KR20170016803A - 패턴 검사 장치, 패턴 촬상 장치 및 패턴 촬상 방법 - Google Patents

패턴 검사 장치, 패턴 촬상 장치 및 패턴 촬상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 패턴 검사 장치는, 자기의 중심에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 피검사 시료를 재치하는 제1 스테이지와, 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일과, 제1 스테이지의 중심과 중첩되는 영역이며 제1 스테이지에 재치된 피검사 시료와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되어 제1 스테이지를 지지하고 또한 제1 스테이지를 이동시키는 제2 스테이지와, 제1 및 제2 이차원 스케일에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 피검사 시료의 위치를 연산하는 연산부와, 피검사 시료에 검사광을 조명하는 조명 광학계와, 피검사 시료가 재치된 제1 스테이지가 이동하고 있는 상태로 피검사 시료에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상하는 센서와, 광학 화상에 대응되는 참조 화상을 이용하여 광학 화상과 참조 화상을 화소마다 비교하는 비교부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

패턴 검사 장치, 패턴 촬상 장치 및 패턴 촬상 방법 {PATTERN INSPECTION APPARATUS, PATTERN IMAGING APPARATUS AND PATTERN IMAGING METHOD}
본 발명은 패턴 검사 장치, 패턴 촬상 장치 및 패턴 촬상 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 반도체 제조에 이용할 시료가 되는 물체의 패턴 결함을 검사하는 패턴 검사 기술에 관한 것으로, 반도체 소자 또는 액정 디스플레이(LCD)를 제작할 때에 사용되는 포토마스크, 웨이퍼 혹은 액정 기판 등의 매우 작은 패턴의 결함을 검사하는 검사 장치에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 더 좁아지고 있다. 이들 반도체 소자는 회로 패턴이 형성된 원화(原畵) 패턴(마스크 혹은 레티클이라고도 함. 이하, 마스크로 총칭함)을 이용해 이른바 스테퍼로 불리는 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼 상에 패턴을 노광 전사하여 회로 형성함으로써 제조된다. 따라서, 이러한 미세한 회로 패턴을 웨이퍼에 전사하기 위한 마스크의 제조에는, 미세한 회로 패턴을 묘화할 수 있는 전자빔을 이용한 패턴 묘화 장치를 이용한다. 이러한 패턴 묘화 장치를 이용하여 웨이퍼에 직접 패턴 회로를 묘화하기도 한다. 혹은, 전자빔 이외에도 레이저빔을 이용하여 묘화하는 레이저빔 묘화 장치의 개발이 시도되고 있다.
그리고, 다대한 제조 코스트가 드는 LSI의 제조에 있어서 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 1 기가비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)으로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은 서브미크론에서부터 나노미터의 오더가 되려 하고 있다. 수율을 저하시키는 큰 요인 중 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 최근, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작아지고 있다. 이 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다.
검사 방법으로는, 확대 광학계를 이용하여 리소그래피 마스크 등의 시료 상에 형성되어 있는 패턴을 소정의 배율로 촬상한 광학 화상과, 설계 데이터 혹은 시료 상의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상을 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 패턴 검사 방법으로서, 동일 마스크 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상 데이터끼리를 비교하는 'die to die(다이 - 다이) 검사' 또는, 패턴 설계된 CAD 데이터를 마스크에 패턴을 묘화할 때에 묘화 장치가 입력하기 위한 장치 입력 포맷으로 변환한 묘화 데이터(설계 패턴 데이터)를 검사 장치에 입력하고, 이를 베이스로 설계 화상(참조 화상)을 생성하여, 이것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 광학 화상을 비교하는 'die to database(다이 - 데이터베이스) 검사'가 있다. 이러한 검사 장치에서의 검사 방법에서는, 시료는 스테이지 상에 재치되고 스테이지가 움직임으로써 광속(光束)이 시료 상을 주사하여 검사가 행해진다. 시료에는 광원 및 조명 광학계에 의해 광속이 조사된다. 시료를 투과 혹은 반사한 광은 광학계를 거쳐 센서 상에 결상된다. 센서에서 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내진다. 비교 회로에서는 화상끼리의 위치 조정 후에 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라 비교하여, 일치하지 않는 경우에는 패턴 결함 있음으로 판정한다.
검사 장치에서는 스테이지 상의 시료에 검사광을 조사하여 그 투과광 혹은 반사광을 광학계에 도입한다. 이 때문에, 스테이지의 영역 중 시료를 배치하는 영역은 광로가 되므로 스테이지 구동계의 기기를 배치하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 스테이지는 스테이지 구동계에 외팔 지지되는 구조가 채용되고 있었다. 이 때문에, 구동 시의 스테이지의 요우잉(yawing)이 커진다고 하는 문제가 있었다. 그 결과, 시료의 회전 이탈이 커진다고 하는 문제가 있었다. 여기서, 스테이지의 위치를 파악하는 방법으로서 예를 들면, 레이저 간섭계를 이용한 레이저 측장법을 들 수 있다. 그리고, 이러한 레이저 측장한 결과를 이용하여 시료의 x, y 위치 및 시료의 회전각이 계산된다. 그러나, 레이저광은 공기의 흔들림의 영향을 받는다. 이 때문에, 레이저 측장한 결과를 소정의 시간을 들여 평균화시킬 필요가 있다. 따라서, 레이저 측장법으로는 고속이며 고정밀도로 위치 측정을 행하는 것은 곤란하다. 고정밀도의 검사를 행하기 위해서는 구동 시의 스테이지의 요우잉에 기인하는 시료의 회전 이탈을 줄일 것이 요망되고 또한 회전 이탈이 발생하는 경우에도 이러한 회전 이탈량을 고속이며 고정밀도로 측정할 것이 요망된다.
여기서, 검사 장치와는 상이하나, 노광 장치의 스테이지의 편하중을 억제하기 위해, 웨이퍼를 스테이지 중앙에 배치하여 웨이퍼 스테이지의 중심(重心)을 x 축 방향의 추력의 작용점 상에 배치하고, 스테이지 위치를 레이저 측장법으로 측정하는 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 국제특허공개공보 제2002/080185호 참조). 그러나, 검사 장치에서는 전술한 바와 같이 시료를 배치하는 영역은 광로가 되므로, x 축 방향의 추력의 작용점 상에 스테이지 중심을 배치한 스테이지의 중앙에 마스크를 배치하는 것은 곤란하다. 또한, 레이저 측장법으로는 고속이며 고정밀도로 위치 측정을 행하는 것은 곤란하다는 점은 전술한 바와 같다.
본 발명의 실시 형태는, 구동 시의 스테이지의 요우잉에 기인하는 시료의 회전 이탈을 줄이고 또한 회전 이탈량을 고속이며 고정밀도로 측정하는 것이 가능한 패턴 검사 장치, 패턴 촬상 장치 및 패턴 촬상 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 검사 장치는,
자기(自己)의 중심에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 피검사 시료를 재치하는 제1 스테이지와,
제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일과,
제1 스테이지의 중심과 중첩되는 영역이며 제1 스테이지에 재치된 피검사 시료와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되어 제1 스테이지를 지지하고 또한 제1 스테이지를 이동시키는 제2 스테이지와,
제1 및 제2 이차원 스케일에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 피검사 시료의 위치를 연산하는 연산부와,
피검사 시료에 검사광을 조명하는 조명 광학계와,
피검사 시료가 재치된 제1 스테이지가 이동하고 있는 상태로 피검사 시료에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상하는 센서와,
광학 화상에 대응되는 참조 화상을 이용하여 광학 화상과 참조 화상을 화소마다 비교하는 비교부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 촬상 장치는,
자기의 중심에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 시료를 재치하는 제1 스테이지와,
상기 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 상기 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일과,
상기 제1 스테이지의 중심과 중첩되는 영역이며 상기 제1 스테이지에 재치된 상기 시료와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되어 상기 제1 스테이지를 지지하고 또한 상기 제1 스테이지를 이동시키는 제2 스테이지와,
상기 제1 및 제2 이차원 스케일에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 상기 시료의 위치를 연산하는 연산부와,
상기 시료에 검사광을 조명하는 조명 광학계와,
상기 시료에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상하는 센서
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 촬상 방법은,
제1 스테이지의 중심에서 벗어난 위치에서 제1 스테이지에 배치된 시료로부터 패턴의 광학 화상을 촬상하고,
상기 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 상기 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일로부터 각각 위치 정보를 측정하고,
상기 제1 및 제2 이차원 스케일로부터 각각 측정된 위치 정보를 이용하여 상기 시료의 위치를 연산하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에서의 XYθ 테이블의 구성과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 상면도이다.
도 3은 도 2의 AA 단면을 나타내는 실시 형태 1에서의 Zθ 테이블과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 BB 단면을 나타내는 실시 형태 1에서의 Zθ 테이블과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 시료와 2D 스케일의 사이즈의 상대 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 검사 영역을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a와 도 7b는 실시 형태 1에서의 Zθ 스테이지가 회전하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 시료(101)의 회전 이탈을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 비교 회로의 내부 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 필터 처리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시 형태 1에서는 구동 시의 스테이지의 요우잉에 기인하는 시료의 회전 이탈을 줄이고 또한 회전 이탈량을 고속이며 고정밀도로 측정하는 것이 가능한 검사 장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에서 시료, 예를 들면 마스크에 형성된 패턴의 결함을 검사하는 검사 장치(100)는 광학 화상 취득부(150) 및 제어계 회로(160)(제어부)를 구비하고 있다.
광학 화상 취득부(150)는 광원(103), 조명 광학계(170), 이동 가능하게 배치된 XYθ 테이블(102), 확대 광학계(104) 및 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례), 센서 회로(106), 스트라이프 패턴 메모리(123) 및 이차원(2D) 스케일 측장 시스템(122)을 가지고 있다. XYθ 테이블(102) 상에는 시료(101)와 복수의 이차원(2D) 스케일이 배치되어 있다. 시료(101)로서 예를 들면, 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용의 포토마스크가 포함된다. 또한, 이 포토마스크에는 검사 대상이 되는 복수의 도형 패턴에 의해 구성된 패턴이 형성되어 있다. 시료(101)는 예를 들면, 패턴 형성면을 하측을 향하게 하여 XYθ 테이블(102)에 배치된다.
제어계 회로(160)에서는, 컴퓨터가 되는 제어 계산기(110)가 버스(120)를 개재하여 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111), 참조 회로(112), 오토 로더 제어 회로(113), 테이블 제어 회로(114), 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(FD)(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 센서 회로(106)는 스트라이프 패턴 메모리(123)에 접속되고, 스트라이프 패턴 메모리(123)는 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, XYθ 테이블(102)은 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에 의해 구동된다.
검사 장치(100)에서는 광원(103), XYθ 테이블(102), 조명 광학계(170), 확대 광학계(104), 포토 다이오드 어레이(105) 및 센서 회로(106)에 의해 고배율의 검사 광학계가 구성되어 있다. 또한, XYθ 테이블(102)은 제어 계산기(110)의 제어하에 테이블 제어 회로(114)에 의해 구동된다. X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3 축(X - Y - θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능해져 있다. 이들 X 모터, Y 모터, θ 모터는 예를 들면 리니어 모터를 이용할 수 있다. XYθ 테이블(102)은 XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, XYθ 테이블(102) 상에 배치된 시료(101)의 이동 위치는 2D 스케일 측장 시스템(122)에 의해 측정되어 위치 회로(107)에 공급된다.
피검사 시료(101)의 패턴 형성의 기초가 되는 설계 패턴 데이터(묘화 데이터)가 검사 장치(100)의 외부로부터 입력되어 자기 디스크 장치(109)에 저장된다. 또한, 피검사 시료(101)의 검사 영역의 일부를 나타내는 복수의 영역에 대한 영역 데이터(영역 정보)가 검사 장치(100)의 외부로부터 입력되어 자기 디스크 장치(109)에 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성 부분에 대해 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성이 포함되어도 상관없다는 것은 말할 필요도 없다.
시료(101)에 형성된 패턴에는 적절한 광원(103)으로부터 검사광이 되는 자외역 이하의 파장의 레이저광(예를 들면, DUV 광)이 조명 광학계(170)를 거쳐 조사된다. 시료(101)를 투과한 광은 확대 광학계(104)를 거쳐 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례)에 광학상으로서 결상되어 입사한다.
도 2는 실시 형태 1에서의 XYθ 테이블의 구성과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 상면도이다. 도 2에서 XYθ 테이블(102)은 Zθ 스테이지(70)(제1 스테이지)와, x 스테이지(74)(제2 스테이지)와, x 축 가이드 레일(75)과, y 스테이지(76a, 76b)와, y 축 가이드 레일(77a, 77b)을 가지고 있다. x 스테이지(74)와 x 축 가이드 레일(75)을 이용하여 x 방향의 리니어 스테이지가 구성된다. y 스테이지(76a, 76b)와 y 축 가이드 레일(77a, 77b)을 이용하여 y 방향의 리니어 스테이지가 구성된다. Zθ 스테이지(70)는 θ방향의 이동 외에 z 방향(높이 방향 혹은 광축 방향)의 위치 조정에 대해서도 제어 가능하게 구성된다. 예를 들면, 도시하지 않은 복수의 피에조 소자가 배치되어 Zθ 스테이지(70)의 z 방향의 위치가 제어되면 된다.
도 2의 예에서는 y 축 가이드 레일(77a) 상에 y 스테이지(76a)가 y 방향으로 주행(이동) 가능하게 배치되고, y 축 가이드 레일(77b) 상에 y 스테이지(76b)가 y 방향으로 주행(이동) 가능하게 배치된다. y 축 가이드 레일(77a, 77b)은 평행하게 배치된다. 따라서, y 스테이지(76a, 76b)는 평행하게 주행하게 된다. 2 개의 y 스테이지(76a, 76b) 상에는 2 개의 y 스테이지(76a, 76b)에 걸치도록 x 축 가이드 레일(75)이 배치된다. x 축 가이드 레일(75)은 y 축 가이드 레일(77a, 77b)과는 직교하는 x 방향으로 연장되도록 배치된다. x 축 가이드 레일(75) 상에 x 스테이지(74)가 x 방향으로 주행(이동) 가능하게 배치된다. 그리고, x 스테이지(74) 상에는 Zθ 스테이지(70)가 배치된다.
여기서, 실시 형태 1에서의 Zθ 스테이지(70)에는, Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 피검사 시료(101)가 재치된다. 도 2의 예에서는 Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)보다 -y 측의 영역에 배치된다. 또한, Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G) 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 Zθ 스테이지(70)에 2D 스케일(80)(제1 이차원 스케일)과 2D 스케일(82)(제2 이차원 스케일)이 배치된다. 바꾸어 말하면, 이차원 스케일(80)과 시료(101)는 Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)의 위치를 통과하는 검사 방향(x 방향)의 직선을 사이에 두지 않는 위치 관계가 되도록 배치된다. 그리고, 이차원 스케일(82)과 시료(101)는 Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)의 위치를 통과하는 검사 방향(x 방향)의 직선을 사이에 둔 위치 관계가 되도록 배치된다. 또한, x 스테이지(74)(제2 스테이지)는 Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)과 중첩되는 영역이며 Zθ 스테이지(70)에 재치된 시료(101)와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치된다. 이러한 영역 하에서 x 스테이지(74)는 Zθ 스테이지(70)를 지지하고 또한 Zθ 스테이지(70)를 이동시킨다. 여기서는 x 방향으로 이동시킨다.
도 3은 도 2의 AA 단면을 나타내는 실시 형태 1에서의 Zθ 테이블과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 BB 단면을 나타내는 실시 형태 1에서의 Zθ 테이블과 2D 스케일과 시료의 배치 구성을 나타내는 단면도이다.
전술한 바와 같이, 시료(101)를 투과한 검사광은 확대 광학계(104)에 도입된다. 이 때문에, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 Zθ 스테이지(70)의 영역 중 시료(101)가 배치되는 영역 하에는 확대 광학계(104)가 배치된다. 바꾸어 말하면, Zθ 스테이지(70)면의 영역 중 시료(101)가 배치되는 영역은 광축(12) 상에 위치한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 검사광의 광축(12)과 직교하는 면 상의 당해 광축(12)을 통과하는 직교하는 2 축(x, y 축) 중 일방의 축 상(도 2의 예에서는 x 축 상)에 2D 스케일(80)이 배치된다. 그리고, 타방의 축 상(도 2의 예에서는 y 축 상)에 2D 스케일(82)이 배치된다. 또한, 전술한 바와 같이 시료(101)는 시료(101)의 패턴 형성면이 아래를 향하게 하도록 Zθ 스테이지(70)에 배치된다. Zθ 스테이지(70)에는 시료(101)가 배치되는 영역에 관통하는 개구부가 형성되어 시료의 외주부 중 적어도 일부가 재치되도록 보지(保持)되면 좋다. 2D 스케일(80, 82)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 시료(101)의 패턴 형성면(도 3 및 도 4에서의 하면)과 동일 면에 스케일 형성면(하면)이 위치하도록 Zθ 스테이지(70)에 배치된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 2D 스케일(80) 하에는 2D 스케일(80)로부터 위치를 검출하는 검출기(81)가 배치된다. 검출기(81)는 지지대(84)에 고정된다. 검출기(81)는 광축(12)으로부터 x 방향으로 LX만큼 이간되고 y 방향으로는 이탈되지 않은 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 검출기(81)는 검사광의 광축과 직교하는 면 상의 광축을 통과하는 직교하는 2 축 중 일방의 축 상이며 광축에 대하여 부동으로 배치된다. 이에 따라, 검출기(81)는 광축(12)으로부터 x 방향으로 LX만큼 이간되고 y 방향으로는 이탈되지 않은 위치에서 2D 스케일(80)의 값(위치 정보)을 검출할 수 있다. 검출기(81)는 예를 들면, 발광 디바이스에 의해 2D 스케일(80)의 격자 눈금을 레이저광으로 조사하고 2D 스케일(80)로부터 반사된 회절광을 수광 디바이스에서 받아, 2D 스케일(80) 표면의 각선의 간격을 독취함으로써 위치를 측정하면 된다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이 2D 스케일(82) 하에는 2D 스케일(82)로부터 위치를 검출하는 검출기(83)가 배치된다. 검출기(83)는 지지대(85)에 고정된다. 검출기(83)는 광축(12)으로부터 y 방향으로 LY만큼 이간되고 x 방향으로는 이탈되지 않은 위치에 배치된다. 바꾸어 말하면, 검출기(83)는 검사광의 광축과 직교하는 면 상의 광축을 통과하는 직교하는 2 축 중 타방의 축 상이며 광축에 대하여 부동으로 배치된다. 이에 따라, 검출기(83)는 광축(12)으로부터 y 방향으로 LY만큼 이간되고 x 방향으로는 이탈되지 않은 위치에서 2D 스케일(82)의 값(위치 정보)을 검출할 수 있다. 검출기(83)는 예를 들면, 발광 디바이스에 의해 2D 스케일(82)의 격자 눈금을 레이저광으로 조사하고 2D 스케일(82)로부터 반사된 회절광을 수광 디바이스에서 받아, 2D 스케일(82) 표면의 각선의 간격을 독취함으로써 위치를 측정하면 된다.
또한, x 스테이지(74)(제2 스테이지)는 도 2에 나타낸 바와 같이 2D 스케일(80, 82)과는 중첩되지 않는 영역 하에 배치된다. 이에 따라, x 스테이지(74)가 간섭하지 않고 검출기(81)가 2D 스케일(80)의 전체 영역의 값을 검출 가능하게 할 수 있다. 마찬가지로, x 스테이지(74)가 간섭하지 않고 검출기(83)가 2D 스케일(82)의 전체 영역의 값을 검출 가능하게 할 수 있다.
도 5는 실시 형태 1에서의 시료와 2D 스케일의 사이즈의 상대 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 시료(101)는 치수 L1각의 폭 치수로 형성된다. 한편, 2D 스케일(80, 82)의 폭 치수는 피검사 시료(101)의 폭 치수 L1보다 큰 L2각의 폭 치수로 형성되면 적합하다. 이에 따라, 2D 스케일(80)은 피검사 시료(101)의 y 방향의 양단(兩端)보다 각각 외측으로 돌출되도록 배치할 수 있다. 또한, 2D 스케일(80)은 도 2에 나타낸 바와 같이 피검사 시료(101)의 중심(中心)과 2D 스케일(80)의 중심이 x 방향으로 LX만큼 이간되고 y 방향으로는 이탈되지 않은 위치에 배치할 수 있다. 마찬가지로, 2D 스케일(82)은 피검사 시료(101)의 x 방향의 양단보다 각각 외측으로 돌출되도록 배치할 수 있다. 또한, 2D 스케일(82)은 도 2에 나타낸 바와 같이 피검사 시료(101)의 중심과 2D 스케일(82)의 중심이 y 방향으로 LY만큼 이간되고 x 방향으로는 이탈되지 않은 위치에 배치할 수 있다. 이상에 의해, 2D 스케일(80)은 피검사 시료(101)의 어느 위치에 광축(12)이 와도 광축(12)의 위치를 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 시료(101)면 상의 어느 위치에 검사 위치(좌표(Mx, My))가 와도 검출기(81)는 2D 스케일(80)로부터 위치(좌표(Xx, Yx))를 측정할 수 있다. 마찬가지로, 2D 스케일(82)은 피검사 시료(101)의 어느 위치에 광축(12)이 와도 광축(12)의 위치를 측정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 시료(101)면 상의 어느 위치에 검사 위치(좌표(Mx, My))가 와도 검출기(83)는 2D 스케일(82)로부터 위치(좌표(Xy, Yy))를 측정할 수 있다.
도 6은 실시 형태 1에서의 검사 영역을 설명하기 위한 개념도이다. 시료(101)의 검사 영역(10)(검사 영역 전체)은 도 6에 나타낸 바와 같이 예를 들면 y 방향을 향해 스캔 폭(W)의 직사각형 형상의 복수의 검사 스트라이프(20)로 가상적으로 분할된다. 그리고, 검사 장치(100)에서는 검사 스트라이프(20)마다 화상(스트라이프 영역 화상)을 취득해 간다. 검사 스트라이프(20) 각각에 대해 레이저광을 이용하여 당해 스트라이프 영역의 길이 방향(x 방향)을 향해 당해 스트라이프 영역 내에 배치되는 도형 패턴의 화상을 촬상한다. XYθ 테이블(102) 중 x 스테이지(74)의 이동에 의해 Zθ 스테이지(70)가 x 방향으로 이동되고, 그 결과, 포토 다이오드 어레이(105)가 상대적으로 x 방향으로 연속 이동하면서 광학 화상이 취득된다. 포토 다이오드 어레이(105)에서는 도 6에 나타낸 것과 같은 스캔 폭(W)의 광학 화상을 연속적으로 촬상한다. 바꾸어 말하면, 센서의 일례가 되는 포토 다이오드 어레이(105)는 Zθ 스테이지(70)(x 스테이지(74)를 포함함)와 상대 이동하면서 검사광을 이용하여 시료(101)에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상한다. 실시 형태 1에서는 1 개의 검사 스트라이프(20)에서의 광학 화상을 촬상한 후, y 방향으로 다음 검사 스트라이프(20)의 위치까지 이동하여 이번에는 반대 방향으로 이동하면서 마찬가지로 스캔 폭(W)의 광학 화상을 연속적으로 촬상한다. 즉, 왕로와 귀로에서 반대 방향을 향하는 포워드(FWD) - 백 포워드(BWD)의 방향으로 촬상을 반복한다.
여기서, 촬상의 방향은 포워드(FWD) - 백 포워드(BWD)의 반복에 한정되지 않는다. 일방의 방향으로 촬상해도 된다. 예를 들면, FWD - FWD의 반복이어도 된다. 혹은, BWD - BWD의 반복이어도 된다.
도 7a와 도 7b는 실시 형태 1에서의 Zθ 스테이지가 회전하는 모습을 설명하기 위한 도면이다. 도 7a에서는 Zθ 스테이지(300)를 x 축 가이드 레일(304) 상을 주행하는 x 스테이지(302)에 의해 외팔 지지한 경우에 발생하는 요우잉의 모습을 나타낸다. x 스테이지(302)의 가감속에 따른 가진력에 의해, 작용점이 되는 x 스테이지(302) 상의 회전 중심(O)에 대하여 x 스테이지(302)의 중심(G)이 벗어난 위치에 존재하기 때문에, Zθ 스테이지(300)는 크게 요우잉이 발생한다. 그 결과, 시료(101)도 크게 회전 이탈이 발생한다. 피칭에 대해서도 동일하다. 이에 반해, 실시 형태 1에서는 도 7b에 나타낸 바와 같이, x 스테이지(74)(제2 스테이지)는 Zθ 스테이지(70)의 중심(71)(G)과 중첩되는 영역 하에 배치된다. 따라서, x 스테이지(74)의 가감속에 따른 가진력이 작아지므로, Zθ 스테이지(70)의 요우잉을 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 시료(101)의 회전 이탈을 작게 억제할 수 있다. 또한, 피칭에 대해서도 작게 억제할 수 있다. 그러나, 시료(101)의 요우잉에 기인하는 회전 이탈을 완전하게 없앨 수 있는 것은 아니다. 그래서, 실시 형태 1에서는 2D 스케일(80, 82)을 이용하여 시료(101)의 요우잉에 기인하는 회전 이탈(θ)을 고속이며 고정밀도로 측정한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 시료(101)의 회전 이탈을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 예에서는 Zθ 스테이지(70)의 요우잉에 기인하여 시료(101)가 회전 이탈(θ)을 일으키고 있는 경우를 나타내고 있다. 시료(101)가 회전 이탈(θ)을 일으키는 경우, 2D 스케일(80)의 검출 위치(좌표(Xx, Yx))도 시료(101)의 검사 위치(좌표(Mx, My))를 회전 중심으로 하여 회전 이탈(θ)이 발생한 위치가 된다. 마찬가지로, 2D 스케일(82)의 검출 위치(좌표(Xy, Yy))도 시료(101)의 검사 위치(좌표(Mx, My))를 회전 중심으로 하여 회전 이탈(θ)이 발생한 위치가 된다. 2D 스케일(80)의 x 좌표(Xx)에 대해서는, 회전한 경우에도 무시할 수 있을 만큼 작은 이탈이 발생하는 것에 불과하다. 마찬가지로, 2D 스케일(82)의 y 좌표(Yy)에 대해서는, 회전한 경우에도 무시할 수 있을 만큼 작은 이탈이 발생하는 것에 불과하다. 따라서, 시료(101) 상의 검출 위치의 좌표(Mx, My)는 다음의 식(1) 및 식(2)로 정의할 수 있다.
(1) Mx = Xx - Lx
(2) My = Yy - Ly
한편, 시료(101)의 회전 이탈(θ)은 다음의 식(3)으로 정의할 수 있다.
(3) θ = tan-1(Δx / Ly)
= tan-1{(Xy - (Xx - Lx)) / Ly}
≒ (Xy - (Xx - Lx)) / Ly
마찬가지로, 시료(101)의 회전 이탈(θ)은 다음의 식(4)로 정의할 수 있다.
(4) θ = tan-1(Δy / Lx)
= tan-1{((Yy - Ly) - Yx) / Lx}
≒ ((Yy - Ly) - Yx) / Lx
실시 형태 1에서는 Zθ 스테이지(70)의 중심 위치를 사이에 두고 2D 스케일(80, 82)을 배치하였다. 바꾸어 말하면, x 스테이지(74)를 사이에 두고 2D 스케일(80, 82)을 배치하였다. 더 바꾸어 말하면, x 스테이지(74)를 사이에 두고 시료(101)와 2D 스케일(82)을 배치하였다. 따라서, 시료(101)의 검사 위치와 2D 스케일(82)의 검출 위치와의 거리(Ly)를 크게 할 수 있다. 식(3)과 식(4)를 비교한 경우, Ly가 Lx보다 큰 폭으로 크게 할 수 있기 때문에, 동일한 회전각(θ)을 정의하는 경우에도 Δx를 Δy보다 크게 할 수 있다. 따라서, 식(3)으로 계산하는 편이 식(4)로 계산하는 경우보다 회전각(θ)의 분해능을 크게 할 수 있다. 따라서, 시료(101)의 회전 이탈(θ)을 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에서는 2D 스케일을 이용하고 있으므로, 레이저 간섭계와 달리 공기의 흔들림의 영향을 받지 않게 할 수 있다. 따라서, 레이저 간섭계로 위치 측정하는 경우에 비해 고속으로 측정할 수 있다. 또한, 공기 흔들림이 발생하는 레이저 간섭계를 배치하지 않음으로써, x 스테이지(74)를 사이에 두고 시료(101)를 배치하는 영역측과는 반대측의 영역에 Zθ 스테이지(70)를 연장하듯이 크게 해도, 크게 한 만큼의 설치 스페이스를 확보할 수 있다.
이상의 2D 스케일(80, 82)에 의한 위치 측정 방법을 이용하여 시료(101)의 패턴 검사를 행한다.
도 9는 실시 형태 1에서의 비교 회로의 내부 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 9에서 비교 회로(108) 내에는 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52, 56), 프레임 분할부(60), 위치 조정부(62), 비교 처리부(64) 및 메모리(66)가 배치되어 있다. 프레임 분할부(60), 위치 조정부(62) 및 비교 처리부(64)와 같은 각 '~ 부'는 처리 회로(processing circuitry)를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용해도 된다. 프레임 분할부(60), 위치 조정부(62) 및 비교 처리부(64) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 메모리(66)에 기억된다.
광학 화상 취득부(150)는 시료(101)가 되는 포토마스크의 검사 스트라이프(20)의 광학 화상을 취득한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
먼저, x 스테이지(74) 및 y 스테이지(76)를 구동시켜 Zθ 스테이지(70)를 대상 검사 스트라이프(20)가 촬상 가능한 위치에 이동시킨다. 시료(101)에 형성된 패턴에는 적절한 광원(103)으로부터 검사광이 되는 자외역 이하의 파장의 레이저광(예를 들면, DUV 광)이 조명 광학계(170)를 거쳐 조사된다. 바꾸어 말하면, 조명 광학계(170)는 피검사 시료(101)에 검사광을 조명한다. 시료(101)를 투과한 광은 확대 광학계(104)를 거쳐 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례)에 광학상으로서 결상되어 입사한다. 포토 다이오드 어레이(105)로서 예를 들면, TDI(타임 · 딜레이 · 인테그레이션) 센서 등을 이용하면 적합하다. 포토 다이오드 어레이(105)(센서)는 피검사 시료(101)가 재치된 Zθ 스테이지(70)(제1 스테이지)가 이동하고 있는 상태로 피검사 시료(101)에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상한다.
포토 다이오드 어레이(105) 상에 결상된 패턴의 상은 포토 다이오드 어레이(105)의 각 수광 소자에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 그리고, 스트라이프 패턴 메모리(123)에 측정 대상의 검사 스트라이프(20)의 화소 데이터가 저장된다. 이러한 화소 데이터(스트라이프 영역 화상)를 촬상할 때, 포토 다이오드 어레이(105)의 다이나믹 레인지는 예를 들면, 조명광의 광량이 100% 입사하는 경우를 최대 계조로 하는 다이나믹 레인지를 이용한다. 또한, 검사 스트라이프(20)의 광학 화상을 취득할 때, 2D 스케일 측장 시스템(122)은 검출기(81, 83)에 의해 검출된 2D 스케일(80, 82)이 나타내는 위치 정보를 입력하고, 2D 스케일(80)이 나타내는 위치(좌표(Xx, Yx)) 및 2D 스케일(82)이 나타내는 위치(좌표(Xy, Yy))를 측장한다. 그리고, 이러한 2D 스케일(80)이 나타내는 위치(좌표(Xx, Yx)) 및 2D 스케일(82)이 나타내는 위치(좌표(Xy, Yy))의 정보는 위치 회로(107)에 출력된다. 위치 회로(107)(연산부)는 2D 스케일(80, 82)(제1 및 제2 이차원 스케일)에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 피검사 시료(101)의 위치를 연산한다. 이러한 위치 정보에는 전술한 x 방향 위치(Mx), y 방향 위치(My) 및 회전 이탈(θ)이 포함된다. 따라서, 스트라이프 영역 화상은 시료(101)가 회전 이탈(θ)이 발생한 상태로 촬상된 화상이 된다.
그 후, 스트라이프 영역 화상은 위치 회로(107)로부터 출력된 XYθ 테이블(102) 상에서의 시료(101)의 위치를 나타내는 데이터와 함께 비교 회로(108)로 보내진다. 측정 데이터(화소 데이터)는 예를 들면 8 비트의 부호 없는 데이터이며, 각 화소의 밝기의 계조(광량)를 표현하고 있다. 비교 회로(108) 내에 출력된 스트라이프 영역 화상은 기억 장치(52)에 저장된다.
프레임 분할부(60)는 검사 스트라이프(20)의 스트라이프 영역 화상(광학 화상) 중에서 대상 프레임 영역(30)의 프레임 화상을 잘라내도록 x 방향으로 소정의 사이즈(예를 들면, 스캔 폭(W)과 동일한 폭)로 스트라이프 영역 화상을 분할한다. 예를 들면, 512 × 512 화소의 프레임 화상으로 분할한다. 스트라이프 영역 화상으로부터 대상 프레임 영역(30)의 화상을 잘라낼 때, 회전 이탈(θ)을 보정하도록 잘라낸다. 이에 따라, 대상 프레임 영역(30)의 프레임 화상의 회전 이탈을 보정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 검사 스트라이프(20)마다의 스트라이프 영역 화상을 각각 검사 스트라이프(20)의 폭과 동일한 폭, 예를 들면 스캔 폭(W)으로 복수의 프레임 화상(광학 화상)으로 분할한다. 이러한 처리에 의해 복수의 프레임 영역(30)에 따른 복수의 프레임 화상(광학 화상)이 취득된다. 복수의 프레임 화상은 기억 장치(56)에 저장된다. 이상에 의해, 검사를 위해 비교될 일방의 화상(측정된 화상) 데이터가 생성된다.
한편, 전개 회로(111)(설계 화상 작성부의 일례)는 피검사 시료(101)의 패턴 형성의 기초가 되는 설계 패턴 데이터에 기초해 화상 전개하여 설계 화상을 작성한다. 구체적으로는, 자기 디스크 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 데이터를 독출하고, 독출된 설계 데이터에 정의된 대상 프레임(30)의 영역의 각 도형 패턴을 2 치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환(화상 전개)하여 설계 화상을 작성한다.
여기서, 설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은 예를 들면 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것이며, 예를 들면, 도형의 기준 위치에서의 좌표(x, y) 및 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형 종류를 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터(벡터 데이터)가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴의 정보가 전개 회로(111)에 입력되면 도형마다의 데이터로까지 전개되어, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 칸 내에 배치되는 패턴으로서 2 치 내지는 다치의 설계 화상 데이터를 전개하여 출력한다. 바꾸어 말하면, 설계 데이터를 판독하고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 칸으로서 가상 분할하여 생긴 칸마다 설계 패턴에서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여 n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 칸을 1 화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1 화소에 1 / 28(= 1 / 256)의 분해능을 가지게한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1 / 256의 소영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 화소마다 8 비트의 점유율 데이터의 설계 화상을 작성한다. 설계 화상의 데이터는 참조 회로(112)에 출력된다.
참조 회로(112)는 설계 화상을 필터 처리하여 참조 화상을 작성한다.
도 10은 실시 형태 1에서의 필터 처리를 설명하기 위한 도면이다. 센서 회로(106)로부터 얻어진 광학 화상으로서의 측정 데이터는 확대 광학계(104)의 해상 특성 또는 포토 다이오드 어레이(105)의 애퍼처 효과 등에 의해 필터가 작용한 상태, 바꾸어 말하면 연속 변화되는 아날로그 상태에 있기 때문에, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 기준 설계 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써 측정 데이터에 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 프레임 화상(광학 화상)과 비교할 참조 화상을 작성한다. 작성된 참조 화상은 비교 회로(108)에 출력되고, 비교 회로(108) 내에 출력된 참조 화상은 기억 장치(50)에 저장된다. 이상에 의해, 검사를 위해 비교될 타방의 화상(참조 화상) 데이터가 생성된다.
비교 회로(108)(비교부)는 화소마다 프레임 화상(광학 화상)과 참조 화상을 비교한다. 구체적으로는, 먼저, 위치 조정부(62)는 비교 대상이 되는 프레임 화상(광학 화상)을 기억 장치(56)로부터 독출하고, 마찬가지로 비교 대상이 되는 참조 화상을 기억 장치(50)로부터 독출한다. 그리고, 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소제곱법을 이용하여 위치 조정을 행한다. 그리고, 비교 처리부(64)는 소정의 판정 조건에 따라 화소마다 양자를 비교하여 예를 들면 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 판정 조건으로는 예를 들면, 소정의 알고리즘에 따라 화소마다 양자를 비교하여 결함의 유무를 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(FD)(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에서는 구동 시의 Zθ 스테이지(70)의 요우잉에 기인하는 시료(101)의 회전 이탈(θ)을 줄이고 또한 회전 이탈량(θ)을 고속이며 고정밀도로 측정할 수 있다. 따라서, 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상의 설명에서 '~ 회로'라고 기재한 것은 처리 회로(processing circuitry)를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 회로'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용해도 된다. 컴퓨터 등에 의해 구성되는 경우, 프로그램은 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록된다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 실시 형태에서는 조명 광학계(170)로서 투과광을 이용한 투과 조명 광학계를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반사광을 이용한 반사 조명 광학계여도 된다. 혹은, 투과 조명 광학계와 반사 조명 광학계를 조합하여 투과광과 반사광을 동시에 이용해도 된다.
또한, 도 2의 예에서는 x 스테이지(74)를 사이에 둔 Zθ 스테이지(70)의 양측의 영역 중 2D 스케일(80)측에 시료(101)를 배치하였으나, 이에 한정되지 않는다. 2D 스케일(82)측에 시료(101)를 배치해도 된다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 검사 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 자기의 중심에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 피검사 시료를 재치하는 제1 스테이지와,
    상기 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 상기 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일과,
    상기 제1 스테이지의 중심과 중첩되는 영역이며 상기 제1 스테이지에 재치된 상기 피검사 시료와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되어 상기 제1 스테이지를 지지하고 또한 상기 제1 스테이지를 이동시키는 제2 스테이지와,
    상기 제1 및 제2 이차원 스케일에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 상기 피검사 시료의 위치를 연산하는 연산부와,
    상기 피검사 시료에 검사광을 조명하는 조명 광학계와,
    상기 피검사 시료가 재치된 상기 제1 스테이지가 이동하고 있는 상태로 상기 피검사 시료에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상하는 센서와,
    상기 광학 화상에 대응되는 참조 화상을 이용하여 상기 광학 화상과 참조 화상을 화소마다 비교하는 비교부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사광의 광축과 직교하는 면 상의 상기 광축을 통과하는 직교하는 2 축 중 일방의 축 상에 상기 제1 이차원 스케일을 배치하고, 타방의 축 상에 상기 제2 이차원 스케일을 배치하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이차원 스케일의 폭 치수는 상기 피검사 시료의 폭 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스테이지는 상기 제1 및 제2 이차원 스케일과는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 피검사 시료를 투과한 투과광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검사광의 광축과 직교하는 면 상의 상기 광축을 통과하는 직교하는 2 축 중 일방의 축 상이며 상기 광축에 대하여 부동으로 배치된, 상기 제1 이차원 스케일로부터 위치 정보를 검출하는 제1 검출기와,
    상기 광축을 통과하는 직교하는 상기 2 축 중 타방의 축 상이며 상기 광축에 대하여 부동으로 배치된, 상기 제2 이차원 스케일로부터 위치 정보를 검출하는 제2 검출기
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이차원 스케일과 상기 피검사 시료는 상기 제1 스테이지의 중심 위치를 통과하는 검사 방향의 직선을 사이에 두지 않는 위치 관계가 되도록 배치되며,
    상기 제2 이차원 스케일과 상기 피검사 시료는 상기 제1 스테이지의 중심 위치를 통과하는 상기 검사 방향의 상기 직선을 사이에 둔 위치 관계가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  8. 자기의 중심에서 벗어난 위치에서 패턴이 형성된 시료를 재치하는 제1 스테이지와,
    상기 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 상기 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일과,
    상기 제1 스테이지의 중심과 중첩되는 영역이며 상기 제1 스테이지에 재치된 상기 시료와는 중첩되지 않는 영역 하에 배치되어 상기 제1 스테이지를 지지하고 또한 상기 제1 스테이지를 이동시키는 제2 스테이지와,
    상기 제1 및 제2 이차원 스케일에 의해 측정된 위치 정보를 이용하여 상기 시료의 위치를 연산하는 연산부와,
    상기 시료에 검사광을 조명하는 조명 광학계와,
    상기 시료에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상하는 센서
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 상기 시료를 투과한 투과광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 촬상 장치.
  10. 제1 스테이지의 중심에서 벗어난 위치에서 제1 스테이지에 배치된 시료로부터 패턴의 광학 화상을 촬상하고,
    상기 제1 스테이지의 중심 위치를 사이에 둔 위치 관계가 되도록 상기 제1 스테이지에 배치된 제1 및 제2 이차원 스케일로부터 각각 위치 정보를 측정하고,
    상기 제1 및 제2 이차원 스케일로부터 각각 측정된 위치 정보를 이용하여 상기 시료의 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 패턴 촬상 방법.
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