JP3267131B2 - Stage inspection apparatus and method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージの走行時
の位置精度を高精度に測定するパターン検査装置及びそ
の方法に係り、特にステージを走行中に位置変動と濃淡
差を検出する手段を具備したパターン検査装置及びその
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern inspection apparatus and method for measuring the positional accuracy of a stage during traveling with high accuracy, and more particularly to a pattern inspecting apparatus for detecting positional fluctuations and shading differences during traveling of a stage. The present invention relates to a pattern inspection apparatus and method therefor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＬＳＩ製造において、ウエハ上に形成さ
れた回路パターンは、高集積化のニーズに対応して微細
化している。回路パターンの微細な欠陥の検出が回路パ
ターン形成の良否を判定する上で非常に重要である。2. Description of the Related Art In the manufacture of LSIs, circuit patterns formed on wafers have been miniaturized to meet the needs for high integration. Detection of minute defects in a circuit pattern is very important in determining the quality of circuit pattern formation.

【０００３】このため、回路パターンの微細欠陥の検出
には、種々の方式が提案されているが、例えば、同一パ
ターンとなるように形成された二つの画像を検出し、位
置合わせを比較して、これらの不一致部を欠陥と判定す
る方法がある。この方法においては、検査速度を向上さ
せるために、ウエハを走行しながら検出する方式を取っ
ている。そのためには、ステージの走行精度を回路パタ
ーン以下に抑えなければ、高精度な検出が不可能であ
る。そこで、走行精度が高いステージが必要であり、走
行精度に応じた検査を行い、製作する必要がある。For this reason, various methods have been proposed for detecting fine defects in a circuit pattern. For example, two images formed so as to have the same pattern are detected, and alignment is compared. There is a method of determining these mismatched portions as defects. In this method, in order to improve the inspection speed, a method of detecting while running a wafer is employed. For that purpose, high-precision detection is not possible unless the traveling accuracy of the stage is suppressed below the circuit pattern. Therefore, a stage with high running accuracy is required, and it is necessary to perform inspection according to running accuracy and manufacture the stage.

【０００４】従来の、ステージの精度を測定する方法を
図１７に示す。被測定ステージ１００は、定盤１０１に
固定される。ステージ１００の上面にガラスなどを高精
度に研磨した基準プレート１０２を固定する。テスト用
インジケータ１０４、１０５は固定具１０３によりステ
ージ１００の移動中におこる変動を検出できるように設
置する。FIG. 17 shows a conventional method for measuring the precision of a stage. The stage to be measured 100 is fixed to the surface plate 101. A reference plate 102 polished with glass or the like with high precision is fixed to the upper surface of the stage 100. The test indicators 104 and 105 are installed so that the fixture 103 can detect a change occurring during the movement of the stage 100.

【０００５】この構成において、ステージ１００を移動
させ、インジケータ１０４は上下方向の、インジケータ
１０５は進行方向と直角方向の変動を検出する。この方
法では、基準プレートの面精度により測定精度が決定さ
れ、面精度に依存する。In this configuration, the stage 100 is moved, and the indicator 104 detects a change in the vertical direction, and the indicator 105 detects a change in the direction perpendicular to the traveling direction. In this method, the measurement accuracy is determined by the surface accuracy of the reference plate, and depends on the surface accuracy.

【０００６】また、図１８に示すように、測定結果１０
６、１０７、１０８、１０９のポイントは一般的に測定
器のサンプリング周波数毎の検出となり、測定点間の結
果は平均値となる。このサンプリング周波数は、インジ
ケータの種類によるが、例えば、非接触で検出可能な静
電容量方式のインジケータを使用した場合の検出周波数
は４０ＫＨｚ程度であり、例えば１００ｍｍ／ｓｅｃの
移動時においては図１０の検出ステップｌは２．５ミク
ロンとなる。これは、ＬＳＩの回路パターンの１０倍も
のピッチとなり、回路パターンの欠陥の検出を行う装置
のステージとして、安定した使用ができない。Further, as shown in FIG.
Generally, points 6, 107, 108, and 109 are detected at each sampling frequency of the measuring instrument, and the results between the measuring points are average values. The sampling frequency depends on the type of the indicator. For example, the detection frequency when a non-contact detectable capacitance type indicator is used is about 40 KHz. For example, when moving at 100 mm / sec, the sampling frequency shown in FIG. The detection step 1 is 2.5 microns. This is a pitch ten times as large as the circuit pattern of the LSI, and cannot be used stably as a stage of an apparatus for detecting a defect in the circuit pattern.

【０００７】この測定間の挙動を把握するためには、測
定ポイントをずらしながら測定を繰り返し、結果をつな
ぎ合わせば可能であるが、測定環境の変動等の誤差要因
が発生して高精度な検出が困難であり、リアルタイムで
の測定は困難である。In order to grasp the behavior between the measurements, it is possible to repeat the measurements while shifting the measurement points and to connect the results. However, error factors such as fluctuations in the measurement environment occur and high-precision detection is performed. And real-time measurement is difficult.

【０００８】また、レーザ測長器を用いた他の従来例を
図１９に示す。まず、ステージ進行方向と直角方向の測
定方法について説明する。被測定ステージ１００の上面
に進行方向に対して水平方向に反射面を有した反射ミラ
ー１１０を固定する。レーザ測長器は、レーザ発振器１
１１とカウンタ１１２からなる。レーザ発振器１１１か
らのレーザ光は、干渉系１１３を通過し、曲げミラー１
１４により、反射ミラー１１０に直角に入射させる。カ
ウンタ１１２により、反射ミラー１１０の光軸方向の変
化量を求めることができる。FIG. 19 shows another conventional example using a laser length measuring device. First, a measuring method in a direction perpendicular to the stage traveling direction will be described. A reflection mirror 110 having a reflection surface in the horizontal direction with respect to the traveling direction is fixed on the upper surface of the stage 100 to be measured. The laser measuring device is a laser oscillator 1
11 and a counter 112. The laser light from the laser oscillator 111 passes through the interference system 113 and
14 causes the light to enter the reflection mirror 110 at right angles. The change amount of the reflection mirror 110 in the optical axis direction can be obtained by the counter 112.

【０００９】以上の構成で、レーザ光を被測定ステージ
１００上の反射ミラー１１０に照射する。ステージ１０
０を走行させ、リアルタイムにカウンタ１１２によりス
テージ１００の横方向の変化量を読みとる。この変化量
がステージの進行方向と直角方向の精度となる。With the above configuration, a laser beam is applied to the reflection mirror 110 on the stage 100 to be measured. Stage 10
The counter 112 reads the amount of change in the horizontal direction of the stage 100 in real time. The amount of change is the accuracy in the direction perpendicular to the direction of travel of the stage.

【００１０】次に、ステージ上下方向の測定方法につい
て説明する。被測定ステージ１００の上面に上面方向に
反射面を有した反射ミラー１１０を固定する。レーザ光
を反射ミラー１１０に直角に入射させる。横方向の検出
と同様な構成でレーザ測長器を設置し、ステージ１００
の上下方向の変化量を読みとる。この変化量がステージ
の進行方向と上下方向の精度となる。Next, a method of measuring the vertical direction of the stage will be described. A reflection mirror 110 having a reflection surface in the upper surface direction is fixed to the upper surface of the stage to be measured 100. The laser light is incident on the reflection mirror 110 at right angles. A laser measuring device is installed in the same configuration as in the lateral detection, and the stage 100
Read the amount of change in the vertical direction. The amount of this change becomes the precision in the vertical direction and the traveling direction of the stage.

【００１１】この方法であると、被測定ステージの反射
ミラーとレーザ測長器は、構造上ある程度の距離を離さ
なければならない。このとき、レーザ光の周囲の温度が
わずかに変化すると測定精度に影響する。この温度変化
の量は、測定周辺温度が、わずか０．１℃変化すると、
測長結果で数ミクロンの変化として現れる。測定感度
は，十分に満足することができるが、測定条件によっ
て、精度が変化する恐れが発生するため、安定な測定が
不可能である。回路パターン以下の測定精度を得るため
には、安定した環境を提供しなければならなく、膨大な
設備と時間を必要とする。さらにレーザの反射面となる
反射ミラーの表面精度が検出精度に影響を及ぼす。According to this method, the reflecting mirror of the stage to be measured and the laser length measuring device must be separated from each other by a certain distance in terms of structure. At this time, a slight change in the temperature around the laser beam affects the measurement accuracy. The amount of this temperature change is that if the ambient temperature changes only 0.1 ° C,
It appears as a change of several microns in the measurement result. Although the measurement sensitivity can be sufficiently satisfied, stable measurement cannot be performed because accuracy may change depending on measurement conditions. In order to obtain a measurement accuracy below the circuit pattern, a stable environment must be provided, and enormous equipment and time are required. Further, the surface accuracy of the reflection mirror serving as the laser reflection surface affects the detection accuracy.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
走行中の測定点のサンプリングが粗く、局所的な変動の
検出が困難であった。さらに、周辺の環境条件によって
測定精度が不安定であった。そのため、回路パターンの
欠陥検査装置において必要な精度を持ったステージを事
前に検査し、製作することは困難であり、実際の検査装
置上で確認する方法を取らざる得なかった。よって、ス
テージの信頼性が低く、パターン欠陥装置等の製作歩留
まりを低減させていた。さらに、パターン欠陥装置等の
検出精度が劣化したときの原因を求めることができなか
った。In the above prior art,
The sampling of the measurement points during running was coarse, and it was difficult to detect local fluctuation. Further, the measurement accuracy was unstable due to the surrounding environmental conditions. For this reason, it is difficult to inspect and manufacture a stage having the required accuracy in advance in a circuit pattern defect inspection apparatus, and it is necessary to take a method of confirming it on an actual inspection apparatus. Therefore, the reliability of the stage is low, and the production yield of the pattern defect device and the like is reduced. Furthermore, it was not possible to determine the cause when the detection accuracy of a pattern defect device or the like deteriorated.

【００１３】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決し、走行中の測定精度を回路パターンを構成している
寸法以下で検出することが可能なパターン検査装置及び
その方法を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a pattern inspection apparatus and method capable of solving such a conventional problem and capable of detecting the measurement accuracy during traveling with a dimension not exceeding the size of a circuit pattern. It is in.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明に係る検査装置の構成は、測定に使用する検
査ターゲットを有し，この検査ターゲットを検出する手
段と、この検出手段は、サンプリング周波数を高くした
検出器を用い、この検出器の取り込みを所定のタイミン
グで駆動できる手段と、この検出手段の検出器の出力を
記憶する手段と、ステージを駆動する手段と、このステ
ージの位置を検出する手段とを具備したものである。In order to solve the above problems, a configuration of an inspection apparatus according to the present invention has an inspection target used for measurement, and means for detecting the inspection target, Means for using a detector with a higher sampling frequency to drive the capture of the detector at a predetermined timing; means for storing the output of the detector of the detection means; means for driving the stage; and the position of the stage. And means for detecting

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を第１図から第１６
図により実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described with reference to FIGS.
An embodiment will be described with reference to the drawings.

【００１６】第１図は本発明の一実施例の構成図であ
る。ステージ１は駆動部２によって水平方向に移動可能
である。検査ターゲット５００を具備した試料３は、ス
テージ１に固定される。ステージ１の移動方向の位置
は、位置検出用スケール４によってリアルタイムに検出
可能である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. The stage 1 can be moved in the horizontal direction by a driving unit 2. The sample 3 including the inspection target 500 is fixed to the stage 1. The position of the stage 1 in the movement direction can be detected in real time by the position detection scale 4.

【００１７】試料３のターゲットを検出可能な光学系５
は、例えば一般に開示されている構成の顕微鏡である。
この光学系の検出位置に、一次元のセンサ（例えば光電
変換素子、ＣＣＤ）６をステージ１の進行方向と直角方
向に配置する。この一次元センサ６には、ステージ１を
移動させたときに、ステージ１の検出ピッチがＬＳＩの
回路パターンの線幅よりも十分に小さくなるような性能
を持つものを選ぶ。例えば、１ＭＨｚ以上の駆動周波数
で検出可能なものを使用する場合、１００ｍｍ／ｓｅｃ
の移動時においては、検出ステップは０．１μｍとな
る。An optical system 5 capable of detecting a target of the sample 3
Is, for example, a microscope having a generally disclosed configuration.
A one-dimensional sensor (for example, a photoelectric conversion element, a CCD) 6 is disposed at a detection position of the optical system in a direction perpendicular to the traveling direction of the stage 1. The one-dimensional sensor 6 is selected to have such a performance that when the stage 1 is moved, the detection pitch of the stage 1 is sufficiently smaller than the line width of the circuit pattern of the LSI. For example, when using a device that can be detected at a driving frequency of 1 MHz or more, 100 mm / sec
During the movement, the detection step is 0.1 μm.

【００１８】ステージ１の駆動部２は、駆動回路７の信
号１１で制御可能である。位置検出用スケール４の検出
量は、信号１２で位置検出回路８により読み取りでき
る。一次元センサ６は、駆動回路９により光学系５で検
出した試料３のターゲット５００を検出できる。信号１
４は一次元センサ６の取り込み開始指令信号であり、信
号１５は信号１４によって指令されたときに得られる画
像信号である。記憶回路１０は駆動回路９の画像信号を
逐次記憶が可能であり、例えばステージ１がＱの距離だ
け移動した場合その距離に応じた画像を記憶可能であ
る。信号１３は、位置検出用スケール４の位置検出回路
８のステージ１の位置に応じた位置情報の信号であり、
ステージ１の駆動回路７と一次元センサ６の駆動回路９
に指令を同時に与えることが可能である。The driving section 2 of the stage 1 can be controlled by the signal 11 of the driving circuit 7. The detection amount of the position detection scale 4 can be read by the position detection circuit 8 using the signal 12. The one-dimensional sensor 6 can detect the target 500 of the sample 3 detected by the optical system 5 by the drive circuit 9. Signal 1
Reference numeral 4 denotes a capture start command signal of the one-dimensional sensor 6, and signal 15 denotes an image signal obtained when commanded by the signal 14. The storage circuit 10 can sequentially store the image signal of the drive circuit 9, and can store an image corresponding to the distance when, for example, the stage 1 moves by a distance of Q. The signal 13 is a signal of position information corresponding to the position of the stage 1 of the position detection circuit 8 of the position detection scale 4,
Drive circuit 7 for stage 1 and drive circuit 9 for one-dimensional sensor 6
Can be given at the same time.

【００１９】一般にステージ１の挙動は、ステージ進行
方向に対して、横方向を水平真直度５０、縦方向を垂直
真直度５１、横方向の回転をヨーイング５２、縦方向の
回転をピッチング５３と呼ばれている。In general, the behavior of the stage 1 is referred to as horizontal straightness 50 in the horizontal direction, vertical straightness 51 in the vertical direction, yawing 52 in the horizontal direction, and pitching 53 in the vertical direction with respect to the stage traveling direction. Have been.

【００２０】検査ターゲットの一例を図２に示す。ステ
ージの進行方向及び直角方向の２方向の位置が検出可能
な形状のものを使用する。(a)はステージの進行方向の
測定に使用し，ステージの進行方向と直角方向に設けた
ライン上のパターン３２で、ピッチをＰとしｎ個連続し
て並べ、ラインの長さをＳとする。(b)はステージの進
行方向と直角方向の測定に使用し，ステージ進行方向と
同一方向に設けたライン上のパターン３４で、ピッチを
Ｒとしｎ´個連続して並べ、長さをＶとする。FIG. 2 shows an example of the inspection target. A stage having a shape capable of detecting the position of the stage in two directions, that is, the traveling direction and the perpendicular direction, is used. (a) is used for measuring the traveling direction of the stage, and is a pattern 32 on a line provided in the direction perpendicular to the traveling direction of the stage. . (b) is a pattern 34 on a line which is used for measurement in the direction perpendicular to the stage traveling direction and is provided in the same direction as the stage traveling direction. I do.

【００２１】以上の構成において，この検査ターゲット
を用いた時の動作を説明する。まず、ステージ１を駆動
回路７により駆動部２を駆動して移動する。このステー
ジ１の位置は、位置検出用スケール４で読み取られ，信
号１２を出力し、位置検出回路８によって信号１３を出
力し、これを駆動回路７に送り、移動距離、スピードを
制御しながらステージ１は移動する。信号１３は、一次
元センサ６の駆動回路９にも送られ、信号１３のタイミ
ングで信号１４を出力し、一次元センサ６を駆動して、
光学系５により１次元センサ６の各画素上に結像された
検査ターゲットの像が１ライン分の画像信号１５として
得られる。この画像は、信号１６とし出力され記憶回路
１０に記憶される。順次、位置検出用スケール４の位置
検出回路８によって出力される信号１３のタイミングで
画像信号１６が得ら、例えば、移動範囲Ｑの分だけ記憶
回路に記憶される。The operation when the inspection target is used in the above configuration will be described. First, the stage 1 is moved by driving the drive unit 2 by the drive circuit 7. The position of the stage 1 is read by the position detecting scale 4, outputs a signal 12, outputs a signal 13 by the position detecting circuit 8, sends it to the drive circuit 7, and controls the moving distance and speed to control the stage. 1 moves. The signal 13 is also sent to the drive circuit 9 of the one-dimensional sensor 6, outputs a signal 14 at the timing of the signal 13, drives the one-dimensional sensor 6,
An image of the inspection target formed on each pixel of the one-dimensional sensor 6 by the optical system 5 is obtained as an image signal 15 for one line. This image is output as a signal 16 and stored in the storage circuit 10. An image signal 16 is sequentially obtained at the timing of the signal 13 output by the position detection circuit 8 of the position detection scale 4, and is stored in the storage circuit, for example, for the movement range Q.

【００２２】図３に、ステージ１がＱの距離だけ移動し
たときの記憶回路１０の出力結果３１を示す。Ｌは、一
次元センサ６の長さに応じた検出範囲を示す。ｗは、一
次元センサ６の一回分の画像出力、即ち、１次元センサ
６の光学系５による検出視野内の検査ターゲットの像で
あり、例えば図２の(a)の検査ターゲットを検出したと
きには、光学系５の視野中にあるライン状パターン３２
の画像になる。Ｑは、位置検出用スケール４の位置検出
回路８の出力１３のタイミングで検出したものをｍ回分
並べたものである。すなわち、ステージの移動量Ｑと検
出範囲Ｌの２次元の画像が得られる。FIG. 3 shows an output result 31 of the storage circuit 10 when the stage 1 has moved by the distance Q. L indicates a detection range according to the length of the one-dimensional sensor 6. w is an image output for one time of the one-dimensional sensor 6, that is, an image of the inspection target in the detection field of view by the optical system 5 of the one-dimensional sensor 6. For example, when the inspection target of FIG. , A line pattern 32 in the field of view of the optical system 5
Image. Q is obtained by arranging the signals detected at the timing of the output 13 of the position detection circuit 8 of the position detection scale 4 m times. That is, a two-dimensional image of the movement amount Q of the stage and the detection range L is obtained.

【００２３】図４に図２の(a)の検査ターゲットを検出
したときの結果の一例を示す。記憶画像３１は、パター
ン３３として検出される。この時、ステージが理想的に
移動すれば、パターン３２は、ピッチ、寸法ともにその
まま検出されるはずである。図４において、ピッチＰが
変化して，変化量がΔＰ１からΔＰ４となった場合、図
１に示すようにステージの進行方向に対して、縦方向の
垂直真直度５１、及び縦方向のピッチング５３が検出さ
れたと考えられる。この変化した位置は、ステージ１の
絶対値として求められているため、変化がある場所を特
定することが出来る。FIG. 4 shows an example of the result when the test target shown in FIG. 2A is detected. The stored image 31 is detected as a pattern 33. At this time, if the stage moves ideally, both the pitch and the dimension of the pattern 32 should be detected as they are. 4, when the pitch P changes and the change amount changes from ΔP1 to ΔP4, as shown in FIG. 1, the vertical straightness 51 in the vertical direction and the pitching 53 in the vertical direction with respect to the traveling direction of the stage. Is considered to have been detected. Since the changed position is obtained as the absolute value of the stage 1, it is possible to specify the place where the change occurs.

【００２４】図５に図２の(b)の検査ターゲットを検出
したときの結果の一例を示す。記憶画像３１は、パター
ン３５として検出される。図４での検出結果と同様に、
ステージが理想的に移動すれば、パターン３４は、ピッ
チ、寸法ともにそのまま検出されるはずである。図５に
おいて、直線状のパターン３４が千鳥状に検出され、ず
れがΔＶ１からΔＶ３として検出した場合、図１に示す
ようにステージの進行方向に対して、横方向の水平真直
度５０、及び横方向のヨーイング５２が検出されたと考
えられる。図４と同様にこの位置は、ステージ１位置の
絶対値として求められているため、変化があった場所を
特定することが出来る。FIG. 5 shows an example of the result when the test target shown in FIG. 2B is detected. The stored image 31 is detected as a pattern 35. Similar to the detection result in FIG.
If the stage moves ideally, both the pitch and the dimension of the pattern 34 should be detected as they are. In FIG. 5, when the linear pattern 34 is detected in a staggered manner and the deviation is detected as ΔV1 to ΔV3, as shown in FIG. 1, the horizontal straightness 50 in the horizontal direction and the horizontal It is considered that the yawing 52 in the direction was detected. Since this position is obtained as an absolute value of the position of the stage 1 as in FIG. 4, it is possible to specify the place where the change has occurred.

【００２５】図４と図５の検出例から、ステージの移動
時の走行精度の全貌を把握することができ、精度劣化の
場所も容易に特定可能である。From the detection examples shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to grasp the entire running accuracy of the stage when the stage is moved, and to easily identify the location where the accuracy is deteriorated.

【００２６】以上説明した実施例では、ステージの走行
方向に対し、直角方向と進行方向とに図２の(ａ)と(ｂ)
のようなターゲットを別々に設け、それぞれのターゲッ
トを順次測定する方法を示したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、例えば、図６に示すように、図
２の(ａ)と(ｂ)を複合した格子状の複合パターンを用い
て直角方向と進行方向とを同時に検出することも可能で
ある。この場合にも、図２の(ａ)と(ｂ)のようなターゲ
ットを別々に検出する場合と同様の効果を得ることがで
きる。In the embodiment described above, the direction perpendicular to the traveling direction of the stage and the traveling direction are shown in FIGS.
Are provided separately, and a method of sequentially measuring each target is shown. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, as shown in FIG. It is also possible to detect the right-angle direction and the traveling direction at the same time by using a grid-like composite pattern obtained by combining (b) and (b). In this case, the same effect as in the case of separately detecting the targets as shown in FIGS. 2A and 2B can be obtained.

【００２７】図７に、図６の検査ターゲットを検出した
ときの結果を示す。図４、図５の結果が複合した結果と
していびつな格子として現れる。図中の符号は図４、図
５と同様である。このような複合パターンを用いれば、
ステージを１回走査させるだけで、ステージの同一の場
所の水平真直度５０、垂直真直度５１、ヨーイング５
２、ピッチング５３を全て同時に測定することができ
る。FIG. 7 shows the result when the test target of FIG. 6 is detected. The results of FIGS. 4 and 5 appear as a distorted lattice as a composite result. The reference numerals in the figures are the same as those in FIGS. By using such a composite pattern,
By scanning the stage only once, horizontal straightness 50, vertical straightness 51, and yawing 5 at the same location on the stage
2. All pitching 53 can be measured simultaneously.

【００２８】さらに，ステージの進行方向と直角方向の
２方向の変位を検出可能な形状であれば回路で用いられ
ているパターンを使用しても同様の効果を得ることが可
能である。Further, a similar effect can be obtained by using a pattern used in a circuit as long as the shape can detect displacement in two directions perpendicular to the direction of travel of the stage.

【００２９】また、上記構成において，図８に示すよう
な評価も可能である。即ち、パターンが無い部分に着目
した場合、一次元センサ６の検出タイミングをステージ
１の移動と同期させているので、ステージの速度にむら
があると、一次元センサ６の蓄積時間に変化が発生す
る。その結果、 明るく検出される部分３５と、暗く検
出される部分３６、変化の無い部分３７が現れる。この
とき記憶画像３１の断面Ａ−Ａの検出信号の変化３８を
みると、明るい部分３５と暗い部分３６で変化した検出
信号になっている。このような検出信号を用いれば、ス
テージ１の走行精度とは別に、速度むらを検出すること
もできる。Further, in the above configuration, evaluation as shown in FIG. 8 is also possible. That is, when attention is paid to a portion having no pattern, since the detection timing of the one-dimensional sensor 6 is synchronized with the movement of the stage 1, if the speed of the stage is uneven, a change occurs in the accumulation time of the one-dimensional sensor 6. I do. As a result, a brightly detected portion 35, a darkly detected portion 36, and a portion 37 with no change appear. At this time, the change 38 in the detection signal of the section AA of the stored image 31 is a change in the light portion 35 and the dark portion 36. By using such a detection signal, it is also possible to detect speed unevenness independently of the traveling accuracy of the stage 1.

【００３０】上記検出手段によって得られた画像から、
位置の変化量として求めた結果を図９に示す。(ａ)は，
図２(ａ)の検査ターゲットを使用した時の一例であり、
その検査出力画像である図４のような画像信号から、例
えば左端の４本のライン状パターン３３のピッチの平均
値を算出してそれを基準値としたときに、順次右側のラ
インのピッチ（ステージ位置に相当）と基準値との差を
プロットしたものである。また、(ｂ)は、図２(ｂ)の検
査ターゲットを使用した時の一例であり、その検出画像
信号である図５のような画像信号から、例えば左端の４
ライン分（ｗ×４）の画像信号から得られるライン状パ
ターン３４の長さＶの平均値を算出してそれを基準値と
したときに、順次右側の各検出ラインｗの長さとの差を
プロットしたものである。変化量は、検出した画像の最
初の部分を基準として、検出範囲内での位置変化量をそ
れぞれ求めたものである。横軸は、ステージの位置、縦
軸は、位置変化量を示す。比較的変化量の大きい状態の
一例である。結果より、(ａ)は比較的ばらつきがあるも
のの、(ｂ)の例では、周期的な変化が検出されている。
この結果より、ステージの微小な移動量において、微小
な位置ずれ量を検出可能であることが判る。この周期的
な変化がおきる原因を分析することが可能であり、その
原因を追求して対策を施すことが可能である。From the image obtained by the detection means,
FIG. 9 shows the result obtained as the amount of change in the position. (a)
It is an example when the inspection target of FIG. 2A is used,
For example, when the average value of the pitches of the four line patterns 33 at the left end is calculated from the image signal as shown in FIG. (Corresponding to a stage position) and a reference value. 2B shows an example when the inspection target shown in FIG. 2B is used. For example, from the image signal shown in FIG.
When the average value of the length V of the linear pattern 34 obtained from the image signals of the lines (w × 4) is calculated and used as a reference value, the difference between the average value and the length of each detection line w on the right side is sequentially calculated. It is a plot. The change amount is obtained by calculating the position change amount within the detection range with reference to the first portion of the detected image. The horizontal axis indicates the position of the stage, and the vertical axis indicates the amount of position change. This is an example of a state in which the amount of change is relatively large. From the results, although (a) has relatively variation, a periodic change is detected in the example of (b).
From this result, it can be seen that a minute displacement amount can be detected with a small movement amount of the stage. It is possible to analyze the cause of this periodic change, and to take measures against the cause.

【００３１】この原因を追求し、図示しない方法で対策
を施して、再度同じ検出を行った例を図１０に示す。こ
の例では、変化方向のステージの軸剛性を向上させる対
策を行った。図９と比較すると図９の(ｂ)で見られた周
期的な振動は激減し、ランダムな変化となった。さら
に、(ａ)(ｂ)とも変化量も大幅に小さくなり、ステージ
の精度が大幅に向上した効果がみられた。このように、
ステージの製作段階で、問題点を洗い出し効果的な対策
を施す事が出来る。FIG. 10 shows an example in which the same detection is carried out again by pursuing the cause, taking a countermeasure by a method not shown, and performing the same detection again. In this example, measures were taken to improve the axial rigidity of the stage in the changing direction. As compared with FIG. 9, the periodic vibrations shown in FIG. 9B were drastically reduced and changed randomly. Further, in both (a) and (b), the amount of change was significantly reduced, and the effect of significantly improving the accuracy of the stage was observed. in this way,
During the stage production stage, problems can be identified and effective measures can be taken.

【００３２】なお、本実施例においてステージ１と同期
して一次元センサ６を駆動して検出したが、外部の信号
発生機を用いても図２の(ｂ)の検出については同様の効
果が得られる。図１１に他の実施例の一例を示す。図１
と同様にステージ１と、検出光学系５、記憶回路１０等
は、同様の構成である。外部信号発生装置１９は、信号
２０を駆動回路９に与え、信号１４によって一次元セン
サ６の取り込みを開始する。In the present embodiment, the one-dimensional sensor 6 is driven in synchronization with the stage 1 for detection. However, the same effect can be obtained by using an external signal generator in the detection of FIG. can get. FIG. 11 shows an example of another embodiment. FIG.
Similarly, the stage 1, the detection optical system 5, the storage circuit 10, and the like have the same configuration. The external signal generator 19 supplies a signal 20 to the drive circuit 9, and starts taking in the one-dimensional sensor 6 by the signal 14.

【００３３】上記構成において、外部信号発生装置１９
とステージ駆動回路７を同時に開始してステージ１と一
次元センサ６を駆動して検出しても同様の効果を得られ
る。In the above configuration, the external signal generator 19
The same effect can be obtained by simultaneously starting the stage driving circuit 7 and driving and detecting the stage 1 and the one-dimensional sensor 6.

【００３４】なお、本実施例において検出器を一次元セ
ンサを駆動して検出したが、二次元センサを用いても同
様の効果が得られる。図１２に二次元センサを用いた実
施例を示す。二次元センサ５０は検出光学系５により試
料３上の検査ターゲット５００を検出可能である。駆動
回路５１により信号５２の取り込み開始指令信号を発生
し、信号５３は信号５２によって指令されたときに得ら
れる画像信号である。記憶回路５５は駆動回路５１の画
像信号を逐次記憶が可能であり、例えばステージ１がＱ
の距離だけ移動した場合その距離に応じた画像を記憶可
能である。ステージ１の構成は図１と同様である。ステ
ージ１の位置信号１３は，ステージ１の駆動回路７と二
次元センサ５０の駆動回路５１に指令を同時に与えるこ
とが可能である。上記構成において、ステージ１が移動
すると二次元センサ５０で検査ターゲット５００を検出
し，記憶回路５５により図１での結果と同様な効果が得
られる。Although the detector is driven by driving the one-dimensional sensor in this embodiment, the same effect can be obtained by using a two-dimensional sensor. FIG. 12 shows an embodiment using a two-dimensional sensor. The two-dimensional sensor 50 can detect the inspection target 500 on the sample 3 by the detection optical system 5. A drive circuit 51 generates a capture start command signal for a signal 52, and a signal 53 is an image signal obtained when commanded by the signal 52. The storage circuit 55 can sequentially store the image signals of the drive circuit 51.
When the image is moved by the distance of, an image corresponding to the distance can be stored. The configuration of the stage 1 is the same as that of FIG. The position signal 13 of the stage 1 can give a command to the drive circuit 7 of the stage 1 and the drive circuit 51 of the two-dimensional sensor 50 at the same time. In the above configuration, when the stage 1 moves, the inspection target 500 is detected by the two-dimensional sensor 50, and the same effect as the result in FIG.

【００３５】また，検査ターゲットをステージに固定し
ても同様な効果が得られる。図１３にその例を示す。ス
テージ１の構成と検出光学系５の構成は図１と同様であ
る。検査ターゲット部５０１は，ステージ１の進行方向
の長手方向に固定される。検査ターゲット部５０１のパ
ターン形状は，図２に示す形状と同様に構成する。本構
成においても、図１と同様な効果が得られる。Similar effects can be obtained even if the inspection target is fixed to the stage. FIG. 13 shows an example. The configuration of the stage 1 and the configuration of the detection optical system 5 are the same as those in FIG. The inspection target section 501 is fixed in the longitudinal direction of the stage 1 in the traveling direction. The pattern shape of the inspection target unit 501 is configured similarly to the shape shown in FIG. Also in this configuration, the same effect as in FIG. 1 can be obtained.

【００３６】さらに、本発明を半導体製造ラインに適用
した場合について、その実施例を図１４〜図１６に示
す。図１４において、検査装置２００はステージ２０１
と検出部２０２と検査ターゲットを配置したウェハ２０
３と画像検出回路２０４とステージ移動回路２０５と検
査データを記憶する記憶回路２０６で構成される。ステ
ージ２０１上にウェハ２０３を搭載し、図１で説明した
方法でこのウェハの検査ターゲットを検出して、記憶回
路２０６に、例えば、図１０に示したような検査データ
や、図８から求められるステージ１の走行の速度むらの
データを蓄積する。これらのデータを、ステージ精度マ
ップ２０７として管理する。FIGS. 14 to 16 show embodiments of the present invention applied to a semiconductor manufacturing line. In FIG. 14, an inspection apparatus 200 includes a stage 201
Wafer 20 on which inspection unit 202 and inspection target are arranged
3, an image detection circuit 204, a stage moving circuit 205, and a storage circuit 206 for storing inspection data. The wafer 203 is mounted on the stage 201, and the inspection target of the wafer is detected by the method described with reference to FIG. 1, and is obtained in the storage circuit 206, for example, from the inspection data as shown in FIG. The data of the speed fluctuation of the stage 1 is accumulated. These data are managed as a stage accuracy map 207.

【００３７】次に、本来の半導体検査の場合を図１５に
示す。検査装置の構成は、図１４と同じである。被検査
ウェハ２０８を検査し，検査マップ２０９として管理す
る。この検査マップ２０９が検査結果となる。図１６に
示すようにこの検査マップ２０９と，検査前に取得した
ステージ精度マップ２０７を比較して管理マップ２１０
を作成する。この管理マップ２１０を判断することによ
って本来の欠陥であるものか，ステージに起因した測定
結果なのか，瞬時に判断が可能になる。この作業を定期
的あるいは本来の半導体検査前に行う。Next, FIG. 15 shows an original semiconductor inspection. The configuration of the inspection device is the same as that of FIG. The inspection target wafer 208 is inspected and managed as an inspection map 209. This inspection map 209 is the inspection result. As shown in FIG. 16, the inspection map 209 is compared with the stage accuracy map 207 acquired before the inspection and the management map 210 is compared.
Create By judging this management map 210, it is possible to instantly judge whether the defect is an original defect or a measurement result due to the stage. This work is performed periodically or before the original semiconductor inspection.

【００３８】この作業を日々行う事によって，さらに精
度の高い検査が可能になる。また，定期的に行うことに
よって，ステージの寿命判定をすることにも活用でき
る。これは，定期的に管理することによってステージの
性能を把握し，この結果が，ある一定の許容値を超えた
場合にステージの調整，清掃を行う指針とすることが可
能となる。By performing this work every day, a more accurate inspection can be performed. In addition, by performing it periodically, it can be used to judge the life of the stage. This can be used as a guideline for adjusting and cleaning the stage when the performance of the stage is grasped by managing it periodically and the result exceeds a certain allowable value.

【００３９】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、ステージ走行中の位置
変動及び速度変動を精度良く検出し、精度不足である場
所を正確に特定できる効果が得られる。また、ステージ
単体で、高精度の検査が可能となるため、高精度のステ
ージを供給することが可能である効果が得られる。ま
た，半導体製造ラインに導入することで，精度の高く信
頼正の高い検査が可能となる効果もある。According to the present invention, it is possible to accurately detect a position variation and a speed variation during traveling of a stage and accurately specify a location where accuracy is insufficient. In addition, since a high-precision inspection can be performed with the stage alone, an effect that a high-precision stage can be supplied can be obtained. In addition, the introduction into a semiconductor manufacturing line also has the effect that highly accurate and highly reliable inspection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明によるパターン検査装置の実施例の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a pattern inspection apparatus according to the present invention.

【図２】本発明で使用される検査ターゲットの一例であ
る。FIG. 2 is an example of an inspection target used in the present invention.

【図３】本発明で得られた記憶画像の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a stored image obtained by the present invention.

【図４】図２(a)を使用して得られた記憶画像の一例で
ある。FIG. 4 is an example of a stored image obtained using FIG. 2 (a).

【図５】図２(b)を使用して得られた記憶画像の一例で
ある。FIG. 5 is an example of a stored image obtained using FIG. 2 (b).

【図６】本発明で使用される他の検査ターゲットの一例
である。FIG. 6 is an example of another inspection target used in the present invention.

【図７】図６を使用して得られた記憶画像の一例であ
る。FIG. 7 is an example of a stored image obtained using FIG. 6;

【図８】図１で得られる他の効果の記憶画像の一例であ
る。FIG. 8 is an example of a stored image of another effect obtained in FIG. 1;

【図９】図４で得られた記憶画像の位置ずれ量の算出結
果の一例である。FIG. 9 is an example of a calculation result of a positional shift amount of a stored image obtained in FIG. 4;

【図１０】図４で得られた記憶画像の位置ずれ量の算出
結果の一例である。FIG. 10 is an example of a calculation result of a positional shift amount of a stored image obtained in FIG. 4;

【図１１】他の実施例の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of another embodiment.

【図１２】他の実施例の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of another embodiment.

【図１３】他の実施例の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of another embodiment.

【図１４】他の実施例の構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram of another embodiment.

【図１５】他の実施例の構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of another embodiment.

【図１６】図１４と図１５で得られた結果を用いた時の
一実施例である。FIG. 16 is an example in which the results obtained in FIGS. 14 and 15 are used.

【図１７】従来の検出方法の一例である。FIG. 17 is an example of a conventional detection method.

【図１８】図１７で得られた従来の検出方法の結果の例
である。18 is an example of a result of the conventional detection method obtained in FIG.

【図１９】従来の検出方法の他の一例である。FIG. 19 is another example of a conventional detection method.

【図２０】従来の検出方法の他の一例である。FIG. 20 is another example of a conventional detection method.

【符号の説明】 １…ステージ、２…駆動部、３…試料、４…位置検出用
スケール、５…検出系、６…検出器、７…駆動回路、８
…位置検出回路、９…駆動回路、１０…記憶回路、１３
…ステージ位置信号、１４…検出タイミング信号、１５
…画像信号、３１…検出画像、５０…二次元センサ，１
０４、１０５…テスト用インジケータ，１１０…反射ミ
ラー，１１１…レーザ発振器，１１２…カウンタ，１１
３…干渉系，５００…検査ターゲット，５０１…検査タ
ーゲット部[Description of Signs] 1 ... Stage, 2 ... Drive section, 3 ... Sample, 4 ... Position detection scale, 5 ... Detection system, 6 ... Detector, 7 ... Drive circuit, 8
... Position detection circuit, 9 ... Drive circuit, 10 ... Storage circuit, 13
... Stage position signal, 14 ... Detection timing signal, 15
... image signal, 31 ... detected image, 50 ... two-dimensional sensor, 1
04, 105: test indicator, 110: reflection mirror, 111: laser oscillator, 112: counter, 11
3. Interference system, 500: inspection target, 501: inspection target unit

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ 21/30 ５２５Ｗ // Ｂ２３Ｑ 1/25 ５２５Ｘ Ｂ２３Ｑ 1/18 Ｚ (72)発明者 窪田 仁志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中山 保彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−273246（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−325623（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84753（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−10623（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G01B 11/00 G03F 7/20 521 G05D 3/12 H01L 21/68 B23Q 1/25 Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI H01L 21/68 H01L 21/68 K 21/30 525W // B23Q 1/25 525X B23Q 1/18 Z (72) Inventor Hitoshi Kubota Yokohama, Kanagawa Prefecture 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Ichitochi, Japan Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory (72) Inventor Yasuhiko Nakayama 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory (56) References 4-273246 (JP, A) JP-A-7-325623 (JP, A) JP-A-6-84753 (JP, A) JP-A-60-10623 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ^7, DB name) H01L 21/027 G01B 11/00 G03F 7/20 521 G05D 3/12 H01L 21/68 B23Q 1/25

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前記被検査パターンの像を検出する像検出手段と、該像
検出手段で検出した前記被検査パターンの像に基づいて
前記ステージの移動中の水平真直度とヨーイングおよび
または垂直真直度とピッチングを算出する算出手段とを
備えたことを特徴とするステージ検査装置。1. A pattern to be inspected provided on a movable stage having a driving means, an image forming optical system means for forming an image of the pattern to be inspected, and an image formed by the image forming optical system means. Was
The calculation and image detection means for detecting an image of the test pattern, the horizontal straightness and yaw and or vertical straightness and pitching during the movement of the stage on the basis of an image of the inspection pattern detected by said image detecting means A stage inspection apparatus comprising: 【請求項２】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前記ステージが移動中の前記被検査パターンの像を前記
ステージの移動と同期して検出する像検出手段と、該像
検出手段で検出した前記被検査パターンの像に基づいて
前記ステージの移動中の移動位置に対応する位置変動を
算出する算出手段とを備えたことを特徴とするステージ
検査装置。2. A pattern to be inspected provided on a movable stage having a driving means, an image forming optical system means for forming an image of the pattern to be inspected, and an image formed by the image forming optical system means. Was
An image detection means for detecting an image of the inspection pattern in the stage moves in synchronization with the movement of the stage, said detected by said image detecting means on the basis of the image of the test pattern during movement of said stage A stage inspection apparatus comprising: a calculating unit that calculates a position change corresponding to a moving position. 【請求項３】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンと、該被検査パターンの像を結像
する結像光学系手段と、該結像光学系手段で結像された
前記ステージが移動中の前記被検査パターンを前記ステ
ージの移動と同期して１次元又は２次元の像として検出
する像検出手段と、該像検出手段で検出した前記被検査
パターンの１次元又は２次元像に基づいて前記ステージ
の移動中の移動位置に対応する位置変動量を算出する算
出手段と、該算出した前記ステージの移動時の移動位置
に対応する位置変動量を記憶する記憶手段とを備えたこ
とを特徴とするステージ検査装置。3. A pattern to be inspected provided on a movable stage having a driving means, an image forming optical system means for forming an image of the pattern to be inspected, and an image formed by the image forming optical system means. Was
And image detection means for the stage to detect the pattern to be inspected while moving a moved synchronously with one-dimensional or two-dimensional image of the stage, one- or two of the inspection pattern detected by said image detecting means calculating means for calculating the position variation amount corresponding to the movement position during movement of the stage on the basis of the dimension image, and storage means for storing the position variation amount corresponding to the movement position during movement of the stage with the calculated A stage inspection device, comprising: 【請求項４】前記被検査パターンが、前記ステージの移
動方向および該移動方向に直角な方向の位置情報を有す
ることを特徴とする請求項２または３に記載のステージ
検査装置。4. The stage inspection apparatus according to claim 2, wherein the pattern to be inspected has a moving direction of the stage and positional information in a direction perpendicular to the moving direction. 【請求項５】駆動手段を備えた移動可能なステージ上に
設けた被検査パターンの像を結像させて検出し、該検出
した前記被検査パターンの像に基づいて前記ステージの
移動中の水平真直度とヨーイングおよびまたは垂直真直
度とピッチングを算出することを特徴とするステージ検
査方法。5. detected by forming an image of a pattern to be inspected provided on movable with a drive means stage, the stage on the basis of the said detected to the image of the pattern to be inspected
A stage inspection method comprising calculating horizontal straightness and yawing and / or vertical straightness and pitching during movement . 【請求項６】駆動手段を備えた移動可能なステージを移
動させながら該ステージ上に設けた被検査パターンの像
を結像させ、該結像された前記被検査パターンの像を前
記ステージの移動と同期して検出し、該検出した前記被
検査パターンの像に基づいて前記ステージの移動中の移
動位置に対応する位置変動を算出することを特徴とする
ステージ検査方法。6. A movable stage provided with a driving means.
While moving to form an image of the inspected pattern provided on the stage is detected in synchronization with the movement of the image of the stage of said imaging has been the inspection pattern, said pattern to be inspected to the detected A stage inspection method comprising: calculating a position change corresponding to a moving position of the stage during movement based on an image. 【請求項７】駆動手段を備えた移動可能なステージを移
動させながら該ステージ上に設けた被検査パターンの像
を結像し、該結像された前記被検査パターンを前記ステ
ージの移動と同期して１次元又は２次元の像として検出
し、該検出した前記被検査パターンの１次元又は２次元
像に基づいて前記ステージの移動中の移動位置に対応す
る位置変動量を算出し、該算出した前記ステージの移動
時の移動位置に対応する位置変動量を記憶することを特
徴とするステージ検査方法。7. A movable stage provided with a driving means is moved.
While moving, an image of the pattern to be inspected provided on the stage is formed, and the formed pattern to be inspected is detected as a one-dimensional or two-dimensional image in synchronization with the movement of the stage. 1-dimensional or calculates a position variation amount corresponding to the movement position during movement of said stage based on a two-dimensional image, the position variation amount corresponding to the movement position during movement of the stage with the calculated of the inspection pattern A stage inspection method characterized by storing 【請求項８】前記被検査パターンが、前記ステージの移
動方向および該移動方向に直角な方向の位置情報を有す
ることを特徴とする請求項６または７に記載のステージ
検査方法。8. The stage inspection method according to claim 6, wherein the pattern to be inspected has a moving direction of the stage and positional information in a direction perpendicular to the moving direction.