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JPS6236638B2 - - Google Patents
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JPS6236638B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6236638B2
JPS6236638B2 JP19840081A JP19840081A JPS6236638B2 JP S6236638 B2 JPS6236638 B2 JP S6236638B2 JP 19840081 A JP19840081 A JP 19840081A JP 19840081 A JP19840081 A JP 19840081A JP S6236638 B2 JPS6236638 B2 JP S6236638B2
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JP
Japan
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optical fiber
pattern
circuit
positional deviation
detection
Prior art date
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Application number
JP19840081A
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Japanese (ja)
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JPS58100438A (en
Inventor
Yoshimasa Ooshima
Nobuyuki Akyama
Yasuhiko Hara
Satoshi Fushimi
Nobuhiko Aoki
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS58100438A publication Critical patent/JPS58100438A/en
Publication of JPS6236638B2 publication Critical patent/JPS6236638B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84Inspecting

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、LSIウエハなどの微細パターンの外
観を自動的に検出してなるパターン検出方法及び
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pattern detection method and apparatus for automatically detecting the appearance of a fine pattern on an LSI wafer or the like.

LSIウエハ、超LSIウエアでは、ウエア上の各
種パターンを規則正しく配列することが要求され
ている。ウエア上のパターンは該ウエア上の点検
対象個所を1点毎にチエツクし、各1点毎にその
評価を行う方法によつてパターンのチエツクを行
つていた。然るに、この方法は、チエツク回数が
増大すること、各チエツク毎にパターンの良し悪
しの決定処理を行わねばならないこと等のため、
作業効率が悪く、処理時間も長時間を要した。
For LSI wafers and very LSI ware, it is required that various patterns on the ware be arranged regularly. Patterns on clothing have been checked by checking each point on the clothing to be inspected and evaluating each point. However, this method has problems due to the increased number of checks and the need to determine whether the pattern is good or bad for each check.
Work efficiency was poor and processing time was long.

本発明の目的は、効率的に微細パターンの検出
を可能にしてなるパターン検出方法及び装置を提
供するものである。
An object of the present invention is to provide a pattern detection method and apparatus that enable efficient detection of fine patterns.

本発明の要旨は、以下の通りである。LSIウエ
アやマスクにはチツプと呼ばれる同一パターンが
複数個形成されている。従つて、該同一パターン
を検出する際には、或いは該同一パターンのチエ
ツクを行うことによつてウエハやマスクの品質の
良し悪しを評価する際には、各パターン毎にチエ
ツクするのではなく、相互(比較)チエツクすれ
ば、2回のチエツクが1回のチエツクですむとい
つた効果を生む。本発明はかかる観点より成り、
ウエハやマスクに対して同一パターンに対しては
両者同時にパターン検出を行い、且つ検出された
パターン相互を比較し、両者が一致すればパター
ン形成良好、不一致ならばパターン形成不良とい
つた、比較検査により欠陥判定を行なう。更に、
本発明は、パターン検出の際、異なるチツプの同
一パターンを正確に同時に検出すべく、新規なパ
ターン検出機構及びその機構に指令を与えるため
の新規な自動制御系を提供している。以下本発明
を図面により詳述する。
The gist of the invention is as follows. LSI wear and masks have multiple identical patterns called chips. Therefore, when detecting the same pattern or evaluating the quality of a wafer or mask by checking the same pattern, instead of checking each pattern individually, Mutual (comparison) checking produces the effect that two checks can be done in one check. The present invention consists of such aspects,
For the same pattern on a wafer or mask, pattern detection is performed on both at the same time, and the detected patterns are compared with each other. If the two match, the pattern formation is good, and if they do not match, the pattern formation is defective. Comparative inspection. Defects are determined by Furthermore,
The present invention provides a novel pattern detection mechanism and a novel automatic control system for commanding the mechanism to accurately and simultaneously detect the same pattern on different chips during pattern detection. The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の検出系の実施例図である。試
料1はLSIウエアやマスクであり、その表面に微
細パターンを持つ。試料1上の2点2A,2Bは
検出対象点である。2つの入射光A,Bはハーフ
ミラー3A,7B、及び対物レンズ3,7を介し
て検出対象点2A,2Bに照射され、該対象点2
A,2Bからの反射光は対物レンズ3,7で拡大
される。回転多面鏡4は、多角柱構成より成り、
対物レンズ3,7、ハーフミラー3A,7B、プ
リズム4A、レンズ4B,4Cを介して得られる
検出対象点2A,2Bからの検出光を受光し、反
射させ、光フアイバ5,8に導く。回転多面鏡4
は一定速度で矢印方向に回転する。従つて、レン
ズ4B,4Cからの透過光は回転多面鏡4上の同
一鏡面で入射し、反射してゆき、回転多面鏡4の
回転にともなつて実像の走査が行なわれ、検出対
象点2A,2Bを移動させたのと同じ効果が得ら
れる。ホトマル6a,6b,…,6nは検出対象
点2Aに対応し、ホトマル9a,9b,…,9n
は検出対象点2Bに対応する。光フアイバ5は検
出対象点2Aに対応し、光フアイバ8は検出対象
点2Bに対応する。ホトマル6a,6b,…,6
nは光フアイバ5の各素子を介して光と受光し電
気信号に変換する。ホトマル9a,9b,…,9
nは光フアイバ8の各素子を介して光を受光し電
気信号に変換する。比較器10aは検出対象点で
互いに対応した関係にあるホトマル6aと9aと
を入力とし、両者の大小比較を行う。以下、比較
器10bはホトマル6bと9b,…、比較器10
nはホトマル6nと9nとの比較を行なう。オア
ゲー11は全比較器10a,10b,…,10n
の出力を入力とする。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the detection system of the present invention. Sample 1 is LSI wear or a mask, and has a fine pattern on its surface. Two points 2A and 2B on the sample 1 are detection target points. The two incident lights A and B are irradiated onto the detection target points 2A and 2B via the half mirrors 3A and 7B and the objective lenses 3 and 7, and the detection target points 2A and 2B are
The reflected lights from A and 2B are magnified by objective lenses 3 and 7. The rotating polygon mirror 4 has a polygonal prism configuration,
Detection light from detection target points 2A, 2B obtained via objective lenses 3, 7, half mirrors 3A, 7B, prism 4A, and lenses 4B, 4C is received, reflected, and guided to optical fibers 5, 8. Rotating polygon mirror 4
rotates at a constant speed in the direction of the arrow. Therefore, the transmitted light from the lenses 4B and 4C is incident on the same mirror surface on the rotating polygon mirror 4 and is reflected, and as the rotating polygon mirror 4 rotates, a real image is scanned, and the detection target point 2A is , 2B can be moved. Photomares 6a, 6b,..., 6n correspond to the detection target point 2A, and photomargins 9a, 9b,..., 9n
corresponds to the detection target point 2B. The optical fiber 5 corresponds to the detection target point 2A, and the optical fiber 8 corresponds to the detection target point 2B. Photomaru 6a, 6b,..., 6
n receives light through each element of the optical fiber 5 and converts it into an electrical signal. Photomaru 9a, 9b,..., 9
n receives light through each element of the optical fiber 8 and converts it into an electrical signal. The comparator 10a inputs the photomultiplies 6a and 9a, which correspond to each other at the detection target point, and compares the two in magnitude. Hereinafter, the comparator 10b is the photomaru 6b and 9b,..., the comparator 10
n compares photomars 6n and 9n. Or game 11 has all comparators 10a, 10b,..., 10n
Take the output of as input.

さらに、試料をX−Yテーブル上に置き、回転
多面鏡4による像走査およびX−Yテーブルによ
る試料走査を行なうことにより試料全面の検査を
行なう。ここでX−Yテーブルの走査は、回転多
面鏡4による像走査に対して直角方向には連続的
に、平行方向にはステツプ的に移動させる。ステ
ツプ量は回転多面鏡4の像走査幅と同じにする。
Furthermore, the entire surface of the sample is inspected by placing the sample on an X-Y table and scanning the image with the rotating polygon mirror 4 and scanning the sample with the X-Y table. Here, the X-Y table is scanned by moving it continuously in the direction perpendicular to the image scanning by the rotating polygon mirror 4 and stepwise in the parallel direction. The step amount is made the same as the image scanning width of the rotating polygon mirror 4.

以上の構成で、検出対象点2A,2Bは互いに
同期して移動し、パターンの探索及び検出に供し
ている。即ち、試料1の表面の走査を行い、上述
の検出系を通じて各検出対象点毎のパターンの比
較検出を行つている。上記各検出器10a,10
b,…,10nは同一構成より成る。第2図は比
較器10nの実施例図である。比較器10nは引
算回路12、絶対値回路13、アナログコンパレ
ータ14、許容偏差値εを設定するポテンシヨメ
ータ14Aより成る。引算回路12は抵抗12
A,12B,12D,12E、及び差動アンプ1
2Cとより成る。絶対値回路13は抵抗13A,
13B,13C、ダイオード13E,13F、差
動アンプ13D,13Gより成る。絶対値回路1
3の出力は絶対値偏差|Vn|を出力し、アナロ
グコンパレータ14は許容偏差値εと|Vn|と
を比較し、|Vn|>εの時、欠陥信号を発生す
る。
With the above configuration, the detection target points 2A and 2B move in synchronization with each other and are used for pattern search and detection. That is, the surface of the sample 1 is scanned, and the pattern of each detection target point is comparatively detected through the above-mentioned detection system. Each of the above detectors 10a, 10
b, . . . , 10n have the same configuration. FIG. 2 shows an embodiment of the comparator 10n. The comparator 10n includes a subtraction circuit 12, an absolute value circuit 13, an analog comparator 14, and a potentiometer 14A for setting the allowable deviation value ε. The subtraction circuit 12 is a resistor 12
A, 12B, 12D, 12E, and differential amplifier 1
Consists of 2C. The absolute value circuit 13 has a resistor 13A,
It consists of 13B, 13C, diodes 13E, 13F, and differential amplifiers 13D, 13G. Absolute value circuit 1
3 outputs the absolute value deviation |Vn|, and the analog comparator 14 compares the allowable deviation value ε with |Vn|, and generates a defect signal when |Vn|>ε.

動作は次の通りである。ホトマル6n,9nの
出力V6o,V9oとを入力とする引算回路12は両
者の差をとり、次段の絶対値回路13で偏差の絶
対値|Vn|を得る。この絶対値|Vn|は、上述
の如く、許容偏差値εとアナログコンパレータ1
4で比較を受け、|Vn|≦εであれば、2点2
A,2Bでのパターンは一致したことがわかり、
|Vn|>εであれば、2点2A,2Bまでのパ
ターンは不一致であり、欠陥信号を出力する。ま
た、絶対値回路13の出力|Vo|は他の処理の
ために利用される。尚、許容偏差値εは、値が小
さくなる程に微小な欠陥まで検出不能となる。
The operation is as follows. A subtraction circuit 12 inputting the outputs V 6o and V 9o of the photomultipliers 6n and 9n calculates the difference between the two, and an absolute value circuit 13 at the next stage obtains the absolute value of the deviation |Vn|. This absolute value |Vn| is determined by the allowable deviation value ε and the analog comparator 1 as described above.
Take the comparison at 4, and if |Vn|≦ε, 2 points 2
It turns out that the patterns in A and 2B match,
If |Vn|>ε, the patterns up to the two points 2A and 2B do not match, and a defect signal is output. Further, the output |V o | of the absolute value circuit 13 is used for other processing. Note that as the allowable deviation value ε becomes smaller, even minute defects become undetectable.

LSIウエハやマスクには多品種あり、品種によ
りチツプの大きさが異つている。従つてチツプの
大きさの異なる試料を検査する場合には、対物レ
ンズ3と対物レンズ7の間隔を調整して同一パタ
ーン部分を検出する必要がある。
There are many types of LSI wafers and masks, and the chip sizes vary depending on the type. Therefore, when inspecting samples with different chip sizes, it is necessary to adjust the distance between the objective lenses 3 and 7 to detect the same pattern portion.

チツプの大きさが異なる試料を検査する場合、
対物レンズ間隔を正確に調整するが、対物レンズ
を移動させることにより光学系の光路も移動する
ため、対物レンズから光フアイバに至る光路の光
学部品と光フアイバの受光部を、それに合わせて
調整する必要がある。対物レンズ間隙、光路部
品、光フアイバ受光部の位置調整を正確に行なう
ことによつて、2つのパターン検出位置の相対誤
差(ずれ)が少なくなり欠陥判定の精度が向上
し、微小な欠陥まで検査可能となる。言いかえれ
ば、2つの光フアイバで取込む検出パターンにず
れがないことが欠陥判定の必要条件となる。
When testing samples with different chip sizes,
Accurately adjust the distance between the objective lenses, but since moving the objective lens also moves the optical path of the optical system, adjust the optical components in the optical path from the objective lens to the optical fiber and the light receiving part of the optical fiber accordingly. There is a need. By accurately adjusting the position of the objective lens gap, optical path components, and optical fiber receiver, the relative error (displacement) between the two pattern detection positions is reduced, improving the accuracy of defect determination and making it possible to inspect even the smallest defects. It becomes possible. In other words, it is a necessary condition for defect determination that there is no deviation between the detection patterns captured by the two optical fibers.

試料上のチツプは、場所によりずれている可能
性がある。チツプ毎のパターンは同一であつて
も、チツブが正確にXYに並んでいなければ、正
常パターンを欠陥と誤判定してしまう。そのため
検査が他の値チツプに移る前に光学系を調整する
必要があるが、それにより連続した自動検査は不
可能となる。連続した自動検査を行なうために
は、欠陥判定を行ないながら、常時2つの検出パ
ターン間のいずれを見て、それがなくなるよう
に、検出パターン取込み位置を調整する必要があ
る。
The chip on the sample may be misaligned depending on its location. Even if the pattern for each chip is the same, if the chips are not aligned accurately in XY, a normal pattern will be mistakenly determined to be defective. Therefore, it is necessary to adjust the optical system before the test moves to another value chip, which makes continuous automatic testing impossible. In order to perform continuous automatic inspection, it is necessary to constantly check the position between the two detection patterns while performing defect determination, and adjust the detection pattern capture position so that there is no difference between the two detection patterns.

通常チツプ間のずれ量は微小であるため、同一
試料では対物レンズと光路部品を位置調整する必
要はなく、光フアイバ受光部のみを調整すれば、
2つの検出パターン間のずれ量をなくすことがで
きる。従つて、光フアイバ受光部の位置調整をい
かに正確に行なうかが欠陥判定のポイントとな
る。
Normally, the amount of deviation between chips is minute, so there is no need to adjust the position of the objective lens and optical path components for the same sample, and only the optical fiber receiver can be adjusted.
The amount of deviation between the two detection patterns can be eliminated. Therefore, the key point in defect determination is how accurately the position of the optical fiber light receiving section is adjusted.

また、一方の光路(例えば第1図において左
側)は固定にしておき、他方の光路(例えば右
側)を可動にすれば、2つの検出パターン間のず
れ量がなくなるように、検出パターン取込み位置
の調整が可能である。本発明の実施例では、第1
図における左側光路を固定とし、右側光路を可動
としているが、固定側、可動側を逆にしても同じ
である。
In addition, if one optical path (for example, the left side in Figure 1) is fixed and the other optical path (for example, the right side) is made movable, the detection pattern capture position can be adjusted to eliminate the amount of deviation between the two detection patterns. Adjustment is possible. In an embodiment of the invention, the first
Although the left optical path in the figure is fixed and the right optical path is movable, the same effect can be obtained even if the fixed side and movable side are reversed.

異なる品種の試料を検査する場合、検査前に対
物レンズ3とレンズ4B、光フアイバ5の受光部
を調整しておけば、検査中は光フアイバ5の受光
部を微調整するだけで、精密な欠陥判定ができ
る。
When inspecting different types of samples, if you adjust the objective lens 3, lens 4B, and the light receiving part of the optical fiber 5 before the test, you can achieve precision by just finely adjusting the light receiving part of the optical fiber 5 during the inspection. Defects can be determined.

本発明では、光フアイバ5の受光部とX−Yテ
ーブルに取り付け、且つ位置合せ制御装置を設け
る。位置合せ制御装置は欠陥判定しながらパター
ンチエツク用の比較器の出力を取込み、処理を行
い、位置づれ量を算出し、次いでこの算出量に基
づきX−Yテーブルを駆動し、位置づれ量をなく
すように制御を行う。
In the present invention, the light receiving section of the optical fiber 5 is attached to the X-Y table, and a positioning control device is provided. The alignment control device takes in the output of the pattern check comparator while determining defects, processes it, calculates the amount of positional deviation, and then drives the X-Y table based on this calculated amount to eliminate the amount of positional deviation. control as follows.

次にX−Yテーブルの実施例を第3図に示す。
X−Yテーブルは、固定フレーム17A、可動フ
レーム18Aとより成る。光フアイバ受光部16
はすべり軸受を介してガイドレール18E,18
Fに支持されている。ガイドレール18E,18
Fは可動フレーム18A上に平行に配設され、且
つそれぞれの両端は可動フレーム18Aに受台1
8Dを介して固着している。送りねじ18Bはガ
イドレール18E,18Fに平行に配され、且つ
軸受18Cにより保持されて送りねじの移動を防
止している。光フアイバ受光部16にはナツトが
配されて送りねじ18Bに係合している。
Next, an example of the X-Y table is shown in FIG.
The X-Y table consists of a fixed frame 17A and a movable frame 18A. Optical fiber light receiving section 16
Guide rails 18E, 18 via sliding bearings
Supported by F. Guide rail 18E, 18
F is arranged in parallel on the movable frame 18A, and both ends of each are attached to the movable frame 18A with the pedestal 1.
It is fixed via 8D. The feed screw 18B is arranged parallel to the guide rails 18E and 18F, and is held by a bearing 18C to prevent movement of the feed screw. A nut is disposed on the optical fiber light receiving portion 16 and engages with the feed screw 18B.

可動フレーム18Aはすべり軸受を介してガイ
ドレール17D,17Gに支持されている。ガイ
ドレール17D,17Gは固定フレーム17A上
に平行に配設され、且つそれぞれの両端は固定フ
レーム17Aに受台17Eを介して固着してい
る。ガイドレール17D,17Gはガイドレール
18E,18Fに対して直角な角度関係になつて
いる。送りねじ17Bはガイドレール17D,1
7Gに平行に配され、且つ軸受17Cにより保持
されて送りねじの移動を防止している。可動フレ
ーム18Aはナツト17Fを介して送りねじ17
Bに係合している。
The movable frame 18A is supported by guide rails 17D and 17G via sliding bearings. The guide rails 17D and 17G are arranged in parallel on the fixed frame 17A, and both ends of each guide rail are fixed to the fixed frame 17A via a pedestal 17E. Guide rails 17D and 17G are in an angular relationship perpendicular to guide rails 18E and 18F. The feed screw 17B is connected to the guide rail 17D, 1
7G and is held by a bearing 17C to prevent the feed screw from moving. The movable frame 18A is connected to the feed screw 17 via a nut 17F.
It is engaged with B.

光フアイバ受光部16の中央部にはガイドレー
ル18E,18Fに平行に光フアイバ5が挿入さ
れて固定している。光フアイバ5の受光端15は
回転多面鏡4からの反射光を正確に受光できるよ
うに位置調整されている。光フアイバの他端15
Aは導出され外部のホトマルへ接続されている。
光フアイバ受光部16は、送りねじ18Bの一端
側に設けられてなるパルスモータ18によつてx
方向に移動可能に構成され、送りねじ17Bの一
端側に設けられてなるパルスモータ17によつて
y方向に移動可能に構成される。
The optical fiber 5 is inserted and fixed in the center of the optical fiber light receiving section 16 in parallel to the guide rails 18E and 18F. The position of the light receiving end 15 of the optical fiber 5 is adjusted so that the light reflected from the rotating polygon mirror 4 can be accurately received. The other end of the optical fiber 15
A is derived and connected to an external photomultiple.
The optical fiber light receiving section 16 is driven by a pulse motor 18 provided at one end of the feed screw 18B.
The feed screw 17B is configured to be movable in the Y direction by a pulse motor 17 provided at one end of the feed screw 17B.

第4図はパルスモータ17,18を駆動する駆
動回路を示す。位置指令回路21は、x方向、y
方向の移動量(位置調整信号)を指令値として出
力し、駆動回路19,20に送り込む。駆動回路
19,20はそれぞれに入力してくる指令値をパ
ルスモータ17,18の駆動量に変換し、パルス
モータ17,18を駆動する。パルスモータ1
7,18は送りねじ17B,18Bを駆動し、所
定の位置に光フアイバ受光部16を持つてゆく。
位置指令回路21は、外部からマニユアルによつ
て与えられる位置指令を入力として取込む機能
と、移動過程中の位置検出値に基づく誤差量とを
入力として取込む機能(いわわゆるフイードバツ
ク制御機能)と、かかる取込んだ値をもとにして
x、yのそれぞれの移動変位量を算出する機能
と、この算出値を出力する機能とより成る。上記
フイードバツク制御機能での位置検出機能での位
置検出値に基づく誤差量とは、位置合せ時に第1
図に充べた比較器の出力をチエツクすることによ
つて得られる値であり、以下詳述する。
FIG. 4 shows a drive circuit for driving the pulse motors 17 and 18. The position command circuit 21 operates in the x direction and the y direction.
The amount of movement in the direction (position adjustment signal) is output as a command value and sent to the drive circuits 19 and 20. The drive circuits 19 and 20 convert input command values into drive amounts for the pulse motors 17 and 18, and drive the pulse motors 17 and 18. Pulse motor 1
7 and 18 drive the feed screws 17B and 18B to bring the optical fiber light receiving section 16 to a predetermined position.
The position command circuit 21 has a function of inputting a position command manually given from the outside, and a function of inputting an error amount based on a position detection value during the movement process (so-called feedback control function). , a function to calculate the amount of displacement in each of x and y based on the captured values, and a function to output the calculated values. The error amount based on the position detection value of the position detection function in the feedback control function mentioned above is the amount of error based on the position detection value of the position detection function in the feedback control function.
This value is obtained by checking the output of the comparator shown in the figure, and will be explained in detail below.

第5図は光フアイバ受光端15の配列と回転多
面鏡による実像の走査方向との関係を示す図であ
る。光フアイバの配列方向をx、この配列方向に
直角な方向をyにとつている。更に、回転多面鏡
による実像の走査方向は矢印方向になされる。従
つて、y方向とは回転多面鏡による実像の走査方
向である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the arrangement of the optical fiber light receiving ends 15 and the scanning direction of the real image by the rotating polygon mirror. The direction in which the optical fibers are arranged is defined as x, and the direction perpendicular to this direction is defined as y. Furthermore, the scanning direction of the real image by the rotating polygon mirror is made in the direction of the arrow. Therefore, the y direction is the scanning direction of the real image by the rotating polygon mirror.

第6図、第7図は位置合せのために使用される
位置ずれ算出回路を示す。第8図はタイムチヤー
トである。第6図の位置ずれ算出回路はy方向の
位置ずれ算出用、第7図の位置ずれ算出回路はy
方向の位置ずれ算出用に使用され、いずれも前述
の位置検出値に基づく誤差量を出力する。
FIGS. 6 and 7 show a positional deviation calculation circuit used for alignment. Figure 8 is a time chart. The positional deviation calculation circuit in Fig. 6 is for calculating positional deviation in the y direction, and the positional deviation calculation circuit in Fig. 7 is for calculating the positional deviation in the y direction.
It is used to calculate the positional deviation in the direction, and both output the error amount based on the position detection value described above.

第6図の位置ずれ算出回路は、加算回路23、
サンプルホールド回路24、AD変換器25、ア
ンドゲート26、加算回路27、ラツチ回路2
8,29、比較回路30より成る。可算回路23
への絶対値入力|Va|,|Vb|,…,|Vn|
は、それぞれ対応するホトマル出力の比較器出力
であり、第2図との対応でみれば|Va|はV61
V91との絶対値出力、|Vb|はV62とV92との差の
絶対値出力、…、|Vn|はV6oとV9oとの差の絶
対値出力である。加算回路23は|Va|,|Vb
|,…,|Vn|を加え合せx方向の位置ずれ量
を求める。サンプルホールド回路24は加算回路
23の出力をサンプルホールドし、サンプル値は
AD変換器25でAD変換される。AD変換器25
のAD変換期間及びAD変換時点はアンドゲート2
6の出力によつて決まる。アンドゲート26への
1つの入力である有効範囲とは、第8図に示すよ
うに、回転多面鏡の1走査区間内での特定の時間
巾によつて与えられ対物レンズの視野範囲によつ
て決まる。この区間中のクロツクパルスによつて
AD変換を行わせている。加算回路27は、1走
査区間の中での上記有効範囲内のすべてのAD変
換出力を加算し、有効範囲内でのx方向位置ずれ
量の平均化をはかる。AD変換器25のサンプリ
ング周期は光フアイバ受光面直径と回転多面鏡に
よる実像走査速度によつて決まる。今、光フアイ
バ受光面直径をD(μm)、実像走査速度をv
(m/s)とすると、f=v/D(MPPS)のク
ロツクパルスが必要となる。
The positional deviation calculation circuit in FIG. 6 includes an addition circuit 23,
Sample hold circuit 24, AD converter 25, AND gate 26, addition circuit 27, latch circuit 2
8, 29, and a comparison circuit 30. Countable circuit 23
Absolute value input to |Va|, |Vb|,..., |Vn|
are the comparator outputs of the corresponding photomal outputs, and looking at the correspondence with Figure 2, |Va| is V 61 and
| Vb | is the absolute value output of the difference between V 62 and V 92 , ..., |Vn| is the absolute value output of the difference between V 6o and V 9o . The adder circuit 23 has |Va|, |Vb
Add |, ..., |Vn| to find the amount of positional deviation in the x direction. The sample hold circuit 24 samples and holds the output of the adder circuit 23, and the sample value is
An AD converter 25 performs AD conversion. AD converter 25
AD conversion period and AD conversion time are AND gate 2
It is determined by the output of 6. As shown in FIG. 8, the effective range, which is one input to the AND gate 26, is given by a specific time span within one scanning section of the rotating polygon mirror and is determined by the field of view of the objective lens. It's decided. Due to the clock pulse during this interval
AD conversion is performed. The adder circuit 27 adds up all the AD conversion outputs within the above-mentioned effective range within one scanning section, and averages the amount of x-direction positional deviation within the effective range. The sampling period of the AD converter 25 is determined by the diameter of the optical fiber light receiving surface and the real image scanning speed by the rotating polygon mirror. Now, the diameter of the optical fiber receiving surface is D (μm), and the real image scanning speed is v.
(m/s), a clock pulse of f=v/D (MPPS) is required.

回転多面鏡の一走査前の加算データはラツチ回
路29にメモリしておき、またパルスモータの駆
動方向も記憶しておく。有効範囲が終つた時点で
得られた加算データ(δxn)とラツチ回路29
の出力(1走査前の加算データδxn-1を比較回路
で比較する。その結果、δxn<δxn-1ならば位
置ずれが少なくなつているので、第4図の位置指
令回路21を介してパルスモータ17を一走査前
に駆動した方向と同じ方向に一定量駆動する。δ
xn>δxn-1ならば、位置ずれが更に大きくなつ
たとみなし、第4図の位置指令回路21を介して
パルスモータ17を逆の方向に一定量駆動する。
第6図で比較回路30の出力CW,CCWはそれ
ぞれ比較結果を示し、例えばCWはδxn>δxn-1
の時“1”となる出力、CCWはδxn<δxn-1
時“1”となる出力である。この他に、CWは
(δxn−δxn-1)の極性を示す信号、CCWは偏差
量(δxn−δxn-1)としてもよい。位置指令回路
21の内部構成によつていずれかが回路的に選ば
れる。CW,CCWが前述の位置検出値に基づく
誤差量となる。
Added data before one scan of the rotating polygon mirror is stored in the latch circuit 29, and the driving direction of the pulse motor is also stored. The addition data (δxn) obtained at the end of the effective range and the latch circuit 29
The output (added data δxn -1 from one scan before is compared with the comparator circuit. As a result, if δxn < δxn -1 , the positional deviation is small, so the pulse is sent via the position command circuit 21 in Fig. 4). The motor 17 is driven by a certain amount in the same direction as the direction in which it was driven one scan ago.δ
If xn>δxn -1 , it is assumed that the positional deviation has become even larger, and the pulse motor 17 is driven by a certain amount in the opposite direction via the position command circuit 21 shown in FIG.
In FIG. 6, the outputs CW and CCW of the comparator circuit 30 respectively indicate the comparison results. For example, CW is δxn>δxn -1
CCW is an output that becomes "1" when δxn<δxn -1 . In addition, CW may be a signal indicating the polarity of (δxn - δxn -1 ), and CCW may be a deviation amount (δxn - δxn -1 ). Either one is selected depending on the internal configuration of the position command circuit 21. CW and CCW are the error amounts based on the position detection value described above.

パルスモータ17の駆動が終了すると新しく求
めた加算データをラツチ29に格納する。これに
より1走査毎に実像検出位置の調整を行い、ずれ
が生ずると、修正するようにパルスモータ17は
駆動される。第8図にはパルスモータ17の駆動
タイミング及びラツチ回路29のラツチパルスの
タイミングも同じく図示している。
When the driving of the pulse motor 17 is completed, the newly obtained addition data is stored in the latch 29. Thereby, the real image detection position is adjusted for each scan, and if a deviation occurs, the pulse motor 17 is driven to correct it. FIG. 8 also shows the drive timing of the pulse motor 17 and the latch pulse timing of the latch circuit 29.

第7図の位置ずれ算出回路は、サンプルホール
ド回路31、AD変換器32、アンドゲート3
3、加算回路34、ラツチ回路35,36、比較
回路37より成る。動作タイミングは第8図と実
質的に同じである。対応するホトマルの差の絶対
値|Va|を選び(いずれでもよい)、これをサン
プルホールド回路31に形成する。サンプルホー
ルド回路31は、|Va|をサンプルホールド
し、AD変換器32に送る。
The positional deviation calculation circuit in FIG. 7 includes a sample hold circuit 31, an AD converter 32, and an AND gate 3.
3. It consists of an adder circuit 34, latch circuits 35 and 36, and a comparison circuit 37. The operation timing is substantially the same as in FIG. The absolute value |Va| of the difference between the corresponding photomultiplies is selected (any value is acceptable) and formed in the sample-and-hold circuit 31. The sample and hold circuit 31 samples and holds |Va| and sends it to the AD converter 32.

AD変換器32は、アンドゲート33の制御の
もとにAD変換を行い、加算回路34で加算を行
いラツチ回路35にラツチさせる。ラツチ回路3
5のラツチ出力はラツチ回路36にラツチされて
なる前回走査時のラツチ出力と比較回路37で比
較され、前回走査時と今回走査時とのδynとδ
yn-1との比較を行う。比較結果はCW,CCWと
して出力され、位置指令回路21に入力され、パ
ルスモータ18の駆動を行う。比較回路37の出
力は誤差量となり、極性によりパルスモータ18
の駆動が行われる。これにより、y方向の位置合
せが行われる。本実施例では光−電変換手段とし
てホトマルを用いたが、フオトダイオード等の光
電子でも実施できる。
The AD converter 32 performs AD conversion under the control of an AND gate 33, adds an addition circuit 34, and causes a latch circuit 35 to latch. Latch circuit 3
The latch output of No. 5 is compared with the latch output of the previous scan, which is latched by the latch circuit 36, in the comparison circuit 37, and the δyn and δ of the previous scan and the current scan are compared.
Compare with yn -1 . The comparison results are output as CW and CCW, input to the position command circuit 21, and drive the pulse motor 18. The output of the comparison circuit 37 becomes the error amount, and depending on the polarity, the pulse motor 18
is driven. This performs alignment in the y direction. In this embodiment, a photomultiplier was used as the photoelectric conversion means, but a photoelectronic device such as a photodiode may also be used.

本発明によれば、LSIウエハやマスクのパター
ンの自動走査を効率よく行うことができた。更に
位置ずれ量がなくなるように実像検出位置を変え
ているので、従来検出できなかつた微小な欠陥が
検出可能となる。
According to the present invention, it was possible to efficiently automatically scan patterns on LSI wafers and masks. Furthermore, since the real image detection position is changed so as to eliminate the amount of positional deviation, it becomes possible to detect minute defects that could not be detected conventionally.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のパターン検出系の実施例図、
第2図は本発明の比較回路の実施例図、第3図は
本発明のX−Yテーブルの実施例図、第4図はパ
ルスモータの駆動回路の実施例図、第5図は光フ
アイバ受光面と走査方向との関係を示す図、第6
図は本発明のx方向に関する位置ずれ算出回路の
実施例図、第7図は本発明のy方向に関する位置
ずれ算出回路の実施例図、第8図はタイムチヤー
トである。 1……試料、2A,2B……検出点、4……回
転多面鏡、5,8……光フアイバ、6a〜6n,
9a〜9n……ホトマル、10a〜10n……比
較回路、16……光フアイバ受光部、17,18
……パルスモータ。
FIG. 1 is an embodiment of the pattern detection system of the present invention.
Fig. 2 is an embodiment of a comparison circuit of the present invention, Fig. 3 is an embodiment of an X-Y table of the invention, Fig. 4 is an embodiment of a pulse motor drive circuit, and Fig. 5 is an embodiment of an optical fiber. Diagram showing the relationship between the light receiving surface and the scanning direction, No. 6
FIG. 7 is an embodiment of a positional deviation calculation circuit in the x direction of the present invention, FIG. 7 is an embodiment of a positional deviation calculation circuit in the y direction of the invention, and FIG. 8 is a time chart. 1... Sample, 2A, 2B... Detection point, 4... Rotating polygon mirror, 5, 8... Optical fiber, 6a to 6n,
9a to 9n...Photomaru, 10a to 10n...Comparison circuit, 16...Optical fiber light receiving section, 17, 18
...Pulse motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 表面に同一パターンを持つ区画が繰返し配列
されてなる試料面上の相異なる位置の少なくとも
2つの区画のそれぞれの同一パターン上の対応す
る相対位置上のパターンに光を照射する照射手段
と、該2つのパターンからの反射光を結像する第
1、第2の結像光学系と、該第1、第2の結像光
学系によつて結像される第1、第2の像を走査す
る回転多面鏡と、該回転多面鏡によつて走査され
る方向と直角方向に受光面を配列し、各々上記、
第1、第2の像を受光して導くようにした第1、
第2の光フアイバ群と、該第1、第2の光フアイ
バ群に対応して設けられ、各光フアイバから得ら
れる検出像を取込み、それぞれ独自に電気信号に
変換する第1、第2のホトマル群と、該第1、第
2のホトマル群の対応関係にあるホトマルから得
られる電気信号を比較してパターンの欠陥判定を
行う比較手段とを備えると共に、 上記第1の光フアイバ群の受光面を位置調整可
能なX−Yテーブルに取付け、該X−Yテーブル
をX軸及びY軸方向に微駆動する駆動系を設け、
上記比較手段からのパターン位置づれを示す信号
を取込んで位置づれ補正用の位置調整信号を得、
上記位置づれをなくすべく、該位置調整信号を上
記駆動系に印加する回路手段を設けてなるパター
ン検査装置。
[Claims] 1. Irradiating light onto patterns at corresponding relative positions on the same pattern of at least two sections at different positions on a sample surface where sections having the same pattern are repeatedly arranged on the surface. a first and second imaging optical system that forms an image of the reflected light from the two patterns, and a first, which is imaged by the first and second imaging optical systems A rotating polygon mirror for scanning a second image, and a light receiving surface arranged in a direction perpendicular to the direction scanned by the rotating polygon mirror, each of the above-mentioned,
A first device that receives and guides the first and second images;
A second optical fiber group, and first and second optical fiber groups, which are provided corresponding to the first and second optical fiber groups, capture the detection image obtained from each optical fiber, and convert it into an electrical signal independently. a photomultiplier group and a comparison means for comparing electrical signals obtained from the photomultipliers in a corresponding relationship between the first and second photomultiplier groups to determine a defect in the pattern; The surface is attached to an X-Y table whose position can be adjusted, and a drive system is provided to finely drive the X-Y table in the X-axis and Y-axis directions,
Taking in a signal indicating pattern positional deviation from the comparison means to obtain a position adjustment signal for positional deviation correction;
A pattern inspection device comprising circuit means for applying the position adjustment signal to the drive system in order to eliminate the positional deviation.
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