(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に形成されたパターンを検査するパターン検査装置であって、ウェハを載置して該ウェハの表面に垂直なＺ方向と前記ウェハの面内のＸＹ方向とに移動可能なテーブル手段と、該テーブル手段に載置されたウェハ上に形成されたパターンを対物レンズを介して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像して得た前記パターンの画像信号を処理して前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段と、前記テーブル手段に載置されたウェハ表面に対する前記撮像手段の対物レンズの焦点ずれを、該撮像手段の該対物レンズを介して検出する焦点検出手段と、該焦点検出手段で検出した前記撮像手段の対物レンズの焦点ずれの情報に基づいて前記テーブル手段のＺ方向の位置を制御すると共に前記テーブル手段のＸＹ方向の位置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記テーブルをＸ方向に駆動して前記撮像手段の検出視野内で前記ウェハを連続的に移動させ、前記撮像手段の検出視野が前記ウェハの周辺部に達したときに前記テーブルの前記Ｘ方向への移動を停止させ、前記テーブルのＸおよびＹ方向の位置を制御して前記焦点検出手段の焦点ずれ検出位置を前記ウェハから外すことなく前記撮像手段の検出視野内に前記ウェハ上の次の検査開始点を移動させ、該次の検査開始点が前記検出視野内に移動後に前記テーブルを前記Ｘ方向とは反対の方向に駆動するように制御することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記制御手段で前記テーブルをＸ方向に移動させることと前記Ｘ方向とは反対の方向に移動させることを順次繰り返し行うことにより、前記撮像手段で前記ウェハの被検査パターンが形成された領域の全面を撮像することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ウェハを連続的に移動させるときに前記テーブルを一定の速度でＸ方向に移動させ、前記テーブルの前記Ｘ方向への移動を停止させるときに前記テーブルの移動距離に関わらず減速を開始してから一定の時間内に停止させるように制御することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ウェハを前記Ｘ方向とは反対の方向に駆動するときに前記テーブルを一定時間加速して該テーブルが所定の速度に達した後、該所定の速度で前記Ｘ方向とは反対の方向に移動させるように制御することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項５】
ウェハ上に形成されたパターンを検査する方法であって、前記パターンを撮像する撮像手段の対物レンズの焦点位置を前記ウェハの表面に合わせて該撮像手段の該対物レンズを介して前記ウェハ表面を撮像しながら前記ウェハを載置したテーブルを前記ウェハの面内の一方向に連続的に移動させ、該テーブルを連続的に移動させながら前記撮像手段の前記対物レンズを介して前記撮像して得た画像を処理して前記パターンの欠陥を検出し、前記撮像手段の前記パターンを撮像する視野が前記ウェハの周辺部に来た時に前記テーブルの前記一方向への連続的な移動を停止し、前記撮像する視野が前記ウェハから外れないように前記テーブルを駆動して次の移動開始点を前記撮像する視野内に入れ、前記撮像手段の焦点位置を前記ウェハの表面に合わせた状態で前記撮像手段の前記対物レンズを介して前記ウェハ表面を撮像しながら前記移動開始点から前記テーブルを前記一方向と反対の方向への連続的な移動を開始し、前記テーブルを連続的に移動させながら前記撮像手段の前記対物レンズを介して前記ウェハ表面を撮像して得た画像を処理して前記パターンの欠陥を検出することを順次前記ウェハの被検査パターンが形成された領域の全面に渡って行うことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項６】
表面にパターンが形成されたウェハを載置したテーブルを一方向に連続的に移動させながら前記ウェハ表面を撮像して得た画像を処理して前記パターンの欠陥を検出し、前記ウェハ表面の撮像の視野が前記ウェハの周辺部に来た時に前記テーブルの前記一方向への連続的な移動を停止し、前記ウェハ表面の撮像の視野内に次の連続的な移動の開始点が入るように前記テーブルを駆動して前記ウェハの位置を制御し、前記連続的な移動の開始点が前記撮像の視野内に入った状態で前記テーブルの前記一方向と反対の方向への連続的な移動を開始して前記テーブルを連続的に移動させながら前記ウェハ表面を撮像して得た画像を処理して前記パターンの欠陥を検出することを順次繰返して行うパターン検査方法であって、前記ウェハ表面を撮像する撮像手段の焦点を、該撮像手段の対物レンズを介して検出して焦点のずれを求め、該求めた焦点のずれに基いて前記テーブルを駆動して次の連続的な移動の開始点に移動する間を含めて常時前記ウェハの表面が前記撮像手段の焦点に合うように前記テーブルの高さ方向の位置を制御しながら前記ウェハを検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項７】
前記テーブルを一定の速度で一方向に連続的に移動させ、前記テーブルの前記一方向への連続的な移動を停止させることを前記テーブルの移動距離に関わらず減速を開始してから一定の時間内に停止させることを特徴とする請求項５または６に記載のパターン検査方法。
【請求項８】
前記テーブルの前記一方向と反対の方向への連続的な移動を開始して前記テーブルを連続的に移動させるときに、前記テーブルを一定時間加速して該テーブルが所定の速度に達した後、該所定の速度で前記一方向とは反対の方向に連続的に移動させることを特徴とする請求項５または６に記載のパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ＬＳＩ，パネル型ディスプレィ，プリント基板などのパターン検査装置のステージ制御に係り、特にステージ折り返し時の加減速時を制御し、その検査時間短縮を図るためのパターン検査装置及びその制御方法に関するものである。以下ＬＳＩの製造を例にとり説明する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造において、ウェ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。
【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。検査速度を向上させるために、ウェハを走行しながら検出する方式を取るため、ステージの走行精度を検出欠陥サイズに抑えなければ、高精度な検出が不可能である。欠陥検出系では微細パターンの検出を行うため、画像検出を行う検出センサの焦点合わせが必要である。
【０００４】
さらに、ウェハ周辺においては、ウェハのそり、膜厚のむらの原因で、焦点位置が大きく変動することがあるため、焦点合わせを常に行うことが重要である。そのため、ウェハ面から外れた位置では、検出センサの焦点合わせが外れ、瞬時に焦点合わせの検出範囲外となるため、再度ウェハ面に戻った時に焦点合わせの追従性に問題がある。検査時には、ステージに助走距離を設けて定速走行になってから検査を行うが、この助走距離が長いとウェハ面から外の位置から開始することになり、焦点合わせの追従性が問題となる。
【０００５】
従来のステージ制御方式を説明する。図１０は従来の装置の一例である。ウェハ１５０はチャック１５１により保持されている。チャック１５１は、上下方向に移動可能なＺステージ１５２により上下の移動可能である。欠陥検出系１５３は、対物レンズ１５４でウェハ１５０の表面を検出可能である。焦点検出系１５５により、常に対物レンズ１５４の焦点を検出し、焦点ずれを算出して、Ｚステージ１５２を上下して常に焦点を合わせている。欠陥検出センサ１５６はウェハ１５０のパターンを検出可能である。この欠陥検出センサ１５６の焦点位置と焦点検出系１５３の焦点位置は同じに設定する。ウェハ１５０はＸステージ１５７により移動が可能である。このＸステージの移動に同期して、欠陥検出系１５５は画像を検出する。ウェハ１５０には回路１５８が形成されている。
【０００６】
この構成において、動作を説明する。通常、対物レンズ１５４の検出範囲にはウェハ１５０が存在するため、焦点検出系１５３により焦点合わせは行われる。図１１に示すように、Ｘステージ１５７が移動し、ウェハ１５０の回路パターン１５８の端１５９の検出を行った後、Ｘステージが整定しない場合は、対物レンズ１５４の検出範囲が、ウェハ面から外の位置となるため、焦点検出系１５３が誤検出し、Ｚステージ１５２が最大の移動範囲まで上昇してしまう。図１２に示すように、検査を継続すると、Ｘステージは逆方向に走行するが、再び、対物レンズ１５４の検出範囲にウェハ１５０が検出され、焦点検出系１５３により検出可能となり、Ｚステージ１５２が下降し、再び焦点合わせが行われ、検査が開始される。
【０００７】
図１３にウェハ１５０を平面から見た図を示す。ウェハ１５０は被検査パターン１５８を有している。検査開始位置１５８からａだけ離れた位置（助走距離）１５９からステージはＸ方向に移動し、検査開始位置１５８から検査を開始し、検査エリアＬだけの区間を定速移動し検査終了位置１６０まで検査を行う。
【０００８】
ステージは次の検査開始位置１６３の位置から検査を開始するため、この検査開始位置１６３に助走距離ａを加えた位置１６２で停止する。次に、ピッチＰだけＹステージを移動して助走開始位置１６２に移動する。この位置からＸステージを再び移動させ、次の検査を開始する。順次検査開始位置から助走距離ａを加算した位置から検査を行い、この動作を繰り返して検査を行う。
【０００９】
そのため、ウェハ１５０の周辺では、焦点合わせが不完全となり、検査できないといった問題点がある。
【００１０】
これを防止するためには、ウェハ面から外の位置の寸前に焦点合わせをロックして、再びウェハ１５０が検出範囲内に戻った位置でロックを解除させれば良い。しかし、ウェハ１５０の周辺においては、ウェハのそり、膜厚のむらがあるため、瞬時に追従は不可能であり、検査開始時には焦点合わせが完了しない問題がある。
【００１１】
また、Ｘステージ１５７をウェハ面から外の位置にいかないような位置で停止させるためには、ステージの移動速度を遅くすれば可能であるが、検査時間がかかり高速検査を実現できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、欠陥検出の検出範囲がウェハ面から外の位置に出るため、欠陥検出系の焦点が外れ、ウェハの周辺では、焦点合わせが不完全となり、検査できないといった問題点がある。
【００１３】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、ウェハ面内で検査ステージが確実に停止し、欠陥検出系の焦点合わせを常にかけることが可能なパターン検査装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明に係るパターン検査装置の構成は、パターンを検出する手段と、検出した結果を判定する手段と、ウェハを検査方向に移動する手段と、ウェハを検査方向と直角方向に移動する手段と、ウェハを移動する手段を制御する手段と、ウェハの移動する位置を設定する手段とを具備したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。図１は本発明の一実施例の全体構成図である。パターン検査装置１は、検査用ステージとして、検査方向に移動するＸステージ２と、検査方向と直角方向に移動するＹステージ３を有する。Ｘステージ２上に被検査用のウェハ４を保持する。Ｘステージ２を制御する制御系５とＹステージ３を制御する制御系６でステージは移動可能である。検査設定系７により、検査するウェハ４のパターン形状によってステージ２，３の移動スケジュールを設定する。検査は、Ｘステージ２の移動時に検査光学系８により行われ、検査判定系９により判定される。検査判定とステージの移動は、総合制御系１０により行われる。
【００１６】
図２は、本検査装置に用いられるステージの一実施例の構成図である。１方向の移動のみを図示する。検査装置ではこれを直交させて、２軸としている。ステージ１１はガイド１２により移動可能である。ネジ１３はナット１４によりモータ１５の回転でステージ１１をガイド１２のガイド方向に移動可能である。検出器１６は、スケール１７によりステージ１１の位置と速度を検出可能である。制御系５は演算器系１９とモータ１５を駆動するアンプ１８で構成され、モータ１５の回転速度と回転数を制御できる。ステージ１１の目標位置は検査設定系７により行う。検査設定系７での指令２１は演算器系１９に送られ、目標位置に応じた指令２２がアンプ１８に送られる。アンプ１８からモータ１５に指令２３が送られ、ステージ１１は移動する。移動時の位置と速度は、検出器１６で求められ、指令２４として演算器系１９に戻される。この位置の指令２４と目標位置の指令値２１を比較しながらステージを移動して、目標位置で停止する。
【００１７】
演算器系１９は、加速時，減速時の速度と時間を制御できる回路２５と定速時の速度を制御出来る回路２６を備えている。
【００１８】
図３から図６に演算器系１９の詳細を示す。図３に本実施例の制御パターンの時間と速度の関係を示す。横軸に時間、縦軸に速度を示す。ステージ１１の移動量は、時間と速度の積によって決まる。例えば時間ｔ１で速度ｖ１を与えると、この面積が距離に相当する。そのときは制御パターン２７となり、時間ｔ２で速度ｖ２では制御パターン２８、時間ｔ３で速度ｖ３は制御パターン２９となる。
【００１９】
図４に図３のときの制御パターンで駆動した時の時間と位置の関係を示す。横軸に時間、縦軸に位置を示す。時間ｔ１では、位置パターン３０となりｘ１の距離だけ移動する。時間ｔ２の場合は、位置パターン３１でｘ２の距離、時間ｔ３の場合は、位置パターン３２でｘ３の距離に移動する。
【００２０】
図５は、図３の移動パターンの詳細図である。横軸に時間、縦軸に速度を示す。ステージ１１は、加減速時と定速時の２つのパターンで制御する。加減速時は、速度を緩やかに変化させる輪郭線軌跡（例えば、サイン曲線，カム曲線）を用いる。通常、時間に対して速度はリアルタイムに設定できないため、サンプリング時間に応じて速度を設定する事になる。例えばΔｔ１の時はΔｖ１の速度を設定し、最高速度Δｔ５までの区間でおのおの速度を設定する。各交点を結ぶと曲線３３となる。最高速に達するとステージ１１は定速運動となるため、直線３４となる。減速も加速と同様に時間と速度を設定する（Δｔ６〜Δｔ１１の時間で、Δｖ５〜０までの速度）曲線３５となる。このように、時間と速度を設定する場所は加速，減速時のみである。このパターンでモータ１５を駆動する。
【００２１】
図６に図５の移動パターンの加速度の変化を示す。横軸に時間、縦軸に加速度を示す。加減速時には、ゆるやかな加速度変化の曲線３６，３８で制御される。低速時には、加速度は０となり直線３７となる。
【００２２】
このように、加減速区間と定速区間に分離し、加減速時間が距離によって変動しない、さらに加減速時の加速度変化をゆるやかにしたため、図４に示すように加減速時における時間に対する位置の変化が、ステージの移動距離に関係なく同じ形状となる。
【００２３】
図７に目標速度に達するまでのステージの挙動を示す。横軸に時間、縦軸に速度を示す。この加速度の変化では、ステージになめらかな加速度を与えるため、ステージが振動的にならずに、加速後における定速走行時の許容定速速度に達するまでの時間が大幅に短縮される。
【００２４】
図８に目標位置に達するまでのステージの挙動を示す。横軸に時間、縦軸に位置を示す。速度と同様にステージになめらかな加速度を与えるため、ステージが振動的にならずに、目標位置に達してから許容整定精度に達するまでの時間も大幅に短縮できる。
【００２５】
また、時間と速度を設定するポイントが加減速のみであるため、移動距離に関係なく最小の設定ポイントで設定が可能である。
【００２６】
そのため、ステージを製作，調整するときにも、ステージの定速走行や整定時間を最小に抑える最適なチューニングが設定できるため、調整が容易となる。
【００２７】
以上の構成において図９により検査時の動作の一実施例を説明する。ウェハ４は被検査パターン５０を有している。図１で示した検査設定系７により、検査開始位置５１からｂだけ離れた位置５２（助走距離）からステージはＸ方向に移動し、検査エリアＬだけを定速移動し検査終了位置５３まで検査を行い、助走距離ｂの位置５４で停止する。
【００２８】
ステージは次の検査開始位置５６の位置から検査を開始するため、助走距離ｂを加えた位置５５にＹステージ（移動量Ｐ）とＸステージで移動する。次に、Ｘステージで反対方向に移動して検査を再開する。この動作を繰り返して検査を行う。このとき、ステージの移動はウェハ４が検査光学系８の検出範囲から出ないようにスケジュールを行う。
【００２９】
このように、助走区間ｂとなるような速度を設定し、ウェハ面内で検査ステージが確実に停止し、欠陥検出系の焦点合わせを常にかけることができる。
【００３０】
図２ではステージの移動手段にモータ１５とネジ１３，ナット１４を用いたが、リニアモータのように駆動部を介在しない構成でも同様な効果が得られる。さらに、位置検出にスケール１７と検出器１６を使用したが、モータ１５の回転数を検出してステージ１１の位置，速度を検出しても同様な効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェハ面内で検査ステージが確実に停止し、欠陥検出系の焦点合わせを常にかけることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパターン検査装置の一実施例の構成図である。
【図２】本発明によるステージの構成の一例である。
【図３】本発明による制御パターンの説明図である。
【図４】図３で設定された制御パターンで駆動したときの位置変化の説明図である。
【図５】図３の制御パターンの詳細説明図である。
【図６】図３の制御パターンの加速度変化の説明図である。
【図７】本発明による制御パターンでの速度変化の説明図である。
【図８】本発明による制御パターンでの位置変化の説明図である。
【図９】本発明による検査時の移動スケジュールの一例の説明図である。
【図１０】従来技術での動作の説明図である。
【図１１】従来技術でのウェハが検出範囲から外に出た時の動作の説明図である。
【図１２】従来技術でのウェハが検出範囲から外に出て再び中に入った時の動作の説明図である。
【図１３】従来技術での検査時の移動スケジュールの一例の説明図である。
【符号の説明】
１…検査装置、２…Ｘステージ、３…Ｙステージ、４…ウェハ、５，６…制御系、７…検査設定系、８…検査光学系、９…検査判定系、１５…モータ、３１…検出器、２５…加速時，減速時の速度と時間を制御できる回路、２６…定速時の速度を制御出来る回路、３３…加速時の制御パターン、３４…定速時の制御パターン、３５…減速時の制御パターン、３６…加速時の加速度変化、３７…定速時の加速度変化、３８…減速時の加速度変化。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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