JPS5928841B2 - パタ−ン走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターン認識装置、パターン検査装置等用いる
パターン走査装置に関するものである。

パターンに関しての情報を認知するパターン認識装置に
ついては各方面で多くの研究が行なわれている。パター
ンの寸法検査、パターンの認識、パターン伝送など目的
はさまざまであるが、、何れの場合もパターンに含まれ
る情報を何等かの形で検出し、更に都合の良い形に変換
、処理する必要がある。この場合は、先ずパターンを走
査して微少画素に分解しながらパターンに含まれる情報
を検出する装置が必要となる。従来よりパターン走査装
置は種々の形式のものが提案されているが、一般には被
検パターンを全面走査する形式と、被検パターンの特定
の部分を走査する形式とがある。

前者の方法は被検パターンの駆動機構が比較的簡単とな
るが、不必要な部分をも走査するため、必然的に走査時
間が長くなると共に、例えばパターンの欠陥検査を行な
うような場合には走査して得られた信号の処理が複雑と
なり、特にＩＣ製造用のマスクパターンのようにきわめ
て複雑なパターンを検査するのにはきわめて不都合なも
のである。また後者の方法は所望の走査領域のみを走査
するので走査時間の短縮は計れるが、この走査領域は固
定した形状寸法を有するものであるから、同じようなパ
ターン部分が規則正しく存在するようなパターンの走査
に適用するのが有利であり、例えばＣ製造用のマスクの
ように不規則なパターンを走査するのには適さないので
ある。本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、走
査時間を短縮し、走査して得られた信号の処理を簡単化
できると共にＩＣ製造用マスクのように複雑で不規則な
パターンをも有効に走査することができるパターン走査
装置を提供せんとするものである。

本発明の他の目的はこのようなパターン走査装置の新規
なものを提供せんとするものであり、特にパターンの任
意の部分を、任意の順序で走査し得る能力を有するパタ
ーン走査装置を提供せんとするものである。

本発明は、被検パターンの予め決められた種々の大きさ
の部分を予め決められた順序で走査することにより、被
検パターンの必要部分だけを能率よく走査することがで
き、したがつて走査時間が短かくなり、走査して得られ
た信号の処理も簡単となり、複雑で不規則なパターンを
も有効に走査することができるという事実を確め、かか
る認識に基いて為したものである。

このような本発明のパターン走査装置によつて、例えば
ＩＣ製造用マスクの欠陥を検査する場合には、被検パタ
ーンの画素毎の情報を読取り、これを検査する必要があ
るが、本発明のパターン走査装置では上述したように被
検パターンを数個の部分に分割して走査するものである
から、テーブルの移動と走査とを同期させないと、走査
により得られた信号を一画素毎に処理する上で不都合で
ある。

更に、本発明の他の目的は、上述した不都合を解消する
ために、走査とテーブルの移動とを同期させるようにし
たパターン走査装置を提供しようとするものである。

本発明は、被検パターンの予め決められた種々の大きさ
の部分を予め決められた順序で走査することにより、被
検パターンの必要部分だけを能率よく走査することがで
き、したがつて走査時間が短かくなり、走査して得られ
た信号の処理も簡単となり、複雑で不規則なパターンを
も有効に走査することができるという事実を確め、かか
る認識に基いて為したものである。

このような本発明のパターン走査装置によつて、例えば
ＩＣ製造用マスクの欠陥を検査する場合には、被検パタ
ーンの画素毎の情報を読取り、これを検査する必要があ
るが、本発明のパターン走査装置では上述したように被
検パターンを数個の部分に分割して走査するものである
から、テーブルの移動と走査とを同期させないと、走査
により得られた信号を一画素毎に処理する上で不都合で
あるＯこのような目的を達成するために本発明は更に走
査機構の走査位置を検出する装置を設け、この装置から
の走査位置信号を制御回路に供給して、走査位置信号、
シーケンス指令およびテーブル移動量に応じてテーブル
をシーケンス指令に従つてかつ走査と同期して移動させ
るようにすると共に走査機構から得られる走査信号を前
記走査位置信号およびシーケンス指令により制御して、
所定の走査区域に相当する走査信号のみを走査出力信号
として供給するようにしたことを特徴とするものである
。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明パターン走査装置の一例の構成を示す正
面図であり、第２図はその側面図であり内部構造の一部
は線図的に示してある。装置のベース１上に案内面に沿
つてＹ方向に移動し得るテーブル２を設ける。このＹ方
向テーブルはハンドル３により手動的に移動し得るよう
になつている。更にモーター４を設け、ギヤ５を介して
Ｙ方向テーブル２を電動的に移動できるようになつてい
る。このＹ方向テーブル２の移動量を検出するために、
テーブル２の側面に回折格子６を取り付け、これと対何
してモアレ縞検出器７を設ける。この場合にはテーブル
２の移動量はデジタル量として精密に検出できる。Ｙ方
向テーブル２の上にｘ方向に動き得るように案内したテ
ーブル８を設ける。

このＸ方向テーブル８の上に検査すべきパターン９を載
せる。このＸ方向テーブル８もＹ方向テーブル２と同様
にハンドル１０によつて手動的に移動できるようにする
と共にモーター１−１によりギヤ１２を介して電動的に
移動できるようにする。更にｘ方向テーブル８の移動量
を検出するために回折格子１３およびモアレ縞検出器１
４を設ける。更に光線１５を設け、これから放射される
光をベース１の内部に配置した照明光学系（レンズ、反
射鏡等）を介してパターン９を下方から照明するように
する。

パターン９の像は対物レンズ１６により拡大され、半透
鏡１７により二分される。半透鏡１７を透過した光は反
射鏡１８，１９で反射され、パターン９の像がスクリー
ン２０上に投影される。このスクリーン２０は被検パタ
ーン９をｘ方向テーブル８上にセツトする際の観察用と
して用いられるものである。方半透鏡１７で反射された
光は反射鏡１９，１８で反射され、被検パターン９の像
は光学フアイバ一式の直線一円変換器２１の直線端２２
上に結像される。光学フアイバ一式直線一円変換器２１
は多数の光学フアイバ一の一端を直線状に配夕１ルて直
線端２２を構成し、他端を円形状に配夕１ルて円形走査
端２３を構成したものである。この円形走査端２３と対
向してクランク状フアイバ一より成る走査子２４を設け
、これをモーター２５により回転させる。このようにし
て直線端２２に結像された像が微小画素毎に順次に走査
され、フアイバ一２６を介して光電素子２７に与えられ
、光電素子２７からパターン９の情報に応じた出力電気
信号が得られる。モーター２５の軸にはラジアル格子２
８を固着し、光源２９と光電検出器３０により走査子２
４による走査位置に応じたパルス信号を発生させる。ラ
ジアル格子板２８には更に格子とは別にーケ所弧立した
マークを設け、これを光源３１と光電検出器３２により
検出し、走査子２４の一回転中、すなわち一走査期間中
の特定位置においてのみ走査同期パルスを発生させる。
第３図は本発明パターン走査装置の一例において上述し
た機構部分と協働する電気回路部分の構成を示すプロツ
ク線図である。Ｘ方向テーブル８およびＹ方向テーブル
２の移動量、従つて被検パターン９のＸ方向およびＹ方
向の移動量を検出するモアレ縞検出器１４および７から
供給されるパルス出力をそれぞれカウンタ３３および３
４によりカウントする。

更に走査子２４の走査位置を検出する検出器３０のパル
ス出力および走査同期検出器３２からの走査同期パルス
をカウンタ３５に供給する。カウンタ３５は検出器３０
からのパルスを計数すると共に検出器３２からの走査同
期パルスによつてりセツトされるようになつている。従
つてカウンタ３５は走査位置に表わす信号を各走査毎に
供給することになる。これらカウンタ３３，３４，３５
の出力を制御回路３６に供給する。この制御回路３６に
は更にシーケンス指令回路３７から走査範囲、走査区域
、走査順序を指令する信号を供給すると共に光電素子２
７からの出力信号を供給する。制御回路３６の構成およ
び動作については後に詳述するが、ここで上記諸信号を
処理して、ｘモーター１１およびＹモーター４を駆動せ
しめるＸ，Ｙ駆動信号を発生すると共に走査出力信号を
発生する。第４図は本発明パターン走査装置によつて走
査すべき被検パターンの一例であるＩＣ製造に用いるマ
スク原版の一部分を示す。このようなマスクの原版には
さまざまな微細パターン部分が含まれており、各部分の
寸法、パターン相互の位置関係に高い精度が要求される
ほか、キズ、附着物等の不必要パターンがあつてはなら
ないから、製造工程において、これらの厳密な検査が必
要となる。そのためマスク原版面を何等かの方法で走査
し、それから内部の情報を適確にとらえる必要がある。
本発明においては、このようなマスクを隈なく検査せず
に、必要な部分だけを抜き出して走査するものである。
このために被検マスクのパターンを種々の大きさを有す
るパターン部分に分割し、これらのパターン部分を所定
の順序で走査するようにする。このように必要な部分だ
けを走査することによつて走査時間の短縮が可能となる
と共に走査により得られる信号の処理も簡単となる。ま
た各走査範囲の大きさ、形状は任意とすることができる
ため、複雑で不規則なパターンを能率良く走査すること
ができる。第４図に示す被検パターン９は透明な基板４
０に斜線で示す部分４１の範囲内に複雑なパターンが存
在するものと仮定する。

従つてこの斜線部分４１を走査範囲として指定し、この
範囲内を隈なく走査するものとする。今第４図に示すよ
うにＸ，Ｙ軸を選び、これが第１図および第２図のＸ，
Ｙ方向と合致するように被検パターン９をテーブル８上
にセツトする。上述したようにこのセツトはスクリーン
２０を観察しながら行なうことができる。また直線一円
変換器２１による走査方向はＸ方向に一致しており、そ
の走査範囲をＳ。とする。この走査範囲Ｓ。は被検パタ
ーン９の走査範囲４１のＸ方向の寸法よりも短かいもの
である。従つて走査部分４１は更に走査範囲Ｓ。を最小
単位として幾つかの部分に分割され、これら分割した部
分を順次に走査するものである。このように走査範囲Ｓ
。を限定することによつて、走査器は小型になる。第４
図に示す例では走査部分４１をＹ軸に平行な直線Ａ−Ｂ
で二分し、各々の分割部分を別々に、かつ連続的に走査
することになる。

先ずパターン９の走査部分４１の左半分を左上から順に
走査するものとし、走査器２１による第１の走査が第４
図の破線で示す部分に対応するようにセツトする。

この走査はある幅を有するが便宜上第４図においてはそ
の中央を通る直線Ｐｌ，Ｑｌで表わすものとする０点Ｐ
１を走査するときに検出器３２からりセツトパルス信号
が与えられ、カウンタ３５の内容は零にりセツトされる
。走査子２４が回転し、左から右へ走査が進み、ＳＯだ
け走査して点Ｑ１に達すると、この点Ｑ１から点Ｐ１に
戻り、カウンタ３５は再びりセツトされる。一方、シー
ケンス指令回路３７からはＸｌｌ〜Ｘｌ２が走査区域と
する指令が与えられ、カウント３５の内容がＰ１〜Ｘｌ
ｌまでは光電素子２７からの走査信号をゲートにより遮
断し、Ｐ１〜Ｘｌｌのときにゲートを開いて走査信号を
走査出力信号として供給し、Ｘｌ２〜Ｑ１になつたとき
に再びゲートを閉じて走査信号を遮断するようにする。
このようにすると、走査出力信号としてはＸｌｌＸｌ２
に対応するものだけが得られることになる。このように
して第１の走査が終了したら、次に走査同期パルスによ
つてＹ駆動信号を発生させ、これによりＹ方向テーブル
２をＹ方向に△Ｙだけ移動させ、次に上述した所と同様
にＸ方向に第２回目の走査を行なう。以下同様に走査を
続けて行く。ただし、Ｙ方向をこのように間欠的に動本
す方法のほかに、連続的に動かしながら同様な走査を行
なうことも可能である。この場合には走査器２１の直線
端２２をＸ軸方向に対して傾け、走査の始点との間で丁
度△Ｙに相当するだけずれるようにセツトしておけばよ
い。次に、Ｘｍｌｘｍ２の位置に来ると走査区域の長さ
が変わり、シーケンス指令回路３７からはＸｍｌ〜Ｘｍ
２に相当する指令が供給され、上述したゲートをＸｍｌ
〜Ｘｍ２を走査する時間たけ開く。以下、この長さの走
査区域で走査を続け、最終走査区域Ｘｎｌｘｎ２に達す
る。Ｘｎｌｘｎ２の走査が終了すると左半分の走査が終
了したことになり、次に右半分の走査を行なう。

右半分では走査部分は中間位置から存在しているから、
走査位置を点Ｐ２に位置決めするようなＸ，Ｙ駆動信号
が発生される。これらの信号はシーケンス指令回路３７
から与えられる指令に基づいて発生される。またこの場
合にはＸｌ３Ｘｌ４が走査区域として指令され、走査信
号をゲートしてこの期間だけ走査出力信号を発生させる
。このように、本発明装置では被検パターンを走査する
場合、例えばＸ方向を光学的に走査し、Ｙ方向のテーブ
ルを移動させるにあたり、走査に同期したＹ駆動信号に
よりテーブル駆動機構を動作させるので、パターン走査
に要望される高速走査を行なえると共にＹ方向に間欠的
または連続的に移動させることができるので能率のよい
パターン走査が行なえて迅速でかつ精度の高い走査出力
信号を得ることができる。

更に、テーブル１駆動機構は制御回路から出力される例
えばＸ方向の走査に同期したＹ駆動信号によつて動作さ
れ、走査器との協動による２次元走査に兼用されるので
、被検パターンの走査出力信号は所望の走査区域のみ得
ることができその走査時間を短縮することができる。

また走査出力信号は走査区域についてだけ得られるから
、これを、例えば基準信号と比較してパターンの良否を
判別する機構は簡単となる。更に、走査部分の寸法形状
は任意に選択できるため、複雑なパターンも能率良く走
査できる。第５図は第４図に示す制御回路３６の詳細な
構成を示すプロツタ線図である。

シーケンス指令回路３７からの指令内容は指令値レジス
タ４５に記憶され、この指令の内テーブル座標値の指令
情報は比較回路４６に供給される。比較回路４６はこれ
ら座標指令情報をカウンタ３３，３４からの信号と比較
し、差信号をＸ，Ｙ駆動信号として供給する。また指令
情報の内、走査器の走査区域を指令する情報は比較回路
４７に送られ、ここでカウンタ３５からの走査位置信号
と比較され、ゲート信号をゲート４８に供給する。この
ゲート４８には検出器２７からの走査信号を供給し、指
令情報により規定された走査区域に相当する走査信号を
走査出力信号としてゲートアウトする。前記光電検出器
３２からの走査同期パルスは、カウンタ３５を前述のよ
うにりセツトすると共に該パルスを同期化回路４９にも
供給し、走査に同期してＸ，Ｙ駆動信号を発生させる。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく、幾
多の変更を加えることができる。

例えば上述した例では走査器としてフアイバ一光学式の
直線一円変換器を用いているが、フライングスポツトス
カナ一等の任意の他の型式の走査器を用いることもでき
る。またＸ，Ｙテーブルの移動量検出器も上述した回折
格子、モアレ縞検出器のみに限定されるものではなく、
ロータリーエンコーダー、光干渉計等を用いることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明パターン走査装置の一例の構成を示す正
面図、第２図は同じくその側面図、第３図は制御装置の
一例の構成を示すプロツク線図、第４図は本発明パター
ン走査装置によりパターンを走査する場合の一例の動作
を示す線図、第５図は制御回路の詳細な構成を示すプロ
ツク線図である。 １・・・・・・ベース、２・・・・・・Ｙ方向テーブル
、４・・・・・・Ｙ方向テーブル駆動モーター、６，１
３・・・・・・回折格子、７，１４・・・・・・モアレ
縞検出器、８・・・・・・Ｘ方向テーブル、９・・・・
・・被検パターン、１１・・・・・・Ｘ方向テーブル駆
動モーター、１５・・・・・・照明光源、１６・・・・
・・対物レンズ、２１・・・・・・光学フアイバ一式直
線一円変換器、２４・・・・・・走査子、２５・・・・
・・モーター、２７・・・・・・光電素子、２９，３１
・・・・・・光源、３０，３２・・・・・・光電検出器
、３３，３４，３５・・・・・・カウンタ、３６・・・
・・・制御回路、３７・・・・・・シーケンス指令回路
、４０・・・・・・被検パターンベース、４１・・・・
・・走査範囲、ＳＯ・・・・・・走査長、４５・・・・
・・指令値レジスタ、４６，４７・・・・・・比較回路
、４８・・・・・・ゲート、４９・・・・・・同期化回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検パターンを載置し得ると共に、互に直交するＸ
   方向およびＹ方向に移動し得るテーブルと、該テーブル
   を前記２方向に移動せしめるテーブル駆動機構と、前記
   テーブルの前記２方向の移動量を検出する移動量検出手
   段と、前記テーブル上に載置した前記被検パターンの前
   記Ｘ方向またはＹ方向を光学的に走査し、前記被検パタ
   ーンの情報に応じた走査信号を得る走査器と、前記走査
   器の走査位置に応じた走査位置信号を発生させる走査位
   置検出手段と、前記走査器の走査期間中の特定位置にお
   いてのみ走査同期パルスを発生させる走査同期パルス発
   生手段と、前記被検パターンの種種の大きさのパターン
   部分に対応する種々の大きさの走査範囲及びこれら走査
   範囲の走査順序を指令するシーケンス指令装置と、前記
   移動量検出手段、走査位置検出手段、走査同期パルス発
   生手段およびシーケンス指令装置からの夫々の信号を入
   力としＸおよびＹテーブル駆動信号を発生する制御回路
   とを備え、前記テーブル駆動機構は前記制御回路が前期
   走査同期パルスと同期して出力するＹ駆動信号によつて
   も動作され、前記走査器との協動による２次元走査に兼
   用されることを特徴とするパターン走査装置。 ２ 前記制御回路はシーケンス指令とテーブル移動量と
   を比較し差信号を出力する第１の比較回路と、被検パタ
   ーンの明暗を表わす走査出力信号をゲートアウトするゲ
   ート回路と、前記走査位置検出手段からの走査位置検出
   信号と前記シーケンス指令とを比較して前記ゲート回路
   にゲート信号を出力する第２の比較回路と、前記第１の
   比較回路からの差信号および前記走査同期パルスにより
   走査に同期した駆動信号を変換する同期化回路とを備え
   、前記制御回路は前記走査同期パルスと同期したＹ駆動
   信号を出力させてテーブル駆動機構により前記走査器と
   の協動による２次元走査を行なわせると共に、前記走査
   信号を前記走査位置信号およびシーケンス指令により制
   御して、所定の走査区域に相当する走査信号のみを走査
   出力信号として供給するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のパターン走査装置。