JP2009293953A

JP2009293953A - 異物検査装置及び方法

Info

Publication number: JP2009293953A
Application number: JP2008144922A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Nakagawa; 慎一郎中川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】適正な感度で異物を検出することが可能な異物検査装置及び方法を提供する。
【解決手段】異物検査装置は、所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、露光装置の使用条件に応じた検出感度情報を取得する検出感度情報取得部と、前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク上の異物を検査する異物検査装置及び方法に関する。

マスクパターン上の異物は、転写パターンに影響を与えるため、転写前に異物を除去する必要がある。このため、転写前に異物検査装置を用いて異物の有無を検査している（例えば、特許文献１参照）。

従来の異物検査装置は、露光装置のマスクステージ上にフォトマスクを配置した状態でフォトマスクの面上にほぼ横方向から検査光を照射する照射機構と、検査光が照射されて生じた散乱光を受光して異物を検出する異物センサ部とを備える。

特許文献１に記載されていないが、実際の半導体デバイス製造工程においては、一般に、検出感度を一定にして異物を検出している。しかし、露光装置の使用条件によっては、必要以上に微細な異物が検出されたり、検出すべき異物の検出漏れを生じるおそれがある。

特開２００１−１５９６１３号公報

本発明の目的は、適正な感度で異物を検出することが可能な異物検査装置及び方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、露光装置の使用条件に応じた検出感度情報を取得する検出感度情報取得部と、前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部とを備えたことを特徴とする異物検査装置を提供する。

本発明によれば、適正な感度で異物を検出することが可能となる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る異物検査装置及び方法が適用された露光装置を示す図である。なお、同図において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する方向を示す。

この露光装置１０は、照明光を発するエキシマレーザ等の光源１１と、光源１１からの照明光をフォトマスク１３に照射する照明光学系１２と、フォトマスク１３が配置されるフォトマスクステージ１４と、フォトマスク１３を透過した光をウェハ１６上に投影する投影光学系１５と、ウェハ１６が配置されるウェハステージ１７と、フォトマスク１３上の異物２０の有無を検査する異物検査装置１とを備える。

フォトマスク１３には、マスクパターン以外の領域にバーコード（識別情報）が設けられている。バーコードは、１次元バーコードでも、ＱＲ（Quick Response）コード等の２次元バーコードでもよい。なお、バーコードは、フォトマスク１３を収納するケースに設けてもよい。また、フォトマスク１３の識別情報は、バーコードに限られない。フォトマスク１３の断面構造は、後述する。

フォトマスクステージ１４は、マスクパターンを透過する照明光を遮らないように開口１４ａを有し、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。フォトマスクステージ１４には、フォトマスクステージ１４をＸ方向及びＹ方向に移動させるフォトマスクステージ駆動部１８が接続されている。フォトマスクステージ駆動部１８は、フォトマスク１３の位置を示す位置信号を出力する。

ウェハステージ１７は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に構成されており、ウェハステージ１７には、ウェハステージ１７をＸ方向及びＹ方向に移動させるウェハステージ駆動部１９が接続されている。

（異物検査装置）
異物検査装置１は、第１及び第２の検査用光源２Ａ，２Ｂと、第１及び第２の受光素子３Ａ，３Ｂと、異物検出部４と、判定部５と、バーコードリーダ６と、記憶部７と、異物径算出部（検出感度情報取得部）８と、制御部（感度変更部、判定閾値変更部）９とを備える。

第１の検査用光源２Ａは、フォトマスク１３の表面１３ａに斜め上方向又はほぼ横方向から検査光を照射し、第２の検査用光源２Ｂは、フォトマスク１３の裏面１３ｂに斜め下方向又はほぼ横方向から検査光を照射するように露光装置１０の固定側に配置されている。第１及び第２の検査用光源２Ａ，２Ｂとして、例えば、レーザを用いることができる。

第１及び第２の受光素子３Ａ，３Ｂは、対応する第１及び第２の検査用光源２Ａ，２Ｂからの検査光を受けて異物２０で発生した散乱光を受光し、受光した光の強度に応じた散乱光強度信号を出力する。第１及び第２の受光素子３Ａ，３Ｂとして、例えば、フォトダイオードを用いることができる。

異物検出部４は、フォトマスクステージ駆動部１８からのフォトマスク１３の位置を示す位置信号と、第１又は第２受光素子３Ａ，３Ｂからの散乱光強度信号とに基づいて、フォトマスク１３上の異物２０とその位置を検出する。このとき、異物検出部４は、第１の受光素子３Ａからの散乱光強度信号については、第１の検出閾値を用い、第２の受光素子３Ｂからの散乱光強度信号については、第２の検出閾値を用いて異物２０とその位置を検出する。フォトマスクステージ駆動部１８が、制御部９の制御の下で、フォトマスクステージ１４をＸ方向及びＹ方向に移動させ、検査光でフォトマスク１３の表面３ａ及び裏面３ｂを２次元に走査することにより、フォトマスク１３の表面３ａ及び裏面３ｂ全体の異物の数を検出することができる。なお、異物の検出方法は、上記に限られない。

判定部５は、異物検出部４による検出結果に基づいて良否判定を行い、判定結果を図示しないディスプレイ、プリンタ等により出力する。判定部５は、異物検出部４が検出した異物の数が判定閾値以上のときは、フォトマスク１３は不良品（使用不可）と判定し、判定閾値未満のときは、良品（使用可）と判定する。このとき、判定部５は、異物検出部４が第１の検出閾値を用いて検出した異物の数については、第１の判定閾値を用い、異物検出部４が第２の検出閾値を用いて検出した異物の数については、第２の判定閾値を用いて判定を行う。

バーコードリーダ６は、フォトマスク１３（又はケース）に設けられたバーコードを読み取る。バーコードが１次元バーコードの場合には、１次元バーコードリーダを用い、バーコードが２次元バーコードの場合には、２次元バーコードリーダを用いる。なお、バーコードを用いずに英数字等の識別情報をキーボード等の入力デバイスを用いて入力してもよい。

記憶部７には、バーコード毎に露光装置の使用条件と異物径算出式等が記憶されている。露光装置の使用条件には、フォトマスク使用条件（パターン面から表面又は裏面までの距離）と、照明光学系の開口数等の照明条件が含まれる。照明条件は、異物検査のときだけでなく、フォトリソグラフィー工程のときにも用いられる。

異物径算出部８は、記憶部７が記憶する、フォトマスク使用条件、照明条件及び異物径算出式に基づいて異物径（検出目標の最小異物径）を算出する。

制御部９は、ＣＰＵと、ＣＰＵのプログラムを記憶するメモリとを備え、ＣＰＵは、プログラムに従い、異物検査装置１及び露光装置１０の各部を制御する。

図２は、フォトマスクの断面構造、及び露光装置１０の光学系の一部を示す図である。フォトマスク１３は、ガラス基板等の透明基板１３０と、透明基板１３０の裏面に着膜され、マスクパターン１３１ａが形成されたクロム等からなる遮光膜１３１と、遮光膜１３１を保護する保護部材としてのペリクル１３２とを備える。

図３は、記憶部７の記憶内容の一例を示す図である。記憶部７には、バーコードに対応して、フォトマスク使用条件（ｈ）と、開口数（ＮＡ_１）、コヒーレンス比（σ）、照明光源等の照明条件と、異物径算出式とが記憶されている。異物径算出式（１）は、照明形状を円形とし、異物２０を円形とした場合の式であり、例えば、次のように表される。

ここで、ｄは異物径、Ｉはマスクパターン１３１ａに影響を与える照度ムラ限度であり、異物２０が存在する面上の照射面積Ｓ_１と異物２０が占める面積Ｓ_２との比（Ｓ_１／Ｓ_２）で表される。ｈはパターン面１３１ｂから表面１３ａまでの距離ｈ_１、又はパターン面１３１ｂから裏面１３ｂまでの距離ｈ_２であり、検査する表面１３ａ又は裏面１３ｂに対応する距離ｈ_１，ｈ_２を用いる。ＮＡ_１は、照明光学系１２の開口数である。σはコヒーレンス比であり、図２に示すように、照明光学系１２の開口数ＮＡ_１と投影光学系１５の開口数ＮＡ_２との比（ＮＡ_１／ＮＡ_２）で表される。

図２に示す輪帯照明の異物径算出式（２）や、他の変形照明の場合には、式（１）を変形して使用する。異物径算出式（２）は、例えば、次のように表される。

ここで、ｄ、Ｉ、ｈ、ＮＡ_１は、式（１）と同じ意味であり、σoutは、輪帯照明の外径に対応したコヒーレンス比、σinは、輪帯照明の内径に対応したコヒーレンス比である。

なお、パターン面１３１ｂから表面１３ａ又は裏面１３ｂまでの距離ｈ_１，ｈ_２を測定する測定器を備え、上記式（１）、式（２）のｈとして、測定器により測定した値を用いてもよい。

図４（ａ）は、異物径計算値と検出閾値との関係を示す図、図４（ｂ）は、異物径計算値と判定閾値との関係を示す図である。制御部９は、図４（ａ）に示すように、異物径算出部８によって算出された異物径計算値に対応する検出閾値となるように、異物検出部４の検出閾値（感度）を変更する。また、制御部９は、図４（ｂ）に示すように、異物径算出部８によって算出された異物径計算値に対応する判定閾値となるように、判定部５の判定閾値を変更する。異物径計算値がフォトマスク１３の表面１３ａについてもものであるときは、検出閾値として第１の検出閾値を用い、判定閾値として第１の判定閾値を用いる。異物径計算値がフォトマスク１３の裏面１３ｂについてもものであるときは、検出閾値として第２の検出閾値を用い、判定閾値として第２の判定閾値を用いる。

（第１の実施の形態の動作）
次に、異物検査装置１の動作を図１〜図５を参照して説明する。

（１）検出閾値及び判定閾値の設定
オペレータは、フォトマスク１３（又はケース）に設けられたバーコードをバーコードリーダ６で読み取る。バーコードリーダ６は、読み取ったバーコードを制御部９に出力する。次に、オペレータは、フォトマスク１３を露光装置１０のフォトマスクステージ１４上に設置し、制御部９に異物検査開始を指示する。制御部９は、読み取られたバーコードを異物径算出部８に出力する。

異物径算出部８は、バーコードに対応する、フォトマスク使用条件（ｈ）と、照明条件のうち、異物径の算出に必要なパラメータ（ＮＡ_１、σ）と、照明形状に対応した異物径算出式とを記憶部７から読み出し、読み出したパラメータと異物径算出式に基づいて、フォトマスク１３の表面１３ａ用の異物径計算値（第１の異物径）と、フォトマスク１３の裏面１３ｂ用の異物径計算値（第２の異物径）を算出し、算出結果を制御部９に出力する。制御部９は、異物径算出部８により算出された第１及び第２の異物径に応じた第１及び第２の検出閾値を異物検出部４に対して設定し、異物径算出部８により算出された第１及び第２の異物径に応じた第１及び第２の判定閾値を判定部５に対して設定する。

（２）フォトマスク表面の異物検査
次に、制御部９は、第１の検査用光源２Ａから検査光を発生させるとともに、フォトマスクステージ駆動部１８を制御して、フォトマスクステージ１４をＸ方向及びＹ方向に移動させ、検査光でフォトマスク１３の表面１３ａを２次元に走査する。第１の受光素子３Ａは、第１の検査用光源２Ａからの検査光を受けてフォトマスク１３の表面１３ａに付着する異物２０で発生した散乱光を受光し、受光した光の強度に応じた散乱光強度信号を異物検出部４に出力する。

図５は、散乱光強度信号の一例を示す図である。同図において、横軸は、フォトマスク１３上の位置を示し、縦軸は、散乱光の強度を示す。また、３０は散乱光強度信号を示し、４０は、第１又は第２の異物径に応じて設定された第１又は第２の検出閾値を示す。

異物検出部４は、図５に示すような散乱光強度信号が第１の受光素子３Ａから出力されると、検出閾値（ここでは第１の検出閾値）４０と比較し、散乱光強度信号３０のレベルが検出閾値４０以上となると、その位置に異物があると検出する。図５に示す場合は、散乱光強度信号３０のうち位置Ｐ_１の部分は、検出閾値４０を超えていないが、位置Ｐ_２、Ｐ_３の部分は検出閾値４０以上であるので、異物検出部４は、位置Ｐ_２、Ｐ_３に異物があると検出し、異物を検出した位置Ｐ_２、Ｐ_３の情報（異物の数）を判定部５に出力する。

判定部５は、異物検出部４から出力された異物の数と第１の判定閾値とを比較し、異物検出部４が検出した異物の数が第１の判定閾値以上のときは、フォトマスク１３は不良品と判定し、判定閾値未満のときは、良品と判定し、判定結果を図示しないディスプレイ、プリンタ等により出力する。

（３）フォトマスク裏面の異物検査
次に、制御部９は、第２の検査用光源２Ｂから検査光を発生させるとともに、フォトマスクステージ駆動部１８を制御して、フォトマスクステージ１４をＸ方向及びＹ方向に移動させ、検査光でフォトマスク１３の裏面１３ｂを２次元に走査する。第２の受光素子３Ｂは、第２の検査用光源２Ｂからの検査光を受けてフォトマスク１３の裏面１３ｂに付着する異物２０で発生した散乱光を受光し、受光した光の強度に応じた散乱光強度信号を異物検出部４に出力する。

異物検出部４は、散乱光強度信号が第２の受光素子３Ｂから出力されると、前述したように第２の検出閾値と比較し、散乱光強度信号のレベルが第２の検出閾値以上となると、その位置に異物があると検出し、異物を検出した位置の情報（異物の数）を判定部５に出力する。

判定部５は、異物検出部４から出力された異物の数と第２の判定閾値とを比較し、異物検出部４が検出した異物の数が第２の判定閾値以上のときは、フォトマスク１３は不良品と判定し、判定閾値未満のときは、良品と判定し、判定結果を図示しないディスプレイ、プリンタ等により出力する。

（４）マスクパターンの転写
フォトマスク１３の表面１３ａ又は裏面１３ｂが不良品と判定された場合には、オペレータは、フォトマスク１３をフォトマスクステージ１４から取り外し、フォトマスク１３を洗浄して異物２０を取り除き、フォトマスク１３をフォトマスクステージ１４に設置し、再び異物検査を行う。

フォトマスク１３が良品と判定された場合は、制御部９は、記憶部７に記憶されている照明条件に基づいて光源１１、照明光学系１２及び投影光学系１５を制御し、マスクパターンの転写を行う。光源１１は、照明光を照明光学系１２を介してフォトマスク１３に照射し、フォトマスク１３のマスクパターン１３１ａを投影光学系１５を介してウェハ１６上に塗布されたレジストに転写する。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、露光装置１０の使用条件に応じて設定した検出閾値を用いて異物の検査を行っているので、様々な照明条件下で露光しても、フォトマスク上の異物による欠陥の発生を防止し、露光装置の稼働率低下を抑制することができる。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る異物検査装置が適用された露光装置を示す図である。なお、同図において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する方向を示す。

この露光装置１０は、第１の実施の形態と同様に、光源１１、照明光学系１２、フォトマスクステージ１４、投影光学系１５、ウェハステージ１７及び異物検査装置１を備える。

異物検査装置１は、第１の実施の形態と同様に、第１及び第２の検査用光源２Ａ，２Ｂ、第１及び第２の受光素子３Ａ，３Ｂ、異物検出部４、判定部５、バーコードリーダ６、記憶部７及び制御部９を備えるが、異物径算出部８を備えていない。

図７は、記憶部７の記憶内容の一例を示す図である。記憶部７には、バーコードに対応して、フォトマスク使用条件（ｈ）と、開口数（ＮＡ_１）、コヒーレンス比（σ）、照明光源等の照明条件と、検出閾値（Ｖ）と、判定閾値（Ｎ）とが記憶されている。

第１の実施の形態では、異物径算出部８が算出した異物径に対応する検出閾値を異物検出部４に対して設定したが、本実施の形態では、制御部９がバーコードに対応する第１及び第２の検出閾値Ｖ_１，Ｖ_２、及び第１及び第２の判定閾値Ｎ_１，Ｎ_２を記憶部７から検索し、検索した第１及び第２の検出閾値Ｖ_１，Ｖ_２を異物検出部４に対して設定し、検察した第１及び第２の判定閾値Ｎ_１，Ｎ_２を判定部５に対して設定する。

なお、検出閾値（Ｖ）は、第１の検出閾値Ｖ_１と第２の検出閾値Ｖ_２とで異なる値としたが、同じ値でもよい。また、判定閾値（Ｎ）は、第１の判定閾値Ｎ_１と第２の判定閾値Ｎ_２とで同じ値としたが、異なる値にしてもよい。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、異物径の計算処理を省略することができるので、検査時間を短縮することができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施が可能である。

上記各実施の形態の構成要素は、ハードウェハによって実現してもよく、ソフウェアによって実現してもよい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る異物検査装置及び方法が適用された露光装置を示す図である。図２は、フォトマスクの断面構造、及び光学系を示す図である。図３は、記憶部の記憶内容の一例を示す図である。図４（ａ）は、異物径計算値と検出閾値との関係を示す図、図４（ｂ）は、異物径計算値と判定閾値との関係を示す図である。図５は、散乱光強度信号の一例を示す図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る異物検査装置及び方法が適用された露光装置を示す図である。図７は、第２の実施の形態に係る記憶部の記憶内容の一例を示す図である。

符号の説明

１異物検査装置、２Ａ第１の検査用光源、２Ｂ第２の検査用光源、３Ａ第１の受光素子、３Ｂ第２の受光素子、４異物検出部、５判定部、６バーコードリーダ、７記憶部、８異物径算出部、９制御部、１０露光装置、１１光源、１２照明光学系、１３フォトマスク、１３ａ表面、１３ｂ裏面、１４フォトマスクステージ、１５投影光学系、１６ウェハ、１７ウェハステージ、１８フォトマスクステージ駆動部、１９ウェハステージ駆動部、２０異物、３０散乱光強度信号、４０検出閾値、１３０透明基板、１３１ａマスクパターン、１３１ｂパターン面、１３１遮光膜、１３２ペリクル

Claims

所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、
露光装置の使用条件に応じた検出感度情報を取得する検出感度情報取得部と、
前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、
露光装置の使用条件に基づいて検出目標の最小異物径を算出する異物径算出部と、
算出された前記最小異物径に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、
前記フォトマスクの識別情報に対応して検出感度情報を記憶する記憶部と、
入力された前記フォトマスクの識別情報に対応する前記検出感度情報を前記記憶部から取得する検出感度情報取得部と、
前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する異物検出部と、
前記異物検出部の検出結果に対し、判定閾値を用いて良否判定を行う判定部と、
露光装置の使用条件に応じた検出感度情報を取得する検出感度情報取得部と、
前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する感度変更部と、
前記検出感度情報に基づいて前記判定部の前記判定閾値を変更する判定閾値変更部とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
所定の感度でフォトマスク上の異物を検出する工程と、
露光装置の使用条件に応じた検出感度情報を取得する工程と、
前記検出感度情報に基づいて前記異物検出部の前記感度を変更する工程とを含むことを特徴とする異物検査方法。