JP2011053036A - 異物検査装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物の粒径を検査面の全領域に亙ってより正確に求める。
【解決手段】異物検査装置は、被検物の表面に光を投光する投光器と、前記投光器によって前記表面に投光された光の散乱光の強度を前記表面の２次元座標と関係付けて検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて前記表面に存在する異物の粒径を決定する処理部とを備える。前記検出器により検出された散乱光の強度と異物の粒径との関係は前記表面の２次元座標に応じて異なっている。前記処理部は、前記検出器によって検出された異物の２次元座標に応じて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換するための変換カーブを決定し、前記決定された変換カーブを用いて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換する。
【選択図】図５

Description

本発明はフォトマスクと呼ばれるレチクルの上又はペリクルと呼ばれる保護膜の上の異物を効率良く検出すための異物検査装置、当該異物検査装置を備えた露光装置、及び、デバイス製造方法に関する。レチクルの上にはＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス，ＣＣＤ，液晶パネル，磁気ヘッド等のデバイス（以下「デバイス」と総称する）を製造する際に使用される回路パターンが形成されている。ペリクルは当該レチクル上への異物の付着を防止するために当該レチクルに装着された保護カバーである。

一般にデバイスの製造工程においては、レチクル上に形成されている回路パターンを、露光装置（ステッパー又はマスクアライナー）により、レジストが塗布されたウエハ上に転写している。この転写の際、レチクル上にパターン欠陥やゴミ等の異物が存在すると、異物も同時にウエハ上に転写されてしまい、デバイス製造の歩留を低下させる。特にレチクルを使用し、ステップアンドリピート法によりウエハ上に多数の回路パターンを繰り返し焼き付ける場合、レチクル上に有害な一個の異物が存在していると、この異物がウエハ全面に焼き付けられてしまいデバイスの歩留を大きく低下させる。その為、デバイスの製造工程においてはレチクル上の異物の存在を検出することが不可欠となっており、一般には異物が等方的に光を散乱する性質を利用する検査方法が用いられている。例えば、平行光束を斜上方より被検査面上に照射し、屈折率分布型マイクロレンズアレーにて異物からの散乱光を一次元イメージセンサ（以下、ラインセンサと述べる）上に入射させて異物を結像することによって被検査面の検査を行う方式がある。（特許文献１、２参照）。

従来の異物検査装置では、検出した散乱光の強度を異物の粒径に変換するために、基準粒子が塗布されたテストレチクルを検査したときの検出信号のヒストグラムを使用していた。テストレチクルは、基準粒子の粒径別（例えば１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ）に複数枚使用する。異物検査装置により、テストレチクルを異物検査し検出電圧の度数分布（以後、ヒストグラムと言う）を算出する。そして各基準粒子に対するヒストグラムから、もっとも代表的な検出電圧を読み取り、検出電圧を異物の粒径に変換するための変換テーブルが決定される。また変換テーブルの離散データ間を補完して変換カーブが求められる。

特開平７−４３３１２号公報 特開平７−５１１５号公報

しかし、従来の異物検査装置では、ヒストグラムに基づいて検査面の全領域に対して共通のテーブル又はカーブを使うため、各検査面に対して、平均的な１つの変換テーブル又は変換カーブしか求めることができなかった。そのため、異物検査装置により検出された散乱光の強度と異物の粒径との関係が検査面内で一様でないと、正確な異物粒径が求められなかった。

本願発明は、異物の粒径を検査面の全領域に亙ってより正確に求めることを目的とする。

本発明は、被検物の表面に光を投光する投光器と、前記投光器によって前記表面に投光された光の散乱光の強度を前記表面の２次元座標と関係付けて検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて前記表面に存在する異物の粒径を決定する処理部とを備える異物検査装置であって、前記検出器により検出された散乱光の強度と異物の粒径との関係は前記表面の２次元座標に応じて異なっており、前記処理部は、前記検出器によって検出された異物の２次元座標に応じて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換するための変換カーブを決定し、前記決定された変換カーブを用いて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換する、ことを特徴とする。

本発明によれば、異物の粒径を検査面の全領域に亙ってより正確に求めることが可能となる。

異物検査装置の概略図 検査マップの一例を示す図 検査領域の開始位置の概念図 実施例１を説明する図 実施例１の異物検査装置の処理フロー図 実施例２を説明する図 実施例３の異物検査装置の処理フロー図 実施例３を説明する図 露光装置の概略図

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。

図１は、異物検査装置が被検物としてのレチクル１の表面上の異物を検査する様子を示している。図１のＢは、異物検査装置の全体を示し、図１のＡは、異物検査装置の異物を検査する光学系の基本構成を示している。説明の簡略化のために、図１のＡでは、レチクル１のブランク面の異物を検査する光学系のみが示されているが、異物検査装置は、レチクル１の回路パターン面を異物から保護するペリクル膜の異物を検査する光学系も備えている。図中の２は、ペリクル膜を取り付けているペリクル枠である。半導体レーザ４１から発した広がり角を持った光ビームは、コリメータレンズ４２により平行光束となる。平行光束は、λ／２板４３を介して被検査面に対し平行に近い角度θで入射している。これにより、被検査面であるブランク面１ａ上にレーザービームによる直線状の照明領域５が形成される。照明領域５上に異物３が存在する場合、異物３から散乱光６が発生する。この散乱光６は照明領域５の長手方向に沿ってレンズを並べた結像レンズ７１（レンズアレイ）によりラインセンサ７２上に集光される。結像レンズ７１は照明領域５をラインセンサ７２上に結像するよう構成してある。ラインセンサ７２には、複数の光電変換素子が第１方向（Ｙ方向）に沿って配置されている。ラインセンサ７２と結像レンズ７１とは、被検物の表面に投光された光の散乱光の強度を表面の２次元座標と関係付けて検出する検出器を構成している。また、上半導体レーザ４１、コリメータレンズ４２及びλ／２板４３は、被検物の表面に光を投光する投光器４を構成している。

図１のＢに示すように、光学系全体１０を第１方向（Ｙ方向）と直交する第２方向即ちＸ方向に相対的に駆動する駆動部９が光学系全体１０をＸ方向に走査することによってブランク面１ａ全体の異物検査が行われる。ラインセンサ７２の検出結果は、処理部８に入力される。処理部８は、光学系全体１０の走査中にラインセンサ７２から入力される信号を集計し、ラインセンサ７２に対応した検査マップを作成する。そして、処理部８は、異物検査後に異物の正確な位置と大きさを決定している。図２は、処理部８が作成した検査マップの一例である。検査マップは検査領域内を小区間に分割し、区間毎に検出された異物の粒径の代表値を表示したものである。また小区分の大きさは通常１〜５ｍｍ格子である場合が多い。多くの異物検査装置では、検出信号値を粒径に換算した後に、規定のランク分けを行い、ランク別の異物の個数の集計結果を用いて検査判定を行っている。

異物検査装置における検査開始位置の基本的な管理方法について図３を用いて説明する。走査方向の検査開始位置は、走査開始位置に設置された原点スイッチからの距離で管理されている。ラインセンサ７２の長手方向は、ラインセンサ７２の計測端点からの距離で管理されている。原点スイッチやラインセンサ７２は取り付け誤差があるため、異物検査装置の組立て時にラインセンサ毎に検査開始位置を調整することで、異物検査装置内に置かれたレチクル上の所定範囲内の異物のみを検査している。

［実施例１］
図４、図５を用いて、異物検査装置が異物の粒径を決定する手法について説明する。図４のＡ、Ｂは異物を検査する領域と変換カーブの一例を表している。ラインセンサ７２により検出された散乱光の強度と異物の粒径との関係は、検査面の２次元座標に応じて異なっている。実施例１では、検査面が、領域８１から領域８４に４分割され、異物検査装置の処理部８は、複数の領域８１〜８４のそれぞれに対応する複数の変換カーブ９１〜９４を保有している。図４のＣ，Ｄは、検出された異物の２次元座標が属する領域の変換カーブを選択し異物の粒径を算出する方法を説明する図である。図４のＣは検査面上に付着した異物１０１と異物１０２の様子を表している。図４のＤは、異物１０１および１０２の検出電圧と、異物付着位置を考慮して選択した変換カーブ９１，９４と、変換カーブを用いて導出した粒径の対応を表している。

図５は図４のＣに示される検査面に対して異物検査を実施した場合の処理フローの一例である。Ｓ１において、異物検査装置は、検査面に対して異物検査を実施する。Ｓ２において、検出器７は、異物１０１と異物１０２の付着位置の２次元座標と散乱光に対応した検出電圧を取得する。検出電圧は異物１０１、１０２共に１Ｖである。Ｓ３において、処理部８は、検出された異物の２次元座標に応じて、各異物の粒径の算出に使用する変換カーブを選択する。処理部８は、異物１０１に対して領域８１に対応する変換カーブ９１を選択し、異物１０２に対して領域８４に対応する変換カーブ９４を選択する。Ｓ４において、処理部８は、変換カーブ９１，９４を用いて各異物１０１，１０２の粒径を算出する。異物１０１の粒径は、検出電圧１Ｖと変換カーブ９１から４０μｍと算出される。異物１０２の粒径は、検出電圧１Ｖと変換カーブ９４から１８μｍと算出される。Ｓ５において、処理部８は、Ｓ２で取得した検出位置とＳ４で算出した粒径情報から検査マップを作成する。以上の処理フローを用いて、異物検査装置は、異物の粒径を高精度に検査できる。

なお、上記実施例では検査面を４つの領域に分割した。もし、処理部８が、検査面の２次元座標に対応した変換カーブを２つしか保有しない場合、検査面は２つの領域に分割するだけでも構わない。逆に処理部８が変換カーブを５つ以上保有するなら、領域の分割数を５つ以上としても構わない。また上記実施例では、検出電圧を異物の粒径に変換するために、異物の粒径が検出電圧に対する関数によって与えられた変換カーブを用いたが、検出電圧と異物の粒径とが対応表として表された変換テーブルを使用しても構わない。

［実施例２］
図５、図６を用いて実施例２を説明する。実施例２では例えば検査面は図６のＡに示されるように１６個の領域に分割されている。異物検査装置の処理部８は、４つの領域８５、８６、８７、８８に対応する変換カーブ９５、９６、９７、９８を図６のＢのように記憶している。しかし、処理部８は、４つの領域８５〜８８以外の領域についての変換カーブを有していない。Ｓ１において、異物検査装置は異物検査を実施する。Ｓ２において、検出器７は、検査面上に付着した異物の位置と検出電圧を取得する。Ｓ３において、異物検査装置の処理部８は、各異物の粒径の決定に使用する変換カーブを選択または算出する。処理部８は、領域８５〜８８内の異物に対して各領域に対応する変換カーブ９５〜９８を選択する。異物の２次元座標が領域８５〜８８以外の領域に存在する場合、処理部８は、領域８５〜８８外の任意の点における変換カーブを、当該点と領域８５〜８８を代表する点と距離と、変換カーブ９５〜９８の情報とから決定する。

今、変換カーブを有する領域８５〜８８の数をｎ（この例ではｎ＝４）とし、当該複数の領域に含まれ、それらの領域それぞれを代表する点の座標を（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）とし、処理部８が既に保有する複数の領域の変換カーブをＳ_ｉとする。ここで、ｉ＝１〜ｎである。また、複数の領域８５〜８８には含まれない任意の点の座標を（ｘ、ｙ）とし、当該任意の点における変換カーブをＳとする。そうすると、処理部８は、下記の式を用い、既知の変換カーブＳ_ｉに対応する領域を代表する点との距離の逆数で既知の変換カーブＳ_ｉを重み付けることによって任意の点における変換カーブＳを決定する。

Ｓ４において、処理部８は、予め保有する変換カーブから選択ないし決定された変換カーブを用いて各異物の粒径を決定する。Ｓ５において、処理部８は、Ｓ２で取得した検出位置とＳ４で決定した粒径から検査マップを作成する。なお上記実施例では、分割した検査領域に対応する変換カーブの算出をＳ３で実施したが、Ｓ１に先立って行っても構わない。

［実施例３］
図７、図８を用いて変換カーブを作成する実施例について説明する。図７は、異物検査装置が変換テーブルカーブを作成する処理フローの一例である。図８は、処理フローの説明に登場する異物の情報および変換テーブルカーブの一例である。異物検査装置は、図２の検査マップに示されるように、検査面上に１ｍｍ格子ごとの座標を設定している。本実施例３では座標を１ｍｍ格子ごととしたが、検査領域の面積分割数により格子の大きさは変更されうる。異物検査装置は、格子ごとに異なる変換テーブルカーブのための記憶領域を保持している。Ｓ１１において、テストレチクルが異物検査装置内へ搬入される。テストレチクルには、図８のＡに示される、定められた座標に定められた粒径の異物が載置されている。Ｓ１２において、異物検査装置を用いて、テストレチクルに対して異物検査を実施する。図８のＢは、各座標における異物の検出電圧を示している。Ｓ１３において、異物検査装置の処理部８は、図８のＡの異物情報とＢの検出電圧とから、各座標における変換カーブを算出する。図８のＣは、算出された座標（１，１）〜（１，４）の変換カーブの例である。このようにして算出された変換カーブを用いれば、高精度に異物の粒径を検査可能となる。

本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される異物検査装置の他、各種精密加工装置や各種精密測定装置等の感度調整にも適用可能であり、被加工物や被測定物の被検査面上の異物を精密に検出するのに有効である。

［露光装置の説明］
本実施形態の異物検査装置が適用される例示的な、レチクルのパターンを基板に転写して基板を露光する露光装置を説明する。露光装置は図９に示すように、照明系１１１、レチクルを搭載したレチクルステージ１１２、投影光学系１１３、基板を保持する基板ステージ１１４とを備える。上述したように基板ステージ１１４は、不図示の駆動機構によってＹ方向に走査移動され、Ｘ方向にステップ移動される。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンを基板に投影して走査露光する。照明系１１１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化する光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系１１３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。レチクルステージ１１２及び基板ステージ１１４は、例えばリニアモータによって移動可能である。それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンを基板上に位置合わせするために基板ステージ１１４及びレチクルステージ１１２に不図示のアクチュエータ（駆動機構）を備える。

次に、上述の露光装置を利用した半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。デバイスは、前述の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。

Claims (7)

1. 被検物の表面に光を投光する投光器と、前記投光器によって前記表面に投光された光の散乱光の強度を前記表面の２次元座標と関係付けて検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて前記表面に存在する異物の粒径を決定する処理部とを備える異物検査装置であって、
   前記検出器により検出された散乱光の強度と異物の粒径との関係は前記表面の２次元座標に応じて異なっており、
   前記処理部は、
   前記検出器によって検出された異物の２次元座標に応じて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換するための変換カーブを決定し、
   前記決定された変換カーブを用いて、前記検出器により検出された散乱光の強度を異物の粒径に変換する、
   ことを特徴とする異物検査装置。
2. 前記検出器は、
   複数の光電変換素子が第１方向に沿って配置されたラインセンサと、
   前記第１方向と直交する第２方向に前記ラインセンサを前記被検物の表面に対して相対的に駆動する駆動部と、
   を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
3. 前記変換カーブは、前記検出器により検出された散乱光の強度と異物の粒径との対応表、又は、異物の粒径の前記散乱光の強度に対する関数によって与えられる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異物検査装置。
4. 前記処理部は、前記表面上の複数の領域のそれぞれについて前記変換カーブを有し、前記検出器によって検出された異物の２次元座標が前記複数の領域のいずれかに属するならば、当該検出された異物の２次元座標が属する領域における前記変換カーブを、前記検出器によって検出された異物の２次元座標に応じた変換カーブとして決定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の異物検査装置。
5. 前記処理部は、前記表面上の複数の領域のそれぞれについて前記変換カーブを有し、
   前記複数の領域の数をｎとし、前記複数の領域に含まれ、前記複数の領域を代表する点の座標を（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）（ただし、ｉ＝１〜ｎ）とし、前記複数の変換カーブをＳ_ｉ（ただし、ｉ＝１〜ｎ）とし、前記複数の領域には含まれない前記表面上における任意の点の座標を（ｘ，ｙ）とし、当該任意の点における変換カーブをＳとするとき、
   前記処理部は、前記複数の変換カーブＳ_ｉから式
   

   

   を用いて前記複数の領域には含まれない前記表面上における任意の点における変換カーブＳを決定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の異物検査装置。
6. レチクルのパターンを基板に露光して前記基板を露光する露光装置であって、
   前記レチクルの表面における異物を検査する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の異物検査装置を備えるように構成された、ことを特徴とする露光装置。
7. デバイスを製造する方法であって、
   請求項６に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。

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