JP5252893B2 - 検査装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層した複数の透過部材を含む被検物を異物または欠陥に関して検査する検査装置に関する。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、原版（マスク又はレチクル）に形成されたパターンを感光基板上に転写するフォトリソグラフィ工程を通して製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、感光基板を保持して二次元駆動する基板ステージと、原版を保持して二次元駆動する原版ステージとを有する。そして、原版ステージおよび基板ステージを駆動させながら、投影系を介して、原版に形成されたパターンを感光基板に転写する。露光装置としては、原版のパターンの全体を同時に感光基板上に転写する一括型露光装置と、原版ステージと基板ステージとを同期走査しながら原版のパターンを連続的に感光基板上に転写する走査型露光装置との２種類が知られている。

最近では、半導体デバイスや液晶表示デバイスの微細化が進むにつれて、高精度な露光装置が要求されている。そういった現状で、フォトリソグラフィ工程で使用される露光装置では、原版に埃や塵などの異物が付着していると、原版に形成されたパターンと共に異物の像が感光基板に転写されてしまう。そして、複数の感光基板に同様の欠陥が発生してしまうため、露光処理を実施する前に原版上の異物を検査および除去するようにしている。

異物検査装置は、原版上で１つ以上のラインセンサを走査させながら、原版上に光を斜め照射し、付着した異物からの散乱光を受光することにより、原版上の異物を検出する（特許文献１参照）。
また、同様な検出器を原版の両側に配して原版の両面を同時に検査する（特許文献２参照）。

さらに、最近では、原版が大型化（又は大口径化）することにより、原版の自重による撓みが発生する。露光装置において、原版はその周辺部でのみ支持されるため、原版が大型化することにより、原版の自重による撓みが発生し、投影系の焦点深度のマージンを原版の撓みが減らしてしまう。結果として、望まれる解像を得ることが難しくなる。そのため、光透過部材を用いて画定される原版に隣接する空間の圧力を高精度に制御して原版の自重による撓みを矯正することが知られている（特許文献３参照）。
特開２００１−２０１４６１号公報 特開平６−１７７０００号公報 特開２００６−１３５０８５号公報

しかしながら、特許文献３にて開示されている光透過部材の上下面に関しても、異物や欠陥があれば、その像が感光基板に転写されてしまう。

本発明は上記の課題認識を背景としてなされたものであり、例えば、積層した複数の透過部材における複数の面を検査できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明に係る露光装置は、原版を介して感光基板を露光して前記原版に形成されたパターンを前記感光基板に転写する露光装置であって、前記原版に隣接する空間を画定する光透過部材を異物または欠陥に関して検査する検査装置を備え、前記検査装置は、撮像手段と、前記撮像手段に対向させて前記被検物を保持する保持手段と、前記撮像手段を制御して前記撮像手段の焦点位置を設定する制御手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理する画像処理手段と、を有し、前記制御手段により設定された複数の焦点位置に対応した前記被検物の複数の面それぞれに関して前記被検物を検査する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、積層した複数の透過部材における複数の面を検査することができる。

本発明の好ましい実施の形態において、本発明の検査装置は、液晶表示デバイスを製造するための露光装置に適用される。そして、積層された複数の透過部材を含む被検物であるマスクの両面を含む、複数の透過面の異物または欠陥に関して検査する。

本実施形態に係る検査装置は、撮像手段（１１）と、前記撮像手段に対向させて前記被検物を保持する保持手段（３）とを有する。また、前記撮像手段を制御して前記撮像手段の焦点位置を設定する制御手段（１７）と、前記撮像手段により撮像された画像を処理する画像処理手段（１６）と、を有する。そして、前記制御手段により設定された複数の焦点位置に対応した前記被検物の複数の面それぞれに関して前記被検物を検査する。

本実施形態において前記制御手段は、例えば前記撮像手段に含まれる光学素子を移動させることにより前記撮像手段の焦点位置を設定する。または、前記撮像手段における１つの光軸に対して複数焦点をもつ光学系を備えるようにしてもよい。

また、本実施形態に係る検査装置は、表示手段を有し、前記画像処理手段は、前記画像を処理することにより異物または欠陥の領域を抽出し、前記表示手段は、前記画像処理手段により抽出された情報を表示する。

前記画像処理手段は、前記撮像手段にて撮像した画像を処理することにより、積層する複数の透過面に付着した異物の有無、大きさ、異物の位置および付着した面を判別する。判別した情報は前記表示手段に表示される。本実施形態に係る検査装置は、さらに、前記画像処理手段により抽出された情報に基づいて異物を除去する異物除去手段を有する。

以下に本発明の好適な実施形態を実施例に基づき説明する。
［実施例１］

図１および図２は、本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成を示す斜視図および側面図である。

図１および図２において、露光装置ＥＸはパターンが形成されたマスク１とそれに提供される光透過部材２を保持して移動するマスクステージ３と、感光基板４を支持する基板ステージ５を備える。また、マスクステージ３に支持されたマスク１とそれに提供される光透過部材２を露光光６で照明する照明光学系７を備える。さらに、露光光６で照明されたマスク１のパターンを基板ステージ５に保持された感光基板４に投影し転写する投影光学系８と、マスク１やそれに提供される光透過部材２を搬送するマスクローダ９とを備えている。ここで、基板は、例えば半導体ウエハ、液晶パネル用のガラスプレートである。

マスク１とそれに提供される光透過部材２を積層した複数の透過面の上部には、異物を検査する異物検査装置１０が配置される。異物検査装置１０は、異物を除去する異物除去装置を備えている。マスクステージ３に保持されているマスク１のパターン面と基板ステージ５に保持されている感光基板４の被露光面とは、投影光学系８を介して共役な位置関係に配置される。この実施例の露光装置ＥＸは、大型凹面鏡を有するスキャン型露光装置として構成されている。

この実施例において、露光装置ＥＸは走査型露光装置として構成され、露光光６を射出する照明光学系７に対してマスク１と感光基板４とを同期して移動させて、マスク１のパターンを感光基板４に走査露光により転写する。

図３は、この実施例に使用する異物検査装置１０の概略図を示す。検査対象となるマスク１とそれに提供される光透過部材２の上部に、撮像装置１１および照明系１２を含む光学検査系１３が配置される。
撮像装置１１は、マスク１とそれに提供される光透過部材２の合わさった複数の透過面の少なくとも３面の全面領域に対して、対物レンズ（対物光学素子）１４を制御することで焦点位置を変えることができる機構を有する。
照明系１２は、付着した異物を撮像装置１１にて検出するために、照明角度の調整機構を有する。

異物検査装置１０は、装置全体を管理する制御ラック１５を有する。制御ラック１５は、撮像装置１１の画像データを処理する画像処理部１６、撮像装置１１の焦点位置を制御する焦点位置制御部１７および焦点位置に合わせた照明系１２の角度を調整する照明制御部１８を有する。また、画像処理部１６より得た検査結果を表示する表示部（モニタ）１９を有する。

画像処理部１６は、撮像装置１１の焦点位置および撮像装置１１にて得た画像データをもとに、異物の有無、大きさ、異物の位置や付着した面を判別する機能を有する。

異物検査装置１０は、画像処理部１６にて、判別した検査結果から異物の付着した位置が特定できるので、さらに、付着した位置のみ異物の除去が行える異物除去装置を有する。

異物検査装置１０および異物除去装置に対して、マスク１とそれに提供される光透過部材２を搭載したマスクステージ３を走査させることにより、各々の透過面の全面を連続的に検査することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、それは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において構成やシーケンスは変更可能である。例えば、以下のような変更をも含むものとする。

好適な実施形態として走査型露光装置の構成例を示しているが、マスク１のパターンの全体を感光基板４上に同時に転写する一括型露光装置に使用することもできる。

また、液晶表示デバイスの製造に使用する角型ガラスプレートを露光する露光装置ＥＸの構成例を示したが、半導体チップや薄膜磁気ヘッドなどの基板を露光する露光装置としても構成できる。

さらに、上述の実施形態では、マスクステージ３上部に異物検査装置１０および異物除去装置を構成した。しかし、マスク１やそれに提供される光透過部材２を保持するマスクローダ９のローディング経路上及び／又はアンローディング経路中に構成してもよい。その際、異物検査装置１０および異物除去装置に構成される撮像装置１１をマスク１やそれに提供される光透過部材２に対して走査してもよい。更に、撮像装置１１と検査対象との双方を走査する構成でもよい。

さらに、マスク１やそれに提供される光透過部材２の大きさに応じて、撮像装置１１の数を増やしてもよい。さらに、撮像装置１１の視野によっては、マスクステージ３を二次元的に走査させてもよい。

さらに、マスク１のパターン面については、異物の付着していない状態でパターン面を撮像して得た基準画像と、検査時にパターン面を撮像して得た画像とに基づき、異物及び／又は欠陥を検出するようにしてもよい。この場合、画像処理部１６は、たとえば、コンピュータプログラムにしたがって上記２画像間の変化領域を抽出する画像間演算アルゴリズム又はパターン認識アルゴリズムを実行すればよい。
［実施例２］

図４は、本発明の第二の実施例に係る撮像装置の構成を示す。この撮像装置２０は、図３の撮像装置１１に代えて用いられるものである。
図３の第一の実施例と同様な動作をする構成部に関しては、同番号を振り、その説明を省略し、新規構成部のみについて説明する。新規構成部は複数焦点をもつ撮像装置２０である。

第一の実施例では、撮像装置１１の１つの光軸に対して対物レンズ１４を制御することで焦点位置を変え、マスク１やそれに提供される光透過部材２の積層した複数の透過面を選択的に検査することができる。第二の実施例（図４）では、１つの光軸に対して選択的に挿脱可能な複数のミラー２１と固定のミラー２２とを用いて、複数の焦点位置をもった撮像装置２０としている。図４において、黒丸（●）は焦点位置を模式的に示している。複数のミラー２１をいずれも挿入しない状態といずれか１つを挿入した状態との計４つの状態から１つの状態を設定することにより、４つの焦点位置から択一的に焦点位置を設定することができる。このようにして、マスク１やそれに提供される光透過部材２の積層した複数の透過面のそれぞれを検査することができる。その際、画像処理部１６は、透過面ごとに異物及び／又は欠陥を抽出する。

［実施例３］
次に、図５および図６を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版またはレチクルともいう）を製作する。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図６は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。 図１の露光装置の概略構成を示す側面図である。 図１の露光装置に使用する異物検査装置の概略図である。 図３の異物検査装置における撮像装置の変形例を示す概略図である。 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図５に示すフローチャートにおけるステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

ＥＸ・・・露光装置
１・・・マスク
２・・・光透過部材
３・・・マスクステージ
４・・・感光基板
５・・・基板ステージ
６・・・露光光
７・・・照明光学系
８・・・投影光学系
９・・・マスクローダ
１０・・・異物検査装置および異物除去装置
１１・・・撮像装置
１２・・・照明系
１３・・・光学検査系
１４・・・対物レンズ
１５・・・制御ラック
１６・・・画像処理部
１７・・・焦点位置制御部
１８・・・照明制御部
１９・・・表示部
２０・・・撮像装置
２１・・・複数のミラー
２２・・・固定のミラー

Claims (7)

1. 原版を介して感光基板を露光して前記原版に形成されたパターンを前記感光基板に転写する露光装置であって、
   前記原版に隣接する空間を画定する光透過部材を異物または欠陥に関して検査する検査装置を備え、
   前記検査装置は、
   撮像手段と、前記撮像手段に対向させて前記被検物を保持する保持手段と、前記撮像手段を制御して前記撮像手段の焦点位置を設定する制御手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理する画像処理手段と、
   を有し、前記制御手段により設定された複数の焦点位置に対応した前記光透過部材の複数の面それぞれに関して前記光透過部材を検査する、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御手段は、前記撮像手段に含まれる光学素子を移動させることにより前記撮像手段の焦点位置を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 表示手段を有し、前記画像処理手段は、前記画像を処理することにより異物または欠陥の領域を抽出し、前記表示手段は、前記画像処理手段により抽出された情報を表示する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記画像処理手段により抽出された情報に基づいて異物を除去する異物除去手段を有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記検査装置は、前記原版および前記光透過部材を検査することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記保持手段は前記光透過部材を搬送するローダであり、前記検査装置は、前記ローダのローディング経路上またはアンローディング経路上に設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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