JPH0414341B2 - - Google Patents

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JPH0414341B2
JPH0414341B2 JP4577782A JP4577782A JPH0414341B2 JP H0414341 B2 JPH0414341 B2 JP H0414341B2 JP 4577782 A JP4577782 A JP 4577782A JP 4577782 A JP4577782 A JP 4577782A JP H0414341 B2 JPH0414341 B2 JP H0414341B2
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    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は面状態検査装置、特に半導体製造工程
で使用されるレチクル、フオトマスク等の露光用
パターン以外の不透過性のゴミ等の欠陥を検出す
る装置に関する。
一般にIC製造工程においては、レチクル又は
マスクの所望の露光用パターンを半導体焼付け装
置（ステツパー又はマスクアライナー）の投影光
学系等によりレジストが塗布された半導体ウエハ
上に転写するという方法が採用されている。
ここで半導体焼付け装置によりレチクル又はマ
スクからレジストを塗つてあるウエハ上にパター
ンを転写する時、ゴミ等の欠陥がレチクル、マス
クの上に付いていると本来のレチクル、マスクの
パターン以外に欠陥の形も焼き付けることとなり
IC製造の歩留り低下の原因となる。
特にレチクルを使用し、ステツプアンドリピー
トしてウエハに所望のパターンを焼きつける「ス
テツパー」を用いる場合、レチクル上の１ケのゴ
ミがウエハ全面に焼付けられることとなる。
その為、近年ゴミの有無が大きな問題点として
浮かび上つてくるに至つた。従来、レチクル、マ
スクのパターン欠陥を検査する方法として種々の
ものが用いられている。
それらの方法には「設計データと比較する方
法」、「隣接チツプ同士で比較する方法」も含まれ
ており、自動欠陥検査装置として使用されてい
る。前者の「設計データと比較する方法」は予め
レチクル又はマスクの理想パターンである設計デ
ータを計算機処理できる様、記憶させておき、次
にレーザ等でレチクル等を照射し、その透過光か
らのパターンと設計データを比較することにより
欠陥を検出する方法であり、パターンジエネレー
タ等の誤動作に起因するマスタ上の各チツプの共
通欠陥についても検出可能である。
しかしこの方法では、膨大な設計データを扱う
為、検査時間も長く被検物の位置決めに高い精度
が要求される。
また後者の「隣接チツプ同士で比較する方法」
はマスク上のチツプパターン同士を比較すること
により欠陥を検出するため、設計データ等の被検
物以外の比較せられるべきものが不要であり、検
査時間も短かい。
しかしこの方法では、ステツパー用のレチクル
等で１レチクル１チツプの場合原理的に、検査す
ることができない。
従つて従来の方法はステツパーのレチクル検査
の方法としては、いずれも適していない。特に高
速の検査を必要とする自動化したゴミ検査装置を
考える場合には顕著である。
本発明の目的は如上の問題点を解決し、膨大な
データ処理、高精度な位置合わせを要せず簡単な
構成で高速かつオンラインでデータ処理が可能で
あつて、ステツパー等の１レチクル１チツプのも
のに対しても不透過性のゴミ等の欠陥検出が可能
な面状態検査装置を提供することを目的とする。
本発明は更に、別の面を介して被検査面を照明
し、この被検査面からの光を検出して、被検査面
の面状態を検出する装置において、被検査面を有
効に照明するとともにノイズとなる光の発生を極
力防止することができる面状態検査装置を提供す
ることを目的とする。
これらの目的は、第１面と第２面とを有する被
検査物の前記第１面に斜入射され、前記第１面を
通過した光で前記第２面を照明するための照明手
段と、前記第２面の面状態を検査すべく前記第２
面からの光を検出する検出手段とを有する装置に
おいて、前記照明光をＰ偏光とし、かつ前記検出
手段は前記照明手段の前記第２面に対する反射側
と透過側に各々備わる受光手段と、該受光手段か
らの出力を比較する比較手段を設けることにより
達成される。
以下添付する図面を用いて本発明の実施例を説
明する。
第１図は本発明の原理的説明図で、レーザ光を
レチクルのパターン面の裏側から、パターン面で
集光する様に照射し、パターン面上を該照射光で
走査するものである。
第１図における走査光束のうちａはパターン面
にパターンが無く、透明な領域に当つた場合を示
しており、入射した光は殆んどa1で示される方向
に透過する。実際にはa2，a3で示される様に硝子
と空気の境界面で反射する光もあるが、これらの
光量は微小で影響は少なく後述するように垂直入
射させれば反射を軽減できる。
ｂはレチクルのパターンの有る領域に入射光束
が集光している場合を示す。この場合、入射光は
クロム蒸着されたパターン部で強く反射され、透
過光は全く存在しない。これら照射光の走査に伴
つて、時系列で得られる反射光、透過光を別々の
フオトダイオード等で受光した場合のアナログ出
力が第２図に示されている。更にレチクルのパタ
ーン面上にゴミが付着した場合について考える。
ｃは焼付け時に問題となる不透過性のゴミがレ
チクルのパターン面上、透明な領域に付着した場
合を示す。
この場合、不透過性のゴミのため、透過光の出
力は無く、またゴミにより散乱されるため反射光
（正反射光）の出力も殆んど無い。すなわちパタ
ーン面に不透過性のゴミがあると透過光、反射光
ともその出力が無くなり、他の領域と識別化され
る。
本発明は、この点を利用するものであり後述す
るように両出力を比較して特に加算することによ
り更には論理和をとることにより不透過性のゴミ
の存在を検出するものである。
次にｄは、透過性のゴミがパターン面に付着し
た場合を示す。
この場合、透過光の出力は微かに下がるだけ
で、ウエハに焼き付ける場合にはレジストを十分
感光させ得る。
反射光についてはｂの様に強い反射があるわけ
ではなく、単にa3より多少増える程度の出力しか
得られない。
すなわちパターン面に透過性のゴミがあると、
透過光の出力は高く、反射光の出力は殆んど無
い。透過光の出力が高いだけに、この透過性のゴ
ミの検出は本来不要である。
次にｅはパターンの上にゴミ（不透過性又は透過
性）が付着した場合を示す。
この場合、パターン部があるため、照射光は強
く反射され、ｂと同様の反射光、透過光出力とな
り、ゴミの有無が無関係となる。
ゴミがパターンの後にかくれても焼付けに影響
を与えない為、この場合のゴミを検出することは
本来的に不要である。
次にｆはレチクルの裏面にゴミが付着した場合
を示す。
一般にレチクルの裏面のゴミについては焼付け
装置の光学系の焦点深度外であり、ウエハ上には
ゴミの形は焼付けられない。
しかし特に大きなゴミが付着した場合、レチク
ルを照明する光量の影響を与え、照度むらの原因
となる。
ｆはパターン裏面の比較的小さな（照射光束に
対して）ゴミを示すが、パターン裏面では集光さ
れておらず幅広照射となつているため、透過光の
出力が少し下がる程度であつて、また反射光も無
く、実質的にａ，ｄの場合とほぼ同様である。す
なわち、このようなゴミ（不透過性又は透過性）
の検出は本来的に不要である。ｆのようなパター
ン裏面のゴミを許容する度合は、レーザ光束をパ
ターン面に集光させるレンズの開口数（N.A）に
関係し、開口数が大きい程幅広照射となり、より
大きなゴミを許容することとなる。
ｇ，ｈは、パターン裏面に許容できないような
大きな不透過性のゴミが付着した場合であつて、
ｇはパターン面にパターンが無い場合、ｈは、パ
ターン面にパターンが有る場合を示す。
ｇの場合、透過光の出力は殆んど無くなり、反
射光の出力も無い。
又ｈの場合、透過光の出力はゴミにより更には
パターンによつて完全に無くなり、反射光の出力
はパターンで強く反射されてもゴミによつて遮げ
られるため低下する。
以上は各ゴミの態様についての透過光、反射光
のアナログ出力の説明であり既述の如く、反射光
出力が第２図Ａに、また透過光出力が第２図Ａ
に、示される。
以上のようなアナログ出力を基にパターン面の
不透過性のゴミを検出することが可能である。す
なわち第２図Ａ，Ｂの反射光出力及び透過光出力
を加算すると、不透過性のゴミがある所では反射
光出力、透過光出力が共に殆んど無く結果として
出力和がほぼゼロとなり、不透過性のゴミが無い
所（出力和が高い所）と識別化される。
要するに、第２図Ａに示される反射光出力だけ
を用いると、透過性のゴミとの識別化（ｃとｄ）
が困難であり、また第２図Ｂに示される透過光出
力だけを用いると、パターン部との識別化（ｃと
ｂ）が困難であるが、本発明のように反射光出
力、透過光出力双方を用いることにより不透過性
のゴミ部を抽出できる。
ところでアナログ出力であると、パターンの有
る所での反射光出力（第１図のｂに対応）より、
パターンの無い所での透過光出力（第１図のａに
対応）が一般に高く、反射光と透過光のアナログ
出力和をとると、パターンの有る所と、パターン
の無い所で出力和に差が生じ、信号の形状自体が
複雑化し検出誤差要因となり得る。
ここで、第３図Ａ，Ｂの如く反射光出力、透過
光出力各々を二値化し、すなわちデジタル出力と
して第３図Ｃのようにその論理和をとれば上述の
問題が無く信号が単純化し、不透過性のゴミが容
易に精度良く検出される。
なおレチクルの裏側に付着したゴミについて
は、第１図におけるｇ，ｈの如く大きく焼き付け
に有害となるものについて検出可能である。
レチクルの裏側に付着したゴミのうち小さなも
のは、たとえ不透過性であつても前述したように
何等問題とならず検出の必要性がない。
ところで以上、透過出力と反射出力を加算する
ことを述べたが、これ以外の出力比較、例えば両
出力の差をとることによつても欠陥検出は可能で
ある。すなわち差出力における適宜なスライスレ
ベルに設定によつて欠陥部のみ抽出できる。しか
しこの場合、信号の形状自体が複雑化する。
以上、レチクルの表、裏面について示したが、
両面合わせて説明するとすれば第１図に示す様
に、この方法ではレチクルの裏面からパターン面
で集光する様レーザー光を照射し、かつ一方向に
走査する。その反射光から「所望パターン」＋「レ
チクルの裏面のパターンの上に付いたゴミ（ｈの
例）」の情報を、透過光からは「所望パターン」＋
「レチクルのパターン面のゴミ（ｃの例）」＋「レチ
クルの裏面の透明な部分の上に付いたゴミ（ｇの
例）」の情報をそれぞれ得ることができることを
利用している。二値化して論理和をとる場合、
「所望パターン」の情報については反射光を正論
理とすれば、透過光には負論理で含まれている為
論理和を取ることにより「所望パターン」以外の
情報、すなわち「ゴミ」だけについての情報を得
ることが出来る。
本発明は従つて基準となるパターンとして、特
別に用意する必要もなく、隣接チツプパターンと
比較することなしに不透過性のゴミ等の欠陥を検
出できる。基準となるデータがないということは
高精度な位置合せを不要とすることである。又入
射するビームを高速で走査させる事により高速処
理も可能となる。
以上により本発明では、ウエハ焼き付け時に問
題となる不透過性のゴミ等の欠陥に対して、欠陥
の有無、そのある位置と大きさについて、レチク
ル裏表同時に検出可能である。
ここでこの原理を用いた本発明装置の実施例を
第４図に示す。
レーザ１からのビーム１１はポリゴンミラー２
により一方向に振られ、ｆ−θレンズ３、斜め入
射の影響を補正する収差補正板４を通り、レチク
ル裏面９から入射し、レチクルのパターン面１０
に集光する。これは例えばポリゴンミラー２とレ
チクルをｆ−θレンズ３からその焦点距離だけ離
して設ける構成によつてなされる。
ｆ−θレンズ３の開口数は一般に焼き付け装置
の光学系に対応する様決められるが、この開口数
により、パターン面１０上の最小検出欠陥サイズ
が決められる。
この開口数が大きければより小さいゴミの検出
が可能となろう。
裏面９についた小さなゴミについては既述した
ように、焦点深度外となり、検出されないでその
まま露光に供される。
ところでレチクルの厚さが変化した時、補正板
４を動かすことによりパターン面１０にレーザ光
を集光させる様、調整することが可能である。
本実施例でレーザ光がレチクルに対して斜入射
しているのは第１図のa2，a3の反射をなくすため
で直線偏光型のレーザを用い、Ｐ偏向としてブリ
ユースクー角でレチクルに入射させることにより
Ｓ／Ｎの高い検出が可能となる。すなわち以下の
如くである、このような装置における第１図のa2
で示す反射光の発生は、パターン面１０上への到
達光量を減少させてしまうため、パターン面上の
ゴミによつて発生する反射光出力を減少させてし
まう。同時にa2，a3で示す反射光はノイズ光とし
て光電変換素子７に入射し、ノイズ出力を発生す
る。これらによつてＳ／Ｎが減少することにな
る。本実施例はレーザ光を斜入射し、かつこのレ
ーザ光をＰ偏向としたことでa2，a3で示す反射光
の発生を押さえてＳ／Ｎを向上させている。更に
本実施例では、このレーザ光をブリユースター角
で入射させたことにより更にＳ／Ｎの高い検出を
可能にしている。
パターン面１０からの反射光１２及び透過光１
３は各々集光レンズ５，６、により、集光され、
光電変換素子７，８により計算機内に取り込み処
理される。
ここで矢印方向にステージを移動させればレチ
クル全面の検査が可能となる。
なお、二値化回路以降の回路はデイスクリート
な回路で構成する替りに電子計算機を使用すれ
ば、二値化する時の閾値の変更を容易に行えて便
利である。
他方、光電変換した信号を二値化した論理和を
取る時に、同じ信号をＮ回取り込み、Ｎ回の信号
の平均値を真信号として使用する場合、精度は統
計的に√倍向上することになる。信号取込みに
要する時間は増加するが、精度を向上させるのに
有利である。第４図の信号処理回路はこの種の処
理に適する。
信号を何回か取り込んで平均する場合、第３図
に示す二値化された信号を平均するよりも、第２
図に示すアナログ信号を平均する方が精度が高く
なる。この利点を生かす為、電子計算機に入力す
る際にはマナログ信号をサンプル・アンド・ホー
ルド回路で多値化し、AD変換回路でビツト信号
化したものを使用する。
なお精度は悪いがビームをパターン面で集光せ
ずに使用することも可能である。
以上、本発明によれば簡単な構成で不透過性の
ゴミ等の欠陥検出が可能なパターン欠陥検査装置
を提供できる。
なお本発明においてビームは光に限らず電子ビ
ーム、放射線等も可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理的説明図、第２図Ａ，Ｂ
は各々パターン面からの反射光、透過光のアナロ
グ出力図、第３図Ａ，Ｂは各々パターン面からの
反射光、透過光のデジタル出力図、第３図Ｃは両
出力の論理和の図、第４図は本発明の実施例で斜
入射の図を示す。 図中、１……レーザ、２ポリゴンミラー、３…
…ｆ−θレンズ、４……収差補正板、５，６…集
光レンズ、７，８……光電変換素子、１０……パ
ターン面、１２……反射光、１３……透過光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 第１面と第２面とを有する被検査物の前記第
    １面に斜入射され、前記第１面を通過した光で前
    記第２面を照明するための照明手段と、前記第２
    面の面状態を検査すべく前記第２面からの光を検
    出する検出手段とを有する装置において、前記照
    明光を偏光とし、かつ前記検出手段は前記照明手
    段の前記第２面に対する反射側と透過側に各々備
    わる受光手段と、該受光手段からの出力を比較す
    る比較手段を有することを特徴とする面状態検査
    装置。 ２ 前記照明手段は前記照明光を前記第２面に集
    光させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の面状態検査装置。
JP57045777A 1982-03-23 1982-03-23 面状態検査装置 Granted JPS58162038A (ja)

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