JPH0498846A - 表面状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は被検査物体の表面の状態を検査する装置、特に
半導体装置の製造に使用されるレチクルに形成されたパ
ターンの欠陥を検出するのに好適な表面状態検査装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、半導体装置の製造におけるリソグラフ工程におい
て、所定のパターンを形成したレチクルを用い、そのパ
ターンの像を縮小して半導体ウェファ上に投影すること
が行われている。このようなレチクルに形成されたパタ
ーンはきわめて微細なものであり、このパターンが正確
に形成されていないとウェファ上に所定の形状を有する
レジストパターンを形成することはできない。そのため
レチクルのパターンを検査することが従来から行われて
いる。従来のレチクルパターンの検査装置は、レチクル
の一側から光を照射し、レチクルの透過光を光電変換素
子で受光し、パターンによって強度変調された光の強度
変化を検出し、これをレチクルを製造したときの設計デ
ータと比較して両者に差があるときにパターンに欠陥が
あると判断している。また、レチクルに同じパターンが
繰り返し形成されており、これらのパターンに同じ欠陥
が存在する確率は非常に小さいと云う事実を利用し、レ
チクルのパターンと設計データとを比較する代わりに、
レチクル上の同じパターン部分を比較し、これらに差が
あるときに欠陥があると判定する検出方法も知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述したリソグラフに使用するレチクルには塵埃による
パーティクルが付着するが、従来のパターン検査装置に
おいてはこのパーティクルをパターンの欠陥と見分ける
ことができないので、パターンが正確に形成されていて
も上述したパターン検査においては欠陥があると判断さ
れてしまう欠点がある。このため、レチクルを洗浄して
パーティクルを洗い流した後にパターン検査を行ったり
、別に用意したパーティクル検査装置を用いてパーティ
クルを検査する必要があった。しかし、洗浄してからパ
ターン検査するまでの間にもパーティクルが堆積する可
能性があり、パーティクルの影響を完全に除いたパター
ンの検査を行うことはできない。また、パーティクル検
査装置を用いてパーティクルを検出しても、欠陥データ
とパーティクルデータとの重ね合わせが容易にできない
ため、パーティクルと欠陥との判別を正確に行うことは
できない。また、パターン検査装置とパーティクル検査
装置とを別個に設備しなければならないので、必要な設
置スペースが増大するとともにコストも上昇する欠点も
ある。さらに、パターンの欠陥が検出された部分を目視
により観察することも行われているが、目視によっては
パーティクルと判別しにくい欠陥もあり、必要な精度が
得られないとともに作業員に多大の労力を強いることに
なり、人的ミスによる誤検出の可能性が生ずる欠点があ
る。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を解消してパター
ンの欠陥をパーティクルとは区別して検出することがで
きる表面状態検出装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、被
検査物体の表面に形成されているパターンの形状を、被
検査物体の透過光または反射光を受光して光学的に検査
する第１の光学的検出手段と、被検査物体の表面上に存
在する異物を、この異物による散乱光を受光して光学的
に検査する第２の光学的検出手段と、これら第１および
第２の光学的検出手段によって検出した情報を比較処理
して被検査物体の表面の状態を検査する信号処理手段と
を具えることを特徴とするものである。

また、本発明の好適な実施例においては、前記被検査物
体を、半導体装置の製造におけるリソグラフ工程に使用
されるレチクルとし、前記第１の光学的検出手段をレチ
クルの少なくとも第１の位置に形成されたパターンによ
って変調される透過光を検出するように構成し、前記第
２の光学的検出手段をレチクルの前記第１の位置とは異
なる第２の位置においてレチクル上のパーティクルによ
る散乱光を検出するように構成し、前記信号処理手段に
第１および第２の光学的検出手段の少なくとも一方の検
出出力を記憶するメモリ回路を設け、前記第１および第
２の光学的検出手段によってレチクルの同一位置におい
て検出された情報を比較処理してパーティクルによって
影響されることなくレチクルパターンの欠陥を検出する
ように構成する。

本発明においては、上述したようにパターンの形状を検
出する第１の光学的検出手段と、パターン上のパーティ
クルによる散乱光を検出する第２の光学的検出手段とを
設け、これら雨検出手段の出力情報を重ね合わせ処理す
るようにしたものであるから、パターンの欠陥とパーテ
ィクルとを分離して検出することができ、したがってパ
ーティクルによって影響されることなくパターンの欠陥
を正確に検出することができる。

（実施例） 第１図は本発明による表面状態検査装置の一実施例の全
体の構成を示すものである。本例では半導体装置の製造
に使用されるレチクルの欠陥を検査するものとする。欠
陥を検査すべきレチクルｌをＸＹステージ２の上に載置
する。このＸＹステージ２を駆動してレチクルｌの全面
を順次に走査して検査を行うようにする。ＸＹステージ
２の下側には第１および第２の光源３および４を配置し
、これらの光源から放射される光をレチクル１の点Ｐ１
およびＰ２に、レチクルの平面に対して垂直に照射する
。これらの光照射点Ｐ１およびＰ２は、レチクルｌに形
成されている同一パターンの同一の位置にあるように設
定する。レチクルｌに入射した光はレチクル上に形成さ
れたパターンによって強度変調されてレチクルを透過す
る。この透過光をそれぞれ第１および第２のレンズ５お
よび６を経て第１および第２の受光器７および８に入射
させる。本例においてはこれら第１および第２の受光器
７および８を半導体固体撮像素子より成るイメージセン
サを以て構成する。

さらに、第３の光源ｌＯを設け、この光源から放射され
る光をレチクルｌの平面に対して鋭角αで点Ｐ、に入射
させる。本例では、この第３の光源ｌＯを直線偏光され
たレーザ光を放射するレーザ光源を以て構成する。この
レーザ光が照射される第３の点Ｐ３は、パターン上の第
１および第２の点Ｐ１およびＰ２と同じ位置とする必要
はない。レチクル上の第３の位置Ｐ、にパーティクルＧ
が存在していると第２図Ａに示すようにレーザ光は散乱
され、レチクルｌの平面に垂直な方向にも入射光の一部
が反射されるが、パーティクルＧがない場合には、第２
図Ｂに示すようにレーザ光は正反射され、入射角（９０
°−α）に等しい出射角を以て反射され、レチクルｌの
平面に垂直な方向に反射される光はない。本発明におい
ては、パーティクルＧによる散乱光を受光するが正反射
光は受光しないように第３の位置Ｐ３を通り、レチクル
ｌの平面に垂直な直線上に第３の受光器１１を配置する
。本例では、第３の受光器１１をホトマルチプライヤを
以て構成する。また、パーティクルＧによって散乱され
た光だけを受光するように、第３の受光器１１の前方に
は偏光板１２を配置する。

第１および第２の受光器７および８の出力信号を比較回
路１３に供給し、ここで両信号の比較を行う。上述した
ように、本例ではレチクル１に形成されている同一パタ
ーンの同一位置を同時に検出するものであるから、両信
号が一致している場合には、両パターンが一致している
と判断し、不一致の場合には何れかのパターンに欠陥が
あると判断することができる。この場合、パターンの欠
陥には本来パターンが存在すべき部分にパターンがない
欠陥と、本来パターンが存在してはならない地の部分に
パターンが存在する欠陥との２種類あるが、両信号を比
較することによってその両方を検出することができる。

また、比較回路１３には、レチクルｌに形成したパター
ンの設計データをも供給する。このようにしてパターン
の欠陥を検出したらその欠陥データをメモリ回路１４に
供給して記憶しておく。これらの比較したパターンのい
ずれに欠陥があるのかを判定する方法については後に説
明する。また、第３の受光器１１の出力信号はパーティ
クル判定回路１５に供給し、ここで受光器の出力信号の
振幅を予め決めた複数の基準値と比較してパーティクル
の存在を表すパーティクル信号をパーティクルの大きさ
、すなわち粒径を表す信号とともに出力する。このよう
にして得られるパーティクル信号を、当該パターンを識
別する信号およびレチクル上の検査位置を表す信号とと
もにメモリ回路１６に供給してここに記憶する。

上述したようにして第１および第２のメモリ回路１４お
よび１６に記憶した信号を欠陥判定回路１７に供給して
レチクルｌに形成されているパターンの欠陥をパーティ
クルと区別して検出する。この検出のアルゴリズムは次
の通りである。

第３図は、第１および第２のメモリ回路１４および１６
に記憶されている欠陥信号およびパーティクル信号を模
式的に示すものである。説明の便宜上第４図に示すよう
に、第１および第２の受光器７および８は、レチクル１
上の隣接するパターンの同一位置を検出するものとし、
また第３の受光器１１はこれらのパターンから相当離れ
たパターン上のパーティクルを検出するものとする。先
ず、２つのパターンＴ１およびＴ２の何れに欠陥がある
のかを判別する方法について説明する。パターンＴ１お
よびＴ２の比較において、第５図に示すように２個の欠
陥が検出されたものとする。次に、パターンＴ２とＴ３
とを比較したとき、欠陥に１と同じ位置に欠陥が検出さ
れるが、欠陥に２と同じ位置には欠陥は検出されなかっ
たとすると、欠陥に１はパターンＴ２に存在するものと
判定し、欠陥に２はパターンＴ。

に存在するものと判定する。このような欠陥判定方法は
、順次のパターンにおいて同じ位置に欠陥が発生する確
率は非常に小さいと云う事実に基づくものである。この
ようにしてどのパターンのどの位置に欠陥が存在するの
かを判定することかできる。

欠陥判定回路１７においては、次に各パターンについて
欠陥とパーティクルとの比較を行い、第３図の点０１に
示すように同じ位置に欠陥とパーティクルの両方が検出
されたときには、欠陥がないと判定する。すなわち、レ
チクルｌ上にパーティクルが存在するために欠陥が検出
されたと判断してこの部分のパターンには欠陥はないと
判定する。

勿論、点０□に示すように欠陥だけが検出され、パーテ
ィクルが検出されない場合には、パターンの当該位置に
真の欠陥が存在すると判定する。このような判定基準に
よると、たまたま欠陥の位置にパーティクルが存在する
場合には誤差となるが、実際上このような事態が生ずる
確率はきわめて小さく実用上は何ら問題はない。このよ
うにして欠陥判定回路１７においては、パーティクルに
影響されることなくパターン上の欠陥を正確に検出する
ことができる。また、このような欠陥判定回路Ｉ７にお
いては、欠陥をパーティクルとは区別して検出すること
ができるのみならずパーティクルを欠陥とは区別して検
出することもできるので、欠陥判定回路は欠陥およびパ
ーティクル判別回路としての機能を有するものである。

このようにして検出した情報を表示装置１８に供給して
表示するが、上述したように本発明においては欠陥およ
びパーティクルを区別して検出して表示することができ
るので、レチクルを管理する上できわめて有効な情報を
得ることができる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上述した実
施例ではレチクルに形成されている同一パターンの同一
位置の状態を比較して欠陥を検出するようにしたが、パ
ターンの状態を検出し、これを設計データと比較して欠
陥を検出することもできる。この場合には、レチクルの
透過光を検出する光学系は１つあればよいので光学系の
構成は簡単となる。また、上述した実施例ではレチクル
の欠陥を検出するものとしたが、ホトマスクの欠陥を検
出することもできる。さらに、反射光を受光するように
すれば、半導体ウェファの表面状態をパーティクルに影
響されることなく検査することもできる。

（発明の効果） 上述したように、本発明による表面状態検査装置によれ
ば、被検査物体の表面の状態を透過光または反射光を利
用して検出するとともに表面に存在するパーティクルを
散乱光を利用して検出し、これらの検出データを比較す
るようにしたため、パーティクルに影響されることなく
表面の欠陥を検出することができるとともに欠陥に影響
されることなくパーティクルを検出することができ、被
検査物体の表面の状態を正確に検査することができる。

また、１台の装置で欠陥とパーティクルとを検出するこ
とができるので、従来のように欠陥検出装置とパーティ
クル検出装置とを別個に設備する場合に比べて、コスト
の点で有利となるとともに設置スペースの点でも有利と
なる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による表面状態検査装置を適用したレチ
クル検査装置の一実施例の構成を示す線図、 第２図は同じくその動作を説明するための線図、第３図
は第１図に示す装置によって検出される欠陥信号および
パーティクル信号を示す線図、第４図はパターン上の検
出位置の関係を示す線図、 第５図は欠陥とパーティクルとの判別方法を説明するた
めの線図である。 ｌ・・・レチクル　　　　　２・・・ＸＹステージ３．
４・・・光源　　　　　７，８・・・受光器１０・・・
レーザ光源　　　　１１・・・受光器１３・・・比較回
路　　　　　１４．１６・・・メモリ回路１５・・・パ
ーティクル判定回路 １７・・・欠陥判定回路 １８・・・表示装置 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物体の表面に形成されているパターンの形状
   を、パターンを透過する光またはパターンで反射される
   光を受光して光学的に検査する第１の光学的検出手段と
   、被検査物体の表面上に存在する異物を、この異物によ
   って散乱される光を受光して光学的に検査する第２の光
   学的検出手段と、これら第１および第２の光学的検出手
   段によって検出される情報を比較処理して被検査物体の
   表面の状態を検出する信号処理手段とを具えることを特
   徴とする表面状態検査装置。 ２、前記被検査物体を、半導体装置の製造におけるリソ
   グラフ工程に使用されるレチクルとし、前記第１の光学
   的検出手段をレチクルの少なくとも第１の位置に形成さ
   れたパターンによって変調される透過光を検出するよう
   に構成し、前記第２の光学的検出手段をレチクルの前記
   第１の位置とは異なる第２の位置においてレチクル上の
   パーティクルによる散乱光を検出するように構成し、前
   記信号処理手段に第１および第２の光学的検出手段の少
   なくとも一方の検出出力を記憶するメモリ回路を設け、
   前記第１および第２の光学的検出手段によってレチクル
   の同一位置において検出された情報を比較処理してパー
   ティクルによって影響されることなくレチクルパターン
   の欠陥を検出するように構成したことを特徴とする請求
   項１記載の表面状態検査装置。