JPH06258236A - 異物検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レチクル表面に付着した検出すべき異物を高
精度に検出することができる検査方法の提供。 【構成】 表面２１に回路パターンが形成されているレ
チクルの裏面２２からレーザビームを入射させ、透明ガ
ラス板であるレチクル２０を屈折透過してレチクル表面
２１に光スポット３５を形成する。回路パターンの光透
過部に異物４０が付着している場合にのみ、これによっ
て散乱光がほぼ等方的に発生して、光検出器２９で散乱
光信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検査面上に存在する異物
などを光学的に検査する技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣや液晶ディスプレイ等の半導体デバ
イスの製造工程においては、原版であるレチクルの上に
形成されている露光用の回路パターンを、半導体焼付装
置によりレジストが塗布されたウエハ面上に転写して製
造している。

【０００３】この転写の際に、レチクル面上に微小なゴ
ミ等の異物が存在すると、異物も同時に転写されてしま
い、ＩＣ製造の歩留りを低下させる原因となる。特にス
テップアンドリピート法により繰り返してウエハ面上に
同一回路パターンを複数並べて焼付ける場合、レチクル
上の１個の異物がウエハ全面に焼き付けられてしまい１
ウエハ分が全て不良品となるため、ＩＣ製造の歩留りを
大きく低下させる原因となる。そのため、ＩＣ製造過程
においてはレチクル上の異物の存在を検出するのが不可
欠となっており、従来より種々の検査方法が提案されて
いる。例えば図７は異物による散乱光を検出することで
異物の有無を検査する従来の検査装置の構成図である。

【０００４】同図において、レーザ光源１からのレーザ
ビームは、偏光子２、フィルタ３、コリメート系４など
によって異物検査に最適なレーザビームとされ、ポリゴ
ン等のスキャニングミラー１３とｆθレンズ１４による
走査光学系に導かれる。走査レーザビームはレチクル２
０の回路パターンが形成される表面２１に走査スポット
３５として集光する。ステージ２４によってこの走査方
向と垂直方向にレチクル２０を移動させることでレチク
ル表面を二次元走査する。

【０００５】走査レーザビームの入射方向に対して後方
あるいは側方散乱方向には、レンズ系２６、偏光子２
７、アパーチャ２８、光電検出器２９により構成される
検出系を配置する。この検出系の配置方向については、
レチクル２０上の回路パターンによる散乱光は特定の回
折方向を有するので、これを避けてなるべく回折光を検
出しないような方向に設定される。光電検出器２９の検
出信号は信号処理系３０で処理する。

【０００６】レチクル２０は透明ガラス板であって、そ
の表面２１にはクロム膜からなる回路パターンが形成さ
れている。この回路パターンを異物の付着などから保護
する目的で、ペリクル枠７１を介して光透過性の薄いペ
リクル膜７０が張られている。４０はクロム膜のない部
分（光透過部）に付着する異物、４５はクロム膜上（遮
光部）に付着する異物である。

【０００７】このような構成の装置において、走査スポ
ット３５内に異物が存在しない場合には光電検出器２９
では散乱光は検出されないが、もし異物４０（４５）が
存在する場合は、微小な異物から散乱光がほぼ等方的に
発生するため光電検出器２９で散乱光が検出されること
になる。よってこの検出信号を信号処理系３０で処理す
ることにより異物の有無の検査を行なうことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置においては以下のような課題があった。 （１）レチクル表面２１の回路パターンであるクロム層
（すなわち遮光部）の上に付着する異物４５は、レチク
ルの回路パターン転写の際には悪影響を与えないため、
本来は存在しても露光転写には問題はない。しかしなが
ら上記の異物検査方式ではクロム層上の異物も検出する
ため、これによってレチクルが不良であると判定してし
まい、全体の効率を低下させてしまう。 （２）図８に示すようにレーザビームを入射する側にペ
リクル枠７１が存在するために、斜め入射するレーザビ
ームがペリクル枠７１で遮られ、検査面に光照射できな
い領域８０が生じてしまう。これはレーザビームの入射
角度を低入射角にするほど顕著となる。 （３）レーザビームがペリクル膜７０を透過する際、又
は異物からの散乱光がペリクル膜７０を透過する際、ペ
リクル膜７０の厚さムラによって光強度や偏光状態が変
化してしまい、正確な検査に支障をきたす可能性があ
る。

【０００９】本発明は上記課題を解決すべくなされたも
ので、レチクル表面に付着した検出すべき異物を高精度
に検出することができる検査方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の異物検査方法は、表面に転写パターンが形成されて
いるレチクルの裏面から光ビームを入射させ、レチクル
の表面に付着した異物からの散乱光を検出することを特
徴とする。

【００１１】

【実施例】 ＜実施例１＞図１は本発明の第１実施例の異物検査装置
の構成図である。図中、１はレーザ光源、２は偏光子、
３はフィルタ系、４はコリメータ光学系、１３はポリゴ
ンやガルバノ等のスキャニングミラー、１４はレンズ
系、２０はレチクル、２１はレチクルの回路パターン形
成面、２２はレチクルの裏面、２３はスペーサ、２４は
ステージ、２６は集光光学系、２７は偏光フィルタ、２
８は走査領域に対応した細長いスリット形状を含む開口
形状を有するアパーチャ、２９は光電検出器、３０は信
号処理系、である。又、３５は走査スポット、４０はレ
チクルの回路パターン形成面のガラス面上に付着した異
物、４５は回路パターンのクロム層上に付着した異物で
ある。

【００１２】先の図７の従来例に対し本実施例では、レ
チクル２０を裏返し、スペーサ２３を介してステージ２
４に搭載したことを特徴としている。よって走査レーザ
ビームはペリクル膜７０の無いレチクル裏面２２側から
入射する。裏面２２から入射したレーザビームは、透明
ガラス板であるレチクル２０を屈折透過してレチクルの
パターンクロム層が設けられた表面２１で最小スポット
３５を形成する。走査スポット３５はスキャニングミラ
ーの回転に伴い、図１の紙面に対して垂直な方向に移動
することでレチクル表面２１上を走査する。これと同時
にステージ２４はスポット３５による走査方向と垂直な
方向にレチクル２０を相対的に移動させることにより、
レチクル２０の全面を二次元走査する。

【００１３】光電検出器２９はレチクル表面２１の走査
領域からの散乱光のみを検出する。これはアパーチャ２
８をレチクル表面２１上の走査領域からの光のみを通し
それ以外の場所（例えばレチクル裏面２２）からの光は
遮断する役割を果たすように配置することで達成してい
る。

【００１４】ここでレチクル２０に入射したレーザビー
ムの様子の詳細を図２を用いて説明する。レチクル裏面
２２から入射したレーザビームは、図２（ａ）に示すよ
うにスポット３５が集光される場所がクロムが無いガラ
ス面である場合、ガラス面に対するレーザビームの透過
率は高いのでほとんどそのまま透過し、光電検出器２９
では散乱光は検出されない。又、図２（ｂ）に示すよう
にスポット３５が反射率の高いクロム層に集光された場
合は、クロム層上の異物の有無に拘らずクロム層でレー
ザビームは正反射して、光電検出器２９では散乱光は検
出されない。これらに対して、図２（ｃ）に示すように
レチクル表面２１のガラス面上に異物４０が存在し、集
光されたレーザビームが異物４０に照射された場合は、
異物４０からの散乱光はほぼ全方位に散乱され、光電検
出器２９で散乱光が検出される。すなわちレチクル表面
２１の回路パターンの光透過部に存在する露光転写に問
題となる異物のみが検出される。

【００１５】又、本実施例によれば以下の効果が得られ
る。 （１）回路パターン上に付着する露光転写に問題となる
異物のみを検出するためレチクルの不良率が低減し、ス
ループットが向上する。 （２）レーザビームや散乱光はペリクル膜を通過しない
ため、これによる光の減衰や偏光状態の乱れなどが起き
ず、精度の良い異物検査が可能となる。 （３）ペリクル枠が存在しない側からレーザビームを入
射させているので、低入射角度でレーザビームを入射さ
せてもレチクルの全領域を一度に検査することができ
る。

【００１６】＜実施例２＞図３は本発明の第２実施例の
異物検査装置の構成図である。同図において先の図１と
同一の符号は同一の部材を示す。５，１２はレーザビー
ムを互いに直交する２つの偏光成分に分波又は合波する
ための偏光ビームスプリッタ、６，７はミラー、８，９
及び１１，１０はレーザビームを適当なシフト周波数で
変調するための音響光学素子とそのドライバの組、１５
は走査領域に対応した長尺形状を有する偏光ビームスプ
リッタ、１６、１７は強度減衰フィルタ系、１８、１９
はミラー、３１はビート信号処理系である。本実施例で
も先の第１実施例と同様、レチクル２０を裏返し、スペ
ーサ２３を介してステージ２４に保持している。

【００１７】レーザ光源１から生成されたレーザビーム
は、偏光板２及びフィルタ系３によって互いに直交する
直線偏光成分を有する適当な強度のレーザビームとな
り、コリメータ光学系によりコリメートされる。このレ
ーザビームは偏光ビームスプリッタ５によってＰ偏光レ
ーザビームとＳ偏光レーザビームの２つに分離される。
この内のＰ偏光レーザビームはミラー６で反射され、ド
ライバ８により駆動される音響光学素子９によってシフ
ト周波数ωで変調される。又、Ｓ偏光レーザビームはド
ライバ１０により駆動される音響光学素子１１によって
シフト周波数（ω＋Δω）で変調され、ミラー７で反射
される。そしてこれら周波数変調された２つの直線偏光
レーザビームは偏光ビームスプリッタ１２にて合波され
て、互いに直交しかつ互いに相対的にシフト周波数Δω
だけ異なる２つの直線偏光を有する１本のレーザビーム
１２ａが生成される。

【００１８】なお上記性質を有するレーザビーム１２ａ
を得るための生成手段は上記構成に限らず、音響光学素
子を１個だけ用いて２本のレーザビームどちらか一方だ
けをシフト周波数Δωで変調する構成も可能である。更
にはゼーマンレーザ光源を用いたり、あるいは半導体レ
ーザ光源の注入電流を変調することでも得ることができ
る。

【００１９】レーザビーム１２ａはスキャニングミラー
１３とｆθレンズ系１４による光走査系に導かれ、射出
されるレーザビームは偏光ビームスプリッタ１５により
Ｐ偏光レーザビーム１５ａ（シフト周波数ω）と、Ｓ偏
光レーザビーム１５ｂ（シフト周波数ω＋Δω）に分離
される。

【００２０】分離されたＰ偏光レーザビーム１５ａはフ
ィルタ系１６によって異物検査に最適な強度に設定され
て、ミラー１８に入射角θでレチクル２０の裏面２２か
ら入射し、ガラス板であるレチクル２０を屈折透過し
て、回路パターンが形成されるレチクル表面２１上に収
束されスポット３５を形成する。一方、Ｓ偏光レーザビ
ーム１５ｂはフィルタ系１７によって異物検査に最適な
強度に設定されて、ミラー１９により入射角φでレチク
ル２０の裏面に入射してレチクル表面２１の同一スポッ
ト３５に収束する。すなわちレーザビーム１５ａと１５
ｂは互いに異なる入射角で同一スポット３５に収束す
る。

【００２１】入射角θのＰ偏光レーザビーム１５ａによ
る０次回折光方向（出射角θ）には光電検出器２９が配
置されるが、この角度についてはレーザビーム１５ｂの
入射角φに対して、レチクル表面２１上の検出すべき異
物や欠陥以外から発生する散乱光（例えばレチクルの場
合の回路パターンによる回折散乱光）が光電検出器２９
に達する光量がなるべく小さくなる角度を選定する。

【００２２】走査スポット３５から光電検出器２９の方
向に発する光のうち本実施例では、（１）Ｐ偏光レーザ
ビーム１５ａの０次回折光２０３（Ｐ偏光）、（２）Ｓ
偏光レーザビーム１５ｂの異物や欠陥によって偏光解消
された後方散乱光２０４（Ｐ偏光＋Ｓ偏光）、（３）Ｓ
偏光レーザビーム１５ｂのレチクル表面２１に形成され
ている回路パターンによる後方散乱光２０５（Ｓ偏
光）、の３種類の光に注目する。ここで異物や欠陥によ
って偏光解消が起きる理由は、一般に異物や欠陥部の表
面は粗いので乱反射散乱する時に偏光が乱されて入射偏
光面とは異なる偏光成分が生じるためである。これに対
して回路パターンのように表面が比較的均一で滑らかな
物体による散乱光は偏光解消は僅かである。

【００２３】光電検出器２９方向に生じるＰ偏光の０次
回折光２０３（シフト周波数ω）と異物や欠陥による後
方散乱光２０４（シフト周波数ω＋Δω）のＰ偏光成分
とは偏光面の一致により光ヘテロダイン干渉を起こし、
この干渉光を光電変換するとビート信号が得られる。す
なわち光ヘテロダイン法において、０次回折光２０３が
参照光でありこれがＰ偏光であることから、これと干渉
してビート信号となるのは後方散乱光の中で偏光解消に
よりＰ偏光成分を持つ散乱光２０４だけである。これは
異物や欠陥による散乱光のみがビート信号として検出さ
れ、仮に回路パターンからの散乱光が存在してもビート
信号にはならない、あるいはなったとしても非常に微弱
であることを意味している。これにより実施例の装置は
非常に高感度且つ高いＳ／Ｎ比での異物や欠陥検査を可
能としている。

【００２４】集光光学系２６によって取り込まれた上記
散乱光は、Ｐ偏光成分のみを通過させる特性の偏光フィ
ルタ２７によってＳ偏光などの不要成分が除去され偏光
漏れ込み等のビート信号ノイズを低減する。その後に走
査領域に対応したスリット状のアパーチャ２８を通過し
て光電検出器２９に達する。光電検出器２９はレチクル
表面２１上の走査領域からの散乱光のみを検出する。こ
れはアパーチャ２８をレチクル表面２１の走査領域から
の光のみを通しそれ以外の場所（例えばレチクル裏面２
２）から光は遮断する役割を果たすように配置すること
で達成している。光電検出器２９で得られた検出信号は
ビート信号処理系３１により処理し、ビート信号状態に
よって異物や欠陥の有無の判定を行なう。

【００２５】本実施例においてはビート信号が検出され
るのはレチクル表面２１の光透過部に付着した異物４０
に対してのみであり、露光転写に悪影響を与えないクロ
ム層（遮光部）上の異物４５に対してはビート信号は検
出されない。これを図４を用いて説明する。

【００２６】図４（ａ）は異物が付着しないレチクル表
面２１の光透過部にスポット３５が集光された場合の図
である。この場合は両レーザビームは共にここを透過し
てしまうため光電検出器２９では信号は検出されない。
図４（ｂ）はレチクル表面２１のクロム層上に異物４５
が存在し、クロム層の裏からレーザ光１５ａ及び１５ｂ
がスポット３５を形成している場合の図である。この場
合は両レーザビームはクロム層で正反射して、レーザ光
１５ａの０次光２０３のみ光電検出器２９に入射する。
よってビート信号とはならない。これはクロム層上に異
物４５が付着してもしなくても同じである。これらに対
し図４（ｃ）に示すように、レチクル表面２１の光透過
部に異物４０が存在して、ここにレーザビーム１５ａ，
１５ｂが照射される場合は、異物４０から全方位に散乱
光が発生し、レーザ光１５ａの０次回折光２０３（Ｐ偏
光）と、レーザ光１５ｂによる異物からの散乱光２０４
（Ｐ偏光＋Ｓ偏光）のＰ偏光成分とがヘテロダイン干渉
し、光電検出器２９にてビート信号が検出される。すな
わちレチクル表面２１の回路パターンの光透過部に存在
する露光転写に問題となる異物のみがビート信号となっ
て検出される。

【００２７】ヘテロダイン干渉法を利用した本実施例に
よれば先の第１実施例の効果に更に加えて、以下の効果
が得られる。 （１）検出すべき異物によって偏光解消された光のみが
ビート信号となり、回路パターンからの散乱光は殆どビ
ート信号とならないため、高いＳ／Ｎ比で異物や欠陥検
出が可能である。 （２）ヘテロダイン法を用いているため異物からの微弱
散乱光の強度を直接測定するよりも高いＳ／Ｎ比で検出
可能である。 （３）スキャニングミラーによる光走査でヘテロダイン
検出可能となりスループットが大きく向上する。

【００２８】＜実施例３＞図５はシリコンウエハ上にレ
チクルの回路パターンを焼付けて半導体デバイスを製造
する製造システムの実施例を示す図である。システムは
大まかに、露光装置、レチクル収納装置、レチクル検査
装置、コントローラを有し、これらはクリーンルーム内
に配置される。

【００２９】９０１はエキシマレーザのような遠紫外光
源であり、９０２は照明系ユニットであって、露光位置
Ｅ．Ｐ．にセットされたレチクルを上部から同時（一
括）に所定のＮＡ（開口数）で照明する働きを持つ。９
０９はレチクル上に形成された回路パターンをシリコン
のウエハ９１０上に転写するための超高解像度レンズ系
（もしくはミラー系）であり、焼付時にはウエハは移動
ステージ９１１のステップ送りに従って１ショット毎ず
らしながら露光を繰り返す。９００は露光動作に先立っ
てレチクルとウエハを位置合わせするためのアライメン
ト光学系であり、少なくとも１つのレチクル観察用顕微
鏡系を有している。以上の部材によって露光装置が構成
されている。

【００３０】一方、９１４はレチクル収納装置であり、
内部に複数のレチクルを収納する。９１３はレチクル検
査装置であり、先の各実施例のいずれかの構成を含んで
いる。このレチクル検査装置９１３は、選択されたレチ
クルがレチクル収納装置９１４から引き出されて露光位
置Ｅ．Ｐ．にセットされる前にレチクル上の異物検査を
行なうもので、異物検査の原理及び動作については前述
のいずれかの実施例と同一である。コントローラ９１８
はシステム全体のシーケンスを制御するためのもので、
レチクル収納装置９１４、レチクル検査装置９１３の動
作指令、並びに露光装置の基本動作であるアライメント
・露光・ウエハのステップ送り等のシーケンス等を制御
する。

【００３１】以下、本実施例のシステムを用いた半導体
デバイスの製造工程を示す。まず、レチクル収納装置９
１４から使用するレチクルを取り出しレチクル検査装置
９１３にセットする。次に、レチクル検査装置９１３で
レチクル上の異物検査を行なう。検査の結果、異物が無
いことが確認されたらこのレチクルを露光装置の露光位
置Ｅ．Ｐ．にセットする。次に、移動ステージ９１１上
に被露光体であるシリコンウエハ９１０をセットする。
そしてステップ＆リピート方式によって移動ステージ９
１１のステップ送りに従って１ショット毎ずらしながら
シリコンウエハの各領域にレチクルパターンを縮小投影
して露光を繰り返す。１枚のシリコンウエハ上に露光が
済んだら、これを収容して新たなシリコンウエハを供給
し、同様にステップ＆リピート方式でレチクルパターン
の露光を繰り返す。

【００３２】露光の済んだ露光済シリコンウエハは本シ
ステムとは別に設けられた装置で現像やエッチングなど
の処理がなされる。この後に、ダイシング、ワイヤボン
ディング、パッケージング等のアッセンブリ工程を経
て、半導体デバイスが製造される。

【００３３】本実施例によれば、従来は製造が難しかっ
た非常に微細な回路パターンを有する高集積度半導体デ
バイスを製造することができる。

【００３４】＜実施例４＞図６は半導体デバイスを製造
するためのレチクルの洗浄検査システムの実施例を示す
図である。システムは大まかにレチクル収納装置、洗浄
装置、乾燥装置、検査装置、コントローラを有し、これ
らはクリーンチャンバ内に配置される。

【００３５】９２０はレチクル収納装置であり、内部に
複数のレチクルを収納し洗浄すべきレチクルを供給す
る。９２１は洗浄装置であり、純水によってレチクルの
洗浄を行なう。９２２は乾燥装置であり、洗浄されたレ
チクルを乾燥させる。９２３はレチクル検査装置であ
り、先の各実施例のいずれかの構成を含んでおり、前記
実施例のいずれかの方法を用いて洗浄されたレチクル上
の異物検査を行なう。９２４はコントローラでシステム
全体のシーケンス制御を行なう。

【００３６】以下、動作について説明する。まず、レチ
クル収納装置９２０から洗浄すべきレチクルを取り出
し、これを洗浄装置９２１に供給する。洗浄装置９２１
で洗浄されたレチクルは乾燥装置９２２に送られて乾燥
させる。乾燥が済んだら検査装置９２３に送られ、検査
装置９２３においては先の実施例のいずれかの方法を用
いてレチクル上の異物を検査する。検査の結果、異物が
確認されなければ、レチクルをレチクル収納装置９２０
に戻す。又、異物が確認された場合は、このレチクルを
洗浄装置９２１に戻して洗浄・乾燥動作を行なった後に
再度検査を行ない、異物が完全に除去されるまでこれを
繰り返す。そして完全に洗浄がなされたレチクルをレチ
クル収納装置９２０に戻す。

【００３７】この後に、この洗浄されたレチクルを露光
装置にセットして、シリコンウエハ上にレチクルの回路
パターンを焼付けて半導体デバイスを製造する。これに
よって従来は製造が難しかった非常に微細な回路パター
ンを有する高集積度半導体デバイスを製造することがで
きる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、レチクル表面に付着し
た検出すべき異物を高精度に検出することができる。
又、本発明を半導体製造に応用すれば、従来は製造が難
しかった高集積度半導体デバイスを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】異物検出の説明図である。

【図３】第２実施例の構成図である。

【図４】異物検出の説明図である。

【図５】第３実施例の半導体製造システムのシステム構
成図である。

【図６】第４実施例のレチクルの洗浄検査システムのシ
ステム構成図である。

【図７】従来例を示す図である。

【図８】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 偏光子 ３ フィルタ系 ４ コリメータ光学系 ５，１２，１５ 偏光ビームスプリッタ ９，１１ 音響光学素子 １３ ポリゴンミラー １４ ｆθレンズ系 ２０ 走査スポット ２１ レチクル ２２ ステージ ２６ 検出光学系 ２９ 光電検出器 ３０ 信号処理系 ３１ ビート信号処理系 ４０，４５ 異物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 7630−4Ｍ (72)発明者 辻 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に転写パターンが形成されているレ
   チクルの裏面から光ビームを入射させ、レチクルの表面
   に付着した異物からの散乱光を検出することを特徴とす
   る異物検査方法。
2. 【請求項２】 前記レチクルの表面側にペリクルが設け
   られ、レチクル裏面側にはペリクルは設けられていない
   ことを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 前記光ビームは所定の偏光状態を有し、
   前記異物で散乱され前記所定の偏光状態から変化した散
   乱光と別の光ビームとを干渉させて干渉光を検出するこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】 前記光ビームと前記別の光ビームは互い
   に異なる周波数を有し、ヘテロダイン干渉させることを
   特徴とする請求項３の方法。