JPH07159336A - 表面状態検査装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レチクル面上に付着したゴミや埃等の異物を
回路パターンと弁別して高精度に検出し、高集積度の半
導体デバイスの製造が可能な表面状態検査方法及びそれ
を用いた表面状態検査装置を得ること。 【構成】 光源手段からの光束で回路パターンが形成さ
れた検査面上を光走査したときに生じる光束を検出手段
で検出し、該検出手段からの信号を用いて該検査面上の
表面状態を検査する際、該検査面上の所定の領域にわた
って、該回路パターンから生じる回折光分布を計測する
第１の検査工程と、該第１の検査工程に基づいて該検査
面上の異物と回路パターンの弁別を行う第２の検査工程
を介して検査していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面状態検査方法及びそ
れを用いた露光装置に関し、特に半導体製造装置で使用
される回路パターンが形成されているレチクルやフォト
マスク等の基板（原板）上のパターン欠陥やゴミや埃等
の異物又は／及び基板にペリクル保護膜を装着したとき
のペリクル保護膜面上に異物が付着していたときに、こ
れらの異物を精度良く検出し、半導体デバイスを効果的
に製造するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にＩＣ製造工程においてはレチクル
又はフォトマスク等の基板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け装置（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面上
に転写して製造している。

【０００３】この際、基板面上にパターン欠陥やゴミ等
の異物が存在すると転写する際、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ってく
る。

【０００４】特にレチクルを使用し、ステップアンドリ
ピート方法により繰り返してウエハ面上に回路パターン
を焼付ける場合、レチクル面上に有害な１個の異物が存
在していると該異物がウエハ全面に焼付けられてしまい
ＩＣ製造の歩留りを大きく低下させる原因となってく
る。

【０００５】その為、ＩＣ製造工程においては基板上の
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。一般には異物が等
方的に光を散乱する性質を利用する方法が多く用いられ
ている。

【０００６】図１３は従来の表面状態検査装置（第１従
来例）の要部概略図である。

【０００７】同図において、レーザー１から発したビー
ム１ａはピンホール２を介してビームエキスパンダー３
でビーム径を拡大しつつ、平行ビームに変換し、ポリゴ
ンミラー４に入射する。ポリゴンミラー４で反射後、ビ
ームは走査レンズ５によりレチクル６上に集光してい
る。そしてポリゴンミラー４の回転によってレチクル６
上を紙面と直交する方向に走査している。レチクル６は
これと同期して紙面内を矢印Ｓ₁ の方向に移動し、これ
によりレチクル６の全面を光走査している。

【０００８】ビームがレチクル６のパターン欠陥やゴミ
や埃等の異物に当たると、該異物から散乱光が発生す
る。受光レンズ７は該異物からの散乱光を集光してい
る。

【０００９】この受光レンズ７はレチクル６上のビーム
走査線を視野とし、開口絞り８で受光光量を制限する。
開口絞り８を通過した散乱光は結像レンズ９により視野
絞り１０面上に結像している。視野絞り１０はスリット
状開口を有しており、信号光以外のフレアー光等を遮光
し、ビーム走査線からの散乱光だけを通過させ、集光レ
ンズ１１を介して受光部１２に導光し、これにより異物
からの散乱光を検出している。

【００１０】一般にレチクル６面上の回路パターンから
のパターン回折光は直接反射光（正反射光）ないしは直
接透過光の近くが強く、これから遠ざかるほど弱くなっ
ていく。これに対して異物からの散乱光はパターン回折
光ほど、方向依存性が強くなく、一般的に全方向に等方
的に散乱する。

【００１１】この為、同図においてビーム１ａはレチク
ル６に対して斜入射し、検出系ＢＤをその光軸が異物か
らの後方散乱光を検出するように直接反射光以外の領域
に傾けて配置している。そして検出系ＢＤで得られた信
号を用いてレチクル６面上の異物の有無を検出してい
る。

【００１２】この他の表面状態検査装置として、例えば
特開昭５９−６１７６２号公報（第２従来例）ではレチ
クルにビームを入射させ走査し、異なる複数の方向から
複数の検出系で同時にレチクル面からの散乱光を受光し
ている。そして各検出系で得られた信号を比較してそれ
らが等しい場合にはゴミ等の異物と判断し、逆に出力差
が大きい場合には回路パターンからのパターン回折光で
あると判断している。

【００１３】この他、図１８に示す表面状態検査装置
（第３従来例）ではレチクル５４にレーザー５１からの
ビームを振動ミラー５３を介して垂直入射させ、その直
接透過光のごく近傍で、これを中心に受光レンズ５５、
振動ミラー５６、結像レンズ５７で集光し、絞り５８を
介して集光レンズ５９で集光して複数の検出器６６で検
出している。そしてこれら複数の検出器６６からの信号
を利用してレチクル面５４の表面状態を検査している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体チップの
微細化が進み、これを製造する為のレチクルにも、更に
精密性が求められてきている。この為、このようなレチ
クル面上の異物の検査装置にもより高い検査能力が求め
られている。

【００１５】特に最近では集積度を高める為に従来用い
られなかった方向性の回路パターンが用いられるように
なり、又半導体チップの大型化に伴い表面状態の検査領
域が拡大してきている。

【００１６】図２は実工程に存在するレチクル面上の回
路パターンの方向性を示す説明図である。従来の回路パ
ターンはパターン方向がＸ軸を基準としたとき９０度方
向のパターンＡ、０度方向のパターンＢ、４５度方向の
パターンＣが主であった。第１従来例の図１３の装置で
は、これらの回路パターンのうちのパターン回折光を比
較的強く受光し得るのはパターンＡである。

【００１７】図１４にパターンＡを用いたときの図１３
の光路を展開したときの一部分を示す。同図は投光系と
受光系の近軸関係を分かりやすくする為に投光系と受光
系とを直線上に図示している。

【００１８】図１５には検出系ＢＤの開口絞り８面上に
微弱ながらパターン回折光Ｓ_POが一次元の点列となって
現れている状態を示している。パターン回折光の１個の
大きさのうち入射断面方向の径Φ_s はビームを静止させ
たとき、ビーム径内に照射される繰り返しパターンの線
巾とピッチ数、検査ビームの波長及び受光レンズ７の焦
点距離ｆｄに依存する。これに対してビームのスキャン
方向のパターン回折光の径Φ_m は入射ビームの開口数と
受光レンズ７の焦点距離ｆｄの積で決定される。

【００１９】従ってレチクル上のスキャン中央（_PO）に
パターンＡがある場合は図１６に示すような遮光板１３
を開口絞り８の前面に配置すればこのパターン回折光Ｓ
_POは遮断できる。

【００２０】しかしながらこのような遮光板１３で開口
絞り８を制限した場合、次のような問題点があった。

【００２１】（１−イ）レチクルがメカニカルな位置決
め誤差により水平面内でθ回転した状態で検査されると
パターン回折光Ｓ_POはこのθ誤差と焦点距離ｆｄとの積
で決定される量だけ開口絞り８上で横ズレを起こす。
（厳密にこの関係が成立するのは開口絞り８が受光レン
ズ７の後ろ側焦点位置に置かれたときだけであるが、そ
うでなくとも近似的にこの関係が成立し得る。）その結
果パターン回折光が遮光板１３を通過して受光部１２で
誤検知される。

【００２２】（１−ロ）回路パターンがビーム走査域の
周辺部に配されている時（図１４中Ｐ_L ）、開口絞り８
上でのパターン回折光Ｓ_PLは中央部からのパターン回折
光Ｓ _POに対して横ズレする。

【００２３】これは一般に入射系と受光系の瞳合わせ精
度が不充分な場合生じる。一次近似ではポリゴンミラー
４の反射点Ｐ_R と開口絞り８の中心点Ｐ_f とが共役関係
になっていれば、このような横ズレは生ぜず、パターン
回折光Ｓ_PLとＳ_POは絞り上で一致する。これが瞳合わせ
の成立するときである。

【００２４】ところが、実際にこの関係に保つような調
整は精度を要し、残存成分が残る。例えば、図中の点Ｐ
_f ′が点Ｐ_R の共役点となっていれば図から明らかなよ
うにパターン回折光Ｓ_PLは開口絞り８上で横ズレし、遮
光板１３を通過してしまう。

【００２５】又、たとえ点Ｐ_f ′が近軸的に理想的な位
置にあったとしても、受光レンズ７の収差によって遮光
板１３を通過してしまう場合がある。又、ポリゴンミラ
ーの反射点自体は正確に言えば回転に伴って横ズレを起
こし、この横ズレが遮光板１３上でのズレに対応する。
この事実も調整を困難としている一要因である。

【００２６】一般に瞳合わせをしようとすると、走査レ
ンズ５か受光レンズ７のいずれかが大口径となる。図１
４では受光レンズ７が大口径となっている。

【００２７】受光レンズ７が大口径であることは収差補
正が困難なことを示し、これに対して多数のレンズを用
いると複雑化及び大型化してくる。特別の場合として受
光レンズ７がテレセントリックの状態（主光線が光軸に
平行となる状態）がある。この場合、点Ｐ_R は走査レン
ズ５の前側焦点位置にあり、点Ｐ_f は受光レンズ７の後
側焦点距離におかれる。

【００２８】（１−ハ）半導体チップの集積度が高まる
につれて０°、９０°、４５°方向以外の回路パターン
も用いられている。図２の回路パターンＤは回路パター
ンＡに対して角度θだけわずかに回転している。このよ
うな回路パターンの回折光Ｓ_POは図１７で示すように開
口絞り８上で横ズレと回転とを伴って現れる。

【００２９】ちなみにこのパターン回折光を外挿にＺ軸
（入射断面内）と交わる点Ｏは直接光の位置である。前
述の（１−ロ）で述べた瞳合わせの困難さから同じパタ
ーンがレチクルの点Ｐ_L に位置する時のパターン回折光
Ｓ_PLは更に横ズレし、遮光板１３を通過してしまう。

【００３０】（１−ニ）上述の欠点を補おうとして遮光
板１３を広げていくと同時に、異物からの散乱光も遮光
してしまい最終的にＳ／Ｎ比が悪化してくる。

【００３１】一方、第２従来例の表面状態検査装置では
ゴミからの散乱光が全空間に渡って等方的であると仮定
しているけれども実際のゴミは必ずしもそうではない。
散乱異方性のあるゴミは、例えば人間の髪の毛はこの方
式だと回路パターンと判断され見落とされてしまう。又
一方、ビーム径内に種々の方向性の回路パターンが密集
した所では検出器の出力が等しくなり、ゴミと誤検知し
てしまうという問題点がある。

【００３２】又、第３従来例の表面状態検査装置では直
接光の周辺領域はパターン回折光が圧倒的に強い為、回
路パターン同志の形状識別には有効であるが、異物の微
弱信号を回路パターンと同じレベルで検知することは困
難である。この構成で敢えて異物からの信号を上げる為
には検査ビーム系を最小パターン寸法近く迄（５μｍ以
下）絞る必要が生じる。

【００３３】しかしながらこのようにすると検査時間が
大幅に増大するという問題点が生じてくる。

【００３４】本発明はレチクル面上へのビームの入射条
件やレチクル面から生じる散乱光を受光する検出光学
系、そして検出光学系からの信号を処理する信号処理系
等の各要素を適切に設定することにより、レチクル面上
のパターン欠陥やゴミや埃等の異物を回路パターンと弁
別して高精度に検出することができる表面状態検査装置
及びそれを用いた露光装置の提供を目的とする。

【００３５】この他、本発明では該表面状態検査装置を
用いた半導体デバイスの製造方法の提供を目的としてい
る。

【００３６】

【課題を解決するための手段】

（１−１）本発明の表面状態検査方法は、光源手段から
の光束でパターンが形成された検査面上を光走査したと
きに生じる光束を検出手段で検出し、該検出手段からの
信号を用いて該検査面上の表面状態を検査する際、該パ
ターンから生じる回折光を利用して、該パターンとそれ
以外の異物等とを弁別するための弁別情報を得る弁別情
報検出手段と、該弁別情報検出手段により得た弁別情報
に基づいて該検査面上の異物とパターンの弁別を行う弁
別手段とを有することを特徴としている。

【００３７】特に、前記弁別情報検出手段は検査面上の
パターンを光走査したときに生じるパターン出力の時間
幅を計測し、記憶部に記憶する第１の電気手段と、前記
第２の検査工程は該時間幅に相当する周波数帯域の信号
を除去する第２の電気手段とを有していることを特徴と
している。

【００３８】（１−２）本発明の表面状態検査装置は、
光源手段からの光束でパターンが形成された検査面上を
光走査したときに生じる光束を利用して検出手段によ
り、該検査面上の表面状態を検査する際、該検出手段は
該検査面に対して該光束の正反射方向以外に配置した検
出光学系と該検出光学系からの信号を処理する信号処理
系とを有しており、該検出光学系は受光レンズと開口絞
りそして該開口絞り面又はそれと共役な面に設けた複数
の受光素子より成る受光部とを有しており、該信号処理
系は該受光部からの出力信号の積算値と比較値とから該
検査面上の異物とパターンとを弁別する弁別回路とを有
し、該弁別回路は該複数の受光素子の夫々について該検
査面上の所定の領域にわたる平均出力を計測し、該比較
値の閾値基準を算出する第１の検査部と、該第１の検査
部で算出された検査面毎に変化する該閾値基準に基づい
て該積算値と該比較値とから該検査面上の異物とパター
ンの弁別を行う第２の検査部とを有していることを特徴
としている。

【００３９】特に、前記光源手段からの光束は前記検査
面上に集光されており、該検査面は３次元的に位置決め
が可能な支持台に支持されていることを特徴としてい
る。

【００４０】（１−３）本発明の半導体デバイスの製造
方法は、光源手段からの光束でパターンが形成された検
査面上を光走査したときに生じる光束を検出手段で検出
し、該検出手段からの信号を用いて該検査面上の表面状
態を検査する際、該パターンから生じる回折光を利用し
て、該パターンとそれ以外の異物等とを弁別するための
弁別情報を得る弁別情報検出手段と、該弁別情報検出手
段により得た弁別情報に基づいて該検査面上の異物とパ
ターンの弁別を行う弁別手段とを有し、該検査されたマ
スクのデバイスパターンを基板上に転写する工程を含む
ことを特徴としている。

【００４１】特に、光源手段からの光束でパターンが形
成された検査面上を光走査したときに生じる光束を検出
手段で検出し、該検出手段からの信号を用いて該検査面
上の表面状態を検査する際、該パターンから生じる回折
光を利用して、該パターンとそれ以外の異物等とを弁別
するための弁別情報を得る弁別情報検出手段と、該弁別
情報検出手段により得た弁別情報に基づいて該検査面上
の異物とパターンの弁別を行う弁別手段とを有し、該弁
別情報検出手段は検査面上のパターンを光走査したとき
に生じるパターン出力の時間幅を計測し、記憶部に記憶
する第１の電気手段と、前記第２の検査工程は該時間幅
に相当する周波数帯域の信号を除去する第２の電気手段
とを有し、該検査されたマスクのデバイスパターンを基
板上に転写する工程を含むことを特徴としている。

【００４２】（１−４）本発明の露光装置は、光源手段
からの光束で該マスク面上の回路パターンを光走査し、
このとき回路パターンから生じる光束を利用して該マス
ク面上の表面状態を検査する検出手段、該マスク面上の
回路パターンを照明する照明手段、そして該マスク面上
の回路パターンをウエハ面上に露光転写する転写手段と
を有する露光装置において、該検出手段は該検査面に対
して該光束の正反射方向以外に配置した検出光学系と該
検出光学系からの信号を処理する信号処理系とを有して
おり、該検出光学系は受光レンズと開口絞りそして該開
口絞り面又はそれと共役な面に設けた複数の受光素子よ
り成る受光部とを有しており、該信号処理系は該受光部
からの出力信号の積算値と比較値とから該検査面上の異
物と回路パターンとを弁別する弁別回路とを有し、該弁
別回路は該複数の受光素子の夫々について該検査面上の
所定の領域にわたる平均出力を計測し、該比較値の閾値
基準を算出する第１の検査部と、該第１の検査部で算出
された検査面毎に変化する該閾値基準に基づいて該積算
値と該比較値とから該検査面上の異物と回路パターンの
弁別を行う第２の検査部とを有していることを特徴とし
ている。

【００４３】特に、前記光源手段からの光束は前記検査
面上に集光されており、該検査面は３次元的に位置決め
が可能な支持台に支持されていることを特徴としてい
る。

【００４４】

【実施例】本実施例の表面状態検査装置としてはレチク
ル上に回路パターンと異物（ゴミや埃やパターン欠陥
等）とが共存している時、回路パターンからのパターン
回折光は回路パターンの線巾や検査ビームの入射ＮＡ、
ビーム径そして受光レンズの焦点距離等に依存する非常
に局在した空間分布をするのに対し異物からの散乱光は
比較的均一な空間分布をとることを利用している。特に
この傾向は微小空間に限定すれば一段と顕著である。

【００４５】そこで本実施例では直接光から離れてパタ
ーン回折光の弱い空間に検出光学系を設けている。そし
て同時に弱まった異物散乱光をできるだけ増やす為に受
光光束の開き角が設計上許されるだけ大きく、具体的に
は入射ビームの開き角より大きくなる様に受光絞りを設
けている。

【００４６】このとき検出光学系の瞳面上に入射してく
る散乱光を分割センサーや複数の受光素子より成る受光
部で受光し、その積算光量と比較光量とを検知してい
る。パターン回折光の場合は積算光量が強くても、その
分布が局在している為に受光素子（センサー）間の光量
差が大きく検知されるのに対し、異物からの散乱光は検
出光学系の瞳面のように小さく限られた領域では均一分
布とみなされ受光素子間の光量差は小さくなる。

【００４７】本実施例はこの性質を利用してレチクル面
上の異物を回路パターンと弁別して高い検出分解能で検
出している。

【００４８】本実施例の具体的な構成としては、光源手
段からの光束で回路パターンが形成された検査面上を光
走査したときに生じる光束を利用して検出手段により、
該検査面上の表面状態を検査する際、該検出手段は該検
査面に対して該光束の正反射方向以外に配置した検出光
学系と該検出光学系からの信号を処理する信号処理系と
を有しており、該検出光学系は受光レンズと開口絞りそ
して該開口絞り面又はそれと共役な面に設けた複数の受
光素子より成る受光部とを有しており、該信号処理系は
該受光部からの出力信号の和等の積算値と差等の比較値
とから該検査面上の異物と回路パターンとを弁別する弁
別回路とを有していることを特徴としている。

【００４９】特に、前記受光部の複数の受光素子は前記
受光レンズの光軸を含み、前記検査面に直交する平面に
対して対称に設けられていることを特徴としている。

【００５０】又本実施例の表面状態検査方法としては、
大抵の半導体製造用のレチクルはその中央部に位置する
メモリー等の密集した繰り返しの回路パターン部と、そ
の周辺部に位置する粗い配線パターン部とから構成され
ている。そして前者の回路パターン部がレーザービーム
に照射された時に生じる回折光の分布は、その領域で略
共通している。回路設計上のパターン線幅はこのような
領域が最も細かく、その為にパターン回折光は最も強
い。この光がレチクル検査をする上での最悪のノイズと
なってくる。そこで本実施例では、正規の検査に先立っ
てレチクル全面の主たるパターン回折光分布を測定する
ための事前検査を行っている。

【００５１】具体的には、第１回目の検査中、前述の検
出光学系の構成で複数の受光素子の夫々についてレチク
ルの所定領域にわたる平均出力を計測する。この結果に
基づいて複数の受光素子間の相対出力比（比較値）を求
め、この出力比に基づいて異物とパターンの弁別のため
の閾値を決定する。第２回目の検査では、このレチクル
毎に変化する閾値に応じてレチクル全面の異物だけを検
出する。

【００５２】特に、第２回目の検査における異物とパタ
ーンの弁別方式については２つの判断基準を持つことを
特徴としている。その一つは前述の受光素子間の出力比
であり、もう一つは全ての受光素子出力の和である。

【００５３】受光素子の一部を遮光するとレチクル上に
同じ異物があっても受光光量は減少する。その分を電気
系のゲイン等で補正しようとすると、元々が微弱光量で
あるためにショットノイズ等の影響を受けてその出力が
不安定になる。光量が充分に得られていて固定的に遮光
する場合にはこの問題はない。

【００５４】ところが光量が不十分な場合に、受光素子
の遮光を例えばレチクル毎に可変に行おうとすると、そ
の度に透過光量が変動しゲインもそれにつれて変わる。
その結果、出力の不安定性が助長される。これは検査の
再現性を損なう。そこで本実施例では常に全ての受光素
子出力の和をとることによってこの問題点を解決してい
る。

【００５５】次に本発明にかかる実施例を各図を用いて
説明する。

【００５６】図１は本発明の実施例１の要部概略図、図
２，図３，図４は図１の一部分の説明図である。

【００５７】図１において、光源手段としてのレーザー
１から発したビーム１ａはピンホール２を介してビーム
エキスパンダー３でビーム径を拡大しつつ、平行ビーム
に変換し、ポリゴンミラー４に入射している。ポリゴン
ミラー４で反射後、ビームは走査レンズ５により回路パ
ターンが形成されている検査面としてのレチクル６上に
集光している。そしてポリゴンミラー４の回転によって
レチクル６上を紙面と直交する方向に走査している。レ
チクル６はこれと同期して紙面内を矢印Ｓ₁ の方向に移
動し、これによりレチクル６の全面を光走査している。

【００５８】ここでレチクル６は支持台５０上に支持さ
れており、ビーム１ａのピント面に対して一定の高さに
保たれている。また水平面内においても、つきあて部材
５１とばねじかけの押しつけ部材５２の作用によって位
置決めされている。このようにレチクル６は３次元的に
位置決めが可能となるように支持台５０に支持されてい
る。ビーム１ａがレチクル６のパターン欠陥やゴミや埃
等の異物Ｘ１に当たると、該異物Ｘ１から散乱光が発生
する。

【００５９】１０１は検出光学系であり、レチクル６面
上の異物Ｘ１からの散乱光を受光している。検出光学系
１０１はその光軸１０１ａがレチクル６に対してビーム
１ａの正反射（直接光）方向以外の領域に位置するよう
に配置している。

【００６０】１０２は信号処理系であり、検出光学系１
０１からの信号を用いて後述するようにレチクル１面上
の異物Ｘ１を回路パターンと弁別して検出している。検
出光学系１０１と信号処理系１０２は検出手段の一要素
を構成している。

【００６１】次に本実施例の検出光学系１０１の各要素
について説明する。

【００６２】受光レンズ７は異物Ｘ１からの散乱光を集
光し、開口絞り８に導光している。受光レンズ７はレチ
クル６上のビーム走査線Ｓａ（図２）を視野としてい
る。開口絞り８は受光光量を制限している。開口絞り８
を通過した散乱光は結像レンズ９により視野絞り１０面
上に結像している。視野絞り１０はスリット状開口を有
しており、ビーム走査線からの散乱光だけを通過させ、
集光レンズ１１を介して受光部１２に導光している。開
口絞り８は結像レンズ９と集光レンズ１１を介して受光
部１２と略共役関係となっている。受光部１２は分割セ
ンサー又は複数の受光素子より成っている。

【００６３】本実施例では受光部１２は２つの受光素子
Ｌ，Ｒを受光レンズ７の光軸（検出光学系１０１の光軸
１０１ａと同じ）を含み、レチクル６に直交する平面に
対して対称に設けている。受光部１２は複数のフォトマ
ルやフォトダイオード、位置センサー、ＣＣＤ素子等が
適用可能である。１３は遮光板であり、開口絞り８と略
共役な受光部１２面上に設けている。

【００６４】尚、本実施例において開口絞り８の位置に
遮光板１３と受光部１２を設けてもよい。

【００６５】図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は受光部１２
の２つの受光素子Ｌ，Ｒと遮光板１３との位置関係及び
散乱光Ｓ_G とパターン回折光Ｓ_P とを示している。図３
（Ａ）はレチクル６面上の異物Ｘ１からの散乱光Ｓ_G が
受光部１２の２つの受光素子Ｌ₁ ，Ｒ面上に均一に分散
して入射している様子を示している。このとき２つの受
光素子Ｌ，Ｒからの信号出力差は０となる。

【００６６】図２は実工程に存在するレチクル面上の回
路パターンの説明図である。同図ではパターン方向がＸ
軸を基準としたとき９０度方向のパターンＡ、０度方向
のパターンＢ、４５度方向のパターンＣ、そして任意の
角度θのパターンＤを示している。これらの各パターン
をレチクル６面上に設けてビーム１ａで矢印Ｓａ方向に
走査したときにレチクル６面からパターン回折光が生じ
る。このうち検出光学系１０１に入射し、その受光部１
２に到達するのはパターンＡを光走査したときである。

【００６７】図３（Ｂ）においてＳ_P はこのときの受光
部１２面上に入射するパターン回折光を示している。

【００６８】本実施例では受光部１２の受光開口１２ａ
をビームの入射開口よりも大きく設定している為にパタ
ーン回折光Ｓ_P は受光開口１２ａ面上で局所的に入射す
る。パターン回折光Ｓ_P は２つの受光素子Ｌ，Ｒの両側
に対称に分布するので遮光板１３がないときの２つの受
光素子Ｌ，Ｒからの出力信号差は０となる。即ち受光部
１２の２つの受光素子Ｌ，Ｒからの出力信号差からでは
異物からの散乱光か回路パターンからのパターン回折光
であるか区別がつかない。

【００６９】そこで本実施例では受光部１２の前面に遮
光板１３を設けて、主にパターン回折光Ｓ_P を遮光し、
受光部１２に入射するのを防止している。

【００７０】遮光板１３は固定的に配置し、異物からの
散乱光は面積的にも充分に受光部１２に入射するように
している。遮光板１３はＺ方向に延びた帯状とし、異物
からの散乱光Ｓ_G をなるべく透過させ、パターン回折光
Ｓ_P の大部分を遮光するようにしている。本実施例では
これによりＳ／Ｎ比（異物からの散乱光／パターン回折
光比）を高くし、異物の検出精度を向上させている。

【００７１】本実施例のレチクル支持方法では、レチク
ルの外径基準でレチクルのθ位置出し（回転方向の位置
出し）を行っている。この方法ではつきあて部材５１の
つきあて精度によってレチクルの回転位置に誤差が生
じ、又レチクルの外径と回路パターンとの間に回転誤差
が生じ、この結果レチクルが回転誤差を生じたまま検査
されてしまう場合がある。

【００７２】このような理由により、レチクル上の回路
パターンが所定位置から角度誤差（θ誤差）を起こし、
θ度ずれたとき又は瞳合わせが不充分なときにはパター
ン回折光Ｓ_P は図３（Ｃ）に示すように横ズレする。こ
のとき遮光板１３ではパターン回折光Ｓ_P は遮光するこ
とができず、受光部１２（同図では受光素子Ｌ）に入射
してくる。

【００７３】そこで本実施例では２つの受光素子Ｌ，Ｒ
からの信号を信号処理系１０２で処理し、異物からの散
乱光と回路パターンからのパターン回折光とを弁別して
いる。

【００７４】次に本実施例の信号処理系１０２について
説明する。図４は本実施例の信号処理系１０２及びそれ
を用いている弁別回路の要部ブロック図である。

【００７５】図４において受光部１２面上の各領域（受
光素子Ｌ，Ｒ）に入射したパターン回折光、又は異物か
らの散乱光（ｊ_L ，ｊ_R ）は受光部１２とアンプ２０
（２０Ｌ，２０Ｒ）を経た後、増巾された電圧（Ｖ_L ，
Ｖ_R ）となって出力される。これらの電気信号Ｖ_L ，Ｖ
_R は分岐されて加算器２４と比較器２２に入力される。
加算器２４は電気的にＶ_L ＋Ｖ_R を求め、これを予め設
定された基準信号発生器２５からの電圧値Ｖ_A と比較す
る。加算器２４はＶ_L ＋Ｖ_R ≧Ｖ_A ならば信号θ_A とし
てＨｉｇｈを出力する。

【００７６】一方、比較器２２は

【００７７】

【数１】 を求め、これを基準信号発生器２３から得られる一定値
Ｒ_C と比較する。

【００７８】Ｒ_C の値としては、完全に均一な散乱分布
の場合にはＶ_L ＝Ｖ_R だから、Ｒ_C＝０となる。

【００７９】しかしながら実際には、受光部１２の感度
や光学系の特性等からある程度の非対称性も許容するの
で０＜Ｒ_C ＜１の間で０に近い値に設定している。そし
て比較器２２は、

【００８０】

【数２】 ならば信号θ_C としてＨｉｇｈを出力する。

【００８１】判定回路２６は加算器２４からの信号θ_A
と比較器２２からの信号θ_C の論理積

【００８２】

【数３】 を求めている。そして図５のテーブルを参照して異物と
回路パターンとの弁別を行っている。

【００８３】ここで２８は算出回路であり、後述するよ
うに第１回目の検査中、各受光素子毎に出力を積算し
て、その積算値、或いは平均値を求めると共に、これに
基づいて閾値基準値を算出している。算出回路２８は各
レチクル毎に第１回目の検査が終わると、基準信号Ｒ_C
（基準信号発生器２３から発生）を書き換える機能を有
している。算出回路２８は第１の検査部の一要素を構成
している。比較器２２、加算器２４、そして判定回路２
６は第２の検査部の一要素を構成している。

【００８４】図５はレチクル６面上の異物の有無や回路
パターンの有無等の各状態における各要素（アンプ２０
Ｌ，２０Ｒ、加算器２４、比較器２２、判定回路２６）
からの出力信号と判定方法を示している。

【００８５】出力信号θ_A ，θ_C がＨｉｇｈのときを
１、Ｌｏｗのときを０としている。レチクル６面上に異
物がないときのアンプ２０Ｌ，２０Ｒからの出力信号Ｖ
_L ，Ｖ_R は各々０であり、異物があるときは各々Ｖ₀ と
なる。又、回路パターン１（２）は受光素子Ｒ（Ｌ）か
らの出力信号のみがあるパターン状態を示している。図
５に示すように論理積θ_J が１のとき、レチクル６面上
に異物があると判定している。

【００８６】本実施例ではこのように、判定回路２６か
らの出力信号を利用してレチクル６面上の異物の有無を
回路パターンと弁別して検出している。

【００８７】以上、本実施例の構成と異物の検出論理に
ついて述べたが、次に本発明の特徴である検査シーケン
スについて図１９を用いて説明する。

【００８８】まず、レチクル上での検査範囲を指定す
る。第１回目の検査中、前述の検出光学系の構成でレチ
クル上の指定された検査領域にわたってパターン回折光
を取り込み、複数の受光素子の夫々について平均出力を
計測する。この結果に基づいて複数の受光素子間の相対
出力比を求め、この出力比に基づいて異物とパターンの
弁別式を決定する。具体的には基準信号Ｒ_C値を求め、
これを書き換える。この作業は図４の回路２８が受け持
つ。

【００８９】第２回目の検査はこの基準値に基づいて行
われるが、その弁別の論理については既に述べたとおり
である。異物の検出が終了するとその大きさと付着位置
をマッピングして表示し、或いはメモリーする。次のレ
チクルを検査する場合も同様な検査過程をとり、レチク
ルが代わる度に基準信号Ｒ_C 値が自動的に書き換えられ
る。

【００９０】尚、１枚のレチクルの検査において、基準
信号Ｒ_C 値は１つである必要はない。つまり、レチクル
上を複数の領域に分割して、その夫々に対して基準信号
Ｒ_C値を設定してもよい。こうすることによって同一レ
チクル上を異なる感度で検査できる。又レチクル上で回
路パターンの回折光が異なってもレチクル全面を同一の
感度で検査することができる。

【００９１】尚、本実施例では受光部１２として入射断
面に対して対称に配列した２分割センサーの場合を示し
たが、例えば図６（Ａ）に示す４つの受光素子（Ｌ₁ ，
Ｌ₂，Ｒ₁ ，Ｒ₂ ）より成る４分割センサー、図６
（Ｂ）に示す同心円状の複数の受光素子（Ｑ₁ ，Ｑ₂ ，
Ｑ₃ ，Ｑ₄ ）より成る分割センサー、図６（Ｃ）に示す
放射状の複数の受光素子（Ｔ₁ 〜Ｔ₈ ）より成る分割セ
ンサー等が適用可能である。尚、図６（Ａ）でＳ_P はコ
ンタクトホール列の回折パターンを示している。

【００９２】図１においてレチクル６に対し、ビーム１
ａは斜入射し、検出光学系も後方散乱を拾う配置をとっ
ているが、本発明の有効な範囲としては直接光（正反射
光）の到達しない領域ならばどこでも良い。例えばビー
ムを垂直に入射し、検出光学系を斜めに設ける配置でも
良いし、これと逆でも良い。又、図１において検出光学
系を前方側に倒して配置しても良い。

【００９３】本実施例では直接光の到達しない領域を作
り出す構成によってパターン回折光を低減し、その分ビ
ーム径を太くし、これによりレチクルの移動を早め検査
時間の大幅な短縮化を計っている。

【００９４】図７は本発明の実施例２に係るレチクル６
面上の概略図である。本実施例で用いる光学系は図１と
同じである。

【００９５】本実施例は図１の実施例に比べてレチクル
６を水平面内でθ₁ 度だけ回動した点が異なっており、
その他の構成は同じである。本実施例ではレチクル６面
上の回路パターンＡ，Ｂ，Ｃからのパターン回折光は検
出光学系１０１に入射しない。

【００９６】しかしながら、例えば回路パターンＤの角
度θをθ＝１５度、レチクル６の角度誤差、θ₁ をθ₁
＝１５度としたときは回路パターンＤからのパターン回
折光が検出光学系１０１に入射してくる場合がある。こ
のとき受光部１２面上には図８に示すようなパターン回
折光の回折光分布Ｓ_P ′が形成される。

【００９７】図８ではパターン回折光がビーム走査の中
央に位置し、レチクルの角度誤差がないときには回折光
分布Ｓ_P ′はＺ軸に対称に近くなるが、実際には種々の
理由で対称とならない。

【００９８】それは実工程のレチクル６は現在殆どが電
子ビームで描画されている。そしてこれは０．２μｍ×
０．２μｍ〜０．５μｍ×０．５μｍの矩形状ビームを
２次元的に直交する二方向に走査させて形成している。
この為、パターンＡ，Ｂ以外の回路パターンＤの場合、
図９に示すように回路パターンＤのエッヂに微細なデジ
タル誤差が残っている。これに検査ビームをあてるとそ
れより生じる回折光は必ずしも入射断面内に生じない
（図８の回折光Ｓ_Pa ′）。

【００９９】そこで本実施例では図４に示す信号処理系
１０２を用いることにより、前述と同様にして異物と回
路パターンの弁別を行い、レチクル面上の異物の有無を
高精度に検出している。

【０１００】尚、本実施例においては図１の実施例１と
同様に受光部１２の前方に遮光板１３を設けて構成して
も良い。

【０１０１】図１０は本発明の実施例３の一部分の概略
図、図１１は図１０のＸ−Ｚ面内の説明図である。

【０１０２】本実施例は図１の実施例１に比べてレチク
ル６面上に偏光したビームを入射させ、レチクル６面か
らの所定の偏光状態の散乱光を検出光学系１０１で検出
している点、及び検出光学系１０１の一部が少し異なっ
ており、その他の構成は略同じである。

【０１０３】本実施例ではレチクル６を矢印Ｓ₂ の下方
から例えばＳ偏光のビームで矢印Ｓａ方向に光走査して
いる。レチクル６から生じる側方散乱光はＰ偏光透過の
偏光フィルター４０と開口絞り４１を介して受光レンズ
７ａで集光している。

【０１０４】受光レンズ７ａは走査線Ｓａを、所謂シャ
インプルーフの条件を満足して視野絞り４２面上に結像
している。この視野絞り４２を通過した光束を集光レン
ズ４３で分割センサーより成る受光部１２に導光してい
る。開口絞り４１は受光レンズ７ａと集光レンズ４３と
を介して受光部１２と略共役関係となっている。そして
受光部１２からの信号を利用してレチクル６面上の異物
の有無を検出している。

【０１０５】本実施例においてもレチクル６面上の回路
パターンの方向性によっては受光部１２面上でパターン
回折光が非対称に分布する場合がある。このような場合
にも前述の図４に示した信号処理系１０２を用いること
により、同様にして異物と回路パターンの弁別を行い、
レチクル面上の異物を高精度に検出している。

【０１０６】図１２は本発明の実施例４の要部概略図で
ある。

【０１０７】本実施例ではレチクル６に対して下方の矢
印Ｓ₂ に示す方向からビームを入射させて光走査してい
る。そしてレチクル６面上の異物からの散乱光と回路パ
ターンからのパターン回折光とを全く異なる二方向から
各々検出光学系１０１ｂ１，１０１ｂ２で受光してい
る。

【０１０８】検出光学系１０１ｂ１（１０１ｂ２）は受
光レンズ７ｂ１（７ｂ２）と２つの受光素子Ｌ，Ｒ
（Ｌ′，Ｒ′）より成る受光部１２ｂ１（１２ｂ２）と
を有している。尚、受光部１２ｂ１（１２ｂ２）の位置
は図１の開口絞り８の位置に対応している。

【０１０９】従来の表面状態検査装置では異物からの散
乱光は各方向に均等に散乱されるのに対してパターン回
折光は異方性だから、どちらか一方にしか生じないと
し、単一の受光素子より成る２つの検出系より得られる
信号を比較して異物と回路パターンの弁別を行ってい
た。

【０１１０】しかしながら従来の表面状態検査装置では
図１２に示したように回路パターンが１ビーム径内で複
数方向で構成されている場合には、両方の検出系が同時
に回折光を検知してしまい異物と誤検知してしまう。

【０１１１】そこで本実施例では検出光学系１０１ｂ
１，１０１ｂ２のうち少なくとも一方の検出光学系を複
数の受光素子より成る分割センサーより構成している。
（同図では双方の検出光学系１０１ｂ１，１０１ｂ２を
分割センサーより構成している。

【０１１２】複数の方向性を有する複合パターンＥから
のパターン回折光の回折光分布は必ずしも受光光軸に対
して対称分布していない。この為、受光部面上にはパタ
ーン回折光の非対称な回折光分布ができる。図１２にお
いてＳ_P ，Ｓ_P ′はパターン回折光を示している。

【０１１３】本実施例ではこのときの回折光分布を利用
して前述と同様にして異物と回折パターンの弁別を行っ
ている。又、異物からの散乱光についても全く異なる二
方向に均等に生じるとは限らない。異方性の異物の場合
でも本実施例によれば少なくとも一方の検出光学系に散
乱光が入射すれば受光部面上で回折光分布の均一性がパ
ターン回折光よりも充分高いので、これより異物の有無
を高精度に検出している。

【０１１４】尚、本実施例では検査面としてレチクル面
の他に防塵用のペリクル膜面を設けたレチクルやマスク
に対しても同様に適用可能である。

【０１１５】又、上述してきた受光部としての分割セン
サー、或は複数個のセンサーは全て受光光軸に対称に配
されていたが、必ずしもこの必要はない。特定のパター
ンに対して最も効果的に出力差が得られるような分割を
行うようなものであれば本発明は適用可能である。

【０１１６】図２０は本発明の実施例５のフローチャー
トである。これまでの実施例では、全て第１の検査工程
で回路パターンが発するレチクル全域での平均的な回折
光分布を計測していた。そしてそれに基づいて複数のデ
ィテクター出力間の比較閾値を算出していた。本実施例
ではこれと異なり、第１の検査工程で検査ビームがレチ
クル上を走査する際に生じる回路パターン出力の電気的
特性を各位置毎に計測、記憶する。次いで第２の検査工
程で、この計測値に基づいて回路パターン出力を電気的
に除去し、異物のみを検出するようにしている。

【０１１７】より具体的には、図２０に示すように第１
の検査工程で回路パターン出力の時間幅を各ビーム走査
毎に計測し記憶する。そして第２の検査工程では、この
時間幅に相当する周波数帯域の信号を選択的に除去し、
異物のみを検出するようにしている。

【０１１８】図２１はレチクル４８０が３つのパターン
領域（Ｈ_A ，Ｈ_B ，Ｈ_C ）から構成されている場合を示
している。図２１において、Ｇ_A ，Ｇ_B ，Ｇ_C ，Ｇ_D ，
Ｇ_Eは各々異物である。レチクルが図中Ｓの方向に移動
すると、レーザービームはレチクル上をＢ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ
₃ へと移動する。

【０１１９】図２２で左側の図は、このときのパターン
出力と異物出力を示している（横軸は時間で縦軸は出
力）。例えばビーム位置がＢ₁ の時、回路パターンＨ
_A ，Ｈ_Cからの出力は夫々時間幅がτ１，τ２の長い矩
形状パルスとなって現れる。異物Ｇ_A ， Ｇ_B の出力は
短いスパイク状パルスである。回路パターンと異物Ｇ_B
との出力は略同じなので、このままでは両者の弁別はで
きない。ビーム位置がＢ₂，Ｂ₃ の時も同様である。

【０１２０】このような場合、本実施例では電気回路
（図２３）を作用させ、これにより図２２の右側の図の
ように回路パターンの出力を選択的に除去して異物の検
出を行っている。以下にその内容を説明する。

【０１２１】図２３はこのときの回路ブロックの説明図
である。図２３において、５００はフォトディテクター
であるが、これは単数でも複数でも構わない。更にはこ
れ以前の検出光学系についても、回路パターンの回折光
と異物散乱光とが受光されていれば特にその配置、構成
を問わない。増幅器５０１の出力は第１回目の検査では
比較器５０２に入力される。

【０１２２】これは基準信号発生器５０３からスライス
電圧Ｖ１を受け、これより高い信号だけを取り出す。そ
してその出力（矩形状パルス）は時間幅計測器５０４に
入力される。この時間幅計測器５０４はクロック発生器
５０５の発する基準クロックを元にして入力パルスの時
間幅を計測し、その結果を時間幅メモリー回路５０５に
記憶する。以上が第１回目の検査工程である。ここで時
間幅計測器５０４、時間幅メモリー（記憶部）５０４は
第１の電気手段の一要素を構成している。

【０１２３】第２回目の検査では、前記増幅器５０１の
出力が低周波数遮断回路５０６に入力される。この回路
は先の時間幅メモリー回路５０５のデーターを受け、レ
チクル上の各光走査位置に応じて発生する種々の矩形状
パルスを遮断する作用を持っている。この出力は第１回
目の検査と同様に比較器５０２に入力されるが、今度は
最終的なスライス電圧Ｖ２と比較され、これより高い信
号だけが異物と判断される。検査結果はマッピング回路
５０７にまとめて表示している。ここで比較器５０２、
低周波数遮断回路５０６、マッピング回路５０７等は第
２の電気手段の一要素を構成している。

【０１２４】尚、本実施例において、低周波遮断回路５
０６は必ずしもビームの各走査位置に応じて、その遮断
定数をかえる必要はない。第１回目の検査結果に基づい
て例えば最も短いパターン領域（即ち、その時間幅）に
固定的に遮断定数を設定しても良い。実際の異物信号は
せいぜい数μｍであるのに対し、回路パターン幅は数ｍ
ｍ以上のものが多く充分に体域分離できるからである。

【０１２５】図２４は本発明の半導体デバイスの製造工
程を示す要部概略図である。図２５は図２４の半導体デ
バイスの製造工程で用いている原板の洗浄検査システム
のブロック図である。

【０１２６】図２４に示す実施例ではレチクルやフォト
マスク等の原板に設けた回路パターンをウエハ上に焼き
付けて半導体デバイスを製造する製造システムに適用し
た場合を示している。システムは大まかに露光装置、レ
チクル等の原板の収納装置９１４、原板の表面状態検査
装置（以下「検査装置」ともいう）９１３、コントロー
ラ９１８とを有し、これらはクリーンルームに配置され
ている。表面状態検査装置９１３には前述した実施例１
〜５を適用している。

【０１２７】図２４において９０１はエキシマレーザの
ような遠紫外光源、９０２はユニット化された照明系で
あり、これらによって露光位置Ｅ．Ｐ．にセットされた
原板９０３を上部から同時に所定のＮＡ（開口数）で照
明している。９０９は投影レンズであり、原板９０３上
に形成された回路パターンをシリコン基板等のウエハ９
１０上に投影焼付けしている。投影焼付け時にはウエハ
９１０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はアラ
イメント系であり、露光動作に先立って原板９０３とウ
エハ９１０とを位置合わせしている。アライメント系９
００は少なくても１つの原板観察用顕微鏡系を有してい
る。

【０１２８】以上の各部材によって露光装置を構成して
いる。

【０１２９】９１４は原板の収納装置であり、内部に複
数の原板を収納している。９１３は原板上の異物の有無
を検出する検査装置（表面状態検査装置）であり、先の
各実施例で示した構成を含んでいる。この検査装置９１
３は選択された原板が収納装置９１４から引き出されて
露光位置Ｅ．Ｐ．にセットされる前に原板上の異物検査
を行っている。

【０１３０】このときの異物検査の原理及び動作は前述
の各実施例で示したものを利用している。コントローラ
９１８はシステム全体のシーケンスを制御しており、収
納装置９１４、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を制御している。

【０１３１】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について説明する。

【０１３２】まず収納装置９１４から使用する原板９０
３を取り出し、検査装置９１３にセットする。

【０１３３】次に検査装置９１３で原板９０３上の異物
検査を行う。検査の結果、異物がないことが確認された
ら、この原板を露光装置の露光位置Ｅ．Ｐ．にセットす
る。

【０１３４】次に移動ステージ９１１上に被露光体であ
る半導体ウエハ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９１１のステップ送
りに従って、１ショット毎ずらしながら半導体ウエハ９
１０の各領域に原板パターンを縮小投影し、露光する。
この動作を繰り返す。

【０１３５】１枚の半導体ウエハ９１０の全面に露光が
済んだら、これを収容して新たな半導体ウエハを供給
し、同様にステップ＆リピート方式で原板パターンの露
光を繰り返す。

【０１３６】露光の済んだ露光済み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等の公知の
所定の処理をしている。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、半導体デバイスを製造している。

【０１３７】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。

【０１３８】図２５は半導体デバイスを製造する為の原
板の洗浄検査システムの実施例を示すブロック図であ
る。システムは大まかに原板の収納装置、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。

【０１３９】図２５において、９２０は原板の収納装置
であり、内部に複数の原板を収納し、洗浄すべき原板を
供給する。９２１は洗浄装置であり、純粋によって原板
の洗浄を行う。９２２は乾燥装置であり、洗浄された原
板を乾燥させる。９２３は原板の検査装置であり、先の
実施例の構成を含み、洗浄された原板上の異物検査を行
う。９２４はコントローラでシステム全体のシーケンス
制御を行う。

【０１４０】以下、動作について説明する。まず、原板
の収納装置９２０から洗浄すべき原板を取り出し、これ
を洗浄装置９２１に供給する。洗浄装置９２１で洗浄さ
れた原板は乾燥装置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方法を用いて原板上の異物を検査
する。

【０１４１】検査の結果、異物が確認されなければ原板
を収納装置９２０に戻す。又異物が確認された場合は、
この原板を洗浄装置９２１に戻して洗浄し、乾燥装置９
２２で乾燥動作を行った後に検査装置９２３で再検査を
行い、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原板を収納装置９２０に戻
す。

【０１４２】この後にこの洗浄された原板を露光装置に
セットして、半導体ウエハ上に原板の回路パターンを焼
き付けて半導体デバイスを製造している。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よ
うにしている。

【０１４３】次に図２４で示した半導体デバイスの製造
工程の概略をフローチャートを用いて説明する。

【０１４４】図２６に半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローチャートである。

【０１４５】本実施例においてステップ１（回路設計）
では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２
（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。

【０１４６】一方、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、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。このときマスク面上の表面
状態の異物検査を行っている。

【０１４７】次のステップ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）等の工程を含む。

【０１４８】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
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【０１４９】図２７は上記ステップ４のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。

【０１５０】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）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【０１５１】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）ではエッチングがす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なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【０１５２】

【発明の効果】本発明の実施例１〜４によれば以上のよ
うにレチクル面上へのビームの入射条件やレチクル面か
ら生じる散乱光を受光する検出光学系、そして検出光学
系からの信号を処理する信号処理系等の各要素を適切に
設定することにより、レチクル面上のパターン欠陥やゴ
ミや埃等の異物を回路パターンと弁別して高精度に検出
することができる。

【０１５３】特に、本発明の実施例１〜４によれば （２−イ）基本的に１つの検出光学系で散乱光を捕獲で
きるので、光学系を小型で、安価に構成できる。

【０１５４】（２−ロ）レチクルパターンのθセット誤
差によって生じるパターンの誤検知をなくせる。

【０１５５】（２−ハ）光学系の瞳合わせをしなくても
レチクル全面に渡って同じ精度で回路パターンと異物の
弁別を行なえる。その結果、光学系を小型化できる。

【０１５６】（２−ニ）レチクル上のあらゆる方向性の
ある回路パターンも異物と弁別できる。又、特定の回路
パターンピッチに左右されることなく、あらゆる線巾に
対して１つの光学配置で高い弁別能力が得られる。

【０１５７】（２−ホ）異物と回路パターンの弁別精度
が上がるので、その分異物の検出分解能を上げられる。
特に、異物が完全な等方散乱性でなくても見落とすこと
がない。

【０１５８】（２−ヘ）基本的に受光角を広げてその中
での信号弁別を行うので、散乱光量を増加でき、微小異
物の検出率を上げられる。

【０１５９】（２−ト）以上の効果により、検査の信頼
性が格段に上がる。

【０１６０】（２−チ）より高精度な検査方式の導入に
よって不良チップの発生を未然に防ぐことができ、歩留
を向上できる。等の効果がある。

【０１６１】又、本発明の実施例５によれば、レチクル
毎に回路パターンの間幅を予め計測し、それによって効
果的に異物の判定基準が設定される。従って回路パター
ンが微細化して、その回折光が強くなっても、それに影
響されずに従来より細かいごみや欠陥等の異物を高精度
で検出することができる。又、検査の信頼性が格段に向
上する。その結果、不良チップの発生を未然に防ぐこと
ができ、半導体製造の歩留りを上げることができる等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 図１の一部分の説明図

【図３】 図１の一部分の説明図

【図４】 図１の一部分の説明図

【図５】 図４の各回路より出力される信号の説明図

【図６】 図１の受光部の他の実施例の説明図

【図７】 本発明の実施例２に係るレチクル面上の回
路パターンの説明図

【図８】 本発明の実施例２のパターン回折光の説明
図

【図９】 本発明の実施例２の回路パターンの説明図

【図１０】 本発明の実施例３の一部分の要部概略図

【図１１】 図１０のＸ−Ｚ面内の説明図

【図１２】 本発明の実施例４の要部概略図

【図１３】 従来の表面状態検査装置の要部概略図

【図１４】 図１３の一部分の光路展開図

【図１５】 図１３の一部分の説明図

【図１６】 図１３の一部分の説明図

【図１７】 図１３の一部分の説明図

【図１８】 従来の表面状態検査装置の要部概略図

【図１９】 本発明の実施例１の検査シーケンスのフロ
ーチャート

【図２０】 本発明の実施例５の検査シーケンスのフロ
ーチャート

【図２１】 レチクル面上の回路パターンの説明図

【図２２】 本発明に係る検出手段で得られる出力信号
の説明図

【図２３】 本発明の実施例５に係る回路ブロックの説
明図

【図２４】 本発明の半導体デバイスの製造工程を示す
要部概略図

【図２５】 図２４で用いている原板の洗浄システムの
ブロック図

【図２６】 本発明の半導体デバイスの製造方法のフロ
ーチャート

【図２７】 本発明の半導体デバイスの製造方法のフロ
ーチャート

【符号の説明】

１ 光源手段（レーザー） ２ ピンホール ３ ビームエクスパンダー ４ ポリゴンミラー ５ 走査レンズ ６ レチクル ７ 受光レンズ ８ 開口絞り ９ 結像レンズ １０ 視野絞り １１ 集光レンズ １２ 受光部 １３ 遮光部 ２０ アンプ ２２ 比較器 ２３，２５ 基準信号発生器 ２４ 加算器 ２６ 判定回路 １０１ 検出光学系 １０２ 信号処理系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 7630−4Ｍ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段からの光束でパターンが形成さ
   れた検査面上を光走査したときに生じる光束を検出手段
   で検出し、該検出手段からの信号を用いて該検査面上の
   表面状態を検査する際、該パターンから生じる回折光を
   利用して、該パターンとそれ以外の異物等とを弁別する
   ための弁別情報を得る弁別情報検出手段と、該弁別情報
   検出手段により得た弁別情報に基づいて該検査面上の異
   物とパターンの弁別を行う弁別手段とを有することを特
   徴とする表面状態検査方法。
2. 【請求項２】 前記弁別情報検出手段は検査面上のパタ
   ーンを光走査したときに生じるパターン出力の時間幅を
   計測し、記憶部に記憶する第１の電気手段と、前記第２
   の検査工程は該時間幅に相当する周波数帯域の信号を除
   去する第２の電気手段とを有していることを特徴とする
   請求項１の表面状態検査装置。
3. 【請求項３】 光源手段からの光束でパターンが形成さ
   れた検査面上を光走査したときに生じる光束を利用して
   検出手段により、該検査面上の表面状態を検査する際、
   該検出手段は該検査面に対して該光束の正反射方向以外
   に配置した検出光学系と該検出光学系からの信号を処理
   する信号処理系とを有しており、該検出光学系は受光レ
   ンズと開口絞りそして該開口絞り面又はそれと共役な面
   に設けた複数の受光素子より成る受光部とを有してお
   り、該信号処理系は該受光部からの出力信号の積算値と
   比較値とから該検査面上の異物とパターンとを弁別する
   弁別回路とを有し、該弁別回路は該複数の受光素子の夫
   々について該検査面上の所定の領域にわたる平均出力を
   計測し、該比較値の閾値基準を算出する第１の検査部
   と、該第１の検査部で算出された検査面毎に変化する該
   閾値基準に基づいて該積算値と該比較値とから該検査面
   上の異物とパターンの弁別を行う第２の検査部とを有し
   ていることを特徴とする表面状態検査装置。
4. 【請求項４】 前記光源手段からの光束は前記検査面上
   に集光されており、該検査面は３次元的に位置決めが可
   能な支持台に支持されていることを特徴とする請求項３
   の表面状態検査装置。
5. 【請求項５】 光源手段からの光束でパターンが形成さ
   れた検査面上を光走査したときに生じる光束を検出手段
   で検出し、該検出手段からの信号を用いて該検査面上の
   表面状態を検査する際、該パターンから生じる回折光を
   利用して、該パターンとそれ以外の異物等とを弁別する
   ための弁別情報を得る弁別情報検出手段と、該弁別情報
   検出手段により得た弁別情報に基づいて該検査面上の異
   物とパターンの弁別を行う弁別手段とを有し、該検査さ
   れたマスクのデバイスパターンを基板上に転写する工程
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
6. 【請求項６】 光源手段からの光束でパターンが形成さ
   れた検査面上を光走査したときに生じる光束を検出手段
   で検出し、該検出手段からの信号を用いて該検査面上の
   表面状態を検査する際、該パターンから生じる回折光を
   利用して、該パターンとそれ以外の異物等とを弁別する
   ための弁別情報を得る弁別情報検出手段と、該弁別情報
   検出手段により得た弁別情報に基づいて該検査面上の異
   物とパターンの弁別を行う弁別手段とを有し、該弁別情
   報検出手段は検査面上のパターンを光走査したときに生
   じるパターン出力の時間幅を計測し、記憶部に記憶する
   第１の電気手段と、前記第２の検査工程は該時間幅に相
   当する周波数帯域の信号を除去する第２の電気手段とを
   有し、該検査されたマスクのデバイスパターンを基板上
   に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方
   法。
7. 【請求項７】 光源手段からの光束で該マスク面上の回
   路パターンを光走査し、このとき回路パターンから生じ
   る光束を利用して該マスク面上の表面状態を検査する検
   出手段、該マスク面上の回路パターンを照明する照明手
   段、そして該マスク面上の回路パターンをウエハ面上に
   露光転写する転写手段とを有する露光装置において、該
   検出手段は該検査面に対して該光束の正反射方向以外に
   配置した検出光学系と該検出光学系からの信号を処理す
   る信号処理系とを有しており、該検出光学系は受光レン
   ズと開口絞りそして該開口絞り面又はそれと共役な面に
   設けた複数の受光素子より成る受光部とを有しており、
   該信号処理系は該受光部からの出力信号の積算値と比較
   値とから該検査面上の異物と回路パターンとを弁別する
   弁別回路とを有し、該弁別回路は該複数の受光素子の夫
   々について該検査面上の所定の領域にわたる平均出力を
   計測し、該比較値の閾値基準を算出する第１の検査部
   と、該第１の検査部で算出された検査面毎に変化する該
   閾値基準に基づいて該積算値と該比較値とから該検査面
   上の異物と回路パターンの弁別を行う第２の検査部とを
   有していることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 前記光源手段からの光束は前記検査面上
   に集光されており、該検査面は３次元的に位置決めが可
   能な支持台に支持されていることを特徴とする請求項７
   の露光装置。