JPH075115A - 表面状態検査装置 - Google Patents
表面状態検査装置Info
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- JPH075115A JPH075115A JP14362793A JP14362793A JPH075115A JP H075115 A JPH075115 A JP H075115A JP 14362793 A JP14362793 A JP 14362793A JP 14362793 A JP14362793 A JP 14362793A JP H075115 A JPH075115 A JP H075115A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
Abstract
査装置を提供する。 【構成】 レーザーダイオード(3)からの光をレンズ
(4)により平行光(6a)し、当該平行光をλ/2板
(5)を介してレチクル(1)の被検面(1a、2a)
に斜入射させる照明手段と、被検面上の異物等で生じる
散乱光をレンズアレイ7によりセンサーアレイ8上に集
光する検出手段とを有し、λ/2板(5)が定める平行
光の偏光方向(20)を照明手段の光軸と検出手段の光
軸とを含む平面にほぼ平行にしている。この構成によ
り、平行光のレチクルへの入射角度に誤差があっても、
散乱光同士の干渉による散乱光の強度変動が小さく抑え
られ、異物の大小の判別の間違いを犯しにくくなる。
Description
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上または
/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、例えば不透過性のゴミ等の異物が付着し
ていた時に、この異物の有無及びその位置を精度良く検
出する表面状態検査装置に関するものである。
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き付け装置(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
上に転写して製造されている。
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製造の歩留を低下させる原因となってく
る。
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
を焼き付ける場合、レチクル面上に有害な一個の異物が
存在していると該異物がウエハ全面に焼き付けられてし
まいIC製造工程の歩留を大きく低下させる原因となっ
てくる。
異物の存在を検出するのこと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。
別してパターニングされた基板面(パターン面)を検査
する方式(パターン面検査方式)と、パターンの無いブ
ランク面、或は防塵用に基板に装着されたペリクル面を
検査する方式(ブランク面検査方式)とに分けられる。
レーザービーム径も30μm程度絞って基板を2次元的
に走査(スキャン)し、大きさ1〜2μmの異物からの
散乱光を回路パターンから生じる回折光に対して選択的
に受光する光学方式が用いられている。
レーザービーム径を1mm程度の太いビーム径とし、大
きさ20〜30μm程度の異物を検査対象としている。
一般にペリクル面やブランク面はウエハ面上でボケた状
態で投影される為に、それらの面上にある異物はウエハ
面に像として転写されることは少ない。
光束を遮り、照度ムラとなり解像力が低下する原因とな
る。この為、このような表面状態検査装置には20μm
程度の異物を高速でしかも精度良く検出可能なことが必
要となっている。
ることでレチクル上の被検査面のライン状エリアを一括
照明し、ラインセンサーにより当該ライン状エリアの異
物からの散乱光を受光し、レチクルを照明ラインに対し
て垂直方向に移動させることでレチクル全面の検査を行
うといった方式がある。
レーザービームをその表面に完全に平行に入射させる場
合、レチクルが入射レーザービームに対して傾いている
と、レチクル全面に光が照射されなくなり、全面を検査
できなくなる。
ビームを斜めに入射させる必要がある。しかしながら、
この場合、入射ビームのうち、レチクル(基板)の表面
で反射した光と異物に直接当たって反射した光とが干渉
を起こし異物からの散乱光の強度変動が生じ、大粒子か
らの散乱光強度が小粒子とからの散乱光強度よりも小さ
くなってしまうので、異物の大きさを正確に判別するこ
とができない。
の大小が正確に判別できる表面状態検査装置と当該検査
装置を備える露光装置と当該検査装置を用いて検査を行
う段階を含むデバイス製造方法とを提供することにあ
る。
態検査装置は、被検面に光を斜入射させる照明手段と前
記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出する検出手段
とを有する表面状態検査装置において、前記照明手段が
前記照明手段の光軸と前記検出手段の光軸とを含む平面
にほぼ平行な方向に偏光した直線偏光光を前記被検面に
入射せしめることを特徴としている。
露光装置は、マスクの被検面に光を斜入射させる照明手
段と前記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出する検
出手段とを有する表面状態検査装置を備える露光装置に
おいて、前記照明手段が前記照明手段の光軸と前記検出
手段の光軸とを含む平面にほぼ平行な方向に偏光した直
線偏光光を前記被検面に入射せしめることを特徴として
いる。
デバイス製造方法は、照明手段によりデバイスパターン
が形成されたマスクの被検面に光を斜入射させ、検出手
段により前記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出す
ることにより前記マスクの使用の可否を判別する段階を
含み、前記マスクが使用できる場合に前記マスクのデバ
イスパターンを介して被露光基板を露光し、前記被露光
基板にデバイスパターンを転写するデバイス製造方法に
おいて、前記照明手段が前記照明手段の光軸と前記検出
手段の光軸とを含む平面にほぼ平行な方向に偏光した直
線偏光光を前記被検面に入射せしめることを特徴として
いる。
の光軸と前記被検面が成す角度が3.5°±3°に設定
される。
り製造される対象は、例えば、半導体メモリ、半導体マ
イクロプロセッサー、磁気ヘッド、CCD、液晶パネル
等があり、本発明の露光装置やデバイス製造方法によれ
ばマスクの使用の可否を正確に判別できるので、これら
のデバイスを製造する時の歩留まりを向上させる。
を示す。
置の光学系の基本構成を示す。説明の簡略化のため図1
(A)ではレチクルのガラス基板1の裏面(ブランク
面)1a側の異物検査光学系のみ記載するが、実際はレ
チクルのガラス基板1の表面(回路パターン面)を異物
から保護するペリクル膜のための異物検査光学系も備え
ている。図中の2はペリクル膜を取付けているペリクル
枠である。
ーザービームはコリメーターレンズ4により平行光に変
換される。平行光6aは、光路中に設けられたλ/2板
5によりその直線偏光軸が所定の偏光方向に設定された
後、ブランク面1aにほぼ平行に斜入射する。これによ
り、被検査面であるブランク面1a上にレーザービーム
による直線上照明領域9が形成される。
異物10から散乱光が発生する。この散乱光は照明領域
9の長手方向に沿ってレンズを並べた散乱光受光用結像
レンズ7a(レンズアレイ)によりラインセンサー8a
上に集光される。結像レンズ7aは照明領域9をライン
センサー8a上に結像するよう構成してある。
を照明領域9の長手方向に対して垂直でブランク面1a
に沿う方向、即ちX方向に直線的に走査することによっ
てブランク面1a全体の異物検査を行う。
を示す説明図である。図2に示す通り受光用結像レンズ
7aの光軸が被検査面の法線に対してψだけ傾けられて
設定されているのに対応させてレーザービーム6aの偏
光軸の方向20も検査面の法線に対してψだけ傾けられ
て設定される。尚、図2においてレーザービーム6b、
散乱光受光用結像レンズ7b、ラインセンサー7bがペ
リクル膜用異物検査光学系を構成する各要素であり21
はレーザービーム6bの偏光軸の方向である。
すように粒子の散乱断面積の約2乗に比例して増加す
る。ところが、レチクルのガラス基板1で反射した光と
異物に直接当たって反射した光による干渉が生じると、
図8に示すような散乱光の強度の変動が見られる。この
干渉による散乱光の強度変動について図4に示すモデル
を考えた。このモデルは、レチクルの基板表面1aで反
射した光と異物10に直接当たって反射した光による干
渉の様子を幾何学的に簡単に考えたモデルである。以下
に、基板表面1aに対して垂直な方向で反射光を受光す
る場合について説明する。レーザービームS1、S2が
レチクル1の法線に対する入射角θで入射する時、光ビ
ームS1は異物10に直接当たって(A点)反射し受光
系がある垂直方向に進み、光ビームS2はいったんレチ
クル1の基板の表面1a(B点)で反射した後に異物1
0に当たって(A点近傍)さらに反射し受光系がある垂
直方向に進む。
た場合、レチクル1の法線に対する入射角度θを89°
近傍とすると二つの光S1、S2の異物10の表面での
反射点の位置がほぼ同じA点であると近似でき、A点を
基準とした際の二つの光S1、S2の光路長差dは次の
ようになる。
高さであり次の式から求まる。
2 、とすれば振幅rSは rS=r2 S1+r1 r2 S2…(3) と表され、さらにその強度Iは I=|rS|2 =|r2 |2 ・|1+r1 eikd |2 =r2 2 (1+r1 2 +2r1 cosd)…(4) と表される。ここでkは
のように計算される。
角、α′は異物10の表面での屈折角である。
した誘導体(ここでは屈折率n≒1.5とする)表面で
の強度の反射率Rを示す。(R=r2 、rは振幅反射
率)また、図6は15μm粒子の異物で得られる散乱光
の強度の入射角依存性を上記(5)〜(8)により計算
した結果を表す。
で異なるため、図5に示すようにS偏光とP偏光で散乱
光の強度に差が生じる。入射角度θが89°近傍であれ
ば、レチクル1の基板表面1a上のB点でのS偏光とP
偏光の反射率差は小さいのに対して、異物10の表面A
点ではS偏光とP偏光の反射率差が大きい。従って、異
物10の表面A点での反射率差によって図6のような散
乱光強度の変動に差が生じてくる。
散乱光の強度の計算値をプロットしたものである。上記
(2)式及び(4)式から理解できるように、入射角度
と粒子のサイズが散乱光強度を決めるパラメータとなる
ため、粒子のサイズによって散乱光強度の変動周期(干
渉周期)が異なる。その為、装置のレーザービームの入
射条件をある入射角度に固定した場合、入射角度のわず
かな設定誤差によって、散乱光の強度が変動したり、さ
らには受光系において大きな粒子からの信号の方が小さ
な粒子からの信号よりも小さくなってしまう恐れがあ
る。
光の強度の入射角度依存性を実験的に測定した結果を示
す。図8がレチクル1の基板表面に対して入射光の偏光
方向をS偏光としたものであり、図9が入射光の偏光方
向を当該入射光と受光系の光軸によって決定される平面
と平行にしたものである。図8と図9において各粒子サ
イズにおける散乱光強度の干渉周期に着目すれば、図7
の入射角度と粒子サイズをパラメータとした散乱光強度
(干渉強度)変化についての簡単な計算結果と定性的に
ほぼ一致している。後者の場合の方が前者の場合に比べ
て干渉による強度変動が小さいため、粒子サイズに忠実
に依存した強度を示す散乱光を得ることが可能となるこ
とが理解できる。
る場合を示したが、上記第1の実施例(図1、図2)の
ようにレチクル1の回路パターン面からの不要なノイズ
等がセンサーに入らないよう受光光軸をレチクル1の法
線から傾ける場合、上述した通り異物10の表面での反
射率差が散乱光強度の変動の大きさに支配的であるた
め、図10(A)、(B)に示すように入射光軸と受光
光軸102によって決定される平面に対して平行に入射
光の偏光軸20を合わせれば異物10表面101での反
射はP偏光であると考えられるので、干渉による散乱光
強度の変動を低減できることがわかる。尚、図10
(A)、(B)において、(A)は垂直方向で散乱光を
受光する場合、(B)は法線からψ°傾いた方向で受光
する場合を示す。
とのなす角度をγとした時、γ=0°の時を強度1とし
て変動出力の相対強度を計算したものである。このグラ
フから、干渉による出力変動を1/5以下に低減させる
には入射ビームの偏光軸を、入射光束と受光光軸とで決
定される平面に対して±5°に設定すればよいことがわ
かる。
行光束をレチクル1の基板表面1aに斜入射させていた
が、本発明は、収斂光束をレチクル1の基板表面1aに
斜入射させる形態も採用できる。
であり、本第2実施例では、第1実施例が結像光学系に
レンズアレイを用いていたのに対し、結像光学系に通常
の結像レンズ30a、30bを用いている。本第2実施
例の他の構成は、第1実施例と同じであるから、本第2
実施例も第1実施例と同様、正確な異物検査を行なえ
る。尚、図中、40a、40bはセンサーアレイを示
す。
例を示す概略図であり、(A)は断面図、(B)は平面
図である。図13において、図14と同じ部材には図1
4と同じ符号を付してある。本第3実施例では、第1実
施例が結像光学系による結像面にセンサーアレイを設け
ていたのに対し、結像レンズ30a、30bの瞳面を定
める開口絞りの位置にセンサーアレイ40a、40bを
設けている。本第3実施例の他の構成は、第1実施例と
同じであるから、本第3実施例も第1実施例と同様、正
確な異物検査を行なえる。
例を示す概略図であり、(A)は断面図、(B)は平面
図である。図14において、図13と同じ部材には図1
4と同じ符号を付してある。本第4実施例では、第1実
施例が結像光学系による結像面にセンサーアレイを設け
ていたのに対し、結像レンズ30a、30bの結像面及
び瞳面を定める開口絞り41a、41bの位置にから外
れた場所にセンサーアレイ40a、40bを設けてい
る。本第4実施例の他の構成は、第1実施例と同じであ
るから、本第4実施例も第1実施例と同様、正確な異物
検査を行なえる。
施例の表面状態検査装置は、半導体メモリ、半導体マイ
クロプロセッサー、磁気ヘッド、CCD、液晶パネル等
を製造するための各種露光装置に搭載された状態で又は
単独で用いられ、半導体メモリ、半導体マイクロプロセ
ッサー、磁気ヘッド、CCD、液晶パネル等のパターン
が描かれたレチクルやマスクの被検査面の表面状態を正
確に検査する。これらの表面状態検査装置を露光装置に
搭載する場合には、例えば露光装置のレチクルチェンジ
ャーとレチクルステージの間のレチクルの搬送経路に設
置する。
体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図15は半
導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるい
は液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。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。一方、ステップ3(ウ
エハ製造)ではシリコー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、上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。次の
ステップ5(組み立て)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。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。
ーを示す。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1
5(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)では上記説明した露光装置によって
本表面状態検査装置により検査したマスクの回路パター
ンをウエハに焼付露光する。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。
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
渉による散乱光の強度変動が小さく抑えられ、異物の大
小の判別の間違いを犯しにくくなるので、表面状態の正
確に検査を行なえる。
ラフ図である。
るための説明図である。
すグラフ図である。
すグラフ図である。
子サイズ毎に示したグラフ図である。
化に伴う散乱光の強度変動の様子を粒子サイズ毎に示し
たグラフ図である。
とを含む平面にほぼ平行な方向に偏光した直線偏光光を
入射させた場合の入射角変化に伴う散乱光の強度変動の
様子を粒子サイズ毎に示したグラフ図である。
の関係を示す図であり、(A)は被検面の法線方向に受
光軸を設定した場合、(B)は被検面の法線方向から傾
けて受光軸を設定した場合を示す。
(A)は断面図、(B)は平面図である。
(A)は断面図、(B)は平面図である。
ある。
Claims (13)
- 【請求項1】 被検面に光を斜入射させる照明手段と前
記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出する検出手段
とを有する表面状態検査装置において、前記照明手段が
前記照明手段の光軸と前記検出手段の光軸とを含む平面
にほぼ平行な方向に偏光した直線偏光光を前記被検面に
入射せしめることを特徴とする表面状態検査装置。 - 【請求項2】 前記照明手段の光軸と前記被検面が成す
角度が3.5°±3°に設定されることを特徴とする請
求項1の表面状態検査装置。 - 【請求項3】 前記照明手段と前記受光手段とを前記照
明手段の光軸と垂直で且つ前記被検面に平行な方向に一
体的に移動せしめる手段を備えることを特徴とする請求
項1の表面状態検査装置。 - 【請求項4】 前記照明手段は平行光束より成る直線偏
光光を前記被検面に入射せしめることを特徴とする請求
項1、2の表面状態検査装置。 - 【請求項5】 前記照明手段は収斂光束より成る直線偏
光光を前記被検面に入射せしめることを特徴とする請求
項1、2の表面状態検査装置。 - 【請求項6】 前記照明手段の光軸と前記検出手段の光
軸が双方とも前記被検面に対して傾けてあることを特徴
とする請求項1の表面状態検査装置。 - 【請求項7】 前記検出手段が前記被検面を結像する結
像光学系を有することを特徴とする請求項1の表面状態
検査装置。 - 【請求項8】 前記結像光学系が多数個のレンズを配列
して成るレンズアレイを含むことを特徴とする請求項7
の表面状態検査装置。 - 【請求項9】 前記検出手段が前記被検面の結像位置に
センサアレイを備えることを特徴とする請求項7の表面
状態検査装置。 - 【請求項10】 マスクの被検面に光を斜入射させる照
明手段と前記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出す
る検出手段とを有する表面状態検査装置を備える露光装
置において、前記照明手段が前記照明手段の光軸と前記
検出手段の光軸とを含む平面にほぼ平行な方向に偏光し
た直線偏光光を前記被検面に入射せしめることを特徴と
する露光装置。 - 【請求項11】 前記照明手段の光軸と前記被検面が成
す角度が3.5°±3°に設定されることを特徴とする
請求項10の露光装置。 - 【請求項12】 照明手段によりデバイスパターンが形
成されたマスクの被検面に光を斜入射させ、検出手段に
より前記被検面上の異物等で生じる散乱光を検出するこ
とにより前記マスクの使用の可否を判別する段階を含
み、前記マスクが使用できる場合に前記マスクのデバイ
スパターンを介して被露光基板を露光し、前記被露光基
板にデバイスパターンを転写するデバイス製造方法にお
いて、前記照明手段が前記照明手段の光軸と前記検出手
段の光軸とを含む平面にほぼ平行な方向に偏光した直線
偏光光を前記被検面に入射せしめることを特徴とするデ
バイス製造方法。 - 【請求項13】 前記照明手段の光軸と前記被検面が成
す角度が3.5°±3°に設定されることを特徴とする
請求項12のデバイス製造方法。
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JP3253177B2 JP3253177B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=15343158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP14362793A Expired - Fee Related JP3253177B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 表面状態検査装置 |
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