JPH0815168A - 異物検査装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造 方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レチクルやペリクル面上に付着したゴミ等の
異物を高精度に検出することのできる異物検査装置及び
それを用いた半導体デバイスの製造方法を得ること。 【構成】 光源からの光束で走査系を利用して検査面を
スポット光で走査し、該検査面上からの異物からの散乱
光を受光レンズを通して光電検出器で検出することによ
り該検査面上の異物の存在を検査する検査装置におい
て、該受光レンズと該検査面との間又は該受光レンズと
該光電検出器との間に、少なくとも１個のスリットを該
受光レンズの光軸と直交する面内に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異物検査装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特に半導体デ
バイスの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原板上に、例えば不
透過性のゴミ等の異物が付着していたときに、この異物
の有無等を精度良く検出する際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原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。この際、原板面上にパターン
欠陥やゴミ等の異物が存在すると回路パターンを転写す
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。

【０００３】特にレチクルを使用し、ステップ＆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
き付ける場合、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き付けられてしま
い、ＩＣ工程の歩留を大きく低下させる原因となってく
る。

【０００４】その為、ＩＣ製造工程においては原板上の
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。

【０００５】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５は従来の異物検査装置の要部斜視図で
ある。本装置は異物による散乱光を検出することで検査
面上の異物の有無を検査している。この従来例の動作を
説明する。同図において、レーザ光源１１からのレーザ
ビームは、スキャンミラー１２により偏向され、走査レ
ンズ１３を介して回路パターンが形成されるレチクル等
の原板４０の検査面１６上にスポット光１として集光す
る。このスポット光１で検査面１６上を走査する。２は
このときのスポット光１により検査面１６に形成される
走査線である。同時に不図示の走査ステージ系によって
スポット光１による走査方向と略垂直方向の矢印２ａ方
向に原板４０を移動させることにより検査面１６を２次
元的に全面走査する。

【０００７】このレーザービームの入射方向に対して後
方或は側方方向に受光レンズ１４及び光電検出器２０等
を配置している。

【０００８】このような構成の装置によって検査面１６
上におけるスポット光１内に異物が存在しない場合には
光電検出器２０では散乱光は検出されない。もし異物が
存在する場合は、微小な異物から等方的に発生する散乱
光が光電検出器２０によって検出される。このとき得ら
れる検出信号を不図示の信号処理系で処理することによ
り異物の有無の検査を行っている。

【０００９】しかしながら上記の検査装置を用いて異物
の検査を行った場合、原板４０の裏面で散乱された光や
ペリクル枠で散乱された光等の不要な散乱光も光電検出
器２０に到達するため、これが異物検出信号のS/N 比を
悪化させていた。この問題を解決するための方法として
例えば特公平3-34577 号公報においては図６に図示する
ように、受光レンズ１４と光電検出器２０との間の走査
線２と共役の位置にスリット開口を有する遮光板１８を
受光レンズ１４の光軸１５に対して斜めに傾けて配置
し、不要な散乱光が光電検出器２０に入射することを防
ぐ技術が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
3-34577 号公報で提案されている異物検査装置ではスリ
ット開口を有する遮光板１８を受光レンズ１４の光軸１
５に対して斜めに傾けて設置している。これにより、ス
リット開口を設けている部品の構造、配置及び調整が複
雑になるという問題が発生する。

【００１１】更に、この場合はスリット部品が受光レン
ズ１４の光軸方向に長くなるので光電検出器２０を走査
線の像から離して設置しなければならず、これにより遮
光板１８と光電検出器２０との間にはフィールドレンズ
２１を入れなければならなかった。その結果検出系の長
さが大きくなる問題も発生した。

【００１２】本発明は、異物検査に際して走査用のスポ
ット光の走査線上以外で発生する有害な散乱光を構造的
に配置及び調整が容易な開口を有する遮光板を設けて遮
光することにより、異物検出信号のS/N 比を上げ、従来
の方法では検出が難しかった検査面上の微小な異物の有
無等を高精度に検出することができる異物検査装置及び
それ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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の異物検査装置
は、 （１−１） 光源からの光束で走査系を利用して検査面
をスポット光で走査し、該検査面上の異物からの散乱光
を受光レンズを通して光電検出器で検出することにより
該検査面上の異物の存在を検査する際、該受光レンズと
該検査面との間又は該受光レンズと該光電検出器との間
に、少なくとも１つの、開口を有する遮光板をその開口
が該受光レンズの光軸と直交する面内に位置するように
配置したことを特徴としている。

【００１４】特に、（１−１−１） 前記開口を有する
遮光板を複数個用いている、（１−１−２） 前記少な
くとも１つの遮光板の開口は前記スポット光により検査
面上に形成される走査線が前記受光レンズによって結像
する該走査線像を含んでおり、該開口の形状は該開口と
走査線像とが交差する部分で最も狭く、該開口の両端部
では広くなっている、こと等を特徴としている。

【００１５】又、本発明の半導体デバイスの製造方法
は、 （１−２） 収納装置から原板を異物検査装置に搬入
し、該異物検査装置により光源からの光束で走査系を利
用して検査面をスポット光で走査し、該検査面上の異物
からの散乱光を受光レンズを通して光電検出器で検出す
ることにより該検査面上の異物の存在を検査する際、該
受光レンズと該検査面との間又は該受光レンズと該光電
検出器との間に、少なくとも１つの開口を有する遮光板
をその開口が該受光レンズの光軸と直交する面内に位置
するように配置しており、該異物検査装置で該検査面上
の異物の有無を検査し、該異物検査装置で該検査面上に
異物がないと判断したときは該原板を露光装置の露光位
置にセットし、異物が存在すると判断したときは洗浄装
置で洗浄した後に再度該異物検査装置で検査し、異物が
なくなったと判断したとき該原板を該露光装置の露光位
置にセットして、該原板上のパターンをウエハに露光転
写し、該露光転写した原板を現像処理工程を介して半導
体デバイスを製造していることを特徴としている。

【００１６】特に、（１−２−１） 前記開口を有する
遮光板を複数個用いている、（１−２−２） 前記少な
くとも１つの遮光板の開口は前記スポット光により検査
面上に形成される走査線が前記受光レンズによって結像
する該走査線像を含んでおり、該開口の形状は該開口と
走査線像とが交差する部分で最も狭く、該開口の両端部
では広くなっている、こと等を特徴としている。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の異物検査装置の実施例１の要
部斜視図である。

【００１８】本実施例は半導体分野等で使用される露光
用原板（レチクルやフォトマスク）やウエハ等の被検面
（検査面）上の状態を検査する検査装置、具体的には被
検面上に付着するゴミ等の異物或は被検面上についた傷
等の欠陥（以下、これらを総称して「異物」という。）
を検査する異物検査装置である。

【００１９】図中、１１はレーザー光源、１２はスキャ
ンミラーであり、レーザー光源からのレーザービームを
反射偏向している。１３は走査レンズであり、スキャン
ミラー１２と走査レンズ１３は走査系の一要素を構成し
ている。４０は原板であり、１６は原板４０上の検査面
である。１は検査面１６上に形成されたレーザービーム
のスポット光、２はスポット光１の走査によって形成さ
れる走査線、１４は受光レンズ、３は受光レンズ１４に
よって形成される走査線２の走査線像、１５は受光レン
ズ１４の光軸、２０は光電検出器である。１７及び１９
は開口を有する遮光板であり、その開口の形状は図２
（Ｂ）の開口ＳＡ及び開口ＳＥに示す形状より成り、両
開口はいずれも受光レンズの光軸１５に対して垂直の面
内に配置している。

【００２０】なお、受光レンズ１４、光電検出器２０、
スリット１７及び１９は検出手段５０の一要素を構成し
ている。この検出手段５０はレーザービームの入射方向
に対して側方方向で、検査面１６上の回路パターン等の
散乱光が特定の回折方向を有するので、これを避けてそ
の回折光を検出しないような方向に設定している。

【００２１】本実施例の動作を説明する。図１におい
て、レーザ光源１１からのレーザビームは、スキャンミ
ラー１２によって反射・偏向され、走査レンズ１３を介
して検査面１６上にスポット光１を形成する。このスポ
ット光１はスキャンミラー１２の回動によって検査面１
６上を走査し、走査線２を形成する。同時に不図示の走
査ステージ系によってスポット光１による走査方向と略
垂直に原板４０を移動させることにより検査面１６を２
次元的に全面走査する。

【００２２】検出手段５０はこのレーザビームの入射方
向に対して側方方向に配置しているから、スポット光１
からの側方散乱光のみを受光する。

【００２３】もし、レーザービームのスポット光１の中
に異物が存在していれば、異物からの散乱光が等方的に
発生し、これがスリット１７、受光レンズ１４、スリッ
ト１９を順次通過して光電検出器２０に到達し、異物の
存在を検出する。

【００２４】本実施例では原板４０の裏面からの散乱光
やペリクル枠等からの散乱光等、不要の散乱光はその大
部分がスリット１７又はスリット１９によってカットさ
れる。これによって異物検出の信号のS/N 比の劣化を防
いでいる。こうして光電検出器２０からのノイズの少な
い検出信号を信号処理系で処理することにより正確に異
物の有無の検査を行なうことができる。

【００２５】又、本実施例では遮光板１９を走査線２の
走査線像３を分断する位置において、光軸１５に対して
垂直な面内に配置しているので、光電検出器２０はスリ
ット１９に極く近接して設置できる。従って本実施例で
はフィールドレンズの必要は無く、検出手段５０の大き
さが大きくならない利点がある。

【００２６】図２は遮光板を設置する場所と、それに対
応する開口の形状を示す図である。同図（Ａ）は走査線
２と受光レンズ１４の光軸１５とを含む面内での断面図
であり、受光レンズ１４と遮光板の位置関係を表してい
る。同図において、光軸方向をＺ方向、紙面内でＺ方向
に直交する方向をＸ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向と
する。又、同図（Ｂ）は光軸１５上の位置に対応する遮
光板の開口の形状を示している。同図（Ａ）に示すよう
に走査線２と光軸１５とは直交しておらず、傾きθを持
っている。また、その為に走査線２の走査線像３は光軸
１５に対して傾いている。

【００２７】同図（Ａ）において、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆは光軸１５上で遮光板を置く位置を表しており、
各遮光板は夫々受光レンズ１４の光軸１５に垂直の面内
に設置する。同図（Ｂ）においてＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，Ｓ
Ｄ，ＳＥ，ＳＦは各々同図（Ａ）のＡ〜Ｆの位置に設置
される遮光板の開口形状を示す図である。

【００２８】例えば位置Ａに遮光板を設置する場合、点
Ａ_U よりも点Ａ_L が走査線２に近いため、点Ａ_U の開口
の幅よりも点Ａ_L の開口の幅が狭くなっている。また、
例えば位置Ｅに遮光板を設置する場合、開口の中央の点
Ｅ_C では走査線２の走査線像３と交差しており、開口の
上部の点Ｅ_U 及び下部の点Ｅ_L では走査線像３から遠く
なるため、中央の点Ｅ_C では幅が狭く、上部の点Ｅ_U 及
び下部の点Ｅ_L では幅の広い開口形状の遮光板を用い
る。

【００２９】このように遮光板の開口形状は走査線２又
は走査線像３との位置関係によってその開口形状が異な
る。又遮光板のＹ方向の開口幅の最大値は、例えば遮光
板の開口の通過光束のNAを受光レンズのNAと略等しくす
るという条件から決定できる。

【００３０】実施例１においては２つの遮光板を受光レ
ンズ１４の前側の点Ａと、後ろ側の点Ｅとに設置してい
るが、遮光板の個数は任意である。例えば受光レンズ１
４と走査線２との間の点Ａと点Ｂとに設けても良く、
又、後ろ側に１個でも良いが、全体として遮光板を２個
以上設置することがより効果的である。そして遮光板の
個数を多くする程不要散乱光の遮光効果は向上する。

【００３１】尚、以上の異物検査装置の実施例１は半導
体製造分野に限らず、面の表面状態の検査装置に広く適
用することができる。

【００３２】図３は本発明の半導体デバイスの製造方法
の実施例１の要部概略図である。本実施例は本発明の異
物検査装置を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、原板の収納装置、原板の検
査装置（異物検査装置）、コントローラとを有し、これ
らはクリーンルームに配置されている。

【００３３】同図において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９１
０上に投影焼付けしている。投影焼付け時にはウエハ９
１０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９０
０は少なくても１つの原板観察用顕微鏡系を有してい
る。

【００３４】以上の各部材によって露光装置を構成して
いる。

【００３５】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（異物検査装置）であり、先の異物
検査装置の実施例１で示した構成を含んでいる。この検
査装置９１３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。

【００３６】このときの異物検査の原理及び動作は前述
の実施例で示したものを利用している。コントローラ９
１８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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。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９１０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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】図４は本発明の半導体デバイスの製造方法
の実施例２のブロック図である。本実施例は前記の異物
検査装置の実施例を半導体デバイスを製造する為のレチ
クルやフォトマスク等の原板の洗浄システムに適用した
ものであり、一連の半導体デバイスの製造システムの中
の一部分を構成している。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（異物検査装
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。

【００４４】同図において、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、純水によって原板の
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（異物検査装
置）であり、先の実施例１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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、異物検査装
置において、開口を有する遮光板部分の構造、配置及び
調整の作業が簡単になると共に、異物検査に際して開口
を有する遮光板により走査スポット光の走査線上以外で
発生する有害な散乱光を適切に遮光し、従来の方法では
検出が難しかった検査面上の微小な異物の有無等を高精
度に検出することができる異物検査装置を達成する。

【００４９】そして、遮光板に略密着して光電検出器を
設けてフィールドレンズなしのコンパクトな検出手段を
有する異物検査装置を構成することができる。

【００５０】更に、本発明を半導体製造装置に応用すれ
ば、従来は製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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の異物検査装置の実施例１の要部斜視
図

【図２】 遮光板の設置位置とその形状説明図 （Ａ）遮光板の設置位置 （Ｂ）開口の形状

【図３】 本発明の半導体デバイスの製造方法の実施例
１の要部概略図

【図４】 本発明の半導体デバイスの製造方法の実施例
１の要部概略図

【図５】 従来の異物検査装置の要部斜視図

【図６】 別の従来の異物検査装置の要部斜視図

【符号の説明】

１ スポット光 ２ 走査線 ３ 走査線像 １１ レーザー光源 １２ スキャンミラー １３ 走査レンズ（ｆθレンズ） １４ 受光レンズ １５ 受光レンズの光軸 １６ 検査面 １７、１８、１９ 遮光板 ２０ 光電検出器 ２１ フィールドレンズ ４０ 原板 ５０ 検出手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束で走査系を利用して検査
   面をスポット光で走査し、該検査面上の異物からの散乱
   光を受光レンズを通して光電検出器で検出することによ
   り該検査面上の異物の存在を検査する際、 該受光レンズと該検査面との間又は該受光レンズと該光
   電検出器との間に、少なくとも１つの、開口を有する遮
   光板をその開口が該受光レンズの光軸と直交する面内に
   位置するように配置したことを特徴とする異物検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記開口を有する遮光板を複数個用いて
   いることを特徴とする請求項１の異物検査装置。
3. 【請求項３】 前記少なくとも１つの遮光板の開口は前
   記スポット光により検査面上に形成される走査線が前記
   受光レンズによって結像する該走査線像を含んでおり、
   該開口の形状は該開口と走査線像とが交差する部分で最
   も狭く、該開口の両端部では広くなっていることを特徴
   とする請求項１又は２の異物検査装置。
4. 【請求項４】 収納装置から原板を異物検査装置に搬入
   し、該異物検査装置により光源からの光束で走査系を利
   用して検査面をスポット光で走査し、該検査面上の異物
   からの散乱光を受光レンズを通して光電検出器で検出す
   ることにより該検査面上の異物の存在を検査する際、 該受光レンズと該検査面との間又は該受光レンズと該光
   電検出器との間に、少なくとも１つの開口を有する遮光
   板をその開口が該受光レンズの光軸と直交する面内に位
   置するように配置しており、該異物検査装置で該検査面
   上の異物の有無を検査し、該異物検査装置で該検査面上
   に異物がないと判断したときは該原板を露光装置の露光
   位置にセットし、異物が存在すると判断したときは洗浄
   装置で洗浄した後に再度該異物検査装置で検査し、異物
   がなくなったと判断したとき該原板を該露光装置の露光
   位置にセットして、該原板上のパターンをウエハに露光
   転写し、該露光転写した原板を現像処理工程を介して半
   導体デバイスを製造していることを特徴とする半導体デ
   バイスの製造方法。
5. 【請求項５】 前記開口を有する遮光板を複数個用いて
   いることを特徴とする請求項４の半導体デバイスの製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記少なくとも１つの遮光板の開口は前
   記スポット光により検査面上に形成される走査線が前記
   受光レンズによって結像する該走査線像を含んでおり、
   該開口の形状は該開口と走査線像とが交差する部分で最
   も狭く、該開口の両端部では広くなっていることを特徴
   とする請求項４又は５の半導体デバイスの製造方法。