JPH0933443A - 検査装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レチクルなどの検査面上の検査に際して、光
電検出器の感度を走査スポットの走査位置によらず均一
とし、従って高いS/N 比で検査を行なうことのできる検
査装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を得るこ
と。 【構成】 検査面に偏向面がほぼ揃った２周波レーザビ
ームを走査する走査光学系と、該検査面から発生する光
を受光する光電検出器を含む受光光学系と、前記ビーム
による走査位置に応じて該光電検出器への印加電圧を変
化させる制御手段とを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検査装置及びそれを用い
た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
ミや埃そして欠陥等（以下「異物」と称する。）等が存
在していたときに、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製造に際しては、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き付け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】この転写する際、レチクル等の基板面上に
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。特にレチクルを使
用し、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焼き付ける場合、レチ
クル面上の１個の異物がウエハ全面に焼き付けられてし
まうので、１個の異物がＩＣ製造の歩留りを大きく低下
させる原因となってくる。

【０００４】そのため、ＩＣ製造過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。

【０００５】例えば図６は従来の異物検査装置の要部概
略図であり、検査面上に付着する異物による散乱光を側
方から検出して異物の有無を検査する。同図においては
コリメータ系を含むレーザ光源部５１から、レーザビー
ム５１ａが射出されてポリゴンミラー５２とｆθレンズ
５３による走査光学系に導かれる。ｆθレンズ５３から
射出するレーザビーム５３ａは、レチクル等の検査面６
０の表面に走査スポット５４として集光され、ポリゴン
ミラー５２の回転に伴い、走査領域５４ａを光走査す
る。

【０００６】そして走査ステージ系５８はこの走査領域
５４ａに矢印で示す垂直な方向に検査面６０を移動させ
ることにより、検査面６０の全面検査が行なわれる。

【０００７】このレーザビーム５３ａの検査面６０への
入射方向に対して側方散乱方向に、受光光学系５５と光
電検出器５６により構成される検出系を配置している。
ここで側方散乱方向とは、照射光（入射光軸）に対して
ほぼ９０度の方向であり、換言すれば走査領域５４ａの
ほぼ延長方向のことである。

【０００８】この検出系の配置方向は検査面６０上に存
在する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、これを検出しないような方向に設定する。こ
れにより、走査スポット５４内に異物が存在しない場合
は光電検出器５６では散乱光は検出されず、もし異物が
存在する場合は、微小な異物からの散乱光は等方的に散
乱されるため、受光光学系５５により取り込まれて光電
検出器５６で散乱光が検出されることになる。

【０００９】そして、この検出信号を信号処理系５７で
処理することにより異物検査を行なっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図７は上記の異物検査
装置の検出系の光学系の概要図である。同図において、
６１は受光レンズ、６２はフィールドレンズであり、受
光レンズ６１、フィールドレンズ６２により受光光学系
５５が構成されている。

【００１１】図６で示した走査領域５４ａ内に存在する
異物からの散乱光は受光レンズ６１によりいったん共役
位置６３に結像され、次いでフィールドレンズ６２によ
って光電検出器５６に導光される。

【００１２】ところでこのような側方受光系において
は、受光光学系５５の光軸６４と走査領域５４ａが直交
していないために、一般に走査領域５４ａの各点におけ
る受光光学系５５が受ける受光角度と受光立体角は異な
っている。

【００１３】例えば同図において、走査位置８１，８
２，８３における各受光角度θ₈₁，θ₈₂，θ₈₃はこの順
序で大きくなり、受光立体角NA₈₁，NA₈₂，NA₈₃も走査位
置８１，８２，８３の順に大きくなっている。

【００１４】そこで上記の受光光学系５５においては以
下の問題点があった。 ・走査領域内の走査スポットの走査位置によって受光角
度が異なるために、均一な感度で異物検出ができない。 ・走査領域内の走査スポットの走査位置によって受光立
体角が異なるために、同一サイズの異物からの散乱光で
も集光される光量が違うため均一な感度で異物検出がで
きない。

【００１５】以上の理由から、従来の異物検査装置では
走査領域内の走査スポットの位置に応じて検出感度が異
なるため、異物の粒径判別等が不正確となり高いS/N 比
での異物の検出が困難であった。

【００１６】本発明は、レチクルなどの検査面上の検査
に際して、光電検出器の感度を走査スポットの走査位置
によらず均一とし、従って高いS/N 比で検査を行なうこ
とのできる検査装置及びそれを用いたデバイスの製造方
法の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の検査装置は、 （１−１） 検査面に偏向面がほぼ揃った２周波レーザ
ビームを走査する走査光学系と、該検査面から発生する
光を受光する光電検出器を含む受光光学系と、前記ビー
ムによる走査位置に応じて該光電検出器への印加電圧を
変化させる制御手段とを有すること等を特徴としてい
る。

【００１８】又、本発明のデバイスの製造方法は、 （１−２） （１−１）記載の検査装置を用いてウエハ
表面を検査し、該ウエハを用いてデバイスを製造するこ
と等を特徴としている。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の検査装置の実施例の要部概略
図である。同図において１は２周波レーザ光源（光源）
であり、ゼーマンレーザや音響光学素子等を利用して構
成している。２は直線編光を円偏光に変換するためのλ
/4板、３は偏光子、４はポリゴンミラー等で構成するス
キャニングミラー、１４はスキャニングミラー駆動手
段、５はｆθレンズ系、６，７はミラーである。なお、
スキャニングミラー４、ｆθレンズ系５などは走査光学
系の一要素を構成している。

【００２０】８はレチクル等の被検査物（原板）であ
り、８ａはその検査面である。９はスポット光であり、
光源１からのレーザビームより形成している。９ａはス
ポット光９により走査される略直線状の走査領域であ
る。１０は走査ステージ系であり、被検査物８を走査領
域９ａに直交する方向に移動する。１１は受光光学系で
あり、フィルタ系も含んでいる。１２は光電検出器であ
り、光電子増倍管等で構成している。１３は信号処理系
（信号処理手段）であり、スキャニングミラー駆動手段
１４を制御してスポット光９の走査を制御したり、或は
スポット光９の走査位置に応じて光電検出器１２への印
加電圧を制御して走査位置による光電検出器１２の感度
の変動を補正したり、或はスポット同期信号器により光
電検出器１２からの変調された信号を同期検出して異物
を検出したり、或は走査ステージ系１０を制御する。

【００２１】本実施例の作用を説明する。２周波レーザ
光源１から射出されるレーザビーム１ａは、例えば図に
示すように、シフト周波数ω１で変調されたＳ偏光レー
ザビームとシフト周波数ω２で変調されたＰ偏光レーザ
ビームが同軸になっている。この時、２つのレーザビー
ムは偏光方向が互いに直交し、かつ互いに相対的にシフ
ト周波数Δω＝｜ω１−ω２｜だけ異なる２つの直線偏
光より成っている。このレーザビーム１ａはλ/4板２を
通過して、周波数ω１とω２の互いに逆に回転する２つ
の円偏光レーザビームとなる。そして、この円偏光レー
ザビームは、方位軸を異物検査に最適な方向に設定され
た偏光子３を通過すると、偏光方向を揃えられる。即
ち、レーザビーム３ａは周波数ω１とω２の偏光方向が
揃えられた直線偏光レーザビームとなる。

【００２２】このレーザビーム３ａはスキャニングミラ
ー４とｆθレンズ系５から構成される走査光学系に入射
する。そして上記走査光学系から射出されるレーザビー
ムは、ミラー６，７を介して検査面８ａ上に収束され
て、スポット光９を形成する。このスポット光９はスキ
ャニングミラー４の回転に伴い、検査面８ａ上の走査領
域９ａ上を移動し、これによって被検査物８の表面を光
走査する。そして、走査ステージ系１０はスポット光９
による光走査方向と垂直な矢印方向に被検査物８を移動
させることにより、検査面８ａの全面を走査する。

【００２３】上記スポット光９は偏光方向の揃った互い
に周波数がΔωだけ異なる２つの直線偏光レーザビーム
が収束するビームウエスト位置であり、互いの光軸が一
致し、且つこの位置で平面波となることからワンカラー
条件で光ヘテロダイン干渉を生じている。即ち、スポッ
ト光９は周波数Δωで明暗を繰り返しており、これはス
ポット光９が周波数Δωで強度変調されているのと同等
である。

【００２４】従って上記スポット光９内に異物が存在し
て等方的に散乱光が生じた場合、この散乱光の強度はス
ポット光の強度変調周波数Δωと同期して変調されたも
のとなる。

【００２５】この異物により強度変調された散乱光は、
受光光学系１１で受光され、光電検出器１２により検出
される。光電検出器１２により検出された周波数Δωの
変調信号は、信号処理系１３に入力され、周波数Δωの
成分のみがS/N 比良く検出される。

【００２６】この信号処理系１３は、例えばロックイン
アンプであり、周波数Δωの変調信号を用いることで、
周波数Δωの成分を持つ信号だけを検出する。なお、信
号処理系１３は、高い周波数選択性を持つ周波数フィル
タと、検波回路の組み合せにより構成することも可能で
ある。

【００２７】次に本実施例における検出感度の補正方法
について図２および図３を用いて説明する。図２は検出
感度補正に関係する部分の構成図である。図３はトリガ
信号、ゲート信号、印加電圧の関係説明図である。

【００２８】図２において、２０は異物からの側方散乱
光であり、既に説明したように周波数Δωで変調されて
いる。２１は増幅器、２２は可変高圧電源、２３はコン
トローラ、２７はビート信号処理回路、２８はパルス信
号の入力端子である。なお増幅器２１，可変高圧電源２
２，コントローラ２３，ビート信号処理回路２７等は信
号処理系１３の一要素を構成している。

【００２９】本実施例の感度補正方法について説明す
る。まず走査開始を指示するパルス信号を、入力端子２
８からコントローラ２３に入力する。コントローラ２３
は、このパルス信号をトリガとして、トリガ信号ａとゲ
ート信号ｂを出力する。トリガ信号ａが可変高圧電源２
２に入力されると、光電検出器１２への印加電圧Ｖが掃
引される。また、ゲート信号ｂが増幅器２１に入力され
ると、このゲートがオン状態の間（図３の３０の部分）
だけ、増幅器２１が増幅動作を行なうように設定してい
る。

【００３０】図３によりトリガ信号、ゲート信号、印加
電圧の関係を説明する。ゲート信号ｂのパルス幅３０
が、走査領域９ａの１回の走査時間に対応しており、側
方散乱光２０は受光光学系１１によって集光され、光電
検出器１２によって検出されるが、印加電圧Ｖは図３に
示すようにＶ₃₁からＶ₃₃へと掃引されているので、受光
立体角NAの増加に反比例して印加電圧Ｖの絶対値が減少
する。このように印加電圧Ｖを制御するので、受光立体
角NAの増加に反比例して光電検出器１２の増幅率が減少
し、検出される散乱光量値を補正し、これによって走査
領域９ａ全体にわたって均一な感度で異物を検出する。

【００３１】即ち、図７においてスポット光が走査位置
８１に位置する時には、光電検出器１２へは図３の印加
電圧Ｖ₃₁を与え、スポット光が走査位置８３に位置する
時には、光電検出器１２へは図３の印加電圧Ｖ₃₃を与え
る。

【００３２】このようにして光電検出器１２の感度を補
正して得た検出信号は、増幅器２１に入力され、異物検
査に最適な大きさの信号に変換され、ビート信号回路２
７に入力され、適切に処理されて検査面８ａ上の異物を
検出する。

【００３３】本実施例は走査領域内のスポット光の走査
位置の受光角及び受光立体角に応じて光電検出器の感度
を補正しているので、走査領域全体にわたって均一な感
度で異物検査ができる。

【００３４】その結果、散乱光強度と異物サイズに高い
相関が得られ、異物の粒径判別を正確に行なえる。

【００３５】尚、以上の実施例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。

【００３６】図４は本発明のデバイスの製造方法の実施
例１の要部概略図である。本実施例は前記の検査装置の
実施例を、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
テムは露光装置、原板の収納装置、原板の検査装置、コ
ントローラ等を有し、これらはクリーンルームに配置さ
れている。

【００３７】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９
０３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９１０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９１
０とを位置合わせしている。アライメント系９００は少
なくても１つの原板観察用顕微鏡系を有している。

【００３８】以上の各部材によって露光装置を構成して
いる。

【００３９】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。

【００４０】このときの異物検査の原理及び動作は前述
の検査装置の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。

【００４１】以下、本実施例のシステムを用いたデバイ
スの製造工程について説明する。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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デバイス
を製造することができる。

【００４７】図５は本発明のデバイスの製造方法の実施
例２の一部分のブロック図である。本実施例は前記の検
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検査システムに適用し
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、コントローラ等を
有し、これらはクリーンチャンバ内に配置される。

【００４８】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（検査装置）で
あり、先の検査装置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。

【００４９】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
おいては先の検査装置の実施例の方法を用いて原板上の
異物を検査する。

【００５０】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。

【００５１】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
する高集積度デバイスを製造することができるようにし
ている。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、レチクルな
どの検査面上の検査に際して、光電検出器の感度をスポ
ット光の走査位置によらず均一とし、従って高いS/N 比
で検査を行なうことのできる検査装置を達成する。

【００５３】又、本発明の検査装置をデバイス製造に応
用すれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイス
の製造方法を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の検査装置の実施例の要部概略図

【図２】 本発明の実施例の検出感度補正に関係する部
分の構成図

【図３】 トリガ信号、ゲート信号、印加電圧の関係説
明図

【図４】 本発明のデバイスの製造方法の実施例１の要
部概略図

【図５】 本発明のデバイスの製造方法の実施例２の一
部分のブロック図

【図６】 従来の異物検査装置の要部概略図

【図７】 従来の異物検査装置の受光光学系の概要図

【符号の説明】

１：２周波レーザ光源 ２：λ/4板 ３：偏光子 ４：スキャニングミラー ５：ｆθレンズ系 ６，７：ミラー ８：検査面 ９：スポット光 ９ａ：走査領域 １０：走査ステージ系 １１：受光光学系 １２：光電検出器 １３：信号処理系 １４：スキャニングミラー駆動手段 ２１：増幅器 ２２：可変高圧電源 ２３：コントローラ ２７：ビート信号処理回路 ２８：パルス信号の入力端子 ａ：トリガ信号 ｂ：ゲート信号 Ｖ：印加電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査面に偏向面がほぼ揃った２周波レー
   ザビームを走査する走査光学系と、該検査面から発生す
   る光を受光する光電検出器を含む受光光学系と、前記ビ
   ームによる走査位置に応じて該光電検出器への印加電圧
   を変化させる制御手段とを有することを特徴とする検査
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の検査装置を用いてウエハ
   表面を検査し、該ウエハを用いてデバイスを製造するこ
   とを特徴とするデバイスの製造方法。