JPH11194097A

JPH11194097A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH11194097A
Application number: JP36832897A
Authority: JP
Inventors: Toyoki Kanzaki; 豊樹神▲崎▼
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】レティクルやマスクなどパターンが検出され
た検査対象基板において、検出するべき異物を、パター
ンと弁別して確実に検出することができる異物検査装置
を提供すること。【解決手段】パターン２が形成された基板１における
異物検査装置において、前記基板１の表面に対して波長
の異なる複数の光を偏向プリズム５を介して照射するよ
うに構成するとともに、そのときの基板表面における反
射光を、前記偏向プリズム５を介して前記異なる光に対
応して設けられる複数の検出器１８，１９によって受光
させ、これらの検出器１８，１９における受光出力に基
づいて前記基板表面におけるパターン以外の異物２４の
存在を判断するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、ＬＳＩ
製造プロセスにおいて半導体ウェーハに回路パターンを
焼き付けるのに用いられるレティクルやマスク、あるい
は、半導体ウェーハなどパターンが形成された平面基板
における異物を検査する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レティクルやマスクなどの表面上におけ
る異物検査においては、ＬＳＩなどの高集積化に伴い、
レティクルやマスク上に形成される回路パターンも高集
積化および微細化が進み、回路パターンを誤検出しやす
くなってきている。このような誤検出をなくすため、従
来より、偏向を利用したり、検出器の配置を変えたり、
検出器前面に空間フィルタを配置するなど種々の対策が
講じられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような対策を講じても現状においては必ずしも十分な効
果を上げることができてない。そして、近年、光近接効
果を用いた所謂ＯＰＣマスクや位相シフトマスクなどが
用いられるようになってきているが、このようなマスク
においては、従来の検査アルゴリズムで考慮されなかっ
た特徴が多く含まれるため、上記従来の手法では異物と
パターンとを確実に弁別することは困難となっている。

【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、レティクルやマスクなどパター
ンが検出された検査対象基板において、検出するべき異
物を、パターンと弁別して確実に検出することができる
異物検査装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、パターンが形成された基板における
異物検査装置において、前記基板の表面に対して波長の
異なる複数の光を偏向プリズムを介して照射するように
構成するとともに、そのときの基板表面における反射光
を、前記偏向プリズムを介して前記異なる光に対応して
設けられる複数の検出器によって受光させ、これらの検
出器における受光出力に基づいて前記基板表面における
パターン以外の異物の存在を判断するようにしている。

【０００６】上記構成の異物検査装置においては、干渉
光を用いて高さ方向の差に起因する干渉光の振る舞いを
利用しているので、異物をパターンと峻別して検査する
ことができ、異物検出を確実に行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の一つの
実施の形態を示すものである。まず、図１はこの発明の
異物検査装置の構成を概略的に示す図で、この図におい
て、１は検査対象としての基板で、二次元方向〔紙面の
左右方向（Ｘ方向）および紙面に垂直な方向（Ｙ方
向）〕に移動しうるＸＹステージ（図示してない）によ
って水平な状態に保持されている。２はこの基板１の上
面に形成されたパターンで、基板１表面とは一定の段差
（例えば０．１ｍｍ）を有している。

【０００８】３は前記基板１における異物の存在の有無
を検査するための光学系で、この検査光学系３は、微分
干渉顕微鏡における光学系を利用したものである。すな
わち、４は基板１の上方にこれとは適宜の間隔をおいて
水平に設けられる対物レンズで、Ｆ₁はこの対物レンズ
４の一方の焦点である。５はその上端側が前記焦点Ｆ₁
に位置し、かつ、水平に移動自在に設けられる複屈折の
偏向プリズムで、例えばノマルスキー（Ｎｏｍａｒｓｋ
ｉ）プリズムである。６は偏向プリズム５の上方にこれ
とは適宜の間隔をおきかつ鉛直な方向に対して４５°傾
斜した状態で設けられるハーフミラーである。

【０００９】そして、ハーフミラー６の反射面側（図示
例では水平側）の光軸７上には、偏光子８および集光レ
ンズ９を介してハーフミラー１０が光軸７に対して４５
°傾斜した状態で設けられている。１１，１２はハーフ
ミラー１０を介して光をハーフミラー６側に照射する第
１光源、第２光源で、第１光源１１は、ハーフミラー１
０の反射面側（光軸７に対して直交する側）に、また、
第２光源１２は、ハーフミラー１０の透過側（光軸７と
同一直線上）にそれぞれ設けられている。これらの光源
１１，１２は、互いに異なった波長の光を発するよう構
成された単波長の光源である。

【００１０】また、ハーフミラー６の鉛直な光軸方向１
３には、検光子１４を介してハーフミラー１５が設けら
れている。このハーフミラー１５の透過側の光軸１６
（光軸１３と同軸）上および反射側（図示例では水平
側）の光軸１７上には、第１光源１１、第２光源１２に
それぞれ対応した第１検出器１８、第２検出器１９が基
板１の像を結ぶ位置に設けられている。これらの検出器
１８，１９は、例えばＣＣＤやフォトディテクタを一次
元または二次元的に配列してなるものである。

【００１１】そして、第１検出器１８の前段には第１光
源１１からの光のみを選択的に通過させる光学フィルタ
２０が設けられており、第２検出器１９の前段には第２
光源１２からの光のみを選択的に通過させる光学フィル
タ２１が設けられている。また、両検出器１８，１９
は、第１光源１１と第１検出器１８とを結ぶ光路の長さ
と、第２光源１２と第２検出器１９とを結ぶ光路の長さ
とが互いに等しくなるように、互いに光学的に等価な位
置に設けられている。

【００１２】そして、２２は検出器１８，１９から出力
される信号を処理する信号処理部で、例えばコンピュー
タ、２３はコンピュータ２２で処理された結果を表示す
るデータ表示部である。

【００１３】上記構成において、光源１１（または１
２）から発せられた光は、ハーフミラー１０、レンズ
９、偏光子８、ハーフミラー６を経て偏光プリズム５に
入射し、ここで偏光されて、Ｏ波（Ｏｒｄｉｎａｒｙ
Ｗａｖｅ、常光）Ｌ_Oと、Ｅ波（Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎ
ａｒｙＷａｖｅ、異常光）Ｌ_Eとに分かれて、それぞ
れ基板１に至る。そして、Ｏ波Ｌ_OおよびＥ波Ｌ_Eは、
基板１の表面において反射した後、再び偏光プリズム５
に入射し、さらにハーフミラー６を経て検出器方向に至
る。この場合、段差０の基板１の表面にパターン２のほ
かに異物が存在しているものとすると、Ｏ波Ｌ_Oおよび
Ｅ波Ｌ_Eは、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような
段差を経験すると考えられる。なお、図２（Ｃ）におい
て、符号２４は異物を示す。

【００１４】そこで、まず、第１光源１１から発せられ
るある波長（以下、第１波長という）の光が上述のよう
に、偏光プリズム５においてＯ波Ｌ_OとＥ波Ｌ_Eに分か
れた後、図２（Ａ）に示すように、段差なし（０ｍｍ）
である基板１の表面において反射し、互いに干渉したと
き、Ｏ波Ｌ_OおよびＥ波Ｌ_Eが最も打ち消し合うよう
に、偏光プリズム５に入射する位置を調整する。次い
で、前記状態において、第２光源１２から発せられる光
が、同様にＯ波Ｌ_OとＥ波Ｌ_Eに分かれた後、図２
（Ｂ）に示すように、パターン２（段差０．１ｍｍ）に
おいて反射し、互いに干渉したとき、Ｏ波Ｌ_OおよびＥ
波Ｌ_Eが最も打ち消し合うように、波長（以下、第２波
長という）を選択する。

【００１５】図３（Ａ），（Ｂ）は、上述のように調整
・設定したときにおける第１検出器１８および第２検出
器１９における信号のマップを示すもので、両検出器１
８，１９は、サンプルである基板１の像の位置が互いに
関連付けられるようにしてある。そして、既に説明した
ように、第１検出器１８は、第１光源１１からの第１波
長の光のみを通すフィルタ２０を経た光のみを受光し、
第２検出器１９は、第２光源１２からの第２波長の光の
みを通すフィルタ２１を経た光のみを受光するようにし
てある。そして、これらの図において、ハッチングを施
した部分は、光の見える部分である。

【００１６】今、基板１における段差の無い点（つま
り、基板表面そのもの）について注目すると、第１検出
器１８においては第１波長の光のみを受光するから、段
差の無いの点では、第１光源１１からの光は打ち消され
ており、したがって、この点に関する第１検出器１８か
ら出力される信号強度は十分小さい〔図３（Ａ）におけ
るａ〕。これに対して、第２検出器１９においては、第
２波長の光のみを受光するから、前記段差の無い点に関
しては、第２検出器１９の出力信号が十分小さいとは限
らない〔図３（Ｂ）におけるａ〕。

【００１７】逆に、基板１における段差の有る点（つま
り、パターン２）については、第１検出器１８の出力信
号が十分小さいとは限らないが〔図３（Ａ）における
ｂ〕、第２検出器１９の出力信号は十分小さくなってい
る〔図３（Ｂ）におけるｂ〕。

【００１８】これに対して、基板１に異物２４が存在し
ているような場合、その段差の大きさは種々であるか
ら、それに関して第１検出器１８、第２検出器１９から
それぞれ出力される信号の大きさも種々となる〔図３
（Ａ）および図３（Ｂ）のそれぞれにおけるｃ〕。

【００１９】上記第１検出器１８および第２検出器１９
からの信号は、コンピュータ２２において処理され、デ
ータ表示部２３において表示される。

【００２０】上述のように、第１波長の信号がある一定
の値より微弱な箇所は、段差０の基板表面であると判断
することができ、第２波長の信号がある一定の値より微
弱な箇所は、パターン２であると判断することができ
る。そして、上記第１波長の信号および第２波長の信号
のいずれもが、前記状態でないときは、基板表面および
パターン２のいずれでもない、つまり、異物であると判
断することができる。

【００２１】上記構成の異物検査装置においては、検査
対象としての基板１をＸＹステージによって、検査光学
系３の視野内において適宜移動させることにより、基板
１の全面における異物検査を行うことができる。

【００２２】そして、実際には、サンプルである基板１
の反射率の影響を強く受けるので、前記２つの波長によ
る信号の比をとり、（第１波長信号）／（第２波長信
号）と（第２波長信号）／（第１波長信号）とにおける
レベルを評価すれば、前記反射率の影響をなくすことが
でき、より精度の高い検出が行なえる。

【００２３】そして、検査対象である基板１中に存在す
る段差（パターン２による）が精度よくコントロールさ
れており、しかも、その段差が既知である場合には、そ
れらの段差を誤検出することなく異物を確実に検出する
ことができる。

【００２４】そして、上記構成の異物検査装置において
は、光路としての段差を検出するようにしているので、
例えばレジスト付きレティクルなど従来異物検査が困難
であったものも検査することができ、レジストの光透過
率によっては、レジスト中の異物の検査をも行うことが
できる。

【００２５】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、偏光プリズム５としては、ウォラストン（Ｗｏ
ｌｌａｓｔｏｎ）プリズムやロション（Ｒｏｃｈｏｎ）
プリズムを用いてもよい。

【００２６】また、光源としては、単波長の光源を複数
設けるのに代えて、連続または必要な輝線スペクトルを
有する白色光源などを用いてもよい。

【００２７】そして、検出器も例えばカラーＣＣＤカメ
ラのように、隣接して異なる波長を通すフィルタと検出
器を並べたものを用いてもよい。

【００２８】さらに、上記実施の形態においては、二種
の波長の光を用いるものであったが、基板１に段差の異
なる複数のパターン２が形成されているような場合、３
以上の波長の光を用いて異物検査することもできる。

【００２９】

【発明の効果】この発明の異物検査装置によれば、干渉
光を用いて高さ方向の差に起因する干渉光の振る舞いを
利用しているので、異物をパターンと峻別して検査する
ことができ、異物検出を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の異物検査装置の構成の一例を概略的
に示す図である。

【図２】検査対象表面におけるＯ波とＥ波の反射態様を
説明するための図である。

【図３】前記異物検査装置の検査原理を説明するための
図である。

【符号の説明】

１…基板、２…パターン、５…偏向プリズム、１８，１
９…検出器、２４…異物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成された基板における異物
検査装置において、前記基板の表面に対して波長の異な
る複数の光を偏向プリズムを介して照射するように構成
するとともに、そのときの基板表面における反射光を、
前記偏向プリズムを介して前記異なる光に対応して設け
られる複数の検出器によって受光させ、これらの検出器
における受光出力に基づいて前記基板表面におけるパタ
ーン以外の異物の存在を判断するようにしたことを特徴
とする異物検査装置。