JPS58162038A - 面状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本実＃４はパターン欠陥検査装置、籍に半導体製造工程
で使用されるレチクル、フォトマスク等の露光用パター
ン以外の不透過性のゴミ等の欠陥を検出する装置に関す
る。

一般にＩＣ製造工、ｌｉにおいては、レチクル又はマス
クの所望の露光用パターンを半導体焼付は形光学系等に
よりレジストが塗布された半導体ウェハ上に転写すると
いう方法が採用されている。

ここで半導体焼付は装置によりレチクル又はマスクから
レジストｔ−塗っであるウェハ上にパターンを転与する
時、ゴミ等の欠陥がレチクル、マスクの上に付いている
と本来のレチクル、マスクのパターン以外に欠陥の形も
焼き付けることとなりＩＣｍ造の歩留り低下の原因とな
る。

特にレチクルを使用し、ステップアンドリピートシてウ
ェハに所望やパターンを焼きつける「ステツバ−」を用
いる場合、レチクル上の１ケのゴミがウェハ全面に焼付
けられることとなる。

その為、近年ゴミの有無が大きな問題点として浮かび上
ってくるに至った。従来、レチクル、マスクのパターン
欠陥を検査する方法として檜々のものが用いられている
。

それらの方法には［設計データと比較する方法」、「隣
接チップ同士で比較する方法」も含まれており、自動欠
陥検査装置として使用されている。前者の１−設計デー
タと比較する方法」は予めレチクル又はマスクの理想パ
ターンである設計データを計Ｊ！磯処理できる様、記憶
させておき、次にレーザ等でレチクル等を照射し、その
透過光からのパターンと設計データを比較することによ
り欠陥を検出する方法であり、パターンジェネレータ等
の誤動作に起因するマスク上の各チップの共通欠陥につ
いても検出可能である。

しかしこの方法では、膨大な設計データを扱う為、検査
時間も長く被検物の位置決めに＾い精度が要求される。

また後者のｒｔ１ａｉ接チップ同士で比較する方法」は
マスク上のチップパターン同士を比較することにより欠
陥を検出する丸め、設計データ等の被挟物以外の比較せ
られるべきものが不要であり、検査時間も短かい。

しかしこの方法では、ステッパー用のレチクル等でルチ
クル１チップの場合原理的に検査することができない。

従って従来の方法はステッパーのレチクル検査の方法と
しては、いずれも適していない。特に高速の検査を必要
とする自動化し九ゴミ検査装置を考える場合には顕著で
ある。

本発明の目的は如上の問題点を解決し、膨大なデータ処
理、高精度な位置合わせを要せず簡単な構成で高速かつ
オンラインでデータ処理が可能であって、ステッパー等
のルチクル１デツプのものに対しても不透過性のゴミ等
の欠陥検出が可能なパターン欠陥検査装置を提ｉ特に出
力和をとることにより更には両出力を二値化しその論理
和をとるととＫより達成される。

以下添付する図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の詳細な説明図で、レーザ光をレチクル
のパターン面の裏側から、ｌくターン面で集光する様に
照射し１．Ｓターン面上を該照射光で走査するものであ
る。

第１図における走査光束のうちａはノ（ターン面にパタ
ーンが無く、透明な領域に当つ九場合を示しており、入
射した光は殆んど１．で示される方向に透過する。実際
には１□、＆ｓで示される様に硝子と空気の境界面で反
射する光もあるが、これらの光量は微小で影響は少なく
後述するように垂直入射させれば反射を軽減できる。

ｂはレチクルのパターンの有る領域に入射光束が集光し
ている場合を示す。この場合、入射光はクロム蒸着され
喪パターン部で強く反射され１．透過光は全く存在しな
い。これら照射光の走査に伴って、時系列で得られる反
射光、遭遇光を別々のフォトダイオード等で受光し九場
合のアナｐグ出力が第２図に示されている。更にレチク
ルのパターン向上にゴミが付着し九場合について考える
。

Ｃは焼付は時に問題となる不透過性のゴミがレチクルの
パターン面上、透明な領域に付着した場合を示す。

この場合、不透過性のゴミのため、透過光の出力は無く
、を九ゴミにより散乱されるため反射光（正反射光）の
出力４殆んど無い。すなわちパターン面に不透過性のゴ
ミがあると透過光、反射光ともその出力が無くなり、他
Ｏ領域と識別化される。

本発明は、この点を利用するものであり後述するように
両出力を比較して特に加算することにより更には論ｆｆ
ｌ和をとることにより不透過性のゴミの存在を検出する
ものである。

次Ｋ（ｌは、透過性のゴミがパターン面に付着し九場金
を示す。

この場合、透過光の出力は黴かに下がるだけで、ウニ八
に焼き付ける場合にはレジストを十分感光させ得る。

反射光についてはｂの様に強い反射があるわけではなく
、単に亀、より多小増える程度の出力しか得られない。

すなわちパターン面に透過性のゴミがあると、透過光の
出力は高く、反射光の出力は殆んど無い、透過光の出力
が鳥いにけに、この透過性のゴミの検出は本来不要であ
る。

次に・はパターンの上にゴミ（不透過性又は透過性）が
付着し九場合を示す。

この場合、パターン部がある丸め、照射光は強く反射さ
れ、ｂ１！：同様の反射光、透過光出力となり、ゴミの
有無が無関係となる。

ゴミがパターンの後にかくれても焼付けに影響を与えな
い為、この場合のゴミを検出するととは本来的に不要で
ある。

次にｆはレチクルの裏面にゴミが付着した場合を示す。

−ＰＫレチクルの裏面のゴミについては焼付は装置の光
学系の焦点深度外であり、ウエノ１上にはゴ１０形は焼
付けられない。

しかし％に大１！なゴミが付着した場合、レチクルを照
明する光量に影響を与え、照度むらＯ原因となる。

ｆはパターン裏面の比較的小さな（ｊｌ射光束に対して
）ゴミを示すが、パターン裏面では集光されておらず幅
広照射となっているため、透過光の出力が少し下がｈ１
１度であって、ｉ九反射党も無く、実質的にＩＬ、４０
場合とはぼ同様である。すなわち、このようなゴミ（不
透過性又は透過性）の検出社本来的に不要である。ｆの
ようなパターン裏面Ｏゴ（を許容する度合は、レーず光
束をパターンＩｉＫ集光させるレンズの開口数（ｍ、ム
）Ｋ関係し、開口数が大きい程幅広照射となり、より大
１１ゴ電を許容することとなる。

ｙ、ｈは、パターン裏面に許容できないような大きな不
透過性のゴミが付着した場合であって、ｆはパターン面
にパターンが無い場合、ｈはパターン面にパターンが有
る場合を示す。

ｆの場合、透過光の出力は殆んど無くなり、反射光の出
力も無い。

又りの場合、遭遇光の出力はゴミにより更にはパターン
によって完全く無くなり、反射光の出力はパターンで強
く反射されて４ゴ電によって遮げられるため低下する。

以上は各ゴミの態様についての透過光、反射光のアナー
グ出力の説明であり既述の如く、反射光出力が第２図（
ム）Ｋ％１＊透過党透過が第２図（１１）　Ｋ示される
。

以上のようなアナーグ出力を基にパターン画の不透過性
のゴミを検出することが可能である。

すなわち牙２図（ム）（Ｂ）０反射光出力及び透過光出
力を加′算すると、不透過性のゴ（がある所では反射光
出力、透過光出力が共に殆んど無く結果として出力和が
はぼ４を口となり、不透過性のゴミが無い所（出力和が
高い所）と識別化１れる。

要するに、第２図（すに示される反射光出力だけを用い
ると、透過性ｏ”：ｔｔとＯ識別化（０とｄ）が困難で
あり、を九才２図（’ＩＩ）に示される透過光出力だけ
を用いると、パターン部との識別化（Ｃとｂ）が困難で
Ｔｏゐが、本発明のよにより不透過性のゴミ部を抽出で
きる。

ところでアナーグ出力であると、パターンの有る所での
反射光出力（牙１図のｂＫ対応）より、パターンの無い
所での透過光出力（牙１図のａｉ（対応）が一般に高く
、反射光と透過光のアナ四グ出力和をとると、パターン
の有る所と、パターンの無い所で出力和に差が生じ、信
号の形状自体が複雑化し検出誤差要因となり得る。

にその論理和をとれば上述の問題が無く信号が単純化し
、不透過性のゴミが容易に精度曳く検出される。

なおレチクルの裏側に付着したゴミについては、牙１図
におけるｙ、ｈの如く大きく焼き付けに有害となるもの
について検出可能である。

レチクルの裏側に付着したゴミのうち小さなものは、た
とえ不透過性であっても前述したように何等問題となら
ず検出の必要性がない。

とζろで以上、透過出力と反射出力を加算することを述
べ九が、これ以外の出力比較、例えば両出力の差をとる
ことによりても欠陥検出は可能である。↑なわち差出力
にお叶る適宜なスライスレベル設定によって欠陥部のみ
抽出で龜る。しかしこの場合、信号の形状自体が複雑化
する。

以上、レチクルの表、裏面について示し丸が、両闇合わ
せて説明するとすれば第１図に示す橡に、この方法では
レチクルの裏面からパターン面で集光する様レーず６光
を照射し、かつ一方向く走査する。その反射光から「所
望パターン」＋「レチクルの裏面のパターンの上に付い
丸ゴ電（ｈの例）」の情報を、透過光からは「所望パタ
ーン」＋「レチクルのパタ〒ン面のゴミ（Ｃの例）」＋
［レチクルの裏面Ｏ透明な部分の上に付い九ゴ１（１０
例）」の情報をそれぞれ得ることができることを利用し
ている。二値化して論理和をとる場合、「所望パターン
」の情報については反射光を正論思とすれば、透過光に
は負論理で含まれている為論理和を取ることにより「所
望パターン」以外の情報、すなわち「ゴミ」だけについ
ての情報を得ることが出来る。

本発明は従って基準となるパターンとして、特別に用意
する必要もなく、隣接チップパターンと比較することな
しに不透過性のゴに等の欠陥を検出できる。基準となる
データがないということは高精度な位置合せを不要とす
ることである。又入射するビームを高速で走査させる事
により高速処理も可能となる。

以上により本発明では、クエハ焼き付は時に問題となる
不透過性のゴミ等の欠陥に対して、欠陥の有無、そのあ
る位置と大きさについて、レチクル裏表同時に検出可能
である。

ここでとの＊ｍを用い九本発明装置の実施例を牙４図に
示す。

レーザ１からのビーム１１はポリゴンミ２−２により一
方向に振られ、ｆ−９レンズ５、斜め入射の影響を補正
する収差補正板４を通り、レチクル裏ｒｆＪ９から入射
し、レチクルのノくターン面１０に集光する。これは例
えばポリゴンミラー２とレチクルをｔ−８レンズＳから
その焦点距離疋は離して設ける構＊によってなされる。

ｆ−９レンズ６の開口数は一般に焼き付は装置の光学系
に対応する様決められるが、この開口数により、パター
ン面１０上の最小検出欠陥サイズが決められる。

この開口数が大きければより小さなゴミの検出が可能と
なろう。

裏面９についた小さなゴミについては既述し友ように、
焦点８Ｎ度外となり、検出されないでそのまま露光に供
される。

ところでレチクルの厚さが変化した時、補正板４を動か
すことＫよりパターン面１０にレーザ光を集光させる様
、調整することが可能である。

本実施例でレーザ光がレチクルに対して斜入射している
のは第１図のａ、、ａ、０反射をなくすためで直線偏光
型のレーザを用い、Ｐ偏光としてブリユースクー角でレ
チクルに入射させることにより８／１１の高い検出が可
能となる。

パターン面１０からの反射光１２及び透過光１ｓ￥ｉ各
々集光レンズ５，６により集光され、光電変換素子７，
８により計算機内に取り込み処理される。

ここで矢印方向にステージを移動させればレチクル全面
の検査が可能となる。

第５図は本−発明の他の実施例の図で、照射が垂直入射
でなされるものである。

ここでは偏光ビームスグリツ′り１４と、Ｋ波長板１５
を用いることにより偏光を用いて反射光１２を効率夷く
取り込むことを可能としている。すなわちＰ偏光として
偏光ビームスプリッタ１４に入射するレーザビームは、
偏光ビームスプリッタ１４を完全く透過し、更Ｋｙ４波
長板１５を透過し、円偏光となり、レチクルのパターン
面１０で反射される光は再び阿波長板１５を通過し、今
度は８偏光となり、偏光ビームスプリッタ１４で完全に
反射され光電変換素子７に光量損失無く、堰り込まれる
。レチクル裏面９での反射は、４％前後で小さく、反射
光出力に殆んど影響しない。

第６図は本発明の牙Ｓの実施例の図で、パターン欠陥検
査を露光ステージｌンで行なえるようＫしたものである
。レチクル、マスタＯパターン欠陥検査を露光ステージ
■ン以外の所で行ないその後、無光ステージ璽ンへ搬入
すると、搬入過程で又紘搬入され先後にゴミの付着が考
えられ、そのまま放置して露光すると、歩留り低下の原
因となるが、本実施例の如く焼付は装置内に繰り入れる
ことにより更Ｋｆｒ丸な検査が可能となり、前述の問題
点は解決される。

ここで第６図（ム）は露光時を、第６図（１）は検査時
の系を示す。

第４！ｇｌ（ム）で２１は１光用光源、２２はシャッタ
ー、２５Ｆｉ＠明光学系（コンデンサレンズ）、２４は
レチクル（−スタ）、！Ｓは投影光学系、２４はクエハ
である。

露光時にはシャッター２２は開かれ露光用光源からの光
がレチクＡ／（マスク）２４に達し、レチクル（マスク
）２４のパターンが投影光学系２５によってウェハ２６
上に焼付けられる。

牙６図（Ｂ）で２７はレーザ、２８はビーム拡大用の顕
微鏡対物レンズ、２９社偏光ビームスプリッタ、ＳＯは
に波長板、５１はコリメータレンズである。ｓ２は建ツ
ー、５３は集光レンズで一体的にレチクル（マスク）２
４に沿って移動可能な移動光学系５４を構成する。

レーザ２７からのビーム（Ｐ偏光）は顕微鏡対物レンズ
２１１で絞られ偏光ビームスプリッタ２９を完全透過し
、％波長板５０を通過することにより円偏光とされコリ
メータレンズ３１を通過して＋！ｋＯ拡大され九平行光
束となる。

この平行光束はミラーＳ２で折り曲げられ、集光レンズ
５ｉＳＫよってレチクル（マスク）２４のパターン［（
すなわち下面）Ｋ集光される。

パターン面で反射される光祉上述の光路を逆に辿り、％
波長板ＳＯを再び通り、ａ偏光とされ、偏光ビームスプ
リッタ２９で完全反射されコリメータレンズＳ１０悠点
位置に設けられる光電変換素子５５に集められる。

一方パターン面を透過する光は投影光学系２ｓＫよって
、その結像位置に設けられる光電変換素子５４に集めら
れる。

移動光学系３４がレチクル（マスタ）２４に沿って矢印
の如く移動するとき、集光され九ビーム位置が破線のよ
うに移動することとなり、投影光学系によってその結像
位置が反転されるた・め光電変換素子３６を移動光学系
ｓ４と逆方向に同期させて移動していけば良い、なお検
査−には露光用光源２１からの光がレチクル（。

スフ）２４に入らぬようシャッター２２ｔｌｆ１じてお
く、１九検査時、露光用光源を電気的に断としても良い
。上述のゴミ検出光学系は、シャッター２２と照明用光
学系（コンデンサレンズ）２３０関に設けることも、更
にはＪｌｌＩｉｊ！用光学系（コンデンサレンズ）２５
を検査時、本来的位鷺より移動させて設けることも可能
である。

なお充電変換素子ｓ４としてＣＯＤその他長尺のゴミ等
の欠陥検出が可能なパターン欠陥検査第１図は本発明の
詳細な説明図、 第２図（ム）（Ｂ）は各々パターン向からの反射図 光、透過光のアナログ出力、 牙３図（ム）（Ｂ）は各々パターン面からの反射ｊ只 第３図（０）は両出力の論塩和ヤ 第４図は本発明の実施例で斜入射の図、Ｊ１１５図は他
の実施例で垂直入射の図、牙６図は露光ステージ薗ンで
欠陥検査する実施例の図で、 第６図（ム）（Ｂ）は各々露光時、検査時を示す。

図中 １　・・・し′−ず ２・・・ポリゴンミツ− ３・・・ｆ−θレンズ ４・・・収差補正板 ５．６・・・集光レンズ ７．８・・・充電変換素子 １０・・・パターン向 １２・・・反射光 １５・・・透過光 ２１・−・−光用光源 ２２・・・シャッター ２Ｓ　　・・・照明光学系（コンデンサレンズ）２４・
・・レチクル（マスタ） ２５パ・・投影光学系 ２６・・・クエハ ２７・・・レーず ２ｓ・・・顕微鏡対物レンズ ２！・・・偏光ビームスプリッタ ３０・・・％波長板 ５１・・・コリメータレンズ ５２　　・　・　・　−ミ　ラ　−　　　　　　　５５
・・・集光レンズ ５４・・・移動光学系 ５５．５６・・・光電変換素子 出願人　キャノン株式会社 ８４１１ｆｆｌ 第５図 仕〉 手続補正書（自発） 昭和５ｉ年６月１１日 特許庁長官　若杉和夫　　殿 ■、事件の表示 昭和５７年　特許願　　第　　４５７７７　　　号２　
発明の名称 パターン欠陥検査装置 ３　補ｉｒ：ａｆ：する者 事件との関係　　　　　　　特許出願人任　所　東京都
大田区下丸子３−３０−２名称　（＋００）キャノン株
式会社 代表者賀来龍三部 ４、代理人 居所　閏１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正の対象 明細書 ６補正の内容 明細書箱１６頁８行目と９行目の間に次の文章を追加す
る。

「なお、二値化回路以降の回路はディスクリートな回路
で構成する替りに電子計算機を使用すれば、二値化する
時の閾値の変更を容易に行えて便利である。

他方、光電変換した信号を二値化して論理和を取る時に
、同じ信号をＮ回取り込み、Ｎ回の信号の平均値を真信
号として使用する場合、精度は統計的にＮ缶内上するこ
とになる。信号取込みに要する時間は増加するが、精度
を向上させるのに有利である。第４図の信号処理回路は
この種の処理に適する。

信号を何回か取り込んで平均する場合、第３図に示す二
値化された信号を平均するよりも、第２図に示すアナロ
グ信号を平均する方が精度が高くなる。この利点を生か
す為、電子計算様に入力する際にはアナログ信号をサン
プル・アンド・ホールド回路で多値化し、ＡＤ変換回路
でビット信号化したものを使用する。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　ビー＾に対し反射性のある領域と、透過性のあ−る
   領域を有するレチクル、マスク等０パ手段と、 一パターン面からの反射出方及び透過出方を検出する手
   段と、前記反射出方、透過出方を比２　較して欠陥を検
   出子る手段を有することを請求の範囲第１項記載のパタ
   ーン欠陥検査装九五　前記反射出方、透過出方を加算し
   て欠陥を検出する特許請求の範囲第１項記載のパターン
   欠陥検査装置。 ４　反射出力及び透過出方を各々アナログ出方として検
   出する特許請求の範！２Ｉ牙１項記載のパターン欠陥検
   査装置。 ５　反射出力及び透過出力を各々デジタル出力として検
   出する特許請求の範囲第１項記載のパターン欠陥検査装
   置。 ＆　前記ビームが走査ビームである特許請求の範囲第１
   項記載のパターン欠陥検査装置。 ｌ　前記ビームがｔ−ｇレンズを介して走査される特許
   請求の範囲オ６項記載のパターン欠陥検査装置。 ８、　被検体が前記走査ビームの走査方向を横切る方向
   に移動可能である特許請求の範囲オ６項紀載のパターン
   欠陥検査装置。 ９　前記走査ビームがパターン面に対し斜入射する特許
   請求の範囲オ６項記載のパターン欠陥検査装置。 １α　前記走査ビームがパターン面に対し乗置入射する
   特許請求の範囲第６項記載のパターン欠陥検査装置。 Ｉｔ　　＠記走査ビーＡが偏光ビームである特許請求の
   範囲オ６項記載のパターン欠陥検査装置。 １２−　半導体焼付は装置におけるレチクル、ｉスり等
   のパターン欠陥検査装置において、露光用光源と、該元
   算光を選択的に鐘蔽する手段と、露光ステーションに配
   置されるレチクル、マスク等のハターン面にビームを集
   光させるビーム入射手段と、 パターン面からの反射出力及び透過出力を検出する手段
   と、 両出力を比較して欠陥を検出する手段を備えたことを特
   像とするパターン欠陥検査装置。 １五　前記ビームの開口数が半導体焼付は装置の投影光
   学系の開口数に対応して定められる籍杵請求の範囲ｆ１
   ２項記載のパターン欠陥検査装置。