JPS62159029A - レチクル・マスク欠陥検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体製造用レチクル・マスクの欠陥検査装
置に関し、特にレチクルやフォトマスクのパターンの異
常、ゴミ等の不透光性異物の付着など、欠陥発生の原因
となる異物を光学系を用いて検査する装置に関する。

［従来の技術］ 一般にＩＣＭ造工程においては、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装置（ステッパー
又はマスクアライナ−）の投影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
レジストを塗っであるウェハ上にパターンを転写する時
、ゴミなどの欠陥がレチクル、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ＩＣ製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してウ
ェハに所望のパターンを焼き付ける「ステッパー」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種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「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算機処理できる様、記憶させ
ておき、次にレーザー等で″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高い精度が要求される。

またｇｉ者の「隣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
検出するため、設計データ等の被検物取外の比較せられ
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ー
チクルに１チツプのパターンしか無い場合には原理的に
検査不能である。

これらの欠点を補う方式とし、第１１図に示すような斜
入射方式のものがある。つまりレチクル１０６に対して
レーザービームＬＳをスキャンミラー１１３からレンズ
１１４を通してハーフミラ−１１５により表裏両面へ導
き、ミラー１１６と１１７でそれぞれ低い斜め入射で照
射して、スキャンミラー１１３の回転によってレーザー
ビームをレチクル上でＢＩ　Ｂ２方向にスキャンし、そ
の反射光や透過光を光電センサ１１８．　１１９によっ
て受光し、これらの光電出力の増減により、或いはこれ
ら光電出力を比較させることによって、レチクルのパタ
ーンと異物の弁別を行なうものである。

しかしながら、このような斜入射の方式には次の様な欠
点がある。一般に、半導体焼付装置においてパターンの
転写を行なう時には、焼付光は概ね垂直に近い成る定っ
た角度でレチクルを照明する。この為、第１２図に示す
ように、レチクル裏面やペリクル１０７の表面上にある
異物Ｄ１〜Ｄ５のうち、パターン１０５の真上か真下に
ある異物Ｄ２とＤ４は焼付光１ｅによっては実質的にウ
ェハ上に転写されない。これに対して、焼付光Ｌｅの通
過していく部分にある異物Ｄ＋　、Ｄ３　、Ｄ５はウェ
ハ上に焼付けられて、回路パターンのショートをはじめ
とする悪影響を及ぼすことになる。この点、斜入射の場
合、第１２図かられかるように、パターン面とレチクル
裏面、ペリクル面で検査ビームＩｓのあたる位置が焼付
光１ｅの照射位置からずれる為に、本来、検出すべき異
物の光が検出されずに、逆に、検出不要な異物の光が検
出される事になる。

たとえば、第１２図で、透過光としては、パターン部１
０５の真上、真下にある異物Ｄ２　、Ｄ４の光は光電セ
ンサ１１９に到達するが、Ｄｌの光はパターン部１０５
に遮られてセンサ１１９には到達しない。

一方、反射光については、レチクル裏面上のＤ＋　。

Ｄｌからの光は光電センサ１１８に到達するが、ペリク
ル１０７上で検出されるべき異物Ｄ３からの反射光はパ
ターン部１０５に遮られて検出されない。

また、Ｄ５にいたっては、その入射光路中にパターン部
１０５がある為、入射光が全く到達しないといつた欠点
があった。

［発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、前述の従来技術の諸欠点を除去して、
特に斜入射方式の検査装置における異物検出率劣化を防
ぐため、レチクルまたはマスクが焼付工程で受ける焼付
は用光束に対して焼ｆ」パターンの欠陥原因となる異物
を確実に逃がさず検出することのできるレチクル・マス
ク欠陥検査装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明においては、前述の目的を達成するために、検査
用ビームに対して反射性および透過性の各領域を有する
レチクルまたはマスク等の対象物のパターンの異物を光
学的に検査する装置において、検査用ビームの光学系と
して、前記レチクルまたはマスクのパターンの転写に用
いる半導体焼付装置の焼付用光束の投影光学系と対応し
て前記対象物に対して前記焼付用光束の光路と略等しい
光路を設定可能な検査用ビーム光学系を設けてあり、ひ
とつの実施の態様においては、この検査用ビーム光学系
は、前記半導体焼付装置の焼付用光束の投影光学系と瞳
面を概ね合致させた検査用ビーム形成用光学系および検
出用光学系を備えている。

［作　用］ 本発明によれば、半導体焼付装置の投影レンズのもつ主
光線の傾き特性を考慮して、実際にレチクルまたはマス
クを照射する際の焼付光束と光路を合致さゼた検査光束
によりレチクル・マスクの異物検査を行なうものであり
、焼付光束にとって焼付パターンの欠陥原因となる異物
を逃がさず検出できるようになるものである。

本発明の好ましい実施例を示せば以下の通りである。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例を示し、レーザチューブ１
からのビームはポリゴンミラー２で偏向されてレンズ２
ａを通り、ハーフミラ−３と走査ミラー４で反射された
後、レンズ５の働きでレチクル６上に集光される。この
場合の走査は、ポリゴンミラーによりＢｌ　８２方向へ
、また走査ミラーによりＭＩ　Ｍ２方向へ行なわれる。

尚、レンズ２ａはポリゴンミラー２上のレーザービーム
の反射点を走査ミラー４上に結像する働きをもつ。

ここでレンズ５は、その主光線の傾き特性が、半導体焼
付装置の投影レンズのそれと同じか、またはそれにほぼ
等しくなるように設計されている。

すなわち、本発明の検査装置は特定の半導体焼付装置と
ペアを構成して使用され、対象の半導体焼付装置の投影
光学系に合わせてその検査光学系が調整される。

第２図は一般的な半導体焼付装置の構成図であり、照明
光学系Ｉｓと投影光学系ＰＳを備え、レチクル６は、ア
ライメントスコープＡｓから観察することによって投影
光学系ＰＳを通してウェハＷと位置合わせされ、その侵
、照明光学系のシャッタが開かれて紫外光によりパター
ンの転写が行なわれる。このとき重要なのは、投影光学
系ＰＳによる光線の傾き特性である。

一般の投影光学系ＰＳでは、第３図に示すように、像面
（レチクル）に対して光束の中心となる光線（主光線）
のなす角度θｍが画面内の像高によって変り、各像高に
対して照明系から到来する光束の角度も投影光学系のこ
の傾き特性に合致するように設定されている。従って第
４図に示すように、レチクル６の裏面（図では上側）で
パターン上にある異物Ｄ６も主光線の傾き各θｍ１によ
ってはウェハ上に転写されることになり、逆にペリクル
６ａ上でパターンの真下にある異物Ｄ７も同様の理由で
主光線の傾き角θｍ２によってはウェハ上に転写されて
しまう。

そこで本発明では、このような半導体焼付装置側での投
影光学系の傾き特性を考慮して、検査光束の光路も同じ
程度の傾き特性とし、両光路を実質的に合致させること
によって異物の検査もれを防ぐものである。

第１図に戻って、レンズ５は検査装置の投影光学系であ
り、前述のような傾き特性をもたせるには、例えば第５
図に示すように、像面（レチクル面）の近傍にフィール
ドレンズＬＦをもつ構成で実現できる。つまり、フィー
ルドレンズＬＦの位置においてはビームの光束が細いた
め、収差の発生をおさえて主光線の傾き０ｍを比較的自
由に変えて設定することが可能である。

以上のようにして第１図の検査装置では、レチクル６へ
入射する検査ビームの光路の傾き特性を、対象となる半
導体焼付装置のそれと同等に設定したうえで検査を行な
い得るようになっている。

検査ビームの受光方式としては、第１図ではレチクル６
で反射したビームを今度はレンズ５から走査ミラー４を
介してハーフミラ−３を通過させ、レンズ７ａを介して
光電センサ７に入射させており、この場合、光電センサ
７の受光面は、ポリゴンミラー２の反射点Ｐと共役な関
係に置かれる。

これにより光電センサ７の受光面上でビームは常に静止
し、そこで反射光の０次光或いは回折光の信号処理を行
なうことが可能となる。

第６図は本発明の第２実施例を示しており、ビームをレ
チクル６に集光するまでは第１図の例と同じである。こ
の実施例では受光系をレチクル６の透過側に配置した点
に特徴があり、レチクルを透過してきた各像点の主光線
を受光レンズ８で光電センサ９の受光面上に集光させて
いる。この受光レンズ８もレンズ５と同様にして実現可
能であることは述べるまでもなく、この受光レンズ８に
よって主光線の集まる面、すなわち瞳面上に光電センサ
９を置いて前述と同様の信号処理を行なう。

特に透過光を受光することによって、この実施例では、
第７図に示すようにパターンの裏側の焼付に支障のない
位置にある異物Ｄ８の光はパターンに遮られて光電セン
サ９に到達せず、したがって致命性でない異物は選択的
に検出しないことになり、工程上、これらを児分けるこ
とが不要となるので検査効率が向上する。

第８図は本発明の第３実施例を示し、実際の焼付位置お
いてレチクル６の異物検査を行う場合に適用した例であ
る、焼付装置の投影レンズ１０の各像高における主光線
の傾きと等しくなるようにレンズ５によって検査用ビー
ムを傾けてレチクル６に集光させるようにしてあり、レ
チクル６を透過した光は、焼付光と同じ光路で投影レン
ズ１０を通り、ウェハ面Ｗ上に結像する。即ち、例えば
レチクル上のＡ点がウェハ面上のＡ′点に一対応するこ
とになる。そこでウェハを除いた状態で、受光レンズ１
１と光電センサ１２を前述第６図の例と同様に配置し、
これにより検査用レンズ系の瞳面Ｐと投影レンズ１０の
瞳面ＰＴ、そして受光レンズ１１の瞳面（光電センサ１
２の受光面）とを共役関係にして瞳が合致するようにし
である。

この実施例では、実際の焼付位置で実際の焼付光束と同
じ光路の光束を用いて検査することにより、レチクル面
への異物の再付着の問題なしに、パターン真上の裏面上
の異物など致命的でないものを除いて、欠陥発生原因と
なる致命的な異物のみを選択的に検出できることになる
。

第９図は本発明の第４実施例を示しており、第１図の例
と第６図の例の折衷形式で、検査ビームの反射光と透過
光の双方を光電センサ７と９でそれぞれ検出するように
し、例えば特開昭５８−１６２０３８に示されたような
検出方式への適用を可能としたものである。

第１０図は本発明の第５実施例を示しており、この例で
はレチクル全体の検査のために、一方向についてはレー
ザービームを８＋　８２方向に走査することで行ない、
これと直角な３１３２方向はレチクル６を載せたステー
ジ１９を移動させて行ない、走査光学素子を半減して光
学系の構成を簡略化すると共に、ステージ１９を実際の
焼付のための露光位置に位置されて検査を終えることが
できるようにして、検査後にレチクルを移動させずにそ
のまま露光工程を行なうことで異物の再付着の可能性を
極力無くすようにしである。

以上に述べた実施例では、焼付光と検査光との主光線の
光路を合致させることについてのみ説明したが、本発明
の狙う効果を更に高めるには、両光束の開き角く開口数
）を合致させることもよく、本発明はこれを包含するも
のである。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明では焼付光束と同等の光路
の光束で異物の検査を行なうことができるので、レチク
ル裏面或いはペリクル面上の異物とパターンの位置関係
が焼付時と同じ関係で検査することができ、斜入射方式
の欠点である焼付られるべき異物を見落して焼付に影響
のない異物を検知してしまうというような問題がなくな
り、焼付に直接影響を及ぼす致命性の高い異物について
は逃がさず検出することができるようになり、致命的な
異物の検出率の向上により、特にステッパーにおいて製
品チップの歩留りの向上に多大に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は半
導体焼付ｉ置の一般的な構成図、第３図は投影光学系の
主光線の光路の傾き特性を説明するための光路図、第４
図は主光線の傾きと異物の転写との関係を示す光路図、
第５図は検査用投影レンズ系の構成例を示す説明図、第
６図は本発明の第２実施例を示す構成図、第７図はパタ
ーン部分の裏面に位置する異物を説明するための光路図
、第８図は本発明の第３実施例を示す構成図、第９図は
本発明の第４実施例を示す構成図、第１０図は本発明の
第５実施例を示す構成図、第１１図および第１２図は従
来例を示す構成図である。 １；レーザーチューブ、２：ポリゴンミラー、２ａ、７
ａ：レンズ、３：ハーフミラ−，４：走査ミラー、５：
検査用投影光学系くレンズ）、６：レチクル、６ａ：ペ
リクル、７．９．１２：光電センサ、８，１１：受光レ
ンズ、１０；焼付用投影レンズ、１９：ステージ。 Ｐ’ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査用ビームに対して反射性および透過性の各領域
   を有するレチクルまたはマスク等の対象物のパターンの
   異物を光学的に検査するものにおいて、検査用ビームの
   光学系として、前記レチクルまたはマスクのパターンの
   転写に用いる半導体焼付装置の焼付用光束の投影光学系
   と対応して前記対象物に対して前記焼付用光束の光路と
   略等しい光路を設定可能な検査用ビーム光学系を備えた
   ことを特徴とするレチクル・マスク欠陥検査装置。 ２、前記検査用ビーム光学系が、前記半導体焼付装置の
   焼付用光束の投影光学系と瞳面を概ね合致させた検査用
   ビーム形成用光学系および検出用光学系を備えてなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレチクル
   ・マスク欠陥検査装置。