JPS63241927A - マスク検査方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、集積回路の製造上において、回路パターン
をクエへに転写する工程に用いられるマスクに、該転写
に影響を及ぼす欠陥、例えば異物が付着しているかどう
かを検査するマスク検査方法に関するものである。

［従来の技術］ 集積回路パターンの微細化及び高密度化に伴い、近年縮
小投影型露光装置が多く使用されるようになってきた。

この種の装置においては、レチクルと呼ばれるマスク上
のパターンを、例えば１１５や１／ｌＯの大きさに縮小
して所定基板上に投影する。

このため、レチクル上のゴミ等の異物も縮小されるので
、小さな異物は転写されないが、ある一定値以上の大き
さと光学的濃度を持った異物は、繰返し露光のすべての
焼きつけ時に、ウェハ上に転写されてしまうという欠点
があった。

この欠点を補うため、古くは、テスト的にウェハに焼付
けられたレジスト像をオペレータが顕微鏡を用いて観察
し、異物の転写の有無を確認をしていた。

しかしこの方法では、レチクル１枚当りの検査に、最大
２〜３時間を要する非常に眼の疲れる作業が要求され、
異物の転写を見逃すことも有り得る。

この問題を解決するために、近年、レーザスポットをレ
チクル上で走査して散乱光を検出し、異物の有無や大き
さを判別する方法が提案された（例えば特開昭５８−６
２５４４号）。

この検査方法では、検査時間が短くかつ自動検査も可能
であり、転写の可能性のある大きさを持った異物はほと
んど全部検出できる。

しかし、この検出方法では、異物と回路パターンのクロ
ム層とを弁別する能力が高いため、逆にレチクルに平坦
に付着した異物に対しては、その面積が転写する程大き
くなるに従って、クロム層と誤判断されることとなり、
その検出ができなくなる可能性がある。

またこの方法では、クエへ等のレジスト層に転写したパ
ターンを直接検査するわけではなく、少しでも転写の可
能性のある大きさの異物はすべて検出される。このため
、転写に影響しない程の小さな異物まで検出が行われて
、結果的に必要以上に１ｇ、シいレチクル清浄度を要求
していた嫌いもあった。

これに対して最近では、以上のような検査方法とは全く
異なる検査方法として、検査すべきレチクルと明暗部を
反転したレチクルを、同一感光材に重ね合わせて転写し
て、現像後残った感光材の斑点状のパターンの有無を検
査することにより検査を行う方法が、特開昭６０−３６
３１号公報。

特開昭６０−７１２９号公報、特開昭６０−１１８４４
号公報等に開示されている。

例えば、特開昭６０−３６３１号公報に開示されている
方法では、検査対象のポジないし正転パターンが形成さ
れているレチクルの他に、該パターンに対してネガない
し反転の関係にあるパターンが形成されたレチクルが用
意される。

フォトレジストが塗布されたウェハには、まずマークレ
チクルを用いて位置合せ用のマークが形成される。

次に、かかる位置合せ用のマークを利用して反転レチク
ルの位置合せが行なわれ、反転レチクルのネガパターン
の転写が行われる。

更に、上記位置合せ用のマークを利用して正転レチクル
の位置合せが行なわれ、正転レチクルのポジパターンが
反転レチクルのネガパターン上に重ね合せて転写される
。このとき、ウェハ上の適宜位置に、正転レチクルのポ
ジパターンのみの転写も行われる。

以上の操作の後、レジストに対する現像処理が行われ、
残ったレジストの斑点状のパターンの有無の検査が、複
数の重ね合せ転写領域に対して行なわれる。この結果、
各重ね合せ領域の共通する位置に現れた残存レジストが
、ポジパターン転写領域にも存在する場合には、正転レ
チクルの透明部に異物が付着していると判断される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、以上のような従来の技術においては、Ｌ
ＳＩなどの製造に使用される本来のマスクの他に、明暗
の反転したマスクを用意する必要がある。

このために、検査工程が複雑となフてコストが上昇し、
またマスク管理上の手間もかかるという不都合がある。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、そ
のパターンの明暗を反転しないマスクを用いて、良好に
パターンの欠陥、例えば異物の検出を行なうことができ
るマスク検査方法を提供することを、その目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段〕 この発明は、イメージリバーサル可能なレジスト層を所
定基板上に形成するとともに、該基板上の複数の位置に
被検査マスクのパターンを転写する工程と、該工程によ
ってレジスト層に転写されたパターンの反転を行なう工
程と、前記被検査マスフと同一のパターンを有する比較
マスクのパターンを、前記基板上に転写された被検査マ
スクのパターンに各々重ね合わせて転写する工程と、前
記基板における被検査マスクの少なくとも１つのパター
ン転写領域に対して、−緑露光を行なう工程と、基板上
のレジスト層をポジ現象する工程とを有することを技術
的要点とするものである。

［作用コ 上記問題点の解決のため、この発明では、被検査マスク
と全く同一の設計パターンを有する比較マスクが用意さ
れる。

これらのマスクのうち、一方のマスクパターンにはイメ
ージリバーサルの処理を行ない、他方ののマスクパター
ンにはイメージリバーサルを行なわないで、同一ウェハ
上に重ね合わせ露光によるパターン転写が行なわれ、そ
の後ポジ現像が行なわれる。

このため、最初のマスクパターンに、不透過性欠陥が存
在すると、現像後にかかる欠陥部分のみがレジストパタ
ーンの抜けとして現れることとなり、これによって欠陥
検出が行なわれる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。

（第一実施例） まず、この発明の第一実施例について説明する。第１図
には、かかる実施例のマスク検査方法を実施するのに適
した、縮小投影型露光装置の主要部の全体斜視図が示さ
れている。

この第１図に示されている状態では、マークレチクルＲ
１が投影レンズの上方に配置されている。このマークレ
チクルＲ１は、レジストを塗布した対象物に、あらかじ
め適宜の位置合せ用マークのみを転写する工程において
使用されるものである。

第２図には、マークレチクルＲ１の一例の平面図が示さ
れており、レチクルアライメント用のマークＲＭＩ、Ｒ
Ｍ２が各々隅部に形成されている。

そして、そのマークレチクルＲ１上の転写領域ＦＡＩの
中心０を原点とする直交座標系ＸＹを定めたとき、マー
クＲＭＩがＹ軸上に、マークＲＭ２がＸ＠上に位置する
ように、配置が定められている。

また、このマークレチクルＲ１には、対象物に転写すべ
き３つのマークＭＸ、ＭＹ、ＭＯのみが、上記転写領域
ＰＡＩ内の周辺に設けられている。

これらのうち、マークＭＹとＭＯは、座標系ＸＹのＸ軸
と平行な線上に各々位置するように、転写領域ＰＡＩ内
の離れた２ケ所に設けられている。他方、マークＭＸは
、Ｘ軸と直交するＹ軸と平行な線上に位置するように設
けられている。

以上のように配置された３つのマークＭＸ。

ＭＹ、ＭＯは、例えば、いずれも斜めハツチング状の格
子構造のパターンとなっている。

次に、マークレチクルＲ１に形成されたマークＲＭＩは
、不図示の光源側（上方）に配置されたレチクルアライ
メント顕微鏡２によって観察され、マークＲＭ　２は、
レチクルアライメント顕微鏡３によって観察されるよう
に構成されている。

前記レチクルアライメント顕微鏡２は、ミラー２ａ、対
物レンズ２ｂ、ハーフミラ−２Ｃ等によって構成されて
おり、レチクルアライメント顕微鏡３は、ミラー３ａ、
対物レンズ３ｂ、ハーフミラ−３ｃ等によって構成され
ている。

なお、ハーフミラ−２ｃ、３ｃは、照明光を対物レンズ
２ｂ、３ｂに各々導くものである。

以上の２つのレチクルアライメント顕微鏡２゜３は、各
々マークＲＭ１．ＲＭ２の観察像の位置合わせを行なう
ための基準を各々備えている。そして、マークレチクル
Ｒ１を、回転を含めて２次元的に移動させるレチクル駆
動部４は、２つのレチクルアライメント顕微鏡２．３の
各基準とマークＲＭＩ、ＲＭ２との各変位が、ともに減
少するようにマークレチクルＲ１を移動させる機能を有
する。

かかるレチクル駆動部４の動作の結果、マークレチクル
Ｒ１の露光装置に対するアライメントが達成され、投影
レンズ１の光軸ｌが、マークレチクルＲ１の中心Ｑを通
るように位置づけられるようになっている。

一方、投影レンズ１の直下には、通常ウェハＷが送り込
ねるようになっており、レチクル上のパターンがウェハ
Ｗの表面に投影されるようになっている。

このウェハＷは、２次元移動ステージ５の上に載置され
ており、駆動部６によって、図示する直交座標系ｘｙの
ｘ、ｙ方向に各々移動可能である。

また、移動ステージ５には、ウェハＷを吸着固定すると
ともに、該移動ステージ５に対してｘｙ平面内で回転可
能なウェハホルダ５ａが設けられている。

更に、かかる移動ステージ５の所定の原点、例えば投影
レンズ１の光軸ｌに対する２次元的な位置は、座標位置
測定器７によって計測されるようになっている。

座標位置測定器７としては、例えばレーザ干渉計が用い
られ、移動ステージ５の移動量が、Ｘ。

ｙの両方向に関して各々測長されるようになっている。

次に、上述した投影レンズ１の周辺には、２つのウェハ
アライメント顕微鏡８．９が各々配置されている。

まず、ウェハアライメント顕微鏡８は、その先軸か投影
レンズ１の光軸λと平行になるように定められ、かつそ
の先軸（又は観察中心）は、光軸Ｕが原点を通るように
定められた座標系ｘｙのｙ軸と交差する如く位置するよ
うになっている。

他方、ウェハアライメント顕微鏡９は、その先軸が投影
レンズ１の光軸Ａと平行になるように定められ、かつそ
の先軸（又は観察中心）は、座標系ｘｙのｙ軸と交差す
るように位置するようになっている。

また、ウェハアライメント顕微鏡８は、ウェハＷ上のマ
ークを観察してウェハＷのＸ方向の位置を検出するもの
であり、ウェハアライメント顕微鏡９は、ウェハＷ上の
マークを観察してウェハＷ　ｔり　ｙ方向の位置を検出
するものである。

なお、レチクルアライメント顕微鏡２，３及びウェハア
ライメント顕微鏡８，９は、肉眼による観察以外に、各
々マークの観察像とスリットとを相対的に振動させて、
その振動中心（前述した基準、あるいは観察中心に該当
）とマーク像との変位を光電的に検出するような光電顕
微鏡としての機能も備えている。

特にウェハアライメント顕微鏡８．９は、上記光電顕微
鏡に代えて、レーザ光のスポットをウェハＷ上で微小振
動させ、このときにウェハＷ上のマークから生じる散乱
光や回折光を光電検出することによって、レーザ光スポ
ットの振動中心に対するマークの変位を検出する、いわ
ゆるレーザ走査型顕微鏡としてもよい。

次に、第３図には、ウェハＷに転写すべき本来のパター
ン、すなわちＬＳＩ等製造用の回路パターンが形成され
た被検査レチクルＲ２の一例の平面が示されている。

第３図において、被検査レチクルＲ２の転写領域ＰＡ２
の大きさは、マークレチクルＲ１の転写領域ＦＡＩの大
きさと同一であり、被検査レチクルＲ２にもマークレチ
クルＲ１のレチクルマークＲＭＩ、ＲＭ２と同様にレチ
クルマークＲＭＩ。

ＲＭ２が各々形成されている。

第３図中、斜線部は、クロム層を蒸着した遮光部であり
、その他の部分は、透光性のガラス材の部分である。

また、ＰＡは透過部に付着したゴミ等による不透過部で
あり、これがウェハＷ上に転写される場合に、本実施例
においてその存在を検出しようとするものである。

次に、第４図には、上述した被検査レチクルＲ２と同一
のパターンが形成されている比較レチクルＲ３が示され
ている。

一般に異物がレチクルに付着するどいフても、相当の洗
浄や、無慶の良好な環境内でその取扱いが行なわれてい
るため、異物のサイズは小さくその数も少ない。また、
被検査レチクルＲ２の光透過部分に異物があっても、比
較レチクルＲ３の同一場所に、被検査レチクルＲ２上の
異物を全部覆ってしまうことはない。

なお、この明細書では、レチクル（又はマスク）をパタ
ーンか描かれた透明基板の単体として扱うのはもちろん
のこと、その基板に防塵用の薄膜を形成した全体のこと
もレチクル（又はマスク）と呼ぶこととし、マスクとい
うときは、レチクルを含めるものとする。

次に、以上のような第１実施例による検査手順を、上述
した図面の他に、第５図〜第８図を用いて説明する。な
お、第８図には、検査手順全体がフローチャートとして
示されている。

（八）アライメント用のマーク形成 最初に、第８図ステップＳＡに示すアライメント用のマ
ーク形成工程について説明する。

まず、５ｉ０２（酸化シリコン）やクロム等の薄膜層１
１０がその表面に形成されたウェハＷに、ポジティブな
感光材の塗布が行なわれ、表面に均一なポジ・レジスト
層１００が形成された後、所定のベーキングが行なわれ
る。

そして、そのウェハＷは、第１図に示すように、露光装
置のウニ八ホルダ５ａ上に載置される。

このとき、該ウェハＷ周辺の切欠き部、すなわちオリエ
ンテーションフラットを用いて、ウェハホルダ５ａに対
するウェハＷの位置決めが行なわれる。

本実施例では、オリエンテーションフラットの方向が、
移動ステージ５のＸ軸に対する移動方向と一致するよう
に、かかる位置決めが行なわれる。

一方、第２図に示したマークレチクルＲ１は、第１図の
ように、露光装置に対する所定の位置決めが行なわれて
配置されている。

そこで、座標位置測定器７の測定値に基づいて駆動部６
を作動させ、移動ステージ５を所定ピッチだけｘｙ方向
にステップ移動させては、マークレチクルＲ１の転写領
域ＦＡＩを一定時間照明する動作を繰り返し、第５図（
Ａ／）に示すように、マークレチクルＲ１中のマークＭ
Ｘ、ＭＹ、ＭＯに相当する光束Ｌｍのみを、ウェハＷ上
のポジ・レジスト層１００に照射する。

これによって、ポジ・レジスト層１００には、マークＭ
Ｘ、ＭＹ、Ｍθの縮小された潜像が形成される。

次に、このウェハＷをウェハホルダ５ａから取りはずす
とともに、ポジ・レジスト層１００の現像を行なうと、
第５図（Ｂ）　　に示すように、マークＭＸ、ＭＹ、Ｍ
Ｏの潜像部分に相当するレジストか除去され、マークＭ
Ｘ、ＭＹ、Ｍθに対応したマークＡか凹部として現われ
る。

このマークＡは、ウェハＷ上では、第６図に示すように
、マークＭＸ、ＭＹ、Ｍθの各々に対応するマークＡＸ
、ＡＹ、Ａθを含み、チップに対応する各転写領域ない
しショット領域毎に各々形成される。

もちろんマークＡＸ、ＡＹ、Ａθのいずれも、斜めハツ
チング状の格子構造を各々備えている。

次に、以上のようなウェハＷに対してエラチンフカ行な
われ、薄膜層１１０のアライメントマークＡに相当する
部分が取り除かれて、マークＡＸ、ＡＹ、Ａθがウェハ
Ｗ上の凹凸として形成される。

以上のようにして、ウェハＷ上の複数の転写領域に、ア
ライメント用のマークが形成されることとなる。

（Ｂ）被検査レチクル、ウェハのセット次に、第８図ス
テップＳＢ、ＳＣに示す被検査レチクル、ウェハのセッ
ト工程について説明する。

まず、マークレチクルＲ１が露光装置から取り出され、
そのかわりに第３図の被検査レチクルＲ２が、マークＲ
ＭＩ、ＲＭ２による露光装置に対する位置決めが行なわ
れてセットされる。

一方、第６図に示したウェハＷ上には、イメージリバー
サル処理の可能なレジスト（例えばエキスト社製のＡＺ
−５２００シリーズ等）が一様の厚さで塗布されてレジ
スト層１２０が形成され、−更に所定のベーキングが行
なわれた後、再びオリエンテーションフラットによる位
置決めが行なわれて、ウニ八ホルダ５ａ上にセットされ
る。

ところで、ウェハＷがウェハホルダ５ａにセットされて
真空吸着された状態では、露光装置に対するウェハＷの
位置が、マークレチクルＲ１を転写したときの位置に対
して、微少量ではあるがずれているのが普通である。

そこで次に、ウェハＷを、ウェハアライメント顕微鏡８
．９を用いて露光装置に対し位置決めする。

この位置決め方法に関しては、例えば特開昭５６−１０
２８２３号、特開昭５７−８０７２４号に詳細に開示さ
れているので、ここでは簡単に説明する。

まず、ウェハＷのオリエンテーションフラットと平行な
Ｘ方向に延びた特定の線上に形成された複数のマークＡ
Ｙ、Ａθのうち、ウェハＷの周辺側、または両端の２つ
のマークＡＹ、（又はマークθ）を用いてウェハＷの回
転誤差とＸ方向の位置を各々検出する。

それには、ウェハＷ上の左端のマークＡＹが、ウェハア
ライメント顕微鏡９のＸ方向の観察中心と一致するよう
に、移動ステージ５を移動する。

その後、８勤ステージ５をＸ方向に移動させ、ウェハア
ライメント顕微鏡９によってウェハＷ上の右端のマーク
八〇を観察する。

そして、その位置からマークＡθがウェハアライメント
顕微鏡９のＸ方向の観察中心と一致するまで、移動ステ
ージ５をＸ方向に移動させる。

このとき、移動ステージ５のマークＡＹからマークＡθ
までのＸ方向の移動量と、マークＡθをウェハアライメ
ント顕微鏡９で一致させるまでのＸ方向の移動量とを、
各々座標位置測定器７て検出することによって、ウェハ
Ｗの座標系ｘｙに対する回転誤差が求められる。

この回転誤差は、ある範囲内までは予めウェハホルダ５
ａの回転によって修正されているが、さらに精密な回転
誤差の補正は、例えは特開昭５７−８０７２４号に開示
されている方法によって可能である。具体的には、露光
時における移動ステージ５のステッピング送りの再に、
ウェハＷの微小な回転量だけ回転した座標系を座標系ｘ
ｙに対して設定し、この座標系に従って移動ステージ５
を位置決めすることによって、かかる回転誤差の補正を
行なうことができる。

次に、以上のようにしてウェハＷ（７）座標系ｘｙに対
する回転量が検出されると、ウェハＷ上の左端のマーク
ＡＹがウェハアライメント顕微鏡９のＸ方向の観察中心
と一致したときのＸ座標値が求められ、ウェハＷ上の特
定の１つのマークＡＸをウェハアライメント顕微鏡８の
Ｘ方向の観察中心と一致させて、その時のＸ座標値が求
められる。

これによって、投影レンズ１の光軸りに対するウェハＷ
のｘｙＸ方向位置関係が正確に定められる。

（Ｃ）露光 次に、第８図ステップＳＤに示す露光工程について説明
する。

まず、上記工程によって先に転写されたマークＡＸ、Ａ
Ｙ、Ａθに合わせるように、マークレチクルＲ１の露光
時と同様のピッチで駆動部６と座標位置測定器７によっ
て移動ステージ５がステップ送され、被検査レチクルＲ
２の転写領域ＰＡ２の照明が繰り返されて、ウェハＷ上
に順次パターンの転写が行なわれる。

この際、マークＡＸ、ＡＹ、Ａθが転写領域ＰＡ２の投
影像の周辺に位置するように必要な位置決めが行なわれ
、マークＡＸ、ＡＹ、Ａθが露光されないようにする。

このときの被検査パターンの露光の様子は、第５図（Ｄ
）に示されており、被検査レチクルＲ２の透明部を通っ
た光束Ｌｍがレジスト層１２０に照射され、被検査パタ
ーンの縮小された潜像がレジスト層１２０に形成される
。

かかる場合において、被検査レチクルＲ２の透明部に異
物が付着していなければ、レジスト層１２０上で光束Ｌ
ｍの照射を受けた部分を除いて、それ以外全てに光束Ｌ
ｍが照射され、正転パターンの縮小された潜像が形成さ
れる。

しかし、かかる透明部に異物が付着していると、その異
物が照明光を遮光してしまい、第５図（１１，）に示す
ように、光束Ｌｍ中に異物に応じた暗部Ｄｍが生じる。

この口音部Ｄｍは、レジスト層１２０に感光部を形成し
ない。

すなわち、レジスト層１２０中に、被検査レチクルＲ２
上に付着した異物のみによる来露光部が生じることとな
る。

（Ｄ）イメージ反転レジスト処理工程 次に、第８図ステップＳＥに示すイメージ反転レジスト
処理工程について説明する。

まず、上記処理後のウェハＷは、ウェハホルダ５ａから
はずされ、所定の加熱処理（１２０°〜１３ｏ°て２〜
３分）か行なわれる。

この処理により、レジストの露光光照射部分が硬化し、
結果的にネガレジストと同様に作用して、いわゆるイメ
ージリバーサルが生じる。

（Ｅｌ　比較レチクルセット、重ね露光次に、第８図ス
テップＳＦ、ＳＧに示す比較レチクルセット、重ね露光
工程について各々説明する。

まず、露光装置にセットされている被検査レチクルＲ２
を取出し、次に、マークＲＭＩ。

ＲＭ２による露光装置に対する位置決めを行なって、比
較レチクルＲ３がセットされる。

この時点で、比較レチクルＲ３は、移動ステージ５上の
ウェハＷに対し、露光装置本体を介してマークＡＸ、Ａ
Ｙ、Ａθを基準に間接的に位置合わせされたことになる
。

そして、先に転写された被検査レチクルＲ２の、パター
ンの硬化像に、比較レチクルＲ３のパターンの投影像が
重ね合わせられるように、被検査パターンのステップ露
光位置と同じ位置に移動ステージ５の８勤が行なわれ、
比較レチクルＲ３の転写領域ＰＡ２の照明が繰り返され
る。

なお、この場合も、マークＡＸ、ＡＹ、Ａθが露光され
ないようにする。この時の露光の様子は、第５図（Ｅ）
　　に示されている。

また、この比較パターンのステップ露光の際、予めマー
クＡＸ、ＡＹ、Ａθが設けられたウェハＷ上の１つの転
写領域には、比較パターンの投影露光を行なわないよう
にする。

月生二二罫」Ｌ光 次に、第８図ステップＳＨに示す一様露光工程について
説明する。

まず、上述した工程で使用された比較レチクルＲ３が露
光装置から取り外され、次に、比較パターンが存在する
投影領域ＰＡ２以外の部分に適宜のブラインドが施され
る。すなわち、投影領域ＰＡ２の部分を露光光が照射す
るように調整が行なわれる。そして、かかる調整の後、
比較レチクルＲ３か再び露光装置にセットされ、露光光
のシャッタ（図示せず）の開閉が行なわれて、ウェハＷ
の一様露光が行なわれる。

（Ｇ）ポジ現像レジスト処理 次に、第８図ステップＳＩに示すポジ現像レジスト処理
工程について説明する。

まず、ウェハＷがウェハホルダ５ａから取り外され、ポ
ジレジストとして現像が行なわれる。

すると、硬化していないレジストの部分で露光されるの
は、被検査レチクルＲ２の転写時に暗部Ｄｍとして生じ
た部分Ｑ１のみであり、ポジレジストとしての現像後は
、第５図（Ｆ）に示すように、レジスト１２０のＱｌに
相当する部分に抜き部分Ｑ２が生じる。

（ｌｌ）パターン比較検査 次に、第８図ステップＳＪに示すパターン比較検査工程
について説明する。

第５図（Ｆ）　　に示すレジストパターンを後に述べる
ような方法で検査してもよいが、好ましくは以下に述べ
るような同図（Ｇ）　または（旧のパターンを用いた方
が検査し易い。

まず、同図（Ｆ）のレジスト１２０をマスクとして薄膜
層１１０に対するエツチングを行ない、露出部分のレジ
スト１２０を除去すると、同図（Ｇ）　　に示す状態の
ウェハＷが得られる。

また別のプロセスにより、まず、同図（Ｆ）のレジスト
１２０をマスクとしてその上に薄膜を形成して、レジス
ト１２０の抜は部分Ｑ４に薄膜を形成しく同図（Ｈ）参
照）、次にレジスト１２０を峰去すると、同図（１）の
ように異物の部分のみに突部分Ｑ５が形成される。

以上いずれかのプロセスによって現像の終了したウェハ
Ｗの表面には、例えば第７図に示すようなパターン群が
形成される。

第７図には、マトリックス状に配列された代表的な６つ
の転写領域ＳＯ〜Ｓ５のパターンが示されている。

これらのうち、転写領域ＳＯには、被検査レチクルＲ２
の被検査パターンのみが転写されているものとし、他の
５つの領域３１〜Ｓ５には、被検査パターンと比較パタ
ーンとが重ね合わされて各々転写されているものとする
。

そして、６つの領域５ｏ−３５は、ウェハＷ上に定めた
直交座標系αβに対して、一定ピツチで位置しているも
のとする。

被検査レチクルの異物検査は、これらの領域３１〜Ｓ５
を各々観察して、各領域中の同一位置に共通するパター
ンが存在するか否かを確認することから始められる。

その結果、もし共通の位置に同一形状のパターンがなく
、ランダムな位置に残存パターンがある場合は、例えは
露光前のウェハＷのレジスト上にゴミが存在したり、あ
るいは現象工程のときにレジストの微粒が付着したもの
と考えられる。従って、被検査レチクルＲ２上の対応す
る位置には、異物が付着していないと判断することがで
きる。

これに対し、図示するパターンＰ１〜Ｐ５が同一であり
、領域８１〜Ｓ５中の共通する位置に共通するパターン
か存在すると確認された場合には、他の転写領域ＳＯ中
の該当する位置に同様のパターンがあるか否かが調べら
れる。

その結果、領域ＳＯの被検査パターン中で、上述したパ
ターンＰ１〜Ｐ５と共通する位置に、共通するパターン
ＰＯが存在する場合には、被検査レチクルＲ２の透明部
に異物が存在するものと判断される。

なお、被検査レチクルＲ２の不透明部に異物が存在して
も、そのパターンがウェハＷ上に投影されるわけではな
いので、該不透明部における異物の有無を検査する必要
はない。

次に、以上のようなウェハＷ表面のパターン比較検査を
行なうための検査装置について説明する。

検査装置の例 第９図には、かかる検査装置の一例が示されている。こ
の図において、光源２０は、ウェハＷの表面を斜めに照
明するもので、ウェハＷからの照明光は、対物レンズ２
１．ミラー２２を介してテレビカメラ２３に入射するよ
うになっている。すなわち、テレビカメラ２３によって
、ウェハＷの表面を観察できるようになっている。

テレビカメラ２３のビデオ信号出力側は、モニタテレビ
２４及び処理装置２５に各々接続されており、ウェハＷ
表面の映像がモニタテレビ２４に映されるとともに、処
理装置２５によって上述した検査処理が行なわれ、被検
査レチクルＲ２上の異物の有無か検査されるようになっ
ている。

また、この検査装置には、第１図と同様に、ウェハｗｆ
！−＠ｉして２次元牙多動するステージと、座標位置測
定器と、ウェハアライメント顕微鏡８゜９と同様の２つ
のアライメント顕微鏡とが各々設けられている（いずれ
も図示せず）。

これらのアライメント顕微鏡は、前記対物レンズ２１の
光軸に対し、投影レンズ１の光軸とウェハアライメント
顕微鏡８．９との位置関係と同様の関係で配置されてい
る。また、テレビカメラ２３による観察範囲は、例えば
ウェハＷ上の転写領域中の局所的な部分となるように定
められている。

次に、以上のような装置の動作について説明する。まず
転写領域Ｓｌ（第７図参照）を検査する場合、上記検査
装置のｙ方向のアライメント顕微鏡（以下、「ｙ顕微鏡
」という）の光軸がマークＡＹＩと一致するように、ス
テージの移動が行なわれる。

そして、その先軸とマークＡＹＩが一致したとき、座標
位置測定器のｙ方向の測長を行なうレーザ干渉計の位置
計測用カウンタ（以下、「ｙカウンタ」という）に、ｙ
顕微鏡の光軸と対物レンズ２１の光軸との間隔に相当す
る値がプリセットざれる。

更にステージを移動させて、検査装置Ｘ方向のアライメ
ント顕微鏡（以下、「Ｘ顕微鏡」という）の光軸と、マ
ークＡＸＩとを一致させる。

そしてこの時、Ｘ方向の測長を行なうレーザ干渉計の位
置計測用カウンタ（以下、「Ｘカウンタ」という）に、
Ｘ顕微鏡の光軸と対物レンズ２１との間隔に相当する値
がプリセットされる。

以上の操作によって、ウェハＷ上の座標系αβ１がステ
ージの移動座標系と１対１に対応付けられたこととなる
。

すなわち、ＸカウンタとＸカウンタの内容が共に雫にな
るようにステージの８勅が行なわれると、対物レンズ２
１の光軸が座標系αβ１の原点を通るように、ウェハＷ
が位置付けられる。

以上の位置合せ操作の後、転写領域Ｓ１のテレビカメラ
２３の観察範囲がステップ走査されように、座標系αβ
１に従りてステージの移動が行なわれる。

テレビカメラ２３の観察範囲中にパターンＰ１が存在す
ると画像信号レベルが変化するので、処理装置２４によ
ってそのレベル変化が検出されるとともに、そのときの
Ｘカウンタ、Ｘカウンタの内容が残存パターンＰ１の座
標値として記憶される。

以上の動作は、転写領域８２〜Ｓ５についても同様に繰
り返される。

次に、５つの転写領域５１〜Ｓ５中であって、所定の誤
差範囲内の値に納まっている共通の座標値の検索が行な
われる。これによって、パターンＰ１〜Ｐ５の座標値（
ｘｐ、ｙｐ）が求められる。

次に、ｘ、Ｘ顕微鏡によフて転写領域ＳＯのマークＡＹ
Ｏ，ＡＸＯを位置合わせし、Ｘカウンタ、Ｘカウンタを
プリセットし、対物レンズ２１の光軸が座標系αβＯの
原点を通るようにステージを位置決めしたとき、Ｘカウ
ンタ、Ｘカウンタがともに平になるようにする。

そして、Ｘカウンタ、Ｘカウンタによる座標値が先に求
めた座標値（ｘｐ、ｙｐ）になるようにステージを位置
決めすれば、転写領域ＳＯ中のパターンＰＯがモニタテ
レビ２３によって確認されることとなる。

従って、検出されたパターンＰＯの座標値（ｘｐ、ｙｐ
）に基づいて、被検査レチクルＲ２上の対応する位置を
顕微鏡等で観察することにより、最終的に異物の付着の
確認が行なわれる。

確認された異物が、半導体デバイスの機能に影響を与え
ない場合には、その被検査レチクルＲ２を用いて所定パ
ターンの半導体ウェハ上への転写が行なわれる。

しかし、不都合の生じるような異物が発見された場合に
は、その被検量レチレクルＲ２は、洗浄工程に戻されて
洗浄後再度異物検査を行なうか、又は同一パターンを持
った別のレチクルの異物検査を行なって、いずれかのレ
チクルに異物のないことを確認してから、該パターンの
半導体ウェハに対する転写が行なわれる。

以上説明したように、この発明の第一実施例では、あら
かじめウェハ上に設けたマークを、縮小投影型露光装置
のオフ・アクシスのウェハアライメント顕微鏡を使用し
てアライメントすることとした。

しかし、その他の例として、ウェハ上のマークが投影レ
ンズ１によってレチクルに逆投影された像とレチクル上
のマークとを位置合わせする、いわゆるＴＴＬ方式の位
置合わせ装置を用いて、レチクルの転写領域の投影像と
ウェハ上の転写領域とを直接位置合わせするようにして
もよい。

このようにすると、ウェハＷ上の各転写領域毎の合わせ
精度が、オフ・アクシス方式の位置合わせ精度よりも向
上する可能性がある。

いずれにしても、レチクルとウェハとが直接又は間接的
に位置合わせできればよく、使用する露光装置に適した
位置合わせがてきるように、ウェハ上にマークを形成し
ておけばよい。

ところで、ウェハＷとしてシリコンウェハを用いた場合
は、第５図の薄膜層１１０として５ｉ０２が扱い易いが
、エツチングを行なりて同図（Ｇ）のパターンを検査す
る場合は、ガラス基板をウェハＷのかわりに用い、薄膜
層としてクロムを用いると、透過型の顕微鏡により良好
なコントラストでパターンの抜は部分Ｑ３の検出が可能
となる。

また、同図（Ｉ）のような突出部Ｑ５を用いる方法によ
ると、レーザビーム走査とその散乱光検出により、レー
ザビームの波長より小さい突出パターンまで検出するこ
とができ、感度の向上を図ることかできるという特徴が
ある。

（第二実施例） 上述した第一実施例では、被検査レチクルＲ２と比較レ
チクルＲ３とを、別個のレチクルとして使用する場合を
説明したが、次に説明する第二実施例では、同一レチク
ル上に複数個の同一パターンが設けられており、被検査
レチクル１枚のみで検査が可能である。

第１０図には、第二実施例において使用される被検査レ
チクルの例が示されている。この図において、被検査レ
チクルＲ４は、図の上下に分割された２つのパターン領
域ＰＡ３．ＰＡ４に、全く同一の回路パターンが各々形
成された構成となっている。図示する例では、各パター
ン領域ＰＡ３．ＰＡ４の透過部に、異物ＰＢ、ＰＣが各
々存在するものとする。

この第二実施例の概要を説明すると、被検査レチクルＲ
４のパターン領域ＰＡ３に存在する異物ＰＢの検査には
、他のパターン領域ＰＡ４が比較パターンとして使用さ
れ、逆に、他方のパターン領域ＰＡ４に存在する異物Ｐ
Ｃの検査には、他のパターン領域ＰＡ３が比較パターン
として使用される。

第１１図には、第二実施例において、ウェハＷ上に転写
されたパターン配置が示されている。

詳述すると、まず、第一実施例と同様に、マークレチク
ルＲ１によりアライメントマークＡＸＯ，ＡＸＩ、ＡＸ
２．・・・、ＡＹＯ，ＡＹＩ。

ＡＹ２．・、ＡθＯ，Ａθ１．Ａθ２．・、があらかじ
めウェハＷ上に形成される。

次に、イメージリバーサル可能なレジストが塗布されて
必要な処理が施されたウェハＷに対し、被検査レチクル
Ｒ４のパターンＰＡ３．ＰＡ４に相当する領域が所定の
アライメント後に露光される。

糸売いて、一定ピッチでステップアントリヒビリートに
よる露光が行なわれ、その後装置から取り外サレタウエ
ハＷに熱処理によるイメージ反転が行なわれて、露光部
分の硬化が行なわれる。

次に、再び同一ウェハＷが露光装置にセットされて所定
のアライメントが行なわれる。そして今度ハ、領域Ｔ５
．Ｔ７に対し、それらに既に転写されたパターンに、被
検査レチクルＲ４のパターン領域ＰＡ４のパターンを重
ねて露光転写が行なわれる。

この場合のパターンの転写される位置は、座標β１．Ｂ
２のマイナス方向に、繰返しパターンのピッチＹＰだけ
ずらせた位置である。

なお、この露光を行なうときには、好ましくは、パター
ン領域ＰＡ４の部分のみが露光されるようにブラインド
を調整するようにする。

また、パターン領域Ｔ６．Ｔ８．ＴＩＯに対しては、レ
チクルＲ４のパターン領域ＰＡ３を、同様に重ね合わせ
て露光転写する。

この場合は、転写位置を座標β０．β１．Ｂ２の方向に
ＹＰたけずらし、ブラインドもパターン領域ＰＡ３のみ
が転写されるようにする方が好ましい。

更に、領域Ｔ３．Ｔ４の露光時には、レチクルＲ４を入
れないで一様に露光が行なわれる。

以上のようにして各領域の露光転写が行なわれた後の現
像はポジレジストとして行なわれ、これ以後の処理工程
は、上述した第一実施例と同様である。

このようにして得られたウェハＷの各パターン領域のう
ち、複数のパターン領域内の同一座標位置にパターンの
あることが検出されると、その座標位置に相当する非重
ね合わせパターンが観察され、最終的に異物の存在の確
認が行なわれる。

例えば、パターンＢ１とＢ２とが、共通する座標位置に
発見された場合には、パターンＢＯの位置の確認が行な
われ、パターンＣ３，Ｃ４゜Ｃ５が共通の場所にあれば
、パターンＣＯの位置の確認が行なわれる。

以上のように、第二実施例によれば、１枚のレチクルを
用意すれば検査を行なうことができるので、レチクルの
管理が容易となり、レチクルの交換の回数も少なく、検
査時間の短縮を図ることができるという効果がある。

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えば他の種々の工程と組合せるようにしてもよい
。

また、何れの実施例も光学的な縮小投影型の露光装置に
この発明を適用した場合を示したが、その他の露光装置
、例えば、等倍の投影露光装置、コンタクト方式の露光
装置、あるいはプロキシミテイ方式のＸ線露光装置など
にも同様に適用可能である。

また、上記実施例では、ウェハを用いて検査を行なった
が、マークやパターンの転写時に露光装置にセットし得
るものであれば、表面に感光剤を塗布したガラス盤やア
ルミニウム板等を使用してもよい。

更に、上記実施例はマスク上の異物を検出する場合であ
るが、その他、パターンそのものの不良等種々の欠陥検
出にも本発明は適用されるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、同一パターン間の比較に
より欠陥検査を行なうことができ、検査用のレチクルの
製造コストの低減を図ることができるとともに、レチク
ルの管理も容易になるという効果がある。

また、イメージリバーサル法を用いるので、小さな欠陥
までも検出できるという効果もある。

具体的には、現在多く使用されている縮小投影型露光装
置（ステッパ）を用いて転写されたウェハ上のパターン
の検査で、０．２　μｍの大きさの転写像を１００％の
確率で検出でき、ＬＳＩなどの製造歩留り向上に非常に
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる方法に適した縮小投影
露光装置の一例を示す斜視図、第２図はウェハ上にマー
クを転写するために使用するマークレチクルの一例を示
す平面図、第３図は第一実施例における被検査レチクル
（マスク）の−例を示す平面図、第４図は第一実施例に
おける比較レチクル（マスク）の−例を示す平面図、第
５図は第一実施例における各検査プロセスの作用を示す
説明図、第６図は第一実施例におけるウェハ上のマーク
の配置例を示す平面図、第７図は第一実施例における転
写されたパターン群の例を示す説明図、第８図は第一実
施例の検査プロセスを示すフローチャート、第９図はウ
ェハ上に形成されたパターンを検査する装置の一例を示
す概略ブロック図、第１０図は本発明の第二実施例にお
ける被検査レチクル（マスク）の−例を示す平面図、第
１１図は第二実施例における転写パターン群の一例を示
す平面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・投影レンズ、２．３・・・レチクルアライメン
ト顕微鏡、４・・・レチクル駆動部、５・・・二次元８
勅ステージ、６・・・駆動部、７・・・座標位置計測器
、８．９・・・ウェハアライメント顕微鏡、２０・・・
光源、２３・・・テレビカメラ、２５・・・処理装置、
１２０・・・イメージリバーサル可能なレジスト、Ｒ１
・・・マークレチクル、Ｒ２・・・被検査レチクル、Ｒ
３・・・比較レチクル、Ｒ４・・・被検査レチクル、Ｗ
…ウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定基板上に転写された被検査マスクのパターンを検査
   することにより、前記被検査マスク上の欠陥検出を行な
   うマスク検査方法において、イメージリバーサル可能な
   レジスト層を前記基板上に形成するとともに、該基板上
   の複数の位置に前記被検査マスクのパターンを転写する
   工程と、 該基板上のレジスト層に転写されたパターンの反転を行
   なう工程と、 前記被検査マスクと同一のパターンを有する比較マスク
   のパターンを、前記基板上に転写された被検査マスクの
   パターンに各々重ね合わせて転写する工程と、 前記基板における被検査マスクの少なくとも１つのパタ
   ーン転写領域に対して、一様な露光を行なう工程と、 基板上のレジスト層をポジ現象する工程とを有すること
   を特徴とするマスク検査方法。