JP2603078B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、欠陥検査技術、特に、平板状物における異
物や傷等のような欠陥（以下、異物という。）を検査す
る技術に関し、例えば、半導体装置の製造工程において
使用されるマスク上の異物を検査するのに利用して有効
な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の集積度向上によって、回路パターンは一
層微細化が図られている。これらの状況下において回路
原版であるガラスマスク上の異物による回路上の欠陥発
生が大きな問題となる。特に、縮小投影露光装置（ステ
ッパー）に用いられるマスク（レチクルと呼ぶ場合もあ
る。）においては、ステッパーは繰り返し露光のため、
ウエハ上の全チップが不良になり、重大な問題となる。
よってマスクの使用前に、その良否を検査することが重
要である。

一方、マスク上の異物を微細なものまで（例えば１μ
ｍ未満）完全に除去することは困難であり、マスクの良
否を判定するためには、異物等の大きさを判定する必要
がある。

このようにマスク上の異物を検査する欠陥検査装置と
して、マスクにレーザビームを走査させて照射し、異物
からの散乱光を検出することにより、異物の位置を判定
するとともに、散乱光の大きさで異物の大きさを判定す
るように構成されているものがある。

そして、異物の大きさの判定は、標準サンプルとして
真球ビーズ（ポリスチレンラテックス等）を用い、これ
から得られる散乱光強度と実測値とを比較することによ
り、行われる。

なお、マスク検査技術を述べてある例としては、株式
会社工業調査会発行「電子材料1986年11月号別冊」昭和
61年11月20日発行P221〜P227、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような欠陥検査装置においては、実際の半導体工
場の工程中に存在する異物の形状は種々雑多であり、標
準粒子換算で判定した異物サイズと実際の異物の大きさ
との相関は低いため、異物の大きさについての検査精度
が低下するという問題点があることが、本発明者によっ
て明らかにされた。

本発明の目的は、異物の大きさについての検査精度を
高めることができる欠陥検査装置を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述おおび添付図面から明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、次の通りである。

すなわち、被検査物に光ビームを走査させて照射し、
散乱光を検出することにより欠陥を検査する欠陥検査装
置において、光ビームを重複させて走査することによっ
て得られる同一の欠陥についての散乱光の検出回数に基
づいて欠陥の大きさを判定するように構成したものであ
る。

〔作用〕

異物の大きさの判定を異物散乱光の検出回数の計数に
よって実行することにより、異物散乱光の検出回数は異
物に対する光ビームの照射方向、光センサの位置に影響
されることが少なく、実際の異物の大きさに一定の相関
関係を維持するため、異物の大きさの判定をきわめて正
確に実行することができる。

すなわち、重複して走査されるため、光ビームは同一
の異物に複数回照射されることになり、各照射毎に散乱
光がそれぞれ発生される。これら散乱光はその発生の都
度、光センサにより検出される。このとき、検出信号の
大きさは光ビームの照射方向、光センサの位置により不
安定となるが、検出回数は光ビームの照射方向、光セン
サの位置の影響は少ない。そして、光ビーム径Ｄおよび
その走査ピッチが一定であるならば、異物に対する光ビ
ームの照射回数、すなわち、光センサの検出回数は、異
物の大きさと一定の相関関係を維持することになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるマスクの欠陥検査装
置を示す模式図、第２図および第３図はその作用を説明
するための各説明図、第４図、第５図、第６図および第
７図は同じく各線図である。

本実施例において、このマスクの欠陥検査装置は半導
体装置の製造工程において使用されるマスク１上の異物
を検査するものとして構成されており、被検査物として
のマスク１を保持するXYテーブル２を備えている。XYテ
ーブル２はマスク１をXY方向に移動させる得るように構
成されており、XYテーブル２のコントローラ３はその移
動量をXY座標として後記する表示部に送信するように構
成されている。XYテーブル２の片脇には光ビームとして
のレーザ５を発射するレーザ発振器４が設備されてお
り、レーザ発振器４の光軸上にはガルバノミラー６がレ
ンズ等の光学糸８を介してレーザ５をマスク１上に一往
復方向に走査させて照射し得るように設備されている。
ガルバノミラー６のコントローラ７はレーザ５の走査位
置をXY座標として表示部に送信するように構成されてい
る。

また、XYテーブル２の近傍には一対の光センサ９がレ
ーザ５の走査方向に対向するようにそれぞれ配設されて
おり、光センサ９はマスク１上の異物において散乱され
るレーザの散乱光5aを効果的に検出し得るように構成さ
れている。光センサ９の出力端には信号処理部11が接続
されており、信号処理部11は光センサ９からの検出信号
を適宜処理し、ある閾値以上の信号をサンプリングし、
後段に送るように構成されている。

信号処理部11には最大ピーク信号検出部12が接続され
ており、この検出部12は光センサ９の検出によるピーク
信号群のうち、所定の小領域における最大ピーク信号を
抽出するとともに、その大きさを検出して大きさ信号を
第１サイズ判定部13にそれぞれ送信するように構成され
ている。第１サイズ判定部13には第１基準データ記憶部
14が接続されており、この記憶部14には例えば、第４図
に示されているような散乱光強度とビーズサイズとの関
係のデータが、予め実験等により求められて記憶されて
いる。そして、第１サイズ判定部13は第１基準データ部
14のデータと、最大ピーク信号検出部12からの実際の大
きさ信号とを照合して異物のサイズを判定するように構
成されており、その判定結果をサイズ決定部15の一方の
入力端子にインプットするようになっている。

また、信号処理部11には信号計数部16が接続されてお
り、この計数部16は所定の小領域における光センサ９の
検出による信号の数を計数するとともに、第２サイズ判
定部17に送信するように構成されている。第２サイズ判
定部17には第２基準データ記憶部18が接続されており、
この記憶部18には、例えば、第５図に示されているよう
なカウント数と異物サイズとの関係のデータが、予め実
験等により求められて記憶されている。そして、第２サ
イズ判定部17は第２基準データ記憶部18のデータと、ピ
ーク信号計数部16からの実際のカウント数とを照合して
異物のサイズを判定するように構成されており、その判
定結果をサイズ決定部15の他方の入力端子にインプット
するようになっている。

サイズ決定部15は表示部19に接続されており、表示部
19は異物の大きさをその位置と共に表示するように構成
されている。

次に作用を説明する。

レーザ発振器４から発射されたレーザ５はガルバノミ
ラー６により走査されてXYテーブル２に保持されている
マスク１上に照射される。この走査中、マスク１はXYテ
ーブル２により走査方向と直角方向に送られるため、レ
ーザ５は相対的にXY方向に全面的に走査されることにな
る。

このようにマスク１上に照射されるレーザ５は第２図
および第３図に示されているように、微小ながらビーム
径Ｄを有している。そして、レーザ５の走査ピッチ（本
実施例においては、XYテーブル２の送り幅により規定さ
れる。）Ｐはこのビーム径Ｄよりも充分に小さい寸法に
設定されている。このように、走査ピッチＰをビーム径
Ｄよりも小さい寸法に設定するのは、異物の見逃しを避
けるためと、光量のビーム中央部と周辺部とでの差によ
る検出誤差を避けるためである。なお、第２図および第
３図中、走査線と直交する区画線は検出信号に対する信
号処理部11のサプリング間隔に相当する。

このように走査されたレーザ５がマスク１上の異物20
に照射されると、異物20は不規則な面を有するため、異
物20から散乱光5aが反射される。この散乱光5aは光セン
サ９によりそれぞれ検出され、その検出信号が信号処理
部11に逐時送られる。なお、光センサ９が一対設備され
ているのは、検出位置の相違による誤差を制御するため
である。

信号処理部11は検出信号を適宜処理するが、それを模
式的に表すと、レーザ５の走査が重複するように実行さ
れているため、第２図に示されているように、ビーム径
Ｄに相当する小領域内で複数のピーク信号Ｓが表れる。
そのピーク信号Ｓ群を座標で示すと、第３図に示されて
いるように表れる。このように処理された信号は最大ピ
ーク信号検出部12および信号計数部16にそれぞれ送られ
る。

最大ピーク信号検出部12においては、例えば、ビーム
径Ｄに相当する小領域におけるピーク信号群のうち最大
のピーク信号Smaxが抽出されるとともに、その最大ピー
ク信号Smaxの大きさが第１サイズ判定部13に送られる。
判定部13においては、この信号の大きさが第１基準デー
タ記憶部14のデータと照合されることにより、この最大
ピーク信号Smaxを反射した異物20の大きさが判定され
る。例えば、第４図に想像線矢印で示されているよう
に、最大ピーク信号検出部12から送信されて来た実際の
散乱光強度が0.5Vであった場合、その異物サイズは６μ
ｍであると判定されている。

このようにして、第１サイズ判定部13において判定さ
れた異物20についてのサイズはサイズ決定部15の一方の
入力端子にイップットされる。

他方、ピーク信号計数部16においては、例えば、ビー
ム径Ｄに相当する小領域におけるピーク信号の数が計数
され、その計数値が第２サイズ判定部17に送られる。こ
の判定部17においてはこの計数値が第２基準データ記憶
部18のデータと照合されることにより、この計数値に対
応する信号を反射した異物20の大きさが判定される。例
えば、第５図に想像線矢印で示されているように、計数
部16から送られて来た実際のカウント数値が「13」であ
った場合、異物サイズは６μｍと判定される。

このようにして、第２サイズ判定部17において判定さ
れた異物20についてのサイズはサイズ決定部15の他方の
入力端子にインプットされる。

サイズ決定部15においては、第１サイズ判定部13から
のサイズと、第２サイズ判定部17からのサイズとが照合
され、互いに一致していた場合にはそのサイズが正しい
ものと決定されて表示部19に送られる。

万一、両判定部13と17とのサイズが不一致であった場
合には、両方のサイズが記憶されるとともに、表示部19
に送られて表示される。そして、例えば、マスク１の向
きが変えられて、今までと異なる方向について走査が再
実施された場合、サイズ決定部15においては、第１回目
に記憶された検査結果と、第２回目の現在の検査結果と
が同一異物について照合され、一致率等によって正しい
ものが決定されるとともに、第１回目および第２回目に
おける両方のサイズが表示部19に送られて表示される。
この表示結果は走査作業者の分析等々に供される。

ちなみに、最大ピーク信号検出部12は最大のピーク信
号Smaxを抽出すると、この抽出結果を表示部19に送信す
る。表示部19においては、この最大ピーク信号Smaxの発
生時点と、XYテーブル２のコントローラ３からの送り信
号と、ガルバノミラー６のコトローラ７からの走査信号
とにより、異物20のマスク１における位置を求めて、XY
座標により表示する。また、前述のようにして求められ
た異物20についてのサイズはこの異物20の位置座標に関
連付けられて表示される。

ところで、異物の大きさの判定が真球ビーズについて
の基準データを中介にして実行される場合、実際の異物
に対する大きさの判定に誤差が発生することは前述し
た。これは、実際の異物の形状が真球に非なるものであ
るためである。つまり、真球ビーズの場合はレーザの照
射方向、光センサの位置如何にかかわらず、散乱光のピ
ークが安定した大きさで検出されるのに対し、実際の異
物の場合には、レーザの照射方向、光センサの位置によ
って特定の方向においてのみ散乱光ピークが安定した大
きさをもって発生することになるためである。また、真
球ビーズとは材質が異なるため、全体の信号レベルも異
なる。そして、このような判定方法による場合、第６図
に示されているように、装置の判定サイズは実際の異物
サイズよりも小さく判定する傾向があることが、実験に
より究明された。

しかし、本実施例においては、異物の大きさの判定
は、真球ビーズについての基準データを中介にして実行
されるだけではなく、異物散乱光のビーク信号について
の計数値によっても実行されるため、実際の異物に対す
るレーザの照射方向、光センサの位置如何および材質に
かかわらず判定誤差は大幅に抑制される。

すなわち、散乱光のピーク信号Ｓの数はレーザの照射
方向、光センサの位置の如何にかかわらず、実際の異物
の大きさに一定の相関関係を維持する。つまり、レーザ
５は重複して走査されているため、レーザ５は同一の異
物20に複数回照射されることになり、各照射毎に散乱光
5aがそれぞれ発生される。これら散乱光5aはその発生の
都度、光センサ９により検出される。このとき、検出信
号の大きさは前述したように、レーザ５の照射方向、光
センサ９の位置により不安定となるが、検出回数はレー
ザ５の照射方向、光センサ９の位置に影響されることが
少ない。そして、レーザ５のビーム径Ｄ（半値幅）およ
びその走査ピッチＰが一定であるならば、異物20に対す
るレーザ５の照射回数、すなわち、光センサ９の検出回
数は、異物20の大きさと一定の相関関係を維持すること
になる。

第７図は実際の異物サイズに対する散乱光計数法によ
り実測サイズを示したものであり、その正確度がきわめ
て高いことが理解される。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１） 異物の大きさの判定を異物散乱光のピーク信号
の計数によって実行することにより、異物散乱光のピー
ク信号数は異物に対する光ビームの照射方向、光センサ
の位置に影響されずに、実際の異物の大きさに一定の相
関関係を維持するため、異物に対する光ビームの照射方
向、光センサの位置如何にかかわらず、異物の大きさの
判定をきわめて正確に実行することができる。

（２） 光ビームの径を異物よりも大きな径に設定する
とともに、その走査ピッチを小さく設定することによ
り、異物散乱光の検出回数を増加させることができるた
め、異物の大きさの判定精度を高めることができる。

（３） 異物散乱光の計数による異物の大きさ判定法
と、異物散乱光の強度による異物の大きさ判定法とを併
用することにより、相互補完させることができるため、
判定の正確度を一層高めることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、異物散乱光の計数による大きさ判定法と、異
物散乱光の強度による大きさ判定法とを併用するように
構成するに限らず、異物散乱光の計数による大きさ判定
法だけを使用するように構成してもよい。

光ビームはレーザを使用するに限らないし、その走査
方法はガルバノミラーとXYテーブルとを併用した構造を
使用するに限らない。

以上の説明で主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマスクの欠陥検査技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、ウエハの欠陥検査技術等にも適用する
ことができる。特に、本発明は板状物における微細な欠
陥の検査技術に適用して優れた効果を奏する。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りであ
る。

異物の大きさの判定を異物散乱光のピーク信号の計数
によって実行することにより、異物散乱光のピーク信号
数は異物に対する光ビームの照射方向、光センサの位置
に影響されずに、実際の異物の大きさに一定の相関関係
を維持するため、異物に対する光ビームの照射方向、光
センサの位置如何にかかわらず、異物の大きさの判定を
きわめて正確に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるマスクの欠陥検査装置
を示す模式図、 第２図および第３図はその作用を説明するための各説明
図、 第４図、第５図、第６図および第７図は同じく各線図で
ある。 １……マスク（被検査物）、２……XYテーブル、３……
コントローラ、４……レーザ発振器、５……レーザ（光
ビーム）、5a……散乱光、６……ガルバノミラー、７…
…コントローラ、８……光学糸、９……光センサ、11…
…信号処理部、12……最大ピーク信号検出部、13……第
１サイズ判定部、14……第１基準データ記憶部、15……
サイズ決定部、16……ピーク信号計数部、17……第２サ
イズ判定部、18……第２基準データ記憶部、19……表示
部、20……異物、Ｄ……ビーム径、Ｐ……走査ピッチ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物に光ビームを走査させて照射し、
   散乱光を検出することにより欠陥を検査する欠陥検査装
   置であって、 前記光ビームを一定に維持された外径未満のピッチをも
   って走査し、この走査によって前記光ビームが重複され
   て照射される前記被検査物における前記光ビームの断面
   積に対応する領域からの散乱光の検出回数を計数し、計
   数された検出回数に基づいて前記欠陥の大きさを判定す
   ることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 【請求項２】前記散乱光の検出回数が検出回数と欠陥の
   大きさとの関係を求めたデータと照合されることによ
   り、前記欠陥の大きさが判定されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の欠陥検査装置。
3. 【請求項３】前記散乱光の強度が測定されその強度に基
   づいて判定した欠陥の大きさと、前記散乱光の検出回数
   に基づいて判定した欠陥の大きさとが照合されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の欠
   陥検査装置。