JPH08272077A

JPH08272077A - 検査装置およびこれを用いた露光装置やデバイス生産方法

Info

Publication number: JPH08272077A
Application number: JP7333695A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Miura; 聖也三浦; Michio Kono; 道生河野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便にして高精度に検査面の表面状態を検査
することができる検査装置を提供すること。【構成】ペリク２ル付きレチクル１の検査面に光を照
射する手段と、検査面から生じた光を受光するセンサ１
１ｂを含む光学系９ｂと、センサ１１ｂからの信号に電
気的な低帯域カットフィルタを施すフィルタ手段１３
と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検査装置、例えば半導体
製造装置で使用されるレチクルやフォトマスクに付着す
る異物を検出する表面状態検査装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ等の半導体デバイスの製造工程にお
いては、レチクル又はフォトマスク等の基板上に形成さ
れている露光用の回路パターンを半導体焼き付け装置
（ステッパ又はマスクアライナ）によりレジストが塗布
されたウエハ面上に転写して製造している。

【０００３】この際、基板面上にパターン欠陥やゴミ等
の異物が存在すると、本体のパターンと共に異物も転写
されてしまい、ＩＣ製造の歩留を低下させる原因となっ
てくる。特にレチクルを使用し、ステップ・アンド・リ
ピート方法により繰り返してウエハ面上に回路パターン
を焼き付ける場合、レチクル面上に有害な一個の異物が
存在していると該異物の陰影がウエハ全面に焼き付けら
れてしまいＩＣ製造工程の歩留を大きく低下させる原因
となってくる。

【０００４】そのためＩＣ製造工程においては基板上の
異物の存在を検出して除去することが不可欠となってお
り、従来より種々の検査方法が提案されている。一般に
は異物が等方的に光を散乱する性質を利用する方法が多
く用いられている。

【０００５】レチクルやフォトマスクの検査は、大別し
てパターニングされた基板面（パターン面）を検査する
方式（パターン面検査方式）と、その裏面のパターンの
無いブランク面、あるいは防塵用に基板に装着されたペ
リクル面を検査する方式（ペリクル面検査方式）とに分
けられる。

【０００６】例えば特開昭６２−１８８９４９号公報で
は、例えばパターン面とペリクル面といった積層する複
数の検査面に対して光束を走査して、各検査面を見込む
ように各検出手段を設けることによって、積層する複数
の面を同時に検査する検査装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】今後の更なる高解
像度化に対応するためには、パターン面上に集光照射さ
せる集光光束径をさらに絞り、照射輝度を上げることに
よって異物からの散乱光強度を上げる手法が有効である
が、そのためには照射光束のＮＡを大きくすることが好
ましい。また、回路パターンからのノイズ散乱光を低減
させるためには、レチクルに対する照射角度及び受光角
度を共に小さくする（レチクル面と照射または受光光軸
のなす角度を小さくする）ことが好ましい。

【０００８】ところが、照射光束のＮＡを大きくしてな
おかつレチクルに対する入射角度を小さくしてゆくと、
ペリクル面上での入射光束径が大きくなってしまう。す
ると、光束の一部がペリクル枠に当たる可能性が高ま
る。すると、その部分から散乱光が発生し、ペリクル面
を見込む検出光学系に入り込み、ペリクル枠近傍にてペ
デスタルの盛り上がりを引き起こしてしまう（図７参
照）。

【０００９】つまり、ペリクル枠近傍では、純粋な異物
からの散乱光信号に上記のペデスタルの盛り上がり出力
分が加算されてしまい、正確な異物の大きさを検知する
ことが困難となる。これは検査面の検査可能な領域が狭
くなることを意味する。

【００１０】本発明は上記従来の技術が有する課題を解
決するものであり、簡便にして高精度に検査面の表面状
態を検査することができる検査装置を提供すること、さ
らには、この検査装置を用いた露光装置やデバイス生産
方法などをすることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の検査装置は、検査面に光を照射する手段と、検査面
から生じた光を受光するセンサを含む光学系と、該セン
サからの信号に電気的な低帯域カットフィルタを施すフ
ィルタ手段と、を有することを特徴とするものである。

【００１２】ここで、検査面は例えば積層する複数の面
の少なくとも一つである。また、検査対象は例えばペリ
クル付きレチクルであり、複数の積層する面は、第１の
面がペリクル面であり、第２の面がレチクル面である。
ペリクルはペリクル枠を介して設けられている。

【００１３】また、本発明の露光装置は、上記の検査装
置を用いて基板の検査を行う手段と、該検査された基板
を用いて露光転写処理を行う手段とを有することを特徴
とするものである。

【００１４】また、本発明のデバイス生産方法は、上記
露光装置を用いてデバイスを生産することを特徴とする
ものである。

【００１５】

【実施例】

＜実施例１＞図１は本発明の第１の実施例の構成図であ
る。レーザ光源４から射出したレーザビーム６をビーム
エキスパンダ５にて幅広の平行光束に変換し、振動ミラ
ー又はポリゴンミラー等の光走査手段７とｆ−θレンズ
８で偏向する。この偏向光束を、所定の入射ＮＡ及び入
射角Ψでペリクル面２を透過させ、レチクルのパターン
が形成されるパターン面１ａ上に集光する。９ａはパタ
ーン面を見込む検出光学系であり、１０ａは集光光学
系、１１ａはフォトマルチプライヤ等の光電変換素子で
ある。また、９ｂはペリクル面を見込む検出光学系であ
り、同様に１０ｂは集光光学系、１１ｂはフォトマルチ
プライヤ等の光電変換素子である。

【００１６】ペリクル面２上のレーザビーム照明領域１
７上に異物が存在した場合、この異物によってほぼ等方
的に散乱光が発生する。散乱光は集光光学系１０ｂによ
りフォトマルチプライヤ１１ｂの受光面に導光する。

【００１７】Ｉ／Ｖ変換アンプ１２にてフォトマルチプ
ライヤ１１ｂからの電流値を電圧値に変換する。次いで
低帯域カットフィルタ１３によりペリクル枠からのノイ
ズ成分である低周波信号成分を低減する。低帯域成分カ
ットフィルタ１３は後述するように、異物信号とペリク
ル枠の散乱光によるノイズ信号との信号周波数帯域の違
いを利用して、ペリクル枠信号のノイズ出力を十分に低
下させ、かつ異物信号を低下させない周波数帯域に設定
してある。

【００１８】その後にＡ／Ｄコンバータ１４によりアナ
ログ信号からデジタル信号に変換する。そして信号処理
部１５では、異物の大きさや存在位置判別（マッピン
グ）等の処理を行う。

【００１９】以上の検出動作は、不図示のステージ機構
を用いて、レチクルを相対的に光走査方向に対して略垂
直方向（矢印方向）に移動させながら行うことで、レチ
クル全面の検査をなしている。

【００２０】次に、本実施例の検出原理の詳細を説明す
る。

【００２１】フォトマルチプライヤからの信号は、図３
に示すように、Ｙ方向の照射光束径と光走査速度により
決定される時系列的な信号として得られる。同図はペリ
クル面上のＹ方向についての光走査１ラインの信号の出
方を分かりやすくしたものであり、図３（ａ）は異物か
らの信号の様子を、図３（ｂ）は照射光束の端部がペリ
クル枠にさしかかっている場合のノイズ信号の出力を示
したものである。

【００２２】図３（ａ）に示すように、ペリクル上の異
物は２０〜３０μm と小さいために、異物信号の時間幅
ｔ_pは、Ｙ方向の照射光束径Φと光走査速度νより、次
式(1)のようになる。

【００２３】ｔ_p ＝ Φ／ν ・・・・・・・・ (1) 今、Φ＝1.5mm 、ν＝ 1×105mm/sec と設定すると、時
間幅ｔ_p はおよそ15μsec であり、周波数では約66Khz
となる。

【００２４】一方、ペリクル枠にさしかかったときに発
生するノイズ信号の時間幅ｔ_nは連続的であり、ペリク
ル枠のＹ方向の長さＬ_Yを照射光束が横切る時間で決ま
り、次式(2)のようになる。

【００２５】ｔ_n＝Ｌ_Y／ν ・・・・・・・・・ (2) Ｌ_Yが少なくとも100mm 以上として、時間幅ｔ_nは 1 mse
c であり、周波数は1Khzとなる。

【００２６】上記のように、異物信号がパルス的な比較
的高周波信号であるのに対して、ペリクル枠からのノイ
ズ信号はかなりの低周波信号であることがわかる。

【００２７】この信号帯域の違いを利用して、低帯域カ
ットフィルタのカットオフ周波数を約１０Khz 程度に設
定すれば、異物信号の強度を低下させず不要なペリクル
枠のノイズ信号を低減させることができる。図４のグラ
フ図は本実施例で使用する低帯域カットフィルタの周波
数特性を示す。

【００２８】図２のグラフ図は、図４に示したような低
帯域成分カットフィルタを通過した後の信号出力の様子
を表したものである。従来の図７のものに比べて、検査
領域に入り込んでくるペリクル枠近傍のペデスタルの盛
り上がりが、低帯域成分カットフィルタの作用にて低減
され、純粋な異物信号出力Ｖ_Pを捕らえることができ
る。そのために検査領域内の中心部とペリクル枠近傍部
とにある異物を同等の高い精度で検出することができ
る。

【００２９】なお本実施例では、ペリクル枠に対して平
行となるように光走査する構成例を挙げたが、ペリクル
枠に対して斜め方向に光走査を行う場合、あるいは入射
光束を固定し検査基板を回転または直線移動させること
によって検査基板全面の検査を行う場合などでも、低帯
域カットフィルタのカットオフ周波数を適当な周波数に
設定することで同等の効果を得ることができる。

【００３０】また、本実施例の別の作用効果として、低
帯域カットフィルタを設けたことによって、レチクルの
パターン面の検査において、連続的な回路パターンノイ
ズと特異パルス的な異物信号の弁別を容易にしている。
すなわち、規則性を有していている回路パターンから生
成される連続的な散乱光と、異物からのパルス的な散乱
光の信号とは信号帯域が異なるため、低周波カットフィ
ルタによって回路パターンからのノイズ信号を低減し
て、異物信号の検出Ｓ／Ｎ比を向上させることができ
る。

【００３１】以上のように、低周波カットフィルタによ
って、ペリクル枠や回路パターンなどからの不要光を効
果的に除去して、高いＳ／Ｎ比で異物検査を行うことが
できる。

【００３２】＜実施例２＞図５はシリコンウエハ上にレ
チクルやフォトマスク等の原版の回路パターンを焼付け
て半導体デバイスを製造する製造システムの実施例を示
す図である。システムは大まかに、露光装置、原版収納
装置、原版検査装置、コントローラを有し、これらはク
リーンルーム内に配置される。

【００３３】９０１はエキシマレーザのような遠紫外光
源であり、９０２は照明系ユニットであって、露光位置
Ｅ．Ｐ．にセットされた原版を上部から同時（一括）に
所定のＮＡ（開口数）で照明する働きを持つ。９０９は
原版上に形成された回路パターンをシリコンのウエハ９
１０上に転写するための超高解像度レンズ系（もしくは
ミラー系）であり、焼付時にはウエハは移動ステージ９
１１のステップ送りに従って１ショット毎ずらしながら
露光を繰り返す。９００は露光動作に先立って原版とウ
エハを位置合わせするためのアライメント光学系であ
り、少なくとも１つの原版観察用顕微鏡系を有してい
る。以上の部材によって露光装置が構成されている。

【００３４】一方、９１４は原版収納装置であり、内部
に複数の原版を収納する。９１３は原版検査装置であ
り、先の各実施例のいずれかの構成を含んでいる。この
原版検査装置９１３は、選択された原版が原版収納装置
９１４から引き出されて露光位置Ｅ．Ｐ．にセットされ
る前に原版上の異物検査を行なうもので、異物検査の原
理及び動作については前述のいずれかの実施例と同一で
ある。コントローラ９１８はシステム全体のシーケンス
を制御するためのもので、原版収納装置９１４、原版検
査装置９１３の動作指令、並びに露光装置の基本動作で
あるアライメント・露光・ウエハのステップ送り等のシ
ーケンス等を制御する。

【００３５】以下、本実施例のシステムを用いた半導体
デバイスの生産工程を示す。まず、原版収納装置９１４
から使用する原版を取り出し原版検査装置９１３にセッ
トする。次に、原版検査装置９１３で原版上の異物検査
を行なう。検査の結果、異物が無いことが確認されたら
この原版を露光装置の露光位置Ｅ．Ｐ．にセットする。
次に、移動ステージ９１１上に被露光体であるシリコン
ウエハ９１０をセットする。そしてステップ＆リピート
方式によって移動ステージ９１１のステップ送りに従っ
て１ショット毎ずらしながらシリコンウエハの各領域に
原版パターンを縮小投影して露光を繰り返す。１枚のシ
リコンウエハ上に露光が済んだら、これを収容して新た
なシリコンウエハを供給し、同様にステップ＆リピート
方式で原版パターンの露光を繰り返す。露光の済んだ露
光済シリコンウエハは本システムとは別に設けられた装
置で現像やエッチングなどの処理がなされる。この後
に、ダイシング、ワイヤボンディング、パッケージング
等のアッセンブリ工程を経て、半導体デバイスが製造さ
れる。本実施例によれば、従来は生産が難しかった非常
に微細な回路パターンを有する高集積度半導体デバイス
を生産することができる。

【００３６】＜実施例３＞図６は半導体デバイスを製造
するための原版の洗浄検査システムの実施例を示す図で
ある。システムは大まかに、原版収納装置、洗浄装置、
乾燥装置、検査装置、コントローラを有し、これらはク
リーンチャンバ内に配置される。

【００３７】９２０は原版収納装置であり、内部に複数
の原版を収納し洗浄すべき原版を供給する。９２１は洗
浄装置であり、純水によって原版の洗浄を行なう。９２
２は乾燥装置であり、洗浄された原版を乾燥させる。９
２３は原版検査装置であり、先の各実施例のいずれかの
構成を含んでおり、前記実施例のいずれかの方法を用い
て洗浄された原版上の異物検査を行なう。９２４はコン
トローラでシステム全体のシーケンス制御を行なう。

【００３８】以下、動作について説明する。まず、原版
収納装置９２０から洗浄すべき原版を取り出し、これを
洗浄装置９２１に供給する。洗浄装置９２１で洗浄され
た原版は乾燥装置９２２に送られて乾燥させる。乾燥が
済んだら検査装置９２３に送られ、検査装置９２３にお
いては先の実施例のいずれかの方法を用いて原版上の異
物を検査する。検査の結果、異物が確認されなければ、
原版を原版収納装置９２０に戻す。又、異物が確認され
た場合は、この原版を洗浄装置９２１に戻して洗浄・乾
燥動作を行なった後に再度検査を行ない、異物が完全に
除去されるまでこれを繰り返す。そして完全に洗浄がな
された原版を原版収納装置９２０に戻す。

【００３９】この後に、この洗浄された原版を露光装置
にセットして、シリコンウエハ上に原版の回路パターン
を焼付けて半導体デバイスを製造する。これによって従
来は製造が難しかった非常に微細な回路パターンを有す
る高集積度半導体デバイスを製造することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の本発明によれば、不要光の影響を
効果的に抑えることができ、検査面の広い領域にて精度
の高い異物検査が可能となる。特にペリクル枠を有する
レチクルの検査において優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の装置の構成図である。

【図２】検査位置に対応した信号出力の様子を示す図で
ある。

【図３】異物信号とペリクル枠信号との信号の出方の差
を示す図である。

【図４】低帯域カットフィルタの周波数特性の一例を示
す図である。

【図５】検査装置を有する露光装置の実施例の構成図で
ある。

【図６】検査装置を有する洗浄装置の実施例の構成図で
ある。

【図７】従来例の信号出力の様子を示す図である。

【符号の説明】

１レチクル２ペリクル３ペリクル枠４レーザ光源５ビームエキスパンダ６レーザビーム７光走査手段８ｆ−θレンズ９ａ検出系（パターン面用）９ｂ検出系（ペリクル面用）１０ａ集光光学系（パターン面用）１０ｂ集光光学系（ペリクル面用）１１ａフォトマルチプライヤ（パターン面用）１１ｂフォトマルチプライヤ（ペリクル面用）１２Ｉ／Ｖ変換アンプ１３低帯域カットフィルタ１４Ａ／Ｄコンバータ１５信号処理部１６同期信号検出器２０異物Ｐ₁ 異物信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査面に光を照射する手段と、検査面か
ら生じた光を受光するセンサを含む光学系と、該センサ
からの信号に電気的な低帯域カットフィルタを施すフィ
ルタ手段と、を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】検査面は積層する複数の面の少なくとも
一つであることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】検査対象はペリクル付きレチクルであ
り、複数の積層する面は、第１の面がペリクル面であ
り、第２の面がレチクル面であることを特徴とする請求
項２記載の検査装置。
【請求項４】ペリクルはペリクル枠を介して設けられ
ていることを特徴とする請求項３記載の検査装置。
【請求項５】検査面と照射光とを相対移動させる手段
を有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか記載の検査装
置を用いて基板の検査を行う手段と、該検査された基板
を用いて露光転写処理を行う手段とを有することを特徴
とする露光装置。
【請求項７】請求項６記載の露光装置を用いてデバイ
スを生産することを特徴とするデバイス生産方法。