JPH06258235A - 面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度な検出が行なえる面検査装置を提供す
ること。 【構成】 レチクル等の検査面７に対して光ビームを走
査する。この光ビームの走査領域６に対して空間的に対
称位置に２つの光電検出器１１ａ，１１ｂを配置し、こ
れら２つの光電検出１１ａ，１１ｂからの検出信号を、
加算回路１３によって加算し和信号を生成する。この和
信号を基に異物や欠陥の判別を行なうことで、走査領域
６内での位置によらずほぼ均一な感度で検査が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検査面上に存在する微小
物や欠陥などを光学的に検査する技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の面検査装置の例を図６に示す。同
図において、光源部１０１からのレーザ光はポリゴンミ
ラー１０２とｆθレンズ系１０３からなる走査光学系に
導かれる。そして走査光学系からの走査レーザ光はレチ
クル等の検査面１０７上にスポット光として照射され
る。このスポット光は位置１０４から位置１０５までの
走査領域１０６を一次元的に光走査する。これと同時に
ステージ１０８によって光走査方向と垂直方向に検査面
１０７を移動させることによって検査面１０７の全面を
二次元走査している。

【０００３】走査スポット内に異物や欠陥が存在する場
合、これによってほぼ等方的に散乱光が生じる。この散
乱光を検出するために、集光光学系１１０と光電検出器
１１１を図のように側方方向に配置にして、走査領域１
０６を光電検出器１１１の検出面に領域１１３として結
像し、いわゆるシャインプルーフの関係を満たしてい
る。なお、フィルタ系１０９は検査面１０７上の回路パ
ターン等の異物や欠陥以外からの散乱光を除去するため
のものである。

【０００４】これにより、走査スポット内に異物が存在
しない場合は光電検出器１１１では散乱光は検出され
ず、異物が存在する場合にのみ光電検出器１１１で散乱
光が検出されることになる。そして、光電検出器１１１
にて検出された散乱光信号は信号処理系１１２に導かれ
て異物や欠陥検査が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の装置
においては以下のような課題があった。 （１）位置１０４と位置１０５では集光光学系１１０の
有効Ｆナンバーが異なるので、検出される光量が異なっ
てしまう。 （２）位置１０４と位置１０５では散乱光の検出角度が
異なるので、検出される光量が異なってしまう。

【０００６】以上のように、走査領域１０６内の走査ス
ポット位置に応じて検出感度が異なるため、異物の粒径
判別等が困難となり高いＳＮ比で異物や欠陥検出ができ
ない。

【０００７】本発明は上記課題を解決すべくなされたも
ので、従来に比べてより高精度な検出が行なえる面検査
装置やこれを用いた露光装置等のシステムを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の面検査装置の好ましい形態は、検査面に対して光ビ
ームを走査する走査手段と、該光ビームの走査領域に対
して空間的に対称位置に配置した少なくとも２つの光電
検出器と、該２つの光電検出器からの検出信号の和信号
を生成する手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【実施例】

＜実施例１＞図１は本発明の第１実施例の面検査装置の
構成図である。同図において、１はレーザ光源やコリメ
ータ光学系を含む光源部である。２はポリゴンミラー、
３はｆθレンズ系であり両者によって走査光学系を構成
している。６は走査光学系により走査される領域、４，
５は走査スポットの両端位置、７はレチクル等の検査
面、８はステージである。又、９ａ，９ｂはフィルタ
系、１０ａ，１０ｂは集光光学系、１１ａ，１１ｂは光
電検出器、１３は２つの光電検出器１１ａ，１１ｂから
の信号を電気的に足し合わせて和信号を生成する加算回
路、１４は加算回路１３からの信号を処理して異物判定
を行なう信号処理系である。

【００１０】光源部１から射出されるレーザ光が検査面
７を二次元的に走査する構成は図６の従来例と同様であ
る。本実施例の特徴は、検査面７上の走査領域６の走査
方向、換言すれば入射光方向に対して略９０度の側方方
向に、走査領域６の中心から見て対称位置に２つの光電
検出器１１ａ，１１ｂを配置したことである。ここで集
光光学系１０ａによって走査領域６が光電検出器１１ａ
の検出面上に１２ａとして結像されるようにシャインプ
ルーフの関係を満たしている。同様に集光光学系１０ｂ
もシャインプルーフの関係を満たし、走査領域６は光電
検出器１１ｂの検出面に像１２ｂとして結像するように
なっている。

【００１１】又、各集光光学系の手前に置かれたフィル
タ系９ａ，９ｂは、偏光板やアパーチャを含み、検査面
７上の回路パターン等、異物や欠陥以外によって生じる
散乱光をできるだけ除去するようにしている。

【００１２】各光電検出器１１ａ，１１ｂにおいては、
先に述べたように走査位置４と５とでは検出感度が異な
るが、本実施例のように走査領域６に対して対称位置に
２つの光電検出器１１ａ，１１ｂを配置して、加算回路
１３でそれらの散乱光信号を加算して和をとることで検
出感度を補正して、走査領域６の任意の位置においてほ
ぼ均一な検出感度を得ることを可能としている。

【００１３】図２はこの検出感度補正についての説明図
である。同図において、２０１は検査面７上の走査位置
ｘを表す軸、２０２は光電検出器の検出感度Ｉを表す
軸、２０４は走査位置４に対応する点、２０５は走査位
置５に対応する点であり、２１１ａは光電検出器１１ａ
の検出感度の近似曲線、２１１ｂは光電検出器１１ｂの
検出感度の近似曲線、２１２は２つの光電検出器の信号
和をとることで得られる合成された検出感度の近似曲
線、である。

【００１４】光電検出器１１ａの検出感度近似曲線２１
１ａについて説明する。集光光学系１０ａからみて、走
査位置４からの散乱光を集光する時の有効Ｆナンバー
と、走査位置５からの散乱光を集光する時の有効Ｆナン
バーでは、走査位置４の有効Ｆナンバーの方が大きい。
換言すると走査位置４の時の方が検出される光量が小さ
い。従って、同一強度の散乱光が走査スポットから生じ
ていると仮定すると、点２０４よりも点２０５の方が見
かけ上の検出感度が高くなるので、近似的に２１１ａの
様な検出感度曲線が得られる。又、光電検出器１１ｂに
ついては上記説明と逆の理由で、近似的に２１１ｂの様
な検出感度曲線が得られる。

【００１５】ここで、光電検出器１１ａと光電検出器１
１ｂによって検出される散乱光信号を加算回路１３で加
算して和信号を生成すれば、ちょうど互いの検出感度を
補うような形になって、点２０４から点２０５に渡って
近似的に均一な検出感度曲線２１２を得ることができ
る。すなわち、走査領域６の任意の場所でほぼ均一な感
度で異物や欠陥検査が可能となる。

【００１６】このようにして得られた和信号を信号処理
系１４で処理することにより、走査スポットの位置によ
る検出器感度の変動を補正し、高いＳＮ比で異物や欠陥
検査を行なうことが可能となる。

【００１７】なお、本実施例では２つの光電検出器１１
ａ，１１ｂを走査領域６の走査方向、すなわち９０度側
方方向に配置したが、この角度は９０度には限らない。
又、走査領域６の中心点に対して点対称な位置に２つの
光電検出器を配置するようにしても良い。又、光電検出
器の数は２つに限らず、例えば対称に４つ配置するよう
な構成としても良い。

【００１８】＜実施例２＞図３は本発明の第２実施例の
主要部の構成図である。同図において、３０１ａ，３０
１ｂは光ファイバを束ねて切断面を揃えた光検出器（バ
ンドルファイバ）、３０２はバンドルファイバ３０１
ａ，３０１ｂを一つにまとめるカップラ、３０３は光電
検出器である。

【００１９】先の第１実施例と同様、シャインプルーフ
の関係を満たした集光光学系１０ａ，１０ｂによって、
走査領域６をバンドルファイバ３０１ａ，３０１ｂのそ
れぞれの断面に結像させる。そしてバンドルファイバ３
０１ａ，３０１ｂによって導かれた走査領域６からの散
乱光は、カップラ３０２によって一つに集められる。す
なわち先の実施例では電気的に加算したものを本実施例
ではカップら３０２によって光学的に加算している。カ
ップら３０２で集められた散乱光は光電検出器３０３に
導かれて散乱光の和信号を検出する。この和信号は信号
処理系１４で処理する。

【００２０】以上の第１実施例及び第２実施例によれば
以下の効果が得られる。 （１）検出感度が走査位置によって異なるという問題を
解決し、走査領域内でほぼ均一な感度で異物検査が可能
である。 （２）均一な検出感度が得られることで、異物の粒径判
別等の異物や欠陥検査を高いＳＮ比で行なうことができ
る。

【００２１】＜実施例３＞図４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。

【００２２】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。

【００２３】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、先の実施例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
ついては前述の実施例と同一である。コントローラ９１
８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。

【００２４】以下、本実施例のシステムを用いた半導体
デバイスの製造工程を示す。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９１４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。

【００２５】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。

【００２６】本実施例によれば、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。

【００２７】＜実施例４＞図５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。

【００２８】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、先の実施例の構成を含んで
おり、前記実施例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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、従来は検出が難しかっ
た微小な異物や欠陥などを、高いＳ／Ｎ比で検出するこ
とができる。又、本発明を半導体製造に応用すれば、従
来は製造が難しかった高集積度半導体デバイスを製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】検出感度曲線を表す図である。

【図３】第２実施例の主要部の構成図である。

【図４】第３実施例の半導体製造システムのシステム構
成図である。

【図５】第４実施例の原版の洗浄検査システムのシステ
ム構成図である。

【図６】従来の検査装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源部 ２ ポリゴンミラー ３ ｆθレンズ系 ６ 走査領域 ７ 検査面 ８ ステージ ９ａ，９ｂ フィルタ系 １０ａ，１０ｂ 集光光学系 １１ａ，１１ｂ 光電検出器 １３ 加算回路 １４ 信号処理系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査面に対して光ビームを走査する走査
   手段と、 該光ビームの走査領域に対して空間的に対称位置に配置
   した少なくとも２つの光電検出器と、 該２つの光電検出器からの検出信号の和信号を生成する
   手段と、を有することを特徴とする面検査装置。