JPH0652422B2 - レチクル・マスク欠陥検査装置 - Google Patents

レチクル・マスク欠陥検査装置

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JPH0652422B2
JPH0652422B2 JP67086A JP67086A JPH0652422B2 JP H0652422 B2 JPH0652422 B2 JP H0652422B2 JP 67086 A JP67086 A JP 67086A JP 67086 A JP67086 A JP 67086A JP H0652422 B2 JPH0652422 B2 JP H0652422B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

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IC製造工程においては、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け装置(ステッパー
又はマスクアライナー)の投影光学系等によりレジスト
が塗布された半導体ウエハ上に転写するという方法が採
用されている。
ここで半導体焼付け装置によりレチクル又はマスクから
レジストを塗ってあるウエ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
エ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ケのゴミがウエハ全面に焼付
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
欠陥を検査する方法であり、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。
また後者の「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以外の比較せられる
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1レ
チクルに1チッ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
してハーフミラー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
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或る定っ
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
〜Dのうち、パターン105の真上か真下にある異
物DとDは焼付光Leによっては実質的にウエハ上
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,D,Dはウエハ上に焼付
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
からわかるように、パターン面とレチクル裏面、ペリク
ル面で検査ビームLsのあたる位置が焼付光Le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105
の真上、真下にある異物D,Dの光は光電センサ11
9に到達するが、D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,D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D
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、D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った欠
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
け用光束に対して焼付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] この目的を達成するため本発明では、焼付装置の投影光
学系により被露光基板上に投影されるパターンが形成さ
れたレチクルまたはマスクの欠陥や異物を検出するため
の欠陥検査装置において、レーザーからのレーザービー
ム等の光束を前記レチクルまたはマスクに照射する光照
射手段と前記レチクルまたはマスクからの光を受光する
受光手段とを有し、前記光照射手段は、前記光束で前記
レチクルまたはマスクを走査するために前記光束を偏向
する光偏向手段と、前記投影光学系により投影される時
の前記レチクルまたはマスク上の各点に関する焼付光の
主光線の前記レチクルまたはマスクに対する傾きとほぼ
同じ傾きで前記光偏向手段からの光束を前記レチクルま
たはマスク上の各点に入射せしめる走査光学系とを有す
ることを特徴とする。
[作用] これによれば、走査光学系を、投影光学系により投影さ
れる時のレチクルまたはマスク上の各点に関する焼付光
の主光線のレチクルまたはマスクに対する傾きとほぼ同
じ傾きで光偏向手段からのレーザービーム等の光束をレ
チクルまたはマスク上の各点に入射せしめるようにした
ため、実際に焼き付けを行う際に問題となる欠陥が、光
走査型の欠陥走査装置において、正確に検出される。
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、ハーフミラー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B方向へ、
また走査ミラーによりM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を通してウエハWと位置合わせされ、その
後、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Dも主光線の傾き各θmによ
ってはウエ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Dも同様の理由で
主光線の傾き角θmによってはウエハ上に転写されて
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θm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
介してハーフミラー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に集光するまで第1図の例と同じてある。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D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、これらを見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、ウエハ面W上に結像する。即ち、例えばレチ
クル上のA点がウエハ面上のA′点に対応することにな
る。そこでウエハを除いた状態で、受光レンズ11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P、そ
して受光レンズ11の瞳面(光電センサ12の受光面)とを
共役関係にして瞳が合致するようにしてある。
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B方向に走査することで行ない、これ
と直角なS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
すようにしてある。
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(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、投影光学系を介さず
とも、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
導体焼付装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:ハーフミラー、4:走査ミラー、5:
検査用投影光学系(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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】焼付装置の投影光学系により被露光基板上
    に投影されるパターンが形成されたレチクルまたはマス
    クの欠陥や異物を検出するための欠陥検査装置におい
    て、光束を前記レチクルまたはマスクに照射する光照射
    手段と前記レチクルまたはマスクからの光を受光する受
    光手段とを有し、前記光照射手段は、前記光束で前記レ
    チクルまたはマスクを走査するために前記光束を偏向す
    る光偏向手段と、前記投影光学系により投影される時の
    前記レチクルまたはマスク上の各点に関する焼付光の主
    光線の前記レチクルまたはマスクに対する傾きとほぼ同
    じ傾きで前記光偏向手段からの光束を前記レチクルまた
    はマスク上の各点に入射せしめる走査光学系とを有する
    ことを特徴とする欠陥検査装置。
JP67086A 1986-01-08 1986-01-08 レチクル・マスク欠陥検査装置 Expired - Fee Related JPH0652422B2 (ja)

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JPS58152243A (ja) * 1982-03-05 1983-09-09 Hitachi Ltd レチクル異物検出装置

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