JPS607129A - マスクの検査方法 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、集積回路の製造において、回路パターンをウ
ェハに転写する工程に用いられるマスク（１） に欠点があるか否かを検査する方法に関し、特に転写に
影響する異物の付着等の欠陥があるがどうかを検査する
方法に関するものである。

（発明の背景） 集積回路パターンの微細化及び高密度化に伴い、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１枚ばれるマスク上のパ
ターンを塊や】イ０の大きさに縮小して投影する為、レ
チクル上のゴミ等の異物も縮小され、小さな異物であれ
ば転写されないが、ある一定以上の大きざと光学的濃度
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る。この欠点
を補うには、古くは、テスト的にウェハに焼付けられた
レジスト像を人間が顕微鏡を用いて観察し、異物の転写
の有無を確認していた。しかしこの方法では、レチクル
１枚当り、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
の問題を解決する為に、最近になって、例えば特開昭５
８−（９） ６２５４３号に開示されたようが、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
さを判別する装置が実用化された。

この装着においては検査時間も短かく、かつ自動検査で
きて、転写の可節件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（７、この装置における検出方
法では、異物と回路パターンのクロム層との弁別能力が
高いため、レチクルに平たく付着１〜た異物は、面積が
転写する和犬きくなるとクロム層と見彦されて検出でき
ない可能性が生じてきた。

寸だこの方法では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
すべて検出する必要があり転写に影響の出ガい小さい異
物捷で検出して、必要り上に厳しいレチクル清浄度を請
求Ｉ〜でいた嫌いもあった。

９上のよう力検査方法とけ全く異々る検査方法と１〜で
、検査すべきレチクルと明暗部を反転したレチクルを同
−感光側に重ね合わせて転写して、現像後床露光のため
に生じた斑点状のパターンの有無を検査する方法が考え
られている。しかしながら班点状のパターンを検出する
場合には高倍率の対物レンズを持−っだ顕微鏡を使用し
て、肉眼又はＴ’Ｌ’Ｖモニターを介して肉眼で観察す
ることになり、検査対象の形状（班点状）が単純になる
のみで、肉眼観察であることには変りがなく、労力が目
立−〕て軽減されない欠点がある。この欠点は最近の回
路パターンの微細化により、より小さな欠陥まで問題に
されるようになるとさらに重大なものとなり、実用的な
技術とはなっていなかった。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決法自動的に高い検査感度を
もってレチクル上の異物を検出する方法を提供すること
を目的とする。

（発明の概要） 本発明は、ＩＣ製造用のパターン転写に用いる被検査マ
スク（以下被検査レチクルと称する。）の他に、透明部
と不透明部を反転した反転マスク（以下反転レチクルと
称する。）を用意１〜．２枚のレチクルパターンを同一
のウェハ上の感光材に位置合わせして転写呟現像された
感光材のパターンをレーザ等の光の散乱を利用して検査
することを要点としている。

これによって、被検査レチクル上に付着した異無、ある
いは被検査レチクル上の傷等の欠点を自動的に検出する
ものである。

尚、本発明では、レチクル（又はマスク）をバ全体のこ
ともレチクル（又はマスク）と呼ぶことにする。

（実施例） 次に本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の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である。

この第１図ではレジストを塗布した対象物に予めマーク
のみを転写する工程において使われるマー（５） フレチクルＲ１が投影レンズ１の上方に配置される。マ
ークレチクルＲ１は詳しくは第２図に平面図として表わ
したように、２ケ所にレチクルアライメント用のマーク
ＲＭ１とＲＭ２とが形成されている。

そして、レチクルＲ１上の転写領域ＲＰＡ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は
Ｙ軸上に、マークＲＭ２はＸ軸上に位置するように定め
られている。また、このマークレチクルＲ１は対象物に
転写すべき３つのマークＭＸ、ＭＹ、Ｍθのみが転写領
域ＲＰＡ内の周辺に設けられている。このうちマークＭ
Ｙ、とＭθは座標系ＸＹＯＸ軸と平行な線上に位置する
ように、転写領域ＲＰＡ内の離れた２ケ所に設けられる
。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る。そして、これら３つのマークＭ
Ｘ　、ＭＹ、Ｍθはともに斜め・・ツチング状の格子構
造となっている。

ざて、マークレチクルＲ１のマークＲＭＩは不図示の光
源側（上方）に配置したミラー２ａ＋対（６） 物レンズ２１）及びハーフミラ−２Ｃ等から成るレチク
ルアライメント顕微鏡２によって観察され、マークＲＭ
２はミラー３ａ、対物レンズ３ｂ、及びハーフミラ−３
０等から成るレチクルアライメント顕微鏡３によって観
察される。尚、ハーフミラ−２ｃ、３ｃは照明光を対物
レンズ２ｂ　、　３ｂに導くものである。さて、この２
つの顕微鏡２゜３は各々マークＲＭＩとＲＭ２の観察像
を位ＩＷ合わせするための基準を備えている。そり、て
、レチ達成され、投影レンズ１の光軸ｌがレチクルＲ１
の中心Ｏを通るように位置づけられる。

一方、投影レンズＪの直下には通常ウェノ・Ｗが送り込
まれて、レチクルのパターンがウェハＷの表面に投影さ
れる。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、駆動部６によって、直交座標系ｘ　ｙのＸ方向
とＸ方向とに移動可能である。丑だ、移動ステージ５に
はウェハＷを吸着固定するとともに、移動ステージ５に
対してｘｙ平面内で回転可能なつｙハホルダ５ａが設け
られている。寸だ座標位置測定器７は所定の原点（例え
ば光軸ｌ）に対する移動ステージ５の２次元的な位置を
計測する。これは例えばレーザ干渉計を用いて、移動ス
テージ５の移動量をＸ方向とＸ方向とに関して測長する
ようにすればよい。投影レンズ１０周辺には２つのウェ
ハアライメント顕微鏡８，９が配置されている。ウェハ
アライメント顕微鏡８（以下Ｘ−ＷＡＭ８とする）は、
その光軸が投影レンズ１０光軸ｌと平行になるように定
められ、かつその光軸（又は観察中心）は、光軸ｌが原
点を通るように定められた座標系ｘｙのＸ軸と交差する
如く位置する。一方、ウェハアライメント顕微鏡９（以
下、Ｙ−ＷＡＭ９とする）は、その光軸が投影レンズ１
の光軸ｌと平行になるように定められ、かつその光軸（
又は観察中心）は、座標系ｘｙＯｙ軸と交差するように
位置する。そして、Ｘ−ＷＡＭ８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、Ｙ−ＷＡＭ９はウェハＷ　、−にのマークを観察
して、ウェハＷのＸ方向の位置を検出するものである。

尚、レチクルアライメント顕微鏡２，３及びＸ−ＷＡＭ
８、Ｙ−ＷＡＭ９は、目視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（前記り基準、あるいは観察中心となる）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の機能
も備えている。

特にＸ−ＷＡＭ８　、Ｙ−ＷＡＭ９は、レーザ光のスポ
ットをウェノ・Ｗ上で微小振動させて、ウエノ・Ｗ上の
マークから生じる散乱光や回折光を光電検事走査型顕微
鏡す合手の機能を備えている。

第３図はつ１．、Ｗに転写すべき本来のパターンが形成
された被検査レチクルＲ２の一例を示す平面図である。

被検査レチクルＲ２の転写領域ＰＡ（９） ２の太き智はマークレチクルＲ１の転写領域ＰＡ１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Ｒ］のレチクルマークＲＭ］　。

ＲＭ２と同じ位置に同様にレチクルマークＲＭ１．。

ＲＭ２が形成されている。

第３図で斜線部はクロム層を蒸着した遮光部であり、そ
の他の部分は光を透過するようにガラス材のままである
。尚、転写領域ＰＡ２中のパターンは以後便宜上、正転
パターンと呼ぶことにする。

一方、第４図は本発明の方法を実施するために用意した
反転レチクルＲ３の平面図である。反転レチクルＲ３に
もマークレチクルＲ１、被検査レチクルＲ２と同じ位置
に同様のレチクルマークＲＭｌ、ＲＭ２が形成されてい
る。そして転写領域ＰＡ３の大きさは被検査レチクルＲ
２の転写領域ＰＡ２の大きざと同一に定められている。

さらに、転写領域ＰＡ３中のパターンは、転写領域ＰＡ
Ｚ中の正転パターンに対して１対１の位置関係で、かつ
光の透過部と遮光部とが反転した相補的な形状、すなわ
ちネガの関係に作られている。

（１０） 次に本発明による検査方法の第１の実施例による工程を
第５図〜第１２図を用いて説明する。

まず初めに、ウェハＷにポジティブな感光材を塗布して
表面に均一なポジ・レジスト層１００を形成した後、ベ
ーキングする。そして、そのつＪハＷを第１図のように
露光装置のウェハホルダ５ａ上に載置する。このときウ
ェハＷはウェハホルダ５ａに対して、周辺の切欠き部、
すなわちフラットを用いて位置決めして載置される。本
実施例ではフラットの方向が移動ステージ５のＸ軸に関
する移動方向と一致するように位置決めされる。

一方、第２図に示したマークレチクルＲ１は第１図のよ
うに露光装置に対して位置決めさ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ｘｙＸ方向
ステップ移動はせては、マークレチクルＲ１の転写領域
ＰＡ１を一定時間照明することを繰り返し、第５図（ａ
）のようにマークレチクルＲ１中のマークＭＸ　、ＭＹ
　、Ｍθからの光束ＬｍのみをウェハＷ上のポジ・レジ
スＩ・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ＭＸ、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１
〜、ポジ・レジスト層１００の現像を行なうと、第５図
（ｂ）のようにマークＭＸ、ＭＹ　、％丁θの潜像部分
のレジストが除去され、マークＭＸ。

ＭＹ、Ｍθに対応したマークＡが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図のように、マー
クＭＸ　、ＭＹ　、Ｍθの各々に対応して、マークＡＸ
、ＡＹ、Ａθとして各転写領域毎に形成される。もちろ
んマークＡＸ、ＡＹ　、Ａθも斜め・・ツチング状の格
子構造を備えている。

次にマークレチクルＲ１を露光装置から取り出し、かわ
りに第４図の反転レチクルＲ３をマークＲＭ１．．ＲＭ
２を用いて露光装置に対して位置決めしてセットする。

一方、第６図に示したウヱノ・Ｗは再びウエハホレジス
ト０ＦＰＲシリーズ等を使う場合は、現像後も感光性を
持たせることができるが、現像により感光性を失なうレ
ジストを使う場合は、第６図のウェハＷ上に再度レジス
ト層を形成する必要がある。

さて、ウェハＷがウェハホルダ５ａに載置されて真空吸
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とは微小量
ではあるがずれているのが普通である。

そこで、次にウニ・・ＷをＸ−ＷＡＭ８．Ｙ−ＷＡＭ９
を用いて露光装置に対して位置決めする。

この位置決め方法に関しては、詳しくは特開昭５６−１
０２８２３号や特開昭５７−８０７２４号に開示されて
いるので、ここでは簡単に説明する。

まず、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ＡＹ、Ａθのうち、ウェハＷの周
辺側、又は両端の２つのマークＡＹ。

（又はマークθ）を用いてウニ・・Ｗの回転誤差とＸ方
向の位置を検出する。それには、ウニ・・Ｗ上（１３） の左端のマークＡＹがＹ−ＷＡＭ９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、
移動ステージ５をＸ方向に移動させて、Ｙ−ＷＡＭ９に
よって、ウェハＷ上の右端のマークＡθを観察する。そ
してその位置からマークＡθがＹ−ＷＡＭ９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Ｙ−ＷＡＭ９で
一致させるまでのＸ方向の移動量とを座標位置測定器７
で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５ａ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特開昭５７−８０７
２４号に開示されているように、露光時における移動ス
テージ５のステッピング送りの際、座標系ｘｙに対して
、ウェハＷの微小な回転量だけ回転した座標系を設定し
、この座標系に従って移動ステージ５を位置決めするこ
とによって行なわれる。

（１４） 式て、こうしてウエノ・Ｗの座標系ｘｙに対する回転量
が検出きれると、ウエノ・Ｗ上の左端のマークＡＹがＹ
−ＷＡＭ９のｙ方向の観察中心と一致したときのＸ座標
値をめ、ウニ・・Ｗ上の特定の１つのマークＡＸをＸ−
ＷＡＭ　８のＸ方向の観察中心と一致させて、その時の
Ｘ座標値をめる。

これによって投影レンズ１の光軸ｌに対するウェハＷの
ｘｙ力方向位置関係が正確に定まる。

そこで先に転写したマークＡＸ、ＡＹ、Ａθに合わせる
ように、駆動部６と座標位置測定器７によって移動ステ
ージ５をマークレチクルＲ１の露光時と同様のピッチで
ステップ送りしては、反転レチクルＲ２の転写領域ＰＡ
３を照明することを繰り返し、ウェノ・Ｗ上に順次反転
パターンを転写する。この際マークＡＸ、ＡＹ、Ａθが
転写領域ＰＡ３の投影像の周辺に位置するように位置決
めされ、マークＡＸ、ＡＹ　、Ａθが露光されないよう
にする。第５図（Ｃ）は反転パターンの露光の様子を示
すもので、反転レチクルＲ２の透明部を通った光束Ｌｍ
がポジ・レジスト層１００に照射され、反転パターンの
縮小された潜像がボン・レジスト層１００に形成される
。

尚、この反転パターンのステップ露光の際、予めマーク
ＡＸ、ＡＹ　、Ａθを設けたウェハＷ上の１つの転写領
域には反転パターンを露光しないようにする。

次に、そのウェハＷに被検査レチクルＲ２の正転パター
ンを重ね合わせて転写する。

まず、露光装置から反転レチクルＲ３を取り出し、被検
前レチク外Ｒ２をマークＲＭ１．ＲＭ２を用いて露光装
置に対して位置決めしてセットする。従って、この時点
で被検査レチクルＲ２は移動ステージ５上のウェハＷに
対して露光装置本体を介してマークＡＸ　、ＡＹ　、Ａ
θを基準に間接的に位置合わせきれたことになる。

そして、先に転写した反転レチクルＲ３の反転パターン
の潜像に、被検査レチクルＲ２の正転パターンの投影像
が重ね合わされるように、反転パターンのステ・ツブ露
光位置と同じ位置に移動ステージ５を移動させては、被
検査レチクルＲ２の転写領域ＰＡ２を照明することを繰
り返す。尚、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を第５図（ｄ
）に示す。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、ポジ・レジスト層１００上の第５図（ｅ
）で光束Ｌｍの照射を受けた部分をのぞいて、それ以外
全てに光束Ｌｍ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、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（ｄ）のよう
に光束Ｌｍ中に異物に応じた暗部Ｄｍが生じる。この暗
部Ｄｍはポジ・レジスト層１００に感光部を形成しない
。すなわち、ポジ・レジスト層１００中に、被検査レチ
クルＲ２上に付着した異物のみによる未露光部が生じる
。

こうして、反転パターンと正転パターンとが互いに重ね
合わされて、ポジーレジスト層１００に転写される。尚
、この時、ウエノ・Ｗ上で反転パターンの露光を行なわ
なかった領域には、被検査レチクルＲ２の正転パターン
のみを転写しておく。ところで、ウニ／・Ｗ上に正転パ
ターンを転写する際、（１７） ウェハＷをウェハホルダ５ａに設置したままにしておく
必要はなく、反転パターンの転写後にはずして、被検査
レチクルＲ２が露光装置に設定されてから、再びウェハ
ホルダ５ａに載置し、前述のウニ・・Ｗの位置合わせ方
法に従って、ウェハＷを被検査レチクルＲ２の正転パタ
ーンの投影像に対して位置決めすればよい。また上述の
ように必らずしも反転パターンの転写に用いたのと同一
の露光装置を使う必要はない。ただし、別々の露光装置
で焼付けを行なう場合は、反転パターンの転写に用いる
露光装置と、正転パターンの転写に用いる露光装置との
間で、投影倍率の誤差を含めた転写歪の差が十分に小さ
いことが望ましい。このように別々の露光装置を用いる
ときは、一方の装置で反転パターンをウェハＷに露光し
たのち、他方の装置にそのウェハＷを載置して、マーク
ＡＸ。

ＡＹ、Ａθ及びマークＭＲｔ、ＭＲ２を用いたウェハＷ
と被検査レチクルＲ２の位置決めを行なってから正転パ
ターンの重ね焼きを行なえばよい。

次に、このウェハＷを露光装置から取り出して、（１８
） ポジ・レジスト層１００の現像を行なうと、正転パター
ンと反転パターンとによ−）て感光した部分が除去され
、第５図（ｅ）のように異物の付着による未露光部が残
存レジス）ＰとしてウーＣ・・Ｗの表面に凸状に現われ
る。

さて、現像の終ったウェハＷの表面には一例として第７
図のようなパターン群が形成きれる。ここではマトリッ
クス状に配列された代表的な６つの転写領域ＳＯ〜Ｓ５
のみを示す。転写領域Ｓｏには被検査レチクルＲ２の正
転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８１〜Ｓ５にけ正転パターンと反転パターンとが重
ね合わされて転写式れているものとする。そして６つの
領域Ｓｏ〜Ｓ５は、ウェハＷ上に定めた直交座標系αβ
に対して一定ピッチで位置しているものとする。

ウェハＷを検査するときは、この領域Ｓ、−Ｓ５を観察
して、各領域中の同一位置に残存レジストＰ、〜Ｐ５　
と残存レジストＮ＋〜Ｎ５とが共通に存在することを確
認する。もし、共通の位置に同一形状の残存レジストが
なく、ランダムな位置に残存レジスＩ・がある場合は、
例えば露光前のウェハＷのレジストーヒにゴミがあった
り現像工程のときにレジストの微粒が付着（〜だものと
考えられ、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できる。

さて、領域８１〜Ｓ５中の共通な位置に現われたレジス
トが残存レジストＰ１〜Ｐ、Ｎ、〜Ｎ５と確認されると
、次に転写領域Ｓｏ中の該当する位置に同様の残存レジ
ストがあるか否かを調べる。この場合、領域Ｓｏの正転
パターン中で、残存レジスｌＰ＋〜Ｐ５と共通な位置に
残存レジストＰｏが存在し、　残存レジストＮ１−Ｎ３
と共通な位置には残存レジストが観察されない。従って
、残存レジストＰｏ−Ｐ５は被検査レチクルＲ２の透明
部に付着した異物によ−って形成されたものと判断でき
、残存レジストＮ、〜Ｎ５は反転レチクルＲ３の透明部
に付着した異物によって形成されたものと判断できる。

そこで最終的には領域Ｓｏ中の残存レジス）Ｐｏが存在
する位置に対応した被検査レチクルＲ２中の位置に、リ
ソグラフィ一工程において歩留りに影響をを及ぼす異物
が付着していると判断することができる。

第８図は、そのような検査を行なうのに適したウェハ検
査装置の斜視図である。

第８図において、第６図のような現像後のウェハＷは直
交するｘｙＸ方向移動可能な２次元移動テーブル２０に
載置される。この移動テーブル２０には第１図の露光装
置と同様に、移動テーブル２０に対して回転可能なウエ
ノ・ホルダが設けられており、不図示の駆動部によって
駆動される。従ってウェハＷは実際にはこのウエノ・ホ
ルダ上に載置され、真空吸着される。また移動テーブル
２０のＸ方向とＸ方向の位置は各々レーザ干渉計や光学
式リニアエンコーダ等の位置測定器２１と２２によって
座標値として検出される。そして位置測定器２１と２２
の直交する測定軸の交点上にはＸＹ顕微鏡２３が配置さ
れ、このＸＹ顕微鏡２３の光軸や観察中心が２つの測定
軸の交点と一致するように定められている。尚、とのＸ
Ｙ顕微鏡２３はウェハＷ上のマークＡＸ、ＡＹ（又はＡ
θ）を検出するように、光電顕微鏡あるいはレーザ走査
型顕微鏡の機能を備え、ウェハＷのＸ方向とＸ方向の位
置合わせを行なうように構成されている。

さらにθ顕微鏡２４はウェハＷ上のマーク八〇（又はＡ
Ｙ）を検出して、ウニ・・ＷのＸ方向の位置合わせを行
なうものであり、その光軸や観察中心は位置測定器２１
のＸ方向の測定軸上に位置する。そし℃α顕微鏡２３と
θ顕微鏡２４との光軸又は観察中心（基準）の間隔は、
ウェハＷ上の離れた２つのマーク、例えばマークＡＹと
Ａθとが同時に検出できるような距離に定められている
。

また、ウェハＷの表面を目視にて観察するための観察用
顕微鏡２５が設けられ、ウェハＷ上の残存レジストの確
認を行なう。

一方、ウェハＷ上の残存レジストを検出するために、レ
ーザ走査装置が設けられている。レーザ光源３０から射
出したレーザ光３１は、一定速度で反時計方向に回転す
るポリゴン鏡３２に入射し、レーザ光３１は不図示の結
像レンズでスポット光に集光されて、軌道り上をＸ方向
に等速直線走査する。走査軌道ＬＩ″ｉＸｙ平面中でＸ
ＹＭ微鏡２３、θ顕微鏡２４．及び観察用顕微鏡２５に
対して予め定められた関係に位置付けられている。捷た
、レーザ光３１の走査軌道り中の走査開始部分には、タ
イミング検出用の受光素子３３が設けられている。そし
て、走査軌道りがウニ・・Ｗ上に位置するように移動テ
ーブル２０を移動させて、レーザスポットがウェハＷ上
の残存レジスト等、表面の微小な凹凸を照射したとき、
その凹凸の段差エツジで生じる散乱光を検出する光電検
出器３４が設けられる。この光電検出器３４１”ｆ：集
光レンズを備え、その集光レンズによって走査軌道り中
のどこで散乱光が発生しても、その散乱光を入射するよ
うに受光立体角が定められている。また、光電検出器３
４はそΩ光軸が走査軌道りの中央を斜めに見込むように
配置されている。尚、レーザ光３１は第８図に示すよう
に、ウニ・・Ｗの表面に垂直に入射するようにする。こ
れはレーザスポットが入射する位置を・精度よく検出す
る為である。

さて、実際にウェハＷ上の残存レジストを検出するには
、レーザスポットをＸ方向に走査しつつ、移動テーブル
２０をＸ方向に移動させることによっテ、ウェハＷをレ
ーザスポットでラスター走査する。

さて、このウェハ検査装置によって残存レジストを検出
する動作を説明する。

まず、第６図のようなウヱノ・Ｗを移動テーブル２０上
のウエノ・・ホルダにフラットを使って位置決めして載
置する。この場合、フラットの直線方向が第８図のよう
にＸ方向と一致するように定められる。

次に移動テーブル２０を移動して、ウエノ・Ｗを第１０
図のようにＸＹ顕微鏡２３、θ顕微鏡２４の直下に送り
込む。そしてＸＹ顕微鏡２３によってウェハＷ上のマー
クＡＹの１つを観察し、同時にθ顕微鏡２４によってマ
ークＡθの１つを観察する。

尚、以後の説明を簡単にするため、そのマークＡＹの１
つを第７図における転写領域Ｓ３のマークＡＹ３とし、
マーク八〇の１つを転写領域Ｓ５のマークＡθ５とする
。従って２つの顕微鏡２３と２４０の間隔をＤｘθとす
ると、マークＡＹ３とＡθ５の間隔もＤｘθになるよう
に定められている。また第７図でマークＡＹ３．Ａθ５
を通る座標軸をα′とする。

さて、第１０図のようにＸＹ顕微鏡２３のＸ方向の基準
２３ｂとマークＡＹ３とが一致するように移動テーブル
２０を動かした後、θ顕微鏡２４のＸ方向の基準２４ａ
とマークＡθ５とが一致するように、ウェハホルダを回
転させる。この動作によって、ウェハＷの回転が補正さ
れる。

その状態で位置測定器２２の位置計測用のカウンタ（以
後、βカウンタとする）に、ＸＹ顕微鏡２３の基準２３
ｂからレーザスポットの走査軌道りまでの距離Ｄｙに相
当する値をプリセットする。

次に移動テーブル２０をＸ方向に移動させて、ＸＹ顕微
鏡２３のＸ方向の基準２３ａとウエノ・Ｗ上のマークＡ
Ｘの１つ、ここでは転写領域Ｓ３のマークＡＸ３とを一
致させる。そして、位置測定器２１０位ｆｆｆ計測用の
カウンタ（以下、αカウンタとする）を例えば零にプリ
セット（クリア）する。

（２５） 以上の動作によってウェハＷはレーザスポットの走査軌
道ＬＫ対して位置決めされたことになる。

すなわちβカウンタの値が零になるように移動テーブル
２０を移動すると、走査軌道りはウェハＷ上の座標系α
′β０の座標軸α′と一致し、αカウンタの値が零にな
ったときは、走査軌道りの中心Ｃが座標軸β０と一致す
る。従ってαカウンタ、βカウンタによる座標値はウェ
ハＷ上の座標系α′β０における走査軌道りの位置を表
わすことになる。

次に第９図のようにウェハＷをレーザスポットの走査軌
道りの下に送り込み、移動テーブル２゜をＸ方向（ウェ
ハＷ上ではβ方向）に一定速度で動かす。

ここで、走査軌道りを座標軸α′上に合わせ、第７図中
の３つの転写領域Ｓ３．　Ｓ４．　Ｓ５をレーザスポッ
トで走査する場合を説明する。

レーザスポットが座標軸ｄ′上を走査すると、光電検出
器３４は第１１図（ａ）のような時系列的な光電信号を
出力する。第１１図（ａ）中、時間ｔｏ　はレーザスポ
ットが第１０図のような走査軌道りの開Ｃ９６） 始点Ｌｓに位置した時を表わし、時間ｔＥはレーザスポ
ットが走査軌道りの終了点ＬＥに位置した時を表わすも
のとする。

この光電信号は座標軸α′上のマークＡＹ３．Ａθ３Ａ
Ｙ４．Ａθ４．ＡＹ５．Ａθ５　からの散乱光に対応（
−て、順次極太値ｓｙ３．　Ｓｅ３・・・Ｓｅ２となる
。

この第１０図（ａ）の場合の光電信号は実際の検査のと
きは不必要なものである。ところが位置測定器２２のβ
カウンタの値を読み取れば、そのような光電信号が残存
レジストからではなく、マークＡＹ、Ａθからの散乱光
によって生じたことは容易に予想できる。

さて、移動テーブル２０が引き続きｙ方向に移動し、走
査軌道りがマークＡＸ３．　ＡＸ４．　ＡＸ５と交わる
ようになると、光電検出器３４は第１０図（ｂ）のよう
に、マークＡＸ３〜ＡＸ５に対応して時間ｔ１゜ｔ２．
ｔ３の順に時間間隔１Ｐで周期的なパルス状の光電信号
を出力する。そこで、第７図に示した受光素子３３にレ
ーザスポットが照射きれた時を時間１ｏとして考えると
、例えば受光素子３３の出力信号に応答して基準クロッ
クパルスの計数１開始し、光電信号の始めのパルス（時
間１＋　）を検出して、その計数を停止するよりなカウ
ンタを設ければ、ウェノ・Ｗ上で走査軌道りの開始点Ｌ
ｓからマークＡＸ３−！での距離がわかる。

一方、ウエノ・Ｗと走査軌道りとの位置関係は対応がと
れており、転写領域５ｏ−８５の大きさやマークＡＸ、
ＡＹ、Ａθの位置は設計上（露光時）予めわかっている
ので、位置測定器２１．２２の計測値を読み取れば、開
始点ＬｓとマークＡＸ３との距離は自ずとめられる。

従って、基準クロックパルスによってめた時間ｔ１のパ
ルスの位置が、位置測定器２１．２２の座標値からめた
マークＡＸ３の位置と略一致すれば、この光電信号のパ
ルスのうち、時間ｔ１から周期ｔＰで現われるパルス（
時間ｊ２＋ｔ３）は残存レジストからではなく各々マー
クＡＸ３．　ＡＸ４゜ＡＸ、からの散乱光によって生じ
たものと判断できる。

また、レーザスポットの走査軌道りが各転写領域Ｓ３．
Ｓ４．Ｓ５中の共通位置に存在する残存レジストＰ３．
Ｐ４．Ｐ５を通った場合、光電検出器３４は第１０図（
Ｃ）のように、時間ｔ４．ｔ５．ｔ６．ｔ７でパルスと
なるような光電信号を出力する。時間ｔ４　＋　ｔ６　
＋ｔ７　のパルスは各々残存レジス）　Ｐａ　、　Ｐ４
．　Ｐ５からの散乱光によって生じたものであり、時間
ｔ５のパルスはランダムに残存したレジスト粒からの散
乱光によって生じたものである。

このような光電信号が得られたとき、すなわち周期ｔＰ
で３つのパルスが現われたとき、各転写領域Ｓ３．Ｓ４
．Ｓ５に残存レジストが共通に存在すると判断できるが
、具体的には例えば第１２図のようなデジタル的な相関
器を用いてその共通の残存レジストＰ３．Ｐ４．Ｐ５の
位置を高速に検出することができる。光電検出器３４か
らの光電信号はコンパレータ１００によって所定のスラ
イス電圧ｖｒと比較され、２値化される。従って、光電
信号中、パルスとなる部分は論理値「１」となり、その
他の部分は論理値「０」となる。コンパレータ１００の
２悄化出力信号は１ビツトずつ記憶内容を順送りす（２
９） るシフトレジスタ１０１（以下、５ＲＩＯＩとする）の
左端の１ビツト目に入力する。この５ＲＩＯＩのビット
数はｎ以上に定められ、時間ｔｏから時間１Ｅの間に発
振器１０２から出力される基準クロ・ツクパルスＣＬＫ
に応答して記憶内容が１ビツトずつ右の方ヘシフトする
。

尚、５Ｒ１０１のｎビット分のシフトはクロックパルス
ＣＬＫのｎ個のパルスによって行なわれ、このｎ個のパ
ルスが発振器１０２から出力される時間は周期ｔＰ　と
等しく定められている。さて、オア回路１０３けＳＲＩ
　Ｏ１０入力側の３ビツトからの２値信号を入力して、
その３ビツトのいずれか１つでも「１」ならばアンド回
路１０５に「１」を出力する。オア回路１０４は、Ｓ　
ＲＩＯＩの入力側の３ビツトからｎビット分へだてだ出
力側の３ビツトからの２値信号を入力して、その３ビツ
トのいずれか１つでも「１」ならばアンド回路１０５に
「１」を出力する。従ってオア回路１０３．１０４が共
に「１」を出力したときのみ、アンド回路１０５は「１
」を出力する。

（３０） カウンタ１０６は、時間ｔｏからｔＥの間にアンド回路
１０５が「１−１を出力した回数を計数するものである
。カウンタ１０７は時間ｔｏからクロックパルスＣＬ　
Ｋを計数し、°アンド回路１０５が「１」を出力したと
きにその計数を停！ｊ−するものである。

さて、このような回路構成において、時間１゜から第１
１図（Ｃ）のような光電信号が発生すると、時間ｔ４ま
では「０」がＳＲ１，０１の入力側の１ビツト目（ビッ
トＢｏ）から順次格納され、シフトされる。時間ｔ４で
は光電信号のパルスによって「１」が格納され、きらに
シフトが進み時間ｔ５＋ｔ６においても「１」が格納さ
れる。この状態のとき、５Ｒ１０１のビットＢｎには時
間ｔ４のパルスに対応して「１」が格納され、ピッ）Ｂ
ｌ（又はＢｏ）には時間ｔ６のパルスに対応して「１」
が格納され、アンド回路１０５け「１」を出力する。

従って、カウンタ１０６の計数値は１となり、カウンタ
１０７は時間１ｏからｊ６ｔでのクロックパルスＣＬＫ
のパルス数を計数する。

さらに、シフトが進み、すなわちレーザスポットの走査
が進むと、時間ｔ６のパルスに対応した「］」がビット
Ｂｎに格納され、時間ｔ７のパルスに対応した「１」が
ピッ）Ｂ＋に格納され、アンド回路１０５は「】」を出
力する。だのためカウンタ１０６の計数値は２となる。

従って、レーザスポットの１走査の終了後、カウンタ１
０６の内容が、調べる転写領域の数よりも１だけ小さけ
れば、その走査軌道り上に共通した残存レジストＰ３．
Ｐ４．Ｐ５があるとわかる。そこでこの場合カウンタ１
０６の内容が２となったとき、位置測定器２２のβカウ
ンタの内容をラッチすれば、残存レジス）Ｐｓの座標系
ａ’、ｉ０におけるＸ方向の位置ｙｐ　が検出できる。

またカウンタ１０７の内容からｎ（周期１Ｐに対応する
）を減算すると、その減算値は走査軌道りの開始点Ｌｓ
から残存レジストＰ３マでのＸ方向の距離を表わす。先
に第１０図（ｂ）の場合で説明したように、開始点Ｌ８
からマークＡＸ３までの距離はわかっているので、カウ
ンタ１０７の内容から座標系α′β０における残存レジ
ス）ＰｓのＸ方向の位置Ｘｐもわかる。

以上のようにして、つ℃ハＷ上で正転パターンと反転パ
ターンとを重ね合わせて露光したいくつかの転写領域（
少なくとも２つ）を調べて、共通の位置に存在する残存
レジストＰやＮの座標値（ＸＰ、ｙＰ）、（ＸＮＩｙＮ
）をめる。そして、次に、その座標値に基づいて、移動
テーブル２０を動かし、ウェハＷの転写領域Ｓｏの座標
系αβ０において、同じ座標値（Ｘｐ、３’ｐ）や（Ｘ
ＮＩ３’Ｎ）に残存レジスｌＰｏ又はＮｏがあるか否か
を、観察用顕微鏡２５で確認する。この場合、残存レジ
ス）Ｐｏのみが観察される。

このように、最後の確Ｂはオペレータが行なうものであ
るが、従来のように初めから転写領域Ｓ。

の全面を観察するよりも極めて少ない労力で高精度に被
検査レチクルＲ２上の異物の付着を検査することができ
る。もちろん、観察用顕微鏡２５で転写領域Ｓｏを観察
するときも、指定された座標位置（Ｘｐ　＋　ｙｐ　）
、（ＸＮＩｙＮ）への移動テーブル２０（３３） の位置決めは自動的に行なわれるから、オペレータは観
察用顕微鏡２５を介して得られるウニ・・表面のテレビ
画像を観視するだけでよい。

以上の実施例においては、レーザスポットのラスター走
査の範囲を、ウエノ・Ｗ上のＸ方向（α方向）に配列し
た転写領域Ｓ３．Ｓ４．Ｓ５に定めた。しかしながら、
ウェノ・Ｗ上の全面をラスター走査して、光電検出器３
４の光電信号がスライス電圧以上になったとき移動テー
ブル２０のＸ方向の走査位置と、レーザスポットのＸ方
向の走査位置とを読み取って座標値として順次記憶した
後、その座標値のデータ群をマイクロコンピュータ等の
計算機により解析し、正転パターン、反転パターンの重
ね合わせ露光によって現われた残存レジストＰやＮの位
置をめるようにしてもよい。

尚、そのときレーザスポットがウェハＷ上の転写領域Ｓ
ｏを走査するときは、散乱光の検出に基づく座標値の読
み取りを禁止する方がよい。それは転写領域Ｂｏ中に回
路パターンによる凹凸が形成されているため、異物の付
着による残存レジスト（３４） Ｐからの散乱光検出が極めてＳＡ比の悪いものとなって
しまうからである。

ただし、ウェハＷの位置合わせを高精度に行ない、レー
ザスポットのラスター走査の位置が精密に（必要な分解
能で）読み取れるように構成されていれば、かならずし
もその必要はない。

その場合、転写領域Ｓｏ中の残存レジストＰｏも回路パ
ターンによるレジストの凹凸と分離して検出可能である
から、転写領域Ｓ】〜Ｓ５中の残存レジストＰ１〜Ｐ５
、Ｎ、−Ｎ５の座標値（Ｘｐ　＋　ｙｐ　）、（ＸＮ＋
ＶＮ）をめた後、その座標値が転写領域Ｓｏを調べたと
きの座標値データ群中に含まれるか否かを検査すること
によって、異物が被検査レチクルＲ２に付着していたの
か否かまでも自動的に判定することもできる。

また、上記実施例において、ウエノ・Ｗ上には正転パタ
ーン、反転パターンの重ね合わせ露光の工程の前に、予
めマークＡＸ、ＡＹ、Ａθを形成するようにした。これ
らマークはステップアンドリピート方式の露光装置でウ
ェノ・Ｗを露光する際、各転写領域に共通に焼き付けら
れるものである。

一般に被検査レチクルＲ２や反転レチクルＲ３にも−７
−りＡＸ　、ＡＹ　、Ａθに対応して、ウェハアライメ
ント用のマークＭＸ、ＭＹ、Ｍθが設けられている。こ
のだめ、反転パターンや正転パターンの露光時に、予め
形成されたマークＡＸ。

ＡＹ、Ａθ上のレジストを露光してしまい、それらマー
クを破壊してしまうことがある。そこで反転レチクルＲ
３や被検査レチクルＲ２の露光時に、マークＭＸ、ＭＹ
、Ｍθのみを遮光するブラインドを露光装置に設ければ
、ウェハＷ上のマーク破壊は防止される。

さらに、ウニ・・Ｗ上のマークは各転写領域毎に設ける
必要はなく、ウエノ・Ｗｆ：露光装置に位置合わせでき
さえすれば、ウェノ・Ｗ上の２ケ所、あるいに３ケ所の
みに設けるだけでもよい。

次に本発明の第２の実施例を第１３図に基づいて説明す
る。

第１３図は、ウェハＷ上の表面の変化を断面的に示す工
程図である。まず第１３図（ａ）のようにつ１ハＷの表
面に半導体素子の製造用の材料、例えばシリコン、チツ
化シリコン、モリブデン、タングステン、ＰＳＧ、ポリ
イミド等によって層１００を形成し、その上にレジスト
層１０１を形成する。

次にそのウェハＷにマークのみを露光して現像すると、
第１３図（ｂ）のようにレジスト層１０１のマーク部が
除去きれ、マークＡが現われる。その後、このウェノ・
Ｗをエツチングすると、第１３図（Ｃ）のように、層１
００の一部が除去されマークＡ′が現われる。その後再
度、この層１００上にレジスト層１０１′を形成する。

こうして第１３図（Ｃ）のように処理したウエノ・Ｗを
用いて第１の実施例と同様に正転パターンと反転パター
ンとの重ね焼きを行ない、現像すると、第１３図（ｄ）
のように、異物の付着によって感光しなかった部分が、
残存レジストＰとして層１００上に現われる。

従って、このウェノ・Ｗを第１の実施例のようにレーザ
スポットで走査して検査すればよい。この実施例によれ
ばウェハＷ上の層１００に予めマークを設けておくので
、検査終了後は表面のレジスト層１０１′をはがして保
管しておき、次の検査のときは第１３図（Ｃ）から再利
用できるという利点がある。

尚、第１３図（ｄ）のように残存レジスト　ｐが現われ
た後、そのウェハＷをエツチングして層１００の残存レ
ジス）Ｐ（レジスト層１０１’）以外の部分を除去して
、ウエノ・Ｗの表面に層１００に支る凹凸を形成したの
ち、レーザスポットを走査するようにしてもよい。

また、一般にレーザ光の散乱によるウェハ表面の異物検
出においては、表面の凹よりも凸の方が高感度に検出で
きるので、ポジレジストを用いた方が有利であるが、ネ
ガレジストを用いて同様に検査可能であることは言うま
でもない。この場合、異物はレジストの抜け（凹部）と
なって現われる。

上記実施例ではウェハＷ上に予めマークＡＸ。

ＡＹ、Ａθを設けた後、反転パターンと正転パターンの
重ね焼きを行なったが、同一の露光装置でただちに２重
露光する場合は、マークの形成工程を省き、ウェハＷ」
二にウェハアライメントマークのない反転パターンを露
光したのチ、次にウェハアライメントマークの入いった
正転パターンを露光するようにしてもよい。つ壕り、レ
ーザ走査による検査時に基準となるマークＡＸ、ＡＹ、
Ａ（１を、被検査レチクルＲ２の転写時に同時に焼き付
けてしまうものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ウェハ等の基板上に塗布
されたレジスト（感光材）に、被検査マスクと反転マス
クとを重ね合わせて転写し、そのレジストを現像して基
板の表面に異物等に応じた凹凸を形成した後、その凹凸
を光や粒子等の散乱によって検出するので感度の高い検
査ができ、計測の自動化と高速化が可能となり、極めて
有益である。壕だ本発明によれば、マスクに付着したゴ
ミ等の異物の他に、マスクの透明部分の表面の傷や内部
欠陥のうち、転写され得るものは全て検出できるという
利点もある。

さらに本発明は、実際に転写きれたパターンの欠点をエ
ネルギービームで走査して検査するものであるから、転
写工程のための露光装置検査工程のだめのビーム走査装
置はどのような形式のものであってもよく、極めて汎用
性の高い検査が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における転写工程に用いるのに
適した縮小投影型露光装置の概略的な全体斜視図、第２
図はマークレチクルの平面図、第３図は被検査レチクル
の平面図、第４図は反転レチクルの平面図、第５図は本
発明の第１の実施例における各工程を説明する図、第６
図はウェハ上のマーク配置を示す平面図、第７図は転写
されたパターン群を示す平面図、第８図は本発明の実施
例における検査工程に用いるのに適したレーザ走査型検
査装置の概略的な斜視図、第９図はレーザ光の散乱の様
子を示す図、第１０図はレーザ走査型検査装置における
ウェハの位置合わせを説明する図、第１１図はレーザ光
の散乱光に応じた光電信号の一例を示す波形図、第１２
図はレーザ走査型検査装置において、光電信号を処理す
るための回路の一例を示す回路ブロック図、第１３図は
本発明の第２の実施例による工程を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｗ　ウェハ（基板）、Ｚｏｏ　、　１０１・・レジスト
層、Ｒ２被検査レチクル、Ｒ３・・反転レチクル、３１
・　レーザ光（エネルギービーム）出願人　比本光学工
業株式会社 代理人渡辺隆男 （４１） 才１１図 ９−≧！− 第１，５図 １７０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のパターンを有する被検査マスクと、該被検査マス
   クのパターンに対してネガの関係にあるパターンを有す
   る反転マスクとを用意し、基板に塗布した感光材に該被
   検査マスクのパターンと該反転ヤスクのパターンとを重
   ね合わせて露光する転写工程と；該感光材を現像して前
   記被検査マスクに存在する欠点に応じた凹凸を前記基板
   の表面に形成する処理工程と；該基板の表面をエネルギ
   ービームで走査し、該表面の凹凸から生じる散乱エネル
   ギーを検出することによって、前記被検査マスクの欠点
   を検査する検査工程とを含むことを特徴とするマスクの
   検査方法。