JP2010262214A - マスク検査装置及びマスク検査装置の管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の清浄度に制御された筐体Ｃ内でマスクＭの検査を行うマスク検査装置において、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクルがマスクに付着することを防止できるようにする。
【解決手段】筐体Ｃ内に、圧縮空気によって駆動されるエアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及びエアシリンダ２６Ａのようなエアアクチュエータを備える。エアアクチュエータから排気される空気を筐体Ｃ外部に導き放出する排気チューブ５３、５３Ａ、５３Ｂ、５５、５７を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスク検査装置及びマスク検査装置の管理方法に関する。

半導体デバイスの製造過程において、基板上にパターンを形成するための原画としてフォトマスク或いはレチクル（以下「マスク」という。）が用いられている。マスクに描画されたパターンに欠陥が存在すると、その欠陥が基板上に転写され、半導体デバイスの歩留まりが低下する。そこで、マスクの光学画像を取得し、取得した光学画像を基準画像と比較することで欠陥を検出する欠陥検査が行われている。

この種の欠陥検査を行うマスク検査装置は、マスクが載置されるステージを移動するステージ用駆動機構を有しており、この駆動機構はパーティクル発生源となり得る。マスクに描画されるパターンの微細化が進んでいることから、マスク検査装置内でマスクの搬送中及び検査中にマスクに付着するパーティクル数を低減することが望ましい。

例えば、特許文献１には、基板表面の検査が行われる上部空間と、駆動機構が配置される下部空間とを仕切り、仕切り部にファンを設けて上部空間から下部空間に流れるクリーンエアの下降流を形成するように構成した表面検査装置が開示されている。この特許文献１記載の表面検査装置とは異なり、上記マスク検査装置は複雑な装置構成を有するため、検査空間と駆動機構が配置される空間とを仕切ることができない。

ところで、上記ステージ用駆動機構は、圧縮空気により駆動されるエアブレーキ等のエアアクチュエータを有する。エアアクチュエータには空圧ボックスから給気チューブを介して圧縮空気が供給され、エアアクチュエータから排気された空気は排気チューブを介して空圧ボックスに戻され、空圧ボックスの排気ポートから排気される。給気チューブが長いと、エアアクチュエータの動作の応答性が悪くなるため、空圧ボックスを筐体内でエアアクチュエータの近くに配置することで、給気チューブが短くなるようにしている。また、空圧ボックスには、エアアクチュエータに供給する圧縮空気に含まれる不純物を除去するフィルタが設けられている。

ここで、最近は、ステージ用駆動機構の主構成要素であるモータや送りねじの発塵対策が進んでおり、主構成要素からのパーティクルがマスクに付着することは有効に防止できるようになっている。然し、実際にはマスクにパーティクルが付着することがある。本願発明者は、鋭意努力の結果、その原因がエアアクチュエータからの排気中のパーティクルにあることを知見するに到った。エアアクチュエータには空圧ボックスに設けたフィルタで濾過された清浄な空気が供給されるため、エアアクチュエータから排気される空気も清浄なはずであると考えられていたが、エアアクチュエータ内のシール部材等からの発塵によって、エアアクチュエータからの排気中にパーティクルが含まれる場合がある。この場合、マスクにパーティクルが付着する。

また、マスクに付着するパーティクル数が増大しないように、マスク検査装置内で定期的にパーティクル数をモニタし、必要に応じてパーティクル対策が施されている。従来、マスクの搬送経路でパーティクル数をモニタしていたが、上記のようにエアアクチュエータからの排気中に含まれるパーティクルがマスクに付着することが知見されていなかったため、エアアクチュエータからの排気中に含まれるパーティクルがマスクに付着しないように対策を講じることができなかった。

特開２００８−２４１３６０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクルがマスクに付着することを防止できるようにしたマスク検査装置及びマスク検査装置の管理方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、所定の清浄度に制御された筐体内でマスクの検査を行うマスク検査装置であって、筐体内に配置され、圧縮空気によって駆動されるエアアクチュエータを備えるものにおいて、エアアクチュエータから排気される空気を筐体外部に導き放出する排気管を備えたことを特徴とする。

この第１の態様であって、マスクを把持する把持部と、この把持部を連結したギアボックスとを有し、筐体内でマスクの搬送を行う搬送ロボットを備えるものにおいて、ギアボックス内の空気を吸引して筐体外部に排気する排気手段を更に備えることが好ましい。

本発明の第２の態様は、筐体内でマスクの検査を行うマスク検査装置の管理方法であって、マスク検査装置が、筐体内に配置され、圧縮空気によって駆動されるエアアクチュエータを備えるものにおいて、筐体内を所定の清浄度に制御してエアアクチュエータを駆動させ、その駆動中にエアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数を測定し、測定したパーティクル数が基準値以上である場合にエアアクチュエータに対してパーティクル対策を施すことを特徴とする。

この第２の態様において、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数をパーティクルの粒径毎に測定し、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値以上である場合、エアアクチュエータから排気される空気を筐体外部に導き放出する排気管を設けることが好ましい。

この第２の態様において、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数をパーティクルの粒径毎に測定し、粒径が０．３μｍ以上のパーティクル数が基準値以上である場合、エアアクチュエータから排気される空気が筐体内に放出される箇所に防塵カバーを設けることが好ましい。

この第２の態様において、筐体内にエアアクチュエータを組み付ける前もしくは組み付け当初に所定の清浄度に制御された空間でエアアクチュエータを駆動させ、その駆動中にエアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数を測定し、測定したパーティクル数に所定数を加算した値を上記基準値としてもよい。

本発明によれば、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクルがマスクに付着することを防止できる。

本発明の実施の形態のマスク検査装置を説明するための概念図である。 本実施の形態のマスク検査装置の要部構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。

図１を参照して、本発明の実施の形態のマスク検査装置１００は、検査対象物であるマスクＭが載置されるステージ１を備えている。マスクＭは、例えば、ガラス基板上に酸化クロム膜のパターンが形成されたものである。ステージ１は、後述する如く、Ｘ方向モータ２Ａと、Ｙ方向モータ２Ｂと、Ｚ、θ方向モータ２Ｃとによって、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（鉛直方向）及びθ方向（水平回転方向）に駆動される。これらのモータ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの駆動制御は、ステージ制御部１３によって実行される。ステージ１のＸ方向及びＹ方向の位置は、レーザ干渉計３と、このレーザ干渉計３に接続された位置検出部１７とによって検出される。

マスク検査装置１００は、光源４と、この光源４から発せられたレーザ光をマスクＭに照射する透過照明光学系５及び反射照明光学系６と、マスクＭを透過した透過光及びマスクＭで反射した反射光を集光する対物レンズ７とを備えている。透過照明光学系５は、ビームスプリッタ５１、ミラー５２及びコンデンサレンズ５３を有する。反射照明光学系６は、ミラー６１及びビームスプリッタ６２を有する。

また、マスク検査装置１００は、対物レンズ７で集光された透過光をＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ９Ａに結像する結像レンズ８Ａと、対物レンズ７で集光された反射光をＴＤＩセンサ９Ｂに結像する結像レンズ８Ｂとを備えている。画像センサたるＴＤＩセンサ９Ａ、９Ｂは、例えば、電荷蓄積方向（ＴＤＩ方向）に５１２段のラインを有し、各ラインは２０４８画素で構成されている。この場合、ＴＤＩセンサ９Ａ、９Ｂは、２０４８画素×５１２画素の長方形の撮像領域を有する。ＴＤＩ方向とステージ１が移動するＸ方向とが平行となるように、ＴＤＩセンサ９Ａ、９Ｂが配置されている。

また、マスク検査装置１００は、マスクＭの欠陥検査に関する全体的な制御を行う制御計算機１０を備えている。制御計算機１０には、バス１１を介して、記憶装置１２、ステージ制御部１３、展開部１４、参照部１５、比較部１６及び位置検出部１７が接続されている。記憶装置１２は、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤもしくは半導体メモリ等である。

展開部１４は、記憶装置１２に記憶されたＣＡＤデータ（作図データ）を展開し、展開データを参照部１５に出力する。参照部１５は、展開部１４から入力される展開データに対してリサイズ処理、コーナ丸め処理及び点広がり分布関数（ＰＳＦ）フィルタ処理を一括して施すことにより参照画像を生成し、参照画像を比較部１６に出力する。比較部１６は、ＴＤＩセンサ９Ａ、９Ｂから入力される光学画像と、参照部１５から入力される参照画像とを比較することで、マスクＭの欠陥検査を行う。

上記マスク検査装置１００は、図２に示すように、マスク検査装置１００の外壁面を構成する筐体Ｃを備えている。フィルタで濾過された清浄な空気を筐体Ｃ内部でダウンフローさせることにより、筐体Ｃ内部は所定の清浄度（例えば、１ｍ^３当たりに存在する０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が１０個以下であるクラス１）に制御されている。筐体Ｃ内部には、上記ステージ１と、インターフェイステーブル（以下「ＩＦテーブル」という。）２６と、ステージ１とＩＦテーブル２６との間でマスクＭを搬送する搬送ロボットＲとが配置されている。

ステージ１は、Ｙ方向に移動自在なＹステージ２１と、Ｙステージ２１上に配置され、Ｘ方向に移動自在なＸステージ２２と、Ｘステージ２２上に配置され、Ｚ方向及びθ方向に移動自在なＺステージ２３とを有する。Ｙステージ２１はＹ方向モータ２Ｂによって駆動され、Ｘステージ２２はＸ方向モータ２Ａによって駆動され、Ｚステージ２３はＺ、θ方向モータ２Ｃによって駆動される。Ｚステージ２３上にマスクＭが載置される。Ｙステージ２１は定盤２４上に配置されており、定盤２４下面には、マスク検査装置１００の設置面（床面）からの振動を減衰させる除振台２５が設けられている。

ここで、各ステージ２１、２２、２３の駆動機構として、上記モータ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに加えて、圧縮空気により駆動され、各ステージ２１、２２、２３を任意の位置に制止するエアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａが設けられている。尚、各エアブレーキは、各モータに組み込まれていてもよい。エアブレーキ２１Ａ、２２ＡにはＸＹステージ用の空圧ボックス３０Ａから給気チューブ４２、４２Ａ、４２Ｂを介して圧縮空気が供給され、エアブレーキ２１Ａ、２２Ａから排気された空気は排気チューブ５１、５２を介して空圧ボックス３０Ａに戻される。また、エアブレーキ２３ＡにはＺステージ用の空圧ボックス３０Ｂから給気チューブ４４を介して圧縮空気が供給され、エアブレーキ２３Ａから排気された空気は排気チューブ５４を介して空圧ボックス３０Ｂに戻される。

また、ＩＦテーブル２６は、マスクＭを載置して水平方向の一方向に移動可能であり、筐体Ｃの外部と内部との間でマスクＭを搬送するものである。ＩＦテーブル２６の駆動機構として、圧縮空気により駆動されるエアシリンダ２６Ａが設けられている。エアシリンダ２６Ａには空圧ボックス３０Ｃから給気チューブ４６を介して圧縮空気が供給され、エアシリンダ２６Ａから排気された空気は排気チューブ５６を介して空圧ボックス３０Ｃに戻される。

上記空圧ボックス３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、給気ポート３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃをそれぞれ有しており、給気ポート３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃには給気管４１、４３、４５の一端が接続されている。給気管４１、４３、４５の他端は、筐体Ｃ外部の圧縮空気供給源（図示せず）に接続されている。また、空圧ボックス３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、圧縮空気供給源から給気管４１、４３、４５を介して供給された圧縮空気に含まれる不純物を除去するフィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを有し、フィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃで濾過された清浄な圧縮空気をエアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及びエアシリンダ２６Ａに供給するように構成されている。

ここで、上記したエアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａやエアシリンダ２６Ａのようなエアアクチュエータに清浄な空気が供給されることから、そのエアアクチュエータから排気される空気も清浄であると考えられていた。そこで、従来、エアアクチュエータから排気された空気は、排気チューブを介して空圧ボックスに戻され、空圧ボックスの排気ポートから筐体内に排気されていた。然し、この排気ポートから筐体内に排気された空気に含まれるパーティクルが筐体内を浮遊し、筐体内で搬送中あるいは検査中のマスクに付着することが、本願発明者によって知見されるに到った。

そこで、本実施の形態では、空圧ボックス３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの排気ポート３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄに排気チューブ５３Ａ、５３Ｂ、５５、５７の一端を接続し、排気チューブ５３（５３Ａ、５３Ｂ）、５５、５７の他端を筐体Ｃの外部（例えば、筐体Ｃが置かれるグレーチングの下）に開放することで、エアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及びエアシリンダ２６Ａから排気される空気を筐体Ｃの外部に導き放出するように構成した。このように構成することで、エアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａやエアシリンダ２６Ａから排気された空気に含まれるパーティクルが筐体Ｃ内部を浮遊し、筐体Ｃ内部で搬送中あるいは検査中のマスクＭに付着することを防止することができる。

尚、排気ポート３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ接続された２本の排気チューブ５３Ａ、５３Ｂを１本の排気チューブ５３に纏めて筐体Ｃ外部に開放させているが、各排気チューブ５３Ａ、５３Ｂをそのまま筐体Ｃ外部に開放させてもよい。

また、筐体Ｃ内部でマスクＭの搬送を行う搬送ロボットＲは、マスクＭを把持する一対の把持部２７と、この把持部２７を連結したギアボックス２８とを有する。ここで、把持部２７とギアボックス２８との連結箇所には、ステージ１やＩＦテーブル２６にマスクＭを受け渡す際に一対の把持部２７が移動できるように隙間が形成されている。このため、ギアボックス２８に内蔵されたギアからパーティクルが生じると、パーティクルを含む空気が上記隙間から漏れ出し、そのパーティクルが筐体Ｃ内部を浮遊し、筐体Ｃ内部で搬送中あるいは検査中のマスクＭに付着する虞がある。

そこで、本実施の形態では、ギアボックス２８内に真空チューブ５８の一端を接続し、真空チューブ５８の他端を空圧ボックス３０Ｃの接続部３４に接続し、この接続部３４に筐体Ｃ外部の真空源（図示せず）に連通する真空チューブ５９を接続することで、ギアボックス２８内の空気を吸引して筐体Ｃ外部に排気するように構成した。このように構成することで、ギアボックス２８から筐体Ｃ内部にパーティクルを含む空気が漏れ出さないため、ギアボックス２８内で生じたパーティクルが筐体Ｃ内部を浮遊し、筐体Ｃ内部で搬送中あるいは検査中のマスクＭに付着することを防止することができる。

次に、マスク検査装置の管理方法について説明する。

一般に、マスクＭの搬送経路の近くで公知構造のパーティクルカウンタによってパーティクルを定期的に測定し、測定したパーティクル数が基準値以上である場合、何らかのパーティクル対策を施すことが考えられる。

図２を参照して、マスクＭの搬送経路について説明する。筐体Ｃ外部に移動したＩＦテーブル２６にマスクＭを投入すると、ＩＦテーブル２６を筐体Ｃ内部に移動させることによってマスクＭを筐体Ｃ内部に移動させる。そして、ＩＦテーブル２６上のマスクＭを搬送ロボットＲによりステージ１（Ｚステージ２３）上に搬送し、ステージ１を移動させながらマスクＭの欠陥検査を行う。検査後のマスクＭを搬送ロボットＲによりＩＦテーブル２６上に搬送し、ＩＦテーブル２６を筐体Ｃ外部に移動させることによってマスクＭを筐体Ｃ外部に移動させる。

ここで、粒径が０．３μｍ以上のパーティクルは自重で落下するのに対して、粒径が０．１μｍ以上０．２以下のように小さいパーティクルは浮遊する。このため、上記の如くマスクＭの搬送経路の近くでパーティクル数を測定するだけでは、パーティクルの浮遊元を特定することができず、適切なパーティクル対策を施すことができない。

そこで、本実施の形態では、筐体Ｃ内部を所定の清浄度（例えば、クラス１）に制御してエアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａやエアシリンダ２６Ａを駆動させ、空圧ボックス３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの排気ポート３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄから排気されるパーティクル数をパーティクルカウンタによって測定する。これにより、エアブレーキ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａやエアシリンダ２６Ａから排気された空気に含まれるパーティクル数がパーティクルの粒径毎に測定される。そして、測定したパーティクル数が基準値以上である場合にパーティクル対策を施す。

具体的には、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値（例えば、１０００リットル当り１０個）以上である場合、そのパーティクル数の測定を行った排気ポートに排気チューブの一端を接続し、この排気チューブの他端を筐体Ｃ外部に開放する。例えば、Ｚステージ用の空圧ボックス３０Ｂの排気ポート３３Ｃから排気される空気に含まれるパーティクル数を測定し、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値以上である場合、図２に示すように、他端が筐体Ｃ外部に開放されている排気チューブ５５の一端を排気ポート３３Ｃに接続する。これにより、エアアクチュエータから排気される空気が筐体Ｃ外部に導かれて放出されるため、エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクルが筐体Ｃ内部を浮遊し、筐体Ｃ内部で搬送中又は検査中のマスクＭに付着することを防止することができる。

この基準値としては、固定値に限らず、以下の値を用いてもよい。すなわち、筐体Ｃ内部にエアアクチュエータを組み付ける前もしくは組み付け当初に所定の清浄度（例えば、クラス１）に制御された空間で各エアアクチュエータを駆動させ、その駆動中に各エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数をパーティクルの粒径毎に測定し、測定した粒径毎のパーティクル数に所定数（例えば、１０個）を加算した値を基準値としてもよい。例えば、筐体Ｃ内部にＩＦテーブル２６、エアシリンダ２６Ａ及び空圧ボックス３０Ｃを組み付ける前に、クラス１に制御された空間で空圧ボックス３０Ｃを介してエアシリンダ２６Ａに圧縮空気を供給してエアシリンダ２６Ａを駆動し、その駆動中にエアシリンダ２６Ａから排気される空気に含まれるパーティクル数を排気ポート３３Ｄで測定し、測定した粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が２個である場合、上記基準値を１２個としてもよい。

また、粒径が０．３μｍ以上のパーティクルは、浮遊せずに、何らかの装置構成物に衝突して自重で落下する。そこで、粒径０．３μｍ以上のパーティクル数が基準値（例えば、１０００リットル当り１０個）以上である場合、パーティクルを衝突させるための防塵カバーを空圧ボックスの排気ポートに設ける。防振カバーの形状は、任意であってよい。この防塵カバーの設置は、上記排気チューブの配設に比べて簡便に行うことができる。

尚、ある排気ポートに対して防塵カバーを設置した後、その排気ポートから排気される空気に含まれるパーティクル数を測定し、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値以上になった場合、その防塵カバーを除去し、排気ポートに他端が筐体Ｃ外部に開放されている排気チューブの一端を接続すればよい。

また、搬送ロボットＲのギアボックス２８の近傍でパーティクル数を測定し、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値以上である場合、図２に示すように、筐体Ｃ外部の真空源に連通する真空チューブ５８をギアボックス２８内に接続する。これにより、ギアボックス２８内の空気が吸引され筐体Ｃ外部に排気されるため、ギアボックス２８から筐体Ｃ内部にパーティクルを含む空気が漏れ出さない。従って、搬送ロボットＲのギアボックス２８内で生じたパーティクルが筐体Ｃ内部を浮遊し、筐体Ｃ内部で搬送中あるいは検査中のマスクＭに付着することを防止することができる。

Ｃ 筐体
Ｍ マスク
Ｒ ロボット
１ ステージ
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ モータ
２１ Ｙステージ
２２ Ｘステージ
２３ Ｚステージ
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ エアブレーキ（エアアクチュエータ）
２６ ＩＦテーブル
２６Ａ エアシリンダ（エアアクチュエータ）
２７ 把持部
２８ ギアボックス
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 空圧ボックス
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ フィルタ
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ 排気ポート
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４４、４６ 給気チューブ
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７ 排気チューブ
５８、５９ 真空チューブ（排気手段）

Claims (5)

1. 所定の清浄度に制御された筐体内でマスクの検査を行うマスク検査装置であって、前記筐体内に配置され、圧縮空気によって駆動されるエアアクチュエータを備えるものにおいて、
   前記エアアクチュエータから排気される空気を筐体外部に導き放出する排気管を備えたことを特徴とするマスク検査装置。
2. 請求項１記載のマスク検査装置であって、前記マスクを把持する把持部と、この把持部を連結したギアボックスとを有し、前記筐体内で前記マスクの搬送を行う搬送ロボットを備えるものにおいて、
   前記ギアボックス内の空気を吸引して前記筐体外部に排出する排気手段を更に備えたことを特徴とするマスク検査装置。
3. 筐体内でマスクの検査を行うマスク検査装置の管理方法であって、前記マスク検査装置が、前記筐体内に配置され、圧縮空気によって駆動されるエアアクチュエータを備えるものにおいて、
   前記筐体内を所定の清浄度に制御して前記エアアクチュエータを駆動させ、その駆動中に前記エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数を測定し、測定したパーティクル数が基準値以上である場合に前記エアアクチュエータに対してパーティクル対策を施すことを特徴とするマスク検査装置の管理方法。
4. 前記エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数をパーティクルの粒径毎に測定し、粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ以下のパーティクル数が基準値以上である場合、前記エアアクチュエータから排気される空気を筐体外部に導き放出する排気管を設けることを特徴とする請求項３記載のマスク検査装置の管理方法。
5. 前記エアアクチュエータから排気される空気に含まれるパーティクル数をパーティクルの粒径毎に測定し、粒径が０．３μｍ以上のパーティクル数が基準値以上である場合、前記エアアクチュエータから排気される空気が前記筐体内に放出される箇所に防塵カバーを設けることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のマスク検査装置の管理方法。

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