JP2015078865A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光透過性をもつ被検物上の異物を検査するとき、検出光の検査面に対する照明領域を複数設定、もしくは変化させることにより、異物が付着している被検面を判別する機能を有すること。【解決手段】複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査する異物検査装置であって、前記被検物に検査光を投光する照明部と、前記検査光が投光されることによって前記被検物の異物から生じる散乱光を検出する検出器を含む受光部とを備え、前記照明部は被検物に対する検査光の照明条件を変えることができ、複数の異なる照明条件で被検物を照明したときの各異物検査装置間の異物検出結果の差により、複数の被検面のうち異物がいずれの被検面に付着しているかを判定する、ことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置や液晶表示装置の製造において用いられる異物検査装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。本発明は、特に、マスクのたわみを気圧補正するためにマスクの上側に構成される平面ガラスやマスク上面における異物の有無を検出する異物検査装置に関する。

近年、露光装置に用いられるマスクの大型化によりマスクが自重でたわみ、像性能が低下することが懸念されている。そのためこれまでマスクの自重たわみを低減させる多くの工夫がなされてきた。特許文献１には、マスクの上側を平面ガラスで塞いで気密室を構成し、マスク下面のたわみを検出し、検出結果に基づいて気密室の圧力を調整することによってマスクのたわみを補正する露光装置が開示されている。

図１４には、露光装置が示されている。マスク５は、パターン面を下にしてマスクホルダ６によって真空吸着により保持されている。マスク５の上方には露光光を射出する光源１が設けられ、光源１とマスク５との間には、照明光学系２が設けられる。マスク５の露光光が透過した側には投影光学系１１を挟んで露光の対象である基板１２が配置されている。

光源１から射出された露光光は、照明光学系２によってマスク５に照射される。マスク５に形成されたパターンの像は、露光光により投影光学系１１を通じて基板１２上に投影される。

マスクホルダ６の下側にはマスク５のたわみを検出する検出系２１が設けられる。検出系２１は、斜入射タイプのフォーカスセンサの構成、機能を備えている。発光ダイオードなどの光源１０から投光レンズ(不図示)を介してマスク５のパターン面に対して斜めから検出光が投光される。その反射光を受光レンズ(不図示)を介してフォトダイオードなどのディテクタ９で検出することにより、マスク５のたわみを検出する。ディテクタ９の検出信号出力側は、演算部８に接続されている。演算部８の出力側には気圧制御部７が接続されており、この気圧制御部７はパイプ４を介してマスク５のたわみを補正する気密室１３に接続されている。

気密室１３は、下面側がマスク５で、上面側が平面ガラス３で塞がれた密閉箱状となっている。気密室１３を構成する平面ガラス３は、平面板であるため露光光に影響を与えない。平面ガラス３とマスク５とで挟まれた空間は気密室１３とされ、この気密室内の圧力を気圧制御部７で制御することでマスク５のたわみを制御する。気圧制御部７は、演算部８から入力される気圧制御量に基づいて、気密室１３の気圧を制御する。

このように、検出系２１によりマスク５のたわみが検出され、演算部８によりたわみ量とこのたわみ量を補正する気圧制御量の算出が行われ、気圧制御部７により気密室１３の気圧が制御される。このため、マスク５の自重たわみや熱的変形によって発生するディストーションや像面湾曲などによるパターンの横ずれが軽減されて、良好にマスク５のパターンの投影を行うことが可能となる。

気密室を構成する平面ガラスの上下面やマスク上面に異物が付着すると露光時の像性能を劣化させる恐れがあるので、平面ガラスの上下面、マスク上面に付着した異物を検出し、除去する必要がある。保管場所からマスクステージまで搬送工程において、マスクと平面ガラスとが分離し、マスク又は平面ガラスが搬送部材によって保持されつつ搬送されている状態において、マスク上面や平面ガラスの上下面の異物検査が行われる。図１５は、従来の異物検査である。光源１６及び投光レンズ１７を含む投光部と、受光レンズ１８及び検出器１５を含む受光部とを備える。そして、搬送部材１９に保持された状態で、平面ガラス３（又はマスク）の上下面側に双方に配置された２台の異物検査装置を用いて平面ガラス３（又はマスク）の上下各面の異物検査が行われる。

特開平１０−２１４７８０号公報

搬送部材１９に保持された状態でマスクや平面ガラス３の上下各面の異物検査を行った後、マスクと平面ガラス３とを合体してマスクのたわみを補正する機構を構築している。搬送部材１９の搬送のための駆動機構は、マスクや平面ガラス３の近くに存在する。そのため、異物検査が終了してからマスクと平面ガラス３とを合体するまでの間に、駆動機構の駆動によって発生した塵がマスクの上面や平面ガラス３の下面に付着することがある。また、マスクと平面ガラス３とを合体して形成された密閉空間内を減圧するときに、マスクと平面ガラス３との接触部分から細かい金属片などが舞い、その金属片がマスクの上面や平面ガラス３の下面に付着することがある。

しかし、従来の異物検査は、マスクと平面ガラス３とが合体してマスクのたわみを補正する機構が構築された後に、マスクや平面ガラス３の異物を検査することが困難である。
なぜなら、マスクのパターンによって異物検査光が影響を受けてしまうためである。

そこで、本発明は、異なる被検物を検査した際に、上記の被検物のいずれの被検面に付着した異物であるかを判定することができる異物検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査する異物検査装置であって、前記被検物に検査光を投光する投光部と、前記検査光が投光されることによって前記被検物上の異物から生じる散乱光の強度を検出する検出器を含む受光部と、制御部と、を備え、前記検査光の被検面に対する照明領域を複数設定、もしくは変化させることにより、異物が付着している被検面を判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、異なる被検物を検査した際に、被検物のいずれの被検面に付着した異物であるかを判定することができる異物検査装置を提供することができる。

実施例１の異物検査装置を示す図 複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査することを説明する図 投光部内の光学部材を調整して光の配向角を大きくしている図 投光部内の光学部材を調整して光の配向角を小さくしている図 投光部内の光学部材を調整して検出光の配向角を大きくし、平面ガラス３の上下面、マスク上面の異物を同時に検査している図 投光部内の光学部材を調整して検出光の配向角を小さくし、平面ガラス３の上面のみ異物のみを検査している図 平面ガラス３の上下面、マスク上面の異物を同時に検査している図 平面ガラス３の上下面の異物を同時に検査している図 平面ガラス３の上面の異物のみを検査している図 異物検査フローを示す図 ３つの照明条件をもつ異物検査装置を３つ配置した様子を示す図 波長が異なる光源からそれぞれ異なる照明条件で被検面を照明し、異物からの散乱光を波長別に受光する様子を示す図 異物の付着面を判別する様子を示す図 露光装置を示す図 従来の異物検査装置を示す図

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１に示すようにマスク５と光透過性の被検物である平面ガラス３とが露光用のマスクステージ１４上に搭載されている。そしてその上側に異物検査装置が配置される。マスクステージ１４又は異物検査装置に構成された駆動部２２が駆動することにより、異物検査装置は、平面ガラス３の第１面（上面）及び第１面の反対側の第２面（下面）、マスク５の第３面（上面）に付着した異物を検査することができる(図２)。

照明部２５は、図３、図４に示すように内部に、投光レンズ１７と光源１６が構成されている。投光レンズの一部をレンズ光軸方向にシフトさせることにより光源からの光束を絞ったり、広げたりすることが可能となる。この結果、被検物に対する検出光の照明領域を変えて、同時に検出される被検面を選択することが可能となる。受光部２６は、受光レンズ１８と、検査光が投光されることによって平面ガラス３とマスク５上の異物から生じる散乱光の強度を検出し、検出結果を制御部２４に送る検出器１５とを含む。

例えば、図３のように投光レンズの一部をレンズ光軸上のある位置に固定すると平面ガラス３とマスク５の照明領域は比較的広域となる（図５）。照明領域が広くなり、かつ受光部２６の視野内にあるため受光部２６は、前記照明領域内の平面ガラス３の第１面（上面）及び第１面の反対側の第２面（下面）、マスク５の第３面（上面）に付着した異物を同時に検査することができる。

さらに、図４にあるように投光レンズの一部をレンズ光軸上の上記とは別の位置に固定すると平面ガラス３とマスク５の照明領域は比較的狭域となる(図６)。照明領域が狭くなるため受光部２６は、平面ガラス３の第１面（上面）に付着した異物からの散乱光のみを受光し、反対側の第２面（下面）やマスク５の第３面(上面)に付着した異物からの散乱光は受光部２６の視野外かつ、非照明領域となるため受光しない。

このように照明部２５内の投光レンズを調整することにより、被検物の照明領域を変え、同時に計測可能な被検面を選択できることが可能となる。但し、本実施例では平面ガラス上面、下面、マスク上面の３面（図７）、平面ガラス上面、下面の２面（図８）、平面ガラス上面の１面のみ（図９）同時計測が可能である。また、受光部２６の視野内かつ照明領域となる被検面以外の面に付着している異物からの散乱光は、視野内かつ照明領域内に付着している異物に対して十分強度が弱い。さらに、前記の弱い光を受光しないように絞り（不図示）が受光部２６に構成されている。前記の照明領域を変える手段は、投光レンズの他に拡散板など光の配向角を変える光学部材でもよい。

本実施例では、複数の光透過性をもつ被検物上の異物を検査するとき、異物の位置、大きさ、付着面を判別することが可能な異物検査装置について述べている。

異物の位置について
図１にあるように、異物検査装置の駆動部２２を、またはマスクステージ１４を駆動させながら、異物検査を必要とする領域を計測する。そして、異物が検出された時の駆動量と異物信号から異物の位置を決定する。

異物の大きさについて
照明部内の光学部材の調整状態毎、つまり照明領域(図７〜９)毎に、大きさが既知である粒子（異物のサンプルとする）が散布されている平面ガラス上面、下面、マスク上面を検査する。そして、異物の大きさを、受光部２６で検出される散乱光強度や検出画素サイズ等を指標として決定し（異物の大きさの基準を決定）、異物の大きさと、前記の指標の相関を示す感度曲線を作成する。

実際の検査時は、この感度曲線に照らし合わせて、各被検面の異物の大きさを決定する。
異物付着面について
照明部内の光学部材の調整状態を変えて照明領域を変化させることにより、受光部２６で検出される異物からの散乱光に変化が生まれる。この照明領域の変化と異物からの散乱光の変化の関係から、異物が平面ガラス上面、下面、マスク上面のどの面に付着しているかを決定する。

具体的には図１０にあるような処理の流れで異物検査を実施している。まず、照明部の照明領域毎に次の３つの照明条件に分ける。

照明条件１（平面ガラス上下面、マスク上面の３面同時検出）（図７）
照明条件２（平面ガラス上下面の２面同時検出）（図８）
照明条件３（平面ガラス上面の１面検出）（図９）
上記の各条件において、各被検面に大きさが既知のサンプル粒子を散布し、異物検査を実施する。その結果から前記条件毎に適正な光照明部の光量と、異物の大きさの基準となる感度曲線を各被検面毎に設定する（ステップ１）。

照明部を照明条件１に調整し、ステップ１で設定された光量に設定し、異物検査装置内の駆動部２２もしくは、マスクステージ１４を駆動させながら異物検査を実施する（ステップ２）。異物が検出されない場合は、検査を終了する。異物が検出されたときは、照明条件を照明条件２へ変更し、ステップ１で設定された光量に設定し、異物検査装置内の駆動部２２もしくは、マスクステージ１４を駆動させながら異物検査を実施する（ステップ３）。

ステップ３の検査結果において、ステップ２で検出された異物が検出されなくなった場合（異物からの散乱光が十分小さくなった場合）、その異物はマスク上面に付着した異物であり、その異物の大きさはステップ１の結果から得られた、マスク上面の異物の感度曲線から決定される。

ステップ３の検査結果において、依然として検出される場合、その異物は平面ガラスの上下面のどちらかについた異物であると決定される。この場合、照明条件を照明条件３へ変更し、ステップ１で設定された光量に設定し、異物検査装置内の駆動部２２もしくは、マスクステージ１４を駆動させながら異物検査を実施する（ステップ４）。

ステップ４の検査結果において、依然として検出される場合、その異物は平面ガラスの上面に付着した異物であり、その異物の大きさはステップ１の結果ら得られた、平面ガラス上面の異物の感度曲線から決定される。

ステップ４の検査結果において、ステップ２、３で検出された異物が検出されなくなった場合（異物からの散乱光が十分小さくなった場合）、その異物は平面ガラス下面に付着した異物であり、その異物の大きさはステップ１の結果から得られた、平面ガラス下面の異物の感度曲線から決定される。

以上の結果より、異物の位置、大きさ、付着面を判定し、それらの異物の付着が許容可能かどうかを判断し、クリーニングの実施の有無を決定する（ステップ５）。

このように照明領域と異物からの散乱光強度の関係から異物の付着面を判別することが可能となる。

［実施例２］
実施例１で説明した、照明条件１〜３を備えた３つの異物検査装置を図１１にあるように配置する。３つ配置することによりそれぞれの照明部の光学部材の調整により照明領域を変える必要がない。結果的に計測回数が減ることになりスループットを向上させることが可能となる。具体的な異物検査の処理は、実施例１と同様であるため、ここでは詳細の説明は省く（実施例１と異なる点は、照明条件１〜３の各条件を、３つの装置がそれぞれ担い、１度の異物検査で異物の位置、大きさ、付着面を決定することである）。

［実施例３］
実施例２においては、３つの検査装置を配置するため、検査のスループットは向上するが、必要な空間領域が広くなり他のモジュールとの関係上、配置自由度が落ちてしまう。ここでは、照明部、受光部を共通化することで、スループットを低下させず、比較的省スペース化された異物検査装置について説明する。

図１２に本実施例を示す。照明部には、波長の異なる３つの光源１（２７）、光源２（２８）、光源３（２９）を備える。それぞれの光源に対して照明領域が前記照明条件１〜３になるように照明部内の光学部材（３０〜３２）が調整されている。

各光源から出射した検出光は、照明領域を設定する各光学部材と半透過性のミラー３３を通り、被検物に照明される。被検物の異物からの散乱光は受光部で受光される。受光部は、波長の異なる散乱光を受光するための検出器を３つ（３８〜４０）、前記散乱光の１つの波長のみを透過させる波長フィルタを３つ（３５〜３７）、受光レンズ１８、半透過性のミラー３４を備えている。制御部２４では、上記３つの検出器で検出された異物散乱光から、異物の位置、大きさ、付着面を判別する。

このとき被検面である平面ガラスの上下面、マスクの上面のうちいずれか１つの面と、前記各検出器内のセンサ面は、受光レンズ１８に対して結像関係にある。不図示ではあるが、各被検面上の異物の像が各検出器内のセンサ面上でぼけることがないように、また前記各照明条件に対して検出可能な被検面を限定し、フレアや迷光を受光させないため、受光部内に光量を調整する絞りが付いている。前記半透過性ミラー３３は、ダイクロミラーでもよい。

各波長、照明条件での検出結果は、異物の位置、大きさとともに、図１３のように付着面の判別も含まれている。これによると、全ての照明条件 (波長)で検出された場合は、平面ガラス上面に付着しているとし、２つの照明条件 (波長)で検出された場合は、平面ガラス下面に付着しているとし、１つの照明条件 (波長)で検出された場合は、マスク上面に付着していると判断する。本実施例によれば、波長毎に照明条件が異なり、結果として検出される被検面が異なるため、１回の計測により異物の位置、大きさ、付着面を決定することが可能となる。

［デバイス製造方法］
次に、上述の露光装置を利用した半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。デバイスは、前述の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

1 光源
2照明光学系
3平面ガラス
4パイプ
5マスク
6マスク保持部
7気圧制御装置
8演算装置
9ディテクタ
10光源(マスクたわみ検出系)
11投影光学系
12基板
13気密室
14マスクステージ
15検出器（異物検査装置）
16光源（異物検査装置）
17投光レンズ
18受光レンズ
19搬送部
20マスクたわみ補正系
21マスクたわみ検出系
22駆動部
24制御部
25照明部（異物検査装置）
26受光部（異物検査装置）
27光源1
28光源2
29光源3
30光学部材1
31光学部材2
32光学部材3
33半透過ミラー
34同上
35波長フィルタ1
36波長フィルタ2
37波長フィルタ3
38検出器1
39検出器2
40検出器3

Claims (4)

1. 複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査する異物検査装置であって、前記被検物に検査光を投光する照明部と、前記検査光が投光されることによって前記被検物の異物から生じる散乱光を検出する検出器を含む受光部とを備え、前記照明部は被検物に対する検査光の照明条件を変えることができ、複数の異なる照明条件で被検物を照明したときの各異物検査装置間の異物検出結果の差により、複数の被検面のうち異物がいずれの被検面に付着しているかを判定する、ことを特徴とする異物検査装置。
2. 複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査する異物検査装置であって、前記被検物に検査光を投光する照明部と、前記検査光が投光されることによって前記被検物の異物から生じる散乱光を検出する検出器を含む受光部とを備えた複数の異物検査装置により構成されており、前記複数の異物検査装置内の照明部が、互いに異なる照明条件で被検物を照明したときの各異物検査装置間の異物検出結果の差により、複数の被検面のうち異物がいずれの被検面に付着しているかを判定し当該判定した結果を出力する、ことを特徴とする異物検査装置。
3. 複数の光透過性の被検物に付着した異物を検査する異物検査装置であって、前記被検物に投光する検査光の波長と被検面上の検査光の照明領域の大きさが異なる複数の光源と照明条件を有する照明部と、前記光源、照明条件に対応した複数の波長選択部材と検出器とを有する受光部と、を備え、前記各検出器の検出結果を比較することにより複数の被検面のうち異物がいずれの被検面に付着しているかを判定する、ことを特徴とする異物検査装置。
4. 前記複数の照明条件は、前記受光部が検出できる被検物面数が異なる程度、被検物に対する照明領域の大きさが異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の異物検査装置。