JP2677981C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】 本発明は、縮小投影露光装置や１：１反射形投影露光装置を用いて、異物付着
に起因する歩留りの低下を防止して異物付着防止膜を付けた枠を装着した基板に
形成された回路パターンを被露光基板に露光する露光装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】 例えば縮小投影露光装置（以下ＲＡと略記）では、レチクルやホトマスク等の
基板上に形成された回路パターンを縮小してウエハ上に転写して１チップずつ露
光するため、基板上に異物が存在するとその異物像が転写され、ウエハ上の全チ
ップが不良となる。従って、露光前の基板上の異物検査が露光工程の歩留りを向
上させる上で不可欠である。この種の装置として関連するものには例えば、特開
昭５７−８０５４６号、特開昭５８−７９２４０号、特開昭５９−８２７２７号
等が挙げられる。これらの装置をＲＡを必要とする大量生産ラインでは投資の面
で膨大な費用がかかる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】 一方、最近では、基板表面に直接異物が付着しない様に、異物付着防止用のペ
リクル（金属の枠にニトロセルローズの透明薄膜を貼り付けたもの）を装着して
いる。異物付着防止膜を基板に装着した後は原則として、基板上への新しい異物
の付着は防止できる。また、異物付着防止膜と基板の表面は離間しているため、
比較的小さな異物が異物付着防止膜上に存在しても異物像はウエハ上に転写され
ない。 従って異物付着防止膜を用いた場合の基板洗浄から露光までの工程は以下の様 になる。先ず、基板を洗浄し、回路パターンの存在表面及び非存在表面にごみ等
の異物があるか否か検査する。ごみ等の異物がなければ、治具利用により異物付
着防止膜を装着する。この異物付着防止膜は、回路パターンの存在面にも装着す
る。異物付着防止膜を貼りつけた後、基板の面上に異物があるか否か特開昭５９
−８２７２７号の方式を用いて検査する。異物がなければカセットに収納し、縮
小露光装置に送り露光工程に入る。 【０００４】 異物付着防止膜を装着することにより、２０ないし３０μｍ以下の膜上に付着
した異物については無視することができるため、歩留りを向上させることができ
た。 一般に異物付着の確立は異物寸法の２乗に反比例するとされているため、２０
ないし３０μｍ以上の異物付着確立を完全に無視することはできない。従って、
より一層の歩留り向上を目指すためには、異物付着防止膜上の比較的大きな異物
の有無を検査する必要がでてきた。 【０００５】 本発明の目的は、露光に使用するレチクルやフォトマスク等の基板に枠を介し
て装着した異物付着防止膜上に露光に支障のある異物をできるかぎり付着させな
いようにして異物付着防止膜付き基板の使用効率を高め、しかも露光に際してマ
ガジン内に載置されたカセットから取り出された異物付着防止膜付き基板に対し
て異物付着防止膜上の露光に支障のある異物を検査することによって、常に異物
付着防止膜上に露光に支障のある異物が存在しない状態で、異物付着防止膜付き
基板をマガジンから露光位置に搬入可能にして被露光基板に対して高歩留りで露
光できるようにした露光装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を達成するために、露光に使用するレチクルやフォトマス
ク等の基板に異物付着防止膜を付けた枠を装着した状態で収納したカセットを載
置するマガジンと、該マガジンから露光位置へ至る間に設置され、上記異物付着
防止膜上に該異物付着防止膜の一方の幅に亘って帯状の光束を照射する光照射光 学系と上記基板上に形成された回路パターンのエッジからの散乱光を検出しない
ように上記光照射光学系によって照射された異物付着防止膜上のほぼ帯状の光束
の幅ｄの中心を通り、且つ異物付着防止膜を通過した光による上記基板面上にお
ける帯状の光束と交わらないように検出光軸を上記照射帯状の光束に対して角度
ψ以上傾けて（但し角度ψ＝ｔａｎ~¹ｄ／２ｔなる関係であり、ｔは基板表面と
異物付着防止膜との間の距離、ｄは上記照射帯状の光束の幅である。）配置させ
て上記光照射光学系によって照射された帯状の光束による上記異物付着防止膜上
に付着した異物のみからの散乱光を検出する検出光学系と上記光照射光学系によ
って異物付着防止膜上に該異物付着防止膜の一方の幅に亘って照射された帯状の
光束に対応する受光部を有し、上記検出光学系によって検出される異物付着防止
膜上に付着した異物のみからの散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段と
を備えて構成し、上記基板に枠を介して装着された異物付着防止膜上に付着した
露光に支障のある大きな異物を上記基板上に形成された回路パターンと弁別して
光学的に検出する異物検出装置と、上記異物付着防止膜付き基板を、上記マガジ
ン内に設置されたカセットから取り出して上記異物検出装置が設置された位置を
経由して露光位置へと搬送し、上記異物検出装置によって異物付着防止膜上に露
光に支障のある大きな異物が検出された場合には、上記異物付着防止膜付き基板
を上記異物検出装置が設置された位置から上記マガジンに戻してマガジン内のカ
セットに収納し、露光位置において露光が終了した異物付着防止膜付き基板を上
記露光位置から上記マガジンに戻してマガジン内のカセットに収納する搬送機構
と、上記異物検出装置によって異物付着防止膜上に露光に支障のある大きな異物
が検出されないで、上記搬送機構によって上記露光位置に搬送された異物付着防
止膜付き基板に対して該基板上の回路パターンを投影露光光学系により被露光基
板上に投影露光する投影露光装置とを備えたことを特徴とする露光装置である。 【０００７】 また本発明は、上記露光装置において、上記異物検出装置の光電変換手段を、
リニアセンサで構成したことを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】 以下、本発明を図１から第１２図を用いて説明する。 図１には、異物付着防止膜上の異物検査装置を搭載した縮小投影露光装置の第
１の実施の形態の構成を示す。 先ず、洗浄後、異物が存在しない状態で、枠２４を介して異物付着防止膜２３
を装着した基板３９は、カセットに入れた状態でマガジン６に収納される。露光
工程では基板はカセットから１個ずつ取り出され、露光後は再び元の位置に戻さ
れる。即ち、基板３９はマガジン６内のカセットより矢印５ａの方向に引き出さ
れ、搬送アーム３により矢印４ａの方向に移動する。基板３９の面面に装着した
異物付着防止膜２３上の異物検査は搬送アーム３の上下に設置した上側異物検査
装置１および下側異物検査装置２によって行われる。もし、異物付着防止膜２３
上に異物（例えば２０〜３０μｍ以上）が存在すればその基板は元のカセットに
戻され、異物除去が行なわれる。一方、異物が存在しなければ、搬送アーム３は
回転機８によって矢印７ａの方向に回転し、露光位置９に置かれ、露光光学系１
０を介してウエア（被露光基板）１１上に１チップずつ転写される。この基板を
用いた露光工程が終了すると、基板３９は再びマガジン６内のカセットに収納さ
れる。 また、図２は、本発明に係る第２の実施の形態を示したものである。ここで、
基板３９はモータ１３で駆動される例えばベルト１２を用いた搬送機構により搬
送される。 【０００９】 以上説明した本発明に係る実施の形態に用いる異物検査装置に関する一実施の
形態を以下に説明する。 図３は、フォトマスクやレチクル等の基板３９に枠２４を介し貼り付けた異物
付着防止膜（ペリクル膜）２３表面上での異物を検出する装置を示したものであ
る。これによるとレーザ発振器１４からのレーザ光は偏光板１６、集光レンズ１
５を順次介された後、三角波状信号によって往復回転振動されているガルバノミ
ラー１７で全反射されたうえ、コリメータレンズ１８を介し異物付着防止膜２３
の表面上にレーザスポットとなって斜方向より入射するようになっている。この
場合、ガルバノミラー１７は三角波状の電気信号で駆動され、一定周期で回転振 動するためレーザスポットは異物付着防止膜２３の表面上をＸ方向に一定速度で
往復走査するが、これにより直線状の走査線２２が形成されるものである。 【００１０】 一方、異物２０からの散乱光２１を検出する手段は結像レンズ２６、遮光板（
図示せず）、一次元のリニアセンサ（ＣＣＤ，フォトダイオードアレイ等）を含
む自己走査蓄積形の光電変換素子２７から成り、レーザスポットの走査線２２を
斜め上方よりのぞむように設けられている。即ち、結像レンズ２６によって異物
付着膜２３の表面上を直線上に走査しているレーザスポットの走査線２２の像が
光電変換素子２７上に結像されるようになっているものである。したがって、モ
ータ４８と送りネジ４９によりガラス基板３９を等速でＹ方向に随時送りながら
異物付着防止膜２３表面をその全領域に亘って走査すれば、走査線２２上に異物
２０が存在する場合にはその異物２０からの散乱光２１の強度が蓄積、検出され
るものである。 【００１１】 ここで図４によりレーザ光照射系について更に詳細に説明すれば、レーザ発振
器１４からのレーザ光は偏光板１６を通過後（半導体レーザのような偏光レーザ
を用いる場合には偏光板は不要）集光レンズ１５によってガルバノミラー１７の
表面に集光されるが、このレーザ光はガルバノミラー１７の表面に集光されるが
、このレーザ光はガルバノミラー１７の表面で全反射されたうえコリメータレン
ズ１８に到達するようになっている。コリメータレンズ１８はガルバノミラー１
７の回転中心軸上にその焦点が位置するように設置されていることから、コリメ
ータレンズ１８を介されたレーザ光１９は平行光束となり、ガルバノミラー１７
の回転振動によって図示の如く方向３５に往復振動する結果、異物付着防止膜２
３の表面上を直線状に往復走査することになるものである。この場合コリメータ
レンズ１８の焦点距離をｆ、レーザ光の振れ角をθ、レーザスポットの走査量を
ｈとすれば走査量ｈは以下（数１）式のように表わされる。 ｈ＝ｆ・ｔａｎθ≒ｆ・θ（θが小さい場合ｔａｎθ≒θ） …（数１） ガルバノミラー１７の回転速度が一定であるとして、これによって平行収束さ
れたレーザスポットは異物付着防止膜２３の表面上を等速運動することになるも のである。 【００１２】 図５はガルバノミラー１７を駆動する信号としての三角波信号と光電変換素子
２７の１個当りに係る光量蓄積時間を表わしたものである。 図示のごとく光電変換素子２７の走査時間Ｔをガルバノミラー１７の周期ｔに
同期して整数倍に設定することによって光電変換素子２７に蓄積される光量をか
せいでいるが、これと各走査位置での走査条件が同一であるということから図６
に示すように異物付着防止膜２３の表面上の中心付近に存在する異物からの散乱
光強度と端に存在する異物からの散乱光強度は同一となり、ほぼ均一な散乱光強
度分布２８が得られるものである。したがって、これまでのように場所によって
しきい値レベルを変える必要がなくたとえ異物付着防止膜２３が上下動する場合
でも一定しきい値レベル４３のみで安定した異物検出が行ない得るわけである。 【００１３】 図７は異物以外からの散乱光発生要因を示したものである。異物２０からの散
乱光２１として誤検出し易いものとしては、異物付着防止膜２３を貼り付けてあ
る枠２４からの散乱光３１および異物付着防止膜２３を導過した光がガラス基板
３９の表面５に形成されたパターン（回路パターン）２９に当ることによって発
生する散乱光３０が考えられるものとなっている。ところで、図８（ａ），（ｂ
）に示すように一般にガラス基板のような透明物質にレーザ光等の光を斜方向よ
り照射した場合、照射角度αによっても異なるが、基板表面５に対して平行な方
向（水平方向）に磁界面が振動する波（ｓ偏光波）４４では反射成分が多く、こ
れとは逆に基板表面５に対して垂直方向に磁界面が振動する波（ｐ偏光波）４５
の場合には透過成分が多くなるという性質がある。この事実よりして基板表面５
に形成されたパターン２９からの散乱光の影響を極力防ぐべく偏光板１６によっ
て異物付着防止膜２３に対しｓ偏光波を照射し、異物付着防止膜２３を通過する
光を最小限に抑えることが望ましいと云える。しかしながら、異物付着防止膜２
３を通過した極わずかなレーザ光によっても、パターン２９からの散乱光は発生
するので、図９、図１０に示すように散乱光検出系の光軸４２を基板表面５の垂
線４１よりもψだけ傾斜させた状態として設定することによってパターン２９か
ら の散乱光３０の発生個所をのぞまないようにすることが望ましい。なお、図９は
異物付着防止膜２３上を検査している場合での、図１０は異物付着防止膜２３と
同一機能を持つ比較的厚いガラス基板３９表面を検査している場合でのパターン
２９からの散乱光３０の発生状態をそれぞれ示したものである。また、図中の記
号ｄは照射レーザ光のビーム径を、ｔはガラス基板３９の板厚または異物付着防
止膜２３を貼り付けてある枠２４の厚さを、φはψに対する屈折角をそれぞれ示
す。 【００１４】 何れにしても散乱光検出系がパターン２９からの散乱光３０を検出しないため
の条件はその検出系の光軸４２が基板表面５または異物付着防止膜２３の表面を
通過後、屈折または直進してガラス基板３９でのパターン形成面との交点が照射
レーザ光１９のビーム径ｄの中に含まれないことである。 即ち、次の（数２）式を満足するψが設定される必要がある。 ψ≧ｓｉｎ~¹｛ｎｓｉｎ（ｔａｎ~¹(ｄ／２ｔ)）｝ …（数２） 但し、ｎは屈折率を示す。図９に示す場合は、異物付着防止膜２３は薄く直進
する関係でｎは１とする。このようにｎを１としたとき上記（数２）式より角度
ψはψ≧ｔａｎ~¹(ｄ／２ｔ)となり、検出光学系の光軸４２と帯状の光束１９の
ビーム幅ｄの中心垂直線４１とを異物付着防止膜２３上で交わらせたとき、検出
光学系の光軸４２は基板３９でのパターン形成面において帯状の光束１９のビー
ム幅ｄの外側に位置することになり、検出光学系の結像レンズ２６へパターン２
９からの散乱光３０が入射されにくくなり、異物付着防止膜２３上に存在する異
物からの散乱光のみが入射されて光電変換素子２７によって検出することができ
る。 【００１５】 しかし、実際には結像レンズ２６の収差量等も影響してくるので、上記した（
数２）式で求めた角度ψより若干変動するが、角度ψはほぼ０°以上２０°以下
の範囲内で上記（数２）式を満足させることが必要である。従って、角度ψがほ
ぼ０°に近い場合には上記（数２）式を満足させることができないことから、角
度ψは２０°に近い方に設定されることは明らかである。角度ψを２０°以下 にするのはレーザスポットがコリメータレンズ１８によって横方向から直線状に
走査して照射される関係で、異物付着防止膜２３上に存在する異物からの散乱光
を検出光学系の結像レンズ２６で検出しやすくするためである。 一方、異物付着防止膜２３が貼り付けられている枠２４から発生する散乱光３
１は図１１に示すように、光電変換素子２７の結像位置に遮光装置３２を付加設
置することによって遮光することが可能である。結像レンズ２６近傍に遮光装置
を適当に設ける場合は、枠２４からの散乱光３１は光電変換素子２７で検出され
得ないものである。 【００１６】 さて、異物検査装置の構成としては、この他特開昭５７−８０５４６号の様な
ものも考えられる。また、搬送途中にＴＶカメラ等を設け、異物付着の可能性の
低い状態で目視観察することも可能である。異物検査装置の設置場所としては、
基板の搬送途中の他、縮小投影露光装置上に検査ステーションを設け、ここに設
置することも可能である。 更に、本発明は縮小投影露光装置に限らず１：１反射形投影露光装置にも使用
できる。 【００１７】 【発明の効果】 本発明によれば、露光に使用するレチクルやフォトマスク等の基板に枠を介し
て装着した異物付着防止膜上に露光に支障のある異物が付着する機会を、マガジ
ンと露光位置との間を搬送機構によって異物付着防止膜付き基板を搬送する短時
間の間に限ることによりできるかぎり少なくして異物を除去する必要性のある異
物付着防止膜付き基板を殆どなくして異物付着防止膜付き基板の使用効率を高め
、しかも露光に際してマガジン内に載置されたカセットから取り出された異物付
着防止膜付き基板に対して異物付着防止膜上に露光に支障のある異物を検査する
ことによって、常に異物付着防止膜上に露光に支障のある異物が存在しない状態
で、異物付着防止膜付き基板をマガジンから露光位置に搬入可能にして被露光基
板に対して投影露光光学系により高歩留りで露光することができ、その結果半導
体を効率良く、高歩留まりで生産することができる実用的な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る一実施の形態を示す図である。 【図２】 本発明に係る別の実施の形態を示す図である。 【図３】 本発明による異物検出装置の一実施の形態での構成を示す図である。 【図４】 図３に示す構成におけるレーザ光照射系の動作を説明するための図で
ある。 【図５】 図３に示す構成におけるガルバノミラーの駆動信号と光電素子の光量
蓄積時間との関係を説明するための図である。 【図６】 本発明に係る異物検出処理を説明するための図である。 【図７】 異物以外からの散乱光発生要因を示す図である。 【図８】 （ａ），（ｂ）は、それぞれ基板表面でのｓ偏光波、ｐ偏光波の反射
状態を示す図である。 【図９】 不要な散乱光を検出不可とする散乱光検出系の光軸の望ましい設定状
態を説明するための図である。 【図１０】 不要な散乱光を検出不可とする散乱光検出系の光軸の望ましい設定
状態を説明するための図である。 【図１１】 同じく不要な散乱光を検出不可とする散乱光検出系の望ましい構成
を示す図である。 【符号の説明】 １，２…異物検査装置、３…搬送アーム、１０…露光光学系 １４…レーザ発振器、１５…集光レンズ、１６…偏光板 １７…ガルバノミラー、１８…コリメータレンズ、２６…結像レンズ ２７…光電変換素子、３２…遮光装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．露光に使用するレチクルやフォトマスク等の基板に異物付着防止膜を付けた
   枠を装着した状態で収納したカセットを載置するマガジンと、該マガジンから露
   光位置へ至る間に設置され、上記異物付着防止膜上に該異物付着防止膜の一方の
   幅に亘って帯状の光束を照射する光照射光学系と上記基板上に形成された回路パ
   ターンのエッジからの散乱光を検出しないように上記光照射光学系によって照射
   された異物付着防止膜上のほぼ帯状の光束の幅ｄの中心を通り、且つ異物付着防
   止膜を通過した光による上記基板面上における帯状の光束と交わらないように検
   出光軸を上記照射帯状の光束に対して角度ψ以上傾けて（但し角度ψ＝ｔａｎ~¹
   ｄ／２ｔなる関係であり、ｔは基板表面と異物付着防止膜との間の距離、ｄは上
   記照射帯状の光束の幅である。）配置させて上記光照射光学系によって照射され
   た帯状の光束による上記異物付着防止膜上に付着した異物のみからの散乱光を検
   出する検出光学系と上記光照射光学系によって異物付着防止膜上に該異物付着防
   止膜の一方の幅に亘って照射された帯状の光束に対応する受光部を有し、上記検
   出光学系によって検出される異物付着防止膜上に付着した異物のみからの散乱光
   を受光して信号に変換する光電変換手段とを備えて構成し、上記基板に枠を介し
   て装着された異物付着防止膜上に付着した露光に支障のある大きな異物を上記基
   板上に形成された回路パターンと弁別して光学的に検出する異物検出装置と、上
   記異物付着防止膜付き基板を、上記マガジン内に載置されたカセットから取り出
   して上記異物検出装置が設置された位置を経由して露光位置へと搬送し、上記異
   物検出装置によって異物付着防止膜上に露光に支障のある大きな異物が検出され
   た場合には、上記異物付着防止膜付き基板を上記異物検出装置が設置された位置
   から上記マガジンに戻してマガジン内のカセットに収納し、露光位置において露
   光が終了した異物付着防止膜付き基板を上記露光位置から上記マガジンに戻して
   マガジン内のカセットに収納する搬送機構と、上記異物検出装置によって異物付
   着防止膜上に露光に支障のある大きな異物が検出されないで、上記搬送機構によ
   って上記露光位置に搬送された異物付着防止膜付き基板に対して該基板上の回路 パターンを投影露光光学系により被露光基板上に投影露光する投影露光装置とを
   備えたことを特徴とする露光装置。 ２．上記異物検出装置の光電変換手段を、リニアセンサで構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の露光装置。