JPH02140742A - レティクル点検方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、平らな加工片の対向する表面を点検するため
のレーザ走査システムおよび方法、更に詳しくは、シリ
コンマイクロチップの製造に使用されるレティクルマス
クの対向する表面を点検するための低入射角レーザ走査
システムおよび方法に関するものである。

（従来の技術） シリコンマイクロチップの製造では、シリコンウェーハ
ディスクに回路をエッチするために光がレディクルマス
クを経て向けられる。レティクルマスクまたはシリコン
ウェーハ上のほこり、ちり、汚れまたはその他の異物は
極めて望ましくなく、でき上った回路に悪影響を及ぼす
。その結果、レティクルおよびシリコンウェーハは使用
前に必ず点検される。１つの普通の点検方法は、人が強
い光の下で拡大して各表面を目で検査することである。

けれども、目で検出できないような微小片がマイクロチ
ップを損う。

微小粒子を正確に検出するようにシリコンウェーハの表
面を検査するレーザ表面点検装置が開発された。このよ
うな装置の例は米国特許第４３７６５８３号および同第
４６３０２７６号に示されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記の公知のレーザ表面点検システムでは、レーザビー
ムがシリコンウェーハの表面を横切って移動され、ウェ
ーハよりの反射が集められて解析され、ウェーハ表面に
あるあらゆる微小片についての情報を与える。微小片が
ない場合にはすべての光が表より鏡面反射される。ビー
ムが表面の微小片に当った場所では光が散乱される。散
乱光と鏡面反射された光とを分離することによって、点
検装置はシリコンウェーハディスクの表面状態を正確に
検出することができる。

けれども、このような装置はレティクルの検査には適し
ない。レティクルは、マスキングを形成するために表面
に著しく薄いコーティングを有する。このコーティング
の縁は光を散乱し易く、異物のにせの検出を生ずる。回
路の複雑さが、装置に、本来きれいであるレティクルが
微小片でいっばいであるという検出をさせることになろ
う。このような装置は、加工片の一方の側しか検査され
ないので更に不適当である。レティクルの両側がきれい
でなければならず、したがって両側を検査せねばならな
い。

（課題を解決するための手段） 本発明では、表面の汚れを検出するためにレティクルの
両側を連続的に略々同時に走査するレーザ点検システム
を得ることによって前記の問題が解決される。レーザ光
ビームは比較的低角で両側を横切って走査されるので、
マスクコーティングの縁により散乱される光は最小限に
なり、表面の微小片や汚れだけが検出される。同時にレ
ティクルの両側を点検することは操作を最小にし、後の
汚染の危険を低減し、点検に要する時間を最小にする。

本発明のレーザ走査システムは、加工片を材料路に沿っ
て移送する手段、レーザ光ビームを発生する手段、この
レーザ光ビームを受け、所定の走査路に沿って該レーザ
光ビームを反復して走査するように配設された走査発生
手段、前記のレーザ光ビームを受け、このレーザ光ビー
ムを、前記の材料路の一方の側に向けて配向された第１
掃引点検走査と前記材料路の反対の側に向けて配向され
た第２掃引点検走査に分けるように前記の走査路内に位
置された手段、この第１および第２掃引点検走査を夫々
受け、これを低い入射角で前記の材料路に向けるように
配設された手段、および前記の材料路内の加工片より反
射された光を集めるために該材料路の対向する側に隣接
して配設された手段を有することを特徴とする。

このシステムには、表面のあらゆる微小片の場所を正確
に示しそして解像するために、タイミングセンサと電子
制御および解析手段とを付加的に設けることができる。

このシステムは更に、レーザ走査を、コリメートされた
略々平行な走査パターンに形成する光学セルを設けるこ
とができる。

（実施例） 以上本発明の幾つかの観点を述べたが、その他の観点は
以下の図面についての説明につれて明らかとなろう。

第１図において、レティクル点検システムは全体を１０
で示しである。このシステムは、ハウジング（破線で示
す）内に入れられ、レーザ光ビームＢを発生する低電力
ヘリウムネオンレーザのようなレーザ光発生手段２１を
有するのが好ましい。このビームＢはレンズ２３と２５
で集束されて狭いスポットビームを形成する。ミラー２
２と２４は前記のビームＢを転向して該ビームを正多角
形の回転ミラー２６に向ける。この回転ミラー２６はレ
ーザビームを高速で反復して走査させる。走査レーザビ
ームは、バウンスミラー（ｂｏｕｎｃｅ　ｍ１ｒｏｒ）
３３により、弯曲ミラー３１と平面ミラー３２を有する
全体を３０で示した光学セルに向けられる。前記の弯曲
ミラー３１と平面ミラー３２とは、走査レーザ光が各ミ
ラー間を複数回反射されてからセルより出るように形成
され、位置決めされる。連続的な反射の結果、光学セル
３０は、照射レーザ走査を、コリメートされた略々平行
な走査パターンに変換する。光学セルは米国特許第４６
３０２７６号に説明されている。図の実施態様では、回
転ミラー２６は光学セル３０とバウンスミラー３３およ
び３４と共に走査発生手段を成す。

レーザ走査は、光学セルより出ると、バウンスミラー３
４によって、全体を１５で示した走査ヘッドに向けられ
る。この走査ヘッドでは、レーザビーｌ、は下向きの矢
印３５で示した所定の通路に沿って動く。夫々の相続く
走査は走査路の頂部で始まり、下方に動く。走査中の各
点では、レーザビームは、走査中の相互の点におけるビ
ームの配向を略々平行に保つ。走査ヘッド１５は、材料
路１２の対向した側に位置して該材料と略々４５°の一
般に垂直な一対の分割ミラー１６と１７を有する。レー
ザ走査路は分割ミラー１６と１７により次のように有効
に分割される、すなわち、走査路の上方部分の間ビーム
は第１分割ミラー１６でさえぎられて第１掃引点検走査
を形成し、一方走査路の下方部分の間はビームは第２分
割ミラー１７でさえぎられて第２掃引点検走査を形成す
る。前記の第１掃引点検走査は材料路１２の一方の側に
向けて配向され、第２掃引点検走査は反対側に向けられ
る。一対の低角ミラー１８と１９が材料路の対向する側
に位置され、この場合反射面は材料路に背をむけて一対
の分割ミラーの夫々１つに向けられる。低角ミラー１８
は第１掃弓点検走査を分割ミラー１６より受け、これを
低角で加工片１１の表面に反射する。同様に、低角ミラ
ー１９は第２掃引点検走査を受け、これを加工片１１の
反対側に向ける。低角はレティクル上のマスクコーティ
ングにより散乱される光を最小にし、一般に約２°から
約１０°の範囲内であるが、好ましくは約５°である。

掃引点検走査は、走査が加工片を横切って掃引すると該
加工片の対向する表面上に夫々直線状の照射路４８と４
９を形成する。コンベヤまたはロボットアームのような
適当な加工片移送手段１３が、加工片の夫々の全面が走
査されるように該加工片を照射路を過ぎて動かすために
材料路上に設けられる。したがって、走査路３５に沿っ
たレーザビームの夫々の下向きの掃引または走査の間、
レーザ点検ビームは、照射路４８．４９に位置する加工
片の上方および下方表面を横切って連続的に通過させら
れることがわかるであろう。

表面の点検は、反射光を集めてこれを解析することによ
り行われる。図示の実施態様では散乱光だけが集められ
るが、事例によっては反射光を正反射的に付加的に集め
るのが望ましいことがわかるであろう。集光手段は、レ
ンズ４０と４１、光ファイバ４２と４３、および光電子
増倍管のような光検出器４４と４５を有する。レンズ４
０と４１は表面より反射された光を集め、反射光を光フ
ァイバ４２と４３の端部に集束し、これ等光ファイバは
、集められた光を光検出器４４と４５に伝送する。光検
出器４４と４５は、光を、電子制御および解析手段５０
のための電気信号に変換する。反射光は表面上の異物ま
たはほこりの存在を示し、反射光の強さはほこり粒子の
寸法を示す。それ自体では、電気信号は、存在するほこ
り粒子の寸法を示す。電子制御および解析手段５０は、
光電子増倍管より受けたデータを処理して加工片の表面
状態を決定するためにプログラムされたマイクロプロセ
ッサを有する。集光手段の位置決めは、点検システムが
レティクルの表面上のマスキング層を無視するのを助け
る。レティクルのマスキング層は極めて薄く　（略々１
０００から２０００オングストローム）したがって低角
光ビームの光源に向って戻す光量は無視できるそれ自身
では、集光レンズ４０．４１は第３図に最もよく見られ
るように低角ミラー１８，１．９　と照射路４８の間に
位置される。

タイミングセンサ２０が走査路内に設けられ、レーザビ
ームがこのセンサを横切る時点を検知する。

このセンサ２０は、１個またはそれ以上の光電池または
光応答電子デバイスを有することができる。

前記のタイミングセンサ２０は、走査路の上方分割ミラ
ーの最も下の部分と下方分割ミラーの最も上の部分との
間の点に位置されるのが好ましい、というのは、走査路
のこの部分は、光が加工片の何れの面にも向けられない
デッドスペースだからである。けれども、このタイミン
グセンサ２０は選択的に走査路の一方の端に設けること
もできる。電子制御および解析手段５０は、タイミング
センサを使用し、反射光データの翻訳を助ける。例えば
、タイミング信号は、電子制御および解析手段５０に、
表面上の粒子の位置を示すための反射光と一緒に必要な
情報を与える。電子制御および解析手段５０は、はこり
粒子の数、位置および寸法の形跡を保ち、次いでレティ
クルの合格または不合格を決める。タイミングセンサ２
０は、焦点、ビームの強さおよびアライメント等のよう
な他の情報を電子制御および解析手段５０に与えるよう
に配設することもできる。

動作時、第２図に示すように、走査の開始（ＳＯ５）に
おいてレーザビーム（実線で示す）は上方分割ミラー１
６の上方に延在する部分で受けられる。レーザビームは
上方の低角ミラー１８に反射されこのミラー１８はこの
レーザビームを低入射角で加工片１１の左端に向ける。

レーザビームがレーザ走査路を横切って動くにつれて、
ビームはミラー１６とミラー１８の反射面を横切りまた
加工片１１の上面を横切って通る。走査がミラー１６の
下の部分に達すると、レーザビームは加工片１１の上面
の右端に向けられ、上面は点検走査の１掃引を完了する
。レーザ走査は、上方分割ミラー１６の下の部分と下方
分割ミラー１７の上の部分との間のデッドスペースを通
って続けられる。レーザビームが下方分割ミラー１７の
上の部分に達すると、レーザビーム（今度は破線で示す
）は材料路１２の下方に位置する低角ミラー１９に向け
られ、加工片１１０下面の右端に反射される。走査が下
方分割ミラー１７を下方に進むにつれて、レーザビーム
は、該レーザビームが加工片１１の左側に達する迄この
加工片を横切って動く。これは走査の終り（ＥＯ３）で
、レティクルの両側は点検走査の１掃引を有したことに
なる。レティクルが材料路に沿って動かされるにつれて
、レーザは連続的に表面を横切り、一連の隣接した平行
な走査を形成する。反射光は前記の集光手段によって連
続的に集められ、そこよりのデータは、電子制御および
解析手段５０によって翻訳される。

以上図面および説明書には本発明の好ましい−実施態様
を説明し、また特定の用語を用いたが、これ等は一般的
且つ記述的な意味においてのみ用いたものであって限定
の目的で用いられるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレティクル点検システムの−実施態様
を示す線図的な斜視図 第２図は第１図の２−２における略断面図第３図は第２
図の３−３における略断面図である。 １２・・・材料路　　　　　　１３・・・加工片移送手
段１６、１７・・・分割ミラー　　１８．１９・・・低
角ミラー２０・・・タイミングセンサ　２１・・・レー
ザ光発生手段２６・・・回転ミラー　　　　３５・・・
走査路４２、４３・・・光ファイバ　　４４．４５・・
・光検出器５０・・・電子制御および解析手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工片を材料路（１２）に沿って移送する手段（１
   ３）、レーザ光ビームを発生する手段（２１）、このレ
   ーザ光ビームを受け、所定の走査路 （３５）に沿って該レーザ光ビームを反復して走査する
   ように配設された走査発生手段（２６）、前記のレーザ
   光ビームを受け、このレーザ光ビームを、前記の材料路
   （１２）の一方の側に向けて配向された第１掃引点検走
   査と前記材料路の反対の側に向けて配向された第２掃引
   点検走査に分けるように前記の走査路内に位置された手
   段（１６、１７）、この第１および第２掃引点検走査を
   夫々受け、これを低い入射角で前記の材料路（１２）に
   向けるように配設された手段（１８、１９）、および、
   前記の材料路内の加工片より反射された光を集めるため
   に該材料路の対向する側に隣接して配設された手段 （４０、４１）を有することを特徴とする加工片の対向
   面を点検するためのレーザ走査システム。 ２、分割手段（１６、１７）は、材料路の対向する側に
   位置され、普通は互に垂直で、材料路に対し約４５゜の
   一対のミラーより成り、走査路がこの一対のミラーの一
   方（１６）を先づ横切り、次いでこの一対のミラーの他
   方（１７）を横切るようにされた請求項１記載のシステ
   ム。 ３、分割手段は材料路の対向する側に位置され、低角指
   向手段は、前記の材料路の対向する側に位置された一対
   のミラーより成り、このミラーは、分割手段よりの走査
   を受けてこの走査を低角で材料路に向けるために、反射
   面が材料路に背を向けて前記の分割手段と対面した請求
   項１記載のシステム。 ４、走査路内に位置されたタイミングセンサ（２０）が
   更に設けられ、このタイミングセンサの位置を横切るレ
   ーザ光ビームを検知するようにした請求項１乃至３の何
   れか１項記載のシステム。 ５、タイミングセンサ（２０）は普通は走査路の中央に
   材料路に隣接して位置され、このタイミングセンサは少
   なくとも１つの光電池より成る請求項４記載のシステム
   。 ６、低角指向手段（１８、１９）は、第１掃引点検走査
   が材料路の一方の、側を横切って第１照射路（４８）を
   形成しまた第２掃引点検走査が前記材料路の反対側を横
   切って第２照射路（４９）を形成するように配向され、
   更に集光手段は、加工片の対向側で普通は前記の指向手
   段と照射路の間に位置された請求項１乃至３の何れか１
   項記載のシステム。 ７、集光手段は、加工片の材料路より反射された光を集
   めるように位置されたレンズ（４０、４１）、このレン
   ズよりの光を受けるように該レンズと共働する光ファイ
   バ（４２、４３）、およびこの光ファイバよりの光を受
   けるように該光ファイバと連結された光検出器（４４、
   ４５）を有する請求項６記載のシステム。 ８、光検出器（４４、４５）は、集められた光を、この
   集められた光の強さを表わす電気信号に変え、システム
   は更に、その位置を横切るレーザ光ビームを感知するた
   めに走査路内に位置されたタイミングセンサ（２０）と
   、このタイミングセンサと光検出器よりのデータを受け
   て加工片の表面の粒子の数、寸法および位置を記録する
   ための電子制御および解析手段（５０）とを有する請求
   項７記載のシステム。 ９、加工片を水平な材料路に沿って移送するための手段
   （２）、レーザ光ビームを発生するためのレーザ（２１
   ）、このレーザ光ビームを受けて該レーザ光ビームを走
   査するように位置された正多角形回転ミラー（２６）、
   前記の走査レーザ光ビームを受け、走査を、コリメート
   された平行なパターンに形成し、これを所定の走査路に
   沿って向けるように配設された折返し光学セル（３０）
   、材料路の対向する側で前記走査路内に一般的には互に
   垂直で材料路に対し略々４５゜に配設され、前記のレー
   ザ光ビームを、材料路の第１の側に向けて配向された第
   １掃引点検走査と材料路の反対の側に向けて配向された
   第２掃引点検走査とに分ける一対の分割ミラー（１６、
   １７）、材料路の対向した側に、前記の第１および第２
   掃引点検走査を受ける前記走査路上の一対の分割ミラー
   の間に配設され、前記の第１および第２掃引点検走査を
   低入射角で前記の材料路に向ける一対の低角ミラー（１
   ８、１９）、前記の材料路よりの反射光を集めるための
   、前記の一対の低角ミラーに隣接して前記材料路の対向
   した側に隣接して位置されたレンズを含む集光手段、そ
   の位置を横切るレーザ光ビームを感知するための、前記
   の走査路内において前記の一対の低角ミラーの間に位置
   されたタイミングセンサ（２０）、前記の集光手段とタ
   イミングセンサにより受けたデータを処理するための、
   該集光手段とタイミングセンサと接続された電子制御お
   よび解析手段（５０）を有し、レーザ光ビームは反復し
   て分割ミラーの第一の対を横切り次いで分割ミラーの第
   ２の対を横切って通るようにしたことを特徴とする水平
   な加工片（１１）の上面と下面を点検するためのレーザ
   走査システム。 １０、レーザ光ビームを発生し、このレーザ光ビームを
   所定の走査路に沿って反復的な走査パターンで動かし、
   このレーザ光走査パターンを第１および第２掃引点検走
   査に分け、この第１および第２掃引点検走査の夫々を加
   工片の第１および第２の対向した側に対して低入射角で
   向け、加工片の表面よりの反射光を集める工程より成る
   ことを特徴とする加工片が材料路に沿って動くにつれて
   該加工片の対向した側を走査する方法。 １１、光を集める工程は、更に、反射された光を光ビー
   ムが発生された方向に向って逆に集めることを含む請求
   項１０記載の方法。 １２、レーザ光走査パターンを分割する工程を、加工片
   の対向する側に位置されて該加工片に対して約４５゜の
   一対の互に垂直な分割ミラーによって行う請求項１０記
   載の方法。 １３、第１および第２掃引点検走査の夫々を低角で向け
   る工程は、走査を、加工片の対向側に位置され且つ一般
   的に加工片に背を向けて分割ミラーの各１つと対面した
   一対の低角ミラーに向けることを含む請求項１１乃至１
   ２の何れか１項記載の方法。 １４、各走査の間レーザ光ビームを走査路内に位置する
   タイミングセンサに接触して向け、表面の粒子を正確に
   決定することができるように、タイミングセンサの位置
   を通過したビームを電子制御および解析手段に示すよう
   にタイミング信号を発生する工程を更に含む請求項１０
   乃至１３記載の方法。 １５、集められた光を該光の強さを表わす電気信号に変
   換することによりこの集められた光を解析し、所定の位
   置を通過したレーザ光ビームを示すタイミング信号を発
   生し、加工片の表面上の粒子の数、寸法および位置を蓄
   積する工程を更に含む請求項１０乃至１４の何れか１項
   記載の方法。