JPH0312252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象分野〕 本発明は、枠にペリクルを形成した異物付着防
止手段を基板に装着した状態で基板上に存在する
微小異物を検出する異物検出装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来の異物検査装置は第１図に示すように構成
されていた。即ち、ウエハ１上に存在する異物２
に対して２方向斜め上方よりＳ偏光レーザ発振器
３，４より出射されたＳ偏光レーザ光５，６が照
射され、異物２からはＳ＋Ｐ偏光レーザ光７が反
射される。このＳ＋Ｐ偏光レーザ光７を対物レン
ズ８で集光した後、Ｓ偏光カツトフイルタ９でＳ
偏光レーザのみを遮断し、Ｐ偏光レーザ光１０の
みを視野限定用の絞り１１を介して光電変換素子
１２により検出する。回路パターン段差からはＳ
偏光レーザ光のみが反射される。従つて、上記光
電変換素子１２の出力により異物の存在を知るこ
とが出来る。

しかしながら、この従来の異物検査装置は、あ
くまでもウエハ上に存在する異物を検出しようと
するものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記従来技術に鑑みて、枠にペ
リクルを形成した異物付着防止手段を基板に装着
した状態で、回路パターンを有する基板全表面に
亘つて枠の影響を受けることなく、基板表面に存
在する微小異物を正確に検出し、基板に付着した
異物に基づく不良露光をなくし、半導体生産の大
きな歩留まり向上に寄与できるようにした異物検
出装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

即ち本発明は、上記目的を成するために、レー
ザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を、枠に
ペリクルを形成した異物付着防止手段を装着した
基板上に上記ペリクルを通して相対向して傾斜さ
せて照射する対なる照明光学系と、該照明光学系
の各々によつて照射される各レーザ光について、
レーザ光を該照射方向に対してほぼ90度なる方向
に直線状に集光走査する集光走査手段と、基板面
上の二つに分けられた検査領域の各々に上記各照
明光学系からの各レーザ光を該切換えて照射すべ
く、各照明光学系を切換える第１の切換手段と、
上記照明光学系で照射される方向に対して基板面
においてほぼ90度なる方向から相対向して基板面
上の二つに分けられた検査領域の各々に存在する
異物からの反射光を上記ペリクルを通して、更に
遮光手段を介して検出する対なる検出光学系と、
該各検出光学系から得られる光を受光して信号に
変換する対なる光電変換手段と、該各光電変換手
段から得られる信号を切り換えて検出する第２の
切換手段とを備え、上記第１及び第２の切換手段
により、基板の全表面を４つの検査領域に分割し
て上記枠に影響されることなくほぼ基板の全表面
に亘つて該表面に付着した異物を検出できるよう
に形成したことを特徴とする異物検出装置であ
る。

縮小投影式自動マスクアライナ等の露光装置に
おいて、レチクルやフオトマス等に形成された回
路パターンを、半導体ウエハ上にステツプアンド
リピートして転写する際、レチクルパターンやフ
オトマスク等に異物が存在するとその像（影）が
回路パターンと一緒にウエハ上に転写され、出来
上がつたウエハ上の単一露光部（チツプ）全てが
不良となることがある。そこで異物付着防止対策
として金属等で形成された枠にニトロセルローズ
等のペリクルを貼り付けた異物付着防止手段と称
するものを、レチクルやホトマスク等の基板を洗
蒸した後装着した。ところで本発明の特徴はこの
ペリクルを基板に装着した後、この枠、ペリクル
等に影響を受けることなく、基板表面全面に亘つ
て基板表面上の微小異物を高信頼度で検出できる
ようにしたことにある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第２図は本発明に係るペリクル体
をフオトマスクやレチクル等の基板に装着した場
合の基板上の異物を検出する装置の一実施例を示
す図である。即ちレーザ発振器２７から出たレー
ザ光３０は偏光素子２９によつてある特定方向の
直線偏光波（水平波）となり、回転または揺動す
るモータ３４に連結されたガルバノミラー２８で
全反射し、レンズ３１を経てミラー３２に達す
る。その後ミラー３５ａ，３６ａあるいは３５
ｂ，３６ｂを経て基板２１の表面上に斜方向より
傾斜角αで入射する。ガルバノミラー２８は回転
速度を一定に振動し、レンズ３１はガルバノミラ
ー２８の回転角に比例して基板２１の表面上のレ
ーザスポツト８０を直線的に走査することができ
るｆ・θレンズである。これらモータ３４に連結
されたガルバノミラー２８とレンズ３１とにより
集光走査手段を形成する。またモータ３３に連結
されたミラー３２よつて第１の切換手段を構成す
る。

第４図に示す基板２１の表面上に存在する異物
２４からの反射光２５を検出するため、レーザ光
３０ａ，３０ｂと直角にしかも基板２１の水平面
に対し傾斜角βの斜上方にＳ偏光シヤツトフイル
タ等の検出子４１ａ，４１ｂ、集光レンズ４０
ａ，４０ｂ、スリツト状遮光装置３９ａ，３９
ｂ、光電変換素子３８ａ，３８ｂから成る検出装
置３７ａ，３７ｂをレチクルの基板２１ｙ方向中
心の対称位置にそれぞれ設置してある。検光子４
１ａ，４１ｂは異物２４からの反射光２５の特定
方向の直線偏光波を抽出するものである。抽出さ
れた検光子通過光は集光レンズ４０ａ，４０ｂに
よりスリツト状遮光装置３９ａ，３９ｂを経て光
電変換素子３８ａ，３８ｂ上に達する。高感度を
有する光電子倍増管等の光電変換素子３８ａ，３
８ｂは受光強度に比例した電気信号を発生する。

第２図で１対の照明装置（照明光学系）３５
ａ，３６ａ、及び３５ｂ，３６ｂと検出装置（検
出光学系と光電変換手段とで構成される。）３７
ａ，３７ｂを設けたのは以下の理由による。

第５図，第６図は、レーザ光３０の照射方向と
異物２４の反射光２５の検出方向を示す図であ
る。ペリクルの枠２２でレーザ光源３０ａ，３０
ｂや異物２４の反射光２５が遮断されるのを防止
する手段として第５図の如く基板２１を半分に分
けて、常に検査領域の反対側からレーザ光３０
ａ，３０ｂを照射し、同時に異物２４の反射光２
５も異物２４の存在領域の反対側より検出するよ
うにしてある。すなわち、第６図の如く基板２１
の検査領域を４個に分割して示すならば、レーザ
光３０ａは領域ＡとＣを検査する場合に照射し、
レーザ光３０ｂは領域Ｂ，Ｄを検査する場合に照
射する。この場合レーザ光３０ａ，３０ｂの切換
えはミラー３２（第２図）をモータ３３で90度回
転させることにより行う。検出装置３７ａはレー
ザスポツト８０が基板２１の面上のＡないしＢの
領域にある時作動させ、検出装置３７ｂはレーザ
スポツト８０が基板２１の面上のＣないしＤの領
域に存在する時に作動させる。即ち、ガルバノミ
ラー２８の回転角に同期して光電子倍増管等の光
電変換素子３８ａまたは３８ｂの検出信号を電気
回路によつて導通、非導通（オン・オフ）させる
ことになる。また、基板２１の中心寄りに異物２
４が存在する場合と端に異物２４が存在する場合
とでは、異物からの反射光２５の検出感度が変化
するため本装置では異物検出のための電気的な閾
値（スライスレベル）を基板２１面上のレーザス
ポツト８０の位置に同期して変化するようにして
ある。

第７図に検出回路の概要を示す。光電変換素子
３８ａまたは３８ｂのアナログ信号は電圧増幅器
４２ａ，４２ｂを経てマルチプレクサ４３に入力
する。マルチプレクサ（第２の接続手段）４３
は、ガルバノミラー駆動装置４４から出る回転角
に比例した第８図ａに示す駆動信号５０に同期し
て、第８図ｂに示すゲート信号５１を形成し、光
電変換素子３８ａ、または３８ｂのいずれかの信
号のみを通す。第８図ｄに示すアナログ信号５２
は、閾値回路（コンパレータ）４７により、ガル
バノミラー駆動装置４４から出る電気信号と同期
して電圧を可変する閾値発生回路４６で発生する
第８図ｃに示す可変閾値信号５３と比較され、第
８図ｅに示す信号５４が得られる。この場合、検
出信号５２が閾値５３を越えた場合にＡ／Ｄ変換
器４９により検出信号５２のピーク値を、ガルバ
ノミラー駆動装置４４から得られるｙ座標電気信
号５０とテーブル駆動装置４５のｘ座標検出セン
サから得られるｘ座標電気信号とに基いて定まる
基板２１上の（ｘ，ｙ）座標位置に対応させて記
憶装置４８に記憶するので、異物の（ｘ，ｙ）存
在位置が把握でき、顕微鏡等によつて異物検出後
に異物の寸法・形状の観察が可能である。

以上述べた説明は基板２１の上表面異物検出装
置８５によるものであるが、基板２１の下表面の
異物を検出する際には、第９図の如く基板２１の
下表面異物検出装置９０を基板２１の下面に更に
１組設置することにより可能である。この場合、
装置の構成および電気回路の構成は全く同様なも
ので良い。

1/10縮小投影式マスクアライナ用のレチクルで
は、レチクル上面の異物10〜20μm以上、下面パ
ターン面上の異物２〜5μm以上を検出する必要が
あるため、上・下面検出装置８５，９０の閾値を
上記異物検出レベルに設定する必要がある。

又、以上の説明はレチクル異物検査装置単体と
しているが、本異物検査装置をマスクアライナに
装着することにより、マスクアライナへのレチク
ル装着後の付着異物をも、検査することが可能と
なる。

以上説明したように本発明では、基板面上に装
着された107mmのペクリクルの枠２２（厚さ２mm、
高さ４mm、又は6.3mm）の影響をさけるために、
第１０図に示す如くペリクルの枠の影響を受けず
に、基板面上に照明できる位置（α＝22.5゜±15゜）
に照明装置２７，２９を設け、これと直角（90度
±10度）に基板の斜上方（β＝22.5゜±15゜）に検
出装置３７を設けて、基板２１上の異物を検出す
ることにある。しかし本発明では照明光を基板２
１に対し斜方向より照射するため、第４図に示す
如くペリクル膜体の枠２２の上面からの反射光２
６ａ、レチクルパターン面２１ａからの反射光２
６ｂ、ペリクル膜２３上の異物５８から反射光２
６ｃを基板２１面上の異物として誤検出してしま
う。

そこで本発明は、第１０図に示すピンホール
状、遮光装置５７および第１１図に示すスリツト
状遮光装置３９を検出装置に付加したことによつ
て誤検出への対処を行つた。第１０図に示すピン
ホール状遮光装置５７を付加した検出装置を用い
て基板面上の異物を検出する場合は基板２１をｘ
およびｙ方向に移動または回転しながら一方向に
移動するテーブル（図示せず）上に載置して２次
元的に走査する必要がある。また、第１１図に示
すスリツト状遮光装置３９を付加した検出装置を
用いて基板２１の面上の異物２４を検出する場合
は、照明光を走査手段（ガルバノミラー２８と
ｆ・θレンズ３１等から構成される。）で一方向
（ｙ方向）に走査して基板２１をｘ方向テーブル
（図示せず）に載置して照明光の走査と直交する
方向（ｘ方向）に移動することにより基板全面上
の異物検出が可能である。以上述べた第１０及び
第１１図に示すピンホール、スリツト状遮光装置
を本発明に採用したことにより、第１２図に示す
ようなペリクルの枠２２などの反射光の影響を受
けずに、基板面上の異物検出が高感度に行える。
又、照明光に偏光を用い、検出装置に検光子４１
を付加することにより、従来技術に述べている如
く異物と回路パターンの段差部との間の散乱反射
光の偏光角度特性の違いを利用して更に微小異物
の感度向上をはかることができる。

なお、上記実施例において傾斜角α，βは小さ
い程、偏光角度変化が有効に検出出来るので、検
出感度が向上するが、ペリクルの枠等の影響から
α，β共に角度22.5±15度が最適である。更に検
出装置３７ａ，３７ｂの光軸（スリツトの中心）
を第６図のイ，ロの点（レチクル移動時には線
x₁，x₂）に向けると、検出感度の均一性を向上さ
せることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、枠にペ
リクルを形成した異物付着防止手段を基板に装着
した状態で、基板表面を少なくとも４分割して検
出できるように構成したので、、ペリクル、枠等
の影響を受けずに基板表面上に亘つて回路パター
ンを有する基板面上に存在する１〜2μmの大きさ
の微小異物を正確に検出でき、基板に付着した異
物に基づく不良露光をなくし、半導体生産の大き
な歩留まり向上に寄与できるようにした効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を説明するための図、第２図
は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は本発
明の基本構成を示す図、第４図はペリクル枠の影
響を示す図、第５図は照明光と検査領域の関係お
よび異物検出方向と検査領域の関係を示す図、第
６図は基板上の検査領域の関係を示す図、第７図
は本発明の電気回路を示す図、第８図は第７図に
示す回路で得られれる信廊波形を示す図、第９図
は基板の上、下面を検査する装置の構成を示す
図、第１０図Ａは第３図に示す検出装置にピンホ
ールの遮光装置を備え付けた場合を示した図、第
１０図Ｂは第１０図ＡのA₁₀矢視拡大図、第１１
図Ａは検出装置にスリツト遮光装置を備え付けた
場合を示した図、第１１図Ｂは第１１図ＡのA₁₁
矢視拡大図、第１２図Ａ，Ｂは本発明の特徴を示
す図である。 ２１…基板、２２…ペリクル体の枠、２３…ペ
リクル、２４…異物、２７…レーザ発振器、２９
…偏光素子、３１…ｆ・θレンズ、３８，３８
ａ，３８ｂ…光電変換素子、３９，３９ａ，３９
ｂ…スリツト状遮光装置、４０，４０ａ，４０ｂ
…集光レンズ、４１，４１ａ，４１ｂ…検光装
置、４２ａ，４２ｂ…電圧増幅器、４３…マルチ
プレクサ、４４…ガルバノミラー駆動装置、４５
…テーブル駆動装置、４８…記憶装置、８５，９
０…異物検出装置、５７…ピンホール状遮光装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光
   を、枠にペリクルを形成した異物付着防止手段を
   装着した基板上に上記ペリクルを通して相対向し
   て傾斜させて照射する対なる照明光学系と、該照
   明光学系の各々によつて照射される各レーザ光に
   ついて、レーザ光を該照射方向に対してほぼ90度
   なる方向に直線状に集光走査する集光走査手段
   と、基板面上の二つに分けられた検査領域の各々
   に上記各照明光学系からの各レーザ光を切換えて
   照射すべく、各照明光学系を切換える第１の切換
   手段と、上記照明光学系で照射される方向に対し
   て基板面においてほぼ90度なる方向から相対向し
   て基板面上の二つに分けられた検査領域の各々に
   存在する異物からの反射光を上記ペリクルを通し
   て、更に遮光手段を介して検出する対なる検出光
   学系と、、該各検出光学系から得られる光を受光
   して信号に変換する対なる光電変換手段と、該各
   光電変換手段から得られる信号を切り換えて検出
   する第２の切換手段とを備え、上記第１及び第２
   の切換手段により、基板の全表面を４つの検査領
   域に分割して上記枠に影響されることなくほぼ基
   板の全表面に亘つて該表面に付着した異物を検出
   できるように形成したことを特徴とする異物検出
   装置。 ２ 上記第１の切換手段として、異物付着防止手
   段を装着した基板を載置するテーブル駆動装置の
   移動に基いてミラーを駆動して切換えように構成
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   異物検出装置。 ３ 上記第２の切換手段として、上記集光走査手
   段に同期させて信号を切換え検出するように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の異物検出装置。