JPH0326379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は縮小投影式露光装置のレチクルに付着
する異物を検出する方法及び装置に関するもので
ある。

縮小投影式露光装置とは回路パターンを有する
乾板であるレチクルに光を透過させて、ウエハの
ホトレジスト上に回路パターンを縮小して投影露
光させる装置である。縮小投影式露光装置の構成
を第１図に基づいて説明する。

光源の水銀灯１よりの光はコンデンサレンズ
２、単色光とする為の干渉フイルタ３、絞り４、
ミラ５、コンデンサレンズ６を通り、回路パター
ン７Ａを有する乾板であるレチクル７を照射す
る。回路パターン７Ａは縮小投影レンズ８で縮小
されてウエハ９のホトレジスト上に投影露光され
る。この際１回に露光される面積はチツプ１個分
であるので、ウエハ９をｘ、ｙ方向に動かして、
１チツプ分づつ露光することにより、ウエハ９全
体を露光する。

この際に、レチクル７上に異物が付着している
場合は、露光光が遮断されるので、異物の付着個
所に相当するパターンの投影像の個所に露光光が
届かず、ウエハの現象後該個所にピンホールを生
じ、該ウエハが不良品となる。しかも、ウエハの
各チツプ部分は連続して自動的に露光されるの
で、異物の付着を見逃すと全チツプが不良とな
る。従つて、レチクル上の付着異物を常時検査
し、露光中に異物が付着したら、直ちに警報を発
し、露光を中止すると共に、レチクルを交換する
ことが望まれる。

従来のこの種の異物検出装置としては、米国
GCA社の縮小投影式自動マスクアライナ
「DSW」に採用している異物検出装置がある。こ
の装置の概要を第２図に示す。第２図から明らか
なように、レチクル７上の異物１１の有無の検出
を、レチクル７の露光光路への搬入途中で行つて
いる。即ち、レチクル７の搬入路の上方にレーザ
発振器１２を置き、集光レンズ１３でレーザ光を
搬入させるレチクル７の表面に集光させるように
してある。異物１１を付着したレチクル７が搬入
され、異物１１がレーザ集光点の真下に来ると、
レーザ光は異物に反射して散乱する。集光点の周
辺にレンズ１４と光電受光素子１５を設け、光電
受光素子１５にて散乱光を受光し、光電受光素子
１５よりの電気信号により図示せざる検出器によ
り異物付着の有無を判断表示する。

上記の異物検査装置はレチクル搬入の途中で行
うものである為、レチクルを露光光路にセツトし
た後の異物を検出することはできない。然るに、
露光中でもレチクル上に異物が付着する可能性が
ある為に、レチクルを露光光路にセツトした後で
異物付着の有無を検出出来る異物検出装置が望ま
れている。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、縮小投影露光装置の露光光路にレチクルを
セツトした状態でレチクルに付着した異物を高感
度で検出することができるようにした縮小投影露
光装置を提供することにある。

即ち、本発明は、上記目的を達成するために、
露光用光源と該露光用光源から照射された光を単
色光に変換するフイルタと上記露光用光源から照
射された光について光量を調節する光量調節手段
と上記フイルタ及び光量調節手段を通して得られ
る光を集光させるコンデンサレンズとを有してレ
チクルを照明する照明光学系と、該照明光学系に
より照明されたレチクル上に形成された回路パタ
ーンをウエハ上に縮小投影する縮小投影レンズと
を備えた縮小投影露光装置において、上記フイル
タ及び光量調節手段を上記照明光学系より退去さ
せて上記露光用光源から照射された光を上記レチ
クル上に照明する照明切替手段と、該照明切替手
段によつて切替えられて照明された光を部分的に
透過させる遮光手段と該遮光手段によつて部分的
に透過した光を上記レチクル上に集光させる集光
光学系と該集光光学系で集光照射された上記レチ
クル上の異物から生じる反射散乱光を受光する複
数の受光素子とを取付て少なくとも水平方向に一
次元的に移動させてレチクル上に走査する走査手
段とを上記レチクルと上記コンデンサレンズとの
間に設置して上記走査手段を作動させて複数の受
光素子から検出される信号によりレチクル上の異
物を検出する異物検出装置とを備え、露光照明す
る際、上記異物検出装置の遮光手段、集光光学系
及び走査手段を上記照明光学系の露光光路から退
去させるように構成したことを特徴とする縮小投
影露光装置である。

本発明による異物検出装置の好ましい態様にお
いては、前記透光手段が、ピンホール又はスリツ
トである。

本発明による異物検出装置の他の好ましい態様
においては、前記透光手段が、レンズを嵌装した
ピンホール又はスリツトであり、該レンズが透過
光をレチクル表面又は裏面に集光せしめるように
してある。また、更に好ましい態様においては、
遮光板がレチクルの厚さに相当する幅で上下に移
動可能としてある。

本発明による異物検出装置のもう一つの好まし
い態様においては前記光電受光素子が、先端にレ
ンズ、ピンホール板又はスリツト板を有してい
る。

次に、先ず本発明の原理を第３図に基づいて説
明する。第３図には第１図に示したと同様の縮小
投影式露光装置を水銀灯１よりレチクル７までの
部分のみ記載してある。異物検出用照明光として
水銀灯１よりの光をそのまま使用する。即ち、こ
の露光装置では水銀灯１の光で露光の為にレチク
ル７を照射しているが、該露光光は干渉フイルタ
３で単色光とし、絞り４で光量を調節してあるの
で、その強度は極めて弱い。そこで、異物検出時
は、干渉フイルタ３を矢印のように光路より退去
させ、絞り４を充分開放して光路を塞がないよう
にして、水銀灯１の光をそのまま使用する。

水銀灯１の光はコンデンサレンズ２、ミラ５、
及びコンデンサレンズ６を通りレチクル７面を照
射する。レチクル７面に異物１１が存在すると、
照射光が異物１１に当り反射散乱光を発生する。
そこで、レチクル７の上側にレチクルの照明面に
向けて複数個の光電受光素子１６を設けておき、
該素子１６にてこの反射散乱光を受光させ、受光
量に応ずる出力電気信号を得る。この出力を検出
器（図示せず）で設定値と比較することにより異
物の有無を検出する。光電受光素子１６は露光光
路を妨害しない個所に設けるか、異物検出後、露
光時は露光光路より退去せしめるようにしておく
ことが必要である。また、異物検出時は、ウエハ
９上に設けたシヤツタ１０（第１図参照）を閉じ
るか、ウエハ９を露光光路より退去せしめておく
ことは勿論である。

レチクル７上にはクロム等で作られた回路パタ
ーン７Ａが存在する。回路パターン７Ａの厚みは
薄く、10μｍ以下、一般に数μｍであり、その縁
部は主として光の進入方向に平行になつているの
で、照明光でレチクル７を照射した場合に、回路
パターン７Ａによる反射散乱光も発生するが、そ
の散乱光は弱く背景光として観察される。従つ
て、異物１１の有無の判断は一個の光電受光素子
１６の異物１１よりの散乱光の受光量と回路パタ
ーン７Ａよりの散乱光、即ち背景光の受光量との
比較により行なわれる。光電受光素子１６を第３
図に示すように使用し、光電受光素子１６の受光
領域の制限又は照明光の照射領域の制限を行なわ
ない場合は、光電受光素子１６が相当範囲の背景
光を受光することになるので、検出できる異物の
大きさはこの背景光の受光量より大な散乱光を発
生する（素子が受光できる）大きさとなる。この
大きさは概ね直径30μｍ以上である。

直径30μｍ以上の異物の検出では検出能力が不
充分な場合は前述の光電受光素子の受光領域の制
限又は照明光の照射領域の制御を行う。このよう
に制限を行なつた検出方法については、次の本発
明の装置の説明より自から明らかにされるであろ
う。

次に本発明に係る異物検査装置を備えた縮小投
影露光装置の一例について第４図に基いて説明す
る。この実施例の装置は、本発明の方法を照射光
の照射領域を制限して実施する装置である。勿
論、この装置においても、異物検出時には干渉フ
イルタ及び絞りを光路より退去させて、水銀灯よ
りの光を異物検出用の照明光として使用する。照
明光がレチクル７面に到る光路の、コンデンサレ
ンズ６とレチクル７の間に照明光を部分的に透過
する透光手段を有する遮光板２０を配置してあ
る。遮光板２０は片側を直線ガイド１９で支持さ
れ、レチクル７に平行にレチクルの一方の方向、
例えばＹ方向（矢印２１で示す。）に移動可能と
され、更に露光光路より退去出来るようにしてあ
る。

透光手段として、第４図ａ，ｂの装置では、遮
光板２０の移動方向２１に直角で、レチクル７の
幅を超える長さのスリツト２２が遮光板２０に設
けてある。次に本発明の異物検査装置を備えた縮
小投影露光装置の一実施例について第５図及び第
６図に基いて説明する。第５図ａ，ｂ，ｃの装置
では、第４図の装置におけると同様なスリツト２
２にシリンドリカルレンズ２３を嵌装した透光手
段が設けてある。シリンドリカルレンズ２３は透
過光をレチクル７の表面又は裏面に集光せしめる
ようにしてある。第５図の装置においてはレチク
ル７の表面に集光せしめるようにしてある。シリ
ンドリカルレンズ２３より集光されたレチクル７
の表面の帯状光を符号２４で示してある。

また遮光板２０の下面には、スリツト２２又は
シリンドリカルレンズ２３付スリツト２２を透過
した光によるレチクル７の照明部分に向けて複数
個の光電受光素子１６が取付けてある。また、図
示してないが、これらの装置には光電受光素子１
６よりの電気信号を入力し、入力値を設定値と比
較することにより異物の有無を検出し、これを表
示する検出器が設けられてある。

第４図の装置においては、レチクル７は遮光板
２０の移動位置毎に、スリツト２２の巾の光束に
より部分的に照射される。従つて回路パターンに
反射して生じる散乱光、即ち背景光は著しく低減
され、一個の光電受光素子１６により受光される
背景光の光量が低減される。従つて異物が存在す
るときは、異物による散乱光の強度が小さくと
も、即ち異物の大きさが小さくとも、異物の有無
を検出することができる。また、遮光板２０を２
１の方向に片道移動することにより、レチクル７
の全面を走査し、全面に亘り異物の有無を検出す
ることができる。この装置によるときは、スリツ
ト２２の幅其他の条件にもよるが、概ね20μｍ以
上の異物を完全に検出することができる。

第５図の装置においては、レチクル７は遮光板
２０の移動位置毎に帯状光２４の狭い幅の領域で
部分的に照射される。しかしながら、帯状光２４
はスリツト２２の巾の光束をシリンドリカルレン
ズ２３で集光して形成されたものであるので、帯
状光２４の全体としての光量は、レンズ２３がな
い場合のスリツト２２の透過光量に等しく（レン
ズによる吸収等がないとする。）、帯状光２４の照
度は、レンズ２３がない場合の透過光の照射帯の
照度より大きい。従つて、光電受光素子１６の背
景光の受光量は、第４図の装置の場合と殆んど変
らないが、異物が存在した場合に、異物を照射す
る光が強くなつているので、その反射散乱光が強
くなり、更に小さな異物をも検出することができ
る。この装置では、スリツト幅その他の条件によ
るが、概ね5μｍ以上の異物を完全に検出するこ
とができる。

第５図の装置においては、シリンドリカルレン
ズ２３の集光位置をレチクル７の表面としてあ
る。この場合、レチクル７表面に異物が付着して
いるときは、該異物より強力な散乱光が発生する
ので、微小な異物、例えば5μｍ以上の異物、を
検出できるが、レチクル７裏面に異物が付着して
いるときは、照射光が拡がつてあたるので、反射
拡散光が弱くなり、検出可能な異物の大きさも、
例えば10μｍ以上と、大きくなる。

そこで、本発明の装置の一態様においては、レ
ンズ付スリツトを有する遮光板を、レチクルの厚
さに相当する幅で上下に移動可能としてある。実
施例を第６図に示す。第６図において、遮光板２
０は直線ガイド１９に沿つて移動する遮光板本体
２０Ａに２枚の板ばね２６で支持されている。ま
た遮光板２０は図示せざる手段により板ばね２６
の個所でレチクル７の厚さに相当する幅で上下に
移動可能とされている。其他の構成は第５図に示
す装置と同じである。第６図では、照射光がシリ
ンドリカルレンズ２３によつてレチクル７の裏側
に集光され、裏側に帯状光２５が形成されている
状態を示してある。

この装置においては、遮光板２０の移動の際
に、往路と復路で遮光板２０の高さを変えて移動
すれば一往復でレチクル７の表と裏についた微小
な異物をすべて検出することができる。また、遮
光板２０を上下に移動する方法に変えて、装着し
たシリンドリカルレンズ２３の焦点位置の異なる
２個の遮光板２０を使用するか、焦点位置が異な
るシリンドリカルレンズ２３を嵌着した２個のス
リツト２２を有する一個の遮光板を使用してもよ
い。

本発明の装置において、透光手段として前述の
スリツト又はシリンドリカルレンズを嵌装したス
リツトに代えて円形、短形又は正方形等の孔（ピ
ンホール）としてもよい。これらの孔（ピンホー
ル）とするときは、孔の大きさによるが一般に長
孔（スリツト）の場合に較べて異物検出能を高く
することができる。しかしながら遮光板をXY方
向に移動しなければレチクル全面を走査すること
ができない。勿論、レンズには普通のレンズを使
用する。また、一般に光電受光素子の設置台数を
少くすることができる。異物検出能は光電受光素
子の受光する背景光の光量と異物よりの反射散乱
光の光量との差によつて決る。従つて異物検出能
を高くする為には前者を出来るだけ小さくし、後
者を出来るだけ大きくすることが必要である。受
光する背景光の光量を小さくするためには、光電
受光素子の受光領域における照明区域を狭くする
か（照度一定条件）、受光領域自身を狭くすれば
よい。長孔の幅を小さくするとか、長孔を小径の
円孔、角孔等を変えること、この径を出来る丈小
さくすることは照明区域を狭くすることに役立
つ。一方、これによりレチクルの全面走査操作が
逐次面倒になる。レンズの使用は照度が大となる
故実質的に照明区域を狭くすることにはならな
い。また、光電受光素子の受光領域自身を狭くす
ることは、光電受光素子の先端にレンズ又はスリ
ツト、ピンホール等有する板を設けることにより
達成できる。

異物よりの反射散乱光の光量を大にする為に
は、照明光の光度を大とするしかない。照明光の
光源を強力なものにすれば、それに応じて背景光
も大となるが、異物よりの反射散乱光との光度の
差が大となるので異物検出能の向上には役立つ。
本発明の装置では、本体の露光装置の光源を使用
するが、光度を大とする為に異物検出時にはフイ
ルタ及び絞りを除いている。これ以上強力な照明
光を得る為には、別の光源より光を導入しなけれ
ばならない。このことは装置を複雑にするので不
利である。本発明の装置では、上述の処理により
充分な検出能を発揮することができ、更に好まし
い態様によれば、レンズにより異物を照射する照
明光を更に強力にすることにより更に検出能を向
上せしめている。

以上説明したように、本発明によれば、他の光
源を使用せずに縮小投影露光装置の光源を利用し
てレチクル上の検出箇所に照度を高めて照明し、
検出箇所に存在する異物から反射散乱光を発生せ
しめてこの反射散乱光を受光素子で検出するよう
に構成したので、縮小投影露光装置の露光光路に
レチクルを装着した露光直前の状態で、簡素な構
成により、レチクル上に付着する5μｍ以上の大
きさの異物の有無を背景等に影響を受けることな
く高感度に検出することができ、不良ウエハを製
造する虞れを著しく減少させて縮小投影露光装置
の付加価値を大幅に向上させることができる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は縮小投射式露光装置の一例の構成図、
第２図は従来の異物検出装置の一例の概要図、第
３図は本発明の異物検出方法の説明の為の原理
図、第４図ａ，ｂ及び第５図ａ，ｂ，ｃは本発明
の装置のそれぞれ異なる実施例の平面図（ａ図）、
正面図（ｂ図）及び側面図（ｃ図、但し第５図の
み）、第６図ａ，ｂは本発明の装置の更に異なる
実施例の正面図（ａ図）及び側面図（ｂ図）であ
る。 １……水銀灯、２，６……コンデンサレンズ、
３……干渉フイルタ、４……絞り、５……ミラ、
７……レチクル、７Ａ……回路パターン、８……
縮小投影レンズ、９……ウエハ、１０……シヤツ
タ、１１……異物、１２，１５，１６……光電受
光素子、１９……直線ガイド、２０……遮光板、
２２……スリツト、２３……シリンドリカルレン
ズ、２４，２５……帯状光、２６……板ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 露光用光源と該露光用光源から照射された光
   を単色光に変換するフイルタと上記露光用光源か
   ら照射された光について光量を調節する光量調節
   手段と上記フイルタ及び光量調節手段を通して得
   られる光を集光させるコンデンサレンズとを有し
   てレチクルを照明する照明光学系と、該照明光学
   系により照明されたレチクル上に形成された回路
   パターンをウエハ上に縮小投影する縮小投影レン
   ズとを備えた縮小投影露光装置において、上記フ
   イルタ及び光量調節手段を上記照明光学系より退
   去させて上記露光用光源から照射された光を上記
   レチクル上に照明する照明切替手段と、該照明切
   替手段によつて切替えられて照明された光を部分
   的に透過させる遮光手段と該遮光手段によつて部
   分的に透過した光を上記レチクル上に集光させる
   集光光学系と該集光光学系で集光照射された上記
   レチクル上の異物から生じる反射散乱光を受光す
   る複数の受光素子とを取付て少なくとも水平方向
   に一次元的に移動させてレチクル上を走査する走
   査手段とを上記レチクルと上記コンデンサレンズ
   との間に設置して上記走査手段を作動させて複数
   の受光素子から検出される信号によりレチクル上
   の異物を検出する異物検出装置とを備え、露光照
   明する際、上記異物検査装置の遮光手段、集光光
   学系及び走査手段を上記照明光学系の露光光路か
   ら退去させるように構成したことを特徴とする縮
   小投影露光装置。 ２ 上記異物検査装置の集光光学系を、一次元的
   集光光学系で形成し、上記複数の受光素子を該一
   次元的集光光学系に沿つて配置したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の縮小投影露光装
   置。