JPH04230837A - 両面異物検出方法及びその装置 - 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】

【０００１】

【発明の対象分野】本発明は、表面に回路パターンを形
成した透明基板の表面及び裏面の各々に付着した微小異
物を区別して検出する両面異物検出方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来の異物検査装置は図１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偏光カッ
トフィルタ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。回路パターン断差からはＳ偏
光レーザ光のみが反射される。従って、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。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。

【０００３】また、従来技術として、特開昭５７−１２
８８３４号公報が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、ひっくり返さないで、実際に投影露光する
状態と同じである回路パターンを形成した表面を下向き
にした状態で、透明基板の表面及び裏面の各々に付着し
た微小異物を区別して検出しようとする課題については
考慮されていなかった。

【０００５】本発明の目的は上記従来技術の課題を解決
するべく、実際に投影露光する状態と同じである回路パ
ターンを形成した表面を下向きにした状態で、表面に回
路パターンを有する透明基板の表面及び裏面の両面に付
着した微小異物を区別して検査できるようにして、微小
異物を確実に検査して透明基板に付着した微小異物に基
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両面異物検出方法及びその装
置を提供するにある。

【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、表面に回路パターンを形成した透明基板
（レチクル）の表面及び裏面に各々照明集光光学系と光
電変換手段を有する検出集光光学系とを設けことにある
。即ち本発明は、、表面に回路パターンを形成した透明
基板の表面及び裏面の各々に、レーザ照明光を表面用照
明集光光学系及び裏面用照明集光光学系により透明基板
面の垂直方向から傾斜させて集光スポット照明し、該各
集光スポットと被検査対象とを相対的に走査し、表面上
及び裏面上に付着した異物からの散乱光の各々を、表面
用検出集光光学系及び裏面用検出集光光学系で集光し、
これら集光された光の各々を表面用光電変換手段及び裏
面用光電変換手段で受光し、該表面用光電変換手段から
検出される信号と裏面用光電変換手段から検出される信
号に基いて表面上に付着した異物と裏面上に付着した異
物とを区別して検出することを特徴とする両面異物検出
方法である。また本発明は、表面に回路パターンを形成
した透明基板の表面及び裏面の各々に、レーザ照明光を
透明基板面の垂直方向から傾斜させて集光スポット照明
する表面用照明集光光学系及び裏面用照明集光光学系と
、該各集光スポットと被検査対象とを相対的に走査する
走査手段と、表面上及び裏面上に付着した異物からの散
乱光の各々を集光する表面用検出集光光学系及び裏面用
検出集光光学系と、該表面用検出集光光学系及び裏面用
検出集光光学系で集光された光の各々を受光する表面用
光電変換手段及び裏面用光電変換手段とを備え、該表面
用光電変換手段から検出される信号と裏面用光電変換手
段から検出される信号に基いて表面上に付着した異物と
裏面上に付着した異物とを区別して検出するように構成
したことを特徴とする両面異物検出装置である。また本
発明は、上記両面異物検出装置において、上記表面用光
電変換手段及び裏面用光電変換手段の各々が一方の面に
付着した異物からの散乱光のみを受光するように、上記
表面用検出集光光学系及び裏面用検出集光光学系の各々
に視野限定手段を備え付けたことを特徴とする両面異物
検出装置である。

【０００７】

【作用】縮小投影式自動マスクアライナ等の露光装置に
おいて、レチクルやフォトマスク等に形成された回路パ
ターンを、半導体ウエハ上にステップアンドレピートし
て転写する際、レチクルパターンやフォトマスク等に異
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、出来上がったウエハ上の単一露光部
（チップ）全てが不良となる。そこで、レチクルやフォ
トマスク等において、ひっくり返さないで（異物付着状
態を変えることなく）、実際に投影露光する状態と同じ
である回路パターンを形成した表面を下向きにした状態
で、両面に付着した異物を区別して検査する必要がある
。それは、回路パターン面に存在する異物は、微小異物
でも露光に影響を及ぼすと共に、異物が回路パターン面
に存在するか裏面に存在するかで異物除去条件も変わる
ことが考えられる。また、回路パターン上に存在する異
物も移動する可能があり、移動した際、露光に支障を及
ぼすことになり、回路パターン上に存在する異物も検出
することが必要となる。

【０００８】従って、上記本発明の構成により、レチク
ルやフォトマスク等において、ひっくり返さないで（異
物付着状態を変えることなく）、実際に投影露光する状
態と同じである回路パターンを形成した表面を下向きに
した状態で、両面に付着した異物を区別して高信頼度で
検査することが可能となり、透明基板に付着した微小異
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。

【０００９】

【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。図２は本発明に係るペリクル体をフォ
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
よっ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３５ｂ，３６
ｂを経て基板２１の表面上に斜方向より傾斜角α＝７．
５°〜３７．５°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２
８の回転角に比例して基板２１の表面上のレーザスポッ
ト８０を直線的に走査することができるｆ・θレンズ（
照明集光光学系）である。

【００１０】図４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３０
ａ，３０ｂとほぼ直角（９０°±１０°）にしかも基板
２１の水平面に対し傾斜角β＝７．５°〜３７．５°の
斜上方にＳ偏光シャットフィルタ等の検光子４１ａ，４
１ｂ、集光レンズ（検出集光光学系）４０ａ，４０ｂ、
スリット状遮光装置（視野限定手段）３９ａ，３９ｂ、
光電変換素子（光電変換手段）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４１ａ，
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によりスリット状遮光装置３
９ａ，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３
８ａ，３８ｂは受光強度に比例した電気信号を発生する
。

【００１１】図２で１対の照明装置３５ａ，３６ａ，及
び３５ｂ，３６ｂと検出装置３７ａ，３７ｂを設けたの
は以下の理由による。

【００１２】図５，図６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３０ａ，３０ｂ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３０ａ，３０ｂを照射し、同時に異物２４の
反射光２５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、図６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（図２）をモータ
３３で９０度回転させることにより行う。検出装置３７
ａはレーザスポット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
ット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って導通，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２４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面上のレーザスポット８０の位
置に同期して変化するようにしてある。

【００１３】図７に検出回路の概略を示す。光電変換素
子３８ａまたは３８ｂのアナログ信号は電圧増幅器４２
ａ，４２ｂを経てマルチプレクサ４３に入力する。マル
チプレクサ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図８（ａ）に示す駆動信号５０に同
期して、図８（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。図８（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回
路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で発生する図８（ｃ）に示す可変閾値信号
５３と比較され、図８（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５
０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
よって異物検出後に異物の寸法・形状の観察が可能であ
る。

【００１４】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、図９に示す如く基板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。

【００１５】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、上表面・下表面異物検出装置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。

【００１６】又、以上の説明はレチクル異物検査単体と
しているが、本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。

【００１７】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□のペリクルの枠２２（厚さ２
ｍｍ，高さ４ｍｍ，又は６．３ｍｍ）の影響をさけるた
めに、図１０に示す如くペリクルの枠の影響を受けずに
、基板面上を照射できる位置（α＝２２．５°±１５°
）に照射装置（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射光３０を基板２１
に対し斜方向より照射するため、図４に示す如くペリク
ル膜体の枠２２の上面からの反射光２６ａ，レチクルパ
ターン面２１ａからの反射光２６ｂ，ペリクル膜２３上
の異物５８からの反射光２６ｃを基板２１面上の異物と
して誤検出してしまう。ここでペリクル膜２３上に存在
する異物５８は、基板２１より離れているので、投影露
光する際焦点ボケとなり、露光不良を発生することはな
い。

【００１８】そこで本発明は、図１０に示すピンホール
状遮光装置５７および図１１に示すスリット状遮光装置
３９を検出装置に付加したことによって誤検出への対処
を行った。図１０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
次元的に操作する必要がある。また、図１１に示すスリ
ット状遮光装置３９を付加した検出装置を用いて基板２
１の面上の異物２４を検出する場合は、照明光を走査手
順（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。以上述べた図１０及び図１１
に示すピンホール，スリット状遮光装置を本発明に採用
したことにより、図１２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（例えばＳ偏光）を
行い、検出装置に検光子（例えばＳ偏光シャットフィル
タ）４１を付加することにより、従来技術に比べている
如く異物と回路パターンの断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。

【００１９】また、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３
７ａ，３７ｂの光軸（スリットの中心）を図６のイ，ロ
の点（レチクル移動時には線ｘ１ｘ２）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。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レチクルやフォトマスク等において、ひっくり返さない
で（異物付着状態を変えることなく）、実際に投影露光
する状態と同じである回路パターンを形成した表面を下
向きにした状態で、両面に付着した異物を区別して高信
頼度で検査することが可能となり、透明基板に付着した
微小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効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術を説明するための図である。

【図２】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の基本構成を示す図である。

【図４】ペリクル枠の影響を示す図である。

【図５】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である。

【図６】基板上の検査領域の関係を示す図である。

【図７】本発明の電気回路を示す図である。

【図８】図９に示す回路で得られる信号波形を示す図で
ある。

【図９】基板の上、下面の異物を検査する装置の構成を
示す図である。

【図１０】（Ａ）は図３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、（Ｂ）は（Ａ）
のＡ１０矢視拡大図である。

【図１１】（Ａ）は検出装置にスリット遮光装置を備え
付けた場合を示した図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ１１矢視拡
大図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の特徴を示す図であ
る。

【符号の説明】

２１…基板、　　　　　　　　２２…ペリクル膜体の枠
、　　　　２３…ペリクル膜 ２４…異物、　　　　　　　　２７…レーザ発振器、　
　　　　　　　２９…偏光素子 ３１…ｆ・θレンズ、３８，３８ａ，３８ｂ…光電変換
素子 ３９，３９ａ，３９ｂ…スリット状遮光装置４０，４０
ａ，４４ｂ…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、　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　５０，５１…異物検出装置 ５７…ピンホール状遮光装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．表面に回路パターンを形成した透明基板の表面及び
   裏面の各々に、レーザ照明光を表面用照明集光光学系及
   び裏面用照明集光光学系により透明基板面の垂直方向か
   ら傾斜させて集光スポット照明し、該各集光スポットと
   被検査対象とを相対的に走査し、表面上及び裏面上に付
   着した異物からの散乱光の各々を、表面用検出集光光学
   系及び裏面用検出集光光学系で集光し、これら集光され
   た光の各々を表面用光電変換手段及び裏面用光電変換手
   段で受光し、該表面用光電変換手段から検出される信号
   と裏面用光電変換手段から検出される信号に基いて表面
   上に付着した異物と裏面上に付着した異物とを区別して
   検出することを特徴とする両面異物検出方法。
2. ２．表面に回路パターンを形成した透明基板の表面及び
   裏面の各々に、レーザ照明光を透明基板面の垂直方向か
   ら傾斜させて集光スポット照明する表面用照明集光光学
   系及び裏面用照明集光光学系と、該各集光スポットと被
   検査対象とを相対的に走査する走査手段と、表面上及び
   裏面上に付着した異物からの散乱光の各々を集光する表
   面用検出集光光学系及び裏面用検出集光光学系と、該表
   面用検出集光光学系及び裏面用検出集光光学系で集光さ
   れた光の各々を受光する表面用光電変換手段及び裏面用
   光電変換手段とを備え、該表面用光電変換手段から検出
   される信号と裏面用光電変換手段から検出される信号に
   基いて表面上に付着した異物と裏面上に付着した異物と
   を区別して検出するように構成したことを特徴とする両
   面異物検出装置。
3. ３．上記表面用光電変換手段及び裏面用光電変換手段の
   各々が一方の面に付着した異物からの散乱光のみを受光
   するように、上記表面用検出集光光学系及び裏面用検出
   集光光学系の各々に視野限定手段を備え付けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の両面異物検出装置
   。