JPH04331357A - 異物検査装置 - 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】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程で用い
るレチクルまたはフォトマスク等の基板上に付着した微
細なゴミ等の異物を精度良く検出するための異物検査装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣ製造工程においては、レチ
クルまたはフォトマスク等の基板上に形成された露光用
の回路パターンを、半導体焼付け装置（ステッパーまた
はマスクアライナー）により、レジストが塗布されたウ
エハ面上に露光転写することによりＩＣ回路素子を製造
している。このようなＩＣ製造工程において、基板面上
にゴミ等の異物が付着していると回路パターン転写の際
この異物も同時にウエハに転写されパターン精度の低下
や欠陥パターンの原因となり、ＩＣ製造の歩留りを低下
させる。従って、ＩＣ製造工程においては、基板上の異
物を検出することが不可欠であり、従来より種々の検査
方法が提案されている。

【０００３】図９は、異物が等方性の光を散乱する性質
を利用した従来の異物検査装置の概略構成図である。

【０００４】レーザー光源１００から発したレーザービ
ームは、レンズ系９０、ミラー３０、振動ミラー（また
は回転ミラー）６１およびレンズ系８１からなる走査光
学系を介しハーフミラー３２により２方向に分割される
。分割されたレーザービームは、それぞれミラー３１に
より反射され、レチクル１の裏面（図では上面）３およ
びパターン面（図では下面）２を所定の走査線に沿って
照射する。

【０００５】レチクル１の裏面３からの異物散乱光は、
直接反射光や他の光を検出しないように配置した検出系
２２により検出される。同様に、上側ペリクル面７から
の異物散乱光は、検出系２１により検出される。

【０００６】一方、レチクル１のパターン面２および下
側ペリクル面６からの異物散乱光は、それぞれ直接反射
光や他の光を検出しないように配置した検出系２４およ
び２３により検出される。

【０００７】このような、検出系２１〜２４により検出
すべき検査面のうち、特にレチクル上にクロムパターン
が形成されたパターン面２における許容異物粒径は、他
の３面に比べ小さくまた異物からの散乱光強度も小さい
。さらに、微細なクロムパターンからも回折光や散乱光
を発するため、パターン面検査用の検出系２４はパター
ンからの回折光等の影響が小さく異物からの散乱光を効
率良く検出できる位置に設けられる。

【０００８】パターン面検出系の構成例として、特開昭
６２─１８８９４４号公報では、レチクルを水平面内で
１５°捩じることにより受光光学系内に導入される強い
パターンノイズの影響を低減させた構成が開示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年超
ＬＳＩ等の高集積化に伴い、レチクル上のパターン線幅
がますます微細化されている。このため、許容異物粒径
も小さくなり、従来の技術によっては微小異物とパター
ンとの識別が困難になってきた。

【００１０】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであって、レチクルに形成された微細パターン
からの散乱光等のノイズに影響されることなく微小異物
を確実に検出可能な異物検査装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明では、検査面を照射する走査ビーム
の微小照射領域を分割する複数の視野絞りを設け、各視
野絞りを通して複数の光検出ディテクターにより散乱光
を検知し、各々の検知信号を比較して微小異物を検知す
るように構成した。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の構成を示す。図
において、１はレチクル、２は入射レーザビーム、３は
検出系集光レンズである。集光レンズ３はレチクル１の
表面を再結像させる。４はビームスプリッター、５は反
射ミラー、６および７は視野絞り、８は光検出器、１０
はポリゴンミラー、１１はｆθレンズである。

【００１３】走査用レーザビーム２は、走査光学系を構
成するポリゴンミラー１０およびｆθレンズ１１を介し
てレチクル１上に集光される。レーザビーム２はこのレ
チクル１上を紙面と垂直方向に直線走査する。レチクル
１はレーザビームの走査方向と直角な方向（矢印）に移
動され、これによりレチクル全面がレーザビーム２によ
り走査される。

【００１４】レチクル１上に照射されたレーザビームは
反射散乱し、この散乱光の一部は集光レンズ３を通して
ビームスプリッター４により分割され、一方の分割ビー
ムは視野絞り６に導かれ、他方の分割ビームはミラー５
を介して別の視野絞り７に導かれる。これらの視野絞り
６および７を通過した散乱光のみがそれぞれ光検出器８
Ａおよび８Ｂにより検知される。

【００１５】図２は、レーザビームの照射点近傍を上か
らみた図である。レーザビームはレチクルに対し斜めに
入射するため、入射ビームスポットはレチクル面上では
楕円形となる。この入射ビームがガウシアンビームであ
るとき、走査方向のビーム径ｗｓが１／ｅ２　値でｗｓ
＝２０μｍであれば、ビームの裾まで含むビーム全幅Ｗ
ｓは、Ｗｓ≒３２μｍとなる。レチクル１に対するレー
ザビーム２の入射角度が２５°であれば、入射ビーム走
査方向と直角な方向に関する長手方向ビーム全幅ＷＭは
、ＷＭ＝Ｗｓ／ｓｉｎ２５°≒７６μｍとなる。

【００１６】このビーム長手方向に沿ってビーム照射領
域を、図２に示すように、中心視野部とその両側の周辺
視野部の３領域に分割する。中心視野部の幅Ｌ１　およ
び周辺視野部の幅Ｌ２　はともに約４０μｍである。こ
のように分割されたビーム照射領域について、中心視野
部の散乱光は検出器８Ａで検出し、両側の周辺視野部の
散乱光は検出器８Ｂで検出する。

【００１７】図３は、ビーム照射領域内のパターン１０
１および異物１０２の分布例を示す。一般に、パターン
１０１は図３に示すようにビーム照射領域内全体に分布
し、異物１０２はある位置に点状に付着している。

【００１８】図４は、ビーム照射領域内のそれぞれの視
野開口に分布するパターンからの散乱光強度ＩＮ　と異
物からの散乱光強度ＩＳ　のグラフである。グラフ横軸
はビーム長手方向の座標を表す。この図において、実際
の光検出器からの出力は、パターンからの散乱光出力Ｖ
Ｎ　＝∫ＩＮ　および異物からの散乱光出力ＶＳ　＝∫
ＩＳ　であり、図の斜線部で示される。

【００１９】ここで、異物信号とパターンノイズの受光
視野内での強度の出方について比較してみる。例えば図
４（ａ）において、レチクル上のＬ１　＋Ｌ２　＋Ｌ２
　＝０．１２ｍｍの微小範囲の視野では、異物検出の際
重要となる異物信号（Ｓｉｇｎａｌ）とパターンノイズ
（Ｎｏｉｓ）の比（Ｓ／Ｎ比）に関し、微小線幅によっ
て形成されるＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）から発生
するノイズが支配的である（図２参照）。このようなパ
ターンは、図３に示すように、視野内に一様に分布しレ
ーザビーム照射領域内全域で散乱光を発する。このため
、図４（ａ）のＩＮ　で示すように、幅の広い分布を示
す。これに対し、微小異物からの信号は、視野内の異物
付着位置に、図４（ａ）のＩＳ　で示すように、先鋭な
信号として現れる。分解能を向上させるために、視野を
狭くすることによってパターンノイズの出力を低下させ
、Ｓ／Ｎ比を向上させるという考え方がある。この時出
力のスライスレベルは、検出しようとする最小の異物か
らの散乱光出力を基準に設けられていた。

【００２０】図１０の（ａ）は、従来の視野を狭くして
パターンノイズを低減させている様子を示す。同図にお
いて、ＶＳは異物からの散乱光による出力（異物信号）
、ＶＮ´は以前の異物検出方式におけるパターンノイズ
、Ｖｔｈは異物信号から求めたスライスレベルである。 ところが、図１０の（ｂ）の様に微小線幅で密集してい
る様なＬ＆Ｓにおいて、その線幅の微細化が進むと以前
よりもノイズＶＮが増大し、その為スライスレベルＶｔ
ｈを超えてしまい異物とパターンとの識別が不可能とな
ってくる。

【００２１】本発明では、図４（ｂ）（ｃ）のようにＶ
Ｎ１≒ＶＮ２となる様に視野を分割して各々の検出器８
Ａおよび８Ｂで散乱光強度を検出し、各々のコントラス
トを比較する。中心視野Ｌ１に異物が存在しない場合に
は検出器８Ａの出力はＶＮ１、検出器８Ｂの出力はＶＮ
２となる。今、ＶＮ（＝ＶＮ１＋ＶＮ２）の大小によら
ずＶＮ１≒ＶＮ２であるから検出器８Ａ，８Ｂのコント
ラストＣは、

【００２２】

【数１】 となり、中心視野Ｌ１（検出器８Ａ）に異物ナシと判定
できる。中心視野Ｌ１に微小異物の出力ＶＳがあれば、
検出器８Ａ，８ＢのコントラストＣＰは、

【００２３】

【数２】 となり、あるコントラスト値ｋ＞０を持つ。この場合を
異物有りと判定することができる。

【００２４】本発明では、図４（ｂ）（ｃ）のように、
視野を分割して各別の検出器８Ａおよび８Ｂで散乱光強
度を検出する。特に図４（ｂ）の検出器８Ａの出力は、
異物信号の出力を変えずにパターンノイズを低減させて
いる。さらに、検出器８Ａおよび８Ｂのパターン信号の
値ＶＮ１およびＶＮ２がＶＮ１＝ＶＮ２となるように視
野幅を設定すれば、両検出器８Ａおよび８Ｂの出力のコ
ントラストを比較することにより、微小異物信号に対す
る検出感度を大幅に向上させることができる。

【００２５】図５は、前述のように各分割領域を検出す
る２つの検出器ＡおよびＢからの信号を比較することに
よる異物判定動作のフローチャートを示す。この例では
、両検出器の出力を足した値Ａ＋Ｂに対する第１のスラ
イスレベルαと、各検出器出力のコントラストを判定す
るための第２のスライスレベルβとを設定している。 まずＡ＋Ｂの値について、これが第１のスライスレベル
αより大きければ大きな粒径の異物が有ると判断する。 Ａ＋Ｂの値がαより小さい場合には、両検出器のコント
ラストとして（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値を第２のスラ
イスレベルβと比較する。ここで設定されているβは、
パターン信号のみの場合のＡおよびＢのコントラストで
あるからβ≒０である。微小な異物からの出力があれば
Ａ＞Ｂとなり、異物ありと判断できる。

【００２６】図６は、前記実施例で用いる視野絞り６お
よび７を示す。各視野絞り６および７の開口幅ｄ１　お
よびｄ２　は、受光光学系の倍率をγ、受光系の光軸と
レチクルとのなす角をθとすると、 ｄ１　＝Ｌ１　ｓｉｎθ（１／γ） ｄ２　＝Ｌ２　ｓｉｎθ（１／γ） で表される。なお視野絞りはレチクルとの共役面に設け
られる。

【００２７】上記実施例において、受光光学系を複数設
けてもよい。また周辺照射領域検出用の視野絞り７の２
つの開口幅を同一とせず異ならせてもよい。この場合、
それぞれ別の光検出器を用いて各周辺散乱光を検出して
もよい。

【００２８】上記実施例においては、異物信号を検知す
るのは中心部視野であることを前提としている。従って
、走査光学系の検査範囲は、微小粒径の異物に対しては
中心部散乱光用の検出器Ａの視野のみである。即ち異物
信号が出たら中心部視野の位置に異物があると判定され
る。中心部視野はビームの走査方向に垂直な方向にわず
かずつ相対的にずらされ、これにより全域が検査される
。周辺部視野のみに異物が存在したとき、（Ａ−Ｂ）／
（Ａ＋Ｂ）＜＜βとなり、中心部視野（検出器Ａ）にお
いて異物なしと判断できる（図８参照）。この周辺部視
野の異物は、これより前又は後のラスタースキャンで中
心部視野に入った時にのみ検出される事になる。

【００２９】図７は、視野絞りの別の例を示す。この例
は、入射光束を走査動作させず固定したまま散乱光検出
を行う場合の、受光光学系内に設ける視野絞り１６、１
７を示す。視野絞り１６は中心部散乱光を検出するため
のものであり、視野絞り１７は周辺部散乱光を検出する
ためのものである。ビームはレチクル上を走査しないた
め、図６の視野絞りのようなスリット状の開口を必要と
しない。このような固定ビームの場合、レチクルの所定
位置を検査ごとにレチクルを逐次移動して異物検査を行
う。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、同一
受光系内に別の視野を持つ検出器を２つ以上設け、各々
の検出器の出力を比較することにより異物を検出する構
成としている。このため、レチクル上に形成した微細パ
ターンから発生するノイズに影響されることなく従来に
比べ微小な粒径の異物の検出が可能となる。また、複数
の検出器について、受光光路を共通に配設できるため装
置を大型化することなく分解能を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る異物検査装置の構成図で
ある。

【図２】レチクル上のビーム照射と受光系視野の説明図
である。

【図３】ビーム照射領域内のパターンおよび異物の分布
例を示す平面図である。

【図４】受光系視野内での信号強度の分布を示すグラフ
である。

【図５】異物判定動作を示すフローチャートである。

【図６】受光系内に設ける視野絞りの形状例を示す平面
図である。

【図７】固定ビームの場合の視野絞りの形状例を示す平
面図である。

【図８】受光系視野内での信号強度の別の分布例を示す
グラフである。

【図９】従来の異物検査装置の構成図である。

【図１０】本実施例に対する一比較例における受光系視
野内での信号強度の分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　レチクル ２　　レーザビーム ６，７　　視野絞り ８Ａ，８Ｂ　　光検出器 １０１　　パターン １０２　　異物

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　検査すべき面に光ビームを照射する検
   査ビーム照射光学系と、該検査面に照射した光ビームの
   反射散乱光を受光する受光光学系とからなる異物検査装
   置において、前記受光光学系は、ビーム照射領域を複数
   に分割し各分割領域ごとに散乱光を検出するように構成
   したことを特徴とする異物検査装置。
2. 【請求項２】　　前記受光光学系は、散乱光の集光手段
   および集光した散乱光の分割手段を含み、分割した散乱
   光の各光路上に視野絞りを設けるとともに分割光路ごと
   に光検知器を設けたことを特徴とする請求項１の異物検
   査装置。
3. 【請求項３】　　前記集光手段は集光レンズ系からなり
   、前記分割手段はビームスプリッターからなることを特
   徴とする請求項２の異物検査装置。
4. 【請求項４】　　前記散乱光の光路を２分割し、一方の
   光路上には前記ビーム照射領域の中央部散乱光を検出す
   るために中央部に開口を有する第１の視野絞りを設け、
   他方の光路上には前記中央部の両側周辺部の散乱光を検
   出するために前記中央部の両側２か所に開口を有する第
   ２の視野絞りを設けたことを特徴とする請求項２の異物
   検査装置。
5. 【請求項５】　　前記第１および第２の視野絞りのおの
   おのに対応して第１および第２の光検出器を設けたこと
   を特徴とする請求項４の異物検査装置。
6. 【請求項６】　　前記第１および第２の光検出器の出力
   をＡおよびＢとしたとき、Ａ＋Ｂが所定の第１のスライ
   スレベルより大きいとき粒径大の異物ありと判断し、Ａ
   ＋Ｂが前記第１のスライスレベルより小さくかつ（Ａ−
   Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が所定の第２のスライスレベルより大
   きいとき粒径小の異物ありと判断することを特徴とする
   請求項５の異物検査装置。
7. 【請求項７】　　前記光ビームはレーザビームからなる
   ことを特徴とする請求項１の異物検査装置。
8. 【請求項８】　　前記照射光学系は、レーザビームを検
   査面上で走査させるための走査光学系を具備したことを
   特徴とする請求項７の異物検査装置。