JPH04339245A

JPH04339245A - 表面状態検査装置

Info

Publication number: JPH04339245A
Application number: JP7868791A
Authority: JP
Inventors: Michio Kono; 道生河野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1992-11-26

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】本発明は表面状態検査装置に関し
、特に半導体製造装置で使用されるレチクルやフォトマ
スク等の基板上に存在するパターン欠陥やゴミ等の異物
を検出する際に好適な表面状態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ている露光用
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）によりレジストが塗布されたウエハ面
上に転写して製造している。

【０００３】この際、基板面上にゴミ等の異物が存在す
ると転写する際、異物も同時に転写されてしまいＩＣ製
造の歩留りを低下させる原因となってくる。

【０００４】特にレチクルを使用し、ステップアンドリ
ピート方法により繰り返してウエハ面上に回路パターン
を焼付ける場合、レチクル面上の１個の異物がウエハ全
面に焼き付けられてしまいＩＣ製造の歩留りを大きく低
下させる原因となっている。そのため、ＩＣ製造過程に
おいては基板上の異物の存在を検出することが不可欠と
なっている。

【０００５】図３は従来の検査装置の一例である。ｆθ
レンズ２を通過した入射ビーム３は出し入れ可能なミラ
ー４で反射した後ミラー５で基板１（レチクル）上面側
のブランク面上Ｐ点に集光される。ｆθレンズ２の前に
は不図示の回転素子（ポリゴン）があって、紙面と直交
方向にビームを走査する。この間基板１は紙面内を矢印
（Ｓ１　←Ｓ２　）の方向に移動されブランク面全面が
検査される。ここでブランク面上に異物があると、入射
点Ｐから発した散乱光は受光レンズ６ａの作用で視野絞
り７ａ上に結像される。７ａは必要な信号光だけを後続
するファイバ８ａ、フォトマル９ａに導くためのもので
、それ以外の余分なフレアー光を遮断する。レチクルが
左端まで進みブランク面上の検査が完了するとミラー４
が光路から退出し、入射ビームはミラー１０を経て基板
下面側のパターン面側に集光する。パターン面の全面検
査もブランク面と同様に、ビーム走査とレチクルの移動
とによって行なわれる。また、散乱光の受光についても
下側受光系３１が上側受光系３０と同様に行なう。なお
、この間、レチクルは矢印と反対方向（Ｓ１　→Ｓ２　
）に移動される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では光路中に出し入れ可能なミラー４を検査の度に動か
すためレチクル近傍での大型ミラー４のような光学部材
の動きが塵埃発生の原因となっていた。またビーム走査
全域をカバーする大型ミラー４の位置再現性が非常に厳
しくこの誤差によって反射ビームの光路が変わり、ひい
てはＰ点、Ｑ点の位置が変動する。その結果、各受光系
内の視野絞り７ａ，７ｂで異物信号が誤検出され検査の
信頼性を低下させていた。

【０００７】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、塵埃を発生させることなく確実に基板
の上下両面の異物を検出可能な表面状態検査装置の提供
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は複数の検査面を
もつ基板の表面状態を検査するために基板を第１の方向
に走査させる手段と、該基板面の各々の検査面側からビ
ームを入射させ、かつ前記第１の方向と略直交する第２
の方向に前記ビームを走査させる走査光学系とからなる
検査装置において、前記走査光学系内の偏向手段に対し
て前記ビームの光源側の位置又は出射側の直後の位置に
複数ビーム発生手段とビーム切り換え手段とを持つ検査
装置を提供する。

【０００９】

【実施例】図１は本発明第１の実施例である。ここで示
す検査系は被検査レチクルの上下面にビームを切り換え
て走査させ、かつ、これと直交方向に基板を走査させる
ことによってレチクルの表面状態を検査するためのもの
である。そしてポリゴンミラーの面ぶれの影響を回避す
るために倒れ補正系を導入している。

【００１０】レーザ光源１００から発したビームはビー
ムエキスパンダ１０１で所定の光束径に広げられて、プ
リズム（ビームスプリッタ）１０２に入射する。プリズ
ム１０２はハーフミラー面を持ちその一部の光束をその
まま透過させてシリンドリカルレンズ１０３に導く一方
、残りの光束を反射させてミラー１０４を介し、シリン
ドリカルレンズ１０３′に導く。本発明のビーム切り換
えシャッタ２００はこの途中の光路に設けられ、両ビー
ムのいずれか一方を遮る。各レンズ１０３，１０３′の
射出光束はβ°の角度をなしてポリゴンミラー１０５に
入射する。レンズ１０３と１０３′は同一部材でもよい
。この場合２つのビーム光路は１つのシリンドリカルレ
ンズに対して偏心して設けられる。ミラー１０５で反射
された２つのビームはシャッタ２００によって遮られな
い場合には走査レンズ（１０６と１０７）に入射してい
く。そして各々ミラー１０９，１１０，１１１を介して
レチクルのブランク面上のＱ点、あるいはパターン面上
のＰ点のいずれかに集光する。

【００１１】検査域内（例えばＱ点）に異物がある場合
には、その散乱光は受光光学系内のレンズ１１２で集光
され、視野絞り１１３の開口部に再結像される。しかる
後、ファイバ１１４でフォトマル１１５に導かれ、それ
以降の電気処理系で処理を受けて、異物有りの表示信号
を発する。受光光学系はレチクルの上下ビームに関して
各々設けられる。レンズはシリンドリカルレンズ、球面
レンズ、バーレンズ群、セルフォックレンズ（商品名）
アレーなどがある。

【００１２】次に検査のフローを説明する。

【００１３】レチクル１０８がＳ１　→Ｓ２　の方向に
移動する間切り換えシャッタ２００はＴ１　←Ｔ２　に
切り換わっていて、ブランク面側から入射するビームＢ
ｕだけがレチクルを照射する。

【００１４】この間ポリゴンミラー１０５は紙面と直交
面内で回転していて、ブランク面全面の検査が行なわれ
る。レチクルが充分右端まで進むと今後は切り換えシャ
ッタ２００がＴ１　→Ｔ２　へ切り換わり、パターン面
側から入射するビームＢｌだけがレチクルを照射する。レチクルはＳ１　←Ｓ２　の方向に移動し、ポリゴンミ
ラー１０５の走査と同期してパターン面全面の検査が実
行される。

【００１５】なお、以上の説明において、ビーム走査用
光学系としては、ポリゴンミラーを用い倒れ補正系を採
用した光学配置を示したが、本発明はこれに限らない。例えば振動ミラーを用いて倒れ補正を施さない光学配置
にも適用できる。更に、上記実施例（図１）では上下ビ
ームを走査レンズ光軸に対してほぼ対称に偏心させたが
、これ以外にも、例えば、下ビームＢｌは走査レンズ光
軸上を通し、上ビームＢｕだけを偏心させる方法もとり
うる。一般に光学系は軸上で設計した方が収差は補正し
やすくその結果、レチクル上でビームを絞りやすい。これに対して、回路パターンは通常レチクルの下面にセ
ットされて検査され、この面の方が、ガラス面（上面）
より高い異物検出能力が必要とされている。したがって
、下ビームを走査レンズ軸上を通してより細かなビーム
でパターン面を走査、検査するメリットが得られる。又、いままで述べてきた検査対象物としては、主として
パターニング有／無のガラス基板であったが、これに防
塵用ペリクル膜を貼り付けたレチクルを検査する光学系
も当然ながら、本発明の適用範囲内である。

【００１６】また、特開昭６２−１８８９４３号公報の
開示にあるように、レチクルを水平面内で光学系に対し
て捩って回路パターンによるノイズを低減する検査法に
対しても本発明は適用できる。

【００１７】図２には本発明の別の実施例を示す。

【００１８】図１の実施例と異なる点はビーム切り換え
手段の構成にある。つまり、図１ではビームスプリッタ
ー１０２を用いてビームを予め２分割し、切り換えシャ
ッタ２００はこれらのビームのどちらか１方を通過させ
ていた。これに対し本実施例では光路中に出し入れ可能
なミラー２０１を設ける。レチクルのパターン面を検査
する時はミラー２０１を光路中に挿入し、下ビームＢｌ
だけを照射する。ブランク面を検査する時はミラー２０
１を光路外にはずし、上ビームＢｕだけを照射する。

【００１９】本実施例の長所は、レーザビームの光量を
分割せずに一方の検査面に集中的に投入できる点にある
。これによって異物信号光の強度が高まり検出感度と信
頼性を向上できる。

【００２０】図４は本発明の第３の実施例を示す。

【００２１】本実施例の特徴とする所は第１にビームエ
キスパンダ１０１とシリンドリカルレンズ１２１との間
にλ／４板１４０と偏光プリズム１４１とλ／２板１４
２とを挿入した点である。そして、第２は走査レンズ（
トーリックレンズ１４３とｆ−θレンズ１４４）を従来
偏心系として用いていたのに対し、本実施例では上下の
ビーム各々のために別々のレンズ系を設けた点にある。２００は本発明の切り換えシャッタである。

【００２２】また、被検対象物としては、防塵用ペリク
ル膜を貼り付けたレチクルを図示している。光学素子１
４０〜１４２の作用について説明する。

【００２３】レーザ１００は直線偏光レーザとする。１
０１を経てλ／４板（この光学軸は入射レーザの偏光面
に対して４５°方向に設定されている）を通過したレー
ザビームは円偏光になっている。これを受ける偏光プリ
ズム１４１はウォラストンプリズムやロションプリズム
に代表される複像素子であり、同じ頂角をもった２個の
頂角プリズムを光学軸を直交させて接合したものである
。このプリズムは複屈折結晶から構成されているので円
偏光が入射すると、複屈折現象により射出光束は常光路
と異常光路に２分岐されて出てくる（図中実線と点線）
。

【００２４】１２１は図１で既に用いているシリンドリ
カルレンズであり、以降の光路は走査レンズ系を共心系
にした外は基本的にいままでの実施例と同じである。

【００２５】最後にλ／２板１４２の作用について述べ
る。

【００２６】偏光プリズム１４１から射出した２つのビ
ームはその偏光面が互いに直交している。図４の例では
実線（Ｂｕ）は紙面内に偏光面があり、レチクルに対し
てＰ偏光で入射する。これに対して点線（Ｂｌ）はこれ
と直交していてλ／２板１４２がなければレチクルに対
してＳ偏光で入射する。

【００２７】いま、ペリクル付レチクルを検査しようと
する時を考える。図４のようにペリクル面に対しビーム
を斜めから傾けて入射させるとＰ偏光に対しては透過率
が高いので、レチクル面上までビームのエネルギーが失
われずに到達する。これに対し、Ｓ偏光の場合は反射率
が高くそのエネルギーの大半をペリクル面上での反射で
失ってしまい、レチクル面上には必要なビームの光量が
到達しない。しかも、ペリクル膜厚が変動すると透過光
量も大きく変動を受けるという欠点があった。そこで、
λ／２板１４２を光路中に挿入して（挿入する位置とし
ては図４図示以外の位置でもいい。）その光学軸を紙面
に対し４５°方向にセットすれば射出ビームはレチクル
に対してＰ偏光で入射する。

【００２８】以上、本実施例で、レーザ１００が元々ラ
ンダム偏光の場合はλ／４板１４０は要らない。また、
ペリクル無し基板を検査する場合や、あえてＳ偏光で検
査したい場合にはλ／２板１４２も不要である。

【００２９】図５は第４の実施例を示す。

【００３０】今迄述べてきた実施例は当然複数個のレー
ザを用いても構成できる。切り換えシャッタ２００の位
置はレーザ１００の出口でも、ビームエキスパンダ１０
１の出口でも良い。また、ポリゴンミラー１０５とトー
リックレンズ１４３の中間位置Ｗでも良い。

【００３１】本実施例では倒れ補正系を用いている。即
ち図の紙面内ではポリゴンミラー面と被検査面とが共役
関係にある。この為に紙面内（ビームの走査と直交方向
）ではビームはポリゴンミラー面上で集光している。かつ、ポリゴンミラー面で反射した直後のビームは紙面
内において空間的に分離されている（図中Ｗの位置）。

【００３２】したがってこの位置に切り換えシャッター
を設けると、ビーム偏向面に近い分だけビーム走査方向
にも光束は小さいので、よってシャッターも小型化でき
るというメリットがある。また集光しているので光束分
離がしやすい。この様にポリゴンミラー面での反射直後
の位置にシャッター等を設けてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
、レチクルから離れた位置に切り換え機構をもっている
ために、装置内発塵によってレチクルが汚染される恐れ
がない。また、シャッタまたは小型のミラーの出し入れ
だけでビームの切り換えが行なえるので、高精度のビー
ム位置再現性がえられる。その結果、検査の信頼性が格
段に上がる。さらに、検査系全体のコンパクト化、コス
トダウン化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の構成図である。

【図２】本発明第２の実施例の構成図である。

【図３】従来の検査装置の構成図である。

【図４】本発明第３の実施例の構成図である。

【図５】本発明第４の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１００　　レーザ光源１０２　　ビームスプリッター１０５　　ポリゴンミラー１０８　　レチクル１１５　　フォトマル２００　　シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数の検査面を有する被検査体の各検
査面を照射するための複数の走査ビーム光路を有し、前
記走査ビームを前記被検査体に対し走査させるための走
査光学系を有する表面状態検査装置において、該走査光
学系は複数の走査ビームの各々を偏向させて各検査面を
走査する為のビーム偏向手段を有するとともに、前記ビ
ーム偏向手段の入射側に前記複数の走査ビームのうち１
つの走査ビームを導光させるためのビーム切換え手段を
備えたことを特徴とする表面状態検査装置。
【請求項２】　　前記ビーム切換え手段は、選択された
ビーム以外の光路を覆うシャッタからなることを特徴と
する請求項１に記載した表面状態検査装置。
【請求項３】　　前記走査光学系は、１つの光源のみを
有し、該光源からのビーム光路上にビーム分岐手段を設
けて複数の走査ビーム光路を構成したことを特徴とする
請求項１に記載した表面状態検査装置。
【請求項４】　　前記走査光学系は、複数の光源を有し
、該複数の光源により複数の走査ビーム光路を構成した
ことを特徴とする請求項１に記載した表面状態検査装置
。
【請求項５】　　複数の検査面を有する被検査体の各検
査面を照射するための複数の走査ビーム光路を有し、前
記走査ビームを前記被検査体に対し走査させるための走
査光学系を有する表面状態検査装置において、該走査光
学系は複数の走査ビームの各々を偏向させて各検査面を
走査する為のビーム偏向手段を有すると共に、前記ビー
ム偏向手段の反射直後の空間に、前記複数の走査ビーム
のうち１つの走査ビームを導光させるためのビーム切り
換え手段を備えた事を特徴とする表面状態検査装置。