JPH04364749A - 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】本発明は微小なゴミ等の異物を自
動的に検査する装置に関し、特に集積回路の製造工程に
おいて用いられるレクチル、フォトマスク等に平行に張
設された異物付着防止用の薄膜（以下、ペリクルと称す
）の表面上に付着した異物の自動検出の装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の製造工程の１つであるフォト
リソグラフィ工程においては、レチクルやフォトマスク
（以下レチクルと称する）による回路パターンの半導体
ウエハへの転写が行なわれるが、その際レチクルに異物
が付着していると異物の像がウエハ上に転写されてしま
い製造されたウエハの欠陥の原因となる。このため、事
前にレチクル表面に異物が付着していないかどうかを検
査する必要がある。

【０００３】さらに近年では、異物がレチクルに付着す
るのを防止する方法として、レチクル表面をペリクルで
覆うことも行なわれている。これはペリクルを支持枠（
以下、フレームと称する）に張設し、フレームとレチク
ルとを接着固定してレチクル表面をレチクルからフレー
ムの高さ分だけ離れた位置で張設されたペリクルによっ
て被覆するように装着することにより、レチクルに直接
異物が付着するのを防ぐものである。このペリクル付き
レチクルを使用して露光装置による投影露光を行なう場
合、ペリクルの表面上に異物が付着していてもペリクル
がレチクルからフレームの高さ分だけ離れているため、
被露光物体すなわち半導体ウエハ面上においては異物像
が合焦しない。従って係る異物像はウエハ面上に転写さ
れないことになる。しかし、ペリクル上に付着している
異物が比較的大きい場合にはウエハ面上に異物の像がデ
フォーカスした状態で転写され、ウエハ面上で光量ムラ
が生じるおそれがあり、ペリクルを装着する場合でもペ
リクル面の異物の有無を検査する必要がある。

【０００４】図１を使って従来のペリクル面上の異物検
査装置の構成を簡単に説明する。ペリクル１はフレーム
２を介してレチクル３に支持固定されている。光源４（
例えばレーザ）から出たビームはペリクル１に対しほぼ
平行な角度で斜入射する。従ってペリクル１上にはＸ方
向の帯状の照射部（Ａ’−Ｏ−Ｂ’）が形成される。 従来の装置においては、一次元撮像素子１２は照射部Ａ
−Ｏ−Ｂからの散乱光のみを受光してフレーム２からの
散乱光を受光しないか、もしくはフレーム２からの散乱
光に対応する信号を電気的にマスキングしていた。

【０００５】さて、撮像素子１２は例えばＣＣＤやフォ
トダイオードアレイ等により構成され、各素子は帯状照
射部を帯状方向で小区域に分割して、それぞれの小区域
からの光だけを受光する。ペリクル１の面上の異物９か
ら得られる散乱光１０は１次元撮像素子１２で光電変換
される。また、ペリクル１の面上の異物のＸ方向（帯状
方向）の付着位置は１次元撮像素子１２の電気信号によ
り測定することができ、またレチクル３が載置される載
物台１４をＹ方向（矢印１３）の方向に移動することに
より、ペリクル１の全面を光照射可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、光源４が点灯していなかった場合や、１次
元撮像素子１２が破壊されていて電気信号出力が出ない
場合等には、たとえペリクル１の面上に異物が付着して
いても、検査装置としてはペリクル１の面上には異物が
付着していないものと判定してしまうという問題点があ
った。

【０００７】本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、異物検査機能が正常に動作していること
を診断できるような手段を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的の為に本発明で
は、一方の縁部が平板状の基板（３）に当接する枠部材
（２）の他方の縁部に張設された薄膜（１）に光を照射
する照射手段（４）と、前記薄膜（１）の所定領域内（
Ａ’−Ｏ−Ｂ’）からの散乱光を受光し、該散乱光の強
度に応じた信号を出力する光電変換手段（１２）とを有
し、前記光電変換手段からの信号にもとづいて前記所定
領域内に存在する異物を検出する異物検査装置において
、前記枠部材（２）からの散乱光に応じた信号に基づい
て、前記照射手段の照射動作又は前記光電変換手段の検
出動作の少なくとも一方の動作異常を判定する動作判定
手段とを有することを特徴とする異物検査装置。

【０００９】

【作用】さて、図２を用いて図１の構成でのフレーム２
から得られる散乱光の様子を示す。図２（ａ）はペリク
ル１を支持しているフレーム２のうち、Ｘ方向に延びた
フレーム部分Ｙ１に光ビーム８が入射しているときの散
乱光の様子を示す。図２（ｂ）はそのときの１次元撮像
素子１２の光電変換信号を示し、横軸Ｘはペリクル１上
のＸ方向の位置を表し、縦軸Ｖは散乱光の強度に比例し
た電気信号の強度を表している。ここで、Ｓａｔ　は飽
和信号レベルを表わす。図２（ａ）、（ｂ）のときフレ
ーム２の光ビーム入射側のコーナーエッジ２０から得ら
れる散乱光２０ａは電気信号２０ｂに対応している。同
様にフレーム２のＸ方向のエッジ２１で散乱する散乱光
２１ａは信号２１ｂに、またフレーム２のビーム入射と
は反対側のコーナーエッジ２２での散乱光２２ａは信号
２２ｂに対応する。このようにフレーム２のいろいろな
場所から飽和レベルＳａｔ　に達するような強い電気信
号が得られるとともに、異物散乱光に比べて大きなレベ
ルの電気信号が得られる。従って、これらのフレーム散
乱光に対応する電気信号を検出可能なスレッショルドレ
ベルＳｖを設定することによりフレームＹ１部分では一
次元光電変換素子１２の各素子から信号が出力される。

【００１０】図２（ｃ）はペリクル上のＹ２　の位置を
光ビーム８が照射しているときを示しており、図２（ｄ
）は図２（ｃ）の場合の１次元撮像素子１２の光電変換
信号を示し、横軸Ｘはペリクル１上のＸ方向の位置を表
し、縦軸Ｖは散乱光の強度に比例した電気信号の強度を
表している。このときはフレーム２の入射側のエッジ２
３で散乱した散乱光２３ｃが１次元撮像素子からの信号
２３ｄに、また反対側のフレームエッジ２４による散乱
光２４ｃは信号２４ｄに対応している。このようにＹ方
向に長手方向を持つフレーム部分を含む領域では、両側
のフレームエッジからの散乱光以外にはフレーム散乱光
は出ない。従って、スレッショルドレベルＳｖ以上の信
号はフレーム部分に対応する領域からの光を受光する光
電変換素子のみから出力される。また、ペリクル１の面
上に異物２５が付着している場合は異物散乱光２５ｄが
発生し、付着しているＸ方向の位置に応じて１次元撮像
素子から信号２５ｄが得られる。

【００１１】実際装置として異物を検査する領域はペリ
クル１の膜面上であって、フレーム２の上ではなく、フ
レーム散乱光２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ｄ、２４ｄ
は検査領域外から発生する散乱光である。このためフレ
ーム散乱光に対応する信号情報は外部に出力（例えばＣ
ＲＴ上でのマップ表示）せず、動作確認のための判断材
料として動作確認を行う為に使うこととし、これと同時
に異物からの散乱光に対応する信号情報のみを外部に出
力することも可能である。

【００１２】また、上記の如き構成においては、フレー
ム散乱光の光電変換信号の電気信号処理のみで正常動作
の判断ができるため、新たに機械的、光学的構造を付加
ないし変更することなく、動作判断に対応できる。

【００１３】

【実施例】図１を参照して本発明の一実施例によるペリ
クル面上の異物検査装置の構成を説明する。ペリクル１
はフレーム２を介してレチクル３に支持固定されている
。光源４（例えばレーザ）から出たビームはシリンドリ
カルレンズ５、６等により適宜整形されたのちミラー７
により反射され、ペリクル１に対しほぼ平行な角度で斜
入射する。従ってペリクル１上にはＸ方向の帯状の照射
部（Ａ’−Ｏ−Ｂ’）が形成される。ここで、入射ビー
ム８の中心とペリクル上の中心Ｏとは一致しているもの
とする。

【００１４】さて、ペリクル１の面上の異物９から得ら
れる散乱光１０は受光レンズ１１を介して１次元撮像素
子１２の受光面に結像し光電変換される。撮像素子１２
は例えばＣＣＤやフォトダイオードアレイ等により構成
され、各素子はフレーム２部分からの散乱光を受光可能
に構成されているものとし、帯状照射部（Ａ’−Ｏ−Ｂ
’）を帯状方向で小区域に分割して、それぞれの小区域
からの光だけを受光する。また、ペリクル１の面上の異
物のＸ方向（帯状方向）の付着位置は１次元撮像素子１
２の電気信号により測定することができ、またレチクル
３が載置される載物台１４をＹ方向（矢印１３）の方向
に移動することにより、ペリクル１の全面を光照射可能
となる。このため、測長器３３により、Ｙ方向の位置を
測定すれば、異物のＹ方向の位置を測定することが可能
となる。

【００１５】図３は本発明の一実施例にかかる信号処理
ブロック図を示すものである。１次元撮像素子１２から
出力される光電変換信号（例えば図２（ｂ）、（ｄ）の
ような信号）はピークホールド回路３０にて信号レベル
のピーク値がホールドされたのち、Ａ／Ｄ変換器（アナ
ログ／デジタル変換器）３１にて信号ピークに応じてデ
ジタル変換されＣＰＵ３２に取り込まれる。

【００１６】すなわちＹ方向のある位置において、ＣＰ
Ｕ３２に入力される１次元撮像素子１２の信号はペリク
ル上のＸ方向位置に応じて順次転送される光電変換信号
であり、１次元撮像素子１２の各画素で異物信号が１つ
もなければ、そのＹ方向位置での転送データはすべてゼ
ロの値になる。ペリクル１をＹ方向に送りながらこの動
作を順次くり返す、Ｙ方向の位置は測長器３３により測
長されＣＰＵ３２に取り込まれる。

【００１７】従ってＣＰＵ３２では１次元撮像素子１２
から得られる異物散乱光のピーク値と、Ｘ方向の付着位
置ならびにそのときの測長器３３から得られるＹ方向の
位置情報に基づいて、異物の付着座標（Ｘ、Ｙ）と散乱
信号の大きさをＣＲＴ３４上に検査マップとして表示す
る。散乱信号の大きさは異物のサイズに相当するもので
あり、散乱信号の大きさは例えば３分類してＡ、Ｂ、Ｃ
の３ランクや色分け等により見やすい形で表示される。 このようなペリクル面上の異物検査における検査領域は
外部から入力可能な構成となっているものとし、検査領
域入力部３５からの領域情報に関する入力値はＣＰＵ３
２に取り込まれて、設定された検査領域内の装置とＣＲ
Ｔ３４での結果表示をするようになっている。

【００１８】もちろんこのとき設定可能な検査領域には
限度があり、ペリクルフレーム２より外側ではフレーム
散乱光が発生するため異物の検査は不可である。本実施
例ではこの検査領域以外の領域からのフレーム散乱光を
一次元撮像素子１２で受光し、１次元撮像素子１２はフ
レーム散乱光の大きさに応じた信号を出力する。この出
力信号をＣＰＵ３２で処理して、この処理結果から光源
４の照射動作又は一次元撮像素子１２の検出動作（一次
元撮像素子１２そのものの検出動作と一次元撮像素子１
２からの信号の処理動作）の少なくとも一方の動作が正
常に行なわれているかどうかの判定するものである。こ
の判定結果は表示機能３６にて表示される。

【００１９】以下フレーム散乱光の取り込み領域につい
て説明する。図４はペリクルフレーム２を上面から見て
、検査領域（図中白ぬき部分）フレーム散乱光取り込み
領域（図中斜線部分）を示す。例えばフレーム２の中心
を原点とする座標系（Ｘ，Ｙ）を考えたとき、検査領域
（Ｘ、Ｙ）はフレーム２のサイズにより制限され（図中
破線）−Ｘｍａｘ　≦Ｘ≦Ｘｍａｘ　かつ−Ｙｍａｘ　
≦Ｙ≦Ｙｍａｘ　である。ここで、Ｘｍａｘ　，Ｙｍａ
ｘ　は異物検査の最大領域を示す絶対値である。従って
検査領域入力値Ｘ＋　、Ｘ−　、Ｙ＋　、Ｙ−　は、Ｘ
＋　≦Ｘｍａｘ　、−Ｘｍａｘ　≦Ｘ−　、Ｙ＋　≦Ｙ
ｍａｘ　、−Ｙｍａｘ　≦Ｙ−　である。一方フレーム
散乱光取り込み領域の外側は１次元撮像素子１２の受光
範囲や、Ｙ方向の搬送可能なストローク等により制限さ
れる。フレーム散乱光取り込の内側は検査領域の設定値
までである。今仮にフレーム散乱光取り込み領域の外側
の最大値をＸ０　、Ｙ０　とすると、フレーム散乱光取
り込み領域はＹ位置に対して 　　−Ｙ０　≦Ｙ≦Ｙ−　のとき　　−Ｘ０　≦Ｘ≦Ｘ
０　　　　　　　　　　　　　　　…（１）　　Ｙ−　
≦Ｙ≦Ｙ＋　のとき−Ｘ０　≦Ｘ≦Ｘ−　とＸ＋　≦Ｘ
≦Ｘ０　　　…（２）　　Ｙ＋　≦Ｙ≦Ｙ０　のとき−
Ｘ０　≦Ｘ≦Ｘ０　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（３）となる。

【００２０】例えばこれら（１）〜（３）の３つの領域
に分けてフレームからの散乱光を取り込む場合について
説明すると以下のようになる。まず、（１）に示した領
域についてフレームからの散乱光信号を得るようにする
。前述のごとく一次元撮像素子１２の各素子は検査領域
及びフレーム散乱光取り込み領域（帯状照射領域）をＸ
方向に分割した小区域からの光だけを受光する。この領
域（１）では一次元撮像素子１２の各素子はＸ方向に長
手方向を持つフレーム２の部分をＸ方向に分割した小区
域からの光を受光するものであり、一次元撮像素子１２
の各素子がフレーム散乱光を検出することが可能となる
。従って、この領域（１）では照射部の照射動作が正常
に行われているかどうかの判定とともに、一次元撮像素
子１２の各素子の検出動作の判定が可能となる。

【００２１】次に（２）に示した領域では、（２）に示
したＸ領域からの光受光する一次元撮像素子１２の各素
子でフレーム散乱光を検出するようにする。このとき異
物検査領域からの光を受光する一次元撮像素子１２の各
素子で異物からの散乱光を検出するものである。従って
（２）に示した領域ではフレーム散乱光と異物からの散
乱光を同時に検出することが可能である。

【００２２】そして（３）に示した領域では（１）に示
した領域と同様に一次元撮像素子１２の各素子はフレー
ム散乱光を検出可能となる。従って、一回の異物検査時
に以上の３つの領域のすべてについてフレーム散乱光を
検出するようにすれば、検査領域の検査前、検査中、検
査後について光源４の照射動作及び一次元撮像素子１２
の検出動作が正常に行われているかどうかの判定が可能
となる。

【００２３】また、（３）の領域の検査については省略
したり、（２）の領域の検査についてはＹ方向の特定位
置だけについてフレーム散乱光を取り込むようにしても
よいし、（１）の領域からの散乱光に対応する信号のみ
から光源４の照射動作及び一次元撮像素子１２の検出動
作が正常に行われているかどうかの判定を行うようにし
てもよい。

【００２４】また、例えば検査すべきロットの２回目の
検査からは前述の（１）〜（３）の検査領域のうち、（
３）の領域の検査については省略したり、（２）の領域
の検査についてはＹ方向の特定位置だけについてフレー
ム散乱光を取り込むようなシーケンスとしてもよいし、
ロットの２回目の検査からは１回でもフレームからの散
乱光信号が得られれば正常に動作していると判定するよ
うにしてよい。

【００２５】次にＣＰＵ３２の判定シーケンスの一例を
図５を参照して説明する。取り込み領域（１）〜（３）
の区別をつけず（（１）〜（３）で判断に区別をつけず
）に光源４の照射動作と一次元撮像素子１２の検出動作
の以上の有無の判定を行う場合について説明する。Ａ／
Ｄ変換器３１からのＸ方向の位置を表す信号５０ａと散
乱光の大きさに応じた信号５０ｂ（信号５０ａと信号５
０ｂを合わせて以下「Ａ／Ｄ変換後信号５０」とする。 ）及びＹ方向位置測長器３３からのＹ方向測長器信号５
１がＣＰＵ３２に入力される。そして判断５２で予めＣ
ＰＵ３２に入力された検査領域入力部からの入力値とＣ
ＰＵ３２に転送されてくるデータ（Ａ／Ｄ変換後信号５
０とＹ方向測長器信号５１）から信号５０ｂが検査領域
内から得られた散乱光に対応するものかフレーム散乱光
取り込み領域（１）内から得られた散乱光に対応するも
のかの判断を行なう。

【００２６】検査領域内ならば前述の如くＣＲＴ３４上
に異物の検査結果を表示する。取り込み領域内（すなわ
ち検査領域外）ならば判断５３で信号５０ｂに対して予
め設けられている規定のスレッショルドレベル以上の信
号があるかどうかの判断を行う。この場合のスレッショ
ルドレベルはフレーム散乱光に対応する信号を検出可能
に信号のボトム値よりも小さなレベルに設定してあるも
のとする。

【００２７】そして、取り込み領域内から得られる一次
元撮像素子１２の各素子からの信号に１つでも規定のス
レッショルド以上の大きさの信号があるならば、光源４
の照射動作と１次元撮像素子１２の検出動作が正常に動
作していると判定し、動作正常／異常表示部３６におい
て正常表示する。１つもスレッショルド以上の信号がな
い場合には光源４が点灯していないか、又は１次元撮像
素子１２そのものの検出動作あるいは一次元撮像素子１
２からの信号の信号処理系の動作が異常であるとして動
作正常／異常表示部３６に異常表示する。

【００２８】また、取り込み領域を前述の（１）〜（３
）に分けて動作の異常を判定する場合について図６を参
照して説明する。図６は、図５に示すシーケンスにおい
て判断５２で取り込み領域内であると判断された場合の
ｂ以降の判定シーケンスについて示してある。尚、この
場合において判断５２で検査領域内であると判断された
場合の判定シーケンスについては図５に示した場合と同
様とする。図６のｂ以降の判断１０１で取り込み領域は
（２）か否かが判断される。取り込み領域が（２）であ
ると判断された場合は判断５３と同様に判断１０３で信
号５０ｂに対して予め設けられている規定のスレッショ
ルドレベル以上の信号が１つでもあるかどうかの判断を
行う。これ以降の動作については図５の判断５３以降の
動作と同様とする。一方、図６の判断１０１で取り込み
領域が（２）以外（（１）あるいは（３））であると判
断された場合は判断１０２で一次元撮像素子１２の各素
子からの信号の全部スレッショルド以上の大きさの信号
であるか否かが判断される。全部の信号がスレッショル
ド以上の大きさの信号ならば、光源４の照射動作と一次
元撮像素子１２の検出動作（一次元撮像素子１２そのも
のの検出動作と一次元撮像素子１２からの信号の処理動
作）が正常に動作していると判定し、動作正常／異常表
示部３６において正常表示する。全部の信号がスレッシ
ョルド以上の大きさの信号でない場合には判断１０４で
スレッショルドレベル以上の信号が１つでもあるかどう
かの判断を行う。１つでもある場合には表示部３６に一
次元撮像素子１２の検出動作の異常であると表示し、１
つもない場合には光源４の照射動作の異常であると表示
する。図６のようなシーケンスにすることにより、異物
検査を行っている時と同時に光源４の照射動作と一次元
撮像素子１２の検出動作の異常の有無を判定することが
できる。また、光源４の照射動作の異常なのか一次元撮
像素子１２の検出動作の異常なのかを弁別して判定する
ことも可能となる。

【００２９】前述のシーケンスによって動作が異常であ
ると判定した場合は、そのままの状態にペリクル付きレ
チクルを放置しておかずに、例えば不図示の搬送機構に
より不図示のペリクル付きレチクル用収納ケースにアン
ロードして、放置時間を極力短かくすることにより、異
物が付着する可能性を低減するような自動シーケンスに
してもよい。

【００３０】また動作正常／異常表示部はＣＲＴ３４と
別に設ける必要はなく、例えばＣＲＴ３４の検査マップ
上の表示をすべて異物検出したという表示にしてもよい
。こうすれば誰が見ても異常とわかるし、またペリクル
の全面に異物がついているという表示ならば、誤って転
写露光のシーケンスを実行することもないからである。

【００３１】なお、本実施例では１次元撮像素子１２で
Ｘ方向の位置検出も行なっているが、例えば光ビームを
光学的にＸ方向に走査して、位置情報とともに信号をサ
ンプリングすることによって異物を検出する装置におい
ても本発明が適用されることは言うまでもない。また、
以上の実施例ではペリクル付レチクルを検査する場合に
ついてのべてきたが、ペリクル無しのレチクルを検査す
る場合でも、例えば図４のフレーム２の部分をレチクル
面とほぼ等しい高さの散乱板とすることにより、前述と
同じ動作によってレチクルの異物検査と同時に光源の照
射動作、または撮像素子１２の検出動作が正常に動作し
ているかどうかの判定が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、ペリクルフ
レームを使って光源又は撮像素子が正常に動作している
かどうかの判定を行っているので、ペリクルフレームに
変更を加えることなく、ペリクルの異物検査と同時に動
作が正常に行なわれているかどうかの判定が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による異物検査装置の構成を
示す図。

【図２】（ａ）　　本発明の一実施例によるＸ方向に延
びたペリクルフレームからの散乱光の発生を示す図、（
ｂ）　　（ａ）の場合の散乱光の大きさに応じた信号を
示す図、（ｃ）　　本発明の一実施例によるＹ方向に延
びたペリクルフレームからの散乱光及び異物からの散乱
光の発生を示す図、（ｄ）　　（ｃ）の場合の散乱光の
大きさに応じた信号を示す図、

【図３】本発明の一実施例による電気信号処理ブロック
図。

【図４】本発明の一実施例によるペリクル面の検査領域
とフレーム散乱光取り込み領域を示す図。

【図５】、

【図６】本発明の一実施例による動作判定シーケンスを
示すフローチャートである。

【主要部分の符号の説明】

１　　ペリクル ２　　ペリクルフレーム ４　　光源 ８　　入射ビーム １２　　１次元撮像素子 ３２　　ＣＰＵ（判定手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一方の縁部が平板状の基板に当接する
   枠部材の他方の縁部に張設された薄膜に光を照射する照
   射手段と、前記薄膜の所定領域内からの散乱光を受光し
   、該散乱光の強度に応じた信号を出力する光電変換手段
   とを有し、前記光電変換手段からの信号にもとづいて前
   記所定領域内に存在する異物を検出する異物検査装置に
   おいて、前記枠部材からの散乱光に応じた信号に基づい
   て、前記照射手段の照射動作又は前記光電変換手段の検
   出動作の少なくとも一方の動作異常を判定する動作判定
   手段とを有することを特徴とする異物検査装置。