JPH05340883A

JPH05340883A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH05340883A
Application number: JP4174901A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tashiro; 英之田代; Kiyuuhou Kin; 豊金究
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な構成で異物の検出感度を所定レ
ベルに保つ。【構成】レーザー光源１から射出されるレーザービー
ムをビームエクスパンダ２、スキャナー３ａ及びｆθレ
ンズ４を介してレチクル５の被検面上で走査し、被検面
上の異物からの散乱光を光電変換素子１１Ａ〜１１Ｃで
受光する。レチクル５の上方にモニター用の光電変換素
子９Ａ，９Ｂを配置し、これら光電変換素子９Ａ，９Ｂ
の出力信号が初期値と等しくなるように、レーザー光源
１の出力パワーを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子の製
造工程で使用されるレチクル、フォトマスク等に付着し
たゴミ等の異物を検出するための異物検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路又は液晶表示素子等をフ
ォトリソグラフィー技術を用いて製造する際に、感光材
が塗布されたウエハ上に転写されるパターンが形成され
たレチクル又はフォトマスク等（以下、「レチクル」と
総称する）が使用される。その製造工程においてレチク
ルのパターン領域にゴミ等の異物が付着すると、そのレ
チクルのパターンが転写されるウエハの全チップに共通
の欠陥が生じるため、製造工程において、そのレチクル
のパターン領域の異物の有無を厳密に検査する必要があ
る。

【０００３】従来、被検物の表面に付着した異物を自動
的に検査する装置として、所定の光源からの光ビームで
被検物の表面を２次元的に走査して、その表面の異物か
らの散乱光を検出することによりその異物を検出する異
物検査装置が使用されている。また、従来の光源として
はレーザー光源が使用されており、このレーザー光源か
ら射出されたレーザービームのビーム径がビームエクス
パンダを介して所定の割合で拡大される。そのビームエ
クスパンダから射出されたレーザービームが、結像レン
ズにより被検面上にスポット状に集束され、このスポッ
ト状に集束されたレーザービームが被検面上で走査され
ていた。そのため、その被検面からの散乱光の強度はそ
の被検面に形成されたビームスポットの輝度に依存す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、レーザービー
ムの強度分布は光軸を中心としてガウス分布を呈してい
るが、レーザー光源におけるレーザビームのドリフト等
により光軸シフトが生じると、ビームエクスパンダ以降
の光学系の有効径内においてレーザービームの強度変動
が生じる。そのため被検査面上に形成されるビームスポ
ットの輝度変動が生じ、異物検査装置の異物の検出感度
が変動してしまう不都合がある。

【０００５】また、そのような検査感度の変動に対処す
るために、定期的なメンテナンスや自動的に光軸を制御
する制御装置の組み込み等により異物の検出感度を所定
レベルに保つ方法を採用した場合には、メンテナンスコ
ストが高くなるか、又は装置が複雑化するという不都合
が生じる。本発明は斯かる点に鑑み、比較的簡単な構成
で異物の検出感度を所定レベルに保つことができる異物
検査装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による異物検査装
置は、例えば図１及び図２に示す如く、被検基板（５）
表面上の走査領域を光ビームで走査する走査手段（１，
２，３ａ，３ｂ，４）と、その走査領域内の被検領域か
ら生じる光情報を電気信号に変換する受光手段（１１
Ａ）と、この受光手段の出力信号に基づいてその被検基
板（５）に付着する異物を検出する検査手段（１３）と
を有する異物検査装置において、その走査手段から発生
される光ビームの強度を調整する強度可変手段（１２）
と、その被検領域以外のその走査領域を照射する光路中
に設けられ、その走査手段から発生される光ビームの強
度をこの光ビームがその被検基板（５）に達する前に検
出する光電変換手段（９Ａ，９Ｂ）とを有する。

【０００７】更に、本発明は、この光電変換手段（９
Ａ，９Ｂ）の出力信号のピーク値を検出するピーク値検
出手段（１６Ａ，１６Ｂ）と、随時そのピーク値検出手
段（１６Ａ，１６Ｂ）の出力信号を記憶する第１の記憶
手段（１８）と、その被検基板（５）に対するその光ビ
ームの走査を行う際に、そのピーク値検出手段（１６
Ａ，１６Ｂ）の出力信号を記憶する第２の記憶手段（１
９）と、その第１の記憶手段（１８）に記憶されている
信号とその第２の記憶手段（１９）に記憶されている信
号とを比較し、この比較結果によりその強度可変手段
（１２）を介してその走査手段から発生される光ビーム
の強度を制御する制御手段（１３，２０）とを有するも
のである。

【０００８】この場合、その受光手段を、その被検基板
（５）の近傍のそれぞれ異なった位置に配置される複数
の受光手段（１１Ａ〜１１Ｃ）より構成し、その制御手
段（１３，２０）が、その第１の記憶手段（１８）に記
憶されている信号に対してその第２の記憶手段（１９）
に記憶されている信号が同じ大きさになるようにその走
査手段から発生される光ビームの強度を制御するように
してもよい。

【０００９】

【作用】斯かる本発明においては、被検基板（５）の直
前の光ビームの強度を光電変換手段（９Ａ，９Ｂ）で測
定するため、間接的にその被検基板（５）の被検面上で
の光ビームの輝度変動を測定できる。そこで、例えば異
物検査の開始時に、その第１の記憶手段（１８）にその
光電変換手段（９Ａ，９Ｂ）の出力信号のピーク値を記
憶しておく。その後、その走査手段（１，２，３ａ，３
ｂ，４）の内部で例えば光ビームの光軸の変動が生じ
て、その被検面上での光ビームの輝度が低下すると、第
２の記憶手段（１９）に記憶されるその光電変換手段
（９Ａ，９Ｂ）のピーク値が第１の記憶手段（１８）に
記憶されているピーク値よりも小さくなる。

【００１０】そこで、その制御手段（１３，２０）がそ
の強度可変手段（１２）を介してその走査手段から発生
される光ビームの強度を大きくすることにより、その受
光手段（１１Ａ）における感度低下を防止することがで
きる。

【００１１】なお、その受光手段（１１Ａ）における感
度低下を防止するには、その受光手段（１１Ａ）の出力
信号のゲインを大きくする方法もある。しかしながら、
特にその受光手段が、その被検基板（５）の近傍のそれ
ぞれ異なった位置に配置される複数の受光手段（１１Ａ
〜１１Ｃ）より構成されている場合には、それら複数の
受光手段のそれぞれのゲインを全て同一の割合で調整す
るよりも、その走査手段から射出される光ビームの強度
を調整する方が全体の構成が簡略である。また、その制
御手段（１３，２０）が、その第１の記憶手段（１８）
に記憶されている信号に対してその第２の記憶手段（１
９）に記憶されている信号が同じ大きさになるようにそ
の走査手段から発生される光ビームの強度を制御する場
合には、簡単な制御でその光ビームの強度を常に例えば
初期値に戻すことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による異物検査装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。図１は本例の異物検査
装置の機構部を示し、この図１において、１は光出力が
可変のレーザー光源である。レーザー光源１としては、
Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源又はＡｒイオンレーザー光源等
が使用できる。例えばレーザー光源１に供給する電流を
調整することにより、レーザー光源１から出力されるレ
ーザービームＬＢ１の強度を調整することができる。

【００１３】そのレーザー光源１から射出されるレーザ
ービームＬＢ１のビーム径をビームエクスパンダ２によ
り１０倍程度に拡大し、このビームエクスパンダ２から
射出されるレーザービームＬＢ２をガルバノミラーより
なるスキャナー３ａに入射させる。そのスキャナー３ａ
で反射されたレーザービームをｆθレンズ４により集束
して、被検物としてのレチクル５上にレーザービームの
例えば径２０μｍ程度のビームスポットを形成する。ス
キャナー３ａを駆動装置３ｂで振動させることにより、
そのビームスポットが所定の方向（これを「Ｘ方向」と
する）でレチクル５上の検査領域Ｌを含む領域Ｓ上を走
査する。

【００１４】また、レチクル５が載置されている載物台
６を送りねじ８を介して駆動モーター７と連結し、この
駆動モーター７により載物台６をＸ方向と垂直なＹ方向
に移動させる。スキャナー３ａ及び駆動モーター７によ
り、レチクル５上のビームスポットが、レチクル５上の
検査領域をＸ方向及びＹ方向に走査する。

【００１５】９Ａ及び９Ｂはそれぞれモニター用の光電
変換素子を示し、ｆθレンズ４とレチクル５との間のレ
ーザービームが走査される領域（領域Ｓ）の両端付近に
それら光電変換素子９Ａ及び９Ｂを配置する。レチクル
５上の検査領域Ｌを確保するために、それら光電変換素
子９Ａ及び９Ｂは走査領域Ｓの内部（レチクル５の中心
側）で且つ検査領域Ｌより外側を照射するレーザービー
ムの光路上に配置しなければならない。光電変換素子９
Ａ及び９Ｂの出力信号Ｓ１，Ｓ２を用いてレチクル５上
のレーザービームの走査のタイミングを検出することが
できる。また、本例ではそれら光電変換素子９Ａ及び９
Ｂの出力信号Ｓ１，Ｓ２を用いてレチクル５の被検面上
でのレーザービームの強度を間接的に検出する。

【００１６】１０Ａ〜１０Ｂは集光レンズ、１１Ａ〜１
１Ｃは散乱光検出用の光電変換素子を示し、レチクル５
の上方の第１の方向に集光レンズ１０Ａ及び光電変換素
子１１Ａを配置し、第２の方向に集光レンズ１０Ｂ及び
光電変換素子１１Ｂを配置し、第３の方向に集光レンズ
１０Ｃ及び光電変換素子１１Ｃを配置する。レチクル５
上の異物から散乱されたレーザービームが集光レンズ１
０Ａ〜１０Ｃを介してそれぞれ光電変換素子１１Ａ〜１
１Ｃに入射する。光電変換素子１１Ａ〜１１Ｃの出力信
号ＳＡ〜ＳＣを処理する（例えば論理積をとる）ことに
よりその異物を検出することができる。１２は出力制御
装置、１３は装置全体の動作を制御する演算処理装置を
示し、この演算処理装置１３が出力制御装置１２を介し
てレーザー光源１から出力されるレーザービームＬＢ１
の強度（パワー）を調整する。

【００１７】図２は本例の信号処理部を示し、この図２
において、光電変換素子１１Ａ〜１１Ｃの出力信号ＳＡ
〜ＳＣをそれぞれ増幅回路１４Ａ〜１４Ｃを介して演算
処理装置１３に供給する。また、モニター用の光電変換
素子９Ａ及び９Ｂの出力信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ増幅
器１５Ａ及び１５Ｂを介してピークホールド回路１６Ａ
及び１６Ｂに供給し、これらピークホールド回路１６Ａ
及び１６Ｂで保持されたピーク信号をそれぞれ平均化手
段１７に供給する。この平均化手段１７において平均化
されたピーク信号を図示省略したアナログ／デジタル変
換器を介してそれぞれ第１レジスタ１８及び第２レジス
タ１９に供給する。

【００１８】第１レジスタ１８は演算処理装置１３から
ラッチ信号が供給されたときにだけその供給されたピー
ク信号Ｍ₀ を保持して出力するのに対して、第２レジス
タ１９はレーザービームがＸ方向に走査を行う際に所定
周期でその供給されたピーク信号Ｍを保持して出力す
る。それら第１レジスタ１８及び第２レジスタ１９で保
持されているピーク信号を比較演算手段２０に供給し、
この比較演算手段２０はそれら２個のピーク信号の比
（Ｍ₀ ／Ｍ）を演算処理装置１３に供給する。

【００１９】また、２１Ａ及び２１Ｂはそれぞれ２値化
回路を示し、増幅器１５Ａ及び１５Ｂの出力信号をそれ
ぞれ２値化回路２１Ａ及び２１Ｂを介して演算処理装置
１３に供給する。演算処理装置１３は２値化回路２１Ａ
及び２１Ｂから供給されるタイミング信号に基づいて、
光電変換素子１１Ａ〜１１Ｂから増幅器１４Ａ〜１４Ｃ
を介して供給される異物からの散乱信号の処理を行う。

【００２０】次に、レチクル５上で走査されるレーザー
ビームの強度が変化する場合の動作の一例を説明する。
この場合、予め例えば異物検査の開始直前又は前回の異
物検査の終了直後に、レーザー光源１を発光させてスキ
ャナー３ａを振動させた状態で演算処理装置１３は、モ
ニター用の光電変換素子９Ａ及び９Ｂのピーク信号を平
均化した初期ピーク信号Ｍ₀ を第１レジスタ１８に記憶
させる。その初期ピーク信号Ｍ₀ の値は、レチクル５上
で走査されるレーザービームの強度の初期値又は基準値
とみなすことができる。

【００２１】さて、図１において、レーザー光源１から
射出されるレーザービームＬＢ１の強度分布はガウス分
布を呈している。そして、異物検査開始前にレーザビー
ムドリフト等の原因によりレーザービームＬＢ１の光軸
が例えば位置Ｐ１にシフトすると、ビームエクスパンダ
２から射出されるレーザービームＬＢ２の光軸のシフト
量は、入射するレーザービームＬＢ１のシフト量にその
ビームエクスパンダ２における倍率を乗じた量に拡大さ
れる。そして、ｆθレンズ４の中心に対して入射するレ
ーザービームＬＢ２の光軸がそのシフト量だけ偏心する
ため、ｆθレンズ４の有効径内でのレーザービームの強
度が低下する。

【００２２】従って、光電変換素子９Ａ及び９Ｂで検出
されるレーザービームの光量は低下し、図２の第２レジ
スタ１９で保持される平均化されたピーク信号Ｍの値
は、第１レジスタ１８で保持されている初期ピーク信号
Ｍ₀ の値よりも小さくなる。そして比較演算手段２０か
ら演算処理装置１３に供給される値Ｍ₀ ／Ｍが１より大
きくなることから、演算処理装置１３はレチクル５上で
走査されるレーザービームの強度が低下していることを
検知することができる。そこで、演算処理装置１３は出
力制御装置１２を介してレーザー光源１から出力される
レーザービームＬＢ１の強度を大きくする。

【００２３】第２レジスタ１９に保持されるピーク信号
ＭはレーザービームがＸ方向に走査される際に所定周期
で更新されている。従って、レーザー光源１から出力さ
れるレーザービームＬＢ１の強度を次第に大きくして、
その第２レジスタ１９で保持されるピーク信号Ｍが第１
レジスタ１８で保持されている初期ピーク信号Ｍ₀ とほ
ぼ等しくなる、即ち比較演算手段２０から供給される値
Ｍ₀ ／Ｍがほぼ１になったときに、演算処理装置１３は
レーザー光源１から出力されるレーザービームＬＢ１の
強度を固定する。これにより、レチクル５上を走査する
レーザービームの強度はほぼ初期値と等しくなる。従っ
て、レチクル５上の異物の検出感度も初期値とほぼ等し
い状態に維持される。

【００２４】また、逆に、光電変換素子９Ａ及び９Ｂで
検出されたレーザービームの強度が初期値よりも大きく
なった場合には、演算処理装置１３が出力制御装置１２
を介してレーザー光源１の出力パワーを低下させること
により、レチクル５上の異物の検出感度を一定に維持す
ることができる。上述のように、本例によれば、レーザ
ー光源１から射出されるレーザービームＬＢ１の光軸が
シフトしてｆθレンズ４から射出されるレーザービーム
の強度が変化した場合には、レーザー光源１の出力パワ
ーを制御してレチクル５上でのレーザービームの強度を
所定の値に戻すようにしているので、常にレチクル５上
の異物の検出感度を一定に維持することができる。

【００２５】なお、レーザー光源１の出力パワーを制御
する代わりに、図２の散乱光検出用の光電変換素子１１
Ａ〜１１Ｃの出力信号のゲインを制御することによっ
て、レチクル５上の異物の検出感度を所定の値に維持す
るようにしてもよい。ただし、特に散乱光検出用の光電
変換素子１１Ａ〜１１Ｃの個数が多い場合には、１個の
レーザー光源１の出力パワーを制御する方が回路構成が
簡略である。

【００２６】また、図２ではモニター用の光電変換素子
９Ａ及び９Ｂの出力信号を平均化した信号を使用してい
るが、どちらか一方の光電変換素子の出力信号からレチ
クル５上のレーザービームの強度をモニターするように
してもよい。また、光電変換素子９Ａ及び９Ｂの走査方
向の幅は、光電変換素子の配置位置におけるビームスポ
ットサイズより小さくする。そして、光電変換素子から
の光電信号において、所定のレベル以上の時間幅を計測
し、ビームの走査速度と時間幅とからスポットサイズを
求める。そして、前述のビームの光強度の変動に基づい
てレーザーの出力補正を行うのと同様に、スポットサイ
ズの変動に基づいてレーザーの出力補正を行うようにし
てもよい。この際、ビームのスポット径は被検基板近傍
で最小となっており、最も安定しているため、光電変換
素子９Ａ及び９Ｂも被検基板近傍に設けておくことが測
定精度向上の点で望ましい。このように、本発明は上述
実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の構成を取り得ることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、光電変換手段により被
検基板の直前の光ビームの強度を測定することにより、
間接的に被検基板の被検面での光ビームの輝度変動を測
定できる。また、その光電変換手段の出力信号が例えば
その出力信号の初期値に近づくように、強度可変手段を
介して走査手段から発生される光ビームの強度を制御す
ることにより、簡単な構成で異物の検出感度を所定レベ
ルに維持できる利点がある。

【００２８】また、特に、異物からの散乱光を検出する
ための受光手段が、その被検基板の近傍のそれぞれ異な
った位置に配置される複数の受光手段より構成されてい
る場合には、その走査手段側で光ビームの強度を制御す
ることにより構成が簡略化できる。また、その制御手段
が、第１の記憶手段に記憶されている信号に対して第２
の記憶手段に記憶されている信号が同じ大きさになるよ
うにその走査手段から発生される光ビームの強度を制御
する場合には、制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異物検査装置の一実施例の機構部
を示す斜視図である。

【図２】その一実施例の信号処理部を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１レーザー光源２ビームエクスパンダ３ａスキャナー４ｆθレンズ５レチクル６載物台９Ａ，９Ｂモニター用の光電変換素子１０Ａ〜１０Ｃ集光レンズ１１Ａ〜１１Ｃ散乱光検出用の光電変換素子１２出力制御装置１３演算処理装置１６Ａ，１６Ｂピークホールド回路１７平均化手段１８第１レジスタ１９第２レジスタ２０比較演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検基板表面上の走査領域を光ビームで
走査する走査手段と、前記走査領域内の被検領域から生
じる光情報を電気信号に変換する受光手段と、該受光手
段の出力信号に基づいて前記被検基板に付着する異物を
検出する検査手段とを有する異物検査装置において、前記走査手段から発生される光ビームの強度を調整する
強度可変手段と、前記被検領域以外の前記走査領域を照射する光路中に設
けられ、前記走査手段から発生される光ビームの強度を
該光ビームが前記被検基板に達する前に検出する光電変
換手段と、該光電変換手段の出力信号のピーク値を検出するピーク
値検出手段と、随時前記ピーク値検出手段の出力信号を記憶する第１の
記憶手段と、前記被検基板に対する前記光ビームの走査を行う際に、
前記ピーク値検出手段の出力信号を記憶する第２の記憶
手段と、前記第１の記憶手段に記憶されている信号と前記第２の
記憶手段に記憶されている信号とを比較し、該比較結果
により前記強度可変手段を介して前記走査手段から発生
される光ビームの強度を制御する制御手段とを有する事
を特徴とする異物検査装置。
【請求項２】前記受光手段を、前記被検基板の近傍の
それぞれ異なった位置に配置される複数の受光手段より
構成し、前記制御手段は、前記第１の記憶手段に記憶されている
信号に対して前記第２の記憶手段に記憶されている信号
が同じ大きさになるように前記走査手段から発生される
光ビームの強度を制御する事を特徴とする請求項１記載
の異物検査装置。