JPH05662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象分野〕 本発明は、枠にペリクル膜を形成した異物付着
防止手段をレチクルの両面に装着した状態でレチ
クルの表面上および裏面の各々に存在する微小異
物を検出する両面異物検出装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

従来の異物検査装置は第１図に示すように構成
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偏光カツトフイルタ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。回路パターン段差からはＳ
偏光レーザのみが反射される。従つて、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。

しかしながら、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。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記従来技術に鑑みて、枠にペ
リクル膜を形成した異物付着防止手段を、裏面に
回路パターンを形成したレチクルの両面に装着し
た状態で、枠の際までレーザ光を照射できるよう
にして、枠から発生する散乱光および回路パター
ンのエツジからの散乱光を消去し、レチクルの各
面上に存在する異物からの反射散乱光を強調させ
て、ペリクル膜上の異物、レチクルの対向面上の
異物、裏面に形成された回路パターンおよび枠の
影響を受けることなく、枠で囲まれたレチクルの
表面全面および回路パターン面も含めて裏面全面
の各々に存在する微小異物のみを高速度で、且つ
高感度で検出し、投影露光する際、該微小異物が
転写されるのを防止して、半導体生産の歩留まり
向上に大きく寄与できるようにした両面異物検出
装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

即ち本発明は、上記目的を達成するために、枠
にペリクル膜を形成した異物付着防止手段を、裏
面に回路パターンを有するレチクルの両面に装着
した状態で、所定の方向に直線状に走査して得ら
れるレーザ光の照射により、レチクルの表面上お
よび裏面上の各々の微小異物を光学的に検出する
両面異物検出装置であつて、レーザ光を、照射方
向に対してほぼ直角方向に直線状に走査させると
共に、前記枠の際まで照射できるようにレチクル
面上の二つに分けられた検査領域に切換えて前記
レチクル面の垂直方向に対して傾斜させた前記照
射方向から表面用ペリクル膜を通してレチクルの
表面上に、該表面上に存在する異物からの反射散
乱光を強調させるように、集光照射する表面用集
光光学系を備えた表面用集光照明装置と、該表面
用集光照明装置により直線状走査されて各検査領
域に切換えて集光照射されたスポツト照明に基づ
き発生する枠、表面用ペリクル膜上に存在する異
物、レチクルの裏面上に存在する異物、および裏
面に形成された回路パターンのエツジからの反射
散乱光を遮光光学系で遮光して表面用ペリクル膜
を通して得られるレチクルの表面上に存在する異
物からの反射散乱光のみを集光する表面用検出集
光光学系、および該表面用検出集光光学系により
集光されたレチクルの表面上の異物のみからの反
射散乱光を受光して信号に変換する表面用光電変
換手段を備えた表面用検出装置とから構成された
表面用異物検出装置を設け、更にレーザ光を、照
射方向に対してほぼ直角方向に直線状に走査させ
ると共に、前記枠の際まで照射できるようにレチ
クル面上の二つに分けられた検査領域に切換えて
前記レチクル面の垂直方向に対して傾斜させた前
記照射方向から裏面用ペリクル膜を通してレチク
ルの裏面上に、該裏面上に存在する異物からの反
射散乱光を強調させるように、集光照射する裏面
用集光光学系を備えた裏面用集光照明装置と、該
裏面用集光照明装置により直線状走査されて各検
査領域に切換えて集光照射されたスポツト照明に
基づき発生する枠、裏面用ペリクル膜上に存在す
る異物、回路パターンも含めてレチクルの裏面上
に存在する異物、および裏面に形成された回路パ
ターンのエツジからの反射散乱光を遮光光学系で
遮光して裏面用ペリクル膜を通して得られるレチ
クルの裏面上に存在する異物からの反射散乱光の
みを集光する裏面用検出集光光学系、および該裏
面用検出集光光学系により集光されたレチクルの
表面上の異物のみからの反射散乱光を受光して信
号に変換する裏面用光電変換手段を備えた裏面用
検出装置とから構成された裏面用異物検出装置を
設け、前記直線状走査方向に対してほぼ直角方向
に前記レチクルを移動させて前記表面用および裏
面用光電変換手段の各々から得られる信号に基づ
いて異物付着防止手段を両面に装着したレチクル
の表面上および回路パターン面上を含めて裏面上
の各々に存在する微小異物のみを前記枠に影響さ
れることなく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。

縮小投影式自動マスクアライナ等の露光装置に
おいて、レチクルやフオ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ツプアン
ドリピートして転写する際、レチクルパターンや
フオ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
来上がつたウエハ上の単一露光部（チツプ）全て
が不良となることがある。そこで異物付着防止対
策として金属等で形成された枠にニトロセルロー
ス等のペリクル膜を貼り付けた異物付着防止手段
と称するものを、裏面に回路パターンを形成した
レチクルやフオトマスクを洗浄した後、両面に装
着した。ところで本発明の特徴は、この異物付着
防止手段をレチクルの両面に装着した状態で、裏
面に回路パターンを形成したレチクルの両面に対
応させて、レーザ光を、照射方向に対してほぼ直
角方向に直線状に走査させると共に、前記枠の際
まで照射できるようにレチクル面上の二つに分け
られた検査領域に切換えて前記レチクル面の垂直
方向に対して傾斜させた前記照射方向からペリク
ル膜を通してレチクルの面上に、集光照射する集
光光学系および遮光光学系を有する検出集光光学
系を備えた異物検出装置を表面用と裏面用として
設けたことにより、枠で遮られることなく、枠で
囲まれたレチクルの表面全面および裏面全面に亘
つて、レチクルを反転することなく、同時にレー
ザ光を斜め方向から直線状に走査して集光照射で
き、更に枠および回路パターンのエツジから発生
する散乱光による誤検出を無くして、枠で囲まれ
たレチクルの表面全面および回路パターン面も含
めて裏面全面の各々に存在する微小異物のみを高
速度で、且つ高感度で検出できるようにし、投影
露光する際、該微小異物が転写されるのを防止し
て、半導体生産の歩留まり向上に大きく寄与でき
るようにしたことにある。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例に基づいて具体的
に説明する。第９図は本発明に係る両面異物検出
装置の実施例を示す概略構成図である。この両面
異物検出装置は、ペリクル体である異物付着防止
手段を基板（レチクルやフオマスク）２１の両面
に装着した状態で、基板２１の上表面（表面）お
よび下表面（裏面）に対応させて上表面異物検出
装置（表面用異物検出装置）８５と下表面異物検
出装置（裏面用異物検出装置）９０を設けて構成
される。この装置構成および電気回路の構成は全
く同様なもので良い。次に、各異物検出装置８
５，９０の具体的実施例について説明する。第２
図は各異物検出装置８５，９０の具体的構成を示
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によつてある特定方向の
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３５
ｂ，３６ｂを経て基板２１の表面上に斜方向より
傾斜角α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２８の回転角に比例して基板２１の表面上のレ
ーザスポツト８０を直線的に走査することができ
るｆ・θレンズである。このｆ・θレンズ３１
は、基板２１の表面上にレーザスポツト８０とし
て集光スポツト照明する機能も有するもので集光
照明光学系を形成する。

第４図に示す基板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
３０ａ，３０ｂと直角にしかも基板２１の水平面
に対し傾斜角βの斜上方にＳ偏光シヤツトフイル
タ等の検出子４１ａ，４１ｂ、集光レンズ４０
ａ，４０ｂ、スリツト状遮光装置３９ａ，３９
ｂ、光電変換素子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４
１ａ，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
よりスリツト状遮光装置３９ａ，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３８ａ，３
８ｂは受光強度に比例した電気信号を発生する。

第２図で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。

第５図，第６図は、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、第６図の如く基板２１の検
査領域を４個に分割して示すならば、レーザ光３
０ａ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（第２図）をモータ３３で90度回転さ
せることにより行う。検出装置３７ａはレーザス
ポツト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
ツト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
によつて導通，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
ツト８０の位置に同期して変化するようにしてあ
る。

第７図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
４２ａ，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第８図ａに
示す駆動信号５０に同期して、第８図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。第８図
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装置４
４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で発生する第８図ｃに示す可変閾
値信号５３と比較され、第８図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５０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、
顕微鏡等によつて異物検出後に異物の寸法・形状
の観察が可能である。

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、第９図の如く基板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。

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・下面検出装置８５，９０の閾値を
上記異物検出レベルに設定。

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。

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２mm，
高さ４mm，又は6.3mm）の影響をさけるために、
第１０図に示す如くペリクルの枠の影響を受けず
に、基板面上を照明できる位置（α＝22.5゜±15゜）
に照明装置（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明光を基
板２１に対し斜方向により照射するため、第４図
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。なお、ペリクル膜上に微小異物５８
が存在しても、基板２１の表面から離れているの
で、投影露光の際、焦点ボケとなり、検出する必
要がない。しかし、ペリクル膜２３上に微小異物
５８が存在した場合、レーザ光３０が照射される
関係で、該微小異物５８の影が基板表面２１に形
成される。しかし、ペリクル膜２３の高さは、４
mm又は6.3mmであり、レーザ光３０の傾斜角度α
が約22.5゜の関係を有するため、レーザ光に沿つ
たペリクル膜２３と基板２１の表面との距離は約
10mm又は18mmと非常に長くなり、その結果第２図
に示すｆ・θレンズ３１で基板２１の表面にレー
ザスポツト８０になるように集光スポツト照明し
ても、ペリクル膜２３上ではスポツト径が非常に
大きくなり、このペリクル膜２３上に微小異物５
８が存在しても、この微小異物５８の影の影響は
なく、基板２１の表面上には、レーザスポツト８
０として照度の高い集光スポツト照明が行なわ
れ、基板２１の表面上に存在する微小異物２４か
らの散乱光２５を有効に強調させることができ
る。その結果、基板２１の表面上に存在する微小
異物２４からの散乱光２５を集光レンズ４０で集
めることにより、光電変換素子３８からは、基板
表面上に存在する微小異物２４から強調された信
号が検出することができる。

そこで本発明は、第１０図に示すピンホール状
遮光装置５７および第１１図に示すスリツト状遮
光装置３９を検出装置に付加したことによつて誤
検出への対処を行つた。第１０図に示すピンホー
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
に走査する必要がある。また、第１１図に示すス
リツト状遮光装置３９を付加した検出装置を用い
て基板２１の面上の異物２４を検出する場合は、
照明光を走査手段（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。以上述べた第１０及び第１
１図に示すピンホール，スリツト状遮光装置を本
発明に採用したことにより、第１２図に示すよう
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、
照明光に偏光を用い、検出装置に検光子４１を付
加することにより、従来技術に述べている如く異
物と回路パターンの段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。

まお、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３７ａ，３７ｂの光軸（スリツトの中心）
を第６図のイ，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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、異物付
着防止手段をレチクルの両面に装着した状態で、
裏面に回路パターンを形成したレチクルの両面に
対応させて、レーザ光を、照射方向に対してほぼ
直角方向に直線状に走査させると共に、前記枠の
際まで照射できるようにレチクル面上の二つに分
けられた検査領域に切換えて前記レチクル面の垂
直方向に対して傾斜させた前記照射方向からペリ
クル膜を通してレチクルの面上に、集光照射する
集光光学系および遮光光学系を有する検出集光光
学系を備えた異物検出装置を表面用と裏面用とし
て設けたことにより、枠で遮られることなく、枠
で囲まれたレチクルの表面全面および裏面全面に
亘つて、レチクルを反転することなく、同時にレ
ーザ光を斜め方向から直線状に走査して集光照射
でき、更に枠および回路パターンのエツジから発
生する散乱光による誤検出を無くして、枠で囲ま
れたレチクルの表面全面および回路パターン面も
含めて裏面全面の各々に存在する微小異物のみを
高速度で、且つ高感度で検出できるようにし、投
影露光する際、該微小異物が転写されるのを防止
して、半導体生産の歩留まり向上に大きく寄与で
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を説明するための図、第２図
は本発明の両面異物検出装置の各異物検出装置の
具体的構成を示す図、第３図は本発明の基本構成
を示す図、第４図はペリクル枠の影響を示す図、
第５図は照明光と検査領域の関係および異物検出
装置と検査領域の関係を示す図、第６図は基板上
の検査領域の関係を示す図、第７図は本発明の電
気回路を示す図、第８図は第７図に示す回路で得
られる信号波形を示す図、第９図は本発明の両面
異物検出装置の一実施例を示す概略構成図、第１
０図Ａは第３図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、第１０図Ｂ
は第１０図ＡのA₁₀矢視拡大図、第１１図Ａは検
出装置にスリツト遮光装置を備え付けた場合を示
した図、第１１図Ｂは第１１図ＡのA₁₁矢視拡大
図、第１２図Ａ，Ｂは本発明の特徴を示す図であ
る。 ２１…基板、２２…ペリクル体の枠、２３…ペ
リクル、２４…異物、２７…レーザ発振器、２９
…偏光素子、３１…ｆ・θレンズ、３８，３８
ａ，３８ｂ…光電変換素子、３９，３９ａ，３９
ｂ…スリツト状遮光装置、４０，４０ａ，４０ｂ
…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、８５，９
０…異物検出装置、５７…ピンホール遮光装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 枠にペリクル膜を形成した異物付着防止手段
   を、裏面に回路パターンを有するレチクルの両面
   に装着した状態で、所定の方向に直線状に走査し
   て得られるレーザ光の照射により、レチクルの表
   面上および裏面上の各々の微小異物を光学的に検
   出する両面異物検出装置であつて、レーザ光を、
   照射方向に対してほぼ直角方向に直線状に走査さ
   せると共に、前記枠の際まで照射できるようにレ
   チクル面上の二つに分けられた検査領域に切換え
   て前記レチクル面の垂直方向に対して傾斜させた
   前記照射方向から表面用ペリクル膜を通してレチ
   クルの表面上に、該表面上に存在する異物からの
   反射散乱光を強調させるように、集光照射する表
   面用集光光学系を備えた表面用集光照明装置と、
   該表面用集光照明装置により直線状走査されて各
   検査領域に切換えて集光照射されたスポツト照明
   に基づき発生する枠、表面用ペリクル膜上に存在
   する異物、レチクルの裏面上に存在する異物、お
   よび裏面に形成された回路パターンのエツジから
   の反射散乱光を遮光光学系で遮光して表面用ペリ
   クル膜を通して得られるレチクルの表面上に存在
   する異物からの反射散乱光のみを集光する表面用
   検出集光光学系、および該表面用検出集光光学系
   により集光されたレチクルの表面上の異物のみか
   らの反射散乱光を受光して信号に変換する表面用
   光電変換手段を備えた表面用検出装置とから構成
   された表面用異物検出装置を設け、更にレーザ光
   を、照射方向に対してほぼ直角方向に直線状に走
   査させると共に、前記枠の際まで照射できるよう
   にレチクル面上の二つに分けられた検査領域に切
   換えて前記レチクル面の垂直方向に対して傾斜さ
   せた前記照射方向から裏面用ペリクル膜を通して
   レチクルの裏面上に、該裏面上に存在する異物か
   らの反射散乱光を強調させるように、集光照射す
   る裏面用集光光学系を備えた裏面用集光照明装置
   と、該裏面用集光照明装置により直線状走査され
   て各検査領域に切換えて集光照射されたスポツト
   照明に基づき発生する枠、裏面用ペリクル膜上に
   存在する異物、回路パターン面も含めてレチクル
   の裏面上に存在する異物、および裏面に形成され
   た回路パターンのエツジからの反射散乱光を遮光
   光学系で遮光して裏面用ペリクル膜を通して得ら
   れるレチクルの裏面上に存在する異物からの反射
   散乱光のみを集光する裏面用検出集光光学系、お
   よび該裏面用検出集光光学系により集光されたレ
   チクルの表面上の異物のみからの反射散乱光を受
   光して信号に変換する裏面用光電変換手段を備え
   た裏面用検出装置とから構成された裏面用異物検
   出装置を設け、前記直線状走査方向に対してほぼ
   直角方向に前記レチクルを移動させて前記表面用
   および裏面用光電変換手段の各々から得られる信
   号に基づいて異物付着防止手段を両面に装着した
   レチクルの表面上および回路パターン面上を含め
   て裏面上の各々に存在する微小異物のみを前記枠
   に影響されることなく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。