JPH0566556A

JPH0566556A - 面状態検査装置

Info

Publication number: JPH0566556A
Application number: JP3225988A
Authority: JP
Inventors: Michio Kono; 道生河野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】レチクル１０９のパターン面１０９の検査時
にノイズ光としてのブランク面１０９ｂ上の異物からの
散乱光をできる限り除去する。【構成】受光系に受光される散乱光のうち、レチクル
１０９に入射する光束側（ｌ₂側）の部分を遮光すべ
く、開口絞り１１６のＬ側の部分Ｓ₁に遮光部を設け
る。これによりパターン面１０９ａからの散乱光の受光
光量を落とすことなく、ブランク面１０９ｂからの散乱
光を有効に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面状態検出装置に関す
る。本発明は特に半導体製造装置で使用されるレチクル
やフオ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装置に好適に使用できるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にＩＣ製造工程においてはレチクル
又はフオ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き付け装置（ステツパー又はマ
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
造の歩留ま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、ステツプアントリ
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
を焼き付ける場合、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製造の歩留まりを大き
く低下させる原因となってくる。

【０００５】その為、ＩＣ製造過程においては基板上の
異物の存在を検出するのが不可欠となっており、その為
に種々の検査装置が提案されている。図９はその一例で
ある。この例は従来例の中でも検査時間を短縮する為の
配慮がなされている点が特徴である。即ち投光レンズ２
を通過した入射ビーム３はハーフミラー４で２分割さ
れ、上下に各々設けられた折り曲げミラー５、１０でレ
チクル１上の点Ｐ、Ｑに集光される。レチクルは回路パ
ターンをパターニングされた面（パターン面）が通常下
側で、そうでないガラスブランクスのままの面（ブラン
ク面）が上側である。回路欠陥の検査の場合は通常パタ
ーン面だけの検査を行なうが、レチクルのような透明基
板上に付着したゴミ等の異物の検査になるとパターン面
とブランク面の両面にビームを入射させ検査する。投光
レンズ２の前には不図示の回転素子（ポリゴンミラー）
があって、紙面と直交方向にビームを走査する。これに
伴って上下のビームはレチクル面上を紙面と直交方向に
走査する。又レチクル全面を検査する為に図中、紙面内
でＳ₁←Ｓ₂の方向にレチクルを移動させる。

【０００６】レチクル上の入射点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。
視野絞り７ａは必要な信号光だけを後続するフアイバー
８ａ、フオトマル９ａに導く為のもので、それ以外の余
分なノイズ光を遮断する働きをもっている。受光レンズ
６ａ、視野絞り７ａ、フアイバー８ａ、フオトマル９ａ
で、上受光系３０を形成する。

【０００７】入射点Ｑから発した散乱光用の下受光系３
１も以上の構成と同じ（受光レンズ６ｂ、視野絞り７
ｂ、フアイバー８ｂ、フオトマル９ｂ）である。

【０００８】さて、レチクルをウエハー上に縮小、転写
する際に、実際に回路パターンに影響を及ぼす異物の大
きさについていえば、パターン面上に付着した異物とブ
ランク面上のそれとでは同じ大きさでも焼付の際におよ
ぼす悪影響度が異なる。すなわちパターン面上の異物
は、それがそのままウエハー面上にピントの合った状態
で転写されていまうので小さな異物でも問題である。４
Ｍｂｉｔｓの集積回路ではパターン面上の１μｍ程度の
異物でも問題視される。これに対し、ブランク面上の異
物はウエハー面上にはボケて投影されてしまってはっき
りと転写される事はないが、その大きさの分だけ、照明
光束を遮ぎるので照度ムラを引き起す。これは回路線巾
のバラツキとして影響を与える。実工程上は５〜１０μ
ｍ程度の異物が問題視されている。そこで、この種の異
物検査装置に要求される性能として、異物の付着してい
る面を弁別して表示する能力（『面判別能力』と以下略
称する。）が重要となってくる。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、実際
には検出能力と面判別能力との間に次の様な矛盾があ
る。以下図１０を参照して説明する。図１０中ｌｉはレ
チクルへの入射光束の光束中心を、ｌｏは受光系に受光
される光束の光束中心を表わす。図９にも開示されてい
るように、特にパターン面上の異物を回路パターンの発
生するノイズと分離して検知しようとする場合、入射ビ
ームをレチクルに対し斜めから入射させて、受光系もで
きるだけ異物の後方散乱光だけを拾う様に斜め後方に構
えるやり方が効果的であるのが判っている。即ち、図１
０中でθ_i→小、θ_d→小とするのが効果的である。これ
はレチクル上の回路パターンからの回折光がＯ次の透過
光又は反射光から遠ざかる程弱まるからである。この効
果を最大限に生かす為には、入射ビームと受光系の光軸
を共にレチクルに対してできるだけ倒していけば良い。
この事は必然的に、入射ビームと受光光束が接近してく
る事を意味している。即ちγ→小となる。

【００１０】更に、異物散乱光をできるだけ強くする為
にレチクル上のビーム径を絞る。すると入射ビームの光
束径が太くなる。それに加えて、受光光量も増やそうと
すると受光光束を太くする傾向が生じる。

【００１１】このような技術的要求をみたそうとすると
従来例では、例えばパターン面を検査する場合ブランク
面でも入射光束と受光光束が次第に接近してしまい（図
１０参照）、極端な場合にはｌ₁とｌ₂の間に示す受光系
の検査可能領域と入射光束とがブランク面で重なってし
まい、ブランク面上の異物ＧＢからの散乱光をパターン
面検査用の受光系がパターン面上の異物ＧＰと同様に検
知してしまう事態も発生し得る。

【００１２】これでは、如何にパターン面の検出能力を
高めても、ブランク面上にあり焼付に影響しない大きさ
の異物をあたかもパターン面上に付着しているかの様に
誤検知してしまい、この結果によってレチクルを不要に
洗浄してしまって、時間ロスが多くなる等の問題が発生
しかねない。

【００１３】又、これを防ぐ為に受光系のＮＡを単に小
さく絞って面判別能力を上げる事もできるが、そうする
とパターン面上に付着した異物の散乱光量がＮＡの二乗
に比例して低減してしまい、その結果電気ノイズや不要
な光学的フレアー光に対する異物信号の割合が減少し、
Ｓ／Ｎ比が低くなって検出の信頼性を失うという可能性
があった。

【００１４】本発明はこの様な従来例に鑑み、被検査面
以外の面に存在する異物等の影響を更にできる限り除去
する事を可能にする面状態検査装置を提供する事を目的
とする。

【００１５】

【問題点を解決する為の手段】上述目的を達成する為に
本発明は、光透過性を有する被検物体の被検面の面状態
を検査する装置で、該被検面に対し第一の方向より光を
照射するための照明系と、被検面検査を行うべく前記照
明系によって照明された部所からの光を前記第一とは異
なる第二の方向より受光する検出光学系とを有し、該検
出光学系は該検出光学系の光軸に対し前記第一の方向側
又は該第一の方向側に対応する側を反対側よりも光を通
過しにくくした開口を設けた開口絞りを有する様にして
いる。

【００１６】又、本発明は露光装置において、光透過性
を有する基板に設けられたパターンを感光体上に露光転
写するための露光装置で、前記露光転写を行うための露
光部と、前記パターンを設けられた基板の面状態を検査
すべき被検面に対し第一の方向より光を照射するための
照明系と、被検面検査を行うべく前記照明系によって照
明された部所からの光を前記第一とは異なる第二の方向
より受光する検出光学系とを有し、該検出光学系は該検
出光学系の光軸に対し前記第一の方向側又は該第一の方
向側に対応する側を反対側よりも光を通過しにくくした
開口を設けた開口絞りを有する様にしている。

【００１７】

【実施例】図１は本発明第１の実施例を示す構成概略図
である。

【００１８】レーザ１０１から発したビームはピンホー
ル１０２、ビームエキスパンダー１０３を介して所定の
光束径に拡げられた後、ポリゴンミラー１０４に入射さ
れる。ポリゴンミラー１０４は紙面と直交する方向にビ
ームを走査する様に回転している。この反射光は投光レ
ンズ１０５を通過後集光光束となってレチクル上に集光
されるが、この実施例ではパターン面１０９ａとブラン
ク面１０４ｂを同時検査する為に途中、ハーフミラー１
０６によって２つの光束に分割される。分割後の各光束
は、反射ミラー１０７と１０８の作用でレチクル１０９
の各面上に集光スポツトを形成し、かつ、ポリゴンミラ
ー１０４の回転に伴ってレチクル上を紙面と直交方法に
走査される。そしてレチクル１０９はこれと同期してＳ
₂→Ｓ₁方向に移動され、必要な検査域がくまなく検査さ
れる。ブランク面１０９ｂの受光系については、受光レ
ンズ１１０、視野絞り１１１、フアイバー１１２、フオ
トマル１１３により形成され、図９で説明した様にして
異物からの散乱光が受光される。パターン面の受光系に
ついて述べる。

【００１９】パターン面１０９ａ上の異物から発した散
乱光の一部（図１では後方散乱光を受光する系を例示し
てあるが、特にこれに限らない。）は反射ミラー１１４
と受光レンズ１１５を通過した後、開口絞り１１６で光
束を制限され、さらに結像レンズ１１７の作用で視野絞
り１１８上に再結像する。ここで視野絞り１１８は図２
の様に矩形状の開口１１８ｓを持ちその長手方向がレチ
クル上の走査線と一致する様に配される。したがって、
パターン面上の任意の点上に異物があってもその散乱光
は一様に視野絞り１１８を通過し、発散する。そして視
野絞り１１８の後に配される集光レンズ１１９の働きで
平行ないしは収束状態に変えられてフオトマル面１２０
上に導かれる。

【００２０】尚、パターン回折光に対する異物の分離検
出能力を更に高める手段として、本出願人の出願した特
開昭６２ー１８８９４５号に示す様に、レチクルのタテ
ヨコ方向に対して投光系、受光系を捩った配置を行うも
のがあるが、もちろんこの手段を並用しても、本発明は
有効である。

【００２１】さて、本発明の最も特徴とする所は、開口
絞り１１６として、図３の様な円形開口ｓの周辺の一部
Ｓ₁（図面では斜線部で示す）を遮光した絞りを用いる
点にある。その作用を図２と図９を用いて説明する。図
２において１１６は図３の開口絞りであり、１１７は図
１の結像レンズ、１１８は視野絞りである。いまパター
ン面上に異物Ｇｐがあるとその散乱光束のうち特に入射
断面内の光束は図２中実線ｌ₁、ｌ₂の間部分で示す様な
光路をとり、視野絞り１１８上でＧｐ′の位置に再結像
する。これに対し、パターン面検査用ビームがレチクル
を透過後ブランク面上の異物ＧB を照明すると、同じ様
に散乱光が発生し、図２中点線で示した様な光路を進
む。この光束は視野絞り１１８の手前で再結像し、視野
絞り１１８上ではボケる。ＧB ′がこの時のボケ像を示
す。もし開口絞り１１６が完全な円形開口から成ってい
るとするとボケ像ＧB ′が開口１１８ｓに一部かかって
いる事からわかる様に開口の下部Ｌ側を通過した異物Ｇ
B の散乱光も視野絞り１１８上の開口を一部通過してし
まう。この光はそのままフオトマル１２０に到達し、あ
たかもパターン面上に異物ＧB があるかの様に出力され
てしまう。ところが図３の絞りではこのＬ側の部分即ち
Ｓ₁が遮光されているので、この部分の光束は視野絞り
を通過しない。これは図より理解される様に点線で示し
た光束の領域Ｓ₁を通過した光束部分が主に開口１１８
ｓに達するからである。しかもこの遮光部は円形開口の
周辺部を部分的に遮光してあるので、本来受光すべき異
物Ｇｐからの散乱光の減衰は小さく抑える事ができる。

【００２２】図４はこの異物Ｇｐからの散乱光量（Ｓ）
と遮光部の大きさ（開口半径に対する部分Ｓ₁の半径方
向高さの比を１ーγとして表わす）との関係を表わして
いる。（ここでは異物Ｇｐからの散乱光量の変化は開口
部の面積に等しいとしてＳを開口部面積で表わしてい
る。）実線Ａは図３の絞りの場合であり、これと対比す
る為に図５に円形遮光帯（単に受光ＮＡを小さくしたも
の）を示し、この出力を実線Ｂで示している。図５の絞
りも面判別能力の点では、γの値が同じであれば同様に
Ｌ部の光束を遮断できるので、図３の絞りと同様の効果
をもっているが、異物Ｇｐからの光量をできるだけ多く
受光するという点ではγの値が同じである図３の絞りに
はるかに及ばない。

【００２３】例えばγ＝０．７だけ遮光した場合、本発
明の絞り（図３）では異物Ｇｐからの散乱光の受光量は
完全な円開口の９０％得られるのに対し、単にＮＡを絞
った場合（図５の絞り）では５０％しか得られない。

【００２４】

【外１】図６は本発明の効果をうる為の受光開口絞りの変形例を
用いた第２の実施例の該開口絞りの説明図である。他の
構成は図１のものと同様なので省略する。

【００２５】今迄の説明から示唆される様に前述の効果
をうる為の絞り遮光部の設け方としては、パターン面上
異物の受光光束のうち特にレチクルへの入射光束にレチ
クル付近から出射した時点において最も近い側の光束部
分（図１のｌ₂側、図３でいえば開口絞り到達時におけ
るＬ側の部分）を有効に遮光する事である。

【００２６】図６の絞りもこの原理に基づいていて、遮
光部Ｓ₂は円内ではＬ側の部分（斜線部）のみに設けら
れているが、この部分は短軸を入射断面内にもつ楕円形
の一部となっている点が図３で示した開口絞り（この例
では直線）と異なる。

【００２７】図７は本発明第３の実施例を示す概略図で
ある。

【００２８】図１と異なる点は、図１がビームスキヤン
系であるのに対し、本実施例ではポリゴンミラー１０４
を固定のミラー２００とし入射ビームは静止したままレ
チクルに集光されレチクルが移動する点が異なる。即ち
レチクル全面を検査する為に、レチクル自体が二次元的
に移動されるシステムである。受光系もこれに対応して
その視野は光軸上近傍だけである。つまり視野絞り１１
８は円形開口で良い。開口絞り１１６は図３又は図６に
示したものを使用する。

【００２９】尚本図においては図１に対し上下を反転さ
せて表示している。又本実施例はレーザ１０１からのビ
ームは、図１の実施例とは異なり、ハーフミラー等で分
割される事なく投光レンズ１０５から直接レチクル１０
９上に照射される。又受光レンズ１１５とミラー１１４
の位置を逆転させている。

【００３０】尚、図１では入射ビームを２分割した光学
系を例示したが、図１の実施例においてもこれに限ら
ず、１ビーム入射で、パターン面検査だけを行なうシス
テムとしても良い。或はレチクル移動の往路でパターン
面検査を行ない、復路で入射ビームを切換偏向してブラ
ンク面検査を行なうシステムにも適用できる。

【００３１】又、図１の実施例に関し、パターン面だけ
でなく、ブランク面にも同様の受光系を設けても良い。
開口絞りはＬ側の部分を遮光する以外に、Ｌ側部分に減
光作用をもたせる等、光が通過しにくくなる様な他の構
成に置き換える事も可能である。結果として、受光系に
受光される散乱光のうち、レチクル付近からの出射時点
において入射光の側にある光束部分が、光軸に関して反
射側にある光束部分よりも通過しにくい構成に開口絞り
がなっていれば良い。該開口絞りは、光束断面の位置関
係がレチクル付近出射時と同じになっている光路上位置
にある場合は、入射光束側を、途中にレンズ等が存在
し、光束断面の位置関係がレチクル付近出射時とは異な
っている場合は、レチクル付近出射時の入射光束側に対
応する側を、光軸に対して反対側よりも光束が通過しに
くくする。

【００３２】又、図１において開口絞り１１６の配置位
置としては、上述の実施例は受光レンズ１１５の後側焦
点位置に設けてある。この場合、レチクル上の異物散乱
光はいわゆるテレセンの状態（受光系に受光される散乱
光束の中心光線（主光線）がビームスキヤンライン上ど
こから散乱光が発生しても受光系光軸に平行になってい
る）で受光される利点がある。但しこの配置に限らなく
ても良い。

【００３３】以上の説明では主として光学系はレチクル
に対して倒れた場合（θｉ，θｄ，γとも小）を例示し
たが、本発明の適用しうる領域はこれに限らない。つま
り光学系が検査対象面に対して垂直に近い角度で設定さ
れる場合にも本発明の効果は充分えられる。

【００３４】又、被検査対象としては、透過性基板なら
パターンの有無に係らずどれでも良いし、その上に付着
した異物のみならず、パターン欠陥ｅｔｃの検査光学系
にも本発明は適用できる。

【００３５】又、図７の実施例では受光系が入射ビーム
で形成される入射断面（紙面）内にあるが、これと異な
り受光系が入射断面から捩れた方向に配置されても本発
明は適用しうる。

【００３６】図８は本発明の他の実施例の表面状態検査
装置を示す構成図で、本実施例では検査装置全体が半導
体焼付装置内に組込まれている。

【００３７】１１０１はエキシマレーザーのような遠紫
外光源であり、１１０２は照明系ユニツトであって、レ
チクル１１０３を上部から均一に被検査領域全域を同時
（一括）に、しかも所定のＮＡ（開口数）で照明する働
きをもつ。

【００３８】１１０９はレチクルパターンをウエハ１１
１０上に転写する為の超高解像度レンズ系（若しくはミ
ラー系）であり、焼付時には、ウエハは移動ステージ１
１１１のステツプ送りに従って１シヨツト毎ずらして露
光されていく。１１００は露光に先立ってレチクルとウ
エハを位置合わせする為のアライメント光学系であり、
最低１つのレチクル観察用顕微鏡系をもっている。

【００３９】１１１４はレチクルチエンジヤーであり、
複数のレチクルを格納し、待機させるユニツトである。
１１１３が異物等検査ユニツトであり、図１あるいは図
７の構成要件をすべて含めている。このユニツトはレチ
クルがチエンジヤーから引き出され露光位置（図中Ｅ．
Ｐ．）にセツトされる前にレチクルの異物検査を行なう
ものである。

【００４０】コントローラ１１１８はステツパーの基本
動作である、アライメント、露光、ウエハのステツプ送
りのシーケンスを制御する。

【００４１】以上の構成において、ユニツト１１１３に
おける異物等の検査の原理、動作については前述のいず
れかの実施例と同一なので省略する。

【００４２】上述した各実施例において、光学系内の１
つの光学素子に開口絞りの役割を兼ねさせて、開口絞り
を別設しなくても良い。この場合、この１つの光学素子
を開口絞りと呼ぶものとする。そしてこの光学素子が、
前述の様に受光散乱光の入射光束側またはそれに対応す
る側の光束部分を遮光または減光する等の構成をとる様
にする。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば被検
査面上からの光の受光量を落とす事なく、他の面からの
ノイズ光を有効に除去でき、結果として高精度な面状態
検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成概略図である。

【図２】同実施例の視野絞り付近の光学系の説明図であ
る。

【図３】同実施例の開口絞りの説明図である。

【図４】図３の開口絞りの遮光部と通過光量との相関図
である。

【図５】図３の開口絞りに対する比較用の開口絞りの説
明図である。

【図６】本発明の第２実施例の開口絞りの説明図であ
る。

【図７】本発明の第３実施例の構成概略図である。

【図８】本発明の他の実施例の構成概略図である。

【図９】従来例の説明図である。

【図１０】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１０１レーザー１０４ポリゴンミラー１０５投光レンズ１０９、１１０３レチクル１０９ａパターン面１０９ｂブランク面１１５受光レンズ１１６開口絞り１１７結像レンズ１１８視野絞り１１９集光レンズ１２０フオトマル１１０１遠紫外光源１１０２照明系１１０９転写用レンズ（又はミラー）系１１１０ウエハ１１１３異物等検査ユニツト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２０Ｃ 8840−5ＬＨ０１Ｌ 21/027

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性を有する被検物体の被検面の面
状態を検査する装置で、該被検面に対し第一の方向より
光を照射するための照明系と、被検面検査を行うべく前
記照明系によって照明された部所からの光を前記第一と
は異なる第二の方向より受光する検出光学系とを有し、
該検出光学系は該検出光学系の光軸に対し前記第一の方
向側又は該第一の方向側に対応する側を反対側よりも光
を通過しにくくした開口を設けた開口絞りを有すること
を特徴とする面状態検査装置。
【請求項２】光透過性を有する基板に設けられたパタ
ーンを感光体上に露光転写するための露光装置で、前記
露光転写を行うための露光部と、前記パターンを設けら
れた基板の面状態を検査すべき被検面に対し第一の方向
より光を照射するための照明系と、被検面検査を行うべ
く前記照明系によって照明された部所からの光を前記第
一とは異なる第二の方向より受光する検出光学系とを有
し、該検出光学系は該検出光学系の光軸に対し前記第一
の方向側又は該第一の方向側に対応する側を反対側より
も光を通過しにくくした開口を設けた開口絞りを有する
ことを特徴とする露光装置。