JPH0572721A - 表面状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の検査面を積層した被検査物の各検査面
に付着した埃や塵等の異物を高精度に検出することがで
きる表面状態検査装置を得ること。 【構成】 複数の検査面を積層した被検査物１に上方と
下方とから各々光束（ＬＢ、ＬＰ）を同時に入射させ、
該検査面からの散乱光を検査面毎に設けた光検出手段
（６，７，８，９）で検出し、該光検出手段からの信号
を用いて該検査面の表面状態を検査する際、該被検査物
の上方と下方とから各々入射させる光束の波長が互いに
異なるようにし、各々の面の入射光束に対応した波長の
散乱光を各々検出すること。

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回路パターンが形
成されているレチクルやフォトマスク等の基板上又は／
及び基板にペリクル保護膜を装着したときのペリクル保
護膜面上に、例えば不透過性のゴミ等の異物が付着して
いたときに、この異物を精度良く検出する表面状態検査
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
又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
造の歩留りを低下させる原因となってくる。

【０００４】その為、ＩＣ製造工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、従来よ
り種々の検査方法が提案されている。例えば図５は異物
が等方的に光を散乱する性質を利用する方法を用いた表
面状態検査装置の一例である。

【０００５】同図においてはレーザー１０からの光束を
順にビームエクスパンダー１１とミラー２０と走査用ミ
ラー（回転ミラー又は振動ミラー）１３そしてｆ−θ特
性を有するｆ−θレンズ１２とを介してハーフミラー１
４で反射光ＬＢと透過光ＬＰの２つの光束に分割してい
る。

【０００６】分割した２つの光束のうち反射光束ＬＢを
ミラー２１を介して複数の検査面を積層した被検査物１
の上方より入射させている。又、透過光束ＬＰをミラー
２２を介して被検査物１の下方より入射させている。

【０００７】ここで被検査物１はレチクル１ｃとその両
面に設けたペリクル面３，５とから成っている。レチク
ル１ｃの裏面（上面，ブランク面）１ｂと表面（パター
ン面，下面）１ａ、そしてペリクル面３，５は各々検査
面と成っている。そして走査用ミラー１３を回転又は振
動させてレーザー１０からの光束で検査面上を光走査し
ている。

【０００８】検査面（１ｂ，１ａ，３，５）からの直接
の反射光及び透過光の光路から外れた領域に各検査面
（１ａ，１ｂ，３，５）に焦点を合わせた光検出手段
（６，７，８，９）を設け各光検出手段により、検査面
に付着した埃や塵等の異物からの散乱光を検出してい
る。

【０００９】即ち、異物に光束が入射すると入射光束は
等方的に散乱される。この為、ある検査面に異物が存在
していると、その面に焦点を合わせた光検出手段からの
出力は大きくなる。従って、このときの光検出手段から
の出力値を利用することにより異物の存在を検出してい
る。

【００１０】例えばレチクル１ｃの裏面１ｂに付着した
異物からの散乱光を裏面１ｂからの直接反射光や他の検
査面からの光束を検出しないような領域に設定した光検
出手段８により検出している。同様に上側のペリクル面
５からの散乱光は光検出手段９により、レチクル１ｃの
パターン面１ａからの散乱光は光検出手段６により、下
側のペリクル面３からの散乱光は光検出手段７により各
々検出している。

【００１１】一般に同図に示す装置ではレチクル１ｃの
クロムパターンが形成されている検査面１ａにおける異
物の許容径が他の検査面に比べて小さく、かつ異物から
の散乱光が少ない。この為光検出手段６はノイズ光の影
響が少なく検査面１ａからの散乱光を最も効率良く検出
出来る領域に配置している。

【００１２】尚、このような表面状態検査装置は例えば
特開昭６２−１８８９４４号公報に開示されている。同
公報ではレチクルを水平面内で所定角度、捩ることによ
り検査面からの異物による散乱光を効率良く検出してい
る。

【００１３】又、レチクル１ｃのパターン面１ａの異物
からの散乱光やパターンからの回折光がブランク面（１
ｂ）側の光検出手段（８，９）で誤検出されないように
パターン面とブランク面の光走査線をレチクルの送り方
向に所定量ずらして設定している。

【００１４】この他、表面状態検査装置として透過性基
板の表裏どちらの面に異物又は傷が存在するかを判定す
るものが米国特許第４４６０２７３号や特開昭５７−６
６３４５号公報等で提案されている。これらでは、透過
性基板の表裏面各々に焦点を持つ２つの垂直入射ビーム
からの信号を比較回路によって比較し判別している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】積層した複数の検査面
を２つの光束で上方と下方から同時に光走査して検査面
の表面状態を検査する場合、複数の光検出手段の視野が
互いに接近してくる。この為、不要な光束（ノイズ光）
を検出してしまい誤信号が発生してくるという問題点が
あった。

【００１６】例として図６に下方の光束がブランク面１
ｂ側の光検出手段に与える影響について示す。

【００１７】同図においてＬＰＰは下方の光束ＬＰのレ
チクル１ｃのパターン面１ａでの走査線、ＬＢＢは上方
の光束ＬＢのレチクル１ｃのブランク面１ｂでの走査線
を示す。各走査線ＬＰＰ，ＬＢＢはレチクル１ｃの送り
方向に対して、予め所定量ずらしている。その為レチク
ル１ｃがＡ方向へ送られた際、下方の光束の走査線ＬＰ
Ｐがペリクル枠２にさしかかるとペリクル枠の接着面の
Ｓ点を下方の光束ＬＰが照射したときに発生した散乱光
はレチクル１ｃを導波路となって伝わってくる。その結
果ペリクル枠の接着面全面からの光束がブランク面に向
かって光散乱する。

【００１８】ブランク面１ｂの検査領域内にあるブラン
ク面の走査線上のＰ点での散乱光を検出すると、あたか
も上方の光束ＬＢの検査タイミングとしてはＱ点に異物
が存在すると誤検査してしまう。

【００１９】この他にも図５に示す装置ではお互いの光
束による種々のフレア光（ノイズ光）の悪影響があり、
誤検査を招くという大きな問題点がある。

【００２０】又、前述した米国特許第４４６０２７３号
や特開昭５７−６６３４５号公報で提案されている表面
状態検査装置では、基板上にペリクルなどが貼られ被検
査面が増すと比較回路等の装置が大がかりになり検査時
間も長くなる等の問題点があった。

【００２１】本発明は被検査物の上方と下方から各々光
束を入射させる際の、各光束の波長域を適切に設定する
ことにより、各検査面に付着している埃や塵等の異物か
らの散乱光を効率良く検出し、複数の検査面の表面状態
を高精度に検査することができる表面状態検査装置の提
供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の表面状態検査装
置は、複数の検査面を積層した被検査物に上方と下方と
から各々光束を同時に入射させ、該検査面からの散乱光
を検査面毎に設けた光検出手段で検出し、該光検出手段
からの信号を用いて該検査面の表面状態を検査する際、
該被検査物の上方と下方とから各々入射させる光束の波
長が互いに異なるようにし、各々の面の入射光束に対応
した波長の散乱光を各々検出することを特徴としてい
る。

【００２３】この他本発明では、前記被検査物の検査面
はレチクルの表裏面とその少なくとも一方の面に設けた
ペリクル面とから成っていることや、前記検査面上を光
束で一次元方向に光走査すると共に、該被検査物を移動
させることにより該検査面上を二次元的に光走査し各検
査面の表面状態を検査していること等を特徴としてい
る。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。

【００２５】同図において２０１，２０２は各々レーザ
等の光源であり、波長λ１と波長λ２の異なった波長の
光束を放射している。このうち光源２０１からの波長λ
１の光束（ＬＰ）はビームエクスパンダー１０１で光束
径を拡大し、ミラー４０ａ１を介し回転ミラー又は振動
ミラーから成る走査用ミラー１３に入射している。そし
て走査用ミラー１３からの光束はｆ−θ特性を有するｆ
−θレンズ１０により集光し、ミラー４０ａ２を介して
被検査物１に下方斜方向から入射している。尚ｆ−θレ
ンズ１０は波長λ１で最適な色収差補正をしている。

【００２６】一方、光源２０２からの波長λ２の光束
（ＬＢ）はビームエクスパンダー１０２で光束径を拡大
し、ミラー４０ｂ１を介して走査用ミラー１３に入射し
ている。走査用ミラー１３からの光束は波長の違いによ
りｆ−θレンズで発生する色収差を補正する為の補正レ
ンズ１４とｆ−θレンズ１０の偏心領域を通過し、集光
し、ミラー４０ｂ２，４０ｂ３を介して被検査物１に上
方斜方向から入射している。

【００２７】本実施例では被検査物１はレチクル１ｃと
その両面に設けたペリクル面５，３とを有している。こ
のうちレチクル１ｃの裏面（上面，ブランク面）１ｂと
表面（下面，パターン面）１ａそしてペリクル面３，５
が各々表面状態を検査する検査面となっている。又被検
査物１は矢印Ａ方向に移動可能となっている。

【００２８】６，７，８，９は各々光検出手段であり、
各々検査面１ａ，３，１ｂ，５に焦点が合うように設定
している。光検出手段６，７，８，９は受光レンズと紙
面に垂直方向に長い受光面を有する一次元センサーとを
有している。

【００２９】光検出手段（６，７，８，９）は各検査面
（１ａ，３，１ｂ，５）からの直接の反射光や透過光の
光路から外れた領域に配置しており、各検査面からの散
乱光を検出するようにしている。

【００３０】１１ａ，１１ｂは各々波長λ１の光束のみ
を透過する波長選択フィルターであり、光検出手段６，
７の開口部に設けている。１２ａ，１２ｂは各々波長λ
２の光束のみを透過する波長選択フィルターであり光検
出手段８，９の開口部に設けている。

【００３１】本実施例では走査用ミラー１３を回転又は
振動させることにより光源２０１，２０２からの波長λ
１と波長λ２の２つの光束で被検査物１上を上方と下方
とから同時に紙面と垂直方向に光走査している。そして
被検査物１を矢印Ａ方向に移動させることにより各検査
面毎に設けた光検出手段により対象とする検査面を二次
元走査し、その面上に付着した埃や塵等の異物からの散
乱光のみを波長選択フィルターを介して検出している。

【００３２】即ち、波長λ２の上方の光束ＬＢによるフ
レアー光（ノイズ光）がパターン面側の光検出手段６，
７にはその開口部に設けた波長選択フィルター１１ａ，
１１ｂで遮光され入射しないようにしている。

【００３３】同様に波長λ１の下方の光束ＬＰによるフ
レアー光（ノイズ光）がブランク面側の光検出手段８，
９にはその開口部に設けた波長選択フィルター１２ａ，
１２ｂで遮光され入射しないようにしている。

【００３４】このように本実施例では上方の光束ＬＢと
下方の光束ＬＰとの波長域を互いに異ならしめ、かつ光
検出手段に波長選択フィルターを配置することにより、
互いに前述したようにペリクル枠等からのフレアー光に
影響されずに対象とする検査面を光走査し、その面上か
らの散乱光のみが検出出来るようにしている。これによ
り検査面の表面状態を２次元的に高精度に検査してい
る。

【００３５】又、本実施例では検査面の光走査方向と被
検査物の移動方向とのなす角θが ６５°＜θ＜８５° となるようにし、光検出手段には対象とする検査面から
の散乱光のみが入射するようにして、検査精度の向上を
図っている。

【００３６】図２、図３、図４は各々本発明の実施例
２、３、４の要部概略図である。

【００３７】図２の実施例２において３０１はＨｅ−Ｃ
ｄレーザ等の複数の波長の光束を発振する白色レーザで
ある。

【００３８】本実施例では複数の波長を発振する単一の
レーザー３０１から２つの波長λ１，λ２の光束を波長
選択性の光学部材３０を用いて選択している点が図１の
実施例１と異なり、その他の構成は同じである。

【００３９】即ち、本実施例では１つの光源３０１から
のレーザ光を波長分割するビームスプリッタ３０により
波長λ１と波長λ２の２つの光束に分割して各々ビーム
エクスパンダー１０１，１０２に導光しており、これに
より装置全体の簡素化を図っている。

【００４０】図３の実施例３では図１の実施例１に比べ
て波長の違いによりｆ−θレンズで発生する色収差を補
正する為に用いた補正レンズを除去して構成しており、
その他の構成は同じである。

【００４１】一般にレチクル１ｃのパターン面１ａとブ
ランク面１ｂとではブランク面の方が異物検出分解能は
低くても良い。この為本実施例ではｆ−θレンズ１０を
パターン面１ａに入射させる波長λ１の光束に対して最
適化している。

【００４２】そして波長λ２の光束はハーフミラー１５
を介して波長λ１の光束と同様にしてｆ−θレンズ１０
に共心系として入射させている。ｆ−θレンズ１０を介
した後に波長選択性のビームスプリッター３０で波長λ
１と波長λ２の２つの光束に分離し、各々パターン面１
ａとブランク面１ｂから入射させている。

【００４３】本実施例ではパターン面１ａ上の光束径に
比べてブランク面１ｂ上での光束径は大きくなるがブラ
ンク面上の検出分離能はパターン面の検出分離能に比べ
て低くて良い為、何んら問題となることはない。

【００４４】図４の実施例４では光源３０１として図２
の実施例２と同様の複数の波長の光束を発振するＨｅ−
Ｃｄレーザ等の白色レーザを用いている。

【００４５】本実施例では光源３０１からの波長λ１と
波長λ２の２つの光束をビームエクスパンダー１０１、
ミラー４０ａ１、走査用ミラー１３を介してｆ−θレン
ズ１０に入射させている。そしてｆ−θレンズ１０から
の光束を波長選択性のビームスプリッター３０で波長λ
１と波長λ２の２つの光束に分離し、各々パターン面１
ａとブランク面１ｂ側から入射させている。この他の構
成は図１の実施例１と同じである。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く被検査物の上
方と下方から各々入射させる光束の波長域が互いに異な
るように設定すると共に光検出手段に各々対象とする波
長の光束を透過する波長選択フィルターを設けることに
より、複数の検査面上の異物の有無等の表面状態を高精
度に検査することができる表面状態検査装置を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 本発明の実施例２の要部概略図

【図３】 本発明の実施例３の要部概略図

【図４】 本発明の実施例４の要部概略図

【図５】 従来の表面状態検査装置の要部概略図

【図６】 従来の表面状態検査装置におけるフレア光の
説明図

【符号の説明】

１ 被検査物 １ｃ レチクル １ａ パターン面 １ｂ ブランク面 ２，４ ペリクル枠 ３，５ ペリクル面 ６，７，８，９ 光検出手段 １０ ｆ−θレンズ １１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ 波長選択フィルタ
ー １３ 走査用ミラー １４ 収差補正レンズ １０１，１０２ ビームエクスパンダー ２０１，２０２ レーザ ３０１ 白色レーザ ４０ａ１，４０ｂ１，４０ａ２，４０ｂ２，４０ｂ３
ミラー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の検査面を積層した被検査物に上方
   と下方とから各々光束を同時に入射させ、該検査面から
   の散乱光を検査面毎に設けた光検出手段で検出し、該光
   検出手段からの信号を用いて該検査面の表面状態を検査
   する際、該被検査物の上方と下方とから各々入射させる
   光束の波長域が互いに異なるようにし、各々の面の入射
   光束に対応した波長の散乱光を各々検出することを特徴
   とする表面状態検査装置。
2. 【請求項２】 前記被検査物の検査面はレチクルの表裏
   面とその少なくとも一方の面に設けたペリクル面とから
   成っていることを特徴とする請求項１の表面状態検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記検査面上を光束で一次元方向に光走
   査すると共に、該被検査物を移動させることにより、該
   検査面上を二次元的に光走査し各検査面の表面状態を検
   査していることを特徴とする請求項２の表面状態検査装
   置。
4. 【請求項４】 前記光束の前記検査面上の光走査方向と
   前記被検査物の移動方向とのなす各θが ６５°＜θ＜８５° となるようにしたことを特徴とする請求項３の表面状態
   検査装置。