JPH0617783B2 - 異物検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に、半導体ウエハーに回路パターンを焼付
けるために用いられるレテイクルやマスクなどの検査対
象物の表面に微小異物が付着しているか否かの検査を行
う場合等に使用される異物検査装置、特に検査対象物の
表面高さ測定を行う異物検査装置に関する。

〔発明の背景〕

先ず、従来のこの種の異物有無検査装置について、レテ
イクル表面異物有無検査装置を例に挙げて説明する。

即ち、第３図に示すように、検査対象物としてのレテイ
クルａは、一般に、上下（表裏）両面を高度な平面状に
研磨された透明ガラス製薄板から成る基盤ｂと、その基
盤ｂの片面（上面）における回路パターンを描く範囲を
囲むように、ペリクル膜ｃを有するペリクルフレームｄ
を接着して構成されている。

従つて、図示のように、レテイクルａを載置してステー
ジｅを一方向（ｘ方向）へ直線移動させると共に、その
ｘ方向に対して直交するｙ方向における所定範囲内で往
復直線走査させながら、前記ｘ方向における適当な角度
θ（例えば１５度）斜め上方から前記ペリクルフレーム
ｄの内側の範囲内にレーザービームｆ，ｆを照射し、そ
の照射レーザービームｆ，ｆの反射散乱状態を、ステー
ジｅの側方上方に設置した光デイテクタｇ，ｇによつて
検知することによつて、前記ペリクルフレームｄの内側
における基盤ｂの表面あるいは前記ペリクル膜ｃの表面
に微小異物が付着しているか否かの検査を行うのである
が、かかる検査を行う際には、レテイクルａにおける検
査面である基盤ｂの表面あるいは前記ペリクル膜ｃの表
面を、前記走査レーザービームｆ，ｆの焦点面に合致さ
せるように前記ステージｅの高さ位置を適宜調節する必
要がある。なお、図示のように互いに対称的に対向する
方向からふたつの照射系の走査レーザービームｆ，ｆを
択一に切り換え利用している理由は、若し一照射系のみ
とした場合には前記ペリクルフレームｄの影となる部分
で検査不可能となるからである。

さて、前ステージｅの高さ位置調節を行うためには、レ
テイクルａにおける検査面である基盤ｂの表面あるいは
前記ペリクル膜ｃの表面高さを知る必要がある。

しかしながら、レテイクルａにおける基盤ｂの表面高さ
については、その製作が精度良く行われるので既知であ
る場合が多く、仮に未知であつても、その基盤ｂが比較
的固くて注意して扱う限りそれを損傷することを避け得
るので、例えばゲージ等を用いてその厚さを実測するこ
とにより求められるが、一方、前記ペリクル膜ｃの表面
高さについては、そのペリクル膜ｃを支持するペリクル
フレームｄの基盤ｂに対する接着状態の違い等に起因し
て、各レテイクルａにより差があるのが普通であり、し
かも、そのペリクル膜ｃは非常に薄くて損傷し易いた
め、その表面高さを前記基盤ｂの場合のように機械的に
実測することはできない。

そこで、従来は、レテイクルａにおける基盤ｂの表面高
さについてはその既知の値または実測した値を、そし
て、ペリクル膜ｃの表面高さについては大体の推定値
を、夫々、異物有無検査装置の制御装置に入力すること
により、該レテイクルａにおける検査面である基盤ｂの
表面あるいは前記ペリクル膜ｃの表面を、走査レーザー
ビームｆ，ｆの焦点面に合致させるように、前記ステー
ジｅの高さ位置を調節させる、という手段を採用してい
た。

上記したように、従来方法では、検査対象物の表面高さ
が未知の場合には、大体の推定値を設定することによつ
て、異物有無検査装置におけるステージの高さ位置を調
節するようにしていたために、その推定値と実際の表面
高さとがある程度異なつてしまうとは避けられず、従つ
て、焦点が検査対象物の表面からずれた状態で異物有無
検査を行うととなり検査精度が悪くなつてしまう、とい
う欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来の実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、検査対象物の表面高さを、その検査
対象物を損傷しないように非接触で測定でき、しかも、
異物有無検査装置が本来備えている走査レーザービーム
照射機能を有効利用して精度良く測定できる方法を開発
することにより、検査対象物の表面を異物有無検査装置
における走査レーザービームの焦点面に正確に合致させ
得て、精度良い異物有無検査を行えるようにせんとする
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、一定の幅と高さの壁で囲まれた形状の
検査対象物をステージ上に載置し、前記ステージ上に載
置された検査対象物の表面に対し異物検査用レーザービ
ームを鋭角に照射し、その照射レーザービームの反射散
乱状態を検知することにより、該検査対象物の表面にお
ける異物の有無を検出するものにおいて、前記ステージ
上に載置される検査対象物表面に対する前記照射レーザ
ービームの入射角と該検査対象物の真の幅とを既知と
し、前記検査対象物の上面、下面高さを仮に設定して、
その仮設定上面、下面高さに基づいて前記ステージの高
さ位置を調節し、その状態において、前記異物有無検査
用レーザービームに対する前記検査対象物からの反射散
乱状態の変化を検知することにより、前記ステージを一
方向に移動して前記検査対象物の幅方向の一端を、ま
た、前記ステージを逆方向に移動して前記検査対象物の
幅方向の他端を検出し、前記一端から前記他端までの前
記ステージの移動距離を測定し、これにより該検査対象
物の幅を実測し、そして、前記照射レーザービームの既
知の入射角、および前記検査対象物の既知の真の幅と前
記実測した幅ならびに前記仮設定表面高さに基づいて、
該検査対象物の真の表面高さを演算により求め、この演
算結果より前記ステージの高さ位置を調節するように構
成したことにある。

かかる特徴ある手段を採用した本発明によれば、検査対
象物の表面高さをレーザービームによつて非接触で測定
できるため、その測定時に検査対象物を損傷するおそれ
が無く、しかも、その検査対象物の表面高さ測定は、異
物有無検査装置が本来備えている走査レーザービーム照
射機能を有効利用して精度良く行えるため、他の格別の
測定装置を準備する必要が無くて非常に便利であり、更
に、その異物有無検査装置自体で測定した結果を、その
異物有無検査装置内のステージ制御装置にそのまま入力
して、検査対象物の表面を走査レーザービームの焦点面
に正確に合致させるよう、前記、ステージの高さ位置を
自動的に制御させる、というような一層便利なシステム
の構成も容易に実現可能となつた。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の具体的実施例例を図面（第１図および第
２図）に基づいて説明する。

第１図は、異物有無検査装置の要部の側面図を示してい
る。

１は、検査対象物２（この場合半導体ウエハーの製造に
用いられるレテイクルまたはマスク）を載置するための
平面視コの字状のステージであつて、制御装置３に制御
されて、異物有無検査のためにＸ方向（この場合水平な
方向）における所定範囲内で往復直線移動するように、
また、横方向位置調整のために前記Ｘ方向に対して直交
するＹ方向（図示していないがやはり水平方向）におけ
る所定範囲内で往復直線移動するように、そしてまた、
焦点合わせのために前記Ｘ方向およびＹ方向に対して直
交するＺ方向（この場合鉛直方向）における所定範囲内
で往復直線移動するように構成されている。

そして、４Ａ，４Ｂは、夫々、前記Ｙ方向における所定
範囲内で往復直線走査しながら発振されるレーザービー
ムであつて、これらは略前記Ｘ方向において互いに対照
的に対向する方向から、切り換え用反射ミラー５によつ
て択一的に切り換えられて、検査対象物２の表面に対し
て適宜角度θ斜め上方から照射される。６は、これら走
査レーザービーム４Ａ，４Ｂの焦点面を示している。

次に、前記ステージ１上に載置される検査対象物２とし
てのレテイクルの表面を、前記焦点面６に精度良く合致
させるための手順を説明する。

先ず、設定または実測により既知した検査対象物２とし
てのレテイクルにおける基盤２ａの高さｈおよびペリク
ルフレーム２ｂの真の幅Ｌ_０と、前記走査レーザービー
ム４Ａ，４Ｂの入射角θとを前記制御装置３に入力す
る。なお、前記ペリクルフレーム２ｂの真の幅Ｌ_０の実
測は、そのペリクルフレーム２ｂがペリクル膜２ｃに比
べて格段に厚くて損傷し難いものであり、また、たとえ
若干の傷がついたとしてもその機能を損なうことは無い
ことから、十分可能である。

次に、前記検査対象物２のペリクル膜２ｃの表面高さＨ
_１を仮に設定して前記制御装置３に入力し、その仮設定
表面高さＨ_１および前記基盤２ａの高さｈに基づいて前
記ステージ１の高さ位置を第２図(イ)に示す状態に暫定
的に自動調節させる。

続いて、その状態において、第２図(ロ)に示すように、
前記ステージ１をＸ_１方向に移動させ、一方の異物有無
検査用走査レーザービーム４Ａを利用して、前記ペリク
ルフレーム２ｂの幅方向一端位置を検出し、しかる後、
第２図(ハ)に示すように、前記ステージ１を前記Ｘ_１方
向とは逆向きのＸ_２方向に移動させ、他方の異物有無検
査用走査レーザービーム４Ｂを利用して、前記ペリクル
フレーム２ｂの幅方向他端位置を検出し、もつて、前記
一端位置検出時から他端位置検出時までの間の前記ステ
ージ１の移動距離から前記ペリクルフレーム２ｂの実測
幅Ｌを求める。

そして、前記制御装置３は、前記照射レーザービームの
既知の入射角θ、および、前記ペリクルフレーム２ｂの
既知の真の幅Ｌ_０と実測値Ｌならびに前記仮設定表面高
さＨ_１に基づいて、該ペリクルフレーム２ｂの真の表面
高さＨ_０を次式により演算して求める。

即ち、図から理解されるように、前記仮設定表面高さＨ
_１と真の表面高さＨ_０との差に起因して、前記ペリクル
フレーム２ｂの既知の真の幅Ｌ_０と実測幅Ｌとでは２Δ
ｌの差が生じるが、そのΔｌは、 Δｌ＝（Ｌ−Ｌ_０）／２ …(i) で求まり、また一方、前記仮設定表面高さＨ_１と真の表
面高さＨ_０との間には、 Ｈ_０＝Ｈ_１−Δｌ・ｔａｎθ …(ii) なる関係があることが機何学的に明らかである。

従つて、これら二式(i)，(ii)により、ペリクルフレー
ム２ｂの真の表面高さＨ_０を求めることができる。

そして、このようにしてペリクルフレーム２ｂの真の表
面高さＨ_０が決まると、前記制御装置３は、その真の表
面高さＨ_０および前記基盤２ａの高さｈに基づいて、前
記ステージ１の高さ位置を第３図（ニ）に示す状態に最
終的に自動調節するのである。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明かなように、本発明に係る異
物検査装置によれば、検査対象物の表面高さをレーザー
ビームによつて非接触で測定できるため、その測定時に
検査対象物を損傷するおそれが無く、しかも、その検査
対象物の表面高さ測定は、異物有無検査装置が本来備え
ている走査レーザービーム照射機能を有効利用して精度
良く行えるため、検査対象物の表面を走査レーザービー
ムの焦点面に正確に合致させてより精度良い異物有無検
査を行えるようになると共に、その測定に際しては他の
格別の測定装置を準備する必要が無くて非常に便利であ
り、更に、その異物有無検査装置自体で測定した結果
を、その異物有無検査装置内のステージ制御装置にその
まま入力して、検査対象物の表面を走査レーザービーム
の焦点面に正確に合致させるように、前記ステージの高
さ位置を自動的に制御させる、というより一層便利なシ
ステムの構成も容易に実現できる、といつた優れた効果
が発揮されるに至つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は異物検査装置の要部の一部断面概略側面図、第
２図（イ），（ロ），（ハ），（ニ）は本発明の実施手
順を説明するための流れ図、第３図は従来技術における
問題点を説明するための要部の斜視図である。 １……ステージ、２……検査対象物、３……制御装置、
４Ａ，４Ｂ……レーザービーム、θ……レーザービーム
の入射角、Ｌ_０……検査対象物の真の幅、Ｌ……検査対
象物の実測幅、Ｈ_１……検査対象物の仮設定表面高さ、
Ｈ_０……検査対象物の真の表面高さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定の幅と高さの壁で囲まれた形状の検査
   対象物をステージ上に載置し、前記ステージ上に載置さ
   れた検査対象物の表面に対し異物検査用レーザービーム
   を鋭角に照射し、その照射レーザービームの反射散乱状
   態を検知することにより、該検査対象物の表面における
   異物の有無を検出する異物有無検査方法において、 前記ステージ上に載置される検査対象物表面に対する前
   記照射レーザービームの入射角と該検査対象物の真の幅
   とを既知とし、 前記検査対象物の上面、下面の高さを仮に設定して、そ
   の仮設定上面、下面高さに基づいて前記ステージの高さ
   位置を調節し、 その状態において、前記異物有無検査用レーザービーム
   に対する前記検査対象物からの反射散乱状態の変化を検
   知することにより、前記ステージを一方向に移動して前
   記検査対象物の幅方向の一端を、また、前記ステージを
   逆方向に移動して前記検査対象物の幅方向の他端を検出
   し、前記一端から前記他端までの前記ステージの移動距
   離を測定し、これにより該検査対象物の幅を実測し、そ
   して、前記照射レーザービームの既知の入射角、および
   前記検査対象物の既知の真の幅と前記実測した幅ならび
   に前記仮設定表面高さに基づいて、該検査対象物の真の
   表面高さを演算により求め、この演算結果より前記ステ
   ージの高さ位置を調節するように構成したことを特徴と
   する異物検査方法。