JPH06249788A

JPH06249788A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH06249788A
Application number: JP5033801A
Authority: JP
Inventors: Kinya Kato; 欣也加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】検出感度の幅が広い異物検査装置を提供するこ
と。【構成】光ビームを供給する光源手段（１０）と、光源
手段からの光ビームを被検査面（Ｒ）上に照射する照射
光学系（１４）と、照射された光ビームにより被検査面
から発する光を受けて光電変換信号を出力する光検出手
段（２０〜２３、３０〜３３）とを有する異物検査装置
は、被検査面上に照射される光ビームの強度を変化させ
る光量可変手段（１１）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査面上に付着した
異物の有無を検出する異物検査装置に関するものであ
る。さらに詳しくは、半導体露光工程に用いられるレチ
クル（マスク）や、レチクル上に設けられるペリクルの
表面上に付着した異物を検出する異物検査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の異物検査装置は、種々の
提案がなされており、例えば特公昭63-64738号公報に開
示されている。この特公昭63-64738号公報に開示されて
いる異物検査装置においては、レーザ光源等から射出し
たレーザ光は、集光光学系を介して、レチクルやマスク
（以下レチクルと称する）等の被検査面上にビームスポ
ットを形成する。このビームスポットは、光源と集光光
学系との間に設けられたガルバノスキャナー又はポリゴ
ンミラー等のスキャナーにより走査される。そして、ビ
ームスポットが走査される領域（走査領域）を異なる方
向から見込むように複数の光電検出器が配置されてお
り、異物からの散乱光とレチクル上の回路パターンから
の回折光とを検出して光電変換信号を出力する。

【０００３】ここで、上記回路パターンからの回折光の
散乱指向性は極めて強く、上記異物からの散乱光の散乱
指向性は弱くほぼ等方的に散乱する。従って、多方向に
配置された複数の光電検出器の全てにおいて、一定レベ
ル以上の光量が検出されるならば異物とし、複数の光電
検出器のうちの何れか１つにおいて一定レベル以下の光
量が検出されるならばパターンと判定することができ
る。すなわち、従来の異物検査装置は、異物と回路パタ
ーンとを弁別できるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭63-64738号公報に開示された異物検査装置において
は、検出可能な異物の大きさ（以下、検出感度と称す
る）の幅が狭いという問題点がある。具体的には、異物
から発生する散乱光の強度が異物の大きさの４乃至６乗
に比例するものであるため、小さな異物による散乱光強
度と、大きな異物による散乱光強度との差が光電検出器
のダイナミックレンジ（検出可能な強度の範囲）より大
きくなる場合がある。このとき、細かい異物による散乱
光強度にダイナミックレンジを合わせると、大きな異物
からの散乱光による光電検出器の出力が飽和して、異物
検出が不可能となる問題点が生じる。また、大きな異物
からの散乱光強度にダイナミックレンジを合わせると、
細かい異物からの散乱光強度が不足して検出不可能とな
る問題が生じる。

【０００５】そこで、本発明は、検出感度の幅が広い異
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】上述の目的を達成するた
め、本発明による異物検査装置は、以下の構成を有して
いる。例えば図１に示す如く、光ビームを供給する光源
手段（１０）と、光源手段からの光ビームを被検査面
（Ｒ）上に照射する照射光学系（１４）と、照射された
光ビームにより被検査面から発する光を受けて光電変換
信号を出力する光検出手段（２０〜２３、３０〜３３）
とを有する異物検査装置は、被検査面上に照射される光
ビームの強度を変化させる光量可変手段（１１）を有す
る。

【０００７】

【作用】上述の構成の如き本発明によれば、被検査面上
に照射される光ビームの強度を変化させることができ
る。ここで、細かい異物を検出する際には光ビームの強
度を上げて検出し、大きな異物を検出する際には光ビー
ムの強度を下げて検出すれば、光検出手段にて検出不可
能となる恐れが低減する。これにより、検出感度の幅を
広げることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例を
説明する。図１は、本発明の実施例を模式的に示した図
である。図１において、レチクルＲは、ステージＲＳ上
に載置されており、ステージＲＳは、モータ１５と送り
ネジ１６からなる駆動部により図中Ｙ方向に移動可能で
ある。なお、ステージＲＳの移動量は、リニアエンコー
ダ等の測長器１７により測定される。

【０００９】次に、光源１０は、例えばＡｒレーザやＨ
ｅ−Ｎｅレーザ等の光ビームを供給し、この光ビーム
は、２枚の偏光板からなる光量調節部材１１を介して、
ガルバノミラー１２に達する。ガルバノミラー１２は、
走査モータ１３により図中矢印方向に振動する（Ｚ軸回
りに回動する）ものである。このガルバノミラー１２で
反射された光ビームは、走査レンズ１４を介して被検査
面であるレチクルＲに斜入射して、ビームスポットを形
成する。このビームスポットは、ガルバノミラー１２の
走査（振動）に従って、走査線Ｓに沿ってＸ方向に走査
される。

【００１０】ここで、上述の如きＸ方向の光ビーム走査
と、モータ１５及び送りネジ１６によるレチクルＲのＹ
方向の移動とにより、レチクルＲの全面に渡って光ビー
ム走査が可能となる。なお、モータ１５及び送りネジ１
６によるＹ方向の移動速度は、Ｘ方向の光ビーム走査よ
りも遅くなるように設定される。さて、レチクルＲに照
射される光ビーム（ビームスポット）がレチクルＲ上に
付着している異物に照射されると、この異物から散乱光
が発生する。また、レチクルＲ上の回路パターンに光ビ
ームが照射されると、この回路パターンからは、回折光
が発生する。ここで、回路パターンからの回折光は極め
て散乱指向性が強く、異物からの散乱光は比較的散乱指
向性が弱いという性質がある。

【００１１】そこで、本実施例においては、回路パター
ンからの回折光の強度が弱くなる方向から異物による散
乱光を検出する構成としている。具体的には、レチクル
Ｒへ入射する光ビームの方向とほぼ同一な方向に２組の
検出系（２０〜２３、３０〜３３）を設ける構成であ
る。ここで、これらの２組の検出系は、それぞれの光軸
Ax₂,Ax₃が走査線Ｓの中心にて交わるように配置されて
おり、これらの光軸Ax₂,Ax₃は、レチクルＲに斜入射さ
れる光ビームよりも大きな角度にてレチクルＲ面と交わ
る。なお、以下の説明においては、２組の検出系が同一
であるため、１組の検出系２０〜２３についてのみ説明
する。

【００１２】レチクルＲ上の異物に走査レンズ１４を介
した光ビームが照射されると、この異物からは散乱光が
発生する。そして、この散乱光のうち、受光レンズ２０
側に散乱された光は、受光レンズ２０により集光され、
スリット２１上に集光される。このスリット２１の開口
部は、走査線Ｓと共役になるように配置されており、走
査線Ｓ以外から発生するノイズ光を遮光できる。そし
て、スリット２１の開口部を通過した光は、リレーレン
ズ２２を介して光電検出器２３へ入射する。この光電検
出器は、例えばフォトマル（フォトマルチプライヤ）等
で構成されており、受光する光の強度に応じた光電変換
信号を出力する。なお、本実施例においては、スリット
Ｓと光電検出器２３との間にリレーレンズ２２を配置し
ているが、スリットＳの直後に光電検出器２３を配置す
る構成としても良い。

【００１３】一方、レチクルＲ上には、クロム等で構成
された所定の回路パターンが設けられており、この回路
パターンに光ビームが照射されると、回折光が発生す
る。ここで、光ビームの入射される方向の回折光の強度
が弱いため、本実施例の如き検出系では、回路パターン
からの回折光の影響を無視することができる。なお、上
述の如く、回折光を避ける位置に検出系を配置する他
に、複数の検出系を配置し、それらの出力の論理積をと
ることによっても回路パターンからの回折光の影響をな
くすことができる。

【００１４】さて、本実施例においては、光源１０とガ
ルバノミラー１２との間の光路中に、光量可変手段とし
ての２枚の偏光板からなる光量調節部材１１が配置され
ている。この光量調節部材１１は、図２(a) に示す如
く、所定の偏光方向の偏光板１１ａと、光源１０の光軸
を中心として回転可能に設けられた偏光板１１ｂとで構
成されている。そして、偏光板１１ｂは、ステッピング
モータ等より構成される駆動部４０により回転する。こ
こで、偏光板１１ｂの回転により、偏光板１１ａ、１１
ｂを通過する光ビームを強度を変化させることができ
る。なお、偏光板１１ｂの回転角の範囲は、最大９０°
であれば良く、光量を変化させる範囲が狭いときには、
それ以下でも良いことは言うまでもない。尚、光源１０
が供給する光ビームが直線偏光光である場合には、偏光
板１１ａの偏光方向と直線偏光光の偏光方向と一致させ
ることが望ましい。

【００１５】また、例えば図２(b) に示す如く、光量調
節部材１１の射出側に、ハーフプリズム４１と光電検出
器４２とを設けて、光量調節部材１１を通過した光ビー
ムの光量をモニターする構成をとっても良い。このとき
には、常に正確な光量の光ビームをレチクルＲ上に照射
することができる。次に、図１、図２及び本実施例のブ
ロック図である図３とを参照して、本実施例による異物
検出動作について説明する。

【００１６】ここで、本実施例においては、検査すべき
異物の大きさとして、例えば細かい異物の大きさがφ
０．５μｍ、大きな異物の大きさが１．０μｍとし、異
物検査装置が検出できる最小の異物の大きさをφ０．５
μｍとする。まず、異物検出動作に先立って、図３に示
す入力部４４から検出すべき異物の大きさに関する情報
を入力する。ここでは、検査すべき異物の大きさが０．
５μｍとする。なお、異物の大きさに関する情報を含む
マークをレチクルＲ上に設け、このマークを検知するよ
うに構成しても良い。

【００１７】次に、制御部４３は、検出すべき異物の大
きさに関する情報に基づいて、レチクルＲ上に照射され
る光ビーム（ビームスポット）の強度を決定するため
に、駆動部４０を駆動させ、偏光板１１ｂを所定の角度
だけ回転させる。ここで、検査すべき異物の大きさが
０．５μｍであるので、偏光板１１ａ、１１ｂをオープ
ンニコルの配置にする。なお、上記情報と偏光板１１ｂ
の回転角との相関関係は、制御部４３内に予め記憶させ
ておくことが望ましい。

【００１８】その後、制御部４３は、モータ１５を駆動
させてレチクルＲをＹ方向に移動させ、走査モータ１３
を駆動させてレチクルＲ上に形成されるビームスポット
をＸ方向に走査させる。なお、走査モータ１３は、走査
モータ１３に印加される電圧に応じてその振れ角が変化
するように構成されているため、オープンループにて制
御が可能である。また、測長器１７からの信号により、
レチクルＲのＹ方向の移動量が分かる。

【００１９】そして、レチクルＲ上に異物が付着してい
る場合には、光電検出器２３、３３から光電変換出力が
制御部４３へ出力される。このとき、制御部４３では、
走査モータ１３へ印加される電圧と測長器１７からの信
号とにより、光ビームの照射位置（ビームスポットの形
成される位置）が分かるので、異物の付着の有無と共
に、異物が付着した位置を求めることができる。

【００２０】このように、検査すべき異物が異物検査装
置の検出できる最小の大きさである場合には、光源１０
からの光ビームの強度が最大となるように、偏光板１１
ａ、１１ｂをオープンニコルの配置にすれば良い。次
に、検出すべき異物の大きさをφ０．５μｍからφ１．
０へ変更する場合には、入力部４４へ検出すべき異物の
大きさに関する情報を再入力する。制御部４３は、この
入力された情報に基づいて、駆動部４０を制御して偏光
板１１ｂを所定角度だけ回転させ、偏光板１１ａと偏光
板１１ｂとの偏光方向のなす角度を変化させる。これに
より、レチクルＲ上に照射される光ビームの強度は、φ
０．５μｍの場合に比べて低下することになる。従っ
て、φ０．５μｍの検出時の光ビームの強度では光電検
出器２３、３３の出力が飽和して検出不可能となるφ
１．０μｍの異物でも、出力が飽和することなく検出で
きる。

【００２１】このように、本実施例においては、光電検
出器２３、３３のダイナミックレンジ（検出可能な範
囲）が狭くても、検出可能な異物の大きさの範囲を広げ
ることができる。そして、本実施例では、光量可変手段
を通過する光ビームの径が比較的小さくなるように、光
量可変手段を光源１０とガルバノミラー１２との間に配
置している。このため、光ビームの強度を変化させた際
でも、光ビームの強度分布が余り変化しない利点があ
る。さらに、被検査面上のビームスポットの径は変化し
ないので、検出感度を変更してもスループットが一定と
なる利点がある。

【００２２】尚、光電検出器２３、３３は、フォトマル
（フォトマルチプライヤ）に限定されず、ＳＰＤ（シリ
コン・フォト・ダイオード）等の固定素子であっても良
い。ここで、これらの光電検出器２３、３３の後段に設
けられたプリアンプの増幅率を変化させることによっ
て、検出可能な異物の大きさの範囲を広げることもでき
る。また、光電検出器としてフォトマルを用いるときに
は、フォトマルの陰極と陽極との間の電圧を可変にすれ
ば増幅度を変化させることができる。

【００２３】また、本実施例においては、２組の検出系
（２０〜２３、３０〜３３）を設けているが、原理的に
は、１組の検出系にて異物検出が可能である。なお、２
組以上の検出系を設けて、これらの検出系からの光電変
換出力の論理積をとることもできる。なお、本実施例に
おいては、光量可変手段として２枚の偏光板１１ａ、１
１ｂを適用したが、この代わりに、場所により透過光量
が連続的に変化する如き濃度フィルターを必要とされる
光量に応じて移動させる構成としても良く、また、偏光
板と波長板（λ／２板、λ／４板）とを組合せる構成と
しても良い。なお、例えば半導体レーザのように、電極
間に流す電流（注入電流）の変化に従って射出される光
ビームの強度が変化するものであれば、注入電流を調節
する回路が光量可変手段にあたる。

【００２４】このように、本発明は、上記実施例に限定
されることなく、種々の構成を取り得る。

【００２５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、検出感度の
幅を広げることができるため、一台の異物検査装置にて
様々な検出レベルの検査を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の模式図。

【図２】光量調節部材の具体的構成を示す図。

【図３】本発明による実施例のブロック図。

【符号の説明】

１０ ‥‥ 光源、１１ ‥‥ 光量調節部材、１２ ‥‥ ガルバノミラー、１４ ‥‥ 走査レンズ、２０、３０ ‥‥ 受光レンズ、２１、３１ ‥‥ スリット、２３、３３ ‥‥ 光電検出器、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを供給する光源手段と、該光源手
段からの光ビームを被検査面上に照射する照射光学系
と、前記照射された光ビームによって前記被検査面から
発生する光を受けて光電変換信号を出力する光検出手段
とを有する異物検査装置において、前記被検査面上に照射される前記光ビームの強度を変化
させる光量可変手段を有することを特徴とする異物検査
装置。