JPH0715441B2 - 異物検出方法及びその装置 - Google Patents

異物検出方法及びその装置

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JPH0715441B2
JPH0715441B2 JP1304601A JP30460189A JPH0715441B2 JP H0715441 B2 JPH0715441 B2 JP H0715441B2 JP 1304601 A JP1304601 A JP 1304601A JP 30460189 A JP30460189 A JP 30460189A JP H0715441 B2 JPH0715441 B2 JP H0715441B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板面上に存在する微小異物を検出する異物
検出方法及びその装置に関するものである。
〔従来の技術〕
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偏光カットフィルタ9でS
偏光レーザのみを遮断し、P偏光レーザ光10のみが視野
限定用の絞り11を介して光電変換素子12が検出される。
回路パターン段差よりはS偏光レーザ光として反射され
る。従って、上記光電変換系11の出力でもって異物の存
在を知ることが出来る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこの従来の異物検出装置では、ウエハ1を
回転させながら一軸方向に移行していかなければなら
ず、非常に異物検出速度がおそいという欠点があった。
本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくし、基板面上
に存在する微小異物のみを、簡単な構成でもって高速
に、しかも回路パターンのエッジからの反射光を遮光し
て正確に、高信頼度で検出できるようにした異物検出方
法及びその装置を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
即ち本発明は、上記目的を達成するために、レーザ光照
射手段でS直線偏光されたレーザ光を回路パターンを有
する基板表面の垂直方向に対して52.5゜以上の大きな角
度で傾斜した方向から前記基板表面上に照射すると共に
該S直線偏光レーザ光を走査手段で前記照射方向に対し
て交叉角がほぼ90度なる方向に直線状に走査し、ほぼ該
走査方向から前記基板表面の垂直方向に対して52.5゜以
上の大きな角度で傾斜させて基板上の回路パターンのエ
ッジから散乱反射する直線偏光の散乱反射光を検光子で
遮光すると共に前記基板表面上に存在する異物から散乱
反射して生じる前記エッジからの直線偏光成分と異なる
直線偏光成分の散乱反射光のみを前記検光子を通して光
電変換手段で受光し、該光電変換手段から得られる信号
に基づいて前記基板表面上の異物を検出することを特徴
とする異物検出方法である。また、本発明は、レーザ光
源と該レーザ光源からのレーザ光をS直線偏光レーザ光
に変換するS直線偏光素子と該S直線偏光素子によって
偏光されたS直線偏光レーザ光を回路パターンを有する
基板表面上に照射すべく基板表面の垂直方向に対して5
2.5゜以上の大きな角度で傾斜した第1の光軸を有する
照射光学系と前記S直線偏光レーザ光を前記第1の光軸
に対して交叉角がほぼ90度なる方向に直線状に走査する
走査光学系とを有する照明装置と、前記基板表面上の異
物から散乱反射して生じる前記回路パターンのエッジか
らの直線偏光成分と異なる直線偏光成分の散乱反射光を
検出すべく前記第1の光軸と基板表面上において交叉角
としてほぼ90度で前記基板表面の垂直方向に対して52.5
゜以上の大きな角度で傾斜させた第2の光軸を有する検
出光学系と該検出光学系により検出される基板表面上の
回路パターンのエッジから散乱反射する直線偏光の散乱
反射光を遮光すると共に前記基板表面上に存在する異物
から散乱反射して生じる前記エッジからの直線偏光成分
と異なる直線偏光成分の散乱反射光のみを通す検光子と
該検光子を通して得られる基板表面上の異物から発生す
る直線偏光成分の散乱反射光のみを受光して信号に変換
する光電変換手段とを有する検出装置とを備え、該検出
装置の光電変換手段から得られる信号に基づいて前記基
板表面上の異物を検出するように構成したことを特徴と
する異物検出装置である。特に本発明においては、レー
ザ光照射手段でS直線偏光されたレーザ光を回路パター
ンを有する基板表面の垂直方向に対して52.5゜以上の大
きな角度で傾斜した方向から前記基板表面上に照射し、
前記照射方向に対して交叉角がほぼ90度なる方向から前
記基板表面の垂直方向に対して52.5゜以上の大きな角度
で傾斜させて検出するため、該検出において、回路パタ
ーンのエッジ部から散乱反射する直線偏光成分と異物か
ら散乱反射する直線偏光成分とが大幅に異なることにな
る(異物からの偏光角度変化が大きい)。このことに着
目し、本発明においては、検出光軸上に検光子を設置す
ることで回路パターンのエッジ部から散乱反射する直線
偏光成分を遮光すると共に異物からの散乱反射する直線
偏光成分を充分通すことが可能となり、高い弁別比で異
物を検出することが可能となる。
〔作用〕
特に本発明は、S直線偏光されたレーザ光による斜方直
線状走査照明および該直線状走査方向からの斜方検出方
式において、検出系に検光子である直線偏光遮光素子を
設けると共に絞り等の視野限定を有する光電変換手段を
設けたので、基板の回路パターンのエッジ(段差)から
の直線偏光反射光を完全に遮光し、迷光をも受光するこ
となく微小異物から発生する直線偏光成分の反射光のみ
を検出でき、簡単な構成で、高速に微小異物を高信頼度
で検出することが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もとづいて具体的に説明
する。第2図は本発明に係るペリクル膜体をフォトマス
クやレチクル等の基板に装着した場合の基板上の異物を
検出する装置の一実施例を示す図である。即ち、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
ーズ等のペリクル薄膜を貼り付けたペリクル膜体と称す
るものを、レチクルやホトマスク等の基板を洗浄した
後、装着することが考えられた。そしてレーザ発振器27
から出たレーザ光30は偏光素子29によってある特定方向
の直線偏光波(水平波)(例えばS偏光)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35b,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ット34を
直線的に走査することができるf・θレンズである。
第4図に示す基板1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偏光シャ
ットフィルタ等の検出子41a,41b、集光レンズ40a,40b、
スリット状遮光装置39a,39b、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41a,41bは異物2
4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,40
bによりスリット状遮光装置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38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10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。ペリクル膜体の枠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の在存領域の反対
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30a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3
3で90回転させることにより行う。検出装置37aはレーザ
スポット34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はレーザスポット34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
よって導通,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面上のレザスポッ
ト34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44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のピーク値がxy
座標記憶装置48に記憶されると同時に、ガルバノミラー
駆動装置44の電気信号50とテーブル駆動装置45からのx
座標検出センサの電気信号を基板21の(x,y)座標位置
に変換して記憶するので異物の(x,y)存在位置が把握
でき、顕微鏡等によっ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50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の上表面異物検出装置51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以上検出する必要があるため、上・下面検
出装置50,51の閾値を上記異物検出レベルに設定する必
要がある。
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のペリクル膜体の枠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
クル膜体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=2
2.5゜±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。ここで異物21aは基板21より離れているので、投
影露光で焦点ボケとなり、検査は不要となる。
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図に示すスリット状遮光装置39を検出装置に
付加したことによって誤検出への対拠を行った。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10図に示すスリット状遮光装置を付加
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、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11図に示すピンホール,スリット状遮光装置を本
発明に採用したことにより、第12図に示すようなペリク
ル膜体の枠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(例え
ばS偏光)を用い、検出装置に検光子(例えばS偏光シ
ャットフィルタ)4を付加することにより、異物への照
射光と散乱反射光の偏光角度変化を検出することによ
り、更なる感度向上(微小異物検出)が可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光照射手
段でS直線偏光されたレーザ光を回路パターンを有する
基板表面の垂直方向に対して52.5゜以上の大きな角度で
傾斜した方向(傾斜角αが小さい)から前記基板表面上
に照射し、前記照射方向に対して交叉角がほぼ90度なる
方向から前記基板表面の垂直方向に対して52.5゜以上の
大きな角度で傾斜させた方向(傾斜角βが小さい)から
検光子を通して検出するようにしたので、異物からの散
乱反射光の偏光角度変化を有効に検出でき、その結果基
板表面上に形成された回路パターンのエッジからの散乱
反射光の影響を受けずに、基板表面上に存在する異物か
らの散乱反射光の偏光角度変化に基づく散乱反射光強度
を有効に検出して1〜2μmの大きさの微小異物を、高
速度でもって、簡単な構成により、正確に、且つ高信頼
度で検出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
の一実施例を示す構成図、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方向と検査領域
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
基板の上,下面を検査する装置の構成を示す図、第10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A矢視拡大図、第11図(A)は検出装置にスリ
ット状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……ペリクル膜体の枠 23……ペリクル膜 24……異物 27……レーザ発振器 29……偏光素子 31……f・θレンズ 38,38a,38b……光電変換素子 39,39a,39b……スリット状遮光装置 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 50,51……異物検出装置 57……ピンホール状遮光装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 光義 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−128834(JP,A) 特開 昭55−149829(JP,A) 特開 昭55−94145(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光照射手段でS直線偏光されたレー
    ザ光を回路パターンを有する基板表面の垂直方向に対し
    て52.5゜以上の大きな角度で傾斜した方向から前記基板
    表面上に照射すると共に該S直線偏光レーザ光を走査手
    段で前記照射方向に対して交叉角がほぼ90度なる方向に
    直線状に走査し、ほぼ該走査方向から前記基板表面の垂
    直方向に対して52.5゜以上の大きな角度で傾斜させて基
    板上の回路パターンのエッジから散乱反射する直線偏光
    の散乱反射光を検光子で遮光すると共に前記基板表面上
    に存在する異物から散乱反射して生じる前記エッジから
    の直線偏光成分と異なる直線偏光成分の散乱反射光のみ
    を前記検光子を通して光電変換手段で受光し、該光電変
    換手段から得られる信号に基づいて前記基板表面上の異
    物を検出することを特徴とする異物検出方法。
  2. 【請求項2】レーザ光源と該レーザ光源からのレーザ光
    をS直線偏光レーザ光に変換するS直線偏光素子と該S
    直線偏光素子によって偏光されたS直線偏光レーザ光を
    回路パターンを有する基板表面上に照射すべく基板表面
    の垂直方向に対して52.5゜以上の大きな角度で傾斜した
    第1の光軸を有する照明光学系と前記S直線偏光レーザ
    光を前記第1の光軸に対して交叉角がほぼ90度なる方向
    に直線状に走査する走査光学系とを有する照明装置と、
    前記基板表面上の異物から散乱反射して生じる前記回路
    パターンのエッジからの直線偏光成分と異なる直線偏光
    成分の散乱反射光を検出すべく前記第1の光軸と基板表
    面上において交叉角としてほほ90度で前記基板表面の垂
    直方向に対して52.5゜以上の大きな角度で傾斜させた第
    2の光軸を有する検出光学系と該検出光学系により検出
    される基板表面上の回路パターンのエッジから散乱反射
    する直線偏光の散乱反射光を遮光すると共に前記基板表
    面上に存在する異物から散乱反射して生じる前記エッジ
    からの直線偏光成分と異なる直線偏光成分の散乱反射光
    のみを通す検光子と該検光子を通して得られる基板表面
    上の異物から発生する直線偏光成分の散乱反射光のみを
    受光して信号に変換する光電変換手段とを有する検出装
    置とを備え、該検出装置の光電変換手段から得られる信
    号に基づいて前記基板表面上の異物を検出するように構
    成したことを特徴とする異物検出装置。
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