JPH10293100A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物が薄くて平板であったり、透明または半
透明であっても、これを確実に検出することができる異
物検査装置を提供すること。 【解決手段】 二次元方向に移動する検査ステージ５に
保持された基板４の検査対象面４ａに向かってレーザ光
２を発するレーザ光源１と、このレーザ光源１と前記基
板４との間の光路中に設けられ、対物レンズ１０、参照
面１１、ビームスプリッタ１２よりなるフリンジスキャ
ンを行う干渉計８と、前記検査対象面４ａおよび参照面
１１においてそれぞれ反射された後、前記対物レンズ１
０を通過した光を受光するための複数の受光素子１３ａ
を二次元的に配置した光検出器１３とからなり、相異な
る二つの受光素子の出力信号の位相差と基準値とを比較
することにより、前記検査対象面４ａにおける異物１
８，１９の有無を判別するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、ＬＳＩ
製造プロセスにおいて、半導体ウェハに回路パターンを
焼き付けるために用いられるレチクルやマスク、あるい
は、回路パターンが形成された製品ウェハ、さらには、
液晶用基板などの検査対象基板の表面に、異物が付着し
ているか否かおよびその付着場所を特定することができ
る異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記異物検査装置として、異物にレーザ
光が照射されたときの散乱光を検出する方式のものがあ
る。すなわち、この種の異物検査装置は、例えばレチク
ル上の異物からの散乱光とレチクル上のパターンからの
散乱光とでは偏光特性が大きく異なることを利用したも
ので、このような測定原理の異物検査装置としては、例
えば、特公平６−２１８７９号公報や特公平７−７６７
５３号公報などに詳しく説明されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の散乱光を検出す
る方式の異物検査装置においては、かなり細かい異物で
あっても確実に検出することができるものの、異物が平
坦できわめて薄いものであったり、水垢のように極微小
の異物により構成されるものやレジスト残滓のように透
明あるいは半透明であるような場合、異物からの散乱光
がきわめて微弱となるため、それらの検出が困難となる
といった不都合がある。そして、特に、近年において
は、半導体デバイスの高集積化や形成されるパターンの
微細化技術が開発され、前述した異物をも確実に検出す
る技術の確立が要望されているところである。

【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、異物が薄くて平板であったり、
透明または半透明であっても、これを確実に検出するこ
とができる異物検査装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の異物検査装置は、二次元方向に移動する
検査ステージに保持された基板の検査対象面に向かって
レーザ光を発するレーザ光源と、このレーザ光源と前記
基板との間の光路中に設けられ、対物レンズ、参照面、
ビームスプリッタよりなるフリンジスキャンを行う干渉
計と、前記検査対象面および参照面においてそれぞれ反
射された後、前記対物レンズを通過した光を受光するた
めの複数の受光素子を二次元的に配置した光検出器とか
らなり、任意の相異なる二つの受光素子の出力信号の位
相差と基準値とを比較することにより、前記検査対象面
における異物の有無を判別するようにしている。

【０００６】この発明の異物検査装置においては、受光
素子全ての点における位相を求めるのではなく、任意の
相異なる二つの受光素子の出力信号の位相差と基準値と
を比較することにより、検査対象面における異物の有無
を判別するようにしているので、膨大なデータを求めた
り、これに基づいて計算するといったことが不要にな
り、リアルタイムに異物の有無判別を行うことができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。図１は、この発明の異物検査装置を概
略的に示すもので、この図１において、１はレーザ光２
を発するレーザ光源、３はレーザ光２を９０°の方向に
曲げるように配置された半透鏡で、レーザ光２が曲げら
れる方向には検査対象基板としての例えばレチクル４を
載置し、これを二次元方向に移動させる検査ステージ５
が設けられている。すなわち、この検査ステージ５は、
図示してない駆動機構により、矢印Ｘ方向（紙面の左右
方向）およびこれと直交する矢印Ｙ方向（紙面に垂直な
方向）に移動できるように構成されている。６ａ，６ｂ
はレーザ光源１と半透鏡３との間の光路７中に介装され
る集光用レンズである。

【０００８】８は半透鏡３と検査ステージ５との間の光
路９中に介装されるフリンジスキャンを行うミロー（Ｍ
ｉｒａｕ）タイプの干渉計で、対物レンズ１０、参照面
１１およびビームスプリッタ１２よりなる。すなわち、
参照面１１は、その検査ステージ５側が反射面に形成さ
れ、対物レンズ１０のレチクル４の検査対象面４ａに対
向し、かつ視野の邪魔をしないように設けられている。
また、ビームスプリッタ１２は、入射した光を分割する
もので、図示してない駆動機構により検査ステージ５と
平行状態を維持しつつこれに対して近づいたり遠ざかる
ように矢印ＵまたＶ方向に移動するように構成されてい
る。

【０００９】１３は前記光路９を逆方向に延長した光路
１４中に設けられる光検出器としてのＣＣＤカメラで、
その受光面は、図２に示すように、複数（ｎ×ｎ個）の
受光素子１３ａをＸ，Ｙ方向に二次元的に配置してな
り、ビームスプリッタ１２および対物レンズ１０を通過
した光が前記受光素子のいずれかに入射するように構成
されている。図２において、（１ １）〜（ｎ ｎ）は
素子番号を示している。そして、図１において、１５は
ＣＣＤカメラ１３の出力信号に基づいて演算を行う演算
処理部である。

【００１０】上記構成の異物検査装置において、レーザ
光源１から発せられたレーザ光２は半透鏡３を経て対物
レンズ１０方向に導かれる。そして、対物レンズ１０を
経た光は、ビームスプリッタ１２で二分割され、一方の
光は検査ステージ５上のレチクル４に導かれ、他方の光
は参照面１１に導かれる。そして、レチクル４の検査対
象面４ａおよび参照面１１においてそれぞれ反射した光
は、再びビームスプリッタ１２を経て互いに交わって一
つの光となり、対物レンズ１０および半透鏡３を経てＣ
ＣＤカメラ１３の受光面に入射する。

【００１１】そして、前記検査対象面４ａおよび参照面
１１においてそれぞれ反射したが互いに交わることでＣ
ＣＤカメラ１３においては干渉像が結ばれ、この干渉像
の干渉縞を観測することができる。この干渉縞は、検査
対象面４ａとビームスプリッタ１２との距離と、ビーム
スプリッタ１２と参照面１１との距離との違い、つま
り、検査対象面４ａで反射した光がビームスプリッタ１
２に至る光路長と、ビームスプリッタ１２において反射
した光が参照面１１に至る光路長との差に起因して発生
したものである。

【００１２】ここで、ビームスプリッタ１２を光軸に沿
う方向（矢印ＵまたはＶ方向）に一定量だけ一定速度で
往復移動させると、このビームスプリッタ１２の移動に
伴って前記光路長の差が変化し、前記干渉縞が移動す
る。この干渉縞の移動は、ＣＣＤカメラ１３の一つの受
光素子に注目した場合、そこにおける光が明滅して見え
る。

【００１３】そして、検査対象面４ａであるレチクル４
の表面に異物が存在していると、異物の部分に対応して
生ずる干渉縞の明滅する位相と、検査対象面４ａの他の
部分に対応して生ずる干渉縞の明滅する位相とに相違が
生ずる。例えば、図４はレチクル４の検査対象面４ａを
拡大して示すもので、この図において、１６はガラスが
露出している部分であり、１７はＣｒ（クローム）パタ
ーンが形成されている部分である。また、１８，１９は
それぞれ透明異物、不透明な異物である。これらの各部
１６〜１９にそれぞれ光が照射されたときにおける前記
位相には、相違が生ずる。この場合、Ｃｒパターンの厚
みは一定であり、Ｃｒパターン１７とガラス面部１６と
に起因する位相差も既知であり、例えばこれを基準値と
する。

【００１４】そして、ＣＣＤカメラ１３の受光素子１３
ａのうち、隣合うものどうしまたは１また２以上離れた
受光素子における信号の位相差を演算処理部１５におい
て検知することにより、ガラス面とＣｒパターンとにお
ける位相差に相当するもの（基準値）以外の位相差のも
のがあれば、これを異物として判別することができる。

【００１５】図３は、この発明の異物検査装置を用いた
ときにおける異物有無の判別方法の一例を概略的に示す
もので、上記したように、ビームスプリッタ１２を光軸
方向に上下動させてフリンジスキャンを行いつつ検査ス
テージ５をＸ，Ｙ方向に二次元的に移動させることによ
り、ＣＣＤカメラ１３の各受光素子１３ａから信号が出
力される。これらの信号は、Ａ／Ｄ変換された後、メモ
リにストックされ、その後、演算処理部１５に入力して
正規化を行った後、信号どうしの位相差を演算する。そ
して、前記基準となる一定の位相差を超える素子番号を
見つける。このときの素子番号と、そのときの検査ステ
ージ５の位置とから異物の位置を判断するのである。

【００１６】なお、上述の方法においては、一定の位相
差を超える素子番号を見つけるようにしているが、一定
の位相差を除いた位相差の素子番号を見つけるようにし
てもよい。また、正規化は必ずしも行わなくてもよい。

【００１７】そして、前記図４におけるＶ−Ｖ線断面
が、図５のように表されるものとする。この図５におい
て、符号ａはビームスプリッタ１２を経てガラス面部１
６で反射した光を、符号ｂはビームスプリッタ１２を経
てＣｒパターン部１７の表面で反射した光を、符号ｃは
ビームスプリッタ１２を経て透明異物１８を通過し、ガ
ラス面部１６で反射した光を、そして、符号ｄはビーム
スプリッタ１２を経て不透明な異物１８の表面で反射し
た光を、それぞれ示している。

【００１８】前記図５において、ビームスプリッタ１２
を矢印ＵまたはＶ方向に所定量だけ一定速度で往復移動
させたとき、前記符号ａ〜ｄに対応する光によってそれ
ぞれ生ずる明滅の変化は、図６に示すようになる。この
図６における符号ａ〜ｄは、図５における符号ａ〜ｄに
対応している。なお、図６において、Ｉは干渉光の強度
を示す。

【００１９】上述したように、この発明の異物検査装置
によれば、平坦な異物は勿論のこと、その異物が透明ま
たは半透明であっても、レチクル４上の異物をＣｒパタ
ーンと明確に区別して検出することができる。

【００２０】そして、従来のフリンジスキャン法では、
ＣＣＤカメラの各受光素子における信号の位相をまず特
定し、その上で、それぞれの位相を比較していた。この
ような従来の手法は、膨大な量のデータを必要とすると
ともに、これらのデータを用いて計算を行う場合、煩瑣
な計算を行う必要があるところから、異物判別にかなり
の時間を要していたが、この発明によれば、位相差をリ
アルタイムで検出することができるため、異物の検査を
短時間で行うことができる。

【００２１】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができ、干
渉計８を、マイケルソンタイプなど他の構造のものに構
成してもよい。また、ビームスプリッタ１２を上下方向
に移動させるのに代えて、参照面１１を上下動させても
よい。

【００２２】また、ビームスプリッタ１２あるいは参照
面１１を一定速度で直線的に上下動させたとき、ＣＣＤ
カメラ１３の一つの受光素子１３ａから出力される信号
は正弦波となるが、前記ビームスプリッタ１２あるいは
参照面１１を必ずしも一定速度で直線的に往復移動させ
る必要はなく、正弦波によって駆動するようにしてもよ
い。

【００２３】そして、レチクル４においては、その検査
対象面４ａにおけるガラス面部１６にごく僅かではある
がある程度の傾きが生じているため、検査対象面４ａに
異物が存在しないような場合においても、隣合う受光素
子１３ａにおける信号に位相差が生ずることがある。そ
こで、このような事態に対処するため、検出すべき異物
の高さをＣｒパターン１７の高さより大きく設定し、レ
チクル４のガラス面１６の傾きを一定に抑えて、Ｃｒパ
ターン１７とガラス面部１６との位相差を超える点のみ
を抽出するようにしてもよい。

【００２４】さらに、ＣＣＤカメラ１３に代えて、ダイ
オードアレイなど他の光検出器を用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明の異物検査装置によれば、従来
の散乱光を検出する方式の異物検査装置よっては検出す
ることが困難であった、平坦できわめて薄い異物や、透
明あるいは半透明な異物をも確実に検出することができ
る。

【００２６】そして、この発明の異物検査装置において
は、受光素子全ての点における位相を求めるのではな
く、任意の相異なる二つの受光素子の出力信号の位相差
と基準値とを比較することにより、検査対象面における
異物の有無を判別するようにしているので、膨大なデー
タを求めたり、これに基づいて計算するといったことが
不要になり、リアルタイムに異物の有無判別を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の異物検査装置の構成を概略的に示す
図である。

【図２】前記異物検査装置において用いるＣＣＤカメラ
の受光素子の配列状態を模式的に示す図である。

【図３】前記異物検査装置による異物検査方法の一例を
説明するための図である。

【図４】検査対象基板としてのレチクルの平面状態を拡
大して示す図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図４においてビームスプリッタを上下動させた
ときのレチクルの各部における干渉光を模式的に示す図
である。

【符号の説明】

１…レーザ光源、２…レーザ光、４…基板、４ａ…検査
対象面、５…検査ステージ、８…干渉計、１０…対物レ
ンズ、１１…参照面、１２…ビームスプリッタ、１３…
光検出器、１３ａ…受光素子、１５…演算処理部、１
８，１９…異物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元方向に移動する検査ステージに保
   持された基板の検査対象面に向かってレーザ光を発する
   レーザ光源と、このレーザ光源と前記基板との間の光路
   中に設けられ、対物レンズ、参照面、ビームスプリッタ
   よりなるフリンジスキャンを行う干渉計と、前記検査対
   象面および参照面においてそれぞれ反射された後、前記
   対物レンズを通過した光を受光するための複数の受光素
   子を二次元的に配置した光検出器とからなり、任意の相
   異なる二つの受光素子の出力信号の位相差と基準値とを
   比較することにより、前記検査対象面における異物の有
   無を判別するようにしたことを特徴とする異物検査装
   置。