JPS61230048A - 異物検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、縮小投影露光装置や１：１反射形投影露光装
置を用いた露光工程において、異物付着に起因する歩留
りの低下を防止するのに最適な異物検出方法に関する。

〔発明の背景〕

例えば縮小投影露光装置では、レチクルやフｔトマスク
等の基板上に形放された回路パター　　　　・ンを縮小
してウェハ上に転写して１チツプずつ露光するため、基
板上に異物が存在するとその異物像が転写され、ウニ・
・上の全チップが不良となることがある。従って、露光
前の基板上の異物検査が露光工程の歩留りを向上する上
で不可欠である。この棟の装置として関連するものには
例えば、特開昭５７−８０５４６号、特開昭５８−７９
１４４号、特開昭５８−７９２４０号等が挙げられる。

一方、最近では、基板の表面例直接異物が付着しないよ
うに、異物付着防止用のペリクル（金属製の枠にニトロ
セーズの透明ｆ！Ｉｔ膜を貼り付けだもの）を装着して
いる。異物付着防止膜を基板に装着した後は原則として
、基板上への新しい異物の付着は防止できる。また、異
物付着防止膜と基板の表面は離間しているため、比較的
小さな異物が異物付着防止膜上に存在しても異物像はウ
ェハ上に転写されないものである。

従りて、異物付着防止膜を用いた場合の基板洗浄から露
光までの工程は以下のよ５になる。

先ず、基板を洗浄し、パターンの存在表面（パターン面
）及び非存在表面（非パターン面）にごみ等の異物があ
るか否か検査する。異物の付着がないものについては異
物付着防止膜を装着し、装着後に再度基板表面の異物を
検査する。

この種の装置として特開昭５９−８２７２７号がある。

篤１１図に特開昭５９−８２７２７号の基本構成を示す
。

この方式は基板に対して傾斜した方向よりレーザ光を照
射し、この照射方向く対して交叉角がほぼ９０度になる
方向で基板に対して上方に＃ｉ斜した方向に検出器を設
け、異物の検出を行っていた。即ち、レーザ発振器１か
ら出たレーザ光を偏光板２によって特定方向に撮動する
波を持つ偏光レーザ光３にして、基板２１に対して傾斜
６　　　　した方向から照射し基板上の異物２４０反射
光２５を検光子４．集光レンズ５．スリット６、光電変
換素子７から収る検出装置８にて検出するものである。

即ち、偏光レーザ光を異物と回路パターン（この場合、
主として基板のｘＩｙ方向に対して４５度方向に形成さ
れたもの）に照射した場合、偏光方向にそれほど乱れの
ないノくターン反射光と、あらゆる偏光方向を持つ異物
反射光に看目し、検光子４で回路パターンの反射光をカ
ットして、異物からの反射光のみを検出するものであっ
た。

しかし、高集化のため基板上の回路パターンは益々微細
化の傾向にあり、検出すべき異物も段々と微小なものに
なってきている。このため回路パターンの反射光強度と
異物の反射光強度が少差になり、パターン散乱光と異物
散乱光の区別が難しくなってきたがこの点については配
慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、基板
面と存在する異物を簡単な構成でもりて高速に、しかも
正確に検出できるようにした異物検出方法を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

即ち本発明は、基板上に形成された回路パターンからの
反射光と異物からの反射光の差異に看目し、複数の検出
器を用意して、少なくとも１個の検出器にパターンの反
射光が入るように配置し、検出器相互間の出力の差から
異物とパターンとを区別するようにしたことを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

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１図は本発明に係るペリクル膜体をフｔ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によっで
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Ｓ４に連結されたガ
ルバノミラ−２８で全反射し、レンズＳ１を経てミラー
５２に達する。その後ミラー３５１．５６１あるいは５
５ｂ、５６ｂを経て基板２１０表面上に斜方向より傾斜
角αで入射する。ガルバノミラ−２８は回転速度を一定
に振動し、レンズ３１はガルバノミラ−２８の回転角に
比例して基板２１０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１図に示す基板２１０表面上に存在する異物２４から
の反射光２５（異物からはＳ＋Ｐ、４５゜パターンから
はＰが強い。）を検出するため、レーザ光ｓＯａ、３０
ｂ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Ｐ偏光シャットフィルタ等の検光子４１ａ、４１
ｂ、　４１Ｃ，４１ｄ、集光レンズ４０ａ、　４０ｂ、
　４０ｃ、４０ｄ　、　スリット状遮光装置５９ａ、５
９ｂ、５９ｃ、５９ｄ　、光電変換素子５８ａ。

３８ｂ、５８ｃ、　５８ｄから成る検出＠＠　３７ａ、
　５７ｂ、　５７ｃ、　５７ｄ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である。検光子４
１　ａ、４１に４ＩＣ，４１ｄは異物２４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、４０ｂ、４
０ｃ。

４０ｄによりスリット状遮光装置５９ａ、５９ｂ、５９
ｃ。

！９ｄを経て光電変換素子５８ａ、５Ｂｂ、５Ｂｃ、５
８ｄ上に達する。高感度を有する光電子増倍管等の光電
変換素子５８は受光強度に比例した電気信号を発生する
。

第１図で１対の照明装置５５ａ、５６ａ及び３５ｂ。

５６ｂと検出装置５７ｍ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを設
けたのは以下の理由による。

先ず１対の検出装［５７ａ（第１検出装置）。

３７Ｃ（菖２検出ｊ！置）とも５１対の検出装置５７ｂ
（第１検出装置）　、　５７ｄ　（第２検出装置）を設
けた理由を説明する。一般に基板２１０表面には直線状
のパターンがいくつかの特定方向に形成されているが、
異物検査に当りてはパターンに関係なく異物を検出する
ことが望ましい。パターンの断面形状はほぼ台形になっ
ており、パターンエツジにレーザ光を照射した場合、あ
る特定方向に（指向性の強い）反射光が生じる。

従って、第３図に示すように、レーザ光の照射方向と検
出方向が９０度交叉している構成では基板を真上から見
てＸ軸（Ｘ方向）Ｋ対して時計方向（正側）または反時
計方向（負側）Ｋ２Ｓ度（θ＝±４５度）回転した方向
に形成したパターンからの散乱光が最も検出装置に達す
るものとなる（具体的にはθ＝４５度の場合、第１図に
おいて、レーザ元５０ａ照射の時、検出装置３７ｂ。

５７ｄ　Ｋ達し、レーザ光５０ｂ照射の時、検出装置５
７ａ、５７ｃ　Ｋ−達する。また、θ＝−４５度の場合
、レーザ光５０ａ　照射の時、検出装置　Ｓ７ｍ、５７
ｂ　ＩｆＣＲし、レーザ元Ｍｏｂ照射の時、検出装置５
７ｂ、５７ｄにそれぞれパターンの散乱光が達する）。

即ち纂２図において例えば検光子４１ｂ、４１ｄの前に
円弧状のスクリーン（半透明）５８を基板２１面上での
レーザ光５０ａの照射位＊Ｃレーザスポットと基板面と
の交点）を見込むように設け、これを矢印６４の方向よ
り見ると、パターン歌Ｌ／ｌ、６０の軌跡はスクリーン
５８上で＃Ｉ３図に示す円孤状のＦ！Ａ巌となる（　Ｂ
Ａ栂６ｔｂはパターンの形成角θの絶対値が４５度より
大きい場合、明線６１Ｃはθの絶対値が４５度より小さ
い場合を示す）。図中点線の円６２．６５は検光子４１
ｂ、４１ｄ上での検出視野を示す。レーザ光５０ａ、３
０ｂは基板２１表面に対し、水平方向に撮動する直線偏
光波（Ｓ偏光波）であるため、基板２１面上のパターン
（４５度方向）５９からの散乱光６０は主として、ある
特定方向に振動する直線偏光波となるが、検光子４１８
〜４１ｄはこの（４５度方向く形成された）パターン散
乱光６０を最もカットするように設定してあり、異物以
外からの散乱光を除くようになりている。

また、基板２１の水平面に対し傾斜角βの斜上方に設け
た検出装置５７ａ及び５７ｂの斜上方に更にｒだけ＃け
（検出装置５７ｍ及び５７ｂが見ている基板２１面上の
同位置を見込むように）検出装置５７Ｃ及び５７ｄを設
けている。逼轟なｒを選定することＫより、一対の検出
装＠Ｓ７ａ、５７ｃ　（または５７ｂ、５７ｄ　）　Ｋ
は同時に（４５度方向形成）パターン５９からの散乱光
６０が検出されないようＫなっている。このため、万一
、パターン５９からの強い（明るい）散乱光が検光子４
１ａ、４１ｃ　（または４１ｂ、４１ｄ　）を通過する
ことがあっても、光電変換素子５８ａ、５８ｃ　（また
は５８ｂ、５８ｄ　）の検出信号を比較することにより
、（４５度方向形成）パターン散乱光６０を異物２４の
散乱光２５と誤りて検出しないようになっている。即ち
、パターン５９からの散乱光は、常に一対の検出装置３
７ａ。

３７ｃ（または５７ｂ、５７ｄ　）のいずれか一方（第
１検出装置あるいは第２検出装置ｔ）にしか検出されな
いのく対し、異物２４からの散乱光２５は、検出ｉ＆置
５７ａ、５７ｃ　（または５７ｂ、５７ｄ　）の両方（
第１検出ｉ！ｊ置と第２検出装置）Ｋ同時に検出　　　
　　〜されるため、（第１．第２検出装置の）光電変換
素子間の検出信号比較により、異物とパターンの区別が
できるようになっているものである。

第４図、第５図は、レーザ光５ｏの照射方向と異物２４
０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５０ａ、　５０ｂや異
物２４０反射光２５が遮断されるのを防止する手段とし
て第４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１ａ、ｌｂを照射し、同時に異物
２４０反射光２５も異物２４の在存領域の反対側より検
出するようにしである。

すなわち、第５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Ｓａａ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、５０ｂ
の切換えはミラー３２（第１図）をモータ３３で９０度
回転させることにより行う。検出装＠５７ａおよび３７
Ｃはレーザスポット３４が基板２１０面上の人ないしＢ
の領域にある時作動させ、検出装置３７ｂおよび５７ｄ
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−
２８の回転角に同期して光電子増倍管等の光電変換素子
５８ａ、　Ｓａｃまたは５８ｂ、５８ｄ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２
１面上のレーザスポット３４の位置に同期して変化する
ようにしである。

第６図に検出回路の概略を示す。光電変換素子５Ｂａ、
５ＢＣまたは５８ｂ、５８ｄのアナログ信号は電圧増幅
器４２ａ、４２Ｃまたは４２ｂ、４２ｄを経てマルチプ
レクサ４５ａまたは４３ｂに入力する＠マルチプレクサ
４５ａおよび４５ｂは、ガルバノミラ−駆動装置４４か
ら出る回転角に比例した第７図（→に示す駆動信号５０
に同期して、第７図わ）に示すゲート信号５１を形成し
、元′＃ＩＬ変換索子５８ａ、　５８Ｃまたは５８ｂ、
　５８ｄのいずれかの信号のみを通す。第７図Ｏ）に示
すアナログ信号５２ａ、　５２ｂは、閾値回路（コンパ
レータ）　４７ａ、４７ｂにより、ガルバノミラ−１１
ＡＩＩｈ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４６ａ、　４６ｂで発生する第７図
（Ｃ）に示す可変閾値信号５５ａ　、　５５ｂと比較さ
れ、第７図ω）に示す信号５４が得られる。また乗算器
５５は光電変換素子３ａａ、５８ｃまたは３８ｂ、　５
８ｄのアナログ信号によって作動する閾値回路４７ａ。

４７ｂの出力信号を乗算する回路である。

この場合、検出信号５２ａ、　５２ｂが閾値５３ａ、　
５５ｂを越えた場合にルΦ変換器４９により検出、信号
５２ａ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−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
説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（パターン面）の異
物検出装［５０によるものであるが、基板２１の下表面
（非パターン面）の異物を検出する際には、第１図及び
第４図←）、（ｂ）に示した購底のうち、検出装ｆｔ５
７ｃと３７ｄを除いたものを基板２１の下表面（非パタ
ーン面）側に設置すれば良い。また、第６図に示した検
出回路のうち、図中の点線部６４で囲んだ部分の回路と
乗算器５５も不要となるので、閾値回路４７ａの出力信
号５４が直接、座標記憶回路４８に入力することになる
。

１／１０縮小投影式露光装置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以上を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、
本装置を露光装置ｔＫｆｅ着することにより、無光装置
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５に本発明では、基板表面上（４５度方
同）Ｋ形成されたパターンエツジからの散乱光による誤
検出をさげるため、一対の検出装［（第１検出装置及び
第２検出装置で構成）を設け、この一対の検出装置間（
第１．第２検出−直間）の検出イぎ号の出力を比Ｍ（出
力差）することにより、異物検出レベルを向上させるよ
うにした。また、基板表面に装着したペリクル膜体の枠
２２の影響をさけるため、ペリクル膜体の影響を受けず
に、基板面上を照明できる位置（α＝２２５度±１５度
）に照明装置を設け、これと直角（９０厩±１０度）に
基板の斜上方（β＝２２．５度±１５度）、（ｒ＝ｔＯ
度±５度）に第１検出装ｆｌ　（５７ａ、５７ｂ　）　
、第２検出装置（５７ｃ。

５７ｄ）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９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。

そこで本発明は、第１０図に示すスリット状遮光装置１
３９を検出装置５７ａ〜５７ｄ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−２８
と！・θレンズ３１等から構成される。）で一方向（ｙ
方向）ＶＣ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Ｋ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図に示すスリット状遮光装置を本
発明に採用したことにより、第９因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ＲＩｆＣ検光子（例えばＳ
偏光シャットフィルタ）４を付加して異物への照明光と
散乱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（微小異物の検出）が可能となる。

Ｃ発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、基板表面上のペリ
クル膜体の枠および基板上に形成されたパターンの影響
を受けずく異物からの反射光強度を有効に検出すること
ができ、しかも１〜２μｍの大きさの微小異物を信頼性
艮（検出することが可能である。

また傾斜角α、βは小さい程、偏光角度変化が有効に検
出小米るので、検出感度が同上するがペリクル膜体の粋
の影響、ミラー５５ａｊ５ｂの位置を外側にすると装置
が大きくなる等の理由からα、β共に角度２２．５度±
１５度、ｒ＝１０度±５度が最適である。更に検出装置
Ｓ７ａ〜５７ｄの元軸（スリットの中心）を第５図の■
、＠の点（レチクル移動時処は線Ｘ、Ｘ、）に向けると
、検出感度の均一性を同上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はパタ
ーンの散乱光状態を調べるための構成図、第５図はパタ
ーン散乱光と検出領域の関係を示す図、第４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５図は基板上の検査領域の関係を示す図、
第６図は本発明の電気回路を示す図、第７図は第６図で
得られる信号波形を示す図、８ｇ８図は基板の上・下面
を検査する装置の構成を示す図、第９図はペリクル枠の
影響を示す図、Ｍ２Ｏ図（至）は検出装置にスリット遮
光装置を備え付けた場合を示した図、第１０図８）は第
１０図ＱのＡ’矢視図を示す図、第１１図は従来技術を
説明するための因である。 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
撮器、２９・・・偏光素子、５１−／−θＬ／ンズ、５
Ｂ、Ｓ９ａ、５９ｂ、　５９Ｃ，５９ｄ　・・・光電変
換素子、５９，５９ａ、５９ｂ、５９ｃ。 ５９ｄ−２リツト状遮光装置、４０，４０ａ、４０ｂ、
４０ｃ。 ４０ｄ−・・集光レンズ、４１．４１ａ、４１ｂ、４１
ｃ、４１ｄ　−・・猷装置、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、
４２ｄ−・・電圧増幅器、４５ａ、４５ｂ・・・マルチ
プレクサ、４４・・・ガルバノミラ−自装置、４５・・
・テーブル駆動装置、５５・・・乗算器、５８・・・ス
クリーン、６１・・・パターン散乱光による明疎 第　２　図 第３図 ｖＪ　　苓　図 第　５　図 第６図 ＜ｅ）５４ 第　ｑ　図 第　ｔｏ　　図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板表面に対して傾斜した方向からレーザ光を照射
   し、レーザ光を照射方向に対して交叉がほぼ９０度にな
   る方向に直線状に走査して基板上の異物から反射したレ
   ーザ光をほぼ上記走査方向でもつて基板表面に対して傾
   斜した方向から検出する手段において、主検出器と副検
   出器を設け、主検出器の出力と副検出器の出力を比較し
   、同出力か否かを判定することによつて異物とパターン
   を区別して検出を行うことを特徴とする異物検出方法。