JPS61260632A - 異物検査装置 - 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、微小なゴミ等の異物を検出する装置に係り、
ペリクル装着状態のレティクル及びマスクあるいはペリ
クル単体の異物付着状態の検出に好適な異物検査装置に
関する。

〔発明の背景〕

従来の装置は、特開昭５９−８２７２７号に記載のよう
にペリクル装着状態で基板上の異物を検出する有効な方
法を提供している。しかし、レティクルあるいはフォト
マスクを用いる露光においては、基板に付着した異物で
もクロムパターン上の異物（パターン幅よりも小さい異
物）は、ウェハ上に転写されないため露光上有害ではな
く、さらに縮ｔＪｓ投影露光においては転写ボケの効果
があるため、パターン面に付着した異物と比較し、ガラ
ス面側の微小異物は転写しにくいということもあり、単
に異物有無の検出だけではなく、異物が前述したどの位
置に付着しているかを示すいわゆる付着状態の検出も必
要であるが、従来の装置は、この点の配慮がなされてい
なかった。

もう１つの従来装置は、特開昭５８−６２５４４号に記
載のように、表あるいは裏のいずれか一方からレーザビ
ームを基板上に照射し、表側と裏側とで散乱光を光電検
出し、その信号の差異に基づいて異物検査を行い、異物
が表と裏のどちらに付着しているかあるいは、パターン
上に付着しているかなどの異物付着状態の検出が出来る
様に工夫されているが、この方法では、ビーム照射側か
ら見て裏側に設けられた光電検出器に、表側で得られる
信号と比較出来る十分な強度の信号が得られることが条
件となる。しかし、レティクルあるいはフオトマスクへ
の異物付着防止対策として普及しつつあるペリクル装着
状態（透明なうす膜、例えば０．８〜２　μｍ厚さのニ
トロセルロース膜を基板上の約５〜１０ｍｍの高さに装
着する。）では、裏側への散乱光はペリクル膜で減衰し
く実験によれば、ペリクル膜で散乱光強度は１／３〜１
１５に減衰する。）、十分な強度の検出信号が得られな
い場合があること、さらに単に一方の面に照射し面に付
着した異物は検出できず、また裏面の微小異物は検出で
きない場合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ペリクル膜を装着した状態のレティク
ル又はフォトマスクなど基板状の検査対象およびペリク
ル膜に付着した異物の付着状態を検査可能な異物検査装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、ペリクル装着状
態で斜め方向から基板の上面および下面にビームを走査
し、基板の上面および下面に付着した異物で散乱された
光を検出すると共に、異物の検出位置を記憶しておき、
上面走査と下面走査でそれぞれの記憶された異物位置に
おける検出信号レベルを比較し、その結果から、異物付
着状態すなわち、パターン面側のパターン上に付着した
異物か、同面側のガラス面に付着した異物か、あるいは
、ガラス面側のパターン上に付着した異物か、同面側の
ガラス面に付着した異物かを区別して検出することを特
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説明する。

具体的な実施例の説明の前に、本発明の特徴を明らかに
するため１本発明の基本を第１図〜第２図をもとに説明
する。

第１図は、ペリクルを装着した状態のレチクルあるいは
フォトマスク等の基板上の異物を検出する状態を示す説
明図である。図は、レチクル等の基板３の上面、下面に
ペリクル（透明なうす膜）４が金属性の枠５と一体で接
着されている状態を示し、枠５を断面した図である。ペ
リクル４は基板上の回路パターン３ａ、３ｂ等をウェハ
上に露光する場合を考慮し、０．８　　μｍまたは２μ
ｍ前後のニトロセルロース膜が用いられており、基板３
の表面から数ｌ１１１〜１０ｍｍ前後離して装着される
。

ペリクル４を用いる目的の一つは、基板３の表面にゴミ
などの異物付着の防止にあるが、ペリクル′４を装着す
る前に行う洗浄の不適、あるいは、洗浄からペリクル４
装着までの持運び中の異物付着、さらに、ペリクル４の
内側に付着していた異物の落下などがあり、基板３への
異物付着の問題は以前として残っている。基板３表面へ
の異物付着の実体は様々であるが、投影露光と異物検査
を関連づけて整理すると図に示すＡ、Ｂ、Ｃの３つのケ
ースで考えれば良いことになる。すなわち、投影露光で
は基板３に描画された回路パターン例えば３ａ、３ｂを
ウェハ上に等倍あるいは縮小投影することを目的として
おり、回路パターンはクロムを主にして構成されている
。したがって、回路パターン３ａの上に付着している異
物で３８の幅よりも小さいもの、あるいは、基板３の下
面側で回路パターン３ｂの裏面に付着している異物で３
ｂの幅よりも小さいものは、回路パターン３ａ。

３ｂの影になリウエハ上へは転写されないため、このよ
うな異物は投影露光上無害である。露光上問題となる異
物は、回路パターン例えば３ａ＋３ｂのない個所に付着
した異物Ｂであり、これはあるサイズ以−ヒになるとウ
ェハ上に転写し不良品を作る原因となる。前記説明で明
らかなように、異物Ａ、Ｃが回路パターン３ａ、３ｂの
幅よりも大きい場合は当然露光上問題となるが、異物Ａ
。

Ｃのケースを検出する方式で検出可能のため省略しであ
る。

以上の説明のように、異物検査においては上記３つの異
物付着ケースを区別して検査する必要がある。すなわち
、異物Ａでは、基板３の上面の（一般にクロムパターン
面と云う。）回路パターン上に付着していること、異物
Ｂでは、基板３の上面に付着していること、異物Ｃでは
、基板３の下面の（一般にガラス面と云う。）回路パタ
ーンの影になっていることをそれぞれ識別するいわゆる
。異物付着状態の検査を必要とする。

次に上記技術を提供する本発明の基本となる検出方法を
説明する。

レーザビーム１を基板３に対し斜め方向から基−板３の
上面に照射し、横方向（例えば図では左かれるようにな
っているので、走査中に異物Ａの付着個所に照射される
と、異物の表面形状がランダムなために例えばｌａ、ｌ
ｂに示す如くランダムな方向に散乱光が発生し、その１
部の散乱光１ａがペリクル４を透過し、光電素子６で受
光される。

このとき異物Ａから散乱光の１部は、基板３の下面方向
にも散乱されるが、回路パターン３ａで反射され下面側
には照射されない。

レーザビーム１が異物Ｂの付着個所に照射されると、前
記と同様に異物のサイズに応じた散乱光が発生し、その
１部の散乱光ＩＣが光電素子６で受光される。このとき
前記と同様に基板３の下面側にも基板３を透過した散乱
光１ｄ’　が散乱され、光電素子７で受光される。

レーザビーム１が回路パターン３ｂの個所に照射される
とビーム１の入射角度とパターンの角度に相応し指向性
のある散乱光、例えば１ｅが発生し異物との識別が必要
となるが、これは特開昭５９−８２７２７の従来技術で
解決可能で本発明上問題とならない。

次にレーザビーム１を基板３の下面側に切換え、前記と
同様に基板３の下面を走査する。レーザビーム２が異物
Ａの付着している個所１こ照射されると、回路パターン
３ａで散乱光２ａとなり、異物Ａからの散乱光は得られ
ない。尚散乱光２ａは前記回路パターン３ｂの場合と同
様に検出されない様に構成されている。

レーザビーム２が異物Ｂの付着している個所に照射され
ると、基板３を透過し散乱光２ｂ、２ｂ’が発生し光電
素子６，７で受光される。

レーザビーム２が異物Ｃの付着している個所に照射され
ると、前記異物Ａ、Ｂの場合と同様に散乱光が発生し、
その一部の散乱光２Ｃが光電素子７で受光される。

以上説明したレーザビーム１及び２の走査状態における
光電素子６，７の出力をモニターすると第２図（ａ　）
（ｂ　）（ｃ　）（ｄ　）のような信号がそれぞれ得ら
れる。ここで（ａ）、（ｂ）は、基板３の上面にル−ザ
ビーム１を走査したときの光電素子６，７〕ユ信号を示
し、（ａ）が光電素子６の信号、（ｂ）が光電素子７の
信号を示す。（ｃ）、（ｄ）は、レーザビーム２を走査
したときの光電素子６，７の信号を示しており、（Ｑ）
が６の光電素子、（ｄ）が７の光電素子の信号を示して
いる。ここで図の縦軸は光電素子６，７の受光する散乱
光の強さに比例した量を表わし、異物Ａ、Ｂ、Ｃに対応
した信号をそれぞれＳａ、Ｓｂ、Ｓｃで表わすものとす
る。

また横軸は基板３上のレーザビーム１，２の走査位置を
表わし、異物Ａ、Ｂ、Ｃに対応した位置をそれぞれＰａ
、Ｐｂ、Ｐｃで表わすものとする。

異物Ａによる散乱光では第２図（ａ）に示す信号波形Ｓ
ａが得られる。しかしくｂ）、（ｃ）、（ｄ）では信号
が検出されないから異物は基板３の上側の面（光電素子
６の側）の回路パターン３ａ上に付着していると判断で
きる。異物Ｂによる散乱光では第２図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に示す信号波形ｓｂが得られ、その信号
レベルはそれぞれｓｂｌ。

ｓｂ、、ｓｂ、、ｓｂ４で表わす如くとなりＳｂ１の上
面を走査していること、信号レベルがＳｂ１＞ｓｂ、＞
ｓｂ、＞ｓｂ４かまたはｓｂ□＞ｓｂ。

かを判定すれば異物は基板３の上側の面の回路パターン
のないところに付着していると判断できる。

また異物Ｂが基板３の下側の面に付着している場合は上
記説明でも明らかな如く、レーザビーム２の走査でＳｂ
４の信号レベルがもつとも大きくなるから上記と同様に
それぞれ４つの信号かまたは２つの信号を比較判定する
ことにより付着状態の判断が可能である。尚、異物Ｂの
形状、種類によってはｌｄ’　、２ｂ’の散乱光強度よ
りも２ｂの方が大きい場合も考えられるが、その場合も
一上記４つの信号の２つ以上を比較判定することにより
異物Ｂの付着状態を判断することができる。異物Ｃによ
る散乱光では第２図（ｃ）に示す信号波形Ｓｃが得られ
る。しかしくａ）、（ｂ）、（ｄ）では信号が検出され
ないから異物は基板３下面の回路パターン３ｂの裏側に
付着していると判断できる。

次に本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する。

第３図は異物検査装置の検出光学系の実施例を示す斜視
図である。

第３図において基板３の上面（図の表面）を走査するレ
ーザビームはＩＡおよびＩＡ’の方向から照射する様に
通常の光学手段を用い切換えられ、基板３のＸ方向手前
半分をＩＡ’が向側半分をＩＡが分担し、ＩＢ〜ＩＣあ
るいはＩＢ’〜ＩＣ′の角度でビームを振り、基板３上
のＹ、線上を走査する。また基板３の下面（図の裏面）
については、レーザビームを下面側に切換え、２Ａ〜２
Ｃおよび２Ａ’〜２Ｇ’　に示す如く、上記の上面側と
同様に下面を走査する。Ｘ方向のビーム走査は基板３を
Ｘ方向に移動しくこれは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能な
ステージで行われるが本発明範囲外のため省略しである
。）行う。異物からの散乱光を受光する光電素子は、レ
ーザビームの走査線Ｙ１軸上に上面側６ａ、６ｂ、下面
側７ａ、７ｂの４個が配置されており、それぞれｌａ、
ｌａ’。

−２ａ、２ａ’方向に散乱された散乱光を受光する。

Ｌ〜７第４図は第３図のＹ軸方向に基板３およびペリク
ル４、枠５を判断し、レーザビームＩＡ方向から見た光
電素子の配置を示す図である。光電素子６ａ、６ｂおよ
び７ａ、７ｂはペリクル枠５に影響されずに、枠内の検
査エリアを広くとるため、左右半分ずつを２個の光電素
子６ａ、６ｂ　（下面側は７ａ、７ｂ）で分担して１ａ
およびｌａ’（下面側は２ａ、２ａ’　）の散乱光を受
光するため集光レンズ等通常の光学手段が光電素子と共
に配置されている。

第５図は装置の本発明に係る検出回路の主要な構成を示
すブロック図である。光電素子６ａ。

６ｂ、７ａ、７ｂのアナログ信号は電圧増巾器８ａ、８
ｂ、９ａ、９ｂを経てマルチプレクサ１０．１１に入力
する。マルチプレクサ１０゜１１はガルバノミラ−駆動
装置１７から発するゲート信号で動作し、マルチプレク
サ１０では８ａあるいは８ｂのいずれか、マルチプレク
サ１１では９ａあるいは９ｂのいずれかの信号のみを通
し、Ａ／Ｄ変換器２３．２４を経て記憶装置２５に入力
する。

一方、レーザビーム（図示せず）を基板上のＹ軸方向に
走査するため、ガルバノミラ−駆動装置１７でガルバノ
ミラ−１２を駆動する。この駆動信号は位置演算器２１
でＹ軸位置に演算され、Ａ／Ｄ変換器２２を経て記憶装
置２５に入力される。

ここでレーザビームの走査を第３図で説明した如く、基
板上Ｘ軸方向の半分ずつで切換えるため（例えば第３図
のＩＡ力方向らＩＡ’方向への切換え）、ガルバノミラ
−駆動装置１７はステージ位置制御装置１８のＸ軸位置
信号を受けて切換えの制御も行う。

基板の位置はステージ（図示せず）の位置で決まるよう
に構成しており、ステージの位置はステージ位置制御装
置１８で制御されるＸ軸駆動装置１５と、２軸駆動装置
１６で位置決めされる。Ｘ軸とＹ軸の位置は位置検出器
１３と１４で検出さ−れる。Ｘ軸の位置検出信号は位置
演算器１９で位−Ｌ置信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器２
ｏを経て記憶装置２５に入力される。位置検出器１４は
Ｙ軸の位置制御を行うためのもので、レーザビームの焦
点を基板の上面及び下面に正確に合せることができる。

さらにレーザビームが基板の上面を走査しているか、あ
るいは下面を走査しているかを検知するため、ビーム切
換制御回路２６の信号を記憶装置２５に入力する。

以上の様に構成した実施例の動作を次に説明する。

今レーザビームが第３図ＩＡ方向から照射し、第４図の
右側部分を走査しているものとすると、まずビーム切換
制御回路２６から記憶装置２５に基板の上面側を走査し
ている信号が入力される。

ここで、基板のパターン面が上面か下面かは既知であり
、装置のイニシャル設定条件であらかじめ設定され記憶
装置２５に入力されている。したがって上記信号が入力
されると、記憶装置２５で走査中の面がパターン面かガ
ラス面か判定できる。

）散たされた散乱光２°を受光する光電素子７°の、檜
蒋を通す様に、レーザ走査と同期しガルバノミニノ ラー駆動装置から発するゲート信号で、マルチプレクサ
１０．１１を動作させる。それぞれの散乱光１ａ、２ａ
に基づく信号は、前記第２図で説明した異物付着状態の
情報も含め、異物に応じた強度の信号として記憶装置２
５に入力される。記憶装置２５はこの異物信号と同期し
て前記構成で説明したレーザ走査位置すなわちＸ軸及び
Ｙ軸の信号を記憶しており、上記異物信号の上面と下面
の位置合せができ、第２図に示す如き同一異物からの走
査面をパラメータとした信号の比較が可能となる。

第４図右側部分の走査が終了すると次に左側部分の走査
に移り、第４図１ａ′、２ａ′の散乱光を受光する様に
マルチプレクサ１０．１１を切換え光電素子６ｂ、７ｂ
の信号を通す。

上面側の走査を終了すると次にレーザビームを下面側す
なわち第３図の２Ａあるいは２Ａ’方向からの走査に切
換え、上記上面側と同様の動作でると、記憶装置２５に
は同一の異物に対して、上面走査で２種類、下面走査で
２種類の合計４種類の信号と、これと同期して異物付着
位置と付着面の情報が入力されていることになり、異物
信号を第２図の例に示す如き結果に整理することができ
る。この結果から前記発明の基本説明で述べた如くそれ
ぞれの信号レベルを上記付着面情報とともに比較すると
、目的とする異物付着状態すなわちパターン面に付着し
ているか、あるいはガラス面に付着しているか、さらに
クロムパターン上か、あるいはクロムパターンの裏面に
付着しているかの結果を得ることができる。

ここで異物付着状態の検知のため同一の異物に対し２つ
の光電素子からなる４種類の信号を用いる理由は、本発
明の目的がペリクル装着状態でのレティクルあるいはマ
スクなどの基板に付着した異物の検知にあることから、
ペリクル枠の影響を受けずに基板の広い範囲にわたり異
物検査を行い、異物付着状態を検知するためである。

本発明に係るもう一つの基本的実施例を第６図および第
７図により説明する。第６図はペリクルに付着した異物
の付着状態を検出する原理図で、第７図は検出信号の状
態を示す説明図である。ペリクル４は枠５に接着固定さ
れた状態で市販されており、異物付着のケースはペリク
ル４の上面側に付着している異物Ａと下面側に付着して
いる異物Ｂに大別することができる。ここで異物Ａのよ
うにペリクル４の上面に付着した異物は、前記説明の如
く露光での転写ボケの効果があることから基板上で問題
となる異物よりもはるかに大きな異物（例えば３０μｍ
以上）しかウェハ上に転写せず小さな異物は無害である
。しかし異物Ｂのように下面側に付着した小さな異物は
そのまま下面に止まっていれば上面側異物と同様に無害
であるが、ペリクルを基板に装着した後この異物が基板
上に落下する場合があり露光上問題となっている。した
がってペリクル４に付着した異物についても前記例と同
様に付着状態の検知が必要となる。すなわち上面側の異
物Ａは基板上に落下するケースがないため比較的大きな
異物の有無を検知すれば良く、下面側の異物Ｂについて
は基板上の落下も考慮し微小異物から検知する必要があ
る。そこでペリクル４の上面側及び下面側に前記実施例
と同様の方法でレーザビーム１及び２を走査するものと
し、今レーザビーム１を走査すると、異物Ａから上面側
の光電素子６の散乱光１ａが受光され第７図（ａ）に示
すＳａの信号が発生する。同時に下面側の光電素子６に
はペリクル４で減衰した散乱光１ｃが受光され第７図（
ｂ）に示すＳａ’の信号が発生する。異物Ｂからはペリ
クル４を透過したレーザ光で発生する散乱光１ａがペリ
クル４を再び透過し、光電素子６で検出され第７図（ａ
）に示す信号が発生する。同時に下面側の光電素子７に
も散乱光１ｅが受光され、第７図（ｂ）に示すＳｂ２の
信号が発生する。次にレーザ光を下面側に切換えレーザ
ビーム２を走査すると、異物Ａから下面側及び上面側に
散乱光２ａ及び２ｂが発生し、光電素子７及び６に受光
され第７図（ｄ）に示すＳ　ａ”と（ｃ）に示すＳａ″
′の信号が発生する。異物Ｂからは散乱光２ｃ及び２ｄ
が発生し、光電素子７及び６に受光され第７図（ｄ）に
示すｓｂｗと（ｃ）に示すＳｂ２の信号が発生する。こ
こで第７図のＰａ、Ｐｂは異物Ａ、Ｂのそれぞれの位置
に対応し、縦軸、横軸は第２図と同様であるものとする
。

以上の説明で明らかな様に第７図に示す信号がそれぞれ
得られるから、これをもとに前記実施例と同様の手段で
、レーザ走査面と走査位置を考慮し信号を比較すると異
物サイズと共に付着面の判定ができるので、付着面に応
じて問題となる異物有無の判定が容易に可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ペリクルを装着した基板上及びペリク
ル単体の異物検査が可能となり、異物の有無とそのサイ
ズのみならず、その付着状態すなわち基板上にあっては
その異物がパターン面のパターン上にあるか、あるいは
ガラス面にあるかまたはガラス面のパターン裏面にある
かの判定が自動的に行われるので、従来装置にあった付
着状態ｆ　Ａ　＆　＃’ｔ　’ｔ’Ｊ定７゛不要８なり
・判定０正確２２自動化、省人化につながり、さらに検
査時間の短縮が図れるため、半導体製造プロセスのスル
ープット向上と無塵化に貢献すること大である。

さらに従来のペリクル単体で異物検査を行える装置がな
かったため、もっばら人間の目に頼っており異物の正確
な検査と付着状態の判定が不可能であったが、本発明に
よれば、ペリクル単体の検査も可能となり、異物の有無
のみならず検出異物がペリクルの上面に付着しているか
、下面に付着しているかの判定がそのサイズとともに検
知でき、露光上真に問題となる異物をプロセスの条件に
合せて上面と下面側々に分けて判定することができるの
で、前記同様大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異物検査装置の検出原理の説明図、第
２図は第１図による検出信号を示す図、第３図はレーザ
光の走査状態を示す図、第４図は光電素子の配置図、第
５図は本発明の一実施例の基本構成を示す図、第６図は
本発明のもう一つの実施例のペリクル単体での検出原理
の説明図、第７図は第６図による検出信号を示す図であ
る。 ３・・・基板、４・・・ペリクル膜、６，７・・・光電
素子、８　ａ　、　８　ｂ　、　９　ａ　、　９　ｂ−
電圧増巾器、１０゜１１・・・マルチプレクサ、１２・
・・ガルバノミラ−１１３，１４・・・位置検出器、１
５・・・Ｘ軸駆動装置、１６・・・２軸駆動装置、１７
・・・ガルバノミラ−駆動装置、１８・・・ステージ位
置制御装置、１９．２１・・・位置演算器、２０，２２
，２３．２４・・・Ａ／Ｄ変換器、２５・・・記憶装置
、２６・・・ビーム切換制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、枠にペリクル膜を形成した異物付着防止手段を基板
   に装着した状態で、ペリクル膜を透過して基板上に光ビ
   ームを走査し、基板上に付着した異物からの散乱光に基
   づいて異物の有無を検査する装置において、基板の上面
   及び下面に斜め方向から光ビームを切換えて走査する光
   ビーム走査手段と、照射方向に対して予め定められた方
   向に配置され、該基板面に付着した異物からの散乱光を
   基板及びペリクル膜を通して受光すべく配置した上下各
   々１個ずつが１対となる４個の光電検出手段と、前記光
   ビームの基板上の走査位置検出手段と、前記それぞれの
   光電検出手段で検出された異物信号と、これと同期して
   前記光ビーム走査位置から異物検出位置を記憶する手段
   とからなり、一方の面の走査過程における上下両面で１
   対となる２個ずつの光電検出手段からのそれぞれの検出
   信号とこれと同期した検出位置信号、及び他方の面の走
   査過程における前記２個ずつの光電検出手段からのそれ
   ぞれの検出信号とこれと同期した検出位置信号を得、同
   一検出位置における該光電検出手段からの４つの検出信
   号を比較し、異物付着状態の判定をすることを特徴とす
   る異物検査装置。 ２、被検査対象物が枠にペリクル膜を形成した状態のペ
   リクル膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の異物検査装置。