JPS6211145A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体デバイスの製造に用いられるペリク
ルの異物検査を行うための異物検査装置に関する。

［従来の技術］ 半導体デバイスの製造においては、ウェハの露光工程が
極めて多い。このような露光工程において用いられるマ
スクは異物の付着を極端に嫌うため、ペリクルと呼ばれ
る防塵具をマスクの上面または」二下両面に取り付ける
ことが多い。

このペリクルは、正方形又は円形の枠の一面にペリクル
膜（厚さが０．８〜２μｍ程度の透明な薄膜）を張った
ものであり、枠の反対側の面には、一般に粘着テープな
どが貼られている。この粘着テープなどによりペリクル
の枠をマスクに固着し、ペリクル膜をマスクから約３〜
１０ｍ＋ｎ離間させて保持する。ここでペリクル膜面の
うち枠側の而をペリクル膜面裏面、枠と反対側の面をペ
リクル膜面表面と定義する。

このようにしてペリクルを取り付けた場合、雰囲気中の
浮遊塵埃などの異物はべりタル膜に遮られ、マスクに降
下して付着することがなくなる。

また、降ド異物がペリクル膜の表面に付着しても、ペリ
クル膜はマスク而から前記距離だけ離間しているので、
その付着異物の像は露光装置の結像面、つまりウェハ而
ではボケでしまうから、かなり大きな異物（例えば１０
μｍ径以下径異下）でもウェハ而に転写されることはな
い。

このように、ペリクルをマスクに取り付けることにより
、マスクへの異物の付着を防市し、異物の影響を除去す
ることができる。しかし、ペリクル膜の裏面に異物が付
着していると、それがマスクに落下して付着し、それが
ウェハ而に転写される虞がある。このため、ペリクル膜
の裏面に関しては、かなり小さな異物、例えば１μｍ以
−Ｌの異物の存在は許されない。

したがって、ペリクル膜の付着異物、特にペリクル膜の
裏面における異物の検査を厳重に行う必°災がある。

従来、そのようなペリクル膜の付着異物の検査は、顕微
鏡を用いたＬｌ視観察により行われていた。

［解決しようとする問題点コ しかし、そのような１１視に依存した異物検査では能ヰ
くが悪く、作業者の疲労も激しいため、人：１ｔのペリ
クルの異物検査に困難を来していた。また、前述のよう
に所定サイズ以１−の異物についてだけ検出したいわけ
であるが、その異物のサイズの判定を誤りやすく、検査
の信頼性の而でも問題があった。

［発明のＬ１的］ この発明は、そのような従来の問題点に鑑み、ペリクル
のペリクル膜について自動的に異物検査を行う異物検査
装置を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段コ この目的を解決するために、この発明にあって、ペリク
ルの裏側よりペリクル膜に対し斜め方向に光ビームを照
射し、ペリクルの裏側において、ペリクル膜からの光ビ
ームの正反射光以外の反射光を、その強さに関連した電
気信号に変換し、この電気信号のレベルに基づきペリク
ル膜の両面における異物の有無を判別するように、異物
検査装置を構成する。

［作用コ 光ビームのｊ蒸射部分に異物が存在しなければ、光ビー
ムは、ペリクル膜により正反射されるか、またはペリク
ル膜を透過するため、光電変換手段に入射する反射光は
極めてわずかであり、それを変換した電気信号のレベル
は十分に低い。

異物が存在すると、その異物により光ビームは大部分が
乱反射され、その反射光が光電変換手段に入射して充電
変換され１、その光電変換信号のレベルがＬ！１′？、
する。このレベルは、異物の大きさに比例する関係があ
るため、反射光の光電変換信号のレベルに基づき、所定
サイズ以上の異物を弁別して検出できる。

ペリクル膜の裏面に異物が存在している場合、光ビーム
は直接的にその異物に当たって乱反射され、その反射光
は直接的に光電変換手段に入射する。−・方、ペリクル
膜の表面に付着した異物に関しては、ペリクル膜を透過
した光ビームがその異物に当たり、その反射光は再びペ
リクル膜を透過してから光電変換手段に入射する。そし
て、光ビームはペリクル膜に対して斜め方向より照射さ
れるため、ペリクル膜を透過するのは光ビームの一部だ
けであり、その透過率は光ビームの照射角度によりほぼ
決まる。したがって、同一サイズの異物であっても、そ
の乱反射光の充電変換信号のレベルは、その異物がペリ
クル膜の裏面にある場合の方が表面にある場合よりも高
（なる。

しかして、照射角度を適切に選べば、例えばペリクル膜
の裏面に１μｍ径の異物がある場合と、ペリクル膜の表
面に１０μｍ径の異物のある場合とで、はぼ同一レベル
の光電変換信号を得るように透過率を設定できる。その
ようにすれば、例えば光電変換信号を特定の閾値と比較
することにより、ペリクル膜裏面の１μｍ径以１二の異
物およびペリクル膜裏面の１０μｍ径以上の異物を同一
系により検出し得る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照し説明す
る。

第１図は、この発明による異物検査装置の一部を省略し
た概略斜視図である。この図において、１０はペリタル
であり、方形の枠１２の一面にペリクル膜１４を張って
なるものである。このペリクル１０は、図示しない移動
ステージに取り付けられ、異物検査の際にはＹ方向にピ
ッチ送りされる。

この異物検査装置は、このペリクル１０のペリクル膜１
４の裏面（図中［−而）および表面（図中下面）の異物
を検出するものである。その検査において、ペリクル１
０の裏側（図中」二側）から、ペリクル膜１４に斜め方
向より光ビーム（ここではＳ偏光レーザ光ビーム）を照
射するが、１６はそのＳ偏光レーザ光ビームを発するＨ
ｅ−Ｎｅレーザ発振器である。このＳ偏光レーザ光ビー
ムは、ビームエキスパンダ１８によりビーム径を拡大さ
れた後、ガルバノミラ−２０に入射する。このガルバノ
ミラ−２０は、Ｓ偏光レーザ光ビームをＸ方向に振るた
めのものであり、高速で往復回動駆動される。

ガルバノミラ−２０により反射されたＳ偏光レーザ光ビ
ームは、ｆＯレンズ２４を経由して光路切替ミラー２６
に入射する。この光路切替ミラー２６は、図示しないソ
レノイドなどにより、実線で示す角度または鎖線２６゛
で示す角度に回動させられるものである。この光路切替
ミラー２６が実線の角度に設定された場合、ｆθレンズ
２４から入射するＳ偏光レーザ光ビームは、光路切替ミ
ラー２６により固定ミラー３０へ向けて反射される。光
路切替ミラー２６が鎖線２６°の角度に設定された場合
、Ｓ偏光レーザ光ビームは反対側の固定ミラー２８へ向
けて反射される。固定ミラー２８．３０に入射しそこで
反射されたＳ偏光レーザ光ビームは、ペリクル膜１４の
同一点にφの照射角度で入射せしめらる。この実施例に
おいては、照射角度φが約１５°ないし２０″になるよ
うに、固定ミラー２８．３０の取り付は位置や角度など
が決定されている。

ペリクル１０の裏側に、シリンドリカルレンズ３２と集
光用光ファイバ東３４が設けられている。

ペリクル膜１４からの反射光（正反射光を実質的に除外
した反射光）は、シリンドリカルレンズ３２を介して集
光用光ファイバ束３４の受光端に入射し、出力端より充
電変換素子としてのホトマルチプライヤ３６に入射せし
められる。

このホトマルチプライヤ３６の出力信号（光電変換信号
）は、第２図に示すように、増幅器４０によって増幅さ
れてから比較回路４２に入力される。この比較回路４２
は、入力された光電変換信号を、制御部４４より与えら
れた閾値と比較し、光電変換信号のレベルが閾値以上の
時に“１゛レベルの信号を出力する。この信号は計数回
路４６に入力される。この計数回路４６は、制御部４４
から一定周期のクロックパルスが供給された時に、比較
回路４２の出力信号が“１“ルベルならば、１だけカウ
ントアンプする。ｌｉｔ数回路４６のカウント値が、制
御ｆｆｉ＜４４により検査の開始の直前に設定されたプ
リセット値を越えると、オーバ信号を出力する。なお、
前記モータ２２、前記ソレノイドやＹステージの駆動用
モータなどの駆動制御は、制御部４４により行われる。

次に、この異物検査装置による異物検査動作について説
明する。

まず、ペリクル１０の後端（第１図で右端）が、シリン
ドリカルレンズ３２の直下に占位するようにＹステージ
が位置決めされる。また、光路切替ミラー２６は実線の
角度に設定される。これにより、固定ミラー３０側から
Ｓ偏光レーザ光ビームがペリクル膜１４に照射されるよ
うになる。また、計数回路４６に所望の値がプリセット
され、クロックの供給も始まる。

そして、Ｙステージが一定の速度でＹ方向に後退移動さ
せられる。このＹ方向移動の開始と同時に、ガルバノミ
ラ−２０が回動せしめられる。ガルバノミラ−２０の回
動により、そこでＳ偏光レーザ光ビームはＸ方向に振ら
れるため、Ｓ偏光レーザ光ビームのスポットは、ペリク
ル膜１４のシリンドリカルレンズ３２の直下部分をＸ方
向に移動する。すなわち、ペリクル膜１４はＳ偏光レー
ザ光ビームにより、Ｘ方向に走査される。同時にペリク
ル１０はＹ方向にピッチ送り（副走査）されるため、結
局、ペリクル膜１４はＳ偏光レーザ光ビームによりラス
ター走査されることになる。

ペリクル膜１４の走査点からの反射光が、シリンドリカ
ルレンズ３２と集光用光ファイバ東３４を介してホトマ
ルチプライヤ３６に入射し、その光量に比例したレベル
の光電変換信号がホトマルチプライヤ３６より出力され
る。この光電変換信号を増幅器４０で増幅した信号（以
下、この信号を光電変換信号と称する）は、比較回路４
２で閾値と比較される。

ここで、ペリクル膜１４の裏面に約１μｍ径以ヒの異物
が付着している場合に、光電変換信号のレベルが前記閾
値を越えるように、同閾値が選ばれている。また、ペリ
クル膜１４の表面に異物が付着している場合における光
電変換信号のレベルが、それと同程度のサイズの異物が
ペリクル膜裏面に何首している場合における光電変換信
号のレベルの約１０分の１となるように、Ｓ偏光レーザ
光ビームの照射角度φが前記のように実験的に決定され
ている。つまり、ペリクル膜１４の表面に、約１０μ！
ｎ径以−［−の異物が付着している場合に、充電変換信
号のレベルが前記閾値を越えるようになっている。

このように、ペリクル膜１４の裏面と表面について、而
毎に異なったサイズ以上の異物を同一系で検出できるの
は、ペリクル１０の四側より斜めに光ビームを照射し、
ペリクル１０の裏側において、ペリクル膜１４からの正
反射光以外の反射光を受光し、その光電変換信号のレベ
ルを調べるからである。

さて、前述のように、ペリクル膜１４の走査点において
、裏面に約１μｍ径以上の異物があるか、または表面に
約１０μｍ１以、Ｌの異物がある場合、比較回路４２の
出力信号が“１′”レベルになる。

（−して、クロックパルスの時刻に、その出力信号が“
ｌ”レベルであれば、計数回路４６がカウントアツプす
る。つまり、クロックパルスの周期で異物検出がなされ
る。

ペリクル１０のＹ方向についてのほぼ中心まで検査が進
むと、制御部４４は、光路切替ミラー２６を鎖線２６′
の角度に切り替え、固定ミラー２８側からＳ偏光レーザ
光ビームが照射されるように設定し、同様の検査を続行
する。このようにＳ偏光レーザ光ビームの照射方向を切
り替えるのは、斜め照射の関係ト、同一方向から照射し
た場合、ペリクル１０の前端部分または後端部分におい
て、ペリクル膜１４に照射不［可能な死角部分が生じる
ためである。

このような検査の実行過程で計数回路４６からオーバ信
号が送出されるか、またはべりタル１０の前端部分まで
検査が進むと、制御部４４は前記検査動作を終了させる
。ここで、計数回路４６からオーバ信号が送出された場
合、ペリクル膜１４に、前記サイズ以上の異物がプリセ
ット値以上検出され、そのペリクル１０は使用不可能で
あり、廃棄またはクリーニングする必要があるというこ
とである。

このように、この異物検査装置によれば、ペリクル膜の
両面について、曲毎に異なったサイズ以上の異物を自動
的に検出し、ペリクルの良否を能率的に判定することが
できる。しかも、人手に依存しないから、検査の信頼性
も向上する。

以−Ｌｌこの発明の−・実施例について説明したが、こ
の発明はそれだけに限定されるものではない。

例えば、前記実施例では、ペリクル膜をラスター走査す
るが、回転走査など、他の走査型式としてもよい。

前記実施例ではべりタルを裏返し状態で検査するが、ペ
リクルを表向きや横向きにして検査してもよい。

光ビームの照射角度は、前記実施例における値に限定さ
れるものではない。ただし、一般的なペリクル膜の場合
、前記照射角度は好適な場合が多い。

光電変換信号のレベル比較や、その比較結果の計数を、
ハードウェアでなくソフトウェアにより実行することも
可能である。

前記実施例では、異物個数だけに注目しているが、異物
の位置も検出し、記憶するようにしてもよい。

さらに、ペリクル膜の照射光ビームは、Ｓ偏光レーザ光
ビームに限られるものではない。

［発明の効果コ 以１ユ説明したように、この発明は、ペリクルの裏側よ
りペリクル膜に対し斜め方向に光ビームを照射し、ペリ
クルの裏側において、ペリクル膜からの光ビーｌ、の正
反射光以外の反射光を、その強さに関連した電気信号に
変換し、この電気信号のレベルに基づきペリクル膜の両
面における異物の有無を判別するものであるから、ペリ
クル膜の表裏面についての異物検査を同時に能率良くか
づ確実に行うことができ、しかも各面毎に適切なサイズ
以」−の異物について検査することができる、などの効
果を得られる。

４、図面の而ｒ１１−な１悦明 第１図はこの発明による異物検査装置の一部を省略した
概略斜視図、第２図は同異物検査装置の電気系の概略ブ
ロック図である。

１０・・・ペリクル、１２・・・枠、１４・・・ペリク
ル膜、１６・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器、２０・・・
ガルバノミラ−１２４・・・ｆＯレンズ、２６・・・切
替ミラー、２８・・・固定ミラー、３２・・・シリンド
リカルレンズ、３４・・・集光用光ファイバ東、３６・
・・ホトマルチプライヤ、４２・・・比較回路、４６・
・・計数回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）枠体にペリクル膜を張ってなるペリクルの異物検
   査を行う異物検査装置であって、前記ペリクルの裏側よ
   り前記ペリクル膜に対し斜め方向に光ビームを照射する
   手段と、前記ペリクルの裏側において、前記ペリクル膜
   からの前記光ビームの正反射光以外の反射光を受光し、
   その反射光の強さに関連した電気信号を出力する光電変
   換手段と、この電気信号のレベルに基づき前記ペリクル
   膜の両面における異物の有無を判別する手段とを具備し
   てなる異物検査装置。
2. （２）ペリクル膜に対して約１５°ないし２０°の角度
   にて光ビームが照射され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。