JPS62188945A - 表面状態測定装置 - 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】 １４Ｆの廻１■分〒す） 本発明は表面状態測定装置に関し、特に半導体製造装置
で使用される回路パターンが形成されているレチクルや
フォトマスク等の基板上に回路パターン以外の異物、例
えば不透過性のゴミ等を検出する際に好適な表面状態測
定装置に関するものである。

（従来の技術） 一般にＩＣ製造工程においてはレチクル又はフォトマス
ク等の基板上に形成されている露光用の回路パターンを
半導体焼付は装置（ステッパー又はマスクアライナ−）
によりレジストが塗布されたウェハ面上に転写して製造
している。

この際、基板面上にゴミ等の異物が存在すると転写する
際、異物も同時に転写されてしまいＩＣ製造の歩留りを
低下させる原因となってくる。

特にレチクルを使用し、ステップアンドリピート方法に
より繰り返してウェハ面上に回路パターンを焼付ける場
合、レチクル面上の１個の異物かウェハ全面に焼付けら
れてしまいＩＣ製造の歩留りを大きく低下させる原因と
なってくる。

その為、ＩＣ製造過程においては基板上の異物の存在を
検出するのが不可欠となっており、従来より村々の検査
方法が提案されている。例えば第２図は異物か等方向に
光を散乱する性質を利用する方法の一例である。同図に
おいては、走査用ミラー１１とレンズ１２を介してレー
ザーｌＯからの光束をハーフミラ−１３により２つに分
け、２つのミラー１４．４５により各々基板１５の表面
と裏面に入射させ、走査用ミラー１１を回転若しくは振
動させて基板１５上を走査している。そして基板１５か
らの直接の反射光及び透過光の光路から離れた位置に複
数の受光部１６．１７．１８を設け、これら複数の受光
部＋６．１７．１８からの出力信号を用いて基板１５上
の異物の存在を検出している。

即ち回路パターンからの回折光は方向性が強い為、各受
光部からの出力値は異なるが異物に光束が入射すると入
射光束は等方向に散乱される為、複数の受光部からの出
力値が各々等しくなってくる。従ってこのときの出力値
を比較することにより異物の存在を検出している。

又第３図は放物か入射光束の偏光特性を乱す性質を利用
する方法の一例である。同図において偏光子１９、走査
用ミラー１１そしてレンズ１２を介しノてレーザーｌＯ
からの光束を所定の偏光状悪の光束とｌノハーフミラー
１３により２つに分け、２つのミラー１４．４−５によ
り各々基板１５の表面と裏面に入射させて走査用ミラー
＋１により基板１５−Ｅを走査している。そして基板１
５からの直接の反射光及び透過光の光路から離れた位置
に各々検光子２０．２１を前。

方に配置した２つの受光部２１．２３を設けている。

そして回路パターンからの回折光と異物からの散乱光と
の偏光比率の違いから生ずる受光量の差を２つの受光部
２１．２３より検出し、これにより基板１５上の回路パ
ターンと異物とを弁別している。

しかしながら第２図、第３図に示す検出方法はいずれも
受光部には入射光束の直接の反射光及び透過光は入射し
ないが回路パターンからの各次数の回折光の一部が入射
してしまう。この為、回路パターンからの回折光と異物
からの散乱光の双方の出力差をとる場合、異物の反射率
や形状等が異ってくると双方の出力差が変動し異物の検
出率か低下してくる欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は基板上に存在しているゴミ等どのような状態の
異物であっても回路パターンと高い粒度で分離検出する
ことのできる高い分離検出率を有した表面状態測定装置
の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） パターンが形成されている基板に対して投光手段により
詠基板に対し光束を入射し該基板を走査し、受光手段に
より前記基板からの散乱光束を受光し、該受光手段から
の出力信号を利用して前記基板の表面状態を測定する際
、前記受光手段の集光部を該集光部の光軸の前記基板面
上への投影像が前記基板上の主パターンより生じる回折
光の方向と一致しないようにすらして配置したことであ
る。

この他、本発明の特徴は実施例において記載されている
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。同
図において光源であるレーザー１からの光束をポリゴン
ミラー２により一方向へ反射さ、せ、例えばｆ−θレン
ズを存する投光部４によりレチクル等の被測定物である
基板５上の回路パターンが形成されている点０に集光し
ている。

ポリゴンミラー２と投光部４は投光手段の一部を構成し
ている。そしてポリゴンミラー２を回転させ基板５上を
点Ｂ１から点Ｂ２方向に走査すると共に、基板５を矢印
Ｓ１若しくは矢印Ｓ２方向に移動させることにより基板
５上の全面を走査している。

そして基板５の上方に集光部６を設け、基板５上の異物
からの散乱光束を集光し、ミラー７を介して点Ｐ６°に
集光し、その後レンズ８により受光面９に導光している
。

集光部６とミラー７そしてレンズ８は受光手段の一部を
構成している。レンズ８の光軸８．の延βＬ小）ニーク
レハ六大７　し１１−釦ちトの春占Ｏとを結ぶ線は集光
部６の光軸であり、叉点０とポリゴンミラー２の反射点
Ｐ。を結ぶ線は投光部５の光軸である。

本実施例における点Ｐ６はポリゴンミラー２の回転に伴
って、その反射点Ｐ６から発散した光束か基板５上の異
物で散乱し、集光部６により集光する位置である。

本実施例ではポリゴンミラー２の回転によって基板５面
上を光束で走査する際、一方向の走査によって形成され
る点Ｂ１と点Ｂ２を結ぶ交線ｌが基板５に形成されてい
る主パターンから生じる回折光の方向と一致しないよう
に角度βだけずらしている。

そして集光部６を該集光部６の光軸の基板５への投影像
が基板５上の主パターンから生じる回折光の方向と一致
しないように角度βだけずらして配置している。

即ち本実施例では集光部６を入射光束による基板上の交
線ｌと対応する集光用の交線ｌ′が交線１と略一致する
ようにして基板上の異物から生じる散乱光束を効率良く
受光面９に導光している。

−尚、集光用の交線ｌ”は交線ｌと厳密に一致していな
くても異物からの散乱光束が集光可能な範囲内で光線１
と一致していれば良い。又、集光部６を該集光部６の光
軸の基板５上への投影像が基板５の主パターンによる回
折光の生じる方向とずらして配置さえすれば投光部４に
よる基板５上の交線ｌが基板５上の主パターンによる回
折光の生じる方向と一致するように配置しても良い。

第４図は第１図の実施例における入射光束と基板５上の
回路パターンから生じる回折光の説明図である。今、基
板上の回路パターン面が模式的に描いた球体Ｓの赤道面
に一致しているとする。現在使用されている半導体回路
パターンの基板上の回路パターンの形状は殆どが例えば
Ｔ、、Ｔ２で示すその縦横方向で互いに直交しているパ
ターンで構成されている。今、基板上のパターンＴ１及
びパターンＴ２に対し基板５の垂直方向の矢印Ｉで示す
方向から光束を入射させる。そうすると基板５からの直
接の反射光は入射方向に戻ってくる。このときの反射光
の球体Ｓとの交点をＰｏとすると、点Ｐ′を中心にして
各々のパターンＴ、、Ｔ２と直交する方向に各次数の回
折像が形成する。回路パターンが孤立線の場合はその回
折像Ｑは第５図（Ａ）に示す如く、パターンＴと直交す
る方向に連続的に現われる。又、回路パターンがメモリ
ーのような繰り返しパターンの場合はその回折像Ｑは第
５図（Ｂ）に示す如く離散的に現われる。

いずれも場合でも直接の反射光束の点Ｐ°から遠ざかる
程、回路パターンからの回折像の強度は弱くなる。即ち
点Ｐ°から各回折光の生じる方向である点Ａ’　、Ｐ’
　、Ａより成る平面Ａ’　Ｐ’　Ａと点ｃ’　、ｐ’　
、ｃより成る平面ｃ’　ｐ’　ｃの平面内において、遠
ざかるに従い回折光の強度はかなり弱くなってくる。

これに対して異物の散乱光は等方向に生じる。

そこで本実施例では受光手段の集光部の光軸が直接の反
射光の光路からなるべく遠くで、かつ基板た例えば点Ｐ
。近傍位置に集光部の光軸かくるように配置することに
より回路パターンからの回折光の影響をなるべく少なく
して基板５上の異物からの散乱光のみを主に受光するよ
うにしてい、る。

即ち集光部の光軸が第１図に示すように基板５に対して
角度αとなり、かつ集光部の光軸の基板６上への投影像
が基板５の主パターンによる回折光の生じる方向である
、例えば基板５の縦横方向となす角と平行若しくは直交
方向より角度βだけずれるようにしている。

第５図（Ｃ）は回折光の生じる方向と受光手段の集光部
の光軸方向との説明図である。同図において矢印５１は
集光部の光軸の基板５面上への投影像の方向、矢印５２
．５３は各々基板上の主パターンＴ、、Ｔ２により生じ
る回折光の方向である。

同図に示すように本実施例ては集光部の配置を特定する
ことにより回折光の影響をなくし、異物からの散乱光束
のみを集光するようにしている。

これにより回路パターンに対する異物の分離検出率を高
めている。

尚本実施例において投光部による基板面上への光束の入
射方向としては垂直入射に限らず、との方向から入射さ
せても良い。

本実施例において更に、分離検出率を高めるには点Ｐ°
と点Ｐ。の中心Ｏに対して張る角δが大きい程、例えば
６０°くδ＜１８０°の範囲に設定するのが好ましい。

又、本実施例において集光部の光軸が投光部の光軸に対
して±４５度以内となるように各要素を配置するのが回
路パターンに対する異物の分離検出率を効果的に高める
ことが出来るので好ましい。

実際の基板上の回路パターンには基板の縦横方向に対し
て３０度、４５度そして６０度方向のパターンも存在す
る場合がある。このような基板に対しても本発明の効果
を十分発揮させる為には、集光部の光軸の基板面上への
投影像と基板の縦横方向とのなす角が平行若しくは直交
方向より１５度±５度の範囲内に設定するのか良い。

尚、本実施例において基板に対する投光部の光軸と集光
部の光軸か光束の入射面内の法線に対して同一方向及び
法線に対して左右に分けて配置しても同様に本発明の目
的を達成することができる。

尚、第１図に示す実施例においてレンズ８の光学的作用
としてはポリゴンミラー２の反射点Ｐｃと共役な点Ｐ６
°を受光面９上に結像させるものでも良く、又基板５と
受光面９を共役関係とし、点Ｐ６から発した光束を平行
光束として受光面９に導光させるものでも良い。

（発明の効果） 本発明によれば基板上の回路パターンから生じる回折光
を空間配置的に避けて基板上に存在している異物からの
散乱光束だけを選択的に受光することができる為、回路
パターンに対する異物の分離検出率の高い表面状態測定
装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第４図は
第１図の実施例における大射光束と回路パターンによる
回折光の説明図、第５図（Ａ）。 （１１）　、　　（Ｃ）は回路パターンと回折像との関
係を示す説明図、第２図、第３図は各々従来の表面状態
測定装置の一例である。図中１は光源、２はポリゴンミ
ラー、４は投光部、５は基板、６は集光部、７はミラー
、８はレンズ、９は受光面である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パターンが形成されている基板に対して投光手段
   により該基板に対し光束を入射し該基板を走査し、受光
   手段により前記基板からの散乱光束を受光し、該受光手
   段からの出力信号を利用して前記基板の表面状態を測定
   する際、前記受光手段の集光部を該集光部の光軸の前記
   基板面上への投影像が前記基板上の主パターンより生じ
   る回折光の方向と一致しないようにずらして配置したこ
   とを特徴とする表面状態測定装置。
2. （２）前記集光部の光軸の前記基板面上への投影像と前
   記基板の縦横方向とのなす角が平行あるいは直交状態よ
   り１５度±５度の範囲内となるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の表面状態測定装置。