JPS62274247A - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野）　　　゛ 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及び基板にペリクル保護膜を装
着したときのペリクル保護膜面上に例えば不透過性のゴ
ミ等の異物が付着していたときに、この異物を精度良く
検出する表面状態ｆｉ１１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やフォトマスク
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。

このとき基板面上にゴミ等の異物が存在すると回路パタ
ーンをウェハ面上に転写する際、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。

特にステップアンドリピート方式によりレチクル面上の
回路パターンをウェハ面上に繰り返して投影露光する場
合にはレチクル面上の１つのゴミがウェハ全面に焼付け
られてしまい歩留りを大きく低下させる原因となってく
る。

この為近年ｆｃ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、従来より種々の検
査方法が提案されている。例えば第２図（Ａ）は異物が
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
。

同図においてレーザー２０から放射された光束なｆ−θ
レンズ２２の入射瞳近傍に配置したポリゴンミラー２１
で反射させ、ｆ−θレンズ２２を通過させた後、収差補
正板２３を介してレチクル２４面上を不図示のレチクル
ステージを矢印２７方向に沿って移動させながら順次走
査している。

一般にレチクル２４面上の回路パターンは殆どが規則性
を有している為、回路パターンから生ずる回折光もある
規則に従った方向に射出する。

一方レチクル２４面のゴミからは等方向に散乱光が生ず
る。従ってこのとき集光レンズ２６−１と受光器２６−
２から成る検出系２５を回路パターンから生ずる回折光
の射出方向と異った方向に配置することによりゴミから
生ずる散乱光のみを検出するようにしている。

しかしながらこの方法はレチクル２４の表面と裏面を各
々光束で走査し、測定する必要があり、多くの時間を要
し、又機構的に大変面倒であった。

又第２図（Ｂ）に示すようにレチクル２４の上下にペリ
クル保護膜２８ａ　、　２８ｂを装着したときはべりタ
ル面にもゴミが付着してくる場合もある。この場合検出
、ｆ−２６によりどの面にゴミが付着しているのかも判
別しなければならなく、この判別を積度良く行うのは大
変難しく又機構的にも大変複雑になってくる傾向があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はレチクルやフォトマスク等の基板面上のゴミや
欠陥等の異物の存在及び大きさ更には基板にペリクル保
護膜を装着し被測定面の数が増加した場合でもどの面に
異物が存在しているのかを高精度にしかも短時間に容易
に測定することのできる、特に半導体製造装置に好適な
表面状態測定装置の提供を目的とする。

（問題点を解決する為の手段） 積層している複数の測定面を同時に光束で走査し、該測
定面から生じる散乱光束を各測定面毎に設けた複数の検
出手段で検出することにより゛面記噸数の測定面の表面
状態をｄｊｌ定する表面状態測定装置において、首記複
数の各々の測定面を走査する光束によって形成されるＦ
Ｍ数の平面のうち任意の２つの平面により形成される交
線が前記複数のｄす定面のいずれの測定面上とも交差し
ないように前記光束を前記複数の測定面に入射させ走査
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１はレチクル、ｌａ、　ｌｂは各々レチク
ル表面とレチクル裏面、２ａ、　２ｂは各々レチクル１
面上にゴミが付着するのを防止する為のペリクル上面と
ペリクル下面、３．４は各々不図示の光源、例えばレー
ザーからの光束であり、同じく不図示のポリゴンミラー
等の走査手段により光束３はペリクル上面２ａとレチク
ル裏面１ｂを、光束４はペリクル下面２ｂとレチクル上
面１ａを各々紙面と垂直方向に走査している。５８〜５
ｄは各々複数のセルフォックレンズを一次元方向に配置
した光学部材であり、芥々の光学部材５８〜５ｄは各々
測定面２ａ。

Ｉｂ、　ｌａ、　２ｂに焦点を合わしている。６８〜６
ｄは各々光学部材５ａ〜５ｄを介した各測定面と共役な
位置近傍に配置した視野絞り、７ａ〜７ｄは各々の視野
絞り６ａ〜６ｄを通過した光束を受光器８８〜８ｄに導
光する為のライトガイドである。

本実施例における光学部材５ａ、視野絞り６ａ、ライト
ガイド７ａそして受光器８ａは検出手段９ａの一部を構
成している。他の光学部材５ｂ〜５ｄ、視野絞り６ｂ〜
６ｄ、ライトガイド７ｂ〜７ｄ、受光器８ｂ〜８ｄにつ
いても同様に各々検出手段９ｂ、　９ｃ、　９ｄの一部
を構成している。

本実施例ではレチクル上面１ａ、レチクル下面Ｉｂ、ペ
リクル上面２ａそしてペリクル下面２ｂは各々測定面と
なっている。

尚本実施例において４つの光束を用い各々の測定面に光
束を入射させ走査しても良い。

第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の一部分の斜視図であリ、
同図は第１図（Ａ）の光束３と光束４とが測定面を走査
する状態を示している。

又第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）の矢印ｌＯ方向から見た
ときの概略図である。

本実施例では第１図（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すように、
各々の′＃χ面を走査する光束によって形成される複数
の平面のうち任意の２つの平面を選択したとき、これら
の２つの平面より形成される交１ＩＩＬが各々の測定面
のいずれとも交差しないように光束を測定面上に入射さ
せ走査するようにしている。

第１図（Ａ）に示す実施例では光束３はペリクル上面２
ａとレチクル下面！ｂを走査している為、ペリクル上面
２ａとレチクル下面ｔｂを走査する光束によって形成さ
れる平面は同一となる。

又光束４も光束３と同様であり、ペリクル下面２ｂとレ
チクル上面１ａを走査している為、ペリクル下面２ｂと
レチクル上面１ａを走査する光束によって形成される平
面は同一となる。

従って本実施例では平面は全体として２つ存在すること
になり（４つの光束を用いたときは４つの平面が存在す
ることになる。）これら２つの平面が形成する交線２が
第１図（Ｃ）に示すようにいずれの測定面とも交差しな
いようにしている。

次に本実施例の動作について第１図（Ａ）。

（ＩＩ）　、　（Ｃ）を用いて説明する。

今、仮りに測定面２ａ上の位置１１にゴミ等の異物Ｐが
存在しているとする。そうすると光束３が異物Ｐに当た
ると異物からは等友釣に散乱光が生じる。このとき検出
手段９ａは測定面２ａに焦点が合わされている為に光学
部材５ａは散乱光束を効率的に集光する。この結果受光
器８ａからの出力は増大する。

一方、他の検出手段９ｂ、　９ｃ、　９ｄは各々の測定
面ｌｂ、　ｌａ、　２ｂと共役の位置近傍には視野絞り
６ｂ。

６ｃ、　６ｄが配置されているので測定面２ａ上の異物
Ｐからの散乱光束は視野絞り６ｂ、　６ｃ、　６ｄによ
って遮光される。この結果受光器８ｂ、　８ｃ、　８ｄ
からの出力は変化しない。

本実施例では、このときの４つの受光’Ｊ５８ａ〜８ｄ
からの出力信号を利用して測定面上の異物の存在の検出
及び受光器８ａ〜８ｄからの出力信号の大小を測定する
ことにより異物の大小も同時に判別している。

又複数の検出手段を用いることにより高速に異物の存在
を検出している。

これに対して第３図（＾）は第１図（Ｃ）に示す実施例
と同様に光束３でペリクル上面２ａとレチクル裏面１ｂ
を走査し、光束４でペリクル下面２ｂとレチクル表面１
ａを走査し、検出手段３１ａがペリクル上面２ａからの
散乱光を検出する為に配置されている場合であるが複数
の光束を測定面に入射させるとき本実施例と異なるのは
ペリクル上面２ａを走査する光束によって形成される平
面とレチクル表面１ａを走査する光束によって形成され
る平面の２つの平面が形成する交線２が測定面の１つで
あるペリクル上面２ａと交差してしまっていることであ
る。

この場合は第３図（＾）に示すように光束４がペリクル
上面２ａに入射する場合と第３図（８）に示すようにＣ
「或いはＣ「０□等から成る回路パターンに入射しペリ
クル上面２ａに到達しない場合とが生じ。

これら２つの場合によってペリクル上面２ａに照度ムラ
が生じてくる。

一般に測定面上に存在するゴミより生ずる敗乳先の強さ
はゴミの大きさに比例する。この為多くの場合、検出手
段からの出力信号の大きさを測定すれば、ゴミの大きさ
もある程度判別できる。

しかしながら前述のように測定面上に照度ムラがあると
ゴミの大きさが同じであっても、その存在位置によって
検出手段からの出力信号が変化してしまいゴミ、の大き
さを精度良く判別するのが困難になってくる。

この為本実施例では第１図（Ｃ）に示すように各々の測
定面を走査する光束によって形成される複数の平面のう
ち、任意の２つの平面を選択したとき、それら２つの平
面によって形成される交線がいずれの測定面とも交差し
ないように光束を測定面上に入射させ走査している。

これにより検出手段９ａで検出する測定面２ａ上の位置
１１の照度ムラの発生を防止し、ゴミ等の異物の存在し
ている面を検出すると共に検出手段からの出力（３号の
大小により異物の大きさも同時に判別するのを容易にし
ている。

第４図〜第７図は各々本発明の他の一実施例の一部分の
概略図であり、各々第１図（Ｃ）と同様のものである。

′ｆＪ４図では測定面２ａ、　ｌｂを走査する光束３に
よって形成される平面と測定面２ｂ、　Ｉａを走査する
光束４によって形成される平面の２つの平面が形成する
交線２がペリクル上面２ａとレチクル下面１ｂとの間に
ある場合である。

７５５図は光束４がレチクル１に垂直入射する場合、第
６図は光束３により走査されるレチクル表面１ａからの
散乱光を検出手段９Ｃにより垂直に受光する場合、第７
図は２つの光束３．４をペリクル上面２ａとペリクル下
面２ｂより互いに平行となるように入射し走査する場合
である。

いずれの実施例においても前述の交線２がいずれの測定
面とも交差しないように各要素を構成している。

尚本実施例では前述の交線１が測定面上と交差しなけれ
ば、どこに存在していても良い。

（発明の効果） 本発明によれば各々の測定面を走査する光束によって形
成される複数の平面のうち、任意の２つの平面を選択し
たとき、それら２つの平面により形成される交線がいず
れの測定面とも交差しないように各要素を構成すること
により、異物の存在する測定面を１ｎ度良く、短時間で
検出することができ、かつ異物の大きさも同時に高精度
に判別することのできる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（Ａ）は本発明の一実施例の光学系の概略図、第
１図（Ｂ）　、　（Ｇ）は各々第１図の一部分の説明図
、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は各々従来の一実施例の説
明図、第３図（八）　、　（Ｂ）は本発明の構成を比較
する為の説明図、第４図から第７図は各々本発明の他の
一実施例の一部分の説明図である。図中１はレチクル、
２ａ、　２ｂは各々へりタル上面とペリクル下面、３．
４は光束、９ａ、　９ｂ、　’Ｊ：、　９ｄは各々検出
手段、２は交線、Ｐはゴミである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　　　１　　　図　（Ａ） 第　　　１１図　（の 第　　　２　　　図　（Ａ＞ 第　　　２　　　　図　（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）積層している複数の測定面を同時に光束で走査し
   、該測定面から生じる散乱光束を各測定面毎に設けた複
   数の検出手段で検出することにより前記複数の測定面の
   表面状態を測定する表面状態測定装置において、前記複
   数の各々の測定面を走査する光束によって形成される複
   数の平面のうち任意の２つの平面により形成される交線
   が前記複数の測定面のいずれの測定面上とも交差しない
   ように前記光束を前記複数の測定面に入射させ走査した
   ことを特徴とする表面状態測定装置。