JPS63279146A - 異物検出装置 - 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〕 本発明は、微小なゴミ等の異物を検出する装置に関し、
特にＬＳＩ用フォトマスク、レチクル、ウェハ等の基板
上に付着した異物の検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＬＳＩ用ウェハを製造するには、レチクルやフォトマス
ク（以下レチクルと称す）による転写が行なわれるが、
その際、レチクルに異物が付着していると、製造された
ウェハの欠陥の原因となるため、事前にそれら表面に異
物が付着しているかどうかを検査する必要がある。

それには、レチクル上にレーザビーム等を集光させ走査
し、異物から出る散乱信号により異物を検出する方法が
ある。このときレチクルのバターンエノジからも散乱光
が出るが、これは強い指向性をもっている。これに対し
て異物からの散乱光は比較的無指向性で発生するため、
所定の角度で配置された複数の光電検出器により得られ
る散乱信号からバクーンエッジと異物の散乱信号を区別
して異物のみを検出することが可能となる。

近年レチクルの表面上に異物付着防止膜（以下ペリクル
と称す）を取り付ける場合がある。ペリクルは支持枠を
介してレチクルの表面を被覆するようになっている。こ
の場合でもレチクルやペリクルの表面に異物が付着して
いることがあり、ペリクルを装着した状態でも、レチク
ル等の基板上の異物を検出する必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ペリクルを装置した状態では、ペリクルの支持
枠にさえぎられて、低い角度で異物からの散乱光を受光
することが不可能になるという欠点があった。この欠点
を克服するための一つの方法としてレチクルを９０°な
いし１８０°回転させて、ペリクルの支持枠にさえぎら
れて異物検査が不可能であった領域の検査もできるよう
にする方法があるが、この場合は検査時間が長くかかる
という欠点があつた。

本発明はこれらの欠点を解決し、ペリクルが装着された
状態であっても異物検査が可能な異物検出装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、光ビーム（１）を被検査物（５，７）面上で
所定方向に繰り返し走査する走査手段（３，４）と、前
記光ビーム（１）によって前記被検査物（５，７）面上
を２次元的に走査するように、前記被検査物を移動する
移動手段（８，９）と、前記被検査物（５，７）から生
じる光情報を異なる位置で受光する複数の光電変換器（
１３，１６，１９，２２〕と、を有し、前記光電変換器
からの信号に基づいて前記被検査物面上の異物を検出す
る異物検出装置において、前記光ビーム（１）を前記被
検査物面上に斜入射せしめ、前記複数の光電変換器（１
３，１６，１９，２２）は前記光ビーム（１）の走査中
心位置（０）における入射面に対称に少くとも２対配設
してなり、それらの対のうちの一つ（１３，２２）はさ
らに、前記走査線（Ｌ）を含み前記被検査物面にほぼ垂
直な面内に設けられて基準の対を構成しており、前記基
準の対を構成している光電変換器（１３，２２）の出力
信号を論理和演算手段（４１）に入力すると共に、この
論理和演算手段（４１）の出力信号と残りの光電変換器
（１６，１９）の出力信号とを論理積演算手段（４３）
に入力し、この論理積演算手段（４３）の出力信号に基
づいて前記被検査物面上の異物を検出することを特徴と
する異物検出装置である。

〔実施例］ 以下本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳しく説明
する。第１図は本発明の実施例の構成を示す説明図で、
被検査物としてのレチクル５は、載物台８の上に周辺部
のみ支えられて載置される。

載物台８はモータ９と送りネジ等により、−図中Ｘｙｚ
座標系において、Ｘ方向に移動可能である。

この載物台８の移動量は、例えばリニアエンコーダのよ
うな測長器１０により測定される。レチクル５には図示
のようにペリクル７が、支持枠６を介して装着されてい
る。一方、レーザ光１は、不図示のエキスパンダーや集
光レンズ４等により任意のビーム径に変換されて、レチ
クル５上に斜入射する。この入射角としては、レーザビ
ーム１が支持枠６によってケラレないように、入射角が
８０ａから１０″の間に設定される。レーザビーム１は
走査鏡（例えばガルバノミラ−スキャナー）３により、
レチクル５の上ｆｘＸ方向範囲り内を走査する。このと
き偏光板２により、入射ビームが入射面（図ではｙｚ平
面）に垂直な偏光方向（Ｓ偏光）になるようにしてもよ
い。レーザビーム１がレチクル５の全面を走査するため
には、走査鏡３を振動させると同時に、前述のモータ９
も駆動させて、レーザビーム１の走査速度よりも遅い速
度でレチクル５をＸ方向に移動する。このとき測長器Ｉ
Ｏはレーザビームのレチクル５上におけるＸ方向の照射
位置に対応した測定値を出力する。またＸ方向に関して
は走査鏡３の振れ角検出信号によって照射位置が求めら
れる。レチクル５上に付着した異物からの光情報、すな
わち無指向に出る散乱光を検出するために、光電検出器
１３．１６．１９．２２がレチクル５に垂直でかつ走査
範囲りを含む面内（検出器１３．２２）及びこの面より
も照射面側に配置されている。光電検出器１３．１６．
１９．２２の前には異物からの散乱光を集光するための
レンズ１１，１４．１７．２０が設けられている。また
レチクル５をＸ方向に移動する際、走査ビーム１がペリ
クル支持枠６に近づくと、レチクル５の裏面、表面の反
射光が支持枠６に照射されることになり、迷光発生の原
因となる。これら支持枠６からの迷光が異物からの散乱
光とともに光電検出器１３．１６．１９．２２に入らな
いようにスリット板１２．１５．１８．２１が設置され
ている。このスリット板１２．１５．１８．２１はレチ
クル５の上の走査範囲りとほぼ共役な位置に置かれ、光
電検出器１３．１６．１９．２２は、このスリット板１
２．１５．１８．２１のおのおのにスリットの直後にく
るように密着、ないしはスリットのすぐ後方に分離して
配置されている。あるいは不図示のリレー光学系をスリ
ット板１２．１５．１８．２１と光電検出器１３．１６
．１９．２２との間に設け、如上の効果を得るようにし
てもよい。なお、このスリット１２．１５．１８．２１
は平行であるよりむしろ上方に広がったくさび形の方が
より有効である。なぜならば、第１図の実施例のように
、走査範囲りに対して斜めの方向から異物による散乱光
を受光する受光系においては、走査範囲り上のＸ方向の
走査位置が変わると、受光レンズ１１．１４．１７．２
０の横倍率に対応して、迷光の入射防止に最適なスリッ
ト１２．１５．１８．２１の幅も変わるからである。

次に受光レンズ１１．１４．１７．２０の光軸ｊ２＋　
、ｌｘ　、Ｉｌｚ　、ｅｍ及び受光素子１３．１６．１
９．２２の配置について第２図、第３図により説明する
。第２図は第１図を上方から見た図、第３図は第１図を
走査鏡３側のＸ方向より見た側面図である。第２図で光
電検出器１３．２２は走査範囲りの延長上にあり（これ
はあくまで第２図でのｘ−ｙ投射図であり、正確には前
述のように、走査範囲りを含みレチクル５に垂直な面内
にある）、光電検出器１６．１９は方位角ψ２、ψ３が
１５°〜８０°になるように、かつ第３図に示すように
レチクル５の表面と、光軸１ｒ、ｉｔ、ｆｌｙ、１ｍ　
とのなす角θ１、θ１、θ１、θ４が１０’〜８０″に
なるように照射面側に、かつ走査中心Ｏを通る光ビーム
の入射面に対して対称な位置に配置される。また受光レ
ンズ１１１４．１７．２０の各光軸！１、ｌ□、ｉｓ　
、ＩＩ４の延長線はいずれも走査線り上に（実施例では
Ｌ上の一点０）に集まるようになっている。なお、受光
レンズ１１．１４．１７．２０は走査中心Ｏからほぼ等
距離に配置されている。

これまでは、ペリクル７が装着された場合のレチクル５
面上の異物検査法について述べたが、ペリクル７の膜上
の異物検査の場合では、ペリクル７の検査面上に照射す
るレーザビームの焦点がくるように、レチクル全体を高
さ方向（Ｚ）方向に移動したのち、異物検査を開始する
。

次に第１図の実施例に示した装置で、レチクル上に存在
する異物を検出する動作について説明する。

レチクル５上にレーザ光１を走査するとき、レーザ光が
パターンエツジを照射した場合、その散乱光は強い指向
性をともなう。このとき互いに異なる方向に配置された
光電検出器１３．１６．１９．２２のうち、特定の光電
検出器のみが、パターンエツジからの散乱光を受光する
。これに対し、レーザ光が走査中に異物を照射した場合
は、異物による散乱光は、あらゆる方向、すなわち無指
向に生じるため、光電検出器１３．１６．１９．２２の
すべてが、異物からの散乱光を受光する。

これらの出力信号から異物を検出する回路について第４
図により説明する。

光電検出器１３．１６．１９．２２の光電変換信号は、
増幅器２３．２４．２５．２６によって増幅される。し
かし、４つの光電検出器１３．１６．１９．２２の各光
電変換信号は、レチクル５上の異物の位置によって、そ
の大きさが異なる。

具体的にはレーザ走査線上にある同一の異物であっても
、各光電検出器１３．１６．１９．２２までの距離が近
い異物の方が、遠い異物より光電変換信号は大きい。そ
こで各光電変換信号の大小に基づいて異物の大きさを決
めるためにも、異物の位置に応じて各信号の差を補正し
ておく必要がある。

このために各増幅器２３．２４．２５．２６のあとに、
印加電圧により増幅度の変化する可変利得増幅器の如き
増幅度変換器２７．２８．２９．３０を設けておき、制
御器３１により、それぞれの増幅度を変えられるように
する。制御器３１は走査鏡３の回転位置に対応した信号
を出力する回転位置検出器４ａからの信号によって、各
増幅度変換器２７に印加する電圧値等をあらかじめ記憶
された値に基づいて出力する。すなわち制御器３１は、
走査鏡３がＸ方向に走査しはじめた時に動作を開始し、
走査中は照射ビームの位置に応じて増幅度変換器２７．
２８．２９．３０の増幅度を変えていき、走査を終了し
た時点で、動作を終了する。そして再びＸ方向の走査を
開始したら、また同じ動作を繰り返す。なお、増幅度変
換器２３．２４．２５．２６の増幅度は、光電検出器１
３．１６．１９．２２の配置に応じて決定される。この
ようにして補正を行うことにより、異物の位置にかかわ
らず、異物の大きさのみに依存した信号が得られる。

次にこれらの信号は比較回路３２．３３．３４．３５に
よって基準信号３６と信号値の大小を比較し、例えばＨ
ｉ、Ｌｏ等の２値化を行なう。なお、この基準信号３６
は、時間的に一定レベルである必要はなく、走査鏡３の
振動に同期して変化する信号であってもよいし、各比較
回路３２．３３．３４．３５に各々、異なった信号強度
を入力してもよい、このとき第１図の実施例で走査線り
の延長上に配置された２つの光電検出器１３．２２から
、このようにして得られる２値化された信号３７．３日
は論理回路４１に入力される。この論理回路４１は、所
定の論理演算すなわち論理和（０Ｒ）演算を行う。これ
は照射ビームが支持枠６の内側近くを走査している場合
には、支持枠６にさえぎられて、２つの光電検出器１３
．２２のうちの一方は、異物からの散乱光を受光できな
くなるが、論理回路４１によって２値化信号３７．３８
のＯＲ演算を行えば、上記のような状態であっても、走
査線上に異物がありさえすれば、光電検出器１３．２２
の一方は必ず異物からの散乱光を受光するので、論理回
路４１は「異物有り」という２値化された信号を（例え
ばＨｉレベル信号）を出力することができる。そしてこ
の論理回路４１の出力４２と、残り２つの光電検出器１
６．１９の２値化された信号３９．４０は論理回路４３
に入力される。この論理回路４３は各２値化出力から所
定の論理演算、例えば論理積（ＡＮＤ）演算を行う。す
でに述べたように異物からの散乱光は無指向であるため
、各光電変換信号の出力４２．３９．４０がすべてＨｉ
レベルとすれば、論理回路４３は所定の異物検出信号（
例えばＨｉレベル信号）を出力する。これに対してパタ
ーンエツジからの散乱光には指向性があり、各光電変換
信号のうちいずれか１つは出力値が低くＬｏレベルであ
り、論理回路４３からはＨｉレベルの出力は得られない
、従って論理回路４３は、レチクル５上の異物にレーザ
光が照射された時だけ、異物検出信号４４を出力する。

またパターンからの散乱信号に影響されずに異物のおお
よその大きさを知る方法としては光電検出器１６．１９
の光電変換信号のうちの小さい方の信号の信号強度と、
あらかじめ統計的に求めておいた異物の大きさと信号強
度の関係のデータを照合する方法が有効である。

これは特開昭５９−６１７６２号公報に既述されており
、本発明においても同じ方法が適用できる。

すなわち、増幅度変換器２９．３０の出力５０．５１は
比較器５２と切換器５３に入力される。比較器５２は２
つの入力信号５０．５１の信号強度を比較して、小さい
方の入力信号を出力するように切換器５３を制御する。

切換器５３によって選択された小さい方のアナログ信号
５４は、Ａ／Ｄ変換器５５に入力されデジタル信号に変
換される。

Ａ／Ｄ変換器５５の出力信号５６を、不図示のコンピュ
ーターにより、あらかしめ統計的に求めておいた異物の
大きさと、入力信号値の関係のデータと照合することに
より、異物のおおよその大きさを知ることができる。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、レチクル上に異物付着防
止膜（ペリクル）が装着された場合であっても、ペリク
ルの支持枠に邪魔されることなく、レチクル上の異物及
びその大きさ、位置を検査することができる。

特にＬＳＩ製造用のフォトマスクやレチクルのように検
査面上に回路パターンがあっても、パターンに影響され
ずに異物のみを検出することができるという利点がある
。

更に本発明はレチクルやフォトマスクに付着した異物の
検出のみならず、一般の平面基板上にパターンが密着し
た物体上の異物の検出にも利用できるので、ゴミ等の異
物の付着を嫌う精密パターンの製造時の異物検査にも非
常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の実施例の斜視図、第２図は
、光電検出器の配置を示す第１図の上面図、第３図は光
電検出器の配置を示す第１図の側面図、第４図は異物を
検出するために第１図と共に用いられる信号処理回路を
示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・光ビーム、　　３・・・走査鏡、４・・・集光
レンズ、　　５・・・レチクル、７・・・ペリクル、　
　８・・・載物台、９・・・モータ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビームを被検査物面上で所定方向に繰り返し走査する
   走査手段と、前記光ビームによって前記被検査物面上を
   ２次元的に走査するように、前記被検査物を移動する移
   動手段と、前記被検査物から生じる光情報を異なる位置
   で受光する複数の光電変換器と、を有し、前記光電変換
   器からの信号に基づいて前記被検査物面上の異物を検出
   する異物検出装置において、 前記光ビームを前記被検査物面上に斜入射せしめ、前記
   複数の光電変換器は前記光ビームの走査中心位置におけ
   る入射面に対称に少くとも２対配設してなり、それらの
   対のうちの一つはさらに、前記走査線を含み前記被検査
   物面にほぼ垂直な面内に設けられて基準の対を構成して
   おり、前記基準の対を構成している光電変換器の出力信
   号を論理和演算手段に入力すると共に、この論理和演算
   手段の出力信号と残りの光電変換器の出力信号とを論理
   積演算手段に入力し、この論理積演算手段の出力信号に
   基づいて前記被検査物面上の異物を検出することを特徴
   とする異物検出装置。