JPS6333649A - 表面状態検査装置 - 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］ 本発明は、表面状態検査装置に関し、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透明性基板上に回路パターン以外の
異物、例えば不透光性のゴミ等を検出する際に好適な表
面状態検査装置に関する。

［従来の技術］ 一般にＩＣ製造工程においては、レチクルまたはフォト
マスク等の透明性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（ステッパまたはマスクア
ライナ）によりレジストが塗布されたウニ八面上に転写
して製造している。

この転写する際、基板面上にゴミ等の異物が存在すると
異物も同時に転写されてしまい、ＩＣ％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法によ
り繰り返してウニ八面上に同一回路パターンを複数焼付
ける場合、レチクル面上の１個の異物がウェハ全面に焼
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。

そのため、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、従来より種々の検
査方法が提案されている。例えば第７図は異物が等友釣
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１０からの光束をミラー１３の出し入れにより光路
を切り換えて、２つのミラー１４あるいは２５により各
々基板１５の表面あるいは裏面に入射させる。そして、
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。さらに基板１５からの直接の反射光お
よび透過光の光路から離れた位置に複数の受光部１５、
１７．１８を設け、これら複数の受光部１６．１７゜１
８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。

すなわち、回路パターンからの回折光は方向性が強いた
め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、入射光束は等友釣に散乱されるため複数の受光
部からの出力値が各々等しくなってくる。したがって、
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。

第８図は異物が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を介してレーザ１０から
の光束を所定の偏光状態の光束とし、ミラー１３の出し
入れにより光路を切り換え、２つのミラー１４あるいは
２５により各々基板１５の表面あるいは裏面に入射させ
て走査用ミラー１１により基板１５上を走査している。

また、基板１５からの直接の反射光および透過光の光路
から離れた位置に各々検光子２０．２２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。

これらの異物検査装置において、異物の付着している位
置が回路パターン中の遮光部上であるか、露光光透過部
上であるかが分れば極めて好都合である。なぜなら、同
じように回路パターン中にある異物でも露光光束がクロ
ムその他のパターンで遮光される領域にある異物は焼付
に際し実害を及ぼさないから、正確にその位置に異物が
あると分ればレチクルを取り出して洗浄する必要がなく
なるからである。これは、工程上の大きな利点となる。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらの従来方式では、クロム（Ｃｒ）
または酸化クロム（ＣｒＯ２）等でパターニングされた
レチクル面上において、パターン遮光部上に付着してい
る異物と同じ面上の硝子素通し部分（光透過部分）上に
付着している異物とを分別することができないという共
通の問題があった。このような分別機能を有する異物検
査装置は、未だ実現していない。

本発明の目的は、上述従来例における問題点に鑑み、レ
チクルのバターニング領域の、パターン遮光部上に付着
している異物と同じ面上の光透過部分上に付着している
異物とを分別することのできる表面状態検査装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による表面状態検査装置では、前述の目的を達成
するために、遮光材料でバターニングされた透明性基板
を光ビームで走査して該基板からの走査光の反射散乱光
を検出することにより該基板上の異物を検出するに際し
、基板の各面に対するビームの入射方向を時系列的に切
り換えて光走査し、このときの散乱光検出出力の変化に
基づき異物の有無、および異物が有るときはその異物が
遮光部と透光部とのいずれの部分上に位置しているかを
判別するようにしている。

［作用］ 本発明の表面状態検査装置においては、基板の両面から
略同−箇所を光走査したとき、透光部に付着している異
物は基板の各面から直接および基板を介して走査される
ため、基板のパターン面とその反対側のブランク面のい
ずれを光走査した場合にも光電素子は散乱光検出信号を
発生する。一方、遮光パターン上に付着している異物は
光電素子側の面が光走査されればこの異物で光が散乱し
て光電検出素子から散乱光信号が発生するが、反対側の
面が光走査された場合には走査光または異物による散乱
光はパターンにより遮光されて光電素子に散乱光は入射
しない。したがって、基板のいずれの面を走査した場合
にも異物からの散乱光が検出されれば、これは透光部上
の異物と判定し、一方、基板の一方の面を光走査した場
合にだけ散乱光が検出されたときは異物が遮光部上に付
着しているものと判定することができる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す説明図である。この実
施例に係る装置の基本構成としては、第７図または第８
図に示す従来例を用いることができる。すなわち、レチ
クル１５のパターン面側の空間に受光器ＰＤを設け、レ
ーザビームの走゛査と同期して、ステージを８２から３
１方向に走査させる。そして、ミラー１３を出し入れす
ることにより、レチクルに対し光と反対側、つまり下方
あるいは上方からレーザビームを入射させて、再び、ス
テージを走査させる構成があればよい。また、更には、
例えばミラー１４の位置調整によって、パターン面上に
ビームのフォーカスをとり直す機構があればよい。

上記構成において、まず、レチクルの下方り。

からビームを入射させると、パターン遮光部上に付着し
た異物Ａおよび硝子面上に付着した異物Ｂのいずれにも
共にビームが当たるため、レチクルの下方または上方で
ビームの直接透過光（Ｌ　ＬＪＴＬＬ、？）や直接反射
光（ＬＬＩＲ，ＬＬＲ）のこない領域に受光素子ＰＤを
設けておくと、この受光素子ＰＤは上記異物ＡおよびＢ
による散乱光を受光して散乱光検出信号を出力する。こ
こまでの構成および動作は第７および８図の従来方式と
同じである。

さて、本発明の特徴は、第１図（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、パターン面上の異物Ａと異物Ｂの判別をするため
に、レーザビームをパターン面に対し、レチクルの硝子
越しくしり）に照射する点にある。具体的には、ミラー
１３を出し入れすることにより、レーザビームを、上述
のようにレチクル１５の下方（ＬＬ　）から入射させた
後、今度はレチクルの上方（Ｌｕ　）から入射させると
、バ多−ンが遮光するために、異物Ａにはビームが当た
らず受光素子ＰＤから散乱光検出信号は出力されない。

一方、異物Ｂにはビームが当たるため、受光素子ＰＤは
出力を発生する。そして、ここではミラー１３の出し入
れにより、レチクル上の同一箇所を各面から１回ずつ、
計２回走査させ、各異物の出力が発生した位置を記憶さ
せておく。

以上の構成および原理に従って、レチクル上の各点にお
ける受光素子ＰＤの出力状態が得られ、レチクルの上方
からビームＬｕを照射した時の出力と同じく下方からの
ビームＬＬを照射した時の出力との論理積をとることに
より、第１表に示すように、異物Ａと異物Ｂとを判別す
ることができるゆ 第　　　１　　　表 第２図は、以上の信号処理を行なうための回路構成例を
示すブロック図である。同図において、受光素子ＰＤの
出力は、アンプ４１で増幅された後、コンパレータ４３
に人力され、基準電圧Ｖ　ｒｅｆと比較され、２値化さ
れる。コンパレータ４３から出力される２値化データ（
０または１）はアンド回路４５の第１の入力端子、メモ
リ４７および読み書き制御回路４９のそれぞれに供給さ
れる。読み書き制御回路４９は、メモリ４７へのデータ
の書込みと読み出しを制御するもので、上記第１回目の
走査時コンパレータ４３から出力される２値化信号が１
であれば、そのときの走査位置情報（位置座標）に対応
するメモリ４７のアドレスに１を書込み、上記第２回目
の走査時コンパレータ４３から出力される２値化信号が
１であれば、そのときの走査位置情報に対応するメモリ
４７のアドレスに格納されているデータを読出してアン
ド回路４５の第２の入力端子に供給する。アンド回路４
５ではこれらの人力に応じた論理積信号（第１表）を出
力する。この出力は、例えば図示しない制御装置に供給
され、論理積信号が１であれば異物表示を行なったり、
警報を発するために用いられる。

第３図は第２の実施例を示す。この装置は、第１図の検
出原理を本発明者等が先に提案した異物検査装置に適用
したものである。この検査装置では、パターン（第３図
中、レチクル上面側）と異物の分離精度を上げるため、
レーザビームを、第４図（ａ）に示すように、レチクル
の縦横方向（図中ｖｖ’方向、ＬＬ’方向）に対し所定
の角度βだけ捩った方向（図中ｏｏ’方向）の斜め上方
から入射（入射角α。）して点Ｂ、からＢ２の方向へ走
査させるようにしである。そして、第４図（ｂ）に示す
ように、この入射面内で入射側に戻ってくる異物散乱光
（レチクルに対する受光角α１）のみを選択的に受光す
るという構成をとつ′　ている。

第３図において、５０はレーザ走査用のポリゴンミラー
、５１は投光光学系を構成するレンズ、５２は受光光学
系を構成するレンズである。

第４図（ａ）はこの方式の原理を示したものである。レ
チクルを真上からみている。同図において、レチクル上
の回路パターンは、その縦横方向（ｖｖ’方向、ＬＬ’
方向）が支配的であるため、それらのパターンにレーザ
ビームが当たると、パターン回折光はその直角方向であ
るＬＬ’方向あるいは、ＶＶ′方向に進む。そこで、光
学系を、レチクルに対し、例えばβ；１５°捩り、この
方向への異物の戻り散乱光だけを受光するようにしてパ
ターン回折光の入射を極力減少させている。

第５図は第３の実施例を示す。この装置は、第１図にお
いて防塵用ペリクル枠付レチクルを用いた場合の応用例
である。通常、レチクルのパターン面側にペリクルＰ１
１が貼られるが、例えば、レチクルの下方ＬＬからビー
ムが入射した場合、その光路上でペリクル上にある異物
Ｃも散乱光を発する。パターン面上の異物のみを検出し
たいときは、レンズＳＯとこのレンズ６０による結像面
上に視野絞りＦＳを設けて入射ビームがパターン面上に
当たる位置だけを覗くようにすればよい。

第６図は、第１図において、入射ビームの方向をレチク
ルに垂直にした例を示す。動作は、第１図の装置と同様
である。

以上の第１〜６図に示したすべての実施例において、ビ
ームとステージの走査タイミングとしては、ビームが下
方ＬＬから１ライン走査した後、上方しりに切り換わフ
て、パターン面上の同じ位置を再び走査する。これと同
期するように、ステージを少しずつ送フていくというや
り方でもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によると、遮光部材で
バターニングされた透明性基板、例えばレチクルのパタ
ーン面からとブランク面（硝子ブランク面）側から時間
をずらしてビームを入射させ、異物で生じる散乱光を光
電素子で受光し、その出力を比較するという原理、構成
により、１）　回路のパターン中、パターン遮光部上に
ある異物と、硝子部分上にある異物とを弁別して検知で
きる。そのうち、パターン遮光部上にある異物は焼付け
ても回路の特性に影響しないため、その分レチクルの洗
浄の領置を少なくできる、２）工程の無駄を除けるため
に、半導体製造の全工程を含めたスルーブツトを高めら
れる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る光学系の説明図、 第２図は、異物位置検出系のブロック回路図、第３図は
、本発明の第２実施例に係る光学系を示す斜視図、 第４図は、上記第２実施例における走査および散乱光の
光路説明図、 第５図は、本発明の第３実施例に係る光学系を示す斜視
図、 第６図は、本発明の第４実施例に係る光学系の説明図、
そして 第７図と第８図は、それぞれ従来例の光学系を示す斜視
図である。 ＰＤ、　１６．１７．１８：光電素子、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
：異物、 ｌＯ：レーザ、 １１：走査用ミラー、 １２：レンズ、 １３、１４．２５：ミラー、 １５ニレチクル。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 第１　図（ｂ） 第５図 Ｉしり 第６　図（０） 第　６　図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遮光材料でパターニングされた透明性基板の表面を
   光ビームで走査し、該基板に付着した異物による上記ビ
   ームの散乱光を検出することにより該透明性基板の表面
   状態を検査する装置であって、上記光ビームを該基板の
   パターン面側と非パターン面側との両側から時系列的に
   切り換えて入射する光ビーム照射系と、該両側から直接
   反射光および直接透過光のいずれも受光せずに上記散乱
   光を受光する位置に配設した光電素子と、上記光ビーム
   の切り換えに伴う該受光素子の出力の変化に基づいて上
   記異物が基板の遮光部と透明部とのいずれにあるかを弁
   別する手段とを備えたことを特徴とする表面状態検査装
   置。 ２、前記光電素子が、前記基板に対し前記パターン面側
   の空間に設けてある特許請求の範囲第１項記載の表面状
   態検査装置。