JPS6333650A - 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、ステップアンドリビート法によ
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を回転若しくは撮動させて基板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１δ、
　１７．１８を設け、これら複数の受光部１６．　ｕ。

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。

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ｌＯ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コ 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（Ｃｒｕｘ）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
チクルのパターニング領域の、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
、基板の片面から上記光ビームを走査し、該走査面側で
散乱光を検出するとともに、該走査面側で走査ビームの
直接反射光、または該走査面と反対の側で直接透過光、
を検出し、この散乱光と直接光の検出結果に基づき異物
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。

［作用コ 本発明の表面状態検査装置においては、異物が光走査さ
れた際、基板の光走査面側では異物の位Ｍにかかわらず
異物からの散乱光が検出される。

一方、直接光は、光走査面側で検出する場合、遮光部で
は反射されて高レベルとなり、透光部では反射量が少な
く低レベルとなる。また、光走査面と反対の側で検出す
る場合の直接光は、遮光部では遮光されて低レベルとな
り、透光部では透過して高レベルとなる。したがって、
散乱光が検出されれば異物有りと判定するとともに、直
接反射光が検出されないか、直接透過光が検出されたと
き、その異物の位置は透光部上と判定し、一方、直接反
射光が検出されたか、直接透過光が検出されないとき、
その異物は遮光部上に付着しているものと判定すること
ができる。

［実施例コ 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。同図
において、１５はレチクルで、硝子板にクロム等による
遮光パターンでバターニングしである。また、不図示の
レーザビーム入射系およびステージの移動機構、すなわ
ちパターン面の検査のためにパターン面側からビームを
入射し、走査する機構は、第７図とのものと共通である
。ここでＰＤ、は、第７図の受光素子１６．１７．１８
のうちの一つを代表して図示した第１の受光素子である
。

ＰＤ２は本発明の特徴とする第２の光電素子で、パター
ン面側から入射されるビームＬｆｌに対しパターン面上
での直接反射光ＬＲの来る位置に配置しである。

光学系に関して、第１図の装置の特徴とする所は、受光
素子ＰＤＩ　、ＰＤ２の設は方にある。つまり、パター
ン面側（図中で下面）から入射されるビームＬＩｌに対
し、パターン面上での直接反射光ＬＲの来る位置に第２
の受光素子ＰＤ２を設け、これに加えて、同じくパター
ン面側の空間で直接反射光ＬＲの来ない位置に第１の受
光素子ＰＤ、を設けたことである。

以上の構成をとると、パターン遮光部上に付着した異物
Ａにビームが当たった時、その散乱光が受光素子ＰＤ、
で受光され、受光素子ＰＤ、から検出信号が出力される
と共に受光素子ＰＤ２でも検出出力が生じる。というの
は、通常、レチクル上に付着している異物のうち、焼付
けて回路性能に悪影グを及ぼすものの大きさは、粒径約
２μｍ以上である。これに対し、異物の散乱特性を利用
する検査方式において、ビーム径は３０μｍ以上に設定
されるのが普通である。したがって、第１図（ａ）に示
すように異物Ａがあっても、これがビーム径に対し充分
小さければ直接反射光ＬＲがＰＤ２に受光されるからで
ある。

これに対し、第１図（ｂ）のようにステージ（不図示）
が穆動し、硝子素通し部分上の異物已にビームが当たる
と、その直接反射光は受光素子ＰＤ２に受光されず、出
力は出ない。

以上の原理によって、受光素子ＰＤ、とＰＤ２の出力の
論理積をとると、下表に示すように、異物Ａと異物Ｂを
弁別することができる。

第１表 なお、第１図の実施例において、検出系ＰＤＩとして第
８図の検光子２０．２２と受光部２１．２３で構成され
るものを用いることも可能である。すなわち、この実施
例は、レーザビームの入射系およびステージの移動機構
として、第７図または第８図に示すように、パターン面
の検査のためにパターン面側からビームを入射し、走査
する機構を有する各種の装置に適用が可能である。

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ＰＤＩ
およびＰＤ２の出力は、それぞれアンプ４１および４２
で増幅された後、コンパレータ４３および４４に入力さ
れ、基準電圧Ｖ　ｒｅｆｔおよびＶ　ｒｅｆ２と比較さ
れ、２値化される。各コンパレータ４３および４４から
出力される２値化信号（０または１）は、アンド回路４
５の２つの入力端子のそれぞれに供給され、アンド回路
４５ではこれらの入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回路に供
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
（ａ）中、レチクル上面側）と異物の分１ｌｌｌ！精度
を上げるため、レーザビームを、第３図（ｂ）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ｔ戻った方向（図中ｏｏ’
方向）の斜め上方から入射（入射角α。）してＢ、ΦＢ
。

の方向へ走査させるようにしである。そして、第３図（
Ｃ）に示すように、この入射面内で入射側に戻フてくる
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っている。

同図において、５０はレーザ走査用のポリゴンミラー、
５１．５２．５３はそれぞれ投光光学系、第１の受光光
学系および第２の受光光学系を構成するレンズである。

Ｓ３図（ｂ）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、■ｖ′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３図（ａ）では本発明の効果をもたらすために、パタ
ーン面での反射直接光を受ける第２の受光光学系５３と
光電素子Ｐ　Ｄ　２を設けている。

第４図は第３の実施例を示す。この装置は第１図のもの
に対し、第２の受光素子ＰＤ２をレチクルのブランク面
側で、直接透過光ＬＬ↑を受ける位置に配置したもので
ある。第１図において受光素子ＰＤ２は直接反射光を拾
っているが、その場合、バターニングされる材料が０１
や０１０２等で変化すると反射率も変わる。このため、
受光素子ＰＤ２の出力のオン／オフの閾値をレチクル毎
にとり直す必要性も生じてくる。これに対し、第４図に
示すように、直接光を透過光で検出すると、硝子の透過
率は、殆ど一定なので、上記閾値を設定し直す必要がな
くなる。

第２表は第４図の装置における真理値を示す。

第　　　　２　　　表 第５図は第４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が貼
られるが、例えば、レチクルの下方Ｌλ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６０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。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によると、パターニン
グされた透明性基板の一面、例えばレチクルのパターン
面側からビームを入射させ、その散乱光を受光する第１
の光電素子と、直接の反射光あるいは透過光を受光する
第２の光電素子とを設け、両者の出力を比較するという
方式を用いることにより、 １）　−回の面走査で、その時刻毎に、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することができる、 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ることができる、 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、本発明の第３実施例に係る光学系の説明図、 第５図は、本発明の第４実施例に係る光学系を示す斜視
図、 第６図は、本発明の第５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。 Ｐ　Ｄ＋　、　１６．１７．１８：第１の光電素子、Ｐ
Ｏ２：第２の光電素子、 Ａ、Ｂ、Ｃ：異物、 １０：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 υづル 第　２　図 節　３　図（ａ） ハ】　　３　　図　（ｂ）　　　第　　３　　図　　（
ＣンＰＤ＋ ＠４図（ｂ） ｆ、７５図 １５、Ｌ→−クル ｆつ６　　図＜ｏ＞ 多τ　　６　　図　（ｂン

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、該基板の上記光ビームが
   入射する側の面を第１面、反対側の面を第２面として、
   該基板に対して第１面側の空間で該ビームの直接反射光
   は受光せずに上記散乱光を受光する位置に配設した第１
   の光電素子と、上記第１または２面側の空間で上記ビー
   ムの直接反射光または直接透過光を受光する位置に配設
   した第２の光電素子と、これら第１および第２の光電素
   子の出力を比較することにより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、前記第１面が、遮光パターンを形成した面である特
   許請求の範囲第１項記載の表面状態検査装置。