JPS6333834A - 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】 ［産業上の利用分計］ 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］ −Ｎ２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クエへ面上に転
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、ステップアンドリピート法によ
り繰り返してクエへ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９図は異物が等方向
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４５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１６、
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、入射光束は等方向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１０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、（扁光子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４５により各々基板１５０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２１．２
３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必要とされることは、実際の回
路パターン中にある異物、つまり致命度の大きい異物と
、レチクルの周辺部で回路パターンの外側にある異物、
つまり致命魔手または無しの異物とをレチクル上の二次
元座標として位置判別することである。

また、回路パターン中にある異物の位置を正確に計測す
ることも同様に大事である。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わかれ
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。

し発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、従来の方式においては、正確にビームの
走査位置を計測するものは実現しておらず、せいぜいレ
チクルの外径をたよりにしてパターンの中心を成る誤差
の範囲で算出するという程度のものであった。これによ
ると、レチクル台の支持精度や、レチクルのパターン中
心と外径中心との位置ずれ等が積み重なって、レチクル
上の正確な検査位置を求められないという欠点が避けら
れなかった。

本発明は、上述従来例の欠点を除去し、検査装置の搬送
精度やレチクルパターン中心のずれ等ニ左右されずに、
レチクル上の検出位置を正確に計測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、パ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または透過
光を検出することにより上記基板の表面状態、例えば基
板上の異物とその位置等を検出するに際して、上記走査
の方向における上記基板の周辺遮光部と透明部との境界
前後にわたる部位での上記走査光の反射または透過光を
受光する光電素子を備えており、この光電素子の出力と
上記走査による位置情報とに基づいて上記透明性基板上
の検査位置の特定を行なうようにしである。

［作用コ 本発明の表面状態検査装置においては、走査光が透明性
基板の周辺遮光部と透明部の境界部位を横切ると、この
境界での反射光または透過光の急峻な変化が前記光電素
子によって検出され、走査位置と前記境界位置との位置
較正が果たされることになる。透明性基板、特にレチク
ルは、後述する理由により、この境界位置が高精度に形
成されているため、この較正結果によって透明部の位置
範囲と周辺遮光部の位置範囲とが高精度に特定され、異
物等の検出位置も同様に境界位置を基準として高精度に
特定される。

［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。なお、従
来例と共通または対応する部材については同一の符号で
表わす。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図において、
レーザ１０から発した光束は走査用ミラー１１とレンズ
１２を介してレチクル１５の面上を点Ｐ。

からＰｌ、Ｐ２＋Ｐ３を経てＰ４へと走査する。

そして、これと同期してステージがＳＩから３２の方向
へ穆動することによって、レチクル全面が検査される。

異物を走査した時に生じる散乱光は、例えば図中の光電
素子１〜４で受光され、異物信号を発する。異物の検出
方式や、異物とパターンの分離方式については、前述従
来例の他にも種々あるが、ここでは、それを限定する必
要はない。本発明のもたらす効果はこれらのすべての検
出方式に対して得られるからである。

さて、レチクル１５上で実際に回路パターンとして焼付
けられる領域をＱとすると、検出用のレーザビームはこ
れより広い範囲を走査するのが普通である。一方、実際
に使われるレチクル１５は、焼付けられるべきパターン
の部分（図中Ｑの領域）以外はクロムまたは酸化クロム
等の薄膜で遮光された枠Ｒとなっている。これは、第２
図でわかるように、投影レンズ６０を通し、レチクルパ
ターンがウニ八６１上へ繰り返し縮小転写されるために
、レチクル１５の周辺から焼付光が漏れて、ウェハ上の
周囲のチップのレジストを感光させてしまうのでそれを
防ぐためである。

したがって、第１図のように、レチクルに対して斜め上
方から入射したビームはレチクル上の遮光部Ｒにあたる
と正反射して進んでいくが、これを受光する位置にリニ
アアレイ型の光電素子５ａを設けることによって、以下
に述べる理由で、レチクル上の異物の正確な位置を特定
することができる。

レーザビームが図中の左方から右方へ、領域Ｑの外側か
らレチクルの周辺遮光枠Ｒを走査してきて、領域Ｑとの
境界点Ｐ１にさしかかるとビームかレチクルの透明領域
Ｑを透過してしまうために、光電素子５ａの出力は第３
図の出力Ａのように低下する。電気的には、この出力Ａ
を受けて一定時間（Ｔ、　ｓｅｃ　）ホールドした出力
Ｂを出力する回路を設け、この時間内において異物信号
の取り込みや、異物の位置計測を行なえばいい。この場
合、ホールド時間Ｔ１はレチクルの実素子領域Ｑの広さ
に対応して予め定められる。ホールド回路を必要とする
理由は次の通りである。すなわち、領域Ｑの内部にはレ
チクル回路設計に応じて、パターニングがなされている
ため、レーザビームに対し、反射性の部分と透過性の部
分とが混在している。そのため、光電素子５ａの出力を
そのまま取ると、第３図の出力Ａ中の破線のようにレチ
クル上の位置によってレベルが変動するからである。

以上の回路構成を表わしたブロック図が第４図である。

同図において、光電素子５ａの出力は、アンプ４１で増
幅されたのち出力Ａとしてコンパレータ４２に入力され
、コンパレータ４２において基準電圧Ｖ　ｒｅｆ　と比
較される。エツジトリガ回路４４は、出力Ａが基準電圧
Ｖ　ｒｅｆを超えたときのコンパレータ４２出力信号に
よりトリガされ、出力Ｂを発生してスイッチ４６を閉成
させる。スイッチ４６は、その閉成時に、異物信号を発
する光電素子１〜４の出力をアンプ４５を介して後段へ
伝えるものである。この構成により、光電素子５ａの出
力によってスイッチが閉じている間だけ、光電素子１〜
４の出力が処理される。

このように、実際に焼付けられる回路パターンとその外
枠との境界を基準にして、レチクル上の検査位置を正確
に特定することができる。

第５図は第２の実施例である。第１図と異なる点は、走
査ビームの透過直接光をリニアアレイ型光電素子５ｂで
受光するように配置したものである。第１の実施例の場
合、光電素子５ａに入射して来る光はレチクル上の遮光
部Ｒでの反射光である。ところが、レチクルをパターニ
ングする際には、クロムや酸化クロムといった材質が使
われているため、この反射光の強さは遮光部Ｒの材質の
反射率によって変化する。そのため、第３図のような出
力特性を持たせるためには、光電素子５ａの閾レベルを
レチクル交換毎に変えなければならない。これに対し、
第５図の実施例の場合、光電素子５ｂはレチクルの透過
光を受光しているため、レチクルの反射率によらず常に
一定の閾レベルで作動できる利点がある。

第６図は第３の実施例であり、第９図に示すような、レ
チクルの上面と下面を交互に検査する装置に、本発明を
適用した例である。なお、レチクル上の枠検出用に２個
のりニアアレイ型光電素子５ａ、　５ｂを用いているが
、これを１つで済ますこともできる。例えば、上部の光
電素子５ａだけを用いた場合、レチクル上面を検査する
時（ミラー１３を光路中に挿入する時）の光電素子５ａ
への入射光はレチクル遮光部Ｒの反射光であり、レチク
ル下面を検査する時（ミラー１３を光路から出す時）の
光電素子５ａへの入射光はレチクル素通し部Ｑからの透
過光である。これに対し、光電素子５ａ、　５ｂの２つ
を用いた場合には、各々の光電素子５ａ、　５ｂへの入
射光が常に透過光になるようにこれらの素子を使い分け
らることかでき、これにより、第５図の実施例で述べた
利点が得られる。

また、本実施例においては、光電素子５ａと５ｂの前に
レンズ６ａ、　６ｂが入っている。走査ビームは、通常
、レチクル上に集光するように当てられるため、その反
射光や透過光は５ａ、　５ｂの位置では発散してしまう
。レンズ８ａ、　６ｂは、例えば母線方向をレーザ走査
方向と一致してもつシリンドリカルレンズであり、反射
光や透過光を入射面内で光電面上に集光する働きを持つ
。このような構成を取ることにより、光電面上の光強度
を高めることができ、レチクル枠検出信号のＳ／Ｎ比を
高めることができる。

第７図は第４の実施例を示す。同図において、レンズ７
ａ、　７ｂは球面レンズであり、スポット型の光電素子
８ａ、　８ｂを走査ミラー１１と光学的に共役な面に設
けている点が特徴である。この面では、反射光束または
透過光束は所定の大きさをもつスポットに静止してしま
うので、光電素子８ａ、　８ｂはリニアアレイ型でなく
てもよく、小さくできる。

第８図は第５の実施例を示す。第５図の例と比べて走査
ビームをレチクルに対し垂直に入射させている点が異な
る。異物の検出方式の１つとして走査ビームをレチクル
に垂直入射させるものもあるが、このような場合にも、
本発明の効果は発揮される。

以上はレチクル上の異物を検査することについて述べて
きたが、本発明の方式は、これにとどまらず、一般に遮
光枠を持ち、パターニングされた基板上の欠陥その地表
面状態の検査方式には、あまねく適用できるものである
。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、レチクル等の遮
光枠付き透明性基板の有効領域である透明部とその周囲
の遮光部との境界部位における走査ビームの反射・透過
光の光量の急変を検出して前記境界位置を特定し、この
境界位置を基準にして異物等の検出位置を特定するので
、レチクル台の支持精度や、レチクルの外形に対するパ
ターン中心のずれ等に影響を受けずに、直に、回路パタ
ーン中での異物の位置を正確に、しかも、自動で計測で
きる。その結果、回路パターン中、例えば遮光部にある
異物とそうでない異物といった異物毎の致命度を知るこ
とができ、レチクルの洗浄の傾度を少なくすることがで
きる。そして、その分だけ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向上させる
ことができる。

【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を示す斜視
図、 第２図は、ステップアンドリピート方式の露光システム
の概略を示す斜視図、 第３図は、リニアアレイ型光電素子の出力Ａとホールド
回路の出力Ｂの波形図、 第４図は、位置検出系のブロック回路図、第５図は、本
発明の第２実施例に係る光学系を示す斜視図、 第６図は、本発明の第３実施例に係る光学系を示す斜視
図、 第７図は、本発明の第４実施例に係る光学系を示す斜視
図、 第８図は、本発明の第５実施例に係る光学系を示す斜視
図、そして 第９図と第１０図は、それぞれ従来例の光学系を示す斜
視図である。 図中、同一符号は同一または相当部分を示し、１〜４は
異物検出用光電素子、５ａ、　５ｂは境界位置検出用リ
ニアアレイ型光電素子、６ａ、　８ｂはシリンドリカル
レンズ、７ａ、　７ｂは球面レンズ、８ａ、　８ｂは境
界位置検出用スポット型光電素子、１０はレーザ、１１
は走査用ミラー、１２はレンズ、１３．１４．４５はミ
ラー、１５は遮光枠付き透明性基板（レチクル）、５０
はポリゴンミラー、Ｑは透明領域、Ｒは遮光枠である。 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８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パターニングされた遮光枠付き透明性基板の表面を
   光ビームで走査し、該基板からの走査光の反射散乱光ま
   たは透過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、上記走査の方向における上
   記基板の周辺遮光部と透明部との境界前後にわたる部位
   での上記走査光の反射または透過光を受光する光電素子
   を備え、該光電素子の出力と上記走査による位置情報と
   に基づいて上記透明性基板上の検査位置を特定するよう
   にしたことを特徴とする表面状態検査装置。