JPH04143640A - 異物検査装置 - 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、縮小投影露光装置や１：１反射形投影露光装
置を用いた露光工程において、露光に使用するレチクル
やフォトマスク等の基板に異物付着防止膜を付けた枠を
装着した状態で異物付着防止膜上に付着した露光に支障
のある大きな異物を検査して半導体素子等の歩留り低下
を防止するようにした異物検査装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば縮小投影露光装置（以下ＲＡと略記）では、レチ
クルやホトマスク等の基板上に形成された回路パターン
を縮／ＩＸシてウェハ上に転写して１チツプずつ露光す
るため、基板上に異物が存在するとその異物像が転写さ
れ、ウェハ上の全チップが不良となる。従って、露光前
の基板上の異物検査が露光工程の歩留りを向上させる上
で不可欠である。この種の装置として関連するものには
例えば、特開昭５７−８０５４６号、特開昭５８−７９
２４０号、特開昭５９〜８２７２７号等が挙げられる。

これらの装置をＲＡに内蔵する場合、高価な装置なため
、多数のＲＡを必要とする大量生産ラインでは投資の面
で膨大な費用がかかる。

一方、最近では、基板表面に直接異物が付着しない様に
、異物付着防止用のべＩＪクル（金属の枠に二１−口セ
ルローズの透明薄膜を貼り付けたもの）を装着している
。異物付着防止膜を基板に装着した後は原則として、基
板上への新しい異物の付着は防止できる。また、異物付
着防止膜と基板の表面は離間しているため、比較的小さ
な異物が異物付着防止膜上に存在しても異物像はウェハ
上に転写されない。従って異物付着防止膜を用いた場合
の基板洗浄から露光までの工程は以下の様になる。

先ず、基板を洗浄し、パターンの存在表面及び非存在表
面にごみ等の異物があるか否か検査する。ごみ等の異物
がなければ、治具利用により異物付着防止膜を装着する
。この異物付着防止膜は、パターンの存在面にも装着す
る。異物付着防止膜を貼りつけた後、基板の面上に異物
があるか否か特開昭５９−８２７２７の方式を用いて検
査をする。異物がなければカセットに収納し、縮小露光
装置に送り露光工程に入る。

異物付着防止膜を装着することにより、２０ないし３０
μｍ以下の膜上に付着した異物については無視すること
ができるため、歩留りを向上させることができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に異物付着の確率は異物寸法の２乗に反比例すると
されているため、２０ないし３０μｍ以上の異物付着確
率を完全に無視することはできない。従って、より一層
の歩留り向上を目指すためには、異物付着防止膜上の比
較的大きな異物の有無を検査する必要がでてきた。

本発明の目的は、基板に枠を介して装着した異物付着防
止膜上に付着した露光に支障のある大きな異物のみを検
査して露光工程における歩留りを一層向上するようにし
た異物検査装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、上記目的を達成するために、露光に使
用するレチクルやフォトマスク等の基板に異物付着防止
膜を付けた枠を装着した被検査対象物に対して、上記異
物付着防止膜上に光中心を通り、且つ異物付着防止膜を
通過した光による上記基板面上における光束とは交わら
ないように検出光軸を上記照射光束ｄに対して角度ψ≧
ｔ　ａ　ｎ−１ｄ／　２　ｔ　（但しｔは基板表面と異
物付着防止膜との間の距離）で配置させて上記異物付着
防止膜上に付着した異物のみからの散乱光を光学的に検
出する検出光学系と、該検出光学系によって検出される
異物付着防止膜上に付着した異物のみからの散乱光を受
光して信号に変換する光電変換手段とを備えことを特徴
とする異物検査装置である。

〔作用〕

上記構成により、基板上に形成された回路パターンのエ
ツジから発生する散乱光を検出することなく異物付着防
止膜上に付着した露光に支障のある大きな異物のみを光
学的に検査することができ、露光等において半導体素子
等の大幅な歩留まり向上を達成することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第１２図により説明する。

先ず異物付着防止膜上の異物検査装置を搭載した縮小投
影露光装置の一実施例の構成を第１図に示す。洗浄後、
異物が存在しない状態で、枠２４を介して異物付着防止
膜２３を装着した基板３９は、カセットに入れた状態で
マガジン６に収納される。露光工程では基板はカセット
から１個ずつ取り出され露光後は再び元の位置に戻され
る。

即ち、基板３９はマガジン６内のカセットより矢印５ａ
の方向に引き出され、搬送アーム３により矢印４ａの方
向に移動する。基板３９の圃面に装着した異物付着防止
膜２３上の異物検査は搬送アーム３の上下に設置した上
側異物検査装置１および下側異物検査装Ｍ２によって行
われる。もし、異物付着防止膜２３上に異物（例えば２
０μｍ〜３０μｍ以上）が存在すればその基板は元のカ
セットの戻され、異物除去が行なわれる。一方、異物が
存在しなければ、搬送アーム３は回転機８によって矢印
７ａの方向に回転し、露光位置９に置かれ、露光光学系
１０を介してウェハ１１上に１チツプずづ転写される。

この基板を用いた露光工程が終了すると、基板３９は再
びマガジン６内のカセットに収納される。

また、第２図は本発明の第２の実施例を示したものであ
る。ここで、基板３９はモータ１３で駆動される例えば
ベルト１２を用いた搬送機構により搬送される。上記実
施例に用いる異物検査装置の一例を以下に説明する。

第３図は、フォトマスクやレチクル等の基板３９に枠２
４を介し貼り付けた異物付着防止膜（ペリクル膜）２３
表面上での異物を検出する装置を示したものである。こ
れによるとレーザ発振器１４からのレーザ光は偏光板１
６、集光レンズ１５を順次介された後、三角波状信号に
よって往復回転振動されているガルバノミラ−１７で全
反射されたうえコリメータレンズ１８を介し異物付着防
止膜２３の表面上にレーザスポットとなって斜方向より
入射するようになっている。この場合、ガルバノミラ−
１７は三角波状の電気信号で駆動され一定周期で回転振
動するためレーザスポットは異物付着防止膜２３の表面
上をＸ方向に一定速度で往復走査するが、これにより直
線状の走査線２２が形成されるものである。

一方、異物２０からの散乱光２１を検出する手段は結像
レンズ２６、遮光板（図示せず）、−次元のリニアセン
サ（ＣＣＤ　、フォトダイオードアレイ等）を含む自己
走査蓄積形の光電変換素子２７から成り、レーザスポッ
トの走査線２２を斜上方よりのぞむように設けられてい
る。

即ち、結像レンズ２６によって異物付着防止膜２３の表
面上を直線上に走査しているレーザスポットの走査線２
２の像が光電変換素子２７上に結像されるようになって
いるものである。したがって、モータ４８と送りネジ４
９によりガラス基板３９を等速でＹ方向に随時送りなが
ら異物付着防止膜２３表面をその全領域に亘って走査す
れば、走査線２２上に異物２０が存在する場合にはその
異物２０からの散乱光２１の強度が蓄積、検出されるも
のである。

ここで第４図によりレーザ光照射系について更に詳細に
説明すれば、レーザ発振器１４からのレーザ光は偏光板
１６を通過後（半導体レーザのような偏光レーザを用い
る場合には偏光板は不要）集光レンズ１５によってガル
バノミラ−１７の表面に集光されるが、このレーザ光は
ガルバノミラ−１７の表面で全反射されたうえコリメー
タレンズ１８に到達するようになっている。コリメータ
レンズ１８はガルバノミラ−１７の回転中心軸上にその
焦点が位置するように設置されていることから、コリメ
ータレンズ１８を介されたレーザ光は平行光束となり、
ガルバノミラ−１７の回転振動によって図示の如く方向
３５に往復振動する結果、異物付着防止膜２３の表面上
を直線状に往復走査することになるものである。この場
合コリメータレンズ１８の焦点距離をｆ、レーザ光の振
れ角をθ、レーザスポットの走査量をｈとすれば走査量
りは以下のように表わされる。

ｈ＝ｆ−ｔａｎθＨｆ−θ （θが小さい場合ｔａｎθ＃θ）　　　・・・（１）ガ
ルバノミラ−１７の回転速度が一定であるとして、これ
によって平行収束されたレーザスポットは異物付着防止
膜２３の表面上を等速運動することになるものである。

第５図はガルバノミラ−１７を駆動する信号としての三
角波信号と光電変換素子２７の１個当りに係る光量蓄積
時間を表わしたものである図示の如く光電変換素子２７
の走査時間Ｔをガルバノミラ−１７の周期ｔに同期して
整数倍に設定することによって光電変換素子２７に蓄積
される光量をかせいでいるが、これと各走査位置での走
査条件が同一であるということから第６図に示すように
異物付着防止膜２３の表面上の中心付近に存在する異物
からの散乱光強度と端に存在する異物からの散乱光強度
は同一となり、はぼ均一な散乱光強度分布２８が得られ
るものである。したがって、これまでのように場所によ
ってしきい値レベルを変える必要がなくたとえ異物付着
防止膜２３が上下動する場合でも一定しきい値レベル４
３のみで安定した異物検出が行ない得るわけである。

第７図は異物以外からの散乱光発生要因を示したもので
ある。異物２０からの散乱光２１として誤検出し易いも
のとしては、異物付着防止膜２３を貼り付けである枠２
４からの散乱光３１および異物付着防止膜２３を通過し
た光がガラス基板３９の表面５に形成さ九たパターン２
９に当ることによって発生する散乱光３０か考えられる
ものとなっている。ところで、第８図（ａ）、（ｂ）に
示すように一般にガラス基板のような透明物質にレーザ
光等の光を斜方向より照射した場合、照射角度ａによっ
ても異なるが、基板表面５に対して平行な方向（水平方
向）に磁界面が振動する波（Ｓ偏光波）４４では反射成
分が多く、これとは逆に基板表面５に対して垂直方向に
磁界面が振動する波（ｐ偏光波）４５の場合には透過成
分が多くなるという性質がある。この事実よりして基板
表面５に形成されたパターン２９からの散乱光の影響を
極力防ぐべく偏光板１６によって異物付着防止膜２３に
対しＳ偏光波を照射し、異物付着防止膜２３を通過する
光を最小限に抑えることが望ましいと云える。しかしな
がら、異物付着防止膜２３を通過した極わずかなレーザ
光によってもパターン２９からの散乱光は発生するので
、第９図、第１０図に示すように散乱光検出系の光軸４
２を基板表面５の垂直４１よりもΦだけ傾斜させた状態
として設定することによってパターン２９からの散乱光
３０の発生個所をのぞまないようにすることが望ましい
。なお、第９図は異物付着防止膜２３上を検査している
場合での、第１０図は異物付着防止膜２３と同一機能を
持つ比較的厚いガラス基板３９表面を検査している場合
でのパターン２９からの散乱光３０の発生状態をそれぞ
れ示したものである。また、図中の記号ｄは照射レーザ
光のビーム径を、ｔはガラス基板３９の板厚または異物
付着防止膜２３を貼り付けである枠２４の厚さを、φは
ψに対する屈折角をそれぞれ示す。

何れにしても散乱光検出系がパターン２９からの散乱光
３０を検出しないための条件はその検出系の光軸４２が
基板表面５または異物付着防止膜２３の表面を通過後、
屈折または直進してガラス基板３９でのパターン形成面
との交点が照射レーザ光のビーム径ｄの中に含まれない
ことである。即ち、次式を満足するψが設定される必要
がある。

ψ≧５ｉｎ−１（ｎ　５ｉｎ（ｔａｎ−”ｄ／２　ｔ）
）　−（２）但し、ｎは屈折率を示す。第９図の場合は
、異物付着防止膜２３は薄く直進する関係でｎは１とす
る。

しかし、実際には結像レンズ２６の収差量等も影響して
くるので、上記した数式で求めたΦより若干変動するが
、ψはほぼＯ°以上２０’以下の範囲内に設定される。

一方、異物付着防止膜２３が貼り付けられている枠２４
から発生する散乱光３１は第１１図に示すように、光電
変換素子２７の結像位置に遮光袋ｗ３２を付加設置する
ことによって遮光することが可能である。結像レンズ２
６近傍に遮光装置を適当に設ける場合は、枠２４からの
散乱光３１は光電変換素子２７で検出され得ないもので
ある。

さて、異物検査装置の構成としてはこの他特開昭５７−
８０５４６の様なものも考えられる。

また、搬送途中にＴＶカメラ等を設け、異物付着の可能
性の低い状態で目視ｗｌ察することも可能である。異物
検査装置の設置場所としては、基板の搬送途中の他、縮
小投影露光装置上に検査ステーションを設け、ここに設
置することも可能である。

また、異物付着防止膜上の異物を除去するための装置を
併置することも可能である。

更に、本発明は縮小投影露光装置に限らす１：１反射形
投影露光装置にも使用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、異物付着防止膜
上に付着した露光に支障のある大きな異物を、基板上に
形成された回路パターンのエツジから生じる散乱光を実
質的に検出することなく検査することができ、露光工程
での歩留り向上に大きく貢献することができる効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は別の実施
例を示す図、第３図は本発明による異物検出装置の一例
での構成を示す図、第４図はその構成におけるレーザ光
照射系の動作を説明するための図、第５図は同じくその
構成におけるガルバノミラ−の訃動信号と光電素子の光
量蓄積時間との関係を説明するための図、第６図は本発
明に係る異物検出処理を説明するための図、第７図は異
物以外からの散乱光発生要因を示す図、第８図（ａ）、
（ｂ）は、それぞれ基板表面でのＳ偏光波、ｐ偏光波の
反射状態を示す図、第９図、第１０図は不要な散乱光を
検出不可とする散乱光検出系の光軸の望ましい設定状態
を説明するための図、第１１図は同じく不要な散乱光を
検出不可とする散乱光検出系の望ましい構成を示す図で
ある。 １．２・・・異物検査装置 ３・・・搬送アーム　　　１０・・・露光光学系１４・
・レーザ発振器　　１５・・集光レンズ１６・・・偏光
板　　　　　１７・・・ガルバノミラ−１８・・・コリ
メータレンズ ２６・結像レンズ　　　２７・・・光電変換素子３２・
・遮光装置 第 ！ 図 第 図 岸 杢 纂 ン 纂 図 １（？ 稟 図 纂 シ 図 招 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露光に使用するレチクルやフォトマスク等の基板に
   異物付着防止膜を付けた枠を装着した被検査対象物に対
   して、上記異物付着防止膜上に光束を照射する光照射光
   学系と、該光照射光学系によって照射された異物付着防
   止膜上のほぼ光束の中心を通り、且つ異物付着防止膜を
   通過した光による上記基板面上における光束とは交わら
   ないように検出光軸を上記照射光束ｄに対して角度ψ≧
   ｔａｎ＾−＾１ｄ／２ｔ（但しｔは基板表面と異物付着
   防止膜との間の距離）で配置させて上記異物付着防止膜
   上に付着した異物のみからの散乱光を検出する検出光学
   系と、該検出光学系によって検出される異物付着防止膜
   上に付着した異物のみからの散乱光を受光して信号に変
   換する光電変換手段とを備え、異物付着防止膜上に付着
   した露光に支障のある大きな異物を検査するように構成
   したことを特徴とする異物検査装置。 ２、上記検出光学系に、枠から発生する散乱光を遮光す
   る遮光装置を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の異物検査装置。