JPH01166082A - 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
で使用されるマスク、レチクル、ウェハー面上の欠陥や
異物を高精度に検出する光検出系を有する表面状態検査
装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体焼付は装置により、レチクル又はマスクからウェ
ハー面上にパターンを転写する際、ゴミ等の欠陥がレチ
クル、マスクの上に付いていると、本来のレチクル、マ
スクのパターン以外の欠陥の形も焼きつけることになる
。したかつて、前記レチクル、マスク上のゴミを検出し
、除去しなければならない。その為、近年該ゴミの有無
の判別だけでなくゴミがレチクル、マスクのどの面に付
着しているかを迅速かつ正確に知ることが要求されてい
る。

第５図は従来のペリクル付レチクルの検査方式の一例を
示す概略図である。

本構成例はレチクル及びペリクル面に対し、斜め上方か
らレーザービームを入射した場合を示している。同図に
おいて、１はレーザービーム、２はレチクルで該レチク
ル２に対してペリクル３゜４を装着している。５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄはセルフォックレンズ、６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄは視野絞り、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはファイ
バーから成るライトガイド、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは
受光素子である。添字ａ、ｂ、ｃ、ｄを付加した部材の
内、同じ添字の部材で一つの光検出系を構成している。

該光検出系は６−１．６−２．６−３．６−４の４つ有
り、夫々ペリクル上面３、レチクル裏面２−１、レチク
ルパターン面２−２、ペリクル下面４の検査を行なう。

レーザービームはポリゴンミラーあるいはガルバノミラ
−等の振動素子で、レチクル２やペリクル３，４の面上
を紙面と直交する方向に走査している。

このときの光学系の調整としては各面上においてセルフ
ォックレンズ５ａ等によってできるレーザービームの走
査線の像が視野絞り６ａ等の開口（矩形状）の長手方向
と一致する様に、そして視野絞り６ａ等を通過した欠陥
や異物からの散乱光束がケラレることなく受光素子８ａ
に伝わる様にライトガイド７ａの入射端面な視野絞り６
ａ等の開口にアライメントする必要がある。

又、同図に示す構成において、例えばレチクル裏面２−
１上の異物等の散乱光は光検出系６−２だけて受光され
、他の光検出系６−１．６−３゜６−４においては各視
野絞り６ａ、６ｃ、６ｄによってケラレる為、受光され
ない。

このように各検出面毎に光検出系を配置することにより
、異物等の装着している面を判別できる。

第６図は従来の表面状態検査装置の他の例を示す概略図
である。同図において、第５図と同じ要素には同一番号
を付している。

本構成例はレチクル２及びペリクル３，４に対して垂直
にビームを入射した場合であり、原理は第５図の場合と
同じである。

第５図及び第６図の例においては、何れもセルフォック
レンズを用いているがこれをシリンドリカルレンズ、或
はバーレンズに置き換えても良い。又、ライトガイドで
直接受光しても良い。

以上説明したような表面状態検査装置に必要とされる重
要な性能の一つとして、ビームの走査線上に同じ異物が
あった場合に、同じ出力として検知する検出感度の一様
性がある。

ところか第５図に示した光検出系６−１等は視野絞りの
直後にライトガイドを配置している為、一部のライトガ
イドに断線があったり、個々のライトガイドの端面処理
が均一にできていない場合には、レーザーの走査線上で
均一な出力か得られなくなる。

すなわち、この種の装置は受光散乱光の強さで異物等の
大きさを判定している為、前記の如くライトカイトに欠
陥があると、同じ異物があっても、走査面上の場所によ
って違う大きさの異物として判定されてしまう。又、検
出限界にある異物を走査面上で検出し損うという欠点が
あった。

更に、前記の如くライトガイドの部品欠陥がない場合で
も、受光素子の受光面に感度ムラが有る場合には誤検知
の原因となる。

ライトガイドが完全にランダムに束ねられているとすれ
ば、レーザー走査線上の一点からでた異物散乱光は受光
素子の受光面全面に広がり、検出場所による出力ムラは
ないはずである。

ところが実際にはライトガイドを完全にランダムに束ね
ることは困難である為、走査面上の異物のある位置によ
って受光素子の受光面上に散乱光があたる部分が異なっ
てくる。

従って、受光素子の受光面に感度ムラがあると出力ムラ
か生してしまう。

これらの問題を解決するものとして、例えば特開昭６１
−１０５４４７がある。

これによると第７図に示すように、入射開口部が長方形
の光導波部材を該入射開口部の長手方向がビームの走査
方向と略一致するように該被測定面に対向させて配置し
、該光導波部材を介して該被測定面からの反射光、もし
くは透過光を受光するようにした事である。

このような光学部材は次の作用をもっている。

つまり、第８図に示す様に、ビーム走査線（Ｂｌ　、　
Ｂ２　）上の各点ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３から発した異物の散
乱光は上記の光導波部材１ｏの内面を反射しながら通過
していくうちに次第に交錯し、その射出口近傍に置かれ
た受光器（８）の受光面上に殆ど均一にあたる。その結
果、ビーム走査線上のどの位置からの発散光も均一に光
電変換され、検出位置による場所ムラがなくなる。しか
しながら、この光学部材（１０）の最大の欠点は、その
射出光束の発散角が広がってしまう点にある。その傾向
は、入射端の断面積と射出端の断面積の比が大きければ
それだけ射出光束の発散角は大きくなってしまう。

受光素子は通常、受光配向角をもっていて、受光面の法
線に大きな角度でとび込んでくる光束に対しては感度が
低いという特性をもっている。

従って、見かけ上光束の均一化を計っても、光電出力を
とった場合、検出の場所ムラが発生してしまうという欠
点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、マスク、レチクル等の被測定面の表面状態を
一定の検出感度で検査することができ、又、受光素子の
受光面の感度ムラの影響を受けることもなく、高精度で
異物等の検出が可能な表面状態検査装置の提供を目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 被検面を光ビームで走査し、被検面からの散乱光を光検
出器で受光することにより被検面の表面状態を測定する
装置であって、前記散乱光の光路中に前記散乱光を拡散
光させて伝達する伝達部材と該伝達部材から射出する拡
散光を収れんする集光レンズとを配設し、該集光レンズ
を介して前記散乱光を光検出器で検出することである。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例の概略図。同図（Ａ）は
ビームの走査断面における概略図。同図（Ｂ）はそれと
直交する断面図。第８図と違う点は先導波路１０の光束
射出口側に凸レンズ（１３）を接着した構成である。図
かられかる様に、凸レンズ１３の屈折作用により射出光
束の発散角は弱められ、受光素子８により垂直に近い角
度で受光される。

この際、凸レンズ１３の形状としては、同図（Ａ）のよ
うにビームの走査断面内の曲率は正のパワーをもつ事が
必要であるが、同図（Ｂ）に示すようにこれと直交する
断面内の曲率は必ずしもこれと同じである必要はなく、
平面でもいい。つまり、屈折光学素子１３はシリンドリ
カルレンズかトーリックレンズでもいい。それは上記２
断面内での射出光束の発散角を元に決めればいい。

又、１３は光導波路１０に接着しなくても、本作用をも
つ。

第２図は本発明の他の実施例を示す概略図である。

本実施例は第５図の従来例に本発明を適用したものであ
る。同図において、第５図と同一要素には同一番号を付
している。第１図に示す実施例においては各々の検査面
上のレーザービーム走査線上の異物からの散乱光を直接
先導波管の入射開口部に導光して受光していた。しかし
、本実施例においては該散乱光をセルフォックレンズ等
の結像素子５ａ等により視野絞り６８等上に再結像させ
、そこを通過してくる散乱光束を先導波管１０ａ等で均
一化して受光素子８ａ等に導光するものである。

本実施例の様な構成にした場合、視野絞り６８等を用い
ているので、フレアー光を遮断することができ、検査精
度を上げることができる。

又、セルフォックレンズの開口数が限定されているので
レーザービームの走査線」−の何処の位置についても異
物散乱光の内、所定の角度の光束だけを受光できる。

このことは特にレチクルのパターン面において、パター
ン回折光を受光せずに、異物散乱光だけを選択的に受光
するような構成にすることが可能である。

第３図は本発明の他の実施例を示す概略図である。第１
図、第２図に示す実施例は異物からの散乱光を受光する
構成にしていたが、本実施例ではレーザービームの検査
面上での直接反射光や直接透過光（基板が透過性の時の
み）を受光する構成に本発明を適用したものである。

同図において、１はレーザービーム、２は被測定物とし
ての基板、５ｅ、５ｆはセルフォックレンズ、６ｅ、６
ｆは視野絞り、１０ｅ、１０ｆは光導波管、８ｅ、８ｆ
は受光素子である。添字ｅの付く部材で構成している光
検出系８−１は検査面上から直接反射光を受光し、添字
ｆの付く部材で構成している光検出系８−２は検査面を
透過する直接透過光を受光する。検査面上に異物が無い
場合は、レーザービーム１の該検査面に対する反射光を
受光した受光素子８ｅの出力と透過光を受光した受光素
子８ｆの出力との和は一定値であるが、異物等があると
光の吸収、散乱が起きる為、該２つの受光素子の出力の
和は減少する。

従って、その和が減少するという出力の変化を検出する
ことにより異物の検出を高精度に行なうことができる。

尚、本実施例における光検出系８−１及び８−２は、第
２図の４つの光検出系と同様の構成で同様の効果をもた
らすものである。

第４図は本発明の他の一実施例の概略図である。本実施
例は第１図に示す実施例において先導波路１０の入射側
にも凸レンズ５０を設けている。

本実施例ではビーム走査線上でライトガイドの光軸００
′から離れた位置（Ｐ＋、Ｐ３）のゴミの散乱光（一般
には非テレセンビームでゴミが照射されるが、その散乱
光はその位置での入射ビームの主光線方向に沿って発散
する。）の方向なガイドの光軸００′に沿う方向に近づ
ける働きをもつ。

これにより、ガイド内で光が全反射しやすくなり、ライ
トガイド１０の光軸方向の長さを短くてき、装置全体の
コンパクト化を図っている。

（発明の効果） 本発明に依れば、光検出系の一部に屈折力を有する先導
波管を配置することにより、マスク、レチクル、ペリク
ル等の基板上の表面全体を一定の検出感度で検査するこ
とができ、又、検出限界にある異物等を前記基板上のあ
る部分で検出し損うこともなく、高精度で異物等の検出
を行なうことができる為、半導体製造工程の歩留まりを
高めることが可能な表面状態検査装置を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（八）、（Ｂ）　、第２図、第３図、第４図は各
々本発明の各実施例を示す概略図、第５図。 第６図、第７図、第８図は従来の表面状態検査装置を示
す概略図である。 図中、１はレーザービーム、２はレチクル、３及び４は
ペリクル、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは受光素子、５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆはセルフォックレンズ、
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ。 ６ｅ、６ｆは視野絞り、ｔｏ、１１，１２゜１０ａ、１
０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ。 １０ｆは光導波管、１３．５０は凸レンズ、１４ばファ
イバーである。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検面を光ビームで走査し、被検面からの散乱光
   を光検出器で受光することにより被検面の表面状態を測
   定する装置であって、前記散乱光の光路中に前記散乱光
   を拡散光させて伝達する伝達部材と該伝達部材から射出
   する拡散光を収れんする集光レンズとを配設し、該集光
   レンズを介して前記散乱光を光検出器で検出することを
   特徴とする表面状態検査装置。
2. （２）前記光伝達部材は入射開口部の長手方向が光ビー
   ムの走査方向と一致する様な入射開口部を具えた光導波
   部材から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の表面状態検査装置。
3. （３）前記光導波部材の入射開口部と射出開口部は面積
   が略等しい異った形状より構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の表面状態検査装置。
4. （４）前記光導波部材は射出開口部からの射出光束の光
   量分布が均一となるような形状より構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面状態検査
   装置。
5. （５）前記集光レンズは光ビームの走査方向と直交する
   方向に母線をもつシリンドリカルレンズから成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面状態検査装
   置。