JPH0621876B2 - 表面状態測定装置 - Google Patents

表面状態測定装置

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JPH0621876B2
JPH0621876B2 JP61030360A JP3036086A JPH0621876B2 JP H0621876 B2 JPH0621876 B2 JP H0621876B2 JP 61030360 A JP61030360 A JP 61030360A JP 3036086 A JP3036086 A JP 3036086A JP H0621876 B2 JPH0621876 B2 JP H0621876B2
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道生 河野
栄一 村上
章義 鈴木
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は表面状態測定装置に関し、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
フォトマスク等の基板上に回路パターン以外の異物、例
ばば不透明性のゴミ等を検出する際に好適な表面状態測
定装置に関するものである。
(従来の技術) 一般にIC製造工程においてはレチクル又はフォトマス
ク等の基板上に形成されている露光用の回路パターンを
半導体焼付け装置(ステッパー又はマスクアライナー)
によりレジストが塗布されたウエハ面上に転写して製造
している。
この際、基板面上にゴミ等の異物が存在すると転写する
際、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方法に
より繰り返してウエハ面上に回路パターンを焼付ける場
合、レチクル面上の1個の異物がウエハ全面に焼付けら
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。
その為、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2図は異物が等方的に
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とレンジ12を介してレーザー
10からの光束をハーフミラー13により2つに分け、2つ
のミラー14,45により各々基板15の表面と裏面に入射さ
せ、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。そして基板15からの直接の反射光及び
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16,17,18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。
即ち回路パターンからの回折光は方向性が強い為、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為、複数の受光部からの出
力値が各々等しくなってくる。従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。
又第3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を介してレーザー10からの光束
を所定の偏光状態の光束としハーフミラー13により2つ
に分け、2つのミラー14,45により各々基板15の表面と
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。そして基板15からの直接反射光及び透過光の
光路から離れた位置に各々検光子20,21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。
しかしながら第2図,第3図に示す検出方法はいずれも
受光部には入射光束の直接の反射光及び透過光は入射し
ないが回路パターンからの各次数の回折光の一部が入射
してしまう。この為、回路パターンからの回折光と異物
からの散乱光の双方の出力差をとる場合、異物の反射率
や形状等が異ってくると双方の出力差が変動し異物の検
出率が低下してくる欠点があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は基板上に存在しているゴミ等どのような状態の
異物であっても回路パターンと高い精度で分離検出する
ことのでき高い分離検出率を有した表面状態測定装置の
提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) パターンが形成されている基板に光束を入射させ、前記
光束で前記基板を走査する投光手段と、前記基板上の主
パターンから生じる回折光とは異なる前記基板からの散
乱光束を受光面で受ける受光手段とを有し、前記受光手
段からの出力信号を利用して前記基板の表面状態を測定
する装置において、前記投光手段は前記光束で前記基板
を走査するための走査ミラーを備え且つ前記光束を前記
基板面の法線に対して傾斜した方向から前記基板に斜入
射せしめるよう構成され、前記受光手段は前記散乱光束
を前記基板面の法線に対して前記投光手段側に傾斜した
方向から受光し且つ前記投光手段の前記走査ミラーの反
射点が前記受光面上に結像するよう構成されていること
である。
この他、本発明の特徴は実施例において記載されてい
る。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。同
図において光源であるレーザー1からの光束をポリゴン
ミラー2により一方向へ反射させ、例えばf−θレンズ
を有する投光部4によりレチクル等の被測定物である基
板5上の回路パターンが形成されている点Oに集光して
いる。
ポリンゴンミラー2と投光部4は投光手段の一部を構成
している。そしてポリゴンミラー2を回転させ基板5上
を点Bから点B方向に走査すると共に、基板5を矢
印S若しくは矢印S方向に移動させることにより基
板5上の全面を走査している。
そして基板5の入射面の法線に対して入射側に集光部6
を設け、基板5上の異物からの散乱光束を集光し、ミラ
ー7を介して点P′に集光し、その後レンズ8により
受光面9に導光している。
集光部6とミラー7そしてレンズ8は受光手段の一部を
構成している。レンズ8の光軸8の延長上のミラー7
との交点7と基板5上の交点Oとを結ぶ線は集光部6
の光軸であり、又点Oとポリゴンミラー2の反射点P
を結ぶ線は投光部5の光軸である。
本実施例における点P′はポリゴンミラー2の回転に
伴って、その反射点Pから発散した光束が基板5上の
異物で散乱し、集光部6により集光する位置である。
本実施例ではポリゴンミラー2の回転によって基板5面
上を光束で走査する際、一方向の走査によって形成され
る点Bと点Bを結ぶ交線1が基板5に形成されてい
る主パターンから生じる回折光の方向と一致しないよう
に角度βだけずらしている。
そして集光部6を該集光部6の光軸の基板5への投影像
が基板5上の主パターンから生じる回折光の方向と一致
しないように角度βだけずらして配置している。
即ち本実施例では集光部6を入射光束による基板上の交
線1と対応する集光用の交線1′が交線1と略一致する
ようにして基板上の異物から生じる散乱光束を効率良く
受光面9に導光している。レンズ8の光学的作用として
はポリゴンミラー2の反射点Pと共役な点P′を受
光面9上に結像させている。
尚、集光用の交線1′は交線1と厳密に一致していなく
ても異物からの散乱光束が集光可能な範囲内で光線1と
一致していれば良い。又、集光部6を該集光部6の光軸
の基板5上への投影像が基板5の主パターンによる回折
光の生じる方向とずらして配置さえすれば投光部4によ
る基板5上の交線1が基板5上の主パターンによる回折
光の生じる方向と一致するように配置しても良い。
第4図は第1図の実施例における入射光束と基板5上の
回路パターンから生じる回折光の説明図である。今、基
板上の回路パターン面が模式的に描いた球体Sの赤道面
に一致しているとする。現在使用されている半導体回路
パターンの基板上の回路パターンの形状は殆どが例えば
,Tで示すその縦横方向で互いに直交しているパ
ターンで構成されている。今、基板上のパターンT
びパターンTに対し斜め上方の角度αと主パターンに
より生ずる回折光の方向とずらした角度βの球面上の点
を通る方向より光束を入射させる。そうすると図中
点A,μ,A′で形成される平面が入射面となり基板5
からの直接の反射光は矢印I′で示すように球体S上の
点P′を通過する方向に反射される。
又パターンTの方向と平行の球体S上の点Pから中心
点Oに光束を入射させたとした場合の反射光の球体Sと
の交点をP′とすると、点P′を中心にして各々のパタ
ーンT,Tと直交する方向に各次数の回折像が形成
する。回路パターンが孤立線の場合はその回折像Qは第
5図(A)に示す如く、パターンTと直交する方向に連続
的に現われる。又、回路パターンがメモリーのような繰
り返しパターンの場合はその回折像Qは第5図(B)に示
す如く離散的に現われる。
第5図(C)は光束の入射方向と回折光の生じる方向の説
明図である。同図は矢印51で示す方向より光束を基板5
上に入射させた場合、基板上の主パターンT,T
より回折光が矢印52,53で示す方向に、即ち入射方向と
角度βだけずれた方向に生じている様子を示している。
いずれの場合でも直接の反射光束の点P′及び点P′
から遠ざかる程、反射光及び回路パターンからの回折像
の強度は弱くなる。即ち点P′から入射面内の法線μ
を過ぎ入射光束の入射側の球体と交わる点Pの近傍ま
でくると回折光の強度はかなり弱くなってくる。
これに対して異物の散乱光は等方的に生じるので入射側
にも多く現われる。
そこで本実施例では受光手段の集光部の光軸が直接の反
射光の光路からなるべく遠い位置、即ち入射面内の法線
μに対して入射側で、かつ基板上の主パターンより生じ
る回折光の方向とずらした例えば点P近傍位置に集光
部の光軸がくるように配置することにより回路パターン
からの回折光の影響をなるべく少なくして基板5上の異
物からの散乱光のみを主に受光するようにしている。
即ち集光部の光軸が第1図に示すように基板5に対して
角度α′となり、かつ集光部の光軸の基板6上への投影
像が基板5の主パターンによる回折光の生じる方向であ
る、例えば基板5の縦横方向となす角と平行若しくは直
交方向より角度βだけずれるようにしている。
尚、集光部6の光軸の基板5上への投影像と投光部5の
光軸の基板5上への投影像とが一致するように構成した
が集光部6により異物からの散乱光を集光することので
きる範囲内であれば双者は必ずしも一致させる必要はな
い。
以上にように基板に対する投光部と集光部の位置を特定
し、これにより回路パターンに対する異物の分離検出率
を高めている。尚、分離検出率を高めるには仮りに集光
部の光軸が点P上にくるように配置したとすると点P
′と点Pの中心Oに対して張る角δが大きい程例え
ば90゜<δ< 180゜の範囲に設定するのが好ましい。
又、本実施例において集光部の光軸が投光部の光軸に対
して±45度以内となるように各要素を配置するのが回路
パターンに対する異物の分離検出率を効果的に高めるこ
とが出来るので好ましい。実際の基板上の回路パターン
には基板の縦横方向に対して30度,45度そして60度方向
のパターンも存在する場合がある。このような基板に対
しても本発明の効果を十分発揮させる為には、集光部の
光軸の基板面上への投影像と基板の縦横方向とのなす角
が平行若しくは直交方向より15度± 5度の範囲内に設定
するのが良い。
尚、本実施例において基板に対する投光部の光軸と集光
部の光軸が光束の入射面内の法線に対して同一方向では
なく、法線に対して左右に分けて配置しても同様に本発
明の目的を達成することができる。
第6図は本発明の他の実施例の光学系の概略図である。
本実施例では第1図の実施例における投光部4と集光部
6とを1つの光学系61より構成し、基板5への入射光束
の入射方向と同一の方向より異物からの散乱光束を集光
する場合であり、これに伴い第1図のミラー7の代わり
にハーフミラー62を用い、入射光束及び散乱光束の一部
を透過及び反射させている。その他、第1図に示す要素
と同一要素には同符番を付してある。
本実施例において基板5と受光面9を共役関係とし、点
′から発した光束を平行光束として受光面9に導光
させるものでも良い。
(発明の効果) 本発明によれば基板上の回路パターンから生じる回折光
を空間配置的に避けて基板上に存在している異物からの
散乱光束だけを選択的に受光することができる為、回路
パターンに対する異物の分離検出率の高い表面状態測定
装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第4図は
第1図の実施例における入射光束と回路パターンによる
回折光の説明図、第5図(A),(B),(C)は回路パターン
と回折像との関係を示す説明図、第6図は本発明の他の
一実施例の光学系の概略図、第2図,第3図は各々従来
の表面状態測定装置の一例である。図中1は光源、2は
ポリゴンミラー、4は投光部、5は基板、6は集光部、
7はミラー、8はレンズ、9は受光面、10は光学系、11
はハーフミラーである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−128834(JP,A) 実開 昭57−22239(JP,U) 特公 昭63−58369(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パターンが形成されている基板に光束を入
    射させ、前記光束で前記基板を走査する投光手段と、前
    記基板上の主パターンから生じる回折光とは異なる前記
    基板からの散乱光束を受光面で受ける受光手段とを有
    し、前記受光手段からの出力信号を利用して前記基板の
    表面状態を測定する装置において、前記投光手段は前記
    光束で前記基板を走査するための走査ミラーを備え且つ
    前記光束を前記基板面の法線に対して傾斜した方向から
    前記基板に斜入射せしめるよう構成され、前記受光手段
    は前記散乱光束を前記基板面の法線に対して前記投光手
    段側に傾斜した方向から受光し且つ前記投光手段の前記
    走査ミラーの反射点が前記受光面上に結像するよう構成
    されていることを特徴とする表面状態検査装置。
JP61030360A 1986-02-14 1986-02-14 表面状態測定装置 Expired - Lifetime JPH0621876B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61030360A JPH0621876B2 (ja) 1986-02-14 1986-02-14 表面状態測定装置
US07/014,033 US4795911A (en) 1986-02-14 1987-02-12 Surface examining apparatus for detecting the presence of foreign particles on the surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61030360A JPH0621876B2 (ja) 1986-02-14 1986-02-14 表面状態測定装置

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Publication Number Publication Date
JPS62188943A JPS62188943A (ja) 1987-08-18
JPH0621876B2 true JPH0621876B2 (ja) 1994-03-23

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ID=12301693

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JP61030360A Expired - Lifetime JPH0621876B2 (ja) 1986-02-14 1986-02-14 表面状態測定装置

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675039B2 (ja) * 1988-08-08 1994-09-21 キヤノン株式会社 表面状態測定装置
JP3259331B2 (ja) * 1992-05-29 2002-02-25 キヤノン株式会社 表面状態検査装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5722239U (ja) * 1980-07-11 1982-02-04
JPS57128834A (en) * 1981-02-04 1982-08-10 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Inspecting apparatus of foreign substance
JPS6358369A (ja) * 1986-08-29 1988-03-14 Fuji Xerox Co Ltd 記録装置

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JPS62188943A (ja) 1987-08-18

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