JPH06258241A - ペリクル膜の異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ペリクル膜に存在する異物がペリクル膜の表面
および裏面のどちらにあるかを判別することができるペ
リクル膜の異物検査装置を提供する。 【構成】入射する検査光がペリクル膜１０を透過する第
１の入射角θ１およびペリクル膜１０で反射する第２の
入射角に入射角度を変化可能な光源１と、第１の入射角
θ１の検査光１３および第２の入射角の検査光を入射し
てペリクル膜１０の面上の異物による散乱光を受ける散
乱光受光系２と、この散乱光受光系２の出力信号の有無
に基づいてペリクル膜１０の表面および裏面のいずれに
異物が存在するかを判別する判別手段（４）とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造における
リソグラフィ分野のレチクルに装着するペリクル膜の異
物検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 近年、ペリクル膜の異物
の検査として、検査光をペリクル膜に入射する光源と、
検査光の異物による散乱光を拾う散乱光受光系とを備
え、この構成によりペリクル膜の異物を検出するペリク
ル膜の異物検査装置が利用されるようになった。図１８
ないし図２２により従来例のペリクル膜の異物検査装置
を説明する。図１８は従来例のペリクル膜の異物検査装
置の機能系統図を示すものである。図１８において、３
６は光源、３７はペリクル膜の異物からの散乱光を受け
る散乱光受光系、３８は光源３６と散乱光受光系３７を
もつ検出系、３９は検出系３８からの信号によりペリク
ル膜上の異物を判別する信号処理系、５は検査しようと
するペリクル膜付レチクルをのせるステージ制御系、６
は検査状況を確認する表示装置である。

【０００３】図１９はペリクル膜のペリクル透過スペク
トルを示すものである。符号４０は光源３６から得られ
る光のうちペリクル膜を高い透過率で透過するものとし
て採用可能な波長λ 1の検査光を示す。図２０ないし図
２２は、ペリクル膜１０の異物を検査している状態であ
る。これらの図において、３７は異物からの散乱光を受
光する前記した散乱光受光系、９は基板、１１はペリク
ル膜表面、１２はペリクル膜裏面、１５はペリクル膜表
面の異物、１８はペリクル膜裏面の異物、１３，１６，
１９は光源３６から得られるペリクル膜１０を透過する
波長λ1をもつ検査光、１４は検査光１３がペリクル膜
１０を透過した透過光を示す。１７，２０は各々の検査
光１６、１９がペリクル膜１０の異物１５，１８にあた
ったときの散乱光を示す。

【０００４】図２０に示すように、光源３６から得られ
るペリクル膜１０で透過する波長λ1をもつ検査光を用
いて、ペリクル膜表面１１を検査すると、検査光１３は
表面に異物がないために透過光１４となり、ペリクル膜
１０を透過してしまうので異物からの散乱光を受ける散
乱光受光系３７は光を受けない。図２１に示すように、
光源３６からの検査光１６を用いて、ペリクル膜表面１
１を検査したとき、ペリクル表面に異物１５があり、こ
の異物１５に検査光１６があたり散乱光受光系３７に異
物からの散乱光１７が入光し、検査系３８から信号処理
系３９に異物の信号が送られる。

【０００５】図２２に示すように、光源３６からの検査
光１９を用いて、ペリクル膜表面１１側から検査光１９
を入射することによりペリクル膜裏面１２を検査したと
き、ペリクル膜裏面１２に異物１８があり、この異物１
８に検査光１９があたり散乱光受光系３７に異物からの
散乱光２０が入光し、検査系３８から信号処理系３９に
異物の信号が送られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな動作を行なう従来のこのペリクル膜の異物検査装置
は、ペリクル膜表面とペリクル膜裏面の異物を判別でき
ず、ペリクル膜裏面にある異物をペリクル膜表面にある
と誤認する可能性がある。ペリクルをレチクルに装着す
るメリットは、異物が直接レチクル上のパターンに付着
せずにペリクル表面に付着するため、リソグラフィ工程
においてシリコン基板に異物が転写されにくくなるので
歩留まりの向上が期待できることにある。ところが、ペ
リクル裏面に異物が付着している場合、ペリクル付レチ
クルの使用時の振動やペリクル膜の異物の除去のための
ブロー、さらに保管環境の変化により異物がパターン上
に落下することがある。この場合、パターン転写時に異
物がパターン欠陥として転写され、シリコンプロセスで
の極度の歩留まり低下の原因となるという問題があっ
た。

【０００７】さらにこの従来例は、多量のステッパーの
露光量、あるいは環境の変化によるペリクル膜の変質に
起因する透過率の低下を発見することができず、それに
よって、リソグラフィプロセスでの欠陥が発生するとい
う問題があった。したがって、この発明の目的は、ペリ
クル膜に存在する異物がペリクル膜の表面および裏面の
どちらにあるかを判別することができるとともに、ペリ
クル膜の変質を発見することができるペリクル膜の異物
検査装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のペリクル膜の
異物検査装置は、ペリクル膜を透過する第１の入射角お
よび前記ペリクル膜で反射する第２の入射角に検査光を
入射させる光源と、前記第１の入射角の検査光および前
記第２の入射角の検査光を入射して前記ペリクル膜の面
上の異物による散乱光を受ける散乱光受光系と、この散
乱光受光系の出力信号の有無に基づいて前記ペリクル膜
の表面および裏面のいずれに異物が存在するかを判別す
る判別手段とを備えたものである。

【０００９】請求項２のペリクル膜の異物検査装置は、
請求項１において、第２の入射角の検査光によるペリク
ル膜の表面の反射直接光を受ける反射直接光受光系を有
するものである。

【００１０】

【作用】請求項１のペリクル膜の異物検査装置によれ
ば、第１の入射角で検査光をペリクル膜に入射すると異
物がない場合には透過光となるが、異物がペリクル膜の
表面または裏面にあるとき散乱光が散乱光受光系に入光
する。第２の入射角で検査光をペリクル膜に入射すると
異物がない場合には反射光となり、異物がペリクル膜の
表面側にあると異物の散乱光が散乱光受光系に入光し、
ペリクル膜の裏面側に異物があるとペリクル膜の表面で
反射光となるので散乱しない。この結果、第１の入射角
と第２の入射角で散乱光受光系に受光する光が異なるた
め、異物がペリクル膜の表面にあるか裏面にあるかが判
別手段により判別できる。

【００１１】このように、ペリクル膜に存在する異物が
ペリクル膜の表面か裏面のどちらにあるかを判別するこ
とができ、ペリクル膜の裏面側に異物があった場合のリ
ソグラフィ工程でのシリコンプロセス時の実デバイスへ
の欠陥転写を防止することができ、歩留り向上が実現で
きる。請求項２のペリクル膜の異物検査装置によれば、
請求項１において、第２の入射角の検査光によるペリク
ル膜の表面の反射直接光を受ける反射直接光受光系を有
するため、請求項１の作用のほか、ペリクル膜が変質し
ている場合には、第１の入射角で入射する検査光の反射
光が強くなるのでこの反射光を直接光受光系で受光する
ことにより、ペリクル膜の変質の判別が可能となり、か
つリソグラフィ工程での欠陥転写を防止でき歩留りを向
上できる。

【００１２】

【実施例】この発明の第１の実施例のペリクル膜の異物
検査装置について、図面を参照しながら説明する。図２
は第１の実施例のペリクル膜の異物検査装置の機能系統
図を示すものである。図１において、１は光源、２は被
検査物であるペリクル膜からの散乱光を受ける散乱光受
光系、３は光源１と散乱光受光系２をもつ検出系、４は
検出系３からの信号により異物の場所を判別する判別手
段を有する信号処理系、５は検査しようとするレチクル
およびペリクルをのせるステージ制御系、６は検査状況
を確認するための表示装置である。

【００１３】図３は、同じ波長の検査光で、ペリクル膜
への入射角度が異なる場合の入射角度と透過率の関係を
示したグラフである。符号７は光源１の光のうち高い透
過率を示すものとして採用可能な第１の入射角θ1の検
査光、８はペリクル膜で最も低い透過率となりしたがっ
て高い反射率を示すものとして採用可能な第２の入射角
θ2の検査光である。

【００１４】図１，図４および図５は、第１の入射角θ
１の検査光をペリクル膜に入射したときの検査状態を示
す。これらの図において、符号２は散乱光を受ける散乱
光受光系、９は基板、１０はペリクル膜、１１はペリク
ル膜表面、１２はペリクル膜裏面、１３，１６，１９は
光源１から得られるペリクル膜１０で透過を示す第１の
入射角θ1の検査光、１５はペリクル膜表面上の異物、
１８はペリクル膜裏面上の異物、１４は検査光１３がペ
リクル膜１０を透過した透過光を示す。１７，２０は検
査光１６，１９が各々異物１５，１８にあたったときの
散乱光を示す。

【００１５】図１は、ペリクル膜１０に異物がない場合
であり、検査光１３はペリクル膜１０を透過する光１４
となり、散乱光受光系２は光を受けない。図４は、ペリ
クル膜表面１１上に異物１５があった場合であり、検査
光１６は異物１５にあたり、その散乱光１７が散乱光受
光系２に入射し、異物検出信号を出力する。

【００１６】図５は、ペリクル膜裏面１２上に異物１８
があった場合であり、検査光１９はペリクル膜１０を透
過して異物１８にあたり、その散乱光２０がペリクル膜
１０を逆に透過して散乱光受光系２に入射し、異物検出
信号を出力する。図６ないし図８は、光源１の向きを変
えることによりペリクル膜１０に入射する光の角度を変
化させ、第２の入射角θ２で検査光がペリクル膜１０に
入射したときの検査状態である。これらの図において、
符号２１，２３，２５は光源１から得られるペリクル膜
１０で反射を示す第２の入射角θ2の検査光、２２、２
６はペリクル膜表面１１で反射され、その反射直接光は
散乱光受光系に設けた穴もしくはスリット４１を通過
し、散乱光受光系２には入光しない光、２４は検査光２
３が異物１５にあたったときの散乱光を示す。

【００１７】図６は、ペリクル膜１０に異物がない場合
で、反射光２２となってスリット４１を通過し、散乱光
受光系２には入射しない。図７は、ペリクル膜表面１１
に異物１５がある場合で、検査光２３の異物１５による
散乱光が散乱光受光系２に入射し、検出信号を出力す
る。図８は、ペリクル膜裏面１２に異物１８がある場合
で、検査光２５はペリクル膜１０で反射され、反射直接
光は散乱光受光系に設けた穴またはスリット４１を通過
し、散乱光受光系２は光を受けず、異物１８がないと判
断する。

【００１８】入射角の異なる検査光に対する散乱光受光
系２の受光信号の有無を、異物１５，１８の有無および
異物１５，１８の存在位置別に表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表１において、○は散乱光受光系２の
受光信号が有りを示し、×は無しを示す。この表１から
明らかなように、ペリクル膜１０の異物１５，１８の有
無は、第１の入射角θ１と第２の入射角θ２の検査光に
対する散乱光受光系２の受光信号すなわち出力信号の有
無の組み合わせを、判別手段を有する信号処理系４にお
いてたとえば論理回路などにより判定することにより、
検査している異物１５，１８がペリクル膜１０の表面か
裏面のどちらにあるかがわかる。

【００２１】この実施例によれば、第１の入射角θ１で
検査光１３をペリクル膜１０に入射すると異物がない場
合には透過光となるが、異物１５，１８がペリクル膜１
０の表面または裏面にあるとき散乱光が散乱光受光系２
に入光する。第２の入射角θ２で検査光２１をペリクル
膜１０に入射すると異物がない場合には反射光となり、
異物１５がペリクル膜１０の表面側にあると異物１５の
散乱光が散乱光受光系２に入光し、ペリクル膜１０の裏
面側に異物１８があるとペリクル膜１０の表面で反射光
となるので散乱しない。この結果、第１の入射角θ１と
第２の入射角θ２で散乱光受光系２に受光する光が異な
るため、異物１５，１８がペリクル膜１０の表面にある
か裏面にあるかが判別手段により判別できる。

【００２２】このように、ペリクル膜１０に存在する異
物１５，１８がペリクル膜１０の表面か裏面のどちらに
あるかを判別することができ、ペリクル膜１０の裏面側
に異物１８があった場合のリソグラフィ工程でのシリコ
ンプロセス時の実デバイスへの欠陥転写を防止すること
ができ、歩留り向上が実現できる。この発明の第２の実
施例について図９ないし図１７を参照しながら説明す
る。

【００２３】図９は第２の実施例のペリクル膜の異物検
査装置の機能系統図を示すものである。図９において、
１は光源、２７は被検査体であるペリクル膜からの散乱
光を受ける散乱光受光系、２８は光源１と散乱光受光系
２７を含む検出系、２９は検出系２８からの信号により
異物場所を判別する判別手段を有する信号処理系、５は
検査しようとするペリクル膜付レチクルをのせるステー
ジ制御系、６は検査状況を確認する表示装置を示す。な
お、光源１の第１の入射角θ１の検査光７および第２の
入射角θ２の検査光８は図２に示すとおりである。

【００２４】図１０ないし図１３において、２７は散乱
光を受ける散乱光受光系、９は基板、１０はペリクル
膜、１１はペリクル膜表面、１２はペリクル膜裏面、１
３，３０，１６，１９は光源１から得られるペリクル膜
１０で透過を示す第１の入射角θ1の検査光、１５はペ
リクル膜表面１１上の異物、１８はペリクル膜裏面１２
上の異物、１４は検査光１３がペリクル膜１０を透過し
た透過光を示す。３１は検査光３０が、変質したペリク
ル膜３３によって反射された反射光を示す。１７，２０
は検査光１６，１９が各々ペリクル膜１０の異物１５，
１８にあたったときの散乱光を示す。

【００２５】この図１０ないし図１３は、ペリクル膜１
０に対し高い透過率の性質を示す第１の入射角θ1の検
査光１３が入射した状態である。図１０は、ペリクル膜
１０に異物がなかった場合であり、この場合検査光１３
はペリクル膜１０を透過する光１４となり、散乱光受光
系２７および反射直接光受光系３２は光を受けない。

【００２６】図１１は、ステッパーの多量の露光量や保
管環境の変化で変質したペリクル膜３３に検査光３０を
入射した場合であり、ペリクル膜３３の透過率が低くな
るため、検査光３０は変質したペリクル膜３３で反射さ
れ、反射直接光受光系３２はその反射直接光３１を受け
る。図１２は、ペリクル膜表面１１に異物１５があった
場合であり、この場合検査光１６は異物１５によって散
乱し、その散乱光１７が散乱光受光系２７に入射し、散
乱光受光系２７より検出信号を出力し、異物１５のある
ことを知ることができる。

【００２７】図１３は、ペリクル膜裏面１２に異物１８
があった場合であり、この場合検査光１９はペリクル膜
１０を透過して異物１８によって散乱し、その散乱光２
０がペタクル膜１０を逆に透過して散乱光受光系２７に
入射し、このため異物１８のあることを知ることができ
る。したがって、散乱光受光系２７はペリクル膜１０の
異物１５，１８の場所がペリクル膜１０の表裏に関わら
ず異物１５，１８を検知する。

【００２８】図１４ないし図１７は、ペリクル膜１０に
対して入射する検査光の角度を変化させ、ペリクル膜１
０に対し反射する性質を示す第２の入射角θ２で検査光
を入射した場合である。これらの図において、２１，３
４，２３，２５は光源１から得られるペリクル膜１０で
反射する入射角θ2の検査光、２２，３５，２６はペリ
クル膜１０で反射してスリット４１を通り抜ける反射直
接光を示す。２４は検査光２３がペリクル膜１０の異物
１５にあたったときの散乱光を示す。３２はスリット４
１の外側に配置された反射直接光受光系を示す。

【００２９】図１４は、ペリクル膜１０に異物がない場
合であり、検査光２１は反射直接光２２となってスリッ
ト４１を通して反射直接光受光系３２に受光される。図
１５は、変質したペリクル膜３３の場合であり、異物が
ない場合と同様、反射直接光３５となって反射直接光受
光系３２に受光される。図１６は、ペリクル膜表面１１
に異物１５があった場合であり、検査光２３はペリクル
膜表面１１上の異物１５によって散乱光２４となり、散
乱光受光系２７が散乱光２４を受ける。この場合、反射
直接光受光系３２に入る散乱光２４は、ペリクル膜表面
１１の反射直接光よりも極めて弱い光であり、反射直接
光受光系３２の受光光強度に明確な差異を生じる。

【００３０】図１７は、ペリクル膜裏面１２に異物１８
がある場合であり、検査光２５はペリクル膜表面１１で
反射する直接反射光２６となり、反射直接光受光系３２
に入り、散乱光受光系２７に入射しないのでペリクル膜
表面１１に異物がないと判断する。検査光に対する受光
系の受光信号の有無を、ペリクル膜１０の膜質別、異物
の存在位置別に表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２において、○は散乱光受光系２が散乱
光を受けたことを表し、△は反射直光受光系３２が反射
直接光を受けたことを表し、×は両方の受光系が反射光
を受けていないことを表す。この表２から明らかなよう
に、検査光に対する受光信号すなわち出力信号の組合せ
をたとえば論理回路などにより判定することにより、ペ
リクル膜１０が変質していないか、または検査している
異物１５，１８がペリクル膜１０の表面および裏面のど
ちらにあるかが、判別手段を有する信号処理系２９によ
り判別できる。

【００３３】この実施例によれば、第２の入射角θ２の
検査光によるペリクル膜１０の表面の反射直接光を受け
る反射直接光受光系３２を有するため、ペリクル膜３３
が変質している場合には、第１の入射角θ１で入射する
検査光の反射光が強くなるのでこの反射光を直接光受光
系３２で受光することにより、ペリクル膜１０の変質の
判別が可能となり、かつリソグラフィ工程での欠陥転写
を防止でき歩留りを向上できる。その他、第１の実施例
と同じ作用効果がある。

【００３４】

【発明の効果】請求項１のペリクル膜の異物検査装置に
よれば、第１の入射角で検査光をペリクル膜に入射する
と異物がない場合には透過光となるが、異物がペリクル
膜の表面または裏面にあるとき散乱光が散乱光受光系に
入光する。第２の入射角で検査光をペリクル膜に入射す
ると異物がない場合には反射光となり、異物がペリクル
膜の表面側にあると異物の散乱光が散乱光受光系に入光
し、ペリクル膜の裏面側に異物があるとペリクル膜の表
面で反射光となるので散乱しない。この結果、第１の入
射角と第２の入射角で散乱光受光系に受光する光が異な
るため、異物がペリクル膜の表面にあるか裏面にあるか
が判別手段により判別できる。

【００３５】このように、ペリクル膜に存在する異物が
ペリクル膜の表面か裏面のどちらにあるかを判別するこ
とができ、ペリクル膜の裏面側に異物があった場合のリ
ソグラフィ工程でのシリコンプロセス時の実デバイスへ
の欠陥転写を防止することができ、歩留り向上が実現で
きるという効果がある。請求項２のペリクル膜の異物検
査装置によれば、請求項１において、第２の入射角の検
査光によるペリクル膜の表面の反射直接光を受ける反射
直接光受光系を有するため、請求項１の作用のほか、ペ
リクル膜が変質している場合には、第１の入射角で入射
する検査光の反射光が強くなるのでこの反射光を直接光
受光系で受光することにより、ペリクル膜の変質の判別
が可能となり、かつリソグラフィ工程での欠陥転写を防
止でき歩留りを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の検査光が第１の入射
角で入射した場合でペリクル膜の異物がないときの検査
状態を示す説明図である。

【図２】第１の実施例のペリクル膜の異物検査装置の機
能系統図である。

【図３】ペリクル膜への検査光の入射角度に対する透過
率の透過スペクトル図である。

【図４】検査光が第１の入射角で入射した場合でペリク
ル膜表面に異物があるときの検査状態を示す説明図であ
る。

【図５】第１の入射角で入射した場合でペリクル膜裏面
に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図６】検査光が第２の入射角で入射した場合でペリク
ル膜に異物がないときの検査状態を示す説明図である。

【図７】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜表面
に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図８】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜裏面
に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図９】第２の実施例のペリクル膜の異物検査装置の機
能系統図である。

【図１０】検査光が第１の入射角で入射した場合でペリ
クル膜の異物がないときの検査状態を示す説明図であ
る。

【図１１】第１の入射角で入射した場合でペリクル膜が
変質しているときの検査状態を示す説明図である。

【図１２】第１の入射角で入射した場合でペリクル膜表
面に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図１３】第１の入射角で入射した場合でペリクル膜裏
面に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図１４】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜に
異物がないときの検査状態を示す説明図である。

【図１５】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜が
変質しているときの検査状態を示す説明図である。

【図１６】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜表
面に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図１７】第２の入射角で入射した場合でペリクル膜裏
面に異物があるときの検査状態を示す説明図である。

【図１８】従来例のペリクル膜の異物検査装置の機能系
統図である。

【図１９】従来例のペリクル膜の検査光の波長に対する
透過率の透過スペクトル図である。

【図２０】従来例のペリクル膜に異物がない場合の異物
の検査状態を説明する説明図である。

【図２１】従来例のペリクル膜表面に異物がある場合の
異物の検査状態を説明する説明図である。

【図２２】従来例のペリクル膜裏面に異物がある場合の
異物の検査状態を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 散乱光受光系 ４ 判別手段を有する信号処理系 １０ ペリクル膜 θ１ 第１の入射角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 7630−4Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペリクル膜を透過する第１の入射角およ
   び前記ペリクル膜で反射する第２の入射角に検査光を入
   射させる光源と、前記第１の入射角の検査光および前記
   第２の入射角の検査光を入射して前記ペリクル膜の面上
   の異物による散乱光を受ける散乱光受光系と、この散乱
   光受光系の出力信号の有無に基づいて前記ペリクル膜の
   表面および裏面のいずれに異物が存在するかを判別する
   判別手段とを備えたペリクル膜の異物検査装置。
2. 【請求項２】 第２の入射角の検査光によるペリクル膜
   の表面の反射直接光を受ける反射直接光受光系を有する
   請求項１記載のペリクル膜の異物検査装置。