JPH0641920B2 - 異物検出方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、縮小投影露光装置に使用される枠上にペリク
ルを張付けた異物付着防止手段を回路パターンを形成し
たレチクル上に装着したレチクル装置等において、ペリ
クル面等の被検査物表面上の異物を検出するのに好適な
異物検出方法およびその装置に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の異物検出装置はたとえば特開昭60-67845
号に記載されているように、フォトマスクおよびレチク
ルなどのガラス基板上に離間して貼られたペリクルと称
する薄膜等の被検査物表面に対し斜方向から平行ビーム
を帯状に照射し、帯状照射部に存在する異物の散乱光を
結像レンズにより集光して一次元イメージセンサ上に結
像させることによって検出するものが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記従来技術は、単数の結像レンズで被検査物表面の照
明領域全面を見込みその像を一次元イメージセンサ上に
結像させ、照明領域内に存在する異物の散乱反を検出す
るもので、異物以外からの迷光の影響を避けるため、煽
り光学系を用いている。しかし、煽り光学系であるため
結像レンズの開口数（ＮＡ）が異なることから、結像倍
率が異なり、薄膜等の被検査物表面の帯状照明部の中央
部と端部とでは同一異物の散乱光強度が異なっており、
異物検出の基準レベル（閾値）をこれに合わせて設定す
る必要があるという課題を有していた。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、被
検査物表面上において各結像レンズによる光量むらの影
響をなくして同一の検出感度で、しかも検出結像領域以
外からの迷光の影響を受けることなく、簡単な構成によ
り迅速に検出することができるようにした異物検出方法
およびその装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、被検査物を走査
手段により所定方向に直線状に走査し、該直線状に走査
された被検査物表面上に複数の発光素子を配列して構成
した集束帯状光ビーム照射手段により垂直方向から所望
の傾斜角度を有する斜め方向でほぼ前記走査方向から該
走査方向に対してほぼ直角方向に延びた集束帯状光ビー
ムを照射し、該照射された集束帯状光ビームにより被検
査物表面上からの散乱反射光を、光軸方向を前記被検査
物表面に対してほぼ垂直状態にして前記被検査物表面の
結像領域が帯状方向に重なりあうように前記帯状方向に
千鳥状に配置された複数の結像レンズから構成された結
像レンズ群で集光して結像位置に結像させ、該結像位置
に設けられ、前記帯状方向に延びたスリット状の開口で
形成された遮光手段により前記被検査物表面の検出領域
以外から発生する散乱反射光を遮光し、前記遮光手段を
透過して結像される散乱反射光像の各々を前記複数の結
像レンズに対応させた配置された複数の光電変換手段の
各々で受光し、該複数の光電変換手段の各々から得られ
る信号に基づいて前記被検査物表面上に付着した異物を
検出することを特徴とする異物検出方法である。また本
発明は、被検査物を所定方向に直線状に走査する走査手
段と、該走査手段で直線状に走査された被検査物表面上
に垂直方向から所望の傾斜角度を有する斜め方向でほぼ
前記走査方向から該走査方向に対してほぼ直角方向に延
びた集束帯状光ビームを照射する複数の発光素子を配列
して構成した集束帯状光ビーム照射手段と、該集束帯状
光ビーム照射手段により照射された集束帯状光ビームに
より被検査物表面上からの散乱反射光を集光して結像位
置に結像させるように、光軸方向を前記被検査物表面に
対してほぼ垂直状態にして前記被検査物表面の結像領域
が帯状方向に重なりあうように前記帯状方向に千鳥状に
配置された複数の結像レンズから構成された結像レンズ
群と、該結像位置に設けられ、更に前記帯状方向に延び
たスリット状の開口で形成され、前記被検査物表面の検
出結像領域以外から発生する散乱反射光を遮光する遮光
手段と、前記複数の結像レンズに対応させて配置され、
前記遮光手段を透過して結像される散乱反射光像の各々
を受光する複数の光電変換手段とを備え、該複数の光電
変換手段の各々から得られる信号に基づいて前記被検査
物表面上に付着した異物を検出するように構成したこと
を特徴とする異物検出装置である。また本発明は、前記
異物検出装置において、前記複数の光電変換手段とし
て、リニアイメージセンサで構成したことを特徴とす
る。また本発明は、前記異物検出装置において、前記遮
光手段のスリット状の開口の長手方向の長さを可変に構
成したことを特徴とする。

［作 用］ 上記構成により、レチクル装置等におけるペリクル面等
の被検査物表面上に付着した異物を、被検査物を一方向
に直線状に走査させるだけで、被検査物表面上において
各結像レンズによる光量むらの影響をなくして同一の検
出感度で、しかも検出結像領域以外からの迷光の影響を
受けることなく、簡単な構成により迅速に検出すること
ができる。また実施例は、遮光手段のスリット状の開口
の長手方向の長さを可変に構成したので、被検査物の幅
寸法に多少の変動があっても適合させて検出結像領域以
外からの迷光を受光することなく安定して被検査物表面
上に付着した異物のみを検出することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を示す第１図乃至第10図につい
て説明する。

第１図に示すように異物検出装置11はフォトマスクおよ
びレチクルなどからなるガラス基板１の上面に枠２を介
してペリクル３を貼り付け、そのペリクル３の表面には
左右対称に斜上方向に配置され該ペリクル３の表面に帯
状照明する照明手段４を設け、かつ該照明手段４によっ
てこれらの間に形成された帯状照明部（図示せず）上に
配置され，レンズアレイ６と遮光手段７と光電変換素子
（例えば直線状に配列した一次元イメージセンサで構
成）８とからなる光電変換手段５を設けている。また前
記ガラス基板１は載物台上に載置され、この載物台９に
はエンコーダ91の指令（パルス数）によりモータ92が駆
動したとき、これに接続する送りネジ93およびナット94
を介してｙ方向に移動しうるように構成されている。

前記照明手段４は第２図に示すように半導体レーザ、Ｌ
ＥＤなどを含む発光素子41を複数個ｘ方向に直線状に配
列し、各発光素子の光源像（発光点像）を集光レンズ42
により前記ペリクル３の表面上に照射して帯状照射部43
を形成している。

なお、前記発光素子41は集光レンズ組込形のものを使用
してもよい。この場合、集光レンズ42は不要である。

また前記発光素子41は直線状の発光源を有する素子と前
記集光レンズ42とを組合せたものを使用してもよい。

第１図に示したレンズアレイ６は第４図に示すように直
径が大きくても１mm程度の微小に形成された複数個の結
像レンズ61をｘ方向に直線状に配置して構成されてい
る。前記結像レンズ61は第３図に示すように中心から周
辺にかけて放物線状の屈折分布62を有するレンズにて形
成されているので、入射光63が該結像レンズ61内に入光
すると、入射光63が一定の周期でサイン状あるいはヘリ
カル状に進行し、これによって前記ペリクル３の表面中
央部とその周辺とを同一感度で結像することが可能であ
る。ところで、本発明の実施例ではないところの結像レ
ンズ６１の構成および作用について第４図および第５図
に基づいて説明する。即ち、結像レンズ６１は第４図に
示すようにｘ方向に直線上に配置しているので、前記ペ
リクル３の表面に存在する異物10を広範囲に亘って検出
可能にしている。

すなわち、各結像レンズ61の結像領域（視野）64は数mm
程度であって、これを前記光電変換素子８の受光面に投
影するものであるから、結像レンズ61を複数個直線上に
配置することにより広範囲に亘って検出可能になる。

また各結像レンズ61を複数個直線上に配列することによ
り前記光電変換素子８の受光面に投影される像は各結像
レンズ61の投影像が重なり合ったものとなる。

すなわち、結像レンズ61は第５図に示すように光量分布
65を有しており、レンズアレイ６（第１図）の光量は個
々の結像レンズ61の有する光量の和となる。そのため、
結像レンズ61の配列ピッチＰに伴なう周期的な光量ムラ
66を発生し、結像領域64内の中心と周辺では同一の異物
10であっても受光変換素子８の受光面での受光強度が若
干異っている。本発明においては、この課題を解消すべ
く、結像レンズ61の配列ピッチＰを小さくし隣り合う結
像レンズ61の結像領域64の重なり度（オーバラップ）を
大きくすることが必要である。これにより光量ムラ66を
緩和し異物10の見逃しなどを防止することが可能であ
る。そこで本発明においては、第６図に示すように結像
レンズ61をｘ方向に直線状にかつ千鳥状に高密度に配列
することによって前記の課題を解決することが可能であ
る。ただし、この場合、光電変換素子８は結像レンズ61
の２列分の結像領域64を受光しうる大きさの受光面にす
る必要がある。

第１図に示した遮光手段７は、第８図に示すように互い
に重ね合わせてｘ方向に移動自在に配置された２枚の平
板状の遮光板71a,71bと、これら２枚の遮光板71a,71bの
それぞれ対向側端面に開口してｘ方向に所定長さで形成
された開口部72a,72bと、正逆両方向73a,73bに回転する
モータ74と、このモータ74に接続し、左ネジ部75aおよ
び右ネジ部75bを有する送りネジ76と、これら左ネジ部7
5aおよび右ネジ部75bにそれぞれ螺合し、前記２枚の遮
光板71a,71bのｙ方向端面に固定された２個のナット77
a,77bとから構成され、前記モータ74を正方向73aもしく
は逆方向73bに回転することにより、２枚の遮光板71a,7
1bが互いに反対の外方向もしくは内方向に移動して２個
の開口部72a,72bの開口長さｌを可変にし、これによっ
て前記ガラス基板１およびペリクル３のｘ方向の形状寸
法がたとえ変化しても、迷光を防止し、安定して異物10
の検出が可能である。

すなわち、第７図に示すように迷光としては、ペリクル
３を貼り付けている枠２からの散乱光44と、ペリクル３
を通過した光がガラス基板１の表面11に形成された回路
パターン12に当って発生する散乱光45とが考えられる。
これらの迷光が光電変換素子８の受光面に達しないよう
にするためには第９図に示すようにペリクル３の枠２の
内側から１〜２mm程度おいた１点鎖線にて示す領域を異
物10の有効検出領域31とした場合、ペリクル３上の異物
10の検出をこの有効検出領域31内で行なう必要がある。

そこで、本発明においては光電変換素子８（第７図）の
レンズアレイ６側の直前位置に遮光手段７を設置し、こ
の遮光手段７の開口部72a,72b（第８図）の開口長さｌ
を前記有効検出領域31（第９図）の形状寸法に対応して
可変に形成しているので、迷光を防止して安定した異物
10の検出を行なうことが可能である。

また一般に前記ペリクル３（第７図）はガラス基板１を
洗浄したのち、ガラス基板１の回路パターン形成面11、
および非形成面に１〜２μｍ程度の微小異物が存在して
いないことを確認した上でガラス基板１の両面に貼り付
けるが、回路パターン12の微細化が進むにつれてガラス
基板１の形状寸法も変化しており、同時にペリクル３の
形状寸法も多様化しているが、異物10の検出はこれら全
てに対応する必要がある。これに対して本発明における
遮光手段７はその開口部72a,72bの開口長さｌが可変に
形成されているので（第８図）、ガラス基板１およびペ
リクル３の形状寸法の多様化に対応することが可能であ
る。

前記光電変換素子８は第４図および第５図に示すように
前記遮光手段７からの異物像10′が複数個の画素にて形
成された受光面に投影されたとき、その受光強度に応じ
た電気信号81（第10図参照）を出力し、この電気信号81
をあらかじめ検出すべき異物10の形成寸法の受光強度に
対応した電気信号レベル（基準レベル、閾値）と比較し
て該電気信号81が基準レベル以上かもしくはそれ以下に
よって異物10の存在を検出するように形成されている。

また前記光電変換素子８は図示していないが、前記各画
素の駆動パルスをカウントすることにより、電気信号81
を出力している画素の位置がわかるように形成されてい
るので、前記ペリクル３上のｘ方向の異物10の存在位置
を知ることが可能である。

本発明による異物検出装置11は前記のように構成されて
いるから、つぎに異物検査方法について説明する。

第１図に示される載物台９上に搭載されたガラス基板１
上に枠２を介してペリクル３を搭載したのち、前記載物
台９のモータ92を駆動してガラス基板１をｙ方向に移動
して第９図に実線にて示す設定位置13に位置させると、
光電変換素子８の電気信号81が第10図に示すようにペリ
クル３の枠２の反射光の電気信号82,83と、ペリクル３
上の異物10による散乱光の電気信号84となる。この場
合、異物10以外による電気信号82,83は全て迷光とな
る。

そこで本発明は前記光電変換素子８の電気信号81よりペ
リクル３の枠２の内側の間隔Ｌを算出し、さらにこの間
隔Ｌに対する有効検出領域31を算出してこの有効検出領
域31のｘ方向の長さに一致するように遮光装置７の開口
部72a,72bの開口長さｌを設定している。

このようにして遮光装置７の開口72a,72bの開口長さｌ
が設定されたのち、ガラス基板１が載物台９のモータ92
の駆動によりｙ方向に移動し、検査原点14（第９図に示
すようにガラス基板１の端面とする）が実線にて示した
ｙ方向の設定位置13まで前記ガラス基板１が戻されて再
び載物台９のモータ92の駆動によって上記と逆方向に移
動されこれによってペリクル３の表面上の異物10の検出
が行なわれる。

なお、前記ｙ方向の設定位置13はペリクル３の枠２の反
射光の電気信号82,83が光電変換素子８の電気信号81と
して得られる位置であれば任意の位置に設定してもよい
が理想的には検査原点14に近い方がよい。

したがって本発明による異物検出装置はペリクル３の広
範囲の検査領域に亘って安定して異物の検出を行なうこ
とができる。また構成が簡単で小形，軽量化にできるの
で、露出装置などにも容易に組込みが可能であるから露
光前のペリクルの表面上の異物検出にも好適である。

次に本発明の実施例ではない場合の一例を示す第11図に
ついて説明する。同図においては、ペリクル３の表面に
対して右斜上方向に照明手段４を設置し、これに相対す
る左斜上方向にレンズアレイ６、遮光手段７および光電
変換装置８からなる光電検出手段５を設置した場合であ
る。

また本発明の実施例ではない場合の他の一例を示す第12
図においては、ペリクル３の真上に照明手段４を設置
し、左右斜上方向の前記照明手段４によりペリクル３上
に形成される帯状照明位置を検出しうるように２組のレ
ンズアレイ６、遮光装置７および光電変換装置８からな
る光電検出手段５を設置した場合である。

さらに本発明のさらに他の一実施例を示す第13図におい
ては、ガラス基板１の下側に取付けられたペリクル３の
表面上に存在する異物10を検出する場合である。

この場合には前記第１図乃至第10図に示す如き構成をし
た異物検出装置11を２組設置することにより異物10を検
出することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、レチクル装置等におけるペリクル面等
の被検査物表面上に付着した異物を、被検査物表面を一
方向に直線状に走査させるだけで、被検査物表面上にお
いて各結像レンズによる光量むらの影響をなくして同一
の検出感度で、しかも検出結像領域以外からの迷光の影
響を受けることなく、簡単な構成により迅速に検出する
ことができ、半導体の製造において大幅な歩留まり向上
がはかれる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である半導体装置に使用される
ガラス基板のペリクル膜上の異物検出装置を示す斜視
図、第２図は第１図に示す照明手段の拡大斜視図、第３
図は第１図に示すレンズアレイを形成する結像レンズの
特性説明図、第４図は本発明の実施例ではないレンズア
レイを示す拡大斜視図、第５図は第４図に示す場合にお
けるレンズアレイの光量ムラを示す斜視図、第６図は本
発明の一実施例である光量ムラ防止のためのレンズアレ
イを示す斜視図、第７図は異物以外の迷光についての説
明図、第８図は第１図に示す遮光装置の拡大斜視図、第
９図はペリクル付ガラス基板の平面図、第10図はペリク
ル枠の反射光およびペリクル膜上の異物の散乱光による
電気信号を示す図、第１１図は本発明の実施例ではない
場合の一例を示す異物検出装置の補足説明図、第１２図
は本発明の実施例ではない場合の他の一例を示す異物検
出装置の補足説明図、第13図は本発明のさらに他の一実
施例を示す異物検出装置の説明図である。 １……ガラス基板、２……枠、３……ペリクル、４……
照明手段、５……検出手段、６……レンズアレイ、７…
…遮光装置、８……光電変換素子、10……異物、11……
異物検出装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−149829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−99237（ＪＰ，Ａ) 実公 昭51−22707（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物を走査手段により所定方向に直線
   状に走査し、該直線状に走査された被検査物表面上に複
   数の発光素子を配列して構成した集束帯状光ビーム照射
   手段により垂直方向から所望の傾斜角度を有する斜め方
   向でほぼ前記走査方向から該走査方向に対してほぼ直角
   方向に延びた集束帯状光ビームを照射し、該照射された
   集束帯状光ビームにより被検査物表面上からの散乱反射
   光を、光軸方向を前記被検査物表面に対してほぼ垂直状
   態にして前記被検査物表面の結像領域が帯状方向に重な
   りあうように前記帯状方向に千鳥状に配置された複数の
   結像レンズから構成された結像レンズ群で集光して結像
   位置に結像させ、該結像位置に設けられ、前記帯状方向
   に延びたスリット状の開口で形成された遮光手段により
   前記被検査物表面の検出領域以外から発生する散乱反射
   光を遮光し、前記遮光手段を透過して結像される散乱反
   射光像の各々を前記複数の結像レンズに対応させた配置
   された複数の光電変換手段の各々で受光し、該複数の光
   電変換手段の各々から得られる信号に基づいて前記被検
   査物表面上に付着した異物を検出することを特徴とする
   異物検出方法。
2. 【請求項２】被検査物を所定方向に直線状に走査する走
   査手段と、該走査手段で直線状に走査された被検査物表
   面上に垂直方向から所望の傾斜角度を有する斜め方向で
   ほぼ前記走査方向から該走査方向に対してほぼ直角方向
   に延びた集束帯状光ビームを照射する複数の発光素子を
   配列して構成した集束帯状光ビーム照射手段と、該集束
   帯状光ビーム照射手段により照射された集束帯状光ビー
   ムにより被検査物表面上からの散乱反射光を集光して結
   像位置に結像させるように、光軸方向を前記被検査物表
   面に対してほぼ垂直状態にして前記被検査物表面の結像
   領域が帯状方向に重なりあうように前記帯状方向に千鳥
   状に配置された複数の結像レンズから構成された結像レ
   ンズ群と、該結像位置に設けられ、更に前記帯状方向に
   延びたスリット状の開口で形成され、前記被検査物表面
   の検出結像領域以外から発生する散乱反射光を遮光する
   遮光手段と、前記複数の結像レンズに対応させて配置さ
   れ、前記遮光手段を透過して結像される散乱反射光像の
   各々を受光する複数の光電変換手段とを備え、該複数の
   光電変換手段の各々から得られる信号に基づいて前記被
   検査物表面上に付着した異物を検出するように構成した
   ことを特徴とする異物検出装置。
3. 【請求項３】前記複数の光電変換手段として、リニアイ
   メージセンサで構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の異物検出装置。
4. 【請求項４】前記遮光手段のスリット状の開口の長手方
   向の長さを可変に構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の異物検出装置。