JPH0760262B2 - レティクル点検方法および装置 - Google Patents

レティクル点検方法および装置

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JPH0760262B2
JPH0760262B2 JP4194789A JP4194789A JPH0760262B2 JP H0760262 B2 JPH0760262 B2 JP H0760262B2 JP 4194789 A JP4194789 A JP 4194789A JP 4194789 A JP4194789 A JP 4194789A JP H0760262 B2 JPH0760262 B2 JP H0760262B2
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イーストマン・コダック・コンパニー
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、平らな加工片の対向する表面を点検するため
のレーザ走査システムおよび方法、更に詳しくは、シリ
コンマイクロチップの製造に使用されるレティクルマス
クの対向する表面を点検するための低入射角レーザ走査
装置および方法に関するものである。
（従来の技術） シリコンマイクロチップの製造では、シリコンウエーハ
ディスクに回路をエッチするために光がレティクルマス
クを経て向けられる。レティクルマスクまたはシリコン
ウエーハ上のほこり、ちり、汚れまたはその他の異物は
極めて望ましくなく、でき上った回路に悪影響を及ぼ
す。その結果、レティクルおよびシリコンウエーハは使
用前に必ず点検される。１つの普通の点検方法は、人が
強い光の下で拡大して各表面を目で検査することであ
る。けれども、目で検出できないような微小片がマイク
ロチップを損う。
微小粒子を正確に検出するようにシリコンウエーハの表
面を検査するレーザ表面点検走査が開発された。このよ
うな装置の例は米国特許第4376583号および同第4630276
号に示されている。
前記の公知のレーザ表面点検装置では、レーザビームが
シリコンウエーハの表面を横切って移動され、ウエーハ
よりの反射が集められて解析され、ウエーハ表面にある
あらゆる微小片についての情報を与える。微小片がない
場合にはすべての光が表面より鏡面反射される。ビーム
が表面の微小片に当った場所では光が散乱される。散乱
光と鏡面反射された光とを分離することによって、点検
装置はシリコンウエーハディスクの表面状態を正確に検
出することができる。
けれども、このような装置はレティクルの検査には適し
ない。レティクルは、マスキングを形成するために表面
に著しく薄いコーティングを有する。このコーティング
の縁は光を散乱し易く、異物のにせの検出を生ずる。回
路の複雑さが、装置に、本来きれいであるレティクルが
微小片でいっぱいであるという検出をさせることになろ
う。このような装置は、加工片の一方の側しか検査され
ないので更に不適当である。レティクルの両側がきれい
でなければならず、したがって両側を検査せねばならな
い。
特開昭58−19602号公報及び特開昭62−274248号公報に
は物対の両側を検査することのできる装置が記載されて
いることは注目に値するが、これ等の装置もやはり前述
した理由でレティクルの検査には適しない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、マスクコーティングの縁により散乱される光
を最小限にすることによりレティクルの表面の微小片や
汚れだけを検出できると共に点検に要する時間を最小に
することのできる方法および装置を得ることを目的とす
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は、次のような特徴を有する装置及び方法によっ
て前記の目的を達成したものである。すなわち、装置
は、加工片を材料路に沿って移送する手段、レーザ光ビ
ームを発生する手段、このレーザ光ビームを受け、所定
の走査路に沿って該レーザ光ビームを反復して走査する
ように配設された走査発生手段、前記のレーザ光ビーム
を受け、このレーザ光ビームを、前記の材料路の一方の
側に向けて配向された第１掃引点検走査と前記材料路の
反対の側に向けて配向された第２掃引点検走査に分ける
ように前記の材料路の対向する側に位置された第１のミ
ラー対、この第１のミラー対よりの走査を受けてこの走
査を約10゜よりも大きくない角度で前記の材料に向ける
ために、反射面が前記の材料路に背を向けて前記の第１
のミラー対と対面して、前記の材料路の対向した側に位
置された第２のミラー対および、前記の材料路内の加工
片より反射された光を集めるために該材料路の対向する
側に隣接して配設された手段を有することを特徴とし、
また方法は、レーザ光ビームを発生し、このレーザ光ビ
ームを所定の走査路に沿って反復的な走査パターンで動
かし、このレーザ光走査パターンを第１および第２掃引
点検走査に分け、この第１および第２掃引点検走査の夫
々を加工片の第１および第２の対向した側に対して約10
゜よりも大きくない低入射角で向け、加工片の表面より
の反射光を集める工程より成ることを特徴とする。
このようにすることにより、表面の汚れを検出するため
に１つのレーザ源でレティクルの両側を連続して略々同
時に走査できるので装置が簡単になりまたレティクルの
点検に要する時間を最小にすることができると共に散乱
光を最小限にしてレティクルについた微小片や汚れだけ
を検出することができる。
このシステムには、表面のあらゆる微小片の場所を正確
に示しそして解像するために、タイミングセンサと電子
制御および解析手段とを付加的に設けることができる。
このシステムは更に、レーザ走査を、コリメートされた
略々平行な走査パターンに形成する光学セルを設けるこ
とができる。
（実施例） 以上本発明の幾つかの観点を述べたが、その他の観点は
以下の図面についての説明につれて明らかとなろう。
第１図において、レティクル点検装置は全体を10で示し
てある。この装置は、ハウジング（破線で示す）内に入
れられ、レーザ光ビームＢを発生する低電力ヘリウムネ
オンレーザのようなレーザ光発生手段21を有するのが好
ましい。このビームＢはレンズ23と25で集束されて狭い
スポットビームを形成する。ミラー22と24は前記のビー
ムＢを転向して該ビームを正多角形の回転ミラー26に向
ける。この回転ミラー26はレーザビームを高速で反復し
て走査させる。走査レーザービームは、バウンスミラー
（bounce miror）33により、弯曲ミラー31と平面ミラー
32を有する全体を30で示した光学セルに向けられる。前
記の弯曲ミラー31と平面ミラー32とは、走査レーザ光が
各ミラー間を複数回反射されてからセルより出るように
形成され、位置決めされる。連続的な反射の結果、光学
セル30は、照射レーザ走査を、コリメートされた略々平
行な走査パターンに変換する。光学セルは、米国特許第
4630276号に説明されている。図の実施態様では、回転
ミラー26は光学セル30とバウンスミラー33および34と共
に走査発生手段を成す。
レーザ走査は、光学セルより出ると、バウンスミラー34
によって、全体を15で示した走査ヘッドに向けられる。
この走査ヘッドでは、レーザビームは下向きの矢印35で
示した所定の通路に沿って動く。夫々の相続く走査は走
査路の頂部で始まり、下方に動く。走査中の各点では、
レーザビームは、走査中の相互の点におけるビームの配
向を略々平行に保つ。走査ヘッド15は、材料路12の対向
した側に位置して該材料と略45゜の一般に互に直角をな
し、１つのレーザ源よりのレーザ光を加工片移動路の一
方の側に向けられた第１掃引点検走査と加工片の他方の
側に向けられた第２掃引点検走査に分けるための一対の
分割ミラー（第１のミラー対）16と17とを有する。レー
ザ走査路は分割ミラー16と17により次のように有効に分
割される。すなわち、走査路の上方部分の間ビームは第
１分割ミラー16でさえぎられて第１掃引点検走査を形成
し、一方走査路の下方部分の間はビームは第２分割ミラ
ー17でさえぎられて第２掃引点検走査を形成する。前記
の第１掃引点検走査は材料路12の一方の側に向けて配向
され、第２掃引点検走査は反対側に向けられる。一対の
低角ミラー（第２のミラー対）18と19が材料路の対向す
る側に位置され、この場合反射面は材料路に背をむけて
一対の分割ミラーの夫々１つに向けられる。低角ミラー
18は第１掃引点検走査を分割ミラー16より受け、これを
低角で加工片11の表面に反射する。同様に、低角ミラー
19は第２掃引点検走査を受け、これを加工片11の反対側
に向ける。低角はレティクル上のマスクコーディングに
より散乱される光を最小にし、一般に約２゜から約10゜
の範囲内であるが、好ましくは約５゜である。掃引点検
走査は、走査が加工片を横切って掃引すると該加工片の
対向する表面上に夫々直線状の照射路48と49を形成す
る。コンベヤまたはロボットアームのような適当な加工
片移送手段13が、加工片の夫々の全面が走査されるよう
に該加工片を照射路を過ぎて動かすために材料路上に設
けられる。したがって、走査路35に沿ったレーザビーム
の夫々の下向きの掃引または走査の間、レーザ点検ビー
ムは、照射路48,49に位置する加工片の上方および下方
表面を横切って連続的に通過させられることがわかるで
あろう。
表面の点検は、反射光を集めてこれを解析することによ
り行われる。図示の実施態様では散乱光だけが集められ
るが、事例によっては反射光を正反射的に付加的に集め
るのが望ましいことがわかるであろう。集光手段は、レ
ンズ40と41、光ファイバ42と43、および光電子増倍管の
ような光検出器44と45を有する。レンズ40と41は表面よ
り反射された光を集め、反射光を光ファイバ42と43の端
部に集束し、これ等光ファイバは、集められた光を光検
出器44と45に伝送する。前記の光検出器、更に詳しくい
えば当該技術で普通に使用されている光電子増倍管は光
を受け、この受けた光を、集められた光の強さを表す電
気信号に変換する。この光の強さは、加工片の表面上の
異物の存在及び大きさを示す。電子制御及び解析手段50
は光電子増倍管に接続され、光電子増倍管より受けたデ
ータを処理して加工片の表面状態を決定するためにプロ
グラムされたマイクロプロセッサを有する。集光手段の
位置決めは、点検システムがレティクルの表面上のマス
キング層を無視するのを助ける。レティクルのマスキン
グ層は極めて薄く（略々1000から2000オングストロー
ム）したがって低角光ビームの光源に向って戻す光量は
無視できるそれ自身では、集光レンズ40,41は第３図に
最もよく見られるように低角ミラー18,19と照射路48の
間に位置される。
タイミングセンサ20が走査路内に設けられ、レーザビー
ムがこのセンサを横切る時点を検知する。このセンサ20
は、１個またはそれ以上の光電池または光応答電子デバ
イスを有することができる。前記のタイミングセンサ20
は、走査路の上方分割ミラーの最も下の部分と下方分割
ミラーの最も上の部分との間の点に位置されるのが好ま
しい、というのは、走査路のこの部分は、光が加工片の
何れの面にも向けられないデッドスペースだからであ
る。けれども、このタイミングセンサ20は選択的に走査
路の一方の端に設けることもできる。電子制御および解
析手段50は、更に、反射された光データの解釈を助ける
ために、光の僅かな部分を受けるように位置されたタイ
ミングセンサ20よりのタイミングデータを用いる。例え
ばタイミング信号は、電子制御および解析手段50に、加
工片の表面上の異物の位置を示すために反射光と一緒に
必要な情報を与える。電子制御および解析手段50は、ほ
こり粒子の数、位置および寸法の形跡を保ち、次いでレ
ティクルの合格または不合格を決める。タイミングセン
サ20は、焦点、ビームの強さおよびアライメント等のよ
うな他の情報を電子制御および解析手段50に与えるよう
に配設することもできる。
動作時、第２図に示すように、走査の開始（SOS）にお
いてレーザビーム（実線で示す）は上方分割ミラー16の
上方に延在する部分で受けられる。レーザビームは上方
の低角ミラー18に反射されこのミラー18はこのレーザビ
ームを低入射角で加工片11の左端に向ける。レーザビー
ムがレーザ走査路を横切って動くにつれて、ビームはミ
ラー16とミラー18の反射面を横切りまた加工片11の上面
を横切って通る。走査がミラー16の下の部分に達する
と、レーザビームは加工片11の上面の右端に向けられ、
上面は点検走査の１掃引を完了する。レーザ走査は、上
方分割ミラー16の下の部分と下方分割ミラー17の上の部
分との間のデッドスペースを通って続けられる。レーザ
ビームが下方分割ミラー17の上の部分に達すると、レー
ザビーム（今度は破線で示す）は材料路12の下方に位置
する低角ミラー19に向けられ、加工片110下面の右端に
反射される。走査が下方分割ミラー17を下方に進むにつ
れて、レーザビームは、該レーザビームが加工片11の左
側に達する迄この加工片を横切って動く。これは走査の
終り（EOS）で、レティクルの両側は点検走査の１掃引
を有したことになる。レティクルが材料路に沿って動か
されるにつれて、レーザは連続的に表面を横切り、一連
の隣接した平行な走査を形成する。反射光は前記の集光
手段によって連続的に集められ、そこよりのデータは、
電子制御および解析手段50によって翻訳される。
以上図面および説明書には本発明の好ましい一実施態様
を説明し、また特定の用語を用いたが、これ等は一般的
且つ記述的な意味においてのみ用いたものであって限定
の目的で用いられるものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のレティクル点検システムの一実施態様
を示す線図的な斜視図 第２図は第１図の２−２における略断面図 第３図は第２図の３−３における略断面図である。 12……材料路、13……加工片移送手段 16,17……分割ミラー、18,19……低角ミラー 20……タイミングセンサ、21……レーザ光発生手段 26……回転ミラー、35……走査路 42,43……光ファイバ、44,45……光検出器 50……電子制御および解析手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーネスト・アール・リッパード・ザ・サ ード アメリカ合衆国ノースカロナイナ州 28209シャーロット モールウッド テラ ス1214 (56)参考文献 特開 昭62−274248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196021（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加工片を材料路（12）に沿って移送する手
    段（13）、レーザ光ビームを発生する手段（21）、この
    レーザ光ビームを受け、所定の走査路（35）に沿って該
    レーザ光ビームを反復して走査するように配設された走
    査発生手段（26）、前記のレーザ光ビームを受け、この
    レーザ光ビームを、前記の材料路（12）の一方の側に向
    けて配向された第１掃引点検走査と前記材料路の反対の
    側に向けて配向された第２掃引点検走査に分けるように
    前記の材料路（12）の対向する側に位置された第１のミ
    ラー対（16,17）、この第１のミラー対よりの走査を受
    けてこの走査を約10゜よりも大きくない角度で前記の材
    料路（12）に向けるために、反射面が前記の材料路（1
    2）に背を向けて前記の第１のミラー対（16,17）と対面
    して、前記の材料路（12）の対向した側に位置された第
    ２のミラー対（18,19）および、前記の材料路内（12）
    の加工片より反射された光を集めるために該材料路の対
    向する側に隣接して配設された手段（40,41）を有する
    ことを特徴とする加工片の対向面を点検するためのレー
    ザ走査装置。
  2. 【請求項２】走査路内に位置されたタイミングセンサ
    （20）が更に設けられ、このタイミングセンサの位置を
    横切るレーザ光ビームを検知するようにした請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】第２のミラー対（18,19）は、第１掃引点
    検走査が材料路の一方の側を横切って第１照射路（48）
    を形成しまた第２掃引点検走査が前記材料路の反対側を
    横切って第２照射路（49）を形成するように配向され、
    更に集光手段は、加工片の対向側で普通は前記の指向手
    段と照射路の間に位置された請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】タイミングセンサ（20）は普通は走査路の
    中央に材料路に隣接して位置され、このタイミングセン
    サは少なくとも１つの光電池より成る請求項２記載の装
    置。
  5. 【請求項５】集光手段は、加工片の材料路より反射され
    た光を集めるように位置されたレンズ（40,41）、この
    レンズよりの光を受けるように該レンズと共働する光フ
    ァイバ（42,43）、およびこの光ファイバよりの光を受
    けるように該光ファイバと連結された光検出器（44,4
    5）を有する請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】光検出器（44,45）は、集められた光を、
    この集められた光の強さを表わす電気信号に変え、シス
    テムは更に、その位置を横切るレーザ光ビームを感知す
    るために走査路内に位置されたタイミングセンサ（20）
    と、このタイミングセンサと光検出器よりのデータを受
    けて加工片の表面の粒子の数、寸法および位置を記録す
    るための電子制御および解析手段（50）とを有する請求
    項５記載の装置。
  7. 【請求項７】加工片を水平な材料路に沿って移送するた
    めの手段（２）、レーザ光ビームを発生するためのレー
    ザ（21）、このレーザ光ビームを受けて該レーザ光ビー
    ムを走査するように位置された正多角形回転ミラー（2
    6）、前記の走査レーザ光ビームを受け、走査を、コリ
    メートされた平行なパターンに形成し、これを所定の走
    査路に沿って向けるように配設された折返し光学セル
    （30）、材料路の対向する側で前記走査路内に一般的に
    は互に垂直で材料路に対し略々45゜に配設され、前記の
    レーザ光ビームを、材料路の第１の側に向けて配向され
    た第１掃引点検走査と材料路の反対の側に向けて配向さ
    れた第２掃引点検走査とに分ける第１のミラー対（16,1
    7）、材料路の対向した側に、前記の第１および第２掃
    引点検走査を受ける前記走査路上の第１のミラー対の間
    に配設され、前記の第１および第２掃引点検走査を約10
    ゜よりも大きくない低入射角で前記の材料路に向ける第
    ２のミラー対（18,19）、前記の材料路よりの反射光を
    集めるための、前記の第２のミラー対に隣接して前記材
    料路の対向した側に隣接して位置されたレンズを含む集
    光手段、その位置を横切るレーザ光ビームを感知するた
    めの、前記の走査路内において前記の第２のミラー対の
    間に位置されたタイミングセンサ（20）、前記の集光手
    段とタイミングセンサにより受けたデータを処理するた
    めの、該集光手段とタイミングセンサと接続された電子
    制御および解析手段（50）を有し、レーザ光ビームは反
    復して第１のミラー対の一方を横切り次いで第１のミラ
    ー対の他方を横切って通るようにしたことを特徴とする
    水平な加工片（11）の上面と下面を点検するためのレー
    ザ走査装置。
  8. 【請求項８】レーザ光ビームを発生し、このレーザ光ビ
    ームを所定の走査路に沿って反復的な走査パターンで動
    かし、このレーザ光走査パターンを第１および第２掃引
    点検走査に分け、この第１および第２掃引点検走査の夫
    々を加工片の第１および第２の対向した側に対して約10
    ゜よりも大きくない低入射角で向け、加工片の表面より
    の反射光を集める工程より成ることを特徴とする加工片
    が材料路に沿って動くにつれて該加工片の対向した側を
    走査する方法。
  9. 【請求項９】光を集める工程は、更に、反射された光を
    光ビームが発生された方向に向って逆に集めることを含
    む請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】レーザ光走査パターンを分割する工程
    を、加工片の対向する側に位置されて該加工片に対して
    約45゜の一対の互に垂直な分割ミラーによって行う請求
    項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】第１および第２掃引点検走査の夫々を低
    角で向ける工程は、走査を、加工片の対向側に位置され
    且つ大体加工片に背を向けて第１のミラー対の各１つと
    対面した第２のミラー対に向けることを含む請求項９乃
    至10の何れか１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】各走査の間レーザ光ビームを走査路内に
    位置するタイミングセンサに接触して向け、表面の粒子
    を正確に決定することができるように、タイミングセン
    サの位置を通過したビームを電子制御および解析手段に
    示すようにタイミング信号を発生する工程を更に含む請
    求項８乃至11記載の方法。
  13. 【請求項１３】集められた光を該光の強さを表わす電気
    信号に変換することによりこの集められた光を解析し、
    所定の位置を通過したレーザ光ビームを示すタイミング
    信号を発生し、加工片の表面上の粒子の数、寸法および
    位置を蓄積する工程を更に含む請求項８乃至12の何れか
    １項記載の方法。
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