JPH09269295A

JPH09269295A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH09269295A
Application number: JP8104542A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tashiro; 英之田代; Tsuneyuki Ogiwara; 恒幸荻原; Yumi Nakagawa; 由美中川; Koichiro Komatsu; 宏一郎小松
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構成で高い検査精度を実現できる異物
検査装置を提供すること。【解決手段】照明光学系（１６，１８，１９）によ
り、被検査面（１２）に対して略水平に光ビーム（２
０）を照射して帯状の照明領域（２２）を形成する。複
数の光ファイバ（２８）を、その受光端面（２６）が帯
状の照明領域（２２）の長手方向に沿って配列するよう
に設ける。受光手段（３０ａ，３０ｂ）により、被検査
面（１２）に付着した異物から発生する散乱光を複数の
光ファイバ（２８）を介して受光する。そして、検出手
段（３２）により、受光手段（３０ａ，３０ｂ）の出力
信号に基づいて被検査面（１２）上の異物の有無及び位
置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異物検査装置に関
し、特に、被検査面上に付着した異物の有無及び位置を
検出可能な異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）やプリント基
板等を製造する工程の中に、マスク上に形成された回路
パターンを感光基板上に転写露光する露光工程がある。
このような露光工程においては、マスク上の回路パター
ン上に異物が存在すると、その異物の像が感光基板上に
転写されてしまい、不良チップの原因となる。そこで、
マスクに形成されたパターン上の異物の付着を防止する
ために、異物付着防止用の膜（以下、「ペリクル膜」と
称す）をマスクパターン上に設けるという方策が採用さ
れている。

【０００３】ところで、ペリクル膜上に異物が付着した
場合、その異物が小さければ感光基板上への転写の影響
はあまりないが、ある程度の大きさを持った異物の場合
には問題になる。そこで、従来は、レーザ光等の指向性
の強い光を被検査面であるペリクル膜に対して斜め上方
から照射し、照射された光によって異物から発生する散
乱光を受光することによって、異物の有無を検出してい
た。そして、ペリクル膜上に異物が発見された場合に
は、例えば、その異物を空気で吹き飛ばす等の方法によ
って異物の除去を行っている。この時、異物を洗浄機で
除去することも考えられるが、ペリクル膜が装着された
マスクに対しては洗浄を行うことはできない。

【０００４】異物を空気で吹き飛ばす場合には、その異
物を確実に除去するために、異物の有無だけでなく、そ
の付着位置を予め検出しておく必要がある。このため、
従来よりレチクル等の被検査物を搭載したステージは通
常１方向（Ｙ方向）にのみ駆動し、これに直交する方向
（Ｘ方向）の異物の位置を測定するための種々の方法が
提案されている。例えば、ＣＣＤセンサ等の撮像素子を
用いて被検査面上の異物の位置を測定する方法がある。
通常、被検査面に対してＣＣＤセンサの受光面は小さい
ため、ＣＣＤセンサで被検査面上の異物の位置測定を行
う場合には、被検査面とＣＣＤセンサとの間に光学系を
配置し、ＣＣＤセンサの受光面に対して被検査面を縮小
投影する必要がある。また、被検査面の像を良好に検出
する他の方法として、ＣＣＤよりも高感度のフォトマル
チプライア（光電子増倍管）を用いることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように被検査面の像をＣＣＤセンサ等の撮像素子の受光
面に縮小投影する方法では、縮小投影の影響により、セ
ンサに入射する光の光量が減少し、検出感度が低下して
しまう。また、ＣＣＤセンサに入射する光の光量を増加
させるために、被検査面側の開口数（異物を取り込める
開口数）を大きくすると、受光光学系が巨大になるとい
う他の問題が生じる。

【０００６】他方、フォトマルチプライアを用いて被検
査面の異物を検出する場合には、被検査面上の異物の有
無は検出できるものの、固定されたフォトマルチプライ
アでは異物の位置を測定できない。そのため、被検査面
上の異物の位置を計測するためには、被検査物そのもの
を駆動するか、又は、フォトマルチプライアに対する被
検査物の像を走査しなければならない。しかし、被検査
物を搭載したステージをＸＹの２方向に駆動することに
よって被検査物を走査し場合には、装置全体の構成が複
雑になり、コスト的に不利になるという不都合がある。
また、走査レンズ及びミラー等を用いて被検査面を走査
することによって、異物の位置を測定する場合には、走
査系の調整が困難となる。

【０００７】本発明は、上記のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、簡素な構成で高い検査精度を実現でき
る異物検査装置を提供することを目的とする。また、被
検査面の大きさに柔軟に対処できる異物検査装置を提供
することを他の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の異物検査装置は、被検査面（１２）に対し
て略水平に光ビーム（２０）を照射して帯状の照明領域
（２２）を形成する照明光学系（１６，１８，１９）
と、受光端面（２６）が帯状の照明領域（２２）の長手
方向に沿って配列された複数の光ファイバ（２８）と、
被検査面（１２）に付着した異物から発生する散乱光を
受光するように、一方の端面が受光端面（２６）として
帯状の照明領域（２２）の長手方向に沿って配列され、
当該受光端面（２６）が複数のブロック（ＥＮ）に等分
された複数の光ファイバ（２８）から成り、該複数の光
ファイバ（２８）が複数の光ファイバ群に分けて構成さ
れる散乱光検出手段と；複数の光ファイバ群にそれぞれ
接続された複数の受光素子（３０ａ，３０ｂ）から構成
され、散乱光を複数の光ファイバ（２８）を介して受光
し、該受光した光を電気信号に変換する受光手段（３０
ａ，３０ｂ）と；受光手段（３０ａ，３０ｂ）の出力電
気信号に基づいて被検査面（１２）上の異物の有無及び
位置を検出する異物検出手段（３２）とを備えている。
そして、各受光素子（３０ａ，３０ｂ）に導かれる光フ
ァイバ（２８）の数の割合が各ブロック（ＥＮ）毎に異
なるように配列している。

【０００９】上記発明において、複数の光ファイバの受
光端面（２６）を、帯状照明領域（２２）の長手方向に
対して略垂直な方向に複数列に配置しても良い。また、
検出手段（３２）においては、各受光素子（３０ａ，３
０ｂ）の出力信号の比に基づいて異物の位置を求めると
ともに、各受光素子（３０ａ，３０ｂ）の出力信号の和
に基づいて異物の大きさを求めることができる。更に、
被検査面（１２）の照射領域の大きさを可変にする手段
を備えてもよい。

【００１０】

【作用及び効果】上記のように、本発明においては、複
数の光ファイバ（２８）の受光端面（２６）を帯状の照
明領域（２２）の長手方向に沿って配列しているため、
被検査面（１２）の像を縮小投影する必要が無く、受光
手段には十分な光量の光が入射することになり、高い検
査精度を確保することができる。また、複数の光ファイ
バ（２８）を複数の光ファイバ群に分別し、それぞれを
別々の受光素子（３０ａ，３０ｂ）に導くことにより、
被検査面（１２）上の異物の位置を検出することができ
る。すなわち、各受光素子（３０ａ，３０ｂ）に供給さ
れる光量を参照し、受光素子毎の光量の比に基づいて異
物の位置を検出することが可能となる。この時、従来の
ように、被検査物を搭載したステージをＸＹ２方向に駆
動するための構成等を必要としないため、簡素な構成で
ローコストの装置を提供することができる。更に、被検
査面（１２）の照射領域（２２）の大きさを可変にする
手段（１９）を採用することにより、異なるサイズの被
検査物の検査を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を実施
例を参照して説明する。本実施例は、半導体デバイス製
造用の露光装置に使用されるレチクルの異物検査装置に
本発明を適用したものである。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例にかかる異物検
査装置の構成を模式的に示す斜視図である。レチクル１
０は、回路パターン（図示せず）が描画されているパタ
ーン面側にのみにペリクル膜１２が設けられている。半
導体レーザ等の光源１６から射出された光ビームは、コ
リメートレンズ１８によって縦長の平行ビーム２０とな
り、光束可変手段１９を介して被検査面であるペリクル
膜１２の表面に略水平に入射する。このようにペリクル
膜１２の表面に達した光ビームは、帯状の照明領域２２
を形成する。平行ビーム２０の入射角としては、例え
ば、８９°程度が考えられるが、これに限定されるもの
ではない。但し、平行ビーム２０の入射角があまり小さ
くなるとペリクル膜１２を透過する光の割合が増加し、
レチクル１０上のパターンで反射した光が受光系２４に
入射し、検査ノイズ成分となってしまう。このため、平
行ビーム２０の入射角は、ペリクル膜１２の表面に水平
に近い大きな角度に設定する。また、光源１６から射出
された光ビームを縦長の平行ビーム２０に成形するため
には、コリメートレンズ１８に代えてシリンドリカル・
レンズや球面レンズとシリンドリカル・レンズ、又はア
ナモルフィック・プリズム等のビーム形成手段を用いて
も良い。

【００１３】ペリクル膜１２は、ペリクルフレーム（図
示せず）に張設された状態でレチクル１０に載置されて
いる。レチクル１０は、駆動系２３ａによって移動可能
なレチクルステージ２３上に載置されており、図中のＹ
方向（帯状照明領域２２の長手方向と直交する方向）に
移動するようになっている。そして、レチクルステージ
２３をＹ方向に移動させることによって、ペリクル膜１
２全面が平行ビーム２０によって走査される。本実施例
においては、レチクル１０は、搬送装置（図示せず）か
ら異物検査装置に受け渡され、レチクルステージ２３が
順次Ｙ方向に移動し、異物検査を行うようになってい
る。

【００１４】ペリクル膜１２上の帯状の照明領域２２で
発生した異物からの散乱光は、照明領域２２の長手方向
と直交する方向（Ｙ方向）からペリクル膜１２を小さな
角度で覗く光ファイバ端面２６に集光される。この光フ
ァイバ端面２６は、帯状照明領域２２の長手方向に１列
又は複数列で配列された複数の光ファイバ２８の受光端
面である。これら複数の光ファイバ２８は、光ファイバ
端面２６の後方において２つの束に分けられ、各々の光
ファイバの束が光電変換手段であるフォトマルチプライ
ア３０ａ、３０ｂに接続される。フォトマルチプライア
３０ａ、３０ｂの出力信号は、電気処理回路３２に供給
される。電気処理回路３２は、フォトマルチプライア３
０ａ、３０ｂの出力信号に基づいて、ペリクル膜１２上
の異物の有無及び位置を検出するようになっている。

【００１５】図２は、光ファイバ端面２６の配列及び分
割状態を示す。本実施例においては、複数の光ファイバ
２８の各端面が１列に配列され、帯状照明領域２２の長
手方向に沿って所定本数の各要素Ｅ（０）〜Ｅ（Ｌ）に
等分されている。各要素を構成する光ファイバの本数
は、ペリクル膜１２上の帯状の照明領域２２で発生した
散乱光を光ファイバ端面２６が受光できる本数であり、
ペリクル膜１２と光ファイバ端面２６の距離及び光ファ
イバ１本分の開口数で決まる。図において、光ファイバ
端面２６中、黒く塗りつぶされた部分の光ファイバの束
がフォトマルチプライア３０ａに導かれ、斜線で示され
た部分の光ファイバの束がフォトマルチプライア３０ｂ
に導かれる。なお、光ファイバ端面２６を構成する各要
素の数は、異物の位置をより高精度に測定するために
は、可能な限り多く設定することが望ましい。

【００１６】図２において、光ファイバ端面２６の要素
Ｅ（Ｎ）と要素Ｅ（Ｎ＋１）を比較すると、各要素はａ
（黒塗り）の本数とｂ（斜線）の本数の合計ｃは、常に
一定であるが、ａとｂの割合を徐々に変化している。す
なわち、要素Ｅ（０）においては、ａ＝０，ｂ＝ｃであ
り、要素Ｅ（Ｎ）においては、ａ＝Ｎ×ｈ，ｂ＝ｃ−Ｎ
×ｈとなる。ここで、ｈは、要素Ｅ（０）からＥ（Ｌ）
に向かって、光ファイバａが増える割合、又は光ファイ
バｂが減る割合を示すものとし、必ずしも本実施例のよ
うにｈ＝１である必要はない。そして、要素Ｅ（Ｌ）に
おいては、ａ＝ｃ，ｂ＝０となる。そして、光ファイバ
ａがフォトマルチプライア３０ａに、光ファイバｂがフ
ォトマルチプライア３０ｂにそれぞれ導かれる。この様
に、各要素で光ファイバａとｂの本数の割合が異なるた
め、異物の位置に応じてフォトマルチプライア３０ａ、
３０ｂで検出される信号レベルに差が生じる。そこで、
電気処理回路３２において、フォトマルチプライア３０
ａと３０ｂの信号比によって帯状の照明領域２２の長手
方向の異物の位置を検出する。また、フォトマルチプラ
イア３０ａと３０ｂの信号の和から、異物の大きさを計
測する。

【００１７】本実施例において、被検査面であるペリク
ル膜１２の高さにばらつきがある場合には、散乱光の集
光位置が光ファイバ端面２６の短手方向（光ファイバ２
８の配列と直交する方向）に変動するため、各光ファイ
バ端面２６の面積は、この変動量を見込んで設定するこ
とが望ましい。また、被検査面であるペリクル膜１２の
面積が大きい場合には、ペリクル膜１２上の位置によっ
て照明光学系より入射される光に強度差が生じるため、
照明光学系を複数設けても良い。また、異物からの散乱
光をより効率よく受光するために、ペリクル膜１２と光
ファイバ端面２６との間に適当な光学系を配置しても良
い。また、サイズの異なる被検査物を対象とする場合に
は、光束可変手段１９によって、被検査面の照射領域を
調整して異物検査を行う。この構成は、特に液晶表示素
子製造用のマスクに装着されるペリクル上の異物を検出
する検査装置に有効である。

【００１８】図３は、本発明の第２実施例にかかる異物
検査装置の光ファイバ端面２６の配置を示す。なお、本
実施例における光ファイバ端面２６の配列以外の構成に
ついては、上記第１実施例（図１参照）と同様であるた
め、その部分の構成の図示及び説明は省略する。本実施
例においては、光ファイバ２８を短手方向（光ファイバ
ー２８が配列されている方向と直交する方向）に２列に
並べ、各要素Ｅ（Ｎ）を二等分して２つのセグメントＮ
（ａ）、Ｎ（ｂ）を形成する。そして、各セグメントＮ
（ａ）、Ｎ（ｂ）内の光ファイバが同一のフォトマルチ
プライア（３０ａ、３０ｂ）に導かれるようになってい
る。

【００１９】各セグメントＮ（ａ），Ｎ（ｂ）において
は、第１実施例と同様に、中央の分割点を起点として光
ファイバａ、光ファイバｂを所定の本数（例えば、１４
本）づつ配置している。そして、各要素Ｅ（Ｎ）毎に光
ファイバａと光ファイバｂの本数の割合が徐々に変化す
るように設定されている。なお、図中、白抜きで示され
た光ファイバ端面に対応する光ファイバは不要な光ファ
イバであり、フォトマルチプライア３０ａ、３０ｂには
接続せず、切断しても良い。この様に、予め必要最大本
数の光ファイバを配置し、後で必要な光ファイバのみを
フォトマルチプライア３０ａ，３０ｂに接続することに
より、正確且つ効率良く作業を行うことができる。

【００２０】図４は、本発明の第３実施例にかかる異物
検査装置の光ファイバ端面２６の配置を示す。なお、本
実施例における光ファイバ端面２６の配列以外の構成に
ついては、上記第１実施例（図１参照）と同様であるた
め、その部分の構成の図示及び説明は省略する。本実施
例は、図３に示した第２実施例の変形であり、複数の光
ファイバ２８から構成される各要素Ｅ（Ｎ）中の２つの
セグメントを左右ではなく、上下に分別したものであ
る。そして、上下に分割された各セグメント内の光ファ
イバが同一のフォトマルチプライア（３０ａ、３０ｂ）
に導かれるようになっている。本実施例においても、上
記第２実施例と同様に、各要素Ｅ（Ｎ）毎に、フォトマ
ルチプライア３０ａに接続される光ファイバａと、フォ
トマルチプライア３０ｂに接続される光ファイバｂの本
数の割合が徐々に変化するように設定されている。な
お、図中、白抜きで示された光ファイバ端面に対応する
光ファイバは不要な光ファイバであり、フォトマルチプ
ライア３０ａ、３０ｂには接続しない。

【００２１】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想としての
要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例にかかる異物検査
装置の概念を示す斜視図である。

【図２】図２は、第１実施例の要部の構成を示す説明図
である。

【図３】図３は、本発明の第２実施例にかかる異物検査
装置の要部の構成を示す説明図である。

【図４】図４は、本発明の第３実施例にかかる異物検査
装置の要部の構成を示す説明図である。

【符号の説明】１０・・・レチクル１２・・・ペリクル膜（被検査面）１６・・・光源１８・・・コリメートレンズ１９・・・光束可変手段２０・・・平行ビーム２２・・・照明領域２４・・・受光系２６・・・光ファイバ端面２８・・・光ファイバ３０ａ，３０ｂ・・・フォトマルチプライア３２・・・電気処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小松宏一郎東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査面に対して略水平に光ビームを照射
して帯状の照明領域を形成する照明光学系と；前記被検
査面に付着した異物から発生する散乱光を受光するよう
に、一方の端面が受光端面として前記帯状の照明領域の
長手方向に沿って配列され、当該受光端面が複数のブロ
ックに等分された複数の光ファイバから成り、該複数の
光ファイバが複数の光ファイバ群に分けて構成される散
乱光検出手段と；前記複数の光ファイバ群にそれぞれ接
続された複数の受光素子から構成され、前記散乱光を前
記複数の光ファイバを介して受光し、該受光した光を電
気信号に変換する受光手段と；前記受光手段の出力電気
信号に基づいて前記被検査面上の異物の有無及び位置を
検出する異物検出手段とを備え、前記各受光素子に導かれる前記光ファイバの数の割合が
前記各ブロック毎に異なるように配列したことを特徴と
する異物検査装置。
【請求項２】前記複数の光ファイバの前記受光端面は、
前記帯状照明領域の長手方向に対して略垂直な方向に複
数列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
の異物検査装置。
【請求項３】前記異物検出手段は、前記各受光素子の出
力信号の比に基づいて前記異物の位置を求め、前記各受
光素子の出力信号の和に基づいて前記異物の大きさを求
めることを特徴とする請求項１又は２に記載の異物検査
装置。
【請求項４】前記被検査面の照射領域の大きさを可変に
する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１、２又
は３に記載の異物検査装置。