JP2009097891A - 検出判別装置、異物判別方法、およびマスク用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構成にしたがって、基板の異物の検出および異物の種類の判別を迅速に行うことのできる検出判別装置。
【解決手段】 基板（５０）の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置。基板の異物を検出して該異物の位置情報および画像情報を得る検出系（１，２，４１）と、検出系により検出された異物にレーザー光を照射する照射系（３１，３２，３３，４１）と、検出系で得られたレーザー光照射前の異物の領域の画像情報とレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別部（４１，４２）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検出判別装置、異物判別方法、およびマスク用基板の製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、液晶表示素子のようなデバイスをリソグラフィー工程で製造するための液晶露光装置に用いられるマスク用基板の異物の検出およびその種類の判別に関するものである。

液晶露光装置に用いられるマスク用基板（転写パターンの形成されていない状態の透明ガラス基板）には、例えば２μｍ程度の長さのキズ（欠陥）も存在してはならないという要求がある。従来、マクロ観察によって基板の異物（キズ、付着物など）を検出し、マクロ観察からミクロ観察に切り換え、検出した異物を拡大観察することにより異物の種類を判別している。

さらに基板の大型化に対応するために、反射ミラーを回転させることにより広範囲に亘ってマクロ観察およびミクロ観察を行う基板検査装置が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００５−２０１９０７号公報

特許文献１に開示された装置では、互いに異なる２つの観察装置、すなわちマクロ観察用の観察装置およびミクロ観察用の観察装置を必要とするため、装置の構成が大掛かりになり且つ複雑化するという不都合があった。また、装置を切り換えつつマクロ観察とミクロ観察とを繰り返すため、検査のスループットが低くなるという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にしたがって、基板の異物の検出および異物の種類の判別を迅速に行うことのできる検出判別装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置であって、
前記基板の異物を検出して該異物の位置情報および画像情報を得る検出系と、
前記検出系により検出された異物にレーザー光を照射する照射系と、
前記検出系で得られたレーザー光照射前の前記異物の領域の画像情報とレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別部とを備えていることを特徴とする検出判別装置を提供する。

本発明の第２形態では、基板の異物の種類を判別する異物判別方法であって、
前記基板の異物の位置情報に基づいて、該異物にレーザー光を照射する照射工程と、
前記照射工程の後に、前記異物に対応する領域の画像情報を得る取得工程と、
前記照射工程に先立って既に得られたレーザー光照射前の前記異物の領域の画像情報と、前記取得工程で得られたレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別工程とを含むことを特徴とする異物判別方法を提供する。

本発明の第３形態では、マスク用基板の製造方法において、
第１形態の検出判別装置を用いて、前記マスク用基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検査工程を含むことを特徴とする製造方法を提供する。

本発明の検出判別装置では、基板の異物を検出してその位置情報および画像情報を得た後、異物の位置情報に基づいて異物にレーザー光を照射する。そして、レーザー光照射前の異物の領域の画像情報と、レーザー光照射後の異物に対応する領域の画像情報とを比較することにより、異物の種類を判別する。こうして、本発明では、互いに異なる２つの観察装置を必要とする従来技術とは異なり、簡素な構成にしたがって、基板の異物の検出および異物の種類の判別を迅速に行うことができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる検出判別装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、液晶露光装置に用いられるマスク用基板（以下、単に「基板」という）の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置に対して本発明を適用している。ここで、「異物」とは、基板に形成された様々な形態のキズ、基板に付着した様々な形態の微小物体を含む概念である。

図１を参照すると、本実施形態の検出判別装置は、検査対象である基板５０を照明する照明系１と、照明系１により照明された基板５０上の領域を暗視野観察する撮像系２と、基板５０上の照明領域内の所望位置にレーザー光を照射するレーザー照射部３とを備えている。照明系１は、照明光（検査光）を供給する光源として、例えばハロゲンランプ１１を備えている。ハロゲンランプ１１は、楕円鏡１２の第１焦点位置に配置されている。

ハロゲンランプ１１からの光は、楕円鏡１２で反射された後、楕円鏡１２の第２焦点位置に光源像を形成する。この光源像からの光は、例えばコリメータレンズのような集光光学系１３により集光され、基板５０上に照明領域を形成する。撮像系２は、照明系１から供給されて基板５０を透過した０次光を直接受光することがないように、ひいては基板５０上の照明領域を暗視野観察することができるように、例えば照明系１の光軸と所定の角度で交差する光軸に沿って配置されている。

撮像系２として、例えばＣＣＤカメラを用いることができる。また、例えばＣＣＤ以外の撮像素子と撮像光学系とにより撮像系２を構成することもできる。撮像系２において暗視野観察により得られた画像情報は、信号処理機能を有する制御部４１に供給され、必要に応じて液晶ディスプレイパネルのような画像表示部４２に表示される。基板５０上の照明領域内に異物が全くない場合、全体に亘って暗い画像が得られる。

一方、基板５０上の照明領域内に異物がある場合、照明光を受けた異物が散乱光を発するので、異物に対応して明るく光った領域を含む画像が得られる。すなわち、撮像系２を介して得られた画像に明るく光った領域があるか否かにより異物の有無が確認され（異物が検出され）、明るく光った領域の位置に基づいて異物の位置情報が得られる。このように、照明系１と撮像系２と制御部４１とは、基板５０の異物を検出して該異物の位置情報および画像情報を得る検出系を構成している。

レーザー照射部３は、レーザー光を供給するレーザー光源３１と、レーザー光源３１から射出されたレーザー光を反射する反射部材３２と、反射部材３２の反射面の向きを変化させる駆動部３３とを有する。レーザー光源３１として、例えば炭酸ガスレーザー光源、ネオジウムヤグ（Ｎｄ−ＹＡＧ）レーザー光源のようなパルスレーザー光源を用いることができる。

反射部材３２は、例えば図１の紙面に垂直な第１軸線廻りおよび図１の紙面に平行な第２軸線廻りに反射面の向きを変化させる１枚の可動反射ミラー、あるいは一対のガルバノミラーにより構成されている。したがって、レーザー照射部３では、制御部４１からの指令にしたがって作動する駆動部３３の作用により、反射部材３２の反射面の向きを適宜変化させ、基板５０上の照明領域内の所望位置にレーザー光を照射する。

以下、図２のフローチャートを参照して、本実施形態の検出判別装置の動作を、ひいては本実施形態の異物判別方法を説明する。本実施形態の異物判別方法では、図２に示すように、照明系１により基板５０の所定領域を照明し、基板５０上の照明領域を撮像系２により暗視野観察する。こうして、制御部４１は、撮像系２からの出力に基づいて、基板５０の異物を検出し、検出した異物の位置情報および画像情報を得る（Ｓ１）。

次いで、制御部４１は、基板５０上の照明領域において異物が検出された場合、異物の位置情報に基づいてレーザー照射部３の動作を制御することにより、異物にレーザー光を照射する（Ｓ２）。このように、レーザー照射部３と制御部４１とは、検出系（１，２，４１）により検出された異物にレーザー光を照射する照射系を構成している。

ここで、レーザー光源３１の出力は、異物が基板５０に付着した微小物体（ゴミ、微粒子など）を基板５０の表面上で元の位置から位置ずれ（移動）させたり、基板５０の表面から外部へ飛ばしたりするように調整されている。具体的には、レーザー光源３１としてＮｄ−ＹＡＧレーザー光源を用いる場合、例えば波長が５３２ｎｍ（二倍高調波）で、出力が５０ｍＪのパルス光を用いることができる。

次いで、制御部４１は、基板５０上の照明領域を暗視野観察する撮像系２の出力に基づいて、レーザー光を照射した後の異物に対応する領域の画像情報を得る（Ｓ３）。最後に、制御部４１は、工程Ｓ１で得られたレーザー光照射前の異物の領域の画像情報と、工程Ｓ３で得られたレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する（Ｓ４）。

異物が基板５０の表面に付着したゴミや微粒子などである場合、レーザー光の衝撃や熱によって付着物が元の位置から取り除かれ、レーザー光照射前の異物の領域の画像とレーザー光照射後の対応領域の画像とは異なるものになる。一方、異物が基板５０に形成されたキズである場合、異物の領域の画像はレーザー光照射前とレーザー光照射後とで実質的に変化しない。

こうして、制御部４１は、レーザー光の照射前後の画像を比較することにより、検出した異物が基板５０に形成されたキズであるか、基板５０の表面に付着したゴミや微粒子などであるかを判別する。すなわち、制御部４１および画像表示部４２は、検出系（１，２，４１）で得られたレーザー光照射前の異物の領域の画像情報とレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別部を構成している。

なお、本実施形態において、基板５０の表面の全体または広い範囲に亘って異物を検出し且つ該異物の種類を判別する場合には、検査対象である基板５０と検査手段である検出判別装置とを相対的にステップ移動させつつ、上述の工程Ｓ１による検出動作と工程Ｓ２〜Ｓ４による判別動作とを一体的に繰り返せば良い。あるいは、基板５０と検出判別装置とを相対的にステップ移動させつつ工程Ｓ１による検出動作を繰り返した後に、基板５０と検出判別装置とを相対的にステップ移動させつつ工程Ｓ２〜Ｓ４による判別動作を繰り返しても良い。

以上のように、本実施形態の検出判別装置および異物判別方法では、基板５０の異物を検出してその位置情報および画像情報を得た後、異物の位置情報に基づいて異物にレーザー光を照射する。そして、レーザー光照射前の異物の領域の画像情報と、レーザー光照射後の異物に対応する領域の画像情報とを比較することにより、異物の種類を判別する。その結果、本実施形態では、互いに異なる２つの観察装置を必要とする従来技術とは異なり、簡素な構成にしたがって、基板５０の異物の検出および異物の種類の判別を迅速に行うことができる。

なお、上述の実施形態では、液晶露光装置に用いられるマスク用基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、様々な形態を有する基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置に対して本発明を適用することができる。すなわち、検査対象は、光透過型の基板に限定されることなく、例えばミラーのような反射型の基板であっても良い。また、上述の実施形態では、照明系１の光軸と直交する面に沿って基板５０が配置されているが、これに限定されることなく、基板の姿勢については様々な形態が可能である。

また、上述の実施形態にかかる検出判別装置では、レーザー光源３１から射出されたレーザー光を反射部材３２で反射することにより基板５０上の照明領域内の所望位置へ導いている。しかしながら、これに限定されることなく、反射部材３２以外の偏向部材を用いることもできる。また、反射部材３２の設置を省略し、適当な駆動部の作用によりレーザー光源３１の射出方向を適宜変化させることもできる。ただし、レーザー光源３１の射出方向を変化させるよりも、反射部材３２の反射面の向きを変化させる方が、基板５０でのレーザー光の入射位置を制御し易い。

また、上述の実施形態にかかる異物判別方法では、異物にレーザー光を照射する照射工程Ｓ２に先立って、基板５０の異物を検出し且つ検出した異物の位置情報および画像情報を得る工程Ｓ１を実施している。しかしながら、これに限定されることなく、本発明の異物判別方法では、基板の異物を検出し且つ検出した異物の位置情報および画像情報を得る工程を省略することもできる。この場合、既に得られた基板の異物の位置情報に基づいて異物にレーザー光を照射し、既に得られたレーザー光照射前の異物の領域の画像情報と、レーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する。

図３は、本実施形態にかかるマスク用基板の製造方法の各工程を示すフローチャートである。図３を参照すると、本実施形態にかかるマスク用基板の製造方法は、準備工程Ｓ１１と、研磨工程Ｓ１２と、洗浄工程Ｓ１３と、検査工程Ｓ１４とを含んでいる。例えば液晶露光装置に用いられるマスク（フォトマスク）用基板の製造には、光学特性の均一な素材が要求される。

準備工程Ｓ１１では、光学特性の均一な素材として、石英の合成により石英ガラス素材（インゴット）を製造する。具体的には、例えば、多重管バーナから四塩化ケイ素や有機ケイ素化合物などのケイ素化合物の原料ガスと、酸素等の支燃性ガスと、水素等の燃焼ガスを含むガスとを噴出させ、火炎中で反応を行い、回転させているターゲット上にガラス微粒子を堆積させ且つ溶融させることにより、石英ガラス素材を得る。

このような石英の合成方法として、特開２００４−２８７８６号公報、特開平１０−２７９３１９号公報、特開平１１−２９２５５１号公報などに記載された方法を用いることができる。さらに、準備工程Ｓ１１では、石英ガラス素材を切断して板状にする。具体的には、バンドソーあるいはブレード等を用いて、ターゲット上に作成されたインゴットからフォトマスクとして使用する部分を、例えば矩形板状または円板状の形状に切り出す。

次いで、研磨工程Ｓ１２では、準備工程Ｓ１１を経て切り出された板状の石英ガラスの表面を、ラッピングやポリッシングを含む多段階の工程により研磨する。板状の石英ガラスの表面をラッピングあるいはポリッシングする装置として、特開２００７−９８５４２号公報、特開２００７−９８５４３号公報などに記載された研磨装置を使用することができる。

研磨装置では、板状の石英ガラスの外形を保持する開口部を有するキャリアに、板状の石英ガラス基板を配置する。そして、このキャリアおよび石英ガラスの上下を、キャリアおよび石英ガラスに接する表面に研磨面を有する定盤で挟み、研磨面と石英ガラスの表面とを接触させながら上下の定盤を回転させることにより、ラッピングあるいはポリッシングを行う。ラッピングおよびポリッシングでは、石英ガラスの表面粗さに応じて、定盤の研磨面に使用する研磨パッドやスラリーを適宜選択する。

研磨工程Ｓ１２を経た石英ガラス基板の表面には、スラリーに含まれる微粒子等が残留している。このため、洗浄工程Ｓ１３では、石英ガラス基板の表面に付着している微粒子等を除去するための洗浄を行う。具体的には、石英ガラス基板の表面に加圧した水を噴射したり、洗浄液へ石英ガラス基板を浸漬させたりすることにより、洗浄を行うことができる。

最後に、検査工程Ｓ１４では、上述の実施形態にかかる検出判別装置を用いて、石英ガラス基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別することにより、石英ガラス基板の表面のキズを検査する。具体的には、検査対象である石英ガラス基板を固定的に支持し、検査手段である検出判別装置を二次元的にステップ移動させつつ、石英ガラス基板の表面の全体に亘ってキズの検査を行う。あるいは、検査手段である検出判別装置を固定的に支持し、検査対象である石英ガラス基板を二次元的にステップ移動させつつ、石英ガラス基板の表面の全体に亘ってキズの検査を行う。

なお、準備工程Ｓ１１で板状に切り出した石英ガラスをプレス成形して表面の面積を大きくすることにより、大型のマスク用基板を得ることができる。プレス成形は、例えば平面状のプレス面を有するグラファイト製のモールドを用意し、不活性ガス雰囲気のもとで石英ガラスの結晶化温度以上に昇温した状態でモールドを介して加圧した後に冷却することにより行われる。このようなプレス成形方法として、特開２００４−３０７２６６号公報に記載された方法などを用いることができる。プレス成形された石英ガラス基板には、上述の研磨工程Ｓ１２、洗浄工程Ｓ１３、および検査工程Ｓ１４が施される。

本発明の実施形態にかかる検出判別装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態の検出判別装置の動作を、ひいては本実施形態の異物判別方法を説明するフローチャートである。 本実施形態にかかるマスク用基板の製造方法の各工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 照明系
２ 撮像系
３ レーザー照射部
１１ ハロゲンランプ
１２ 楕円鏡
１３ 集光光学系
３１ レーザー光源
３２ 反射部材
３３ 駆動部
４１ 制御部
４２ 画像表示部
５０ 基板

Claims (6)

1. 基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検出判別装置であって、
   前記基板の異物を検出して該異物の位置情報および画像情報を得る検出系と、
   前記検出系により検出された異物にレーザー光を照射する照射系と、
   前記検出系で得られたレーザー光照射前の前記異物の領域の画像情報とレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別部とを備えていることを特徴とする検出判別装置。
2. 前記照射系は、レーザー光を供給する光源と、該光源から射出されたレーザー光を反射する反射部材と、該反射部材の反射面の向きを変化させる駆動部とを有することを特徴とする請求項１に記載の検出判別装置。
3. 基板の異物の種類を判別する異物判別方法であって、
   前記基板の異物の位置情報に基づいて、該異物にレーザー光を照射する照射工程と、
   前記照射工程の後に、前記異物に対応する領域の画像情報を得る取得工程と、
   前記照射工程に先立って既に得られたレーザー光照射前の前記異物の領域の画像情報と、前記取得工程で得られたレーザー光照射後の対応領域の画像情報とに基づいて異物の種類を判別する判別工程とを含むことを特徴とする異物判別方法。
4. 前記照射工程に先立って、前記基板の異物を検出して該異物の位置情報および画像情報を得る工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の異物判別方法。
5. 前記判別工程では、前記基板に形成されたキズと、前記基板に付着した物体とを判別することを特徴とする請求項３または４に記載の異物判別方法。
6. マスク用基板の製造方法において、
   請求項１または２に記載の検出判別装置を用いて、前記マスク用基板の異物を検出し且つ該異物の種類を判別する検査工程を含むことを特徴とする製造方法。

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