JP2009229155A - Substrate inspection apparatus, and manufacturing method of substrate for mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板検査装置、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などに用いられるマスク用基板のキズの検出に関するものである。 The present invention relates to a substrate inspection apparatus and a method for manufacturing a mask substrate. More specifically, the present invention relates to detection of a scratch on a mask substrate used in a liquid crystal exposure apparatus for manufacturing a device such as a liquid crystal display element in a lithography process.
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。ただし、基板の表面に形成された線状(またはスリット状)のキズを検出することは非常に困難である。微小な線状のキズからの散乱光が形成する像のコントラストが低いだけでなく、キズに対する照明の方向や観察の方向によってコントラストが著しく変化するからである。 There is a demand that a mask substrate (transparent glass substrate on which a transfer pattern is not formed) used in a liquid crystal exposure apparatus should not have any scratches (defects) having a length of about 2 μm, for example. However, it is very difficult to detect a linear (or slit-shaped) scratch formed on the surface of the substrate. This is because not only the contrast of the image formed by the scattered light from the minute linear scratches is low, but also the contrast changes remarkably depending on the illumination direction and the observation direction with respect to the scratches.
そのため、高照度照明装置を用いた目視検査が主流であり、基板の検査領域に対する照明の方向や観察の方向を手作業で変化させつつ目視で検査を行っているのが現状である。手作業による目視検査の手法は、再現性、コストなどの観点から望ましくない。そこで、複数の方向から基板の検査領域に検査光を照射し、キズからの前方散乱光を暗視野観察する基板検査装置が提案されている(特許文献1を参照)。 For this reason, visual inspection using a high-illuminance illumination device is the mainstream, and the current situation is that visual inspection is performed while manually changing the illumination direction and the observation direction with respect to the inspection area of the substrate. Manual visual inspection methods are undesirable from the standpoint of reproducibility and cost. In view of this, a substrate inspection apparatus that irradiates inspection light onto a substrate inspection region from a plurality of directions and observes the forward scattered light from scratches in a dark field has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に開示された基板検査装置では、基板の法線に対する複数の検査光の角度を規定している。しかしながら、この基板検査装置では、あらゆる方向に沿って延びる微小な線状のキズを確実に検出することはできない。
In the substrate inspection apparatus disclosed in
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、あらゆる方向に沿って延びる微小な線状のキズを確実に検出することのできる基板検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a substrate inspection apparatus capable of reliably detecting minute linear scratches extending in all directions.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、基板の異物を検査する基板検査装置において、
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記照明系は、前記撮像系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように移動する光束によって前記基板上の前記領域を照明することを特徴とする基板検査装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the substrate inspection apparatus for inspecting the foreign matter on the substrate,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The illumination system illuminates the area on the substrate with a light beam that moves so as to draw a side surface of a cone with the optical axis of the imaging system as a center.
本発明の第2形態では、基板の異物を検査する基板検査装置において、
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記撮像系は、単一の撮像ユニットを有し、
前記単一の撮像ユニットは、その光軸が前記照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記照明系の光軸を中心として回転移動することを特徴とする基板検査装置を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the substrate inspection apparatus for inspecting the foreign matter on the substrate,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The imaging system has a single imaging unit,
The single imaging unit rotates and moves around the optical axis of the illumination system so that the optical axis of the single imaging unit describes a side surface of a cone centered on the optical axis of the illumination system. I will provide a.
本発明の第3形態では、基板の異物を検査する基板検査装置において、
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記撮像系は、複数の撮像ユニットを有し、
前記複数の撮像ユニットは、各撮像ユニットの光軸が前記照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記照明系の光軸を中心として一体的に回転移動することを特徴とする基板検査装置を提供する。
In the third embodiment of the present invention, in the substrate inspection apparatus for inspecting the foreign matter on the substrate,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The imaging system has a plurality of imaging units,
The plurality of imaging units rotate and move integrally around the optical axis of the illumination system so that the optical axis of each imaging unit describes a side surface of a cone centered on the optical axis of the illumination system. A substrate inspection apparatus is provided.
本発明の第4形態では、マスク用基板の製造方法において、
第1形態、第2形態または第3形態の基板検査装置を用いて、前記マスク用基板の異物を検査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。
In the fourth embodiment of the present invention, in the method for manufacturing a mask substrate,
There is provided a manufacturing method including an inspection step of inspecting a foreign substance on the mask substrate using the substrate inspection apparatus according to the first, second, or third embodiment.
本発明の基板検査装置では、例えば複数の照明ユニットを撮像系の光軸廻りに一体的に回転移動させることにより、輪帯照明に近い所要の複数極照明で照明された基板を暗視野観察することと光学的に等価な暗視野観察が行われる。その結果、基板の照明領域内の線状のキズには様々な角度方向から照明光が照射されることになり、線状のキズから発生する散乱光は、様々な角度方向に二次元的に広がって撮像系により確実に検出される。こうして、本発明の基板検査装置では、あらゆる方向に沿って延びる微小な線状のキズを確実に検出することができる。 In the substrate inspection apparatus of the present invention, for example, a plurality of illumination units are integrally rotated around the optical axis of the imaging system, thereby observing a substrate illuminated with the required multipolar illumination close to the annular illumination for dark field observation. Dark field observation that is optically equivalent to this is performed. As a result, illumination light is irradiated from various angular directions to linear scratches in the illumination area of the substrate, and scattered light generated from the linear scratches is two-dimensionally distributed in various angular directions. Spread and reliably detected by the imaging system. Thus, the substrate inspection apparatus of the present invention can reliably detect minute line-shaped scratches extending along all directions.
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、本発明の第1実施形態にかかる基板検査装置の構成を概略的に示す図である。図2は、図1の各照明ユニットの内部構成を概略的に示す図である。第1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)のキズを検査する基板検査装置に対して本発明を適用している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a substrate inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing an internal configuration of each lighting unit in FIG. 1. In the first embodiment, the present invention is applied to a substrate inspection apparatus that inspects a scratch on a mask substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) used in a liquid crystal exposure apparatus.
図1を参照すると、第1実施形態の基板検査装置は、検査対象である基板30を照明する照明系1と、照明系1により照明された基板30上の領域を暗視野観察する撮像系2とを備えている。照明系1は、例えば2つの照明ユニット1aおよび1bと、これらの照明ユニット1a,1bを撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転駆動する駆動部1kとを有する。
Referring to FIG. 1, a substrate inspection apparatus according to the first embodiment includes an
各照明ユニット1a,1bは、図2に示すように、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、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30を照明する。
As shown in FIG. 2, each of the
図3は、撮像系の光軸に沿って見た2つの照明ユニットの位置関係および2つの照明ユニットの一体的な回転移動を模式的に示す図である。図3では、説明の理解を容易にするために、2つの照明ユニット1aおよび1bを円31aおよび31bにより表している。図3を参照すると、2つの照明ユニット1aおよび1bは、撮像系2の光軸AX2を中心とする円錐体の底面(光軸AX2と直交する面)の外周円31上において光軸AX2を挟んで対称な位置に配置されている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the positional relationship between the two illumination units viewed along the optical axis of the imaging system and the integral rotational movement of the two illumination units. In FIG. 3, two
第1実施形態では、駆動部1kの作用により、2つの照明ユニット1aおよび1bが、その位置関係を維持しつつ、光軸AX2を中心とする円31に沿って回転移動する。換言すれば、2つの照明ユニット1aおよび1bは、その光軸AX1が撮像系2の光軸AX2を中心とする円錐体の側面を描くように光軸AX2廻りに一体的に回転移動する。その結果、2つの照明ユニット1aおよび1bからなる照明系1は、撮像系2の光軸AX2を中心とした円錐体の側面を描くように移動する光束によって基板30上の特定領域を照明する。
In the first embodiment, the two
撮像系2は、2つの照明ユニット1a,1bから供給されて基板30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30上の照明領域を暗視野観察することができるように配置されている。撮像系2として、例えばCCDカメラを用いることができる。ただし、撮像系2の構成について様々な形態が可能である。例えばCCD以外の撮像素子と撮像光学系とにより撮像系を構成することもできる。
The
第1実施形態では、2つの照明ユニット1a,1bを撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転移動させつつ、2つの照明ユニット1a,1bが所要の回転角度位置に達した状態で、撮像系2により基板30上の照明領域を暗視野観察(暗視野撮像)する。具体的には、2つの照明ユニット1a,1bを所定の回転角度毎にステップ回転駆動しつつ、2つの照明ユニット1a,1bの停止状態において暗視野撮像を行う。あるいは、2つの照明ユニット1a,1bを所定の速度で連続的に回転駆動しつつ、2つの照明ユニット1a,1bが所要の回転角度位置に達した瞬間に暗視野撮像を行う。
In the first embodiment, while the two
以下、第1実施形態の作用効果の理解を容易にするために、2つの照明ユニット1a,1bを60度の回転角度毎にステップ回転させつつ、2つの照明ユニット1a,1bの停止状態において暗視野撮像を行う場合について考える。この場合、図3において、2つの照明ユニット1a,1bを、図中実線で示す円31a,31bの位置から図中時計廻りに60度だけ回転させると、2つの照明ユニット1a,1bは、図中破線で示す円32a,32bの位置へ移動する。
Hereinafter, in order to facilitate understanding of the operational effects of the first embodiment, the two
さらに、2つの照明ユニット1a,1bを、図中破線で示す円32a,32bの位置から図中時計廻りに60度だけ回転させると、2つの照明ユニット1a,1bは、図中破線で示す円33a,33bの位置へ移動する。第1実施形態では、2つの照明ユニット1a,1bが図中実線で示す円31a,31bの位置にある第1停止状態で第1回目の暗視野撮像を行い、図中破線で示す円32a,32bの位置へ移動した第2停止状態で第2回目の暗視野撮像を行い、図中破線で示す円33a,33bの位置へ移動した第3停止状態で第3回目の暗視野撮像を行う。
Further, when the two
このことは、図中実線で示す一対の円31a,31bの位置、および図中破線で示す4つの円32a,32b,33a,33bの位置にある合計6個の照明ユニットにより6極照明された基板30上の照明領域を撮像系2により暗視野観察することと光学的に等価である。さらに必要に応じて、2つの照明ユニット1a,1bの単位回転角度を60度よりも小さく設定することにより、さらに輪帯照明に近い複数極照明(8極照明、10極照明など)で基板30を照明することも可能である。
This is a six-pole illumination by a total of six illumination units at the positions of a pair of
このように、第1実施形態では、2つの照明ユニット1a,1bを撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転移動させることにより、輪帯照明に近い所要の複数極照明で照明された基板30を暗視野観察することと光学的に等価な暗視野観察が行われる。その結果、基板30の照明領域内の線状のキズには様々な角度方向から照明光が照射されることになり、線状のキズから発生する透過散乱光(回折光)は、様々な角度方向に二次元的に広がって撮像系2により確実に検出される。すなわち、第1実施形態の基板検査装置では、あらゆる方向に沿って延びる微小な線状のキズを確実に検出することができる。
As described above, in the first embodiment, the two
なお、第1実施形態では、2つの照明ユニット1a,1bを撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転移動させつつ、60度の回転角度位置毎に暗視野撮像を行っている。しかしながら、これに限定されることなく、照明ユニットの数、配置(複数の照明ユニットの位置関係)、単位回転角度などについて、様々な形態が可能である。例えば単一の照明ユニットを60度の回転角度毎にステップ回転駆動しつつ、6つの停止状態において暗視野撮像を行うことにより、第1実施形態と同様の暗視野撮像を行うことができる。この場合、単一の照明ユニットは、その光軸が撮像系2の光軸AX2を中心とする円錐体の側面を描くように光軸AX2を中心として回転移動する。
In the first embodiment, dark field imaging is performed for each rotation angle position of 60 degrees while the two
また、例えば図3の円31a,33a,32bで示す位置に配置された3つの照明ユニットを60度の回転角度でステップ回転駆動しつつ、2つの停止状態において暗視野撮像を行うことにより、第1実施形態と同様の暗視野撮像を行うこともできる。この場合、3つの照明ユニットは、各照明ユニットの光軸が撮像系2の光軸AX2を中心とする円錐体の側面を描くように光軸AX2を中心として一体的に回転移動する。このように、単位回転角度が60度である場合、単一の照明ユニットの場合には6回の暗視野撮像が、2つの照明ユニットの場合には3回の暗視野撮像が、3つの照明ユニットの場合には2回の暗視野撮像が必要になる。
Further, for example, by performing dark field imaging in two stopped states while three-unit illumination units arranged at positions indicated by
すなわち、単一の照明ユニットで照明系を構成する場合に比して、2つの照明ユニットで照明系を構成する場合には暗視野撮像の回数が1/2に低減され、3つの照明ユニットで照明系を構成する場合には暗視野撮像の回数が1/3に低減される。このとき、検査時間が暗視野撮像の回数にほぼ比例するものとすると、単一の照明ユニットの場合に比して、2つの照明ユニットの場合には検査時間が約1/2に低減され、3つの照明ユニットの場合には検査時間が約1/3に低減される。 That is, compared to the case where the illumination system is configured with a single illumination unit, the number of times of dark field imaging is reduced to ½ when the illumination system is configured with two illumination units. When the illumination system is configured, the number of dark field imaging is reduced to 1/3. At this time, assuming that the inspection time is substantially proportional to the number of dark field imaging, the inspection time is reduced to about ½ in the case of two illumination units as compared to the case of a single illumination unit. In the case of three lighting units, the inspection time is reduced to about 1/3.
さらに一般的に表現すれば、n個の照明ユニットで照明系を構成する場合、単一の照明ユニットで照明系を構成する場合に比して、検査時間を約1/nに低減することができることになる。複数の照明ユニットは撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転移動するので、隣接する2つの照明ユニットの間で光路や構成要素の干渉が原理的に発生しない。なお、照明ユニットの数は検査時間の短縮との関連により決定されるが、照明ユニットが多くなると撮像系2の視野の背景が明るくなり過ぎて良好な暗視野観察を妨げることになるので注意を要する。
More generally, when the illumination system is configured with n illumination units, the inspection time can be reduced to about 1 / n compared to the case where the illumination system is configured with a single illumination unit. It will be possible. Since the plurality of illumination units integrally rotate around the optical axis AX2 of the
複数の照明ユニットの位置関係については、装置のバランスおよび検査の効率の観点から、複数の照明ユニットを回転移動方向に沿って等角度間隔に配置することが好ましい。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図3において円31aおよび32aで示す位置に隣り合って配置された2つの照明ユニットを120度の回転角度でステップ回転駆動しつつ、2つの停止状態において暗視野撮像を行うことにより、第1実施形態と同様の暗視野撮像を行うこともできる。
Regarding the positional relationship between the plurality of lighting units, it is preferable to arrange the plurality of lighting units at equiangular intervals along the rotational movement direction from the viewpoint of the balance of the apparatus and the efficiency of inspection. However, the present invention is not limited to this. For example, in the two stopped states, two illumination units arranged adjacent to the positions indicated by
なお、図1では、撮像系2が基板30に反射した撮像系2自体を撮像することがないように、基板30の法線方向に対して撮像系2の光軸AX2を所要の角度だけ傾けている。加えて、さらに良好な暗視野観察を行うには、基板30よりも照明系側の透過視野背景および基板30よりも撮像系側の反射視野背景に周囲部材ができるだけ入らないようにする必要がある。
In FIG. 1, the optical axis AX2 of the
上述の説明では、1つまたは複数の照明ユニットを撮像系の光軸廻りに回転駆動しつつ、所定の回転角度位置毎に暗視野撮像を行っている。しかしながら、これに限定されることなく、1つまたは複数の移動可能な撮像ユニットで撮像系を構成し、1つの固定された照明ユニットで照明系を構成し、1つまたは複数の撮像ユニットを照明系の光軸廻りに回転駆動しつつ、所定の回転角度位置毎に暗視野撮像を行うことにより、第1実施形態と同様の暗視野撮像を行うこともできる。 In the above description, dark field imaging is performed for each predetermined rotation angle position while rotating one or more illumination units around the optical axis of the imaging system. However, the present invention is not limited to this, and an imaging system is configured with one or a plurality of movable imaging units, an illumination system is configured with one fixed illumination unit, and one or more imaging units are illuminated. Dark field imaging similar to that of the first embodiment can also be performed by performing dark field imaging for each predetermined rotation angle position while rotating around the optical axis of the system.
具体的に、単一の撮像ユニットで撮像系を構成する場合、単一の撮像ユニットは、その光軸が照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように照明系の光軸を中心として回転移動する。また、複数の撮像ユニットで撮像系を構成する場合、複数の撮像ユニットは、各撮像ユニットの光軸が照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように照明系の光軸を中心として一体的に回転移動する。ただし、1つまたは複数の撮像ユニットを照明系の光軸廻りに回転させると、基板上の視野が変化するため、画像処理の観点から、1つまたは複数の照明ユニットを撮像系の光軸廻りに回転させる方が望ましい。 Specifically, when an imaging system is configured with a single imaging unit, the single imaging unit has an optical axis of the illumination system such that the optical axis describes the side of the cone centered on the optical axis of the illumination system. Rotate around the center. In addition, when an imaging system is configured with a plurality of imaging units, the plurality of imaging units have the illumination system optical axis so that the optical axis of each imaging unit draws a side surface of a cone centering on the optical axis of the illumination system. Rotate and move as a center. However, when one or more imaging units are rotated around the optical axis of the illumination system, the field of view on the substrate changes, so from the viewpoint of image processing, one or more illumination units are moved around the optical axis of the imaging system. It is more desirable to rotate it.
ところで、基板上に形成される照明領域の外形形状、すなわち基板上の照明領域の外形を規定する視野絞りの開口部(光通過部)の形状については、基板の端の部分を検査したいときや、余計な背景光を減らしたいときに重要になる。例えば、矩形状の外形形状を有する基板の検査では、基板の端の部分に円形状の照明領域を形成すると、照明光の一部が基板のエッジに入射し、エッジ部分からの散乱光の影響により良好な暗視野観察を行うことができなくなる。矩形状の外形形状を有する基板の端の部分まで良好な暗視野観察による検査を行うには、基板上に矩形状の照明領域を形成することが望ましい。 By the way, the outer shape of the illumination area formed on the substrate, that is, the shape of the aperture (light passage portion) of the field stop that defines the outer shape of the illumination area on the substrate is used when the end portion of the substrate is to be inspected. This is important when you want to reduce unnecessary background light. For example, in the inspection of a substrate having a rectangular outer shape, if a circular illumination region is formed at the end portion of the substrate, a part of the illumination light is incident on the edge of the substrate, and the influence of scattered light from the edge portion This makes it impossible to perform good dark field observation. In order to perform inspection by good dark field observation up to the end portion of the substrate having a rectangular outer shape, it is desirable to form a rectangular illumination region on the substrate.
ただし、第1実施形態において、2つの照明ユニット1a,1bの内部に矩形状の開口部を有する視野絞りを配置しても、撮像系2の光軸AX2を中心とした照明ユニット1a,1bの回転移動に伴って、基板30上に形成される矩形状の照明領域も回転してしまう。具体的に、図3の円31aで示す位置に配置された照明ユニット1aが、図4に示すように、基板30上においてその一辺に平行な辺を有する矩形状の照明領域(ハッチングを施した領域)41aを形成するものとする。
However, in the first embodiment, even if a field stop having a rectangular opening is arranged inside the two
この場合、照明ユニット1aが図3の円31aで示す位置から円32aで示す位置まで光軸AX2廻りに60度だけ回転移動すると、基板30上に形成される照明領域41bは、元の照明領域41aをその中心廻りに60度だけ回転させた形状になる。同様に、図3の円33aで示す位置に達した照明ユニット1aが基板30上に形成する照明領域41cは、元の照明領域41aをその中心廻りに120度だけ回転させた形状になる。換言すれば、第1実施形態において基板30上に形成される照明領域の形状、位置および姿勢を維持するには、照明ユニット1a,1bの内部に可変開口部を有する視野絞りを配置し、照明ユニット1a,1bの回転移動に応じて可変開口部の形状を制御する必要がある。
In this case, when the illumination unit 1a is rotated by 60 degrees around the optical axis AX2 from the position indicated by the
図5は、本発明の第2実施形態にかかる基板検査装置の構成を概略的に示す図である。第2実施形態においても第1実施形態と同様に、液晶露光装置に用いられるマスク用基板のキズを検査する基板検査装置に対して本発明を適用している。第2実施形態では、照明系1の構成だけが第1実施形態と相違している。したがって、図5では、第1実施形態と同様の機能を有する要素に図1と同じ参照符号を付している。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the substrate inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, as in the first embodiment, the present invention is applied to a substrate inspection apparatus that inspects a scratch on a mask substrate used in a liquid crystal exposure apparatus. In the second embodiment, only the configuration of the
第2実施形態では、図5に示すように、検査対象である基板30を照明する照明系1が、単一の照明ユニット20により構成されている。照明ユニット20は、照明ユニット本体21と、視野絞り22と、一対の反射ミラー23および24と、反射ミラー23および24を撮像系2の光軸AX2廻りに一体的に回転駆動する駆動部25とを有する。照明ユニット本体21は、図2に示すような内部構成を有する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
すなわち、照明ユニット本体21は、例えば光源としてのハロゲンランプ、楕円鏡、および集光光学系を備えている。視野絞り22は、矩形状の開口部を有し、照明ユニット本体21からの光束を制限して基板30上に形成される照明領域の外形を矩形状に規定する。第1反射ミラー23は、照明系1の光軸AX1上に配置され、視野絞り22を経て光軸AX1に沿って(ひいては撮像系2の光軸AX2に沿って)入射した光束を反射する偏向部材として機能する。
That is, the illumination unit
第2反射ミラー24は、第1反射ミラー23で反射された光束を基板30上の照明領域に向かって反射する偏向部材として機能する。上述したように、第1反射ミラー23と第2反射ミラー24とは、駆動部25の作用により、撮像系2の光軸AX2を中心として一体的に回転移動する。また、照明ユニット本体21から第1反射ミラー23までの光路における照明系1の光軸AX1は、撮像系2の光軸AX2と一致している。
The second reflecting
したがって、第2実施形態では、第2反射ミラー24から基板30までの光路における照明系1の光軸AX1が撮像系2の光軸AX2を中心とする円錐体の側面を描くように、第1反射ミラー23と第2反射ミラー24とが光軸AX2廻りに一体的に回転移動する。その結果、第2実施形態においても、単一の照明ユニット20からなる照明系1は、撮像系2の光軸AX2を中心とした円錐体の側面を描くように移動する光束によって基板30上の矩形状の領域を照明する。
Therefore, in the second embodiment, the first optical axis AX1 of the
第2実施形態では、単一の照明ユニット20中の第1反射ミラー23と第2反射ミラー24とを、例えば60度の回転角度毎にステップ回転駆動しつつ6つの停止状態において暗視野撮像を行うことにより、第1実施形態と同様の暗視野撮像を行うことができる。ただし、第2実施形態では、照明ユニット全体が回転移動する第1実施形態とは異なり、照明ユニット本体21および視野絞り22が固定的に配置され、一対の反射ミラー23および24だけが撮像系2の光軸AX2廻りに回転移動する。
In the second embodiment, dark field imaging is performed in six stop states while the
したがって、一対の反射ミラー23および24が撮像系2の光軸AX2を中心として回転移動しても、基板30上に形成される矩形状の照明領域は回転することがなく、基板30上においてその一辺に平行な辺を有する矩形状の照明領域が同一の位置に同一の姿勢で形成される。その結果、第2実施形態の基板検査装置では、あらゆる方向に沿って延びる微小な線状のキズを確実に検出することができるとともに、視野絞りの開口部を変化させなくても基板の端の部分まで良好な暗視野観察による検査を行うことができる。
Therefore, even if the pair of reflection mirrors 23 and 24 rotate about the optical axis AX2 of the
また、第2実施形態のように反射ミラーを回転移動させる構成では、第1実施形態のように照明ユニットを回転移動させる構成に比して、回転移動する部材が小さいため、比較的高速で照明光束を回転させることができる。その結果、測定時間が短縮され、スループット(検査の処理能力)を向上することができる。 In addition, in the configuration in which the reflecting mirror is rotated and moved as in the second embodiment, since the rotating member is small compared to the configuration in which the illumination unit is rotated and moved as in the first embodiment, the illumination is performed at a relatively high speed. The light beam can be rotated. As a result, the measurement time can be shortened, and the throughput (inspection processing capacity) can be improved.
上述の各実施形態では、照明ユニットまたは反射ミラーを回転移動させることにより、輪帯照明の場合と同様に、散乱光の角度依存性を持つキズを確実に検出することができる。しかも、輪帯照明に比して背景光量が抑えられるので、輪帯照明の場合よりもコントラストが高まり、キズを検出することが容易になる。被検物がガラスのような透明基板の場合には、特にこの効果が顕著である。 In each of the above-described embodiments, by rotating the illumination unit or the reflection mirror, it is possible to reliably detect the scratch having the angle dependency of the scattered light, as in the case of the annular illumination. In addition, since the amount of background light is suppressed as compared with the annular illumination, the contrast is higher than in the case of the annular illumination, and it is easy to detect a scratch. This effect is particularly remarkable when the test object is a transparent substrate such as glass.
なお、上述の各実施形態では、基板の表面に形成された線状のキズの検出に着目して、本発明にかかる基板検査装置の作用を説明した。しかしながら、実際には、線状のキズだけでなく、他の様々な形態のキズ、基板に付着した様々な形態の微小物体などの異物も同様に検出することができる。基板に形成されたキズを他の異物(ゴミのような付着物など)と判別する必要がある場合には、例えば洗浄前の基板表面の画像と洗浄後の基板表面の画像とを比較すれば良い。また、基板の表面の全体または広い範囲に亘って検査を行う場合には、検査対象である基板と検査手段である基板検査装置とを相対的にステップ移動させつつ異物の検査を繰り返せば良い。 In each of the above-described embodiments, the operation of the substrate inspection apparatus according to the present invention has been described focusing on the detection of linear flaws formed on the surface of the substrate. However, in practice, not only linear flaws, but also various other forms of flaws and foreign objects such as various forms of minute objects attached to the substrate can be detected in the same manner. If it is necessary to discriminate scratches formed on the substrate from other foreign matters (such as foreign matter), the image of the substrate surface before cleaning can be compared with the image of the substrate surface after cleaning. good. Further, when the inspection is performed over the entire surface of the substrate or over a wide range, the inspection of the foreign matter may be repeated while relatively moving the substrate to be inspected and the substrate inspection apparatus as the inspection means step by step.
また、上述の各実施形態では、液晶露光装置に用いられるマスク用基板のキズを検査する基板検査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査する基板検査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。 Further, in each of the above-described embodiments, the present invention is applied to a substrate inspection apparatus that inspects a scratch on a mask substrate used in a liquid crystal exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a substrate inspection apparatus that inspects foreign matters on substrates having various forms. That is, the inspection target is not limited to the light transmission type substrate, but may be a reflection type substrate such as a mirror.
図6は、各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6を参照すると、各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。 FIG. 6 is a flowchart showing each step of the manufacturing method of the mask substrate according to each embodiment. Referring to FIG. 6, the method for manufacturing a mask substrate according to each embodiment includes a preparation step S11, a polishing step S12, a cleaning step S13, and an inspection step S14. For example, a material having uniform optical characteristics is required for manufacturing a mask (photomask) substrate used in a liquid crystal exposure apparatus.
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。 In the preparation step S11, a quartz glass material (ingot) is manufactured by synthesizing quartz as a material having uniform optical characteristics. Specifically, for example, a raw material gas of a silicon compound such as silicon tetrachloride or an organosilicon compound, a combustion-supporting gas such as oxygen, and a gas containing a combustion gas such as hydrogen are ejected from a multi-tube burner to form a flame. A quartz glass material is obtained by reacting in the glass and depositing and melting glass particles on a rotating target.
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。 As such a method for synthesizing quartz, methods described in JP-A No. 2004-28786, JP-A No. 10-279319, JP-A No. 11-292551, and the like can be used. Further, in the preparation step S11, the quartz glass material is cut into a plate shape. Specifically, a portion to be used as a photomask is cut into, for example, a rectangular plate shape or a disk shape from an ingot created on the target using a band saw or a blade.
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。 Next, in the polishing step S12, the surface of the plate-like quartz glass cut out through the preparation step S11 is polished by a multi-step process including lapping and polishing. As an apparatus for lapping or polishing the surface of a plate-like quartz glass, a polishing apparatus described in JP 2007-98542 A, JP 2007-98543 A, or the like can be used.
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。 In the polishing apparatus, a plate-like quartz glass substrate is disposed on a carrier having an opening for holding the outer shape of the plate-like quartz glass. And by sandwiching the top and bottom of the carrier and quartz glass with a surface plate having a polishing surface on the surface in contact with the carrier and quartz glass, by rotating the top and bottom surface plates while contacting the polishing surface and the surface of the quartz glass, Wrapping or polishing. In lapping and polishing, a polishing pad and slurry used for the polishing surface of the surface plate are appropriately selected according to the surface roughness of the quartz glass.
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。 The fine particles contained in the slurry remain on the surface of the quartz glass substrate that has undergone the polishing step S12. For this reason, in the cleaning step S13, cleaning is performed to remove fine particles adhering to the surface of the quartz glass substrate. Specifically, cleaning can be performed by spraying pressurized water onto the surface of the quartz glass substrate or immersing the quartz glass substrate in a cleaning liquid.
最後に、検査工程S14では、上述の各実施形態にかかる基板検査装置を用いて、石英ガラス基板の異物、特に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、検査手段である基板検査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異物の検査を行う。あるいは、検査手段である基板検査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異物の検査を行う。 Lastly, in the inspection step S14, the substrate glass inspection apparatus according to each of the above-described embodiments is used to inspect foreign substances on the quartz glass substrate, particularly scratches on the surface. Specifically, the quartz glass substrate to be inspected is fixedly supported, and the substrate inspection apparatus as the inspection means is stepped two-dimensionally, and foreign matter is inspected over the entire surface of the quartz glass substrate. Do. Alternatively, a foreign substance is inspected over the entire surface of the quartz glass substrate while the substrate inspection apparatus as the inspection means is fixedly supported and the quartz glass substrate to be inspected is stepped two-dimensionally.
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。 In addition, a large-sized mask substrate can be obtained by press-molding the quartz glass cut into a plate shape in the preparation step S11 to increase the surface area. For press molding, for example, a graphite mold having a flat press surface is prepared, and after being pressurized through the mold in a state of being heated to a temperature higher than the crystallization temperature of quartz glass under an inert gas atmosphere, cooling is performed. Is done. As such a press molding method, a method described in JP-A No. 2004-307266 can be used. The above-described polishing step S12, cleaning step S13, and inspection step S14 are performed on the press-molded quartz glass substrate.
1 照明系
1a,1b;20 照明ユニット
1k;25 駆動部
2 撮像系
11 ハロゲンランプ
12 楕円鏡
13 集光光学系
21 照明ユニット本体
22 視野絞り
23,24 反射ミラー
30 基板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記照明系は、前記撮像系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように移動する光束によって前記基板上の前記領域を照明することを特徴とする基板検査装置。 In a board inspection device that inspects foreign substances on a board,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The substrate inspection apparatus, wherein the illumination system illuminates the region on the substrate with a light beam that moves so as to draw a side surface of a cone with the optical axis of the imaging system as a center.
前記単一の照明ユニットは、その光軸が前記撮像系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記撮像系の光軸を中心として回転移動することを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。 The illumination system has a single illumination unit;
2. The single illumination unit is configured to rotate about the optical axis of the imaging system so that the optical axis of the single illumination unit draws a side surface of a cone centered on the optical axis of the imaging system. The board inspection apparatus according to 1.
前記複数の照明ユニットは、各照明ユニットの光軸が前記撮像系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記撮像系の光軸を中心として一体的に回転移動することを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。 The illumination system has a plurality of illumination units,
The plurality of illumination units rotate and move integrally around the optical axis of the imaging system so that the optical axis of each illumination unit describes a side surface of a cone centered on the optical axis of the imaging system. The board inspection apparatus according to claim 1.
前記単一の照明ユニットは、前記基板上の前記領域の外形を規定する視野絞りと、該視野絞りを経て前記撮像系の光軸に沿って入射した光束を偏向する第1偏向部材と、該第1偏向部材で偏向された光束を前記基板上の前記領域に向かって偏向する第2偏向部材とを有し、
前記第1偏向部材と前記第2偏向部材とは、前記撮像系の光軸を中心として一体的に回転移動することを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。 The illumination system has a single illumination unit;
The single illumination unit includes a field stop that defines an outer shape of the region on the substrate, a first deflecting member that deflects a light beam incident through the field stop along the optical axis of the imaging system, A second deflecting member that deflects the light beam deflected by the first deflecting member toward the region on the substrate;
The substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein the first deflecting member and the second deflecting member are integrally rotated about the optical axis of the imaging system.
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記撮像系は、単一の撮像ユニットを有し、
前記単一の撮像ユニットは、その光軸が前記照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記照明系の光軸を中心として回転移動することを特徴とする基板検査装置。 In a board inspection device that inspects foreign substances on a board,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The imaging system has a single imaging unit,
The single imaging unit rotates and moves around the optical axis of the illumination system so that the optical axis of the single imaging unit describes a side surface of a cone centered on the optical axis of the illumination system. .
前記基板を照明する照明系と、
前記照明系により照明された前記基板上の領域を暗視野観察する撮像系とを備え、
前記撮像系は、複数の撮像ユニットを有し、
前記複数の撮像ユニットは、各撮像ユニットの光軸が前記照明系の光軸を中心とした円錐体の側面を描くように前記照明系の光軸を中心として一体的に回転移動することを特徴とする基板検査装置。 In a board inspection device that inspects foreign substances on a board,
An illumination system for illuminating the substrate;
An imaging system for dark field observation of the area on the substrate illuminated by the illumination system;
The imaging system has a plurality of imaging units,
The plurality of imaging units rotate and move integrally around the optical axis of the illumination system so that the optical axis of each imaging unit describes a side surface of a cone centered on the optical axis of the illumination system. Board inspection equipment.
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の基板検査装置を用いて、前記マスク用基板の異物を検査する検査工程を含むことを特徴とする製造方法。 In the mask substrate manufacturing method,
The manufacturing method characterized by including the test | inspection process which test | inspects the foreign material of the said board | substrate for masks using the board | substrate inspection apparatus of any one of Claims 1 thru | or 8.
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