JP2014163681A - 周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周期性のあるパターン被検査体に対し、回折光によるコントラストから正常部とムラ部とを精度良く識別できる周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置を提供する。
【解決手段】ステップS1で対人操作手段を用いて被検査基板におけるピッチ、チップレイアウト、管理番号等の製品情報を情報処理手段入力する(検査対象基板情報入力工程)。次にステップS2において、X−Y−θステージ部とアライメント用撮像部によって被検査基板に対するアライメントを行う(位置決め工程)。ステップS3、ステップS4において、処理・制御部によってレンズ倍率が設定される(撮像倍率決定工程)。ステップS5で回折格子方程式に基づき、照明照射角度φが情報処理手段によって決定され(照明照射角度決定工程)、次にステップS3〜S6までのフローにより得られた値を元にして、検査条件が設定される。
【選択図】図4
【解決手段】ステップS1で対人操作手段を用いて被検査基板におけるピッチ、チップレイアウト、管理番号等の製品情報を情報処理手段入力する(検査対象基板情報入力工程)。次にステップS2において、X−Y−θステージ部とアライメント用撮像部によって被検査基板に対するアライメントを行う(位置決め工程)。ステップS3、ステップS4において、処理・制御部によってレンズ倍率が設定される(撮像倍率決定工程)。ステップS5で回折格子方程式に基づき、照明照射角度φが情報処理手段によって決定され(照明照射角度決定工程)、次にステップS3〜S6までのフローにより得られた値を元にして、検査条件が設定される。
【選択図】図4
Description
本発明は、周期性パターンを有する被検査体においてパターンのムラを検査するためのムラ検査方法及び装置に関するものである。
周期性パターンとは、一定の間隔を有するパターンの集合体を称し、例えば、パターンが所定のピッチで配列したストライプ状の周期性パターン又は開口部のパターンが所定の周期で2次元的に配列したマトリクス状のパターン等が該当する。周期性パターンを有する被検査体としては、特に、液晶ディスプレイ等のブラックマトリクスや、ブラックマトリクスを製造する際のフォトリソグラフィ工程に用いられるフォトマスクが挙げられる。
従来、フォトマスクとしては、ガラス等の透明基板上にクロム等の遮光膜が蒸着、もしくは塗布によって形成されており、遮光膜の一部が一定の形状で部分的に除去されて構成されたものが知られている。
フォトマスクのような周期性パターンにおけるムラ欠陥は、通常微細な寸法ずれや位置ずれが規則的に配列していることが原因であることが多い。そのため、個々のパターン検査では発見することが困難であるが、周期性パターンを広い領域において観察した時に初めて認識される欠陥である。
フォトマスクは、電子線描画装置やレーザ描画装置によってパターンを描画する。これらの描画装置では、フォトマスク上の所定サイズの領域(描画単位領域)内にあるパターンを描画したら、次の描画単位領域に移ってその中にあるパターンを描画する、というステップアンドリピート方式でフォトマスク全体のパターンを描画する。
フォトマスクの描画工程では、ある描画単位領域と隣接する描画単位領域の境界部分において、数nmオーダーで、サイズずれおよび位置ずれといった描画パターンの変動が連続して生じることが知られている。つまり、この描画単位領域の大きさの周期でムラ欠陥が発生する傾向があり、周期性パターン領域におけるムラ欠陥の発生様式、面内分布は、描画単位領域形状に依存するといってもよい。そのため、描画装置に起因するムラ(描画ムラ)は単位領域の周期と同じ周期で現れる。
従来の周期性パターンにおけるムラ検査では、同軸の透過照明や平面照明を用いて透過画像を撮像し、各々の画像での光強度を比較することによって正常部とムラ部の視認を行っている。しかし、正常部とムラ部における光の強度差は決して大きいわけではなく、得られる画像のコントラストは低い。そのため、コントラストの低い画像に対しその強度差の処理方法を工夫することでコントラストアップを図り、ムラ部を抽出し検査を行っている(特許文献1参照)。
しかし、上記従来技術においては、格子状周期性パターンのブラックマトリクスのムラ、特に開口部の大きいブラックマトリクスのムラの撮像において、正常部とムラ部でのコントラスト向上が期待されず、強度差の処理を工夫したとしても元画像のコントラストが低い画像の場合の検査では、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できないという問題がある。
一方、液晶ディスプレイにおいては解像度の増加や、画面の発光輝度の増加が求められる傾向により、液晶ディスプレイ用のフォトマスクでは微細化、又は開口部比率の増大傾
向が進んでいる。将来的には、より開口部の大きい、より微細形状の周期性パターンのムラ検査装置及びその方法が必要となる。すなわち、従来の光の振幅による光の強度(明るさ)の強弱のみの出力では限界がある。
向が進んでいる。将来的には、より開口部の大きい、より微細形状の周期性パターンのムラ検査装置及びその方法が必要となる。すなわち、従来の光の振幅による光の強度(明るさ)の強弱のみの出力では限界がある。
そこで、周期性のあるパターン、例えば、ブラックマトリクスムラを安定的、高精度に撮像、検出可能な周期性パターンムラ検査装置を提供することを目的として、照明光が被検査体に照射され、周期性パターンによって生じる透過回折光を画像検査する、例えば、特許文献2のような検査装置が提案された。周期性パターンの正常部では開口部の形状・ピッチが一定となるため互いに干渉し一定の方向に回折光を生じる。それに対し、ムラ部では開口部の形状、ピッチが不規則になるため、形状、ピッチに応じて種々の方向に、種々の強さで回折光が生じる。この検査装置では、正常部とムラ部における回折光強度コントラストの違いから、ムラ部を検出する方式をとっている。しかし、この装置において、所望の欠陥検査感度を満たす画像を得るためには被検査物の種類毎に最適な検査条件の設定が必要であり、その最適な検査条件設定には作業者の熟練や多大な時間が必要となる。また、作業者間によって検査精度にばらつきが生じるという官能検査的要素を含むため、検査方法の標準化という観点からは好ましくない。
ところで、周期性パターン、例えば液晶ディスプレイの構成部材であるブラックマトリクス製造に用いるフォトマスクにおいては、転写時における画素のピッチが50μm以下への微細化が進む一方で、数十μm程度のピッチを有するような製品の需要も依然として高い。これにより製品におけるパターンピッチは多岐に渡る。周期性パターンにおけるパターンピッチが変化することにより、周期性パターンによって生じる回折光の挙動が変化することになるため、照明光の照射条件、特に照射角度の値を製品毎に適切に設定する必要がある。
また、撮像素子の周期と周期性パターンの周期とがある程度近くなってくると、撮像素子周期とパターン周期との間で干渉を起こし、モアレが発生してしまうことがしばしばある。被検査画像中にモアレが発生してしまった場合、実欠陥との弁別が困難となり、検出精度が低下してしまうという問題がある。
上記のようなモアレを低減させるための従来技術としては、2分岐した光路のそれぞれに撮像素子を配置して一方の撮像素子に画素ずらしを加えた後、両撮像素子からの画像を合成してモアレを解消するというもの(特許文献3参照)や、ズームレンズの使用により、撮像条件における分解能を変化させる事により、モアレの低減を図るものがあった(特許文献4参照)。
しかしながら、特許文献3の技術では、撮像素子を複数使用しなければならない為コスト面で難があるといった問題がある。また、特許文献4の技術においては、分解能を微調整する処理における条件が多岐に渡り、調整に時間が掛かるという課題があった。
本発明の目的は、周期性のあるパターン、特に、液晶ディスプレイ用フォトマスクのよ
うにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、回折光によるコントラストから正常部とムラ部とを精度良く識別でき、かつ、モアレのような外乱要素を含まない被検査画像を効率良く取得することができる周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置を提供することにある。
うにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、回折光によるコントラストから正常部とムラ部とを精度良く識別でき、かつ、モアレのような外乱要素を含まない被検査画像を効率良く取得することができる周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置を提供することにある。
そこで本発明に係る請求項1に記載の発明は、基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とするムラ検査方法であって、
検査対象基板情報入力工程で前記周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力し、
位置決め工程で前記基板の位置決めを行い、
撮像倍率決定工程で前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避するように撮像倍率を決定し、
照明照射角度決定工程で回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定し、得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法である。
検査対象基板情報入力工程で前記周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力し、
位置決め工程で前記基板の位置決めを行い、
撮像倍率決定工程で前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避するように撮像倍率を決定し、
照明照射角度決定工程で回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定し、得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項2に記載の発明は、
前記照明照射角度決定工程は、検査対象基板情報入力工程において入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して基板面の種々の方向から光を照射した場合に生じうる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項1に記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
前記照明照射角度決定工程は、検査対象基板情報入力工程において入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して基板面の種々の方向から光を照射した場合に生じうる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項1に記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項3に記載の発明は、
前記検査対象基板情報入力工程は、前記基板の周期性パターンに対して任意の水平方向角度での照明について回折光強度の取得、検査条件の設定ができるように水平角度方向に関する条件入力が可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
前記検査対象基板情報入力工程は、前記基板の周期性パターンに対して任意の水平方向角度での照明について回折光強度の取得、検査条件の設定ができるように水平角度方向に関する条件入力が可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項4に記載の発明は、
前記照明照射角度決定工程が、ブラッグの回折条件に基づいて計算が実行され、かつ、算出される回折光角度は次数が300次以下の回折光に関するものであることとし、角度の値は少なくとも10°以上60°以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
前記照明照射角度決定工程が、ブラッグの回折条件に基づいて計算が実行され、かつ、算出される回折光角度は次数が300次以下の回折光に関するものであることとし、角度の値は少なくとも10°以上60°以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項5に記載の発明は、
前記照明照射角度決定工程では、前記基板の周期性パターンからの回折光を光電変換素子で光強度を測定し、かつ、前記光強度測定が、前記基板の周期性パターンにより生じる回折光のうち前記基板の被検査面に対して垂直に回折する回折光のみを抽出して測定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
前記照明照射角度決定工程では、前記基板の周期性パターンからの回折光を光電変換素子で光強度を測定し、かつ、前記光強度測定が、前記基板の周期性パターンにより生じる回折光のうち前記基板の被検査面に対して垂直に回折する回折光のみを抽出して測定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項6に記載の発明は、
前記撮像倍率調整工程で調整された倍率に応じて、電動式ズームレンズの倍率を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
前記撮像倍率調整工程で調整された倍率に応じて、電動式ズームレンズの倍率を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法である。
本発明に係る請求項7に記載の発明は、
基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とするムラ検査装置であって、
検査対象基板情報入力手段と、位置決め手段と、撮像倍率決定手段と、照明照射角度
決定手段と、を具備し、
前記検査対象基板情報入力手段は、周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力する手段であって、
位置決め手段は、前記基板の位置決めを行う手段であって、
撮像倍率決定手段は、前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避する為の撮像倍率を決定する手段であって、
照明照射角度決定手段は、回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定する手段であって、
得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とするムラ検査装置である。
基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とするムラ検査装置であって、
検査対象基板情報入力手段と、位置決め手段と、撮像倍率決定手段と、照明照射角度
決定手段と、を具備し、
前記検査対象基板情報入力手段は、周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力する手段であって、
位置決め手段は、前記基板の位置決めを行う手段であって、
撮像倍率決定手段は、前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避する為の撮像倍率を決定する手段であって、
照明照射角度決定手段は、回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定する手段であって、
得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とするムラ検査装置である。
本発明に係る請求項8に記載の発明は、
前記照明照射角度決定手段は、前記検査対象基板情報入力手段で入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して種々の角度から照明光を照射した場合に生じる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項7に記載のムラ検査装置である。
前記照明照射角度決定手段は、前記検査対象基板情報入力手段で入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して種々の角度から照明光を照射した場合に生じる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項7に記載のムラ検査装置である。
本発明によれば、簡単な情報の入力及び自動的な演算により、検査条件が設定されるため、周期性のあるパターン、特に、液晶ディスプレイ用フォトマスクのようにセルピッチやパターンの方向性が多岐にわたるような被検査体に対し、回折光によるコントラストから正常部とムラ部とを精度良く識別でき、かつ、モアレのような外乱要素を含まない被検査画像を効率よく取得することができる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るムラ検査装置の構成を示す概略図である。図1では、透過回折光を得るための装置の構成例が示されている。なお、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境かつ被検査基板への異物付着を防止するクリーン環境で稼動されることが望ましい。
図1は、本発明の実施の形態1に係るムラ検査装置の構成を示す概略図である。図1では、透過回折光を得るための装置の構成例が示されている。なお、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境かつ被検査基板への異物付着を防止するクリーン環境で稼動されることが望ましい。
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係るムラ検査装置は、透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30、回折光強度測定部兼撮像部40及び処理・制御部100を具備している。X−Y−θステージ部20は、被検査基板60の位置決め動作及び基板搬送動作が可能である。アライメント用撮像部30は、被検査基板60の位置決めを実施する。回折光強度測定部兼撮像部40は、被検査基板60からの回折光強度を取得し、また、被検査画像を取得する。
処理・制御部100は、透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30、回折光強度測定部兼撮像部40を構成する機器類の動作制御を行い、アライメント用撮像部30及び回折光強度測定部兼撮像部40からの出力を画像情報あるいは信号情報として入力を行い、演算処理を行う。さらに、処理・制御部100は、その処理結果や処理画像を、表示手段104に表示する。
透過照明部10では、円弧レール11が設置されており、円弧レール11には照明ヘッド15が設けられており、光源13からはライトガイド14を用いて導光している。円弧レール11上で照明ヘッド15を駆動することによって被検査基板60の被検査面に対して垂直方向の照射角度調整が可能となっている。(この場合の駆動軸はΦ軸と定義される)。円弧レール11上のどの位置にあっても照明ヘッド15は、X−Y−θステージ部20上の所定位置に照明光を照射することができるように調整されており、これによって、X−Y−θステージ部20上の被検査基板60の被検査面に対して、様々な照射角度からの透過照明が可能となっている。符号12は円弧レール制御部である。
照明ヘッド15には、平行光学系が設けられている。光源13にはフィルターチェンジャー機構が設けられており、複数の波長選択フィルタを用いることが可能となっているが、本実施の形態1では、図2に示す分光透過率を有するピーク波長が540nmであるバンドパスフィルタを用いている。また、本実施の形態1では、光源13にはメタルハライドランプが用いられており、動作時間に対する光量変動幅が1%以下で光量安定度が高いものを選定している。
図3は、X−Y−θステージ部20を模式的に示したものである。被検査基板60は、X−Y−θステージ部20の所定の位置に載置される。被検査基板60の載置部は、中空である。X−Y−θステージ部20は、被検査基板60を図3のX軸方向及びY軸方向に平行移動する機能と、被検査基板60をその被検査面内で360°回転させる機能を有する。この回転中心の軸がθ軸とされる。これによって、予め設定した動作手順に従って被検査基板60は、X軸及びY軸方向に駆動される。また、θ軸を中心として被検査基板60を面内回転させることにより、被検査基板60の被検査面内への照明照射方向の調整が可能である。
アライメント用撮像部30は、図1に示すように、カメラ31、レンズ35、照明装置33及び照明制御装置34を具備している。被検査基板60上のアライメントマークを含む領域に対して同軸落射形式で照明光が照射され、その観察画像がカメラ制御装置32で制御されるカメラ31により撮像され、その観察画像に基づいて上記X−Y−θステージ部20が制御されて被検査基板60の位置決めが行われる。なお、照明制御装置34により、照明装置33の点灯・消灯制御及び照明光強度の調節ができるようになっており、制御動作は処理・制御部100により実施される。なお、本実施の形態1では、カメラ31にはエリアCCDカメラが用いられ、レンズ35には同軸落射形式の固定倍率テレセントリックレンズが用いられ、また、照明装置33には高輝度スポット型の白色LEDが用いられている。
回折光強度測定部兼撮像部40は、光電センサー41及び平行光学系43を具備してい
る。光電センサー41としては、可視光域に分光感度特性を有している光電変換素子を具備していることが望ましい。光電センサー41は光電センサー制御装置42によって制御される。また、平行光学系43には電動式テレセントリックズームレンズが用いられている。
る。光電センサー41としては、可視光域に分光感度特性を有している光電変換素子を具備していることが望ましい。光電センサー41は光電センサー制御装置42によって制御される。また、平行光学系43には電動式テレセントリックズームレンズが用いられている。
処理・制御部100は、情報処理手段101、表示手段104及び対人操作手段105を具備している。情報処理手段101は、透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30及び回折光強度測定部兼撮像部40の動作管理及び制御を行う。
図4は、本発明の実施の形態1の動作を説明するための示すフローチャートである。本発明の実施の形態1の動作は、ステップS1〜S7という一連のステップによって行われる。以下、ステップS1〜S7の内容をステップ順に説明する。なお、被検査基板60の着脱等の操作についてはフローから割愛する。
ステップS1において、操作者が検査対象基板情報入力手段である対人操作手段105を用いて被検査基板60におけるピッチ、チップレイアウト、管理番号等の製品情報を情報処理手段101へ入力する(検査対象基板情報入力工程)。また、この段階で、操作者が対人操作手段105を用いてθ軸の角度も入力する。ここでいうθ軸の角度とは図5に被検査基板60とθとの対応関係を示すが、この場合には、例としてθ=0゜、45゜、90゜の3種類について定義してある。
次にステップS2において、位置決め手段であるX−Y−θステージ部20とアライメント用撮像部30によって被検査基板60に対するアライメント(位置決め)動作が実施される(位置決め工程)。
次にステップS3、ステップS4において、撮像倍率決定手段である処理・制御部100によって平行光学系43におけるレンズ倍率が設定される(撮像倍率決定工程)。本実施の形態1では、撮像倍率の決定は以下のようにして決定される。即ち、ステップS4のレンズ倍率の設定をする前に、ステップ3においてモアレ発生を回避するための分解能の算出が行われる。この場合、光電センサー41における撮像素子サイズとレンズ倍率によって決まる撮像分解能Rと、被検査基板60におけるピッチdiとの関係が式(1)を満たすようなレンズ倍率が決定される。
ここで、hは相対比を表し、正の整数であることとする。但し、被検査基板60では、ステップS1にて設定したθに応じて光の照射方向に対応した見かけ上のピッチの値が変化するため、各θ軸における見かけ上のピッチdi値を算出する必要がある。Rがdiよりも小さくなると、パターンの解像が生じる為、ムラだけでなく個々のパターンの輪郭までもが検査画像に映り込んでしまい、ムラの評価が困難となる。
また、発生するモアレの周期Pを式(2)により情報処理手段101で予測する。予測されたモアレの周期がRよりも小さい場合、モアレは解像しない為、取得される画像はモアレの影響を受けない。
式(1)および式(2)を満たす撮像分解能となるように、撮像倍率決定手段である情報処理手段101でズームレンズの倍率が算出され、設定される。
基板天地方向に対してX方向のピッチをΔx、Y方向のピッチをΔyとすると、diはθの範囲によって場合分けされ、以下の様に算出される。
0゜≦θ≦45゜のときは、式(3)で表される。
45゜<θ≦90゜のときは、式(4)で表される。
90゜<θ≦135゜のときは、式(5)で表される。
135゜<θ≦180゜のときは、式(6)で表される。
照明照射角度決定手段について説明する。式(7)に示す回折格子方程式に基づき、ステップS1にて入力されたピッチdiの値から回折光強度のピークが得られる角度Φ(m)を各回折光次数mについて計算し、計算した各々のΦ(m)において回折光強度の測定が行なわれ、判定演算を行った上で照明照射角度Φが情報処理手段101によって決定される(ステップS5)(照明照射角度決定工程)。
本実施の形態1では、10゜≦Φ(m)≦60゜を満たす全て(例えば1°刻みで)の角度Φ(m)が計算される。
ここで、Φ(m)を上記範囲としたのは次の理由による。Φ(m)が10゜より小さい場合は、照明ヘッド15からの直接光(0次回折光)が回折光強度測定部兼撮像部40に入射する可能性があるため、光強度が強い直接光により光電センサー41が損傷するのを回避する必要があるとともに、0次回折光はもともと検査対象物のムラの有無を判断するのに寄与しないため、なるべく入射させない方がよい。またΦ(m)が60゜より大きい場合は、回折光の強度が弱くなるので、実際の検査を実施するために必要な光量を確保できなくなってしまう。
以上の理由により、Φ(m)が上記範囲と設定された。本実施の形態1では、Gバンドパスフィルタを利用するのでλ=540nmとされた。また、パターンピッチが80.0μmの周期性パターンが被検査基板60とされた。この時、10゜≦Φ(m)≦60゜を満たすmの最小値をa、最大値をbとすると、a=26、b=127として計算が実施された。図6に、Gフィルタ利用時において、di=80.0μmとして計算が実施された場合における、回折光次数mと回折角Φ(m)との関係が示される。
最終的な照明照射角度Φを決定するための判定演算方法としては、照明光量調整を伴う以下の要領にて実施される。まず、a≦m≦bとした中で最も回折次数が低い角度Φ(a)の位置へ照明ヘッド15を駆動させた後、被検査基板60へ照明光が投光される。照明光量を徐々に上げていき、所望の光量値が確保された時点で、Φ(a)の値が照明照射角度Φとして採用される。ここで、照明光量を最大値としても所望の光量値が確保されない場合には、Φ(a+1)の位置へ照明ヘッド15を駆動させ、同様の測定動作が実施される。
X−Y−θステージ部20が駆動され、検査対象パターンが撮像位置へ移動される(ステップS6)。なお、照明ヘッド15は、ステップS5で導出したΦ位置へ駆動される。
以上のステップS3〜S6までのフローにより得られた値を元にして、検査条件が設定される(ステップS7)。つまり、θ、Φ、照明光量、レンズ倍率の各パラメータが設定される。その後、回折光強度測定部兼撮像部40にて被検査画像の取得が実施される。
図7に、本実施の形態1における照明照射角度Φとムラ評価値Cとの関係が示される。ここで、ムラ評価値Cとは、本実施の形態1において、実際に検出されたムラ欠陥画像における正常部とムラ部における輝度値コントラスト比を取った値のことである。Cの値が照明角度に応じて変動し、検査角度Φi近傍でピークを示していることが示される。つまり、ステップS4における処理を経ることによって、正常部とムラ部とのコントラストが識別可能な照明照射角度Φiが導出可能であることを示している。
ステップS3〜S7までのフローは、ステップS1にて設定されたθ軸分だけ繰り返し実施される(ステップS8)。全てのθ軸について検査条件が決定された後、実際の検査動作が実行される。
以上説明したように、本発明の実施の形態1においては、検査条件設定に際して、所望する検査感度が得られるまで検査条件を変更し検査実行と検査結果の確認を繰り返す必要があるという従来必要とされていた工程を排し、検査条件設定に費やされる労力・作業時間を削減することが可能となる。また、本発明の実施の形態1においては、定量的かつ理論的な手法を用いていることにより、作業者間における検査精度のばらつきを解消することが可能となる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2に係るムラ検出装置の概略図は、図1と同じである。また、本発明の実施の形態2に係るムラ検出装装置の動作は、図4に示すフローチャートに則って行われる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2に係るムラ検出装置の概略図は、図1と同じである。また、本発明の実施の形態2に係るムラ検出装装置の動作は、図4に示すフローチャートに則って行われる。
本発明の実施の形態2においては、光電センサー41として画素サイズ9.9μmのCCDカメラが用いられる。なお、本発明の実施の形態2においては、ラインセンサカメラを使用してもよい。また、複数台の性能の異なるカメラとカメラ切替機構を具備することにより、使用カメラの切替で測定毎に最適なものを選択できるようにしてもよい。また、光電センサー41がラインセンサカメラとする事に伴って、照明ヘッド15をライン型照明ヘッドとしてもよい。
平行光学系43には、第1の実施形態と同様、電動式テレセントリックズームレンズを用いている。この場合に、絞りの自動調整機能が備わっていてもよい。
本発明の実施の形態2の動作について、ステップS1〜S7までのステップは本発明の実施の形態1と同様であるため割愛する。また、本発明の実施の形態2においては、第1の実施の形態1と同様にパターンピッチが80.0μmの周期性パターンを被検査基板60としている。
本発明の実施の形態2においても、ステップS3〜S7までのフローは、ステップS1
にて設定されたθ軸分だけ繰り返し実施される。全てのθ軸について検査条件が決定された後、検査撮像部としてラインセンサカメラを使用して、実際の検査動作が実行される。
にて設定されたθ軸分だけ繰り返し実施される。全てのθ軸について検査条件が決定された後、検査撮像部としてラインセンサカメラを使用して、実際の検査動作が実行される。
図8に、本実施の形態2において取得された被検査画像例と、検査画像に対しフーリエ変換によって周期解析を行った例を示す。図8は、(a)モアレありの場合と、(b)モアレなしの場合の画像に対してフーリエ変換によってパワースペクトラムを求めたものである。(b)のモアレなしの場合は、レンズ倍率を変更したことでモアレの発生を回避した場合である。周期解析の結果、ムラの発生周期α(α=描画装置の描画ピッチと同じ周期)にパワースペクトルのピークがあり、共にムラを捉えることに成功している事が分かる。
ただし、モアレあり場合の解析結果によれば、周期βにパワースペクトルのピークが表れている。このβは、撮像分解能とパターン周期を元に式(7)によって算出したモアレの周期と一致する。この事から、(a)ではモアレが発生している事が分かる。一方でモアレを回避した(b)では、モアレの周期にスペクトルのピークが生じていない。
以上説明したように、本発明の実施の形態1、2によれば、フォトマスクやブラックマトリクス等の周期性パターンを有する製品における検査装置において、検査条件設定作業の労力削減が可能であり、精度良く欠陥検査に最適な照明角度を理論に基づいて設定することができ、かつモアレのような外乱要素を含まない被検査画像を取得することが可能となる。
10・・・透過照明部
11・・・円弧レール
12・・・円弧レール制御部
13・・・光源
14・・・ライトガイド
15・・・照明ヘッド
20・・・X−Y−θステージ部
21・・・X−Y−θステージ制御部
30・・・アライメント用撮像部
31・・・カメラ
32・・・カメラ制御装置
33・・・照明装置
34・・・照明制御装置
35・・・レンズ
40・・・回折光強度測定部兼撮像部
41・・・光電センサー
42・・・光電センサー制御装置
43・・・平行光学系
60・・・被検査基板
100・・・処理・制御部
103・・・信号入力装置
104・・・表示手段
105・・・対人操作手段
11・・・円弧レール
12・・・円弧レール制御部
13・・・光源
14・・・ライトガイド
15・・・照明ヘッド
20・・・X−Y−θステージ部
21・・・X−Y−θステージ制御部
30・・・アライメント用撮像部
31・・・カメラ
32・・・カメラ制御装置
33・・・照明装置
34・・・照明制御装置
35・・・レンズ
40・・・回折光強度測定部兼撮像部
41・・・光電センサー
42・・・光電センサー制御装置
43・・・平行光学系
60・・・被検査基板
100・・・処理・制御部
103・・・信号入力装置
104・・・表示手段
105・・・対人操作手段
Claims (8)
- 基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とするムラ検査方法であって、
検査対象基板情報入力工程で前記周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力し、
位置決め工程で前記基板の位置決めを行い、
撮像倍率決定工程で前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避するように撮像倍率を決定し、
照明照射角度決定工程で回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定し、得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。 - 前記照明照射角度決定工程は、検査対象基板情報入力工程において入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して基板面の種々の方向から光を照射した場合に生じうる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項1に記載の周期性パターンのムラ検査方法。
- 前記検査対象基板情報入力工程は、前記基板の周期性パターンに対して任意の水平方向角度での照明について回折光強度の取得、検査条件の設定ができるように水平角度方向に関する条件入力が可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の周期性パターンのムラ検査方法。
- 前記照明照射角度決定工程が、ブラッグの回折条件に基づいて計算が実行され、かつ、算出される回折光角度は次数が300次以下の回折光に関するものであることとし、角度の値は少なくとも10°以上60°以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法。
- 前記照明照射角度決定工程では、前記基板の周期性パターンからの回折光を光電変換素子で光強度を測定し、かつ、前記光強度測定が、前記基板の周期性パターンにより生じる回折光のうち前記基板の被検査面に対して垂直に回折する回折光のみを抽出して測定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法。
- 前記撮像倍率調整工程で調整された倍率に応じて、電動式ズームレンズの倍率を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の周期性パターンのムラ検査方法。
- 基板上に周期性パターンが形成された基板を検査対象とするムラ検査装置であって、
検査対象基板情報入力手段と、位置決め手段と、撮像倍率決定手段と、照明照射角度決定手段と、を具備し、
前記検査対象基板情報入力手段は、周期性パターンのピッチ及びサイズの情報を入力する手段であって、
位置決め手段は、前記基板の位置決めを行う手段であって、
撮像倍率決定手段は、前記入力された周期性パターンのピッチと、撮像分解能と、の関係からモアレの発生を予測し、モアレの発生を回避する為の撮像倍率を決定する手段であって、
照明照射角度決定手段は、回折格子方程式による理論計算により照明光の照射角度を決定する手段であって、
得られた照射角度で基板を照明してムラ検査を行うことを特徴とするムラ検査装置。 - 前記照明照射角度決定手段は、前記検査対象基板情報入力手段で入力された前記周期性パターンに関する情報を元に前記周期性パターンに対して種々の角度から照明光を照射し
た場合に生じる回折光のうち回折した光強度の極大値が得られる回折光角度とその時の回折光次数を理論計算により取得することにより照明光の照射角度を決定することを特徴とする請求項7に記載のムラ検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013031966A JP2014163681A (ja) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | 周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013031966A JP2014163681A (ja) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | 周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置 |
Publications (1)
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JP2014163681A true JP2014163681A (ja) | 2014-09-08 |
Family
ID=51614439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2013031966A Pending JP2014163681A (ja) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | 周期性パターンのムラ検査方法及びムラ検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014163681A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020136697A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社日立ハイテク | 欠陥検査装置 |
-
2013
- 2013-02-21 JP JP2013031966A patent/JP2014163681A/ja active Pending
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WO2020136697A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社日立ハイテク | 欠陥検査装置 |
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