JP2016072335A - プロセス監視装置およびプロセス監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンを形成する際におけるプロセス異常の発生を正確に検出する。
【解決手段】プロセス監視装置４では、フィルム状の基材の主面上に形成されたレジスト層に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前におけるレジスト層の感光パターンを示すパターン画像、現像プロセス後におけるレジストパターンを示すパターン画像、レジストパターンが形成された主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における主面を示すパターン画像、並びに、レジスト剥離プロセス後における主面のパターンを示すパターン画像が画像取得部３ａ〜３ｄによりそれぞれ取得される。欠陥検出部４１では、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスのそれぞれにおいて直前および直後に取得される２つのパターン画像が比較される。これにより、偽欠陥の検出が抑制され、各プロセスにおける異常の発生が正確に検出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセスを監視する技術に関する。

従来より、基材上に形成された各種パターンの検査が行われている。例えば、基材上に形成された透明電極のパターンの検査では、透明電極に透明配線を介して接続される金属電極を利用して導通検査が行われる。しかしながら、パターンに欠陥が発生している場合に、導通検査のみでは、その位置や種類を確認することができず、当該欠陥に起因する歩留まりの低下を改善することが困難である。そこで、特許文献１では、基材上に形成された透明電極のパターンの検査画像を取得する装置が提案されている。特許文献１の装置では、光照射部から撮像領域に至る光軸と基材の法線とのなす照射角の設定角度を求め、照射角を設定角度に設定し、撮像領域からラインセンサに至る光軸と法線とのなす検出角も当該設定角度に設定することにより、コントラストの高い検査画像が取得される。なお、特許文献２では、基板上のレジスト層を露光した後に、波長５２２〜６４５ｎｍの光を用いて、レジスト層の感光部分を光学的に検査する方法が開示されている。

特開２０１２−２５１８０８号公報 特開２００４−３４７９１３号公報

ところで、フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際には、レジスト層が形成された基材に対して露光プロセス、現像プロセス、エッチングプロセス、レジスト剥離プロセスが順に行われる。この場合に、いずれかのプロセスにて異常が発生すると、生産歩留まりが低下してしまう。そこで、パターンを示す画像を、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データ（以下、単に「設計データ」という。）、または、欠陥が存在しないパターンを示すマスター画像と比較し、パターンの欠陥を検出することにより、プロセス異常の発生を検出することが考えられる。しかしながら、フィルム状の基材は変形しやすいため、複数のプロセスを経た後の基材上のパターンを示す画像と設計データまたはマスター画像との比較では、多くの偽欠陥が検出されてしまい、プロセス異常の発生を正確に検出することができない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセス異常の発生を正確に検出することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセスを監視するプロセス監視装置であって、基材の主面上に形成されたレジスト層に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前における前記レジスト層の感光パターンを示すパターン画像、前記現像プロセス後におけるレジストパターンを示すパターン画像、前記レジストパターンが形成された前記主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における前記主面を示すパターン画像、並びに、前記レジスト剥離プロセス後における前記主面のパターンを示すパターン画像を取得候補として、前記取得候補のうち一のパターン画像を第１パターン画像として取得する第１画像取得部と、前記取得候補のうち他の一のパターン画像を第２パターン画像として取得する第２画像取得部と、前記第１パターン画像と前記第２パターン画像とを比較することにより、前記第１パターン画像の取得と前記第２パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する欠陥検出部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロセス監視装置であって、前記第１パターン画像が、前記レジスト層の前記感光パターンを示す。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプロセス監視装置であって、前記第１画像取得部が、前記レジスト層に対して透過性を有するとともに、前記レジスト層の感光波長帯に含まれない波長の光を出射する光照射部と、前記光が照射される線状の撮像領域からの光を受光するラインセンサと、前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記レジスト層の法線とのなす照射角と、前記撮像領域から前記ラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角とを等しく維持しつつ前記照射角および前記検出角を変更する角度変更機構とを備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、前記取得候補のうち、さらに他の一のパターン画像を第３パターン画像として取得する第３画像取得部をさらに備え、前記第１パターン画像、前記第２パターン画像および前記第３パターン画像が順に取得され、前記欠陥検出部が、前記第２パターン画像と前記第３パターン画像とを比較することにより、前記第２パターン画像の取得と前記第３パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、帯状の前記基材の長手方向の各部位に対して、前記現像プロセス、前記エッチングプロセスおよび前記レジスト剥離プロセスが、連続的に行われる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、前記基材が透明であり、前記基材の前記主面が透明電極となる膜の表面である。

請求項７に記載の発明は、フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセスを監視するプロセス監視方法であって、ａ）基材の主面上に形成されたレジスト層に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前における前記レジスト層の感光パターンを示すパターン画像、前記現像プロセス後におけるレジストパターンを示すパターン画像、前記レジストパターンが形成された前記主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における前記主面を示すパターン画像、並びに、前記レジスト剥離プロセス後における前記主面のパターンを示すパターン画像を取得候補として、前記取得候補のうち一のパターン画像を第１パターン画像として取得する工程と、ｂ）前記取得候補のうち他の一のパターン画像を第２パターン画像として取得する工程と、ｃ）前記第１パターン画像と前記第２パターン画像とを比較することにより、前記第１パターン画像の取得と前記第２パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する工程とを備える。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプロセス監視方法であって、前記第１パターン画像が、前記レジスト層の前記感光パターンを示す。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のプロセス監視方法であって、前記ａ）工程が、前記レジスト層に対して透過性を有するとともに、前記レジスト層の感光波長帯に含まれない波長の光を出射する光照射部から線状の撮像領域に至る光軸と前記レジスト層の法線とのなす照射角の設定角度を求める工程と、前記照射角を前記設定角度に設定し、前記撮像領域からラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角も前記設定角度に設定する工程と、前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動して前記第１パターン画像を取得する工程とを備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、前記取得候補のうち、さらに他の一のパターン画像を第３パターン画像として取得する工程と、前記第１パターン画像、前記第２パターン画像および前記第３パターン画像が順に取得され、前記第２パターン画像と前記第３パターン画像とを比較することにより、前記第２パターン画像の取得と前記第３パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する工程とをさらに備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項７ないし１０のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、帯状の前記基材の長手方向の各部位に対して、前記現像プロセス、前記エッチングプロセスおよび前記レジスト剥離プロセスが、連続的に行われる。

請求項１２に記載の発明は、請求項７ないし１１のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、前記基材が透明であり、前記基材の前記主面が透明電極となる膜の表面である。

本発明によれば、変形しやすいフィルム状の基材におけるパターンの偽欠陥の検出を抑制することができ、プロセス異常の発生を正確に検出することができる。

パターン形成システムの構成を示す図である。 画像取得部を示す正面図である。 プロセス監視装置の機能構成を示すブロック図である。 パターンを形成する処理の流れを示す図である。 パターンを形成する処理の流れを示す図である。 基材を示す断面図である。 画像を取得する処理の流れを示す図である。 各波長における感光パターンのコントラストと、照射角との関係を示す図である。 感光パターン画像を示す写真である。 パターン形成システムの他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係るパターン形成システム１の構成を示す図である。パターン形成システム１は、フィルム状の基材９にエッチングによるパターンを形成するものである。基材９の本体は、可視光に対して透明な樹脂にて形成され、帯状の連続シートである。基材９は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）にて形成された透明導電膜を有し、基材９の一の主面は、透明導電膜の表面である。基材９の主面上、すなわち、透明導電膜上には、感光性材料であるフォトレジストの層（以下、「レジスト層」という。）が予め形成される。

パターン形成システム１は、搬送機構１１と、露光装置２１と、バッファ装置１２と、現像装置２２と、エッチング装置２３と、レジスト剥離装置２４とを備える。搬送機構１１は、供給部１１１と、回収部１１２と、複数の搬送ローラ１１０とを備える。供給部１１１は、パターン形成前の基材９をロールとして保持し、ロールから基材９の各部位（すなわち、帯状の基材９に連続して存在する複数の部位）を順次引き出す。回収部１１２は、パターン形成後の基材９の部位をロールとして順次回収する。このように、パターン形成システム１では、供給部１１１にてロールから引き出された基材９の各部位が、回収部１１２まで移動してロール状に巻回される、いわゆるロールtoロール方式が採用される。複数の搬送ローラ１１０は、基材９の移動経路に沿って配置され、移動途上の基材９を下方から支持する。すなわち、複数の搬送ローラ１１０は、基材９を支持する支持部である。図１では、基材９の移動経路を、上下二段に分けて図示している。

露光装置２１、バッファ装置１２、現像装置２２、エッチング装置２３およびレジスト剥離装置２４は、供給部１１１から回収部１１２に向かってこの順にて配置される。後述するように、露光装置２１、現像装置２２、エッチング装置２３およびレジスト剥離装置２４により、透明導電膜上に形成されたレジスト層に対するパターンの露光、レジスト層の現像、透明導電膜のエッチング、および、主面上に残存するレジスト層の剥離が行われる。すなわち、パターン形成システム１では、フォトリソグラフィによるパターンの形成が行われる。バッファ装置１２では、レジスト層に対するパターンの露光から現像までの時間が、基材９の各部位にておよそ一定となるように、基材９の一部が蓄積される。

パターン形成システム１は、コンピュータ１０と、４個の画像取得部３ａ〜３ｄとをさらに備える。コンピュータ１０は、パターン形成システム１の全体制御を担う。画像取得部３ａは、露光装置２１とバッファ装置１２との間に配置され、画像取得部３ｂは、現像装置２２とエッチング装置２３との間に配置される。画像取得部３ｃは、エッチング装置２３とレジスト剥離装置２４との間に配置され、画像取得部３ｄは、レジスト剥離装置２４と回収部１１２との間に配置される。４個の画像取得部３ａ〜３ｄは、同様の構造を有するため、画像取得部３ａ〜３ｄの構造に関する以下の説明では、４個の画像取得部３ａ〜３ｄを「画像取得部３」と総称する。

図２は、一の画像取得部３を示す正面図である。画像取得部３は、基材９上の撮像領域９０に向かって光を出射する光照射部３１、撮像領域９０からの反射光を受光するラインセンサ３２、並びに、光照射部３１による光の照射角およびラインセンサ３２による検出角を変更する角度変更機構３３を備える。ここで、照射角とは、光照射部３１から撮像領域９０に至る光軸Ｊ１と基材９の法線Ｎ（レジスト層の法線でもある。）とのなす角θ１である。検出角とは、撮像領域９０からラインセンサ３２に至る光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２である。

光照射部３１は、所定の波長の光を出射する。光は、少なくとも線状の撮像領域９０に照射される。光照射部３１は、基材９の幅方向（図２の紙面に垂直な方向）に配列された複数のＬＥＤ、および、ＬＥＤからの光を均一化して、基材９の幅方向に伸びる撮像領域９０へと導く光学系を備える。ラインセンサ３２は、１次元の撮像素子、および、撮像領域９０と撮像素子の受光面とを光学的に共役とする光学系を備える。なお、光照射部３１、ラインセンサ３２および角度変更機構３３を基材９の法線Ｎの方向に一体的に移動するオートフォーカス機構が画像取得部３に設けられてもよい。

基材９は、搬送ローラ１１０を含む搬送機構１１により、撮像領域９０と交差する方向に移動する。すなわち、搬送機構１１は、基材９を撮像領域９０に対して相対的に移動する機構である。基材９の移動に並行して、ラインセンサ３２により、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得され、２次元の撮像画像が取得される。本実施の形態では、基材９は撮像領域９０に対して垂直な方向に移動するが、撮像領域９０は移動方向に対して傾斜してもよい。搬送機構１１は、画像取得部３における移動機構としての役割を果たす。

角度変更機構３３は、照射角θ１と検出角θ２とを等しく維持しつつ照射角θ１および検出角θ２を変更する。したがって、以下の説明における検出角の大きさは照射角の大きさでもあり、照射角の大きさは検出角の大きさでもある。光照射部３１およびラインセンサ３２は、角度変更機構３３を介して、ベース壁３４に支持される。ベース壁３４は、基材９の法線方向および移動方向に平行な（すなわち、幅方向に垂直な）板部材である。

ベース壁３４には、撮像領域９０を中心とする円弧状の第１開口３４１および第２開口３４２が設けられる。角度変更機構３３は、第１開口３４１に沿って光照射部３１を移動させるためのモータ３５、並びに、ガイド部、ラックおよびピニオン（図示省略）を有し、第２開口３４２に沿ってラインセンサ３２を移動させるためのモータ３６、並びに、ガイド部、ラックおよびピニオン（図示省略）をさらに有する。

図３は、コンピュータ１０が実現する機能構成を示すブロック図である。コンピュータ１０は、欠陥検出部４１および表示部４２を有する。欠陥検出部４１は、画像取得部３ａ〜３ｄから入力される画像に基づいてプロセス異常の発生を検出し、表示部４２を介して操作者に告知する。パターン形成システム１では、画像取得部３ａ〜３ｄ、欠陥検出部４１および表示部４２により、パターンを形成する際におけるプロセスを監視するプロセス監視装置４が構築される。プロセス監視装置４の各構成による処理の詳細については後述する。

図４および図５は、パターン形成システム１が基材９にエッチングによるパターンを形成する処理の流れを示す図である。図４および図５では、供給部１１１にて引き出された基材９の各部位に対して行われる処理の流れを示しており、実際には、基材９の複数の部位に対して、図４および図５のステップＳ１１〜Ｓ２６が並行して行われる。本パターン形成処理は、プロセス監視装置４によるプロセス監視処理も含んでいる。

図６は、基材９を示す断面図である。図６の最上段に示すように、基材９は、透明な樹脂フィルム９１、および、透明導電膜９２を有し、透明導電膜９２は樹脂フィルム９１のおよそ全体に積層される。基材９の主面上、すなわち、透明導電膜９２上には、レジスト層９３が予め形成される。図１の供給部１１１にて引き出された基材９の各部位は、露光装置２１へと移動する。

露光装置２１は、例えば、所定の波長の光（以下、「露光光」という。）を出射する光源部と、所定の遮光パターンが形成されたマスク部２１１（図６の上から二段目参照）とを備える。露光光の波長は、レジスト層９３を感光させる光の波長帯、すなわち感光波長帯に含まれ、露光光がマスク部２１１を介して基材９上のレジスト層９３に照射される。レジスト層９３において、遮光パターンにより遮光された部位には露光光は照射されず、当該部位以外の部位のみに露光光が照射される。露光光が照射された部位は感光し、レジスト層９３において感光部分のパターン９３０（以下、「感光パターン９３０」という。）が形成される（ステップＳ１１）。露光装置２１による露光プロセスが完了した基材９の部位（以下、「注目部位」という。）は、画像取得部３ａへと移動し、レジスト層９３の感光パターン９３０を示す撮像画像（以下、「感光パターン画像」という。）が取得される（ステップＳ１２）。

図７は、画像取得部３ａが画像を取得する処理の流れを示す図である。画像取得部３ａでは、撮像画像において感光パターン９３０のコントラストを高くすることが可能な照射角および検出角の設定角度が求められる（ステップＳ１２１）。ここで、感光パターン９３０のコントラストは、撮像画像における感光パターン９３０と背景領域（非感光部分）との間の階調差（の絶対値）の全階調範囲に対する割合である。感光パターン９３０のコントラストは、感光パターン９３０と背景領域との光学定数（屈折率等）の相違により生じる。

図８は、各波長における感光パターン９３０のコントラストと、照射角（および検出角）との関係を示す図である。図８に示す関係は、ある種類および厚さのレジスト層９３に対して所定の演算により求めたものである。図８より、各波長の光において感光パターン９３０のコントラストは、照射角に依存することが判る。すなわち、照射角を変化させると各領域を経由する光の光路長が変化して光の干渉状態が変化する。したがって、照射角および検出角を適切に選択することにより、光照射部３１からの一の波長の光のみを用いて、高いコントラストを得ることが可能となる。

ここで、画像取得部３ａにおける光照射部３１は、レジスト層９３に対して透過性を有するとともに、レジスト層９３の感光波長帯に含まれない波長の光を出射する。ステップＳ１２１では、当該光の波長において、感光パターン９３０のコントラストが最大となる照射角の角度が、設定角度として求められる。なお、画像取得部３ａにおいて、事前準備として照射角および検出角の角度を変更しつつ感光パターン９３０の撮像画像を取得することにより、感光パターン９３０のコントラストが高くなる設定角度が求められてよい。

設定角度が求められると、角度変更機構３３を制御することにより、照射角および検出角が当該設定角度に設定される（ステップＳ１２２）。続いて、光照射部３１からの光の出射が開始され、搬送機構１１により基材９がその移動経路に沿って連続的に移動する。基材９の移動に並行して、ラインセンサ３２では、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得される。これにより、感光パターン９３０を示す２次元の撮像画像（すなわち、感光パターン画像）が取得される（ステップＳ１２３）。

図９は、感光パターン画像の一部を示す写真である。図９に示すように、感光パターン画像では、比較的高いコントラストが得られている。感光パターン画像のデータは欠陥検出部４１に出力される。

本実施の形態では、基材９の全体に対して同じ設定角度が利用されるため、上記ステップＳ１２１，Ｓ１２２は、基材９の最初の部位のみに対して行われる。また、帯状の基材９の移動経路において、露光装置２１および画像取得部３ａが連続して配置されるため、露光装置２１および画像取得部３ａにおける基材９の移動速度は同じである。実際には、露光装置２１において基材９の一の部位に対する露光プロセスが完了した後、マスク部２１１の下方に次の部位が到達するまで基材９を連続的に移動する際に、画像取得部３ａにより他の一の部位の感光パターン画像が取得される。

欠陥検出部４１では、感光パターン画像が設計データ（またはマスター画像）と比較される（図４：ステップＳ１３）。具体的には、感光パターン画像において各パターン要素が特定され、当該パターン要素の各位置の幅が取得される。本実施の形態では、露光装置２１のマスク部２１１は、多数の電極および配線のパターンを示し、パターン要素は、電極および配線に対応する部位である。また、設計データにおける当該パターン要素の幅が設計幅として特定され、当該設計幅に対して所定の上限係数および下限係数を掛けることにより、線幅の上限値および下限値が取得される。そして、感光パターン画像におけるパターン要素の各位置の幅が、線幅の上限値および下限値と比較され、当該位置の幅が上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合には、当該位置における欠陥が発生していることが検出される。このようにして、感光パターン画像における全てのパターン要素の全体の幅が、対応する線幅の上限値および下限値と比較される。なお、上記線幅の検査は、予め定めた領域においてのみ行われてよい（以下同様）。また、ステップＳ１３では、感光パターン画像と設計データが示す画像との差を示す画像を取得することにより、基材９の注目部位における欠陥が検出されてもよい。

欠陥が検出された場合には、例えば、欠陥の位置を所定の色の線にて囲んで識別可能としつつ、表示部４２に感光パターン画像が表示される。操作者は、表示部４２に表示された欠陥の種類や個数等を確認することにより、露光装置２１の露光プロセスにおける異常の発生の有無を判断し、必要に応じて、パターン形成システム１の動作を停止する。欠陥が検出されない場合には、その旨が表示部４２に表示される。以上のように、感光パターン画像と設計データとの比較結果が表示部４２に表示され、操作者に通知される（ステップＳ１４）。感光パターン画像は、後述の処理においても利用されるため、欠陥検出部４１にて記憶される（他のパターン画像において同様）。なお、比較結果は、欠陥が検出された場合にのみ、表示部４２に表示されてよい（後述のステップＳ１８，Ｓ２２，Ｓ２６において同様）。

基材９の注目部位は、バッファ装置１２を介して現像装置２２へと移動する。現像装置２２は、例えば現像液ノズルと、純水ノズルとを備える。現像液ノズルにより基材９のレジスト層９３に向けて現像液が噴出される。これにより、レジスト層９３の感光部分が除去され、レジスト層９３が現像される（図６の上から三段目参照）。レジスト層９３は、現像液により非感光部分が除去されるものであってもよい。基材９の主面には、純水ノズルにより純水が噴出されて、当該主面が洗浄される。このようにして、現像プロセスが行われ、当該主面上に残存するレジスト層９３のパターン９３１（以下、「レジストパターン９３１」という。）が形成される（ステップＳ１５）。

レジストパターン９３１が形成された注目部位は、画像取得部３ｂへと移動する。画像取得部３ｂでは、照射角および検出角が所定の角度に設定されており、図７のステップＳ１２３と同様の動作により、レジストパターン９３１を示す撮像画像（以下、「レジストパターン画像」という。）が取得される（ステップＳ１６）。

なお、帯状の基材９の移動経路においてバッファ装置１２と回収部１１２との間では、基材９の各部位は、原則として連続的に移動する。したがって、現像装置２２による基材９の一の部位に対する処理、および、画像取得部３ｂによる基材９の他の一の部位に対する画像取得処理は、並行して行われる（エッチング装置２３、レジスト剥離装置２４および画像取得部３ｃ，３ｄにおいて同様）。パターン形成システム１では、画像取得部３ａと現像装置２２との間にバッファ装置１２が設けられることにより、露光装置２１において基材９を一定の距離ずつ移動（ステップ移動）しつつ、バッファ装置１２と回収部１１２との間にて基材９を一定の速度にて連続的に移動することが可能となる。

欠陥検出部４１では、レジストパターン画像が、ステップＳ１２にて取得された感光パターン画像と比較される（ステップＳ１７）。具体的には、レジストパターン画像において各パターン要素が特定され、当該パターン要素の各位置の幅が取得される。また、感光パターン画像における当該パターン要素の幅が基準幅として特定され、当該基準幅に対して所定の上限係数および下限係数を掛けることにより、線幅の上限値および下限値が取得される。そして、レジストパターン画像におけるパターン要素の各位置の幅が、線幅の上限値および下限値と比較され、当該位置の幅が上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合には、当該位置における欠陥が発生していることが検出される。このようにして、レジストパターン画像における全てのパターン要素の全体の幅が、対応する線幅の上限値および下限値と比較される。ステップＳ１７では、レジストパターン画像と感光パターン画像との差を示す画像を取得することにより、基材９の注目部位における欠陥が検出されてもよい（後述のステップＳ２１，Ｓ２５において同様）。

欠陥が検出された場合には、例えば、欠陥の位置を所定の色の線にて囲んで識別可能としつつ、表示部４２にレジストパターン画像が表示される。操作者は、表示部４２に表示された欠陥の種類や個数等を確認することにより、現像装置２２の現像プロセスにおける異常の発生の有無を判断し、必要に応じて、パターン形成システム１の動作を停止する。欠陥が検出されない場合には、その旨が表示部４２に表示される。以上のように、レジストパターン画像と感光パターン画像との比較結果が表示部４２に表示され、操作者に通知される（ステップＳ１８）。

基材９の注目部位は、エッチング装置２３へと移動する。エッチング装置２３は、例えばエッチング液ノズルと、純水ノズルとを備える。エッチング液ノズルにより基材９の主面に向けてエッチング液が噴出される。これにより、透明導電膜９２において、レジストパターン９３１に覆われていない部分が除去（エッチング）される（図６の上から四段目参照）。基材９の主面には、純水ノズルにより純水が噴出されて、当該主面が洗浄される。このようにして、基材９の主面に対してエッチングプロセスが行われる（ステップＳ１９）。

エッチングプロセスが施された注目部位は、画像取得部３ｃへと移動する。画像取得部３ｃでは、照射角および検出角が所定の角度に設定されており、図７のステップＳ１２３と同様の動作により、撮像画像が取得される（ステップＳ２０）。当該撮像画像は、エッチングプロセス後、かつ、後述のレジスト剥離プロセス前における基材９の主面を示すパターン画像であり、以下、「エッチング直後のパターン画像」という。

欠陥検出部４１では、エッチング直後のパターン画像が、ステップＳ１６にて取得されたレジストパターン画像と比較される（ステップＳ２１）。具体的には、エッチング直後のパターン画像において各パターン要素が特定され、当該パターン要素の各位置の幅が取得される。また、レジストパターン画像における当該パターン要素の幅が基準幅として特定され、当該基準幅に対して所定の上限係数および下限係数を掛けることにより、線幅の上限値および下限値が取得される。そして、エッチング直後のパターン画像におけるパターン要素の各位置の幅が、線幅の上限値および下限値と比較され、当該位置の幅が上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合には、当該位置における欠陥が発生していることが検出される。このようにして、エッチング直後のパターン画像における全てのパターン要素の全体の幅が、対応する線幅の上限値および下限値と比較される。

欠陥が検出された場合には、例えば、欠陥の位置を所定の色の線にて囲んで識別可能としつつ、表示部４２にエッチング直後のパターン画像が表示される。操作者は、表示部４２に表示された欠陥の種類や個数等を確認することにより、エッチング装置２３のエッチングプロセスにおける異常の発生の有無を判断し、必要に応じて、パターン形成システム１の動作を停止する。欠陥が検出されない場合には、その旨が表示部４２に表示される。以上のように、エッチング直後のパターン画像とレジストパターン画像との比較結果が表示部４２に表示され、操作者に通知される（ステップＳ２２）。

基材９の注目部位は、レジスト剥離装置２４へと移動する。レジスト剥離装置２４は、例えば剥離液ノズルと、純水ノズルとを備える。剥離液ノズルにより基材９の主面に向けて剥離液が噴出される。これにより、基材９の主面において、レジストパターン９３１が剥離する（図６の最下段参照）。基材９の主面には、純水ノズルにより純水が噴出されて、当該主面が洗浄される。このようにして、基材９の主面に対してレジスト剥離プロセスが行われ、樹脂フィルム９１の主面上に残存する透明導電膜９２のパターン９２１が基材９の表面に現れる（ステップＳ２３）。透明導電膜９２のエッチングによるパターン９２１では、多数の透明電極が配列されており、以下、パターン９２１を「透明電極パターン９２１」という。レジスト剥離プロセスが施された注目部位は、画像取得部３ｄへと移動し、透明電極パターン９２１を示す撮像画像（以下、「電極パターン画像」という。）が取得される（ステップＳ２４）。

画像取得部３ｄでは、図７の画像取得処理に準じた処理が行われる。具体的には、撮像画像において透明電極パターン９２１のコントラストを高くすることが可能な照射角および検出角の設定角度が求められる（ステップＳ１２１）。ここで、透明電極パターン９２１のコントラストは、撮像画像における透明電極パターン９２１と背景領域（樹脂フィルム９１）との間の階調差（の絶対値）の全階調範囲に対する割合である。透明電極パターン９２１のコントラストが高くなる設定角度は、所定の演算により、または、事前準備として照射角および検出角の角度を変更しつつ透明電極パターン９２１の撮像画像を取得することにより、予め求められる。

画像取得部３ｄでは、角度変更機構３３を制御することにより、照射角および検出角が当該設定角度に設定される（ステップＳ１２２）。本実施の形態では、基材９の全体に対して同じ設定角度が利用されるため、上記ステップＳ１２１，Ｓ１２２は、基材９の最初の部位が、画像取得部３ｄに到達するまでに行われる。ラインセンサ３２では、搬送機構１１による基材９の連続移動に並行して、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得される。これにより、透明電極パターン９２１を示す２次元の撮像画像（すなわち、電極パターン画像）が取得される（ステップＳ１２３）。

欠陥検出部４１では、電極パターン画像が、ステップＳ２０にて取得されたエッチング直後のパターン画像と比較される（図５：ステップＳ２５）。具体的には、電極パターン画像において各パターン要素が特定され、当該パターン要素の各位置の幅が取得される。また、エッチング直後のパターン画像における当該パターン要素の幅が基準幅として特定され、当該基準幅に対して所定の上限係数および下限係数を掛けることにより、線幅の上限値および下限値が取得される。そして、電極パターン画像におけるパターン要素の各位置の幅が、線幅の上限値および下限値と比較され、当該位置の幅が上限値よりも大きい、または、下限値よりも小さい場合には、当該位置における欠陥が発生していることが検出される。このようにして、電極パターン画像における全てのパターン要素の全体の幅が、対応する線幅の上限値および下限値と比較される。

欠陥が検出された場合には、例えば、欠陥の位置を所定の色の線にて囲んで識別可能としつつ、表示部４２に電極パターン画像が表示される。操作者は、表示部４２に表示された欠陥の種類や個数等を確認することにより、レジスト剥離装置２４のレジスト剥離プロセスにおける異常の発生の有無を判断し、必要に応じて、パターン形成システム１の動作を停止する。欠陥が検出されない場合には、その旨が表示部４２に表示される。以上のように、電極パターン画像とエッチング直後のパターン画像との比較結果が表示部４２に表示され、操作者に通知される（ステップＳ２６）。基材９の注目部位は、回収部１１２にて回収され、注目部位に対してパターンを形成する処理が完了する。透明電極パターン９２１が形成された基材９は、例えば、静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。

以上に説明したように、プロセス監視装置４では、基材９の主面上に形成されたレジスト層９３に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前におけるレジスト層９３の感光パターン９３０を示すパターン画像、現像プロセス後におけるレジストパターン９３１を示すパターン画像、レジストパターン９３１が形成された主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における主面を示すパターン画像、並びに、レジスト剥離プロセス後における主面の透明電極パターン９２１を示すパターン画像が画像取得部３ａ〜３ｄによりそれぞれ取得される。

ここで、画像取得部３ａにより取得される感光パターン画像のみならず、画像取得部３ｂ〜３ｄにより取得されるパターン画像のそれぞれも設計データと比較する比較例の処理を想定する。基材９の各部位に対して、画像取得部３ａにより感光パターン画像が取得される時点では、露光装置２１による露光プロセスのみが行われた状態であり、感光パターン９３０とマスク部２１１のパターンとの相違は、原則として生じない。したがって、感光パターン画像と設計データとの比較では、ある領域が、欠陥ではないにもかかわらず、欠陥として検出されること、すなわち、偽欠陥の検出は抑制される。しかしながら、露光プロセスの完了後、他のプロセス（現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセス）が行われるに従って、フィルム状の基材９の変形（伸び縮み）が蓄積される。したがって、画像取得部３ｂ〜３ｄにより取得されるパターン画像のそれぞれを、設計データと比較すると、多くの偽欠陥が検出されてしまい、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスにおける異常の発生を正確に検出することができない。

これに対し、プロセス監視装置４の欠陥検出部４１では、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスのそれぞれに関して、当該プロセスの直前および直後に取得される２つのパターン画像を比較することにより、当該プロセスにより生じる欠陥が検出される。これにより、変形しやすいフィルム状の基材９における各種パターンの偽欠陥の検出を抑制することができ、各プロセスにおける異常の発生を正確に検出することができる。このように、フォトリソグラフィにおいてインラインでのプロセス監視を行うことにより、基材９に形成される透明電極パターン９２１の品質を安定化することができ、生産歩留まりを向上することができる。

また、パターン形成システム１では、露光プロセス、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスが、帯状の基材９の長手方向の各部位に対して連続的に行われる、すなわち、基材９がロール状に巻回されることなく引き出された状態のまま順次行われる。これにより、フィルム状の基材９にエッチングによるパターンを効率よく形成することができる。

ここで、パターン形成システム１において、レジスト剥離プロセス後にのみパターンの画像を取得する他の比較例の処理を想定する。当該他の比較例の処理では、前半のプロセスの異常に起因する欠陥が発生しても、レジスト剥離プロセス後に電極パターン画像を取得するまで、当該欠陥の発生（プロセスの異常）は検出されない。この時点では、基材９の多くの部位に対して当該プロセスが完了しており、多くの無駄が発生する。また、異常が発生しているプロセスの特定も困難である。

これに対し、露光プロセス、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスのそれぞれの直後にパターンの画像を取得するパターン形成システム１では、前半のプロセスの異常に起因する欠陥が発生する場合であっても、当該プロセスの異常を早期に検出し、無駄を抑制することができる。また、異常が発生しているプロセスを容易に特定することができ、パターン形成システム１を迅速に復旧させることができる。

欠陥検出部４１では、電極パターン画像と比較されるエッチング直後のパターン画像が、レジストパターン画像と比較される。また、レジストパターン画像は感光パターン画像と比較され、感光パターン画像は設計データと比較される。したがって、基材９の変形に合わせた（基材９の変形を考慮した）、透明電極パターン９２１と設計データのパターンとの比較検査が実質的に行われているといえる。

画像取得部３ａでは、フォトレジストにて形成されるとともに、一部が露光光の照射により変質した基材９上のレジスト層９３が、撮像対象とされる。そして、光照射部３１の照射角、および、ラインセンサ３２の検出角が所定の設定角度に設定され、レジスト層９３に対して透過性を有するとともにレジスト層９３の感光波長帯に含まれない波長の光を光照射部３１から出射することにより、レジスト層９３が撮像される。これにより、レジスト層９３における感光した部分、すなわち、感光パターン９３０を示す画像を、非感光部分に対して影響を与えることなく、適切に取得することができる。その結果、露光プロセスにおける異常の有無を早期に判断することが可能となる。

上記パターン形成システム１およびプロセス監視装置４では様々な変形が可能である。

パターン形成システム１では、必ずしも、露光プロセス、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスが連続的に行われる必要はない。例えば、図１０に示すパターン形成システム１ａでは、露光装置２１および画像取得部３ａと、現像装置２２、エッチング装置２３、レジスト剥離装置２４および画像取得部３ｂ〜３ｄとが別の製造ラインとして設けられる。図１０の上段の製造ラインでは、画像取得部３ａにより感光パターン画像が取得された基材９の各部位は、補助回収部１１２ａにてロールとして回収される。また、図１０の下段の製造ラインでは、補助供給部１１１ａにてロールから基材９の各部位が順次引き出され、現像プロセス、エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスが、帯状の基材９の長手方向の各部位に対して連続的に行われる。これにより、フィルム状の基材９にエッチングによるパターンを効率よく形成することができる。

パターン形成システム１，１ａでは、レジスト層９３の感光パターン９３０を示すパターン画像、レジストパターン９３１を示すパターン画像、エッチング直後のパターン画像、および、透明電極パターン９２１を示すパターン画像の全てが取得される必要はない。例えば、上記４個のパターン画像を取得候補として、取得候補のうちの一のパターン画像および他の一のパターン画像のみが取得されてもよい。当該２つのパターン画像を第１パターン画像および第２パターン画像として、第１パターン画像と第２パターン画像とを比較することにより、第１パターン画像の取得と第２パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥が検出可能である。その結果、変形しやすいフィルム状の基材９におけるパターンの偽欠陥の検出を抑制することができ、当該プロセスの異常の発生を正確に検出することができる。

第１パターン画像は、レジスト層９３の感光パターン９３０を示すことが好ましい。この場合、仮に露光プロセスに異常が生じていたとしても、第１パターン画像を設計データと比較することにより、パターン形成の初期段階にて当該異常を検出することができ、多くの無駄が発生することを防止することができる。

また、プロセス異常の発生をより正確に、かつ、ほぼプロセス毎に検出するには、上記取得候補のうち、さらに他の一のパターン画像が第３パターン画像として取得されることが好ましい。この場合、第１パターン画像、第２パターン画像および第３パターン画像が、この順にて取得され、第２パターン画像と第３パターン画像とを比較することにより、第２パターン画像の取得と第３パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥が検出される。パターン形成システムの設計によっては、第１パターン画像を取得する第１画像取得部、および、第２パターン画像を取得する第２画像取得部（並びに、第３パターン画像を取得する第３画像取得部）は、同じものであってもよい。

パターン形成システム１，１ａにおいて、基材９上にレジスト層を形成する装置が供給部１１１と露光装置２１との間に設けられてよい。露光装置２１は、例えば、基材９上にて光の照射位置を基材９の幅方向に移動しつつ光のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、マスク部２１１を用いることなく感光パターン９３０を形成するものであってもよい。現像装置２２における現像プロセスは、現像液を貯溜する現像液槽に基材９を浸漬することにより行われてもよい（エッチングプロセスおよびレジスト剥離プロセスにおいて同様）。

画像取得部において、光照射部３１から出射される光の波長は、単一には限定されず、複数の波長の光が選択的に出射可能であってもよい。光源にはＬＥＤではなく、ＬＤが設けられてもよい。さらに、ハロゲンランプ等のランプとフィルタとの組み合わせが光源として設けられてもよい。角度変更機構３３は、照射角および検出角を連動させて変更する機構であってもよい。後述するように、一片の基材がパターン形成の対象物である場合には、画像取得部では、例えば、当該基材を下方から支持するステージ、および、ステージを光照射部３１、ラインセンサ３２および角度変更機構３３に対して相対的に移動する移動機構が設けられてよい。

パターン形成システム１においてエッチングにより基材９に形成されるパターンは、透明電極パターン以外に、金属にて形成されたパターン等であってよい。また、基材９は必ずしも透明である必要はない。プロセス監視装置４は、変形が生じやすい帯状の基材９にパターンを形成する際におけるプロセスの監視に特に適しているが、一片のフィルム状の基材（例えば、一定の大きさに切断された基材）に対するプロセスの監視に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ パターン形成システム
３，３ａ〜３ｄ 画像取得部
４ プロセス監視装置
９ 基材
１１ 搬送機構
３１ 光照射部
３２ ラインセンサ
３３ 角度変更機構
４１ 欠陥検出部
９０ 撮像領域
９２ 透明導電膜
９３ レジスト層
９２１ 透明電極パターン
９３０ 感光パターン
９３１ レジストパターン
θ１ 照射角
θ２ 検出角
Ｊ１ （光照射部の）光軸
Ｊ２ （ラインセンサの）光軸
Ｎ （基材の）法線
Ｓ１１〜Ｓ２６，Ｓ１２１〜Ｓ１２３ ステップ

Claims (12)

1. フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセスを監視するプロセス監視装置であって、
   基材の主面上に形成されたレジスト層に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前における前記レジスト層の感光パターンを示すパターン画像、前記現像プロセス後におけるレジストパターンを示すパターン画像、前記レジストパターンが形成された前記主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における前記主面を示すパターン画像、並びに、前記レジスト剥離プロセス後における前記主面のパターンを示すパターン画像を取得候補として、前記取得候補のうち一のパターン画像を第１パターン画像として取得する第１画像取得部と、
   前記取得候補のうち他の一のパターン画像を第２パターン画像として取得する第２画像取得部と、
   前記第１パターン画像と前記第２パターン画像とを比較することにより、前記第１パターン画像の取得と前記第２パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備えることを特徴とするプロセス監視装置。
2. 請求項１に記載のプロセス監視装置であって、
   前記第１パターン画像が、前記レジスト層の前記感光パターンを示すことを特徴とするプロセス監視装置。
3. 請求項２に記載のプロセス監視装置であって、
   前記第１画像取得部が、
   前記レジスト層に対して透過性を有するとともに、前記レジスト層の感光波長帯に含まれない波長の光を出射する光照射部と、
   前記光が照射される線状の撮像領域からの光を受光するラインセンサと、
   前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、
   前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記レジスト層の法線とのなす照射角と、前記撮像領域から前記ラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角とを等しく維持しつつ前記照射角および前記検出角を変更する角度変更機構と、
   を備えることを特徴とするプロセス監視装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、
   前記取得候補のうち、さらに他の一のパターン画像を第３パターン画像として取得する第３画像取得部をさらに備え、
   前記第１パターン画像、前記第２パターン画像および前記第３パターン画像が順に取得され、
   前記欠陥検出部が、前記第２パターン画像と前記第３パターン画像とを比較することにより、前記第２パターン画像の取得と前記第３パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出することを特徴とするプロセス監視装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、
   帯状の前記基材の長手方向の各部位に対して、前記現像プロセス、前記エッチングプロセスおよび前記レジスト剥離プロセスが、連続的に行われることを特徴とするプロセス監視装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のプロセス監視装置であって、
   前記基材が透明であり、前記基材の前記主面が透明電極となる膜の表面であることを特徴とするプロセス監視装置。
7. フィルム状の基材にエッチングによるパターンを形成する際におけるプロセスを監視するプロセス監視方法であって、
   ａ）基材の主面上に形成されたレジスト層に対する露光プロセス後、かつ、現像プロセス前における前記レジスト層の感光パターンを示すパターン画像、前記現像プロセス後におけるレジストパターンを示すパターン画像、前記レジストパターンが形成された前記主面に対するエッチングプロセス後、かつ、レジスト剥離プロセス前における前記主面を示すパターン画像、並びに、前記レジスト剥離プロセス後における前記主面のパターンを示すパターン画像を取得候補として、前記取得候補のうち一のパターン画像を第１パターン画像として取得する工程と、
   ｂ）前記取得候補のうち他の一のパターン画像を第２パターン画像として取得する工程と、
   ｃ）前記第１パターン画像と前記第２パターン画像とを比較することにより、前記第１パターン画像の取得と前記第２パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する工程と、
   を備えることを特徴とするプロセス監視方法。
8. 請求項７に記載のプロセス監視方法であって、
   前記第１パターン画像が、前記レジスト層の前記感光パターンを示すことを特徴とするプロセス監視方法。
9. 請求項８に記載のプロセス監視方法であって、
   前記ａ）工程が、
   前記レジスト層に対して透過性を有するとともに、前記レジスト層の感光波長帯に含まれない波長の光を出射する光照射部から線状の撮像領域に至る光軸と前記レジスト層の法線とのなす照射角の設定角度を求める工程と、
   前記照射角を前記設定角度に設定し、前記撮像領域からラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角も前記設定角度に設定する工程と、
   前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動して前記第１パターン画像を取得する工程と、
   を備えることを特徴とするプロセス監視方法。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、
    前記取得候補のうち、さらに他の一のパターン画像を第３パターン画像として取得する工程と、
    前記第１パターン画像、前記第２パターン画像および前記第３パターン画像が順に取得され、前記第２パターン画像と前記第３パターン画像とを比較することにより、前記第２パターン画像の取得と前記第３パターン画像の取得との間に行われるプロセスにより生じる欠陥を検出する工程と、
    をさらに備えることを特徴とするプロセス監視方法。
11. 請求項７ないし１０のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、
    帯状の前記基材の長手方向の各部位に対して、前記現像プロセス、前記エッチングプロセスおよび前記レジスト剥離プロセスが、連続的に行われることを特徴とするプロセス監視方法。
12. 請求項７ないし１１のいずれかに記載のプロセス監視方法であって、
    前記基材が透明であり、前記基材の前記主面が透明電極となる膜の表面であることを特徴とするプロセス監視方法。