JP2020106649A - パターン複製装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターンを有する基板を複製するパターン複製装置であって、製造中であっても複製原版の瑕疵発生を動的に検知することが可能な検査機構を備えたパターン複製装置およびその検査方法を提供すること。【解決手段】複数の基板を入れ替えながら順次保持可能な基板ステージと、複製原版と、転写部とを少なくとも有し、前記基板を光学的に検査可能な基板検査カメラと、前記複製原版を光学的に検査可能な原版検査カメラを具備しており、前記基板検査カメラおよび前記原版検査カメラは制御部に接続されていて、前記制御部は、前記基板検査カメラから得られた複数の基板の座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出し、前記原版検査カメラから得られた複製原版の検査情報と比較する機能を有するパターン複製装置。【選択図】図１

Description

本発明は、検査機構を備えたパターン複製装置および検査方法に関し、より具体的には、微細パターンの欠陥検査を光学的に実施可能な検査機構を備えたパターン複製装置および検査方法に関する。

近年、電子回路やフラットパネルディスプレイなど、微細パターンを有する部品や装置などの生産がますます盛んになってきている。これらの微細パターンの多くは、所定の原版から平面状物へ模様を複製するかたちで形成されている。

こうして形成された微細パターンは、部品や装置などの機能を担っていることが多いため、そこに欠陥が存在すると、部品や装置など製品全体の動作不良に直結することがしばしばある。一方、原版の複製によって製造される他分野の製品、例えば書籍や雑誌などと比較して複製パターン１つあたりの単価が比較的高いという特徴がある。

こうした、欠陥が製品全体の動作不良に直結しうる、単価が比較的高い、という特徴から、微細パターンの製造時には、複製されたパターン１つ１つの全品について欠陥がないか検査が行なわれることもある。

一方、原版をもとに微細パターンを多数複製するという方法ゆえに、当該原版に瑕疵があった場合、欠陥のある微細パターンが次々と製造されてしまうという問題がある。そこで、複製原版そのものを検査する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、原版は最初に検査をして瑕疵がないと確認しておけば欠陥のない微細パターンが安定して製造できるとは限らない。製造（微細パターンの複製）を続けるうちに、汚れなどによって原版に瑕疵が生じる可能性もあるからである。

ところが、複製された微細パターンとは異なり、原版は製造中に欠陥検査を行なうことができない場合が多い。多数製造される微細パターンは、ある微細パターンを複製している最中に別の微細パターンを検査すればよいが、原版はそれが困難である。
なぜなら、原版を検査するときには装置を一旦停止して検査しなければならず、そのときには当然、複製は製造できない。そのため原版を頻繁に検査すると、製造工程に悪影響を与えることになるからである。

特開２０１１−１９６９５２号公報

上記の問題に基づき本発明の目的は、製造中であっても複製原版の瑕疵発生を動的に検知することが可能な検査機構を備えたパターン複製装置および検査方法を提供することにある。

本発明の第１側面によると、
複数の基板を入れ替えながら順次保持可能な基板ステージと、複製原版と、転写部とを少
なくとも有し、
前記基板を光学的に検査可能な基板検査カメラと、前記複製原版を光学的に検査可能な原版検査カメラを具備しており、前記基板検査カメラおよび前記原版検査カメラは制御部に接続されていて、
前記制御部は、前記基板検査カメラから得られた複数の基板の座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出し、前記原版検査カメラから得られた複製原版の検査情報と比較する機能を有することを特徴とするパターン複製装置が提供される。

本発明の第２側面によると、前記複製原版がフォトマスクであり、前記転写部がフォトマスクを介して複製原版を露光する露光機構である。
すなわち本発明の第２側面では、本発明の第１側面の検査機構を備えたフォトリソグラフィー方式のパターン複製装置が提供される。

本発明の第３側面によると、このパターン複製装置には、フォトマスクおよび露光機構によって複製原版上に形成された潜像を顕在化させる現像部をさらに有していてもよい。

本発明の第４側面によると、前記複製原版がパターン除去版であり、前記転写部が転写胴および前記転写胴外周に設置されたブランケットである。
すなわち本発明の第４側面では、本発明の第１側面の検査機構を備えた印刷方式のパターン複製装置が提供される。

本発明の第５側面によると、このパターン複製装置には、
前記ブランケットを光学的に検査可能なブランケット検査カメラを具備し、前記ブランケット検査カメラは制御部に接続されていて、前記制御部は、基板検査カメラから得られた複数の基板の座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出し、前記ブランケット検査カメラから得られたブランケットの検査情報と比較する機能を有していてもよい。

本発明の第６側面によると、液状の感光性材料を基板に塗工する塗工部をさらに有していてもよい。

本発明の第７側面によると、複製原版をもとに同一パターンを有する基板を複数製造する工程において、同一パターンが形成された前記複数の基板を検査し、その座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出するとともに、前記複製原版を検査して、その検査情報と前記抽出された欠陥情報を比較することを特徴とする検査方法が提供される。

本発明の第８側面によると、複製原版をもとに転写部を介して同一パターンを有する基板を複数製造する工程において、同一パターンが形成された複数の基板を検査し、その座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出するとともに、前記転写部を検査してその検査情報と前記抽出された欠陥情報を比較することを特徴とする検査方法が提供される。

本発明の第９側面において、基板の座標は、基板に形成されたパターンのうち所定の図形を参照して原点を設定することができる。

本発明の第１０側面において、複製原版の座標は、所定の図形に対応するパターンを参照して原点を設定することができる。

本発明の第１１側面において、転写部の座標は、所定の図形を含み、抽出された欠陥を
含まない範囲のパターンを前記転写部に形成し、前記所定の図形に対応するパターンを参照して原点を設定することができる。

本発明のパターン複製装置および検査方法によれば、複数の基板を検査し、その情報を照合して同一座標にある欠陥を抽出することを通じて、製造中であっても複製原版の瑕疵発生を動的に検知することが可能になる。

本発明のパターン複製装置の第１の態様を示した概略図。 本発明のパターン複製装置の第２の態様を示した概略図。 基板へのパターン形成の一態様について、塗膜形成工程を示した概略図。 基板へのパターン形成の一態様について、パターン除去工程を示した概略図。 基板へのパターン形成の一態様について、転写工程を示した概略図。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の態様）
図１は、本発明のパターン複製装置の第１の態様について示した概略図である。本発明のパターン複製装置１は、基板ステージ１０、複製原版２０（フォトマスク２０ａ）および転写部３０（露光機構３０ａ）を備えている。
この第１の態様においては、複製原版２０は具体的にはフォトマスク２０ａを用いており、転写部３０は露光機構３０ａを用いている。

基板ステージ１０上には露光転写用の基板１２が載置されており、基板ステージ１０が転写部３０（露光機構３０ａ）の下部に移動し、複製原版２０（フォトマスク２０ａ）を通して基板１２が露光されることで、基板１２に複製原版２０のパターンが転写される。即ち、本態様のパターン複製装置は、フォトリソグラフィー方式のパターン転写機構を備えている。

基板ステージ１０は、複数の基板を入れ替えながら順次基板ステージ上に載置し保持することができる。複数の基板を入れ替える手段としては特に制限はなく、例えば手動で入れ替えてもよいし、基板の保管用カセット及び自動ハンドリング手段を有した自動基板入れ替え機構を備えていてもよい。

さらに本発明のパターン複製装置１は、基板１２上に形成されたパターンを光学的に検査可能な基板検査カメラ１１と、フォトマスク２０ａを光学的に検査可能な原版検査カメラ２１が設置されている。

そしてこれら基板検査カメラ１１と原版検査カメラ２１は制御部４０に接続されていて、制御部４０は、基板検査カメラ１１から得られた複数の基板の検査情報を照合して同一座標にある欠陥、即ち複数の基板１２に共通して存在する欠陥の情報を抽出し、原版検査カメラ２１から得られたフォトマスク２０ａの検査情報と比較する機能を有する。
これにより、基板１２に共通する欠陥が、複製原版２０（フォトマスク２０ａ）に起因する欠陥であるか否かを判定することができる。また制御部は特に制限はないが、一般的なＰＣ（パーソナルコンピュータ）あるいはワークステーションを用いることができる。

なお、基板検査カメラ１１が接続される制御部と原版検査カメラ２１が接続される制御部は、必ずしも同一の機器である必要はないが、単一の制御部に基板検査カメラ１１と原版検査カメラ２１が接続される方が、装置全体の構成がより簡素になるため好ましい。両者が別の制御部に接続される場合、当該制御部同士は何らかの情報伝達手段によって結合されている必要がある。

また、基板検査カメラ１１および原版検査カメラ２１は、非接触で検査対象表面の２次元像が得られれば足り、必ずしもいわゆる「カメラ」に該当しなくともよい。例えば基板検査カメラ１１および原版検査カメラ２１は、ＣＣＤラインセンサーなどでもよい。

さらに前述の「光学的に検査可能」において「光」は必ずしも可視光線に限らない。本発明において「光」とは紫外線や電子線、可視光線、赤外線、エックス線等の放射線のうち１種類あるいは複数種類を指す。

基板としては、主として平板状の物質が想定されるが、これに限らず、所期のパターンを形成しえるのであればどのようなものでも用いることができ、例えばフィルムなどでもよい。具体的には、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどのポリアミド、直鎖状あるいは分枝ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、あるいはこれらの共重合体等の樹脂フィルムや樹脂板、樹脂成形物、ガラス、石英、シリコン、金属等の無機物の板、無機物の成形物を挙げることができる。

本態様のパターン複製装置には、フォトマスク２０ａおよび露光機構３０ａによって形成された潜像を顕在化させる現像部４１を備えていてもよい。現像部４１を備える場合、検査精度の向上が期待できるという観点から、基板検査カメラ１１は基板１２が現像部４１を通過したあとに検査が可能な位置に設置するのが好ましい。

また本態様のパターン複製装置には、液状の感光性材料を基板に塗工する塗工部４２を備えていてもよい。塗工部４２に加えて現像部４１を備えると、塗工〜露光〜現像〜基板検査まで１つの装置内で完結できるようになる。

本発明のパターン複製装置において、複製原版２０および転写部３０はそれぞれフォトマスクおよび露光機構でなくてもよい。

（第２の態様）
図２は、本発明のパターン複製装置の第２の態様について示した概略図である。
本態様のパターン複製装置１００においては、複製原版２０がパターン除去版２０ｂ、転写部３０が転写胴３０ｂおよび転写胴３０ｂ外周に設置されたブランケット３０ｃとなっている。即ち、本態様のパターン複製装置１００は、印刷方式のパターン転写機構を備えている。

さらに、基板１２を光学的に検査可能な基板検査カメラ１１と、パターン除去版２０ｂを光学的に検査可能な原版検査カメラ２１が設置され、基板検査カメラ１１と原版検査カメラ２１は制御部４０に接続されていて、制御部４０は、基板検査カメラ１１から得られた複数の基板の検査情報を照合して同一座標にある欠陥を抽出し、原版検査カメラ２１から得られた検査情報と比較する機能を有しているのは、前述の第１の態様と同様である。

またさらに、ブランケット３０ｃを光学的に検査可能なブランケット検査カメラ３１が設置され、ブランケット検査カメラ３１は制御部４０に接続されていて、制御部４０は、
基板検査カメラ１１から得られた複数の基板の検査情報を照合して同一座標にある欠陥を抽出し、ブランケット検査カメラ３１から得られた検査情報と比較する機能を有する構成とすることができる。

基板検査カメラ１１が接続される制御部と原版検査カメラ２１が接続される制御部は、必ずしも同一の機器である必要はないが、両者が別の制御部に接続される場合、当該制御部同士は何らかの情報伝達手段によって結合されている必要があるのは第１の態様と同様である。

また本態様のパターン複製装置１００においても、液状の材料を基板に塗工する塗工部４２を備えことができるのは第１の態様と同様である。塗工部は、安定した塗膜を形成できるのであればどのような位置にも設置可能であるが、典型的には、転写胴３０ｂおよび転写胴３０ｂ外周に設置されたブランケット３０ｃの上部に配置される。

続いて、本発明の検査方法について詳しく説明する。

ここでは便宜的に、本発明のパターン複製装置の第２の態様に準ずる構成における検査方法を挙げて説明するが、本発明の検査方法が適用できるのはこの構成に限らない。本発明の検査方法は、本発明のパターン複製装置の第１の態様にも適用できるのみならず、例えば、基板検査カメラを有する基板検査部とパターン複製装置が別に設置されている形態など、多様な構成において適用可能である。

最初に、所定のパターンが形成された第１の基板１２ａを基板検査カメラ１１で検査し、欠陥を検出する。なおここで基板１２は２枚あるものとし、便宜上、第１の基板１２ａ、第２の基板１２ｂとして区別する。

欠陥の検出方法は、それが所要の欠陥を抽出できればどのような方法でもよく、例えば前述した特許文献１に記載の、正常なパターンを記録した基準画像を参照する方式でもよいし、あるいは所定のパターンがより小さな形状の繰り返し配列によって構成される場合は、当該複数の小さな形状どうしを比較する方式でもよい。

検出された欠陥の情報には、後述するように他の基板の欠陥情報と照合する関係から、座標情報が含まれることが好ましい。欠陥の座標は、例えば基板の端部をもとに原点を設定することで得てもよいが、基板に形成するパターンにあらかじめ所定の図形（例えば、アライメントマークなど）を含ませておき、これを参照して原点を設定することで得ると、その正確性が担保しやすくなるため好ましい。
なお、ここで「図形を参照する」とは、この図形の位置を当該基板における座標の基準値として設定するという意味であって、例えばこの図形の中心座標を原点としてもよいし、他の座標値に定めてもよい。

次に、所定のパターンが形成された第２の基板１２ｂを基板検査カメラ１１で検査し、同様に欠陥を検出する。

そして、第１の基板１２ａの欠陥と、第２の基板１２ｂの欠陥の情報を照合し、同一座標にあるものを抽出する。

ただし、このとき「同一座標」とは互いの基板の欠陥の座標が完全に一致する場合に限ることを意味しない。許容できる範囲内でのパターンの歪みその他のぶれにより座標に微小の差異が生じることがあるためでる。そのため典型的には、所定のパターン全体に対して充分に小さい距離をあらかじめ設定し、座標の差が当該距離以内のものを互いに「同一
座標」にあるとみなすことになる。

検査した２枚の基板から検出された欠陥のうち同一座標にあるものが存在した場合、複製原版２０（パターン除去版２０ｂ）を原版検査カメラ２１で検査し、当該欠陥の座標に対応する座標に瑕疵がないかを確認する。

パターン除去版２０ｂの座標は、例えばパターン除去版２０ｂの端部をもとに原点を設定することで得てもよいが、基板に形成するパターンにあらかじめ所定の図形（例えば、アライメントマークなど）を含ませておき、当該所定の図形に対応するパターン除去版２０ｂ上のパターンを参照して原点を設定することで得ると、その正確性が担保しやすくなるため好ましい。

検査した２枚の基板から検出された欠陥のうち同一座標にあるものが１つも認められない場合は、パターン除去版２０ｂの検査は省略することができる。パターン除去版２０ｂには、基板に形成するパターンに欠陥を生じさせるような瑕疵が存在しない可能性が高いためである。

このようにして、製造に影響するパターン除去版２０ｂの検査を最小限にしながら、パターン除去版２０ｂの瑕疵発生を動的に検知することが可能になる。

またさらに、使用するパターン複製装置がブランケット検査カメラ３１を備えていれば、これを利用してブランケット３０ｃを検査することも可能である。

この場合も、第１の基板１２ａおよび第２の基板１２ｂをそれぞれ基板検査カメラ１１で検査して欠陥を検出し、互いの欠陥の情報を照合して同一座標にあるものを抽出するまではパターン除去版２０ｂの場合と同様である。

検査した２枚の基板から検出された欠陥のうち同一座標にあるものが存在した場合、ブランケット３０ｃを原版検査カメラ２１で検査し、当該欠陥の座標に対応する座標に瑕疵がないかを確認する。

ブランケット３０ｃの座標は、例えばブランケット３０ｃの端部をもとに原点を設定することで得てもよいが、基板に形成するパターンにあらかじめ所定の図形（例えば、アライメントマークなど。以下アライメントマーク）を含ませておき、当該アライメントマークに対応するブランケット３０ｃ上のパターンを参照して原点を設定することができれば、その正確性が担保しやすくなるため好ましい。

しかし、ブランケット３０ｃにおいては、通常はそのような方法を採用するのが困難である。

その理由を説明する前に、本発明のパターン複製装置の第２の態様に準ずる構成における、基板へのパターン形成の概略を述べる。

図３〜図５は、基板へのパターン形成の一態様について示した概略図である。
まず、塗工部４２によって転写胴３０ｃ上のブランケット３０ｃに塗膜４３が形成され（図３：塗膜形成工程）、続いて、転写胴３０ｃが回転しながらパターン除去版２０ｂとブランケット３０ｃが圧着することにより、ブランケット３０ｃにおいて所定のパターン以外の部分から塗膜４３が除去される（図４：パターン除去工程）。そして、このブランケット３０ｃから基板１２にパターン４４が転写される（図５：転写工程）。

ここで、塗膜形成工程前であれば、ブランケット３０ｃの表面が露出しているため、基板に形成するパターンに欠陥を生じさせるような瑕疵がブランケット３０ｃに存在する場合、そうした瑕疵そのものを検出しやすいが、アライメントマークに対応するパターンがブランケット３０ｃ上に形成されていないため、これを参照して原点を設定することができない。アライメントマークは、この段階ではパターン除去版２０ｂにのみ存在している。

また、図３に示す塗膜形成工程後も、塗膜４３によって覆われてブランケット３０ｃの表面が露出していないうえ、アライメントマークに対応するパターンがブランケット３０ｃ上に形成されていないため、ブランケット３０ｃの瑕疵を検出することも困難であるし、アライメントマークに対応するパターンを参照して原点を設定することができない。

図４に示すパターン除去工程後は、アライメントマークに対応するパターンがブランケット３０ｃ上に形成されているため、これを参照して原点を設定することができるが、ブランケット３０ｃの瑕疵が所定の塗膜パターン部に重なる場合は当該部分の表面が露出していないため、やはりこれを検出することが困難である。

そこで、検査した２枚の基板から検出された欠陥のうち同一座標にあるものが存在した場合、ブランケット３０ｃを原版検査カメラ２１で検査する前に、アライメントマークを含み、当該欠陥を含まない範囲に塗工部４２で塗膜４３を形成し、パターン除去版２０ｂにより所定のパターン以外の部分を除去する。

こうすることで、アライメントマークに対応するパターンはブランケット３０ｃ上に形成されていながら、瑕疵があると推定される部分は表面が露出している状態を得ることができるので、当該アライメントマークに対応するブランケット３０ｃ上のパターンを参照して原点を設定し、ブランケット３０ｃの座標を得ることができる。

以上説明したように、本発明のパターン複製装置および検査方法によって、複数の基板を検査し、その情報を照合して同一座標にある欠陥を抽出することを通じて、製造中であっても複製原版の瑕疵発生を動的に検知することが可能になる。

１…パターン複製装置
１０…基板ステージ
１１…基板検査カメラ
１２…基板
１２ａ…第１の基板
１２ｂ…第２の基板
２０…複製原版
２０ａ…フォトマスク
２０ｂ…パターン除去版
２１…原版検査カメラ
３０…転写部
３０ａ…露光機構
３０ｂ…転写胴
３０ｃ…ブランケット
３１…ブランケット検査カメラ
４０…制御部
４１…現像部
４２…塗工部
４３…塗膜
４４…パターン
１００…パターン複製装置

Claims (11)

1. 複数の基板を入れ替えながら順次保持可能な基板ステージと、複製原版と、転写部とを少なくとも有し、
   前記基板を光学的に検査可能な基板検査カメラと、前記複製原版を光学的に検査可能な原版検査カメラを具備しており、前記基板検査カメラおよび前記原版検査カメラは制御部に接続されていて、
   前記制御部は、前記基板検査カメラから得られた複数の基板の座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出し、前記原版検査カメラから得られた複製原版の検査情報と比較する機能を有することを特徴とするパターン複製装置。
2. 前記複製原版がフォトマスクであり、前記転写部がフォトマスクを介して複製原版を露光する露光機構であることを特徴とする請求項１に記載のパターン複製装置。
3. 前記フォトマスクおよび前記露光機構によって複製原版上に形成された潜像を顕在化させる現像部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のパターン複製装置。
4. 前記複製原版がパターン除去版であり、前記転写部が転写胴および前記転写胴外周に設置されたブランケットであることを特徴とする請求項１に記載のパターン複製装置。
5. 前記ブランケットを光学的に検査可能なブランケット検査カメラを具備し、前記ブランケット検査カメラは制御部に接続されていて、
   前記制御部は、基板検査カメラから得られた複数の基板の座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出し、前記ブランケット検査カメラから得られたブランケットの検査情報と比較する機能を有することを特徴とする請求項４に記載のパターン複製装置。
6. 液状の感光性材料を前記基板に塗工する塗工部をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパターン複製装置。
7. 複製原版をもとに同一パターンを有する基板を複数製造する工程において、同一パターンが形成された前記複数の基板を検査し、その座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出するとともに、前記複製原版を検査して、その検査情報と前記抽出された欠陥情報を比較することを特徴とする検査方法。
8. 複製原版をもとに転写部を介して同一パターンを有する基板を複数製造する工程において、同一パターンが形成された複数の基板を検査し、その座標値を含む検査情報を照合して同一座標にある欠陥情報を抽出するとともに、前記転写部を検査してその検査情報と前記抽出された欠陥情報を比較することを特徴とする検査方法。
9. 前記基板の座標は、前記基板に形成されたパターンのうち所定の図形を参照して原点を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の検査方法。
10. 前記複製原版の座標は、前記所定の図形に対応するパターンを参照して原点を設定することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の検査方法。
11. 前記転写部の座標は、前記所定の図形を含み、前記抽出された欠陥を含まない範囲のパターンを前記転写部に形成し、前記所定の図形に対応するパターンを参照して原点を設定することを特徴とする請求項８または１０に記載の検査方法。

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