JP4802814B2 - 開口パターンの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、開口パターンの検査装置に関する。

従来の周期性パターンの検査装置では、撮像カメラと同軸の透過照明や平面照明を用いて透過率画像を撮像し、各々の画像での光の強度（明るさ）を比べてムラ部と正常部とを視認する方法である。そのため、元々ムラ部と正常部との光の強度差が少ない、すなわち、コントラストが低い画像をその強度差の処理方法を工夫することで、差を拡大してムラ部の抽出し、検査を行っている。

しかし、上記従来技術においては、格子状の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、ムラ部と正常部でのコントラストの向上が望めず、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問題がある。なお、周期性パターンとは、一定の間隔（以下ピッチと記す）を持つスリットのパターンの集合体を称し、例えば、１本のパターンが所定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ピッチで配列したマトリクス状の周期性パターン等である。

一方、微細な表示、と明るい画面の電子部品の増加により、前記周期性パターンでは、微細化、又は開口部比率アップへの傾向が進んでいる。将来、更に開口部の大きいより微細形状のブラックマトリクス用の周期性パターンのムラ検査の方法及びその装置が必要となる。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である。

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た、撮像装置により撮像された周期性パターンのムラの検査をする検査装置において、被検査体検査面と平行な撮像側平行光学系を備え、画像を撮像する手段を具備する撮像部と、検査対象基板を載置し、位置の認知と、Ｘ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージと、光軸の垂直傾き方向及び前記光軸を水平回転する駆動部と、該駆動部の先端に固定した照明側平行光学系を具備する斜め透過照明部とを備え、前記撮像部及びＸＹステージ及び透過照明部を管理し、周期性パターンのムラの検査の工程を逐次処理する手段を具備する処理部を備えた周期性パターンのムラの検査をする検査装置であって、斜め透過光の照明を行うことで生じる、周期性パターンでの回折光を撮像することを特徴とする周期性パターンムラ検査装置が提案されている（特許文献１参照）。

これらの周期性パターンを有する製品の欠陥検査装置では、被検査体の投入取り出しは人手によって行われており被検査体の一部に汚れが付着しやすいという問題がある。

フォトマスク等の被検査体の欠陥を、光の透過・反射原理を用いて測定する際に被検査体に対して垂直方向のみならず、浅い角度から深い角度の斜光を被検査体の全面域に照射する場合、従来の一般的な検査装置では図６（ａ）、（ｂ）に示すように、検査光可動範囲角度が小さいという問題があった。
すなわち、Ｘスライドテーブル２とＹスライドテーブル４が重なっている場合、照射中心位置が奥まっており照射光の検査光可動範囲は小さくなり本来の検査が十分にできない。
図６（ｂ）では図６（ａ）の構成を天地反転させたものであるが、これであれば下面からの検査照射光は十分な検査光可動範囲を確保できるが、上面より照射される光角度のふり幅は図６（ａ）同様に不十分である。
特開平２−５０２０８号公報（第２９図）

本発明は、従来の技術における、前記の様な問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、フォトマスク等の被検査体の欠陥を、光の透過・反射原理を用いて測定する際に被検査体を所望する位置に移動しながら検査する際、被検査体に対して垂直方向のみならず、浅い角度から深い角度の斜光を被検査体の全面域に照射する上で有利であり、また、異なる被検査体を検査する場合にも予め決められた条件で安定的に検査できる開口パターンの検査装置を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その請求項１記載の発明は、被検査体の開口パターンに、前記被検査体の面に対して角度を変えつつ検査光を照射し、前記被検査体で反射された反射光又は前記開口パターンを透過した透過光の少なくとも何れかを検出することで前記開口パターンを検査する検査装置であって、前記検査装置は前記被検査体を保持する検査用ステージを備え、前記検査用ステージは、水平面内で延在する第１のガイドシャフトと、前記第１のガイドシャフトに滑動可能に結合された第１のスライダーと、水平面内で前記第１のガイドシャフトと直交する方向に延在しその延在方向の端部が前記第１のスライダーに結合された第２のガイドシャフトと、前記第２のガイドシャフトに滑動可能に結合され前記被検査体を保持する支持部材とを備え、前記支持部材は、前記第２のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、この第２のスライダーに取着される枠状のカセットホルダと、前記カセットホルダの内側に着脱可能に取着され前記被検査体の保持部が設けられたカセットとで構成されていることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記第１のガイドシャフトは互いに平行するように２本設けられ、前記第１のスライダーは前記２本の第１のガイドシャフトに滑動可能に結合され、前記第２のガイドシャフトは互いに平行するように２本設けられ、前記２本の第２のガイドシャフトの延在方向の両端は、前記各第１のスライダーの前記第１のガイドシャフトに沿った延在方向の両端に結合されていることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、前記保持部は前記カセットに設けられ中央に検査用開口が設けられるとともに、前記被検査体の外周部が載置される枠状の載置部と、前記載置部に臨ませて設けられ前記載置部に載置された前記被検査体を前記載置部に位置決めして取り付ける取り付け具とを備えていることを特徴とする。

本発明の検査装置用ステージとホルダーにフォトマスク等の被検査体を載置し、浅い角度から深い角度まで検査光可動範囲が大きく取れるため、斜光の照射を必要とする透過・反射測定では自由度の高い検査を行う事が可能で、被検査体の平面の外周余白部分と厚み方向の断面部で位置決めが可能なため、平面の外周余白部を除く全面の検査が容易となり、被検査体を正確に位置決め出来ることから位置の再現性も向上される。
さらに、例えば予め準備されたカセットを用いれば、6インチサイズのフォトマスク検査から7インチサイズのフォトマスク検査に変更することも可能となり、装置の汎用性が向上する。
また、被検査体をカセットに載置する際には平面外周余白部分と外周面部分だけがカセットと接触するため、被検査体を汚染することが非常に少ない。

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査光源部の照射範囲と検査画像を撮影するカメラの位置関係を示す図である。
図２（ａ）は本実施の形態の開口パターンの検査装置の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
図３（ａ）は本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査ステージ３４の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
図４は被検査体２０の位置決めの説明図である。
図５は本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査光源部の照射範囲を示す図である。

図１に示すように、検査装置１００は、被検査体２０の開口パターンに、光源３０から被検査体２０の面に対して角度を変えつつ検査光を照射し、被検査体２０で反射された反射光又は開口パターンを透過した透過光の少なくとも何れかを撮像カメラ３２で検出することで開口パターンを検査するものであり、被検査体２０を保持する検査用ステージ３４を備えている。
検査装置１００は不図示の装置架台部を有し、前記装置架台部に図２に示すベース板１０が固定されている。
図２に示すように、ベース板１０は矩形枠状に形成され、その内側に検査ステージ３４が設けられている。
検査用ステージ３４は、第１のガイドシャフト１１と、第１のスライダー１２と、第２のガイドシャフト１３と、支持部材１４とを備えている。
第１のガイドシャフト１１は２本設けられ、互いに平行して水平面内で延在し、それらの両端がベース板１０の内側の対向する２辺に結合されている。
第１のスライダー１２は２つ設けられ、２本の第１のガイドシャフト１１にそれぞれ滑動可能に結合されている。
第２のガイドシャフト１３は２本設けられ、互いに平行して水平面内で第１のガイドシャフト１１と直交する方向に延在し、各第２のガイドシャフト１３は、それらの延在方向の端部が第１のスライダー１２の第１のガイドシャフト１１に沿った延在方向の両端にそれぞれ結合されている。
支持部材１４は、２つの第２のガイドシャフト１３に滑動可能に結合され被検査体２０を保持する。
支持部材１４は、第２のスライダー１４０２と、カセットホルダ２６と、カセット２１とで構成されている。
第２のスライダー１４０２は２つ設けられ、各第２のガイドシャフト１３にそれぞれ滑動可能に結合されている。
カセットホルダ２６は矩形枠状に形成され、対向する２辺が２つの第２のスライダー１４０２に結合されている。

図３に示すように、カセット２１は矩形枠状に形成され、カセットホルダ２６の内側に着脱可能に取着される。
具体的には、カセット２１がカセットホルダ２６の内側に挿入された状態でカセットホルダ２６の一辺に螺合されたカセット固定ネジ２５を締結することでカセット固定ネジ２５の先端とカセットホルダ２６の内壁との間に挟持された状態で固定され、カセット固定ネジ２５を緩めることでカセット２１が取り外されるように構成されている。
このような構成によれば、カセットホルダ２６に取り付けるカセット２１を被検査体２０のサイズに応じて容易に交換することができ、被検査体２０のサイズに拘わらず検査を行なうことができる。例えば予め準備された被検査体カセットを用いれば、6インチサイズのフォトマスク検査から7インチサイズのフォトマスク検査に変更することも可能となり、検査装置１０の汎用性を高める上で有利となる。

カセット２１には被検査体２０の保持部２１０２が設けられている。
保持部２１０２は、載置部３６と、取り付け具３８とを備えている。
載置部３６はカセット２１の内側に設けられ、中央に検査用開口３６０２が設けられるとともに、被検査体２０の外周部が載置される枠状の載置面３６０４と、載置面３６０４の周囲から起立された４つの側面３６０６とを有している。

取り付け具３８は、載置部３６に臨ませて設けられ載置部３６に載置された被検査体２０を載置部３６に位置決めして取り付けるものである。
取り付け具３８は、載置部３６の対向する２つの側面３６０６のうちの一方の側面３６０６にその延在方向に間隔をおいて設けられた突起２３と、対向する２つの側面３６０６のうちの他方の側面３６０６に突起２３に対向して設けられた固定カム２４とで構成されている。
図５に示すように、固定カム２４を所定方向に回転すると、固定カム２４（２４−ａ）のカム面が被検査体２０の側面に当接して被検査体２０の反対側の側面を突起２３に当て付けることで被検査体２０が位置決めされ固定される。
また、固定カム２４を反対方向に回転すると、固定カム２４（２４−ｂ）のカム面が被検査体２０の側面から離間し、被検査体２０の取り付けが解除される。
このような構成によれば、被検査体２０に対するカセット２１の接触部位は、載置面３６０４、突起２３、固定カム２４に限られている。すなわち、被検査体２０をカセット２１に載置する際には平面外周余白部分と外周面部分だけがカセット２１と接触するため、被検査体２０を汚染することが非常に少ない。
なお、被検査体２０は汎用ハンドリング治具を用いてカセット２１へ移載する。この際、汎用ハンドリング治具の被検査体２０をチャッキングする部分が、カセット２１へ移載する際に干渉しないようにカセット２１には、図２（ａ）に示すように、予め汎用ハンドリング治具の逃げ部２２が設けられている。

また、カセット２１の材質は被検査体２０に対するダメージを考慮して、樹脂材やプラスチック材が好ましい。また、光を照射して測定することを考慮すると透明体は避けて出来るだけ光を遮蔽または散乱させる材料が好ましい。
同様に、固定カム２４においても被検査体２０に対するダメージを考慮すると、直接接触する部位は静電防止機能を持った樹脂材やプラスチック材が好ましい。

また、第１、第２のスライダー１２、１４０２を電気的に動作させる手段を用いて所望する移動量をデジタル的に指示することも可能で、更に現在位置を把握するための手段を用いることで位置の再現性や測定の定量化も可能となる。
この場合、第１、第２のスライダー１２、１４０２を動作させる手段としては、ボールネジとサーボモータの組み合わせや、ボールネジとステッピングモータの組み合わせが一般的で最近ではリニアアクチェーターなども動作位置決めの手段として用いることが出来る。
また、第１、第２のスライダー１２、１４０２の現在位置を把握する手段としては、モータ内蔵のエンコーダを利用することが一般的でありそのほかとしては、光学スケールなどを用いることも出来る。

次に作用効果について説明する。
図５に示すように、検査装置用ステージ３４にフォトマスク等の被検査体２０を載置すると、被検査体２０の上面は支持部材１４の上方に露出し、被検査体２０の下面は支持部材１４の下方に露出した状態となる。
したがって、光源３０によって浅い角度から深い角度まで検査光可動範囲が大きく取れるため、斜光の照射を必要とする透過・反射測定では自由度の高い検査を行う事が可能で、被検査体の平面の外周余白部分と厚み方向の断面部で位置決めが可能なため、平面の外周余白部を除く全面の検査が容易となり、被検査体を正確に位置決め出来ることから位置の再現性も向上される。
すなわち、従来装置では、ＸスライドテーブルとＹスライドテーブルが重なっているため、照射中心位置が奥まっており被検査体に対する照射光の検査光可動範囲が小さなものとなっているのに対し、本実施の形態の検査装置１００では、支持部材１４の検査光可動範囲を大きく確保でき有利である。

本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査光源部の照射範囲と検査画像を撮影するカメラの位置関係を示す図である。 （ａ）は本実施の形態の開口パターンの検査装置の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。 （ａ）は本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査ステージ３４の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。 被検査体２０の位置決めの説明図である。 本実施の形態の開口パターンの検査装置における検査光源部の照射範囲を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は従来装置の説明図である。

１１……第１のガイドシャフト、１２……第１のスライダー、１３……第２のガイドシャフト、１４……支持部材、３４……検査用ステージ、２０……被検査体、１００……検査装置。

Claims (3)

1. 被検査体の開口パターンに、前記被検査体の面に対して角度を変えつつ検査光を照射し、前記被検査体で反射された反射光又は前記開口パターンを透過した透過光の少なくとも何れかを検出することで前記開口パターンを検査する検査装置であって、
   前記検査装置は前記被検査体を保持する検査用ステージを備え、
   前記検査用ステージは、
   水平面内で延在する第１のガイドシャフトと、
   前記第１のガイドシャフトに滑動可能に結合された第１のスライダーと、
   水平面内で前記第１のガイドシャフトと直交する方向に延在しその延在方向の端部が前記第１のスライダーに結合された第２のガイドシャフトと、
   前記第２のガイドシャフトに滑動可能に結合され前記被検査体を保持する支持部材と、
   を備え、
   前記支持部材は、前記第２のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、この第２のスライダーに取着される枠状のカセットホルダと、前記カセットホルダの内側に着脱可能に取着され前記被検査体の保持部が設けられたカセットとで構成されている、
   ことを特徴とする開口パターンの検査装置。
2. 前記第１のガイドシャフトは互いに平行するように２本設けられ、前記第１のスライダーは前記２本の第１のガイドシャフトに滑動可能に結合され、
   前記第２のガイドシャフトは互いに平行するように２本設けられ、前記２本の第２のガイドシャフトの延在方向の両端は、前記各第１のスライダーの前記第１のガイドシャフトに沿った延在方向の両端に結合されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の開口パターンの検査装置。
3. 前記保持部は前記カセットに設けられ中央に検査用開口が設けられるとともに、前記被検査体の外周部が載置される枠状の載置部と、前記載置部に臨ませて設けられ前記載置部に載置された前記被検査体を前記載置部に位置決めして取り付ける取り付け具とを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の開口パターンの検査装置。

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