JP4961541B2 - 欠陥修正方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の内部欠陥を修正する方法、特にフォトマスク用のガラス基板の内部に混入した気泡を検出し、気泡の影響が除去されるように修正する方法及び装置に関するものである。

液晶表示装置やプラズマディスプレイ装置等の各種デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィにより各種のパターンが形成されており、ガラス基板上に遮光パターンが形成されているフォトマスクを用いて各種パターンが基板上に転写されている。近年フォトマスクが大型化しており、１辺が２ｍを超えるガラス基板が用いられている。このような大型のフォトマスクを石英ガラスで製造するには、歩留りに難点があり製造コストが高価になるため、ソーダガラスのガラス基板を用いてフォトマスクを製造することも行われている。

ソーダガラスは内部に気泡が混入する特性があり、気泡が混入したソーダガラスをフォトマスク用のガラス基板として用いると、露光工程において露光光が気泡により散乱してしまい、デバイスの製造の歩留りが著しく低下する不具合が発生してしまう。この課題を解決する方法として、ガラス基板の表面上にレンズ素子を貼付する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この既知の方法では、ガラス基板の表面上にレンズ素子を貼付し、当該レンズ素子の屈折作用により露光光が気泡を回避する光路を伝搬するように構成されている。
特開２００７−５２１８７号公報

特許文献１に基板の欠陥修正方法では、ガラス基板の表面上にレンズ素子を貼り付けなければならず、レンズ貼り付け作業が極めて煩雑になる欠点があった。また、ガラス基板の表面を加工してレンズ面を形成し、レンズ面の屈折作用により気泡を迂回する光路を形成することも提案されているが、ガラス基板の加工作業が著しく煩雑であり、実用化するには難点がある。

本発明の目的は、上述した欠点を解消し、ガラス基板内部に存在する欠陥を比較的簡単な作業で修正することができる欠陥修正方法及び装置を実現することにある。

本発明による欠陥修正方法は、フォトマスク用ガラス基板の内部欠陥を修正する方法であって、
ガラス基板に向けて照明光を照射し、ガラス基板から出射する散乱光を受光してガラス基板の内部欠陥及びそのアドレスを検出する工程と、
検出した欠陥のアドレス情報に基づき、ガラス基板表面の、検出された内部欠陥の近傍に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下する工程と、
ガラス基板上に滴下された樹脂の液滴に向けて紫外線を照射して、当該樹脂の液滴を硬化させ、ガラス基板の表面上に凸状の湾曲面を有する集束性レンズ素子を形成する工程とを含むことを特徴とする。

フォトマスクを構成するガラス基板の表面上に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下すると、ガラス基板の表面には液滴が形成される。当該液滴の界面は、表面張力の作用により凸状の湾曲面となり、当該湾曲面は入射する光に対して屈折面として作用する。従って、液滴に紫外線を照射して硬化させることにより、ガラス基板上には凸レンズ又は平凸レンズ素子が形成され、当該レンズ素子は入射光に対して集束性レンズとして作用する。よって、ガラス基板の内部に存在する気泡の近傍にレンズ素子を形成することにより、露光光は屈折し、気泡を迂回する光路に沿って伝搬するので、気泡による悪影響が除去され、欠陥修正を行うことができる。

本発明による欠陥修正方法の好適実施例は、検出された内部欠陥の近傍であって、欠陥の中心から僅かに変位した位置に前記液状の光硬化性樹脂を滴下することを特徴とする。気泡の中心上にレンズ素子を形成した場合、レンズ素子の中心に入射した光線は、直進するため気泡に入射してしまう。一方、気泡の中心からわずかに変位した位置にレンズ素子を形成すれば、気泡に向けて入射する光線は、レンズ素子により屈折し、気泡から変位した光路を伝搬し、この結果気泡による散乱が発生せず、欠陥修正されたガラス基板が形成される。

本発明による欠陥修正方法の別の好適実施例は、検出された欠陥である気泡の大きさに応じて滴下する光硬化性樹脂の量を制御し、ガラス基板の表面上に形成されるレンズ素子の直径を制御することを特徴とする。液状樹脂の滴下量を制御することにより、レンズ素子の直径を制御することが可能である。よって、検出された気泡の大きさに応じて液状樹脂の滴下量を制御することにより、検出された気泡の大きさに応じて最適な大きさのレンズ素子を形成することができる。

本発明による欠陥修正装置は、フォトマスク用ガラス基板の内部欠陥を修正する欠陥修正装置であって、
修正すべきガラス基板を保持するステージと、
ガラス基板に向けて照明光を投射する照明光学系と、
対物レンズを含み、ガラス基板の内部欠陥を観察する観察光学系と、
ガラス基板の表面上に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下するマイクロディスペンサと、
ガラス基板の表面上に滴下された液状の光硬化性樹脂を硬化させるための紫外線光源とを具えることを特徴とする。

本発明による欠陥修正装置の好適実施例は、マイクロディスペンサは、観察光学系の対物レンズを保持する保持部材に固定され、当該マイクロディスペンサの先端部分は対物レンズの視野中心であって焦点面又はその近傍に位置することを特徴とする。

本発明によれば、フォトマスクを構成するガラス基板の表面に光学的に透明な液状樹脂を滴下して液滴を形成し、当該液滴を硬化させて集束性レンズ素子を形成しているので、簡単な作業によりガラス基板の内部欠陥を修正する事が可能である。

図１は本発明による欠陥修正装置の一例を示す線図である。当該欠陥修正装置は、ガラス基板の内部欠陥を検出すると共に検出した欠陥を修正する機能を有する。初めに、欠陥及びアドレスの検出について説明する。検査すべきガラス基板１はＸＹステージ２上に配置する。ガラス基板１の背面側に、欠陥検出用の暗視野照明系を配置する。この暗視野照明系は照明光源３を有し、当該照明光源３から集光レンズ４を介してガラス基板１に対して斜めに照明光を投射する。ＸＹステージ２にはステージ駆動装置５が連結され、ＸＹステージをＸ方向及びＹ方向に駆動制御する。従って、検査すべきガラス基板１は、照明光によりガラス基板の全面にわたって２次元走査されることになる。

ガラス基板に気泡等の内部欠陥が存在しない場合、照明光はガラス基板を透過してガラス基板から斜めに出射する。一方、ガラス基板の内部に気泡が混入している場合、ガラス基板内に不連続な屈折率分布が形成されるので、照明光は気泡の表面で散乱し、広い角度範囲にわたって発散する散乱光が発生する。この散乱光は、ガラス基板１をはさんで暗視野照明系とは反対側に配置した対物レンズ６により集光される。検出された散乱光は、ハーフミラー７、リレーレンズ８及び結像レンズ９を経て２次元ＣＣＤカメラ１０に入射する。２次元ＣＣＤカメラからの出力信号は、増幅器１１で増幅されて信号処理回路１２に入力する。ＸＹステージ２には、ステージのアドレスを検出するアドレス検出装置１３が接続され、その出力信号は信号処理回路１２に供給する。信号処理回路１２では、２次元ＣＣＤカメラ１０からの出力信号とアドレス検出装置１３からの出力信号を用いて検出された気泡のアドレスを検出し、メモリ（図示せず）に記憶する。

次に、検出された欠陥を修正する構成について説明する。メモリに記憶されている欠陥のアドレス情報に基づき、ステージ駆動回路５に駆動信号を供給し、対物レンズ６の真下に欠陥が位置するようにＸＹステージ２を駆動する。次に、観察用の照明光源１４を起動させ、照明光を放出する。観察用の照明光は、集光レンズ１５で集光され、ハーフミラーで反射し、対物レンズ６を経てガラス基板１に入射する。ガラス基板に欠陥が存在しない場合、ガラス基板から僅かな反射光が発生するだけである。一方、ガラス基板の内部に気泡が存在する場合、気泡からの散乱光が発生し、当該散乱光は対物レンズ６で集光され、ハーフミラー７、リレーレンズ８及び結像レンズ９を経てＣＣＤカメラ１０により受光され、欠陥の画像が輝点画像としてＣＣＤカメラで撮像される。この欠陥画像を示すビデオ信号は信号処理回路１２に供給され、欠陥像がモニタ上に表示される。欠陥像の輝度は、気泡の大きさにほぼ対応している。従って、操作者は、モニタ上に表示された欠陥の輝点画像の輝度の強度から欠陥及びその大きさを認識することができる。

対物レンズ６は光軸方向に移動可能に装着され、対物レンズ駆動装置を駆動することにより光軸方向に沿って移動する。従って、操作者は対物レンズの焦点を欠陥の近傍に合焦させ、モニタ上に表示される欠陥の画像を見ながら、欠陥の近傍であって欠陥の中心から僅かに変位した位置に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下する。欠陥の中心と液滴との変位量は、例えばＸＹ平面上で欠陥直径の半分程度変位した量とすることができる。ガラス基板上に透明な液状樹脂を滴下するため、マイクロディスペンサ１６を用いる。このマイクロディスペンサ１６は、先端側に塗布ニードル１６ａを有し、塗布ニードル１６ａから微量な液状樹脂を滴下する。また、マイクロディスペンサ１６の他端は、液状樹脂を溜めるタンク及び液状樹脂を滴下するためのポンプを含む注入装置１７が連結され、信号処理回路からの駆動制御信号に基づいて液状樹脂の滴下を駆動制御すると共に滴下量も制御する。

マイクロディスペンサ１６の先端側に装着された塗布ニードル１６ａはアクチュエータ１８に連結され、アクチュエータ１８を駆動することにより塗布ニードルをＸ方向に移動させる。すなわち、対物レンズ６を介して欠陥を観察する時には、塗布ニードルは対物レンズの視野内から退避した退避位置に位置する。一方、欠陥修正を行う修正モード時には、アクチュエータ１８を駆動して塗布ニードルの先端が対物レンズの視野中心に位置するように駆動する。従って、欠陥及び塗布ニードルの先端がモニタ上に表示されるので、操作者は、モニタを見ながら液状樹脂の滴下作業を行うことができる。そして、検出された欠陥の近傍であって欠陥の中心から僅かに変位した位置、例えば欠陥の直径の半分程度の距離だけ変位した位置に塗布ニードル１６ａの先端を位置させ、液状樹脂を滴下する。その際の滴下量は、検出された欠陥の大きさに応じて決定し、信号処理回路は、ポンプを駆動して適量の液状樹脂を滴下する。

ガラス基板の表面上に液状樹脂を滴下すると、ガラス基板上には、表面張力の作用により凸状の湾曲面をした界面を有する液滴が形成される。この液滴を形成した後、ガラス基板をはさんで対物レンズとは反対側に配置した紫外線光源１９を駆動し、集光レンズ２０を介してガラス基板上の液滴に向けて紫外線を照射する。ガラス基板上に形成された液滴は、紫外線硬化性の樹脂であるため、紫外線を吸収して硬化し、ガラス基板上に凸状の湾曲面をなす界面を有するマイクロレンズが形成される。尚、ガラス基板上の液滴の画像はＣＣＤカメラで撮像されモニタ上に表示されるので、操作者は、モニタ上の画像を観察することにより、マイクロレンズの形態や大きさを観察し、気泡による欠陥が修正されたか否か判断することができる。

図２は、塗布ニードル１６ａから光硬化性の液状樹脂を滴下し、ガラス基板１の表面上であって気泡３０の近傍に液滴が形成された状態を線図的に示す。ガラス基板の表面に液状の樹脂を滴下すると、表面張力の作用により、液滴の界面は連続した凸状の湾曲面となる。この湾曲した界面は、入射した光に対して屈折面として作用するため、ガラス基板の表面には微小口径の凸レンズ又は平凸レンズが形成され、当該メニスカスレンズは入射光線に対して集束性の凸レンズ素子として作用する。従って、ガラス基板の表面上に形成された液滴を紫外線により硬化させることにより、ガラス基板１上に集束性のマイクロレンズ３１が形成されることになる。

液滴の界面の曲率半径は、液状樹脂の粘度やガラス基板に対するぬれ性により規定されるので、液状樹脂の粘度を等を適正に管理することにより、マイクロレンズ素子３１の焦点位置を制御することが可能である。例えば、マイクロレンズ素子３１の焦点は、ガラス基板１のほぼ中央に位置するように設定するとことができる。

図３は、フォトマスクを構成するガラス基板１の表面上に形成した集束性レンズ素子３１の露光光に対する作用を説明するための線図である。露光装置において、露光光はフォトマスクに対して垂直に入射する。従って、集束性レンズ３１に露光光が入射すると、当該露光光は、レンズ素子を出射した後その焦点に集束するから、ガラス基板の内部に焦点が形成されるように集束性レンズ素子の界面を形成すれば、気泡３０を迂回する光路が形成される。図３は、ガラス基板１のほぼ中央にレンズ素子３１の焦点が形成されるように構成した状態を示す。露光光は、レンズ素子により屈折し、その焦点に集束する光路を伝搬する。従って、気泡３０の中心からわずかに変位した位置にレンズ素子３１を形成すれば、露光光は気泡を迂回した光路を伝搬し、この結果気泡による悪影響を受けることなくガラス基板から出射する。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、単一の装置を用いてガラス基板内の欠陥の検出と検出した欠陥の修正を行ったが、欠陥検出と欠陥修正とを別々の装置として構成することも可能である。また、対物レンズは倍率の異なる複数の対物レンズをレボルバに装着し、種々の倍率で観察することも可能である。さらに、試料観察用の対物レンズと修正用の対物レンズとを個別に設け、検出した欠陥を観察用対物レンズで観察し、その後修正用の対物レンズで欠陥を観察しながら欠陥修正することも可能である。

さらに、上述した実施例では、液状の光硬化性の樹脂を塗布するマイクロディスペンサを光学系を収納するベース部材に固定したが、観察光学系の対物レンズを保持する保持部材に直接固定することも可能である。対物レンズの保持部材に固定すれば、対物レンズの光軸方向に移動に伴ってマイクロディスペンサも一緒に光軸方向に移動するので、欠陥修正中にマイクロディスペンサの先端を対物レンズの焦点面内に位置させることが可能となり、修正作業が一層容易になる。

さらに、上述した実施例では、欠陥検出のための照明光源をガラス基板をはさんで対物レンズと反対側に配置したが、気泡による散乱光は比較的広い角度範囲にわたるため、対物レンズの同一の側に配置することも可能である。また、暗視野照明系として、単一の照明光源を用いる場合だけでなく、複数の照明光源を配置して、散乱光強度を増大させることも可能である。

本発明による欠陥修正装置の一例の構成を示す線図である。 ガラス基板上に液状樹脂が滴下された状態を示す線図である。 ガラス基板上に形成されたマイクロレンズ素子に露光光が入射した際の光線の伝搬状態を示す線図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ ＸＹステージ
３ 光源
４，１５，２０ 集光レンズ
５ ステージ駆動装置
６ 対物レンズ
７ ハーフミラー
８ リレーレンズ
９ 結像レンズ
１０ ２次元ＣＣＤカメラ
１１ 増幅器
１２ 信号処理回路
１３ アドレス検出装置
１４ 光源
１６ マイクロディスペンサ
１７ 注入装置
１８ アクチュエータ
１９ 紫外線光源
３０ 気泡
３１ 集束性レンズ素子（液滴）

Claims (6)

1. フォトマスク用ガラス基板の内部欠陥を修正する方法であって、
   ガラス基板に向けて照明光を照射し、ガラス基板から出射する散乱光を受光してガラス基板の内部欠陥及びそのアドレスを検出する工程と、
   検出した欠陥のアドレス情報に基づき、ガラス基板表面の、検出された内部欠陥の近傍に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下する工程と、
   ガラス基板上に滴下された樹脂の液滴に向けて紫外線を照射して、当該樹脂の液滴を硬化させ、ガラス基板の表面上に凸状の湾曲面を有する集束性レンズ素子を形成する工程とを含むことを特徴とする欠陥修正方法。
2. 請求項１に記載の欠陥修正方法において、ガラス基板の表面上に液状の光硬化性樹脂を滴下した際、表面張力の作用により、界面が凸状の湾曲面を有する液滴が形成されることを特徴とする欠陥修正方法。
3. 請求項２に記載の欠陥修正方法において、検出された内部欠陥の近傍であって、欠陥の中心から僅かに変位した位置に前記液状の光硬化性樹脂を滴下することを特徴とする欠陥修正方法。
4. 請求項３に記載の欠陥修正方法において、検出された欠陥である気泡の大きさに応じて滴下する光硬化性樹脂の量を制御し、ガラス基板の表面上に形成されるレンズ素子の直径を制御することを特徴とする欠陥修正方法。
5. フォトマスク用ガラス基板の内部欠陥を修正する欠陥修正装置であって、
   修正すべきガラス基板を保持するステージと、
   ガラス基板に向けて照明光を投射する照明光学系と、
   対物レンズを含み、ガラス基板の内部欠陥を観察する観察光学系と、
   ガラス基板の表面上に光学的に透明な液状の光硬化性樹脂を滴下するマイクロディスペンサと、
   ガラス基板の表面上に滴下された液状の光硬化性樹脂を硬化させるための紫外線光源とを具えることを特徴とする欠陥修正装置。
6. 請求項５に記載の欠陥修正装置において、前記マイクロディスペンサは、観察光学系の対物レンズを保持する保持部材に固定され、当該マイクロディスペンサの先端部分は対物レンズの視野中心であって焦点面又はその近傍に位置することを特徴とする欠陥修正装置。

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