JP7045369B2 - フラットパネルの粒度検出方法 - Google Patents

Description

本発明は粒度検出技術に関し、特にフラットパネルの粒度検出方法に関する。

半導体集積回路またはフラットパネルディスプレーの製造プロセスにおいて、製品の歩留まり率を向上させるために、汚染を制御することは非常に重要な部分である。マスクプレート、シリコンウエハーまたはガラス基板などは露光する前に、いずれも、たとえば、外部由来の粒子、指紋、傷、ピンホールなどの異物検出を行わなければならない。

一般的に、リソグラフィー装置に集積された粒子検出装置は、暗視野における散乱測量技術を利用するが、その検出原理は図１に示す通りである。放射光源１０から射出される光線１０１は一定の角度で検出対象フラットパネル４０に入射し、検出対象フラットパネル４０における異物により散乱され、散乱されたシグナルライト１０２は検出対象フラットパネルに対向して設置された検出ユニット２０に入射する。しかしながら、このような検出装置の構造は粒子のミラーのクロストーク（ｍｉｒｒｏｒ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を受けるため、検出フラットパネルが下表面がクロムであるマスクである際に、このような状況は特に深刻であるとともに、フラットパネル４０の下表面のパターンのクロストークも検出信号の信号対雑音比に深刻な影響を与え、さらには検出の正確性に影響を与える。たとえば、マスクの下表面がクロム層である場合、クロム層には露光必要のパターンが形成されているが、マスクの上表面に粒子が存在すると、クロム層はミラーに相当し、マスクの上表面における粒子はクロム層に対して虚像を生成し、これをミラーリング粒子と称し、それにより粒子のミラーのクロストークが生じ、検出に影響を与える。

本発明は従来の問題を解消するためになされたものであり、粒子のミラーのクロストークおよびフラットパネルの下表面のパターンのクロストークを大幅に低減でき、信号対雑音比を向上でき、さらには検出の正確性を向上できるフラットパネルの粒度検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るフラットパネルの粒度検出方法は、
光源により検出対象フラットパネルを照射し、照明フィールドを生成するステップと、
照明フィールドの半値幅を調整するステップと、
照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整するステップと、
光源の光強度、位置および検出器の位置を調整するステップと、
検出器によりフラットパネルにおける異物信号を取得するステップと、
を含む。

好ましくは、上記の照明フィールドの半値幅を調整することは、照明フィールドの半値幅がｓ≦２ｈ＊ｔａｎθ－０．５ｗを満たすようにすることを含み、
ｓは照明フィールドの半値幅であり、ｈは検出対象フラットパネルの厚さであり、θは検出器の検出受光角の検出対象フラットパネルにおける屈折角であり、ｗはイメージングフィールドの幅である。

好ましくは、上記の照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整することは、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度が、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ１／ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒ）＊ｓｎｒ１を満たすようにすることを含み、
上記ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅の周縁における光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ１は検出対象の最小粒子の受信信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒは検出対象の最大粒子のミラーのクロストーク信号であり、ｓｎｒ１は粒子のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比である。

好ましくは、上記の照明フィールドの半値幅を調整することは、照明フィールドの半値幅が、ｓ≦ｈ＊（ｔａｎθ＋ｔａｎγ）を満たすようにすることを含み、
ｓは照明フィールドの半値幅であり、ｈは検出対象フラットパネルの厚さであり、θは検出器の検出受光角のフラットパネルにおける屈折角であり、γは光源の入射角度のフラットパネルにおける屈折角である。

好ましくは、上記の照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整することは、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度が、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ２／ｉ＿ｍａｘｐ２）＊ｓｎｒ２を満たすようにすることを含み、
上記ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅の周縁における光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ２は検出対象の最小フラットパネル画像の受信信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ２はフラットパネルにおける画像のクロストークの最大信号であり、ｓｎｒ２はフラットパネルにおける画像のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比である。

好ましくは、上記検出ユニットは平面アレイカメラ、直線アレイカメラまたは直線アレイＴＤＩカメラである。

好ましくは、上記光源はレーザ光源またはＬＥＤ光源である。

好ましくは、上記方法は、さらに、シミュレーションソフトウェアを介して、光源の入射角度および検出器の受光角を選定し、上記入射角度および受光角に基づいて光源および検出器を設置することを含む。

本発明に係るフラットパネルの粒度検出方法によれば、照明フィールドの半値幅、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整することにより、光源モジュールの強度、位置および検出器の位置を調整し、粒子のミラーのクロストークおよびフラットパネルの下表面のパターンのクロストークを大幅に低減でき、信号対雑音比を向上でき、さらにはフラットパネルにおける異物を検出する正確性を向上できる。

従来のフラットパネル異物検出システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る異物検出システムの構造を示す図である。 本発明の実施形態において粒子のミラーのクロストークを抑制することを示す図である。 本発明の実施形態においてフラットパネルにおける画像のクロストークを抑制することを示す図である。

以下、図面を参照しながら具体的な実施形態に合わせて、本発明の目的、技術的解決手段が明らかになるように、本発明に係る方法についてさらに詳細に説明する。

図２～図４に示すように、本発明に係るフラットパネルの粒度検出方法は、以下のことを含む。
まず、光源モジュール１０により生成される光線１０１を検出対象フラットパネル４０に照射し、照明フィールドに形成する。具体的には、光源モジュール１０を検出対象フラットパネル４０の上方に置き、光源モジュール１０により生成される光線１０１を入射角αで検出対象フラットパネル４０に入射させる。入射角とは、光線１０１と検出対象フラットパネルの表面に垂直する直線（図示の「法線」）との間の夾角である。そして、検出ユニット２０を検出対象フラットパネル４０の上方における光源モジュール１０と対向する位置に置き、検出受光角βを形成する。検出受光角とは、検出ユニット２０の検出表面に垂直する軸線と上記法線との間の夾角である。光線１０１の検出対象フラットパネル４０における異物により散乱されて生成されるシグナルライト１０２は、検出ユニット２０に入射する。検出ユニット２０は、平面アレイカメラ、直線アレイカメラまたは直線アレイＴＤＩカメラであってよく、本実施例において、検出ユニット２０はＣＣＤカメラである。光源モジュール１０は、レーザまたはＬＥＤ光を生成でき、本実施例において、光源モジュール１０はＬＥＤライトである。

続いて、照明フィールドの半値幅および対応する光強度を調整して、粒子のミラーのクロストークを抑制する。具体的には、粒子のミラーのクロストークを抑制するため、検出対象フラットパネルのパラメータ（たとえば、厚さ、屈折率）および検出ユニット２０のパラメータ（たとえば、イメージングフィールドの幅）に基づいて照明フィールドの半値幅を調整でき、照明フィールドの半値幅ｓ１が、
ｓ１≦２ｈ＊ｔａｎθ－０．５ｗ （数１）
を満たすようにする。

図３に示すように、一点鎖線４００は検出対象フラットパネル４０の下表面（すなわち、クロム層）の位置を示し、ｈは検出対象フラットパネルの厚さであり、ｐ１は検出対象フラットパネル４０の上表面における粒子を示し、クロム層（一点鎖線４００）に対して虚像ｐ１’を生成し、θは検出受光線（対応する受光角はβ）のフラットパネルにおける屈折角であり、ｗは検出ユニット２０のイメージングフィールドの幅である。

続いて、上記照明フィールドの半値幅ｓ１に基づき、さらに、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅ｓ１の周縁における光強度を調整する。具体的には、検出信号の強度および干渉信号の強度に基づいて照明フィールドの中央部の光強度と照明フィールドの半値幅ｓ１の周縁における光強度の比率を調整でき、照明フィールドの中央部の光強度と照明フィールドの半値幅ｓ１の周縁における光強度とが、
ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ１／ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒ）＊ｓｎｒ１ （数２）
を満たすようにする。

ここで、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅ｓ１の周縁における光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ１は検出対象の最小粒子の受信信号であり、たとえば、検出器が一定の積分時間内において受信した検出必要の最小粒子の信号強度であり、シミュレーション計算により取得でき、ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒは検出対象の最大粒子のミラーのクロストーク信号（ｍｉｒｒｏｒ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｓｉｇｎａｌ）であり、たとえば、検出器が一定の積分時間内に受信した検出必要の最大粒子のミラーのクロストークの信号強度であり、シミュレーション計算により取得でき、ｓｎｒ１は粒子のミラーのクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比である。

続いて、照明フィールドの半値幅および対応する光強度を調整して、フラットパネルにおける画像のクロストークを抑制できる。具体的には、フラットパネルにおける画像のクロストークを抑制するため、検出対象フラットパネルの厚さおよび光源モジュール１０と検出ユニット２０の検出対象フラットパネルに対する配置角度に基づいて照明フィールドの半値幅ｓ２を調整でき、照明フィールドの半値幅ｓ２が、
ｓ２≦ｈ＊（ｔａｎθ＋ｔａｎγ） （数３）
を満たすようにする。

図４に示すように、一点鎖線は検出対象フラットパネルの上表面を示し、実線４００は検出対象フラットパネルの下表面（即ち、クロム層）を示し、ｈは検出対象フラットパネルの厚さである。図において、４つの小さい矩形によりクロム層に形成されたパターン３０（検出対象フラットパネルがマスクである場合、パターン３０は、マスクにおける露光パターンである）を例示的に示し、θは検出受光線（対応する受光角はβ）のフラットパネルにおける屈折角であり、γは入射光線（対応する入射角はα）のパネルにおける屈折角である。

続いて、上記照明フィールドの半値幅ｓ２に基づき、さらに、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅ｓ２の周縁における光強度を調整できる。具体的には、検出信号の強度と干渉信号の強度に基づいて、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅ｓ２の周縁における光強度との比率を調整でき、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅ｓ２の周縁における光強度が、
ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞
（ｉ＿ｍｉｎｐ２／ｉ＿ｍａｘｐ２）＊ｓｎｒ２ （数４）
を満たすようにする。

ここで、上記ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光源強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅ｓ２の周縁における光源強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ２は検出対象の最小画像の受信信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ２はフラットパネルにおける画像のクロストークの最大信号であり、ｓｎｒ２はフラットパネルにおける画像のクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比である。上記検出信号の強度および干渉信号の強度は、たとえば、それぞれ検出器が一定の積分時間において取得した検出信号のエネルギーおよび画像のクロストークの信号のエネルギーである。

続いて、光源モジュール１０の光源強度、位置および検出ユニット２０の位置を調整する。

最後に、検出ユニット２０は、検出対象フラットパネル４０における異物により生成される信号を取得する。

以下、１組のデータにより本発明に係るフラットパネルの粒度検出方法について説明する。検出しようとする粒子ｐ１のダイナミックレンジは５～１０００μｍであり、フラットパネルにおける画像のピッチ範囲は８０ｎｍ～１μｍであり、イメージングフィールドの幅ｗは１ｍｍであり、フラットパネルの屈折率は１．４６であり、フラットパネルの厚さｈは３ｍｍであり、光源の入射角度αは７５°～８０°であり、検出ユニットの受光角βは５５°～６０°であり、粒子のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比は５であり、フラットパネルにおける画像のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比は２である。

上記からわかるように、粒子のミラーのクロストークおよびパネルにおける画像のクロストークを抑制するためには、照明フィールドの幅７．５ｍｍにおける光強度は照明フィールドの中央部における光強度の１／２０００（数１および２により算出）より小さいことと、照明フィールドの幅８．８ｍｍにおける光強度は照明フィールドの中央部の光強度の１／５０００（数３および４により算出）より小さいことと、を同時に満たさなければならない。

上記説明は本発明の好ましい実施形態に対する説明であり、本発明の保護範囲に対する限定ではなく、いわゆる当業者であれば、上記記載の内容に基づいて任意の変更や修正を行うことができるが、これらはいずれも本発明の保護範囲に属する。

Claims (8)

1. フラットパネルの粒度検出方法であって、
   光源により検出対象フラットパネルを照射し、照明フィールドに生成するステップと、
   前記照明フィールドの半値幅として前記照明フィールドの幅の半分の値、すなわち、前記検出対象フラットパネルにおける前記照明フィールドの端部から前記照明フィールドの中央部までの距離を調整するステップと、
   前記照明フィールドの中央部の光強度および前記照明フィールドの端部における光強度を調整するステップと、
   光源の光強度、位置および検出器の位置を調整するステップと、
   検出器によりフラットパネルにおける異物信号を取得するステップと、
   を含む、ことを特徴とするフラットパネルの粒度検出方法。
2. 前記照明フィールドの半値幅を調整することは、照明フィールドの半値幅がｓ≦２ｈ＊ｔａｎθ－０．５ｗを満たすようにすることを含み、
   ｓは照明フィールドの半値幅であり、ｈは検出対象フラットパネルの厚さであり、θは検出器の検出受光角の検出対象フラットパネルにおける屈折角であり、ｗはイメージングフィールドの幅である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
3. 前記照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整することは、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度が、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ１／ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒ）＊ｓｎｒ１を満たすようにすることを含み、
   前記ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅の周縁における光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ１は検出対象の最小粒子の受信信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒは検出対象の最大粒子のミラーのクロストーク信号であり、ｓｎｒ１は粒子のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
4. 前記照明フィールドの半値幅を調整することは、照明フィールドの半値幅がｓ≦ｈ＊（ｔａｎθ＋ｔａｎγ）を満たすようにすることを含み、
   ｓは照明フィールドの半値幅であり、ｈは検出対象フラットパネルの厚さであり、θは検出器の検出受光角の検出対象フラットパネルにおける屈折角であり、γは光源の入射角度のフラットパネルにおける屈折角である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
5. 前記照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度を調整することは、照明フィールドの中央部の光強度および照明フィールドの半値幅の周縁における光強度が、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ２／ｉ＿ｍａｘｐ２）＊ｓｎｒ２を満たすようにすることを含み、
   前記ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明フィールドの中央部の光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは照明フィールドの半値幅の周縁における光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ２は検出対象の最小フラットパネル画像の受信信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ２はフラットパネルにおける画像のクロストークの最大信号であり、ｓｎｒ２はフラットパネルにおける画像のクロストークを抑制するために満たす必要のある信号対雑音比である、
   ことを特徴とする請求項４に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
6. 前記検出ユニットは平面アレイカメラ、直線アレイカメラまたは直線アレイＴＤＩカメラである、ことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
7. 前記光源はレーザ光源またはＬＥＤ光源である、ことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルの粒度検出方法。
8. さらに、シミュレーションソフトウェアを介して、光源の入射角度および検出器の受光角を選定し、前記入射角度および受光角に基づいて光源および検出器を設置することを含む、ことを特徴とする請求項４に記載のフラットパネルの粒度検出方法。

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