JPH102864A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の被検査基板を検査する異物検査装置で
あって低コスト化が可能なものを提供する。 【解決手段】 異物検査装置は、ｍ本の光ビームを被検
査物上にそれぞれ１次元走査するｍ個の光ビーム走査手
段と、被検査物上を走査すべき光ビームをｍ本の光ビー
ムから択一的に選択する光ビーム選択手段と、ｎ個の光
ファイバ束であって、各光ファイバ束は一端部における
ｍ個の分岐部と他端部における１個の基部とを有し、各
光ファイバ束のｍ個の分岐部は被検査物からのｍ種類の
散乱光をそれぞれ受光する、ものと、ｎ個の光ファイバ
束の基部側の端面にそれぞれ近接するｎ個の光電変換手
段であって、光ファイバ束の基部側の端面から出射する
光をそれぞれ受光し、受光した光の強度に応じた信号を
それぞれ出力するものと、光電変換手段から出力される
信号に基づいて異物の有無を判定する信号処理手段とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異物検査装置に関
し、特に液晶表示素子等の製造の際に使用されるフォト
マスク等の基板や感光基板の表面上に付着した異物を検
出する異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子等を製造する際のフォトリ
ソグラフィ工程では、露光用の回路パターンが形成され
た基板（以下「フォトマスク」と称す）の像を投影光学
系を介して感光基板（以下「プレート」と称す）上に転
写する投影露光装置が使用される。この場合、許容でき
る大きさを超えたゴミ等の異物がフォトマスク上に付着
していると、その異物の像もプレートに転写され、この
結果、製造される液晶表示素子等の歩留りが低下する。
また、プレート上に異物が存在すると、配線のショー
ト、オープン等の不良にもつながる。そこで、露光直前
にフォトマスクやプレートを異物検査装置にて検査し、
それらが清浄であることを確認した後、露光が行われ
る。

【０００３】異物検査の方法としては、様々な方式が提
案されており、例えば、特公昭６３−６４７８３号公報
に開示されている異物検査装置では、異物のみを検出す
るために、異物からの散乱光と露光用回路パターンから
の回折光との間の散乱特性の違い、即ち、回路パターン
からの回折光は極めて指向性が強いが、異物からの散乱
光はほぼ等方的に発生するということを利用している。
装置構成としては、被検査基板を検出用の光ビームで走
査する照明系と、被検査基板からの散乱光を受光するた
めの複数の光電変換器とを配置し、これら複数の光電変
換器の全てで同時に所定値以上の光電変換信号が発生し
た場合には、信号処理回路が、走査された被検査領域が
異物であると判断し、それら複数の光電変換器の中で１
つでも所定値以上の光電変換信号を発生しないものがあ
る場合には、信号処理回路は、走査された被検査領域が
回路パターンであると判断する。

【０００４】ところで、近年、生産性向上のために液晶
ディスプレイの多面取り化が進み、プレートサイズが大
型化している。また、プレートの大型化に伴い、フォト
マスクの大型化も進んでいる。大型の被検査基板に対し
て上記の異物検査装置の構成を展開すると、以下のよう
な問題がある。第一に、被検査基板を検出用の光ビーム
で走査する際の走査範囲が非常に広くなるため、走査レ
ンズのレンズ径が大きくなり、この結果、その製造が困
難になると共に、コストが上昇する。第二に、被検査基
板からの散乱光を受光するための受光レンズも画角を大
きくする必要があるため、こちらもレンズ径が大きくな
り、走査レンズと同様な問題が生ずる。更に、このよう
な大きなレンズを搭載すると装置が大きくなり、それを
露光装置に搭載する場合にはスペース的に問題になる。
そこで、複数の走査光学系及び散乱光受光系を並列に並
べることにより、装置の小型化及び低コスト化を図るこ
とが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光学系を複数並べるこ
とにより、広範囲の検査が可能になる。しかしながら、
上述のようにして回路パターンと異物との弁別を行うべ
く複数の散乱光受光系を配置すると、非常に多くの受光
レンズ及び光電変換器が必要になり、これに伴い、信号
処理回路用基板の枚数も増えてしまう。特にレーザ走査
する異物検査装置では、微弱光の検知が可能であり且つ
応答が速いフォトマル（光電子増倍管）が光電変換器と
して使用されるため、散乱光受光系の数が多くなるとフ
ォトマルの使用本数も多くなり、コスト的に問題とな
る。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、大型の被検査基板を検査する異物検
査装置であって低コスト化が可能なものを提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、被検査物上の異物を検査する異物
検査装置であって、ｍ本の光ビームを被検査物上にそれ
ぞれ１次元走査するｍ個の光ビーム走査手段と、被検査
物上を１次元走査すべき光ビームをｍ本の光ビームから
択一的に選択する光ビーム選択手段と、各々が多数の光
ファイバで構成されているｎ個の光ファイバ束であっ
て、各光ファイバ束は一の端部におけるｍ個の分岐部と
他の端部における１個の基部とを有し、各光ファイバ束
のｍ個の分岐部はｍ本の光ビームにそれぞれ起因する被
検査物からのｍ種類の散乱光をそれぞれ受光する、もの
と、ｎ個の光ファイバ束の基部側の端面にそれぞれ近接
するｎ個の光電変換手段であって、ｎ個の光ファイバ束
の基部側の端面から出射する光をそれぞれ受光し、受光
した光の強度に応じた光電変換信号をそれぞれ出力する
ものと、光電変換手段から出力される光電変換信号に基
づいて異物の有無を判定する信号処理手段とを具備する
異物検査装置が提供される。この場合において、光ファ
イバ束の各分岐部を構成する多数の光ファイバは、光フ
ァイバ束の基部の横断面において均一に分布しているの
が好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明に係る異物検査装置の一実施例の光
学系を示す図１を参照するに、露光用の回路パターンが
形成されているフォトマスク１が、載置台２上に載置さ
れている。載置台２は、送りネジ３を介して駆動モータ
４によりＹ方向（副走査方向）に移動させられ得るよう
に構成されており、載置台２のＹ方向の位置座標は、モ
ータのパルス数をカウントすることによって検出され
る。

【０００９】図示省略されたレーザ光源から射出された
レーザビームＬＢは、光路切換手段５に入射する。光路
切換手段５は、レーザビームＬＢをレーザビームＬＢａ
とレーザビームＬＢｂとに分岐すると共に、分岐したレ
ーザビームＬＢａ及びＬＢｂを、それぞれの光路に、そ
れぞれの光路に設置されている不図示のシャッタを交互
に開閉することにより、交互に出射させる。レーザビー
ムＬＢをレーザビームＬＢａとレーザビームＬＢｂとに
分岐する手段は、ハーフミラーやプリズム等で構成され
ている。また、レーザビームＬＢａ及びＬＢｂを交互に
出射させる方法としては、上述した方法の他、半円形の
遮光板を回転させてどちらか一方の光ビームを遮る方法
等がある。

【００１０】ある時点において、光路切換手段５から、
レーザビームＬＢａが出射させられたとする。レーザビ
ームＬＢａは、スキャナ６ａで反射され、ｆθレンズ７
ａを介してスポット光としてフォトマスク１上をＸ方向
（主走査方向）に走査し、フォトマスク１の左側部分に
走査線Ｓ１を形成する。走査線Ｓ１は、フォトマスク１
の被検査領域１５のＸ方向左側の端点Ｓ１Ｌからフォト
マスク１の中心線Ｃより右側の点Ｓ１Ｒまでよりも広く
なるようにその走査領域が確保されている。これによ
り、後述する走査線Ｓ２の走査領域との連携を通じ、フ
ォトマスク１の中央付近での検査もれを防止することが
できる。ｆθレンズ７ａとフォトマスク１との間のレー
ザビームＬＢａの走査領域の端に、タイミング設定用の
光電変換素子１２ａが設置されており、光電変換素子１
２ａが出力する光電変換信号のタイミングから、走査線
Ｓ１上でのレーザビームＬＢａのスポット光の位置が検
出される。

【００１１】レーザビームＬＢａのスポット光によって
フォトマスク１上の被検査領域から生ずる散乱光は、受
光レンズ８ａ及び９ａで受光され、それぞれ光ファイバ
束１０及び１１の第１分岐ファイバ部１０ａ及び１０ｂ
の端面に導かれる。なお、分岐ファイバ部１０ａ及び１
１ａの直前に、スリット１３ａ及び１４ａがそれぞれ設
置されている。これらのスリットは、フォトマスク１上
に形成される走査線Ｓ１の内の必要検査領域のＸ方向の
長さに相当する点Ｓ１Ｌから点Ｓ１Ｒまでの領域からの
散乱光のみを受光するためのものであり、走査線Ｓ１と
共役な位置に設けられている。

【００１２】光ファイバ束１０及び１１の、第１分岐フ
ァイバ部１０ａ及び１１ａとは反対側の端部には、図２
に示されているように、基部１０ｃ及び１１ｃがそれぞ
れ形成されている。これらの基部１０ｃ及び１１ｃには
光電変換素子１８及び１９がそれぞれ連設されており、
光電変換素子１８及び１９は、基部１０ｃ及び１１ｃの
端面からそれぞれ出射する光をそれぞれ受光する。な
お、各分岐ファイバ部を構成する多数の光ファイバは、
光ファイバ束の基部の横断面において均一に分布してい
る。これにより、光電変換素子の受光面に感度分布があ
ったとしても、光電変換素子は、散乱光の光強度を正確
に測定することができる。そして、光電変換素子１８及
び１９は、受光した散乱光の光強度に応じた光電変換信
号を信号処理回路２０にそれぞれ供給する。

【００１３】レーザビームＬＢａが、点Ｓ１Ｒから点Ｓ
１Ｌへと走査し、往復動作で再び点Ｓ１Ｒへと戻り始め
ると、光路切換手段５は、レーザビームＬＢａを遮光
し、レーザビームＬＢｂを出射させる（図４参照）。出
射させられたレーザビームＬＢｂは、上述したレーザビ
ームＬＢａの場合と同様に、スキャナ６ｂで反射され、
ｆθレンズ７ｂを介してスポット光としてフォトマスク
１の右側部分に走査線Ｓ２を形成する。走査線Ｓ２は、
フォトマスク１の中心線Ｃより左側の点Ｓ２Ｒからフォ
トマスク１の被検査領域１５のＸ方向右端の端点Ｓ２Ｒ
までよりも広くなるようにその走査領域が確保されてい
る。これにより、上述のように、走査線Ｓ１の走査領域
との連携を通じ、フォトマスク１の中央付近での検査も
れを防止することができる。走査線Ｓ２上でのレーザビ
ームＬＢｂのスポット光の位置は、ｆθレンズ７ｂとフ
ォトマスク１との間のレーザビームＬＢｂの走査領域の
端に設置されているタイミング設定用の光電変換素子１
２ｂが出力する光電変換信号のタイミングから検出され
る。

【００１４】レーザビームＬＢｂが、点Ｓ２Ｌから点Ｓ
２Ｒへと走査し、往復動作で再び点Ｓ２Ｌへと戻り始め
ると、光路切換手段５は、レーザビームＬＢｂを遮光
し、再びレーザビームＬＢａを出射させ（図４参照）、
以後、フォトマスク１が送りネジ３を介して駆動モータ
４によってＹ方向（副走査方向）に移動させられ、走査
線Ｓ１及びＳ２がフォトマスク１の被検査領域１５の全
域をカバーするまで上述の動作が繰り返され、もって、
全被検査領域が検査される。

【００１５】上述の繰返し動作における、フォトマスク
１上のレーザビームＬＢａ及びＬＢｂのスポット光位置
と、光路切換手段５によるレーザビームＬＢａ及びＬＢ
ｂの出射・遮光のタイミングとの関係を、図４のタイミ
ングチャートに示す。時点Ｔ０において、レーザビーム
ＬＢａが光路切換手段５から出射させられると同時に、
レーザビームＬＢｂが遮光される。フォトマスク１上に
はレーザビームＬＢａのみが入射し、図４に示されてい
るように、レーザビームＬＢａは、スキャナ６ａによっ
て時間の経過と共にフォトマスク１上の点Ｓ１Ｒから点
Ｓ１Ｌへと走査させられる。この間の、フォトマスク１
上の点Ｓ１Ｒから点Ｓ１Ｌまでの領域からの散乱光は、
上述の受光系で受光され、後述のように、信号処理回路
２０（図２）によって信号処理される。

【００１６】レーザビームＬＢａのスポット位置が点Ｓ
１Ｌを越えると、光路切換手段５は、時点Ｔ１におい
て、レーザビームＬＢａを遮光し、今度はレーザビーム
ＬＢｂを出射させる。光路切換手段５から出射したレー
ザビームＬＢｂは、フォトマスク１上に入射し、スキャ
ナ６ｂによって時間の経過と共にフォトマスク１上の点
Ｓ２Ｌから点Ｓ２Ｒへと走査させられる。この間の、フ
ォトマスク１上の点Ｓ２Ｌから点Ｓ２Ｒまでの領域から
の散乱光は、上述の受光系で受光され、後述のように、
信号処理回路２０によって信号処理される。以後、再び
レーザビームＬＢｂを遮光し且つレーザビームＬＢａを
出射させるという動作を繰り返す。

【００１７】以上のように、走査線Ｓ１及びＳ２は、光
路切換手段５により、フォトマスク１上に交互に形成さ
れる。従って、走査線Ｓ１の内の必要検査領域のＸ方向
の長さに相当する点Ｓ１Ｌと点Ｓ１Ｒとの間の領域から
の散乱光に係る光電変換信号の取込みと、走査線Ｓ２の
内の必要検査領域のＸ方向の長さに相当する点Ｓ２Ｌと
点Ｓ２Ｒとの間の領域からの散乱光に係る光電変換信号
の取込みとが、重なることはない。

【００１８】そこで、本発明においては、複数の受光レ
ンズ後のスリットの後にそれぞれの光電変換素子を設け
るのではなく、上述のように、光ファイバ束を用い、そ
れらの基部に近接して光電変換素子をそれぞれ設ける構
成にしている。即ち、本実施例では、多数の光ファイバ
からなる光ファイバ束１０の第１分岐ファイバ部１０ａ
が、受光レンズ８ａ後のスリット１３ａの後に配設され
ていると共に、光ファイバ束１０の第２分岐ファイバ部
１０ｂが、受光レンズ８ｂ後のスリット１３ｂの後に配
設されている。同様に、光ファイバ束１１の第１分岐フ
ァイバ部１１ａが、受光レンズ９ａ後のスリット１４ａ
の後に配設されていると共に、光ファイバ束１１の第２
分岐ファイバ部１１ｂが、受光レンズ９ｂ後のスリット
１４ｂの後に配設されている。このような構成にする
と、光電変換素子１８，１９は、走査線Ｓ１及びＳ２の
両方によって生ずる散乱光を結果的に受光することにな
るが、光路切換手段５の切換タイミングに同期して信号
処理回路２０が信号処理することにより、走査線Ｓ１か
らの散乱光と走査線Ｓ２からの散乱光とを区別すること
ができる。

【００１９】即ち、信号処理回路２０は、図２に示され
ているように、光路切換手段５から供給される切換タイ
ミング信号に基づき、光電変換素子１８及び１９から供
給されている光電変換信号が走査線Ｓ１からの散乱光に
係るものであるか、あるいは走査線Ｓ２からの散乱光に
係るものであるかを区別する。そして、信号処理回路２
０は、供給される光電変換信号に基づき、被検査領域に
ついて回路パターンと異物との弁別を行い、その弁別結
果をディスプレイ２１に表示させる。この場合におい
て、信号処理回路２０は、光電変換素子１８及び１９が
共に所定値以上の光電変換信号を同時に発生した場合に
は、走査された被検査領域が異物であると判断する一
方、光電変換素子１８及び１９の少なくとも１つが所定
値以上の光電変換信号を発生しない場合には、走査され
た被検査領域が回路パターンであると判断する。

【００２０】ところで、本実施例では、図３に示すよう
に、走査線Ｓ２は、走査線Ｓ１の走査位置に対してＹ方
向（副走査方向）に距離ｍだけずらされている。以下に
その理由を説明する。フォトマスク１上に形成される走
査線Ｓ１及びＳ２のＸ方向（主走査方向）の相対位置関
係が、フォトマスク１の中心線Ｃを挟んでオーバーラッ
プするように走査領域が確保されている（前述のよう
に、フォトマスク１の中央付近での検査もれを防止する
ため）ので、スリット１３ａ，１４ａで見える範囲とス
リット１３ｂ，１４ｂで見える範囲とが上記オーバーラ
ップ領域において重なる場合が生ずることがある。そし
て、走査線Ｓ１のＹ方向の位置と走査線Ｓ２のＹ方向の
位置とが重なった場合、オーバーラップした領域におい
ては、受光レンズ８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂの全てに散乱
光が入射するため、その領域においては、光電変換素子
に入射する光の光量が多くなり過ぎ、異物検出精度が低
下することになる。

【００２１】そこで、本実施例では、フォトマスク１上
の走査線Ｓ１及びＳ２のＹ方向（副走査方向）の相対位
置関係、即ちレーザビームＬＢａが入射する面１ａ上の
位置Ｐ１とレーザビームＬＢｂが入射する面１ａ上の位
置Ｐ２との間の距離をｍとし、レーザビームＬＢａが入
射する面１ａ上の位置Ｐ１とレーザビームＬＢａがフォ
トマスク１の面１ｂで反射して再び面１ａを照射する位
置Ｐ１１との間の距離をｄとすると、走査線Ｓ１及びＳ
２は、ｍ≠ｄを満たすような位置関係をとっている。な
お、距離ｄは、レーザビームＬＢａのフォトマスク１に
対する入射角α、フォトマスク１の屈折率ｎ、及びフォ
トマスク１の厚みｔから、光学計算を行うことによって
簡単に求められる。このように、フォトマスク１での多
重反射を避ける位置関係を保って走査線Ｓ１及びＳ２の
Ｙ方向の相対位置をずらしておけば、走査線と共役な位
置関係のスリットが設けられた受光系にのみ散乱光が入
射することになり、フォトマスク１の中心線Ｃを挟んで
オーバーラップするような走査領域を確保することがで
き、且つ高い異物検出精度を保つことができる。

【００２２】上述した実施例においては、同一平面内の
検査を行う検査系について説明したが、本発明は、これ
に限られるものではなく、両面を検査すべく、面を挟ん
で対称的に受光系が配設される検査系にも適用すること
ができる。また、上述した実施例においては、２組の走
査光学系及び散乱光受光系を有する異物検査装置につい
て説明したが、本発明は、これに限られるものではな
く、３組以上の走査光学系及び／又は散乱光受光系を有
していてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、必要な
光電変換素子数を減らすことができるので、大型の被検
査基板を検査する装置を低コストで実現することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る異物検査装置の一実施例の光学系
を示す概略構成図である。

【図２】図１に示されている実施例の信号処理系を示す
概略ブロック図である。

【図３】レーザビームの入射位置関係を示す図である。

【図４】レーザビームのスポット光位置とシャッタの開
閉タイミングとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ フォトマスク ２ 載置台 ３ 送りネジ ４ 駆動モータ ５ 光路切換手段 ６ スキャナ ７ ｆθレンズ ８ 受光レンズ ９ 受光レンズ １０ 光ファイバ束 １１ 光ファイバ束 １２ 光電変換素子 １３ スリット １４ スリット １５ 被検査領域 Ｓ 走査線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 8/16 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物上の異物を検査する異物検査装
   置であって、 ｍ本の光ビームを前記被検査物上にそれぞれ１次元走査
   するｍ個の光ビーム走査手段と、 前記被検査物上を１次元走査すべき光ビームを前記ｍ本
   の光ビームから択一的に選択する光ビーム選択手段と、 各々が多数の光ファイバで構成されているｎ個の光ファ
   イバ束であって、各光ファイバ束は一の端部におけるｍ
   個の分岐部と他の端部における１個の基部とを有し、各
   光ファイバ束の前記ｍ個の分岐部は前記ｍ本の光ビーム
   にそれぞれ起因する前記被検査物からのｍ種類の散乱光
   をそれぞれ受光する、ものと、 前記ｎ個の光ファイバ束の基部側の端面にそれぞれ近接
   するｎ個の光電変換手段であって、前記ｎ個の光ファイ
   バ束の基部側の端面から出射する光をそれぞれ受光し、
   受光した光の強度に応じた光電変換信号をそれぞれ出力
   するものと、 前記光電変換手段から出力される前記光電変換信号に基
   づいて異物の有無を判定する信号処理手段と、を具備す
   る異物検査装置。
2. 【請求項２】 前記光ファイバ束の各前記分岐部を構成
   する多数の光ファイバが、前記光ファイバ束の前記基部
   の横断面において均一に分布している請求項１に記載の
   異物検査装置。