基板検査方法及び装置
【課題】ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜等のピンホール欠陥を高精度に検出する。
【解決手段】基板の表面にクロム膜等のマスクパターンが存在すると、基板の表面へ照射された光線はそのマスクパターンの形状や欠陥によって散乱され、基板の表面側の周囲にのみ散乱光が発生するようになり、基板の裏面側に透過する光線は存在しない。一方、このマスクパターンにピンホールが存在する場合、そのピンホールのエッジにて散乱した光の一部は基板の表面側で周囲に散乱光として発生すると共にそのピンホールを介して基板の内部へ透過し、基板裏面側の周囲に散乱光として発生することになる。これらの基板の表面及び裏面で検出された散乱光を、基板の表面側及び裏面側に配置された散乱光受光手段でそれぞれ受光することによって、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜のピンホールを高精度に検出する。
【解決手段】基板の表面にクロム膜等のマスクパターンが存在すると、基板の表面へ照射された光線はそのマスクパターンの形状や欠陥によって散乱され、基板の表面側の周囲にのみ散乱光が発生するようになり、基板の裏面側に透過する光線は存在しない。一方、このマスクパターンにピンホールが存在する場合、そのピンホールのエッジにて散乱した光の一部は基板の表面側で周囲に散乱光として発生すると共にそのピンホールを介して基板の内部へ透過し、基板裏面側の周囲に散乱光として発生することになる。これらの基板の表面及び裏面で検出された散乱光を、基板の表面側及び裏面側に配置された散乱光受光手段でそれぞれ受光することによって、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜のピンホールを高精度に検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスク等に用いられるガラスや石英等の透明な基板の欠陥を検出する基板検査方法及び装置に係り、特にマスクのピンホール欠陥を検査するのに好適な基板検査方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトマスクのパターンをガラス基板やプラスチック基板等のパネル基板に転写して行われる。フォトマスクは、ガラス基板や石英基板等のマスク基板の表面に、パターンの部分以外の光を遮断するクロム膜等を形成して製造される。マスク基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、クロム膜等の形成やパターンの転写が良好に行われず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、マスク基板の欠陥の検査が行われている。
【０００３】
従来の基板検査装置によるマスク基板の検査では、できるだけマスク基板に接触しない様にするため、四角形のマスク基板の四辺又は四隅を支持しながら検査を行っていた。しかしながら、従来の様に基板の四辺又は四隅を支持する場合、基板の裏面を一切支持しないと、基板がその自重によってすり鉢状にたわみ、特に基板が大型になる程たわみ量が大きくなる。このため、従来の基板検査装置で光学系の焦点位置を基板に合わせるためには、複雑な計算を行って基板のたわみを解析するか、あるいはオートフォーカス機構等を用いて基板の表面の高さを実際に測定し、基板の複雑なたわみに応じて基板又は光学系を上下に移動する必要があった。これに対し、特許文献１には、基板をその向かい合う二辺だけで支持し、支持された基板のたわみに応じて、基板支持手段又は光学系を上下へ移動して、光学系の焦点位置の調整を簡単に行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の基板検査装置は、クロム膜等によってマスクパターンが形成された膜付きのマスク基板について、異物やクロム膜のピンホール等の欠陥が無いか検査するものであった。マスク基板のクロム膜の部分へ照射された検査光は、クロム膜で反射され、クロム膜にピンホールが存在すると、ピンホールのところだけ検査光が透過する。従って、マスク基板のクロム膜で覆われた周辺部では、クロム膜にピンホールが存在しない限り、検査光がマスク基板の内部へ透過することはなかった。
【０００６】
図１は、従来の検査テーブルに搭載された基板の状態を示す斜視図である。検査対象となる基板１は検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に載置されている。検査テーブルは、図面奥行き方向に２つ、それぞれ平行となるように配置された図面横方向に伸びる基板支持部５ａ，５ｂから構成される。基板支持部５ａ，５ｂは、その長手方向の長さに渡って、マスク基板１に接触する傾斜面５ｃ，５ｄを有する。略四角形状のマスク基板１がこの検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に搭載されると、基板支持部５ａ，５ｂの傾斜面５ｃ，５ｄがマスク基板１の向かい合う二辺の底面側にそれぞれ接触して保持されるようになっている。従って、検査テーブルは略四角形状の基板１をその向かい合う二辺だけで支持することとなる。
【０００７】
図２は、従来の基板検査装置の光学系ユニットの概略を示す図である。光学系ユニット４０は、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、散乱ミラー部４３、透過光受光部４４及びトラップ部４５を含んで構成されている。検査光照射部４１は、一例として、レーザー光源及びポリゴンミラーを含んで構成されている。検査光照射部４１は、レーザー光源からのレーザー光を回転するポリゴンミラーで反射することにより、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の幅を有する検査光４１ａを、検査テーブルに搭載されたマスク基板１へ照射する。検査光照射部４１から基板１に照射される検査光４１ａのＹ方向（図面奥行き方向）の幅は約２００［ｍｍ］である。
【０００８】
マスク基板１のマスクパターン部となるクロム膜１０へ照射された検査光４１ａは、そのクロム膜１０でほとんどが反射光４１ｂとして反射されるが、仮にクロム膜１０にピンホール（図示せず）が存在すると、このピンホールを通過した検査光４１ａは、透過光４１ｄとしてマスク基板１の裏面側に透過する。また、マスク基板１のクロム膜１０の表面に異物４０ａが存在すると、検査光４１ａの一部はその異物４０ａによって散乱され、散乱光４１ｃとなる。散乱光受光部４２は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、マスク基板１（異物４０ａなど）からの散乱光４１ｃを受光する。散乱ミラー部４３は、マスク基板１を透過した透過光４１ｄを透過光受光部４４に反射する。透過光受光部４４は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、マスク基板１を透過し、散乱ミラー部４３で反射した反射光４１ｅを受光する。トラップ部４５は透過光４１ｄが検査装置外や反射して他の部品に当たり散乱した光が散乱受光部４２や透過受光部４４に入射するのを遮蔽するものである。
【０００９】
上述のように従来はクロム膜１０のピンホールを検査する場合は、散乱ミラー部４３及び透過光受光部４４を用いていた。しかし、マスク基板１の大型化に伴い基板の厚さも大きくなってきた。このようなマスク基板を検査テーブルにて二辺だけで支持すると、マスク基板１自重によって撓み量が大きくなる。マスク基板１の撓みを考慮した場合、図２に示すようにマスク基板１はあたかも点線で示すような厚さの基板となる。そのため、点線で示すような大きさの基板を想定し、この点線で示すマスク基板に接触しないようにピンホール検査用の散乱ミラー部４３及び透過光受光部４４を検査テーブルの下方に十分に移動させなければならず、これによってピンホール検査時の光路長も長くなり、マスク基板１が厚いことによって透過光の屈折も大きくなり、透過光４１ｄを散乱ミラー部４３にて効率的に反射することが困難となり、ピンホールの検査を高精度に行うことが困難となってきた。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜等のピンホール欠陥を高精度に検出することのできる基板検査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る基板検査方法の第１の特徴は、光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行い、前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を第１の散乱光受光手段にて受光し、前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を第２の散乱光受光手段にて受光し、前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出することにある。
基板の表面へ照射された光線のうち一部が基板の表面で反射され、その残りが基板の内部へ透過するような角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動させることによって基板に対して走査（検査）を行う。このときに基板の表面にクロム膜によるマスクパターンが存在する場合、基板の表面へ照射された光線はそのマスクパターンの形状やマスクパターン上の欠陥によって散乱され、基板の表面側の周囲に散乱光が発生するようになり、基板の裏面側に透過する光線は存在しない。一方、クロム膜によるマスクパターンにピンホールが存在する場合、そのピンホールのエッジ付近にて散乱した光の一部は基板の表面側に周囲に散乱光として発生すると共に基板の内部へピンホールを介して透過し、基板裏面側の周囲に散乱光として発生することになる。これらの基板の表面及び裏面で検出された散乱光は、基板の表面側に配置された第１の散乱光受光手段及び基板の裏面側に配置された第２の散乱光受光手段でそれぞれ受光されるようになるので、それぞれ受光された散乱光信号に基づいてステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜のピンホール欠陥を高精度に検出することができる。
【００１２】
本発明に係る基板検査方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査方法において、前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことにある。
これは、基板の表面へ照射する光線として所定の偏光成分を多く含むものを用い、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を散乱光受光手段の前面に備えることによって、各散乱光も所定の偏光成分を多く含むものとなる。また、所定の偏光成分を多く含む散乱光のみが偏光手段及びバンドパスフィルタ手段を通過して散乱光受光手段に取り込まれるようになる。これにより、基板の周辺環境から検出光学系に入り込もうとする外乱光ノイズの影響は極力低減され、欠陥の検出精度を向上させることができるようになる。
【００１３】
本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行う投光系手段と、前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を受光する第１の散乱光受光手段と、前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を受光する第２の散乱光受光手段と、前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えたことにある。これは、前記基板検査方法の第１の特徴を実現するための基板検査装置の発明である。
【００１４】
本発明に係る基板検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査装置において、前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことにある。これは、前記基板検査方法の第２の特徴を実現するための基板検査装置の発明である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜等のピンホール欠陥を高精度に検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の検査テーブルに搭載された基板の状態を示す斜視図である。
【図２】従来の基板検査装置の光学系ユニットの概略を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による基板検査装置の光学系ユニットの概略構成を示す図である。
【図４】図３の検査光照射部の詳細構成を示す図である。
【図５】マスク基板の表面にクロム膜のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥及びピンホールが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。
【図６】マスク基板１の表面のクロム膜のマスクパターンに欠陥のみが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。
【図７】マスクパターンに存在するピンホールの検出動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図３は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の光学系ユニットの概略構成を示す図である。本発明の基板検査装置の光学系ユニット４００は、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を含んで構成されている。本発明の基板検査装置が図２のものと異なる点は、マスク基板１の裏面側にクロム膜などのマスクパターンに存在するピンホールのエッジ部から反射する光を受光するピンホール用散乱光受光部４６が設けられている点である。ピンホール用散乱光受光部４６は、マスク基板１の裏面側、すなわち検査光照射部４１の存在する位置と反対側であって、ピンホールのエッジ部からの散乱光４１ｆを直接受光可能な角度に配置されている。また、ピンホール用散乱光受光部４６は、板厚や屈折率により検出位置のズレを計算し、図中の両端矢印線のように移動させる機構を有する。
【００１８】
検査対象となるマスク基板１は、図１に示すように検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に載置されている。図３において基板支持部５ａ，５ｂの図示は省略してある。マスク基板１の上方には、検査光照射部４１が配置されている。図４は、図３の検査光照射部の詳細構成を示す図である。図４に示すように、検査光照射部４１は、レーザー光発生部１１、レンズ１２ａ、ｆθレンズ１２ｃ及びポリゴンミラー１３を含んで構成されている。レーザー光発生部１１は、レーザー光線であり、主にＳ偏光成分の検査光を発生する。レーザー光発生部１１から出射されるレーザー光線は、主にＳ偏光成分から構成されるが、若干のＰ偏光成分を含むこともあり、その割合は、Ｓ偏光成分の方がＰ偏光成分よりも十分に大きいものとする。なお、レーザー光発生部１１がＳ偏光成分のみを出射するようにしてもよい。レンズ１２ａは、レーザー光発生部１１から発生されたレーザー光線を集光し、基板１の表面に焦点が合う様に収束する。レンズ１２ａで集光されたレーザー光線は、ポリゴンミラー１３で反射され、ｆθレンズ１２ｃへ入射する。ｆθレンズ１２ｃは、ポリゴンミラー１３の回転によって振られるレーザー光線の焦点面を基板１の平面位置に合わせる。ｆθレンズ１２ｃを透過したレーザー光線は、検査光４１ａとしてマスク基板１の表面へ斜めに照射される。このとき、ポリゴンミラー１３が図２の矢印方向へ回転することによって、検査光４１ａは図３の図面奥行き方向へ交互移動して、検査光４１ａによるマスク基板１の表面走査が行われる。本実施の形態では、一例として、この走査範囲を約２００［ｍｍ］としている。
【００１９】
図３においては、マスク基板１の検査範囲を決定して、マスク基板１の移動範囲を制御する基板移動制御装置が搭載されている。基板移動制御装置は、例えば直動モータなどを含んで構成され、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを図３の横方向へ移動するものであるが、図３ではその詳細構成は省略してある。基板移動制御装置が検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを横方向に移動することによって、基板支持部５ａ，５ｂに搭載されたマスク基板１が基板移動方向へ移動され、検査光照射部４１からの検査光４１ａがマスク基板１の図面横方向に渡って照射される。従って、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂの一回の移動によって、図面奥行き方向に走査範囲の幅だけ基板１の検査が行われることとなる。
【００２０】
検査光照射部４１は、投光系制御装置によって駆動制御される。投光系制御装置は、例えば直動モータを含んで構成され、検査光照射部４１を図面奥行き方向へ移動制御するものであるが、図３ではその詳細構成は省略してある。投光系制御装置が検査光照射部４１を移動制御することによって、検査光照射部４１から照射される検査光４１ａによるマスク基板１の走査範囲が図面奥行き方向へ変更制御される。そして、検査光４１ａによるマスク基板１の走査及び検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂの移動と、走査範囲の変更とを順番に繰り返すことによって、マスク基板１の検査範囲全体の検査を行なうことができるようになっている。
【００２１】
検査光照射部４１を移動制御する場合は、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を含めたものを全体的に、検査光照射部４１の移動に同期させて移動制御する。受光系制御装置は、例えば直動モータを含んで構成され、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を検査光照射部４１の移動に同期させてそれぞれ移動制御する。
【００２２】
なお、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを移動する代わりに、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を図面横方向へ移動することによって、マスク基板１を検査光４１ａの走査方向と直交する方向（図面横方向）へ相対的に移動するようにしてもよい。また、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを図面奥行き方向及び図面横方向へ移動することによって、マスク基板１の全面を走査するようにしてもよい。すなわち、投光系及び受光系の移動方向と、マスク基板１の移動方向とは相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。
【００２３】
検査光照射部４１からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａの一部はマスク基板１の表面で反射され、残りはマスク基板１の内部へ透過する。マスク基板１の内部へ透過した検査光４１ａは、マスク基板１の表面から離れるに従って広がり、その一部はマスク基板１の裏面で反射され、残りはマスク基板１の裏面からマスク基板１の外へ透過する。なお、これはマスク基板１が理想的な平坦形状の透明基板の場合である。
【００２４】
マスク基板１の表面側において、マスク基板１の表面で反射された検査光４１ａの反射光４１ｂの光軸から外れた位置には、散乱光受光部４２が配置されている。散乱光受光部４２は、Ｓ偏光板、バンドパスフィルタ、レンズ、受光部及び光電子倍増管などから構成されている。検査光４１ａは、図３に示すように走査方向（図面奥行き方向）に走査制御され、ほとんどがＳ偏光成分で構成されており、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したものが散乱光受光部４２へ向かうように配置してある。Ｓ偏光板は、Ｓ偏光成分の光のみを通過させるものであり、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジで散乱した検査光４１ａの散乱光４１ｃのＳ偏光成分のみを通過させる。バンドパスフィルタは、検査光照射部４１から出射される検査光４１ａの周波数成分付近の光、すなわち検査光４１ａの波長成分付近の光のみを通過させ、それ以外の周波数成分（波長成分）の光を除去するものである。レンズは、マスク基板１からの散乱光であって、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを通過した光のみを集光し、受光部へ導入する。レンズの焦点位置は、マスク基板１の表面に合致している。受光部は、複数の光ファイバーを束ねて構成され、レンズで集光した散乱光を受光して光電子倍増管の受光面へ導く。光電子倍増管は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。光電子倍増管の検出信号は、図示していないアンプで増幅され、図示していない欠陥検出装置などへ入力される。このように、レンズの前面にＳ偏光板及びバンドパスフィルタを設けることによって、装置の周辺環境からの外乱光であって、前述の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分の光を有効に除去し、投光系からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａであって、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の光のみを散乱光受光部４２へ有効に導入することができる。なお、十分に外乱光が信号より小さい場合、又は検出欠陥サイズが大きい低感度の場合、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタは省略してもよい。
【００２５】
マスク基板１の表面にクロム膜などのマスクパターン等が存在しない場合、マスク基板１は透明なガラス基板と同等なので、マスク基板１の表面に欠陥が存在する場合、マスク基板１の表面へ照射された検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光４１ｃが発生する。また、マスク基板１の内部へ透過してマスク基板１の裏面で反射され、再びマスク基板１の表面へ到達した検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生する。これらの散乱光が、マスク基板１の表面側に配置された散乱光受光部４２で受光される。さらに、マスク基板１の内部に欠陥が存在する場合、マスク基板１の内部へ透過した検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生し、同じくマスク基板１の内部へ透過してマスク基板１の裏面で反射された検査光４１ａがマスク基板１の内部の欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生する。これらの散乱光が、マスク基板１の表面側に配置された散乱光受光部４２で受光される。マスク基板１の表面の欠陥によって発生した散乱光４１ｃは、マスク基板１の内部の欠陥によって発生した他の散乱光よりも、散乱光受光部４２で受光される強度が大きいので、マスク基板１の表面の欠陥を容易に検出することができる。
【００２６】
一方、マスク基板１の裏面側において、マスク基板１の裏面に透過した透過光４１ｄの光軸から外れた位置に、ピンホール用散乱光受光部４６が配置されている。ピンホール用散乱光受光部４６は、Ｓ偏光板、バンドパスフィルタ、レンズ、受光部及び光電子倍増管などから構成される。ピンホール用散乱光受光部４６は、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどに存在する欠陥によって散乱した散乱光、及びマスク基板１の表面にクロム膜などのマスクパターンが存在する場合にはそのマスクパターンのピンホールのエッジで散乱した散乱光を入射可能なように配置してある。Ｓ偏光板は、Ｓ偏光成分の光のみを通過させるものであり、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したもので、マスク基板１を通過した散乱光４１ｆのＳ偏光成分のみを通過させる。バンドパスフィルタは、検査光照射部４１から出射される検査光４１ａの周波数成分付近の光、すなわち出射検査光４１ａの波長成分付近の光のみを通過させ、それ以外の周波数成分（波長成分）の光を除去するものである。レンズは、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどからの散乱光であって、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを通過した光のみを集光し、ピンホール用散乱光受光部４６へ導入する。レンズの焦点位置は、マスク基板１の表面付近に合致している。
【００２７】
ピンホール用散乱光受光部４６の受光部は、複数の光ファイバーを束ねて構成され、レンズで集光した散乱光を受光して光電子倍増管の受光面へ導く。光電子倍増管は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。光電子倍増管の検出信号は、図示していないアンプで増幅され、欠陥検出装置などへ入力される。このように、レンズの前面にＳ偏光板及びバンドパスフィルタを設けることによって、装置の周辺環境からの外乱光であって、前述の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分光を有効に除去し、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の散乱光のみをピンホール用散乱光受光部４６へ導入することができる。
【００２８】
図５は、マスク基板１の表面にクロム膜のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥及びピンホールが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。図５に示すように、マスク基板１の表面にクロム膜１０のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥となる異物４０ａ及びピンホール４０ｂが存在する。この場合、マスク基板１の表面へ照射された検査光４１ａは、欠陥となる異物４０ａ及びピンホール４０ｂによって散乱されるので、散乱光４１ｃ，４１ｆ及び透過光４１ｄがそれぞれ発生することとなる。マスク基板１の表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱光４１ｃは散乱光受光部４２で受光される。マスク基板１の表面のクロム膜１０のマスクパターンのピンホール４０ｂのエッジにおける散乱光４１ｆは、マスク基板１を透過して、マスク基板１の裏面側に配置されたピンホール用散乱光受光部４６で受光される。マスク基板１の表面のクロム膜１０のマスクパターンのピンホールを通過した透過光４１ｄはトラップ部４５にトラップされる。
【００２９】
散乱光４１ｃ，４１ｆは、散乱光受光部４２及びピンホール用散乱光受光部４６を構成する複数の光ファイバーを束ねた受光部で受光され、図５（Ｂ），（Ｃ）のように、表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱信号Ｓ４１ｃ及びピンホール４０ｂのエッジによる散乱信号Ｓ４１ｆとして検出される。すなわち、マスク基板１の表面に形成されたマスクパターン部となるクロム膜１０にピンホール４０ｂが存在する場合、マスク基板１上のクロム膜へ照射された検査光４１ａは、このピンホール４０ｂを通過して透過光４１ｄとしてマスク基板１の下側のトラップ部４５にトラップされる。このときに、ピンホール用散乱光受光部４６は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、クロム膜１０のピンホールのエッジ付近で反射した検査光４１ａの一部、すなわち散乱光４１ｆを受光する。従って、図５のような散乱信号Ｓ４１ｃ，Ｓ４１ｆを検出することによって、マスク基板１の表面に欠陥（異物４０ａ）が存在し、さらに、マスク基板１のクロム膜１０によるマスクパターンにピンホール４０ｂが存在するということを検出することができる。
【００３０】
図６は、マスク基板１の表面のクロム膜のマスクパターンに欠陥のみが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。図５では、欠陥となる異物４０ａと共にクロム膜のマスクパターンにピンホール４０ｂが存在しているが、図６ではクロム膜のマスクパターンにはピンホール４０ｂは存在せず、欠陥となる異物４０ａのみが存在する場合を示す。このような場合、マスク基板１の表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱光４１ｃは散乱光受光部４２で受光されるようになるが、マスク基板１の表面には、クロム膜１０のマスクパターンが形成されているのでマスク基板１の膜下方向の光はこのクロム膜で遮光され、マスク基板１の裏面側に配置されたピンホール用散乱光受光部４６には散乱光が到達することはない。
【００３１】
図６の場合、マスク基板１上のクロム膜へ照射された検査光４１ａは、そのクロム膜でほとんどが反射光４１ｂとして反射されるが、クロム膜表面の欠陥となる異物４０ａが存在するので、検査光４１ａの一部はその異物４０ａによって散乱され、散乱光４１ｃとし散乱光受光部４２に受光される。図６において、散乱光４１ｃは、散乱光受光部４２を構成する複数の光ファイバーを束ねた受光部で受光され、図６（Ｂ）のように、表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱信号Ｓ４１ｃとして検出される。一方、マスク基板１の表面には、マスクパターン部となるクロム膜１０にピンホール４０ｂが存在しないので、図６（Ｃ）のように信号強度の変化はない。従って、図６の場合は、マスク基板１の表面にのみ欠陥となる異物４０ａが存在するということを検出することができる。
【００３２】
図７は、クロム膜のマスクパターンに存在するピンホールの検出動作の一例を示す図である。図７（Ａ）は、検査光４１ａを用いてマスク基板１上をラスタスキャン中のある瞬間における検査光４１ａとピンホール４０ｂとの位置関係を模式的に示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の瞬間におけるピンホール４０ｂに対応したピンホール用散乱光受光部４６の散乱信号Ｓ４１ｆを示す。図７（Ａ）に示すように、ピンホール４０ｂのエッジ付近を円形状に示している。検査光４１ａがこのピンホール４０ｂのエッジ付近（円形の周縁上）に位置する場合は、散乱光４１ｆがピンホール用散乱光受光部４６によって検出されるが、それ以外の場所（ピンホール４０ｂの円周上以外）では散乱光４１ｆは検出されない。従って、基板検査装置のラスタスキャン位置に対応した図７（Ａ）のメッシュ上にピンホールエッジの検出された位置をマッピングする。図７（Ａ）では、ピンホールエッジの検出されたラスタスキャン位置を灰色にマッピングして示している。これによってピンホール４０ｂの欠陥サイズをラスタスキャン位置のマッピングされた形状に基づいてピンホール４０ｂの大きさを認識することが可能となる。なお、検査光４１ａのビーム径よりも小さなピンホールについては信号強度及び欠陥検出座標によってピンホールのサイズを弁別することができる。
【００３３】
なお、上述の実施の形態では、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを散乱光受光部４２及びピンホール用散乱光受光部４６に設けることによって、基板の周辺環境から検出光学系に入り込む外乱光すなわちレーザー光源から照射された光線の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分光を有効に除去し、投光系からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａであって、マスク基板１の表面、内部、裏面及びピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の光のみを受光することができ、ノイズなどの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…マスク基板、
１０…クロム膜、
１１…レーザー光発生部、
１２ａ，１２ｃ…レンズ、
１３…ポリゴンミラー、
４０，４００…光学系ユニット、
４０ａ…異物、
４０ｂ…ピンホール、
４１…検査光照射部、
４１ａ…検査光、
４１ｂ…反射光、
４１ｃ…散乱光、
４１ｄ…透過光、
４１ｅ…反射光、
４１ｆ…散乱光、
４２…散乱光受光部、
４３…散乱ミラー部、
４４…透過光受光部、
４５…トラップ部、
４６…ピンホール用散乱光受光部、
Ｓ４１ｃ，Ｓ４１ｆ…散乱信号、
５ａ，５ｂ…基板支持部、
５ｃ，５ｄ…傾斜面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスク等に用いられるガラスや石英等の透明な基板の欠陥を検出する基板検査方法及び装置に係り、特にマスクのピンホール欠陥を検査するのに好適な基板検査方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトマスクのパターンをガラス基板やプラスチック基板等のパネル基板に転写して行われる。フォトマスクは、ガラス基板や石英基板等のマスク基板の表面に、パターンの部分以外の光を遮断するクロム膜等を形成して製造される。マスク基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、クロム膜等の形成やパターンの転写が良好に行われず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、マスク基板の欠陥の検査が行われている。
【０００３】
従来の基板検査装置によるマスク基板の検査では、できるだけマスク基板に接触しない様にするため、四角形のマスク基板の四辺又は四隅を支持しながら検査を行っていた。しかしながら、従来の様に基板の四辺又は四隅を支持する場合、基板の裏面を一切支持しないと、基板がその自重によってすり鉢状にたわみ、特に基板が大型になる程たわみ量が大きくなる。このため、従来の基板検査装置で光学系の焦点位置を基板に合わせるためには、複雑な計算を行って基板のたわみを解析するか、あるいはオートフォーカス機構等を用いて基板の表面の高さを実際に測定し、基板の複雑なたわみに応じて基板又は光学系を上下に移動する必要があった。これに対し、特許文献１には、基板をその向かい合う二辺だけで支持し、支持された基板のたわみに応じて、基板支持手段又は光学系を上下へ移動して、光学系の焦点位置の調整を簡単に行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の基板検査装置は、クロム膜等によってマスクパターンが形成された膜付きのマスク基板について、異物やクロム膜のピンホール等の欠陥が無いか検査するものであった。マスク基板のクロム膜の部分へ照射された検査光は、クロム膜で反射され、クロム膜にピンホールが存在すると、ピンホールのところだけ検査光が透過する。従って、マスク基板のクロム膜で覆われた周辺部では、クロム膜にピンホールが存在しない限り、検査光がマスク基板の内部へ透過することはなかった。
【０００６】
図１は、従来の検査テーブルに搭載された基板の状態を示す斜視図である。検査対象となる基板１は検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に載置されている。検査テーブルは、図面奥行き方向に２つ、それぞれ平行となるように配置された図面横方向に伸びる基板支持部５ａ，５ｂから構成される。基板支持部５ａ，５ｂは、その長手方向の長さに渡って、マスク基板１に接触する傾斜面５ｃ，５ｄを有する。略四角形状のマスク基板１がこの検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に搭載されると、基板支持部５ａ，５ｂの傾斜面５ｃ，５ｄがマスク基板１の向かい合う二辺の底面側にそれぞれ接触して保持されるようになっている。従って、検査テーブルは略四角形状の基板１をその向かい合う二辺だけで支持することとなる。
【０００７】
図２は、従来の基板検査装置の光学系ユニットの概略を示す図である。光学系ユニット４０は、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、散乱ミラー部４３、透過光受光部４４及びトラップ部４５を含んで構成されている。検査光照射部４１は、一例として、レーザー光源及びポリゴンミラーを含んで構成されている。検査光照射部４１は、レーザー光源からのレーザー光を回転するポリゴンミラーで反射することにより、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の幅を有する検査光４１ａを、検査テーブルに搭載されたマスク基板１へ照射する。検査光照射部４１から基板１に照射される検査光４１ａのＹ方向（図面奥行き方向）の幅は約２００［ｍｍ］である。
【０００８】
マスク基板１のマスクパターン部となるクロム膜１０へ照射された検査光４１ａは、そのクロム膜１０でほとんどが反射光４１ｂとして反射されるが、仮にクロム膜１０にピンホール（図示せず）が存在すると、このピンホールを通過した検査光４１ａは、透過光４１ｄとしてマスク基板１の裏面側に透過する。また、マスク基板１のクロム膜１０の表面に異物４０ａが存在すると、検査光４１ａの一部はその異物４０ａによって散乱され、散乱光４１ｃとなる。散乱光受光部４２は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、マスク基板１（異物４０ａなど）からの散乱光４１ｃを受光する。散乱ミラー部４３は、マスク基板１を透過した透過光４１ｄを透過光受光部４４に反射する。透過光受光部４４は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、マスク基板１を透過し、散乱ミラー部４３で反射した反射光４１ｅを受光する。トラップ部４５は透過光４１ｄが検査装置外や反射して他の部品に当たり散乱した光が散乱受光部４２や透過受光部４４に入射するのを遮蔽するものである。
【０００９】
上述のように従来はクロム膜１０のピンホールを検査する場合は、散乱ミラー部４３及び透過光受光部４４を用いていた。しかし、マスク基板１の大型化に伴い基板の厚さも大きくなってきた。このようなマスク基板を検査テーブルにて二辺だけで支持すると、マスク基板１自重によって撓み量が大きくなる。マスク基板１の撓みを考慮した場合、図２に示すようにマスク基板１はあたかも点線で示すような厚さの基板となる。そのため、点線で示すような大きさの基板を想定し、この点線で示すマスク基板に接触しないようにピンホール検査用の散乱ミラー部４３及び透過光受光部４４を検査テーブルの下方に十分に移動させなければならず、これによってピンホール検査時の光路長も長くなり、マスク基板１が厚いことによって透過光の屈折も大きくなり、透過光４１ｄを散乱ミラー部４３にて効率的に反射することが困難となり、ピンホールの検査を高精度に行うことが困難となってきた。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜等のピンホール欠陥を高精度に検出することのできる基板検査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る基板検査方法の第１の特徴は、光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行い、前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を第１の散乱光受光手段にて受光し、前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を第２の散乱光受光手段にて受光し、前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出することにある。
基板の表面へ照射された光線のうち一部が基板の表面で反射され、その残りが基板の内部へ透過するような角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動させることによって基板に対して走査（検査）を行う。このときに基板の表面にクロム膜によるマスクパターンが存在する場合、基板の表面へ照射された光線はそのマスクパターンの形状やマスクパターン上の欠陥によって散乱され、基板の表面側の周囲に散乱光が発生するようになり、基板の裏面側に透過する光線は存在しない。一方、クロム膜によるマスクパターンにピンホールが存在する場合、そのピンホールのエッジ付近にて散乱した光の一部は基板の表面側に周囲に散乱光として発生すると共に基板の内部へピンホールを介して透過し、基板裏面側の周囲に散乱光として発生することになる。これらの基板の表面及び裏面で検出された散乱光は、基板の表面側に配置された第１の散乱光受光手段及び基板の裏面側に配置された第２の散乱光受光手段でそれぞれ受光されるようになるので、それぞれ受光された散乱光信号に基づいてステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜のピンホール欠陥を高精度に検出することができる。
【００１２】
本発明に係る基板検査方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査方法において、前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことにある。
これは、基板の表面へ照射する光線として所定の偏光成分を多く含むものを用い、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を散乱光受光手段の前面に備えることによって、各散乱光も所定の偏光成分を多く含むものとなる。また、所定の偏光成分を多く含む散乱光のみが偏光手段及びバンドパスフィルタ手段を通過して散乱光受光手段に取り込まれるようになる。これにより、基板の周辺環境から検出光学系に入り込もうとする外乱光ノイズの影響は極力低減され、欠陥の検出精度を向上させることができるようになる。
【００１３】
本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行う投光系手段と、前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を受光する第１の散乱光受光手段と、前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を受光する第２の散乱光受光手段と、前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えたことにある。これは、前記基板検査方法の第１の特徴を実現するための基板検査装置の発明である。
【００１４】
本発明に係る基板検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査装置において、前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことにある。これは、前記基板検査方法の第２の特徴を実現するための基板検査装置の発明である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ステージ上で大きく撓むようなマスク基板のクロム膜等のピンホール欠陥を高精度に検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の検査テーブルに搭載された基板の状態を示す斜視図である。
【図２】従来の基板検査装置の光学系ユニットの概略を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による基板検査装置の光学系ユニットの概略構成を示す図である。
【図４】図３の検査光照射部の詳細構成を示す図である。
【図５】マスク基板の表面にクロム膜のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥及びピンホールが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。
【図６】マスク基板１の表面のクロム膜のマスクパターンに欠陥のみが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。
【図７】マスクパターンに存在するピンホールの検出動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図３は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の光学系ユニットの概略構成を示す図である。本発明の基板検査装置の光学系ユニット４００は、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を含んで構成されている。本発明の基板検査装置が図２のものと異なる点は、マスク基板１の裏面側にクロム膜などのマスクパターンに存在するピンホールのエッジ部から反射する光を受光するピンホール用散乱光受光部４６が設けられている点である。ピンホール用散乱光受光部４６は、マスク基板１の裏面側、すなわち検査光照射部４１の存在する位置と反対側であって、ピンホールのエッジ部からの散乱光４１ｆを直接受光可能な角度に配置されている。また、ピンホール用散乱光受光部４６は、板厚や屈折率により検出位置のズレを計算し、図中の両端矢印線のように移動させる機構を有する。
【００１８】
検査対象となるマスク基板１は、図１に示すように検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂ上に載置されている。図３において基板支持部５ａ，５ｂの図示は省略してある。マスク基板１の上方には、検査光照射部４１が配置されている。図４は、図３の検査光照射部の詳細構成を示す図である。図４に示すように、検査光照射部４１は、レーザー光発生部１１、レンズ１２ａ、ｆθレンズ１２ｃ及びポリゴンミラー１３を含んで構成されている。レーザー光発生部１１は、レーザー光線であり、主にＳ偏光成分の検査光を発生する。レーザー光発生部１１から出射されるレーザー光線は、主にＳ偏光成分から構成されるが、若干のＰ偏光成分を含むこともあり、その割合は、Ｓ偏光成分の方がＰ偏光成分よりも十分に大きいものとする。なお、レーザー光発生部１１がＳ偏光成分のみを出射するようにしてもよい。レンズ１２ａは、レーザー光発生部１１から発生されたレーザー光線を集光し、基板１の表面に焦点が合う様に収束する。レンズ１２ａで集光されたレーザー光線は、ポリゴンミラー１３で反射され、ｆθレンズ１２ｃへ入射する。ｆθレンズ１２ｃは、ポリゴンミラー１３の回転によって振られるレーザー光線の焦点面を基板１の平面位置に合わせる。ｆθレンズ１２ｃを透過したレーザー光線は、検査光４１ａとしてマスク基板１の表面へ斜めに照射される。このとき、ポリゴンミラー１３が図２の矢印方向へ回転することによって、検査光４１ａは図３の図面奥行き方向へ交互移動して、検査光４１ａによるマスク基板１の表面走査が行われる。本実施の形態では、一例として、この走査範囲を約２００［ｍｍ］としている。
【００１９】
図３においては、マスク基板１の検査範囲を決定して、マスク基板１の移動範囲を制御する基板移動制御装置が搭載されている。基板移動制御装置は、例えば直動モータなどを含んで構成され、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを図３の横方向へ移動するものであるが、図３ではその詳細構成は省略してある。基板移動制御装置が検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを横方向に移動することによって、基板支持部５ａ，５ｂに搭載されたマスク基板１が基板移動方向へ移動され、検査光照射部４１からの検査光４１ａがマスク基板１の図面横方向に渡って照射される。従って、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂの一回の移動によって、図面奥行き方向に走査範囲の幅だけ基板１の検査が行われることとなる。
【００２０】
検査光照射部４１は、投光系制御装置によって駆動制御される。投光系制御装置は、例えば直動モータを含んで構成され、検査光照射部４１を図面奥行き方向へ移動制御するものであるが、図３ではその詳細構成は省略してある。投光系制御装置が検査光照射部４１を移動制御することによって、検査光照射部４１から照射される検査光４１ａによるマスク基板１の走査範囲が図面奥行き方向へ変更制御される。そして、検査光４１ａによるマスク基板１の走査及び検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂの移動と、走査範囲の変更とを順番に繰り返すことによって、マスク基板１の検査範囲全体の検査を行なうことができるようになっている。
【００２１】
検査光照射部４１を移動制御する場合は、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を含めたものを全体的に、検査光照射部４１の移動に同期させて移動制御する。受光系制御装置は、例えば直動モータを含んで構成され、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を検査光照射部４１の移動に同期させてそれぞれ移動制御する。
【００２２】
なお、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを移動する代わりに、検査光照射部４１、散乱光受光部４２、トラップ部４５及びピンホール用散乱光受光部４６を図面横方向へ移動することによって、マスク基板１を検査光４１ａの走査方向と直交する方向（図面横方向）へ相対的に移動するようにしてもよい。また、検査テーブルの基板支持部５ａ，５ｂを図面奥行き方向及び図面横方向へ移動することによって、マスク基板１の全面を走査するようにしてもよい。すなわち、投光系及び受光系の移動方向と、マスク基板１の移動方向とは相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。
【００２３】
検査光照射部４１からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａの一部はマスク基板１の表面で反射され、残りはマスク基板１の内部へ透過する。マスク基板１の内部へ透過した検査光４１ａは、マスク基板１の表面から離れるに従って広がり、その一部はマスク基板１の裏面で反射され、残りはマスク基板１の裏面からマスク基板１の外へ透過する。なお、これはマスク基板１が理想的な平坦形状の透明基板の場合である。
【００２４】
マスク基板１の表面側において、マスク基板１の表面で反射された検査光４１ａの反射光４１ｂの光軸から外れた位置には、散乱光受光部４２が配置されている。散乱光受光部４２は、Ｓ偏光板、バンドパスフィルタ、レンズ、受光部及び光電子倍増管などから構成されている。検査光４１ａは、図３に示すように走査方向（図面奥行き方向）に走査制御され、ほとんどがＳ偏光成分で構成されており、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したものが散乱光受光部４２へ向かうように配置してある。Ｓ偏光板は、Ｓ偏光成分の光のみを通過させるものであり、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジで散乱した検査光４１ａの散乱光４１ｃのＳ偏光成分のみを通過させる。バンドパスフィルタは、検査光照射部４１から出射される検査光４１ａの周波数成分付近の光、すなわち検査光４１ａの波長成分付近の光のみを通過させ、それ以外の周波数成分（波長成分）の光を除去するものである。レンズは、マスク基板１からの散乱光であって、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを通過した光のみを集光し、受光部へ導入する。レンズの焦点位置は、マスク基板１の表面に合致している。受光部は、複数の光ファイバーを束ねて構成され、レンズで集光した散乱光を受光して光電子倍増管の受光面へ導く。光電子倍増管は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。光電子倍増管の検出信号は、図示していないアンプで増幅され、図示していない欠陥検出装置などへ入力される。このように、レンズの前面にＳ偏光板及びバンドパスフィルタを設けることによって、装置の周辺環境からの外乱光であって、前述の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分の光を有効に除去し、投光系からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａであって、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の光のみを散乱光受光部４２へ有効に導入することができる。なお、十分に外乱光が信号より小さい場合、又は検出欠陥サイズが大きい低感度の場合、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタは省略してもよい。
【００２５】
マスク基板１の表面にクロム膜などのマスクパターン等が存在しない場合、マスク基板１は透明なガラス基板と同等なので、マスク基板１の表面に欠陥が存在する場合、マスク基板１の表面へ照射された検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光４１ｃが発生する。また、マスク基板１の内部へ透過してマスク基板１の裏面で反射され、再びマスク基板１の表面へ到達した検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生する。これらの散乱光が、マスク基板１の表面側に配置された散乱光受光部４２で受光される。さらに、マスク基板１の内部に欠陥が存在する場合、マスク基板１の内部へ透過した検査光４１ａが欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生し、同じくマスク基板１の内部へ透過してマスク基板１の裏面で反射された検査光４１ａがマスク基板１の内部の欠陥によって散乱されて、そこで散乱光が発生する。これらの散乱光が、マスク基板１の表面側に配置された散乱光受光部４２で受光される。マスク基板１の表面の欠陥によって発生した散乱光４１ｃは、マスク基板１の内部の欠陥によって発生した他の散乱光よりも、散乱光受光部４２で受光される強度が大きいので、マスク基板１の表面の欠陥を容易に検出することができる。
【００２６】
一方、マスク基板１の裏面側において、マスク基板１の裏面に透過した透過光４１ｄの光軸から外れた位置に、ピンホール用散乱光受光部４６が配置されている。ピンホール用散乱光受光部４６は、Ｓ偏光板、バンドパスフィルタ、レンズ、受光部及び光電子倍増管などから構成される。ピンホール用散乱光受光部４６は、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどに存在する欠陥によって散乱した散乱光、及びマスク基板１の表面にクロム膜などのマスクパターンが存在する場合にはそのマスクパターンのピンホールのエッジで散乱した散乱光を入射可能なように配置してある。Ｓ偏光板は、Ｓ偏光成分の光のみを通過させるものであり、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したもので、マスク基板１を通過した散乱光４１ｆのＳ偏光成分のみを通過させる。バンドパスフィルタは、検査光照射部４１から出射される検査光４１ａの周波数成分付近の光、すなわち出射検査光４１ａの波長成分付近の光のみを通過させ、それ以外の周波数成分（波長成分）の光を除去するものである。レンズは、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどからの散乱光であって、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを通過した光のみを集光し、ピンホール用散乱光受光部４６へ導入する。レンズの焦点位置は、マスク基板１の表面付近に合致している。
【００２７】
ピンホール用散乱光受光部４６の受光部は、複数の光ファイバーを束ねて構成され、レンズで集光した散乱光を受光して光電子倍増管の受光面へ導く。光電子倍増管は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。光電子倍増管の検出信号は、図示していないアンプで増幅され、欠陥検出装置などへ入力される。このように、レンズの前面にＳ偏光板及びバンドパスフィルタを設けることによって、装置の周辺環境からの外乱光であって、前述の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分光を有効に除去し、マスク基板１の表面、内部、裏面、ピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の散乱光のみをピンホール用散乱光受光部４６へ導入することができる。
【００２８】
図５は、マスク基板１の表面にクロム膜のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥及びピンホールが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。図５に示すように、マスク基板１の表面にクロム膜１０のマスクパターンが形成されており、そこに欠陥となる異物４０ａ及びピンホール４０ｂが存在する。この場合、マスク基板１の表面へ照射された検査光４１ａは、欠陥となる異物４０ａ及びピンホール４０ｂによって散乱されるので、散乱光４１ｃ，４１ｆ及び透過光４１ｄがそれぞれ発生することとなる。マスク基板１の表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱光４１ｃは散乱光受光部４２で受光される。マスク基板１の表面のクロム膜１０のマスクパターンのピンホール４０ｂのエッジにおける散乱光４１ｆは、マスク基板１を透過して、マスク基板１の裏面側に配置されたピンホール用散乱光受光部４６で受光される。マスク基板１の表面のクロム膜１０のマスクパターンのピンホールを通過した透過光４１ｄはトラップ部４５にトラップされる。
【００２９】
散乱光４１ｃ，４１ｆは、散乱光受光部４２及びピンホール用散乱光受光部４６を構成する複数の光ファイバーを束ねた受光部で受光され、図５（Ｂ），（Ｃ）のように、表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱信号Ｓ４１ｃ及びピンホール４０ｂのエッジによる散乱信号Ｓ４１ｆとして検出される。すなわち、マスク基板１の表面に形成されたマスクパターン部となるクロム膜１０にピンホール４０ｂが存在する場合、マスク基板１上のクロム膜へ照射された検査光４１ａは、このピンホール４０ｂを通過して透過光４１ｄとしてマスク基板１の下側のトラップ部４５にトラップされる。このときに、ピンホール用散乱光受光部４６は、Ｙ方向（図面奥行き方向）に所定の検出幅を有するセンサーを含んで構成され、クロム膜１０のピンホールのエッジ付近で反射した検査光４１ａの一部、すなわち散乱光４１ｆを受光する。従って、図５のような散乱信号Ｓ４１ｃ，Ｓ４１ｆを検出することによって、マスク基板１の表面に欠陥（異物４０ａ）が存在し、さらに、マスク基板１のクロム膜１０によるマスクパターンにピンホール４０ｂが存在するということを検出することができる。
【００３０】
図６は、マスク基板１の表面のクロム膜のマスクパターンに欠陥のみが存在する場合の検査装置の動作例を示す図である。図５では、欠陥となる異物４０ａと共にクロム膜のマスクパターンにピンホール４０ｂが存在しているが、図６ではクロム膜のマスクパターンにはピンホール４０ｂは存在せず、欠陥となる異物４０ａのみが存在する場合を示す。このような場合、マスク基板１の表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱光４１ｃは散乱光受光部４２で受光されるようになるが、マスク基板１の表面には、クロム膜１０のマスクパターンが形成されているのでマスク基板１の膜下方向の光はこのクロム膜で遮光され、マスク基板１の裏面側に配置されたピンホール用散乱光受光部４６には散乱光が到達することはない。
【００３１】
図６の場合、マスク基板１上のクロム膜へ照射された検査光４１ａは、そのクロム膜でほとんどが反射光４１ｂとして反射されるが、クロム膜表面の欠陥となる異物４０ａが存在するので、検査光４１ａの一部はその異物４０ａによって散乱され、散乱光４１ｃとし散乱光受光部４２に受光される。図６において、散乱光４１ｃは、散乱光受光部４２を構成する複数の光ファイバーを束ねた受光部で受光され、図６（Ｂ）のように、表面の欠陥となる異物４０ａによる散乱信号Ｓ４１ｃとして検出される。一方、マスク基板１の表面には、マスクパターン部となるクロム膜１０にピンホール４０ｂが存在しないので、図６（Ｃ）のように信号強度の変化はない。従って、図６の場合は、マスク基板１の表面にのみ欠陥となる異物４０ａが存在するということを検出することができる。
【００３２】
図７は、クロム膜のマスクパターンに存在するピンホールの検出動作の一例を示す図である。図７（Ａ）は、検査光４１ａを用いてマスク基板１上をラスタスキャン中のある瞬間における検査光４１ａとピンホール４０ｂとの位置関係を模式的に示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の瞬間におけるピンホール４０ｂに対応したピンホール用散乱光受光部４６の散乱信号Ｓ４１ｆを示す。図７（Ａ）に示すように、ピンホール４０ｂのエッジ付近を円形状に示している。検査光４１ａがこのピンホール４０ｂのエッジ付近（円形の周縁上）に位置する場合は、散乱光４１ｆがピンホール用散乱光受光部４６によって検出されるが、それ以外の場所（ピンホール４０ｂの円周上以外）では散乱光４１ｆは検出されない。従って、基板検査装置のラスタスキャン位置に対応した図７（Ａ）のメッシュ上にピンホールエッジの検出された位置をマッピングする。図７（Ａ）では、ピンホールエッジの検出されたラスタスキャン位置を灰色にマッピングして示している。これによってピンホール４０ｂの欠陥サイズをラスタスキャン位置のマッピングされた形状に基づいてピンホール４０ｂの大きさを認識することが可能となる。なお、検査光４１ａのビーム径よりも小さなピンホールについては信号強度及び欠陥検出座標によってピンホールのサイズを弁別することができる。
【００３３】
なお、上述の実施の形態では、Ｓ偏光板及びバンドパスフィルタを散乱光受光部４２及びピンホール用散乱光受光部４６に設けることによって、基板の周辺環境から検出光学系に入り込む外乱光すなわちレーザー光源から照射された光線の周波数成分（波長成分）以外の光及びＰ偏光成分光を有効に除去し、投光系からマスク基板１へ斜めに照射された検査光４１ａであって、マスク基板１の表面、内部、裏面及びピンホールエッジなどで散乱したＳ偏光成分の光のみを受光することができ、ノイズなどの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…マスク基板、
１０…クロム膜、
１１…レーザー光発生部、
１２ａ，１２ｃ…レンズ、
１３…ポリゴンミラー、
４０，４００…光学系ユニット、
４０ａ…異物、
４０ｂ…ピンホール、
４１…検査光照射部、
４１ａ…検査光、
４１ｂ…反射光、
４１ｃ…散乱光、
４１ｄ…透過光、
４１ｅ…反射光、
４１ｆ…散乱光、
４２…散乱光受光部、
４３…散乱ミラー部、
４４…透過光受光部、
４５…トラップ部、
４６…ピンホール用散乱光受光部、
Ｓ４１ｃ，Ｓ４１ｆ…散乱信号、
５ａ，５ｂ…基板支持部、
５ｃ，５ｄ…傾斜面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行い、
前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を第１の散乱光受光手段にて受光し、
前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を第２の散乱光受光手段にて受光し、
前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出することを特徴とする基板検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板検査方法において、
前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、
前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことを特徴とする基板検査方法。
【請求項３】
光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行う投光系手段と、
前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を受光する第１の散乱光受光手段と、
前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を受光する第２の散乱光受光手段と、
前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出する欠陥検出手段と
を備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基板検査装置において、
前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、
前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項１】
光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行い、
前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を第１の散乱光受光手段にて受光し、
前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を第２の散乱光受光手段にて受光し、
前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出することを特徴とする基板検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板検査方法において、
前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、
前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことを特徴とする基板検査方法。
【請求項３】
光線の一部が基板の表面で反射され、その残りの光線が前記基板の内部へ透過するような角度で前記基板の表面へ前記光線を斜めに照射しながら、前記光線を移動させながら前記基板の走査を行う投光系手段と、
前記基板の表面側に配置され、前記光線が前記基板の欠陥によって散乱された散乱光を受光する第１の散乱光受光手段と、
前記基板の裏面側に配置され、前記光線が前記基板表面に形成されたマスクパターンのピンホールエッジによって散乱された散乱光を受光する第２の散乱光受光手段と、
前記第１及び第２の散乱光受光手段が受光した散乱光に基づいた信号から前記基板の欠陥を検出する欠陥検出手段と
を備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基板検査装置において、
前記基板の表面へ所定の偏光成分を多く含む光線を照射し、
前記偏光成分の光のみを通過させる偏光板手段及び前記光線の周波数成分付近の光のみを通過させるバンドパスフィルタ手段を前記第１及び第２の散乱光受光手段の前面に備えたことを特徴とする基板検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４４５７７（Ｐ２０１３−４４５７７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１０２５（Ｐ２０１１−１８１０２５）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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