JP4493428B2 - 異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面の異物を検査する異物検査装置及び異物検査方法に係り、特に光を透過させる異物の高さを検出するのに好適な異物検査装置及び異物検査方法に関する。

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（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術によりガラス基板上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、レンズ又は鏡を用いてフォトマスク（以下、「マスク」と称す）のパターンをガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクとガラス基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像性能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。

プロキシミティ露光装置では、ガラス基板の表面にプロキシミティギャップ以上の高さの異物が存在すると、露光の際に異物がマスクに接触して、マスクに損傷を与える恐れがある。このため、露光前にガラス基板の表面の異物検査を行い、所定以上の高さの異物を検出している。

従来、このような所定以上の高さの異物を検出する異物検査では、帯状の検査光を基板の表面へ斜めに照射し、検査光が基板の表面で反射された反射光と、検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光とを受光して、異物の高さの検出を行っていた。図４は、従来の異物検査装置の概略構成を示す図である。投光系では、光源１１が発生した検査光を、スリット１２により図面奥行き方向に帯状にし、レンズ１３を介してガラス基板１の表面へ照射する。このときの検査光の入射角は、３０°〜４０°程度であった。受光系は、ガラス基板１の表面からの反射光及び異物からの散乱光をレンズ１４で集光して、２次元受光素子１５により受光する。このとき受光系は、検査光に対してほぼ垂直の角度で反射光及び散乱光の受光を行っていた。

２次元受光素子１５で受光したガラス基板１の表面からの反射光は、検査光に対応した帯状となるが、ガラス基板１の表面に異物があると、その部分だけ検査光が異物で散乱されて散乱光が受光される。検査光をガラス基板１の表面へ斜めに照射するため、検査光が異物へ照射される位置は、異物の高さにより、検査光がガラス基板１の表面へ照射される位置からずれる。従って、異物からの散乱光が発生する位置は、異物の高さに応じて、ガラス基板１の表面からの反射光が発生する位置よりずれ、そのずれ量の大きさから異物の高さを検出する。なお、特許文献１及び特許文献２には、同様の技術を用いて、基板上の電気部品の高さを検出する装置が開示されている。また、特許文献３には、同様の技術を用いて、３次元測定を行う装置が開示されている。
特開昭６１−７６９０３号公報 特開昭６３−３７４７９号公報 特開平１１−１８３１４９号公報

基板の表面の異物が光を透過させる物質である場合、異物の内部へ透過した検査光は、異物の内部を伝搬して異物の角状の部分から放射される。従って、異物の高さが低くても異物の面積が大きいと、異物の内部へ透過した検査光が、検査光の入射位置から大きくずれた位置で放射されることがある。このような場合、従来の異物検査装置を用いた異物検査では、異物の内部を伝搬して放射された光を受光することにより、面積の大きな異物を所定以上の高さの異物と誤認識するという問題があった。

本発明の課題は、光を透過させる異物について、面積の大きな異物を所定以上の高さの異物と誤認識するのを防止することである。

本発明の異物検査装置は、帯状の検査光を基板の表面へ照射する投光手段と、検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光を受光する第１の受光手段と、検査光が基板の表面で反射された反射光を受光する第２の受光手段と、第１の受光手段で受光した散乱光が発生した位置と、第２の受光手段で受光した反射光が発生した位置とのずれ量の大きさから、基板の表面の光を透過させる異物の高さを検出する信号処理手段とを備えた異物検査装置であって、投光系が、帯状の検査光を基板の表面へ２０°前後の入射角で照射し、第１の受光手段が、基板の表面の異物により散乱された散乱光を、検査光が照射される範囲に焦点を合わせて、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光し、検査光の入射位置からずれた焦点が合わない位置で、光を透過させる異物の内部から放射された検査光を、受光しないものである。

また、本発明の異物検査方法は、帯状の検査光を基板の表面へ照射し、検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光を受光し、検査光が基板の表面で反射された反射光を、散乱光と別に受光して、受光した散乱光が発生した位置と、受光した反射光が発生した位置とのずれ量の大きさから、基板の表面の光を透過させる異物の高さを検出する異物検査方法であって、帯状の検査光を基板の表面へ２０°前後の入射角で照射し、基板の表面の異物により散乱された散乱光を、検査光が照射される範囲に焦点を合わせて、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光し、検査光の入射位置からずれた焦点が合わない位置で、光を透過させる異物の内部から放射された検査光を、受光しないものである。

投光手段は、帯状の検査光を、基板の表面へ２０°前後の入射角で照射する。第１の受光手段は、検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光を、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光する。このとき、第１の受光手段の焦点は、検査光が異物又は基板の表面へ照射される位置に合っている。しかしながら、検査光の入射角を従来よりも小さな２０°前後としたため、基板の表面からの反射光は第１の受光手段でほとんど受光されない。そこで、第２の検出手段を設けて、基板の表面からの反射光を散乱光と別に受光する。

光を透過させる異物について、異物の内部へ透過した検査光が、検査光の入射位置から大きくずれた位置で放射された場合、第１の受光手段は、従来よりも水平に近い角度で受光を行うため、光が放射された位置に焦点が合わず、放射された光をほとんど受光しない。

本発明によれば、光を透過させる異物について、異物の内部へ透過した検査光が、検査光の入射位置から大きくずれた位置で放射された場合、放射された光をほとんど受光しないため、面積の大きな異物を所定以上の高さの異物と誤認識するのを防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、表面に膜が形成されたガラス基板１について、所定以上の高さの異物を検出する異物検査装置の例を示している。異物検査装置は、光学系１０、光学系移動機構２０、駆動回路３０、アナログ・ディジタル変換器４０、信号処理装置５０、メモリ６０、及び制御装置７０を含んで構成されている。

光学系１０は、投光系と２つの受光系とからなる。投光系は、光源１１、スリット１２、及びレンズ１３を含んで構成されている。光源１１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、ガラス基板１の表面に形成された膜に応じた適当な波長の検査光を発生する。例えば、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ膜の場合、Ｒ（レッド）及びＧ（グリーン）の膜に対してはＢ（ブルー）の波長の光を、Ｂ（ブルー）の膜に対してはＲ（レッド）の波長の光を発生する発光ダイオードを使用する。光源１１から発生された検査光は、スリット１２により図面奥行き方向に帯状にされ、レンズ１３を介して、基板１の表面へ２０°前後の入射角で照射される。

駆動回路３０は、制御装置７０の制御により、光学系移動機構２０を駆動して、光学系１０をＸＹ方向へ移動させる。光学系１０のＸＹ方向へ移動により、光学系１０からの帯状の検査光がガラス基板１の表面を走査し、ガラス基板１の表面全体の検査が行われる。なお、光学系１０を移動する代わりに、ガラス基板１を移動することによって、ガラス基板１の表面全体の検査を行ってもよい。

ガラス基板１の表面に照射された検査光は、ガラス基板１の表面に形成された膜で反射され、また膜の上に異物が存在する場合は、異物により散乱される。光学系１０の第１の受光系は、レンズ１４及び２次元受光素子１５を含んで構成されている。第１の受光系は、検査光が異物により散乱された散乱光を、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光する。散乱光は、レンズ１４により集束されて、２次元受光素子１５の受光面で結像する。

一方、光学系１０の第２の受光系は、レンズ１６及び２次元受光素子１７を含んで構成されている。第２の受光系は、検査光がガラス基板１の表面に形成された膜で反射された反射光を、検査光の入射角に対する反射角で受光する。反射光は、レンズ１６により集束されて、２次元受光素子１７の受光面で結像する。２次元受光素子１５，１７は、例えばＣＣＤエリアセンサーからなり、受光面で受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。

アナログ・ディジタル変換器４０は、２次元受光素子１５，１７が出力した検出信号をディジタル信号に変換して、信号処理装置５０へ出力する。信号処理装置５０は、アナログ・ディジタル変換器４０から入力したディジタル信号を、ディジタルデータとしてメモリ６０に記憶する。そして、信号処理回路５０は、制御装置７０の制御により、メモリ６０に記憶されたディジタルデータを処理して、ガラス基板１の表面の異物の高さを検出する。

図２は、光を透過させない異物について、異物の高さの検出を説明する図である。ガラス基板１の表面に膜２が形成されており、膜２の上に光を透過させない異物３ａが存在する。図面奥行き方向に異物３ａが存在するところでは、ガラス基板１の表面に照射された検査光Ｉが異物３ａにより散乱されて散乱光Ｓ１が発生し、発生した散乱光Ｓ１は第１の受光系で受光される。一方、図面奥行き方向に異物３ａが存在しないところでは、検査光Ｉが膜２で反射されて反射光Ｒが発生し、発生した反射光Ｒは第２の受光系で受光される。

このとき、第１の受光系の焦点は、検査光Ｉが異物３ａ又は膜２へ照射される破線で囲んだ範囲に合っている。しかしながら、検査光Ｉの入射角を従来よりも小さな２０°前後としたため、膜２からの反射光Ｒは第１の受光系でほとんど受光されない。

検査光Ｉは斜めに照射されているため、検査光Ｉが異物３ａへ照射される位置は、異物３ａの高さにより、検査光Ｉが膜２へ照射される位置からずれる。従って、異物３ａからの散乱光Ｓ１が発生する位置は、異物３ａの高さに応じて、膜２からの反射光Ｒが発生する位置よりずれ、そのずれ量の大きさから異物３ａの高さを検出する。

図３は、光を透過させる異物について、異物の高さの検出を説明する図である。ガラス基板１の表面に膜２が形成されており、膜２の上に光を透過させる異物３ｂが存在する。図面奥行き方向に異物３ｂが存在するところでは、ガラス基板１の表面に照射された検査光Ｉの一部が異物３ｂにより散乱されて、散乱光Ｓ２が発生し、発生した散乱光Ｓ２は第１の受光系で受光される。また、検査光Ｉの一部が、異物３ｂの内部へ透過し、異物３ｂの内部を伝搬して、異物３ｂの角状の部分から光Ｓ３として放射される。一方、図面奥行き方向に異物３ｂが存在しないところでは、検査光Ｉが膜２で反射されて反射光Ｒが発生し、発生した反射光Ｒは第２の受光系で受光される。

このとき、第１の受光系の焦点は、検査光Ｉが異物３ｂ又は膜２へ照射される破線で囲んだ範囲に合っている。しかしながら、検査光Ｉの入射角を従来よりも小さな２０°前後としたため、膜２からの反射光Ｒは第１の受光系でほとんど受光されない。また、図３に示すように、異物３ｂの内部へ透過した検査光が、検査光Ｉの入射位置から大きくずれた位置で放射された場合、第１の受光系は、従来よりも水平に近い角度で受光を行うため、光Ｓ３が放射された位置に焦点が合わず、放射された光Ｓ３をほとんど受光しない。

図２の場合と同様に、異物３ｂからの散乱光Ｓ２が発生する位置は、異物３ｂの高さに応じて、膜２からの反射光Ｒが発生する位置よりずれ、そのずれ量の大きさから異物３ｂの高さを検出する。

以上説明した実施の形態によれば、光を透過させる異物について、異物の内部へ透過した検査光が、検査光の入射位置から大きくずれた位置で放射された場合、放射された光をほとんど受光しないため、面積の大きな異物を所定以上の高さの異物と誤認識するのを防止することができる。

本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。 光を透過させない異物について、異物の高さの検出を説明する図である。 光を透過させる異物について、異物の高さの検出を説明する図である。 従来の異物検査装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 膜
３ａ，３ｂ 異物
１０ 光学系
１１ 光源
１２ スリット
１３，１４，１６ レンズ
１５，１７ ２次元受光素子
２０ 光学系移動機構
３０ 駆動回路
４０ アナログ・ディジタル変換器
５０ 信号処理装置
６０ メモリ
７０ 制御装置

Claims (2)

1. 帯状の検査光を基板の表面へ照射する投光手段と、
   検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光を受光する第１の受光手段と、
   検査光が基板の表面で反射された反射光を受光する第２の受光手段と、
   前記第１の受光手段で受光した散乱光が発生した位置と、前記第２の受光手段で受光した反射光が発生した位置とのずれ量の大きさから、基板の表面の光を透過させる異物の高さを検出する信号処理手段とを備えた異物検査装置であって、
   前記投光系は、帯状の検査光を基板の表面へ２０°前後の入射角で照射し、
   前記第１の受光手段は、基板の表面の異物により散乱された散乱光を、検査光が入射される範囲に焦点を合わせて、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光し、検査光の入射位置からずれた焦点が合わない位置で、光を透過させる異物の内部から放射された検査光を、受光しないことを特徴とする異物検査装置。
2. 帯状の検査光を基板の表面へ照射し、
   検査光が基板の表面の異物により散乱された散乱光を受光し、
   検査光が基板の表面で反射された反射光を、散乱光と別に受光して、
   受光した散乱光が発生した位置と、受光した反射光が発生した位置とのずれ量の大きさから、基板の表面の光を透過させる異物の高さを検出する異物検査方法であって、
   帯状の検査光を基板の表面へ２０°前後の入射角で照射し、
   基板の表面の異物により散乱された散乱光を、検査光が照射される範囲に焦点を合わせて、検査光に対してほぼ垂直の角度で受光し、検査光の入射位置からずれた焦点が合わない位置で、光を透過させる異物の内部から放射された検査光を、受光しないことを特徴とする異物検査方法。

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