JP2007107884A - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学系の焦点位置の調整を簡単にして、基板の欠陥の検査を容易に行う。
【解決手段】ワークテーブル13の基板支持体15により、マスク基板1をその向かい合う二辺だけで支持する。光学ユニット40a,40bをボールねじ24,26でY方向へ移動することにより、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査範囲を変更する。マスク基板1のたわみに応じて、ワークテーブル13をカム32及びカムフォロア33でZ方向へ移動することにより、マスク基板1に対する光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整を行う。ワークテーブル13をボールねじ22でX方向へ移動することにより、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査を行い、マスク基板1のたわみ量の差が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅で、マスク基板1の欠陥を検出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばフォトマスクの製造に用いられるガラス基板や石英基板等のマスク基板、あるいは表示用パネルの製造に用いられるガラス基板やプラスチック基板等のパネル基板の欠陥を検出する基板検査装置及び基板検査方法に係り、特に大型の基板を検査するのに好適な基板検査装置及び基板検査方法に関する。
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。
マスク基板に異物やクロム膜のピンホール等の欠陥が存在すると、パターンの転写が良好に行われず、またパネル基板に異物や傷等の欠陥が存在すると、転写されたパターンが良好に形成されない。このため、基板検査装置を用いて、マスク基板又はパネル基板の欠陥の検査が行われている。
基板検査装置は、レーザー光等の検査光を光学系から基板へ照射し、基板からの透過光、反射光又は散乱光を光学系で受光して、受光した光の強度から基板の欠陥を検出する。その際、光学系の焦点位置の調整を容易にするためには、基板をできるだけ平坦に保持する必要がある。従来の基板検査装置では、基板の四辺又は四隅を支持するか、あるいは基板の裏面をピン等で支持することによって、基板の平坦度を確保していた。この様な基板検査装置に用いられる基板のホルダーとして、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載のものがある。
特開平11−52552号公報 特開2005−156924号公報
基板の裏面にピン等を接触させると、ピン等に付いたごみが基板の裏面へ付着したり、基板の裏面がピン等で傷付けられたりする恐れがある。このため、基板の検査では、できるだけ基板の裏面に接触しないことが望ましい。
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。
本発明の課題は、光学系の焦点位置の調整を簡単にして、基板の欠陥の検査を容易に行うことである。
本発明の基板検査装置は、基板をその向かい合う二辺だけで支持する基板支持手段と、支持された二辺と垂直な方向に所定の幅を有する検査光を基板支持手段に支持された基板へ照射し、基板からの透過光、反射光又は散乱光を受光する光学系と、基板支持手段と光学系とを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して、検査光による基板の走査を行う第1の移動手段と、基板支持手段と光学系とを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、検査光による基板の走査範囲を変更する第2の移動手段と、基板支持手段に支持された基板のたわみに応じて、基板支持手段と光学系とを相対的に上下へ移動して、基板に対する光学系の焦点位置の調整を行う第3の移動手段と、光学系の検出信号を処理して、基板のたわみ量の差が光学系の焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅で基板の欠陥を検出する処理手段とを備えたものである。
また、本発明の基板検査方法は、基板をその向かい合う二辺だけで支持し、基板と光学系とを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光学系の検査光による基板の走査範囲を変更し、基板のたわみに応じて、基板と光学系とを相対的に上下へ移動して、基板に対する光学系の焦点位置の調整を行い、支持された二辺と垂直な方向に所定の幅を有する検査光を光学系から基板へ照射し、基板と光学系とを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して検査光による基板の走査を行いながら、基板からの透過光、反射光又は散乱光を受光して、基板のたわみ量の差が光学系の焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅で基板の欠陥を検出するものである。
基板をその向かい合う二辺だけで支持するので、支持された基板は、従来の様にすり鉢状にたわんだ複雑な形状ではなく、支持された二辺と平行な方向においてたわみ量が一定な簡単な形状となる。従って、簡単な計算で基板のたわみを解析することができ、またはオートフォーカス機構等を用いた基板の表面の高さの測定が容易となる。
そして、基板と光学系とを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光学系の検査光による基板の走査範囲を変更し、基板と光学系とを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して検査光による基板の走査を行うので、走査範囲毎に光学系の焦点位置の調整を行うだけでよく、走査中に光学系の焦点位置の調整を行う必要はない。
基板の二辺だけを支持するため、基板の四辺又は四隅を支持する場合に比べてたわみ量は大きくなるが、検査幅を基板のたわみ量の差が光学系の焦点位置の許容誤差の範囲内となる様に決めることで、光学系の特性を向上させることなく、基板の欠陥の検出が可能となる。
さらに、本発明の基板検査装置は、基板支持手段が、基板の向かい合う二辺を支持する支持部と、支持部を基板の寸法に応じて移動する第4の移動手段とを有するものである。また、本発明の基板検査方法は、基板の向かい合う二辺を支持する支持部を、基板の寸法に応じて移動するものである。基板の向かい合う二辺を支持する支持部を移動して、様々な寸法の基板に対応することができる。
本発明によれば、光学系の焦点位置の調整を簡単にして、基板の欠陥の検査を容易に行うことができる。
さらに、基板の向かい合う二辺を支持する支持部を、基板の寸法に応じて移動することにより、様々な寸法の基板に対応することができる。
図1は本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図、図2は本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。本実施の形態は、フォトマスクのマスク基板1の欠陥を検出する基板検査装置の例を示している。基板検査装置は、ベース10、Xガイド11、X移動ベース12、ワークテーブル13、Yガイド14,17,18、基板支持体15、固定台16、Y移動ベース19、光学ユニット40a,40b、ワークテーブルのX移動機構、光学ユニットのY移動機構、ワークテーブルのZ移動機構、及び基板支持体のY移動機構を含んで構成されている。
図1及び図2において、ベース10上に設けられたXガイド11に、X移動ベース12が搭載されている。本実施の形態では、X移動ベース12は、一例として、断面がI字状の4本の形材を四角形に組んで構成されている。X移動ベース12の上には、後述するZ移動機構を介して、ワークテーブル13が搭載されている。本実施の形態では、ワークテーブル13は、一例として、中空の4本の形材を四角形に組んで構成されている。
図1において、ワークテーブル13上には、X方向に伸びる2つの基板支持体15がY方向に並んで平行に配置されている。各基板支持体15には基板支持部15aが設けられており、基板支持部15aはZ方向(図面奥行き方向)へ向かって傾斜する傾斜面を有する。マスク基板1をワークテーブル13に搭載したとき、基板支持部15aの傾斜面がマスク基板1の向かい合う二辺の底に接触して、ワークテーブル13はマスク基板1をその向かい合う二辺だけで支持する。
図1及び図2において、ベース10上にはXガイド11をまたいで固定台16が設けられており、固定台16上に設けられたYガイド17には光学ユニット40aが搭載されている。また、ベース10上に設けられたYガイド18にはY移動ベース19が搭載され、Y移動ベース19には光学ユニット40bが搭載されている。
図3は、光学ユニットの動作を説明する図である。光学ユニット40aは、検査光照射部41及び散乱光受光部42を含んで構成されている。また、光学ユニット40bは、透過光受光部44を含んで構成されている。
本実施の形態では、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を、ワークテーブル13に搭載されたマスク基板1へ照射する。本実施の形態では、一例として、検査光のY方向(図面奥行き方向)の幅を200mmとする。
マスク基板1のパターンの部分へ照射された検査光の大部分は、マスク基板1を透過する。一方、マスク基板1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るが、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。また、マスク基板1の表面に異物が存在すると、検査光の一部が異物によって散乱されて、散乱光が発生する。
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からの散乱光を受光する。同様に、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からの透過光を受光する。
図1において、ワークテーブルのX移動機構は、モータ21及びボールねじ22を含んで構成されている。モータ21のシャフトは、ボールねじ22のねじ部に接続されている。モータ21の本体及びボールねじ22のねじ部はベース10に取り付けられており、ボールねじ22の移動部はX移動ベース12に取り付けられている。モータ21がボールねじ22を回転することにより、ワークテーブル13を搭載したX移動ベース12がXガイド11に沿ってX方向へ移動する。ワークテーブル13をX方向へ移動することにより、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査が行われる。
光学ユニットのY移動機構は、モータ23,25及びボールねじ24,26を含んで構成されている。モータ23のシャフトは、ボールねじ24のねじ部に接続されている。モータ23の本体及びボールねじ24のねじ部は固定台16に取り付けられており、ボールねじ24の移動部は光学ユニット40aに取り付けられている。モータ23がボールねじ24を回転することにより、光学ユニット40aがYガイド17に沿ってY方向へ移動する。光学ユニット40aをY方向へ移動することにより、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査範囲が変更される。
同様に、モータ25のシャフトは、ボールねじ26のねじ部に接続されている。モータ25の本体及びボールねじ26のねじ部はベース10に取り付けられており、ボールねじ26の移動部はY移動ベース19に取り付けられている。モータ25がボールねじ26を回転することにより、光学ユニット40bを搭載したY移動ベース19がYガイド18に沿ってY方向へ移動する。光学ユニット40bのY方向へ移動は、光学ユニット40aのY方向への移動に同期して行われる。
なお、本実施の形態では光学ユニット40a,40bが1組だけ設けられているが、光学ユニット40a,40bを複数組設けてもよい。また、ワークテーブル13をX方向へ移動する代わりに、光学ユニット40a,40bをX方向へ移動してもよく、光学ユニット40a,40bをY方向へ移動する代わりに、ワークテーブル13をY方向へ移動してもよい。
ワークテーブルのZ移動機構は、モータ31、カム32、及びカムフォロア33を含んで構成されている。図4は、ワークテーブルのZ移動機構の動作を説明する図である。モータ31の本体はX移動ベース12に取り付けられており、モータ31のシャフト31aにはカム32が取り付けられている。カム32に接触するカムフォロア33は、ワークテーブル13に取り付けられている。モータ31がカム32を回転することにより、カムフォロア33が上下して、ワークテーブル13がZ方向に移動する。ワークテーブル13をZ方向へ移動することにより、マスク基板1に対する光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整が行われる。
なお、本実施の形態ではワークテーブル13をZ方向へ移動することによりマスク基板1に対する光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整を行っているが、ワークテーブル13をZ方向へ移動する代わりに、光学ユニット40a,40bをZ方向へ移動してもよい。
図1において、基板支持体のY移動機構は、モータ27及びボールねじ28を含んで構成されている。モータ27のシャフトは、ボールねじ28のねじ部に接続されている。モータ27の本体及びボールねじ28のねじ部はワークテーブル13に取り付けられており、ボールねじ27の移動部は基板支持体15に取り付けられている。モータ27がボールねじ28を回転することにより、基板支持体15がYガイド14に沿ってY方向へ移動する。基板支持体15の位置は、マスク基板1のY方向の寸法に合わせて変更される。
図5は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の制御系及び信号処理系の概略構成を示すブロック図である。基板検査装置の制御系及び信号処理系は、移動制御回路50、モータ駆動回路51,52,53,54、信号処理回路60、CPU70、及び入出力装置80を含んで構成されている。
モータ駆動回路51は、移動制御回路50の制御により、モータ21を駆動して、ワークテーブル13をX方向へ移動する。モータ駆動回路52は、移動制御回路50の制御により、モータ23,25を駆動して、光学ユニット40a,40bをY方向へ移動する。モータ駆動回路53は、移動制御回路50の制御により、モータ27を駆動して、基板支持体15をY方向へ移動する。モータ駆動回路54は、移動制御回路50の制御により、モータ31を駆動して、ワークテーブル13をZ方向へ移動する。移動制御回路50は、後述するCPU70の指令に基づいて、モータ駆動回路51,52,53,54を制御する。
散乱光受光部42のセンサー43及び透過光受光部44のセンサー45は、受光した散乱光又は透過光の強度に応じた検出信号を信号処理回路60へ出力する。信号処理回路60は、センサー43,45の検出信号をディジタル信号に変換した後、後述するCPU70の指令に基づいて、ディジタル信号を処理して、マスク基板1のたわみ量の差が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅でマスク基板1の欠陥を検出する。
以下、本発明の一実施の形態による基板検査方法について説明する。図6は、基板のたわみの解析例を説明する図である。本実施の形態では、マスク基板1をX方向に伸びる二辺だけで支持するので、支持されたマスク基板1は、X方向においてたわみ量が一定な簡単な形状となる。従って、マスク基板1のY方向の寸法及び厚さと、マスク基板1の材料特性(密度、ヤング率、断面二次モーメント)とから、簡単な計算でマスク基板1のたわみを解析することができる。
図6(a)に示す様に、マスク基板1のY方向の寸法をL、基板の密度をw、ヤング率をE、断面二次モーメントをIとすると、支持された二辺のうちの一辺からY方向に距離yだけ離れた位置におけるマスク基板1のたわみ量δは、図中に示す式で計算することができる。図6(b)は、一例として、Y方向の寸法1200mm、厚さ5mmの青板ガラス基板の場合の計算結果を示す。
図7は、本発明の一実施の形態による基板検査方法の検査幅の一例を説明する図である。本例は、図6(b)に示したY方向の寸法1200mm、厚さ5mmの青板ガラス基板について、光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差を±1mmとし、マスク基板1のたわみ量の差が2mm以内となる様に検査幅を決めた例を示している。
図6(b)に示したY方向の寸法1200mm、厚さ5mmの青板ガラス基板の場合、本実施の形態では、一例として、マスク基板1をY方向に9つの検査範囲に分け、合計9回の走査によってマスク基板1の検査を行う。図7(a)は、各検査範囲の検査幅を示し、図7(b)は各検査範囲におけるマスク基板1のたわみ量の差を示す。
本実施の形態では、図6及び図7に示した例の様に、予めマスク基板1のたわみを解析して、マスク基板1のたわみ量の差が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内となる様に検査幅を決める。検査幅は、光学ユニット40aの検査光のY方向の幅の範囲内であれば、検査範囲毎に異ならせてもよい。
この様にして決めた検査幅及び解析によるマスク基板1のたわみ量を、図5において、入出力装置80から入力する。あるいは、マスク基板1の寸法、厚さ及び材料の種類を入出力装置80から入力すると、CPU70がマスク基板1のたわみ量を計算して検査幅を自動的に決める様にプログラムしてもよい。
まず、CPU70は、検査幅に応じて、光学ユニット40aの検査光による走査範囲が検査範囲に重なる様に光学ユニット40a,40bのY方向への移動量を決め、移動制御回路50へ指令する。移動制御回路50は、CPU70の指令に基づいて、モータ駆動回路52を制御する。
次に、CPU70は、マスク基板1のたわみ量に応じて、マスク基板1が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内に位置する様にワークテーブル13のZ方向への移動量を決め、移動制御回路50へ指令する。移動制御回路50は、CPU70の指令に基づいて、モータ駆動回路54を制御する。
そして、CPU70は、マスク基板1のX方向の寸法に応じて、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査が行われる様にワークテーブル13のX方向への移動量を決め、移動制御回路50へ指令する。移動制御回路50は、CPU70の指令に基づいて、モータ駆動回路51を制御する。
一方、CPU70は、検査幅に応じて、検査範囲を信号処理回路60へ指令する。信号処理回路60は、CPU70の指令に基づいて、光学ユニット40aの検査光による走査範囲の内、検査範囲のディジタル信号を処理して、マスク基板1のたわみ量の差が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅でマスク基板1の欠陥を検出する。
以上説明した実施の形態によれば、マスク基板1をその向かい合う二辺だけで支持することにより、マスク基板1は支持された二辺と平行な方向においてたわみ量が一定な簡単な形状となるので、簡単な計算でマスク基板1のたわみを解析することができる。
そして、マスク基板1と光学ユニット40a,40bとを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光学ユニット40aの検査光によるマスク基板1の走査範囲を変更し、マスク基板1と光学ユニット40a,40bとを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して検査光によるマスク基板1の走査を行うことにより、走査範囲毎に光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整を行うだけでよく、走査中に光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整を行う必要はない。従って、光学ユニット40a,40bの焦点位置の調整を簡単にして、マスク基板1の欠陥の検査を容易に行うことができる。
その際、検査幅をマスク基板1のたわみ量の差が光学ユニット40a,40bの焦点位置の許容誤差の範囲内となる様に決めることで、光学ユニット40a,40bの特性を向上させることなく、マスク基板1の欠陥の検出が可能となる。
さらに、以上説明した実施の形態によれば、マスク基板1の向かい合う二辺を支持する基板支持体15を、マスク基板1の寸法に応じて移動することにより、様々な寸法のマスク基板に対応することができる。
本発明は、フォトマスクのマスク基板の検査に限らず、表示用パネルのパネル基板の検査にも適用することができる。
本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。 光学ユニットの動作を説明する図である。 ワークテーブルのZ移動機構の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の制御系及び信号処理系の概略構成を示すブロック図である。 基板のたわみの解析例を説明する図である。 本発明の一実施の形態による基板検査方法の検査幅の一例を説明する図である。
符号の説明
1 マスク基板
10 ベース
11 Xガイド
12 X移動ベース
13 ワークテーブル
14 Yガイド
15 基板支持体
16 固定台
17,18 Yガイド
19 Y移動ベース
21 モータ
22 ボールねじ
23 モータ
24 ボールねじ
25 モータ
26 ボールねじ
27 モータ
28 ボールねじ
31 モータ
32 カム
33 カムフォロア
40a,40b 光学ユニット
41 検査光照射部
42 散乱光受光部
43 センサー
44 透過光受光部
45 センサー
50 移動制御回路
51,52,53,54 モータ駆動回路
60 信号処理回路
70 CPU
80 入出力装置

Claims (4)

  1. 基板をその向かい合う二辺だけで支持する基板支持手段と、
    支持された二辺と垂直な方向に所定の幅を有する検査光を前記基板支持手段に支持された基板へ照射し、基板からの透過光、反射光又は散乱光を受光する光学系と、
    前記基板支持手段と前記光学系とを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して、検査光による基板の走査を行う第1の移動手段と、
    前記基板支持手段と前記光学系とを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、検査光による基板の走査範囲を変更する第2の移動手段と、
    前記基板支持手段に支持された基板のたわみに応じて、前記基板支持手段と前記光学系とを相対的に上下へ移動して、基板に対する前記光学系の焦点位置の調整を行う第3の移動手段と、
    前記光学系の検出信号を処理して、基板のたわみ量の差が光学系の焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅で基板の欠陥を検出する処理手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
  2. 前記基板支持手段は、基板の向かい合う二辺を支持する支持部と、該支持部を基板の寸法に応じて移動する第4の移動手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。
  3. 基板をその向かい合う二辺だけで支持し、
    基板と光学系とを相対的に支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光学系の検査光による基板の走査範囲を変更し、
    基板のたわみに応じて、基板と光学系とを相対的に上下へ移動して、基板に対する光学系の焦点位置の調整を行い、
    支持された二辺と垂直な方向に所定の幅を有する検査光を光学系から基板へ照射し、基板と光学系とを相対的に支持された二辺と平行な方向へ移動して検査光による基板の走査を行いながら、基板からの透過光、反射光又は散乱光を受光して、基板のたわみ量の差が光学系の焦点位置の許容誤差の範囲内となる検査幅で基板の欠陥を検出することを特徴とする基板検査方法。
  4. 基板の向かい合う二辺を支持する支持部を、基板の寸法に応じて移動することを特徴とする請求項3に記載の基板検査方法。
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