JP6119784B2 - 異物検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材にパターンを形成した対象物上に付着した異物を検出するための異物検査方法に関する。

半導体集積回路やカラーフィルタ等を製造するために用いるフォトマスクなどの基板は、製造工程等で様々な異物が付着する可能性がある。このような異物は、半導体集積回路やカラーフィルタ等の製造時における品質低下などの要因となるので、異物が付着していないか、その有無を検査する必要がある。

特許文献１の検査方法では、基板に光を照射し、基板表面から散乱反射した光を２つの光検出器で検出する。一方の検出器には偏光フィルタを設けておき、２つの検出器で検出した検出信号の差に基づいて、基板上の異物を検出する。

特開２００６−３２４５号公報

近年、半導体集積回路やカラーフィルタ等の高精細化に伴い、フォトマスクのパターンもより細かなものになっている。このようにパターンが細かいと、パターンに比べ異物が相対的に大きくなる。

特許文献１の方法は、パターンに比べて小さい異物を検出するために、ローパスフィルタを用いてパターンによる検出信号を分離する。従って、検出精度が異物とパターンの相対的な大きさに左右され、上記のように異物がパターンに比べ相対的に大きい場合では検出精度が低下する恐れがあった。また、パターンの形状によっては、パターンのエッジ部分での散乱反射が検出精度に影響を与えることも考えられる。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度よく異物を検出可能な異物検査方法等を提供することである。

前述した課題を解決するため第１の発明は、基材にパターンを形成した対象物上の異物を検査する異物検査方法であって、光源部から第１の偏光フィルタを介して前記対象物に検査光を照射し、前記対象物から反射した前記検査光を第２の偏光フィルタを介して受光部で受光し、前記第１の偏光フィルタと前記第２の偏光フィルタの偏光方向が直交し、前記光源部は、前記対象物の検査領域の周囲から前記検査領域へと検査光を照射し、前記対象物はフォトマスクであり、前記パターンは、幅が0.5μｍ程度のものを少なくとも含み、前記異物は、幅が5.0μｍ程度のものを少なくとも含むことを特徴とする異物検査方法である。

本発明では、光源部に設ける第１の偏光フィルタと受光部に設ける第２の偏光フィルタの偏光方向を直交させてクロスニコルの関係とする。こうすると、第１の偏光フィルタを介して対象物に照射される直線偏光状態の検査光について、パターンの部分を反射した検査光は偏光方向が維持され、これと直交する偏光方向の第２の偏光フィルタを透過しない。一方、異物を反射する場合は異物上の微細な凹凸に起因して様々な偏光方向の成分が含まれた状態となり、その一部が第２の偏光フィルタを透過して受光部で受光される。従って、検査光を受光した信号強度を閾値と比較することにより、異物を好適に検出できる。本発明では、ローパスフィルタ等を用いた信号処理が特に必要ないので、異物とパターンの相対的なサイズに検出精度が影響されることもない。また、パターンのエッジ部分からの反射によって検出精度が落ちることもないので、検査の対象物のパターンが限定されることもない。

前記光源部は、前記対象物の検査領域の周囲から前記検査領域へと検査光を照射する。なお、前記光源部および前記第１の偏光フィルタは、平面上中空部分を有するように形成され、前記第２の偏光フィルタは、前記光源部および前記第１の偏光フィルタより前記受光部に近い位置に配置されることが望ましい。
これにより、対象物上の検査領域の周囲の各方向から検査光を照射し、対象物上を散乱反射した検査光を受光部で受光することができる。検査領域の周囲の各方向から検査光を照射することで、検出精度を高めることができる。

本発明によれば、精度よく異物を検出可能な異物検査方法等を提供することができる。

異物検査装置１について示す図 検査の対象物２０について示す図 異物検査方法を説明する図 検出結果の比較について示す図

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．異物検査装置１の構成）
まず、図１を参照して、本実施形態の異物検査装置１について説明する。図１（ａ）は異物検査装置１の概略構成を示す図であり、図１（ｂ）は光源部１１や受光部１２等を示す斜視図である。

図に示す異物検査装置１は、フォトマスクなどの対象物２０上に異物が付着しているかを検査するものであり、光源部１１、受光部１２、偏光フィルタ１３、１４、検出処理部１５等を有する。

光源部１１は、偏光フィルタ１３（第１の偏光フィルタ）を介して対象物２０上の検査領域２０ａに検査光４０を照射する。光源としては、例えばＬＥＤランプやハロゲンランプを用いることができるが、これに限ることはない。

また、光源部１１と偏光フィルタ１３は、平面上中空部分を有するリング状に構成され、検査領域２０ａの周囲の各方向から検査領域２０ａへと検査光４０を照射する。

受光部１２と偏光フィルタ１４は、対象物２０から見て光源部１１と偏光フィルタ１３の上方に設けられる。

受光部１２は、対象物２０の検査領域２０ａで散乱反射した検査光４０の一部を、偏光フィルタ１４（第２の偏光フィルタ）を介して受光する。偏光フィルタ１４の偏光方向は、前記の偏光フィルタ１３の偏光方向に対し直交するクロスニコルの関係にある。なお、図１および後述の図３では、説明のため、散乱反射した光のうち受光部１２に向かうもののみを表示している。

受光部１２は、対物レンズ１２１、リレーレンズ１２２、およびエリアカメラ１２３等により構成される。受光部１２では、対物レンズ１２１に入射した検査光４０が、リレーレンズ１２２によりエリアカメラ１２３まで導かれる。エリアカメラ１２３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）等の電子撮像部等を備える。このエリアカメラ１２３は、ＴＤＩ(Time Delay Integration)等の電子撮像部等を備えるラインカメラに置き換えても何ら支障はない。これにより、受光した検査光４０に基づく被写体像を２次元の画像信号、例えば信号強度をグレースケールで表したグレースケール画像に変換する。ただし、受光部１２は検査光４０を受光しこれを信号に変換するものであればよく、その構成は上記に限らない。

検出処理部１５は、上記の画像信号を受光部１２から取得し、その信号強度に基づいて異物の有無を判定する。検出処理部１５は、制御部、記憶部、通信部等を備えた汎用のコンピュータで実現でき、上記の判定処理を行うためのプログラムを記憶部に格納する。

（２．対象物２０）
図２（ａ）は、検査の対象となる対象物２０について示す図である。対象物２０は透明の基材２１上にパターン２２を形成したものである。図に示すように、パターン２２の幅および間隔は０．５μｍ程度となっている。なお、対象物２０は例えばフォトマスクであり、ガラス基板である基材２１上で、金属系薄膜によるパターン２２を形成したものであるが、対象物２０の種類、あるいは基材２１やパターン２２の材質がこれらに限定されることはない。例えば、対象物２０は半導体集積回路やカラーフィルタなどであってもよい。

図２（ｂ）は、対象物２０上に異物３０が付着した例を示す図である。この異物３０の幅は５．０μｍ程度であり、パターン２２の幅や間隔に比べ１０倍程度大きい。

（３．異物検査装置１による異物検査方法）
次に、図１に示す異物検査装置１による異物検査方法について説明する。なお、異物検査の前段階では、対象物２０のセットとアライメント、検査領域２０ａの設定、および光学系のキャリブレーションなどが行われる。

異物検査装置１による異物検査時には、図１で示したように、光源部１１から検査光４０を照射する。検査光４０は、偏光フィルタ１３を透過することにより、偏光フィルタ１３の偏光方向に沿った直線偏光に変換される。この検査光４０は、対象物２０上の検査領域２０ａに入射する。

図３に示すように、検査光４０は、検査領域２０ａにおいて、パターン２２または異物３０上を散乱反射する。パターン２２を反射する検査光４０は上記の偏光方向が維持される一方、異物３０上を反射したものは、異物３０表面の微細な凹凸等に起因して様々な偏光方向の成分が含まれたランダム偏光の状態となる。

図１で示したように、散乱反射した検査光４０の一部は、光源部１１および偏光フィルタ１３の中空部分を通過して受光部１２に向かう。

この検査光４０のうち、エッジ部分を含むパターン２２上を反射したものは、上記の通り偏光フィルタ１３に沿った偏光方向の直線偏光状態が維持されているので、これと直交する偏光方向の偏光フィルタ１４を透過しない。一方、異物３０上を反射したものはランダム偏光状態となっているので、一部（偏光フィルタ１４の偏光方向の成分）が偏光フィルタ１４を透過して受光部１２で受光できる。従って、受光部１２では、異物３０上を反射した検査光４０のみ受光される。

このようにして受光部１２で検査光４０を受光した信号強度を示すのが、図４（ａ）のグラフである。グラフにおいて、横軸は対象物２０上の所定位置からの距離（pixel）を示し、縦軸は信号強度（グレースケールの階調値）を示す。

図に示すように、本実施形態では、上述した理由により、異物部分での信号強度が、エッジ部分を始めとしたパターンの部分に比べ非常に高く、検出容易となっている。検出処理部１５では、この信号強度を、予め定めた閾値５０と比較し、該閾値５０以上の部分があれば異物３０を検出したと判定するようにしておく。

一方、図４（ｂ）のグラフは、偏光フィルタ１３、１４を設けなかった場合の例を示すものである。図に示すように、この場合、パターン部分、特にパターンのエッジ部分での信号強度も高くなっており、閾値による異物３０の検出が困難となる。

以上説明したように、本実施形態では、光源部１１の偏光フィルタ１３と受光部１２の偏光フィルタ１４の偏光方向を直交させてクロスニコルの関係とする。こうすると、偏光フィルタ１３を介して対象物２０に照射される直線偏光状態の検査光４０に関して、パターン２２の部分を反射したものはその偏光方向が維持され、これと直交する偏光方向の偏光フィルタ１４を透過しない。一方、異物３０を反射する場合には微細な凹凸に起因して様々な偏光方向の成分が含まれた状態となり、その一部が偏光フィルタ１４を透過して受光部１２で受光される。従って、検査光４０を受光した信号強度を、予め定めた適切な閾値５０と比較することにより、異物３０を好適に検出できる。

このように本発明では、ローパスフィルタ等を用いた信号処理が特に必要でないので、異物３０とパターン２２の相対的なサイズに検出精度が影響されることもない。また、パターン２２のエッジ部分からの反射によって検出精度が悪くなることもないので、検査対象のパターンが限定されることもない。加えて、フィルタリングによる信号処理等を行わないので、受光部１２の解像度は特に考慮しなくてもよく、レンズ等を安価に構成できる利点もある。

また、光源部１１および偏光フィルタ１３は、平面上中空部分を有するように形成され、受光部１２および偏光フィルタ１４は、光源部１１および偏光フィルタ１３の上方に配置される。これにより、対象物２０上の検査領域２０ａの周囲の各方向から検査光４０を照射し、対象物２０上を散乱反射した検査光４０を受光部１２で受光することができる。検査領域２０ａの周囲の各方向から検査光４０を照射することで、検出結果が検査光４０の照射方向に依存することが無く、検出精度を高めることができる。

ただし、本発明がこれに限ることはない。例えば、光源部１１や偏光フィルタ１３はリング状のものでなくともよい。例えば、一部の方向から検査光４０を照射するものであってもよい。また、必要に応じて、受光部１２で検査光４０を受光した信号に対しバンドパスフィルタなどのフィルタリング処理等を行うことも可能である。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１：異物検査装置
１１：光源部
１２：受光部
１３、１４：偏光フィルタ
１５：検出処理部
２０：対象物
２１：基材
２２：パターン
３０：異物
４０：検査光

Claims (2)

1. 基材にパターンを形成した対象物上の異物を検査する異物検査方法であって、
   光源部から第１の偏光フィルタを介して前記対象物に検査光を照射し、前記対象物から反射した前記検査光を第２の偏光フィルタを介して受光部で受光し、
   前記第１の偏光フィルタと前記第２の偏光フィルタの偏光方向が直交し、
   前記光源部は、前記対象物の検査領域の周囲から前記検査領域へと検査光を照射し、
   前記対象物はフォトマスクであり、
   前記パターンは、幅が0.5μｍ程度のものを少なくとも含み、
   前記異物は、幅が5.0μｍ程度のものを少なくとも含むことを特徴とする異物検査方法。
2. 前記光源部および前記第１の偏光フィルタは、平面上中空部分を有するように形成され、
   前記第２の偏光フィルタは、前記光源部および前記第１の偏光フィルタより前記受光部に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の異物検査方法。

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