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JP7324116B2 - 異物検査装置および異物検査方法 - Google Patents

異物検査装置および異物検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、異物検査装置および異物検査方法に関する。
半導体デバイスおよび表示デバイス等のデバイスの製造において、原版のパターンを基板上のフォトレジスト膜に転写する露光装置が使用されうる。原版に異物が付着していると、その異物がフォトレジスト膜に転写され、これがデバイスの欠陥を誘発しうる。そこで、原版に付着している異物を検査するために異物検査装置が使用されうる。
異物検査装置には、搬送ロボットによって原版が搬送されうる。搬送ロボットは、異物検査装置に対して原版を位置決めするが、位置決め精度が低いと、原版に設けられた枠（例えば、ペリクル枠）を異物として検出しうる。あるいは、異物検査装置は、位置決め機構を有することができるが、この場合においても、位置決め精度が低いと、原版に設けられた枠を異物として検出しうる。そのため、異物の検査対象領域は、原版の位置決め精度に応じて、枠の内縁から十分に離れた領域に設定されうる。しかしながら、この場合、枠の近傍の領域は、検査対象領域から除外され、異物が存在したとしても検出されない。
特開平７－２６０７０１号公報
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、被検物の位置決め精度が低い場合においても該被検物に付着している異物を広い範囲にわたって検出するために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の１つの側面は、検査領域と前記検査領域の外側に配置された非検査領域とを有する被検物の上の異物の有無を検査する異物検査装置に係り、前記異物検査装置は、前記被検物を照明し前記検査領域を含む領域からの光を検出した結果を画像として出力するセンサと、前記センサから出力される画像から前記非検査領域の画像である非検査領域画像を除外した検査領域画像に基づいて異物を検出するプロセッサと、を備え、前記非検査領域画像は、前記被検物の前記非検査領域の一部分である所定部分からの光による第１部分と、画素値が前記第１部分から連続している第２部分と、を含み、前記プロセッサは、前記所定部分の特徴に基づいて前記第１部分を認識し、前記第１部分から画素値が連続していることに基づいて前記第２部分を特定する。
本発明の１つの側面は、検査領域と前記検査領域の外側に配置された非検査領域とを有する被検物の上の異物の有無を検査する異物検査装置に係り、前記異物検査装置は、前記被検物を照明し前記検査領域を含む領域からの光を検出した結果を画像として出力するセンサと、前記センサから出力される画像から前記非検査領域の画像である非検査領域画像を除外した検査領域画像に基づいて異物を検出するプロセッサと、を備え、前記非検査領域画像は、前記被検物の前記非検査領域の所定部分からの光による第１部分と、画素値が前記第１部分から連続している第２部分と、を含み、前記プロセッサは、前記第１部分から画素値が連続していることに基づいて前記第２部分を特定する。
本発明によれば、被検物の位置決め精度が低い場合においても該被検物に付着している異物を広い範囲にわたって検出するために有利な技術が提供される。
一実施形態の異物検査装置の構成を示す図。 被検物としての原版を例示する図。 原版の検査領域とその外側に配置された非検査領域とを示す図。 異物検査装置の構成例を示す図。 画像取得領域を例示する図。 異物が付着した原版を例示する図。 原版の画像取得領域をセンサによって撮像した画像を模式的に示す図。 表示部に表示される画像を例示する図。 異物検査装置の動作を例示する図。 異物検査装置の動作を例示する図。 工程Ｓ２０２で取得される画像を例示する図。 工程Ｓ３０２で切り出される画像を例示する図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１には、一実施形態の異物検査装置１０の構成が示されている。図２（ａ）には、被検物である原版Ｍの平面図が示され、図２（ｂ）には、原版Ｍの断面図が示されている。図３には、原版Ｍの検査領域２１とその外側に配置された非検査領域２２とが示されている。検査領域２１は、異物の有無を検査すべき領域であり、非検査領域２２は、異物の有無を検査する必要がない領域、あるいは、異物検査装置１０の仕様により、異物の有無を検査することができない領域である。原版Ｍは、例えば、ガラス基板ＧＳと、ガラス基板ＧＳに設けられたパターン（例えば、クロムパターン）Ｐと、ペリクルＰＬと、ガラス基板ＧＳに結合され、ペリクルＰＬを支持するペリクル枠１４とを含みうる。検査領域２１は、ペリクル枠１４の内縁の内側の領域でありうる。
異物検査装置１０は、被検物である原版Ｍの上の異物の有無を検査する。異物検査装置１０は、原版Ｍを照明し検査領域２１を含む領域（後述の画像取得領域１５）からの光を検出し、その結果を画像（画像データ）として出力するセンサＳを備えうる。以下では、このようにしてセンサＳが画像を生成し出力する動作を撮像ともいう。異物検査装置１０は、センサＳから出力される画像から非検査領域２２の画像である非検査領域画像を除外した画像である検査領域画像に基づいて異物を検出するプロセッサ８を更に備えうる。非検査領域画像は、原版Ｍの非検査領域２２の所定部分からの光による第１部分と、画素値が該第１部分から連続している第２部分とを含みうる。プロセッサ８は、該第１部分から画素値が連続していることに基づいて該第２部分を特定しうる。原版Ｍの非検査領域２２は、ペリクル枠１４（枠形状部）を有し、上記の所定部分は、ペリクル枠１４（枠形状部）の角部でありうる。あるいは、上記の所定部分は、ペリクル枠１４等に設けられたマーク等の識別可能な部分であってもよい。
プロセッサ８は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
センサＳは、原版Ｍの表面の法線に対して傾斜した角度で該表面に光を照射する光照射部６と、該表面の上の異物からの光（反射光、散乱光）を検出する光検出部７とを含みうる。光検出部７は、原版Ｍの表面（異物が存在しない領域）からの正反射光が光検出部７に入射しないように配置される。光照射部６は、光源１と、光源１からの光を原版Ｍに照射するための光学系２とを含みうる。光検出部７は、光電変換部４（例えば、光電子増倍管）と、原版Ｍの上の異物からの光を光電変換部４に集光させる光学系３とを含みうる。センサＳは、検査領域２１の他、非検査領域２２の少なくとも一分を含む画像取得領域１５の画像を出力するように構成される。図５には、画像取得領域１５が例示されている。図５に示される例では、画像取得領域１５は、検査領域２１およびペリクル枠１４を包含する領域である。
異物検査装置１０は、原版Ｍを保持する検査ステージ５と、検査ステージ５を所定方向（Ｙ方向）に走査あるいは駆動する駆動機構９とを更に備えうる。一例において、光照射部６は、原版ＸをＸ方向（主走査方向）に走査するように原版Ｍに光を照射し、駆動機構９は、原版ＹをＹ方向（副走査方向）に走査するように原版Ｍを駆動しうる。他の例において、光照射部６は、画像取得領域１５のＸ方向の幅をカバーする幅を有する帯状の光を原版Ｍに照射するように構成されてもよい。駆動機構９は、原版ステージＭを駆動する代わりに、センサＳを所定方向に駆動してもよい。
異物検査装置１０は、表示部４１を更に備えうる。プロセッサ８は、検査領域画像を表示するように表示部４１を制御しうる。プロセッサ８は、異物の検査結果が検査領域画像に重ねて表示されるように表示部４１を制御してもよい。図６には、異物１６が付着した原版Ｍが模式的に示されている。図７には、図６に示される原版Ｍの画像取得領域１５をセンサＳによって撮像した画像が模式的に示されている。図８には、表示部４１に表示される検査結果が模式的に示されている。検査結果は、例えば、検査領域画像を複数の単位領域に分割し、各単位領域に対して検査結果を示す情報（異物の有無を示す情報）をマッピングした画像によって表示されてもよい。単位領域は、例えば、５ｍｍ角の領域というように、任意に設定されうる。
図４（ａ）には、異物検査装置１０の平面図が示され、図４（ｂ）には、異物検査装置１０の側面図が示されている。異物検査装置１０には、搬送ロボット１２によって原版Ｍが搬入されうる。搬送ロボット１２は、例えば、カセット皿１３によって保持された原版Ｍを搬送するように構成されうる。異物検査装置１０は、原版Ｍを前述の検査ステージ５に対して位置決めする位置決め機構１１を備えうる。
図９には、異物検査装置１０の動作が例示されている。図９に示される動作は、プロセッサ８によって制御されうる。工程Ｓ２０１では、搬送ロボット１２によって原版Ｍが異物検査装置１０に搬入され、検査ステージ５によって保持される。ここで、搬送ロボット１２によって原版Ｍが異物検査装置１０に搬入される前に、搬送ロボット１２が位置決め機構１１を使って原版Ｍを位置決めしうる。なお、このような位置決めは、他の装置または機構によってなされてもよいし、異物検査装置１０においてなされてもよい。工程Ｓ２０２では、プロセッサ８は、センサＳに原版Ｍの画像取得領域１５を撮像させ、センサＳから出力される画像を取得する。ここで、画像取得領域１５は、検査ステージ５に位置決めされる原版Ｍの位置決めの精度を考慮して、センサＳによって撮像される領域の中に原版Ｍの検査領域２１が収まることが十分に保証されるように予め設定されうる。したがって、画像取得領域１５は、より厳密には、原版Ｍが位置決め誤差なしで正確に検査ステージ５に配置された状態でセンサＳによって撮像される領域と一致しうる。
工程Ｓ２０３では、プロセッサ８は、工程Ｓ２０２で取得した画像から非検査領域２２の画像である非検査領域画像を除外した検査領域画像を特定する。検査領域画像は、図８に示される領域を有する画像に相当する。工程Ｓ２０３の詳細については後述する。
工程Ｓ２０４では、プロセッサ８は、工程Ｓ２０３で特定した検査領域画像に基づいて異物の有無を判定（検査）する。ここで、プロセッサ８は、検査領域画像を構成する画素（あるいは単位領域）が所定値以上の画素値を有する場合に、当該画素（あるいは単位領域）に対応する領域に異物が存在すると判定しうる。工程Ｓ２０５では、プロセッサ８は、異物の検査結果を表示するように表示部４１を制御する。ここで、プロセッサ８は、図８に例示されるように、検査領域画像に重ねて表示されるように表示部４１を制御しうる。工程Ｓ２０６では、搬送ロボット１２によって原版Ｍが異物検査装置１０から搬出される。工程Ｓ２０４において異物が存在すると判定された場合、工程Ｓ２０６で搬出された原版Ｍは、クリーニング処理のためにクリーニング装置に送られうる。
図１０には、図９の工程Ｓ２０３における処理の具体例が示されている。工程Ｓ３０１では、プロセッサ８は、工程Ｓ２０２で取得した画像における基準位置を決定する。図１１（ａ）には、工程Ｓ２０２で取得される画像が例示されている。図１１（ａ）において、黒で塗り潰された画素（あるいは単位領域）、および、グレーで塗り潰された画素（あるいは単位領域）は、原版Ｍの非検査領域２２に含まれるペリクル枠１４（枠形状部）からの光によって形成されるペリクル枠画像を構成している。ペリクル枠画像は、非検出領域画像の一部でありうる。図１１（ａ）において、黒およびグレーは、画像における階調を示すものではなく、説明の便宜のために付された色である。また、黒で塗り潰された画素（あるいは単位領域）は、非検査領域画像の第１部分Ａを構成する。グレーで塗り潰された画素（あるいは単位領域）は、非検査領域画像のうち第１部分Ａとは異なる部分である第２部分Ｂを構成する。
プロセッサ８は、例えば、原版Ｍの非検査領域２２に含まれるペリクル枠１４からの光によって形成されるペリクル枠画像（枠形状部）における所定部分（例えば、左下の角部）、この例では、第１部分Ａを基準位置として決定しうる。該所定部分の検出は、例えば、図１１（ｂ）に示されるようなテンプレートを使ったテンプレートマッチングによって行うことができる。該所定部分は、例えば、マーク等の識別可能な画像の一部分であってもよい。本実施形態によれば、工程Ｓ２０２でセンサＳによって撮像される画像に第１部分Ａが含まれれば、第１部分Ａを特定することができる。そして、特定された第１部分Ａからの画素値の連続性に基づいて第２部分Ｂを特定し、これにより非検査領域画像を特定し、その非検査領域画像に基づいて検査領域画像を特定することができる。したがって、ペリクル枠１４の内縁から十分に離れるように検査対象領域の外縁を定める場合に比べて、原版Ｍの位置決め精度が低い場合においても原版Ｍに付着している異物を広い範囲にわたって検出することができる。
工程Ｓ３０２では、プロセッサ８は、工程Ｓ２０２で取得した画像から、上記の基準位置を基準とする所定範囲を切り出す。図１２には、工程Ｓ３０２で切り出される画像が模式的に示されている。ここで、所定範囲の大きさは、その範囲に検査領域画像が含まれることが保証されるように予め設定されうるものであり、例えば、Ｘ方向の長さ（例えば、画素数）およびＹ方向の長さ（例えば、画素数）で設定されうる。画像から所定範囲を切り出す処理は、例えば、画像における所定範囲を特定する処理でありうる。
工程Ｓ３０３では、プロセッサ８は、工程Ｓ３０２で切り出した画像において画素値の連続性に基づいて非検査領域画像を特定する。具体的には、プロセッサ８は、第１部分Ａから画素値が連続していることに基づいて第２部分Ｂを特定することができる。ここで、第１部分Ａおよび第２部分Ｂは、所定値以上の画素値を有する画素で構成され、プロセッサ８は、隣り合う画素が所定値以上の画素値を有する場合に該隣り合う画素の画素値が連続性を有すると判断しうる。あるいは、第１部分Ａおよび第２部分Ｂは、飽和した画素値を有する画素で構成され、プロセッサ８は、隣り合う画素の画素値が飽和した画素値を有する場合に該隣り合う画素の画素値が連続性を有すると判断しうる。工程Ｓ３０１、Ｓ３０２は必ずしも必要はなく、工程Ｓ３０１、Ｓ３０２が実行されない場合には、工程Ｓ３０１において、第１部分Ａが特定されうる。
工程Ｓ３０３では、プロセッサ８は、工程Ｓ３０２で切り出した画像から工程Ｓ３０３で特定される非検査領域画像を除外した画像を検査領域画像として特定しうる。あるいは、プロセッサ８は、工程Ｓ２０２で取得した画像のうち工程Ｓ３０３で特定される非検査領域画像の内縁よりも外側の領域を除外した画像を検査領域画像として特定しうる。
原版Ｍの中には、その一部分（例えば、半分）にのみパターンＰを有するものがありうる。そのような場合に対処するために、プロセッサ８は、ユーザが原版Ｍの一部分のみを検査対象として指定することを可能に構成されうる、例えば、プロセッサ８は、ユーザが検査対象とすべき領域を示す情報を予め設定することを可能に構成されうる。プロセッサ８は、そのような予め設定された情報に基づいて検査領域画像から検査対象領域を抽出し、該検査対象領域を対象として異物の有無を検査しうる。
被検物は、原版Ｍに限定されるものではなく、画素値の連続性に基づいて非検査領域を特定可能な物体であればよい。被検物は、例えば、原版を平坦に矯正するためのユニットでありうる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
２１：検査領域、２２：非検査領域、Ｍ：原版（被検物）、１０：異物検査装置、Ｓ：センサ、８：プロセッサ、Ａ：第１部分、Ｂ：第２部分

Claims (12)

  1. 検査領域と前記検査領域の外側に配置された非検査領域とを有する被検物の上の異物の有無を検査する異物検査装置であって、
    前記被検物を照明し前記検査領域を含む領域からの光を検出した結果を画像として出力するセンサと、
    前記センサから出力される画像から前記非検査領域の画像である非検査領域画像を除外した検査領域画像に基づいて異物を検出するプロセッサと、を備え、
    前記非検査領域画像は、前記被検物の前記非検査領域の一部分である所定部分からの光による第１部分と、画素値が前記第１部分から連続している第２部分と、を含み、前記プロセッサは、前記所定部分の特徴に基づいて前記第１部分を認識し、前記第１部分から画素値が連続していることに基づいて前記第２部分を特定する、
    ことを特徴とする異物検査装置。
  2. 前記プロセッサは、テンプレートマッチングによって前記第１部分を認識する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
  3. 前記非検査領域は、枠形状部を含み、前記所定部分は、前記枠形状部の角部である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の異物検査装置。
  4. 前記第１部分および前記第２部分は、所定値以上の画素値を有する画素で構成され、前記プロセッサは、隣り合う画素が前記所定値以上の画素値を有する場合に該隣り合う画素の画素値が連続性を有すると判断する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異物検査装置。
  5. 前記第１部分および前記第２部分は、飽和した画素値を有する画素で構成され、前記プロセッサは、隣り合う画素の画素値が飽和した画素値を有する場合に該隣り合う画素の画素値が連続性を有すると判断する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異物検査装置。
  6. 前記センサは、前記被検物の表面の法線に対して傾斜した角度で前記表面に光を照射する光照射部と、前記表面の上の異物からの光を検出する光検出部と、を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の異物検査装置。
  7. 前記プロセッサは、予め設定された情報に基づいて前記検査領域画像から抽出された画像を検査対象として異物を検出する、
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の異物検査装置。
  8. 前記プロセッサは、前記検査領域画像を表示するように表示部を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の異物検査装置。
  9. 前記プロセッサは、異物の検査結果が前記検査領域画像に重ねて表示されるように前記表示部を制御する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の異物検査装置。
  10. 検査領域と前記検査領域の外側に配置された非検査領域とを有する被検物の上の異物を検査する異物検査方法であって、
    前記被検物を照明し前記検査領域からの光を検出した結果を画像として取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得した画像から前記非検査領域の画像である非検査領域画像を除外した検査領域画像を特定する特定工程と、
    前記検査領域画像に基づいて異物を検出する検出工程と、を含み、
    前記非検査領域画像は、前記被検物の前記非検査領域の一部分である所定部分からの光による第１部分と、画素値が前記第１部分から連続している第２部分と、を含み、
    前記特定工程では、前記所定部分の特徴に基づいて前記第１部分を認識し、前記第１部分から画素値が連続していることに基づいて前記第２部分を認識する、
    ことを特徴とする異物検査方法。
  11. 前記特定工程では、テンプレートマッチングによって前記第１部分を認識する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の異物検査方法。
  12. 前記非検査領域は、枠形状部を含み、前記所定部分は、前記枠形状部の角部である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の異物検査方法。
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