(57)【要約】【課題】膜厚ムラを精度良く検出する。【解決手段】ムラ検査装置１は、基板９を保持するステージ２、基板９の膜９２が形成された上面９１に向けて線状光を出射する光出射部３、基板９からの反射光を受光する受光部４、受光部４にて受光される光の波長帯を切り替える波長帯切替機構５、基板９から波長帯切替機構５に至る光路上に配置されるとともに膜９２からの反射光のうちＳ偏光光を選択的に透過する偏光子６、ステージ２を移動する移動機構２１、および、受光した光の強度分布に基づいて膜厚ムラを検査する検査部７を備える。Ｓ偏光光に対する反射率の変動は無偏光光やＰ偏光光に対する反射率の変動に比べて大きいため、ムラ検査装置１では、偏光子６により受光部４にて受光される光をＳ偏光光とすることにより、ラインセンサ４１の膜厚ムラに対する感度を向上して膜厚ムラを精度良く検出することができる。【選択図】図１
2006313143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置であって、
主面上に光透過性の膜が形成されている基板を保持する保持部と、
前記膜に対して傾斜して入射する光を出射する光出射部と、
前記膜にて反射された後の特定の波長帯の光を受光して前記膜からの前記特定の波長帯の光の強度分布を取得するセンサと、
前記光出射部から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記膜に対するＳ偏光光を選択的に透過する偏光子と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のムラ検査装置であって、
前記特定の波長帯を互いに異なる複数の波長帯の間で切り替える波長帯切替手段をさらに備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のムラ検査装置であって、
前記光出射部が複数の波長帯の光を含む光を出射し、
前記波長帯切替手段が、
前記複数の波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタと、
前記複数の光学フィルタのうち前記光路上に配置される一の光学フィルタを他の光学フィルタに切り替えることにより前記特定の波長帯を変更する光学フィルタ切替機構と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査装置であって、
前記偏光子が、前記基板と前記センサとの間に配置されることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載のムラ検査装置であって、
前記基板から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記特定の波長帯の光を前記センサに向けて集光する集光レンズをさらに備え、
前記偏光子が、前記集光レンズと前記センサとの間に配置されることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査装置であって、
前記偏光子が、前記光出射部と前記基板との間に配置されることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載のムラ検査装置であって、
前記基板から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記特定の波長帯の光を前記センサに向けて集光する集光レンズをさらに備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のムラ検査装置であって、
前記基板の前記主面に沿う所定の移動方向に前記保持部を前記光出射部および前記センサに対して相対的に移動する移動機構をさらに備え、
前記光出射部が、
光源と、
前記光源からの光を前記主面に沿うとともに前記移動方向に垂直な方向に伸びる線状光に変換して前記膜へと導く照明光学系と、
を備え、
前記センサが、前記線状光の前記基板上における照射領域からの前記特定の波長帯の光の強度分布を前記保持部の移動中に繰り返し取得するラインセンサであることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項９】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法であって、
主面上に光透過性の膜が形成されている基板の前記膜に対して傾斜して入射する光を出射する工程と、
前記膜にて反射された後の特定の波長帯の光であって、かつ、前記膜にて反射される前または後に前記膜に対するＳ偏光光を選択的に透過する偏光子を透過したものを受光して前記膜からの前記特定の波長帯の光の強度分布を取得する工程と、
を備えることを特徴とするムラ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に形成された膜の膜厚ムラを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置用のガラス基板や半導体基板等（以下、単に「基板」という。）の主面上に形成されたレジスト膜等の薄膜を検査する場合、光源からの光を薄膜に照射し、薄膜からの反射光や透過光における光干渉を利用して膜厚のムラが検査される。
【０００３】
このような膜厚ムラの検査において、ナトリウムランプ等の単色光源を用いた場合、薄膜の厚さや屈折率によっては十分な感度を得られない（すなわち、光干渉による干渉縞が明確に表れない）ことがある。そこで、目視による検査では、基板を傾けることにより光の入射角を変更して干渉縞を明確化することにより確実にムラ検出を行うことが行われている。また、基板に対して複数の波長の光を同時に照射することも行われているが、各波長に対応した干渉縞が同時に表れるため、全体として感度が低下してしまう可能性がある。
【０００４】
特許文献１では、被検体表面上の欠陥検査を行う表面欠陥検査装置において、被検体からの反射光の波長帯を制限する複数の狭帯域フィルタのうちの１つを、被検体表面上の薄膜の特性（材質、屈折率、膜厚、反射率等）に合わせて光路上に挿入することにより、適切な波長帯にて検査を行う技術が開示されている。また、被検体に光を照射する照明部の角度（すなわち、被検体に対する照明光の入射角）を薄膜の特性に合わせて変更する技術も開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６７４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の表面欠陥検査装置では、狭帯域フィルタを切り替えたり、被検体に対する照明部の角度を変更することにより、ムラ検出の感度を向上することができるが、微小な膜厚の変動を検出するために、更なる感度の向上が求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、膜厚ムラを精度良く検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置であって、主面上に光透過性の膜が形成されている基板を保持する保持部と、前記膜に対して傾斜して入射する光を出射する光出射部と、前記膜にて反射された後の特定の波長帯の光を受光して前記膜からの前記特定の波長帯の光の強度分布を取得するセンサと、前記光出射部から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記膜に対するＳ偏光光を選択的に透過する偏光子とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のムラ検査装置であって、前記特定の波長帯を互いに異なる複数の波長帯の間で切り替える波長帯切替手段をさらに備える。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のムラ検査装置であって、前記光出射部が複数の波長帯の光を含む光を出射し、前記波長帯切替手段が、前記複数の波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタと、前記複数の光学フィルタのうち前記光路上に配置される一の光学フィルタを他の光学フィルタに切り替えることにより前記特定の波長帯を変更する光学フィルタ切替機構とを備える。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査装置であって、前記偏光子が、前記基板と前記センサとの間に配置される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のムラ検査装置であって、前記基板から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記特定の波長帯の光を前記センサに向けて集光する集光レンズをさらに備え、前記偏光子が、前記集光レンズと前記センサとの間に配置される。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査装置であって、前記偏光子が、前記光出射部と前記基板との間に配置される。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のムラ検査装置であって、前記基板から前記センサに至る光路上に配置されるとともに前記特定の波長帯の光を前記センサに向けて集光する集光レンズをさらに備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のムラ検査装置であって、前記基板の前記主面に沿う所定の移動方向に前記保持部を前記光出射部および前記センサに対して相対的に移動する移動機構をさらに備え、前記光出射部が、光源と、前記光源からの光を前記主面に沿うとともに前記移動方向に垂直な方向に伸びる線状光に変換して前記膜へと導く照明光学系とを備え、前記センサが、前記線状光の前記基板上における照射領域からの前記特定の波長帯の光の強度分布を前記保持部の移動中に繰り返し取得するラインセンサである。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法であって、主面上に光透過性の膜が形成されている基板の前記膜に対して傾斜して入射する光を出射する工程と、前記膜にて反射された後の特定の波長帯の光であって、かつ、前記膜にて反射される前または後に前記膜に対するＳ偏光光を選択的に透過する偏光子を透過したものを受光して前記膜からの前記特定の波長帯の光の強度分布を取得する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、膜厚ムラを精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るムラ検査装置１の構成を示す図である。ムラ検査装置１は、液晶表示装置等の表示装置に用いられるガラス基板（以下、単に「基板」という。）９において、一方の主面９１上に形成されたパターン形成用のレジスト膜（以下、単に「膜」という。）９２の膜厚ムラを検査する装置である。基板９上の膜９２は、基板９の主面９１上にレジスト液を塗布することにより形成される。
【００１８】
図１に示すように、ムラ検査装置１は、主面９１（以下、「上面９１」という。）上に膜９２が形成された基板９を上面９１を上側（図１中の（＋Ｚ）側）に向けて保持する保持部であるステージ２、ステージ２に保持された基板９の上面９１上の膜９２に向けて光を出射する光出射部３、光出射部３から出射されて膜９２にて反射された後の光を受光する受光部４、基板９と受光部４との間に配置されて受光部４にて受光される光の波長帯を切り替える波長帯切替機構５、基板９から波長帯切替機構５に至る光路上に配置されるとともに膜９２からの反射光のうちＳ偏光光を選択的に透過する偏光子６、ステージ２を光出射部３、受光部４、波長帯切替機構５および偏光子６に対して相対的に移動する移動機構２１、受光部４にて受光した光の強度分布（上面９１の領域に対応する分布）に基づいて膜９２の膜厚ムラを検査する検査部７、並びに、これらの構成を制御する制御部８を備える。
【００１９】
ステージ２の（＋Ｚ）側の表面は、好ましくは黒色艶消しとされる。移動機構２１は、モータ２１１にボールねじ（図示省略）が接続された構成とされ、モータ２１１が回転することにより、ステージ２がガイド２１２に沿って基板９の上面９１に沿う図１中のＸ方向に移動する。
【００２０】
光出射部３は、白色光（すなわち、可視領域の全ての波長帯の光を含む光）を出射する光源であるハロゲンランプ３１、ステージ２の移動方向に垂直な図１中のＹ方向に伸びる円柱状の石英ロッド３２、および、Ｙ方向に伸びるシリンドリカルレンズ３３を備える。光出射部３では、ハロゲンランプ３１が石英ロッド３２の（＋Ｙ）側の端部に取り付けられており、ハロゲンランプ３１から石英ロッド３２に入射した光は、Ｙ方向に伸びる線状光（すなわち、光束断面がＹ方向に長い線状となる光）に変換されて石英ロッド３２の側面から出射され、シリンドリカルレンズ３３を介して基板９の上面９１へと導かれる。換言すれば、石英ロッド３２およびシリンドリカルレンズ３３は、ハロゲンランプ３１からの光を、ステージ２の上面９１に沿うとともに移動方向に垂直な線状光に変換して基板９の上面９１上の膜９２へと導く照明光学系となっている。
【００２１】
図１では、光出射部３から基板９に至る光路を一点鎖線にて示している（基板９から受光部４に至る光路についても同様）。光出射部３から出射されて基板９の上面９１上の膜９２に対して傾斜して（すなわち、０°よりも大きい入射角にて）入射した光の一部は、基板９の上面９１上の膜９２の（＋Ｚ）側の上面にて反射される。膜９２は光出射部３からの光に対して光透過性を有しており、光出射部３からの光のうち膜９２の上面にて反射されなかった光は、膜９２を透過して基板９の上面９１（すなわち、膜９２の下面）にて反射される。ムラ検査装置１では、基板９における膜９２の上面にて反射された光と基板９の上面９１にて反射された光との干渉光（以下、単に「反射光」という。）が、波長帯切替機構５を経由して受光部４に入射する。
【００２２】
波長帯切替機構５は、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタ（例えば、半値幅１０ｎｍの干渉フィルター）５１、複数の光学フィルタ５１を保持する円板状のフィルタホイール５２、および、フィルタホイール５２の中心に取り付けられてフィルタホイール５２を回転するフィルタ回転モータ５３を備える。フィルタホイール５２は、その法線方向が基板９から受光部４に至る光路に平行になるように配置される。
【００２３】
図２は、波長帯切替機構５を基板９側からフィルタホイール５２に垂直な方向に沿って見た図である。図２に示すように、フィルタホイール５２には、６つの円形の開口５２１が周方向に等間隔に形成されており、そのうちの５つの開口５２１には互いに透過波長帯が異なる５種類の光学フィルタ５１が取り付けられている。
【００２４】
図１に示す波長帯切替機構５では、制御部８に制御されるフィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転し、５つの光学フィルタ５１（図２参照）のうち、検査対象となる膜９２の膜厚や屈折率等に応じていずれか１つの光学フィルタ５１（以下、他の光学フィルタ５１と区別するために、「選択光学フィルタ５１ａ」という。）が選択され、基板９から受光部４に至る光路上に配置される。これにより、基板９からの反射光（すなわち、５つの光学フィルタ５１に対応する５つの透過波長帯の光を含む白色光の反射光）のうち、光路上に配置された選択光学フィルタ５１ａに対応する特定の波長帯（以下、「選択波長帯」という。）の光のみが、選択光学フィルタ５１ａを透過して受光部４へと導かれる。
【００２５】
そして、フィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転すると、複数の光学フィルタ５１のうち光出射部３から受光部４に至る光路上に配置された選択光学フィルタ５１ａが他の光学フィルタ５１に切り替えられ、受光部４が受光する光の波長帯（すなわち、選択波長帯）が変更される。このように、フィルタ回転モータ５３およびフィルタホイール５２は光学フィルタ切替機構となっている。
【００２６】
受光部４は、複数の受光素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）がＹ方向に直線状に配列されたラインセンサ４１、および、基板９からラインセンサ４１に至る光路上であってラインセンサ４１と波長帯切替機構５の選択光学フィルタ５１ａとの間に配置される集光レンズ４２を備える。集光レンズ４２は、光出射部３から出射されて基板９の上面９１上においてＹ方向に伸びる直線状の照射領域（以下、「線状照射領域」という。）の膜９２にて反射された後の線状光のうち、選択光学フィルタ５１ａを透過した選択波長帯の光をラインセンサ４１に向けて集光する。ラインセンサ４１は、集光レンズ４２により集光されるとともに結像された選択波長帯の光を受光し、受光した光の強度分布（すなわち、各ＣＣＤからの出力値のＹ方向における分布）を取得して検査部７に出力する。ムラ検査装置１では、基板９の上面９１上に形成された膜９２からの反射光の強度分布が、基板９およびステージ２の移動中にラインセンサ４１により繰り返し取得される。
【００２７】
検査部７は、ラインセンサ４１からの出力を受け付けて基板９の上面９１の２次元画像を生成する画像生成部７１、および、画像生成部７１により生成された２次元画像の各画素の値から膜９２の膜厚ムラを検出するムラ検出部７２を備える。
【００２８】
次に、ムラ検査装置１による膜厚ムラの検査の流れについて説明する。図３および図４は、ムラ検査装置１による検査の流れを示す図である。ムラ検査装置１により基板９の上面９１上の膜９２の膜厚ムラが検査される際には、まず、図１中に実線にて示す検査開始位置に位置するステージ２上に基板９が保持された後、基板９およびステージ２の（＋Ｘ）方向への移動が開始される（ステップＳ１１）。続いて、光出射部３から出射されて基板９の上面９１に対して入射角６０°にて入射する線状光が、基板９の上面９１上の線状照射領域に照射され（ステップＳ１２）、線状照射領域が基板９に対して相対的に移動する。
【００２９】
光出射部３からの光は基板９の上面９１にて反射され、偏光子６を透過することによりＳ偏光光のみが取り出される。そして、波長帯切替機構５の選択光学フィルタ５１ａを透過することにより、Ｓ偏光光から特定の波長帯（例えば、中心波長が５５０ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ）の光のみが取り出された後、受光部４へと導かれる。受光部４では、基板９の上面９１における反射後の選択波長帯のＳ偏光光が、集光レンズ４２によりラインセンサ４１に向けて集光されつつ結像されてラインセンサ４１により受光され（ステップＳ１３）、基板９上の線状照射領域からの反射光のうち、Ｓ偏光光の選択波長帯における強度分布が取得される（ステップＳ１４）。ラインセンサ４１の各ＣＣＤからの出力値は、検査部７の画像生成部７１へと送られる。
【００３０】
ムラ検査装置１では、制御部８により、基板９およびステージ２が図１中に二点鎖線にて示す検査終了位置まで移動したか否かが基板９の移動中に繰り返し確認されており（ステップＳ１５）、検査終了位置まで移動していない場合には、ステップＳ１３に戻って反射光のうちの選択波長帯のＳ偏光光の受光および線状照射領域における選択波長帯のＳ偏光光の強度分布の取得（ステップＳ１３，Ｓ１４）が繰り返される。ムラ検査装置１では、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動している間、ステップＳ１３〜Ｓ１５の動作が繰り返されて基板９上の線状照射領域からの反射光の強度分布が繰り返し取得されることにより、基板９の全体について上面９１からの反射光のうちのＳ偏光光の選択波長帯における強度分布が取得される。
【００３１】
そして、基板９およびステージ２が検査終了位置まで移動すると（ステップＳ１５）、移動機構２１による基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ１６）。検査部７の画像生成部７１では、受光部４により取得された上面９１からの反射光の選択波長帯における強度分布に対して、膜厚の変動に起因する輝度値の差を強調する画像処理（例えば、上面９１上の強度分布を示す２次元画像（以下、「元画像」という。）に対してメディアンフィルタにより平滑化処理を行って平滑化画像を求め、元画像の各画素の値を平滑化画像の対応する画素の値で除算することにより、膜厚変動によるものよりも大きく広範囲に亘る輝度値の変動を除去する等の処理）が行われることにより、強調された膜厚変動が画素値の変動として表現された上面９１の２次元画像（以下、「強調画像」という。）が生成される（ステップＳ２１）。
【００３２】
生成された強調画像は、必要に応じてディスプレイ等の表示装置に表示され、さらに、検査部７のムラ検出部７２により、強調画像に基づいて膜厚ムラの検出が行われる（ステップＳ２２）。
【００３３】
図５は、基板９の上面９１上に形成された膜９２の膜厚と反射率との関係を示す図である。図５中の線１０１は、本実施の形態に係るムラ検査装置１と同様の条件における反射率（すなわち、Ｓ偏光光に対する反射率）を示す。また、線１０２は、ムラ検査装置１から偏光子６が省略された装置と同様の条件における反射率（すなわち、偏光されていない光（以下、「無偏光光」という。）に対する反射率）を示し、線１０３は、ムラ検査装置１の偏光子６に代えてＰ偏光光のみを選択的に透過する他の偏光子が設けられた装置と同様の条件における反射率（すなわち、Ｐ偏光光に対する反射率）を示す。線１０１〜１０３は、波長５５０ｎｍの光に対する反射率を示しており、波長が変更されると膜厚と反射率との関係も変化する。
【００３４】
図５に示すように、膜９２の膜厚が異なると膜９２の反射率も異なるため、受光部４にて受光する反射光の強度も異なる。したがって、膜９２の膜厚分布にムラが存在している場合には、検査部７の画像生成部７１により生成された基板９の上面９１の２次元画像（元画像および強調画像）にも画素の値にムラが生じる。ムラ検査装置１では、検査部７のムラ検出部７２により、上面９１の強調画像における各画素の値のばらつきの程度が検査され、予め設定されているムラ閾値よりもばらつきの程度が大きい領域が存在する場合、上面９１上の対応する領域が許容範囲を超える膜厚ムラが存在する領域として検出される。
【００３５】
図６は、膜９２の膜厚が１ｎｍだけ変動した場合の反射率の変動を示す図である。図６中の線２０１〜２０３は図５中の線１０１〜１０３に対応しており、それぞれＳ偏光光、無偏光光およびＰ偏光光に対する反射率の変動を示す。
【００３６】
図６に示すように、Ｓ偏光光に対する反射率の変動は無偏光光やＰ偏光光に対する反射率の変動に比べて大きいため、ムラ検査装置１では、偏光子６により受光部４にて受光される光をＳ偏光光としてＳ偏光光の強度分布に基づいて膜厚ムラを検査することにより、膜厚の変動を強調画像における画素の値の変動として高感度に取得することができる。このように、ムラ検査装置１では、膜厚ムラに対する感度を向上させることにより、膜厚ムラを精度良く検出することができる。
【００３７】
ところで、膜９２の反射率は、図５に示すように、膜厚の変動に対して周期性をもって変動し、図５および図６に示すように、反射率の極大点近傍および極小点近傍では、膜厚の変動に対する反射率の変動が非常に小さくなる。このため、膜厚の変動が僅かである場合には、画像生成部７１により生成された２次元画像（元画像および強調画像）において画素の値がほとんど変動せず、ムラ検出部７２によるムラ（すなわち、膜厚の変動）の検出の精度が低下してしまう。以下、膜厚の変動に対する反射率の変動の割合が非常に小さい膜厚の領域を、「低感度領域」という。
【００３８】
仮に、基板９上の膜９２の膜厚が図５中の線１０１の低感度領域において変動しているとすると、このような膜厚ムラを線１０１のみに基づいて高精度に検出することは難しい。そこで、ムラ検査装置１では、上述のように１つの光学フィルタ５１を選択光学フィルタ５１ａとして１回目の膜厚ムラの検出を行った後（ステップＳ２３）、制御部８により波長帯切替機構５のフィルタ回転モータ５３が駆動されてフィルタホイール５２が回転し、他の光学フィルタ５１が基板９から受光部４に至る光路上に配置されて波長帯切替機構５における選択波長帯が変更される（ステップＳ２３１）。選択波長帯が変更されることにより、膜厚の低感度領域も移動する。
【００３９】
その後、移動機構２１によりステージ２が検査開始位置に戻され、再び基板９およびステージ２の移動が開始される（ステップＳ１１）。ムラ検査装置１では、ステージ２が検査終了位置に到達するまで、光出射部３からの光の基板９における反射光のうち、１回目のムラ検出時とは異なる選択波長帯のＳ偏光光が受光部４により受光され、基板９上の線状照射領域からの反射光の強度分布が繰り返し取得されて検査部７の画像生成部７１へと送られた後、基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ１２〜Ｓ１６）。
【００４０】
そして、検査部７の画像生成部７１により、基板９の上面９１の強調画像が生成され（ステップＳ２１）、ムラ検出部７２により、上面９１上の膜９２の膜厚ムラが検出される（ステップＳ２２）。２回目の膜厚ムラの検出が終了すると（ステップＳ２３）、１回目および２回目の検出結果に基づき、基板９の上面９１上に形成された膜９２の膜厚ムラが最終的に検出されてムラ検査装置１による膜厚ムラの検出が終了する。
【００４１】
ムラ検査装置１では、波長帯切替機構５の複数の光学フィルタ５１により互いに異なる複数の波長帯の間で選択波長帯を切り替えることにより、１回目のムラ検出と２回目のムラ検出とで膜厚の低感度領域を異ならせている。これにより、膜９２の膜厚の変動幅の一部（または全部）が、例えば１回目のムラ検出時の低感度領域に含まれている場合であっても、２回目のムラ検出時には低感度領域が異なっているため、１回目のムラ検出時に低感度領域に含まれていた部分についても高感度に検出することができ、膜厚ムラをより精度良く検出することができる。
【００４２】
ムラ検査装置１では、フィルタホイール５２を回転して基板９から受光部４に至る光路上の選択光学フィルタ５１ａを他の光学フィルタ５１に切り替えることにより、受光部４にて受光する基板９からの反射光の波長帯（すなわち、選択波長帯）を容易に変更して適切な波長帯とすることができる。また、光出射部３から線状光を出射し、線状光に対して垂直な方向に移動する基板９からの反射光を、ラインセンサ４１により基板９の移動中に繰り返し受光することにより、基板９に対する光の入射角を上面９１全体において一定とすることができる。これにより、膜厚ムラの検出において入射角による反射率への影響を考慮する必要がないため、ムラ検出部７２による膜厚ムラの検出処理を簡素化することができる。
【００４３】
ムラ検査装置１では、偏光子６が基板９とラインセンサ４１との間（すなわち、受光側の光路上）に配置されるため、偏光子６に対する光出射部３からの熱の影響を防止することができる。また、偏光子６が基板９と波長帯切替機構５との間に配置されることにより偏光子６の配置の自由度が高くなるため、装置の構成が複雑化することを防止することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るムラ検査装置１ａについて説明する。図７は、ムラ検査装置１ａの構成を示す正面図である。ムラ検査装置１ａでは、偏光子６が受光部４の集光レンズ４２とラインセンサ４１との間の光路上に配置される。その他の構成は図１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００４５】
第２の実施の形態に係るムラ検査装置１ａによる膜厚ムラの検査の流れは、第１の実施の形態とほぼ同様であり、以下、図３および図４を参照しつつ説明する。まず、基板９およびステージ２の移動が開始され、光出射部３から線状の白色光が出射されて基板９上の線状照射領域に照射される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４６】
光出射部３からの光は、基板９の上面９１にて反射され、波長帯切替機構５の選択光学フィルタ５１ａを透過することにより選択波長帯の光のみが取り出されて受光部４へと導かれる。受光部４では、波長帯切替機構５からの選択波長帯の光が集光レンズ４２により集光されて偏光子６へと導かれ、偏光子６を透過することによりＳ偏光光のみが取り出されてラインセンサ４１上に結像されつつ受光される（ステップＳ１３）。そして、基板９上の線状照射領域からの反射光のうち、Ｓ偏光光の選択波長帯における強度分布が取得されて検査部７の画像生成部７１へと送られる（ステップＳ１４）。
【００４７】
ムラ検査装置１ａでは、ステージ２が検査終了位置に到達するまで（ステップＳ１５）、基板９上の線状照射領域からの反射光の強度分布が繰り返し取得されることにより、上面９１からの反射光のうち、Ｓ偏光光の選択波長帯における強度分布が取得される（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。その後、基板９およびステージ２の移動、並びに、照明光の照射が停止され（ステップＳ１７）、画像生成部７１により強調画像が生成されるとともに上面９１上に形成された膜９２の膜厚ムラが検出される（ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００４８】
１回目の膜厚ムラの検出が終了すると、波長帯切替機構５において選択波長帯が変更され（ステップＳ２３，Ｓ２３１）、ステップＳ１１に戻って２回目の膜厚ムラの検出が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２３）。そして、１回目および２回目の検出結果に基づき、基板９の上面９１上に形成された膜９２の膜厚ムラが最終的に検出されてムラ検査装置１ａによる膜厚ムラの検出が終了する。
【００４９】
以上に説明したように、ムラ検査装置１ａでは、偏光子６により受光部４にて受光される光をＳ偏光光とすることにより、第１の実施の形態と同様に、ラインセンサ４１の膜厚ムラに対する感度を向上して膜厚ムラを精度良く検出することができる。また、偏光子６が基板９とラインセンサ４１との間（すなわち、受光側の光路上）に配置されるため、偏光子６に対する光出射部３からの熱の影響を防止することができる。ムラ検査装置１ａでは、特に、偏光子６が集光レンズ４２とラインセンサ４１との間に配置されるため、偏光子６を集光レンズ４２により集光された線状光に対応する大きさとすることができる。したがって、偏光子６が集光レンズ４２よりも手前（例えば、光出射部３から集光レンズ４２に至る光路上）に配置される場合に比べて、偏光子６を小型化することができる。
【００５０】
ムラ検査装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、選択波長帯を変更して２回の膜厚ムラの検出を行うことにより、ムラ検出時の膜厚の低感度領域を適切に変更し、膜厚ムラをより精度良く検出することができる。また、フィルタホイール５２を回転して選択光学フィルタ５１ａを他の光学フィルタ５１に切り替えることにより、受光部４にて受光する基板９からの反射光の波長帯（すなわち、選択波長帯）を容易に変更することができる。さらには、光出射部３からの線状光をラインセンサ４１により基板９の移動中に繰り返し受光することにより、基板９に対する光の入射角を上面９１全体において一定とすることができるため、ムラ検出部７２による膜厚ムラの検出処理を簡素化することができる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るムラ検査装置１ｂについて説明する。図８は、ムラ検査装置１ｂの構成を示す正面図である。ムラ検査装置１ｂでは、偏光子６が光出射部３のシリンドリカルレンズ３３と基板９との間の光路上に配置される。その他の構成は図１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００５２】
第３の実施の形態に係るムラ検査装置１ｂによる膜厚ムラの検査の流れは、第１の実施の形態とほぼ同様であり、以下、図３および図４を参照しつつ説明する。まず、基板９およびステージ２の移動が開始されるとともに光出射部３から線状の白色光が出射され、偏光子６を透過することによりＳ偏光光のみが取り出されて基板９上の線状照射領域に照射される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００５３】
続いて、基板９の上面９１にて反射されたＳ偏光光が波長帯切替機構５の選択光学フィルタ５１ａを透過することにより選択波長帯の光のみが取り出され、受光部４の集光レンズ４２により集光されてラインセンサ４１上に結像されつつ受光される（ステップＳ１３）。そして、Ｓ偏光光の選択波長帯における強度分布が取得されて検査部７の画像生成部７１へと送られる（ステップＳ１４）。
【００５４】
以下、第１の実施の形態と同様に、ステージ２が検査終了位置に到達するまで基板９上の線状照射領域からの反射光の強度分布が繰り返し取得された後、ムラ検出部７２により膜９２の膜厚ムラが検出される（ステップＳ１５〜Ｓ２２）。次に、波長帯切替機構５において選択波長帯が変更され（ステップＳ２３，Ｓ２３１）、ステップＳ１１に戻って２回目の膜厚ムラの検出が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２３）。そして、１回目および２回目の検出結果に基づき、基板９の上面９１上に形成された膜９２の膜厚ムラが最終的に検出されてムラ検査装置１ｂによる膜厚ムラの検出が終了する。
【００５５】
以上に説明したように、ムラ検査装置１ｂでは、偏光子６により受光部４にて受光される光をＳ偏光光とすることにより、第１の実施の形態と同様に、ラインセンサ４１の膜厚ムラに対する感度を向上して膜厚ムラを精度良く検出することができる。特に、表面が比較的粗い膜９２（例えば、基板９にて反射された光に含まれる散乱光の正反射光に対する割合が１％以上となる膜９２）が形成された基板９の膜厚ムラの検査を行う場合には、偏光子６を光出射部３と基板９との間（すなわち、出射側の光路上）に配置することにより、偏光子６を基板９とラインセンサ４１との間（すなわち、受光側の光路上）に配置する場合に比べて、膜厚ムラをより精度良く検出することができる。
【００５６】
ムラ検査装置１ｂでは、第１の実施の形態と同様に、選択波長帯を変更して２回の膜厚ムラの検出を行うことにより、膜厚ムラをより精度良く検出することができる。また、選択光学フィルタ５１ａを他の光学フィルタ５１に切り替えることにより、受光部４にて受光する基板９からの反射光の波長帯（すなわち、選択波長帯）を容易に変更することができる。さらには、光出射部３からの線状光をラインセンサ４１により基板９の移動中に繰り返し受光することにより、ムラ検出部７２による膜厚ムラの検出処理を簡素化することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５８】
例えば、ステージ２は、光出射部３、受光部４、波長帯切替機構５および偏光子６に対して相対的に移動すればよく、ステージ２が固定され、光出射部３、受光部４、波長帯切替機構５および偏光子６が、互いに固定された状態で移動されてもよい。
【００５９】
上記実施の形態に係るムラ検査装置では、ハロゲンランプ３１から出射される光に基板９上に形成された膜９２に好ましくない影響を与える波長帯の光が含まれている場合、当該波長帯の光を透過しないフィルタ等がハロゲンランプ３１から基板９に至る光路上に設けられる。また、基板９の上面９１上の膜９２が赤外線に対して透過性を有する場合、白色光を出射するハロゲンランプ３１に代えて赤外線を出射する光源が光出射部３に設けられてもよい。
【００６０】
光出射部３では、石英ロッド３２に代えて複数の光ファイバが直線状に配列されたファイバアレイが設けられ、ハロゲンランプ３１からの光がファイバアレイを通過することにより線状光に変換されてもよい。また、ハロゲンランプ３１および石英ロッド３２に代えて、直線状に配列された複数の光源要素が線状光を出射する光源として設けられてもよい。
【００６１】
基板９に対する光の入射角を上面９１全体において一定とすることにより膜厚ムラの検出処理を簡素化するという観点からは、基板９に対して相対的に移動するラインセンサ４１により光出射部３からの線状光の反射光を受光することが好ましいが、基板９の撮像時間を短縮する必要がある場合等には、ラインセンサ４１に代えて２次元ＣＣＤセンサが受光部４に設けられてもよい。
【００６２】
ラインセンサ４１にてＳ偏光光を受光するという観点のみからは、偏光子６は光出射部３からラインセンサ４１に至る光路上の何処に配置されてもよく、例えば、選択光学フィルタ５１ａと集光レンズ４２との間に配置されてもよい。
【００６３】
波長帯切替機構５は、必ずしも基板９から受光部４に至る光路上に配置される必要はなく、例えば、光出射部３から基板９に至る光路上に配置されてもよい。また、波長帯切替機構５による選択波長帯の切り替えは、複数の光学フィルタ５１の切り替えには限定されず、互いに異なる複数の波長帯の光を出射する複数の光源が光出射部３に設けられ、波長帯切替機構５により複数の光源が制御されることにより、光出射部３から出射される光の波長帯が切り替えられてもよい。
【００６４】
上記実施の形態に係るムラ検査装置では、膜９２の膜厚ムラは、ムラ検出部７２により上面９１の強調画像における各画素の値のばらつきの程度が検査されることにより検出されるが、膜厚ムラの検出は、ディスプレイ等に表示された上面９１の強調画像を作業者が目視して参照用画像と比較することにより行われてもよい。
【００６５】
上記実施の形態に係るムラ検査装置は、レジスト膜以外の他の膜、例えば、基板９上に形成された絶縁膜や導電膜の膜厚ムラの検出に利用されてよく、これらの膜は、塗布液の塗布以外の方法、例えば、蒸着法や化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等により形成されたものであってもよい。また、ムラ検査装置は、半導体基板等の他の基板上に形成された膜の膜厚ムラの検査に利用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１の実施の形態に係るムラ検査装置の構成を示す図である。
【図２】波長帯切替機構を示す図である。
【図３】膜厚ムラの検査の流れを示す図である。
【図４】膜厚ムラの検査の流れを示す図である。
【図５】膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図６】膜厚と反射率の変動との関係を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係るムラ検査装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係るムラ検査装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１ａ，１ｂ    ムラ検査装置
２    ステージ
３    光出射部
５    波長帯切替機構
６    偏光子
９    基板
２１    移動機構
３１    ハロゲンランプ
３２    石英ロッド
３３    シリンドリカルレンズ
４１    ラインセンサ
４２    集光レンズ
５１    光学フィルタ
５１ａ    選択光学フィルタ
５２    フィルタホイール
５３    フィルタ回転モータ
９１    上面
９２    膜
Ｓ１１〜Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２３，Ｓ２３１    ステップ
【図１】
2006313143.tif 000003
【図２】
2006313143.tif 000004
【図３】
2006313143.tif 000005
【図４】
2006313143.tif 000006
【図５】
2006313143.tif 000007
【図６】
2006313143.tif 000008
【図７】
2006313143.tif 000009
【図８】
2006313143.tif 000010