(57)【要約】【課題】パターン検査装置の製造コストを削減しつつコントラストの高い検査画像を取得する。【解決手段】パターン検査装置の画像取得部１３は、光照射部１３１、ラインセンサ１３２、角度変更機構、および、検査対象であるウエブ９を搬送する搬送機構を備える。光照射部１３１からは、ウエブ９の薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光が出射される。光照射部１３１からの光の照射角θ１およびラインセンサ１３２により撮像が行われる検出角θ２は、常に同じであり、これらの角度は角度変更機構により変更される。パターン検査装置では、予め検査画像のコントラストが高くなる照射角および検出角の設定角度が求められ、照射角および検出角が設定角度とされる。これにより、単一波長の光源を用いてラインセンサ１３２によりコントラストの高い検査画像を取得することができ、パターン検査装置の製造コストも削減することができる。【選択図】図２
2012251808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成された薄膜パターンの検査に用いられる検査画像を取得する検査画像取得装置であって、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、
前記光が照射される線状の撮像領域からの光を受光するラインセンサと、
前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、
前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記基材の法線とのなす照射角と、前記撮像領域から前記ラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角とを等しく維持しつつ前記照射角および前記検出角を変更する角度変更機構と、
を備えることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査画像取得装置であって、
前記照射角および前記検出角と、前記薄膜パターンと背景との間のコントラストとの関係を示すプロファイルを取得するプロファイル取得部と、
前記プロファイルから前記照射角および前記検出角の設定角度を求める角度決定部と、
をさらに備えることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査画像取得装置であって、
前記プロファイル取得部が、前記基材上における層構造および各層の膜厚に基づいて、前記プロファイルを求めることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査画像取得装置であって、
前記各層の膜厚を求める膜厚計をさらに備え、
前記プロファイル取得部が、前記膜厚計からの出力に基づいて前記プロファイルを求めることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、
前記撮像領域と前記ラインセンサとの間に配置された偏光子をさらに備えることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項６】
請求項２ないし４のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、
前記撮像領域と前記ラインセンサとの間に配置された偏光子と、
前記偏光子による偏光方向を変更する偏光切替機構と、
をさらに備え、
前記プロファイル取得部が、前記プロファイルとして、ｐ偏光光による前記薄膜パターンと前記背景との間の第１コントラストを示す第１プロファイルと、ｓ偏光光による前記薄膜パターンと前記背景との間の第２コントラストを示す第２プロファイルとを取得し、
前記角度決定部が、前記第１コントラストと前記第２コントラストとの積を用いて前記設定角度を求め、
前記ラインセンサが、前記検査画像として、ｐ偏光光による第１検査画像と、ｓ偏光光による第２検査画像とを取得することを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、
前記薄膜パターンの膜厚が、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする検査画像取得装置。
【請求項８】
基材上に形成された薄膜パターンを検査するパターン検査装置であって、
請求項１ないし７のいずれかに記載の検査画像取得装置と、
前記検査画像取得装置にて取得された検査画像に基づいて前記薄膜パターンの検査を実行する検査部と、
を備えることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項９】
基材上に形成された薄膜パターンの検査に用いられる検査画像を取得する検査画像取得方法であって、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部から線状の撮像領域に至る光軸と前記基材の法線とのなす照射角の設定角度を求める工程と、
前記照射角を前記設定角度に設定し、前記撮像領域からラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角も前記設定角度に設定する工程と、
前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する工程と、
を備えることを特徴とする検査画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に形成された薄膜パターンを検査する技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な分野において、フィルム状または板状の基材上に形成されたパターンの検査が行われている。例えば、特許文献１に開示されるパターン検査装置では、樹脂フィルム上に形成された配線パターンの検査が行われる。パターン検査装置では、光源に波長５００ｎｍ以上の光のみを放射するＬＥＤ(Light Emitting Diode)が用いられることにより、コントラストの良い画像が得られる。
【０００３】
なお、特許文献２に開示される膜厚測定装置では、半導体レーザから透明ポリエステルフィルムに光が照射され、シリコンフォトダイオードにて正反射光強度が検出される。半導体レーザおよびシリコンフォトダイオードは、ステッピングモータにより、０°から９０°の範囲内で移動し、光入射角が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２８４５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、様々な電子機器にＦＰＤ(Flat Panel Display)が設けられる。このような表示装置の製造において透明電極等の透明なパターンの外観検査を行う場合、例えば、ガラス基板に光を照射し、反射光を受光することによりパターンの画像が取得される。取得された画像は処理された上で参照画像と比較され、パターンの欠陥の有無が判断される。
【０００６】
検査装置では光源にランプやＬＥＤ、ＬＤ(Laser Diode)等が使用され、検査対象における光干渉によりパターンと背景との間に明るさの差、すなわち、コントラストが生じる。光干渉を利用してパターンの画像を取得する場合、パターンやその上に存在する薄膜の厚さおよび光学定数等の影響により、コントラストの良い画像が取得可能な波長が変化する。したがって、光源としてランプおよび複数の干渉フィルタを切り替える機構が設けられたり、複数の波長を出射する複数のＬＥＤが設けられる。このような手法を採用する場合、光源が大掛かりとなり、検査装置の製造コストが増大する。
【０００７】
また、複数の波長の光を用いる場合、光学系における色消しや収差補正を多波長に対して実現する必要があり、光学系の設計および製作の難易度が上がり、光量の削減が必要となったり、光学系の製造コストが増大する。加えて、例えば、検査対象が感光性のレジストを含む場合、短い波長域の光を照射することができず、理想的な波長の光を使用してパターンを検査することができない場合がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターンの検査において、コントラストの高い検査画像の取得を低コストにて実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの検査に用いられる検査画像を取得する検査画像取得装置であって、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、前記光が照射される線状の撮像領域からの光を受光するラインセンサと、前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記基材の法線とのなす照射角と、前記撮像領域から前記ラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角とを等しく維持しつつ前記照射角および前記検出角を変更する角度変更機構とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査画像取得装置であって、前記照射角および前記検出角と、前記薄膜パターンと背景との間のコントラストとの関係を示すプロファイルを取得するプロファイル取得部と、前記プロファイルから前記照射角および前記検出角の設定角度を求める角度決定部とをさらに備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の検査画像取得装置であって、前記プロファイル取得部が、前記基材上における層構造および各層の膜厚に基づいて、前記プロファイルを求める。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の検査画像取得装置であって、前記各層の膜厚を求める膜厚計をさらに備え、前記プロファイル取得部が、前記膜厚計からの出力に基づいて前記プロファイルを求める。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、前記撮像領域と前記ラインセンサとの間に配置された偏光子をさらに備える。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、前記撮像領域と前記ラインセンサとの間に配置された偏光子と、前記偏光子による偏光方向を変更する偏光切替機構とをさらに備え、前記プロファイル取得部が、前記プロファイルとして、ｐ偏光光による前記薄膜パターンと前記背景との間の第１コントラストを示す第１プロファイルと、ｓ偏光光による前記薄膜パターンと前記背景との間の第２コントラストを示す第２プロファイルとを取得し、前記角度決定部が、前記第１コントラストと前記第２コントラストとの積を用いて前記設定角度を求め、前記ラインセンサが、前記検査画像として、ｐ偏光光による第１検査画像と、ｓ偏光光による第２検査画像とを取得する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の検査画像取得装置であって、前記薄膜パターンの膜厚が、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンを検査するパターン検査装置であって、請求項１ないし７のいずれかに記載の検査画像取得装置と、前記検査画像取得装置にて取得された検査画像に基づいて前記薄膜パターンの検査を実行する検査部とを備える。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの検査に用いられる検査画像を取得する検査画像取得方法であって、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部から線状の撮像領域に至る光軸と前記基材の法線とのなす照射角の設定角度を求める工程と、前記照射角を前記設定角度に設定し、前記撮像領域からラインセンサに至る光軸と前記法線とのなす検出角も前記設定角度に設定する工程と、前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、検査画像取得装置の製造コストを削減しつつコントラストの高い検査画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】画像取得部の正面図である。
【図３】画像取得部の平面図である。
【図４】画像取得部の背面図である。
【図５】パターン検査装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】パターン検査装置の動作の流れを示す図である。
【図７】プロファイルの例を示す図である。
【図８】プロファイルの例を示す図である。
【図９】画像取得部の他の例を示す正面図である。
【図１０．Ａ】プロファイルの例を示す図である。
【図１０．Ｂ】プロファイルの例を示す図である。
【図１０．Ｃ】プロファイルの例を示す図である。
【図１１．Ａ】プロファイルの例を示す図である。
【図１１．Ｂ】プロファイルの例を示す図である。
【図１１．Ｃ】プロファイルの例を示す図である。
【図１１．Ｄ】プロファイルの例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るパターン検査装置の機能構成の一部を示す図である。
【図１３】パターン検査装置の動作の流れの一部を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態に係るパターン検査装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン検査装置１の概略構成を示す正面図である。パターン検査装置１は、基材上に形成された多層の薄膜パターンの画像である検査画像を取得し、検査画像に基づいて薄膜パターンの検査を実行する。図１では、基材は、樹脂フィルムのウエブ、すなわち、連続シートである。薄膜パターンは、例えば、透明電極膜であり、本実施の形態では、基材および薄膜パターンは、透明膜により覆われる。実際には、基材上に反射防止膜等の他の層も設けられる。以下の説明では、薄膜パターンを単に「パターン」と呼ぶ。基材および基材上の膜をまとめて「ウエブ９」または「検査対象」と呼ぶ。ウエブ９は、静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。
【００２１】
パターン検査装置１は、ウエブ９を搬送する搬送機構１１と、膜厚計１２と、画像取得部１３とを備え、後述の全体制御部や検査部等をさらに備える。搬送機構１１、膜厚計１２および画像取得部１３は、パターン検査装置１に含まれる検査画像取得装置１０に対応する。搬送機構１１は、図１の右側に位置する供給部１１１と、左側に位置する回収部１１２とを備える。供給部１１１は、検査前のウエブ９をロール９１として支持し、左方向へとウエブ９を繰り出す。回収部１１２は、検査後のウエブ９をロール９２として支持し、ウエブ９を回収する。
【００２２】
膜厚計１２および画像取得部１３は、供給部１１１から回収部１１２に向かってこの順で配置される。膜厚計１２は、光干渉式の分光膜厚計であり、測定光をウエブ９に照射し、反射光のスペクトルを取得する。予め設定された膜構造を前提として、計算上の各層の膜厚を変化させ、計算により求められる分光スペクトルを測定により取得された分光スペクトルにフィッティングすることにより各層の膜厚が求められる。
【００２３】
図２は、画像取得部１３の正面図であり、図３は平面図であり、図４は背面図である。画像取得部１３は、ウエブ９上の撮像領域９０に向かって光を出射する光照射部１３１と、撮像領域９０からの反射光を受光するラインセンサ１３２と、光照射部１３１による光の照射角およびラインセンサ１３２による検出角を変更する角度変更機構１３３とを備える。画像取得部１３には搬送機構１１の一部が含まれると捉えられてもよい。ここで、照射角とは、光照射部１３１から撮像領域９０に至る光軸Ｊ１とウエブ９の法線Ｎとのなす角θ１である。検出角とは、撮像領域９０からラインセンサ１３２に至る光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２である。
【００２４】
光照射部１３１は、パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する。光は、少なくとも線状の撮像領域９０に照射される。光照射部１３１は、ウエブ９の搬送方向および上下方向に垂直な方向に配列された複数のＬＥＤと、ＬＥＤからの光を均一化して撮像領域９０へと導く光学系とを備える。ラインセンサ１３２は、１次元の撮像素子と、撮像領域９０と撮像素子の受光面とを光学的に共役とする光学系とを備える。ウエブ９は、搬送機構１１により、撮像領域９０と交差する方向に搬送される。すなわち、搬送機構１１はウエブ９の基材を撮像領域９０に対して相対的に移動する移動機構である。本実施の形態では、ウエブ９は撮像領域９０に対して垂直な方向に搬送されるが、撮像領域９０は搬送方向に対して傾斜してもよい。
【００２５】
なお、以下の説明では、必要に応じて基材とパターンとを区別して説明するが、検査対象（ウエブ９）の大部分は基材であることから、検査対象の取り扱い等に関しては、検査対象と基材とは厳密に区別することなく説明を行っている。
【００２６】
角度変更機構１３３は、照射角θ１と検出角θ２とを等しく維持しつつ照射角θ１および検出角θ２を変更する。したがって、以下の説明における検出角の大きさは照射角の大きさでもあり、照射角の大きさは検出角の大きさでもある。光照射部１３１およびラインセンサ１３２は、角度変更機構１３３を介して、ベース壁１３４に支持される。ベース壁１３４は、搬送方向および上下方向に平行な板部材である。
【００２７】
ベース壁１３４には、撮像領域９０を中心とする円弧状の第１開口２０１および第２開口２０２が設けられる。第１開口２０１には光照射部１３１を支持する第１支持部２１が挿入される。第２開口２０２にはラインセンサ１３２を支持する第２支持部２２が挿入される。第１支持部２１および第２支持部２２は角度変更機構１３３の一部である。角度変更機構１３３は、さらに、光照射部１３１を移動させるための第１ガイド部２３１、第１モータ２４１、第１ラック２５１、並びに、ラインセンサ１３２を移動させるための第２ガイド部２３２、第２モータ２４２、第２ラック２５２を備える。
【００２８】
第１ガイド部２３１は、第１開口２０１に沿ってベース壁１３４の光照射部１３１側に設けられ、撮像領域９０を中心とする円周方向に光照射部１３１の移動を案内する。第１支持部２１の移動体２１１は、第１ガイド部２３１に沿って移動する。第１支持部２１はベース壁１３４の光照射部１３１とは反対側に支持板２１２をさらに備え、第１モータ２４１は支持板２１２に支持される。第１ラック２５１は、第１開口２０１に沿ってベース壁１３４の光照射部１３１とは反対側に設けられる。第１ラック２５１は第１モータ２４１の出力軸に設けられたピニオンギアと歯合し、駆動力を第１支持部２１に与え、光照射部１３１を移動させる。
【００２９】
ラインセンサ１３２を移動させる機構は、光照射部１３１を移動させる機構と同様である。すなわち、第２ガイド部２３２は、第２開口２０２に沿ってベース壁１３４のラインセンサ１３２側に設けられ、撮像領域９０を中心とする円周方向にラインセンサ１３２の移動を案内する。第２支持部２２の移動体２２１は、第２ガイド部２３２に沿って移動する。第２支持部２２はベース壁１３４のラインセンサ１３２とは反対側に支持板２２２をさらに備え、第２モータ２４２は支持板２２２に支持される。第２ラック２５２は、第２開口２０２に沿ってベース壁１３４のラインセンサ１３２とは反対側に設けられる。第２ラック２５２は第２モータ２４２の出力軸に設けられたピニオンギアと歯合し、駆動力を第２支持部２２に与え、ラインセンサ１３２を移動させる。
【００３０】
図５は、パターン検査装置１の機能構成を示すブロック図である。破線にて囲む構成は、図１に示す構成である。パターン検査装置１は、膜厚計１２からの出力が入力されるプロファイル取得部３１、プロファイル取得部３１にて求められた後述のプロファイルが入力される角度決定部３２、全体を制御する全体制御部３０、ラインセンサ１３２からの出力が入力される画像記憶部３３、検査部３４、および、検査結果を操作者や他の装置に出力する出力部３５を備える。プロファイル取得部３１、角度決定部３２、画像記憶部３３および全体制御部３０は、検査画像取得装置１０の一部である。
【００３１】
図６は、パターン検査装置１の動作の流れ図である。パターン検査装置１では、まず、搬送機構１１が制御されることにより、ウエブ９においてパターンが存在する領域が膜厚計１２の下方に配置され、膜厚計１２により各層の膜厚が取得される。さらに、搬送機構１１が制御されることにより、パターンの周囲の領域である背景の領域が膜厚計１２の下方に配置され、背景の領域においても各層の膜厚が取得される（ステップＳ１１）。なお、パターンが存在する領域のみにおいて各層の膜厚が取得され、これらの膜厚から背景における各層の膜厚が推定されてもよい。
【００３２】
膜厚の測定結果はプロファイル取得部３１に入力される。プロファイル取得部３１では、基材上における層構造および各層の膜厚に基づいて、（照射角および）検出角とコントラストとの関係を示すプロファイルが演算により求められる（ステップＳ１２）。図７は取得されるプロファイルを例示する図である。実線８１１は厚さ３０ｎｍの透明電極パターン上に厚さ９００ｎｍの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ９００ｎｍの透明膜のみが存在するものとしている。照射光の波長は５７０ｎｍである。
【００３３】
ここで、コントラストとは、基材上にパターンを含む多層膜が存在する場合にラインセンサ１３２に入射する光の強度と、基材上に上記多層膜からパターンを除いた膜のみが存在する場合にラインセンサ１３２に入射する光の強度との比である。換言すれば、コントラストは、パターンと背景との間の明度比（＝（パターン領域の明度）／（背景領域の明度））である。明度はその波長における反射率に対応し、明度比は反射率比でもある。もちろん、コントラストとしては、明度や反射率の差等の他の値が利用されてもよい。
【００３４】
図７において、通常、コントラストが０．５以下または２以上の場合に良好なパターン検査が可能となる。実線８１１の場合、検出角がおよそ０°以上２８°以下、または、４０°以上４５°以下の場合に、適切な検査画像が取得される。ただし、４５°は図７における形式的な上限にすぎない。なお、コントラストが０．７７以下または１．３以上であれば、条件によっては検査が可能である。好ましくは、コントラストは、０．６７以下または１．５以上である。また、「コントラストが高い」とはコントラストが良好であることを指し、明暗がはっきり区別できる状態を意味する。コントラストが高いことは、必ずしもコントラストの値が大きいことを意味しない。
【００３５】
図７の破線８１２は厚さ３０ｎｍの透明電極パターン上に厚さ９６０ｎｍの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ９６０ｎｍの透明膜のみが存在するものとしている。一点鎖線８１３は厚さ３０ｎｍの透明電極パターン上に厚さ１０００ｎｍの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ１０００ｎｍの透明膜のみが存在するものとしている。照射光の波長は５７０ｎｍである。曲線８１１〜８１３にて示すように、透明膜の厚さが変化することにより、コントラストが高い検査画像が取得される検出角が大きく変化することが判る。
【００３６】
すなわち、検出角を変化させると透明な各層を経由する光の光路長が変化して光の干渉状態が変化し、これにより、特定の検出角では高いコントラストが得られない場合であっても、波長を変えることなく検出角を変化させることにより、高いコントラストを得ることが可能となる。さらに換言すれば、検出角を変化させることにより、白色光源および多数のフィルタを用いて多数の波長から波長を選択してパターン検査を実行することと同等の検査が実現される。
【００３７】
角度決定部３２では、取得されたプロファイルに基づいて、照射角および検出角の設定すべき角度（以下、「設定角度」という。）が決定される（ステップＳ１３）。設定角度の決定では、光照射部１３１およびラインセンサ１３２の可動範囲や他の検査条件が考慮される。設定角度は全体制御部３０へと入力され、全体制御部３０が角度変更機構１３３を制御することにより、照射角および検出角が設定角度となる（ステップＳ１４）。
【００３８】
上記準備作業が完了すると、光照射部１３１からの光の出射が開始され、搬送機構１１によるウエブ９の搬送が開始される（ステップＳ１５）。ラインセンサ１３２では、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得される。これにより、画像記憶部３３にパターンを示す２次元の画像データである検査画像データ３３１が取得される（ステップＳ１６）。
【００３９】
一方、画像記憶部３３には、基準となる参照画像データ３３２も記憶されている。検査画像データ３３１および参照画像データ３３２は、検査部３４へと送られ、検査部３４にて両者を比較することにより、欠陥の有無が判定される（ステップＳ１７）。ステップＳ１６およびＳ１７は、ウエブ９が一定の距離だけ搬送される毎に繰り返し実行され、ウエブ９に対する全ての検査が完了すると、光の照射およびウエブ９の搬送が停止され、検査が終了する（ステップＳ１８）。
【００４０】
以上に説明したように、パターン検査装置１では、撮像領域９０に照射される光の波長を変更することなく、パターンと背景との間のコントラストが高い検査画像を取得することができる。これにより、波長を変更するための複雑な構造や多波長の光に対応した光学系の設計や煩雑な調整が不要となり、検査画像取得装置１０およびパターン検査装置１の製造コストを削減することができる。さらに、例えば、感光性のレジストがパターン上の層に含まれる場合等のように、使用できない波長の光を避けたパターン検査を容易に行うことができる。
【００４１】
また、プロファイル取得部３１がプロファイルを取得するため、角度決定部３２にて最も好ましい角度を容易に決定することができる。膜厚計１２を用いることによりプロファイルを速やかに取得することができ、効率よく検査を行うことができる。
【００４２】
図８は、パターンの膜厚が薄い場合のプロファイルを例示する図である。実線８２１は、３０ｎｍの透明電極膜上に６５０ｎｍの透明膜を形成した場合のプロファイルを示す。長い破線８２２、短い破線８２３、一点鎖線８２４は、それぞれ透明電極膜の厚さを２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍに変更した場合のプロファイルを示し、透明膜の厚さは６５０ｎｍである。背景では６５０ｎｍの透明膜のみが存在するものとしており、以下の類似の図においても同様である。
【００４３】
図８に示すように、実用上は、パターンの厚さは１０ｎｍ以上であることが好ましい。また、透明電極にてパターンが形成される場合、パターンの厚さは、通常、１００ｎｍ以下である。異なる膜種により透明なパターンが形成される場合でも、パターンの厚さは、通常、２０００ｎｍ以下である。パターンには種々の材料が適用可能であり、例えば、クロムの薄膜でもよい。
【００４４】
図９は画像取得部１３の他の例を示す正面図である。図９に示す画像取得部１３では、撮像領域９０とラインセンサ１３２との間に偏光子１３６が配置される。これにより、ラインセンサ１３２にはウエブ９からの反射光のうち、ｐ偏光光のみが入射する。パターン検査装置１の他の構成は図１と同様である。
【００４５】
図９の画像取得部１３を含むパターン検査装置１では、プロファイル取得部３１にてｐ偏光光に関するプロファイルが取得される。すなわち、パターンが形成された領域からのｐ偏光光の強度と背景からのｐ偏光光の強度との比であるコントラストが検出角に依存して変化する様子が、プロファイルとして取得される。
【００４６】
図１０．Ａ、図１０．Ｂおよび図１０．Ｃは、それぞれ厚さ３０ｎｍの透明電極パターン上に厚さ９００ｎｍ、９６０ｎｍおよび１０００ｎｍの透明膜を形成した場合のプロファイルを示す。光の波長は５７０ｎｍである。実線８４１、８４３、８４５はｐ偏光光によるプロファイルを示し、破線８４２、８４４、８４６はｓ偏光光によるプロファイルを示す。これれらのプロファイルから、図１０．Ｂおよび図１０．Ｃに示す膜構造では、ｐ偏光光を利用すると、偏光光を利用しない場合に比べてコントラストが高い検査画像が取得可能であることが判る。また、透明膜の厚さによって好ましい検出角が大きく変化することも判る。
【００４７】
パターン検査装置１では、ｐ偏光光のプロファイルに基づいて照射角および検出角が決定される。そして、ｐ偏光光をラインセンサ１３２にて受光することにより、コントラストが高い画像を取得し、パターン検査の精度が向上される。なお、ｓ偏光光を受光する方がコントラストが高い検査画像が取得される場合、ラインセンサ１３２にてｓ偏光光を受光するための偏光子１３６が設けられる。偏光光の利用は、パターンが非常に薄い場合に特に適している。
【００４８】
図１１．Ａ、図１１．Ｂ、図１１．Ｃおよび図１１．Ｄは、それぞれ３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍおよび５ｎｍの厚さの透明電極パターンによるプロファイルを示す。光の波長は５７０ｎｍである。実線８５１、８５３、８５５、８５７は、ｐ偏光光によるプロファイルを示し、破線８５２、８５４、８５６、８５８は、ｓ偏光光によるプロファイルを示す。これらのプロファイルにおいても、ｐ偏光光を利用することにより、偏光光を使用しない場合よりもコントラストが高い検査画像を取得することが可能であることが判る。また、実用上、パターンの膜厚が１０ｎｍ以上である場合に、コントラストを利用した検査が可能であることが判る。一般的に、パターンが薄い場合、検出角を大きくすることにより高いコントラストを得ることができる。
【００４９】
図１２は、第２の実施の形態に係るパターン検査装置１のプロファイル取得部３１の周辺の機能構成を示す図である。第２の実施の形態ではパターン検査装置１から膜厚計１２が省かれる。他の構成は第１の実施の形態と同様であり、以下、同様の構成には同符号を付す。
【００５０】
プロファイル取得部３１は、角度変更機構１３３を制御し、ラインセンサ１３２からの信号が入力される。プロファイルが取得される際には、まず、撮像領域９０にパターンおよび背景が存在するように搬送機構１１がウエブ９の位置決めを行う。次に、プロファイル取得部３１が照射角および検出角を変更しつつ、ラインセンサ１３２が撮像領域９０のライン画像を繰り返し取得する。プロファイル取得部３１では、ラインセンサ１３２にてライン画像が取得される毎に、パターンの領域からの光強度と背景の領域からの光強度との比がコントラストとして求められる。照射角および検出角は等しく維持されたまま最小角から最大角まで変更される。これにより、検出角とコントラストとの関係を示すプロファイルが取得される（図１３：ステップＳ２１）。
【００５１】
取得されたプロファイルは角度決定部３２へと送られ、設定角度が決定される（図６：ステップＳ１３）。以後、第１の実施の形態と同様の動作により、パターンの検査が実行される。
【００５２】
第２の実施の形態においても、撮像領域９０に照射される光の波長を変更することなく、パターンと背景との間のコントラストが高い検査画像を取得することができる。これにより、検査画像取得装置１０およびパターン検査装置１の製造コストを削減することができる。さらに、膜厚計が省かれるため、検査画像取得装置１０およびパターン検査装置１の製造コストをさらに削減することができる。
【００５３】
図１４は、第３の実施の形態に係るパターン検査装置１ａの検査画像取得装置１０ａを示す図である。他の構成は図５と同様である。
【００５４】
パターン検査装置１ａは、搬送機構１１ａと、膜厚計１２と、画像取得部１３とを備え、搬送機構１１ａの構造および画像取得部１３の一部が図１と異なるという点を除いて第１の実施の形態と同様である。また、検査対象は、透明電極膜や透明膜等が形成されたガラス基板９ａである。
【００５５】
搬送機構１１ａは、ガラス基板９ａを上面上に保持するステージ４１と、ステージ４１の左右方向への移動を案内するガイドレール４２と、モータ４３と、モータ４３の駆動力を伝達する図示省略の伝達機構とを備える。搬送機構１１ａはガラス基板９ａの主要部である基材を撮像領域９０に対して相対的に移動する移動機構である。画像取得部１３には、撮像領域９０とラインセンサ１３２との間に偏光子１３６が配置され、光軸を中心として偏光子１３６を回転する回転機構１３７がさらに設けられる。回転機構１３７は、偏光子１３６による偏光方向を変更する偏光切替機構である。
【００５６】
検査が行われる際には、ステージ４１上に検査対象であるガラス基板９ａが保持され、二点鎖線にて示すように膜厚計１２の下方にガラス基板９ａが配置される。そして、ガラス基板９ａの基材上の各層の膜厚が取得される（図６：ステップＳ１１）。続いて、プロファイル取得部３１が、膜厚計１２の測定結果に基づいて、プロファイルとして、ｐ偏光光によるパターンと背景との間の第１コントラストを示す第１プロファイルと、ｓ偏光光によるパターンと背景との間の第２コントラストを示す第２プロファイルとを取得する（ステップＳ１２）。
【００５７】
角度決定部３２は、第１コントラストと第２コントラストとの積を求め、この積が１から大きく異なる角度を設定角度として決定する（ステップＳ１３）。この手法は、第１コントラストおよび第２コントラストのいずれもが１に近いが、積が１から比較的異なる場合に適している。
【００５８】
なお、実質的に第１コントラストおよび第２コントラストの積が求められるのであれば、厳密な意味で第１プロファイルおよび第２プロファイルが準備される必要はない。例えば、パターンにおけるｐ偏光光による明度とｓ偏光光による明度との積と、背景におけるｐ偏光光による明度とｓ偏光光による明度との積との比を求めることにより、第１コントラストと第２コントラストとの積に相当する値が求められてもよい。このように、プロファイル取得部３１と角度変更機構１３３とは厳密に区別可能な機能である必要はない。
【００５９】
照射角および検出角が設定角度に設定されと（ステップＳ１４）、光の照射およびステージ４１の移動が開始され、画像取得部１３によりｐ偏光光による第１検査画像が取得される。さらに、回転機構１３７により偏光子１３６が回転され、光の照射およびステージ４１の移動が再度行われ、ｓ偏光光による第２検査画像が取得される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。
【００６０】
検査部３４では、第１検査画像の各画素の値と第２検査画像の対応する画素の値との積が求められ、積を画素値として有する画像に基づいてパターン検査が実行される（ステップＳ１７）。パターン検査装置１ａでは、ｐ偏光光の強度とｓ偏光光の強度との積を用いて検査が行われるため、パターンと背景との間でこの積の差が大きい場合に適切な検査が実現される。また、種類の異なる２つの画像が利用されるため、検査の信頼性も向上する。パターン検査装置１ａにおいても、光源の波長を切り替える機構が不要であるため、検査画像取得装置１０ａおよびパターン検査装置１ａの製造コストを削減することができる。
【００６１】
パターン検査装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に偏光子１３６を設けることなく検査が行われてもよく、ｐ偏光光またはｓ偏光光のみを用いて検査が行われてもよい。また、膜厚計１２が省略され、図１３に示す動作が実行されてもよい。撮像領域９０の長さに対してガラス基板９ａの幅が大きい場合は、搬送機構１１ａにステージ４１を図１４の紙面に垂直な方向に移動する機構が追加され、ガラス基板９ａを紙面に垂直な方向に移動して画像の取得および検査が繰り返される。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６３】
検査対象の基材は、フィルムやガラス基板には限定されず、樹脂板等の他の材料により形成されたものであってよい。基材上に形成される膜構造は、既述のように様々なものであってよく、通常、上記実施の形態にて例示したものよりも複雑な構造を有する。検査対象となるパターンは１種類には限定されず、複数種類であってもよい。この場合、各検査対象のパターンの検査の際に、このパターンに重なる他のパターンは、背景として扱われる。
【００６４】
上記実施の形態では、背景は１種類であるものとして説明したが、背景は１種類には限定されない。背景が複数種類の場合、各背景に関してプロファイルが求められ、いずれの背景に対してもコントラストが高くなる照射角および検出角が角度決定部３２にて決定される。
【００６５】
薄膜パターンの組成は、照射光に対してある程度の透過性を有するのであれば、他の材料にて形成されたものであってよく、必ずしも可視光に対して透明である必要はない。パターンは透明電極には限定されず、他の用途のパターンであってもよい。ただし、パターン検査装置の用途としては、可視光を照射しても影ができない透明電極の検査に特に適している。
【００６６】
基材を撮像領域に対して相対的に移動する移動機構は、基材を固定し、画像取得部１３を移動する機構であってもよい。角度変更機構１３３は、照射角および検出角を個別に変更する機構ではなく、両角度を連動させる機構であってもよい。角度変更機構１３３では照射角および検出角は連続的に変化する必要はなく、例えば、数段階にのみ変更可能であってもよい。また、角度変更機構１３３は手動で角度を変更するものでもよい。図１４では、偏光切替機構として回転機構１３７が設けられるが、偏光方向が異なる２つの偏光子を入れ替える機構が偏光切替機構として設けられてもよい。
【００６７】
光照射部１３１から出射される光の波長は、単一には限定されず、複数の波長の光が選択的に出射可能であってもよい。光源にはＬＥＤではなく、ＬＤが設けられてもよい。さらに、ハロゲンランプ等のランプとフィルタとの組み合わせが光源として設けられてもよい。膜厚計１２は、分光エリプソメータであってもよい。
【００６８】
検査対象における膜構造および各層の膜厚が既知であれば、これらの情報が操作者によりプロファイル取得部３１に直接入力され、膜厚計１２が省かれてもよい。さらには、プロファイル取得部３１および角度決定部３２が省かれ、別途求められた照射角および検出角が利用されてもよい。また、上記実施の形態にて説明したパターン検査装置１，１ａから検査部３４が省かれ、検査画像取得装置１０，１０ａのみの機能が利用されてもよい。検査部３４としては様々なものが利用可能であり、必ずしも参照画像との比較により検査が実行される必要はない。
【００６９】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００７０】
１，１ａ    パターン検査装置
９    ウエブ
９ａ    ガラス基板
１０，１０ａ    検査画像取得装置
１１，１１ａ    搬送機構
１２    膜厚計
３１    プロファイル取得部
３２    角度決定部
３４    検査部
９０    撮像領域
１３１    光照射部
１３２    ラインセンサ
１３３    角度変更機構
１３６    偏光子
１３７    回転機構
３３１    検査画像データ
Ｊ１，Ｊ２    光軸
Ｓ１３〜Ｓ１５    ステップ
θ１    照射角
θ２    検出角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０．Ａ】
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【図１０．Ｂ】
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【図１０．Ｃ】
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【図１１．Ａ】
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【図１１．Ｂ】
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【図１１．Ｃ】
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【図１１．Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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