JP2000146537A - パタ―ン欠陥検出装置および修正装置 - Google Patents

パタ―ン欠陥検出装置および修正装置

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JP2000146537A JP11155507A JP15550799A JP2000146537A JP 2000146537 A JP2000146537 A JP 2000146537A JP 11155507 A JP11155507 A JP 11155507A JP 15550799 A JP15550799 A JP 15550799A JP 2000146537 A JP2000146537 A JP 2000146537A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的には検出が困難であったコントラスト
の低い対象物の欠陥を検出可能な欠陥検出装置および修
正装置を提供する。 【解決手段】 照明光源１からの光をポラライザ８で直
線偏光とし、ダイクロックミラー２で反射された後ウォ
ラストンプリズム６および対物レンズ３を通過すること
によって２つの平行な光に分かれて対象物４に入射させ
る。対象物４で反射した２つの光は振動方向が互いに直
交する直線偏光であり、対物レンズ３，ウォラストンプ
リズム６を通過して再び１本の光に戻り、アナライザ７
によって互いに干渉させ、ＣＣＤカメラ５で撮像する。
微分干渉型光学系１０は対象物４の膜厚に対して依存性
を有しない像を抽出するので、ＣＣＤカメラ５で撮像し
た画像信号を画像処理装置２０で処理することによって
容易に欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、パターン欠陥検
出装置および修正装置に関し、特にＬＣＤ（液晶ディス
プレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）などのフラ
ットパネルディスプレイの基板に形成された透明電極の
欠陥を検出しかつ修正するようなパターン欠陥検出装置
および修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＣＤやＰＤＰなどのフラットディスプ
レイパネルは、最近益々大型化しかつ高精細化が進んで
きている。これに伴って、これらを構成する基板電極パ
ターン幅も益々細くなり、欠陥の発生する確率が高くな
ってきている。このような欠陥には、基板のパターンが
断線したオープン欠陥と呼ばれるものと、パターン同士
が短絡するショート欠陥と呼ばれるものがある。
【０００３】このような欠陥を検出し、その欠陥箇所を
修正するために、従来より検査装置が用いられている。
従来の検査装置は、明視野型光学系と配線パターンの繰
返し性を利用した比較検査法を組合せたものが標準的に
用いられている。
【０００４】図７は従来の反射型明視野型光学系を示す
図である。図７において、照明光源１からの光はダイク
ロックミラー２で反射され、対物レンズ３で集光されて
対象物４に照射される。対象物４からの反射像は対物レ
ンズ３，ダイクロックミラー２を介してＣＣＤ素子５に
よって撮像され、対象物４の色や濃度が観察される。図
６は反射型の明視野型光学系を示したが、照明光源１を
対象物４の下側に配置し、対象物４の透過像をＣＣＤ素
子５で撮像する透過型のものもある。
【０００５】図８は比較検査法を説明するための図であ
る。比較検査法は、対象物４の反射光の輝度レベルと、
これに隣接する対象物４の輝度パターンとを比較し、不
一致部分を欠陥とする方法である。たとえばピッチｐの
パターンに対して、図７（ａ）に示すような輝度信号が
得られたとき、画素ｎを検査画素とすると、画素ｎの輝
度値Ｃ（ｎ）と画素（ｎ＋ｐ）の輝度値Ｃ（ｎ＋ｐ）と
の差分値が図７（ｂ）に示すようなあるしきい値以上の
とき不一致であると判別する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の比較検査法で
は、欠陥部分と正常部分とのコントラストが十分得られ
なければならなず、明視野型光学系と組合せた場合、金
属配線のショートやオープンあるいは異物などの検査に
適用範囲が限られる。
【０００７】一方、ＬＣＤパネルを構成する電極パター
ンには、金属の他に透明電極（以下、ＩＴＯと称する）
がある。通常、明視野型光学系ではＩＴＯ欠陥を検出す
るために十分なコントラストが得られず、現状では検出
が難しい。この他、電気的な検査によりショートやオー
プンを判定する装置があるが、欠陥部の詳細な位置まで
は特定できず、修正にあたっては作業者が目視で欠陥部
を見つけている場合が多い。
【０００８】そこで、透明な対象物の欠陥を検出するた
めに、従来より以下のような光学系が考えられている。
【０００９】レーザのような単一波長の光をあて、回折
光や干渉縞を観察する。この場合、透明な対象物の膜厚
により、レーザの波長を選択しなければならず、膜厚に
ばらつきがあったり、パネルの種類が変わったりする場
合は適さない。
【００１０】多層構造の対象物において透明な対象物の
下層に金属などのパターンがある場合、透明な対象物の
透過率が最も低く、下層の金属パターンの反射率が最も
高い波長帯域の光を観察する。この場合、透明な対象物
の膜厚が変わると、透過率も変わるため、膜厚にばらつ
きがあったり、パネルの種類が変わったりする場合は適
さない。
【００１１】多層構造の対象物において、金属と透明な
対象物が同じ層にある場合、金属の蛍光特性を利用して
コントラストを上げる。この場合、金属に蛍光特性があ
る場合には有効である。
【００１２】上述のごとく、上で述べた３つの方法で
は、適用範囲が限られてしまうという問題がある。
【００１３】それゆえに、この発明の主たる目的は、光
学的には検出が困難であった透明な対象物の欠陥を検出
かつ修正が可能なパターン欠陥検出装置および修正装置
を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板上に形成された透明パターンの欠陥を検出する欠陥
検出装置であって、対象物の微分干渉像を抽出するため
の微分干渉型光学系と、微分干渉型光学系より得られる
対象物の微分干渉像を撮像して画像信号を出力する撮像
手段と、撮像された画像信号を処理して欠陥部位を検出
する画像処理手段とを備えて構成される。
【００１５】請求項２に係る発明では、請求項１の微分
干渉型光学系は、撮像手段の光軸に設けられる対物レン
ズと、ウォラストンプリズムと、照明用光源と、照明用
光源からの光を直線偏光にして光軸に導くためのポララ
イザと、対象物からの反射光を入射光と干渉させて撮像
手段に導くアナライザとを備えて構成される。
【００１６】請求項３に係る発明では、さらに対物レン
ズと照明用光源とからなる明視野型光学系と、微分干渉
型光学系と明視野型光学系とを切換えるための切換手段
とを備えて構成される。
【００１７】請求項４に係る発明では、請求項１の画像
処理手段は、対象物の検査すべき領域を予め登録してお
き、撮像された画像データのうち予め登録されている領
域の画像データと隣接する画像データとを比較して欠陥
を検査する。
【００１８】請求項５に係る発明は、基板上に形成され
たパターンの欠陥を検出して修正するパターン欠陥修正
装置であって、対象物の微分干渉像を抽出するための微
分干渉型光学系と、微分干渉型光学系より得られる対象
物の微分干渉像を撮像して画像信号を出力する撮像手段
と、撮像された画像信号を処理して欠陥部位を検出する
画像処理手段と、検出された欠陥部位にレーザ光を照射
して修正するレーザ光源とを備えて構成される。
【００１９】請求項６に係る発明では、請求項５のレー
ザ光源で修正される修正幅を検査エリア毎に予め登録し
ておき、その幅以上の大きさで修正されるのを防止す
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の微
分干渉型の光学系を示す図である。図１において、微分
干渉型光学系１０は、照明光源１と、ダイクロックミラ
ー２と、対物レンズ３と、ポラライザ８と、ウォラスト
ンプリズム６と、アナライザ７とを含む。照明光源１か
らの照明光はポラライザ８に入射されて直線偏光とな
り、ダイクロックミラー２で反射された後、ウォラスト
ンプリズム６および対物レンズ３を通過し、２つの平行
な光に分かれて対象物４に入射される。この２つの光は
振動方向が互いに直交する直線偏光であり、２つの光の
距離は対物レンズ３の分解能以下である。この２つの光
は対象物４で反射され、対物レンズ３およびウォラスト
ンプリズム６を通過して再び１本の光に戻るが、振動方
向が互いに直交しているために干渉しないので、ダイク
ロックミラー２を通過した後アナライザ７を用いて干渉
させる。この干渉像は対象物４の位相勾配（傾斜）を明
暗で表したものとなり、傾斜のある部分、たとえば対象
物４の境界では明るくなり、平らな部分では暗くなる。
【００２１】図２（ａ）は明視野型光学系による観察画
像であり、図２（ｂ）は微分干渉型光学系による観察画
像を示す図である。図２（ａ）において斜線部分は対象
物４の像であり、線Ａの部分の輝度断面図を図２（ｃ）
に示し、高さデータを図２（ｄ）に示す。明視野型光学
系で線Ａの部分を見ると、図２（ａ）に示すように輝度
が他の部分に比べて低くなっているのに対して、微分干
渉型光学系で線Ａの部分を見ると、図２（ｂ）に示すよ
うに対象物４の高さが変化する。すなわち、境界部分の
みが明るくなり、平坦な部分では暗くなる。この発明の
実施形態では、この性質を利用して透明な対象物の境界
線を観察して、正常パターンと一致しない部分を欠陥と
して検出する。
【００２２】図３はこの発明の一実施形態によって登録
されたパターンの一例を示す図であり、図４は検出処理
の様子を示す図である。
【００２３】検査対象となるパターンの画像上の位置を
検出するために、図３に示す位置検出用パターンが画
像処理装置２０に登録される。検査時には、この位置検
出用パターンが画像上でサーチされ、最も中央よりの
パターンが検査対象とされる。次に、検査エリア，
が位置検出用パターンの中心位置を基準にして登録さ
れる。検査時は登録した検査エリアの内部が検査され
る。
【００２４】なお、このとき位置検出用パターンを複数
個登録しておけば、仮に位置検出用パターンに欠陥があ
ったとしても別の位置検出パターンを使用することによ
って正確に位置決めを行なうことができる。
【００２５】次に、この発明の一実施形態による検出処
理動作について説明する。ＣＣＤカメラ５で撮像された
微分干渉画像から位置検出用パターンがサーチされ
る。図４（ａ）の検出位置はサーチした位置検出用パ
ターンの中心を表しており、検出位置を基準として
予め登録した検査エリア，を設定する。
【００２６】設定された検査エリア，内部の画素に
対して、各画素の輝度データとその画素から対象物のピ
ッチｐだけ離れた画素の輝度データが比較され、不一致
部分が検出される。結果的に、図４（ａ）のマスタ，
の内部データと比較されることになる。
【００２７】画素間の輝度データの比較は、フレーム内
の比較であってもよく、或いはフレーム間の比較であっ
てもよい。さらに、比較ピッチｐは画像処理によって求
めるようにすれば、数値入力の必要はなくなる。
【００２８】図４（ａ）の線Ａでは図４（ｂ）に示す断
面図上の斜線部分が不一致となり、図４（ｃ）に示すよ
うに上電極にショート欠陥が存在するものとして検出さ
れる。なお、図４（ｃ）において、対象となるパネルは
多層構造になっており、下電極と上電極との間に絶縁膜
が形成されている。ＣＣＤカメラ５からの画像取込に際
しては、ノイズによる疑似欠陥の配線を除くために画像
を複数回取込んで加算し、平均化して入力画像とした。
【００２９】図５はこの発明の他の実施形態を示す図で
ある。この実施形態は、欠陥修正用のＹＡＧレーザの光
学系と、画像観察用の光学系を有するものである。図５
において、光学系はレボルバによって微分干渉型光学系
と明視野型光学系とに切換可能に構成されている。たと
えば、透明な対象物の欠陥に対しては微分干渉型光学系
が選択され、金属など欠陥部分のコントラストが十分に
得られる対象物に対しては、明視野型光学系が選択され
る。微分干渉型光学系は対物レンズ３とウォラストンプ
リズム６とアナライザ７とを含み、明視野型光学系は対
物レンズ９を含む。そして、レボルバによって、微分干
渉型光学系が選択されたときには対物レンズ３とウォラ
ストンプリズム６とアナライザ７が光路中に挿入され、
明視野型光学系が選択されたときは対物レンズ９のみが
光路内に挿入される。
【００３０】さらに、欠陥を修正するために、ＹＡＧレ
ーザコントローラ１１と多波長ＹＡＧレーザ１２が設け
られる。ホストコンピュータ３０は、画像処理装置２０
から欠陥検出結果を受取り、ＹＡＧレーザコントローラ
１１によって多波長ＹＡＧレーザ１２を駆動して欠陥を
修正する。多波長ＹＡＧレーザ１２を用いるのは、欠陥
の種類によって使用するレーザ波長が異なるためであ
る。
【００３１】図６は、電極上に異物が付着している例を
示す図である。図６（ｃ）に示すように下電極上に異物
があると、図６（ａ）の線Ｂでは、図６（ｂ）に示す断
面図上の斜線部分が不一致となり、異物であるとして検
出される。
【００３２】前述の図４に示したようなショート欠陥が
ある場合には、多波長ＹＡＧレーザ１２からの第４高調
波によってショート欠陥が除去され、図６に示したよう
な異物がある場合には、多波長ＹＡＧレーザ１２からの
基本波によって異物が除去される。
【００３３】なお、多波長ＹＡＧレーザ１２からの基本
波によって異物を除去するとき、誤って正常部が損傷す
るのを防止するために、図３に示すように検査エリア毎
に修正幅を登録しておき、画像処理で求めた修正幅
が登録してある修正幅よりも大きいときは登録してある
修正幅で修正することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、基板
上に形成されたパターンの膜厚に対して依存性を有しな
い微分干渉像を微分干渉型光学系によって抽出して撮像
し、撮像した画像信号を処理して欠陥部位を検出するよ
うにしたので、微分干渉像は対象物の傾斜を明暗で表し
たものであり、膜厚のばらつきには影響されることな
く、安定した欠陥検出が可能となる。
【００３５】より好ましくは、レーザが照射可能な光学
系と検出結果に用いる光学系を搭載しているため、欠陥
の修正の自動化が容易に行なわれる。さらに、多波長の
レーザ光源を用いているため、欠陥に応じて修正用のレ
ーザを選択できる。さらに、微分干渉画像と明視野画像
を切換可能にしたため、検査に適した像を選択すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の微分干渉型光学系を示
す図である。
【図２】明視野型光学系による観察画像と微分干渉型光
学系による観察画像を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態によって登録されるパタ
ーンの一例を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態の検出処理の様子を示す
図である。
【図５】この発明の他の実施形態を示す図である。
【図６】検出処理の他の例を示す図である。
【図７】従来の反射型明視野型光学系を示す図である。
【図８】従来の比較検査法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 照明光源 ２，１３ ダイクロックミラー ３，９ 対物レンズ ４ 対象物 ５ ＣＣＤカメラ ６ ウォラストンプリズム ７ アナライザ ８ ポラライザ １０ 微分干渉型光学系 １１ ＹＡＧレーザコントローラ １２ 多波長ＹＡＧレーザ ２０ 画像処理装置 ３０ ホストコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に形成されたパターンの欠陥を検
    出するパターン欠陥検出装置であって、 対象物の微分干渉像を抽出するための微分干渉型光学系
    と、 前記微分干渉型光学系より得られる前記対象物の微分干
    渉像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像信号を処理して欠
    陥部位を検出する画像処理手段とを備えた、パターン欠
    陥検出装置。
  2. 【請求項２】 前記微分干渉型光学系は、前記撮像手段
    の光軸に設けられる対物レンズと、ウォラストンプリズ
    ムと、照明用光源と、照明用光源からの光を直線偏光に
    して前記光軸に導くためのポラライザと、前記対象物か
    らの反射光を干渉させて前記撮像手段に導くアナライザ
    とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のパターン
    欠陥検出装置。
  3. 【請求項３】 さらに、対物レンズと照明用光源とから
    なる明視野型光学系と、 前記微分干渉型光学系と前記明視野型光学系とを切換え
    るための切換手段とを備えた、請求項１に記載のパター
    ン欠陥検出装置。
  4. 【請求項４】 前記画像処理手段は、前記対象物の検査
    すべき領域を予め登録しておき、前記撮像手段によって
    撮像された画像データのうち、前記予め登録されている
    領域の画像データと隣接する画像データとを比較して欠
    陥を検出することを特徴とする、請求項１に記載のパタ
    ーン欠陥検出装置。
  5. 【請求項５】 基板上に形成されたパターンの欠陥を検
    出して修正するパターン欠陥修正装置であって、 対象物の微分干渉像を抽出するための微分干渉型光学系
    と、 前記微分干渉型光学系より得られる前記対象物の微分干
    渉像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像信号を処理して欠
    陥部位を検出する画像処理手段と、 前記画像処理手段によって検出された欠陥部位にレーザ
    光を照射して修正するレーザ光源を備えた、パターン欠
    陥修正装置。
  6. 【請求項６】 前記レーザ光源による修正幅を検査エリ
    ア毎に予め登録しておき、その幅以上の大きさで修正さ
    れるのを防止することを特徴とする、請求項５に記載の
    パターン欠陥修正装置。
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