JP2004219119A

JP2004219119A - 欠陥検査方法および装置

Info

Publication number: JP2004219119A
Application number: JP2003003789A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nakajima; 伸也中嶋; Tatsuo Nagasaki; 達夫長崎; Takeshi Nomura; 剛野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】凹凸欠陥の高さあるいは深さの絶対値評価を行うことができるようにするとともに、その検査時間の短縮を同時に実現できるようにし、さらに欠陥の凹凸判別を行えるようにする。
【解決手段】偏光特性を持つレーザ光１０を対象ワーク９に向けて照射する。受光素子４を用いて対象ワーク９からの反射光１２を受光することで、凹凸欠陥８の存在を検出する。第１の検出手段６によって受光素子４とは別に反射光１２を受光することで、画像処理装置１７によって、凹凸欠陥８の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって凹凸欠陥８の高さあるいは深さを計測する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は欠陥検査方法および装置に関し、特に、半導体や、液晶や、ハードディスクや、プラズマデイスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と称する）の表面板などの欠陥を検査するための欠陥検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰの表面板には、電極形成後に誘電体が塗布されて硬化される。表面板は、その後、リブを介して背面板との間に距離をおいた状態で、この背面板に張り合わされる。このとき、リブの直下に所定の高さ以上の突起欠陥が存在すると、リブを破損させたり、正常な張り合わせが出来なくなったり、その部分のセルが点灯しなくなったりするなどの、重大な欠陥が発生するおそれがある。そのため、突起欠陥の高さの絶対値を評価し、所定の高さ以上の突起欠陥であるか否かの判別を行うことが、非常に重要な課題となる。
【０００３】
従来技術として、ＰＤＰに偏光特性のあるレーザ光を照射し、突起部からの反射光・散乱光のパワーレベルから、その突起高さを評価するものがある。他の従来技術として、レーザ変位計機能を搭載した別の装置あるいは上記検査装置との複合機によって、一度突起を検出し、その位置座標について再度突起高さの絶対値を測定するものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１７２５４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＰＤＰに偏光特性のあるレーザ光を照射して突起部からの反射光・散乱光により欠陥を検出する装置は、上述のように突起部からの反射光・散乱光のパワーレベルから突起高さを評価するものであるため、散乱光の受光パワーレベルに対応して検出突起高さに幅が生じ、突起高さの絶対値を正確に評価することができない。また、突起と凹みを判別することができず、不良とならない凹みも欠陥として検出してしまい、過検出を起こすという課題がある。また、レーザ変位計機能を搭載した別装置あるいは上記検査装置との複合機によって突起高さの絶対値を測定するものでは、いったん突起の有無を検出したうえで、その位置座標に対して再度突起高さを測定するといった動作を行うことが必要であるため、検査時間が長くなり、生産性が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解決して、凹凸欠陥の高さあるいは深さの絶対値評価を行うことができるようにするとともに、その検査時間の短縮を同時に実現できるようにし、さらに欠陥の凹凸判別を行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の方法は、偏光特性を持つレーザ光を対象ワークに向けて照射し、前記対象ワークからの反射光を受光することで凹凸欠陥の存在を検出し、前記反射光を別に受光して画像処理することで、前記凹凸欠陥の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって前記凹凸欠陥の高さあるいは深さを計測するものである。
【０００８】
また、本発明の装置は、偏光特性を持つレーザ光を対象ワークに向けて照射するレーザ発振器および第１のＳ偏光フィルターと、前記対象ワークに存在する凹凸欠陥からの反射光を受光することで、この凹凸欠陥の存在を検出する第２のＳ偏光フィルターおよび受光素子と、前記受光素子とは別に前記反射光を受光する第１の検出手段と、この第１の検出手段によって受光された前記反射光から、前記凹凸欠陥の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって前記凹凸欠陥の高さあるいは深さを計測する画像処理装置とを有するようにしたものである。
【０００９】
したがって本発明によると、凹凸欠陥の存在とその高さあるいは深さとを同時に評価することができ、このため検査時間の短縮を図ることができる。
さらに本発明の方法は、凹凸欠陥からの反射光を受光することにもとづく第１の検出結果と、対象ワークに凹凸欠陥が存在しないときに前記対象ワークからの反射光を受光することにもとづく第２の検出結果とから、前記凹凸欠陥が凹であるか凸であるかを判別するものである。
【００１０】
同様に本発明の装置は、第１の検出手段は対象ワークに凹凸欠陥が存在するときにその凹凸欠陥からの反射光を受光するように構成され、前記第１の検出手段とは別に、対象ワークに凹凸欠陥が存在しないときに前記対象ワークからの反射光を受光する第２の検出手段が設けられ、さらに、前記第１の検出手段の検出結果と第２の検出手段の検出結果とのパターンから、前記凹凸欠陥が凹であるか凸であるかを判別する手段が設けられているようにしたものである。
【００１１】
したがって本発明によると、さらに凹凸欠陥が凹であるのか凸であるのかの判別を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、９はＰＤＰの表面板などのワークで、その表面には突起欠陥８が存在する。１はレーザ発信器で、Ｓ偏光フィルタ２Ａを用いることによって、偏光特性を持つレーザ光を突起欠陥８に照射可能である。レーザ発振器１は、ポリゴンスキャナおよびＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントを用いたレーザスキャンニング照明装置、あるいはレーザビーム照明装置などとする。また、Ｓ偏光フィルタ２Ｂと、結像レンズ系３と、受光素子４とによって、ワーク９に存在する突起欠陥８からの反射光を受光する受光装置が構成されている。受光素子４は、フォトマルおよびＣＣＤラインセンサ、ＣＣＤエリアセンサ、ＴＤＩカメラ、冷却ＣＣＤカメラなどによって構成される。結像レンズ系３にはハーフミラー５が設けられており、このハーフミラー５と位置検出センサ６と画像処理装置１７とを用いて、突起欠陥８の傾斜角度を計測し、それによって三角測量の原理から突起欠陥８の高さを測定できるように構成されている。また、位置検出センサ６と、別の位置検出センサ７と、画像処理装置１７とによって、ワーク９に存在する欠陥が凹であるか凸であるかを判別できるように構成されている。ワーク９は、ＸＹテーブルに載置されることによって、所定の位置に位置決めされるように構成されている。
【００１３】
このような構成において、レーザ発振器１から出射されたレーザ光は、Ｓ偏光フィルター２ＡによりＳ偏光特性もつレーザ光１０となり、ＸＹテーブル上に位置するワーク（ＰＤＰのガラス基板）９に入射角αで照射される。
【００１４】
このＳ偏光のレーザ光１０は、突起部８に照射された場合、Ｓ偏光特性をもったレーザ反射光１２となり、結像レンズ系３を介して受光素子４に結像する。この結像から、画像処理装置１７により、突起部８を欠陥として検出する。この際、Ｐ偏光である突起欠陥８からの散乱光は結像レンズ系３の前のＳ偏光フィルター２Ｂにより遮断され、このＳ偏光フィルター２ＢにはＳ偏光である反射光１２のみしか通過しない。
【００１５】
反射光１２は、結像レンズ系３の平行光部分に設けられたハーフミラー５により、反射光１５と反射光１６とに分割される。反射光１５は上述のように受光素子４に結像し、反射光１６は位置検出センサ６に入射する。この際、図１のようにセンサ６による位置情報と反射光１２についてのレーザ反射角βとは一対一に対応していることから、予めセンサ６による位置情報とレーザ反射角βの情報とをリンクさせたうえで、画像処理装置１７によってこのレーザ反射角βを計測する。
【００１６】
図２に示すように、ワーク９における突起欠陥８の検出領域１９（図２（ａ））は、画像処理装置上では、距離Ｓをもった投影距離（図２（ｂ））となる。そこで突起高さＴは、突起欠陥８についての突起傾斜角をγｉ（図２（ｃ））とし、画像処理の走査方向分解能をＹとして、三角測量により、下記の式で表される。
【００１７】
Ｔ＝Σｔｉ（ｉ＝１、・・ｎ）
γｉ＝（βｉ−αｉ）／２
ｔｉ＝ｓｉｎγｉ×Ｙ
ここで、突起傾斜角γｉは、レーザ入射角αｉとレーザ反射角βｉにより算出される。微小部分の突起高さｔｉは、画像処理の走査方向分解能Ｙと突起傾斜角γｉにより算出される。突起高さＴは、微小部分の突起高さｔｉの積分により算出される。これにより、欠陥検出と同時に欠陥高さの絶対的な評価を行うことができる。
【００１８】
図１、図３に示すように、別途用意した位置検出センサ７を用いて、２つの位置検出センサ６、７の出力のパターンから、欠陥の凹凸を判別する。
図３（ａ）は、ワーク９の表面に突起も凹みも存在しない場合を示す。この場合は（ｉ）に示すようにワーク９の表面は平滑で、その平滑部で反射したレーザ光１０は位置センサ７に入力する。しかし位置センサ６には入力しない。同（ｉｉ）は位置センサ６、７の出力を示すが、この場合はワーク９の表面で反射したレーザ光１０は位置センサ７における所定の位置（高さ）に入力するので、それに対応したセンサ７の一定レベルの出力が現れる。センサ６の出力は現れない。
【００１９】
図３（ｂ）は、ワーク９の表面に突起（凸欠陥）が存在する場合を示す。この場合の出力の様子について説明する。同（ｉ）に示すようにワーク９を走査させると、まずレーザ光１０は突起の裾の部分を照射し始め、それによって突起からの反射光が上方へ変位し始めるので、同（ｉｉ）に示すように、それに対応してセンサ７の出力も上向きに移動する。
【００２０】
レーザ光１０が突起の上部を照射するようになると、突起で反射したレーザ光１０はもはやセンサ７には入力せず、センサ６の方に入力するようになる。このため、同（ｉｉ）に示すように、センサ７の出力が落ちるとともに、それに代わってセンサ６の出力が現れる。
【００２１】
さらなる走査によってレーザ光１０が突起のピークを過ぎると、今度はセンサ６の出力がなくなり、センサ７の出力が徐々に現れはじめ、最終的には（ａ）（ｉｉ）のレベルに落ち着く。
【００２２】
図３（ｃ）は、ワーク９の表面に凹欠陥が存在する場合を示す。この場合に、同（ｉ）に示すようにワーク９を走行させると、レーザ光１０が凹欠陥を照射するまでは同（ｉｉ）に示すようにセンサ７の一定レベルの出力が現れる。
【００２３】
レーザ光１０が凹欠陥を照射し始めると、ワーク９から反射するレーザ光１０は急激にその方向を変える。これにより、同（ｉｉ）に示すように、センサ７の出力が急激になくなるとともにセンサ６の出力が上昇する。
【００２４】
さらなる走査によってレーザ光１０が凹欠陥を照射しなくなるときには、センサ６の出力は急激に低下し、センサ７の出力は、高いレベルから徐々に元の一定レベルへと低下する。
【００２５】
以上の説明にもとづき、凹凸の判定基準は次のようになる。すなわち、位置センサ６が反応したときに、図３（ｂ）（ｉｉ）に示すようにその前で位置センサ７の出力により上昇が確認された場合は凸欠陥、これに対し図３（ｃ）（ｉｉ）に示すように上昇が確認されなかった場合は凹欠陥として判別することになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、第２のＳ偏光フィルターと受光素子とを用いて対象ワークに存在する凹凸欠陥からの反射光を受光することで、この凹凸欠陥の存在を検出し、第１の位置検出手段によって前記受光素子とは別に前記反射光を受光することで、画像処理装置によって、前記凹凸欠陥の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって前記凹凸欠陥の高さあるいは深さを計測するため、凹凸欠陥の存在とその高さあるいは深さとを同時に評価することができ、したがって検査時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
また本発明によると、対象ワークに凹凸欠陥が存在するときにその凹凸欠陥からの反射光を受光する第１の位置検出手段の検出結果と、対象ワークに凹凸欠陥が存在しないときに前記対象ワークからの反射光を受光する第２の位置検出手段の検出結果とのパターンから、前記凹凸欠陥が凹であるか凸であるかを判別するため、さらに凹凸欠陥が凹であるのか凸であるのかの判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の欠陥検査装置の構成を示す概略図
【図２】本発明にもとづく欠陥高さの測定原理を説明する図
【図３】本発明にもとづく欠陥の凹凸の判別原理を説明する図
【符号の説明】
１レーザ発振器
２Ａ、２ＢＳ偏光フィルター
４受光素子
６位置検出センサ
７位置検出センサ
８突起欠陥
１０レーザ光
１７画像処理装置

Claims

偏光特性を持つレーザ光を対象ワークに向けて照射し、前記対象ワークからの反射光を受光することで凹凸欠陥の存在を検出し、前記反射光を別に受光して画像処理することで、前記凹凸欠陥の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって前記凹凸欠陥の高さあるいは深さを計測することを特徴とする欠陥検査方法。
凹凸欠陥からの反射光を受光することにもとづく第１の検出結果と、対象ワークに凹凸欠陥が存在しないときに前記対象ワークからの反射光を受光することにもとづく第２の検出結果とから、前記凹凸欠陥が凹であるか凸であるかを判別することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
偏光特性を持つレーザ光を対象ワークに向けて照射するレーザ発振器および第１のＳ偏光フィルターと、前記対象ワークに存在する凹凸欠陥からの反射光を受光することで、この凹凸欠陥の存在を検出する第２のＳ偏光フィルターおよび受光素子と、前記受光素子とは別に前記反射光を受光する第１の検出手段と、この第１の検出手段によって受光された前記反射光から、前記凹凸欠陥の傾斜角度を計測したうえで、その計測結果から三角測量によって前記凹凸欠陥の高さあるいは深さを計測する画像処理装置とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
第１の検出手段は凹凸欠陥からの反射光を受光するように構成され、前記第１の検出手段とは別に、対象ワークに凹凸欠陥が存在しないときに前記対象ワークからの反射光を受光する第２の検出手段が設けられ、さらに、前記第１の検出手段の検出結果と第２の検出手段の検出結果とから、前記凹凸欠陥が凹であるか凸であるかを判別する手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。