JP2004325097A - 基板検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】走査結果を基板上に正確に割り当てるこ。また、アライメントマークの材質に係わらず基板の位置検出を行うこと。
【解決手段】基板検査装置１は、基板上に電子ビームを走査することにより基板検査を行うであって、電子ビーム走査による基板２１の検査結果を取得する検査手段１１と、基板上のアライメントマークを光学的に検出するアライメントマーク検出手段１２と、アライメントマークの位置から基板検査装置内における基板位置を算出する基板位置算出手段１６と、走査結果の位置を算出した基板位置に整合させる位置整合手段１７とを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板アライメント機構、及びそれを備えた基板検査装置に関し、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに使われるＴＦＴアレイ基板の検査に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのパネルはその製造工程において、通常ガラス基板の上にＴＦＴアレイのパターンを含む複数のパネルを形成し、このガラス基板から各パネルを切り出している。このフラットパネルディスプレイの製造、検査において、ガラス基板の検査や、ガラス基板上に形成したＴＦＴや画素の特性評価を行っている。
【０００３】
基板上に形成したＴＦＴアレイを検査するには、通常、ＴＦＴアレイ基板をステージ上に保持させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＦＴアレイの検査においては、その検査結果を用いてリペア作業を行うため、欠陥位置を正確に求める必要がある。そのため、基板検査装置において検査基板を毎回同じ位置で検査する必要がある。しかしながら、移動ステージなどの基板搬送機構の精度は必要とされる精度と比較して充分であるとはいえない。また、位置合わせを行うために機械的にアライメントを調整することもできるが、機械的なアライメント調整にはその制度に限界があるため、必要とされる精度を満足することは困難である。
【０００５】
また、基板のアライメント調整では、基板上にアライメントマークを設け、このアライメントマークを検出することにより、基板検査装置に対する基板位置を検出することが行われている。ＳＥＭ等を用いた基板検査装置では基板検査に電子ビームを用いているため、この電子ビームをアライメントマークの検出に用いることも考えられる。
【０００６】
しかしながら、電子ビームを用いてアライメントマークを検出する場合には、アライメントマークの材質により正確な検出が困難となる場合がある。例えば、アライメントマークが絶縁材により形成されている場合には、このアライメントマークが電子ビームの照射によりチャージアップし、放電等の障害が発生するという問題がある。また、アライメントマークと基板から得られる信号強度が近くためにイメージのコントラストが近くなり、アライメントマークと基板とを区別することが困難となるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、走査結果を基板上に正確に割り当てることを目的とし、また、アライメントマークの材質に係わらず基板の位置検出を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走査結果の基板上への割り当てにおいて、検査結果を基板上の座標に合わせる合わせるものであり、データ処理により行うことができるため、基板検査装置に対して基板を移動させて行う機械的なアライメント調整を不要とすることができ、精度を向上させることができる。また、アライメントマークの検出を光学的に行うことにより、アライメントマークの材質に係わらず基板の位置検出を行うことができる。
【０００９】
本発明の基板検査装置は、基板上に電子ビームを走査することにより基板検査を行うであって、電子ビーム走査による基板の検査結果を取得する検査手段と、基板上のアライメントマークを光学的に検出するアライメントマーク検出手段と、アライメントマークの位置から基板検査装置内における基板位置を算出する基板位置算出手段と、走査結果の位置を算出した基板位置に整合させる位置整合手段とを備える構成とする。
【００１０】
検査手段は、基板を電子ビームで走査することにより検出信号を検出して検査結果を取得する。この検査結果の座標位置は基板検査装置を基準としているため、基板が基板検査装置に対して位置ずれしている場合には、検査結果の位置は基板上の位置と一致していない。
【００１１】
アライメントマーク検出手段は、基板上に設けられたアライメントマークを光学的に検出し、基板位置算出手段は、検出したアライメントマークの位置から基板検査装置内における基板位置を算出する。この基板位置の算出では、検出したアライメントマーク位置と基準のアライメントマーク位置との位置ずれを求め、この位置ずれからｘ、ｙ方向のずれ量や傾きを算出する。
【００１２】
位置整合手段は、走査結果の位置を算出した基板位置に整合させる。算出した基板位置は基板検査装置を基準とする座標位置に変換されているため、基板検査装置を基準とする走査結果の位置を整合させることができる。検査結果の位置が基板上の位置と一致していない場合であっても、この位置整合により検査結果を基板上に割り当てることができる。
【００１３】
位置整合を行う検査結果は、検査手段で取得された画像データをそのまま用いることも、この画像データを用いて欠陥検査を行って得られる欠陥結果とすることもできる。
【００１４】
本発明の基板検査装置に用いるアライメントマーク検出手段は、基板上のアライメントマークを撮像する光学顕微鏡及びＣＣＤカメラを含む構成とすることができ、基板検査装置において設置された基板に設けられたアライメントマークを撮像範囲とする所定位置に固定する。
【００１５】
本発明のアライメントマーク検出手段は、光学的手段によって基板上のアライメントマークを検出するため、電子ビーム照射によるチャージアップの問題や電子ビーム検出によるコントラストの低下など、アライメントマークの材質によって生じる基板側とアライメントマークとの識別困難性を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の基板検査装置の概略構成を説明するための概略図である。図１において、基板検査装置１は、ＴＦＴ基板２１を電子ビーム走査により検査する検査手段１１と、ＴＦＴ基板２１に設けられたアライメントマーク２２を光学的に検出するアライメントマーク検出手段１２と、検査処理、基板位置算出、及び位置整合等の処理を行う処理手段１４を備える。
【００１８】
基板検査装置１は検査室２を備え、検査室２内には検査手段１１やアライメントマーク検出手段１２やステージ３が設けられる。検査室２は、ＴＦＴ基板２１を内部に搬入及び外部に搬出する基板搬出入口４，５を備え、また、検査室２内を排気あるいはガスを吸入する排吸気機構６を備えることもできる。
【００１９】
ステージ３は、検査室２内においてＴＦＴ基板２１を支持すると共に、ＴＦＴ基板２１を搬送して電子ビーム走査を行う。ステージ３の移動は、ステージ制御手段１３により行うことができる。
【００２０】
検査手段１１は、ＴＦＴ基板２１に電子ビームを照射する基板検査用電子銃１１ａ、及び電子ビームの照射により基板から放出される電子線等の信号を検出する検出器１１ｂを備え、検査室２に対して固定して取り付けられる。なお、図１では、基板検査用電子銃１１ａと検出器１１ｂからなる複数の組を、ステージ３の移動方向に対して直交する方向に配列して構成している。電子ビームの走査は、ＴＦＴ基板２１を支持するステージ３を移動させる他、基板検査用電子銃１１から照射する電子ビームを振らせることにより行うことができる。
【００２１】
また、アライメントマーク検出手段１２はアライメントマークを光学的に検出する手段であり、例えば、光学顕微鏡とＣＣＤカメラの組合せにより構成することができる。アライメントマーク検出手段１２は、ステージ３上に載置されたＴＦＴ基板２１が所定位置に位置決めされたとき、ＴＦＴ基板２１上のアライメントマークク２２が撮像範囲内と撮像される位置に固定される。ステージ３の位置決め誤差をアライメントマーク検出手段１２の撮像範囲内とすることにより、ステージ制御手段１３の制御によりステージ３が所定位置に停止したとき、アライメントマーク検出手段１２の撮像画面内にはＴＦＴ基板２１のアライメントマーク２２が映し出される。
【００２２】
処理手段１４は、検査手段１１が検出した検出信号を入力して基板検査の信号処理を行う検査処理手段１５と、アライメントマーク検出手段１２が検出したアライメントマークの画像を入力して基板位置を算出する基板位置算出手段１６と、検査処理手段１５による検査結果の位置と基板位置とを整合して、検査結果を基板位置に割り当てる位置整合手段１７を備える。
【００２３】
検査処理手段１５は、検査手段１１の検出器１１ｂの検出信号を入力し、画像処理等により検査結果１５ａを取得する。この検査結果１５ａを用いてＴＦＴ基板の欠陥判定を行い、欠陥結果１５ｂを取得することもできる。欠陥判定は、位置整合前に行うことも、あるいは位置整合後に行うこともできる。
【００２４】
基板位置算出手段１６はアライメントマーク検出手段１２で撮像した画像を入力し、撮像画面内におけるアライメントマークの位置１６ａを求め、さらに、このアライメントマーク位置１６ａから基板検査装置１に対する基板位置１６ｂを算出する。算出した基板位置１６ｂは、ステージ３上に載置されたＴＦＴ基板２１の所定位置に対するｘ、ｙ方向及び傾きを補償する。位置整合手段１７は、この基板位置１６ｂを用いることにより検査結果の位置を基板上位置に整合させることができる。
【００２５】
位置整合手段１７の処理は、検査結果１５ａのデータをＴＦＴ基板２１の基板位置に整合させるデータ処理であるため、ＴＦＴ基板２１の機械的な移動を含まない。そのため、機械的移動機構が伴う位置合わせ精度の問題を排除することができ、位置合わせ精度は主にアライメントマーク検出手段１２が持つ精度に依存し高精度とすることができる。
【００２６】
次に、本発明の基板検査装置の動作例について説明する。図２は本発明の基板検査装置の動作例を説明するためのフローチャートであり、図３，４は基板の移動状態及び走査を説明するための概略動作図であり、図５はアライメントマーク位置から基板位置の算出を説明するための概略図であり、図６は検査結果の基板位置への割り当てを説明するための概略図である。なお、以下の（ステップＳ）は図２に示すフローチャートに対応している。
【００２７】
ＴＦＴ基板２１を検査室２内に搬入し（図３（ａ））、ステージ３上に載置する（図３（ｂ））（ステップＳ１）。ステージ制御手段１３は図示しない駆動機構を制御してステージ３を移動し、ＴＦＴ基板２１を検査室２内の所定位置に停止させて位置決めする（図４（ａ））。ＴＦＴ基板２１の停止位置は、アライメントマーク検出手段１２がＴＦＴ基板２１上に設けられたアライメントマーク２２を検出できる範囲内とする。
【００２８】
したがって、ＴＦＴ基板２１を停止位置に位置決めすることにより、アライメントマーク検出手段１２は撮像範囲内にアライメントマーク２２を検出する。図４（ａ）は停止位置におけるＴＦＴ基板２１の位置の一例を示している。ここで、停止位置に位置決めされたＴＦＴ基板２１は、基準位置（図中のｘ，ｙ基準座標）に対して、ｘ方向にｄｘだけずれｙ方向にｄｙだけずれ、さらにθ傾斜しているものとする。
【００２９】
アライメントマーク検出手段１２は、ＴＦＴ基板２１に設けられたアライメントマーク２２ａ及び２２ｂを検出する。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すＡ及びＢで表される円は、アライメントマーク検出手段１２が検出する撮像範囲を模式的に表している。停止位置に位置決めされたＴＦＴ基板２１の位置ずれにより、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、撮像されたアライメントマーク２２ａ，２２ｂは基板位置（図中（ｂ）中の円マーク）からずれた位置に検出される。
【００３０】
例えば、図５（ｂ）に示すアライメントマーク２２ａは基板位置に対して（ｄｘａ，ｄｙａ）だけずれた位置に検出され、図５（ｃ）に示すアライメントマーク２２ｂは基板位置に対して（ｄｘｂ，ｄｙｂ）だけずれた位置に検出される。各アライメントマーク位置（ｄｘａ，ｄｙａ）及び（ｄｘｂ，ｄｙｂ）は、ＴＦＴ基板２１が基板検査走査の基準位置（図中のｘ，ｙ基準座標）に対してずれる量（ｄｘ，ｄｙ）及び傾きθに応じた値となる（ステップＳ３）。
【００３１】
基板位置算出手段１６は、アライメントマーク検出手段１２からの検出信号を信号処理しアライメントマーク位置１６ａを求め、さらに、このアライメントマーク位置１６ａ（ｄｘａ，ｄｙａ）及び（ｄｘｂ，ｄｙｂ）から、ＴＦＴ基板２１の基板検査走査の基準位置（図中のｘ，ｙ基準座標）に対する位置（ｄｘ，ｄｙ）及び傾きθを算出する。図５（ｄ）は、アライメントマーク位置１６ａ（ｄｘａ，ｄｙａ）及び（ｄｘｂ，ｄｙｂ）とＴＦＴ基板２１の位置（ｄｘ，ｄｙ）及び傾きθとの対応関係を示している（ステップＳ４）。
【００３２】
次に、ステージ制御手段１３はステージ３を駆動してＴＦＴ基板２１を検査手段１１に対して移動させて走査を行う。検出器１１ｂはこの走査に伴って検出する（図４（ｂ））。検査処理手段１５は、検出器１１ｂの検出信号から検査結果１５ａを取得する（ステップＳ５）。
【００３３】
位置整合手段１７は、検査結果１５ａの位置を基板位置１６ｂに整合する。位置整合の処理は、ステップＳ４で算出したＴＦＴ基板２１の基板検査走査に対する位置（ｄｘ，ｄｙ）及び傾きθに基づいて、検査結果１５ａの位置を基板側の位置に変換することにより行う。
【００３４】
この位置整合により、検査結果１５ａを基板上の画素に割り当てることができる。図６は、検査結果（図６（ａ）に示す）を基板側の画素（図６（ｂ）に示す）に割り当てる状態を簡略化して示している。例えば、図６（ａ）中の格子は基板検査装置上の座標系で表される画素を示し、この格子に重ねて表示される矩形Ｃはステージ上に載置された基板を示している。この矩形Ｃで表される基板は、位置（ｄｘ，ｄｙ）及び傾きθによって基板検査装置上の座標系に対する位置を特定することができる。
【００３５】
したがって、基板検査装置の座標系においてＤ（Ｘ，Ｙ）で表される画素は、基板側においてＰ（ｘ，ｙ）で表される画素に割り当てられる（図６（ｂ））。検査処理手段１５は、検査結果１５ａに基づいて欠陥検査を行い欠陥結果１５ｂを取得することができる。（ステップＳ６）。検査が終了した後、ＴＦＴ基板２１は基板搬出入口４又は基板搬出入口５から検査室２の外部に搬出される。
【００３６】
また、検査結果の基板上への割り当てにおいて、図２（ｂ）のフローチャートのステップＳ１６において検査結果１５ａを欠陥検査して欠陥結果１５ｂを得た後、ステップＳ１７によりこの欠陥結果１５ｂを基板上に割り当てるようにしてもよい。なお、図２（ｂ）のフローチャートのステップＳ１１〜ステップＳ１５は、図２（ａ）のフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ５と同様とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走査結果を基板上に正確に割り当てることができる。また、アライメントマークの材質に係わらず基板の位置検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板検査装置の概略構成を説明するための概略図である。
【図２】本発明の基板検査装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】基板の移動状態及び走査を説明するための概略動作図である。
【図４】基板の移動状態及び走査を説明するための概略動作図である。
【図５】アライメントマーク位置から基板位置の算出を説明するための概略図である。
【図６】検査結果の基板位置への割り当てを説明するための概略図である。
【符号の説明】
１…基板検査装置、２…検査室、３…ステージ、４，５…基板搬出入口、６…排吸気手段、１１…検査手段、１１ａ…基板検査用電子銃、１１ｂ…検出器、１２…アライメントマーク検出手段、１３…ステージ制御手段、１４…処理手段、１５…検査処理手段、１５ａ…走査結果、１５ｂ…欠陥結果、１６…基板位置算出手段、１６ａ…アライメントマーク位置、１６ｂ…基板位置、１７…位置整合手段。

Claims (3)

  1. 基板上に電子ビームを走査することにより基板検査を行う基板検査装置であって、
    電子ビーム走査による基板の検査結果を取得する検査手段と、
    基板上のアライメントマークを光学的に検出するアライメントマーク検出手段と、
    前記アライメントマークの位置から当該基板検査装置内における基板位置を算出する基板位置算出手段と、
    前記走査結果の位置を算出した基板位置に整合させる位置整合手段とを備え、
    前記位置整合により走査結果を基板位置に割り当ることを特徴とする基板検査装置。
  2. 前記位置整合手段は、前記検査結果に基づいて行う欠陥検査で得られる欠陥結果を基板上の位置に位置整合させることにより基板検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
  3. アライメントマーク検出手段は、基板上のアライメントマークを撮像する光学顕微鏡及びＣＣＤカメラを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板検査装置。
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