JP2005062148A - 平坦なパターン形成済み媒体検査用の方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同時実行低解像度／高解像度並列走査システムおよび方法を、低解像度の欠陥検出が欠陥が自動的に確定され解決される高解像度欠陥再検討および分類段と効率よくオーバーラップし並列動作する、パネル表示装置で採用されている大型のフラット板などの平面状物体の検査システムの走査処理工程の改善する。
【解決手段】本発明は平面状の物品の表面の欠陥を光学的検査するというより一般的な問題に対する有効な解決方法であるが、ＬＣＤフラット・パネル表示装置を形成する集積回路とともに蒸着されている大型ガラス板上のパターン欠陥を検出する場合にも特に役立つ。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、マシン・ビジョンをベースとする検査技術の一般分野に関するものであり、より具体的には、大型の平坦なパターン形成済み面に生じる欠陥の検出および分類をマシン・ビジョンに基づいて行うことに関する。特に、本発明では、液晶表示（ＬＣＤ）パネルなどの大型ガラス基板上に蒸着した材料の検査を対象とする。本発明は平坦なパターン形成済み媒体の検査の一般的なケースに適用されるが、本発明は特に、完成前の形で薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤパネルに使用されるガラス基板の検査に関係する。

関連出願の相互参照
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、２００２年１１月１日に出願された米国仮出願番号６０／４２３００８の出願日の優先を主張する２００３年５月１６日に出願された米国特許出願第１０／４３９９９１号の継続出願である。
連邦政府後援研究開発に基づき実施された発明の権利に関する申告
該当なし
コンパクト・ディスクで提出される「シーケンス・リスティング」、表、またはコンピュータ・プログラム・リスティング付録への参照
該当なし

ＬＣＤパネルの製造中には、大型の薄い透明ガラス板をさまざまな層の材料を蒸着する基板として使用し、多数の同一表示パネルとして機能する電子回路を形成する。この蒸着は通常、いくつかの段階に分けて実行され、各段階において、多くの場合マスクによって決定される所定のパターンに従って、金属、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、シリコン、またはアモルファス・シリコンなどの特定の材料が前層上に（またはガラス基板上に）蒸着される。それぞれの処理段には、蒸着、マスキング、エッチング、およびストリッピングなどのさまざまな工程が含まれる。

各処理段および１つの段の中のさまざまな工程に、さまざまな生産欠陥が入り込み、構造に影響を及ぼしたり、最終のＬＣＤパネル製品に対し電子的および／または視覚的な意味が生じることがある。このような欠陥としては、それだけに限らないが、回路の短絡、開回路、異物、マスク問題、特徴サイズ問題、エッチング過剰、およびエッチング不足などがある。最終ＬＣＤパネルが正常に動作するようにするためには、これらの欠陥を検出し、分類し、可能であれば、好ましくはそれらの欠陥が発生した段階で修復する必要がある。修復の決定は、欠陥の正確な分類に基づき、特に、「キラー」欠陥、「修復可能」欠陥、および「処理」欠陥の分離に基づく。

自動欠陥検出のためのシステムの動作解像度は、システムの検査速度およびコストに直接影響することが多い。したがって、比較的低い解像度のみで基板全面積を走査することが可能である。しかし残念なことに、このような低い解像度では、以前には、収集した同一イメージ・データに関して検出と、信頼性の高い分類とを同時に実施することは不可能であった。また、解像度が低いと、検出アルゴリズムの性能にも影響し、排除する必要のある偽警報の数がかなり増加することが多い。したがって、欠陥検出工程の後、欠陥再検討工程が必要であり、高い解像度の検査（カメラを介した）を使用して、検査の対象物のその後の妥当性検査に関する注目する欠陥領域をキャプチャし、その後、自動的に、または人間が補助して分類を実行する。

このタイプの動作では、低解像度サブシステムを使用して、基板の問題領域を検出する一方で（欠陥検出サブシステム−ＤＤＳ）、別の高解像度カメラを後段で使用し、これらの問題領域の高解像度イメージをキャプチャし（欠陥再検討サブシステム−ＤＲＳ）、信頼性の高い自動的または手動による分類を実行する。ＤＤＳによって検出される問題領域の数が管理可能な限界範囲内に保持できる限り、これらの特異点に対する高解像度イメージ・キャプチャは実現可能である。それでも、この数値は、多くの場合、システムのサイクル・タイム（すべての欠陥が再検討される場合）またはシステムの再検討性能に直接的な影響を及ぼす（制限され固定された数の欠陥を再検討する場合）。

自動光学的検査（ＡＯＩ）機器が、プリント回路基板（ＰＣＢ）検査、シリコン製超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路ウェハ（ダイス）検査、およびＬＣＤパネル検査などを含むがそれらに限定されないさまざまな問題に対して使用されてきた。起訴された解決策の大半は、センサ・レベル・ピクセルまたはサブピクセル精度の位置揃え手法と組み合わせて使用されることの多い空間領域パターン比較手法に基づいている。

Ｌｅｖｙらの米国特許第４５７９４５５号では、位置揃えおよびパターン比較手法について説明しており、７×７ウィンドウのペアがテストおよび基準イメージについて考察され、このウィンドウ内の多数の考えられる３×３サブウィンドウでの誤差の平方和が計算されている。これらの組み合わせに対する最小誤差がしきい値を超えると、欠陥があると想定される。この方法は、位置揃えの不整合を下方にセンサ・ピクセル・レベルまで保証することが可能なようにみえる。

Ｌｅｖｙらによる方法の粗位置揃え精度に関する問題に対処するＳｐｅｃｈｔらの米国特許第４８０５１２３号では、欠陥の検出のための位置揃えおよび比較手法の改善について説明している。この手法では、テストおよび基準イメージ内の大きなウィンドウを使用して、テストと基準間のセンサ・ピクセル・レベルの相関関係を計算して求める。その結果のサンプリング相関面の最小点を見つけて、二次関数をこの最小点の近傍内の面に当てはめる。当てはめた二次関数を使用して、サブピクセル精度の変換を求め、テストおよび基準イメージの位置を揃える。テストおよび位置を揃えた基準イメージ上の２×２のサブウィンドウ上でイメージ差のしきい値設定により揃えられたイメージの比較を行う。

Ｙｏｌｌｅｓらの米国特許第５９０７６２８号などのこれらの基本的手法に関するバリエーションおよび改善も提案されており、特に、最小値を見つけるためにサンプリング相関面を使用する方法の欠点を指摘しており、また表面の粗サンプリングにより、この点は真の最小値に対応しない場合があると主張している。したがって、その後のサブピクセル補間工程では検出された最小値の改善はほとんどなく、偽の位置揃えが行われ、その結果、検出で偽警報が発生すると主張している。Ｙｏｌｌｅｓらでは、改善された比較エンティティに基づいて比較処理を精密化することによりこうした問題を緩和することを提案している。

上記の方法はどれでも、単一の実現可能な（比較的低い）解像度を検査される物品の表面全体の走査に使用して、欠陥の候補を一組得る。この方法がテストおよび基準イメージの間の予想バリエーションを完全に取り除くことができないため、これらの欠陥候補は必ず正当な欠陥と偽警報の両方を含む。このため、アラームは一組の欠陥候補となり、検査対象の物品の正当な欠陥マップを形成するため候補の妥当性を確認する必要が生じる。さらに、場合によって物品を修理できる一部のアプリケーションでは、検査された物品の配置を補助するため正当な欠陥をいくつかの欠陥クラスに分類する必要が大いにある。
米国仮出願番号６０／４２３００８ 米国特許出願第１０／４３９９９１号 米国特許第４５７９４５５号 米国特許第４８０５１２３号 米国特許第５９０７６２８号 米国特許第５６９９４４７号

これらの道筋に沿った解決策の１つがＡｌｕｍｏｔらの米国特許第５６９９４４７号によって提案されており、そこでは、２段階走査アプローチを説明している。まず、パネル全体を、ラスター走査モードで小口径のレーザー・ビームを使用する比較的低い解像度の非電荷結合素子（ＣＣＤ）光学システムの一段により高速で走査する。この後に、高解像度ＣＣＤベースの光学システムを使用する第２段の走査が続く。後の走査段では、前の走査段によりすでに検出されている欠陥が疑われるすべての箇所の高解像度イメージを抽出する。この解決方法はその妥当性検査に関して検出された物体の高解像度イメージを抽出する必要性を解決しているが、第１段の調査は小口径レーザー・ビームを使用するラスター走査を使用するという点で、またこの２つの調査が順番に続く段で行われるという事実に関しても、本発明と異なる。欠点として以下のものがある。

（ａ）サイクル・タイムの増大：高解像度イメージング段が主検出段の直後に来る。高解像度イメージングは逐次処理という性質を持つため、高解像度のイメージ取得、再検討、および分類に要する時間が検出走査に要する時間に加わるため、検査サイクル・タイムに非常に大きな影響が生じる。

（ｂ）アイドル状態のイメージング・リソース：高解像度の欠陥再検討イメージング装置は、検出イメージング装置がアクティブである間はアイドル状態であり、検出イメージング装置は、再検討イメージング装置がアクティブである間はアイドル状態である。このため、与えられた時間的制約の範囲内でシステム・リソースの利用が不効率である。

（ｃ）最適でない再検討処理工程：分類が必要で、生産環境時間の制約条件によりすべての候補となる場所のイメージングができない場合、システムのユーザーにはどの候補をどれだけ集めて高解像度再検討イメージング装置で処理するかを決定するという困難な作業が残される場合がある。

必要なのは、高速高精度分類手法と組み合わせて動作する完全に自動化されオーバーラップする高解像度欠陥再検討システムであり、これにより、検査および修復の速度と精度の両方を向上させることができる。

本発明では、低解像度の欠陥検出段が欠陥が自動的に確定され解決される高解像度欠陥再検討および分類段と効率よくオーバーラップし、並列動作する同時実行低解像度／高解像度並列走査システムを検査システムの走査処理工程の改善として提示する。本発明は平面状の物品の表面の欠陥を光学的検査するというより一般的な問題に対する有効な解決方法であるが、集積回路ＬＣＤパネルとともに蒸着されている大型ガラス板上のパターン欠陥を検出する場合にも特に役立つ。そこで、本発をこの特定の応用に関して説明することにする。

本発明は、検査対象の表面の低解像度および高解像度イメージングを同時に、機械的および電子的に実行することができる改善されたシステムを提示する。これは、異なる解像度の２つの独立した並列イメージング・サブシステムを含み、それぞれが検査対象の物品の表面から並行してイメージを取得することができる。低解像度イメージング段は、欠陥検出サブシステム（ＤＤＳ）を含み、高解像度イメージング段は、欠陥再検討サブシステム（ＤＲＳ）を含む。さらに、これらのサブシステムはそれぞれ、１つまたは複数のイメージング・チャネルを備えることができる。

ＤＤＳは、通常は、多数の同一の比較的低解像度のイメージング光学系および光−電気変換装置（ＣＣＤデバイスまたは相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）光電デバイスなど）を使用して、検査対象の表面全体を対象とする。このサブシステムの明確な目的は、欠陥の候補を識別し、オプションにより、ＴＦＴの格子状特徴に関する欠陥箇所に基づいて事前に分類することである。このような事前分類では、データ線、ゲート線、トランジスタ、キャパシタ、およびＩＴＯ電極に関係するような欠陥候補を分類することができる。与えられた時間内に再検討できる欠陥の数は限られているため、欠陥の事前分類結果を利用して、再検討の対象となる欠陥の優先順位付けをするとよい。欠陥候補優先順位付けでは、それぞれの候補に、事前分類の結果に対応する再検討価値係数を割り当てる。

ＤＤＳは、場合によっては、複数のパスを実行して、検査対象に沿って移動する可動装置上に取り付けることができるが、別法として、検査対象の物品を搬送する可動面上に取り付けて固定することもできる。

同一の比較的大きな解像度のイメージング光学系および光−電気変換装置を少数使用しているため、ＤＲＳが占有する検査対象の面積は実質的に小さい。このサブシステムの具体的な目的は、自動最終欠陥分類が円滑に行えるように、高解像度を利用することでＤＤＳサブシステムによって識別され、事前に分類されている欠陥候補をイメージングすることである。ＤＲＳイメージング・チャネルは、ＤＤＳと同期して検査対象に沿って移動する可動装置上に取り付けることができる。それぞれのＤＲＳチャネルはさらに、検査対象上を独立に移動することができる。

本発明は、低解像度欠陥検出および高解像度欠陥再検討および分類機能をオーバーラップさせることにより、平坦な大型のパターン形成済み物品の自動光学的検査に要する全体的なサイクル・タイムを大幅に短縮することを目指している。考察しているＴＦＴ ＬＣＤ検査問題に適用すると、いつもなら厳しいサイクル・タイムの制約条件の下で運用しているユーザーにとって（自動光学的検査装置）ＡＯＩ装置の有用性が高まり、したがって、ＡＯＩシステムがインライン１００％ＴＦＴ−ＬＣＤ基板検査に使用される可能性が高くなる。

ディスパッチ・アルゴリズムを使用して動的に調整したＤＲＳイメージング・チャンネルの機械的運動を利用すると、検査が容易になる。このアルゴリズムでは、ＤＲＳによってキャプチャされる高優先度の欠陥候補の個数を最大にしながらサブシステム・モジュールが移動する距離を最小にすることにより欠陥再検討の作業を最適なものにしようとする。このアルゴリズムへの入力は、ガラス板の平面内でＤＤＳによって検出された欠陥候補の空間的分布とＤＤＳによって欠陥候補に割り当てられた再検討価値係数である。ディスパッチ・アルゴリズムの結果は、それぞれの個別ＤＲＳモジュールに対する最適な運動パターンである。その後、この運動パターンは、ＤＲＳ運動システムにより実行される。

したがって、最適なディスパッチ・アルゴリズムは、与えられた数のカメラ・モジュールを備えるＤＲＳの高解像度イメージングでは再検討できない欠陥候補の個数を最小にする。また、これにより、高解像度イメージングにとってさらに重要な欠陥候補の優先度キャプチャが使用可能になる。全体として、これにより、与えられた欠陥候補の分布に必要なカメラ・モジュールの個数が最小に抑えられ、システムコスト数が低減されるか、または同じ数のカメラ・モジュールを備えるシステムの性能を向上させることができる。

ディスパッチ・アルゴリズムの一特定の実施態様はグラフ理論に基づくものとすることができ、本開示の説明している目的に関して詳細に説明する。しかし、ディスパッチ・アルゴリズムの他の代替え実装も可能であり、本発明は説明されているアルゴリズムの特定の詳細に制限されない。

オンザフライ（ＯＴＦ）の焦点合わせは、通常、高解像度イメージングシステムの焦点を候補欠陥箇所に明確に絞ることによりオーバーラップした同時実行ＤＤＳ／ＤＲＳシステムを低・高解像度で実現するために必要な本発明の特徴である。これは、方式全体の時間的な効率を高め、またｙ軸に沿って停止することなくＤＲＳが動作できるようにする。

リアルタイムの同時実行再検討および分類の機能はＤＲＳの一部であり、これにより、検査処理工程への人間の介入が最小限で済むようになり、またシステムのサイクル・タイム効率も向上する。

本発明およびそのコンポーネントは、検査および関連する処理のパイプラインとして機能し、検査のすべての重要な段階を検査対象の物品の走査中に完全にアクティブで、利用できるように保持する。

本発明は、付属の図面とともに以下の詳細な説明を参照することによりよりよく理解できるであろう。

図１を参照すると、ＬＣＤパネルの製造工程を実行する際に見つかると考えられる欠陥のうちのいくつかが示されている。これらは、ＩＴＯ層１１２への金属突き出し１１０、金属部１１６内へのＩＴＯ突き出し１１４、金属部１１２のいわゆるネズミの囓り跡１１８、金属部１１６内の開回路１２０、１ピクセルのトランジスタ１２２内のトランジスタ短絡１２４、および任意の領域内の異物１２６を含む。これらの種類の欠陥のそれぞれを検出し、分類し、できれば修復しなければならない。

本発明によれば、検査台１０（図２Ａまたは２Ｂ）は、欠陥検出サブシステム（ＤＤＳ）２４の走査動作に合わせて検査される物品２２の長さに沿ってガントリ２０上で一緒に移動することができる一組のカメラ・モジュール１４、１６、１８を形成する複数の実質的に同一の比較的高い解像度のイメージング光学系および光−電気変換装置を備える欠陥再検討サブシステム（ＤＲＳ）１２を備える。それぞれの同一のカメラ１４、１６、１８は、さらに、欠陥検出サブシステム２４の走査動作で独立に移動することができる。

このようなシステムの適当な機械レイアウトの１つが、図２Ａおよび２Ｂに、２つの反対方向の走査について示されており、ＤＲＳ １２は低解像度走査の方向に沿って移動することができるそれ専用の走査ガントリ２０上に配置されている。個々の高解像度ＤＲＳモジュール１４、１６、１８は、主走査方向で移動する動作が可能である。１２個のＤＤＳ ２４モジュール２６〜４５および３個のＤＲＳモジュール１４、１６、１８が、説明のため表示されている。モジュールの実際の個数は、特定のアプリケーションの必要条件により決定される。ＤＲＳモジュール１４、１６、１８は必ずしも、別々のガントリ２０上にある必要はないが、ＤＤＳガントリ４７などの同じガントリ上に取り付けても構わない。また、直線的に作動するガントリを使用する走査は、ここで説明しているが、検査面上でイメージング走査を実行するための考察されている唯一の方法ではない。適切に設計された静止光学系を持つ傾斜回転鏡スキャナなどこの走査を実行する他の方法も可能であり、それに応じて本明細書で開示されているアルゴリズムを適合することができる。

ＤＤＳ／ＤＲＳ同時実行システム１０の動作では、場合によっては複数のパスでガントリ４７上の低い解像度のＤＤＳ ２４で検査対象の領域全体を走査し、それぞれのパスで領域全体の一定割合部分をカバーする。このようなパス毎に、ＤＤＳ ２４は基本的な欠陥検出および分類を実行し、欠陥および欠陥候補のリストを作成する。これらの欠陥候補をキューに入れて、比較的高い解像度でＤＲＳ １２によりイメージングを行う動的ディスパッチを行う。

このような欠陥候補のそれぞれをさらに、ＤＲＳ価値測定と関連付けて、高解像度でこの特定の候補のイメージングを行う重要度レベルを示す。運動が調整されているＤＤＳ ２４に続くＤＲＳ １２は、最適な運動パターンを実行して、そのパスでキャプチャできる欠陥候補の数と価値を最大にする。現在のパスでキャプチャできなかった候補については、後のパスでスケジュールする。この処理工程の詳細は、以下のセクションで説明する。

走査領域上の検査対象の大きな物品の平坦さのわずかな変化が、ＤＲＳモジュール１４、１６、１８の代表的な光学系の非常に小さな被写界深度と組み合わさると、ＤＲＳモジュールの動的な焦点合わせ方式が必要になる。したがって、本発明は、欠陥候補位置に移動するときに動的オートフォーカス機能を実行することができるＤＲＳモジュール１４、１６、１８を組み込む。この機能について、以下のセクションで説明する。

ＤＲＳモジュールのディスパッチ機能
本発明の一特徴は、利用可能な高解像度ＤＲＳモジュール１４、１６、１８をスケジュールされた欠陥候補にディスパッチし、モジュールによる移動距離を最小限に抑えながらキャプチャされた欠陥候補の数とＤＲＳ価値を最大にすることにより欠陥再検討に費やされる労力を最適化する処理工程である。ディスパッチ・アルゴリズムの一特定の実施形態はグラフ理論に基づくものであり、ここでは理解を目的として説明する。本発明は、アルゴリズムの具体的な内容で制限されず、また動的ディスパッチ機能を実現する他の方法も使用することができる。

予想欠陥分布が一様であるという仮定に基づき、それぞれのＤＲＳモジュール１４、１６、１８は、後述のように責任および衝突防止のｘスパン・パーティション分割に対処するのに必要最小限の対話操作で済み自律的であると考えられる。

ＤＤＳ ２４が走査を行うと、高解像度ＤＲＳモジュール１４、１６、１８のうちの１つにより同時にイメージングされる欠陥候補が明らかにされる。システムの設計に対する機械的加速および速度の制約条件があるため、それらに続くＤＲＳモジュール１４、１６、１８は、同じパスで明らかにされた欠陥候補すべてをキャプチャすることができない場合がある。本開示では、特定のディスパッチ・アルゴリズムの詳細を取り上げないが、重要なプロシージャの一覧を掲載し、考慮しなければならないクリティカルな制約条件の一部についてここで概略を述べ、当業者であれば適当なディスパッチ・アルゴリズムを定式化できるようにする。選択したＤＲＳモジュール１４、１６、１８を欠陥候補にディスパッチするディスパッチ・アルゴリズムでは、最大加速度および速度、動的焦点合わせの要求条件、他の運動パターンによりキャプチャできる欠陥の個数、および個々の欠陥の値またはＤＲＳ価値などのモジュールの運動に対する機械的制約条件を考慮する。または適当なディスパッチ・アルゴリズムでは、走査領域上に複数のパスが存在することをも取り扱い、実際に、現在のパスではキャプチャできなかった欠陥候補を後続のパスでキャプチャすることができる。

ＤＲＳモジュールのディスパッチ処理工程では、主要走査方向（ｘ−ｙ平面内のｙ軸として示される）内の固定または可変先読みウィンドウを考慮し、ＤＲＳイメージング・モジュールの最適化のディスパッチ対象となる動的リスト欠陥候補を決定しなければならない。別法として、このウィンドウはカラス・スパン全体を覆うことができ、その場合、すべての保留欠陥候補がこのディスパッチ最適化に関して考慮される。ｙ軸に沿った与えられた距離に関して、個々のＤＲＳモジュールには、任意の点にモジュールから到達可能な領域の実現可能なアクセス領域（ＦＯＡ）があり、その場合、モジュールは最初に静止しており、運動の終わりに静止するはずである。これは、図３Ａおよび３Ｂに示されている実現可能なアクセス領域である。

図３Ａおよび３Ｂに示されているように、特定のＤＲＳモジュールのそれぞれの初期値と速度およびｙ軸上のあらかじめ選択されている先読みウィンドウにより特定の実現可能なアクセス領域が得られる。このアクセス領域により、ＤＲＳモジュールの現在位置からどの欠陥に到達可能であるかが判別される。しかし、モジュールがいったん目標位置、たぶん欠陥候補への移動を開始すると、この領域は変化し、再計算しなければならない。この領域の形状は、領域の計算時にモジュールがｘ軸静止でない場合に変化する。

ここ説明されているディスパッチ・アルゴリズムの特定の実施形態によれば、実現可能なアクセス領域計算を通じて本発明のＤＲＳモジュールがそれぞれ、以下の手順を実行するため選択したｙ軸ウィンドウ内に表示される欠陥候補マップを処理する。

（ａ）欠陥候補に対応するノードを持ち、現在の位置から欠陥候補および欠陥候補と欠陥候補の間に入る実現可能な運動に対応する現在のモジュールの位置および円弧を持つ順方向流れグラフを構成する。

（ｂ）一方の欠陥候補から他方の欠陥候補へのモジュールの移動を示すそれぞれの円弧について、コスト係数を計算する。コスト係数には、物理的な候補間距離値、他の欠陥を見逃した場合のペナルティ（新しい位置で生じる新しい実現可能なアクセス領域による）、および目標欠陥をキャプチャすることの負のコスト（または利益−再検討価値により決定）がある。

（ｃ）現在の位置から考察しているｙ軸ウィンドウの終わりまでの最短コスト経路について結果のグラフを解く。

（ｄ）対応するＤＲＳモジュールの必要な運動軌跡を計算する。

図４Ａ〜４Ｃは、前記の処理工程を示している。考えているｙ軸先読みウィンドウ内に入る欠陥候補の集まりが変化しない限り、運動の解（ソリューション）は最適なものとなる。しかし、場合によっては異なる価値値を持つ新しい欠陥がウィンドウの視野に入るなり、現在の運動の解はもはや最適でなくなり、上記のプロシージャを繰り返して、対象のＤＲＳモジュールの新しい最適な経路を見つける必要がある。対象のモジュールは、すでに、新しい解が計算されたときに欠陥の方向へ動いている可能性がある新しい最適な解に応じて、モジュールは異なる候補の位置に方向を変えることができる。

本発明の特徴は目標の欠陥候補をキャプチャすることの負のコスト（つまり、利益）の適当な関数として決定されるので、この円弧が選択されときに欠陥候補のコストは欠損し、移動の全距離とエネルギー・コストが円弧と関連付けられる。総コスト内の個々の係数を互換性のあるダイナミック・レンジに正規化し、特定のアプリケーションの要求条件に応じて重み付けをし、最終円弧コストを生成する。

その結果得られる「最短経路発見」グラフ理論問題は、現在のモジュール位置からそのモジュールの先読みウィンドウ内のｙ軸に沿った最後の欠陥候補位置までの最短コスト経路について解かれる。計算したシーケンス内の最後の欠陥候補をキャプチャした後、モジュールは、他の新しい欠陥候補が先読みウィンドウ内に出現するまでｘ静止のままとなるが、その場合、処理工程が繰り返される。グラフ理論問題の解は、この分野できちんと確立されているアルゴリズムのうちの１つを使用することにより生成される。例えば、当業で知られている最短距離または増分型の変種に関するダイクストラのアルゴリズムは、このタスクによく適しているように思われるが、他の方法も考慮することができる。

本発明の他の特徴は、実現可能なアクセス領域に対する追加制限を設定することにより境界条件および隣接するモジュールの存在を定式化されたグラフに組み込むことである。同じｘ軸上で隣接するＤＲＳモジュールは、それぞれ、サイズが等しく、それらの間に適切なオーバーラップ量があるディスパッチのゾーンが割り当てられる。このようにｘスパンの等しいサイズのゾーンへの分割は、欠陥分布が一様であるという仮定に基づいている。

欠陥候補が２つの隣接するＤＲＳモジュールの間のオーバーラップ・ゾーンに入ることは可能であり、その場合、両方のモジュールの解で考慮される。この場合には、最適なディスパッチ軌跡内でその特定の欠陥を含んでいたモジュールがただ１つであるか、または１つもなければ、衝突条件は生じない。両方の最適経路にその特定の欠陥が含まれていた場合、オプションとして、アルゴリズムで２つのモジュールに関して計算した全最適解コストを考察し、２つの全最適コストの最小値が得られるモジュールに欠陥を割り当てる。例えば、ｍ_iおよびｍ_i＋1が２つの隣接モジュールで、Ｃ^＊ _iおよびＣ^＊ _i＋1が２つの最適解コストとすると、欠陥は、以下の式を満たすモジュールｋに割り当てられる。
ｋ＝ａｒｇｍｉｎ｛Ｃ^＊ _i，Ｃ^＊ _i＋1｝ （１）

すべてのＤＲＳモジュールについて最適なディスパッチ解を見つけた後、対応する運動データを計算し、ＤＲＳ運動制御ハードウェアに送信する。この関係は、本発明で考察しているさまざまなガントリ組み合わせについて成立する。

ＤＲＳカメラ・モジュールの動的オートフォーカス
本発明の他の特徴は、ＤＲＳカメラ・モジュールの焦点を運動的に調節し、最適な焦点を求める処理工程である。これは、後述のように、モジュールが目標の欠陥候補位置に向かって運動している間に実行される。

検査対象の大型の平坦な物品のスパン全体にわたる平坦さからの確率差異がある。これらの差異は、低空間周波数であると仮定されている（つまり、ｘ−ｙ平面にそってたまたま遅いということである）。この効果が、高解像度イメージングに必要な非常に高い顕微鏡倍率の非常に狭い被写界深度と組み合わされる。したがって、新しい位置をイメージングする毎に、光学系の焦点を設定し直さなければならない。ＤＲＳモジュールによる欠陥対応範囲を最大にするために、焦点の設定をオンザフライで、つまり、モジュールが欠陥候補箇所に移動している間に実行する必要がある。これは、ＤＲＳモジュールがＤＤＳと同じガントリに取り付けられる実施形態では特に必要なことであるが、それは、後者が低解像度線走査イメージングの要求条件により指示されるｙ軸運動が一定しているためである。

一実施形態では、本発明は欠陥候補へ移動する間に一連の完全または部分的イメージ・キャプチャを実行することにより、欠陥候補位置に最適な焦点合わせをすることを求める。どの実施形態でも、動的焦点プロシージャは、得られた焦点が目標位置で有効となるように目標位置までの距離が十分近い位置で開始し、完了する。

この処理工程は、以下の手順で進行する。

（ａ）目標の候補位置から離れた所定の距離から始め、モジュールの運動中に、ＤＲＳカメラ・モジュールからイメージ・データのシーケンスをキャプチャする。

（ｂ）イメージについて計算した焦点品質測定と組み合わせてカメラ・モジュールから抽出したイメージ・データのシーケンスを使用して焦点品質曲線をサンプリングする。

（ｃ）平滑化関数を使用してサンプルを補間し、焦点合わせ光学系を移動するｚ段の最大化焦点を求める。

（ｄ）ｚアクチュエータを焦点品質基準を最大にする位置に向けて、目標領域上に最もシャープな焦点が結ばれるようにする。

図５Ａおよび５Ｂは、欠陥候補ｎ₂からｎ₅までのモジュールの運動を示しており、ｎ₅は追加制約条件の下でまだ実現可能であると仮定している。線走査センサまたは領域走査センサ用など、アプリケーションに必要な光学系の性質に応じて、（ａ）のイメージ・キャプチャ工程を、モジュールの任意の対角線方向運動（ｘ軸方向にも移動）（図５Ａ）で、またはカメラがｘ静止したときのみ（図５Ｂ）、実行することができる。後者の場合、実現可能なアクセス領域計算では、焦点合わせ目的のための運動の終わりの追加ｘ静止期間を考慮する。

工程（ｂ）で使用する焦点品質測定は、イメージのコントラストだけでなく、使用するレンズ系の変調伝達関数（ＭＴＦ）によって制限されるイメージ内の最高周波数成分にも基づく。

ＤＲＳオンザフライ欠陥候補分類
システムは、ＤＲＳによって収集された高解像度イメージを使用して検査対象の物品上に見つかった欠陥候補の同時実行再検討および自動分類を実行することができる。

ＤＤＳは欠陥候補のストリームを生成し、複数のＤＲＳモジュールによるイメージングのためこれをキューに入れ、スケジュールする。ＤＲＳモジュールは、前項で説明した方法により際立った欠陥候補の高解像度イメージングを実行するためディスパッチされる。これにより、高解像度イメージ・データと関連付けられた欠陥候補のストリームが生じる。欠陥候補に対して、以下の２つの段階的処理が実行される。
（ａ）自動再検討、および
（ｂ）自動分類。

自動再検討（ＡＲ）処理工程では、高解像度候補イメージを、同じモジュールまたは異なるモジュールにより以前にキャプチャされた、システム・メモリ内に格納されている基準イメージ（または、基準イメージを表すさらに具体的なデータ）と比較する。この工程では、カメラ感度、センサ・ピクセル感度変動、およびセンサ・ピクセル・レベルでの空間的不整合などの補正を含む、テストと基準との間の知られている変動の補正を行う。ＤＲＳモジュールは高解像度であるため、サブピクセル単位の位置揃えは必要ない。

自動再検討工程の結果、候補位置に正当な欠陥が存在することの妥当性を確認するか、またはその欠陥を「偽の」欠陥、つまり、低解像度のＤＤＳの知られている限界による人為的影響であるとして棄却する。正当な欠陥は、自動分類段に送られる。

自動分類（ＡＣ）段では、高解像度欠陥イメージとＡＲ段の出力とを組み合わせて使用し、欠陥の関連する特徴を抽出し、分類工程を通じて欠陥の種類に関する最終決定を下す。重要と思われる個々の特徴は、特定のアプリケーションによって異なるが、あるとすれば、欠陥のサイズ、欠陥の位置、欠陥の形状、および信号レベルを含む。

生産欠陥に関して考察しているＴＦＴ−ＬＣＤ板検査の場合、分類システムの一次出力で、以下の欠陥の種類を判別する。
ａ）処理工程の欠陥
修復可能な欠陥、または
キラー欠陥。

これら主要な決定の範囲内のサブカテゴリが、特定のユーザーの要求条件に基づいて考慮される。

本発明の他の特徴は、前述の複数の段を並列で実現する、つまり当時実行処理工程を実現することができるという点である。例えば、ＡＲおよびＡＣ段の動作は、ＤＤＳも検査対象の物品の表面全体に対し低解像度走査を実行している間に、ＤＲＳ動作の一部として同時にアクティブにすることができる。

本発明は、特定の実施形態を参照しながら説明した。他の実施形態も、当業者には明らかであろう。したがって、付属の請求項で示されている場合を除き、本発明を制限することを意図していない。

考えられる欠陥の種類を説明するパネル部分の小さな領域を示す上面図である。 反対の走査方向に対応する本発明の考えられる一実施形態のさまざまな視点からの透視図である。 反対の走査方向に対応する本発明の考えられる一実施形態のさまざまな視点からの透視図である。 実現可能性境界のグラフである。 実現可能性境界のグラフである。 アクセス戦略を説明するグラフである。 アクセス戦略を説明するグラフである。 アクセス戦略を説明するグラフである。 オート・フォーカス戦略を説明するグラフである。

符号の説明

１０ 検査台、 １２ 欠陥再検討サブシステム（ＤＲＳ）、 １４、１６、１８ 一組のカメラ・モジュール、 ２０ ガントリ、 ２２ 検査される物品、 ２４ 欠陥検出サブシステム（ＤＤＳ）、 ４７ ＤＤＳガントリ、 １１０ 金属突き出し、 １１２ ＩＴＯ層、 １１２ 金属部、 １１４ ＩＴＯ突き出し、 １１６ 金属部、 １１８ いわゆるネズミの囓り跡、 １２０ 開回路、 １２２ トランジスタ、 １２４ トランジスタ短絡、 １２６ 異物

Claims (14)

1. 平坦なパターン形成済み媒体の検査方法であって、
   比較的低い解像度のイメージングおよび位置決定プロトコルを使用するイメージング手段を通じて平坦なパターン形成済み媒体の欠陥を検出すること、
   比較的高い解像度のイメージングおよび位置決定プロトコルに従ってイメージング機能を使用して、前記検出ステップにより指摘されている欠陥を再検討すること
   を含む方法。
2. 前記再検討ステップで、動的に最適化されたオンザフライの自動焦点イメージング機能を使用する請求項１に記載の方法。
3. テスト対象の平坦なパターン形成済み物体内の欠陥候補のオンザフライ再検討および分類と同時に欠陥の検出を行うための方法であって、
   物体のイメージを取得し、前記物体の欠陥候補を検出し、第１の比較的低い動作解像度に従って複数の欠陥検出サブシステム・モジュールが動作する欠陥検出サブシステムを通じて、再検討価値値を前記欠陥候補に割り当てること、
   すべて同時に実行しながら、前記欠陥候補の周辺の小さな領域のイメージを取得し、前記小さな領域を再検討し、第２の比較的高い解像度に従って動作する複数の欠陥再検討サブシステム・モジュールを有する欠陥再検討サブシステムを通して、前記小さな領域を分類することを含む方法。
4. 前記欠陥再検討サブシステム・モジュールによりキャプチャされた高い優先度の欠陥候補の数を最大にし、前記同時実行の高解像度の再検討において運動を最適化するため動的欠陥再検討サブシステム・モジュールのディスパッチ・アルゴリズムを使用して、前記欠陥再検討サブシステム・モジュールが移動する距離を最小にすることを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記ディスパッチ・アルゴリズムはさらに、
   それぞれの欠陥再検討サブシステムについて、また前記運動最適化の繰り返し毎に、その関連するモジュールのそれぞれの欠陥候補および現在位置に対応するノードを持ち、前記ノードの間にある実現可能な運動に対応する円弧を持つグラフ理論の意味での順方向実現可能移動グラフを構成すること、
   欠損している他の欠陥のコストを表す関数から選択した適当なコスト関数、目標の欠陥候補の必要な運動および再検討価値の距離、およびそれによるその結果のグラフを得ることに応じて、前記欠陥候補の第２の候補に前記欠陥候補のうちの第１のものからのモジュールの移動を指定する各前記円弧のコストを関連付けること、
   欠陥再検討サブシステム・モジュールの現在の位置から走査方向に沿って考慮したウインドウの終わりまでの欠陥−欠陥遷移の順序付けられたシーケンスにより表される最小コスト経路を見つけることに関してその結果のグラフを解くこと、
   欠陥再検討サブシステム・モジュールの運動を制御するため欠陥再検討サブシステム・モジュール用の運動データを計算することを含む請求項４に記載の方法。
6. 目標の候補位置から所定の距離で始め、欠陥再検討サブシステム・モジュールの運動中に、イメージング要素に自動的に焦点を合わせること、
   イメージ上で計算された焦点品質測定基準の少なくともサンプルを使用して焦点品質測定曲線を取得すること、
   平滑化関数を使用して焦点品質測定基準曲線のサンプルを補間し、焦点合わせ光学系を移動させるために使用されるｚ段の最大焦点を判別すること、
   前記焦点品質測定基準曲線を目標の候補位置の最もシャープな焦点に合わせて最大化するｚ軸位置にｚ段を向けることを含む請求項３に記載の方法。
7. 前記焦点合わせステップは、
   欠陥再検討サブシステムのイメージング要素からイメージ・データのシーケンスをキャプチャすることを含み、前記取得するステップが、
   イメージ上で計算した前記焦点品質測定結果とイメージ・データのシーケンスを合わせて使用し、焦点品質曲線のサンプリングを行うことを含む請求項６に記載の方法。
8. 欠陥検出サブシステム内で欠陥候補のシーケンスを生成すること、
   複数の欠陥再検討サブシステム・モジュールによるイメージングのためシーケンスをキューに入れて、スケジューリングすること、
   欠陥再検討サブシステム・モジュールをディスパッチし、際立った欠陥候補の比較的高い解像度のイメージングを実行し、比較的大きな解像度のイメージ・データと関連付けられている欠陥候補のシーケンスを作成すること、
   欠陥候補に、
   自動再検討処理ステップと、
   自動分類処理ステップとを伴う２段階処理を実行すること、
   自動再検討処理ステップの間に、高解像度候補イメージと、知られている欠陥状態のシステム・メモリ内に格納されている基準イメージとを比較し、前記比較が、
   ａ）イメージング装置の感度と
   ｂ）センサ・ピクセル感度の変動とのうち少なくとも１つについて補正することを含むテストと基準との間の知られている変動を補正することを含むこと、
   センサ・ピクセル・レベルで空間的不整合を補正し、その結果、候補位置に正当な欠陥の存在することの妥当性を確認するか、または低解像度ＤＤＳの知られている限界による人為的影響を含む偽欠陥として欠陥を棄却すること、
   自動分類処理のため正当な欠陥に関する情報を伝達すること、それ以降、
   自動分類処理を実行中に、比較的高い解像度の欠陥イメージを自動分類処理の出力と組み合わせて使用し、欠陥の関連する特徴を抽出すること、
   分類処理を通じて欠陥の種類に関する最終結果を下すこと
   を含む請求項３に記載の方法。
9. 平坦なパターン形成済み媒体検査用の装置であって、
   比較的低い解像度のイメージングおよび位置決定プロトコルを使用するイメージング手段によって欠陥候補を検出する検出サブシステムと、
   比較的高い解像度のイメージングと位置決定プロトコルを使用して前記検出サブシステムにより指摘された欠陥の再検討と同時に動作する再検討サブシステムと
   を備える装置。
10. 前記検出サブシステムがさらに、再検討価値値を前記欠陥候補に割り当てる動作をする請求項９に記載の装置。
11. テスト対象の物体内の現象に関する欠陥検出、同時実行オンザフライ欠陥再検討、および分類を行うための装置であって、
    物体のイメージを取得し、欠陥候補を検出し、第１の比較的低い動作解像度に応じて再検討価値値を前記欠陥候補に割り当てる複数の欠陥検出サブシステム・モジュールを備える欠陥検出サブシステムと、
    欠陥候補周辺の小さな領域のイメージを同時に取得し、前記欠陥候補を再検討し、比較的高い解像度を使用して前記欠陥候補を欠陥として分類する複数の欠陥再検討サブシステム・モジュールを備える欠陥再検討サブシステムを備える装置。
12. 欠陥検出サブシステムは、第１の可動ガントリ上に取り付けられ、欠陥再検討サブシステムは、第２の可動ガントリ上に取り付けられる請求項１１に記載の装置。
13. 欠陥検出サブシステムは、第１の可動ガントリ上に取り付けられ固定されている複数の検出モジュールを備え、欠陥再検討サブシステムは、第２の可動ガントリに沿って動くように取り付けられた複数の欠陥再検討サブシステム・モジュールを備える請求項１１に記載の装置。
14. 前記再検討モジュールの第１のものの運動が前記再検討モジュールのうちの第２のものの位置により制限され、さらに、
    欠陥再検討サブシステム・モジュールのうちの１つの欠陥候補および現在位置に対応するノードおよび欠陥再検討サブシステム・モジュールの現在位置から第１の選択された欠陥候補までの、また第２の選択された欠陥候補の間での実現可能な運動に対応する円弧を持つ順方向流れグラフを構成し、
    一方の欠陥候補から他の欠陥候補までのモジュールの移動を示す円弧毎に、欠損している他の欠陥のコスト、必要な運動の距離、およびその結果のグラフを得るためのキャプチャされた欠陥の価値を含む、コスト係数の関数としてコストを円弧に割り当て、
    欠陥再検討サブシステム・モジュールの現在位置から考察しているｙ軸ウィンドウの終わりまでの最小コスト経路についてその結果のグラフを解き、
    欠陥再検討サブシステム・モジュールの運動を制御するため欠陥再検討サブシステム・モジュール用の運動データを計算する動作をするコントローラを備える請求項１３に記載の装置。

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