JP2005077200A - パターン欠陥検査方法とその検査を用いたリペア方法およびパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンの欠陥検査を基準画素１９と検査画素１８の比較にて行う場合において、基準画素１９を検査画素１８の近傍に設定した場合、１つの欠陥に対して、欠陥だけでなく、欠陥ではないものも検出され、欠陥が特定できない。
【解決手段】 パターンを基準画素１９と検査画素１８の比較にて、欠陥候補として検出された画素における濃度データ、または差分データと、隣接する画素における濃度データとの組み合わせから、その欠陥候補が欠陥であるのか判断する方法を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ、ＣＲＴなどのディスプレイデバイスの表面に形成されたパターンにおける欠陥の存在を検査するパターン欠陥検査方法とその検査を用いたリペア方法およびパターン検査装置に関する。

プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ、ＣＲＴなどのディスプレイパネルの表面には、電極配線に代表される各種パターンが存在する。もし、これらのパターンに大きな欠陥があると、ディスプレイとして点灯した時に、不灯部分ができ、不良品となる。

以下に、欠陥の有無を検査する方法を説明する。一般に、パターンの欠陥有無の検査には、検査画素と基準画素との差をとり、欠陥部分を抽出する方法が用いられる。基準画素として、（１）ＣＡＤ等の設計図面における設計データを用いる場合、（２）標準製品のパターンを撮影して用いる場合、（３）検査画素と同じ検査対象物内のものを用いる場合がある。どの基準画素を用いるかは、検査対象物の大きさやパターン精度、検査時間、検査精度等の種々の条件から決められる。半導体のような高精度なパターンが形成されている分野では、（１）や（２）がよく用いられる。一方、ディスプレイパネルの分野においては、半導体分野と違い以下の相違点が存在する。［１］検査対象物が大きく、各工程での熱処理による基板の不規則な収縮、うねりが存在する。［２］検査対象物の基板の品質がよくないため、パターンを形成する面の状態が一定でなく、特に、基板の中央と端部で状態が異なる。［３］基板ごとで、基板の収縮、うねりや面の状態が大きく変化する。これらの相違点から、ディスプレイ分野の場合、基準画素としては、（１）のＣＡＤデータや（２）の標準パターンの検査データを用いることができず、（３）の方法がもっとも信頼性よく利用される。もし、ディスプレイパネルに対して、（１）（２）の基準を用いると、パターンの欠陥以外に、パネルのうねり、熱収縮、パネル表面状態の影響をうけ、検査精度が悪くなる。一方、（３）の方法を用いると、基準画素が、検査画素の近傍に存在するため、パターン精度や、基板不均一性に影響されにくい（例えば、特許文献１参照）。このため、ディスプレイに関しては、（３）の方法が最も有効である。

次に、この基準画素を同じ被検査物内に設定した場合を説明する。この方法は、検査画素の近傍で、異なるパターン内での同じ位置関係の画素を基準画素として設定し、次に、この検査画素と基準画素との位置関係は変えずに、被検査物全体に対して、両者を移動させ、それらの画像濃度の差分を計算する。計算結果が、設定された上限のしきい値を超える、または、下限のしきい値を下まわる部分を欠陥として検出する方法である。

次に、図１０と図１１を用いて、この方法を用いる従来例を具体的に説明する。図１０は、従来の検査装置を示す。この装置は、ディスプレイパネル等の被検査物４１、照明のランプ４２、検出器である１次元ＣＣＤセンサー４３、撮影した画像を処理する画素処理ユニット４４、被検査物４１が設定位置にくるように調整する位置合わせ機構４９、パソコン等の制御装置５０とからなる。さらに、画素処理ユニット４４は、撮影した画像を保存する未処理データ部４５、画像処理の結果を保存する差分データ部４６、画像処理をする画像処理演算部４８からなる。

次に、装置の動作を説明する。被検査物４１を、位置合わせ機構４９にて、その初期位置にセットする。次に、被検査物４１を、移動させながら、１次元ＣＣＤセンサー４３で、被検査体４１の表面に存在するパターンを撮影する。撮影された画像を、順次、未処理データ部４５に蓄積する。画像処理演算部４８により、未処理データ部４５の画像データにおいて、検査画素と基準画素との濃度の差分処理がされ、その画像処理結果が、差分データ部４６に保存させる。つぎに、差分データ部４６のデータから、欠陥が抽出される。大きな欠陥が存在した場合、その被検査物４１は廃棄される。それ以外は、次の工程へ流される。

次に、被検査物４１が、プラズマディスプレイパネルの電極パターンの場合を、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）を用いて、具体的に説明する。図１１（ａ）は、撮影された画像の一部分を切り出してきたものであり、ライン状の電極パターンである。図１１（ｂ）から（ｄ）は、図１１（ａ）を画像処理したもので、図の上下左右にも同様の画像データが存在する。図１１（ａ）では、いくつかの欠陥が存在する。欠陥として、欠け１１、１２、１６と、アイランド１４と、突起１３、１５と、ピンホール１７の欠陥がある。まず、図１１（ａ）の画像全体を濃度数値へ変換する。その結果を、図１１（ｂ）に示す。簡単に説明するため、濃度レベルを０と１とした。次に、基準画素と検査画素の差分に基づき、データ処理を行う方法を説明する。まず、図１１（ｂ）に示すように、検査画素１８に対して基準画素１９の位置を決める。この検査画素１８と基準画素１９の位置関係を決めた理由について説明する。検査画素１８と基準画素１９との距離は、その距離を大きくすると、パターン端部にて、差分できない領域が広くなり、その結果、検査できない領域が広くなる。一般に、ディスプレイの場合、その端部には、パターンが存在するが表示しない領域が存在する。この領域は、検査しなくてもよい（約１〜２ｍｍ）領域である。一方、検査画素１８と基準画素１９の距離を短くすると大きな欠陥やパネルの局所的ゆがみにより、差分結果が影響を受け、検査が不確実になる。その距離は、欠陥より大きくすることが好ましい。これらのことから、その距離は、短くできない。結果として、その距離は、１〜２ｍｍに設定される。一方、検査画素と基準画素との方向は、この場合、パターンがライン状のため、ライン方向としたが、ラインと垂直方向でもよい。検査画素１８と基準画素１９は、異なるパターンに存在し、それぞれのパターン内での相対的な位置が同じであればよい。

次に、図１１（ｂ）において、検査画素１８の数字データから基準画素１９の数字データを引くという計算（差分）をする。その結果を図１１（ｃ）の画素１８１に示す。図１１（ｂ）の下部、上部にもデータが存在するので、図１１（ｂ）の上部、下部も差分計算ができる。実際のパネルの最下端は、差分計算ができないが、この部分は検査不良領域なので、計算ができなくとも問題がない。最上端も同様である。検査画素１８と基準画素１９の位置関係を保ちながら、図１１（ｂ）全体に、この検査画素１８と基準画素１９を移動させ、差分のデータ処理し、その結果を図１１（ｃ）に表示する。図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）の差分画素データをもとに、「−１」と「１」の部分の領域を斜線でその領域をわけたものである。図１１（ｄ）は、図１１（ａ）に対応し、欠け１１に対して、欠陥候補１１１と１１２、欠け１２に対して、欠陥候補１２１と１２２、欠け１６に対して、欠陥候補１６１と１６２、アイランド１４に対して、欠陥候補１４１と１４２、突起１３に対して、欠陥候補１３１と１３２、突起１５に対して、欠陥候補１５１と１５２、ピンホール１７に対して、欠陥候補１７１と１７２が表示されている。図１１（ａ）の欠陥に対して、図１１（ｄ）で検出されたものは、欠陥であるものだけでなく、欠陥でないものも検出されている。つまり、図１１（ｄ）で示されるものは、欠陥と欠陥でないものを含むので、欠陥候補と定義できる。従来は、この方法により、ある大きさ以上の欠陥の有無のみを検査し、ある大きさ（たとえば、５０ミクロン径）以上のものが検出されると、不良と判断しその製品を廃棄していた。
特許３１５２７６１号公報（［００４２］から［０１０３］）

しかしながら、製造工程を改善し、生産性が向上してくると、欠陥品を廃棄するだけでなく、リペアを行い、再利用することが望まれる。前記従来の方法では、欠陥の位置を特定できないため、リペアが効率的にできず、欠陥品を廃棄するしかないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、欠陥の位置を正確に検出する方法、および、その欠陥をリペアする方法およびその方法を用いたパターン検査装置を提供することを目的とする。

前記の目標を達成するために、本発明の以下のパターン欠陥検査方法を用いる。検査画素と基準画素とを比較してパターンの欠陥を検査する方法において、前記検査画素と前記基準画素の位置を同一の披検査物内に設定し、前記検査画素と前記基準画素との濃度差をとった差分データにもとづいて、欠陥候補画素を抽出し、前記欠陥候補画素と前記欠陥候補画素に隣接する画素との組み合わせを用いて、前記欠陥候補画素から欠陥画素を抽出するパターン欠陥検査方法を用いる。

さらに、前記の組み合わせとして、欠陥候補画素は差分データまたは濃度データとし、前記欠陥候補画素は、隣接する画素の濃度データとした組み合わせを用いるよい。

前記の目標を達成するために、本発明の以下のリペア方法を用いる。前記のパターン欠陥検査方法を用いて、欠陥位置と大きさを特定し、欠陥を修正するリペア方法を用いる。
前記の目標を達成するために、本発明の以下のパターン欠陥検査装置を用いる。被検査物上のパターンを撮影して得られる検査画像と、基準画像との比較により、欠陥を検出する装置として、前記被検査物の上方または下方に位置し、前記被検査物を撮影する撮影部と、前記被検査物と前記撮影部を相対的に移動させる移動機構部と前記撮影部で撮影した画像データを処理する画像装置部と、
前記移動機構部を制御する制御部とからなるパターン欠陥検査装置であって、
さらに、前記画像装置部が、撮影された画像を記録する検査データ記録部と、前記検査データを差分処理したデータを記録する差分データ記録部と、欠陥候補が欠陥であるか判定する判定部と、画像処理する画像処理演算部とからなるパターン欠陥検査装置を用いる。

以上のように本発明の欠陥検査方法を用いれば、ディスプレイのような大きな検査対象物に対しても、欠陥の位置を精度よく検出することができる。この結果を利用して、リペアを効率的にすることができる。課題としていなかったが、この発明を用いれば、欠陥の種類をも明確にすることができる。さらに、この欠陥種類の情報から、前工程の製造条件を最適化することもできる。さらに、基準画素と検査画素を近接させているので、装置の位置合わせ機構の簡素化、時間の短縮も可能である。

本実施形態を図１から図１１を用いて説明する。この実施形態に用いる装置を図１に示す。従来の装置の図１０と同じ部分に関しては、その説明を省略する。図１の装置には、図１０と異なり判定部４７が存在する。この判定部４７において、以下で説明するように、欠陥候補を欠陥であるかどうか判定し、欠陥を特定する。全体の流れを図２に示す工程フローを用いて説明する。はじめに、撮像工程５１では、図１の装置において、検査体４１の下面から、光源４２の可視光を照射し、被検査物４１を搬送しながら１次元ＣＣＤラインセンサ(撮像素子)４３によって２次元の濃淡信号を得える。この濃淡信号をデジタル信号に変換して画素処理装置４４に送信する。そのデータは各画素の行と列に対応した形で画素処理装置４４内の未処理データ部４５に濃度データとして保存される。実際のデータとしては、従来の技術のところで説明した図１１（ｂ）のデータである。

欠陥候補検出工程５２において、撮像工程５１で得られた濃淡の検査画素データである図１１（ｂ）から検査画素１８と基準画素１９の差分処理を行い、その結果を図２に示す差分データ部４６に保存し、そこから欠陥候補画素を抽出し、その座標を判定データ部４７に送る。実際の差分データは、図１１（ｃ）となる。

周辺濃度判定工程５３では、前の欠陥候補検出工程５２から送られてきた欠陥候補画素の位置情報（図１１（ｃ））を用いて、（１）欠陥候補画素としては、差分データ部４６から、画像を抽出する。（２）欠陥候補に隣接する画素のデータとしては、未処理データ部４５から画像を抽出する。ここで、欠陥画素と隣接画素の関係を図３（ａ）から（ｃ）に定義する。図３（ａ）と図３（ｂ）と図３（ｃ）は、本実施形態で用いる画素の組み合わせの例を示す図である。図３（ａ）は、欠陥候補画素が１個の場合である。中央に欠陥候補画素２１を置き、これと、隣接する画素として、上画素２２、右画素２３、下画素２４、左画素２５との組み合わせを考える。図３（ｂ）と（ｃ）は、欠陥候補画素２１が複数の場合で、欠陥候補画素がつながった場合は、１つのまとまったものとし、その上画素２２、右画素２３、下画素２４、左画素２５と定義する。この定義に従って、画像を抽出した結果を図４に示す。図４において、後で説明する前もって定義された基準（判定部４７に保存されている）を用いて、各欠陥候補が、欠陥であるかどうか判定する。結果のデータを、画像に変換した結果を図５に示す。図５では、図１１（ｄ）と異なり、欠陥のみがあらわれている。

欠陥判定工程５４において、前の隣接濃度判定工程５３で欠陥として抽出された欠陥に対して、最終の判定を行い、欠陥とするかどうかの最終判定を行う。この判定では、欠陥の大きさや欠陥の数等で、後工程へこの製品を流すのか、リペアへまわすのか、廃棄するのか判断する。具体的には、大きさが５０μｍ以上の欠陥があった場合、リペア工程にまわし、５０μｍ以下の場合、次の工程にまわす等の判定基準となる。

次に、この周辺濃度判定工程５３で、用いる規則の作り方について説明する。まず、図４に示す欠陥候補と隣接画素と組み合わせを、もとのパターンを示す図１１（ａ）と比較して、欠陥部と正常部にわけると、図６と図７になる。図６と図７をよく見ると、判定する規則をさだめることができる。つまり、欠陥候補画素にパターンがある場合（図６）、上下画素２３、２４にパターンがあり、かつ、左右画素２２と２４のどちらかにパターンがあるか、または、両方にパターンがある場合は、正常部とする。一方、欠陥候補画素にパターンがない場合（図７）、上下画素２３、２４にパターンがなく、かつ、左右画素２２と２４のどちらかにパターンがあるか、または両方ない場合は、正常部とする。

もし、規則が見つけることができない場合は、以下にしめすように、パターンの組み合わせのそれぞれを、欠陥部と正常部に分類しておいて、その見本に照らして、判定すればよい。

欠陥候補画素が１個の場合の組み合わせ例を、図８（ａ）から図８（ｔ）に示す。図３（ａ）と同様に、欠陥候補画素２１を中央とし、その周りに隣接する画素（２２、２３、２４、２５）と定義する。図８では、斜線部は、パターンがあり、白い四角部は、パターンがない部分を示す。検査対象のパターンが、ラインパターンである図１１（ａ）に示すプラズマディスプレイ電極パターンの場合を想定して考える。図８（ａ）から（ｊ）までは、欠陥候補画素２１に、パターンが存在する場合である。図８（ｋ）から（ｔ）までは、欠陥候補画素２１に、パターンが存在しない場合である。

図８（ａ）の場合、欠陥候補画素２１は、パターンがあり、隣接画素２２から２５にはパターンがないので、アイランド（図１１（ａ）の１４）の欠陥１４である。図８（ｂ）と（ｃ）の場合、欠陥候補画素２１は、パターンがあり、隣接画素の１つにのみパターンがある。これは、突起の欠陥（図１１（ａ）の１３）である。同様に図８（ｄ）から（ｇ）も突起の欠陥である。図８（ｈ）から（ｊ）までは、直線パターンの端部や内部のパターンであり、正常部である。

図８（ｋ）の場合、欠陥候補画素２１と隣接画素２２から２５にパターンがないので、正常部である。同様に、各パターンを直線パターン（図１１（ａ））と比較すると、正常部は、図８（ｋ）と図８（ｍ）のみであり、その他は、欠陥部を示す。

図９は、欠陥候補画素２１が２個の場合である。図８と同様に、各パターンを直線パターン（図１１（ａ））と比較すると、正常部は、図９（ｉ）と図９（ｊ）と図９（ｌ）のみであり、その他は、欠陥部である。

図８と図９にしめした以外にも、図３（ｃ）に示すような、欠陥も存在する。図８と図９に示したのと同じように、基準を作成すればよい。すべての欠陥のパターンに対して、パターンの判定基準を作成すればよい。しかし、実際に起こる欠陥のパターンは、その種類が限られているので、欠陥のパターンを、あらかじめ検査し、そのパターンにもとづき、基準を作成すればよい。

前記の方法で、欠陥を特定し、不良とするか、リペアするか判定する。リペア工程に関して、欠陥が欠け等の欠損している場合、その欠陥位置に、パターンを形成するペーストをディスペンサーで、塗布することで修正できる。その欠陥位置がわかっているので、修正ができる。欠陥が突起等の余分にある場合は、その欠陥位置にレーザービームを照射するか、針の先等のスクライブにより、リペアできる。両方とも、取り除いたカスを吸引して、被検査物４１に残らないようにするとさらによい。

この実施形態をもちいることで、プラズマディスプレイのような大きなディスプレイでも、欠陥の位置を特定することができる。その結果、リペア工程にまわすことができる。

今回、直線状のパターンであるプラズマディスプレイの電極パターンの検査についての実施形態を説明した。周期的なパターンを有する別の対象物パターンに関しても、適用できる。パターンの種類ごとで、判断基準は異なる。この方法は、とくに、ディスプレイや電子部品の分野に用いることができる。

以上のように、本発明にかかるパターン欠陥検査方法とその検査を用いたリペア方法およびパターン検査装置は、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ、ＣＲＴなどのディスプレイデバイスの表面に形成されたパターンにおける欠陥の存在を検査することに利用可能である。

本実施形態の装置を示す図 本実施形態のフローチャート 本実施形態の欠陥候補の画素と隣接画素の位置関係に示した図 本実施形態の欠陥候補の画素と隣接画素を抽出した図 本実施形態の欠陥抽出した結果を示した図 本実施形態の欠陥候補画素を分類した基準を示した図 本実施形態の欠陥候補画素を分類した基準を示した図 欠陥候補の画素と隣接画素の組み合わせを示した図 欠陥候補の画素と隣接画素の組み合わせを示した図 従来例の装置図 従来例の画像処理を経過を説明する図

符号の説明

１１、１２、１６ 欠け
１４、１７ アイランド
１３、１５ 突起
１７ ピンホール
４１ 被検査物
４２ 照明のランプ
４３ １次元ＣＣＤセンサー
４４ 画像処理ユニット
４５ 未処理データ部
４６ 差分データ部
４７ 判定部
４８ 画像処理演算部
４９ 位置合わせ機構
５０ 制御装置
５１ 撮影工程
５２ 欠陥候補検出工程
５３ 周辺濃度判定工程
５４ 欠陥判定工程
１１１、１１２ 欠陥１１の欠陥候補画素
１２１、１２２ 欠陥１２の欠陥候補画素
１３１、１３２ 欠陥１３の欠陥候補画素
１４１、１４２ 欠陥１４の欠陥候補画素
１５１、１５２ 欠陥１５の欠陥候補画素
１６１、１６２ 欠陥１６の欠陥候補画素
１７１、１７２ 欠陥１７の欠陥候補画素
１８１、１８２ 欠陥１８の欠陥候補画素
２１ 欠陥候補の画素
２２ 欠陥画素の上の画素
２３ 欠陥画素の右の画素
２４ 欠陥画素の下の画素
２５ 欠陥画素の左の画素

Claims (4)

1. 検査画素と基準画素とを比較してパターンの欠陥を検査する方法において、前記検査画素と前記基準画素の位置を同一の披検査物内に設定し、前記検査画素と前記基準画素との濃度差をとった差分データにもとづいて、欠陥候補画素を抽出し、前記欠陥候補画素と前記欠陥候補画素に隣接する画素との組み合わせを用いて、前記欠陥候補画素から欠陥画素を抽出することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
2. 欠陥候補画素の差分データまたは濃度データと、前記欠陥候補画素に隣接する画素の濃度データとの組み合わせを用いて、前記欠陥候補画素から欠陥画素を抽出することを特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査方法。
3. 請求項１または２のパターン欠陥検査方法を用いて、欠陥位置と大きさを特定し、欠陥を修正するリペア方法。
4. 被検査物上のパターンを撮影して得られる検査画像と、基準画像との比較により、欠陥を検出する装置において、
   前記被検査物の上方または下方に位置し、前記被検査物を撮影する撮影部と、
   前記被検査物と前記撮影部を相対的に移動させる移動機構部と、
   前記撮影部で撮影した画像データを処理する画像装置部と、
   前記移動機構部を制御する制御部と、
   からなるパターン欠陥検査装置であって、
   前記画像装置部が、撮影された画像を記録する検査データ記録部と、前記検査データを差分処理したデータを記録する差分データ記録部と、欠陥候補が欠陥であるか判定する判定部と、画像処理する画像処理演算部とからなることを特徴とするパターン欠陥検査装置。

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