JP3948728B2 - Pattern inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ガラス基板上に形成される電気信号やトランジスタ電極などの繰り返しパターンの良否を検査する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
TFT液晶の基板製造工程においては、フォトエッチングプロセスにてトランジスタ電極などの薄膜の繰り返しパターンが形成されるが、露光装置の異常動作によって形成されたパターンに局所的な位置ずれを起こす場合がある。例えば、図5に示すように、露光装置のステージ2の上面にパーティクル3が付着していると、ステージ上に置かれた液晶ガラス基板1は、同図のように張力によって変形し、図6に示すように、液晶ガラス基板1に形成された垂直線状の繰り返しパターン4に局所的なずれが発生する。この局所的な位置ずれを早期に発見し、露光装置の異常に対処することが生産性を向上させる上で重要な技術となっている。上記の位置ずれはマイクロメータ単位の微小なものなので肉眼で発見することができず、また20〜30ミリ程度の広い領域に渡って一様に発生するために、隣接パターンを比較する手段では検出することができない。
【0003】
かかる不良を発見するために、従来の技術では、単色光源とフレネルレンズなどを用いて観察対象基板に照明光を斜め方向から当て、また、観測者が微弱な回折光の強弱を斜め方向から肉眼で観察する「マクロ検査」と呼ばれる手段が取られている(例えば特許文献1参照)。この方法によれば、繰り返しパターンにおける回折光の干渉が観測光の濃淡になって可視化されるので、光の波長に近い量のパターン間隔の変化を観測することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−141657号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の回折光の性質を使用する検査方法については、微弱な回折光の変化に対する肉眼による検査であるので、検査結果が定性的であり、観測される輝度の変化分と実際のパターン移動量の間に絶対的な尺度を適用することができない。また、カメラによる撮像を適用しようとした場合、光学的にはパターンのエッジ部分における回折光を観察する方法であるために、観測される光量が微弱で、また観察できる角度範囲が非常に狭く、自動的な画像取得が困難である。また、微弱な輝度の変化を見分けなければならないため、周囲から回りこむ外光の影響を防止する目的で装置全体を暗幕で囲う必要があり、検査装置の設置条件に制限がある。そのうえ、製品の種別によって製造するパターン間隔が変化するたびに光源やカメラの角度などの観察条件を変えなければならず、検査の自動化を妨げる要因になっている。その一方、現在のガラス基板サイズは一辺1メートルを越えるものが主流となっており、肉眼による観察においても条件設定に制限が出てきて、基板全面を同一条件で観察することが困難になりつつある。
【0006】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、一定の条件下によるカメラでの取得画像を元に、従来の回折光観測と同様な感度を有する局所的なパターンの位置ずれを測定することができるパターン検査装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板に形成された繰り返しパターンを検査するパターン検査装置に関するものであり、本発明の上記目的は、直線状又は二次元的な繰り返しパターンがフォトエッチングプロセスにて形成された基板を検査対象基板として光学的に検査するパターン検査装置であって、前記フォトエッチングプロセスにおいて、露光装置の異常動作等に起因して発生する1マイクロメータ程度の微小な前記パターンの位置ずれを含む局所的な異常をマクロ検査する手段として、カメラと画像処理装置とを有し、前記画像処理装置は、前記基板に形成される金属パターン上で観測される輝度の尖頭位置を含む画像中の前記パターンの各特徴点を予め前記検査対象基板の種別に応じて記憶する記憶手段と、前記パターンの各特徴点について、前記カメラで撮像した画像中の前記特徴点の位置を計測位置として、周囲の複数画素の輝度値の分布に基づいて前記カメラの撮像素子の画像分解能より小さい精度で計測する画像特徴位置計測手段と、前記基板のパターン周期によって前記カメラで撮像した画像中に出現すると予測される理想的な特徴点の位置を予測位置として前記パターンの各特徴点について生成する予測位置発生手段と、前記各特徴点に対する前記計測位置と前記予測位置との差を位置誤差情報として検出する誤差検出手段とを備え、前記誤差検出手段により検出した前記位置誤差情報と予め設定された限界値とを比較して前記基板の局所的な異常を検出することによって達成される。
【0008】
さらに、前記二次元的な繰り返しパターンに対しては、前記誤差検出手段により検出される水平方向のみの前記位置誤差情報、垂直方向のみの前記位置誤差情報、又は、水平方向と垂直方向の両方向の前記位置誤差情報を用いて前記基板の局所的な異常を検査することによって、一層効果的に達成される。
【0009】
さらに、前記位置誤差情報を画素の濃淡情報に変換して濃淡画像を生成する画像生成手段を有し、前記異常によるパターンの位置ずれの分布を把握可能に、前記位置誤差情報を画像として可視化すること;前記検査の対象基板が液晶表示用のアクティブマトリックスであって、この基板上に形成されたトランジスタの電極位置の異常を検査すること;前記基板を明視野照明により照明する照明手段を備え、前記カメラが前記照明手段の前記基板からの直接反射光を捉えるように配置されていること;によって、それぞれ一層効果的に達成される。
あるいは、本発明の上記目的は、液晶表示用のアクティブマトリックスがフォトエッチングプロセスにて形成された基板において、形成された金属パターンを検査対象として光学的に検査するパターン検査装置であって、前記フォトエッチングプロセスにおいて、露光装置の異常動作等に起因して発生する1マイクロメータ程度の微小な前記パターンの位置ずれを含む局所的な異常をマクロ検査する手段として、前記金属パターン上で観測される輝度の尖頭位置を前記パターンの特徴点として、画像中の前記パターンの各特徴点を予め前記基板の種別に応じて記憶する記憶手段と、前記基板の表面に対して明視野照明による照明光を照射する照明手段と、前記基板からの直接反射光を受光して前記基板の画像を撮像する撮像手段と、前記パターンの各特徴点について、ある一点における前記基板の画像中の特徴点出現位置を画素寸法より小さい分解能で計測する際に、前記特徴点出現位置の周囲の複数画素の中から最も輝度値の高い画素を抽出して少なくともその画素の両隣の画素の輝度分布を基に所定の位置抽出アルゴリズムにより前記特徴点出現位置を計測し、前記各特徴点に対する計測位置の信号を発生する画像特徴位置計測手段と、前記基板のパターン周期によって前記撮像手段で撮像した画像中に出現すると予測される理想的な特徴点の位置を予測位置として前記パターンの各特徴点について生成し、前記計測位置の信号出力に同期して前記予測位置の信号を発生する予測位置発生手段と、前記計測位置の信号と前記予測位置の信号とをリアルタイムに比較して前記各特徴点に対する前記計測位置と前記予測位置との差を位置誤差情報として検出する誤差検出手段と、を備え、前記誤差検出手段で検出した前記位置誤差情報に基づいて前記基板の局所的な異常を検査することによって達成される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明に係るパターン検査装置の検査対象の基板は、液晶表示用のアクティブマトリックス等の基板(一辺が1メートルを越える大型の基板を含む板状の基板)であり、本発明では、この基板上に形成された二次元的な繰り返しパターンの良否やトランジスタの電極位置等の良否を検査対象としている。
【0011】
図1は本発明に係るパターン検査装置の構成の一例をブロック図で示しており、本発明のパターン検査装置(以下、検査装置と言う)は、対象基板1を照明するための照明装置10と、対象基板1からの直接反射光を捉えて2次元エリアを撮像し、画像をデジタル情報として取得するための撮像手段であるカメラ装置20(本例ではデジタルカメラ)と、デジタル情報を処理するための画像処理装置30とから構成されている。本実施の形態では、照明装置10は、対象基板1を所定の角度で明視野照明により照明する装置であり、対象基板1からの直接反射光をカメラ20により捉えることで、常に一定の角度の正反射光により2次元エリアを撮像できるように構成されている。
【0012】
画像処理装置30の内部は、カメラ装置20で撮像した画像を一時的に若しくは蓄積して記憶する画像記憶装置31と、パターンの特徴量とその抽出方法を記憶するための参照画像用記憶装置32と、カメラ装置20で撮像した実画像の中からパターン繰り返し周期に応じて画像の特徴量が出現する位置を画素寸法より小さい分解能で抽出する画像特徴位置計測装置33と、パターン周期によって画像の特徴量が出現すると予想される位置(理想的な特徴点の位置)を予め生成する予測位置発生装置34と、画像特徴位置計測装置33にて得られた実画像上の位置と予測位置発生装置34にて発生された位置との差を検出する誤差検出装置35と、出力信号における不要な高周波成分や光学系の歪による誤差など、既知のノイズを除去するフィルタリング装置とから構成されている。
【0013】
上記の画像処理装置30は、高速なコンピュータを使用して、コンピュータを各内部装置(手段)31〜36として機能させるプログラム等から成る「ソフトウェア」で代替するように構成しても良い。
【0014】
このように装置を構成することによって、取得される画像は明視野照明による強い反射光を用いることができ、従来の回折光を用いる照明方法に比較して格段に明るい照明強度を得ることができる。また、明視野照明であるので、照明装置とカメラの設置位置関係が常に一定となり、パターン間隔の変更に伴う段取り替えの必要がなくなるので、特にCCDカメラなどのデジタルカメラによる自動的なデジタル画像取得に有効である。
【0015】
画像処理装置10の構成要素のなかで、参照画像記憶装置32は、画像中において、対象基板に形成されたパターンの周期で繰り返し出現する特徴量(以下、特徴点とも言う)と、その抽出方法を記憶する装置である。この装置が記憶する画像の特徴量とは、微細な金属パターンの中央部分に観測される輝度の尖頭位置や、金属パターンと下地の反射率の違いによる輝度変化などである。あるいは、二次元的に配列された複雑な画像情報における特徴点でも良い。これらの各特徴量とその位置抽出方法(当該種別の特徴点の位置抽出アルゴリズム)は、検査対象基板の種別に応じて予め設定されて記憶されている。画像特徴位置計測装置33は、上記の参照画像記憶装置32に蓄えられている当該基板の特徴量の位置抽出方法に応じて、カメラから得られた取得画像中に出現する特徴量の位置を精密に計算する。
【0016】
このように、特徴量を抽出する手段を記憶しておいて、必要に応じて切り替えることによって、検査対象基板の種別変更に伴う検査方法の自動的な切り替えが可能になる。
【0017】
画像特徴位置計測装置33は、ある一点における実画像中の特徴量出現位置を計算するために画像情報を複数ビットのグレイレベルにて取り扱い、また、周囲の複数画素を2次元的に用いるように構成する。それによって、特徴量出現位置を取得画像中の画素分解能以上に細かく補間して計算することが可能となる。この特徴量出現位置の抽出アルゴリズムは、当該種別の検査対象基板のパターンに応じて設定されており、参照画像記憶装置32に記憶された当該種別の抽出アルゴリズムが使用される。
【0018】
例えば、図2に示すようなガラス基板5上に形成された垂直線状の金属パターン6の位置を精密に計測する例を以下に示す。この金属パターン6の画像信号は、N番目の画素を中心として、撮像センサの画素8の上に7のような輝度パターンで結像しているとする。ここで、特徴点の位置計測のために画像記憶装置31から画像特徴位置計測装置に送られる画像が、左右に1画素分の位置ずれの余裕度を見込んで、N番目の画素を中心としてN−2、N−1、N、N+1、N+2の5画素であるとする。また、これらの画素の輝度値がG(n−2)、G(n−1)、G(n)、G(n+1)、G(n+2)であるとする。
【0019】
最初に、画像特徴位置計測装置33は、上記5画素のうち最も輝度の高い画素を選択する。上の例の場合、N番目の画素である。次に、画像特徴位置計測装置33はその画素の両隣の画素を選択し、図2中の演算部(位置情報演算装置)33aによって、下記の数1により、実画像中の特徴量出現位置Nの位置情報P(N)を求めて出力する。
【0020】
【数1】
P(N)=N+(G(n+1)−G(n−1))/{G(n)−MIN(G(n+1),G(n−1))}×0.5
ここで、G(n)は、デジタル数値に変換された画素番号Nの輝度値を表す。
【0021】
予測位置発生装置34は、取得された画像中に表れる特徴量の理想的な位置を生成する。例えば、パターンの繰り返し周期が100ミクロンであり、画像を取得するカメラの画素寸法が6ミクロンである場合には、取得された画像上において、パターン画像の特徴量が16と3分の2画素置きに出現するはずである。この装置は、上記の画像特徴位置計測装置33の計算する位置分解能以上に正確な位置情報を予測値として出力する。この予測位置は検査対象基板の種別に応じて予め生成されており、予測位置発生装置34では、画像特徴位置計測装置33の出力と同期して当該特徴点の予測位置の信号を発生して誤差検出装置35に対して出力される。
【0022】
画像特徴位置計測装置33から出力された実測位置は、誤差検出装置35にて予測位置発生装置34から得られた理想的な出現位置とリアルタイムに比較される。ここで出力される値が本発明による装置の得ようとする検査結果となる。
【0023】
ここで、上記の予測位置発生装置34と誤差検出装置35の構成例について説明する。
【0024】
図3は、予測位置発生装置34と誤差検出装置35の内部構成を示している。図3の構成例において、予測位置発生装置34は、これから計測しようとするパターンの番号情報37を外部から指示されている。なお、パターンの番号情報37は、検査対象基板1の位置に応じてデジタルカメラ20の制御装置から与えられても良いし、また、この装置の動作全体を制御するコンピュータなどから与えても良い。この番号情報37は、画像記憶装置31にも与えられ、計測対象となる画像の特徴量を含んでいると推定される近辺の画像を切り取り、画像特徴位置計測装置33に送るためにも用いられる。予測位置発生装置34は、受け取ったパターン番号情報を、装置内に準備されているパターン間隔記憶装置34bに記憶されているパターン間隔情報と乗算器34aによって掛け合わせ、精密な予測位置を得る。誤差検出装置35は、画像特徴位置計測装置33による位置計測情報を34による予測位置から減算器35aによって減算する。この情報は、装置内に組み込まれた画素サイズ記憶装置35cに記憶されている精密な撮像画素サイズと乗算器35bによって掛け合わされ、結果としてパターンの位置誤差情報を得る。
【0025】
誤差検出装置35によって得られた値(上記の位置誤差情報)は、画像取得時の電気ノイズや光学系の歪、カメラ内部のA/D変換器の非直線性などによって影響を受け、検査に不要なノイズ成分として残留している。図1に示されるフィルタリング装置36は、これらの不要なノイズを除去するものである。
【0026】
また、図1に示される画像生成装置37は、上記のように2次元的に計測された位置ずれ信号に基づいて、各パターン位置の微小な位置ずれ量から画素の輝度値(濃淡情報)へ変換して濃淡画像を生成する装置である。このように位置ずれ量を2次元的に可視化することによって、パターンの位置ずれが基板の全面にわたってどのように分布しているかを把握することが可能であり、露光装置の状態をより詳しく知ることができる。また、位置ずれ判定装置38を設置することによって、例えば、実際に基板上に形成されたパターンの位置ずれ量が、予め検査対象基板の種別に応じて設定された限界値を超えたときに警報を発し、露光装置の異常に対する対処を促したり、かかる基板を不良品として取り除いて後工程に流さないようにし、生産性を向上させたりすることができる。
【0027】
上述のような検査装置の構成において、その動作例を説明する。デジタルカメラ等の撮像手段(カメラ装置)20で撮像された画像は、画像記憶装置31に一時的に蓄えられ、画像特徴位置計測装置33により、参照画像用記憶装置32の参照画像(検査対象基板の種別に応じた当該パターンの基準画像)と比較され、画像内の特徴点の位置が精密に計測される。画像特徴位置計測装置33によって計測された位置情報は、予測位置発生装置34により生成された理想的な位置情報と誤差検出装置35によって比較され、差分の信号がフィルタリング装置36にてノイズ成分が除去されて、位置誤差出力となる。この出力情報は、画像生成装置14により可視化されると共に、位置ずれ判定装置38によりパターンの位置ずれ量に基づいて異常の有無が判断されて異常の通知等が行われる。
【0028】
なお、画像の特徴点の位置を垂直及び水平方向の2座標値について同時に計測と予測を行い、出力値を独立に扱うことによって検査対象パターンの垂直及び水平方向のずれを同時に計測する装置を構成してもよい。
【0029】
図4に、このように構成された装置の実施例を示す。
【0030】
図4の構成例において、画像特徴位置計測装置33からは、垂直位置と水平位置が同時に出力されている。この水平計測位置信号は、水平予測位置発生装置41から得られる予測位置と水平誤差検出装置42にて比較され、水平誤差信号フィルタリング装置43を通って、水平出力データとして画像生成装置37と位置ずれ判定装置38に与えられる。同様に、画像特徴位置計測装置33から得られた垂直計測位置信号は、垂直予測位置発生装置44から得られる予測位置と垂直誤差検出装置45にて比較され、垂直誤差信号フィルタリング装置46を通って、垂直出力データとして画像生成装置37と判定装置38に与えられる。画像生成装置37と判定装置38は、水平誤差と垂直誤差の両方について独立に同様な処理を行うことによって、水平方向と垂直方向の位置ずれを同時に処理することができる。
【0031】
なお、上述した実施の形態においては、検査装置の構成において、画像生成装置37(及び位置ずれ判定装置38)は外部の装置とする形態を例として説明したが、内部装置として備えるようにしても良く、また、画像処理装置30内の各手段と同様に、画像生成手段37(及び位置ずれ判定手段38)として機能させるプログラム等から成るソフトウェアで代替する形態としても良い。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)従来技術にて使われていた回折光による輝度変化に対して、明視野照明による直接反射光を利用するために照明効率が良く、小さな出力のランプを使用することができる。同様に、単色光である必要がないので、ハロゲンランプなどの安価で効率の高い照明手段を用いることができる。
(2)照明光とカメラの位置関係が、パターン形状やパターン間隔の変更によらず一定となるので、物理的な段取り替えの必要がなくなる。
(3)前記の(1)と(2)により、デジタルカメラなどの自動撮像手段に適し、製品種別切り替えによるパターンの変更に対する段取り替えが必要ないので、工程にインライン組み込みできる全自動検査装置への適用が可能となる。
(4)実際に取得された画像による計測方法であり、計算される値が直接パターンの移動量を測定したものであるため、最終的にパターンずれ量の絶対的な評価値が得られる。
(5)2次元的なパターンのずれ量を、水平方向と垂直方向について同時に、かつ個別に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明に係るパターン検査装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図2】画像特徴位置計測装置の実施例における計算式を示す図である。
【図3】図1中の予測位置発生装置と誤差検出装置の内部構成を示す図である。
【図4】垂直及び水平方向の2座標値について同時に計測と予測を行う実施例を示すブロック図である。
【図5】繰り返しパターンの局所的なずれが起きる様子の模式図である。
【図6】繰り返しパターンの局所的なずれの様子を示す図である。
【符号の説明】
1,5 検査対象基板(ガラス基板)
2 露光装置のステージ
3 パーティクル
4 垂直線状の繰り返しパターン
6 金属パターン
7 CCDセンサ上の画像輝度
8 CCDセンサの画素
10 照明装置
20 カメラ装置(デジタルカメラ)
30 画像処理装置
31 画像記憶装置
32 参照画像用記憶装置
33 画像特徴位置計測装置
33a 位置情報演算装置
34 予測位置発生装置
34a 予測位置発生装置内の乗算器
34b 予測位置発生装置内のパターン間隔記憶装置
35 誤差検出装置
35a 誤差検出装置内の減算器
35b 誤差検出装置内の乗算器
35c 誤差検出装置内の画素サイズ記憶装置
36 フィルタリング装置
37 画像生成装置
38 位置ずれ判定装置
41 水平予測位置発生装置
42 水平誤差検出装置
43 水平誤差信号フィルタリング装置
44 垂直予測位置発生装置
45 垂直誤差検出装置
46 垂直誤差信号フィルタリング装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for inspecting the quality of repetitive patterns such as electric signals and transistor electrodes formed on a liquid crystal glass substrate.
[0002]
[Prior art]
In the TFT liquid crystal substrate manufacturing process, a repetitive pattern of a thin film such as a transistor electrode is formed by a photoetching process. However, a local misalignment may occur in the pattern formed by an abnormal operation of the exposure apparatus. For example, as shown in FIG. 5, when the
[0003]
In order to detect such defects, in the conventional technology, illumination light is applied to the observation target substrate from an oblique direction using a monochromatic light source and a Fresnel lens, etc., and the observer observes the intensity of weak diffracted light from the oblique direction. A measure called “macro inspection” is used for observation (see, for example, Patent Document 1). According to this method, since the interference of the diffracted light in the repetitive pattern is visualized as the density of the observation light, it is possible to observe a change in the pattern interval in an amount close to the wavelength of the light.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-141657
[Problems to be solved by the invention]
The inspection method using the above-mentioned properties of diffracted light is an inspection with the naked eye against a weak change in diffracted light, so the inspection result is qualitative, and the observed change in luminance and the actual pattern movement amount are No absolute measure can be applied between. In addition, when trying to apply imaging with a camera, optically, this is a method of observing the diffracted light at the edge of the pattern, so the amount of light observed is weak and the observable angle range is very narrow, Automatic image acquisition is difficult. In addition, since it is necessary to distinguish a slight change in luminance, it is necessary to surround the entire apparatus with a black curtain for the purpose of preventing the influence of external light that circulates from the surroundings, and the installation conditions of the inspection apparatus are limited. In addition, every time the pattern interval to be manufactured changes depending on the type of product, the observation conditions such as the light source and the camera angle must be changed, which hinders the automation of inspection. On the other hand, the current glass substrate size is more than 1 meter on a side, and the setting of conditions is limited even in observation with the naked eye, making it difficult to observe the entire surface of the substrate under the same conditions. is there.
[0006]
The present invention has been made for the above-described circumstances. The object of the present invention is to provide a local image having the same sensitivity as that of conventional diffracted light observation based on an image acquired by a camera under a certain condition. An object of the present invention is to provide a pattern inspection apparatus capable of measuring a positional deviation of a pattern.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a pattern inspection apparatus for inspecting a repetitive pattern formed on a substrate. The object of the present invention is to inspect a substrate on which a linear or two-dimensional repetitive pattern is formed by a photoetching process. A pattern inspection apparatus for optically inspecting a target substrate , including a local misalignment of the pattern of about 1 micrometer caused by an abnormal operation of an exposure apparatus in the photoetching process. As means for macro-inspecting an abnormality, a camera and an image processing apparatus are provided, and the image processing apparatus is configured to detect the pattern in the image including a peak position of luminance observed on a metal pattern formed on the substrate . storage means for storing in response to advance the type of the inspection target board to each feature point for each feature point of the pattern, the camera The position of the feature point in the image captured as the measurement position, an image feature position measuring means for total measured at less precision than the image resolution of the image pickup device of the camera based on the distribution of luminance values of a plurality of pixels surrounding said a predicted position generating means for generating for each of the feature points of the pattern position of the ideal characteristic points predicted to appear in an image captured by the camera by the pattern period of the substrate as the predicted position, the relative said each of the feature points Error detection means for detecting a difference between the measurement position and the predicted position as position error information, and comparing the position error information detected by the error detection means with a preset limit value, This is accomplished by detecting anomalous abnormalities .
[0008]
Further, for the two-dimensional repetitive pattern , the position error information only in the horizontal direction detected by the error detection means, the position error information only in the vertical direction, or both the horizontal and vertical directions. by inspection localized abnormality of the substrate by using the position error information, it is more effectively achieved.
[0009]
Further comprising an image generating means for generating a grayscale image by converting the position error information to the shading information of the pixel, to be grasped distribution of the displacement of the pattern due to the abnormality, to visualize the position error information as an image it; even before Symbol active matrix for the target substrate is a liquid crystal display of the inspection, it is inspected anomalies electrode position of the transistor formed on the substrate; an illumination means for illuminating said substrate by the bright field illumination , the camera that are arranged so as obtain 捉direct reflected light from said substrate of said illuminating means; by, be more effectively achieved respectively.
Alternatively, the above object of the present invention is a pattern inspection apparatus for optically inspecting a formed metal pattern as an inspection object on a substrate on which an active matrix for liquid crystal display is formed by a photoetching process. Luminance observed on the metal pattern as means for macro-inspecting a local abnormality including a positional deviation of the pattern as small as about 1 micrometer generated due to an abnormal operation of the exposure apparatus in the etching process. Storage means for storing in advance each feature point of the pattern in the image according to the type of the substrate, and illumination light by bright field illumination on the surface of the substrate Illuminating means for irradiating; imaging means for receiving directly reflected light from the substrate and capturing an image of the substrate; When the feature point appearance position in the image of the substrate at a certain point is measured with a resolution smaller than the pixel size, the highest luminance value is selected from a plurality of pixels around the feature point appearance position. Image feature position measurement means for extracting a pixel, measuring the appearance position of the feature point by a predetermined position extraction algorithm based on at least the luminance distribution of pixels adjacent to the pixel, and generating a signal of the measurement position for each feature point And generating an ideal feature point position predicted to appear in the image captured by the imaging unit according to the pattern period of the substrate as a predicted position for each feature point of the pattern, and outputting the signal at the measurement position Predicted position generating means for generating a signal of the predicted position in synchronization with each other, comparing the signal of the measured position and the signal of the predicted position in real time. Error detection means for detecting, as position error information, a difference between the measured position and the predicted position with respect to a point, and checks for local abnormality of the substrate based on the position error information detected by the error detection means Is achieved by doing
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. The substrate to be inspected by the pattern inspection apparatus according to the present invention is a substrate such as an active matrix for liquid crystal display (a plate-like substrate including a large substrate whose one side exceeds 1 meter). The quality of the two-dimensional repetitive pattern formed on the substrate and the quality of the electrode position of the transistor are examined.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a pattern inspection apparatus according to the present invention. A pattern inspection apparatus (hereinafter referred to as an inspection apparatus) of the present invention includes an illumination device 10 for illuminating a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
By configuring the apparatus in this way, the acquired image can use strong reflected light by bright-field illumination, and can obtain much brighter illumination intensity than the conventional illumination method using diffracted light. . In addition, because of the bright field illumination, the installation position relationship between the illumination device and the camera is always constant, and there is no need to change the setup when changing the pattern interval. Therefore, automatic digital image acquisition by a digital camera such as a CCD camera in particular. It is effective for.
[0015]
Among the components of the image processing apparatus 10, the reference image storage device 32 includes a feature quantity (hereinafter also referred to as a feature point) that repeatedly appears in a cycle of a pattern formed on the target substrate in the image, and a method for extracting the feature quantity. Is a device for storing. The feature amount of the image stored in this apparatus is the peak position of the luminance observed at the center portion of the fine metal pattern, the luminance change due to the difference in reflectance between the metal pattern and the ground. Alternatively, it may be a feature point in complex image information arranged two-dimensionally. Each of these feature amounts and the position extraction method (position extraction algorithm of the feature point of the type) are set and stored in advance according to the type of the board to be inspected. The image feature
[0016]
As described above, by storing the means for extracting the feature amount and switching as necessary, it is possible to automatically switch the inspection method according to the type change of the inspection target substrate.
[0017]
The image feature
[0018]
For example, an example in which the position of the vertical linear metal pattern 6 formed on the glass substrate 5 as shown in FIG. It is assumed that the image signal of the metal pattern 6 forms an image with a luminance pattern such as 7 on the pixel 8 of the image sensor centering on the Nth pixel. Here, an image sent from the
[0019]
First, the image feature
[0020]
[Expression 1]
P (N) = N + (G (n + 1) −G (n−1)) / {G (n) −MIN (G (n + 1), G (n−1))} × 0.5
Here, G (n) represents the luminance value of pixel number N converted to a digital numerical value.
[0021]
The predicted
[0022]
The actual measurement position output from the image feature
[0023]
Here, a configuration example of the predicted
[0024]
FIG. 3 shows the internal configuration of the predicted
[0025]
The value (position error information) obtained by the
[0026]
Further, the
[0027]
An operation example of the configuration of the inspection apparatus as described above will be described. An image picked up by an image pickup means (camera device) 20 such as a digital camera is temporarily stored in an
[0028]
In addition, the apparatus is configured to simultaneously measure and predict the position of the feature point of the image with respect to the two coordinate values in the vertical and horizontal directions, and simultaneously measure the vertical and horizontal deviations of the inspection target pattern by handling the output values independently. May be.
[0029]
FIG. 4 shows an embodiment of the apparatus configured as described above.
[0030]
In the configuration example of FIG. 4, the vertical position and the horizontal position are simultaneously output from the image feature
[0031]
In the embodiment described above, in the configuration of the inspection apparatus, the image generation apparatus 37 (and the misregistration determination apparatus 38) has been described as an example of an external apparatus, but may be provided as an internal apparatus. In addition, as with each unit in the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) With respect to the luminance change caused by diffracted light used in the prior art, since the direct reflected light by the bright field illumination is used, the illumination efficiency is good and a small output lamp can be used. Similarly, since it is not necessary to use monochromatic light, inexpensive and highly efficient illumination means such as a halogen lamp can be used.
(2) Since the positional relationship between the illumination light and the camera is constant regardless of changes in the pattern shape and the pattern interval, there is no need for physical setup change.
(3) According to the above (1) and (2), it is suitable for automatic imaging means such as a digital camera, and there is no need for setup change for pattern change by switching product type. Applicable.
(4) This is a measurement method using an actually acquired image, and since the calculated value directly measures the amount of movement of the pattern, an absolute evaluation value of the amount of pattern deviation is finally obtained.
(5) A two-dimensional pattern shift amount can be measured simultaneously and individually in the horizontal and vertical directions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a pattern inspection apparatus according to the invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a calculation formula in the embodiment of the image feature position measuring apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of a predicted position generation device and an error detection device in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment in which measurement and prediction are simultaneously performed for two coordinate values in the vertical and horizontal directions.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which a local deviation of a repetitive pattern occurs.
FIG. 6 is a diagram illustrating a local shift state of a repetitive pattern.
[Explanation of symbols]
1,5 Inspection target substrate (glass substrate)
2
30
Claims (6)
前記フォトエッチングプロセスにおいて、露光装置の異常動作等に起因して発生する1マイクロメータ程度の微小な前記パターンの位置ずれを含む局所的な異常をマクロ検査する手段として、
カメラと画像処理装置とを有し、
前記画像処理装置は、
前記基板に形成される金属パターン上で観測される輝度の尖頭位置を含む画像中の前記パターンの各特徴点を予め前記検査対象基板の種別に応じて記憶する記憶手段と、
前記パターンの各特徴点について、前記カメラで撮像した画像中の前記特徴点の位置を計測位置として、周囲の複数画素の輝度値の分布に基づいて前記カメラの撮像素子の画像分解能より小さい精度で計測する画像特徴位置計測手段と、
前記基板のパターン周期によって前記カメラで撮像した画像中に出現すると予測される理想的な特徴点の位置を予測位置として前記パターンの各特徴点について生成する予測位置発生手段と、
前記各特徴点に対する前記計測位置と前記予測位置との差を位置誤差情報として検出する誤差検出手段と
を備え、
前記誤差検出手段により検出した前記位置誤差情報と予め設定された限界値とを比較して前記基板の局所的な異常を検出することを特徴とするパターン検査装置。A pattern inspection apparatus that optically inspects a substrate on which a linear or two-dimensional repetitive pattern is formed by a photoetching process as a substrate to be inspected ,
In the photoetching process, as means for macro-inspecting a local abnormality including a positional deviation of the minute pattern of about 1 micrometer generated due to an abnormal operation or the like of an exposure apparatus,
A camera and an image processing device;
The image processing apparatus includes:
Storage means for storing in advance each feature point of the pattern in the image including the peak position of the luminance observed on the metal pattern formed on the substrate according to the type of the substrate to be inspected;
For each feature point of the pattern, with the position of the feature point in the image captured by the camera as a measurement position, the accuracy is smaller than the image resolution of the image sensor of the camera based on the luminance value distribution of a plurality of surrounding pixels. an image feature position measuring means for measuring gauge,
Predicted position generation means for generating for each feature point of the pattern as a predicted position the position of an ideal feature point predicted to appear in the image captured by the camera according to the pattern period of the substrate;
Error detection means for detecting a difference between the measurement position and the predicted position for each feature point as position error information;
A pattern inspection apparatus for detecting a local abnormality of the substrate by comparing the position error information detected by the error detection means with a preset limit value .
前記フォトエッチングプロセスにおいて、露光装置の異常動作等に起因して発生する1マイクロメータ程度の微小な前記パターンの位置ずれを含む局所的な異常をマクロ検査する手段として、In the photoetching process, as means for macro-inspecting a local abnormality including a positional deviation of the minute pattern of about 1 micrometer generated due to an abnormal operation or the like of an exposure apparatus,
前記金属パターン上で観測される輝度の尖頭位置を前記パターンの特徴点として、画像中の前記パターンの各特徴点を予め前記基板の種別に応じて記憶する記憶手段と、 Storage means for storing in advance each feature point of the pattern in the image according to the type of the substrate, with the peak position of the luminance observed on the metal pattern as the feature point of the pattern,
前記基板の表面に対して明視野照明による照明光を照射する照明手段と、 Illuminating means for irradiating the surface of the substrate with illumination light by bright field illumination;
前記基板からの直接反射光を受光して前記基板の画像を撮像する撮像手段と、Imaging means for receiving direct reflected light from the substrate and capturing an image of the substrate;
前記パターンの各特徴点について、ある一点における前記基板の画像中の特徴点出現位置を画素寸法より小さい分解能で計測する際に、前記特徴点出現位置の周囲の複数画素の中から最も輝度値の高い画素を抽出して少なくともその画素の両隣の画素の輝度分布を基に所定の位置抽出アルゴリズムにより前記特徴点出現位置を計測し、前記各特徴点に対する計測位置の信号を発生する画像特徴位置計測手段と、 For each feature point of the pattern, when the feature point appearance position in the image of the substrate at a certain point is measured with a resolution smaller than the pixel size, the brightness value of the plurality of pixels around the feature point appearance position is the highest. Image feature position measurement that extracts a high pixel, measures the appearance position of the feature point by a predetermined position extraction algorithm based on the luminance distribution of pixels adjacent to the pixel at least, and generates a signal of the measurement position for each feature point Means,
前記基板のパターン周期によって前記撮像手段で撮像した画像中に出現すると予測される理想的な特徴点の位置を予測位置として前記パターンの各特徴点について生成し、前記計測位置の信号出力に同期して前記予測位置の信号を発生する予測位置発生手段と、 An ideal feature point position predicted to appear in the image captured by the imaging unit according to the pattern period of the substrate is generated as a predicted position for each feature point of the pattern, and is synchronized with the signal output of the measurement position. Predicted position generating means for generating a signal of the predicted position
前記計測位置の信号と前記予測位置の信号とをリアルタイムに比較して前記各特徴点に対する前記計測位置と前記予測位置との差を位置誤差情報として検出する誤差検出手段と、 Error detection means for comparing the signal of the measurement position and the signal of the prediction position in real time and detecting a difference between the measurement position and the prediction position for each feature point as position error information;
を備え、With
前記誤差検出手段で検出した前記位置誤差情報に基づいて前記基板の局所的な異常を検査すること特徴とするパターン検査装置。 A pattern inspection apparatus for inspecting local abnormality of the substrate based on the position error information detected by the error detection means.
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