JP4879549B2 - 欠陥修正装置及び欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に形成したパターンなどの欠陥を修正する欠陥修正装置、欠陥修正方法に関する。

液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用の基板は、大型化の傾向にあり、その製造工程においては、歩留まりを向上させることが求められている。そこで、工程ごとに欠陥修正装置を設置し、パターンの欠陥によって不良と判定された基板は、前工程に戻すのではなく、その工程中で不良箇所を修正することが提案されている。ここで、欠陥の修正に用いられる欠陥修正装置としては、基板上のパターンを観察する顕微鏡を備え、顕微鏡による目視検査で異物の付着や配線のショートが確認された箇所にレーザを照射して、異物やショート箇所を除去するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３１３８５０号公報

欠陥には、回路上支障とならずに修正の必要がない欠陥と、回路上支障となるので修正しなければならない欠陥とがあるが、現在の工程では支障がないと判断される欠陥であっても、後の工程では導体パターンをショートさせるなどの問題が生じることがある。しかしながら、このような欠陥は、実際に工程を進めてみなければ確認できないので、現工程での欠陥が結果的に問題となる欠陥であることが後に判明した場合には、その間に形成した膜などを除去し、現工程の状態に戻してから修正を行わなければならなかった。このため、作業効率が悪く、生産性を向上させることが困難であった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、特定の欠陥が後の工程で問題となることに起因する生成性の低下を防止することである。

上記の課題を解決する本発明は、パターンが形成されたワークを保持するステージと、前記ワークを撮像して表面画像を取得する撮像手段と、レーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源を前記ワークに照射させる光学系と、前記表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して欠陥を抽出し、抽出した前記欠陥に対して第１の欠陥修正要否判定を行い、さらに前記表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較して第２の欠陥修正要否判定を行う画像処理部とを備え、前記画像処理部による前記第１の欠陥修正要否判定の結果及び第２の欠陥修正要否判定の結果の少なくともいずれかで修正対象となった欠陥に対して、前記レーザ光を照射して、前記修正対象となった欠陥の修正を行うことを特徴とする欠陥修正装置とした。

また、本発明は、撮像手段により現工程で製造されたワークの表面画像を取得するステップと、現工程で取得されたワークの表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して前記ワーク上の欠陥を抽出するステップと、現工程で抽出された各欠陥に対して修正が必要な欠陥か否かを判定する第１の欠陥要否判定ステップと、現工程で取得されたワークの表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較するステップと、現工程で抽出された各欠陥に対して後工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第２の欠陥要否判定ステップと、第１の欠陥要否判定ステップ及び前記第２の欠陥要否判定ステップの少なくともいずれかのステップで修正が必要と判定された欠陥を現工程で修正するステップとを有することを特徴とする欠陥修正方法とした。

また、本発明は、撮像手段により現工程で製造されたワークの表面画像を取得するステップと、現工程で取得されたワークの表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して前記ワーク上の欠陥を抽出するステップと、前記各欠陥の高さを測定するステップと、現工程で抽出された各欠陥に対して現工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第１の欠陥要否判定ステップと、現工程で取得されたワークの表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較するステップと、現工程で抽出された各欠陥に対して後工程で修正が必要な欠陥か否かを判定するとともに、前記欠陥の高さデータと前記後工程となる次工程の膜厚データとを比較して前記欠陥の高さが前記次工程の膜厚よりも大きい場合に前記現工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第２の欠陥要否判定ステップと、第１の欠陥要否判定ステップ及び前記第２の欠陥要否判定ステップの少なくともいずれかのステップで修正が必要と判定された欠陥を現工程で修正するステップとを有することを特徴とする欠陥修正方法とした。

本発明に係る欠陥修正装置によれば、現工程の正常パターンのデータと、それ以外の工程の正常パターンのデータと有し、これら正常パターンとワークの実際の表面画像とを画像処理することでレーザ照射による修正の要否を判定するようにしたので、現工程で問題とはならないが、工程を進めていく上で支障をきたすようになる欠陥を予め特定することができる。したがって、従来のように、実際の工程が進んでから修正が必要な欠陥であったことが判明したときのように、前工程に戻して修正を行う必要がなくなるので、生産時間を短縮することができ、生産性が向上する。

また、本発明に係る欠陥修正方法によれば、現工程の正常パターンのデータとワークの実際の表面画像とから欠陥を抽出し、後の工程の正常パターンのデータと比較するようにしたので、ショート欠陥を予め特定することができる。したがって、従来のように、実際の工程が進んでから修正が必要な欠陥であったことが判明したときのように、前工程に戻して修正を行う必要がなくなるので、生産時間を短縮することができ、生産性が向上する。

本発明を実施のするための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に第１の実施の形態にかかる欠陥修正装置の概略構成を示す。欠陥修正装置１は、ワークＷを保持して水平移動自在なステージ２を備え、ステージ２の上方には、顕微鏡３が設けられている。顕微鏡３は、照明用光源４と、光学系５と、撮像手段であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ６とを有し、さらにレーザ光源７が接続されている。なお、光学系５は、ワークＷ側から順番に、集光レンズ８と、ハーフミラー９と、ハーフミラー１０と、集光レンズ１１と、レーザ光を折り返すミラー１２とが配置されており、ハーフミラー９は、照明用光源４からの照明光がレンズ１３を通った後に、ワークＷに向けて折り返されるように傾斜配置されている。ハーフミラー１０は、ハーフミラー１０の反射光がレンズ１４で集光された後にＣＣＤカメラ６の撮像面に結像されるように傾斜配置されている。レーザ光源７は、レーザ光の波長を変更可能なフィルタと、照射強度を調整するフィルタと、レーザ光のビーム形状を所定の形状、例えば任意の矩形にすることができるスリット機構とが設けられている。なお、光学系５は、図１に示すものに限定されない。

ステージ２、ＣＣＤカメラ６、レーザ光源７は、制御装置２０に接続されている。制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどから構成されており、ステージ２の移動を制御するステージ制御部２１と、ＣＣＤカメラ６で撮像した画像を処理する画像処理部２２と、レーザ光源７の制御を行うレーザ制御部２３と、レシピデータベース２４と、他の装置からワークＷの欠陥座標を示すデータ（欠陥座標データ）や、欠陥の大きさ等の情報を取得するためのデータ取り込み部２５とを備えている。レシピデータベース２４は、製造する品種ごと、製造工程ごとの正常パターンデータが登録されている。正常パターンデータとは、その工程で欠陥がない場合に得られるワークＷの画像のデータである。つまり、同じ品種でも工程が異なると、正常パターンデータは異なるものになる。また、正常パターンデータは、後述する画像処理を容易にするために実施の画像であることが好ましいが、ＣＡＤ（Computer Aided Design）で作成された線画でも良い。なお、データ取り込み部２５は、欠陥検出装置や、他の工程の欠陥修正装置、サーバといった、他の装置との間でデータの授受が可能に構成されている場合に備えるものであり、制御装置２０に必須の構成要素ではない。

さらに、制御装置２０には、ディスプレイ２６と、入力手段２７とが接続されている。入力手段としては、例えば、ジョイスティックやトラックボール、キーボードなどがあげられる。制御装置２０、ディスプレイ２６及び入力手段２７は、一台のコンピュータから構成されても良い。

次に、この実施の形態の作用について、図２のフローチャートに従って説明する。
ワークＷがステージ２に載置されたら、制御装置２０は、他の装置から欠陥座標データを取得し（ステップＳ１０１）、レシピデータベース２４に登録する。さらに、この欠陥座標データに基づいてステージ制御部２１が、ステージ２に移動指示を出力し、欠陥座標が顕微鏡３の視野内に入るように移動させる（ステップＳ１０２）。このようにしてワークＷの位置決めが完了したら、ＣＣＤカメラ６でワークＷの表面画像を取り込む（ステップＳ１０３）。画像処理部２２は、レシピデータベース２４から現工程におけるワークＷの正常パターンデータを読み出して、正常パターンデータから得られる画像（正常パターン）と、撮像したワークＷの実際の表面画像と比較し（ステップＳ１０４）、欠陥を抽出する（ステップＳ１０５）。具体的には、正常パターンと表面画像との差分をとることで、欠陥を検出し、欠陥の大きさ、位置を識別する。そして、回路上支障がある欠陥、例えば回路をショートさせる欠陥であるか、回路上支障のない欠陥であるかを判定し、修正が必要か否かを判定する（ステップＳ１０６）。回路上支障のある欠陥の座標は、修正対象としてレシピデータベース２４に登録する。

さらに、画像処理部２２は、レシピデータベース２４から次工程の正常パターンデータを読み出し、次工程の正常パターンと表面画像とを重ね合わせて比較する（ステップＳ１０７）。そして、その欠陥が次工程で回路をショートさせるなど、回路上支障となる欠陥であるかを判定し、修正が必要か否かを判定する（ステップＳ１０８）。修正が必要な場合は、その欠陥の座標を修正対象としてレシピデータベース２４に登録する。ここまでの処理（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０８）は、その全ての欠陥についての判定を終了するまで繰り返す（ステップＳ１０９）。

全ての欠陥について判定が終了したら、修正すべき欠陥がない場合には（ステップＳ１１０においてＮｏ）、ここでの処理を終了する。修正すべき欠陥がある場合（ステップＳ１１０においてＹｅｓ）、その欠陥を修正する（ステップＳ１１１）。具体的には、画像処理部２２が現工程の正常パターンを、レーザ照射をしてはいけない禁止範囲として設定する。レーザ制御部２３は、禁止範囲と欠陥座標データとに基づいて、正常パターンを破壊せずに、禁止範囲からはみ出している欠陥にレーザ光が照射されるように、スリット機構等を制御し、レーザ光を照射させる。レーザ光が照射された領域の異物が除去され、欠陥が修正される。修正が必要な欠陥に対して全て修正が完了するまでこの処理を繰り返して行い（ステップＳ１１２）、その後、処理を終了する。

ここで、上記処理の具体例について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ＣＣＤカメラ６から取り込んで画像処理部２２の処理によってディスプレイ２６に表示される表面画像で、絶縁膜３０上にレジスト膜３１をパターンニングした工程において観察される画像を示している。絶縁膜の３０下には、破線で示すような導体パターン３２が配設されている。この絶縁膜３０には、３つの異物３３，３４，３５が巻き込まれている。現工程の正常パターンは、レジスト膜３１が所定位置に形成されたパターンとなる。したがって、これらの異物は、導体パターン３２を短絡させるものでないので、この工程においては修正が必要な欠陥とは判断されない。

次に、次工程の正常パターンを重ねて、欠陥の評価を行う。次工程が配線工程である場合には、図４に仮想線で示すような正常パターン４０が形成されることになる。異物３４は、次工程で作製される導体パターン４０をショートさせるものであることが分かる。つまり、このまま工程を進めると、隣り合う画素が短絡して画素ごとの制御ができなくなるので、修正が必要な欠陥と判定する。同様に、異物３３及び異物３５は、下層の導体パターン３２と、次工程の導体パターン４０とを短絡させるものであるので、修正が必要な欠陥と判定する。このように、異物３３，３４，３５は、現工程のみの判定では修正の対象にはならないが、次工程を考慮すると現工程で修正すべき欠陥となる。

この実施の形態によれば、特定の工程で欠陥の修正を行う際に、撮像したワークＷの表面画像に次工程の正常パターンを重ねることで、後に修正が必要になる欠陥を前もって抽出するようにしたので、欠陥による不良を未然に防ぐことが可能になる。したがって、歩留まり及び生産効率が向上する。例えば、次工程を実施した後では、欠陥が下層に存在するので、修正すること自体が困難であり、膜を剥離してから修正しなければならない。しかも、修正後は、成膜から直す必要があり、作業が大変であった。しかしながら、この実施の形態では、膜表面にある欠陥のみを修正対象とすることができるので、欠陥の修正が容易である。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、欠陥の高さ方向の情報を取得して修正の要否を判定することを特徴とする。なお、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
図５に示すように、欠陥修正装置５０は、制御装置２０に高さ測定制御部５１を有し、高さ測定制御部５１には、ドライバ５２を介して高さ測定センサ５３に接続されている。高さ測定センサ５３は、例えば、ワークＷ上に形成されたパターン表面に非接触で原子間力を検出することで、各位置における高さを測定するもので、操作型プローブ顕微鏡のカンチレバーを用いることができる。なお、高さ測定センサ５３は、レジスト膜や配線パターンを破壊しないものであれば、接触式のセンサであっても良い。また、測定センサ５３として、発光素子と受光素子とを有するような、例えば、白色干渉法によるセンサを用いることもできる。

この実施の形態の処理を図６のフローチャートに示す。この実施の形態では、欠陥座標データを取得し（ステップＳ１０１）、ステージ２に移動させ（ステップＳ１０２）、ワークＷの表面画像を取り込んで（ステップＳ１０３）、正常パターンと比較し（ステップＳ１０４）、欠陥を抽出する（ステップＳ１０５）。

現工程の正常パターンを用いて欠陥を抽出したら、欠陥高さ測定を実施する（ステップＳ１０５Ｂ）。すなわち、ステージ制御部２１がステージ２を移動させ、ステップＳ１０５で抽出された欠陥の座標と、高さ測定センサ５３の測定位置とを一致させる。高さ測定制御部５１は、測定指示をドライバ５２に出力し、高さ測定センサ５３の上下方向に変位から、現工程のパターン表面から欠陥が上方向に突出する突出高さを取得する。この突出高さは、欠陥高さデータとしてレシピデータベース２４に保存する。そして、画像処理部２２が、欠陥の大きさ、位置を認識し、現工程に関して修正の要否を判定する（ステップＳ１０６）。次に、次工程の正常パターンを読み出して、第１の実施の形態と同様にして比較を行う（ステップＳ１０７）。さらに、次工程の正常パターンから、次工程で欠陥上に形成される膜の正常な膜厚データを読み出して、次工程の膜厚と欠陥高さデータとを比較する（ステップＳ１０７Ｂ）。この比較によって、欠陥が次工程で形成される膜表面よりも上方に突出するか否かを判定することができる。そして、画像処理部２２は、欠陥が次工程で形成される膜表面よりも突出する場合には、その欠陥が回路をショートさせる位置にあるか否かを判定する。回路をショートさせる場合には、その欠陥を修正が必要な欠陥であると判定する（ステップＳ１０８）。

全ての欠陥について判定が終了したら、修正すべき欠陥がない場合には（ステップＳ１１０においてＮｏ）、ここでの処理を終了する。修正すべき欠陥がある場合（ステップＳ１１０においてＹｅｓ）、その欠陥をレーザ照射によって修正する（ステップＳ１１１）。

ここで、修正の要否を判定する具体例について、図７及び図８を用いて説明する。図７には、ワークＷ上に形成されたゲート電極６１上に異物６２が欠陥として付着している場合が図示されている。現工程では、異物６２があっても回路上の問題は生じない。そこで、高さ測定センサ５３によって異物６２の欠陥高さデータＨｄを測定する。次に、次工程で形成される膜の正常な膜厚データを読み出して、次工程で形成される膜と欠陥との高さを比較する。例えば、次工程の正常パターンを重ね合わせた状態が図８に示されるような場合には、次工程で形成される絶縁層６３の膜厚よりも異物６２の突出高さの方が大きく、異物６２によって下層のゲート電極６１と、絶縁層６３の上に形成される導体層６４とがショートしてしまうので、この異物６２は修正の必要がある欠陥であると判定される。このように、異物６２は、現工程のみの判定では修正対象とはされないが、次工程を考慮すると現工程で修正すべき欠陥となる。

この実施の形態では、特定の工程で欠陥の修正を行う際に、撮像したワークＷの画像と、高さ測定センサ５３で取得する欠陥の高さ情報と、次工程の正常パターンと、次工程で形成される膜の厚さとを取得し、これらの情報に基づいて、後に修正が必要になる欠陥を抽出するようにしたので、欠陥による不良を未然に防ぐことが可能になる。したがって、歩留まり及び生産効率が向上する。欠陥の高さ方向の情報を取得することで、上下の層をショートして層間リークになるような欠陥を確実に抽出することが可能になり、そのような欠陥に起因する不良を未然に防止することができる。

なお、本発明は前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、変形例としては、画像処理部２２が欠陥検出や、判定機能を有さずに、これらの判定をオペレータが実施することがあげられる。この場合には、図２のステップＳ１０３においてＣＣＤカメラ６で撮像された画像は、ディスプレイ２６に表示する。さらに、画像処理部２２は、次工程の正常パターンをレシピデータベース２４から読み出して、これを重ねた画像をディスプレイ２６に表示する。つまり、ＣＣＤカメラ６で図３のような画像を取得したら、図４に示すような画像を作成し、表示する。オペレータは、この画像を見て、現工程又は次工程で回路上支障をきたす欠陥を判断する。そして、欠陥の修正を行う際には、制御装置２０に接続された入力手段２７で、任意の場所にステージ２を移動させる。オペレータは、レーザ照射するビーム径をレーザ制御部２３に入力し、レーザ光源７のスリット機構を動作させる。このようにして、照射位置、照射エリアを確定したら、オペレータがレーザ制御部２３にレーザ光の発振を指示し、欠陥を修正する。この一連の動作を全ての欠陥に対して繰り返して実施する。このような手動式の欠陥修正装置では、自動処理による欠陥検出や、修正の要否の判定が困難なワークＷであっても、前記と同様の効果が得られる。なお、図８に示すような仮想の断面図を表示させることで、層間リークとなる欠陥を未然に修正できるようにしても良い。なお、画像処理部２２が欠陥検出や、判定機能を有する場合でも、これらの画像をディスプレイ２６に出力するように構成しても良い。

また、現工程、次工程の他に、前工程の正常パターンを取得して、これら複数の正常パターンから修正が必要な欠陥を判定するようにしても良い。層間リークが問題となる場合に、現工程の正常パターンだけでは正確な判定が難しい場合に、修正が必要な欠陥の判定を確実に行えるようになる。なお、他の工程の正常パターンとしては、導体パターンを形成する工程の正常パターンであることが望ましいが、絶縁膜の形成工程や、レジストパターンの形成工程であっても良い。

さらに、欠陥修正装置１，５０は、照明用光源４及びＣＣＤカメラ６を有さない構成であっても良い。この場合には、ワークＷの表面画像は、他の検査装置で欠陥座標データを取得する際に撮像された画像を読み取り部２５で読み込んで使用する。

本発明の実施の形態に係る欠陥修正装置の構成を示すブロック図である。 欠陥修正処理を示すフローチャートである。 ワークの表面を撮像した画像を示す図である。 次工程の考慮した欠陥の判定を行う工程を説明する図である。 欠陥修正装置の構成を示すブロック図である。 欠陥修正処理を示すフローチャートである。 パターンから突出する異物を示す断面図である。 次工程を考慮した場合の断面図である。

符号の説明

１，５０ 欠陥修正装置
２ ステージ
５ 光学系
６ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
７ レーザ光源
２２ 画像処理部
５３ 高さ測定センサ（高さ測定手段）
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. パターンが形成されたワークを保持するステージと、
   前記ワークを撮像して表面画像を取得する撮像手段と、
   レーザ光を発振するレーザ光源と、
   前記レーザ光源を前記ワークに照射させる光学系と、
   前記表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して欠陥を抽出し、抽出した前記欠陥に対して第１の欠陥修正要否判定を行い、さらに前記表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較して第２の欠陥修正要否判定を行う画像処理部とを備え、
   前記画像処理部による前記第１の欠陥修正要否判定の結果及び第２の欠陥修正要否判定の結果の少なくともいずれかで修正対象となった欠陥に対して、前記レーザ光を照射して、前記修正対象となった欠陥の修正を行うことを特徴とする欠陥修正装置。
2. 前記画像処理部は、前記表面画像に前記現工程の正常パターンデータ又は前記後工程の正常パターンデータを重ね合わせて比較し、現工程又は後工程で作成される導電パターンをショートさせる判定した欠陥を前記修正対象の欠陥として登録することを特徴とする請求項１に記載の欠陥修正装置。
3. 前記正常パターンデータは、製造工程の各工程に対応するＣＡＤデータであることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥修正装置。
4. 前記現工程の正常パターンデータは、前記撮像手段で取得された欠陥の無い前記ワークの画面データであり、前記後工程の正常パターンデータは次工程のＣＡＤデータであることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥修正装置。
5. 前記ワーク表面の高さ方向の変位を測定する高さ測定手段を更に有し、この高さ測定手段は、前記画像処理部により前記ワークの表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して特定された欠陥に対して欠陥の高さを測定し、前記画像処理部は、前記欠陥の高さデータと前記後工程となる次工程の膜厚データとを比較して前記欠陥の高さが前記次工程の膜厚よりも大きい場合に前記現工程での修正対象となる欠陥として特定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥修正装置。
6. 前記画像処理部は、前記欠陥の高さデータと前記後工程となる次工程の膜厚データとを比較して前記欠陥の高さが上下の層をショートして層間リークになる欠陥を前記現工程での修正対象となる欠陥として特定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥修正装置。
7. 撮像手段により現工程で製造されたワークの表面画像を取得するステップと、
   現工程で取得されたワークの表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して前記ワーク上の欠陥を抽出するステップと、
   現工程で抽出された各欠陥に対して修正が必要な欠陥か否かを判定する第１の欠陥要否判定ステップと、
   現工程で取得されたワークの表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較するステップと、
   現工程で抽出された各欠陥に対して後工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第２の欠陥要否判定ステップと、
   第１の欠陥要否判定ステップ及び前記第２の欠陥要否判定ステップの少なくともいずれかのステップで修正が必要と判定された欠陥を現工程で修正するステップとを有することを特徴とする欠陥修正方法。
8. 撮像手段により現工程で製造されたワークの表面画像を取得するステップと、
   現工程で取得されたワークの表面画像と現工程の正常パターンデータとを比較して前記ワーク上の欠陥を抽出するステップと、
   前記各欠陥の高さを測定するステップと、
   現工程で抽出された各欠陥に対して現工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第１の欠陥要否判定ステップと、
   現工程で取得されたワークの表面画像と後工程の正常パターンデータとを比較するステップと、
   現工程で抽出された各欠陥に対して後工程で修正が必要な欠陥か否かを判定するとともに、前記欠陥の高さデータと前記後工程となる次工程の膜厚データとを比較して前記欠陥の高さが前記次工程の膜厚よりも大きい場合に前記現工程で修正が必要な欠陥か否かを判定する第２の欠陥要否判定ステップと、
   第１の欠陥要否判定ステップ及び前記第２の欠陥要否判定ステップの少なくともいずれかのステップで修正が必要と判定された欠陥を現工程で修正するステップとを有することを特徴とする欠陥修正方法。

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