JP4951323B2

JP4951323B2 - 欠陥修正方法及び欠陥修正装置

Info

Publication number: JP4951323B2
Application number: JP2006331769A
Authority: JP
Inventors: 修 ▲高▼木; 隆之赤羽
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: JP2008146978A

Description

本発明は、液晶ディスプレイのフラットパネルディスプレイ等の基板に生じた欠陥を修正する欠陥修正方法、及び欠陥修正装置に関する。

フラットパネルディスプレイや半導体ウエハなどの製造工程では、基坂上にパターンを形成した後に顕微鏡などの検査装置を用いて欠陥の有無を検査している。この場合の欠陥としては、配線のショートや、異物の付着などがあげられ、欠陥が検出されたときには、欠陥修正装置により欠陥にレーザ光を照射して修正することが行われている。このような欠陥修正装置としては、リペア用対物レンズの視野内で異物を加工領域の大きさに合わせて複数の矩形領域に分割し、この矩形領域に合わせてレーザ光のビーム形状を変形させ、リペア用対物レンズを通してレーザ光を欠陥に照射して修正するものが知られている(例えば、特許文献１参照)。また、欠陥修正装置として、リペア用対物レンズの視野内に取り込まれた欠陥全体をディスプレイに表示し、最大スリットサイズより大きな欠陥に対して加工開始点と加工終了点にスリット像を目視により合わせることにより、この２点間を結ぶ直線に沿ってＸＹステージを連続的にピッチ移動させながらレーザ光を照射して欠陥を修正するものが知られている(例えば、特許文献２参照)。
特開平９−５７３２号公報特開平５−２２８６７８号公報

しかしながら、これら従来の欠陥修正装置では、対物レンズを介して取り込まれた欠陥の全体を加工領域に分割したり、開始点や終了点を目視により指定したりするので、欠陥が対物レンズの視野内に収まらない大きな欠陥の場合には、加工領域の分割、加工点の指定を行うことができなくなる。このように対物レンズの視野領域よりも大きな欠陥を修正する場合には、作業者が手動でＸＹステージを移動させながら未修正箇所を対物レンズの視野に位置合わせする必要があり、作業効率が悪くなる。
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、その目的とするところは、大きい欠陥が存在したときでも、その修正を自動で行えるようにすることである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ステージ部に載置された修正対象物の欠陥にレーザ照射部からのレーザ光を照射し、前記欠陥を修正する欠陥修正装置であって、レーザ光を前記修正対象物に照射させる際にレーザ光を透過させるリペア用対物レンズと、前記欠陥を抽出する際に用い、前記リペア用対物レンズよりも倍率が低い観察用対物レンズと、前記リペア用対物レンズ又は前記観察用対物レンズの一方を前記レーザ照射部の光軸上に切り換え可能に配置する対物切換部と、前記リペア用対物レンズ又は前記観察用対物レンズを介して前記修正対象物の画像を撮像する撮像部と、前記観察用対物レンズを用いて撮像した画像データから、前記欠陥を特定する欠陥情報を抽出する画像処理部と、前記画像処理部で抽出された前記欠陥情報に基づいて前記欠陥を分割するか否かを判断し、分割すると判断したときに、前記欠陥を複数の領域に分割して前記複数の領域ごとに前記レーザ光を照射する修正箇所座標を設定する判断部と、前記リペア用対物レンズを前記光軸上に配置し、前記修正箇所座標を前記光軸上に位置させて前記レーザ照射部にレーザ光を照射させる制御部と、を有することを特徴とする欠陥修正装置とした。

本発明によれば、リペア用の対物レンズの視野領域よりも大きい欠陥があった場合に、低倍率の観察用対物レンズを用いて欠陥の抽出や、修正する位置の設定を行うことが可能になり、欠陥の大きさによらずに、修正を逮やかに、かつ確実に行える。したがって、基板の検査効率が向上する。

本発明を実施するための最良の形態について以下に詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に概略構成を示すように、欠陥修正装置１は、例えばフラットパネルディスプレイ用のマザーガラス基板や半導体ウエハなどの修正対象物である基板Ｗを載置するステージ部を有する。ステージ部としては、本実施の形態では、直交する２軸方向に移動可能なＸＹステージ２を採用する。ＸＹステージ２の上方には、加工用のレーザ光を通過させて基板Ｗ上の欠陥を修正するリペア用対物レンズ３と、基板Ｗ上の欠陥をリペア用対物レンズ３よりも高解像度で観察する観察用対物レンズ４とが切り換え自在に装着された対物切換部５が配置されている。対物切換部５としては、リペア用対物レンズ３と観察用対物レンズ４を回転部に同心円状に配置したものや、スライダーに直列に配置したものがある。ここで、観察用対物レンズ４には、リペア用対物レンズ３より視野が大きな低倍率の観察用対物レンズ４ａが用いられており、大きい視野で基板Ｗの外観観察を行えるようになっている。例えば、２０倍のレーザリペア用対物レンズ３を用いた場合には、低倍率の観察用対物レンズ４として２０倍以下の０．５から１０倍程度のものを用いる。また、観察用対物レンズ４は、欠陥を詳細に観察するためにリペア用対物レンズ３より高倍率の５０倍を用意する。

さらに、図１においてレーザ加工用光路ｎ１と観察光路ｎ２との交点には、両光路を合流させて共通光路ｎを構成する光路合流素子が配置されている。光路合流素子としては、ビームスプリッタ、ハーフミラー、全反射ミラーが知られている。全反射ミラーを用いる場合には、レーザ加工時に共通光路ｎに挿入し、観察する際に共通光路ｎから退避させる必要がある。本実施の形態では、光路合流素子として、ビームスプリッタ６が用いられ、共通光路ｎに対して４５度の傾斜角度で配置されている。ビームスプリッタ６の下面側で共通光路ｎと直交する方向（図示例では水平方向）のレーザ加工用光路ｎ１には、レーザ照射部７が設けられている。このレーザ照射部７は、例えば、３５５ｎｍの波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を所定の光束径に成形するビームエキスパンダと、このレーザ光を所定の形状に成形するスリットやＤＭＤなどの光束成形素子などから構成されている。また、ビームスプリッタ６の上方の観察光路ｎ２には、結像レンズや、ＣＣＤ（電荷結合素子）などから構成される撮像部８が設けられている。撮像部８の出力は、画像処理部９に接続されており、画像処理部９は、モニタ１０と、判断部１１とに接続されている。判断部１１は、後述する処理を実行させるように構成されており、制御部１２に判断結果を出力するようになっている。制御部１２は、ＸＹステージ２と、対物切換部６と、レーザ照射部７とに接続されており、これらの制御を行うドライバなどから構成されている。なお、画像処理部９、判断部１１、制御部１２、及びモニタ１０は、別々の構成でも良いが、一台のコンピュータに集約することもできる。

次に、この実波の形態の作用について、図１、及び図２に示すフローチャートを主に参照して説明する。まず、基板ＷをＸＹステージ２上に搬入した後、撮像部８により基板Ｗ上の欠陥部の画像データを取り込む（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部１２により対物切換部５を駆動制御して低倍率の観察用対物レンズ４を共通光路ｎに配置した後、他の検査装置の欠陥データに基づいてＸＹステージ２を駆動制御して低倍率の観察対物レンズ４ａの光路上に欠陥を位置決めする。この状態で、観察用対物レンズ４ａを介して低倍率の像を撮像部８で取り込んで、その電子データ（画像データ）を撮像部８から画像処理部９に出力する。画像データを受け取った画像処理部９は、欠陥抽出、及び修正箇所の抽出を行う（ステップＳ１０２）。この抽出処理においては、例えば、画像データから再現される基板Ｗ上の実際のパターンと参照パターンとのパターンマッチングを行い、両画像の差から欠陥を抽出する。この際に、欠陥の大きさや長さ、欠陥の表面状態から欠陥の種類、例えば、配線をショートさせるショート欠陥などの修正が必要な真の欠陥か、表面に付着し洗浄可能な異物や孤立欠陥など修正が不要な疑似欠陥かを特定する。画像処理部９は、修正が必要と特定された真の欠陥を含む低倍率の観察用対物レンズ４ａにより取り込まれた基板Ｗの表面像をモニタ１０に表示させると共に、判断部１１にデータを受け渡す。

判断部１１は、画像処理部９から送られた欠陥３３の大きさや長さのデータに基づいて、その欠陥がリペア用対物レンズ３の視野から外れる（視野領域外）大きな欠陥か、視野内に収まる欠陥かを判断する（ステップＳ１０３）。例えば、図３に示すような低倍率の観察用対物レンズ４ａの視野領域（観察用対物レンズ視野領域３１）には、３本の平行なパターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃに跨ってショートさせる大きな欠陥３３が存在している。この欠陥３３は、図３中に破線で示すリペア用対物レンズ３の視野領域（リペア用対物レンズ視野領域３４）から外れるほどの大きな欠陥である。このように欠陥３３が視野領域３４から外れる視野領域外と判断された場合には、図２のフローチャートでステップＳ１０４に進んで、欠陥３３の修正をする箇所（修正箇所）の座標を設定する。一方、リペア用対物レンズ視野領域３４内に欠陥が収まると判断された場合には、欠陥位置を修正箇所として、後述するステップＳ１０５に進む。
なお、判断部１１で真の欠陥か疑似欠陥か詳細に確認したい場合には、観察用対物レンズ４を高倍率の対物レンズ４ｂに切り換え、欠陥を拡大して観察することができる。

ステップＳ１０４では、判断部１１が欠陥の大きさや長さのデータとリペア用対物レンズ３の視野領域３４の大きさに基づいて欠陥３３を視野領域３４ａ，３４ｂに分割し、それぞれの視野領域３４ａ，３４ｂの中心点を修正箇所の座標として設定する。図４に示すように、２つのパターン３２ａ，３２ｂの中間に位置する点４０ａを欠陥３３の修正箇所の座標として求め、この点４０ａをリペア用対物レンズ３の視野領域３４ａの中心座標として設定する。同様に、パターン３２ｂ，３２ｃの中間に位置する点４０ｂを欠陥３３の修正箇所の座標として求め、この点４０ｂをリペア用対物レンズ３の視野領域３４ｂの中心座標として設定する。図４の例では、隣り合う２つのパターン３２ａと３２ｂ、パターン３２ｂと３２ｃの各中間点に対して点４０ａと４０ｂを観察中心とする２つのリペア用対物レンズ視野領域３４ａ，３４ｂに設定したが、低倍率の観察用対物レンズ４の視野領域３１内に表示された欠陥３３を観察用対物レンズ４ａの視野領域３４の大きさに基づいて複数に分割し、各視野領域３４、３４ｂの中心点を欠陥３３の修正箇所の座標として設定しても良い。
また、図５に示すように、低倍率の観察用対物レンズ４の視野下に修正する必要のある欠陥３３が複数箇所で抽出された場合、各欠陥３３ａ，３３ｂに対して上記と同様に修正箇所４０ａ，４０ｂの座標とリペア用対物レンズ３の視野領域３４ａ，３４ｂの中心座標に設定することができる。

欠陥３３の修正箇所を設定したら、制御部１２が対物切換部５を回転制御し、低倍率の観察用対物レンズ４ａからリペア用対物レンズ３に切り換え、リペア用対物レンズ３を共通光路ｎの光軸上に配置する（ステップＳ１０５）。このときに、リペア用対物レンズ３を介して撮像部８により取り込まれた画像は、観察用対物レンズ４よりも大きな倍率で拡大された像になる。さらに、制御部１２は、ＸＹステージ２を制御し、観察用対物レンズ４ａとリペア用対物レンズ３との光軸ずれ量を補正して修正箇所の中心となる座標（４０ａ）をリペア用対物レンズ３の光軸に一致させる。その後、レーザ照射部７からレーザ光を出射させると、ビームスプリッタ６で反射されたレーザ光がリペア用対物レンズ３で集光されつつ、修正箇所３１ａ内の欠陥３３に照射される。図４の例では、リペア用対物レンズ３の光軸に欠陥３３の修正箇所の点４０ａが一致するようにＸＹステージ２を移動させた後に、光束成形素子により欠陥３３の形状に成形されたレーザ光を照射し、点４０ａを中心にリペア用対物レンズ３の視野領域３４ａ内の欠陥３３を修正し、パターン３２ａ，３２ｂ間のショートを解消している。次に、未修正の欠陥３３の修正箇所の中心となる座標(４０ｂ)がリペア用対物レンズ３の光軸に一致するようにＸＹステージ２を移動させた後に、同様にしてレーザ光を照射し、点４０ｂを中心にリペア用対物レンズ３の視野領域３４ｂ内の欠陥３３を修正し、パターン３２ｂ，３２ｃ間のショートを解消している。このようにして、全ての修正箇所に対してレーザ光を照射して欠陥を修正する。なお、修正後の基板Ｗ表面の状態は、撮像部８から取り込んで、モニタ１０で表示させて確認することができる。

なお、欠陥３３を修正する際には、リペア用対物レンズ３の視野内に取り込まれた欠陥全体を一括して修正してもよいが、光束成形素子により欠陥を横断する細長い矩形にレーザ光を成形して照射したり、レーザ光の開口径（照射範囲）が小さい場合にはレーザ光を連続して移動させながら欠陥を切断したり、レーザ光を欠陥内部でスキャンさせながら欠陥全体を修正するようにしても良い。

この実施の形態では、リペア用対物レンズ３よりも低倍率の観察用対物レンズ４を設けることにより、リペア用対物レンズ３の視野に収まりきらない大きな欠陥が存在している場合でも、観察用対物レンズの視野下で欠陥の全体像を確認することができる。さらに、リペア用対物レンズ３の視野から外れる大きな欠陥の場合、低倍率の観察用対物レンズ４で取り込まれた全体の欠陥に対してリペア用対物レンズの視野の大きさに分割し、各分割領域ごとに修正箇所を設定することができるため、従来では自動化が困難なリペア用対物レンズの視野から外れる大きな欠陥を自動的に修正することが可能になり、検査効率を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
この実施の形態では、図１に示す修正装置を用い、図６のフローチャートに示すような修正方法を実施することを特徴とする。
図１、及び図６に示すように、低倍率の観察用対物レンズ４ａを介して撮像部８で画像データの取り込みを行い（ステップＳ２０１）、画像処理部９で欠陥の抽出、及び修正箇所の抽出をし（ステップＳ２０１）、判断部で欠陥がリペア用対物レンズの視野領域外にあるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。これらの処理は、前記の実施の形態と同様である。

低倍率の観察用対物レンズ４を介して取り込まれた欠陥が、リペア用対物レンズ３の視野より大きく視野領域外にあると判断されたとき（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、欠陥全体を修正対象として、リペア用対物レンズ３を通して光束形成素子によるリペア可能な最大領域６０（リペア可能領域）に合わせて欠陥を分割し、分割した各領域の中心点６０ａ〜６０ｅを欠陥３３の修正箇所の座標として設定する（ステップＳ２０４）。そして、リペア用対物レンズ３が共通光路ｎの光軸上に配置されるように切り換えて（ステップＳ２０５）、複数に分割された各リペア可能領域６０の中心点６０ａ〜６０ｅとなる修正箇所の座標がリペア用対物レンズ３の光軸に一致するようにＸＹステージ２を移動させ（ステップＳ２０６）、レーザ照射部７からレーザ光を修正箇所に照射して、欠陥を修正する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０３からステップＳ２０７までの処理を図７に示す具体例で説明する。まず、リペア可能領域６０は、リペア用対物レンズ３の視野（例えば、図３に示すリペア用対物レンズ視野３４）よりも小さく、光束成形素子により成形されたレーザ光が照射されるレーザ加工領域である。そして、この場合は、欠陥６１全体が修正対象であるので、画像処理部９は、欠陥６１に対してリペア可能領域６０を割り当て、その各々の中心点６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅの座標を求める。レーザ加工時にリペア用対物レンズ３に切り換えて、各中心点６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅがレーザリペア用対物レンズ３の光軸に一致するようにＸＹステージ２を順番に移動させ、その各々の修正箇所にレーザ照射をして欠陥３３を修正する。
また、低倍率の観察用対物レンズ４１ａにより取り込まれた欠陥６１の全体像をモニタに表示し、リペア可能領域を示す枠やマクスポインタを手動で走査して任意の修正箇所を設定することもできる。また、低倍率の観察用対物レンズ４ａの視野内に取り込まれ、レーザリペア対物レンズ３の視野内に収まらない複数箇所に点在する修正の必要な各欠陥に対して修正箇所を設定することもできる。

この実施の形態では、レーザリペア用対物レンズの視野から外れる大きな欠陥や複数箇所に点在する欠陥に対して低倍率の観察用対物レンズの視野内でレーザ加工領域の大きさに応じて一括して修正箇所を設定できるため、従来では自動化が困難なリペア用対物レンズの視野から外れる大きな欠陥や点在する欠陥を自動的に修正することが可能になり、検査効率を向上させることができる。

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、修正箇所の座標と共通光路ｎに配置されたレーザリペア用対物レンズとを一致させる構成、及び方法としては、リペア用対物レンズ３、対物切換部５、ビームスプリッタ６、レーザ照射部７、及び撮像部８といった光学系を基板Ｗに対して移動させても良い。

本発明の実施の形態に係る欠陥修正装置の概略構成を示す図である。欠陥修正方法を示すフローチャートである。観察用対物レンズを通して撮像される欠陥の一例を示す図である。欠陥に対して修正する位置を設定した状態を模式的に示す図である。修正する必要のある欠陥が複数箇所で抽出された状態を模式的に示す図である。欠陥修正方法を示すフローチャートである。欠陥に対してリペア可能領域を割り当てた状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１欠陥修正装置
２ＸＹステージ（ステージ部）
３リペア用対物レンズ
４観察用対物レンズ
８撮像部
９画像処理部
１１判断部
１２制御部
４０ａ，４０ｂ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ中心点
ｎ光軸
Ｗ基板

Claims

ステージ部に載置された修正対象物の欠陥にレーザ照射部からのレーザ光を照射し、前記欠陥を修正する欠陥修正装置において、
前記レーザ光を前記修正対象物に照射させる際に前記レーザ光を透過させるリペア用対物レンズと、
前記欠陥を抽出する際に用い、前記リペア用対物レンズよりも倍率が低い観察用対物レンズと、
前記リペア用対物レンズ又は前記観察用対物レンズの一方を前記レーザ照射部の光軸上に切り換え可能に配置する対物切換部と、
前記リペア用対物レンズ又は前記観察用対物レンズを介して前記修正対象物の画像を撮像する撮像部と、
前記観察用対物レンズを用いて撮像した画像データから、前記欠陥を特定する欠陥情報を抽出する画像処理部と、
前記画像処理部で抽出された前記欠陥情報に基づいて前記欠陥を分割するか否かを判断し、分割すると判断したときに、前記欠陥を複数の領域に分割して前記複数の領域ごとに前記レーザ光を照射する修正箇所座標を設定する判断部と、
前記リペア用対物レンズを前記光軸上に配置し、前記修正箇所座標を前記光軸上に位置させて前記レーザ照射部にレーザ光を照射させる制御部と、
を有することを特徴とする欠陥修正装置。
ステージ部に載置された修正対象物の欠陥にレーザ照射部からのレーザ光を照射し、前記欠陥を修正する欠陥修正方法において、
前記レーザ光を前記修正対象物に照射させる際に前記レーザ光を透過させるリペア用対物レンズよりも倍率の低い観察用対物レンズを用いて前記修正対象物の画像データを取得し、
前記画像データを画像処理して前記欠陥を特定する欠陥情報を抽出し、
前記画像処理部で抽出された前記欠陥情報に基づいて前記欠陥を分割するか否かを判断し、分割すると判断したときに、前記欠陥を複数の領域に分割して前記複数の領域ごとに前記レーザ光を照射する修正箇所座標を設定し、
前記リペア用対物レンズを前記レーザ照射部の光軸上に配置し、前記修正箇所座標を前記光軸上に位置させて前記レーザ照射部にレーザ光を照射させることを特徴とする欠陥修正方法。