JP5158388B2 - 液晶アレイ検査装置、および撮像範囲の補正方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像に基づいて液晶基板のアレイ検査を行う液晶アレイ検査装置および走査ビーム装置に関する。
検査対象の液晶基板のアレイに検査信号を印加し、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査し、ビーム走査で得られる走査画像に基づいて基板検査を行う基板検査装置が知られている。例えば、TFTディスプレイ装置に用いるTFTアレイ基板の製造工程では、製造されたTFTアレイ基板が正しく駆動するかの検査が行われるが、このTFTアレイ基板検査では、荷電粒子ビームとして例えば電子ビームを用いて、TFTアレイ基板を走査することで走査画像を取得し、この走査画像に基づいて検査を行っている。(特許文献1,2)
電子ビームの液晶基板でアレイを二次元的に走査するにために、電子ビームをX方向に振ると共に、ステージをY方向に移動させている。
この電子ビームの走査とステージの移動とによる走査において、単一の電子銃から照射される電子ビームが高精度で走査し得る走査幅には限界があるため、一つの基板が有する全走査範囲を複数の部分に分け、各部分に対して電子銃を設ける構成が知られている。さらに、各電子銃が走査する範囲をX方向に並置した複数のパスに分け、各パス内において、液晶基板の1ピクセルのY方向の幅に相当する送り幅のステージ送りと、1ピクセルのX方向の幅に相当する走査幅のビーム走査とを交互に行うことによって、パス内の走査画像を取得する制御が知られている。
図13は、液晶基板上における電子ビームの走査を説明するための図である。図13において、複数の電子銃(GUN1、GUN2,…)を液晶基板のX方向に所定間隔で配置し、この電子銃から電子ビームを液晶基板上に照射する。この電子ビームの照射において、各電子銃は、液晶基板上に設定した複数のパス(図13ではパス1〜パス4)の一パス内において、電子ビームを走査幅Dxの幅で走査する。この電子ビームの走査は、電子銃による電子ビームの振り動作によってパスを単位として行い、一つのパスが終了した後、ステージを移動して隣接するパスの走査を行う。このステージ移動の際には、パスの幅分に相当するステージ移動幅Lxだけ移動する。
図13(b)は、パス1の走査状態を示し、図13(a)に示すパス1の走査位置からステージをステージ移動幅Lxだけ移動し、この移動によってパス2の走査を行う。また、図13(c)は、図13(b)の位置からステージをステージ移動幅Lxだけ移動させ、パス3を走査する状態を示している。このようにして、液晶基板上に設定した複数の全パスについて走査を行う。
各パスでの走査において、液晶基板に検査信号を印加し、液晶基板のアレイ上に電子ビームを走査して二次電子を検出し、検出信号を取得する。1パスは複数のフレームに分けられ、各フレームについて検査信号の印加と検出信号の検出とを行う。この検査信号の印加と検出信号の検出とを全パスで行い、各走査で撮像した走査画像を組み合わせることによって基板全体の走査画像を取得する。
なお、各フレームにおいて、検査信号の印加と電子ビームの走査および二次電子の検出とを複数回(例えば20回)行い、得られた複数の検出信号を重畳させることによって、検出信号の信号強度を増加させることができる。
一つの液晶基板の走査画像は、液晶基板のX方向に一列に配置した複数の電子銃による電子ビームの走査によって得られる複数の走査画像を組み合わせることで取得する。ここで、X方向に一列に配置した複数の電子銃の配置間隔や、各電子銃が照射する電子ビームの照射角度等の電子ビーム条件は必ずしも一致していない。そのため、各電子銃によって得られる撮像範囲にX方向にずれが生じるおそれがある。
撮像範囲のX方向に位置ずれが生じた場合には、複数の撮像範囲を組み合わせた際に、X方向に未撮像の範囲が発生するおそれがある。
また、液晶基板のX方向に配列する複数の電子銃の列を方向に複数列配置する構成とすることによって、一つの液晶基板を走査する走査時間が短縮され、これによって、液晶アレイを検査する検査時間が短縮されることが期待される。
このように、電子銃の列を複数列配置する構成では、上記したように、各列に配列される複数の電子銃により得られる撮像範囲に生じる位置ずれの問題の他、各列間において、Y方向で隣接する撮像範囲のY方向にずれが生じるおそれがある。
撮像範囲のY方向に位置ずれが生じた場合には、複数の撮像範囲を組み合わせた際に、Y方向に未撮像の範囲が発生するおそれがある。
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、この撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査において、一つの液晶基板の撮像画像を複数の電子銃による撮像画像を組み合わせて取得する際に、各電子銃の撮像範囲のずれを補正することを目的とする。
より詳細には、液晶基板のX方向に配列した複数の電子銃の列を、液晶基板のY方向に複数列配置し、各電子銃から電子ビームを走査することによって得られる複数の走査画像を組み合わせ、走査画像により液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査において、各電子銃による撮像範囲を補正することを目的とする。
本発明は、電子ビームによってステージを撮像して得られる撮像画像を用い、各電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出し、X方向の位置ずれについては、電子ビームのX方向の走査を制御することで補正を行い、Y方向の位置ずれについては、電子銃のY方向の設置位置を位置合わせすることで補正を行う。
これによって、一つの液晶基板の撮像画像を複数の電子銃による撮像画像を組み合わせて取得する際の各電子銃の撮像範囲のずれを補正することができる。また、液晶基板のX方向に配列した複数の電子銃の列を、液晶基板のY方向に複数列配置してなる電子銃の構成において、各電子銃の撮像範囲のずれを補正することができる。
本発明の液晶アレイ検査装置は、電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置であり、液晶基板を載置するためのステージと、ステージの上方位置にX方向およびY方向に配置された複数の電子銃と、電子銃の電子ビームの走査を制御する走査制御部と、電子銃の電子ビームの走査によって放出される二次電子を検出する複数の検出器と、検出器の検出信号から電子銃が走査する撮像範囲の撮像画像を生成する画像処理部と、画像処理部で生成されたステージの撮像画像から各電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出部と、画像処理部で生成された基板の撮像画像からアレイの欠陥を検査する欠陥判定部とを備える。
本発明の走査制御部は、補正量算出部で算出した撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御する。
本発明の補正量算出部は、各電子銃が走査して得られる撮像範囲について位置ずれを求め、この位置ずれに基づいて補正量を算出することによって、各電子銃を単位としてその位置ずれを補正することができる。
本発明の液晶アレイ検査装置は、位置ずれを求めて補正量を算出するために、ステージ上に設けたマークを撮像し、撮像画像からこのマークを識別し、マークの検出位置と基準位置との位置関係から撮像範囲の位置ずれ量を求める構成を備える。
ステージは、電子銃と対向する側の面上にX方向に複数のマークを備えるとともに、複数のマークのX方向の配置間隔と、電子銃のX方向の配置間隔とを同間隔に設定しておく。
画像処理部は電子銃毎に撮像画像を生成し、補正量算出部は各撮像画像においてマークを識別し、識別したマークの位置を検出する機能を備える。さらに、マークの検出位置とマークの基準位置との差分から電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を求める機能と、求めたX方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する機能を備える。
また、Y方向で隣接する撮像画像のマークの検出位置とマークの基準位置から電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を求める機能と、求めたY方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のY方向の補正量を算出する機能を備える。
走査制御部は、補正量算出部で算出した電子銃の撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御し、X方向の撮像範囲を補正する。
補正量算出部の一構成例では、X方向に配列される電子銃の各列において、列内の各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分の平均値を列のX方向の位置ずれ量として算出する機能と、算出した位置ずれ量からこの列における電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する機能を備える。
この構成例では、電子銃がX方向に配列されてなる列において、一つの補正量によって各電子銃の走査を制御し、各電子銃の撮像範囲のX方向を補正する。電子銃の走査制御は、例えば、走査制御部が偏向レンズに印加する電圧を補正量に応じて調整することによって、電子ビームのX方向の偏向を変えることによって行うことができる。
また、Y方向に隣接する2つの電子銃の撮像範囲が重なるオーバーラップ領域において、各撮像範囲のマークの検出位置とマークの基準位置との差から各オーバーラップ量を算出する機能と、各撮像範囲のオーバーラップ量からこの撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出する機能と、この位置ずれ量から隣接する2つの電子銃間における電子銃のY方向の設置位置を補正する補正量を算出する機能を備える。
また、本発明の液晶アレイ検査装置の撮像範囲の補正方法は、電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置の撮像範囲を補正する方法である。
撮像画像を取得する複数の電子銃は、液晶基板を載置するステージの上方位置において、X方向に配列するとともに、この配列をY方向に少なくとも2列配置する構成に適用する。
本発明の補正方法では、ステージを電子銃の電子ビームで走査して撮像画像を取得する工程と、取得した撮像画像から各電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出する工程と、算出した撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御する工程と、算出した撮像範囲のY方向の補正量に基づいて電子銃のY方向の設置位置を位置合わせする工程の各工程によって撮像範囲を補正する。
上記各工程において、撮像画像を取得する工程は、電子銃、検出器、および、走査制御部、および画像処理部によって行い、補正量を算出する工程は補正量算出部によって行い、補正量に基づく電子ビームのX方向の走査制御は走査制御部によって行う。Y方向の補正は、電子銃の設置位置を位置合わせすることで行う。
また、液晶アレイ検査装置において、ステージの電子銃と対向する側の面上にX方向に複数のマークを備えるとともに、複数のマークのX方向の配置間隔と、電子銃のX方向の配置間隔とを同間隔に設定する構成において、このマークを用いて位置ずれ量および補正量を算出する。
補正量を算出する工程は、各撮像画像においてマークを識別し、識別したマークの位置を検出する。X方向の補正量の算出では、検出したマークの検出位置とマークの基準位置との差分から電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する。一方、Y方向の補正量の算出では、Y方向で隣接する撮像画像のマークの検出位置とマークの基準位置から電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のY方向の補正量を算出する。
X方向の走査制御は、算出した電子銃の撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御することでX方向の撮像範囲を補正する。
補正量を算出するより詳細な工程例では、X方向の補正量の算出では、X方向に配列される電子銃の各列において、列内の各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分の平均値をこの列のX方向の位置ずれ量として算出し、算出した位置ずれ量からその列における電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する。
一方、Y方向の補正量の算出では、Y方向に隣接する2つの電子銃の撮像範囲が重なるオーバーラップ領域において、各撮像範囲のマークの検出位置とマークの基準位置との差から各オーバーラップ量を算出し、各撮像範囲のオーバーラップ量から撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量から隣接する2つの電子銃間における電子銃のY方向の設置位置を補正する補正量を算出する。
本発明によれば、電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、この撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査において、一つの液晶基板の撮像画像を複数の電子銃による撮像画像を組み合わせて取得する際に、各電子銃の撮像範囲のずれを補正することができる。
また、液晶基板のX方向に配列した複数の電子銃の列を、液晶基板のY方向に複数列配置し、各電子銃から電子ビームを走査することによって得られる複数の走査画像を組み合わせ、走査画像により液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査において、各電子銃による撮像範囲を補正することができる。
1…液晶アレイ検査装置、2…電子銃、2A…第1列の電子銃、2B…第2列の電子銃、3…検出器、4…ステージ、5…マーク、11…制御部、12…走査制御部、13…画像処理部、13a…撮像画像生成手段、13b…画像記憶手段、13b1…X方向領域画像記憶手段、13b2…オーバーラップ領域画像記憶手段、13b3…走査画像記憶手段、13c…画像合成手段、14…ステージ制御部、15…補正量算出部、15a…マーク検出手段、15b…位置ずれ量算出手段、15c…補正量算出手段、15d…オーバーラップ量・オーバーラップ中心位置算出手段、15e…補正量算出手段、16…欠陥判定部、20,20A1〜20A4、20B1〜20B4…撮像範囲、21…検出マーク位置、22…オーバーラップ領域、30…対象領域、31…基準マーク位置。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の液晶アレイ検査装置の構成例を説明するための概略ブロック図である。図1において、液晶アレイ検査装置1は、液晶基板(図示していない)を載置するためのステージ4と、ステージ4の上方位置にX方向およびY方向に配置された複数の電子銃2と、電子銃2の電子ビームの走査を制御する走査制御部12と、電子銃2の電子ビームの走査によって放出される二次電子を検出する複数の検出器3と、検出器3の検出信号から電子銃2が走査する撮像範囲の撮像画像を生成する画像処理部13と、画像処理部13で生成されたステージ4の撮像画像から各電子銃2の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、位置ずれ量から電子銃2の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出部15と、画像処理部13で生成された基板の撮像画像からアレイの欠陥を検査する欠陥判定部16とを備える。
電子銃2は、電子銃2の撮像範囲のX方向に所定間隔を開けて配置し列を形成し、さらにこのX方向の列を少なくとも2列分Y方向に配置する。なお、Y方向に配置する電子銃の列は2列に限らず複数列とすることができる。図1では、第1の電子銃列2Aと第2の電子銃列2Bの2列を配置した例を示している。
各電子銃2は、電子ビームを少なくともX方向に振ることによってステージ4上に載置した液晶基板(図示していない)上を走査する。電子ビームのX方向の走査は、例えば、偏向レンズに印加する電圧を変えることによって電子ビームの偏向量および偏向方向を変えることで行うことができる。
検出器3は、電子ビームの走査によって液晶基板から放出された二次電子を検出する。画像処理部13は、検出器3の検出信号を入力して撮像画像を生成する。この撮像画像の撮像範囲は、電子ビームが液晶基板上を走査する走査範囲と一致している。検出器3は各電子銃2と対応して配置し、各電子銃2による走査に応じて検出信号を出力する。これによって、撮像画像は、各電子銃2に対応して形成される。電子銃2の列上の配置間隔は、各電子銃が走査する走査幅に応じて設定される。
ステージ4上には、各電子銃2の撮像範囲20のずれを検出するためのマーク5が設けられる。電子銃2の電子ビームは、ステージ4のマーク5を走査することによって撮像範囲20内にマーク5の画像を取得する。この撮像範囲20内のマークの位置は、撮像範囲20の位置ずれに対応しているため、撮像範囲20内のマークの位置を検出することによって撮像範囲20自体の位置ずれを求めることができる。
補正量算出部15は、画像処理部13で生成した撮像画像からマークを識別し、識別したマークの位置を検出する機能と、検出したマークの検出位置とマークの基準位置との差分から電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を求める機能と、X方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する機能とを備える。また、Y方向で隣接する撮像画像のマークの検出位置とマークの基準位置から電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を求める機能と、このY方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のY方向の補正量を算出する機能を備える。
走査制御部12は、補正量算出部15が算出した電子銃の撮像範囲のX方向の補正量に基づいて、電子銃2が照射する電子ビームのX方向の走査を制御し、X方向の撮像範囲を補正する。
ステージ制御部14はステージ4の移動を制御し、ステージ4上に載置した液晶基板のY方向の移動を制御する。このステージ4による液晶基板のY方向の移動と、電子銃2による電子ビームのX方向の偏向とを組み合わせることによって、液晶基板上の2次元的に走査し、2次元の撮像範囲で撮像画像を取得することができる。
また、液晶アレイ検査装置1は、装置全体を制御する制御部11を備え、走査制御部12,画像処理部13,ステージ制御部14,補正量算出部15,および欠陥判定部16の各部の処理のタイミングを制御する。
次に、図2を用いて画像処理部13および補正量算出部15が備える機能を実現する一構成例について説明する。なお、この構成例は、CPUと記憶手段に格納した処理手順や位置ずれや補正量を算出するプログラムによってソフトウエアで各機能を実行する構成とする他に、ハードウエアによって各機構を実行する構成としてもよい。また、図2に示す構成例は一例であってこの構成に限られるものでない。
図2において、画像処理部13は、検出器3で検出した検出信号を入力し、検出信号を用いて撮像画像を生成する撮像画像生成手段13aと、生成した撮像画像を記憶する画像記憶信号13bと、画像合成手段13cとを備える。
撮像画像生成手段13aは、撮像範囲のX方向の位置ずれ量を算出するために用いる走査領域画像、Y方向で隣接する撮像範囲が重なることによるオーバーラップ量を算出するために用いるオーバーラップ領域画像、および液晶アレイの欠陥を判定するために用いる走査画像を生成する。
画像記憶信号13bは、撮像画像生成手段13aで生成した、X方向の列における各領域画像を記憶するX方向領域画像記憶手段13b1と、オーバーラップ領域画像を記憶するオーバーラップ領域画像記憶手段13b2と、走査画像を記憶する走査画像記憶手段13b3とを含む。
画像合成手段13cは、走査画像記憶手段13b3に記憶した走査画像を組み合わせることによって液晶基板の全面の走査画像を生成することができる。
走査画像記憶手段13b3には、補正量算出部15で算出した補正量に基づいて補正して得られた各電子銃の撮像範囲が記憶されているため、これらを二次元で組み合わせることによって液晶基板の全体の撮像画像を得ることができる。
補正量算出手段15は、撮像範囲のX方向の位置ずれ量および補正量を算出する機能を実現する手段(15b,15c)と、電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量および補正量を算出する機能を実現する手段(15d,15e)と、両算出手段に共通するマーク位置を検出するマーク検出手段15aとを備える。
マーク検出手段15aは、撮像画像の中からマークを識別し、そのマークの撮像画像上の位置を検出する。マークの識別は、例えば、予めマークを特徴付ける形状データを用意し、撮像画像からこの形状データと類似性が高い形状を検出することで行うことができる。
位置ずれ量算出手段15bは、撮像範囲のX方向の位置ずれ量および補正量の算出を行う。位置ずれ量算出手段15bは、X方向領域画像記憶手段13b1から、X方向に配置された電子銃の列の各電子銃で撮像された撮像画像で検出したマーク位置を基準位置と比較することによって、各電子銃により撮像画像のX方向の位置ずれ量を算出する。
補正量算出手段15cは、位置ずれ量算出手段15bで算出した位置ずれ量に基づいて、撮像画像の位置ずれを補正する補正量を算出する。走査制御部12は、補正量算出手段15cで算出した補正量を用いて、電子銃の電子ビームのX方向の偏向を調整し、これによって撮像範囲のX方向の位置ずれを補正する。
この補正量を算出する一例では、例えば、X方向に配列される電子銃の各列において、列内の各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分をそれぞれ求め、これらの差分の平均値を求め、この平均値をその列のX方向の位置ずれ量として算出する。この平均値に基づく補正量を用いてX方向の位置ずれを補正する場合には、X方向に配置された複数の電子銃の各位置ずれを一補正量によって平均的に補正することになる。
また、この補正量を算出する他の例では、各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分を、各撮像範囲の位置ずれ量として算出してもよい。このように、各電子銃の補正量を用いてX方向の位置ずれを補正する場合には、X方向に配置された複数の電子銃の各位置ずれを個別に補正することになる。
一方、電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出する手段として、オーバーラップ量、オーバーラップ中心位置算出手段15dを用いることができる。オーバーラップ量、オーバーラップ中心位置算出手段15dは、Y方向に隣接する電子銃の撮像範囲が重なるように配置し、2つの撮像範囲が重なるオーバーラップ領域の量とオーバーラップの中心位置に基づいてY方向の位置ずれ量を算出する。Y方向に隣接する電子銃の撮像範囲に位置ずれがある場合には、このオーバーラップ領域のオーバーラップ量およびオーバーラップの中心位置が変動する。オーバーラップ量、オーバーラップ中心位置算出手段15dは、オーバーラップ量からY方向の位置ずれ量を算出し、オーバーラップ中心位置から両撮像範囲の位置を算出する。
補正量算出手段15eは、オーバーラップ量、オーバーラップ中心位置算出手段15dで算出したオーバーラップ量、オーバーラップ中心位置に基づいて、撮像画像のY方向の位置ずれを補正する補正量を算出する。Y方向に隣接する2つの電子銃の撮像範囲が重なるオーバーラップ領域において、各撮像範囲のマークの検出位置とマークの基準位置との差から各オーバーラップ量を算出する。また、各撮像範囲のオーバーラップ量から撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出し、位置ずれ量から隣接する2つの電子銃間における電子銃のY方向の設置位置を補正する補正量を算出する。補正量算出手段15eで算出した補正量に基づいて、Y方向で隣接する電子銃の間においてY方向の配置を位置合わせする。
本発明の補正量算出部15によれば、位置ずれ量算出手段15bと補正量算出手段15cとによって、X方向に配置された電子銃の列内でのX方向の位置を合わせる補正量を算出し、オーバーラップ量、オーバーラップ中心位置算出手段15dとによって、Y方向で隣接する電子銃間のY方向の位置を合わせる補正量を算出することができ、これによって、X方向の補正とY方向の補正を行うことができる。
欠陥判定部16は、画像合成手段13cで画像合成した撮像画像に基づいて液晶基板の欠陥判定を行う。
次に、図3、図4を用いて本発明の液晶アレイ検査装置において、複数の電子銃と各撮像範囲との関係について説明する。
複数の電子銃2は、液晶基板(図示していない)のX方向に列状に配置されるとともに、この列状の配置をY方向に複数配置することによって二次元配置される。図3では、X方向に4個の電子銃2を配置してなる第1列2Aおよび第2列2Bの2列をY方向に配置した例を示している。
第1列2Aが備える4個の電子銃2は撮像範囲20A1〜20A4の画像を取得し、第1列2Bが備える4個の電子銃2は撮像範囲20B1〜20B4の画像を取得し、これらの撮像範囲20A1〜20A4,20B1〜20B4の各画像を組み合わせて画像合成することによって、液晶基板の全面の撮像画像を得ることができる。
なお、X方向の電子銃の配置数、およびY方向の列の配置数は図3に示した例に限らず、液晶基板のサイズや、電子銃の電子ビームが走査する範囲等に応じて任意に定めることができる。
液晶基板を載置するステージ4には、X方向に沿って所定間隔でマーク5を設け、各電子銃2はこのマーク5を含む走査範囲を走査して撮像範囲20A1〜20A4,20B1〜20B4の画像を取得する。したがって、撮像範囲20A1〜20A4,20B1〜20B4のそれぞれ画像には、マーク5が写り込まれる。
また、各電子銃2は、Y方向に隣接する電子銃において両走査範囲の一部が重なる様に走査すると共に、走査範囲が重なる各撮像画像のオーバーラップ領域内に共通のマーク5が写り込むようにする。
図3(b)は、第1列2Aの電子銃および第2列2Bの電子銃の電子ビームが走査することで得られる各撮像範囲20A1〜20A4,20B1〜20B4の画像を示している。各撮像範囲20A1〜20A4,20B1〜20B4の画像は、各電子銃の電子ビームを走査することで得られ、各撮像画像にはそれぞれ対応するマーク5のマーク像21が写り込んでいる。
また、Y方向に隣接する電子銃が取得する撮像範囲20A1の画像と撮像範囲20B1の画像とは、撮像範囲が一部重なるオーバーラップ領域22Aを有し、このオーバーラップ領域22内に同じマーク5のマーク像21A,21Bが写り込んでいる。図3(b)中の斜線を施した部分はオーバーラップ領域22を示している。
本発明は、撮像範囲に写し込まれたマークを用い、検出マーク位置と基準マーク位置と比較することによって電子銃の列内における各電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を算出し、また、隣接する撮像画像間において、同一のマークを基準とすることでオーバーラップ量を算出すると共に、マークの位置をオーバーラップの中心位置として算出する。
図4は撮像画像中に写し込まれるマークを説明するための図である。図4(a)は、対象領域30を示し、マーク5が設けられている。図4(b)は、対象領域30を位置ずれすることなく撮像した際の撮像画像を示している。この場合には、撮像範囲20と対象領域30との間で位置ずれしていないため、撮像範囲20内で検出されるマーク像の検出マーク位置21は、基準マーク位置31と一致することになる。
一方、図4(c)は、対象領域30を位置ずれした状態で撮像した際の撮像画像を示している。この場合には、撮像範囲20と対象領域30との間で位置ずれしているため、撮像範囲20内で検出されるマーク像の検出マーク位置21は、基準マーク位置31からずれた位置に検出される。
撮像範囲20の位置ずれ量は検出マーク位置21と基準マーク位置31とのずれ量によって求めることができる。図4(c)において、撮像範囲20のX方向の位置ずれはΔxで表され、撮像範囲20のY方向の位置ずれはΔyで表される。
ここで、本発明のマークの配列では、電子銃のX方向の配列に沿って複数のマークが配列されているため、各マークのずれ量から各電子銃のX方向の位置ずれ量を算出することができる。そこで、X方向の撮像範囲20の位置ずれΔxを用いて算出する。
一方、本発明のマークの配列では、電子銃のY方向の配列に沿って複数のマークが配列されていないため、各マークのずれ量から各電子銃のY方向の位置ずれ量を算出することができない。そこで、Y方向に隣接する撮像画像において一部が重なるように撮像してオーバーラップ領域を設け、このオーバーラップ領域内で同一のマークを撮像し、このオーバーラップ量からY方向の位置ずれ量を求め、マークの位置をオーバーラップの中心位置として算出する。
なお、Y方向に電子銃のY方向の配置に沿って複数のマークを設けた場合には、前記したX方向の位置ずれと同様に扱うことができる。
図5(a)、(b)は電子銃の列内における各電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれを説明するための撮像画像の図である。図5(a)は第1列の撮像画像の一例を示し、図5(b)は第2列の撮像画像の一例を示している。また、図5(c)は隣接する撮像画像間のオーバーラップ量を説明するための撮像画像の図である。図5において、破線で示すマークは基準マーク位置31を示し、太線で示すマークは撮像範囲20内で検出されるマーク像の検出マーク位置21を示している。
次に、本発明の液晶アレイ検査の手順例について、図6のフローチャート、図7の撮像画像例を説明する図、図8,9,10の撮像画像のX方向の位置ずれ量の算出を説明するフローチャートおよび説明図、図11,12のY方向のオーバーラップ量の算出を説明するための図を用いて説明する。
はじめに、ステージ上にX方向に設けられた一列のマークを、第1列および第2列の電子銃によって同時に走査して撮像画像を取得する(S1)。
各電子銃で取得した各撮像画像のX方向の位置ずれ量Δxを算出し(S2)、算出した位置ずれ量Δxに基づいて電子銃のX方向の走査位置を補正する。走査位置の補正は、例えば、算出した位置ずれ量Δxと逆方向で同量の値を補正値とし、走査制御部によってこの補正量に応じた電圧を偏向部に印加し、電子ビームの振り幅を制御することによって走査範囲のX方向の位置を調整することで行うことができる(S3)。
電子銃のX方向の走査位置を補正した後、S1のステップと同様に、第1列と第2列の2列配置された電子銃によってステージ上の同一のマークを同時に走査して撮像し(S4)、S2のステップと同様に、各電子銃で取得した各撮像画像のX方向の位置ずれ量Δxを算出する(S5)。
S5で算出した位置ずれ量Δxが予め定めておいた許容量と比較し(S6)、位置ずれ量Δxが許容量以上である大きい場合には、S3〜S5の工程を繰り返して位置ずれ量Δxを低減させる。
また、S5の工程において、位置ずれ量Δxが許容量を越えない場合には、Y方向の位置ずれ量を算出し補正する。Y方向の位置ずれ量は、Y方向で隣接する撮像範囲のオーバーラップ量によって算出し補正する(S7)。
S7の工程によって電子銃の位置を補正した後、各電子銃によって対象領域を分割して走査し、複数の撮像画像を取得する(S8)。取得した複数の撮像画像を組み合わせ、対象領域の全撮像画像を生成する。Y方向に隣接する撮像画像は、オーバーラップ領域で重なり合っているため、画像生成においてS7で算出したオーバーラップ量およびオーバーラップの中心位置によって、両撮像画像のオーバーラップ領域を重ね合わせる(S9)。
図7を用いて、S2,S3の撮像画像のX方向の位置ずれ量および補正量の算出工程例について説明する。
図7(a)は、前記図4(c)で示したように、X方向で位置ずれした場合の対象領域30と撮像範囲20との関係を示し、図7(b)はこの時に得られる撮像範囲20を示している。図7(b)において、撮像範囲20には検出マークが検出される。この撮像範囲20上で検出される検出マーク位置21と、基準マーク位置31との差分は位置ずれを表し、撮像範囲20を対象領域30に重ねる際に要するX方向の移動量はX方向の補正量を表している。
図7(c)は、X方向の位置ずれを補正した後の対象領域30と撮像範囲20との関係を示し、図7(d)はこの時に得られる撮像範囲20を示している。電子銃の電子ビーム走査において、X方向の補正量だけずらして走査することによって、図7(d)に示すように、撮像範囲20中の検出マーク位置21を基準マーク位置31に一致させることができる。
なお、図7において、基準マーク位置31は、撮像画像中の像として検出されるものではなく、撮像範囲20に対して予め定められた位置を表すものであって、撮像範囲20の領域に対する位置座標によって表すことができる。
撮像画像のX方向の算出および補正は、複数の形態によって行うことができる。以下、図8〜図10を用いて2つの形態について説明する。なお、図8は第1の形態を説明するためのフローチャートであり、図9は第2の形態を説明するためのフローチャートであり、図10は、撮像画像内の検出マーク位置と基準マーク位置との関係を示している。
第1の形態は、撮像画像のX方向の補正を、各列に含まれる全電子銃を共通の補正量によって行う形態であり、第2の形態は、撮像画像のX方向の補正を、各列に含まれる各電子銃を個々の補正量によって行う形態である。
第1の形態について説明する。撮像画像のX方向の補正を、各列の全電子銃について共通の補正量によって行う場合には、電子銃によって得られる撮像画像から検出マーク位置と基準マーク位置のX方向の位置ずれ量Δxを求め(S11)、各列において、X方向の位置ずれ量Δxを加算して平均位置ずれ量Δxmeanを求める。X方向の電子銃の列が第1列および第2列の2列分ある場合には、平均位置ずれ量Δxmeanは、第1列および第2列の各列に応じて求められる(S12)。
各列において、平均位置ずれ量Δxmeanを補正量dmeanとする。この補正量dmeanは各列について定められ、列内の電子銃に共通する補正量とする(S13)。各列の電子銃に対して、算出した補正量dmeanによって電子ビームの走査を制御する(S14)。
図10(a)は、撮像画像内の検出マーク位置21(太線で示す)が基準マーク位置31(破線で示す)に一致している場合を示し、図10(b)は、一列分の各撮像画像のずれ状態を示し、それぞれ位置ずれ量Δx1〜Δx4だけずれている状態を示している。
図10(c)は、位置ずれ量Δx1〜Δx4を平均して得られた平均位置ずれ量Δxmeanから求めた補正量dmeanを用いて各電子銃の走査を制御することによって取得した撮像画像を示している。平均位置ずれ量を用いて各電子銃の走査を制御する場合には、走査制御部は一つの制御信号によって列内の複数の電子銃を制御することができる。これによって、各電子銃の撮像画像の位置ずれ量を平均的に補正する。
第2の形態について説明する。撮像画像のX方向の補正を、各列の全電子銃の個々の補正量によって行う場合には、電子銃によって得られる撮像画像から検出マーク位置と基準マーク位置のX方向の位置ずれ量Δxを求め(S21)、各列において、X方向の各電子銃の位置ずれ量Δxを各電子銃の補正量dxとする。この補正量dxは各電子銃について定められ (S23)、各電子銃に対して、算出した補正量dxによって電子ビームの走査を制御する(S24)。
図10(d)は、位置ずれ量Δx1〜Δx4に応じて算出した補正量dx1〜dx4を用いて各電子銃の走査を制御することによって取得した撮像画像を示している。各電子銃の位置ずれ量を用いて各電子銃の走査を制御する場合には、各電子銃の撮像画像の位置ずれ量を個々に補正することができる。
次に、Y方向の位置ずれの算出および補正を、Y方向に隣接する撮像画像のオーバーラップを用いて行う例について図11,図12を用いて説明する。
図11は、Y方向に隣接する撮像画像を示している。図11(a)は、撮像範囲20Aと撮像範囲20Bとはオーバーラップ領域22を共通に備える。このオーバーラップ領域22は、撮像範囲20Aと撮像範囲20Bが共通して走査する部分である。Y方向に隣接する2つの電子銃は、オーバーラップ領域22内に検出マーク位置21が写り込むように走査する。
図11(b)は撮像範囲20Aを示し、図11(c)は撮像範囲20Aを示している。なお、ここでは、X方向の位置ずれおよびY方向の位置ずれが無い場合を示している。Y方向の位置ずれが無い場合には、撮像範囲20Aおよび撮像範囲20Bにおいて、検出マーク位置21と基準マーク位置31のY方向の位置は一致する。このマーク位置の一致は、Y方向に位置ずれしていないことを示している。
オーバーラップ領域22のY方向のオーバーラップ量OWは、撮像範囲20A中のOWAと撮像範囲20B中のOWBとの和(OXA+OWB)によって表される。
オーバーラップ量OWAは、撮像範囲20A中の基準マーク位置31と撮像範囲20Aの下端との間の長さによって求めることができ、また、オーバーラップ量OWBは、撮像範囲20B中の基準マーク位置31と撮像範囲20Bの上端との間の長さによって求めることができる。
図12は撮像範囲がY方向に位置ずれした状態を示し、図12(a)〜(c)は撮像範囲20Aが図中の上方の位置ずれした場合を示し、図12(d)〜(f)は撮像範囲20Bが図中の下方に位置ずれした場合を示している。
図12(a)〜(c)において、撮像範囲20AがY方向に位置ずれした場合(ここでは図中の上方向に位置ずれした場合)には、撮像範囲20Aにおいて検出マーク位置21は基準マーク位置31からY方向に位置ずれし、撮像範囲20Bにおいて検出マーク位置21と基準マーク位置31のY方向の位置は一致する。
オーバーラップ領域22のY方向のオーバーラップ量OWは、撮像範囲20A中のOWAと撮像範囲20B中のOWBとの和(OXA+OWB)によって表される。
図12(b)において、オーバーラップ量OWAは、撮像範囲20A中の基準マーク位置31と撮像範囲20Aの下端との間の長さによって求めることができ、検出マーク位置21と基準マーク位置31との間の長さは位置ずれ量Δy1を表している。
また、図12(c)において、オーバーラップ量OWBは、撮像範囲20B中の基準マーク位置31と撮像範囲20Bの上端との間の長さによって求めることができる。ここでは、検出マーク位置21と基準マーク位置31のY方向の位置が一致し、Y方向に位置ずれしていないことを示している。この場合には、位置ずれ量Δy1に基づいて補正量を算出する。
また、図12(d)〜(f)において、撮像範囲20AがY方向に位置ずれした場合(ここでは図中の下方向に位置ずれした場合)には、撮像範囲20Aにおいて検出マーク位置21は基準マーク位置31からY方向に位置ずれし、撮像範囲20Bにおいて検出マーク位置21と基準マーク位置31のY方向の位置は一致する。
オーバーラップ領域22のY方向のオーバーラップ量OWは、撮像範囲20A中のOWAと撮像範囲20B中のOWBとの和(OXA+OWB)によって表される。
図12(e)において、オーバーラップ量OWAは、撮像範囲20A中の基準マーク位置31と撮像範囲20Aの下端との間の長さによって求めることができ、検出マーク位置21と基準マーク位置31との間の長さは位置ずれ量Δy2を表している。
また、図12(f)において、オーバーラップ量OWBは、撮像範囲20B中の基準マーク位置31と撮像範囲20Bの上端との間の長さによって求めることができる。ここでは、検出マーク位置21と基準マーク位置31のY方向の位置が一致し、Y方向に位置ずれしていないことを示している。この場合には、位置ずれ量Δy2に基づいて補正量を算出する。
本発明は、電子線マイクロアナライザ、走査電子顕微鏡、X線分析装置等に適用することができる。
Claims (6)
- 電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、当該撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置であって、
前記液晶基板を載置するためのステージと、
前記ステージの上方位置にX方向およびY方向に配置された複数の電子銃と、
前記電子銃の電子ビームの走査を制御する走査制御部と、
前記電子銃の電子ビームの走査によって放出される二次電子を検出する複数の検出器と、
前記検出器の検出信号から前記電子銃が走査する撮像範囲の撮像画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部で生成されたステージの撮像画像から各電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出する補正量算出部と、
前記画像処理部で生成された基板の撮像画像からアレイの欠陥を検査する欠陥判定部とを備え、
前記走査制御部は、前記補正量算出部で算出した撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御することを特徴とする、液晶アレイ検査装置。 - 前記ステージは、前記電子銃と対向する側の面上にX方向に複数のマークを備え、
前記複数のマークのX方向の配置間隔と、前記電子銃のX方向の配置間隔とを同間隔に設定し、
前記画像処理部は電子銃毎に撮像画像を生成し、
前記補正量算出部は前記各撮像画像においてマークを識別し、当該識別したマークの位置を検出する機能と、
当該マークの検出位置とマークの基準位置との差分から電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を求める機能と、当該X方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する機能と、
Y方向で隣接する撮像画像のマークの検出位置とマークの基準位置から電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を求める機能と、当該Y方向の位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のY方向の補正量を算出する機能を備え、
前記走査制御部は、前記補正量算出部が算出した電子銃の撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御し、X方向の撮像範囲を補正することを特徴とする、請求項1に記載の液晶アレイ検査装置。 - 前記補正量算出部は、
X方向に配列される電子銃の各列において、列内の各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分の平均値を当該列のX方向の位置ずれ量として算出する機能と、当該位置ずれ量から当該列における電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出する機能を備え、
Y方向に隣接する2つの電子銃の撮像範囲が重なるオーバーラップ領域において、各撮像範囲のマークの検出位置とマークの基準位置との差から各オーバーラップ量を算出する機能と、
各撮像範囲のオーバーラップ量から当該撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出する機能と、当該位置ずれ量から隣接する2つの電子銃間における電子銃のY方向の設置位置を補正する補正量を算出する機能を備えることを特徴とする、請求項2に記載の液晶アレイ検査装置。 - 電子ビームを液晶基板上で二次元的に走査して撮像画像を取得し、当該撮像画像に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置の撮像範囲を補正する方法であって、
撮像画像を取得する複数の電子銃を、液晶基板を載置するステージの上方位置において、X方向に配列するとともに、当該配列をY方向に少なくとも2列配置し、
前記ステージを前記電子銃の電子ビームで走査して撮像画像を取得する工程と、
前記取得した撮像画像から各電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向およびY方向の位置ずれを補正するための補正量を算出する工程と、
算出した前記撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御する工程と、
算出した前記撮像範囲のY方向の補正量に基づいて電子銃のY方向の設置位置を位置合わせする工程と
を備えることを特徴とする、液晶アレイ検査装置の撮像範囲の補正方法。 - 液晶アレイ検査装置は、前記ステージの電子銃と対向する側の面上にX方向に複数のマークを備えるとともに、前記複数のマークのX方向の配置間隔と、前記電子銃のX方向の配置間隔とを同間隔に設定し、
前記補正量を算出する工程は、
前記各撮像画像においてマークを識別し、当該識別したマークの位置を検出し、当該マークの検出位置とマークの基準位置との差分から電子銃の撮像範囲のX方向の位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出するとともに、
Y方向で隣接する撮像画像のマークの検出位置とマークの基準位置から電子銃の撮像範囲のY方向の位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量から電子銃の撮像範囲のY方向の補正量を算出し、
前記X方向の走査制御は、前記算出した電子銃の撮像範囲のX方向の補正量に基づいて電子ビームのX方向の走査を制御し、X方向の撮像範囲を補正することを特徴とする、請求項4に記載の液晶アレイ検査装置の撮像範囲の補正方法。 - 前記補正量を算出する工程は、
X方向に配列される電子銃の各列において、列内の各電子銃の撮像範囲で求めたマークの検出位置と基準位置とのX方向の差分の平均値を当該列のX方向の位置ずれ量として算出し、当該位置ずれ量から当該列における電子銃の撮像範囲のX方向の補正量を算出するとともに、
Y方向に隣接する2つの電子銃の撮像範囲が重なるオーバーラップ領域において、各撮像範囲のマークの検出位置とマークの基準位置との差から各オーバーラップ量を算出し、各撮像範囲のオーバーラップ量から当該撮像範囲のY方向の位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量から隣接する2つの電子銃間における電子銃のY方向の設置位置を補正する補正量を算出することを特徴とする、請求項5に記載の液晶アレイ検査装置の撮像範囲の補正方法。
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