JP5318449B2 - パターンの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物にレーザ光を照射してパターンの欠陥を修正する方法に関し、詳しくは、パターンの欠陥修正工程を短縮して所定の製品の製造効率を向上しようとするパターンの欠陥修正方法に係るものである。

従来のパターンの欠陥修正方法は、レーザ発信器から出力されたレーザ光を、結像レンズと対物レンズを有する光学系を通して被加工物に照射してパターンの欠陥部を修正する場合に、光学系の光軸に垂直な面内において対物レンズを移動させることにより、該対物レンズを通して上記被加工物に結像されるレーザ光のスポット位置を移動させて欠陥部を除去して修正するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２７９７６１号公報

しかし、このような従来のパターンの欠陥修正方法においては、線状の欠陥部を修正する場合には有効であるものの、複雑な形状の欠陥部を修正するときには、対物レンズを光学系の光軸に垂直な面内を例えばジグザグに移動して、レーザスポットを欠陥部の上をスキャニングさせなければならず、欠陥の修正に時間がかかり、非能率的であった。

また、欠陥修正前に、欠陥部の位置を予め測定して記憶媒体等に記録しておく必要があり、パターンの欠陥修正工程が長くなり例えば液晶表示装置等の製品の製造効率が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、パターンの欠陥修正工程を短縮して所定の製品の製造効率を向上しようとするパターンの欠陥修正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明によるパターンの欠陥修正方法は、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーにより、光源から入射するレーザ光を加工形状に合わせて整形して被加工物に照射し、該被加工物に同一のパターンが繰り返し形成されたパターンの欠陥部を修正するパターンの欠陥修正方法であって、欠陥探索開始位置周辺の複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶する段階と、前記レーザ光を照射する照射光学系と前記被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、前記被加工物表面に形成されたパターンを前記撮像手段により撮像する段階と、前記撮像されたパターンを前記特定された正常なパターンと比較して欠陥部を検出する段階と、前記欠陥部に対応する前記複数のマイクロミラーをオン駆動し、前記レーザ光を前記欠陥部に対応した形状に整形して前記被加工物に照射する段階と、を行うものである。

このような構成により、欠陥探索開始位置周辺の同一のパターンが繰り返し形成された複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶し、レーザ光を照射する照射光学系と被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、被加工物表面に形成されたパターンを撮像手段により撮像し、この撮像されたパターンを上記特定された正常なパターンと比較して欠陥部を検出し、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーのうち欠陥部に対応する上記複数のマイクロミラーをオン駆動し、光源から入射するレーザ光を欠陥部に対応した形状に整形して被加工物に照射し、被加工物に形成されたパターンの欠陥部を修正する。

また、第２の発明によるパターンの欠陥修正方法は、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーにより、光源から入射するレーザ光を加工形状に整形して被加工物に照射し、該被加工物に同一のパターンが繰り返し形成されたパターンの欠陥部を修正するパターンの欠陥修正方法であって、欠陥探索開始位置周辺の複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶する段階と、前記レーザ光を照射する照射光学系と前記被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、前記複数のマイクロミラーを前記特定された正常なパターンに基づいてオン駆動し、前記レーザ光を前記正常なパターンに対応した形状に整形する段階と、前記整形されたレーザ光を前記被加工物に照射する段階と、を行うものである。

このような構成により、欠陥探索開始位置周辺の同一のパターンが繰り返し形成された複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶し、レーザ光を照射する照射光学系と被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーを上記特定された正常なパターンに基づいてオン駆動してレーザ光を正常なパターンに対応した形状に整形し、この整形されたレーザ光を被加工物に照射し、被加工物に形成されたパターンの欠陥部を修正する。

請求項１に係る発明によれば、正常なパターンは、欠陥探索開始位置周辺の同一のパターンが繰り返し形成された複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンにより特定することができる。また、撮像されたパターンと上記特定された正常なパターンとを比較しながら欠陥部を探索し、欠陥部が検出されると該欠陥部の形状に対応して整形されたレーザ光を欠陥部に照射して欠陥部を除去し、パターンの欠陥を修正することができる。したがって、欠陥修正前に欠陥部の位置を予め測定しておく必要が無く、パターンの欠陥修正工程を短縮して所定の製品の製造効率を向上することができる。また、欠陥部の形状に対応して整形されたレーザ光を欠陥部のみに照射して欠陥部を除去するようにしているので、下地にダメージを与えるおそれがない。したがって、例えば下地の薄膜をエッチングして所定のパターンを形成するためのレジストマスクの欠陥修正に適用することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、欠陥探索開始位置周辺の同一のパターンが繰り返し形成された複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンにより特定された正常なパターンに基づいてレーザ光を整形し、この整形されたレーザ光を被加工物に形成されたパターンの全形成領域に亘って順次照射して、パターンの欠陥を修正することができる。したがって、欠陥修正前に欠陥部の位置を予め測定しておく必要が無く、パターンの欠陥修正工程を短縮して所定の製品の製造効率を向上することができる。また、撮像されたパターンと上記特定された正常なパターンとを比較して欠陥部を検出する必要が無いので、パターンの欠陥修正処理を高速化することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるパターンの欠陥修正方法に使用するレーザ加工装置の実施形態を示す概要図である。このレーザ加工装置は、被加工物にレーザ光を照射してパターンの欠陥を修正するもので、ステージ１と、レーザ光源２と、レーザ光整形手段３と、対物レンズ４と、結像レンズ５と、撮像手段６と、照明光源７と、制御手段８とを備えて構成されている。

上記ステージ１は、上面に被加工物９を位置決めして載置して水平面内をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるものであり、図示省略のモータ及びギア等を組み合わせて構成された駆動手段によって移動するようになっている。なお、Ｙ軸方向は、図１において奥行き方向である。

上記ステージ１の上方には、レーザ光源２が配設されている。このレーザ光源２は、レーザ光Ｌ１を放射し、被加工物９に照射して該被加工物９を加工するもので、例えば532nm又は355nmの波長のレーザ光Ｌ１を放射するパルスレーザである。

上記レーザ光源２から放射されるレーザ光Ｌ１の放射方向前方には、レーザ光整形手段３が設けられている。このレーザ光整形手段３は、レーザ光源２から入射するレーザ光Ｌ１を加工形状に合わせて整形して被加工物９に照射させるものであり、マトリクス状に配列して複数のマイクロミラー１０を備えている。具体的には、マトリクス状に配列した複数のマイクロミラー１０のうち、加工部分に対応した複数のマイクロミラー１０をオン駆動（図２（ａ）参照）してレーザ光源２から入射するレーザ光Ｌ１を被加工物９側に反射し、レーザ光Ｌ１の断面形状を加工形状に対応した形状に整形するものである。なお、マイクロミラー１０のオフ駆動とは、図２（ｂ）に実線で示すように、レーザ光源２から入射するレーザ光Ｌ１を被加工物９側とは異なる方向に反射させる傾動状態をいう。

上記レーザ光整形手段３とステージ１とを結ぶ光軸上にて、ステージ１に載置された被加工物９に対向して対物レンズ４が設けられている。この対物レンズ４は、レーザ光整形手段３により光束断面形状が整形されたレーザ光Ｌ１を被加工物９上に集光するものであり、ステージ１の面に平行に移動可能とされたレンズホルダー１１に着脱可能に保持された倍率の異なる複数種の対物レンズ４ａ〜４ｄからなっている。

上記レーザ光整形手段３と対物レンズ４との間の光路上には、結像レンズ５が設けられている。この結像レンズ５は、対物レンズ４と組み合わされて被加工物９上にレーザ光整形手段３のマイクロミラー１０の像を結像させるものである。

上記結像レンズ５からレーザ光整形手段３に向かう光路がビームスプリッタ１２によって分岐された光路上には、撮像手段６が設けられている。この撮像手段６は、複数の受光素子をマトリクス状に備えて被加工物９上の二次元画像を撮像するもので、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等である。

上記対物レンズ４から結像レンズ５に向かう光路がビームスプリッタ１３によって分岐された光路上には、照明光源７が設けられている。この照明光源７は、被加工物９上に照明光Ｌ２を照射して撮像手段６による被加工物９表面の撮像を可能にさせるものであり、ハロゲンランプ等である。

なお、上記レーザ光源２と、レーザ光整形手段３と、対物レンズ４と、結像レンズ５と、撮像手段６と、照明光源７と、を備えた光学系本体部１４（レーザ光の照射光学系）において、レーザ光整形手段３を構成する複数のマイクロミラー１０面の位置及び撮像手段６の受光面の位置は、それぞれ対物レンズ４の結像位置に対して共役の関係となるようにされている。また、図１において、符号１５はレンズホルダー１１をＸ軸方向に移動させるためのモータ、符号１６はモータに連結されて回転しレンズホルダー１１をＸ軸方向に移動させるボールネジ、符号１７はレンズホルダー１１をＹ軸方向に移動させるためのモータ、符号１８ａ〜１８ｄは全反射ミラー、及び符号１９は撮像手段６による撮像領域内を均一に照明するフィールドレンズである。

上記レーザ光源２と、レーザ光整形手段３とに結線されて制御手段８が設けられている。この制御手段８は、レーザ光整形手段３の複数のマイクロミラー１０を加工形状に合わせてオン駆動させる駆動パターンをレーザ光整形手段３の記憶素子に転送するもので、例えばパーソナルコンピュータ（以下「制御用ＰＣ」という）である。又は、装置に組み込まれた制御回路であってもよい。

次に、このように構成されたレーザ加工装置を使用して行う本発明によるパターンの欠陥修正方法の第１の実施形態について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、表面に同一のパターンが繰り返し形成された被加工物９を使用する場合について説明する。
先ず、ステップＳ１においては、被加工物９を位置決めして載置したステージ１がＸ軸及びＹ軸方向に移動して、被加工物９上のパターン形成領域に設定された欠陥探索開始位置を上記光学系本体部１４の対物レンズ４の真下に位置付ける。このとき、対物レンズ４は、低倍率の対物レンズ４ａ〜４ｃのいずれかが選択されている。

ステップＳ２においては、対物レンズ４を介して撮像手段６において撮像される被加工物９表面のパターンの像が鮮明となるように図示省略の移動手段により上記光学系本体部１４を上下動させてオートフォーカス調整を行う。さらに、レンズホルダー１１がモータ１５によってＸ軸方向に移動されて対物レンズ４が高倍率の対物レンズ４ｄに交換される。また、必要に応じてレンズホルダー１１がモータ１７によってＹ軸方向に移動され対物レンズ４ｄの光軸と光学系本体部１４の光軸合わせがなされる。そして、上述と同様にして、再度オートフォーカス調整が実施される。

ステップＳ３においては、正常パターンの特定を行う。この場合、撮像手段６により上記欠陥探索開始位置周辺の複数枚（最低二枚）の画像を撮像し、制御用ＰＣ８の画像処理部でこれらの撮像画像のエッジを検出して得られた複数のパターンを比較し、そのうち互いに一致したパターンを正常パターン２０ａ（図４（ｂ）参照）として特定し、これを制御用ＰＣ８の記憶部に記憶する。

ステップＳ４においては、被加工物９のパターンの欠陥探索を開始する。具体的には、撮像手段６により撮像された画像のエッジを検出して得られたパターンの画像データと、上記記憶部に記憶された正常パターン２０ａの画像データとを上記画像処理部において比較してパターンの欠陥を検出する。

ステップＳ５においては、制御用ＰＣ８の判定部で上記両パターンが一致したか否かが判定される。ここで、上記両パターンが一致した場合には、パターンに欠陥がなく、ステップＳ５は“ＹＥＳ”判定となって、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６においては、ステージ１を所定方向に所定量だけ移動して被加工物９の次の観察領域を対物レンズ４の真下に位置付ける。その後、ステップＳ４に戻り、ステップＳ５において、上記両パターンが一致せず、“ＮＯ”判定となるまでステップＳ４〜ステップＳ６を繰り返し実行する。そして、ステップＳ５において、“ＮＯ”判定となるとステップＳ７に進む。

ステップＳ７においては、例えば、図４（ａ）に示す撮像されたパターン２０ｂの画像データと、同図（ｂ）に示す正常パターン２０ａの画像データを画像処理部で比較し、両パターンの異なる部分を抽出する。そして、この異なる部分を抽出した同図（ｃ）に示す修正パターン２０ｃを制御用ＰＣ８からレーザ光整形手段３に転送する。

ステップＳ８においては、上記転送された修正パターン２０ｃに応じてレーザ光整形手段３の複数のマイクロミラー１０をオン駆動する。このとき、レーザ光整形手段３は、修正パターン２０ｃの転送が正常に行われた場合には、応答信号を制御用ＰＣ８に送信する。

ステップＳ９においては、制御用ＰＣ８は、レーザ光整形手段３から応答信号を受信すると、レーザ光源２にオン指令を送信してレーザ光源２をオン駆動させ、レーザ光Ｌ１をレーザ光整形手段３に向けて放射させる。これにより、図４（ｄ）に示すように、レーザ光整形手段３で加工形状に整形されたレーザ光Ｌ１が被加工物９に照射する。そして、同図（ｅ）に示すように、欠陥部２１がレーザ光Ｌ１の照射によって除去され、パターンの修正が完了する。

ステップＳ１０においては、被加工物９上のパターンの欠陥探索を全て終了したか否かを制御用ＰＣ８で判定する。ここで、欠陥探索が未終了で“ＮＯ”判定の場合には、ステップＳ６に進んでステージ１を所定方向に所定量だけ移動して被加工物９の次の観察領域を対物レンズ４の真下に位置付ける。そして、ステップＳ４に戻り、欠陥探索が全て終了してステップＳ１０において“ＹＥＳ”判定となるまで、ステップＳ４〜ステップＳ１０を繰り返し実行する。

これにより、パターンの欠陥修正を欠陥部２１の探索をしながら行なうことができ、欠陥部２１の位置を予め測定して記憶媒体等に記録しておく必要がなく、パターンの欠陥修正工程を短縮することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、撮像パターンに基づいて正常パターン２０ａを特定する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ＣＡＤデータに基づいて観察領域に対応した正常パターン２０ａを特定してもよい。

図５は本発明によるパターンの欠陥修正方法の第２の実施形態を示す説明図である。この第２の実施形態は、パターンの一部が欠落した欠陥部２１を修正する方法に関するものであり、同図（ａ）に示すように、撮像パターン２０ｂと正常パターン２０ａとを比較してパターンの欠落部２１が検出されると、光学系本体部１４を一旦所定位置まで退避させて、同図（ｂ）に示すように、別に備えたディスペンサー２２により、液状の修正材２３を上記欠落部２１に塗布した後これを乾燥させる。その後、上記光学系本体部１４を戻して再度同領域を撮像し、上記第１の実施形態と同様にして撮像パターン２０ｂと正常パターン２０ａとの異なる部分を抽出して修正パターンを生成し、同図（ｃ）に示すように、この修正パターンに基づいて整形したレーザ光Ｌ１を被加工物９に照射し、同図（ｄ）に示すように余分な修正材２３を除去する。

図６は本発明によるパターンの欠陥修正方法の第３の実施形態を示す説明図である。この第３の実施形態は、ステージ１を所定方向に所定量だけステップ移動しながら、欠陥部２１の有無に関係なく被加工物９表面のパターン形成領域全体に正常パターン２０ａに基づいて整形したレーザ光Ｌ１を照射するものである。その具体的な手順は、同図（ａ）に示すＣＡＤデータによる正常パターン２０ａに基づいてマイクロミラー１０をオン駆動し、同図（ｂ）に示すように整形されたレーザ光Ｌ１を被加工物９に照射する。以後、ステージ１を所定方向に所定量だけ移動しながら、同図（ｂ）に示すレーザ光Ｌ１の照射をパターン形成領域全体に亘って順次行う。これにより、同図（ｃ）に示すようなパターンの欠陥部２１の有無に係らず同図（ｄ）に示すように整形されたレーザ光Ｌ１が照射され、結果的に、同図（ｅ）に示すように欠陥部２１が除去されることになる。

なお、以上の説明においては、ステージ１を移動する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、光学系本体部１４をステージ１の面に平行な面内を二次元方向に移動してもよい。

本発明によるパターンの欠陥修正方法に使用するレーザ加工装置の実施形態を示す概要図である。 上記レーザ加工装置のレーザ光整形手段のマイクロミラーのオン・オフ駆動を示す説明図であり、（ａ）はオン駆動を示し、（ｂ）はオフ駆動を示す。 本発明によるパターンの欠陥修正方法の第１の実施形態を説明するフローチャートである。 上記第１の実施形態を示す説明図である。 本発明によるパターンの欠陥修正方法の第２の実施形態を示す説明図である。 本発明によるパターンの欠陥修正方法の第３の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１…ステージ
２…レーザ光源
３…レーザ光整形手段
６…撮像手段
９…被加工物
１０…マイクロミラー
１４…光学系本体部（照射光学系）
２０ａ…正常パターン
２０ｂ…撮像パターン
２０ｃ…修正パターン
２１…欠陥部
Ｌ１…レーザ光

Claims (2)

1. マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーにより、光源から入射するレーザ光を加工形状に合わせて整形して被加工物に照射し、該被加工物に同一のパターンが繰り返し形成されたパターンの欠陥部を修正するパターンの欠陥修正方法であって、
   欠陥探索開始位置周辺の複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶する段階と、
   前記レーザ光を照射する照射光学系と前記被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、前記被加工物表面に形成されたパターンを前記撮像手段により撮像する段階と、
   前記撮像されたパターンを前記特定された正常なパターンと比較して欠陥部を検出する段階と、
   前記欠陥部に対応する前記複数のマイクロミラーをオン駆動し、前記レーザ光を前記欠陥部に対応した形状に整形して前記被加工物に照射する段階と、
   を行うことを特徴とするパターンの欠陥修正方法。
2. マトリクス状に配置された複数のマイクロミラーにより、光源から入射するレーザ光を加工形状に整形して被加工物に照射し、該被加工物に同一のパターンが繰り返し形成されたパターンの欠陥部を修正するパターンの欠陥修正方法であって、
   欠陥探索開始位置周辺の複数のパターンを撮像手段により撮像し、撮像された前記複数のパターンを比較して、最初に一致した２つのパターンを正常なパターンとして特定し、記憶する段階と、
   前記レーザ光を照射する照射光学系と前記被加工物とを該被加工物の表面に平行な面内を相対的に所定方向に所定量だけステップ移動させながら、その都度、前記複数のマイクロミラーを前記特定された正常なパターンに基づいてオン駆動し、前記レーザ光を前記正常なパターンに対応した形状に整形する段階と、
   前記整形されたレーザ光を前記被加工物に照射する段階と、
   を行うことを特徴とするパターンの欠陥修正方法。

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