JP5416868B2 - 基板検査方法及び基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を用いて基板上の異物などを検査する基板検査方法及び基板検査装置に係り、特にレーザ光量を調節することのできる基板検査方法及び基板検査装置に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、フォトリソグラフィー技術により、ガラス基板やプラスチック基板等の上にパターンを形成して行われる。その際、基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、パターンが良好に形成されず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、基板の傷や異物等の欠陥の検査が行われている。

基板検査装置は、レーザ光等の検査光を基板へ照射し、基板からの反射光又は散乱光を受光して、基板の傷や異物等の欠陥を検出するものである。このような検査においては、レーザ光照明の光量を調整する手段が必須である。照明光路内に光量調整手段を持つものとしては特許文献１に記載のようなものが知られている。

特開平１１−２０１７４３号公報

従来の異物検査において、被測定物に金属膜などの高反射率部と、ガラスなどの低反射率部が混在している場合が多く、必要な照明光量の適正値は高反射率部と低反射率部とではそれぞれ異なる量である。従って、検査時に被測定物に応じて光量を調整できることが望ましい。
この光量調整方法として、特許文献１に記載のものは、レーザを照射する光量を調整するための手段として、音響光学変調器若しくは光透過率を変化させたフィルタなどのように、異物の検出原理には直接関わらない別の装置を設けている。このように別の装置を設けることは、光学系の調整及びコストの増加を招くという問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、被検査対象に合わせて照明光量を調節する場合に、レーザ光量を調整する特別な機構を別に持たずとも照明光量を調節でき、光量を調整した状態で異物の検査を行うことができる基板検査方法及び基板検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板検査方法の第１の特徴は、基板を移動しながら、投光系及び受光系を有する光学系手段の投光系から前記基板の移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板へ照射し、前記検査光が前記基板から反射又は散乱された光を前記受光系により受光し、前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の欠陥を検出する基板検査方法において、前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を一定にして前記基板移動手段を用いて前記基板を所定方向に移動させることによって、前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の高反射率部及び低反射率部を抽出し、その抽出結果に基づいて前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を制御するための制御パターンを作成し、前記制御パターンに応じて前記検査光をオン／オフ制御しながら基板の欠陥を検出することにある。
被検査対象となる基板には、通常、金属パターン部からなる高反射率部（高輝度部）とそれ以外の低反射率部（低輝度部）とが交互に設けられている。高反射率部ではレーザ光が強く反射するため、スキャン方向のその前後で低反射列部の微小信号の検出を阻害していることが判明している。そこで、この発明では検査光の照射領域が低反射率部から高反射率部に移行して照射する時に、その直前で検査光をオフ制御とし光量が少なくなるようにし、逆に高反射率部から低反射率部に移行して照射する時に、その直前で検査光をオン制御とし光量が多くなり標準時の光量に戻るようにしている。検査光となるレーザ光は、オン状態からオフ状態に移行したときは、光量は徐々に減少し、逆にオフ状態からオン状態に移行したときに、光量は徐々に増加するので、このレーザ光の特性を利用して、オン／オフ制御を行なうことによって、レーザ光量を調整する特別な機構を別に持たずとも照明光量を調節することができ、光量を調整した状態で異物の検査を行うことができる。

本発明に係る基板検査方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査方法において、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の低反射率部から高反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオフ状態とし、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の高反射率部から低反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオン状態となるように制御することにある。これは、前述のオン／オフのタイミングに関するものである。

本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、基板を移動させる基板移動手段と、前記基板の移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を前記基板移動手段によって移動される基板へ照射する投光系、及び基板から反射又は散乱された光を受光する受光系を有する光学系手段と、前記受光系が受光した光の強度に基づいて基板の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えた基板検査装置において、前記欠陥検出手段は、前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を一定にして前記基板移動手段を用いて前記基板を所定方向に移動させることによって、前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の高反射率部及び低反射率部を抽出し、その抽出結果に基づいて前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を制御するための制御パターンを作成し、前記制御パターンに応じて前記検査光をオン／オフ制御しながら基板の欠陥を検出することにある。これは、前記基板検査方法の第１の特徴に記載のものを実現する基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査装置において、前記欠陥検出手段は、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の低反射率部から高反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオフ状態とし、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の高反射率部から低反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオン状態となるように制御することにある。これは、前記基板検査方法の第２の特徴に記載のものを実現する基板検査装置の発明である。

本発明によれば、被検査対象に合わせて照明光量を調節する場合に、レーザ光量を調整する特別な機構を別に持たずとも照明光量を調節でき、光量を調整した状態で異物の検査を行うことができるという効果を有する。

本発明の基板検査装置の一実施形態に係る外観イメージを示す図である。 本発明の基板検査装置の一実施形態を実現するためのシステム構成を示す図である。 本発明に係る基板検査装置の動作の一例を示す図である。 レーザオフ（ＯＦＦ）／レーザオン（ＯＮ）のタイミングとレーザ発振器の光量との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の基板検査装置の一実施の形態に係る外観イメージを示す図である。図２は、本発明の基板検査装置の一実施の形態を実現するためのシステム構成を示す図である。基板検査装置１は、基板に照射された検査光が基板の欠陥や異物によって反射又は散乱された場合の反射光又は散乱光に基づいて基板の欠陥を検出するものである。基板検査装置１は、ステージ１０、検出ガントリ（フレーム）２０、光学系ユニット３０、制御部４０、ステージ制御部５０を含んで構成される。図２において、光学系ユニット３０は、レーザ発振器３１１とレーザ駆動回路３１２からなる投光部３１、及び受光レンズ３２１と光検出部３２２とからなる受光部３２を含んで構成される。この光学系ユニット３０は、検出ガントリ２０に搭載され、基１０１板のスキャン方向と垂直方向に移動制御される。

図２において、制御部４０は、記憶回路４１、回路選択部４２、比較回路４３、欠陥検出回路４４、演算回路４５及びパターン記憶回路４６から構成されている。記憶回路４１は、光検出部３２２で検出された散乱光又は反射光の強弱を示すデータをステージ制御部５０からの位置信号に同期させて一時的に保存する。回路選択部４２は、記憶回路４１に一時的に保存された散乱光又は反射光の強弱を示すデータを演算回路４５又は比較回路４３のいずれか一方に供給するようにその接続関係を設定する。

演算回路４５は、ステージ制御部５０からの位置信号に同期させて記憶回路４１に一時的に保存されたデータを、検出光量の変化を示す標準パターンデータとしてパターン記憶回路４６に記憶する。また、演算回路４５は、レーザ駆動回路３１２を制御してレーザ光のオン／オフを制御してレーザ発振器３１１から検査光を基板に照射すると共にそのときに基板から散乱する散乱光又は反射する反射光の強弱を示すデータ（検出輝度信号）を光検出部３２２を介して取得し、そのデータを記憶回路４１に順次記録する。

比較回路４３は、パターン記憶回路４６に記憶されている正常な散乱光又は反射光の強弱を示すデータ（標準パターンデータ）と、記憶回路４１に一時的に保存されるリアルタイムに検出された散乱光又は反射光の強弱を示すデータすなわち検出輝度信号とを入力し、両者を比較してその比較結果を欠陥検出回路４４に出力する。欠陥検出回路４４は、比較回路４３からの比較結果に基づいて基板１０１上の欠陥の有無を検出する。なお、欠陥検出回路４４によって検出された欠陥は、図示していないモニタ等に表示される。

次に、本発明に係る基板検査装置の動作を説明する。図３は、本発明に係る基板検査装置の動作の一例を示す図である。図３において、照射レーザ光３１ａは、基板１０１の長手方向に沿ってスキャンされる。図３では上方向がスキャン方向となる。照射レーザ光３１ａは、スキャン方向に対して垂直な方向（基板の短手方向）に細長い長尺状領域を照射する。基板１０１には、図３に示すように、金属パターン部からなる高反射率部（高輝度部）とそれ以外の低反射率部（低輝度部）とが交互に設けられている。高反射率部ではレーザ光が強く反射するため、スキャン方向のその前後で低反射列部の微小信号の検出を阻害していることが判明している。そこで、この実施の形態では照射レーザ光３１ａの照射領域が低反射率部から高反射率部に移行する直前にレーザ発振器３１１の出力をオフ（ＯＦＦ）状態となるように制御し、照射レーザ光３１ａの照射領域が低反射率部から高反射率部に移行する直前にレーザ発振器３１１の出力をオン（ＯＮ）状態となるように制御している。

まず、基板検査装置１は、基準となる基板１０１に対して検出光量の変化を記憶する初期記憶動作を実行する。まず、回路選択部４２は演算回路４５側に記憶回路４１を接続する。レーザ発振器３１１から放出されたレーザ光は、ステージ１０上の基準基板１０１に図３のように長尺状の照射レーザ光３１ａとして照射される。照射レーザ光３１ａのうち、被検査物である基準基板１０１から散乱した散乱光又は反射した反射光は、受光レンズ３２１を介して光検出部３２２で検出され、記憶回路４１に一時的に記憶される。演算回路４５は、記憶回路４１に記憶された散乱光の強弱データをステージ制御部５０からの位置信号に同期させて演算回路４５の内部メモリに保存する。この基準基板１０１の検出光量の変化を記憶する初回の動作では、レーザ発振器３１１から放出されるレーザ光は常時オン（ＯＮ）状態のままで行なわれる。

演算回路４５は、この初期記憶動作にて取得された散乱光の強弱データに基づいて、これ以降のレーザ発振器３１１のオン／オフのスイッチ状態の制御パターンを作成し、図示していない内部メモリに保存する。図３の基準基板１０１のように高反射率部が存在する場合には、基板１０１の右側に示すように波形がレーザ発振器３１１のオン／オフのスイッチ状態の制御パターンとなる。初期記憶動作の２回目の動作（スキャン）では、レーザ発振器３１１のオン／オフのスイッチ状態の制御パターンに従って散乱する光の強弱データの記憶動作を行なう。すなわち、基板１０１上に高反射率部（高輝度部）が連続するような状態がある場合、検査動作においてその領域のレーザオン（ＯＮ）時間を短くする（又はレーザオフ（ＯＦＦ）とする）ような制御フィードバックを行なう。この動作により演算回路４５は、最適化されたレーザ光量における基板１０１の位置と散乱光の強弱データとの関係を示す基準パターンをパターン記憶回路４６に記憶することができる。

上述の初期記憶動作が終了した時点で通常の基板検査動作を実行する。この場合、回路選択部４２は比較回路４３側に設定される。レーザ発振器３１１の光量は前述の初期記憶動作で得られた結果（制御パターン）に基づき、高反射率部（高輝度部）ではレーザオフ（ＯＦＦ）とし、低反射率部（低輝度部）ではレーザオン（ＯＮ）となるよう制御する。この制御パターンに基づいた照射レーザ光３１ａのスキャンによって得られた散乱光の強弱データは、記憶回路４１に一時的に記憶される。比較回路４３は、記憶回路４１の強弱データとパターン記憶回路４６に予め記憶されている基準パターンを取り込み、両者の比較結果を欠陥検出回路４４に出力する。欠陥検出回路４４は、比較回路４３からの比較結果に基づいて欠陥を検出する。

図４は、レーザオフ（ＯＦＦ）／レーザオン（ＯＮ）のタイミングとレーザ発振器３１１の光量との関係を示す図である。図４に示すようにレーザ発振器３１１のスイッチ状態がタイミングｔ１でオン状態（ＯＮ）からオフ状態（ＯＦＦ）に変化し、その後のタイミングｔ２でオフ状態（ＯＦＦ）からオン状態（ＯＮ）に変化した場合、レーザ発振器３１１の光量はタイミングｔ１から光量が低下するまで時間的遅れを示し、逆にタイミングｔ２から光量が標準値に戻るまでも時間的遅れを示すことが分かっている。従って、この実施の形態では、この時間的遅れを織り込み、レーザ発振器３１１の特性に合わせてレーザ発振器３１１のオン／オフのスイッチ状態の制御パターンを調整している。なお、図４ではタイミングｔ１とタイミングｔ２の間で、レーザがオフとなるように制御しているが、この間にレーザをオン／オフ制御して、光量を標準時の約半分から３分の１となるように調整してもよい。

以上説明したようにこの実施の形態によれば、被検査対象に合わせて照明光量を調節する場合に、レーザ光量を調整する特別な機構を別に持たずとも照明光量を調節でき、光量を調整した状態で異物の検査を行うことができる。
なお、上述の実施の形態では、照射レーザ光３１ａが基板の全面を照射してもよいし、照射レーザ光３１ａが複数の基板の異なる領域を走査することによって、複数の基板の検査結果に基づいて基板１枚分の欠陥を検査するようにしてもよい。

１…基板検査装置
１０…ステージ
１０１…基板
２０…検出ガントリ
３０…光学系ユニット
３１…投光部
３１１…レーザ発振器
３１２…レーザ駆動回路
３１ａ…照射レーザ光
３２…受光部
３２１…受光レンズ
３２２…光検出部
４０…制御部
４１…記憶回路
４２…回路選択部
４３…比較回路
４４…欠陥検出回路
４５…演算回路
４６…パターン記憶回路
５０…ステージ制御部

Claims (2)

1. 基板を移動しながら、投光系及び受光系を有する光学系手段の投光系から前記基板の移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板へ照射し、
   前記検査光が前記基板から反射又は散乱された光を前記受光系により受光し、
   前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の欠陥を検出する基板検査方法において、
   前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を一定にして前記基板移動手段を用いて前記基板を所定方向に移動させることによって、前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の高反射率部及び低反射率部を抽出し、その抽出結果に基づいて前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を制御するための制御パターンを作成し、前記制御パターンに応じて前記検査光の光量を制御しながら基板の欠陥を検出し、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の低反射率部から高反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオフ状態とし、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の高反射率部から低反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオン状態となるように制御することを特徴とする基板検査方法。
2. 基板を移動させる基板移動手段と、
   前記基板の移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を前記基板移動手段によって移動される基板へ照射する投光系、及び基板から反射又は散乱された光を受光する受光系を有する光学系手段と、
   前記受光系が受光した光の強度に基づいて基板の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えた基板検査装置において、
   前記欠陥検出手段は、前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を一定にして前記基板移動手段を用いて前記基板を所定方向に移動させることによって、前記受光系が受光した光の強度に基づいて前記基板の高反射率部及び低反射率部を抽出し、その抽出結果に基づいて前記投光系から前記基板へ照射される検査光の光量を制御するための制御パターンを作成し、前記制御パターンに応じて前記検査光の光量を制御しながら基板の欠陥を検出し、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の低反射率部から高反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオフ状態とし、前記基板へ照射中の前記検査光の照射領域が前記基板の高反射率部から低反射率部に移行する前に前記検査光の出力をオン状態となるように制御することを特徴とする基板検査装置。

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