KR20000016881A - 패턴결함검출장치및수정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학적으로는 검출이 곤란하던 투명한 대상물의 결함을 검출하는 것이 가능한 결함 검출 장치 및 수정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,

이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 조명 광원(1)으로부터의 빛을 편광자(8)에서 직선 편광으로 만들고, 다이크로익 미러(2)에서 반사된 후 월라스톤 프리즘(6) 및 대물 렌즈(3)를 통과함으로써 2 개의 평행한 빛으로 분리되어 대상물(4)에 입사시킨다. 대상물(4)에서 반사한 2 개의 빛은 진동 방향이 서로 직교하는 직선 편광이고, 대물 렌즈(3), 월라스톤 프리즘(6)을 통과하여 다시 1 개의 빛으로 되돌아가서, 검광자(7)에 의해서 서로 간섭시켜, CCD 카메라(5)로 촬상한다. 미분 간섭형 광학계(10)는 대상물(4)의 막두께에 대하여 의존성을 갖지 않는 상을 추출하기 때문에, CCD 카메라(5)로 촬상한 화상 신호를 화상 처리 장치(20)에서 처리함으로써 용이하게 결함을 검출한다.

Description

패턴 결함 검출 장치 및 수정 장치{A detection device for pattern defects and a correction device thereof}

본 발명은, 패턴 결함 검출 장치 및 수정 장치에 관한 것으로, 특히 LCD(액정 디스플레이)나 PDP(플라스마 디스플레이) 등의 플랫 패널 디스플레이의 기판에 형성된 투명 전극의 결함을 검출하고 또한 수정하는 패턴 결함 검출 장치 및 수정 장치에 관한 것이다.

LCD나 PDP 등의 플랫 디스플레이 패널은, 최근 점점 대형화하고 또한 고정세화(高精細化)가 진행되어 오고 있다. 이것에 따라, 이들을 구성하는 기판 전극 패턴폭도 점점 세밀하게 되어, 결함이 발생할 확률이 높아지고 있다. 이러한 결함에는, 기판의 패턴이 단선(斷線)된 오픈 결함이라고 불리는 것과, 패턴끼리가 단락(短絡)하는 쇼트 결함이라고 불리는 것이 있다.

이러한 결함을 검출하여, 그 결함 장소를 수정하기 위해서, 종래부터 검사 장치가 사용되고 있다. 종래의 검사 장치는, 명시야형(明視野型) 광학계와 배선 패턴의 반복성을 이용한 비교 검사법을 조합시킨 것이 표준적으로 사용되고 있다.

도 7은 종래의 반사형 명시야형 광학계를 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서, 조명 광원(1)으로부터의 빛은 다이크로익 미러(2)에서 반사되고, 대물 렌즈(3)에서 집광되어 대상물(4)에 조사된다. 대상물(4)로부터의 반사상은 대물 렌즈(3), 다이크로익 미러(2)를 통하여 CCD 소자(5)에 의해서 촬상되어, 대상물(4)의 색이나 농도가 관찰된다. 도 7은 반사형의 명시야형 광학계를 나타내지만, 조명 광원(1)을 대상물(4)의 아래쪽에 배치하여, 대상물(4)의 투과상을 CCD 소자(5)로 촬상하는 투과형의 것도 있다.

도 8은 비교 검사법을 설명하기 위한 도면이다. 비교 검사법은, 대상물(4)의 반사광의 휘도 레벨과, 이것에 인접하는 대상물(4)의 휘도 패턴을 비교하여, 불일치 부분을 결함으로 하는 방법이다. 예를 들면 피치 p의 패턴에 대하여, 도 8(a)에 나타내는 휘도 신호가 얻어졌을 때, 화소 n을 검사 화소로 하면, 화소 n의 휘도치 C(n)과 화소 (n+p)의 휘도치 C(n+p)와의 차분치(差分値)가 도 7(b)에 나타내는 임의의 한계값 이상인 때 불일치라고 판별한다.

상술의 비교 검사법에서는, 결함 부분과 정상 부분과의 콘트라스트가 충분히 얻어지지 않으면 안되고, 명시야형 광학계와 조합시킨 경우, 금속 배선의 쇼트나 오픈 또는 이물 등의 검사로 적용 범위가 한정된다.

한편, LCD 패널을 구성하는 전극 패턴에는, 금속 이외에 투명 전극(이하, ITO 라 칭한다)이 있다. 통상, 명시야형 광학계에서는 IT0 결함을 검출하기 위하여 충분한 콘트라스트가 얻어지지 않아, 현재의 상태에서는 검출이 어렵다. 이밖에, 전기적인 검사에 의해 쇼트나 오픈을 판정하는 장치가 있지만, 결함부의 상세한 위치까지는 특정할 수 없어, 수정에 있어서는 작업자가 육안으로 결함부를 찾아 내고 있는 경우가 많다.

그래서, 투명한 대상물의 결함을 검출하기 위하여, 종래부터 이하와 같은 광학계가 고려되고 있다.

레이저와 같은 단일 파장의 빛을 쐬여, 회절광이나 간섭 줄무늬를 관찰한다. 이 경우, 투명한 대상물의 막두께에 의해, 레이저의 파장을 선택하지 않으면 안되고, 막두께가 불규칙하거나, 패널의 종류가 변하거나 하는 경우는 적합하지 않다.

다층 구조의 대상물에 있어서 투명한 대상물의 하층에 금속 등의 패턴이 있는 경우, 투명한 대상물의 투과율이 가장 낮고, 하층의 금속 패턴의 반사율이 가장 높은 파장 대역의 빛을 관찰한다. 이 경우, 투명한 대상물의 막두께가 변하면, 투과율도 변하기 때문에, 막두께가 불규칙하거나, 패널의 종류가 변하거나 하는 경우는 적합하지 않다.

다층 구조의 대상물에 있어서, 금속과 투명한 대상물이 같은 층에 있는 경우, 금속의 형광 특성을 이용하여 콘트라스트를 높인다. 이 경우, 금속에 형광 특성이 있는 경우에는 유효하다.

상술한 것과 같이, 위에서 말한 3 개의 방법에서는, 적용 범위가 한정되어 버린다고 하는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 광학적으로는 검출이 곤란하던 투명한 대상물의 결함을 검출 또한 수정이 가능한 패턴 결함 검출 장치 및 수정 장치를 제공하는 것이다.

청구항 1에 관계되는 발명은, 기판상에 형성된 투명 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 장치에 있어서, 대상물의 미분 간섭상을 추출하기 위한 미분 간섭형 광학계와, 미분 간섭형 광학계로부터 얻어지는 대상물의 미분 간섭상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 수단과, 촬상된 화상 신호를 처리하여 결함 부위를 검출하는 화상 처리 수단을 구비하여 구성된다.

청구항 2에 관계되는 발명에서는, 청구항 1의 미분 간섭형 광학계는, 촬상 수단의 광축에 설치되는 대물 렌즈와, 월라스톤 프리즘과, 조명용 광원과, 조명용 광원으로부터의 빛을 직선 편광으로 만들어 광축으로 이끌기 위한 편광자와, 대상물로부터의 반사광을 입사광과 간섭시켜 촬상 수단으로 이끄는 검광자를 구비하여 구성된다.

청구항 3에 관계되는 발명에서는, 또한 대물 렌즈와 조명용 광원으로 이루어지는 명시야형 광학계와, 미분 간섭형 광학계와 명시야형 광학계를 교체하기 위한 교체 수단을 구비하여 구성된다.

청구항 4에 관계되는 발명에서는, 청구항 1의 화상 처리 수단은, 대상물의 검사해야 할 영역을 미리 등록하여 두고, 촬상된 화상 데이터 중 미리 등록되어 있는 영역의 화상 데이터와 인접하는 화상 데이터를 비교하여 결함을 검사한다.

청구항 5에 관계되는 발명에서는, 또한 화상 처리 수단에 의해서 검출된 결함 부위에 레이저광을 조사하여 수정하는 레이저 광원을 구비하여 구성된다.

도 1은 본 발명의 1 실시 형태의 미분 간섭형 광학계를 나타내는 도면이다.

도 2는 명시야형 광학계에 의한 관찰 화상과 미분 간섭형 광학계에 의한 관찰 화상을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 1 실시 형태에 의해서 등록되는 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 1 실시 형태의 검출 처리의 모양을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.

도 6은 검출 처리의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 7은 종래의 반사형 명시야형 광학계를 나타내는 도면이다.

도 8은 종래의 비교 검사법을 설명하기 위한 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 조명 광원 2, 13: 다이크로익 미러

3, 9: 대물 렌즈 4: 대상물

5: CCD 카메라 6: 월라스톤 프리즘

7: 검광자 8: 편광자

10: 미분 간섭형 광학계 11: YAG 레이저 컨트롤러

12: 다파장 YAG 레이저 20: 화상 처리 장치

30: 호스트 컴퓨터

도 1은 본 발명의 1 실시 형태의 미분 간섭형의 광학계를 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서, 미분 간섭형 광학계(10)는, 조명 광원(1)과, 다이크로익 미러(2)와, 대물 렌즈(3)와, 편광자(8)와, 월라스톤 프리즘(6)과, 검광자(7)를 포함한다. 조명 광원(1)으로부터의 조명광은 편광자(8)에 입사되어 직선 편광이 되어, 다이크로익 미러(2)에서 반사된 후, 월라스톤 프리즘(6) 및 대물 렌즈(3)를 통과하여, 2 개의 평행한 빛으로 분리되어 대상물(4)에 입사된다. 이 2 개의 빛은 진동 방향이 서로 직교하는 직선 편광이고, 2 개의 빛의 거리는 대물 렌즈(3)의 분해능 이하이다. 이 2 개의 빛은 대상물(4)에서 반사되어, 대물 렌즈(3) 및 월라스톤 프리즘(6)를 통과하여 다시 1 개의 빛으로 되돌아가지만, 진동 방향이 서로 직교하고 있는 이유로 간섭하지 않기 때문에, 다이크로익 미러(2)를 통과한 후 검광자(7)를 사용하여 간섭시킨다. 이 간섭상은 대상물(4)의 위상 구배를 명암으로 나타내게 되고, 경사가 있는 부분, 예를 들면 대상물(4)의 경계에서는 밝게되고, 평평한 부분에서는 어둡게 된다.

도 2(a)은 명시야형 광학계에 의한 관찰 화상이고, 도 2(b)은 미분 간섭형 광학계에 의한 관찰 화상을 나타내는 도면이다. 도 2(a)에 있어서 사선 부분은 대상물(4)의 상이고, 선 A의 부분의 휘도 단면도를 도 2(c)에 나타내고, 높이 데이터를 도 2(d)에 나타낸다. 명시야형 광학계에서 선 A의 부분을 보면, 도 2(a)에 나타내는 것같이 휘도가 다른 부분에 비교하여 낮게 되어 있는데 대하여, 미분 간섭형 광학계에서 선 A의 부분을 보면, 도 2(b)에 나타내는 것같이 대상물(4)의 높이가 변화한다. 즉, 경계 부분만이 밝아지고, 평평한 부분에서는 어둡게 된다. 본 발명의 실시 형태에서는, 이 성질을 이용하여 투명한 대상물의 경계선을 관찰하여, 정상 패턴과 일치하지 않는 부분을 결함으로서 검출한다.

도 3은 본 발명의 1 실시 형태에 의해서 등록된 패턴의 일례를 나타내는 도면이고, 도 4는 검출 처리의 모양을 나타내는 도면이다.

검사 대상이 되는 패턴의 화상상의 위치를 검출하기 위하여, 도 3에 나타내는 위치 검출용 패턴①이 화상 처리 장치(20)에 등록된다. 검사시에는, 이 위치 검출용 패턴①이 화상상에서 탐색되고, 가장 중앙에서의 패턴이 검사 대상으로 된다. 다음에, 검사 영역②, ③이 위치 검출용 패턴①의 중심 위치를 기준으로 하여 등록된다. 검사시는 등록된 검사 영역의 내부가 검사된다.

다음에, 본 발명의 1 실시 형태에 의한 검출 처리 동작에 관해서 설명한다. CCD 카메라(5)로 촬상된 부분 간섭 화상으로부터 위치 검출용 패턴①이 탐색된다. 도 4(a)의 검출 위치④는 탐색된 위치 검출용 패턴①의 중심을 나타내고 있고, 검출 위치④를 기준으로 하여 미리 등록한 검사 영역②, ③를 설정한다.

설정된 검사 영역②, ③ 내부의 화소에 대하여, 각 화소의 휘도 데이터와 그 화소로부터 대상물의 피치 p 만큼 떨어진 화소의 휘도 데이터가 비교되어, 불일치 부분이 검출된다. 결과적으로, 도 4(a)의 마스터⑤, ⑥의 내부 데이터와 비교되게 된다.

도 4(a)의 선 A에서는 도 4(b)에 나타내는 단면도상의 사선 부분이 불일치가 되어, 도 4(c)에 나타내는 것같이 상측 전극에 쇼트 결함이 존재하는 것으로서 검출된다. 또한, 도 4(c)에 있어서, 대상이 되는 패널은 다층 구조로 되어 있고, 하측 전극과 상측 전극과의 사이에 절연막이 형성되어 있다. CCD 카메라(5)로부터의 화상 도입에 있어서는, 노이즈에 의한 유사 결함의 배선을 제거하기 위해서 화상을 복수회 도입하여 가산하고, 평균화하여 입력 화상으로 하였다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태는, 결함 수정용의 YAG 레이저의 광학계와, 화상 관찰용의 광학계를 갖는 것이다. 도 5에 있어서, 광학계는 리볼버에 의해서 미분 간섭형 광학계와 명시야형 광학계로 교체 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 투명한 대상물의 결함에 대하여는 미분 간섭형 광학계가 선택되고, 금속 등 결함 부분의 콘트라스트가 충분히 얻어지는 대상물에 대하여는, 명시야형 광학계가 선택된다. 미분 간섭형 광학계는 대물 렌즈(3)와 월라스톤 프리즘(6)과 검광자(7)를 포함하고, 명시야형 광학계는 대물 렌즈(9)를 포함한다. 그리고, 리볼버에 의해서, 미분 간섭형 광학계가 선택되었을 때에는 대물 렌즈(3)와 월라스톤 프리즘(6)과 검광자(7)가 광로 중에 삽입되고, 명시야형 광학계가 선택되었을 때는 대물 렌즈(9)만이 광로 내에 삽입된다.

또한, 결함을 수정하기 위해서, YAG 레이저 컨트롤러(11)와 다파장 YAG 레이저(12)가 설치된다. 호스트 컴퓨터(30)는, 화상 처리 장치(20)로부터 결함 검출 결과를 수취하고, YAG 레이저 컨트롤러(11)에 의해서 다파장 YAG 레이저(12)를 구동하여 결함을 수정한다. 다파장 YAG 레이저(12)를 사용하는 것은, 결함의 종류에 따라서 사용하는 레이저 파장이 다르기 때문이다.

도 6은, 전극상에 이물이 부착하고 있는 예를 나타내는 도면이다. 도 6(c)에 나타내는 것같이 하측 전극상에 이물이 있으면, 도 6(a)의 선 B에서는, 도 6(b)에 나타내는 단면도상의 사선 부분이 불일치하게 되어, 이물인 것으로서 검출된다.

상술된 도 4에 나타내는 것같은 쇼트 결함이 있는 경우에는, 다파장 YAG 레이저(12)로부터의 제 4 고조파에 의해서 쇼트 결함이 제거되고, 도 6에 나타내는 것같은 이물이 있는 경우에는, 다파장 YAG 레이저(12)로부터의 기본파 또는 제 2 고조파에 의하여 이물이 제거된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 기판상에 형성된 패턴의 막두께에 대하여 의존성을 갖지 않은 미분 간섭상을 미분 간섭형 광학계에 의해서 추출하여 촬상하고, 촬상한 화상 신호를 처리하여 결함 부위를 검출하도록 한 것이며, 미분 간섭상은 대상물의 경사를 명암으로 나타내게 되고, 막두께의 불규칙함에는 영향받는 일없이, 안정된 결함 검출이 가능하게 된다.

보다 바람직하게는, 레이저가 조사 가능한 광학계와 검출 결과에 사용되는 광학계를 탑재하고 있기 때문에, 결함의 수정의 자동화가 용이하게 행하여진다. 또한, 다파장의 레이저 광원을 사용하고 있기 때문에, 결함에 대응해서 수정용의 레이저를 선택할 수 있다. 또한, 미분 간섭 화상과 명시야 화상을 교체 가능하게 했기 때문에, 검사에 적합한 상(像)을 선택할 수 있다.

Claims (5)

1. 기판상에 형성된 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 장치에 있어서,

   대상물의 미분 간섭상을 추출하기 위한 미분 간섭형 광학계와,

   상기 미분 간섭형 광학계로부터 얻어지는 상기 대상물의 미분 간섭상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 수단과,

   상기 촬상 수단에 의해서 촬상된 화상 신호를 처리하고 결함 부위를 검출하는 화상 처리 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 미분 간섭형 광학계는, 상기 촬상 수단의 광축에 설치되는 대물 렌즈와, 월라스톤 프리즘과, 조명용 광원과, 조명용 광원으로부터의 빛을 직선 편광으로 만들어 상기 광축으로 이끌기 위한 편광자와, 상기 대상물로부터의 반사광을 간섭시켜 상기 촬상 수단으로 이끄는 검광자를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 조명용 광원으로 이루어지는 명시야형 광학계와,

   상기 미분 간섭형 광학계와 상기 명시야형 광학계를 교체하기 위한 교체 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 화상 처리 수단은, 상기 대상물의 검사해야 할 영역을 미리 등록하여 두고, 상기 촬상 수단에 의해서 촬상된 화상 데이터 중, 상기 미리 등록되어 있는 영역의 화상 데이터와 인접하는 화상 데이터를 비교하여 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검출 장치.
5. 기판상에 형성된 패턴의 결함을 검출하여 수정하는 패턴 결함 수정 장치에 있어서,

   대상물의 미분 간섭상을 추출하기 위한 미분 간섭형 광학계와,

   상기 미분 간섭형 광학계로부터 얻어지는 상기 대상물의 미분 간섭상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 수단과,

   상기 촬상 수단에 의해서 촬상된 화상 신호를 처리하고, 결함 부위를 검출하는 화상 처리 수단과,

   상기 화상 처리 수단에 의해 검출된 결함 부위에 레이저광을 조사하여 수정하는 레이저 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 수정 장치.