(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたパターンの欠陥を修正するパターン欠陥修正装置であって、
前記パターンの微分干渉画像を抽出するための微分干渉型光学系と、
前記パターンの明視野画像を得るための明視野型光学系と、
前記微分干渉型光学系と前記明視野型光学系のうちのいずれか一方の光学系を選択するための切換手段と、
前記切換手段によって選択された光学系より得られる画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された欠陥部位にレーザ光を照射して修正するためのレーザ光源とを備え、
前記微分干渉型光学系は、前記撮像手段の光軸に設けられる対物レンズと、ウォラストンプリズムと、照明用光源と、照明用光源からの光を直線偏光にして前記光軸に導くためのポラライザと、前記パターンからの反射光を干渉させて前記撮像手段に導くアナライザとを含み、
前記切換手段は、前記微分干渉型光学系から少なくとも前記ウォラストンプリズムと前記アナライザを前記撮像手段の光軸から退避させて前記明視野型光学系に切換えることを特徴とする、パターン欠陥修正装置。
【請求項２】
さらに、前記撮像手段から出力された画像信号を処理して欠陥部位を検出する画像処理手段と、
前記レーザ光源を制御し、前記画像処理手段によって検出された欠陥部位にレーザ光を照射して修正する制御手段とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のパターン欠陥修正装置。
【請求項３】
前記画像処理手段は、前記パターンの検査すべき領域を予め登録しておき、前記撮像手段によって撮像された画像データのうち、前記予め登録されている領域の画像データと隣接する画像データとを比較して欠陥を検出することを特徴とする、請求項２に記載のパターン欠陥修正装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画像処理手段によって求められた修正幅が予め登録された修正幅よりも大きい場合は前記予め登録された修正幅で修正することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のパターン欠陥修正装置。
【請求項５】
前記パターンが透明の場合は前記切換手段によって前記微分干渉型光学系が選択され、前記パターンが透明でない場合は前記切換手段によって前記明視野型光学系が選択されることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のパターン欠陥修正装置。
【請求項６】
前記レーザ光源は、前記欠陥部位の種類に応じた波長のレーザ光を出射して前記欠陥部位を修正することを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれかに記載のパターン欠陥修正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン欠陥修正装置に関し、特にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）などのフラットパネルディスプレイの基板に形成された透明電極の欠陥を修正するようなパターン欠陥修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤやＰＤＰなどのフラットディスプレイパネルは、最近益々大型化しかつ高精細化が進んできている。これに伴って、これらを構成する基板電極パターン幅も益々細くなり、欠陥の発生する確率が高くなってきている。このような欠陥には、基板のパターンが断線したオープン欠陥と呼ばれるものと、パターン同士が短絡するショート欠陥と呼ばれるものがある。
【０００３】
このような欠陥を検出し、その欠陥箇所を修正するために、従来より検査装置が用いられている。従来の検査装置は、明視野型光学系と配線パターンの繰返し性を利用した比較検査法を組合せたものが標準的に用いられている。
【０００４】
図７は従来の反射型明視野型光学系を示す図である。図７において、照明光源１からの光はダイクロックミラー２で反射され、対物レンズ３で集光されて対象物４に照射される。対象物４からの反射像は対物レンズ３，ダイクロックミラー２を介してＣＣＤ素子５によって撮像され、対象物４の色や濃度が観察される。図７は反射型の明視野型光学系を示したが、照明光源１を対象物４の下側に配置し、対象物４の透過像をＣＣＤ素子５で撮像する透過型のものもある。
【０００５】
図８は比較検査法を説明するための図である。比較検査法は、対象物４の反射光の輝度レベルと、これに隣接する対象物４の輝度パターンとを比較し、不一致部分を欠陥とする方法である。たとえばピッチｐのパターンに対して、図８（ａ）に示すような輝度信号が得られたとき、画素ｎを検査画素とすると、画素ｎの輝度値Ｃ（ｎ）と画素（ｎ＋ｐ）の輝度値Ｃ（ｎ＋ｐ）との差分値が図８（ｂ）に示すようなあるしきい値以上のとき不一致であると判別する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の比較検査法では、欠陥部分と正常部分とのコントラストが十分得られなければならず、明視野型光学系と組合せた場合、金属配線のショートやオープンあるいは異物などの検査に適用範囲が限られる。
【０００７】
一方、ＬＣＤパネルを構成する電極パターンには、金属の他に透明電極（以下、ＩＴＯと称する）がある。通常、明視野型光学系ではＩＴＯ欠陥を検出するために十分なコントラストが得られず、現状では検出が難しい。この他、電気的な検査によりショートやオープンを判定する装置があるが、欠陥部の詳細な位置までは特定できず、修正にあたっては作業者が目視で欠陥部を見つけている場合が多い。
【０００８】
そこで、透明な対象物の欠陥を検出するために、従来より以下のような光学系が考えられている。
【０００９】
レーザのような単一波長の光をあて、回折光や干渉縞を観察する。この場合、透明な対象物の膜厚により、レーザの波長を選択しなければならず、膜厚にばらつきがあったり、パネルの種類が変わったりする場合は適さない。
【００１０】
多層構造の対象物において透明な対象物の下層に金属などのパターンがある場合、透明な対象物の透過率が最も低く、下層の金属パターンの反射率が最も高い波長帯域の光を観察する。この場合、透明な対象物の膜厚が変わると、透過率も変わるため、膜厚にばらつきがあったり、パネルの種類が変わったりする場合は適さない。
【００１１】
多層構造の対象物において、金属と透明な対象物が同じ層にある場合、金属の蛍光特性を利用してコントラストを上げる。この場合、金属に蛍光特性がある場合には有効である。
【００１２】
上述のごとく、上で述べた３つの方法では、適用範囲が限られてしまうという問題がある。
【００１３】
それゆえに、この発明の主たる目的は、光学的には検出が困難であった透明なパターンの欠陥も検出し、修正することが可能なパターン欠陥修正装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパターン欠陥修正装置は、基板上に形成されたパターンの欠陥を修正するパターン欠陥修正装置であって、パターンの微分干渉画像を抽出するための微分干渉型光学系と、パターンの明視野画像を得るための明視野型光学系と、微分干渉型光学系と明視野型光学系のうちのいずれか一方の光学系を選択するための切換手段と、切換手段によって選択された光学系より得られる画像を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された欠陥部位にレーザ光を照射して修正するためのレーザ光源とを備えたものである。
【００１５】
ここで、微分干渉型光学系は、撮像手段の光軸に設けられる対物レンズと、ウォラストンプリズムと、照明用光源と、照明用光源からの光を直線偏光にして光軸に導くためのポラライザと、パターンからの反射光を入射光と干渉させて撮像手段に導くアナライザとを含み、切換手段は、微分干渉型光学系から少なくともウォラストンプリズムとアナライザを撮像手段の光軸から退避させて明視野型光学系に切換える。
【００１６】
好ましくは、さらに、撮像手段から出力された画像信号を処理して欠陥部位を検出する画像処理手段と、レーザ光源を制御し、画像処理手段によって検出された欠陥部位にレーザ光を照射して修正する制御手段とが設けられる。
【００１７】
また好ましくは、画像処理手段は、パターンの検査すべき領域を予め登録しておき、撮像された画像データのうち予め登録されている領域の画像データと隣接する画像データとを比較して欠陥を検査する。
また好ましくは、制御手段は、画像処理手段によって求められた修正幅が予め登録された修正幅よりも大きい場合は予め登録された修正幅で修正する。
【００１８】
また好ましくは、パターンが透明の場合は切換手段によって微分干渉型光学系が選択され、パターンが透明でない場合は切換手段によって明視野型光学系が選択される。
【００１９】
また好ましくは、レーザ光源は、欠陥部位の種類に応じた波長のレーザ光を出射して欠陥部位を修正する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態の微分干渉型の光学系を示す図である。図１において、微分干渉型光学系１０は、照明光源１と、ダイクロックミラー２と、対物レンズ３と、ポラライザ８と、ウォラストンプリズム６と、アナライザ７とを含む。照明光源１からの照明光はポラライザ８に入射されて直線偏光となり、ダイクロックミラー２で反射された後、ウォラストンプリズム６および対物レンズ３を通過し、２つの平行な光に分かれて対象物４に入射される。この２つの光は振動方向が互いに直交する直線偏光であり、２つの光の距離は対物レンズ３の分解能以下である。この２つの光は対象物４で反射され、対物レンズ３およびウォラストンプリズム６を通過して再び１本の光に戻るが、振動方向が互いに直交しているために干渉しないので、ダイクロックミラー２を通過した後アナライザ７を用いて干渉させる。この干渉像は対象物４の位相勾配（傾斜）を明暗で表したものとなり、傾斜のある部分、たとえば対象物４の境界では明るくなり、平らな部分では暗くなる。
【００２１】
図２（ａ）は明視野型光学系による観察画像であり、図２（ｂ）は微分干渉型光学系による観察画像を示す図である。図２（ａ）において斜線部分は対象物４の像であり、線Ａの部分の輝度断面図を図２（ｃ）に示し、高さデータを図２（ｄ）に示す。明視野型光学系で線Ａの部分を見ると、図２（ａ）に示すように輝度が他の部分に比べて低くなっているのに対して、微分干渉型光学系で線Ａの部分を見ると、図２（ｂ）に示すように対象物４の高さが変化する。すなわち、境界部分のみが明るくなり、平坦な部分では暗くなる。この発明の実施形態では、この性質を利用して透明な対象物の境界線を観察して、正常パターンと一致しない部分を欠陥として検出する。
【００２２】
図３はこの発明の一実施形態によって登録されたパターンの一例を示す図であり、図４は検出処理の様子を示す図である。
【００２３】
検査対象となるパターンの画像上の位置を検出するために、図３に示す位置検出用パターン▲１▼が画像処理装置２０に登録される。検査時には、この位置検出用パターン▲１▼が画像上でサーチされ、最も中央よりのパターンが検査対象とされる。次に、検査エリア▲２▼，▲３▼が位置検出用パターン▲１▼の中心位置を基準にして登録される。検査時は登録した検査エリアの内部が検査される。
【００２４】
なお、このとき位置検出用パターンを複数個登録しておけば、仮に位置検出用パターンに欠陥があったとしても別の位置検出パターンを使用することによって正確に位置決めを行なうことができる。
【００２５】
次に、この発明の一実施形態による検出処理動作について説明する。ＣＣＤカメラ５で撮像された微分干渉画像から位置検出用パターン▲１▼がサーチされる。図４（ａ）の検出位置▲４▼はサーチした位置検出用パターン▲１▼の中心を表しており、検出位置▲４▼を基準として予め登録した検査エリア▲２▼，▲３▼を設定する。
【００２６】
設定された検査エリア▲２▼，▲３▼内部の画素に対して、各画素の輝度データとその画素から対象物のピッチｐだけ離れた画素の輝度データが比較され、不一致部分が検出される。結果的に、図４（ａ）のマスタ▲５▼，▲６▼の内部データと比較されることになる。
【００２７】
画素間の輝度データの比較は、フレーム内の比較であってもよく、或いはフレーム間の比較であってもよい。さらに、比較ピッチｐは画像処理によって求めるようにすれば、数値入力の必要はなくなる。
【００２８】
図４（ａ）の線Ａでは図４（ｂ）に示す断面図上の斜線部分が不一致となり、図４（ｃ）に示すように上電極にショート欠陥が存在するものとして検出される。なお、図４（ｃ）において、対象となるパネルは多層構造になっており、下電極と上電極との間に絶縁膜が形成されている。ＣＣＤカメラ５からの画像取込に際しては、ノイズによる疑似欠陥の配線を除くために画像を複数回取込んで加算し、平均化して入力画像とした。
【００２９】
図５はこの発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態は、欠陥修正用のＹＡＧレーザの光学系と、画像観察用の光学系を有するものである。図５において、光学系はレボルバによって微分干渉型光学系と明視野型光学系とに切換可能に構成されている。たとえば、透明な対象物の欠陥に対しては微分干渉型光学系が選択され、金属など欠陥部分のコントラストが十分に得られる対象物に対しては、明視野型光学系が選択される。微分干渉型光学系は対物レンズ３とウォラストンプリズム６とアナライザ７とを含み、明視野型光学系は対物レンズ９を含む。そして、レボルバによって、微分干渉型光学系が選択されたときには対物レンズ３とウォラストンプリズム６とアナライザ７が光路中に挿入され、明視野型光学系が選択されたときは対物レンズ９のみが光路内に挿入される。
【００３０】
さらに、欠陥を修正するために、ＹＡＧレーザコントローラ１１と多波長ＹＡＧレーザ１２が設けられる。ホストコンピュータ３０は、画像処理装置２０から欠陥検出結果を受取り、ＹＡＧレーザコントローラ１１によって多波長ＹＡＧレーザ１２を駆動して欠陥を修正する。多波長ＹＡＧレーザ１２を用いるのは、欠陥の種類によって使用するレーザ波長が異なるためである。
【００３１】
図６は、電極上に異物が付着している例を示す図である。図６（ｃ）に示すように下電極上に異物があると、図６（ａ）の線Ｂでは、図６（ｂ）に示す断面図上の斜線部分が不一致となり、異物であるとして検出される。
【００３２】
前述の図４に示したようなショート欠陥がある場合には、多波長ＹＡＧレーザ１２からの第４高調波によってショート欠陥が除去され、図６に示したような異物がある場合には、多波長ＹＡＧレーザ１２からの基本波によって異物が除去される。
【００３３】
なお、多波長ＹＡＧレーザ１２からの基本波によって異物を除去するとき、誤って正常部が損傷するのを防止するために、図３に示すように検査エリア毎に修正幅▲７▼▲８▼を登録しておき、画像処理で求めた修正幅が登録してある修正幅よりも大きいときは登録してある修正幅で修正することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、基板上に形成されたパターンの膜厚に対して依存性を有しない微分干渉像を微分干渉型光学系によって抽出して撮像し、撮像した画像信号を処理して欠陥部位を検出するようにしたので、微分干渉像は対象物の傾斜を明暗で表したものであり、膜厚のばらつきには影響されることなく、安定した欠陥検出が可能となる。
【００３５】
より好ましくは、レーザが照射可能な光学系と検出結果に用いる光学系を搭載しているため、欠陥の修正の自動化が容易に行なわれる。さらに、多波長のレーザ光源を用いているため、欠陥に応じて修正用のレーザを選択できる。さらに、微分干渉画像と明視野画像を切換可能にしたため、検査に適した像を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の微分干渉型光学系を示す図である。
【図２】明視野型光学系による観察画像と微分干渉型光学系による観察画像を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態によって登録されるパターンの一例を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態の検出処理の様子を示す図である。
【図５】この発明の他の実施形態を示す図である。
【図６】検出処理の他の例を示す図である。
【図７】従来の反射型明視野型光学系を示す図である。
【図８】従来の比較検査法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  照明光源
２，１３  ダイクロックミラー
３，９  対物レンズ
４  対象物
５  ＣＣＤカメラ
６  ウォラストンプリズム
７  アナライザ
８  ポラライザ
１０  微分干渉型光学系
１１  ＹＡＧレーザコントローラ
１２  多波長ＹＡＧレーザ
２０  画像処理装置
３０  ホストコンピュータ
【図１】
0003768029.tif 000002
【図２】
0003768029.tif 000003
【図３】
0003768029.tif 000004
【図４】
0003768029.tif 000005
【図５】
0003768029.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003768029.tif 000008
【図８】
0003768029.tif 000009