在用于检测带有周期性结构的平面对象的检测系统中，远心透镜系统的焦平面中的可编程光学傅立叶过滤器被用于直接识别指明非周期性缺陷的物理现象。透镜组件和相干光源被用于产生和观察傅立叶平面内的周期性结构的空间傅立叶变换。使用电可编程和电可对准空间光调制器，光学傅立叶过滤（ＯＦＦ）在聚焦平面内被完成，带有高的信噪比的空间光调制器根据反馈驱动、过滤器结构和对准算法被重新配置。ＯＦＦ增强了在傅立叶平面和目标的最终图像平面内出现的任何非周期性成分。带有多个检测通道的系统提供了带有小的非周期性缺陷的目标的高通量检测，同时维持高的检测灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
本专利技术涉及利用光学技术对平面构图介质的检测。更具体地，本专利技术涉及诸如薄膜晶体管(TFT)阵列(液晶平板显示器(LCD)的主要部件)的大的平面构图介质的自动光学检测(AOI)。尽管本专利技术可应用于任何平面的、周期性构图的介质的检测的一般情况，但本专利技术对于TFT阵列在其不同制造阶段的高通量的联机检测是尤为有用的。在LCD面板的制造中，大块的透明薄玻璃板被用作衬底以用于通过淀积各种材料层而形成可以起到多个可分离的、相同的显示板的作用的电路。这种淀积通常由多个阶段完成，在每个阶段中，特定的材料(如金属、氧化铟锡(ITO)、硅、无定形硅等)被淀积在与预定图案依附在一起的前面的层上(或空的玻璃衬底上)。每个阶段包括不同的步骤，如淀积、掩膜、蚀刻和脱膜。在每一阶段及每一阶段的不同步骤中，可能会出现许多产品缺陷，这些缺陷将对最终LCD产品的性能产生电子的和/或视觉的影响。这些缺陷包括但不限于短路、开路、杂质颗粒、错误淀积、特性尺寸问题以及过度蚀刻和欠蚀刻。如图1所示，最普通的缺陷包括进入ITO112的金属凸起110、进入金属116的ITO凸起114、所谓的“缺口(mouse-bite)”118、开路120、晶体管124中的短路122以及杂质颗粒126。在特定的应用领域，例如在TFT LCD面板检测中，受检测的颗粒缺陷很小(小于几个微米)，因此需要有苛刻的缺陷检测极限。然而，仅仅进行缺陷检测是不够的。检测出的缺陷还必须被分类为过程缺陷，也就是较小的瑕疵，它不会破坏最终产品性能而是对阵列制造过程偏离最优条件的一个早期指示；可修复的缺陷，其可被修复以提高阵列制造产量；最终致命缺陷，其使TFT阵列丧失了进一步使用的能力。在任何常规AOI系统中，通常在多个关键特性(如光学扫描分辨率、间歇时间、检测极限和成本)之间进行折衷。这些特性确定了AOI装置的应用类型或用途。通常，通过折衷其他的特性，某一特性可被优化或提高。例如AOI系统分辨率可被提高，结果提高了检测极限(更小的可检测缺陷)。但这种提高对完成系统检测所需的时间(间歇时间)或系统成本都有负面的影响。相反地，对不同类型的应用来说，可通过降低系统的分辨率来放松检测极限(较大的可检测缺陷)，由此获得较短的间歇时间并降低系统成本。现有技术不能在可接受的代价下提供高的检测灵敏度和与制造速度相匹配的间歇时间，从而导致LCD工业使用低性能、短间歇时间的系统作为联机工具。更高检测灵敏度的系统(通常要求长的检测时间并与制造速度不谐调)只能作为脱机工具使用，它只能检测选定的TFT面板。这种检测方法通常被称为采样操作模式。AOI系统的操作分辨率对其成本有直接的影响。对短的间歇时间来说，成本几乎随操作分辨率的增加而成指数增长，因此，对在要求间歇时间较短的制造速度下的高通量联机应用来说，只有相对较低的分辨率对系统是可行的。对于感兴趣的应用领域而言，传统的AOI系统使用不同的图案比较技术来检测缺陷的存在和位置。这些方法很好地利用被检测目标的周期性特性并直接比较由图案周期或它的倍数分开的区域。本领域的技术人员应意识到，先前的空间域图像比较技术会受到象素化效应(pixelation effect)的影响，这种效应总会降低系统的检测极限。象素化效应(其经常被解释为图像内的噪声)在其中发生图像强度快速转换的电路特征附近尤为显著。这导致了错误检测或掩饰了合理的缺陷。由于希望检测装置在TFT阵列特征附近(如晶体管、数据以及门线的交叉处)具有最高的检测灵敏度，因而这些效应是非常不受欢迎的。象素化抑制方法(如那些主要基于子象素插值和近似技术的方法)被用作部分减轻这些缺点的工具。然而，这些方法不能满足特定应用领域的要求。这些内在的缺陷导致了开发者探讨在因为用于分析的目标图像的数字化而引入象素化之前在光学领域对可观察到的周期性图案进行抑制的希望。众所周知，例如，已获得很好理解的透镜特性是在透镜的焦平面上形成目标的两维傅立叶光谱。在任何信号的数字化之前，傅立叶变换全部发生在光学领域。这为在光学、模拟模式下过滤图像谱内的周期性图案带来了机会。光学过滤预先假定了放置在透镜焦平面的合适的空间光调制器(SLM)的可用性，用以有选择地削弱其内形成的强度截面，从而在图像平面内产生改变的(经过滤的)图像。理想地是通过诸如电荷耦合器件(CCD)传感器的图像捕捉设备对最终图像进行数字化。在被检测目标具有周期性构图的表面的特定情况下，理想的焦平面强度截面被定义为有多个强度峰值的栅格。通过利用焦平面上的理想的专用过滤器来屏蔽输出(mask out)这些峰值，则在保持非周期性信号成分(如由原始图案内的缺陷所导致的那些成分)的同时削弱图像的周期性成分将是可以可预期的。然而，这种的过滤器的成功高度依赖于焦平面上所放置的掩膜的多种性质，如对比度、空间分辨率、光学质量以及被高速重新编程的能力。这种缺乏合适技术来实现具有所需性能的SLM的情况致使光学傅立叶过滤原理在感兴趣的应用领域内无法实施。AOI设备是由所要解决的各种问题来表征的。其大多数应用方案都是基于空间域图案比较技术，该技术通常与传感器级象素或子象素精度对准技术结合使用。Levy等人的美国专利第4,579,455号中描述了一种对准和图案比较技术，其中一对7×7的窗口被考虑用于测试和参考图像，并该窗口中大量可能的3×3子窗口中的误差的平方和得到了计算。如果这25个组合的最小误差数超过了一个阈值，就可以假定出现了缺陷。这种方法能够补偿低于传感器级的对准失配。通过对Levy等人提出的方法的粗糙的对准精度进行争辩，Specht等人的美国专利第4,805,123号中描述了一种用于缺陷检测的改进的对准和比较技术。在这种技术中，测试和参考图像中的大窗口被用于计算测试图像与参考图像之间的传感器象素级相关性。结果采样的相关表面的最小点被发现，并且二次函数适合于该最小点附近的表面。利用该适合的二次函数，就可以获得子象素精度转换以对准测试和参考图像。通过对测试图像和对准的参考图像上的2×2子窗口上的图像差进行阈值处理，可以对被对准的图像进行比较。人们也提出了多种对这些基础技术的变换和改进。例如，在Yolles等人的美国专利第5,907,628号中特别指出了使用这种采样的相关表面来寻找最小值的缺点，并且辩称由于对表面的粗糙采样所以该点未必与真实的最小点相对应。因此，他们认为后续的子象素插值步骤对改善被检测的最小值的作用很小并且将会造成错误的对准，从而导致检测中的错误报警。Yolles等人提出可以通过基于改进的比较实体的精细的比较过程来缓解这些问题。尽管基于图案比较的设备已被成功地应用在工业中用于特定应用，但系统速度(间歇时间)和精度(缺陷检测极限)之间的折衷已成为一个主导因素，该主导因素影响了所考虑到的基本极限。用于常规检测方法的已出现的折衷限制了这些系统在同时要求速度和检测灵敏度的制造速度下的大的平面构图介质的高通量的联机检测中的使用。所谓的光学傅立叶过滤(OFF)(也被称为傅立叶空间过滤)是众所周知的广为理解的技术。使用OFF用于重复构图表面的缺陷检测的尝试可追溯到Watkins的标题为“Inspection of integrated circuit photo mask withintens本文档来自技高网...
【技术保护点】
在用于检测具有周期性结构的大的平面对象中的缺陷的检测系统的方法中，一种用于提供可改变的掩膜以加强所述平面对象中的非周期性结构的可见性的方法，包括：通过第一透镜组件将所述平面对象的图像作为输入空间信号投射到傅立叶平面上，以产生所述平面 对象的所述空间信号的光学空间傅立叶变换；电力地使所述周期性结构与所述第一透镜组件的傅立叶平面上的电可编程空间光调制器对准，以遮挡所述空间傅立叶变换的周期性成分，并产生非周期性成分占主导的过滤的光学空间傅立叶变换，所述空间光调制器具有 足够的分辨率、光能通量和对比度以用作一个有效的掩膜部件；以及通过第二透镜组件将所述被过滤的光学空间傅立叶变换的图像作为输出空间信号投射到图像平面，以产生过滤的图像，从而增强所述非周期性结构对空间光学能量检测器的可视性；其中所 述电力对准步骤采用从所述图像平面转换来的光信号作为反馈信号。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚当韦斯，阿夫沙尔萨兰勒，奥利克西洛帕廷，亚历山德雷奥博特耐，
申请(专利权)人：光子动力学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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