CN105247318A - 涂布装置以及高度检测方法 - Google Patents

Abstract

本缺陷修正装置(1)(涂布装置)的控制用计算机(11)是在将物镜(16)定位于由涂布在基板(7)表面上的墨水形成的墨水涂布部的上方之后，一边移动Z平台(8)一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出对比度C达到峰值的Z平台位置(该像素的焦点位置)，根据求出的Z平台位置求出墨水涂布部的高度。因此，能够定量地检测出墨水涂布部的高度。

Description

涂布装置以及高度检测方法

技术领域

本发明涉及涂布装置以及高度检测方法，特别地，涉及将液态材料涂布在基板表面上的涂布装置和检测由涂布在基板表面上的液态材料构成的涂布部的高度的高度检测方法。

背景技术

近年来，伴随着液晶显示器的大型化、高精细化，像素数量也在增大，使无缺陷地制造液晶显示器变得困难，缺陷的发生概率也在逐渐增加。在这样的情况下，为了提高成品率，修正液晶滤色器基板制造工序中所发生的缺陷的修正缺陷装置对于生产线来说变得必不可少。

图23(a)-(c)是表示在液晶滤色器基板的制造工序中发生的缺陷的图。在图23(a)-(c)中，液晶滤色器基板包括：透明基板；形成在其表面上的被称作黑底51的格子状图案；以及多组R(红色)像素52、G(绿色)像素53及B(蓝色)像素54。在液晶滤色器基板的制造工序中，会发生如图23(a)所示像素或由黑底51的颜色脱落而形成的白缺陷55，如图23(b)所示与相邻像素颜色混合或黑底51向像素突出而形成的黑缺陷56，或如图23(c)所示在像素上附着异物而形成的异物缺陷57等。

作为修正白缺陷55的方法，有利用墨水涂布机构将与存在白缺陷55的像素同色的墨水附着于涂布针的末端部，将附着于涂布针末端部的墨水涂布在白缺陷55上来修正的方法。此外，作为修正黑缺陷56或异物缺陷57的方法，有对缺陷部分进行激光切割形成长方形白缺陷55后，利用墨水涂布机构将附着于涂布针末端部的墨水涂布于此白缺陷55来修正的方法(例如参照专利文献1(日本专利特开2009-122259号公报))。

此外，还有以下方法：在修正处理前后，拍摄包含缺陷区域的图像，比较修正处理前后的图像的亮度，根据比较结果来检测修正处理中存在的异常(例如参照专利文献2(日本专利特开2009-237086号公报))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009－122259号公报

专利文献2：日本专利特开2009－237086号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

液晶显示器是通过将形成有电子回路的TFT基板与表现像素颜色的液晶滤色器基板贴合在一起并将液晶密封在两枚基板之间而构成的。但是，两枚基板中只要有一个基板的表面存在比规定高度高的突起，就不能够正常地将液晶密封在两枚基板之间。因此，在贴合两枚基板之前，有必要检查基板表面有无突起来判断是否能够贴合。

涂布高粘度墨水来修正白缺陷55时，由涂布的墨水形成的墨水涂布部会变成液晶滤色器基板表面的突起。因此，在修正白缺陷55后，有必要检测墨水涂布部的高度。但是，在专利文献2的方法中，尽管能够检测出墨水涂布部的色彩和浓度、或是大小和形状等平面性的不良情况，却不能定量地检测出墨水涂布部的高度。

因此，本发明的主要目的是提供能够定量地检测出涂布部的高度的涂布装置和高度检测方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的涂布装置是在基板的表面上涂布液态材料的涂布装置，其具有：头部，其包括经由物镜观察基板的表面的观察光学***、经由观察光学***对基板的表面的图像进行拍摄的拍摄装置以及在基板的表面上涂布液态材料的涂布机构；定位装置，其使头部与基板相对移动，以使头部定位在基板的表面上方的所期望的位置上；以及高度检测部，其控制定位装置以及拍摄装置，将物镜定位在由涂布于基板的表面的液态材料形成的涂布部的上方之后，一边沿上下方向使涂布部与物镜相对移动一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置来求出涂布部的高度。

此外，本发明的高度检测方法是在涂布装置中检测由涂布于基板表面的液态材料形成的涂布部的高度的高度检测方法，所述涂布装置具有：头部，其包括经由物镜观察基板的表面的观察光学***、经由观察光学***对基板的表面的图像进行拍摄的拍摄装置以及在基板的表面上涂布液态材料的涂布机构；以及定位装置，其使头部与基板相对移动，以使头部定位在基板的表面上方的所期望的位置上，所述高度检测方法控制定位装置以及拍摄装置，将物镜定位在涂布部的上方之后，一边沿上下方向使涂布部与物镜相对移动一边拍摄图像，对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置求出涂布部的高度。

发明效果

本发明的涂布装置以及高度检测方法中，一边沿上下方向使涂布部与物镜相对移动一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置求出涂布部的高度。因此，能够定量地检测出涂布部的高度。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的缺陷修正装置的整体结构的立体图。

图2是表示图1所示的墨水涂布机构的结构的立体图。

图3是表示图2所示的墨水涂布机构的动作的图。

图4是表示图1所示的液晶滤色器基板的表面的图。

图5是表示图1所示的控制用计算机的缺陷检测动作的图。

图6是表示由图1所示的控制用计算机进行的图像对比度计算方法的图。

图7是表示由图1所示的控制用计算机进行的像素高度检测方法的图。

图8是表示由图2所示的墨水涂布机构涂布的墨水涂布部的检查条件的图。

图9是表示本发明实施方式2的缺陷修正装置的主要部分的立体图。

图10是表示图9所示的墨水涂布机构的结构的图。

图11是表示本发明实施方式3的缺陷修正装置的主要部分的图。

图12是表示采用图11所示的米劳型干涉物镜的像素高度检测方法的图。

图13是用于说明实施方式3的问题的图。

图14是用于说明实施方式3的问题的另外的图。

图15是用于说明本发明实施方式4的高度检测方法的原理的图。

图16是用于说明本发明实施方式4的高度检测方法的原理的另外的图。

图17是表示图像上的一条线的峰值位置的图。

图18是表示距离图17所示的峰值位置最近的相位δ的0点的图。

图19是表示图16所示的峰值位置与图17所示的0点的偏移量的图。

图20是表示修正后的偏移量的图。

图21是表示修正后的0点的图。

图22是表示涂布针的检查项目的图。

图23是表示液晶滤色器的缺陷的图。

具体实施方式

(实施方式1)

装置结构

如图1所示，本发明实施方式1的缺陷修正装置1包括：修正头部，其由观察光学***2、CCD摄像头3、切割用激光装置4、墨水涂布机构5以及墨水硬化用光源6构成；Z平台8，其使所述修正头部沿着与作为修正对象的液晶滤色器基板7垂直的方向(Z轴方向)移动；X平台9，其装载Z平台8并使之沿X轴方向移动；Y平台10，其装载基板7并使之沿Y轴方向移动；控制用计算机11，其控制装置整体的动作；显示器12，其用于显示由CCD摄像头3拍摄的图像等；以及操作面板13，其用于将操作者的指令输入控制用计算机11。

观察光学***2包括照明用的光源，用来观察基板7的表面状态或由墨水涂布机构5涂布的修正墨水的状态。由观察光学***2观察的图像经由CCD摄像头3转换为电信号，并由显示器12显示。切割用激光装置4经由观察光学***对基板7上的不需要的部分照射激光而将其除去。

墨水涂布机构5是在产生于基板7的白缺陷上涂布修正墨水而对其进行修正。墨水硬化用光源6例如包括CO₂激光器，对经由墨水涂布机构5涂布的修正墨水照射激光而使其硬化。

然而，以上装置的结构仅是一个例子，例如，也可以是将装载观察光学***2等的Z平台8装载在X平台上、再将X平台装载到Y平台上而使得Z平台8能够在XY方向上移动的被称为台架方式的结构，只要是使装载观察光学***2等的Z平台8相对于作为修正对象的基板7能够在XY方向上相对移动的结构都可以。

下面，说明采用多个涂布针的墨水涂布机构的例子。图2是表示观察光学***2以及墨水涂布机构2的主要部分的立体图。在图2中，此缺陷修正装置1具有：可动板15；不同倍率的多个(例如5个)物镜16；以及用于涂布不同颜色的墨水的多个(例如5个)涂布单元17。

可动板15设为在观察光学***2的观察镜筒2a的下端与基板7之间能够向X轴方向和Y轴方向移动。并且，在可动板15上，形成有分别对应5个物镜16的5个贯通孔15a。

5个贯通孔15a在Y轴方向上以规定的间隔配置。各物镜16以其光轴与对应的贯通孔15a的中心线一致的方式固定在可动板15的下表面。另外，观察镜筒2a的光轴以及各物镜16的光轴沿着与X轴方向及Y轴方向垂直的Z轴方向配置。通过移动可动板15，能够将所期望的倍率的物镜16配置在观察镜筒2a的下方。

此外，5个涂布单元17在Y轴方向上以规定间隔固定在可动板15的下表面。5个涂布单元17分别与5个物镜16相邻配置。通过移动可动板15，能够将所期望的涂布单元17配置在作为修正对象的白缺陷的上方。

图3(a)-(c)是从图2的A方向观察主要部分的图，且是表示墨水涂布动作的图。涂布单元17包括涂布针18和墨盒19。首先，如图3(a)所示，将所期望的涂布单元17的涂布针18定位在作为修正对象的白缺陷的上方。此时，涂布针18的末端部浸渍在墨盒19内的修正墨水里。

接下来，如图3(b)所示，降下涂布针18，使涂布针18的末端部从墨盒19底部的孔突出。此时，涂布针18的末端部附着有修正墨水。然后，如图3(c)所示，降下涂布针18以及墨盒19，使涂布针18的末端部接触白缺陷，在白缺陷上涂布修正墨水。然后，回到图3(a)的状态。

对于采用多个涂布针的墨水涂布机构，除了上述技术之外，还已知各种技术，因此，此处省略详细说明。例如，在专利文献1(日本特开2009-122259号公报)等中就有公开。缺陷修正装置1通过采用如图2所示的机构作为墨水涂布机构5，能够采用多个墨水中的所期望颜色的墨水来修正缺陷，并且，能够采用多个涂布针中的所期望涂布直径的涂布针来修正缺陷。

缺陷检测工序

图4是表示液晶滤色器基板7的表面的图。在图4中，液晶滤色器基板7包括形成在玻璃基板的表面的多个像素PC。在沿横竖方向形成的黑底部BM的交叉位置上，存在像素PC的起始DS以及像素PC的结尾DE。此外，将像素PC的起始DS称为滤色器的位置。控制用计算机11用于确定这个滤色器的位置。另外，在图4中，由四边形包围的从像素PC的起始DS至像素的结尾DE的范围构成像素PC。

二值图像中，像素PC中值1的像素的集合是像素的滤色器部(图4中表示为滤色器部CF)，值0(图4中的阴影部分)的像素的集合是像素PC的黑底部(图4中表示为黑底部BM)。并且，各像素PC具有互不相同的颜色红绿蓝(Red，Green，Blue，RGB)中的任意一个颜色，按一定周期反复形成。

图5(a)及(b)是表示控制用计算机11沿输入像素的向水平方向进行缺陷检测时的动作的图。控制用计算机11根据滤色器的像素的亮度来检测缺陷部位。更详细而言，在周期地、即等间隔地配置的像素的间隔为P时，对于输入像素的位置(x，y)的亮度f(x，y)，控制用计算机11如以下数学式(1)表示的那样进行比较检查。

数学式1

s_-P(x，y)＝f(x，y)-f(x-P，y)

s_+P(x，y)＝f(x，y)-f(x+P，y)

s_H(x，y)＝min(|s_-P(x，y)|，|s_+P(x，y)|)

if(s_-P(x，y)×s_+P(x，y)≥0)…(1)

$\begin{array}{cc}then& d_H(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1& s_H(x,y)\&GreaterEqual;T_d\\ 0& s_H(x,y)<T_d\end{array}\right.\end{array}$

elsed_H(x，y)＝0

如上所述，控制用计算机11比较亮度f(x，y)与一个周期前的亮度f(x-P，y)以及一个周期后的亮度f(x+P，y)。此处，s-P(x，y)表示f(x，y)与f(x-P，y)的比较结果，s+P(x，y)表示f(x，y)与f(x+P，y)的比较结果。

在s-P(x，y)与s+P(x，y)符号一致的情况下，控制用计算机11将sH(x，y)与限幅电平Td进行比较。此外，在s-P(x，y)与s+P(x，y)符号不一致的情况下，作为位置(x-P，y)或位置(x+P，y)处的像素缺陷被误检测出的可能性高，检查的可靠性低，因此，控制用计算机11将位置(x，y)从检查对象中去除。通过这样的结构，能够防止由输入图像的噪声产生的缺陷检测的错误。

然后，控制用计算机11将sH(x，y)在Td以上的情况的位置(x，y)的像素判断为缺陷，将结果存储到dH(x，y)。在dH(x，y)中，值1的像素表示是缺陷，值0的像素表示正常。

接着，控制用计算机11对值为1的部分(即白缺陷)的重心位置进行计算并且控制X平台9以及Y平台10，使得计算得到的重心位置的坐标与显示器12的画面的中心一致。并且，控制用计算机11判断应涂布至白缺陷的墨水的颜色。此外，控制用计算机11计算白缺陷内的墨水涂布位置。像这样的工序例如在日本专利特开2007-233299号中有公布。

此后，控制用计算机11选择用于涂布判断所得颜色的墨水的涂布单元17，并使此涂布单元17的涂布针18的末端接触计算得到的墨水涂布位置，将判断所得颜色的修正墨水涂布于白缺陷。照射墨水硬化用光源6的光，使涂布于白缺陷的修正墨水硬化，来结束白缺陷的修正。

高度检测工序

在此工序中，控制用计算机11控制缺陷修正装置1，且求出由涂布于白缺陷的硬化后的修正墨水形成的墨水涂布部的高度。本实施方式1的高度检测方法适合于检测比物镜16的焦点深度要高的墨水涂布部的高度。

在此高度检测方法中，利用在焦点位置处图像的对比度最大这一点，使Z平台8相对于墨水涂布部做相对移动，针对图像的每个像素求出对比度最大的Z平台位置，将其位置作为该像素的高度信息。

首先，说明探索顺序。移动Z平台8至探索开始位置。在当前位置为Zp、探索范围为Δ时，例如移动至Zp-Δ/2。此处，设Z平台8的负方向为靠近基板7的方向，从初始位置开始朝向正方向、即朝向远离基板7的方向进行探索。因此，从初始位置Zp-Δ/2向正方向探索Δ的范围。然而，探索方向不必为远离基板7的方向，也可以是靠近基板7的方向。

Z平台8开始移动，在达到匀速状态后，控制用计算机11开始进行图像的取样。按一定周期进行取样。理想的是，按CCD摄像头3的垂直同步信号的周期进行取样，从而能够更加准确地取样。Z平台8按预先定好的速度v(μm/秒)移动。在使用的物镜16的焦点深度为D(μm)、CCD摄像头3的垂直同步信号的频率为F(Hz)时，速度v最好满足D≤(1/F)×v的条件。这是因为，焦点深度是焦点看起来合适的区域的长度，因此，在取样周期期间至少移动D(μm)以上，否则无法得到图像的变化。

如上所述，在探索范围内，一边移动Z平台8，一边对图像进行取样，并对取得的图像的每个像素，进行图像的对比度C的计算。如图6所示，将关注像素(x，y)的亮度fi(x，y)减去横竖方向与之距离(a，b)的像素(x+a，y+b)的亮度fi(x+a，y+b)的结果设为dx_xy、dy_xy时，对比度C可由以下数学式(2)计算得出。

数学式2

$C=\frac{\underset{y=0}{\overset{H-b}{\&Sigma;}}\underset{x=0}{\overset{W-a}{\&Sigma;}}{\mathrm{dx}}_{xy}\&times;{\mathrm{dx}}_{xy}+\underset{y=0}{\overset{H-b}{\&Sigma;}}\underset{x=0}{\overset{W-a}{\&Sigma;}}{\mathrm{dy}}_{xy}\&times;{\mathrm{dy}}_{xy}}{\underset{y=0}{\overset{H-b}{\&Sigma;}}\underset{x=0}{\overset{W-a}{\&Sigma;}}{\mathrm{dx}}_{xy}+\underset{y=0}{\overset{H-b}{\&Sigma;}}\underset{x=0}{\overset{W-a}{\&Sigma;}}{\mathrm{dy}}_{xy}}\mathrm{...}\left(2\right)$

dx_xy＝|f_i(x，y)-f_i(x+a，y)|

dy_xy＝|f_i(x，y)-f_i(x，y+b)|

在数学式(2)中，(H，W)表示图像的水平方向以及垂直方向的像素数量。此外，fi(x，y)表示第i个进行取样的图像的像素的亮度，i是以取得的顺序添加的图像号码，取值为i＝1、2、……、N。

图7(a)是表示Z平台位置与对比度C的关系的图，图7(b)是表示Z平台位置与其速度的关系的图。对比度C如图7(a)所示呈现山的形状，山的峰为焦点位置。即使将图像处理中通常使用的Prewitt算子或Sobel算子应用于图像并绘制出应用后的图像的亮度平均值，也显示出与图7(a)相同的倾向。即，显示出与数学式(2)相同倾向的图像特征即可。因为图像至少以D(μm)间隔取样，所以真正的焦点位置存在于样本与样本之间的可能性高。因此，采用对比度C最大的位置附近的数据进行插补，通过近似准确地求出焦点位置。

由于焦点位置附近的数据呈现出以焦点位置为中心的左右对称的山型倾向，因此可以采用二次函数或高斯函数来近似。采用焦点位置附近的Z平台坐标以及对比度通过牛顿法进行函数近似，根据求得的函数***峰值位置，作为相应像素的高度。并且，除函数近似以外，也可以采用峰值周边的对比度来求出重心位置，将求得的重心位置作为相应像素的高度。

高度检查工序

在此工序中，根据涂布前后的图像抽出墨水涂布部，比较抽出的墨水涂布部与基准部的高度。例如像专利文献2(日本专利特开2009-237086号公报)所记载的那样，比较涂布前后的图像的亮度，根据比较结果抽出墨水涂布部。将墨水涂布部的抽出结果设为b(x，y)。b(x，y)是一种函数，若位置(x，y)的像素为墨水涂布部则归1，除此之外则归0。

基准部是基板7内没有涂布修正墨水的正常的部分，且从涂布前或涂布后的图像中抽出。预先决定基准部相对于涂布开始点的中心坐标(Δx，Δy)和横竖的大小(w，h)。此处，将存储有由高度检测工序求出的高度信息的图像设为h(x，y)，将涂布开始点的坐标设为(xs，ys)，将基准部的高度设为以(xs+Δx，ys+Δy)为中心的(±w/2，±h/2)的范围内的高度的平均值。另外，基准部的设定不限于上述方法，例如，可以在通过图案匹配等检测出基板7的特征部分后设定在其内部，也可以设定在从通过图案匹配求出的检测位置偏移后的区域。

将通过以上方式求出的基准部的高度的平均值设为h0。从高度图像h(x，y)减去h0，将减去结果设为h'(x，y)。接下来，计算表示之前抽出的墨水涂布部位b(x，y)的值1的像素的h'(x，y)的合计值、最大值、最小值、分散值、平均值。此外，将1个像素的横竖大小设为(mx，my)。单位为nm。

合计值相当于墨水涂布部的体积，对是否确保所规定的墨水涂布量或是否超出上限等检查有效。合计值采用以下数学式进行计算。

数学式3

$Sum=mx\&times;my\&times;\underset{y}{\&Sigma;}\underset{x}{\&Sigma;}b(x,y)\&times;h^{\&prime;}(x,y)\mathrm{...}\left(3\right)$

最大值是b(x，y)的值为1的像素的h'(x，y)中的最大值，对墨水涂布部的高度是否超过上限的检查有效。

最小值是b(x，y)的值为1的像素的h'(x，y)中的最小值，对是否确保一定厚度的检查有效。

分散值对墨水涂布部的高度的均匀性评价有效。分散值依据以下数学式(4)进行计算。

数学式4

$Var=\frac{\underset{y}{\&Sigma;}\underset{x}{\&Sigma;}b(x,y)\&times;{\{h^{\&prime;}(x,y)-Ave\}}^2}{\underset{y}{\&Sigma;}\underset{x}{\&Sigma;}b(x,y)}\mathrm{...}\left(4\right)$

平均值对于墨水涂布部整体是否确保一定高度以上的检查有效。平均值依据以下数学式(5)进行计算。

数学式5

$Ave=\frac{\underset{y}{\&Sigma;}\underset{x}{\&Sigma;}b(x,y)\&times;h^{\&prime;}(x,y)}{\underset{y}{\&Sigma;}\underset{x}{\&Sigma;}b(x,y)}\mathrm{...}\left(5\right)$

控制用计算机11根据计算出的合计值、最大值、最小值、分散值、平均值中的至少一个值判断墨水涂布部是否正常。

本实施方式1的缺陷修正装置1具有将检查项目按应用顺序事先登记的功能，能够根据涂布针、基板7、修正墨水的种类变更检查项目和允许范围。

图8是表示通过图2所示的墨水涂布机构5进行墨水涂布时的检查条件的图。墨水涂布机构5具有5根涂布针，可以按每个涂布针登记检查条件。在用相应涂布针进行涂布时，参照登记内容。“和”以指定的所有条件都成立时为合格，“或”以任意一个条件成立时为合格。

“合计值”、“最大值”、“最小值”、“分散值”、“平均值”在栏内指定了数值时适用，用“最终判断”来总结各个判断。本例中，“最终判断”中能够设定“和”、“或”两种。数值栏用(下限值，上限值)的一对值来指定。当下限值以及上限值均指定了数值时，在相应检查项目的值为下限值以上且上限值以下的情况下条件成立。当下限值为“-”时，在值为上限值以下的情况下条件成立。当上限值为“-”时，在值为下限值以上的情况下条件成立。两者皆为空栏时，不进行判断。

在本实施方式1中，一边使墨水涂布部和物镜16沿上下方向相对移动，一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置求出墨水涂布部的高度。因此，能够容易并且定量地检测出墨水涂布部的高度。其结果是，在进行修正墨水粘度的变化或墨水涂布机构5的异常状态的检测等时能够准确地进行检查，从而能够有助于提升制造工序的产率。

另外，在本实施方式1中，对将本发明应用于由涂布在液晶滤色器基板7上的修正墨水形成的墨水涂布部的高度检测中的情况进行了说明，但是不仅限于此，本发明当然也能够应用在由涂布于基板的液态材料形成的涂布部的高度检测中。例如，能够应用于检测由涂布于TFT基板或印刷基板等的基板表面的配线断线缺陷部的导电性糊料形成的糊料涂布部的高度。

实施方式2

图9是表示本发明实施方式2的缺陷修正装置的主要部分的图，是与图2形成对比的图。参照图9可知，此缺陷修正装置与实施方式1的缺陷修正装置1的区别在于，涂布单元17被替换为静电喷墨装置20。静电喷墨装置20固定于可动板15的下表面。

图10是表示静电喷墨装置20的主要部分的图。在图10中，静电喷墨装置20包喷墨喷嘴21、脉冲电压发生装置22以及控制装置23。喷嘴21是拉伸玻璃管后使末端直径变得微小而形成的。喷嘴21的内部注入有导电性的修正墨水24，由脉冲电压发生装置22输出的脉冲电压VP能够施加于修正墨水24。基板7水平固定于Y平台10上。通过驱动平台8-10，能够将基板7表面的所期望的目标位置定位于喷嘴21的下方。

当描画动作时，喷嘴21的末端21a与基板7的表面隔开微小的描画距离d而相对。在此状态下，向注入于喷嘴21的修正墨水24施加脉冲电压VP，从喷嘴21的末端21a向基板7形成圆锥状的泰勒锥24a，产生从泰勒锥24a的顶部到基板7的表面的射流(液柱)24b，修正墨水24的一部分移动到基板7的表面上而形成液滴24c。通过利用X平台9以及Y平台10移动基板7，能够在基板7的表面上形成所期望形状的墨水涂布部。因为其他结构以及动作与实施方式1相同，所以此处不赘述说明。在本实施方式2中，也能得到与实施方式1相同的效果。

此外，作为其他的涂布机构，有未图示的分配器。至于采用哪一个涂布机构，可根据对象物或液态材料适当选择。

实施方式3

在本实施方式3的缺陷修正装置中，采用了与实施方式1中所说明的高度检测方法不同的检测方法。在此高度检测方法中，使用双光束干涉物镜替代了物镜16，利用了在焦点位置上干涉条纹变得最大的原理，一边使Z平台8相对于基板7做相对移动，一边拍摄干涉条纹的图像，针对每个像素求出干涉强度最大的Z平台位置，将此位置设为相应像素的高度。此高度检测方法适用于检测几μm以下的微小的高度。

双光束干涉物镜是将从光源射出的白色光分离成两个光束，将一束照射于对象物表面，并将另一束照射于参照面，然后使这两个面的反射光干涉。在本实施方式3中，虽然采用米劳型干涉物镜，但也可以采用迈克尔逊型或林尼克型的干涉物镜。

此外，光源采用白色光源。因为干涉条纹的亮度与激光器等的单一波长的光源不同，仅在透镜的焦点位置处变得最大，因而适合于测定高度。

图11表示采用米劳型干涉物镜30时的观察光学***2的光学元件的配置图。米劳型干涉物镜30包括透镜31、参照镜32以及分束器33。在将物镜16切换成米劳型干涉物镜30的同时，利用过滤器切换装置35将过滤器36***外延光源34(日文：落斜光源)的射出部。若光透过过滤器36，则能得到中心波长为λ(nm)的白色光。

透过过滤器36的光由半反射镜37向透镜31的方向反射。射入透镜31的光经由分束器33被分为向基板7方向透过的光和向参照镜32方向反射的两束光。在基板7以及参照镜32表面反射的光再次经由分束器33而汇合，被透镜31聚焦。之后，从透镜31射出的光在透过半反射镜37之后，经由成像透镜38射入到CCD摄像头3的成像面3a上。

通常，利用Z平台8将米劳型干涉物镜30沿光轴方向移动，使基板7的表面反射光与参照镜32的表面反射光之间产生光路长度差，一边利用Z平台8使米劳型干涉物镜30移动，一边利用CCD摄像头拍摄因上述光路长度差而产生的干涉条纹。此干涉条纹的强度、即亮度在来自基板7的反射光与来自参照镜32的反射光的光路长度相同时会变得最大。并且，此时焦点落在基板7的表面上。

另外，除了Z平台8，也可以用工作台上下移动基板7本身，或是在米劳型干涉物镜30与观察光学***2的连结部安装压力台等调整米劳型干涉物镜30的上下位置。

与实施方式1相同，将探索范围设为Δ，从初始位置Zp-Δ/2朝向正方向、即朝向Z平台8远离基板7的方向探索。此外，与实施方式1相同，探索方向不必一定是远离基板7的方向，也可以是靠近基板7的方向。

图像的取样也与实施方式1相同，在Z平台8开始移动而达到匀速状态之后开始进行。并且，若按CCD摄像头3的垂直同步信号的周期进行取样，则能够更加准确地取样干涉条纹的图像。

Z平台8按预先定好的速度v(μm/秒)移动，移动速度如下确定。在将白色光的中心波长设为λ(μm)、将CCD摄像头3的垂直同步信号的频率设为F(Hz)时，速度v是在图像的取样周期(1/F)秒期间移动(λ/8)μm的速度。即，v＝(λ/8)×F。此速度v是白色光的相位增量，相当于π/2。已知通过使相位每次变化π/2，能够容易地检测出干涉条纹强度的峰值点。

一边使相位每次变化π/2一边对图像取样时，通过5枚图像采用以下数学式(6)计算求干涉条纹强度的对比度Mi。

数学式6

M_i＝(f_i-1(x，y)-f_i+1(x，y))²-(f_i-2(x，y)-f_i(x，y))(f_i(x，y)-f_i+2(x，y))…(6)

此处，fi(x，y)表示图像fi的位置(x，y)的像素的值。并且，i是以取得的顺序添加的图像号码，取值为i＝1、2、……、N。

图12(a)是表示图像号码i与像素值fi(x，y)的关系的图，图12(b)是表示像素号码i与对比度Mi的关系的图，图12(c)是表示Z平台8的位置与速度的关系的图。在图12(a)-(c)中，fi(x，y)和Mi在图像p的附近呈现出峰值。此峰值点为像素(x，y)的焦点位置。由于Mi呈现出以峰值点为中心的左右对称的山型倾向，因此与实施方式1一样可以采用二次函数或高斯函数来近似表示Mi的曲线。

将存储有Mi的最大值的图像设为Mmax(x，y)，将存储表示最大值的图像的号码的图像设为I(x，y)。开始测定之前，Mmax(x，y)的所有像素都被设置为0。并且，I(x，y)的所有像素都被设置为-1。测定期间，在每次计算Mi(x，y)时，比较Mi(x，y)与Mmax(x，y)，若Mi(x，y)大，则将Mi(x，y)设置为Mmax(x，y)，将i设置为I(x，y)。在探索范围内所有的图像取得结束时，I(x，y)存储有各像素的峰值点附近的图像号码。

最后，采用以峰值点附近的图像p为中心的前后±n枚合计为(2n+1)枚的图像，通过函数近似求出准确的峰值点。设(2n+1)枚图像的号码为j。因为各图像的干涉条纹的振幅值Mj(x，y)在测定中被求出，所以采用(2n+1)个振幅值Mj(x，y)与图像号码j通过牛顿法等利用二次函数或高斯函数进行近似，根据求得的函数内插峰值位置。并且，除了函数近似外，也可以利用峰值周边的对比度求出重心位置，将求得的重心位置作为峰值位置。

此处，若将通过内插而求得的峰值位置设为A，将拍摄号码0的图像时的Z平台坐标设为z0，则峰值位置P的高度h(x，y)为h(x，y)＝z0+A×(λ/8)。

在本实施方式3中，也能够得到与实施方式1相同的效果。

实施方式4

实施方式4涉及提高实施方式3的高度检测方法的检测精度的方法。首先，对实施方式3的问题进行说明。

若光源的波长为λ，则干涉条纹的波形的强度值g_λ可以用以下数学式(7)表示。

数学式7

$g_{\mathrm{\&lambda;}}=\mathrm{\&alpha;}(1+\mathrm{\&gamma;}\cos (\frac{2\mathrm{\&pi;}(2s-2h)}{\mathrm{\&lambda;}}\left)\right)\mathrm{...}\left(7\right)$

此处，s为取样位置，h为墨水涂布部的高度，α和γ是由白色光的振幅决定的系数。因为白色光实际上具有某一带宽，所以若中心波长为λ，则会照射波长为λ1≤λ≤λ2的光。具有此带宽的光的强度可以用以下数学式(8)表示。

数学式8

$G=\frac{\underset{\mathrm{\&lambda;}={\mathrm{\&lambda;}}_1}{\overset{{\mathrm{\&lambda;}}_2}{\&Sigma;}}{g}_{\mathrm{\&lambda;}}}{N}\mathrm{...}\left(8\right)$

此处，g_λ由数学式(7)赋予。G是在使波长λ在λ1与λ2之间变化的情况下对g_λ进行累积，再除以相加后的次数N来取平均而得到的值。

在数学式(7)中，当s＝h、即当来自基板7的反射光的光路长度与来自参照镜32的参照光的光路长度相同时，cos(2π(2s-2h)/λ)最大，g_λ也是最大值。这对任意波长都是相同的，所以与g_λ相同，G也是最大值。

图13是表示取样位置s与干涉条纹强度G的关系的图。图13中的干涉条纹强度G是由数学式(8)计算求得的。●表示取样点。取样点是在对调整基板7与米劳型干涉物镜30的相对位置的Z平台8进行调整，一边使基板7与物镜30的相对距离以相位增量每次变化相当于π/2的λ/8(nm)一边拍摄图像时，通过绘制图像上的位置(x，y)的亮度值G而得到的。此外，图像的取样满足奈奎斯特原理，能够采用取样点再现原来的信号。

在实施方式3中，根据取样点的亮度值求出干涉条纹波形的对比度Mi，将其峰值位置设为相应像素的高度。对比度Mi是一边以相位增量每次变化π/2一边拍摄图像时，利用包括想要求出的样本前后的两枚在内的共计5枚的图像由数学式(6)算出的。

Mi的平方根的1/2相当于干涉条纹波形的包络线。在图13上叠加包络线会得到图14。在实际的测定中，数学式(7)的α、γ受噪声影响而不固定，因此，实际的取样点不与干涉条纹波形一致，最终会由此不一致导致峰值点产生位置偏移。

采用相位的优点

相位信息可以不受数学式(7)的α、γ的影响地求得。此处，为了使说明容易理解，对中心波长λ进行思考。将干涉条纹波形的相位2π(2s-2h)/λ设为δ，则数学式(7)为g_λ＝α(1+γcosδ)。此处，由欧拉公式可得数学式(9)。

数学式9

$g_{\mathrm{\&lambda;}}=\mathrm{\&alpha;}(1+\mathrm{\&gamma;}\cos \mathrm{\&delta;})=\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&alpha;}\mathrm{\&gamma;}\cos \mathrm{\&delta;}=\mathrm{\&alpha;}+\frac{{\mathrm{\&alpha;\&gamma;e}}^{i\mathrm{\&delta;}}}{2}\frac{{\mathrm{\&alpha;\&gamma;e}}^{i\mathrm{\&delta;}}}{2}\mathrm{...}\left(9\right)$

此处，对数学式(9)进行傅立叶变换，仅将右边第二项的频谱由带通滤波器抽出后，进行傅立叶逆变换，则可得到数学式(10)。

数学式10

$g_{\mathrm{\&lambda;}}=\frac{{\mathrm{\&alpha;\&gamma;e}}^{i\mathrm{\&delta;}}}{2}\mathrm{...}\left(10\right)$

若将数学式(10)由欧拉公式表示为三角函数，则可得到以下数学式(11)。

数学式11

$g_{\mathrm{\&lambda;}}=\frac{\mathrm{\&alpha;}\mathrm{\&gamma;}}{2}(\cos \mathrm{\&delta;}+i\sin \mathrm{\&delta;})=\frac{\mathrm{\&alpha;}\mathrm{\&gamma;}\cos \mathrm{\&delta;}}{2}+i\frac{\mathrm{\&alpha;}\mathrm{\&gamma;}\sin \mathrm{\&delta;}}{2}\mathrm{...}\left(11\right)$

此处，相位δ由以下数学式(12)表示，可知能够不受α、γ影响地算出。

数学式12

峰值点与相位的关系

但是，因为反射光与参照光在再次汇合之前分别经由不同的光路，所以严谨地对数学式(7)的相位差进行考虑较为理想。其理由是因为参照镜32与基板7的表面的反射特性不同。将此相位差设为φ时，可得到以下数学式(13)。

数学式13

$g_{\mathrm{\&lambda;}}=\mathrm{\&alpha;}(1+\mathrm{\&gamma;}\cos (\frac{2\mathrm{\&pi;}(2s-2h)}{\mathrm{\&lambda;}}+\mathrm{\&phi;}\left)\right)\mathrm{...}\left(13\right)$

此处，验证相位差φ的影响。图15是表示高度h＝0、相位差φ＝0时取样位置s与对比度Mi以及相位δ之间的关系的图。图15的横轴表示取样位置s，上凸的曲线表示Mi，锯齿状线段表示相位δ。相位δ在π至-π为止的区间内向右下方倾斜地线性变化，且在由-π变化至π的地方不连续。此不连续部分由垂直线段表示。此外，与图13相同，一边使基板7与米劳型干涉物镜30的相对距离以相位增量每次变化相当于π/2的λ/8(nm)，一边拍摄图像。

由图15可知，Mi在s＝0处迎来峰值，且相位为0。即，对比度Mi的峰值点以及相位δ的0点在s＝0处一致。

图16是表示当高度h＝0、相位差φ＝π/2时取样位置s与对比度Mi以及相位δ之间的关系的图，是与图15形成对比的图。虽然对比度Mi的峰值点未变化，s＝0时Mi为峰值点，但是相比图15相位δ的0点向右移动。移动量与相位差φ相等，为λ/8。λ/8是相位增量，相当于π/2。从图16可知，虽然对比度Mi的峰值不受相位差φ影响，但是相位δ的0点受相位差φ影响。

峰值点与相位的并用

对比度Mi的峰值受噪声的影响而可能会发生位置偏移，但另一方面，如前所述，其可以不受相位差φ影响地表示对象物的高度。此外，相位δ在理论上可以将噪声影响减小为最小限度，能够与对比度Mi的峰值相比较来进行高精度的检测。因此，本发明中，利用对比度Mi的峰值和相位δ这两者来检测墨水涂布部的高度。

相位突变的发生

因为将相位差φ事先求出是困难的，所以，作为初始值，将距对比度Mi的峰值最近的相位δ的0点作为相应像素的高度。将对比度Mi的峰值称为初级高度，将距对比度Mi的峰值最近的相位δ的0点称为次级高度。

由图15与图16可知，相位δ的0点在峰值的左右各有一处。虽然为求得次级高度而采用距峰值点最近的0点，但在因噪声而导致峰值位置偏移时，会致使0点选择错误。当这样的错误发生时，由于相位δ取-π至π之间的值，因而在相邻的像素之间发生2π的相位突变。

图17是表示在图像上的一条线上的峰值位置的图。图17表示当测定带有倾斜度的平面时水平方向的一条线上的所有数据。图17的横轴表示像素位置，纵轴表示图像的取样号码。随着取样号码变大而变高。并且，取样号码变化1个单位时，高度变化λ/8。

此外，将图17所示的距峰值位置最近的相位δ的0点表示在图18中。图18的D、E处发生相位突变。此外，比较图17与图18可知，相位δ的0点偏差小。

相位突变的检测与修正

相位突变发生的原因是对在对比度Mi的峰值点左右的相位δ的0点的选择错误，所以，可以以最终针对任何像素都统一选择左右某一方的方式进行修正。

因此，作为后处理，求出对比度Mi的峰值点与相位δ的0点之间的偏移量，实施使图像上的几乎每个像素的偏移量的符号都变为一致的修正处理来修正相位突变。另外，这样的处理会导致像素的高度发生变化，但在本检查方法中，高度的评价采用的是相对高度，因此不会有问题。

最初，将峰值点与相位δ的0点的偏移量设为Δ，将阈值设为T，将阈值的修正量设为t，将修正次数设为M。若以图像上的位置(x，y)的对比度Mi的峰值为J(x，y)，以相位的0点为K(x，y)，则偏移量Δ(x，y)为Δ(x，y)＝K(x，y)-J(x，y)。

此处，将与图17相同部位的Δ(x，y)表示在图19上。图19的横轴表示像素位置，纵轴表示Δ(x，y)，值变化1个单位相当于变化λ/8。接下来，比较Δ(x，y)与阈值T，当Δ(x，y)＜T时，将K(x，y)设为K’(x，y)＝K(x，y)+2π。此外，当Δ(x，y)＞T时，将K(x，y)设为K’(x，y)＝K(x，y)。

此后，将所有像素(x，y)的修正后的K’(x，y)与相邻的至少一个像素以上比较，求出差值的总和S。此处，以与相邻像素的K’(x，y)的差的绝对值作为差值。例如，与(x+1，y)的差值为∣K’(x，y)-K’(x+1，y)∣。此外，将求得的总和值S与阈值T保持关联地存储。接下来，在阈值T上加上修正量t，求出新的阈值T。再一次，对图像上的所有像素(x，y)求出K’(x，y)，然后求出总和值S。

将上述处理过程反复M次，最后求出求得的总和值S的最小值，然后利用在表示最小值时的阈值T再次求出K’(x，y)，以求得的K’(x，y)作为各像素的三级高度。

图21表示图19的最终K’(x，y)。并且，将此时的Δ(x，y)表示在图20上。在图21中，阈值T从-4开始，以修正量t为0.1进行了共计80次的修正。阈值T变化至4。由图21可知相位突变被修正了。

检测方法的切换

每一次的墨水涂布量因墨水的粘度而异。因为高粘度的墨水表面张力大，所以与粘度低的墨水相比较，会显得厚膜。另外，墨水的性质大多通过预先进行的取样试验而事先就已明确。

此外，墨水涂布量的判断标准因涂布对象的图案而异，虽然在平板显示器或半导体那样的薄膜的情况下为亚微米以下，但在印刷基板的电极等需要膜厚的情况下是微米单位。

因为像这样涂布墨水或涂布对象的图案不同导致必要检测精度不同，所以在本检测方法中，做成可以根据涂布的墨水来切换所使用的高度信息。

例如采用图2所示的墨水涂布机构5时，涂布的墨水能够按每个涂布针来变更。因此，在图22所示的“针-检查项目对应表”中设有“高度种类”的选择栏，登记用相应的针涂布时所使用的高度种类。例如，用涂布针A涂布时使用三级高度，用涂布针B涂布时使用初级高度。

此外，因为墨水不同导致膜厚不同，所以做成能够按每个涂布针设定扫描范围。因此，能够设定适合墨水的生产节拍，从而能够使检查时间效率化。

在本实施方式4中，能够以比实施方式3高的精度检测出墨水涂布部的高度。

应该理解，本说明书公开的实施方式在所有方面都只是例示，并不构成限制。本发明的范围由权利要求书限定，而不是由上述说明限定，本发明的范围旨在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。

符号说明

1缺陷修正装置

2观察光学***

2a观察镜筒

3CCD摄像头

4切割用激光装置

5墨水涂布机构

6墨水硬化用光源

7液晶滤色器基板

8Z平台

9X平台

10Y平台

11控制用计算机

12显示器

13操作面板

15可动板

16物镜

17涂布单元

18涂布针

19墨盒

20静电喷墨装置

21喷墨喷嘴

22脉冲电压发生装置

23控制装置

24修正墨水

24a泰勒锥

24b射流

24c液滴

30米劳型干涉物镜

31透镜

32参照镜

33分束器

34外延光源

35过滤器切换装置

36过滤器

37半反射镜

38成像透镜

51黑底

52R像素

53G像素

54B像素

55白缺陷

56黑缺陷

57异物缺陷。

Claims (14)

1.一种涂布装置，在基板的表面上涂布液态材料，所述涂布装置具有：

头部，该头部包括经由物镜观察所述基板的表面的观察光学***、经由所述观察光学***对所述基板的表面的图像进行拍摄的拍摄装置以及在所述基板的表面上涂布所述液态材料的涂布机构；

定位装置，该定位装置使所述头部与所述基板相对移动，以使所述头部定位在所述基板的表面上方的所期望的位置上；以及

高度检测部，该高度检测部控制所述定位装置以及所述拍摄装置，将所述物镜定位在由涂布于所述基板的表面的所述液态材料形成的涂布部的上方之后，一边沿上下方向使所述涂布部与所述物镜相对移动一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置求出所述涂布部的高度。

2.如权利要求1所述的涂布装置，其中，

所述拍摄装置拍摄所述涂布部的图像，

所述定位装置包括装载所述头部并沿所述基板的表面的垂直方向移动的Z平台，

所述高度检测部将各像素的亮度的对比度变得最大时的所述Z平台的位置作为该像素的焦点位置。

3.如权利要求1所述的涂布装置，其中，

所述物镜为双光束干涉物镜，

所述拍摄装置拍摄干涉条纹的图像，

所述定位装置包括装载所述头部并沿所述基板的表面的垂直方向移动的Z平台，

所述高度检测部将各像素的干涉条纹强度的对比度变得最大时的所述Z平台的位置作为该像素的焦点位置。

4.如权利要求3所述的涂布装置，其中，

所述高度检测部按预先定好的周期对拍摄的图像进行取样，并求出取样图像的各像素的焦点位置。

5.如权利要求4所述的涂布装置，其中，

所述预先定好的周期是满足奈奎斯特周期的周期。

6.如权利要求4所述的涂布装置，其中，

所述高度检测部针对取样图像的每个像素计算干涉条纹强度的对比度，且将计算值达到峰值的图像的取样位置作为初级高度，接着，根据干涉条纹强度求出相位，将距所述初级高度最近的0点作为对应像素的次级高度，接着，针对每个像素，比较所述初级高度与所述次级高度来检测相位突变的发生，在检测出相位突变的情况时修正所述次级高度，将相位突变被修正后的三级高度作为测定结果。

7.如权利要求6所述的涂布装置，其中，

在求所述三级高度时，所述高度检测部设置阈值，对图像上的所有像素，比较从各像素的所述次级高度减去所述初级高度而得到的值与所述阈值，在减去结果小于所述阈值时，将相位相对于当前的次级高度增加了2π的取样位置作为修正后的次级高度，计算每个像素与相邻像素的修正后的次级高度的差值，求出图像上的所有像素的差值的总和，

所述高度检测部将上述处理执行总计M次，每次一边按预先定好的修正量修正所述阈值，一边针对每个阈值保持差值的总和，将用修正后的次级高度中总和最小的阈值修正后的次级高度作为所述三级高度。

8.如权利要求6所述的涂布装置，其中，

所述高度检测部根据所述液态材料的涂布条件，选择所述初级高度以及三级高度中的某一个进行测定。

9.如权利要求1所述的涂布装置，其中，

所述涂布装置还具有***，所述***根据由所述高度检测部检测出的所述涂布部的高度来判断所述涂布部是否正常。

10.如权利要求9所述的涂布装置，其中，

所述***从由所述高度检测部检测出的所述涂布部的高度减去所述基板的表面上没有涂布所述液态材料的基准部的高度来求出所述涂布部的相对高度，根据该相对高度来判断所述涂布部是否正常。

11.如权利要求10所述的涂布装置，其中，

所述***根据构成所述涂布部的图像的所述多个像素的相对高度的合计值、最大值、最小值、平均值、分散值中的至少一个来判断所述涂布部是否正常。

12.如权利要求1所述的涂布装置，其中，

所述涂布机构将附着于涂布针的末端部的所述液态材料涂布在所述基板的表面上。

13.如权利要求1所述的涂布装置，其中，

所述涂布机构以静电喷墨方式将所述液态材料涂布在所述基板的表面上。

14.一种高度检测方法，在涂布装置中检测由涂布于基板的表面的液态材料形成的涂布部的高度，所述涂布装置具有：头部，该头部包括经由物镜观察所述基板的表面的观察光学***、经由所述观察光学***对所述基板的表面的图像进行拍摄的拍摄装置以及在所述基板的表面上涂布所述液态材料的涂布机构；以及定位装置，该定位装置使所述头部与所述基板相对移动，以使所述头部定位在所述基板的表面上方的所期望的位置，

所述高度检测方法控制所述定位装置以及所述拍摄装置，将所述物镜定位在所述涂布部的上方之后，一边沿上下方向使所述涂布部与所述物镜相对移动一边拍摄图像，针对构成所拍摄图像的多个像素分别求出焦点位置，根据求得的焦点位置求出所述涂布部的高度。