JP2007205800A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色検査装置1の制御・演算部5は、測定スポット径及びサンプリング間隔及び支持部17の移動速度を設定し、設定した移動速度で支持部17及び基板3の移動を開始する。色検査装置1の結像部21は、自動焦点装置23により焦点を合わせる。色検査装置1の測定部19は、支持部17及び基板3を移動させつつ、設定した測定スポット径及びサンプリング間隔で測定を行い、連続的に測定データを取得する。尚、測定部19による測定は、支持部17及び基板3を停止させることなく移動させながら逐次行われる。色検査装置1の制御・演算部5は、測定データに基づいて各画素毎の色度を算出する。色検査装置1の制御・演算部は、各画素毎の色度のレンジから基板3の良否を判定する。
【選択図】図2
Description
また、従来の色検査装置では、測色した色度が焦点のずれに対して敏感に変動するので、検査位置を変更する度に顕微鏡の焦点を合わせる必要があり、一度に一箇所しか検査できないという問題点がある。すなわち、一定時間内に検査可能な範囲や検査箇所数が制限され、品質管理を十分に行うことが困難であるという問題点がある。
また、ラインセンサを用いた色検査装置では、受光素子個々の特性の相違や隣接素子の相互干渉によりS/N比が低下し、所定の精度(例えば、色度(x)、色度(y)測定時に1/1000以下)の測定値(発光スペクトル)を取得することが困難であるという問題点がある。
検査装置は、基板からの透過光または反射光または放射光に基づいて、顕微分光等の分光測光を行う。検査装置は、1画素につき複数箇所の測色を行い、この測定データ(分光スペクトルデータ)に基づいて画素毎の評価指標を算出する。
検査対象の基板は、遮光部(ブラックマトリックス)及び着色層を有するカラーフィルタ等である。
尚、測定データの種別に関しては特に限定されず、XYZ表色系やRGB表色系における測定データを用いることができる。
このように、測定データの特徴部分(ピーク値あるいはボトム値等)を抽出して各画素毎の評価指標とすることにより、測定スポットの位置決め処理を行う必要がない。
また、画素毎に所定の閾値を超えた複数の測定値を抽出して評価指標の算出に用いてもよい。
また、画素毎に測定データの特徴部分から所定数の測定値を抽出して評価指標の算出に用いてもよい。
これにより、画素の表面形状の凹凸(特に測定方向)による検査結果のばらつきを抑制して検査精度を向上させることができる。
これにより、高精度を維持しつつ高速検査が可能となり、検査時間を短縮することができる。
尚、隣接画素の影響がないように測定スポットの大きさ等を設定することが望ましい。
また、光源部は、基板の全面に光を照射可能な面照明としてもよい。これにより、基板や光源側に移動部を設ける必要がなく、装置構成を小型化することができる。
また、光源部に所定範囲の波長の光を選択的に透過あるいは反射するフィルタを設けることが望ましい。フィルタにより赤外光等を除去することにより、自動焦点装置の動作への影響を防止することができる。また、フィルタにより長波長成分を除去することにより、短波長成分の相対的な不足を解消し、焦点ずれによる色度の変動を抑制することができる。
これにより、色検査装置は、基板の傾きを補正して色検査処理を行うので、検査精度を向上させることができる。
これにより、基板及び測定部の移動を同期させることにより基板の傾きが補正されるので、検査精度を向上させることができる。また、回転ステージを設ける必要がないので、装置構成を小型化することができる。
これにより、エリアセンサの撮像画像に基づいて基板のパターンの位置ずれ量算出し、基板及び測定部の位置をリアルタイム補正しつつ色検査処理を行うので、検査精度を向上させることができる。また、アライメントカメラを設ける必要がない。
最初に、図1及び図2を参照しながら、本発明の第1の実施の形態に係る色検査装置1の構成について説明する。
図1は、色検査装置1の斜視図である。。
図2は、色検査装置1の構成図である。
尚、X方向は基板3の画素ライン方向を示し、Y方向は基板3の画素ライン方向と垂直な方向を示し、Z方向は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。X軸及びY軸及びZ軸は、互いに直角をなす。
制御・演算部5は、色検査装置1を構成する各装置の動作制御や演算処理を行う装置であり、例えば、CPUやメモリを備える電子計算機やコンピュータ等を用いることができる。
光源7は、白色光の光源である。光源7としては、例えば、ハロゲン照明装置を用いることができる。光源7には、フィルタ9が設けられる。
次に、図3を参照しながら、測定スポット35について説明する。
図3は、基板3における測定スポット35を示す図である。
測定スポット35の形状や大きさは、基板3の遮光部37及び画素39のパターンに応じて設定することができる。例えば、開口幅(Y方向)41−1及び開口幅(X方向)41−2に応じて測定スポット径43を設定することができる。
次に、図4〜図14を参照しながら、色検査装置1の動作について説明する。
図4は、色検査装置1の全体動作を示すフローチャートである。
色検査装置1の制御・演算部5は、測定スポット径43及びサンプリング間隔及び支持部17の移動速度を設定する(ステップ1001)。尚、支持部17の移動速度は、測定スポット径43及びサンプリング間隔に基づいて算出することが望ましい。色検査装置1の制御・演算部5は、設定した移動速度で、支持部17及び基板3の移動を開始する(ステップ1002)。
色検査装置1の結像部21は、自動焦点装置23により焦点を合わせる(ステップ1003)。
色検査装置1の測定部19は、支持部17及び基板3を移動させつつ、設定した測定スポット径43及びサンプリング間隔で測定を行い、連続的に測定データを取得する(ステップ1004)。尚、測定部19による測定は、支持部17及び基板3を停止させることなく移動させながら逐次行われる。
色検査装置1の制御・演算部5は、測定データに基づいて各画素39毎の色度を算出する(ステップ1005)。色検査装置1の制御・演算部は、各画素39毎の色度に基づいて基板3の良否を判定する(ステップ1006)。
図5は、基板3に対する測定部19の相対的な動きを示す図(Y方向)である。
図6は、基板3に対する測定部19の相対的な動きを示す図(X方向)である。
図7は、基板3に対する測定スポット49の相対的な動きを示す図である(Y方向)。
図8は、基板3に対する測定スポット51の相対的な動きを示す図である(X方向)。
図9〜図11は、Y方向に測定した場合(図5及び図7)の測定部19による測定データ(各図(a))と画素39毎の色度(各図(b))を示すグラフである。図9は、R(赤)の画素の色度算出についてのグラフである。図10は、G(緑)の画素の色度算出についてのグラフである。図11は、B(青)の画素の色度算出についてのグラフである。
尚、グラフ111及びグラフ121及びグラフ131は、各測定値が離散的にプロットされた点に対して補間処理等を行い曲線グラフとしたものである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ121の各ピーク位置123−1、123−2、…、をG(緑)の画素ラインの色度(y)として抽出し、グラフ125(図10(b))を取得する。グラフ125は、画素ライン(G)と色度(y)との関係を示すグラフである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ131の各ボトム位置133−1、133−2、…、をB(青)の画素ラインの色度(y)として抽出し、グラフ135(図11(b))を取得する。グラフ135は、画素ライン(B)と色度(y)との関係を示すグラフである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ115のレンジ117(最大値と最小値との差)及びグラフ125のレンジ127及びグラフ135のレンジ137の大きさに基づいて基板3の良否を判定する。
図12〜図14は、X方向に測定した場合(図6及び図8)の測定部19による測定データ(各図(a))と画素39毎の色度(各図(b))を示すグラフである。図12は、R(赤)の画素の色度算出についてのグラフである。図13は、G(緑)の画素の色度算出についてのグラフである。図14は、B(青)の画素の色度算出についてのグラフである。
尚、グラフ211及びグラフ221及びグラフ231は、各測定値が離散的にプロットされた点に対して補間処理等を行い曲線グラフとしたものである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ221の各ピーク位置223−1、223−2、…、をG(緑)の画素ラインの色度(y)として抽出し、グラフ225(図13(b))を取得する。グラフ225は、画素ライン(G)と色度(y)との関係を示すグラフである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ231の各ボトム位置233−1、233−2、…、をB(青)の画素ラインの色度(y)として抽出し、グラフ235(図14(b))を取得する。グラフ235は、画素ライン(B)と色度(y)との関係を示すグラフである。
色検査装置1の制御・演算部5は、グラフ215のレンジ217(最大値と最小値との差)及びグラフ225のレンジ227及びグラフ235のレンジ237の大きさに基づいて基板3の良否を判定する。
尚、良否判定は、各画素39毎の色度(x)あるいは色度(y)のレンジが所定範囲内(例えば、2/1000の範囲内)となる場合に良品と判定し、当該所定範囲外の場合を不良品と判定することが望ましい。
また、測定スポット径43及びサンプリング間隔を画素39の開口幅41に応じて設定して連続的に測定を行い、測定データのピーク値あるいはボトム値を抽出して各画素39毎の色度とすることにより、測定スポット35の位置決め処理を行う必要がない。
また、色検査装置1は、支持部17及び基板3の移動及び停止を繰り返して測定を行うようにしてもよいし、停止させずに連続的に測定を行うようにしてもよい。
次に、図15及び図16を参照しながら、第2の実施の形態について説明する。
図15は、測定スポット53(図15(a))と基板3の画素39の表面形状(図15(b))とを示す図である。
図16は、平均色度算出に用いる測定値の抽出を示す図である。尚、グラフ303は、グラフ111(図9)及びグラフ121(図10)及びグラフ211(図12)及びグラフ221(図13)に相当し、グラフ304は、グラフ131(図11)及びグラフ231(図14)に相当する。
そこで、先述の図4のステップ1005の処理において、色検査装置1の制御・演算部5は、同一の画素39内にある測定スポット53における測定値を用いて平均等の演算処理を行い、当該画素39における色度を算出する。
また、値が大きい方あるいは小さい方から所定数(例えば、3つ)の測定値を抽出して画素39毎の色度算出に用いるようにしてもよい。
また、グラフの立ち上がりあるいは立ち下がり以外の部分の測定値を用いて隣接画素の影響を除くために、グラフ303あるいはグラフ304の変化率(傾き)の大きさが所定値より小さい測定点の測定値を抽出して画素39毎の色度算出に用いるようにしてもよい。
次に、図17及び図18を参照しながら、第3の実施の形態について説明する。
図17は、測定スポット55(図17(a))と基板3の画素39の表面形状(図17(b))とを示す図である。
図18は、スリット25を示す図である。
尚、矩形の測定スポット55を設定するには、光源スポット33の範囲内に矩形の孔57を有するスリット25を用いればよい。
次に、図19を参照しながら、第4の実施の形態について説明する。
図19は、各画素39の形状評価を示す図である。図19(a)は、測定部19による測定データを示す。図19(b)は、閾値401による測定データの抽出を示す。図19(c)は、抽出した測定データの拡大を示す。
尚、グラフ403は、グラフ111(図9)及びグラフ121(図10)及びグラフ211(図12)及びグラフ221(図13)に相当する。
尚、開口幅に対するピーク位置あるいはボトム位置と各画素の形状の相似性が判明した場合は、測定データからピーク位置やボトム位置を算出することなく、相似性に基づいてピーク位置やボトム位置を推定して当該位置のみについて測定スポットを設定するようにすればよい。
次に、図20を参照しながら、第5の実施の形態について説明する。
図6は、色検査装置1aを示す図である。
測定部19は、Y方向移動部65を介してガントリ31に設けられる。測定部19は、Y方向に移動可能である。ガントリ31は、X方向移動部67を介して定盤29に設けられる。ガントリ31は、X方向に移動可能である。
色検査装置1aは、Y方向移動部65及びX方向移動部67により測定部19を移動させつつ基板3の測定を行う。
また、面照明63を使用する場合、検査対象の基板3を載置する前に、測定位置の光源スペクトル二次元分布を予め測定する必要がある。すなわち、透過スペクトル=測定スペクトル/光源スペクトルであるので、実際の測定前に、塗布前のガラス基板4を用いて測定位置に対応する点69全てについて光源スペクトルを測定してキャリブレーションを行う必要がある。
次に、図21及び図22を参照しながら、第6の実施の形態について説明する。
図21は、色検査装置1bを示す図である。
図22は、色検査装置1bの動作を示すフローチャートである。
回転ステージ69は、基板3が載置される支持部17をXY平面上でθ方向回転させる装置である。尚、回転ステージ69としては、汎用のものを用いることができる、例えば、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
アライメントカメラ71は、基板3のθ方向角度及びXY座標を検出するために、基板3の所定箇所(基板上に形成されるアライメントマーク等)を撮像するカメラである。尚、アライメントカメラ71は、色検査装置1bのフレーム(図示しない)に固定支持される。
次に、図23及び図24を参照しながら、第7の実施の形態について説明する。
図23は、色検査装置1cを示す図である。
図24は、色検査装置1cの動作を示すフローチャートである。
次に、図25及び図26を参照しながら、第8の実施の形態について説明する。
図25は、色検査装置1dを示す図である。
図26は、色検査装置1dの動作を示すフローチャートである。
分光測光部27の光検出素子部には、フォトダイオードアレイや裏面入射型CCDリニアイメージセンサ等を用いることができる。また、電子冷却型CCDエリアイメージセンサ等の高性能な光検出素子を用いることにより、分光測光部27における処理を高速化してRGB各画素の色度をより迅速に測定することができる。
光源7の照明装置には、ハロゲン照明装置のみならず、メタルハライド照明装置やキセノン照明装置や水銀灯等を用いることができる。
自動焦点装置23(オートフォーカスユニット)動作原理としては、赤外光によるパターン投影法、及び、半導体固体赤外レーザによるナイフエッジ法があるが、いずれの方式を用いることができる。
尚、第1の実施の形態〜第8の実施の形態について説明したが、これらを適宜組み合わせて実施することもできる。
3………基板(カラーフィルタ)
4………基板(塗布前)
5………制御・演算部
7………光源
9………フィルタ
11………移動部
13、67………X方向移動部
15、65………Y方向移動部
17………支持部
19………測定部
21………結像部
23………自動焦点装置(オートフォーカスユニット)
25………スリット
27………分光測光部
33………光源スポット
35、49、51、53、55、59………測定スポット
37………遮光部(ブラックマトリクス)
39………画素(着色層)
41………開口幅
43………測定スポット径
45、47………測定点
63………面照明
69………回転ステージ
71………アライメントカメラ
73………エリアセンサ
Claims (30)
- 基板上に所定間隔で複数配列された微小要素を検査する検査装置であって、
前記基板からの透過光または反射光または放射光が入射する測定部と、
前記測定部に入射した光を結像する結像部と、
前記結像した画像に基づいて分光測光を行う分光測光部と、
前記分光測光により1微小要素につき複数箇所の測定値を含む測定データを取得する測定データ取得手段と、
前記測定データに基づいて前記微小要素毎の評価指標を算出する評価指標算出手段と、
を具備することを特徴とする検査装置。 - 前記評価指標算出手段は、前記分光測光部の測定データの特徴部分に基づいて、前記微小要素毎の評価指標を算出することを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
- 前記特徴部分は、前記測定データのピーク部分またはボトム部分の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項2に記載の検査装置。
- 前記評価指標算出手段は、1つの微小要素における複数箇所の測定値の平均値を当該微小要素の評価指標とすることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記評価指標算出手段は、微小要素毎に所定の閾値を超えた複数の前記測定値を抽出して前記評価指標の算出に用い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検査装置。
- 前記評価指標算出手段は、微小要素毎に前記測定データの特徴部分から所定数の前記測定値を抽出して前記評価指標の算出に用い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検査装置。
- 前記測定データ取得手段は、前記基板と前記測定部とを水平方向に相対的に移動させつつ連続的に測定を行うことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記分光測光の測定範囲である測定スポットの大きさ及びサンプリング間隔及び、前記基板または前記測定部の移動速度を設定する設定手段を具備することを特徴とする請求項7に記載の検査装置。
- 隣接微小要素の影響がないように前記分光測光の測定範囲である測定スポットの大きさを設定することを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記分光測光の測定範囲である測定スポットの形態を設定するスリットを備えることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記測定スポットの形態は、測定方向に対して垂直な方向を長辺とする矩形であることを特徴とする請求項10に記載の検査装置。
- 前記基板の全面に光を照射可能な面照明を具備することを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記基板に光を照射する光源部は、所定範囲の波長の光を選択的に透過あるいは反射するフィルタを備えることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれかに記載の検査装置。
- 前記測定部は、前記基板の画像を取得して前記基板の傾きを計測するエリアセンサを備え、
前記エリアセンサにより計測した前記基板の傾きに基づいて前記基板及び前記測定部の位置を随時補正しつつ検査を行うことを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれかに記載の検査装置。 - 前記微小要素は、カラーフィルタを構成する各画素であることを特徴とする請求項1から請求項14までのいずれかに記載の検査装置。
- 基板上に所定間隔で複数配列された微小要素を検査する検査方法であって、
前記基板からの透過光または反射光または放射光を測定部に入射するステップと、
前記測定部に入射した光を結像する結像ステップと、
前記結像した画像に基づいて分光測光を行う分光測光ステップと、
前記分光測光により1微小要素につき複数箇所の測定値を含む測定データを取得する測定データ取得ステップと、
前記測定データに基づいて前記微小要素毎の評価指標を算出する評価指標算出ステップと、
を具備することを特徴とする検査方法。 - 前記評価指標算出ステップは、前記分光測光部の測定データの特徴部分に基づいて、前記微小要素毎の評価指標を算出することを特徴とする請求項16に記載の検査方法。
- 前記特徴部分は、前記測定データのピーク部分またはボトム部分の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項17に記載の検査方法。
- 前記評価指標算出ステップは、1つの微小要素における複数箇所の測定値の平均値を当該微小要素の評価指標とすることを特徴とする請求項16から請求項18までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記評価指標算出ステップは、微小要素毎に所定の閾値を超えた複数の前記測定値を抽出して前記評価指標の算出に用いることを特徴とする請求項16から請求項19までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記評価指標算出ステップは、微小要素毎に前記測定データの特徴部分から所定数の前記測定値を抽出して前記評価指標の算出に用いることを特徴とする請求項16から請求項20までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記測定データ取得ステップは、前記基板と前記測定部とを水平方向に相対的に移動させつつ連続的に測定を行うことを特徴とする請求項16から請求項21までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記分光測光の測定範囲である測定スポットの大きさ及びサンプリング間隔及び、前記基板または前記測定部の移動速度を設定する設定ステップを具備することを特徴とする請求項22に記載の検査方法。
- 隣接微小要素の影響がないように前記分光測光の測定範囲である測定スポットの大きさを設定することを特徴とする請求項1から請求項23までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記分光測光の測定範囲である測定スポットの形態を設定することを特徴とする請求項16から請求項24までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記測定スポットの形態を測定方向に対して垂直な方向を長辺とする矩形に設定することを特徴とする請求項25に記載の検査方法。
- 前記基板の全面に光を照射することを特徴とする請求項16から請求項26までのいずれかに記載の検査方法。
- 所定範囲の波長の光を選択的に除去して前記基板に光を照射することを特徴とする請求項16から請求項27までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記基板の画像を取得して前記基板の傾きを計測し、前記基板の傾きに基づいて前記基板及び前記測定部の位置を随時補正しつつ、検査を行うことを特徴とする請求項16から請求項28までのいずれかに記載の検査方法。
- 前記微小要素は、カラーフィルタを構成する各画素であることを特徴とする請求項16から請求項29までのいずれかに記載の検査方法。
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