JP4748353B2 - 異物検査装置 - Google Patents
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Description
カラーの液晶ディスプレイは、構成画素部を3原色(R,G,B)とし、液晶の電気的スイッチングにより3原色の各光の透過を制御してカラー表示が行われるもので、3原色の制御を行うためにアクティブマトリックス方式および単純マトリックス方式とがあるが、いずれの方式においてもカラーフィルタ(以下CFとも言う)が用いられている。
このカラーフィルタは、例えば、透明基板上にR,G,Bの各着色パターンからなる着色層、各画素の境界部分に位置するブラックマトリックス、保護層および透明電極層からなるカラーフィルタ層を備えた、カラーフィルタ形成基板の形態で、液晶ディスプレイに供されている。
このようなカラーフィルタの作製方法としては、染色基材をガラス基板上に塗布し、フォトマスクを介して露光・現像して形成したパターンを染色する染色法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させておき、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散法や、印刷インキで各色を印刷する印刷法、基板上にパターンニングされた透明電極を使用して電着により各色の着色層を形成する電着法等が知られているが、現在は、顔料分散法が主流となっている。
顔料分散法により作製されるカラーフィルタの作製においては、製造コストの低減の要求やディスプレイの大サイズ化要求等から製造段階での多面付化が進み、処理基板の大型化が進んでいる。
しかし、露光マスクとカラーフィルタ形成用の基板のギャップが狭いプロキシミティ露光方式では、何らかの理由によりカラーフィルタ形成用の基板上の着色層に異物が存在すると、露光時に露光用マスクを傷つけてしまうという問題があった。
カラーフィルタ形成用のガラス基板の大サイズ化に伴い、露光マスクも大型化し、非常に高価になってきており、傷つきによる露光用マスクの再作製のコストが問題になっていた。
露光機で露光する前にカラーフィルタ形成用の基板上の着色層の異物を検知する装置が望まれていた。
しかし、露光機で露光する直前にカラーフィルタ形成用の基板上の着色層の異物を検知する異物検査をしたい場合、露光機で露光する前の検査であり、未露光の着色層に影響しないように検査を行うことが必要であり、製造ラインのレイアウトや機器構成にも制約が多くなる。
しかし、ここに記載のものは、露光、現像等の工程後に、多面付けで作製されたものを各カラーフィルタ形成基板に切断する切断工程を経た各カラーフィルタ形成基板の異物の検査を行う異物検査装置に関するものである。
このような中、最近では、カラーフィルタ形成のための未露光の着色層のパターニングのためのプロキシミティ露光における、露光用マスクの異物による傷つきが問題となってきて、種々の制約はあるが、プロキシミティ露光を行う露光機で露光する前にカラーフィルタ形成用の基板上の未露光の着色層の異物を検知する装置が望まれていた。
本発明はこれに対応するもので、プロキシミティ露光を行う露光機で露光する前にカラーフィルタ形成用の基板上の未露光の着色層の異物を検知する異物検査装置で、未露光の着色層に影響しないように検査を行うことができ、且つ、製造ラインのレイアウトや機器構成にも制約を多く与えない異物検査装置を提供しようとするものである。
そして、上記の異物検査装置であって、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に均一に広げて出射光とするもので、平面的に広げた状態で、前記未露光の着色層を照射するものであることを特徴とするものである。
あるいは、上記の異物検査装置であって、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に均一に広げて出射光とするもので、平面的に広がったレーザ光を、レンズ系を通して、あるいは、凹面鏡からなる反射ミラーで反射させて平面的な平行光として、前記未露光の着色層を照射するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの異物検査装置であって、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の感光波長からずれたものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの異物検査装置であって、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の分光透過率が低い波長であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの異物検査装置であって、前記載置台が、前記プロキシミティ露光を行う際の露光装置のプリアライメントステージであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの異物検査装置であって、前記載置台が、冷却プレートであることを特徴とするものである。
尚、ここで、「傾けた角度でレーザ光を照射する」とは、水平状態の被検査基板に対して直交する方向でない、未露光の着色層側に傾いた方向で、且つ、各レーザ光照射部にて被検査基板に照射された正反射光が各撮影手段にて撮影されない範囲の角度で、レーザ光を照射することを意味する。
また、「その光源からの光を平面的に均一に広げて出射光とする」とは、光源から末広がりに平面的に均一に広げて出射光とすることを意味し、ここでは、末広がりに広がる形状を扇状とも言う。
また、ここでの着色層とは、先に述べた顔料分散法等によるカラーフィルタの作製に用いられる感光性の着色層で、通常は、UV光に感光性のものである。
そして、上記の異物検査方法であって、照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の感光波長からずれたものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの異物検査方法であって、照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の分光透過率が低い波長であることを特徴とするものである。
本発明の異物検査装置は、このような構成にすることにより、プロキシミティ露光を行う露光機で露光する前にカラーフィルタ形成用の基板上の未露光の着色層の異物を検知する異物検査装置で、未露光の着色層に影響しないように検査を行うことができ、且つ、製造ラインのレイアウトや機器構成にも制約を多く与えない異物検査装置の提供を可能としている。
具体的には、未露光の着色層を配設した基板を被検査基板として、被検査基板を水平状態で載置する載置台と、被検査基板の側面側に、未露光の着色層の所望の検査領域を、傾けた角度でレーザ光を照射する、複数のレーザ光照射部と、被検査基板の前記未露光の着色層形成面と直交する方向、上側に配され、前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光の、異物における散乱光を撮影し、前記検査領域全体にわたり、散乱光による撮影画像データを取得する、複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段の各撮影手段にて取得された各撮影画像データを画像処理し、前記検査領域全体の、前記未露光の着色層における異物を抽出する画像処理部とを、備えており、各レーザ光照射部は、前記被検査基板の未露光の着色層に対し、線状領域を照射領域とするもので、各レーザ光照射部と前記載置台との天地方向の位置を相対的に変化させることにより、線状照射領域を未露光の着色層面に沿い一次元的に走査して、所定の面領域を照射するものであることにより、これを達成している。
即ち、レーザ光照射部からのレーザ光が、異物に当たる散乱光が発生するが、被検査基板の未露光の着色層の所望領域全域にわたり、レーザ光の照射が行え、未露光の着色層の所望領域全域の異物からの散乱光を撮影することが可能で、更に、画像処理部を備えており、散乱光により撮影された撮影画像データから、未露光の着色層の所望領域全域における異物有無を検知することを可能としている。
レーザ光としては、撮影手段(カメラ)で異物での散乱光を検知できる強度が得られ、未露光の着色層の感光波長を避けたものであれば、特に、限定されない。
ここでは、レーザ光を用いることにより、散乱が起こり易く、レーザ光は直進性が高いので比較的低出力でも光量がかせげる。
更に具体的には、各レーザ光照射部は、前記被検査基板の未露光の着色層に対し、線状領域を照射領域とするもので、各レーザ光照射部と前記載置台との天地方向の位置を相対的に変化させることにより、線状照射領域を未露光の着色層面に沿い一次元的に走査して、所定の面領域を照射するものであり、レーザ光照射部を一体的にして天地方向の相対的位置を管理することは容易で、一次元的走査を精度良く安定的に行うことが容易に可能となる。
この場合、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に広げて出射光とするもので、平面的に広げた状態で、前記未露光の着色層を照射するものである請求項2の発明の形態、あるいはまた、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に広げて出射光とするもので、平面的に広がったレーザ光を、レンズ系を通して、あるいは、凹面鏡からなる反射ミラーで反射させて平面的な平行光として、前記未露光の着色層を照射するものである請求項3の発明の形態が挙げられるが、このようにすることにより、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の重なりを少なくでき、強度的に均一な光で検査領域の殆んど全部を照射することができ、これにより、精度の良く、異物の抽出を可能としている。
また、レーザ光は波長の選択性が高いので、レーザ光の波長(ピーク波長のこと)をある程度感光波長からはずした請求項4の発明の形態とすることにより、レーザ光照射による未露光の着色層の感光を無いものとできる。
例えば、感光波長を避け、波長が655nmの赤色レーザを使うこともできる。
また、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、未露光の着色層の分光透過率が低い波長である請求項5の発明の形態とすることにより、未露光の着色層を透過して、反射される光の影響を少なくすることが可能である。
G色(緑色)あるいはB色(青色)の未露光の着色層を、波長が655nmの赤色レーザで検査する場合は、これに相当する。
尚、レーザ光を扇状に均一に平面的に広げてビーム整形した光源は、市販されている。画像処理部としては、例えば、撮影画像データを所定の閾地で2値化し、画素の連結度
合を計算し、所定画素数連結していたら、異物欠陥ありと認識する処理を有するものが挙げられる。
現実的には、異物が未露光の着色層から突出した高さ、異物のサイズ、形状によって、散乱光を撮影手段(カメラ)でとらえた場合の輝度とサイズが影響をうけることから、散乱光の強度とサイズが大きいものを、突出した高さが大のものと想定する。
尚、定性的には、異物の形状がギザギザしているほど散乱光強度が強い。
また、通常、異物のサイズが大きいものほど、着色層から突出しており、転写用マスクの傷発生に関係するため、このような画像処理による異物の抽出は有効である。
尚、カラーフィルタを形成するための未露光の着色層に対し、プロキシミティ露光により転写用マスクの絵柄を転写露光する場合、生産性の面から、通常、露光する際のステージに露光用のカラーフィルタ形成用の基板を載置する前に、予め、プリアライメントを行っておくが、このプリアライメントを行うためのステージがプリアライメントステージである。
また、載置台が、冷却プレートであることにより、精度的に良い異物の検出を可能とし、更に、載置台が、露光装置のプリアライメントステージである場合には、精度の良い露光を可能とするものである。
図1(a)は本発明の異物検査装置の実施の形態の1例の概略構成斜視図で、図1(b)は図1(a)のA1−A2における断面図で、図2は図1に示す異物検査装置のブロック図で、図3は散乱光による撮影を説明するための概略図で、図4(a)はレーザ光の照射と照射領域を説明するための平面図で、図4(b)は図4(a)のB1側から見た図で、図5は複数のレーザ照射部によるレーザ照射を示した図で、図6(a)はミラーを用いてレーザ光を平行光とする場合の図で、図6(b)はレンズを用いてレーザ光を平行光とする場合の図で、図7は反射ミラーを用いて反射したレーザ光を照射させる形態の図で、図8は反射ミラーを用いて両側からレーザ光を照射する形態の図である。
図1〜図8中、10はプリアライメントステージ(載置台とも言う)、20は被検査基板、30は撮影手段(CCDカメラ)、40はレーザ光照射部、45はレーザ光、45Aは散乱光、47、48はレーザ光照射領域、50は(上下移動できる)レーザ支持台、60は制御兼処理用パソコン(制御部兼画像処理部とも言う)、80は異物、90は凹面反射ミラー、91、92は平面反射ミラー、95はレンズ系である。
本例の異物検査装置は、基板の一面側に配設された、カラーフィルタを形成するための未露光の着色層に対し、プロキシミティ露光により転写用マスクの絵柄を転写露光する前に、その異物の検査を行う異物検査装置で、プロキシミティ露光を行う露光機(図示していない)用のプリアライメントステージ10を、異物検査を行う未露光の着色層を配した基板(以下、被検査基板と言う)を載置する載置台とするものである。
尚、先にも述べたが、通常、プロキシミティ露光を行う露光機(図示していない)の露光用のステージに、露光のために未露光の着色層を配した露光用基板を載置する際に、予め、専用のプリアライメントステージにおいてプリアライメントを行い、プリアライメントがなされた後に、露光用基板を露光機(図示していない)の露光用のステージに載せて、露光処理を行う。
そして、未露光の着色層を配設した基板を被検査基板20として、被検査基板20を水平状態で載置するプリアライメントステージ10の他に、被検査基板20の側面側に、未露光の着色層の所望の検査領域を、傾けた角度でレーザ光45を照射する、複数のレーザ光照射部40と、被検査基板20の前記未露光の着色層形成面と直交する方向、上側に配され、前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光の、異物における散乱光を撮影し、検査領域全体にわたり、散乱光による撮影画像データを取得する、CCDエリアセンサカメラからなる複数の撮影手段30と、各撮影手段30にて撮影した各撮影画像データを画像処理し、前記検査領域全体の、前記未露光の着色層における異物を抽出する画像処理部と各部を制御する制御部を兼ねる制御兼処理用パソコン60とを、備えている。
本例では、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長を、被検査基板20の着色層の感光波長からずれたものとしている。
図2に示すブロック図のように、本例の異物検査装置は、制御兼処理用パソコン60の制御のもと、各部が関連付けて制御されている。
撮影手段30としては、プロキシミティ露光を行う露光機(図示していない)のプリアライメントステージ10を載置台としているため、CCDエリアセンサカメラを用いている。
複数の撮影手段30により、検査領域全体を撮影でき、検査領域全体の画像データを得ることができる。
撮像手段30は、図3に示すように、異物80に照射されたレーザ光45の散乱光45Aを異物箇所として受光して、撮影するもので、併せて、検査領域全体にわたり、散乱光による撮影画像データを取得する。
尚、角度θは、レーザ光45と被検査基板とのなす角度で、レーザ光45は、水平状態の被検査基板に対して直交する方向でない、未露光の着色層側に傾いた方向で、且つ、各レーザ光照射部にて被検査基板20に照射された正反射光が各撮影手段30にて撮影されない範囲の角度で、照射される。
レーザ支持台50は、複数のレーザ光照射部40を固定して保持し、一体的に上下移動(天地方向移動)できるものである。
制御用パソコン60は、各撮影手段30にて撮影した撮影画像データを画像処理し、被検査基板20の未露光の着色層における異物を抽出する画像処理部と各部を制御する制御部とを兼ねている。
レーザ光照射部40は、上下移動(天地方向移動)できるレーザ支持台50上に固定して保持され、レーザ支持台50により、上下移動ができる。
各レーザ光照射部40からのレーザ光は、レーザ光照射部40位置が固定されている場合には、斜めから着色層の線状領域を照射するもので、例えば、図4(a)、図4(b)に示すように、Ph1位置では、被検査基板20のP1−P2の線状領域を照射し、また、Ph2位置では、被検査基板20のP3−P4の線状領域を照射する。
そして、Ph1位置からPh2位置まで鉛直方向にレーザ光照射部40を移動することにより、領域P1、P2、P4、P3全体を照射する。
各レーザ光照射部40のPh1位置からPh2位置までの上下移動中に、各撮影手段30を撮影状態にしておけば、領域P1、P2、P4、P3全体について異物検査を行うことができる。
1つのレーザ光照射部40では、所望の検査領域全体を検査できず、複数のレーザ光照射部40を、上下移動できるレーザ支持台50に載せて、これらを一体にに上下移動させて、所望の検査領域全体を検査できるようにしている。
図5に示すように、各レーザ光照射部40からの照射領域は、被検査基板20の着色層上でオーバーラップしている。
レーザ光45の波長(ピーク波長のこと)をある程度感光波長からはずすことにより、レーザ光45照射による未露光の着色層の感光を無いものとできる。
また、未露光の着色層を透過して、反射される光の影響を少なくする面から、各レーザ光照射部40から照射されるレーザ光45の波長が、未露光の着色層の分光透過率が低い波長とすることが好ましい。
例えば、着色層として、R色(赤色)、G色(緑色)、B色(青色)の各色のものを検査対象とする場合、レーザ光としては、各色の感光波長をはずした波長が655nmの赤色レーザを用いることができる。
特に、G色(緑色)着色層あるいはB色(青色)着色層を検査対象として、波長が655nmの赤色レーザを用いる場合には、レーザ光45の波長が、未露光の着色層の分光透過率が低い波長となり、好ましい。
尚、これを以って、本発明に関わる異物検査方法の実施の形態例の説明に代える。
ここでは、図4に示す、被検査基板20の線状領域P1−P2を含むその延長線と、線状領域P3−P4を含むその延長線との間、所定幅を検査するものとする。
先ず、被検査基板20を、プリアライメントステージ10上、所定の位置に載せる。
レーザ支持台50を上下移動し、各レーザ光照射部40を一体として、Ph1位置まで移動し、P1−P2の線状領域を照射する状態とし、更に、照射しながら、各レーザ光照射部40を一体として、Ph2位置まで移動する。
Ph1位置からPh2位置への移動の際には、各撮影手段30を、引き続き撮影できる状態に設定しておき、この移動の間中撮影する。
各撮影手段30は、それぞれの撮影領域に異物があれば、レーザ光照明部40から照射されたレーザ光の散乱光を撮影する。
各撮影手段30により撮影された撮影画像データは、制御用パソコン60に送られ、画像処理が施される。
画像処理としては、例えば、撮影画像データを所定の閾地で2値化し、画素の連結度合を計算し、所定画素数連結していたら、異物欠陥ありと認識する処理を行う。
尚、異物が未露光の着色層から突出した高さ、異物のサイズ、形状によって、散乱光を撮影手段(カメラ)でとらえた場合の輝度とサイズが影響をうけることから、散乱光の強度とサイズが大きいものを、突出した高さが大のものと評価しても良い。
このようにして、プロキシミティ露光の際に転写用マスクの傷の原因となる、被露光基板20の未露光の着色層の異物を抽出することができる。
このような反射物の位置は固定化されているので、あらかじめその周囲を非検査領域として登録しておくことにより、該当箇所に所定連結数以上の2値化画像が残っていても欠陥として検出されないようにする。
カラーフィルタ形成用基板に配設されている着色層の分光透過率の低い波長帯のレーザー光を照射光として選択すると、上記の反射物の影響を軽減できる。
即ち、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、未露光の着色層の分光透過率が低い波長とすることにより、未露光の着色層を透過して、反射される光の影響を少なくすることが可能である。
本例の場合、各レーザ光照射部は、その光源からの光を扇状に平面的に広げて出射光とし、それをそのまま、被検査基板に照射しているが、図6(b)のように、扇状に平面的に広がったレーザ光を、レンズ系95を通して、あるいは、図6(a)のように、扇状に平面的に広がったレーザ光を、凹面鏡からなる凹面反射ミラー90で反射させて平面的な平行光として、被検査基板に照射する形態としても良い。
この形態の場合、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の重なりを少なくでき、強度的に均一な光で検査領域の殆んど全部を照射することができ、これにより、精度良く、異物の抽出を可能としている。
また、図7に示すように、レーザ光照射部40からのレーザ光45を平面反射ミラー91で反射させて照射する形態もある。
また、図8に示すように、平面反射ミラー92を用いて、両側から照射する形態も挙げることができる。
20 被検査基板
30 撮影手段(CCDカメラ)
40 レーザ光照射部
45 レーザ光
45A 散乱光
47、48 レーザ光照射領域
50 (上下移動できる)レーザ支持台
60 制御兼処理用パソコン(制御部兼画像処理部とも言う)
80 異物
90 凹面反射ミラー
91、92 平面反射ミラー
95 レンズ系
Claims (7)
- 基板の一面側に配設された、カラーフィルタを形成するための未露光の着色層に対し、プロキシミティ露光により転写用マスクの絵柄を転写露光する前に、その異物の検査を行う異物検査装置であって、前記未露光の着色層を配設した基板を被検査基板として、被検査基板を水平状態で載置する載置台と、被検査基板の側面側に、未露光の着色層の所望の検査領域を、傾けた角度でレーザ光を照射する、複数のレーザ光照射部と、被検査基板の前記未露光の着色層形成面と直交する方向、上側に配され、前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光の、異物における散乱光を撮影し、前記検査領域全体にわたり、散乱光による撮影画像データを取得する、複数の撮影手段と、前記複数の撮影手段の各撮影手段にて取得された各撮影画像データを画像処理し、前記検査領域全体の、前記未露光の着色層における異物を抽出する画像処理部とを、備えており、各レーザ光照射部は、前記被検査基板の未露光の着色層に対し、線状領域を照射領域とするもので、各レーザ光照射部と前記載置台との天地方向の位置を相対的に変化させることにより、線状照射領域を未露光の着色層面に沿い一次元的に走査して、所定の面領域を照射するものであることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1に記載の異物検査装置であって、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に均一に広げて出射光とするもので、平面的に広げた状態で、前記未露光の着色層を照射するものであることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1に記載の異物検査装置であって、各レーザ光照射部は、その光源からの光を平面的に均一に広げて出射光とするもので、平面的に広がったレーザ光を、レンズ系を通して、あるいは、凹面鏡からなる反射ミラーで反射させて平面的な平行光として、前記未露光の着色層を照射するものであることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の異物検査装置であって、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の感光波長からずれたものであることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の異物検査装置であって、各レーザ光照射部から照射されるレーザ光の波長が、前記未露光の着色層の分光透過率が低い波長であることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の異物検査装置であって、前記載置台が、前記プロキシミティ露光を行う際の露光装置のプリアライメントステージであることを特徴とする異物検査装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の異物検査装置であって、前記載置台が、冷却プレートであることを特徴とする異物検査装置。
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