JP2006030070A - Film thickness inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、膜厚検査装置に関し、特に大型液晶カラーフィルタ基板のカラーパターン内部のレジストの膜厚を測定する膜厚検査装置に関するものである。 The present invention relates to a film thickness inspection apparatus, and more particularly to a film thickness inspection apparatus for measuring the film thickness of a resist inside a color pattern of a large liquid crystal color filter substrate.
カラー液晶パネルでは、色表示素子としてカラーフィルタが使用されている。カラーフィルタの製膜工程は、近年、基板の大型化に伴いその方法が変化してきている。すなわち、小型のガラスサイズに対しては、レジストをガラス基板に滴下しガラスを回転させて膜厚及び均一性を管理するスピン方式が可能であった。しかしながら、１ｍ角を越える大型サイズのガラス基板に対しては、装置サイズ及びレジスト消費量を押さえるため、隙間を直線状に動かしてレジストを塗布するスリット方式が主流となってきている。このスリット方式では、機械的精度により膜厚の均一性をあげる必要があること、及びテレビジョン（ＴＶ）むけ需要でより色管理が重要となったことで、大型ガラス基板における製造ライン内でのパターン面内の膜厚測定が重要となっている。 In a color liquid crystal panel, a color filter is used as a color display element. In recent years, the method of forming a color filter has changed with the increase in size of the substrate. That is, for a small glass size, a spin method in which a resist is dropped on a glass substrate and the glass is rotated to control the film thickness and uniformity is possible. However, for large-sized glass substrates exceeding 1 square meter, a slit method in which resist is applied by moving the gap in a straight line has become the mainstream in order to reduce the apparatus size and resist consumption. In this slit method, it is necessary to increase the film thickness uniformity by mechanical accuracy, and color management becomes more important due to demand for television (TV). Measurement of the film thickness in the pattern plane is important.
一般に、液晶カラーフィルタのインライン（製造ライン内）での膜厚は、通常ダミーパターン、またはカラーフィルタパターン部間（パネルあるいはセル間）等で測定を行う。膜の均一性管理の為には、測定場所の制限無く行うことが望ましい。また、大型基板への対応には、複数点の測定が必要であるが、個々の測定装置のパターンサーチ動作を独立して行い大型装置への組み込みを簡単にする必要がある。 In general, the film thickness of the liquid crystal color filter in-line (in the production line) is usually measured between a dummy pattern or between color filter pattern parts (between panels or cells). In order to manage the uniformity of the film, it is desirable to perform the measurement without restriction on the measurement location. Further, in order to cope with a large substrate, it is necessary to measure a plurality of points. However, it is necessary to perform the pattern search operation of each measuring device independently to simplify the incorporation into the large device.
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、カラーフィルタ内のパターン内部の分光情報を高速で得ることができ、制御性が向上し、多数点測定に対するシステム構築が容易になる膜厚検査装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to obtain spectral information inside a pattern in a color filter at high speed, improve controllability, and measure multiple points. An object of the present invention is to provide a film thickness inspection apparatus that facilitates system construction.
そこで請求項１の膜厚検査装置は、液晶カラーフィルタ基板ＢのカラーパターンＰ内部のレジスト等の膜厚を測定する膜厚検査装置であって、光源１と、この光源１からの測定光を上記基板Ｂ上に微小スポットＳとして結像するレンズ群２と、このレンズ群２を基板Ｂに対して略直交する方向に移動させて微小スポットＳを合焦させる駆動手段５５と、上記レンズ群２にて結像される微小スポットＳを上記基板Ｂ上を移動させる移動手段２５と、上記基板ＢのカラーパターンＰに対する微小スポットＳの相対位置を検知して、これに基づいて上記移動手段２５にて微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像させる制御手段３８と、カラーパターンＰ上に結像した微小スポットＳからの反射光の分光測定を行う分光手段５とを備えたことを特徴としている。 Accordingly, the film thickness inspection apparatus according to claim 1 is a film thickness inspection apparatus for measuring the film thickness of a resist or the like inside the color pattern P of the liquid crystal color filter substrate B, and includes a light source 1 and measurement light from the light source 1. A lens group 2 that forms an image as a minute spot S on the substrate B, a driving means 55 that moves the lens group 2 in a direction substantially orthogonal to the substrate B to focus the minute spot S, and the lens group 2, the moving means 25 for moving the minute spot S imaged on the substrate B and the relative position of the minute spot S with respect to the color pattern P of the substrate B are detected, and based on this, the moving means 25 is detected. And a control means 38 for forming an image of the minute spot S on the color pattern P, and a spectroscopic means 5 for performing spectroscopic measurement of the reflected light from the minute spot S imaged on the color pattern P. It is set to.
上記請求項１の膜厚検査装置では、微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像させることができ、しかも、微小スポットＳからの反射光が分光手段５にて分光測定できる。これにより、カラーパターンＰの分光情報を得ることができる。そして、微小スポットＳをカラーパターンＰ内において移動させることができる。 In the film thickness inspection apparatus according to the first aspect, the minute spot S can be imaged on the color pattern P, and the reflected light from the minute spot S can be spectroscopically measured by the spectroscopic means 5. Thereby, the spectral information of the color pattern P can be obtained. Then, the minute spot S can be moved in the color pattern P.
請求項２の膜厚検査装置は、上記レンズ群２にて結像される微小スポットＳが複数個有し、複数箇所の微小スポットＳからの反射光の分光測定を可能としたことを特徴としている。 The film thickness inspection apparatus according to claim 2 is characterized in that a plurality of minute spots S imaged by the lens group 2 are provided, and spectroscopic measurement of reflected light from a plurality of minute spots S is possible. Yes.
上記請求項２の膜厚検査装置では、複数箇所の微小スポットＳからの反射光の分光測定を可能としたので、一度に多数箇所でのカラーパターンＰ内部の分光情報を得ることができる。 In the film thickness inspection apparatus according to the second aspect, since the spectroscopic measurement of the reflected light from the plurality of minute spots S is possible, the spectral information inside the color pattern P at a number of locations can be obtained at one time.
請求項３の膜厚検査装置は、上記制御手段３８は、照明光又は透過光を上記基板Ｂに投射して微小スポットＳが映った画像Ｉを捉える画像取得手段３１と、この画像取得手段３１の画像Ｉに基づいて基板のカラーパターンＰに対する微小スポットＳの相対位置を検知して、上記移動手段２５にて微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像するように移動させる画像処理手段３０とを備え、微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像した状態で、上記照明光又は透過光を消灯して、この微小スポットＳからの反射光を上記分光手段５に入光させることを特徴としている。 In the film thickness inspection apparatus according to claim 3, the control means 38 projects illumination light or transmitted light onto the substrate B to capture the image I on which the minute spot S is reflected, and the image acquisition means 31. Image processing means 30 for detecting the relative position of the minute spot S with respect to the color pattern P on the substrate based on the image I of the substrate and moving the minute spot S to form an image on the color pattern P by the moving means 25; The illumination light or the transmitted light is turned off in a state where the minute spot S is imaged on the color pattern P, and the reflected light from the minute spot S is incident on the spectroscopic means 5. Yes.
上記請求項３の膜厚検査装置では、画像取得手段３１にて、微小スポットＳが映った画像Ｉを捉えることができ、画像処理手段３０にて、基板ＢのカラーパターンＰに対する微小スポットＳの相対位置を検知することができ、しかも、この位置情報に基づいて移動手段２５にて微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像するようにできる。そして、微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像すれば、上記照明光又は透過光を消灯して、微小スポットＳからの反射光のみを上記分光手段５に入光させることができる。これにより、カラーパターンＰ内のレジストの分光情報を確実に得ることができる。 In the film thickness inspection apparatus according to the third aspect, the image acquisition unit 31 can capture the image I on which the minute spot S is reflected, and the image processing unit 30 can detect the minute spot S with respect to the color pattern P on the substrate B. The relative position can be detected, and the fine spot S can be imaged on the color pattern P by the moving means 25 based on the position information. When the minute spot S forms an image on the color pattern P, the illumination light or transmitted light can be turned off, and only the reflected light from the minute spot S can be incident on the spectroscopic means 5. Thereby, the spectral information of the resist in the color pattern P can be obtained with certainty.
請求項４の膜厚検査装置は、上記レンズ群２は、屈折による光軸の曲げを可能とする屈折光学系９と、この屈折光学系９からの屈折光が入光する複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する対物レンズ群１２とを備え、この屈折光学系９を一対のウェッジプリズム１５ａ、１５ｂにて構成して、上記移動手段２５による各プリズム１５ａ、１５ｂの独立した回転にて光軸の曲がり度合いの調整を可能とし、この光軸の曲がり度合いの調整と、上記対物レンズ群１２の複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの組み合わせにて、上記微小スポットＳの位置の移動と、この微小スポットＳの大きさのカラーパターンＰに対する相対的な大きさの可変とを可能としたことを特徴としている。 In the film thickness inspection apparatus according to claim 4, the lens group 2 includes a refractive optical system 9 that enables bending of the optical axis by refraction, and a plurality of different magnifications into which the refracted light from the refractive optical system 9 enters. And an objective lens group 12 having lenses 12a, 12b, and 12c. The refractive optical system 9 is composed of a pair of wedge prisms 15a and 15b, and each prism 15a and 15b is independently rotated by the moving means 25. The degree of bending of the optical axis can be adjusted, and the adjustment of the degree of bending of the optical axis and the combination of the objective lens group 12 with a plurality of lenses 12a, 12b, and 12c having different magnifications, It is characterized in that it is possible to move the position and change the size of the minute spot S relative to the color pattern P.
上記請求項４の膜厚検査装置では、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂのウェッジ角θｗと、各プリズム１５ａ、１５ｂの相互の回転角度によって、屈折による光軸の曲がり度合いを調整することができる。このため、ウェッジ角θｗの選択と、対物レンズ群１２の複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの組み合わせで、カラーフィルタのパターンピッチに対応して、微小スポットＳを移動させることができると共に、微小スポットＳの大きさをカラーパターンＰの大きさに合わせて照射することができる。すなわち、大掛かりなＸ−Ｙ駆動機構を設けることなく、微小スポットＳを簡単に移動させることができる。 In the film thickness inspection apparatus according to the fourth aspect, the degree of bending of the optical axis due to refraction can be adjusted by the wedge angle θw of each wedge prism 15a, 15b and the mutual rotation angle of each prism 15a, 15b. For this reason, the minute spot S can be moved in accordance with the pattern pitch of the color filter by selecting the wedge angle θw and combining the lenses 12a, 12b, and 12c with a plurality of different magnifications of the objective lens group 12. At the same time, the size of the minute spot S can be irradiated in accordance with the size of the color pattern P. That is, the minute spot S can be easily moved without providing a large XY drive mechanism.
請求項１の膜厚検査装置によれば、カラーパターンの分光情報を得ることができ、基板のパターン内部のレジストの膜厚を測定することができる。また、微小スポットをカラーパターン内において移動させることができるので、微小スポットを指定されたパターン位置に移動させて、そのパターン内部の分光情報を得ることができる。このため、複数点測定を簡単にかつ確実に行うことができる。 According to the film thickness inspection apparatus of the first aspect, spectral information of the color pattern can be obtained, and the film thickness of the resist inside the pattern of the substrate can be measured. Further, since the minute spot can be moved in the color pattern, the minute spot can be moved to the designated pattern position, and the spectral information inside the pattern can be obtained. For this reason, a multipoint measurement can be performed easily and reliably.
請求項２の膜厚検査装置によれば、一度に多数箇所でのカラーパターン内部の分光情報を得ることができる。これにより、多数箇所の膜厚の測定を短時間で行うことができ、作業能率の向上を図ることができる。 According to the film thickness inspection apparatus of the second aspect, it is possible to obtain spectral information inside the color pattern at a number of locations at once. Thereby, the film thickness of many places can be measured in a short time, and the work efficiency can be improved.
請求項３の膜厚検査装置によれば、カラーパターン内のレジストの分光情報を確実に得ることができる。これにより、レジストの膜厚の測定を高精度にかつ高速に行うことができる。 According to the film thickness inspection apparatus of the third aspect, the spectral information of the resist in the color pattern can be obtained with certainty. As a result, the resist film thickness can be measured with high accuracy and at high speed.
請求項４の膜厚検査装置によれば、大掛かりなＸ−Ｙ駆動機構を設けることなく、微小スポットを簡単に移動させることができると共に、微小スポットＳの大きさをカラーパターンＰの大きさに合わせて照射することができる。このため、制御性が向上して、多数点測定に対するシステム構築が容易となり、大型液晶カラーフィルタ基板のインライン膜圧計測が容易となる。 According to the film thickness inspection apparatus of the fourth aspect, the minute spot can be easily moved without providing a large-scale XY drive mechanism, and the size of the minute spot S is set to the size of the color pattern P. Can be irradiated together. Therefore, the controllability is improved, the system construction for the multipoint measurement is facilitated, and the in-line film pressure measurement of the large liquid crystal color filter substrate is facilitated.
次に、この発明の膜厚検査装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、この膜厚検査装置の全体構成図を示し、この膜厚検査装置は、液晶カラーフィルタ基板ＢのカラーパターンＰ（図３参照）内部のレジスト等の膜厚を測定するものである。そして、この膜厚検査装置は、ハロゲン光源等にて構成される光源1と、この光源１からの測定光を上記基板Ｂ上に微小スポットＳ（図３参照）として結像するレンズ群２と、レンズ群２全体を基板Ｂに対して略直交する方向（上下方向）に矢印の如く移動させて微小スポットＳを合焦させる駆動手段５５と、基板Ｂ上に照明光を投射するための反射照明装置３と、基板Ｂに透過光を投射するための透過照明装置４と、微小スポットＳからの反射光の分光測定を行う分光手段５等を備える。 Next, specific embodiments of the film thickness inspection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of this film thickness inspection apparatus, which measures the film thickness of a resist or the like inside a color pattern P (see FIG. 3) of a liquid crystal color filter substrate B. . The film thickness inspection apparatus includes a light source 1 composed of a halogen light source and the like, and a lens group 2 that forms an image of measurement light from the light source 1 on the substrate B as a minute spot S (see FIG. 3). The lens unit 2 as a whole is moved in the direction substantially perpendicular to the substrate B (vertical direction) as indicated by the arrow to focus the minute spot S and the reflection for projecting illumination light onto the substrate B. The illuminating device 3, the transmissive illuminating device 4 for projecting the transmitted light onto the substrate B, and the spectroscopic means 5 for performing spectroscopic measurement of the reflected light from the minute spot S are provided.
レンズ群２は、鏡筒６に、第１ビームスプリッタ７ａと結像レンズ８と屈折光学系９と第２ビームスプリッタ７ｂとが収納された本体部１０と、この本体部１０の下端に対物レンズ切換機構１１を介して付設される対物レンズ群１２とを備える。対物レンズ群１２は、複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する。また、光源（光源装置）1とレンズ群２とは、光ファイバーからなる連結線１３にて連結され、光源装置1からの測定光がこの連結線１３を介してレンズ群２の第１ビームスプリッタ７ａに入光する。 The lens group 2 includes a main body 10 in which a first beam splitter 7 a, an imaging lens 8, a refractive optical system 9, and a second beam splitter 7 b are housed in a lens barrel 6, and an objective lens at the lower end of the main body 10. And an objective lens group 12 attached via a switching mechanism 11. The objective lens group 12 includes a plurality of lenses 12a, 12b, and 12c having different magnifications. The light source (light source device) 1 and the lens group 2 are connected by a connecting line 13 made of an optical fiber, and the measurement light from the light source device 1 passes through the connecting line 13 and the first beam splitter 7a of the lens group 2. Incident light.
また、屈折光学系９は、一対のウェッジプリズム１５ａ、１５ｂを有し、屈折による光軸の曲げを可能とする。すなわち、図２に示すように、一方の（第１ウェッジプリズム）１５ａは、上面１６が下面１７に対して所定角度（ウェッジ角）θｗに傾斜した円盤体からなり、他方のウェッジプリズム（第２ウェッジプリズム）１５ｂは、下面１８が上面１９に対して所定角度（ウェッジ角）θｗに傾斜した円盤体からなり、第１ウェッジプリズム１５ａの下方に第２ウェッジプリズム１５ｂが配置されてなる。この場合、第１ウェッジプリズム１５ａの下面１７と、第２ウェッジプリズム１５ｂの上面１９とが所定間隔Ｄをもって相対面するように平行に配置される。 The refractive optical system 9 includes a pair of wedge prisms 15a and 15b, and enables bending of the optical axis by refraction. That is, as shown in FIG. 2, one (first wedge prism) 15a is formed of a disc body having an upper surface 16 inclined at a predetermined angle (wedge angle) θw with respect to the lower surface 17, and the other wedge prism (second wedge prism). The wedge prism) 15b is formed of a disc body having a lower surface 18 inclined at a predetermined angle (wedge angle) θw with respect to the upper surface 19, and a second wedge prism 15b is disposed below the first wedge prism 15a. In this case, the lower surface 17 of the first wedge prism 15a and the upper surface 19 of the second wedge prism 15b are arranged in parallel so as to face each other with a predetermined distance D.
また、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂは図１に示すように回転駆動機構２０、２１にてそれぞれその軸心廻りの回転が可能とされている。回転駆動機構２０、２１は、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂを支持する支持体２２、２２と、駆動用モータ２３、２３とを備え、各駆動用モータ２３、２３の駆動によって、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂがその軸心廻りに回転する。 Each wedge prism 15a, 15b can be rotated around its axis by rotation drive mechanisms 20, 21 as shown in FIG. The rotational drive mechanisms 20 and 21 include support bodies 22 and 22 that support the wedge prisms 15a and 15b, and drive motors 23 and 23. The drive prisms 15a and 15b are driven by the drive motors 23 and 23, respectively. 15b rotates around its axis.
このため、屈折光学系９は、図２のように、第１ウェッジプリズム１５ａにＬ１のように光が入光した場合、この屈折光学系９内でＬ２のように屈折して光軸が曲がって、Ｌ３のようにこの屈折光学系９から出光する。すなわち、この屈折光学系９の光軸の曲がり度合いは、ウェッジ角θｗと、ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂの相互回転角度によってきまる。このため、ウェッジ角θｗの選択と、対物レンズ群１２の複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの組み合わせにて、基板Ｂ上に結像する微小スポットＳの位置の移動が可能となる。したがって、回転駆動機構２０、２１にて、レンズ群２にて結像される微小スポットＳを基板Ｂ上に移動させる移動手段２５を構成することができる。 Therefore, as shown in FIG. 2, when the light enters the first wedge prism 15a as indicated by L1, the refractive optical system 9 refracts as indicated by L2 within the refractive optical system 9 and the optical axis is bent. The light exits from the refractive optical system 9 as indicated by L3. That is, the degree of bending of the optical axis of the refractive optical system 9 is determined by the wedge angle θw and the mutual rotation angle of the wedge prisms 15a and 15b. Therefore, the position of the minute spot S formed on the substrate B can be moved by selecting the wedge angle θw and combining the objective lens group 12 with a plurality of lenses 12a, 12b, and 12c having different magnifications. . Therefore, it is possible to configure the moving means 25 that moves the minute spot S imaged by the lens group 2 onto the substrate B by the rotation driving mechanisms 20 and 21.
また、レンズ群２は、第３ビームスプリッタ７ｃを有する副鏡筒２６を備え、副鏡筒２６にカメラ２７が付設されている。そして、この副鏡筒２６と上記分光手段５とは、光ファイバーからなる連結線２８を介して接続されている。さらに、カメラ２７には、電気的連結線２９を介して、マイクロコンピュータ等にて構成される画像処理手段３０が接続されている。この場合、カメラ２７と、上記反射照明装置３（又は透過照明装置４）等にて、後述するように微小スポットを映し出す画像取得手段３１が構成される。さらに、画像処理手段３０と移動手段２５とは信号線４３にて接続され、この画像処理手段３０からの指示が移動手段２５に伝達される。 The lens group 2 includes a secondary lens barrel 26 having a third beam splitter 7c, and a camera 27 is attached to the secondary lens barrel 26. The auxiliary lens barrel 26 and the spectroscopic means 5 are connected via a connecting line 28 made of an optical fiber. Further, the camera 27 is connected to an image processing means 30 constituted by a microcomputer or the like via an electrical connection line 29. In this case, the camera 27, the reflection illumination device 3 (or the transmission illumination device 4), and the like constitute an image acquisition unit 31 that projects a minute spot as described later. Further, the image processing unit 30 and the moving unit 25 are connected by a signal line 43, and an instruction from the image processing unit 30 is transmitted to the moving unit 25.
反射照明装置３は、レンズ群２の鏡筒６に付設される反射照明３２と、この反射照明３２に光ファイバーからなる連結線３３を介して接続される電源部３４とを有し、反射照明３２からの照明光を、第２ビームスプリッタ７ｂと対物レンズ群１２とを介して基板Ｂ上に照射する。また、透過照明装置４は、基板Ｂの裏面側に配設される透過照明３５と、この透過照明３５に光ファイバーからなる連結線３６を介して接続される電源部３７とを有し、透過照明３５からの透過光を基板Ｂの裏面側からこの基板Ｂに向けて照射する。 The reflective illumination device 3 includes a reflective illumination 32 attached to the lens barrel 6 of the lens group 2 and a power supply unit 34 connected to the reflective illumination 32 via a connecting line 33 made of an optical fiber. Is irradiated onto the substrate B via the second beam splitter 7 b and the objective lens group 12. The transmission illumination device 4 includes a transmission illumination 35 disposed on the back side of the substrate B, and a power supply unit 37 connected to the transmission illumination 35 via a connecting line 36 made of an optical fiber. The transmitted light from 35 is irradiated from the back side of the substrate B toward the substrate B.
また、分光手段５は、分光器４０と、ＣＣＤ等からなる検出器４１とを備え、この分光器４０と、上記レンズ群２の副鏡筒２６とが上記連結線２８にて連結され、検出器４１には連結線４２を介して制御用機器２４が連結されている。そして、画像処理手段３０と、画像取得手段３１等とで微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像する制御手段３８を構成することができる。すなわち、制御手段３８は、図３に示すように、画像取得手段３１の画像Ｉに映し出される微小スポットＳを上下駆動手段５５を駆動することにより合焦させ、微小スポットＳの位置情報に基づいて基板ＢのカラーパターンＰに対する微小スポットＳの相対位置を検知して、上記移動手段２５にて微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像するように移動させるものである。なお、画像処理手段３０と制御用機器２４と反射照明装置３と透過照明装置４および上下駆動手段５５とは信号線４４にて接続されている。 Further, the spectroscopic means 5 includes a spectroscope 40 and a detector 41 made of a CCD or the like. The spectroscope 40 and the sub-barrel 26 of the lens group 2 are connected by the connecting line 28 and detected. The control device 24 is connected to the device 41 via a connecting line 42. Then, the control means 38 that forms an image of the minute spot S on the color pattern P can be configured by the image processing means 30 and the image acquisition means 31 and the like. That is, as shown in FIG. 3, the control unit 38 focuses the minute spot S displayed on the image I of the image acquisition unit 31 by driving the vertical driving unit 55, and based on the position information of the minute spot S. The relative position of the minute spot S with respect to the color pattern P on the substrate B is detected and moved by the moving means 25 so that the minute spot S forms an image on the color pattern P. The image processing unit 30, the control device 24, the reflection illumination device 3, the transmission illumination device 4, and the vertical drive unit 55 are connected by a signal line 44.
次に上記のように構成された膜厚検査装置にて、膜厚を検査する方法を説明する。すなわち、液晶カラーフィルタのＲＧＢパターンＰの大きさは、数十ミクロンから数百ミクロンの大きさであり、使用用途に応じて選択される。このパターンＰ内部に４００ｎｍから９００ｎｍの領域の波長域の白色光を照射するため、ハロゲン光源等の光源１からの光を連結線（伝送線）１３からレンズ群２に伝送する。この際、伝送線の光ファイバーにより測定光が鏡筒６内に導かれる。そして、鏡筒６内に入った光（測定光）は、第１ビームスプリッター７a、結像レンズ８を介して屈折光学系９である２枚のウェッジプリズム１５ａ、１５ｂに入射する。ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂを通過して屈折した光は、第２ビームスプリッター７ｂを介して対物レンズ群１２（この場合１２ａの対物レンズ）に入射し、基板Ｂの表面に微小スポットＳを結像する。また、上記駆動手段５５にて、レンズ群２を基板Ｂに対して略直交する方向（上下方向）に移動させてスポットＳを合焦させる。この際、光ファイバーの円形断面の位置と基板Ｂの表面は共役関係となり、基板Ｂで結像される微小スポットＳの大きさは、無限遠補正の対物レンズ群１２の各レンズの焦点距離と投影レンズの焦点距離の比率即ち倍率で決定される。 Next, a method for inspecting the film thickness with the film thickness inspection apparatus configured as described above will be described. That is, the size of the RGB pattern P of the liquid crystal color filter is several tens to several hundreds of microns, and is selected according to the intended use. In order to irradiate the pattern P with white light having a wavelength range of 400 nm to 900 nm, light from the light source 1 such as a halogen light source is transmitted from the connecting line (transmission line) 13 to the lens group 2. At this time, the measurement light is guided into the lens barrel 6 by the optical fiber of the transmission line. Then, the light (measurement light) that enters the lens barrel 6 enters the two wedge prisms 15 a and 15 b that are the refractive optical system 9 via the first beam splitter 7 a and the imaging lens 8. The light refracted through the wedge prisms 15a and 15b is incident on the objective lens group 12 (in this case, the objective lens of 12a) via the second beam splitter 7b, and forms an image of the minute spot S on the surface of the substrate B. . Further, the driving means 55 moves the lens group 2 in a direction (vertical direction) substantially orthogonal to the substrate B to focus the spot S. At this time, the position of the circular cross section of the optical fiber and the surface of the substrate B are conjugate, and the size of the minute spot S imaged on the substrate B depends on the focal length of each lens of the objective lens group 12 for infinity correction and the projection. It is determined by the ratio of the focal length of the lens, that is, the magnification.
次に、上記反射照明装置３から基板Ｂに照明光を照射、又は透過照明装置４から基板Ｂに透過光を照射して、この照明光の反射光又は透過光を、対物レンズ群１２、第２ビームスプリッター７ｂ、屈折光学系９、結像レンズ８、第１ビームスプリッター７ａ、第３ビームスプリッター７ｃを介して、カメラ２７に入光させて、図３に示すように、微小スポットＳが映った画像Ｉを捉える。その後、この画像Ｉに基づいて基板のカラーパターン（カラーフィルタパターン）Ｐに対する微小スポットＳの相対位置を検知して、上記移動手段２５にて微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像するように移動させる。この画像Ｉの中にはカラーパターンＰの情報及び微小スポットＳのカラーパターンＰに対する相対位置情報が含まれ、本情報を処理することにより微小スポットＳを指定された色パターン内部に駆動する制御量を決定することができる。 Next, the reflection light device 3 irradiates the substrate B with illumination light, or the transmission illumination device 4 irradiates the substrate B with transmission light. As shown in FIG. 3, the minute spot S is reflected as it enters the camera 27 through the two-beam splitter 7b, the refractive optical system 9, the imaging lens 8, the first beam splitter 7a, and the third beam splitter 7c. A captured image I is captured. Thereafter, the relative position of the minute spot S with respect to the color pattern (color filter pattern) P of the substrate is detected based on this image I, and the minute spot S is imaged on the color pattern P by the moving means 25. Move. The image I includes information on the color pattern P and information on the relative position of the minute spot S with respect to the color pattern P, and the amount of control for driving the minute spot S into the designated color pattern by processing this information. Can be determined.
この際、上記本情報に基づいて、ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂを回転させることによって、屈折による光軸の曲がり度合いを調整して、微小スポットＳを移動させることになる。すなわち、基板Ｂからの映像は、屈折光学系９を1度通過し、また基板Ｂに投影される微小スポットＳは、２度屈光学系を通過するため、屈折光学系９の駆動に対して微小スポットＳは固定され、映像は光軸を中心に回転する様に画面上は見えることになる。このため、光軸上に微小スポットＳを位置するように調整すれば、微小スポットＳを中心にカラーフィルタパターンＰは回転することとなる。また、映像の回転角度及び移動量は、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂが平行配置となって光軸移動が最小となる状態を原点としたウェッジプリズム１５ａ、１５ｂの回転角度により決まるので、映像の回転角度及び移動量を、微小スポットＳのパターンＰに対する相対的な位置から簡単に計算できる。このため、映像を画像処理することにより数値制御を行うことが可能となり、微小スポットＳを簡単に動かすことができる。例えば、微小スポットＳとして、図３に示すように、仮想線で示す位置から実線で示す位置に移動させることができる。すなわち、微小スポットＳをカラーパターンＰ内において移動させることができる。 At this time, by rotating the wedge prisms 15a and 15b based on the main information, the degree of bending of the optical axis due to refraction is adjusted, and the minute spot S is moved. That is, the image from the substrate B passes through the refractive optical system 9 once, and the minute spot S projected onto the substrate B passes through the twice-folded optical system. The spot S is fixed, and the image can be seen on the screen so as to rotate around the optical axis. For this reason, if the fine spot S is adjusted so as to be positioned on the optical axis, the color filter pattern P rotates around the fine spot S. Further, the rotation angle and the moving amount of the image are determined by the rotation angle of the wedge prisms 15a and 15b with the origin being the state where the wedge prisms 15a and 15b are arranged in parallel and the optical axis movement is minimized. The angle and the amount of movement can be easily calculated from the relative position of the minute spot S with respect to the pattern P. For this reason, numerical control can be performed by performing image processing on the video, and the minute spot S can be easily moved. For example, the minute spot S can be moved from the position indicated by the virtual line to the position indicated by the solid line as shown in FIG. That is, the minute spot S can be moved in the color pattern P.
このように、微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像すれば、上記照明光又は透過光を消灯する。これによって、カラーパターンＰ上に結像している微小スポットＳからの反射光が、対物レンズ群１２、第２ビームスプリッター７ｂ、屈折光学系９、結像レンズ８、第１ビームスプリッター７ａ、第３ビームスプリッター７ｃ、連結線２８を介して、分光器４０に入光し、さらに検出器４１に入射する。この検出器４１からの分光データが制御用機器２４に入る。すなわち、この制御用機器２４にて分光データの取得を行うと共に画像処理手段３０の制御を行う。このため、パターンＰ内部からの反射光の分光測定を行うことができ、基板ＢのパターンＰ内部のレジストの膜厚を測定することができる。しかも、微小スポットＳをカラーパターンＰ内において移動させることができるので、微小スポットＳを指定されたパターン位置に移動させて、そのパターン内部の分光情報を得ることができる。 As described above, when the minute spot S forms an image on the color pattern P, the illumination light or the transmitted light is turned off. As a result, the reflected light from the minute spot S imaged on the color pattern P is converted into the objective lens group 12, the second beam splitter 7b, the refractive optical system 9, the imaging lens 8, the first beam splitter 7a, and the first beam splitter 7a. The light enters the spectroscope 40 through the three-beam splitter 7 c and the connecting line 28, and further enters the detector 41. The spectral data from the detector 41 enters the control device 24. That is, the control device 24 acquires spectral data and controls the image processing means 30. For this reason, the spectroscopic measurement of the reflected light from the inside of the pattern P can be performed, and the film thickness of the resist inside the pattern P of the substrate B can be measured. Moreover, since the minute spot S can be moved in the color pattern P, the minute spot S can be moved to the designated pattern position, and the spectral information inside the pattern can be obtained.
上記膜厚検査装置では、微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像させることができ、しかも、この微小スポットＳからの反射光が分光手段５にて分光測定できる。これにより、カラーパターンＰ内部の分光情報を得ることができ、基板ＢのパターンＰ内部のレジストの膜厚を測定することができる。また、画像取得手段３１にて微小スポットＳが映った画像Ｉを捉えることができ、画像処理手段３０にて基板ＢのカラーパターンＰに対する微小スポットＳの相対位置を検知することができ、しかも、この位置情報に基づいて移動手段２５にて微小スポットＳをカラーパターンＰ上に結像するようにできる。そして、微小スポットＳがカラーパターンＰ上に結像すれば、上記照明光又は透過光を消灯して、微小スポットＳからの反射光のみを上記分光手段５に入光させることができる。これにより、カラーパターンＰ内のレジストの分光情報を確実に得ることができ、レジストの膜厚の測定を高精度にかつ高速に行うことができる。しかも、微小スポットＳをカラーパターンＰ内において移動させることができると共に、微小スポットＳの大きさをカラーパターンＰの大きさに合わせて照射することができるので、微小スポットを指定されたパターン位置に移動させて、そのパターン内部の分光情報を得ることができる。このため、複数点測定を簡単にかつ確実に行うことができる。さらに、各ウェッジプリズム１５ａ、１５ｂのウェッジ角θｗと、各プリズム１５ａ、１５ｂの相互の回転角度によって、屈折による光軸の曲がり度合いを調整することができる。このため、ウェッジ角θｗの選択と、対物レンズ群１２の複数の異なる倍率のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの組み合わせで、カラーフィルタのパターンピッチに対応して、微小スポットＳを移動させることができる。すなわち、大掛かりなＸ−Ｙ駆動機構を設けることなく、微小スポットＳを簡単に移動させることができる。これにより、制御性が向上して、多数点測定に対するシステム構築が容易となり、大型液晶カラーフィルタ基板のインライン膜圧計測が容易となる。 In the film thickness inspection apparatus, the minute spot S can be imaged on the color pattern P, and the reflected light from the minute spot S can be spectroscopically measured by the spectroscopic means 5. Thereby, spectral information inside the color pattern P can be obtained, and the film thickness of the resist inside the pattern P of the substrate B can be measured. In addition, the image acquisition unit 31 can capture the image I on which the minute spot S is reflected, the image processing unit 30 can detect the relative position of the minute spot S with respect to the color pattern P of the substrate B, and Based on this position information, the moving means 25 can form an image of the minute spot S on the color pattern P. When the minute spot S forms an image on the color pattern P, the illumination light or transmitted light can be turned off, and only the reflected light from the minute spot S can be incident on the spectroscopic means 5. Thereby, the spectral information of the resist in the color pattern P can be obtained with certainty, and the film thickness of the resist can be measured with high accuracy and at high speed. In addition, the minute spot S can be moved in the color pattern P, and the size of the minute spot S can be irradiated in accordance with the size of the color pattern P. Therefore, the minute spot is placed at the designated pattern position. By moving it, spectral information inside the pattern can be obtained. For this reason, a multipoint measurement can be performed easily and reliably. Furthermore, the degree of bending of the optical axis due to refraction can be adjusted by the wedge angle θw of each wedge prism 15a, 15b and the mutual rotation angle of each prism 15a, 15b. For this reason, the minute spot S can be moved in accordance with the pattern pitch of the color filter by selecting the wedge angle θw and combining the lenses 12a, 12b, and 12c with a plurality of different magnifications of the objective lens group 12. . That is, the minute spot S can be easily moved without providing a large XY drive mechanism. This improves controllability, facilitates system construction for multipoint measurement, and facilitates inline film pressure measurement of a large liquid crystal color filter substrate.
次に、図４は他の実施の形態を示し、この場合、レンズ群２を複数個備えている。そのため、光源装置１から各レンズ群２へ測定光を入光させるために、光源装置１からの連結線４５(光ファイバからなる)が複数の分岐線４５ａ・・を有し、各分岐線４５ａ・・がぞれぞれのレンズ群２に接続されている。そして、各レンズ群２からの複数の光ファイバからなる連結線４６ａ・・が分光器４０に連結される。この場合、各連結線４６ａ・・は一本の連結線４７に束ねられるが、連結線４７において連結線４６ａの光ファイバ線が独立して配置されている。このため、分光器４０では各微小スポットＳからの反射光が独立して分光測定される。 Next, FIG. 4 shows another embodiment. In this case, a plurality of lens groups 2 are provided. Therefore, in order to allow measurement light to enter the lens group 2 from the light source device 1, the connection line 45 (made of an optical fiber) from the light source device 1 has a plurality of branch lines 45a. .. are connected to each lens group 2 Then, connection lines 46 a... Made of a plurality of optical fibers from each lens group 2 are connected to the spectrometer 40. In this case, each of the connecting lines 46 a... Is bundled into one connecting line 47, but the optical fiber lines of the connecting lines 46 a are independently arranged in the connecting line 47. For this reason, the spectroscope 40 performs spectroscopic measurement of the reflected light from each minute spot S independently.
この図４に示す膜厚検査装置では、各微小スポットＳ・・の移動と、一度の複数箇所からの反射光の分光測定とが可能となり、多数箇所の膜厚の測定を短時間で行うことができ、作業能率の向上を図ることができる。しかも、高価な分光器４０を複数個備える必要がなく、コストの低減を図ることができる。 In the film thickness inspection apparatus shown in FIG. 4, it is possible to move each minute spot S ·· and to perform spectroscopic measurement of reflected light from a plurality of locations at once, and to measure the film thickness at multiple locations in a short time. It is possible to improve work efficiency. In addition, it is not necessary to provide a plurality of expensive spectrometers 40, and the cost can be reduced.
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、屈折光学系９のウェッジプリズム１５ａ、１５ｂのウェッジ角θｗ等は任意に設定することができるが、ウェッジ角θｗが１度程度のプリズムを用い、1回転以下の角度で１０倍の対物レンズとの組み合わせで数百ミクロンの移動が可能である。また、基板Ｂ上の結像される微小スポットＳの大きさ等としては、パターンＰの大きさ等に応じて任意に設定できる。さらに、図４に示す実施の形態において、レンズ群２の数を増減することによって、一回の測定にて形成される微小スポットＳの数を増減させることも任意である。ところで、図１において、対物レンズ群１２のレンズが３種類であり、この場合、各倍率を任意に設定することができ、例えば、１２ａの対物レンズを２．５倍とし、１２ｂの対物レンズを５倍とし、１２ｃの対物レンズを１０倍としたりすることができ、これらを任意に選択して使用することができる。また、切換える対物レンズ群１２のレンズ数の増減も任意である。すなわち、倍率の相違する対物レンズを複数揃え、これらの対物レンズを切換えることによって、種々のカラーパターンＰの測定が可能となる。また、図１においては反射照明装置３と透過照明装置４とを具備しているが、どちらか一方を省略したものであってもよく、両方を具備している場合、検査者（測定者）の意思や検査する基板Ｂ等に応じて切換えてどちらか一方を使用するようにすればよい。さらに、上記実施の形態では、駆動手段５５としては基板Ｂが水平状に配置されているので、レンズ群２を上下動させることになる。しかしながら、基板Ｂが水平状に配置されないものであれば、基板Ｂに対して略直交する方向に沿ってレンズ群２を移動させることになるので、上下動ではなく、例えば水平方向等となったりする。 Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the wedge angle θw and the like of the wedge prisms 15a and 15b of the refractive optical system 9 can be arbitrarily set, but a prism having a wedge angle θw of about 1 degree is used, and the objective lens is 10 times at an angle of one rotation or less. Can move several hundred microns. Further, the size or the like of the minute spot S formed on the substrate B can be arbitrarily set according to the size or the like of the pattern P. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 4, it is also arbitrary to increase or decrease the number of minute spots S formed by one measurement by increasing or decreasing the number of lens groups 2. By the way, in FIG. 1, there are three types of lenses in the objective lens group 12, and in this case, each magnification can be arbitrarily set. For example, the objective lens of 12a is 2.5 times and the objective lens of 12b is The objective lens of 12c can be made 10 times, and these can be arbitrarily selected and used. Further, the number of lenses of the objective lens group 12 to be switched can be arbitrarily increased or decreased. That is, various color patterns P can be measured by arranging a plurality of objective lenses having different magnifications and switching these objective lenses. Moreover, although the reflective illumination device 3 and the transmissive illumination device 4 are provided in FIG. 1, either one may be omitted, and when both are provided, an inspector (measurer) One of them may be used by switching in accordance with the intention and the substrate B to be inspected. Further, in the above embodiment, since the substrate B is disposed horizontally as the driving means 55, the lens group 2 is moved up and down. However, if the substrate B is not horizontally arranged, the lens group 2 is moved along a direction substantially orthogonal to the substrate B. Therefore, the substrate B is not moved up and down, for example, in the horizontal direction. To do.
１・・光源、２・・レンズ群、９・・屈折光学系、１２・・対物レンズ群、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・レンズ、１５ａ、１５ｂ・・ウェッジプリズム、２５・・移動手段、３０・・画像処理手段、３１・・画像取得手段、３８・・制御手段、５５・・駆動手段、Ｂ・・液晶カラーフィルタ基板、Ｉ・・画像、Ｐ・・カラーパターン、Ｓ・・微小スポット 1 .. Light source, 2 .. Lens group, 9 .. Refraction optical system, 12 .. Objective lens group, 12 a, 12 b, 12 c .. Lens, 15 a, 15 b .. Wedge prism, 25. · Image processing means, 31 ·· Image acquisition means, 38 · · Control means, 55 · · Drive means, B · · Liquid crystal color filter substrate, I · · Image, P · · Color pattern, S · · Small spot
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