JP2007024574A - ピッチムラ検査方法およびピッチムラ検査装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
図5(a)は1枚のカラーフィルタ形成用基板180に、単位のカラーフィルタ形成用基板を4面付けにして配したもので、各面付け部181には、カラーフィルタのフィルタ領域全面にわたり、各着色層を境するブラックマトリクス(以下BMとも言う)185が形成されている。
そして、図5(b)、図5(c)は図5(a)の一部の拡大図である。
正常な場合、図5(c)に示すように、スロット180Sの長手方向、短手方向にそれぞれ、ストライプが格子状に所定のピッチで規則的に配置されている。
しかし、本来、図5(c)に示すようになるべきものが、図5(b)に示すように、局部的にストライプ186がピッチ不良を起こし、これが、ピッチムラとして検出されることがある。
尚、ここでは、ストライプが所定のピッチで規則的に配置されている場合のことをストライプが格子状、あるいはグレーティング状であると言う。
このようなBMのストライプ186のピッチムラは、BMを露光機内の原版に異物が付着することにより発生すると考えられている。
従来、このような、カラーフィルタ用基板のピッチムラの検出方法としては、人による反射光による目視検査が採られていた。
この方法は、白色光下で、人が対象とするカラーフィルタ用基板を適当に動かして、ムラの有無を判断するもので、ピッチムラの部分は虹色がゆがんで見える。
このようなBMは、図5(c)に示すスロット180Sの長手方向(点線矢印方向)のストライプ186を格子状とした回折格子とも見なせる。
BMのスロット180Sの長手方向(点線矢印方向)のストライプ186のピッチムラは、図6(a)や図6(b)に示すように、BMの長手方向と直角の方向、斜め上から平行光を照射することにより、目視で確認することが可能である。
図6(b)は、図6(a)における、スロットの長手方向に直交する方向の、一断面を示したものである。
BMのスロット180Sの長手方向(点線矢印方向)のストライプのピッチの微小な変化により、回折光の発生が、基板の面内で変化する。
この回折光は、目視では虹色に見え、ピッチムラの部分は虹色がゆがんで見える。
尚、BMには、スロット180Sの短手方向のストライプ187も格子状に配列されて回折格子を形成しているが(図5(c)参照)、長手方向(点線矢印方向)のストライプ186の回折格子に比べピッチが大きく、また、長手方向には同じ着色層を配するため、このストライプ187により形成される回折格子の影響は、ストライプ186により形成される回折格子に比べ、そのピッチムラの影響は無視できる程度のものであり、以下、ここでは、BMのピッチムラと言えば、BMの長手方向(点線矢印方向)のストライプ186により形成される回折格子のピッチムラを意味する。
また、特開平10−38753号公報(特許文献2)には、透明膜の厚みムラ検査を高い信頼性で行うことができる検査方法を提供することを目的とし、透明膜に単色光光源から所定の入射角で検査光として単色光を照射して、その表面および裏面で反射された反射光の干渉光を検出し、所定量異常の光強度変化を生じさせて、検査する方法が開示されている。
本発明はこれに対応するもので、ストライプ状のBMをその一面に格子状に配設したカラーフィルタ用基板の、BMのピッチムラの良否を精度良く、自動で検出できる検査方法、検査装置を提供する。
そして、上記のピッチムラ検査方法であって、前記基板が、BM(ブラックマトリクス)をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのピッチムラ検査方法であって、前記撮像部のラインセンサをカラーラインセンサとし、前記反射照明の照明光を白色光とし、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするものである。
あるいはまた、請求項1ないし2のいずれか1項に記載のピッチムラ検査方法であって、前記撮像部のラインセンサをモノクロラインセンサとし、前記反射照明の光源の光を単色光とし撮影し、あるいは、光路上、前記反射照明の光源と前記撮像部間にバンドパスフィルターを配し、且つ、光源に該バンドパスフィルタの透過帯域に十分な発光強度を有するものを使用して、単色光とし撮影し、回折光の画像の輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするものであり、更に、前記単色光が、回折効率のピーク波長であり、かつ撮像部と検査対象物である前記基板とがなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査方法であって、回折光の画像として、1 次回折光の画像を検査に使用することを特徴とするものである。
尚、先にも述べたが、ここでは、ストライプが所定のピッチで規則的に配置されている場合のことをストライプが格子状、グレーティング状であると言う。
そして、上記のピッチムラ検査装置であって、前記搬送部の撮影箇所の前段に、あるいは撮影箇所の前段と後段に、前記格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板の方向を変えるための回転を行う基板回転部を備えていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、前記基板が、BM(ブラックマトリクス)をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、前記撮像部のラインセンサがカラーラインセンサで、前記反射照明手段の照明光が白色光であり、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、前記撮像部のラインセンサがモノクロラインセンサで、前記反射照明手段の照明光を単色光として、回折光の画像の輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするものであり、前記単色光を、回折効率のピーク波長とするもので、かつ撮像部と検査対象物である前記基板とがなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値としているものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、回折光の画像として、1 次回折光の画像を検査に使用するものであることを特徴とするものである。
本発明のピッチムラ検査方法は、このような構成にすることにより、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラの良否を精度良く、自動検出できる検査方法の提供を可能としている。
具体的には、基板を、そのストライプの長手方向と直交する方向に、搬送させながら、且つ、ストライプの長手方向と直角方向に反射照明の照射方向とラインセンサからなる撮像部の向きを一致させ、反射照明による前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化程度、あるいは輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することにより、これを達成している。
特に、前記基板が、BMをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものである請求項2の発明の形態の場合には、有効である。
また、撮像部のラインセンサをカラーラインセンサとし、前記反射照明の照明光を白色光とし、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定する請求項3の発明の形態の場合には、回折光の波長の変化を感度良く判別することができ、精度の良い検査を可能としている。
また、撮像部のラインセンサをモノクロラインセンサとし、前記反射照明の光源の光を単色光とし撮影し、あるいは、光路上、前記反射照明の光源と前記撮像部間にバンドパスフィルターを配し、且つ、光源に該バンドパスフィルタの透過帯域に十分な発光強度を有するものを使用して、単色光とし撮影し、回折光の画像の輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定する請求項4の発明の形態の場合には、モノクロ画像の濃淡によりピッチムラを検査することができる。
この場合、特に前記単色光が、回折効率のピーク波長であり、かつ撮像部と検査対象物である前記基板とがなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値である請求項5の発明の形態とすることにより、
検査光量をアップすることができる。
尚、この場合の回折光は、正反射光や散乱光と比較して微弱であるため、検査光量のアップの効果は正反射光や散乱光の検査と比較して大きい。
また、回折光の画像として、1 次回折光の画像を検査に使用する請求項6の発明の形態とすることにより、回折強度を大きいものとし、ピッチの変化に対しての波長の変化を大きいものとしている。
特に、基板が、BMをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを自動で検査することができる検査装置の提供を可能としている。
図1(a)は2面付けのBM形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の1例を説明するための概略図で、図1(b)は図1(a)における、スロットの長手方向に直交する方向の、一断面を示した図で、図2は本発明のピッチムラ検査装置の実施の形態の1例の装置の各部を機能的に示したブロック図で、図3は図1(a)における回転基板部の基板の方向が異なる状態を示した図で、図4は4面付けのBM形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の1例を説明するための概略図である。
尚、図1(a)、図3、図4において直線矢印は2面付けのBM形成基板を搬送する向きを示し、曲線矢印は基板回転部の回転方向を示し、点線矢印はBMのスロットの長手方向を示している。
また、図1(a)における基板回転部140の基板は基板回転部140へ搬入直後の状態で、基板回転部141の基板は基板回転部141から搬出直前の状態であり、図3、図4における基板回転部140の基板は基板回転部140から搬出直前の状態で、基板回転部141の基板は基板回転部141へ搬入直後の状態である。
また、図1(a)、図2に示す装置は、本発明のピッチ測定装置の実施の形態の1例で、以下の説明を以って、本発明のピッチムラ測定装置の実施の形態の1例に代える。
図1〜図4中、110は搬送部、120は照明手段、121は照明部、122は光ファイバー、123はランプハウス、130は撮像手段、140、141は基板回転部、160は制御部、170は処理部(サーバーとも言う)、180はBM形成基板(カラーフィルタ用基板とも言う)、180Sはスロット部、181は単位の面付け部、185はBM(ブラックマトリクスとも言う)、186は(スロットの長手方向の)ストライプ、187は(スロットの短手方向の)ストライプ、190は照射光、195は回折光である。
本例のピッチムラ検査方法は、BMをその一面に2面付け状態で配設した、BM形成基板(カラーフィルタ用基板)180における、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するもので、図1(a)に示すように、BM形成基板180を、そのストライプの長手方向と直交する方向、直線矢印の向きに搬送しながら、該BM形成基板180のBMのストライプの長手方向と直角方向に、照明光を白色光とする反射照明手段120の照明部121によるの照射方向と、カラーラインセンサからなる撮像部130の向きとを一致させ、反射照明によるBM形成基板180のスロット長手方向のストライプ(図5の186に相当)からの回折光の画像を撮像部130にて撮影し、回折光の画像の色変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出する画像処理を行い、ピッチムラ良否を判定するものである。
本例のピッチムラ検査方法を実施するための、図1(a)に示すピッチムラ検査装置は、機能的には、図2に示すブロック図のようになる。
各部は制御部160の管理下で、制御されて動作する。
本例では、図1では明示していないが、制御部160により搬送部110も他の各部と関連つけて制御されている。
本例では、回折光としては、回折光強度が強く、かつピッチの変化に対して回折光波長の変化が大きい1 次回折光を検査に使用している。
反射照明手段120は、照明部121、光ファイバー122、ランプハウス123等から成り、照明光を白色光とし、BM形成基板180のBMのストライプの長手方向と直角方向に、照射される。
撮像部130は、カラーラインセンサ、駆動部等から成り、BMのスロット長手方向のストライプ(図5の186に相当)からなるグレーティングの回折光の画像を撮影する。 搬送部110は、BM形成基板180の向きを、上記の撮影状態になるように揃えて、例えば、PLC(プログラマブル、ロジック、コントローラ)にて制御しながらコロコンベア等にて搬送するもので、撮影箇所の前段に基板回転部140、撮影箇所の後段に基板回転部141を設けている。
図1(a)の基板回転部140にBM形成基板180の向き状態を示すように、基板回転部140に搬入された直後は、撮影する際とは直交する方向にあるが、基板回転部140にて回転され、図3の基板回転部140に示すように、撮影する際と同じ方向に調整される。
また、図3の基板回転部141にBM形成基板180の向き状態を示すように、基板回転部141に搬入された直後は、撮影する際と同じ方向にあるが、基板回転部141にて回転され、図1(a)の基板回転部141に示すように、撮影する際とは直交する方向に調整され、更に後段に搬送される。
処理部170は、制御部の管理下で、カラーラインセンサからの光強度をRGBの色に対応してデジタルデータとして入力した、画像データから、画像処理を施すことにより、回折光の各カラー毎の変化度合のバラツキを得て、これから、所定のしきい値からはずれた場合のものを、ピッチムラ有として検出するものである。
回折光の各カラー毎の変化度合のバラツキは、例えば、隣接するストライプ毎に、あるいは、ストライプピッチの所定倍数毎に、差分をとることにより、得ることができる。
ここでは、撮像時の搬送方向とラインセンサ副走査方向とを一致させている。
尚、ノイズ等の影響を少なくするために、多数回の撮影の平均をその処理対象の画像データとしても良い。
基板回転部140、141は、このような撮影状態になるように、BM形成基板180を必要に応じて回転しその方向を変化させる。
ここでは、他の各部は、図1に示すものと同じとする。
例えば、モノクロラインセンサを用い、単色光の照明光の回折光の画像を撮影し、回折光の光強度の変化度合のバラツキを得て、検査しても良い。
画像処理については、基本的に同じである。
単色光のスペクトル幅は検査可能な程度に幅があるものが良い、水銀ランプの輝線のように狭すぎるとピッチムラとはならない程度の少しのピッチの変化でも撮像画像の輝度が急激に変化するため検査には好ましくない。
また、撮像部により得られた濃淡画像の輝度の高い部分を正常部とし、輝度がある基準より低い部分を欠陥部とすることにより、検査が可能となる。
単色光が回折効率のピーク波長であり、かつ撮像部と検査対象物がなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値である。
また、エリアセンサの場合、撮像素子長がラインセンサと比べて短いため、基板の大型化が進むカラーフィルター向け検査機には不適である。
また、上記において、回折効率のピーク波長および撮像部と検査対象物がなす角度はブレーズ回折格子やホログラフィック回折格子のように設計されたものであれば理論的に求まるが、BMを回折格子とみなす際の物理的モデルは不明であるため、現実的には分光器を使用し、実験的に決定する。
さらに、回折効率のピーク波長を検査に使用することにより、検査光量をアップすることができる。
回折光は正反射光や散乱光と比較して微弱であるため、検査光量のアップ効果は正反射光や散乱光の検査と比較して大きい。
120 照明手段
121 照明部
122 光ファイバー
123 ランプハウス
130 撮像手段
140、141 基板回転部
160 制御部
170 処理部(サーバーとも言う)
180 BM形成基板(カラーフィルタ用基板とも言う)
180S スロット部
181 単位の面付け部
185 BM(ブラックマトリクスとも言う)
186 (スロットの長手方向の)ストライプ
187 (スロットの短手方向の)ストライプ
190 照射光
195 回折光
Claims (13)
- 格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査方法であって、前記基板を、そのストライプの長手方向と直交する方向に、搬送させながら、且つ、ストライプの長手方向と直角方向に反射照明の照射方向とラインセンサからなる撮像部の向きを一致させ、反射照明による前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化程度、あるいは輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 請求項1に記載のピッチムラ検査方法であって、前記基板が、BM(ブラックマトリクス)をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 請求項1ないし2のいずれか1項に記載のピッチムラ検査方法であって、前記撮像部のラインセンサをカラーラインセンサとし、前記反射照明の照明光を白色光とし、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 請求項1ないし2のいずれか1項に記載のピッチムラ検査方法であって、前記撮像部のラインセンサをモノクロラインセンサとし、前記反射照明の光源の光を単色光とし撮影し、あるいは、光路上、前記反射照明の光源と前記撮像部間にバンドパスフィルターを配し、且つ、光源に該バンドパスフィルタの透過帯域に十分な発光強度を有するものを使用して、単色光とし撮影し、回折光の画像の輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 請求項4に記載のピッチムラ検査方法であって、前記単色光が、回折効率のピーク波長であり、かつ撮像部と検査対象物である前記基板とがなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値であることを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のピッチムラ検査方法であって、回折光の画像として、1 次回折光の画像を検査に使用することを特徴とするピッチムラ検査方法。
- 格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査装置であって、前記基板を反射照明する反射照明手段と、前記反射照明手段により照明された前記基板のストライプからの回折光の画像を撮影するラインセンサからなる撮像部と、少なくとも撮影する際には、前記基板を、そのストライプの長手方向と直交する方向に、搬送させる搬送部とを、備え、且つ、ストライプの長手方向と直角方向に、反射照明手段の照明光の照射方向とラインセンサからなる撮像部の向きを一致させており、反射照明手段により前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化程度、あるいは輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
- 請求項7に記載のピッチムラ検査装置であって、前記搬送部の撮影箇所の前段に、あるいは撮影箇所の前段と後段に、前記格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板の方向を変えるための回転を行う基板回転部を備えていることを特徴とするピッチムラ検査装置。
- 請求項7ないし8のいずれか1項に記載のピッチムラ検査装置であって、前記基板が、BM(ブラックスマトリクス)をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、BMのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とする
ピッチムラ検査装置。 - 請求項7ないし9のいずれか1項に記載のピッチムラ検査装置であって、前記撮像部のラインセンサがカラーラインセンサで、前記反射照明手段の照明光が白色光であり、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
- 請求項7ないし10のいずれか1項に記載のピッチムラ検査装置であって、前記撮像部のラインセンサがモノクロラインセンサで、前記反射照明手段の照明光を単色光として、回折光の画像の輝度変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
- 請求項11に記載のピッチムラ検査装置であって、前記単色光を、回折効率のピーク波長とするもので、かつ撮像部と検査対象物である前記基板とがなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値としているものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
- 請求項7ないし12のいずれか1項に記載のピッチムラ検査装置であって、回折光の画像として、1 次回折光の画像を検査に使用するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
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