JP2007071752A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、カラーフィルタ基板上の突起部の高さを絶対値で評価でき、且つ検査時間の短縮化及び装置の低コスト化が可能な検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、カラーフィルタ基板２の一方主面に対して所定の高さを維持し、且つカラーフィルタ基板２の一方主面に対して平行にレーザー光４を出射するレーザー光源３と、カラーフィルタ基板２を挟んでレーザー光源３と対峙し、レーザー光４を受光するエリアセンサ５と、レーザー光源３がカラーフィルタ基板２の一方主面上を順次スキャンするように、カラーフィルタ基板２、又はレーザー光源３及びエリアセンサ５の組の少なくと一方を移動させる移動テーブル１と、レーザー光４の受光量を記憶する記憶部７と、受光量に基づいて、カラーフィルタ基板２上に所定の高さ以上の突起部６が存在するか否かを判定する判定部８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置に係る発明であって、特に、基板上に存在する突起部を検出する検査装置に関するものである。

カラー液晶表示装置は、アレイ基板と、これに対向するカラーフィルタ基板とで液晶を挟持する構成である。また、このカラーフィルタ基板は、ＲＧＢの色材膜もしくはオーバーコート膜が形成された後に、透明電極が形成される構成である。なお、カラーフィルタ基板は、アレイ基板の画素電極領域以外からの光漏れを抑制するために遮光膜が形成されるのが一般的である。

しかし、カラーフィルタ基板の製造工程において、ＲＧＢの色材膜又はオーバーコート膜上に異物が付着して突起部が形成されることがある。突起部が存在すると、ＲＧＢの色材膜もしくはオーバーコート膜上に透明電極膜を成膜しても当該突起部が存在することになる。液晶表示装置は、上述したように、アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液晶を挟持する構成であるため、セルギャップとして３〜４μｍ程度確保されている。ところが、カラーフィルタ基板上に存在する突起部の高さが３〜４μｍ程度であれば、カラーフィルタ基板上の透明電極とアレイ基板上の電極とが短絡し、表示性能を損なう問題が発生する。

従来の液晶表示装置においては、セルギャップを３〜４μｍ程度とすれば、カラーフィルタ基板上に付着した異物（突起部）の高さの許容限度が１〜３μｍ程度となる。従って、液晶表示装置の製造工程では、カラーフィルタ基板上に付着した異物（突起部）の高さを測定する検査装置が必要であった。

従来のカラーフィルタ基板上に付着した異物（突起部）の高さを検査する装置については、以下に示す二つの検査装置が開発されている。

まず、第一の検査装置では、カラーフィルタ基板に光を照射し、突起部で散乱された散乱光を受光し、当該散乱光のパワーレベルから突起部の高さを測定するものであった。当該検査装置については、特許文献１に詳しく記載されている。

次に、第二の検査装置では、突起部の原因となる異物の存在箇所を二次元画像処理により予め特定しておき、当該異物の存在箇所に対してレーザー変位計もしくは触針式測定機で異物の高さを測定するものであった。当該検査装置については、特許文献２に詳しく記載されている。

特開平８−１４５８４９号公報 特開平８−０７５６０１号公報

しかし、第一の検査装置では、散乱光の受光パワーレベルに対応した異物の高さに幅があり、カラーフィルタ基板上に付着した異物（突起部）の高さの絶対値を評価することができなかった。そのため、第一の検査装置では、カラーフィルタ基板上に付着した異物（突起部）の高さについて、誤判定もしくは判定不可という検査結果が得られる問題があった。

第二の検査装置では、異物の高さを測定するために、まず設定直径を超える異物を二次元画像処理でもれなく捉え、その後、捉えた異物の全てに対して高さを測定する必要があった。しかし、第二の検査装置では、高分解能で二次元画像の撮影を行うこと、個々の異物についてレビューし、レーザー変位計又は触針式測定機で異物の高さの測定を行うこととが必要であり、検査時間が長くなり生産性が低下する問題があった。また、第二の検査装置では、高分解能の撮像装置やレーザー変位計等が必要となるため、一般的に高価な検査装置になる問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、基板上の突起部の高さを絶対値で評価でき、且つ検査時間の短縮化及び装置の低コスト化が可能な検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、基板上に所定の高さ以上の突起部が存在するか否かを検査する検査装置であって、基板の一方主面に対して所定の高さを維持し、且つ基板の一方主面に対して平行に光を出射する光源と、基板を挟んで光源と対峙し、光源からの光を受光する受光器と、光が基板の一方主面上を順次スキャンするように、基板、又は光源及び受光器の組の少なくとも一方を移動させる移動手段と、受光器が測定した、光源からの光の受光情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された受光情報に基づいて、基板上に所定の高さ以上の突起部が存在するか否かを判定する判定部とを備える。

本発明に記載の検査装置は、基板の一方主面に対して所定の高さを維持し、且つ基板の一方主面に対して平行に光を出射する光源と、基板を挟んで光源と対峙し、光源からの光を受光する受光器と、移動テーブルと、記憶部と、判定部とを備えているので、基板上の突起部の高さを絶対値で評価でき、且つ検査時間の短縮化及び装置の低コスト化が可能な効果を有している。

（実施の形態）
カラーフィルタ基板は、ガラス基板等の透明基板上に遮光膜とＲＧＢ色材膜を形成し、その後オーバーコート膜及び透明電極膜を順に成膜するか、透明電極膜のみを成膜するかの構成である。そのため、カラーフィルタ基板の色材膜又はオーバーコート膜を成膜後に異物が付着すると、当該部分がカラーフィルタ基板上の突起部となる。さらに、この突起部を含む色材膜又はオーバーコート膜上に透明電極膜を成膜しても、カラーフィルタ基板上の突起部は残り、当該突起部の高さがセルギャップ以上であればアレイ基板の電極と短絡することになる。ここで、突起部の高さとは、突起部が存在しない透明電極膜の面から突起部の最上端までの高さである。

そこで、本実施の形態に係る検査装置では、透明電極膜の成膜後あるいは成膜前に、所定の高さ以上の突起部がカラーフィルタ基板上に存在しているか否かの検査を行っている。なお、突起部の高さは、透明電極膜の成膜後であれば、突起部が存在しない透明電極膜の面から突起部の最上端までの高さであり、透明電極膜の成膜前であれば、突起部が存在しない色材膜又はオーバーコート膜の面から突起部の最上端までの高さである。

なお、本実施の形態では、以下において、透明電極膜の成膜後に検査を行う場合について説明する。また、以下では、突起部の高さを、突起部が存在しない透明電極膜の面から突起部の最上端までの高さとする。さらに、突起部が形成される原因となる色材膜やオーバーコート膜に付着する異物は、色材膜やオーバーコート膜の小片、レジスト塊などが考えられる。しかし、突起部が形成される原因となるものは、これに限らず色材膜やオーバーコート膜の膜剥がれ等も含まれる。また、上記の説明では、異物は色材膜やオーバーコート膜に付着すると記載したが、これに限られず、異物の一部が色材膜やオーバーコート膜に埋め込まれるような場合であっても良い。

本実施の形態に係る検査装置の概略図を図１に示す。まず、図１に示す検査装置では、移動手段である移動テーブル１上にカラーフィルタ基板２が固定されている。カラーフィルタ基板２は、色材膜等が形成されていない面を移動テーブル１に接するように固定する。カラーフィルタ基板２の固定方法としては真空吸着で行うが、これに限られず他の方法を用いても良い。

さらに、図１に示す検査装置には、カラーフィルタ基板２の色材膜等が形成されている面（以下、一方主面ともいう）に対して所定の高さを維持し、且つ当該一方主面に対して平行に光を出射するレーザー光源３が設けられている。ここで、レーザー光源３が設定される所定の高さとは、カラーフィルタ基板２の透明電極膜からの高さであり、セルギャップが３〜４μｍ程度とすれば、１〜３μｍ程度に設定される。なお、本実施の形態では、レーザー光源３を光源と利用しているが、本発明はこれに限られず、光の直進性がある程度確保できるのであれば他の光源であっても良い。

また、図１に示す検査装置には、レーザー光源３から出射されたレーザー光４を受光するために、カラーフィルタ基板２を挟んでレーザー光源３と対峙する位置にエリアセンサ５（受光器）が設けられている。つまり、レーザー光源３から出射されたレーザー光４の延長線上にエリアセンサ５が設けられている。そのため、突起部６の高さが所定の高さより低ければ、レーザー光源３から出射されたレーザー光４は突起部６に遮られることなくエリアセンサ５に届くことになる。

本実施の形態に係る移動手段は、図１に示すようにレーザー光源３及びエリアセンサ５が検査装置に固定され、移動テーブル１が移動することでカラーフィルタ基板２が一方の方向に移動する構成である。つまり、移動テーブル１を移動することで、カラーフィルタ基板２の一方主面をレーザー光４で順次スキャンする構成である。しかし、本発明に係る移動手段は、これに限られず、カラーフィルタ基板２を検査装置に固定し、レーザー光源３及びエリアセンサ５を移動させる構成であっても、カラーフィルタ基板２と、レーザー光源３及びエリアセンサ５を共に移動させる構成であっても良い。

さらに、図１に示す検査装置には、カラーフィルタ基板２の各位置において、エリアセンサ５が受光したレーザー光４の受光情報である受光量を記憶する記憶部７が設けられている。そして、記憶部７に記憶された受光量に基づいて、カラーフィルタ基板２上に所定の高さ以上の突起部６が存在しているか否かの判定を行う判定部８が、図１に示す検査装置にさらに設けられている。判定部８では、受光量が所定値より低くなっている場合、所定の高さ以上の突起部６が存在していると判断する。

次に、カラーフィルタ基板２上の突起部６を検査する方法について説明する。図１に示されている突起部６の拡大図を図２に示す。図２では、突起部６を模式的に円柱状に示しているが、本来はいびつな形状をしている。図２に示す突起部６の高さは、レーザー光源３が設定される所定の高さ（突起部６がない透明電極膜面からレーザー光４までの高さ）より高くなっている。そのため、レーザー光４は突起部６に遮られ、エリアセンサ５まで届かない。

エリアセンサ５でレーザー光４が受光できない場合、エリアセンサ５での受光量は低下し、当該受光量が記憶部７に記憶される。判定部８では、記憶部７に記憶された受光量が、所定値より低いと判断され、カラーフィルタ基板２上に突起部６が存在していると判定される。

レーザー光４が遮断され、判定部８がカラーフィルタ基板２上に突起部６が存在すると判断した場合、検査装置は警告灯でエラーメッセージを出す。もしくは、検査装置がオンラインでカラーフィルタ基板情報にリンクし、当該カラーフィルタ基板２が不良基板であると記録して、次の工程へカラーフィルタ基板情報を送る。

以上のように、本実施の形態に係る検査装置では、レーザー光源３及びエリアセンサ５を用いて突起部６の検査を行うので、カラーフィルタ基板２上に存在する突起部６の高さが所定の高さ以上であるか否かを絶対値で評価でき、且つ検査時間の短縮化及び装置の低コスト化が可能となる。

なお、本実施の形態では、移動テーブル１によってカラーフィルタ基板２を一方向に移動させることで、カラーフィルタ基板２上の突起部６の有無を検査しているので、検査時間の短縮化が図られる。しかし、カラーフィルタ基板２を一方向に移動させるだけでは、カラーフィルタ基板２上の突起部６の位置も測定することができない。そこで、レーザー光源３とエリアセンサ５との組が、レーザー光源３のスキャン平面上の直交する位置に２組設け、移動テーブル１による移動が、直交に対応した２方向へ移動する構成の検査装置が考えられる。なお、この検査装置の場合、カラーフィルタ基板２上の突起部６の位置を測定することができるが、移動テーブル１を一方向に移動させる検査装置の場合に比べて検査時間が長くなる。

つまり、一方のレーザー光源３とエリアセンサ５との組で測定した受光量と、他方のレーザー光源３とエリアセンサ５との組で測定した受光量とを組み合わせることで、カラーフィルタ基板２上の突起部６の位置を特定することができる。カラーフィルタ基板２上の突起部６の位置を特定することができれば、カラーフィルタ基板２のリペアを行う際に、位置情報としても利用することができる。

また、本実施の形態では、移動テーブル１がカラーフィルタ基板２の一方主面の垂直方向に対しては固定されており、レーザー光源３とカラーフィルタ基板２の一方主面との距離は固定されている。しかし、移動テーブル１をカラーフィルタ基板２の一方主面の垂直方向に対して移動させる構成であっても良い。つまり、検査中に突起部６を発見した場合に、当該突起部６の位置で、レーザー光源３とカラーフィルタ基板２の一方主面との距離を変更することができる検査装置である。これにより、当該検査装置は、発見された突起部６の高さも正確に測定することが可能となる。

さらに、本実施の形態では、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板２上の突起部６を検査する検査装置について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明に係る検査装置で検査する突起部は、例えば、液晶表示装置に用いられるアレイ基板上の突起部であっても、又はプラズマディスプレイに用いられる基板上や半導体基板上の突起部であっても良い。

本発明の実施の形態に係る検査装置の概略図である。 本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ基板上の突起部の拡大図である。

符号の説明

１ 移動テーブル、２ カラーフィルタ基板、３ レーザー光源、４ レーザー光、５ エリアセンサ、６ 突起部、７ 記憶部、８ 判定部。

Claims (4)

1. 基板上に所定の高さ以上の突起部が存在するか否かを検査する検査装置であって、
   前記基板の一方主面に対して所定の高さを維持し、且つ前記基板の前記一方主面に対して平行に光を出射する光源と、
   前記基板を挟んで前記光源と対峙し、前記光源からの光を受光する受光器と、
   前記光が前記基板の前記一方主面上を順次スキャンするように、前記基板、又は前記光源及び前記受光器の組の少なくとも一方を移動させる移動手段と、
   前記受光器が測定した、前記光源からの光の受光情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記受光情報に基づいて、前記基板上に所定の高さ以上の前記突起部が存在するか否かを判定する判定部とを備える検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記光源と前記受光器との組が、前記光のスキャン平面上の直交する位置に２組設けられ、
   前記移動手段による移動は、前記直交に対応した２方向への移動を含むことを特徴とする検査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の検査装置であって、
   前記移動手段による移動は、前記光のスキャン平面上に対して垂直な方向への移動を含むことを特徴とする検査装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の検査装置であって、
   前記基板は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板であることを特徴とする検査装置。
   

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