JP2008249653A - 検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】 前工程の検査結果を有効に利用して、後工程の検査精度を向上させることのできる自動検査システムを提供する。
【解決手段】 本発明の自動検査システムは、デバイス基板の製造工程の異なる工程中の２箇所以上に配置した自動検査手段と、前記自動検査手段が検出した、デバイス基板の欠陥情報とその位置情報とを、デバイス基板に付された識別コードに対応させて記録する記録手段と、後工程に配置された自動検査手段において検出したデバイス基板の欠陥と、先の工程に配置された自動検査手段における検出情報とを照合する検出情報照合手段とを備える検査システムであって、前記検出情報照合手段が、同一のデバイス基板における同一の欠損であると判断した欠損については、先の自動検査手段の検出情報を参酌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デバイス基板、特にカラーフィルタを製造する際の検査システムに関する。

カラーフィルタや液晶パネルなどのデバイス基板の製造において、欠陥や品質の良否について自動検査器を用いる検査が行われている。このような自動検査は、例えば、製造工程の中で2箇所以上で行う、あるいは1つの工程が終わるたびに行うなどのように、製造過程の中で複数の自動検査器を用いて行われる場合が多い。

複数の箇所で自動検査を行う場合、先の工程の検査で検出した欠陥を、後の工程の検査で再び検出する場合がある。この場合には、各工程における不良率の把握が困難となる。あるいは、欠陥情報を解析して工程にフィードバックする際に誤った情報がフィードバックされる場合がある。

このような問題を解決するため、前工程の自動検査手段で検出した欠陥座標を含む情報を記録しておき、後工程の自動検査手段で同一座標近傍で欠陥を検出した場合に、いずれかの検査結果を優先させて、一つの欠陥情報とする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）
特開平３−４４０５４号公報 特開２００２−２５７７３４号公報

後工程の検査のほうが、前工程の検査より高感度の検査が要求される場合がある。特に、近年、表示デバイスが高機能化している。カラーフィルタにおいても、例えば、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタ、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表紙装置に用いる液晶配向制御用の突起、フォトスペーサなどの微細加工を、カラーフィルタの製造工程の最終工程で行う。これらの高機能化部材の検査は、ブラックマトリクスの欠けや残り、微小な突起物の存在などの検査のように前工程で行う検査より高精度に行う必要がある。

この場合に、特許文献1、２に記載の方法では、前工程で発生した欠陥であっても、前工程の自動検査では欠陥として検出されず、後工程の自動検査で欠陥として検出される場合がある。すなわち、特許文献1、２に記載の方法では、後工程の自動検査における外乱の原因となり、後工程の自動検査の検査精度を低下させるという問題がある。

自動検査装置では、通常、ＣＣＤラインセンサなどの光学変換素子で欠陥を認識する。光学変換素子で認識できるのは、欠陥発生領域の輝度（明るさ、暗さ）、大きさである。したがって、後工程の自動検査で厳しい検査精度要求される場合に、先工程の自動検査で合格とされた欠陥であっても、良否判定を行う必要がある。

この場合に、前工程の検査結果を有効に利用できる自動検査システムにしておけば、後工程での検査精度を向上させることができる。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、前工程の検査結果を有効に利用して、後工程の検査精度を向上させることのできる自動検査システムを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、後工程で自動検査を行う際に、前工程で行った自動検査の検査結果を参酌することとして本発明を完成した。すなわち、本発明は、以下のとおりである。

本発明の検査システムでは、デバイス基板の製造工程の異なる工程中の２箇所以上に配置した自動検査手段と、前記自動検査手段が検出した、デバイス基板の欠陥情報とその位置情報とを、デバイス基板に付された識別コードに対応させて記録する記録手段と、後工程に配置された自動検査手段において検出したデバイス基板の欠陥と、先の工程に配置された自動検査手段における検出情報とを照合する検出情報照合手段と、を備える検査システムであって、前記検出情報照合手段が、同一のデバイス基板における同一の欠損であると判断した欠損については、先の自動検査手段の検出情報を参酌する。

本発明では、前工程に設けた自動検査手段において欠陥を検査する際に、後工程に設けた自動検査手段で利用できる検査情報を得る。後工程で設けられた自動検査手段が検出したデバイス基板の欠陥を、前工程に配置された自動検査システムが検出した欠陥情報と照合する。後工程で設けられた自動検査手段が検出したデバイス基板の欠陥が、前工程に配置された自動検査システムが検出した欠陥情報と同じであれば、後工程で設けられた自動検査手段は、前工程の結果をそのまま利用する、あるいは再度検査を行う。一方、後工程で設けられた自動検査手段が検出したデバイス基板の欠陥が、前工程に配置された自動検査システムが検出した欠陥情報と異なれば、後工程で発生した欠陥であると判断する。この結果、後工程の検査精度を向上させることができる。

上記自動検査システムでは、前記デバイス基板の欠陥情報は、2以上の区分に分類されていると好ましい。この構成とすることにより、前工程で、異常でないと判断される欠陥であっても、後工程で異常であると判断される欠陥かどうかの判断が容易となる。

本発明の検査システムでは、後工程で自動検査を行う際に、前工程で行った自動検査の検査結果を参酌する。この結果、前工程で行う検査より高精度に行う必要のある後工程の自動検査を行う場合であっても、検査精度を向上させることができる。

以下、本発明の検査システムを詳細に説明する。以下の実施形態においては、カラーフィルタの製造工程に本発明を用いた例で説明をする。

［システムの構成］
図１は、本発明の検査システムの全体構成の一例を説明する図である。図１の例では、カラーフィルタは、透明基板上に、ブラックマトリクス、識別コードの形成する工程（ＢＭ・識別コード形成工程１）と、マトリクス内の格子内に赤・緑・青の３原色からなる透明着色層（以下、「ＲＧＢ画素」という）を形成する工程（ＲＧＢ画素パターン形成工程２）と、その上に、保護膜層を形成する工程（保護膜形成工程３）、透明導電膜層（以下、「ＩＴＯ」という）を形成する工程（ＩＴＯ形成工程４）し、さらに、セルギャップ保持用のフォトスペーサ柱（以下、「ＰＳ」という）を形成する工程（ＰＳ形成工程５）を経て製造される。また、この図の例では、第１の自動検査装置１０は、ＲＧＢ画素パターン形成工程２の終了後に設けられている。また、第２の自動検査装置２０は、ＩＴＯの形成工程４の終了後に設けられている。第３の自動検査装置３０は、ＰＳの形成工程５の終了後に設けられている。第１〜第３の自動検査装置１０、２０、３０は、ネットワークを介して、情報記録サーバ４０に接続している。

図１の例では、自動検査装置を３個設けている。本発明の検査システムにおいて、自動検査装置は、図１の例に限られず、２個以上配置するものであればよい。検査対象に応じて配置する自動検査装置の数は適宜変更できる。２個以上の自動検査装置を配置する場合には、各々の自動検査装置の検査条件は、同一の検査条件であっても、異なる検査条件であってもよい。自動検査装置が配置される工程により、求められる検査感度が異なる場合があるからである。例えば、後工程に配置する自動検査装置の検査感度を、前工程に配置する自動検査装置の検査感度より高くするなどである。図１の例では、図２に示すように、第１〜第３の自動検査装置の行う検査に応じて、自動検査装置の構成が異なったものを用いている。

自動検査装置は、ＣＣＤラインセンサなどの光学変換素子で構成される検出部１１、２１、３１と、光学変換素子で撮像された画像から輝度や大きさを特定する画像処理部１２、２２、３２と、画像処理された情報が一定の基準を満たしているかどうかを照合する検出情報照合部１３、２３、３３と、判定した結果を表示する表示部１４、２４、３４とを有する。

第１の自動検査装置１０は、図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ下側から光を照射する光源１０１と、ワーク１０１上の基板１００に形成されたカラーフィルタを透過した透過光を受光するＣＣＤラインセンサ１０４とを用いて、自動検査装置１０５で欠陥を検出する。第１の自動検査装置１０では、例えば、ブラックマトリクス（以下、「ＢＭ」という）とＲＧＢ画素の形成時に生じる、ＢＭや画素パターンの欠落・はみ出しなどを検査する。

第２の自動検査装置２０は、図２（ｂ）に示すように、ワーク１０１上の基板１００に形成されたカラーフィルタの上面側に設けられた光源１０２と、光源１０２から出射された光をカラーフィルタに垂直に照射するハーフミラー１０６と、カラーフィルタ表面から反射され、ハーフミラー１０６を透過した光を受光するＣＣＤラインセンサ１０４とを用いて、自動検査装置１０５で欠陥を検出する。第２の自動検査装置２０は、例えば、ＩＴＯに生じたピンホールの検査や保護膜層の突起異物の検査（保護膜のコート時に混入した異物が表面に突出した部位の検査）などをする。

第３の自動検査装置３０は、図２（ｃ）に示すように、カラーフィルタの上面側に設けられ、ワーク１０１上の基板１００に形成されたカラーフィルタ表面に一定の角度をもって光を照射する光源１０２と、カラーフィルタ表面から反射された光を受光するＣＣＤラインセンサとを用いて、自動検査装置１０５で欠陥を検出する。第３の自動検査装置は、例えば、ＰＳの欠けや残りなどの検査をする。

自動検査装置は、欠陥の種類、大きさ、位置を検出し、これらの欠陥が判断基準に適合するか否かを判定する。図１の例では、第１の自動検査装置１０と第２の自動検査装置２０は、それぞれ後の工程で行う自動検査に用いるために、判断基準に適合する欠陥であっても、後の自動検査装置における検査に利用できるように検査結果を区分する。情報記録サーバは、識別コードと関連付けて、区分された検査結果を位置情報とともに保存する。一方、第２の自動検査装置２０と第３の自動検査装置３０が欠陥を検出した場合は、情報記録サーバ４０に、第１の自動検査装置１０または第２の自動検査装置２０の検査結果を問い合わせる。第２の自動検査装置２０と第３の自動検査装置３０は、先の自動検査装置の検査情報を参酌して、先の検査時に発生していた欠陥であるか、あるいはさらに高感度な検査を行うかの判断をする。

欠陥の種類の検出は、欠陥領域の輝度で判断する。輝度が正常領域より明るい場合と、輝度が正常領域より暗い場合とに分けられる。輝度が正常領域より明るい欠陥（白欠陥）は、ＢＭ用樹脂やＲＧＢ画素に透明着色料が行き渡らずに、色抜けが生じた状態にあるときや、ＩＴＯにピンホールがあいている場合、フォトスペーサが欠けている場合など、本来その領域にあるべきものが存在しない欠陥である。一方、輝度が正常領域より暗い欠陥（黒欠陥）は、ＢＭ用樹脂やＲＧＢ画素に透明着色料が指定の場所以外にはみ出した状態にあるときや、異物が存在している場合、フォトスペーサが残っている場合など、本来その領域にあってはならないものが存在する欠陥である。

欠陥の大きさの検出は、例えば、欠陥の面積を円形換算して行う。

本明細書中で欠陥の位置が同一であるとは、少なくとも２つの自動検査装置において同一基板の同一座標で欠陥が検出されることをいう。ここで、同一座標とは、自動検査装置の検出位置再現性や他の自動検査装置との位置合わせ精度等を考慮しても、重複判定に洩れがない程度の範囲であればよい。例えば、検査対象のワーク寸法公差が±０．１ｍｍ、各自動検査装置のワーク位置決め精度が±０．１ｍｍ、検出位置再現性が±０．５ｍｍ程度であるとする。この場合に、少なくとも想定される誤差を全て考慮した値である±０．２５ｍｍの座標位置にあるものを、好ましくは±０．５０ｍｍの座標位置にあるものを、同一の座標位置にあるとする。

検査対象となるデバイス基板１００には、図３に示すように、基板を特定するための識別コード１０７が付されている。識別コード１０７は、公知の方法によって付与すればよい。また、識別コードは、基板を特定することができるものであれば、その形式はどのようなものであってもよい。カラーフィルタの場合は、例えば、ＢＭ形成時に同時に形成することとしてもよい。識別コードには、シリアルナンバー、基板に関する情報、品番に関する情報、製造方法に関する情報、製造工程経過情報などの識別情報が含まれる。

情報記録サーバ４０は、デバイス基板を特定する識別コードに対応させて、各自動検査装置の検査情報を記録する。情報記録サーバ４０には、各自動検査装置の判断基準を記憶する判断基準記録部４１と、第１〜第３の検査結果を記録する検査結果記録部４２〜４４とを含んでいる。

［システムの流れ］
本発明の検査システムは、以下のようにして欠陥を検出する。図４は、本発明の検査システムの検査フローを示すフローチャートである。

まず、ガラス基板に、所定の工程により、ＢＭ、識別コードを形成する（ステップＳ１００）。形成された識別コードに含まれる識別情報は、ネットワークを介して情報記録サーバに記録する。

次に、ＲＧＢ画素パターンを形成する（ステップＳ１０１）。

次に、第１の自動検査において、白欠陥（ＢＭ用樹脂やＲＧＢ画素に透明着色料が行き渡らずに、色抜けが生じた状態）、黒欠陥（ＢＭ用樹脂やＲＧＢ画素に透明着色料が指定の場所以外にはみ出した状態）を検査する（ステップＳ１０２）。第１の検査で検出するパターン欠陥は、最終的に液晶ディスプレイ装置において表示不良として視認されるかどうかを基準に判断される。

第１の自動検査では、白欠陥は、２０μｍφ以上であれば不良であると判断され、黒欠陥は、３０μｍφ以上であれば不良であると判断される。本発明では、第１の自動検査で良好であると判断された欠陥に関しても、表１のように区分１〜４に欠陥情報を分類して、識別コードに対応させて、欠陥位置情報とともに、第１の自動検査装置の検査情報として記録する。表１からわかるように、第１の自動検査の結果は、第２、第３の自動検査において参照するかどうかについても対応付けて区分分けをしておく。ここで、区分４に該当する欠陥は、この欠陥自体で該当するカラーフィルタが不良と判断される欠陥である。区分１、区分２、区分３に該当する欠陥は、第１の自動検査では異常なしと判断される欠陥である。しかし、第２の自動検査または第３の自動検査においてより高感度な検査が要求される場合に不良欠点として誤検知する可能性があるため、第１の自動検査の時点で検出し、良判定した欠点情報として分類しておく必要がある。

次に、保護膜を形成し（ステップＳ１０４）、その後にＩＴＯを形成する（ステップＳ１０５）。

次に、第２の自動検査装置では、白欠陥（ＩＴＯに開いたピンホール）の検査と黒欠陥（保護膜層の突起異物）の検査とを行う（ステップＳ１０６）。まず、第２の自動検査装置は、第１の自動検査装置の欠陥情報を取得する。

第２の自動検査では、白欠陥は、５０μｍφ以上であれば不良であると判断される。第２の自動検査装置の検査精度は、第１の自動検査装置の検査精度より低い。白欠陥に関しては、第２の自動検査装置では、５０μｍφ以上であれば不良である。だたし、第１の自動検査で既に不良判定されている欠点と重複検出していないかを区分４（１−Ａ４）と比較判定する。また、第３の自動検査で重複検出判定を行うために、第２の検査で検出し良品であった欠陥を、区分１（第３の検査で利用しない）と区分２（第３の検査で利用する）に分類する。

一方、第２の自動検査で３μｍ以上の突起として検出した欠陥のうち、第１の自動検査装置で既に合格と判断された区分２および区分３（１−Ｂ２、１−Ｂ３）に含まれる黒欠陥の位置と同一であった場合は、不良判定しない。また、区分１（１−Ｂ１）に該当する黒欠陥とは重複検出の判定を行わない。区分４（１−Ｂ４）に含まれる欠点と位置が同一であった場合は、第１の検査結果を優先する。

本発明では、第２の自動検査で良好であると判断された欠陥に関しても、表２のように欠陥情報を分類して、欠陥位置情報とともに、識別コードに対応させて第２の自動検査装置の検査情報として記録する。表２に示すように、区分１、２、３の意味は、良／不良の区分および、第３の自動検査において参照するかどうかについても対応付けて区分分けをしておく。

次に、ＰＳが形成される（ステップＳ７）

第３の自動検査装置では、白欠陥（ＰＳ欠け）の検査と黒欠陥（ＰＳ残り）の検査とを行う（ステップＳ８）。第３の自動検査では、白欠陥は、１６μｍφ以上であれば不良であると判断される。表３に示すように、区分１、２の意味は、良／不良の区分である。この例では、第３の自動検査以降に自動検査を行わないので、後の自動検査において参照するかどうかについても対応付けて区分分けは行わない。

白欠陥に関しては、第３の自動検査装置では、１６μｍφ以上であれば不良である。ただし、第３の自動検査装置が検出した欠陥が１６μｍφ以上であっても、第１の自動検査における欠陥情報の区分２（１−Ａ２）、または第２の自動検査における欠陥情報の区分２（２−Ａ２）として検出した欠陥の位置と同一の場合は、先の自動検査の結果を参照し、第１の自動検査または第２の自動検査装置で既に合格とされた欠陥であると判断し不良としない。また、第１の自動検査における欠陥情報の区分４（１−Ａ４）、または第２の自動検査における欠陥情報の区分３（２−Ａ３）として検出した欠陥の位置と同一の場合は、第１の自動検査または第２の自動検査装置で既に不良とされた欠陥であると判断し、先の結果を優先する。

一方、黒欠陥であるＰＳ残りは８μｍφ以上を不良と判定する。ただし、第３の自動検査で不良と判定した黒欠陥のうち、第１の自動検査における区分３（１−Ｂ３）と位置が同一であった場合は、第１の自動検査の結果を参照し、ＰＳ工程で発生したＰＳ残り欠点では無いと判断し不良としない。第２の自動検査における区分２（２−２Ｂ）と位置が同一であった場合は、既に第２の検査で不良となった欠点であるので、第２の検査結果を優先する。

本発明の検査システムを用いると、先の自動検査時に発生した欠陥であって後の自動検査時にも検出されるが、後の自動検査時に無視してよいものが容易にわかる。また、２以上の自動検査装置を用いる場合に、どの工程で発生した欠陥かを容易に把握できる。さらに、先の工程で発生した欠陥であっても、後の工程で高感度に検査をする必要があるかどうかの判断が容易となる。

図１は、本発明の自動検査システムを説明するための概念図である。 図２は、本発明の自動検査システムに用いる自動検査装置を説明するための図である。 図３は、本発明の自動検査システムに用いるカラーフィルタの例である。 図４は、本発明の自動検査システムの自動検査の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１ BM・識別コード形成工程
２ ＲＧＢ画素パターン形成工程
３ 保護膜形成工程
４ ＩＴＯ形成工程
５ ＰＳ形成工程
１４ クロム膜
１０ 第１の自動検査装置
１１ 検出部
１２ 画像処理部
１３ 検出情報照合手段
１４ 表示部
２０ 第２の自動検査装置
２１ 検出部
２２ 画像処理部
２３ 検出情報照合手段
２４ 表示部
３０ 第３の自動検査装置
３１ 検出部
３２ 画像処理部
３３ 検出情報照合手段
３４ 表示部
４０ 情報記録サーバ
４１ 判断基準記録部
４２ 第１の検査結果記録部
４２ 第２の検査結果記録部
４３ 第２の検査結果記録部
１００ 基板
１０１ ワーク
１０２ 光源
１０３ カラーフィルタ
１０４ ＣＣＤラインセンサ
１０５ 自動検査装置
１０６ ハーフミラー
１０７ 識別コード

Claims (2)

1. デバイス基板の製造工程の異なる工程中の２箇所以上に配置した自動検査手段と、
   前記自動検査手段が検出した、デバイス基板の欠陥情報とその位置情報とを、デバイス基板に付された識別コードに対応させて記録する記録手段と、
   後工程に配置された自動検査手段において検出したデバイス基板の欠陥と、先の工程に配置された自動検査手段における検出情報とを照合する検出情報照合手段と、
   を備える検査システムであって、
   前記検出情報照合手段が、同一のデバイス基板における同一の欠損であると判断した欠損については、先の自動検査手段の検出情報を参酌する、検査システム。
2. 前記デバイス基板の欠陥情報は、2以上の区分に分類されている、請求項1に記載の検査システム。
   
   
   

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