JP2009014665A - 微細パターン観察装置およびそれを用いた微細パターン修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ムラのない観察画像を得ることが可能な微細パターン修正装置を提供する。
【解決手段】この微細パターン修正装置は、被修正対象ガラス基板１が載置されるガラス定盤２と、下方からガラス基板１に透過照明光を照射するラインライト４と、上方からガラス基板１の表面を観察するための観察光学系５と、ガラス基板１の表面の観察したい部分がガラス定盤２の小孔２ａまたはリフタピン孔２ｂの上に位置する場合に、ガラス定盤２上におけるガラス基板１の位置をシフトさせるためのシリンダ１０〜１９およびピン２０〜２９とを備える。したがって、ガラス定盤２の小孔２ａまたはリフタピン孔２ｂによって観察画像にムラが発生するのを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は微細パターンを観察する微細パターン観察装置およびそれを用いた微細パターン修正装置に関し、特にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用カラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を観察するための微細パターン観察装置およびそれを用いた微細パターン修正装置に関する。

近年、ＬＣＤの大型化、高精細化に伴い画素数も増大し、ＬＣＤを無欠陥で製造することは困難となり、欠陥の発生確率も増加してきている。このような状況下において歩留まり向上のために、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を修正する微細パターン修正装置が生産ラインに不可欠となってきている。

図８（ａ）〜（ｃ）は、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。図８（ａ）〜（ｃ）において、カラーフィルタは、ガラス基板の表面に形成され、ブラックマトリクス５０と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素５１、Ｇ（緑色）画素５２、およびＢ（青色）画素５３とを含む。カラーフィルタの製造工程においては、図８（ａ）に示すように画素やブラックマトリクス５０の色が抜けてしまった白欠陥５４や、図８（ｂ）に示すように隣の画素と色が混色したり、ブラックマトリクス５０が画素にはみ出してしまった黒欠陥５５や、図８（ｃ）に示すように画素に異物が付着した異物欠陥５６などが発生する。

白欠陥５４を修正する方法としては、インク塗布機構により、白欠陥５４が存在する画素と同色のインクを塗布針の先端部に付着させ、塗布針の先端部に付着したインクを白欠陥５４に塗布して修正する方法がある（たとえば特許文献１参照）。また、黒欠陥５５や異物欠陥５６を修正する方法としては、欠陥部分をレーザカットして矩形の白欠陥５４を形成した後、インク塗布機構により、塗布針の先端部に付着したインクをその白欠陥５４に塗布して修正する方法がある（たとえば特許文献２参照）。

ＬＣＤのカラーフィルタの白欠陥５４を修正する場合、白欠陥５４がカラーフィルタのどの色部分に発生しているのかを観察する必要がある。また、白欠陥５４に修正インクを塗布して修正した後にも、修正状態を確認するためにその部分を観察する必要がある。カラーフィルタの色を観察する場合、落射照明光観察ではカラーフィルタの色状態を観察することはできないので、透過照明光観察をする必要がある。

透過照明光観察を行なう方法としては、図９に示すように、カラーフィルタが形成された被修正対象ガラス基板６０をガラス定盤６１上に搭載し、ガラス定盤６１の下方に配置された光源６２からレンズ６３を介して透過照明光を照射し、ガラス定盤６１の上方に配置された対物レンズ６４を介してガラス基板６０上の欠陥部６０ａを観察する方法がある。

また、図１０に示すように、対物レンズ６４の先端部の周囲に配置したリング照明器６６からガラス基板６０に向けて照明光を照射し、ガラス定盤６１の下面に形成された反射膜６５で反射させて透過照明光を生成し、対物レンズ６４を介してガラス基板６０の表面を観察する方法もある（たとえば特許文献３参照）。
特開平９−２３６９３３号公報 特開平９−２６２５２０号公報 特開２００６−３８８２５号公報

ところで、上記ガラス定盤６１には、ガラス基板６０を真空吸着するための複数の小孔や、ガラス基板６０の搬入および搬出時にガラス基板６０をリフトアップするための複数のリフタピンを通す複数のフィルタピン孔や、種々の切欠き部などが存在する。これらの被加工部に透過照明光が照射されると、光の屈折や乱反射が発生し、観察画像にムラが発生する。

たとえば図１１（ａ）（ｂ）に示すように、透過照明光がリフタピン孔６１ａに照射されると、孔６１ａの縁で光が屈折し、観察画像にはリング状の影６７が発生してしまう。このような影６７が発生すると、カラーフィルタの色状態を正確に観察することができない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ムラのない観察画像を得ることが可能な微細パターン観察装置およびそれを用いた微細パターン修正装置を提供することである。

この発明に係る微細パターン観察装置は、透明基板上に形成され、少なくとも部分的に光を透過させる微細パターンを観察する微細パターン観察装置であって、微細パターンを観察するための観察光学系と、透明基板に照明光を出射する光源と、透明基板が載置される透明定盤と、透明定盤上における透明基板の位置をシフトさせるシフト手段とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、透明定盤には孔のような被加工部が存在し、搬入された透明基板は透明定盤上の予め定められた第１の位置に載置され、シフト手段は、第１の位置に載置された透明基板を、微細パターンを観察するための基準位置である第２の位置にシフトさせる第１の副シフト手段と、微細パターンの観察したい部分が被加工部の上にある場合に、第２の位置から所定距離だけ離れた第３の位置に透明基板をシフトさせる第２の副シフト手段とを含む。

また好ましくは、シフト手段は、さらに、透明基板の搬出前に透明基板を第１の位置にシフトさせる第３の副シフト手段を含む。

また好ましくは、第２の副シフト手段は、微細パターンの観察したい部分の透明基板上における座標と、被加工部の透明定盤上における座標とを比較し、比較結果に基づいて透明基板をシフトさせる。

また好ましくは、シフト手段はエアシリンダを含む。
また好ましくは、シフト手段は、駆動軸の停止位置がデータ信号で制御される電動シリンダと、電動シリンダにデータ信号を与える制御部とを含む。

また好ましくは、シフト手段は、透明基板の品種に応じて予め求められたデータ信号を記憶する記憶部を含み、制御部は、透明基板の品種に応じて記憶部から読み出したデータ信号を電動シリンダに与える。

また好ましくは、シフト手段は、透明基板のシフト後の位置に応じて予め求められたデータ信号を記憶する記憶部を含み、制御部は、透明基板のシフト後の位置に応じて記憶部から読み出したデータ信号を電動シリンダに与える。

また、この発明に係る微細パターン修正装置は、上記微細パターン観察装置と、微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布手段とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、微細パターンは液晶ディスプレイ用カラーフィルタである。

この発明に係る微細パターン観察装置および微細パターン修正装置では、透明定盤上における透明基板の位置をシフトさせるシフト手段が設けられる。したがって、微細パターンの観察したい部分の下に透明定盤のリフタピン孔がある場合でも、透明基板の位置をシフトさせて、微細パターンの観察したい部分をリフタピン孔から離間させることができる。したがって、ムラのない観察画像を得ることができる。

図１は、この発明の一実施の形態による微細パターン修正装置の要部を示す図である。図１において、この微細パターン修正装置は、カラーフィルタが形成された被修正対象ガラス基板１が載置されるガラス定盤２と、ガラス定盤２を図中のＹ軸方向に移動させるＹステージ３と、ガラス定盤２の下方に図中のＸ軸方向に向けて配置されたラインライト４とを備える。

ガラス定盤２には、被修正対象ガラス基板１を真空吸着したり、ガラス基板１をシフトさせるときにエアを噴出させるための複数の小孔２ａと、ガラス基板１の搬入および搬出時に複数のリフタピンを突出させるための複数のリフタピン孔２ｂとが開口されている。ラインライト４は、ガラス定盤２上に載置されたガラス基板１に透過照明光を照射する。

また、この微細パターン修正装置は、上方からガラス基板１の表面を観察するための観察光学系５と、ガラス基板１の表面に形成されたカラーフィルタの白欠陥に塗布針を用いて修正インクを塗布するインク塗布機構６と、観察光学系５およびインク塗布機構６を図中のＸ軸方向に移動させるＸステージ７とを備える。

Ｘステージ７およびＹステージ３を制御することにより、観察光学系５およびインク塗布機構６をガラス基板１の表面の所望の位置に移動させることが可能となっている。したがって、操作者は、ガラス基板１の表面の任意の位置の欠陥を観察し、その欠陥を修正することができる。

図２は、この微細パターン修正装置の構成を示すブロック図である。図２において、この微細パターン修正装置は、図２に示した構成に加え、複数の小孔２ａに接続された真空ポンプ８およびエア供給装置９と、ガラス定盤２上における被修正対象ガラス基板１の位置をシフトさせるためのシリンダ１０〜１９およびピン２０〜２９とを備える。

真空ポンプ８は、複数の小孔２ａを介してガラス基板１およびガラス定盤２間の空気を吸引し、ガラス基板１をガラス定盤２に密着させて固定する。エア供給装置９は、ガラス基板１の位置をシフトさせるときに、複数の小孔２ａを介してガラス基板１の裏面にエアを噴射し、ガラス基板１およびガラス定盤２間の摩擦を軽減させる。シリンダ１０〜１９は、ピン２０〜２９を介してガラス基板１の側面を押圧し、ガラス基板１の位置をシフトさせる。

また、この微細パターン修正装置は、種々の情報を記憶する記憶部３０と、微細パターン修正装置を操作するためのボタン、ハンドルなどからなる操作部３１と、記憶部３０に記憶された情報や操作部３１からの信号に従って微細パターン修正装置全体を制御する制御部３２とを備える。

図３〜図６は、ガラス定盤２上における被修正対象ガラス基板１の位置をシフトさせる方法を示す図である。図３〜図６において、シリンダ１０〜１９およびピン２０〜２９は、ガラス定盤２の外周に沿って配置される。シリンダ１０，１１およびピン２０，２１はガラス定盤２の図中の上辺に沿って配置され、シリンダ１２，１３およびピン２２，２３はガラス定盤２の図中の右辺に沿って配置される。また、シリンダ１４〜１７およびピン２４〜２７はガラス定盤２の図中の下辺に沿って配置され、シリンダ１８，１９およびピン２８，２９はガラス定盤２の図中の左辺に沿って配置される。

ピン２０〜２９はそれぞれシリンダ１０〜１９の駆動軸の先端に設けられ、シリンダ１０〜１９の各々は対応の辺に直交する方向に伸縮する。ピン２０〜２９の各々は、ガラス定盤２の外周部に形成された切欠き部（図示せず）内をガラス基板１の側面に向かって進退可能に設けられている。

基板搬入時は、図３に示すように、全てのピン２０〜２９は後退位置に退避しており、ガラス基板１はロボットハンドによってガラス定盤２の中央部に載置される。このとき、ガラス基板１の中心点Ｐ１とガラス定盤２の中心点Ｐ２とは一致している。

基板クランプ動作時は、エア供給装置９が駆動されてガラス基板１およびガラス定盤２間の摩擦が軽減され、図４に示すように、位置決めピン２４，２７，２９が所定の前進位置まで前進し、クランプピン２０，２３がガラス基板１を押圧する。これにより、ガラス基板１は図中の斜め下方向に平行移動され、ガラス基板１の中心点Ｐ１は、ガラス定盤２の中心点Ｐ２から図中の斜め下方向にずれる。次いで、真空ポンプ８が駆動され、ガラス基板１がガラス定盤２にチャックされる。通常のカラーフィルタの欠陥の観察および修正は、この状態で行なわれる。

カラーフィルタの欠陥が小孔２ａまたはリフタピン孔２ｂの上に位置している場合は、画像にムラが発生するので、ガラス基板１の位置をシフトさせる。基板シフト動作時は、エア供給装置９が駆動されてガラス基板１およびガラス定盤２間の摩擦が軽減され、図５に示すように、センタリングピン２６，２８が後退位置に停止し、位置決めピン２５がセンタリングピン２６の後退位置まで前進し、クランプピン２０，２３がさらにガラス基板１を押圧する。これにより、ガラス基板１は図中の斜め下方向にさらに平行移動され、ガラス基板１の中心点Ｐ１は、ガラス定盤２の中心点Ｐ２から図中の斜め下方向にさらにずれる。次いで、真空ポンプ８が駆動され、ガラス基板１がガラス定盤２にチャックされる。この状態では、カラーフィルタの欠陥が小孔２ａまたはリフタピン孔２ｂから離間しており、画像にムラは発生しないので、カラーフィルタの欠陥を正確に観察し、修正することができる。

ガラス基板１のシフト動作は、操作者が操作部３１を操作してシフト動作を指示した場合に実行される。また、記憶部３１に小孔２ａやリフタピン孔２ｂなどの被加工部のガラス定盤２上における座標を記憶しておき、制御部３２が、それらの座標と前段の検査装置から入力された欠陥部のガラス基板１上における座標とを比較し、両者が一致した場合にシフト動作を自動的に行なうようにしてもよい。また、図５では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にガラス基板１をシフトさせたが、Ｘ軸方向のみ、またはＹ軸方向のみにシフトさせてもよい。

カラーフィルタの欠陥の修正が終了すると、図６に示すように、センタリングピン２１，２２，２６，２８が前進位置に前進し、ガラス基板１がガラス定盤２の中央に移動する。このとき、ガラス基板１の中心点Ｐ１とガラス定盤２の中心点Ｐ２とは一致している。したがって、ガラス基板１は搬入時と同じ位置に位置決めされ、ロボットハンドで搬出される。

なお、図７（ａ）〜（ｆ）は、被修正対象ガラス基板１の搬入方法を示す図である。図７（ａ）〜（ｆ）において、ガラス定盤２の各リフタピン孔２ｂにはリフタピン４０が挿入され、リフタピン４０はガラス定盤２の下方に水平に配置されたテーブル４１の表面に垂直に立設され、テーブル４１の下には昇降装置４２が設けられている。昇降装置４２は、被修正ガラス基板１の搬入および搬出時にテーブル４１およびリフタピン４０を介してガラス基板１を上下方向に移動させる。

まず図７（ａ）に示すように、昇降装置４２によってテーブル４１を上昇させ、各リフタピン４０の先端をガラス定盤２の表面上に突出させる。次いで図７（ｂ）に示すように、ロボットハンド４３によってガラス基板１を搬入し、ガラス定盤２および複数のリフタピン４０上の所定位置に位置決めする。

次に図７（ｃ）に示すように、ロボットハンド４３を下降させて複数のリフタピン４０上にガラス基板１を載置する。次いで図７（ｄ）に示すように、ロボットハンド４３をさらに下降させ、ロボットハンド４３をガラス基板１とガラス定盤２との間に停止させる。次いで図７（ｅ）に示すように、ロボットハンド４３を後退させ、ロボットハンド４３をガラス基板１とガラス定盤２との間から抜き取る。最後に図７（ｆ）に示すように、昇降装置４２によってテーブル４１を下降させ、ガラス基板１をガラス定盤２上に載置する。ガラス基板１を搬出する場合は、図７（ａ）〜（ｆ）で示した動作を逆に行なえばよい。

また、シリンダ１０〜１９は、エアシリンダでもよいし、電動シリンダでもよい。ただし、エアシリンダは電動シリンダよりも安価であるし、エアシリンダのエア供給源として、ガラス定盤２の小孔２ａにエアを供給するためのエア供給装置９を使用することができる。このため、上記実施の形態では、シリンダ１０〜１９としてエアシリンダを使用した。

ただし、エアシリンダでは、駆動軸の停止位置が前進および後退の２点か、前進、中間、および後退の３点程度に限られる。このため、シリンダ数（実施の形態では１０個）が多くなるという問題がある。また、ガラス基板１のシフト量を所望の値に変更することはできないので、ガラス基板１を必要以上にシフトさせてしまう。また、寸法の異なる多品種のガラス基板１に対応するためには、品種に応じてピン２０〜２９の治具を交換する必要がある。また、クランプあるいはシフトされたガラス基板１の１辺の方向と図１中のＸ軸方向またはＹ軸方向とを一致させるためには、シリンダ１０〜１９およびピン２０〜２９の取り付け精度を調整する必要があり、その手間が大きい。

一方、電動シリンダは、エアシリンダよりも高価であるが、駆動軸の停止位置を所定の範囲で所望の位置に設定することが可能である。たとえば８ビットのデータ信号で電動シリンダを制御すれば、駆動軸の停止位置を２５６点のうちのいずれかの位置に設定することができる。したがって、たとえば５組のピン２０，２３，２４，２７，２９およびシリンダ１０，１３，１４，１７，１９のみで、実施の形態と同様にガラス基板１をシフトさせることができる。

また、ガラス基板１の位置を高精度で設定することができ、ガラス基板１を必要最小限の所望の距離だけシフトさせることができる。シフト量の指示は、操作部３１で行なえばよい。制御部３２は、操作部３１で指示されたシフト量に応じた値のデータ信号をシリンダ１０，１３，１４，１７，１９の各々に与える。

また、寸法の異なる多品種のガラス基板１のそれぞれについて、シリンダ１０，１３，１４，１７，１９の駆動軸の停止位置を示すデータ信号を記憶部３０に予め格納しておけば、ガラス基板１の品種が変更される場合でも、そのガラス基板１用のデータ信号を記憶部３０から読み出して使用すればよく、容易に対応できる。ガラス基板１の品種の選択は、操作部３１で行なえばよい。制御部３２は、操作部３１で選択された品種に応じたデータ信号を記憶部３０から読み出してシリンダ１０，１３，１４，１７，１９の各々に与える。

また、クランプあるいはシフトされたガラス基板１の１辺の方向と図１中のＸ軸方向またはＹ軸方向とを一致させるためには、ポイントティーチングを行なってデータ信号を記憶すればよい。すなわち、ガラス基板１の１辺の方向と図１中のＸ軸方向またはＹ軸方向とが一致するようにシリンダ１０，１３，１４，１７，１９を駆動させ、そのときのシリンダ１０，１３，１４，１７，１９の各々のデータ信号を記憶部３０に記憶しておく。再度、その位置にガラス基板１を配置したい場合は、その旨を操作部３１を用いて指示する。制御部３２は、それらのデータ信号を記憶部３０から読み出してシリンダ１０，１３，１４，１７，１９に与える。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態による微細パターン修正装置の要部を示す図である。 図１に示した微細パターン修正装置の構成を示すブロック図である。 図２に示したシリンダおよびピンの基板搬入時の動作を示す図である。 図２に示したシリンダおよびピンの基板クランプ時の動作を示す図である。 図２に示したシリンダおよびピンの基板シフト時の動作を示す図である。 図２に示したシリンダおよびピンの基板搬出時の動作を示す図である。 図１に示した被修正対象ガラス基板の搬入方法を示す図である。 ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。 従来の透過光観察方法を示す図である。 従来の他の透過光観察方法を示す図である。 図９に示した透過光観察方法の問題点を示す図である。

符号の説明

１ 被修正対象ガラス基板、２，６１ ガラス定盤、２ａ 小孔、２ｂ，６１ａ リフタピン孔、３ Ｙステージ、４ ラインライト、５ 観察光学系、６ インク塗布機構、７ Ｘステージ、８ 真空ポンプ、９ エア供給装置、１０〜１９ シリンダ、２０〜２９ ピン、３０ 記憶部、３１ 操作部、３２ 制御部、Ｐ１，Ｐ２ 中心点、４０ リフタピン、４１ テーブル、４２ 昇降装置、４３ ロボットハンド、５０ ブラックマトリクス、５１ Ｒ画素、５２ Ｇ画素、５３ Ｂ画素、５４ 白欠陥、５５ 黒欠陥、５６ 異物欠陥、６０ 被修正対象ガラス基板、６０ａ 欠陥部、６２ 光源、６３ レンズ、６４ 対物レンズ、６５ 反射膜、６６ リング照明器、６７ 影。

Claims (10)

1. 透明基板上に形成され、少なくとも部分的に光を透過させる微細パターンを観察する微細パターン観察装置であって、
   前記微細パターンを観察するための観察光学系と、
   前記透明基板に照明光を出射する光源と、
   前記透明基板が載置される透明定盤と、
   前記透明定盤上における前記透明基板の位置をシフトさせるシフト手段とを備えたことを特徴とする、微細パターン観察装置。
2. 前記透明定盤には孔のような被加工部が存在し、
   搬入された前記透明基板は前記透明定盤上の予め定められた第１の位置に載置され、
   前記シフト手段は、
   前記第１の位置に載置された前記透明基板を、前記微細パターンを観察するための基準位置である第２の位置にシフトさせる第１の副シフト手段と、
   前記微細パターンの観察したい部分が前記被加工部の上にある場合に、前記第２の位置から所定距離だけ離れた第３の位置に前記透明基板をシフトさせる第２の副シフト手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の微細パターン観察装置。
3. 前記シフト手段は、さらに、前記透明基板の搬出前に前記透明基板を前記第１の位置にシフトさせる第３の副シフト手段を含むことを特徴とする、請求項２に記載の微細パターン観察装置。
4. 前記第２の副シフト手段は、前記微細パターンの観察したい部分の前記透明基板上における座標と、前記被加工部の前記透明定盤上における座標とを比較し、比較結果に基づいて前記透明基板をシフトさせることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の微細パターン観察装置。
5. 前記シフト手段はエアシリンダを含むことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の微細パターン観察装置。
6. 前記シフト手段は、
   駆動軸の停止位置がデータ信号で制御される電動シリンダと、
   前記電動シリンダに前記データ信号を与える制御部とを含むことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の微細パターン観察装置。
7. 前記シフト手段は、前記透明基板の品種に応じて予め求められた前記データ信号を記憶する記憶部を含み、
   前記制御部は、前記透明基板の品種に応じて前記記憶部から読み出した前記データ信号を前記電動シリンダに与えることを特徴とする、請求項６に記載の微細パターン観察装置。
8. 前記シフト手段は、前記透明基板のシフト後の位置に応じて予め求められた前記データ信号を記憶する記憶部を含み、
   前記制御部は、前記透明基板のシフト後の位置に応じて前記記憶部から読み出した前記データ信号を前記電動シリンダに与えることを特徴とする、請求項６に記載の微細パターン観察装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の微細パターン観察装置と、
   前記微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布手段とを備えたことを特徴とする、微細パターン修正装置。
10. 前記微細パターンは液晶ディスプレイ用カラーフィルタであることを特徴とする、請求項９に記載の微細パターン修正装置。

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