JP2011081294A

JP2011081294A - カラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法及び突起異物修正装置

Info

Publication number: JP2011081294A
Application number: JP2009234981A
Authority: JP
Inventors: Ryota Masuda; 良太増田; Shinji Sonoda; 真司園田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-21

Abstract

【課題】自動欠陥検査装置で検出したカラーフィルタ基板内の欠陥の中から、カラーフィルタ基板を欠陥修正機投入する前に突起異物を判定することによって欠陥修正機で確認する欠陥数を減少させ、最小限の修正装置で効率的な欠陥修正作業を行うことを可能とするカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法を提供するを提供する。
【解決手段】自動欠陥検査装置で検出されたカラーフィルタ基板内の欠陥のうち、欠陥修正装置で修正する突起異物を判別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法であって、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像をエッジ抽出フィルタ処理を行って欠陥のエッジを抽出したのち、２値化処理し、２値化処理後の欠陥画像の面積が予め設けられた設定値を超えた場合に該欠陥画像を修正を行う突起異物として判定することを特徴とするカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法。
【選択図】図８

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板を製造する工程で発生する欠陥を自動検査装置検出した後、検出した欠陥のうち修正したい突起異物欠陥を選別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法に関するものである。

図１はカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図である。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（ＰｈｏｔｏＳｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。

上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法が知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ−１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ−２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ−３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ−４）、露光処理する工程（Ｃ−５）、現像処理する工程（Ｃ−６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ−７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ−８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ−９）がこの順に行われ製造される。

例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ−２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ−７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色レジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。

ガラス基板２上へのＢＭ３の形成は、例えば、ガラス基板２上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィー法によってＢＭ形状を有したパターンを露光、現像、エッチングをして形成するといった方法や、または、ガラス基板２上に黒色のフォトレジスト樹脂を塗布し、この樹脂塗膜をフォトリソグラフィー法によってＢＭ形状を有したパターンを露光、現像して、いわゆる樹脂ＢＭと称するパターンを形成する方法がとられている。

製造されるカラーフィルタ基板には高い信頼性が必要であるが、前記のようにカラーフィルタの製造工程には多くの工程があり、その途中でゴミや樹脂カス、金属などの異物の付着や混入、ピンホール、パターン欠け等による欠陥が発生する場合がある。これらの欠陥は自動欠陥検査装置によって検出される。

図３に示す。自動欠陥検査装置は、カラーフィルタ基板２０を矢印２５の方向に搬送するための搬送部（コロやエア浮上搬送を用いたエアスライダ）２３、カラーフィルタ基板２０を照明する反射光源部２１ａと透過光源部２１ｂ、照明されたカラーフィルタ基板２０を撮像する撮像部２２、及び画像比較処理部を備えた制御ユニット２４とを有している。反射光源部２１ａと透過光源部２１ｂ、撮像部２２、搬送部２３は制御ユニット２４に接続され制御される。

反射光源部２１ａと透過光源部２１ｂはカラーフィルタ基板２０の搬送方向と直交する
方向の全幅に対して均一な照明を行えるように設置され、例えばＬＥＤやハロゲンランプやキセノンランプ等の光源が用いられる。撮像部２２はカラーフィルタ基板２０の搬送方向と直交する方向の全幅に対して複数台２次元ＣＣＤカメラが並べられる。ここで用いられる２次元ＣＣＤカメラはモノクロ用で良く、撮像された画像データは画像データ処理部（図示せず）で例えば２５６階調のデジタルデータに変換される。搬送部２３は、例えば搬送用コロ２６でカラーフィルタ基板２０を搬送しても良く、または搬送用にステージを設けてステージ上にカラーフィルタ基板２０を載置し、ステージを移動させて搬送される。更にはカラーフィルタ基板２０を静止する載置台に載置したまま反射光源部２１ａと透過光源部２１ｂと撮像部２２を駆動させて撮像する。

撮像画像と欠陥の一例を図４に示す。カラーフィルタのＢＭ３、Ｒ画素４−１、Ｇ画素４−２、Ｂ画素４−３は、繰り返しパターンであることを利用して、欠陥９の検出には格子間隔（セルピッチ）を基に左右上下の繰り返しパターンを、撮像部２２で撮像した画像の濃度の差を比較処理し（一般的には画像のアナログ信号を例えば２５６階調のデジタル信号に変換し、その信号値を比較処理し）、設定された閾値で２値化して欠陥部分が抽出される。抽出された欠陥９はパソコンを含むコンピュータによりその欠陥情報（カラーフィルタ基板内の欠陥が存在する座標や欠陥のサイズ）がファイル及びデータベース（以下、ＤＢ）に保存される。

欠陥のサイズは、欠陥を撮像したＣＣＤラインセンサカメラの画素数（以下、ピクセル数：単位ＰＩＸ）に置き換えたものであり、このピクセル数が欠陥のサイズの代用値としてファイル及びデータベース（以下、ＤＢ）に保存される。

図５（ａ）は、撮像された欠陥１０ａを示す。図５（ｂ）は、２値化された欠陥部のＣＣＤラインセンサカメラのピクセル１０ｂの一例を示す。図５（ｂ）の場合は、ＣＣＤラインセンサカメラのピクセル数はＸ方向、Ｙ方向共に７ピクセルの計４９ピクセルであって、欠陥部のピクセル１０ｂが１１ＰＩＸであることを示している。

上記欠陥のうち１０μｍΦ（７８．５μｍ^２）以上で高さ３μｍ以上の欠陥を突起異物と称するが、自動欠陥検査装置にて検出した欠陥のうち上記突起異物を、欠陥修正装置（テープによる研磨修正やレーザ光をあてて異物を除去するレーザリペア修正）で欠陥を修正している。

欠陥修正装置によって欠陥を修正する場合は、欠陥検査完了後のカラーフィルタ基板を欠陥修正装置へ投入し、ネットワークを利用して、自動欠陥検査装置より欠陥の座標情報を読み込み、ＣＣＤエリアセンサを装備した顕微鏡ユニットをＣＣＤエリアセンサの視野内にはいる範囲で欠陥位置に移動し、ＣＣＤエリアセンサで撮像された欠陥に対し、欠陥検査装置とほぼ同様の画像の比較処理を行うことにより欠陥の位置を同定したのち、欠陥を修正可能位置にカラーフィルタ基板を移動し、欠陥修正処理を行う。また、この画像処理時の欠陥抽出データも、パソコンを含むコンピュータにより、欠陥情報をファイル及びＤＢデータとして抽出保存される。

一般的に用いられているテープ研磨修正機の修正機構部分一例を図６に示す。表面に一定の粗さを持った研磨テープ３０を巻き出しロール３３から巻き出し、２本のガイドロール３５に沿って走行させ、巻き取りロール３４で巻き取る。この時、突起異物３１に研磨ヘッド３２によって研磨テープ３０を突起異物３１へ押し付け、研磨テープ３０を走行させながら突起異物を削るものである。

特開平４−３５０５４６号公報特開２００９−８５６３号公報

欠陥検査装置で検出した欠陥のうち、実際に修正を行うべき突起異物である欠陥は一部（検出した全欠陥の５％程度）でしかない。自動欠陥検査装置で検出した欠陥のうちから、現状の突起異物の選択する方法は、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥を有するカラーフィルタ基板を一度欠陥修正機に投入し、欠陥毎にＣＣＤエリアセンサで欠陥部を撮像し、撮像した画像を確認した後、修正可否を判断しているために、修正可否判断に要する時間がかかっており、稼働率を上げるために修正装置を多数台導入するがあり、設備費用が高価なものになっている。

突起異物である欠陥は上記した様に１０μｍΦ（７８．５μｍ^２）以上で高さ３μｍ以上の欠陥を突起異物と称するが、欠陥の大きさは上記自動欠陥検出装置によって検出されるが、一方突起異物の高さは、上記自動欠陥検出装置では検出できない。近年自動欠陥検出装置に焦点深度を利用した高さ判別の機能を持たせた自動欠陥検出装置も開発されているが、高さ判別に要する時間がネックとなって採用には至っていない。

そこで本発明は係る問題点に鑑みて、自動欠陥検査装置で検出したカラーフィルタ基板内の欠陥の中から、カラーフィルタ基板を欠陥修正機投入する前に突起異物を判定することによって欠陥修正機で確認する欠陥数を減少させ、最小限の修正装置で効率的な欠陥修正作業を行うことを可能とするカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、自動欠陥検査装置で検出されたカラーフィルタ基板内の欠陥のうち、欠陥修正装置で修正する突起異物を判別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法であって、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像をエッジ抽出フィルタ処理を行って欠陥のエッジを抽出したのち、２値化処理し、２値化処理後の欠陥画像の面積が予め設けられた設定値を超えた場合に該欠陥画像を修正を行う突起異物として判定することを特徴とするカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像のうち、予め設定されたサイズ以上の大きさの欠陥画像に対してエッジ抽出フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、エッジ抽出フィルタ処理は微分フィルタ、ラプラシアンフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ、Ｓｏｂｅｌフィルタを単独あるいは複合で行われることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、自動欠陥検査装置で検出されたカラーフィルタ基板内の欠陥のうち、欠陥修正装置で修正する突起異物を判別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定手段を有する突起異物修正装置であって、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像をエッジ抽出フィルタ処理を行って欠陥のエッジを抽出する機能と、２値化処理し、２値化処理後の欠陥画像の面積が予め設けられた設定値を超えた場合に該欠陥画像を修正を行う突起異物として判定する機能と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタ基板の突起異物修正装置である。

欠陥修正機に検査済みのカラーフィルタ基板を投入する前に、自動欠陥検査装置で検出した欠陥の中から１０μｍΦ以上の大きさで、高さ３μｍ以上の欠陥を突起異物として判定することによって、従来行っていた欠陥修正機で確認する作業を省くことが出来、その結果、欠陥修正装置の台数を減らし、効率的な欠陥修正作業を行う事が可能となる。

カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図。一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程のフロー図。一般的に用いられている自動欠陥検査装置の一例を示す図。撮像画像と欠陥の一例をしめす図。撮像された欠陥と２値化された欠陥部のＣＣＤラインセンサカメラのピクセル数との関係を示す図。（ａ）は、撮像された欠陥を示す図。（ｂ）は、ＣＣＤラインセンサカメラのピクセル数を示す図。一般的に用いられているテープ研磨修正機の修正機構部分一例を図６に示す。本発明の実施形態に係わるカラーフィルタ基板内に存在する欠陥の一例を示す模擬図。本発明の実施形態に係わる突起異物ではない欠陥と突起異物欠陥を示す図。（ａ−１）は、検査結果Ａに記録されている欠陥画像で突起異物ではない欠陥を示す図。（ｂ−１）は、検査結果Ａに記録されている欠陥画像で、突起異物欠陥を示す図。（ａ−２）は、（ａ−１）の欠陥の濃度変化を取出したグラフを示す図。（ｂ−２）は、（ｂ−１）の突起異物欠陥の濃度変化を取出したグラフを示す図。（ａ−３）は、（ａ−２）の濃度変化のグラフに微分フィルタのエッジ抽出処理を行った結果を示すグラフ。（ｂ−３）は、（ｂ−２）の濃度変化のグラフに微分フィルタのエッジ抽出処理を行った結果を示すグラフ。本発明の実施形態に係わるエッジ抽出処理画像を示す図。本発明の実施形態に係わるテープ研磨修正機の修正機構部を示す図。

以下、図面を参照して本発明に係るカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法の実施形態を説明する。

カラーフィルタの生産工程の途中または工程後に行われる検査工程で、自動欠陥検査装置によって欠陥が検出される。検出された欠陥の情報がファイル及びＤＢに保存記録される。この保存記録を検査結果Ａとする。

ファイル及びＤＢに保存される保存記録（検査結果Ａ）は、
カラーフィルタ基板のＩＤデータ：ＩＤデータ
欠陥の座標情報、即ち欠陥発生のＸ座標とＹ座標：（Ｘ，Ｙ）
欠陥の面積としての欠陥画素数：（ＰＩＸ）
Ｘ方向の欠陥サイズ：（ＰＩＸ）とＹ方向の欠陥サイズ：（ＰＩＸ）
欠陥画像ファイル名：（ファイル名）が含まれる。

例えばカラーフィルタ基板の撮像表面１０μｍ^２あたりＣＣＤカメラの１ＰＩＸで撮像した場合に欠陥面積が１００μｍ^２であれば、上記欠陥の面積としての欠陥画素数：（ＰＩＸ）は１０ＰＩＸが保存記録される。

上記検査結果Ａのうち、１０μｍΦ以上の大きさの欠陥が先ず選択される。１０μｍΦ（＝７８．５μｍ^２）の欠陥画素数は８ＰＩＸに相当する。欠陥の面積としての欠陥画素数が８ＰＩＸ以下の欠陥は、突起異物の候補ではないため８ＰＩＸ以上の欠陥が選択される。

図７はカラーフィルタ基板内に存在する欠陥の一例を示した模擬図である。カラーフィルタ基板４０はカラーフィルタ４１が９面付け配置されたもので、カラーフィルタ基板４０には欠陥が１０μｍΦ以上であるが、高さ３μｍ以下で突起異物欠陥ではない欠陥４２と１０μｍΦ以上で、高さ３μｍ以上の突起異物欠陥４３が存在していることを示している。

図８は図７に示した突起異物欠陥ではない欠陥４２と突起異物欠陥４３を拡大して示した図である。図８（ａ）は突起異物ではない欠陥４２を示し、図８（ｂ）は突起異物欠陥４３示し、図８（ａ−１）は検査結果Ａに記録されている欠陥画像で、突起異物ではない欠陥４２、及び図８（ｂ−１）は、同じく検査結果Ａに記録されている欠陥画像で、突起異物欠陥４３を示す。

上記検査結果Ａのうち、選択された１０μｍΦ以上の大きさの欠陥画像全てに対し、一般的な画像処理技法のうち、「微分フィルタ」「ラプラシアンフィルタ」「Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ」「Ｓｏｂｅｌフィルタ」のエッジ抽出フィルタを単独もしくは複合でエッジ処理を行い、エッジ抽出処理画像を得る。

図８（ａ−２）及び図８（ｂ−２）は、図８（ａ−１）の突起異物ではない欠陥４２、及び図８（ｂ−１）の突起異物欠陥４３の線分４６及び線分４７上の欠陥の濃度変化を取出したグラフを示した図である。図８（ａ−１）の突起異物ではない欠陥４２は濃度が薄く、図８（ｂ−１）の突起異物欠陥４３は欠陥４２に比較して濃度が高いことを示している。

図８（ａ−３）及び図８（ｂ−３）は、図８（ａ−２）及び図８（ｂ−２）の濃度変化のグラフに微分フィルタのエッジ抽出処理を行った結果を示すグラフである。上記微分フィルタのエッジ抽出処理を図８（ａ−１）の突起異物ではない欠陥４２及び図８（ｂ−１）の突起異物欠陥４３のＸ方向、Ｙ方向の全領域に対して上記微分フィルタのエッジ抽出処理を行う。この結果得られたエッジ抽出処理画像を図９（ａ−１）及び図９（ｂ−１）に示す。

更に上記エッジ処理後の図９（ａ−１）及び図９（ｂ−１）のエッジ抽出処理画像に対し、設定した数値（スレッシュレベル）によって２値化処理を行う。２値化処理を行って得られた画像を図９（ａ−２）及び図９（ｂ−２）に示す。ここで例えば図９（ａ−２）の画素数は５０及び図９（ｂ−２）の画素数は１３０であったとし、また設定閾値を１００画素とした場合には、図９（ａ−２）の２値化画像は突起異物欠陥とは判定されず、一方、図９（ｂ−２）の２値化画像は突起異物欠陥と判定される。この結果、図８（ａ）に示される欠陥は突起異物ではない欠陥と判定され、図８（ｂ）に示される欠陥は突起異物欠陥と判定される。

上記微分フィルタのエッジ抽出処理は例示であって、ラプラシアンフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ、Ｓｏｂｅｌフィルタのエッジ抽出フィルタを単独もしくは複合でエッジ処理を行い、エッジ抽出処理画像を得ても良い。

上記２値化処理終了後、下記の情報を保存した検査結果データ（以下、検査結果Ｂ）を
保存する。検査結果Ｂは、
カラーフィルタ基板のＩＤデータ：ＩＤデータ
欠陥の座標情報、即ち欠陥発生のＸ座標とＹ座標：（Ｘ，Ｙ）
欠陥の面積としての欠陥画素数：（ＰＩＸ）
Ｘ方向の欠陥サイズ：（ＰＩＸ）とＹ方向の欠陥サイズ：（ＰＩＸ）
判定結果：（０または１）ここで０は突起異物以外の異物、１は：突起異物）が含まれる。

次に、欠陥検査完了後のカラーフィルタ基板を欠陥修正装置へ投入し、ネットワークを利用し、検査結果Ｂのカラーフィルタ基板のＩＤデータ、欠陥の座標情報及び判定結果を読み込み、判定結果が１となる欠陥を突起異物欠陥とて修正を行う。

上記突起異物欠陥と判定された欠陥は、例えば図１０に示される修正機構を有するテープ研磨修正機によって修正される。表面に一定の粗さを持った研磨テープ６０を巻き出しロール６３から巻き出し、２本のガイドロール６５に沿って走行させ、巻き取りロール６４で巻き取る。この時、微小突起６１に研磨ヘッド６２によって研磨テープ６０を突起異物６１へ押し付け、研磨テープ６０を走行させながら突起異物を削るものである。

上記テープ研磨修正機は修正装置の一例であって、レーザリペア修正機であっても良い。

以上のように、本発明によるカラーフィルタ基板の欠陥修正機に検査済みのカラーフィルタ基板を投入する前に、自動欠陥検査装置で検出した欠陥の中から１０μｍΦ以上の大きさで、高さ３μｍ以上の欠陥を突起異物として判定することによって、従来行っていた欠陥修正機で確認する作業を省くことが出来、その結果、欠陥修正装置の台数を減らし、効率的な欠陥修正作業を行う事が可能となる。

１・・・カラーフィルタ
３・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４−１・・・レッドＲの着色画素（Ｒ画素）
４−３・・・グリーンＧの着色画素（Ｇ画素）
４−３・・・ブルーＢの着色画素（Ｂ画素）
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー（ＰＳ）
７・・・バーテイカルアライメント（ＶＡ）
９・・・欠陥
１０ａ・・・撮像された欠陥
１０ｂ・・・ＣＣＤラインセンサカメラのピクセル
２１ａ・・・反射光源部
２１ｂ・・・透過光源部
２２・・・撮像部
２３・・・搬送部
２４・・・制御ユニット
２５・・・カラーフィルタ基板を搬送する方向を示す矢印
２６・・・搬送用コロ
３０・・・研磨テープ
３１・・・突起異物
３２・・・研磨ヘッド
３３・・・巻き出しロール
３４・・・巻き取りロール
３５・・・ガイドロール
４０・・・カラーフィルタ基板
４１・・・カラーフィルタ
４２・・・突起異物ではない欠陥
４３・・・突起異物欠陥
４６・・・欠陥画像内の線分
４７・・・欠陥画像内の線分
６０・・・研磨テープ
６１・・・突起異物
６２・・・研磨ヘッド
６３・・・巻き出しロール
６４・・・巻き取りロール
６５・・・ガイドロール

Claims

自動欠陥検査装置で検出されたカラーフィルタ基板内の欠陥のうち、欠陥修正装置で修正する突起異物を判別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法であって、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像をエッジ抽出フィルタ処理を行って欠陥のエッジを抽出したのち、２値化処理し、２値化処理後の欠陥画像の面積が予め設けられた設定値を超えた場合に該欠陥画像を修正を行う突起異物として判定することを特徴とするカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法。
自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像のうち、予め設定された値以上の大きさの欠陥画像に対してエッジ抽出フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法。
エッジ抽出フィルタ処理は微分フィルタ、ラプラシアンフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ、Ｓｏｂｅｌフィルタを単独あるいは複合で行われることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の修正突起異物判定方法。
自動欠陥検査装置で検出されたカラーフィルタ基板内の欠陥のうち、欠陥修正装置で修正する突起異物を判別するカラーフィルタ基板の修正突起異物判定手段を有する突起異物修正装置であって、自動欠陥検査装置によって検出された欠陥の欠陥画像をエッジ抽出フィルタ処理を行って欠陥のエッジを抽出する機能と、２値化処理し、２値化処理後の欠陥画像の面積が予め設けられた設定値を超えた場合に該欠陥画像を修正を行う突起異物として判定する機能と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタ基板の突起異物修正装置。