JP2011242196A - 線幅自動測定方法及びその方法を用いた線幅測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】カラーフィルタ基板に形成されたパターンのうち、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して線幅を測定することを可能とする線幅測定方法を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し(S1)、前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し(S2)、前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し(S3)、前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とする(S4)ことを特徴とする線幅測定方法。
【選択図】図7
【解決手段】カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し(S1)、前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し(S2)、前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し(S3)、前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とする(S4)ことを特徴とする線幅測定方法。
【選択図】図7
Description
本発明はカラーフィルタ基板等に形成されたパターンの線幅を測定する方法に関するものである。
図1は、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、赤Rの着色画素(以下、R画素)4−1、緑Gの着色画素(以下、G画素)4−2、青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(Photo Spacer)(以下、PS)6、バーテイカルアライメント(Vertical Alignment)(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(C1)、ガラス基板を洗浄処理する工程(C2)、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(C3)、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(C4)、露光処理する工程(C5)、現像処理する工程(C6)、着色フォトレジストを硬化処理する工程(C7)、透明電極を成膜処理する工程(C8)、PS、VAを形成処理する工程(C9)がこの順に行われ製造される。
例えば、R画素、G画素、B画素の順にパターン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(C2)から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間(C7)では赤R、緑G、青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。
上記カラーフィルタの製造途中では、品質管理の観点から線幅を規格管理する必要がある。管理する線幅には長方形、正方形、円形など、さまざまな形状がある。これら形状の線幅測定には線幅測定機を用い、線幅の管理を行っている。
上記線幅測定機を用いる場合には、測定者の作業によって測定が行われるため、測定に多くの時間を要し、測定者によって測定のバラツキが発生する。これに対して特許文献1に示されるように線幅の測定には輪郭のエッジを検出し、該エッジ間の距離を線幅として測定する装置がある。
図3は、上記エッジを検出し該エッジ間の距離を線幅として測定する場合を説明する図である。図3はカラーフィルタの一部を例として示したもので、図3(a)に示す3はBM、4−1はR画素、4−2はG画素、4−3はB画素、7はVAを示す。例えば、領域11で示される部分の測定対象であるVA7−1の線幅を測定する場合には、図3(b)に示すように測定対象のエッジ21−1と21−2を検出しエッジ間の距離を線幅として自動測定することが可能である。しかしこの方法が使用できる条件は、測定するエッジが
図3(b)のような2本の場合である。例えば、図3(a)の領域12で示される部分の測定対象であるVA7−2の線幅を測定する場合には、図3(c)に示すように測定対象のエッジが22−1〜22−6に示すように2本以上(図3(c)では、6本)であるため、線幅を測定することが出来ない。
図3(b)のような2本の場合である。例えば、図3(a)の領域12で示される部分の測定対象であるVA7−2の線幅を測定する場合には、図3(c)に示すように測定対象のエッジが22−1〜22−6に示すように2本以上(図3(c)では、6本)であるため、線幅を測定することが出来ない。
図4は図3とは別の線幅を測定する場合の例を示す図で、複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法で、例えば、検出したエッジの上方向から1本目と2本目の距離を線幅とした場合、図4(a)に示す場合には測定対象のパターン13の検出エッジ23−1、23−2より線幅を測定することが出来るが、図4(b)の場合のように、測定対象のパターン13が画素14の端部で移動して端部上にまたがっており、検出エッジは24−1〜24−4の4本となってしまう。この場合、線幅測定に使用するエッジを決めることができないため(上記のような複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法では、24−1と24−2の距離を線幅としてしまう)特許文献1に示される方法では自動測定できない。
そこで本発明は、カラーフィルタ基板に形成されたパターンのうち、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して線幅を測定することを可能とする線幅測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、カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法である。
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法である。
本発明の請求項2に係る発明は、前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項1記載の線幅測定方法である。
本発明の請求項3に係る発明は、予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項1または2記載の線幅測定方法である。
本発明の請求項4に係る発明は、測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の線幅測定方法である。
本発明の請求項5に係る発明は、測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた2直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の線幅測定方法である。
本発明の請求項6に係る発明は、請求項1から5のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測
定装置である。
定装置である。
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することが出来、検出したパターンの2直線間隔を線幅として測定することが可能になる。
以下、図面を参照して本発明に係る線幅測定方法を実施するための形態を説明する。
図5は、本発明に係る線幅測定方法を用いてパターンの線幅を測定する場合に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で模式的に示した図である。カラーフィルタ31は、ガラス基板32上にBM33、R画素34−1、G画素34−2、B画素34−3、透明電極35、及びPS36、VA37が順次形成されたものである。
図6は本発明に係る線幅測定方法が適用される線幅測定装置の概略構成を示す図である。
カラーフィルタ基板41は測定ステージ42に載置される。測定ステージ42はX軸駆動部45、Y軸駆動部46によって駆動される。撮像部43は光源、レンズ、ハーフミラー、カメラを有しており、Z軸駆動部47によって駆動される。光源から発せられた照明光はレンズ、ハーフミラー等を介してカラーフィルタ基板41を照明し、照明されたカラーフィルタ基板41はレンズ、ハーフミラーを介してカメラによって上方から撮像される。制御ユニット44は画像を記憶する記憶部、測定結果等を表示する表示部、測定ステージ42を駆動するX軸駆動部45、Y軸駆動部46、撮像部43を駆動するZ軸駆動部47、撮像部43等の制御を行う制御部、オペレータ操作用の操作部、画像情報を演算する演算部を有している。カラーフィルタ基板41を載置する測定ステージ42はカラーフィルタ基板41を吸着して基板の位置ずれを防止する機構を備えている。
図7は本発明に係る線幅測定方法によって測定対象のパターンの線幅を測定する場合の
全体のフローを示す図である。
全体のフローを示す図である。
図7に示すように測定対象のパターンの線幅測定は、測定エリアの決定(S1)、測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成(S2)、測定対象のパターンの検出(S3)、測定対象のパターンの線幅測定(S4)の手順を経て行われる。
測定エリアを決定するフロー(S1)について説明する。図8に測定エリアを決定するフロー図と、図9の測定エリアを決定する方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定位置を決めるために画像認識パターンマッチングを行うが、この場合予めパターンマッチに使用するマッチング用画像を設定する(D1)。図9(a)はマッチング用画像の一例を示す図である。図9(a)に示されるマッチング用画像51は、図5に示される破線38で囲まれた積層された部分を上方から撮像した画像である。ステップ(D1)の後に、マッチング用画像の位置から測定したいパターンが存在する位置までの相対距離を予め設定する(D2)。ステップ(D2)の後に、マッチング用画像51と同等の画像51aをサーチ範囲内53から検索し、マッチング用画像と一致する場所を検出する(D3)。その後、パターンマッチングした位置から前記相対距離移動させた位置を測定エリアとする(D4)。図9(b)に求められた測定エリア52を示す。
測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成(S2)について、図10の測定対象のパターン検出用のリファレンス画像を作成するフローと図9の測定エリアの決定方法を説明する図、及び図11の測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成の方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定対象のパターン検出に使用するパターンが画像中心に来るように画像取得する(E1)。図9(c)に測定対象のパターン54を示す。次に取得画像の中心55を基準に外側→内側及び内側→外側の方向にエッジをサーチし輪郭のエッジを検出する(E2)。図9(d)に取得画像の中心55を基準に外側→内側(矢印56)及び内側→外側(矢印57)の方向にエッジをサーチすることを示す。ステップ(E2)の後に、検出した輪郭のエッジ内の特異点を削除する(E3)。この場合の特異点とは、対象エッジの左右と比較して一定以上ずれている場合は特異点とみなす。図11中の●印は検出したエッジを示す。図11(a)に示すように測定対象のパターン54の左右の対象エッジ(58-1及び58−2)と比較してエッジ58−3がずれているので特異点として削除する。同様にして59−1及び59−2と比較して59−3を削除し、60−1及び60−2と比較して60−3を削除する(図11(b))。対象エッジとなるエッジ数が一定以上無い場合は削除作業を行わない。ステップ(E3)の後、特異点を削除した輪郭エッジを測定対象のパターン検出用のリファレンス画像61とする(E4)(図11(c))。
測定対象のパターン検出(S3)について図12の測定対象のパターン検出のフロー図と、図13の測定対象のパターン検出を説明するため図を用いて説明する。測定対象パターンの検出は、測定エリアで撮像した画像に対して輪郭のエッジ検出を行い、図13(a)に示す測定対象パターンの検出用リファレンス画像70と比較し、測定対象パターンのエッジのみ検出して行われる。図13中の×印は検出した輪郭エッジを示す。
測定対象のパターン検出のフローは、先ず、撮像した測定エリア内71からエリアの中心を基準に外側→内側及び内側→外側の方向で輪郭のエッジを検出する(F1)(図13(b))。次に、検出した輪郭エッジのみの情報を抽出し(F2)(図13(c))、リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジを比較してリファレンスエッジと一致しない輪郭エッジを削除する(F3)。リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジが一致した場合(F4のYES)は、該パターンを測定対象のパターンとする(F8)((図13(d))。リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジが一致しない場合(F4のNO)は、例えば、測定対象のパターンが何かの原因で細くなったり、太くなったりした場合がこれに相当するが、このような場合には、リファレンス画像と一致することが出来ないので、次に示すようにリファレンス画像を拡大縮小させる。リファレンス画像の拡大縮小は、予め設定した方向に対して±α%拡大縮小させる(F5)。リファレンス画像の拡大縮小を実施しても閾値以上の(例えば閾値を10個として10個以上の)エッジを削除する場合、即ち、拡大縮小したリファレンス画像と検出エッジが一致しない場合(F6のNO)は検出エラーとして検出動作を終了させる。閾値以下のエッジを削除した場合、即ち、一致した場合は(F6のYES)は該パターンを測定対象のパターンとする(F8)。図13(e)は、測定対象のパターンが2つの色の画素にまたがった場合を示すが、このように測定対象のパターンの中に、検出した他のエッジが存在していても、リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジを比較することによって、検出した輪郭のエッジのみの情報を抽出し(図13(f))、測定対象のパターンを検出することが出来る(図13(g))。このようにして、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して該パターンのエッジから線幅の測定を次に示す方法で測定することが可能になる。
測定対象のパターンの線幅測定について図14の測定対象のパターンの線幅測定フロー図を用いて説明する。線幅の測定は、輪郭のエッジのマッチングによって検出して残ったエッジから直線を引き2点間距離を線幅として測定する。先ず、予め設定した方向のエッジに対して特異点がある場合は削除する(G1)。ステップ(G1)では、対象エッジの左右2つずつのエッジ同士を結んだ近似関数から±β%以上離れた点を特異点として削除対象とする。対象エッジとなるエッジを含め5つ以上ない場合は削除作業を行わない。ステップ(G1)の後、特異点を削除し残ったエッジで直線を作成する(G2)。更に予め設定していた方向(上下方向、左右方向)の2直線間距離を線幅とする(G3)。このようにして線幅の測定を行うことが出来る。上記削除作業を行わないことは対象エッジとなるエッジを含め5つ以上ない場合としたが、これに限定する必要はない。
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することによって測定したい線幅の自動測定が可能になり、その結果、従来行われていた測定者の作業を省き、また測定者による測定のバラツキを抑えることが出来る。
1・・・カラーフィルタ
2・・・ガラス基板
3・・・ブラックマトリックス(BM)
4−1・・・赤の着色画素(R画素)
4−2・・・緑の着色画素(G画素)
4−3・・・青の着色画素(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)
7−1・・・領域11内のVA
7−2・・・領域12内のVA
11・・・領域
12・・・領域
13・・・測定対象のパターン
14・・・画素
21−1、21−2・・・測定対象のパターンのエッジ
22−1〜22−6・・・測定対象のパターンのエッジ
23−1、23−2・・・測定対象のパターンのエッジ
24−1〜24−4・・・検出エッジ
31・・・カラーフィルタ
32・・・ガラス基板
33・・・BM
34−1・・・R画素
34−2・・・G画素
34−3・・・B画素
35・・・透明電極
36・・・PS
37・・・VA
38・・・図5に示される破線
41・・・カラーフィルタ基板
42・・・測定ステージ
43・・・撮像部
44・・・制御ユニット
45・・・X軸駆動部
46・・・Y軸駆動部
47・・・Z軸駆動部
51・・・マッチング用画像
51a・・・マッチング用画像51と同等の画像
52・・・測定エリア
53・・・サーチ範囲内
54・・・測定対象のパターン
55・・・取得画像の中心
56・・・外側→内側にエッジをサーチする方向を示す矢印
57・・・内側→外側にエッジをサーチする方向を示す矢印
58-1、58−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
58−3・・・特異点
59−1、59−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
59−3・・・特異点
60−1、60−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
60−3・・・特異点
61・・・リファレンス画像
70・・・リファレンス画像
71・・・撮像した測定エリア
2・・・ガラス基板
3・・・ブラックマトリックス(BM)
4−1・・・赤の着色画素(R画素)
4−2・・・緑の着色画素(G画素)
4−3・・・青の着色画素(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)
7−1・・・領域11内のVA
7−2・・・領域12内のVA
11・・・領域
12・・・領域
13・・・測定対象のパターン
14・・・画素
21−1、21−2・・・測定対象のパターンのエッジ
22−1〜22−6・・・測定対象のパターンのエッジ
23−1、23−2・・・測定対象のパターンのエッジ
24−1〜24−4・・・検出エッジ
31・・・カラーフィルタ
32・・・ガラス基板
33・・・BM
34−1・・・R画素
34−2・・・G画素
34−3・・・B画素
35・・・透明電極
36・・・PS
37・・・VA
38・・・図5に示される破線
41・・・カラーフィルタ基板
42・・・測定ステージ
43・・・撮像部
44・・・制御ユニット
45・・・X軸駆動部
46・・・Y軸駆動部
47・・・Z軸駆動部
51・・・マッチング用画像
51a・・・マッチング用画像51と同等の画像
52・・・測定エリア
53・・・サーチ範囲内
54・・・測定対象のパターン
55・・・取得画像の中心
56・・・外側→内側にエッジをサーチする方向を示す矢印
57・・・内側→外側にエッジをサーチする方向を示す矢印
58-1、58−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
58−3・・・特異点
59−1、59−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
59−3・・・特異点
60−1、60−2・・・測定対象のパターン54の左右の対象エッジ
60−3・・・特異点
61・・・リファレンス画像
70・・・リファレンス画像
71・・・撮像した測定エリア
Claims (6)
- カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法。 - 前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項1記載の線幅測定方法。
- 予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項1または2記載の線幅測定方法。
- 測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の線幅測定方法。
- 測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた2直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の線幅測定方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測定装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010112946A JP2011242196A (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 線幅自動測定方法及びその方法を用いた線幅測定装置 |
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JP2010112946A Pending JP2011242196A (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 線幅自動測定方法及びその方法を用いた線幅測定装置 |
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---|---|---|---|---|
CN110491797A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-11-22 | 云谷(固安)科技有限公司 | 线宽测量方法及设备 |
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- 2010-05-17 JP JP2010112946A patent/JP2011242196A/ja active Pending
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