JP2012185140A

JP2012185140A - 自動欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2012185140A
Application number: JP2011050327A
Authority: JP
Inventors: Masataka Maekawa; 政貴前川
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-27

Abstract

【課題】検査費用のコストダウンを可能とする自走コンベア搬送方式の搬送装置を用いた自動欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板やタッチパネル基板の欠陥を検査する自動欠陥検査装置であって、基板を搬送する自走コンベアと、搬送された基板表面を照明する照明手段と、照明された基板表面を撮像する撮像手段と、基板上に設けられた特徴点を撮像する特徴点撮像手段と、基板上に設けられた特徴点の設計上の座標値と、特徴点撮像手段によって撮像された特徴点の座標値を比較して、特徴点撮像手段によって得られた座標値を補正する座標補正手段と、撮像手段によって撮像された検査画像を座標補正手段によって得られた座標補正に基づいて画像処理して検査する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする自動欠陥検査装置。
【選択図】図８

Description

本発明は液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板やタッチパネル基板の欠陥を検査する自動欠陥検査装置に関するものである。

図１に基板の一例としてカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す。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、インクジェット法を用いることが知られているが、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（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（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色フォト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。

図３にカラーフィルタ製造ラインの一例を示す。図３に示される製造ライン１１はある特定の１色（例えばＲ画素）の着色パターンを形成するためのもので、ストッカ装置１２と、ストッカ装置からラインに投入する搬入装置１３と、洗浄装置１４と、塗布装置１５と、露光装置１６と、現像装置１７と、ベーク装置１８と、基板をストッカ装置に搬出する搬出装置１９とを備えている。また、塗布装置１５の後には着色フォトレジストの膜厚や塗布ムラを検査する検査装置２７が設けられ、現像装置１７の後には異物やパターンの欠けを検査する検査装置２８が設けられている。上記各工程の処理を行う装置や検査装置は搬送装置（１）２１から搬送装置（６）２６によって接続されている。更に、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が形成された後に、搬送装置（６）２６の外に設けられた検査装置２９や修正装置３０によって検査や修正が行われ、その後搬出装置１９を経てストッカ装置１２に搬出される。尚、搬入装置１３からストッカ装置１２へ空のカセットが回収され、また、ストッカ装置１２は、空のカセットを搬出装置１９に供給する。

図４は一般的に用いられている自動欠陥検査装置の構成を概略的に示した図で、カラーフィルタ基板１００を矢印３５の方向に搬送するための搬送部３３、カラーフィルタ基板１００を照明する反射光源部３１ａと透過光源部３１ｂ、照明されたカラーフィルタ基板１００を撮像する撮像部３２、及び画像比較処理部を備えた制御部３４とを有している。反射光源部３１ａと透過光源部３１ｂ、撮像部３２、搬送部３３は制御部３４に接続され制御される。

反射光源部３１ａと透過光源部３１ｂはカラーフィルタ基板１００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３２はカラーフィルタ基板１００の搬送方向と直交する方向の全幅に対してラインセンサーカメラが並べられる。ここで用いられるラインセンサー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。画像データ処理部で変換されたデジタルデータの近接した同一パターンの濃度比較差分処理し、設定された閾値（以下、検出条件と称す）で２値化、欠陥部分の抽出を行い、パソコンにより、欠陥データ（座標・画素数）をデジタルデータとして抽出保存する。

自動欠陥検査において搬送中の基板の蛇行や傾きによって擬似欠陥検出や検出サイズの信憑性低下、各装置間での座標ずれなど引き起こす危険性が高い。図３に示される露光マスクと基板とのコンタクトを防ぐ目的のために大きい欠陥（主に１００μｍ以上）を対象に欠陥検査をする露光機前の検査の検査装置２７では、上記基板の蛇行や傾きはあまり影響されないが、検査装置２８や工程内最後の検査装置２９では、該工程の欠陥（異物や白抜け）を保証するための修正装置と欠陥座標位置の相関が重要視される。この場合、上記基板の蛇行や傾きが問題となる。このため上記検査装置２８や工程内最後の検査装置２９には、一般的に基板の蛇行や傾きが起きにくいクランプ搬送方式やエア浮上搬送方式の搬送装置が用いられる。

図５はクランプ搬送方式の搬送装置を示す模式図である。図５に示されるクランプ搬送方式の搬送装置は、両軸に矢印４２の方向に移動するスライダー式の基板クランプユニット４０を搭載しており、クランプユニットで基板１００の両端を保持し、フリーローラー４１上をスライダーで移動させ、反射光源部３１ａ（透過光源部は図示せず）で照明された基板１００の表面をラインセンサーカメラ３２で撮像するものである。クランプ搬送方式の搬送装置は、上記方法で基板を搬送するため、基板の蛇行や傾きが発生しにくく、その結果検査精度を高いものとしている。

特開２００１−９９６２３号公報特開２００４−２１９１０８号公報

しかしながら、エア浮上搬送方式の搬送装置や上記クランプ搬送方式の搬送装置そのものに多大な設備費用を必要としている。一方、検査費用のコストダウンの目的から搬送装置の設備費用の抑制が望まれている。

そこで本発明は、上記エア浮上搬送方式やクランプ搬送方式の搬送装置を用いない、検査費用のコストダウンを可能とする自走コンベア搬送方式の搬送装置を用いた自動欠陥検査装置を提供することを目的とする。

そこで本発明の請求項１に係る発明は、カラーフィルタ基板やタッチパネル基板の欠陥を検査する自動欠陥検査装置であって、
基板を搬送する自走コンベアと、
搬送された基板表面を照明する照明手段と、
照明された基板表面を撮像する撮像手段と、
基板上に設けられた特徴点を撮像する特徴点撮像手段と、
基板上に設けられた特徴点の設計上の座標値と、特徴点撮像手段によって撮像された特
徴点の座標値を比較して、特徴点撮像手段によって得られた座標値を補正する座標補正手段と、
撮像手段によって撮像された検査画像を座標補正手段によって得られた座標補正に基づいて画像処理して検査する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする自動欠陥検査装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、特徴点撮像手段によって撮像される特徴点は、少なくとも２個以上であることを特徴とする請求項１に記載の自動欠陥検査装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、座標補正手段は、特徴点撮像手段によって撮像された特徴点の傾きと位置ずれ量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の自動欠陥検査装置である。

本発明の自動欠陥検査装置によれば、搬送装置として自走コンベアを使用するため設備費用を抑制することが出来る。基板搬送中の基板の蛇行や傾きが生じても座標のずれを補正した検査が可能となり、欠陥の存在場所を示す欠陥座標を次工程の欠陥修正装置に正確に伝えることが可能となり、基板の品質保証の向上に寄与し、更に欠陥修正装置の稼働率を向上することが可能となる。

カラーフィルタ基板の一例を断面で示す図。一般的に用いられているフォトリソグラフィー法によるカラーフィルタ層の製造工程を示すフロー図。カラーフィルタ製造ラインの一例を示す図。一般的に用いられている自動欠陥検査装置の構成を概略的に示した図。クランプ搬送方式の搬送装置を示す模式図。本発明に係る自動欠陥検査装置で検査される基板の一例を示す図。本発明に係る自動欠陥検査装置を側面から見た概要図。図７の本発明に係る照明光源と、撮像カメラと、レビューカメラと搬送される基板の位置関係を示す平面図。（ａ）はレビューカメラ１台の場合を示す図。（ｂ）はレビューカメラ２台の場合を示す図。本発明に係るレビューカメラによって撮像されるアライメントマークの組を示す図。本発明に係る自動欠陥検査装置の動作フローを示す図。本発明に係る自動欠陥検査装置における回転補正を説明するための図。本発明に係る自動欠陥検査装置における位置補正を説明するための図。

以下、図面を参照して本発明に係る自動欠陥検出装置を実施するための形態を説明する。

図６は本発明に係る自動欠陥検査装置で検査される基板の一例を示す図である。図６に示される基板１１０には、特徴点であるアライメントマーク５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが４隅に設けられている。

特徴点としてアライメントマークを例示するが、これに限定することなく基板のアライメントマークの他に図示しない、アクセサリーマーク、ダミーフォトスペーサー（ＰＳ）、パターン端部（額縁部と素ガラスの境界部）などを用いても良い。

図７は本発明に係る自動欠陥検査装置を側面から見た概要図である。自動欠陥検査装置は、基板１１０を矢印５１で示す方向に搬送する自走コンベア５２と、搬送された基板の表面を照明する照明手段である照明光源５３と、照明された基板の表面を撮像する撮像手段である撮像カメラ５４と、基板上に設けられた特徴点を撮像する特徴点撮像手段であるレビューカメラ５５と、基板上に設けられた特徴点の設計上の座標値とレビューカメラ５５によって撮像された特徴点の座標値とを比較して、座標値を補正する座標補正手段である座標補正部５６と、撮像手段によって撮像された検査画像を座標補正手段によって得られた座標補正に基づいて画像処理して欠陥を検査する画像処理手段である画像処理部５７と、を備えている。

図８は図７の本発明に係る照明光源５３と、撮像カメラ５４と、レビューカメラ５５と搬送される基板１１０の位置関係を示す平面図である。図８（ａ）はレビューカメラ１台の場合を示し、図８（ｂ）はレビューカメラ２台の場合を示す。基板１１０は矢印５８で示す方向に自走コンベア５２によって搬送される。図８（ａ）の場合は、搬送された基板１１０は先ず、レビューカメラ５５が矢印５９で示す方向に移動して、特徴点であるアライメントマーク５０ａと５０ｃが撮像され、次に照明光源５３によって照明された基板の表面が撮像カメラ５４によって撮像される。図８（ｂ）の場合は、搬送された基板１１０は先ず、レビューカメラ５５−１と５５−２によって、特徴点であるアライメントマーク５０ａと５０ｃが撮像され、次に照明光源５３によって照明された基板の表面が撮像カメラ５４によって撮像される。

自走コンベア５２は、例えばモータ駆動されるローラーを用いることが出来る。

照明光源５３は、例えばＬＥＤやハロゲンランプやキセノンランプの光源を用いることが出来、基板１１０の搬送方向に直交する方向の全幅に対して照明される。

撮像カメラ５４は、カラーフィルタ基板１１０の搬送方向と直交する方向の全幅に対してラインセンサーカメラが並べられる。ここで用いられるラインセンサーカメラはモノクロ用で良い。

レビューカメラ５５は、ラインセンサーカメラでも良いが、アライメントマークだけを撮像すれば良いのでエリアセンサカメラが望ましい。

レビューカメラ５５によって少なくても２個以上のアライメントマークが撮像されることが必要で、図９に示す破線で囲まれた６１−１、６１−２、６１−３、６１−４の内のどれか一組みのアライメントマークが撮像される。

搬送された基板１１０は搬送途中で蛇行や傾きが発生するため、座標補正部５６によって基板上に設けられた特徴点の設計上の座標値と、レビューカメラ５５によって撮像された特徴点の座標値とを比較して、レビューカメラ５５によって得られた座標値が補正される。

画像処理部５７は、撮像カメラ５４で撮像された検査画像を上記補正された座標補正に基づいて画像処理して欠陥の検査を行う。

図１０に、本発明に係る自動欠陥検査装置の動作フローを示す。事前作業としてレシピ作成を行う（Ｓ１）。設定項目としては、アライメントマークの生画像、アライメントマークの設計上の座標値、アライメントマークの実際の読み取り座標がある。アライメントマークの生画像は、検査対象の基板のアライメントマークの抽出の際に必要となる画像で
あって、実基板を使用し生画像の画像取得を行う。アライメントマークの設計上の座標値はレビューカメラ５５で撮像したアライメントマークと座標を比較する際に必要な座標値である。アライメントマークの実際の読み取り座標はレビューカメラ５５がアライメントマークを撮像する場合に必要なアライメントマークの座標を示すものであって、該座標にレビューカメラ５５が移動してアライメントマークを読取ることが出来る。

次に上流から自動欠陥検査機へ基板が投入される（Ｓ２）。ステップ（Ｓ１）で設定したアライメントマークの実際の読み取り座標へレビューカメラが自動で移動し、画像を取得する（Ｓ３）。

ステップ（Ｓ３）で取得した画像内から、ステップ（Ｓ１）で設定したアライメントマークをもとにパターンマッチング方式利用し、アライメントマークの中心座標を算出する（Ｓ４）。この場合は、一般的に用いられているパターンマッチング法を使うことが出来る。

次に傾きと位置補正処理を行い、座標補正値を得る（Ｓ５）。更に撮像カメラ５４によって検査画像が撮像され（Ｓ６）、検出した欠陥の座標補正値に基づいて欠陥検査が行われる。この際、欠陥の存在する座標データが出力される（Ｓ７）。その後、自動欠陥検査機から基板を排出し（Ｓ８）、次の基板の検査のためにステップ（Ｓ２）へ移行する。

次に座標補正手段について説明する。予め、設計座標の分かっているアライメントマークの座標を登録しておくことにより、設計座標によるアライメントマーク基準の検査座標変換が可能になる。即ち、実際に画像取得した際のアライメントマーク座標と設計上のアライメントマーク座標の差分を求め、基板上のパターンの傾きや位置のずれ量を補正し補正値を検査結果へ反映させる。

座標補正について説明する。マーク１（例えば図９のアライメントマーク５０ａ）の設計上の座標を（Ｘ１、Ｙ１）、マーク２（例えば図９のアライメントマーク５０ｃ）の設計上の座標を（Ｘ２、Ｙ２）とする。基板投入後、上記のアライメントマークの読み取り位置へレビューカメラが自動で移動し、生画像を取得し、その取得した画像内から、既に登録したアライメントマークとパターンマッチング処理により、生画像内のアライメントマーク（この場合は、５０ａ−１、５０ｃ−１）の中心座標から、設計上のアライメントマーク座標とのずれ量を算出する。
この場合の
マーク１の設計値とのずれ量を（ΔＸ１、ΔＹ１）
マーク２の設計値とのずれ量を（ΔＸ２、ΔＹ２）とする。

先ず、基板の傾きを補正するために図１１に示す回転補正を行う。設計上の基板傾きΘ０は、
Θ０＝ａｒｃｔａｎ{（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｙ１−Ｙ２）｝となる。
一方、レビューカメラで撮像した実マークの基板傾きΘ１は
Θ１＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｘ１＋ΔＸ１）−（Ｘ２＋ΔＸ２）｝／｛（Ｙ１＋ΔＹ１）−（Ｙ２＋ΔＹ２）｝］となる。

上記より基板の傾きΔΘは
基板傾きΔΘ＝Θ１−Θ０となる。
このΔΘ分、検査結果から回転座標変換をかける。

次に、位置ずれ量を補正するため図１２に示すＸ・Ｙ方向補正を行う。上記の回転補正により、アライメントマーク座標は
回転座標変換後のマーク１座標（ＭＸ１、ＭＹ１）
回転座標変換後のマーク２座標（ＭＸ２、ＭＹ２）となる。

Ｘ方向の補正値は、Ｘ方向補正値＝ＭＸ１−Ｘ１となり、
Ｙ方向の補正値は、Ｙ方向補正値＝ＭＹ１−Ｙ１となる。

上記基板傾きΔΘ及び上記Ｘ方向及びＹ方向の補正値に基づいて検査することで、精度の高い欠陥検出が出来る。

このように本発明による自動欠陥検査装置によれば、上記、回転補正とＸ・Ｙ方向補正の両者を行う事で、例え、自走コンベアによって基板が傾いて搬送されたとしても、傾きや位置ずれの修正が可能になり、上記クランプ搬送方式の搬送装置によって搬送した場合と同じように位置再現性や検査精度を得ることが出来る。その結果、自動欠陥検査装置の設備費用を抑えることが可能となる。更に、欠陥修正装置に欠陥の存在する正確な座標を出力することが出来るため欠陥修正装置の稼働率を向上することが可能になる。

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
４−１・・・レッドＲの着色画素
４−２・・・グリーンＧの着色画素
４−３・・・ブルーＢの着色画素
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー
７・・・バーテイカルアライメント
１１・・・カラーフィルタ製造ライン
１２・・・ストッカ装置
１３・・・搬入装置
１４・・・洗浄装置
１５・・・塗布装置
１６・・・露光装置
１７・・・現像装置
１８・・・ベーク装置
１９・・・搬出装置
２１〜２６・・・搬送装置（１）〜搬送装置（６）
２７、２８、２９・・・検査装置
３０・・・修正装置
３１ａ・・・反射光源部
３１ｂ・・・透過光源部
３２・・・撮像部
３３・・・搬送部
３４・・・制御部
３５・・・カラーフィルタ基板が搬送される方向を示す矢印
４０・・・基板クランプユニット
４１・・・フリーローラー
４２・・・基板クランプユニットの移動する方向を示す矢印
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ・・・アライメントマーク
５０ａ−１、５０ｃ−１・・・生画像内のアライメントマーク
５１・・・基盤を搬送する方向を示す矢印
５２・・・自走コンベア
５３・・・照明光源
５４・・・撮像カメラ
５５・・・レビューカメラ
５５−１、５５−２・・・レビューカメラ
５６・・・座標補正部
５７・・・画像処理部
５８・・・基板の搬送方向を示す矢印
５９・・・レビューカメラの移動方向を示す矢印
６１−１、６１−２、６１−３、６１−４・・・一組みのアライメントマーク
１００・・・カラーフィルタ基板
１１０・・・基板

Claims

カラーフィルタ基板やタッチパネル基板の欠陥を検査する自動欠陥検査装置であって、
基板を搬送する自走コンベアと、
搬送された基板表面を照明する照明手段と、
照明された基板表面を撮像する撮像手段と、
基板上に設けられた特徴点を撮像する特徴点撮像手段と、
基板上に設けられた特徴点の設計上の座標値と、特徴点撮像手段によって撮像された特徴点の座標値を比較して、特徴点撮像手段によって得られた座標値を補正する座標補正手段と、
撮像手段によって撮像された検査画像を座標補正手段によって得られた座標補正に基づいて画像処理して検査する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする自動欠陥検査装置。
特徴点撮像手段によって撮像される特徴点は、少なくとも２個以上であることを特徴とする請求項１に記載の自動欠陥検査装置。
座標補正手段は、特徴点撮像手段によって撮像された特徴点の傾きと位置ずれ量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の自動欠陥検査装置。