JP2014032073A

JP2014032073A - パターン形成物の検査エリア設定方法および検査装置

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Publication number: JP2014032073A
Application number: JP2012171984A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Arahori; 和真荒堀; Takashi Yamashita; 貴司山下
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-20

Abstract

【課題】平面上に配置されたパターン形成物の検査を行うにあたり、平面基板を所定の位置に設置する際の基板設置精度により、設計上の検査エリアから検査対象パターンがずれて、精確な検査ができなくなることを回避するための、より一般化した簡単な検査エリア設定方法を提供すること。
【解決手段】パターンを含む全有効領域に亘り撮像カメラにより輝度情報を入手して、得られた輝度情報の分布に基いて輝度範囲別にランク付けした複数の検査基礎エリアを設定し、検査を行う複数の検査エリアを、それぞれの検査基礎エリアから誘導して形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターン形成物の検査を行うための検査エリアの設定方法と検査エリア設定のための機構を具備する検査装置に関する。

液晶表示装置用カラーフィルタ等のパターン形成物が製品の規格内にあることを確認するために、平面上に配置されたパターンを対象として種々の検査を行う。自動検査装置を用いる通常の検査方法においては、予め、検査対象とすべきパターンの範囲とその範囲内での検査判定基準を設定し、複数の座標位置からなる特定の検査エリアとその検査エリアにおける判定基準を一組の設定値とする。そして、複数の組の設定値を検査装置に入力しておき、一枚の平面基板上の指定された複数の検査エリアを、対応する検査判定基準に従って逐次検査する。
上記特定の検査エリアの設定は、複数の検査領域のそれぞれを異なる判定基準で検査することを可能とし、検査を実施しない非検査エリアを結果的に指定することも含めることになる。

図２は、従来の検査方法における検査エリアの決め方を説明するための模式平面図であって、（ａ）は、現物の検査対象パターン３を有する平面基板の検査時の設置状態１０、（ｂ）は、（ａ）に相当する品種の設計上の検査対象パターン４を含む平面基板のパターン設計情報１１、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）を重ねた場合のパターンのずれを模式的に示す。検査時の設置状態がパターン設計情報と一致しない理由は、平面基板設置の際の機械的な合わせ精度の問題だけでなく、各製品別の製造工程条件のバラツキや個々の基板サイズのバラツキ、環境条件変化による基板の伸縮等が考えられる。検査時の設置状態１０がパターン設計情報１１と精確に一致しないと、不良の見落としや過剰な誤検出を頻出させ、それらの確認に時間を要するため、効率的に検査を行えない。

上述のような平面基板の検査時の設置状態とパターン設計情報とのずれを、検査時にオペレータが逐一補正することは可能であるが、検査のための間接時間を大幅に増加することになり、好ましくない。これを避けるために提案された特許文献１によれば、比較検査法によるカラーフィルタパターンの検査において、パターンの撮像を行うと同時に基準となる検査エリアの位置情報とのずれを算出し、ずれの補正を逐次行うことにより、高精度の検査方法を可能としている。
また、特許文献２によれば、多面付けされたカラーフィルタの検査におけるパターン部とパターン間隙との輝度情報の落差を遮光マスクで補う検査方法の改善が提案され、全面の撮像検査での感度設定の安定を容易に実現することを可能としている。

特開２００９−１０９３９８号公報特開平９−１２６９４９号公報

特許文献１に提案されるように、検査対象パターンと基準パターンとの位置ずれを検出して補正を逐次行うことにより、比較検査法における特定の例では、高精度の検査方法が可能になったが、上記の例は限定された条件においてのみ可能であった。さらに一般化した広範囲のパターン形成物の検査に対応して、検査の高精度化を図ることは困難である。
近年、大型カラーフィルタの高精細化や多面付け製品の多様化により、従来以上にパターン形成物の検査の高精度化が要請され、特に、多面付け製品の多様化に対しては、検査エリア自体を精確に簡単に決める方法が重要になってきている。特許文献２に示した遮光マスクを用いる検査法に関しても、検査エリア設計情報を基に行う施策であって、平面基板の検査時の設置状態とパターン設計情報とのずれが発生すれば、効果が薄れる。あるいは、検査機に設置したパターン形成物の実際の検査エリアの精確で簡単な決め方ができれば、撮像検査での感度設定の安定性を保持し易いので、難度の高い遮光マスクの製作を必ずしも必要としなくすることも可能である。

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、平面上に配置されたパターン形成物の検査を行うにあたり、平面基板を所定の位置に設置する際の基板設置精度により、設計上の検査エリアから検査対象パターンがずれて、精確な検査ができなくなることを回避するための、より一般化した簡単な検査エリア設定方法を提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、平面上に配置されたパターン形成物の検査を行う際に、パターンを含む全有効領域に亘り撮像カメラにより輝度情報を入手して、得られた輝度情報の分布に基いて輝度範囲別にランク付けした複数の検査基礎エリアを設定し、検査を行う複数の検査エリアを、それぞれの検査基礎エリアから誘導して形成することを特徴とするパターン形成物の検査エリア設定方法である。

また、請求項２に記載の発明は、前記検査エリアが、それぞれの検査基礎エリアの大きさと法則性に応じて、検査基礎エリアの統合または削除により形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成物の検査エリア設定方法である。

また、請求項３に記載の発明は、前記平面上に配置されたパターン形成物が、複数の液晶表示装置用カラーフィルタの多面付けパターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成物の検査エリア設定方法である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のパターン形成物の検査エリア設定方法を実施して検査する検査装置であって、検査対象パターンが配置された平面基板を所定の位置に設置する基板着脱機構、撮像カメラにより平面基板上の明示可能な任意の位置の輝度情報を入手する撮像機構、得られた輝度情報から検査基礎エリアを設定する検査基礎エリア設定機構、必要に応じて検査基礎エリアの統合または削除を行って、検査エリアを作成できる検査エリア作成機構、を具備することを特徴とする検査装置である。

本発明は、平面上に配置されたパターン形成物の検査を行う際に、パターンを含む全有効領域に亘り撮像カメラにより輝度情報を入手して、得られた輝度情報の分布に基いて輝度範囲別にランク付けした複数の検査基礎エリアを設定し、検査を行う複数の検査エリアを、それぞれの検査基礎エリアから誘導して形成することを特徴とするパターン形成物の検査エリア設定方法であるので、
平面基板を所定の位置に設置する際の基板設置精度により、設計上の検査エリアから検査対象パターンがずれて、精確な検査ができなくなることを回避するための、より一般化した簡単な検査エリア設定方法を提供することができる。

本発明のパターン形成物の検査エリア設定方法における検査エリア作成手順の一例を説明するための模式平面図であって、（ａ）輝度情報の入手、（ｂ）検査基礎エリアの設定、（ｃ）検査エリアの設定、の手順を示す。従来の検査方法における検査エリアの決め方を説明するための模式平面図であって、（ａ）は、現物の検査対象パターンを有する平面基板の検査時の設置状態、（ｂ）は、（ａ）に相当する品種の設計上の検査対象パターンを含む平面基板のパターン設計情報、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）を重ねた場合のパターンのずれを模式的に示す。液晶表示装置用カラーフィルタの検査領域を分類する一例を詳細に示す模式平面図（部分図）である。本発明のパターン形成物の検査エリア設定方法を液晶表示装置用カラーフィルタに適用した場合の、より実際に近い検査エリアを形成する具体例を説明するための模式平面図（部分図）である。本発明の検査エリア設定方法を実施する機構を具備する検査装置の一例を説明するための概念ブロック図である。

以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明のパターン形成物の検査エリア設定方法における検査エリア作成手順の一例を説明するための模式平面図であって、（ａ）輝度情報の入手、（ｂ）検査基礎エリアの設定、（ｃ）検査エリアの設定、の手順に沿って示す。

本発明は、設計上の検査エリアを基に、検査対象とするパターン形成物の検査エリアを定める、という従来の方法を変えて、実際の検査対象とする状態にあるパターンを含む全有効領域の輝度情報と当該品種の一般的な設計情報から、検査エリアを割り出すという方法が主眼になっている。

すなわち、平面上に配置されたパターン形成物の検査を行う際に、パターン２を含む全有効領域１に亘り、ブロック矢印で示す撮像カメラ５の相対移動操作により、輝度情報を入手する（図１（ａ））。ここで、平面上に配置されたパターン２の検査機上での絶対的な位置および設置角度は、必ずしも従来と同様に厳密に設置されることを前提とせず、パターン間の相対的な位置関係を精確に撮像カメラで捉えれば良い。また、図では省略されているが輝度情報を得るための照明環境は透過光または反射光により適宜備えることができる。本発明の説明では、便宜的に、検査対象パターンへの透過光による輝度情報を用いる例に従う。

次に、得られた輝度情報の分布、すなわち、全有効領域１上の適宜設定した座標格子毎の輝度値を分類する。それが例えば、輝度値０から２５５までの２５６階調で表示される場合に、一例として、低輝度から高輝度の順に、０〜４９をＡランク、５０〜２００をＢランク、２０１〜２５５をＣランクというように、輝度情報の分布に基いて輝度範囲別にランク付けした複数の検査基礎エリアを設定する（図１（ｂ））。本例では、４面付けされた液晶表示装置用カラーフィルタパターンの例を示しており、各ランクを単純化して示せば、Ａランクに相当する黒の額縁パターンに対応する検査基礎エリアとして、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、が設定され、Ｂランクに相当する３色塗り分けの着色透明画素パターン領域に対応する検査基礎エリアとして、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ、が設定され、Ｃランクに相当する主要パターン外に対応する検査基礎エリアとして、２０Ｃが設定される。

それぞれの検査基礎エリアの中で、実際にどのような検査を実施するかしないかは、個別の詳細により選択できる。例えば、主要パターン外に対応する検査基礎エリア２０Ｃは、後に非検査エリア３０とすることができる。また、他の検査基礎エリアから得られる検査エリアを、非検査エリア３０を含めて、図１（ｃ）のように定めることができ、検査エリア毎に、ランク付け記号Ａ、Ｂに対応して所定の判定基準に従って、従来法の設計上の検査エリアを適用した場合と同様に扱って検査を行うことができる。

上述の例では、面付けの番号と領域の種類別のランクを組み合わせて表示した検査基礎エリア２１Ａ〜２４Ａ、２１Ｂ〜２４Ｂの各エリアから、それぞれ検査エリア３１Ａ〜３４Ａ、３１Ｂ〜３４Ｂの各エリアが誘導して形成される変換がなされる。この変換において、本例では、後述の検査基礎エリアの統合または削除を無視しており、特別の操作を加えない一対一対応の単純な例を示している。

図３は、液晶表示装置用カラーフィルタの検査領域を分類する一例を詳細に示す模式平面図の部分図である。液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、図１（ｂ）の２１Ｂ〜２４ＢのＢランクに相当する検査基礎エリアとは、単純化して示せば、Ｂランクに相当する３色塗り分けの着色透明画素パターン領域といえるものの、詳細に見れば、図３の部分図に示すように、一点鎖線で囲む領域とその領域が図示されていない隣接部に連なる領域とからなり、３色塗り分けの着色透明画素パターンがブラックマトリクスで仕切られた平面構成となっている。従って、上記の例では、Ｂランクの基準での検査を行うことが望ましいＢランクに相当する検査エリア３０Ｂであっても、部分的にはＡランクの低輝度の領域も含むことが想定される。同様の考え方で、Ａランクの基準での検査を行うことが望ましいＡランクに相当する検査エリア３０Ａは、ほぼ額縁パターン全体に相当するものの、後述のように例外的な領域を一部含むことがある。また、Ｃランクの基準に従って検査を行わないことが望ましい非検査エリア３０は、ほぼ非検査領域全体に相当する高輝度領域を示しているが、後述のように例外的な領域を一部含むことがある。
以下に、上述のような各種パターンが混在する状況で、検査エリアや非検査エリアをどのように決めるかについて具体的に説明する。

図４は、本発明のパターン形成物の検査エリア設定方法を液晶表示装置用カラーフィルタに適用した場合の、より実際に近い検査エリアを形成する具体例を説明するための模式平面図（部分図）である。すなわち、異なるランクの微小エリアが混在する領域においても、設計座標情報に拠ることなく、詳細な輝度情報の実際の配置状況から一定のまとまった検査エリアを割り出す方法を説明する。

図４（１）は、欠陥候補部を含む実際の検査対象パターンの一例の部分図であって、３色塗り分けの着色透明画素６とそれを仕切るブラックマトリクス７、およびブラックマトリクスと同時形成される額縁パターン８からなるカラーフィルタがあり、着色透明画素に付着する異物１２、着色透明画素の一部が剥がれた白抜け１３や、非検査領域上の微小黒点１４で代表される変則的な領域が混在する例である。

本発明において、検査エリアを形成するための検査基礎エリアは、ランク分けされる輝度情報に対応する位置情報に基いて、例えば、図４（２）に示すように、着色透明画素を連ねる辺を繋げる直線を点線で表示するように引き、Ｂランクすなわち中輝度の区画からなる検査基礎エリアを複数個作成する。そして、該区画内や該区画間の狭い範囲にある異なるランク、（本例では、低輝度のブラックマトリクス７にあたるＡランクや高輝度の白抜け１３にあたるＣランク）に相当する検査基礎エリアの幅や面積を所定の基準に従って計算する。なお、付着した異物１２の領域で輝度はＢランクであれば、検査エリア設定に関わる方法上は、特定の操作が不要であり、そのまま周囲のＢランクに相当する検査基礎エリアと同様に扱い、後に実際の検査に取り掛かる際に、必要に応じて欠陥の識別を行えばよい。

次に、図４（３）に示すように、予め定めた基準の線幅や基準の面積に満たないＡランクやＣランクの異ランクの検査基礎エリアを削除し、周囲に存在するＢランクの検査基礎
エリアに統合することによって、一点鎖線で囲ったＢランクに相当する検査エリア３０Ｂを作成することができる。すなわち、本例で検査基礎エリアから誘導して形成される検査エリアは、それぞれの検査基礎エリアの大きさと法則性に応じて、適宜行われる検査基礎エリアの統合または削除により形成されることを特徴とする。

次に、図４（４）に示すように、作成済みのＢランクに相当する検査エリア３０Ｂを除く領域において、低輝度のＡランクに相当する検査基礎エリアを点線で囲むように設定し、サイズを計測できるような区画とする。例えば、額縁パターン８に相当する領域は、本図では部分しか示していないが、図示されない隣接領域と接続する広い面積を有するＡランクに相当する検査基礎エリアの一つとなる。但し、このＡランクに相当する検査基礎エリアに食い込む形で、白抜け１３に起因する高輝度のＣランクに相当する検査基礎エリアが混在する。さらに、微小黒点１４は、周囲が高輝度のＣランクに相当する検査基礎エリアに囲まれる中に、低輝度のＡランクに相当する検査基礎エリアとして存在する。

次に、図４（５）に示すように、前記額縁パターン８や微小黒点１４に相当するＡランクに相当する検査基礎エリアの面積５１、５２と、前記白抜け１３に起因する高輝度のＣランクに相当する検査基礎エリアの面積５３を計測する。各検査基礎エリアの面積の表示は矢印付き引き出し線で表示される。各検査基礎エリアから誘導して形成されるＡランクに相当する検査エリア３０Ａは、それぞれの検査基礎エリアの大きさと法則性に応じて、適宜行われる検査基礎エリアの統合または削除により形成される。すなわち、図４（６）に示すように、Ｃランクに相当する検査基礎エリアの面積５３を削除して、Ａランクに相当する検査基礎エリアの面積５１と統合して、Ａランクに相当する検査エリア３０Ａを形成する。

最後に、図４（７）に示すように、微小黒点１４の低輝度のＡランクに相当する検査基礎エリアの面積５２は、周囲を囲む高輝度のＣランクに相当する検査基礎エリアの面積に較べて充分に小さいと判断され、Ａランクに相当する検査基礎エリアの面積５２を削除して、Ｃランクに相当する検査基礎エリアの面積と統合して、Ｃランクに相当する検査エリア、この場合は、非検査エリア３０を新たに形成する。

図５は、本発明の検査エリア設定方法を実施する機構を具備する検査装置の一例を説明するための概念ブロック図である。
本発明の検査装置は、検査対象パターンが配置された平面基板を所定の位置に設置する基板着脱機構４１、撮像カメラにより平面基板上の明示可能な任意の位置の輝度情報を入手する撮像機構４２、得られた輝度情報から検査基礎エリアを設定する検査基礎エリア設定機構４３、必要に応じて検査基礎エリアの統合または削除を行って、検査エリアを作成できる検査エリア作成機構４４、を具備することにより、上述のパターン形成物の検査エリア設定方法を実施することができる。

また、上述の各機構を制御するとともに、検査に必要なその他の機構も制御するために、検査装置全体の各機構に接続する端末装置、記憶装置を有する制御機構４０を有する。制御機構４０は、検査手順の全体と設計情報の入出力とを制御する。
検査に必要なその他の機構として、検査面の照明環境を調整する照明機構４５を、透過光または反射光を適宜利用する形態で設置することができる。さらに、検査エリア毎の検査結果を集約して良否判定する判定機構４６、複数基板の良否判定を集計処理する集計機構４７を設ける。判定機構４６は、特徴抽出法や比較法等の判定のアルゴリズムと個々の欠陥の判定基準の提示を行うことができ、記憶装置および出力表示手段を有する。出力表示手段としては、画面表示、印字出力、基板へのマーキング等が可能である。集計機構４７は、対象欠陥の輝度情報ランク別の出現基板番号、位置と大きさの集計を行うことができ、情報を外部記憶装置に格納できる。

１・・・全有効領域
２・・・パターン
３・・・検査対象パターン（現物）
４・・・検査対象パターン（設計上）
５・・・撮像カメラ
６・・・着色透明画素
７・・・ブラックマトリクス
８・・・額縁パターン
１０・・・平面基板の検査時の設置状態
１１・・・平面基板のパターン設計情報
１２・・・異物
１３・・・白抜け
１４・・・微小黒点
２０Ｃ・・・Ｃランクに相当する検査基礎エリア
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ・・・Ａランクに相当する検査基礎エリア
２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ・・・Ｂランクに相当する検査基礎エリア
３０・・・非検査エリア
３０Ａ、３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ・・・Ａランクに相当する検査エリア
３０Ｂ、３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ・・・Ｂランクに相当する検査エリア
４０・・・制御機構
４１・・・基板着脱機構
４２・・・撮像機構
４３・・・検査基礎エリア設定機構
４４・・・検査エリア作成機構
４５・・・照明機構
４６・・・判定機構
４７・・・集計機構
５１、５２、５３・・・検査基礎エリアの面積

Claims

平面上に配置されたパターン形成物の検査を行う際に、パターンを含む全有効領域に亘り撮像カメラにより輝度情報を入手して、得られた輝度情報の分布に基いて輝度範囲別にランク付けした複数の検査基礎エリアを設定し、検査を行う複数の検査エリアを、それぞれの検査基礎エリアから誘導して形成することを特徴とするパターン形成物の検査エリア設定方法。
前記検査エリアが、それぞれの検査基礎エリアの大きさと法則性に応じて、検査基礎エリアの統合または削除により形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成物の検査エリア設定方法。
前記平面上に配置されたパターン形成物が、複数の液晶表示装置用カラーフィルタの多面付けパターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成物の検査エリア設定方法。
請求項１〜３のいずれかに記載のパターン形成物の検査エリア設定方法を実施して検査する検査装置であって、
検査対象パターンが配置された平面基板を所定の位置に設置する基板着脱機構、
撮像カメラにより平面基板上の明示可能な任意の位置の輝度情報を入手する撮像機構、
得られた輝度情報から検査基礎エリアを設定する検査基礎エリア設定機構、
必要に応じて検査基礎エリアの統合または削除を行って、検査エリアを作成できる検査エリア作成機構、を具備することを特徴とする検査装置。