JP3833229B2 - カラー試料の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ用カラーフィルタ、カラーテレビカメラ用カラーフィルタ等のカラー試料を製造する工程にて欠陥の有無を検査するために使用されるカラー試料の検査方法に関するものである。

一般に、この種のカラー試料は、ブラックマトリクスからなる遮光パターンと赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各着色画素パターンとを基板上に順次形成することにより製造されている。そして、このカラー試料を製造する装置としては、基板上に例えば着色材を含有する感光性樹脂等からなるパターン形成用の膜を形成する工程と、当該膜を露光・現像する工程とを、各パターンについて一貫ライン上で繰り返し行うようにしたものが使用されている。また、従来の製造装置では、カラー試料が製品として出来上がった時点で検査装置により欠陥の検査を行うようにしている。

ところで、上記の如き一貫ラインの製造装置では、露光部に配置されている露光マスクにゴミが付着したり傷が付いたりすると製造されたカラー試料のほぼ同じ位置に欠陥が発生してしまうが、従来は製品として出来上がった時点で欠陥の検査を行っているため、多くの基板が不良品になってしまうという第１の問題点があった。また、製造装置に用いている従来の検査装置は、単一のカメラでカラー試料の透過光を撮影しているため、幅の異なるカラー試料を検査する場合に製品の品目ごとにカメラの幅調整を行わなければならず、この調整作業が煩わしいという第２の問題点もあった。また、従来の検査装置では、光源に白色光を用いているために、一定のスライスレベルでしか良品、不良品の判断ができないことから、他の色があると各着色画素ごとの白抜け欠陥、他の色との混色欠陥、種々の色を含むゴミ付き欠陥、着色濃度ムラ等を検出しにくいという第３の問題点もあった。なお、ここでいう白抜け欠陥とは、着色材料でパターン状の着色画素が形成されるべき基板上に着色画素が形成されない欠陥をいう。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、共通欠陥による多くの不良品を出すことがなく、また異なる種類の欠陥も確実に検出して不良の発生を防止することのできるカラー試料の検査方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明に係るカラー試料の検査方法は、光源装置からの透過光又は反射光によりＲ，Ｇ，Ｂの着色画素の欠陥の有無を検査するカラー試料の検査方法であって、光源として全波長領域で光強度がほぼ均一になる白色光源又はＲ，Ｇ，Ｂにピークを持つ３波長光源を用いるとともに、検査すべき着色画素の種類に合わせて選択した光学フィルタを用いるようにし、まず１色目としてＲの着色画素を形成し、ブルーフィルタを使用してそのＲの着色画素の欠陥の有無を検出し、次に２色目としてＢの着色画素を形成し、レッドフィルタを使用してそのＢの着色画素の欠陥の有無を検出し、次いで３色目としてカラーフィルタ基板の上にＧの着色画素を形成し、マゼンタフィルタを使用してＧの着色画素の欠陥の有無を検出することを特徴としている。

本発明のカラー試料の検査方法によれば、１色目と２色目にそれぞれＲとＢの着色画素を形成し、各々Ｇに相当する波長領域を隔てて反対側の波長領域であるブルーフィルタ、レッドフィルタを使用して検査を行い、３色目に形成されるＧの着色画素についてはマゼンタフィルタを使用して検査を行うようにしたので、各色の着色画素について検出感度を低下させることなく、白抜け欠陥、他の色との混色欠陥、濃度ムラについて検出することができる。

図１はカラーフィルタ製造装置の全体構成を示すブロック図であり、以下、同図を参照してカラーフィルタの一貫製造工程について説明する。

まず、洗浄したカラーフィルタ基板の上にＢＭ（ブラックマトリクス）形成装置によりブラックマトリクスを形成する。すなわち、基板の全面にクロム薄膜を形成した後、レジストを塗布して、露光機により露光し、現像機で所定の現像液により現像してレジストパターンを形成し、さらにクロム薄膜のエッチング液によりエッチングして当該薄膜をパターン加工した後、レジストパターンを剥離してブラックマトリクスを形成する。次いで、ＢＭ検査装置により、加工後の基板に白色光源を照射して当該パターンの欠陥検査を行う（透過光で検査すると欠陥のない部分は黒色になる）。そして、とにかく欠陥があれば、欠陥の個数、発生位置等の情報を製造工程を管理するラインコントローラに送信し、欠陥のある基板は基板リジェクタで排出する。ここで露光機に起因すると思われる共通欠陥があれば、マスクチェンジヤーに指令を出して前記露光機の露光用マスクを交換する。もちろん、欠陥として排出する必要がないと判断できる程度のもの（例えば、許容できる大きさ、ムラ）は排出せずに次工程に搬送する。

続いて、Ｒ形成装置により赤（Ｒ）の着色感光材料の塗布（または転写）、露光機を用いてのパターン加工を行ってから、加工後のパターンをＲ検査装置により検査する（特定の光学フィルターを用いて透過光で検査するとパターンはほぼ黒色に見える）。そして、とにかく欠陥があれば、欠陥の個数、発生位置等の情報を製造工程を管理するラインコントローラに送信し、欠陥のある基板は基板リジェクタで排出する。ここで露光機に起因すると思われる共通欠陥があれば、マスクチェンジヤーに指令を出して前記露光機の露光用マスクを交換する。もちろん、欠陥として排出する必要がないと判断できる程度のもの（例えば、許容できる大きさ、ムラ、突起高さ）は排出せずに次工程に搬送する。以下、青（Ｂ）、緑（Ｇ）についても同様にしてパターンの形成と検査を行ってから基板を次工程に搬送する。

図２はカラーフィルタ製造装置に使用する検査装置の一例を示すブロック図であり、同図に示されるように、検査装置は、カラーフィルタを照射するための光源装置１１を有する光源部１と、カラーフィルタの透過光を検出して認識する画像入力部２と、認識した画像を基準値と比較して欠陥の有無を判別する検査処理部３とを備えて構成されている。

画像入力部２は、カラーフィルタ基板上に形成された着色画素の画像を入力する２台のラインセンサカメラ２１，２２と、これら２台のカメラ２１，２２をカラーフィルタ基板の幅（検査したい領域でもよい）に合わせて相対的に近づけたり遠ざけたりする幅方向モータ２３ａと、２台のカメラ２１，２２をカラーフィルタ基板に近づけたり遠ざけたりする前後進モータ２３ｂと、一方のカメラ２１の焦点を調整するための焦点用モータ２３ｃと、他方のカメラ２の焦点を調整するための焦点用モータ２３ｄと、これら４種類のモータを制御するセンサ支持機構制御部２４と、光源部１の光源装置１１を駆動するための駆動装置２５とから構成される。

検査処理部３は、検査の各命令、制御等を行う検査用のホストパーソナルコンピュータ３１と、その表示装置としてのＣＲＴ３２と、画像入力部２の２台のカメラ２１，２２からそれぞれ入力した画像の積算処理、１次微分処理、２次微分処理等を行うための２つの画像処理装置３３，３４と、他の装置との通信用のインターフェース３５とから構成される。そして、検査の開始前には、ラインコントローラ４からこのインターフェース３５を経由して品目データを受信し、基板サイズ、検査許容値等を検査処理部３のホストパーソナルコンピュータ３１に設定する。逆に、ラインコントローラ４へ不良個数等の検査結果等を送信し、品質管理情報として利用する。また、共通欠陥を発見した場合に露光機の露光マスクを交換するためのマスクチェンジャー５へのマスク交換命令の送信や、欠陥を検出した場合にその欠陥付きカラーフィルタ基板の排出信号を基板リジェクタ６へ送信する際にインターフェース３５が使用される。

図３は上記検査装置の動作を示すフロー図である。まず、図３の動作フローには記載していないが、検査のスタートに先立って画像入力部２が設定される。すなわち、ラインコントローラ４から受信した品目データにより基板サイズ、検査許容値等を設定してある検査処理部３のホストパーソナルコンピュータ３１からの制御命令に従って、センサ支持機構制御部２４は基板サイズに合わせて２台のラインセンサカメラ２１，２２とカラーフィルタ基板との距離を前後進モータ２３ｂによって設定するとともに、２台のラインセンサカメラ２１，２２同士の距離を幅方向モータ２３ａによって設定する。さらに、カラーフィルタ基板上に形成された着色画素に焦点が合うようにラインセンサカメラ２１，２２をそれぞれの焦点用モータ２３ｃ，２３ｄによって調整する。

検査時の動作フローは次のようである。
（１）ラインセンサカメラ２１、２２よりカラーフィルタ基板上の着色パターンの画像を撮影して画像入力を行う。
（２）カメラ２１，２２から入力した画像に対し、画像処理装置３３，３４にて積算処理、１次微分処理、２次微分処理等を行って欠陥の検出をする。
（３）検査結果が良品の場合は、共通欠陥を判定するためのカウンタをリセットして次のカラーフィルタ基板の画像入力を行う。
（４）検査結果が不良品の場合は、検出した欠陥位置、欠陥個数等をラインコントローラ４にて記憶する。
（５）前の不良品のカラーフィルタ基板における不良位置との比較を行う。
（６）欠陥位置が異なる場合、共通欠陥を判定するためのカウンタをリセットして不良品のカラーフィルタ基板をリジェクトする。
（７）欠陥位置が一致するか、またはほぼ同じである場合、共通欠陥を判定するためのカウンタをカウントアップし、予め設定してある共通欠陥と判定すべきカウント数になったかどうかを比較する。
（８）共通欠陥と判定すべきカウント数になっていない場合、共通欠陥を判定するためのカウンタをそのままとして不良品のカラーフィルタ基板をリジェクトする。
（９）共通欠陥と判定すべきカウント数になっている場合、露光機の露光用マスクを交換する。
（１０）共通欠陥判定の為のカウンタをリセットし、不良品のカラーフィルタ基板をリジェクトする。
（１１）次のカラーフィルタ基板の画像入力を行う。

図４は上記検査装置の具体例を示す要部の斜視図で、光源装置１１として透過式光源を用いており、この透過式光源を用いた検査では色抜け欠陥を検出しやすい構成となる。

図示のように、ラインセンサカメラ２１，２２の撮影角がカラーフィルタ基板ＣＦに対して垂直になるように支持板２４の傾きを設定して検査を行う。検査に先だってラインコントローラ４から受信した品目データにより基板サイズ、検査許容値等を設定してある検査処理部３のホストパーソナルコンピュータ３１からの制御命令に従って、センサ支持機構制御部２４は基板サイズに合わせて２台のラインセンサカメラ２１，２２とカラーフィルタ基板ＣＦとの距離を前後進モータ２３ｂによって設定するとともに、２台のラインセンサカメラ２１，２２同士の距離を幅方向モータ２３ａによって設定する。さらに、カラーフィルタ基板ＣＦ上に形成された着色画素に焦点が合うようにラインセンサカメラ２１，２２をそれぞれの焦点用モータ２３ｃ，２３ｄによって調整する。そして、カラーフィルタ基板ＣＦの下部に配置した光源装置１１でカラーフィルタ基板ＣＦを下側より照射する。

カラーフィルタ基板ＣＦが図示していない搬送機構で搬送されてくると、タイミングセンサ（図示せず）によりカラーフィルタ基板ＣＦを検出し、２台のラインセンサカメラ２１，２２からの画像入力のタイミングを決定する。すなわち、タイミングセンサからのタイミング信号をインターフェース３５を経由してホストパーソナルコンピュータ３１が検出すると、ホストパーソナルコンピュータ３１から画像処理装置３３，３４に画像入力命令が出力される。そして２台のカメラ２１，２２の前面にあるカラーフィルタ基板ＣＦ上の画像入力を行う。つまり、カラーフィルタ基板ＣＦの上部に配置した画像入力用のカメラ２１，２２でカラーフィルタ基板ＣＦを透過した光を撮影する。

撮影された画像は画像処理装置３３，３４に送信され、積算処理、１次微分処理、２次微分処理等が行われる。そして、これらの処理結果に対してスライスレベル（基準値）との比較が行われて欠陥の有無が判別される。その判定結果は検査用のホストパーソナルコンピュータ３１からインターフェース３５を経由してラインコントローラ４、マスクチェンジャー５、基板リジェクタ６、または、図示していないブザー等の警報器等に出力される。

次に、光学系の工夫により検出性能がアップする方式を記載する。特に上記実施例に示す透過光源の場合は効果が大きいが反射光源でも一応良い。

この方式に使用する光源装置１１の構成を図５に示す。同図に示されるように光源装置１１は、光源１２と、この光源１２から被検査体に光を誘導する光ファイバー１３と、光源１２と光ファイバー１３の中間に配置した光の波長を選択する光学フィルタ１４とから構成される。光ファイバー１３は、照射側で一列（複数列でもよい）状態となるように且つ被検査体の進行方向と直交するように配置されている。すなわち、被検査体の幅方向に均一に光が照射されるようにファイバーを１本ずつ並べた状態になっている。光源１２としては、全波長領域で光強度がほぼ均一になる白色光源を用いればよい。また、被検査体がカラーフィルタ基板ＣＦである場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの着色材料をパターン状に塗布（又は転写）して着色画素を形成しているため、Ｒ，Ｇ，Ｂにピークを持つ３波長光源を用いてもよい。

光学フィルタ１４としては、図６〜図１１にその光学特性を示す６種類（イエローフィルタ、マゼンタフィルタ、シアンフィルタ、ブルーフィルタ、グリーンフィルタ、レッドフィルタ）のものがあり、検査すべき着色画素の種類に合わせて選択する。すなわち、カラーフィルタ基板ＣＦの上に形成した着色画素の光学特性は図１２に示すようであり、これらの各着色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを検出しやすいように、図６〜図１１に示す特性の光学フィルタ１４を適宜用いて効率的に欠陥を検出するのである。なお、これらの図においてλは波長、Ｔは分光透過率である。

上記の光源装置を備えた検査装置により被検査体であるカラーフィルタ基板ＣＦを検査する手順について図１３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら具体的に説明する。

図１３（ａ）はカラーフィルタ基板ＣＦの上に赤（Ｒ）の着色画素を１色のみ形成したイメージ図である。ここでは、赤（Ｒ）の着色画素と異なる分光透過率を持つ図９のブルーフィルタを使用することで、正常な赤（Ｒ）の着色画素はほぼ黒色となって検出せず、白抜け欠陥、他の色との混色欠陥、赤（Ｒ）の濃度ムラについてのみ検出できるようにする。少々検出感度は劣るが、図８のシアンフィルタを使用することでも可能である。着色画素が赤（Ｒ）でない場合もほぼ同様の考え方をすればよい。

図１３（ｂ）はカラーフィルタ基板ＣＦの上に赤（Ｒ）と青（Ｂ）の２色の着色画素を形成したイメージ図である。ここでは、赤（Ｒ）の着色画素と類似の分光透過率を持つ図１１のレッドフィルタを使用することで、正常な青（Ｂ）の着色画素についてはほぼ黒色となって検出せず、白抜け欠陥、他の色との混色欠陥、青（Ｂ）の濃度ムラについてのみ検出できるようにする。少々検出感度は劣るが、図６のイエローフィルタを使用することでも可能である。２色の着色画素が赤（Ｒ）と青（Ｂ）でない場合もほぼ同様の考え方をすればよい。

図１３（ｃ）はカラーフィルタ基板ＣＦ上に赤（Ｒ）と青（Ｂ）と緑（Ｇ）の３色の着色画素を形成したイメージ図である。ここでは、赤（Ｒ）の着色画素と青（Ｂ）の着色画素と類似の分光透過率を持つ図７のマゼンタフィルタを使用することで、正常な緑（Ｇ）の着色画素についてはほぼ黒色となり検出せず、白抜け欠陥、他の色との混色欠陥、緑（Ｇ）の濃度ムラについてのみ検出できるようにする。

なお、上記の例では、光源装置に光学フィルタを用いることにより光源とカラー試料の間に光学フィルタを配置するようにしたが、カラー試料と画像入力手段との間に同様な光学フィルタを配置するようにしてもよい。また、光源そのものに前記した光学フィルタと同様の光学特性を持つ分光光源を使用してもよい。このように、光学フィルタまたは分光光源を使用することにより、検査すべき特定色の着色画素のそれぞれについて画像入力部にて欠陥部分を明瞭に認識できるようになる。

カラーフィルタ製造装置の全体構成を示すブロック図である。 検査装置の一例を示すブロック図である。 検査装置の動作を示すフロー図である。 検査装置の具体例を示す要部の斜視図である。 検出性能をアップする方式を用いた光源装置の構成図である。 光学フィルタのうちのイエローフィルタの光学特性を示すグラフである。 光学フィルタのうちのマゼンタフィルタの光学特性を示すグラフである。 光学フィルタのうちのシアンフィルタの光学特性を示すグラフである。 光学フィルタのうちのブルーフィルタの光学特性を示すグラフである。 光学フィルタのうちのグリーンフィルタの光学特性を示すグラフである。 光学フィルタのうちのレッドフィルタの光学特性を示すグラフである。 カラーフィルタ基板に形成する着色画素の光学特性を示すグラフである。 カラーフィルタ基板にＲ，Ｇ，Ｂの着色画素を順次形成した状態を示すイメージ図である。

符号の説明

ＣＦ カラーフィルタ基板（カラー試料）
１ 光源部
１１ 光源装置
１２ 光源
１４ 光学フィルタ
２ 画像入力部
２１，２２ カメラ
２３ａ 幅方向モータ
２３ｂ 前後進モータ
２３ｃ，２３ｄ 焦点用モータ
２４ センサ支持機構制御部
２５ 駆動装置
３ 検査処理部
３１ ホストパーソナルコンピュータ
３２ ＣＲＴ
３３，３４ 画像処理装置
３５ インターフェース
４ ラインコントローラ
５ マスクチェンジャー
６ 基板リジェクタ

Claims (1)

1. 光源装置からの透過光又は反射光によりＲ，Ｇ，Ｂの着色画素の欠陥の有無を検査するカラー試料の検査方法であって、光源として全波長領域で光強度がほぼ均一になる白色光源又はＲ，Ｇ，Ｂにピークを持つ３波長光源を用いるとともに、検査すべき着色画素の種類に合わせて選択した光学フィルタを用いるようにし、まず１色目としてＲの着色画素を形成し、ブルーフィルタを使用してそのＲの着色画素の欠陥の有無を検出し、次に２色目としてＢの着色画素を形成し、レッドフィルタを使用してそのＢの着色画素の欠陥の有無を検出し、次いで３色目としてカラーフィルタ基板の上にＧの着色画素を形成し、マゼンタフィルタを使用してＧの着色画素の欠陥の有無を検出することを特徴とするカラー試料の検査方法。

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