KR100594686B1

KR100594686B1 - 광학식 막 계측장치

Info

Publication number: KR100594686B1
Application number: KR20040016381A
Authority: KR
Inventors: 쿠로카와마사히로; 타카쿠라타케시; 미즈하타신지
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2006-06-30
Also published as: TW200424497A; KR20040081341A; JP4144389B2; JP2004279178A; TWI278597B; US20040223165A1; US7289233B2

Abstract

본 발명은, 계측 대상물의 위치 결정을 행하는 일 없이, 계측 대상물의 소정 개소에서의 막두께나 색도 등의 막 특성을 계측할 수 있는 광학식 막 계측장치를 제공하는 것으로서, 광원(22)으로부터의 광을 투광 광학계(23)를 통하여 계측 대상물(36)에 동축 낙사(落射) 조명한다. 계측 대상물(36)에서 반사한 광은 결상 광학계(24)에 의해 광검출기(26)에 결상된다. 그 광로 도중에는, 광검출기(26)에 입사하는 상을 소정 파장영역의 분광 화상으로 변환하기 위한 분광기(25)를 마련하고 있다. 신호 처리부(28) 내의 계측점 추출부(32)는, 광검출기(26)에서 촬상된 화상으로부터 소정의 막두께 계측점을 결정하고, 막두께 계측점에서의 화상 신호를 추출하여 막두께 연산부(33)로 송신한다. 막두께 연산부(33)는, 이 신호로부터 계측 대상물(36)인 박막의 막두께를 계측한다.

결상 광학계, 분광기, 광검출기, 신호 처리부, 표시 장치

Description

광학식 막 계측장치{Thickness measuring device of optical type}

도 1은 종래 예의 막두께 검사 장치의 구성을 도시한 측면도.

도 2는 도 1의 막두께 검사 장치로 관측되어 있는 계측 대상물의 한 예(TFT 기판)를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 막두께 계측장치의 개략 구성도.

도 4는 도 3의 막두께 계측장치의 광학계의 구체적인 예를 도시한 구성도.

도 5는 도 4의 막두께 계측장치에 이용되고 있는 분광기의 정면도.

도 6은 막두께 계측장치에 의해 대상물의 막두께를 계측하는 공정을 설명하는 흐름도.

도 7은 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 막두께 계측장치의 개략 구성도.

도 8은 도 7의 막두께 계측장치의 광학계의 구체적인 예를 도시한 구성도.

도 9는 제 1의 계측점 추출 방법에서의 패턴 등록 프로세스를 설명하는 흐름도.

도 10의 (a)는 패턴 등록하기 위한 계측 대상물 샘플의 화상을 도시한 도면, (b)는 그곳에서부터 추출된 패턴의 확대도.

도 11은 제 1의 계측점 추출 방법에서의 막두께 계측점의 결정 방법을 설명 하는 흐름도.

도 12의 (a)는 도 11의 흐름도에 도시한 순서에 따라 막두께 계측점을 결정하는 양상을 설명하는 도면, (b)는 (a)의 변형예, 즉 막두께 계측점을 결정하는 다른 방법을 설명하는 확대도.

도 13은 제 1의 막두께 계측점 추출 방법의 다른 변형예를 설명하는 흐름도.

도 14는 제 2의 계측점 추출 방법에서 막두께 계측점을 미리 지시하여 등록시키는 순서를 설명하는 흐름도.

도 15의 (a)는 계측 화상에 대해 막두께 계측점을 지시하는 양상을 도시한 도면, (b)는 (a)의 일부 확대도.

도 16은 제 2의 막두께 계측점 추출 방법에서의 막두께 계측점을 결정하는 순서를 설명하는 흐름도.

도 17의 (a), (b)는 제 2 실시 형태의 변형예를 도시한 도면으로서, (b)는 (a)의 일부 확대도.

도 18의 (a), (b)는 제 2 실시 형태의 다른 변형예를 도시한 도면으로서, (b)는 (a)의 일부 확대도.

도 19는 제 2 실시 형태의 또다른 변형예를 도시한 도면.

도 20은 제 4의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도.

도 21의 (a)는 계측 화상에 대해 패턴이 되는 영역을 지시하고 있는 양상을 설명하는 도면, (b)는 계측 화상으로부터 추출된 패턴을 도시한 확대도.

도 22는 제 5의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도.

도 23의 (a), (b)는 계측 화상에 대해 막두께 계측점을 입력한 후, 패턴이 되는 영역이 추출되는 과정을 설명하는 도면.

도 24의 (c)는 도 23(a), (b)의 게속도로서, 패턴이 되는 정사각형 영역이 확대되는 양상을 설명하는 도면, (d)는 계측 화상으로부터 추출된 패턴을 도시한 확대도.

도 25는 제 6의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도.

도 26의 (a), (b), (c), (d)는 다른 필터로 얻어진 분광 화상을 도시한 도.

도 27은 다른 분광 화상으로부터 추출된 패턴의 콘트라스트를 비교하여 도시한 도면.

도 28은 백색 화상으로서 촬상된 계측 화상의 표시를 도시한 도면.

도 29는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터의 투과율 특성을 도시한 도면.

도 30은 적색 필터를 투과한 적색의 분광 화상의 표시를 도시한 도면.

도 31은 제 7의 막두께 계측점 추출 방법을 설명하는 도면으로서, 패턴 등록시에 표시되는 선택 메뉴와 계측 화상을 도시한 도면.

도 32는 제 8의 막두께 계측점 추출 방법을 설명하는 도면으로서, 계측 대상으로 하는 박막의 반사율을 이론적으로 계산한 결과를 표시한 도면.

도 33은 (a), (b)는 제 9의 막두께 계측점 추출 방법을 설명하는 도면.

도 34의 (a), (b)는 제 9의 막두께 계측점 추출 방법의 변형예를 설명하는 도면.

도 35는 도 33 또는 도 34의 막두께 계측점 추출 방법의 이점을 설명하는
도면.

도 36은 본 발명의 제 3 실시 형태에 의한 막두께 계측장치의 구성도.

도 37은 도 36의 막두께 계측장치에 이용되고 있는 분광기의 정면도.

도 38은 계측 대상물인 컬러 필터를 구성하는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터의 투과율을 도시한 도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

21 : 막두께 계측장치 24 : 결상 광학계

25 : 분광기 26 : 광검출기

28 : 신호 처리부 30 : 표시 장치

31 : 전처리부 32 : 계측점 추출부

33 : 막두께 연산부 36 : 계측 대상물

40 : 차광판 41 : 핀 홀

42 : 필터 판 43 : 제어용 모터

45a, 45b, 45c : 필터 P : 막두께 계측점

Q : 추출 패턴 R : 특징점

본 발명은, 광학식 막 계측장치에 관한 것이다. 특히, 투광성을 갖는 박막의 두께나 색도 등의 막 특성을 계측하기 위한 광학식 막 계측장치에 관한 것이다.

(종래 기술)

액정 표시 장치(LCD)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 플랫 패널 디스플레이(FDP)의 제조 공정에 있어서, 유리 기판이나 반도체 기판 등의 기판에 광을 조사하고, 그 반사광으로부터 기판상에 형성된 박막의 막두께를 계측하기 위한 장치로서는, 도 1에 도시한 바와 같은 구조의 막두께 검사 장치가 알려져 있다.

이 막두께 검사 장치(1)에서는, 계측 대상물을 재치하여 계측 대상물을 수평면 내에서 2차원 방향으로 이동시키기 위한 이동 스테이지(2)가 마련되어 있고, 이동 스테이지(2)의 상방에는 현미경(3)이 배치되어 있다. 현미경(3)은, 현미경 광학계의 일부를 수납한 경통부(鏡筒部)(4)의 아래에 대물 렌즈(5)가 마련되고, 경통부(4)의 상방에는 접안 렌즈(6)가 마련되어 있고, 경통부(4)의 측면에는 광원(7)이 마련되어 있다. 현미경(3)의 상방에는 회절 격자(9) 및 광검출기(10)로 이루어지는 분광기 유닛(8)과 카메라(11)가 부착되어 있다. 또한, 이 막두께 검사 장치(1)에서는, 계측 대상물의 막두께를 연산하여 출력하는 신호 처리부(12)와, 현미경(3)의 시야(관측 범위) 내의 화상을 표시시키는 표시 장치(13)를 구비하고 있다.

그런데, 이 막두께 검사 장치(1)에서는, 미리 계측 대상물을 이동 스테이지(2)의 위에 세트하여 놓고, 광원(7)으로부터 나온 광을 측면으로부터 경통부(4) 내로 입사시킨다. 경통부(4)의 내부로 입사한 광은, 경통부(4)의 내부에 마련되어 있는 하프미러(도시 생략)에 의해 반사되고, 대물 렌즈(5)를 통하여 계측 대상물을 동축 낙사(落射) 조명한다. 현미경(3)은, 그 광축상에 위치하는 막두께 계측점과, 그 주위의 관측 범위를 시야 범위로 하고 있고, 표시 장치(13)에는 카메라(11)로 촬영된 관측 범위 내의 화상이 표시된다. 계측 대상물에 조사된 광 중, 관측 범위의 중심에 위치하는 막두께 계측점에서 반사된 반사광은, 현미경(3) 내부의 결상 위치에 마련되어 있는 반사경의 핀 홀(도시 생략)을 통과한 후, 회절 격자(9)에 의해 분광되고, 회절 격자(9)에 의해 생성된 분광 스펙트럼은 광검출기(10)에 의해 수광되고 있다. 막두께 검사 장치(1)의 계측 스위치가 눌려져 온으로 되면, 신호 처리부(12)는, 광검출기(10)로부터 수신한 수광 강도 신호에 의거하여, 소정의 알고리즘에 따라 계측 대상물의 막두께를 계측하고, 계측 결과를 표시 장치(13)에 표시한다(이와 같은 막두께 검사 장치로서는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 것이 있다).

도 2는, 계측 대상물의 한 예로서 액정 표시 디바이스의 TFT 기판(14)을 도시하고 있고, 막두께 검사 장치(1)의 관측 범위 내의 화상을 표시하고 있다. TFT 기판(14)은, 유리 기판의 표면에 박막 트랜지스터(TFT)나 배선을 형성하고, 그 위에 폴리이미드막을 성막한 것이다. TFT 기판(14)에서 박막 트랜지스터나 배선이 형성되어 있는 영역을 이하에서는 차광 영역(블랙 매트릭스)(15)이라고 하고, 차광 영역(15)에 둘러싸인 영역을 화소 개구(16)라고 부른다. 이와 같은 TFT 기판(14)이 계측 대상물로 되는 때, 막두께 검사 장치(1)에 의해 계측되는 것은, 예를 들면, 폴리이미드막의 화소 개구(16) 내에서의 막두께이다.

그러나, 상기한 바와 같은 막두께 검사 장치(1)에서는, 막두께 계측은 광 간섭 방식을 이용하고 있기 때문에, 광축 부근의 정반사광을 수광할 수 있는 영역(관측 범위의 중심의 막두께 계측점(P))밖에 막두께 계측을 행할 수가 없다. 그 때문에, 막두께 검사 장치(1)의 막두께 계측점(P)이 TFT 기판(14)의 차광 영역(15)의 위에 위치하여 있으면, 화소 개구(16)에서의 폴리이미드막의 막두께를 올바르게 계측할 수 없다.

그 때문에, 종래에는, 접안 렌즈(6)로 현미경(3)의 화상을 엿보면서, 또는, 표시 장치(13)에 표시되어 있는 화상을 확인하면서, 이동 스테이지(2)로 TFT 기판(14)을 움직여서 막두께 계측을 행하고 싶은 점(즉, TFT 기판(14)의 화소 개구(16)에 있는 막두께 계측점(P))이 광축의 바로 아래로 오도록 위치 조정한 후, 폴리이미드막의 막두께 계측을 행하고 있다.

따라서, 종래의 막두께 검사 장치(1)에서는, 막두께 계측을 행하는데 시간이 걸리게 되고, 그 때문에 생산 라인에 장착하여 계측 대상물의 전체수량 검사를 행하는 것이 곤란하여, 계측 대상물을 선별하여 검사할 수 밖에 없었다.

[특허 문헌 1] 일본 특공 평7-3365호 공보

본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 계측 대상물의 위치 결정을 행하는 일 없이, 계측 대상물의 소정 개소에서의 막두께나 색도 등의 막 특성을 계측할 수 있는 광학식 막 계측장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 관한 광학식 막 계측장치는, 계측 대상물의 소정의 막 계측 위치에서의 막의 특성을 계측하는 광학식 막 계측장치로서, 상기 막 계측 위치보다도 넓은 영역을 관측 범위로 하는 광검출기와, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 관측 범위의 화상에 의거하여 상기 막 계측 위치를 결정하는 수단과, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 관측 범위 중에서, 상기 막 계측 위치에서의 신호를 추출하는 수단과, 상기 신호 추출 수단에 의해 추출된 신호에 의거하여 막의 특성을 연산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 광학식 막 계측장치는, 예를 들면, 막두께나 막의 색도 등의 막의 특성을 계측하기 위해 이용할 수 있다.

본 발명에 관한 광학식 막 계측장치에 의하면, 광검출기에 의해 받아들인 막 계측 위치보다도 넓은 관측 범위의 화상에 의거하여 막 계측 위치를 정하고, 그 막 계측 위치로부터 추출한 신호에 의거하여 막의 특성을 연산할 수 있기 때문에, 하나하나의 계측 대상물을 계측할 때마다, 계측 대상물의 막 계측 위치를 소정 위치로 위치 결정할 필요가 없어진다. 따라서, 계측 대상물의 위치에 관계없이 소정의 막 계측 위치에서의 막의 특성을 계측하는 것이 가능해진다.

그 결과, 막 계측에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 효율적으로 막의 특성을 계측할 수 있다. 또한, 단시간에 막의 계측을 행할 수가 있기 때문에, 이 광학식 막 계측장치를 생산 라인에 장착하여 인라인 계측하는 것이 가능해진다. 또한, 계 측 대상물의 위치 결정이 불필요해지기 때문에, 위치 결정용의 스테이지가 불필요하게 되어, 장치 코스트를 염가로 할 수 있음과 함께 막 계측 작업을 간략화할 수 있다.

상기 광검출기가 받아들이는 계측 대상물의 화상이, 사각형이나 육각형 등의 소정 형상을 이룬 패턴을 주기적으로 반복한 것인 경우에는, 예를 들면, 상기 막 계측 위치를 결정하는 수단이, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상으로부터 상기 패턴의 어느 하나를 추출하고, 그 패턴 내의 소정 위치를 상기 막 계측 위치로 하도록 하면 좋다. 패턴이 주기적으로 반복한 화상에서는, 화상 인식 기술 등을 이용하면, 반복의 단위가 되는 패턴을 추출할 수 있기 때문에, 본 실시형태에서는, 그 패턴 내의 소정 위치에 막 계측 위치를 정함에 의해, 계측 대상물의 위치에 의하지 않고 일정 위치에 막 계측 위치를 결정할 수 있다. 소정 형상을 이룬 패턴의 주기적으로 반복한 것에는 액정 기판이 포함된다.

상기 막 계측 위치를 결정하는 수단이 막 계측 위치를 정하는 다른 방법으로서는, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상으로부터 미리 등록된 패턴을 추출하고, 그 패턴 내의 소정 위치를 상기 막 계측 위치로 하여도 좋다. 본 실시형태에 의하면, 광검출기에 의해 받아들여진 화상으로부터 미리 등록된 패턴을 추출하고, 그 패턴 내의 소정 위치에 막 계측 위치를 정함에 의해, 계측 대상물의 위치에 의하지 않고 일정 위치에 막 계측 위치를 결정할 수 있다. 또한, 패턴을 등록하는 방법에 의하면, 화상이 복수의 패턴을 포함하고 있는 경우에도, 목적으로 하는 패턴을 확실하게 추출시킬 수 있다.

상기 패턴 내에서의 상기 막 계측 위치는, 작업자 등이 미리 입력 수단을 통하여 외부로부터 지정하여 기억 수단에 등록시켜 두어도 좋고, 추출된 패턴에 응하여, 예를 들면, 패턴의 중심이나 모서리, 교점 등에 자동적으로 결정되도록 하여도 좋다. 전자에 의하면 섬세한 막 계측 위치의 지정이 가능해지고, 후자에 의하면 막 계측 위치가 자동적으로 결정되기 때문에, 막 계측 작업을 간략하게 할 수 있다.

화상으로부터 추출된 패턴을 등록하는 방법으로서는, 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상에 대해 외부로부터 입력 수단을 통하여 특징점이 지정되면, 해당 특징점에 의거하여 추출된 패턴을 상기 등록 패턴으로서 기억 수단에 등록시키는 수단과, 상기 추출된 패턴을 관측 범위의 화상 위에 중첩 표시하는 수단을 이용할 수 있다. 특징점에 의거하여 패턴을 추출한다는 것은, 예를 들면, 작업자 등에 의해 지정된 특징점에 둘러싸인 영역 내지 형상을 패턴으로 하는 경우이다. 이와 같은 실시형태에 의하면, 패턴을 간단하게 지정할 수 있다. 또한, 상기 추출된 패턴을 관측 범위의 화상 위에 중첩 표시함으로써, 작업자가 의도한 패턴이 올바르게 등록되었는지 여부의 확인을 용이하게 행할 수 있다. 표시는, 해당 패턴의 형상과 화면상의 위치가 화면 내에서 명확하게 식별할 수 있는 표시라면 좋고, 흑백 반전 표시나 특정한 색 표시를 행하거나, 패턴의 외형을 굵은선이나 파선 등으로 둘러싸는 표시 방법이 포함된다.

또한, 화상으로부터 추출된 패턴을 등록하는 다른 방법으로서는, 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상에 대해 외부로부터 입력 수단을 통하여 부분 화상이 지정되면, 해당 부분 화상에 포함되는 패턴을 추출하여 상기 등록 패턴으로서 기억 수단에 등록시키는 수단과, 상기 추출된 패턴을 관측 범위의 화상 위에 중첩 표시하는 수단을 이용하여도 좋다. 본 실시형태에 의하면, 등록 패턴으로서 지정하고 싶은 패턴보다 한층 넓은 영역을 지정하는 것만으로, 그 내부에 포함되는 패턴이 등록 패턴으로서 추출되기 때문에, 정확하게 등록 패턴을 지정할 필요가 없고, 패턴을 등록하는 작업을 간단하게 할 수 있다.

또한, 화상으로부터 추출된 패턴을 등록하는 또다른 방법으로서는, 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상에 대해 외부로부터 입력 수단을 통하여 1점 또는 1영역이 지정되면, 해당 1점 또는 1영역을 포함하는, 화상 위에서 밝기가 개략 일정한 영역을 패턴으로서 추출하고, 추출된 패턴을 상기 등록 패턴으로서 기억 수단에 등록하는 수단과, 상기 추출된 패턴을 관측 범위의 화상 위에 중첩 표시하는 수단을 이용하여도 좋다. 본 실시형태에 의하면, 정확하게 등록 패턴을 지정할 필요가 없고, 패턴을 등록하는 작업을 간단하게 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 상기 광검출기에 소정의 파장영역의 광만을 입사시킬 수 있고, 또한, 그 파장영역을 선택적으로 전환할 수 있는 분광 수단을 구비하고 있다. 따라서, 분광 수단을 전환하여 얻은 다른 파장영역의 화상에 의거하여 막의 특성을 계측할 수 있고, 단일 파장 또는 백색광만으로 계측하는 경우에 비하여 높은 정밀도로 막의 특성을 계측하는 것이 가능해진다.

분광 수단을 구비한 실시형태에서는, 막 계측 위치를 결정하는 수단이 관측 범위의 화상에 의거하여 상기 막 계측 위치를 결정하는 때에는, 해당 화상의 콘트라스트가 가장 높아지도록 설정한 것이 바람직하다. 화상의 콘트라스트가 가장 높 아지도록 하여 막 계측 위치를 결정하면, 막 계측 위치를 결정하는 정밀도를 높일 수 있다. 콘트라스트가 가장 높아지도록 하는 방법으로서는, 미리 선택된 복수의 파장영역으로 계측 대상물체의 화상을 취득하고, 얻어진 화상의 소정 위치 혹은 화상 전체의 평균적인 콘트라스트가 최대로 되는 파장영역에 대응하는 화상을 결정하여 두는 것(예비 시험)에 의해서도 가능하지만, 계측 대상물의 구성에 관한 정보에 의거하여, 상기 광검출기에 받아들여지는 화상의 콘트라스트가 가장 높아지는 분광 화상의 파장영역을 미리 등록된 계측 대상물의 광학 정수와 두께에 의거하여 계산에 의해 구하면, 예비 시험을 불필요하게 할 수 있다. 광학 정수를 등록하는 대신에, 재질마다의 광학 정수를 데이터베이스를 구비하고, 재질을 등록하도록 하여, 등록된 재질에 대응하는 광학 정수를 데이터베이스로부터 선택하고, 계산에 이용하여도 좋다.

또한, 본 발명의 광학식 막 계측장치는, 분광 수단에 의해 얻어진 복수의 파장영역에 대응하는 화상을 기초로, 각 화소에 관해, 얻어진 복수의 파장영역에 대응하는 화상 중 가시광 영역에서 가장 광검출 강도가 높은 파장영역에 대응하는 색으로 컬러 표시하는 수단을 구비하고, 상기 컬러 표시된 화상 위에서 막 계측 위치를 설정 가능하게 된다. 이와 같이 하면, 특히 컬러 필터의 경우, 특정한 색의 화소를 선택하여 막 계측 위치로서 설정하는 것이 작업자에 있어서 확실하며 또한 용이해진다.

본 발명의 실시형태에서는, 상기 광검출기가 받아들이는 계측 대상물의 화상이, 소정 형상을 이룬 패턴의 주기적으로 반복한 것인 경우에 있어서, 상기 막 계 측 위치를 결정하는 수단은, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상으로부터 상기 패턴의 특징점을 추출하고, 그 특징점을 기준으로 하는 소정 위치를 상기 막 계측 위치로 하고 있다. 또한, 특징점을 기준으로 하는 소정 위치란, 특징점 그 자체도 포함된다. 본 실시형태에 의하면, 패턴 그 자체가 아니라, 패턴의 특징점 예를 들면, 패턴의 모서리 등을 기준으로 하여 막 계측 위치를 정할 수 있다. 이 패턴의 특징점을 기준으로 하는 소정 위치는 미리 등록하여 두어도 좋고, 일정 위치에 정하여 두어도 좋다.

광검출기가 받아들이는 계측 대상물의 화상이, 격자형상 내지 틀형상을 이룬 패턴을 갖는 것인 경우에는, 상기 패턴의 교차점의 중심을 상기 막 계측점으로 할 수 있다. 본 실시형태에 의하면, 격자형상 내지 틀형상을 이룬 개소에서의 막의 특성을 용이하게 계측할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 막 계측 위치 결정 수단이, 상기 광검출기에 의해 받아들여진 관측 범위의 화상에 의거하여 복수 개소의 막 계측 위치를 결정하고, 막 특성 연산 수단이, 복수 개소의 막 계측 위치로부터 추출된 신호에 의거하여 막의 특성을 연산하도록 되어 있어도 좋다. 이와 같은 실시형태에서는, 복수 개소에서 평균화된 막의 특성을 산출할 수 있고, 계측 결과의 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 광검출기에 의해, 계측 대상물의 모서리부를 포함하도록 하여 계측 대상물의 화상을 받아들이고, 광검출기에 의해 받아들여진 화상으로부터 계측 대상물의 모서리부를 추출하고, 추출한 계측 대상물의 모서리부를 기준으로 하여 상기 막 계측 위치를 결정하도록 하여도 좋다.

또한, 기판상에 복수로 나누어 형성된 계측 대상물을 계측하는 경우에는, 광검출기에 의해, 상기 기판의 모서리를 포함하도록 하여 계측 대상물의 화상을 받아들이고, 광검출기에 의해 받아들여진 화상으로부터 기판의 모서리를 추출하고, 추출한 기판의 모서리를 기준으로 하여 계측 대상물의 상기 막 계측 위치를 결정하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 복수의 계측 대상물이 기판에 형성되어 있는 경우에도, 소정 위치의 계측 대상물을 계측시킬 수 있다.

관측 범위의 영역을 설정하는 때에는, 기판의 품종마다 광검출기로 화상을 받아들이는 관측 범위의 영역을 작업자가 자유롭게 설정할 수 있도록 하면, 계측 대상물에 따른 화상을 추출시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 실시형태에서는, 백색광을 조사하는 광원과, 가시 영역부터 근적외 영역에 걸치는 범위의 분광 필터를 구비한 분광 수단과, 착색된 박막의 색도 및 막두께를 계측하는 수단을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 한번에 계측 대상물인 박막의 색도와 막두께를 계측하는 것이 가능해지고, 계측 작업을 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 백색광을 조사하는 광원과, 450㎚ 부근의 분광 필터, 약 550㎚ 부근의 분광 필터, 약 650㎚ 부근의 분광 필터, 가시광 영역의 복수의 분광 필터, 및 근적외 영역 내지 적외 영역의 복수의 분광 필터가 나열됨에 의해 구성된 분광 수단을 구비하고, 적어도 450㎚ 부근의 분광 필터, 약 550㎚ 부근의 분광 필터, 약 650㎚ 부근의 분광 필터가 차례로 연속하여 나열되어 있기 때 문에, 최초에 450㎚ 부근의 분광 필터, 약 550㎚ 부근의 분광 필터, 약 650㎚ 부근의 분광 필터에 의해 막 계측 위치를 정하기 위해 필요한 화상을 단시간에 취득할 수 있게 된다.

또한, 상기 광원으로부터 출사하여 계측 대상물에 조사시킨 광의 반사광과 투과광을 상기 광검출기에 받아들이도록 하면, 예를 들면, 반사광의 화상으로부터 막두께를 계측하고, 투과광의 화상으로부터 색도를 계측하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 이상 설명한 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.

(제 1 실시 형태)

도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)의 개략 구성도이다. 이 막두께 계측장치(21)에서의 광학계의 구성은, 광원(22), 투광 광학계(23), 결상 광학계(24), 분광기(25), 광검출기(26), A/D 변환기(아날로그/디지털 변환기)(27), 신호 처리부(28), 입출력부(29)(입력부와 출력부로 나누어져 있어도 좋다.) 및 표시 장치(30)에 의해 구성되어 있다. 광원(22)은 백색광 또는 다색광을 출사하는 것으로서, 예를 들면, 할로겐 램프나 백색 LED, 또는 출사광 파장이 다른 복수개의 LED 등을 이용할 수 있다. 투광 광학계(조명 광학계)(23)는, 광원(22)으로부터 출사된 광을 소정의 넓이를 갖는 관측 범위에 조사시키기 위한 광학계로서, 렌즈 등에 의해 구성되어 있다. 결상 광학계(24)는, 투광 광학계(23)에 의해 조사되고, 관측 범위에 놓여진 계측 대상물(36)에서 반사된 광을 광검출기(26)에 결상시키기 위한 광학계로서, 현미경 광학계 등에 의해 구성되어 있다. 분광기(25)는, 결상 광학계(24)에 의해 받아들인 관측 범위의 화상으로부터 특정 파장의 화상(이하, 분광 화상이라고 한다. 가시광역의 화상에 한하지 않는다.)을 추출하는 것으로서, 예를 들면, 투과형 또는 반사형의 분광 필터에 의해 구성된다. 분광기(25)의 선택 파장영역은 전환될 수 있게 되어 있고, 분광기(25)의 전환에 의해 다른 색 또는 다른 파장영역의 분광 화상을 얻을 수 있다. 광검출기(26)에는, 분광기(25)에서 추출된 분광 화상이 결상된다. 광검출기(26)로서는, 복수 내지 다수의 검지 셀이 2차원으로 집합한 영역 분할형의 수광 소자, 예를 들면, 2차원 CCD 카메라나 포토다이오드 어레이 등이 이용되고 있고, 각 수광 셀에서의 수광 강도 신호를 출력 가능하게 되어 있다.

도 4는 상기 막두께 계측장치(21)에 이용되고 있는 광학계의 구체적 구성의 한 예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시한 구체적 구성에서는, 광원(22)은, 할로겐 램프 등의 백색 광원과 반사판에 의해 구성되어 있고, 가로로 향하게 하여 결상 광학계(24)의 측면에 배치되어 있다. 투광 광학계(23)는, 광원(22)으로부터 출사된 백색광(전파장영역의 광)을 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈(37)와, 결상 광학계(24) 내에 배치된 하프미러(38)에 의해 구성되어 있다. 그래서, 광원(22)으로부터 출사된 백색광은, 콜리메이트 렌즈(37)에 의해 평행광으로 변환된 후, 하프미러(38)에서 반사되어 하방의 관측 범위를 향하고 투사된다. 따라서, 관측 범위에 계측 대상물(36)이 위치하고 있으면, 계측 대상물(36)은 백색 평행광에 의해 동축 낙사 조명된다. 계측 대상물(36)의 박막에 조사된 광은, 박막의 표면과 이면에서 반사하고, 박막의 표면에서 반사한 광과 이면에서 반사한 광이 박막의 막두께에 응하여 각 파장마다 간섭을 일으킨다.

결상 광학계(24)는, 하프미러(38)의 상방에 배치된 복수장의 렌즈로 이루어지는 현미경 광학계(39)와, 차광판(40)에 의해 구성되어 있다. 차광판(40)의 중앙부에는 핀 홀(41)이 개구되어 있다. 광원(22)으로부터 계측 대상물(36)에 조사된 후, 계측 대상물(36)에서 정반사하여 되돌아오는 백색 반사광은, 현미경 광학계(39)에 의해 핀 홀(41)의 위치에서 1점으로 집광되고, 핀 홀(41)을 통과한 백색광은 분광기(25)를 투과한다.

분광기(25)는, 펄스 스텝 모터 등의 제어용 모터(43)에 의해 필터 판(42)을 회전시키도록 한 것이다. 도 5는 분광기(25)의 정면도이다. 원판형상을 이룬 필터 판(42)의 중심은, 제어용 모터(43)의 회전축(44)에 의해 지지되어 있고, 필터 판(42)의 외주부에는, 회전축(44)으로부터 같은 거리가 되도록 하여 복수의 개구가 마련되어 있고, 하나를 제외하고 개구에는 각각 선택 파장이 다른 투과형의 분광 필터(밴드패스 필터)(45a, 45b, 45c, …)가 끼워넣어져 있고, 하나의 개구는 분광 필터가 끼워지지 않은 투공(46)으로 되어 있다. 이와 같은 투과형 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)로서는, 유전체 다층막 등을 이용할 수 있다. 분광기(25)의 필터 판(42)은, 차광판(40)의 위에 근접하여 배치되어 있고, 제어용 모터(43)에 의해 필터 판(42)을 회전시킴에 의해, 투공(46) 또는 임의의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)를 차광판(40)의 핀 홀(41)과 대향하는 위치로 이동시킬 수 있다. 따라서, 어느 하나의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)가 핀 홀(41)의 위에 위치하고 있는 경우에는, 핀 홀(41)을 통과한 백색광은, 그 위의 분광 필터 예를 들면, 부호 45a에 입사하고, 그 분광필터로 정해지는 특정한 파장영역의 광만이 광검출기(26)에 입사하다. 또한, 핀 홀(41)은, 계측 대상물(36)에서 반사한 반사광중 평행광만을 핀 홀(41)을 통과시킴에 의해, 결상 광학계(24)와 계측 대상물(36) 사이의 거리의 편차에 의한 영향을 작게 한 것이고, 또한, 하나의 분광 필터의 사이즈를 작게 하여 필터 판(42)에 다종류의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)를 마련해 둘 수 있도록 한다.

광검출기(26)는, CCD나 포토다이오드 어레이 등의 영역 분할형의 수광 소자에 의해 구성되어 있다. 현미경 광학계(39)의 초점 거리를 조정함에 의해, 계측 대상물(36)과 광검출기(26)의 수광면은 서로 공역(共役)의 위치가 되도록 조절되어 있고, 광검출기(26)의 수광면에는 계측 대상물(36)의 관측 범위(수광 시야)의 화상이 결상된다. 단, 어느 하나의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)가 핀 홀(41)의 위에 세트되어 있는 경우에는, 계측 대상물(36)의 화상이 그대로 결상되는 것은 아니고, 계측 대상물(36)의 화상 중 분광 필터의 종류로 정해지는 소정 파장영역의 분광 화상이 광검출기(26)에 결상된다.

광검출기(26)에 결상된 화상은, 광검출기(26)에 의해 광전 변환된 후, A/D 변환기(27)에 보내진다. A/D 변환기(27)는, 도 3 또는 도 4에 도시되어 있는 광검출기(26)로부터 출력된 아날로그 화상 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리부(28)에 입력하는 것이다. 또한, 광검출기(26)와 신호 처리부(28)와의 사이에 서는, 각종 제어 신호나 타이밍 신호 등도 송수신되고 있다.

신호 처리부(28)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 전처리부(31), 계측점 추출부(32), 막두께 연산부(33), 제어부(34) 및 기억부(35)에 의해 구성되어 있고, CPU나 전자 회로, 퍼스널 컴퓨터 및 소프트웨어 등에 의해 실현되고 있다. 제어부(34)는, 전처리부(31)나 계측점 추출부(32), 막두께 연산부(33) 등의 전체의 동작을 제어하여 신호 처리부(28)에 막두께 계측을 행하게 하는 것이다. 또한, 제어부(34)는, 광원(22)이나 분광기(25)에 제어 신호를 출력하고, 광원(22)을 점등 또는 소등시키거나, 분광기(25)의 필터 판(42)을 회전시켜서 선택 파장을 전환한다. 기억부(35)는, 계측점 추출부(32)에서 막두께 계측점을 추출하기 위한 데이터나 프로그램, 또한, 막두께 연산부(33)에서 막두께 연산하기 위한 데이터나 프로그램 등을 기억시키고 있고, 하드디스크나 메모리, CD, DVD 등의 매체에 의해 구성되어 있다.

전처리부(31)는, A/D 변환기(27)를 통하여 입력된 디지털 신호(광검출기(26)로부터의 화상 신호)를 수신하고, 수신한 디지털 신호에 노이즈 저감 처리를 시행하는 것이다. 노이즈 저감 처리로서는, 예를 들면, 신호의 평균화 처리를 이용할 수 있다. 평균화 처리로서는, 시간축에 관해 행하여지는 평균화라도 좋고, 광검출기(26)의 각 수광 셀에 관해 그 주위의 수광 셀과의 사이에서 평균치를 구하는 공간적인 평균화라도 좋고, 양자를 병용하여도 좋다. 전처리부(31)에서 처리된 디지털 신호는, 계측점 추출부(32)에 보내진다. 또한, 전처리부(31)에서 처리된 디지털 신호는 표시 장치(30)에 출력되고, 광검출기(26)에서 촬상된 계측 대상물(36)의 계 측 화상이 표시 장치(30)에 표시된다.

계측점 추출부(32)는, 화상 인식 기술을 이용하여, 전처리부(31)로부터 수취한 디지털 신호에 의거하여, 관측 범위의 계측 화상 중에서, 예를 들면, 소정의 패턴을 추출하고, 그 추출 패턴 내에서의 소정의 막두께 계측점을 결정한다. 계측점 추출부(32)는, 막두께 계측점을 결정하면, 화상 신호중 막두께 계측점에서의 신호(즉, 막두께 계측점에서의 수광 셀의 신호, 또는 막두께 계측점 및 그 주위의 수광 셀의 신호)만을 막두께 연산부(33)에 송신한다. 또한, 계측점 추출부(32)에서 추출된 패턴과 막두께 계측점 데이터를 표시 장치(30)에 출력하고, 추출 패턴 및 그 막두께 계측점을 표시 장치(30)에서 표시시키도록 하여도 좋다. 또한, 계측점 추출부(32)에서의 계측점 추출의 방법 내지 알고리즘에 관해서는 구체적으로 후술한다.

막두께 연산부(33)는, 분광기(25)의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)를 전환하여 얻어진 다른 선택 파장의 복수의 분광 화상으로부터 추출된 막두께 계측점의 신호를 기억부(35)에 격납하고, 그들의 막두께 계측점에서의 데이터(간섭광의 반사율 데이터)와 이론 모델을 비교함에 의해 막두께 계측점에서의 계측 대상물의 막두께를 산출한다. 예를 들면, 각 선택 파장마다의 반사율의 계측치의 집합을 이론 모델에서의 각 선택 파장에서의 반사율의 집합과 비교함에 의해 막두께를 산출한다. 산출된 막두께값은, 표시 장치(30)나 입출력부(29)에 출력되어 표시된다.

도 6은 컨베이어에 의해 간헐적으로 반송되고 있는 계측 대상물(36)의 막두께를 상기 막두께 계측장치(21)에 의해 계측하는 공정을 설명하는 흐름도이다. 도 6에 따라 도 3 또는 도 4와 같은 막두께 계측장치(21)에 의해 각 계측 대상물(36)의 막두께를 계측하는 공정의 동작을 설명한다. 막두께 계측을 시작하면, 제어부(34)는 광원(22)을 점등하여 관측 범위의 계측 대상물을 조명하고(스텝 S1), 막두께 계측장치(21)는 컨베이어로 반송되어 온 계측 대상물(36)이 그 바로 아래에서 정지할 때까지 대기한다(스텝 S2). 계측 대상물(36)이 막두께 계측장치(21)의 바로 아래에서 정지하면, 결상 광학계(24) 및 분광기(25)를 통하여 광검출기(26)가 백색 화상 또는 어느 하나의 선택 파장의 분광 화상을 촬상한다. 광검출기(26)에 의해 촬상된 계측 화상의 데이터는, A/D 변환기(27) 및 전처리부(31)를 경유하여 계측점 추출부(32)에 받아들여진다(스텝 S3). 계측점 추출부(32)는 화상 인식 기술에 의해 계측 화상으로부터 예를 들면, 소정의 패턴을 추출하고, 그 추출 패턴 내의 소정의 막두께 계측점을 결정한다(스텝 S4). 이렇게 하여 추출된 소정의 패턴의 화상이나 결정된 막두께 계측점은, 표시 장치(30)에 표시되도록 하여도 좋다. 막두께 계측점이 결정되면, 막두께 계측점의 위치(수광 셀 위치)는 기억부(35)에 기억된다.

이어서, 제어부(34)로부터 분광기(25)에 제어 신호를 출력하여 소정의 선택 파장의 분광 필터(45a) 예를 들면, 부호 45a를 핀 홀(41)의 위에 세트하고(스텝 S5), 소정의 파장영역의 분광 화상을 광검출기(26)에 의해 계측한다(스텝 S6). 광검출기(26)에 의해 계측된 분광 화상의 데이터는, A/D 변환기(27) 및 전처리부(31)를 통하여 계측점 추출부(32)에 보내진다. 계측점 추출부(32)는, 이 분광 화상의 데이터 중에서 막두께 계측점에서의 신호만을 추출하여 막두께 연산부(33)에 보낸다(스텝 S7). 막두께 계측점의 신호를 수신하면, 막두께 연산부(33)는 그 신호로부터 막두께 계측점의 분광 반사율을 연산하고, 연산 결과를 기억부(35)에 일시적으로 보존한다(스텝 S8).

이렇게 하여 막두께 계측점에서의 소정 파장의 분광 반사율이 구해지면, 막두께 연산부(33)는 필요한 수의 파장에 대한 분광 반사율의 데이터가 갖추어졌는지 판정한다(스텝 S9). 막두께 계측에 필요한 수의 분광 반사율의 데이터가 갖추어지지 않은 경우에는, 재차 스텝 S5로 되돌아와 분광기(25)를 다른 분광 필터 예를 들면, 부호 45b로 전환하고, 광검출기(26)에 의해 다른 파장의 분광 화상을 계측하고, 계측점 추출부(32)에서 막두께 계측점에서의 신호를 추출하여 막두께 연산부(33)에 보내고, 막두께 연산부(33)에서 연산된 막두께 계측점의 분광 반사율을 기억부(35)에 보존하고, 필요한 수의 파장에 대한 분광 반사율의 데이터가 갖추어졌는지 판정한다(S5 내지 S9).

이와 같이 하여 스텝 S5 내지 S9를 반복하여, 스텝 S9에서 필요한 데이터가 갖추어졌다고 판단하면, 기억부(35)에 일시적으로 기억하고 있는 분광 반사율의 복수의 데이터와 미리 기억하고 있는 분광 반사율의 이론치를 비교함에(스텝 S10) 의해, 계측 대상물(36)의 막두께를 산출한다(스텝 S11). 계측 대상물(36)의 막두께가 산출되면, 그 막두께 계측 결과를, 표시 장치(30)나 입출력부(29)에 출력한다(스텝 S12).

막두께 계측장치(21)의 아래에 정지하고 있는 계측 대상물(36)의 막두께 계측이 완료되면, 해당 계측 대상물(36)은 컨베이어에 의해 막두께 계측장치(21)의 하방으로부터 반출된다. 계측을 완료한 계측 대상물(36)이 반출되면, 막두께 계측장치(21)는 다음의 계측 대상물(36)이 반입될 때까지 대기하고, 다음의 계측 대상물(36)이 막두께 계측장치(21)의 아래에 세트되면, 스텝 S2 내지 S13의 스텝을 실행하여 그 막두께를 계측한다.

이와 같은 막두께 계측장치(21)에 의하면, 막두께 계측점보다도 충분히 넓은 관측 범위의 분광 화상 데이터를 계측하고, 그 분광 화상 데이터를 기초로 하여 계측점 추출부(32)에 의해 자동적으로 소정 위치(막두께 계측점)의 데이터를 추출한 후, 계측 대상물(36)인 박막의 막두께 계측점에서의 두께를 계측하는 것이 가능해지기 때문에, 하나하나의 계측 대상물(36)에 대해 계측 전에 각각의 소정 위치에 막두께 계측점을 정할 필요가 없어진다. 따라서, 계측 대상물(36)의 위치에 관계없이 소정의 막두께 계측점에서의 막두께를 계측하는 것이 가능해지고, 그 결과, 막두께 계측에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 효율적으로 막두께 계측을 행할 수가 있다. 또한, 단시간에 막두께 계측을 행할 수가 있기 때문에, 이 막두께 계측장치(21)를 생산 라인에 장착하여 인라인 계측하는 것이 가능해진다.

또한, 계측 대상물(36)의 위치 결정이 불필요해지기 때문에, 위치 결정용의 스테이지가 불필요하게 되고, 막두께 계측장치(21)의 코스트를 염가로 할 수 있음과 함께 막두께 계측 작업을 간략화할 수 있다. 또한, 막두께 계측점보다도 충분히 넓은 관측 범위의 막두께 계측을 행할 수 있기 때문에, 계측하는 위치가 다른 계측 대상물(36)에 대해서도, 계측 대상물마다 막두께 계측장치(21)의 장착 위치를 변경할 필요가 없다.

(제 2 실시 형태)

도 7은 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)의 개략 구성도이다. 제 1 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)에서는, 백색광을 계측 대상물(36)에 조사하고, 그 반사광을 분광기(25)의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)에 통하여 얻은 분광 화상을 광검출기(26)에서 계측하도록 하고 있지만, 제 2 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)에서는, 광원(22)로부터 출사된 백색광을 분광기(25)의 분광 필터(45a, 45b, 45c, …)에 통과시킨 후, 이 분광된 광을 계측 대상물(36)에 조사하고, 계측 대상물(36)에서 반사한 반사광을 광검출기(26)에 입사시켜서 광검출기(26)에서 분광 화상을 계측하도록 하고 있다.

도 8은 제 2 실시 형태의 막두께 계측장치(21)에 이용되고 있는 광학계의 구체적 구성의 한 예를 도시한 도면이다. 제 2 실시 형태에서는, 제 1 실시 형태에서 차광판(40)과 광검출기(26)의 사이에 배치되어 있던 분광기(25)의 필터 판(42)을, 광원(22)과 콜리메이트 렌즈(37)의 사이에 배치하고 있다.

제 2 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)에 의해서도, 제 1 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)와 마찬가지로 하여, 광검출기(26)에서 얻은 분광 화상에 막두께 계측점을 정하여 각 파장의 분광 화상으로부터 막두께 계측점의 분광 화상의 데이터를 인출할 수 있고, 이렇게 하여 얻은 분광 화상의 데이터로부터 다른 파장에 대한 분광 반사율을 구하고, 막두께 계측점에서 막두께 계측을 행할 수가 있고, 제 1 실시 형태에 의한 막두께 계측장치(21)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(제 1의 막두께 계측점 추출 방법)

다음에, 본 발명에 관한 막두께 계측장치, 특히 제 1 및 제 2 실시 형태의 막두께 계측장치(21)에서 이용되고 있는 계측점 추출부(32)에서의 여러가지의 막두께 계측점 추출 방법을 설명한다. 우선, 제 1의 막두께 계측점 추출 방법으로서는, 대상물의 화상으로부터 반복의 단위 패턴을 추출하는 것을 설명한다.

도 9는 제 1의 막두께 계측점 추출 방법에서의 패턴 등록 프로세스를 설명하는 흐름도이다. 도 10은 그 패턴 등록 방법을 설명하는 도면이다. 도 10(a)는 광검출기(26)에서 촬상된 계측 대상물(36)의 관측 범위에서의 화상을 도시하고 있다. 이 화상은, 도 2에 관련하여 설명한 바와 같은 TFT 기판(15)을 나타내고 있고, 차광 영역(15)과 화소 개구(16)가 반복 배열되어 있다. 여기서는, 화소 개구(16)에서의 표면의 폴리이미드막의 막두께를 계측하는 것을 목적으로 한다. 도 9 및 도 10에 도시한 것은, 계측 대상물로부터 반복의 단위 패턴을 추출하여 등록하는 프로세스와, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스로 나뉘어진 것이다.

이하에서는, 도 9의 흐름도에 따라, 패턴 등록의 순서를 설명한다. 추출 패턴을 등록함에 있어서는, 우선 계측 대상물(36)의 샘플을 막두께 계측장치(21)의 바로 아래의 관측 범위에 놓는다. 샘플을 놓고 등록 시작 지령을 입력하면, 광원(22)이 점등하여 광검출기(26)가 도 10(a)와 같은 샘플의 관측 범위에서의 화상을 촬상하고, 화상 데이터가 A/D 변환기(27)에서 디지털 신호로 변환되어 신호 처리부(28)에 받아들여진다(스텝 S21). 이어서, 계측점 추출부(32)는, 화상 인식 기술에 의해, 받아들여진 계측 화상으로부터 도 10(a)에서 2점 쇄선으로 둘러싼 영역의 패턴, 즉 반복의 단위로 이루어지는 패턴(Q)을 추출하고(스텝 S22), 도 10(b) 와 같은 추출 패턴(Q)을 표시 장치(30)에 출력하고, 추출 패턴(Q)을 관측 범위의 화상에 겹친 상태에서 표시 장치(30)에 표시시킨다(스텝 S23). 이어서, 신호 처리부(28)는, 표시 장치(30)에 표시되어 있는 추출 패턴(Q)의 확인을 요구한다(스텝 S24). 작업자는, 표시 장치(30)에 표시된 추출 패턴(Q)을 확인하고, 추출 패턴(Q)이 올바르게 인식되어 있으면, 예를 들면, 「OK」버튼을 누르고, 올바르게 인식되지 않았다고 판단하면, 「NG」버튼을 누른다.

스텝 S24에서 NG 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는 재차 샘플 화상을 다시 읽어들이고, 다시 읽어들인 샘플 화상으로부터 단위 패턴을 추출하여 표시 장치(30)에 표시하고, 재차 작업자에 의한 확인을 요구한다(스텝 S21 내지 S24).

이에 대해, 스텝 S24에서 OK 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는, 추출 패턴(Q)을 기억부(35)에 기억하고, 패턴 등록을 완료한다(스텝 S25).

상기한 바와 같이 하여 추출 패턴(Q)이 등록되면, 계측 대상물(36)의 막두께 계측 공정에서는, 도 6에서 설명한 순서에 의해 계측 대상물(36)의 막두께 계측이 행하여진다. 도 11은, 도 6에서의 스텝 S4, 즉 막두께 계측점(P)을 결정하는 프로세스를 도시한 흐름도이다. 또한, 도 12(a)는 도 11의 흐름도에 따라 막두께 계측점(P)을 결정하는 양상을 도시하고 있다.

도 11의 흐름도에 따라, 막두께 계측점(P)을 결정하는 순서를 설명한다. 막두께 계측에 있어서는, 전기한 바와 같이 계측 대상물(36)이 막두께 계측장치(21)의 바로 아래에 반입되고, 계측 대상물(36)의 화상이 광검출기(26)에 의해 받아들여지고(도 6의 스텝 S1 내지 S3), 막두께 계측점(P)이 결정된다(도 6의 스텝 S4). 스텝 S4에서 계측점 추출부(32)가 막두께 계측점(P)을 결정하는 프로세스에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 우선 패턴이 기억부(35)에 등록되어 있는지 확인한다(스텝 S31). 패턴이 기억부(35)에 등록되어 있지 않은 경우(스텝 S31에서 NG인 경우)에는, 막두께 계측장치(21)는 표시 장치(30) 또는 입출력부(29)에 「패턴이 등록되어 있지 않습니다.」라는 에러 메시지를 출력하고(스텝 S32) 처리를 중지한다.

한편, 패턴이 등록되어 있는 것이 확인되면(스텝 S31에서 OK인 경우), 계측점 추출부(32)는 기억부(35)로부터 등록 패턴을 판독하고, 도 12(a)에 도시한 바와 같은 계측 화상과 판독한 등록 패턴을 비교하고, 계측 화상으로부터 등록 패턴과 매치하는 패턴(Q)을 추출한다(스텝 S33). 추출된 패턴(Q)을 도 12(a)에서는 2점 쇄선으로 둘러싸서 도시하고 있다(패턴 등록시와 같은 도면을 이용하여 설명한다.). 계측 화상으로부터 등록 패턴과 매치한 패턴(Q)이 추출되면, 도 12(a)에 도시한 바와 같이, 계측점 추출부(32)는 추출한 패턴(Q)의 중앙 또는 기하학적인 중심 위치를 연산하고, 그곳으로 막두께 계측점(P)을 결정한다(스텝 S34).

이렇게 하여 막두께 계측점(P)이 결정되면, 계측점 추출부(32)는 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되었는지 판정한다(스텝 S35). 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S35에서 NG인 경우)에는, 재차 계측 대상물(36)의 화상을 다시 받아들이고, 재차 패턴(Q)의 추출과 막두께 계측점(P)의 결정을 행한다(스텝 S36, S33 내지 S34).

막두께 계측점이 올바르게 결정되었다고 판정한 경우(스텝 S35에서 OK인 경우)에는, 도 6의 스텝 S5 이하의 공정이 실행되고, 계측 대상물(36)의 막두께가 계 측된다.

또한, 도 11의 흐름도에서는, 막두께 계측점을 결정하는 공정에서, 막두께 계측점을 결정할 때마다 등록 패턴의 확인(스텝 S31)을 행하였지만, 등록 패턴의 확인은, 도 6과 같은 막두께 계측의 공정을 시작할 때에 한번 행하면 충분하기 때문에, 도 11에서의 스텝 S31, S32를 생략하고, 막두께 계측의 시작시에(예를 들면, 도 6의 스텝 S1의 전에서) 한번만 등록 패턴의 확인을 행하도록 하여도 좋다(이하의 실시 형태에서도 마찬가지).

또한, 도 12(b)에 도시한 것은, 제 1의 막두께 계측점 추출 방법의 변형예를 설명하고 있다. 이 변형예에서는, 패턴 등록시에 도 9의 스텝 S24에서 패턴이 올바르게 등록되어 있는 것이 작업자에 의해 확인된 후, 작업자에게 막두께 계측점의 입력을 요구한다. 예를 들면, 작업자는, 표시 장치(30)에 표시된 단위 패턴에 대해, 마우스 포인터를 조작하여 막두께 계측점(P)을 입력하거나, 표시 장치(30)의 표면에 마련된 터치 패널로부터 터치 입력하거나 한다. 작업자에 의해 입력된 막두께 계측점(P)은, 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 추출 패턴(Q) 내에서의 좌표(x, y)로 변환되고, 도 9의 스텝 S25에서 추출 패턴(Q)과 함께 기억부(35)에 기억된다. 한편, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서는, 도 11의 스텝 S34 대신에, 기억부(35)로부터 상대 좌표(x, y)를 판독하고, 도 12(b)와 같이 추출 패턴(Q) 내의 (x, y)의 위치에 막두께 계측점(P)을 정한다.

또한, 도 13은, 제 1의 막두께 계측점 추출 방법의 다른 변형예를 설명하는 흐름도이다. 이것은 미리 패턴 등록을 하지 않고 막두께 계측점을 추출할 수 있도 록 한 것이다. 즉, 도 13에 따라 설명하면, 이하와 같이 하여 막두께 계측점이 결정된다. 도 6의 막두께 계측점을 결정하는 스텝 S4가 시작되면, 계측점 추출부(32)는, 화상 인식 기술을 이용하여, 광검출기(26)에서 촬상한 계측 화상으로부터 반복 단위가 되는 패턴(Q)을 추출하고(스텝 S41), 추출 패턴(Q)의 중심(또는, 단위 패턴(Q)의 기하학적인 중심 위치 등의 소정의 위치)을 검출하고, 그 점에 막두께 계측점(P)을 정한다(스텝 S42). 이렇게 하여 막두께 계측점(P)이 결정되면, 계측점 추출부(32)는 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되었는지 판정한다(스텝 S43). 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S43에서 NG인 경우)에는, 재차 계측 대상물(36)의 화상을 다시 받아들이고, 재차 단위 패턴(Q)의 추출과 막두께 계측점(P)의 결정을 행한다(스텝 S44, S41 내지 S42). 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되었다고 판정한 경우(스텝 S43에서 OK인 경우)에는, 도 6의 스텝 S5 이하의 공정이 실행되고, 계측 대상물(36)의 막두께가 계측된다.

도 13의 변형예와 같이 미리 패턴을 등록하지 않고 막두께 계측 공정에서 계측 화상으로부터 소정의 패턴을 추출하는 방법에 의하면, 미리 패턴 등록할 필요가 없기 때문에, 준비의 수고가 경감된다. 이에 대해, 미리 소정의 패턴을 등록하여 두고, 막두께 계측 공정에서는 추출한 패턴과 등록 패턴을 비교하는 방법에 의하면, 막두께 계측점의 확실성이 향상한다. 특히, 계측 대상물에 2종 이상의 패턴이 포함되어 있는 경우에도, 소정의 패턴을 추출하여 보다 확실하게 막두께 계측점을 정할 수 있다.

(제 2의 막두께 계측점 추출 방법)

제 2의 막두께 계측점 추출 방법은, 작업자에 의해 막두께 계측점을 입력시켜서 막두께 계측점의 상대 위치를 등록하는 프로세스와, 등록되어 있는 막두께 계측점의 상대 위치를 이용하여 막두께 계측점을 결정하는 프로세스로 이루어지는 것이다. 도 14는, 막두께 계측점의 상대 위치를 미리 등록하여 두는 순서를 설명하는 흐름도이다. 도 15(a), (b)는 입력된 막두께 계측점으로부터 상대 위치를 추출하는 양상을 설명하는 도면이다. 도 16은 제 2의 막두께 계측점 추출 방법에서 막두께 계측점을 결정하는 순서를 설명하는 흐름도이다.

제 2의 막두께 계측점 추출 방법에서는, 단위 패턴이 아니라, TFT 기판(14)으로부터 차광 영역(블랙 매트릭스)(15)의 패턴을 추출하고, 이 개략 격자형상 내지 틀형상을 이룬 패턴(이하, 격자형상의 패턴이라고 하는 일이 있다.)을 기준으로 하여 막두께 계측점을 결정한다. 우선, 도 14의 흐름도에 따라, 추출된 격자형상의 패턴에 대해 막두께 계측 위치를 입력시키고, 그 상대 위치를 추출하고 등록하는 순서를 설명한다. 막두께 계측점 상대 위치를 등록하는 프로세스에서는, 샘플의 관측 범위에서의 화상을 광검출기(26)에 의해 촬상하고, A/D 변환기(27)에서 디지털 신호로 변환된 계측 화상을 신호 처리부(28)에 받아들인다(스텝 S51). 이어서, 계측점 추출부(32)는, 화상 인식 기술에 의해, 받아들여진 계측 화상으로부터 도 15(a)에 도시한 바와 같은 차광 영역(15)에 맞는 격자형상의 패턴(15A)을 추출하고(스텝 S52), 이 추출 패턴(15A)을 화상 범위의 화상에 서로 겹친 상태에서 표시 장치(30)에 출력하고 표시시킨다(스텝 S53).

추출 패턴(15A)이 표시 장치(30)에 표시되면, 신호 처리부(28)는, 작업자에 게 추출 패턴(15A)의 확인을 요구하는 메시지를 출력한다(스텝 S54). 작업자는, 그 메시지에 따라 표시 장치(30)에 표시된 추출 패턴(15A)을 확인하고, 추출 패턴(15A)이 올바르게 인식되어 있으면, 「OK」버튼을 누르고, 올바르게 인식되지 않았다고 판단하면 「NG」버튼을 누른다.

스텝 S54에서 NG 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는 샘플 화상을 다시 읽어들이고, 다시 읽어들인 샘플 화상으로부터 격자형상의 패턴(15A)을 재차 추출하여 표시 장치(30)에 표시시키고, 재차 작업자에 의한 판단을 요구한다(스텝 S51 내지 S54).

이에 대해, 스텝 S54에서 OK 버튼이 눌려지면, 신호 처리부(28)는, 작업자에게 막두께 계측점(P)의 입력을 요구한다(스텝 S55). 막두께 계측점(P)의 입력을 요구받은 작업자가 마우스를 조작하여, 또는 표시 장치(30)의 표면에 마련된 터치 패널 등으로부터 표시 장치(30)의 추출 패턴(15A)에 대해 막두께 계측점(P)을 입력하면, 도 15(a), (b)에 도시한 바와같이, 계측점 추출부(32)는 입력된 막두께 계측점(P)에 가까운 특징점(R)(예를 들면, 추출 패턴(15A)의 교차점나 추출 패턴(15A)으로 둘러싸인 영역의 에지 등)을 선택하고, 선택한 특징점(R)을 기준으로 하는 막두께 계측점(P)의 상대 위치(x, y)를 계측한다(스텝 S56). 이렇게 하여 얻어진 막두께 계측점(P)의 상대 위치(x, y)는 기억부(35)에 기억되고, 등록이 완료된다(스텝 S57).

상기한 바와 같이 하여 막두께 계측점(P)의 상대 위치가 등록되면, 계측 대상물(36)의 막두께 계측 공정에서는, 도 6에서 설명한 순서에 의해 계측 대상물(36)의 막두께 계측이 행하여진다. 도 6의 스텝 S4, 즉 막두께 계측점(P)을 결정하는 프로세스에서는, 도 16에 도시한 바와같이, 우선 막두께 계측점(P)의 상대 위치가 기억부(35)에 등록되어 있는지 확인한다(스텝 S61). 상대 위치가 기억부(35)에 등록되어 있지 않은 경우(스텝 S61에서 NG인 경우)에는, 막두께 계측장치(21)는 표시 장치(30)에 「막두께 계측점의 위치가 등록되어 있지 않습니다. 」라는 에러 메시지를 출력하고(스텝 S62) 처리를 중지한다.

한편, 상대 위치의 등록이 확인되면(스텝 S61에서 OK인 경우), 계측점 추출부(32)는 기억부(35)로부터 막두께 계측점(P)의 상대 위치(x, y)를 판독한다. 이어서, 광검출기(26)에서 촬상되어 있는 계측 화상으로부터 격자형상의 패턴(15A)을 추출하고(스텝 S63), 격자형상의 추출 패턴(15A)으로부터 적당한 특징점(R)(예를 들면, 관측 범위의 중심에 가장 가까운 특징점)을 선택한다(스텝 S64). 그리고, 선택한 특징점(R)을 기준으로 하는 위치(x, y)에 막두께 계측점(P)을 결정하다(그 양상은, 도 15(b)와 마찬가지로 된다.)(스텝 S65).

이렇게 하여 막두께 계측점(P)이 결정되면, 계측점 추출부(32)는 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되었는지 판정한다(스텝 S66). 막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S66에서 NG인 경우)에는, 계측 대상물(36)의 화상을 다시 받아들이고(스텝 S67), 재차 격자형상의 패턴(15A)의 추출과 막두께 계측점(P)의 결정을 행한다(스텝 S63 내지 S65).

막두께 계측점(P)이 올바르게 결정되었다고 판정한 경우(스텝 S66에서 OK인 경우)에는, 도 6의 스텝 S5 이하의 공정이 실행되고, 계측 대상물(36)의 막두께가 계측된다.

또한, 격자형상의 패턴의 특징점을 기준으로 하는 막두께 계측점의 상대 위치가 미리 정해저 있는 것이면, 본 실시 형태에서도 막두께 계측점의 상대 위치를 등록하는 프로세스를 생략하는 것이 가능해진다.

도 17(a), (b)는, 제 2의 막두께 계측점 추출 방법의 변형예를 도시하고 있다. 이 변형예에서는, 막두께 계측점의 상대 위치를 등록하는 프로세스에서 복수점의 막두께 계측점(P)을 입력시키고 있다. 예를 들면, 막두께 계측점의 상대 위치를 등록하는 프로세스에서, 추출된 격자형상의 패턴(15A)에 대해 복수 개소의 막두께 계측점(P)을 입력하면, 부근의 특징점(R)(예를 들면, 격자형상의 추출 패턴(15A)에 둘러싸인 사각형의 영역의 에지)을 기준으로 하는 각 막두께 계측점(P)의 상대 위치가 계측되어 기억부(35)에 등록된다. 그리고, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서는, 기억부(35)에 기억되어 있는 복수의 위치 데이터에 의거하여, 추출된 격자형상의 패턴(15A)에 대해 복수의 막두께 계측점(P)이 결정된다(도 6의 스텝 S4). 이어서, 도 6의 스텝 S8에서, 이들의 각 막두께 계측점(P)에서의 분광 반사율 데이터를 각 파장마다 평균하고, 도 6의 스텝 S10, S11에서는 평균된 각 분광 반사율 데이터에 의거하여 계측 대상물의 막두께를 계측한다. 또는, 도 6의 스텝 S11, S12에서, 각 막두께 계측점마다 계측 대상물의 막두께를 계측한 후, 그들의 막두께의 평균치를 구해 출력시켜도 좋다. 이와 같이 하여 복수의 막두께 계측점을 이용하여 평균화시킴에 의해, 계측 대상물의 막두께 계측의 안정성을 향상시킬 수 있다.

(제 3의 막두께 계측점 추출 방법)

제 3의 막두께 계측점 추출 방법은, 계측 대상물의 계측 화상으로부터 특징점을 추출하여 막두께 계측점을 결정하는 것이다. 도 18은 제 3의 막두께 계측점 추출 방법을 도시하고 있다. 이것은, 차광 영역(15)에서의 폴리이미드막의 막두께를 계측하는 경우이다. 이 방법에서는, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서(추출 패턴을 등록하는 프로세스나, 막두께 계측점의 위치를 등록하는 프로세스 등은 불필요), 격자형상의 패턴(15A)을 추출한 후, 그 추출 패턴(15A)의 특징점인 교차점을 추출하고, 추출한 교차점의 중심을 막두께 계측점(P)으로서 결정하는 것이다.

도 19는 제 3의 막두께 계측점 추출 방법의 변형예로서, 역시 차광 영역(15)에서의 폴리이미드막의 막두께를 계측한다. 이 변형예에서는, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서 격자형상의 패턴(15A)을 추출한 후, 추출 패턴(15A)에 둘러싸인 사각형의 영역의 에지를 특징점으로서 추출하고, 추출한 에지 부분의 중심을 막두께 계측점(P)으로서 결정하는 것이다. 출력하는 막두께는, 각 막두께 계측점(P)에서 계측된 막두께의 평균치라도 좋고, 각 막두께 계측점(P)에서의 분광 반사율의 평균치로부터 구한 막두께라도 좋다.

(제 4의 막두께 계측점 추출 방법)

제 4의 막두께 계측점 추출 방법은, 패턴 등록의 프로세스에 있어서, 작업자가 패턴이 되는 영역을 지정하여 등록시키도록 한 것이다. 도 20은 제 4의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도이고, 도 21(a), (b)는 그 설명도이다. 이것은, 작업자가 계측 화상에 대해 직접 등록 패턴을 지정할 수 있도록 한 것이다.

제 4의 막두께 계측점 추출 방법에서의 패턴 등록의 프로세스를 도 20의 흐름도에 따라 설명한다. 이 프로세스에서는, 샘플의 관측 범위에서의 화상을 광검출기(26)에 의해 촬상하고, A/D 변환기(27)에서 디지털 신호로 변환된 화상 데이터를 신호 처리부(28)에 받아들인다(스텝 S71). 이어서, 계측점 추출부(32)는, 표시 장치(30)에 화상 데이터를 출력하여 받아들여진 계측 화상을 표시 장치(30)에 표시시키고(스텝 S72), 패턴을 추출하기 위해 계측 화상에 대해 패턴이 되는 영역을 지정하도록 작업자에게 요구한다(스텝 S73).

패턴의 추출을 요구받은 작업자는, 막두께 계측점으로서 지정하고 싶은 점이 중심이 되도록 하여 영역을 지정한다. 즉, 마우스 등의 입력 수단(입출력부(29))을 이용하여, 도 21(a)와 같이, 표시 장치(30)에 표시된 계측 화상에 대해 패턴으로서 추출하는 영역을 지정한다. 영역이 지정되면, 계측점 추출부(32)는, 지정된 영역을 추출 패턴(T)으로서 인식하고, 도 21(b)와 같이, 추출된 패턴(T)을 표시 장치(30)에 출력하고, 관측 범위의 화상에 서로 겹쳐서 표시 장치(30)에 표시시킨다(스텝 S74). 이어서, 신호 처리부(28)는 작업자에 대해, 표시되어 있는 추출 패턴(T)로 좋은지 확인을 요구한다(스텝 S75). 확인을 요구받은 작업자는, 표시 장치(30)에 표시된 추출 패턴(T)을 확인하고, 표시되어 있는 추출 패턴(15A)으로 좋으면 「OK」버튼을 누르고, 패턴의 수정을 하고 싶으면 「NG」버튼을 누른다.

스텝 S75에서 NG 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는 재차 패턴의 추출을 요구하고, 추출된 패턴(T)을 표시 장치(30)에 표시하고, 재차 작업자에 의한 확인을 요구한다(스텝 S73 내지 S75).

이에 대해, 스텝 S75에서 OK 버튼이 눌려지면, 계측점 추출부(32)는, 추출된 패턴(T)이 적당한지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 패턴(T)의 영역이 너무 좁거나, 너무 넓거나 하면, 에러 메시지를 출력하여(스텝 S77) 재차 패턴을 추출하도록 요구한다(스텝 S73). 또는, 스텝 S76에서 NG인 경우에는, 스텝 S77에서 다른 등록 방법으로 설정하도록 에러 메시지를 출력하도록 하여도 좋다.

스텝 S76에서 적합하다고 판단된 경우에는, 얻어진 추출 패턴(T)은 기억부(35)에 기억되고, 패턴 등록이 완료된다(스텝 S78).

이렇게 하여 추출 패턴(T)의 등록이 완료된 후는, 막두께 계측 공정에서의 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서는, 도 11의 흐름도에 도시한 것과 같은 순서에 의해, 추출 패턴(T)과 매치하는 영역이 분광 화상으로부터 추출되고, 그 중심에 막두께 계측점이 설정된다.

이와 같은 방법에 의하면, 작업자가 계측 화상을 보고 추출 패턴을 지정할 수 있기 때문에, 유저인 작업자가 용이하게 추출 패턴을 설정하는 것이 가능해지고, 등록에 요하는 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 작업자에 의해 지정된 패턴(T)으로부터 반복의 단위 패턴을 추출하고, 그것을 등록 패턴으로서 기억부(35)에 기억시키도록 하여도 좋다.

또한, 작업자에 의해 패턴을 지정시키는 다른 방법으로서는, 작업자에 의해 복수점을 지정시키고, 그 복수점으로 둘러싸인 영역을 패턴으로서 등록하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 도 19에서 특징점(R)으로서 나타낸 ×표의 위치를 작업자에 의해 지시시키고, ×표로 둘러싸인 사각형의 영역을 패턴으로서 등록하여도 좋다.

(제 5의 막두께 계측점 추출 방법)

제 5의 막두께 계측점 추출 방법은, 패턴 등록의 프로세스에 있어서, 작업자에 의한 막두께 계측점의 입력에 의거하여 패턴을 자동적으로 추출하여 등록하도록 한 것이다. 도 22는 제 5의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도이고, 도 23(a), (b), 도 24(c), (d)는 그 설명도이다. 이것은, 작업자가 계측 화상에 대해 직접 막두께 계측점(P)을 지정할 수 있도록 한 것이다.

제 5의 막두께 계측점 추출 방법에서의 패턴 등록의 프로세스를 도 22의 흐름도에 따라 설명한다. 이 프로세스에서는, 샘플의 관측 범위에서의 화상을 광검출기(26)에 의해 촬상하고, A/D 변환기(27)에서 디지털 신호로 변환된 화상 데이터를 신호 처리부(28)에 받아들인다(스텝 S81). 이어서, 계측점 추출부(32)는, 표시 장치(30)에 화상 데이터를 출력하여 받아들여진 계측 화상을 표시 장치(30)에 표시시키고(스텝 S82), 계측 화상에 막두께 계측점(P)을 입력하도록, 작업자에게 요구한다(스텝 S83).

막두께 계측점의 입력을 요구받은 작업자는, 마우스나 터치 패널을 이용하여, 표시 장치(30)에 표시되어 있는 계측 화상에 대해 막두께 계측점(P)을 지정한다. 도 23(a)와 같이 막두께 계측점(P)이 지정되면, 지정된 막두께 계측점(P)을 표시 장치(30)에 표시시키고, 계측점 추출부(32)는, 지정된 막두께 계측점(P)을 포함하는 영역을 목적으로 하는 패턴 영역으로서 추출한다(스텝 S84). 추출 패턴을 결정하는 방법으로서는, 예를 들면, 도 23(b)에 도시한 바와 같이, 막두께 계측점(P) 이 입력되면, 그 막두께 계측점(P)을 중심으로 하여 추출 패턴(T)이 되는 정사각형 영역을 추출하고, 또한 도 23(c)에 도시한 바와 같이, 막두께 계측점(P)을 중심으로 하여 추출 패턴(T)이 되는 정사각형 영역을 확대하여 가서, 최적인 크기의 영역을 선택하여 추출 패턴(T)을 결정한다. 이와 같이 하여 정사각형 영역을 확대하여 가는 경우에는, 연속적으로 크게하여 가도 무방하지만, 도 23(a), (b), (c)에 도시한 예에서는, 적어도 1변이 차광 영역(15)의 테두리에 일치하도록 하여 띄엄띄엄 정사각형 영역을 크게하여도 좋다. 또는, 관측 범위의 화상 위에서, 지정된 막두께 계측점(P)을 포함하며 밝기가 일정한 영역을 추출 패턴(T)으로 하여도 좋다.

이렇게 하여 정사각형 영역이 결정되면, 계측점 추출부(32)는, 지정된 영역을 추출 패턴(T)으로서 인식하고, 추출된 패턴(T)을 표시 장치(30)에 출력하고, 도 24(d)와 같은 추출 패턴(T)을 관측 범위의 화상에 서로 겹쳐서 표시 장치(30)에 표시시킨다(스텝 S85). 이어서, 신호 처리부(28)는 작업자에 대해, 표시되어 있는 추출 패턴(T)으로 좋은지의 확인을 요구한다(스텝 S86). 확인을 요구받은 작업자는, 표시 장치(30)에 표시된 추출 패턴(T)을 확인하고, 표시되어 있는 추출 패턴(15A)으로 좋으면 「OK」버튼을 누르고, 패턴의 수정을 하고 싶으면 「NG」버튼을 누른다.

스텝 S86에서 NG 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는 재차 막두께 계측점의 입력을 요구하고, 추출된 패턴(T)을 표시 장치(30)에 표시하고, 재차 작업자에 의한 확인을 요구한다(스텝 S83 내지 S86).

이에 대해, 스텝 S86에서 OK 버튼이 눌려지면, 얻어진 추출 패턴(T)은 기억 부(35)에 기억되고, 패턴 등록이 완료된다(스텝 S87).

이렇게 하여 추출 패턴(T)의 등록이 완료된 후는, 막두께 계측 공정에서의 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서는, 도 11의 흐름도에 도시한 것과 같은 순서에 의해, 추출 패턴(T)을 매치하는 영역이 분광 화상으로부터 추출되고, 그 중심에 막두께 계측점(P)이 설정된다.

(제 6의 막두께 계측점 추출 방법)

제 6의 막두께 계측점 추출 방법은, 분광 화상에 따라 콘트라스트가 다른 것을 고려하여, 패턴 등록의 정밀도를 향상시키도록 한 것이다. 도 25는 제 6의 막두께 계측점 추출 방법에서 패턴을 등록하는 순서를 설명하는 흐름도이고, 도 26(a), (b), (c), (d) 및 도 27은 그 설명도이다.

이하, 도 25의 흐름도에 따라, 패턴 등록의 순서를 설명한다. 추출 패턴의 등록에 있어서는, 우선, 어느 하나의 분광 필터를 통과한 계측 대상물(36)의 분광 화상을 광검출기(26)로부터 신호 처리부(28)에 받아들인다(스텝 S91). 이어서, 소정 회수가 될 때 까지(스텝 S92) 분광 필터를 다른 파장영역의 것으로 전환하고(스텝 S93), 전환한 분광 필터를 통과한 분광 화상을 신호 처리부(28)에 받아들인다. 이 결과, 계측점 추출부(32)에는, 예를 들면, 도 26(a), (b), (c), (d)에 도시한 바와 같이 파장이 다른 소정의 수의 분광 화상이 얻어진다.

다음에, 계측점 추출부(32)는 복수의 분광 화상의 콘트라스트를 비교한다(스텝 S94). 예를 들면, TFT 기판(14)으로부터 추출된 패턴의 경우에는, 차광 영역(15)에서는 반사율에 그다지 차가 없고, 수광량 레벨이 거의 일정치(Lt)이지만, 화소 개구(16)에서는 파장에 따라 반사율이 다르기 때문에, 도 27에 도시한 바와 같이 분광 화상의 C-C선에 따라서 수광량 레벨을 계측하면, 화소 개구(16)에서의 수광량 레벨은 파장에 따라 La, Lb, Lc, Ld와 같이 다르다.

계측점 추출부(32)는 각 분광 화상 중에서, 가장 콘트라스트가 높은 분광 화상을 선택한다(스텝 S95). 도 27에 도시되어 있는 것 중에서는, 화소 개구(16)에서의 수광량 레벨이 Lc의 것이 가장 콘트라스트가 높기 때문에, 이것이 예를 들면, 도 26(c)의 분광 화상으로부터 얻은 추출 패턴(Q)인 것이라고 하면, 계측점 추출부(32)는 도 26(c)의 분광 화상을 선택한다.

이어서, 계측점 추출부(32)는, 도 26(c)에 도시한 바와 같이, 선택한 분광 화상으로부터 패턴(Q)을 자동적으로 추출한다(스텝 S96). 이 패턴 추출 방법은, 지금까지 기술한 것, 또는 그 이외의 방법이라도 좋다. 패턴(Q)은 가장 콘트라스트가 높은 분광 화상에 의거하여 추출되기 때문에, 보다 추출의 정밀도가 높아지고, 안정되게 패턴 추출을 행하는 것이 가능해진다. 계측점 추출부(32)는, 추출 패턴(Q)을 표시 장치(30)에 출력하고, 추출 패턴(Q)을 표시 장치(30)에 표시시킨다(스텝 S97). 이어서, 신호 처리부(28)는, 표시 장치(30)에 표시되어 있는 추출 패턴(Q)의 확인을 요구한다(스텝 S98). 작업자는, 표시 장치(30)에 표시된 추출 패턴(Q)을 확인하고, 추출 패턴(Q)이 올바르게 인식되어 있으면, 예를 들면, 「OK」버튼을 누르 고, 올바르게 인식되지 않았다고 판단하면 「NG」버튼을 누른다.

스텝 S98에서 NG 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는 재차 패턴을 추출하여 표시 장치(30)에 표시하고, 재차 작업자에 의한 확인을 요구한다(스텝 S96 내지 S98).

이에 대해, 스텝 S98에서 OK 버튼이 눌려지면, 막두께 계측장치(21)는, 추출 패턴(Q)으로 선택한 분광 화상의 파장(또는, 그 때 사용하는 분광 필터)을 기억부(35)에 기억하고, 패턴 등록을 완료한다(스텝 S99).

상기한 바와 같이 하여 추출 패턴(Q)이 등록되면, 계측 대상물(36)의 막두께 계측 공정에서는, 도 6에서 설명하는 순서에 의해 계측 대상물(36)의 막두께 계측이 행하여지고, 그 중 도 6에서의 스텝 S4에서는, 도 11에 도시한 바와 같은 순서로 막두께 계측점(P)이 결정된다. 이 막두께 계측점(P)을 결정하는 프로세스로도 등록 패턴과 매치하는 패턴이 추출되지만, 등록 패턴과 매치하는 패턴을 추출하기 위한 분광 화상으로서 스텝 S99에서 등록되어 있는 파장의 분광 화상을 이용하면, 등록 패턴과 매치하는 패턴을 정밀도 좋게 추출할 수 있다.

또한, 미리 추출 패턴을 등록하는 공정을 필요로 하지 않는 경우에는, 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서 패턴을 추출하기 전에, 분광 화상을 비교하여 콘트라스트가 높은 분광 화상을 선택하여 두어도 좋다.

(제 7의 막두께 계측점 추출 방법)

유리 기판에 적, 녹, 청의 컬러 레지스트가 도포된 컬러 필터에 있어서, 각 컬러 레지스트(셀)의 막두께를 계측하는 경우를 생각하면, 분광 반사율의 계측을 행하기 위한 광검출기(26)는 컬러에는 대응하지 않기 때문에, 광검출기(26)로 백색광에 의한 백색 화상을 촬상하고 있는 경우에는, 표시 장치(30)에 표시되는 컬러 레지스트의 계측 화상은, 예를 들면, 도 28에 도시한 바와 같은 화상으로 되고, 적색 레지스트(48R), 녹색 레지스트(48G), 청색 레지스트(48B)의 구별이 가지 않는다. 그 때문에, 막두께 계측 대상으로 하는 패턴을 등록할 때, 색의 구별을 행할 수 없다. 또한, 적색 분광 필터, 녹색 분광 필터, 청색 분광 필터의 투과율 특성은, 도 29에 도시한 바와같이 되어 있기 때문에, 예를 들면, 적색 분광 필터를 투과한 적색 화상을 광검출기(26)에서 촬상하고 있는 경우에는, 표시 장치(30)에 표시되는 컬러 레지스트의 계측 화상은, 예를 들면, 도 30에 도시한 바와 같은 화상으로 되고, 적색 레지스트(48R)의 영역은 하얗게 되지만, 녹색 레지스트(48G)의 영역과 청색 레지스트(48B)의 영역을 구별할 수 없다. 그 때문에, 막두께 계측 대상으로 하는 패턴을 등록할 때, 녹색 레지스트(48G)와 청색 레지스트(48B)의 구별을 행할 수가 없다.

제 7의 막두께 계측점 추출 방법은, 이와 같은 경우에 컬러 대응할 수 있도록 한 것이다. 즉, 이 막두께 계측점 추출 방법에서는, 패턴 등록의 프로세스가 시작되면, 우선 분광기(25)의 분광 필터를 적(R), 녹(B), 청(B)으로 전환하여 계측 화상을 받아들이다. 적색 분광 필터를 투과한 계측 화상에서는, 적색 레지스트(48R)의 영역이 하얀 영역으로 되고, 녹색 분광 필터를 투과한 계측 화상에서는, 녹색 레지스트(48G)의 영역이 하얀 영역으로 되고, 청색 분광 필터를 투과한 계측 화상에서는, 청색 레지스트(48B)의 영역이 하얀 영역으로 되기 때문에, 이 들의 계측 화상을 해석함에 의해, 적색 레지스트(48R), 녹색 레지스트(48G), 청색 레지스트(48B)의 각 영역을 매핑하고, 기억부(35)에 기억시켜 둘 수 있다. 각 색의 영역의 매핑을 마치면, 신호 처리부(28)는 도 31에 도시한 바와 같이, 백색광의 계측 화상을 받아들여서 백색광에 의한 계측 화상과 선택 메뉴(49)를 표시 장치(30)에 표시시킨다. 그리고, 작업자가, 선택 메뉴(49)로부터 레지스트 색을 선택(예를 들면, 도 31과 같이 적색 레지스트를 선택)하면, 표시 장치(30)의 포인터(50)가 계측 화상 위에서 적색 레지스트(48R)의 영역을 가리키고, 적색 레지스트(48R)의 영역의 패턴을 추출하고, 추출한 패턴과 대응하는 분광 필터의 종류를 기억부(35)에 기억한다.

이어서, 적색 레지스트(48R)의 막두께를 계측하는 공정에서는, 기억부(35)에 등록되어 있는 분광 필터의 종류와 등록 패턴을 판독하여 분광기(25)를 등록되어 있는 분광 필터, 예를 들면, 적색 분광 필터로 세트한다. 그리고, 해당 분광 필터를 투과한 특정 파장의 분광 화상 중, 수광량이 큰 영역(하얀 영역)으로부터 등록 패턴과 매치하는 패턴을 추출하고, 그 중앙 등에 막두께 계측점을 결정한다.

이와 같은 방법에 의하면, 컬러의 계측 대상물에 대한 계측 작업을 효율화할 수 있고, 목적으로 하는 색의 박막의 막두께를 틀림없이 계측할 수 있다. 또한, 계측 대상물(36)의 색은, 상기한 바와 같은 적, 녹, 청에 한하는 것이 아니다. 또한, 도 31과는 역으로, 포인터로 계측 화상의 영역을 포인트하면, 선택 메뉴에 그 영역의 색의 종류(색이름)가 표시되도록 하여도 좋다.

(제 8의 막두께 계측점 추출 방법)

제 8의 막두께 계측점 추출 방법은, 패턴을 추출하는 분광 화상의 결정에 관한 것이다. 막두께 계측장치(21)에 의해 막두께를 계측하기 위해서는, 미리 막의 구성, 막의 광학 정수 내지 물리 정수가 입력되어 있다. 이에 더하여, 제조 라인에서는, 목표로 하는 영역의 막두께값도 명확하기 때문에, 이 방법에서는, 그 목표로 하는 막두께값의 정보도 신호 처리부(28)에 입력하여 둔다. 그리고, 이들의 정보(특히, 막두께의 목표치와 광학 정수)를 기초로 이론의 반사율을 산출하고, 그 결과로부터 반사율이 최대, 최소로 되는 파장을 결정한다. 목표로 하는 막의 반사율이 최대, 최소로 되는 파장을 이론적으로 결정하면, 계측 대상물에 관한 정보(예를 들면, 기판의 구성, 계측 영역의 주변의 막 종류, 주변의 반사율의 실측치 등)에 의거하여 화상의 콘트라스트가 최대로 되는 파장(분광색)을 결정한다.

예를 들면, 유리 기판상에 두께 150㎚의 ITO막, 두께 80㎚의 폴리이미드막을 성막한 것을 계측 대상물로 한 경우의 이론 반사율의 계산 결과가 도 32로 표시되었다고 한다. 이 이론 반사율에서는, 약 550㎚의 파장에서 반사율이 최대로 되고, 약 430㎚의 파장에서 반사율이 최소로 되어 있다. 이 계측 대상물의 막두께를 계측하고자 하는 영역의 주위가 전극이 마련되어 있는 경우에는, 전극 영역에서의 반사율은 파장에 의하지 않고 매우 크기 때문에(도 27 참조), 막두께 계측 영역에서는 반사율이 작아지도록 함에 의해 계측 화상의 콘트라스트가 커지다. 따라서, 계측 화상으로부터 패턴을 추출하는데 이용하는 광의 파장 또는 분광 필터의 종류로서는, 반사율이 최소로 되는 파장, 즉 약 430㎚의 파장으로 하고, 이 파장의 광을 투과시키는 분광 필터를 이용한다.

이와 같은 방법에 의하면, 콘트라스트가 높은 분광 화상을 얻기 위해, 최적인 광의 파장 또는 분광 필터의 종류를 미리 실험적으로 결정할 필요가 없고, 막두께 계측을 효율화할 수 있다.

(제 9의 막두께 계측점 추출 방법)

제 9의 막두께 계측점 추출 방법은, FPD 패널 등의 복수장의 패널(51)이 형성된 머더 글래스(52)의 상태에서 패널(51)의 막두께 계측점을 결정한 것이다. 도 33(a)는 복수의 패널(51)이 형성된 머더 글래스(52)에 대해 미리 막두께 계측점을 등록할 때의 양상을 도시하고 있고, 도 33(b)는 도 33(a)의 파선으로 둘러싸인 영역을 확대한 화상이다.

도 33(a)에 도시하고 있는 계측 대상물(36)에서는, 큰 판의 머더 글래스(52)의 위에 복수장의 패널(51)이 나열하여 형성되어 있다. 패널(51)의 테두리에는 화소 개구(16)가 없는 차광 영역(54)이 틀형상으로 형성되어 있다. 이들의 패널(51)은, 최종적으로는, 머더 글래스(52)를 다이싱 함에 의해 분리된다.

제 9의 막두께 계측점 추출 방법에서는, 작업자가 미리 막두께 계측점을 티칭하여 신호 처리부(28)에 등록하여 두는 경우에는, 도 33(a)에 도시한 바와 같이, 패널(51)의 구석의 부분만이 계측 시야(53)로 되도록, 샘플의 머더 글래스(52) 또는 막두께 계측장치(21)를 배치한다. 그리고, 도 33(b)에 도시한 바와 같은 계측 시야(53) 내의 화상으로부터, 패널(51)의 연의 차광 영역(54)의 일부(도 33(b)에서 사선을 그은 부분)을 패턴(Q)으로서 추출한다. 이어서, 작업자에 의하여 어느 하나의 화소 개구(16) 내의 점이 계측점(P)으로서 지시되면, 신호 처리부(28)는 추출 패턴(Q)의 모서리 또는 구석을 기준으로 하는 계측점(P)까지 변위량을 계측하고, 이 변위량을 기억부(35)에 기억시킨다.

막두께 계측 공정에서의 막두께 계측점을 결정하는 프로세스에서도 마찬가지로, 신호 처리부(28)는 패널(51)의 구석의 부분을 계측 시야(53)에 담아서 차광 영역(54)의 일부를 패턴(Q)으로서 추출하고, 패턴(Q)의 모서리 또는 구석을 기준으로 하는 등록 위치에 막두께 계측점(P)을 결정한다.

또한, 다른 방법으로서는, 도 34(a)에 도시한 바와 같이, 패널(51)의 구석의 부분과 머더 글래스(52)의 모서리의 부분이 계측 시야(53)에 들어가도록, 샘플의 머더 글래스(52) 또는 막두께 계측장치(21)를 배치한다. 그리고, 도 34(b)에 도시한 바와 같은 계측 시야(53) 내의 화상으로부터, 머더 글래스(52)의 모서리를 특징점(R)으로서 추출한다. 이어서, 작업자에 의해 어느 하나의 화소 개구(16) 내의 점이 계측점(P)으로서 지시되면, 신호 처리부(28)는 특징점(R)을 기준으로 하는 계측점(P)까지 변위량을 계측하고, 이 변위량을 기억부(35)에 기억시키도록 하여도 좋다.

도 33 또는 도 34에 도시한 바와 같은 방법에서는, 도 35(a)에 도시한 바와 같이, 머더 글래스(52)의 위에 형성되어 있는 패널(51)의 형상이나 수가 다르더라도, 각 품종마다 막두께 계측점(P)을 설정할 수 있기 때문에, 다품종에 대응할 수 있다. 또한, 도 33에 도시한 방법에서는, 도 35(b)에 도시한 것 같은 큰 계측 시야(53a)를 설정하면, 몇개의 패턴(Q)(즉, 몇개의 패널(51)의 구석의 부분)이 계측 시야(53a) 내에 포함되기 때문에, 어느 패널(51)을 기준으로 하는지 판별할 필 요가 있지만, 도 35(b)에 도시한 계측 시야(53)와 같이 계측 시야(53)를 작게 함으로써 검색 범위가 좁게 되어, 패턴 추출을 고속화할 수 있다. 또한, 계측 대상물의 품종마다 관측 범위를 조정하도록 하여도 좋다.

(제 3 실시 형태)

도 36은 본 발명의 제 3 실시 형태에 의한 색도 계측장치(61)의 구성을 도시한 도면이다. 이 색도 계측장치(61)는, 적색 레지스트, 녹색 레지스트 및 청색 레지스트의 각 컬러 셀이 유리 기판상에 배열된, 액정 표시 패널용 등의 컬러 필터의 막두께 및 색도를 계측할 수 있는 것이다. 이 색도 계측장치(61)는, 도 4에 도시한 막두께 계측장치(21)와 같은 구성을 갖고 있기 때문에, 다른 점을 중심으로 설명한다. 계측 대상물(36)을 놓는 지지대(62)의 중앙부에는 개구(63)를 갖고 있고, 할로겐 램프로 이루어지는 광원(22)의 백색광을 광파이버(64)를 통하여 개구(63)의 하방으로 인도하고, 광파이버(64)의 선단으로부터 출사된 백색광을 콜리메이트 렌즈(65)로 평행광로 변환하여 개구(63)로부터 투광성을 갖는 계측 대상물(36)에 조사하고, 계측 대상물(36)을 투과한 광이 결상 광학계(24), 핀 홀(41) 및 분광기(25)를 통과하여 광검출기(26)에 결상되도록 하고 있다. 또한, 광원(22)으로부터 나온 광을 투광 광학계(23)측과 광파이버(64)측으로 전환되도록, 광원(22)과 투광 광학계(23)의 사이의 공간 및 광원(22)과 광파이버(64)와의 사이의 공간에는, 각 각 솔레노이드(66, 68)에 의해 구동되는 셔터(67, 69)가 배설되어 있다. 또한, 광검출기(26)에는, 실리콘제 CCD를 탑재한 카메라가 이용되고 있다.

분광기(25)를 구성하는 필터 판(42)의 테두리에는, 도 37에 도시한 바와같 이, 원점 검출용의 돌기(70) 또는 노치를 마련하고 있고, 포토 커플러 등의 원점 검출용 센서(71)에 의해 돌기(70) 또는 노치의 위치를 검출함으로써 필터 판(42)의 원점 위치를 검출할 수 있도록 하고 있다. 필터 판(42)이 원점으로부터 어느 정도의 각도 회전하고 있는지는, 필터 판(42)을 회전시키는 제어용 모터(43)에 주는 펄스 수로 정해진다. 필터 판(42)에는, 원점부터 차례로 450㎚의 파장영역의 분광 필터(72a), 550㎚의 파장영역의 분광 필터(72b), 650㎚의 파장영역의 분광 필터(72c)가 나열되어 있고, 그 다음에 400㎚, 500㎚, 600㎚, 700㎚까지의 가시 영역의 분광 필터(72d 내지 72g)가 마련되고, 계속해서 800㎚, 850㎚, 900㎚, 950㎚, 1000㎚의 근적외 영역의 분광 필터(72h 내지 72l)가 나열되어 있다.

이와 같은 색도 계측장치(61)를 이용하여 컬러 필터의 각 컬러 셀의 막두께 및 색도를 계측하는 경우에는, 이하와 같이 하여 행한다. 우선, 최초에는, 필터 판(42)은 원점의 위치에 있고, 450㎚의 파장의 분광 필터(72a)가 핀 홀(41)의 위에 위치하여 있다. 광학계는 투과형으로 되어 있고, 셔터(67)가 닫히고 셔터(69)가 열려 있고, 광파이버(64)의 선단으로부터 출사한 백색광이 콜리메이트 렌즈(65)에 의해 평행광으로 변환되고, 하방으로부터 컬러 필터(계측 대상물(36))에 조사되고 있다. 이 상태에서 필터 판(42)을 회전시켜서, 순차적으로 파장이 450㎚의 분광 필터(72a), 550㎚의 분광 필터(72b), 650㎚의 분광 필터(72c)로 전환되어, 450㎚, 550㎚, 650㎚의 분광 파장의 화상을 얻는다. 이들의 분광 화상에서는, 각각 적색 레지스트, 녹색 레지스트, 청색 레지스트에 대해 가장 투과율이 높아지기 때문에, 신호 처리부(28)에 의해 각 색의 레지스트의 위치의 판별이 가능해진다.

이어서, 400㎚ 내지 700㎚의 가시 영역의 분광 필터(72d 내지 72g)를 이용하여 분광 화상을 받아들인다. 그리고, 지금까지 기술하여 온 바와 같은 방법에 의해 막 계측 위치를 결정하고, 막 계측 위치에서의 화상 데이터로부터 막 계측 위치에서의 각 컬러 레지스트의 색도를 연산한다.

이 후, 셔터(69)를 닫고, 셔터(67)를 열어서, 상방으로부터 백색광으로 동축 낙사 조명한다. 그리고, 700㎚ 내지 1000㎚의 근적외 영역의 분광 필터(72g 내지 72l)를 이용하여 분광 화상을 받아들이고, 상기 막 계측 위치에서의 화상 데이터로부터 막 계측 위치에서의 각 컬러 레지스트의 막두께 계측을 행한다.

도 38은 컬러 필터의 적색 레지스트(R), 녹색 레지스트(G), 청색 레지스트(B)의 투과율 특성을 나타내고 있다. 적색 레지스트에서는 약 600㎚보다도 장파장 측에서 투명한 특성으로 되어 있고, 녹색 레지스트 및 청색 레지스트에서는 약 800㎚보다도 장파장 측에서 투명한 특성으로 되어 있다. 따라서, 광원(22)으로서 800㎚ 내지 1000㎚대의 광을 내는 할로겐 램프를 이용하고, 광검출기(26)로부터 800㎚ 내지 1000㎚대의 화상 신호를 출력하도록 하면, 컬러 필터의 색소의 영향에 의해 막에 의한 간섭 파형이 혼란되는 일 없이 막두께 계측을 행할 수가 있는 것이다. 또한, 400㎚ 내지 700㎚의 광파장을 사용하여 투과형의 광학계를 이용함에 의해, 컬러 필터의 색도를 계측할 수 있다.

컬러 필터의 적색 레지스트, 녹색 레지스트, 청색 레지스트는 각각, 가시 영역에서 불투명한 파장 영역이 존재한다. 청색 레지스트에서는, 500 내지 700㎚의 영역, 녹색 레지스트에서는 400 내지 500㎚와 600 내지 700㎚의 영역, 적색 레지스 트에서는 630 내지 700㎚의 영역에서 불투명하다. 따라서 상기한 바와 같은 방법에서, 우선 레지스트의 색을 특정하고, 그 후, 가시 영역과 적외 영역의 모든 분광 화상을 취득한 후, 각각의 투명한 파장 영역에서의 분광 화상을 사용하여 막두께 연산하면, 700 내지 1000㎚의 근적외 영역만으로 막두께 계측하는 것보다도, 점수(点數)가 증가한만큼, 파장 노이즈에 강하게 되고, 막두께 정밀도가 향상한다.

본 발명의 광학식 막 계측장치에 의하면, 광검출기에 의해 받아들인 막 계측 위치보다도 넓은 관측 범위의 화상에 의거하여 막 계측 위치를 정하고, 그 막 계측 위치로부터 추출한 신호에 의거하여 막의 특성을 연산할 수 있기 때문에, 하나하나의 계측 대상물을 계측할 때마다, 계측 대상물의 막 계측 위치를 소정 위치로 위치 결정할 필요가 없어진다. 따라서, 계측 대상물의 위치에 관계없이 소정의 막 계측 위치에서의 막의 특성을 계측하는 것이 가능해진다.

그 결과, 막 계측에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 효율적으로 막의 특성을 계측할 수 있다. 또한, 단시간에 막의 계측을 행할 수가 있기 때문에, 이 광학식 막 계측장치를 생산 라인에 장착하여 인라인 계측하는 것이 가능해진다. 또한, 계측 대상물의 위치 결정이 불필요해지기 때문에, 위치 결정용의 스테이지가 불필요하게 되고, 장치 코스트를 염가로 할 수 있음과 함께 막 계측 작업을 간략화할 수 있다.

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
관측 영역 내에 있는 계측 대상물의 소정의 막 계측 위치에서의 막의 특성을 계측하는 광학식 막 계측 장치에 있어서,

백색 또는 다색을 출사하는 광원과,

상기 광원의 광을 상기 관측 영역으로 향해 평행광에 의해 조사하는 투광 광학계와,

상기 관측 영역으로부터의 광을 수광하기 위한 복수의 검지 셀이 2차원으로 집합한 영역 분할형의 광검출기와,

투광 조사광이 상기 관측 영역내의 계측 대상물에 의해 반사된 광을 광검출기에 결상시키는 결상 광학계와,

상기 광검출기에 소정의 파장영역의 광만을 입사시킬 수 있으며 또한, 그 파장영역을 선택적으로 전환할 수 있는 분광기와,

상기 광검출기에 의해 받아들여진 계측 대상물의 화상으로부터 미리 등록된 패턴을 추출하여 그 패턴 내의 소정 위치를 상기 막 계측위치로 결정하고, 상기 분광기에 의해 계측 대상물에 관한 다른 파장영역으로 복수의 화상을 취득하고, 상기 복수의 화상을 각각의 상기 막 계측 위치에 해당하는 검지 셀의 신호에 의거하여 상기 계측 대상물의 소정의 막 계측 위치에 있어서의 막의 특성을 계측하는 신호 처리부를 가지는 광학식 막 계측 장치.
제 20항에 있어서,

상기 신호 처리부는 상기 분광기에 의해 계측 대상물에 대한 다른 복수의 파장영역으로 화상을 취득한 후에, 취득된 복수의 화상 중으로부터 콘트라스트가 가장 높은 화상에 의해 상기 막 계측 위치를 결정하는 광학식 막 계측장치.