TWI263769B - A device and a method of optical testing - Google Patents

Description

1263769 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以如液晶顯不器（L C D)用玻璃基板之呈週 期性排列有指定大小之構造物之具透光性基板爲對象，測定 上述構造物之週期性排列圖案之光學式測定裝置。 又，在本說明書中，構造物係以電極爲例進行說明，但 不限於此，還可將濾色器、黑色矩陣等作爲構造物。對任一 構造物均可測定大小、形狀、高度、寬度等。 【先前技術】 在測定具有週期性之凹凸圖案之習知方法中，藉由將光 照射於觀察對象之凹凸圖案而產生複數次繞射光，藉由核對 各次的繞射光強度的關係與邏輯値，測定凹部深度、寬度及 排列週期等。（參照專利文獻1) [專利文獻1]日本特開平9-5049號公報 ❿ 在將上述習知技術應用於透明基板的情況，除需要考慮 由基板表面反射的繞射光（以下，稱爲「表面反射光」）外， 還需要考慮透過基板而由基板背面側所反射的繞射光（以 下，稱爲「背面反射光」）。第1 7圖爲顯示由習知構成之光 學系統測定透明基板之情況的光行進狀態者。圖中的3 a爲 玻璃基板3的上面，且每隔一指定間隔形成有電極3 1。在本 說明書中，將該上面3 a考慮作爲玻璃基板3的表面。另外， 將玻璃基板3的底面內側面3 b考慮作爲背面。 習知光學系統係藉由準直透鏡等對測定對象照射平行 之光，另一方面，在始自玻璃基板3的反射光光路上配備有 1263769 聚光透鏡200及一次元CCD201(以下，簡稱爲「CCD201」）。 第1 7圖中，由實線表示照射於玻璃基板3 (以下，簡稱爲「基 板3」）之照射光及表面反射光的光路，另一方面，由一點鏈 線表示透射於基板3內之透射光及背面反射光的光路。在對 基板3照射平行光束的情況，從基板3側反射之反射光也成 爲平行狀態。另外，背面反射光及表面反射光均成爲平行的 | 關係，因此可將通過聚光透鏡200後之反射光聚集於特定位 置。上述CCD201係對應於該反射光之聚光位置所配置。 ^ 又，上述第1 7圖中，僅顯示0次繞射光之行進狀態， 而其他之繞射光也可藉由相同原理，將表面反射光及背面反 射光聚集於CCD201的特定位置。 在第17圖之例中，當基板3之厚度爲較光源之相干光 長大者時，表面反射光及背面反射光成爲互不干涉之狀態， 針對任一繞射光均可獲得相當於加總表面反射光強度及背 & 面反射光強度的値的受光量。 第18圖爲說明上述考察用者。第18(1)圖係假定在 • CCD201上僅聚光表面反射光的情況的受光量分布曲線，第 1 8(2)圖係假定僅聚光背面反射光的情況的受光量分布曲 線。在此等曲線均出現反映各次的繞射光強度的複數峰値， 但曲線間之峰値座標一致。第18(3)圖係在上述（1)之曲線的 所示強度加上（2)之曲線的所示強度所獲得的曲線。根據上 述第17圖之光學系統，可考慮可獲得該第18(3)圖之分布曲 1263769 (發明所欲解決之問題） 如上述之測定處理，一般係在稱爲「定盤」之支持台（具 有鑄鐵定盤及石定盤等）上設置玻璃基板的狀態下所進行。 但是若基板在如此狀態下獲得支持時，因爲如下的要因，要 正確獲得背面反射光之強度有困難。 首先，因爲定盤上面並非完全的水平面，因此如第19 _ 圖所示，具有在定盤（圖中以元件符號400表示）與基板3之 間產生有空氣層的情況。玻璃基板3背面之反射率，係因接 • 觸定盤400的情況與接觸空氣的情況而各異。另外，圖中如 由虛線箭頭ql，q2所示，當從基板3透過之光在空氣層內進 行多重反射時，將有該反射光影響及背面反射光之強度的擔 憂。 另外，爲減低反射光而大多將黑色石用於石定盤，但石 材料之顏色不均勻而混入有顯白色石，因此無法將定盤之反 > 射率保持爲一定。至於鑄鐵定盤，爲減低反射光也塗覆爲黑 色，若在塗覆時具有顏色不勻，則同樣無法將反射率保持爲 ^ 一定。此種定盤之反射率的誤差，成爲增大背面反射光強度 之誤差的要因。 在因爲上述要因而無法正確獲得背面反射光強度的情 況，會產生要獲得可精度良好反映電極圖案形狀的反射光的 分布曲線變得困難，且測定誤差增大的問題。 本發明著眼於該問題，其目的在於藉由從背面反射光分 離取出基板表面反射光，以便精度良好地進行對構造物之週 期排列圖案的測定。

1263769 (解決問題之手段） 本發明之光學式測定裝置，係以在具透光性基板上呈週 期性排列之構造物爲測定對象，且使用將光照射於基板表面 排列之複數週期構造物時產生的繞射光來測定構造物者。該 裝置具備將在基板表面包含沿構造物之排列方向的方向及 朝向基板表面照射之照射光的光軸方向的面之剖面中的集 束光，以該剖面成爲入射面的方式傾斜入射照射於基板表面 的投光部；及 包含具有排列之複數受光用畫素的攝像元件的受光 部，其中該排列方向爲含於藉由沿構造物之排列方向的方向 及由基板表面所正反射的光的光軸方向所決定的面內方向； 在攝像元件上，以在入射有藉由照射光所產生的表面反 射光的m次繞射光（m爲任意的整數，將在由基板所反射之 繞射光中遠離投光部側設爲正向）及（m+ 1 )次繞射光的位置 之間，入射背面反射光之m次繞射光的方式，來決定投光部 相對基板的距離及照射光的照射角度，以及包含攝像元件的 受光部相對基板的距離及角度。 入射面係意味著由相對屬測定對象之基板的法線與朝 向基板照射之光線方向所規定的平面。 在上述光學測定裝置中，除如玻璃基板之透明基板上的 構造物外，還可將形成於可使光透過之半透明基板上的構造 物作爲測定對象。基板表面可考慮爲排列有構造物之具凹凸 的表面。另外，背面可考慮爲基板底面的內側面。投光部包 含如雷射二極體的光源及複數透鏡，且以包含呈週期性排列 1263769 之複數構造物的點光或可照射帶狀光的構成者爲較佳。 在投光部之透鏡群，爲將集束光照射於基板表面，以含 有聚光透鏡爲較佳。另一方面，還可不在受光部側設置聚光 透鏡。另外，攝像元件可使用沿並排方向配置各繞射光之反 射光的一次元攝像元件及二次元攝像元件。攝像元件的例子 可含有CCD、CMOS裝置、光電二極體陣列。 投光部側之聚光透鏡，若使用具有較該透鏡與基板之距 I 離足夠長的焦點距離者，即可照射集束光，還可照射橫斷複 • 數構造物之大小的光。由該照射光所產生的繞射光，係由基 板表面及背面所反射，但其在反射後仍維持爲集束狀態，而 聚光於指定位置。另外，背面反射光係在較表面反射光更爲 遠離投光部的場所進行反射，因此可聚光於與表面反射光不 同的位置。 攝像元件在聚光透鏡設置在僅從基板離開指定距離的 情況，希望能對準所能考慮之進行測定所需表面反射光的聚 I 光的位置進行配備。該情況，根據構造物之大小及週期’雖 ® 可預見聚光位置有若干變動’但只要將聚光透鏡之焦點深度 設爲夠深的話，即可將充分收斂之光入射於攝像元件。另 外，可認爲背面反射光之聚光位置係形成於較攝像元件更靠 眼前，但同樣可入射被充分收斂之狀態的光。因此無論是表 面反射光還是背面反射光’均可於攝像元件上成像充分鮮明 的像。 另外，攝像元件係以在πι次表面反射光之入射位置及 (m+1)次表面反射光之入射位置之間入射m次背面反射光的 1263769 ' 方式所配備，因此，作爲受光量之分布曲線，可獲得交錯且 以次數順序排列表面反射光之像及背面反射光之像的狀態 下的曲線。因此，藉由每隔一個選擇該分布曲線中的峰値， 即可求得每次之表面反射光的強度，基於該強度即可測定構 造物之大小及排列週期等。 m之正方向係在由基板反射之繞射光中將遠離投光部 側設爲正向，若在受光部未使用透鏡，則在攝像元件上其遠 離投光部側也成爲正向。另一方面，在受光部上設置受光透 ® 鏡的情況，遠側成爲負，而近側可成爲正。 較佳態樣之光學式測定裝置，設有基於由攝像元件獲得 之受光量之有關受光畫素排列方向的分布資料中的最大値 以及投光部與受光部的位置關係，從受光量之分布資料中個 別抽取各次的表面反射光強度的抽取手段；及使用由抽取手 段所抽出的各表面反射光強度來測定構造物的測定手段。 _ 該態樣可應用於以如LCD用基板之將矩形狀構造物排 列成矩陣構成的圖案作爲測定對象物的情況。在藉由如此之 ® 矩陣排列而於基板表面生成矩形狀凹凸圖案的情況，〇次繞 射光之強度成爲壓倒性優勢的情況居多。可以認爲此種情況 之〇次繞射光之反射光，其無論於表面反射還是背面反射均 較其他之繞射光的反射光要強。 另外，根據上述光學系統，在受光量之分布曲線中，因 爲對應於表面反射光之峰値與對應於背面反射光之峰値係 交錯且以次數順序排列，因此可認爲其中排列最大峰値與第 2大峰値的部分對應於0次繞射光。另外，表面反射係在較 -10- 1263769 背面反射更爲接近投光部的場所所產生，因此可認爲表面反 射光之像係在較背面反射之像更爲接近投光部的位置所產 生。 受光量之分布資料可藉由數位變換來自攝像元件的受 光量信號所獲得。抽取手段及測定手段可藉由處理該受光量 之分布資料的電腦所構成。抽取手段可基於上述原理從受光 量之分布資料所示峰値中抽取最大値及其旁鄰的第2大峰 値’且抽取其中接近於投光部的峰値作爲對應於該0次繞射 ® 光之表面反射光的峰値。又，以對應於該0次繞射光之表面 反射光的峰値爲基準，每隔一個抽取峰値，即可抽取對應於 該〇次以外次數的繞射光之表面反射光的峰値。因此可將每 次抽取之峰値所示値特定爲該次數之表面反射光的強度。 又’表面反射光強度不只限於峰値，也可爲積分以峰値爲中 心之指定範圍的資料的値。 _ 測定手段利用將抽取之各次的強度分布曲線與預先準 備之複數種的邏輯曲線比較等，即可測定構造物的高度、寬 ® 度等。又’邏輯曲線係將構造物的高度、寬度、週期作爲指 定値’藉由求得繞射光之表面反射光強度所獲得。另外，各 邏輯曲線最好在對應各自導出其曲線用的參數（上述構造物 的高度、寬度、排列週期等）的狀態下，登錄於設定有抽取 手段及測定手段的電腦記憶體內。 測疋手段係基於依據抽取強度之分布曲線，例如，藉由 最小自乘法抽去最爲接近於該分布曲線的邏輯曲線，可將對 應於該邏輯曲線之參數所示排列圖案特定爲測定對象的構 -11- 1263769 • 造。因此可將特定之排列圖案的上述參數所示値作爲測定結 果輸出。 含於上述態樣之更佳態樣的光學測定裝置，具備輸入測 定對象之構造物的排列週期的輸入手段’及使用由輸入手段 所輸入之排列週期算出一次元攝像元件之各次表面反射光 的入射位置的間隔的算出手段。該情況之抽取手段係從由攝 像元件獲得之受光量之有關受光畫素的排列方向的分布資 > 料中排列最大及第2大峰値的部分’將由基板所反射之繞射 • 光中對應接近投光部的峰値特定爲〇次表面反射光之入射位 置，同時，將相距該入射位置僅相當於由算出手段算出的間 隔的m倍（m却）距離的位置特定爲m次表面反射光的入射位 置。並基於此等特定位置抽取各表面反射光的強度。 上述中，輸入手段可由鍵盤等的輸入部或從外部機器輸 入顯示排列週期之資料的輸入埠構成。算出手段可由與抽取 手段及測定手段相同的電腦構成。該算出手段可基於〇次之 I 表面反射光到達攝像元件的距離L、投光部的光波長、入射 • 角及排列週期，求得在攝像元件上的m次表面反射光的入射 位置及（m + 1)次表面反射光的入射位置的距離a。該距離a 可認爲是相當於各次之表面反射光的入射位置的間隔。 又，距離L可作爲調整受光部位置用的條件預先求得。 該態樣之抽取手段還可基於前述原理，從排列有受光量 分布資料中的最大値與第2大値的部分，將由基板所反射之 繞射光中對應接近投光部的峰値特定爲對應表面反射光 者，將該峰値座標設爲〇次表面反射光的入射位置。又，以 1263769 該Q次表面反射光的入射位置爲基準，利用邊改變m値邊求 得朝正負兩方向僅離開（axm)的位置，即可特定〇次以外之 複數表面反射光的入射位置。但是，該抽取處理係在攝像元 件之長度範圍內進行，其正方向之抽取數與負方向之抽取數 不一定一致。 如此般當特定複數次表面反射光的入射位置時，抽取手 段可於此等每一入射位置，利用積分以該位置爲中心的指定 t 範圍等，即可抽取各表面反射光之強度。 # 又，上述2個態樣係以使0次繞射光較其他次之繞射光 具有壓倒性優勢爲前提者，但根據構造物之形狀，即使呈週 期性排列，作爲0次繞射光不會成爲最大情況的對應，針對 在與未排列有構造物的測定對象同種的基板上照射來自投 光部的光時所產生的反射光、亦即鏡面反射光，預先求得攝 像元件之入射位置的範圍並登錄於記憶體內，於測定時從攝 像元件之登錄範圍內之受光量抽取最大峰値與第2大峰値， > 並將此等特定爲對應於0次繞射光者。 • 從未排列有構造物的基板入射的反射光的位置，可假定 反射面位在測定對象基板之表面至背面之間，而邏輯性求 得。該情況，設定從邏輯上之入射位置朝正負方向離開僅較 上述距離a小指定距離c的位置的範圍，並將此登錄作爲入 射位置的範圍。 針對在與未排列有構造物之測定對象同種的基板上照 射來自投光部的光時所產生的反射光、亦即鏡面反射光，預 先登錄攝像元件之入射位置，並根據該入射位置或最爲接近 1263769 * 該位置的峰値可同樣予以特定。 在本發明之光學式測定裝置，可設置對垂直於構造物排 列方向之方向的投光部位置進行調整用的位置調整手段；及 使用由上述攝像元件獲得的受光量分布資料，控制依位置調 整手段的位置調整處理的控制手段。該情況之位置調整手段 可作爲使基板或投光部之任一方移動的驅動機構。尤其是在 移動基板側的情況，移動調整手段可爲支持基板的XY台。 控制手段可由與抽取手段及測定手段相同的電腦構 • 成，包含在位置調整手段進行位置調整處理的過程中，從在 該狀態下獲得之受光量分布資料抽取未對應0次表面反射光 及〇次背面反射光兩方的範圍的受光量的手段；將所抽取之 受光量與指定基準値比較的手段；及使用比較處理之結果， 針對基板及投光部判斷適合測定之位置關係的手段。 在以矩陣排列有矩形狀構造物的基板爲測定對象物的 情況，可將各方向上之構造物的任一者作爲測定對象（當然 > 可順序將各方向作爲測定對象）。該情況，爲使依測定對象 • 之構造物的繞射光入射於攝像元件，需要橫斷該構造物之排 列，且照射不會涉及其他（非測定對象）構造物的光。若光照 射到測定對象外的構造物時，可以認爲不易產生光的繞射， 而變得僅〇次反射光成爲優勢。根據上述態樣，可邊對垂直 測定對象構造物之排列方向的方向的投光部位置進行調 整，邊搜尋〇次反射光以外之受光量超過基準値的位置，且 以投光部與測定對象構造物之位置關係適合測定之狀態的 方式進行調整。或是，可僅以預先指定的次數執行位置調整 -14- 1263769 。 處理、受光量之抽取處理及比較處理，判斷受光量之抽取値 成爲最接近於基準値的狀態時的基板與投光部的位置關 係，爲最佳狀態。如此般，利用調整基板與投光部的位置進 行測定處理，即可大幅提高測定處理的精度。 又，上述態樣中，在受光量之抽取處理中，當從由攝像 元件所獲得之受光量的分布資料或上述登錄範圍內的分布 資料，將排列最大峰値及第2大峰値的部分對應於〇次繞射 > 光時即可進行判斷。因此只要從除對應該0次繞射光的部分 φ 外的範圍的一部份或全體抽取受光量，與上述基準値比較即 可。基準値可爲預先藉由使用模型基板的測定所抽取者，也 可爲從邏輯値導出的値。任一情況均希望能將基準値預先登 錄於裝置內的記憶體內。 又，本發明之光學式測定方法，係以在具透光性基板上 呈週期性排列之構造物爲測定對象，且接收將光照射於排列 於基板表面之複數週期構造物時所產生的繞射光，其特徵 •爲： • 將包含沿構造物之排列方向的方向及朝向基板表面照 射之照射光的光軸方向的面之剖面中的集束光，以該剖面成 爲入射面的方式傾斜入射照射於基板表面； 在具有排列之複數受光畫素，且該排列方向爲含於藉由 沿構造物之排列方向的方向及由基板表面所正反射的光的 光軸方向所決定的面內的方向的攝像元件上，以在入射有藉 由照射光所產生的繞射光之表面反射光的m次繞射光（m爲 任意的整數，將在由基板所反射之繞射光中遠離投光部側設 1263769 爲正向）及（m + 1 )次繞射光的位置之間，入射背面反射光之m 次繞射光的方式配備上述攝像元件，接收相對照射光之基板 的反射光。 在上述光學式測定方法之較佳態樣中，基於依據攝像元 件接收反射光之後獲得之受光量之分布資料中的最大値及 朝基板表面照射光之投光部與包含攝像元件之受光部的位 置關係，從受光量之分布資料中個別抽取各次的表面反射光 k 強度，使用抽出的各表面反射光強度來測定構造物。 # 另外，在另一較佳態樣之光學式測定方法中，可反復執 行邊沿垂直構造物排列方向的方向使光相對構造物的照射 位置移動，邊使用由攝像元件獲得之受光量的分布資料，判 斷上述照射位置是否爲適合測定之位置的步驟。在該判斷步 驟中’執行從利用攝像元件獲得之受光量的分布資料，抽取 未對應0次表面反射光及0次背面反射光的兩方的範圍內的 受光量的步驟，及將所抽取的受光量與指定基準値比較的步 驟，在獲得超過上述基準値之受光量時，即判斷該時點之光 # 照射位置適合於測定。 (發明效果） 根據本發明，藉由攝像元件，可獲得交錯且以次數順序 排列表面反射光之像及背面反射光之像的狀態下的受光量 的分布曲線，因此從該受光量之分布曲線中抽取各次表面反 射光的強度即可進行測定。因此，可不受含有大量雜訊成分 的背面反射光的影響，而可進行高精度的測定處理。 【實施方式】 -16- 1263769 外觀 3的 接感 介面 的週 部及 該控 的輸 1內 電路 ^ 12 備有 備有 出入 基板 26、 且介 β 第1圖顯示本發明之一實施例的光學式測定裝置的 及其使用例。 該光學式測定裝置係針對形成於LCD用玻璃基板 電極，用以測定其大小及排列週期等者，並由電纜4連 測頭1及控制器2所成。又，控制器2係將感測頭1用 基板及程式組入電腦者，其包含鍵盤2 a及顯示器2b等 邊機器。 > 在上述感測頭1含有將雷射二極體作爲光源之投光 • 具有一次元CCD(以下，簡稱爲「CCD」）的受光部等。 制器2係控制該感測頭1之動作，同時取入來自CCD 出以執行後述之測定處理。 第2圖顯示光學式測定裝置的電氣構成。該感測頭 除投光部1 1及受光部1 2外，還包含投光電路1 3、受光 1 4及時序控制電路1 5等。又，有關投光部1 1及受光 之構成將於後面之第4圖中予以說明，在投光部1 1配 I 雷射二極體111(出示於第4圖），而於受光部12配 _ CCD122(出示於第4圖）。 控制器2除具備CPU21、記憶體22、硬碟23、輸 部24等電腦之普通構成外，還具有上述專用之介面 20。在介面基板2〇上安裝有介面部25、A/D轉換電路 感測器控制電路2 7、觸發輸入部2 8及電源電路2 9等， 由介面部25連接於CPU匯流排201。 上述中，在控制器2之硬碟2 3內，儲存有執行測定處 理用的程式及判定表等。記憶體22係用於暫時保存用於測 1263769 定之受光量資料。輸出入部24包含鍵盤2a'顯示器2b、 未圖示之外部機器的輸出端子等。 介面基板2 0之感測器控制電路2 7，係用以將通知測 處理之時序的觸發信號供給感測頭1之時序控制電路1 5 該觸發信號除可基於來自觸發輸入部2 8的外部信號生 外，還可基於來自CPU21的指令所生成。採用任一觸發 號，可藉由事前的資料輸入來設定。又，觸發輸入部2 8 1 連接於基板檢測用感測器等者。 • 時序控制電路1 5係響應上述觸發信號生成指定長度 時序信號，並將該信號輸出給投光電路1 3及受光電路1 4 投光電路1 3係基於該時序信號來驅動投光部1 1的雷射二 體1 1 1。受光電路1 4則基於該時序信號來驅動受光部1 2 CCD122。藉此，可以與雷射二極體1 1 1之發光同步的時 接收來自玻璃基板3的反射光。 藉由CCD 122所生成的受光量信號，係輸入介面基板 I 之A/D轉換電路26，而進行數位變換。CPU21係介由介 # 部2 5取入該受光量信號之數位資料（以下，稱爲「受光量 料」），在儲存於記憶體22後，使用該記憶體22內之受 量資料，執行上述測定處理。 又，上述電源電路2 9係將電源供給感測頭1用者。 第2圖中雖未圖示，但來自該電源電路2 9的電源線、來 感測器控制電路27的觸發信號的輸送線、來自CCD1 22 受光量信號的輸送線等，係收容於電纜4內。 第3圖爲放大顯示玻璃基板3的側面及上面。該玻璃 -1 8 - 對 定 〇 成 信 係 的 0 極 的 序 20 面 資 光 在 白 的 基 1263769 ' 板3 (以下，簡稱爲「基板3」）係具有指定厚度t者 > 在上面 3 a沿縱橫之各方向分別隔開一定間隔配備指定寬度的矩形 狀電極3 1。在本實施例中，著眼於2方向之任一方的電極 3 1的週期排列（當然，可順序著眼於各方向之週期排列），沿 排列方向照射指定長度的帶狀光5。藉此，產生反應電極3 1 的凹凸狀態的複數繞射光，由基板表面及背面進行反射。 又，基板3背面可認爲是底面內側之面3 b。另外，基板3 I 之底面係由未圖示的定盤上面所支持。 φ 在第3圖中，h顯示電極3 1的高度，d顯示電極3 1的 寬度，Λ顯示電極3 1的排列週期。在本實施例中，基板3 的厚度t及週期Λ爲一定，且h、d値爲測定對象。爲進行 該測定，在本實施例中，有關h、d値的組合不同的複數種 週期排列圖案，預先求得各繞射光的表面反射光的邏輯上的 強度，並登錄於記憶體22內。具體而言，登錄有於每一排 列圖案對應各繞射光之強度的判定表格。CPU2 1係使用從處 b 理對象的基板3獲得的受光量資料，測定各次之表面反射光 # 的強度，藉由核對該測定値與上述判定表格，以特定基板3 的h、d値。有關該處理之詳細如後述。 第4圖顯示感測頭1內之投光部1 1及受光部1 2的主要 構成及其作用。又，圖中，X、y係以測定對象之電極排列爲 基準的座標軸，其中y對應於電極的排列方向，X對應於與 此垂直的方向。另外，圖中的引出說明部（A)顯示光照射於 基板3的照射狀態，引出說明部（B)顯示對C C D 1 1 2之反射光 的聚光狀態。 -19- 1263769 ’ 投光部1 1係於構成光源之雷射二極體1 1 1之前方順序 配置有準直透鏡112、圓柱透鏡113及聚光透鏡114。另一 方面，受光部1 2係於C C D 1 1 2之前方配備有圓柱透鏡1 2 1。 又，投光部1 1側之雷射二極體1 1 1及各透鏡1 1 2、1 1 3、1 1 4 係分別由專用之固定器1 1 5、1 1 6、1 1 7內所支持。同樣，受 光部12側之透鏡121及CCD112也專用之固定器123、124 所支持。 > 上述中，從雷射二極體1 1 1出射的光經由準直透鏡1 1 2 φ 而被平行化後，順序通過圓柱透鏡1 1 3及聚光透鏡1 1 4。圓 柱透鏡1 1 3係將通過準直透鏡1 1 2的平行光，收斂在X方向， 而於y方向則生成長帶狀光。構成該帶狀光之平行光，經由 聚光透鏡1 1 4而變換爲集束光。但是，聚光透鏡11 4係使用 具有較該聚光透鏡1 1 4至基板3的標準距離足夠長的焦點距 離者，因此如引出說明部（A)所示，可對基板3照射橫斷指 定數電極3 1的長帶狀光5。 I 受光部1 2側的C C D 1 2 2，係在對應該聚光透鏡1 1 4的焦 # 點距離的位置，配備於可區分接收相對帶狀光5的繞射光的 反射光的位置（詳細如後述）。又，藉由投光部11側之圓柱 透鏡1 1 3的作用，各反射光成爲朝與上述受光部1 2側的收 斂方向相反方向擴展的光，但受光部1 2側之圓柱透鏡1 2 1 係具有收斂該擴展，將該反射光形成爲指定長度的帶狀光6 的功能。 又，本實施例中，以帶狀光6較CCD122的畫素12h 的寬度更長的方式調整圓柱透鏡121的曲率。另外，CCD122 -20 - 1263769 出 示 狀 反 射 光 14 此 集 在 成 面 〇 爲 準 0 f ? 另 反 表 ' 係將其畫素排列對應帶狀光6的排列方向進行配備。在引 說明部（B )中，Y顯示C C D 1 2 2之畫素排列方向，而X顯 此垂直的方向。 第5圖模式顯示依上述第4圖之光學系統的光的行進 態。在該第5圖中，由實線表示對基板3的照射光及表面 射光，由一點鏈線表示透射於基板3內之透射光及背面反 光。又，在該第5圖中，爲明確各表面反射光及背面反射 > 的關係，僅顯示〇次繞射光的光路，但針對其他之繞射光 φ 也可獲得相同的關係。 由投光部11所生成的平行光，係經由通過聚光透鏡1 而變換爲集束光後照射於基板3。因爲基板3爲鏡面，因 在表面反射光中也維持集束狀態，且成爲在指定位置進行 光。背面反射光中也同樣維持收束狀態，該背面反射光係 較表面反射光還要遠的地方對投光部1 1進行反射，因此 爲聚光於與表面反射光不同的位置。 > 又，若著眼於對應照射光之1光路的表面反射光與背 • 反射光，此等反射光將在基板3的上方成爲平行行進的光 在本實施例中，上述電極3 1之高度d及寬度w分別 指定値，聚光透鏡1 1 4係對準放置在距基板3隔開上述標 距離的位置時的表面反射光的聚光位置’來配備c c D 1 2 2 另外，當電極3 1之排列圖案及感測頭1之高度位置變動闻 還可認爲表面反射光對CCD 122的聚光位置也發生變化。 外，背面反射光與表面反射光比較，其從聚光透鏡1 1 4至 射位置的距離增長，因此若如上述將CCD 1 22對準配備在 1263769 . 面反射光的聚光位置時，則聚光於C C D 1 2 2的眼前方。但是 若加深聚光透鏡1 1 4的焦點深度的話，此等聚光位置的偏移 變得微不足道，任一反射光均可在視爲獲得聚光狀態的狀態 下入射於CCD 122。因此將表面反射光與背面反射光分離狀 入射在CCD 122上，即可獲得各反射光之鮮明的像。 第6圖顯示在將光學系統如上述第5圖進行調整的情 況，藉由CCD 122的各畫素獲得的受光量的強度分布的較佳 > 狀態。第6(1)圖爲假定僅將表面反射光聚光於CCD 122上的 • 情況的分布曲線，對應各次之表面反射光的山峰狀圖像係以 指定間隔出現。以下，稱該山峰狀圖像爲「表面反射光像」。 第6 (2)圖爲假定僅聚光背面反射光的情況的分布曲線，同 樣，對應各次之背面反射光的山峰狀圖像係以指定間隔出 現。以下，稱該山峰狀圖像爲「背面反射光像」。第6(3) 圖爲在上述（1)之分布曲線所示強度上加上（2)之分布曲線所 示強度所獲得的曲線。在基板3的厚度t較光源的相干光長 ί 大，且表面反射光及背面反射光成爲互不干涉之情況時，即 • 可獲得該（3)所示受光量的分布曲線。 又，上述任一曲線，其橫軸表示受光量資料的座標，且 對應於上述第4圖之引出說明部（Β)的Υ方向。在以上述第 4圖之關係配置投光部1 1及受光部1 2的情況，第6圖中， 越是朝向離開投光部1 1的方向行進則其座標變得越大。 各繞射光的反射光係在基於上述第5圖所示原理聚光於 C CD 1 22上的情況，如該第6圖之例子，出現在m次繞射光 之表面反射光像Pm與背面反射光像pm不同的位置。另外， -22 - 1263769 • 在該第6圖之例子中，在m次表面反射光像P 1T,與下一（m + 1 ) 次表面反射光像+ 1之間具有m次背面反射光像pm。換言 之，成爲交錯且以次數順序排列各表面反射光像與背面反射 光像的狀態。 另外，當將光照射於如上述電極之週期圖案的矩形狀構 造物的凹凸圖案上時，0次繞射光較其他之繞射光成爲壓倒 性優勢的情況居多。可以認爲第6 (1 )圖之例中峰値最大的表 I 面反射光像P〇,及第6(2)圖之例中峰値最大的背面反射光像 Φ P 〇，分別對應於〇次繞射光。此等反射光像P 0，p Q，在實際 獲得之受光量的分布曲線中，如第6(3)圖所示，可以認爲是 位於相鄰接的位置。又，圖中較 〇 次右側的像 …，係1次、2次、3次…的表面反射光像與 背面反射光像，較〇次左側的像，係 -1次、-2次、-3次…的表面反射光像與背面反射光像。 在本實施例之光學式測定裝置中，預先求得各繞射光之 I 表面反射光與背面反射光在如第6 ( 3 )圖的狀態下分離聚光 # 於CCD1 22上的條件，並基於該條件調整聚光透鏡丨14的焦 點距離、聚光透鏡1 1 4與CCD 1 22的位置關係。以下，針對 該條件，並參照第7至9圖進行說明。 首先，第7圖顯示如第6 (3 )圖般交錯且以次數順序排列 各次之表面反射光像與背面反射光像用的條件。圖中，Pm 與Pm+1分別爲m次及（m + 1)次之表面反射光像，pm與pm+1 分別爲m次及（m + 1)次之背面反射光像。爲獲得如第6 (3 )圖 的受光量的分布曲線，需要讓相同次數之表面反射光像Pm -23 -

Om^rn

a^L 1263769 與背面反射光像p m的距離b形成爲較表面反射光像p m 間的距離小。亦即，需要成爲a > b的關係。 弟8(1)圖爲藉由m次及（m+1)次之表面反射光的光 示上述距離a者。圖中之L爲以在照射於基板3之光照 置C所產生的0次表面反射光聚光於CCD122上的方式 調整時的〇次表面反射光的光路長度。以下，稱該L爲 L。在本實施例中，係由距離L來表示對上述光學系統 整所必要的條件。 圖中，0 m爲m次之繞射角。在此，設定電極之配 案的週期爲Λ，照射光之波長爲λ，基板厚度爲t，光的 角爲t，則由下述（1)式可求得。 ⑴ λ

AcosQi 爲πα+l次之繞射角，可利用將上述（1)式之 m + 1來求得。在此，若考慮繞射角0 m，0 m+ !爲極小（0 << 1 )時，上述距離a成爲近似於下述（2 )式之値者。 (2) λ

AcosQi 其次，第8(2)圖爲藉由m次繞射光之表面反射光2 反射光的光路顯示距離b者。圖中之角度0 tr透射於3 之繞射光與垂直方向所成的角度。在繞射角Θ m爲極/」 上述距離b成爲近似於下述（3)式者。又，（3)式中’ η Ρ !Π + 1 路顯 射位 進行 距離 的調 線圖 入射 換爲 5 ^ m + 1 背面 板3 時， 係基 -24 - 1263769 ^ 板背面的折射率。 (3) * tan sin~2 sinBi * cosQi 藉由將上述（2)、（3)應用於上述條件：a> b，則針 離L，可導引出下述（4)式。 對距 (4)

L>2 - 1/ . /α/? sinQi siir1 - 、n2 * cos26i 但是’在表面反射光像的寬度w，相對上述距離 成爲不可忽視的大小時，希望將獲得上述分布曲線用的 設定爲如下的（5)式。該情況，針對距離L，可導引出下 式用以取代（4)式。又，有關上述表面反射光的寬度w，必 如第9圖所示’可設爲相對表面反射光像的峰値的強度 Ι/e2以上的區域的寬度。 a、b 條件 述（6) 可如， 成爲

(5)

w w ci--> b Η-- -2 2 (6) L> Λ rr-cosOi · sinQi 2t · tan siir1 ‘ n2 _ • cos9i^~w 在本實施例之光學式測定裝置中，在將感測頭1影 離開基板3指定距離的位置時，以基板3與c C D 1 2 2阳 滿足上述（4)式或（6)式的關係的方式，調整聚光透鏡1 CCD122的位置關係。另外，聚光透鏡n4係在上述β :於僅 距離 14與 .置關 -25 - 1263769 ' 係中·採用具有將表面反射光聚光於CCD 1 22，且背面反射 光也成爲可視作爲聚光中的狀態的焦點距離者。又，上述距 離L之特定所需要的參數Λ、λ、^、t、112，可基於測定對 象之基板或電極的圖案、投光部1 1的構成等預先特定。 藉由進行上述調整，在C C D 1 2 2中可生成每次順序排列 有相同次數之表面反射光像及背面反射光像組的分布曲 線。上述控制器2之CPU21係從顯示該分布曲線之受光量 I 資料中抽取顯示各次之表面反射光像者，並使用此等強度測 馨 定電極的週期圖案。 又，本實施例係以使0次繞射光較其他次之繞射光具有 壓倒性優勢爲前提者，但根據電極3 1之形狀，即使呈週期 性排列，仍具有0次繞射光不會成爲最大的情況。作爲此種 情況之對應，可針對在與未排列有電極3 1的測定對象同種 的基板3上照射來自投光部1 2的光時所產生的反射光、亦 即鏡面反射光，預先求得對CCD 122之入射位置的範圍並登 I 錄於記憶體22內，於測定時從登錄範圍內之受光量抽取最 • 大峰値與第2大峰値，並將此等特定爲對應於0次繞射光者。 從未排列有電極3 1的基板3入射的反射光的位置，假 定反射面位在基板3之表面3 a至背面3 b之間，即可邏輯性 求得。該情況，可設定從邏輯上之入射位置朝正負方向離開 僅較上述（2)式之距離a小指定距離c的位置的範圍，並將此 登錄作爲入射位置的範圍。 第10圖顯示上述表面反射光之強度抽取的CPU21的操 作步驟。又，該操作步驟係對應於後述之第1 2圖的步驟2 -26 - 1263769 的詳細操作步驟‘且以2 0基數的數字表示各步驟。另外， 在該第1 0圖及以下的說明中，簡稱各步驟爲^ S Τ」。

如上述，〇次繞射光之表面反射光及背面反射光，具有 其強度均較其他次之反射光要高，且並排位於受光量之分布 曲線中的關係。在此，該操作步驟中，在s Τ 2 1，從受光量 資料中之各反射光像中抽取峰値最大者及峰値第2大者。此 等峰値間的距離係接近於上述距離b的値，在確認了在兩者 間未存在其他的峰値的基礎上，將對應此等峰値的2個反射 光像特定爲對應〇次繞射光者。 在其次的ST22，將對應前次0次繞射光之一對反射光 像的任一方特定爲表面反射光像。如第5圖所示，背面反射 光係在較表面反射光要離開投光部1 1的位置進行反射，且 與表面反射光平行行進，因此即使在CCD 122上也成爲聚光 於離開投光部1 1的位置。因此，在ST22，將上述一對反射 光像中接近投光部1 1的像（根據第6圖的座標軸，成爲座標 軸較小方的像）特定爲表面反射光像。 另外，在本實施例之受光量的分布曲線中，各次之表面 反射光像係隔開上述第7圖之距離a而以次數順序排列。在 此，在其次的ST23，將僅從上述0次之表面反射光像的位 置離開上述距離a的m倍（m < 0，m > 0)値的位置，特定爲m 次表面反射光像的位置。又，a的具體値可由上述（2)式來求

在ST24，求得被特定之各表面反射光像的強度。該強 度在本實施例中，如第11圖所示，關於各表面反射光像 -27 - 1263769 ' Pm，Pm+1 ...，分別求得含於寬度Wm，Wm+1…的範圍內的資料積 分値。又，該情況之寬度wm，wm+1…也與第9圖所示寬度w 相同，可設爲對應獲得峰値的1 /e2以上的強度的區域者。 第1 2圖顯示電極之排列圖案的測定的一系列操作步 驟。又，在該圖及以下的說明中，簡稱各步驟爲「ST」。 首先，在最初的ST 1，進行取入測定處理所必要的受光 量資料的處理。在該處理中，在介由感測器控制電路27驅 > 動感測頭1側的投光電路1 3及受光電路1 4後，A/D變換來 φ 自CCD 122的受光量信號，並儲存於記憶體22內。 在其次的ST2，關於在ST1獲得的受光量資料，藉由執 行上述第1 0圖的操作步驟，以檢測各次之表面反射光的強 度。在其次的ST3，從上述判定表格讀出指定排列圖案之邏 輯上的表面反射光強度（包含每次繞射光之複數強度的資 料）。在ST4，針對在ST2抽取的各強度與上述邏輯上的強 度’藉由最小自乘法計算兩者的誤差σ。 &以下，在每一登錄於判定表格之排列圖案，藉由執行 φ ST3、4的處理，以順序求得誤差σ。當針對登錄之所有排列 圖案求得誤差σ時，ST5成爲「YES」，在其次的ST6，將 上述誤差 σ成爲最小時的排列圖案特定爲測定對象之構 造。其後，在ST7，將該特定之週期圖案的電極寬度d及高 度h作爲測定結果輸出給外部。 CPUM作爲光學式測定裝置進行之處理如上述第12圖 所示。又，C P U 2 1可從該測定結果來進行判斷上述電極的排 列圖案的良否的處理。 -28 - 1263769 ^ 如此般s根據上述處理，除容易受定盤之特性影響的背 面反射光外’可進行僅依表面反射光的測定，因此可針對電 極週期圖案進行高精度的測定。 但是，在上述第3至5圖中，僅僅顯示沿基板上的一方 向排列之電極3 1，在實際之LCD用基板3中，源極線及閘 極線之2種類的電極係矩陣狀排列，上述帶狀光5係沿成爲 測定對象方之電極排列進行照射。該情況，爲精度良好地進 I 行對測定對象之電極的測定處理，需要以在不致照射到其他 φ 電極的位置照射帶狀光5的方式，來調整感測頭1相對基板 3的位置。 第1 3圖顯示針對測定對象之電極與帶狀光5的位置關 係，用以比對良好例及非良好例。圖中，沿水平方向（y方向） 排列之電極3 1 a爲源極線，沿垂直方向（X方向）排列之電極 3 1 b爲閘極線。另外，在由此等電極3 1 a、3 1 b包圍之每一區 域設有薄膜電晶體（TFT)32。 t 在此，在將源極線3 1 a作爲測定對象的情況，帶狀光5 # 係沿y軸方向進行照射。該情況之帶狀光5，如圖中之箭頭 A所示，以照射在不會觸及到閘極線3 1 b、薄膜電晶體3 2 的位置爲較佳。如箭頭B、C所示，當在涉及閘極線3 1 b之 位置上照射帶狀光5時，起因於源極線3 1 a之排列週期的光 繞射幾乎不會產生，要獲得如第6(3)圖所示受光量資料變得 困難。 尤其是在檢查大型基板之電極製造的情況，具有在基板 上設定了複數測定對象區域的基礎上，使基板或感測頭1移 -29- 1263769 ~ 動，將各測定對象區域順序位置對準於感測頭1進行測定的 必要。但是，因爲此種基板之電極間的間隔極小，因此在僅 僅機械式定位基板或感測頭1中，要將帶狀光5照射於正確 位置有困難。 在此，在以下所示實施例中，先於測定處理前，邊略微 移動帶狀光5之照射位置，邊使用在各位置獲得之受光量的 分布資料，用以特定最適於測定的照射位置。 I 第14圖顯示LCD基板之電極檢查用檢查裝置。該檢查 # 裝置除感測頭1外，還包括支持基板3之XY台7、2台照 相機9及2台控制器2 S、8等。 XY台7係配備於基板3之製造裝置5 0的近旁，在獲取 從製造裝置5 0搬出的基板3後，可邊支持其邊沿X方向及y 方向移動。感測頭1及照相機9係分別藉由專用之支持部 7 1、7 2而固定配備於XY台7的上方。又，感測頭1之構成 與上述第2圖及第4圖所示者相同。 t 在本實施例之基板3上設有複數測定對象區域3 0 0，同 ® 時在此等之每一測定對象區域3 00設有將該區域位置對準於 感測頭1下方用的對準標記（未圖示）。上述控制器8係連接 於XY台7及照相機9，用以處理來自照相機9的圖像並抽 取對準標記位置，基於該抽取結果來控制XY台7的動作。 另一台之控制器2 S係在如第1、2圖所示控制器2上附 加XY台7的控制及檢查用的功能者。該控制器2 S係連接 於控制器8及感測頭1，根據與控制器8的通信邊控制χγ 台的動作，邊處理來自感測頭1的受光量資料，以測定對象 -30 - 1263769 區域3 Ο 0與感測頭1成爲最佳位置關係的方式進行調整。 在此，參照第1 5圖，說明ΧΥ台之位置調整用的受光 量資料的處理。 在來自感測頭1的投光部1 1的帶狀光5照射至由第1 3 圖之箭頭Α所示位置的情況，產生依據測定對象之電極3 1 a 的複數繞射光。因此，在該情況受光量資料中，如第1 5 ( 1 ) 圖所示，成爲交錯且以次數順序排列各次之表面反射光像與 I 背面反射光像的狀態。相對於此，如箭頭B、C所示，在帶 # 狀光5照射至測定對象外的電極上的位置的情況，即變得不 易產生依據測定對象之電極3 1 a的光繞射。因此在受光量資 料中，如第15(2)圖所不，除〇次反射光像Ρ〇，ρ〇外，成爲不 出現顯著的反射光像的狀態。 在本實施例中，預先從可適宜將帶狀光5照射於測定對 象區域3 00的情況的受光量資料的邏輯曲線求得〇次以外之 指定次數（在第1 5圖之例中爲2次）的表面反射光及背面反 t 射光強度，以足以符合此等的強度爲基準値，登錄於控制器 Φ 2 S的記憶體內。另一方面，針對從上述C C D丨2 2獲得的實際 受光量資料，也特定應包含有2次表面反射光像P2及背面 反射光像p 2的區域R，抽取該區域R內的受光量。另外， 將從該區域R抽取的受光量與上述基準値比較，以判斷是否 獲得測定所需要的繞射光。

又，在特定受光量資料中的區域R時，以與上述第1 0 圖相同的步驟，在抽取排列最大峰値與第2大峰値的區域 後，基於將上述（2)式之距離a設爲2倍的値，特定區域R 1263769 的位置。另外，區域R內的受光量可藉由積分 受光量資料來獲得。 第1 6圖顯示上述檢查裝置的處理步驟。 系列的ί栄作步驟的主體係爲上述控制器2 S，但 動控制係介由控制器8所進行。又，本實施例 定對象之電極的方向係y方向，χγ台7的位 方向來進行者。 t 第1 6圖之步驟係響應將基板3搬入上述 # 情況來開始。在最初的S T 1 0 1中，基於上述對 1測定對象區域3 00來到感測頭丨下方的方式 的位置。 在ST102中，將計數XY台7的調整次數 設爲零位重設。在其次的S T 1 0 3中，驅動感測 自CCD122的受光量資料。另外，在ST104中 料特定上述區域R，抽取該區域R的受光量。g > 中，將抽取之受光量與XY台的現在位置一起 # 內。又，XY台的現在位置，例如可由xy座標 點座標所表示。 在ST106中，沿X軸方向將上述XY台僅 △ X。在ST107中，將上述計數器m更新爲一 更新後之m爲指定臨限値Μ以下的話，便欲 ST 103。 如上述，邊調整ΧΥ台的位置邊執行Μ次 料的處理，使每時之區域R內的受光量與X Υ 該區域R內的 又，執行該一 ΧΥ台7的移 中，排列有測 置調整係沿X ΧΥ台7上的 準標記，以第 調整ΧΥ台7 用的計數器m 頭1，輸入來 ，從受光量資 ，著，在 ST 1 05 保存於記憶體 系中的台的原 僅移動指定量 個大値。若該 έ ST108返回 取入受光量資 台的位置對應 -32- 1263769 _ 保存於記憶體內。當該處理結束時，進入ST 1 09，將保存之 受光量與上述基準値比較。判斷對應基準値之差最小的受光 量的XY台7的位置爲最適合於測定的位置。 在S T 1 1 0中，將XY台7移動於由上述S T 1 0 9所判斷的 最適合位置，在S T 1 1 1執行測定處理。又，在該測定處理中， 因爲執行與上述1 2所示相同的步驟，故而在此省略詳細說 明。 I 以下，針對其他的測定對象區域3 0 0，同樣執行S T 1 0 1 # 〜1 1 1的處理。當所有之對測定對象區域3 00的處理結束 時’ST112成爲「YES」而進入ST113，並基於每一測定對 象區域3 00的測定結果，判斷上述電極的排列圖案的良否。 於是在ST1 14將上述判定處理的結果輸出給顯示器2a(出示 於第1 4圖）及未圖示的上位系統等，然後結束處理。 根據上述第1 6圖之步驟，對任一測定對象區域3 00，均 可將帶狀光5照射於上述第1 3圖中由箭頭A所示位置，以 B 進行測定處理，因此使用由測定對象之電極所產生的繞射光 # 的表面反射光像，即可精度良好地測定上述電極的排列圖 案。藉此，可提供大幅提高檢查精度，且可靠度高的檢查裝 置。 又，上述實施例之檢查裝置中，爲簡單說明起見，雖固 定配備感測頭1，但在實際規格中，最好以可配合檢查對象 之電極的排列週期Λ來變動上述（4)式的距離L的方式，可 上下移動地配備感測頭1。該情況，藉由將檢查對象的基板 3的厚度t、電極3 1的週期Λ輸入控制器2 S，以求得L値， -33 - 1263769 並可基於該値來調整感測頭1的高度。另外，於測定處理時1 藉由在從受光量資料特定各次的表面反射光像的處理（對應 上述第10圖之ST23的處理）中，基於輸入之Λ値求取上述 距離a，即可特定各表面反射光像的位置。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明之光學式測定裝置的外觀及其使用例的 示意圖。 第2圖爲顯示光學式測定裝置的電氣構成的方塊圖。 第3圖爲同時顯示玻璃基板的構成與測定對象的參數及 測定方法的示意圖。 第4圖爲投光部及受光部的主要構成及其作用的示意 圖。 第5圖爲照射光及反射光的行進狀態的示意圖。 第6圖爲表面反射光及背面反射光的較佳分布的關係的 示意圖。 第7圖爲獲得第6圖之分布曲線所須條件的示意圖。 第8圖爲藉由反射光之光路表示第7圖的a、b的示意 圖。 第9圖爲有關表面反射光像的寬度w的定義的示意圖。 第1 〇圖爲顯示表面反射光之強度檢測處理的步驟的流 程圖 第1 1圖爲強度之計測方法的示意圖。 第1 2圖爲顯示測定處理的步驟的流程圖。 第1 3圖爲針對帶狀光的照射位置’用以比對良好例及 -34- 1263769 非良好例的示意圖。 第1 4圖爲電極檢查用檢查裝置的構成例的示意圖。 第15圖爲檢查對象區域與帶狀光的位置對準用的受光 4資料的處理的說明圖。 第1 6圖爲顯示檢查裝置的處理步驟的流程圖。 第1 7圖爲習知測定方法之光學系統的構成及光行進狀 態的示意圖。 第18圖爲由第17圖之光學系統獲得的表面反射光與背 φ 面反射光的分布關係的示意圖。 第1 9圖爲第1 7圖之光學系統的問題點的示意圖。 【元件符號說明】

感測頭 控制器 鍵盤 顯不器 玻璃基板板 上面 底面內側面 m觸 m 帶狀光 XY台 照相機 控制器 投光部 -35 - 1263769

12 1 3 14 15 20 2 1 22 23 24 25 26 27 28 29 3 1、3 1a、3 lb 32 50 71、72 111 112 113 1 14 115、 116、 117 12 1

受光部 投光電路路 受光電路路 時序控制電路 介面基板 CPU 記憶體 硬碟 輸出入部 介面部 A/D轉換電路 感測器控制電路 觸發輸入部 電源電路 電極 薄膜電晶體（TFT) 製造裝置 支持部 雷射二極體 準直透鏡 圓柱透鏡 聚光透鏡 固定器 圓柱透鏡 -36 - 1263769 1 2 2 CCD 122a 畫素 123、 124 固定器 20 1 CPU匯流排 300 測定對象區域 pm 表面反射光像 Pm 背面反射光像

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Claims (1)

1263769 十、申請專利範圍： 1 . 一種光學式測定裝置，係以在具透光性基板上呈週期性排 列之構造物爲測定對象，且使用將光照射基板表面排列之 複數週期構造物時所產生的繞射光來執行測定處理之裝 置，其特徵爲： 具備 投光部’將於包含有沿構造物之排列方向的方向及朝向 基板表面照射之照射光的光軸方向的面之剖面中集束的 光’以該剖面成爲入射面的方式傾斜入射照射於基板表 面；及 包含具有被排列之複數個受光用畫素的攝像元件的受 光部，其中該排列方向爲包含於藉由沿構造物之排列方向 的方向以及由基板表面所正反射的光的光軸方向所決定 的面內方向； 在攝像元件上，以在入射有藉由照射光所產生的表面反 射·光的m次繞射光（m爲任意的整數，將在由基板所反射 之繞射光中遠離投光部側設爲正向）及（m+1)次繞射光的位 置之間，入射背面反射光之m次繞射光的方式，來決定投 光部相對基板的距離及照射光的照射角度，以及包含攝像 元件的受光部相對基板的距離及角度。 2 _如申請專利範圍第1項之光學式測定裝置，其中具備基於 由攝像元件獲得之受光量之有關受光畫素排列方向的分 布資料中的最大値以及投光部與受光部的位置關係，從受 光量之分布資料中個別抽取各次的表面反射光強度的抽 -38- 1263769 取手段，及 使用由抽取手段所抽出的各表面反射光強度來測定構 造物的測定手段。 3 .如申請專利範圍第2項之光學式測定裝置，其中具備輸入 測定對象之構造物的排列週期的輸入手段；及使用由輸入 手段所輸入之排列週期，算出上述攝像元件之各次的表面 反射光的入射位置的間隔的算出手段；

上述抽取手段係從由攝像元件獲得之受光量之與受光 畫素的排列方向相關的分布資料中排列最大峰値及第2大 峰値的部分，將由基板所反射之繞射光中對應接近投光部 的峰値特定爲〇次表面反射光之入射位置，同時，將相距 該入射位置僅相當於由算出手段算出的間隔的m倍（m坤) 距離的位置特定爲m次表面反射光的入射位置，且基於此 等特定之各入射位置抽取各次之表面反射光的強度。 4.如申請專利範圍第1項之光學式測定裝置，其中具備針對 來自投光部的光照射在與未排列有構造物的測定對象同 種的基板上時所產生的反射光入射於攝像元件上的有關 上述受光畫素的排列方向的位置，預先予以登錄的登錄手 段； 針對測定對象之基板，從入射於攝像元件之登錄於登錄 手段的位置的受光量的分布資料求得最大値，並基於該最 大値及投光部與受光部的位置關係，從攝像元件全體之受 光量分布資料中個別抽取各次之表面反射光的強度的抽 取手段；及 -39- 1263769 使用由抽取手段抽取的各表面反射光的強度測定上述 構造物的測定手段。 5，如申請專利範圍第4項之光學式測定裝置，其中具備輸入 測定對象之構造物的排列週期的輸入手段；及使用由輸入 手段所輸入之排列週期’算出上述攝像兀件之各次的表面 反射光的入射位置的間隔的算出手段；

登錄手段係登錄有基於來自投光部的光照射在與未排 列有構造物的測定對象同種的基板上時所產生的反射光 入射於攝像元件上的有關上述受光畫素的排列方向的位 置而預先求得的範圍； 抽取手段係從針對上述受光畫素的排列方向而在攝像 元件之登錄於上述登錄手段的範圍排列有最大及第2大峰 値的部分，將由基板所反射之繞射光中對應接近投光部的 峰値特定爲〇次表面反射光之入射位置，同時，相對攝像 元件全體之受光量的分布資料，將相距0次表面反射光之 入射位置僅相當於由算出手段算出的間隔的m倍距離的位 置特定爲m次表面反射光的入射位置，且基於此等特定之 各入射位置抽取各次之表面反射光的強度。 6 .如申請專利範圍第i至5項中任一項之光學式測定裝置， 其中具備對垂直於構造物排列方向之方向的投光部位置 進行調整用的位置調整手段；及使用由上述攝像元件獲得 的受光量分布資料，控制依位置調整手段的位置調整處理 的控制手段； 控制手段包含，在位置調整手段進行位置調整處理的過 -40- 1263769 程中，從在該狀態下獲得之受光量分布資料抽取未對應ο 次表面反射光及0次背面反射光兩方的範圍的受光量的手 段；將所抽取之受光量與指定基準値比較的手段；及使用 比較處理之結果，針對基板及投光部判斷適合測定之位置 關係的手段。 7 · —種光學式測定方法，係以在具透光性基板上呈週期性排 列之構造物爲測定對象，且接收將光照射於排列於基板表 面之複數週期構造物時所產生的繞射光，其特徵爲： 將包含沿構造物之排列方向的方向及朝向基板表面照 射之照射光的光軸方向的面之剖面中的集束光，以該剖面 成爲入射面的方式傾斜入射照射於基板表面； 在具有排列之複數受光畫素，且該排列方向爲含於藉由 沿構造物之排列方向的方向及由基板表面所正反射的光 的光軸方向所決定的面內的方向的攝像元件上，以在入射 有藉由照射光所產生的繞射光之表面反射光的m次繞射光 (m爲任意的整數，將在由基板所反射之繞射光中遠離投光 部側設爲正向）及（m+ 1)次繞射光的位置之間，入射背面反 射光之m次繞射光的方式配備上述攝像元件，接收相對照 射光之基板反射光。 8.如申請專利範圍第7項之光學式測定方法，其中基於依據 攝像元件接收反射光之後獲得之受光量之分布資料中的 最大値及朝基板表面照射光之投光部與包含攝像元件之 受光部的位置關係，從受光量之分布資料中個別抽取各次 的表面反射光強度，使用抽出的各表面反射光強度來測定 -41 - 1263769 構造物。 9 如申請專利範圍第7或8項之光學式測定方法，其中反復 執行邊沿垂直構造物之排列方向的方向使相對構造物之 光的照射位置移動，邊使用由攝像元件所獲得之受光量的 分布資料，判斷上述照射位置是否爲適合測定之位置的步 驟； 在該判斷步驟中’執行從利用攝像元件獲得之受光量的 分布資料，抽取未對應0次表面反射光及0次背面反射光 兩方的範圍內的受光量的步驟’及將所抽取的受光量與指 定基準値比較的步驟’在獲得超過上述基準値之受光量 時，即判斷該時點之光1照射位置適合於沏】定°

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