(57)【要約】【課題】インクジェット装置によって基板上に塗布された格子状のインクの液滴量のバラツキを下地等の液滴以外の影響を排除して高速及び高精度で検査可能なマクロ検査装置／方法を提供する。【解決手段】マクロ検査装置は、ステージ上の基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において基板表面に対して第１角度の斜め上方に位置し、基板表面に光を照射するライン光源と、基板表面に鉛直な軸に対して他方の側において基板の表面に対して第２角度の斜め上方に位置し、基板表面からの反射光を受光するラインセンサカメラと、ラインセンサカメラからの信号を処理して、基板表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを求めるための処理手段とを備える。ライン光源の第１角度とラインセンサカメラの第２角度は、ラインセンサカメラが基板表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される。【選択図】図１
2020027072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査装置であって、
ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において前記基板の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置し、前記基板の表面に光を照射するライン光源と、
前記基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において前記基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置し、前記基板の表面からの反射光を受光するラインセンサカメラと、
前記ラインセンサカメラからの信号を処理して、前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを求めるための処理手段と、を備え、
前記ライン光源の前記第１の角度と前記ラインセンサカメラの前記第２の角度は、前記ラインセンサカメラが前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される、マクロ検査装置。
【請求項２】
前記ライン光源の前記第１の角度は１５〜２５度の範囲であり、前記ラインセンサカメラの前記第２の角度は２７〜４０度の範囲である、請求項１に記載のマクロ検査装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記ラインセンサカメラからの信号からラインセンサの画素毎の輝度値を求め、その輝度値を所定のしきい値と比較することにより前記インクの液滴量のバラツキを求める、請求項１または２に記載のマクロ検査装置。
【請求項４】
前記ステージを所定の間隔で移動させることができる移動手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記ステージが移動しながら得られるラインセンサからの信号を受け取り、前記ラインセンサの画素毎の輝度値から前記前記インクの液滴量のバラツキを表す輝度分布の画像を生成する、請求項３に記載のマクロ検査装置。
【請求項５】
基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査方法であって、
ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において前記基板の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置するライン光源から前記基板の表面に光を照射するステップと、
前記基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において前記基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置するラインセンサカメラが前記基板の表面からの反射光を受光するステップと、
前記ラインセンサカメラからの信号を処理して、前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを輝度分布に反映したマクロ画像を作成するステップと、を含み、
前記ライン光源の前記第１の角度は１５〜２５度の範囲にあり、前記ラインセンサカメラの前記第２の角度は２７〜４０度の範囲にあって、前記第１の角度と前記第２の角度は、前記ラインセンサカメラが前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される、マクロ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マクロ検査装置に関し、より具体的には、基板の表面上に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、液晶等の製造工程で行われる検査の一つにマクロ検査がある。マクロ検査は、基板上に設けられた膜等の表面状態（平坦度、凹凸、パターンの形状、欠陥の有無など）を基板全体を含む広い領域で一度に視覚的に把握することができる点で有効な検査である。
【０００３】
液滴吐出ヘッドにより機能液のインクを吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いて、機能膜（薄膜）を形成することが行われている。このインクジェット法は、一般に、基板と液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッドに設けられた複数のノズルから吐出されたインクを基板上に繰り返し吐出させて薄膜（液滴）を形成するものである。このインクジェット法は、微小なインクをドット状に吐出するため、インクの大きさやピッチの均一性の面で極めて精度が高い。また、スピンコート法などの従来の塗布技術に比べて、液の消費に無駄が少ない。さらに、フォトリソグラフィーなどのパターニング技術を用いずに、任意のパターンを直接形成することができる。このため、例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイの発光層などの薄膜形成に利用されている。
【０００４】
インクジェット法を用いて基板上に機能膜を形成する場合には、通常、インクの広がりを防止するために、配線や電極も含む半導体回路が形成された基板上にバンクと呼ばれる隔壁を形成し、このバンクにより区画されたドット領域内にインクをインクジェット法により塗布することが行われる。この場合、機能膜の膜厚は、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出されるインクの吐出量に依存するため、このインクの吐出量を正確に把握し、機能膜の膜厚（液滴量）が均一となるようにインクの吐出量を管理する必要がある。
【０００５】
しかしながら、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置では、大型ディスプレイになるほど、ドットマトリックス状に配置された各ドット領域間でのインク管理が難しくなり、各ドット領域間でのインクの吐出量、すなわち液滴量にばらつきが生じやすくなる。特に、将来の表示装置のさらなる微細化・鮮明化が進んだ場合、各ドットのサイズ（画素サイズ）がさらに小さくなるので、ドット内のインク液滴量もさらに少なくなる。したがって、液滴量のより少ないバラツキ量を検知する必要が出てくると予想される。
【０００６】
特許文献１は、インクジェット方式のカラーフィルタ製造工程におけるインク液の吐出不良を検査する検査方法を開示する。その検査方法は、インク液を吐出して得た検査用パターンを撮像手段により撮像して得た撮像画像データを用いて画像評価手段によりインク液の吐出不良を検出する。その画像評価手段による画像評価は、撮像手段により得た検査用パターンのドットの画像データについて、画像データの一列分の輝度値を取り出し、閾値より上の輝度値を積算し、積算の値が予め設定した許容値より大きい場合を不良、許容値に入る場合を良品とする判定方法を用いる。
【０００７】
特許文献２は、インクヘッドの複数のノズルから吐出される個々の液滴の体積を測定することが可能なインクジェット装置を開示する。その装置は、基板上の液滴に照明光を照射可能な光源と、液滴からの照明光の反射光を受光可能な受光部と、受光部で受光された液滴表面の曲率に応じて変化する反射光の強度に基づいて液滴の体積に関する情報を取得可能なコントローラとを具備する。そのコントローラは、第１の軸方向と交差する第２の軸方向に沿って取得された反射光の輝度分布に基づいて、複数の液滴各々に対応する反射光の輝度の最大値と最小値を取得し、最大値と最小値の差を当該液滴の体積に関する情報として取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０２３１１
【特許文献２】特許６２４５７２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の検査方法や特許文献２のインクジェット装置では、いずれも反射光を測定してインク吐出量、液滴量（体積）を求めるものであるが、実際の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの製造工程を想定した、インクの液滴が吐出される基板の表面、液滴の下地、例えば液滴の下側に在る電極や半導体回路等のパターンによる影響を十分に考慮した測定方法となっておらず、その影響を極力低減／排除した高精度なマクロ検査を提供するものではない。
【００１０】
本発明は、インクジェット装置によって基板上に塗布された格子状のインク液滴の液滴量のバラツキを液滴の下地等の液滴以外の影響を極力低減／排除して高精度で検査可能なマクロ検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査装置を提供する。そのマクロ検査装置は、（ａ）ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において基板の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置し、基板の表面に光を照射するライン光源と、（ｂ）基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置し、基板の表面からの反射光を受光するラインセンサカメラと、（ｃ）ラインセンサカメラからの信号を処理して、基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを求めるための処理手段と、を備える。ライン光源の第１の角度とラインセンサカメラの第２の角度は、ラインセンサカメラが基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される。
【００１２】
本発明は、基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査方法を提供する。そのマクロ検査方法は、（ａ）ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において基板の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置するライン光源から基板の表面に光を照射するステップと、（ｂ）基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置するラインセンサカメラが基板の表面からの反射光を受光するステップと、（ｃ）ラインセンサカメラからの信号を処理して、基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを輝度分布に反映したマクロ画像を作成するステップと、を含む。ライン光源の第１の角度は１５〜２５度の範囲にあり、ラインセンサカメラの第２の角度は２７〜４０度の範囲にあって、第１の角度と第２の角度は、ラインセンサカメラが基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外、例えば基板表面や液滴の下側に在る基板上の電極や半導体回路等の影響を抑制／排除しつつ、格子状の液滴の液滴量のバラツキを基板全体に渡ってインラインで高速かつ高精度でマクロ検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態のマクロ検査装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態のライン光源を示す図である。
【図３】本発明の他の一実施形態のライン光源を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態のラインセンサカメラを示す（ａ）断面図と（ｂ）下面図である。
【図５】本発明の一実施形態のライン光源とラインセンサの位置（角度）を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の検査領域の一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態の検査領域の一部を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の格子状の液滴の検査フローを示す図である。
【図９】本発明の一実施例の格子状の液滴の検査結果を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例の格子状の液滴の検査結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態のマクロ検査装置１００を示す図である。図１において、円形のステージ１上に被検査物２が載る。ステージ１は、円形のみならず他の正方形、長方形、楕円形等のいずれの平面形状を有していてもよい。ステージ１は、支持台（図示なし）の上でステージ・コントローラ４の制御下で、リニアモータ３によって、回転（α）、水平（Ｘ）あるいは垂直（Ｙ）の方向に移動することができる。ステージ１は、できるだけ平坦な表面を有することが望ましい。
【００１６】
ライン光源５は、コントローラ８の制御下で、ステッピング・モータ７によって、円弧状のレール６に沿って移動する。光源５は、ステージ１上の被検査物２の上面に対して所定の角度に設定される。図１では、ライン光源５は、ステージ１の表面、あるいはステージ１上に載置された被検査物（例えば基板、以下基板とする）２の表面に鉛直な軸に対して一方の側（図１では左側）において基板２の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置し、基板２の表面に光を照射する。第１の角度は、１５〜２５度の範囲、より好ましくは１８〜２２度の範囲の角度を選択することができる。第１の角度の選択方法についてはさらに後述する。ライン光源５は、ステージ１上の基板表面でのラインセンサカメラ９の光軸から所定の距離に位置するようにセットされる。その所定の距離は例えば４０〜４００ｍｍ、より好ましくは６０〜１２０ｍｍの範囲の任意の距離を選択することができる。ライン光源５の明るさは、光源用の電源１０によって調整される。
【００１７】
ラインセンサカメラ９は、ライン光源５と同様に、コントローラ８の制御下で、ステッピング・モータ７により、円弧状のレール６に沿って移動する。ラインセンサカメラ９は、基板２の表面に鉛直な軸に対して他方の側（図１では右側）において基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置し、基板の表面からの反射光を受光する。第２の角度は、２７〜４０度の範囲、より好ましくは２９〜３２度の範囲の角度を選択することができる。第２の角度の選択方法についてはさらに後述する。ラインセンサカメラ９の前部には、基板２の表面からの反射光をラインセンサカメラ７に導くための所定の光学系１２が設けられる。光学系１２は、所定サイズのラインセンサの画素列に入射光を絞り込むことができる仕様が必要である。例えば７×７あるいは１４×１４μｍの画素サイズを有する約５７ｍｍのラインセンサを用いた場合は、一実施形態の光学系１２として、例えば、大口径カメラレンズ（有効口径：５０〜６０ｍｍ）を用いることができる。なお、光学系１２は、基板２とラインセンサカメラ９との間にあればよく、ラインセンサカメラ９と一体型であってもよい。
【００１８】
ライン光源５とラインセンサカメラ９は、ステッピング・モータ７によって、所定の最小制御角度Δθ単位で、被検査物２の表面に対する角度を可変することができる。ステッピング・モータ７による最小制御角度Δθは、例えば０．１度程度であればよい。その最小制御角度は一般的に小さいほうが望ましい。
【００１９】
ラインセンサカメラ９の出力は画像処理手段１１に入る。画像処理手段１１は、ステージ・コントローラ４、コントローラ８、ラインセンサカメラ９およびライン光源５用の電源１０を制御する。なお、図１では、ライン光源５とラインセンサカメラ９はそれぞれ１つしか記載されていないが、基板２のサイズや形状に応じて配置を変えてそれぞれ２以上配置してもよい。以上が図１の概要であり、各構成についてはさらに後述する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態のライン光源７０を示す図である。（ａ）はライン光源外形の上面図であり、（ｂ）は発光源部の上面図であり、（ｃ）は断面図である。（ｂ）の上面図に示すように、ライン光源７０は、例えば、長形の基板上に複数の発光素子７２が所定のピッチＬ１で一列に配置される。その基板のサイズは、任意に選択できるが、長手方向の長さは、少なくともラインセンサカメラ５の長手方向の長さとほぼ同じか、あるいはそれ以上の長さとする必要がある。ピッチＬ１は、発光素子７２のサイズ等に応じて任意に選択できる。
【００２１】
図２（ｃ）の断面図において、ライン光源７０は、ライン上の発光源７２とその上の拡散及び集光効果を得るための光学系（レンズ、拡散板など）７４を含むことができる。発光素子は、現在利用可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体素子のみならず将来新たに出現する発光素子等、基本的に任意に選択可能である。拡散及び集光効果を得るための光学系（レンズ、拡散板など）７４は、図２（ｃ）に示すように発光源との一体型として、あるいは発光源７２の出力部の外側に設置することができる。発光源７２の波長は、広域波長あるいは所定の波長帯を選択することができる。その選択は、基板２の状態、ラインセンサカメラ５および光学系の光学特性（波長特性など）に応じておこなわれる。
【００２２】
図３は、本発明の他の一実施形態のライン光源８０を示す図である。（ａ）はライン光源の断面図であり、（ｂ）は下面図である。（ａ）の断面図に示すように、ライン光源８０は、発光素子８２と、光学系（レンズ）８４を介して発光素子８２からの光を所定の幅に広げて導くための光ファイバ束８６と、光ファイバ束８６からの光をさらに所定の細長い（線状）範囲に集光するための光学系（レンズ、例えばシリンドリカルレンズ）８８を含む。図５（ｂ）のライン光源８０の下面図のライン光源８０及び光学系（レンズ）８８の長さは、測定対象の基板２のサイズ（幅）と同等あるいはそれ以下に設定することができる。発光素子８２は、例えば１つの比較的大きな（高出力の）発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。発光源７２の波長は、広域波長あるいは所定の波長帯を選択することができる。その選択は、基板２の表面状態、ラインセンサカメラ５および光学系の光学特性（波長特性など）に応じて行う。図３のライン光源８０では、１つの発光素子８２と光ファイバ束８６を組み合わせて用いるところに１つの特徴がある。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態のラインセンサカメラ５０を示す図である。（ａ）はラインセンサカメラの断面図であり、（ｂ）は下面図である。ラインセンサカメラ５０は、受光部５２と、光を受光部５２に導くためのレンズ５４を含む。受光部５２は、受光素子（画素）を一列に並べることによって、１次元毎に画像を取得できるものであれば良い。受光部５２には、例えば１次元のＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサを用いることができる。画素数は、検査対象の基板サイズ等に応じて選択される。画素数は、測定幅（視野幅）等に応じて、例えば２Ｋ（２０４８）、４Ｋ（４０９６）、６Ｋ（６１４４）、８Ｋ（８１９２）、あるいは１６Ｋ（１６３８４）の中から選択される。画素サイズは、例えば７μｍ×７μｍ、あるいは１４μｍ×１４μｍのようなサイズのものを使用することができる。
【００２４】
レンズ５４は、例えば上述した大口径カメラレンズを用いることができる。さらに、現在は光の絞り込みが６０〜７０μｍしかできないロッドレンズ、セルホックレンズ、あるいはＧＲＩＮレンズと呼ばれる、半径方向に２次分布状の屈折率分布を有する円柱状のレンズ（以下、ロッドレンズと称す）も絞り込みサイズがより小さくなると将来的には用いることができる可能性がある。その場合、複数のロッドレンズは、ラインセンサカメラ５０の長手方向で受光部５２に沿って列状に（１次元に）配列される。なお、図４（ｂ）では、複数のロッドレンズの集合として連続した１つのロッドレンズ５４の底面が示されている。各ロッドレンズの下端部が受けた反射光は、上端部から出て対応する（その上部の）の各受光素子（画素）に集光されるようになっている。
【００２５】
図１の画像処理手段１１は、所定の測定プログラムに基づき、ラインセンサカメラ９からの受信する検出信号（輝度情報）を処理する。画像処理手段１１は、ラインセンサカメラ９の制御用のカード（回路基板）、コントローラ８、ライン光源５用の電源１０を制御するための回路基板、画像データを格納するためのメモリ等を有する。画像処理手段１１としては、例えば、画像処理結果などを表示する表示部、測定条件などを入力する入力部などを有するパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）が該当する。
【００２６】
図５は、図１のマクロ検査装置１００において、本発明の一実施形態のライン光源５とラインセンサカメラ９の位置（角度）を示す図である。図６と図７は、本発明の一実施形態の基板２の検査領域の一部を示す斜視図（図６）と断面図（図７）である。図５から図７を参照しながら本発明のライン光源５の入射角度（第１の角度）とラインセンサカメラ９の受光角度（第２の角度）の選択方法について説明する。ここで言う角度は、図５に示されるように、図１のステージ１上の基板２の表面に対するライン光源５の角度θ１とラインセンサカメラ９の角度θ２とを意味する。
【００２７】
図６と図７では、一例として有機ＥＬディスプレイ用の基板２を想定し、図６はその基板２の表面のインクの液滴塗布後の検査領域の一部の斜視図である。図７は図６のＡ−Ａ´断面の１つのインクの液滴塗布領域１５の断面図である。有機ＥＬディスプレイ用の基板２では、図７の断面図に示すように、基板２上の半導体回路１７の上に電極１８、１９、２０や絶縁層２１等を介して発光層となるインクを塗布するための区画されたドット領域２２が形成されている。そのドット領域２２は、インクの広がりを防止するためのバンクあるいはリブと呼ばれる隔壁２５により区画されている。バンク２５の中にインクジェット装置のノズルからインクが吐出されて液滴２４が形成される。
【００２８】
塗布後の乾燥前の液滴２４の形状（例えば表面の曲率（だれ）等）やサイズ（高さや体積等）は液滴量に応じて変化する。液滴２４の形状やサイズの変化は、液滴への入射光２７に対する反射光２８の反射方向（角度）や反射光量を変化させる。その反射方向や反射光量の変化は、液滴が形成された基板の表面に対して所定の角度θ２に置かれたラインセンサカメラ９に入射する入射光量を変化させることになる。したがって、ラインセンサカメラ９の出力から反射光量の変化、しいては液滴の形状やサイズの変化、すなわち液滴量の変化を知ることができる。
【００２９】
その際に、液滴からの反射光２８のみがラインセンサカメラ９に入射することができれば良いが、実際には図７に例示する液滴の下地の半導体回路１７、電極１８、１９、２０、絶縁層２１と液滴以外の基板の表面からの反射光や散乱光／迷光が同時にラインセンサカメラ９に入射してしまう。その結果、ラインセンサカメラ９の出力から液滴量の変化を正確に見積もることが難しくなる。上述した従来の測定方法では、この液滴の下地の電極や半導体回路等や液滴以外の基板の表面からの反射光や散乱光（迷光）の影響を除くことの重要性を十分には認識しておらず、そのための対応（工夫）を特に施してはいない。その結果、従来の測定方法では半導体回路等が形成された基板上の液滴量の変化（バラツキ）を精度良く検出することができない。
【００３０】
本発明では、この液滴の下地の電極や半導体回路等や液滴以外の基板の表面からの反射光や散乱光（迷光）を極力排除するように、言い換えれば最小にするように、図２のライン光源５の角度θ１とラインセンサカメラ９の角度θ２を調整（選択）する。具体的には、光学系としてはいわゆる暗視野光学系とし、より具体的には液滴からの反射光を指向性のある散乱光として捉えて、液滴量に応じて散乱角が変化する散乱光をラインセンサカメラ９に受光できる角度の組み合わせを設定する。図２のライン光源５の角度θ１としては、液滴の上部、より正確にはバンクの上面より上の液滴部分に光が直接的に入射する角度として、上述した１５〜２５度の範囲、より好ましくは１８〜２２度の範囲の角度を選択することができる。
【００３１】
図５のラインセンサカメラ９の角度θ２は、選択されたライン光源５の角度θ１で光が照射された場合に、ラインセンサカメラ９で液滴（液滴上部）からの反射光（指向性のある散乱光）が最もよく受光できる、言い換えれば液滴以外からの反射光や散乱光を最小に抑えることができる角度として設定される。その角度範囲は、２７〜４０度の範囲、より好ましくは２９〜３２度の範囲の角度を選択することができる。実際の角度設定は、例えば、予め均一な液滴量であることが分かっている列状の複数の液滴に対して、ライン光源５の角度θ１を１５度から２５度まで所定角度（例えば０．１〜１．０度の範囲の値）ずつ変えながら各角度θ１において、ラインセンサカメラ９の角度θ２を２７〜４０度の範囲で同様に所定角度（例えば０．１〜１．０度の範囲の値）ずつ変えながら、ラインセンサカメラ９の出力が最も大きくなる場合の角度の組み合わせ（θ１、θ２）を選択する。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態のマクロ検査装置１００によるインクの液滴のバラツキの検出原理について説明する。既に上述したように、図７において液滴量が変化した場合、液滴への入射光２７に対する反射光の反射方向（角度）や反射光量が変化し、その変化量に応じてラインセンサカメラ９の出力も変化する。その場合、有機ＥＬ等用のインクの液滴はほぼ透明なので液滴への入射光２７は液滴中に入って乱反射（散乱）した後に液滴表面から一種の散乱光として出ていくが、液滴が半球状の形状を有するので、その散乱光は主に指向性のある散乱光となって出ていく。すなわち、液滴から専ら所定の角度θ２に向けて散乱光が出ていくことになるが、その角度θ２は、入射光２７の入射角度θ１に対して正反射ではない角度θ２（＞θ１、θ２＝θ１＋α度）となる。その角度θ２は、液滴量の状態（多い、少ない、バラツキ）に応じて微妙に変化する。本発明では、液滴量の状態に応じて微妙に変化する角度θ２への散乱光、言い換えれば角度θ２への反射光２８を捉えるところに特徴がある。その際、ラインセンサカメラ９の構成（画素サイズと画素数、光学系１２（レンズ５４）の倍率等）を検査対象の格子状の液滴の一列に合うように調整しておくことにより、その列の１つの液滴からの反射光がラインセンサカメラ９の主に対応する１つの画素に入るようにする。その結果、１つの液滴の液滴量の状態（多い、少ない、バラツキ）を対応するラインセンサカメラ９の１つの画素の出力値（輝度値）として得ることができる。
【００３３】
ライン光源５の角度θ１とラインセンサカメラ９の角度θ２は、上述したように、液滴表面以外からの反射光／散乱光を最小に抑えることができる角度として設定されているので、ラインセンサカメラ９の各画素の出力値（輝度値）は対応する一列の各液滴の液滴量の変化を反映した輝度値となる。ステージ１上の液滴が塗布された基板２を走査しながら検査対象の全ての列の液滴のラインセンサカメラ９の出力値（輝度値）を取得してメモリに保管し、さらにその輝度値データから輝度値マップ（例えば濃淡マクロ画像）を作成することにより、基板上の格子状の液滴の液滴量のバラツキ分布を得ることができる。
【００３４】
その液滴量のバラツキが、本来の最適な液滴量からどの程度ずれているかは、例えば以下のように見積もることができる。最初にインクジェット装置のノズルから吐出するインク量をその最適な液滴量に対応する設定値Ａ、設定値Ｂ（＝Ａ＋１０％）、設定値Ｃ（＝Ａ−１０％）の３段階で設定する。次に基板上に一列または数列単位で上記の３つの設定値でインクを吐出させて３設定値のインクの液滴列を形成する。基板を走査しながら各液滴列のラインセンサカメラ９の出力値（輝度値）を取得してメモリに保管し、輝度値データから一列または数列単位での液滴列の輝度値の平均値ａ、ｂ、ｃを求める。
【００３５】
次に、最適な液滴量に対応する設定値Ａに対応する一列または数列単位の液滴の輝度値の平均値ａに対して輝度値の平均値ｂ、ｃのばらつき（ａ±Δ）を求める。例えば、そのばらつき（ａ±Δ）が、平均値ｂの場合は（ａ＋８）％、平均値ｃの場合は（ａ−１２）％であったとする。今、インクジェット装置のインク量の設定値に対する許容可能なバラツキを設定値Ａ±２％とした場合、インク吐出後の液滴の測定輝度値の許容可能なバラツキは、輝度値の平均値ａａに対して、ａａ×（１００−１２／５）％〜ａａ×（１００＋８／５）％、すなわち９７．５ａａ〜１０１．５ａａの範囲となる。この許容可能な輝度値の範囲（９７．５ａａ〜１０１．５ａａ）をしきい値として、この範囲内または範囲外の輝度値を選別して輝度値マップ（例えば濃淡マクロ画像）を作成すると、基板上の格子状の液滴の液滴量についての規格内／規格外の分布を得ることができる。
【００３６】
次に、図８を参照しながら本発明の一実施形態のマクロ検査フローについて説明する。図８は、本発明の一実施形態のマクロ検査フローを示す図である。図８のフローは、図１の一実施形態の検査装置１００によって実行される。
【００３７】
ステップＳ１１において、検査対象の基板２をステージ１上にセットする。基板２としては、既に述べたように表面に格子状のインク液滴が塗布されその乾燥前の基板を含むことができる。ステップＳ１２において、基板２上の所定の位置にライン光源５とラインセンサカメラ９をセットする。セットする各配置は、上述した配置条件に従って行われる。ステップＳ１３において、ライン光源５から基板２の表面の検査領域へ光を照射する。検査領域としては、予め決められた基板２上のインク液滴の列を含む領域が選択される。
【００３８】
ステップＳ１４において、ラインセンサカメラ９が基板２上のインク液滴の一列からの反射光を受光する。反射光の受光は、ラインセンサカメラ９の画素単位で行われ、画素単位の輝度値として画像処理手段１１に送られる。画像処理手段１１では、その輝度値データをメモリに記憶する。ステップＳ１５において、ステージ１の走査により測定領域（インク液滴の列）を変えながら上記したステップＳ１３とＳ１４を繰り返して、各測定領域での反射光に応じた輝度値データを取得する。
【００３９】
ステップＳ１６において、画像処理手段１１が取得された輝度値データから基板２上の格子状の液滴の液滴量のバラツキを反映した輝度分布（マクロ画像）を作成する。液滴量の規格内／規格外の判定及びその輝度分布（マクロ画像）は、上述したように画像処理手段１１が輝度値の平均としきい値（所定範囲）とを比較し選別することにより得ることができる。
【実施例１】
【００４０】
図１の構成のマクロ検査装置１００を用いて、回路パターンが形成された基板上にインクジェット装置で塗布した格子状のインクの液滴を測定してマクロ画像を得た。その際の測定条件は以下の通りである。
（１）ライン光源：基板表面（水平方向）から２０度で、ラインセンサカメラの光軸から約７０ｍｍの位置から光軸に垂直に照射
（２）ラインセンサカメラ：画素数は８Ｋ（８１９２）画素、ワーク上ピクセルサイズは１４μｍ、基板表面（水平方向）から３１度の位置で、ワーキングディスタンス（ＷＤ）は２７０ｍｍ
【００４１】
図９に測定したマクロ画像の一部を示す。図９（ａ）は従来の測定装置／方法で得た画像であり、（ｂ）は本発明の測定装置／方法で得た画像である。両画像は、基板上の格子状のインクの液滴がある同一領域での測定結果である。（ｂ）の本発明による画像では、液滴を示すドット（白い〇）のみが格子状に並んでいることが鮮明に見えている。一方、（ａ）の従来の画像では、下地の回路（配線）パターンが画像中に映り込んで混在しており、液滴のドット（〇）のみが鮮明には映ってはいない。両画像の比較から、本発明の測定装置／方法によれば下地の回路パターン等の影響を受けることなく表面の格子状の液滴のみを撮像し検査することができる。
【実施例２】
【００４２】
図１の構成のマクロ検査装置１００を用いて、基板上にインクジェット装置のノズルから吐出するインクの量を変えて塗布した格子状のインクの液滴を測定してマクロ画像を得た。その際の測定条件は上記の実施例１の（１）及び（２）の場合と同じである。図１０に測定したマクロ画像の一部を示す。図１０（ａ）は、所定の吐出インク量Ａと、１０％増量したインク量（Ａ＋１０％）で塗布した液滴列の境界付近での画像であり、（ｂ）は吐出インク量Ａと、１０％減量したインク量（Ａ−１０％）で塗布した液滴列の境界付近での画像である。
【００４３】
図１０（ａ）では、左向き矢印で指示されるインク量（Ａ＋１０％）で塗布した液滴のドット（白い〇）が、右向き矢印で指示されるインク量Ａ塗布した液滴のドット（白い〇）よりも明るく表示されていることがわかる。（ｂ）では、右向き矢印で指示される１０％減量したインク量（Ａ−１０％）で塗布した液滴のドット（白い〇）が、左向き矢印で指示されるインク量Ａ塗布した液滴のドット（白い〇）よりも暗く表示されていることがわかる。両画像から本発明の測定装置／方法によれば吐出されたインク量、すなわち塗布されたインク液滴の液滴量の変化（増減）に応じて、ラインセンサカメラの出力から得たマクロ画像の輝度値が変化（明暗）していることがわかる。図９と図１０の画像から、本発明のマクロ検査装置１００を用いることにより、下地の回路パターン等の影響を受けることなく表面の格子状の液滴の液滴量のバラつき（変化）を実際にマクロ検出することができることがわかる。
【００４４】
本発明の実施形態について図１〜図１０を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のマクロ検査装置及び方法は、インクジェット装置のノズルからインクを吐出して得られるあらゆる液滴パターン（格子状液滴）のバラツキ検査に利用でき、その際に液滴パターンの下地の半導体回路等の影響を低減／排除した高精度／高分解能な検査ができるので、ＥＬ素子を用いた表示パネル、有機ＥＬ素子を用いた表示パネル、あるいは将来実用化されるより微細で鮮明な画像を表示可能な量子ドット表示パネル等の検査にも用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ステージ
２  被検査物（基板）
３  リニアモータ
４  ステージ・コントローラ
５  ライン光源
６  レール
７  ステッピング・モータ
８  コントローラ
９  ラインセンサカメラ
１０  ライン光源用の電源
１１  画像処理手段（コンピュータ）
１２  光学系（レンズ等）
１００  マクロ検査装置
【図１】
2020027072.tif 000003
【図２】
2020027072.tif 000004
【図３】
2020027072.tif 000005
【図４】
2020027072.tif 000006
【図５】
2020027072.tif 000007
【図６】
2020027072.tif 000008
【図７】
2020027072.tif 000009
【図８】
2020027072.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020027072.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月15日(2019.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査装置であって、
ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において前記基板の表面に対して１５〜２５度の範囲にある第１の角度の斜め上方に位置し、前記基板の表面に光を照射するライン光源と、
前記基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において前記基板の表面に対して２７〜４０度の範囲にある第２の角度の斜め上方に位置し、前記基板の表面からの反射光を受光するラインセンサカメラと、
前記ラインセンサカメラからの信号を処理して、前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを求めるための処理手段と、を備え、
前記ライン光源の前記第１の角度と前記ラインセンサカメラの前記第２の角度は、前記ラインセンサカメラが前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される、マクロ検査装置。
【請求項２】
前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外は、液滴の下側に在る基板上の電極、絶縁層または半導体回路の少なくとも１つ以上を含む、請求項１に記載のマクロ検査装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記ラインセンサカメラからの信号からラインセンサの画素毎の輝度値を求め、その輝度値を所定のしきい値と比較することにより前記インクの液滴量のバラツキを求める、請求項１または２に記載のマクロ検査装置。
【請求項４】
前記ステージを所定の間隔で移動させることができる移動手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記ステージが移動しながら得られるラインセンサからの信号を受け取り、前記ラインセンサの画素毎の輝度値から前記インクの液滴量のバラツキを表す輝度分布の画像を生成する、請求項３に記載のマクロ検査装置。
【請求項５】
基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを検査するマクロ検査方法であって、
ステージ上に載置された基板の表面に鉛直な軸に対して一方の側において前記基板の表面に対して第１の角度の斜め上方に位置するライン光源から前記基板の表面に光を照射するステップと、
前記基板の表面に鉛直な軸に対して他方の側において前記基板の表面に対して第２の角度の斜め上方に位置するラインセンサカメラが前記基板の表面からの反射光を受光するステップと、
前記ラインセンサカメラからの信号を処理して、前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴量のバラツキを輝度分布に反映したマクロ画像を作成するステップと、を含み、
前記ライン光源の前記第１の角度は１５〜２５度の範囲にあり、前記ラインセンサカメラの前記第２の角度は２７〜４０度の範囲にあって、前記第１の角度と前記第２の角度は、前記ラインセンサカメラが前記基板の表面に格子状に塗布されたインクの液滴以外から受光する反射光量が最小になるように設定される、マクロ検査方法。