(57)【要約】  【課題】欠陥の検査における測定時間を大幅に短縮する検査装置を提供する。  【解決手段】規則性のあるパターンを一面に配設した被測定物のパターンの欠陥を検査する検査装置であって、前記被測定物を撮像する2台の撮影手段であって該撮像手段間の距離が一定である撮像手段と、前記撮像手段と前記被測定物を相対移動させる移動手段と、前記2台の撮像手段で撮像された2個の画像の各々について前記パターンの最小単位部を抽出し、次いで前記最小単位部の中央位置を計測する第1の演算手段と、前記第１の演算手段で計測された2つの座標の差分値の変化量を算出し、次いでその変化量に対して所定閾値を用いた判定を行うことにより、パターンの欠陥の有無を検出する第2の演算手段と、を備えることを特徴とする欠陥検査装置。【選択図】  図１
2010085210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則性のあるパターンを一面に配設した被測定物のパターンの欠陥を検査する検査装置であって、前記被測定物を撮像する２台の撮影手段であって該撮像手段間の距離が一定である撮像手段と、前記撮像手段と前記被測定物を相対移動させる移動手段と、前記２台の撮像手段で撮像された２個の画像の各々について前記パターンの最小単位部を抽出し、次いで前記最小単位部の中央位置を計測する第１の演算手段と、前記第１の演算手段で計測された２つの座標の差分値の変化量を算出し、次いでその変化量に対して所定閾値を用いた判定を行うことにより、パターンの欠陥の有無を検出する第２の演算手段と、を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記２台の撮像手段が同期して撮像することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段で撮像する際に撮像手段を移動させながら撮像することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
被測定物の形が矩形であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記２台の撮像手段間の距離が、前記被測定物のいずれかの辺の長さの半分と等しいことを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記被測定物がカラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項1に記載する欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶カラーフィルタなどの規則性のあるパターンが配設された基板における、前記パターンの微小な変化による欠陥を検査するにあたり、測定時間を大幅に短縮することが可能な検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル用カラーフィルタにおいて、ブラックマトリクス(以下、BMと言う)は、通常規則性のパターンを有し高精度に形成されるが、えくぼ欠陥と呼ばれる欠陥が発生すると、高精度で規則性のあるパターンに微小な変化が生じ、カラーフィルタとして不良品となることがある。
【０００３】
前記えくぼ欠陥とは、露光機内に混入した異物が原因で発生するパターンの微小な変化による欠陥のことである。（図2参照）
前記えくぼ欠陥の原因とは、図2(a)の露光機内の断面図が示すように、露光テーブル201と基板202との間に異物204がかみ込んだ状態で、露光マスク203を介して紫外線205を基板202に照射すると、異物204が存在する領域、つまり基板202が露光テーブル201に対して湾曲する領域では基板に対して照射方向が垂直でないため、規則性のあるパターンに微小な変化が発生してしまう。
【０００４】
前記パターンの微小な変化とは、パターンを形成する最初単位であるユニット(以下、セルという)の大きさが設計値から変化することによるものであり、図2(b)に示すように、えくぼ欠陥が存在するBM形成基板206において、基板に対する照射方向に起因し、えくぼ欠陥部であるセル208、209の太線ようにサイズが通常部であるセル207のサイズ、またはセル208、209の点線のサイズよりも収縮または膨張することで発生する微小な変化のことである。
【０００５】
一般に白ピンや黒ピン等の欠陥検査で用いられている検査機のように、隣接するセルの大きさを測定し差分値を算出、得られた差分値が所定の閾値で欠陥を検査する検査方法では、えくぼ欠陥は検出できない。えくぼ欠陥では、セルが収縮または膨張によりセルサイズが変化する現象であるが、その変化量はあまりに微小であり、隣接するセルのサイズ差分量は検査装置のもつ測定精度のばらつき内におさまるほどである。そのため、一般的な隣接するセルの差分値による検査方法はえくぼ欠陥では採用できない。
従来、液晶カラーフィルタのBM形成基板に発生したえくぼ欠陥の検査においては、測長機による測定が用いられていた。
【０００６】
測長機による検査方法は、基板のある基準セルから測定位置までの絶対距離を測定し、実距離と測定距離の差分を得て、その差分値がある所定の閾値によってえくぼ欠陥の良否判定を行っていた。具体的には、ある基準セルの中央座標から所定距離の離れたセルまでエリアセンサカメラヘッドが測定セルの座標位置まで移動、高精度なリニアスケールにより測定セルの位置にて停止する。その後、エリアセンサカメラは鮮明な画像を撮像するためにオートフォーカスをかけて基板のBMパターンを撮像する。得られた画像より画像内での測定セルの中央座標を計測し、得られた計測結果、及びある基準セル中央座標から測定セルの中央座標までの絶対距離を算出する。得られた絶対距離と実距離の差分量が所定閾値を越えると、えくぼ欠陥として検出していた。
【０００７】
前記検査方法では、絶対距離を比較要素とすることからえくぼ欠陥の特徴であるえくぼ欠陥部の1セルの微小な変化量は積算されることにより増大され、そこで初めてえくぼ欠陥として認識、検出できる検査方法である。さらに、測長機によるえくぼ欠陥検査においては、パターンの微小な変化を見逃しなく検出するために、前記絶対距離を極力小さく設定して測定することが適していることがいえる。
【０００８】
しかしながら、近年の液晶パネルの大型化に伴いカラーフィルタの基板が大型になることで、1基板あたりの測定回数が増大する必要があった。
さらに、従来のえくぼ欠陥検査方法においては、測定毎に測定位置にて停止、オートフォーカスをかけるため、1回の測定に時間がかかってしまうという問題があった。
以上のように、測定回数が多いこと、且つ1測定での所要時間が長いことで、測定時間が大幅にかかるという問題が発生した。
【０００９】
また、えくぼ欠陥の検査方法として、例えば特開2007-24574号公報(特許文献1)がある。特許文献1では、ストライプパターンの基板で発生するえくぼ欠陥を検査するにあたり、ストライプパターンをラインセンサで撮像して検査する検査方法であり、常に搬送方向に垂直にストライプパターンが配置されるよう、基板に対するストライプパターンの方向を認識し、基板回転機構を保持した搬送手段にて基板を回転させて検査する検査方法である。
しかし、上記のえくぼ欠陥検査方法では、検査可能な基板のBMパターンはストライプパターンと限定されてさおり、格子状パターン等の基板は検査対象とするものではない。
【特許文献１】特開２００７−２４５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明では、えくぼ欠陥の検査における測定時間を大幅に短縮する検査装置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】
本発明は上記目的を達成するため、以下の検査装置を提供する。
1) 規則性のあるパターンを一面に配設した被測定物のパターンの微小な欠陥を検査する検査装置であって、前記被測定物を撮像する、2台の撮影手段間の距離が一定となる2台の撮像手段と、前記撮像手段と前記被測定物を相対移動させる移動手段と、前記2台の撮像手段で撮像された2枚の画像に各々について、画像視野内における所定の位置に存在する、パターンを形成する最小単位部を抽出し、さらに前記最小単位部の中央位置を画像視野内の座標で計測する第1の演算手段と、前記第１の演算手段で計測された2つの座標値の差分を取り、差分値の変化量を算出し、所定閾値判定により、パターンの微小な欠陥の有無を検出する第2の演算手段を備えることを特徴とする検査装置。
2)前記撮像手段において、同期して撮像することを特徴とする1)に記載する検査装置。
3)前記移動手段において、前記撮像手段で撮像する際に移動しながら撮像することを特徴とする1)に記載する検査装置。
4)前記被測定物において、形が矩形であることを特徴とする1)に記載する検査装置。
5)前記撮像手段において、一定となる撮像手段間距離を前記被測定物のいずれかの辺の半分の距離にすることを特徴とする1)、または4)に記載する検査装置。
6)前記被測定物において、カラーフィルタであることを特徴とする請求項1)に記載する検査装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、前記のような規則性の有するパターンが配設された基板においてえくぼ欠陥を検査するにあたり、2台の撮像手段を用いて同時に撮像した画像の計測値同士を比較することから、移動手段の移動誤差を相殺でき安価な移動手段においても、従来技術と同様に高精度な測定が可能であり、さらに2台間距離が一定となる撮像手段は、移動しながら撮像することが可能で、測定時間が大幅に短縮できる検査装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図1はえくぼ欠陥検査装置の概略図を、図２はえくぼ欠陥の発生のメカニズムの概略図を、図3はえくぼ欠陥が発生したカラーフィルタを示し、図4はえくぼ欠陥検査のフローチャートを、図5はえくぼ欠陥検査の検査部での処理についてのフローチャートを示したもの、図6が2台のカメラ(カメラ1、及びカメラ2)で基板を同時撮像した画像であり、(a)が2台のカメラとも正常部を撮像、(b)が2つのカメラのうち、カメラ１は正常部を、カメラ2にはえくぼ欠陥部を同時撮像した画像を示すものである。
【００１４】
図１を参照すると、基板11を支持する台12を備え、台12の上部には、第1のエリアセンサのCCDカメラ14aと第２のエリアセンサのCCDカメラ14bが、2台のエリアセンサＣＣＤカメラを距離が固定されたままX方向に移動可能で、且つY方向にも移動可能なステージ13が具備されている。
【００１５】
また、照明手段であるキセノンランプのストロボ機能を備えた白色光の光源17には光ファイバー18が接続されており、第1及び第２のエリアセンサＣＣＤカメラ14a、14bに夫々18a及び18bが接続されている。さらに第1、及び第2のエリアCCDセンサカメラの下面には、レンズが夫々19a及び、19bが接続されている。
【００１６】
第1、及び第2のエリアセンサカメラにて撮像された画像の画像データはカメラケーブル15a、及び15bにより検査部16へ送信される。検査部16では受信した2枚画像データを第1演算部で画像処理を施し、得られた結果は第2演算部へ送信され、第2演算部においてえくぼ欠陥の良否判定を行う。
【００１７】
図1の装置における検査方法について、図4のフローチャートに基づいて説明する。
基板11はステージ12に安定的に支持できるように載せた後、測定を開始する。図4のS1のステージ移動では、エリアセンサカメラ14a、及び14bを支持する移動ステージ13がX方向に等速度で移動を開始する。その後S2の同時撮像では、ある所定時間経過毎にエリアセンサカメラ14a及び14bは同時に撮像する。その撮像の瞬間には、同軸落射の反射照明である白色光のキセノンストロボランプ光源17はストロボをたき、より鮮明な画像を撮像する。
【００１８】
撮像された画像の画像データは、S３が示すように、カメラケーブルを介して検査部16へ送信され、検査部内では、画像処理、計測、良否判定等を行う。検査部16の処理内容においては図5のフローチャートに示すようになる。2台のエリアカメラCCDカメラによって同時に撮像された画像は、夫々検査部16の第一演算部において画像内において対応するセルを抽出する。2枚の画像において対応するセルは複数、なかでも、検査精度を向上さえせるために隣接するセルを抽出することが好ましい。2枚の画像において、夫々の対応するセルを抽出後、対応するセルの座標値を計測、同ＢＭエッジ位置の座標値を測定する。
第１演算部にて測定された2枚の画像の座標値は、第2演算部へと送信される。第2演算部では、第1枚目と第2枚目の画像内で対応するセルの座標値の差分を算出する。第1演算部にて、抽出した対応セルが複数ある場合は、対応するセルのペアの数だけ差分を算出することになる。
【００１９】
第2演算部では、第１演算部にて計測された2枚の画像の各注目セル座標の差分値の測定回数による変化量を計測する。図6(a)が示すように、正常部で撮像された画像の場合、2枚の画像の各注目セルのＸ座標の差分値は0となる。この差分値は2台のエリアセンサＣＣＤカメラが正常のパターンを計測している限り、変化することはない。だが、図6(b)の画像は2台のエリアセンサCCDカメラのうち1台のエリアセンサCCDカメラがえくぼ欠陥部を撮像したものである。えくぼ欠陥部では注目セルの位置がわずかに変化することから、差分値が0ではなくなることになる。この計測基板の通常部の計測では常に同差分値を計測するのに対し、えくぼ欠陥部が片一方のカメラにて計測した場合の差分値では変化が表れることになる。この変化量を計測することでえくぼ欠陥を検索することができる。
【００２０】
図6(b)に基づいて検査判定部を説明する。図6(b)のカメラ1、及びカメラ2において同時撮影された画像の中央に位置する格子模様のあるセルに注目したとする。このとき、注目セルの座標についてカメラ1を（ｉ１,ｊ１）、カメラ2を（ｉ２,ｊ２)とし、注目セルの濃淡値を夫々、ｆ（ｉ１,ｊ１）及びｆ（ｉ２,ｊ２）とする。ここではノイズ等の影響を低減させるため、注目セルの8近傍のセル(図6(b)の網掛けのセル)までを測定範囲とし、演算を行った。2枚における画像の差分値Ｓは下記の通りになる。
【００２１】
【数１】
2010085210.tif 000003
【００２２】
上式にて得られた差分値Ｓにおいて測定回数をｔ、判定閾値Ｌとすると、えくぼ欠陥検査の判定式は下記の通りになる。
【００２３】
【数２】
2010085210.tif 000004
【００２４】
上式を満たすとき、測定した基板にはえくぼ欠陥が存在すると判定する。
発明の各手段の最良の形態について説明する。本発明では、液晶カラーフィルタのBMのパターンが形成された基板において、前記パターンがある領域においてセルが連続的に縮小または膨張することにより設計値から変化が生じる欠陥を有する基板において検査し、欠陥を検出する検査装置に関する。前記規則的の有するパターンとは、格子状やストライプパターン等をさす。
【００２５】
本発明においての2台の撮像手段においては、各撮像手段であるエリアセンサカメラは、互い同じカメラヘッドに固定されており、且つ2台間の距離は常に一定であることが好ましい場合が多い。
【００２６】
また撮像手段は、マスタ画像となるような基準となる正確な参照画像が不要であり、複数の撮像手段を備え、撮像された画像同士を比較することから、撮像手段は2台以上であることが好ましい。さらに、測定時間を短縮するために撮像手段の台数を増やすことが好ましい。
【００２７】
前記2台の撮像手段には、撮像手段、もしくは基板が移動している中での撮像のため、ピンボケの影響を防ぐため、夫々に被写界深度の深いテレセントリックレンズが具備することが好ましい。より好ましくは、微小変化である欠陥を検出するため微小変化を明確に検出可能にするよう、前記テレセントリックレンズは、高倍率のレンズを用いるようにする。前記テレセントリックレンズには短時間露光でも鮮明な画像を撮像するため、同軸落射照明で、ストロボ照明を具備することが好ましい。
尚、エリアセンサカメラ、レンズ、照明は、より測定時間を短縮するためヘッド数を偶数台に増加させることが好ましい。
【００２８】
また、移動手段においては、カメラヘッド、または基板のどちら側に備える形態でも測定が可能であり、安定して配置できること、且つ測定時に一定速度、一定方向に移動することが好ましい。前記移動手段は前記条件が満足すれば、安価な移動手段を用いることもできる。
【００２９】
第1演算手段では、撮像手段で撮像された画像でのパターンの形状を認識し、パターンを形成する最小単位のユニット、及び前記ユニットの形成する境界線が認識できる。また画像視野内での座標系において、所定の座標位置の探索が可能であり、且つ探索されたユニットを形成する境界線の座標位置を計測できることが好ましい。また、好ましくは外乱によるノイズの影響を軽減させる目的で、前記最小ユニットを1つではなく所定の最小ユニットに加えて隣接する複数のユニットを所定の対象範囲に含ませて処理すると良い。
また、第1の演算手段には、1測定でカメラ台数分の画像が取り込まれることになるため、図6の処理を1測定あたりカメラ台数分全て処理する。
【００３０】
第2演算手段では、前記第1演算手段と同様にして、カメラ台数分のデータが第1演算手段から取り込まれる。第2演算手段では、前記第1演算手段にて算出した座標値を、カメラ毎に、画像視野内で対応するユニット同士で差分を行う。所定ユニットを複数ユニットの所定の領域として定めている場合は2枚の画像での比較でも差分値が複数算出される。
【００３１】
上記の場合では、差分値を平均化することで、2枚の画像比較による差分値は1つとすることが好ましい。第2演算手段では、差分値の変化量から所定の閾値により、えくぼ欠陥の有無を検査するため、1測定毎に得られた差分値のデータを保存する機能を備えていることが好ましい。
【００３２】
請求項2において、前記2台のエリアセンサカメラは、同タイミングでの撮像することにより、移動ステージの移動誤差を相殺することが可能になるため、前記2台の撮像手段は互いの撮像の瞬間が同期していることが好ましい。
【００３３】
さらに、前記2台の撮像手段が撮像する際はストロボ照明が撮影タイミングに同期して照射することが好ましく、撮像手段の露光時間とストロボ照明の照射時間については、移動手段の速度とを鮮明な画像が撮像できるように最適な設定にすることが好ましい。
本発明では、前記2台のエリアセンサカメラが撮像する画像は互いにBMパターンが画像一面に写されなければ、差分値が大きく算出され誤検出となってしまう。従って、2台の撮像手段が共に同様なパターンが撮像できるように測定物は矩形であることが好ましい場合が多い。
【００３４】
本発明では微小変化のズレであるえくぼ欠陥を検出する検査装置で、測定時間を短縮することを目的とする。2台の撮像手段において、一定としているカメラ間距離は、測定時間を大幅に短縮するため、測定する基板の長手方向、または川幅方向に対して、半分の距離にすることが好ましい場合が多い。
【００３５】
本発明では、マスタ画像となるような基準となる正確な参照画像が不要であり、従って、従来技術のような、絶対位置の精度を求めなくても、従来技術と同等の測定精度を得ることができる。
【００３６】
本発明では液晶カラーフィルタに関する欠陥の検査装置であるが、液晶カラーフィルタだめのとどまらず、TFT基板やPDP(プラズマディスプレイパネル)背面基板にも適用可能である。
【実施例】
【００３７】
実施例１
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。本実施例１のえくぼ欠陥検査には、液晶カラーフィルタの最下層であるBMのパターン形成が完了した基板11を移動ステージ13、シグマ光機社製のSG SP 26-200の上に載せた。移動ステージの速度は10mm/secと設定した。エリアセンサＣＣＤカメラは2台ともに、キーエンス社製CV-200Mを用いた。エリアセンサCCDカメラ14a及び14b には、オプトアート社製のテレセントリックレンズ6倍TV-6Fを夫々装着し、19aと19bのテレセントリックレンズには夫々、18a、及び18bのキーエンス社製、二又ファイバー93089を接続し、同軸落射のキセノンストロボ照明17、日進工業社製FS-025J60を用いた。
【００３８】
ストロボ照明の発光時間は半値幅で2.5μmとした。14aと14bの2台のエリアセンサカメラで撮像された画像データは夫々15a及び15bキーエンス社製のカメラケーブルOP51499によって画像処理装置CV-3500に送信され、画像処理などの演算が行われ、算出されたデータは検査部16にはパーソナルコンピュータDELL社製のOPTIPLEX GX280にて画像処理、及びえくぼ欠陥計測の良否判定を実施した。以上の装置を用いて、えくぼ欠陥検査を実施した。
【００３９】
尚、本実施例１において、えくぼ欠陥検査にて検査にした基板のBMパターンは、格子パターンであり、1セル形状は図７に記すものである。セルの周りにBMで囲まれているような形状となる。１セルの大きさは横ピッチ71が100μｍ、縦ピッチ72が300μmとなる。BMの線幅は横73が20μm、縦74が7μmとなるセルが規則性を有して配設された基板を用いた。
【００４０】
本実施例1の結果を図8に記す。図8は横軸にカメラが移動した位置、縦軸に2台のエリアセンサカメラで撮像した画像から算出した差分値を表したものである。  図8を参照すると、四角のプロットが正常なサンプル、三角のプロットがえくぼ領域を含むサンプルである。図8を参照すると、えくぼの領域部分で信号の起伏が激しく生じており、欠陥部を特定することができる。特に、欠陥部一箇所について2台のカメラでスキャンした場合に片方のカメラが先に異常部を測定し、次にもう一方のカメラが異常部を測定することによって両カメラが捉えるBM座標の差分値変化が2回、プラス側とマイナス側に振れている様子がわかる。BM座標の差分変化量が1μmを越えた場合、えくぼ欠陥であると認識、検出することとした。実施例の結果においてはBM座標の差分変化量は1μm以上であることが明らかであるため、えくぼ欠陥として検出可能であることがわかる。
【００４１】
本発明に関する実施例1では1測定にかかる測定時間は、0.4秒となった。実施例にして使用した基板の大きさは360×460mmであり、3mm毎に1回の測定を実施した。測定基板全面検査の測定回数は18360回であり、基板全面測定所要時間は7.6時間となった。1測定にかかる測定時間は0.4秒であるが、測定基板が移動中に測定していることから、実質、検査時間は基板全面走査にかかる時間に等しいことになる。従って、カメラ台数を増やす、または移動部の移動速度を向上させるなどの策を講じることによって、測定時間は大幅に短縮することが可能である。
【００４２】
比較例１
実施例１と同じサンプルを用いて、測定間隔、移動部の速度、測定回数を同等の条件にして、従来技術の測定方法である測長機にて測定を実施した。1測定の所要時間は4.7秒となった。また、基板全面を測定するのに所要した時間は24.0時間であった。
【００４３】
実施例１と比較例１を対比すると、実施例１の方が大幅に測定時間が短縮されていることがわかる。比較例１では、測定位置にカメラが配置し撮像するまでに位置決めやフォーカスを合わせることで測定時間が大幅にかかっていたが、実施例１ではカメラを2台設置し、撮影した2枚の画像同士を比較するため、比較例１のような正確な絶対位置にカメラを配置する必要がないため、位置決めやフォーカス合わせにかかる時間を短縮することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】えくぼ欠陥検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】(a)はえくぼ欠陥の発生のメカニズムの説明する図であり、(b)はえくぼ欠陥が発生したカラーフィルタのセルのサイズ変化を示す図である。
【図３】えくぼ欠陥が発生したカラーフィルタを示す図である。
【図４】えくぼ欠陥検査の処理を示す図である。
【図５】えくぼ欠陥検査の検査部内の処理を示す図である。
【図６】えくぼ欠陥検査で撮像される画像を示す図である。
【図７】実施例に用いた基板のセル形状を示す図である。
【図８】実施例1の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
11,202：基板
12：台
13：移動ステージ
14,14a,14b： カメラ
15,15a,15b：カメラケーブル
16：検査部
17：光源
18,18a,18b：光ファイバー
19a,19b：レンズ
201：露光テーブル
203：露光マスク
204：異物
205：紫外線
206：BM
207,208,209,41,42：セル
S1〜S7, S31〜S38：ステップ
【図１】
2010085210.tif 000005
【図２】
2010085210.tif 000006
【図３】
2010085210.tif 000007
【図４】
2010085210.tif 000008
【図５】
2010085210.tif 000009
【図６】
2010085210.tif 000010
【図７】
2010085210.tif 000011
【図８】
2010085210.tif 000012