(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明膜に単色光光源から所定の入射角度で検査光としての単色光を照射し、透明膜表面において反射された反射光Ｒ1および透明膜の裏面側界面で反射された反射光Ｒ2の干渉光を光検出器で検出し、所定量以上の光強度変化を生じさせた透明膜の領域を検出するものとし、前記透明膜の平均膜厚が１．０μｍ未満の場合には、検査光の入射角度を６０°として反射角度が４５°の反射光Ｒ1および反射角度が４５°の反射光Ｒ2を検出する位置に前記光検出器を設定し、前記透明膜の平均膜厚が１．０μｍ以上の場合には、検査光の入射角度を４５°として反射角度が４５°の反射光Ｒ1および反射角度が４５°の反射光Ｒ2を検出する位置に前記光検出器を設定し、前記光検出器の入力と同期させて被検査体を搬送することを特徴とする透明膜の検査方法。
【請求項２】
前記単色光光源はナトリウムランプであることを特徴とする請求項１に記載の透明膜の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透明膜の検査方法に係り、特に基板上形成された透明膜を有するカラーフィルタ等において透明膜の厚みムラを高い精度で簡便に検出することが可能な透明膜の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットディスプレイとして、モノクロあるいはカラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が使用されている。カラーの液晶ディスプレイには、３原色の制御を行うためにアクティブマトリックス方式および単純マトリックス方式とがあり、いずれの方式においてもカラーフィルタが用いられている。そして、液晶ディスプレイは、構成画素部を３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とし、液晶の電気的スイッチングにより３原色の各光の透過を制御してカラー表示が行われる。
【０００３】
このカラーフィルタは、例えば、透明基板上にＲ，Ｇ，Ｂの各着色パターンからなる着色層、各画素の境界部分に位置するブラックマトリックス、保護層および透明電極層からなるカラーフィルタ層を備えている。このようなカラーフィルタは、欠陥が存在する不良品を出荷しないようにするため、全数検査することが要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなカラーフィルタの欠陥の有無の検査は、従来、目視で行われていたが、最近では自動検査装置が種々開発されている。このような自動検査装置としては、例えば、カラーフィルタの上面から光を照射し、その反射光を光検出器にて受光して欠陥を検出するもの、カラーフィルタの下面から光を照射し、その透過光を光検出器にて受光して欠陥を検出するもの等がある。
【０００５】
しかしながら、従来の自動検査装置が用いる検査方法では、保護膜やレジスト膜といった透明膜の厚みムラの検出は、光学的特性から困難であった。すなわち、カラーフィルタの製造工程において微小な異物が付着した場合、この異物上に形成された透明膜は突起形状を示し、このような突起形状の欠陥は上記の検査方法により検出可能であるが、透明膜のうねりのような微妙な厚みムラの検出は不可能であった。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、透明膜の厚みムラ検査を高い信頼性で行うことができる検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、透明膜に単色光光源から所定の入射角度で検査光としての単色光を照射し、透明膜表面において反射された反射光Ｒ1および透明膜の裏面側界面で反射された反射光Ｒ2の干渉光を光検出器で検出し、所定量以上の光強度変化を生じさせた透明膜の領域を検出するものとし、前記透明膜の平均膜厚が１．０μｍ未満の場合には、検査光の入射角度を６０°として反射角度が４５°の反射光Ｒ1および反射角度が４５°の反射光Ｒ2を検出する位置に前記光検出器を設定し、前記透明膜の平均膜厚が１．０μｍ以上の場合には、検査光の入射角度を４５°として反射角度が４５°の反射光Ｒ1および反射角度が４５°の反射光Ｒ2を検出する位置に前記光検出器を設定し、前記光検出器の入力と同期させて被検査体を搬送するような構成とした。
【０００８】
また、本発明の透明膜の検査方法は、前記単色光光源をナトリウムランプとする構成とした。
【００１０】
上記のような本発明では、透明膜に所定の入射角度で照射された検査光が、透明膜表面において反射された反射光Ｒ１  および透明膜の裏面が接触している界面で反射された反射光Ｒ２  の両者として反射され、検査光が単色光であることより、この反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  には、その光路差による位相のズレから干渉が発生し、透明膜の厚みに応じて上記干渉の程度が変化するので、反射光の強度分布を求めることによって、透明膜の厚みムラのある箇所を、所定量以上の光強度変化を生じている透明膜の領域として検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００１２】
本発明の透明膜の検査方法は、単色光を検査光として使用し、基板上に形成された透明膜の表面で反射された反射光と透明膜の裏面側界面（透明膜と接触している支持物体面）上で反射された反射光との間に生じる干渉を利用して、透明膜のうねりのような厚みムラの検出を可能とするものである。
【００１３】
図１は本発明の透明膜の検査方法を使用するカラーフィルタの検査装置の一例を説明するための概略構成図である。図１に示される検査装置１は、透明膜が形成された被検査体１０を搬送するための搬送部２、この搬送部２上を搬送される被検査体１０に検査光である単色光を所定の入射角度θ１  で照射するための単色光光源３、被検査体１０で反射された反射光のうち反射角度θ２  で反射された光を検出するための光検出器４、この光検出器４からの画像信号を電気的に処理して透明膜のムラを検出する検査処理部５、および、検査処理部５で処理された画像を表示するための画像表示部６とを備えている。
【００１４】
搬送部２は被検査体１０を一定の速度で搬送するためのものであり、図示例のようなコロ搬送装置の他にステージ搬送装置等とすることができ、被検査体１０の製造ラインおよび検査ライン等を考慮して適宜選択することができる。また、被検査体１０に搬送ムラの影響が及ぶことを防止するために、搬送部２にエンコーダを取り付け、光検出器４の入力と同期をとるようにしてもよい。このような搬送部２による被検査体１０の搬送速度は、例えば、１．０〜６．０ｍ／分程度の範囲で設定することができる。
【００１５】
単色光光源３は、所定の入射角度θ１  で被検査体１０に検査光である単色光を照射するためのものであり、例えば、ナトリウムランプ（５８９ｎｍ）、レーザー光透過型高圧水銀ランプ、気体放電光を光学フィルターで単波長化したもの等を使用することができる。また、光検査器４は、被検査体１０で反射された反射光を検出するためのものであり、例えば、ＣＣＤラインセンサ、ＣＣＤエリアセンサ等を使用することができる。
【００１６】
本発明の透明膜の検査方法では、単色光光源３から被検査体１０の透明膜Ｆに照射する単色光の入射角度θ１  を３０〜７０°の範囲とし、反射角度θ２  ２０〜６０°の範囲で反射する反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  を検出する位置に光検出器４を設定することが好ましい。入射角度θ１  および反射角度θ２  が上記の範囲からはずれると、欠陥の検出に必要とされる光干渉による光強度の変化が得られないため好ましくない。特に、透明膜の平均膜厚が１．０μｍ未満の場合、入射角度θ１  を６０°、反射角度θ２  を４５°とすることが好ましい。また、透明膜の平均膜厚が１．０μｍ以上の場合、入射角度θ１  を４５°、反射角度θ２  を４５°とすることが好ましい。
【００１７】
本発明の透明膜の検査方法は、上述のように、被検査体で反射された反射光の干渉を利用するものであり、図２はこれを説明するための図である。いま、被検査体１０である基板Ｓ上に形成された透明膜Ｆの厚みがｔである場合（図２（Ａ））、被検査体１０に照射された検査光は、透明膜Ｆの表面で反射された反射光Ｒ１  と、透明膜の裏面側界面で反射された反射光Ｒ２  （すなわち、支持体である透明膜Ｆを透過して基板Ｓの表面で反射され再度透明膜Ｆを透過した反射光Ｒ２  ）とになる。このため、反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  には光路差ｄが生じ、検査光が単色光であることから、反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  には位相のズレから干渉が発生する。一方、被検査体１０である基板Ｓ上に形成された透明膜Ｆの厚みがＴ（Ｔ＞ｔ）である場合（図２（Ｂ））、上記と同様に反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  には光路差Ｄが生じ、位相のズレから反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  との間に干渉が発生する。そして、ある反射角度θ２  で反射された反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  との間に生じる干渉は、光路差による位相のズレの程度、したがって、透明膜Ｆの厚みに応じて変化し、干渉の変化は光検査器４が受光する反射光の強度の変化として検出することができる。
【００１８】
そこで、本発明は、光検出器４からの画像信号を検査処理部５で電気的に処理して反射光の強度分布を求め、透明膜Ｆの厚みムラのある箇所を、所定量以上の光強度変化を生じている透明膜の領域として検出するものである。図３および図４は、検査処理部５において行われる光検出器４からの画像信号の処理方法を説明する図である。図３および図４において、まず、光検査器４は反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  の干渉光に基づいた原画像の画像信号を取り込み（図３（Ｓ１  ））、次いで、検査処理部５において原画像の画像信号を演算処理することにより処理画像を作成する（図３（Ｓ２  ）および図４（Ａ））。図４（Ａ）に示される処理画像では、斜め方向（図の左上から右下への斜め方向）に反射された反射光のうち強度の高い領域が認められる。検査処理部５としては、微分処理、コンボリージョン、統計処理等のモジュールを備えた公知の演算処理装置を使用することができる。
【００１９】
次に、検査処理部５では、処理画像のＸ軸方向の光強度の水平分布を処理画像濃度断面図として算出し、この操作を処理画像のＹ軸方向に亘って行うことによって、処理画像の全域における光強度分布データを得る（図３（Ｓ３  ）および図４（Ｂ））。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）のａ−ａ線でのＸ軸方向の光強度の水平分布が示されている。次いで、この光強度分布データから、所定の閾値よりも高い光強度を示す透明膜Ｆの領域を２値化画像として算出し（図３（Ｓ４  ））、同時に、検査処理部５で処理された２値化画像を画像表示部６に表示する（図４（Ｃ））。このように、所定の閾値よりも高い光強度を示す領域は、反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  との間に位相のズレにより干渉縞が生じ、光強度変化が著しい領域であり、したがって、他の領域よりも透明膜Ｆの厚みが変化している領域として検出される。
【００２０】
上述のように、本発明の透明膜の検査方法は、検査光として単色光を使用すること、透明膜の表面で反射された反射光と基板上で反射された反射光との間に生じる干渉を利用すること、によって透明膜のうねりのような厚みムラの検出が可能である。
【００２１】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
コーニング（株）製７０５９ガラス（３６０ｍｍ×４６５ｍｍ、厚み０，７ｍｍ）にブラックマトリックス用の感光性レジスト（東京応化工業（株）製ＯＦＰＲ）をスピンコート法により塗布し、その後、９０℃で２分間乾燥させて膜厚約０．９μｍの感光性レジスト膜を形成した。この感光性レジスト膜には、塗布直前に感光性レジストを滴下することによりスジムラを形成し、また、塗布直後に感光性レジストを滴下することによりシミを形成した。
【００２２】
次に、このガラス基板を図１に示されるような検査装置の搬送部によって感光性レジスト膜を上にした状態で搬送し、下記の条件で感光性レジスト膜の厚みムラの検査を行い、その結果を下記の表１に示した。
【００２３】
検査条件
・単色光光源：ナトリウムランプ（放射の９８％が５８９ｎｍ）
（ＰＨＩＬＩＰＳ（株）製ＳＯＸ）
・光検出器：ＣＣＤラインセンサ
（ＮＥＤ（株）製ＦＨ１０２４Ｂ）
・ガラス基板搬送速度：２．４ｍ／分
・検査光入射角度θ１  ：６０°
・検査光反射角度θ２  ：４５°（光検出器設置角度）
一方、比較検査方法１として、単色光光源のナトリウムランプから単色光を基板の裏面に垂直（検査光入射角度θ１  ＝０°）に照射し、感光性レジスト膜側に垂直（出射角度θ２  ＝０°）に反射した反射光を光検出器としてのＣＣＤラインセンサにより受光するようにした他は、上記と同様の条件で感光性レジスト膜の厚みムラの検査を行い、その結果を下記の表１に示した。
【００２４】
さらに、比較検査方法２として、単色光光源のナトリウムランプの代わりに、光源として高周波蛍光灯を使用して白色光を照射した他は、上記と同様の条件で感光性レジスト膜の厚みムラの検査を行い、その結果を下記の表１に示した。
【００２５】
【表１】
0003631856.tif 000002
表１に示されるように、本発明の検査方法では、２値化画像においてノイズレベル７００に対して膜厚にムラの生じている箇所（スジムラ箇所、シミ箇所）の信号レベルは２８００〜３０００であり、Ｓ／Ｎ比は４．０〜４．３と十分に高く、例えば、１４００レベルに閾値を設定することにより感光性レジスト膜の厚みムラ（欠陥個所）を高い精度で簡便に検出できることが確認された。尚、本発明の検査方法では、検査光入射角度θ１  および検査光反射角度θ２  を上記の設定角度から±１０°の範囲で変更しても、感光性レジスト膜の厚みムラを高い精度で検出できた。
【００２６】
これに対して、比較の検査方法では、上記の膜厚にムラの生じている箇所（スジムラ箇所、シミ箇所）の検出は不可能であった。
（実施例２）
まず、コーニング（株）製７０５９ガラス（３６０ｍｍ×４６５ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）にスピンコート法によりカラーフィルタ層を形成し、その後、このカラーフィルタ層上に保護膜塗布液（日本合成ゴム（株）製ＪＳＳシリーズ）をスピンコート法により塗布し、次いで、９０℃で２分間乾燥させて膜厚約１．５μｍの保護膜を形成した。この保護膜には、塗布直前に微小異物を付着させることにより輝点ムラを形成し、また、塗布直前に保護膜塗布液を滴下することによりスジムラを形成し、さらに、フォトマスクに欠陥個所を作ることによりピンホールを形成した。
【００２７】
次に、このガラス基板を図１に示されるような検査装置の搬送部によって保護膜を上にした状態で搬送し、下記の条件で保護膜の厚みムラの検査を行い、その結果を下記の表２に示した。
【００２８】
検査条件
・単色光光源：ナトリウムランプ（放射の９８％が５８９ｎｍ）
（ＰＨＩＬＩＰＳ（株）製ＳＯＸ）
・光検出器：ＣＣＤラインセンサ
（ＮＥＤ（株）製ＦＨ１０２４Ｂ）
・ガラス基板搬送速度：２．４ｍ／分
・検査光入射角度θ１  ：４５°
・検査光反射角度θ２  ：４５°（光検出器設置角度）
一方、比較として、実施例１と同様の比較検査方法１および比較検査方法２により検査を行い、その結果を下記の表２に示した。
【００２９】
【表２】
0003631856.tif 000003
表２に示されるように、本発明の検査方法では、２値化画像において膜厚にムラの生じている箇所（輝点ムラ箇所、スジムラ箇所、ピンホール箇所）に応じたノイズレベルが現れたが、各欠陥箇所は高いＳ／Ｎ比（２．５〜４．３）で検出できることが確認された。尚、本発明の検査方法では、検査光入射角度θ１  および検査光反射角度θ２  を上記の設定角度から±１０°の範囲で変更しても、感光性レジスト膜の厚みムラを高い精度で検出できた。
【００３０】
これに対して、比較の検査方法１は、十分な光干渉縞が得られないため、十分に欠陥を検出することはできなかった。また、比較の検査方法２は、光干渉縞がまったくみとめられず、欠陥の検出は不可能であった。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば単色光光源から透明膜に所定の入射角度で単色光である検査光を照射し、透明膜表面において反射された反射光Ｒ１  および透明膜の裏面側界面（透明膜と接触している支持体面）で反射された反射光Ｒ２  を生じさせ、検査光が単色光であることにより、この反射光Ｒ１  と反射光Ｒ２  には光路差による位相のズレから干渉が発生しており、干渉は透明膜の厚みに応じて変化することを利用して、光検出器からの画像信号を処理して求めた反射光の強度分布から所定量以上の光強度変化を生じている透明膜の領域を検出し、この領域を厚みムラのある箇所とすることができ、これにより、従来は不可能であった透明膜のうねりのような微妙な厚みムラを高い精度で簡便に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明膜の検査方法を使用するカラーフィルタの検査装置の一例を説明するための概略構成図である。
【図２】被検査体で反射された単色光（反射光）の干渉を説明するための図である。
【図３】検査処理部における画像処理方法を説明する図である。
【図４】検査処理部における画像処理方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…検査装置
２…搬送部
３…単色光光源
４…光検出器
５…検査処理部
６…画像表示部
１０…被検査体
Ｆ…透明膜
Ｒ１  ，Ｒ２  …反射光
Ｓ…基板
【図１】
0003631856.tif 000004
【図２】
0003631856.tif 000005
【図３】
0003631856.tif 000006
【図４】
0003631856.tif 000007