(57)【要約】【課題】１回の測定で複数のデータを処理して１個の基板の膜厚測定の短時間化を図ることが可能な分光膜厚測定装置を提供する。【解決手段】液晶カラーフィルタ基板Ｂのカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定する分光膜厚測定装置である。一つの光源装置１から複数の測定部へ測定光Ｌ１を照射する。複数の測定部からの各反射光Ｌ２がイメージング分光器１２に入射して、各反射光をそれぞれ独立に分光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶カラーフィルタ基板（Ｂ）のカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定する膜厚測定装置であって、一つの光源装置（１）から複数の測定部へ測定光（Ｌ１）を照射して、この複数の測定部からの各反射光（Ｌ２）がイメージング分光器（１２）に入射して、各反射光をそれぞれ独立に分光することを特徴とする分光膜厚測定装置。
【請求項２】
上記イメージング分光器（１２）は特定方向に空間的な分解能をもち、このイメージング分光器（１２）の射出側に２次元ＣＣＤ検出器（１３）を配置して、上記特定方向とは直交する方向に波長分散させ、上記特定方向に各測定点を分離させることを特徴とする請求項１の分光膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分光膜厚測定装置に関し、特に大型液晶カラーフィルタ基板のカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定する分光膜厚測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶パネルでは、色表示素子としてカラーフィルタが使用されている。カラーフィルタの製膜工程は、近年、基板の大型化に伴いその方法が変化してきている。すなわち、小型のガラスサイズに対しては、レジストをガラス基板に滴下しガラスを回転させて膜厚及び均一性を管理するスピン方式が主流であった。しかしながら、１ｍ角を越える大型サイズのガラス基板に対しては、装置サイズ及びレジスト消費量を押さえるため、隙間を直線状に動かしてレジストを塗布するスリット方式が主流となってきている。このスリット方式では、機械的精度により膜厚の均一性をあげる必要があること、及びテレビジョン（ＴＶ）むけ需要でより色管理が重要となったことで、大型ガラス基板における製造ライン内でのパターン内の膜厚測定が重要となっている。この際、複数点の測定が必要であるため、いわゆる多点測定を行うことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来から、膜厚の測定方法において多点測定を行う場合、１測定部からの光を１個の分光器に入れるようにするもの、つまり1測定部に対して1分光器とするもの、又は、1つの分光器に分岐ファイバを用いて測定部からの光或いは光源からの投光部を切り替えて入射させ順次各点の測定をするもの等があった。しかしながら、前者のものでは、１個の分光器が高価であるため、全体としてコストが高くなる欠点がある。また、後者のものでは、測定時間が（1点測定時間）×（測定部数）となり高速測定ができず、タクトが厳しいインライン（製造ライン内）では対応できない。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、１回の測定で複数のデータを処理して１個の基板の膜厚測定の短時間化を図ることが可能な分光膜厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで請求項１の分光膜厚測定装置は、液晶カラーフィルタ基板Ｂのカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定する分光膜厚測定装置であって、一つの光源装置１から複数の測定部へ測定光Ｌ１を照射して、この複数の測定部からの各反射光Ｌ２がイメージング分光器１２に入射して、各反射光Ｌ２をそれぞれ独立に分光することを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の分光膜厚測定装置では、複数の測定部（測定点）からの各反射光がイメージング分光器１２に入射して、各反射光をそれぞれ独立に分光することができる。すなわち、１回の測定光Ｌ１の照射にて、複数の測定部（測定点）の反射光Ｌ２の分光が可能となる。
【０００７】
請求項２の分光膜厚測定装置は、上記イメージング分光器１２は、特定方向に空間的な分解能をもち、このイメージング分光器１２の射出側に２次元ＣＣＤ検出器１３を配置して、上記特定方向とは直交する方向に波長分散させ、上記特定方向に各測定部を分離させることを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２の分光膜厚測定装置では、特定方向とは直交する方向に波長分散させ、特定方向に各測定部（測定点）を分離させるので、１回の測定で複数の測定部（測定点）のスペクトルデータをイメージング分光器１２にて同時に処理することが可能である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の分光膜厚測定装置によれば、１回の測定光の照射にて、複数の測定部（測定点）の反射光の分光が可能となる。このため、１枚の液晶カラーフィルタ基板に対する測定時間の短縮化を図ることができ、作業性向上を達成できる。しかも、高価な分光器を複数個備えることがなく、コストの低減を図ることができる。
【００１０】
請求項２の分光膜厚測定装置によれば、1回の測定で複数の測定部（測定点）のスペクトルデータをイメージング分光器にて同時処理することが可能である。このため、測定装置のコストを下げることができると共に、測定時間を短くでき、インラインにおける分光膜厚測定装置（膜厚測定システム）が構築しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の分光膜厚測定装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの分光膜厚測定装置の全体簡略斜視図を示し、この分光膜厚測定装置は、大型液晶カラーフィルタ基板Ｂのカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定するものである。そして、この分光膜厚測定装置は、ハロゲン光源等にて構成される光源装置1と、分光手段２と、光源装置１からの測定光Ｌ１（図２参照）を上記基板Ｂ上に照射して、その反射光Ｌ２（図２参照）を分光手段２に入光させる複数の計測ユニット３・・とを備える。
【００１２】
計測ユニット３は、図２に示すように、鏡筒５内に配置されるレンズ群６を備え、光源装置１と伝送線７を介して連結されている。鏡筒５は、本体部８とこの本体部８の側壁に付設される副部９とを有し、また、伝送線７は、図１に示すように、光源装置１側の本体線１０と、この本体線１０から分岐される複数の分岐線１１・・とからなる。そして、各分岐線１１が各計測ユニット３の鏡筒５の本体部８の上部に接続される。この場合、伝送線７は複数の光ファイバを有し、各光ファイバが、本体線１０と分岐線１１とを介して鏡筒５に到達している。このため、一つの光源装置１からの測定光Ｌ１は伝送線７を介して各ユニット３・・の各鏡筒５・・にそれぞれ入光して、基板Ｂに照射される。
【００１３】
また、分光手段２はイメージング分光器１２と２次元ＣＣＤ検出器１３とを有し、このイメージング分光器１２と、上記各計測ユニット３の鏡筒５の副部９とが伝送線１４にて連結されている。伝送線１４は、イメージング分光器１２側の本体線１５と、計測ユニット３側の複数の分岐線１６・・とからなる。そして、各分岐線１６・・が各計測ユニット３の鏡筒５の副部９に接続され、本体線１５がイメージング分光器１２の入射部に接続される。この場合、伝送線１４は複数の光ファイバを有し、各光ファイバが、分岐線１６と本体線１５とを介してイメージング分光器１２に到達している。すなわち、伝送線１４の本体線１５のイメージング分光器１２側の端面１７は、図３と図４に示すように、複数（図例では５本）の光ファイバ端面１８が所定ピッチで１列に配置されている。このため、イメージング分光器１２の入射端はこの複数の光ファイバ端面１８に対応して複数分割（５分割）されている。すなわち、測定部側が単線ファイバとなり、この単線ファイバを集めた他端側は、測定点数分だけ単線ファイバが一列に並んだ断面を持つ分岐光ファイバとなり、この分岐光ファイバが測定用の分光器１２に入射される。
【００１４】
ところで、図３に示すように、通常の分光器１２ａでは、入射した光は縦線として結像し白色であれば横方向に色成分に分かれるスペクトルが現れる。すなわち、通常の分光器１２ａは入射側の縦長のスリット像を射出側（検出器側）の縦長映像に投影するものであり、スリット長手方向に空間的な分離能力はない。これに対して、イメージング分光器１２では、凹面グレーティングや円環曲面グレーティングを用いて縦方向に空間的な分解能を持つことになる。このため、図４に示すように、縦方向に空間的な分解能を持つイメージング分光器１２であれば、入射した光は点として結像し白色であれば複数のスペクトルに分かれる。
【００１５】
従って、この分光膜厚測定装置においては、分光器として特定方向（縦方向であって、波長方向に対して直交する方向）に空間的な分解能を持つイメージング分光器１２を使用し、このイメージング分光器１２の射出側に２次元のＣＣＤ検出器１３を配置することによって、横方向（上記特定方向とは直交する方向）には通常の分光器と同様の波長分散させ、縦方向に各測定部（測定点）を分離できるように読み出し可能とでき、複数の測定部の情報を1つのイメージング分光器１２で処理できる。図５はイメージング分光器１２でわかれたスペクトルがＣＣＤ検出器１３に投影されて読み出されている状態を示している。この２次元ＣＣＤ検出器１３では、得られたスペクトルに対応して分割線を設定して測定データを独立したスペクトルとして取得するので、それぞれの測定部に対して独立して膜厚を算出可能である。この際、分光手段２にはマイクロコンピュータ等にて構成される信号処理手段２０が連結され、この信号処理手段２０にて分光手段２からの分光データに基づいて膜厚を算出することになる。
【００１６】
次に上記のように構成された分光膜厚測定装置にて、膜厚を測定する方法を説明する。すなわち、液晶カラーフィルタ基板ＢのＲＧＢパターンの大きさは、数十ミクロンから数百ミクロンの大きさであり、使用用途に応じて選択される。このパターン内部に４００ｎｍから９００ｎｍの領域の波長域の白色光を照射するため、ハロゲン光源等からなる光源装置１からの光を伝送線７から各計測ユニット３・・に伝送する。これによって、各計測ユニット３・・から基板Ｂに測定光Ｌ１（図２参照）が照射され、その反射光Ｌ２（図２参照）が各計測ユニット３・・に入光する。そして、その反射光Ｌ２は各計測ユニット３・・から伝送線１４を介して分光手段２のイメージング分光器１２に入光する。
【００１７】
この際、伝送線１４のイメージング分光器１２側の端面１７には光ファイバ端面１８・・が所定ピッチで一列に配置され、各測定部からの反射光Ｌ２がこの光ファイバ端面１８からイメージング分光器１２の入射端に入射される。すなわち、各光ファイバ端面１８・・がそれぞれの測定部の光点となる。そして、それぞれの光点は、イメージング分光器１２の中に配置されている凹面のグレーティングや円環曲面グレーティングにより分光される。グレーティングの刻線により、回折作用により波長成分に分かれ、それと垂直方向は結像作用により点が分割する。この場合、各光点が白色光のであるので、帯状のスペクトルが入射光点数分だけ形成される。そして、このスペクトルが２次元のＣＣＤ検出器１３に入射し、このＣＣＤ検出器１３にて複数のスペクトルの組を得ることになる。そこで、２次元ＣＣＤ検出器１３からデータを読み出すとき、例えば、横方向に分割線を設定し、それぞれのスペクトルを分割して読み出すこととして、1回の光の照射で複数のスペクトルを得るようにしている。
【００１８】
この場合、複数の計測ユニット３は、図１に示すように、基板Ｂの一辺２８に沿って配置されているので、この一辺２８と直交する方向に、図示省略の移動機構にて基板Ｂを移動させることによって、基板Ｂ上の全パターン内部のレジストの厚さ測定することができる。
【００１９】
このように、上記分光膜厚測定装置では、大型液晶カラーフィルタ基板Ｂのカラーパターン内部及びパターン無し部のレジスト等の膜厚を測定及び分光特性を測定するものであって、複数の測定部（測定点）からの各反射光Ｌ２が一つのイメージング分光器１２に入射して、各反射光Ｌ２をそれぞれ独立に分光することができる。すなわち、１回の測定光Ｌ１の照射にて、複数の測定部の反射光Ｌ２の分光が可能となる。このため、１枚の液晶カラーフィルタ基板Ｂに対する測定時間の短縮化を図ることができ、作業性向上を達成できる。しかも、高価な分光器を複数個備えることがなく、コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、横方向（特定方向とは直交する方向）に波長分散させ、縦方向（特定方向）に各測定部（測定点）を分離させるので、１回の測定で複数の測定部（測定点）のスペクトルデータを一つのイメージング分光器１２にて同時に処理することが可能である。このため、測定装置のコストを下げることができると共に、測定時間を短くでき、インラインにおける分光膜厚測定装置（膜厚測定システム）が構築しやすくなる。
【００２１】
ところで、上記実施の形態では計測ユニット３としてはレンズ群６を備えた顕微鏡タイプであるが、図６に示すような分岐ファイバヘッド２１を使用してもよい。すなわち、分岐ファイバヘッド２１に投光側伝送線２２と受光側伝送線２３とが接続され、分岐ファイバヘッド２１の端面２４に、投光側伝送線２２の投光用光ファイバ２５の端面２５ａと、受光側伝送線２３の受光用光ファイバ２６の端面２６ａとが配置されている。そして、投光側伝送線２２の投光用光ファイバ２５の端面２５ａから測定光Ｌ１が基板上に照射され、受光用光ファイバ２６の端面２６ａにその測定部からの反射光Ｌ２が入光し、この受光用光ファイバ２６の他方の端面（図示省略）からイメージング分光器１２の入射端に反射光Ｌ２が入射する。これによって、信号処理手段２０にて分光手段２からの分光データに基づいて膜厚を算出することができる。
【００２２】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、計測ユニット３の数の増減は任意である。この際、イメージング分光器１２の分解能と２次元ＣＣＤ検出器１３の大きさによって、伝送線１４の光ファイバ端面１８の数（測定部の数）を変更することができる。また、光源装置１として、ハロゲン光源を使用したが、反射光Ｌ２がイメージング分光器１２にて分光することができて、膜厚を算出することができるものであれば、種々の光源を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の分光膜厚測定装置の実施形態を示す簡略斜視図である。
【図２】上記分光膜厚測定装置の計測ユニットの簡略断面図である。
【図３】通常の分光器の分光状態を示す簡略斜視図である。
【図４】イメージ分光器の分光状態を示す簡略斜視図である。
【図５】検出器からのデータの読み出し状態を示す簡略図である。
【図６】この分光膜厚測定装置の他の実施形態を示す要部簡略斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・光源装置、１２・・イメージング分光器、１３・・検出器、Ｂ・・液晶カラーフィルタ基板、Ｌ１・・測定光、Ｌ２・・反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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