(57)【要約】【課題】ディスプレイパネルの製造プロセスにおいて、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査する膜厚分布検査方法および装置を提供する。【解決手段】白色光源１からの白色光を単色光に変換し、変換された単色光を平行光にして基板６表面に形成された薄膜７に照射し、薄膜７を透過した光または薄膜７で反射した光を撮像し、撮像された画像について複数の位置での輝度値と中央位置での輝度値との差の絶対値の合計を色ムラ値として算出することを撮像する位置を変えて複数回繰り返し、算出した複数の色ムラ値から総合色ムラ値を算出し、算出した総合色ムラ値をあらかじめ設定された閾値と比較することにより膜厚ムラを検査することにより、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板６表面に形成された薄膜７の膜厚ムラを検査することが可能となる。【選択図】図３
2005221458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源からの白色光を単色光に変換し、前記変換された単色光を平行光にして基板表面に形成された薄膜に照射し、前記薄膜を透過した光または前記薄膜で反射した光を撮像し、前記撮像された画像について複数の位置での輝度値と中央位置での輝度値との差の絶対値の合計を色ムラ値として算出することを撮像する位置を変えて複数回繰り返し、前記算出した複数の色ムラ値から総合色ムラ値を算出し、前記算出した総合色ムラ値をあらかじめ設定された閾値と比較することにより膜厚ムラを検査することを特徴とする膜厚分布検査方法。
【請求項２】
単色光に対応した係数をＰ（ｉ）、薄膜を透過した光または前記薄膜で反射した光を撮像する位置に対応した係数をＱ（ｊ）、前記位置における色ムラ値をＬ（ｉ、ｊ）としたとき、総合色ムラ値Ｔを下記の計算式で算出することを特徴とする請求項１記載の膜厚分布検査方法。
【数１】
2005221458.tif 000013
【請求項３】
白色光を出射する白色光源と、前記白色光を単色光に変換する干渉フィルターと、前記単色光を平行光にして基板表面に形成された薄膜に照射するコリメータレンズと、前記薄膜を透過した光または前記薄膜で反射した光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を移動させる移動手段と、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づいて総合色ムラ値を算出して膜厚ムラを検査する処理手段とを備えたことを特徴とする膜厚分布検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイパネルの製造プロセスにおいて、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査する膜厚分布検査方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶パネルの製造プロセスにおいて、基板表面に塗布したレジスト等の基板表面に形成された薄膜に膜厚ムラがある場合、その後の工程にて形成するパターン線幅等に不良が発生するため、薄膜形成後に膜厚検査を行うようにしていた。
【０００３】
従来の膜厚検査方法としては、基板表面に形成された薄膜に対して複数波長の単色光を照射し、薄膜の上面と下面とで反射した光の干渉像に応じた反射光量より、膜厚分布を計測し検査していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、従来の膜厚検査装置の概略構成図である。
【０００５】
図７において、１は干渉光源として用いられるハロゲンランプ等の白色光源である。２は複数の干渉フィルターであり、切替ユニット３により所望の干渉フィルター２を白色光源１の光路上に選択的に位置させ、白色光源１からの光を選択された干渉フィルター２に対応した単色光に変換する。干渉フィルター２により変換された単色光は、ハーフミラー４を介してコリメートレンズ５で平行光とされ、基板６表面に形成された検査対象である薄膜７に照射される。薄膜７に照射された光は、薄膜７の上面と下面とで反射した光により干渉が発生して干渉像が生成され、生成された干渉像をカメラ８により撮像する。画像処理手段９は、撮像された干渉像から得られる反射光量と選択された干渉フィルター２に対応して指定された色とよりＲＧＢ毎のカラー映像信号を生成し、生成されたＲＧＢ毎のカラー映像信号を重ね合わせて表示することにより膜厚分布として疑似カラー表示される。疑似カラー表示された膜厚分布より、膜厚状態の検査を行っていた。
【０００６】
しかしながら、近年、テレビ等のディスプレイパネルは加速的に大画面化されてきており、基板表面に形成された薄膜の膜厚分布状態によっては、視聴者が見る位置、角度によって薄膜を通過する光の光路差が変化し、光の干渉の影響で色が変化する色ムラが問題となってきている。
【特許文献１】特開平９−２９２２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に示したような従来の方法では、基板表面に対して垂直に照射された平行光が薄膜の上面と下面とで反射した光の干渉像を一箇所の定点にて撮像する検査であり、見る位置、角度によって薄膜を通過する光の光路差が変化し、光の干渉の影響で色が変化する色ムラが発生する膜厚ムラを検査することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものであって、ディスプレイパネルの製造プロセスにおいて、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査する膜厚分布検査方法および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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、白色光源からの白色光を単色光に変換し、前記変換された単色光を平行光にして基板表面に形成された薄膜に照射し、前記薄膜を透過した光または前記薄膜で反射した光を撮像し、前記撮像された画像について複数の位置での輝度値と中央位置での輝度値との差の絶対値の合計を色ムラ値として算出することを撮像する位置を変えて複数回繰り返し、前記算出した複数の色ムラ値から総合色ムラ値を算出し、前記算出した総合色ムラ値をあらかじめ設定された閾値と比較することにより膜厚ムラを検査することにより、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査することが可能となり、ディスプレイパネルの画質性能や品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態における膜厚分布検査装置の概略構成図である。図１において図７と同一物については同一番号を付し説明を省略する。
【００１３】
図１において、１０はカメラ８を移動させる移動手段であり、移動手段１０によりカメラ８をあらかじめ設定した画質性能を保証すべき複数の評価位置に移動させる。１１は処理手段であり、カメラ８からの信号をデジタル化、保存、画像処理を行い、色ムラ値を算出し、基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査する。
【００１４】
図２は、移動手段１０でカメラ８を移動させる評価位置の一例を示す図であり、図２（ａ）は薄膜７が形成された基板６を薄膜７が形成された面から見た図であり、図２（ｂ）は基板６の側面から見た図である。図２（ａ）における２１〜２９の位置は、評価位置の一例を示しており、評価位置、評価位置の数は、基板６のサイズによってあらかじめ設定すればよく、この評価位置に限られるものではない。
【００１５】
図３は、本発明の一実施の形態における評価フローチャートである。
【００１６】
まず、移動手段１０によってカメラ８を最初の評価位置、例えば図２（ａ）における評価位置２１に移動させる（Ｓ１）。
【００１７】
次に、複数の異なる波長の単色光に変換する複数の干渉フィルター２を切替ユニット３により選択し、白色光源１から照射される白色光を単色光に変換して基板６表面に形成された薄膜７面に照射する（Ｓ２）。薄膜７に照射された単色光は、薄膜７の上面と下面とで反射した光により干渉が発生する。
【００１８】
ここで、薄膜７の上面と下面とで反射した光により発生する干渉について、図４を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図４は、薄膜７に照射した単色光が薄膜７の上面と下面とで反射する光路を示す図である。
【００２０】
図４において、１２は薄膜７の上面での反射光、１３は薄膜７を透過する透過光、１４は薄膜７の下面での反射光を示している。空気の屈折率をＮ０、薄膜７の屈折率をＮ１、単色光の薄膜７への入射角をθ、薄膜７での単色光の屈折角をφ、薄膜７の膜厚をｄとすると、反射光１２と反射光１４の光路差△は、下記の計算式（数２）で表される。
【００２１】
【数２】
2005221458.tif 000003
【００２２】
ここで、スネルの法則より、Ｎ０・ｓｉｎθ＝Ｎ１・ｓｉｎφが成り立つ。
【００２３】
この光路差△が照射される単色光の波長の整数倍であれば、反射光１２と反射光１４の光は互いに強め合い、照射される単色光の波長の半整数倍であれば、反射光１２と反射光１４の光は互いに弱め合う。ここでは、反射光について説明したが、透過光においても同様である。
【００２４】
また、光学薄膜においては、下記の関係式（数３）が成り立つ。
【００２５】
【数３】
2005221458.tif 000004
【００２６】
以上のように、薄膜７に照射された単色光が、薄膜７の上面と下面とで反射した光が互いに強め合ったり、弱め合ったりすることで、透過する光の光量は増減し、見る位置や角度によって色が変化する色ムラが発生する。
【００２７】
次に、薄膜７面に照射した単色光の透過光をカメラ８で撮像し（Ｓ３）、撮像された画像データに基づいて、処理手段１１にて照射された単色光と評価位置毎の色ムラ値を算出する（Ｓ４）。
【００２８】
図５は、カメラ８で撮像された画像データから輝度値を算出する輝度値算出位置の一例を示す図であり、薄膜７が形成された基板６を薄膜７が形成された面から見た図である。図５における３１〜３８および中央部Ｃの位置は、輝度値算出位置の一例を示しており、輝度値算出位置、輝度値算出位置の数は、基板６のサイズや検査時間、精度等によってあらかじめ設定すればよく、この輝度値算出位置に限られるものではない。
【００２９】
撮像された画像データから基板６内の輝度値算出位置ｋにて算出した輝度値をＹ（ｋ）、中央部Ｃでの輝度値をＹｃとすると、色ムラ値Ｌ（ｉ，ｊ）は、下記の計算式（数４）にて算出される。ここで、ｋはあらかじめ設定した輝度値算出位置に付与した通し番号、ｉはあらかじめ設定した複数の異なる波長の単色光に付与した通し番号、ｊは評価位置に付与した通し番号とする。
【００３０】
【数４】
2005221458.tif 000005
【００３１】
次に、切替ユニット３により干渉フィルター２を切り替え、白色光源１から照射される白色光を次の単色光に変換して基板６表面に形成された薄膜７面に照射し（Ｓ２）、薄膜７面に照射した単色光の透過光をカメラ８で撮像し（Ｓ３）、処理手段１１にて色ムラ値を算出する（Ｓ４）。Ｓ２からＳ４の処理を設定波長が終わるまで繰り返し、全ての設定波長のあらかじめ設定した全ての評価位置について色ムラ値を算出する。
【００３２】
次に、各設定波長の単色光の相対強度に応じた係数をＰ（ｉ）、評価位置に応じた係数をＱ（ｊ）とすると、総合色ムラ値Ｔは、下記の計算式（数５）にて算出される。
【００３３】
【数５】
2005221458.tif 000006
【００３４】
ここで、係数Ｐ（ｉ）は、下記の計算式（数６）を満たすように設定する。
【００３５】
【数６】
2005221458.tif 000007
【００３６】
例えばパネル設計上、白色光が図６に示すような相対強度分布を示す場合は、設定波長を４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６２０ｎｍとし、相対強度がそれぞれ５０％、９０％、４０％であることより、あらかじめ設定された単色光に対して付与する通し番号を、４５０ｎｍを１、５３０ｎｍを２、６２０ｎｍを３とすると、Ｐ（１）は０．３、Ｐ（２）は０．５、Ｐ（３）は０．２という係数となる。
【００３７】
また、係数Ｑ（ｊ）は、ディスプレイをどの位置、角度で見ることを推奨するか等、視聴者の視点を考慮して、あらかじめ設定しておき、下記の計算式（数７）を満たすように設定する。
【００３８】
【数７】
2005221458.tif 000008
【００３９】
次に、上記の計算式（数５）で算出された総合色ムラ値Ｔとあらかじめ設定された閾値とを比較し、総合色ムラ値Ｔがあらかじめ設定された閾値より大きい場合には、膜厚分布が不良であると判定する。
【００４０】
ここで、本発明の一実施の形態における膜厚分布検査方法について、波長６２０ｎｍの単色光を用いた場合で具体的に説明する。ここでは、波長６２０ｎｍについてのみ説明するため、あらかじめ設定された単色光に対して付与する通し番号は１とする。
【００４１】
まず、基板６であるディスプレイパネルに形成された薄膜７に対して、波長６２０ｎｍの単色光を照射し、その透過光を図２（ａ）に示す評価位置２２、２５、２８にて撮像する。ここで、評価位置は２２、２５、２８の３ヵ所としているため、それぞれの評価位置に付与する通し番号は、評価位置２２を１、評価位置２５を２、評価位置２８を３とする。
【００４２】
次に、それぞれの評価位置２２、２５、２８にて撮像された画像データに基づいて、図５に示す輝度値算出位置３２、３７、Ｃにて輝度値を算出する。ここで、輝度値算出位置は中央部Ｃ以外を３２、３７の２ヵ所としているため、それぞれの輝度値算出位置に付与する通し番号は、輝度値算出位置３２を１、輝度値算出位置３７を２とする。
【００４３】
例えば、評価位置２２における輝度値Ｙ（１）が９０、Ｙ（２）が１１０、Ｙｃが１００、評価位置２５における輝度値Ｙ（１）が９０、Ｙ（２）が１００、Ｙｃが１００、評価位置２８における輝度値Ｙ（１）が１１０、Ｙ（２）が１００、Ｙｃが９０であったとすると、上記の計算式（数４）より各色ムラ値Ｌ（ｉ，ｊ）は下記の計算式（数８）のように算出される。
【００４４】
【数８】
2005221458.tif 000009
【００４５】
次に、波長６２０ｎｍの色ムラについてのみであるため、係数Ｐ（ｉ）は、上記の計算式（数６）より、Ｐ（１）が１となる。
【００４６】
また、ディスプレイは通常、正面から視聴することが一般的であり、側方からの視聴は正面からの視聴よりは重視されないため、正面からの視聴にあたる中央からの視点を重視するべきである。したがって、評価位置２２を１、評価位置２５を５、評価位置２８を１と重み付けすると、上記の計算式（数７）より、Ｑ（１）は１／７、Ｑ（２）は５／７、Ｑ（３）は１／７となる。
【００４７】
これらの各色ムラ値Ｌ（ｉ，ｊ）、係数Ｐ（ｉ）、係数Ｑ（ｊ）を用いて、上記の計算式（数４）より総合色ムラ値Ｔは下記の計算式（数９）のように算出される。
【００４８】
【数９】
2005221458.tif 000010
【００４９】
次に、この値とあらかじめ設定された閾値とを比較し、薄膜の膜厚分布の良否判定を行う。ここでは、各評価位置における輝度値のバラツキが比較的小さい場合を示しており、あらかじめ設定された閾値を３０とすると、総合色ムラ値Ｔがあらかじめ閾値以下であるため膜厚分布としては良品と判定される。
【００５０】
次に、各評価位置における輝度値のバラツキが比較的大きい場合を示す。
【００５１】
例えば、評価位置２２における輝度値Ｙ（１）が７０、Ｙ（２）が１３０、Ｙｃが１００、評価位置２５における輝度値Ｙ（１）が９０、Ｙ（２）が１１０、Ｙｃが１００、評価位置２８における輝度値Ｙ（１）が１３０、Ｙ（２）が１１０、Ｙｃが８０であったとすると、上記の計算式（数４）より各色ムラ値Ｌ（ｉ，ｊ）は下記の計算式（数１０）のように算出される。
【００５２】
【数１０】
2005221458.tif 000011
【００５３】
これらの各色ムラ値Ｌ（ｉ，ｊ）、係数Ｐ（ｉ）、係数Ｑ（ｊ）を用いて、上記の計算式（数４）より総合色ムラ値Ｔは下記の計算式（数１１）のように算出される。
【００５４】
【数１１】
2005221458.tif 000012
次に、この値とあらかじめ設定された閾値とを比較し、薄膜の膜厚分布の良否判定を行う。ここでは、各評価位置における輝度値のバラツキが比較的大きい場合を示しており、あらかじめ設定された閾値を３０とすると、総合色ムラ値Ｔがあらかじめ設定された閾値より大きいため膜厚分布としては不良品と判定される。
【００５５】
ここでは、あらかじめ設定された閾値を３０としたが、検査対象物の性能や品質、検査精度によって任意に設定すればよい。
【００５６】
また、本発明の一実施の形態においては、１つの単色光を用いて検査を行ったが、複数の単色光を用いて検査を行ってもよく、複数の単色光を用いた場合には、各単色光に対応した係数を設定し、総合色ムラ値Ｔを算出する際に、各単色光に対応した係数を乗じて算出するようにすればよい。また、複数の単色光を用いた場合のあらかじめ設定される閾値は、１つの単色光を用いた場合のあらかじめ設定された閾値と大きく変わることはないが、検査対象物の性能や品質、検査精度によって任意に設定すればよい。
【００５７】
以上のように本発明の一実施の形態によれば、ディスプレイパネル等の見る位置や角度によって色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の膜厚ムラを検査することが可能となり、ディスプレイパネルの画質性能や品質を向上させることが可能となる。
【００５８】
なお、本発明の一実施の形態においては、複数の評価位置で撮像するため移動手段１０を設けたが、同じ校正をされたカメラ８を複数台設置する構成としても良い。
【００５９】
また、本発明の一実施の形態においては、透過光を撮像する構成を用いて説明したが、反射光を撮像する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の膜厚分布検査方法および装置は、見る位置、角度が変わると色が変化する色ムラを発生させる基板表面に形成された薄膜の光学膜厚ムラを定量的に検査できるため、この検査結果を用いて、視聴者の視点を考慮したパネルの設計へのフィードバックや、工程改善の効果算出等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態における膜厚分布検査装置の概略構成図
【図２】本発明の一実施の形態における評価位置の一例を示す図
【図３】本発明の一実施の形態における評価フローチャート
【図４】薄膜に照射した単色光が薄膜の上面と下面とで反射する光路を示す図
【図５】撮像された画像データから輝度値を算出する輝度値算出位置の一例を示す図
【図６】白色光の相対強度分布を示す図
【図７】従来の膜厚検査装置の概略構成図
【符号の説明】
【００６２】
１    白色光源
２    干渉フィルター
３    切替ユニット
５    コリメータレンズ
６    基板
７    薄膜
８    カメラ
１０  移動手段
１１  処理手段
【図１】
2005221458.tif 000014
【図２】
2005221458.tif 000015
【図３】
2005221458.tif 000016
【図４】
2005221458.tif 000017
【図５】
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【図６】
2005221458.tif 000019
【図７】
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