(57)【要約】【課題】光干渉測定装置を用いて基板上の段差の形状を検査する際に、測定エラーが少なく、測定時間の短い電気光学装置用基板の検査方法等を提供する。【解決手段】電気光学装置用基板上に設けられた段差を検査するための検査装置であって、光干渉を発生させるための光干渉レンズを含む光学系手段と、光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を受光する受光手段と、光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理して、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求める画像処理手段と、光干渉法を適用するための第２の干渉光により得られた段差の三次元形状データを処理するデータ処理手段と、画像処理手段及びデータ処理手段により得られた結果を表示する表示手段と、を含む。【選択図】図２
2007212268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学装置用基板上に設けられた段差を検査するための検査装置であって、
光干渉を発生させるための光干渉レンズを含む光学系手段と、
前記光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を受光する受光手段と、
前記光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、
前記光干渉レンズを介して前記受光手段により得られた画像データを画像処理して、前記基板表面上で合焦したときの前記光干渉レンズの合焦位置を求める画像処理手段と、
光干渉法を適用するための第２の干渉光により得られた前記段差の三次元形状データを処理するデータ処理手段と、
前記画像処理手段及びデータ処理手段により得られた結果を表示する表示手段と、を含むことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記受光手段と、駆動手段と、画像処理手段と、を自動的に順次繰り返し動作させるオートフォーカス手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記第１の干渉光を受光する際に用いられるパルスモータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記第２の干渉光を受光する際に用いられるピエゾ素子を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記光干渉法を白色干渉法とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記第１の干渉光を受光するための受光手段と、前記第２の干渉光を受光するための受光手段と、を同一とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
基板上に設けられた段差の三次元形状を、光干渉測定装置を用いて検査するための電気光学装置用基板の検査方法であって、
前記光干渉測定装置として、光源と、当該光源から入射して反射鏡で反射した光と前記光源から入射して前記基板で反射した光との間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、前記干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、
前記光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を前記受光手段により受光する工程と、
前記光干渉レンズを介して前記受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、前記基板表面上で合焦したときの前記光干渉レンズの合焦位置を求める工程と、
前記光干渉レンズを、前記合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、
前記光干渉レンズを前記停止位置から前記光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により前記段差の三次元形状を検査する工程と、
を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項８】
前記基板を傾斜させることにより、前記第１の干渉光に干渉縞を形成することを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項９】
前記干渉縞の発生本数を複数とすることを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項１０】
前記画像データを、前記第１の干渉光のコントラストを低下させた状態で採取することを特徴とする請求項８又は９に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項１１】
前記画像処理は、前記画像データのコントラストが最大となったときを、前記光干渉レンズの合焦位置と判断するための画像処理とすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項１２】
前記段差の三次元形状を検査する工程の後に、前記三次元形状データに対して２値化処理する工程を含む所定のアルゴリズムを実施することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板の検査方法。
【請求項１３】
基板上に段差を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、
前記基板上に前記段差を形成する工程と、
光源と、当該光源から入射して反射鏡で反射した光と前記光源から入射して前記基板で反射した光との間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、前記干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、前記光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を、前記受光手段により受光する工程と、
前記光干渉レンズを介して前記受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、前記基板表面上で合焦したときの前記光干渉レンズの合焦位置を求める工程と、
前記光干渉レンズを、前記合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、
前記光干渉レンズを前記停止位置から前記光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、前記段差の三次元形状を検査する工程と、を有する検査工程を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査装置、電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置用基板の製造方法に関する。特に、光干渉測定装置を用いて段差形状を検査する際に、測定エラーの発生を防止できる検査装置、電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気光学装置の一態様である液晶装置は、それぞれ電極を備えた一対の基板を対向配置するとともに、当該一対の基板間に液晶材料を配置して構成されている。この液晶装置は、対向する電極に電圧を印加して液晶材料を配向させ、通過する光を偏向させることにより、画像表示させるものである。
このような液晶装置を構成している基板の表面上には、電気配線、電極、スイッチング素子、フォトスペーサ等の各種部材が所定位置に配置され、複雑な積層構造を形成している。その中でもフォトスペーサは、セルギャップを正確に規定するための部材であって、その配置位置に応じて様々な高さに加工されている。
しかしながら、このように高さの異なる複数の部材を連続的に検査するにあたり、それらの高さの差によっては、対象物が対物レンズのスキャンストロークの範囲から逸脱して測定エラーが発生するという問題が生じていた。
また、検査装置が製造ラインに組み込まれたような場合には、製造ラインのサイクルタイム内で測定完了させる必要があり、できる限り動作時間を短縮する必要がある。
その解決方法の一つとして、スキャンストロークを短くする方法が考えられるが、その場合には、干渉レンズの位置決めが正しく行われずに、フォトスペーサの高さがスキャンストロークの範囲から逸脱して測定エラーになるという問題が生じていた。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するために、フォトスペーサ等の微小部材の高さを高精度に測定する方法として、光干渉法を用いるとともに、検査対象物の位置を検出する予備測定部と、当該検査対象物の高さ測定を行う主測定部と、からなる測定装置を用いることにより、検査対象物の位置決めを自動的かつ高精度に実施できる寸法測定方法が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
より具体的には、図２０に示すように、白色光源５２１及び複数のレンズ系から構成される主測定部５０３と、検査対象物としての微小測定部Ｗの位置決めを行うための予備測定部５０２と、各ユニットを連動して制御するための制御部５３１と、から主に構成される測定装置５０１を用いた測定方法である。
この測定装置５０１では、予備測定部５０２に設けられた測距センサ５１１を用いることにより、検査対象物Ｗの高さをあらかじめ測定して、主測定部５０３の初期高さ位置を規定することができる。
【特許文献１】特開２００４−２０２０２号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の測定方法では、主測定部５０３の初期高さ位置を決める際に、別途、測距センサ５１１を用いていることから、高さの異なる検査対象物Ｗを連続して測定するような場合、測距センサ５１１による高さ測定と、主測定部５０３による形状測定と、が交互に繰り返され、測定サイクルが長くなって生産効率を低下させる場合が見られた。
また、この測定装置には、主測定部と予備測定部とがそれぞれ独立して設けてあることから、特に検査対象物近傍での装置構成が複雑化してしまうという問題も見られた。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は鋭意検討した結果、光干渉法を適用して段差の形状を検査する際に、光干渉法に使用される光干渉レンズを用いて、予備測定としての合焦位置測定を実施することにより、光干渉レンズの初期高さ位置を精度良く規定することができることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、光干渉法を用いて形状測定するにあたり、当該光干渉法に用いられる光干渉レンズを兼用して検査対象物をフォーカシングすることにより、予備測定のための部品を別途設けることなく、初期設定に基づく測定エラーの発生を防止できる検査装置、電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置用基板の製造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】
【０００６】
本発明によれば、電気光学装置用基板上に設けられた段差を検査するための検査装置であって、光干渉を発生させるための光干渉レンズを含む光学系手段と、光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を受光する受光手段と、光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理して、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求める画像処理手段と、光干渉法を適用するための第２の干渉光により得られた段差の三次元形状データを処理するデータ処理手段と、画像処理手段及びデータ処理手段により得られた結果を表示する表示手段と、を含むことを特徴とする検査装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、光干渉法を適用する際の光干渉レンズの初期高さ位置を規定するにあたり、当該光干渉レンズからの第１の干渉光を用いて、検査対象物と光干渉レンズとの相対位置を求めることにより、光干渉法に用いられる光学レンズ系と、予備測定に用いられる光学レンズ系と、を兼用することができ、効率的かつ高精度に段差の三次元形状を検査することができる。
したがって、かかる方法をフォトスペーサ形状測定に適用したような場合には、セルギャップが精度良く規定され、表示特性に優れた電気光学装置を製造することができる。
【０００７】
また、本発明を構成するにあたり、受光手段と、駆動手段と、画像処理手段と、を自動的に順次繰り返し動作させるオートフォーカス手段を更に備えていることが好ましい。
このように構成することにより、短時間で効果的にデータ採取することができ、効率的かつ高精度な三次元形状測定を実施することができる。
【０００８】
また、本発明を構成するにあたり、駆動手段は、第１の干渉光を受光する際に用いられるパルスモータを含むことが好ましい。
このように構成することにより、第１の干渉光を受光する際の駆動手段として、その移動範囲及びステップ幅に適した動力源を備えることができる。
【０００９】
また、本発明を構成するにあたり、駆動手段は、第２の干渉光を受光する際に用いられるピエゾ素子を含むことが好ましい。
このように構成することにより、第２の干渉光を受光する際の駆動手段として、その移動範囲及びステップ幅に適した動力源を備えることができる。
【００１０】
また、本発明を構成するにあたり、光干渉法が白色干渉法であることが好ましい。
このように構成することにより、単色光を用いた場合に生じる干渉光強度の周期的変化をなくして、検査対象物の位置を絶対的に規定することができる。
すなわち、単色光では、光路差が波長λの整数倍となる全ての位置で干渉光強度が最大となるため、干渉光強度の最大位置を検査対象物の高さとして検出する場合に、その高さを一律に規定することができない。
その一方、白色光は複数の波長から構成されるため、このような現象が生じることなく、唯一、光路差が０の場合にのみ干渉光強度を最大とすることができる。
したがって、この干渉光強度の最大位置を検出することで、検査対象物の高さを絶対的に規定して、三次元形状を正確に求めることができる。
【００１１】
また、本発明を構成するにあたり、第１の干渉光を受光するための受光手段と、第２の干渉光を受光するための受光手段と、を同一とすることが好ましい。
このように構成することにより、光干渉レンズ近傍の部品点数を更に少なくすることができ、装置の簡素化に資することができる。
【００１２】
また、本発明の別の態様は、基板上に段差を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、基板上に段差を形成する工程と、光源と、当該光源から入射して反射鏡で反射した光と光源から入射して基板で反射した光との間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を、受光手段により受光する工程と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求める工程と、光干渉レンズを、合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、光干渉レンズを停止位置から光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、段差の三次元形状を検査する工程と、を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の検査方法である。
したがって、このような検査方法を用いて検査された電気光学装置用基板を用いて構成される電気光学装置であれば、例えば、段差としてフォトスペーサの高さ測定に適用したような場合には、セルギャップが高精度に規定されて、表示特性に優れる電気光学装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明を実施するにあたり、基板を傾斜させることにより、第１の干渉光に干渉縞を形成することが好ましい。
このように実施することにより、干渉縞による濃淡の縞模様が、基板の段差やパターン等の視認性を向上させて、その後の画像処理による合焦位置の特定を容易に実施することができる。
【００１４】
また、本発明を実施するにあたり、干渉縞の発生本数を複数とすることが好ましい。
このように実施することにより、干渉縞による濃淡のコントラスト性を更に高めることができ、画像処理による合焦位置の特定を、更に容易に実施することができる。
【００１５】
また、本発明を実施するにあたり、画像データを、第１の干渉光のコントラストを低下させた状態で採取することが好ましい。
このように実施することにより、得られた画像データに必然的に含まれるノイズ成分を相対的に減少させ、より正確に合焦位置を規定することができる。
【００１６】
また、本発明を実施するにあたり、画像処理は、画像データのコントラストが最大となったときを、光干渉レンズの合焦位置と判断するための画像処理とすることが好ましい。
このように実施することにより、採取した画像データのコントラストから合焦位置を求めることができ、他の合焦方法に比べて、簡易な手法でフォーカシングすることができる。
【００１７】
また、本発明を実施するにあたり、段差の三次元形状を検査する工程の後に、三次元形状データに対して２値化処理する工程を含む所定のアルゴリズムを実施することが好ましい。
このように実施することにより、例えば、光軸が基板に対して傾斜しているような場合でも、測定データの２値化処理を含む所定のアルゴリズムを適用することにより、その傾きを補正して、精度良く段差の高さを測定することができる。
【００１８】
また、本発明の別の態様は、基板上に段差を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、光源と、当該光源から入射して反射鏡で反射した光と光源から入射して基板で反射した光との間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を、受光手段により受光する工程と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求める工程と、光干渉レンズを、合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、光干渉レンズを停止位置から光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、段差の三次元形状を検査する工程と、を有する検査工程を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法である。
したがって、このように製造された電気光学装置用基板を用いて構成される電気光学装置であれば、例えば、段差としてフォトスペーサの高さ測定に適用したような場合には、セルギャップが高精度に規定されて、表示特性に優れる電気光学装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
本発明における第１の実施形態は、基板上に設けられた段差の三次元形状を、光干渉測定装置を用いて検査するための電気光学装置用基板の検査方法であって、光干渉測定装置として、光源と、当該光源から入射して反射鏡で反射した光と光源から入射して基板で反射した光との間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、光干渉レンズを合焦させるための第１の干渉光を、受光手段により受光する工程と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求める工程と、光干渉レンズを、合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、光干渉レンズを停止位置から光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、段差の三次元形状を検査する工程と、を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の検査方法である。
以下、本実施形態の電気光学装置用基板の検査方法として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子構造を有する素子基板上に設けられたフォトスペーサの高さを検査する検査方法を例に採って、図１〜図１４を参照しつつ説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであって、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することができる。
【００２０】
１．検査対象物
まず、本発明に係る検査方法で検査される素子基板を含む液晶装置、及び検査対象物としてのフォトスペーサについて説明する。
図１（ａ）〜（ｂ）は、フォトスペーサを含む素子基板６０と、カラーフィルタ等を含む対向基板３０と、を貼り合わせた液晶装置１０の概略断面図及び平面図を示している。
この図に示されるように、素子基板６０は、ガラス、プラスチック等の透明材料からなる基体６１上に、スイッチング素子として機能するアクティブ素子としてのＴＦＴ素子６９と、透明性樹脂からなる層間絶縁膜としての絶縁膜８１と、この絶縁膜８１の上層に形成された画素電極６３と、ポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜８５と、が順次積層され構成されている。
更に、この素子基板６０には、セルギャップを規定するための調整部材としてフォトスペーサ１０６が配置されている。また、このフォトスペーサ１０６は、感光性樹脂材料に所定のパターニング処理を施すことにより、図１（ｂ）に示すように、表示に寄与しない領域にあるデータ線６５等の上方に形成される。
【００２１】
２．検査方法
（１）工程フロー
図２は、この検査方法を工程毎に示したフロー図である。このフロー図に示すように、本発明における検査方法は、工程Ｓ１〜Ｓ３として示される、第１の干渉光により光干渉レンズの初期高さ位置を決定するための工程と、工程Ｓ４〜Ｓ５として示される、第２の干渉光により光干渉法を適用して三次元形状を測定して段差の高さを求める工程と、に大別される。以下、この工程順序に従って説明していく。
【００２２】
（２）第１の干渉光を受光する工程（Ｓ１）
図２にＳ１として示される第１の干渉光を受光する工程は、白色干渉法を採用した光干渉測定装置を用いて、検査領域からの第１の干渉光をＣＣＤカメラ等の受光手段により受光する工程である。この第１の干渉光は、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求めるための干渉光であって、この第１の干渉光を、光干渉レンズを駆動手段により光軸方向に移動させながら受光することにより、光干渉レンズの合焦位置を特定するための画像データを採取することができる。
まず、本実施形態に適用される白色干渉法の原理、及びこれを用いて得られる画像データについて説明する。
白色干渉法は、光干渉効果を利用した形状測定方法の一つであって、図３に示すように、白色光源からの平行光を集束させるための対物レンズ１と、この対物レンズ１により集束された光を分離するためのビームスプリッタ２と、このビームスプリッタ２からの光を反射させるための反射鏡３と、から構成される光干渉レンズ系９を用いて実施される。
また、このビームスプリッタ２と反射鏡３とは、一体として光干渉レンズ４を構成しており、光軸方向に微小移動して、検査対象物１０６との距離（Ｌ１）を変化させることができる機構を備えている。
【００２３】
このような光干渉レンズ４において、まず、白色光源から出射された入射光は、対物レンズ１に対して照射されて集束光（Ｉ0）となる。
この集束光（Ｉ0）は、レンズ１の下方に配置されたビームスプリッタ２によって、上側に反射する第１の光（Ｉ1）と、検査対象物１０６方向に透過する第２の光（Ｉ2）とに分離される。
このように分離された２つの光のうち、第１の光（Ｉ1）は、反射鏡３の下面で反射し、更にビームスプリッタ２の上面で反射して、対物レンズ１方向へと向かう。
一方、第２の光（Ｉ2）は、検査対象物１０６の表面で反射し、更にビームスプリッタ２を透過して、同じく、対物レンズ１方向へと向かう。
すなわち、この第１の光（Ｉ1）と第２の光（Ｉ2）は、それぞれ一部異なる経路を経由しつつ、対物レンズ１方向へと向かう経路では、同一経路上に重なって進行する。このとき、これらの光は互いに干渉して干渉光を形成することとなる。
このように形成された干渉光の特徴は、光干渉レンズ４と検査対象物１０６との間の距離（Ｌ１）と、反射鏡３とビームスプリッタ２との間の距離（Ｌ２）と、の距離差ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）により、その強度が大きく変化する点にある。
【００２４】
ここで、図４において、干渉光の強度Ｉと、距離差ΔＬと、の関係を表す特性曲線を示す。この特性曲線は、横軸に距離差ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）を採り、縦軸に干渉光の強度Ｉを採って示してある。また、実線は干渉光の強度Ｉの実測値を示しており、点線は、この実測値の包絡曲線を示している。
この特性曲線から、干渉光の強度Ｉは、所定周期で振動するとともに、距離差ΔＬが０、すなわち第１の光（Ｉ1）の光路長と第２の光（Ｉ2）の光路長とが等しくなったときに、その値が最大となる減衰振動を示すことが理解できる。
すなわち、この光干渉レンズ４を、その高さを一定に維持したまま、検査領域上を水平方向に走査させた場合には、距離差ΔＬに対応した画像データとしての光強度分布を得ることができる。
【００２５】
（３）画像処理する工程（Ｓ２）
次いで、図２にＳ２として示される画像処理する工程を実施する。この画像処理する工程は、Ｓ１において得られた画像データに対して、光強度を濃淡諧調に変換して画像化する工程（Ｓ２−１）と、この濃淡画像に対するコントラストを算出して数値化する工程（Ｓ２−２）と、この数値化されたコントラストを光干渉レンズの高さ毎に算出して、光干渉レンズの合焦位置を求める工程（Ｓ２−３）と、から構成される。
【００２６】
（３）−１  画像データ（光強度分布）を画像化する工程（Ｓ２−１）
まず、画像データを画像化する工程（Ｓ２−１）は、図５（ａ）に示すように、工程Ｓ１で得られた画像データを用いて、強度を白黒の濃淡諧調で表示することにより画像化する工程である。
すなわち、図５（ａ）は、光干渉レンズ４の高さを一定値に維持したまま、検査領域Ｓ上を水平方向に走査させたときの、各平面位置における強度を白黒の濃淡で示した図である。この図において、高さＨの光干渉レンズ４に対してフォーカスが合っている場所ほど（つまり、距離差ΔＬが０に近いほど）、得られる光の強度が大きくなり、濃い色（濃い斜線）で示されることとなる。
また、図５（ｂ）は、図５（ａ）における直線Ｌに沿った強度プロファイルを、光干渉レンズの高さを変えて測定した場合の特性曲線である。
かかる特性曲線から理解できるように、光干渉レンズの高さを変えることにより、距離差ΔＬの値が変化して、検査領域Ｓ内の各位置での光強度は変化する。
このように光干渉レンズの高さを変えて測定することにより、後述する光干渉レンズの合焦位置を求める工程（Ｓ２−３）を実施することができる。
例えば、図５（ｂ）においては、高さＨの方が、高さＨ´や高さＨ´´に比べて全体として強度が大きいことから、この場合は、高さＨが、光干渉レンズの合焦位置に最も近いことが分かる。
【００２７】
また、画像データのデータ数としては、所望の測定精度に応じて適宜選択することができるが、例えば、画素数としては１Ｋ〜１００Ｍ（ｂｐｉ）の範囲内の値とすることが好ましく、１００Ｋ〜１Ｍ（ｂｐｉ）の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、濃淡諧調数については、１６〜２５６（諧調）の範囲内の値とすることが好ましく、３２〜１２８（諧調）の範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、このような範囲内の値とすることにより、測定精度を所定レベルに維持したまま、データ処理に時間を掛けることなく効率的に画像処理することができるためである。
また、画像データの採取回数としては、光干渉レンズのスキャンストロークあたり、１０〜２５０（回）の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、この採取回数が過度に大きく設定したような場合には、測定時間が長くなるばかりか、画像データを画像処理する場合にも時間が掛かり、測定効率を低下させてしまう場合があるためである。また、逆に採取回数を過度に小さく設定したような場合には、測定効率はあがるものの、合焦位置を精度良く規定することが困難となるという問題が生じる場合があるためである。
したがって、かかる採取回数の範囲としては、５０〜２００（回）の範囲内の値とすることが好ましく、１００〜１５０（回）の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、スキャンストロークあたり１０〜２５０（回）の画像データを採取することは、例えば、スキャンストローク２５０（μｍ）、採取間隔１〜２５（μｍ）としたときの数値に相当する。
また検査領域Ｓについては、その面積を１×１０0〜１×１０4（μｍ2）の範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、このような範囲内の値であれば、検査対象物に対して過度に広範囲を測定することなく、効率的な測定ができるためである。
その一方で、かかる面積が過度に狭くなったような場合には、合焦位置を求めるのに十分な画像データが採取できず、精度を低下させる場合がある。
したがって、かかる面積の範囲としては、１×１０2〜１×１０4（μｍ2）の範囲内の値とすることが好ましく、５×１０2〜５×１０3（μｍ2）の範囲内の値とすることがより好ましい。
【００２８】
（３）−２  コントラストを数値化する工程（Ｓ２−２）
次いで、コントラストを数値化する工程（Ｓ２−２）は、図５（ａ）に示したような画像化された画像データにおいて、面内全域に渡ってその強度を累積することにより、当該累積強度としてのコントラストを数値化する工程である。
すなわち、図６に示すように、図５（ａ）の二次元の画像データから、ＸＹ平面に位置座標を採り、Ｚ方向に光強度（Ｉ）を採って示した三次元の画像データにおいて、当該画像データのコントラストは、当該三次元の画像データにより形成される曲面（Ｃ）と、ＸＹ平面とに囲まれる立体図形の体積Ｖと定義することができる。
このような、いわゆるコントラスト検知方式を採用することにより、例えば高さＨにおける面内全域の強度を累積した場合には、この累積値を、当該高さＨにおけるコントラストとして一義的に定義することができる。
【００２９】
（３）−３  合焦位置を求める工程（Ｓ２−３）
次いで、合焦位置を求める工程（Ｓ２−３）は、工程Ｓ２−２によって得られたコントラストを、光干渉レンズの高さ毎に算出することにより、測定領域と光干渉レンズとの間の最もフォーカスが合った相対位置を、光干渉レンズの合焦位置として求める工程である。
すなわち、図７に示す、横軸に光干渉レンズの高さを採り、縦軸に数値化されたコントラストを採って示した特性曲線において、最もコントラストが高くなる点Ｍのときの高さＨmを、当該検査領域に対する光干渉レンズの合焦位置と定義することができる。
また、図７に示す特性曲線において、実線で示される特性曲線（Ａ）は、所定の周期性を持って振動する振動曲線となっている。これは、光干渉レンズ特有の性質として、干渉縞の影響を受けて生じる干渉現象である。また、破線で示される特性曲線（Ｂ）は、特性曲線（Ａ）をスムージングして得られる近似曲線である。
この特性曲線（Ａ）に基づいて合焦位置を求めるにあたり、複数の干渉縞を生じさせることが好ましい。例えば、検査領域に対して２〜３本の干渉縞を生じさせることが好ましい。この理由は、このような範囲内の数の干渉縞を発生させることにより、合焦位置を検出するために必要かつ最適なコントラストを得ることができるためである。
すなわち、この干渉縞の本数が少なすぎる場合には、干渉縞の縞間隔が過度に広がりすぎて画像全体が暗くなってコントラストの検出ができず、また逆に、干渉縞の発生本数が多すぎる場合には、画像全体に多数の干渉縞が形成されて、視認性を低下させてしまう。
また、このように干渉縞を意図的に発生させる方法としては、例えば、基板を傾斜させる方法が挙げられる。
なお、ここでの干渉縞の本数とは、白黒が交互に発生する干渉縞において、白あるいは黒をそれぞれ１本とカウントしたときの本数を意味している。
【００３０】
また、特性曲線（Ａ）に現れる凹凸はノイズとなって測定精度を低下させる場合も見られる。
その場合には、特性曲線（Ｃ）に示すように、コントラストを低下させた強度分布を用いて合焦位置を求めることも好ましい。
この理由は、特性曲線（Ａ）に示すような凹凸の影響を排除して、滑らかな特性曲線（Ｃ）を得ることができ、より精度良く頂点Ｍ´を求めることができるためである。
なお、このようにコントラストを低下させる方法としては、干渉光経路上のいずれかの位置に光強度フィルターを配置して光強度を減衰させたり、光学系手段を構成するレンズのいずれかに、光透過率が比較的低いレンズを用いたりする方法が挙げられる。
【００３１】
また、上述した、第１の干渉光を受光する工程（Ｓ１）から合焦位置を求める工程（Ｓ２−３）までを自動的に連続して繰り返すことが好ましい。
すなわち、この測定に用いられる光干渉測定装置に、光干渉レンズの高さ変更と、コントラストの算出と、を自動的かつ連続的に反復する、いわゆるオートフォーカス手段を備えることが好ましい。
この理由は、このように構成することで、図７に示す、光干渉レンズの高さとコントラストの関係を示す特性曲線を短時間で求めることができ、合焦位置の特定までのサイクルを短縮させることができるためである。
【００３２】
（４）光干渉レンズを停止位置まで移動させる工程（Ｓ３）
図２にＳ３として示される光干渉レンズを停止位置まで移動させる工程は、工程Ｓ２で求まる合焦位置から、所定高さ離れた位置を光干渉レンズの停止位置として規定し、当該光干渉レンズを停止位置まで移動させる工程である。
このように停止位置を規定することにより、光干渉法を適用するにあたり、光干渉レンズの始動位置を一義的に規定することができ、測定対象物を光干渉レンズのスキャンストロークの許容範囲内に収めて、測定エラーが生じることなく検査を実施することができる。
この停止位置は、図８（ａ）〜（ｃ）に示す、合焦位置とスキャンストロークとの関係から求められる。
まず、図８（ａ）は、光干渉レンズ４が、工程２−３によって求められた合焦位置（基板からの高さＨ0）にある状態を示している。すなわち、工程Ｓ１及びＳ２を経て、検査領域Ｓに対して最もコントラストが高い位置に光干渉レンズ４を配置した状態を示している。
次いで、図８（ｂ）は、この合焦位置から所定高さΔＨだけ上方に離れた位置まで、光干渉レンズ４を移動させた状態を示している。この合焦位置Ｈ0と所定高さΔＨとの和（Ｈ0＋ΔＨ）を停止位置Ｈsと定義することができる。
このとき、停止位置Ｈsは、後述するスキャンストロークｄ及び測定対象物の推定高さＷとの間に、Ｗ≦Ｈs≦ｄの関係を満たすように規定されることが好ましい。
この理由は、図８（ｃ）に示すように、停止位置Ｈsを測定対象物の推定高さＷ以上とすることにより、測定対象物と光干渉レンズとの衝突を防止して安定的な測定ができるためである。一方、停止位置Ｈsをスキャンストロークｄ以下とすることにより、測定対象物Ｗがスキャンストローク内に完全に含まれ、測定エラーの発生を防止することができるためである。なお、この測定エラーとは、スキャンストローク内に測定対象物Ｗが完全に含まれずに、測定対象物Ｗの全体を測定することができない場合を意味している。
また、所定高さΔＨの値としては、測定対象物Ｗ、合焦位置Ｈ0との関係において制限されるが、過度に大きすぎる場合には、測定対象物がスキャンストロークの許容範囲から逸脱して測定エラーが生じてしまう場合がある。また逆に、小さすぎる場合には、光干渉レンズが測定対象物と接触するといった不具合が生じる場合がある。従って、所定高さΔＨの値の範囲としては、１〜２０（μｍ）の範囲内の値とすることが好ましく、７〜１５（μｍ）の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、光干渉レンズのスキャンストロークｄの値としては、その駆動制御にピエゾ素子を用いた場合は圧電特性等から制限されるものの、例えば、１〜３０（μｍ）の範囲内の値に設定することが好ましく、５〜２５（μｍ）の範囲内の値に設定することがより好ましい。
この理由は、このような範囲内の値とすることにより、電気光学装置用基板上に形成される段差のうち、比較的大きな段差を形成するフォトスペーサの形状測定にも適用することができるためである。
【００３３】
（５）三次元形状を測定する工程（Ｓ４）
次いで、図２にＳ４として示される三次元形状を測定する工程を実施する。この三次元形状を測定する工程は、停止位置Ｈsを始動開始位置とする光干渉レンズを、所定のスキャンストロークの範囲で光軸方向に走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、測定対象物の三次元形状を測定する工程である。
より具体的には、図３及び図４に示したような白色干渉法を適用することにより、フォトスペーサ１０６の三次元形状データを採取する工程であって、第２の干渉光の強度が最大となる位置、すなわち距離差ΔＬが０となるように、光干渉レンズの高さを変化させながら、検査領域を平面方向に走査させることにより三次元形状データを得ることができる。
【００３４】
（６）アルゴリズム処理する工程（Ｓ５）
次いで、図２にＳ５として示されるアルゴリズム処理する工程を実施する。このアルゴリズム処理する工程は、工程Ｓ４において得られた三次元形状データに対して、２値化処理を含む所定のアルゴリズムを実施することにより、基板の傾斜や積層構造に関わらず、測定対象物の高さ測定を実施するためのデータ処理工程である。
すなわち、上述したように、光干渉レンズの光軸を、基板の法線方向から意図的に傾斜させたような場合であっても、精度良く測定対象物の形状を検査して、その高さを正確に測定することができる。
以下、図９に示す工程フローに従って順次説明していく。
【００３５】
（６）−１  頂点Ｈの三次元座標上の位置を求める工程（Ｓ２´）
まず、図９にＳ２´として示される、図１０（ｂ）に示すような三次元形状データに対して頂点Ｈを求める工程を実施する。
この頂点Ｈとは、得られた三次元形状データにおいて、Ｚ座標が最大となる点を意味している。すなわち、この頂点Ｈは、例えば、基板が傾いているような場合には、必ずしも検査対象物１０６の頂上部とはならないが、このような場合であっても、本発明に係る検査方法を適用した場合には、正確に検査対象物１０６の高さを測定することができる。
【００３６】
（６）−２  頂点Ｈの位置と所定の基準位置との差を補正する工程（Ｓ３´）
次いで、図９にＳ３´として示される、頂点Ｈの位置と所定の基準位置との差を補正する工程を実施することが好ましい。
この工程は、工程Ｓ１´で得られた三次元形状データにおいて、頂点Ｈの位置を、三次元座標上に設けられた所定の基準位置Ｃ（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）までシフトさせる工程である。
より具体的には、図１０（ａ）に示すように、生データとしての三次元形状データ（Ａ）における頂点Ｈの位置を、三次元座標上にあらかじめ設けられた所定の基準位置Ｃ（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）の位置までシフトさせ、三次元形状データ（Ｂ）を形成する工程である。図１０（ａ）はＸ軸方向に沿ってシフトさせた場合を示しているが、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様に実施することができる。
このような工程を実施することにより、測定した時点でのアライメントが不十分であっても、それをデータ上で補正して、後述するアルゴリズムを精度良く実施することができる。
したがって、測定装置において、位置決めのためのアライメント機構として高精度なものを設けることなく、基板載置台上に位置決めピンを設けるといった、簡易なアライメント方法を採用することができ、装置構成を簡略化することができる。
【００３７】
（６）−３  三次元形状データを２値化する工程（Ｓ４´）
次いで、図９にＳ４´として示される、三次元形状データを２値化する工程を実施する。
この工程は、図１０（ａ）〜（ｂ）に示す三次元形状データを、図１１（ａ）〜（ｂ）に示すように、所定高さ（ｈ）にあるＸＹ平面と平行な平面（Ｃ）で二分割し、かつ高さ（ｈ）以上に位置するとともに頂点Ｈを含む第１の三次元形状データ（Ｄ１）と、所定高さ未満に位置する第２の三次元形状データ（Ｄ２）と、に２値化する工程である。
この工程における２値化とは、連続データに対して、所定の基準を用いて０もしくは１の数値を割り当てることを意味している。すなわち、本発明では、第１の三次元形状データ（Ｄ１）に属するデータに対して１を割り当て、第２の三次元形状データ（Ｄ２）に属するデータに対して０を割り当てることを意味している。
このように２値化された三次元形状データをフィルタリングすることで、１が割り振られたデータのみ、すなわち第１の三次元形状データ（Ｄ１）のみを選択的に抽出することができる。
また、上述した平面（Ｃ）の高さ（ｈ）は、検査対象物の形状に合わせて適宜変更することができるが、その性質上、検査対象物１０６を切断する位置、すなわち、頂点Ｈよりも低くなる位置に設定する必要がある。
【００３８】
この所定高さ（ｈ）の数値を設定するにあたり、例えば、構造設計上推定される段差の高さ、すなわち構造設計上推定される頂点ＨのＺ座標を１００（％）としたとき、２０〜８０（％）の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる範囲を２０（％）未満とした場合には、基板あるいは段差の加工精度によっては、平面（Ｃ）が下地層を含むような位置に設定されてしまい、後述する重心Ｇを正確に算出することができない場合があるためである。その一方で、８０（％）を超える値とした場合には、基板あるいは段差の加工精度によっては、切断面を十分広くとることができず、二次元形状データが作成できない場合があるためである。
したがって、かかる範囲としては、３０〜７０（％）の範囲内の値とすることが好ましく、４０〜６０（％）の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、ここで構造設計上推定される段差の高さとは、設計シミュレーションの段階で得られる理想的な段差の高さを意味している。すなわち、加工が理想的に行われたときに得られる段差の高さを意味している。
【００３９】
また、他の設定方法として、図１１（ａ）に示す断面プロファイルにおいて、平面（Ｃ）から頂点Ｈまでの距離を（ｈ１）とし、基板平面と推測される平坦面（Ｓ）から頂点Ｈまでの距離を（ｈ２）としたとき、（ｈ１／ｈ２）×１００（％）で表される値が、１０〜９０（％）の範囲内の値となるように、所定高さ（ｈ）を決定することが好ましい。
この理由は、かかる範囲を１０（％）未満とした場合には、段差形状等によっては、切断面を十分広くとることができず、重心Ｇの位置精度を低下させる場合がある。その一方で、９０（％）を超えるような場合には、その切断面が検査対象物の下端部分に位置してしまい、やはり重心Ｇの位置精度を低下させてしまう場合がある。
したがって、かかる範囲としては、２０〜８０（％）の範囲内の値とすることが好ましく、３０〜７０（％）の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、より具体的な設定値として、例えば、フォトスペーサの高さを５（μｍ）とし、基板厚さを５００（μｍ）とした場合に、高さ（ｈ）の値としては、５０１〜５０４（μｍ）の範囲内の値とすることが好ましく、５０１．５〜５０３．５（μｍ）とすることがより好ましく、５０２〜５０３（μｍ）とすることが更に好ましい。
【００４０】
（６）−４  重心Ｇを求める工程（Ｓ５´）
次いで、図９にＳ５´として示される、重心Ｇを求める工程を実施する。
この工程は、図１１（ｂ）に示す第１の三次元形状データ（Ｄ１）から、図１２に示すＸＹ平面方向に投影した二次元形状データを求め、かつ当該二次元形状データからなる所定形状（Ｄ１´）における重心Ｇを求める工程である。
重心Ｇを求める方法としては、例えば、かかる所定形状（Ｄ１´）におけるＺ軸まわりの慣性モーメントを求め、当該慣性モーメントが最小となる点を重心Ｇとすることができる。
また、この重心Ｇを求めるにあたり、かかる所定形状（Ｄ１´）を簡易な形状に近似して求めることが好ましい。
この理由は、データ処理量を減らして処理時間を短縮させることができるためである。なお、ここでいう簡易な形状とは、例えば円、楕円、長方形、三角形等であって、上述した慣性モーメントを求めるにあたり、計算負荷が少ない形状を意味している。
その一方で、より高精度に重心Ｇを求める方法としては、平面形状の比重分布を考慮することが好ましい。
この理由は、平面形状の比重（密度）分布を考慮することで、上述した慣性モーメントを、更に正確に求め、より精度良く重心Ｇを求めることができるためである。
【００４１】
（６）−５  基準点Ｐiを設定する工程（Ｓ６´）
次いで、図９にＳ６´として示される、基準点Ｐiを設定する工程を実施する。
この工程は、重心Ｇの周囲に、後述する基準平面Ｓjを決めるための点を基準点Ｐiとして設定する工程である。
このような基準点Ｐiの個数及び位置としては、特に限定されるものではないが、例えば、図１２に示すように、複数設定するとともに、重心Ｇを中心とする同心円上に等間隔で設定することが好ましい。
この理由は、重心Ｇに対して、基準点Ｐiが均等に配置されることとなり、後述する基準平面Ｓjの設定上の偏りを低減させることができるためである。
また、この基準点Ｐiを設定するにあたり、工程Ｓ３´において用いられた所定の基準位置Ｃを中心とする同心円上に等間隔で設定することが好ましい。
この理由は、検査対象物１０６が中心対称に近い形状であるような場合には、基準位置Ｃが、検査対象物１０６の二次元座標上の重心Ｇとほぼ一致することとなり、後述する基準平面Ｓjを偏りなく設定することができるためである。
【００４２】
また、基準点Ｐiの設定個数を４個以上とすることが好ましい。
この理由は、設定個数を４個以上とすることにより、基準平面Ｓjを複数設定することができるためである。すなわち、平面を規定するために必要な最低の基準点個数である３個を選ぶ際に、その選び方を複数選択することができるためである。
しかしながら、この個数を過度に多く設定したような場合には、計算負荷が大きくなる場合がある。したがって、かかる設定個数としては、４〜１０個とすることが好ましく、４〜６個とすることがより好ましい。
【００４３】
また、当該同心円の半径ｒを１〜１０（μｍ）の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、半径ｒを過度に大きく設定した場合には、基板の反りや傾斜といった、比較的長い周期の変動も含んでしまう場合があるためである。
また、その一方で、かかる半径ｒを狭く設定しすぎた場合には、検査対象物の大きさによっては、段差の上段部分に基準点Ｐiが設定されてしまい、実質的に高さ測定ができない場合がある。
したがって、かかる同心円の半径ｒの範囲としては、２〜８（μｍ）の範囲内の値とすることが好ましく、３〜７（μｍ）の範囲内の値とすることがより好ましい。
【００４４】
（６）−６  重心Ｇと基準点Ｐiの三次元形状データ上での位置を求める工程（Ｓ７´）
次いで、図９にＳ７´として示される、重心Ｇと基準点Ｐiの三次元形状データ上での位置を求める工程を実施する。
この工程は、工程Ｓ６´において得られた、二次元座標上での重心Ｇ及び複数の基準点Ｐiを、三次元形状データにフィードバックして、重心Ｇ及び基準点Ｐiの三次元形状座標上での位置を求める工程である。
より具体的には、図１３に示すように、二次元座標上で得られた重心Ｇ（Ｘg、Ｙg）及び複数の基準点Ｐ1（Ｘ1、Ｙ1）〜Ｐ4（Ｘ4、Ｙ4）を、工程Ｓ１´で得られた三次元形状データと重ね合わせることで、三次元座標上の位置として重心Ｇ（Ｘg、Ｙg、Ｚg）及び複数の基準点Ｐ1（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）〜Ｐ4（Ｘ4、Ｙ4、Ｚ4）を求めることができる。
すなわち、二次元座標上で得られた重心Ｇは、検査対象物１０６が中心対称に近い形状であった場合には、立体形状としての検査対象物１０６の重心とほぼ重なることとなる。
したがって、二次元座標上で得られた重心Ｇを中心として基準点Ｐiを設定することは、検査対象物１０６を中心として基準点を設定することと、ほぼ同義となり、この検査対象物１０６から見て均等に基準点Ｐiを設定することができることとなる。
【００４５】
（６）−７  基準点Ｐiを含む基準平面Ｓjを求める工程（Ｓ８´）
次いで、図９にＳ８´として示される、基準点Ｐiを含む基準平面Ｓjを求める工程を実施する。
ここでは、基準平面Ｓjを求めるにあたり、基準点Ｐiの個数を４個、すなわち基準点をＰ1〜Ｐ4をとした場合を例に採って説明する。
図１４に示すように、基準点Ｐ1〜Ｐ4を示した三次元座標上において、この複数の基準点Ｐ1〜Ｐ4のうち、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4の３個を選ぶとともに、当該３個の基準点を通る平面として基準平面Ｓ1を求める。このとき、基準点４個のうち３個を選ぶ選び方としては、全部で４通りあるが、そのいずれであっても構わない。
すなわち、基準平面はＳ1の他に、Ｐ1、Ｐ3、Ｐ4を含むＳ2と、Ｐ1、Ｐ2、Ｐ4を含むＳ3と、Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を含むＳ4と、をそれぞれ設定することができる。
【００４６】
（６）−８  重心Ｇと基準平面Ｓjとの距離を求める工程（Ｓ９´）
次いで、図９にＳ９´として示される、重心Ｇと基準平面Ｓjとの間の距離を求める工程を実施する。
この工程は、図１４に示すように、工程Ｓ８´で得られた基準平面Ｓjと重心Ｇとの最短距離Ｈjを求める工程である。これは、点と平面との法線距離として数学的に求めることができる。
また、図９のフロー図に矢印で示したように、工程Ｓ９´と工程Ｓ８´とを繰り返すことで、基準平面Ｓ1の他に、基準平面Ｓ2〜Ｓ4を求めるとともに、かつこれら複数の基準平面Ｓ2〜Ｓ4と重心Ｇとの最短距離Ｈ2〜Ｈ4を、それぞれ求めることができる。
【００４７】
（６）−９  フォトスペーサの高さを求める工程（Ｓ１０´）
次いで、図９にＳ１０´として示される、フォトスペーサの高さを求める工程を実施する。
この工程においては、工程Ｓ８´で設定した基準平面Ｓｊが１つである場合には、特に演算をする必要はなく、そのときの最短距離がそのままフォトスペーサの高さとなる。
一方、工程Ｓ９´で設定した基準平面が複数ある場合には、それぞれの基準平面と重心Ｇとの最短距離を求め、それらを平均した値を、フォトスペーサの高さとすることができる。例えば、複数の基準平面がＳ1〜Ｓ4であれば、これらと重心Ｇとの最短距離Ｈ1〜Ｈ4を平均した値を、フォトスペーサ１０６の高さ（Ｈ）とすることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
本発明における第２の実施形態は、基板上に段差を備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、基板上に段差を形成する工程と、光源と、当該光源からの入射光及び基板からの反射光の間で干渉光を形成する光干渉レンズと、当該光干渉レンズを光軸方向に駆動させる駆動手段と、干渉光を受光する受光手段と、を含む光干渉測定装置を用いるとともに、基板表面上で合焦したときの光干渉レンズの合焦位置を求めるための第１の干渉光を、受光手段により受光する工程と、光干渉レンズを介して受光手段により得られた画像データを画像処理することにより、合焦位置を求める工程と、光干渉レンズを、合焦位置から所定高さにある停止位置まで移動させる工程と、光干渉レンズを停止位置から光軸方向に沿って走査させながら、光干渉法を適用するための第２の干渉光により、段差の三次元形状を検査する工程と、を有する検査工程を含むことを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法である。
以下、電気光学装置用基板の製造方法として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子構造を有する素子基板と、着色層を有する対向基板と、からなる液晶装置用基板の製造方法であって、検査対象物としての段差がフォトスペーサによる段差である場合を例に採って、図１及び図１５〜図１９を参照しつつ説明する。なお、上述した第１の実施形態との共通部分については適宜省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
１．基本的構成
（１）素子基板
図１に示す素子基板６０は、ガラス等からなる基体６１上に、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子６９と、透明な有機絶縁膜８１を挟んでＴＦＴ素子６９の上層に形成された画素電極６３と、を主として備える基板である。
ここで、画素電極６３とは、反射領域Ｒにおいては、反射表示を行うための光反射膜７９（６３ａ）を兼ねて形成されるとともに、透過領域Ｔにおいては、ＩＴＯなどにより透明電極６３ｂとして形成される。また、この画素電極６３としての光反射膜７９は、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等といった光反射性材料によって形成される。更に、この画素電極６３の上には、ポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜８５が形成されるとともに、この配向膜８５に対して、配向処理としてのラビング処理が施される。
【００５０】
また、ＴＦＴ素子６９は、素子基板６０上に形成されたゲート電極７１と、このゲート電極７１の上で素子基板６０の全域に形成されたゲート絶縁膜７２と、このゲート絶縁膜７２を挟んでゲート電極７１の上方位置に形成された半導体層７０と、その半導体層７０の一方の側にコンタクト電極７７を介して形成されたソース電極７３と、さらに半導体層７０の他方の側にコンタクト電極７７を介して形成されたドレイン電極６６とを有する。
また、ゲート電極７１はゲートバス配線（図示せず）から延びており、ソース電極７３はソースバス配線（図示せず）から延びている。また、ゲートバス配線は素子基板６０の横方向に延びていて縦方向へ等間隔で平行に複数本形成されるとともに、ソースバス配線はゲート絶縁膜７２を挟んでゲートバス配線と交差するように縦方向へ延びていて横方向へ等間隔で平行に複数本形成される。
かかるゲートバス配線は液晶駆動用ＩＣ（図示せず）に接続されて、例えば走査線として作用し、他方、ソースバス配線は他の駆動用ＩＣ（図示せず）に接続されて、例えば信号線として作用する。
また、画素電極６３は、互いに交差するゲートバス配線とソースバス配線とによって区画される方形領域のうちＴＦＴ素子６９に対応する部分を除いた領域に形成されている。
【００５１】
また、有機絶縁膜８１は、ゲートバス配線、ソースバス配線及びＴＦＴ素子を覆って素子基板６０上の全域に形成されている。但し、有機絶縁膜８１のドレイン電極６６に対応する部分にはコンタクトホール８３が形成され、このコンタクトホール８３を介して画素電極６３とＴＦＴ素子６９のドレイン電極６６との導通がなされている。
また、かかる有機絶縁膜８１には、反射領域Ｒに対応する領域に、散乱形状として、山部と谷部との規則的な又は不規則的な繰り返しパターンから成る凹凸パターンを有する樹脂膜が形成されている。この結果、有機絶縁膜８１の上に積層される光反射膜７９（６３ａ）も同様にして凹凸パターンから成る光反射パターンを有することになる。但し、この凹凸パターンは、光透過量を低下させてしまうため、透過領域Ｔには形成されていない。
【００５２】
（２）対向基板
図１に示す対向基板３０は、ガラス等からなる基体３１上に、着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂと、対向電極３３と、リタデーションを最適化するための層厚調整層４１と、配向膜４５と、を主として備える基板である。
ここで、対向電極３３とは、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等によって表面全域に形成された面状電極である。また、この対向電極３３の下層には、素子基板６０側の画素電極６３に対応するように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等のカラーフィルタエレメントとしての着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂが配置されている。そして、この着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂに隣接し、かつ画素電極６３に対向しない位置に、隣接色間の混色防止領域としてのブラックマトリクスすなわち遮光膜３９が設けられている。
【００５３】
２．素子基板の製造方法
（１）ＴＦＴ素子形成工程
まず、素子基板の製造工程として、素子基板の基体上に金属膜および絶縁膜を形成し、パターニングすることにより、図１５（ａ）に示すように、ＴＦＴ素子等のスイッチング素子を形成する。
このＴＦＴ素子を形成するにあたり、ガラス基板からなる基体６１上に、ゲート電極７１を形成する。このゲート電極７１は、例えば、クロム、タンタル、モリブデン等の低抵抗材料から構成されており、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いて形成することができる。
【００５４】
次いで、このゲート電極７１上に、絶縁層としてのゲート絶縁膜７２を形成する。このゲート絶縁膜７２は、窒化シリコン（ＳｉＮx）、酸化シリコン（ＳｉＯx）等の電気絶縁材料を積層させて形成することができる。
次いで、このゲート絶縁膜７２上に、ａ−Ｓｉ、多結晶シリコン、ＣｄＳｅ等の半導体材料を積層させて半導体層７０を形成することができる。さらに、この半導体層７０の両端部分に、ドープトａ−Ｓｉ等によりコンタクト電極７７を形成することができる。
最後に、このコンタクト電極７７と接触するように、ソース電極７３及びそれと一体をなすソースバス配線並びにドレイン電極６６を形成することができる。このとき、ソース電極７３、ソースバス配線（図示せず）及びドレイン電極６６は、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム等の低抵抗材料を、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることで形成することができる。
【００５５】
（２）画素電極等の形成工程
次いで、図１５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、ＴＦＴ素子が形成された基体上に、透明絶縁膜からなる保護膜と、透明導電膜からなる画素電極と、を順次形成する。
より具体的には、ＴＦＴ素子６９が形成してある基体６１上に、光硬化性樹脂等の樹脂材料を塗布するとともに、この樹脂層に対して所定のパターニングを施すことにより有機絶縁膜８１を形成する。
次いで、この有機絶縁膜８１内に設けられたコンタクトホール８３の周辺部であって、反射領域（Ｒ）に相当する領域に対して、アルミニウム等の金属を蒸着した後、この膜に対して、フォトリソグラフィ及びエッチング法を施すことで、表示領域にマトリクス状の光反射膜７９を形成する。一方、透過領域（Ｔ）に相当する領域に対して、スパッタリング法等により透明導電膜することにより、画素電極６３を形成することができる。
最後に、このようにして得られた素子基板６０に対して、ポリイミド樹脂等からなる配向膜８５を形成するとともに、この配向膜８５にラビング処理を施すことにより、配向制御機能を持たせることができる。
【００５６】
（３）スペーサ形成工程（段差を形成する工程）
次いで、ＴＦＴ素子や画素電極が形成された基体上に、フォトリソグラフィ法等を用いて、感光性樹脂材料からなる樹脂膜としてのフォトスペーサを形成する。
すなわち、スペーサ形成工程は、所定の塗布装置を用いて樹脂材料を塗布する塗布工程と、その樹脂材料に対して、所定のフォトマスクを介して露光する露光工程と、露光された樹脂材料に現像液を滴下して現像する現像工程と、樹脂膜を熱硬化させて形状を安定化させる焼成工程と、から構成される。
なお、このスペーサ形成工程は、後述する検査工程において検査対象物としての段差を形成する工程に相当する。
【００５７】
（３）−１  塗布工程
まず、図１６（ａ）に示すように、感光性樹脂材料を、例えば、スピンコータ等の塗布装置を用いて基板上に均一に塗布して、樹脂材料１４０を形成する。このとき、例えば、スピンコータを用いた場合、６００〜２，０００ｒｐｍの回転数で、５〜２０秒の塗布時間として、厚さ１〜１０μｍの感光性樹脂材料を形成することができる。
ここで、樹脂材料１４０を構成する感光性樹脂材料の種類は特に制限されるものではないが、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂、オキセタン系樹脂等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、感光性樹脂材料としては、光透過部を透過した光が照射された箇所が光分解して、現像剤に対して可溶化するポジ型と、光透過部を透過した光が照射された箇所が硬化し、現像剤に対して不溶化するネガ型とがあるが、いずれも好適に使用することができる。なお、本実施形態においては、ポジ型の感光性樹脂材料を使用した場合を例に採って説明する。
また、この塗布工程の後に、真空オーブン等に保管する乾燥工程を設けることも好ましい。このように実施することにより、塗布液中に含まれる溶媒を短時間に揮発させることができるようになり、常温で揮発させた場合に比べて、面内膜厚均一性に優れた樹脂材料を形成することができるようになる。
このとき、乾燥条件としては、乾燥時間１〜５分、加熱温度４０〜１５０℃、真空度１０００〜１００００Ｐａの条件で実施することができる。
【００５８】
（３）−２  露光工程
次いで、図１６（ｂ）に示すように、基板６０上方に、フォトマスク１１１を配置した後、記号Ｌで示されるｉ線等のエネルギー線を照射して、均一に塗布された感光性の樹脂材料１４０に対してパターン露光を実施する。
このとき、例えば、フォトマスクとして、部分的に光透過率を異ならせたハーフトーンマスクを用いたり、フォトマスクと基板との位置関係を都度変更しながら複数回露光する多段階露光方法を用いることで、より複雑な形状を形成することができる。
【００５９】
（３）−３  現像工程
次いで、図１６（ｃ）に示すように、部分的に感光した樹脂材料１４０に対して、ノズル１１２を、現像液Ｇを滴下させながら走査させることにより、可溶化した樹脂材料と現像液とが反応して、樹脂膜としてのフォトスペーサ１０６を形成する。
このとき、ノズル１１２の走査速度や、現像液Ｇの滴下量を変更することにより、樹脂膜としてのフォトスペーサ１０６の立体形状を調整することができる。
また、ノズル１１２を基板中心上方に固定して現像液を滴下するとともに、基板６０を回転させて現像するスピン現像法を用いることも好ましい。これらの方法は、基板形状や樹脂膜形状により、適宜選択することができる。
【００６０】
（３）−４  焼成工程
次いで、図１６（ｄ）に示すように、形成されたフォトスペーサ１０６を、オーブン等の加熱装置内に保管することで熱硬化させ、形状を安定化させる。
この焼成工程は、内部にヒータ１１４を備えた加熱装置１１３内に、素子基板６０を保管することにより実施することができる。より具体的には、例えば、加熱時間１〜６０分、加熱温度１５０〜２５０℃の条件で実施することができる。
【００６１】
（４）検査工程
次いで、このようにして形成されたフォトスペーサ１０６に対して、第１実施形態における検査方法を用いて、その高さを測定する。
このとき、検査工程を実施するタイミングとしては、本実施形態に記載のように焼成工程後に実施することが好ましいが、工程設計上困難である場合には、現像後であっても良いし、あるいは、後述する貼合工程後であっても良い。
【００６２】
また、この検査工程を実施する際に用いられる検査装置として、図１７に示すような白色干渉法を適用した非接触式の光干渉測定装置２００を用いることが好ましい。
この光干渉測定装置２００は、白色干渉法を採用した光学系手段２０１と、この光学系手段２０１を光軸方向に駆動させるための駆動手段２０２と、干渉光を受光するための受光手段２０３と、受光手段２０３から得られた画像データを画像処理するための画像処理手段２０４と、光干渉法により得られた三次元形状データに所定のアルゴリズムを施すデータ処理手段２０５と、データ処理手段２０５から得られた結果を表示する表示手段２０６と、から構成される。
また、光学系手段２０１は、光源２０７から光ファイバ２０８を介して導入された入射光を誘導する照明レンズ２０９と、この照明レンズ２０９からの光を検査対象物１０６の方向へと導くハーフミラー２１０と、このハーフミラー２１０からの光を干渉させるための光干渉レンズ２１１と、検査対象物１０６方向からの干渉光を結像させるための結像レンズ２１２と、から構成される。
また、光干渉レンズ２１１は、ハーフミラー２１０からの入射光を集束させるための対物レンズ２１３と、反射鏡２１４と、ビームスプリッタ２１５と、から構成され、白色干渉を生じさせる構成となっている。
また、駆動手段２０２は、光学系手段２０１を光軸方向に粗動させるためのパルスモータ２１６と、光干渉レンズ２１１を微動させるためのピエゾ素子２１７と、から構成される。
更に、このパルスモータ２１６及びピエゾ素子２１７は、それぞれＡＦコントローラ２１８及びピエゾステージコントローラ２１９に接続され、それぞれ独立して駆動制御されている。
また、上述した受光手段２０３と、駆動手段２０２と、画像処理手段２０４と、データ処理手段２０５と、を自動的に順次繰り返し動作させるオートフォーカス手段を更に備えていることが好ましい。
この理由は、このようなオートフォーカス手段を設けることにより、光干渉レンズ２１１と基板６０との相対距離を順次変更しながら、連続的に大量の画像データを採取することができ、測定時間を大幅に短縮させることができるためである。
【００６３】
また、このように動作する光干渉測定装置２００において、受光手段２０３は、第１の干渉光を受光するための受光手段と、第２の干渉光を受光するための受光手段と、を同一とすることが好ましい。すなわち、光干渉レンズ２１１の初期高さ位置を規定するための第１の干渉光と、測定対象物１０６の三次元形状を測定するための第２の干渉光と、を受光する受光手段を兼用することが好ましい。
この理由は、複数の測定工程で受光手段を兼用することで、装置構成を簡素化できるとともに、干渉光の光経路もまた簡素化することができ、ノイズ発生の少ない、測定精度に優れた光干渉測定装置とすることができるためである。
【００６４】
また、駆動手段２０２は、第１の干渉光を受光する際に用いられるパルスモータ２１６を含むことが好ましい。
この理由は、第１の干渉光を受光する手段として、スキャンストロークが２５０（μｍ）以下程度の場合に適した制御装置であるパルスモータを用いることにより、所望の精度を維持したまま、効率的な検査を実施することができるためである。
更に、駆動手段２０２は、第２の干渉光を受光する際に用いられるピエゾ素子２１７を含むことが好ましい。
この理由は、第２の干渉光を受光する手段として、スキャンストロークが２０（μｍ）以下程度の場合に適した制御装置であるピエゾ素子を用いることにより、微細なステップ幅で詳細な三次元形状データを採取することができるためである。
【００６５】
３．対向基板の製造方法
（１）着色層等の形成工程
まず、図１８（ａ）〜（ｂ）に示すように、対向基板の基体上に着色層、遮光膜及び保護膜を順次形成する。
より具体的には、基体３１上に、顔料や染料等の着色材を分散させた樹脂材料からなる感光性樹脂を基板上に塗布し、この感光性樹脂に対してパターン露光及び現像処理を順次施すことにより着色層を形成することができる。なお、かかる露光及び現像処理は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの色毎に繰り返すことで、着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂを形成することができる。
【００６６】
次いで、それぞれの画素領域の境界領域に遮光膜３９を形成する。この遮光膜３９に用いられる材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）やモリブテン（Ｍｏ）等の金属膜を使用したり、あるいは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色材を共に樹脂その他の基材中に分散させたものや、黒色の顔料や染料等の着色材を樹脂その他の基材中に分散させたものなどを用いたりすることができる。
例えば、金属膜を用いて遮光膜３９を形成する場合には、クロム（Ｃｒ）等の金属材料をスパッタリング法等により基体３１上に積層した後、所定のパターンに合わせてエッチング処理することにより形成する。
【００６７】
最後に、着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂや遮光膜３９等が形成された対向基板３０上に、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等を用いて、全面的に層厚調整層４１を形成する。この層厚調整層４１は、透過領域（Ｔ）と反射領域（Ｒ）とのリタデーション調整のための層であって、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂材料に対して所定のパターニングを施すことにより形成される。
【００６８】
（２）対向電極等の形成工程
次いで、図１８（ｃ）に示すように、対向基板に形成された保護膜上に、透明導電材料等からなる対向電極を形成する。
より具体的には、着色層３７ｒ、３７ｇ、３７ｂ及び遮光膜３９が形成された基体３１上に、スパッタリング法等により透明導電膜を積層した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により、表示領域全面に対向電極３３を形成する。
さらに、この対向電極３３が形成された基板表面に、ポリイミド樹脂等からなる配向膜４５を形成することで、対向基板３０を形成することができる。
ここで、素子基板に用いられるスイッチング素子が、ＴＦＴ素子（Thin Film Transistor）の場合には、この対向電極３３は、それぞれのセル領域に対応した面状電極としてパターニングされる。
【００６９】
なお、本発明に係る電気光学装置用基板の製造方法は、対向基板上にある段差に対しても適用することができる。すなわち、カラーフィルタ、対向電極、遮光膜、反射膜、配向膜等により形成される段差に対しても適用することができる。
【００７０】
４．一対の基板の製造方法
（１）貼合工程
図１９（ａ）〜（ｂ）に示すように、素子基板と対向基板とを、シール材を介して貼り合わせる。
より具体的には、対向基板３０と、シール材２３が形成された素子基板６０と、をアライメントして貼り合わせ位置を確定する。その後、両基板を重ね合わせて接合させた後、加熱しながら加圧保持して、対向基板３０と素子基板６０とを貼合せることにより、液晶注入口２１ａを備えた一対の基板２０が形成される。
【００７１】
（２）後工程
後工程は、次に述べる幾つかの工程から構成される。
まず、液晶注入口２１ａから公知の方法により基板間隙内に液晶材料を注入（液晶注入工程）した後、その注入口を封止材により封止する（封止工程）。
次いで、対向基板及び素子基板のそれぞれの外面に所定の偏光板や位相差板を配置するとともに、素子基板上の張り出し部に、半導体素子等の電子部品を実装したり、フレキシブル回路基板やバックライト等を接続したりするとともに、筐体に組み込むことで図１に示すような液晶装置１０を製造する。より具体的には、図１９（ｂ）に示すように、素子基板６０の張り出し部６０Ｔ上に、走査線７５と端子６７とを電気接続するように半導体素子９１を実装するとともに、この端子６７の端部に、フレキシブル基板９３を電気接続することで、図１に示すような液晶装置１０が形成される（組立工程）。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の検査装置、電気光学装置用基板の検査方法及び電気光学装置用基板の製造方法によれば、光干渉法を用いて形状測定するにあたり、当該光干渉法に用いられる光干渉レンズを用いて検査対象物をフォーカシングすることにより、高さの異なる段差を連続的に測定する場合であっても、予備測定のための部品を別途設けることなく、初期設定に基づく測定エラーの発生を防止することができる。
したがって、本発明に係る検査方法、製造方法及び検査装置を用いて製造された電気光学装置は、高品位であって、高い経済性を発揮することができる。すなわち、本発明に係る電気光学装置やそれを用いた電子機器として、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等をはじめとして、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電気泳動装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた電子機器や、電子放出素子を使用した装置（ＦＥＤ:Field Emission DisplayやＳＣＥＥＤ：Surface-Conduction Electron-Emitter Display）、プラズマディスプレイ装置、有機エレクトロルミネッセンス装置及び無機エレクトロルミネッセンス装置が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）〜（ｂ）は、電気光学装置用基板を示す断面図及び平面図である。
【図２】本発明に係る検査方法を説明するためのフロー図である。
【図３】白色干渉法の原理を説明するための図である。
【図４】干渉光の強度変化を示す特性曲線である。
【図５】（ａ）〜（ｂ）は、画像データを画像処理する工程を説明するための図である。
【図６】コントラストを数値化する工程を説明するための図である。
【図７】コントラストから合焦位置を求める工程を説明するための特性曲線である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、合焦位置、停止位置及びスキャンストロークの関係を説明するための図である。
【図９】光干渉法による三次元形状測定の工程順を示すフロー図である。
【図１０】（ａ）〜（ｂ）は、白色干渉法により得られた断面プロファイル及び三次元形状データの一例を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｂ）は、三次元形状データにおける２値化を説明するための図である。
【図１２】基準点と重心との位置関係を説明するための図である。
【図１３】二次元座標上の位置と三次元座標上の位置との関係を説明するための図である。
【図１４】重心と基準平面との最短距離を説明するための図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、素子基板の製造工程を示す図である。（その１）
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、素子基板の製造工程を示す図である。（その２）
【図１７】本発明に係る検査装置の一例を示す概略図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、対向基板の製造工程を示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、後工程を説明するための図である。
【図２０】従来の検査方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
２：ビームスプリッタ、３：反射鏡、４：光干渉レンズ、１０：液晶装置、２１：電気光学物質（液晶材料）、２３：シール部、２３ａ：液晶注入口、３０：対向基板（カラーフィルタ基板）、３１：基体、３３：画素電極、３７：カラーフィルタ、３９：遮光膜、４１：保護膜（層厚調整層）、４５：配向膜、４７：位相差板、４９：偏光板、６０：素子基板、６１：基体、６３：光反射膜、６６：ドレイン電極、６９：ＴＦＴ素子、７１：ゲート電極、７２：ゲート絶縁膜、７３：ソース電極、７５：走査線、７７：コンタクト層、８１：有機絶縁膜、８３：コンタクトホール、８７：位相差板、８９：偏光板、１０６：フォトスペーサ（検査対象物）、２００：光干渉測定装置（検査装置）
【図１】
2007212268.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2007212268.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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