カラーフィルタ基板検査方法及び検査装置
【課題】液晶表示装置用の基板に付着した異物を、その導電性の観点から検査する方法および装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、検査対象の前記基板の所定枚数ごとに一度、異物のない箇所について予め測定する比較用蛍光Ｘ線スペクトルと、前記基板の異物が付着した１或は複数箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、複数のＸ線スペクトルをデータ処理することにより、前記異物が金属元素を含有するか否かを高精度に判定する。
【解決手段】液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、検査対象の前記基板の所定枚数ごとに一度、異物のない箇所について予め測定する比較用蛍光Ｘ線スペクトルと、前記基板の異物が付着した１或は複数箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、複数のＸ線スペクトルをデータ処理することにより、前記異物が金属元素を含有するか否かを高精度に判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に利用される基板に付着した微小な異物を、液晶表示装置の組み立て工程の前に検査する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入し、これら２枚の基板に設けられた電極間に電圧を印加して前記液晶を画素毎に駆動させ、その光学的性質を変化させることにより、光の透過と遮断とを制御して画面表示を行う表示装置である。
【０００３】
これら基板としては、ガラス板を基材として、この基材上に液晶駆動用の電極を設けたものが一般に使用されている。これら２枚の基板のうち一方の基板に設けられる電極は透明であり、例えばＩＴＯの薄膜が利用されている。他方の基板に設けられる電極は、液晶駆動形式によって異なるが、例えば、画素毎に配列された多数の透明電極や反射電極であり、これら多数の電極のそれぞれに接続された多数のＴＦＴが配列されている。
【０００４】
また、これら基板には表示光を着色するカラーフィルタ膜が設けられていることもある。カラーフィルタ膜は、前記画素に対応して配列された多数の着色膜から構成されており、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜がそれぞれの画素に対応して配列されている。かかるカラーフィルタ膜を備える基板を利用することにより、カラー画面の表示が可能となる。なお、カラーフィルタ膜を備える基板を「カラーフィルタ」と呼ぶこともある。
【０００５】
そして、このため、液晶表示装置を構成するこれら基板は、ガラス板の表面洗浄工程、電極の膜付け工程とそのパターニング工程、あるいはこれに加えて、ＴＦＴ形成工程やカラーフィルタ膜形成工程など、多数の複雑な工程を経て製造される。
【０００６】
これら基板の各製造工程は、通常、クリーンルーム内で行われるが、それにも拘わらず、これら複雑な製造工程のいずれかで、基板に微小な異物が付着することがある。異物の由来はクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃と考えられている。
【０００７】
基板に付着した異物は、液晶表示装置を組み立てた際に、対向する基板表面を傷付けることがある。このため、異物が付着した基板は不良品として液晶表示装置組み立て工程から除外され、修正されるか、ガラス基材を回収して再生するか、あるいはそのまま廃棄しなくてはならない。
【０００８】
ところで、これら異物のうち、対向する基板を損傷する異物は、径３０μｍ以上のものであることが知られている。また、製造する液晶表示装置によっては、径２０μｍ以上の異物が対向基板を傷付けることもある。このため、異物の大きさがこれより小さい場合には、そのまま良品として液晶表示装置の組み立てに利用されている。
【０００９】
しかしながら、これら異物の中には導電性を有するものがある。このような導電性異物が付着した基板を使用して液晶表示装置を組み立てると、対向する２枚の前記基板の電極同士が短絡して、正常な画面表示が困難となる。そして、この短絡は、導電性異物の径が２０μｍより小さい場合にも生じるのである。
【００１０】
そこで、基板に付着した異物が導電性である場合と、非導電性である場合とを区別して、導電性の場合にはその径の大小に拘わらず液晶表示装置組み立て工程から除外し、非導電性の場合にはその径が２０μｍまたは３０μｍより大きい場合に限って液晶表示装置組み立て工程から除外する必要がある。仮に、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて除外すると、良品として使用できる基板まで除外することになり、歩留まりを著しく低下させることになるからである。また、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて液晶表示装置組み立て工程に利用すると、組み立てられた液晶表示装置が不良品となり、その損失が増大する結果になる。
【００１１】
しかしながら、このような微小な異物の導電性の有無を検査することは極めて困難であった。これら導電性異物もクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃に由来すると考えられることから、その表面が酸化されていることがある。そして、液晶表示装置組み立て工程において異物表面の酸化皮膜が破壊されて導電性の内部が露出し、短絡を引き起こすことが想定されるから、液晶表示装置組み立て前の基板製造工程におけるその検査はさらに困難である。
【００１２】
しかも、この検査は基板製造工程を遅滞させることなく迅速かつ効率的に行わなければならない。仮に時間をかけて検査すると仮定すると、この検査工程が律速工程となって、基板製造工程全体が著しく遅滞するのである。
【００１３】
例えば、特許文献１及び２は、基板に付着した異物の有無やその高さを検査する方法を記載しているが、これらの方法では導電性の有無を検査することができない。
また、特許文献３は、液晶表示装置を組み立てた後、その電極同士の短絡の有無を検査する方法を記載しているが、この方法では、短絡した液晶表示装置全体を不良品として扱うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１７７１９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３００８９２号公報
【特許文献３】特開平１１−７３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、以上のような事情の下でなされたものであり、基板に付着した異物を、その導電性の観点から検査する方法を提供するものであり、特に、基板製造工程で利用して効率的に検査する方法を提供することをその目的とする。
また、併せて、本発明はこの検査方法に適用される検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち、上述した目的を達成するため、本発明では、まず、液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、検査対象の前記基板に予め検出された複数の異物の検査について、所定枚数ごとに１度、前記基板の異物のない箇所についてあらかじめ蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、それを比較用スペクトルとして保持しておき、前記基板の異物が付着した箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、前記比較用スペクトルと比較した上で、前記異物が金属元素を含有するか否かを判定するとともに、金属異物を含有しないと判別される箇所の単独あるいは複数のデータについて前記比較用スペクトルとを用いて処理することにより、基板固有の蛍光Ｘ線スペクトルを高精度化し、金属異物の検査精度と検査速度を向上した検査方法が提供されている。
【００１７】
次に、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、前記液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、前記検査ヘッドを前記基板の所定位置に位置合わせする移動機構と、異物のある箇所とない箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを比較して、前記異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する検査手段と、これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段とを備えた検査装置が提供されている。
【発明の効果】
【００１８】
即ち、上述した発明によれば、基板に付着した異物を、その導電性の観点から検査するにも拘わらず、基板製造工程で利用して効率的かつ迅速に検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態である検査装置の上面模式図である。
【図２】本発明の実施形態である検査装置の検査ヘッドを含む主要部を側面から見た模式図である。
【図３】本発明の実施形態である検査装置の蛍光Ｘ線スペクトルデータ処理及び金属異物判定フローチャート図である。
【図４】本発明の実施形態である検査装置の動作フローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、蛍光Ｘ線検査を実行するカラーフィルタの検査装置１０を上面から見たときの模式図である。なお、以下では検査対象物をカラーフィルタとした場合について説明しているが、検査対象物はカラーフィルタに限らず、ガラス板を基材とし液晶表示装置に利用される基板を検査対象物とすることが可能である。
【００２１】
本発明の実施形態である検査装置１０での蛍光Ｘ線検査の前に、検査対象物であるカラーフィルタ１７は、別の光学検査装置などによって全面を検査されて異物欠陥の位置および大きさが特定されており、その異物欠陥の位置および大きさの情報が検査装置１０において利用可能な状態になっているものとする。
【００２２】
上流工程より、検査装置１０のカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に搬入されたカラーフィルタ１７は、その膜面が上向きになるように把持機構１１ａによって把持、固定される。把持機構１１ａはカラーフィルタ１７の搬送経路の両側に適宜数ずつ配置されており、カラーフィルタ１７の端部を把持する。さらに把持機構１１ａは、搬送経路の両側に配置された直動機構１１ｂに沿って直線往復運動するようになっており、これによって、カラーフィルタ１７は検査装置１０内を矢印Ａの方向に搬送される。
【００２３】
直動機構１１ｂとしては、移動の直線性を確保するためにガイドレールを、また、駆動機構としてボールネジとモーターを使用するなどして実現することが可能である。駆動機構としては、リニアモーター、あるいはタイミングベルトとモーターの組み合わせ等で代替することも可能である。
【００２４】
カラーフィルタ１７のサイズが大きい場合には、把持機構１１ａと直動機構１１ｂだけでカラーフィルタ１７を安定支持することは一般的に困難なので、カラーフィルタ搬送手段１０ａには、搬送用ローラーや空気浮上機構を備えて、カラーフィルタ１７を下面から支えるようにしてもよい。本実施形態においては、後述する検査装置主要部付近では空気浮上機構を使用し、それ以外の検査装置１０の搬入部付近および搬出部付近では搬送用ローラーを使用する構成としている。
【００２５】
検査ヘッド１２は、検査ヘッド移動機構１３によってカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に支持され、かつカラーフィルタ１７の搬送方向と直交する方向（矢印Ｂの方向）に移動することができるようになっている。検査ヘッド移動機構１３としては、直動機構１１ｂ同様、ガイドレール、ボールネジとモーター、リニアモーター、タイミングベルトとモーターなどを組み合わせて構成が可能である。
【００２６】
本実施形態においては、カラーフィルタ搬送手段１０ａはカラーフィルタ１７を一方向に搬送し、検査ヘッド１２がこれと直行する方向に移動できるようにすることにより、検査ヘッド１２はカラーフィルタ１７上の任意の位置に移動できるように構成しているが、カラーフィルタ搬送手段１０ａがカラーフィルタをＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわないし、検査ヘッド１２がカラーフィルタ上でＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわない。
【００２７】
制御手段１６は、別の光学検査装置などによって得られたカラーフィルタ１７上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報をもとに、カラーフィルタ搬送手段１０ａや検査ヘッド移動機構１３の駆動を制御し、検査ヘッド１２を異物欠陥の位置に位置合わせする。この位置合わせの後、検査ヘッド１２および検査手段（分析手段１４と判定手段１５とで構成されている）によって、異物に含有される金属元素の検査（詳細後述）を行なう。制御手段１６は、必要に応じて、これらの検査ヘッド１２、分析手段１４、判定手段１５の動作の制御も行う。
【００２８】
このとき制御手段１６は、別の光学検査装置などによって特定された異物全てを検査対象とするようにしてもよいし、異物の大きさについて所定の基準を設けて検査対象とする異物を選択するようにしてもよい。なお、液晶表示装置を構成する対向基板を損傷しうる大きさの異物が別の光学検査装置などによって検出された場合、その基板は製造工程から除外されるか、あるいは修正されているので、一般的には所定の基準の大きさより小さい異物が検査対象として選択されることになる。
【００２９】
制御手段１６への、異物欠陥の大きさおよび位置の情報の入力手段としては、ＬＡＮ通信、シリアル通信、デジタルＩ／Ｏボード、およびフロッピー（登録商標）ディスク等の各種記録メディアを用いる形態も可能である。
【００３０】
図２は本発明の実施形態である検査ヘッド１２の主要部を、側面から見たときの模式図である。検査ヘッド１２は、Ｘ線発生装置２１、Ｘ線光学素子２２、光学顕微鏡２３、Ｘ線検出器２４を備えている。
【００３１】
別の光学検査装置などによって特定された異物の位置情報をもとに、検査ヘッド１２を位置合わせする際、カラーフィルタ搬送手段１０ａおよび検査ヘッド移動機構１３の位置合わせ精度によっては、異物のある位置に検査ヘッド１２を位置合わせできないことがある。特に、一辺が数ｍにもなるようなカラーフィルタに対して、その全面の任意の位置に移動可能な移動機構で、大きさ数十μｍ〜数μｍの異物に位置合わせし、検査ヘッド１２の蛍光Ｘ線スペクトル測定による分析をするのは実際には困難である。
【００３２】
そこで、本実施形態の検査装置１０は、撮像手段であるカメラカメラ３１、顕微鏡光源３２を有する光学顕微鏡２３を検査ヘッド１２に備えることにより、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物３３の位置に移動したのち、異物３３がある場所付近の画像を取得し、この画像を画像処理して異物欠陥を抽出し、光学顕微鏡２３の現在位置と画像内での異物位置から異物３３の座標を詳細に決定するようにしている。もちろん、異物の位置座標への検査ヘッド１２の位置合わせ精度が十分ある場合には、検査ヘッド１２にカメラユニット２７を備えなくてもよい。
【００３３】
光学顕微鏡２３は、図２のようにＸ線発生装置２１、Ｘ線光学素子２２及びＸ線検出器２４に固定されて一体的に移動する形態とすることも可能であるし、独立して別個に移動可能な形態としてもよい。
【００３４】
次に、光学顕微鏡２３によって詳細に決定された異物３３の座標に、検査ヘッド１２が移動する。より詳細には、異物３３の座標に、検査ヘッド１２のＸ線発生装置２１で発生したＸ線がＸ線光学素子２２を通して収束し照射できる位置に、検査ヘッド１２が移動する。Ｘ線照射された異物３３からは、異物３３に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線３４が発生するので、Ｘ線検出器２４によって、その蛍光Ｘ線を測定する。
【００３５】
Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線を微小面積に収束するためのＸ線光学素子２２としては、本例では、例えば、ポリキャピラリ型のものを用い、Ｘ線の漏洩が無いように、当該素子を、Ｘ線発生装置２１に直接取り付ける。Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線は、ポリキャピラリ型Ｘ線光学素子２２によって、例えば、５０μｍ径以下の微小断面積になるように収束され、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物３３に照射される。
【００３６】
本実施例のＸ線光学素子は、例えば、Ｘ線発生装置２１がモリブデン（Ｍｏ）金属をX線ターゲットとしてX線を発生させた場合、エネルギー１７．５ｋｅＶのＸ線に対しては１５μｍ径に、或いは、エネルギー８．０ｋｅＶのＸ線に対しては２５μｍ径にまで集光することが可能な性能を有する。また、Ｘ線発生装置１におけるＸ線を発生する金属ターゲットとしては、例えば、原子番号４２のモリブデン（Ｍｏ）から４７の銀（Ａｇ）まで、あるいは、原子番号７４のタングステン（Ｗ）から７９の金（Ａｕ）までの各元素を、単体又は複数含む合金、或いは、その（又は、それらの）積層膜を用いてもよい。
【００３７】
Ｘ線検出器２４は、測定した蛍光Ｘ線のエネルギーおよび強度の情報を分析手段１４に送る。分析手段１４はそれらの情報から、異物３３に含まれる元素の種類および含有量を分析して判定手段１５に送る。
【００３８】
判定手段１５においては、予め設定された判定基準と比較が行われ、元素種の１つでも判定基準を超えた場合には、そのカラーフィルタは不良と判定される。不良と判定した場合には、制御手段１６に併設された表示装置の画面などの各種表示、警報ランプ、警報音等で注意を喚起することが望ましい。
【００３９】
Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線はＸ線光学素子２２を通過することにより、上述した小さな照射面積に収束される。Ｘ線光学素子２２の内部は、真空に排気するか、又は、ヘリウムに置換する構成としており、このことにより、内部を通過するＸ線の減衰を防ぐ。試料基板１７上のＸ線が照射された異物３３から放出される蛍光Ｘ線３４は、Ｘ線検出器２４により捕らえ、分析手段１４により蛍光Ｘ線エネルギーに対するＸ線光子数のヒストグラムに変換され、その後、判定手段１５に送られる。このように、光学顕微鏡２３で捕らえた異物３３の蛍光Ｘ線の光子エネルギーヒストグラム（スペクトル）の解析から、Ｘ線が照射された部位の元素分析が行われる。また、異物３３からＸ線検出器２４までの距離を５ｍｍ以下にすることによれば、異物３３から発生する特性Ｘ線エネルギー１．０ｋｅＶのＸ線でも、空気中での減衰を抑制することにより、その検出が可能となる。
【００４０】
ところで、Ｘ線発生装置２１から異物３３に向けて照射されるＸ線は異物３３だけでなく、その周囲のカラーフィルタ１７にも照射されるので、Ｘ線検出器２４は異物３３とカラーフィルタ１７の両方から発生した蛍光Ｘ線を検出することになる。ここで、カラーフィルタ１７を構成するガラス基板、カラーフィルタ膜、電極などに含まれる金属元素と、異物３３に含まれる金属元素が、共通のものであるような場合もあり得る。そのような場合、その金属元素特有の蛍光Ｘ線の信号はノイズに埋もれてしまい、異物３３中に金属元素が含まれていることを見逃す可能性がある。
【００４１】
このような見逃しを回避するため、本実施形態においては、次のような処理を行う。すなわち、カラーフィルタ１７上の異物や欠陥が全くない良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを検査ヘッド１２により測定して、そのデータを保持しておき、異物３３のある箇所で測定した蛍光Ｘ線スペクトルと比較し、その上で良否判定するという処理である。
【００４２】
この比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル測定は、異物のある箇所それぞれの測定の前後に異物の近傍の良品箇所で行う場合もある。しかし、検査にかかる時間をなるべく短くするためには、この良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルの取得は、なるべく少ない回数とすることが望ましい。
【００４３】
ここで、本発明で用いた検出の確からしさについて説明する。Ｘ線の検出は検出器により検出器に入るＸ線の光子を数えるが、この数（Ｎ）の計測精度は計測統計誤差（１σ）として、Ｎの２乗根が与えられる。また、Ｘ線の計測では、検出器そのものから、或いは、電子回路から発生する背景ノイズが必ず観測される。異物３３から蛍光Ｘ線の計測強度は異物３３を含む計測値（Ｎ１）と含まない計測（Ｎ０）の差（Ｎ１−Ｎ０）から与えられるが、それぞれの計測値は√Ｎ１、√Ｎ０の計測統計誤差（１σ）を含む。従って、異物３３からの蛍光Ｘ線強度がｎσの水準で計測されたと判断するには（１）式を用いる。
ｎ＝（Ｎ１−Ｎ０）／ （√Ｎ１+√Ｎ０） ・・・・・・・・・・・（１）
【００４４】
ｎ=１は、正規分布関数では、６８％の確率で異物３３が金属と判定でき、ｎ=２は、９５％、ｎ＝３では９９．７％となる。例として、Ｎ１、Ｎ０がそれぞれ１０００と９００では、ｎ＝１．６、Ｎ１となり、Ｎ０が５００，４００では、ｎ＝２．４となり、即ち、異物３３からの計測強度（Ｉｎｔ＝Ｎ１−Ｎ０）が同一であっても、後者の方が背景蛍光Ｘ線ノイズ強度が低いため、確からしい検出となる。また、計測強度（Ｉｎｔ＝Ｎ１−Ｎ０）は異物３３からの蛍光Ｘ線強度であり、金属粒子の重量におよそ比例する値である。
【００４５】
次に、複数点のデータを用いて基板に含まれる元素の影響を抑制する方法について説明する。ここで用いる蛍光Ｘ線検出器としては、エネルギー分散型（ＥＤ）検出器を用い、また、マルチチャンネルアナライザーでは、スペクトルが、デジタルで分析手段１４のメモリーに蓄積される。従って、ここで述べる演算は非常に高速で行われる。基板上に複数点の計測データがある場合、必ずしも各測定点に対し異物３３のない比較用スペクトルの計測を行わないでも、基板からの蛍光Ｘ線スペクトルを推測することが可能である。なお、ここでは、基板の種類は既知であるものとする。
【００４６】
例えば、ガラスの場合は、一般に組成はアルカリ金属（Ｎａ，Ｋ等）、アルカリ土類金属（Ｃａ，Ｂａ等）とアルミニウム（Ａｌ）及びシリコン（Ｓｉ）である。従って、微粒子の蛍光Ｘ線測定をしたとき、異物３３がこれらの元素でない遷移金属元素（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等）の場合は、異物３３を構成する元素以外は基板由来の元素からの蛍光Ｘ線であると判断することができる。従って、微粒子を含んだ測定のうち、基板に含まない元素が検出される場合、基板に含まれる元素の蛍光Ｘ線スペクトルは基板からのものであると判断できる。
【００４７】
例えば、複数個の異物３３の含有元素が基板由来の元素と同様な場合は、複数のスペクトルを比較し、例えばアルミニウム（Ａｌ）に対応するスペクトルの蛍光Ｘ線強度を比較し、最も小さい数値のものを基板由来の蛍光Ｘ線強度と仮定し、式（１）によりｎ値を計算する。同様に、最大のＡｌ蛍光Ｘ線のｎ値が閾値ｎｔ（例えばｎｔ=２．０）以上の場合、最低のＡｌ蛍光Ｘ線強度を基板からの蛍光Ｘ線強度とする。全ての計測のｎ値が閾値ｎｔ以下の場合は、異物３３の無い場所の比較用スペクトルを、基板からの蛍光Ｘ線強度とする。このような形で基板からの蛍光Ｘ線強度を求めることにより、基準となる基板からの蛍光Ｘ線スペクトルの測定が不要となり、測定点数が減ることにより、常に、異物３３の有無２点について計測する場合と比較し、高速に計測することが可能となる。
【００４８】
前記の測定のフローチャートの例を図３に示す。本実施形態では、まず、ステップＰ１で、既に測定した比較用スペクトルを含む既計測のＭ＋１個のデータの金属元素１（例えばアルミニウム）に対する最小値Int1(min,x,y)を抽出する（ステップＰ１）。
【００４９】
次に、Ｍ＋１個のデータから抽出した最小値Int1(min,x,y)を比較用スペクトルとして測定したM個の異物に対する計測データのn値を計算しTable0を作成する（ステップＰ２）。更に、Ｍ個の測定データのうちｎ≧１．０となるデータ数K0を算出する（ステップＰ３）。
【００５０】
次に、Int1(min,x,y)を含むＭ＋１個の計測データのうちL個の最小値Int1(m,x,y)を抽出し、L個のInt1(m,x,y)から構成平均値Int1(a)、標準偏差Sig1(a)を算出し（ステップＰ４）、この値を比較スペクトルとし、測定したM個のデータのn値を計算し、Table1を作成する（ステップＰ５）。
【００５１】
M個のデータのうち、n≧1.0となるデータの数K1を算出し（ステップＰ６）、K1とステップＰ３で算出したK0の比較を行い（ステップＰ７）、比較スペクトルの評価を行う。K1の数がK0の数より大きければ、L個の計測データから算出した比較スペクトルが、最初に測定する比較用スペクトルより、カラーフィルタのスペクトルとして精度が高いと判断し、新しい計測値が得られる毎に更新する（ステップＰ８）。
【００５２】
新たに作成されたM個の測定データに対するn値のTableを基に、異物の金属元素に関する相違量を最初の測定点から算出しなおして出力する（ステップＰ９）ことにより、異物３３に金属元素が含まれると判断する精度を高める。なお、上述したTableの一例を以下に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
上記フローチャートで説明したデータ比較により異物３３に金属元素無しと推定される測定点が複数点ある場合の蛍光Ｘ線強度の測定値を平均化することにより、比較用スペクトルの精度向上について説明する。
例として、測定点１、測定点K、測定点L、測定点Mの４点が異物３３に金属元素無しと判定した場合、
Ｎ０=｛Int(m=1)＋Int(m=K)+Int(m=L)＋Int(m=M)｝／４
σ(N0)＝√｛（Int(m=1)−N0)２+(Int(m=K)−N0)２+(Int(m=L)−N0)２＋(Int(m=M)−N0)２｝／４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、４点のＩｎｔの測定ばらつきが同様な放射線計測ばらつきである場合、統計的に下記式（３）の値に近い数値となる。
σ(N0)＝√（４Ｎ０）／４＝０．５＊√Ｎ０・・・・・・・・・（３）
従って、背景ノイズデータの精度が向上して、前記した（１）式の√Ｎ０が小さくなることにより、ｎ値が大きくなり、計測下限値が向上するという効果がある。また、基準となる基板からの蛍光Ｘ線スペクトルを測定する回数が減り、異物３３の検査速度が向上する。また、必要に応じて測定されたＸ線強度（Ｉｎｔ）から標準サンプルを用いて異物３３の重量を推定することが可能である。
【００５５】
そこで、本実施形態では、例えば、１ロットの最初のカラーフィルタの所定箇所について、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定を行い、そのロットの検査の間は、そのデータと各異物のデータを比較して良否判定する、という処理を行う。図４に、この一連の処理のフローチャートを示す。
【００５６】
まず、１ロットの検査前に種々の準備作業を行う（ステップＳ１）。この準備作業とは、その検査対象のカラーフィルタの品種に応じた基板サイズ、カラーフィルタ膜の形成されている領域の位置やサイズ、カラーフィルタ膜のパターンの１周期サイズなどの情報、および、別の光学検査装置などによって得られたそのロットの各カラーフィルタ上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報などを、検査装置１０が使用可能な状態にすることなどが含まれる。
【００５７】
必要な準備作業が完了した時点で、１ロット分の検査が開始され（ステップＳ２）、まず最初のカラーフィルタ１７が検査ヘッド１２の下まで搬送され保持される（ステップＳ３）。
【００５８】
本実施形態の場合は、１ロットの最初のカラーフィルタの所定箇所について比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定を行うとしているので、ここで検査ヘッドを所定の良品箇所に移動し、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得する（ステップＳ４〜ステップＳ５）。しかし、それ以外の場合は、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル取得を行わないで、ステップ６に進む。
【００５９】
次に、別の光学検査装置などによって得られたそのカラーフィルタ上の異物欠陥の位置に検査ヘッドを移動し、異物のある箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得する（ステップＳ６）。
【００６０】
取得した異物の蛍光Ｘ線スペクトルを比較用の蛍光Ｘ線スペクトルと比較して、相違量を算出し（ステップＳ７）、あらかじめ決めておいた閾値と比較する（ステップＳ８）。
【００６１】
この相違量が、あらかじめ決めておいた閾値より大きい場合は、その異物を金属含有異物として記録し（ステップＳ９）、そのカラーフィルタは不良品として排出され（ステップＳ１０）、再生工程または廃棄工程に回される。
【００６２】
一方、この相違量が、あらかじめ決めておいた閾値より小さい場合は、その異物を、金属を含まない異物として記録（ステップＳ１１）し、そのカラーフィルタ上に他に異物がなければ（ステップＳ１２、ｎｏ）、そのカラーフィルタを良品として排出する（ステップ
Ｓ１３）。
【００６３】
カラーフィルタ１枚について検査が終了したら、そのロットに未検査のカラーフィルタがまだ残っているかどうかを調べて（ステップＳ１４）、未検査のものがなければそのロットの検査は終了し、未検査のものが残っていればステップＳ３に戻る。
【００６４】
この方法によれば、１ロットの検査の間に、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定は１回だけで済む。前述の、異物のある箇所それぞれの測定の前後に異物の近傍の良品箇所でも蛍光Ｘ線スペクトル測定を行う場合に比べると、測定回数を半分程度にでき、特に検査すべき異物数が多い場合に、検査時間を大幅に短縮できるという効果がある。
【００６５】
比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル取得のタイミングは、上述の１ロットの最初の１枚を対象にする場合に限ったものではなく、カラーフィルタの所定枚数ごとに１回というようにしたり、あるいは、作業者の決める任意のタイミングとすることも可能である。
【００６６】
以上のような手順で、液晶表示装置用の基板に付着した異物の検査を行うことにより、精密な蛍光Ｘ線分析による良否判定を短時間のうちに行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…検査装置、１０ａ…カラーフィルタ搬送手段、１１ａ…把持機構、１１ｂ…直動機構、１２…検査ヘッド、１３…検査ヘッド移動機構、１４…分析手段、１５…判定手段、１６…制御手段、１７…カラーフィルタ、２１…Ｘ線発生装置、２２…Ｘ線光学素子、２３…光学顕微鏡、２４…Ｘ線検出器、３１…カメラユニット、３２…顕微鏡光源、３３…異物、３４…顕微鏡光源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に利用される基板に付着した微小な異物を、液晶表示装置の組み立て工程の前に検査する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入し、これら２枚の基板に設けられた電極間に電圧を印加して前記液晶を画素毎に駆動させ、その光学的性質を変化させることにより、光の透過と遮断とを制御して画面表示を行う表示装置である。
【０００３】
これら基板としては、ガラス板を基材として、この基材上に液晶駆動用の電極を設けたものが一般に使用されている。これら２枚の基板のうち一方の基板に設けられる電極は透明であり、例えばＩＴＯの薄膜が利用されている。他方の基板に設けられる電極は、液晶駆動形式によって異なるが、例えば、画素毎に配列された多数の透明電極や反射電極であり、これら多数の電極のそれぞれに接続された多数のＴＦＴが配列されている。
【０００４】
また、これら基板には表示光を着色するカラーフィルタ膜が設けられていることもある。カラーフィルタ膜は、前記画素に対応して配列された多数の着色膜から構成されており、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜がそれぞれの画素に対応して配列されている。かかるカラーフィルタ膜を備える基板を利用することにより、カラー画面の表示が可能となる。なお、カラーフィルタ膜を備える基板を「カラーフィルタ」と呼ぶこともある。
【０００５】
そして、このため、液晶表示装置を構成するこれら基板は、ガラス板の表面洗浄工程、電極の膜付け工程とそのパターニング工程、あるいはこれに加えて、ＴＦＴ形成工程やカラーフィルタ膜形成工程など、多数の複雑な工程を経て製造される。
【０００６】
これら基板の各製造工程は、通常、クリーンルーム内で行われるが、それにも拘わらず、これら複雑な製造工程のいずれかで、基板に微小な異物が付着することがある。異物の由来はクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃と考えられている。
【０００７】
基板に付着した異物は、液晶表示装置を組み立てた際に、対向する基板表面を傷付けることがある。このため、異物が付着した基板は不良品として液晶表示装置組み立て工程から除外され、修正されるか、ガラス基材を回収して再生するか、あるいはそのまま廃棄しなくてはならない。
【０００８】
ところで、これら異物のうち、対向する基板を損傷する異物は、径３０μｍ以上のものであることが知られている。また、製造する液晶表示装置によっては、径２０μｍ以上の異物が対向基板を傷付けることもある。このため、異物の大きさがこれより小さい場合には、そのまま良品として液晶表示装置の組み立てに利用されている。
【０００９】
しかしながら、これら異物の中には導電性を有するものがある。このような導電性異物が付着した基板を使用して液晶表示装置を組み立てると、対向する２枚の前記基板の電極同士が短絡して、正常な画面表示が困難となる。そして、この短絡は、導電性異物の径が２０μｍより小さい場合にも生じるのである。
【００１０】
そこで、基板に付着した異物が導電性である場合と、非導電性である場合とを区別して、導電性の場合にはその径の大小に拘わらず液晶表示装置組み立て工程から除外し、非導電性の場合にはその径が２０μｍまたは３０μｍより大きい場合に限って液晶表示装置組み立て工程から除外する必要がある。仮に、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて除外すると、良品として使用できる基板まで除外することになり、歩留まりを著しく低下させることになるからである。また、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて液晶表示装置組み立て工程に利用すると、組み立てられた液晶表示装置が不良品となり、その損失が増大する結果になる。
【００１１】
しかしながら、このような微小な異物の導電性の有無を検査することは極めて困難であった。これら導電性異物もクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃に由来すると考えられることから、その表面が酸化されていることがある。そして、液晶表示装置組み立て工程において異物表面の酸化皮膜が破壊されて導電性の内部が露出し、短絡を引き起こすことが想定されるから、液晶表示装置組み立て前の基板製造工程におけるその検査はさらに困難である。
【００１２】
しかも、この検査は基板製造工程を遅滞させることなく迅速かつ効率的に行わなければならない。仮に時間をかけて検査すると仮定すると、この検査工程が律速工程となって、基板製造工程全体が著しく遅滞するのである。
【００１３】
例えば、特許文献１及び２は、基板に付着した異物の有無やその高さを検査する方法を記載しているが、これらの方法では導電性の有無を検査することができない。
また、特許文献３は、液晶表示装置を組み立てた後、その電極同士の短絡の有無を検査する方法を記載しているが、この方法では、短絡した液晶表示装置全体を不良品として扱うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１７７１９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３００８９２号公報
【特許文献３】特開平１１−７３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、以上のような事情の下でなされたものであり、基板に付着した異物を、その導電性の観点から検査する方法を提供するものであり、特に、基板製造工程で利用して効率的に検査する方法を提供することをその目的とする。
また、併せて、本発明はこの検査方法に適用される検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち、上述した目的を達成するため、本発明では、まず、液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、検査対象の前記基板に予め検出された複数の異物の検査について、所定枚数ごとに１度、前記基板の異物のない箇所についてあらかじめ蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、それを比較用スペクトルとして保持しておき、前記基板の異物が付着した箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、前記比較用スペクトルと比較した上で、前記異物が金属元素を含有するか否かを判定するとともに、金属異物を含有しないと判別される箇所の単独あるいは複数のデータについて前記比較用スペクトルとを用いて処理することにより、基板固有の蛍光Ｘ線スペクトルを高精度化し、金属異物の検査精度と検査速度を向上した検査方法が提供されている。
【００１７】
次に、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、前記液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、前記検査ヘッドを前記基板の所定位置に位置合わせする移動機構と、異物のある箇所とない箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを比較して、前記異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する検査手段と、これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段とを備えた検査装置が提供されている。
【発明の効果】
【００１８】
即ち、上述した発明によれば、基板に付着した異物を、その導電性の観点から検査するにも拘わらず、基板製造工程で利用して効率的かつ迅速に検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態である検査装置の上面模式図である。
【図２】本発明の実施形態である検査装置の検査ヘッドを含む主要部を側面から見た模式図である。
【図３】本発明の実施形態である検査装置の蛍光Ｘ線スペクトルデータ処理及び金属異物判定フローチャート図である。
【図４】本発明の実施形態である検査装置の動作フローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、蛍光Ｘ線検査を実行するカラーフィルタの検査装置１０を上面から見たときの模式図である。なお、以下では検査対象物をカラーフィルタとした場合について説明しているが、検査対象物はカラーフィルタに限らず、ガラス板を基材とし液晶表示装置に利用される基板を検査対象物とすることが可能である。
【００２１】
本発明の実施形態である検査装置１０での蛍光Ｘ線検査の前に、検査対象物であるカラーフィルタ１７は、別の光学検査装置などによって全面を検査されて異物欠陥の位置および大きさが特定されており、その異物欠陥の位置および大きさの情報が検査装置１０において利用可能な状態になっているものとする。
【００２２】
上流工程より、検査装置１０のカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に搬入されたカラーフィルタ１７は、その膜面が上向きになるように把持機構１１ａによって把持、固定される。把持機構１１ａはカラーフィルタ１７の搬送経路の両側に適宜数ずつ配置されており、カラーフィルタ１７の端部を把持する。さらに把持機構１１ａは、搬送経路の両側に配置された直動機構１１ｂに沿って直線往復運動するようになっており、これによって、カラーフィルタ１７は検査装置１０内を矢印Ａの方向に搬送される。
【００２３】
直動機構１１ｂとしては、移動の直線性を確保するためにガイドレールを、また、駆動機構としてボールネジとモーターを使用するなどして実現することが可能である。駆動機構としては、リニアモーター、あるいはタイミングベルトとモーターの組み合わせ等で代替することも可能である。
【００２４】
カラーフィルタ１７のサイズが大きい場合には、把持機構１１ａと直動機構１１ｂだけでカラーフィルタ１７を安定支持することは一般的に困難なので、カラーフィルタ搬送手段１０ａには、搬送用ローラーや空気浮上機構を備えて、カラーフィルタ１７を下面から支えるようにしてもよい。本実施形態においては、後述する検査装置主要部付近では空気浮上機構を使用し、それ以外の検査装置１０の搬入部付近および搬出部付近では搬送用ローラーを使用する構成としている。
【００２５】
検査ヘッド１２は、検査ヘッド移動機構１３によってカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に支持され、かつカラーフィルタ１７の搬送方向と直交する方向（矢印Ｂの方向）に移動することができるようになっている。検査ヘッド移動機構１３としては、直動機構１１ｂ同様、ガイドレール、ボールネジとモーター、リニアモーター、タイミングベルトとモーターなどを組み合わせて構成が可能である。
【００２６】
本実施形態においては、カラーフィルタ搬送手段１０ａはカラーフィルタ１７を一方向に搬送し、検査ヘッド１２がこれと直行する方向に移動できるようにすることにより、検査ヘッド１２はカラーフィルタ１７上の任意の位置に移動できるように構成しているが、カラーフィルタ搬送手段１０ａがカラーフィルタをＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわないし、検査ヘッド１２がカラーフィルタ上でＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわない。
【００２７】
制御手段１６は、別の光学検査装置などによって得られたカラーフィルタ１７上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報をもとに、カラーフィルタ搬送手段１０ａや検査ヘッド移動機構１３の駆動を制御し、検査ヘッド１２を異物欠陥の位置に位置合わせする。この位置合わせの後、検査ヘッド１２および検査手段（分析手段１４と判定手段１５とで構成されている）によって、異物に含有される金属元素の検査（詳細後述）を行なう。制御手段１６は、必要に応じて、これらの検査ヘッド１２、分析手段１４、判定手段１５の動作の制御も行う。
【００２８】
このとき制御手段１６は、別の光学検査装置などによって特定された異物全てを検査対象とするようにしてもよいし、異物の大きさについて所定の基準を設けて検査対象とする異物を選択するようにしてもよい。なお、液晶表示装置を構成する対向基板を損傷しうる大きさの異物が別の光学検査装置などによって検出された場合、その基板は製造工程から除外されるか、あるいは修正されているので、一般的には所定の基準の大きさより小さい異物が検査対象として選択されることになる。
【００２９】
制御手段１６への、異物欠陥の大きさおよび位置の情報の入力手段としては、ＬＡＮ通信、シリアル通信、デジタルＩ／Ｏボード、およびフロッピー（登録商標）ディスク等の各種記録メディアを用いる形態も可能である。
【００３０】
図２は本発明の実施形態である検査ヘッド１２の主要部を、側面から見たときの模式図である。検査ヘッド１２は、Ｘ線発生装置２１、Ｘ線光学素子２２、光学顕微鏡２３、Ｘ線検出器２４を備えている。
【００３１】
別の光学検査装置などによって特定された異物の位置情報をもとに、検査ヘッド１２を位置合わせする際、カラーフィルタ搬送手段１０ａおよび検査ヘッド移動機構１３の位置合わせ精度によっては、異物のある位置に検査ヘッド１２を位置合わせできないことがある。特に、一辺が数ｍにもなるようなカラーフィルタに対して、その全面の任意の位置に移動可能な移動機構で、大きさ数十μｍ〜数μｍの異物に位置合わせし、検査ヘッド１２の蛍光Ｘ線スペクトル測定による分析をするのは実際には困難である。
【００３２】
そこで、本実施形態の検査装置１０は、撮像手段であるカメラカメラ３１、顕微鏡光源３２を有する光学顕微鏡２３を検査ヘッド１２に備えることにより、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物３３の位置に移動したのち、異物３３がある場所付近の画像を取得し、この画像を画像処理して異物欠陥を抽出し、光学顕微鏡２３の現在位置と画像内での異物位置から異物３３の座標を詳細に決定するようにしている。もちろん、異物の位置座標への検査ヘッド１２の位置合わせ精度が十分ある場合には、検査ヘッド１２にカメラユニット２７を備えなくてもよい。
【００３３】
光学顕微鏡２３は、図２のようにＸ線発生装置２１、Ｘ線光学素子２２及びＸ線検出器２４に固定されて一体的に移動する形態とすることも可能であるし、独立して別個に移動可能な形態としてもよい。
【００３４】
次に、光学顕微鏡２３によって詳細に決定された異物３３の座標に、検査ヘッド１２が移動する。より詳細には、異物３３の座標に、検査ヘッド１２のＸ線発生装置２１で発生したＸ線がＸ線光学素子２２を通して収束し照射できる位置に、検査ヘッド１２が移動する。Ｘ線照射された異物３３からは、異物３３に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線３４が発生するので、Ｘ線検出器２４によって、その蛍光Ｘ線を測定する。
【００３５】
Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線を微小面積に収束するためのＸ線光学素子２２としては、本例では、例えば、ポリキャピラリ型のものを用い、Ｘ線の漏洩が無いように、当該素子を、Ｘ線発生装置２１に直接取り付ける。Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線は、ポリキャピラリ型Ｘ線光学素子２２によって、例えば、５０μｍ径以下の微小断面積になるように収束され、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物３３に照射される。
【００３６】
本実施例のＸ線光学素子は、例えば、Ｘ線発生装置２１がモリブデン（Ｍｏ）金属をX線ターゲットとしてX線を発生させた場合、エネルギー１７．５ｋｅＶのＸ線に対しては１５μｍ径に、或いは、エネルギー８．０ｋｅＶのＸ線に対しては２５μｍ径にまで集光することが可能な性能を有する。また、Ｘ線発生装置１におけるＸ線を発生する金属ターゲットとしては、例えば、原子番号４２のモリブデン（Ｍｏ）から４７の銀（Ａｇ）まで、あるいは、原子番号７４のタングステン（Ｗ）から７９の金（Ａｕ）までの各元素を、単体又は複数含む合金、或いは、その（又は、それらの）積層膜を用いてもよい。
【００３７】
Ｘ線検出器２４は、測定した蛍光Ｘ線のエネルギーおよび強度の情報を分析手段１４に送る。分析手段１４はそれらの情報から、異物３３に含まれる元素の種類および含有量を分析して判定手段１５に送る。
【００３８】
判定手段１５においては、予め設定された判定基準と比較が行われ、元素種の１つでも判定基準を超えた場合には、そのカラーフィルタは不良と判定される。不良と判定した場合には、制御手段１６に併設された表示装置の画面などの各種表示、警報ランプ、警報音等で注意を喚起することが望ましい。
【００３９】
Ｘ線発生装置２１で発生したＸ線はＸ線光学素子２２を通過することにより、上述した小さな照射面積に収束される。Ｘ線光学素子２２の内部は、真空に排気するか、又は、ヘリウムに置換する構成としており、このことにより、内部を通過するＸ線の減衰を防ぐ。試料基板１７上のＸ線が照射された異物３３から放出される蛍光Ｘ線３４は、Ｘ線検出器２４により捕らえ、分析手段１４により蛍光Ｘ線エネルギーに対するＸ線光子数のヒストグラムに変換され、その後、判定手段１５に送られる。このように、光学顕微鏡２３で捕らえた異物３３の蛍光Ｘ線の光子エネルギーヒストグラム（スペクトル）の解析から、Ｘ線が照射された部位の元素分析が行われる。また、異物３３からＸ線検出器２４までの距離を５ｍｍ以下にすることによれば、異物３３から発生する特性Ｘ線エネルギー１．０ｋｅＶのＸ線でも、空気中での減衰を抑制することにより、その検出が可能となる。
【００４０】
ところで、Ｘ線発生装置２１から異物３３に向けて照射されるＸ線は異物３３だけでなく、その周囲のカラーフィルタ１７にも照射されるので、Ｘ線検出器２４は異物３３とカラーフィルタ１７の両方から発生した蛍光Ｘ線を検出することになる。ここで、カラーフィルタ１７を構成するガラス基板、カラーフィルタ膜、電極などに含まれる金属元素と、異物３３に含まれる金属元素が、共通のものであるような場合もあり得る。そのような場合、その金属元素特有の蛍光Ｘ線の信号はノイズに埋もれてしまい、異物３３中に金属元素が含まれていることを見逃す可能性がある。
【００４１】
このような見逃しを回避するため、本実施形態においては、次のような処理を行う。すなわち、カラーフィルタ１７上の異物や欠陥が全くない良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを検査ヘッド１２により測定して、そのデータを保持しておき、異物３３のある箇所で測定した蛍光Ｘ線スペクトルと比較し、その上で良否判定するという処理である。
【００４２】
この比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル測定は、異物のある箇所それぞれの測定の前後に異物の近傍の良品箇所で行う場合もある。しかし、検査にかかる時間をなるべく短くするためには、この良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルの取得は、なるべく少ない回数とすることが望ましい。
【００４３】
ここで、本発明で用いた検出の確からしさについて説明する。Ｘ線の検出は検出器により検出器に入るＸ線の光子を数えるが、この数（Ｎ）の計測精度は計測統計誤差（１σ）として、Ｎの２乗根が与えられる。また、Ｘ線の計測では、検出器そのものから、或いは、電子回路から発生する背景ノイズが必ず観測される。異物３３から蛍光Ｘ線の計測強度は異物３３を含む計測値（Ｎ１）と含まない計測（Ｎ０）の差（Ｎ１−Ｎ０）から与えられるが、それぞれの計測値は√Ｎ１、√Ｎ０の計測統計誤差（１σ）を含む。従って、異物３３からの蛍光Ｘ線強度がｎσの水準で計測されたと判断するには（１）式を用いる。
ｎ＝（Ｎ１−Ｎ０）／ （√Ｎ１+√Ｎ０） ・・・・・・・・・・・（１）
【００４４】
ｎ=１は、正規分布関数では、６８％の確率で異物３３が金属と判定でき、ｎ=２は、９５％、ｎ＝３では９９．７％となる。例として、Ｎ１、Ｎ０がそれぞれ１０００と９００では、ｎ＝１．６、Ｎ１となり、Ｎ０が５００，４００では、ｎ＝２．４となり、即ち、異物３３からの計測強度（Ｉｎｔ＝Ｎ１−Ｎ０）が同一であっても、後者の方が背景蛍光Ｘ線ノイズ強度が低いため、確からしい検出となる。また、計測強度（Ｉｎｔ＝Ｎ１−Ｎ０）は異物３３からの蛍光Ｘ線強度であり、金属粒子の重量におよそ比例する値である。
【００４５】
次に、複数点のデータを用いて基板に含まれる元素の影響を抑制する方法について説明する。ここで用いる蛍光Ｘ線検出器としては、エネルギー分散型（ＥＤ）検出器を用い、また、マルチチャンネルアナライザーでは、スペクトルが、デジタルで分析手段１４のメモリーに蓄積される。従って、ここで述べる演算は非常に高速で行われる。基板上に複数点の計測データがある場合、必ずしも各測定点に対し異物３３のない比較用スペクトルの計測を行わないでも、基板からの蛍光Ｘ線スペクトルを推測することが可能である。なお、ここでは、基板の種類は既知であるものとする。
【００４６】
例えば、ガラスの場合は、一般に組成はアルカリ金属（Ｎａ，Ｋ等）、アルカリ土類金属（Ｃａ，Ｂａ等）とアルミニウム（Ａｌ）及びシリコン（Ｓｉ）である。従って、微粒子の蛍光Ｘ線測定をしたとき、異物３３がこれらの元素でない遷移金属元素（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等）の場合は、異物３３を構成する元素以外は基板由来の元素からの蛍光Ｘ線であると判断することができる。従って、微粒子を含んだ測定のうち、基板に含まない元素が検出される場合、基板に含まれる元素の蛍光Ｘ線スペクトルは基板からのものであると判断できる。
【００４７】
例えば、複数個の異物３３の含有元素が基板由来の元素と同様な場合は、複数のスペクトルを比較し、例えばアルミニウム（Ａｌ）に対応するスペクトルの蛍光Ｘ線強度を比較し、最も小さい数値のものを基板由来の蛍光Ｘ線強度と仮定し、式（１）によりｎ値を計算する。同様に、最大のＡｌ蛍光Ｘ線のｎ値が閾値ｎｔ（例えばｎｔ=２．０）以上の場合、最低のＡｌ蛍光Ｘ線強度を基板からの蛍光Ｘ線強度とする。全ての計測のｎ値が閾値ｎｔ以下の場合は、異物３３の無い場所の比較用スペクトルを、基板からの蛍光Ｘ線強度とする。このような形で基板からの蛍光Ｘ線強度を求めることにより、基準となる基板からの蛍光Ｘ線スペクトルの測定が不要となり、測定点数が減ることにより、常に、異物３３の有無２点について計測する場合と比較し、高速に計測することが可能となる。
【００４８】
前記の測定のフローチャートの例を図３に示す。本実施形態では、まず、ステップＰ１で、既に測定した比較用スペクトルを含む既計測のＭ＋１個のデータの金属元素１（例えばアルミニウム）に対する最小値Int1(min,x,y)を抽出する（ステップＰ１）。
【００４９】
次に、Ｍ＋１個のデータから抽出した最小値Int1(min,x,y)を比較用スペクトルとして測定したM個の異物に対する計測データのn値を計算しTable0を作成する（ステップＰ２）。更に、Ｍ個の測定データのうちｎ≧１．０となるデータ数K0を算出する（ステップＰ３）。
【００５０】
次に、Int1(min,x,y)を含むＭ＋１個の計測データのうちL個の最小値Int1(m,x,y)を抽出し、L個のInt1(m,x,y)から構成平均値Int1(a)、標準偏差Sig1(a)を算出し（ステップＰ４）、この値を比較スペクトルとし、測定したM個のデータのn値を計算し、Table1を作成する（ステップＰ５）。
【００５１】
M個のデータのうち、n≧1.0となるデータの数K1を算出し（ステップＰ６）、K1とステップＰ３で算出したK0の比較を行い（ステップＰ７）、比較スペクトルの評価を行う。K1の数がK0の数より大きければ、L個の計測データから算出した比較スペクトルが、最初に測定する比較用スペクトルより、カラーフィルタのスペクトルとして精度が高いと判断し、新しい計測値が得られる毎に更新する（ステップＰ８）。
【００５２】
新たに作成されたM個の測定データに対するn値のTableを基に、異物の金属元素に関する相違量を最初の測定点から算出しなおして出力する（ステップＰ９）ことにより、異物３３に金属元素が含まれると判断する精度を高める。なお、上述したTableの一例を以下に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
上記フローチャートで説明したデータ比較により異物３３に金属元素無しと推定される測定点が複数点ある場合の蛍光Ｘ線強度の測定値を平均化することにより、比較用スペクトルの精度向上について説明する。
例として、測定点１、測定点K、測定点L、測定点Mの４点が異物３３に金属元素無しと判定した場合、
Ｎ０=｛Int(m=1)＋Int(m=K)+Int(m=L)＋Int(m=M)｝／４
σ(N0)＝√｛（Int(m=1)−N0)２+(Int(m=K)−N0)２+(Int(m=L)−N0)２＋(Int(m=M)−N0)２｝／４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、４点のＩｎｔの測定ばらつきが同様な放射線計測ばらつきである場合、統計的に下記式（３）の値に近い数値となる。
σ(N0)＝√（４Ｎ０）／４＝０．５＊√Ｎ０・・・・・・・・・（３）
従って、背景ノイズデータの精度が向上して、前記した（１）式の√Ｎ０が小さくなることにより、ｎ値が大きくなり、計測下限値が向上するという効果がある。また、基準となる基板からの蛍光Ｘ線スペクトルを測定する回数が減り、異物３３の検査速度が向上する。また、必要に応じて測定されたＸ線強度（Ｉｎｔ）から標準サンプルを用いて異物３３の重量を推定することが可能である。
【００５５】
そこで、本実施形態では、例えば、１ロットの最初のカラーフィルタの所定箇所について、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定を行い、そのロットの検査の間は、そのデータと各異物のデータを比較して良否判定する、という処理を行う。図４に、この一連の処理のフローチャートを示す。
【００５６】
まず、１ロットの検査前に種々の準備作業を行う（ステップＳ１）。この準備作業とは、その検査対象のカラーフィルタの品種に応じた基板サイズ、カラーフィルタ膜の形成されている領域の位置やサイズ、カラーフィルタ膜のパターンの１周期サイズなどの情報、および、別の光学検査装置などによって得られたそのロットの各カラーフィルタ上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報などを、検査装置１０が使用可能な状態にすることなどが含まれる。
【００５７】
必要な準備作業が完了した時点で、１ロット分の検査が開始され（ステップＳ２）、まず最初のカラーフィルタ１７が検査ヘッド１２の下まで搬送され保持される（ステップＳ３）。
【００５８】
本実施形態の場合は、１ロットの最初のカラーフィルタの所定箇所について比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定を行うとしているので、ここで検査ヘッドを所定の良品箇所に移動し、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得する（ステップＳ４〜ステップＳ５）。しかし、それ以外の場合は、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル取得を行わないで、ステップ６に進む。
【００５９】
次に、別の光学検査装置などによって得られたそのカラーフィルタ上の異物欠陥の位置に検査ヘッドを移動し、異物のある箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得する（ステップＳ６）。
【００６０】
取得した異物の蛍光Ｘ線スペクトルを比較用の蛍光Ｘ線スペクトルと比較して、相違量を算出し（ステップＳ７）、あらかじめ決めておいた閾値と比較する（ステップＳ８）。
【００６１】
この相違量が、あらかじめ決めておいた閾値より大きい場合は、その異物を金属含有異物として記録し（ステップＳ９）、そのカラーフィルタは不良品として排出され（ステップＳ１０）、再生工程または廃棄工程に回される。
【００６２】
一方、この相違量が、あらかじめ決めておいた閾値より小さい場合は、その異物を、金属を含まない異物として記録（ステップＳ１１）し、そのカラーフィルタ上に他に異物がなければ（ステップＳ１２、ｎｏ）、そのカラーフィルタを良品として排出する（ステップ
Ｓ１３）。
【００６３】
カラーフィルタ１枚について検査が終了したら、そのロットに未検査のカラーフィルタがまだ残っているかどうかを調べて（ステップＳ１４）、未検査のものがなければそのロットの検査は終了し、未検査のものが残っていればステップＳ３に戻る。
【００６４】
この方法によれば、１ロットの検査の間に、比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを取得するための測定は１回だけで済む。前述の、異物のある箇所それぞれの測定の前後に異物の近傍の良品箇所でも蛍光Ｘ線スペクトル測定を行う場合に比べると、測定回数を半分程度にでき、特に検査すべき異物数が多い場合に、検査時間を大幅に短縮できるという効果がある。
【００６５】
比較用の良品箇所の蛍光Ｘ線スペクトル取得のタイミングは、上述の１ロットの最初の１枚を対象にする場合に限ったものではなく、カラーフィルタの所定枚数ごとに１回というようにしたり、あるいは、作業者の決める任意のタイミングとすることも可能である。
【００６６】
以上のような手順で、液晶表示装置用の基板に付着した異物の検査を行うことにより、精密な蛍光Ｘ線分析による良否判定を短時間のうちに行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…検査装置、１０ａ…カラーフィルタ搬送手段、１１ａ…把持機構、１１ｂ…直動機構、１２…検査ヘッド、１３…検査ヘッド移動機構、１４…分析手段、１５…判定手段、１６…制御手段、１７…カラーフィルタ、２１…Ｘ線発生装置、２２…Ｘ線光学素子、２３…光学顕微鏡、２４…Ｘ線検出器、３１…カメラユニット、３２…顕微鏡光源、３３…異物、３４…顕微鏡光源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、
前記基板の異物が付着した箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、
前記比較用スペクトルと比較した上で、
前記異物が金属元素を含有するか否かを判定するとともに、金属異物を含有しないと判別される箇所の単独あるいは複数のデータについて前記比較用スペクトルとを用いて処理することにより、基板固有の蛍光Ｘ線スペクトルを高精度化し、
金属異物の検査精度と検査速度を向上したことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、
前記液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、
前記検査ヘッドを前記基板の所定位置に位置合わせする移動機構と、
異物のある箇所とない箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを比較して、前記異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する検査手段と、
これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１】
液晶表示装置用の基板に付着した異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する方法であって、
前記基板の異物が付着した箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを測定して、
前記比較用スペクトルと比較した上で、
前記異物が金属元素を含有するか否かを判定するとともに、金属異物を含有しないと判別される箇所の単独あるいは複数のデータについて前記比較用スペクトルとを用いて処理することにより、基板固有の蛍光Ｘ線スペクトルを高精度化し、
金属異物の検査精度と検査速度を向上したことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、
前記液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、
前記検査ヘッドを前記基板の所定位置に位置合わせする移動機構と、
異物のある箇所とない箇所の蛍光Ｘ線スペクトルを比較して、前記異物に金属元素が含まれているかどうかを検査する検査手段と、
これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２３２２０４（Ｐ２０１１−２３２２０４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３３６７（Ｐ２０１０−１０３３６７）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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