線幅自動測定方法及びその方法を用いた線幅測定装置
【課題】カラーフィルタ基板に形成されたパターンのうち、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して線幅を測定することを可能とする線幅測定方法を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し（Ｓ１）、前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し（Ｓ２）、前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し（Ｓ３）、前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とする（Ｓ４）ことを特徴とする線幅測定方法。
【解決手段】カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し（Ｓ１）、前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し（Ｓ２）、前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し（Ｓ３）、前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とする（Ｓ４）ことを特徴とする線幅測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルタ基板等に形成されたパターンの線幅を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、カラーフィルタの一例を断面で示した図である。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、赤Ｒの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、緑Ｇの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、青Ｂの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。
【０００３】
上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法が知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィ法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ４）、露光処理する工程（Ｃ５）、現像処理する工程（Ｃ６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ９）がこの順に行われ製造される。
【０００４】
例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順にパターンが形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）では赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの順に着色レジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。
【０００５】
上記カラーフィルタの製造途中では、品質管理の観点から線幅を規格管理する必要がある。管理する線幅には長方形、正方形、円形など、さまざまな形状がある。これら形状の線幅測定には線幅測定機を用い、線幅の管理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８８４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記線幅測定機を用いる場合には、測定者の作業によって測定が行われるため、測定に多くの時間を要し、測定者によって測定のバラツキが発生する。これに対して特許文献１に示されるように線幅の測定には輪郭のエッジを検出し、該エッジ間の距離を線幅として測定する装置がある。
【０００８】
図３は、上記エッジを検出し該エッジ間の距離を線幅として測定する場合を説明する図である。図３はカラーフィルタの一部を例として示したもので、図３（ａ）に示す３はＢＭ、４−１はＲ画素、４−２はＧ画素、４−３はＢ画素、７はＶＡを示す。例えば、領域１１で示される部分の測定対象であるＶＡ７−１の線幅を測定する場合には、図３（ｂ）に示すように測定対象のエッジ２１−１と２１−２を検出しエッジ間の距離を線幅として自動測定することが可能である。しかしこの方法が使用できる条件は、測定するエッジが
図３（ｂ）のような２本の場合である。例えば、図３（ａ）の領域１２で示される部分の測定対象であるＶＡ７−２の線幅を測定する場合には、図３（ｃ）に示すように測定対象のエッジが２２−１〜２２−６に示すように２本以上（図３（ｃ）では、６本）であるため、線幅を測定することが出来ない。
【０００９】
図４は図３とは別の線幅を測定する場合の例を示す図で、複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法で、例えば、検出したエッジの上方向から１本目と２本目の距離を線幅とした場合、図４（ａ）に示す場合には測定対象のパターン１３の検出エッジ２３−１、２３−２より線幅を測定することが出来るが、図４（ｂ）の場合のように、測定対象のパターン１３が画素１４の端部で移動して端部上にまたがっており、検出エッジは２４−１〜２４−４の４本となってしまう。この場合、線幅測定に使用するエッジを決めることができないため（上記のような複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法では、２４−１と２４−２の距離を線幅としてしまう）特許文献１に示される方法では自動測定できない。
【００１０】
そこで本発明は、カラーフィルタ基板に形成されたパターンのうち、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して線幅を測定することを可能とする線幅測定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】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法である。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項１記載の線幅測定方法である。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項１または２記載の線幅測定方法である。
【００１４】
本発明の請求項４に係る発明は、測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の線幅測定方法である。
【００１５】
本発明の請求項５に係る発明は、測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた２直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の線幅測定方法である。
【００１６】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測
定装置である。
【発明の効果】
【００１７】
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することが出来、検出したパターンの２直線間隔を線幅として測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図。
【図２】一般的に用いられているフォトリソグラフィ法の工程を示すフロー図。
【図３】エッジを検出し該エッジ間の距離を線幅として測定する場合を説明する図。
【図４】図３とは別の線幅を測定する場合の例を示す図。
【図５】本発明に係る線幅測定方法を用いてパターンの線幅を測定する場合に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で模式的に示した図。
【図６】本発明に係る線幅測定方法が適用される線幅測定装置の概略構成を示す図。
【図７】本発明に係る線幅測定方法によって測定対象のパターンの線幅を測定する場合の全体のフロー図。
【図８】本発明に係る測定エリアの決定フロー図。
【図９】本発明に係る測定エリアを決定する方法を説明するための図。
【図１０】本発明に係る測定対象のパターン検出用のリファレンス画像を作成するフロー図。
【図１１】本発明に係る測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成の方法を説明するための図。
【図１２】本発明に係る測定対象のパターン検出のフロー図。
【図１３】本発明に係る測定対象のパターンを検出する方法を説明するための図。
【図１４】本発明に係る測定対象のパターンの線幅測定のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係る線幅測定方法を実施するための形態を説明する。
【００２０】
図５は、本発明に係る線幅測定方法を用いてパターンの線幅を測定する場合に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で模式的に示した図である。カラーフィルタ３１は、ガラス基板３２上にＢＭ３３、Ｒ画素３４−１、Ｇ画素３４−２、Ｂ画素３４−３、透明電極３５、及びＰＳ３６、ＶＡ３７が順次形成されたものである。
【００２１】
図６は本発明に係る線幅測定方法が適用される線幅測定装置の概略構成を示す図である。
【００２２】
カラーフィルタ基板４１は測定ステージ４２に載置される。測定ステージ４２はＸ軸駆動部４５、Ｙ軸駆動部４６によって駆動される。撮像部４３は光源、レンズ、ハーフミラー、カメラを有しており、Ｚ軸駆動部４７によって駆動される。光源から発せられた照明光はレンズ、ハーフミラー等を介してカラーフィルタ基板４１を照明し、照明されたカラーフィルタ基板４１はレンズ、ハーフミラーを介してカメラによって上方から撮像される。制御ユニット４４は画像を記憶する記憶部、測定結果等を表示する表示部、測定ステージ４２を駆動するＸ軸駆動部４５、Ｙ軸駆動部４６、撮像部４３を駆動するＺ軸駆動部４７、撮像部４３等の制御を行う制御部、オペレータ操作用の操作部、画像情報を演算する演算部を有している。カラーフィルタ基板４１を載置する測定ステージ４２はカラーフィルタ基板４１を吸着して基板の位置ずれを防止する機構を備えている。
【００２３】
図７は本発明に係る線幅測定方法によって測定対象のパターンの線幅を測定する場合の
全体のフローを示す図である。
【００２４】
図７に示すように測定対象のパターンの線幅測定は、測定エリアの決定（Ｓ１）、測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成（Ｓ２）、測定対象のパターンの検出（Ｓ３）、測定対象のパターンの線幅測定（Ｓ４）の手順を経て行われる。
【００２５】
測定エリアを決定するフロー（Ｓ１）について説明する。図８に測定エリアを決定するフロー図と、図９の測定エリアを決定する方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定位置を決めるために画像認識パターンマッチングを行うが、この場合予めパターンマッチに使用するマッチング用画像を設定する（Ｄ１）。図９（ａ）はマッチング用画像の一例を示す図である。図９（ａ）に示されるマッチング用画像５１は、図５に示される破線３８で囲まれた積層された部分を上方から撮像した画像である。ステップ（Ｄ１）の後に、マッチング用画像の位置から測定したいパターンが存在する位置までの相対距離を予め設定する（Ｄ２）。ステップ（Ｄ２）の後に、マッチング用画像５１と同等の画像５１ａをサーチ範囲内５３から検索し、マッチング用画像と一致する場所を検出する（Ｄ３）。その後、パターンマッチングした位置から前記相対距離移動させた位置を測定エリアとする（Ｄ４）。図９（ｂ）に求められた測定エリア５２を示す。
【００２６】
測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成（Ｓ２）について、図１０の測定対象のパターン検出用のリファレンス画像を作成するフローと図９の測定エリアの決定方法を説明する図、及び図１１の測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成の方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定対象のパターン検出に使用するパターンが画像中心に来るように画像取得する（Ｅ１）。図９（ｃ）に測定対象のパターン５４を示す。次に取得画像の中心５５を基準に外側→内側及び内側→外側の方向にエッジをサーチし輪郭のエッジを検出する（Ｅ２）。図９（ｄ）に取得画像の中心５５を基準に外側→内側（矢印５６）及び内側→外側（矢印５７）の方向にエッジをサーチすることを示す。ステップ（Ｅ２）の後に、検出した輪郭のエッジ内の特異点を削除する（Ｅ３）。この場合の特異点とは、対象エッジの左右と比較して一定以上ずれている場合は特異点とみなす。図１１中の●印は検出したエッジを示す。図１１（ａ）に示すように測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ（５８-１及び５８−２）と比較してエッジ５８−３がずれているので特異点として削除する。同様にして５９−１及び５９−２と比較して５９−３を削除し、６０−１及び６０−２と比較して６０−３を削除する（図１１（ｂ））。対象エッジとなるエッジ数が一定以上無い場合は削除作業を行わない。ステップ（Ｅ３）の後、特異点を削除した輪郭エッジを測定対象のパターン検出用のリファレンス画像６１とする（Ｅ４）（図１１（ｃ））。
【００２７】
測定対象のパターン検出（Ｓ３）について図１２の測定対象のパターン検出のフロー図と、図１３の測定対象のパターン検出を説明するため図を用いて説明する。測定対象パターンの検出は、測定エリアで撮像した画像に対して輪郭のエッジ検出を行い、図１３（ａ）に示す測定対象パターンの検出用リファレンス画像７０と比較し、測定対象パターンのエッジのみ検出して行われる。図１３中の×印は検出した輪郭エッジを示す。
【００２８】
測定対象のパターン検出のフローは、先ず、撮像した測定エリア内７１からエリアの中心を基準に外側→内側及び内側→外側の方向で輪郭のエッジを検出する（Ｆ１）（図１３（ｂ））。次に、検出した輪郭エッジのみの情報を抽出し（Ｆ２）（図１３（ｃ））、リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジを比較してリファレンスエッジと一致しない輪郭エッジを削除する（Ｆ３）。リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジが一致した場合（Ｆ４のＹＥＳ）は、該パターンを測定対象のパターンとする（Ｆ８）（（図１３（ｄ））。リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジが一致しない場合（Ｆ４のＮＯ）は、例えば、測定対象のパターンが何かの原因で細くなったり、太くなったりした場合がこれに相当するが、このような場合には、リファレンス画像と一致することが出来ないので、次に示すようにリファレンス画像を拡大縮小させる。リファレンス画像の拡大縮小は、予め設定した方向に対して±α％拡大縮小させる（Ｆ５）。リファレンス画像の拡大縮小を実施しても閾値以上の（例えば閾値を１０個として１０個以上の）エッジを削除する場合、即ち、拡大縮小したリファレンス画像と検出エッジが一致しない場合（Ｆ６のＮＯ）は検出エラーとして検出動作を終了させる。閾値以下のエッジを削除した場合、即ち、一致した場合は（Ｆ６のＹＥＳ）は該パターンを測定対象のパターンとする（Ｆ８）。図１３（ｅ）は、測定対象のパターンが２つの色の画素にまたがった場合を示すが、このように測定対象のパターンの中に、検出した他のエッジが存在していても、リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジを比較することによって、検出した輪郭のエッジのみの情報を抽出し（図１３（ｆ））、測定対象のパターンを検出することが出来る（図１３（ｇ））。このようにして、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して該パターンのエッジから線幅の測定を次に示す方法で測定することが可能になる。
【００２９】
測定対象のパターンの線幅測定について図１４の測定対象のパターンの線幅測定フロー図を用いて説明する。線幅の測定は、輪郭のエッジのマッチングによって検出して残ったエッジから直線を引き２点間距離を線幅として測定する。先ず、予め設定した方向のエッジに対して特異点がある場合は削除する（Ｇ１）。ステップ（Ｇ１）では、対象エッジの左右２つずつのエッジ同士を結んだ近似関数から±β％以上離れた点を特異点として削除対象とする。対象エッジとなるエッジを含め５つ以上ない場合は削除作業を行わない。ステップ（Ｇ１）の後、特異点を削除し残ったエッジで直線を作成する（Ｇ２）。更に予め設定していた方向（上下方向、左右方向）の２直線間距離を線幅とする（Ｇ３）。このようにして線幅の測定を行うことが出来る。上記削除作業を行わないことは対象エッジとなるエッジを含め５つ以上ない場合としたが、これに限定する必要はない。
【００３０】
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することによって測定したい線幅の自動測定が可能になり、その結果、従来行われていた測定者の作業を省き、また測定者による測定のバラツキを抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４−１・・・赤の着色画素（Ｒ画素）
４−２・・・緑の着色画素（Ｇ画素）
４−３・・・青の着色画素（Ｂ画素）
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー（ＰＳ）
７・・・バーテイカルアライメント（ＶＡ）
７−１・・・領域１１内のＶＡ
７−２・・・領域１２内のＶＡ
１１・・・領域
１２・・・領域
１３・・・測定対象のパターン
１４・・・画素
２１−１、２１−２・・・測定対象のパターンのエッジ
２２−１〜２２−６・・・測定対象のパターンのエッジ
２３−１、２３−２・・・測定対象のパターンのエッジ
２４−１〜２４−４・・・検出エッジ
３１・・・カラーフィルタ
３２・・・ガラス基板
３３・・・ＢＭ
３４−１・・・Ｒ画素
３４−２・・・Ｇ画素
３４−３・・・Ｂ画素
３５・・・透明電極
３６・・・ＰＳ
３７・・・ＶＡ
３８・・・図５に示される破線
４１・・・カラーフィルタ基板
４２・・・測定ステージ
４３・・・撮像部
４４・・・制御ユニット
４５・・・Ｘ軸駆動部
４６・・・Ｙ軸駆動部
４７・・・Ｚ軸駆動部
５１・・・マッチング用画像
５１ａ・・・マッチング用画像５１と同等の画像
５２・・・測定エリア
５３・・・サーチ範囲内
５４・・・測定対象のパターン
５５・・・取得画像の中心
５６・・・外側→内側にエッジをサーチする方向を示す矢印
５７・・・内側→外側にエッジをサーチする方向を示す矢印
５８-１、５８−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
５８−３・・・特異点
５９−１、５９−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
５９−３・・・特異点
６０−１、６０−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
６０−３・・・特異点
６１・・・リファレンス画像
７０・・・リファレンス画像
７１・・・撮像した測定エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルタ基板等に形成されたパターンの線幅を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、カラーフィルタの一例を断面で示した図である。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、赤Ｒの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、緑Ｇの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、青Ｂの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。
【０００３】
上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法が知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィ法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ４）、露光処理する工程（Ｃ５）、現像処理する工程（Ｃ６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ９）がこの順に行われ製造される。
【０００４】
例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順にパターンが形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）では赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの順に着色レジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。
【０００５】
上記カラーフィルタの製造途中では、品質管理の観点から線幅を規格管理する必要がある。管理する線幅には長方形、正方形、円形など、さまざまな形状がある。これら形状の線幅測定には線幅測定機を用い、線幅の管理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８８４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記線幅測定機を用いる場合には、測定者の作業によって測定が行われるため、測定に多くの時間を要し、測定者によって測定のバラツキが発生する。これに対して特許文献１に示されるように線幅の測定には輪郭のエッジを検出し、該エッジ間の距離を線幅として測定する装置がある。
【０００８】
図３は、上記エッジを検出し該エッジ間の距離を線幅として測定する場合を説明する図である。図３はカラーフィルタの一部を例として示したもので、図３（ａ）に示す３はＢＭ、４−１はＲ画素、４−２はＧ画素、４−３はＢ画素、７はＶＡを示す。例えば、領域１１で示される部分の測定対象であるＶＡ７−１の線幅を測定する場合には、図３（ｂ）に示すように測定対象のエッジ２１−１と２１−２を検出しエッジ間の距離を線幅として自動測定することが可能である。しかしこの方法が使用できる条件は、測定するエッジが
図３（ｂ）のような２本の場合である。例えば、図３（ａ）の領域１２で示される部分の測定対象であるＶＡ７−２の線幅を測定する場合には、図３（ｃ）に示すように測定対象のエッジが２２−１〜２２−６に示すように２本以上（図３（ｃ）では、６本）であるため、線幅を測定することが出来ない。
【０００９】
図４は図３とは別の線幅を測定する場合の例を示す図で、複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法で、例えば、検出したエッジの上方向から１本目と２本目の距離を線幅とした場合、図４（ａ）に示す場合には測定対象のパターン１３の検出エッジ２３−１、２３−２より線幅を測定することが出来るが、図４（ｂ）の場合のように、測定対象のパターン１３が画素１４の端部で移動して端部上にまたがっており、検出エッジは２４−１〜２４−４の４本となってしまう。この場合、線幅測定に使用するエッジを決めることができないため（上記のような複数検出されたエッジから予め測定に使用するエッジを決めておく方法では、２４−１と２４−２の距離を線幅としてしまう）特許文献１に示される方法では自動測定できない。
【００１０】
そこで本発明は、カラーフィルタ基板に形成されたパターンのうち、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して線幅を測定することを可能とする線幅測定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】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法である。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項１記載の線幅測定方法である。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項１または２記載の線幅測定方法である。
【００１４】
本発明の請求項４に係る発明は、測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の線幅測定方法である。
【００１５】
本発明の請求項５に係る発明は、測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた２直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の線幅測定方法である。
【００１６】
本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測
定装置である。
【発明の効果】
【００１７】
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することが出来、検出したパターンの２直線間隔を線幅として測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図。
【図２】一般的に用いられているフォトリソグラフィ法の工程を示すフロー図。
【図３】エッジを検出し該エッジ間の距離を線幅として測定する場合を説明する図。
【図４】図３とは別の線幅を測定する場合の例を示す図。
【図５】本発明に係る線幅測定方法を用いてパターンの線幅を測定する場合に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で模式的に示した図。
【図６】本発明に係る線幅測定方法が適用される線幅測定装置の概略構成を示す図。
【図７】本発明に係る線幅測定方法によって測定対象のパターンの線幅を測定する場合の全体のフロー図。
【図８】本発明に係る測定エリアの決定フロー図。
【図９】本発明に係る測定エリアを決定する方法を説明するための図。
【図１０】本発明に係る測定対象のパターン検出用のリファレンス画像を作成するフロー図。
【図１１】本発明に係る測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成の方法を説明するための図。
【図１２】本発明に係る測定対象のパターン検出のフロー図。
【図１３】本発明に係る測定対象のパターンを検出する方法を説明するための図。
【図１４】本発明に係る測定対象のパターンの線幅測定のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係る線幅測定方法を実施するための形態を説明する。
【００２０】
図５は、本発明に係る線幅測定方法を用いてパターンの線幅を測定する場合に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で模式的に示した図である。カラーフィルタ３１は、ガラス基板３２上にＢＭ３３、Ｒ画素３４−１、Ｇ画素３４−２、Ｂ画素３４−３、透明電極３５、及びＰＳ３６、ＶＡ３７が順次形成されたものである。
【００２１】
図６は本発明に係る線幅測定方法が適用される線幅測定装置の概略構成を示す図である。
【００２２】
カラーフィルタ基板４１は測定ステージ４２に載置される。測定ステージ４２はＸ軸駆動部４５、Ｙ軸駆動部４６によって駆動される。撮像部４３は光源、レンズ、ハーフミラー、カメラを有しており、Ｚ軸駆動部４７によって駆動される。光源から発せられた照明光はレンズ、ハーフミラー等を介してカラーフィルタ基板４１を照明し、照明されたカラーフィルタ基板４１はレンズ、ハーフミラーを介してカメラによって上方から撮像される。制御ユニット４４は画像を記憶する記憶部、測定結果等を表示する表示部、測定ステージ４２を駆動するＸ軸駆動部４５、Ｙ軸駆動部４６、撮像部４３を駆動するＺ軸駆動部４７、撮像部４３等の制御を行う制御部、オペレータ操作用の操作部、画像情報を演算する演算部を有している。カラーフィルタ基板４１を載置する測定ステージ４２はカラーフィルタ基板４１を吸着して基板の位置ずれを防止する機構を備えている。
【００２３】
図７は本発明に係る線幅測定方法によって測定対象のパターンの線幅を測定する場合の
全体のフローを示す図である。
【００２４】
図７に示すように測定対象のパターンの線幅測定は、測定エリアの決定（Ｓ１）、測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成（Ｓ２）、測定対象のパターンの検出（Ｓ３）、測定対象のパターンの線幅測定（Ｓ４）の手順を経て行われる。
【００２５】
測定エリアを決定するフロー（Ｓ１）について説明する。図８に測定エリアを決定するフロー図と、図９の測定エリアを決定する方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定位置を決めるために画像認識パターンマッチングを行うが、この場合予めパターンマッチに使用するマッチング用画像を設定する（Ｄ１）。図９（ａ）はマッチング用画像の一例を示す図である。図９（ａ）に示されるマッチング用画像５１は、図５に示される破線３８で囲まれた積層された部分を上方から撮像した画像である。ステップ（Ｄ１）の後に、マッチング用画像の位置から測定したいパターンが存在する位置までの相対距離を予め設定する（Ｄ２）。ステップ（Ｄ２）の後に、マッチング用画像５１と同等の画像５１ａをサーチ範囲内５３から検索し、マッチング用画像と一致する場所を検出する（Ｄ３）。その後、パターンマッチングした位置から前記相対距離移動させた位置を測定エリアとする（Ｄ４）。図９（ｂ）に求められた測定エリア５２を示す。
【００２６】
測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成（Ｓ２）について、図１０の測定対象のパターン検出用のリファレンス画像を作成するフローと図９の測定エリアの決定方法を説明する図、及び図１１の測定対象のパターン検出用リファレンス画像作成の方法を説明する図を用いて説明する。先ず、測定対象のパターン検出に使用するパターンが画像中心に来るように画像取得する（Ｅ１）。図９（ｃ）に測定対象のパターン５４を示す。次に取得画像の中心５５を基準に外側→内側及び内側→外側の方向にエッジをサーチし輪郭のエッジを検出する（Ｅ２）。図９（ｄ）に取得画像の中心５５を基準に外側→内側（矢印５６）及び内側→外側（矢印５７）の方向にエッジをサーチすることを示す。ステップ（Ｅ２）の後に、検出した輪郭のエッジ内の特異点を削除する（Ｅ３）。この場合の特異点とは、対象エッジの左右と比較して一定以上ずれている場合は特異点とみなす。図１１中の●印は検出したエッジを示す。図１１（ａ）に示すように測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ（５８-１及び５８−２）と比較してエッジ５８−３がずれているので特異点として削除する。同様にして５９−１及び５９−２と比較して５９−３を削除し、６０−１及び６０−２と比較して６０−３を削除する（図１１（ｂ））。対象エッジとなるエッジ数が一定以上無い場合は削除作業を行わない。ステップ（Ｅ３）の後、特異点を削除した輪郭エッジを測定対象のパターン検出用のリファレンス画像６１とする（Ｅ４）（図１１（ｃ））。
【００２７】
測定対象のパターン検出（Ｓ３）について図１２の測定対象のパターン検出のフロー図と、図１３の測定対象のパターン検出を説明するため図を用いて説明する。測定対象パターンの検出は、測定エリアで撮像した画像に対して輪郭のエッジ検出を行い、図１３（ａ）に示す測定対象パターンの検出用リファレンス画像７０と比較し、測定対象パターンのエッジのみ検出して行われる。図１３中の×印は検出した輪郭エッジを示す。
【００２８】
測定対象のパターン検出のフローは、先ず、撮像した測定エリア内７１からエリアの中心を基準に外側→内側及び内側→外側の方向で輪郭のエッジを検出する（Ｆ１）（図１３（ｂ））。次に、検出した輪郭エッジのみの情報を抽出し（Ｆ２）（図１３（ｃ））、リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジを比較してリファレンスエッジと一致しない輪郭エッジを削除する（Ｆ３）。リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジが一致した場合（Ｆ４のＹＥＳ）は、該パターンを測定対象のパターンとする（Ｆ８）（（図１３（ｄ））。リファレンスのエッジと測定エリア内の検出エッジが一致しない場合（Ｆ４のＮＯ）は、例えば、測定対象のパターンが何かの原因で細くなったり、太くなったりした場合がこれに相当するが、このような場合には、リファレンス画像と一致することが出来ないので、次に示すようにリファレンス画像を拡大縮小させる。リファレンス画像の拡大縮小は、予め設定した方向に対して±α％拡大縮小させる（Ｆ５）。リファレンス画像の拡大縮小を実施しても閾値以上の（例えば閾値を１０個として１０個以上の）エッジを削除する場合、即ち、拡大縮小したリファレンス画像と検出エッジが一致しない場合（Ｆ６のＮＯ）は検出エラーとして検出動作を終了させる。閾値以下のエッジを削除した場合、即ち、一致した場合は（Ｆ６のＹＥＳ）は該パターンを測定対象のパターンとする（Ｆ８）。図１３（ｅ）は、測定対象のパターンが２つの色の画素にまたがった場合を示すが、このように測定対象のパターンの中に、検出した他のエッジが存在していても、リファレンス画像のエッジと測定エリア内の検出エッジを比較することによって、検出した輪郭のエッジのみの情報を抽出し（図１３（ｆ））、測定対象のパターンを検出することが出来る（図１３（ｇ））。このようにして、測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合でも、測定対象であるパターンを自動検出して該パターンのエッジから線幅の測定を次に示す方法で測定することが可能になる。
【００２９】
測定対象のパターンの線幅測定について図１４の測定対象のパターンの線幅測定フロー図を用いて説明する。線幅の測定は、輪郭のエッジのマッチングによって検出して残ったエッジから直線を引き２点間距離を線幅として測定する。先ず、予め設定した方向のエッジに対して特異点がある場合は削除する（Ｇ１）。ステップ（Ｇ１）では、対象エッジの左右２つずつのエッジ同士を結んだ近似関数から±β％以上離れた点を特異点として削除対象とする。対象エッジとなるエッジを含め５つ以上ない場合は削除作業を行わない。ステップ（Ｇ１）の後、特異点を削除し残ったエッジで直線を作成する（Ｇ２）。更に予め設定していた方向（上下方向、左右方向）の２直線間距離を線幅とする（Ｇ３）。このようにして線幅の測定を行うことが出来る。上記削除作業を行わないことは対象エッジとなるエッジを含め５つ以上ない場合としたが、これに限定する必要はない。
【００３０】
測定対象であるパターンが画素端部上で移動した場合、従来のエッジ検出方法では自動測定不可能であったが、本発明によれば、測定対象であるパターンを自動検出することによって測定したい線幅の自動測定が可能になり、その結果、従来行われていた測定者の作業を省き、また測定者による測定のバラツキを抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４−１・・・赤の着色画素（Ｒ画素）
４−２・・・緑の着色画素（Ｇ画素）
４−３・・・青の着色画素（Ｂ画素）
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー（ＰＳ）
７・・・バーテイカルアライメント（ＶＡ）
７−１・・・領域１１内のＶＡ
７−２・・・領域１２内のＶＡ
１１・・・領域
１２・・・領域
１３・・・測定対象のパターン
１４・・・画素
２１−１、２１−２・・・測定対象のパターンのエッジ
２２−１〜２２−６・・・測定対象のパターンのエッジ
２３−１、２３−２・・・測定対象のパターンのエッジ
２４−１〜２４−４・・・検出エッジ
３１・・・カラーフィルタ
３２・・・ガラス基板
３３・・・ＢＭ
３４−１・・・Ｒ画素
３４−２・・・Ｇ画素
３４−３・・・Ｂ画素
３５・・・透明電極
３６・・・ＰＳ
３７・・・ＶＡ
３８・・・図５に示される破線
４１・・・カラーフィルタ基板
４２・・・測定ステージ
４３・・・撮像部
４４・・・制御ユニット
４５・・・Ｘ軸駆動部
４６・・・Ｙ軸駆動部
４７・・・Ｚ軸駆動部
５１・・・マッチング用画像
５１ａ・・・マッチング用画像５１と同等の画像
５２・・・測定エリア
５３・・・サーチ範囲内
５４・・・測定対象のパターン
５５・・・取得画像の中心
５６・・・外側→内側にエッジをサーチする方向を示す矢印
５７・・・内側→外側にエッジをサーチする方向を示す矢印
５８-１、５８−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
５８−３・・・特異点
５９−１、５９−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
５９−３・・・特異点
６０−１、６０−２・・・測定対象のパターン５４の左右の対象エッジ
６０−３・・・特異点
６１・・・リファレンス画像
７０・・・リファレンス画像
７１・・・撮像した測定エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法。
【請求項２】
前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項１記載の線幅測定方法。
【請求項３】
予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項１または２記載の線幅測定方法。
【請求項４】
測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の線幅測定方法。
【請求項５】
測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた２直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の線幅測定方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測定装置。
【請求項１】
カラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定方法であって、
測定対象のパターンが存在する測定エリアを決定し、
前記測定対象のパターンからリファレンス画像を予め設定し、
前記測定エリアに存在する測定対象のパターンの輪郭と、前記リファレンス画像の輪郭を比較して、一致した場合には前記パターンを測定対象のパターンと判定し、
前記測定対象のパターンの輪郭の間隔を測定して線幅とすることを特徴とする線幅測定方法。
【請求項２】
前記測定エリアの決定は、予めパターンマッチングに用いるマッチング用画像を設定しておき、該マッチング用画像の位置から相対距離移動させた位置を測定エリアとすることを特徴とする請求項１記載の線幅測定方法。
【請求項３】
予め設定するリファレンス画像は、測定対象のパターンが画像中心に来るように画像を取得し、該画像の中心を基準にして外側及び内側に向かって輪郭のエッジを検出して、該輪郭のエッジから特異点を削除して得られた画像をリファレンス画像とすることを特徴とする請求項１または２記載の線幅測定方法。
【請求項４】
測定対象のパターンの判定は、測定エリアの中心を基準にして中心から外側へ、及び外側から中心へ向かって輪郭のエッジを検出し、検出した輪郭のエッジから特異点を削除し、削除した残りのエッジと前記リファレンス画像のエッジが一致した場合は、検出した輪郭のエッジを有するパターンを測定対象のパターンと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の線幅測定方法。
【請求項５】
測定対象のパターンの輪郭のエッジの特異点を削除し、削除後に残ったエッジから直線を求め、求めた２直線距離を線幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の線幅測定方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の線幅測定方法を用いてカラーフィルタ基板に形成されたパターンの線幅を測定することを特徴とする線幅測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２４２１９６（Ｐ２０１１−２４２１９６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２９４６（Ｐ２０１０−１１２９４６）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【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１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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