JP6522344B2 - Height detection device, coating device and height detection method - Google Patents
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Description
この発明は、高さ検出装置、塗布装置および高さ検出方法に関し、特に、物体の表面に形成された凹凸部の高さを検出する技術に関する。 The present invention relates to a height detection apparatus, a coating apparatus, and a height detection method, and more particularly to a technology for detecting the height of an uneven portion formed on the surface of an object.
先端径が数十μmの塗布針や、スポット径が数μm〜数十μmのレーザ光を用いたパターン加工技術は、マイクロメートルオーダーの精密位置決め技術と組み合わせることにより、微細なパターンでも所定の位置に正確に加工することができるため、従来より、フラットパネルディスプレイの修正作業や、太陽電池のスクライブ作業などの利用されてきた(たとえば、特許文献1〜3参照)。特に、塗布針を用いる加工技術は、ディスペンサが不得意とする粘度の高いペーストにも塗布できることから、最近では、フラットパネルディスプレイと比較して厚い10μm以上の膜の形成にも利用されている。たとえば、MEMSやセンサなどの半導体デバイスの電子回路パターンやプリント基板配線の形成に用いられる。また、将来的にも有望な製造技術であるプリンテッドエレクトロニクス技術で作製されるパターンも厚膜に分類され、今後の用途拡大が期待される加工技術である。
Pattern processing technology using a coating needle with a tip diameter of several tens of μm or laser light with a spot diameter of several μm to several tens of μm is a predetermined position even with a fine pattern by combining it with a precision positioning technology of micrometer order. In the prior art, correction operations for flat panel displays, scribing operations for solar cells, etc. have been used (see, for example,
図19(a)〜(c)は、液晶カラーフィルタ基板の製造工程において発生する欠陥を示す図である。図19(a)〜(c)において、液晶カラーフィルタ基板は、透明基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス51と呼ばれる格子状パターンと、複数組のR(赤色)画素52、G(緑色)画素53、およびB(青色)画素54とを含む。液晶カラーフィルタ基板の製造工程においては、図19(a)に示すように画素やブラックマトリクス51の色が抜けてしまった白欠陥55や、図19(b)に示すように隣りの画素と色が混色したり、ブラックマトリクス51に画素がはみ出してしまった黒欠陥56や、図19(c)に示すように画素に異物が付着した異物欠陥57などが発生する。
19 (a) to 19 (c) are diagrams showing defects generated in the manufacturing process of the liquid crystal color filter substrate. 19A to 19C, the liquid crystal color filter substrate includes a transparent substrate, a grid pattern called a black matrix 51 formed on the surface, and a plurality of sets of R (red)
白欠陥55を修正する方法としては、インク塗布機構により、白欠陥55が存在する画素と同色のインクを塗布針の先端部に付着させ、塗布針の先端部に付着したインクを白欠陥55に塗布して修正する方法がある。また、黒欠陥56や異物欠陥57を修正する方法としては、欠陥部分をレーザカットして矩形の白欠陥55を形成した後、インク塗布機構により、塗布針の先端部に付着したインクをその白欠陥55に塗布して修正する方法がある(たとえば特許文献1参照)。
As a method of correcting the
また、修正処理前後における欠陥を含む領域の画像を撮影し、修正処理前後の明るさを比較し、比較結果に基づいて修正処理の異常を検出する方法もある(たとえば特許文献2参照)。 There is also a method of capturing an image of an area including a defect before and after the correction process, comparing the brightness before and after the correction process, and detecting an abnormality in the correction process based on the comparison result (see, for example, Patent Document 2).
液晶ディスプレイは、電子回路が形成されているTFT基板と、画素の色を表現する液晶カラーフィルタ基板とを貼り合わせ、2枚の基板の間に液晶を封止したものである。したがって、2枚の基板の内の少なくとも一方の基板の表面に所定の高さより高い突起が存在すると、2枚の基板の間に液晶を正常に封止することができなくなる。このため、2枚の基板を貼り合わせる前に基板の表面の突起の有無を検査することによって貼り合わせが可能か否かを判定する必要がある。たとえば粘度の高いインクを塗布して白欠陥55を修正した場合、塗布したインクからなるインク塗布部は液晶カラーフィルタ基板の表面の突起になる。したがって、白欠陥55を修正した後に、インク塗布部の高さを測定する必要がある。しかしながら、上記特許文献2に記載される方法では、インク塗布部の色味や濃さ、あるいはサイズや形状など平面的な不具合を検出できても、インク塗布部の高さを定量的に検出することはできなかった。
In a liquid crystal display, a TFT substrate on which an electronic circuit is formed and a liquid crystal color filter substrate expressing the color of a pixel are bonded together, and liquid crystal is sealed between two substrates. Therefore, if projections higher than a predetermined height are present on the surface of at least one of the two substrates, the liquid crystal can not be normally sealed between the two substrates. For this reason, before bonding two substrates together, it is necessary to determine whether bonding is possible by inspecting the presence or absence of a protrusion on the surface of the substrate. For example, when the
一方、インク塗布部の高さを定量的に検出するために、高さ方向の数多くの画像を撮影し、画像を構成する複数の画素の各々について、それらの輝度を基に高さを検出する方法がある。この方法では、画像を構成する複数の画素の各々について、高さ方向の数多くの輝度を基に多くの演算処理を行なって高さを算出するが、画素数が増大するに従って演算処理の負荷もさらに増大するため、欠陥修正装置の制御を司るコンピュータにおいては、高い処理能力が要求される。また、演算結果を記憶するメモリにおいても大容量のものが必要となってくる。この結果、欠陥修正装置が高価なものとなってしまうという問題がある。 On the other hand, in order to quantitatively detect the height of the ink-applied portion, a large number of images in the height direction are taken, and the height of each of a plurality of pixels constituting the image is detected based on their luminance. There is a way. In this method, for each of a plurality of pixels constituting an image, a number of arithmetic processing is performed based on many luminances in the height direction to calculate the height, but the load of the arithmetic processing also increases as the number of pixels increases. In order to further increase, in a computer which controls the defect correction apparatus, high processing power is required. In addition, a memory having a large capacity is also required to store the calculation result. As a result, there is a problem that the defect correction apparatus becomes expensive.
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、物体の表面に形成された凹凸部の高さ、特に、基板の表面に塗布された液状材料からなる塗布部の高さを、安価な装置構成で定量的に検出することである。 The present invention has been made to solve such problems, and the purpose thereof is the height of the uneven portion formed on the surface of an object, in particular, of an application portion made of a liquid material applied to the surface of a substrate. It is to quantitatively detect the height with an inexpensive device configuration.
この発明による高さ検出装置は、対象物の表面に形成された凹凸部の高さを検出する。高さ検出装置は、白色光を出力する照明装置と、照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射することにより、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、干渉光を観察する観察光学系と、観察光学系を介して干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部と、ヘッド部または対物レンズと対象物とを相対移動させる位置決め装置と、位置決め装置および撮像装置を制御し、凹凸部とヘッド部または対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて凹凸部の高さを検出する高さ検出部とを備える。高さ検出部は、撮像装置の撮影周期内において、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、撮影した画像の輝度が最大になる位置決め装置の位置を焦点の候補位置とする第1段階の処理と、撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、第1段階の処理によって求められた焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて凹凸部の高さを検出する第2段階の処理とを実行する。 The height detection device according to the present invention detects the height of the uneven portion formed on the surface of the object. The height detection device separates the illumination device for outputting white light and the white light emitted from the illumination device into two luminous fluxes, and irradiates one on the surface of the object and the other on the reference surface, A head unit including an objective lens for obtaining interference light by causing interference light reflected from the both surfaces, an observation optical system for observing interference light, and an imaging device for photographing interference light via the observation optical system, and a head The positioning device for moving the part or the objective lens relative to the object, the positioning device and the imaging device are controlled, and the image is captured while relatively moving the uneven portion and the head portion or the objective lens in the vertical direction And a height detection unit that detects the height of the uneven portion based on the obtained focal position. The height detection unit sets the position of the positioning device at which the brightness of the captured image is maximum as the candidate position of the focus for each of a plurality of pixels constituting the captured image within the imaging cycle of the imaging device And after the imaging device has captured all the images, for each of the plurality of pixels making up the image, a plurality of luminances of the images taken before and after the focal position of the focus determined by the first-stage processing. The focal position is determined on the basis of the contrast value determined on the basis of the above, and a second step of processing is performed to detect the height of the uneven portion on the basis of the focal position.
この発明による塗布装置は、基板の表面に液状材料を塗布する。塗布装置は、白色光を出力する照明装置と、照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射することにより、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、干渉光を観察する観察光学系と、観察光学系を介して干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部と、ヘッド部または対物レンズと基板とを相対移動させる位置決め装置と、位置決め装置および撮像装置を制御し、液状材料の塗布部とヘッド部または対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて塗布部の高さを検出する高さ検出部とを備える。高さ検出部は、撮像装置の撮影周期内において、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、撮影した画像の輝度が最大になる位置決め装置の位置を焦点の候補位置とする第1段階の処理と、撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、第1段階の処理によって求められた焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて塗布部の高さを検出する第2段階の処理とを実行する。 The coating apparatus according to the present invention applies a liquid material to the surface of a substrate. The coating apparatus separates the illumination device that outputs white light and the white light emitted from the illumination device into two light fluxes, and irradiates one of the surfaces to the object surface and the other to the reference surface, thereby achieving these two sides. A head unit including an objective lens for causing interference light reflected from the object to obtain interference light, an observation optical system for observing the interference light, and an imaging device for photographing the interference light via the observation optical system; A positioning device that moves the objective lens and the substrate relative to each other, a positioning device, and an imaging device are controlled, and an image is captured while relatively moving the liquid material application unit and the head unit or the objective lens in the vertical direction And a height detection unit that detects the height of the application unit based on the obtained focal position. The height detection unit sets the position of the positioning device at which the brightness of the captured image is maximum as the candidate position of the focus for each of a plurality of pixels constituting the captured image within the imaging cycle of the imaging device And after the imaging device has captured all the images, for each of the plurality of pixels making up the image, a plurality of luminances of the images taken before and after the focal position of the focus determined by the first-stage processing. The focal position is determined on the basis of the contrast value determined on the basis of the above, and a second step of processing is performed to detect the height of the application portion on the basis of the focal position.
この発明による高さ検出方法は、対象物の表面に形成された凹凸部の高さを検出する高さ検出方法である。高さ検出方法は、白色光を出力する照明装置と、照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射することにより、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、対物レンズを介して得られた干渉光を観察する観察光学系および観察光学系を介して干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部、または対物レンズと、対象物とを相対移動させるステップと、凹凸部とヘッド部または対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて凹凸部の高さを検出するステップとを備える。凹凸部の高さを検出するステップは、撮像装置の撮影周期内において、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、撮影した画像の輝度が最大になる位置を焦点の候補位置とする第1段階の処理を行なうステップと、撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、第1段階の処理によって求められた焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて凹凸部の高さを検出する第2段階の処理を行なうステップとを含む。 The height detection method according to the present invention is a height detection method for detecting the height of an uneven portion formed on the surface of an object. The height detection method includes: an illumination device that outputs white light; and separating the white light emitted from the illumination device into two light beams, irradiating one of the two beams on the surface of the object and the other on the reference surface, An objective lens for obtaining interference light by causing interference of light reflected from the both surfaces, an observation optical system for observing interference light obtained through the objective lens, and an image pickup apparatus for photographing interference light via the observation optical system A step of relatively moving the head portion including the lens or the objective lens, and the object, and photographing the image while relatively moving the concavo-convex portion and the head portion or the objective lens relative to each other in the vertical direction; Determining the focal position for each of the pixels, and detecting the height of the uneven portion based on the focal position thus determined. In the step of detecting the height of the uneven portion, a position at which the luminance of the captured image is maximized is set as a candidate position of focus for each of a plurality of pixels constituting the captured image within the imaging cycle of the imaging device A step of performing one-step processing, and after the imaging device has captured all images, each of a plurality of pixels constituting the image is photographed before and after the candidate position of the focus determined by the first-step processing Determining a focus position based on a contrast value determined based on a plurality of luminances of the image, and performing a second step of detecting the height of the uneven portion based on the focus position.
この発明によれば、物体の表面に形成された凹凸部の高さ、特に、基板の表面に塗布された液状材料からなる塗布部の高さを検出することができる。さらに、塗布部の高さを、画像を構成する画素の輝度を基に算出できるため、演算結果を保持するための大容量のメモリを必要とせず、安価な装置構成で定量的に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the height of the uneven portion formed on the surface of the object, in particular, the height of the application portion made of the liquid material applied to the surface of the substrate. Furthermore, since the height of the application part can be calculated based on the luminance of the pixels constituting the image, quantitative detection can be performed with an inexpensive apparatus configuration without requiring a large-capacity memory for holding the calculation result. Can.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
[欠陥修正装置の構成]
図1は、この発明の実施の形態1による高さ測定装置の代表例である欠陥修正装置1の全体構成を示す斜視図である。欠陥修正装置1は、基板7の表面に液状材料を塗布する「塗布装置」を構成する。
First Embodiment
[Configuration of defect correction device]
FIG. 1 is a perspective view showing an entire configuration of a
図1を参照して、欠陥修正装置1は、観察光学系2、CCDカメラ3、カット用レーザ装置4、インク塗布機構5、およびインク硬化用光源6から構成される修正ヘッド部と、この修正ヘッド部を修正対象の液晶カラーフィルタ基板7に対して垂直方向(Z軸方向)に移動させるZステージ8と、Zステージ8を搭載してX軸方向に移動させるXステージ9と、基板7を搭載してY軸方向に移動させるYステージ10と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ11と、CCDカメラ3によって撮影された画像などを表示するモニタ12と、制御用コンピュータ11に作業者からの指令を入力するための操作パネル13とを備える。
Referring to FIG. 1, the
観察光学系2は、照明用の光源を含み、基板7の表面状態や、インク塗布機構5によって塗布された修正インク(液状材料)の状態を観察する。観察光学系2によって観察される画像は、CCDカメラ3により電気信号に変換され、モニタ12に表示される。カット用レーザ装置4は、観察光学系2を介して基板7上の不要部にレーザ光を照射して除去する。
The observation
インク塗布機構5は、基板7に発生した白欠陥に修正インクを塗布して修正する。インク硬化用光源6は、たとえばCO2レーザを含み、インク塗布機構5によって塗布された修正インクにレーザ光を照射して硬化させる。
The ink application mechanism 5 applies a correction ink to the white defect generated on the
なお、この装置構成は一例であり、たとえば、観察光学系2などを搭載したZステージ8をXステージに搭載し、さらにXステージをYステージに搭載し、Zステージ8をXY方向に位相可能とするガントリー方式と呼ばれる構成でもよく、観察光学系2などを搭載したZステージ8を、修正対象の基板7に対してXY方向に相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。
Note that this apparatus configuration is an example, and for example, the
次に、複数の塗布針を用いたインク塗布機構の例について説明する。図2は、観察光学系2およびインク塗布機構5の要部を示す斜視図である。図2を参照して、この欠陥修正装置1は、可動板15と、倍率の異なる複数(たとえば5個)の対物レンズ16と、異なる色のインクを塗布するための複数(たとえば5個)の塗布ユニット17とを備える。
Next, an example of an ink application mechanism using a plurality of application needles will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the main parts of the observation
可動板15は、観察光学系2の観察鏡筒2aの下端と基板7との間で、X軸方向およびY軸方向に移動可能に設けられている。また、可動板15には、たとえば5個の貫通孔15aが形成されている。
The
対物レンズ16は、Y軸方向に所定の間隔で、それぞれ貫通孔15aに対応するように可動板15の下面に固定されている。5個の塗布ユニット17は、それぞれ5個の対物レンズ16に隣接して配置されている。可動板15を移動させることにより、所望の塗布ユニット17を修正対象の白欠陥の上方に配置することが可能となっている。
The
図3(a)〜(c)は、図2のA方向から要部を見た図であって、インク塗布動作を示す図である。塗布ユニット17は、塗布針18とインクタンク19とを含む。まず図3(a)に示すように、所望の塗布ユニット17の塗布針18を修正対象の白欠陥の上方に位置決めする。このとき、塗布針18の先端部は、インクタンク19内の修正インク内に浸漬されている。
FIGS. 3 (a) to 3 (c) are views showing the main part from the direction A of FIG. 2 and showing the ink application operation. The
次いで図3(b)に示すように、塗布針18を下降させてインクタンク19の底の孔から塗布針18の先端部を突出させる。このとき、塗布針18の先端部には修正インクが付着している。次に図3(c)に示すように、塗布針18およびインクタンク19を下降させて塗布針18の先端部を白欠陥に接触させ、白欠陥に修正インクを塗布する。この後、図3(a)の状態に戻る。
Next, as shown in FIG. 3B, the
複数の塗布針を用いたインク塗布機構は、この他にも様々な技術が知られているため詳細な説明を省略する。たとえば特許文献1(特開2009−122259号公報)などに示されている。欠陥修正装置1は、たとえば図2に示すような機構をインク塗布機構5として用いることにより、複数のインクのうちの所望の色のインクを用いて欠陥を修正することができ、また、複数の塗布針のうち所望の塗布径の塗布針を用いて欠陥を修正することができる。
A detailed description of the ink application mechanism using a plurality of application needles will be omitted because other various techniques are known. For example, it is shown by patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-122259) etc. The
[欠陥修正工程]
図4は、液晶カラーフィルタ基板7の表面を示す図である。図4を参照して、液晶カラーフィルタ基板7は、ガラス基板の表面に形成された複数個の絵素PCを含む。縦横に形成されているブラックマトリックス部BMの交差位置に、絵素PCの始まりDSおよび絵素PCの終わりDEが存在する。また、絵素PCの始まりDSをカラーフィルタの位置と称する。制御用コンピュータ11は、このカラーフィルタの位置を特定する。また、同図において四角で囲まれた絵素PCの始まりDSから終わりDEまでの範囲が絵素PCを構成する。
[Defect correction process]
FIG. 4 is a view showing the surface of the liquid crystal
2値画像において絵素PCにおける値1の画素の集合が絵素のカラーフィルタ部(同図中にカラーフィルタ部CFを示す)であり、値0(同図のハッチング部分)の画素の集合が絵素PCのブラックマトリックス部(同図中にブラックマトリックス部BMで示す)である。また、各絵素PCは互いに異なるRGB(Red,Blue,Green)のうちのいずれかの色を有し、一定の周期で繰り返し形成されている。
In a binary image, a set of pixels having a
図5(a)および(b)は、制御用コンピュータ11が入力画像の水平方向に欠陥検出を行なう際の動作を示す図である。制御用コンピュータ11は、カラーフィルタの画素の明るさに基づいて欠陥箇所を検出する。より詳細には、制御用コンピュータ11は、周期的に、すなわち等間隔で配置されている絵素の間隔をPとすると、入力画像における位置(x,y)の輝度f(x,y)に対して、以下の式(1)で示されるように比較検査を行なう。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an operation when the
上記のように、制御用コンピュータ11は、輝度f(x,y)と、1周期前の輝度f(x−P,y)および1周期後の輝度f(x+P,y)とを比較する。ここで、s−p(x,y)とはf(x,y)とf(x−P,y)との比較結果を示し、s+p(x,y)はf(x,y)とf(x+P,y)との比較結果を示す。
As described above, the
制御用コンピュータ11は、s−p(x,y)およびs+p(x,y)の符号が一致している場合にsH(x,y)をスライスレベルTdと比較する。また、制御用コンピュータ11は、s−p(x,y)およびs+p(x,y)の符号が一致していない場合には、位置(x−P,y)または位置(x+P,y)における画素欠陥として誤検出する可能性が高く、検査の信頼性が低いため、位置(x,y)を検査対象から除外する。このような構成により、入力画像のノイズによる欠陥検出の誤りを防ぐことができる。
The
そして、制御用コンピュータ11は、sH(x,y)がTd以上の場合は位置(x,y)における画素を欠陥と判断し、結果をdH(x,y)に格納する。dH(x,y)において、値1の画素は欠陥であることを示し、値0の画素は正常であることを示す。
Then, when s H (x, y) is Td or more, the
次に制御用コンピュータ11は、値が1である部分(すなわち白欠陥)の重心位置を計算し、計算した重心位置の座標がモニタ12の画面の中心に一致するようにXステージ9およびYステージ10を制御する。さらに制御用コンピュータ11は、白欠陥に塗布すべきインクの色を判定する。また、制御用コンピュータ11は、白欠陥内のインク塗布位置を計算する。このような欠陥検出工程は、たとえば特開2007−233299号公報に開示されている。
Next, the
この後、制御用コンピュータ11は、判定した色のインクを塗布するための塗布ユニット17を選択し、その塗布ユニット17の塗布針18の先端を、計算したインク塗布位置に接触させることにより、判定した色の修正インクを白欠陥に塗布する。インク硬化用光源6の光を照射することによって白欠陥に塗布した修正インクを硬化させて、白欠陥の修正が終了する。
Thereafter, the
[高さ検出工程]
この工程では、制御用コンピュータ11が欠陥修正装置1を制御し、白欠陥に塗布して硬化させた修正インクからなるインク塗布部の高さを検出する。
[Height detection process]
In this process, the
この高さ検出方法では、対物レンズ16に二光束干渉対物レンズを使用する。二光束干渉対物レンズでは焦点位置での干渉光強度が最大になることを利用し、Zステージ8を基板7に対して相対的に移動させながら干渉光の画像を撮像し、画素ごとに干渉光強度が最大になるZステージ位置を求め、その位置を当該画素の高さとする。この高さ測定方法は、数μm以下の微小な高さの検出に適している。
In this height detection method, a two-beam interference objective lens is used as the
二光束干渉対物レンズは、光源から出射された白色光を二光束に分離して一方を対象物の表面に照射するとともに、他方を参照面に照射することにより、対象物の表面からの反射光と、参照面からの反射光とを干渉させるものである。本実施の形態では、ミラウ型干渉対物レンズを用いるが、マイケルソン型やリニーク型の干渉対物レンズを用いてもよい。 The two-beam interference objective lens separates the white light emitted from the light source into two beams and irradiates one surface to the surface of the object and the other to the reference surface, thereby reflecting light from the surface of the object And the reflected light from the reference surface. Although a Mirau-type interference objective lens is used in the present embodiment, a Michelson-type or Linnik-type interference objective lens may be used.
また、光源としては白色光源を用いる。白色光源を用いた場合、レーザなどの単一波長の光源を用いる場合とは異なり、二光束干渉対物レンズの焦点位置でのみ干渉光強度が最大になる。このため、高さを測定するのに適している。 In addition, a white light source is used as a light source. When a white light source is used, unlike the case where a single wavelength light source such as a laser is used, the interference light intensity is maximized only at the focal position of the two-beam interference objective lens. Therefore, it is suitable for measuring the height.
図6は、対物レンズ16にミラウ型干渉対物レンズ30を用いたときの観察光学系2の光学素子の配置図である。ミラウ型干渉対物レンズ30は、レンズ31、参照鏡32、およびビームスプリッタ33を含む。
FIG. 6 is a layout diagram of optical elements of the observation
対物レンズ16をミラウ型干渉対物レンズ30に切換えると同時に、落射光源34の出射部にフィルタ切換装置35によってフィルタ36を挿入する。落射光源34を出射した光がフィルタ36を通過すると、中心波長λ(nm)の白色光が得られる。
At the same time as the
落射光源34として、たとえば白色LED(Light Emitting Diode)を用いてもよい。白色LEDの発光スペクトルは、波長450nmおよび560nmの2つのピークを有しているが、フィルタ36は、長波長側の560nmを中心とする光を選択的に透過させるローパスフィルタにより構成されることが好ましい。これは、450nmを中心とする光よりも、560nmを中心とする光の方が波長帯域が広いため、可干渉距離を短くできるからである。可干渉距離は、干渉縞を観測できる高さ方向の距離を示す。可干渉距離の短い方が、後述する第2段階で説明するコントラスト値の近似計算や重心計算で用いるデータ数を少なくすることができるため、処理の高速化が可能になる。
For example, a white LED (Light Emitting Diode) may be used as the incident
フィルタ36を通過した光は、ハーフミラー37でレンズ31の方向に反射される。レンズ31に入射した光は、ビームスプリッタ33で基板7の方向に通過する光と参照鏡32の方向に反射する光とに分けられる。基板7の表面で反射した光と参照鏡32の表面で反射した光とは再びビームスプリッタ33で合流し、レンズ31で集光される。この後、レンズ31から出た光は、ハーフミラー37を通過した後、結像レンズ38を経てCCDカメラ3の撮像面3aに入射する。
The light passing through the
通常は、Zステージ8によりミラウ型干渉対物レンズ30を光軸方向に移動させて基板7の表面反射光と参照鏡32の表面反射光との間に光路長差を生じさせる。そして、Zステージ8によりミラウ型干渉対物レンズ30を移動させながら上記光路長差により発生する干渉光をCCDカメラ3で撮像する。この干渉光の強度、すなわち明るさは基板7からの反射光と参照鏡32からの反射光との光路長が等しいとき最大となる。また、このとき基板7の表面に焦点が合っている。
Usually, the Mirau-type
Zステージ8は、修正ヘッド部またはミラウ型干渉対物レンズ30と、修正対象である基板7とを相対移動させるための「位置決め装置」を構成する。なお、Zステージ8の他に、基板7自身をテーブルで上下させたり、ミラウ型干渉対物レンズ30と観察光学系2との連結部にピエゾテーブルを取り付けることによってミラウ型干渉対物レンズ30の位置を上下させてもよい。
The
次に、探索手順について説明する。Zステージ8を探索開始位置に移動させる。現在位置をZp、探索範囲をΔとおくと、たとえばZステージ8を初期位置(Zp−Δ/2)に移動させる。ここで、Zステージ8のマイナス方向を基板7に近付く方向とし、プラス方向を基板7から遠ざかる方向とする。探索は、初期位置(Zp−Δ/2)からプラス方向、すなわちZステージ8が基板7から遠ざかる方向に行なうこととする。したがって、初期位置(Zp−Δ/2)からプラス方向にΔの範囲を探索する。なお、探索方向は必ずしも基板7から遠ざかる方向である必要はなく、基板7に近付く方向であってもよい。
Next, the search procedure will be described. The
画像のサンプリングは、Zステージ8が移動を始め、定速状態になってから開始する。制御用コンピュータ11は一定周期でサンプリングを行なう。好ましくはCCDカメラ3の垂直同期信号の周期でサンプリングを行なうことにより、より正確に画像をサンプリングすることができる。
The sampling of the image is started after the
Zステージ8は予め定められた速度v(μm/秒)で移動する。Zステージ8の移動速度v(μm/秒)は次のように定める。白色光の中心波長をλ(μm)とし、CCDカメラ3の垂直同期信号の周波数をF(Hz)とすると、移動速度v(μm/秒)は、画像のサンプリング周期1/F(秒)の間にZステージ8がλ/8(μm)だけ移動するように定められる。すなわち、Zステージ8の移動速度vは、v=(λ/8)×F(μm/秒)となる。この移動速度vは白色光の位相増分でπ/2に相当し、ナイキスト原理を満たしている。位相をπ/2ずつ変化させることにより、干渉光強度のピーク点を容易に検出することができる。
The
位相をπ/2ずつ変化させながら画像をサンプリングしたとき、画像fiを中心とする前後±2枚の合計5枚の画像fi−2,fi−1,fi,fi+1,fi+2を用いてコントラスト値Miを次式(2)を用いて算出する。
When sampling the image while changing the phase by [pi / 2, the sum of the front and rear ± 2 sheets around the image f i 5
ここで、fi(x,y)は画像fiの位置(x,y)における画素の輝度を示す。なお、iは取得した順に画像に付された番号(以下「サンプル番号」ともいう)であって、i=1,2,・・・,N(Nは自然数)の値をとる。 Here, f i (x, y) indicates the luminance of the pixel at the position (x, y) of the image f i . Here, i is a number (hereinafter also referred to as “sample number”) attached to the images in the order of acquisition, and i takes values of 1, 2,..., N (N is a natural number).
図7(a)はサンプル番号iと輝度fi(x,y)との関係を示す図である。図7(b)はサンプル番号iとコントラスト値Miとの関係を示す図である。図7(c)はZステージ8の位置と移動速度との関係を示す図である。
FIG. 7A shows the relationship between the sample number i and the brightness f i (x, y). Figure 7 (b) is a diagram showing the relationship between the sample number i and the contrast value M i. FIG. 7C shows the relationship between the position of the
図7(a)〜(c)において、輝度fi(x,y)およびコントラスト値Miはともに画像pの近傍でピークを示している。このピーク点に対応するZステージ8の位置が画素(x,y)の焦点位置である。
In FIGS. 7A to 7C, the luminance f i (x, y) and the contrast value M i both show peaks near the image p. The position of the
上記式(2)で表わされるコントラスト値Miは、図7(a)に示す輝度fiの包絡線を示している。したがって、コントラスト値Miを演算すればピーク点を求めることができる。しかしながら、ここでは演算を高速に行なうため、平方根を求める演算および除算を行なわない。たとえば実際の計算では、次式(3)を用いて、コントラスト値Miを簡素化させたコントラスト値Mi♯を演算する。このコントラスト値Mi♯はコントラスト値Miを2乗した値に比例するため、コントラスト値Miに代えてコントラスト値Mi♯を用いても、包絡線のピーク点および画素の焦点位置がずれることはない。 The contrast value M i represented by the equation (2) indicates an envelope of the luminance f i shown in FIG. 7A. Therefore, the peak point can be determined by calculating the contrast value M i . However, since the operation is performed at high speed here, the operation for obtaining the square root and the division are not performed. For example, in the actual calculation, using the following equation (3), calculates a contrast value M i ♯ obtained by simplifying the contrast value M i. The contrast value M i ♯ is proportional to a value obtained by squaring the contrast value M i, is also shifted, the focus position of the peak point and the pixel of the envelope by using a contrast value M i ♯ instead contrast value M i There is nothing to do.
高さ検出工程は2段階の処理により構成される。第1段階の処理では、画像fiの各画素(x,y)について、輝度fi(x,y)が最大となるZステージ8の位置を求める。これは、図7(a)および(b)から分かるように、輝度fi(x,y)とコントラスト値Miとが、画素pの近傍において共にピークを示すことを利用している。すなわち、輝度fi(x,y)がピークとなる画像pを求めることによって、コントラスト値Miのピーク点の見当を付けることができる。これにより、第2段階の処理範囲を狭めることができるため、処理の高速化が可能になる。このように、第1段階の処理においては、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点の候補位置を求めるものである。
The height detection process consists of a two-step process. In the first stage of processing, for each pixel (x, y) of the image f i , the position of the
次に、第2段階の処理では、輝度fi(x,y)が最大となる画像pを中心とする前後±n枚(nは自然数)の合計(2n+1)枚の画像を選択して、上記式(3)によりコントラスト値Mi♯を演算する。そして、演算したコントラスト値Mi♯が最大となるZステージ8の位置を求め、このZステージ8の位置を画素(x,y)の最終的な焦点位置とする。すなわち、第2段階の処理は、第1段階の処理で求めた焦点の候補位置を基に、コントラスト値Mi♯を用いて正確な焦点位置を求めるものである。
Next, in the second stage of processing, a total (2n + 1) images of ± n sheets (n is a natural number) centered on the image p with the maximum luminance f i (x, y) are selected, The contrast value M i # is calculated according to the above equation (3). Then, the position of the
図8は、高さ検出工程を実行するための制御構成を示すブロック図である。図8を参照して、高さ検出工程に係る制御構成は、CCDカメラ3と、取込装置40と、処理装置42とから構成される。なお、取込装置40および処理装置42は、制御用コンピュータ11の内部に設けられる。
FIG. 8 is a block diagram showing a control configuration for executing the height detection step. Referring to FIG. 8, the control configuration relating to the height detection process is configured of
取込装置40は、一定周期(好ましくはCCDカメラ3の垂直同期信号の周期)で画像のサンプリングを行なう。具体的には、取込装置40は、CCDカメラ3の垂直同期信号をトリガとして、画像のサンプリングを開始する。そして、画像のサンプリングが完了すると、サンプリングした画像を直ちに処理装置42に転送する。このとき、取込装置40は、処理装置42の記憶部44に対して画像を直接的に転送する。この画像転送には、たとえばDMA(Direct Memory Access)転送が用いられる。取込装置40による画像のサンプリングおよび転送は、CCDカメラ3の垂直同期信号の周波数をF(Hz)とすると、画像のサンプリング周期1/F(秒)で繰り返し実行される。
The
処理装置42は、記憶部44と、中央処理部46とを含む。記憶部44には、画像のサンプリング周期1/F(秒)で取込装置40から画像fiが転送される。記憶部44は転送された画像fiを順番に記憶する。中央処理部46は、記憶部44に画像が転送された直後に、第1段階の処理である輝度fi(x,y)の最大値を求める処理を開始する。そして、中央処理部46は、この輝度fi(x,y)の最大値を求める処理を、次回の画像が転送されるタイミングの直前までに完了する。すなわち、第1段階の処理は、画像のサンプリング周期1/F(秒)の間に実行される。
The
(第1段階の処理)
以下、第1段階の処理である輝度fi(x,y)の最大値を求める処理の手順について詳細に説明する。
(Process of the first stage)
Hereinafter, the procedure of the process of obtaining the maximum value of the brightness f i (x, y), which is the process of the first stage, will be described in detail.
図8において、記憶部44には、CCDカメラ3の解像度と同じ解像度となるように記憶セルが2次元に配列された記憶領域が3つ用意されている。これら3つの記憶領域のうち、第1の記憶領域には、画像fiの位置(x,y)における輝度fi(x,y)の最大値が格納される。すなわち、2次元配列された記憶セルの各々には、対応する画素(x,y)の輝度の最大値が格納される。以下の説明では、輝度fi(x,y)の最大値を“Max(x,y)”と表記する。
In FIG. 8, three storage areas in which storage cells are two-dimensionally arranged are prepared in the
第2の記憶領域には、輝度fi(x,y)が最大となる画像fiを撮影したときのZステージ8の位置が格納される。すなわち、2次元配列された記憶セルの各々には、対応する画素(x,y)の輝度が最大となるときのZステージ8の位置が格納される。以下の説明では、輝度fi(x,y)が最大となるときのZステージ8の位置を“Pz(x,y)”と表記する。
The second storage area stores the position of the
第3の記憶領域には、輝度fi(x,y)が最大となる画像fiを撮影したときのサンプル番号iが格納される。すなわち、2次元配列された記憶セルの各々には、対応する画素(x,y)の輝度が最大となる画像fiのサンプル番号iが格納される。以下の説明では、輝度fi(x,y)が最大となる画像fiのサンプル番号iを“I(x,y)”と表記する。 The third storage area stores a sample number i when the image f i for which the brightness f i (x, y) is maximum is captured. That is, the sample number i of the image f i at which the luminance of the corresponding pixel (x, y) is maximum is stored in each of the two-dimensionally arranged storage cells. In the following description, the sample number i of the image f i for which the luminance f i (x, y) is maximum is denoted as “I (x, y)”.
なお、記憶部44に格納されるMax(x,y),Pz(x,y),I(x,y)の3つの値は、探索を開始する前の初期状態において「0」に設定されている。探索が開始されると、取込装置40から記憶部44に対して、画像がサンプリング周期1/F(秒)で順次転送される。中央処理部46は、画像fiの転送が完了すると、画素ごとに、輝度fi(x,y)とMax(x,y)とを比較し、比較結果に基づいてMax(x,y),Pz(x,y),I(x,y)の値を更新する。具体的には、中央処理部46は、画像fiの位置(x,y)における輝度fi(x,y)と、当該画素(x,y)の輝度の最大値Max(x,y)とを比較する。fi(x,y)≦Max(x,y)の関係が成り立つとき、中央処理部46は、Max(x,y)の値を維持する。このとき中央処理部46は、Pz(x,y)およびI(x,y)の値についても維持する。
The three values of Max (x, y), Pz (x, y), and I (x, y) stored in
これに対して、fi(x,y)>Max(x,y)の関係が成り立つときには、中央処理部46は、Max(x,y)の値を輝度fi(x,y)に書き換える。さらに中央処理部46は、Pz(x,y)の値を画素値fi(x,y)に対応するZステージ8の位置に書き換えるとともに、I(x,y)の値を輝度fi(x,y)のサンプル番号iに書き換える。
On the other hand, when the relationship of f i (x, y)> Max (x, y) holds, the central processing unit 46 rewrites the value of Max (x, y) to the brightness f i (x, y). . Moreover the central processing unit 46, Pz (x, y) pixel values f i (x, y) the value of rewrites to the position of the
中央処理部46は、上述した輝度fi(x,y)とMax(x,y)との比較動作、および比較結果に応じた記憶部44の書換動作を、取込装置40から記憶部44に画像が転送されたタイミングから取込装置40が次回の画像のサンプリングを開始するタイミングまでの期間を使って実行する。たとえばCCDカメラ3の解像度を640×480とし、輝度fi(x,y)を1バイトと想定した場合、取込装置40から記憶部44に転送される画像データのサイズは307,200バイトとなる。一方、CCDカメラ3の垂直同期信号の周波数を120Hzとすると、画像のサンプリング周期は1/120秒となる。したがって、取込装置40は、1/120秒(約8.3m秒)ごとに307,200バイトの画像データを取込んで処理装置42の記憶部44へ転送する。取込装置40から記憶部44へのデータ転送は、DMA転送を用いることによって約2m秒の時間で行なうことができる。したがって、処理装置42は、サンプリング周期である約8.3m秒のうち、データ転送に要する約2m秒を除いた約6.3m秒の時間を利用して、輝度fi(x,y)の最大値を求める処理を実行する。
The central processing unit 46 performs the comparison operation of the luminance f i (x, y) and Max (x, y) described above and the rewriting operation of the
このようにして画像のサンプリング周期ごとに、データ転送後の空き時間を用いて第1段階の処理を実行する。これにより、探索範囲内のすべての画像のサンプリングが完了したときには、記憶部44には、各画素について、輝度fi(x,y)の最大値(=Max(x,y))、輝度fi(x,y)が最大となるときのZステージ8の位置(=Pz(x,y)、および輝度fi(x,y)が最大となる画像fiのサンプル番号(=I(x,y))が格納されている。
In this manner, the first stage processing is performed using the idle time after data transfer for each image sampling cycle. Thereby, when sampling of all the images within the search range is completed, the
(第2段階の処理)
次に、第2段階の処理であるコントラスト値Mi♯が最大となるZステージ8の位置を求める処理の手順について詳細に説明する。第2段階の処理は、探索範囲内のすべての画像のサンプリングが完了した後、中央処理部46によって実行される。
(Process of the second stage)
Next, the procedure of the process of obtaining the position of
中央処理部46は、記憶部44から、各画素について、輝度fi(x,y)が最大となるサンプル番号i(=I(x,y))を読み出す。そして、中央処理部46は、I(x,y)が示すサンプル番号iの画像fiを中心とする前後±n枚の合計(2n+1)枚の画像を用いて、コントラスト値Mi♯(x,y)のピーク点を求める。
The central processing unit 46 reads, from the
具体的には、(2n+1)枚の画像の各々のサンプル番号をjとすると、サンプル番号jは、I(x,y)−n,I(x,y)−n+1,・・・,I(x,y)−1,I(x,y),I(x,y)+1,・・・,I(x,y)+n−1,I(x,y)+nの順で表わされる。中央処理部46は、画像fjの輝度fj(x,y)を上記式(3)に代入することにより、合計(2n+1)個のコントラスト値Mj♯(x,y)を算出する。 Specifically, assuming that the sample number of each of the (2n + 1) images is j, the sample number j is I (x, y) -n, I (x, y) -n + 1,. x, y) -1, I (x, y), I (x, y) +1,..., I (x, y) + n-1, I (x, y) + n. The central processing unit 46 calculates a total of (2n + 1) contrast values M j # (x, y) by substituting the luminance f j (x, y) of the image f j into the equation (3).
ここで、コントラスト値Mj♯(x,y)に対応するZステージ8の位置をZjとすると、Zjは次式(4)で表わすことができる。
Here, assuming that the position of the
図7(b)で説明したように、コントラスト値Mj♯はピーク点を中心とする左右対称の山型傾向を示すため、2次関数あるいはガウス関数を用いてコントラスト値Mj♯を示す曲線を近似することができる。そこで、中央処理部46は、コントラスト値Mj♯とZステージ8の位置Zjとの関係を2次関数あるいはガウス関数で近似し、求めた関数からコントラスト値Mj♯がピークとなるZステージ8の位置Zjを求める。そして、このZステージ8の位置Zjを画素(x,y)の高さとする。
As described in FIG. 7B, since the contrast value M j # shows a mountain-like tendency that is symmetrical about the peak point, a curve showing the contrast value M j # using a quadratic function or a Gaussian function Can be approximated. Therefore, central processing unit 46 approximates the relationship between contrast value M j # and position Z j of
以上に説明したように、高さ検出工程においては、第1段階の処理として、撮影される画像を構成する複数の画素の各々について、撮影した画像の輝度が最大になるZステージ位置を焦点の候補位置とする。その後、第2段階の処理として、焦点の候補位置の近傍で撮影した画像の輝度からコントラスト値を求め、各画素のコントラスト値が最大になるZステージ位置を焦点位置として求め、求めた焦点位置からインク塗布部の高さを検出する。 As described above, in the height detection step, the Z stage position at which the luminance of the captured image is maximized is set as the first stage processing for each of the plurality of pixels constituting the captured image. Let it be a candidate position. Thereafter, as the second stage processing, the contrast value is determined from the brightness of the image photographed in the vicinity of the focus candidate position, and the Z stage position at which the contrast value of each pixel is maximum is determined as the focus position. The height of the ink application unit is detected.
このような構成とすることにより、第1段階の処理において、各画素についてコントラスト値を演算する処理を省略できるため、制御用コンピュータ11における演算負荷を低減することができる。また、各画素のコントラスト値を記憶しておく必要がないため、大容量のメモリが不要となる。この結果、制御用コンピュータを安価に構成することができる。
With such a configuration, the process of calculating the contrast value for each pixel can be omitted in the first-stage process, so the calculation load on the
また、第1段階の処理を、撮像装置の撮影周期(CCDカメラ3における画像のサンプリング周期)内の画像を転送した後の空き時間を利用して行なうことができるため、探索範囲内のすべての画像の撮影が完了した後の数値演算処理を軽減することができる。この結果、高さ検出工程の作業時間を短縮することが可能となる。 In addition, since the process of the first step can be performed using the idle time after transferring the image within the imaging cycle (sampling cycle of the image in the CCD camera 3) of the imaging device, all the processes within the search range It is possible to reduce the numerical operation processing after the completion of the imaging of the image. As a result, it is possible to shorten the working time of the height detection process.
なお、上述した第2段階の処理においては、コントラスト値Mi♯を2次関数あるいはガウス関数により近似する構成について説明したが、(2n+1)個のコントラスト値Mi♯の重心位置を求め、求めた重心位置をピーク位置としてよい。この重心位置は、図7(b)に示すような左右対称データの中心位置を示す。重心位置をZgとおくと、Zgは次式(5)を用いて算出できる。 In the second-step processing described above, the configuration in which the contrast value M i # is approximated by a quadratic function or a Gaussian function has been described, but the barycentric positions of (2n + 1) contrast values M i # are determined and determined The position of the center of gravity may be taken as the peak position. This barycentric position indicates the center position of the left-right symmetric data as shown in FIG. 7 (b). Placing the center of gravity position and Z g, Z g may be calculated using the following equation (5).
[高さ検査工程]
この工程では、塗布前後の画像に基づいてインク塗布部を抽出し、抽出したインク塗布部と基準部との高さを比較する。たとえば特許文献2(特開2009−237086号公報)に記載されているように、塗布前後の画像の明るさを比較し、比較結果に基づいてインク塗布部を抽出する。インク塗布部の抽出結果をb(x,y)とする。b(x,y)は位置(x,y)の画素がインク塗布部ならば1、それ以外なら0を返す関数である。
[Height inspection process]
In this step, the ink-applied portion is extracted based on the images before and after application, and the heights of the extracted ink-applied portion and the reference portion are compared. For example, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-237086), the brightness of the image before and after application is compared, and the ink application part is extracted based on the comparison result. Let the extraction result of the ink application unit be b (x, y). b (x, y) is a function that returns 1 if the pixel at position (x, y) is an ink-coated area, and 0 otherwise.
基準部は、基板7のうちの修正インクが塗布されていない正常な部分であり、塗布前または塗布後のいずれかの画像から抽出される。予め塗布開始点に対する基準部の中心座標(Δx,Δy)と、縦横のサイズ(w,h)を決めておく。ここで、高さ検出工程で求めた高さ情報が格納されている画像をh(x,y)、塗布開始点の座標を(xs,ys)とおき、基準部の高さを(xs+Δx,ys+Δy)を中心とする(±w/2,±h/2)の範囲内の高さの平均値とする。なお、基準部は上記手法に限らず、たとえば、基板7の特徴的な部分をパターンマッチングなどにより検出してその内部としたり、パターンマッチングにより求めた検出位置からオフセットした領域に設定してもよい。
The reference portion is a normal portion of the
以上のようにして求めた基準部の高さ平均値をh0とおく。高さ画像h(x,y)からh0を減算し、減算結果をh’(x,y)とおく。続けて、先に抽出したインク塗布部位b(x,y)の値1を示す画素のh’(x,y)の合計値、最大値、最小値、分散値、平均値を算出する。なお、1画素の縦横寸法を(mx,my)とおく。単位はnmとする。
The height average value of the reference part obtained as described above is h0. Subtract h0 from the height image h (x, y), and let the subtraction result be h '(x, y). Subsequently, the total value, the maximum value, the minimum value, the variance value, and the average value of h '(x, y) of the pixel showing the
合計値は、インク塗布部の体積に相当し、所定のインク塗布量が確保できているか、または上限を超えていないかなどの検査に有効である。合計値は次式(6)を用いて計算する。 The total value corresponds to the volume of the ink application unit, and is effective for checking whether a predetermined ink application amount can be ensured or the upper limit is not exceeded. The total value is calculated using the following equation (6).
最大値は、b(x,y)の値が1なる画素のh’(x,y)の内の最大値であり、インク塗布部の高さが上限を超えているか否かの検査に有効である。 The maximum value is the maximum value of h '(x, y) of the pixel where the value of b (x, y) is 1, and it is effective for checking whether the height of the ink application part exceeds the upper limit. It is.
最小値は、b(x,y)の値が1なる画素のh’(x,y)の内の最小値であり、一定の厚みを確保できているか否かの検査に有効である。 The minimum value is the minimum value of h ′ (x, y) of the pixel where the value of b (x, y) is 1, and is effective for checking whether a certain thickness can be secured.
分散値は、インク塗布部の高さの均一性を評価したい場合に有効である。分散値は次式(7)に従って計算する。 The dispersion value is effective when it is desired to evaluate the uniformity of the height of the ink applied portion. The variance is calculated according to the following equation (7).
平均値は、インク塗布部全体に渡り一定以上の高さを確保できているか否かの検査に有効である。平均値は次式(8)に従って計算する。 The average value is effective for checking whether or not a certain height or more can be secured over the entire ink application unit. The average value is calculated according to the following equation (8).
制御用コンピュータ11は、計算した合計値、最大値、最小値、分散値、平均値のうちの少なくとも1つの値に基づいて、インク塗布部が正常か否かを判定する。
The
本実施の形態1による欠陥修正装置1では、検査項目を適用順に事前に登録する機能を持ち、塗布針、基板7、修正インクの種類によって検査項目や許容範囲を変更することが可能となっている。
The
図9は、図2で示したインク塗布機構5によってインク塗布を行なったときの検査条件を示す図である。インク塗布機構5は5本の塗布針を持っており、塗布針毎に検査条件を登録することができる。該当する塗布針で塗布を行なったときに、登録内容が参照される。ANDは指定したすべての条件が成立したときに合格とし、ORはいずれか1つの条件が成立したときに合格とする。 FIG. 9 is a diagram showing inspection conditions when ink is applied by the ink applying mechanism 5 shown in FIG. The ink application mechanism 5 has five application needles, and inspection conditions can be registered for each application needle. When the application is performed with the corresponding application needle, the registered content is referred to. The AND is passed when all the specified conditions are satisfied, and the OR is passed when any one of the conditions is satisfied.
「合計値」「最大値」「最小値」「分散値」「平均値」の欄に数値が指定されているときに適用され、それぞれの判定を「最終判定」でまとめる。本例では、「最終判定」には「AND」または「OR」の2種類の設定が可能となっている。数値欄は(下限値,上限値)のペアで指定する。下限値および上限値がともに数値指定されているときは、該当する検査項目の値が下限値以上、上限値未満で条件が成立する。下限値が「−」のときは値が上限値以下のとき条件が成立する。上限値が「−」のときは値が下限値以上のとき条件が成立する。両者が空欄のときは判定しない。 It is applied when numerical values are designated in the columns of “total value”, “maximum value”, “minimum value”, “dispersion value”, and “average value”, and the respective determinations are summarized by “final determination”. In this example, two types of settings of “AND” or “OR” are possible for “final determination”. The numerical value column is specified by a pair of (lower limit value, upper limit value). When both the lower limit value and the upper limit value are designated numerically, the condition is satisfied when the value of the corresponding inspection item is equal to or more than the lower limit value and less than the upper limit value. When the lower limit value is "-", the condition is satisfied when the value is less than the upper limit value. When the upper limit value is "-", the condition is satisfied when the value is equal to or more than the lower limit value. It does not judge when both are blank.
このようにこの発明の実施の形態1による高さ検出装置によれば、インク塗布部と対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求めることにより、求めた焦点位置に基づいてインク塗布部の高さを検出することができる。その結果、修正インクの粘度の変化や、インク塗布機構の異常状態の検出などの正確な検査が可能となるため、製造工程の歩留りの向上に寄与することができる。 As described above, according to the height detection device according to the first embodiment of the present invention, an image is captured while the ink application unit and the objective lens are relatively moved in the vertical direction, and each of the plurality of pixels constituting the captured image The height of the ink application unit can be detected based on the determined focal position by determining the focal position for. As a result, accurate inspection such as change in the viscosity of the correction ink and detection of an abnormal state of the ink application mechanism can be performed, which can contribute to improvement in the yield of the manufacturing process.
さらに、インク塗布部の高さを検出する工程を、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、撮影した画像の輝度が最大になるZステージ(位置決め装置)の位置を焦点の候補位置とする処理(第1段階の処理)と、画像を構成する複数の画素の各々について、焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求める処理(第2段階の処理)とによって実行する。この工程においては、撮像装置の撮像周期内の空き時間(画像転送後の空き時間)を利用して上記第1段階の処理を行ない、全ての画像の撮影が完了した後に上記第2段階の処理を行なう。 Further, in the step of detecting the height of the ink application unit, the position of the Z stage (positioning device) at which the luminance of the photographed image becomes maximum is set as the candidate position of focus for each of a plurality of pixels constituting the photographed image. Processing (first-stage processing), and for each of a plurality of pixels constituting the image, the focal position is determined based on the contrast values obtained based on the plurality of luminances of the image photographed before and after the focal position. It is executed by the process to be determined (the second stage process). In this step, the processing of the first stage is performed using the idle time (vacant time after image transfer) within the imaging cycle of the imaging device, and the processing of the second stage after the imaging of all the images is completed. Do.
これによれば、第1段階の処理において、撮影した画像ごとに各画素のコントラスト値を記憶しておく必要がないため、大容量のメモリを用意する必要がない。よって、制御用コンピュータを安価な構成とすることができる。 According to this, since it is not necessary to store the contrast value of each pixel for each captured image in the first stage processing, it is not necessary to prepare a large capacity memory. Therefore, the control computer can be configured inexpensively.
また、第1段階の処理を簡素化したことで撮影周期内の空き時間を利用して第1段階の処理を完了できるため、画像を撮影した後の数値演算処理を軽減することができる。この結果、高さ検出工程の作業時間を短縮することが可能となる。 In addition, since the process of the first stage can be completed and the process of the first stage can be completed using the idle time in the imaging cycle, the numerical operation process after the imaging of the image can be reduced. As a result, it is possible to shorten the working time of the height detection process.
さらに、第1段階の処理において、撮像周期内の空き時間を利用して各画素のコントラスト値を算出しようとすると、制御用コンピュータには高い演算処理能力が要求され、装置コストの増加を招いてしまう。これに対して、本実施の形態1では、各画素のコントラスト値を算出するのに代えて、輝度を用いて各画素の焦点の候補位置を求めるため、制御用コンピュータを高速化させる必要がない。 Furthermore, in the first step processing, when trying to calculate the contrast value of each pixel by using the vacant time within the imaging cycle, the control computer is required to have a high arithmetic processing capability, resulting in an increase in the device cost. I will. On the other hand, in the first embodiment, instead of calculating the contrast value of each pixel, it is not necessary to speed up the control computer since the candidate position of the focus of each pixel is determined using luminance. .
[実施の形態2]
実施の形態2は、実施の形態1の高さ検出方法の検出精度を高める方法に関するものである。まず、実施の形態1の問題点について説明する。
Second Embodiment
The second embodiment relates to a method of enhancing the detection accuracy of the height detection method of the first embodiment. First, problems of the first embodiment will be described.
光源の波長をλとすると、干渉光波形の強度gλは次式(9)で表すことができる。 Assuming that the wavelength of the light source is λ, the intensity gλ of the interference light waveform can be expressed by the following equation (9).
ここで、sはサンプリング位置、hはインク塗布部の高さ、αとγは白色光の振幅から決まる係数である。 Here, s is a sampling position, h is a height of the ink application portion, and α and γ are coefficients determined from the amplitude of the white light.
図10は、サンプリング位置sと干渉光強度gλの関係を示す図である。図10中の干渉光強度は上記式(9)を用いて計算したものである。●は、サンプリング点を示している。サンプリング点間隔は、図7と同様にλ/8(nm)である。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the sampling position s and the interference light intensity gλ. The interference light intensity in FIG. 10 is calculated using the above equation (9). ● indicates a sampling point. The sampling point interval is λ / 8 (nm) as in FIG.
干渉光強度は、上記式(9)においてs=h、すなわち基板7からの反射光の光路長と参照鏡32からの参照光の光路長とが同じときに最大となり、包絡線のピークと一致する。図10に包絡線を重ねると、図11のようになる。実際の測定では、上記式(9)のαやγが雑音の影響を受けて一定にはならず、gλが変動するため、包絡線のピーク点の位置にずれが生じる。
The interference light intensity is maximum when s = h in the above equation (9), that is, when the optical path length of the reflected light from the
(位相を用いることのメリット)
位相情報は、上記式(9)のαやγの影響なしに求めることができる。ここでは説明を分かり易くするため、中心波長λの光について考える。干渉光波形の位相2π(2s−2h)/λをδとすると、上記式(9)はgλ=α(1+γcosδ)となる。ここで、オイラーの公式より、次式(10)が得られる。
(Merit of using phase)
The phase information can be obtained without the influence of α and γ in the above equation (9). Here, in order to make the explanation easy to understand, light of center wavelength λ is considered. Assuming that the phase 2π (2s-2h) / λ of the interference light waveform is δ, the above equation (9) is gλ = α (1 + γ cos δ). Here, following Formula (10) is obtained from Euler's formula.
ここで、上記式(10)をフーリエ変換し、右辺の第2項のスペクトルだけをバンドパスフィルタにより抽出して逆フーリエ変換すると次式(11)が得られる。 Here, when the above equation (10) is subjected to Fourier transform, and only the spectrum of the second term on the right side is extracted by a band pass filter and inverse Fourier transformed, the following equation (11) is obtained.
上記式(11)をオイラーの公式により三角関数で表すと次式(12)が得られる。 If the above equation (11) is expressed as a trigonometric function by Euler's formula, the following equation (12) is obtained.
ここで、位相δは、次式(13)で表わされ、αやγの影響を受けずに算出できることが分かる。 Here, it can be seen that the phase δ is expressed by the following equation (13) and can be calculated without being influenced by α and γ.
位相の算出方法としては、上記式(13)の他に、5ステップ法と呼ばれる次式(14)を用いる方法もある。 As a method of calculating the phase, in addition to the above equation (13), there is also a method using the following equation (14) called a five-step method.
このほかにも、4ステップ法、7ステップ法などがある。ここでは干渉光の位相を算出できればよく、特に式(13)や式(14)に限定はしない。 Besides this, there are four-step method and seven-step method. Here, as long as the phase of the interference light can be calculated, the invention is not particularly limited to Formula (13) or Formula (14).
[ピーク点と位相の併用]
包絡線のピークは雑音の影響で位置ずれが生じる可能性があるが、位相δは理論的には雑音の影響を最小限に止めることが可能であり、包絡線のピークと比較して高精度な検出が可能である。そこで、本実施の形態では、包絡線のピークと位相δの双方を利用してインク塗布部の高さを検出することとした。
[Combined use of peak point and phase]
The peak of the envelope may be misaligned due to noise, but the phase δ can theoretically minimize the effect of noise, and it is more accurate than the peak of the envelope Detection is possible. Therefore, in the present embodiment, the height of the ink application portion is detected using both the peak of the envelope and the phase δ.
(位相飛びの発生)
上記式(9)の干渉光強度gλはs=hのとき最大となり、包絡線がピークとなる。同時に位相δはδ=2(2s−2h)=2π(2h−2h)/λ=0となる。ただし、位相の周期は2πであるため、位相δが0になる位置(0点とも呼ぶ)も同様に2π毎に出現することから、包絡線のピークに最寄りの位相σの0点を採用することにする。なお、本発明では、包絡線のピークを1次高さと呼び、位相σの0点を2次高さと呼ぶ。
(Occurrence of phase jump)
The interference light intensity gλ in the above equation (9) is maximum when s = h, and the envelope has a peak. At the same time, the phase δ becomes δ = 2 (2s-2h) = 2π (2h-2h) / λ = 0. However, since the period of the phase is 2π, the position where the phase δ is 0 (also referred to as 0 point) similarly appears every 2π, so the 0 point of the nearest phase σ is adopted as the peak of the envelope. To In the present invention, the peak of the envelope is called a first-order height, and the zero point of the phase σ is called a second-order height.
図12は、包絡線に位相を重ねたもので、のこぎり状の波形が位相を示している。図13から分かるように、位相δの0点はピークの左右に1箇所ずつ存在する。2次高さを求めるためにピーク点に最寄りの0点を採用するが、雑音によりピーク位置がずれると0点の選択ミスを招く。この選択ミスが発生した場合、位相δが−π〜πの値を取るために隣接画素間で2πの位相飛びが発生する。 FIG. 12 shows the envelope superimposed on the phase, and the sawtooth waveform shows the phase. As can be seen from FIG. 13, there are 0 points of the phase δ one on each side of the peak. In order to obtain the second-order height, the nearest zero point is adopted as the peak point, but when the peak position is shifted due to noise, a selection error of the zero point is caused. When this selection error occurs, a phase jump of 2π occurs between adjacent pixels because the phase δ takes a value of −π to π.
図13は、画像上のある1ラインのピーク位置を示す図である。図13は、傾斜のある平面を測定した場合における水平方向の1ライン分のデータを示している。図13の横軸は画素位置を示し、縦軸は画像のサンプル番号を示している。サンプル番号が大きくなるにつれて高くなる。なお、サンプル番号が1変化すると高さはλ/8変化する。 FIG. 13 is a diagram showing the peak position of one line on the image. FIG. 13 shows data of one line in the horizontal direction when the inclined plane is measured. The horizontal axis in FIG. 13 indicates the pixel position, and the vertical axis indicates the sample number of the image. The higher the sample number, the higher. When the sample number changes by 1, the height changes by λ / 8.
また、図13で示したピーク位置に最寄りの位相δの0点を図14に示す。図14のDやEで位相飛びが発生している。また、図13と図14とを比較すると、位相δの0点の方がばらつきが少ないことも分かる。 Further, FIG. 14 shows the 0 point of the phase δ closest to the peak position shown in FIG. A phase jump occurs at D and E in FIG. Moreover, when FIG. 13 and FIG. 14 are compared, it is also understood that the variation of 0 point of the phase δ is smaller.
(位相飛びの検出と修正)
位相飛びが発生する要因は包絡線のピーク点の左右にある位相δの0点の選択ミスであるから、最終的に、どの画素においても左または右のいずれか一方を統一して選択するように修正すればよい。
(Detection and correction of phase jump)
Since the factor causing the phase jump is a misselection of 0 point of the phase δ which is on the left and right of the peak point of the envelope, finally, either left or right is selected unifyingly in any pixel It should be corrected to
そこで、後処理として、包絡線のピーク点と位相δの0点とのずれ量を求め、画像上のほぼすべての画素についてずれ量の符号が一致するような修正処理を実施し、位相飛びを修正する。なお、この処理により画素の高さが変化するが、本検査方法では高さの評価に相対高さを用いるため問題はない。 Therefore, as post-processing, the amount of deviation between the peak point of the envelope and the zero point of the phase δ is determined, and correction processing is performed such that the sign of the amount of deviation coincides for almost all pixels on the image. Fix it. In addition, although the height of a pixel changes with this process, in this inspection method, since relative height is used for evaluation of height, there is no problem.
最初に、ピーク点と位相δの0点とのずれ量をΔとし、しきい値をTとし、しきい値の修正量をtとし、修正回数をMとする。画像上の位置(x,y)の包絡線のピークをJ(x,y)、位相の0点をK(x,y)とおくと、ずれ量Δ(x,y)は、Δ(x,y)=K(x,y)−J(x,y)となる。 First, let Δ be the amount of deviation between the peak point and the 0 point of the phase δ, let T be the threshold, let t be the amount of correction of the threshold, and let M be the number of corrections. Assuming that the peak of the envelope of the position (x, y) on the image is J (x, y) and the zero point of the phase is K (x, y), the deviation amount Δ (x, y) is Δ (x , Y) = K (x, y) -J (x, y).
ここで、図13と同一箇所のΔ(x,y)を図15に示す。図15の横軸は画素位置を示し、縦軸はΔ(x,y)を示し、値1の変化がλ/8に相当する。次に、Δ(x,y)をしきい値Tと比較し、Δ(x,y)<Tである場合は、K(x,y)をK′(x,y)=K(x,y)+4とする。また、Δ(x,y)>Tである場合はK′(x,y)=K(x,y)とする。なお、K’(x,y)=K(x,y)+4における「4」とは位相飛びの修正量を示し、その値は位相が2πだけ変化するときのサンプル数に等しい。なお、サンプリング間隔は位相の変化量でπ/2であることは段落0050で説明している。 Here, Δ (x, y) at the same place as FIG. 13 is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 15 indicates the pixel position, the vertical axis indicates Δ (x, y), and a change of 1 corresponds to λ / 8. Next, Δ (x, y) is compared with the threshold T. If Δ (x, y) <T, then K (x, y) is K ′ (x, y) = K (x, y). y) + 4 If Δ (x, y)> T, then K ′ (x, y) = K (x, y). Note that “4” in K ′ (x, y) = K (x, y) +4 indicates the correction amount of phase jump, and the value is equal to the number of samples when the phase changes by 2π. Note that it is explained in paragraph 0050 that the sampling interval is π / 2 in terms of the amount of change in phase.
この後、すべての画素(x,y)の修正後のK′(x,y)を、(x,y)に隣接する少なくとも1画素以上と比較し、差分値の総和Sを求める。なお、差分値は隣接する画素のK′(x,y)との差分の絶対値とする。例えば、(x+1,y)との差分値は、|K′(x,y)−K′(x+1,y)|である。また、求めた総和値Sはしきい値Tと関連付けて保持しておく。次に、しきい値Tに修正量tを加算し、新たなしきい値Tを求める。再度、画像上のすべての画素(x,y)についてK′(x,y)を求め、総和値Sを求める。 Thereafter, the corrected K ′ (x, y) of all the pixels (x, y) is compared with at least one pixel adjacent to (x, y) to obtain the sum S of difference values. Note that the difference value is an absolute value of the difference from K '(x, y) of the adjacent pixel. For example, the difference value with (x + 1, y) is | K ′ (x, y) −K ′ (x + 1, y) |. Further, the calculated sum value S is associated with the threshold value T and held. Next, the correction amount t is added to the threshold T to obtain a new threshold T. Again, K ′ (x, y) is determined for all the pixels (x, y) on the image, and the sum value S is determined.
以上の処理をM回繰り返し、最後に、求めた総和値Sの最小値を求め、最小値を示したときのしきい値Tを用いて再度K′(x,y)を求め、求めたK′(x,y)を各画素の3次高さとする。 The above processing is repeated M times, and finally, the minimum value of the obtained total value S is obtained, and K ′ (x, y) is obtained again using the threshold value T when the minimum value is indicated. Let '(x, y) be the third-order height of each pixel.
図14の最終的なK′(x,y)を図17に示す。また、このときのΔ(x,y)を図16に示す。図15ではしきい値Tは−4から始め、修正量tを0.1として合計80回の修正を行なった。しきい値Tは4まで変化する。図17から位相飛びが修正されていることが分かる。 The final K '(x, y) of FIG. 14 is shown in FIG. Further, Δ (x, y) at this time is shown in FIG. In FIG. 15, the threshold value T starts from -4, and a total of 80 corrections are performed with the correction amount t being 0.1. The threshold T changes to four. It can be seen from FIG. 17 that the phase jump is corrected.
(検出方法の切り替え)
1回当たりのインク塗布量はインクの粘度によって異なる。高粘度のインクは表面張力が大きいため、低粘度のインクと比較すると厚膜となる。なお、インクの性質に関しては、予め行なうサンプル試験で事前に明らかとなっている場合が多い。
(Switching of detection method)
The amount of ink applied per time depends on the viscosity of the ink. A high viscosity ink has a large surface tension, so it becomes a thick film as compared to a low viscosity ink. The nature of the ink is often clarified in advance by a sample test performed in advance.
また、インク塗布量の判定基準は塗布対象とするパターンによって異なり、フラットパネルディスプレイや半導体のような薄膜の場合はサブミクロン以下であるが、プリント基板の電極など膜厚が必要な場合はミクロン単位である。 The criteria for determining the amount of applied ink differ depending on the pattern to be applied, and is less than submicron in the case of thin films such as flat panel displays and semiconductors, but in the case of film thickness such as printed circuit board electrodes It is.
このように塗布するインクや、塗布対象のパターンに応じて必要検出精度も異なってくることから、本検出方法では、塗布するインクに応じて使用する高さ情報を切り替えられるようにした。 Since the required detection accuracy also differs depending on the ink to be applied and the pattern of the application target, in the present detection method, the height information to be used can be switched depending on the ink to be applied.
塗布するインクは、たとえば図2に示すインク塗布機構5を用いた場合、塗布針毎に変更することができる。そこで、図18に示す「針−検査項目対応表」に「高さ種別」の選択欄を設け、該当する針で塗布したときに使用する高さ種別を登録する。例えば、塗布針Aで塗布したときは3次高さを使用し、塗布針Bで塗布したときは1次高さを使用する。 The ink to be applied can be changed for each application needle, for example, when the ink application mechanism 5 shown in FIG. 2 is used. Therefore, the “needle-inspection item correspondence table” shown in FIG. 18 is provided with a selection column of “height type”, and the height type to be used when applied with the corresponding needle is registered. For example, when applying with the application needle A, the third height is used, and when applying with the application needle B, the first height is used.
また、インク毎に膜厚も異なるため、塗布針毎にスキャン範囲を設定できるようにした。これにより、インクに適したタクトタイムを設定でき、検査時間の効率化も可能である。 Further, since the film thickness is different for each ink, the scan range can be set for each application needle. As a result, the tact time suitable for the ink can be set, and the inspection time can be made more efficient.
この実施の形態2では、実施の形態1よりも高い精度でインク塗布部の高さを検出することができる。 In the second embodiment, the height of the ink application portion can be detected with higher accuracy than the first embodiment.
なお、上記の実施の形態1,2においては、本願発明が液晶カラーフィルタ基板7に塗布された修正インクからなるインク塗布部の高さの測定に適用された場合について説明したが、これに限るものではなく、本願発明は、物体の表面に形成された凹凸部の高さの測定に適用することができる。たとえば、TFT基板表面の配線の断線欠陥部に塗布された導電性ペーストからなるペースト塗布部の高さの測定に適用可能である。または、液晶ディスプレイ装置や有機ELディスプレイ装置などのフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の表面粗度の測定に適用可能である。さらに、レーザ照射によって基板上に形成された微細な溝の深さの測定にも適用可能である。
In the first and second embodiments described above, the present invention is applied to the measurement of the height of the ink application portion made of the correction ink applied to the liquid crystal
さらに、上記の実施の形態1,2においては、塗布部の高さを、画像を構成する画素の輝度を基に算出することができ、演算結果を保持するための大容量のメモリを必要としないため、前の段落に例示したパターンよりも厚い、更に多くの画像を必要とする厚膜の形状測定に好適である。厚膜とは、一般的に膜厚が10μm以上の膜を指し、たとえば、MEMSやセンサなど半導体デバイスの電子回路パターンやプリント基板配線に用いられる。これらは、前の段落に例示したパターンの膜厚に対し、5倍〜10倍の膜厚である。また、将来的に有望な製造技術であるプリンテッドエレクトロニクス技術で作製されるパターンも厚膜に分類される。 Furthermore, in the above-described first and second embodiments, the height of the application part can be calculated based on the luminance of the pixels forming the image, and a large-capacity memory for holding the calculation result is required. Because it does not, it is suitable for the shape measurement of a thick film which requires more images thicker than the pattern exemplified in the previous paragraph. The thick film generally refers to a film having a thickness of 10 μm or more, and is used, for example, for an electronic circuit pattern of a semiconductor device such as a MEMS or a sensor or a printed board wiring. These are five to ten times the film thickness of the pattern illustrated in the previous paragraph. In addition, patterns produced by printed electronics technology, which is a promising manufacturing technology in the future, are also classified as thick films.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示されおよび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is not limited to the description of the embodiment described above, but is intended to be indicated by the claims and include all modifications within the scope.
1 欠陥修正装置、2 観察光学系、2a 観察鏡筒、3 CCDカメラ、4 カット用レーザ装置、5 インク塗布機構、6 インク硬化用光源、7 液晶カラーフィルタ基板、8 Zステージ、9 Xステージ、10 Yステージ、11 制御用コンピュータ、12 モニタ、13 操作パネル、15 可動板、16 対物レンズ、17 塗布ユニット、18 塗布針、19 インクタンク、30 ミラウ型干渉対物レンズ、31 レンズ、32 参照鏡、33 ビームスプリッタ、34 落射光源、35 フィルタ切換装置、36 フィルタ、37 ハーフミラー、38 結像レンズ、40 取込装置、42 処理装置、44 記憶部、46 中央処理部、51 ブラックマトリクス、52 R画素、53 G画素、54 B画素、55 白欠陥、56 黒欠陥、57 異物欠陥。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
白色光を出力する照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射し、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、前記干渉光を観察する観察光学系と、前記観察光学系を介して前記干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部と、
前記ヘッド部または前記対物レンズと前記対象物とを相対移動させる位置決め装置と、
前記位置決め装置および前記撮像装置を制御し、前記凹凸部と前記ヘッド部または前記対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて前記凹凸部の高さを検出する高さ検出部とを備え、
前記高さ検出部は、
前記撮像装置の撮影周期内において、前記撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、前記撮影した画像の輝度が最大になる前記位置決め装置の位置を焦点の候補位置とする第1段階の処理と、
前記撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて前記凹凸部の高さを検出する第2段階の処理とを実行するように構成され、
前記高さ検出部は、前記第2段階の処理において、前記コントラスト値がピークとなるときの前記位置決め装置の位置を当該画素の焦点位置とし、
前記高さ検出部は、前記第2段階の処理において、
前記コントラスト値がピークとなるときの前記位置決め装置の位置を1次高さとし、
さらに前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の近傍の画像の前記輝度を基に位相を求め、位相が0となる複数の前記位置決め装置の位置のうち、前記1次高さに最寄りの位相が0となる前記位置決め装置の位置を2次高さとし、
さらに前記1次高さと前記2次高さとを比較して位相飛びの発生を検出し、位相飛びが検出された場合は前記2次高さを修正し、位相飛びが修正された3次高さを検出する、高さ検出装置。 A height detection device for detecting the height of an uneven portion formed on the surface of an object, comprising:
An illumination device for outputting white light, and white light emitted from the illumination device is divided into two light beams, one is irradiated on the surface of the object and the other is irradiated on the reference surface, and the reflected light from both surfaces is A head unit including an objective lens for obtaining interference light by interference, an observation optical system for observing the interference light, and an imaging device for photographing the interference light via the observation optical system;
A positioning device for relatively moving the head unit or the objective lens and the object;
An image is captured while relatively moving the uneven portion and the head unit or the objective lens in the vertical direction by controlling the positioning device and the imaging device, and a focal position of each of a plurality of pixels constituting the captured image And a height detection unit that detects the height of the uneven portion based on the determined focal position.
The height detection unit
A first-stage process in which the position of the positioning device at which the luminance of the captured image becomes maximum is set as a candidate position of focus for each of a plurality of pixels constituting the captured image within the imaging cycle of the imaging device When,
After the image pickup apparatus picks up all the images, for each of a plurality of pixels constituting the image, a plurality of luminances of the images taken before and after the candidate position of the focus determined by the first step processing A focal position is determined based on the contrast value determined on the basis, and a second step of processing is performed to detect the height of the uneven portion based on the focal position .
The height detection unit sets a position of the positioning device at which the contrast value reaches a peak in the second step processing as a focal position of the pixel.
The height detection unit may be configured to perform the second stage processing.
The position of the positioning device at which the contrast value peaks is taken as the primary height
Furthermore, the phase is determined based on the luminance of the image in the vicinity of the candidate position of the focus determined by the first step processing, and the primary height among the positions of the plurality of positioning devices having a phase of 0 Position of the positioner where the nearest phase is 0 to
Furthermore, the first height and the second height are compared with each other to detect occurrence of phase jump, and when the phase jump is detected, the second height is corrected, and the third height with the phase jump corrected. detecting the height detector.
前記3次高さを算出する際、しきい値を設け、画像を構成する複数の画素の各々について、前記2次高さから前記1次高さを減算した値と前記しきい値とを比較し、減算結果が前記しきい値を下回っているとき現在の前記2次高さに対して位相が2πだけ増加した前記位置決め装置の位置を修正後の前記2次高さとし、前記修正後の2次高さについて、各画素について、隣接画素との差分値を計算して前記複数の画素の差分値の総和を求め、
前記複数の画素の差分値の総和を求める処理を、予め定められた修正量ずつ合計M回前記しきい値を修正しながら繰り返し実行するとともに、前記しきい値ごとに前記差分値の総和を保持し、
前記修正後の2次高さのうち、前記差分値の総和が最小となる前記しきい値で修正された前記2次高さを前記3次高さとする、請求項1に記載の高さ検出装置。 The height detection unit
When calculating the third-order height, a threshold is provided, and for each of a plurality of pixels constituting an image, a value obtained by subtracting the first-order height from the second-order height is compared with the threshold And the position of the positioning device whose phase is increased by 2π with respect to the current second-order height when the subtraction result is below the threshold is taken as the second-order height after correction; For the next height, for each pixel, the difference value between the adjacent pixels is calculated to obtain the sum of the difference values of the plurality of pixels,
The process of obtaining the sum of the difference values of the plurality of pixels is repeatedly performed while correcting the threshold value M times in total by a predetermined correction amount while holding the sum of the difference value for each threshold value And
2. The height detection according to claim 1 , wherein the second-order height corrected with the threshold value that minimizes the total sum of the difference values among the second-order heights after the correction is the third-order height detection. apparatus.
前記照明装置と前記対物レンズとの間に設けられ、前記白色LEDの発光スペクトルが有する2つのピークのうち、長波長側の白色光を選択的に透過させるためのフィルタをさらに備える、請求項1または2に記載の高さ検出装置。 The lighting device is a white LED,
The optical device further comprises a filter provided between the illumination device and the objective lens, for selectively transmitting white light on the long wavelength side of two peaks of the emission spectrum of the white LED. Or the height detection apparatus as described in 2 .
白色光を出力する照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射し、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、前記干渉光を観察する観察光学系と、前記観察光学系を介して前記干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部と、
前記ヘッド部または前記対物レンズと前記基板とを相対移動させる位置決め装置と、
前記位置決め装置および前記撮像装置を制御し、前記液状材料の塗布部と前記ヘッド部または前記対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて前記塗布部の高さを検出する高さ検出部とを備え、
前記高さ検出部は、
前記撮像装置の撮影周期内において、前記撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、前記撮影した画像の輝度が最大になる前記位置決め装置の位置を焦点の候補位置とする第1段階の処理と、
前記撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて前記塗布部を検出する第2段階の処理とを実行するように構成され、
前記高さ検出部は、前記第2段階の処理において、前記コントラスト値がピークとなるときの前記位置決め装置の位置を当該画素の焦点位置とし、
前記高さ検出部は、前記第2段階の処理において、
前記コントラスト値がピークとなるときの前記位置決め装置の位置を1次高さとし、
さらに前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の近傍の画像の前記輝度を基に位相を求め、位相が0となる複数の前記位置決め装置の位置のうち、前記1次高さに最寄りの前記位置決め装置の位置を2次高さとし、
さらに前記1次高さと前記2次高さとを比較して位相飛びの発生を検出し、位相飛びが検出された場合は前記2次高さを修正し、位相飛びが修正された3次高さを検出する、塗布装置。 An application apparatus for applying a liquid material to the surface of a substrate, wherein
An illumination device for outputting white light, and white light emitted from the illumination device is divided into two light beams, one is irradiated on the surface of the object and the other is irradiated on the reference surface, and the reflected light from both surfaces is A head unit including an objective lens for obtaining interference light by interference, an observation optical system for observing the interference light, and an imaging device for photographing the interference light via the observation optical system;
A positioning device for relatively moving the head unit or the objective lens and the substrate;
The positioning device and the imaging device are controlled, an image is captured while relatively moving the liquid material application unit and the head unit or the objective lens relative to each other, and each of a plurality of pixels constituting the captured image And a height detection unit that detects the height of the application unit based on the determined focus position.
The height detection unit
A first-stage process in which the position of the positioning device at which the luminance of the captured image becomes maximum is set as a candidate position of focus for each of a plurality of pixels constituting the captured image within the imaging cycle of the imaging device When,
After the image pickup apparatus picks up all the images, for each of a plurality of pixels constituting the image, a plurality of luminances of the images taken before and after the candidate position of the focus determined by the first step processing A focal position is determined based on the contrast value determined on the basis, and a second step of processing is performed to detect the application unit based on the focal position .
The height detection unit sets a position of the positioning device at which the contrast value reaches a peak in the second step processing as a focal position of the pixel.
The height detection unit may be configured to perform the second stage processing.
The position of the positioning device at which the contrast value peaks is taken as the primary height
Furthermore, the phase is determined based on the luminance of the image in the vicinity of the candidate position of the focus determined by the first step processing, and the primary height among the positions of the plurality of positioning devices having a phase of 0 Position of the nearest positioner to the second height,
Furthermore, the first height and the second height are compared with each other to detect occurrence of phase jump, and when the phase jump is detected, the second height is corrected, and the third height with the phase jump corrected. To detect the coating device.
前記3次高さを算出する際、しきい値を設け、画像を構成する複数の画素の各々について、前記2次高さから前記1次高さを減算した値と前記しきい値とを比較し、減算結果が前記しきい値を下回っているとき現在の前記2次高さに対して位相が2πだけ増加した前記位置決め装置の位置を修正後の前記2次高さとし、前記修正後の2次高さについて、各画素について、隣接画素との差分値を計算して前記複数の画素の差分値の総和を求め、
前記複数の画素の差分値の総和を求める処理を、予め定められた修正量ずつ合計M回前記しきい値を修正しながら繰り返し実行するとともに、前記しきい値ごとに前記差分値の総和を保持し、
前記修正後の2次高さのうち、前記差分値の総和が最小となる前記しきい値で修正された前記2次高さを前記3次高さとする、請求項4に記載の塗布装置。 The height detection unit
When calculating the third-order height, a threshold is provided, and for each of a plurality of pixels constituting an image, a value obtained by subtracting the first-order height from the second-order height is compared with the threshold And the position of the positioning device whose phase is increased by 2π with respect to the current second-order height when the subtraction result is below the threshold is taken as the second-order height after correction; For the next height, for each pixel, the difference value between the adjacent pixels is calculated to obtain the sum of the difference values of the plurality of pixels,
The process of obtaining the sum of the difference values of the plurality of pixels is repeatedly performed while correcting the threshold value M times in total by a predetermined correction amount while holding the sum of the difference value for each threshold value And
The coating apparatus according to claim 4 , wherein the second-order height corrected with the threshold value that minimizes the sum of the difference values among the second-order heights after the correction is the third-order height.
前記照明装置と前記対物レンズとの間に設けられ、前記白色LEDの発光スペクトルが有する2つのピークのうち、長波長側の白色光を選択的に透過させるためのフィルタをさらに備える、請求項4または5に記載の塗布装置。 The lighting device is a white LED,
The light emitting device according to claim 4 , further comprising: a filter provided between the illumination device and the objective lens, for selectively transmitting white light on the long wavelength side of two peaks of the emission spectrum of the white LED. Or the coating apparatus as described in 5 .
白色光を出力する照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を二光束に分離して、一方を対象物表面に照射するとともに他方を参照面に照射し、これら両面からの反射光を干渉させ干渉光を得るための対物レンズと、前記干渉光を観察する観察光学系および前記観察光学系を介して前記干渉光を撮影する撮像装置とを含むヘッド部、または前記対物レンズと、前記対象物とを相対移動させるステップと、
前記凹凸部と前記ヘッド部または前記対物レンズとを上下方向に相対移動させながら画像を撮影し、撮影した画像を構成する複数の画素の各々について焦点位置を求め、求めた焦点位置に基づいて前記凹凸部の高さを検出するステップとを備え、
前記凹凸部の高さを検出するステップは、
前記撮像装置の撮影周期内において、前記撮影した画像を構成する複数の画素の各々について、前記撮影した画像の輝度が最大になる前記画像の撮影位置に基づいて焦点の候補位置とする第1段階の処理を行なうステップと、
前記撮像装置が全ての画像を撮像した後、画像を構成する複数の画素の各々について、前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の前後で撮影された画像の複数の輝度を基に求めたコントラスト値に基づいて焦点位置を求め、当該焦点位置に基づいて前記凹凸部の高さを検出する第2段階の処理を行なうステップとを含み、
前記第2段階の処理を行なうステップでは、前記コントラスト値がピークとなるときの撮影位置を当該画素の焦点位置とし、
前記第2段階の処理を行なうステップでは、前記コントラスト値がピークとなるときの撮影位置を1次高さとし、
さらに前記第1段階の処理によって求められた前記焦点の候補位置の近傍の画像の前記輝度を基に位相を求め、位相が0となる複数の撮影位置のうち、前記1次高さに最寄りの位相が0となる撮影位置を2次高さとし、
さらに前記1次高さと前記2次高さとを比較して位相飛びの発生を検出し、位相飛びが検出された場合は前記2次高さを修正し、位相飛びが修正された3次高さを検出する、高さ検出方法。 A height detection method for detecting the height of an uneven portion formed on the surface of an object, comprising:
An illumination device for outputting white light, and white light emitted from the illumination device is divided into two light beams, one is irradiated on the surface of the object and the other is irradiated on the reference surface, and the reflected light from both surfaces is An objective lens for obtaining interference light by causing interference, a head unit including an observation optical system for observing the interference light, and an imaging device for photographing the interference light via the observation optical system, or the objective lens Moving the object relative to the object;
An image is captured while relatively moving the uneven portion and the head unit or the objective lens in the vertical direction, and a focal position is determined for each of a plurality of pixels constituting the captured image, and the focal position is determined based on the determined focal position. Detecting the height of the uneven portion,
The step of detecting the height of the uneven portion is:
In the shooting period of the imaging device, for each of a plurality of pixels constituting an image the photographing, the brightness of the image the photographing shall be the candidate position of the focal point on the basis of the photographing position location of the image is maximized Performing one step of processing;
After the image pickup apparatus picks up all the images, for each of a plurality of pixels constituting the image, a plurality of luminances of the images taken before and after the candidate position of the focus determined by the first step processing obtains the focus position on the basis of the contrast value determined on the basis of viewing including the step of performing processing of the second step of detecting a height of the uneven portion on the basis of the focus position,
In the step of performing the second stage processing, the imaging position at which the contrast value reaches a peak is set as the focal position of the pixel,
In the step of performing the second stage processing, the imaging position at which the contrast value reaches a peak is set to a primary height,
Furthermore, a phase is determined based on the luminance of the image in the vicinity of the candidate position of the focus determined by the first step processing, and a plurality of imaging positions where the phase is 0 are closest to the primary height. Let the shooting position where the phase is 0 be the secondary height,
Furthermore, the first height and the second height are compared with each other to detect occurrence of phase jump, and when the phase jump is detected, the second height is corrected, and the third height with the phase jump corrected. detecting the height detection method.
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