检查具有不规则凹凸表面的基板的装置及使用该装置的检查方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在有机电致发光元件等的制造中使用的具有不规则凹凸的基板的检 查装置及使用该装置的检查方法。
【背景技术】
[0002] 作为自发光型的显示元件，已知有有机电致发光元件（或者也称作有机发光二极 管。以下称作"有机EL元件")。有机EL元件与液晶元件相比，由于可视性高、不需要背光， 因此能够进行轻量化。因此，作为下一代的显示元件进行了积极的研宄开发。
[0003] 有机EL元件中，由空穴注入层注入的空穴和由电子注入层注入的电子分别被输 送至发光层，在发光层内的有机分子上这两者进行复合而激发有机分子，由此放出光。因 此，为了将有机EL元件用作显示装置，需要高效地从元件表面提取来自发光层的光。因此， 专利文献1等中已知将衍射光栅基板设置于有机EL元件的光提取面。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2006-236748
[0007] 专利文献 2 :W02011/007878A1
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 顺便说一下，本申请人在专利文献2公开了一种方法，通过将满足规定条件的嵌 段共聚物溶解于溶剂而得到的溶液涂布在基材上，并进行干燥而形成嵌段共聚物的微相分 离结构，由此得到形成有微细且不规则的凹凸图案的母模（金属基板）。该方法利用嵌段共 聚物的自组装现象，可以得到用于纳米压印等的母模。向所得到的母模滴加聚硅氧烷类聚 合物和固化剂的混合液并使其固化而得到转印图案后，将涂布有固化性树脂的玻璃基板按 压在该转印图案上，通过紫外线使固化性树脂固化，由此制作复制有转印图案的衍射光栅。 确认到，通过在该衍射光栅上层叠透明电极、有机层和金属电极而得到的有机EL元件的发 光效率充分高，具有充分高的外部提取效率，而且发光的波长依赖性及方向性充分低，并且 功率效率充分高。
[0010] 即使是使用上述在专利文献2中制造的衍射光栅的有机EL元件，在用作手机、电 视屏幕等的显示装置、照明装置时，也期望以均匀的亮度由整个显示面照射出光。另外，需 要防止会导致在显示面的微小部分中产生光的强弱的图案缺陷的产生。因此，有机EL元 件完成后，需要确认来自有机EL元件的照射是均匀的、即亮度不均在容许范围内或未产生 微小部分的明暗。然而，如果判定所完成的有机EL元件的亮度不均、微小部分的明暗在容 许范围外，则有机EL元件为不良品，上述那样的在衍射光栅上的多层的层叠工序会成为多 余。特别是，透明电极、有机层和金属电极等的层叠是耗费制造成本和劳力的工艺，强烈期 望减少这种不良品从而提高成品率，并且减少材料、制造成本的浪费。
[0011] 要对亮度不均进行评价，必须同时对较大面积进行检查，与此相对，要检查产生微 小部分的光的强弱的图案缺陷，则会成为较窄的视野内的检查。另外，需要使后者的检查不 影响前者的检查。因此，需要有效且独立地对亮度不均和图案缺陷进行检查及评价。此外， 作为检查对象的基板是经过纳米压印等转印工艺而制造的，因而还期望也对作为转印源的 金属模具和由此生成的透光性的母基板进行亮度不均、图案缺陷的检查。在这种用途中，期 望不仅能够检查透光性基板还能够检查非透光性基板的检查装置。另外，用于测定来自大 面积的显示面的亮度、光的均匀性的传感器等器件是较昂贵的。
[0012] 因此，本发明的目的在于提供一种检查装置及检查方法，其能够有效且低成本地 对具有不规则凹凸表面的基板的亮度不均和局部的图案缺陷这两者进行检查。另外，本发 明的另一目的在于提供一种检查装置及检查方法，其能够对在经过转印工艺来制造具有不 规则凹凸表面的基板时所得到的透光性基板和非透光性基板的任意一种的亮度不均和图 案缺陷这两者进行检查。
[0013] 用于解决问题的手段
[0014] 根据本发明的第一方式，提供一种基板的检查装置，其为检查具有可以散射光的 不规则凹凸表面的基板的装置，其特征在于，该基板的检查装置具有：对所述基板照射第一 检测光的第一照射系统；从被所述第一检测光照射的所述基板的整个所述凹凸表面上检测 亮度不均的第一检测系统；对所述基板照射具有与所述第一检测光不同的波长的第二检测 光的第二照射系统；和检测被所述第二检测光照射的所述基板的所述凹凸表面的缺陷的第 二检测系统。
[0015] 本发明的基板的检查装置中，所述第一检测光可以为蓝光，所述第二检测光可以 为白光。
[0016] 本发明基板的检查装置中，所述第一照射系统可以具备用于对透光性基板进行照 明的透射光照明及用于对非透光性基板进行照明的非透射光照明，所述第二照射系统可以 具备用于对透光性基板进行照明的透射光照明和用于对非透光性基板进行照明的非透射 光照明。此外，所述第一照射系统的非透射光照明和所述第二照射系统的非透射光照明可 以对所述基板的不规则凹凸表面进行照明，所述第一照射系统的透射光照明和所述第二照 射系统的透射光照明可以从与所述基板的不规则凹凸表面相反侧的面对所述基板的不规 则凹凸表面进行照明。
[0017] 本发明的基板的检查装置中，所述第一检测系统可以具备照相机，所述照相机用 于检测来自由所述第一照射系统的透射光照明进行照明的透光性基板的光和来自由所述 第一照射系统的非透射光照明进行照明的非透光性基板的光。此外，所述第二检测系统可 以具备照相机，所述照相机用于检测来自由所述第二照射系统的透射光照明进行照明的所 述透光性基板的光和来自由所述第二照射系统的非透射光照明进行照明的所述非透光性 基板的光。第二检测系统的照相机的分辨率可以高于所述第一检测系统的照相机的分辨 率。
[0018] 本发明的基板的检查装置中，所述第二检测系统的照相机可以包含分别对基板的 划分出的区域进行检测的多个照相机。
[0019] 本发明的基板的检查装置中，所述第一照射系统和所述第二照射系统可以是线状 照明，并且还可以具备：沿与所述线状照明的延伸方向正交的方向传送所述基板的基板传 送系统。
[0020] 本发明的基板的检查装置中，所述基板的检查装置还可以具备对所述基板传送系 统、所述第一照射系统、所述第二照射系统、第一检测系统和第二检测系统进行控制的控制 系统，所述控制系统可以在利用所述基板传送系统使所述基板向所述第一照射系统、所述 第二照射系统、第一检测系统和第二检测系统沿一个方向移动时对凹凸表面的缺陷进行检 测，并且可以在利用所述基板传送系统使所述基板向所述第一照射系统、所述第二照射系 统、第一检测系统和第二检测系统沿与所述一个方向相反的方向移动时对亮度不均进行检 测。此外，所述控制系统能够对所述凹凸表面的缺陷及亮度不均是否处于规定的容许范围 内进行判定。
[0021] 根据本发明的第二方案，提供一种检查方法，该检查方法用于检查具有可以散射 光的不规则凹凸表面的非透光性基板和具有可以散射光的不规则凹凸表面的透光性基板， 其中，向从所述基板的整个所述凹凸表面上检测亮度不均的第一检测系统及检测所述基板 的所述凹凸表面的缺陷的第二照射系统传送所述基板，传送所述非透光性基板时，对所述 基板的凹凸表面照射第一检测光，通过所述第一检测系统检测来自所述凹凸表面的光，并 且，对所述基板的凹凸表面照射波长与所述第一检测光不同的第二检测光，通过所述第二 检测系统检测来自所述凹凸表面的光，传送所述透光性基板时，从与所述透光性基板的凹 凸表面相反侧的面对所述基板的不规则凹凸表面照射所述第一检测光，通过所述第一检测 系统检测来自所述凹凸表面的光，并且，从所述透光性基板的所述相反侧的面对所述基板 的不规则凹凸表面照射所述第二检测光，通过所述第二检测系统检测来自所述凹凸表面的 光。
[0022] 本发明的基板的检查方法中，所述第一检测光可以为蓝光，所述第二检测光可以 为白光。
[0023] 本发明的基板的检查方法中，所述第一照射系统和所述第二照射系统可以均为沿 规定方向延伸的线状照明，可以将所述基板沿与所述现状照明的延伸方向正交的方向进行 传送。
[0024] 本发明的基板的检查方法中，可以在向所述第一检测系统和所述第二检测系统沿 一个方向移动时对基板的凹凸表面的缺陷进行检测，可以在向所述第一检测系统和所述第 二检测系统沿与所述一个方向相反的方向移动时对亮度不均进行检测。
[0025] 本发明的基板的检查方法中，可以还包括：对所述凹凸表面的缺陷和亮度不均是 否处于规定的容许范围内进行判定。
[0026] 根据本发明的第三方案，提供一种基板的制造方法，其为制造具有可以散射光的 不规则凹凸表面的基板的方法，该方法包括：制作所述具有不规则凹凸表面的基板；和使 用本发明第一方案的基板的检查方法对所述具有不规则凹凸表面的基板进行检查。
[0027] 本发明的基板的制造方法中，所述具有不规则凹凸表面的基板的制作可以包括： 制作具有不规则凹凸图案的非透光性基板，并转印所述非透光性基板的不规则凹凸图案。
[0028] 本发明的基板的制造方法中，所述具有不规则凹凸表面的基板的制作可以包括： 利用嵌段共聚物的相分离。
[0029] 本发明的基板的制造方法中，所述不规则凹凸表面可以由金属、树脂或溶胶凝胶 材料形成。
[0030] 根据本发明的第四方式，提供一种有机EL元件的制造方法，该有机EL元件的制造 方法的特征在于，使用本发明第四方式的基板的制造方法制作具有凹凸表面的衍射光栅基 板，在所述衍射光栅基板的凹凸表面上依次层叠透明电极、有机层和金属电极，从而制造有 机EL元件。
[0031] 本发明的有机EL元件的制造方法中，可以仅在判定所述所制作的衍射光栅基板 的亮度不均和缺陷处于规定的容许范围内的情况下，在该具有规定范围内的亮度不均和该 规定的容许范围内的缺陷的衍射光栅基板的凹凸表面上依次层叠所述透明电极、所述有机 层和所述金属电极，从而制造有机EL元件。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明的基板的检查装置及检查方法，可以有效地检查用于有机EL元件等 元件中的具有不规则凹凸表面的基板的亮度不均和图案缺陷，并且可以高效地制造这种基 板。根据本发明的有机EL元件的制造方法，通过将有机EL元件的亮度不均的特性与其中 所使用的具有不规则凹凸表面的基板的亮度不均的特性相关联，可以以高生产能力制造有 机EL元件。尤其是，可以在基板的制造阶段对成品的亮度不均和图案缺陷的产生进行预测 以及对成品进行评价，因而通过使用在亮度不均和图案缺陷的判定中合格的基板，可以更 可靠地制造具有均匀照度的有机EL元件。另外，即使在有机EL元件的照度的均匀性（亮 度不均）存在不良或者产生局部发光或消光的情况下，也可知不良的产生阶段是基板形成 阶段或者是元件自身的形成阶段，因而能够迅速地应对上述情况。
【附图说明】
[0034] 图1是表示本发明的基板的检查方法的流程图。
[0035] 图2是本发明的基板的检查装置的不意图，图2 (a)表不侧视不意图，图2 (b)表不 从图2(a)的IB-IB方向进行观察的剖视示意图。
[0036] 图3中，图3(a)是表示使用宏观用透射照明对透光性基板进行检查时的状态的概 念图，图3(b)是表示使用宏观用非透射照明对非透光性基板进行检查时的状态的概念图。
[0037] 图4表示从检查装置的上方进行观察的作为检查对象的基板和宏观照相机及微 观照相机的配置。
[0038] 图5是表示由在玻璃基板上具有由溶胶凝胶材料形成的凹凸图案的基板得到的 检查图像的图，图5(a)表示微观检查图像，图5(b)表示宏观检查图像。
[0039] 图6中，图6(a)~（d)是示意性地表示基于BCP法的基板的制作工艺的图，是示 意性地表示经过第一加热工序、蚀刻工序和第二加热工序而得到山形结构的工艺的图。
[0040] 图7是示意性地表示基于经过溶剂退火工序的BCP法得到波形结构的工艺的图， 图7(a)表示柱状排列为单层的波形结构，图7(b)表示柱状排列为多层的波形结构。
[0041] 图8中，图8 (a)~（d)是不意性地表不基于电铸的具有凹凸结构的金属基板的制 作工艺的图。
[0042] 图9中，图9(a)~（e)是示意性地表示由具有凹凸结构的金属基板制作衍射光栅 的工艺的图。
[0043] 图10中，图10(a)~（d)是示意性地表示基于BKL法的凹凸结构的制作工艺的图。
[0044] 图11是表示有机EL元件的截面结构的图。
[0045] 图12是表示在实施例4中制作的溶胶凝胶材料基板的作为宏观检查结果的图像 的图，图12(a)是使用发光中心波长为460nm的照明的宏观检查图像，图12(b)是使用白色 照明的宏观检查图像。
[0046] 图13中，图13(a)~（c)是示意性地表示在本发明的变形方式中以高分辨率进行 微观检查的微观检查工艺的步骤的图。
【具体实施方式】
[0047] 以下，参照附图对根据本发明的基板的检查装置及使用该装置的检查方法的优选 实施方式进行详细的说明。本发明的检查装置及检查方法用于对具有不规则凹凸表面的基 板的亮度不均和凹凸图案的缺陷进行检测。
[0048] <检查方法的概要>
[0049] 按照图1的流程图对本发明的检查方法的概要进行说明。首先，制作具有不规则 凹凸表面的基板（S1)。此处，"具有不规则凹凸表面的基板"是指基板上形成的凹凸图案没 有规则性的基板，特别是指凹凸的间距不均匀且凹凸的取向无方向性的基板。由这种基板 散射及/或衍射的光并非单一波长或窄带波长的光，具有较宽的波段，散射光和/或所衍射 的光没有方向性，朝向所有方向。但是，上述"具有不规则凹凸表面的基板"包括对于对表 面凹凸形状进行分析而得到的凹凸分析图像实施二维快速傅里叶变换处理从而得到的傅 里叶变换像显示出圆形或圆环状的形态的准周期结构，即尽管上述凹凸的取向没有方向性 但具有凹凸间距分布的准周期结构。因此，对于具有这种准周期结构的基板而言，只要其凹 凸间距的分布可以衍射可见光，就适合作为在有机EL元件等面发光元件等中使用的衍射 基板。另一方面，沿同一方向且以同一间距进行排列而形成有全部的可在光记录介质或磁 记录介质中见到的记录轨道（沟槽）的基板不属于本申请中的"具有不规则凹凸表面的基 板"。关于具有不规则凹凸表面的基板的制作工序的细节，在下文中描述。
[0050] 接着，对于具有不规则凹凸表面的基板，按照后述的检查工序检查基板表面的亮 度不均和微小缺陷（图案缺陷、异物、损伤等）（S2)。然后，按照后述的判定工序，基于检查 结果判定基板是否具有均匀的亮度分布、微小缺陷是否在容许范围内（S3)。基板具有均匀 的亮度分布且所检测出的微小缺陷在容许范围内的情况下，将该基板视为成品，并将该基 板用于有机EL的制造等后续工艺（S4)。判定基板不具有均匀的亮度分布或微小缺陷在容 许范围外的情况下，按照后述的后处理工序实施后处理（S5)。
[0051] <检查装置>
[0052] 参照图2~4对根据本发明的基板的检查装置进行说明。图2(a)所示的检查装 置102主要具备：将基板P从传送方向（图中箭头Y)的上游侧传送至下游侧的传送系统 108 ;宏观检查部104 ;设置在宏观检查部104的下游侧的微观检查部106 ;和它们的控制部 111。本说明书中，将检查装置102的传送方向作为Y方向、将与基板面平行且与传送方向 正交的方向作为X方向、将与基板面垂直的高度方向作为Z方向。传送系统108为沿传送 方向排列有多个辊l〇8a的传送机，一些辊108a是与旋转驱动源（未图示）连接的驱动辊， 将基板P在辊l〇8a上从传送方向的上游侧移动至下游侧。传送系统108的传送方向的大 致中央部处存在有宏观检查位置MA和微观检查位置MI。需要说明的是，基板的传送方法不 限于利用辊的传送，也可以是利用线性电动机的传送等。
[0053] 宏观检查部104是对由传送系统108传送来的基板P的整个表面的亮度不均进行 检查的单元，主要具备：作为宏观用照明系统（第一照射系统）的宏观用透射光照明114及 宏观用反射光（非透射光）照明116 ;和作为宏观检测系统（第一检测系统）的宏观照相 机112。宏观检测系统以具有0. 1mm2以上的面积的区域为检测对象。
[0054] 宏观用透射光照明114是用于对透光性基板进行检查的照明，设置在传送系统 108的下方。该实施方式中，宏观用透射光照明114在此处使用在框架中沿X方向以阵列状 埋设有发出波长400~500nm光（第一检测光）的多个蓝色LED的蓝色LED线状照明。通 过使用蓝色LED线状照明，具有如下优点：i)可对观察范围进行均匀的照明；ii)明显呈现 出不均、iii)不容易产生异物的影响。出于这样的优点，即使宏观用透射光照明114中的基 板材料为薄膜、玻璃、金属中的任意一种，宏观用透射光照明114仍优选为蓝色LED线状照 明。为了可以调节针对存在于检查位置MA处的基板P(的一部分）的照明光的入射角，宏 观用透射光照明114以能够以旋转轴114a为中心进行旋转的方式安装在支撑台114b上。 如图3 (a)所示，宏观用透射光照明114对存在于检查位置MA处的基板P的背面、即未形成 有凹凸结构的面照射光，入射到基板P内部的光由于基板P表面的凹凸图案而发生散射和 衍射。
[0055] 由凹凸结构产生的散射及衍射光被宏观照相机112接收，该照相机112设置于光 照射部在传送方向上的上游侧、传送系统108的上方。宏观照相机112只要是能够接收检 查位置MA处的散射及衍射光的元件就可以是任何拍摄元件，优选使用在基板P通过检查位 置MA时连续拍摄一维图像的线传感器照相机。通过使用线传感器照相机，可以从始终相同 的角度拍摄来自基板P的散射及衍射光。需要说明的是，拍摄元件中的像素数优选为至少 30个以上。例如，可以使用80ym/像素的(XD照相机。宏观照相机112大致配置在能够接 收来自存在于检查位置MA处的凹凸图案的一次衍射光的位置。宏观照相机112通过具有 旋转轴的臂112b而安装于移动台112a上。移动台112a能够在台座112c上滑动，可以使 宏观照相机112沿X方向和宏观照相机112的光轴方向移动。另外，利用臂112b的旋转轴 能够改变宏观照相机112的光轴的角度（接收角）。需要说明的是，宏观照相机112为多台 时，不仅会出现照相机间的灵敏度误差、焦点调节等的影响，还需要将各照相机彼此的数据 进行合成，数据处理复杂，因而优选用一台进行检查。
[0056] 宏观用非透射光照明116是用于对非透光性基板进行检查的照明，位于传送系统 108的上方，设置于检查位置MA的上方的支撑台130上。在该实施方式中，作为宏观用非透 射光照明116,使用沿X方向以阵列状埋设有发出波长400~500nm光的LED的线状照明。 为了可以调节照射光的位置及角度，宏观用非透射光照明116以能够在导向器116a上滑动 的方式设置。如图3(b)所示，宏观用非透射光照明116对存在于宏观检查位置MA的基板P 的表面、即形成有凹凸图案的面照射光，由于来自基板P表面的反射光、即基板P表面的凹 凸结构而发生散射及衍射。来自凹凸结构的散射光及衍射光被宏观照相机112接收。如此， 无论所传送的基板是透光性的还是非透光性的，宏观检查部104都可以通过分别使用照明 系统来对任意一种基板进行检查。即，宏观检查部104通过使用二个照明系统和对它们通 用的宏观照相机，能够在结构简单的情况下进行透光性基板和非透光性基板这两者的宏观 检查、即亮度不均的检查。
[0057] 微观检查部106是对由传送系统108传送来的基板P的图案缺陷（即形成图案的 凹凸结构的微小缺陷、附着于基板P的异物、源于工序的损伤等）进行检查的单元。微观检 查部106具备：作为微观用照明系统（第二照射系统）的微观用透射光照明124及微观用 非透射光照明126 ;和作为微观用检测系统（第二检测系统）的微观照相机122。如图2(b) 所示，微观照相机122沿X方向排列有四台。通过像这样排列多台微观照相机122,利用一 次扫描就能够对检查对象整个区域进行检查，可以缩短检查节拍从而提高生产率。微观检 测系统以具有1 um2~25mm 2的面积的区域作为检测对象。