液晶ディスプレイ（LCD）の需要が著しく増加し、これまでによりも高い精細性やコントラスト、色再現性、応答速度が要求されている。同時にガラス基板の大型化に伴い、LCDの成膜工程のプロセス管理の重要性が高まってきている。タカノは従来機より広範囲に検査・計測できる走査型プローブ顕微鏡（SPM：Scanning Probe Microscope）の「AS-7B-AUTO/W」を開発し（図1 ）、2005年4月に開催される「第15回 フラットパネル ディスプレイ研究開発･製造技術展（ファインテックジャパン）」で発表する。
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このAS-7B-AUTO/Wは、SPMの一つである原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）で、従来のスキャナ駆動機構の設計を大幅に見直し、最大で450μmまで一度に計測できるようにしたもの。アレイ形成工程やカラーフィルタ形成工程をはじめ、あらゆるLCDの成膜プロセスを感度良く管理することができる。高まる非破壊検査の重要性 図2 に示す。解析ソフトで、測定画像上の任意の断面で2点間の距離や高さ、テーパー角、段差、表面の粗さなどの測定結果を解析できる。新しいスキャナヘッド構造とその威力
図1 AS-7B-AUTO/Wの外観
同社の従来機「AS-7B」シリーズに搭載されていたスキャナヘッドにはピエゾスキャナが採用されていた。ピエゾスキャナの上部を固定し、X軸とY軸にそれぞれ2枚の電極に電圧をかけることにより、スキャナの下部に取り付けたカンチレバーを走査させるという構造をとっていた（図3左 ）。この構造では最大150μmまで走査させることができる。これは他のAFMと比較しても走査範囲が1.5〜2倍広いが、基板の大型化に伴いLCDの画素が大きくなってきているため検査範囲が足りなくなった。図3右 ）。また、従来機と同様にガラス基板を置くワークステージを固定し、スキャナヘッドを測定点に移動させる方式を採用した。このため、AS-7B-AUTO/Wでは最大1500ｘ1850mm液晶基板に対応できることになった。ワークステージ側を可動させて測定点に移動する方式もあるが、その方式ではワークステージの重量や大きさに制限があり、ガラス基板1枚置いて検査することができない。検出システムとAFMの測定モード
図2：カラーフィルタ（RGB）とスペーサーの形状計測の結果
レーザー光は、センサ内蔵型の平面ピエゾステージとスキャナの内部を通り、AFMのカンチレバーで反射しフォトダイオードに入る。その後フォトダイオードで検出した情報が、フィードバック回路を通ってスキャナのZ方向の変位量を決定する。そして、スキャナのZ方向の変位量を静電容量センサで検知して画像に変換する。
図3 従来のスキャナヘッド（左）と新しいスキャナヘッド（右）
主な装置アプリケーション
