JP2007199037A - 欠陥検査方法、欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な照明配置条件を見出す時間を短縮でき、検査装置を複雑化および大型化することを回避しながら、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の分解能で膜厚差を検出できる欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ等のカラーフィルタ基板１０１に対し照明光１０２ｃを照明する線状光源１０２ａを有する照明装置１０２を設ける。照明光１０２ｃが照明されたカラーフィルタ基板１０１からの反射光１０２ｄを撮像する撮像装置１０３を設ける。撮像結果から欠陥の有無を判定する画像処理装置１０６を設ける。線状光源１０２ａのカラーフィルタ基板１０１に対する位置関係である照明配置条件を調整するための制御装置１０５を設ける。線状光源１０２ａを複数の照明位置に変化させる駆動レール部１０２ｂを、制御装置１０５により制御されるように設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、規則正しく規則性を有して整列した微細な各起伏となる各膜を表面に有する基板における膜厚差の欠陥を検査する欠陥検査方法、および欠陥検査装置に関するものである。本発明は、特に、例えば半導体ウエハ（基板）上に形成された露光レジストの表面やカラーテレビ、パーソナルコンピュータ等に使用される液晶表示装置のＴＦＴ（薄層トランジスタ）基板やカラーフィルタ基板の膜表面の膜厚差により生じる欠陥を検査するための欠陥検査方法、および欠陥検査装置に関するものである。

近年、液晶表示装置の大型化が進み、その需要が増加する傾向がある。しかしながら、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコストの比重の高いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。特にコストに直接影響する歩留まりの向上は重要であり、カラーフィルタの不良を精度よく検出する要求が高まっている。

従来、カラーフィルタの不良は、液晶の製造工程においては点灯検査で発見されるが、点灯検査はカラーフィルタ製造後、ＴＦＴ基板を張り合わせて液晶を注入した後にはじめて可能になることから、不良発見時のロスコストが非常に大きい。

なぜなら、不良が発見された液晶自体のロスはもちろんであるが、不良発見時までに相当の時間が経過していることから、不良の原因がプロセス条件のずれの場合、その間に製造されたカラーフィルタ、それと張り合わせたＴＦＴ基板などすべてが不良品となってしまうからである。

特に、カラーフィルタが抱えている大きな問題に、製造プロセスを起因とするカラーフィルタの膜厚差によって、特定方向に生じるスジムラがある。液晶表示装置として表示する際にムラが発生しないようにするためには、カラーフィルタの膜厚差を数十ｎｍ〜数百ｎｍ以内に抑えることが必要となる。

膜厚差を検出する方法として、光学式の膜厚差検査方法が知られている。この方法では、一般に、被検査物である膜に対し光を照射し、膜を透過した光、または、膜にて反射した光を検出することにより膜厚差を測定している。

そのような膜厚差を検出する方法としては、特許文献１に記載の表面高さ検査方法、および特許文献２に記載の周期性パターンの表面欠陥検査方法が知られている。

特許文献１に記載の表面高さ検査方法においては、光源の可干渉光束を２分し、一方の光束を水平に近い角度でカラーフィルタの表面に照射し、他方は参照光束とする。カラーフィルタからの反射光束と参照光束とを互いに干渉させ、その位相を示す信号から、カラーフィルタの膜厚を測定し、スジムラを検出する。

一方、特許文献２に記載の周期性パターンの表面欠陥検査方法では、ラインセンサカメラを用いて被検査物を載せたステージを移動させながら、ラインセンサカメラから被検査物への見込む仰角を常に最適になるように制御し、線状光源からの透過光を画像として取り込む。取り込んだ画像を微分処理することにより、表面欠陥を検出する。また、ステージを回転させることにより、どの方向の欠陥にも対応できる。
特開２０００−１２１３２３号公報（公開日：２０００年４月２８日） 特開平５−３０２８２０号公報（公開日：１９９３年１１月１６日）

しかしながら、上記従来の特許文献１の方法においては、光源として干渉光であるレーザ光を利用するため、測定領域を大きくできない。また、装置自体が複雑であるため、複数の装置で並列処理することが困難となる。つまり、大型基板の全面検査を行うには、多くの時間を要してしまうという課題があった。

また、特許文献２の方法では、最適な仰角を求めるのに多くの時間を要してしまうという課題があった。すなわち、この仰角は検査精度に大きく影響を与えてしまうため、上記仰角の設定に手間取るものとなる。

また、カラーフィルタでは、相対的な膜厚差によって生じるスジムラが問題になっている。上記スジムラは、基板の場所によって基準となる膜厚が変化するため、特許文献２の方法では、検査部位毎に最適な仰角で検査を行う必要があり、さらに多くの時間を要してしまうという課題もあった。

したがって、本発明の目的は、検査条件の最適化に要する時間を短縮し、装置を複雑化することなく短時間で、プロセス起因によって特定方向に生じるカラーフィルタ各絵素間における数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度のオーダーの膜厚差を検査するための欠陥検査方補や欠陥検査方法を提供することである。

本発明に係る欠陥検査方法は、上記課題を解決するために、規則性を有して整列した各起状を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し、線状光源から照明光を照明し、前記光が照明された前記膜表面からの反射光を撮像し、前記撮像結果に基づき、前記各起伏間の膜厚差による欠陥を検出する欠陥検査方法において、前記線状光源における線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離が相違した傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるように、前記線状光源の照明位置をそれぞれ調整し、前記少なくとも２つの照明配置条件による各撮像結果から欠陥の有無を判定することを特徴としている。

上記方法によれば、規則性を有して整列した各起状は、整列方向に直交した方向の各端面（各側面）が傾斜した傾斜面部を備えており、少なくとも２つの照明配置条件、つまり傾斜した位置の照明配置条件を含むように前記線状光源の照明位置をそれぞれ調整し、前記各照明配置条件にて線状光源からそれぞれ照明された前記膜表面の各起状（特に、傾斜面部）からの各反射光を撮像する。

このとき、上記方法は、傾斜した位置の照明配置条件を含む複数の照明配置条件下では、それぞれ、線状光源から膜表面への照明光の入射角を互いに変化させることが可能となるので、膜表面（特に、膜厚の変化による傾斜角の変化が大きい傾斜面部）上からの各反射光の明度を互いに異ならせることができる。

これにより、上記方法は、前記線状光源から膜表面に対し各照明配置条件にてそれぞれ照明したとき、膜厚が小さい各起状と、膜厚が大きい各起状とにおいても、明度が互いに異なる各反射光を得ることができる。したがって、上記方法は、上記各反射光による各撮像結果から、膜厚差が小さいことが好ましい各起状において生じた大きな膜厚差による欠陥を判定し易くできる。

その上、上記方法は、被検査物の膜表面の欠陥を検査するとき、照明光に線状光源を用いるので、従来より広い範囲を一度に照明して検査し判定できるから、上記検査・判定を迅速化できる。

この結果、上記方法は、線状光源からの照明光を、被検査物に対し、複数の照明配置条件下でそれぞれ照明することにより、検査条件の最適化に要する時間を短縮化できて、装置を複雑化することなく短時間で、欠陥の有無を判定できる。

上記欠陥検査方法では、前記膜表面の撮像結果を、前記少なくとも２つの照明配置条件に対応する検査領域にそれぞれ分割し、前記検査領域ごとに欠陥判定を行ってもよい。

上記方法によれば、判定では、各照明配置条件をもとに検査領域の決定が行われ、それぞれの検査領域において、より最適な照明配置条件下にて欠陥判定を行うことが可能となるので、特定方向に沿って生じ易く特定の領域にて生じ易いスジムラなどの欠陥の検出を確実化できる。

また、上記方法は、各照明配置条件によって分割された領域ごとに欠陥判定を行うことで、広範囲の照明配置条件での検査を一度の撮像で行うことができるので、最適な照明位置の決定に要する時間を短縮し、かつ検査精度を向上できるという効果を奏する。

上記欠陥検査方法においては、前記欠陥があると判定された検査領域の照明配置条件となるように照明位置を再度調整し、前記被検査物の全面について前記再度調整された照明配置条件にて撮像を再び行い、前記撮像結果により欠陥判定を行ってもよい。

上記欠陥検査方法では、前記欠陥が複数あると判定された各検査領域の照明配置条件をすべて満たすように照明位置を調整し、前記被検査物の全面について前記調整された照明配置条件にて撮像を再度行い、前記撮像結果により欠陥判定を行ってもよい。

上記欠陥検査方法においては、前記被検査物は、カラーフィルタ基板であってもよい。上記カラーフィルタ基板は、規則性を有して整列した各起状を有する膜表面を含む被検査物の一例である。

上記欠陥検査方法では、前記被検査物に対し前記照明光を照明するとき、前記被検査物を、前記各起伏の整列方向に対し直交する方向に移動させることが好ましい。

上記方法によれば、前記被検査物を、前記各起伏の整列方向に対し直交する方向に移動させることで、特定方向に沿った膜厚差（例えばスジムラ）の検出をより確実に行うことが可能となる。

本発明に係る欠陥検査装置は、前記課題を解決するために、規則性を有して整列した起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の膜厚差によって生じる欠陥を検出するための欠陥検査装置において、前記被検査物の膜表面に対し照明光を照明する線状光源を有する照明手段と、前記光が照明された前記膜表面からの反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像結果から欠陥の有無を判定する判定手段と、前記照明手段における、前記線状光源の前記膜表面に対する位置関係である照明配置条件を調整するための照明制御手段と、前記照明制御手段により制御され、前記線状光源の照明位置を調整する線状光源駆動部とを備え、前記線状光源駆動部は、前記線状光源における線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離を相違させた傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるようになっていることを特徴としている。

上記欠陥検査装置では、前記判定手段は、前記撮像手段で得られた前記膜表面の撮像画像を、前記少なくとも２つの照明配置条件に対応する検査領域にそれぞれ分割する分割部を備え、前記検査領域ごとに欠陥判定を行うようになっていてもよい。

上記欠陥検査装置においては、前記被検査物は、カラーフィルタ基板であってもよい。上記欠陥検査装置では、前記被検査物に前記照明光を照明するとき、前記被検査物を前記各起伏の整列方向に対し直交する方向に移動させる移動手段をさらに有していてもよい。

本発明に係る欠陥検査方法は、以上のように、規則性を有して整列した各起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の膜厚差によって生じる欠陥を検出するとき、前記被検査物の膜表面に照明する照明光における、線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離を相違させた傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるように前記線状光源の照明位置をそれぞれ調整し、前記少なくとも２つの照明配置条件による各撮像結果から欠陥の有無を判定する方法である。

それゆえ、上記方法は、照明光を、被検査物に対し、複数の照明配置条件下でそれぞれ照明することにより、欠陥をより確実に判定できる。

この結果、上記方法は、傾斜させることを含む複数の照明配置条件に、照明光を変化させて撮像することにより、検査条件の最適化に要する時間を短縮し、装置を複雑化することなく短時間で、欠陥の有無を判定できるという効果を奏する。

本発明に係る欠陥検査装置は、以上のように、規則性を有して整列した起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の膜厚差によって生じる欠陥を検出するために、前記被検査物の膜表面に対し照明光が照明され、前記膜表面からの反射光から欠陥の有無を判定するとき、前記線状光源の前記膜表面に対する位置関係である照明配置条件を調整するための照明制御手段と、前記照明制御手段により制御され、前記線状光源の照明位置を調整する線状光源駆動部とを備え、前記線状光源駆動部は、前記線状光源における線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離を相違させた傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるようになっている構成である。

それゆえ、上記構成では、前記線状光源における、線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離を相違させた傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるように、前記線状光源の照明位置が前記照明制御手段により調整される線状光源駆動部を備えたので、線状光源は被検査物の膜表面に対し傾斜した位置にて照明光を照明できる。

これにより、上記構成は、線状光源からの照明光を、被検査物に対し、傾斜した位置を含む複数の照明配置条件下でそれぞれ照明することで、上記被検査物の欠陥をより確実に検査できる。

また、上記構成は、照明光を傾斜させるように線状光源駆動部を照明制御手段により制御すればよいので、検査条件の最適化に要する時間を短縮し、装置を複雑化することなく短時間で、欠陥の有無を判定できるという効果を奏する。

本発明に係る欠陥検査装置および欠陥検査方法の実施の各形態について図１ないし図１２に基づいて説明すると以下の通りである。

（実施の第一形態）
上記欠陥検査装置は、図１の欠陥検査装置の構成を示すブロック図に示すように、被検査物の表面の凹凸状態を検査して、上記凹凸状態に基づく欠陥の有無を判定するものである。本実施の各形態では、上記被検査物として、例えば、長方形板状のカラーフィルタ基板１０１が挙げられる。カラーフィルタ基板１０１は、主に、カラー画像表示できる液晶表示パネルに用いられている。

上記欠陥検査装置は、照明装置（照明手段）１０２、撮像装置（撮像手段）１０３、ステージ（移動手段）１０４、制御装置（照明制御手段）１０５、画像処理装置（判定手段）１０６、補助記録装置１０７および結果出力装置１０８を備えている。

撮像装置１０３は、例えばＣＣＤが線（ライン）状に並んで有するラインセンサカメラである。ＣＣＤが線（ライン）状に並んだ方向は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の被検査表面（膜表面）に対し平行に設定されることが好ましい。また、撮像装置１０３の受光部は、照明装置１０２からの照明光１０２ｃがカラーフィルタ基板１０１の膜表面にて反射した反射光１０２ｄを効率よく受光できる向きに設定されていることが望ましい。

さらに、照明装置１０２および撮像装置１０３は、図２（ｂ）に示すように、照明装置１０２の線状光源１０２ａからの照明光１０２ｃが上記膜表面の法線方向に対し傾斜し、その傾斜した照明光１０２ｃがカラーフィルタ基板１０１の被検査表面にて反射した反射光１０２ｄを受光できる位置にそれぞれ配置されていることが好ましい。

これは、照明光１０２ｃを上記被検査表面の法線方向に対し傾斜させる方が、正反射光を撮像装置１０３に入射しないようにでき、後述するように膜厚の差による傾斜角の差を示す明度差を大きくできて上記差の検出を容易化できるからである。上記正反射光とは、上記被検査表面の主平面（つまり、最も広い面積を有する平面）からの反射光をいう。

なお、上記法線方向に対する、照明光１０２ｃの傾斜角としては、３０°〜６０°の範囲内、より望ましくは４０°〜５０°の範囲内である。

ステージ１０４は、図１に示すように、カラーフィルタ基板１０１を載置により保持し、かつ、カラーフィルタ基板１０１を、その表面方向に沿った一軸方向（例えば、スキャン方向に対し直交する方向）へ往復可動することができるようになっている。

制御装置１０５は、照明装置１０２、撮像装置１０３およびステージ１０４を、補助記録装置１０７に蓄えられたカラーフィルタ基板１０１の検査（判定）に関するデータを用いて、制御するものである。

画像処理装置１０６は、照明装置１０２、撮像装置１０３およびステージ１０４により、カラーフィルタ基板１０１の膜表面を走査して上記膜表面の撮像が行われ、その撮像結果が入力されるようになっている。上記画像処理装置１０６は、撮像結果を画像処理して、後述するように、欠陥の有無を判定するものである。

結果出力装置１０８は、液晶ディスプレイといった表示装置や、プリンタといった印刷装置や、無線または有線にて外部に対しインターネット等を介して出力するインターフェースである。よって、結果出力装置１０８は、上記判定結果を、画像表示したり、印刷したり、外部に発信したりできるようになっている。

その上、前記照明装置１０２には、図１および図２（ａ）に示すように、外形が円柱状や角柱状といった棒状（管状）の線状光源１０２ａが設けられている。線状光源１０２ａとしては、蛍光灯といった管状の光源を用いることができるが、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった点光源を、複数、線状に並べて、線状光源として用いてもよい。

なお、蛍光灯といった管状の光源を用いる場合、照明方向の背面側に、凹面形状の反射鏡を上記光源を囲むように設けてもよい。これにより、照明装置１０２からの照明光１０２ｃの光強度を大きくできる。このような照明光１０２ｃは、光軸に対し放射角を有する光を有するものとなっている。

さらに、照明装置１０２においては、線状光源１０２ａにおける、カラーフィルタ基板１０１に対する照明配置条件を種々変更するための、駆動レール部（線状光源駆動部）１０２ｂが線状光源１０２ａの長手方向の両端にそれぞれ設けられている。各駆動レール部１０２ｂは、上記両端の各位置とカラーフィルタ基板１０１の膜表面との各間隔（距離）をそれぞれ独立に変更・調整するためのものである。間隔（距離）とは、上記位置とカラーフィルタ基板１０１の膜表面との間を結ぶ種々な各経路の内、長さが最も短い経路の長さをいう。

このような各駆動レール部１０２ｂでは、上記両端の往復移動方向を、それぞれ、前記膜表面に対し直交する方向に沿うようになっていることが好ましい。それは、線状光源１０２ａをカラーフィルタ基板１０１の表面に対し傾斜させて照明したとき、上記表面での、照明された照明光１０２ｃにおける長手方向での、入射角α（図２（ｂ）参照）の差を大きくできるからである。このように入射角αの差が大きくなると、上記膜表面での膜厚差の違いを、より精度よく検査・判定できる。

そのような線状光源１０２ａからの照明光１０２ｃは、図２（ｂ）にも示すように、カラーフィルタ基板１０１の膜表面（特に、後述する傾斜面部）により反射され、その反射光１０２ｄの内、撮像装置１０３により受光されたものが検出される。

そこで、複数の照明配置条件でのカラーフィルタ基板１０１の検査のために、各駆動レール部１０２ｂは、線状光源１０２ａの各端部がカラーフィルタ基板１０１の表面に対する距離をそれぞれ変更・調整できるようになっている。

なお、線状光源１０２ａの各端部がカラーフィルタ基板１０１の表面に対する距離をそれぞれ変更・調整して、上記線状光源１０２ａが、元の配置に対しねじれた位置となっても、上記線状光源１０２ａからの照明光１０２ｃが放射光であるので、撮像装置１０３の配置との協動により上記カラーフィルタ基板１０１の表面を、スキャン方向に直交する方向の撮像を維持してスキャンできる。

照明装置１０２に対する各駆動レール部１０２ｂの保持機構としては、照明装置１０２のケースに対し、線状光源１０２ａの長手方向に沿って形成されたスリットに対し、上記長手方向に往復移動可能で、回動可能なジョイントを装着し、そのジョイントを移動させる機構が挙げられる。

上記ジョイントの形状としては、円柱状の胴部と、その胴部の軸方向両端部にそれぞれ径方向外向きに形成された各フランジ部とを有するものが挙げられる。上記胴部の直径は上記スリットの幅にほぼ同じか、若干小さめに設定される。各フランジ部の間隔は、上記スリットの周辺のケースの厚みに合わせて設定される。これにより、照明装置１０２の照明配置条件を変更するために、照明装置１０２における各駆動レール部１０２ｂの各保持位置の間隔が変化しても、上記変化をスリット内でのジョイントの往復移動により吸収して上記保持を維持できる。

また、照明装置１０２に対する各駆動レール部１０２ｂの他の保持機構としては、図示しないが、照明装置１０２の長手方向の各端部を遊嵌可能な、有底筒状部をそれぞれ設けることも挙げられる。照明装置１０２の長手方向の各端部を、各有底筒状部の内部にそれぞれ同軸状にて挿入し、各端部とそれらに対応する各有底筒状部の底部とを、例えばコイルバネ等の伸縮自在部にてそれぞれ連結している。したがって、照明装置１０２の照明配置条件を変更するために、照明装置１０２における各駆動レール部１０２ｂの各保持位置の間隔が変化しても、上記変化を各有底筒状部と伸縮自在部とにより吸収して上記保持を維持できる。

前述したように制御装置１０５により制御される各駆動レール部１０２ｂによって、上記両端の位置が互いに独立に制御される。上記制御により、上記線状光源１０２ａを、カラーフィルタ基板１０１の膜表面に対し、上記線状光源１０２ａの長手方向が平行な位置と、複数の各傾斜位置とに任意の位置にそれぞれ設定できるようになっている。

上記線状光源１０２ａの長手方向が平行な位置とは、線状光源１０２ａの各端部における、カラーフィルタ基板１０１の表面に対する各距離が互いに略等しい状態を示す。上記線状光源１０２ａを、カラーフィルタ基板１０１の表面に対し傾斜させた位置とは、線状光源１０２ａの各端部における、カラーフィルタ基板１０１の表面に対する各距離が互いに異なる状態を示している。また、上記各距離が互いに異なる状態は、カラーフィルタ基板１０１の主面に対して線状光源１０２ａを傾斜させた状態ともいう。

また、撮像装置１０３と照明装置１０２とは、カラーフィルタ基板１０１のデータにより適切な位置にそれぞれ配置される。撮像装置１０３と照明装置１０２とにより得られた撮像画像は、画像処理装置１０６によって画像処理が行われる。画像処理された撮影画像に基づき、カラーフィルタ基板１０１の膜厚差により生じる欠陥の判定を行い、その判定結果が結果出力装置１０８から出力される。

次に、カラーフィルタ基板１０１について詳述する。カラーフィルタ基板１０１では、図３に示すように、各絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）３０１のカラーフィルタ部３０２が色毎にそれぞれスキャン方向（画像表示における水平走査方向）３０４に沿って並んで整列している。つまり、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ部３０２を一組として、スキャン方向３０４に沿って並んでいる。

かつ、各絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）３０１のカラーフィルタ部３０２が上記スキャン方向３０４に対し直交する方向に互いに隣り合って、互いに順次並ぶようにも整列されて設けられている。よって、各絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）３０１の各カラーフィルタ部３０２は、規則性を有して整列した微細な各起伏としての各絵素を有する色毎の膜となっている。

このとき、上記一組のカラーフィルタ部３０２の占有領域は、ほぼ正方形状となっているため、上記一組のカラーフィルタ部３０２の個々の各絵素３０１の形状は帯状となっている。よって、上記帯状の短手方向は、上記スキャン方向３０４に沿ったものとなっている。

なお、被検査物としては、規則正しく規則性を有して整列した微細な各起伏を有する膜の各起伏間の特定方向（例えばスキャン方向に対し直交する方向）についての膜厚差が、欠陥となるものであればよい。そのようなカラーフィルタ基板１０１における検出対象の一例としては、前工程処理の影響によって生じるカラーフィルタにおける各色のカラーフィルタ部３０２の膜厚差を原因とするスジムラ３００が挙げられる。

また、図３では、カラーフィルタ基板１０１の表面での各膜の配置関係と、膜厚差によって生じるスジムラの方向および、ラインセンサカメラである撮像装置１０３のスキャン方向、およびステージ１０４の移動方向の関係を図示している。

このようなカラーフィルタ部３０２の形成には、通常、染色法、インクジェット法、印刷法、または電着法が用いられる。染色法は、カラーフィルタ部の形状の透明樹脂層を顔料にて染色するものである。印刷法は、スクリーン等を用いて顔料ペーストを印刷するものである。そのような形成法のため、図４に示すように、所望の膜厚の膜状のカラーフィルタ部３０２の端部、例えば、カラーフィルタ部３０２の各絵素３０１の短手方向（各絵素３０１の整列方向に対し直交する方向）の端部には、傾斜面部３０２ａが生じている。

また、前工程処理の影響によって、所望の膜厚より膜厚が小さいカラーフィルタ部３０６が生じることがある。このようなカラーフィルタ部３０６においても、同様に傾斜面部３０６ａが形成される。膜厚が小さいカラーフィルタ部３０６の傾斜面部３０６ａの傾斜面における、カラーフィルタ基板１０１の表面に対する角度は、傾斜面部３０２ａの同様な角度より小さくなる。

一方、図示しないが、所望の膜厚より膜厚が大きいカラーフィルタ部が生じた場合には、膜厚が大きいカラーフィルタ部の傾斜面部の傾斜面の角度は、所望のものより大きくなる。なお、図４では、膜厚の違いによる傾斜角の違いを誇張して模式的に示しているが、通常の膜厚は、０．５μｍ〜２μｍ程度であるので、傾斜面部の傾斜角は小さい。

ただし、撮像装置１０３における反射光１０２ｄを受光する際の画角を小さく、例えば３０°〜２０°程度に設定すれば、膜厚の違いによる傾斜角の変化が小さくとも、傾斜面部からの反射光１０２ｄ、反射光１０２ｆといったように、それらの違いを撮像装置１０３において明度の違いとして識別できる。

本発明の欠陥検査装置および欠陥検査方法では、カラーフィルタ部３０２に対し、入射角αにて照明された照明光１０２ｃを用い、上記膜厚の違いに基づく、上記傾斜面部の傾斜面角度の違いを、上記照明光１０２ｃからの反射光１０２ｄの明度の差によって光学的に検査し、上記膜厚の違いに起因する欠陥の有無を判定している。

例えば図２（ｂ）に示す照明光１０２ｃの入射角αでは、撮像装置１０３での撮像結果が、図２（ｃ）に示すように、中程度のグレー明度の撮像パターン１０２ｅとなる。

次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、撮像装置１０３および線状光源１０２ａの位置を図２（ｂ）に示す位置にて維持した状態で、ステージ１０４のみを移動させて、撮像装置１０３がカラーフィルタ基板１０１の次の箇所を撮像する。

このとき、例えば、次の箇所の膜厚が不適切な場合、図４の反射光１０２ｆといったように、上記反射光１０２ｆが撮像装置１０３に入射しなくなるので、撮像装置１０３での撮像結果を、図５（ｃ）に示すように、暗いブラック明度といった撮像パターン１０２ｅに変化させることができる。

また、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、図５（ａ）および図５（ｂ）の状態から、線状光源１０２ａを移動させて照明光１０２ｃの入射角αが変化、例えば大きくなったときにおいて、図４の二点鎖線にて示した線状光源１０２ａからの反射光を撮像装置１０３に入射できて、撮像装置１０３での撮像結果を、図６（ｃ）に示すように、中程度のグレー明度といった撮像パターン１０２ｅに変化させることができる。

さらに、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、図５（ａ）および図５（ｂ）の状態から、線状光源１０２ａを図６（ｂ）とは逆方向に移動させて照明光１０２ｃの入射角αが変化、例えば小さくなったときにおいて、撮像装置１０３での撮像結果を、図７（ｃ）に示すように、撮像装置１０３に鏡面反射光（正反射光）が入射したときのように、白色といった高明度の撮像パターン１０２ｅに変化させることができる。

なお、上記の図２、図５ないし図７では、ステージ１０４および線状光源１０２ａを移動させた例を挙げたが、原理的には、撮像装置１０３を移動させてもよい。しかしながら、撮像装置１０３を移動させると、(1) 撮像装置１０３のピント（フォーカス）がずれる、(2) 撮像装置１０３の光軸がずれて撮像画像が安定しない、などの理由から、ステージ１０４および線状光源１０２ａの少なくとも一方を移動させる方が好ましい。

このように入射角αを相違させる方が、図８に示すように、スジムラ３００といった特定方向に沿った膜厚異常を一度のスキャンにて検出できる可能性が高くなる。このため、前述したように、照明光１０２ｃを上記カラーフィルタ部３０２の膜表面の法線方向に対し傾斜させて、入射角αを相違させる方が好ましい。

このような傾斜面部は、カラーフィルタ基板だけではなく、ペーストを印刷または塗布してパターンを形成するものであれば生じる。例えば、フォトリソグラフィー法を用いるときの、感光性レジストペーストによる回路パターンの形成時が挙げられる。

図９（ａ）は、図３および図４に示すような膜厚差が生じたときの、線状光源１０２ａが平行な位置での撮像結果を説明するための模式平面図である。図９（ｂ）および図１０は、線状光源１０２ａを傾けた位置のときの撮像結果を説明するための模式平面図である。図１１は、本発明の欠陥検査方法に係る実施の第一形態のフローチャートである。図１２は、本発明の欠陥検査方法に係る実施の第二形態を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の第一形態に係る欠陥検査方法について説明する。図８は、カラーフィルタ基板１０１の配置方向について示したものである。図３に示すように、カラーフィルタ基板１０１の各絵素３０１の各カラーフィルタ部３０２は、前述したようにＲｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）が交互となり行列状に配置されている。本実施の形態では、前工程処理の影響で、特定ラインの青色絵素において、通常の膜厚の各絵素３０１に対し、膜厚差が生じているとする。このとき、図８に示すような水平方向（特定方向）の特定ラインに沿ったスジムラ３００が細い帯状に出現する。

このようなスジムラ３００を効率よく検査・判定するために、スキャン方向３０４つまりステージ１０４の移動方向が、スジムラ方向３０３の長手方向に対して垂直方向（直交方向）になるように、カラーフィルタ基板１０１をステージ１０４上に載置する。

なお、この実施の形態では、スキャン方向３０４に対し直交する方向である水平方向に沿った特定ライン上にスジムラ３００が出現する場合について説明するが、上記スキャン方向に沿った垂直方向に沿って膜厚差が生じて、垂直方向にスジムラが出現する場合でも、スジムラ方向３０３と、スキャン方向３０４つまり可動のステージ１０４を移動させる方向が、カラーフィルタ基板１０１の基板表面上において互いに直交する関係があれば構わない。

なお、上記直交の関係では、必ずしも９０度の関係でなくとも検査を精度よくできて、スジムラ方向３０３と、ステージ１０４を動かす方向との角度が、７５度以上、より好ましくは８０度以上、また、１０５度以下、より望ましくは１００度以下であればよい。

ここで、カラーフィルタ基板１０１におけるスジムラの検出原理についてさらに詳しく説明する。本発明の欠陥検査方法は、前述したように、絵素間の相対的な膜厚差が現れる絵素の傾斜面部付近の傾斜角の違いを撮像することによりスジムラ３００の検出を行う。例えば、膜厚差がマイナスの（他の正常絵素と比較して膜厚差が小さい、つまり薄い）とき、
（条件Ａ）他の正常絵素端面からの反射光有り、
（条件Ｂ）傾斜角が小さいため、膜厚差がマイナスの絵素からの反射光無し、
という二つの条件（条件Ａ）（条件Ｂ）を満たすように、線状光源１０２ａの照明の位置（入射角α）を制御して撮像を行えば、暗いスジとして膜厚差を検出できる。

また、膜厚差がプラス（他の正常絵素と比較して膜厚差が大きい、すなわち厚い）のとき、
（条件Ｃ）他の正常絵素端面からの反射光無し、
（条件Ｄ）傾斜角が大きいため、膜厚差がプラスの絵素からの反射光有り、
という二つの条件（条件Ｃ）（条件Ｄ）を満たすように、線状光源１０２ａの照明の位置（入射角α）を制御して撮像を行えば、明るいスジとして膜厚差を検出できる。

図１０に示すように、前記原理を利用し、絵素端面での傾斜角の違いを撮像するために、照明ステージである各駆動レール部１０２ｂを用いて最適な位置に、線状光源１０２ａの照明を移動して、線状光源１０２ａを撮像面２０６に対して傾ける。線状光源１０２ａを傾けることにより、カラーフィルタ基板１０１の左右中心といった位置、つまり、図１０におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３の各領域で、照明の条件を変えることができる。なお、図１０では、模式的に、照明状態の変化を段階的に示したが、実際には、連続的に変化するものである。

よって、照明配置条件の異なる領域ごとに欠陥判定を行うことにより、図９（ａ）に示すように、カラーフィルタ基板１０１の全面にて同一となる、Ｒ３の照明配置条件となっていたため検出できなかったスジムラ４０２を、図９（ｂ）に示すように、他の照明配置条件にて検出することができる。なお、実際には、カラーフィルタ部３０１における、検出される各傾斜面部により、スキャン方向に対し直交する方向に複数のラインが検出されることがあるが、図９（ａ）および図９（ｂ）では、簡略化して、理解し易くするためそれらの詳細を省いている。

次に、図１１のフローチャートに従って検査方法について説明する。Ｓ１０１の工程で、カラーフィルタ基板１０１といった被検査物の照明配置条件を取得する。ここで照明配置条件とは、線状光源１０２ａの照明位置と照明を傾ける角度、もしくは、各駆動レール部１０２ｂのそれぞれの位置座標である。

これら照明配置条件のデータは、以前測定したデータを統計的に解析し、自動で適切な値を選び出したり、被検査物の表面の形状を解析して、傾斜角度の違いを理論的に求めたりすることで、これらの値を決定したり、あるいは、固定設定値を用いたりしても構わない。初めて検査する種類の被検査物に関しては、照明の位置と角度を調整し撮像を繰り返すことで、目安となる値を決定しても構わない。

Ｓ１０２の工程で、取得された照明配置条件の値となるように、線状光源１０２ａを所望の位置へ制御する。Ｓ１０３の工程で撮像を行い、図１０（ｂ）のような撮像画像を得る。Ｓ１０４の工程で、照明配置条件から撮像画像の領域を、例えばスキャン方向に直交する方向に沿って分割するサイズを決定する。

ここで、分割サイズを決定するのは、撮像画像のヒストグラムや濃淡値情報を用いて動的に決定したり、以前測定したデータを統計的に解析したり、そのまま用いたりすることにより決定できる。なお、分割した各領域間において、それらの互いに隣り合う各領域が互いに重複していても構わない。

Ｓ１０５の工程では、前工程で決定した各領域サイズに撮像画像を分割し、Ｓ１０６の工程では各領域サイズにおいて欠陥判定をそれぞれ行う。Ｓ１０７の工程では、カラーフィルタ基板１０１といった被検査物の全面についてのすべての欠陥判定結果を出力する。

なお、本実施の形態では被検査物としては、カラーフィルタ基板１０１を例に挙げて説明したが、特定の方向のスジムラが出現する可能性のある周期性パターンを持つ半導体パターンを備えた半導体基板や、膜厚差を生じて欠陥となる有機ＥＬの発光層を備えた基板などであっても構わない。

（実施の第二形態）
以下、図１２のフローチャートを参照し、本発明の実施の第二形態について説明する。Ｓ２０１〜Ｓ２０６の工程は、図１１のＳ１０１〜Ｓ１０６の工程と同様である。よって、以下では、まず、Ｓ２０７の工程で判定された欠陥数が単数の場合と複数の場合とに分けて、説明する。

（欠陥が単数の場合）
Ｓ２０７の工程で、欠陥有りの領域が単数と判定された場合は、Ｓ２０８の工程に移行する。Ｓ２０８において、前記領域の中心値（スキャン方向に直交する方向での中心値）の照明配置条件、かつ線状光源１０２ａが被検査物の膜表面と平行となるように、線状光源１０２ａの照明の位置を制御する。続いて、Ｓ２１０の工程で上記照明の位置にて撮像を行う。その後、Ｓ２１１の工程で、上記撮像結果に基づきカラーフィルタ基板１０１といった被検査物の全体についての欠陥判定を行う。次に、Ｓ２１２の工程で判定結果を出力する。

このようにして、より適切と判断される照明の位置に配置された線状光源１０２ａにて、再度、撮像を行うことにより、より精度の高い欠陥判定を行うことができる。

（欠陥が複数あった場合）
Ｓ２０７の工程で、欠陥有りの領域が複数と判定された場合は、Ｓ２０９の工程に移行する。Ｓ２０９で、複数ある欠陥有りの各領域の照明配置条件の全てを満たすように、線状光源１０２ａの照明の位置を制御する。続いて、Ｓ２１０の工程で撮像を行う。その後、Ｓ２１１の工程でカラーフィルタ基板１０１の全体についての欠陥判定を行う。次に、Ｓ２１２の工程で判定結果を出力する。あるいは、複数ある欠陥の領域それぞれの照明配置条件で、欠陥数だけ繰り返して撮像を行い、欠陥判定してもかまわない。このとき、検査に時間を要するが、高い精度の検査を行うことができる。

また、特開２００３−２８７９８号公報には、線状光路を傾斜させる例が開示されている（段落番号００５８、図６、図９を参照）。しかしながら、その光路の傾斜は、点光源からの光を受けるラインセンサを基板状のＤＮＡチップの主平面に沿って回転させて得られており、上記光路の各端部と主平面との距離は変化しないから、本願発明の傾斜位置（線状光源の各端部と被検査物の表面との各距離が相違する）とは異なるものである。

本発明に係る欠陥検査方法および欠陥検査装置は、以上のように、線状光源１０２ａからの照明光１０２ｃを傾斜させることで、カラーフィルタ基板１０１の膜表面への入射角αを連続的に変化させて、上記膜厚の違いによる傾斜角の違いを検出するのに好適な照明配置条件を一度に検出できる。この結果、上記方法および装置は、上記検出を迅速化および確実化できる。

本発明は、特定の方向のスジムラが出現する可能性のある周期性パターンを持つ、カラーフィルタ基板、半導体パターンを備えた基板、および有機ＥＬの発光層を有する基板における、欠陥の検査方法に適用可能であるので、画像表示、特にカラー画像表示といった表示装置の製造分野に好適に利用できる。

本発明の欠陥検査装置のブロック図である。 本発明の欠陥検査方法に係る実施の第一形態を示した概略図であり、（ａ）は概略模式平面図、（ｂ）は、上記（ａ）に示す中心線２０７からの模式断面図であり、（ｃ）は、ある特定の照明条件での撮像装置１０３での撮像結果を示す模式図である。 本発明の欠陥検査方法における、カラーフィルタ基板の表面での各絵素の配置関係と、各絵素の膜厚差によって生じるスジムラの方向および、カラーフィルタ基板に対する撮像装置（ラインセンサカメラ）のスキャン方向、およびステージの移動方向の関係を説明するための要部模式平面図である。 上記欠陥検査方法における各絵素の膜厚差の検出を、各絵素の端面での傾斜面を用いることを示す線状光源、絵素、および撮像装置の模式正面図である。 図２に示す照明条件からステージ１０４を移動させたときの概略図であり、（ａ）は概略模式平面図、（ｂ）は、上記（ａ）に示す中心線２０７からの模式断面図であり、（ｃ）は、上記ステージ１０４を移動させたときの照明条件での撮像装置１０３での撮像結果を示す模式図である。 図５に示す照明条件から線状光源１０２ａを移動させたときの概略図であり、（ａ）は概略模式平面図、（ｂ）は、上記（ａ）に示す中心線２０７からの模式断面図であり、（ｃ）は、上記線状光源１０２ａを移動させたときの照明条件での撮像装置１０３での撮像結果を示す模式図である。 図５に示す照明条件から線状光源１０２ａを図６とは逆方向に移動させたときの概略図であり、（ａ）は概略模式平面図、（ｂ）は、上記（ａ）に示す中心線２０７からの模式断面図であり、（ｃ）は、上記線状光源１０２ａを移動させたときの照明条件での撮像装置１０３での撮像結果を示す模式図である。 図２のような膜厚差によるスジムラが生じた時の撮像結果を説明するための模式平面図である。 上記欠陥検査装置における、線状光源からの照明を傾けたときの撮像画像を説明するための模式平面図であり、（ａ）は、上記照明を傾けないときを示し、（ｂ）は、上記照明を傾けて、カラーフィルタ基板上にて、照明された照明光が線状光源の長手方向に沿って変化していることを模式的に示すものである。 上記欠陥検査装置における、線状光源の照明の位置を傾けたときの模式平面図である。 本発明の欠陥検査方法に係る実施の第一形態を示すフローチャートである。 本発明の欠陥検査方法に係る実施の第二形態を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０１ カラーフィルタ基板（被検査物）
１０２ 照明装置（照明手段）
１０２ｂ 駆動レール部（線状光源駆動部）
１０３ 撮像装置（撮像手段）
１０４ ステージ（移動手段）
１０５ 制御装置（照明制御手段）
１０６ 画像処理装置（判定手段）
３００ スジムラ（異常な膜厚のカラーフィルタ部）
３０１ 正常な膜厚のカラーフィルタ部
３０２ カラーフィルタ部
４０１ 高輝度スジムラ（膜厚差プラス）
４０２ 低輝度スジムラ（膜厚差マイナス）

Claims (10)

1. 規則性を有して整列した各起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し、線状光源から照明光を照明し、
   前記照明光が照明された前記膜表面からの反射光を撮像し、
   前記撮像結果に基づき、前記各起伏間の膜厚差による欠陥を検出する欠陥検査方法において、
   前記線状光源における線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離が相違した傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるように、前記線状光源の照明位置をそれぞれ調整し、
   前記少なくとも２つの照明配置条件による各撮像結果から欠陥の有無を判定することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 請求項１に記載の欠陥検査方法において、
   前記膜表面の撮像結果を、前記少なくとも２つの照明配置条件に対応する検査領域にそれぞれ分割し、
   前記検査領域ごとに欠陥判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
3. 請求項１または２に記載の欠陥検査方法において、
   前記欠陥があると判定された検査領域の照明配置条件となるように照明位置を再度調整し、
   前記被検査物の全面について前記再度調整された照明配置条件にて撮像を再び行い、前記撮像結果により欠陥判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
4. 請求項１または２に記載の欠陥検査方法において、
   前記欠陥が複数あると判定された各検査領域の照明配置条件をすべて満たすように照明位置を調整し、
   前記被検査物の全面について前記調整された照明配置条件にて撮像を再度行い、前記撮像結果により欠陥判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の欠陥検査方法において、
   前記被検査物は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする欠陥検査方法。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の欠陥検査方法において、
   前記被検査物に対し前記照明光を照明するとき、前記被検査物を、前記各起伏の整列方向に対し直交する方向に移動させることを特徴とする欠陥検査方法。
7. 規則性を有して整列した起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の膜厚差によって生じる欠陥を検出するための欠陥検査装置において、
   前記被検査物の膜表面に対し照明光を照明する線状光源を有する照明手段と、
   前記光が照明された前記膜表面からの反射光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像結果から欠陥の有無を判定する判定手段と、
   前記照明手段における、前記線状光源の前記膜表面に対する位置関係である照明配置条件を調整するための照明制御手段と、
   前記照明制御手段により制御され、前記線状光源の照明位置を調整する線状光源駆動部とを備え、
   前記線状光源駆動部は、前記線状光源における線状方向にて互いに異なる各位置では、前記各位置と前記膜表面との距離を相違させた傾斜位置を含む、少なくとも２つの照明配置条件が得られるようになっていることを特徴とする欠陥検査装置。
8. 請求項７に記載の欠陥検査装置において、
   前記判定手段は、前記撮像手段で得られた前記膜表面の撮像画像を、前記少なくとも２つの照明配置条件に対応する検査領域にそれぞれ分割する分割部を備え、前記検査領域ごとに欠陥判定を行うようになっていることを特徴とする欠陥検査装置。
9. 請求項７または８に記載の欠陥検査装置において、
   前記被検査物は、カラーフィルタ基板であることを特徴とする欠陥検査装置。
10. 請求項７ないし９の何れか１項に記載の欠陥検査装置において、
    前記被検査物に前記照明光を照明するとき、前記被検査物を、前記各起伏の整列方向に対し直交する方向に移動させる移動手段をさらに有していることを特徴とする欠陥検査装置。

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