JP2008020431A - 端部傾斜角測定方法、起伏を有する被検査物の検査方法および検査装置 - Google Patents

端部傾斜角測定方法、起伏を有する被検査物の検査方法および検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】起伏を有する被検査物における、前記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求める方法および端部傾斜角に基づいて、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検査する方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る端部傾斜角測定方法は、上記課題を解決するために、起伏を有する被検査物における、端部傾斜角測定方法であって、上記被検査物に光を照射するステップＡと、上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、を含む
【選択図】図１

Description

本発明は、端部傾斜角測定方法、起伏を有する被検査物の検査方法および検査装置に関する。
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。
カラーフィルタが抱えている大きな問題の一つに、カラーフィルタの相対的な膜厚差（起伏厚の差）によって特定方向に生じるスジムラがある。液晶表示装置に画像を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は、光学式の膜厚差検査方法が知られているが、単純に光を照射し、正反射光をカメラで撮像するという方法では、この数十ｎｍ〜数百ｎｍの膜厚差を検出することはできない。そこで、照明とカメラの位置を正反射の位置関係には設定せず、散乱光を利用して膜厚差を検出する方法がある。当該方法では、カメラと照明の位置の設定方法が検査精度に大きく影響する。すなわち、カメラポジションが最適でないと、検査精度が低下したり、視野全体の検査精度が均一でなくなる等の問題が生じる。
カメラと照明の位置の設定方法としては、例えば特許文献１には特異な形状をしたキャリブレータを利用してカメラポジションを決定する方法、具体的には、予め形状を把握しているキャリブレータに照明を照射して撮像を行い、その撮像結果によりカメラポジションを修正する方法が開示されている。
一方、特許文献２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を見込む仰角を常に最適になるように制御する方法が開示されている。
特開２００５−２０２２６８号公報（平成１７（２００５）年７月２８日公開） 特開平５−３０２８２０号公報（平成５（１９９３）年１１月１６日公開）
特許文献１の方法では、キャリブレータを利用すれば、ある基準膜厚に対する膜厚差を検出できるようにカメラと照明の位置を設定することは可能である。しかし、カラーフィルタで問題になっている相対的な膜厚差によって生じるスジムラを検査対象とする場合は、カラーフィルタの絵素サイズ、インクの材料などにより、照明の最適な位置が変化してしまうものであるため、特許文献１に記載の方法を用いてキャリブレータを撮像しても、あるカメラポジションとキャリブレータを撮像して得た撮像波形とが１対１には対応しない。そのため、特許文献１に記載の方法をカラーフィルタ検査において利用することはできない。また、カメラを動かすと、撮像画像の分解能が変化する、フォーカスの調整が必要となる、光軸がずれる恐れがある、などの問題が生じる。
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問題がある。この仰角は検査精度に大きく影響を与えてしまうため、乱雑に行うことはできない。また、特許文献２の方法を実現しようとすると、装置自体が複雑化してしまうという問題もある。
ところで、例えばカラーフィルタのような、起伏を有する被検査物において、各起伏間の起伏厚の差を検出する場合、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角がわかれば、その傾斜角を元に最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置を決定することができる。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、起伏を有する被検査物における、前記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求める方法を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、端部傾斜角に基づいて、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検査する方法を提供することにある。
本発明に係る端部傾斜角測定方法は、上記課題を解決するために、起伏を有する被検査物における、端部傾斜角測定方法であって、上記被検査物に光を照射するステップＡと、上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、を含むことを特徴としている。
起伏の端部は、各起伏間の起伏厚の変化に起因する反射光量の変化が生じやすい部分である。上記構成によれば、反射光の輝度値が減少し始める点、すなわち反射光分布の特徴点を求め、特徴点に対応する被検査物上の位置における端部傾斜角を求める。本明細書における「端部傾斜角」とは、被検査物に光を照射し、被検査物の反射光分布を検知した際に、反射光分布の特徴点に対応する被検査物上の位置における、起伏表面の反射部分の角度をいう。
後述するように、反射光量の変化が最大となる起伏を直接検出することは不可能であるが、端部傾斜角を求めることにより、間接的に、反射光量の変化が最大となる起伏の傾斜角を求めることができる。反射光量の変化が最大となる起伏の傾斜角が分かれば、その傾斜角が照射角度となる位置に照明の位置を設定することができるので、各起伏間の起伏厚の変化に起因する起伏の反射光量の変化が最大となるように光を照射できる位置を設定できることになる。したがって、上記端部傾斜角決定法によれば、被検査物に生じている膜厚差を精度良く検出するための有用な指標を提供することができる。
また、本発明の検査方法は、起伏を有する被検査物における、各起伏間の起伏厚の差を検出するための検査方法であって、上記被検査物に光を照射するステップＡと、上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、上記被検査物に対して光を照射する照明手段と、上記光が照射された上記被検査物からの反射光を検知する検知手段と、を備える検査装置において、上記被検査物に照射された光が、上記被検査物上で、上記端部傾斜角以上に傾いた角度を持った部分によって反射され、当該反射された反射光が、上記検知手段に入射するように、上記照明手段、上記被検査物および上記検知手段の相対的位置を決定するステップＥと、を含むことを特徴としている。
上記構成によれば、各起伏間の起伏厚の変化に起因する反射光量の変化が生じやすい部分である、上記端部を含む部分による反射光が検知手段によって検知されるように、上記照明手段、上記被検査物および上記検知手段の最適な相対的位置を決定することができる。したがって、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検出することができる。
また、本発明の検査方法は、上記被検査物に照射された光が、上記被検査物上で、
（ａ）上記端部傾斜角と、
（ｂ）上記反射光分布の反射光が観察されなくなる位置に対応する上記被検査物上の位置における、起伏表面の角度である反射面消滅角と、
の間の角度を持った起伏によって反射された場合の反射光の延長線上に、上記検知手段が配置されるように、上記照明手段、上記被検査物及び上記撮像手段の相対的位置を決定することが好ましい。
上記構成によれば、絵素のうち、各起伏間の起伏厚の変化に起因する反射光量の変化が生じやすい部分である、上記端部から反射面が消滅するまでの部分によって反射された反射光が検知手段によって検知されるように、上記照明手段、上記被検査物および上記検知手段の最適な相対的位置を決定することができる。したがって、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検出することができる。
また、本発明の検査方法は、上記特徴点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータにおける変曲点であることが好ましい。
上記構成によれば、反射光の変化量に特別の変化が起こる点、すなわち特徴点を一意的に求め、それに基づいて端部傾斜角を求めることができる。したがって、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検出することができる。
また、本発明の検査方法は、上記変曲点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きをさらに二次微分することによって求めたものであり、かつ、当該二次微分した値がゼロとなる点であることが好ましい。
上記構成によれば、一次微分によって求められた上記変曲点の位置を、二次微分によって明確に特定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、検査精度をさらに向上させることができる。
また、本発明の検査方法は、上記変曲点が、さらに、上記二次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、一次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることが好ましい。
上記構成によれば、上記二次微分した値がゼロとなる点を求めて変曲点を粗決定し、さらに、当該粗決定した変曲点の前後の絵素周期間隔の範囲において、一次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点を求めるので、上記変曲点の位置をより明確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、検査精度をさらに向上させることができる。
また、本発明の検査方法は、上記変曲点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きを二次微分し、当該二次微分によって得られた値を三次微分することによって求めたものであり、かつ、当該三次微分した値がゼロとなる点であることが好ましい。
光学条件や被検査物の状態によっては、二次微分値がゼロとならない条件もあるが、上記構成によれば、二次微分のみならず三次微分処理をも行うので、そのような条件下でも変曲点の位置を決定することができる。したがって、本発明に係る方法の汎用性をより高めることができる。
また、本発明の検査方法は、上記変曲点が、さらに、上記三次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、二次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることが好ましい。
上記構成によれば、上記三次微分した値がゼロとなる点を求めて変曲点を粗決定し、さらに、当該粗決定した変曲点の前後の絵素周期間隔の範囲において、二次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点を求めるので、上記変曲点の位置をより明確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、検査精度をさらに向上させることができる。
また、本発明の検査方法は、上記反射面消滅角を求める方法が、反射面消滅位置が明確な基準サンプルと、上記被検査物とを対比することによって行われることが好ましい。
被検査物の形状によっては、反射面消滅位置を直接検出することが困難な場合があるが、上記構成によれば、予め反射面消滅位置が分かっている基準サンプルまたは反射面消滅位置を求めやすい形状の基準サンプルを撮像し、当該基準サンプルの変曲点の位置および反射面消滅位置と、被検査物の変曲点の位置とから、比例の関係を利用することによって被検査物の反射面消滅位置を間接的に求めることができる。したがって、被検査物の形状の影響を低減し、本発明に係る方法の汎用性をより高めることができる。
また、本発明の検査方法は、上記反射光分布を少なくとも２回以上検知することが好ましい。
上記構成によれば、例えば、位置決定用画像を少なくとも２枚以上生成し、これらの画像に基づいて変曲点の位置が決定される。それゆえ、位置決定用画像が１枚の場合と比較して変曲点の位置を決定するための判断材料が多いので、変曲点の位置をより正確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度をさらに向上させることができる。
また、本発明の検査方法は、上記反射光分布のうち、特定の起伏による反射光の反射光データに基づいて、上記特徴点を求めることが好ましい。
上記「特定の起伏」とは、被検査物の特性に対応する起伏である。例えば、カラーフィルタは、色に着目すると赤色、青色、緑色という３つの特性を有している。この場合、特定の起伏とは、例えば赤色の絵素が有する起伏、青色の絵素が有する起伏、緑色の絵素が有する起伏である。特定の起伏による反射光の反射光データに基づいて検査を行うことにより、それぞれの色に対して膜厚差の検査を行うことになるため、インク材料の違い等、各色特有の原因による膜厚差の影響を軽減することができ、さらに検査精度を上げることができる。
また、本発明の検査方法は、上記特定の起伏として、少なくとも異なる２箇所以上の起伏を選択し、それぞれの起伏による反射光の反射光データに基づいて、それぞれの起伏について上記特徴点を求めることが好ましい。上記構成によれば、例えば、カラーフィルタの赤色、青色、緑色等のような、被検査物が有する特性のうち、少なくとも２つ以上の特性に着目し、当該特性ごとに上記特定の起伏を検出することによって、当該特性に応じた変曲点（特徴点）を求めることができる。したがって、各起伏間の起伏厚の差をより精度よく検出することができる。
また、本発明の検査方法は、起伏の色ごとに、反射光分布のデータに基づいて上記特徴点を求めることが好ましい。
カラーフィルタの種類によっては、色ごとに膜厚が微妙に異なり、色ごとに上記変曲点（特徴点）が異なる場合がある。したがって、色によって、前記特定の起伏の選択を行うことによって、各色の起伏に対して最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置を決定することができる。
また、本発明の検査方法は、起伏の色ごとに、反射光分布のデータに基づいて上記特徴点を求める場合において、色の異なる二つの起伏の中心付近による反射光分布に関するデータを除外したデータに基づいて、前記特徴点を求めることが好ましい。
例えば、カラーフィルタ等の被検査物において、色によって前記特定の起伏の選択を行い、色ごとの反射光分布のデータに基づいて前記特徴点を求める場合は、各起伏の色が重なり合わないことが好ましいが、色の異なる二つの起伏の中心付近では、当該二つの起伏の混色が生じやすい。上記構成によれば、色の異なる二つの起伏の中心付近による反射光分布に関するデータを除外し、混色のないデータに基づいて、上記特徴点を求めるので、検査精度を上げることができる。したがって、各色の起伏に対して、より精度良く、最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置を決定することができる。
本発明の検査装置は、起伏を有する被検査物に対して光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記被検査物の反射光分布を検知する検知手段と、前記反射光分布の検知結果から前記反射光分布の特徴点を求める特徴点検出手段と、前記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する光の照射角度および前記検知手段による前記特徴点に対応する被検査物上の位置における反射光の検知角度に基づいて、前記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求める傾斜角計算手段と、を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、各起伏間の起伏厚の変化に起因する反射光量の変化が生じやすい部分である、起伏の端部付近における端部傾斜角を求めることによって、上記端部による反射光が検知手段によって検知されるように、照明手段の位置を調整することができる。したがって、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検出することができる。
本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の特定方向についての膜厚差によって生じるムラを検出するために、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像する撮像手段とを備えるムラ検査装置において、上記照明手段の位置を決定する方法であって、上記被検査物の膜に光を照射する第１のステップと、上記被検査物の膜の反射光を撮像して位置決定用画像を生成する第２のステップと、上記位置決定用画像に基づいて、上記被検査物の膜において上記光を正反射する正反射位置と、反射光の輝度値の変曲点との距離を求めることにより、上記変曲点の位置を決定する第３のステップと、上記正反射位置と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との距離を決定する第４のステップと、上記変曲点の位置と上記反射面消滅位置との中心である中心位置を求める第５のステップと、上記被検査物の面に対して上記中心位置から引いた法線と、上記照明手段から上記中心位置への入射光とがなす角をα、上記法線と、上記中心位置から上記撮像手段への反射光とがなす角をβとしたときに、
Figure 2008020431
に基づいて上記中心位置における上記膜の上記被検査物の面からの傾斜角を求める第６のステップと、
上記傾斜角から
Figure 2008020431
に基づいて、上記中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定する第７のステップと、を備えることを特徴としている。
通常、カラーフィルタ等のムラは、ムラを有する絵素端面が正常な絵素と比較して傾斜角を有し、この傾斜角を有する部分において反射光量が変化することに起因して発生するため、ムラ検査装置によって数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度のオーダーの膜厚差を検出するためには、この傾斜角を有する部分のうち、反射光量の変化が大きい箇所を検出して位置決定用画像を撮像し、当該位置決定用画像に基づいてムラ検査装置が備える照明手段の位置を決定する必要がある。
ムラ検査装置において、ある位置に照明手段を固定し、ムラを有する被検査物の膜表面に対し線状に光を照射すると、整列した膜のうち、ある膜までは、撮像手段に反射光を返すだけの反射面が連続するが、その後反射面は減少し始め、ついには消滅する。すなわち、膜において反射面が減少し始める位置と、反射面が消滅する位置との間が反射光量の変化が最も激しい箇所となる。したがって、係る箇所を照明できるように照明手段の位置を調整すれば、ムラを精度よく検査することが可能となる。
本発明の上記構成によれば、位置決定用画像に基づいて、上記反射面が減少し始める位置である、反射光の輝度値の変曲点の位置と、上記反射面が消滅する位置である反射面消滅位置とを決定し、これらの位置に基づいて上記傾斜角を求めるため、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度を向上させることができる。
本発明に係るムラ検査装置は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、上記決定された照明手段の位置から照明手段によって上記被検査物に対して照射され、上記被検査物によって反射された光を撮像手段によって撮像して得られたムラ検査用画像に基づいて上記被検査物のムラを検出する検査手段と、を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定して、最適な照明位置から被検査物に照射された光の反射光を撮像したムラ検査画像に基づいてムラを検査することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、高いムラ検出精度を得ることができる。また、照明手段と、撮像手段と、キャリブレーション手段と、検査手段と、を備えていればよいので、装置構成を複雑化する必要がなく、比較的単純化することができる。
本発明に係るムラ検査装置は、上記キャリブレーション手段が、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、キャリブレーション手段が、ムラ検査装置がムラ検出用に備える照明手段および撮像手段とは別に、ムラ検査装置の照明手段の位置決定に用いる照明手段と撮像手段とを備えているので、上記ムラ検出用に備える照明手段および撮像手段の移動回数を減らすことができる。したがって、より短時間でムラの検査を行うことができる。
また、本発明に係るムラ検査装置は、上記撮像手段がエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラであることが好ましい。エリアセンサカメラは分解能や高速性ではラインセンサカメラより劣るが、安価であり、また、ラインセンサカメラのように被検査物を移動させる副走査は不要である。したがって、簡易な検査を行いたい場合に有効であり、コストの削減にも寄与することができる。
一方、ラインセンサカメラは必要に応じた高解像度が容易に得られ、信号のＳＮ比とダイナミックレンジに優れているので高品質の撮像画像が得られる。また、副走査は検査対象物の移動によって行われるので途切れのない高速連続撮像が可能である。したがって、高精度の検査を行う場合に有効である。
本発明に係る照明位置決定装置は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、位置決定用画像に基づいて、反射光の輝度値の変曲点の位置と、反射面消滅位置とを決定し、これらの位置に基づいて上記傾斜角を求めるため、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定することができる。したがって、ムラ検査装置の照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度を向上させることができる。
本発明に係る端部傾斜角測定方法は、上記課題を解決するために、起伏を有する被検査物における、端部傾斜角測定方法であって、上記被検査物に光を照射するステップＡと、上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、を含む構成である。
それゆえ、上記方法は、被検査物に生じている膜厚差を精度良く検出するための有用な指標を提供することができるという効果を奏する。
本発明の検査方法は、起伏を有する被検査物における、各起伏間の起伏厚の差を検出するための検査方法であって、上記被検査物に光を照射するステップＡと、上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、上記被検査物に対して光を照射する照明手段と、上記光が照射された上記被検査物からの反射光を検知する検知手段と、を備える検査装置において、上記被検査物に照射された光が、上記被検査物上で、上記端部傾斜角以上に傾いた角度を持った部分によって反射され、当該反射された反射光が、上記検知手段に入射するように、上記照明手段、上記被検査物および上記検知手段の相対的位置を決定するステップＥと、を含む構成である。
それゆえ、上記方法は、各起伏間の起伏厚の差を精度よく検出することができるという効果を奏する。
本発明に係る端部傾斜角測定方法、検査方法、検査装置、照明手段の位置を決定する方法、ムラ検査装置、照明位置決定装置の実施の各形態について図１ないし図１９に基づいて説明すると以下の通りである。
本実施の各形態では、単位となる微小な開口が繰り返し配列された周期性パターンが形成されているカラーフィルタを用いるが、起伏を有する被検査物としては、特に限定されるものではなく、起伏の角度変化が連続的であるものであればよい。
例えば、カラーテレビのブラウン管に用いられるシャドウマスクや、液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ基板、周期性パターンを持つ半導体等を挙げることができる。中でも、各絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が色毎にそれぞれスキャン方向に並び、かつ、それら各色の絵素が上記スキャン方向に対し直交する方向に互いに隣り合い、順次並んで設けられた、長方形板状のカラーフィルタ基板が好ましい。カラーフィルタの製造工程において、しばしば発生し製造効率低下の要因となるスジムラを検知するためのカメラと照明の最適な位置は、カラーフィルタの絵素サイズ、インクの材料などにより変化してしまう。そのため、カラーフィルタごとに照明手段の位置を決定する必要性があるからである。
カラーフィルタ基板は、従来公知の方法で製造することができる。例えば、インクジェット法、ラミネート法、スピンコート法、ロールコート法等を用いることができる。
（実施の形態１）
図１は、一実施形態における本発明に係る検査装置２００の構成を示すブロック図である。図１に示す実施形態において、本発明に係る検査装置２００は、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００、第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１、第１光源（照明手段）２０２、補助記録装置１０７、画像出力装置１０８、ムラ判定装置（検査手段）２０３を備えて構成されている。
キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００は、第２カメラ１０３、第２光源１０２、画像処理装置１０６を備えて構成されている。カラーフィルタ基板（被検査物）１０１は、カラーフィルタ基板１０１の表面方向に沿った一軸方向へ往復可動することができるステージ１０４に乗せられている。
図３は、カラーフィルタ表面の配置関係と、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のスキャン方向、つまりステージ１０４の移動方向の関係を説明するための平面図であり、図３（ａ）はカラーフィルタの各絵素３０１の配置を表す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のような膜厚差が生じたときの撮像結果を説明するための平面図である。
カラーフィルタの各絵素３０１は、図３（ａ）に示すように、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、図３（ａ）に示した特定ラインの絵素３００に膜厚差が生じているとする。このとき、図３（ｂ）に示すような水平方向（特定方向）のスジムラ３００が出現する。この場合は、ステージ移動方向３０４つまりステージ１０４の移動方向に対して垂直方向にスジムラが出現する。
第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１、第２カメラ１０３としては特に限定されるものではなく、従来公知の撮像手段を用いることができる。例えば、ラインセンサカメラやエリアセンサカメラを用いることができる。ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラは、上述のような特性を有するので、ムラ検査の精度等を考慮して適宜選択すればよい。
第１光源（照明手段）２０２、第２光源１０２としては、特に限定されるものではないが、スジムラを撮像する場合は、線光源である方が、照射角度のスジムラ方向の依存性が少なくなるので、特に好ましい。線光源としては、例えば、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、線光源として用いてもよい。
キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００の構成要素の一つである第２光源１０２は、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法により、検査装置２００の第１光源（検知手段、照明手段）２０２の最適な位置を決定するために用いられる。また、第２カメラ１０３は第２光源１０２によってカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に照射され、反射された反射光を撮像して位置決定用画像を生成するためのものである。
ただし、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００は必ずしも照明手段、撮像手段を備えていなくてもよい。キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００が第２光源１０２、第２カメラ１０３を備えている場合は、第２光源１０２と第２カメラ１０３とを用いて得られた位置決定用画像に基づいて、画像処理装置１０６が第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定する。
すなわち、この場合は、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００とムラ判定装置（検査手段）２０３が、照明手段と撮像手段をそれぞれ１台ずつ備えることになるが、検査装置２００が備える第１光源（照明手段）２０２、第１カメラ（撮像手段）２０１のみを用いて第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定してもよい。
制御装置１０５は、第１光源（照明手段）２０２、第２光源１０２、第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１、第２カメラ１０３、およびステージ１０４を補助記録装置１０７に蓄えられた被検査物１０１のデータに基づいて移動させるためのものである。制御装置１０５としては、ＰＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などのシーケンサ、例えばＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いることができる。
なお、上記「補助記録装置１０７に蓄えられた被検査物１０１のデータ」とは、補助記録装置１０７に蓄えられたデータであって、被検査物１０１の特徴：例えば、カラーフィルタパターンのピッチ間隔（絵素周期間隔）、対象被検査物の過去の検査条件、検査レシピなどに関するデータをいう。
画像処理装置１０６は、第１光源（照明手段）２０２または第２光源１０２でカラーフィルタ基板（被検査物）１０１を照射し、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１による反射光を第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１または第２カメラ１０３を用いて撮像して得られた位置決定用画像に基づいて、第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定するためのものである。画像処理装置１０６が行う具体的な処理については後述する。
補助記録装置１０７は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１のデータを蓄えておくためのものである。補助記録装置１０７としては、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのハードディスクなどの記録媒体を用いることができる。画像出力装置１０８は、第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定した結果や、ムラを判定した結果を表示するためのものであり、液晶モニタやＣＲＴ等、各種モニタを用いることができる。
次に、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００によって第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定する手順について説明する。キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００は、後述する位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値分布を一次元投影したグラフの変曲点（特徴点）と、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜において反射光の輝度値がゼロになる位置（反射光分布の反射光が観察されなくなる位置）であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置（以下「反射面消滅位置」という）との中心である中心位置の反射光を第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１が撮像するために最適な照明手段の位置を決定する。キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００を用いることにより、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法を実施することができる。
すなわち、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００は、第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定するための照明位置決定装置として利用することができる。
図２は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の配置方向を示す平面図である。図２（ａ）は、装置構成を真上から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における直線２０７方向（カラーフィルタ基板１０１の長手方向）の断面図である。図２（ｃ）は、第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定し、当該位置に第１光源（照明手段）２０２を移動した後の装置構成を真上から見た平面図であり、図２（ｄ）は、図２（ｃ）における直線２０７方向（カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の長手方向）の断面図である。
図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１は、ステージ移動方向３０４つまりステージ１０４の移動方向が、スジムラ方向３０３に対して垂直方向になるように、ステージ１０４上に配置されている。第２光源１０２と第２カメラ１０３は、第２光源１０２からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に照射された光の正反射光が第２カメラ１０３によって受光される位置にそれぞれ設定する。
なお、このような正反射の位置は最も輝度値が高くなる部分であり、公知の技術を用いれば容易に求めることができる。例えば、第２光源１０２をスジムラ方向３０３と平行になるように設置し、第２カメラ１０３の視野内に第２光源１０２の像が写る位置に、第２カメラ１０３を配置すればよい。また、この場合、視野を大きく活用する方が望ましい。
このとき、第２光源１０２が、絵素３０１が形成されたカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の表面、すなわちカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜表面に光を線状に照射することによってカラーフィルタ基板（被検査物）１０１上に線状に形成される照明ラインは、スジムラ方向３０３と平行になる。
第２光源１０２からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に照射され、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１によって反射された反射光は、第２カメラ１０３によって撮像され、位置決定用画像が生成される。生成する位置決定用画像の数は特に限定されるものではないが、後述する変曲点をより正確に決定するために、２枚以上生成することが好ましい。換言すれば、反射光分布を少なくとも２回以上検知することが好ましい。
次に、当該位置決定用画像に基づき、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００が備える画像処理装置１０６によって、第１光源（照明手段）２０２の最適な位置を決定する。図４は、第２光源１０２からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に照射され、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１によって反射された反射光の変化の様子を表した模式図である。
図４（ａ）はカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素の断面を表しており、図４（ｂ）は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の上方に設置した第２カメラ１０３としてエリアセンサカメラを用い、第２カメラ１０３から図４（ａ）の絵素の表面を観察した状態を表している。つまり、図４（ｂ）は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の反射光分布を検知した結果を模式的に示すものである。
図４（ｂ）に示すように、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素断面は、前処理工程の影響で図４（ａ）に示すような円柱状の形状をしている。図４（ｂ）に示す絵素のうち、左端の絵素から絵素４００までは、第２カメラ１０３に反射光を返すだけの反射面４５０が存在する。換言すれば、左端の絵素から絵素４００までは、絵素と絵素との境界をなすブラックマトリクスによる反射光への影響は見られない。
しかしながら、絵素４００に隣接する絵素４０１では反射面４５０がブラックマトリクス側に移行するため、絵素４０１に存在する反射面４５０は減少し始め、反射光が減少する。そして、絵素４０３では反射面４５０がなくなる。
後述する理由により、絵素４０１から絵素４０３までは、膜厚差の変化が反射光量の変化に最も反映される箇所となる。なお、本明細書において、「膜厚差」は「各起伏間の起伏厚の差」と同義である。
次に、絵素４０１から絵素４０３までの部分が、膜厚差の変化が反射光量の変化に最も反映される箇所となる理由について、図１２から図１４を用いて説明する。
図１２（ｂ）、図１３（ｂ）は、図４（ａ）のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素断面を拡大したものである。カラーフィルタ基板１０１には、ブラックマトリクス５０３及び絵素３０１がガラス基板５０２上に形成されている。
図１２（ｂ）は、何らかの原因によって、他の絵素に比べて膜厚の薄い絵素が形成された場合の、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素断面を拡大したものである。
何らかの原因によって、他の絵素に比べて膜厚の薄い絵素が形成された場合には、膜厚の薄い絵素は前後の絵素と反射角度が異なるため、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１への反射光が少なくなり、図１２(a)に示すように反射光の輝度が低くなる。
図１３（ｂ）は、なんらかの原因によって、他の絵素に比べて膜厚の厚い絵素が形成された場合の、図４（ａ）のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素断面を拡大したものである。
何らかの原因によって、他の絵素に比べて膜厚の厚い絵素が形成された場合、当該膜厚の厚い絵素は、他の絵素に比べて絵素の中心付近で光を反射するため、図１３(a)に示すように反射光の輝度が高くなる。
絵素の中心付近は傾斜角が水平に近いので、絵素の中心付近で反射された光の反射光量は、膜厚差の変化の影響を受けにくい。これに対して、絵素の端部付近では、ある程度傾斜角が大きくなるので、絵素の端部付近で反射された光の反射光量は、膜厚差の変化の影響を受けやすい。絵素４０１から絵素４０３までは、絵素の反射面の減少が見られる部分、すなわち、反射光量が膜厚差の変化の影響を受けやすい部分であり、絵素の端部付近による反射光が、第２カメラ１０３または第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１によって撮像されている部分である。したがって、絵素４０１から絵素４０３までは、膜厚差の変化が反射光量の変化に最も反映される箇所となる。
ここで、膜厚差がマイナス（他の正常絵素と比較して膜厚差が小さい、つまり薄い）の時、（図１２）
（条件Ａ）他の正常絵素端面からの反射光有り、
（条件Ｂ）傾斜角が低いため、膜厚差がマイナスの絵素からの反射光が少ない、
という二つの条件（条件Ａ）（条件Ｂ）を満たすように、照明の位置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、つまり厚い）の時（図１３）、
（条件Ｃ）他の正常絵素端面からの反射光有り、
（条件Ｄ）傾斜角が高く、他の絵素に比べて絵素の中心付近で反射するため、膜厚差がプラスの絵素からの反射光が大きい、
という二つの条件（条件Ｃ）（条件Ｄ）を満たすように、照明の位置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。
上述の絵素４０１と絵素４０３との中心に位置する絵素４０２は、反射光量の変化量が最も激しい箇所の中心に位置するので、膜厚が変化したときに最も感度よく明度に違いが生じる。すなわち、絵素４０２は反射光の変化を最もよく反映している絵素であるといえる。したがって、絵素４０２の反射光量の変化が最大となるように光を照射できる位置を決定し、第１光源（照明手段）２０２の位置を当該位置に調整すれば、上記条件Ａ〜Ｄを満たし、最もムラを精度よく検査することができるため、最も好ましい。
しかしながら、反射光量の変化が最大となるように光を照射できる位置を直接検出することは不可能である。その理由としては、反射光量の変化量自体が微小であることや、カラーフィルタ表面では、図４（ｂ）に示したように、常に反射光量が変化しているため、微分値が最大となる点を求めても、測定誤差が大きくなってしまうことが挙げられる。
そこで、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法では、絵素４０１の状態と、絵素４０３の状態を検出して、間接的に絵素４０２の状態を決定する。まず、上記位置決定用画像に基づいて、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜において第２光源１０２から照射された光を正反射する正反射位置と、絵素４０１の状態を表す位置である、反射光の輝度値の変曲点（特徴点）との距離を求めることにより、上記変曲点（特徴点）の位置を決定する方法について説明する。これにより絵素４０１の状態を表す位置を決定することができる。
本発明では、絵素４０１のような、反射光の輝度値が減少し始める特定の起伏に基づいて変曲点（特徴点）を求めることが好ましい。本実施形態において、絵素４０１の状態を表す位置は、本明細書における「上記特徴点に対応する被検査物上の位置」である。また、本実施形態においては、絵素４０１の状態を表す位置における反射光の角度が、本明細書における「上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度」である。また、本実施形態においては、絵素４０１の状態を表す位置に対する光の照射角度が、本明細書における「上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度」である。
上記「特徴点」とは、反射光の輝度値の変曲点と同義であり、反射光の変化量に特別の変化が起こる点をいう。反射光の変化量に特別の変化が起こる原因としては、上記特徴点（例えば、絵素４０１の状態を表す位置）が、絵素と絵素との境界をなすブラックマトリクスに反射面が移行し始める部分であることが考えられる。
また、本明細書において、「反射光分布のデータ」とは、被検査物１０１に光を照射し、反射光を撮像して得られた画像データをいう。
本実施形態では、反射光分布のデータを一次元投影したデータの変曲点（以下単に「変曲点」という）を特徴点として検出している。ブラックマトリクスは、例えば図４（ｂ）においては、各絵素の境界線で表される部分である。
上記変曲点（特徴点）の位置は、例えば、上記位置決定用画像を一次元投影して得られた明度分布のデータ（以下「投影データ」という）を一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きをさらに二次微分することによって求めることができる。ここで、一次元投影の方向は、スジムラの発生している方向と平行な方向であり、例えば図３（ｂ）に示すようなスジムラ方向３０３である。なお、反射光分布のデータを一次元投影したデータに対しては、平滑化を行い、微小な凹凸を省いてある。
図５は、投影データから微分によって変曲点（特徴点）を検出した結果を表すグラフである。図５（ａ）は投影データを、図５（ｂ）は投影データを一次微分して明度分布の傾きを計算した結果を、図５（ｃ）は明度分布の傾きをさらに二次微分して変曲点（特徴点）を検出した結果を表す。図５（ｃ）では、２次微分値がゼロとなる点は、交点５００と交点５０１の２箇所あるが、上に凸となる交点５０１が、求めるべき変曲点（特徴点）に対応する。この変曲点（特徴点）が絵素４０１の状態である。
ここで、２次微分値がゼロになる点を求める代わりに、再現性のある１次微分値の移動標準偏差の値が最も低くなる点を求めても構わない。また、２次微分値がゼロになる点を粗検出して、上記二次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、１次微分値の移動標準偏差の値が最も低くなる点を検出しても構わない。絵素周期間隔とは、１つの絵素を囲むブラックマトリクスの１辺から、当該１辺と向かい合う他辺までの距離をいう。
このようにして求めた変曲点（特徴点）は、光を正反射する正反射位置と、上記変曲点（特徴点）との距離を求めることにより、その位置を決定することができる。上記正反射位置とは、最も輝度値が高くなる部分であり、従来公知の方法によって容易に求めることができる。例えば、明るさ（輝度値）が最も高くなる点を求める方法や、判別分析などの２値化処理によって照明を認識し、その位置中心を正反射と決定する方法等によって、撮像画像から正反射位置を決定することができる。そして、上記正反射位置と、上記変曲点（特徴点）との距離は、撮像画像上の２点間の座標距離を求めることによって決定することができる。なお、上記座標距離は、撮像画像上の２点から、画像の解像度を利用して計算することができる。
光学条件や被検査物の状態によっては、２次微分値がゼロとならない条件もある。図６は、２次微分値がゼロとならない条件において、投影データから変曲点（特徴点）を検出した結果を表すグラフである。図６（ａ）は投影データを、図６（ｂ）は投影データを一次微分して明度分布の傾きを計算した結果を、図６（ｃ）は明度分布の傾きをさらに二次微分した結果を、図６（ｄ）は二次微分によって得られた値を三次微分した結果を表す。
図６（ｄ）に示すように、二次微分によって得られた値を三次微分することにより、３次微分値がゼロかつ、下に凸となる点である交点６０１を変曲点として求めることができる。ここで、３次微分値がゼロになる点を求める代わりに、再現性のある２次微分値の移動標準偏差の値が最も低くなる点を求めても構わない。また、３次微分値がゼロになる点を粗検出して、その前後の絵素周期間隔の範囲において、２次微分値の移動標準偏差の値が最も低くなる点を検出しても構わない。
このように変曲点（特徴点）の位置を決定した後、上記正反射位置と、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との距離を求める。当該反射面消滅位置は、絵素４０３の状態を表す位置である。
上記反射面消滅位置は、例えば、段差計などの精密計測機器を用いて絵素表面を計測して表面傾斜角度を求め、反射光量がなくなる位置を特定することによって、直接検出することができる。また、例えば図４（ｂ）に示す絵素４０３のさらに右側の絵素のように、全く反射光が返って来ない位置の輝度値を求め、その輝度値を示す絵素（例えば、図４（ｂ）では絵素４０３）を特定することによって、直接検出することができる。
カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の形状によっては、反射面消滅位置を直接検出することが困難な場合があるが、このような場合は、上記反射面消滅位置が明確な基準サンプルと、上記被検査物とを対比することによって反射面消滅位置を検出することができる。
例えば、楕円状ではなく円形に近い基準サンプルを撮像し、当該基準サンプルの変曲点の位置および反射面消滅位置と、被検査物の変曲点の位置とから、比例の関係を利用することによって被検査物の反射面消滅位置を間接的に求めることができる。
また、このようにして求めた反射面消滅位置から、反射面消滅角を求めることもできる。本明細書において、「反射面消滅角」とは、被検査物に光を照射し、被検査物の反射光分布を検知した際に、反射光分布の反射光が観察されなくなる位置に対応する被検査物上の位置における、起伏表面の角度をいう。本実施形態においては、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１及び第１光源（照射手段）２０２の位置を決定した際に、起伏表面でブラックマトリクス等によって、反射光が完全に遮られるようになるときの第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の角度から反射面消滅角を求めることができる。
なお、上記「楕円状ではなく円形に近い基準サンプル」としては、例えば、金属や石英等で作られた円形状のパターン、レンズや点字の凹凸パターンのように、形状を精確に把握できるサンプルが挙げられる。本実施形態では、被検査物をカラーフィルタとしているが、計測原理としては反射光のみを利用するものであるため、上記サンプルは、金属や石英等、カラーフィルタとは別の材質で作られたものであっても構わないといえる。
図７は上記基準サンプルを用いてカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の反射面消滅位置を求める方法の説明図である。第２カメラ１０３から正反射光が観察される第２光源１０２の位置を始点（ゼロ点）として、基準サンプルの変曲点が観察される第２光源１０２の位置をＸ１，基準サンプルにおいて反射面の消滅が観察される第２光源１０２の位置（反射面消滅位置）をＸ２とし、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の変曲点が観察される第２光源１０２の位置をＸ３，カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の反射面の消滅が観察される第２光源１０２の位置（反射面消滅位置）をＸとすると、Ｘは数式１で表される。
なお、図７においてＬは第２光源１０２から照射された光を正反射する正反射位置から第２光源１０２までの距離を表し、θは、図４（ｂ）における絵素４０１となる位置と、絵素４０３となる位置とがなす角度を表す。また、θｉはカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の法線と、正反射光が観察される第２光源１０２の位置から正反射位置までを結ぶ線とがなす角度を表す。なお、Ｌ、θ、θｉは光学設計値によって決まる定数である。
Figure 2008020431
数式１にしたがって求めたＸ３の位置とＸの位置との中心の位置（以下「中心位置」という）を求めることにより、絵素４０２の状態の位置が求まる。上記中心位置が決定されると、上記中心位置におけるカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜の、基板の面からの傾斜角、すなわち上記中心位置における絵素の傾斜角（上述の例では絵素４０２の傾斜角）を求めることができる。図８は、上記中心位置に関するデータを、上記中心位置における絵素の傾斜角に変換する過程について示す説明図である。
図８において、θｃは絵素４０２の傾斜角、Ｘｃは正反射位置から絵素４０２の中心位置までの距離、Ｈ１は第２光源１０２のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１からの高さ、Ｈ２は第２カメラ１０３のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１からの高さ、Ｌ１は第２光源１０２からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に下ろした法線とカラーフィルタ基板（被検査物）１０１との交点から正反射位置までの距離、Ｌ２は第２カメラ１０３からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に下ろした法線とカラーフィルタ基板（被検査物）１０１との交点から正反射位置までの距離を表す。
また、αはカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の面に対して上記中心位置から引いた法線と、第２光源１０２から上記中心位置への入射光とがなす角、βは上記中心位置から第２カメラ１０３への反射光とがなす角を表す。
なお、Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２は光学設計値であるため、Ｘｃが求まれば、数式２に基づいて絵素４０２の傾斜角θｃ（この場合、θｃは端部傾斜角以上に傾いた角度であって、端部傾斜角と反射面消滅角との間の角度であり、端部傾斜角と反射面消滅角とのちょうど中間の角度）を算出することができる。θｃは、端部傾斜角以上に傾いた角度であって、端部傾斜角と反射面消滅角との間の角度であればよいため、必ずしも端部傾斜角と反射面消滅角とのちょうど中間の角度θｃを求めなくてもよいが、反射光量の変化を大きくする観点から、端部傾斜角と反射面消滅角とのちょうど中間の角度であることがより好ましい。
また、端部傾斜角も、数式２を用いて求めることができる。端部傾斜角は、本実施形態においては、絵素４０１における起伏表面の反射部分の角度である。ただし、第二カメラ１０３と、第二光源１０２の位置によって、絵素４０２のどの部分で光が反射するのかが変わってくるため、正確には、第二カメラ１０３および第二光源１０２の位置を決定した際に、特徴点に対応する絵素４０１が入射光を反射している部分の角度が、端部傾斜角となる。
Ｘｃとして、正反射位置から特徴点までの距離を代入すれば、端部傾斜角を求めることができる。この場合、数式２におけるαは、図８において、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の面に対して特徴点から引いた法線と、第２光源１０２から特徴点への入射光とがなす角であり、特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度である。また、数式２におけるβは、図８において、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の面に対して特徴点から引いた法線と、特徴点から第２カメラ１０３への反射光とがなす角であり、特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度である。第二カメラ１０３および第二光源１０２の位置は変わらないので、Ｈ１，Ｈ２，Ｌ１，Ｌ２は、絵素４０２の傾斜角θｃを数式２によって求めた上述の場合と同じ値である。
なお、正反射位置と特徴点との距離は、前述のように、撮像画像上の２点間の座標距離を求めることによって決定することができ、上記座標距離は、撮像画像上の２点から、画像の解像度を利用して計算することができる。
絵素４０２の傾斜角θｃは、上述のように、端部傾斜角以上に傾いた角度であって、端部傾斜角と反射面消滅角との間の角度であり、端部傾斜角と反射面消滅角とのちょうど中間の角度であることがより好ましい、という角度である。したがって、絵素４０２の傾斜角θｃは、上述のように数式２に基づいて直接求めることもできるが、端部傾斜角および反射面消滅角の値に基づいて、計算によって間接的に求めることもできる。
Figure 2008020431
絵素４０２の傾斜角θｃが求まれば、その傾斜角度に照明を照射するための照明の位置ＸＬが求まる。図９は、絵素の傾斜角度θｃから、照明の位置ＸＬを求める過程を示す説明図である。図９において、Ｄは第１光源（照射手段）２０２から照射された光を正反射する正反射位置から第１光源（照射手段）２０２までの距離である。光学設計値である、θｉ、Ｄは定数なので、θｃを数式３に代入すると、照明の位置ＸＬを算出することができる。
Figure 2008020431
数式３によってＸＬが求まれば、図９に示すように、正反射位置からＸＬだけカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の面と平行に移動した位置が、膜厚差に対する絵素４０２の反射光量の変化が最大となるように光を照射できる位置となるので、最適な照明位置を決定することができる。すなわち、検査装置２００が備える第１光源（照射手段）２０２を当該位置に移動させればよいことになる。このとき、第１光源（照明手段）２０２だけを距離ＸＬ移動させればよいので、第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１は固定しておくことができる。
このように、キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）１００によって位置決定用画像に基づいて決定された当該位置に第１光源（照明手段）２０２を移動させ、当該位置からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に光を照射し、第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１によって反射光を撮像することにより、絵素４０２の膜厚差に対する反射光量の変化が最大となるムラ検査用画像を得ることができる。そして、検査装置２００が備えるムラ判定装置（検査手段）２０３が当該ムラ検査用画像に基づいて、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１のムラの有無を決定する。
以下、図１０に従って、具体的な照明位置の決定方法について説明する。図１０は、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法の手順を示すフローチャートである。
まず、第２カメラ１０３の分解能、つまり１絵素に対する物理的な長さを入力する。この工程は既存の設定値を読み込むことで実現しても構わない（Ｓ１０１）。次に、ステージ移動方向３０４に対応するカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素周期を代入し（Ｓ１０２）、第２光源１０２と第２カメラ１０３とを、第２光源１０２からカラーフィルタ基板（被検査物）１０１に照射された光の正反射光が第２カメラ１０３によって受光される位置にそれぞれ設定し、第２光源１０２によってカラーフィルタ基板（被検査物）１０１を照射し（Ｓ１０３；第１のステップ）、反射光を第２カメラ１０３によって撮像して位置決定用画像を生成し（Ｓ１０４；第２のステップ）、当該位置決定画像をスジムラ方向３０３に投影して投影データを得る（Ｓ１０５）。このとき、投影データを投影数で除算し、平均化することで正規化することが望ましい。
次に、Ｓ１０１とＳ１０２の工程で入力したカメラの分解能と絵素周期を比較する（Ｓ１０６）。カメラの分解能の方が大きければ、投影データを一次微分する（Ｓ１０７；第３のステップ）。カメラの分解能の方が小さければ、投影データに対して平滑化処理を行う（Ｓ１０８）。このとき、平滑化サイズは、絵素間隔の２倍以上である方が望ましい。平滑化処理後、投影データを一次微分する（Ｓ１０７；第３のステップ）。
当該一次微分によって得られた明度分布の傾きをさらに二次微分し（Ｓ１０９；第３のステップ）、当該二次微分した値がゼロとなる点であり、かつ、図９（ｃ）に示すように、上に凸となる位置を変曲点として決定する（Ｓ１１０；第３のステップ）。また、上述のように、二次微分値に対してさらに三次微分を行ってもよい。次に、正反射位置を投影データから決定し（Ｓ１１１）、正反射位置と変曲点との距離を求める（Ｓ１１２；第３のステップ）。
求めた正反射位置と変曲点との距離を数式１に代入し、上記正反射位置と、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との距離を求めることにより、上記反射面消滅位置の位置を決定し（Ｓ１１３；第４のステップ）、上記変曲点の位置と上記反射面消滅位置との中心である中心位置を求める（Ｓ１１４；第５のステップ）。上記反射面消滅位置は、数式１を用いずに直接検出しても構わない。
続いて、求めた上記中心位置に基づいて数式２より、上記中心位置における絵素の傾斜角（上述の例では絵素４０２の傾斜角）を求め（Ｓ１１５；第６のステップ）、上記傾斜角の値から、数式３に基づいて検査装置２００が備える第１光源（照明手段）２０２の位置を決定し（Ｓ１１６；第７のステップ）、終了する。このようにして求めた照明の位置へ、図２（ｃ）（ｄ）に示すように第１光源（照明手段）２０２を移動し、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１を第１光源（照明手段）２０２の下部へ移動させて、撮像面２０６を照射する。
第１光源（照明手段）２０２の両端には、その長手方向の両端に、それぞれ、上記両端とカラーフィルタ基板（被検査物）１０１との間隔（距離）を変更するための駆動レール部が設けられている。各駆動レール部は、第１光源（照明手段）２０２からの照射光がカラーフィルタ基板（被検査物）１０１により反射され、その反射光が第１カメラ（撮像手段）２０１により受光される光軸上における、照射側の光軸上に沿って、第１光源（照明手段）２０２の各端部をカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の表面に対する距離を変更できるようにそれぞれ設定されていることが好ましい。
図２（ｃ）においては、前述の駆動レール部に相当する照明ステージ２０４、２０５がそれぞれ備え付けられており、第１光源（照明手段）２０２の移動は照明ステージ２０４、２０５を用いて行われる。よって、上記両端は、任意の位置にそれぞれ互いに独立に制御できるようになっている。そして、第１カメラ（撮像手段）２０１によって、撮像面２０６を撮像して検査画像を生成し、スジムラの検査を行う。
また、本発明に係るムラ検査方法は、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法を含むものであるので、上述のように第１光源（照明手段）２０２の位置を決定し、上記検査画像に基づいて、ムラの判定を行うことによって実施することができる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、撮像回数１回で変曲点を検出しているが、本実施の形態２では、再現性と信頼性をより求めたいときに効果が大きい実施形態について説明する。図４に示したように、投影データは、絵素周期間隔でしかデータが存在しないため、本発明に係る証明手段の位置を決定する方法の再現性と信頼性をさらに高めるためには、絵素周期内のデータを求めることが好ましい。そこで、本実施例では、Ｓ１０３の工程で、ステージ１０４を動かして、絵素周期内のデータを補間する。図１１は、絵素周期内のデータを補間する手順を説明するフローチャートである。
まず、第２カメラ１０３に撮像回数Ｎを読み込み、カウンターｉを０に設定する（Ｓ２００）。なお、「カウンターｉ」とは、撮像回数を管理するためのものであり、意図した回数の撮像を行うためのカウンターである。
次に、カウンターｉがＮより小さいかを判断する（Ｓ２０１）、カウンターｉがＮより小さければＳ２０２の工程へ、カウンターｉがＮより大きければＳ２０４の工程へ進む。Ｓ２０２の工程では、カウンターを１つ増やす。Ｓ２０３の工程では、Ｓ１０２の工程で読み取った絵素周期Ｗを撮像回数Ｎで割った分だけ、ステージ１０４を移動して撮像を行い。Ｓ２０１の工程へ戻る。
絵素内において光を反射している部分は、一部であるため、キャリブレーションで用いる第２カメラ１０３の分解能が絵素周期より小さい場合は、サンプリングのパターンによっては、反射光がなく離散的なデータになってしまう。そのため、再現性が悪くなる。Ｓ２０３の工程では、サンプリングによる誤差を少なくするため、微小移動と撮像とを繰り返し、絵素周期内のデータの平均化を行う。これによって、離散的なデータの補間を行い、誤差を少なくし、再現性を向上させることができる。
Ｓ２０４の工程では、得られたＮ枚の複数画像すべてをスジムラ方向３０３へ投影する。Ｓ２０５の工程では、前工程処理によって得られたＮ数の投影データを平均する。以上のようなＳ２０１〜Ｓ２０５の工程を、図１０におけるＳ１１０の工程の後に行い、図６（ｄ）における交点６０１と極小値６０２との差分を補正値として求め、算出した変曲点に加算する。以後は、実施の形態１と同様、Ｓ１１１以降の工程を行う。
なお、例えば図５（ｃ）に示すように、２次微分値がゼロとなる場合は、交点５０１と極小値との差分を補正値として求め、算出した変曲点に加算すればよい。
（実施の形態３）
なお、実施の形態１、２では、第１光源（照明手段）２０２の最適位置を一意に決定する構成としたが、上記構成に限らず、第１光源（照明手段）２０２による光が前記被検査物１０１上で、前記起伏の端部傾斜角以上に傾いた角度を持った部分によって反射され、前記第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１に入射されるように第１光源（照明手段）２０２、前記被検査物１０１及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の相対的位置を決定してもよい。
図１４に、上記相対的位置関係を示す。ここでは、第一光源（照明手段）２０２によって照射された光が、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素３０１の表面上で、端部傾斜角θ１以上に傾いた角度をもった部分によって反射され、反射光が、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１に入射されるように、第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１、及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の相対的位置が決定されている。
なお、ここで、反射面消滅傾斜角θ２よりも傾いた角度をもった部分によって反射された反射光は、ブラックマトリクス５０３によって遮られるため、端部傾斜角以上反射面消滅傾斜角θ２以下の角度をもった部分（図１４に示す「好ましい反射部分」）によって反射された反射光が第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１に入射されるように、相対的位置を調整する必要がある。
また、測定精度の観点から、第一光源（照明手段）２０２によって照射された光が、端部傾斜角θ１と、反射面消滅傾斜角θ２とのちょうど中間の角度（θ１＋θ２／２）を持った部分によって反射された場合の、反射光の延長線上に第一カメラ（検知手段）を配置することが特に好ましい。
上記相対的位置条件を満たすことで、第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１、及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の最適な相対的位置を決定することができる。
また、実施の形態１、２で示した第一光源（照明手段）２０２を最適位置に移動させる構成の他に、例えば、ステージ又は第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１のどちらかを一方を動かす構成としてもよいし、第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１のうちいずれか２つ又は全てを動かす構成としてもよい。
なお、実施の形態１、２では、投影データを示したグラフにおける変曲点を元に特徴点を決定したが、変曲点に限らず、特異な変化を行う位置を元に特徴点を決定してもよい。
（実施の形態４）
実施の形態１から実施の形態３では、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素３０１に関して、色による区別を行わなかったが、色ごとに膜厚差の検査を行ってもよい。
色による区別を行わない場合は、３色を平均した投影データで照明の位置を求めるため、個別の色に合わせた第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１、及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の最適な相対的位置を決定することはできない。
カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の種類によっては、インクの材料等に起因して、色ごとに膜厚が微妙に異なり、ブラックマトリクス付近の膜の傾斜角が違うものがある。そのため、第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１、及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の最適位置が色ごとに異なる場合がある。
このような場合に、色ごとに第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１、及び第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１を最適位置にセッティングして、色ごとに膜厚差の検査を行うことにより、さらに検査精度を上げることができる。
図１５で示したカラーフィルタ基板（被検査物）１０１について、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の撮像画像を図１６（a）に示す。この画像データは赤・青・緑の三色が混じったものであるが、これを色ごとに抽出したものが、図１６(b)、(c)、(d)である。ここで、図１６(b)は、青色のデータを抽出した図であり、図１６(c)は、赤色のデータを抽出した図であり、図１６(d)は、緑色のデータを抽出した図である。
なお、どの撮像画素列が何色を撮像しているかを判定するには、図１７に示すように、撮像の際にカラーフィルタ基板（被検査物）１０１のエッジ部分８０１を含むように撮像することで、判定することができる。すなわち、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素間隔は予めわかっているので、撮像データ上で、エッジ部分８０１から各画素までの距離Ｌをそれぞれ測ることで、何色の絵素による反射光を撮像しているのかを判断することができる。
なお、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１として、カラー撮像可能のカメラを用いた場合は、撮像画像の色から何色のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素を撮像しているのかを判断することもできる。
次に、色ごとに抽出したデータを色ごとにスジムラ方向に積分し、実施の形態１と同様に反射光分布を求める。ここでは、青色成分のみを積分したグラフ図１８（a）と、赤色成分のみを積分したグラフ図１８（b）と、緑色成分のみを積分したグラフ図１８（ｃ）と、を作成する。
これによって、色ごとにカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素の端部付近の傾斜角を知ることができ、色ごとに第一光源（照明手段）２０２、カラーフィルタ（被検査物）１０１及び第１カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の最適な相対的位置を決めることができる。
まず、青色の絵素に対する撮像データに基づいて、実施の形態１と同様に、反射光の輝度値の変曲点（特徴点）及び反射消滅位置を求め、青色の絵素に対する最適な照明位置を決定し、スジムラの検査を行う。
次に、赤色及び緑色の絵素に関しても同様に、赤色の絵素に対する最適な照明位置及び緑色の絵素に対する最適な照明位置をそれぞれ求め、それぞれの色に対して膜厚差の検査を行う。
これによって、インク材料の違い等、各色特有の原因による膜厚差の影響を軽減することができ、さらに検査精度を上げることができる。本実施形態では、３色について、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１の反射光分布を各色ごとに、計３回検知し、色ごとの特定の起伏に基づいて、反射光の輝度値の変曲点（特徴点）及び反射消滅位置を求めている。これにより、色ごとに膜厚が微妙に異なり、色ごとに上記変曲点（特徴点）が異なる場合でも、各色の起伏に対して最適な照明手段、被検査物及び検知手段の相対的位置を決定することができるため、検査精度を向上させることができる。
本実施の形態では、３色それぞれについて、合計３回の検査を行ったが、特定の１色または２色について行ってもよい。例えば、何らかの原因によって、特定の色の絵素に膜厚差が出易いことがわかっている場合等である。
なお、本実施の形態では、色ごとに照明位置を個別に決定しているので、カラーフィルタ基板（被検査物）の各色の膜厚特性を知ることも可能である。例えば、インク材料に起因して、赤色の絵素は、その他の色の絵素に比べて膜厚が低い又は高い等の情報を得ることも可能である。
（実施の形態５）
実施の形態４では、撮像画像データを色ごとに別々に積分したが、この際に第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１によって撮像された結果が、複数のカラーフィルタ基板（被検査物）１０１の絵素にまたがる場合がある。この場合は、その画素を空判定とし計算に加えないことで、さらに検査精度を上げることができる。
図１９に、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の撮像画素領域９０１とカラーフィルタ基板（被検査物）の絵素を示す。ここで、第一カメラ（検知手段、撮像手段）２０１の撮像画素領域９０１のマス一つ一つが、それぞれ撮像画像の１画素の撮像領域に対応しているものとする。
例えば、図１９（a）の撮像画素列は、カラーフィルタ基板（被検査物）１０１における青色の絵素列を撮像しているが、図１９（b）の撮像画素列は、青色の絵素列と赤色の絵素列のちょうど中間を撮像していることになる。色ごとの反射光分布のデータに基づいて上記変曲点（特徴点）を求めるに際しては、図１９（b）の撮像画素列のように色の異なる二つの起伏の中心付近による反射光分布に関するデータをも検査対象とすると、検査精度の低下の原因となりうる。そこで、図１９（b）の撮像画素列は空判定として、計算に加えないことで、さらに検査精度を上げることができる。換言すれば、色の異なる二つの起伏の中心付近による反射光分布に関するデータを除外したデータに基づいて、上記変曲点（特徴点）を求めることによって、さらに検査精度を上げることができる。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
以上、詳述した通り、本発明の起伏を有する被検査物における検査方法、検査装置の各実施形態は、以下のような技術手段を有している。
本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記課題を解決するために、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の特定方向についての膜厚差によって生じるムラを検出するために、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像する撮像手段とを備えるムラ検査装置において、上記照明手段の位置を決定する方法であって、上記被検査物の膜に光を照射する第１のステップと、上記被検査物の膜の反射光を撮像して位置決定用画像を生成する第２のステップと、上記位置決定用画像に基づいて、上記被検査物の膜において上記光を正反射する正反射位置と、反射光の輝度値の変曲点との距離を求めることにより、上記変曲点の位置を決定する第３のステップと、上記正反射位置と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との距離を決定する第４のステップと、上記変曲点の位置と上記反射面消滅位置との中心である中心位置を求める第５のステップと、上記被検査物の面に対して上記中心位置から引いた法線と、上記照明手段から上記中心位置への入射光とがなす角をα、上記法線と、上記中心位置から上記撮像手段への反射光とがなす角をβとしたときに、
Figure 2008020431
に基づいて上記中心位置における上記膜の上記被検査物の面からの傾斜角を求める第６のステップと、
上記傾斜角から
Figure 2008020431
に基づいて、上記中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定する第７のステップと、を備えることを特徴としている。
通常、カラーフィルタ等のムラは、ムラを有する絵素端面が正常な絵素と比較して傾斜角を有し、この傾斜角を有する部分において反射光量が変化することに起因して発生するため、ムラ検査装置によって数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度のオーダーの膜厚差を検出するためには、この傾斜角を有する部分のうち、反射光量の変化が大きい箇所を検出して位置決定用画像を撮像し、当該位置決定用画像に基づいてムラ検査装置が備える照明手段の位置を決定する必要がある。
ムラ検査装置において、ある位置に照明手段を固定し、ムラを有する被検査物の膜表面に対し線状に光を照射すると、整列した膜のうち、ある膜までは、撮像手段に反射光を返すだけの反射面が連続するが、その後反射面は減少し始め、ついには消滅する。すなわち、膜において反射面が減少し始める位置と、反射面が消滅する位置との間が反射光量の変化が最も激しい箇所となる。したがって、係る箇所を照明できるように照明手段の位置を調整すれば、ムラを精度よく検査することが可能となる。
本発明の上記構成によれば、位置決定用画像に基づいて、上記反射面が減少し始める位置である、反射光の輝度値の変曲点の位置と、上記反射面が消滅する位置である反射面消滅位置とを決定し、これらの位置に基づいて上記傾斜角を求めるため、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度を向上させることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記変曲点が、上記位置決定用画像を上記特定方向に投影して得られた明度分布のデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きをさらに二次微分することによって求めたものであり、かつ、当該二次微分した値がゼロとなる点であることが好ましい。
上記構成によれば、一次微分によって求められた上記変曲点の位置を、二次微分によって明確に特定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度をさらに向上させることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記変曲点が、さらに、上記二次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、一次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることが好ましい。
上記構成によれば、上記二次微分した値がゼロとなる点を求めて変曲点を粗決定し、さらに、当該粗決定した変曲点の前後の絵素周期間隔の範囲において、一次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点を求めるので、上記変曲点の位置をより明確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度をさらに向上させることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記変曲点が、上記位置決定用画像を上記特定方向に投影して得られた明度分布のデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きを二次微分し、当該二次微分によって得られた値を三次微分することによって求めたものであり、かつ、当該三次微分した値がゼロとなる点であることが好ましい。
光学条件や被検査物の状態によっては、二次微分値がゼロとならない条件もあるが、上記構成によれば、二次微分のみならず三次微分処理をも行うので、そのような条件下でも変曲点の位置を決定することができる。したがって、本発明に係る方法の汎用性をより高めることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記変曲点が、さらに、上記三次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、二次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることが好ましい。
上記構成によれば、上記三次微分した値がゼロとなる点を求めて変曲点を粗決定し、さらに、当該粗決定した変曲点の前後の絵素周期間隔の範囲において、二次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点を求めるので、上記変曲点の位置をより明確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度をさらに向上させることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記第４のステップが、上記反射面消滅位置が明確な基準サンプルと、上記被検査物とを対比することによって行われることが好ましい。
被検査物の形状によっては、反射面消滅位置を直接検出することが困難な場合があるが、上記構成によれば、予め反射面消滅位置が分かっている基準サンプルまたは反射面消滅位置を求めやすい形状の基準サンプルを撮像し、当該基準サンプルの変曲点の位置および反射面消滅位置と、被検査物の変曲点の位置とから、比例の関係を利用することによって被検査物の反射面消滅位置を間接的に求めることができる。したがって、被検査物の形状の影響を低減し、本発明に係る方法の汎用性をより高めることができる。
また、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、上記位置決定用画像を少なくとも２枚以上生成することが好ましい。
上記構成によれば、位置決定用画像が１枚の場合と比較して変曲点の位置を決定するための判断材料が多いので、変曲点の位置をより正確に決定することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間をさらに短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るムラ検査方法は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の特定方向についての膜厚差によって生じるムラを検出するために、前記膜表面に対し線状に光を照射し、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像するムラ検査方法において、本発明に係る照明手段の位置を決定する方法を含むことを特徴としている。
本発明に係る照明手段の位置を決定する方法は、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定することができるので、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度を向上させることができる。したがって、当該方法を含む上記ムラ検査方法によれば、被検査物のムラを短時間で精度よく検出することができる。
本発明に係るムラ検査装置は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、上記決定された照明手段の位置から照明手段によって上記被検査物に対して照射され、上記被検査物によって反射された光を撮像手段によって撮像して得られたムラ検査用画像に基づいて上記被検査物のムラを検出する検査手段と、を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定して、最適な照明位置から被検査物に照射された光の反射光を撮像したムラ検査画像に基づいてムラを検査することができる。したがって、被検査物ごとに異なる最適な照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、高いムラ検出精度を得ることができる。また、照明手段と、撮像手段と、キャリブレーション手段と、検査手段と、を備えていればよいので、装置構成を複雑化する必要がなく、比較的単純化することができる。
本発明に係るムラ検査装置は、上記キャリブレーション手段が、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、キャリブレーション手段が、ムラ検査装置がムラ検出用に備える照明手段および撮像手段とは別に、ムラ検査装置の照明手段の位置決定に用いる照明手段と撮像手段とを備えているので、上記ムラ検出用に備える照明手段および撮像手段の移動回数を減らすことができる。したがって、より短時間でムラの検査を行うことができる。
また、本発明に係るムラ検査装置は、上記撮像手段がエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラであることが好ましい。
エリアセンサカメラは分解能や高速性ではラインセンサカメラより劣るが、安価であり、また、ラインセンサカメラのように被検査物を移動させる副走査は不要である。したがって、簡易な検査を行いたい場合に有効であり、コストの削減にも寄与することができる。
一方、ラインセンサカメラは必要に応じた高解像度が容易に得られ、信号のＳＮ比とダイナミックレンジに優れているので高品質の撮像画像が得られる。また、副走査は検査対象物の移動によって行われるので途切れのない高速連続撮像が可能である。したがって、高精度の検査を行う場合に有効である。
本発明に係る照明位置決定装置は、規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、位置決定用画像に基づいて、反射光の輝度値の変曲点の位置と、反射面消滅位置とを決定し、これらの位置に基づいて上記傾斜角を求めるため、反射光量の変化が大きい箇所を検出し、照明手段の位置を当該箇所に決定することができる。したがって、ムラ検査装置の照明位置の決定に要する時間を短縮することができるとともに、ムラ検査装置のムラ検出精度を向上させることができる。
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半導体パターンや、有機ＥＬの発光層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の分野に好適に利用できる。
一実施形態における本発明に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 カラーフィルタ基板（被検査物）の配置方向を示す平面図である。図２（ａ）は、装置構成を真上から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における直線方向（カラーフィルタ基板（被検査物）の長手方向）の断面図である。図２（ｃ）は、第１光源（照明手段）の最適な位置を決定し、当該位置に第１光源（照明手段）を移動した後の装置構成を真上から見た平面図であり、図２（ｄ）は、図２（ｃ）における直線方向（カラーフィルタ基板（被検査物）の長手方向）の断面図である。 カラーフィルタ表面の配置関係と、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のスキャン方向、つまりステージの移動方向の関係を説明するための平面図であり、（ａ）はカラーフィルタの各絵素３０１の配置を表す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のような膜厚差が生じた時の撮像結果を説明するための平面図である。 第２光源からカラーフィルタ基板（被検査物）に照射され、カラーフィルタ基板（被検査物）によって反射された反射光の変化の様子を表した模式図である。図４（ａ）はカラーフィルタ基板（被検査物）の絵素の断面を表しており、図４（ｂ）は、カラーフィルタ基板（被検査物）の上方に設置した第２カメラとしてエリアセンサカメラを用い、第２カメラから図４（ａ）の絵素の表面を観察した状態を表している。 投影データから微分によって変曲点を検出した結果を表すグラフである。図５（ａ）は投影データを、図５（ｂ）は投影データを一次微分して明度分布の傾きを計算した結果を、図５（ｃ）は明度分布の傾きをさらに二次微分して変曲点を検出した結果を表す。 ２次微分値がゼロとならない条件において、投影データから変曲点を検出した結果を表すグラフである。図６（ａ）は投影データを、図６（ｂ）は投影データを一次微分して明度分布の傾きを計算した結果を、図６（ｃ）は明度分布の傾きをさらに二次微分した結果を、図６（ｄ）は二次微分によって得られた値を三次微分した結果を表す。 基準サンプルを用いてカラーフィルタ基板（被検査物）の反射面消滅位置を求める方法の説明図である。 中心位置に関するデータを、中心位置における絵素の傾斜角に変換する過程について示す説明図である。 絵素の傾斜角度θｃから、照明の位置ＸＬを求める過程を示す説明図である。 本発明に係る照明手段の位置を決定する方法の手順を示すフローチャートである。 絵素周期内のデータを補間する手順を説明するフローチャートである。 他の絵素に比べて膜厚の厚い絵素が形成された場合の、カラーフィルタ基板の絵素断面及び反射光分布の一次元投影データを示した図である。 他の絵素に比べて膜厚の厚い絵素が形成された場合の、カラーフィルタ基板の絵素断面及び反射光分布の一次元投影データを示した図である。 本発明に係る照明手段、被検査物、検知手段の最適な相対的位置を示した説明図である。 カラーフィルタ表面の絵素の配置関係を説明するための平面図である。 第一カメラ２０１による撮像画像データ（a）と、撮像画像データを色ごとに抽出した撮像画像データ（b）〜（d）を示す説明図である。 撮像データ上で、エッジ部分８０１から各画素までの距離Lを測る様子を示した説明図である。 色ごとに撮像画像データを積分したデータをグラフにしたものである。 第一カメラ２０１の撮像画素領域９０１とカラーフィルタの絵素を示した説明図である。
符号の説明
１００ キャリブレーション装置（キャリブレーション手段、特徴点検出手段、傾斜角計算手段）
１０１ カラーフィルタ基板（被検査物）
１０２ 第２光源
１０３ 第２カメラ
１０５ 制御装置
１０６ 画像処理装置
２００ ムラ検査装置
２０１ 第１カメラ（撮像手段）
２０２ 第１光源（照明手段）
２０３ ムラ判定装置（検査手段）
２０４ 照明ステージ（線光源駆動部）
２０５ 照明ステージ（線光源駆動部）
３００ スジムラ
３０１ 絵素
４０１ 絵素
４０２ 絵素
４０３ 絵素
４５０ 反射面
５０２ ガラス基板
５０３ ブラックマトリクス
８０１ エッジ部分
９０１ 第一カメラの撮像画素領域
Ｓ１０３ 第１のステップ
Ｓ１０４ 第２のステップ
Ｓ１０７ 第３のステップ
Ｓ１０９ 第３のステップ
Ｓ１１０ 第３のステップ
Ｓ１１２ 第３のステップ
Ｓ１１３ 第４のステップ
Ｓ１１４ 第５のステップ
Ｓ１１５ 第６のステップ

Claims (20)

  1. 起伏を有する被検査物における、端部傾斜角測定方法であって、
    上記被検査物に光を照射するステップＡと、
    上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、
    上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、
    上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、を含むことを特徴とする端部傾斜角測定方法。
  2. 起伏を有する被検査物における、各起伏間の起伏厚の差を検出するための検査方法であって、
    上記被検査物に光を照射するステップＡと、
    上記被検査物の反射光分布を検知するステップＢと、
    上記反射光分布の検知結果から上記反射光分布の特徴点を求めるステップＣと、
    上記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する、ステップＡにおける光の照射角度および上記特徴点に対応する被検査物上の位置による、ステップＢにおける反射光の検知角度とに基づいて、上記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求めるステップＤと、
    上記被検査物に対して光を照射する照明手段と、上記光が照射された上記被検査物からの反射光を検知する検知手段と、を備える検査装置において、
    上記被検査物に照射された光が、上記被検査物上で、上記端部傾斜角以上に傾いた角度を持った部分によって反射され、当該反射された反射光が、上記検知手段に入射するように、上記照明手段、上記被検査物および上記検知手段の相対的位置を決定するステップＥと、を含むことを特徴とする、検査方法。
  3. 上記被検査物に照射された光が、上記被検査物上で、
    （ａ）上記端部傾斜角と、
    （ｂ）上記反射光分布の反射光が観察されなくなる位置に対応する上記被検査物上の位置における、起伏表面の角度である反射面消滅角と、
    の間の角度を持った起伏によって反射された場合の反射光の延長線上に、上記検知手段が配置されるように、上記照明手段、上記被検査物及び上記撮像手段の相対的位置を決定することを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
  4. 上記特徴点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータにおける変曲点であることを特徴とする、請求項２または３に記載の検査方法。
  5. 上記変曲点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きをさらに二次微分することによって求めたものであり、かつ、当該二次微分した値がゼロとなる点であることを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
  6. 上記変曲点が、さらに、上記二次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、一次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
  7. 上記変曲点が、上記反射光分布のデータを一次元投影して得られたデータを一次微分し、当該一次微分によって得られた明度分布の傾きを二次微分し、当該二次微分によって得られた値を三次微分することによって求めたものであり、かつ、当該三次微分した値がゼロとなる点であることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
  8. 上記変曲点が、さらに、上記三次微分した値がゼロとなる点の前後の絵素周期間隔の範囲において、二次微分値の移動標準偏差の値が最小値となる点であることを特徴とする請求項７に記載の検査方法。
  9. 上記反射面消滅角が、反射面消滅位置が明確な基準サンプルと、上記被検査物とを対比することによって求められることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の検査方法。
  10. 上記反射光分布を少なくとも２回以上検知することを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の検査方法。
  11. 上記反射光分布のうち、特定の起伏による反射光の反射光データに基づいて、上記特徴点を求めることを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか１項に記載の検査方法。
  12. 上記特定の起伏として、少なくとも異なる２箇所以上の起伏を選択し、それぞれの起伏による反射光の反射光データに基づいて、それぞれの起伏について上記特徴点を求めることを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。
  13. 起伏の色ごとに、反射光分布のデータに基づいて上記特徴点を求めることを特徴とする、請求項２から１２のいずれか１項に記載の検査方法。
  14. 起伏の色ごとに、反射光分布のデータに基づいて上記特徴点を求める場合において、色の異なる二つの起伏の中心付近による反射光分布に関するデータを除外したデータに基づいて、前記特徴点を求めることを特徴とする、請求項１３に記載の検査方法。
  15. 起伏を有する被検査物に対して光を照射する照明手段と、
    前記光が照射された前記被検査物の反射光分布を検知する検知手段と、
    前記反射光分布の検知結果から前記反射光分布の特徴点を求める特徴点検出手段と、
    前記特徴点に対応する被検査物上の位置に対する光の照射角度および前記検知手段による前記特徴点に対応する被検査物上の位置における反射光の検知角度に基づいて、前記起伏の端部付近の傾斜角である端部傾斜角を求める傾斜角計算手段と、
    を備えることを特徴とする、検査装置。
  16. 規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物における、各起伏間の特定方向についての膜厚差によって生じるムラを検出するために、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像する撮像手段とを備えるムラ検査装置において、上記照明手段の位置を決定する方法であって、
    上記被検査物の膜に光を照射する第１のステップと、
    上記被検査物の膜の反射光を撮像して位置決定用画像を生成する第２のステップと、
    上記位置決定用画像に基づいて、上記被検査物の膜において上記光を正反射する正反射位置と、反射光の輝度値の変曲点との距離を求めることにより、上記変曲点の位置を決定する第３のステップと、
    上記正反射位置と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との距離を求めることにより、上記反射面消滅位置の位置を決定する第４のステップと、
    上記変曲点の位置と上記反射面消滅位置との中心である中心位置を求める第５のステップと、
    上記被検査物の面に対して上記中心位置から引いた法線と、上記照明手段から上記中心位置への入射光とがなす角をα、上記法線と、上記中心位置から上記撮像手段への反射光とがなす角をβとしたときに、
    Figure 2008020431
     に基づいて上記中心位置における上記膜の上記被検査物の面からの傾斜角を求める第６のステップと、
    上記傾斜角から
    Figure 2008020431
     に基づいて、上記中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定する第７のステップと、を備えることを特徴とする、照明手段の位置を決定する方法。
  17. 規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、
    前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、
    上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、
    上記決定された照明手段の位置から照明手段によって上記被検査物に対して照射され、上記被検査物によって反射された光を撮像手段によって撮像して得られたムラ検査用画像に基づいて上記被検査物のムラを検出する検査手段と、を備えることを特徴とするムラ検査装置。
  18. 上記キャリブレーション手段が、前記膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のムラ検査装置。
  19. 上記撮像手段がエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１７または１８のムラ検査装置。
  20. 規則正しく整列した微細な起伏を有する膜を含む被検査物の膜表面に対し線状に光を照射する照明手段と、
    前記光が照射された前記膜表面からの反射光を撮像して位置決定用画像を生成する撮像手段と、
    上記位置決定用画像に基づいて、上記反射光の輝度値の変曲点と、上記膜において反射光の輝度値がゼロになる位置であって、輝度値が観察される位置と隣接した位置である反射面消滅位置との中心である中心位置の反射光を撮像するために最適な照明手段の位置を決定するキャリブレーション手段と、を備えることを特徴とする照明位置決定装置。
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