JP7011348B2

JP7011348B2 - 異物検査装置及び異物検査方法

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Publication number: JP7011348B2
Application number: JP2020524995A
Authority: JP
Inventors: 栄一佐野; 瑞樹中村
Original assignee: 株式会社エフケー光学研究所
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: TWI734992B; CN112262313A; TW202018285A; JPWO2019239502A1; WO2019239502A1

Description

本発明は、液晶カラーフィルタ等、各種基板に付着した異物を検査する異物検査装置、及び、異物検査方法に関する。

従来、半導体製造工程、あるいは、液晶表示装置等のフラットディスプレイの製造工程等では、製品の精度向上等を図ることを目的として、製造工程において、ガラス基板に付着する異物を検出することが行われている。

特許文献１には、被検査物体の表面に撮像手段の焦点を合わせて撮像し、撮像された画像から被検査物体の表面の異物を検出し、被検査物体の裏面に撮像手段の焦点を合わせて撮像し、撮像された画像から被検査物体の裏面の異物を検出する異物検出装置が開示されている。特許文献２には、ガラス基板の表面および裏面に付着した異物を高精度で検査しうる異物検査装置が開示されている。そのため、この異物検査装置は、投光位置と受光位置の相対位置を変化させることで、ガラス基板の表面に付着した異物の検出と、ガラス基板の裏面に付着した異物の検出を切り替えることを可能としている。

特開２０００－７４８４９号公報特開２０１６－１３３３５７号公報

液晶表示装置に実装されるカラーフィルタの製造工程では、レジストが塗布された状態で、塗布されたレジストに異物が付着していないか検査を行う必要がある。レジストに異物が付着している場合、その後の工程となる露光において、レジスト面に近接配置されるフォトマスクを破損させる、あるいは、カラーフィルタ自体の品質を損なうことになる。特に、フォトマスクは高価であるため、異物により破損が生じた場合、金銭的な被害は大きいものとなる。

このような事情からカラーフィルタの製造工程では、精度の高い異物検出を行うことが求められている。

そのため、本発明に係る異物検査装置は、以下に記載する第１の構成を採用するものである。
検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査装置であって、
インコヒーレント光の照明光を前記検査対象に照射する光源部と、
前記検査対象を撮影する撮像部と、
前記撮像部で撮影された画像に基づいて異物を検出する検出部と、を備え、
前記検出部において、異物の検出対象とする画像は、前記撮像部で撮影された画像を、前記検査対象が前記光源部に近い側と前記光源部から離れた側で２分割した２つの領域中、前記光源部に近い側に位置している領域である。

さらに本発明に係る異物検査装置（第２の構成）は、第１の構成において、
前記撮像部における光学系の光軸は、前記検査対象の表面に対して傾斜している。

また本発明に係る異物検査装置（第３の構成）は、
検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査装置であって、
照明光を前記検査対象に照射する光源部と、
前記検査対象を撮影する撮像部と、
前記撮像部で撮影された画像に基づいて異物を検出する検出部と、を備え、
前記撮像部における光学系の光軸は、前記撮像部の撮像面の鉛直方向に対して傾斜している。

さらに本発明に係る異物検査装置（第４の構成）は、第３の構成において、
前記撮像面の延長面は、前記光学系の光軸の垂直面と、前記検査対象の略表面位置で交わる。

さらに本発明に係る異物検査装置（第５の構成）は、第１から第３の何れか１つの構成において、
前記撮像部は、前記検査対象で反射した正反射光を受光しない位置であって、前記検査対象の表面に付着した異物の散乱光を受光する位置に配置されている。

また本発明に係る異物検査方法（第６の構成）は、
検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査方法であって、
照明光を前記検査対象に照射し、
前記検査対象で反射した照明光を撮像部で撮影し、
異物の検出対象とする画像は、前記撮像部で撮影された画像中、照明光が入射する側の一部領域である。

また本発明に係る異物検査方法（第７の構成）は、
検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査方法であって、
インコヒーレント光の照明光を前記検査対象に照射し、
前記検査対象で反射した照明光を撮像部で撮影し、
異物の検出対象とする画像は、前記撮像部で撮影された画像を、前記検査対象が前記光源部に近い側と前記光源部から離れた側で２分割した２つの領域中、前記光源部に近い側に位置している領域である。

本発明に係る異物検査装置、異物検査方法によれば、異物の検出対象とする画像を、前記撮像部で撮影された画像中、照明光が入射する側の一部領域とする（第１、第６の構成）、あるいは、撮像部における光学系の光軸を、撮像部の撮像面の鉛直方向に対して傾斜させる（第２、第７の構成）とすることで、異物による散乱光を有効に受光できる有効検査領域の拡大を図り、検査精度の向上を図ることが可能となる。

本実施形態における異物検査装置の構成を示す斜視図本実施形態における異物検査装置の構成を示す側面図本実施形態の検査対象となるカラーフィルタの製造工程を示す図本実施形態で使用する照明光の色とカラーレジスト色（検査対象の表面色）の関係を説明するための色相環ミー散乱を説明するための模式図ビーズ球を使用して撮影した撮像画像比較例の異物検査装置の撮影構成を説明するための側面図本実施形態の異物検査装置の撮影構成を説明するための側面図撮像画像中、検査対象領域を説明するための模式図本実施形態の画像処理で使用するマスクを説明するための模式図本実施形態の異物検査工程を示すフロー図他の実施形態の異物検査装置の撮影構成を説明するための側面図

図１は、本実施形態における異物検査装置１の構成を示す斜視図である。本実施形態の異物検査装置は、台座５の上に設置された検査対象４を照明するＬＥＤ（Light Emitting Diode）線光源３ａ、３ｂ（本発明の「光源部」に相当する）、照明された検査対象４を撮影する撮像部２ａ～２ｒ、そして、撮像部２ａ～２ｒで撮影された画像に対して画像処理を施し、検査対象４の表面に付着した異物を検出する情報処理装置（図示せず、本発明の「検出部」に相当する）を備えて構成されている。

本実施形態の検査対象４は、例えば、カラーフィルタの製造工程途中において、表面カラーレジストが塗布された透明基板（ガラス基板等）である。カラーフィルタの製造工程については、後で詳細に説明を行う。なお、異物検査装置１は、検査対象４を製造工程途中のカラーフィルタに限られるものではなく、透明基板を使用する各種分野において使用することが可能である。

撮像部２ａ～２ｒは、検査対象４の上方にマトリクス状に配置されている。図１には、撮像部２ｋについて、その撮像範囲Ｐが斜線で示されている。本実施形態では、撮像範囲Ｐの一部を有効検査領域として使用し、残る撮像範囲は異物の検出に使用しない（無効検査領域とする）こととしている。マトリクス状に配置された撮像部２ａ～２ｒは、各有効検査領域の一部が重なるように配置されることで、検査対象４の全面を検査対象とすることが可能となっている。このように、撮像部２ａ～２ｒで撮影することで、検査対象４の全面を検査することが可能となっている。なお、検査対象４の一部領域を撮影し、検査対象４を移動させる、あるいは、撮像部２ａ～２ｒを移動させることで、検査対象４の全面を検査する形態とすることも可能である。また、撮像部２ａ～２ｒの数、配置は、図１に示す形態に限られるものでは無く、検査対象４の大きさ、形状等の各種条件に応じて適宜に決定することが可能である。

光源部としてのＬＥＤ線光源３ａ、３ｂは、検査対象４の横方向から検査対象４の表面に照明光Ｌを照射する。本実施形態の撮像部２ａ～２ｒは、検査対象４の表面に付着した異物を検出するため、異物による散乱光を受光する角度であって、検査対象４による照明光Ｌの正反射光を受光しない角度を向くように配置されている。このような配置により、異物の散乱光を、正反射光に阻害されることなく受光し、異物検出の精度向上を図ることを可能としている。

光源部には、レーザー光のようなコヒーレント光ではなく、本実施形態のＬＥＤ線光源３ａ、３ｂ、あるいは、蛍光灯等のインコヒーレント光を使用することが好ましい。コヒーレント光を使用した場合、検査対象の裏面に位置する電極等の構造物、あるいは、検査対象に設けられた孔等が実寸で撮影されることになる。一方、照明光にインコヒーレント光を使用するとともに、照明光の色を選択することで、検査対象の裏面に位置する電極等構造物、あるいは、検査対象に設けられた孔等が実寸よりも小さく認識（観察）され、検査対象領域の拡大を図ることが可能となる。

図２は、本実施形態における異物検査装置１の構成を示す側面図である。図２は、図１中、撮像部２ａ～２ｆの列における側面図である。ＬＥＤ線光源３ａ、３ｂは、横方向から検査対象４の表面に照明光Ｌを照射する。照明光Ｌは、理想的には、検査対象４の表面と略平行に入射させる、すなわち、検査対象４の表面４に位置する異物にのみ光があたるように入射させることが好ましい。しかしながら、検査対象４、あるいは、台座５の歪みによって、検査対象４の表面が全くの平面とならないことを考慮し、僅かに傾けておく必要が生じる。照明光Ｌの検査対象４の表面に対する傾斜角は、ＸＹ平面と平行状態を０度とした場合、０度～５度の範囲内で検査対象４に向けて傾斜させることが好ましい。さらに好ましくは０度～３度以内とすることが好ましい。なお、図２では、照明光Ｌの傾斜角は、実際よりも大きく誇張して示されている。前述したように、本実施形態の撮像部２ａ～２ｆは、検査対象４の表面に付着した異物による散乱光を受光する角度であって、検査対象４による照明光Ｌの正反射光を受光しない角度を向くように配置されている。

撮像部２ａ～２ｃは、ＬＥＤ線光源３ａの照明光Ｌによる異物での散乱光を受光するべく、ＸＺ平面上、検査対象４の鉛直方向（Ｚ軸方向）と角度Ｅ（１度＜Ｅ＜２０度）だけ傾けて配置されている。一方、撮像部２ｄ～２ｆは、ＬＥＤ線光源３ｂの照明光Ｌによる異物での散乱光を受光するべく、ＸＺ平面上、撮像部２ａ～２ｃとは異なる方向に、角度Ｅだけ傾けて配置されている。このように配置することで、撮像部２ａ～２ｃは、ＬＥＤ線光源３ａによる照明光Ｌにより異物で散乱された散乱光を主として受光し、ＬＥＤ線光源３ａ、３ｂの正反射光の影響を受け難くしている。また、撮像部２ｄ～２ｆは、ＬＥＤ線光源３ｂによる照明光Ｌにより異物で散乱された散乱光を主として受光し、ＬＥＤ線光源３ａ、３ｂの正反射光の影響を受け難くしている。なお、図示していないが、撮像部２ａ～２ｆは、ＹＺ平面内においては鉛直方向を向いた状態となっている。

本実施形態では、検査対象４として液晶表示装置に使用されるカラーフィルタとしている。特に、製造工程途中のカラーフィルタについて、表面に付着した異物の検出を行うこととしている。図３は、カラーフィルタの製造工程を示す図である。図３（Ａ）に示すように、ガラス基板等の透明基板４１上にブラックマトリックス４２が形成される。ブラックマトリックス４２の形成については、後で説明するカラーレジスト４３Ｒと同様、露光、現像により行われることになるが、ここではその説明は省略する。図３（Ｂ）に示すように、ブラックマトリックス４２が形成された透明基板４１上に赤色のカラーレジスト４３Ｒが塗布される。本実施形態の異物検査装置１は、このカラーレジスト４３Ｒが塗布された状態を検査対象４としている。

図３（Ｃ）に示すように、カラーレジスト４３Ｒが塗布された後、フォトマスク４４を上方に配置して露光を行うことになるが、カラーレジスト４３Ｒ上に異物が付着した場合、異物がフォトマスク４４を破損させてしまうことがある。フォトマスク４４は極めて高価であるため、破損による金銭的な被害は大きい。また、異物によるフォトマスク４４の破損に気付かず、カラーフィルタの製造を続けた場合、カラーフィルタ自体に欠損を生じることになる。カラーフィルタの欠損は、例えば、液晶表示装置における表示画像の劣化を生じさせることになる。

フォトマスク４４に設けられた開口４４ａを介して紫外線を照射し、開口４４ａの位置におけるカラーレジスト４３Ｒを不活性化させる。その後、現像液でカラーレジスト４３Ｒの不要な部分を除去した後、残ったカラーレジスト４３Ｒをベークして硬化させる。図３（Ｄ）は、硬化されたカラーレジスト４３Ｒを示す図である。緑のカラーレジスト４３Ｇについて、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）の行程を行うことで、図３（Ｅ）のように、硬化されたカラーレジスト４３Ｇが追加される。そして、青のカラーレジスト４３Ｂについて、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）の行程を行うことで、図３（Ｅ）のように、硬化されたカラーレジスト４３Ｂが追加される。本実施形態の異物検査装置１は、緑のカラーレジスト４３Ｇ、青のカラーレジスト４３Ｂが塗布された状態についても検査対象４とし、その表面に付着した異物の検査を実行する。

図４は、本実施形態の異物検査装置１で使用する照明光Ｌの色と、検査対象４の表面色となるカラーレジスト色の関係を説明するための色相環である。本実施形態では、２４ブロックに等分割された色相環を使用している。図４（Ａ）は、カラーレジスト４３Ｇの場合であって、矢印で示すようにレジスト色が赤の場合である。色相環では、対向する位置の色が補色となる。ここで、補色とは、ある色光とその補色光を加法混色した場合、白色光を生じる色である。

本実施形態では、検査対象４の表面色に応じて、照明光Ｌの色が所定条件を満たすように選択することで、検査対象４の裏面に位置する電極等の構造物、あるいは、検査対象４に設けられた孔、あるいは、台座５の表面の傷、穴等を実寸よりも小さく認識（観察）することを可能としている。従来、照明光Ｌとして白色光等を用いた場合、上述する検査対象４の構造物、孔、台座５の傷、穴については、撮像画像上、実寸で観察されることになる。したがって、これらの構造物、孔、傷については、実寸に応じた不感帯領域を有するマスクを設ける必要がある。不感帯領域では、検査対象４の表面を検査することができなくなる。したがって、不感帯領域に異物が付着した場合には、検査漏れとなることがある。一方、本実施形態では、所定条件を満たす照明光Ｌの色を使用することで、不感帯領域を縮小し、異物を検査する領域の拡大を図ることが可能となっている。

照明光Ｌの色の条件としては、検査対象４の表面色（本実施形態では、レジスト色）と補色関係にあることとが必要である。ここで、補色関係とは、色相環において、検査対象４の表面色の補色から所定範囲内に中心周波数を有する色としている。例えば、図４（Ａ）に示す、カラーレジスト４３Ｇの場合、レジスト色（赤）に対向して位置する補色の位置から、２４分割された色相環において、所定範囲内、すなわち、その前後、４ブロックの範囲内の色に中心周波数を有する照明光Ｌを使用している。本実施形態では、矢印で示す位置の色に中心周波数を有する照明光Ｌを使用している。また、図４（Ｂ）に示す、カラーレジスト４３Ｇの場合（レジスト色は緑）、図４（Ｃ）に示す、カラーレジスト４３Ｂの場合（レジスト色は青）も同様であって、カラーレジスト色の補色から所定範囲内の色に中心周波数を有する照明光Ｌを使用している。

図２で説明したように、本実施形態では、撮像部２ａ～２ｒにおいて、異物による散乱光を受光することで、異物を効果的に検出することが可能である。ここで、異物による光の散乱について説明しておく。異物となる微小粒子に光が入射した場合、微少粒子の大きさに応じて散乱の形態は異なることが知られている。微小粒子による散乱は、微少粒子の大きさと光の波長との関係によって大別され、微小粒子の大きさが光の波長の１／１０の場合、レーリー散乱を生じることが、また、微小粒子の大きさがそれ以上の場合、ミー散乱を生じることが知られている。本実施形態で検出対象となる異物は、ガラス基板の破片等であって、ミー散乱を生じる大きさの異物である。

図５は、ミー散乱を説明するための模式図であって、球形微小粒子Ｓに照明光Ｌが入射したときの散乱の様子を示す模式図である。図５（Ａ）は、散乱光の様子を示す上面図であり、図５（Ｂ）は、その側面図である。ここでは、検査対象４の表面をＸＹ平面、検査対象の表面に直交する軸をＺ軸、照明光Ｌの進行方向をＸ軸正の方向としている。散乱光は、Ｘ軸の正負方向それぞれに弧を描くように現れる。また、散乱光は、球形微小粒子Ｓの大きさよりも大きく観察されることになるため、散乱光を観察することで、検査対象に付着した異物を効率よく検出することが可能となる。

図６は、本実施形態の異物検査装置１を使用して撮像された撮像画像２３（２値化済み）である。ここでは、透明な２つの球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２（微少なビーズ球）を検査対象４の表面に付着させて撮像している。破線で示す円は、球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２の実際の位置を示しており、実際には撮像画像２３には写っていない。撮像画像２３は、球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２に対し、図５と同様、Ｘ軸正の方向に照明光Ｌを入射させて撮影し、画像の２値化された画像である。球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２のＸ軸正負の方向には、黒色で示す散乱光が写されている。このように、球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２による散乱光は、実際の球形微小粒子Ｓ１、Ｓ２の大きさよりも大きく写されるため、検査対象４の表面に付着した異物の検査には有効である。なお、図５、図６では、異物として球形微小粒子Ｓを使用しているが、これは散乱光の観察が球形形状で最も困難であることを理由としている。実際の異物は、ガラス破片等、球形とは異なる形状が一般的であり、そのような形状において散乱光は顕著に現れることになり、その観察は容易である。

図７は、比較例としての異物検査装置１の撮影構成を説明するための図である。図１、図２で説明した構成中、１つの撮像部２ａを例に取ってその撮影構成を説明する。比較例では、検査対象４の表面を、Ｙ軸方向に延在するＬＥＤ線光源３ａで照明し、検査対象４に付着する異物で散乱した散乱光を撮像部２ａで撮像することとしている。比較例では、撮像部２ａにおける光学系２２の光軸は、検査対象４の表面と略直交するように配置されている。また、異物のサンプルとして、Ｘ軸方向に等間隔で４個の球形微小粒子Ｓ１～Ｓ４を並べている。これら球形微小粒子Ｓ１～Ｓ４は、撮像部２ａの撮像範囲Ｔに入るように配置されている。図７中、照明光Ｌは、検査対象４の表面と略平行に入射させているが、図２で説明したように、僅かに検査対象４側に向けて傾斜させてもよい。後述する図８、図１２も同様である。

比較例においても、異物で生じた散乱光を鮮鋭に撮影することが、異物の発見において好ましい。光学系２２の光軸を検査対象４の表面と略直交させた比較例では、４個並べた球形微小粒子Ｓ１～Ｓ４の内、照明光Ｌが入射する側に位置する球形微小粒子Ｓ１のみが、精度よく観察することができた。一方、照明光Ｌとは反対側に位置する３つの球形微小粒子Ｓ２～Ｓ４は、散乱光の受光量が不足するため、その観察精度は、照明光Ｌの入射する側から遠ざかるにつれて悪くなることが分かった。そのため、比較例では、撮像範囲Ｔを全て使用するのではなく、ＬＥＤ線光源３ａ側に位置する有効検査領域Ｒ１を異物の検出対象として使用する。そして、ＬＥＤ線光源３ａから離れて位置する無効検査領域Ｒ２は異物の検出対象として使用しないことが、散乱光を有効に受光する点においては好ましい。

図９（Ａ）は、比較例の撮像画像２３中、有効検査領域Ｒ１を説明するための模式図である。図７で説明したように、比較例では、撮像範囲Ｔ中、ＬＥＤ線光源３ａから照明光Ｌが入射する側に位置する領域を、異物の検査に使用する有効検査領域Ｒ１としている。また、残る領域を異物の検査に使用しない無効検査領域Ｒ２としている。図９（Ａ）を見て分かるように、光学系２２の光軸が撮像面２１に直交する撮像部２ａを使用した場合、撮像画像２３における光軸Ｃ２の位置は、撮像画像２３の中心に位置する。一方、有効検査領域Ｒ１の画像中心Ｃ１は、撮像画像２３から無効検査領域Ｒ２が切り取られるため、照明光Ｌが入射する側に偏移している。

本発明は、比較例のように撮像画像２３中、照明光Ｌの入射側に位置する一部領域（有効検査領域Ｒ１）を異物の検出対象として使用することで、異物による散乱光を有効に受光し、異物の検出精度向上を図ることが可能である。しかしながら、図９（Ａ）を見て分かるように、比較例のように、光学系２２の光軸を検査対象４の表面と略直交させた場合、撮像範囲Ｔ中の有効検査領域Ｒ１は、狭くなることになる。その結果として、撮像部２ａ～２ｒを増やすなどの対応が必要となる。本実施形態では、このような事情を考慮し、図２で説明したように、撮像部２ａ～２ｒを、検査対象４の直交方向から角度Ｅだけ設けた配置とすることで、有効検査領域Ｒ１の拡大を図っている。

図８は、本実施形態の異物検査装置１の撮影構成を説明するための側面図である。ここでは、図７の比較例と同様、１つの撮像部２ａを例に取ってその撮像構成を説明する。本実施形態では、検査対象４の表面を、Ｙ軸方向に延在するＬＥＤ線光源３ａで照明し、検査対象４に付着する異物で散乱した散乱光を撮像部２ａで撮像することとしている。ここでは、異物のサンプルとして、Ｘ軸方向に等間隔で６個の球形微小粒子Ｓ１～Ｓ６を並べている。これら球形微小粒子Ｓ１～Ｓ６は、撮像部２ａの撮像範囲Ｔに入るように配置されている。

本実施形態では、異物で生じた散乱光を鮮鋭に撮影することが、異物の発見において好ましい。球形微小粒子Ｓ１～Ｓ６の散乱光をできるだけ多く受光するには、球形微小粒子Ｓ１～Ｓ６において、照明光Ｌの入射側とは反対側に生じる散乱光について、その受光量を多くするべく、撮像部２ａの角度Ｅを大きくとることが好ましい。しかしながら、角度Ｅを大きくした場合、散乱光のみならず、照明光Ｌの正反射光が入射することになり、正反射光で散乱光が阻害されてしまうことになる。そのため、本実施形態では、撮像部２ａの角度ＥをＬＥＤ線光源３ａからの照明光Ｌによる正反射光が入射しない程度の角度（１度～２０度の範囲）としている。

また、このような角度Ｅを設けることで、光学系２２の光軸を検査対象４の表面と略直交させた比較例（図７、図９（Ａ））と比較して、有効検査領域Ｒ１の拡大を図ることが可能となっている。本実施形態においても、撮像範囲Ｔを全て使用するのではなく、ＬＥＤ線光源３ａ側に位置する有効検査領域Ｒ１を異物の検出対象として使用する。そして、ＬＥＤ線光源３ａから離れて位置する無効検査領域Ｒ２は異物の検出対象として使用しないこととしている。したがって、図１、図２で説明したように複数の撮像部２ａ～２ｒを使用して検査対象４の全面を検査する場合、撮像部２ａ～２は、有効検査領域Ｒ１の一部が重なるように配置される。

図９（Ｂ）は、本実施形態の撮像画像２３中、有効検査領域Ｒ１を説明するための模式図である。図８で説明したように、本実施形態では、撮像範囲Ｔ中、ＬＥＤ線光源３ａから照明光Ｌが入射する側に位置する領域を、異物の検査に使用する有効検査領域Ｒ１としている。また、残る領域を異物の検査に使用しない無効検査領域Ｒ２としている。図８を見て分かるように、光学系２２の光軸が撮像面２１に直交する撮像部２ａを使用した場合、撮像画像２３における光軸Ｃ２の位置は、撮像画像２３の中心に位置する。一方、有効検査領域Ｒ１の画像中心Ｃ１は、撮像画像２３から無効検査領域Ｒ２が切り取られるため、照明光Ｌが入射する側に偏移している。

図１０は、本実施形態の画像処理で使用するマスクを説明するための模式図である。マスクとは、撮像画像２３中、異物の検査に使用しない不感帯領域を指定するために使用される。不感帯領域は、検査対象４中、予め分かっている構造物、孔、傷等の位置に割り当てられ、これらを異物として誤検出しないことを目的としている。本実施形態では、照明光Ｌにインコヒーレント光を使用し、その色を選定することで、特に、検査対象４の裏面に位置する電極等の構造物、検査対象４に設けられた孔、台座５の表面にある傷等を、実寸よりも小さく認識（観察）されることを可能としている。したがって、マスク中の不感帯領域を縮小する、あるいは、不感帯領域を設けなくてもよいこととし、不感帯領域以外の領域、すなわち、異物の検査対象となる領域の拡大を図ることが可能となる。

図１０（Ａ）は、検査対象４の裏面に設けた電極４５ｂ、検査対象４を貫通する孔４５ａ、台座に設けられた台座孔５ａを模式的に示した上面図、及び、孔４５ａの位置における断面図である。図１０で示す座標系は、図１、図２と同様であって、照明光Ｌは、Ｚ軸正の方向から検査対象４の表面に照射される。電極４５ｂは、照明光Ｌが照射される側とは反対の裏面に位置している。

照明光Ｌに白色光を使用して撮影した場合、孔４５ａ、電極４５ｂは、実寸で観察されることになる。そのため、白色光を使用した場合のマスク６ａにおける不感帯領域６１ａ、６１ｂは、図１０（Ｂ）に示すように、図１０（Ａ）の孔４５ａ、電極４５ｂと同じ大きさ、あるいは、余裕をみて僅かに大きく設けられる。図１０（Ｂ）のマスク６ａ中、不感帯領域６１ａ、６１ｂ以外の領域が異物の検査対象として使用される。したがって、これら不感帯領域６１ａ、６１ｂに異物が付着していた場合、当該異物は検出できないことになる。

一方、本実施形態の異物検査装置１では、図４でも説明したように、照明光Ｌの色を検査対象４の表面色に応じて選択することで、検査対象への照明光Ｌの透過量を減少させ、検査対象４の裏面に位置する電極４５ｂ、検査対象４に設けられた孔４５ａ、台座５に設けられた台座孔５ａにおける反射量（輝度）を略０とする、あるいは、反射量を低下させることが可能となる。本実施形態では、撮像画像の各画素に対して閾値を設け、閾値以上の輝度で２値化を行っているが、２値化を行うことで、検査対象４の裏面に位置する電極４５ｂ、検査対象４に設けられた孔４５ａ、台座５に設けられた台座孔５ａは、その全領域、あるいは、一部領域の輝度が閾値以下となり、全領域、あるいは、一部領域が認識（観察）対象から外れることになる。例えば、図９（Ａ）では、Ｘ軸正の方向から照明光Ｌが入射することになるが、入射する照明光Ｌが電極４５ｂの端部（Ｘの値が大きい側）で反射を起こし、電極４５ｂの他の部分よりも輝度が強くなることが考えられる。そのため、電極４５ｂの照明光が入射する側の端部では、２値化後においても、認識（観察）可能な画像として残ってしまう。本実施形態では、認識（観察）可能な画像として残った部分にのみマスクを行うこととしている。

本実施形態の異物検査装置１で使用するマスク６ｂは、図１０（Ｃ）に示す２値化された撮像画像２３に基づいて作成されることになり、図１０（Ｄ）に示す形態となる。マスク６ｂでは、図１０（Ｃ）に示されるように、撮像画像２３において孔４５ａ、台座孔５ａが消去されているため、孔４５ａ、台座孔５ａに対する不感帯領域６１ａを必要としない。また、電極４５ｂについては、電極４５ｂの実寸よりも小さい不感帯領域６１ｂ’で済むことになる。よって、図１０（Ｂ）の白色光におけるマスク６ａと、図１０（Ｄ）の本実施形態のマスク６ｂを比較して分かるように、不感帯領域を小さく抑え、残る領域、すなわち、異物の検査対象となる領域拡大を図ることが可能となっている。なお、異物の検出を行う際の画像処理として、撮像画像２３に対する２値化は必ずしも行う必要はなく、２値化に代えてｎ値化（ｎ≧３）とすることとしてもよい。

異物検査装置１の画像処理で使用するマスク６ｂは、異物が付着していないことを十分に確認した検査対象４を撮影し、その撮像画像を使用して作成される。また、同じ構成の検査対象４であっても、レジスト色等の表面色、及び、照明光Ｌの色が異なる場合には、電極像２３ｂ等の大きさも変化するため、検査対象４の表面色毎に作成されることが好ましい。

図１１は、本実施形態の異物検査装置１における異物検査工程を示すフロー図である。本実施形態では、図３で説明した製造工程途中のカラーフィルタを検査対象４としている。異物検査工程では、まず、台座５に検査対象４が設置される（Ｓ１１）。そして、検査対象４の表面色であるカラーレジスト色が、ＬＥＤ線光源３ａ、３ｂに設定されている照明光Ｌの色と適合しているか否かが判定される。製造ラインの変更などに伴い、対象となるカラーレジスト色が変更された場合等、照明光Ｌの色が検査対象４の表面色、すなわち、塗布されているカラーレジストの色に適合しない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には、検査対象４の表面色に適合するように、照明光Ｌの色を変更する（Ｓ１３）。ＬＥＤ線光源３ａには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤが設けられており、各色ＬＥＤの明るさを変化させることで、照明光Ｌの色を変更する（調光する）ことが可能である。

そして、検査対象４の表面に照明光を照射し（Ｓ１４）、撮像部２ａ～２ｒで撮像を行う。なお、本実施形態では、撮像画像２３の一部領域である有効検査領域Ｒ１を、異物の検査に使用する。撮像画像２３は、２値化された（Ｓ１６）後、表面色に対応したマスクが施される（Ｓ１９）。なお、前述したようにマスクは表面色に対応しているため、マスクが表面色に適合していない場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、マスクは表面色に適合するものに変更される（Ｓ１８）。

異物の有無の検査は、２値化された撮像画像２３に対し、マスクによる不感帯領域以外の領域に対して行われる（Ｓ２０）。図６で説明したように、異物の検出は、異物で生じる散乱光を観察することで行われるが、この散乱光の範囲（図６の黒色で示す部分）が閾値を超える場合、異物ありとして判断される。検査が行われた後、検査対象４は、台座５から移動され（Ｓ２１）、異物無しの場合（Ｓ２２：Ｎｏ）は、検査対象４は次の工程に入る。一方、異物有りの場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）には、検査対象４は、塗布されたカラーレジストを取り除く等の再処理工程が行われる、あるいは、廃棄処理の対象となる（Ｓ２３）。なお、異物の有無の検査は、上述する形態以外に、各種形態で行うことが可能である。

図７～図９では、異物による散乱光の検出精度向上を図るため、撮像画像２３中、撮像範囲Ｔ内において、照明光側に位置する一部を有効検査領域Ｒ１とすることを説明した。これは、撮像面２１が光学系２２の光軸と直交する一般的な撮像部２ａを使用した場合である。撮像部２ａの光学系２２に工夫を施すことで、有効検査領域Ｒ１の拡大を図ることが実現できる。

図１２は、他の実施形態の異物検査装置１の撮影構成であり、撮像部２ａに工夫を施すことで、有効検査領域Ｒ１の拡大を図る実施形態を説明するための側面図である。図７の比較例、図８の実施形態と同様、１つの撮像部２ａを例に取ってその撮像構成を説明する。他の実施形態では、検査対象４の表面を、Ｙ軸方向に延在するＬＥＤ線光源３ａで照明し、検査対象４に付着する異物で散乱した散乱光を撮像部２ａで撮像することとしている。ここでは、異物のサンプルとして、Ｘ軸方向に等間隔で５個の球形微小粒子Ｓ１～Ｓ５を並べている。

他の実施形態では、一般的な撮像部２ａと異なり、撮像部２ａにおける光学系２２の光軸が、撮像部２ａの撮像面の鉛直方向に対して傾斜させている。更に具体的には、撮像面２１の延長面Ｐ１は、光学系２２の光軸の垂直面Ｐ２と、検査対象の略表面位置で交わるように、撮像部２ａを配置している。なお、図１２において延長面Ｐ１と、垂直面Ｐ２は、記載範囲内に収めるため、途中の経路を折り曲げて記載している。このような構成を採用することで、照明光Ｌから離れた位置（例えば、球形微小粒子Ｓ５の位置）においても、十分な散乱光を受光することが可能となっている。図１２の場合、撮像範囲Ｔと有効検査領域Ｒ１は領域を同一としている。すなわち、撮像範囲Ｔの全領域を、異物の検査に使用することが可能となっている。なお、このように撮像部２ａに工夫を施す実施形態においても、前述した実施形態と同様、有効検査領域Ｒ１を、撮像部２ａで撮影された画像中、照明光が入射する側の一部領域とすることとしてもよい。

以上説明したように、本発明に係る異物検査装置（あるいは異物検査方法）によれば、異物の検出対象とする画像を、撮像部で撮影された画像中、照明光が入射する側の一部領域とする、あるいは、撮像部における光学系の光軸を、撮像部の撮像面の鉛直方向に対して傾斜させることで、異物の検査を行う領域の拡大を図り、検査精度の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１：異物検査装置
２ａ～２ｒ：撮像部
３ａ、３ｂ：ＬＥＤ線光源
４：検査対象
５：台座
６ａ、６ｂ：マスク
２１：撮像面
２２：光学系
２３：撮像画像
２３ｂ：電極像
４１：透明基板
４２：ブラックマトリックス
４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂ：カラーレジスト
４４：フォトマスク
４４ａ：開口
４５ａ：孔
４５ｂ：電極
６１ａ、６１ｂ、６１ｂ’：不感帯領域
Ｃ１：画像中心
Ｃ２：光軸
Ｅ：角度
Ｌ：照明光
Ｐ：撮像範囲
Ｐ１：延長面
Ｐ２：垂直面
Ｒ１：有効検査領域
Ｒ２：無効検査領域
Ｓ（Ｓ１～Ｓ６）：球形微小粒子
Ｔ：撮像範囲

Claims

検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査装置であって、
インコヒーレント光の照明光を前記検査対象に照射する光源部と、
前記検査対象を撮影する撮像部と、
前記撮像部で撮影された画像に基づいて異物を検出する検出部と、を備え、
前記検出部において、異物の検出対象とする画像は、前記撮像部で撮影された画像を、前記検査対象が前記光源部に近い側と前記光源部から離れた側で２分割した２つの領域中、前記光源部に近い側に位置している領域である
異物検査装置。
前記撮像部における光学系の光軸は、前記検査対象の表面に対して傾斜している
請求項１に記載の異物検査装置。
前記撮像部は、前記検査対象で反射した正反射光を受光しない位置であって、前記検査対象の表面に付着した異物の散乱光を受光する位置に配置されている
請求項１に記載の異物検査装置。
検査対象の表面に付着した異物を検査する異物検査方法であって、
インコヒーレント光の照明光を前記検査対象に照射し、
前記検査対象で反射した照明光を撮像部で撮影し、
異物の検出対象とする画像は、前記撮像部で撮影された画像を、前記検査対象が前記光源部に近い側と前記光源部から離れた側で２分割した２つの領域中、前記光源部に近い側に位置している領域である
異物検査方法。