JPH07218448A

JPH07218448A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH07218448A
Application number: JP6010777A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーフィルタ基板の複数種類の異なる色の
カラーフィルタ上の欠陥をそれぞれ同じ検出感度で、高
速且つ正確に検査する。【構成】白色光源８からの光でカラーフィルタ基板１
を照明し、透過光を対物レンズ１２を介して赤色フィル
タ１４Ｒ、緑色フィルタ１４Ｇ及び青色フィルタ１４Ｂ
に導き、これらフィルタ１４Ｒ〜１４Ｂを透過した光を
それぞれ結像レンズ１５Ｒ〜１５Ｂを介して２次元撮像
素子１６Ｒ〜１６Ｂに導く。２次元撮像素子１６Ｒ〜１
６Ｂの撮像信号をそれぞれ２値化回路１７Ｒ〜１７Ｂに
おいて、各カラーフィルタの色毎に設定された閾値信号
と比較することにより、各色のカラーフィルタの欠陥検
査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカラー液晶ディ
スプレイ、又は電荷結合型撮像デバイス（ＣＣＤ）など
に用いられるカラーフィルタ基板の各色のカラーフィル
タ上に存在する異物等の欠陥を検出するために使用して
好適な欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカラー液晶ディスプレイ、及びカ
ラー画像撮影用のＣＣＤ等には、色の３原色に対応する
カラーフィルタが所定の規則で配列されたカラーフィル
タ基板が装着されている。図６は、従来のカラーフィル
タ基板の一例を示し、この図６において、カラーフィル
タ基板１はガラス基板よりなり、カラーフィルタ基板１
の表面の、クロム等によって形成された遮光層２中に赤
色フィルタＲ(1,1),…、緑色フィルタＧ(1,1)，…、及
び青色フィルタＢ(1,1),…よりなる３原色のカラーフィ
ルタが所定の配列で形成されている。

【０００３】一例として、直交座標系（Ｘ，Ｙ）上にお
いて、各カラーフィルタのＸ方向の幅Ｐ１及びＹ方向の
幅Ｑ１はそれぞれ１００μｍ及び７０μｍであり、１行
目において赤色フィルタＲ(1,1),Ｒ(1,2),…がＸ方向に
ピッチＰ３で配列され、赤色フィルタの間に等間隔で緑
色フィルタＧ(1,1),…、及び青色フィルタＢ(1,1),…が
配列されている。また、２行目においては、１行目の同
じ色のカラーフィルタからＸ方向及びＹ方向にそれぞれ
Ｐ２及びＱ２ずれた位置に赤色フィルタＲ(2,1),…、緑
色フィルタＧ(2,1),…、及び青色フィルタＢ(2,1),…が
配列されている。但し、周辺部での色調を整えるため、
２行目の最初の位置、即ち１行目の最初の青色フィルタ
Ｂ(1,1) からＸ方向及びＹ方向にそれぞれ（Ｐ２−Ｐ
３）及びＱ２だけずれた位置に、青色フィルタＢ(2,1)
が配列されている。

【０００４】そして、１行目からＹ方向にＱ３（＝２・
Ｑ２）だけ離れた３行目においては、Ｘ方向に対して１
行目と同じ位置関係で赤色フィルタＲ(3,1) 、及び他の
色のカラーフィルタが配列されている。即ち、３行目以
降は、１行目及び２行目の配列がＹ方向にピッチＱ３で
繰り返されている。図６のカラーフィルタ基板１におい
て、カラーフィルタ（Ｒ(1,1),Ｇ(1,1),Ｂ(1,1) 等）上
に異物等の欠陥が存在していたとしても、その欠陥が遮
光層２上にあるならば、不良とはならないが、その欠陥
がカラーフィルタ上に存在していると、そのカラーフィ
ルタ基板１は不良となる。なぜならば、カラーフィルタ
上の欠陥はカラー液晶ディスプレイの場合は、透過光を
遮ることになり、ディスプレイ上ではいつも黒点（光ら
ない点）として見えることとなり、ＣＣＤの場合には撮
像光を正確に受光できなくなり、何れの場合も問題とな
る。従って、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ上の
異物等の欠陥を事前に検査することは非常に重要であ
り、従来は目視検査によりその欠陥の有無を検査してい
た。具体的には、カラーフィルタ基板を手で保持し、裏
側からハロゲンランプ等の白色光を当て、透過照明によ
り目視検査を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、カラー液晶ディ
スプレイ等の生産量が一層多くなるのに伴い、検査対象
のカラーフィルタ基板が多くなっている。また、３原色
の各カラーフィルタの何れに欠陥があっても、色の再現
性が悪くなるため、各色について同じ許容度で欠陥検査
を迅速且つ正確に行うことが求められている。

【０００６】しかしながら、目視検査は作業者の習熟度
によって検査レベルが異なり、何よりも時間を要すると
いう不都合のあるのは当然であるが、特にカラーフィル
タ基板の欠陥検査を目視で行うと、カラーフィルタの色
によって、目視検出できる異物等の欠陥のサイズが異な
るという不都合があった。即ち、本来許容できる欠陥サ
イズはカラーフィルタの色に依らず一定であるべきであ
るが、カラーフィルタの色によって欠陥の見つけ易さが
異なるのである。

【０００７】より具体的に述べれば、人間の目は、緑色
に対しては感度が高いので緑色フィルタ上の欠陥は見つ
け易い。また、透過照明で検査する場合、透過する光量
が少ないと見つけにくい。これは色彩学で周知の明度の
低い（暗い）ものは視認性が悪いのと同じことで、赤色
フィルタよりも青色フィルタ上の欠陥の方が見つけにく
いということになる。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、複数種類の異な
る色のカラーフィルタ上の欠陥をそれぞれ同じ検出感度
で、且つ高速且つ正確に検査できる欠陥検査装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による欠陥検査装
置は、例えば図１に示す如く、色の異なる複数種類のカ
ラーフィルタを有する被検物（１）上の欠陥を検査する
装置において、被検物（１）上の検査対象領域（１１）
に検査用の光を照射する照射手段（８，１０）と、その
検査対象領域からの光を受光する光電変換手段（１６Ｒ
〜１６Ｂ）と、その光電変換手段が受光する光の色に応
じた閾値とその光電変換手段の光電変換信号とを比較す
る比較手段（１７Ｒ〜１７Ｂ）とを有し、その比較手段
の比較結果に基づいて被検物（１）上の欠陥を検査する
ものである。

【００１０】この場合、例えば図２に示すように、複数
種類のカラーフィルタの内の検査対象とするカラーフィ
ルタの色に応じて、照射手段（８，１０）から照射する
検査用の光の色を切り換える検査光切り換え手段（２
０，２１）を設けてもよい。また、例えば図１に示すよ
うに、被検物（１）からの検査用の光からそれら複数種
類のカラーフィルタの各色と同じ色の光を選択してそれ
ぞれ対応する光電変換手段（１６Ｒ〜１６Ｂ）に導く検
査光選択手段（１４Ｒ〜１４Ｂ）を設けるようにしても
よい。

【００１１】また、例えば図４に示すように、被検物
（１）からの検査用の光を用いて被検物（１）の共役像
を形成する結像手段（１２，１５）と、その共役像から
それら複数種類のカラーフィルタ中の検査対象とするカ
ラーフィルタを選択する空間フィルタ（２４）とを設
け、この空間フィルタを通過した検査用の光を光電変換
手段（１６）に導くようにしてもよい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明による欠陥検査装置の基本原理
は、複数種類のカラーフィルタからの検査用の光を色毎
に別々に検出し、比較手段（１７Ｒ〜１７Ｂ）におい
て、その検出された光の光電変換信号を検出対象とする
カラーフィルタの色毎に設定された閾値と比較すること
により、カラーフィルタの色に依らず一定の検出感度で
欠陥検査を行えるようにしたものである。

【００１３】また、複数種類のカラーフィルタを色毎に
検出する一方法としては、図２（ａ）に示すように、照
射手段（８，１０）中に設けた検査光切り換え手段（２
０，２１）により、被検物（１）に照射する検査用の光
の色を検査対象とするカラーフィルタの色と同じ色にす
る方法がある。これにより、他の色のカラーフィルタか
らの検査用の光は無視できる程度に弱くなり、検査対象
のカラーフィルタの欠陥を検出できる。この場合、受光
側の光電変換素子（１６）は複数の色のカラーフィルタ
に対して共通に１個でよく、比較手段（２７）も１個で
よくなる。また、検査光切り換え手段（２０，２１）の
透過率（又は反射率）を各色毎に調整することにより、
比較手段（２７）に入力する閾値も色に依らず一定にで
きる。

【００１４】また、複数種類のカラーフィルタを色毎に
検出する他の方法としては、図１に示すように、光学フ
ィルタ等からなる検査光選択手段（１４Ｒ〜１４Ｂ）に
より、被検物（１）からの検査用の光中から検査対象と
するカラーフィルタの色と同じ色の光を抽出する方法が
ある。この場合も、例えば検査光選択手段（１４Ｒ〜１
４Ｂ）における透過率（又は反射率）を各色毎に調整す
ることにより、比較手段（１７Ｒ〜１７Ｂ）に入力する
各閾値を色に依らず一定とすることもできる。

【００１５】更に、複数種類のカラーフィルタを色毎に
検出する別の方法としては、図４に示すように、空間フ
ィルタ（２４）を用いて、被検物（１）の像中から検査
対象とする色のカラーフィルタのみを順次抽出する方法
がある。この場合、他の色のカラーフィルタからの光が
完全に遮断されるため、高精度且つ正確に欠陥検査が行
われる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査装置の第１実施
例につき図１を参照して説明する。図１はこの第１実施
例の欠陥検査装置の概略構成を示し、この図１におい
て、欠陥検査対象のカラーフィルタ基板１をステージ３
上に載置し、装置全体の動作を制御する制御部４が駆動
部５を介してステージ３を互いに直交するＸ方向及びＹ
方向に移動させる。カラーフィルタ基板１上には、図６
に示すように、３原色のカラーフィルタが所定の配列で
形成されている。

【００１７】図１に戻り、ステージ３の変位をリニアエ
ンコーダ６により常時検出し、リニアエンコーダ６の出
力信号を測定部７に供給し、測定部７ではステージ３の
現在のＸ方向及びＹ方向の移動座標（Ｘ，Ｙ）を求めて
制御部４に供給する。制御部４は、供給される移動座標
（Ｘ，Ｙ）に基づいてステージ３の位置決めを行ってカ
ラーフィルタ基板１上の所望の領域を、欠陥検査装置に
よる検査領域１１に移動する。

【００１８】カラーフィルタ基板１の底面側において、
ハロゲンランプ等の白色光源８から発せられた白色光Ｌ
１は、コールドフィルタ（熱吸収フィルタ）９により赤
外波長域の光が低減された後、コンデンサーレンズ１０
によりカラーフィルタ基板１上の検査領域１１に集光さ
れる。カラーフィルタ基板１を透過した光は、対物レン
ズ１２によりほぼ平行な光束Ｌ２となり、ビームスプリ
ッタ１３Ｒに入射する。ビームスプリッタ１３Ｒで反射
された光ＬＲが赤色フィルタ１４Ｒに向かい、ビームス
プリッタ１３Ｒを透過した光がビームスプリッタ１３Ｇ
に入射し、ビームスプリッタ１３Ｇで反射された光ＬＧ
が緑色フィルタ１４Ｇに向かい、ビームスプリッタ１３
Ｇを透過した光がミラー１３Ｂに入射し、ミラー１３Ｂ
で反射された光ＬＢが青色フィルタ１４Ｂに入射する。

【００１９】この場合、ビームスプリッタ１Ｒの反射率
を約３０％、ビームスプリッタ１３Ｇの反射率を約５０
％、ミラー１３Ｂの反射率を約１００％とする。このた
め、対物レンズ１２の受光光量を１００としたとき、ビ
ームスプリッタ１３Ｒで反射された光ＬＲの光量は３
０、ビームスプリッタ１３Ｇで反射された光ＬＧの光量
は、ビームスプリッタ１３Ｒを透過した光量７０の５０
％である３５、ミラー１３Ｂで反射された光ＬＢの光量
は、ビームスプリッタ１３Ｒ及び１３Ｇを透過した光量
である３５（＝１００×０．７×０．５）に等しくな
る。従って、光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢの光量比はほぼ３
０：３５：３５になる。

【００２０】また、図１の赤色フィルタ１４Ｒ、緑色フ
ィルタ１４Ｇ、及び青色フィルタ１６Ｂの白色光に対す
る透過率は、それぞれ図６に示すカラーフィルタ基板１
上の赤色フィルタＲ(1,1) 、緑色フィルタＧ(1,1) 及び
青色フィルタＢ(1,1) の透過率とほぼ同じである。その
ため、図１の赤色フィルタ１４Ｒ、緑色フィルタ１４
Ｇ、及び青色フィルタ１６Ｂを、それぞれ図６に示すカ
ラーフィルタ基板１上の赤色フィルタＲ(1,1) 、緑色フ
ィルタＧ(1,1) 及び青色フィルタＢ(1,1) と同じ素材で
形成してもよい。

【００２１】図１において、赤色フィルタ１４Ｒを透過
した赤色光は、結像レンズ１５Ｒを介してＣＣＤ等から
なる２次元撮像素子１６Ｒ上に、カラーフィルタ基板１
の検査領域１１内の像を結像する。また、緑色フィルタ
１４Ｇを透過した緑色光は、結像レンズ１５Ｇを介して
２次元撮像素子１６Ｇ上に検査領域１１内の像を結像
し、青色フィルタ１４Ｂを透過した青色光は、結像レン
ズ１５Ｂを介して２次元撮像素子１６Ｂ上に検査領域１
１内の像を結像する。２次元撮像素子１６Ｒ〜１６Ｂ上
の像の結像倍率は、対物レンズ１２と結像レンズ１５Ｒ
〜１５Ｂとの焦点距離、あるいは開口数（ＮＡ）の比で
決定される。カラーフィルタ基板１上に存在する各カラ
ーフィルタの大きさは通常１００μｍ角程度であり、こ
の中に存在する欠陥（塵等の異物を含む）で問題となる
のは、１０μｍ角程度以上の大きさを有するものであ
る。従って、１０μｍ角程度の欠陥が解像する結像倍率
でなければならないため、２次元撮像素子１６Ｒ〜１６
Ｂ上の像の結像倍率としては１０倍〜５０倍程度が好ま
しい。

【００２２】さて、カラーフィルタ基板１上には、所定
の配列で赤色、緑色及び青色の各カラーフィルタが形成
され、２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ及び１６Ｂ上には
それぞれ赤色光、緑色光及び青色光による像が結像され
るので、２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ及び１６Ｂ上に
はそれぞれカラーフィルタ基板１上の赤色フィルタ、緑
色フィルタ及び青色フィルタの像だけが結像される。

【００２３】この場合、仮にカラーフィルタ基板１上の
赤色フィルタ上に異物等の欠陥が存在しているとして、
カラーフィルタ基板１に白色光を照射し、検出側におい
てその透過光を観察すると、赤色フィルタ１５Ｒに続く
２次元撮像素子１６Ｒ上では欠陥は赤地上の黒点として
見える。ところが、緑色フィルタ１４Ｇは緑色光のみを
通し、青色フィルタ１４Ｂは青色光のみを通すため、２
次元撮像素子１６Ｇ及び１６Ｂ上では、赤地上の黒点の
像の内の赤地の像が遮断されてしまい、カラーフィルタ
基板１の赤色フィルタ上の黒い欠陥の像は、黒地上の黒
点となる。即ち、２次元撮像素子１６Ｇ及び１６Ｂで
は、赤色フィルタ上の欠陥検出ができないことになる。
同様に、カラーフィルタ基板１の緑色フィルタ上の欠陥
は、２次元撮像素子１６Ｇのみにより検出され、青色フ
ィルタ上の欠陥は、２次元撮像素子１６Ｂのみにより検
出される。これを利用して、欠陥がどの色のフィルタ上
に存在しているかは直ちに知ることができる。

【００２４】図１において、２次元撮像素子１６Ｒ，１
６Ｇ及び１６Ｂからの撮像信号Ｓ_R,Ｓ_G及びＳ_Bを、そ
れぞれ２値化回路１７Ｒ，１７Ｇ及び１７Ｂの一方の入
力部に供給し、２値化回路１７Ｒ，１７Ｇ及び１７Ｂの
他方の入力部にそれぞれ閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_Bを供
給する。閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_Bは、それぞれ赤色フ
ィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上の欠陥の検
出感度を定めるための閾値に対応する信号であり、対応
する撮像信号がその閾値信号以下となった位置に欠陥が
あると判定する。

【００２５】即ち、２値化回路１７Ｒ，１７Ｇ及び１７
Ｂでは、それぞれ撮像信号と閾値信号とを比較し、撮像
信号が閾値信号以下のときにハイレベル“１”となり、
撮像信号が閾値信号を超えているときにローレベル
“０”となる欠陥信号を生成して欠陥検出部１８に供給
する。欠陥検出部１８では、供給された３個の欠陥信号
の内の少なくとも１つがハイレベル“１”となったとき
に欠陥を検出したことを示す情報を制御部４に供給す
る。

【００２６】この場合、欠陥検出部１８では、２次元撮
像素子１６Ｒ〜１６Ｂの撮像画素の中で連続して欠陥が
検出される個数に基づいて、その欠陥の大きさの分類
（サイズ分け）を行い、欠陥の位置及び大きさの情報を
制御部４に供給してもよい。即ち、カラーフィルタ基板
１上の大きい欠陥は、当然に２次元撮像素子１６Ｒ，１
６Ｇ，又は１６Ｂ上でも結像している画素数が多いの
で、容易に大きさを判定できる。更に、２次元撮像素子
１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂで撮像できる視野（検査領域１
１）は撮像倍率にも依るが、それ程大きくないため、ス
テージ３を介してカラーフィルタ基板１を２次元的に移
動させて、カラーフィルタ基板１の全面を検査する。こ
の場合、ステージ３の移動座標と、２次元撮像素子１６
Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ上での欠陥検出位置とに基づいて、
カラーフィルタ基板１上の欠陥の存在位置を知ることが
できる。

【００２７】そこで、制御部４は、ＣＲＴディスプレイ
等よりなる表示部１９に、カラーフィルタ基板１上の欠
陥を２次元の欠陥マップとして表示する。この際に、欠
陥のサイズ別に例えばＡ，Ｂ，Ｃ等の符号を付してその
表示から欠陥の大きさのランクが認識できるようにす
る。更に、欠陥の座標と欠陥サイズとをテーブル（表）
として表示してもよく、又はそのテーブルをプリンタに
出力してもよい。

【００２８】更に、２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ，１
６Ｂの撮像信号は同一視野の撮像信号であるため、これ
らの撮像信号を１つにまとめて、表示部１９の画面上に
画像として表示してもよい。この場合、表示部１９をカ
ラーモニタとし、２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ及び１
６Ｂで検出されたそれぞれの欠陥を赤色、緑色、及び青
色に色分けして表示すると、各色のカラーフィルタに付
着した欠陥を認識できる利点がある。

【００２９】次に、閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_Bの値の定
め方の一例につき説明する。本実施例では、カラーフィ
ルタ基板１上の赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色
フィルタに対する欠陥の検出感度を一定にする。例え
ば、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上
でそれぞれ直径１０μｍを超える異物の検出を行うもの
とする、予めカラーフィルタ基板１と同じマスタ基板上
の赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上に
それぞれ直径１０μｍの基準粒子（ポリスチレン真球ビ
ーズ、カーボンビーズ、クロム片等）を付着させてお
く。そして、そのマスタ基板を図１のステージ３上に載
置して、２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ及び１６Ｂの撮
像信号Ｓ_R,Ｓ_G及びＳ_Bをモニタし、これら撮像信号Ｓ
_R,Ｓ_G及びＳ _Bの最小レベル（基準粒子に対応する信号
レベル）をそれぞれ対応する閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_B
のレベルとする。これにより、カラーフィルタ基板１上
の赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上の
欠陥の検出感度が共通に直径１０μｍの異物（欠陥）と
なり、検出感度が一定化される。

【００３０】上述のように本実施例によれば、カラーフ
ィルタ基板１からの光を検査対象の３種類のカラーフィ
ルタに応じて３種類の光に分け、３種類の色の光毎にカ
ラーフィルタ基板１の像を結像し、得られた撮像信号を
各色毎に設定された閾値信号を基準として２値化してい
るため、３種類の色のカラーフィルタに対する欠陥の検
出感度を一定にできる。

【００３１】なお、上述実施例においては、閾値信号Ｖ
_R,Ｖ_G及びＶ_Bが個別に設定されているが、ビームスプ
リッタ１３Ｒ、ビームスプリッタ１３Ｇ及びミラー１３
Ｂの各反射率を適当な値に設定することにより、それら
閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_Bを共通な閾値信号Ｖ₀として
もよい。この場合でも、各カラーフィルタ毎の欠陥の検
出感度は一定であり、且つ信号処理が容易である。

【００３２】また、図１において、閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及
びＶ_Bを共通な閾値信号Ｖ₀として、２次元撮像素子１
６Ｒ〜１６Ｂと対応する２値化回路１７Ｒ〜１７Ｂとの
間にそれぞれゲイン（増幅度）可変の増幅器を設けても
よい。この場合、各増幅器のゲインを調整して、各撮像
信号Ｓ_R,Ｓ_G及びＳ_Bのレベルを調整することにより、
各色のカラーフィルタ毎の検出感度を揃えることができ
る。

【００３３】更に、上述実施例において、ビームスプリ
ッタ１３Ｒ，１３Ｇ及びミラー１３Ｂの各反射率、並び
に２次元撮像素子１６Ｒ〜１６Ｂの撮像感度の決定は、
カラーフィルタ基板１の各色のカラーフィルタ上に同径
の基準粒子（ポリスチレン真球ビーズ、カーボンビー
ズ、又はクロム片等）を仮想欠陥と見立てて付着させ、
２次元撮像素子１６Ｒ，１６Ｇ及び１６Ｂのそれぞれの
撮像信号Ｓ_R,Ｓ_G及びＳ _B（増幅器が有るときはその増
幅器の出力信号）のレベルを同じにすることにより行
う。

【００３４】また、閾値信号Ｖ_R,Ｖ_G及びＶ_Bのより具
体的な設定方法として、例えばカラーフィルタ基板１上
の第１の赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィル
タにそれぞれ直径５μｍの基準粒子を付着させ、第２の
赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタにそれ
ぞれ直径１０μｍの基準粒子を付着させる。そして、こ
のとき、第１の赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色
フィルタ上の直径５μｍの基準粒子は検出せず、第２の
赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上の直
径１０μｍの基準粒子は検出するようにそれら閾値信号
のレベルを設定する。これにより各色のカラーフィルタ
毎の検出感度が揃うことになる。これにより、各２次元
撮像素子１６Ｒ〜１６Ｂの分光感度特性（波長により感
度が異なる特性）も補正される。以下、このように２次
元撮像素子１６Ｒ〜１６Ｂの分光感度特性を補正する動
作を、撮像素子の「感度校正」と呼ぶ。

【００３５】次に、本発明の第２実施例につき図２を参
照して説明する。本実施例は、照明光の色を検出対象と
するカラーフィルタの色に合わせて変えるものであり、
図２において図１に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。図２（ａ）は本実施例の欠陥
検査装置の概略構成を示し、この図２（ａ）のカラーフ
ィルタ基板１の底面側において、白色光源８から発せら
れた白色光Ｌ１は、波長選択フィルタ板２０を経て、コ
ンデンサーレンズ１０によりカラーフィルタ基板１上の
検査領域１１に集光される。波長選択フィルタ板２０
は、図２（ｂ）に示すように、半円状のガラス板を円周
方向にほぼ３等分し、ほぼ３等分された各部に順に赤色
フィルタ２２Ｒ、緑色フィルタ２Ｇ及び青色フィルタ２
２Ｂを形成したものである。波長選択フィルタ板２０の
白色光源８側の全面には、コールドミラーが固定され、
且つ、波長選択フィルタ板２０は、軸２０ａを中心とし
て図２（ａ）の回転モータ２１により回動できるように
支持されている。

【００３６】図２（ａ）において、図１の制御部４に対
応する制御部４Ａは、回転モータ２１を介して波長選択
フィルタ板２０を回動することにより、白色光源８とコ
ンデンサーレンズ１０との間に、赤色フィルタ２２Ｒ、
緑色フィルタ２Ｇ又は青色フィルタ２２Ｂの何れかを順
次設定する。従って、カラーフィルタ基板１上の検査領
域１１は、赤色光、緑色光、又は青色光により順に照明
される。

【００３７】カラーフィルタ基板１を透過した光は、対
物レンズ１２によりほぼ平行な光束となり、ミラー１３
により反射された後、結像レンズ１５を介して２次元撮
像素子１６上に検査領域１１内の像を結像する。２次元
撮像素子１６からの撮像信号Ｓ₀を、２値化回路１７の
一方の入力部に供給し、２値化回路１７の他方の入力部
に閾値信号Ｖ₀を供給する。閾値信号Ｖ₀は、赤色フィ
ルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタ上の欠陥の検出
感度を定めるための共通の閾値に対応する信号であり、
２値化回路１７では、撮像信号と閾値信号とを比較し、
撮像信号が閾値信号以下のときにハイレベル“１”とな
り、撮像信号が閾値信号を超えているときにローレベル
“０”となる欠陥信号を生成して欠陥検出部１８Ａに供
給する。欠陥検出部１８Ａでは、供給された欠陥信号が
ハイレベル“１”となったときに欠陥を検出したことを
示す情報を制御部４Ａに供給する。

【００３８】そして、検査領域１１をカラーフィルタ基
板１上の領域に設定する毎に、制御部４Ａは、回転モー
タ２１を介して図２（ｂ）の赤色フィルタ２２Ｒ、緑色
フィルタ２Ｇ及び青色フィルタ２２Ｂを順次白色光源８
とコンデンサーレンズ１０との間に設定し、各色フィル
タ２２Ａ〜２２Ｃを設定する毎に２次元撮像素子１６に
検査領域１１の像を撮像させる。これにより、カラーフ
ィルタ基板１の３種類のカラーフィルタ上の欠陥検査が
行われる。

【００３９】この場合、本実施例では、図２（ｂ）に示
す波長選択フィルタ板２０上の赤色フィルタ２２Ｒ、緑
色フィルタ２Ｇ及び青色フィルタ２２Ｂの透過率は、カ
ラーフィルタ基板１上の欠陥検査対象とする赤色フィル
タ、緑色フィルタ及び青色フィルタ上の欠陥検出感度が
同じになるように設定されている。即ち、欠陥検出感度
が例えば直径１０μｍの異物であるとすると、カラーフ
ィルタ基板１と同じマスタ基板上の各色のカラーフィル
タ上に直径１０μｍの基準粒子を付着させ、そのマスタ
基板をステージ３上に設置した状態で、波長選択フィル
タ板２０上の赤色フィルタ２２Ｒ、緑色フィルタ２Ｇ及
び青色フィルタ２２Ｂを順次切り換えて照明を行い、２
次元撮像素子１６から順次得られる撮像信号Ｓ₀の最小
レベルが共通にそれぞれ閾値レベルＶ₀になるように、
各フィルタ２２Ｒ〜２２Ｂの透過率が設定されている。

【００４０】次に、本発明の第３実施例につき図３を参
照して説明する。本実施例は暗視野照明の例であり、図
３において図１に対応する部分には同一符号を付してそ
の詳細説明を省略する。図３は本実施例の欠陥検査装置
の照明系及び受光系の対物レンズを示し、この図３にお
いて、白色光源８から発せられた白色光Ｌ１はコールド
フィルタ９を経てコンデンサーレンズ１０Ａに入射する
が、コンデンサーレンズ１０Ａの前側（コールドフィル
タ９側）には円形の遮光板２３を設けておく。このた
め、コンデンサーレンズ１０Ａには、光軸近傍の光が入
射せず、カラーフィルタ基板１は輪帯照明光Ｌ３により
照明され、カラーフィルタ基板１からの散乱光又は回折
光等が対物レンズ１２に入射する。その他の構成は図１
と同様である。

【００４１】本実施例では、輪帯照明光Ｌ３の内側の光
の入射角θ₁を用いると、輪帯照明光Ｌ３の最小の開口
数ＮＡ₁はsin θ₁となる。そして、輪帯照明光Ｌ３の
最小の開口数ＮＡ₁を、対物レンズ１２の開口数ＮＡ
₂(＝sin θ₂)よりも大きく設定する。これにより、透過
暗視野照明方式による照明を行う。斯かる暗視野照明に
おいては、欠陥に対しては欠陥からの散乱光（又は回折
光）を対物レンズ１２で受光することになる。従って、
２次元撮像素子（図１の２次元撮像素子１６Ｒ等）の撮
像面において、欠陥の像を正確に解像できなくとも、本
来の対物レンズ１２の解像力以下の微少欠陥の存在を検
知することができる。

【００４２】しかしながら、欠陥の存在が分かるだけで
あるため、欠陥の大きさを直接的に測定できない。そこ
で、本実施例では大きい欠陥からの散乱光は当然に大き
いことを利用して、欠陥からの散乱光の大小により欠陥
の大きさを間接的に測定する。例えば、２次元撮像素子
の撮像信号と閾値信号とを比較して欠陥有りと判定した
場合には、その撮像信号の値をも記憶しておき、その値
から欠陥の大きさを判別するようにしてもよい。

【００４３】この第３実施例の利点は視野を大きく取れ
ることである。上述の第１及び第２実施例は透過の通常
照明であり、欠陥検出及び欠陥のサイズ判別のために
は、対物レンズ１２により解像されることが必要条件と
なっている。そのため、カラーフィルタ基板１を或る程
度高い倍率で検査しなくてはならず、自ずから観察視野
（検査領域１１）は小さくなる。これに対し、この第３
実施例では、暗視野照明により欠陥の存在を検出し、散
乱光量により欠陥サイズを判別するため、対物レンズ１
２による解像は前提とならない。従って、比較的低倍
率、即ち広い視野でカラーフィルタ基板１を検査でき
る。この第３実施例の唯一の制限は、対物レンズ１２に
よりどれだけ多くの散乱光を集められるかという集光特
性であるが、この制限も白色光源８の高輝度化や、輪帯
照明の高効率化等による照明光量の増加により対応でき
る。また、この第３実施例においても、既述した方法で
２次元撮像素子の感度校正ができることは言うまでもな
い。

【００４４】次に、本発明の第４実施例につき図４及び
図５を参照して説明する。本実施例は、空間フィルタに
より検出対象とするカラーフィルタを選択するものであ
り、図４において図１に対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。図４は、本実施例の欠陥
検査装置を示し、この図４において、カラーフィルタ基
板１上の検査領域１１からの光は、対物レンズ１２によ
り集光されてほぼ平行な光束Ｌ２となり、光束Ｌ２は結
像レンズ１５を介して一度検査領域１１内の像を結像す
る。この結像面には空間フィルタ２４を設けておき、空
間フィルタ２４を通過した光のみが、リレーレンズ２６
を介して２次元撮像素子１６上に、検査領域１１内の像
を再結像する。空間フィルタ２４は、駆動部２５によ
り、図４中のＸ方向に移動できるように支持されてい
る。

【００４５】図５は空間フィルタ２４のパターンを示
し、この図５において、空間フィルタ２４は光透過性の
基板よりなり、空間フィルタ２４上の遮光部２８の中に
所定の配列で光透過部である開口Ａ(1,1),Ａ(1,2),…が
形成されている。空間フィルタ２４は、例えばガラス基
板にクロム等を蒸着して作製するとよい。本実施例で
も、カラーフィルタ基板１上には、図６に示す配列で赤
色フィルタＲ(1,1),…、緑色フィルタＧ(1,1),…、及び
青色フィルタＢ(1,1),…が配列されており、図５の空間
フィルタ２４上の開口Ａ(1,1),Ａ(1,2),…の配列は、図
６のカラーフィルタ基板１上の任意の１つの色のカラー
フィルタ（例えば赤色フィルタＲ(1,1),Ｒ(1,2),…）の
配列と共役である。また、各開口Ａ(1,1),…の大きさ
は、それぞれカラーフィルタ基板１上の各カラーフィル
タ（例えば赤色フィルタＲ(1,1))の共役像より僅かに大
きく設定されている。

【００４６】ここで空間フィルタ２４の具体的な構成例
につき説明する。先ず、図５のＸ方向及びＹ方向は図６
のＸ方向及びＹ方向と共役な方向であるとする。また、
簡単のため、以下では図４の対物レンズ１２及び結像レ
ンズ１５による結像倍率を２倍として、その結像が正立
像（実際には倒立像）であるとして説明する。今、図６
のカラーフィルタ基板１において、各色のカラーフィル
タのＸ方向のピッチＰ３は４５０μｍ、Ｙ方向のピッチ
Ｑ２は１００μｍであり、各カラーフィルタの大きさ
（Ｐ１×Ｑ１）は１００×７０μｍ²、Ｘ方向の隣接す
るカラーフィルタ同士のピッチは１５０μｍであるとす
る。

【００４７】この場合、図５の空間フィルタ２４におい
て、開口Ａ(1,1),Ａ(1,2),…のＸ方向のピッチＸ３は、
９００（＝２×４５０）μｍ、Ｙ方向のピッチＹ２は２
００（＝２×１００）μｍとなり、各開口のＸ方向の幅
Ｘ１は２００（＝２×１００）μｍより僅かに大きく、
且つＹ方向の幅Ｙ１は１４０（＝２×７０）μｍより僅
かに大きい。この場合、駆動部２５を介して空間フィル
タ２４をＸ方向に移動した際の位置決めのずれを考え
て、幅Ｘ１及びＹ１は少し大き目に設定され、且つ、隣
りのカラーフィルタの像にかからない程度に大きさが制
限されている。このため、Ｘ１は２４０μｍ程度、Ｙ１
は１６０μｍ程度が好ましい。

【００４８】また、図５において、２行目の開口Ａ(2,
1),…は１行目の開口Ａ(2,1),…に対してＸ方向に幅Ｘ
２（＝２・Ｐ２）だけずれて形成され、３行目の開口Ａ
(3,1),…は１行目の開口Ａ(3,1),…に対してＹ方向にＹ
３（＝２・Ｑ３）だけずれて形成され、３行目以降は１
行目及び２行目の配列がＹ方向に繰り返して配列されて
いる。

【００４９】本実施例において、空間フィルタ２４の各
開口をカラーフィルタ基板１上の例えば赤色フィルタの
像に合わせて位置決めすると、空間フィルタ２４は赤色
フィルタの像のみを通すことができる。この状態から空
間フィルタ２４をＸ方向にＰ２／３、即ち３００（＝２
×１５０）μｍだけ移動させると、今度は空間フィルタ
２４は緑色フィルタの像のみを通し、更にＸ方向に３０
０μｍ移動させると空間フィルタ２４は青色フィルタの
像のみを通すようになる。

【００５０】そして、図５において、２次元撮像素子１
６の撮像信号Ｓ_Xを２値化回路２７の一方の入力部に供
給し、２値化回路２７の他方の入力部に欠陥検出部１８
Ｂから色に応じて変化する閾値信号Ｖ_Xを供給する。２
値化回路２７では、撮像信号Ｓ_Xと閾値信号Ｖ_Xとを比
較して欠陥を検出し、検出した欠陥情報を制御部４Ｂに
供給する。制御部４Ｂは駆動部２５を介して空間フィル
タ２４をＸ方向に３段階に位置決めして、カラーフィル
タ基板１上の３種類のカラーフィルタ上の欠陥検査を行
う。

【００５１】この際に、カラーフィルタ基板１上の検出
対象とするカラーフィルタの色毎に、即ち空間フィルタ
２４のＸ方向の位置毎に、閾値信号Ｖ_Xのレベルを設定
できるようにしておき、既述の感度校正を行っておく。
これにより、カラーフィルタ基板１上の各カラーフィル
タの色に依らず一定の検出感度が維持できる。実際の処
理方法としては、ステージ３のステッピングにより決定
されるカラーフィルタ基板１上の第１の観察視野に対
し、駆動部２５を介して空間フィルタ２４をＸ方向の３
つの位置に設定し、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び
青色フィルタ毎にそれぞれ欠陥を検出する。次に、ステ
ージ３をステッピング駆動して、カラーフィルタ基板１
上の第２の観察視野に検査領域１１を移動して同様の検
査を行う。

【００５２】この第４実施例では、図１のビームスプリ
ッタ１３Ｒ及び１３Ｇが必要ないため、受光側（検出
側）の光路損失が少なくできるという利点がある。勿
論、図３の第３実施例の暗視野照明法と図４の第４実施
例とを組み合わせてもよく、更に、第１実施例の変形例
と同様に、駆動部２５を駆動する毎に２次元撮像素子１
６の撮像信号の増幅度（感度）を変えることにより、閾
値信号Ｖ_Xを一定としてもよい。

【００５３】また、図４において、白色光源８を含む照
明系の照明光量を駆動部２５の動きと連動して切り換え
ることにより、カラーフィルタ基板１上の各色のカラー
フィルタ毎の欠陥の検出感度を適正化（校正）してもよ
い。これにより、信号処理系が簡略化できる。このよう
に本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、被検物からの光の光電
変換信号の比較対象の閾値を検出対象とするカラーフィ
ルタの色に応じた値としているため、複数種類の異なる
色のカラーフィルタ上の欠陥をそれぞれ同じ検出感度
で、且つ高速且つ正確に検査できる利点がある。

【００５５】また、複数種類のカラーフィルタ中の検査
対象とするカラーフィルタの色に応じて照射手段から照
射する検査用の光の色を切り換える検査光切り換え手段
を設けた場合には、受光側の光電変換素子を１個にでき
るため、光学系及び信号処理系が簡略化される。また、
被検物からの検査用の光から複数種類のカラーフィルタ
の各色と同じ色の光を選択して対応する光電変換手段に
導く検査光選択手段を設けた場合には、例えば各色のカ
ラーフィルタの検査を並列に行うことにより、より高速
に各色のカラーフィルタの欠陥検査を行える利点があ
る。

【００５６】また、被検物からの検査用の光を用いてそ
の被検物の共役像を形成する結像手段と、その共役像か
らそれら複数種類のカラーフィルタ中の検査対象とする
カラーフィルタを選択する空間フィルタとを設け、この
空間フィルタを通過した検査用の光を光電変換手段に導
くようにした場合には、各色のカラーフィルタからの光
が混じることがほぼ完全に防止できるため、各カラーフ
ィルタの欠陥検査をより正確に行える利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検査装置の第１実施例を示す
概略構成図である。

【図２】（ａ）は本発明の第２実施例を示す概略構成
図、（ｂ）は図２（ａ）中の波長選択フィルタ板２０を
示す平面図である。

【図３】本発明の第３実施例の要部を示す構成図であ
る。

【図４】本発明の第４実施例を示す概略構成図である。

【図５】図４中の空間フィルタ２４の要部を示す拡大平
面図である。

【図６】カラーフィルタ基板の一例の要部を示す拡大平
面図である。

【符号の説明】

１カラーフィルタ基板３ステージ４，４Ａ，４Ｂ制御部６リニアエンコーダ８白色光源９コールドミラー１０コンデンサーレンズ１２対物レンズ１３Ｒ，１３Ｇビームスプリッタ１４Ｒ赤色フィルタ１４Ｇ緑色フィルタ１４Ｂ青色フィルタ１５Ｒ〜１５Ｂ結像レンズ１６Ｒ〜１６Ｂ２次元撮像素子１７Ｒ〜１７Ｂ，１７，２７２値化回路１８，１８Ａ，１８Ｂ欠陥検出部２４空間フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色の異なる複数種類のカラーフィルタを
有する被検物上の欠陥を検査する装置において、前記被検物上の検査対象領域に検査用の光を照射する照
射手段と、前記検査対象領域からの光を受光する光電変換手段と、該光電変換手段が受光する光の色に応じた閾値と前記光
電変換手段の光電変換信号とを比較する比較手段と、を
有し、前記比較手段の比較結果に基づいて前記被検物上の欠陥
を検査することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記複数種類のカラーフィルタ中の検査
対象とするカラーフィルタの色に応じて前記照射手段か
ら照射する前記検査用の光の色を切り換える検査光切り
換え手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の欠陥
検査装置。
【請求項３】前記被検物からの前記検査用の光から前
記複数種類のカラーフィルタの各色と同じ色の光を選択
してそれぞれ対応する前記光電変換手段に導く検査光選
択手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の欠陥検
査装置。
【請求項４】前記被検物からの前記検査用の光を用い
て前記被検物の共役像を形成する結像手段と、前記共役像から前記複数種類のカラーフィルタ中の検査
対象とするカラーフィルタを選択する空間フィルタと、
を設け、該空間フィルタを通過した前記検査用の光を前記光電変
換手段に導くことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査
装置。