JPH10132704A - 光学検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、画素欠陥検出と突起欠陥検出とを同
一の検査領域で同時に検査でき、検査時間を短縮できる
検査装置を提供することを目的とする。 【解決手段】被検査体１の上方にあって、光軸が鉛直軸
に対して傾斜している短波長光源２と、被検査体１の上
方にあって、鉛直軸に対して前記短波長光源２と反対側
にあり、光軸が鉛直軸に対して０゜〜２０゜の範囲で取
り付けらた受光ヘッド（５１）と、被検査体１の下方に
あって、光軸が上記受光ヘッド（５１）の光軸と一致し
て設置され、被検査体１を透過する可視光を発する光源
１４を具備し、受光ヘッド（５１）は、受光した光を二
系統に分けるハーフプリズム６を有し、ハーフプリズム
６で分割された一方の光ａは、可視光域に感度を有する
ＣＣＤカメラ１１で受光し、ハーフプリズム６で分割さ
れた他方の光ｂは、短波長域に感度を有するＣＣＤカメ
ラ１２で受光することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶ディス
プレイに用いられるカラーフィルターの画素欠陥や、突
起欠陥を検出する欠陥検査装置としての光学検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図５〜図６に示す。図５
は、従来の欠陥検査装置の説明図（１）。図６は、従来
の欠陥検査装置の説明図（２）である。

【０００３】カラー液晶表示装置に用いられるカラーフ
ィルタ１は、微小な画素が規則的に多数配列されてお
り、それらの構成素子のうちの１個の画素に欠陥がある
だけでも、組み込まれた装置に欠陥が生じてしまう為、
正確に欠陥検査を行う欠陥検査装置の開発が強く要請さ
れている。

【０００４】カラーフィルタ１の欠陥には、表面上に微
小な凹凸が形成されることによる突起欠陥や、カラーフ
ィルタ画素の一部が抜けて白点となったり、汚れ、付着
異物よって黒点となる画素欠陥等がある。

【０００５】画素欠陥の検出には透過光を用い、突起欠
陥の検出には反射光を用いる方法が一般的てあり、従来
の欠陥検査装置には、単一の装置で画素欠陥の検出と突
起欠陥の検出とを同時に行うものがあるが、透過光の受
光系と反射光の受光系とは独立しており、それぞれ異な
る受光ヘッドを用いている。

【０００６】図５にこの様な欠陥検査装置の例（１）を
示す。図５の例では、欠陥検査すべきカラーフィル夕１
をＸＹステージ２５上に載置する。ＸＹステージ２５は
Ｘ方向及びこれと直交するＹ方向に自在に移動する。

【０００７】第１の光源であるハロゲンランプ２６から
放射された照明光を、光ファイバを介してＸＹステージ
２５のカラーフィルタ１の反対側から投射する。カラー
フィルタ１の各カラー画素を通過した透過光を対物レン
ズ２７で受光し、撮像装置２８上に結像する。

【０００８】図５の例では、撮像装置２８は、複数の受
光素子が主走査方向に１次的に配列されているリニアイ
メージセンサで構成されている。リニアイメージセンサ
の各受光素子は、カラーフィルタ１の各カラー画素と対
応するように設定する。

【０００９】撮像装置２８（リニアイメージセンサ）の
各受光素子の出力信号を画像処理して画素欠陥を検出す
る。次に突起欠陥の検出動作について説明する。

【００１０】レーザ光源２９からの走査用の光ビーム
は、中央部に開口を有する有孔ミラー３０を経て回転プ
リズム体３１に入射する。この回転プリズム体３１を光
軸と直行する方向に存在する回転軸線Ｒのまわりで回転
させ、ＸＹステージ２５上に載置されたカラーフィルタ
１を垂直に入射する光ビームにより、Ｘ方向に１次元的
に走査する。

【００１１】同時に、ＸＹステージ２５は、駆動制御回
路３２から駆動回路３３に供給される駆動制御信号によ
り、Ｙ方向及びＸ方向に順次間欠的に移動する。従っ
て、カラーフィルタ１は、その全表面が垂直入射光ビー
ムにより２次元的に走査されることになる。

【００１２】カラーフィルタ１からの反射散乱光は、再
び回転プリズム体３１に入射し、入射光路と同一の光路
を経て有孔ミラー３０で反射し、遮光マスク３４及び集
光レンズ３５を経て光検出器３６に入射する。

【００１３】突起の有無によってこの光検出器３６への
入射光量が変化することを利用して突起欠陥を検出して
いる。以上のように、図５の例は単一の装置で画素欠陥
の検出と突起欠陥の検出とを同時に行うものであるが、
透過光の受光系と反射光の受光系とは独立しており、そ
れぞれ異なる受光ヘッドを用いている。

【００１４】これに対して、透過光と反射光とを単一の
受光ヘッドで受光する欠陥検査装置があるが、検査対象
は突起欠陥のみであり、画素欠陥の検出はできない。図
６はこの様な装置の例を示したものである。

【００１５】図６の例では、カラーフィルタ１の上下に
光源３７、３９を設置し、上方に光検出器４１を設置し
て、カラーフィルタ１に対し上方から光３８を、下方か
ら光４０を照射し、３８の反射光、４０の透過光を光検
出器４１により検出する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）上記従来の光学系では、透過光による画素欠陥検
出と反射光による突起欠陥検出とをそれぞれ異なる受光
ヘッドにて行うため、同一領域を同時走査出来ない。そ
の為走査領域が広くなり、そのため検査時間が増加す
る。 （２）また、走査領域が広くなった分、検査対象を移動
させるための駆動装置のストロークが長くなり、装置の
大型化を招く。 （３）透過光と反射光とを同一の検査ヘッドで受光する
ものがあるが、検出されるのは突起欠陥のみであり、画
素欠陥を検出するには別の装置が必要になる。

【００１７】本発明は、かかる問題点に解決するために
なされたもので、透過光による画素欠陥検出と反射光に
よる突起欠陥検出とを同時に行う場合に於いて、検査時
間を短縮し、且つ、装置の小型化を可能にする光学検査
装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係る光学検査装置は、（Ａ）被
検査体（カラーフィルター）の上方にあって、光軸が鉛
直軸に対して傾斜している短波長光源と、（Ｂ）被検査
体（カラーフィルター）の上方にあって、鉛直軸に対し
て前記短波長光源と反対側にあり、光軸が鉛直軸に対し
て０゜〜２０゜の範囲で取り付けらた受光ヘッドと、
（Ｃ）被検査体（カラーフィルター）の下方にあって、
光軸が上記受光ヘッドの光軸と一致して設置され、被検
査体を透過する可視光を発する光源を具備し、（Ｄ）前
記受光ヘッドは、受光した光を二系統に分けるハーフプ
リズムを有し、（Ｅ）前記ハーフプリズムで分割された
一方の光ａは、レンズを通して可視光域に感度を有する
ＣＣＤカメラで受光し、（Ｆ）前記ハーフプリズムで分
割された他方の光ｂは、短波長光を選択的に通過させる
バンドパスフィルタ一と短波長光の減衰の少ないレンズ
を通して短波長域に感度を有するＣＣＤカメラで受光す
ることを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る光学検査装置は、第１の手
段において、短波長光源に矩形の空間フィルターを設
け、照明領域を限定して被検査体１からの正反射光が受
光ヘッドに入光しないようにしたことを特徴とする。 （第３の手段）本発明に係る光学検査装置は、第１の手
段または第２の手段において、受光ヘッドの第１のハー
フプリズムで光を分岐したのち、等２のハーフプリズム
によってさらに分岐し、それぞれの光に対して、その光
軸から相反する方向に撮像中心をずらして取り付けた複
数台のカメラによって、被検査体の検査領域を広げて検
査することを特徴とする。 （第４の手段）本発明に係る光学検査装置は、第３の手
段において、短波長光を分岐した受光ヘッドの第１のプ
リズムに対して、第２のプリズムの反射面を空間的に回
転させたことを特徴とする。

【００１９】すなわち、本発明に於いては、欠陥検査装
置の光学系を、透過光による画素欠陥検出と、反射光に
よる突起欠陥検出とを、ーつの受光ヘッドにより行う光
学系とすることにより、上記目的を達成する。

【００２０】本発明の光学系は、 （１）被検査体の上方にあって、光軸が鉛直軸に対して
傾斜している短波長光源と、 （２）鉛直軸に対して前記短波長光源と反対側にあっ
て、光軸が鉛直軸に対して０°〜２０°の範囲で取り付
けられ、被検査体を通過してきた透過光と被検査体の表
面の突起状欠陥からの反射光を受光する受光ヘッドと、 （３）被検査体の下方にあって、光軸が上記受光ヘッド
の光軸と一致して設置され、被検査体を透過する可視光
を発する光源とで構成し、 （４）前記受光ヘッドが、受光した光を２系統に分ける
ハーフプリズムを有し、 （５）そのプリズムで分割された一方の光は、レンズを
通して、ＣＣＤカメラの撮像中心が上記受光ヘッドの光
軸と一致して配置され且つ可視光域に感度を有するＣＣ
Ｄカメラで受光し、 （６）もう一方の光は、短波長光を選択的に通過させる
バンドパスフィルターと、短波長光の減衰の少ないレン
ズを通して、ＣＣＤカメラの撮像中心が上記受光ヘッド
の光軸と一致して配置され、且つ、短波長域に感度を有
するＣＣＤカメラで受光することを特徴とする。 （７）さらに、上記短波長光源に矩形の空間フィルター
を設け、照明領域を限定して照明することを特徴とす
る。 （８）また、上記受光ヘッドにおいて、ハーフプリズム
で分岐した光を、それぞれもう１度ハーフプリズムを通
過させてさらに分岐し、分岐されたそれぞれの光に対し
て、その光軸から相反する方向にそれぞれの撮像中心を
ずらして複数台のＣＣＤカメラを取り付けることを特徴
とする。 （９）さらに、上記受光ヘッドにおいて短波長光を分岐
した第１のプリズムに対して第２のプリズムの反射面を
空間的に回転させたことを特徴とする。

【００２１】したがって、次のように作用する。 （１）本発明では、透過光用の光源を可視光とし、反射
光用の光源を短波長光源としている。

【００２２】このため、被検査体上方の短波長光源と下
方の可視光光源とにより同一領域を照明して、短波長成
分の反射光と可視光成分の透過光とをーつの受光ヘッド
で受光して、同受光ヘッド内でそれぞれの光を分離し、
分離した光を短波長域に感度を有するＣＣＤカメラと可
視光域に感度を有するＣＣＤカメラとで受光することが
できる。

【００２３】つまり、透過光による画素欠陥検出と、反
射光による画素欠陥検出とを、同一領域で同時に行うこ
とができ、従って被検査体を検査する際の走査領域を狭
くすることができ、検査時間を短縮することができる。 （２）また走査領域が狭い分、検査対象を移動させるた
めの駆動装置のストロークを短くでき駆動装置をコンパ
クトにすることができる。 （３）さらに、短波長光源に矩形の空間フィルタを設置
して撮像領域のみを照明することで、撮像領域外からの
正反射光が受光ヘッドヘ入光しないようにすることがで
き、その結果、誤検出を防ぐことができる。 （４）また、ハーフプリズムを追加してさらに光を分岐
し、複数のＣＣＤカメラで撮像することにより、検査領
域を広げて検査することができ、検査時間を短縮するこ
とができる。 （５）ハーフプリズムを追加した場合、第２のハーフプ
リズム（追加したハーフプリズム）の反射面を空間的に
回転させて第１のハーフプリズムによる光の偏光の影響
を小さくすることで第２のハーフプリズムを通過する光
の減衰を小さくすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学
検査装置の構成図。

【００２５】図２は、第１の実施の形態において、遮光
マスクの設置例を示す図。図３は、第１の実施の形態に
おいて、ＣＣＤカメラ増設の設置例を示す図。図４は、
第１の実施の形態において、ハーフプリズム増設の設置
例を示す図である。 （短波長光源２による照射）図１に示すように、被検査
体であるカラーフィルタ１の上方にあって、光軸が鉛直
軸に対して１２°傾斜し、２００〜４００ｎｍに放射強
度のピークを有する短波長光源２が配置されており、そ
の短波長光源２から、カラーフィルター１の上面に短波
長光を照射する。

【００２６】照射された短波長光は、カラーフィルター
１の上面の平坦な部分では正反射するが、カラーフィル
ター１上に突起物がある場合、正反射とは異なる角度で
反射する。

【００２７】この反射光は、カラーフィルター１の上方
にあって、鉛直軸に対して光源２と反対側にあり、鉛直
軸に対して８゜傾斜して取り付けられた受光ヘッド（５
１）ヘ入光し、短波長光の減衰の少ないハーフプリズム
６（合成石英）により、ａ，ｂの２方向に分割される。 （１）ａ方向に分割された反射光は、撮像レンズ９を通
過し、ＣＣＤカメラ１１の受光面へ到達するが、ＣＣＤ
カメラ１１の感度域は可視光域であるため上記反射光は
感知されない。 （２）ｂ方向に分割された反射光は、短波長成分（２０
０〜４００ｎｍ）を選択的に通過させるバンドパスフィ
ルタ−７と、短波長光の減衰の少ない撮像レンズ８（合
成石英）とを通過し、ＣＣＤカメラ１２で受光される。

【００２８】ＣＣＤカメラ１２は、短波長域（２００〜
４００ｎｍ）に感度を有するため、上記反射光を感知す
ることができ、突起欠陥を検出することができる。 （可視光源１４による照射）また、カラーフィルター１
の下方にあって光軸が受光ヘッド（５１）の光軸と一致
して配置された光源１４から、カラーフィルター１に対
して可視光を照射する。

【００２９】光源１４から照射され、カラーフィルター
１を透過した可視光は、受光ヘッド（５１）へ入光し、
ハーフプリズム６により、ａ，ｂの２方向に分割され
る。 （３）ａ方向に分割された透過光は、レンズ９を介して
可視光域に感度を有するＣＣＤカメラ１１で感知し、画
素欠陥の検出を行う。 （４）ｂ方向に分割された透過光は、バンドパスフィル
ター７を通過できないため、ＣＣＤカメラ１２では受光
されない。 （空間フィルタ１９の設置）さらに、短波長光源２によ
るカラーフィルター１上の照明領域は円形となるが、一
方、ＣＣＤカメラの撮像領域は長方形であり、短波長光
源２によってその撮像領域外も照明してしまう為、同撮
像領域外からの正反射光が受光ヘッドヘ入光してノイズ
となることがある。

【００３０】そこで、短波長光源２の照明領域を限定し
て正反射光が受光ヘッド（５１）に入光しないようにす
るため、矩形の開口部を持つ空間フィルタ１９を図２に
示す位置に設置する。 （ＣＣＤカメラの増設）また、ＣＣＤカメラを複数台設
置して検査領域を拡大することもできる。

【００３１】図３に示すように、上記受光ヘッドにおい
てハーフプリズム６で光を分岐したのち、ハーフプリズ
ム１５及び１６によってさらに分岐し、それぞれの光に
対してその光軸から相反する方向にそれぞれの撮像中心
をずらして各々２台のＣＣＤカメラ（１１、１２、１
７、１８）を取り付ける。 （ハーフプリズム１６の回転）このとき、上記受光ヘッ
ド（５１）に於いて短波長光を分岐したハーフプリズム
６により光が偏光する。

【００３２】さらに、上記の構成により、複数台のＣＣ
Ｄカメラで検査を行う場合、ハーフプリズム６による光
の減衰が大きくなる。そこで、図４に示すように、上記
受光ヘッド（５１）に於いて短波長光を分岐したハーフ
プリズム６に対して、ハーフプリズム１６の反射面を空
間的に±（４５゜±５°）回転させることにより、ハー
フプリズム６の偏光の影響を緩和し、ＣＣＤカメラ間の
受光量の差を小さくすることが出来る。

【００３３】すなわち、本発明装置によれば、 （１）画素欠陥の検出はＣＣＤカメラ１１で、 （２）突起欠陥の検出はＣＣＤカメラ１２で行うが、 （３）ＣＣＤカメラ１１の撮像中心と、ＣＣＤカメラ１
２の撮像中心は一致させて配置されているため、同一領
域を同時に撮像することができる。

【００３４】つまり、透過光による画素欠陥検出と、反
射光による突起欠陥検出とを、ーつの受光ヘッド（５
１）で行なうため、画素欠陥検出と突起欠陥検出とを同
一の検査領域で同時に検査することができ、検査時間を
短縮することができる。 （４）また、短波長光源に矩形の空間フィルタ１９を設
置することにより、短波長光源の照明領域を限定し検査
領域外からの正反射光が受光ヘッドに入光しないように
することができる。

【００３５】その結果、正反射光によるノイズを減少
し、誤検出を防ぐことができる。 （５）また、ハーフプリズム１５および１６を追加して
さらに光を分岐し、複数のＣＣＤカメラで撮像すること
により、検査領域を広げて検査することができ、検査時
間を短縮することができる。 （６）ハーフプリズム１６を追加した場合、その反射面
を空間的に回転させて第１のハーフプリズム６による光
の偏光の影響を小さくすることにより、第２のハーフプ
リズム１６を通過する光の減衰を小さくすることがで
き、欠陥の検出能力低下を抑えることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）透過光による画素欠陥検出と、反射光による突起
欠陥検出とを一つの受光ヘッドで行なうため、画素欠陥
検出と突起欠陥検出とを同一の検査領域で同時に検査す
ることができる。 （２）そのため、検査時間を短縮することができる。 （３）短波長光源に矩形の空間フィルタを設置すること
で正反射光によるノイズを減少し、突起欠陥検査に於け
る誤検出を防ぐことができる。 （４）ハーフプリズムを追加してさらに光を分岐し、複
数のＣＣＤカメラで撮像することにより、検査領域を広
げて検査することができ、検査時間を短縮することがで
きる。 （５）ハーフプリズムを追加した場合、第２のハーフプ
リズム（追加したハーフプリズム）の反射面を空間的に
回転させて第１のハーフプリズムによる光の偏光の影響
を小さくすることにより、第２のハーフプリズムを通過
する光の減衰を小さくすることができ、欠陥の検出能力
低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学検査装置
の構成図。

【図２】第１の実施の形態において、遮光マスクの設置
例を示す図。

【図３】第１の実施の形態において、ＣＣＤカメラ増設
の設置例を示す図。

【図４】第１の実施の形態において、ハーフプリズム増
設の設置例を示す図。

【図５】従来の欠陥検査装置の説明図（１）。

【図６】従来の欠陥検査装置の説明図（２）。

【符号の説明】

１…カラーフィルター（被検査体） ２…短波長光源 ３…レンズ ４…絞り ５…レンズ ６…第１のハーフプリズム（短波長光の減衰が少ないハ
ーフプリズム） ７…バンドパスフィルター ８…短波長光の減衰が少ないレンズ ９…レンズ １０…絞り １１…可視光域に感度を有するＣＣＤカメラ １２…短波長光に感度を有するＣＣＤカメラ １３…レンズ １４…可視光源 １５…ハーフプリズム １６…第２のハーフプリズム １７…可視光域に感度を有するＣＣＤカメラ １８…短波長光に感度を有するＣＣＤカメラ １９…空間フィルタ ２０…短波長光源と可視光源の照明領域 ２１…ＣＣＤカメラ１１、１２の撮像領域 ２２…可視光源の照明領域 ２３…短波長光源の照明領域 ２４…ＣＣＤカメラ１７、１８の撮像領域 ２５…ＸＹステージ ２６…照明光源 ２７…対物レンズ ２８…撮像装置 ２９…光源 ３０…有孔ミラー ３１…ビーム偏光装置 ３２…駆動制御回路 ３３…駆動回路 ３４…遮光マスク ３５…集光レンズ ３６…光検出器 ３７…反射光用光源 ３８…照射光 ３９…透過光用光源 ４０…照射光 ４１…光検出器 ４２…ガラス基板 ４３…遮光膜 ４４…着色層 ５１…受光ヘッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）被検査体（１）の上方にあって、光
   軸が鉛直軸に対して傾斜している短波長光源（２）と、
   （Ｂ）被検査体（１）の上方にあって、鉛直軸に対して
   前記短波長光源と反対側にあり、光軸が鉛直軸に対して
   ０゜〜２０゜の範囲で取り付けらた受光ヘッド（５１）
   と、（Ｃ）被検査体（１）の下方にあって、光軸が上記
   受光ヘッド（５１）の光軸と一致して設置され、被検査
   体（１）を透過する可視光を発する光源（１４）を具備
   し、（Ｄ）前記受光ヘッド（５１）は、受光した光を二
   系統に分けるハーフプリズム（６）を有し、（Ｅ）前記
   ハーフプリズム（６）で分割された一方の光（ａ）は、
   レンズを通して可視光域に感度を有するＣＣＤカメラ
   （１１）で受光し、（Ｆ）前記ハーフプリズム（６）で
   分割された他方の光（ｂ）は、短波長光を選択的に通過
   させるバンドパスフィルタ一（７）と短波長光の減衰の
   少ないレンズ（８）を通して短波長域に感度を有するＣ
   ＣＤカメラ（１２）で受光することを特徴とする光学検
   査装置。
2. 【請求項２】短波長光源（２）に矩形の空間フィルター
   （１９）を設け、照明領域を限定して被検査体（１）か
   らの正反射光が受光ヘッド（５１）に入光しないように
   したことを特徴とする請求項１記載の光学検査装置。
3. 【請求項３】受光ヘッド（５１）において、第１のハー
   フプリズム（６）で光を分岐したのち、等２のハーフプ
   リズム（１６）によってさらに分岐し、それぞれの光に
   対してその光軸から相反する方向に撮像中心をずらして
   取り付けた複数台のカメラによって、被検査体（１）の
   検査領域を広げて検査することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の光学検査装置。
4. 【請求項４】受光ヘッド（５１）において、短波長光を
   分岐した第１のプリズム（６）に対して第２のプリズム
   （１６）の反射面を空間的に回転させたことを特徴とす
   る請求項３記載の光学検査装置。