(57)【要約】【課題】  大型基板（カラーフィルタ基板等）に対してもその表面起伏の状態（膜厚差）を簡易かつ高精度に検査しうる起伏検査装置を提供する。【解決手段】  被検査物に光照射を行う照射手段（ライン照明２）と、該光照射に対する被検査物表面からの光についてその光強度分布を取得する光強度取得手段（エリアセンサ３）と、上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段（ラインセンサ４）と、上記光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段（ライン照明２）を調整する調整手段（画像処理部２０・照明駆動制御部２１）と、該調整を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定手段（欠陥判定処理部２３）とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面に形成された起伏の状態を判定する起伏検査装置であって、
上記被検査物に光照射を行う照射手段と、
該光照射に対する被検査物表面からの光についてその光強度分布を取得する光強度取得手段と、
上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段と、
上記光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段および撮像手段の少なくとも一方を調整する調整手段と、
該調整を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする起伏検査装置。
【請求項２】
上記調整手段は、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別するとともに上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段あるいは撮像手段を調整することを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項３】
上記光強度取得手段は、被検査物表面からの光をエリア状に取得するエリアセンサを備えることを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項４】
上記照射手段はライン状に光照射を行うライン照明であり、上記撮像手段は被検査物表面からの光をライン状に取得するラインセンサを備えることを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項５】
上記照射手段に石英ロッドが用いられていることを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項６】
上記被検査物表面からの光が、被検査物表面での反射光であることを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項７】
上記被検査物は光透過性を有し、被検査物表面からの光が、被検査物の裏面から表面へ透過するとともに該表面で反射した光であることを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項８】
上記調整手段は、照射手段あるいは撮像手段を移動させることで両者の相対的位置関係を調整することを特徴とする請求項１記載の起伏検査装置。
【請求項９】
被検査物の表面に形成された起伏の状態を判定する起伏検査装置であって、
上記被検査物に光照射を行う照射手段と、
上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段と、
照射手段を移動させつつ上記撮像手段による撮像を行うことで被検査物表面からの光の光強度分布を取得し、この光強度分布に基づいて上記照射手段および撮像手段の相対的位置関係を設定する設定手段と、
該設定を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする起伏検査装置。
【請求項１０】
上記設定手段は、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別するとともに上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段および撮像手段の相対的位置関係を設定することを特徴とする請求項９記載の起伏検査装置。
【請求項１１】
上記照射手段はライン状に光照射を行うライン照明であり、上記撮像手段は被検査物表面からの光をライン状に取得するラインセンサを備えることを特徴とする請求項９記載の起伏検査装置。
【請求項１２】
上記被検査物に光照射を行う照射手段と上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段とを用い、被検査物の表面に形成された起伏の状態を判定する起伏検査方法であって、
上記被検査物に光照射を行い、該光照射に対する被検査物表面からの光についてその光強度分布を取得する光強度取得ステップと、
上記光強度取得ステップで得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する調整ステップと、
該調整を行った後の上記撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定ステップと、含むことを特徴とする起伏検査方法。
【請求項１３】
上記調整ステップでは、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別し、上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段あるいは撮像手段を調整することを特徴とする請求項１２記載の起伏検査方法。
【請求項１４】
上記照射手段の照射光の光束を絞る光束調整手段を備えることを特徴とする請求項１または９記載の起伏検査装置。
【請求項１５】
上記光束調整手段はスリットを有することを特徴とする請求項１４記載の起伏検査装置。
【請求項１６】
上記スリットの位置および幅の少なくとも一方が可変であることを特徴とする請求項１５記載の起伏検査装置。
【請求項１７】
請求項１記載の起伏検査装置を制御する、起伏検査装置の制御プログラムであって、
被検査物表面からの光の光強度分布を算出する工程と、
上記光強度分布に基づいて、上記照射手段および撮像手段の少なくとも一方を調整する工程と、
該調整を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する工程とを、コンピュータに実行させることを特徴とする起伏検査装置の制御プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の起伏検査装置の制御プログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータの読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に微細な起伏を有する物体の起伏状態を検査する手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビ、液晶モニタ等の液晶表示装置の需要が増大し、また、コストダウンに対する要求も年々高まっている。特に、液晶表示装置においてはカラーフィルタの製造コスト比重が高く、カラーフィルタの製造コストを削減することが求められている。
【０００３】
ところで、このカラーフィルタにおいて各絵素間で数十ｎｍの膜厚差が生じると、透過率やセルギャップの違いが発生し、カラーフィルタをパネル化したときに色ムラ等の欠陥が発生する。そこで、カラーフィルタを生成した時点で検査を行い、後工程に不良品を流さないことで歩留まりの向上を図っている。
【０００４】
一方、カラーフィルタの各絵素間に数十ｎｍの膜厚差があっても、その絵素間の透過率の差は１％未満程度のものしかならない。すなわち、直接透過光を撮像しても輝度変化はほとんどなく、数十ｎｍの膜厚差を欠陥として検出することは困難な状態にある。そこで、特許文献１には、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に照射し、他方は参照光束とし、カラーフィルタの反射光束と参照光束を干渉させ、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手法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１２１３２３（公開日：２０００年５月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カラーフィルタを生成する透明基板（マザーガラス）は１パネルあたりの製造コストを軽減するべく年々大型化（例えば２ｍ角四方）しており、この結果、特許文献１開示の技術ではカラーフィルタの反射光束と参照光束を干渉させるように各撮像系を調整することが困難になっている。
【０００６】
また、基板を上下左右に動かしてレビューできる目視検査装置で検査する手法も取り入れられているが、マザーガラスの大型化に伴って目視検査装置も大型化する上、目視では数十ｎｍの膜厚差を検出することが困難であり、また、人による検査精度の違いなどもあって、歩留まり低下につながっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば２ｍ角四方の大型基板（カラーフィルタ基板等）に対しても、その表面起伏（膜厚差）を簡易かつ高精度に検査しうる起伏検査装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の起伏検査装置は、上記課題を解決するために、被検査物の表面に形成された起伏（例えば、各部の膜厚差による表面起伏）の状態を判定する起伏検査装置であって、上記被検査物に光照射を行う照射手段と、該光照射に対する被検査物表面からの光についてその光強度分布を取得する光強度取得手段と、上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段と、上記光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する調整手段と、該調整を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、上記調整手段は、光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する。したがって、撮像手段は、被検査物表面から来る様々な光のうち、所望のもの（起伏の状態を判定するのに適した光）だけを取得できる。これにより、上記判定手段は、該撮像手段の取得結果に基づいて被検査物表面の起伏状態を容易かつ高精度に判定することができる。さらに、本起伏検査装置は非常に簡易な構成であるため、例えば２ｍ角四方の大型基板（カラーフィルタ基板等）の検査に好適である。
【００１０】
なお、被検査物（例えば、カラーフィルタ基板）の欠陥判定することにより、その製造装置へのフィードバックを早急に行うことができ、また後の製造ラインへ良品のみを流せることで、製造歩留まりの向上やコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、上記調整手段は、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別するとともに起伏の状態を判定するのに適した光、すなわち、上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段あるいは撮像手段を調整することが好ましい。
【００１２】
また、上記光強度取得手段は、被検査物表面からの光をエリア状に取得するエリアセンサを備えることが好ましい。該構成によれば、エリアセンサによる１度の撮像で光強度分布を取得することが可能となり、タクトの短縮を図ることが可能になる。
【００１３】
また、上記照射手段はライン状に光照射を行うライン照明であり、上記撮像手段は被検査物表面からの光をライン状に取得するラインセンサを備えることが好ましい。該構成によれば、検査精度を担保しつつ装置（光強度取得手段および撮像手段）を小型化でき、加えてタクトの短縮も図ることができる。
【００１４】
また、上記ライン照明には、石英ロッドが用いられていることが好ましい。該構成によれば、被検査物表面への照射輝度を均一化でき、検査精度を向上させることができる。
【００１５】
また、本起伏検査装置においては、上記被検査物表面からの光が、被検査物表面での反射光であっても（すなわち、照射手段を被検査物の表面側に配置する構成でも）構わない。また、被検査物が光透過性を有していれば、上記被検査物表面からの光が、被検査物表面からの光が、被検査物の裏面から表面へ透過するとともに該表面で反射した光であっても（すなわち、照射手段を被検査物の裏面側に配置する構成でも）構わない。
【００１６】
また、上記調整手段は、照射手段あるいは撮像手段を移動（回転含む）させることで両者の相対的位置関係を調整することが好ましい。該構成によれば、照射手段あるいは撮像手段の調整が容易である。
【００１７】
また、本発明の起伏検査装置は、上記課題を解決するために、被検査物の表面に形成された起伏の状態を判定する起伏検査装置であって、上記被検査物に光照射を行う照射手段と、上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段と、照射手段を移動させつつ上記撮像手段による撮像を行うことで被検査物表面からの光の光強度分布を取得し、この光強度分布に基づいて上記照射手段および撮像手段の相対的位置関係を設定する設定手段と、該設定を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、上記設定手段は、光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する。したがって、撮像手段は、被検査物表面から来る様々な光のうち、所望のもの（起伏の状態を判定するのに適した光）だけを取得できる。これにより、上記判定手段は、該撮像手段の取得結果に基づいて被検査物表面の起伏状態を容易かつ高精度に判定することができる。さらに、本起伏検査装置は光強度取得手段を特に要しない非常に簡易な構成であるため、装置の小型化および製造コストの低減を図ることができる。よって、大型基板（カラーフィルタ基板等）の検査に一層好適である。
【００１９】
ここで、上記設定手段は、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別するとともに上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段および撮像手段の相対的位置関係を設定することが好ましい。
【００２０】
また、上記照射手段はライン状に光照射を行うライン照明であり、上記撮像手段は被検査物表面からの光をライン状に取得するラインセンサを備えることが好ましい。
【００２１】
また、本起伏検査装置には、照射光の光束を絞る光束調整手段を設けることが好ましい。こうすれば、観測すべき点以外からの光が減少し、光強度分布を精度良く取得することができる。これにより、照射手段および撮像手段の少なくとも一方の配置を精度良く調整（設定）することができ、被検査物表面に形成された起伏の状態を高精度に判定することができる。この場合、上記光束調整手段はスリットを備えていても良い。また、スリットの位置および幅の少なくとも一方を調整できるようにしておけば、照射手段あるいは撮像手段の位置が変わっても被検査物表面に必要な光量を照射することができる。
【００２２】
また、本発明の起伏検査方法は、上記課題を解決するために、上記被検査物に光照射を行う照射手段と上記被検査物表面からの光のうち所定の光だけを取得する撮像手段とを用い、被検査物の表面に形成された起伏の状態を判定する起伏検査方法であって、上記被検査物に光照射を行い、該光照射に対する被検査物表面からの光についてその光強度分布を取得する光強度取得ステップと、上記光強度取得ステップで得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する調整ステップと、該調整を行った後の上記撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、上記調整ステップでは、上記光強度分布に基づいて正反射領域、乱反射領域および低反射領域を識別し、上記撮像手段が上記乱反射領域および低反射領域の境界近傍領域の光を取得できるように、上記照射手段あるいは撮像手段を調整することが好ましい。
【００２４】
また、本発明の起伏検査装置の制御プログラムは、上記起伏検査装置を制御するため、
被検査物表面からの光の光強度分布を算出する工程と、上記光強度分布に基づいて、上記照射手段および撮像手段の少なくとも一方を調整する工程と、該調整を行った後の撮像手段の撮像結果に基づいて、被検査物表面に形成された起伏の状態を判定する工程とを、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２５】
また、本記録媒体は、上記起伏検査プログラムがコンピュータに読み取り可能に格納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本起伏検査装置によれば、上記調整手段は、光強度取得手段から得られる光強度分布に基づいて、上記照射手段あるいは撮像手段を調整する。したがって、撮像手段は、被検査物表面から来る様々な光のうち、所望のもの（起伏の状態を判定するのに適した光）だけを取得できる。これにより、上記判定手段は、該撮像手段の取得結果に基づいて被検査物表面の起伏状態を容易かつ高精度に判定することができる。さらに、本起伏検査装置は非常に簡易な構成であるため、大型基板（カラーフィルタ基板等）の検査に好適となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の起伏検査装置は、表面に微細な起伏を有する物体であれば、何でも検査対象にすることができる。この検査対象の例としては、カラーフィルタ基板（特に、インクジェット法を用いて形成された基板）、露光レジストが形成された半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等を挙げることができる。以下では、本発明の起伏検査装置の一実施形態として、カラーフィルタ基板を検査対象にする場合について説明する。
【００２８】
図１は本発明の起伏検査装置の要部を示す模式図あり、図２は該起伏検査装置のブロック図である。図１・２に示されるように、起伏検査装置１は、基板駆動ステージ５、ライン照明２、エリアセンサ３、ラインセンサ４、照明駆動ステージ６、制御装置８、記憶部１９および表示モニタ９を備える。制御装置８は、画像処理部２０、照明駆動制御部２１、基板駆動制御部２２および欠陥判定処理部２３を備える。
【００２９】
基板駆動ステージ５は、検査対象たるカラーフィルタ基板１０を支持するとともにこれを基板面に沿った方向（図中の矢印方向、以下、基板走査方向という）に移動させる。ライン照明２は、基板駆動ステージ５上のカラーフィルタ基板１０に光を照射する。なお、ライン照明２には石英ロッドが用いられていることが好ましい。石英ロッドにおいては光が石英ロッドの中を全反射伝送するため、ライン上の石英ロッド背面に拡散部材を均一に塗布加工することで、光を石英ロッドの外へ照射することができる。そのため、ファイバー式のライン照明に比較して均一性を保つことができる。照明駆動ステージ６はライン照明２を基板走査方向の適正な位置に移動させる。エリアセンサ３は、ライン照明２からの照射光のカラーフィルタ基板１０表面での様々な反射光を取得（ライン照明２に照らされたカラーフィルタ基板１０をエリア状に撮像）する。ラインセンサ４は、ライン照明２からの照射光のカラーフィルタ基板１０表面での所定の反射光を取得（ライン照明２に照らされたカラーフィルタ基板１０をライン状に撮像）する。
【００３０】
基板駆動制御部２２は、記憶部１９からのデータに基づいて基板駆動ステージ５を駆動し、カラーフィルタ基板１０を所定の位置に搬送する。画像処理部２０は、エリアセンサ３から得られたエリアセンサ画像を解析する（後に詳述）。照明駆動制御部２１は、画像処理部２０によるエリアセンサ画像の解析データと、記憶部１９から読み出したデータ（例えば、ライン照明２およびラインセンサ４の初期設定位置）とに基づいてライン照明２の適正位置を算出し、これに基づいて照明駆動ステージ６を作動させる。これにより、ライン照明２は基板走査方向へ所定距離だけ移動させられ、この結果、ライン照明２とラインセンサ４との相対的位置関係が適正なものに設定される。
【００３１】
これを受けて、基板駆動制御部２２は基板駆動ステージ５を介してカラーフィルタ基板１０を一定速度で走査させる。これと同時にラインセンサ４はカラーフィルタ基板１０を撮像してゆく。画像処理部２０は、ラインセンサ４が撮像したラインセンサ画像を解析する。欠陥判定処理部２３は、記憶部１９から読み出したデータと、画像処理部２０によるラインセンサ画像の解析データとに基づいてカラーフィルタ基板１０表面の起伏状態（欠陥の有無）を判定する。表示モニタ９は、欠陥判定処理部２３の判定結果（欠陥情報）を表示し、これを装置管理者（オペレータ）に認識せしめる。
【００３２】
なお、制御装置８を図示しない工場情報系ネットワークなどに接続し、欠陥情報を一括管理するサーバーに送付することもできる。
【００３３】
図３は、エリアセンサ３で撮像されるカラーフィルタ基板１０表面の画像（エリアセンサ画像）を模式的に示したものである。ライン照明（ライン状の照明）２を使用した場合、上記エリアセンサ画像は、図３に示すようような、正反射光領域１１０、散乱光領域１１１（１１１ａ・１１１ｂ）および低反射光領域１１２（１１２ａ・１１２ｂ）を有するものになる。すなわち、帯状の領域１１０（正反射光領域）を中央にして、その両側に帯状の領域１１１ａおよび１１１ｂ（乱反射光領域）が位置し、該領域１１１ａ・１１１ｂの外（領域１１０側の反対）側に、帯状の領域１１２ａ・１１２ｂ（低反射光領域）が位置する。
【００３４】
ここで、カラーフィルタ基板１０の各絵素間で膜厚差があっても、正反射光領域１１０ではこの膜厚差による輝度差がほとんど表れず、膜厚差（欠陥）を判定することが非常に困難である。一方、散乱光領域１１１では正反射光領域１１０から離れるほど膜厚差による輝度差が顕著に表れ、散乱光領域１１１ａ・１１１ｂの端部領域ＳＲａ・ＳＲｂで膜厚差による輝度差が最大となる。すなわち、散乱光領域の端部ＳＲａ・ＳＲｂを撮像すれば膜厚差（欠陥）を簡易かつ高精度に判定することができる。
【００３５】
画像処理部２０は、エリアセンサ３の撮像画像（エリアセンサ画像、図３参照）を解析し、反射光の強度分布として、正反射光領域１１０と散乱光領域１１１とを抽出する。以下にその抽出方法の一例を説明する。
【００３６】
図４は、エリアセンサ画像の輝度をヒストグラム化したグラフである。高輝度領域にあるピーク１１３は正反射光領域１１０の輝度が集中していることを示す。また、ピーク１１３より低輝度側にあるピーク１１４は散乱光領域１１１の輝度が集中していることを示す。したがって、このヒストグラムより閾値（輝度）Ａと閾値（輝度）Ｂを決定することで、正反射光領域１１０と散乱光領域１１１とを区別することができる。閾値Ｂは、ヒストグラムの山が２つになるため、判別分析法などの方法で決定することができ、閾値Ａはノイズレベルがカットできる輝度値になるように設定するとよい。閾値Ａと閾値Ｂにて、３値化し、画像処理にて散乱光領域（１１１ａあるいは１１１ｂ）の幅Ｗを算出する。
【００３７】
ここで、照明駆動制御部２１は、この散乱光領域の幅Ｗを用いてライン照明２の最適位置、すなわち、ラインセンサ４にて散乱光領域の端（ＳＲａあるいはＳＲｂ）を撮像できる位置を決定し、これからライン照明２の移動量（基板走査方向の距離距離）を決定する。
【００３８】
散乱光領域（１１１ａあるいは１１１ｂ）の幅Ｗとライン照明２の位置関係は、予めカラーフィルタ基板１０の膜厚の形状が分かっているもので評価し変換データをデータベース化しておく。散乱光領域（１１１ａあるいは１１１ｂ）の幅Ｗからデータベースの変換データより最適なライン照明２の位置を求めることもできる。
【００３９】
なお、エリアセンサ４を用いずに輝度計などを用いてカラーフィルタ基板１０に照射された反射光の強度分布を計測し、散乱光領域の端部（ＳＲａあるいはＳＲｂ）位置を抽出し、ラインセンサ４とライン照明２との適正な位置関係を求めることも可能である。ただ、輝度計などは入射角度を一定に保たなければ誤差が大きくなるため、一定の入射角で反射光が入射するように調整を行いながら輝度計を移動させ、強度分布を取得する必要がある。この点を考慮すると、エリアセンサ４でエリアセンサ画像を瞬時に撮像し、ラインセンサ４とライン照明２の最適な位置関係を求める方がタクトの短縮に有効である。
【００４０】
正反射光領域１１０と散乱光領域１１１とを区別し、散乱光領域の端部（ＳＲａあるいはＳＲｂ）を抽出する際、ライン照明（ライン状の照明）の代わりにスポット照明などを使用することもできる。図５にこのスポット照明を用いたときのエリアセンサ画像（エリアセンサ３による画像）を示す。同図に示されるように、楕円形の正反射光領域１１０の周辺に同じく楕円形の散乱光領域１１１があり、カラーフィルタ基板１０を走査する方向に関する散乱光領域の幅ｗを求めることで、ラインセンサ４とライン照明２の適正な位置関係を決定することができる。
【００４１】
カラーフィルタ基板１０に照射する光は、カラーフィルタ基板１０の裏側から照射し、透過光をエリアセンサ３およびラインセンサ４で撮像する構成であっても構わない。図６はこの構成を示す模式図である。ライン照明２をカラーフィルタ基板１０の裏側から照射し、カラーフィルタ基板１０を透過した光をエリアセンサ３で撮像しても、図３と同様のエリアセンサ画像、すなわち、直接透過光領域の周辺に散乱光領域が位置する画像を得ることができる。そこで、散乱光領域の端部位置を抽出することで、ラインセンサ４とライン照明２との適正な位置関係を決定することができる。
【００４２】
なお、ライン照明２とラインセンサ４の相対的位置関係を設定するにあたって、ラインセンサ４の撮像角度を調整することもできる。この構成（起伏検査装置１ｘ）の模式図を図７に示し、ブロック図を図８に示す。ここで、ライン照明２からカラーフィルタ基板１０に入射する角度と同じ角度でラインセンサ４からカラーフィルタ基板１０の表面を撮像すると正反射光の画像となってしまう。すなわち、カラーフィルタ基板１０の各絵素の膜厚差による輝度差が画像に表れないことになる。そこで、エリアセンサ３で得られた散乱光領域の幅Ｗから入射角度の関係を事前に求めておき、これに基づいてラインセンサ４の入射角度を決定することで、カラーフィルタ基板１０の各絵素の膜厚差による輝度差が表れた画像を撮像することができる。具体的には、制御装置８ｘの画像処理部２０ｘがエリアセンサ画像を解析し、この解析結果に基づいてラインセンサ駆動制御部２９が上記入射角度の関係を算出し、これに基づいて該ラインセンサ駆動制御部２９がラインセンサ駆動ステージ３０を介してラインセンサ４ｘを適正な向きに回転させる。
【００４３】
また、ライン照明２とラインセンサ４の相対的位置関係を設定するにあたっては、ライン照明２を静止させて（そのままにして）おき、ラインセンサ４を基板走査方向に移動させることもできる。
【００４４】
図９は、本起伏検査装置１の処理工程の一具体例を示すフローチャートである。
【００４５】
本処理工程においては、まず、基板搬送部（図示せず）が、カラーフィルタ基板１０を装置内に搬入する（Ｓ１）。この基板搬送部は搬入したカラーフィルタ基板１０の基板情報を制御装置８に送信する。基板情報とは、ロット情報や生成しているカラーフィルタ基板１０のサイズや絵素の大きさなどである。カラーフィルタ基板１０は基板を搬送する基板駆動ステージ５に位置決めされているため、制御装置８はカラーフィルタの形成位置を把握している。
【００４６】
ついで、基板駆動ステージ５が、カラーフィルタの形成位置にライン照明２からの光照射が可能であるとともにこれをエリアセンサ３で撮像できる場所にカラーフィルタ基板１０を移動させる（Ｓ２）。Ｓ１の工程で制御装置８（基板駆動制御部２２）はカラーフィルタの形成位置を認識しており、基板駆動制御部２２は、これに基づいて基板駆動ステージ５を動作させ、所定の基板位置（カラーフィルタ基板１０上のカラーフィルタ形成位置をエリアセンサ３が撮像できる位置）にカラーフィルタ基板１０を移動させる。なお、この所定位置は予め記憶部１９に記憶されており、基板駆動制御部２２は、この情報を読み出して基板駆動制御部２２を作動させ、カラーフィルタ基板１０を所定位置に移動させる。
【００４７】
ついで、エリアセンサ３がカラーフィルタ基板１０を撮像し、制御装置８（画像処理部２０および照明駆動制御部２１）がライン照明２の移動量を算出する（Ｓ３）。ここでは、画像処理部２０が、エリアセンサ３で撮像された画像（エリアセンサ画像）を解析し、この解析結果に基づいて照明駆動制御部２１が、ラインセンサ４でエリアセンサ画像の散乱光領域の端部１１１を撮像できるように、ライン照明２の移動量（基板走査方向の移動量）を算出する。なお、エリアセンサ３の画像位置とラインセンサ４の撮像位置との相対位置関係は事前に制御装置８で算出されるか、記憶部１９から読み出される。
【００４８】
ついで、ラインセンサ４での撮像を行うために、照明駆動ステージ６がライン照明２を適正な位置に移動させる（Ｓ４）。すなわち、照明駆動制御部２１がＳ３で算出したライン照明２の移動量に基づいて照明駆動ステージ６を動作させる。
【００４９】
ついで、ラインセンサ４による撮像準備として、基板駆動ステージ５がカラーフィルタ基板１０を撮像開始位置に移動させる（Ｓ５）。
【００５０】
ついで、基板駆動ステージ５上にあるカラーフィルタ基板１０を撮像開始位置より走査させながらラインセンサ４によりカラーフィルタ基板１０を撮像する（Ｓ６）。ラインセンサ４の撮像中、基板駆動制御部２２は基板駆動ステージ５を一定の速度で動作させ、これによりカラーフィルタ基板１０が一定の速度で移動する。なお、ラインセンサ４が基板の長さ分の撮像を終了した時点で、基板駆動制御部２２は基板駆動ステージ５を停止させる。
【００５１】
ついで、画像処理部２０がラインセンサ４で撮像されたラインセンサ画像を解析し、この解析結果に基づいて欠陥判定処理部２３がカラーフィルタ基板１０の欠陥を判定する（Ｓ７）。図１０はラインセンサ画像を示す模式図である。数十ｎｍの膜厚差がある絵素があるカラーフィルタでは、欠陥の絵素で反射した光は、その膜厚差によって、周囲の絵素で反射した光と比較してその輝度が異なって撮像される。すなわち、膜厚が周りの絵素より厚い場合は高輝度に、膜厚が周りの絵素より薄い場合は低輝度になる。
【００５２】
ここで、カラーフィルタの膜厚差検出原理について、図１３〜図１５を参照しながら以下に説明する。図１３（ａ）（ｂ）は、あるカラーフィルタの膜厚が他のカラーフィルタの膜厚よりも薄いときのカラーフィルタ表面の反射光量を示す図である。図１４（ａ）（ｂ）は、あるカラーフィルタの膜厚が他のカラーフィルタの膜厚よりも厚いときのカラーフィルタ表面の反射光量を示す図である。図１５は、輝度差と膜厚差との関係を示すグラフである。図１４（ｂ）は、何らかの原因で膜厚が小さくなった欠陥カラーフィルタ（ＣＦ）を示す。膜厚差が小さくなると、カラーフィルタのＢＭ（ブラックマトリクス）界面における傾斜角度が周辺カラーフィルタと比較して小さくなる。よって、図１３（ａ）のように、膜厚の小さいカラーフィルタの反射光量は周辺カラーフィルタと比較して小さくなる。なお、図１３（ｂ）において、ＣＦは傾斜角度の違いを判り易くするために、誇張して描画しているが、具体的には、ＢＭ端面の最大の傾斜角度が１〜４度程度であり、傾きに直すと、１０〜５０μｍ／ｍｍ程度の傾きとなっている。一方、膜厚が大きくなった欠陥ＣＦの場合も、上述した膜厚が小さくなった欠陥ＣＦの場合と同様に説明できる。膜厚が大きくなると、傾斜角度が周辺ＣＦと比較して大きくなる。よって、図１４（ａ）に示すように、膜厚の大きいＣＦからの反射光量は周辺ＣＦと比較して大きくなる。このような原理によって、膜厚差（基準膜厚に対して膜厚が大きいか、あるいは小さいかを示す値）は、撮像画像の輝度差（基準膜厚の反射光量と欠陥膜厚の反射光量との差の絶対値）という形で検出されることになる。そこで、膜厚差を把握しているサンプルを事前に撮像し、「膜厚差と撮像画像の輝度差の関係」を事前に評価しておくことで、撮像画像から欠陥ＣＦの膜厚差を推定することができる。例えば、図１５に示すようなグラフ、すなわち膜厚差と輝度差との関係を事前に評価したグラフを用いることが考えられる。これを利用すれば、欠陥ＣＦから求めた輝度差から容易に膜厚差を推定することができる。
【００５３】
また、製造装置が原因で欠陥（膜厚差）が発生する場合、連続した絵素に欠陥が発生することが多い。これにより、図１０に示すラインセンサ画像１１６には、スジムラ１１７などの欠陥が観測される。この各絵素の膜厚差が数十ｎｍであれば、液晶パネルを構成したときにもスジムラ（不具合）のある不良品となってしまう。なお、このスジムラ１１７をより精度良く抽出する（欠陥を判定する）ためには、ライン照明２に石英ロッドを使用した照明を使用することが好ましい。これにより照度ムラの影響が軽減され、欠陥判定の精度が高まる。なお、ライン照明２にファイバー照明を使用することも可能である。
【００５４】
最後に、カラーフィルタ基板１０を起伏検査装置１から搬出する（Ｓ８）。すなわち、基板駆動制御部２２の制御に従って基板駆動ステージ５がカラーフィルタ基板１０を基板搬入出位置まで移動させ、基板搬送部がカラーフィルタ基板１０を外部に搬送する。
【００５５】
以上のように、本起伏検査装置１によれば、一連のカラーフィルタ基板１０の検査を自動的に行い、カラーフィルタ基板１０の良品・不良品（欠陥の有無）を高精度かつ容易に判定することができる。これにより、不良品が発生（特に多発）したときはカラーフィルタ形成装置の異常を即座にオペレータに通知することが可能となる。また、工場の情報系へ基板の欠陥検査情報を送信することで、後半工程へ良品のみを流し液晶パネルに製造された時点での歩留まりを向上することができる。また、カラーフィルタ基板生成時に不良品が多発すれは、カラーフィルタ製造装置に即時にフィードバックをかけることもできる。
【００５６】
ライン照明２とラインセンサ４の相対位置関係が基板のロット単位や機種単位で同じ結果が得られる場合には、事前に対象のロットのカラーフィルタ基板を起伏検査装置１に投入し、ライン照明２とラインセンサ４の相対的位置関係をロット単位や機種単位で管理・変更することにより、以後のカラーフィルタ基板についてはＳ２およびＳ３の工程を省くことができ、装置のタクトアップを図ることが可能となる。
【００５７】
なお、本起伏検査装置は、エリアセンサを用いずに構成することもできる。この構成（起伏検査装置１ｙ）の模式図を図１１に、ブロック図を図１２に示す。すなわち、図９のＳ１の後、Ｓ２・３の代わりに、ライン照明２を移動させながらラインセンサ４でカラーフィルタ基板１０を撮像する。具体的には、照明駆動制御部２１ｙの制御に従って照明駆動ステージ６がライン照明２を移動させつつ、ラインセンサ４にてカラーフィルタ基板１０を順次撮像し、１枚の画像を得る。
【００５８】
これにより、図３に示すエリアセンサ画像と同等の画像を得ることができる。ついで、制御装置８（画像処理部２０ｙおよび照明駆動制御部２１ｙ）がライン照明２の適正位置を算出する。具体的には、画像処理部２０ｙが、上記ラインセンサ４により撮像された画像を解析し、この解析結果に基づいて照明駆動制御部２１ｙが、ラインセンサ４で散乱光領域の端部１１１（図３参照）を撮像できるようなライン照明２の位置（基板走査方向の位置）を算出する。以後は図９のＳ４〜と同様である。
【００５９】
当該構成によれば、エリアセンサを準備することがなく、ラインセンサのみで装置（システム）を構築することができ、特に大型基板を全面検査する場合に、装置のサイズおよびコストダウンあるいはその調整もしやすくなり大変有効である。
【００６０】
なお、ライン照明２からの光束が大きな幅をもつと、取得するべき点以外の反射光も撮像されるため、カラーフィルタ基板端面の傾斜角の違いを判断する際に誤差が生じやすい。そこで、図１６（ａ）に示すように、図１・６・７・１１等において、ライン照明２からの光束を絞る光束調節部７０（光束調整手段）を設けても良い。光束調節部７０はスリット７１を有しており、ライン照明２のカラーフィルタ基板側に設けられる。こうすれば、図１６（ａ）に示すように光束の幅が狭まり（図１６（a）参照、図中２点破線はスリットがない場合の光束を示す）、撮像するべき点以外からの反射光を制限することができる。これにより、傾斜角の違い（起伏状態）を判断する際の誤差が減少し、欠陥検出精度を向上させることができる。この場合、光束調整部７０を、そのスリット７１の幅および位置が可変となるように構成しておいても良い。こうすれば、ライン照明２が移動しても、これに応じてスリット７１の幅および位置を変更させることで撮像すべき点に必要な光量の照射することができる（図１６（ｂ）参照）。なお、光束調整部７０の制御は、図１７に示すように、照明駆動制御部（２１・２１ｘ）が行う。
【００６１】
また、ライン照明２からの光に指向性をもたせることもできる。例えば、図１８に示すように、図１・６・７・１１等において、ライン照明２と観察点（カラーフィルタ基板１０）との間に凸型のシリンドリカルレンズ７７を配置することで照明光の指向性を上げる。これにより、撮像するべき点以外からの反射光を制限することができ、欠陥検出精度を向上させることができる。なお、観察点（カラーフィルタ基板１０）に照射される光は必ずしも平行光でなくてもよく、観察点に向かってやや収束するような光であっても構わない。
【００６２】
また、図１９に示すように、図１・６・７・１１等において、ライン照明２のカラーフィルタ基板側に、指向フィルタ８０（指向性調節手段）を設けることで照明光の指向性を上げても良い。フィルタ指向８０は、枠体にライン照明の延伸方向（ライン方向）に直角な格子（縦格子）８１を設けた構成を有する。このように縦格子（ライン方向に直角の仕切り）８１を設けることで照射光のライン方向の指向性が向上し、撮像するべき点以外からの反射光を制限することができる。これにより、欠陥検出精度を高めることができる。さらに、図２０に示すように、縦格子８１をもつ指向フィルタ８０に、横格子（ライン方向の仕切り）９１をもつ指向フィルタ９０を重ねることも可能である。こうすれば、ライン方向およびこれに直角な方向の双方の指向性が向上し、欠陥検出精度をさらに高めることができる。また、図２１のように縦格子（仕切り）８１に可動性（例えば、ライン方向の可動性）をもたせ、指向フィルタ８０の透過光の角度を調整できるようにしても良い。もちろん、指向フィルタ８０の設置角度自体を変更して透過光の角度を調整しても良い。
【００６３】
また、照射光の光束を調節する、あるいは照射光に指向性をもたせるために、ライン照明２と観察点（カラーフィルタ基板１０）との間に透過型の液晶パネルを配置することも可能である。例えば液晶パネルにスリットを表示すれば、これが光束調節部（図１６（ａ）・（ｂ）参照）と同様に機能する。液晶パネルであるため、スリット（表示）の配置の変更やスリット幅の変更が自在である。
【００６４】
なお、制御装置８（８ｘ・８ｙ）は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。すなわち、制御装置８（８ｘ・８ｙ）は、各機能（制御装置内の各部の機能）を実現する制御プログラム（起伏検査装置の制御プログラム）の命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）を備え、記憶部１９は、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである起伏検査プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記起伏検査装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【００６５】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，等を用いることができる。
【００６６】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになる。
【００６７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の起伏検査装置は物体表面の微細な起伏状態を容易に検査することができる。したがって、カラーフィルタ基板（特に、インクジェット法を用いて形成された基板）、露光レジストが形成された半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の表面検査に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本起伏検査装置の実施の一形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す起伏検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ライン照明を用い、カラーフィルタ基板をエリアセンサで撮像した画像（エリアセンサ画像）を示す模式図である。
【図４】エリアセンサ画像の輝度分布を示すヒストグラムである。
【図５】スポット照明を用い、カラーフィルタ基板をエリアセンサで撮像した画像（エリアセンサ画像）を示す模式図である。
【図６】本起伏検査装置の他の構成（ライン照明をカラーフィルタ基板の裏面側に配置する構成）を示す模式図である。
【図７】本起伏検査装置のさらに他の構成（ラインセンサの位置調整を行う構成）を示す模式図である。
【図８】図７に示す起伏検査装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図１に示す起伏検査装置の処理工程例を示すフローチャートである。
【図１０】カラーフィルタ基板をラインセンサで撮像した画像（ラインセンサ画像）を示す模式図である。
【図１１】本起伏検査装置のさらに他の構成（エリアセンサを用いない構成）を示す模式図である。
【図１２】図１１に示す起伏検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）は欠陥判定処理の原理を説明するためのカラーフィルタと反射光量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）のときのカラーフィルタの状態を示す図である。
【図１４】（ａ）は欠陥判定処理の原理を説明するためのカラーフィルタと反射光量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）のときのカラーフィルタの状態を示す図である。
【図１５】欠陥判定処理の原理を説明するための輝度差と膜厚差との関係を示すグラフである。
【図１６】（ａ）（ｂ）は、光束調整部を備える本起伏検査装置の構成を示す模式図である。
【図１７】光束調整部の制御関係を示すブロック図である。
【図１８】シリンドリカルレンズを備える本起伏検査装置の構成を示す模式図である。
【図１９】指向フィルタを備える本起伏検査装置の一部構成を示す斜視図である。
【図２０】２つの指向フィルタを備える本起伏検査装置の一部構成を示す斜視図である。
【図２１】格子（仕切り）が可変である指向フィルタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１・１ｘ・１ｙ起伏検査装置
２  ライン照明
３  エリアセンサ
４  ラインセンサ
５  基板駆動ステージ
６  照明駆動ステージ
８・８ｘ・８ｙ  制御装置
９  表示モニタ
１０  カラーフィルタ基板
１９  記憶部
２０  ２０ｘ  画像処理部
２１  ２１ｘ  照明駆動制御部
２２  基板駆動制御部
２３  欠陥判定処理部
７０  光束調節部
７１  スリット
７７  シリンドリカルレンズ
８０  指向フィルタ（縦格子）
９０  指向フィルタ（横格子）
１１０  正反射領域
１１１  乱反射領域
１１２  低反射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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