JP2850031B2

JP2850031B2 - パターン部材の検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP2850031B2
Application number: JP3765990A
Authority: JP
Inventors: 俊樹出口; 忠宏古川
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH03239954A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、基体の平坦な一面に互いに異なる色の複
数のパターンを有するパターン部材を検査する技術に関
し、特に、カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ表面
の異物による突起状の欠陥を検査する上で有効な技術に
関する。

（従来の技術）フォトマスクあるいはレチクルなどのように、透明な
ガラス基板上にパターンを有するものの表面検査、さら
には、半導体素子を製造するためのウエハの表面の異物
検査には、一般に、異物から反射する散乱光を検出する
方法が採られる。その方法では、検査すべき基板の表面
にレーザ光を照射し、基板からの直接的な反射光を受光
しない位置で散乱光を検出する。ゴミなどの異物は、比
較的に大きな散乱光を発するので、その散乱光によって
異物の存在を検出することができる。たとえば、特開昭
63-33648号の公報が、その種の異物検査装置の一つを示
している。

また、散乱光による異物の検査技術をさらに発展させ
た技術として、光の偏光特性を利用した技術が開発され
ている。この偏光特性を利用したものの原理は次のとお
りである。すなわち、検査すべきウエハ等の表面に偏光
した光ビーム（たとえば、照射面に対して平行な振動面
をもつＳ偏光したレーザビーム、あるいは、垂直な振動
面をもつＰ偏光したレーザビーム）を照射した場合、パ
ターンからの反射光は偏光が変化しないのに対し、異物
からの反射光には他の偏光成分も含まれるようになる。
そこで、反射光を検光子を通して受けると、異物だけを
光学的に顕在化させることができる。たとえば、特開昭
61-169750号の公報が、偏光特性を利用した検査技術の
一つを示している。

（発明が解決しようとする課題）本発明者等は、こうした散乱光を検出する異物の検査
技術を利用して、カラーフィルタのような、基体の平坦
な一面に赤、緑、青等の互いに異なる色の複数のパター
ンを有するパターン部材の欠陥を検査することを検討し
た。

カラーフィルタについて見ると、カラーフィルタ10自
体は、第２図に示すように、透明なガラス基板等の基体
12の平坦な一面12aに、赤、緑、青の各色画素パターン1
4R,14G,14Bと、それらの各色画素パターンの境界部分に
位置する遮光パターン16とを備えている。また、この上
に透明なトップコート層が形成される場合もある。遮光
パターン16は、通常、クロム等の金属材料からなり、そ
の厚さは0.1μｍ程度と非常に薄い。それに対し、各色
画素パターン14R,14G,14Bは、たとえばポリイミド等を
基礎にした着色樹脂材料からなり、その厚さは１〜２μ
ｍ程度である。遮光パターン16は格子形状であり、その
格子の内側を各色画素パターン14R,14G,14Bが埋めてい
る。そこで、各色画素パターン14R,14G,14Bは、互いに
同一の形状であり、正方形あるいは長方形をベースとし
た形をしている。そして、色画素パターンの大きさは、
一辺が100〜300μｍ程度である。なお、遮光パターン16
の幅は、数μｍから数十μｍであり、色画素の大きさに
比べれば小さい値である。

こうしたカラーフィルタ10に対し、異物20は、各色画
素パターン14R,14G,14Bの中に埋もれていたり、また、
遮光パターン16上の異物を着色樹脂材料やトップコート
層が覆っている場合も多い。図には、青の色画素パター
ン14Bの中に異物20が埋もれ、その部分は突起22となっ
ている。異物20は、数十μｍから数百μｍの大きさであ
る。欠陥となる突起22は、色画素パターンの上方に突き
出て、高さ数μｍあるいはそれ以上となっている。

こうした突起状の欠陥は、カラー液晶表示装置のセル
ギャップを小さくし、表示画面にムラを生じる原因とな
る。また、突起22の高さがさらに大きい場合には、その
上に形成する電極が対向する信号電極とショートする事
態を生じることもある。

そこに検査の必要性があるが、前記した従来の技術で
は、次のような問題がある。

まず、偏光を利用しない一般の検査技術では、パター
ンの段差部からの散乱もあるので、それによるノイズと
突起状欠陥とのS/N比が悪く、有効な検査が困難であ
る。

その点、偏光を利用する検査技術は、段差部からの散
乱光を取り除き、S/N比を高めることができる。しか
し、その技術でも、カラーフィルタには互いに異なる色
のパターンが複数あるために、欠陥のすべてを確実に検
出することは困難である。これをもう少し明らかにす
る。通常、検査のための光源としては、He-Ne等の単色
レーザを用いるが、突起22の部分は、前述したとおり、
微細な異物20を着色樹脂が覆っているため、色によって
は反射光の強度が非常に低く、欠陥として検出すること
がむずかしい。第３図は、反射強度についての実験例を
示すもので、光源としてハロゲンランプ等の白色光を用
いた場合である。この図より、たとえば波長が632.8nm
のHe-Neレーザを用いると、青の部分や緑の部分からの
反射光の強度が非常に低く、欠陥の検出が困難であるこ
とが分かる。

（発明の開示）この発明は、パターンに互いに異なる色のものが複数
ある場合であっても、異物検査を有効に行うことができ
る技術を提供することを目的とする。

この発明では、赤、緑、青の各光成分を含む光源から
の光ビームを検査すべきパターン部材の表面に照射し、
パターン部材から反射し検出される検出光を赤、緑、青
の少なくとも２色に分解し、分解した各光成分に対応す
る検出光の信号値を比較し、最大の信号値を選択し、そ
の選択した信号値をそれに対応する色の正常なパターン
の基準値と比較し、欠陥の有無を判定する。

光源として、上記のような各光成分を含み、しかも、
照射径が小さく、その照射強度が大きい平行ビームを得
ることができるものを用いる。いわゆる白色光源である
が、その中でも白色レーザが最適である。白色レーザ
は、負グロー放電方式のホロー陰極型He-Cd光３原色レ
ーザであり、赤、緑、青の光３原色が、単一のレーザ管
より同時に発振し、目で見ると白色に見える。また、こ
の白色レーザは、赤、緑、青の各光成分の発振波長が単
一であるから、色分解も容易である。

たとえば、Ｓ偏光された白色レーザの光ビームをカラ
ーフィルタ等の検査対象物に照射し、その散乱光のＰ偏
光成分を赤、緑、青の３つに分光し、そこに検出される
出力信号値をＲ、Ｇ、Ｂとすると、各パターンに対応す
る各出力信号値の大小は次表に示すとおりである。

そこで、３つの出力信号値を比較し最大のものを選択
すれば、その大小関係から検査中のパターンの色を知る
ことができる。そして、その色の正常なパターンの基準
値と最大の出力信号値とを比較することによって、欠陥
の有無を知ることができる。このように、この発明で
は、常に最大の出力信号値を利用して欠陥を検出するた
め、検出能力が高く、信頼性の高い検査を行うことがで
きる。

（実施例）第１図は、この発明による検査装置の一実施例を示す
全体的な構成図である。以下、この図を参照しながら、
この発明の内容を明らかにする。

検査すべきパターン部材は、前記したカラーフィルタ
10である。カラーフィルタ10は、パターンを形成した側
を上にして移動テーブル30の上に載置する。移動テーブ
ル30は、カラーフィルタ10を支持するテーブル部分31
と、そのテーブル部分31をＸあるいは／およびＹ方向に
移動するＸ−Ｙ移動機構32とを備えている。移動テーブ
ル30上のカラーフィルタ10の表面に、Ｓ偏光された白色
レーザビーム33を斜め上から照射する。照射角度θは、
０≦θ＜90°であり、通常15°程度に設定する。また、
レーザビーム33の径は、カラーフィルタ10のパターンの
径より小さく、たとえば数十（20〜50位）μｍ程度の大
きさにする。この点、検出光を色分解するため、照射ビ
ームが隣り合う異なる色の画素パターン間にまたがらな
いようにするのが好ましく、たとえば遮光パターン16の
幅よりも少し小さく設定するのが良い。なお、レーザビ
ーム33を照射する照射手段としては、いずれも図示しな
いが、光源としての白色レーザのほか、Ｓ偏光するため
の偏光子、スキャニングするためのポリゴンミラーおよ
び集光レンズ等を含む。レーザビーム33によるスキャニ
ングは、移動テーブル30の移動方向と直角の方向に行
う。

カラーフィルタ10のパターンに前記した異物20による
突起状の欠陥22がある場合、表面から反射するレーザビ
ーム33の散乱光34はＰ偏光成分の光も含む。こうした散
乱光34をカラーフィルタ10の表面に対し垂直方向から受
光し検出する。受光手段としての集光レンズ35および検
光子36を通過した検出光は、ミラー37および赤外線除去
フィルタ38を通して色分解手段40に至る。色分解手段40
は検出光を青、緑、赤の３色に色分解するものであり、
ここでは波長による選択的な反射特性を示す３枚のダイ
クロイックミラー41,42,43によって構成している。検出
光は、この色分解手段40に入る前に赤外線除去フィルタ
38によって赤外域の光が除去され、さらに、色分解手段
40によって青、緑、赤の３色に色分解される。光源であ
る白色レンズが青、緑、赤の各光成分に応じた単一の波
長の光を発振しているため、色分解手段40にそれほどの
厳密な色分解機能は必要としない。

第１のダイクロイックミラー41は青反射ミラー、第２
のダイクロイックミラー42は緑反射ミラー、第３のダイ
クロイックミラー43は赤反射ミラーであり、色分解され
た各検出光は、それぞれ検出器51,52,53に入る。各検出
器51,52,53は光−電気変換器であり、入力される光信号
を電気信号に変換し、次段の増幅器61,62,63に出力す
る。各増幅器61,62,63において一定の割合で増幅された
各信号は、選択回路70に出力される。選択回路70は比較
回路部71と選択回路部72とを含む。比較回路部71では、
青、緑、赤の３色に対応する信号値を比較し、最大の信
号値を選択し、それを選択回路部72および基準値発生回
路80に出力する。選択回路部72は、比較回路部71からの
制御信号を受けて、３色のうち最大の信号値に対応する
ものだけを検出信号として比較判定回路90に出力する。
一方、基準値発生回路80は、比較回路部71からの制御信
号に応じて、最大の信号値に対応する色の正常なパター
ンの基準値を発生し、それを比較判定回路90の他方の入
力とする。比較判定回路90は、入力された２つの信号を
比較し、検出信号が基準値よりも大きい時のみ欠陥と判
定する。

以上のように、図示した検査装置では、検出光を３色
に色分解し、色分解した検出信号の最大のものを利用し
て欠陥の有無を判定しているため、カラーフィルタ10で
あっても容易かつ確実に欠陥、特に突起状の欠陥を検出
することができる。

なお、この発明はカラーフィルタ10のパターンの検査
のほか、互いに異なる２以上のパターンを有するパター
ン部材の検査に広く適用することができる。パターンは
所定の形状のパターンだけでなく、基体の平坦な一面に
ベタに形成したものを含むことは勿論である。

また、この発明は、偏光特性を利用した検査技術だけ
でなく、散乱光を検出する方式の一般の検査技術にも適
用することができる。

（発明の効果）この発明によれば、検出光を色分解し、色分解し検出
信号の最大のものを利用して欠陥の有無を判定するよう
にしているため、異なる色のパターンを複数有するパタ
ーン部材であっても、欠陥、特に突起状の欠陥を確実に
検出することができる。

また、この発明では、光の３原色の光成分を含む単一
の光源を利用し、検出光を色分解するようにしているた
め、照射のための光学系を比較的に簡単な構成とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による検査装置の一例を示す図、第２図は、検査対象であるパターン部材の一例であるカ
ラーフィルタの断面図、そして第３図は、カラーフィルタの反射分光特性を示す図であ
る。 10……カラーフィルタ（パターン部材）、30……移動テ
ーブル、31……テーブル部分、32……Ｘ−Ｙ移動機構、
33……レーザビーム、34……散乱光、40……色分解手
段、41,42,43……ダイクロイックミラー、51,52,53……
検出器（光−電気変換器）、70……選択回路、80……基
準値発生回路、90……比較判定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/88

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基体の平坦な一面に互いに異なる色の複数
のパターンを有するパターン部材を検査する方法であっ
て、前記基体の平坦な一面に光ビームを照射し、その基
体側からの散乱光を検出することによって、パターン部
材の欠陥を検出するパターン部材の検査方法において、
赤、緑、青の各光成分を含む光源からの光ビームを検査
すべきパターン部材の表面に照射し、パターン部材から
反射し検出される検出光を赤、緑、青の少なくとも２色
に分解し、分解した各光成分に対応する検出光の信号値
を比較し、最大の信号値を選択し、その選択した信号値
をそれに対応する色の正常なパターンの基準値と比較
し、欠陥の有無を判定することを特徴とするパターン部
材の検査方法。
【請求項２】照射する光ビームが偏光された光である、
請求項１に記載のパターン部材の検査方法。
【請求項３】光源が白色レーザである、請求項１に記載
のパターン部材の検査方法。
【請求項４】パターンが着色樹脂材料からなる、請求項
１に記載のパターン部材の検査方法。
【請求項５】パターンが赤、緑、青の繰返しパターンを
備えたカラー液晶表示装置用のカラーフィルタである、
請求項１〜４のいずれかに記載のパターン部材の検査方
法。
【請求項６】請求項１に記載のパターン部材の検査方法
を実施するための検査装置であって、次の各要素を備え
ることを特徴とするパターン部材の検査装置。（ａ）検査すべきパターン部材を載置するテーブル部
分、およびテーブル部分をＸあるいは／およびＹ方向に
移動するＸ−Ｙ移動機構を含む移動テーブル、（ｂ）移動テーブルのテーブル部分にＳ偏光された光ビ
ームを照射する照射手段、（ｃ）移動テーブル上のパターン部材からの反射光であ
って、Ｐ偏光成分を含む反射光を検光子を通して受光す
る受光手段、（ｄ）受光手段が受光した検出光を、赤、緑、青の少な
くとも２色に分解する色分解手段、（ｅ）色分解した各検出光を電気信号に変換する光−電
気変換器、（ｆ）光−電気変換器によって変換した各信号値を比較
し、最大の信号値を選択する選択回路、（ｇ）選択回路からの出力を受け、選択され信号値に対
応する色の正常なパターンの基準値を発生する基準値発
生回路、（ｈ）選択回路から出力される前記最大の信号値に対応
する出力信号と、基準値発生回路から出力される基準値
に対応する出力信号とを比較し、異物による欠陥か否か
を判定する比較判定回路。
【請求項７】色分解手段をダイクロイックミラーで構成
した、請求項６に記載のパターン部材の検査装置。