JPH03239954A - パターン部材の検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ェハの表面の異物検
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６
３−３３６４８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、検査すべきウェ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６１−１６．９７５０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−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１４Ｒ，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１〜２μｍ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、−辺が１
００〜３００μｍ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１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どなっている。異物２０は、数十μｍか
ら数数百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０通常、検査のための光源
としては、Ｈｅ　−Ｎ　ｅ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光光源原色
レーザあり、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ｍ
−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１
０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、Ｏ≦θく９ｏ０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３
７および赤外線除去フィルタ３８を通して色分解手段４
０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。光源である白色レーザ
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、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１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１次段の増幅器
６１゜６２．６３に出力する。各増幅器６１，６２．６
３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２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、色分解した検出
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。 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。 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。 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。 ５、パターン部材が赤、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。 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、選択された信号値に
   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。 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。