特開 2015-161593 欠陥検出装置、処理装置、および欠陥検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-161593(P2015-161593A)

(43)【公開日】2015年9月7日

(54)【発明の名称】欠陥検出装置、処理装置、および欠陥検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/958 20060101AFI20150811BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/958

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-37088(P2014-37088)

(22)【出願日】2014年2月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100123733

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 大樹

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100170346

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 望

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】松田 勲

(72)【発明者】

【氏名】小山 勝弘

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA90

2G051AB01

2G051AB02

2G051BA10

2G051CA03

2G051CB02

2G051EA08

2G051EA11

2G051EA12

2G051EA16

2G051EA30

(57)【要約】

【課題】使用する光学部品点数を少なくして簡易な構成により対象物の欠陥を検出することができる欠陥検出装置、処理装置、および欠陥検出方法を提供すること。
【解決手段】欠陥検出装置１００は、光源１１と、対象物Ｐを支持する支持部１２と、受光部１３と、処理部２０とを備える。処理部２０において、微分回路２１は、受光部１３からの信号を微分し、バンドパスフィルタ２２は、微分回路２１からの信号のうち特定の周波数帯域の信号を通過させる。その結果、欠陥成分の信号を抽出することができる。これにより、使用する光学部品点数を減らして簡易な構成で対象物の欠陥を検出することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物に光を照射する光源と、
前記対象物からの光を検出しこれを信号に変換する受光部と、
前記受光部からの信号が入力される微分回路と、
前記微分回路からの信号が入力されるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する判定部と
を具備する欠陥検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
前記バンドパスフィルタからの信号が入力されるトランスバーサルフィルタをさらに具備する
欠陥検出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、
前記微分回路からの信号が入力され、前記バンドパスフィルタにより通過させる信号の周波数帯域より低い周波数帯域の信号を通過させるローパスフィルタをさらに具備し、
前記判定部は、前記ローパスフィルタからの信号に基づき、前記欠陥の有無をさらに判定する
欠陥検出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の欠陥検出装置であって、
前記ローパスフィルタからの信号が入力されるトランスバーサルフィルタをさらに具備する
欠陥検出装置。

【請求項5】

請求項１から４に記載の欠陥検出装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記支持部と前記受光部とを相対的に移動させる移動機構と
をさらに具備する欠陥検出装置。

【請求項6】

請求項１から５に記載の欠陥検出装置であって、
前記光源は、パターン構造を有する前記対象物に光を照射する
欠陥検出装置。

【請求項7】

対象物からの光を検出する受光部からの信号が入力される微分回路と、
前記微分回路からの信号が入力されるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する判定部と
を具備する処理装置。

【請求項8】

対象物に光を照射し、
前記対象物からの光を検出することにより信号を生成し、
前記信号を微分し、
前記微分された信号のうち、特定の周波数帯域の信号を抽出し、
前記抽出された信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する
欠陥検出方法。

【請求項9】

対象物に光を照射する光源と、
前記対象物からの光を検出しこれを信号に変換する受光部と、
前記受光部からの信号が入力される微分回路と、
前記微分回路からの信号が入力され、前記対象物の欠陥に対応する周波数帯域より低い周波数帯域の信号を通過させるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する判定部と
を具備する欠陥検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物の欠陥を検出する欠陥検出装置、これに用いられる処理装置、および欠陥検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、様々な産業分野で対象物の欠陥を検出する装置や方法が使用され、あるいは提案されている。

【0003】

例えば特許文献１に記載の表面欠陥検査装置は、曲面を有する自動車のボディを高速処理するものである。この検査装置は、自動車の周囲に複数のＣＣＤカメラを設置し、これにより被検査面の異なる位置を順次照明して複数の画像を撮影している。そして、検査装置は、画像処理部において、これらの画像情報を微分処理回路部により微分処理することにより、エッジ処理を行うことができる。

【0004】

また、特許文献２の従来の技術に記載のように、半導体デバイスの製造工程において、参照画像と比較して欠陥有無を判定するダイツーデータベース（die to database）方式がある。

【0005】

しかしながら、これら特許文献１、２の装置は、画像処理により欠陥を検出しているため、その処理に時間がかかる。

【0006】

特許文献３に記載の光学的検査装置は、繰り返しパターンが表面に形成された半導体ウェハの欠陥（当該繰り返しパターン上の異物）を検査する装置である。この装置は、光源１からモノクローム光線を半導体ウェアに斜めに照射し、繰り返しパターンによる回折光の一部を空間フィルタで透過させる。これにより、空間フィルタ２に設けられている遮断部がこの回折光を遮断し、散乱光のみが光検出器により検出される（例えば、特許文献３の明細書段落［０００３］、［００１９］参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開2000-193601号公報

【特許文献2】特開平11-143050号公報

【特許文献3】特開2000-97872号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献３の検査装置のように光学的な処理により欠陥を検出する場合、例えば欠陥の種類ごとに多数の光学部品が必要になり、またそれらの位置合わせ等の光学的な調整が必要になる。そのため、その調整に多大な時間を要するという問題がある。

【0009】

本発明の目的は、使用する光学部品点数を少なくして簡易な構成により対象物の欠陥を検出することができる欠陥検出装置、処理装置、および欠陥検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る欠陥検出装置は、光源と、受光部と、微分回路と、バンドパスフィルタと、判定部とを具備する。
前記光源は、対象物に光を照射する。
前記受光部は、前記対象物からの光を検出しこれを信号に変換する。
前記微分回路には、前記受光部からの信号が入力される。
前記バンドパスフィルタには、前記微分回路からの信号が入力される。
前記判定部は、前記バンドパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する。
この欠陥検出装置は、微分回路からの信号の周波数帯域のうちバンドパスフィルタにより所望の周波数帯域の信号を通過させることで、欠陥なしの信号振幅に比べ、欠陥ありの信号振幅を大きくして得ることができる。すなわち欠陥成分の信号を抽出することができる。これにより、使用する光学部品点数を減らして簡易な構成で対象物の欠陥を検出することができる。

【0011】

前記欠陥検出装置は、前記バンドパスフィルタからの信号が入力されるトランスバーサルフィルタをさらに具備してもよい。
これにより、バンドパスフィルタで抽出された欠陥を持つ対象物に対応する信号を選択的に増幅することができるので、ＳＮ比を向上させ、欠陥の検出精度を高めることができる。

【0012】

前記欠陥検出装置は、前記微分回路からの信号が入力され、前記バンドパスフィルタにより通過させる信号の周波数帯域より低い周波数帯域の信号を通過させるローパスフィルタをさらに具備してもよい。前記判定部は、前記ローパスフィルタからの信号に基づき、前記欠陥の有無をさらに判定してもよい。
これにより、バンドパスフィルタにより通過させる信号の周波数帯域より低い周波数帯域の信号に基づき、判定部が欠陥の有無を判定することで、欠陥の検出精度を高めることができる。

【0013】

前記欠陥検出装置は、前記ローパスフィルタからの信号が入力されるトランスバーサルフィルタをさらに具備してもよい。
これにより、ローパスフィルタで抽出された、欠陥なしに対応する信号を増幅することができるので、ＳＮ比を向上させ、欠陥の検出精度を高めることができる。

【0014】

前記欠陥検出装置は、前記対象物を支持する支持部と、前記支持部と前記受光部とを相対的に移動させる移動機構とをさらに具備してもよい。

【0015】

前記光源は、パターン構造を有する前記対象物に光を照射するものであってもよい。
例えば格子パターン等、規則的なパターン構造を有する物体に光を照射することにより、受光部からそのパターンに対応する信号が得られやすくなり、欠陥の検出精度が向上する。

【0016】

本発明の一形態に係る処理装置は、微分回路と、バンドパスフィルタと、判定部とを具備する。
前記微分回路には、対象物からの光を検出する受光部からの信号が入力される
前記バンドパスフィルタには、前記微分回路からの信号が入力される。
前記判定部は、前記バンドパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する。

【0017】

本発明の一形態に係る欠陥検出方法は、対象物に光を照射することを含む。
前記対象物からの光を検出することにより信号が生成される。
前記信号が微分される。
前記微分された信号のうち、特定の周波数帯域の信号が抽出される。
前記抽出された信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無が判定される。

【0018】

本発明の一形態に係る欠陥検出装置は、光源と、受光部と、微分回路と、ローパスフィルタと、判定部とを具備する。
前記光源は、対象物に光を照射する。
前記受光部は、前記対象物からの光を検出しこれを信号に変換する。
前記微分回路には、前記受光部からの信号が入力される。
前記ローパスフィルタは、前記微分回路からの信号が入力され、前記対象物の欠陥に対応する周波数帯域より低い周波数帯域の信号を通過させる。
前記判定部は、前記ローパスフィルタからの信号に基づき、前記対象物の欠陥の有無を判定する。
この欠陥検出装置は、微分回路からの信号の周波数帯域のうちローパスフィルタにより所望の周波数帯域の信号を通過させることで、欠陥ありの信号振幅に比べ、欠陥なしの信号振幅を大きくして得ることができる。その結果、欠陥なしの信号の特定により、欠陥ありの信号を特定することができるので、使用する光学部品点数を減らして簡易な構成で対象物の欠陥を検出することができる。

【発明の効果】

【0019】

以上、本発明によれば、使用する光学部品点数を少なくして簡易な構成により対象物の欠陥を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検出装置の構成を示す模式図およびブロック図である。

【図2】図２は、ＣＣＤラインセンサにより得られた電圧信号を示す。

【図3】図３は、微分回路により微分された電圧信号を示す。

【図4】図４は、微分処理後、バンドパスフィルタを通過した信号を示す。

【図5】図５は、バンドパスフィルタを通過後、トランスバーサルフィルタを通過した信号を示す。

【図6】図６は、本実施例に係る、例えば３タップを有するトランスバーサルフィルタの構成を示す。

【図7】図７は、二値化回路での処理を示す。

【図8】図８は、干渉計による欠陥検出方法を説明するための図であって、１層分の膜の表裏の両面での反射光を示している。

【図9】図９は、分光光度計を用いて液晶パネルの透過率の波長依存性を評価した結果を示す。

【図10】図１０Ａ、Ｂは、干渉計による欠陥検出方法を説明するための図であって、膜内に異物がある場合の干渉光と、膜厚が面内で一定でない場合の干渉光を示す。

【図11】図１１は、本発明の第２の本実施形態に係る欠陥検出装置の処理部の構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、「欠陥あり」および「欠陥なし」の両対象物について、受光部で得られる信号のスペクトルを示す。

【図13】図１３は、図３で示した微分処理後、ローパスフィルタを通過した信号を示す。

【図14】図１４は、ローパスフィルタを通過後、トランスバーサルフィルタを通過した信号を示す。

【図15】図１５は、二値化回路での処理を示す。

【図16】図１６は、第１、２の実施形態と、比較例とを比較するための図であって、微分回路により微分された信号が、ローパスフィルタ（0kHz〜230kHz）を通した信号を示す。

【図17】図１７は、図１６に示すローパスフィルタからの信号が、トランスバーサルフィルタ（処理系統Ａ内）を通過した信号を示す。

【図18】図１８は、図１６に示すローパスフィルタからの信号が、トランスバーサルフィルタ（処理系統Ｂ内）を通過した信号を示す。

【図19】図１９は、本発明の第３の実施形態に係る欠陥検出装置を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0022】

１．第１の実施形態

【0023】

１）欠陥検出装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検出装置の構成を示す模式図およびブロック図である。

【0024】

この欠陥検出装置１００は、光源１１と、対象物Ｐを支持する支持部１２と、受光部１３と、処理部２０とを備える。

【0025】

光源１１としては、例えばハロゲンランプ、蛍光ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ等が用いられる。あるいは、光源１１として、固体レーザ光源や、ガスレーザ光源が用いられてもよい。

【0026】

対象物Ｐは、例えば透過型の液晶パネル等、規則的なパターンを有する構造を有し、光透過性を有する物体である。規則的なパターンとは、対象物が表示パネルである場合、格子パターン、つまり画素電極パターンである。

【0027】

支持部１２は、例えば対象物Ｐの周囲の一部または全部を保持してこれを支持するように構成されている。

【0028】

受光部１３は、対象物Ｐを透過した光を検出しこれを信号に変換する。受光部１３は、光電変換素子を有していればどのような形態でもよい。光電変換素子としては、例えばフォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。受光部１３は、支持部１２に支持された対象物Ｐが、光源１１とこの受光部１３との間に位置するように、配置される。

【0029】

処理部２０は、受光部１３からの信号を取り込み、所定の処理を行う。例えば処理部２０は、微分回路２１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２、トランスバーサルフィルタ（ＴＢＦ）２３、二値化回路２４、パルス幅計測回路２５、および判定部２６を備える。

【0030】

微分回路２１は、受光部１３からの信号を微分する機能を有する。

【0031】

バンドパスフィルタ２２は、微分回路２１からの信号のうち所定の周波数帯域の信号を通過する機能を有する。

【0032】

トランスバーサルフィルタ２３は、係数設定により、バンドパスフィルタ２２を通過した信号のうち、欠陥を有する対象物Ｐに対応する信号、または、欠陥なしの対象物Ｐに対応する信号を選択的に増幅する機能を有する。

【0033】

二値化回路２４は、トランスバーサルフィルタ２３からの信号を任意の電圧レベル（閾値）でスライスし、二値化する機能を有する。

【0034】

パルス幅計測回路２５は、二値化回路２４による二値化処理に基づき生成されるパルスの幅を計測する機能を有する。

【0035】

判定部２６は、二値化回路２４による処理結果に基づき、欠陥の有無を判定する。すなわち、後でも説明するようにパルス幅計測回路２５は必須の構成要素ではない。

【0036】

なお、後述するように、パルス幅計測回路２５で計測されたパルス幅は欠陥サイズに対応するので、判定部２６または図示しないコンピュータは、計測されたパルス幅に応じた欠陥サイズを算出することも可能に構成されている。

【0037】

２）実施例（実験例）
本実施例で用いられたハードウェアは、以下の通りである。

【0038】

光源：He-Neレーザ光源
受光部：ＣＣＤラインセンサ
対象物：液晶パネル（「欠陥なし」と「欠陥あり」の２種類）
信号の可視化手段：オシロスコープ
処理部：ＰＣ（Personal Computer）

【0039】

液晶パネルの欠陥の種類として、（ａ）割れ（クラック）と、（ｂ）凹凸に大別される。今回の評価では、これらの欠陥サイズはおおよそ500μm〜1000μmであった。

【0040】

図２〜５、７は、本実施例において処理部２０の各要素での処理で得られた信号をそれぞれ示す。本実施例では、支持部１２は不動（固定）であり、任意の時間帯で、液晶パネルの一部の領域にレーザ光の照射が行われた。その任意の時間とは、１秒〜数秒（または数十秒）など、処理部２０で必要な波形信号を得るための光量がＣＣＤラインセンサにより得られる程度の時間であればよい。

【0041】

各図に示すグラフにおいて、横軸は時間（μs）を示し、縦軸は電圧（V）を示す。横軸の時間の単位（μs）は、本発明では重要ではない。また、信号の全体形状がガウシアン形状、つまり横軸で中心の50μs付近の振幅（つまり受光量）が最大となり、その中心から両方向に離れるほど振幅が小さくなっている。これは、本実施例では、光源１１から出射されたレーザ光に対して、コリメート光学系等を用いた成形が行われなかったからである。本実施例は、このような簡易な光学系の構成によっても欠陥の有無を検出することができること示している。

【0042】

図２は、ＣＣＤラインセンサにより得られた電圧信号を示す。信号の各山および谷が液晶パネルのパターン構造、ここでは格子パターンを透過した０次光に対応する。本実施例では、上記のように光源１１からのレーザ光はガウシアン光であるため、この図に示す信号の例では、横軸中心の50μsに現れた山、および、その両隣の２つの山の信号に着目すると理解しやすい。

【0043】

図２に示す例では、「欠陥あり」の信号の振幅は、「欠陥なし」の信号のそれに比べて小さくなっているが、両者で大きな差異は見られない。「欠陥なし」では、液晶パネルの格子パターンに対応する信号がきれいに現れているが、これに比べ、「欠陥あり」の信号の山形状が崩れているのがわかる。

【0044】

図３は、微分回路２１により微分された電圧信号を示す。「欠陥あり」および「欠陥なし」の両方の信号の振幅は同程度であるが、計測区間内での振幅の数、つまり周波数に差が発生している。また、微分処理により、両方の信号ともに振幅が低下している。このことから、単に受光部１３により得られた信号を微分するだけでは、ＳＮ比が低下し誤検出する可能性が高くなることがわかる。

【0045】

図４は、微分処理後、バンドパスフィルタ２２を通過した信号を示す。バンドパスフィルタ２２の信号の通過帯域は、180kHz〜230kHzとされた。本実施例においては、この周波数範囲は、上記した欠陥（ａ）、（ｂ）に対応する範囲である。図４からわかるように、「欠陥あり」および「欠陥なし」の両方の信号ともに、上記バンドパスフィルタ２２を通過することにより、同様の周波数帯域内にある。しかし、両信号で振幅差が発生し、「欠陥あり」の信号の振幅が、「欠陥なし」のそれに比べて大きくなる。このように、両方の信号をきれいに分離することができる。

【0046】

図５は、バンドパスフィルタ２２を通過後、トランスバーサルフィルタ２３を通過した信号を示す。図６は、本実施例に係る、例えば３タップを有するトランスバーサルフィルタの構成を示す。

【0047】

このトランスバーサルフィルタ２３に入力された信号（f_in）は、遅延量（Z-1）を持つ遅延部３２により順次所定の時間遅延される。入力信号、および遅延された２つの信号は３つの係数部３４にそれぞれ入力されて各係数が乗算され、これら３つの信号が加算部３６により加算された等化波形信号（f_out）が出力される。遅延量（Z-1）は、電圧の＋側の振幅ピークが中心0に設定され、−側の振幅ピーク位置が-1、+1に設定される。

【0048】

図５に示すように、信号がトランスバーサルフィルタ２３を通過することにより、「欠陥あり」の信号が選択的に増幅される。すなわち、微分処理前に受光部１３から取得した信号振幅と同等なレベルの信号波形を成形することができている。

【0049】

図７は、二値化回路２４での処理を示す。例えば0.5Vの電圧レベルを閾値としている。二値化処理の結果、基本的な処理として、判定部２６は閾値を超えるレベルを持つ信号を「欠陥あり」と判定することができる。

【0050】

３）効果
以上のように、本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、微分回路２１からの信号の周波数帯域のうちバンドパスフィルタ２２により所望の周波数帯域の信号を通過させることで、欠陥なしの信号振幅に比べ、欠陥ありの信号振幅を大きくして得ることができる。すなわち、欠陥成分の信号を抽出することができる。これにより、使用する光学部品点数を減らして簡易な構成により対象物Ｐの欠陥を検出することができる。より具体的には、上記特許文献３では、欠陥の種類ごとに光学部品を用意し、その光学的な調整が必要である。これに対し本実施形態によれば、欠陥の種類ごとに光学部品を用意する必要がなく、また、その調整も不要であるので、安価な装置を実現できるとともにその光学調整のための作業者の労力も不要となる。

【0051】

また、本実施形態によれば、画像処理を行う必要がないので短時間で欠陥を検出することができる。例えば、処理部２０のうち、少なくとも微分回路２１、バンドパスフィルタ２２、およびトランスバーサルフィルタ２３をアナログ電気回路により構成することができる。この場合、より高速な欠陥の検出処理が可能となる。あるいは、処理部２０のすべての要素をアナログの電気回路で構成することも可能である。

【0052】

本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、トランスバーサルフィルタ２３を備えるので、欠陥を持つ対象物Ｐに対応する信号を選択的に増幅することができる。その結果、判定部２６に入力される信号のＳＮ比を高め、欠陥の検出精度を向上させることができる。

【0053】

例えば、トランスバーサルフィルタ２３の代わりにオペアンプを用いて信号を増幅させてもよい。この場合は、欠陥ありとなしの信号の選択性はなく、両者ともに増幅される。

【0054】

上記実施例では、光源１１からの光としてレーザ光を用いることにより、対象物Ｐのパターン構造および欠陥に対応する成分を含む信号を得やすくなるので、欠陥の有無の検出精度の向上に寄与する。しかしながら、上述のようにレーザ光ではないインコヒーレントな光ももちろん使用することができる。

【0055】

本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、パルス幅計測回路２５を備えている。パルス幅計測回路２５は、二値化処理に基づき、閾値超えの信号のパルス幅を計測することにより、判定部２６は、予め設定された参照幅（判定のための基準幅）とパルス幅とを比較した結果に応じて、欠陥の有無を判定することも可能である。これにより欠陥の検出精度が向上する。

【0056】

パルス幅計測回路２５は必須の要素ではなく、判定部２６は、上述したように二値化処理による判閾値判定のみで判定を行ってもよい。このパルス幅計測回路２５が設けられることにより、ノイズ等の影響による誤検出を抑えることができる。

【0057】

パルス幅計測回路２５で計測されたパルス幅の情報は、利用者がこのパルス幅の情報に基づいて、二値化処理における閾値を適切な値に調整するための情報としても、利用され得る。これにより、欠陥の検出精度が向上する。

【0058】

本実施形態では、パターン構造を有する物体が、欠陥検出の対象物Ｐとされることにより、受光部１３からそのパターンに対応する信号が得られやすくなり、欠陥の検出精度が向上する。

【0059】

４）本実施形態に係る欠陥の検出方法と干渉計による欠陥の検出方法との比較
例えば対象物Ｐが液晶パネルである場合に、本実施形態に係る欠陥の検出方法と、干渉計による欠陥の検出方法とを比較する。液晶パネルは、一般に、液晶層、配向膜、透明電極、カラーフィルタ、偏光板、および導光板等を有し、多数のフィルムや層で構成されている。干渉計は、例えば図８に示すように、各層や膜４０の表面４０ａおよび裏面４０ｂから反射される光同士で多重干渉を発生させ、その干渉光を調べることにより、欠陥の有無を検出する。なお、図８は、１層分の膜の表裏の両面での反射光を示している。

【0060】

図９は、日立製の分光光度計（U-4000）を用いて、液晶パネルの透過率の波長依存性を評価した結果を示す。多重干渉が発生している証明として、波長シフトにより波長域900nm〜1500nmで透過率の振幅変動が発生しているのが分かる。なお、ここでいう「欠陥」は、「膜厚の変動」の概念を含まないものとしている。

【0061】

つまり、多重干渉の発生により、膜の厚さにバラツキがある場合も干渉条件（明暗パターン）が変化してしまう。したがって、干渉計によって干渉条件を観察するだけでは、膜内にある欠陥等によるものなのか、膜厚の変化によるものなのか、切り分けが不可能であるという課題がある（図１０Ａ、Ｂ参照）。図１０Ａに示すように、膜４０内に欠陥として異物４２や凹凸がある場合と、図１０Ｂに示すように膜４０の厚さが面内で一定でないとを比べると、干渉計による干渉光の強度分布が同じとなる場合があり、干渉計では見分けがつかない。

【0062】

これに対して、本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、干渉計の原理を用いなので、このような問題を生じず、欠陥と膜厚の変動との識別が可能となる。

【0063】

２．第２の実施形態

【0064】

次に、本発明の第２の実施形態に係る欠陥検出装置について説明する。これ以降では、上記第１の実施形態に係る欠陥検出装置１００が含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

【0065】

１）欠陥検出装置の構成
図１１は、本発明の第２の本実施形態に係る欠陥検出装置の処理部６０の構成を示すブロック図である。

【0066】

処理部６０は、上記第１の実施形態に係る処理部２０の各要素を処理系統Ａとして備え、処理系統Ａとは別の処理系統Ｂをさらに備える。処理系統Ｂは、処理系統Ａのバンドパスフィルタ２２に代えてローパスフィルタ２７を備える。このローパスフィルタ２７は、処理系統Ａのバンドパスフィルタ２２により通過させる信号の周波数帯域より低い周波数帯域の信号を通過させる機能を有する。

【0067】

２）実施例（実験例）
図１２は、「欠陥あり」および「欠陥なし」の両対象物Ｐについて、受光部１３で得られる信号のスペクトルを示す。パターン構造を有する対象物Ｐについて、欠陥の検出精度をさらに高めるためには、この対象物Ｐのパターン構造に対応する空間周波数成分（低周波側）と、欠陥に対応する周波数成分（パターン構造に対応する周波数成分に比べ高周波側）とを分離することが好ましい。そして、これらのそれぞれの電圧（スペクトル）の変化を検出し、欠陥の有無を検出することによって誤検出の可能性が低減する。なお、図１２において縦軸および横軸は数値は規格化されたものである。

【0068】

上記第１の実施形態の欠陥検出装置１００は、図１２において一点鎖線で囲まれた右側の楕円Ａの範囲内の周波数帯域の信号を、バンドパスフィルタ２２により通過させた。しかし、第２の実施形態の欠陥検出装置は、一点鎖線で示す左側の楕円Ｂの範囲である低周波側の帯域をローパスフィルタ２７でフィルタリングする処理（処理系統Ｂ）をさらに含む。これにより、全周波数帯域をカバーすることができる。

【0069】

図１２に示すように、欠陥を含む対象物Ｐでは、低周波側の帯域であるパターン構造に対応する信号の振幅は、欠陥を含まない対象物Ｐのそれに比べ、低下する。処理系統Ｂは、このことを利用して欠陥の有無を検出する。

【0070】

以下、処理系統Ｂでの処理の実施例について説明する。本実施例で用いられるハードウェアは、上記第１の実施形態で説明した実施例のものと基本的に同様である。

【0071】

図１３は、図３で示した微分処理後、ローパスフィルタ２７を通過した信号を示す。ローパスフィルタ２７の信号の通過帯域は、例えば0kHz〜100kHzとされた。図１３からわかるように、「欠陥あり」および「欠陥なし」の両方の信号ともに、ローパスフィルタ２７を通過することにより、同様の低周波数帯域を有する。しかし、両信号で振幅差が発生し、「欠陥なし」の信号の振幅が、「欠陥あり」のそれに比べて大きくなる。

【0072】

図１４は、ローパスフィルタ２７を通過後、トランスバーサルフィルタ２３Ｂを通過した信号を示す。このトランスバーサルフィルタ２３Ｂは、図６で示した構成と同様の構成であるが、係数は「欠陥なし」の信号を選択的に増幅するように変更されている。図１４に示すように、信号がトランスバーサルフィルタ２３Ｂを通過することにより、「欠陥なし」の信号が選択的に増幅される。

【0073】

図１５は、二値化回路２４での処理を示す。例えば0.5Vの電圧レベルを閾値としている。二値化処理の結果、基本的な処理として、判定部２６は閾値を超えるレベルを持つ信号を「欠陥なし」と判定することができる。

【0074】

欠陥検出装置は、処理系統ＡおよびＢのうち少なくとも一方で「欠陥あり」と判定された場合に、「欠陥あり」と決定することができる。これにより、図１２で示したスペクトルの全域にわたって欠陥の有無が検出されるので、検出精度が向上する。

【0075】

あるいは、欠陥検出装置は、処理系統ＡおよびＢのうちいずれか１つを利用者に選択させるような構成であってもよい。

【0076】

本実施形態の場合も、パルス幅計測回路２５は必須の要素ではなく、判定部２６は、二値化処理に基づいて、欠陥の有無を判定してもよい。

【0077】

３．比較例

【0078】

上記第１、２の実施形態におけるバンドパスフィルタ２２を用いずに、高周波のノイズ成分をカットするローパスフィルタ（0kHz〜230kHzの帯域の信号を通過）を用いた場合と、上記第１、２の実施形態とを比較する。この比較例に係るローパスフィルタの0kHz〜230kHzの帯域は、欠陥に対応する周波数成分も含む帯域である。

【0079】

図１６は、微分回路２１により微分された信号が、このローパスフィルタ（0kHz〜230kHz）を通した信号を示す。図１７は、そのローパスフィルタからの信号が、上記トランスバーサルフィルタ２３Ａを通過した信号を示す。図１８は、そのローパスフィルタからの信号が、上記トランスバーサルフィルタ２３Ｂを通過した信号を示す。これら図１７、１８に示す結果から、図５、１４と比べてもわかるように、トランスバーサルフィルタ２３Ａ，Ｂを通過した信号は、欠陥の有無の識別が困難となる。

【0080】

なお、図１７に示すグラフでは、「欠陥あり」の最高振幅値が1V程度とされ、「欠陥なし」の最高振幅値が0.5V程度となっており、一見すると二値化処理が可能にも見える。しかし、どちらの信号も時間軸方向では振幅値がバラバラであるので、誤検出の可能性が高くなる。したがって、欠陥の有無の識別は上述のように困難となる。

【0081】

４．第３の実施形態

【0082】

上記第１、２の実施形態では、光源１１からの光束内に、対象物Ｐにおける欠陥の検出対象領域が収まる例について説明した。光源１１からの光束径より、対象部における欠陥の検出対象領域が大きい場合（例えばレーザ光のように光束径が小さい場合）、次のような第３の実施形態に係る装置構成および検出方法が採用される。

【0083】

図１９は、本発明の第３の実施形態に係る欠陥検出装置を模式的に示す図である。本実施形態では、光源１１からの光束径より、対象物Ｐのサイズが大きい。この欠陥検出装置２００は、支持部１２を、受光部１３（および光源５１）に対して少なくとも一方向に移動させる移動機構１４を備える。移動機構１４は、一方向に限られず、ＸＹステージのようにｘ−ｙ面内で支持部１２を移動させるものであってもよい。あるいは移動機構１４は、ｘ、ｙ、ｚの３軸で移動可能な構成であってもよい。

【0084】

本実施形態に係る受光部１３は、エリアセンサであってもよいしラインセンサであってもよい。

【0085】

この欠陥検出装置２００の処理部２０'のブロック構成は、基本的には図１または１１で示した処理部２０または６０の構成と同様である。異なる点は、支持部１２が移動している間、処理部２０'が、所定の時間ごとに処理部の処理（微分回路２１による微分処理から判定部２６による判定処理まで）を実行する。

【0086】

この場合、二値化回路２４による処理で閾値を超えたピーク数が欠陥サイズに対応する。したがって、処理部２０'は、欠陥の有無だけでなく、ピーク数をカウントすることにより、欠陥サイズまでも計測することができる。

【0087】

また、欠陥サイズを計測する場合は、処理部２０'は、移動機構１４による支持部の位置情報と、その位置ごとのピーク数をコンピュータに転送し、対象物Ｐの検出対象領域の全部（またはある程度広い一部の領域）への光照射によるスキャン後に、欠陥の有無の判定および欠陥サイズの特定を一括で行うようにしてもよい。

【0088】

ただし、このように欠陥サイズを計測する場合、欠陥検出装置２００は、光源５１からの光をコリメートするコリメート光学系を備えることが望ましい。直線的な一定値である閾値による二値化処理では、ビームがガウシアンビームである場合より平行光である場合の方が、ピーク数を正確にカウントすることができ、その結果、欠陥サイズの計測の精度が向上するからである。

【0089】

５．他の各種の実施形態

【0090】

本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

【0091】

欠陥検出装置は、トランスバーサルフィルタを備えず、バンドパスフィルタから出力された信号を二値化して、欠陥の有無を判定することももちろん可能である。
微分回路２１は、複数回の微分処理を実行するように構成されていてもよい。

【0092】

上記第２の実施形態に係る欠陥検出装置の処理部６０は、処理系統ＡおよびＢの両方を備えていたが、処理系統Ａを備えず、処理系統Ｂのみ備えていてもよい。

【0093】

上記実施形態では、欠陥の検出対象となる、光透過性を有する対象物として液晶パネルを例に挙げたが、これに限られず、その他の光透過性の対象物であってもよい。

【0094】

対象物として光透過性を有しない、つまり光反射型の物体であってもよい。反射型の物体としては、例えば半導体ウェーハやフォトマスク等、微細な回路パターンを有するものが挙げられる。またこの場合、対象物として反射型の表示パネルであってもよい。

【0095】

対象物として、パターン構造を有するものに限られない。受光部１３で得られる信号のうち、欠陥に対応する周波数帯域の情報を予め得られており、その周波数帯域を有する信号を抽出することができれば、どのような対象物であってもよい。

【0096】

図１９に示した第３の実施形態に係る欠陥検出装置２００の移動機構１４は、支持部１２を移動させる構成であったが、光源５１および受光部１３を、不動の支持部１２に対して移動させる構成であってもよい。

【0097】

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0098】

１１、５１…光源
１２…支持部
１３…受光部
１４…移動機構
２０、６０…処理部
２１…微分回路
２２…バンドパスフィルタ
２３、２３Ａ、２３Ｂ…トランスバーサルフィルタ
２４…二値化回路
２５…パルス幅計測回路
２６…判定部
２７…ローパスフィルタ
１００、２００…欠陥検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】