ムラ検査用画像取得装置およびムラ検査装置並びに照射部の位置決定方法
【課題】照射部の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制する。
【解決手段】ムラ検査用画像取得装置１１は、基板９が載置されるステージ２、基板９の検査表面９１に向けて照明光を照射する照射部３、検査表面９１にて反射した照明光を受光する撮像部４１を備える。撮像部４１は、ラインセンサ４１１および撮像光学系４１２を備える。ラインセンサ４１１の各受光素子には、ムラ検査に必要な強度の光が入射する。撮像光学系４１２は、物体側において非テレセントリックであり、ラインセンサ４１１の位置と光学的に共役な合焦位置は、検査表面９１から撮像部４１側にずれて位置する。ムラ検査用画像取得装置１１では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が１００ｍｍ以上である。これにより、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【解決手段】ムラ検査用画像取得装置１１は、基板９が載置されるステージ２、基板９の検査表面９１に向けて照明光を照射する照射部３、検査表面９１にて反射した照明光を受光する撮像部４１を備える。撮像部４１は、ラインセンサ４１１および撮像光学系４１２を備える。ラインセンサ４１１の各受光素子には、ムラ検査に必要な強度の光が入射する。撮像光学系４１２は、物体側において非テレセントリックであり、ラインセンサ４１１の位置と光学的に共役な合焦位置は、検査表面９１から撮像部４１側にずれて位置する。ムラ検査用画像取得装置１１では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が１００ｍｍ以上である。これにより、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に存在するムラを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置用のガラス基板や半導体基板等（以下、単に「基板」という。）の主面上に形成された配線パターン間のピッチのムラ等の微細パターンのムラや、基板上に形成されたレジスト膜の膜厚ムラ等の検査が行われている。ムラ検査では、基板上に十分な強度の光を均一に照射する必要がある。
【０００３】
特許文献１に開示されるライン照明装置は、光源、光ファイバ束を有するライン型ライトガイド、および、ライン型ライトガイドの光出射端に接続されるシート状光伝送体を備える。ライン型ライトガイドでは、光出射端において複数の光ファイバがライン状に整列される。シート状光伝送体は、コア部およびコア部を覆うクラッド層を備え、コア部は、光ファイバの配列方向に延びる。ライン照明装置では、光源から出射された光がライン型ライトガイドの光ファイバを介してシート状光伝送体内へと導かれる。シート状光伝送体では、光が内面反射を効率よく繰り返しつつ出光端面から出射される。これにより、明るくかつ照射光量の均一性が向上したライン照明光が得られる。
【０００４】
特許文献２に開示されるムラ検査装置は、表示装置に用いられる基板上に形成されたパターン形成用のレジスト膜の膜厚ムラを検査する装置であり、基板を保持するステージ、基板上の膜に光を照射する光照射部、および、膜にて反射された干渉光を受光する撮像部を備える。ステージは、所定の移動方向に基板を保持した状態で移動する。光照射部は、移動方向に垂直な方向に伸びる。光照射部により基板上の膜に所定の入射角にて光が照射され、光照射部からの光のうち膜にて反射された特定波長の干渉光が撮像部にて受光され、膜を示す元画像が取得される。元画像は補正され、補正後の画像における所定の空間周波数帯域の振幅の度合いが膜厚ムラとして検出される。
【０００５】
なお、このようなムラ検査装置では、光照射部が棒状であり、撮像位置における光照射部の像を長くするために、光照射部が近接して配置される。これにより、光照射部の移動方向に垂直な方向における長さを短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０５９５１号公報
【特許文献２】特開２００７−５７５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に示されるライン照明装置では、構造が複雑であり、当該ライン照明装置を有するムラ検査装置の製造コストが増大してしまう。一方、ムラ検査装置では、照明光の不均一に起因する画像のムラを防止するために、ムラが存在しない場合に画像の各画素の値が均一となるように補正する、いわゆるシェーディング補正が行われる場合がある。しかし、シェーディング補正後に、照射部、撮像部および対象物の相対位置が僅かにずれたり、照射部等に埃が進入すると、撮像部に入射する照明光の強度分布が変化し、照明光の不均一を解消することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、照射部の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置であって、対象物が載置されるステージと、前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構とを備え、前記撮像部の撮像光学系において、前記ラインセンサの位置と光学的に共役な位置である合焦位置が、前記検査表面から前記撮像部側にずれて位置し、前記撮像光学系が物体側において非テレセントリックであり、前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上であり、かつ、前記ラインセンサの各受光素子に、ムラ検査に必要な強度の光が入射する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のムラ検査用画像取得装置であって、設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅をＷ、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量を（±Ｌ）として、前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たす。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のムラ検査用画像取得装置であって、前記照射部の取り付け精度に起因する前記縦方向における最大ずれ量を（±ａ）として、前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たす。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置であって、前記対象物が、表示装置に用いられるガラス基板である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置であって、請求項１ないし４のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置と、前記ムラ検査用画像取得装置にて取得された画像に基づいてムラを検査する検査部とを備える。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置における照射部の位置決定方法であって、前記ムラ検査装置が、対象物が載置されるステージと、前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構とを備え、前記照射部の位置決定方法が、前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上となるように前記照射部の位置を仮決定する工程と、設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗを取得する工程と、前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄを取得する工程と、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量（±Ｌ）を取得する工程と、前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを確認した上で前記仮決定した位置を確定する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、照射部の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】基板処理システムの平面図である。
【図２】基板処理システムの正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るムラ検査装置を示す図である。
【図４】ムラ検査の流れを示す図である。
【図５】照射部の位置の決定の流れを示す図である。
【図６】照射部の位置の決定の流れを示す図である。
【図７】照射部および撮像部を示す図である。
【図８】発光領域の像を示す図である。
【図９】点像を示す図である。
【図１０】シリンドリカルレンズの表面の像を示す図である。
【図１１】発光領域の像を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るムラ検査装置を示す図である。
【図１３】波長帯切替機構を示す図である。
【図１４】ムラ検査の流れを示す図である。
【図１５】ムラ検査の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るムラ検査装置１０４が配置された基板処理システム１００の構成を示す概略平面図であり、図２は、基板処理システム１００の概略正面図である。基板処理システム１００は、液晶表示装置等に用いられるガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）を搬出入する移載装置１１０を備え、移載装置１１０に隣接して、カセットステーション１２０を備える。カセットステーション１２０には、複数の基板９を収容するカセット１２１が載置される。移載装置１１０は、基板搬送装置１１１を備える。基板搬送装置１１１は、搬送アーム１１２を備え、搬送アーム１１２は、水平方向および上下方向に移動可能である。
【００１８】
基板処理システム１００は、移載装置１１０に隣接して、ムラ検査ユニット１０１をさらに備える。基板搬送装置１１１は、搬送アーム１１２を用いてカセット１２１から処理前の基板９を１枚ずつ取り出し、基板搬出入口１０２に搬送アーム１１２を挿入することによりムラ検査ユニット１０１に基板９を搬入する。ムラ検査ユニット１０１にて基板９の検査が終了すると、基板９は、搬送アーム１１２により搬出され、カセット１２１へと戻される。
【００１９】
ムラ検査ユニット１０１は、基板搬出入口１０２側から受け渡し部１０３と、ムラ検査装置１０４とを備え、これらを収容するハウジング１０５をさらに備える。ハウジング１０５の外壁には、操作部１０６として、タッチパネル１０７とモニタ１０８とが設けられる。受け渡し部１０３は、複数の支持ピン１３１と、支持ピン１３１が上面に固定された保持板１３２と、保持板１３２を昇降する昇降機構１３３とを備える。ムラ検査装置１０４のステージ２は、受け渡し部１０３の上方へと移動可能であり、ステージ２には支持ピン１３１が挿脱可能な多数の孔が設けられる。
【００２０】
ステージ２が受け渡し部１０３の上方に位置し、かつ、複数の支持ピン１３１がステージ２の上面から上方に突出している状態で、基板９が支持ピン１３１上に載置される。その後、支持ピン１３１が下降することにより、基板９がステージ２上に載置される。基板９がステージ２から取り上げられる場合は、逆の動作が行われる。また、ステージ２としては基板９を浮上させて水平に保持する浮上ステージを採用してもよい。
【００２１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るムラ検査装置１０４の概略構成を示す図である。ムラ検査装置１０４は、基板９の一方の主面９１上に存在する配線パターン間のピッチのムラ等の微細パターンのムラを検査する。以下、基板９の主面９１を「検査表面９１」という。ムラ検査装置１０４は、検査表面９１上に存在する微細パターンのムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置１１、ムラ検査用画像取得装置１１にて取得された画像に基づいて微細パターンのムラを検査する検査部１２、並びに、ムラ検査用画像取得装置１１および検査部１２を制御する制御部８を備える。
【００２２】
ムラ検査用画像取得装置１１は、基板９が載置されるステージ２、基板９の検査表面９１に向けて照明光を照射する照射部３、検査表面９１にて反射した照明光（以下、「反射光」という。）を受光する撮像部４１、および、移動機構２１を備える。実際には、移動機構２１は十分に長く、ステージ２は図１の受け渡し部１０３まで移動可能である。
【００２３】
移動機構２１は、モータ２１１およびガイド２１２を備え、モータ２１１にはボールねじ（図示省略）が接続される。移動機構２１では、モータ２１１が回転することにより、照射部３および撮像部４１に対してステージ２がガイド２１２に沿って図３中のＸ方向、すなわち、ステージ２に平行かつＹ方向に垂直な方向に移動する。なお、図３中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直であり、Ｚ方向が上下方向に対応する。
【００２４】
照射部３は、白色光（すなわち、可視領域の全ての波長帯の光を含む光）を出射する光源であるハロゲンランプ３１、石英ロッド３２、および、シリンドリカルレンズ３３を備える。図３では図示を省略しているが、図２に概略を示すように、石英ロッド３２およびシリンドリカルレンズ３３は１つのホルダに保持される。石英ロッド３２は、ステージ２に平行かつ光軸Ｊ１に垂直な方向であるＹ方向に伸びる円柱状である。図３では、撮像部４１から検査表面９１を経由して照射部３に至る光軸Ｊ１を一点鎖線にて示している。ハロゲンランプ３１は、石英ロッド３２の（±Ｙ）両側の端部に取り付けられる。シリンドリカルレンズ３３はＹ方向に伸びる。石英ロッド３２のシリンドリカルレンズ３３とは反対側の背面には、石英ロッド３２の全長に亘って拡散部材３２１が塗布されている。ハロゲンランプ３１から石英ロッド３２に入射した光は、石英ロッド３２中をＹ方向に伝播しつつ石英ロッド３２の拡散部材３２１にて拡散され、シリンドリカルレンズ３３に向かってＹ方向に伸びるおよそ線状の照明光（すなわち、光束断面がＹ方向に長い線状となる光）として出射される。照明光はシリンドリカルレンズ３３を介して基板９の検査表面９１へと導かれる。以下、拡散部材３２１が塗布された石英ロッド３２の領域を「発光領域３４」と呼ぶ。
【００２５】
照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離は１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。照射部３から基板９に入射する光の検査表面９１に対する入射角（すなわち、光軸Ｊ１が検査表面９１の法線方向となす角度）θ１は５０°以上６５°以下であり、本実施の形態では６０°である。
【００２６】
撮像部４１は、複数の受光素子がＹ方向に直線状に配列されたラインセンサ４１１、および、撮像光学系４１２を備える。本実施の形態では、受光素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）が利用される。撮像光学系４１２において、ラインセンサ４１１の受光面の位置である受光位置と光学的に共役な位置である合焦位置は、検査表面９１から撮像部４１側にずれて位置する。ラインセンサ４１１は、撮像光学系４１２を介して検査表面９１からの反射光を受光し、受光した光の強度分布（すなわち、各受光素子からの出力値のＹ方向における分布）を取得する。撮像光学系４１２は、基板９からの反射光をラインセンサ４１１へと導くレンズ等を有し、照射部３側である物体側において非テレセントリックである。すなわち、光軸Ｊ１に沿って照射部３を基板９上の照射領域から遠ざけると、受光位置における照射部３の像が小さくなる。
【００２７】
検査部１２は、ラインセンサ４１１からの出力を受け付けて基板９の検査表面９１の２次元画像を生成する画像生成部７１、および、画像生成部７１により生成された２次元画像の各画素の画素値から検査表面９１上の微細パターンのムラを検出するムラ検出部７２を備える。本実施の形態では、２次元画像の濃淡に基づいて基板９上に存在するムラが許容範囲内のものであるか否かが検査される。
【００２８】
次に、ムラ検査装置１０４によるムラ検査の流れについて説明する。図４は、ムラ検査装置１０４による検査の流れを示す図である。ムラ検査装置１０４により基板９の検査表面９１上の微細パターンのムラが検査される際には、まず、図３中に実線にて示す検査開始位置に位置するステージ２上に基板９が保持され、基板９およびステージ２の（＋Ｘ）方向への移動が開始される（ステップＳ１１）。続いて、照射部３から出射された照明光が、検査表面９１上（以下、およそ直線状に照射される領域を「線状照射領域」という。）に照射され（ステップＳ１２）、線状照射領域が基板９に対して相対的に移動する。
【００２９】
照明光は基板９の検査表面９１にて反射し、撮像部４１に入射する。撮像部４１では、検査表面９１からの反射光がラインセンサ４１１により受光され、反射光の強度分布が取得される（ステップＳ１３）。ラインセンサ４１１の各受光素子からの出力値は、検査部１２の画像生成部７１へと送られる。
【００３０】
ムラ検査装置１０４では、制御部８により、基板９およびステージ２が図３中に二点鎖線にて示す検査終了位置まで移動したか否かが基板９の移動中に繰り返し確認されており（ステップＳ１４）、検査終了位置まで移動していない場合には、ステップＳ１３に戻って反射光の受光および強度分布の取得が繰り返される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動している間、ステップＳ１３，Ｓ１４の動作が繰り返されて反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得されることにより、基板９の全体おける強度分布が取得される。
【００３１】
基板９およびステージ２が検査終了位置まで移動すると、移動機構２１による基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ１５）。検査部１２の画像生成部７１では、撮像部４１により取得された反射光の強度分布に基づいて検査表面９１の２次元画像が生成される（ステップＳ１６）。以下、当該２次元画像を「ムラ検査用画像」という。
【００３２】
生成されたムラ検査用画像は、必要に応じてディスプレイ等の表示装置に表示され、さらに、検査部１２のムラ検出部７２により、ムラ検査用画像に基づいて微細パターンのムラの検出が行われる（ステップＳ１７）。
【００３３】
既述のように、ムラ検査装置１０４では、撮像部４１の撮像光学系４１２の合焦位置が検査表面９１から撮像部４１側にずれることから、検査表面９１上に微小な突起等の欠陥が存在しても、ムラ検査用画像には、欠陥がぼけた状態にて写り、欠陥が微細パターンのムラの検出に影響を及ぼすことが防止される。
【００３４】
また、図３に示す照射部３では、石英ロッド３２やシリンドリカルレンズ３３への埃の付着や、拡散部材３２１のＹ方向における塗布ムラにより、照射部３から出射される照明光の強度分布が図３におけるＹ方向において不均一となる虞がある。仮に、従来技術と同様に、照射部３を検査表面９１に近接して配置した場合、ムラ検査用画像には、照射部３に起因する照明光のＹ方向におけるムラ（以下、「発光ムラ」という。）が生じ、検査表面９１の許容範囲外の微細パターンのムラとして誤検出する虞がある。これに対し、ムラ検査装置１０４では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が１００ｍｍ以上であり、照射部３が、撮像部４１の合焦位置から大きく離れている。その結果、発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【００３５】
次に、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置の決定作業について図５および図６を参照しつつ説明する。まず、図３の検査表面９１に対する撮像部４１の位置が決定される。また、光軸Ｊ１に沿う方向において検査表面９１との間の距離が１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下の範囲において、照射部３の位置が仮決定される。以下、決定された撮像部４１の位置を「撮像位置」といい、仮決定された照射部３の位置を「仮照射位置」という。
【００３６】
次に、図７に示すように、撮像部４１と照射部３とが一定の距離だけ離して配置される（ステップＳ２１）。当該距離は、撮像部４１を撮像位置に配置し、照射部３を仮照射位置に配置した場合に、撮像部４１から検査表面９１を経由して照射部３へと至る光軸Ｊ１上における設計上の距離に等しい。撮像部４１では、合焦位置が、照射部３の発光領域３４上に合わされる。
【００３７】
照射部３から撮像部４１に向けて照明光が出射されると、光軸Ｊ２およびラインセンサ４１１の受光素子の配列に垂直なＺ方向において照射部３に対する撮像部４１の位置を上下にずらしつつ発光領域３４が撮像される。これにより、図８に示すように、ラインセンサ４１１の位置（受光位置）における発光領域３４の２次元の像６１が取得される（ステップＳ２２）。さらに、像６１を所定の閾値で２値化することにより、像６１のうち、ムラ検査に必要な強度として予め定められた強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗが求められる（ステップＳ２３）。図８では、像６１の上下の端を破線にて示し、ムラ検査に必要な強度を有する領域の上下の端を実線にて示している。
【００３８】
次に、図７の照射部３の手前に図示省略のピンホールを近接して配置する。撮像部４１の合焦位置は、図３のムラ検査用画像取得装置１１における設計上の合焦位置に対応する位置に一致される。Ｚ方向において撮像部４１の位置を上下にずらしつつピンホールからの光が受光素子に受光される（ステップＳ２４）。照射部３と撮像部４１とは十分に離れていることから、ピンホールからの光は、発光領域３４の位置に点光源を配置した場合に点光源から出射される光に相当する。上記作業により、図９に示すように、ラインセンサ４１１の受光素子の位置における点像６２が取得される。点像６２の強度を予め定められた閾値にて２値化し、閾値を超えた範囲の直径が点像６２の直径ｄとして取得される（ステップＳ２５）。閾値は、実際の測定環境においてムラ検査が可能であると考えられる光の強度として予め決められる。本実施の形態では、点像６２の最大強度に対して１０％の強度が閾値とされる。なお、点像６２の最大強度の５０％の強度が閾値とされてもよい。
【００３９】
次に、図３に示すように、撮像部４１および照射部３がそれぞれ、ステージ２の上方の設計上の撮像位置および仮照射位置に配置される（ステップＳ２６）。撮像部４１の合焦位置は、照射部３のシリンドリカルレンズ３３の表面上に合わされる。図１０は、受光位置におけるシリンドリカルレンズ３３の表面の像６３（以下、「レンズ表面像６３」という。）を示す図である。実際には、ラインセンサ４１１にて取得されるライン画像は、レンズ表面像６３中にて左右に伸びる微小な１ライン分の画像である。以下の説明では、レンズ表面像６３中のライン画像の位置を「取得位置」という。図１０では、二点鎖線にて、レンズ表面の中心位置６３１を示している。
【００４０】
図３のシリンドリカルレンズ３３の表面には、予め、二等辺三角形の複数の目印が付されており、図１０に示すように、レンズ表面像６３中に目印の一部が存在する。以下の説明では、レンズ表面像６４のうち、目印を示す部分を「目印６３２」という。
【００４１】
撮像部４１および照射部３がそれぞれ、撮像位置および仮照射位置に配置されると、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動する。このとき、ステージ２にはＺ方向における僅かな振れが発生する。ステージ２の振れに同期して発光領域３４の像が、図１０の上下方向に変動する。以下、図１０の上下方向である、図３の光軸Ｊ１およびラインセンサ４１１に垂直な方向を、単に「縦方向」という。換言すれば、中心位置６３１に対するライン画像の取得位置の相対的な振れが生じる。
【００４２】
図１０では、取得位置の中心位置６３１よりも上側への振れが最大となる位置６３５ａ、および、下側への振れが最大となる位置６３５ｂを破線にて示している。既述のように、実際には、受光素子に対してレンズ表面像６３が相対的に振れる。また、レンズ表面像６３は、中心位置６３１に対して上下に同様に振れる訳ではないが、図１０では、中心位置６３１を中心に上下に振れるものとして描いている（図１１においても同様）。以下、位置６３５ａを「上側最大振れ位置６３５ａ」といい、位置６３５ｂを「下側最大振れ位置６３５ｂ」という。また、上側最大振れ位置６３５ａにおける中心位置６３１からの変位量を（＋Ｌ）、下側最大振れ位置６３５ｂにおける中心位置６３１からの変位量を（−Ｌ）として示している。変位量（±Ｌ）は、ステージ２が移動する際のステージ２の振れに起因するラインセンサ４１１の位置での縦方向における照射部３の像の振れ量である。
【００４３】
この距離２Ｌは、上側最大振れ位置６３５ａにて取得されたライン画像中の目印６３２の幅をＨ１、下側最大振れ位置６３５ｂにて取得されたライン画像中の目印６３２の幅をＨ２、目印６３２の底角をθ２として、幅Ｈ１と幅Ｈ２との差の絶対値の１／２にｔａｎθ２を乗じたものとして算出される（ステップＳ２７）。なお、θ２は、目印６３２の斜辺と水平方向とのなす角である。実際には、レンズ表面像６３の傾きも求められ、振れ量（±Ｌ）は、レンズ表面像６３の傾きを含めた最大振れ量として求められる。
【００４４】
ムラ検査用画像取得装置１１では、照射部３の設計上の取付精度が予め定められており、取付精度に起因してライン画像の本来の取得位置に対して発光領域３４の像６１のずれが生じる。以下の説明では、照射部３の取付精度に起因する取得位置の上下方向への相対的な最大ずれ量を（±ａ）と表現する。
【００４５】
図１１は、図８と同様の発光領域３４の像６１を示す図である。図１１では、上側および下側最大振れ位置６３５ａ，６３５ｂの中心位置６３１からの振れ量（±Ｌ）、および、照射部３の取付精度に起因する最大ずれ量（±ａ）を振れ量（±Ｌ）に加えるように示している。また、図９の点像６２も示している。
【００４６】
発光領域３４の像６１は、実際の装置では、点像６２と同様にぼけるため、ラインセンサ４１１の取得位置が存在可能な縦方向の範囲は、安定強度幅Ｗから点像６２の直径ｄを減じたものとなる。正確には、発光領域３４の像６１に点像６２をたたみ込むことにより、安定強度幅Ｗは、（Ｗ−ｄ）へと減少するように点像６２の直径ｄが予め定められている。一方、ラインセンサ４１１の取得位置は、（±（Ｌ＋ａ））だけ変動する可能性があるため、（Ｗ−ｄ）が（２Ｌ＋２ａ）よりも大きくなければ、ラインセンサ４１１の取得位置をどのように調整しても、適正な強度の光を受光することができない可能性がある。
【００４７】
そこで、照射部３の位置調整では、点像６２の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすか否かが確認される（ステップＳ２８）。直径ｄが上記条件を満たす場合、ムラ検査に必要な強度の光をラインセンサ４１１の各受光素子に容易に入射させることができる。そして、仮照射位置が、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置として確定され（ステップＳ２９）、照射部３の位置の決定作業が終了する。
【００４８】
一方、直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たさない場合、再度、ステップＳ２１〜Ｓ２８が行われる。なお、上側および下側最大振れ位置６３５ａ，６３５ｂの縦方向における距離２Ｌは、既に求められているものが再度用いられてもよい。そして、直径ｄが上記条件を満たすと、再設定した仮照射位置が、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置として確定する（ステップＳ２９）。直径ｄが上記条件を満たさない場合は、上記条件が満たされるまでステップＳ２１〜Ｓ２８が繰り返される。
【００４９】
ムラ検査装置１０４では、照射部３の位置が決定された後に、撮像部４１にて取得される画像の各画素に対して光の強度が均一となるように補正する、いわゆるシェーディング補正の設定が行われる。これにより、取得された画像に対して、照射部３の発光ムラやラインセンサ４１１の各受光素子の感度の不均一による影響をより抑えることができる。
【００５０】
以上、ムラ検査装置１０４の構造および動作並びに照射部３の位置の決定作業について説明したが、ムラ検査装置１０４では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が、１００ｍｍ以上となるように十分に大きくされることにより、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。ムラ検査装置１０４では、高い均一性を有する照射部を使用したり、他のレンズや拡散板等の光学素子を別途用いることなく、発光ムラの影響を抑えることができるため、ムラ検査装置１０４の製造コストを抑えることができる。
【００５１】
照射部３の位置の決定作業では、安定強度幅Ｗの閾値にある程度の余裕が与えられているため、照射部３の設置に起因するずれ量（±ａ）が十分に小さい場合は、点像６２の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことが確認されるのみでもよい。これにより、ムラ検査に必要な強度の光をラインセンサ４１１の各受光素子に入射させることができる。以下の第２の実施の形態においても同様である。また、ムラ検査装置１０４では、ラインセンサ４１１の受光素子にムラ検査に必要な強度の光が入射するのであれば、光軸Ｊ１における照射部３と検査表面９１との間の距離を２５０ｍｍ以上としてもよい。以下の第２の実施の形態においても同様である。
【００５２】
図１２は、第２の実施の形態に係るムラ検査装置１０４の概略構成を示す図である。ムラ検査装置１０４は、基板９の検査表面９１上に形成されたパターン形成用のレジスト膜９２の膜厚ムラを検査する。以下、レジスト膜９２を単に「膜９２」という。基板９上の膜９２は、検査表面９１上にレジスト液を塗布することにより形成される。ムラ検査用画像取得装置１１では、撮像部４１に波長帯切替機構５が設けられる。波長帯切替機構５は、撮像部４１が受光する光の波長帯を切り替える。以下、撮像部４１および波長帯切替機構５をまとめて「受光部４」という。ムラ検査装置１０４の他の構造は、第１の実施の形態と同様である。また、照射部３の位置の決定作業は、第１の実施の形態と同様である。ただし、波長帯切替機構５により切り替えられる複数の波長帯において図５および図６のステップＳ２２〜Ｓ２７が行われ、ステップＳ２８にてこれらの各波長帯にてｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）が満たされるか否かが確認される。以下、同様の構成には同符号を付して説明する。
【００５３】
第１の実施の形態と同様に、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離は１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。照射部３から基板９に入射する光の検査表面９１に対する入射角θ１は５０°以上６５°以下であり、本実施の形態では、６０°である。
【００５４】
照射部３から出射された光の一部は、基板９の検査表面９１上の膜９２の（＋Ｚ）側の面（以下、「膜上面」という。）にて反射される。膜９２は照射部３からの光に対して光透過性を有しており、照射部３からの光のうち膜上面にて反射されなかった光は、膜９２を透過して基板９の検査表面９１（すなわち、膜９２の下面）にて反射される。なお、ステージ２の基板９が載置される（＋Ｚ）側の表面は、好ましくは黒色艶消しとされる。ムラ検査装置１０４では、基板９における膜上面にて反射された光と基板９の検査表面９１にて反射された光との干渉光（以下、単に「反射光」という。）が、波長帯切替機構５を経由して受光部４に入射する。
【００５５】
波長帯切替機構５は、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタ（例えば、半値幅１０ｎｍの干渉フィルター）５１、複数の光学フィルタ５１を保持する円板状のフィルタホイール５２、および、フィルタホイール５２の中心に取り付けられてフィルタホイール５２を回転するフィルタ回転モータ５３を備える。フィルタホイール５２は、その法線方向が基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１に平行になるように配置される。
【００５６】
図１３は、波長帯切替機構５を基板９側からフィルタホイール５２に垂直な方向に沿って見た図である。図１３に示すように、フィルタホイール５２には、６つの円形の開口５２１が周方向に等間隔に形成されており、そのうちの５つの開口５２１には互いに透過波長帯が異なる５種類の光学フィルタ５１が取り付けられている。
【００５７】
図１２に示す波長帯切替機構５では、制御部８に制御されるフィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転し、５つの光学フィルタ５１のうち、検査対象となる膜９２の膜厚や屈折率等に応じていずれか１つの光学フィルタ５１（以下、他の光学フィルタ５１と区別するために、「選択光学フィルタ５１ａ」という。）が選択され、基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置される。これにより、基板９からの反射光（すなわち、５つの光学フィルタ５１に対応する５つの透過波長帯の光を含む白色光の反射光）のうち、光軸Ｊ１上に配置された選択光学フィルタ５１ａに対応する特定の波長帯（以下、「選択波長帯」という。）の光のみが、選択光学フィルタ５１ａを透過して受光部４へと導かれる。
【００５８】
そして、フィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転すると、複数の光学フィルタ５１のうち照射部３から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置された選択光学フィルタ５１ａが他の光学フィルタ５１に切り替えられ、受光部４が受光する光の波長帯（すなわち、選択波長帯）が変更される。このように、フィルタ回転モータ５３およびフィルタホイール５２は光学フィルタ切替機構となっている。
【００５９】
次に、ムラ検査装置１０４による膜厚ムラの検査の流れについて説明する。図１４および図１５は、ムラ検査装置１０４による検査の流れを示す図である。ムラ検査装置１０４により検査表面９１上の膜９２の膜厚ムラが検査される際には、まず、図１２中に実線にて示す検査開始位置に位置するステージ２上に基板９が保持された後、基板９およびステージ２の（＋Ｘ）方向への移動が開始される（ステップＳ３１）。続いて、照射部３から出射された照明光が、検査表面９１上の線状照射領域に照射され（ステップＳ３２）、線状照射領域が基板９に対して相対的に移動する。
【００６０】
照射部３からの光は検査表面９１にて反射し、選択光学フィルタ５１ａを透過することにより特定の波長帯（例えば、中心波長が５５０ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ）の光のみが取り出された後、受光部４へと導かれる。受光部４では、反射後の選択波長帯の光がラインセンサ４１１により受光され、反射光の選択波長帯における強度分布が取得される（ステップＳ３３）。ラインセンサ４１１の各受光素子からの出力値は、検査部１２の画像生成部７１へと送られる。
【００６１】
ムラ検査装置１０４では、制御部８により、基板９およびステージ２が図１２中に二点鎖線にて示す検査終了位置まで移動したか否かが基板９の移動中に繰り返し確認されており（ステップＳ３４）、検査終了位置まで移動していない場合には、ステップＳ３３に戻って選択波長帯の光の強度分布の取得が繰り返される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動している間、ステップＳ３３，Ｓ３４の動作が繰り返されて反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得されることにより、基板９の全体における検査表面９１からの反射光の選択波長帯における強度分布が取得される。
【００６２】
そして、基板９およびステージ２が検査終了位置まで移動すると（ステップＳ３４）、移動機構２１による基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ３５）。検査部１２の画像生成部７１では、受光部４により取得された反射光の選択波長帯における強度分布に基づいてムラ検査用画像が生成される（ステップＳ３６）。検査部１２のムラ検出部７２により、複数のムラ検査用画像に基づいて膜厚ムラの検出が行われる（ステップＳ３７）。
【００６３】
ところで、膜９２の反射率は、膜厚の変動に対して周期性をもって変動する。膜９２の反射率の極大点近傍および極小点近傍の領域では、膜厚の変動に対する反射率の変動の割合が非常に小さくなる。以下、当該領域を「低感度領域」という。低感度領域では、膜厚の変動が小さい場合、ムラ検査用画像において画素値がほとんど変動せず、ムラ検出部７２による膜厚ムラの検出の精度が低下してしまう。
【００６４】
そこで、ムラ検査装置１０４では、上述のように１回目の膜厚ムラの検出を行った後（ステップＳ３８）、制御部８によりフィルタ回転モータ５３が駆動されてフィルタホイール５２が回転し、他の光学フィルタ５１が基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置されて波長帯切替機構５における選択波長帯が変更される（ステップＳ３８１）。選択波長帯が変更されることにより、膜厚の低感度領域が変化する。そして、移動機構２１によりステージ２が検査開始位置に戻され、再びステージ２の移動が開始される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が検査終了位置に到達するまで、照射部３により検査表面９１に照明光を照射しつつ、撮像部４１にて１回目のムラ検出時とは異なる選択波長帯の反射光が受光され、反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得される（ステップＳ３１〜Ｓ３５）。
【００６５】
画像生成部７１では、検査表面９１のムラ検査用画像が生成され（ステップＳ３６）、ムラ検出部７２により、検査表面９１上の膜９２の膜厚ムラが検出される（ステップＳ３７）。２回目の膜厚ムラの検出が終了すると（ステップＳ３８）、１回目および２回目の検出結果に基づき、膜９２の膜厚ムラが最終的に検出されてムラ検査装置１０４による膜厚ムラの検出が終了する。選択波長帯を変更して膜厚ムラの検出を少なくとも２回行うことにより、１回目のムラ検出時に低感度領域に含まれていた部分についても、膜厚変動を精度良く検出することができる。
【００６６】
第２の実施の形態においても、ムラ検査装置１０４の照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が、１００ｍｍ以上であることにより、照射部３が合焦位置から十分に離れ、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。照射部３の位置の決定作業では、点像の直径を様々な手法にて求めてよい。例えば、撮像部４１の合焦位置をムラ検査装置１０４の設計上の位置に一致させた場合のこの合焦位置における点像の直径を計算により求め、撮像光学系４１２の倍率を上記点像の直径に掛けたものが、点光源を発光領域３４の位置に配置した場合における受光素子の位置での点像の直径として求められてもよい。これにより、点像の直径を測定する作業が不要となり、照射部３の位置の決定作業を短縮することができる。
【００６８】
検査部１２では、点像６２の直径ｄ、安定強度幅Ｗ、ステージ２に起因する振れ量（±Ｌ）、および、照射部３の取付精度に起因する最大ずれ量（±ａ）に関して、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすか否かが確認されるが、（Ｗ−ｄ）が、（Ｗ−ｄ）＞（２Ｌ＋２ａ）を満たすか否かが確認されてもよい。この場合、安定強度幅Ｗおよび直径ｄをそれぞれ個別に求めて（Ｗ−ｄ）を算出する方法以外に、発光領域３４の２次元の像６１に点像６２をたたみ込む、すなわち、像６１の強度分布に点像６２に対応するＰＳＦ（点広がり関数：Point Spread Function）をたたみ込んで２値化することにより（Ｗ−ｄ）を算出することができる。さらに、撮像部４１の合焦位置を設計上の位置に合わせて安定強度幅を求め、これを（Ｗ−ｄ）とみなしてもよい。
【００６９】
上記第１の実施の形態では、ステージ２を固定し、照射部３および撮像部４１に移動機構を設けることにより、ステージ２を照射部３および撮像部４１に対して相対的に移動させてもよい。第２の実施の形態においても同様である。
【００７０】
第２の実施の形態では、波長帯切替機構５が、必ずしも基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置される必要はなく、例えば、照射部３から基板９に至る光軸Ｊ１上に配置されてもよい。また、波長帯切替機構５による選択波長帯の切り替えは、複数の光学フィルタ５１の切り替えには限定されず、互いに異なる複数の波長帯の光を出射する複数の光源が照射部３に設けられ、複数の光源が制御されることにより、照射部３から出射される光の波長帯が切り替えられてもよい。
【００７１】
上記実施の形態に係るムラ検査装置１０４では、基板９上の微細パターンのムラや膜厚ムラの検査は、ディスプレイ等に表示されたムラ検査用画像を作業者が目視して参照用画像と比較することにより行われてもよい。ムラ検査装置１０４では、有機ＥＬ(Electro- Luminescence)表示装置やプラズマディスプレイ等の他のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板等がムラ検査の対象物とされてもよい。第２の実施の形態では、ムラ検査装置１０４は、レジスト膜以外の他の膜、例えば、基板９上に形成された絶縁膜や導電膜のパターンムラや膜厚ムラの検出に利用されてよい。
【００７２】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００７３】
２ ステージ
３ 照射部
９ 基板
１１ ムラ検査用画像取得装置
１２ 検査部
２２ 移動機構
３４ 発光領域
４１ 撮像部
６１ （発光領域の）像
６２ 点像
９１ 検査表面
１０４ ムラ検査装置
４１１ ラインセンサ
４１２ 撮像光学系
Ｊ１ 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に存在するムラを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置用のガラス基板や半導体基板等（以下、単に「基板」という。）の主面上に形成された配線パターン間のピッチのムラ等の微細パターンのムラや、基板上に形成されたレジスト膜の膜厚ムラ等の検査が行われている。ムラ検査では、基板上に十分な強度の光を均一に照射する必要がある。
【０００３】
特許文献１に開示されるライン照明装置は、光源、光ファイバ束を有するライン型ライトガイド、および、ライン型ライトガイドの光出射端に接続されるシート状光伝送体を備える。ライン型ライトガイドでは、光出射端において複数の光ファイバがライン状に整列される。シート状光伝送体は、コア部およびコア部を覆うクラッド層を備え、コア部は、光ファイバの配列方向に延びる。ライン照明装置では、光源から出射された光がライン型ライトガイドの光ファイバを介してシート状光伝送体内へと導かれる。シート状光伝送体では、光が内面反射を効率よく繰り返しつつ出光端面から出射される。これにより、明るくかつ照射光量の均一性が向上したライン照明光が得られる。
【０００４】
特許文献２に開示されるムラ検査装置は、表示装置に用いられる基板上に形成されたパターン形成用のレジスト膜の膜厚ムラを検査する装置であり、基板を保持するステージ、基板上の膜に光を照射する光照射部、および、膜にて反射された干渉光を受光する撮像部を備える。ステージは、所定の移動方向に基板を保持した状態で移動する。光照射部は、移動方向に垂直な方向に伸びる。光照射部により基板上の膜に所定の入射角にて光が照射され、光照射部からの光のうち膜にて反射された特定波長の干渉光が撮像部にて受光され、膜を示す元画像が取得される。元画像は補正され、補正後の画像における所定の空間周波数帯域の振幅の度合いが膜厚ムラとして検出される。
【０００５】
なお、このようなムラ検査装置では、光照射部が棒状であり、撮像位置における光照射部の像を長くするために、光照射部が近接して配置される。これにより、光照射部の移動方向に垂直な方向における長さを短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０５９５１号公報
【特許文献２】特開２００７−５７５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に示されるライン照明装置では、構造が複雑であり、当該ライン照明装置を有するムラ検査装置の製造コストが増大してしまう。一方、ムラ検査装置では、照明光の不均一に起因する画像のムラを防止するために、ムラが存在しない場合に画像の各画素の値が均一となるように補正する、いわゆるシェーディング補正が行われる場合がある。しかし、シェーディング補正後に、照射部、撮像部および対象物の相対位置が僅かにずれたり、照射部等に埃が進入すると、撮像部に入射する照明光の強度分布が変化し、照明光の不均一を解消することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、照射部の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置であって、対象物が載置されるステージと、前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構とを備え、前記撮像部の撮像光学系において、前記ラインセンサの位置と光学的に共役な位置である合焦位置が、前記検査表面から前記撮像部側にずれて位置し、前記撮像光学系が物体側において非テレセントリックであり、前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上であり、かつ、前記ラインセンサの各受光素子に、ムラ検査に必要な強度の光が入射する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のムラ検査用画像取得装置であって、設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅をＷ、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量を（±Ｌ）として、前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たす。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のムラ検査用画像取得装置であって、前記照射部の取り付け精度に起因する前記縦方向における最大ずれ量を（±ａ）として、前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たす。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置であって、前記対象物が、表示装置に用いられるガラス基板である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置であって、請求項１ないし４のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置と、前記ムラ検査用画像取得装置にて取得された画像に基づいてムラを検査する検査部とを備える。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置における照射部の位置決定方法であって、前記ムラ検査装置が、対象物が載置されるステージと、前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構とを備え、前記照射部の位置決定方法が、前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上となるように前記照射部の位置を仮決定する工程と、設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗを取得する工程と、前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄを取得する工程と、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量（±Ｌ）を取得する工程と、前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを確認した上で前記仮決定した位置を確定する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、照射部の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】基板処理システムの平面図である。
【図２】基板処理システムの正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るムラ検査装置を示す図である。
【図４】ムラ検査の流れを示す図である。
【図５】照射部の位置の決定の流れを示す図である。
【図６】照射部の位置の決定の流れを示す図である。
【図７】照射部および撮像部を示す図である。
【図８】発光領域の像を示す図である。
【図９】点像を示す図である。
【図１０】シリンドリカルレンズの表面の像を示す図である。
【図１１】発光領域の像を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るムラ検査装置を示す図である。
【図１３】波長帯切替機構を示す図である。
【図１４】ムラ検査の流れを示す図である。
【図１５】ムラ検査の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るムラ検査装置１０４が配置された基板処理システム１００の構成を示す概略平面図であり、図２は、基板処理システム１００の概略正面図である。基板処理システム１００は、液晶表示装置等に用いられるガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）を搬出入する移載装置１１０を備え、移載装置１１０に隣接して、カセットステーション１２０を備える。カセットステーション１２０には、複数の基板９を収容するカセット１２１が載置される。移載装置１１０は、基板搬送装置１１１を備える。基板搬送装置１１１は、搬送アーム１１２を備え、搬送アーム１１２は、水平方向および上下方向に移動可能である。
【００１８】
基板処理システム１００は、移載装置１１０に隣接して、ムラ検査ユニット１０１をさらに備える。基板搬送装置１１１は、搬送アーム１１２を用いてカセット１２１から処理前の基板９を１枚ずつ取り出し、基板搬出入口１０２に搬送アーム１１２を挿入することによりムラ検査ユニット１０１に基板９を搬入する。ムラ検査ユニット１０１にて基板９の検査が終了すると、基板９は、搬送アーム１１２により搬出され、カセット１２１へと戻される。
【００１９】
ムラ検査ユニット１０１は、基板搬出入口１０２側から受け渡し部１０３と、ムラ検査装置１０４とを備え、これらを収容するハウジング１０５をさらに備える。ハウジング１０５の外壁には、操作部１０６として、タッチパネル１０７とモニタ１０８とが設けられる。受け渡し部１０３は、複数の支持ピン１３１と、支持ピン１３１が上面に固定された保持板１３２と、保持板１３２を昇降する昇降機構１３３とを備える。ムラ検査装置１０４のステージ２は、受け渡し部１０３の上方へと移動可能であり、ステージ２には支持ピン１３１が挿脱可能な多数の孔が設けられる。
【００２０】
ステージ２が受け渡し部１０３の上方に位置し、かつ、複数の支持ピン１３１がステージ２の上面から上方に突出している状態で、基板９が支持ピン１３１上に載置される。その後、支持ピン１３１が下降することにより、基板９がステージ２上に載置される。基板９がステージ２から取り上げられる場合は、逆の動作が行われる。また、ステージ２としては基板９を浮上させて水平に保持する浮上ステージを採用してもよい。
【００２１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るムラ検査装置１０４の概略構成を示す図である。ムラ検査装置１０４は、基板９の一方の主面９１上に存在する配線パターン間のピッチのムラ等の微細パターンのムラを検査する。以下、基板９の主面９１を「検査表面９１」という。ムラ検査装置１０４は、検査表面９１上に存在する微細パターンのムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置１１、ムラ検査用画像取得装置１１にて取得された画像に基づいて微細パターンのムラを検査する検査部１２、並びに、ムラ検査用画像取得装置１１および検査部１２を制御する制御部８を備える。
【００２２】
ムラ検査用画像取得装置１１は、基板９が載置されるステージ２、基板９の検査表面９１に向けて照明光を照射する照射部３、検査表面９１にて反射した照明光（以下、「反射光」という。）を受光する撮像部４１、および、移動機構２１を備える。実際には、移動機構２１は十分に長く、ステージ２は図１の受け渡し部１０３まで移動可能である。
【００２３】
移動機構２１は、モータ２１１およびガイド２１２を備え、モータ２１１にはボールねじ（図示省略）が接続される。移動機構２１では、モータ２１１が回転することにより、照射部３および撮像部４１に対してステージ２がガイド２１２に沿って図３中のＸ方向、すなわち、ステージ２に平行かつＹ方向に垂直な方向に移動する。なお、図３中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直であり、Ｚ方向が上下方向に対応する。
【００２４】
照射部３は、白色光（すなわち、可視領域の全ての波長帯の光を含む光）を出射する光源であるハロゲンランプ３１、石英ロッド３２、および、シリンドリカルレンズ３３を備える。図３では図示を省略しているが、図２に概略を示すように、石英ロッド３２およびシリンドリカルレンズ３３は１つのホルダに保持される。石英ロッド３２は、ステージ２に平行かつ光軸Ｊ１に垂直な方向であるＹ方向に伸びる円柱状である。図３では、撮像部４１から検査表面９１を経由して照射部３に至る光軸Ｊ１を一点鎖線にて示している。ハロゲンランプ３１は、石英ロッド３２の（±Ｙ）両側の端部に取り付けられる。シリンドリカルレンズ３３はＹ方向に伸びる。石英ロッド３２のシリンドリカルレンズ３３とは反対側の背面には、石英ロッド３２の全長に亘って拡散部材３２１が塗布されている。ハロゲンランプ３１から石英ロッド３２に入射した光は、石英ロッド３２中をＹ方向に伝播しつつ石英ロッド３２の拡散部材３２１にて拡散され、シリンドリカルレンズ３３に向かってＹ方向に伸びるおよそ線状の照明光（すなわち、光束断面がＹ方向に長い線状となる光）として出射される。照明光はシリンドリカルレンズ３３を介して基板９の検査表面９１へと導かれる。以下、拡散部材３２１が塗布された石英ロッド３２の領域を「発光領域３４」と呼ぶ。
【００２５】
照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離は１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。照射部３から基板９に入射する光の検査表面９１に対する入射角（すなわち、光軸Ｊ１が検査表面９１の法線方向となす角度）θ１は５０°以上６５°以下であり、本実施の形態では６０°である。
【００２６】
撮像部４１は、複数の受光素子がＹ方向に直線状に配列されたラインセンサ４１１、および、撮像光学系４１２を備える。本実施の形態では、受光素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）が利用される。撮像光学系４１２において、ラインセンサ４１１の受光面の位置である受光位置と光学的に共役な位置である合焦位置は、検査表面９１から撮像部４１側にずれて位置する。ラインセンサ４１１は、撮像光学系４１２を介して検査表面９１からの反射光を受光し、受光した光の強度分布（すなわち、各受光素子からの出力値のＹ方向における分布）を取得する。撮像光学系４１２は、基板９からの反射光をラインセンサ４１１へと導くレンズ等を有し、照射部３側である物体側において非テレセントリックである。すなわち、光軸Ｊ１に沿って照射部３を基板９上の照射領域から遠ざけると、受光位置における照射部３の像が小さくなる。
【００２７】
検査部１２は、ラインセンサ４１１からの出力を受け付けて基板９の検査表面９１の２次元画像を生成する画像生成部７１、および、画像生成部７１により生成された２次元画像の各画素の画素値から検査表面９１上の微細パターンのムラを検出するムラ検出部７２を備える。本実施の形態では、２次元画像の濃淡に基づいて基板９上に存在するムラが許容範囲内のものであるか否かが検査される。
【００２８】
次に、ムラ検査装置１０４によるムラ検査の流れについて説明する。図４は、ムラ検査装置１０４による検査の流れを示す図である。ムラ検査装置１０４により基板９の検査表面９１上の微細パターンのムラが検査される際には、まず、図３中に実線にて示す検査開始位置に位置するステージ２上に基板９が保持され、基板９およびステージ２の（＋Ｘ）方向への移動が開始される（ステップＳ１１）。続いて、照射部３から出射された照明光が、検査表面９１上（以下、およそ直線状に照射される領域を「線状照射領域」という。）に照射され（ステップＳ１２）、線状照射領域が基板９に対して相対的に移動する。
【００２９】
照明光は基板９の検査表面９１にて反射し、撮像部４１に入射する。撮像部４１では、検査表面９１からの反射光がラインセンサ４１１により受光され、反射光の強度分布が取得される（ステップＳ１３）。ラインセンサ４１１の各受光素子からの出力値は、検査部１２の画像生成部７１へと送られる。
【００３０】
ムラ検査装置１０４では、制御部８により、基板９およびステージ２が図３中に二点鎖線にて示す検査終了位置まで移動したか否かが基板９の移動中に繰り返し確認されており（ステップＳ１４）、検査終了位置まで移動していない場合には、ステップＳ１３に戻って反射光の受光および強度分布の取得が繰り返される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動している間、ステップＳ１３，Ｓ１４の動作が繰り返されて反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得されることにより、基板９の全体おける強度分布が取得される。
【００３１】
基板９およびステージ２が検査終了位置まで移動すると、移動機構２１による基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ１５）。検査部１２の画像生成部７１では、撮像部４１により取得された反射光の強度分布に基づいて検査表面９１の２次元画像が生成される（ステップＳ１６）。以下、当該２次元画像を「ムラ検査用画像」という。
【００３２】
生成されたムラ検査用画像は、必要に応じてディスプレイ等の表示装置に表示され、さらに、検査部１２のムラ検出部７２により、ムラ検査用画像に基づいて微細パターンのムラの検出が行われる（ステップＳ１７）。
【００３３】
既述のように、ムラ検査装置１０４では、撮像部４１の撮像光学系４１２の合焦位置が検査表面９１から撮像部４１側にずれることから、検査表面９１上に微小な突起等の欠陥が存在しても、ムラ検査用画像には、欠陥がぼけた状態にて写り、欠陥が微細パターンのムラの検出に影響を及ぼすことが防止される。
【００３４】
また、図３に示す照射部３では、石英ロッド３２やシリンドリカルレンズ３３への埃の付着や、拡散部材３２１のＹ方向における塗布ムラにより、照射部３から出射される照明光の強度分布が図３におけるＹ方向において不均一となる虞がある。仮に、従来技術と同様に、照射部３を検査表面９１に近接して配置した場合、ムラ検査用画像には、照射部３に起因する照明光のＹ方向におけるムラ（以下、「発光ムラ」という。）が生じ、検査表面９１の許容範囲外の微細パターンのムラとして誤検出する虞がある。これに対し、ムラ検査装置１０４では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が１００ｍｍ以上であり、照射部３が、撮像部４１の合焦位置から大きく離れている。その結果、発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【００３５】
次に、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置の決定作業について図５および図６を参照しつつ説明する。まず、図３の検査表面９１に対する撮像部４１の位置が決定される。また、光軸Ｊ１に沿う方向において検査表面９１との間の距離が１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下の範囲において、照射部３の位置が仮決定される。以下、決定された撮像部４１の位置を「撮像位置」といい、仮決定された照射部３の位置を「仮照射位置」という。
【００３６】
次に、図７に示すように、撮像部４１と照射部３とが一定の距離だけ離して配置される（ステップＳ２１）。当該距離は、撮像部４１を撮像位置に配置し、照射部３を仮照射位置に配置した場合に、撮像部４１から検査表面９１を経由して照射部３へと至る光軸Ｊ１上における設計上の距離に等しい。撮像部４１では、合焦位置が、照射部３の発光領域３４上に合わされる。
【００３７】
照射部３から撮像部４１に向けて照明光が出射されると、光軸Ｊ２およびラインセンサ４１１の受光素子の配列に垂直なＺ方向において照射部３に対する撮像部４１の位置を上下にずらしつつ発光領域３４が撮像される。これにより、図８に示すように、ラインセンサ４１１の位置（受光位置）における発光領域３４の２次元の像６１が取得される（ステップＳ２２）。さらに、像６１を所定の閾値で２値化することにより、像６１のうち、ムラ検査に必要な強度として予め定められた強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗが求められる（ステップＳ２３）。図８では、像６１の上下の端を破線にて示し、ムラ検査に必要な強度を有する領域の上下の端を実線にて示している。
【００３８】
次に、図７の照射部３の手前に図示省略のピンホールを近接して配置する。撮像部４１の合焦位置は、図３のムラ検査用画像取得装置１１における設計上の合焦位置に対応する位置に一致される。Ｚ方向において撮像部４１の位置を上下にずらしつつピンホールからの光が受光素子に受光される（ステップＳ２４）。照射部３と撮像部４１とは十分に離れていることから、ピンホールからの光は、発光領域３４の位置に点光源を配置した場合に点光源から出射される光に相当する。上記作業により、図９に示すように、ラインセンサ４１１の受光素子の位置における点像６２が取得される。点像６２の強度を予め定められた閾値にて２値化し、閾値を超えた範囲の直径が点像６２の直径ｄとして取得される（ステップＳ２５）。閾値は、実際の測定環境においてムラ検査が可能であると考えられる光の強度として予め決められる。本実施の形態では、点像６２の最大強度に対して１０％の強度が閾値とされる。なお、点像６２の最大強度の５０％の強度が閾値とされてもよい。
【００３９】
次に、図３に示すように、撮像部４１および照射部３がそれぞれ、ステージ２の上方の設計上の撮像位置および仮照射位置に配置される（ステップＳ２６）。撮像部４１の合焦位置は、照射部３のシリンドリカルレンズ３３の表面上に合わされる。図１０は、受光位置におけるシリンドリカルレンズ３３の表面の像６３（以下、「レンズ表面像６３」という。）を示す図である。実際には、ラインセンサ４１１にて取得されるライン画像は、レンズ表面像６３中にて左右に伸びる微小な１ライン分の画像である。以下の説明では、レンズ表面像６３中のライン画像の位置を「取得位置」という。図１０では、二点鎖線にて、レンズ表面の中心位置６３１を示している。
【００４０】
図３のシリンドリカルレンズ３３の表面には、予め、二等辺三角形の複数の目印が付されており、図１０に示すように、レンズ表面像６３中に目印の一部が存在する。以下の説明では、レンズ表面像６４のうち、目印を示す部分を「目印６３２」という。
【００４１】
撮像部４１および照射部３がそれぞれ、撮像位置および仮照射位置に配置されると、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動する。このとき、ステージ２にはＺ方向における僅かな振れが発生する。ステージ２の振れに同期して発光領域３４の像が、図１０の上下方向に変動する。以下、図１０の上下方向である、図３の光軸Ｊ１およびラインセンサ４１１に垂直な方向を、単に「縦方向」という。換言すれば、中心位置６３１に対するライン画像の取得位置の相対的な振れが生じる。
【００４２】
図１０では、取得位置の中心位置６３１よりも上側への振れが最大となる位置６３５ａ、および、下側への振れが最大となる位置６３５ｂを破線にて示している。既述のように、実際には、受光素子に対してレンズ表面像６３が相対的に振れる。また、レンズ表面像６３は、中心位置６３１に対して上下に同様に振れる訳ではないが、図１０では、中心位置６３１を中心に上下に振れるものとして描いている（図１１においても同様）。以下、位置６３５ａを「上側最大振れ位置６３５ａ」といい、位置６３５ｂを「下側最大振れ位置６３５ｂ」という。また、上側最大振れ位置６３５ａにおける中心位置６３１からの変位量を（＋Ｌ）、下側最大振れ位置６３５ｂにおける中心位置６３１からの変位量を（−Ｌ）として示している。変位量（±Ｌ）は、ステージ２が移動する際のステージ２の振れに起因するラインセンサ４１１の位置での縦方向における照射部３の像の振れ量である。
【００４３】
この距離２Ｌは、上側最大振れ位置６３５ａにて取得されたライン画像中の目印６３２の幅をＨ１、下側最大振れ位置６３５ｂにて取得されたライン画像中の目印６３２の幅をＨ２、目印６３２の底角をθ２として、幅Ｈ１と幅Ｈ２との差の絶対値の１／２にｔａｎθ２を乗じたものとして算出される（ステップＳ２７）。なお、θ２は、目印６３２の斜辺と水平方向とのなす角である。実際には、レンズ表面像６３の傾きも求められ、振れ量（±Ｌ）は、レンズ表面像６３の傾きを含めた最大振れ量として求められる。
【００４４】
ムラ検査用画像取得装置１１では、照射部３の設計上の取付精度が予め定められており、取付精度に起因してライン画像の本来の取得位置に対して発光領域３４の像６１のずれが生じる。以下の説明では、照射部３の取付精度に起因する取得位置の上下方向への相対的な最大ずれ量を（±ａ）と表現する。
【００４５】
図１１は、図８と同様の発光領域３４の像６１を示す図である。図１１では、上側および下側最大振れ位置６３５ａ，６３５ｂの中心位置６３１からの振れ量（±Ｌ）、および、照射部３の取付精度に起因する最大ずれ量（±ａ）を振れ量（±Ｌ）に加えるように示している。また、図９の点像６２も示している。
【００４６】
発光領域３４の像６１は、実際の装置では、点像６２と同様にぼけるため、ラインセンサ４１１の取得位置が存在可能な縦方向の範囲は、安定強度幅Ｗから点像６２の直径ｄを減じたものとなる。正確には、発光領域３４の像６１に点像６２をたたみ込むことにより、安定強度幅Ｗは、（Ｗ−ｄ）へと減少するように点像６２の直径ｄが予め定められている。一方、ラインセンサ４１１の取得位置は、（±（Ｌ＋ａ））だけ変動する可能性があるため、（Ｗ−ｄ）が（２Ｌ＋２ａ）よりも大きくなければ、ラインセンサ４１１の取得位置をどのように調整しても、適正な強度の光を受光することができない可能性がある。
【００４７】
そこで、照射部３の位置調整では、点像６２の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすか否かが確認される（ステップＳ２８）。直径ｄが上記条件を満たす場合、ムラ検査に必要な強度の光をラインセンサ４１１の各受光素子に容易に入射させることができる。そして、仮照射位置が、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置として確定され（ステップＳ２９）、照射部３の位置の決定作業が終了する。
【００４８】
一方、直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たさない場合、再度、ステップＳ２１〜Ｓ２８が行われる。なお、上側および下側最大振れ位置６３５ａ，６３５ｂの縦方向における距離２Ｌは、既に求められているものが再度用いられてもよい。そして、直径ｄが上記条件を満たすと、再設定した仮照射位置が、ムラ検査用画像取得装置１１における照射部３の位置として確定する（ステップＳ２９）。直径ｄが上記条件を満たさない場合は、上記条件が満たされるまでステップＳ２１〜Ｓ２８が繰り返される。
【００４９】
ムラ検査装置１０４では、照射部３の位置が決定された後に、撮像部４１にて取得される画像の各画素に対して光の強度が均一となるように補正する、いわゆるシェーディング補正の設定が行われる。これにより、取得された画像に対して、照射部３の発光ムラやラインセンサ４１１の各受光素子の感度の不均一による影響をより抑えることができる。
【００５０】
以上、ムラ検査装置１０４の構造および動作並びに照射部３の位置の決定作業について説明したが、ムラ検査装置１０４では、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が、１００ｍｍ以上となるように十分に大きくされることにより、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。ムラ検査装置１０４では、高い均一性を有する照射部を使用したり、他のレンズや拡散板等の光学素子を別途用いることなく、発光ムラの影響を抑えることができるため、ムラ検査装置１０４の製造コストを抑えることができる。
【００５１】
照射部３の位置の決定作業では、安定強度幅Ｗの閾値にある程度の余裕が与えられているため、照射部３の設置に起因するずれ量（±ａ）が十分に小さい場合は、点像６２の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことが確認されるのみでもよい。これにより、ムラ検査に必要な強度の光をラインセンサ４１１の各受光素子に入射させることができる。以下の第２の実施の形態においても同様である。また、ムラ検査装置１０４では、ラインセンサ４１１の受光素子にムラ検査に必要な強度の光が入射するのであれば、光軸Ｊ１における照射部３と検査表面９１との間の距離を２５０ｍｍ以上としてもよい。以下の第２の実施の形態においても同様である。
【００５２】
図１２は、第２の実施の形態に係るムラ検査装置１０４の概略構成を示す図である。ムラ検査装置１０４は、基板９の検査表面９１上に形成されたパターン形成用のレジスト膜９２の膜厚ムラを検査する。以下、レジスト膜９２を単に「膜９２」という。基板９上の膜９２は、検査表面９１上にレジスト液を塗布することにより形成される。ムラ検査用画像取得装置１１では、撮像部４１に波長帯切替機構５が設けられる。波長帯切替機構５は、撮像部４１が受光する光の波長帯を切り替える。以下、撮像部４１および波長帯切替機構５をまとめて「受光部４」という。ムラ検査装置１０４の他の構造は、第１の実施の形態と同様である。また、照射部３の位置の決定作業は、第１の実施の形態と同様である。ただし、波長帯切替機構５により切り替えられる複数の波長帯において図５および図６のステップＳ２２〜Ｓ２７が行われ、ステップＳ２８にてこれらの各波長帯にてｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）が満たされるか否かが確認される。以下、同様の構成には同符号を付して説明する。
【００５３】
第１の実施の形態と同様に、照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離は１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。照射部３から基板９に入射する光の検査表面９１に対する入射角θ１は５０°以上６５°以下であり、本実施の形態では、６０°である。
【００５４】
照射部３から出射された光の一部は、基板９の検査表面９１上の膜９２の（＋Ｚ）側の面（以下、「膜上面」という。）にて反射される。膜９２は照射部３からの光に対して光透過性を有しており、照射部３からの光のうち膜上面にて反射されなかった光は、膜９２を透過して基板９の検査表面９１（すなわち、膜９２の下面）にて反射される。なお、ステージ２の基板９が載置される（＋Ｚ）側の表面は、好ましくは黒色艶消しとされる。ムラ検査装置１０４では、基板９における膜上面にて反射された光と基板９の検査表面９１にて反射された光との干渉光（以下、単に「反射光」という。）が、波長帯切替機構５を経由して受光部４に入射する。
【００５５】
波長帯切替機構５は、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタ（例えば、半値幅１０ｎｍの干渉フィルター）５１、複数の光学フィルタ５１を保持する円板状のフィルタホイール５２、および、フィルタホイール５２の中心に取り付けられてフィルタホイール５２を回転するフィルタ回転モータ５３を備える。フィルタホイール５２は、その法線方向が基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１に平行になるように配置される。
【００５６】
図１３は、波長帯切替機構５を基板９側からフィルタホイール５２に垂直な方向に沿って見た図である。図１３に示すように、フィルタホイール５２には、６つの円形の開口５２１が周方向に等間隔に形成されており、そのうちの５つの開口５２１には互いに透過波長帯が異なる５種類の光学フィルタ５１が取り付けられている。
【００５７】
図１２に示す波長帯切替機構５では、制御部８に制御されるフィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転し、５つの光学フィルタ５１のうち、検査対象となる膜９２の膜厚や屈折率等に応じていずれか１つの光学フィルタ５１（以下、他の光学フィルタ５１と区別するために、「選択光学フィルタ５１ａ」という。）が選択され、基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置される。これにより、基板９からの反射光（すなわち、５つの光学フィルタ５１に対応する５つの透過波長帯の光を含む白色光の反射光）のうち、光軸Ｊ１上に配置された選択光学フィルタ５１ａに対応する特定の波長帯（以下、「選択波長帯」という。）の光のみが、選択光学フィルタ５１ａを透過して受光部４へと導かれる。
【００５８】
そして、フィルタ回転モータ５３によりフィルタホイール５２が回転すると、複数の光学フィルタ５１のうち照射部３から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置された選択光学フィルタ５１ａが他の光学フィルタ５１に切り替えられ、受光部４が受光する光の波長帯（すなわち、選択波長帯）が変更される。このように、フィルタ回転モータ５３およびフィルタホイール５２は光学フィルタ切替機構となっている。
【００５９】
次に、ムラ検査装置１０４による膜厚ムラの検査の流れについて説明する。図１４および図１５は、ムラ検査装置１０４による検査の流れを示す図である。ムラ検査装置１０４により検査表面９１上の膜９２の膜厚ムラが検査される際には、まず、図１２中に実線にて示す検査開始位置に位置するステージ２上に基板９が保持された後、基板９およびステージ２の（＋Ｘ）方向への移動が開始される（ステップＳ３１）。続いて、照射部３から出射された照明光が、検査表面９１上の線状照射領域に照射され（ステップＳ３２）、線状照射領域が基板９に対して相対的に移動する。
【００６０】
照射部３からの光は検査表面９１にて反射し、選択光学フィルタ５１ａを透過することにより特定の波長帯（例えば、中心波長が５５０ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ）の光のみが取り出された後、受光部４へと導かれる。受光部４では、反射後の選択波長帯の光がラインセンサ４１１により受光され、反射光の選択波長帯における強度分布が取得される（ステップＳ３３）。ラインセンサ４１１の各受光素子からの出力値は、検査部１２の画像生成部７１へと送られる。
【００６１】
ムラ検査装置１０４では、制御部８により、基板９およびステージ２が図１２中に二点鎖線にて示す検査終了位置まで移動したか否かが基板９の移動中に繰り返し確認されており（ステップＳ３４）、検査終了位置まで移動していない場合には、ステップＳ３３に戻って選択波長帯の光の強度分布の取得が繰り返される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が（＋Ｘ）方向に移動している間、ステップＳ３３，Ｓ３４の動作が繰り返されて反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得されることにより、基板９の全体における検査表面９１からの反射光の選択波長帯における強度分布が取得される。
【００６２】
そして、基板９およびステージ２が検査終了位置まで移動すると（ステップＳ３４）、移動機構２１による基板９およびステージ２の移動が停止され、照明光の照射も停止される（ステップＳ３５）。検査部１２の画像生成部７１では、受光部４により取得された反射光の選択波長帯における強度分布に基づいてムラ検査用画像が生成される（ステップＳ３６）。検査部１２のムラ検出部７２により、複数のムラ検査用画像に基づいて膜厚ムラの検出が行われる（ステップＳ３７）。
【００６３】
ところで、膜９２の反射率は、膜厚の変動に対して周期性をもって変動する。膜９２の反射率の極大点近傍および極小点近傍の領域では、膜厚の変動に対する反射率の変動の割合が非常に小さくなる。以下、当該領域を「低感度領域」という。低感度領域では、膜厚の変動が小さい場合、ムラ検査用画像において画素値がほとんど変動せず、ムラ検出部７２による膜厚ムラの検出の精度が低下してしまう。
【００６４】
そこで、ムラ検査装置１０４では、上述のように１回目の膜厚ムラの検出を行った後（ステップＳ３８）、制御部８によりフィルタ回転モータ５３が駆動されてフィルタホイール５２が回転し、他の光学フィルタ５１が基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置されて波長帯切替機構５における選択波長帯が変更される（ステップＳ３８１）。選択波長帯が変更されることにより、膜厚の低感度領域が変化する。そして、移動機構２１によりステージ２が検査開始位置に戻され、再びステージ２の移動が開始される。ムラ検査装置１０４では、ステージ２が検査終了位置に到達するまで、照射部３により検査表面９１に照明光を照射しつつ、撮像部４１にて１回目のムラ検出時とは異なる選択波長帯の反射光が受光され、反射光の強度分布がステージ２の移動に同期して繰り返し取得される（ステップＳ３１〜Ｓ３５）。
【００６５】
画像生成部７１では、検査表面９１のムラ検査用画像が生成され（ステップＳ３６）、ムラ検出部７２により、検査表面９１上の膜９２の膜厚ムラが検出される（ステップＳ３７）。２回目の膜厚ムラの検出が終了すると（ステップＳ３８）、１回目および２回目の検出結果に基づき、膜９２の膜厚ムラが最終的に検出されてムラ検査装置１０４による膜厚ムラの検出が終了する。選択波長帯を変更して膜厚ムラの検出を少なくとも２回行うことにより、１回目のムラ検出時に低感度領域に含まれていた部分についても、膜厚変動を精度良く検出することができる。
【００６６】
第２の実施の形態においても、ムラ検査装置１０４の照射部３と検査表面９１との間の光軸Ｊ１に沿う方向における距離が、１００ｍｍ以上であることにより、照射部３が合焦位置から十分に離れ、照射部３の発光ムラがムラ検査用画像に与える影響を抑制することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。照射部３の位置の決定作業では、点像の直径を様々な手法にて求めてよい。例えば、撮像部４１の合焦位置をムラ検査装置１０４の設計上の位置に一致させた場合のこの合焦位置における点像の直径を計算により求め、撮像光学系４１２の倍率を上記点像の直径に掛けたものが、点光源を発光領域３４の位置に配置した場合における受光素子の位置での点像の直径として求められてもよい。これにより、点像の直径を測定する作業が不要となり、照射部３の位置の決定作業を短縮することができる。
【００６８】
検査部１２では、点像６２の直径ｄ、安定強度幅Ｗ、ステージ２に起因する振れ量（±Ｌ）、および、照射部３の取付精度に起因する最大ずれ量（±ａ）に関して、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすか否かが確認されるが、（Ｗ−ｄ）が、（Ｗ−ｄ）＞（２Ｌ＋２ａ）を満たすか否かが確認されてもよい。この場合、安定強度幅Ｗおよび直径ｄをそれぞれ個別に求めて（Ｗ−ｄ）を算出する方法以外に、発光領域３４の２次元の像６１に点像６２をたたみ込む、すなわち、像６１の強度分布に点像６２に対応するＰＳＦ（点広がり関数：Point Spread Function）をたたみ込んで２値化することにより（Ｗ−ｄ）を算出することができる。さらに、撮像部４１の合焦位置を設計上の位置に合わせて安定強度幅を求め、これを（Ｗ−ｄ）とみなしてもよい。
【００６９】
上記第１の実施の形態では、ステージ２を固定し、照射部３および撮像部４１に移動機構を設けることにより、ステージ２を照射部３および撮像部４１に対して相対的に移動させてもよい。第２の実施の形態においても同様である。
【００７０】
第２の実施の形態では、波長帯切替機構５が、必ずしも基板９から受光部４に至る光軸Ｊ１上に配置される必要はなく、例えば、照射部３から基板９に至る光軸Ｊ１上に配置されてもよい。また、波長帯切替機構５による選択波長帯の切り替えは、複数の光学フィルタ５１の切り替えには限定されず、互いに異なる複数の波長帯の光を出射する複数の光源が照射部３に設けられ、複数の光源が制御されることにより、照射部３から出射される光の波長帯が切り替えられてもよい。
【００７１】
上記実施の形態に係るムラ検査装置１０４では、基板９上の微細パターンのムラや膜厚ムラの検査は、ディスプレイ等に表示されたムラ検査用画像を作業者が目視して参照用画像と比較することにより行われてもよい。ムラ検査装置１０４では、有機ＥＬ(Electro- Luminescence)表示装置やプラズマディスプレイ等の他のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板等がムラ検査の対象物とされてもよい。第２の実施の形態では、ムラ検査装置１０４は、レジスト膜以外の他の膜、例えば、基板９上に形成された絶縁膜や導電膜のパターンムラや膜厚ムラの検出に利用されてよい。
【００７２】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００７３】
２ ステージ
３ 照射部
９ 基板
１１ ムラ検査用画像取得装置
１２ 検査部
２２ 移動機構
３４ 発光領域
４１ 撮像部
６１ （発光領域の）像
６２ 点像
９１ 検査表面
１０４ ムラ検査装置
４１１ ラインセンサ
４１２ 撮像光学系
Ｊ１ 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上に存在するムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置であって、
対象物が載置されるステージと、
前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、
前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、
前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記撮像部の撮像光学系において、前記ラインセンサの位置と光学的に共役な位置である合焦位置が、前記検査表面から前記撮像部側にずれて位置し、前記撮像光学系が物体側において非テレセントリックであり、
前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上であり、かつ、前記ラインセンサの各受光素子に、ムラ検査に必要な強度の光が入射することを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のムラ検査用画像取得装置であって、
設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅をＷ、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量を（±Ｌ）として、
前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載のムラ検査用画像取得装置であって、
前記照射部の取り付け精度に起因する前記縦方向における最大ずれ量を（±ａ）として、
前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすことを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置であって、
前記対象物が、表示装置に用いられるガラス基板であることを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項５】
対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置であって、
請求項１ないし４のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置と、
前記ムラ検査用画像取得装置にて取得された画像に基づいてムラを検査する検査部と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項６】
対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置における照射部の位置決定方法であって、
前記ムラ検査装置が、
対象物が載置されるステージと、
前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、
前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、
前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記照射部の位置決定方法が、
前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上となるように前記照射部の位置を仮決定する工程と、
設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗを取得する工程と、
前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄを取得する工程と、
前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量（±Ｌ）を取得する工程と、
前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを確認した上で前記仮決定した位置を確定する工程と、
を備えることを特徴とする照射部の位置決定方法。
【請求項１】
対象物上に存在するムラを検査するための画像を取得するムラ検査用画像取得装置であって、
対象物が載置されるステージと、
前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、
前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、
前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記撮像部の撮像光学系において、前記ラインセンサの位置と光学的に共役な位置である合焦位置が、前記検査表面から前記撮像部側にずれて位置し、前記撮像光学系が物体側において非テレセントリックであり、
前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上であり、かつ、前記ラインセンサの各受光素子に、ムラ検査に必要な強度の光が入射することを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のムラ検査用画像取得装置であって、
設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅をＷ、前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量を（±Ｌ）として、
前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載のムラ検査用画像取得装置であって、
前記照射部の取り付け精度に起因する前記縦方向における最大ずれ量を（±ａ）として、
前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ−２ａ）を満たすことを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置であって、
前記対象物が、表示装置に用いられるガラス基板であることを特徴とするムラ検査用画像取得装置。
【請求項５】
対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置であって、
請求項１ないし４のいずれかに記載のムラ検査用画像取得装置と、
前記ムラ検査用画像取得装置にて取得された画像に基づいてムラを検査する検査部と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項６】
対象物上に存在するムラを検査するムラ検査装置における照射部の位置決定方法であって、
前記ムラ検査装置が、
対象物が載置されるステージと、
前記ステージに平行なライン状の発光領域から前記対象物の検査表面に向けて照明光を照射する照射部と、
前記検査表面にて反射した照明光を、前記ステージに平行かつ光軸に垂直な方向に受光素子が配列されたラインセンサにて受光する撮像部と、
前記ステージを前記照射部および前記撮像部に対して、前記ステージに平行な方向に相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記照射部の位置決定方法が、
前記撮像部から前記検査表面を経由して前記照射部へと至る前記光軸上において、前記照射部と前記検査表面との間の距離が、１００ｍｍ以上となるように前記照射部の位置を仮決定する工程と、
設計上の距離だけ前記照射部と前記撮像部とを離して配置し、かつ、合焦位置を前記発光領域上に合わせた場合の前記ラインセンサの位置における前記発光領域の像のうち、ムラ検査に必要な強度を有する領域の幅である安定強度幅Ｗを取得する工程と、
前記合焦位置を設計上の位置に一致させ、前記発光領域の位置に点光源を配置した場合の前記受光素子の位置における点像の直径ｄを取得する工程と、
前記ステージの移動の際の前記ステージの振れに起因する前記ラインセンサの位置での前記光軸および前記ラインセンサに垂直な縦方向の振れ量（±Ｌ）を取得する工程と、
前記直径ｄが、ｄ＜（Ｗ−２Ｌ）を満たすことを確認した上で前記仮決定した位置を確定する工程と、
を備えることを特徴とする照射部の位置決定方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２０２８３９（Ｐ２０１２−２０２８３９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８０００（Ｐ２０１１−６８０００）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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