JP2001264266A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の厚さの検査対象に対してし焦点深度を高
精度に対応できること。 【解決手段】液晶基板１の厚さに対応した光路長切替部
材（光路長切替部材２０−１〜２０−４）２０を、液晶
基板１と画像読取装置４の撮像系レンズ８との間に挿入
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶表示装
置の液晶基板やカラーフィルタ、素ガラスなどの検査対
象に付着したごみ、傷、むらなどを検査する基板検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はミクロ観察装置における照明系と
観察系との構成図である。検査対象である液晶基板１
は、図示しないステージ上に載置され、このステージの
駆動により例えば矢印イ方向に移動可能となっている。
この液晶基板１の上方には、ミクロ観察装置本体に対し
てフレーム（門）２が設けられている。このフレーム２
には、照明装置３と観察系としての画像読取装置４とが
設けられている。

【０００３】照明装置３は、同軸落射方式により照明光
を液晶基板１の面上に照射するもので、光源５を備えて
いる。この照明装置３は、同軸落射を行うために、照明
光の光路上にミラー６を配置し、かつこのミラー６の反
射光路上にビームスプリッタ７を配置したものとなって
いる。このビームスプリッタ７は、反射方向及び透過方
向が画像読取装置４の光軸と同軸となっている。なお、
照明装置３は、例えば液晶基板１の幅方向をカバーする
長さのライン状の照明光を液晶基板１に照射するものと
なっている。

【０００４】画像読取装置４は、液晶基板１からの反射
光による液晶基板１の面上の画像を逐次取り込み、その
画像信号を図示しない画像処理ユニットに送るものとな
っている。この画像読取装置４は、撮像系レンズ８及び
ラインセンサ９を備えている。なお、画像読取装置４
は、例えば液晶基板１の幅方向をカバーするライン長さ
に形成されている。

【０００５】このような構成であれば、照明装置３から
照明光が出力されると、この照明光は、ミラー６及びビ
ームスプリッタ７で反射して移動中の液晶基板１の面上
に照射される。この液晶基板１からの反射光は、ビーム
スプリッタ７を透過して画像読取装置４のラインセンサ
９に入射する。

【０００６】この画像読取装置４は、ラインセンサ９で
液晶基板１の面上の画像を逐次取り込み、その画像信号
を図示しない画像処理ユニットに送る。この画像処理ユ
ニットは、画像読取装置４からの画像信号を取り込んで
画像処理し、液晶基板１上のごみ、傷、しみ、むら、配
線の短絡や断線などの欠陥を検査する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、液晶基板１
には、厚さの異なるものが複数存在するので、ある厚さ
の液晶基板１に対して焦点が合っていたとしても、厚さ
の異なる液晶基板１に交換すると焦点深度がずれてしま
い、再度焦点合せを行わなければならない。この焦点合
せは、液晶基板１の厚さに応じて、液晶基板１を載置す
るステージを含む基板支持部により高さ調整して対応し
たり、又は画像読取装置４を昇降動作させて対応してい
る。

【０００８】しかしながら、基板支持部により高さ調整
する方法では、基板支持部を含むユニット全体が大型化
するばかりでなく、高精度な高さ調整が要求されるため
にその要求に応じることが困難となる。

【０００９】画像読取装置４を昇降動作させる方法で
は、光学系パーツを追加したり、又は高精度な高さ調整
機構を追加する必要がある。

【００１０】なお、ミクロ観察装置に用いられている画
像読取装置（ラインセンサ９）４は、オートフォーカス
（ＡＦ）機能を備えておらず、仮にＡＦ機能を備えたと
しても液晶基板１の検査時にリアルタイムに追従させる
のは困難である。

【００１１】従って、基板支持部により高さ調整する方
法又は画像読取装置４を昇降動作させる方法で高さを調
整し、かつフォーカシングしなければ複数の厚さの液晶
基板１の検査に対応できない。いずれにしてもかかる高
さ調整は、高精度で行う必要がある。

【００１２】そこで本発明は、複数の厚さの検査対象に
対して焦点深度を高精度に対応できる基板検査装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載による本発
明は、光源と、この光源から光を略平行なライン光束で
検体対象に照射するライン照明と、前記検体対象からの
反射光を撮像レンズを介して撮像する撮像手段と、前記
撮像レンズと前記検査対象との間に前記検体対象の厚み
に応じて前記撮像手段の焦点位置を補正する平行平面光
透過体を挿脱可能に設けたことを特徴とする基板検査装
置である。

【００１４】請求項２記載による本発明は、請求項１記
載の基板検査装置において、前記平行平面光透過体は、
焦点位置が設定されたある検査対象に対して板厚の異な
る前記検査対象毎との板厚差に相当する焦点補正量を満
たす板厚に形成されたものである。

【００１５】請求項３記載による本発明は、請求項１記
載の基板検査装置において、前記平行平面光透過体は、
前記検査対象の板厚に応じた切替指令に基づいて切り替
えられるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図８と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００１７】図１は本発明を適用したフラットパネルデ
ィスプレイ（ＦＰＤ）の一種である液晶ディスプレイの
液晶基板を検査する基板検査装置の構成図である。検査
対象である液晶基板１は、ステージ１０上に載置されて
いる。このステージ１０は、ステージ駆動部１１の駆動
によって矢印イ方向に所定の速度で移動するものとなっ
ている。

【００１８】本装置本体のベースに取り付けられた門型
のフレーム２には、同軸落射方式を構成するようにライ
ン状の照明装置３及びラインセンサからなる画像読取装
置４が設けられている。

【００１９】これら照明装置３及び画像読取装置４の具
体例を図２に示す。照明装置３は、各光源１２の間にツ
インランプ１３を設けた構成となっている。このツイン
ランプ１３の長さは、例えば液晶基板１の幅方向の長さ
をカバーする長さとなっている。このツインランプ１３
に代えて、光源から発せられる光を複数の光ファイバ
ー、シリンドリカルレンズで偏平状光線に変換するライ
ンファイバー照明装置を用いることも可能である。

【００２０】画像読取装置４は、１つの又は複数のライ
ンセンサカメラ１４をライン状に配列したものとなって
いる。本実施の形態では、図２に示すようにラインセン
サカメラ１４を液晶基板１の幅方向の長さをカバーでき
るように４台数配置し、これらラインセンサカメラ１４
の画像取込口にはそれぞれレンズ１５が取付けられてい
る。

【００２１】照明装置３は、光源制御部１２の制御によ
り光源５の明るさが制御されるようになっている。又、
画像読取装置４から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換
器１６によりディジタルデータに変換されて画像処理ユ
ニット１７に送られている。

【００２２】この画像処理ユニット１７は、画像読取装
置４から出力された画像信号を取り込んで画像処理し、
液晶基板１上のごみ、傷、しみ、むら、配線の短絡や断
線などの欠陥をミクロ検査する機能を有している。

【００２３】メインパーソナルコンピュータ１８は、液
晶基板１に対するミクロ検査の一連の動作を制御するも
ので、光源制御部１２に対して明るさ制御指令を発する
と共に、ステージ駆動部１１に対して駆動指令を発し、
かつ画像処理ユニット１７に対して画像処理指令を発す
る機能を有している。

【００２４】上記フレーム２には、光路長切替機構１９
が設けられている。この光路長切替機構１９は、複数あ
る液晶基板１の厚さに対応させて液晶基板１の像が画像
読取装置４の焦点位置を補正する平行平面光透過体から
なる光路長切替部材２０を、液晶基板１と画像読取装置
４内の撮像系レンズ８との間の観察光軸上に挿脱する機
能を有している。

【００２５】具体的に光路長切替機構１９は、例えばエ
アーシリンダにより光路長切替部材２０を、液晶基板１
と撮像系レンズ８との間の観察光軸上に挿脱するものと
なっている。

【００２６】光路長切替部材２０は、画像読取装置４が
図２に示すように複数（４台）のラインセンサカメラ１
４をライン状に配列した構成であれば、図３に示すよう
に支持板２１に同数４個の光路長切替部材２０−１〜２
０−４を各ラインセンサカメラ１４の位置に対応してラ
イン状に配列したユニット２３となっている。

【００２７】この光路長切替部材２０を備えれば、この
光路長切替部材２０を挿入しないときの液晶基板１の厚
さと、光路長切替部材２０を挿入したときの液晶基板１
の厚さとの２種類の液晶基板１の厚さに対応して画像読
取装置４の焦点位置を補正することが出来る。

【００２８】又、２種類以上の液晶基板１の厚さに対応
するためには、図４に示すように４個を１組とする光路
長切替部材を液晶基板１の厚さの種類に対応させて複数
組（ｎ）配列すればよい。これら光路長切替部材２０−
１〜２０−４…ｎ−１〜ｎ−４は、図中横方向の各ライ
ン別に液晶基板１の厚さに対応し光路長が異なる板厚と
なっている。

【００２９】ここで、光路長切替部材２０を、液晶基板
１と撮像系レンズ８との間の観察光軸上に挿脱したとき
の光路長補正について図５(a)(b)を参照して説明する。

【００３０】画像読取装置４の焦点距離が短い場合に
は、屈折率の高い光路長切替部材２０を、液晶基板１と
撮像系レンズ８との間に挿入し、画像読取装置４の焦点
距離を長くすることが好ましい。

【００３１】例えば、図５に示す各光路長切替部材２０
−１〜２０−４の厚みをｔ、各屈折率をｎ’、ミクロ観
察装置が設置されるのを空気中と仮定して空気の屈折率
を「１」と近似すると、各光路長切替部材２０−１〜２
０−４を液晶基板１と撮像系レンズ８との間に挿入した
ときの焦点距離が長くなる距離をΔとすると、次式(1)
が成立する。

【００３２】 ｔ＝Δ・ｎ／（ｎ−１） …(1) この式(1)が成立することを証明すると、図５(a)に示す
ように各光路長切替部材２０−１〜２０−４を挿入すべ
き厚みｔなる１次元空間に、同図(b)に示すように屈折
率ｎの各光路長切替部材２０−１〜２０−４を挿入する
と、これら光路長切替部材２０−１〜２０−４中の光路
はｔ・ｎの真空長に相当するので、空気換算（屈折率
ｎ’）では、図５(a)(b)から次式(2)及び(3)が成立す
る。

【００３３】 ｆ／ｎ’＝（ｆ＋Δ−ｔ）／ｎ’＋ｔ／ｎ …(2) よって、各光路長切替部材２０−１〜２０−４の厚みｔ
について求めると、 ｔ＝Δ・ｎ（ｎ−ｎ’） …(3) が得られる。ｎ’＝１を代入すれば、上記式(1)が導き
出せる。

【００３４】従って、焦点位置が設定されたある検査対
象、例えば厚さ０．７ｍｍの液晶基板１から厚さ０．５
ｍｍの液晶基板１に差し替えられると、撮像系レンズ８
の主点から液晶基板１まての距離Δが０．２ｍｍだけ長
くなり、この液晶基板１の板厚差Δが画像取込装置４の
焦点位置の補正量となる。

【００３５】上記式(1)から Δ＝ｔ｛（ｎ−１）／ｎ｝ …(4) が導かれるので、 ０．２＝ｔ｛（ｎ−１）／ｎ｝ …(5) が成立する。

【００３６】各光路長切替部材２０−１〜２０−４の屈
折率ｎは、例えばＢＳＬ７を採用すると、ｎ＝１．５１
６３３であるので、これを上記式(5)に代入すると、各
光路長切替部材２０−１〜２０−４の厚みｔは、 ｔ＝０．５８７ となる。同様にして、基準となる液晶基板１に対する板
厚の異なる各種液晶基板の板厚差Δから各種液晶基板に
対応する光路長切替部材の厚みｔを求める。

【００３７】上記メインパーソナルコンピュータ１８
は、焦点位置が設定された基準となる液晶基板１に対し
て厚さの異なる複数種類の液晶基板１の厚さに対応して
挿入すべき例えば各光路長切替部材２０−１〜２０−４
の厚みとの関係を記憶し、差し替えられる液晶基板１の
厚さ情報に応じて光路長切替機構１９に対して光路長切
替部材の切替指令を発する機能を有し、厚さ情報は予め
入力されている基板データであってもよいし、液晶基板
１の厚さを直接計測したデータであってもよい。この光
路長切替部材の切替指令では、最も厚い液晶基板１基準
として順次薄い液晶基板１に対応する光路長切替部材２
０−１〜２０−４の順序で切り替えてもよいし、対象と
なる液晶基板１に対応する板厚の光路長切替部材２０−
１〜２０−４を選択的に切り替えるようにしてもよい。

【００３８】次に、上記の如く構成された装置の作用に
ついて説明する。

【００３９】メインパーソナルコンピュータ１８は、液
晶基板１の全面に対するミクロ検査の一連の動作を制御
するために、光源制御部１２に対して明るさ制御指令を
発すると共に、ステージ駆動部１１に対して駆動指令を
発し、かつ画像処理ユニット１７に対して画像処理指令
を発する。これにより、ステージ１０上に載置されてい
る液晶基板１は、ステージ駆動部１１の駆動により矢印
イ方向に所定の速度で移動する。

【００４０】この状態に、照明装置３の光源５から発せ
られたライン状照明光は、ミラー６及びビームスプリッ
タ７で反射して移動中の液晶基板１の面上に照射され
る。この液晶基板１からの反射光は、再びビームスプリ
ッタ７を透過して画像読取装置４に入射する。

【００４１】この画像読取装置４は、入射した液晶基板
１の面上の画像を逐次取り込み、その画像信号を出力す
る。この画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によりディジタ
ル画像信号に変換されて画像処理ユニット１７に送られ
る。

【００４２】この画像処理ユニット１７は、ディジタル
信号を取り込んで画像処理し、液晶基板１の全面上のご
み、傷、しみ、むら、配線の短絡や断線などの欠陥をミ
クロ検査する。又、この画像処理ユニット１７は、ご
み、傷、しみ、むら、配線の短絡や断線などの欠陥の位
置やサイズの情報を得、この情報を基に欠陥の数が規定
値を超えたり、大きな欠陥が検出されると、その液晶基
板１をＮＧ（ノーグッド）判定する。

【００４３】次に、ステージ１０上の液晶基板１が厚さ
の異なる別の液晶基板１に差し替えられると、メインパ
ーソナルコンピュータ１８は、次に差し替えられる液晶
基板１の厚さに応じた光路長切替部材２０の切替指令を
光路長切替機構１９に対して発する。この光路長切替部
材２０の切替指令は、最も厚い液晶基板１に対応する光
路長切替部材を基準として順次薄い液晶基板１に対応す
る光路長切替部材の順序で切り替える。

【００４４】光路長切替機構１９は、差し替えられる液
晶基板１の厚さに応じた光路長切替部材、例えば図３に
示す屈折率の高い光路長切替部材２０−１〜２０−４を
エアーシリンダの動作により液晶基板１と撮像系レンズ
８との間に挿入する。

【００４５】例えば画像読取装置４の倍率が高倍率で焦
点距離が短い場合、撮像系レンズ８が液晶基板１に接触
する可能性があるが、例えば図３に示す屈折率の高い光
路長切替部材２０−１〜２０−４を、液晶基板１と撮像
系レンズ８との間に挿入すると、画像読取装置４の焦点
距離を長くするように作用する。このように画像読取装
置４の焦点距離が長くなるように作用すれば、画像読取
装置４の撮像系レンズ８に干渉することなく、画像読取
装置４の焦点位置を対象とする液晶基板１の検査面に合
わせることができる。

【００４６】従って、光源５から発せられた照明光は、
ミラー６及びビームスプリッタ７で反射して差し替えら
れた液晶基板１の面上に照射され、その反射光が画像読
取装置４に入射する。この画像読取装置４は、入射した
液晶基板１の面上の画像を逐次取り込み、その画像信号
を出力する。この画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１６により
ディジタル画像信号に変換されて画像処理ユニット１７
に送られる。

【００４７】この画像処理ユニット１７は、ディジタル
画像信号を取り込んで画像処理し、差し替えられた液晶
基板１の全面上のごみ、傷、しみ、むら、配線の短絡や
断線などの欠陥をミクロ検査し、かつこれら欠陥の位置
やサイズの情報を基に欠陥の数が規定値を超えたり、大
きな欠陥が検出されると、その液晶基板１をＮＧ判定す
る。

【００４８】このように上記一実施の形態においては、
液晶基板１の厚さに対応した光路長切替部材２０を、液
晶基板１と画像読取装置４の撮像系レンズ８との間に挿
入するようにしたので、異なる厚さの液晶基板１に差し
替えられてもステージ１０を昇降させたり、画像読取装
置４を昇降動作させることなく、液晶基板１と画像読取
装置４との間隔を変更せずにそのままの状態で、画像取
込装置４の焦点位置を補正することができる。これによ
り、ミクロ観察装置に用いられている画像読取装置４に
ＡＦ機能が備えられていなくても、液晶基板１の板厚に
応じた光路長切替部材２０に切り替えだけで、液晶基板
１の検査時に液晶基板１の面にフォーカスをリアルタイ
ムに合せることが可能となる。

【００４９】又、光路長切替部材２０−１〜２０−４の
切替は、最も厚い液晶基板１に対応する光路長切替部材
を基準として順次薄い液晶基板１に対応する光路長切替
部材の順序で切り替えるので、液晶基板１と画像読取装
置４の撮像系レンズ８との接触を避けることができる。

【００５０】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通りに変形してもよい。

【００５１】例えば、液晶基板１と画像読取装置４の撮
像系レンズ８との間への光路長切替部材２０の挿脱は、
図６に示すように矢印ロ方向に移動させたり、又は矢印
ハ方向に移動させるようにすればよい。

【００５２】又、光路長切替部材は、例えばラインセン
サカメラが１台で対応できる場合には、図７に示すよう
に円形の支持板２２に光路長の異なる複数の光路長切替
部材、例えば光路長切替部材２０−１〜２０−４を同一
円周上に配列したユニット２３としてもよい。この光路
長切替機構２３であれば、中心軸２４で回転させること
により液晶基板１の厚さに対応した光路長切替部材２０
−１〜２０−４のうち対応する１つを液晶基板１と撮像
系レンズ８との間に挿入するものとなる。

【００５３】又、液晶基板１のミクロ観察に限らず、カ
ラーフィルタや素ガラスなどの検査対象に付着したご
み、傷、むらなどを検査するためにも適用できる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数の厚さの検査対象に対して焦点深度を高精度に対応で
きる基板検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態を
示す構成図。

【図２】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける照明装置及び画像読取装置の具体例を示す図。

【図３】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける光路長切替部材の構成図。

【図４】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける光路長切替部材を複数配列した構成図。

【図５】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける光路長切替部材を挿脱したときの光路長補正を示
す模式図。

【図６】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける光路長切替部材の挿脱方向を示す図。

【図７】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態に
おける光路長切替部材の変形列を示す構成図。

【図８】従来のミクロ観察装置における照明系と観察系
との構成図。

【符号の説明】

１：液晶基板 ２：フレーム（門） ３：照明装置 ４：画像読取装置 ５：光源 ６：ミラー ７：ビームスプリッタ ８：撮像系レンズ ９：ラインセンサ １０：ステージ １１：ステージ駆動部 １２：光源制御部 １３：ツインランプ １４：ラインセンサカメラ １５：マクロレンズ １６：Ａ／Ｄ変換器 １７：画像処理ユニット １８：メインパーソナルコンピュータ １９：光路長切替機構 ２０，２３：光路長切替部材 ２０−１〜２０−４：光路長切替部材 ２０−１〜２０−４…ｎ−１〜ｎ−４：光路長切替部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 この光源から光を略平行なライン光束で検体対象に照射
   するライン照明と、 前記検体対象からの反射光を撮像レンズを介して撮像す
   る撮像手段と、 前記撮像レンズと前記検査対象との間に前記検体対象の
   厚みに応じて前記撮像手段の焦点位置を補正する平行平
   面光透過体を挿脱可能に設けたことを特徴とする基板検
   査装置。
2. 【請求項２】 前記平行平面光透過体は、焦点位置が設
   定されたある検査対象に対して板厚の異なる前記検査対
   象毎との板厚差に相当する焦点補正量を満たす板厚に形
   成されたことを特徴とする請求項１記載の基板検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記平行平面光透過体は、前記検査対象
   の板厚に応じた切替指令に基づいて切り替えられること
   を特徴とする請求項１記載の基板検査装置。