JP2003098122A

JP2003098122A - ガラス基板の外観検査装置

Info

Publication number: JP2003098122A
Application number: JP2001288618A
Authority: JP
Inventors: Motoo Yookaichiya; 元男八日市屋
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス基板に存在する欠陥を確実に発見でき、
迅速に検査作業を行えるガラス基板の外観検査装置を提
供するものである。【解決手段】１軸ステージ２と、この１軸ステージ２上
に移動可能に設けられ、ガラス基板Ｗが載置されるワー
ク載置テーブル４が設けられた移動ステージ３と、この
移動ステージ３に沿って移動する上記ガラス基板Ｗの側
面に形成された複数の側面部位ｗ２ｕ、ｗ２ｂ、ｗ３を
各々撮像する複数の撮像手段６、７、８と、この撮像手
段６、７、８が撮像する上記複数の側面部位ｗ２ｕ、ｗ
２ｂ、ｗ３に存在する欠陥を鮮明にできるように配置さ
れた照明手段９、１０、１１と、上記撮像手段６、７、
８が撮像するにより得られた画像データを取り込んで２
値化する画像処理手段１２と、この２値化データに基づ
いて上記側面部位に存在する欠陥を検出する演算処理手
段とを有するガラス基板の外観検査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォトマスク用等の
ガラス基板の外観検査装置に係わり、特にＣＣＤカメラ
及び画像処理装置を用いて検査を行うガラス基板の外観
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの電子回路を焼き付けるときの原
版となるフォトマスク用のガラス基板は、一般に平板、
正方形状に形成されている。ＬＳＩの超大規模集積化に
応じて、フォトマスクには寸法精度、位置精度及び欠陥
サイズに対して厳しい要求がなされ、これに伴ない、ガ
ラス基板にも厳しい寸法管理、品質管理が要求されてい
る。

【０００３】従来、ガラス基板に対する外観検査工程は
人手作業により行われている。この従来の外観検査工程
では、すりガラス状の主表面、研磨された側面部位（側
端部、側面、角部）の検査を目視で行っている。作業者
はルーペを用いて確認するが、光の加減で、見逃しが発
生する場合がある。また、人手作業による外観検査であ
るため、検査の作業性が悪い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ガラス基板に
存在する欠陥を確実に発見でき、迅速に検査作業を行え
るガラス基板の外観検査装置が要望されていた。本発明
は上述した事情を考慮してなされたもので、ガラス基板
に存在する欠陥を確実に発見でき、迅速に検査作業を行
えるガラス基板の外観検査装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の１つの態様によれば、１軸ステージと、こ
の１軸ステージ上に移動可能に設けられ、ガラス基板が
載置されるワーク載置テーブルが設けられた移動ステー
ジと、この移動ステージに沿って移動する前記ガラス基
板の側面に形成された複数の側面部位を各々撮像する複
数の撮像手段と、この撮像手段が撮像する前記複数の側
面部位に存在する欠陥を鮮明にできるように配置された
照明手段と、前記撮像手段が撮像することにより得られ
た画像データを取り込んで２値化する画像処理手段と、
この２値化データに基づいて前記側面部位に存在する欠
陥を検出する演算処理手段とを有することを特徴とする
ガラス基板の外観検査装置が提供される。これによれ
ば、ガラス基板に存在する欠陥を確実に発見でき、迅速
に検査作業を行える。

【０００６】好適な一例では、移動ステージは間歇移動
され、ガラス基板が撮像手段の視野ピッチごとに間歇移
動される。これにより、撮像手段により長手の撮像部位
が確実に撮像される。

【０００７】また、他の好適な一例では、複数の撮像手
段は、移動ステージが１軸ステージ上を１行程進む毎に
前記ガラス基板の１辺の側面に形成された複数の側面部
位を撮像する。これにより、他撮像側面部位あるいは他
の１辺を照射する光に干渉されることなく、撮像手段に
より長手の撮像部位が確実に撮像される。

【０００８】さらに、他の好適な一例では、移動ステー
ジは、次行程の移動開始前にワーク載置台が所定の角度
回転できるようになっている。これにより、複数の同一
撮像手段により、ガラス基板の全辺の撮像が可能とな
る。

【０００９】また、他の好適な一例では、ワーク載置テ
ーブルは、バキュームチャックである。これにより、ガ
ラス基板にキズをつけることなく、迅速にガラス基板の
脱着が行える。

【００１０】さらに、他の好適な一例では、複数の撮像
手段は、３個設けられ、その各々はガラス基板側面部位
の上面取面、側面及び下面取面を撮像する。これによ
り、１行程で１辺の３箇所の撮像側面部位の撮像が可能
となる。

【００１１】また、他の好適な一例では、上記複数の照
明手段は３個設けられ、第１の照明手段は、その光軸が
上面取面側のガラス基板平面から入射されかつ上面取面
と４５°をなすように配置され、第２の照明手段は、そ
の光軸がガラス基板平面に対して４５°をなして入射さ
れるように配置され、第３の照明手段は、その光軸が下
面取面側のガラス基板平面から入射されかつ下面取面と
４５°をなすように配置される。これにより、ガラス基
板Ｗの撮像側面部位に存在する欠陥を鮮明にできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるガラス基板
の外観検査装置の実施の形態について添付図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は本発明に係わるガラス基板の外観検
査装置の概念図である。

【００１４】図１に示すように、ガラス基板の外観検査
装置１は、ベース上に設置された１軸ステージ２を有
し、この１軸ステージ２には、移動ステージ、例えば、
１個の回転ステージ３が、ボールねじとステッピングモ
ータからなる通常の回転ステージ間歇移動機構（図示せ
ず）によって移動可能に設けられている。この回転ステ
ージ３には、樹脂製のバキュームチャックからなるワー
ク載置テーブル４が設けられ、さらに、図２に示すよう
に、ワーク載置テーブル４を基台４ａに軸支する回転軸
４ｂと、この回転軸４ｂを介してワーク載置テーブル４
を回転させるステッピングモータ４ｃが設けられてい
る。また、ガラス基板Ｗを供給する側である１軸ステー
ジ２の一端２ａ近傍には、ワーク位置決め機構５が設け
られ、回転ステージ３が一端２ａ近傍に位置したとき
に、この回転ステージ３が間に位置するように配置され
ている。ワーク位置決め機構５は、１軸ステージ２及び
回転ステージ３を挟むように配置された一対のワーク押
圧部５ａ、５ｂからなり、さらに、このワーク押圧部５
ａ、５ｂは、各々一対の樹脂製回転ローラ５ａ１、５ａ
１、５ｂ１、５ｂ１とこの回転ローラ５ａ１、５ａ１、
５ｂ１、５ｂ１を進退自在に動かすエアシリンダ５ａ
２、５ｂ２を有している。一方のエアシリンダ５ａ２
は、他方のエアシリンダ５ｂ２よりもエア圧力が高く設
定されており、高圧側エアシリンダ５ａ２には、このエ
アシリンダ５ａ２が所定の位置以上前進しないようにす
るストッパ（図示せず）が設けられている。従って、高
圧側エアシリンダ５ａ２は所定位置以上前進しない。さ
らに、高圧側エアシリンダ５ａ２に設けられたローラ５
ａ１、５ａ１を、ガラス基板Ｗを介して低圧側シリンダ
５ｂ２に設けられたローラ５ｂ１、５ｂ１で押圧しても
高圧側のローラ５ａ１、５ａ１およびエアシリンダ５ａ
２は、圧力差の存在により後退することなくその位置を
保つ。これにより、前進が自由なローラ５ｂ１、５ｂ１
によって、ガラス基板Ｗをローラ５ａ１、５ａ１に押圧
し、ローラ５ａ１、５ａ１とローラ５ｂ１、５ｂ１間で
ガラス基板Ｗの位置調整が行える。

【００１５】また、１軸ステージ２に沿って複数の撮像
手段、例えば、３台のＣＣＤカメラ６、７、８が設置さ
れており、ＣＣＤカメラ６は、図３に示すように、１軸
ステージ２に沿って移動し、図５及び図６に示すガラス
基板Ｗの側面部位、例えば、上平面ｗ１ｕに対して４５
°傾斜した上面取面ｗ２ｕを検査するためのもので、例
えば、その光軸が上面取面ｗ２ｕと直交するように垂直
線に対して４５°の角度を有して設置されており、ＣＣ
Ｄカメラ７は、上表面ｗ１と直交する側面ｗ３を検査す
るためのもので、その光軸が側面ｗ３と直交するように
垂直線に対して９０°の角度を有して設置されており、
さらに、ＣＣＤカメラ８は、下表面ｗ１ｂに対して４５
°に傾斜面を有して形成された下面取面ｗ２ｂを検査す
るためのもので、その光軸が下面取面ｗ２ｂと直交する
ように垂直線に対して１３５°の角度を有して設置され
ている。

【００１６】また、１軸ステージ２に沿って３個の照明
手段、例えば、ファイバー照明９、１０、１１が設けら
れており、ファイバー照明９はＣＣＤカメラ６がガラス
基板Ｗの上面取面ｗ２ｕに存在する欠陥を最も鮮明にで
きる位置に配置されている。また、ファイバー照明１０
は側面ｗ３に存在する欠陥を、ファイバー照明１１は下
面取面ｗ２ｂに存在する欠陥を最も鮮明にできる位置に
配置されている。

【００１７】すなわち、図３に示すように、ＣＣＤカメ
ラ６の光軸とファイバー照明９の光軸は、４５°の角度
をなし、ガラス基板Ｗに対してファイバー照明９と反対
側で交わるようになっており、また、ＣＣＤカメラ７の
光軸とファイバー照明１０の光軸は、１３５°の角度を
なし、ガラス基板Ｗの面内で交わるようになっており、
さらに、ＣＣＤカメラ８の光軸とファイバー照明１１の
光軸は、４５°の角度をなし、ガラス基板Ｗに対してフ
ァイバー照明１１と反対側で交わるようになっている。
このようなＣＣＤカメラ６、７、８とファイバー照明
９．１０、１１の光軸の関係は、ガラス基板Ｗの対向す
る主表面がすりガラスになっている場合において、特に
有効であり、ファイバー照明９．１０、１１からの光は
すりガラス面で散乱し、散乱した光によりガラス基板Ｗ
の上面取面ｗ２ｕ、側面ｗ３、下面取面ｗ２ｂに存在す
る欠陥を鮮明にできる。

【００１８】また、図４に示すように、ＣＣＤカメラ
６、７、８は、このＣＣＤカメラ６、７、８からの画像
データ（受光信号）に基づいてガラス基板Ｗの外周面に
形成された欠陥を検出する画像処理装置１２に接続され
ており、さらに、この画像処理装置１２は本発明におけ
る演算処理手段を有するコンピュータ１３に接続されて
いる。さらに、コンピュータ１３には、画像処理装置１
２の他に、回転ステージ移動機構１４を制御する回転ス
テージ移動機構制御器１４ｃと、ワーク載置テーブル４
を回動させるステッピングモータ４ｃを制御するステッ
ピングモータ制御器４ｃｃと、ワーク載置テーブル４の
バキュームチャックを制御するバキュームチャック制御
器４ｖｃと、エアシリンダ５ａ２、５ｂ２の作動を制御
するエアシリンダ制御器５ｃと、ファイバー照明９、１
０、１１の明るさを制御する照明制御器９ｃ等が接続さ
れている。

【００１９】なお、外観検査工程中、コンピュータ１３
によるステッピングモータ制御器４ｃｃ、バキュームチ
ャック制御器４ｖｃ、エアシリンダ制御器５ｃ、照明制
御器９ｃ、画像処理装置１２、回転ステージ移動機構制
御器１４ｃ等の制御は、事前にコンピュータ１３にプロ
グラムされた制御手順に従って行われ、また、必要に応
じコンピュータ１３に設けられた入力手段（図示せず）
からの入力により行われる。

【００２０】次に本発明に係わるガラス基板の外観検査
装置を用いたガラス基板の外観検査方法について説明す
る。

【００２１】ガラス基板の外観検査は、２回の往復行程
による２往行程、２復行程の合計４行程で撮像、検査が
行われる。

【００２２】例えば、最初に１軸ステージ２の一端２ａ
近傍にワーク回動機構５を位置させる。

【００２３】しかる後、ガラス基板供給装置（図示せ
ず）から、１軸ステージ２の移動方向とガラス基板Ｗの
対角線が一致するように、回転ステージ３に設けられた
ワーク載置テーブル４に平板、正方形状の１枚の、例え
ば、主表面がすりガラス状のガラス基板Ｗを載置する。

【００２４】ワーク載置テーブル４に載置されたガラス
基板Ｗをコンピュータ１３に記憶されたプログラムに従
って、コンピュータ１３、シリンダ制御器５ｃを介して
エアシリンダ５ｂ、５ｂを作動させて、回転ローラ５ａ
１、５ａ１、５ｂ１、５ｂ１を進退させ、ガラス基板Ｗ
を挟み位置決めを行う。この位置決めは、高圧側エアシ
リンダ５ａ２をストッパにより所定位置に停止させて、
回転ローラ５ａ１、５ａ１も所定の位置に停止させ、し
かる後、低圧側シリンダ５ｂ２を前進させてローラ５ｂ
１、５ｂ１を前進させ、この前進が自由なローラ５ｂ
１、５ｂ１によってガラス基板Ｗをローラ５ａ１、５ａ
１に押圧し、ローラ５ａ１、５ａ１とローラ５ｂ１、５
ｂ１間でガラス基板Ｗの位置を調整するようにして行
う。

【００２５】ガラス基板Ｗに位置決めが完了したら、バ
キュームチャック制御器４ｖｃを介してワーク載置テー
ブル４のバキュームチャックが作動され、ガラス基板Ｗ
がワーク載置テーブル４にチャックされる。このバキュ
ームチャックにより、ガラス基板にキズをつけることな
く、迅速にガラス基板の脱着が行える。ガラス基板Ｗが
チャックされた後、１軸ステージ２の長手方向とガラス
基板Ｗの検査面が平行になるように、ステッピングモー
タ制御器４ｃｃを介してステッピングモータを作動させ
てワーク載置テーブル４を所定角度、例えば、ガラス基
板Ｗが正方形状であるので、４５°回転させ、ワーク載
置テーブル４にチャックされたガラス基板Ｗも４５°回
転させる。これにより、ガラス基板Ｗの２辺が移動方向
１軸ステージ２の長手方向と一致する。

【００２６】このようにして検査のためのガラス基板Ｗ
の方向と位置決めが完了したら、１回目の往行程が開始
される。コンピュータ１３により、図４に示す回転ステ
ージ移動機構器１４ｃ、回転ステージ移動機構１４を介
して回転ステージ３を間歇移動させ、これによりガラス
基板ＷをＣＣＤカメラ６の視野ピッチごとに間歇移動さ
せる。この間歇移動により、撮像手段により長手の撮像
部位が確実に撮像される。このＣＣＤカメラ６の光軸は
ガラス基板Ｗの上面取面ｗ２ｕに直交するように合わさ
れ、ファイバー照明９はＣＣＤカメラ６がガラス基板Ｗ
の上面取面ｗ２ｕに存在する欠陥を最も鮮明にできるよ
うにその光軸がガラス基板Ｗの上表面ｗ１ｕに直交する
ように配置されており、ＣＣＤカメラ６により上面取面
ｗ２ｕが全長に亘って撮像される。

【００２７】さらに、ガラス基板Ｗは視野ピッチごとに
間歇移動され、ＣＣＤカメラ７によりファイバー照明１
０で最適に照射される側面ｗ３が全長に亘って撮像され
る。引続きガラス基板Ｗは視野ピッチごとに間歇移動さ
れ、ＣＣＤカメラ８によりファイバー照明１１で最適に
照射される下面取面ｗ２ｂが全長に亘って撮像される。

【００２８】ＣＣＤカメラ６、７、８で各々撮像された
上面取面ｗ２ｕ、側面ｗ３、下面取面ｗ２ｂの画像情報
は、画像処理装置１２において２値化され、画像信号と
して取り込まれ画像データが生成される。

【００２９】撮像位置に欠陥が存在する場合には、この
欠陥において散乱反射が起き、受光部で受光する光量が
減少する。これによって、受光部から受光量に応じた画
像信号（受光信号）が発せられ、この信号は、上記のよ
うに画像処理装置１２において二値化され後、演算処理
手段によって処理され、コンピュータによって欠陥の位
置、形状などの情報として表示、記録される。

【００３０】上記のようにガラス基板Ｗ及びバキューム
回転ステージ３が、１軸ステージ２上を往行程するの間
にガラス基板Ｗの検査すべき第１の１辺の各部位がＣＣ
Ｄカメラ６、７、８により逐次撮像され検査される。従
って、他撮像側面部位あるいは他の１辺を照射する光に
干渉されることなく、撮像手段により長手の撮像部位が
確実に撮像される。また、１行程で１辺の３箇所の撮像
側面部位の撮像が可能となる。

【００３１】ガラス基板Ｗの第１も１辺の検査が完了
し、回転ステージ３が１軸ステージ２の他端２ｂに到達
すると、ステッピングモータ４ｃが作動され、ワーク載
置テーブル４が、所定の角度、例えば、ガラス基板Ｗが
正方形状であるので、９０°回転され、ワーク載置テー
ブル４にチャックされたガラス基板Ｗも９０°回転され
る。これにより、ガラス基板Ｗの上記検査済の第１の１
辺に隣接する第２の１辺が、１軸ステージ２の長手方向
と一致し、この第２の１辺の各部位がＣＣＤカメラ６、
７、８の撮像位置に対向するようになる。従って、複数
の同一撮像手段により、ガラス基板の全辺の撮像が可能
となる。

【００３２】しかる後、１回目の復行程が開始される。
図４に示す回転ステージ移動機構制御器１４ｃ、回転ス
テージ移動機構１４を介して回転ステージ３を間歇移動
させ、往行程とは逆に、ＣＣＤカメラ８により第２の１
辺の下面取面ｗ２ｂが全長に亘って撮像され、ＣＣＤカ
メラ７により側面ｗ３が全長に亘って撮像され、さら
に、ＣＣＤカメラ６により上面取面ｗ２ｕが全長に亘っ
て撮像される。上記第１の１辺の撮像と同様に、ＣＣＤ
カメラ６、７、８で各々撮像された第２の１辺の上面取
面ｗ２ｕ、側面ｗ３、下面取面ｗ２ｂの画像情報は、画
像処理装置１２において２値化され、画像信号として取
り込まれ画像データが生成され、コンピュータによって
欠陥の位置、形状などの情報として表示、記録される。

【００３３】ガラス基板Ｗの第２の１辺の検査が完了
し、回転ステージ３がＣＣＤカメラ６のほぼ対向する位
置に到達すると、ステッピングモータ４ｃが作動され、
ワーク載置テーブル４が９０°回転され、ワーク載置テ
ーブル４にチャックされたガラス基板Ｗも９０°回転さ
れる。

【００３４】これにより、第２回目の往行程が可能とな
る。すなわち、第２の１辺に隣接する第３の１辺の撮
像、検査が、第１の１辺の撮像、検査と同様に行われ、
再び、回転ステージ３が１軸ステージ２の他端２ｂに到
達すると、ワーク載置テーブル４が９０°回転され、ワ
ーク載置テーブル４にチャックされたガラス基板Ｗも９
０°回転され、２回目の復行程において、第２の１辺と
同様に、第３の辺に隣接する第４の１辺の撮像、検査が
行われる。検査完了後、ガラス基板Ｗは搬出機構（図示
せず）によって搬出される。

【００３５】上記のようなガラス基板の外観検査工程に
おいて、ガラス基板に存在する欠陥が存在すれば確実に
発見でき、さらに、人手作業によらず迅速に検査作業を
行える。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係わるガラス基板の外観検査装
置によれば、ガラス基板に存在する欠陥を確実に発見で
き、迅速に検査作業を行えるガラス基板の外観検査装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガラス基板の外観検査装置の使
用状態を示す斜視図。

【図２】本発明に係わるガラス基板の外観検査装置に用
いられる回転ステージの断面図。

【図３】本発明に係わるガラス基板の外観検査装置に用
いられる撮像手段と照明手段との位置関係を示す説明
図。

【図４】本発明に係わるガラス基板の外観検査装置に用
いられる制御回路の概略図。

【図５】一般的なガラス基板の斜視図。

【図６】図５に示すガラス基板のＡ−Ａ線に沿う断面
図。

【符号の説明】

１ガラス基板の外観検査装置２１軸ステージ２ａ一端２ｂ他端３回転ステージ４ワーク載置テーブル４ａ基台４ｂ回転軸４ｃステッピングモータ４ｃｃステッピングモータ制御器４ｖｃバキュームチャック制御器５ワーク位置決め機構５ａ、５ｂワーク押圧部５ａ１、５ａ１、５ｂ１、５ｂ１回転ローラ５ａ２、５ｂ２エアシリンダ５ｃエアシリンダ制御器６、７、８ＣＣＤカメラ９、１０、１１ファイバー照明９ｃ照明制御器１２画像処理装置１３コンピュータ１４回転ステージ移動機構１４ｃ回転ステージ移動機構制御器Ｗガラス基板ｗ１ｕ上平面ｗ１ｂ下表面ｗ２ｕ上面取面ｗ２ｂ下面取面ｗ３側面

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 BB01 BB22 DD06 FF01 FF04 FF42 GG01 JJ03 JJ05 JJ08 JJ26 LL02 MM02 PP12 QQ04 QQ23 QQ25 QQ31 SS04 UU04 2G051 AA84 AB02 BA01 BB01 BB17 BC01 CA03 CA07 CB05 DA08 DA09 EA11 EA12 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１軸ステージと、この１軸ステージ上に
移動可能に設けられ、ガラス基板が載置されるワーク載
置テーブルが設けられた移動ステージと、この移動ステ
ージに沿って移動する前記ガラス基板の側面に形成され
た複数の側面部位を各々撮像する複数の撮像手段と、こ
の撮像手段が撮像する前記複数の側面部位に存在する欠
陥を鮮明にできるように配置された照明手段と、前記撮
像手段が撮像することにより得られた画像データを取り
込んで２値化する画像処理手段と、この２値化データに
基づいて前記側面部位に存在する欠陥を検出する演算処
理手段とを有することを特徴とするガラス基板の外観検
査装置。
【請求項２】上記移動ステージは間歇移動され、ガラ
ス基板が撮像手段の視野ピッチごとに間歇移動されるこ
とを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の外観検査
装置。
【請求項３】上記複数の撮像手段は、移動ステージが
１軸ステージ上を１行程進む毎に前記ガラス基板の１辺
の側面に形成された複数の側面部位を撮像することを特
徴とする請求項１または２に記載のガラス基板の外観検
査装置。
【請求項４】上記移動ステージは、次行程の移動開始
前にワーク載置台が所定の角度回転できるようになって
いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
に記載のガラス基板の外観検査装置。
【請求項５】上記ワーク載置テーブルは、バキューム
チャックであることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか１項に記載のガラス基板の外観検査装置。
【請求項６】上記複数の撮像手段は、３個設けられ、
その各々はガラス基板側面部位の上面取面、側面及び下
面取面を撮像することを特徴とする請求項１ないし５の
いずれか１項に記載のガラス基板の外観検査装置。
【請求項７】上記複数の照明手段は３個設けられ、第
１の照明手段は、その光軸が上面取面側のガラス基板平
面から入射されかつ上面取面と４５°をなすように配置
され、第２の照明手段は、その光軸がガラス基板平面対
して４５°をなして入射されるように配置され、第３の
照明手段は、その光軸が下面取面側のガラス基板平面か
ら入射されかつ下面取面と４５°をなすように配置され
たことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に
記載のガラス基板の外観検査装置。