JP2006258697A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型の基板に対しても、均一に照明でき、外観検査を効率良く行えるような基板検査装置を安価に提供することである。
【解決手段】 基板検査装置１は、基板Ｗを保持しつつ回動する基板ホルダ６を備えている。さらに、基板ホルダ６を起き上がらせた状態で、基板ホルダ６のホルダ本体７の背面７ｃ側には、バックライト投光装置２０が設けられている。バックライト投光装置２０は、基板ホルダ６の近傍に平行に配置される散乱板２１と、散乱板２１から離間して検査装置本体２の背面側に支持された投光機２２とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の背面側から投光しながら外観の検査を行うために用いられる基板検査装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に用いられるガラス基板は、その製造工程においてマクロ検査が行われている。マクロ検査とは、ガラス基板の外観を観察者が目視で検査するもので、基板を保持する基板ホルダを所定の傾斜角度に設定し、ガラス基板の表面側から照明して、観察者が前方から目視で検査するマクロ検査装置が知られている。

ここで、この種のマクロ検査装置には、基板を後方から照明するバックライト投光装置が設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。このバックライト投光装置は、基板ホルダと干渉しないような位置に離れて設けられており、白色面光源である蛍光灯が用いられている。バックライト投光装置の投光面は、検査する基板の大きさに対して十分な面積を有している。バックライト照明によるマクロ検査は、基板ホルダを垂直に立てた状態で蛍光灯を点灯させ、基板の背面から照明すると、目視によりガラス基板の欠陥の有無等を調べることができる。
なお、近年では、ＬＣＤの大型化に伴って、基板が大型化し、これに併せてマクロ検査装置も大型化されている。
特開平１１−９４７５２号公報

しかしながら、このようなマクロ検査装置では、装置自体が大型化するにつれて、バックライト投光装置が観察者から遠くに離れるので、照明光の光量が不足すると共に、バックライト投光装置が大型化することにより、マクロ検査装置のレイアウトや、製造が困難になり、製造コストが高くなるという問題が生じる。従来のバックライト投光装置は、多数の蛍光灯を等間隔に配置したもので、寿命が近付くと各蛍光灯の照明にばらつきが生じて均一に照明することができなくなる。さらに、全ての蛍光灯を取り替える場合には、蛍光灯の数量が多いため、取り替えに時間を要するという問題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大型の基板に対しても、均一に照明することができ、外観検査を効率良く行えるような基板検査装置を安価に提供することである。

上記の課題を解決する本発明は、基板に光を照射して観察者が外観検査を行うために用いられる基板検査装置であって、前記基板の表面を前記観察者に向けて配置したときに、前記基板の背面側に配置される投光機と、前記投光機から前記基板に発散光を照射する際に、この光を散乱させつつ透過させる散乱部材とを設けたことを特徴とする基板検査装置とした。
この基板検査装置は、投光機から照射される発散光が基板に至る手前で散乱部材によって散乱されつつ散乱部材を透過し、基板に照射される。散乱部材によって散乱されることによって、基板に照射される光は、均一な光となる。

本発明によれば、基板の背面から光を照射して外観検査を行うにあたり、投光機からの発散光を散乱部材で散乱しつつ基板に照射させるようにしたので、大きな基板であっても均一に光を照射することができる。したがって、外観検査を確実に、かつ効率良く行うことができる。また、基板が大型化した場合には、散乱部材を大きくすれば良く、投光機を大型化する必要がないので、低コスト化を図ることができる。さらに、投光機を小型化できるので、メンテナンス性が向上する。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本実施の形態における基板検査装置の概略構成を示す側面図を示す。
基板検査装置１は、外形が略長方形の枠体であって、床面に設置される検査装置本体２を有し、検査装置本体２の上部には、基板表面に光を投射するためのマクロ照明装置３が設置されている。マクロ照明装置３は、光源３Ａとしてメタルハライドランプと、ナトリウムランプとを備え、さらに光源３Ａからの光を検査装置本体２内のガラス基板Ｗに向けて偏向するミラー３Ｂが配設されている。このミラー３Ｂの下方には、光源３Ａからの発散光を収束光させるフレネルレンズ４と、このフレネルレンズ４を通過したマクロ照明光に対して透明な状態と、マクロ照明光を散乱させる不透明な状態とに切り替え可能な液晶フィルタ（液晶散乱板）５が配置されている。

基板Ｗは、光に対して透明なシートや、平板からなり、例えば、ＦＰＤ用のマザーガラス基板に用いられるもので、不図示の搬送装置から、図１中に実線で示すような水平に配置された基板ホルダ６上に搬入されるようになっている。
基板ホルダ６は、基板Ｗの周縁部を支える矩形枠状のホルダ本体７からなる。ホルダ本体７の上面７ａには、基板Ｗの位置決めをするための基準ピン８と、基板Ｗを基準ピン８に当接して位置決めすべく基板Ｗに押し当てられる位置決めピン９と、基板Ｗを位置決めした後にガラス基板Ｗの周縁部を吸着保持する吸着機構（不図示）とが、規則的に複数配設されている。なお、基板Ｗは、ホルダ本体７の前面７ｂ側を基準として位置決めされるようになっている。さらに、ホルダ本体７の前面７ｂの両側には、回動軸が取り付けられ、この回動軸は、ホルダ本体７を幅方向で挟むように配設される一対の支持部１１に回転自在に支持されている。支持部１１には、回動軸を回転駆動させるモータ１０が設けられており、回動軸を中心として、基板ホルダ６を図１中に実線で示す水平位置から、破線で示すように垂直に近い傾斜角度（図示例では約８０度）まで回動させることができるようになっている。

また、検査装置本体２において、観察者に望む前面には、図１に破線で示すように垂直に近い状態まで起き上がらせた基板ホルダ６に吸着保持された基板Ｗの外観検査をできるように、開口部１２が形成されている。
なお、開口部１２の下縁には、基板ホルダ６の姿勢などを制御する際に、観察者の操作を受け付ける操作部１５が設けられている。

ここで、この基板検査装置１では、基板ホルダ６をほぼ垂直に起き上がらせた状態で、ホルダ本体７の背面７ｃ側と対向する位置に、バックライト投光装置２０が設置されている。バックライト投光装置２０は、ホルダ本体７の背面７ｃ側に取り付けられた散乱板２１と、散乱板２１から所定距離だけ後方に設置された投光機２２とから構成されている。散乱板２１は、例えば、すりガラスや、アクリル板など、光を散乱させつつ透過させることができる材料から製造されており、基板Ｗの略全体（ホルダ本体７の開口部）を覆う大きさを有している。投光機２２は、ランプハウス２３内に、例えば、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）など、離れた位置からでも十分な光量が確保できる光源が収容されている。光源としては、発散光を照射するような点光源が好ましい。ランプハウス２３は、支持部材２４に回動自在に支持され、支持部材２４は検査装置本体２に固定されている。

この実施の形態の作用について説明する。
まず、水平な位置に設定されているホルダ本体７上に搬送装置により基板Ｗを載置し、この基板Ｗを基準ピン８などで位置決め吸着保持した後、操作部１５のジョイスティックを操作して基板ホルダ６をマクロ照明装置３によるマクロ観察に適した傾斜角度（例えば、４５〜６０度）に回動させる。この状態で、基板Ｗ表面の検査を行う際には、上部のマクロ照明装置３からの光をフレネルレンズ４、及び液晶フィルタ５を通して投射し、目視で検査する。次に、基板Ｗのバックライト検査を行う際には、操作部１５のジョイスティックを操作して基板ホルダ６をほぼ垂直に近い位置まで回動させる。図２に示すように、投光機２２からの光は、散乱板２１によって散乱されつつ散乱板２１を透過し、ホルダ本体７を通り、略均一な光となって基板Ｗを背面から照らす。そして、観察者は、このバックライト照明光に照らされた基板Ｗの外観を目視で検査し、欠陥等の有無を調べる。そして、検査が終了したら、図１に示すように、基板ホルダ６を水平位置まで戻してから、基板Ｗを搬出する。なお、ホルダ本体７には、バックライト照明光で基板Ｗのパターン領域を照すのに十分な開口面積を有しているものとする。

この実施の形態によれば、ホルダ本体７の裏面側に散乱板２１を配置し、この散乱板２１に点光源からの照明光を投光することで、基板Ｗに対して均一なバックライト照明をすることができるので、基板Ｗが大型化した場合でも従来のように蛍光灯を多数配置した大型の面光源に比べて非常に小さい点光源を実現でき、装置レイアウトの自由度が大きくなる。さらに、投光機２２を小型化でき、コストダウンも図れる。このようなバックライト投光装置２０では、基板Ｗがさらに大型化した場合でも、散乱板２１を大きくするだけで足り、投光機２２の投光距離や、投光レンズによって拡散角度を変えるだけですむ。

なお、支持部材２４に回動自在に取り付けられたランプハウス２３を基板ホルダ６の傾き角度に連動して回動させるようにしても良い。この場合の基板ホルダ６の傾斜角度と、投光機２２の傾斜角度とは、不図示の制御装置で制御する。
また、バックライト投光装置２０に、反射ミラーを設け、投光機２２を回動させずに、基板ホルダ６の傾き角度に合わせて反射ミラーを回動させるようにしても良い。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図３及び図４に概略を示すように、この実施の形態では、バックライト投光装置３０が、基板ホルダ６の背面７ｃに配置されるスクリーン３１と、スクリーン３１を巻き取る巻取装置３２と、投光機２２とを備えている。スクリーン３１は、白色等の散乱シート、例えば、半透明のビニールや、布から製造された散乱部材であり、ホルダ本体７の開口部７ｄを覆う大きさを有している。スクリーン３１の下端部には、基板ホルダ６の背面７ｃに沿って移動するウェイト３３が取り付けられており、スクリーン３１の上端部は巻取装置３２内の巻取軸３５に巻き取られている。巻取装置３２は、ホルダ本体７の後面７ｅ側に固定されており、巻取軸３５は、巻取装置３２のケースに回転自在に支持されており、モータ（不図示）に連結されている。

この実施の形態では、最初にスクリーン３１を巻取装置３２内に巻き取っておく。そして、基板Ｗをバックライト検査する際には、基板ホルダ６を略垂直に立てた状態でモータを回転させてスクリーン３１を繰り出す。スクリーン３１は、ウェイト３３により基板ホルダ６に略沿って下りるので、投光機２２から発散光を照射すると、発散光がスクリーン３１で散乱されつつ透過し、基板Ｗが背面側から均一に照らされる。そして、検査が終了したら、モータを逆転させて、スクリーン３１を巻き上げる。

この実施の形態では、バックライト投光装置３０を使用しない場合には、スクリーン３１を巻き取ることができるので、図１に示すようなマクロ照明装置３を使用して目視検査を行う際に、スクリーン３１が邪魔にならないので、落射による検査を確実に行うことができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。
なお、スクリーン３１を巻取装置３２から繰り出した際に、スクリーン３１が基板ホルダ６に沿って配置されるように、基板ホルダ６の後面７ｅから前面７ｂに至る間に、ガイドを設け、このガイドに沿ってウェイト３３が上げ下げされるようにしても良い。このようにすると、基板ホルダ６が垂直方向に対して大きく傾いている場合でも、スクリーン３１と基板ホルダ６とを平行に配置することが可能になり、散乱光で均一に基板Ｗを照明することが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記の各実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図５に示すように、この実施の形態では、バックライト投光装置４０が、投光機２２と、散乱板２１と、散乱板２１を基板ホルダ６に対して挿脱させる移動機構４１とを備えている。移動機構４１は、例えば、散乱板２１の幅方向の側部のそれぞれを摺動自在に支持するガイドレールと、ガイドレールに沿って散乱板２１を移動させるように、散乱板２１に取り付けられるローラ、及びモータと、モータの制御装置などから構成されている。この場合に、ガイドレールは、基板ホルダ６を起き上がらせたときに、基板ホルダ６の傾斜角度と平行に、かつ基板ホルダ６の背面７ｃに散乱板２１が近接配置されるように配設される。ガイドレールの長さは、基板ホルダ６の前面７ｂ近傍から、後面７ｅに相当する高さを越えてさらに延び、散乱板２１を基板ホルダ６よりも上方に完全に退避させるのに十分な長さになっている。

バックライト投光装置４０を用いてマクロ観察を行う際には、最初に、散乱板２１を基板ホルダ６よりも上側の待機位置に退避させておく。そして、基板Ｗが搬入されて、観察者が操作部１５（図１参照）を操作し、基板ホルダ６を起き上がらせたら、散乱板２１を下降させる。すなわち、不図示のセンサで基板ホルダ６が起き上がったことが確認された後に、移動機構４１の制御装置がモータを駆動させる。その結果、散乱板２１が、ガイドレールに沿って所定量だけ下降し、基板ホルダ６の背面７ｃに平行で、かつ近接した散乱位置に移動する。この状態で、投光機２２からの光を散乱板２１で散乱させつつ基板Ｗに照射し、マクロ観察を行う。マクロ観察が終了したら、再び移動機構４１を駆動させて、散乱板２１を基板ホルダ６の移動径路上から退避させた後に、基板ホルダ６を水平位置まで戻し、基板Ｗを搬出する。

この実施の形態では、基板ホルダ６に対して散乱板２１を独立して設けたので、基板ホルダ６を小型化、軽量化することができる。したがって、支持部１１の負荷が低減される。さらに、基板ホルダ６の移動を速やかに行えるようになる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、前記の各実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図６に示すように、この実施の形態のバックライト投光装置５０は、支持部１１（図１参照）に回動自在に取り付けられた散乱板２１と、投光機２２と、回動機構５１とから構成されている。回動機構５１は、散乱板２１の下端部に取り付けられた回動軸５２を有し、回動軸５２は、支持部１１に回転自在に支持されている。また、回動軸５２は、モータ５３に接続されている。

このバックライト投光装置５０を用いてバックライト観察を行う場合は、最初に、散乱板２１を基板ホルダ６の移動径路外の待機位置に退避させておく。基板ホルダ６を起き上がらせたら、回動機構５１のモータ５３を駆動させて、散乱板２１を回動軸５２回りに回動させ、散乱板２１を基板ホルダ６の近傍で、かつ平行になる散乱位置まで移動させる。検査が終了したら、散乱板２１を回動軸５２回りに回動させて、待機位置に退避させた後に、基板ホルダ６を水平位置まで戻す。

この実施の形態では、散乱板２１を回動させることで、散乱板２１が上方に突出することが防止されるので、基板検査装置１の小型化や、レイアウトの自由度を高めることができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、前記の各実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図７に示すように、バックライト投光装置６０は、ホルダ本体７の背面７ｃに一体的に設けられた透過型液晶散乱板６１と、その制御装置６２と、投光機２２とから構成されている。透過型液晶散乱板６１は、基板ホルダ６のホルダ本体７と略同じ大きさを有し、基板ホルダ６に近接して、かつ平行に固定されている。このような透過型液晶散乱板６１は、印加電圧をＯＮ、ＯＦＦ制御することによって光に対して透明な透明状態から白濁した散乱状態に変化するものが用いられており、制御装置６２によってコントロールされるようになっている。

このバックライト投光装置６０でバックライト観察を行う際には、基板Ｗを吸着保持させた状態で、基板ホルダ６を垂直に近い状態まで起き上がらせる。このとき透過型液晶散乱板６１も一体となって起き上がる。次に、観察者の操作に基づいて制御装置６２が透過型液晶散乱板６１に電圧を印加して散乱状態に切り替える。これによって、投光機２２からの発散光は、透過型液晶散乱板６１によって散乱されつつ基板Ｗに照射される。観察が終了したら、投光機２２の電源を切り、透過型液晶散乱板６１への電力供給を停止する。

この実施の形態によれば、制御装置６２で透過型液晶散乱板６１への通電状態を切り替えることによって散乱状態と、透明状態とを瞬時に切り替えることができるので、メカ的な駆動機構が不要になり、振動を抑制でき、かつ基板検査装置１の小型化が図れる。さらに、バックライト投光装置６０によるマクロ検査と、上部のマクロ照明装置３（図１参照）からの落射によるマクロ検査との切り替えを速やかに行うことが可能になり、検査の効率化を図ることができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、前記の各実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図８に示すように、バックライト投光装置７０は、散乱板２１と、散乱板２１を傾斜した状態で前後にスライドさせる移動機構７１と、投光機２２とから構成されている。移動機構７１は、マクロ検査時の基板ホルダ６の傾斜角度と略等しい傾斜角度で散乱板２１を支持する支持部７２と、支持部７２がスライドするガイドレール７３とを備えている。

このバックライト投光装置７０でバックライト検査を行う際には、最初に支持部７２を後方に移動させ、基板ホルダ６の移動径路上から散乱板２１を退避させておく。基板ホルダ６を所定の傾斜角度まで起き上がらせたら、各支持部７２を同期して前進させ、散乱板２１をホルダ本体７の背面７ｃに対して平行になるように近接させる。この状態で投光機２２から光を照射し、散乱板２１で散乱させつつ基板Ｗを背面から照らす。検査が終了したら、支持部７２が後退し、散乱板２１を基板ホルダ６の移動径路から退避させる。

この実施の形態では、バックライト投光装置７０の構成要素のうち、軽量な散乱板２１を水平移動させることで、基板Ｗの近傍に散乱板２１を配置できるようにしたので、基板ホルダ６を回動させるために必要なスペースを有効利用して、装置の小型化を図ることができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、前記の各実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図９に示すように、バックライト投光装置８０は、ホルダ本体７の背面７ｃに配置される散乱板２１と、投光機２２と、投光機２２を移動させる移動機構８１とから構成されている。散乱板２１は、第２から第５の実施の形態のいずれかの散乱板２１，３１，６１であっても良い。移動機構８１は、例えば、投光機２２を水平及び垂直方向に移動させる多関節アームロボットと、投光機２２の位置を制御する制御装置とから構成されるが、それ以外の構成であっても良い。

このバックライト投光装置８０でバックライト観察を行う際には、移動機構８１を駆動させ、投光機２２を散乱板２１に近付ける。投光機２２を移動させる位置は、観察者がバックライト検査を行う領域であって、例えば、観察者が操作部１５（図１参照）に入力したデータに基づいて決定される。散乱板２１までの距離は、観察する領域を所定の光量で照らすことができるような距離で、予め定められている。他の領域を観察する際に、操作部１５からの情報に基づいて移動機構８１が投光機２２を移動させる。検査が終了したら、投光機２２を基板ホルダ６の移動径路上から退避させる。

この実施の形態では、観察時に観察しようとする位置に合わせて投光機２２を基板Ｗに近付けるようにしたので、単位面積あたりの光量を上げて検査をすることができるので、より精細な検査を行うことが可能になる。また、必要とされる小さい領域のみを照らせば足りるので、小さい投光機２２を使用することができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。
この実施の形態では、投光機２２をホルダ本体７の背面７ｃに沿ってＸＹ方向の二次元方向に走査するようにしたが、投光機２２からの光を散乱板２１上の所定の位置に集光させるレンズなどの光学系を設け、投光機２２をＸＹ方向に回動させてバックライト照明光をホルダ本体７の背面７ｃに配置された散乱板２１上でＸＹ方向に走査しても良い。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、投光機２２の傍にフィルタを配置し、特定の波長をカットするようにしても良い。従来のように蛍光灯からなる大型の光源を用いる場合に比べて、フィルタの設置や、フィルタの交換が容易で、観察中のフィルタの切り替えなどを容易に行えるようになる。

本発明の実施の形態における基板検査装置の概略構成を示す側面図である。 バックライト投光装置を用いたマクロ検査を説明する図である。 バックライト投光装置の斜視図である。 バックライト投光装置を用いたマクロ検査を説明する図である。 バックライト投光装置を示す側面図である。 バックライト投光装置を示す側面図である。 バックライト投光装置を示す側面図である。 バックライト投光装置を示す側面図である。 バックライト投光装置を示す側面図である。

符号の説明

１ 基板検査装置
６ 基板ホルダ
７ ホルダ本体
７ｃ 背面
２１ 散乱板（散乱部材）
２２ 投光機
３１ スクリーン（散乱部材）
６１ 液晶散乱板（散乱部材，液晶板）
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板に光を照射して観察者が外観検査を行うために用いられる基板検査装置であって、
   前記基板の表面を前記観察者に向けて配置したときに、前記基板の背面側に配置される投光機と、前記投光機から前記基板に発散光を照射する際に、この光を散乱させつつ透過させる散乱部材とを設けたことを特徴とする基板検査装置。
2. 前記散乱部材は、前記基板を吸着保持する基板ホルダの背面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記散乱部材は、前記投光機から照射される光の光路に対して挿脱自在に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板検査装置。
4. 前記散乱部材を巻き取る巻取装置を前記基板ホルダに設けたことを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
5. 前記散乱部材は、透過型の液晶板からなり、前記散乱部材への電圧の印加を制御する制御装置をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板検査装置。
   
   

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