JP2008076079A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過照明を用いて検査を精度良く行えるようにする。
【解決手段】基板検査装置の基板ホルダ３は、ホルダ枠１１の開口部１２を覆うようにガラス板１５が装着されている。ガラス板１５には、複数の貫通孔２０が設けられており、貫通孔２０の形成位置に合わせて桟２１がガラス板１５の下側面側に渡されている。桟２１は、一対の帯状板２２の間にブロック２３を挟んだ構成を有し、ブロック２３に基板Ｗを吸着保持するための吸着装置１７が固定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどフラットパネルディスプレイに用いられる基板を検査する際に、透過照明光を用いて検査が行えるようにした基板検査装置に関する。

液晶ディスプレイなどの大型ディスプレイの製造工程では、ガラス製の基板の表面を目視や顕微鏡で観察して欠陥の有無や塵埃の付着などを検査する基板検査装置が用いられている。近年では、液晶ディスプレイなどに用いられる基板が大型化していることから、基板検査装置の基板ホルダには剛性の大きいものが使用され、検査中の基板の平面度を確保すると共に、基板が振動しないようにしている。

ここで、基板検査装置の基板ホルダとしては、矩形のホルダ枠の開口部に桟を渡し、桟に配置した支持ピンや吸着筒で基板を支持するものが知られている。このタイプの基板ホルダは、桟で基板を支持することで基板の撓みを抑制できる。しかしながら、このような基板ホルダでは、桟の剛性が低いと、基板が大型化したときに撓みや振動を抑えきれなくなって検査精度が下がってしまうことがあった。剛性を高めるために桟の数を増やしたり、幅を広くすると、透過光量が減って検査領域が狭くなってしまう。

そこで、従来の基板検査装置は、金属製のホルダ枠の上部に剛性の高いガラス部材を気密を保持するように取り付けたものがある。ガラス部材は、光透過性を有し、その中央部に基板を吹き上げるための開口を設けると共に、その外周部には基板の周縁部を吸着保持するための空気孔が多数形成されている。さらに、ホルダ枠の下部には、光透過性のガラス平板が気密を保つように装着され、ガラス部材とガラス平板の間に形成される空間を通して基板吹き上げ用の圧搾空気が供給されるようになっている。これは、特許文献１に開示されている。基板は、ガラス部材の表面に載置され、周囲がガラス部材の空気孔を通して吸着される。基板をガラス部材から搬出するときは、ガラス部材中央部の開口から圧搾空気を吹き出して基板を浮上させる。
また、ガラス部材を用いた場合に基板を保持する手段の他の例としては、ガラス部材の外周部に真空引き用の溝を枠状に形成すると共に、中央を通って枠状の真空引き用の溝に連通する十字形の真空引き用の溝を形成したものがある。これは、特許文献２に開示されている。ガラス部材に形成した溝を使うことで、広い範囲で基板を吸着することが可能になる。
特開２００３−２７０１５５号公報 特開平８−４３８０７号公報

製造工程では熱の影響などによって基板が反ってしまうことがあるが、基板の外周部分のみを吸着保持する特許文献１の基板ホルダでは、基板とガラス部材との間に隙間ができてしまう。このような隙間は、検査中に基板が振動する原因になり、検査精度を低下させる要因になっていた。また、ガラス部材に真空引き用の溝を形成すると、吸着保持できる領域は増えるが、加工コストがかかるという問題があった。特に、透過照明光を用いて基板の検査を行う場合には、真空引き用の溝を研磨しなければならないので、製造が困難であった。
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、透過照明光を用いて検査を精度良く行えるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明は、基板ホルダに保持させた基板に透過照明光を照射して基板を検査する基板検査装置であって、前記基板ホルダは、開口部が形成されたホルダ枠と、光に対して透明で前記開口部を覆うように装着される透明板と、前記透明板に複数形成された貫通孔に挿入して用いられ、前記透明板の表面に載置された基板を吸着する吸着装置と、前記開口部に架設され、前記吸着装置を支持する桟とを有することを特徴とする基板検査装置とした。
この基板検査装置では、透明板の貫通孔に挿入した吸着装置で基板を吸着する構成を有し、吸着装置は桟を介してホルダ枠に固定されている。基板は透明板に略面接触すると共に、多数の吸着装置で吸着保持される。透明版は例えばガラスである板である。また、アクリルなど透明な樹脂板でもよい。

本発明によれば、基板ホルダの開口部を覆う透明版あるいはガラス板と桟で固定された吸着装置で基板を複数点で吸着保持することで基板の振動を防止し、検査精度を向上させることができる。透明版あるいはガラス板に真空吸着用の溝を形成する場合に比べて簡単な構成にすることができる。なお、桟を透過照明光に対して透明な部材から製造した場合には、検査範囲の制約を殆ど受けなくなって、広い範囲で基板の検査を行うことができる。

本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て詳細に説明する。
図１に示すように、基板検査装置１は、ベース２上に基板Ｗを位置決めして保持する基板ホルダ３と、基板Ｗの観察を行う顕微鏡ユニット４とを備えるミクロ検査装置である。
ベース２上面には、一対のレール５がＸ方向に敷設されており、これらレール５上を移動自在にステージ６に取り付けられている。なお、Ｘ方向は基板Ｗの板双方向である。ステージ６には、基板ホルダ３が取り付けられている。ステージ６と共に移動する基板ホルダ３の移動経路中には、門型フレーム７が基板ホルダ３及びステージ６を跨ぐようにベース２に固定されている。門型フレーム７の水平梁７Ａには、Ｘ方向に直交するＹ方向に移動自在なステージ８が設けられており、このステージ８に顕微鏡ユニット４が取り付けられている。顕微鏡ユニット４は、撮像素子などを有し、対物レンズを通して得られた画像を不図示の制御装置に入力させるようになっており、基板Ｗの表面画像をモニタに表示させることができる。さらに、顕微鏡ユニット４の下方で、かつ、基板Ｗの下方には、透過照明装置９が上向きに、かつＹ方向に移動自在に配置されている。

図２及び図３に示すように、基板ホルダ３は、矩形のホルダ枠１１を有し、ホルダ枠１１の中央に透過照明用の開口部１２が形成されている。ホルダ枠１１には、整列機構１３が複数配設されている。整列機構１３は、例えば、基板Ｗの側面に押し当てられるピン１８が進退自在に設けられた構成を有する。また、ホルダ枠１１には、開口部１２の上側を覆うように、透明板であるガラス板１５が固定されている。透明板は、基板Ｗに比べて十分な剛性を有し、照明光に対して透明であれば良く、ガラス板１５に限定されない。ガラス板１５を平行平板から構成すると、基板Ｗの平面出しの調整が不要になって検査中に基板Ｗの平面度を保ち易くなる。
ガラス板１５の周縁部には、外周を切り欠いた凹部１６が複数形成されており、各凹部１６に吸着装置１９が１つずつ配設されている。さらに、ガラス板１５の中央側には、基板Ｗを載置する表面から反対側の裏面まで上下方向、つまり、Ｚ方向に貫通する貫通孔２０が複数、例えば、Ｘ方向に４個ずつ４列配置されている。

また、ホルダ枠１１には、開口部１２を横断するようにＸ方向に延びる桟２１が複数、本実施の形態では４本平行に架設されている。各桟２１は、ガラス板１５の下側で、ガラス板１５から所定長だけ離間させられ、貫通孔２０の下方を通過するように配置されている。
図２及び図３に示すように、桟２１は、一対の帯状板２２と、一対の帯状板２２の間に挟まれたブロック２３とから構成されている。帯状板２２は、Ｘ方向に連続して延び、その両端がホルダ枠１１に固定されている。帯状板２２のＺ方向の高さに比べてＹ方向の幅は十分に小さい。Ｙ方向の幅は、検査中に透過照明光を大幅に遮らない大きさで、例えば、１〜５ｍｍである。このような帯状板２２は、金属材料、例えば、アルミやステンレスから製造されている。ブロック２３は、貫通孔２０の形成位置に合わせてＸ方向に間欠して配置されており、この実施の形態では一列に対して４つの貫通孔２０を配列してあるので、１つの桟２１に対して４つのブロック２３が設けられている。ブロック２３は、アクリル等、照明光に対して透明な部材から製造されており、Ｙ方向に細長の形状を有する。ブロック２３のＹ方向の両端部のそれぞれが、帯状板２２に固定されている。

ブロック２３には、吸着装置１７がネジ止め等の方法で固定されている。吸着装置１７は、貫通孔２０内に挿入されており、その内部に真空引き用の管路２５が形成された本体部２６を有する。本体部２６の上端には、吸着パッド２７が首振り自在に取り付けられている。吸着パッド２７は、ガラス板１５の上面と略一致する高さに上面が配置され、上面には管路２５に連通する、図示しない吸着孔が形成されている。吸着パッド２７は、使用時に基板Ｗの裏面に密着するので、基板Ｗを傷付けずに、かつ磨耗に強い材料から製造されている。ここで、吸着装置１７の外形は、ガラス板１５の貫通孔２０に比べて十分に小さい。このため、吸着装置１７の高さ調整などを行う際に工具を容易に挿入できるので、作業性が良好である。

なお、ガラス板１５には、この他にも例えば、図２、図４に示す貫通孔３０が形成されている。例えば、貫通孔３０にリフターのピンを挿入することで、基板Ｗをガラス板１５に対して持ち上げることができる。また、貫通孔３０に圧搾空気を供給するチューブを接続しておくと、ガラス板１５の上面からエアーを吹き出すことが可能になる。

次に、この基板検査装置１の動作について説明する。
初期状態として、基板ホルダ３は、Ｘ方向の一端部に待機しており、不図示のリフターのピンはガラス板１５の上面から突出させている。整列機構１３は、ピン１８を開口部１２から退避させている。検査対象となる試料である基板Ｗは、ロボットで基板ホルダ３の上方に搬入される。基板Ｗは、ロボットからリフターのピンに移載されるので、ロボットが退避してからリフターを下降させると、基板Ｗがガラス板１５上に載置される。さらに、整列機構１３のピン１８を移動させて基板Ｗの側面に押し当てて、基板Ｗを所定位置に位置決めする。なお、基板Ｗを整列させるときにガラス板１５の貫通孔３０から圧搾空気を吹き出させると、基板Ｗとガラス板１５の間の摩擦を小さくできるので、整列に要する力を小さくすることができる。

基板Ｗを位置決めしたら、桟２１に固定された吸着装置１７の管路２５を真空引きして吸着パッド２７で基板Ｗの下側面を吸着する。基板Ｗが反るような状況であっても外周側と内側の多点で吸着保持することで、平面出しが維持される。この際に、基板Ｗの裏面とガラス板１５の間に入り込んでいた空気は、貫通孔２０から排出される。これによって、基板Ｗがガラス板１５から浮いてしまって検査中に基板Ｗが振動することがなくなる。

基板Ｗを整列保持したら、ステージ６が駆動して基板ホルダ３がＸ方向の他端に向けて移動を開始する。基板Ｗが顕微鏡ユニット４の下方を通過するとき、または、顕微鏡ユニット４の下で停止しているときに、基板Ｗ表面のパターンなどが顕微鏡ユニット４によって観察される。なお、顕微鏡観察時の照明光は、基板Ｗの下側にある透過照明装置９からの透過照明光が用いられ、透過照明光はガラス板１５を透過して基板Ｗを下側から照明する。桟２１のブロック２３は照明光を透過するが、帯状板２２は照明光を透過しない。しかしながら、帯状板２２は薄肉なので観察範囲が大きく制限されることはない。
Ｙ方向への顕微鏡ユニット４の移動（及びこれに追従する透過照明装置９の移動）と、Ｘ方向の基板ホルダ３の移動とを不図示の制御装置で連動させることで、検査が必要な領域の全てをミクロ検査、例えば、顕微鏡検査することができる。検査が終了したら、吸着保持を解除する。整列機構１３を退避させた後、リフターで基板Ｗ全体を持ち上げ、ロボットで搬出する。

なお、基板Ｗをリフターで持ち上げる際には、基板Ｗとガラス板１５の間にエアーを供給すると、基板Ｗの貼り付きが防止されて基板Ｗを持ち上げ、上昇させ易くなる。エアーを供給する際には、前記した貫通孔３０から圧搾空気を吹き出せば良い。

この実施の形態によれば、ガラス板１５に複数の貫通孔２０を形成し、これら貫通孔２０に通した吸着装置１７で基板Ｗを吸着保持するようにしたので、基板Ｗを確実に平面を保って吸着保持することができ、検査精度を向上させることができる。ガラス板１５には貫通孔２０が形成されるが、真空引き用の溝を形成する場合に比べて加工が容易なので、製造コストを低減できる。また、従来のように平行平板を２枚使用する構成に比べて基板ホルダを小型軽量化することができる。
帯状板２２の断面を高さ方向に長い形状にしたので、桟２１の強度が確保されて上下方向の振動が防止される。帯状板２２は薄肉なので、透過照明光を遮る面積は小さい。さらに、ブロック２３をアクリル等の透明部材から製造したので、観察範囲が大幅に抑制されることが防止される。ブロック２３を間欠配置したので、透過照明光の減衰が最小限に止められる。

なお、基板ホルダ３は、例えば、図５に示すような基板検査装置４１に使用することも可能である。この基板検査装置４１は、検査者が目視で外観検査する際に使用されるマクロ検査装置であって、装置本体４２内に基板ホルダ３が回動機構４３で検査者Ｐに向かって回動可能に保持されている。装置本体４２の上部には、基板ホルダ３上の基板Ｗを表面側から照明するマクロ照明装置４４が設けられている。また、装置本体４２の検査者から見て背面側にはバックライト照明装置４５が設けられている。バックライト照明装置４５は、基板Ｗを背面側から照明するもので、バックライト照明装置４５を使用することで基板Ｗの背面の傷や、その他のマクロ照明装置４４で確認し難い欠陥を検査することが可能になる。この基板検査装置４１に基板ホルダ３を使用することで、基板Ｗを起き上がらせたり、揺動させたりしたときの基板Ｗの振動が防止され、検査精度を向上できる。さらに、光路を殆ど遮らない桟２１が用いられているので、バックライト照明装置４５からの透過照明光で検査をするときに、広範囲にわたって検査を行うことが可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施の形態は、前記した基板検査装置１，４１において基板ホルダの構成のみが第１の実施の形態と異なっている。従って、以下においては、基板ホルダについて説明する。そして、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６に示すように、基板ホルダ５３は、ホルダ枠１１の開口部１２に複数の桟６１がＸ方向に横断するように架設されている。桟６１は、平面視で貫通孔２０の配置に合わせて平行に４本設けられている。桟６１は、Ｙ方向の幅がＺ方向の高さに比べて十分に小さ区、Ｘ方向に連続した略角柱形を有し、Ｚ方向の振動を防止しつつ透過照明光の光路上の面積を小さくしている。このような桟６１は、照明光に対して透明な部材、例えば、アクリルから製造されており、その各々に吸着装置１７が複数ネジ止め等の簡易な方法で固定されている。

このような基板ホルダ５３を使用すると、基板Ｗを平面を保って吸着保持することができ、検査精度を向上させることができる。桟６１を照明光に対して透明な部材で製造したので、広い検査領域を確保できる。第１の実施の形態に比べて装置構成を簡略化することができる。桟６１をアクリルで製造した場合は、加工が容易になる。桟６１の部分を検査する必要がない場合などには、桟６１を金属など、照明光を透過しない材料から製造しても良い。

なお、本発明は、前記の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、ブロック２３は、間欠配置した方が基板Ｗを明るく照明することができるが、ブロック２３の透過率がガラス板１５と同等の場合には、ブロック２３を開口部１２を横断するように連続した１部材から構成しても良い。
Ｙ方向に桟２１，６１を渡しても良い。桟２１，６１は、Ｘ方向及びＹ方向に交差するように渡しても良い。
貫通孔２０の数や配置、及び貫通孔２０に合わせて配置される桟２１，６１の数や配置は、実施の形態に限定されない。
ガラス板１５の下側面で貫通孔２０の周囲と、吸着装置１７とをブラケット等によって固定しても良い。ブラケット等で貫通孔２０を密閉すると、吸着装置１７からエアーを吹き出すことで基板Ｗをエアー浮上させることが可能になる。貫通孔２０に弾性部材を挿入し、貫通孔２０を密閉しても良い。この場合には、吸着装置１７の吸着パッド２７の首振り動作を阻害しない位置に弾性部材が挿入される。

本発明の実施の形態に係る基板検査装置の概略構成を示す平面図である。 基板ホルダの詳細を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のＢ領域を拡大した図である。 基板検査装置の他の形態としてマクロ検査装置の概略構成を示す側面図である。 基板ホルダの詳細を示す平面図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図７のＤ領域を拡大した図である。

符号の説明

１，４１ 基板検査装置
３，５３ 基板ホルダ
４ 顕微鏡ユニット
６ ステージ
９ 透過照明装置
１１ ホルダ枠
１２ 開口部
１５ ガラス板（透明板）
１７ 吸着装置
２０ 貫通孔
２１，６１ 桟
２２ 帯状板
２３ ブロック
４３ 回動機構
４４ マクロ照明装置
４５ バックライト照明装置
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 基板ホルダに保持させた基板に透過照明光を照射して基板を検査する基板検査装置であって、
   前記基板ホルダは、開口部が形成されたホルダ枠と、光に対して透明で前記開口部を覆うように装着される透明板と、前記透明板に複数形成された貫通孔に挿入して用いられ、前記透明板の表面に載置された基板を吸着する吸着装置と、前記開口部に架設され、前記吸着装置を支持する桟とを有することを特徴とする基板検査装置。
2. 前記透明版はガラス板であることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記桟は、前記ホルダ枠に固定された一対の帯状板と、前記一対の帯状板に挟み込まれると共に前記吸着装置を支持し、光に対して透明な材料から製造されたブロックとを有することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
4. 前記帯状板は、細長の金属体からなり、前記ブロックは、前記貫通孔の配置に合わせて間欠配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
5. 前記帯状板は、前記貫通孔の配列方向に細長であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の基板検査装置。
6. 前記桟は、前記ホルダ枠に固定された光に対して透明な材料から製造され、前記貫通孔の配列方向に細長であることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
7. 前記基板ホルダを水平移動させるステージと、前記基板ホルダの上方に配置され、前記基板ホルダの移動方向と直交する方向に移動可能な顕微鏡ユニットと、前記基板ホルダの下方に配置される透過照明装置とを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板検査装置。
8. 前記基板ホルダを回動させる回動機構と、回動によって検査者に向けられた基板面側から基板を照明するマクロ照明装置と、回動によって検査者に向けられた基板面側から基板を照明するバックライト照明装置とを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板検査装置。

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