JP2008164321A - 外観検査用投光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】観察系本体に支持したガラス基板へマクロ照明光を照射する照明系本体1を設置する。マクロ照明光を照射するマクロ照明光源2と、マクロ照明光源2から第1反射ミラー3にて反射されたマクロ照明光をさらに反射させる第2反射ミラー4と、第2反射ミラー4にて反射されたマクロ照明光を集光するフレネルレンズ5とを第一及び第二フレームユニット6,7に支持して照明系本体1を構成する。照明系本体1は軸受け部32で移動ユニット21の移動フレーム24に設けた揺動軸31に揺動可能に支持させる。そして、直動アクチュエータ34によって照明系本体1を揺動軸31回りに揺動させることで、フレネルレンズ5を通してガラス基板に照射するマクロ照明光を揺動させる。
【選択図】図4
Description
フラットパネルディスプレイ(FPD)の製造工程で製造されるガラス基板に対しては、フォトリソ工程の現像後に欠陥検査が行われており、この欠陥検査の一つの手法として観察者の目視で行うマクロ検査と呼ばれる外観検査が行われている。この外観検査では、ガラス基板に照明光を照射して反射する光を目視観察し、ガラス基板表面の傷や塵などの有無を検査している。
また、外観検査装置としては、所定の角度に固定したベースにガラス基板を保持するホルダを移動可能に設け、ベースの上方にマクロ照明光を照射する投光装置が配置されたものが知られている(例えば特許文献2参照)。この検査装置に用いられる投光装置は、マクロ照明光源、反射ミラー及びフレネルレンズが箱状の外装体に収納されており、反射ミラーの下端をヒンジで回動可能に支持し、反射ミラーの上端部を前後に移動させることにより照明光をガラス基板上で走査することができるようになっている。
また、フレネルレンズが固定配置されていると、反射ミラーを揺動させることによりフレネルレンズに入射する照明角度が変化し増大してしまうため、検査用投光装置の軽量化を図ると、大型化されたガラス基板の検査を行うことは困難であった。
本発明によれば、検査対象が大型の基板であっても、揺動ユニットによって光源から照射された照明光に対して反射ミラーとフレネルレンズを揺動させることで、基板上を順次照射して全体の外観検査を行うことができ、大型の基板に対して相対的に小型の反射ミラーとフレネルレンズを用いて外観検査を行える。そのため、外観検査用投光装置の小型化と軽量化を図れる。
なお、この場合、反射ミラーとフレネルレンズは一体に配設して一体または連動して揺動させてもよいし、個別に配設して連動して揺動させてもよい。
照明系本体を揺動させることで、光源、反射ミラー及びフレネルレンズを一体に揺動させることができるため、照明光を確実に基板に導いて走査させることができる。
本発明によれば、複数の照明系本体をその照明光が互いに交差するように配設したことで、照明光が交差する領域での照射面積が増大するため、1つの照明系本体では十分に照射できない大型の基板に対してもこの領域で基板を照射することで効率的に外観検査を行うことができる。しかも、これら複数の照明系本体を揺動ユニットで揺動させることで、上述のように大型の基板に対して相対的に小型の反射ミラーとフレネルレンズからなる照明光学系を用いて基板の外観検査を効率的に行える。
基板に対する照明光の照射方向を揺動方向に交差する方向、好ましくは直交する方向に回動させることで、基板に対する照射角度を変更させて傷や塵、ムラ等の検査を容易に行える。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について図1乃至図5により説明する。
図1は第1実施形態による外観検査用投光装置の照明系本体を示す斜視図、図2は照明系本体の平面図、図3は照明系本体の側面図、図4は照明系本体の揺動ユニットを示す側面図、図5は外観検査用投光装置の移動ユニットを示す要部平面図である。
第2フレームユニット7は、矩形状のフレネルレンズ5を支持する4本のフレーム構造部材8a、8b、8c、8dを矩形状に連結したレンズ支持フレーム8と、このレンズ支持フレーム8の両角部に2本のフレーム構造部材9a、9bと9c、9dを逆V字に連結し、この逆V字の頂点部をフレーム構造部材9eで連結する。これにより、第2フレームユニット7は、フレーム構造部材9a、9b、8bと、9c、9d、8dにより側面視三角形状とされ、その頂部同士をフレーム構造部材9eにより連結することによりレンズ支持フレーム8を底面とする三角屋根構造に形成される。
三角屋根の一方の側面を構成するフレーム構造部材9b、9d、9eの内側には、第2反射ミラー4が反射面を下に向けて支持される。
なお、レンズ支持フレーム8は、フレネルレンズ5と液晶散乱板を一体に組み込んだレンズ支持フレームを利用することにより省略することができる。
第1フレームユニット6は、フレーム構造部材9a、9cの略中央部から水平方向に延在するフレーム構造部材10a、10bと、フレーム構造部材9a、9cの下端部から斜め上方へ延在してフレーム構造部材10a、10bの端部に連結されたフレーム構造部材10c、10dと、フレーム構造部材9a、9cにより側面視逆三角形状に構成される。
第1フレームユニット6を構成するフレーム構造部材10a、10b間には、間隔をあけて一対のフレーム構造部材10e、10fが連結され、これらフレーム構造部材10e、10fにマクロ照明光源2及び第1反射ミラー3が支持される。本実施の形態では、第1反射ミラー3の反射光路が第2反射ミラー4に向けて水平になるように第2反射ミラー4の中心の高さにあわせたが、フレーム構造部材10a,10bをフレーム構造部材9a、9cの中央部からさらに低い位置に取り付け、第1反射ミラー3を第2反射ミラー4の中心より下方に配置するようにしても良い。この第1反射ミラー3を下げることにより、マクロ照明光源2側の光路をコンパクトに折り曲げることが可能になり、フレネルレンズ5の大型化にともなって焦点距離が長くなった場合にも容易に対応することができる。
また、フレーム構造部材9b、9d、9e、8aにより構成される矩形の対角線には、第2反射ミラー4を平面に支持するためと補強のための筋交いとしてフレーム構造部材9fが斜めに連結されている。そのため、図2に示すように、第2フレームユニット7の一方の斜面では、フレーム構造部材9b、9e及び9fが三角形状に配置され、またフレーム構造部材9d、8a及び9fが三角形状に配置されている。
また、第2反射ミラー4は、例えば台形状(長方形でもよい)に形成され、図3に示すように下方のフレネルレンズ5へ向けて垂直方向に約45°傾けられて第2フレームユニット7に支持されている。第2反射ミラー4の下端は、レンズ支持フレーム8のフレーム構造部材8aに支持され、上端は第2フレームユニット7の三角屋根の頂部に位置するフレーム構造部材9eから突出して支持されている。第2反射ミラー4の一部を第2フレームユニット7から突出させることによって照明光の反射領域を大きく確保できる。なお、第2反射ミラー4の上端は、反射領域を確保できればフレーム構造部材9eから突出させなくてもよい。
そして、第1反射ミラー3にて反射されたマクロ照明光を第2反射ミラー4によってフレネルレンズ5へ向けて反射させる。第2反射ミラー4によって反射された照明光は、フレネルレンズ5によって集光されて収束光として下方へ照射される(図3参照)。
この外観検査用投光装置は、図示しない外観検査装置の装置本体の上方に設置される。この外観検査装置本体内には、検査対象となるガラス基板Gを保持し、このガラス基板Gを検査員が目視観察し易い角度に傾斜させる揺動ステージが設置されている。フレネルレンズ5により集光された照明光は、下方に位置するガラス基板Gに照射され、検査員によってガラス基板Gの外観検査が目視にて行われる。
この移動ユニット21は、矩形の開口部22aを形成した細長い長方形状の支持ベース部22と、この支持ベース22の上面側に開口部22aを跨いで設けられた、例えば略三角形の開口部24aを形成した略三角形状の移動部24とを備えている。移動部24は、支持ベース部22上の一対のガイドレール23、23に支持されて支持ベース部22の長手方向(図中、A方向)へ移動可能とされている。
支持ベース部22には、移動部24の移動方向に沿って、駆動モータ25によって回転させられるボールネジ26が配設されており、このボールネジ26が移動部24のブラケット27の雌ねじ部に螺合されている。移動ユニット21では、ボールネジ26が駆動モータ25によって回動されることで、移動部24がガイドレール23、23に沿って矢印A方向に移動する。
この揺動ユニット30は、支持ベース部22の端部より突出する移動部24の頂点部24bの下面に支持部33が垂下されており、この支持部33と第1フレームユニット6との間を、例えばシリンダ34a内に駆動ロッド34bを伸縮可能に収納したエアー駆動式や電動駆動式の直動アクチュエータ34などの伸縮機構で連結することにより構成される。
そして、直動アクチュエータ34のシリンダ34aの外装部分には、支持片34cが溶接などの接続手段により固定されている。この支持片34cは、照明系本体1の第1フレームユニット6に設けられた軸受け部36に回転可能に支持された連結軸37が挿通している。そのため、直動アクチュエータ34の駆動ロッド34bを伸縮させると、照明系本体1は揺動軸31を回転中心にして駆動ロッド34bの伸縮量に応じて図示矢印B方向に揺動する。本実施の形態では、駆動ロッド34bの伸縮作用により支持部33と第1フレームユニット6との間隔を調整可能にするために、駆動ロッド34bを固定すると共に、直動アクチュエータが揺動できるように固定部34dを支持部33に揺動可能に支持した。
なお、直動アクチュエータ34、支持片34c、軸受け部36、連結軸37は照明系本体1を揺動軸31回りに揺動させる揺動ユニット30を構成する。
この外観検査用投光装置は、ガラス基板Gを保持する揺動ステージを備えた目視検査装置本体の上部に設置されたものである。
ガラス基板Gを目視検査装置本体の揺動ステージに保持した後、揺動ステージを観察者が目視検査し易い角度に立ち上げる。この状態で、外観検査用投光装置を用いてガラス基板G上に照明光を照射し、ガラス基板Gからの反射光によりガラス基板G上の傷や膜斑などの欠陥を目視で観察する。
まず、検査装置本体の揺動ステージを目視観察し易い角度に立ち上げた状態で、照明系本体1の移動ユニット21の駆動モータ25を駆動させ、移動部24をガイドレール23、23に沿ってA方向に移動させることにより、照明系本体1をガラス基板Gの観察したい位置に移動させる。次に、照明系本体1では、マクロ照明光源2から照射された照明光が第1反射ミラー3、第2反射ミラー4で順次反射されてフレネルレンズ5を通過して集光させられて大型のガラス基板Gの一部を照射する。
そして、揺動ユニット30の直動アクチュエータ34を駆動し、駆動ロッド34bを伸縮させて第1フレームユニット6及び第2フレームユニット7を上下に移動させる。これにより、第1フレームユニット6、第2フレームユニット7を含む照明系本体1が揺動軸31を中心にして図示矢印B方向に揺動する。これにより、照明系本体1のマクロ照明光源2、第1反射ミラー3、第2反射ミラー4及びフレネルレンズ5が揺動軸31を中心としてB方向に揺動させられ、観察系本体に配置された検査用のガラス基板Gへのマクロ照明光の照射方向を変更し、また照射領域をB方向に移動させることができる。
また、揺動ユニット30の直動アクチュエータ34を駆動し、駆動ロッド34bを伸縮させて照明系本体1をB方向に微小に回動させ、照明系本体1からのガラス基板Gに対するマクロ照明光の照射角度を数度の微小角度に変更したり、微小角度範囲内で連続的に揺動させることにより、傷や塵、ムラ等の発見をさらに確実に行うことができるとともに、ガラス基板G上のパターンからの回折光を良好に観察することができ、外観検査のさらなる円滑化を図ることができる。
そのため、照明系本体1によるマクロ照明光を大型のガラス基板G上でA方向に所定距離移動させてはB方向に揺動させてマクロ照明光を略直交する二方向に走査させることで、マクロ照明光を大型のガラス基板Gの全面に亘って走査して観察できる。
なお、観察系本体に支持するガラス基板Gを照明系本体2に対して相対的に移動させる機構を設けても良く、このようにすると、さらなる広範囲な外観観察が可能となる。
次に、第2実施形態について図6乃至図8により説明する。
なお、上記第1実施形態と同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図6は第2実施形態による外観検査用投光装置を示す概略正面図、図7は外観検査用投光装置の移動ユニットを示す上面図、図8は外観検査用投光装置の照明系本体の背面図である。
図6に示すように、本実施形態による外観検査用投光装置41は第1実施形態に示す照明系本体2を二つ備えている。これら照明系本体1、1は、それぞれのレンズ支持フレーム8、8が対峙するフレーム構造部材8d、8bがヒンジ42(連結回動部材)によって回動可能に連結されている。
また、これら照明系本体1、1は、それぞれの第2フレームユニット7、7の軸受け部32、32が互いに間隔をあけて揺動軸31を挿通させている。またそれぞれの第1フレームユニット6、6に設けた軸受け部36、36が互いに間隔をあけて連結軸37を挿通させている。
そして、それぞれの照明系本体1、1は、そのフレネルレンズ5、5にて集光されるマクロ照明光の光束が重なるように互いに内側を向くように揺動軸31に懸架されている。それぞれの照明系本体1、1のマクロ照明光の光束が重なりあう位置Pに、検査対象であるガラス基板Gが配設され、外観検査が行われる。
そのため、第一伸縮機構43によって、それぞれの照明系本体1、1の軸受け部32、32同士の間隔が変えられると、第二伸縮機構45も連動して軸受け部36,36同士の間隔を調整するために、二つの照明系本体1、1がヒンジ42を中心に互いにC方向に回動する。これによって、各照明系本体1、1から照射されるマクロ照明光の向きと交差角度が変更され、マクロ照明光が互いに接近または離間する方向に回動する。
第一、第二伸縮機構43、45は二つの照明系本体2、2による照明光の角度調整手段を構成する。
また、図6乃至図8において、図4に示す第1実施形態と同様に、揺動ユニット30として、移動部24の頂点部24bには支持部33を介して直動アクチュエータ34が設けられており、シリンダ34aの外装部に支持片34cが接続されている。この支持片34cは、照明系本体1、1の第1フレームユニット6、6に設けられた軸受け部36、36と共に連結軸37に回転可能に挿通されている。
そのため、直動アクチュエータ34によって駆動ロッド34bを伸縮させると、照明系本体1、1は揺動軸31を支点にしてB方向に一体に揺動する(図1と図4と同一に表れるために図は省略する)。
しかも、図6乃至図8に示すように、各照明系本体1、1は、揺動軸31に設けた第一伸縮機構43及び連結軸37に設けた第二伸縮機構45によって、それぞれの照明系本体2、2の軸受け部32、32同士、軸受け部36、36同士の間隔を調整することで、ヒンジ42回りにそれぞれの照明系本体1、1をC方向に揺動でき、マクロ照明光のガラス基板Gに対する照射角度を変更できる。そのため、B方向の揺動・照射では検出できないガラス基板G上の傷や塵、ムラ等を異なる揺動方向の角度から照射することで確実に検出できる。
しかも、この外観検査用投光装置41によれば、二つの照明系本体1、1をヒンジ42によってB方向と略直交するC方向に互いに回動可能に連結したので、それぞれの照明系本体1、1からのガラス基板Gに対するマクロ照明光の照射角度を容易に変更し、傷や塵、ムラ等の発見をさらに確実に行うことができるとともに、ガラス基板G上のパターンの回折光の確認を良好に行うことができ、外観検査のさらなる円滑化を図ることができる。
また上述の第1、第2実施形態では、各照明系本体1の照明光学系はマクロ照明光源2、第1反射ミラー3、第2反射ミラー4、フレネルレンズ6で構成したが、焦点距離の小さな小型のフレネルレンズ5を用いマクロ照明光源2から照明光を直接第2反射ミラー4に入射できれば第1反射ミラー3を省略することができる。
また、上述の第1、第2実施形態ではマクロ照明光源2を第1フレームユニット6に支持したが、第1フレームユニット3の外側に固定配置し、光ファイバーを介して第1反射ミラー3又は第2反射ミラー4に向けてマクロ照明光を照射させても良い。
2 マクロ照明光源(光源)
4 第2反射ミラー(反射ミラー)
5 フレネルレンズ
6 第1フレームユニット
7 第2フレームユニット
21 移動ユニット
30 揺動ユニット
31 揺動軸
41 外観検査用投光装置
42 ヒンジ(連結回転部材)
43 第一伸縮機構
45 第二伸縮機構
G ガラス基板(基板)
Claims (4)
- 光源からの照明光を反射させる反射ミラーと、該反射ミラーにて反射された照明光を集光するフレネルレンズとを有し、該フレネルレンズにて集光させた照明光を基板に照射して外観を検査する外観検査用投光装置であって、
前記反射ミラー及び前記フレネルレンズを揺動させる揺動ユニットを備えていることを特徴とする外観検査用投光装置。 - 前記光源、前記反射ミラー及び前記フレネルレンズをフレームユニットに支持した照明系本体を備え、該照明系本体が揺動ユニットに揺動可能に支持されている請求項1に記載の外観検査用投光装置。
- 光源からの照明光を反射させる反射ミラーと、該反射ミラーにて反射された照明光を集光するフレネルレンズと、前記反射ミラー及び前記フレネルレンズを支持するフレームユニットとを備えていて、前記フレネルレンズで集光させた照明光を基板に照射する照明系本体を複数備えており、
複数の前記照明系本体は、フレネルレンズで集光されて基板を照射する照明光が互いに交差するように配設され、
複数の前記照明系本体を揺動可能に支持する揺動ユニットを備えていることを特徴とする外観検査用投光装置。 - 複数の前記照明系本体は、前記揺動ユニットによる揺動方向に交差する方向に回動可能な連結回動部材によって連結されている請求項3に記載の外観検査用投光装置。
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