JP2008170254A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト照明装置で照明して基板の外観検査を行うにあたり、検査対象部位を正確に特定できる基板検査装置を提供する。
【解決手段】基板検査装置１は、ガラス基板Ｗを保持する基板ホルダ８を有し、基板ホルダ８の裏面側には、ガラス基板Ｗと平行に配置されるスクリーン１７を有している。スクリーン１７には、後方に配置されたプロジェクタ１６からの画像が投影されるようになっており、スクリーン１７に投影される画像によって、ガラス基板Ｗに形成されたパターンの欠陥などの確認や登録が行えるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイのフラットパネルディスプレイ等の基板の検査に用いられる基板検査装置に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などの製造工程においては、ガラス基板の外観を、検査者が目視で巨視的に観察する検査（マクロ検査）が行われており、この検査工程には、基板ホルダでガラス基板を揺動自在に保持した状態で光を照射する基板検査装置が用いられている。
この種の基板検査装置には、ガラス基板を載置する基板ホルダと、ガラス基板の前面を上方から照明する照明装置と、ガラス基板を後方から照明するバックライト照明装置とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。バックライト照明装置は、基板ホルダの揺動範囲の外の背面側に設けられ、光源には、ガラス基板全体に十分に照明できるように多数の蛍光灯が使用されている。さらに、多数の蛍光灯の出射側には、散乱板が設けられており、ガラス基板に対して光が均一に投光される面光源になっている。このようなバックライト照明装置を使用して行われる検査（バックライト検査）では、蛍光灯を点灯させ、ガラス基板を裏面側から照明し、ガラス基板の前面及び裏面に付着したゴミなどの有無が検査される。

ここで、近年では、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の大型化に伴って、ＦＰＤを複数枚製造するマザーガラス基板も一辺が２０００ｍｍ〜３０００ｍｍと大型化しており、基板検査装置も大型のものが用いられるようになっている。さらに、製造工程においては、複数の基板検査装置における検査結果に基づいて、総合的に良品又は不良品の判断が行われるようになっている。このため、バックライト照明装置を備える基板検査装置において、他の基板検査装置で欠陥と判定された部位を特定して再検査を行うことがある。
特開平１１−９４７５２号公報

しかしながら、ガラス基板が大型化したことで、面光源（バックライト照明装置）が垂直に立ち上げられたガラス基板から遠く離れた位置に配置されるため、照明光量が不足して検査者が目視で欠陥の位置を判別することが困難になっていた。さらに、大型のガラス基板に対してバックライト検査を行う際には、バックライト照明装置を大型化しなければならず、基板検査装置の大型化や、高コスト化の原因となっていた。
また、他の基板検査装置の検査結果を参照しながらバックライト検査を行うためには、観察対象となる欠陥部位がガラス基板上のどの位置にあるのかを特定することが望ましいが、従来の基板検査装置では、他の基板検査装置の検査結果は、基板検査装置の端に設けられたモニタに表示されるのみなので、検査者はモニタと実際のガラス基板とを交互に見て確認する必要があり、効率が悪かった。さらに、このような検査手法では、モニタ上で確認した欠陥の位置を正確に特定することができずに検査対象部位と異なる部位を検査してしまう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、その主な目的は、バックライト照明装置で照明して基板の外観検査を行うにあたり、検査対象部位を正確に特定できるようにすることである。また、基板検査装置の大型化を防止することである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、可視光を透過可能な基板の前面を検査者に向けた状態で、前記基板の裏面側から照明することで前記基板の外観検査を行わせるバックライト照明装置を備える基板検査装置において、前記バックライト照明装置は、前記基板を照明する均一な照明光を生成すると共に、外観検査に必要な画像が映し出される画像表示部を有することを特徴とする基板検査装置とした。

本発明によれば、バックライト照明装置を用いて基板の外観検査を行うにあたり、画像表示部によって均一な照明光が形成されることで基板が裏面側から照明されるので、光源を小さくすることができ、基板検査装置を小型化することができる。さらに、画像表示部に形成される画像を参照しながら外観検査を行うことが可能になるので、画像を選択することによって、欠陥を確認し易くすることができる。また、画像を選択することで欠陥の位置を正確に確認することが可能になる。したがって、検査者の負担を低減でき、検査効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
図１に示すように、基板検査装置１は、装置本体２の上部に所定の傾斜角度に立ち上げられた被検査基板であるガラス基板Ｗの表面をマクロ照明する反射型の照明装置３が取り付けられている。照明装置３は、照明光を発生させる光源４と、光源４からの照明光をガラス基板Ｗに照射する照明光学系５とから構成されている。光源４は、白色光源（例えば、ハロゲンランプ）と、特定波長の光を発光する光源（例えば、ナトリウムランプ）とを切り換えて使用できるように構成されることが好ましい。白色光を使用する場合には、カラーフィルタで照明光の色を変化できるようにしても良い。照明光学系５は、照明光をガラス基板Ｗに向けて反射する折り返しミラー６と、折り返しミラー６からガラス基板Ｗに至る光路上に配置されたフレネルレンズ７と、このフレネルレンズ７により収束された照明光を透過状態と散乱状態とに切り替える液晶散乱板７ａから構成されている。しかしながら、照明光学系５の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、光源４から放射された照明光を収束させる板状のフレネルレンズ７を配置したり、フレネルレンズ７の代わりに凸レンズを配置したりしても良い。被検査基板としては、ＦＰＤを製造するために用いられるガラス基板の他に、光を透過可能な基板であれば良く、例えば、フィルムシートやカラーフィルタ基板などでも良い。

装置本体２の下部には、基板ホルダ８が揺動自在に取り付けられている。図１及び図２に示すように、基板ホルダ８は、装置本体２に一端部が回動自在に支持された一対のアーム９と、これらアーム９の他端部に挟まれるようにして固定されたホルダ本体１０とを有している。ホルダ本体１０は、ガラス基板Ｗの裏面の外縁部に当接可能な矩形の開口部を有する枠体からなり、その枠体の開口周縁部の表面にはガラス基板Ｗを基準位置に位置決めする位置決め基準ピン１０Ａや、押し付けピン１０Ｂ、ガラス基板Ｗを吸着する吸着パッド（不図示）が配設されている。アーム９の一端部側の回動軸には、モータ１１が連結されており、制御装置１２の制御に基づいて、ガラス基板Ｗを水平位置と、この水平位置からホルダ本体１０を検査者の目視観察に適した所定の傾斜角度に起き上がらせて、さらにガラス基板Ｗの前面を装置本体２の前側に形成されている開口部１３に望ませる垂直位置に、基板ホルダ８を回動させることができるようになっている。なお、この実施の形態では、除振台と基板ホルダを取り付けるベースが省略されているが、ガラス基板Ｗの搬送パスラインの高さとホルダ本体１０の水平位置が一致するようになっている。

ここで、装置本体２の後部側には、バックライト照明装置１５が設けられている。バックライト照明装置１５は、装置本体２に取り付けられたプロジェクタ１６と、基板ホルダ８の背面に沿って設けられた画像表示部であるスクリーン１７と、制御装置１２とから構成されている。プロジェクタ１６は、装置本体２に揺動自在に取り付けられており、傾斜角度及び投影する画像は、制御装置１２によって制御されている。また、プロジェクタ１６と、検査位置にある基板ホルダ８との間の距離は、プロジェクタ１６から照射される発散光が、ガラス基板Ｗ全体を十分に照明できるような距離に設定されている。

また、スクリーン１７は、例えば、すりガラスや、アクリル板やフィルムシートや布など、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、少なくともガラス基板Ｗの略全体を覆う大きさを有している。スクリーン１７は、基板ホルダ８の枠体の一辺に散乱シートを巻き取り可能にしたリールを固定しても良いが、移動機構１８によってプロジェクタ１６の光路上に挿抜自在に設けられても良い。このように構成すると、反射型の照明装置３を用いて反射光による検査を行う際に、スクリーン１７の色が下地となってガラス基板Ｗ上のパターンを確認し難い場合に、スクリーン１７をガラス基板Ｗの背面から退避させることが可能になる。このような移動機構１８の一例としては、スクリーン１７の幅方向の側部のそれぞれにガイドを設け、これらガイドを一対のレールに沿ってスクリーン１７を往復移動させる機構があげられる。レールの敷設位置は、基板ホルダ８を検査位置に起き上がらせたときに基板ホルダ８の傾斜角度と平行になる位置で、かつ基板ホルダ８の裏面にスクリーン１７が近接して配置される位置である。レールの長さは、ガラス基板Ｗの検査対象部位全体に散乱光を供給できる挿入位置と、光路上から完全に退避した待機位置とにスクリーン１７を移動可能な長さに設定されている。

この基板検査装置１を制御する制御装置１２は、ＣＰＵ（中央演算装置）などからなる処理部２１と、各種のデータを蓄積可能な記憶装置２２とを有し、装置本体２の開口部１３の下側に取り付けられた操作部２３からの信号を受け取って各種の処理を行うように構成されている。制御装置１２の記憶装置２２には、基板検査装置１の制御に必要なデータの他に、プロジェクタ１６からガラス基板Ｗの表面に投影され、目視により検出された欠陥の位置を指定する指標となる画像を作成するためのデータや、指標で指定された欠陥の座標データや他の基板検査装置３０でガラス基板Ｗの外観検査をした検査結果の情報が格納される。また、処理部２１は、基板検査装置１全体を制御するためのデータ処理を行う手段の他に、バックライト照明装置１５の制御を行うようになっている。具体的には、プロジェクタ１６から投影させる画像の作成、プロジェクタ１６の向きの調整、移動機構１８の制御などを行うようになっている。

操作部２３としては、例えば、ジョイスティックと、欠陥の座標を登録する際に用いられる登録ボタンと、画像の切り換えを行う切換ボタンと、プロジェクタ１６で投光する照明光の色を変更する色変更ボタンとが設けられている。

他の基板検査装置３０としては、例えば、ライン状の照明光とラインセンサカメラでガラス基板Ｗの表面をスキャンしてガラス基板Ｗの画像を取り込み、パターンマッチングなどの画像処理技術によって欠陥を抽出するオートマクロ検査装置があげられる。したがって、他の基板検査装置３０の検査結果とは、ガラス基板Ｗを特定する情報と、ガラス基板Ｗの前面の画像、欠陥の位置を示す座標、欠陥の種類、欠陥の大きさ、欠陥部分の画像などの情報などがあげられる。

なお、検査対象物は、ガラス製の基板の他に、プラスチック製基板、カラーフィルタ基板等、バックライト照明装置１５からの照明光（可視光）が透過可能な基板を用いることが可能である。

次に、この実施の形態の作用について説明する。なお、初期状態として、スクリーン１７は、基板ホルダ８よりも上方の待機位置に退避しているものとする。
基板ホルダ８を水平位置に待機させた状態で、不図示の搬送ロボットからガラス基板Ｗが搬入される。ホルダ本体１０は、移動式の押し付けピン１０Ｂでガラス基板Ｗを押圧し、固定式の位置決め基準ピン１０Ａに押し付けることで位置決めを行い、位置決め後に図示しない吸着パッドにより、ガラス基板Ｗを吸着保持する。この後に、制御装置１２がモータ１１を駆動させて、検査者が目視観察し易い傾斜角度になる検査位置まで基板ホルダ８を斜めに起き上がらせる。

反射光による外観検査を行う場合には、反射型の照明装置３からの照明光を液晶散乱板７ａにより収束光と散乱光に切り換えてガラス基板Ｗの表面を照明する。検査者は、開口部１３越しに収束光又は散乱光により照明されたガラス基板Ｗを観察し、ガラス基板Ｗの表面の欠陥や膜ムラの有無を検査する。

バックライト照明装置１５をポインタとして使用する場合には、移動機構１８によってスクリーン１７を挿入位置まで移動させる。また、制御装置１２の処理部２１は、記憶装置２２に格納されているデータに基づいて、プロジェクタ１６を稼動させる。ガラス基板Ｗの裏面及び表面の欠陥やクラックの有無などが確認し易くなる。この際に、制御装置１２からプロジェクタ１６に欠陥位置を指定するポインタや、他の検査装置で検出された同一のガラス基板Ｗに関する欠陥を入力することにより、スクリーン１７にポインタや欠陥データの画像が映し出され、ガラス基板Ｗを通して検査者がスクリーン１７に投影された画像を見ることができる。

ここで、プロジェクタ１６からスクリーン１７に投影される画像について、図３から図６に例示する。なお、図３から図６は、反射型の照明装置によるマクロ検査を行って発見された欠陥の座標データを、記憶装置２２に登録する際に用いられるものである。図３に示す画像４０には、スクリーン１７に２本の基線を直交させた指標４１が形成されている。指標４１は、矩形のガラス基板Ｗの各辺に平行な２本の基線からなり、これら基線を操作部２３のジョイスティックを操作して欠陥の位置を合わせることにより、２本の基線の交点から欠陥の座標データが求められる。このような指標４１を投影させることで、ガラス基板Ｗ上のパターンや欠陥の座標の特定が容易になる。また、図４に示す画像４２は、×型の指標４３を有している。この指標４３は、欠陥位置に重なるように配置される。図５に示す画像４４は、円型指標４５と、矢印型指標４５とを有している。円型指標４５は、中抜きされた部分に欠陥を納めることで欠陥を特定する指標である。矢印型指標４６は、その先端部分で欠陥を指し示す指標である。画像４４は、円型指標４５と矢印型指標４６のいずれか一方のみを有しても良い。また、これら指標４５，４６を操作部２３の切換ボタンによって切り替えることも可能である。

図４から図５に示す指標４３，４５，４６は、プロジェクタ１６によりスクリーン１７上に投影され、操作部２３のジョイスティックによって画像４４上の任意の位置に移動させることが可能である。処理部２１は、ジョイスティックの操作方向と、操作量に応じて指標４３，４５，４６を目視により検出された欠陥位置に移動させた画像データを、プロジェクタ１６から投影させる。また、操作部２３の登録ボタンが押されたときには、指標４３，４５，４６の位置に応じた座標が欠陥位置の座標として記憶装置２２に登録される。×型指標４３及び円型指標４５の場合には、それぞれの指標４３，４５の中心位置の座標が欠陥座標として登録される。矢印型指標４６の場合には、矢印の先端の座標が欠陥座標として登録される。また、操作部２３に×型指標４３及び円型指標４５の大きさをズーミングして欠陥の大きさを計測できるボタンや、欠陥の種類を区別するボタン等を予め設けておき、欠陥の座標に、欠陥の大きさや種類を関連付けて登録しても良い。

バックライト照明装置１５を透過照明にしてバックライト検査として使用する場合には、反射型の照明装置３を図示しないシャッタで遮光し、ガラス基板Ｗの表面の照明を停止させる。この状態でバックライト照明装置１５のプロジェクタ１６を移動させる。このとき、スクリーン１７には、図６に示す画像４７のように白色、橙色、緑色などの単色が投影される。
欠陥の種類によって、目視で確認し易い色が予め分かっている場合には、その色を操作部２３の色変更ボタンに登録しておき、画像４７の色を切り換えながらバックライト検査を行う。このバックライト照明装置１５では、プロジェクタ１６を用いることで中間色が簡単に得られる。さらに、処理部２１によってプロジェクタ１６から投光する色を徐々に変化させると、欠陥を確認し易い色が不明な場合などでも検査が容易になる。このバックライト検査の場合にも、単色の画像に図３から図５に示す指標４１，４３，４５，４６を重ねて表示させることにより、透過照明にて検出された欠陥の座標を登録することができる。

このようにしてガラス基板Ｗの検査対象部位について欠陥の有無を調べ、欠陥の情報を記憶装置２２に登録したら、そのガラス基板Ｗについての検査を終了する。制御装置１２は、欠陥の情報をネットワーク接続されたサーバ（不図示）に送信したり、他の基板検査装置、例えば、顕微鏡を用いてガラス基板Ｗの拡大画像を取得することで外観検査（ミクロ検査）を行うミクロ検査装置の制御装置に受け渡しりする。ミクロ検査装置に受け渡された欠陥の情報は、そのガラス基板Ｗに対してミクロ検査を行うべき場所を特定するための指標として用いられる。

また、この基板検査装置１におけるマクロ検査に先立って、他の基板検査装置３０で外観検査が行われていた場合には、その基板検査装置３０で作成された検査結果を利用して反射光と透過光による目視検査を行うことが可能である。このような場合の目視検査について以下に説明する。

最初に、基板検査装置１は、ガラス基板Ｗを搬入したときに、他の基板検査装置３０における検査結果の情報を通信制御部２４から取得し、制御装置１２の記憶装置２２に格納する。検査結果の情報は、例えば、ネットワーク３１を介して他の基板検査装置３０から直接に取得したり、サーバに格納されている情報を読みに行ったりしても良い。制御装置１２は、目視検査を行う際に、プロジェクタ１６から他の基板検査装置３０、例えばオートマクロ検査装置で作成されたガラス基板Ｗの画像をプロジェクタ１６からスクリーン１７に投影させる。図７に一例を示すように、画像４８は、四枚取りをする場合の枠４９と、欠陥を示す指標５０とからなる。欠陥を示す指標５０は、他の基板検査装置３０において登録された欠陥の場所を示すものである。この指標５０は、欠陥部位に×印を付ける他に、色の異なるマークを付けるなど、他の表示手法を採用することも可能である。これらの処理は、処理部２１において行われる。

検査者は、例えばバックライト照明装置１５によって照明されたガラス基板Ｗと、スクリーン１７上の画像とを同時に見ることで、欠陥位置、つまり検査すべき部位を速やかに確認して比較検査を行う。実際に検査を行う際には、画像４８を消してからガラス基板Ｗの該当箇所を目視で確認する。さらに、図３から図５に示す指標４１，４３，４５，４６を重ねて投影させ、欠陥の登録や抹消を行っても良い。

さらに、画像４８の代わりに、他の基板検査装置３０からの検査結果の文字情報を投影しても良い。文字情報は、欠陥の座標、大きさ、種類などの情報で、処理部２１によって欠陥を邪魔しない位置に投影される。欠陥の種類は、断線や、短絡、ゴミの付着や、膜ムラの他に、他の基板検査装置３０では種類を特定できなかった場合に不明欠陥であることを示す情報が投影される。

この実施の形態によれば、ガラス基板Ｗを目視検査するにあたり、ガラス基板Ｗの近傍にスクリーン１７を配置し、プロジェクタ１６で照明するようにしたので、装置構成を簡略化でき、かつ装置の小型化を図ることができる。さらに、プロジェクタ１６から所定の画像４０，４２，４４，４７，４８を投影するようにしたので目視検査を容易に行えるようになる。例えば、指標４１，４３，４５，４６，５０を投影することで、欠陥位置の確認や、欠陥の指示が容易になり、欠陥の座標を登録する際の位置精度が向上し、後に行う工程、例えば、ミクロ検査装置などにおける検査を効率良く行えるようになる。また、プロジェクタ１６から投光する色を変化させると、色によって見え方の異なる欠陥を効率良く発見することが可能になる。
さらに、他の基板検査装置３０の検査結果をスクリーン１７に投影することで、先に行うわれた検査結果を有効に利用することが可能になる。特に、従来では他の基板検査装置の検査結果を表示するモニタと、ガラス基板Ｗとの間で検査者が視線を往復させる必要があったのに対して、この実施の形態では、ガラス基板Ｗと検査結果とを重ねることができるので、検査者の負担を低減でき、作業効率が向上する。さらに、モニタとの間で視線を往復させることによって生じる欠陥位置の間違いを防止することができ、検査精度を向上させることができる。特に、従来のように小型のモニタに検査結果を表示させた場合には、微小な欠陥は把握し難いが、この実施の形態では、実際のガラス基板Ｗのサイズで検査結果の画像が投影されるので、検査結果を有効に活用することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。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８に示すように、バックライト照明装置６０は、基板ホルダ８の裏面側に平行に設けられた薄型の画像表示装置６１と、制御装置１２（図１参照）とからなる。画像表示装置６１は、画像表示部として、ガラス基板Ｗの検査対象部位の大きさに略等しい画面を有し、基板ホルダ８と共に揺動自在に取り付けられている。このような画像表示装置６１には、例えば、液晶ディスプレイを使用することができる。

ガラス基板Ｗの検査を行う際には、基板ホルダ８を回動させてガラス基板Ｗを検査位置に移動させる。画像表示装置６１は、基板ホルダ８と共に検査位置まで回動する。
図１に示す上方の反射型の照明装置３を用い、反射光でガラス基板Ｗの検査を行う場合には、画像表示装置６１の画面を黒色に変え、図３から図５に示す指標４１，４３，４５，４６を投影させる。バックライト検査を行うときには、画像表示装置６１の画面を白色などの単一色に変え、図３から図５に示す指標４１，４３，４５，４６や、図７に示す画像４８を表示させ、第１の実施の形態と同様の検査を行う。

この実施の形態では、基板ホルダ８と共に揺動自在な画像表示装置６１を用いてバックライト照明装置６０を構成したので、第１の実施の形態のようにスクリーン１７を挿抜する機構が不要になり、装置構成を簡略化することができる。液晶ディスプレイなどの薄型の画像表示装置を用いることで、基板ホルダ８の回動機構にかかる負担は少なく済む。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、この発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、ガラス基板Ｗを目視検査する際に、スクリーン１７又は画像表示装置６１に、そのガラス基板Ｗの前工程で検査された欠陥の情報を投影させても良い。
また、他の基板検査装置３０の検査結果を利用する場合には、欠陥を示す指標５０の近傍に、その欠陥の拡大画像を投影させても良い。細かい欠陥であっても詳細を確認し易くなる。
さらに、制御装置１２は、指示装置１４に専用の制御装置と、基板検査装置１の全体を制御する制御装置との２つの制御装置から構成されても良い。また、制御装置１２には、パーソナルコンピュータを使用することが可能である。

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図である。 基板ホルダとバックライト照明装置との配置を説明する斜視図である。 スクリーンに投影される画像の一例を示す図である。 ×型の指標を有する画像を示す図である。 円型の指標や、矢印型の指標を有する画像を示す図である。 画像の色を変化させた図である。 他の基板検査装置の検査結果を投影させた図である。 画像表示装置を基板ホルダに平行に設けたバックライト検査装置の斜視図である。

符号の説明

１ 基板検査装置
１２ 制御装置
１５，６０ バックライト検査装置
１７ スクリーン（画像表示部）
４０，４２，４４，４７，４８ 画像
６１ 画像表示装置（画像表示部）
Ｗ ガラス基板（基板）

Claims (4)

1. 可視光を透過可能な基板の前面を検査者に向けた状態で、前記基板の裏面側から照明することで前記基板の外観検査を行わせるバックライト照明装置を備える基板検査装置において、前記バックライト照明装置は、前記基板を照明する均一な照明光を生成すると共に、外観検査に必要な画像が映し出される画像表示部を有することを特徴とする基板検査装置。
2. 前記画像として前記基板上の欠陥の位置を指し示す指標を作成する制御装置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。
3. 前記画像表示部は、前記基板の裏面近傍に、前記基板と平行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. 前記画像表示部は、液晶表示装置の表示部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板検査装置。

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