JP2009014617A

JP2009014617A - 基板外観検査装置

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Publication number: JP2009014617A
Application number: JP2007178772A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okahira; 裕幸岡平
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-22
Also published as: CN101339143A; KR20090004636A; TW200909798A

Abstract

【課題】ライン上を搬送されてくるガラス基板をラインから取り出すことなく、その全面にわたる詳細な外観検査を行うことを可能とし、タクトタイムの短縮、製造設備のコンパクト化を図ること。
【解決手段】基板外観検査装置１は、製造ライン５２上を搬送されてくる基板５０の表面に照射する照明光を発生する照明装置１１と、照明装置１１から発せられ基板５０の表面において反射した反射光を撮影するカメラ１３と、これら照明装置１１およびカメラ１３を、製造ライン５２上の基板５０の搬送方向に交差する方向に一体的に移動させる移動機構とを備え、カメラ１３が、照明装置１１からの照明光の、基板５０の表面における正反射光の光束の範囲外に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板外観検査装置に関するものである。

従来、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）を製造する際に、ガラス基板に発生する欠陥等を、目視により観察する基板外観検査装置が知られている。このように、目視による検査は一般的にマクロ観察とも呼ばれ、マクロ観察ユニットによる面光源をホルダに支持された被検査基板の表面に照射し、被検査基板表面の反射光の変化をテレビカメラで撮像することで、マクロ観察による外観検査が行われている（例えば、特許文献１の第６図参照）。
特開平１０−１１１２５３号公報

しかしながら、上述の特許文献１では、ＬＣＤの製造工程において、製造ライン上を搬送されてくるガラス基板に対し、カメラによる外観検査を行う場合、ガラス基板を一旦ラインから取り出して検査する必要があり、タクトタイムを短縮できないという問題がある。さらに、製造ラインとは別に外観検査装置を配置する場合、その配置スペースや搬送ロボット等の機構が必要となって、製造設備の省スペース化を図ることが困難であるという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ライン上を搬送されてくるガラス基板をラインから取り出すことなく、その全面にわたる詳細な外観検査を行うことを可能とし、タクトタイムの短縮、製造設備のコンパクト化を図ることができる基板外観検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ライン上を搬送されてくる基板の表面に照射する照明光を発生する照明部と、該照明部から発せられ前記基板の表面において反射した反射光を撮影する撮影部と、これら照明部および撮影部を、前記ライン上の前記基板の搬送方向に交差する方向に一体的に移動させる移動機構とを備え、前記撮影部が、前記照明部からの照明光の、前記基板の表面における正反射光の光束の範囲外に配置されている基板外観検査装置を提供する。

本発明によれば、照明部から発生された照明光が基板の表面に照射され、その反射光が撮影部の作動により撮影される。これにより、例えば、撮影した基板表面の画像をモニタに表示させて、モニタ上で目視観察することができる。

この場合に、撮影部が、正反射光の光束の範囲外に配置されているので、モニタ上に表示される画像に輝度の飽和する領域が発生しない。したがって、観察者は、画像の全体に表示された基板の外観を漏れなく観察することができる。

また、移動機構の作動により、ラインの搬送方向に交差する方向に照明部および撮影部を一体的に移動させることによって、基板の幅方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。また、ラインの搬送方向については、ラインによって基板を移動させることにより、搬送方向全体にわたる基板の詳細な観察を行うことができる。したがって、基板が大型化しても、容易に基板全体の詳細な検査を行うことができる。

また、ライン上に配置された状態の基板を観察するので、基板をラインから取り出す必要がない。したがって、タクトタイムの短縮を図ることができる。また、基板取り出し機構等の別個の装置が不要となり、設置スペースを低減して設備のコンパクト化を図ることができる。

上記発明においては、前記照明部および前記撮影部を、前記ライン上の前記基板の搬送方向に一体的に移動させる第２の移動機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、第２の移動機構の作動により、ライン上に基板が停止している場合においても、照明部および撮影部を基板の搬送方向に一体的に移動させて、基板の全体にわたる詳細な観察を行うことができる。

また、上記発明においては、前記第２の移動機構が、前記ラインの搬送方向に沿って配置される第２のレールと、前記照明部および前記撮影部を搭載して、前記第２のレール上に移動可能に支持された第２のスライダと、該第２のスライダを前記第２のレールに沿って駆動する第２の駆動装置とを備えることとしてもよい。

このように構成することで、第２の駆動装置の作動により、第２のスライダをラインの搬送方向に沿って配置される第２のレール上を移動させることによって、照明部および撮影部をラインの搬送方向に一体的に移動させることができる。また、第２のレールをラインの搬送方向に沿って配置することとしたので、第２の移動機構をラインの位置を選ばずに設置することができる。また、すでに構築されたラインに第２の移動機構を後付することが可能となる。

また、上記発明においては、前記移動機構が、前記ラインの幅方向に架け渡されるレールと、前記照明部および前記撮影部を搭載して、前記レール上に移動可能に支持されたスライダと、該スライダを前記レールに沿って駆動する駆動装置とを備えることとしてもよい。

このように構成することで、駆動装置の作動により、スライダをラインの幅方向に架け渡されるレール上を移動させることによって、照明部および撮影部をラインの幅方向へ一体的に移動させることができる。また、レールをラインの幅方向に架け渡すこととしたので、移動機構をラインの位置を選ばずに設置することができる。また、すでに構築されたラインに移動機構を後付することが可能となる。

また、上記発明においては、前記照明部から照射する照射光の照射範囲の中心位置回りに前記撮影部を回転させる回転機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、回転機構の作動により、撮影部が照明部から照射される照射光の照射範囲の中心位置回りに回転させられる。したがって、撮影部の視点を変えながら基板検査を行うことができる。これにより、直接的な目視観察に近い観察を行うことができる。

本発明によれば、ライン上を搬送されてくるガラス基板をラインから取り出すことなく、その全面にわたる詳細な外観検査を行うことを可能とし、タクトタイムの短縮、製造設備のコンパクト化を図ることができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板外観検査装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る基板外観検査装置１は、主に、基板の製造ライン（ライン）に設けられ、コンベア等によって搬送されてくる基板の表面を検査するための装置である。
基板外観検査装置１は、図１および図２に示すように、製造ライン５２上を搬送されてくる基板５０の表面の外観を観察する検査装置ユニット３と、該検査装置ユニット３により撮像された画像を表示するモニタ５と、検査装置ユニット３を基板５０の搬送方向に交差する方向に移動させる第１の移動機構（移動機構）７と、検査装置ユニット３を基板５０の搬送方向に移動させる第２の移動機構９とを備えている。

検査装置ユニット３は、図３に示すように、基板５０の表面に照射する照明光を発生する照明装置（照明部）１１と、該照明装置１１から発せられ基板５０の表面で反射した反射光を撮影するカメラ（撮影部）１３とを備えている。これら照明装置１１とカメラ１３は、後述する第１の移動機構７に取り付けられている。

照明装置１１は、製造ライン５２上の基板５０の表面に対して、照明光の光軸を所定の傾斜角度に傾けて配置されている。また、照明装置１１からは、図３に示されるように、収束光が出射されるようになっている。

カメラ１３は、例えば、ＣＣＤ等の２次元的な画像を取得可能なカメラで、静止画または動画の少なくとも一方の画像を取得できるものである。カメラ１３は、製造ライン５２上の基板５０の表面に対して、その光軸を所定の傾斜角度に傾けるとともに、照明装置１１による照明範囲の中心に光軸を一致させるように配置されている。

このカメラ１３は、照明範囲の中心を回転支点にして前後左右方向、または、視点位置となるカメラ１３の撮像位置を回転支点にして前後左右に回動できるように支持され、ジョイスティックなどの操作部を観察者が操作することにより、微小に揺動させるようにしてもよい。さらに、カメラ１３は、ズーム機構を備え、このズームにより拡大された欠陥の中心にカメラ１３の撮像光軸が向くように、前後左右に揺動させることも可能である。

また、カメラ１３は、照明装置１１からの照明光の、基板５０の表面における正反射光の光束の範囲外に位置するように支持されている。なお、鮮明な画像を得るために、正反射光の光束の範囲外であって、かつ、正反射光の光束範囲の近傍にカメラ１３を設けることが望ましい。
モニタ５は、図２に示すように、カメラ１３と接続され、カメラ１３によって得られた基板５０の表面の画像が表示されるようになっている。

第１の移動機構７は、製造ライン５２の幅方向に架け渡される第１のレール（レール）１５と、該第１のレール１５上に移動可能に支持される第１のスライダ（スライダ）１７と、該第１のスライダ１７を第１のレール１５に沿って駆動させる、例えば、リニアモータなどの直接駆動機構からなる第１の駆動装置とを備えている。

第１のスライダ１７は、モニタ５上に映し出された動画が観察者の観察し易い画像の流れとなる一定の速度に移動させ、観察者が欠陥を発見したときに停止させるようにしてもよい。この場合、観察者が欠陥と判定すると、カメラ１３により撮影された画像を静止画像として保存するとともに、その静止画像に対する基板５０上の座標位置を求め、これを位置情報として保存する。このように、観察者が欠陥として判定した静止画像と位置情報のみを保存することにより、後に判定結果を再確認・検証する際のデータとして活用することができる。

第１のレール１５は、一対の平行するレール部材である。第１のレール１５は、製造ライン５２の上方に位置するように、長手方向の両端部をそれぞれ後述する第２の移動機構９に支持されている。また、第１のレール１５は、一対のレール部材が、製造ライン５２の搬送方向に間隔を空けて配置され、第１のスライダ１７の両端部をそれぞれ支持するようになっている。

第１のスライダ１７は、中央に貫通孔を有する枠状に形成され、照明装置１１およびカメラ１３が搭載されている。これにより、第１のスライダ１７の下方を搬送される基板５０に対して、照明装置１１からの照明光が貫通孔を通過して基板５０に照射され、基板５０の表面からの反射光が貫通孔を通過してカメラ１３に撮影されるようになっている。また、第１のスライダ１７を第１のレール１５に沿って駆動させると、照明装置１１とカメラ１３とが製造ライン５２の幅方向に一体的に移動するようになっている。

第２の移動機構９は、製造ライン５２の搬送方向に沿って配置される一対のベース１９と、該ベース１９上に取り付けられる第２のレール２１と、該第２のレール２１上に移動可能に支持される第２のスライダ２３と、該第２のスライダ２３を第２のレール２１に沿って移動させる、例えば、リニアモータなどの直線駆動機構からなる第２の駆動装置とを備えている。

ベース１９は、製造ライン５２に平行してその両側に配置される。また、ベース１９は、製造ライン５２の基板搬送高さに合わせて上下に位置調節可能となっている。これにより、コンベア５４上を搬送させる基板５０に対して製造ライン５２の上方に位置するように支持される照明装置１１とカメラ１３との相対的な位置関係が最適になるように、検査装置ユニット３の高さを調節することが可能となっている。

第２のレール２１は、一対の平行するレール部材である。第２のレール２１は、ベース１９の上端面に沿って、製造ライン５２の搬送方向と平行するように取り付けられている。
第２のスライダ２３は、上記第１のレール１５間の幅と同程度の長さの板状部材であり、第１のレール１５の長手方向の両端部がそれぞれ第２のスライダ２３に取り付けられている。

すなわち、第１の移動機構７と第２の移動機構９は、互いに直交するように組み合わされ、検査装置ユニット３をＸＹ方向の２次元方向に移動可能なＸＹステージに構成されている。これにより、検査装置ユニット３は、第１の移動機構７の作動により製造ライン５２の搬送方向に交差する方向に移動可能とされつつ、第２の移動機構９の作動により製造ライン５２の搬送方向に所定ピッチで移動させることにより、基板５０の全面に対して所定ピッチごとに左右に蛇行する。

また、本実施形態に係る基板外観検査装置１は、例えば、第１のレール１５と第２のレール２１にそれぞれＸスケール、Ｙスケールを設け、これらスケールによって読み取られた検査装置ユニット３のＸＹ座標に基づいて、モニタ５上に表示されている画像の中心位置を、基板５０上の座標と対応付けて記憶する。また、この画像中の欠陥の中心位置をポインターで指示することにより、画像の中心位置から欠陥の中心位置までのＸ方向距離とＹ方向距離を補正し、基板５０の座標原点に対応付けて記憶してもよい。

このように構成された本実施形態に係る基板外観検査装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る基板外観検査装置１により、製造ライン５２上を搬送される基板５０を検査するには、まず、基板外観検査装置１を製造ライン５２の任意の位置に設置する。

例えば、図４に示すように、第１の製造装置５６から第２の製造装置５８に基板５０を搬送する製造ライン５２においては、設置位置６０，６２，６４のように基板５０を直線移動させる直線搬送ラインの位置に、第１のレール１５が製造ライン５２の幅方向に架け渡されるように、ベース１９を製造ライン５２の両サイドに配置する。

そして、例えば、基板５０上にレジストを塗布する製造装置から搬出された基板５０は、製造ライン５２のコンベア５４により、次の製造工程に設置された製造装置へと搬送される。ここで、搬送されてくる基板５０は、基板外観検査装置１の検査領域内で一旦停止され、検査装置ユニット３を、図１の矢印Ａに示すようにラスタスキャンするように移動させて、基板５０の表面の全体にわたり照明装置１１から照明光を照射して、その反射光をカメラ１３で撮影する。

例えば、図４に示すように、各製造装置５６，５８の搬出側または搬入側となる設置位置６０，６４に基板外観検査装置１を設置した場合、基板搬送路となるコンベア５４の隙間に設けた位置検出センサにより、基板５０が検査領域内に搬入されたことが検知されるとコンベア５４の駆動を停止し、設置位置６０，６４に設置された基板外観検査装置１の検査領域内に基板５０を停止させる。そして、第１の移動機構７の作動により、検査装置ユニット３を製造ライン５２の幅方向に往復移動させることによって、基板５０の短辺方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。

また、第２の移動機構９の作動により、検査装置ユニット３を製造ライン５２の搬送方向に照明光の照射幅よりも若干短い幅ピッチで移動させることによって、基板５０の長辺方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。

また、図４に示す設置位置６２に基板外観検査装置１を設置した場合、搬送されてくる基板５０は、設置位置６０に対して９０°回転した状態で搬送されることになる。次に、製造ライン５２の設置位置６２上に基板５０を停止させる。そして、第１の移動機構７の作動により、搬送されてくる長方形の基板５０に対して、検査装置ユニット３を製造ライン５２の幅方向に往復移動させることによって、基板５０の長辺方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。

また、第２の移動機構９の作動により、検査装置ユニット３を製造ライン５２の搬送方向に照明光の照射幅よりも若干短いピッチで移動させることによって、基板５０の短辺方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。

このようにして、カメラ１３により全面走査された基板５０の表面の画像は、モニタ５上に表示され、観察者の目視観察により基板５０の外観検査が行われる。したがって、基板５０が大型化しても、容易に基板５０全体の詳細な検査を行うことができる。

この場合に、図３に示すように、カメラ１３が、基板５０から反射される正反射光の光束の範囲外に位置するように支持されているので、モニタ５上に表示される画像に輝度の飽和する領域が発生しない。したがって、観察者は、モニタ５の画像の全体に表示された基板５０の外観を漏れなく観察することができる。

また、記憶部には、モニタ５上に表示されている画像の中心位置２５と欠陥２７の位置が基板５０上の座標と対応付けて記憶されるので、この欠陥２７の座標を、例えば、ミクロ観察装置などの別な検査装置で読み出すことにより、レビュー検査を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る基板外観検査装置１によれば、製造ライン５２の搬送方向と直交する幅方向に架け渡すだけで、既存の製造ラインの基板搬送スペースに容易に設置できるとともに、基板５０を製造ライン５２外に取り出すことなく製造ライン中にて基板５０の目視によるマクロ検査を行うことができる。

したがって、製造ライン５２の基板搬送路上で目視によるマクロ検査を行うことで、従来のように製造ライン外に基板を搬送する基板取り出し機構等の別個の装置を不要とし、タクトタイムの短縮を図るとともに、製造ライン５２の上方のスペースを有効に活用することで、製造設備のコンパクト化を図ることができる。また、既存の製造ライン５２の基板搬送路に沿って基板外観検査装置１を配置するので、すでに構築された製造ライン５２に基板外観検査装置１を簡単に後付することも可能となる。

なお、本実施形態に係る基板外観検査装置１は、第１の移動機構７および第２の移動機構９を備えることとしたが、これに代えて、第１の移動機構７のみを備え、第２の移動機構９を基板５０を搬送するコンベアに兼用させることで、基板５０の搬送方向全体にわたる詳細な観察を行うことができる。また、第２の移動機構９を省くことにより、基板外観検査装置１をよりコンパクト化することができる。

また、例えば、本実施形態に係る基板外観検査装置１は、モニタ５による目視検査を行うこととしたが、さらに基板外観検査装置１の下流側に、上流側で検出された欠陥をさらに拡大して詳細な検査を行うミクロ検査装置を備えることとし、目視検査（マクロ検査）による表面検査で欠陥の座標を得て、そのままミクロ検査装置による欠陥の詳細検査を行うこととしてもよい。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る基板外観検査装置３１について、図５および図６を参照して説明する。
本実施形態に係る基板外観検査装置３１は、検査装置ユニット３が、ガイド（回転機構）３３をさらに備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る基板外観検査装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

ガイド３３は、照明装置１１から照射する照明光の照射範囲の中心位置３５周りにカメラ１３を回転させるものである。具体的には、ガイド３３は、半円弧状のレールであって、カメラ１４は、ガイド３３に沿って移動可能に取り付けられている。

また、ガイド３３は、カメラ１３の光軸と基板５０に対する角度が徐々に小さくなるように約４５°の角度に傾斜させて設けられている。これにより、中心位置３５回りに約１８０°の範囲内でカメラ１３を回転移動させることができるようになっている。

このようにすることで、例えば、カメラ位置１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのようにカメラ１３の視点を変えながら基板５０の検査を行うことができる。したがって、観察者が基板５０に対して首を左右に傾けるのと同様な目視観察者による直視に近い観察を行うことができる。

なお、図７に示すように、カメラ１３の光軸と基板５０に対する鉛直方向の角度を任意に変えられる第２のガイド３７をガイド３３に取り付け、カメラ１３の高さ方向の移動をガイドすることとしてもよい。
図６および図７に示すように、カメラ１３を照明光の照射範囲の中心位置を回転支点にして左右方向と前後方向に回転させることで、基板５０に対する多方向から視点を変えたカメラ１３による撮像が可能となり、目視による基板５０上の欠陥検出の精度を高めることができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記各実施形態に係る基板搬送装置１，３１のベース１９を製造ライン５２の幅方向に架け渡す形状に形成することとしてもよい。このようにすることで、例えば、図４の設置位置のように製造ライン５２のコーナー６６，６８に基板搬送装置１，３１を設置することもできる。したがって、従来ではデッドスペースとなる製造ライン５２のコーナー部分に基板外観検査装置１，３１を設置することが可能になり、製造ライン５２の形状に左右されずに基板外観検査装置１，３１を構築することができ、更なる製造ライン５２上方の図ペースを有効に活用し、製造設備のコンパクト化を図ることができる。

また、検査装置ユニット３の照明走査領域となる検査領域をローラコンベアから基板５０を所定の高さに浮上させるエアー浮上ステージに代えることもできる。この場合、基板５０の浮上高さを一定に保つためにステージ上面にエアーを噴出させる噴出孔と、エアーを吸引する吸引孔とを設け、エアーの噴出圧と吸引圧により基板５０を一定の高さに浮上させる。このように、基板５０を浮上させることにより、基板５０を完全に非接触で支持することができるため、マザーグラスのように透明な基板の裏面下の背景に起因する影響を小さくすることができ、擬似欠陥による誤検出を防止できる。

本発明の第１の実施形態に係る基板外観検査装置を上方から見た概略構成図である。図１の基板外観検査装置の側面図である。図１の基板外観検査装置の検査装置ユニットを示す概略製図である。基板の製造ラインを示す該略図である。本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置のガイドを示す概略図である。図５の外観検査装置の検査装置ユニットを示す図である。図５のガイドの変形例を示す概略図である。

符号の説明

１基板外観検査装置
１１照明装置（照明部）
１３カメラ（撮影部）
５０基板
５２製造ライン（ライン）

Claims

ライン上を搬送されてくる基板の表面に照射する照明光を発生する照明部と、
該照明部から発せられ前記基板の表面において反射した反射光を撮影する撮影部と、
これら照明部および撮影部を、前記ライン上の前記基板の搬送方向に交差する方向に一体的に移動させる移動機構とを備え、
前記撮影部が、前記照明部からの照明光の、前記基板の表面における正反射光の光束の範囲外に配置されている基板外観検査装置。
前記照明部および前記撮影部を、前記ライン上の前記基板の搬送方向に一体的に移動させる第２の移動機構を備える請求項１に記載の基板外観検査装置。
前記第２の移動機構が、前記ラインの搬送方向に沿って配置される第２のレールと、
前記照明部および前記撮影部を搭載して、前記第２のレール上に移動可能に支持された第２のスライダと、
該第２のスライダを前記第２のレールに沿って駆動する第２の駆動装置と
を備える請求項２に記載の基板外観検査装置。
前記移動機構が、前記ラインの幅方向に架け渡されるレールと、
前記照明部および前記撮影部を搭載して、前記レール上に移動可能に支持されたスライダと、
該スライダを前記レールに沿って駆動する駆動装置と
を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板外観検査装置。
前記照明部から照射する照射光の照射範囲の中心位置回りに前記撮影部を回転させる回転機構を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板外観検査装置。