JP2011191412A - チャック装置、基板観察装置、および欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面の観察を妨げることなく、大型の基板を安定にチャックできるチャック装置を提供する。
【解決手段】このパターン修正装置のチャック装置２は、その上に修正対象のカラーフィルタ１０が載置されるガラス定盤３と、ガラス定盤３の外周部を下から支持する支持台４と、ガラス定盤３の略中央部を下から支持する支持バー３０と、カラーフィルタ１０の表面の欠陥が支持バー３０の上方に位置する場合、支持バー３０を他の位置に移動させるアクチュエータ３１，３２とを備える。したがって、欠陥の観察を妨げることなく、ガラス基板３の撓みを防止できる。
【選択図】図３

Description

この発明はチャック装置、基板観察装置、および欠陥修正装置に関し、特に、基板を保持するチャック装置と、基板の表面を観察する基板観察装置と、基板の表面の欠陥を修正する欠陥修正装置に関する。

ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の主要部品であるカラーフィルタの製造工程では、歩留りの向上を図るため、カラーフィルタの表面に発生した欠陥を修正するパターン修正装置が使用されている。

パターン修正装置では、欠陥の修正条件を判別したり、修正が成功したかどうかを判別するために、カラーフィルタの表面を観察する必要がある。カラーフィルタの表面を観察する第１の方法としては、カラーフィルタをガラス定盤上にチャックし、ガラス定盤の下方からカラーフィルタに透過光を与え、上方からカラーフィルタの表面を観察する方法がある。

また、カラーフィルタの表面を観察する第２の方法としては、下面に反射膜が形成されたガラス定盤上にカラーフィルタをチャックし、ガラス定盤の上方の対物レンズに設けられたリング照明器からカラーフィルタに光を照射し、その光をガラス定盤の下面の反射膜で反射させ、対物レンズを介してカラーフィルタの表面を観察する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。

また、カラーフィルタの表面を観察する第３の方法としては、可動板の下面に複数の対物レンズを設け、可動板を移動させて所望の対物レンズを観察鏡筒の下に配置し、所望の対物レンズを介してカラーフィルタの表面を観察する方法がある（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００６−３８８２５号公報 特開２００９−１２２２５９号公報

第１の方法では、ガラス定盤の下方からカラーフィルタに透過光を与え、上方からカラーフィルタの表面を観察するので、ガラス定盤の下に光を遮るような物を配置することができない。したがって、ガラス定盤の外周部のみでガラス定盤を支持する必要がある。

しかし、近年、ＬＣＤの画面の大型化に伴ってカラーフィルタも大型化し、ガラス定盤も大型化しているので、ガラス定盤の外周部のみを支持すると、ガラス定盤の自重によって中央部が下に撓み、カラーフィルタを安定にチャックすることができないと言う問題がある。

また、第２の方法では、ガラス定盤の下面に反射膜を生成し、ガラス定盤の上方から光を照射し、ガラス定盤の上方から観察するので、ガラス定盤の下面全体を支持することができる。

しかし、第２および第３の方法を組み合わせると、可動板の下の複数の対物レンズの各々にリング照明器を設ける必要があり、装置が大型化、複雑化するという問題がある。したがって、第２および第３の方法を組み合わせることはできず、第３の方法を採用する場合は第１の方法を採用する必要がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、基板表面の観察を妨げることなく、大型の基板を安定にチャックすることが可能なチャック装置、基板観察装置、および欠陥修正装置を提供することである。

この発明に係るチャック装置は、基板の表面を観察する基板観察装置において基板を保持するチャック装置であって、その上に基板が載置される透明定盤と、透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、基板の表面の観察対象の位置が支持部材の上方に位置する場合、透明定盤の下面に沿わせて支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備えたものである。

好ましくは、透明定盤は、四角形に形成されて水平に支持される。支持部材は、透明定盤の１辺と平行に配置された支持バーを含む。駆動手段は、支持バーと直交する方向に支持バーを水平移動させる。

また好ましくは、駆動手段は、支持部材を移動させる場合は、支持バーの幅よりも大きな予め定められた距離だけ支持バーを移動させる。

また好ましくは、支持部材は、さらに、支持バーの上面に設けられ、透明定盤の下面に当接される複数の転動体を含む。

また好ましくは、複数の転動体の各々はローラである。
また、この発明に係る基板観察装置は、その上に基板が載置される透明定盤と、透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、透明定盤の下方から基板に透過光を与える光源と、透明定盤の上方から基板の表面を観察するための観察光学系と、観察光学系を基板の表面の所望の位置の上方に移動させる位置決め手段と、基板の表面の所望の位置が支持部材の上方に位置する場合、透明定盤の下面に沿わせて支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備えたものである。

また、この発明に係る欠陥修正装置は、その上に基板が載置される透明定盤と、透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、透明定盤の下方から基板に透過光を与える光源と、透明定盤の上方から基板の表面の欠陥を観察する観察光学系と、欠陥を修正する修正手段と、欠陥を観察する場合は観察光学系を欠陥の上方に移動させ、欠陥を修正する場合は修正手段を欠陥の上方に移動させる位置決め手段と、欠陥が支持部材の上方に位置する場合、透明定盤の下面に沿わせて支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備えたものである。

以上のように、この発明によれば、透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材とを設けたので、大型の基板を安定に保持することができる。また、基板の表面の観察対象の位置が支持部材の上方に位置する場合、透明定盤の下面に沿わせて支持部材を他の位置に移動させる駆動手段を設けたので、支持部材が観察の妨げになることを回避することができる。

この発明の一実施の形態によるパターン修正装置の全体構成を示す図である。 図１に示したパターン修正装置の修正対象となるカラーフィルタの欠陥を示す図である。 図１に示したチャック装置の構成を示す図である。 図３に示した支持バーの構成を示す図である。 図４に示した支持バーの使用方法を示す図である。 図１〜図５に示したパターン修正装置の操作部および制御部を示すブロック図である。 実施の形態の比較例を示す図である。

本願の一実施の形態によるパターン修正装置は、図１に示すように、水平に配置された金属製架台１を備える。金属製架台１の上面の中央部には、チャック装置２が設けられている。チャック装置２は、長方形のガラス定盤３と、ガラス定盤３の外周部を支持するテーブル状の支持台４を含む。ガラス定盤３の短辺は図中のＸ軸方向に向けて配置され、その長辺は図中のＹ軸方向に向けて配置される。

ガラス定盤３には、複数の孔３ａが開口されている。ガラス定盤３の上面の中央部には、修正対象のカラーフィルタ１０が載置される。カラーフィルタ１０は、長方形に形成されている。カラーフィルタ１０の短辺は図中のＸ軸方向に向けて配置され、その長辺は図中のＹ軸方向に向けて配置される。複数の孔３ａの一部は、カラーフィルタ１０を吸着し、固定するために使用される。

また、複数の孔３ａのうち、吸着用の孔以外の孔３ａは、複数のリフタピンを通すために使用される。カラーフィルタ１０の搬入時には、複数のリフタピンが複数の孔３ａを介してガラス定盤３の上に突出する。ロボットハンドによってカラーフィルタ１０を複数のリフタピンの上に搭載し、ロボットハンドを退避させた後に複数のリフタピンをガラス定盤３の下に下降させると、カラーフィルタ１０はガラス定盤３の上に載置される。

また、カラーフィルタ１０の搬出時には、複数のリフタピンが複数の孔３ａを介してガラス定盤３の上に突出する。ロボットハンドをカラーフィルタ１０とガラス定盤３の間に挿入し、カラーフィルタ１０を持ち上げて搬出した後、複数のリフタピンは複数の孔３ａを介してガラス定盤３の下方に収容される。

また、チャック装置２の両側には２本のレール１１，１２が平行に設けられている。レール１１，１２は、ともにＹ軸方向に延在している。レール１１，１２の上には、ガントリー型のＹステージ１３が設けられている。Ｙステージ１３は、制御装置（図示せず）によって制御され、レール１１，１２に沿ってチャック装置２の上方をＹ軸方向に移動する。

Ｙステージ１３の２本の脚部１３ａ，１３ｂの間には、棒状の光源１４が設けられている。光源１４は、ガラス定盤３と金属製架台１の間に挿入されており、ガラス定盤３を介してカラーフィルタ１０に透過照明光を与える。光源１４は、Ｙステージ１３とともにＹ軸方向に移動する。また、Ｙステージ１３には、Ｘステージ１５が搭載されている。Ｘステージ１５は、制御装置（図示せず）によって制御され、Ｙステージ１３に沿ってチャック装置２の上方をＸ軸方向に移動する。

また、Ｘステージ１５には、観察光学系１６、レーザ装置１７、および塗布ユニット１８が搭載されている。観察光学系１６は、光源１４に対向して設けられており、カラーフィルタ１０の表面を観察するために使用される。レーザ装置１７は、観察光学系１６を介してカラーフィルタ１０の表面の欠陥にレーザ光を照射し、欠陥を除去するために使用される。塗布ユニット１８は、塗布針、塗布針を上下動させるアクチュエータ、複数種類の修正インクが注入された複数のインクタンクなどを含み、塗布針の先端に付着させた修正インクをカラーフィルタ１０の表面の欠陥に接触させ、修正インクを塗布して欠陥を修正する。

なお、Ｘステージ１５にＺステージをさらに搭載し、Ｚステージに観察光学系１６、レーザ装置１７、および塗布ユニット１８を搭載し、Ｚステージによって観察光学系１６などを垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させてもよい。

図２（ａ）〜（ｃ）は、カラーフィルタ１０の製造工程において発生する欠陥を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、カラーフィルタ１０は、透明基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス２１と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素２２、Ｇ（緑色）画素２３、およびＢ（青色）画素２４とを含む。カラーフィルタ１０の製造工程においては、図２（ａ）に示すように画素やブラックマトリクス２１の色が抜けてしまった白欠陥２５や、図２（ｂ）に示すように隣の画素と色が混色したり、ブラックマトリクス２１が画素にはみ出してしまった黒欠陥２６や、図２（ｃ）に示すように画素に異物が付着した異物欠陥２７などが発生する。

次に、図１および図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、カラーフィルタ１０の表面の欠陥を修正する方法について説明する。カラーフィルタ１０の表面に欠陥がある場合は、Ｙステージ１３およびＸステージ１５を制御して観察光学系１６の光軸を欠陥に合わせ、その欠陥を観察する。欠陥の観察結果に基づいて、欠陥の修正方法を判別する。

白欠陥２５を修正する場合は、Ｙステージ１３およびＸステージ１５を制御して、白欠陥２５の上方に塗布ユニット１８を移動させる。次に、塗布ユニット１８により、白欠陥２５が存在する画素と同色のインクを塗布針の先端部に付着させ、塗布針の先端部に付着したインクを白欠陥２５に塗布して修正する。

また、黒欠陥２６や異物欠陥２７を修正する場合は、レーザ装置１７から観察光学系１６を介して欠陥部分にレーザ光を照射し、欠陥部分をレーザカットして矩形の白欠陥２５を形成する。次に、Ｙステージ１３およびＸステージ１５を制御して、白欠陥２５の上方に塗布ユニット１８を移動させる。次に、塗布ユニット１８により、塗布針の先端部に付着したインクをその白欠陥２５に塗布して修正する。

次に、本願の特徴となるチャック装置２について説明する。チャック装置２は、図３に示すように、ガラス定盤３、支持台４、支持バー３０、およびアクチュエータ３１，３２を含む。支持台４は、四角柱状の支持部材４０〜４９を含む。支持部材４０，４１は、Ｘ軸方向に向けられて、金属製架台１の上に所定の間隔を開けて配置される。支持部材４２，４３は、Ｘ軸方向に向けられて、それぞれ支持部材４０，４１の中央部の上に配置される。

支持部材４４，４５は、Ｙ軸方向に向けられて、支持部材４２，４３を挟むようにして支持部材４０，４１の上に配置される。支持部材４６，４７は、Ｙ軸方向に向けられて、支持部材４４の内側の辺に沿って支持部材４４の上に配置される。支持部材４８，４９は、Ｙ軸方向に向けられて、支持部材４５の内側の辺に沿って支持部材４５の上に配置される。

支持部材４２，４３の厚さｄ１は、支持部材４４，４５の厚さｄ２と支持部材４６〜４９の厚さｄ３との和に等しくなっている。したがって、支持部材４２，４３，４６〜４９の表面は、同じ高さになり、１つの水平面に含まれている。また、支持部材４２，４３の間隔Ｌ１は、ガラス定盤３の長辺（Ｙ軸方向の長さ）よりも所定距離だけ短く、支持部材４６，４８の間隔Ｌ２および支持部材４７，４９の間隔Ｌ２の各々は、ガラス定盤３の短辺（Ｘ軸方向の長さ）よりも所定距離だけ短くなっている。このため、ガラス定盤３の外周部は、支持部材４２，４３，４６〜４９によって水平に支持される。

また、支持部材４６，４７の長さは支持部材４４の１／２以下であり、支持部材４６，４７の間には所定距離Ｌ３の隙間が開いている。同様に、支持部材４８，４９の長さは支持部材４５の１／２以下であり、支持部材４８，４９の間には所定距離Ｌ３の隙間が開いている。それらの隙間には、ガラス定盤３の下面の略中央部を下から支持するための直方体状の支持バー３０が挿入されている。支持バー３０の幅Ｗは、支持部材４６，４７の間の距離Ｌ３（すなわち支持部材４８，４９の間の距離Ｌ３）の１／２以下に設定されている。これにより、支持バー３０の幅Ｗ以上の距離に渡って支持バー３０をＹ軸方向に移動させることが可能になっている。

支持バー３０の一方端部にはアクチュエータ３１の駆動軸が結合され、アクチュエータ３１の本体は支持部材４４の上に固定されている。支持バー３０の他方端部にはアクチュエータ３２の駆動軸が結合され、アクチュエータ３２の本体は支持部材４５の上に固定されている。アクチュエータ３１，３２の駆動軸は、Ｙ軸方向に同時に伸縮可能となっている。アクチュエータ３１，３２の駆動軸を縮めると支持バー３０は図中の手前側に移動し、アクチュエータ３１，３２の駆動軸を延ばすと支持バー３０は図中の奥側に移動する。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、支持バー３０の上面には複数のローラ３３が支持バー３０の長さ方向（Ｘ軸方向）に配列されている。各ローラ３３は、Ｘ軸方向に延在する回転中心軸を有し、支持バー３０の上面に回転自在に保持されている。各ローラ３３は、ガラス定盤３の下面に当接される。支持バー３０がアクチュエータ３１，３２によってＹ軸方向に移動されると、各ローラ３３はガラス定盤３の下面に沿って回転する。これにより、支持バー３０をＹ軸方向に滑らかに移動させることができる。また、複数のローラ３３によってガラス定盤３の下面を支持することにより、ガラス定盤３が撓むのを防止することができる。

図５（ａ）（ｂ）は、支持バー３０の使用方法を示す図である。今、支持バー３０がガラス定盤３の下面の中央部を支持しており、カラーフィルタ１０の表面の中央部に欠陥があるものとする。この場合、Ｙステージ１３およびＸステージ１５を制御して、観察光学系１６に含まれる対物レンズ１６ａの光軸を欠陥に位置決めすると、図５（ａ）に示すように、対物レンズ１６ａと光源１４の間に支持バー３０が配置される。この状態では、光源１４の光が支持バー３０で遮られ、欠陥を観察することができない。

そこで本願発明では、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ３１，３２によって支持バー３０を幅方向（Ｙ軸方向）に移動させ、支持バー３０を対物レンズ１６ａと光源１４の間の空間から退避させる。このとき、アクチュエータ３１，３２は、支持バー３０の幅Ｗよりも大きな距離だけ支持バー３０を移動させる。これにより、光源１４の光が支持バー３０によって遮られることなく対物レンズ１６ａに入射し、欠陥を観察することが可能となる。また、複数のローラ３３によってガラス定盤３の下面を支持しながら支持バー３０を移動させるので、ガラス定盤３が撓むのを防止することができる。

図６は、このパターン修正装置の全体構成を示すブロック図である。図６において、このパターン修正装置は、図１〜図５で示したものの他、操作部５０および制御部５１を備える。操作部５０は、パターン修正装置の使用者によって操作される複数のボタン、複数のスイッチなどを含み、パターン修正装置を操作するために使用される。制御部５１は、操作部５０からの信号に従って、Ｙステージ１３、光源１４、Ｘステージ１５、観察光学系１６、レーザ装置１７、塗布ユニット１８、アクチュエータ３１，３２などを制御する。使用者は、操作部５０を用いて支持バー３０を所望の位置に移動させることができる。

また、制御部５１は、Ｙステージ１３およびＸステージ１５の各々の座標から観察光学系１６の光軸の位置を検知するとともに、アクチュエータ３１，３２の座標から支持バー３０の位置を検知する。制御部５１は、観察光学系１６が支持バー３０の上方に位置する場合は、支持バー３０が観察の妨げにならないようにアクチュエータ３１，３２を制御して支持バー３０を他の位置に移動させる。したがって、使用者が支持バー３０を移動させなくても、支持バー３０は観察の妨げにならない位置に自動的に移動する。

図７は、実施の形態の比較例を示す図であって、図３と対比される図である。図７において、この比較例では、チャック装置２がチャック装置６０で置換される。チャック装置６０は、チャック装置２から支持バー３０およびアクチュエータ３１，３２を除去し、支持部材４６，４７を１本の支持部材６１で置換し、支持部材４８，４９を１本の支持部材６２で置換したものである。ガラス定盤３の外周部は、支持部材４２，４３，６１，６２によって支持される。このチャック装置６０では、ガラス定盤３の外周部のみを支持するので、ガラス定盤３の面積、重量によっては自重によってガラス定盤３の中央部が下方に撓む。このため、カラーフィルタ１０を安定に保持することができない。

これに対して本願発明では、支持バー３０によってガラス定盤３の中央部を下から支持するので、ガラス定盤３が大型の場合でも、ガラス定盤３が撓むのを防止することができ、カラーフィルタ１０を安定に保持することができる。しかも、カラーフィルタ１０の欠陥が支持バー３０の上方に位置しないように支持バー３０を移動させることができるので、支持バー３０が欠陥の観察の妨げになることはない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 金属製架台、２，６０ チャック装置、３ ガラス定盤、３ａ 孔、４ 支持台、１０ カラーフィルタ、１１，１２ レール、１３ Ｙステージ、１３ａ，１３ｂ 脚部、１４ 光源、１５ Ｘステージ、１６ 観察光学系、１６ａ 対物レンズ、１７ レーザ装置、１８ 塗布ユニット、２１ ブラックマトリクス、２２ Ｒ画素、２３ Ｇ画素、２４ Ｂ画素、２５ 白欠陥、２６ 黒欠陥、２７ 異物欠陥、３０ 支持バー、３１，３２ アクチュエータ、３３ ローラ、４０〜４９，６１，６２ 支持部材、５０ 操作部、５１ 制御部。

Claims (7)

1. 基板の表面を観察する基板観察装置において前記基板を保持するチャック装置であって、
   その上に前記基板が載置される透明定盤と、
   前記透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、
   前記透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、
   前記基板の表面の観察対象の位置が前記支持部材の上方に位置する場合、前記透明定盤の下面に沿わせて前記支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備える、チャック装置。
2. 前記透明定盤は、四角形に形成されて水平に支持され、
   前記支持部材は、前記透明定盤の１辺と平行に配置された支持バーを含み、
   前記駆動手段は、前記支持バーと直交する方向に前記支持バーを水平移動させる、請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記駆動手段は、前記支持部材を移動させる場合は、前記支持バーの幅よりも大きな予め定められた距離だけ前記支持バーを移動させる、請求項２に記載のチャック装置。
4. 前記支持部材は、さらに、前記支持バーの上面に設けられ、前記透明定盤の下面に当接される複数の転動体を含む、請求項２または請求項３に記載のチャック装置。
5. 前記複数の転動体の各々はローラである、請求項４に記載のチャック装置。
6. その上に基板が載置される透明定盤と、
   前記透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、
   前記透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、
   前記透明定盤の下方から前記基板に透過光を与える光源と、
   前記透明定盤の上方から前記基板の表面を観察する観察光学系と、
   前記観察光学系を前記基板の表面の所望の位置の上方に移動させる位置決め手段と、
   前記基板の表面の所望の位置が前記支持部材の上方に位置する場合、前記透明定盤の下面に沿わせて前記支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備える、基板観察装置。
7. その上に基板が載置される透明定盤と、
   前記透明定盤の外周部を下から支持する支持台と、
   前記透明定盤の略中央部を下から支持する支持部材と、
   前記透明定盤の下方から前記基板に透過光を与える光源と、
   前記透明定盤の上方から前記基板の表面の欠陥を観察する観察光学系と、
   前記欠陥を修正する修正手段と、
   前記欠陥を観察する場合は前記観察光学系を前記欠陥の上方に移動させ、前記欠陥を修正する場合は前記修正手段を前記欠陥の上方に移動させる位置決め手段と、
   前記欠陥が前記支持部材の上方に位置する場合、前記透明定盤の下面に沿わせて前記支持部材を他の位置に移動させる駆動手段とを備える、欠陥修正装置。

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