JP2013152120A - 基板アライメント方法及び基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にアライメントマークが存在しない場合でも位置決めを高精度に行えるようにする。
【解決手段】直交するアライメントマーク像５１，５２を基板１０表面に投影する。その投影されたアライメントマーク像５１，５２とガラス基板１０のＸ方向及びＹ方向ガラスエッジ５３，５４とを検出し、検出された結果に基づいて両者のずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて基板１０のアライメント位置を補正する。アライメントマーク像５１，５２を基板の４隅に投影し、４隅におけるずれ量の平均値を補正値量として位置補正を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板の位置決めを行う基板アライメント方法及び基板検査装置に係り、特に液晶ディスプレイと有機ＥＬディスプレイなどに使用される透明な基板を高精度に位置決めすることのできる基板アライメント方法及び基板検査装置に関する。

従来、基板の位置決めを行うアライメント装置として、特許文献１，２に記載のようなものが知られている。特許文献１には、ガラス基板のエッジ位置を、比較的簡素で安価な構成によって、精度よく且つ非接触で測定し、基板を高精度で位置決めするように構成したものが記載されている。また、特許文献２には、ガラス基板上に拡大投影されたアライメントマーク像と、ガラス基板上に既に形成されているアライメントマークとをアライメントスコープで観察して、それぞれの位置を測定し、両者間の誤差を求め、当該誤差が所定の許容範囲内に収まるように、ステージをＸＹＺ軸方向に移動させることによって、位置決めを行うものが記載されている。

特開２００９−１２１９２０号公報 特開平０７−２９７１０６号公報

特許文献１に記載のアライメント装置は、ガラス基板のエッジを測定しているが、透明なガラス基板のエッジを検出することは容易ではなく、誤検出する場合が多いという問題があった。また、特許文献２に記載のアライメント装置は、基板上に既に形成されているアライメントマークが必要なので、素ガラスや膜付ガラスなどのように基板面上にはアライメントマークが存在しない場合には対応することが困難であるという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、基板上にアライメントマークが存在しない場合でも位置決めを高精度に行うことのできる基板アライメント方法及び基板検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板アライメント方法の第１の特徴は、ステージ上に載置された基板の表面にアライメントマーク像を投影するステップと、前記アライメントマーク像と前記基板のエッジを検出するステップと、検出された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量を算出するステップと、算出された前記ずれ量に基づいて前記基板のアライメント位置を補正するステップと備えたことにある。検査対象となる基板が素ガラスや膜付ガラスの場合、ガラス面上にはプリントされたアライメントマークは存在しないので、この発明では、アライメントマーク像を基板表面に投影し、その投影されたアライメントマーク像と基板のエッジとを検出し、検出された結果に基づいて両者のずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて基板のアライメント位置を補正するようにした。これによって、基板上にアライメントマークが存在しない場合でも位置決めを高精度に行うことができるようになる。

本発明に係る基板アライメント方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板アライメント方法において、前記アライメントマーク像が前記基板のそれぞれ直交するＸ方向及びＹ方向のエッジに対応した十字像で構成されることにある。これは、アライメントマーク像を十字像とすることで、直交するＸ方向及びＹ方向のエッジとのずれ量の算出を容易にするものである。

本発明に係る基板アライメント方法の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載の基板アライメント方法において、前記基板をリフトピンによって持ち上げてＸ方向及びＹ方向にシフト移動させると共に回転移動させることによって前記アライメント位置補正を行うことにある。これは、アライメント位置補正をリフトピンで基板を持ち上げて行うようにしたものである。

本発明に係る基板アライメント方法の第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載の基板アライメント方法において、前記基板の４隅に前記アライメントマーク像を投影し、前記４隅における前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量の平均値を補正値量として前記アライメント位置補正を行うことにある。これは、アライメントマーク像を基板の４隅に投影し、４隅におけるずれ量の平均値を補正値量として位置補正を行うようにしたものである。

本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、ステージ上に載置された基板を検査する際に、前記基板をリフトピンによって持ち上げてＸ方向及びＹ方向にシフト移動させると共に回転移動させることによって前記ステージ上の所定位置にアライメントを行う検査ステージ手段と、検査ステージ手段上に載置された基板の表面にアライメントマーク像を投影する投影手段と、前記基板上に投影された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量を算出し、算出された前記ずれ量に基づいて前記基板のアライメント位置を補正する位置補正手段と、前記検査ステージ手段上に載置された前記基板の上側をＸ方向及びＹ方向にシフト移動することによって前記基板の表面を検査する光学系ユニット手段とを備えたことにある。これは、前記基板アライメント方法の第１の特徴に対応した基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査装置において、前記アライメントマーク像が前記基板のそれぞれ直交するＸ方向及びＹ方向のエッジに対応した十字像で構成されることにある。これは、前記基板アライメント方法の第２の特徴に対応した基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載の基板検査装置において、前記投影手段は前記基板の４隅に前記アライメントマーク像を投影し、前記位置補正手段は前記４隅における前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量の平均値を補正値量として前記アライメント位置補正を行うことにある。これは、前記基板アライメント方法の第４の特徴に対応した基板検査装置の発明である。なお、各請求項におけるずれ量には、４隅の中の２個のずれ量に基づいて算出される傾き差を含む概念である。

本発明によれば、基板上にアライメントマークが存在しない場合でも位置決めを高精度に行うことができるという効果がある。

本発明に係る基板アライメント方法の適用された基板検査装置の外観を示す斜視図である。 図１の基板アライメント方法の基板表面の異物検出の原理を示す図である。 特許文献１に記載のエッジ検出方式の原理を示す図である。 本発明に係る基板アライメント方法の原理を示す図である。 図４の基板アライメント方法によって投影されるアライメントマーク像の一例を示す図である。 この実施の形態に係る基板検査装置の動作の一例を示すフローチャート図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る基板アライメント方法の適用された基板検査装置の外観を示す斜視図である。この実施の形態に係る基板検査装置１は、素ガラスや膜付ガラス（ガラス全面に均一に金属膜が塗られたガラス）を検査対象とするガラス表面異物検査装置である。検査対象となるガラス基板１０が素ガラスや膜付ガラスの場合、ガラス面上にはプリントされたアライメントマークは存在しない。しかし、異物の座標管理を行う上でアライメント動作は必要不可欠である。

基板検査装置１は、ガラス基板１０を複数のリフトピン１１上に載置させる。次に、Ｌ字型アライメント機構１２，１３を用いて、ガラス基板１０の前側の左右からガラス基板１０の角を押さえ、その後にアライメント機構１４にて後ろからガラス基板１０を押さえる。このとき、リフトピン１１はアライメント動作中、自由に動くことができる構造になっている。Ｌ字型アライメント機構１２，１３及びアライメント機構１４によるアライメント押付け後は、リフトピン１１を固定し、Ｌ字型アライメント機構１２，１３及びアライメント機構１４を待機位置に移動させる。移動後、リフトピン１１を下げてガラス基板１０を検査ステージ１５の上に置き、アライメント動作を完了させる。

図２は、図１の基板アライメント方法の基板表面の異物検出の原理を示す図である。基板検査装置１の異物検出は、レーザ発生素子２０からのレーザ光２１をガラス基板１０の表面に照射させながら、光学部がガラス基板１０の上部を移動してガラス基板１０の全面を測定する。レーザ光２１が異物２２に照射されることで、異物２２からの散乱光２３を受光部２４が検出し、受光した散乱光２３を信号化することでガラス基板１０上の異物２２を認識可能な信号として出力する。

図１に示すようにガラス基板１０を複数のリフトピン１１上に置くことは、ガラス基板１０をそれぞれのリフトピン１１が点で支えていることになる。これはガラス基板を全面で支えていないことを意味する。従って、リフトピン１１から遠く離れた部分ではガラス基板１０の撓みによる歪みが発生し、その離間した距離に応じて撓み量も大きくなる。さらに、ガラス基板１０が薄板化になってくるとその撓み量も増大する。撓んだ状態のガラス基板１０を横から押し込んだ場合、ガラスのエッジとアライメント面が垂直にならないため、ガラス基板を押し込めることができない恐れがある。その結果、正確なアライメント動作ができない状況が発生する。

この対策法として、特許文献１に記載の非接触式のアライメント方式が提案されている。図３は、このエッジ検出方式の原理を示す図である。この非接触式のアライメント方式は、上述したように透明なガラス基板１０のエッジ位置をエッジ検出センサ３１で検出するものである。しかし、ガラス基板１０が薄板化になるにつれてその撓み量が大きくなるために、点線で示すような薄板ガラス基板１０の場合は、エッジ検出センサ３１の位置をガラス基板１０の内側へと移動させる必要がある。図３に示すようにガラス基板１０の撓み量が大きくなると、エッジ検出センサ３２のようにガラス基板１０の内側に位置するように設置する必要がある。生産されるガラス基板１０の板厚の種類が複数存在する場合は、エッジ検出センサ３１とエッジ検出センサ３２の両方を設置することになる。また、透明なガラス基板１０のエッジを点で検出しているため、ガラス基板１０のエッジの平行精度により誤差が生じやすくなる。

この実施の形態に係る基板検査装置では、ガラスに接触させることなく検出センサの数も増やさない状態で正確なアライメント動作を行うことができるようにしてある。図４は、本発明に係る基板アライメント方法の原理を示す図である。図５は、図４の基板アライメント方法によって投影されるアライメントマーク像の一例を示す図である。図４に示すように、ガラス基板１０の上方の４隅にパターン投影機４１ａ〜４１ｄを設け、こられのパターン投影機４１ａ〜４１ｄから拡大投影されたＸ方向アライメントマーク像５１及びＹ方向アライメントマーク像５２をガラス基板１０の４隅にそれぞれ投影する。投影されたＸ方向アライメントマーク像５１及びＹ方向アライメントマーク像５２は、ガラス基板のＸ方向ガラスエッジ５３及びＹ方向ガラスエッジ５４と共にアライメント検出部４２ａ〜４２ｄで検出される。

図５に示すような検出画像に基づいて、Ｘ方向アライメントマーク像５１とＸ方向ガラスエッジ５３との傾き差を算出し、Ｘ方向の補正値量を計算する。同様に、Ｙ方向アライメントマーク像５２とＹ方向ガラスエッジ５４との傾き差を算出し、Ｙ方向の補正値量を計算する。この計算結果を基にしてＸＹ方向にガラス基板１０を補正移動させて、再度アライメント検出部４２ａ〜４２ｄを用いてずれ量を計算する。このずれ量に閾値を設けることで、アライメント精度の管理ができるようになる。補正後、ずれ量閾値内に収まれば、アライメント動作完了とし、異物測定動作へと移行する。

図６は、この実施の形態に係る基板検査装置の動作の一例を示すフローチャート図である。まず、ステップＳ６１では、パターン投影機４１ａ〜４１ｄが複数のリフトピン１１上に載置されたガラス基板１０上の４隅に、Ｘ方向アライメントマーク像５１及びＹ方向アライメントマーク像５２を投影する。
ステップＳ６２では、アライメント検出部４２ａ〜４２ｄがガラス基板１０上の４隅に投影されたＸ方向アライメントマーク像５１及びＹ方向アライメントマーク像５２並びにガラス基板１０のＸ方向ガラスエッジ５３及びＹ方向ガラスエッジ５４を検出し、それぞれ認識する。

ステップＳ６３では、図５に示すような検出画像に基づいて、Ｘ方向アライメントマーク像５１とＸ方向ガラスエッジ５３との傾き差、及びＹ方向アライメントマーク像５２とＹ方向ガラスエッジ５４との傾き差を算出し、それぞれ各４隅におけるＸ方向及びＹ方向のずれ量を算出する。
ステップＳ６４では、前のステップＳ６３で算出された傾き差及びずれ量が設定閾値内に収まっているか否かの判定を行い、収まっている（ｙｅｓ）場合はステップＳ６５に進み、収まっていない（ｎｏ）場合はステップＳ６６に進む。

ステップＳ６５では、前のステップＳ６４で、傾き差及び補正値量（ずれ量）が設定閾値内に収まっていると判定されたので、アライメント動作完了とし、異物測定動作へと移行する。
ステップＳ６６では、アライメント処理を開始してからの時間が予め設定されたアライメント測定時間を超えたか否かを判定し、超えた（ｙｅｓ）場合はステップＳ６Ｂに進み、超えていない（ｎｏ）場合はステップＳ６７に進む。

ステップＳ６７では、ガラス基板１０の４隅における傾き差及びずれ量を平均化してその補正値量を算出する。
ステップＳ６８では、算出された補正値量が検査ステージの駆動範囲内にあるか否かの判定を行い、範囲内（ｙｅｓ）の場合は次のステップＳ６９に進み、範囲外（ｎｏ）の場合はステップＳ６Ｂに進む。
ステップＳ６９では、前のステップＳ６７で算出された補正値量に基づいてガラス基板１０を回転方向に補正回転する。

ステップＳ６Ａでは、前のステップＳ６７で算出された補正値量に基づいてガラス基板１０をＸＹ方向に補正移動し、ステップＳ６２にリターンし、回転補正及び移動補正によるアライメント処理結果を再度Ｘ方向アライメントマーク像５１及びＹ方向アライメントマーク像５２並びにガラス基板１０のＸ方向ガラスエッジ５３及びＹ方向ガラスエッジ５４に基づいて認識するという同様の処理を実行する。
ステップＳ６Ｂでは、ステップＳ６６でアライメント測定時間をオーバーしたと判定された場合、又はステップＳ６８で補正値量が駆動範囲外であると判定された場合に実行される処理であり、アライメント処理のエラーとしてそのガラス基板１０を搬出する。

パターン投影方式では、ガラス基板上面から検出するため、ガラス基板１０の撓みによる影響がなくアライメント動作が可能となり、ガラス基板１０のエッジをある程度の範囲を検出している為、エッジ平行精度による誤差も低減され、より正確なアライメント動作が可能となる。

１…基板検査装置、
１０…ガラス基板、
１０…薄板ガラス基板、
１１…リフトピン、
１２，１３…Ｌ字型アライメント機構、
１４…アライメント機構、
１５…検査ステージ、
２０…レーザ発生素子、
２１…レーザ光、
２２…異物、
２３…散乱光、
２４…受光部、
３１，３２…エッジ検出センサ、
４１ａ〜４１ｄ…パターン投影機、
４２ａ〜４２ｄ…アライメント検出部、
５１…Ｘ方向アライメントマーク像、
５２…Ｙ方向アライメントマーク像、
５３…Ｘ方向ガラスエッジ、
５４…Ｙ方向ガラスエッジ

Claims (7)

1. ステージ上に載置された基板の表面にアライメントマーク像を投影するステップと、
   前記アライメントマーク像と前記基板のエッジを検出するステップと、
   検出された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量を算出するステップと、
   算出された前記ずれ量に基づいて前記基板のアライメント位置を補正するステップと
   を備えたことを特徴とする基板アライメント方法。
2. 請求項１に記載の基板アライメント方法において、前記アライメントマーク像が前記基板のそれぞれ直交するＸ方向及びＹ方向のエッジに対応した十字像で構成されることを特徴とする基板アライメント方法。
3. 請求項１又は２に記載の基板アライメント方法において、前記基板をリフトピンによって持ち上げてＸ方向及びＹ方向にシフト移動させると共に回転移動させることによって前記アライメント位置補正を行うことを特徴とする基板アライメント方法。
4. 請求項１、２又は３に記載の基板アライメント方法において、前記基板の４隅に前記アライメントマーク像を投影し、前記４隅における前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量の平均値を補正値量として前記アライメント位置補正を行うことを特徴とする基板アライメント方法。
5. ステージ上に載置された基板を検査する際に、前記基板をリフトピンによって持ち上げてＸ方向及びＹ方向にシフト移動させると共に回転移動させることによって前記ステージ上の所定位置にアライメントを行う検査ステージ手段と、
   検査ステージ手段上に載置された基板の表面にアライメントマーク像を投影する投影手段と、
   前記基板上に投影された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジを検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量を算出し、算出された前記ずれ量に基づいて前記基板のアライメント位置を補正する位置補正手段と、
   前記検査ステージ手段上に載置された前記基板の上側をＸ方向及びＹ方向にシフト移動することによって前記基板の表面を検査する光学系ユニット手段と
   を備えたことを特徴とする基板検査装置。
6. 請求項５に記載の基板検査装置において、前記アライメントマーク像が前記基板のそれぞれ直交するＸ方向及びＹ方向のエッジに対応した十字像からなることを特徴とする基板検査装置。
7. 請求項５又は６に記載の基板検査装置において、前記投影手段は前記基板の４隅に前記アライメントマーク像を投影し、前記位置補正手段は前記４隅における前記アライメントマーク像と前記基板のエッジとのずれ量の平均値を補正値量として前記アライメント位置補正を行うことを特徴とする基板検査装置。

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