JP2013210238A - 基板検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板検査装置の光学系ユニット移動機構の設置スペースを大きくすることなく低価格にて構成する。
【解決手段】基板検査装置による検査時の光学系手段３を移動させる光学系ユニット移動機構として、ラックアンドピニオン機構からなる駆動手段５を用いる。ラック部１７は、リニア案内７ｂの近傍に平行に設けられる。ピニオン部１９は、門型のガントリ構造体の側面脚部に設けられたモータ１８の出力軸に取付けられる。また、ラック部を複数のラックの繋ぎ合せ構造体１７ａ〜１７ｅからなる長尺ラックとし、この長尺ラックに対して２個のモータ１８ａ，１８ｂの出力軸に取付けられたピニオンをそれぞれ係合させ、ラック間の間隙を移動する際でも光学系手段３を滑らかに移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示用パネル等の製造に用いられる基板を検査する基板検査方法及び装置に係り、特に基板を搭載したステージと検査光学系とを相対的に移動する移動機構に改良を加えた基板検査方法及び装置に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、フォトリソグラフィー技術によって、ガラス基板やプラスチック基板等の上にパターンを形成して行われる。その際、基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、パターンが良好に形成されず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、基板の傷や異物等の欠陥の検査が行われている。

基板検査装置は、基板を搭載するステージと、このステージを移動するステージ移動機構とを備えている。ステージの上方には、検査光をステージに搭載された基板へ斜めに照射する投光系と、基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する受光系とを有する光学系ユニットが存在する。この光学系ユニットは、光学系ユニット移動機構によって移動制御される。検査位置検出回路は、ステージ移動機構によるステージの移動量及び光学系ユニット移動機構による光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出する。信号処理回路は、受光系によって受光された散乱光の強度から基板の欠陥を検出する。基板検査装置は、ステージ移動機構及び光学系ユニット移動機構を用いて、ステージと光学系とを相対的に移動させて、検査光を照射して基板の走査を行う。このような基板検査装置は、特許文献１に記載されている。

特開２００６−１９４７５５号公報

特許文献１の基板検査装置において、ステージ移動手段及び光学系ユニット移動機構は、ガイド、ボールネジ及びサーボモータを含んで構成されている。サーボモータは、検査テーブルの側面に設置されている。このボールネジをサーボモータで回転させることにより、ステージ及び光学系ユニットがガイドに沿って移動するようなボールネジ駆動方式になっている。

このボールネジ駆動方式では、ボールネジがステージ移動手段及び光学系ユニット移動機構の各移動部に取付けられている。ボールネジの両端は、リニアウェイ取付面と同一面のネジ部支持用サポートに取付けられ、片方の端にサーボモータが結合されている。このネジ部支持用サポート及びサーボモータが移動方向に取り付けてあるので、これらの容積が移動方向のスペースを大きく取ってしまう。また、特許文献１に記載のもののように光学ヘッドが複数あると、ボールネジの駆動部をヘッドの数と同数持たなければならないため、部品数も多くなり、さらなるスペースもより必要であった。

さらに、従来の基板検査装置は、光学系ユニット移動機構にボールネジを使った駆動システムを採用している関係で、基板のサイズが大きくなると、それに伴って駆動システムを構成するボールネジも必然的に長くなり、剛性を維持するためにその直径も大きくする必要があり、基板検査装置全体のコストを上昇させるという問題もあった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、基板検査装置の光学系ユニット移動機構の設置スペースを大きくすることなく低価格にて構成することのできる基板検査方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板検査方法の第１の特徴は、基板に検査光を照射する投光手段と、前記基板からの反射光又は散乱光を受光する受光手段とを備えた光学系手段を前記基板に対して第１の方向に相対的に移動させながら検査を行なう基板検査方法において、前記光学系手段をラックアンドピニオン機構からなる駆動手段を用いて前記検査時における前記第１の方向の移動を行なうようにしたことにある。この発明は、検査時の光学系手段の移動をラックアンドピニオン機構からなる駆動手段を用いることによって、部品数の削減による設置スペースを小さくし、製造原価の低減を図るようにしたものである。

本発明に係る基板検査方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査方法において、前記光学系手段を搭載した門型のガントリ構造体を前記第１の方向に沿って案内移動させるリニア案内手段に対して平行に前記ラックアンドピニオン機構のラック部を設け、前記門型のガントリ構造体の側面脚部に設けられたモータ手段の出力軸に前記ラックアンドピニオン機構のピニオン部を設けたことにある。この発明は、ラックアンドピニオン機構の構成を明確にしたものである。これによって、従来の長いボールネジを回転させて移動する駆動方式に比べ、モータ手段の出力を小さくすることができ、光学系手段の移動速度を高速化することができる。

本発明に係る基板検査方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の基板検査方法において、前記ラック部を複数のラックの繋ぎ合せ構造体で構成し、前記ピニオン部を前記複数のラックに係合しながら移動する際、各ラック間の間隙に対していずれか一方のみが係合するような距離で配置された少なくとも２個のピニオンで構成したことにある。この発明は、３００〜５００［ｍｍ］程度のラックを複数繋ぎ合せることによって、長尺ラックを形成し、大幅なコスト削減を達成したものである。また、この発明は、繋ぎ合せ構造体からなる長尺ラックに対して少なくとも２個のピニオンを係合させることによって、ラック間の間隙を移動する際でも光学系手段を滑らかに移動させることができるようにしたものである。

本発明に係る基板検査方法の第４の特徴は、前記第３の特徴に記載の基板検査方法において、前記ピニオン部の周囲をカバーで囲い、そのカバー内を局所排気したことにある。この発明は、ピニオン部の周囲を囲い、排気することによって、ピニオン部からの発塵を抑制する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、基板を搭載するステージ手段と、前記基板に対して検査光を照射し、前記基板からの反射光又は散乱光を受光する光学系手段と、前記ステージ手段上に搭載された前記基板に対して前記光学系手段を第１の方向に相対的に移動させることによって前記基板の表面を検査する検査手段と、前記検査時に前記光学系手段を前記第１の方向に移動させるラックアンドピニオン機構からなる駆動手段とを備えたことにある。これは、前記基板検査方法の第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、前記ラックアンドピニオン機構は、前記光学系手段を搭載した門型のガントリ構造体を前記第１の方向に沿って案内移動させるリニア案内手段に対して平行に設けられるラック部と、前記門型のガントリ構造体の側面脚部に設けられたモータ手段の出力軸に取付けられるピニオン部とから構成されることにある。これは、前記基板検査方法の第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２の特徴に記載の基板検査装置において、前記ラック部が、複数のラックの繋ぎ合せ構造体で構成され、前記ピニオン部が、前記複数のラックに係合しながら移動する際、各ラック間の間隙に対していずれか一方のみが係合するような距離で配置された少なくとも２個のピニオンで構成されたことにある。これは、前記基板検査方法の第３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４の特徴は、前記第３の特徴に記載の基板検査装置において、前記ピニオン部の周囲をカバーで囲い、そのカバー内を排気することにある。これは、前記基板検査方法の第４の特徴に対応した基板検査装置の発明である。

本発明によれば、基板検査装置の光学系ユニット移動機構の設置スペースを大きくすることなく低価格にて構成することができるという効果がある。

実施の形態に係る基板検査装置を上側から見た上面図である。 図１の基板検査装置を紙面手前方向から見た側面図である。 図１の基板検査装置を紙面右向から見た正面図である。 基板検査装置の別の実施の形態を示す図である。

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、実施の形態に係る基板検査装置を上側から見た上面図であり、図２は、図１の基板検査装置を紙面手前方向から見た側面図である。図３は、図１の基板検査装置を紙面右向から見た正面図である。ガラス基板検査装置１００は、大別して、基台フレーム１、検査ステージ２、光学系ユニット３などで構成されている。

基台フレーム１は複数の角パイプの溶接構造体から構成され、下部に脚を持つことで床上に設置される。検査ステージ２は、基台フレーム１の上部の基板投入口側に寄って固定されている。光学系ユニット３は、門型のガントリ構造をしており、基台フレーム１の上部であって、ガラス基板の投入方向に沿ったＸ方向に並列設置されているＸ方向リニアウェイ７ａ、７ｂ上に移動可能に搭載されている。この光学系ユニット３は、基台フレーム１の側面に設けられた光学系ユニットＸ方向駆動部５によって、ガラス基板投入方向であるＸ方向へ往復動作を行う。

光学系ユニットＸ方向駆動部５は、光学系ユニット３の門型構造脚部の片側のＸ方向リニアウェイ７ｂの近傍に平行に設置されたラック１７と、このラック１７に係合するように光学系ユニット３の門型構造脚部に設けられたモータ１８の出力軸に取付けられたピニオン１９とによって構成される。ラック１７と、モータ１８の出力軸に取付けられたピニオン１９とによってラックアンドピニオン機構が形成されている。この光学系ユニットＸ方向駆動部５のラック１７を基台フレーム１に取付けることによって、従来の長いボールネジを回転させて移動する駆動方式に比べ、モータ１８の出力を小さくすることができる。また、これによって光学系ユニット３の移動速度を高速化することが可能となる。光学系ユニットＸ方向駆動部５を構成するピニオン１９の周囲のみをカバー２０で囲い、カバー２０内を局所排気することによって、ピニオン１９からの発塵を抑制することができる。Ｙ方向駆動方式についても、このＸ駆動方式と同様の構成を適用する。

基台フレーム１の内部には、リニアウェイ１２ａ、１２ｂがＹ方向並列に設置され、その上にピンＹ方向駆動部１１、さらにその上にピン上下駆動部１０に搭載されている。リフトピン９は、ピン上下駆動部１０の上に搭載されている。リフトピン９は、ロボットハンド等によりガラス基板１０ａの受け取り時に上昇し、受け取り後下降することで検査ステージ２へガラス基板１０ａの受け渡しを行う。また、リフトピン９が上昇しガラス基板１０ａを持ち上げ、Ｙ方向へガラス基板１０ａのシフト移動動作を行う。光学系ユニット３のＸ方向往復動作及びＹ方向シフト動作、リフトピン９によるガラス基板のＹ方向のシフト移動動作の組み合せによってガラス基板全面に対する検査を行なう。

光学ヘッド４ａ，４ｂは、ガラス基板表面の欠陥や異物の検査を行うものである。この実施の形態では、光学ヘッド４ａ，４ｂのＹ方向駆動方式となる光学系ユニットＹ方向駆動部６ａ、６ｂは、Ｙ方向リニアウェイ８ａ、８ｂ、ラック２１、モータ１８ａ，１８ｂ及びピニオン１９ａ，１９ｂから構成される。Ｙ方向リニアウェイ８ａ、８ｂは、光学系ユニット３の側面Ｙ方向に沿って上下２列に配列されている。ラック２１は、このＹ方向リニアウェイ８ｂの下側であって平行に１軸分配列されている。モータ１８ａ、１８ｂは、光学ヘッド４ａ，４ｂのそれぞれ横側に設けられている。モータ１８ａ，１８ｂの出力軸に取付けられたピニオン１９ａ，１９ｂは、ラック２１に係合し、ラックアンドピニオン機構が形成されている。

ラック２１とピニオン１９ａ，１９ｂとからなるラックアンドピニオン機構によって、光学ヘッド４ａ，４ｂをそれぞれ独立にＹ方向に移動させることができる。比較的小さな基板を検査するときは、両光学ヘッド４ａ，４ｂ間ピッチを最小にすることによって効率良く検査することができる。そこで、この実施の形態では、両ヘッド間ピッチを最小化するため、図３に示すように、光学ヘッド４ａの左側に光学系ユニットＹ方向駆動部６ａが取り付けてあり、光学ヘッド４ｂの右側に光学系ユニットＹ方向駆動部６ｂが取り付けてある。光学系ユニットＹ方向駆動部６ａ、６ｂは、検査するガラス基板のサイズに基づいて予め設定されたヘッド間ピッチになるように、光学ヘッド４ａ，４ｂをＹ方向に移動制御する。通常の検査時におけるＹ方向シフト動作時には、光学ヘッド４ａ，４ｂの両ヘッド間ピッチを保ったまま同時にシフト移動動作を行なう。なお、光学系ユニットＹ方向駆動部６ａ，６ｂを構成するピニオン１９ａ，１９ｂの周囲についても点線で示すようなカバー２２ａ，２２ｂで囲い、カバー２２ａ，２２ｂ内を排気することによって、ピニオン１９ａ，１９ｂからの発塵を抑制している。

ガラス基板検査装置１００による検査は、検査光をガラス基板の表面又は内部に照射し、散乱された散乱光を受光することによって行われる。このとき光学ヘッド４ａ，４ｂがガラス基板の表面や内部を検査できるのは、図３に示すように、検査ステージ２の載置バー間の凹み部分のみである。そのために、一度走査を完了したらガラス基板をＹ方向にずらして残りの部分を検査している。光学系ユニット３のＸ方向往復動作及びＹ方向シフト動作、リフトピン９によるガラス基板Ｙ方向のシフト動作によって、この実施の形態に係る基板検査装置は、ガラス基板全面の検査を可能としている。

基台フレーム１の内部には、リニアウェイ１２ａ、１２ｂがＹ方向に並列に設置され、その上にピンＹ方向駆動部１１及びピン上下駆動部１０を搭載した第１リフタ上下基台１３が設置されている。検査ステージ２には、ガラス基板１０ａを持ち上げるためのリフトピン９を通過させるための複数の穴が設けられている。リフトピン９は、ピン上下駆動部１０上に搭載されたリフタユニット基台１４の上面側に複数本設置されている。リフトピン９は、ガラス基板１０ａの受け取り時に上昇し、受け取り後下降することで、検査ステージ２へガラス基板１０ａの受け渡しを行う。また、リフトピン９が上昇し、ガラス基板１０ａを持ち上げ、Ｙ方向へシフト動作を行う。

リフタユニット基台１４は、第２リフタ上下基台１５上のボールベアリング１６上に乗っており、Ｘ方向及びＹ方向に自由に移動可能になっている。Ｘ方向及びＹ方向の移動は、図示していないリフタ上下基台１５上に取り付けられたＸ方向アライメントモータ、Ｙ方向アライメントモータの駆動により行われる。リフタ上下基台１５は、ピン上下駆動部１０の駆動によって上下方向に移動される。リフタ上下基台１５を上昇させることで、リフタユニット基台１４とリフトピン９も上昇し、検査ステージ２上のガラス基板１０ａを検査ステージ２を構成する載置バーから離反するように持ち上げ、アライメント及び検査動作時におけるガラス基板のシフト動作を行うことができるようになっている。

図４は、基板検査装置の別の実施の形態を示す図である。図４において、図１と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図４の基板検査装置が図１のものと異なる点は、基台フレーム１の側面に設けられた光学系ユニットＸ方向駆動部５をモータ１８ｃ，１８ｄと、複数のラック１７ａ〜１７ｅの繋ぎ合せ構造体とで構成した点にある。複数のラック１７ａ〜１７ｅの繋ぎ合せ構造体は、図１のラック１７と同様に１本のラックを構成するようにＸ方向リニアウェイ７ｂの近傍に平行に設置されている。モータ１８ｃ，１８ｄは、光学系ユニット３の門型構造脚部に所定の間隔で設けられている。モータ１８ｃ，１８ｄの出力軸に取付けられたピニオンは、複数のラック１７ａ〜１７ｅに係合可能に取り付けられている。複数のラック１７ａ〜１７ｅと、モータ１８ｃ，１８ｄの出力軸に取付けられたピニオンとによってそれぞれラックアンドピニオン機構が形成されている。

モータ１８ｃ，１８ｄの取り付け間隔は、その出力軸に取付けられたピニオンが各ラックに係合しながら移動する際、各ラック間の間隙に対していずれか一方のピニオンのみが係合するような距離である。これによってモータ１８ｃ，１８ｄの出力軸に取付けられたピニオンが複数のラック１７ａ〜１７ｅ間の間隙を移動する際でも、光学系ユニット３は滑らかに移動することができる。また、約２０００［ｍｍ］以上の長尺なラックを用意しなくても３００〜５００［ｍｍ］のラックを複数繋ぎ合せることによって、長尺ラックを形成することが可能となり、大幅なコスト削減効果を達成することができる。Ｙ方向駆動方式についても、このＸ駆動方式と同様の構成を適用してもよい。この実施の形態に係る基板検査装置によれば、それぞれの駆動部の定期的な清掃、注油、及び部品交換などの作業を容易にすることができるという効果がある。

上述の実施の形態では、光学系ユニットＸ方向駆動部５を光学系ユニット３の門型構造脚部のいずれか一方に設けたものについて説明したが、両方に設けるようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、光学系ユニットＸ方向駆動部５を構成するピニオンの周囲のみをカバーで囲い、そのカバー内を局所排気するものについて説明したが、ピニオンが移動するラック部全体を囲むようにカバーを設け、そのカバー内を排気処理してもよい。

１…基台フレーム、
１０…ピン上下駆動部、
１０ａ…ガラス基板、
１００…ガラス基板検査装置、
１１…ピンＹ方向駆動部、
１２ａ，１２ｂ…リニアウェイ、
１３…リフタ上下基台、
１４…リフタユニット基台、
１５…リフタ上下基台、
１６…ボールベアリング、
１７，１７ａ〜１７ｅ…ラック、
１８，１８ａ〜１８ｄ…モータ、
１９，１９ａ，１９ｂ…ピニオン、
２…検査ステージ、
２０…カバー、
２１…ラック、
２２ａ，２２ｂ…カバー、
３…光学系ユニット、
４ａ，４ｂ…光学ヘッド、
５…光学系ユニットＸ方向駆動部、
６ａ，６ｂ…光学系ユニットＹ方向駆動部、
７ａ，７ｂ…Ｘ方向リニアウェイ、
８ａ，８ｂ…Ｙ方向リニアウェイ、
９…リフトピン

Claims (8)

1. 基板に検査光を照射する投光手段と、前記基板からの反射光又は散乱光を受光する受光手段とを備えた光学系手段を前記基板に対して第１の方向に相対的に移動させながら検査を行なう基板検査方法において、前記光学系手段をラックアンドピニオン機構からなる駆動手段を用いて前記検査時における前記第１の方向の移動を行なうようにしたことを特徴とする基板検査方法。
2. 請求項１に記載の基板検査方法において、前記光学系手段を搭載した門型のガントリ構造体を前記第１の方向に沿って案内移動させるリニア案内手段に対して平行に前記ラックアンドピニオン機構のラック部を設け、前記門型のガントリ構造体の側面脚部に設けられたモータ手段の出力軸に前記ラックアンドピニオン機構のピニオン部を設けたことを特徴とする基板検査方法。
3. 請求項２に記載の基板検査方法において、前記ラック部を複数のラックの繋ぎ合せ構造体で構成し、前記ピニオン部を前記複数のラックに係合しながら移動する際、各ラック間の間隙に対していずれか一方のみが係合するような距離で配置された少なくとも２個のピニオンで構成したことを特徴とする基板検査方法。
4. 請求項２又は３に記載の基板検査方法において、前記ピニオン部の周囲をカバーで囲い、そのカバー内を局所排気したことを特徴とする基板検査方法。
5. 基板を搭載するステージ手段と、
   前記基板に対して検査光を照射し、前記基板からの反射光又は散乱光を受光する光学系手段と、
   前記ステージ手段上に搭載された前記基板に対して、前記光学系手段を第１の方向に相対的に移動させながら前記基板の表面を検査する検査手段と、
   前記検査時に前記光学系手段を前記第１の方向に移動させるラックアンドピニオン機構からなる駆動手段と
   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、前記ラックアンドピニオン機構は、前記光学系手段を搭載した門型のガントリ構造体を前記第１の方向に沿って案内移動させるリニア案内手段に対して平行に設けられるラック部と、前記門型のガントリ構造体の側面脚部に設けられたモータ手段の出力軸に取付けられるピニオン部とから構成されることを特徴とする基板検査装置。
7. 請求項６に記載の基板検査装置において、前記ラック部は、複数のラックの繋ぎ合せ構造体で構成され、前記ピニオン部は、前記複数のラックに係合しながら移動する際、各ラック間の間隙に対していずれか一方のみが係合するような距離で配置された少なくとも２個のピニオンで構成されたことを特徴とする基板検査装置。
8. 請求項６又は７に記載の基板検査装置において、前記ピニオン部の周囲をカバーで囲い、そのカバー内を排気することを特徴とする基板検査装置。

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