JP2014016326A - 基板検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面及び裏面のそれぞれの位置における検査を高精度に行なえるようにする。
【解決手段】基板検査装置は、基板１に斜めに照射される検査光１０のうち基板の表面及び裏面から反射する表面反射光１１及び裏面反射光１２を反射光用ＣＣＤラインセンサ２７で受光し、表面反射光及び裏面反射光の受光位置が一定となるように制御し、検査用受光手段（２８，２９，３０，３１）と基板との間の相対的な距離を一定の値に保持する。これによって、基板の反りや板厚の不均一性によって、検査用受光手段と基板との間の相対的な距離が変動した場合でも、その距離を一定となるように調節することによって、高精度の検査を行なうことができるようになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示用パネル等の製造に用いられるガラス基板やプラスチック基板等の基板を検査する基板検査方法及び装置に係り、特に基板の表裏両面の検査を行なうことのできる基板検査方法及び装置に関するものである。

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り、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、基板表面や内部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、基板表面及び内部の傷や異物等の欠陥の検査を行なっている。

基板検査装置は、レーザ光等の検査光を基板へ照射し、基板からの反射光又は散乱光又は透過光を受光して、基板表面及び内部の傷や異物等の欠陥を検出するものである。このような基板検査装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された基板検査装置は、光透過性を有する板状の被検体に向けて投光手段から投光された検査光の一部に遮蔽部材を挿入することにより回折光を生成し、遮蔽部材の外側を通過した検査光で被検体の表面上に設定された細長い第１検査範囲を照明し、回折光で被検体の裏面側の第２検査範囲と内部の第３検査範囲を照明し、第１〜第３検査範囲に欠陥が存在する場合、欠陥からの散乱光を受光手段が受光するようにしたので、比較的簡単な構成でローコストでありながら、被検体の表面については微細な欠陥をも検出するとともに被検体の内部や裏面については大きな欠陥のみを検出することができるようにしたものである。

特開２０１１−２０３０８１号公報

特許文献１に記載された基板検査装置は、回折光を用いて基板裏面及び内部の欠陥を一つの受光手段で検出している関係で回折光の調節等に多大の労力を必要としていた。そこで、同一位置において基板の表面用ＣＣＤ及び裏面用ＣＣＤを用いて、基板の表裏両面を同時に検査するように構成された基板検査装置が提案されている。図１は、この基板検査装置の概要を示す図である。図１では、基板１に照射された検査光であって、基板１の表面からの散乱光を受光する受光光学系を図示している。

図１に示すように、検査光１０Ａは、基板１の表面に所定の入射角θで照射される。基板１の表面、裏面及び内部に傷や異物等の欠陥が存在しない場合は、基板１に斜めに照射された検査光１０Ａの一部は基板１の表面で反射し、残りの検査光は基板１の内部を透過して基板１の裏面から射出する。基板１の表面、裏面又は内部に傷や異物等の欠陥がある場合は、基板１に照射された検査光１０Ａの中で基板１の表面、裏面又は内部の傷や異物等の欠陥に照射された光は散乱して散乱光となり、それ以外の箇所に照射した光は前述と同様に、その一部は表面で反射し、残りは透過して射出する。

図１において、受光光学系は、集光レンズ２８、結像レンズ２９、ハーフミラー２Ａ、ＣＣＤラインセンサ３０及びＣＣＤラインセンサ３０Ａを含んで構成される。集光レンズ２８は、基板１の表面、裏面又は内部の傷や異物等の欠陥に照射された光のうち、基板１の表面、裏面又は内部の傷や異物等の欠陥によって散乱した光（散乱光）を集光する。結像レンズ２９は、基板１の表面にて散乱した散乱光であって、集光レンズ２８で集光された散乱光をＣＣＤラインセンサ３０の受光面に結像させる。ハーフミラー２Ａは、集光レンズ２８で集光された散乱光を分離して、主に基板１の裏面にて散乱した散乱光をＣＣＤラインセンサ３０Ａの受光面に結像させる。ＣＣＤラインセンサ３０及び３０Ａは、受光面に受光した散乱光の強度に応じた検出信号をディジタル信号に変換して、図示していない信号処理回路へ出力する。

図１に示した基板検査装置は、検査時に集光レンズ２８と基板１の表面及び裏面との間の相対的な高さが常に一定でなければならない。基板１の大型化に伴った反りや板厚ｔの不均一性によって、この高さが検査時に変動し、高精度の検査を行なうことができなくなるという問題があった。

この発明は、上述の点に鑑みなされたものであり、基板の表面及び裏面のそれぞれの位置における検査を高精度に行なう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、相対的に移動する基板に対して、前記移動方向と直交する方向が長手方向となるような長尺状の検査光を、前記移動方向に沿って斜めに照射し、前記基板から散乱される散乱光を受光手段で受光することによって、前記基板を検査する基板検査方法であって、前記検査光の前記基板表面から反射する表面反射光及び前記検査光の前記基板裏面から反射する裏面反射光を反射光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、前記表面反射光及び裏面反射光に対応した反射光信号に基づいて、前記受光手段と基板との間の相対的な距離を調節しながら検査を行なうことにある。これは、基板に斜めに照射される検査光のうち基板の表面及び裏面から反射する表面反射光及び裏面反射光を反射光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、表面反射光及び裏面反射光の受光位置が一定となるように制御することによって、受光手段と基板との間の相対的な距離を一定の値に保持している。この発明によれば、基板の反りや板厚の不均一性によって、受光手段と基板との間の相対的な距離が変動した場合でも、その距離を一定となるように調節することによって、高精度の検査を行なうことができるようになる。

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、前記検査光の前記基板表面における照射領域と前記検査光の前記基板裏面における出射領域とが前記基板の板厚方向において互いに重複しないように、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを前記基板の板厚よりも小さくしたことにある。長尺状の検査光の短手方向における幅が図１に示すように基板の板厚よりも大きいと、照射検査光のうち基板表面及び裏面から反射する表面反射光及び裏面反射光がそれぞれ反射光用ＣＣＤラインセンサ手段における受光面で互いに重複することとなり、基板の板厚を正確に検出することが困難な場合が発生する。そこで、この発明では、長尺状の検査光の短手方向における幅を基板の板厚よりも小さくすることによって、表面反射光及び裏面反射光が反射光用ＣＣＤラインセンサ手段の受光面で重複しなくなるので、基板の板厚を正確に検出することができ、その結果として、受光手段と基板との間の相対的な距離が変動した場合でも、その距離を一定となるように調節することができるようになる。なお、この発明では、長尺状の検査光の短手方向における幅を基板の板厚よりも小さくすることによって、図４に示すように、検査光の基板表面における照射領域と基板裏面における出射領域とが基板の板厚方向において互いに重複しないようにすることができ、基板の表裏両面における異物検出を互いに干渉させずに行なうことができるという効果も有する。

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、前記基板の板厚をｔ、前記検査光の入射角をθ１、屈折角をθ２とした場合、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを、Ｔ＝ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２・ｔなる式によって求まる値よりも小さく設定したことにある。この発明は、長尺状の検査光の短手方向における幅を、基板の板厚ｔ、検査光の入射角θ１、屈折角θ２に基づいて規定したものである。

本発明に係る基板検査方法の第４の特徴は、前記第１、第２又は第３の特徴に記載の基板検査方法において、前記基板の表面から散乱される散乱光を、レンズ手段を介して第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、前記基板の裏面から散乱される散乱光を、前記レンズ手段を介して第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光することによって前記基板の表面及び裏面を同時に検査する場合に、前記表面反射光及び裏面反射光に対応した反射光信号に基づいて、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の表面との間の相対的な距離及び前記第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の裏面との間の相対的な距離を調節することにある。検査光の基板表面における照射領域と基板裏面における出射領域とが基板の板厚方向において互いに重複しないようになっているので、基板の表裏両面から散乱する散乱光をそれぞれ同じレンズ手段を介して異なる第１及び第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、同時に検査を行なうようにしたものである。

本発明に係る基板検査方法の第５の特徴は、前記第４の特徴に記載の基板検査方法において、前記第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段を複数のラインセンサで構成したことにある。これは、基板の裏面から散乱される散乱光を受光する第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段を複数のラインセンサで構成することによって、基板の板厚が変化した場合には、それに対応した位置のラインセンサを適宜選択し、その出力を用いるようにしたものである。これによって、基板の板厚が変化した場合でも容易に対応することができる。

本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、相対的に移動する基板に対して、前記移動方向と直交する方向が長手方向となるような長尺状の検査光を、前記移動方向に沿って斜めに照射する投光系手段と、前記基板から散乱される散乱光を受光する受光系手段と、前記受光系手段からの信号に基づいて前記基板を検査する検査手段と、前記検査光の前記基板表面から反射する表面反射光及び前記検査光の前記基板裏面から反射する裏面反射光を受光し、それに対応した反射光信号を出力する反射光用ＣＣＤラインセンサ手段と、前記反射光信号に基づいて、前記受光手段と基板との間の相対的な距離を調節する調節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の特徴に記載のものを実現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、前記投光系手段は、前記検査光の前記基板表面における照射領域と前記検査光の前記基板裏面における出射領域とが前記基板の板厚方向において互いに重複しないように、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを前記基板の板厚よりも小さくしたことにある。これは、前記基板検査方法の第２の特徴に記載のものを実現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、前記基板の板厚をｔ、前記検査光の入射角をθ１、屈折角をθ２とした場合、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを、Ｔ＝ｃｓｏθ１・ｔａｎθ２・ｔなる式によって求まる値よりも小さく設定したことにある。これは、前記基板検査方法の第３の特徴に記載のものを実現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１、第２又は第３の特徴に記載の基板検査装置において、前記基板の表面から散乱される散乱光を、レンズ手段を介して受光する第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と、前記基板の裏面から散乱される散乱光を、前記レンズ手段を介して受光する第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段とを設け、前記調節手段は、反射光用ＣＣＤラインセンサ手段から出力される前記反射光信号に基づいて、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の表面との間の相対的な距離及び前記第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の裏面との間の相対的な距離を調節することにある。これは、前記基板検査方法の第４の特徴に記載のものを実現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５の特徴は、前記第４の特徴に記載の基板検査装置において、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段を複数のラインセンサで構成したことにある。これは、前記基板検査方法の第５の特徴に記載のものを実現した基板検査装置の発明である。

本発明によれば、基板の表面及び裏面のそれぞれの位置における検査を干渉させることなく行なうことができるという効果がある。

基板検査装置の概要を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る基板検査装置の光学系及び制御系の概略構成を示す図である。 反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における反射光の受光強度の一例を示す図である。 図２の受光光学系の概要を示す図である。

図２は、本発明の一実施の形態に係る基板検査装置の光学系及び制御系の概略構成を示す図である。光学系ユニット２０は、検査光１０を基板１へ照射する投光系、基板１の表面からの表面反射光１１及び基板１の裏面からの裏面反射光１２を検出する反射光検出系、及び基板１の表裏両面からの散乱光を受光する受光系を含んで構成される。また、制御系は、焦点調節制御回路４０、信号処理回路５０、検査開始センサ５１、区間速度計測センサ５２、光学系移動制御回路６０、メモリ７０、通報装置８０、入出力装置９０及びＣＰＵ１００を含んで構成される。

図２において、検査光１０を基板１へ照射する投光系は、レーザ光源２１、レンズ群２２及びミラー２３を含んで構成される。レーザ光源２１は、検査光１０となるレーザ光を発生する。レンズ群２２は、レーザ光源２１から発生された検査光１０を集光し、集光した検査光１０を基板移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）へ広げ、広げた検査光１０を基板移動方向（Ｘ方向）に集束させる。ミラー２３は、レンズ群２２によって集光された検査光１０を、基板１の表面に所定の入射角θで照射する。基板１の表面に照射された検査光１０は、基板１の表面上において、基板移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）が長手方向となるような長尺状（帯状）の検査光１０となる。基板１が基板移動方向（Ｘ方向）へ移動することにより、投光系から照射された検査光１０は、所定の幅で基板１を走査する。基板検査装置は、この走査領域における基板１の表裏両面の欠陥を検査する。すなわち、基板検査装置は、相対的に移動する基板１に対して、移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）が長手方向となるような長尺状の検査光１０を、移動方向（Ｘ方向）に沿って所定の入射角θで斜めに照射し、基板１から散乱される散乱光を受光することによって、基板を検査している。

基板１の表面に傷や異物等の欠陥が存在しない場合は、基板１の表面に斜めに照射された検査光１０の一部は基板１の表面で反射し、表面反射光１１となり、残りの検査光１０は基板１の内部を透過して基板１の裏面から射出する。このとき、基板１の裏面では透過した検査光１０の一部がさらに反射し、裏面反射光１２となる。基板１の表面及び／又は裏面に傷や異物等の欠陥がある場合は、基板１の表面に照射された検査光１０の中で基板１の表面及び／又は裏面の傷や異物等の欠陥に照射された光は散乱光として散乱し、それ以外の箇所に照射した光は前述と同様に、一部は表面及び裏面で反射し、残りは透過する。

図２において、反射光検出系は、ミラー２５、レンズ２６、及び反射光用ＣＣＤラインセンサ２７を含んで構成される。基板１の表面からの表面反射光１１及び基板１の裏面からの裏面反射光１２は、ミラー２５を介してレンズ２６に入射する。レンズ２６は、基板１からの表面反射光１１及び裏面反射光１２を集束させ、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面に結像させる。このとき、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面に結像される表面反射光１１及び裏面反射光１２の位置は、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の相対的な高さ及び基板１の板厚ｔによって変化する。このような変化は、基板１の大型化に伴った反りや板厚の不均一性によって発生する。

反射光用ＣＣＤラインセンサ２７は、受光面にて受光する表面反射光１１，裏面反射光１２の強度に応じた検出信号を、焦点調節制御回路４０へ出力する。焦点調節制御回路４０は、ＣＰＵ１００からの指令に従って、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の検出信号に基づき、基板１の表面からの表面反射光１１，裏面反射光１２が反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面の同じ位置（基準位置）で受光されるように、焦点調節機構４１を駆動して光学系ユニット２０を上下方向に移動する。焦点調節機構４１は、パルスモータ４２、ボールネジ４３、ナット４４及びナット取り付け具４５を含んで構成される。パルスモータ４２の回転軸には、ボールネジ４３が取り付けられており、光学系ユニット２０の側面には、ナット取り付け具４５を介してナット４４が取り付けられている。焦点調節制御回路４０からパルスモータ４２へ駆動パルスを供給することにより、パルスモータ４２が回転駆動されてボールネジ４３が回転し、ナット４４と共に光学系ユニット２０が上下方向に移動されて、光学系ユニット２０の焦点位置が調節制御される。

図３は、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１，裏面反射光１２の受光強度の一例を示す図である。反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光強度は、図３（Ａ）に示すように表面反射光１１，裏面反射光１２に対応した２個のピークを有する波形となる。表面反射光１１は、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における位置ｓ０に結像し、この位置ｓ０の受光強度が最も大きくなる。裏面反射光１２は、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における位置ｂ０に結像し、この位置ｂ０の受光強度は位置ｓ０の強度よりも小さい強度となる。反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置ｓ０と裏面反射光１２の結像位置ｂ０と距離が、基板１の板厚ｔに対応する。

この実施の形態では、図２に示すような光学系ユニット２０と基板１の表面との間の高さ（距離）を基準位置とする。反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置及び裏面反射光１２の結像位置は、図３（Ａ）に示すように、基準位置に対応した結像位置ｓ０，ｂ０となる。結像位置ｓ０，ｂ０にピークを有する波形が基準波形となる。なお、図では、結像位置ｓ０，ｂ０を一点鎖線で示してある。光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離が大きくなり、基板１が基準位置よりも低い位置に移動した場合、検査光１０が照射及び反射される位置は、図面の右側へ移動する。反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置ｓ０及び裏面反射光１２の結像位置ｂ０は、全体的に図面の左側へと移動する。この場合、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７からの出力波形は、図３（Ｂ）に示すように、基準波形の全体が一点鎖線よりも左側にシフトし、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置ｓ１及び裏面反射光１２の結像位置ｂ１となる。

逆に、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離が小さくなり、基板１が基準位置よりも高い位置に移動した場合、検査光１０が照射及び反射される位置は、図面の左側へ移動する。反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置及び裏面反射光１２の結像位置は、全体的に図面の右側へと移動する。この場合、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７からの出力波形は、ここでは図示しないが、図３（Ｂ）の波形とは逆に全体的に一点鎖線よりも右側にシフトした波形となる。このように基準波形の全体が左又は右にシフトした場合は、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）が変動したものと考えられる。そこで、この実施の形態では、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７からの検出信号が図３（Ａ）の基準波形に一致するように、焦点調節制御回路４０は、焦点調節機構４１を駆動して光学系ユニット２０を上下方向に移動させて、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）が一定値となるように制御している。すなわち、この基板検査装置は、検査光１０のうち基板１の表面から反射する表面反射光１１及び裏面から反射する裏面反射光１２を反射光用ＣＣＤラインセンサ２７で受光し、表面反射光１１及び裏面反射光１２に対応した反射光信号に基づいて、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を調節しながら検査を行なう。

上述したように、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置ｓ０と裏面反射光１２の結像位置ｂ０と間の距離は基板１の板厚ｔに対応しているので、板厚ｔが一定の場合には、図３（Ｂ）に示すように、基準波形が全体的にシフトするだけである。ところが、基板１の大型化に伴い、その板厚ｔが必ずしも均一（一定）でない場合がある。すなわち、基板１の板厚がｔ２に変動することがある。この場合、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７からの出力波形は、図３（Ｃ）に示すようになる。図３（Ｃ）では、反射光用ＣＣＤラインセンサ２７の受光面における表面反射光１１の結像位置ｓ２は、基準となる結像位置ｓ０よりも右側に位置し、裏面反射光１２の結像位置ｂ２は、基準となる結像位置ｂ０よりも左側に位置する。

基板１の表面検査に重きを置く場合には、焦点調節制御回路４０は、表面反射光１１の結像位置が一致するように光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を制御する。逆に、基板１の裏面検査に重きを置く場合には、焦点調節制御回路４０は、裏面反射光１２の結像位置が一致するように光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を制御する。また、基板１の表裏両面検査に重きを置く場合には、焦点調節制御回路４０は、図３（Ｃ）に示すように、表面反射光１１，裏面反射光１２の結像位置ｓ２，ｂ２がそれぞれ基準となる結像位置ｓ０，ｂ０にそれぞれ最も近くなるように光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を制御する。これによって、基板１の表裏両面の検査を精度良く同時に行なうことが可能となる。

図４は、図２の受光光学系の概要を示す図である。図２では、検査光１０が基板１に照射され、基板１の表面における照射領域及び基板１の裏面における出射領域に存在する欠陥（異物等）によって散乱した散乱光を受光する受光光学系を示している。図４において、受光光学系は、集光レンズ２８、結像レンズ２９、ＣＣＤラインセンサ３０及びＣＣＤ複数ラインセンサ３１を含んで構成される。集光レンズ２８は、基板１の表面、裏面又は内部の傷や異物等の欠陥に照射された光の散乱光を集光する。結像レンズ２９は、基板１の表面にて散乱した散乱光であって、集光レンズ２８で集光された散乱光をＣＣＤラインセンサ３０及びＣＣＤ複数ラインセンサ３１の受光面にそれぞれ結像させる。ＣＣＤラインセンサ３０及び３１は、受光面に受光した散乱光の強度に応じた検出信号をディジタル信号に変換して、信号処理回路５０へ出力する。

この実施の形態に係る基板検査装置が図１に示したものと異なる点は、図から明らかなように、検査光１０が図１の検査光１０Ａの進行方向に垂直な幅よりも十分に小さく設定してある点である。例えば、図１に示すように、基板１の同じ走査位置の表面及び裏面に異物が存在する場合、検査光１０Ａは、同じ走査位置における表裏両面の異物に同時に照射されることとなる。これは、検査光１０Ａの基板１の表面における照射領域と検査光１０Ａの基板１の裏面における出射領域とが、基板１の板厚方向において互いに重複しているからである。これに対して、この実施の形態では、検査光１０の基板１の表面における照射領域と検査光１０の基板１の裏面における出射領域とが、基板１の板厚方向において互いに重複しないように、長尺状の検査光の短手方向における幅を基板１の板厚ｔよりも小さくなるように設定してある。従って、図４に示すような検査光１０によれば、基板１の表裏両面の同走査位置に異物が存在しても、照射領域と出射領域とが互いに重複することがなくなるために、これらの異物からの散乱光が同時に発生すること（基板の表裏両面における異物検出が互いに干渉すること）もなくなり、高精度の検査を行なうことができるようになる。

この実施の形態に係る基板検査装置が基板１の表裏両面について同時に検査を行なう場合の動作について説明する。図４に示すように、基板１の表面に傷や異物等の欠陥が存在しない場合において、基板１の表面に斜めに照射された検査光１０の一部は、基板１の表面で反射し、残りの検査光１０は基板１の内部を透過して基板１の裏面から射出する。このときの、基板１表面の照射領域と、基板１の裏面の出射領域とは、図４に示すように、進行方向Ｘにおいて十分に離間している。従って、基板１の表面の異物等による散乱光は、図４の実線で示すような光路となる。一方、裏面の異物等による散乱光は、図４の点線で示すような光路となり、これらの両光路が干渉することはない。この実施の形態では、ＣＣＤ複数ラインセンサ３１を用いて、基板１の裏面からの散乱光を受光するように構成している。

ＣＣＤ複数ラインセンサ３１は、基板１の板厚ｔの変化又は変動に対応できるように、複数のラインＣＣＤを具備している。ＣＣＤ複数ラインセンサ３１は、基板１の板厚ｔが変化した場合には、それに対応した位置のラインＣＣＤを選択し、その出力を用いる。これによって、基板１の板厚ｔが変化した場合でも容易に対応することができる。このことは、検査時に基板１の板厚ｔが変動する場合にも同様に対応できることを意味する。

検査光１０の幅Ｔをどの程度まで細く絞ることが好ましいのかは、次のようにして決定する。基板１の板厚をｔ、検査光１０の基板１への入射角をθ１、そのときの基板１の屈折角をθ２とすると、検査光１０の幅Ｔは、検査光１０の入射角θ１、その屈折角θ２、基板１の板厚ｔに依存し、Ｔ＝ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２・ｔなる式によって求まる値よりも小さく設定することが好ましい。例えば、図１及び図２に示すように、検査光１０の入射角θ１が約６０度の場合、基板１の内部を透過する検査光１０の屈折角θ２は約４１度となる。このときは、検査光１０の幅Ｔは、基板１の板厚ｔに約０．４３５を乗じた値よりも小さくすることが好ましい。図１では、検査光１０Ａの幅は、基板１の板厚ｔとほぼ同じなので、上述したような不具合が発生するが、図２及び図４に示すように、検査光１０の幅が基板１の板厚ｔの約３分の１（約０．３３倍）に設定してあれば、上述したような不具合が発生することはない。

検査光１０の入射角θ１が約５０度の場合、基板１の内部を透過する検査光１０の屈折角θ２は約３５度となるので、そのときは、検査光１０の幅Ｔは、基板１の板厚ｔに約０．４４５を乗じた値よりも小さくすることが好ましい。検査光１０の入射角θ１が約４０度の場合、基板１の内部を透過する検査光１０の屈折角θ２は約２９度となるので、そのときは、検査光１０の幅Ｔは、基板１の板厚ｔに約０．４２５を乗じた値よりも小さくすることが好ましい。この実施の形態では、検査光１０の幅Ｔは、基板１の板厚ｔの約３分の１（約０．３３倍）した値又はこれ以下の値となるように設定することが好ましい。

図２において、光学系移動制御回路６０は、ＣＰＵ１００からの指令に従って、図示しない駆動系に電力を供給し、光学系ユニット２０を基板移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）へ移動して、光学系ユニット２０の投光系からの所定の幅の検査光により走査される基板１の走査領域を基板毎に変更する。

図２において、検査開始センサ５１及び区間速度計測センサ５２は、基板１の基板移動方向側の縁を検出し、その検出信号を信号処理回路５０へ出力する。一方、図２において、信号処理回路５０は、ＣＣＤラインセンサ３０及びＣＣＤ複数ラインセンサ３１からのディジタル信号を処理して、走査領域の基板１の欠陥を、予め定めた大きさのランク別に検出し、検出した欠陥の走査領域内での基板移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）の位置を検出する。信号処理回路５０は、また、検査開始センサ５１及び区間速度計測センサ５２からの検出信号を入力し、それぞれのセンサ間の検出経過時間に基づき、基板の搬送速度（移動速度）を検出し、それに基づいて欠陥の基板移動方向（Ｘ方向）の位置を補正して検出する。信号処理回路５０は、検出した欠陥データを、ＣＰＵ１００へ出力する。

図２において、メモリ７０は、ＣＰＵ１００の制御により、信号処理回路５０が検出した走査領域の基板１の欠陥データを、走査領域毎に記憶する。通報装置８０は、ＣＰＵ１００の制御により、各種通報を行う。入出力装置９０は、ライン停止命令等を入力し、また、ＣＰＵ１００の制御により、欠陥データ及び判定結果等の出力等を行う。

上述の実施の形態では、検査光１０のうち基板１の表面から反射する表面反射光１１及び裏面から反射する裏面反射光１２を反射光用ＣＣＤラインセンサ２７で受光し、表面反射光１１及び裏面反射光１２に対応した反射光信号に基づいて、光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を調節する場合について説明したが、異物や欠陥の種類によっては、表面反射光１１又は裏面反射光１２が発生しなくなったりして、表面反射光１１及び裏面反射光１２に対応した反射光信号が急激に変化することが考えられるが、このような場合に備えて、基板１の反りや基板１の板厚ｔの変化を予め学習しておき、急激な変化に対応することが好ましい。

上述の実施の形態では、基板１の表裏両面について同時に検査する場合について説明したが、ＣＣＤ複数ラインセンサ３１を省略し、ＣＣＤラインセンサ３０を用いて、基板１の表面又は裏面のいずれ一方を検査して後に、光学系ユニット２０の基板１からの高さを調節して他の面について検査を行なうようにしてもよい。この場合、検査時間を要するが基板の表面及び裏面のそれぞれの位置における検査を干渉させることなく実行することができる。

基板１の表裏両面を検査する場合でも、焦点調節制御回路４０は、図３に示すように、表面反射光１１の結像位置ｓ２が基準となる結像位置ｓ０に一致するように光学系ユニット２０と基板１の表面との間の距離（相対的な高さ）を制御し、裏面の検査についてはＣＣＤ複数ラインセンサ３１の信号から最適なものを適宜選択するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、基板１の表裏両面を検査する場合について説明したが、ＣＣＤ複数ラインセンサ３１のどのラインセンサから出力があるかに応じて、基板１の内部すなわち表裏両面の中間部分のどの位置に欠陥が存在するかを検査するようにしてもよい。

１…基板、
１０，１０Ａ…検査光、
１１…表面反射光、
１２…裏面反射光、
２０…光学系ユニット、
２１…レーザ光源、
２２…レンズ群、
２３，２５…ミラー、
２６…レンズ、
２７…反射光用ＣＣＤラインセンサ、
２８…集光レンズ、
２９…結像レンズ、
２Ａ…ハーフミラー、
３０，３０Ａ…ＣＣＤラインセンサ、
３１…ＣＣＤ複数ラインセンサ、
４０…焦点調節制御回路、
４１…焦点調節機構、
４２…パルスモータ、
４３…ボールネジ、
４４…ナット、
４５…ナット取り付け具、
５０…信号処理回路、
５１…検査開始センサ、
５２…区間速度計測センサ、
６０…光学系移動制御回路、
７０…メモリ、
８０…通報装置、
９０…入出力装置、
１００…ＣＰＵ

Claims (10)

1. 相対的に移動する基板に対して、前記移動方向と直交する方向が長手方向となるような長尺状の検査光を、前記移動方向に沿って斜めに照射し、前記基板から散乱される散乱光を受光手段で受光することによって、前記基板を検査する基板検査方法であって、前記検査光の前記基板表面から反射する表面反射光及び前記検査光の前記基板裏面から反射する裏面反射光を反射光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、前記表面反射光及び裏面反射光に対応した反射光信号に基づいて、前記受光手段と基板との間の相対的な距離を調節しながら検査を行なう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、前記検査光の前記基板表面における照射領域と前記検査光の前記基板裏面における出射領域とが前記基板の板厚方向において互いに重複しないように、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを前記基板の板厚よりも小さくし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、前記基板の板厚をｔ、前記検査光の入射角をθ１、屈折角をθ２とした場合、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを、Ｔ＝ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２・ｔなる式によって求まる値よりも小さく設定したことを特徴とする基板検査方法。
4. 請求項１、２又は３に記載の基板検査方法において、前記基板の表面から散乱される散乱光を、レンズ手段を介して第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光し、前記基板の裏面から散乱される散乱光を、前記レンズ手段を介して第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段で受光することによって前記基板の表面及び裏面を同時に検査する場合に、前記表面反射光及び裏面反射光に対応した反射光信号に基づいて、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の表面との間の相対的な距離及び前記第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の裏面との間の相対的な距離を調節することを特徴とする基板検査方法。
5. 請求項４に記載の基板検査方法において、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段を複数のラインセンサで構成したことを特徴とする基板検査方法。
6. 相対的に移動する基板に対して、前記移動方向と直交する方向が長手方向となるような長尺状の検査光を、前記移動方向に沿って斜めに照射する投光系手段と、
   前記基板から散乱される散乱光を受光する受光系手段と、
   前記受光系手段からの信号に基づいて前記基板を検査する検査手段と、
   前記検査光の前記基板表面から反射する表面反射光及び前記検査光の前記基板裏面から反射する裏面反射光を受光し、それに対応した反射光信号を出力する反射光用ＣＣＤラインセンサ手段と、
   前記反射光信号に基づいて、前記受光手段と基板との間の相対的な距離を調節する調節手段と
   を備えた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、前記投光系手段は、前記検査光の前記基板表面における照射領域と前記検査光の前記基板裏面における出射領域とが前記基板の板厚方向において互いに重複しないように、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを前記基板の板厚よりも小さくしたことを特徴とする基板検査装置。
8. 請求項７に記載の基板検査装置において、前記基板の板厚をｔ、前記検査光の入射角をθ１、屈折角をθ２とした場合、前記長尺状の検査光の短手方向における幅Ｔを、Ｔ＝ｃｏｓθ１・ｔａｎθ２・ｔなる式によって求まる値よりも小さく設定したことを特徴とする基板検査装置。
9. 請求項６、７又は８に記載の基板検査装置において、
   前記基板の表面から散乱される散乱光を、レンズ手段を介して受光する第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と、
   前記基板の裏面から散乱される散乱光を、前記レンズ手段を介して受光する第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段とを設け、
   前記調節手段は、反射光用ＣＣＤラインセンサ手段から出力される前記反射光信号に基づいて、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の表面との間の相対的な距離及び前記第２の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段と前記基板の裏面との間の相対的な距離を調節することを特徴とする基板検査装置。
10. 請求項９に記載の基板検査装置において、前記第１の散乱光用ＣＣＤラインセンサ手段を複数のラインセンサで構成したことを特徴とする基板検査装置。

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