JP3625953B2

JP3625953B2 - 外観検査用投光装置

Info

Publication number: JP3625953B2
Application number: JP08156196A
Authority: JP
Inventors: 一也伊藤; 浩黒沢
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH09273996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型液晶ガラス基板などの外観検査に用いられる外観検査用投光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイのガラス基板の品質を安定して保つため、基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＯＴ膜上のピンホールなどの外観検査を始め、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの外観検査が極めて重要になっている。
【０００３】
しかして、従来、このような外観検査には、外観検査用投光装置が用いられるが、このような外観検査用投光装置のうち基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＯＴ膜上のピンホールなどの外観検査に適したものとして、図３に示すように光源１の背部に楕円回転ミラー２を配置し、光源１からの照明光を、楕円回転ミラー２で反射させ熱線吸収フィルタ３を介してゲート４に集め、さらにフィルタ５を通して集光用フレネルレンズ６に入射させて平行光束に規制し、この集光用フレネルレンズ６により規制される平行光束中に被検査部材としてガラス基板７を所定の角度を持たせて配置して、このガラス基板７面をむらなく照明するとともに、ガラス基板７面より発生される微小な散乱光を観察者９の目視により観察することで、基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＯＴ膜上のピンホールなどの欠陥部８を検出するようにしたものがある。
【０００４】
また、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの外観検査に適したものとして、図３と同一部分には同符号を付した図４に示すように集光用フレネルレンズ６により規制される平行光束中に、さらに投光用フレネルレンズ１０を配置し、この投光用フレネルレンズ１０による光束の収束位置Ａの手前の光路中に被検査部材としてのガラス基板７を所定の角度を持たせて配置し、このガラス基板７面をむらなく照明するとともに、ガラス基板７からの反射光の収束位置Ｓの近傍から、ガラス基板７面より発生される微小な散乱光を観察者９の目視により観察することで、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの欠陥部１１を検出するようにしたものがある。
ところで、最近、液晶ディスプレイは、ますます大型化の傾向にあり、これにともない、これに用いられるガラス基板も大型化される傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成したものは、いずれもガラス基板が大型化されると、この時のガラス基板の大きさとほぼ同じ大きさの集光用フレネルレンズ６や投光用フレネルレンズ１０が必要となるため、これら集光用フレネルレンズ６や投光用フレネルレンズ１０は、ますます大型化する傾向にあるが、現在の技術では、レンズ径を必要以上に大きくすることは、レンズ性能を一定に保つ上で製作が困難であり、また、これによりガラス基板７上をむらなく照明するのも難しくなることから、外観検査の信頼性が低下するという問題があり、さらに大型の集光用フレネルレンズ６や投光用フレネルレンズ１０を使用すると、焦点距離も大きくなるため、図示のように縦型タイプのものでは、高さ方向の寸法が著しく大きくなり、装置の大型化も避けられないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型基板に対しても基板全体をむらなく照明でき、信頼性の高い外観検査を行うことができ、しかも装置の小型化も図れる外観検査用投光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、大型基板面に照明光を照射して目視により欠陥を検査する外観検査装置において、前記大型基板を照明する照明光源と、前記照明光源と前記大型基板との間の照明光路に複数分割して配置され、前記照明光源の照明光軸に対して所定の角度ずらして前記照明光源からの照明光を収束させて前記大型基板を照明する分割フレネルレンズとを備えたことを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、第１の光学手段として照明用光源に対して複数に分割された小型のフレネルレンズを使用することにより、レンズ性能を一定に保つことが容易で、レンズ製作も簡単なものにでき、焦点距離の小さい小型のフレネルレンズを用いることが可能となり、装置の小型化も図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を適用した外観検査用投光装置の概略構成を示している。この場合の外観検査用投光装置は、基板上のレジストなどの膜厚のむら、ＩＯＴ膜上のピンホールや膜下の外観検査に適用されるものを示している。
【００１２】
図において、２１は光源で、この光源２１の背部には楕円回転ミラー２２を配置している。この楕円回転ミラー２２は、光源２１からの照明光を反射して熱線吸収フィルタ２３を介してゲート２４に集めるようにしている。
【００１３】
同様に、２５は光源で、この光源２５の背部には楕円回転ミラー２６を配置し、この楕円回転ミラー２６により、光源２５からの照明光を反射して熱線吸収フィルタ２８を介してゲート２９に集めるようにしている。、
そして、これらゲート２４、２９を通った照明光をフィルタ（グリーン、イエロー、偏光板など）３０、３１を各別に通して集光用フレネルレンズ３２に照射するようにしている。
【００１４】
この場合、集光用フレネルレンズ３２は、焦点距離が同一の２個の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２から構成していて、分割集光用フレネルレンズ３２１には、光源２１からの照明光を、分割集光用フレネルレンズ３２２には、光源２５からの照明光をそれぞれ照射し、これら照明光を平行光束に規制するようにしている。この時、これら光源２１、２５の、それぞれの照明光軸２１ａ、２５ａに対して分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２のそれぞれの光軸３２１ａ、３２２ａを所定角度ずらして配置している。
【００１５】
また、２個の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２からなる集光用フレネルレンズ３２は、例えば、レンズの型を用意し、この型にレンズ材料を流し込むことにより、焦点距離が同一の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２を一体に形成したもの、焦点距離が同一の２個の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２を用意し、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２の間を融着して一体化構成としたもの、あるいは所定の枠体を用意し、この枠体内に焦点距離が同一の２個の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２を嵌め込むように構成したものなどが考えられる。
【００１６】
分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２により規制される平行光束中に、さらに投光用フレネルレンズ３３を配置している。この投光用フレネルレンズ３３も焦点距離が同一の２個の分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２から構成したもので、それぞれの分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２を、分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２に各別に対応させて配置し、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２からの平行光束を収束光束に規制するようにしている。
【００１７】
なお、このような投光用フレネルレンズ３３についても、上述した集光用フレネルレンズ３２と同様に、その光軸が光源２１、２５の照明光軸２１ａ、２５ａからずれるように配置され、また、集光用フレネルレンズ３２と同様にして製作される。
【００１８】
そして、このような分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２による収束光束中に、散乱板３４を配置している。この散乱板３４は、投光用フレネルレンズ３３１、３３２から出射される光束を透過することにより、所定の光学的特性を与えることでシャーカステン照明光を生成するようにしている。
【００１９】
散乱板３４に対応させて被検査部材としてのガラス基板３５を所定の角度を持たせて配置している。このガラス基板３５は、散乱板３４からのシャーカステン照明光がむらなく照明されるようになっていて、このガラス基板３５上のレジストなどの膜厚のむらやＩＯＴ膜上のピンホールなどの欠陥部３６に原因するガラス基板３５面での微小な散乱光を観察者３７の目視により検出するするようにしている。
【００２０】
このような構成とすると、光源２１からの照明光は、楕円回転ミラー２２で反射され、熱線吸収フィルタ２３を介してゲート２４よりフィルタ３０を通って集光用フレネルレンズ３２の一方の分割集光用フレネルレンズ３２１に照射され、同様にして、光源２５からの照明光は、楕円回転ミラー２６で反射され、熱線吸収フィルタ２８を介してゲート２９より、フィルタ３１を通って集光用フレネルレンズ３２の他方の分割集光用フレネルレンズ３２２に照射される。すると、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２より規制される平行光束が出射され、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２からの平行光束は、さらに投光用フレネルレンズ３３の分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２に照射され収束光束として散乱板３４に照射される。
【００２１】
すると、この散乱板３４よりシャーカステン照明光が生成され、このシャーカステン照明光がガラス基板３５面に照明される。
そして、この状態から、ガラス基板３５面に発生される微小な散乱光を観察者３７の目視により観察することで、ガラス基板３５上のレジストなどの膜厚のむらやＩＯＴ膜上のピンホールなどの欠陥部３６が検出されるようになる。
【００２２】
従って、このようにすれば、照明用光源２１、２５に対応させて焦点距離が同一の分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２を、それぞれの光軸が光源２１、２５の照明光軸からずれるように配置し、それぞれの分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２により光源２１、２５からの照明光を平行光束に規制し、また、これら集光用フレネルレンズ３２１、３２２からの平行光束を、分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２に対向して配置された分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２を通して収束光束に規制し、さらに、これら分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２による収束光束中に散乱板３４を配置して、シャーカステン照明光を生成し、このシャーカステン照明光により被検査部材であるガラス基板３５の表面を照射して欠陥部３６に原因するガラス基板３５面での微小な散乱光を観察者３７の目視により観察することにより、ガラス基板３５上のレジストなどの膜厚のむら、ＩＯＴ膜上のピンホールや膜下の外観検査を行うことができる。
【００２３】
この場合、集光用フレネルレンズ３２および投光用フレネルレンズ３３は、それぞれ２分割された集光用フレネルレンズ３２１、３２２および投光用フレネルレンズ３３１、３３２により構成していて、それぞれのレンズとして小型ものを使用できるので、従来の被検査部材のガラス基板の大きさとほぼ同じ大きさの集光用フレネルレンズや投光用フレネルレンズを用意するものと比べ、レンズ性能を一定に保つことが容易で、しかもレンズ製作を簡単なものにできる。
【００２４】
また、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２および分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２は、それぞれの光軸が光源２１、２５の照明光軸からずれるように配置され、これらを通して形成された光束を、散乱板３４面にむらなく照射することで、散乱板３４全面に一様なシャーカステン照明光を生成することができるので、大型のガラス基板３５に対しても信頼性の高い外観検査を実現することができる。
【００２５】
また、分割集光用フレネルレンズ３２および投光用フレネルレンズ３３は、それぞれ分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２および分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２により構成することにより、従来のガラス基板の大型化とともに焦点距離の大きい大型のフレネルレンズを必要とするものと比べ、それぞれの分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２および分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２の焦点距離を小さくできるので、装置全体の高さ寸法を小さくでき、装置の小型化も実現できる。
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態を適用した外観検査用投光装置の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００２６】
この第２の実施の形態では、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの外観検査に適用されるものを示している。
【００２７】
この場合、第１の実施の形態で述べた散乱板３４を光路中から除去し、投光用フレネルレンズ３３の各分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２により規制される収束光束中に、被検査部材としてのガラス基板３５を所定の角度を持たせて配置し、このガラス基板３５面を各分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２からの収束光束によりむらなく照明するとともに、ガラス基板３５からの反射光の収束位置Ｓの近傍から、ガラス基板３５上の欠陥部３６に原因する微小な散乱光を観察者３７の目視により検出するようにしている。この場合も、光源２１、２５の、それぞれの照明光軸２１ａ、２５ａに対して分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２のそれぞれの光軸３２１ａ、３２２ａを所定角度ずらして配置することで、各光源２１、２５の光源像位置を分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２による光束の収束位置Ａに一致させるようにしている。
【００２８】
なお、ガラス基板３５からの反射光の収束位置Ｓに、例えば遮光板を配置すれば、ガラス基板３５からの反射された光が観察者３７の目に直接入らないような構成とすることもできる。
【００２９】
しかして、このようにしても、光源２１からの照明光は、楕円回転ミラー２２で反射され、熱線吸収フィルタ２３を介してゲート２４より、フィルタ３０を通って集光用フレネルレンズ３２の一方の分割集光用フレネルレンズ３２１に照射され、同様にして、光源２５からの照明光は、楕円回転ミラー２６で反射され、熱線吸収フィルタ２８を介してゲート２９より、フィルタ３１を通って集光用フレネルレンズ３２の他方の分割集光用フレネルレンズ３２２に照射される。すると、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２より規制される平行光束が出射され、これら分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２からの平行光束は、さらに投光用フレネルレンズ３３の分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２に照射され、収束光束としてガラス基板３５面に照射される。
【００３０】
そして、この状態から、ガラス基板３５からの反射光の収束位置Ｓの近傍から、ガラス基板３５上の欠陥部３６に原因する微小な散乱光を観察者３７の目視により観察することで、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの欠陥部３６が検出されるようになる。
【００３１】
従って、このようにしても、上述した第１の実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに、分割集光用フレネルレンズ３２１、３２２および分割投光用フレネルレンズ３３１、３３２は、それぞれの光軸が光源２１、２５の照明光軸からずれるように配置されることで、これらを通して形成された収束光束を、ガラス基板３５面にむらなく照明することができるので、このガラス基板３５面からの反射光の収束位置Ｓ近傍での観察は、大型のガラス基板３５に対しても、信頼性の高い外観検査を実現できる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、照明用光源は、光源２１、２５の２個で、集光用フレネルレンズ３２および投光用フレネルレンズ３３も、それぞれ２分割する場合について述べたが、照明用光源は、２個以上であってもよく、また、集光用フレネルレンズ３２および投光用フレネルレンズ３３も、２分割以上であってもよい。また、上述では、光源とフレネルレンズの数を同数としているが、広範囲の照明を行うことができる光源であれば、この光源の照明範囲に複数のフレネルレンズを配置させるようにもできる。また、上述では、散乱板３４は固定になっているが、この散乱板３４を着脱可能にすれば、第１の実施の形態のものと第２の実施の形態のものを選択的に実行することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、第１の光学手段として複数分割された小型のフレネルレンズを使用することにより、レンズ性能を一定に保つことが容易で、しかもレンズ製作も簡単なものにできる。また、分割されたフレネルレンズのそれぞれの光軸が照明用光源の照明光軸からずらして配置されることで、大型基板に対しても基板全体をむらなく照明することができ、この照明状態から信頼性の高い外観検査を実現できる。さらに、焦点距離の小さい小型のフレネルレンズを使用することで、装置の小型化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】従来の外観検査用投光装置の一例を示す図。
【図４】従来の外観検査用投光装置の他例を示す図。
【符号の説明】
２１、２５…光源、
２２、２６…楕円回転ミラー、
２３、２８…熱線吸収フィルタ、
２４、２９…ゲート、
３０、３１…フィルタ、
３２…集光用フレネルレンズ、
３２１、３２２…分割集光用フレネルレンズ、
３３…投光用フレネルレンズ、
３３１、３３２…分割投光用フレネルレンズ、
３４…散乱板、
３５…ガラス基板、
３６…欠陥部、
３７…観察者。

Claims

大型基板面に照明光を照射して目視により欠陥を検査する外観検査装置において、
前記大型基板を照明する照明光源と、
前記照明光源と前記大型基板との間の照明光路に複数分割して配置され、前記照明光源の照明光軸に対して所定の角度ずらして前記照明光源からの照明光を収束させて前記大型基板を照明する分割フレネルレンズとを備えたことを特徴とする外観検査用投光装置。
前記分割フレネルレンズは、前記照明光源から出射される照明光を平行光束に規制する第１のフレネルレンズと、この平行光束を収束光束に規制する第２のフレネルレンズからなることを特徴とする請求項１記載の外観検査用投光装置。
前記分割フレネルレンズは、前記大型基板面を照明する照明光をシャーカス照明光に生成する散乱手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の外観検査用投光装置。
前記分割フレネルレンズは、それぞれの焦点距離が同一で、且つそれぞれの収束位置が一致していることを特徴とする請求項１記載の外観検査用投光装置。