JP3907797B2

JP3907797B2 - 基板検査装置

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Publication number: JP3907797B2
Application number: JP25516497A
Authority: JP
Inventors: 誠西澤; 晃正森田; 靖佐藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: JPH1194754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のガラス基板などの欠陥検査に用いられる基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＣＤに用いられるガラス基板の欠陥検査は、ガラス基板表面に照明光を当て、その反射光の光学的変化から基板表面の傷などの欠陥部分を観察するマクロ観察と、マクロ観察で検出された欠陥部分を拡大して観察するミクロ観察を切り替えて可能にしたものがある。
【０００３】
具体的には、特開平５−３２２７８３号公報に開示されるように、Ｘ、Ｙ方向に水平移動可能にしたＸ−Ｙステージに対応させてマクロ観察系とミクロ観察系を設け、Ｘ−Ｙステージ上に被検査基板を載置した状態から、Ｘ−ＹステージをＸ、Ｙ方向の２次元方向に移動して被検査基板の検査部位をマクロ観察系またはミクロ観察系の観察領域に位置させることで、被検査基板面の欠陥部分に対するマクロ観察またはミクロ観察を可能にしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、ＬＣＤの大型化にともないガラス基板のサイズは、ますます大型化の傾向にあり、このため、このような大型サイズのガラス基板の欠陥検査において、上述したようなＸ−ＹステージをＸ、Ｙ方向の２次元方向に水平移動するようにしたものでは、基板面積の４倍もの移動範囲が必要となり、基板サイズの大型化とともに、装置の大型化を免れない。また、このように構成したものでは、被検査基板面が検査者の目の位置から遠く離れるため、微小な傷に対する検査が困難で、さらに検出した欠陥部の位置情報などを取り出すことも難しいことなどから、精度の高い欠陥検査を行うことができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型化を実現できるとともに、被検査基板に対し精度の高い欠陥検査を効率よく行うことができる基板検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板検査装置は、装置本体の上方に配置され被検査基板を照明するマクロ観察用照明光源と、前記装置本体内に設けられ前記被検査基板を保持する被検査基板保持部と、前記被検査基板保持部を水平な状態からマクロ観察する所望の角度と前記マクロ観察する所望の角度からミクロ観察を行う略垂直な角度に回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部により前記略垂直な角度に回転された前記被検査基板保持部に沿って平行移動可能に前記装置本体の前面に設けられ前記被検査基板面をミクロ観察する観察ユニットとを備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、被検査基板保持部を立ち上げて装置本体の前方に引き寄せることにより、被検査基板の全面を観察ユニットでミクロ観察を行うことができる。この結果、検査者は、目視で欠陥位置を確認しながら観察ユニットによる欠陥部の観察を行うことができ、ミクロ観察を効率よく行うことができる。
また、被検査基板保持部を立ち上げた状態で観察ユニットを被検査基板面に沿って平行移動させることにより、従来のように被検査基板保持部ＸＹ方向に移動させることなく、観察ユニットのみを移動させてミクロ観察を行うことができ、装置の小型化を容易に行える。
【０００９】
また、本発明によれば、観察ユニット及び観察ユニット支持部に観察ユニットの位置座標を検出する座標検出手段を設けることにより、観察ユニットによる被検査基板上の欠陥部の位置座標データを収集することができる。
また、被検査基板保持部を反転させ直線移動駆動部により装置本体の前面に移動させることにより、前記被検査基板の裏面を前記観察ユニットで観察するできるとともに、裏面マクロ用照明光源を点灯して被検査基板の裏面側から照明することにより、検査者の近くで目視による被検査基板裏面のマクロ観察を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。
図１および図２は、本発明の一実施の形態が適用される基板検査装置の概略構成を示している。図において、１は装置本体で、この装置本体１内部には、被検査基板保持手段としてホルダ２を配置している。このホルダ２は、ＬＣＤに用いられるガラス基板のような大型の被検査基板を載置保持するものである。
【００１１】
ホルダ２は、両側面中間部を一対のアーム３先端に回動自在に支持されている。これらアーム３は、図３に示すように垂直方向に配置されるもので、その基端部を一対のガイド付ボールネジ４の可動部４０１に各別に回動自在に接続している。
【００１２】
これらガイド付ボールネジ４は、図示しないボールネジの回転によりガイドに沿って可動部４０１を上下方向に移動するもので、可動部４０１の移動によりアーム３を介してホルダ２に上下方向の駆動力を作用させるようにしている。また、これらガイド付ボールネジ４は、図４に示すように、それぞれプーリ５、５を設けていて、これらプーリ５、５の間にベルト６を架け渡すとともに、一方のガイド付ボールネジ４のプーリ５に直結したプーリ５０１に、図３に示すようにベルト７を介してモータ８の回転軸に接続し、モータ８の回転によりベルト７、６およびプーリ５０１、５を介して、それぞれのガイド付ボールネジ４のボールネジを同時に回転させ、ホルダ２の両側面中間部に作用する上下方向の駆動力が相等しくなるようにしている。
【００１３】
なお、図４において、符号９は、プーリ５、５間のベルト６の張力を調整するための中継プーリである。
アーム３を介してホルダ２を支持する一対のガイド付ボールネジ４は、共通ベース１０に設けている。このベース１０は、図４および図５に示すように装置本体１側の固定部１０１に所定の間隔をおいて平行に設けられた一対のレール１０２に対し、ガイド１１を介して移動可能に設けている。また、装置本体１側の固定部１０１の一対のレール１０２の間には、エアシリンダ１２を設け、このエアシリンダ１２によりベース１０を一対のレール１０２に沿って移動させるようにしている。つまり、共通ベース１０に設けられた一対のガイド付ボールネジ４は、アーム３を介してホルダ２を支持した状態で、図２に示す装置本体１の前方（図示左側）および後方（図示右側）のそれぞれの方向に所定範囲で往復移動できるようになっている。
【００１４】
一方、ホルダ２は、図３に示すようにアーム３による支持部を挟んだ両端部のうち、装置本体１前方に対応する端部の両側に、前側支点受け部１３を設け、また、装置本体１後方に対応する端部の両側に、後側支点受け部１４を設けている。さらに、ベース１０上には、前側支点受け部１３に対応する支点部１５および後側支点受け部１４に対応する支点部１６を設けている。この場合、前側支点受け部１３に対応する支点部１５は、後側支点受け部１４に対応する支点部１６より僅かに高い位置に設けられている。
【００１５】
ここで、ホルダ２に設けられる前側支点受け部１３は、図６（ａ）に示すように筒状の受け部ケース１３１の中空部にベアリング１３２を介して受け部本体１３３を回転可能に収容している。この受け部本体１３３は、前方に受孔部１３４を有するとともに、軸方向に移動可能に軸１３５を挿通していて、後述する支点部１５の支点軸１５１が受孔部１３４に挿入されると、この状態で、支点軸１５１を回転自在に支持するとともに、軸１３５を押込みむことで、センサ１３６により支点軸１５１の挿入状態を検知するようにしている。一方、支点部１５は、図６（ａ）（ｂ）に示すように支点軸１５１を有する可動部１５２をガイド１５３に沿って移動可能に設け、この可動部１５２にエアシリンダ１５４の可動軸１５５に接続することで、エアシリンダ１５４により可動部１５２を介して支点軸１５１を進退可能に移動させ、支点受け部１３の受孔部１３４に挿脱可能にしている。ここで、図６（ａ）は、支点部１５の支点軸１５１が後退して支点受け部１３の受孔部１３４から抜け出た状態、図７は、支点部１５の支点軸１５１が前進して支点受け部１３の受孔部１３４に挿入した状態を示している。
【００１６】
なお、後側支点受け部１４および支点部１６についても、上述した前側支点受け部１３および支点部１５と同様な構成からなっているので、ここでの説明は省略している。
【００１７】
装置本体１の上方に、被検査基板表面のマクロ観察用照明に用いられる点光源としてのメタルハライドランプ１７と線光源としてのナトリウムランプ１８を設けている。メタルハライドランプ１７は、主にフレネルレンズ２０により収束光を得るためのものである。また、ナトリウムランプ１８は、干渉を生じ易い特定波長の光を液晶フィルタ２１で散乱させて、散乱光を得るためのものである。この場合、ナトリウムランプ１８は、図示しないシャッタなどを用いて光の発生、しゃ断を切り替えできるようにしている。
【００１８】
そして、これらメタルハライドランプ１７およびナトリウムランプ１８に対向させて反射ミラー１９を配置している。このミラー１９は、４５°傾けて設けられていて、メタルハライドランプ１７およびナトリウムランプ１８からの光を反射しフレネルレンズ２０に与えるようにしている。このフレネルレンズ２０には、液晶フィルタ２１を設けている。
【００１９】
液晶フィルタ２１は、常時不透明で、電源投入により透明に切り替わるようにしたもので、不透明の状態では、ナトリウムランプ１８からの光を散乱して面光源としてマクロ観察時のホルダ２上を照射し、また、透明な状態では、メタルハライドランプ１７からの光をフレネルレンズ２０を通して、収束光にしてマクロ観察時のホルダ２上を照射するようにしている。
【００２０】
装置本体１の後方に蛍光灯を内蔵したバックライト２２を設けている。このバックライト２２は、ミクロ観察用照明に用いられるもので、バックライト２２の表面には、外光の反射を防止するためのＮＤフィルタ２３を設けている。
【００２１】
さらに、装置本体１の前方下部には、被検査基板裏面のマクロ観察用照明として用いられる蛍光灯などからなる光源２４を設けている。
図１に示す装置本体１前方には、該装置本体１の前面両側縁に沿って図示しないガイドレールを設け、また、装置本体１前面を左右に横切るように観察ユニット支持部２５を配置し、この観察ユニット支持部２５を前記ガイドレールに沿って装置本体１前面を図示Ｙ軸方向、つまり装置本体１前方に立ち上げられたホルダ２上の被検査基板面の上下方向に移動可能に設けている。
【００２２】
観察ユニット支持部２５は、実体顕微鏡２６を移動可能に支持している。この場合、実体顕微鏡２６は、観察ユニット支持部２５に沿って、装置本体１前面の観察ユニット支持部２５の移動方向と直交する図示Ｘ軸方向、つまり被検査基板面上の左右方向に移動可能になっており、ホルダ２上の被検査基板全面についてミクロ観察を行うことができるようにしている。
【００２３】
また、装置本体１前方のＸ方向およびＹ方向のそれぞれの側縁には、Ｘスケール２７１およびＹスケール２７２を設けている。これらＸスケール２７１およびＹスケール２７２は、実体顕微鏡２６の位置座標を検出するためのもので、この場合、実体顕微鏡２６の位置座標をホルダ２の被検査基板面に対応させておくことにより、被検査基板上における実体顕微鏡２６の位置座標データを収集できるようにしている。
【００２４】
次に、以上のように構成した実施の形態の動作を説明する。
まず、被検査基板表面のマクロ観察を行う場合は、ホルダ２上に被検査基板を載置保持し、図２に示すようにホルダ２の前側支点受け部１３を支点部１５により支持させた状態で、ガイド付ボールネジ４によりアーム３を下方向に移動させる。この場合、支点部１５は、図７に示すようにエアシリンダ１５４により可動部１５２を介して支点軸１５１を前進させ、支点軸１５１を支点受け部１３の受孔部１３４に挿入している。
【００２５】
この状態では、ホルダ２は、ほぼ水平に保持される。次いで、メタルハライドランプ１７を点灯し、同時に液晶フィルタ２１の電源を投入して透明状態に切り替えると、メタルハライドランプ１７からの光は、反射ミラー１９で反射され、フレネルレンズ２０を通して、点Ｆに収束する光としてホルダ２上の被検査基板面に照射される。これにより、検査者の目視により被検査基板表面の傷や汚れなどの欠陥を検査するマクロ観察が実行される。
【００２６】
次に、メタルハライドランプ１７に代えて、図示しないシャッタを開いてナトリウムランプ１８の光を発生させ、また、液晶フィルタ２１の電源を切って不透明状態（散乱状態）に切り替える。すると、今度は、ナトリウムランプ１８からの光が、不透明な液晶フィルタ２１で散乱され、面光源としてマクロ観察時のホルダ２上に照射される。この場合も、検査者の目視による被検査基板表面のマクロ観察になるが、ここでのナトリウムランプ１８は、干渉を生じ易い特定波長の光を発生するので、被検査基板上の膜むらなど欠陥を検出することができる。この表面マクロ観察では、アーム３を上方に移動させてホルダ２を所望の角度に傾斜させたり、アーム３を上下動させてホルダ２を揺動させることも可能である。
【００２７】
次に、被検査基板裏面のマクロ観察を行う場合は、ガイド付ボールネジ４によりアーム３を僅かに下方向に移動させる。すると、ホルダ２は、前側支点受け部１３を支点部１５により支持されているので、支点部１５を中心に反時計方向に僅かに回転し、後側支点受け部１４が支点部１６に対向して位置される。そして、この状態から、図７に示す動作に準じて後側支点受け部１４を支点部１６により支持させる。また、後側支点受け部１４を支点部１６により支持されたことをセンサ（図７に示すセンサ１３６が相当）が検知したのち、今度は、前側支点受け部１３の支点部１５による支持を解除する。この場合、図６（ａ）に示すようにエアシリンダ１５４により可動部１５２を介して支点軸１５１を後退させ、支点軸１５１を支点受け部１３の受孔部１３４より抜き取るようになる。
【００２８】
次いで、ガイド付ボールネジ４によりアーム３を上方向に移動する。この場合、図３および図４に示すようにモータ８の回転によりベルト７、６およびプーリ５０１、５を介して、それぞれのガイド付ボールネジ４のボールネジを同時に回転させ、ホルダ２の両側縁中央部に相等しい上方向の駆動力を作用させる。すると、ホルダ２は、支点部１６を中心に時計方向に回転し、図２の（２Ａ）に示す位置まで立ち上げられる。
【００２９】
次に、図５に示すようにエアシリンダ１２を付勢してガイド付ボールネジ４を設けた共通ベース１０をレール１０２に沿って装置本体１の前方に移動させる。この時、アーム３も、ガイド付ボールネジ４の可動部４０１の支持部を中心に回動されている。これにより、ホルダ２は、立ち上げられた状態のままで、図２の（２Ｂ）に示す装置本体１の前方位置まで移動される。その後、装置本体１の前方下部の光源２４を点灯すると、この光源２４からの光は、ホルダ２上の被検査基板裏面に照射され、この状態で、検査者の目視により被検査基板裏面の傷や汚れなどの欠陥を検査するマクロ観察が実行される。
【００３０】
次に、被検査基板表面のミクロ観察を行うには、図２に示すホルダ２の前側支点受け部１３を支点部１５により支持させた被検査基板表面のマクロ観察の状態から、ガイド付ボールネジ４によりアーム３を上方向に移動する。この場合、図３および図４に示すようにモータ８の回転によりベルト７、６およびプーリ５０１、５を介して、それぞれのガイド付ボールネジ４のボールネジを同時に回転させ、ホルダ２の両側縁中央部に相等しい上方向の駆動力を作用させる。すると、ホルダ２は、支点部１５を中心に反時計方向に回転され、図２の（２Ｃ）、（２Ｄ）、（２Ｅ）の順に、（２Ｆ）に示す装置本体１の前方位置に立ち上げられる。
【００３１】
この状態から、装置本体１の後方のバックライト２２を点灯すると、バックライト２２の光は、ホルダ２上の被検査基板背面から照射される。この状態で、検査者により、実体顕微鏡２６を用いて被検査基板表面の傷などの欠陥を検査するミクロ観察が行われる。
【００３２】
この場合、実体顕微鏡２６を観察ユニット支持部２５に沿ってＸ方向に移動させながら、観察ユニット支持部２５をＹ方向に移動させることで、実体顕微鏡２６を被検査基板全面にわたって走査でき、この状態で、ミクロ観察を行う。また、このミクロ観察で、実体顕微鏡２６により被検査基板表面の傷などを見付けた場合は、確認操作を行うと、この時の被検査基板上での実体顕微鏡２６の位置座標がＸスケール２７１、Ｙスケール２７２により検出され、位置座標データとして収集することができる。
【００３３】
従って、このようにすれば、ホルダ２の前側支点受け部１３を支点部１５に支持するとともに、ガイド付ボールネジ４によりホルダ２を上方向に駆動しホルダ２を立ち上げることにより被検査基板を検査者側に引き寄せた状態で、実体顕微鏡２６を用いて被検査基板表面の観察を行うことができるので、被検査基板面を検査者の目の位置に十分近付けてのミクロ観察を実行でき、これにより検査者は、目視で欠陥位置を確認しながら実体顕微鏡２６による欠陥部の観察を行うようにでき、ミクロ観察を効率よく行うことができるとともに、微小な傷に対する検査を含めて精度の高い欠陥検査を行うことができる。また、実体顕微鏡２６は、被検査基板面の一方向に沿って移動可能に設けられた観察ユニット支持部２５に、被検査基板面上での観察ユニット支持部２５の移動方向と直交する方向に移動可能に設けられ、ホルダ２を移動することなく、実体顕微鏡２６のみを移動するのみでミクロ観察を行うことができるので、従来の、被検査基板面積の４倍ものステージの移動範囲を必要とするものと比べ、装置の大幅な小型化を実現することができる。
【００３４】
また、実体顕微鏡２６の位置座標を装置本体１前方のＸ方向およびＹ方向のそれぞれの側縁に配置したＸスケール２７１およびＹスケール２７２により検出することができるので、被検査基板上の欠陥部の位置情報を簡単に取り出すことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、被検査基板保持部を立ち上げて装置本体の前面に引き寄せることにより、観察ユニットによる被検査基板全面のミクロ観察を行うことができる。この結果、検査者は、目視で欠陥位置を確認しながら観察ユニットによる欠陥部の観察を行うことができ、ミクロ観察を効率よく行うことができるとともに、微小な欠陥に対する検査を含めて精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【００３６】
また、被検査基板保持部を立ち上げた状態で観察ユニットを被検査基板面に沿って平行移動させることにより、従来のように被検査基板保持部をＸＹ方向に移動することなく、観察ユニットのみを移動させてミクロ観察を行うことができるので、被検査基板の４倍のステージ移動範囲を必要とする従来のものに比べ、装置の大幅な小型化を実現することができる。また、観察ユニット及び観察ユニット支持部に観察ユニットの位置座標を検出する座標検出手段を設けることにより、観察ユニットによる被検査基板上の欠陥部の位置座標データを簡単に取り出すことができる。
さらに、被検査基板保持部を反転させ直線移動駆動部により装置本体の前面に移動させることにより、被検査基板の裏面を前記観察ユニットで観察するできるとともに、裏面マクロ用照明光源を点灯して被検査基板の裏面側から照明することにより、被検査基板を検査者に近づけて被検査基板裏面のマクロ観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の概略構成を示す正面図。
【図２】一実施の形態の概略構成を示す側面図。
【図３】一実施の形態に用いられるホルダの上下方向の駆動部の概略構成を示す図。
【図４】一実施の形態に用いられるガイド付ボールネジの駆動部の概略構成を示す図。
【図５】一実施の形態に用いられるガイド付ボールネジを設けたベースの概略構成を示す図。
【図６】一実施の形態に用いられる支点受け部および支点部の概略構成を示す図。
【図７】一実施の形態に用いられる支点受け部および支点部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…装置本体、
２…ホルダ、
３…アーム、
４…ガイド付ボールネジ、
４０１…可動部、
５、５０１…プーリ、
６、７…ベルト、
８…モータ、
９…中継プーリ、
１０…ベース、
１０１…固定部、
１０２…レール、
１０３…固定部、
１１…ガイド、
１２…エアシリンダ、
１３…前側支点受け部、
１３１…受け部ケース、
１３２…ベアリング、
１３３…受け部本体、
１３４…受孔部、
１３５…軸、
１４…後側支点受け部、
１５、１６…支点部、
１５１…支点軸、
１５２…可動部、
１５３…ガイド、
１５４…エアシリンダ、
１５５…可動軸、
１７…メタルハライドランプ、
１８…ナトリウムランプ、
１９…ミラー、
２０…フレネルレンズ、
２１…液晶フィルタ、
２２…バックライト、
２３…ＮＤフィルタ、
２４…光源、
２５…観察ユニット支持部、
２６…実体顕微鏡、
２７１、２７２…スケール。

Claims

装置本体の上方に配置され被検査基板を照明するマクロ観察用照明光源と、
前記装置本体内に設けられ前記被検査基板を保持する被検査基板保持部と、
前記被検査基板保持部を水平な状態からマクロ観察する所望の角度と前記マクロ観察する所望の角度からミクロ観察を行う略垂直な角度に回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部により前記略垂直な角度に回転された前記被検査基板保持部に沿って平行移動可能に前記装置本体の前面に設けられ前記被検査基板面をミクロ観察する観察ユニットとを備えたことを特徴とする基板検査装置。
前記観察ユニットを前記装置本体の前面を横切るように配置された観察ユニット支持部に沿って一方向に移動可能に設けるとともに、この観察ユニット支持部を前記観察ユニットの移動方向と直交する他方向に移動可能に設け、前記観察ユニット及び前記観察ユニット支持部を前記被検査基板保持部に保持された前記被検査基板面に沿ってＸＹ方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記観察ユニット及び前記観察ユニット支持部は、夫々の移動方向に沿って前記観察ユニットの位置座標を検出する座標検出手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の基板検査装置。
前記座標検出手段は、前記観察ユニットを前記被検査基板上の欠陥部に移動させて観察したときの前記観察ユニットの位置座標から前記欠陥部の位置情報を得ることを特徴とする請求項３記載の基板検査装置。
前記座標検出手段は、前記装置本体の前面の前記ＸＹ方向に沿う側縁に前記観察ユニットの位置座標を検出するスケールが設けられ、これらのスケールから前記被検査基板上の欠陥を観察した際の前記観察ユニットの位置座標を検出することを特徴とする請求項３又は４記載の基板検査装置。
前記回転駆動部は、前記被検査基板の裏面が前記装置本体の前方に向くように前記被検査基板保持部を前記略垂直な角度に反転させ、この反転した被検査基板保持部を前記装置本体の前面に移動させることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記回転駆動部により前記略垂直な角度に回転された前記被検査基板保持部の背面側に設けられ、前記被検査基板保持部に保持された前記被検査基板の背面側から照明するバックライトを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。