JP4884540B2

JP4884540B2 - 基板検査装置及び基板検査方法

Info

Publication number: JP4884540B2
Application number: JP2010011079A
Authority: JP
Inventors: 慶崇大塚
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: JP2011149800A; KR20110085879A

Description

本発明は、被処理基板の割れを検出する基板検査装置及び基板検査方法に関する。

例えば、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程において、ガラス基板等の被処理基板の搬送時、あるいは基板保持の時に、基板の割れ（或いは、欠け）が生じることがある。このような基板の割れを検出する技術として、特許文献１には、被処理基板を搬送しながら、その割れ・欠けを検出する基板割れ検出装置が開示されている。

特許文献１に開示の基板割れ検出装置にあっては、基板全体（基板周縁）の割れ検出を行うために、図１０に示すように基板搬送路の上方に、基板Ｇの幅方向に直線状に複数の光電センサ５０（図では４つ）を設け、その下方を通過する基板Ｇに対し光の照射と受光とを行う構成が開示されている。

特開２００７−２２５３２３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるように基板幅方向に沿って光電センサを一列に複数配置した場合、隣接する光電センサ５０の間での検査未対応領域を無くすためには、図１１に示すように多数の光電センサ５０を密に設置する必要があり、製造工数が増加し、材料費が嵩張るという課題があった。

前記課題を解決するものとして、図１２に示すように基板Ｇの上方にセンサとしてＣＣＤカメラ５１を配置し、得られた画像を解析する方法がある。例えば、幅３００ｍｍの基板Ｇに対し、１台のカメラ５１で幅１００ｍｍの領域を撮像するならば、図示するように基板幅方向に３台のカメラ５１を配置すればよい。
この方法によれば、少ない台数のカメラ５１で、搬送される基板全体を撮像することができ、光電センサに比べて比較的容易に設置することができる。
しかしながら、図１２のように少ないカメラ台数で基板全体の検出を行う場合、カメラ台数が少なくなるほど１画素あたりの分解能が低下するため、小さい割れが検出できなくなるという技術的課題があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出装置において、かかるコストを低く抑え、容易かつ高精度に基板の割れを検出することのできる基板割れ検出装置及び基板割れ検出方法を提供する。

前記した課題を解決するために、本発明に係る基板割れ検出装置は、被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出装置であって、基板搬送路に沿って前記基板を平流し搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送路の一側方に設けられ、前記基板搬送手段により搬送される前記基板の上面に対し斜め上方から所定角度をもってラインレーザ光を放射し、前記ラインレーザ光を基板幅方向に沿って、少なくとも前記基板の左右端部を含む基板上面に照射するレーザ放射手段と、前記基板搬送路を挟んで前記レーザ放射手段に対向配置され、前記レーザ放射手段により放射されたラインレーザ光を受光する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像と、予め記憶した基準画像とを比較処理し、比較結果に基づき基板割れを判断する制御手段とを備えることに特徴を有する。

このように構成することにより、被処理基板に欠けがある場合には、その部位においてラインレーザ光は、基板を透過せずに、あるいは透過量が低減して撮像手段に到達し、高光量の受光領域として撮像される。
したがって、撮像手段による撮像画像（検査画像）と、基準画像とを比較し、受光量の差分に基づき、容易に基板割れを検出することができる。
また、従来のように撮像手段により、割れの形状を撮像するものではなく、ラインレーザ光を撮像し、その撮像画像における受光量に基づき基板割れを判定するため、高精度の割れ検出を行うことができる。
また、センサの構成として、基板搬送路を挟み、それぞれ一つのレーザ放射手段と撮像手段とを対向対置すればよく、比較的安価な装置構成とすることができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る基板割れ検出方法は、被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出方法であって、基板搬送路に沿って前記基板を平流し搬送する工程と、前記基板搬送路を搬送される前記基板の上面に対し斜め上方から所定角度をもってラインレーザ光を放射し、前記ラインレーザ光を基板幅方向に沿って、少なくとも前記基板の左右端部を含む基板上面に照射する工程と、前記基板に照射された後のラインレーザ光を受光し撮像する工程と、前記撮像された画像と、予め記憶した基準画像とを比較処理し、比較結果に基づき基板割れを判断する工程とを含むことに特徴を有する。

このような方法により、被処理基板に欠けがある場合には、その部位においてラインレーザ光は、基板を透過せずに、あるいは透過量が低減して受光され、高光量の受光領域として撮像される。
したがって、撮像画像（検査画像）と、基準画像とを比較し、受光量の差分に基づき、容易に基板割れを検出することができる。
また、従来のように割れの形状を撮像するものではなく、ラインレーザ光を撮像し、その撮像画像における受光量に基づき基板割れを判定するため、高精度の割れ検出を行うことができる。

本発明によれば、被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出装置において、かかるコストを低く抑え、容易かつ高精度に基板の割れを検出することのできる基板割れ検出装置及び基板割れ検出方法を得ることができる。

図１は、本発明にかかる実施形態の全体概略構成を示すブロック図である。図２は、図１の基板割れ検出装置において、基板に対するラインレーザの放射と、ＣＣＤカメラによる受光の構成を説明するための図である。図３は、図１の基板割れ検出装置において、割れの無い基板に放射されたラインレーザ光の撮像画像を説明するための図であって、（ａ）は基板上方から見た平面図、（ｂ）は撮像画像を表した図である。図４は、図１の基板割れ検出装置において、割れの無いメタル膜が形成された基板に放射されたラインレーザ光の撮像画像を説明するための図であって、撮像画像を表した図である。図５は、図１の基板割れ検出装置において、割れのある基板に放射されたラインレーザ光の撮像画像を説明するための図であって、（ａ）は基板上方から見た平面図、（ｂ）は撮像画像を表した図である。図６は、図１の基板割れ検出装置において、割れのある基板に放射されたラインレーザ光の撮像画像を説明するための図であって、（ａ）は基板上方から見た平面図、（ｂ）は撮像画像を表した図である。図７は、図１の基板割れ検出装置において、割れのある基板に放射されたラインレーザ光の撮像画像を説明するための図であって、（ａ）は基板上方から見た平面図、（ｂ）は撮像画像を表した図である。図８は、本発明にかかる実施形態の動作を示すフローである。図９は、本発明にかかる実施形態の動作を説明するための図であって、撮像画像を表した図である。図１０は、従来の基板割れ検出装置を説明するための平面図である。図１１は、従来の基板割れ検出装置を説明するための正面図である。図１２は、従来の基板割れ検出装置を説明するための正面図である。

以下、本発明の基板割れ検出装置にかかる実施形態を、図１乃至図９に基づき説明する。図１のブロック図に示すように、この基板割れ検出装置１は、被処理基板であるガラス基板ＧをＹ軸方向に平流し搬送する基板搬送路１５を備える。この基板搬送路１５は、例えば複数の搬送コロとコロ軸（図示せず）とを有し、搬送路駆動部１７（基板搬送手段）により前記コロ軸が回転駆動され、基板Ｇは基板搬送路１５上を平流し搬送される。

基板搬送路１５の幅方向（Ｘ軸方向）の一側方には、基板Ｇの上面に対し斜めから所定角度をもってラインレーザ光Ｌを放射するレーザ放射装置２（レーザ放射手段）が設けられている。また、基板搬送路１５を挟んでレーザ放射装置２の反対側には、レーザ放射装置２に対向して、ラインレーザ光Ｌを受光し撮像するＣＣＤカメラ３（撮像手段）が設けられている。

尚、基板搬送路１５を挟んで対向配置されるレーザ放射装置２とＣＣＤカメラ３とは、レーザ放射装置２から放射されたラインレーザ光Ｌが、搬送コロ等に干渉せずにＣＣＤカメラ３に到達するよう設置されている。
また、レーザ放射装置２は、レーザ駆動部４によって駆動制御され、ＣＣＤカメラ３は、カメラ駆動部５によって駆動制御される。レーザ駆動部４及びカメラ駆動部５の動作はコンピュータからなるコントローラ１０によって制御される。

また、この基板割れ検出装置１は、画像演算器７を備え、ＣＣＤカメラ３による撮像画像は、前記画像演算器７に入力され、所定の画像処理が行われる。
この画像演算器７においては、予め記憶した基準画像と、入力された撮像画像とを比較し、受光量の差分を結果としてコントローラ１０に出力する。
また、コントローラ１０では、画像演算器７から得られた比較結果に基づいて基板割れの有無を判定し、例えばＣＣＤカメラ３により取得された画像等を含む検査結果をモニタ９に出力するようになされている。
尚、画像演算器７及びコントローラ１０により制御部２０（制御手段）が構成される。

次に、レーザ照射装置２とＣＣＤカメラ３の配置構成について、より具体的に説明する。図２に示すように、レーザ放射装置２から照射されたラインレーザ光Ｌは、基板幅方向に沿って、基板Ｇの上面に対し斜め方向から直線状に照射された後、ガラス基板Ｇ及び集光のためのレンズ６を透過し、ＣＣＤカメラ３によって撮像される。

基板面に対するラインレーザ光Ｌの照射角度θ（基板面に対するＣＣＤカメラ３の受光角度）は、例えば、０．０１°〜０．０１５°の範囲内に設定される。これによりレーザ放射装置２から照射されたラインレーザ光Ｌは、基板幅方向（Ｘ軸方向）に沿って、少なくとも基板Ｇの左右端部を含む基板上面に照射される。

また、図１に示すように基板Ｇは、基板搬送路１５上をＹ方向に搬送されるため、基板搬送路１５に対し放射方向が固定されるラインレーザ光Ｌは、基板幅方向に沿って、基板前端から基板後端まで順に放射される。
そのため、１枚の基板Ｇに対しＣＣＤカメラ３によって取得される情報は、基板Ｇの前端から後端に向けて時系列に順に撮像された複数枚の画像となる。これにより、基板全体（周縁部）に対し割れ検査を実施することが可能となる。

ＣＣＤカメラ３による撮像画像の例を示すと、例えば、図３（ａ）に示す搬送中のガラス基板Ｇに対し、レーザ放射装置２から照射されたラインレーザ光Ｌを受光したＣＣＤカメラ３による撮像画像は、図３（ｂ）に示すような形態となる。
即ち、図２のように基板Ｇを透過したレーザ光Ｌ１は低光量の受光領域Ｐ１となり、基板Ｇの上側を通ってＣＣＤカメラ３に到達したレーザ光Ｌ２は高光量の受光領域Ｐ２となる。更に、基板Ｇの下側を通ってＣＣＤカメラ３に到達したレーザ光Ｌ３は高光量の受光領域Ｐ３となる。
尚、基板Ｇにメタル膜が成膜されている場合には、基板Ｇの上面においてレーザ光Ｌを反射するため、図４に示すように低光量の受光領域Ｐ１は現れない。

一方、ガラス基板Ｇに割れがある場合、例えば、図５（ａ）に示すように基板前側（図中下側）の一角部（ＣＣＤカメラ３側）が欠けている場合には、欠けた部位Ｂ１に照射されたラインレーザ光Ｌの撮像画像は図５（ｂ）に示すようになる。
即ち、図２に示すように基板Ｇの上側を通ってＣＣＤカメラ３に到達したレーザ光Ｌ１は、欠けた部位Ｂ１を含むため、図５（ｂ）に示すように、より面積が大きい（縦方向に長い）高光量の受光領域Ｐ２となる。

また、例えば、図６（ａ）に示すように基板前端（図中下側）の中央付近が欠けている場合、欠けた部位Ｂ２に照射されたラインレーザ光Ｌの撮像画像は図６（ｂ）に示すようになる。
即ち、図２に示すように基板Ｇを透過したレーザ光Ｌ１による低光量の受光領域Ｐ１の途中に、欠けた部位Ｂ２を通過したレーザ光Ｌによる高光量の受光領域Ｐ４が生じる。

また、例えば、図７（ａ）に示すように基板Ｇの一側部（ＣＣＤカメラ３側）に欠けた部位Ｂ３がある場合、欠けた部位Ｂ３に照射されたラインレーザ光Ｌの撮像画像は図７（ｂ）に示すようになる。
即ち、図２に示すように基板Ｇの上側を通ってＣＣＤカメラ３に到達したレーザ光Ｌ１は、欠けた部位Ｂ３を含むため、図７（ｂ）に示すように、より面積が大きい（縦方向に長い）高光量の受光領域Ｐ２となる。

続いて、このように構成された基板割れ検出装置１による基板割れ検出の動作について図１、図８、図９に基づいて説明する。
先ず、被検査基板であるガラス基板Ｇは、基板搬送路１５を搬送される（図８のステップＳ１）。

搬送されるガラス基板Ｇがレーザ放射装置２によるラインレーザ光Ｌの照射領域に達すると、基板搬送路１５を移動する基板Ｇの前端から後端にかけて順にラインレーザ光Ｌが照射される（図８のステップＳ２）。
一方、レーザ放射装置２に対向配置されたＣＣＤカメラ３では、基板Ｇを透過したラインレーザ光を受光し撮像する（図８のステップＳ３）。

撮像された画像は、制御部２０の画像演算器７に入力され（図８のステップＳ４）、そこで予め記憶した基板割れのない場合の基準画像と比較処理され（図８のステップＳ５）、その結果がコントローラ１０に出力される。
ここで、ステップＳ５における画像の比較処理では、図９に示すように画像中の比較領域が複数（図では３つの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）の領域に分割され、各領域ごとに比較処理がなされる。
より具体的には、図９の比較領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３のそれぞれについて、基準画像における受光領域の輝度と、撮像画像における受光領域の輝度とが比較され、その差分の輝度値が比較結果としてコントローラ１０に出力される。

コントローラ１０では、前記比較結果（差分の輝度値）が所定の許容値内であれば（図８のステップＳ６）、割れ（或いは欠け）の無い状態と判断される（図８のステップＳ７）。
一方、前記所定の許容値を超えているならば（図８のステップＳ６）、割れ基板と判断され、搬送ラインから取り除く等の適切な処理がなされる（図８のステップＳ８）。

尚、前記のようにステップＳ５では、複数の比較領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３のそれぞれについて比較処理を行うため、撮像画像（検査画像）において基準画像よりも高光量の受光領域が存在する比較領域が特定される。このため、ステップＳ６において割れ基板と判断された場合には、その判断がなされた比較領域の位置に基づいて基板割れの部位を特定することができる。

以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、ガラス基板Ｇの上面に対し、基板搬送路の幅方向に沿って、ガラス基板Ｇの前端から後端までラインレーザ光Ｌが照射され、ＣＣＤカメラ３によって受光され撮像される。ここで、ガラス基板Ｇに欠けがある場合には、その部位においてラインレーザ光Ｌは、ガラス基板Ｇを透過せずに、或いは透過量が低減してＣＣＤカメラ３に到達し、高光量の受光領域として撮像される。
したがって、ＣＣＤカメラ３による撮像画像（検査画像）と、基準画像とを比較し、受光量の差分に基づき、容易に基板割れを検出することができる。
また、従来のようにＣＣＤカメラにより、割れの形状を撮像するものではなく、ラインレーザ光を撮像し、その撮像画像における受光量に基づき基板割れを判定するため、高精度の割れ検出を行うことができる。
また、センサの構成として、基板搬送路１５を挟み、それぞれ一つのレーザ放射装置２とＣＣＤカメラ３とを対向対置すればよく、比較的安価な装置構成とすることができる。

Claims

被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出装置であって、
基板搬送路に沿って前記基板を平流し搬送する基板搬送手段と、
前記基板搬送路の一側方に設けられ、前記基板搬送手段により搬送される前記基板の上面に対し斜め上方から所定角度をもってラインレーザ光を放射し、前記ラインレーザ光を基板幅方向に沿って、少なくとも前記基板の左右端部を含む基板上面に照射するレーザ放射手段と、
前記基板搬送路を挟んで前記レーザ放射手段に対向配置され、前記レーザ放射手段により放射されたラインレーザ光を受光する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像と、予め記憶した基準画像とを比較処理し、比較結果に基づき基板割れを判断する制御手段とを備えることを特徴とする基板割れ検出装置。
前記制御手段は、前記画像の比較処理において、前記画像を複数の領域に分割し、各領域ごとに比較処理を行うことを特徴とする請求項１に記載された基板割れ検出装置。
前記制御手段は、前記画像の比較処理において、前記撮像手段により撮像された画像における受光領域の輝度と、前記基準画像における受光領域の輝度とを比較し、その差分の輝度値が所定値以上か否かに基づき基板割れを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板割れ検出装置。
前記レーザ放射手段は、前記基板が基板搬送路を搬送されることにより、前記基板幅方向に沿って基板前端から基板後端までラインレーザ光を基板上面に照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された基板割れ検出装置。
被処理基板に生じた割れを検出する基板割れ検出方法であって、
基板搬送路に沿って前記基板を平流し搬送する工程と、
前記基板搬送路を搬送される前記基板の上面に対し斜め上方から所定角度をもってラインレーザ光を放射し、前記ラインレーザ光を基板幅方向に沿って、少なくとも前記基板の左右端部を含む基板上面に照射する工程と、
前記基板に照射された後のラインレーザ光を受光し撮像する工程と、
前記撮像された画像と、予め記憶した基準画像とを比較処理し、比較結果に基づき基板割れを判断する工程とを含むことを特徴とする基板割れ検出方法。
前記画像の比較処理において、前記画像を複数の領域に分割し、各領域ごとに比較処理を行うことを特徴とする請求項５に記載された基板割れ検出方法。
前記画像の比較処理において、撮像された画像における受光領域の輝度と、前記基準画像における受光領域の輝度とを比較し、その差分の輝度値が所定値以上か否かに基づき基板割れを判定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載された基板割れ検出方法。
前記基板上面にラインレーザ光を照射する工程において、
前記基板が基板搬送路を搬送されることにより、前記基板の幅方向に沿って基板前端から基板後端までラインレーザ光を基板上面に照射することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載された基板割れ検出方法。