JP5121199B2

JP5121199B2 - 基板検査装置および基板検査方法

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Publication number: JP5121199B2
Application number: JP2006259533A
Authority: JP
Inventors: 修高木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2026-09-25
Also published as: JP2008082703A

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等で用いられるガラス基板等の検査に用いられる基板検査装置および基板検査方法に関する。

従来、ガラス基板等を顕微鏡を利用して検査する基板検査装置の一例として、検査対象である基板を検査ステージに載せて基板表面に沿ったＹ方向へ移動させつつ、基板を跨ぐ門型ステージに載せた顕微鏡を基板の移動方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向へ移動させ、しかも、透過照明部を前記基板を間に挟んで顕微鏡の真下に位置するよう顕微鏡と同期して移動させて、透過照明部によって基板を下側から照射しながら、顕微鏡によって基板を観察・検査する構造のものが知られている。

ところで、顕微鏡を移動させる門型アームや透過照明部を移動させる案内部に取り付けてあるリニアガイドは、すべての領域において直線状でかつ互いに平行であることが理想である。しかしながら、リニアガイドを取り付ける際の取付精度や、リニアガイドの個々の部品精度には限界があり、リニアガイドに多少のうねりやゆがみが生じるのは避けられない。

近年、検査対象である基板がますます大型化する傾向にあり、リニアガイドも必然的に長くなってきている。このため、これまでと同等の取付精度や部品精度であっても、所望の真直度や直交度を得ることができなくなり、結果として、顕微鏡と透過照明部との光軸が一致しなくなる箇所が発生する問題が生じている。また、透過照明部による照明範囲を広くした場合に、その照明範囲内で照度の均一性を保つことが困難となり、任意の位置で同様の照度を得ることは難しいという問題も生じている。このような問題は、特に、厳密な照度合わせ並びに光軸合わせが必要な分光測定においては、検査位置によって測定値がばらつくこととなるため、より重大となる。

このような問題に対処する技術として、例えば、特許文献１には、観察時において、顕微鏡（測光部位）と透過照明部によるスポット照明光の位置とのずれ量を検出し、このずれ量にしたがって透過照明部の位置補正を行う技術が提示されている。
特開２００２−２６７９３７号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された基板検査装置にあっては、検査を行っているときに、顕微鏡に取り付けた撮像素子から得られる画像を処理することによって逐一位置補正データを作成し、この位置補正データに基づいて透過照明部の位置補正を行うから、データ処理を行う分だけ位置補正に時間がかかり、結果的に検査時間が長くなるという問題があった。
また、Ｚ方向の位置補正については行っておらず、透過照明部と顕微鏡との距離が異なると、照明範囲内で照度の均一性を保つことが困難となることから、測定位置に拘わらず照度の均一性を保つという課題は残されたままであった。

本発明は、上記事情を鑑みなされたもので、検査時間の短縮化が図れ、かつ、任意の位置で位置補正して、常に顕微鏡と透過照明部との光軸を一致させることができる基板検査装置および基板検査方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の基板検査装置は、基板ステージ上の基板を挟むように顕微鏡と透過照明部とを対向配置させ、前記顕微鏡の移動に追従させて前記透過照明部を移動させて前記基板を検査する基板検査装置において、前記顕微鏡を一軸方向となるＸ方向へ移動可能に支持する案内部を有する顕微鏡移動機構と、前記透過照明部を前記Ｘ方向へ移動可能に支持する案内部を有する透過照明移動機構と、前記顕微鏡又は前記透過照明部を前記Ｘ方向、前記Ｘ方向と直交するＹ方向、および前記Ｘおよび前記Ｙ方向と直交するＺ方向へ移動調整する微調整用ステージと、前記顕微鏡移動機構および前記透過照明移動機構により前記顕微鏡と前記透過照明部とを同期させながら初期位置から前記Ｘ方向に所定ピッチごとに移動させて各Ｘ座標における前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部との光軸とのずれを補正するための光軸ずれ補正量を予め求めて作成した光軸補正用マッピングデータと、前記各Ｘ座標における前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部との焦点位置とのずれを補正するための焦点位置ずれ補正量を予め求めて作成した焦点位置補正用マッピングデータとを記憶する記憶部と、前記顕微鏡移動機構と前記透過照明移動機構を前記Ｘ方向の所定位置に移動させると共に、前記光軸補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する光軸ずれ補正量を求め、当該光軸ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部の光軸とが一致するように前記微調整用ステージを駆動させ、さらに前記焦点位置補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する焦点位置ずれ補正量を求め、当該焦点位置ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部の焦点位置とが一致するように前記微調整用ステージを前記Ｚ方向に駆動させる制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の基板検査方法は、基板ステージ上の検査対象となる基板を挟むように顕微鏡と透過照明部とを対向配置させ、前記顕微鏡を一軸方向となるＸ方向に移動させる顕微鏡移動機構と、前記透過照明部を前記Ｘ方向へ移動させる透過照明移動機構と、前記顕微鏡および前記透過照明部の位置補正に用いるデータを記憶する記憶部とを備える基板検査装置を用いた基板検査方法であって、前記顕微鏡移動機構および前記透過照明移動機構により前記顕微鏡と前記透過照明部とを同期させながら初期位置から前記Ｘ方向に所定ピッチごとに移動させて各Ｘ座標における前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部の光軸とのずれを補正するための光軸ずれ補正量を求めて作成した光軸補正用マッピングデータと、前記各Ｘ座標における前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部の焦点位置とのずれを補正するための焦点位置ずれ補正量を求めて作成した焦点位置補正用マッピングデータとを前記記憶部に記憶させ、前記基板を前記顕微鏡により検査するときに、前記顕微鏡移動機構と前記透過照明移動機構を前記Ｘ方向の所定位置に移動させ、前記光軸補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する前記光軸ずれ補正量を求め、当該光軸ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡と前記透過照明部とを前記基板の面方向に相対的に微動させて前記顕微鏡の光軸に前記透過照明部の光軸を一致させ、さらに、前記焦点位置補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する前記焦点位置ずれ補正量を求め、当該焦点位置ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡と前記透過照明部とを前記基板の厚さ方向に微動させて前記顕微鏡の焦点位置に前記透過照明部の焦点位置を一致させてから前記基板を検査することを特徴とする。

本発明によれば、画像処理等によって逐一位置補正データを作成するための演算を行う必要がないため、速やかな位置補正制御が行える。特に、厳密な照度合わせ並びに光軸合わせが必要な分光測定において有効である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る基板検査装置及び基板検査方法について説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示し、図１は装置全体の概略構成を示す斜視図である。図１において符号１は基台である。基台１上には、検査対象である基板Ａを基板表面に沿うＹ方向へ移動させる基板ステージ（Ｙ軸ステージ）２が配置されている。基板ステージ２は、後述する門型アーム３を挟んで左右２つに分かれている。基板ステージ２上には基板Ａが、高圧エアによるエア浮上方式や複数のコロによる直接支持方式によって略水平面に沿うように支持される。基板Ａは、基板ステージ２に付随する基板搬送手段によって例えば一方の側端を把持され、そのままの状態で、該基板搬送手段と一体的にＹ方向へ移動されるようになっている。

基台１には門型アーム３が基板ステージ２上の前記基板Ａを跨ぐように固定されている。門型アーム３は、基板Ａを観察する顕微鏡４を、基板Ａの表面に沿いかつ前記基板Ａの移動方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）へ移動可能に支持するものである。
すなわち、門型アーム３は、図示しない駆動手段を内蔵しており、この駆動手段により、門型アーム３に設けられた案内部（リニアガイド）によってＸ方向へ移動可能に支持された顕微鏡４を、任意の位置まで移動させてそこで停止させ得るものである。つまり、駆動手段と案内部は、顕微鏡をX方向へ移動させる顕微鏡移動機構（第１X軸ステージ）を構成している。

また、５は、基台１上に前記門型アーム３に隣接して固定された透過照明部移動機構（第２Ｘ軸ステージ）である。透過照明部移動機構５は、前記門型アーム３と平行となるように配置されて、透過照明部６を、門型アーム３による顕微鏡４のＸ方向への移動と同期してＸ方向へ移動させるものである。
すなわち、透過照明部移動機構５は、図示しない駆動手段を内蔵しており、この駆動手段により、透過照明部移動機構５に設けられた案内部（リニアガイド）によってＸ方向へ移動可能に支持された透過照明部６を、任意の位置まで移動させてそこで停止させ得るものである。

透過照明部移動機構５と透過照明部６との間には、透過照明部６をＸ方向、Ｙ方向、およびそれらＸ方向およびＹ方向に直交するＺ方向へそれぞれ移動調整する微調整用ステージ７が介在されている。
微調整用ステージ７は、透過照明部移動機構５によってＸ方向へ移動される基礎基板８と、図示せぬ駆動手段により基礎基板８上に沿ってＹ方向へ移動されるＹ基板９と、図示せぬ駆動手段によりＹ基板９上に沿ってＸ方向へ移動されるＸ基板１０と、図示せぬ駆動手段によりＸ基板１０に対してＺ方向へ移動されるＺ基板１１とからなっている。そして、Ｚ基板１１に透過照明部６が支持されている。

門型アーム３、透過照明部移動機構５および微調整用ステージ７にそれぞれ内蔵される各駆動手段は制御部１３に電気的に接続されている。制御部１３は、門型アーム３による顕微鏡４の移動に同期させて、透過照明部６を透過照明部移動機構５によって移動させるとき、顕微鏡４と透過照明部６の光軸が一致するようにかつそれらの焦点位置が一致するように、予め記憶部１４に記憶させた補正データに基づいて、微調整用ステージの各駆動手段を駆動させて透過照明部６を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向へ移動させるものである。

次に、上記構成の基板検査装置を用いた基板検査方法について説明する。
顕微鏡４による観察・検査を行う前に、顕微鏡４および透過照明部６を同期させながらＸ方向へ移動させるときに、それらのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の相対的なずれ量を求める。

すなわち、初期位置から門型アーム３を介して顕微鏡４をＸ方向へ例えば、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、…と１００ｍｍ置きに移動させる。これと同時に、透過照明部移動機構５により透過照明部６も１００ｍｍ置きにＸ方向へ移動させる。

このとき、基板Ａの大型化に伴い、門型アーム３および透過照明部移動機構５による顕微鏡４等の移動距離が長くなる傾向にあるため、それら門型アーム３等の取付精度や部品精度に起因して、門型アーム３の顕微鏡４案内部と透過照明部移動機構５の透過照明部６の案内部とを平行に保つことが困難になる。この結果、図２（ａ）に示すように、門型アーム３によって支持される顕微鏡４の光軸４Ａと透過照明部移動機構５により支持される透過照明部６の光軸６Ａとにずれが生じる。

そこで、顕微鏡４の光軸４Ａと透過照明部６の光軸６Ａとを一致させるよう、微調整用ステージ７を介して透過照明部６をＸ方向およびＹ方向へ移動させる。このときの微調整用ステージ７による移動量、つまりＸ方向（１０μｍ、−３４μｍ、５μｍ、４５μｍ、…）およびＹ方向（２３μｍ、６μｍ、１２３μｍ、−６７μｍ、…）に分けた補正量を求め、それらを記憶部１４に補正データとして記憶する。

また、同様に、顕微鏡４と透過照明部６の焦点方向においても、図２ｂに示すように、顕微鏡のＺ方向軌跡と透過照明部６のＺ方向軌跡とにずれが生じる。このため、顕微鏡４の対物レンズ４Ｂと透過照明部６の集光レンズ６Ｂとの焦点位置が常に一致するように（対物レンズ４Ｂと集光レンズ６Ｂの距離（図２ｂの各矢印の長さ）が一定となるように）、微調整用ステージ７を介して透過照明部６をＺ方向へ移動させ、このときの補正量（１２３μｍ、−４５６μｍ、５６μｍ、―７８μｍ、…）を記憶部１４に補正データとして記憶する。
これらＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれの補正量をまとめたものが、図３に示すマッピングデータである。
なお、記憶部１４に記憶するこのマッピングデータは、検査ロットが変わる都度新たに求めて更新してもよく、また、所定期間置き、例えば１週間置きあるいは２週間置きに求めて更新してもよい。

顕微鏡４により基板Ａを観察・検査するときには、マクロ検査等の事前検査によって、基板Ａに対し欠陥の可能性のある箇所が座標の形で予め求められており、この欠陥可能性位置に顕微鏡４の観察領域が至るように、基板ステージ２により基板ＡをＹ方向へ所定量
移動させ、また、門型アーム３によって顕微鏡４をＸ方向へ所定量移動させる。このとき、顕微鏡４の移動に同期して、透過照明部移動機構５により、透過照明部６もＸ方向へ所定量移動させる。

ここで、予め記憶部１４に記憶しているマッピングデータから、顕微鏡４の初期位置から欠陥可能性位置までの目標移動量に対応する補正量を求め、この補正量に基づき、微調整用ステージ７を介して透過照明部６を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向へそれぞれ移動させる。
なお、目標移動量に対応する補正量がマッピングデータにない場合には、その前後のマッピングデータを用いて線形補正を行うことで推定補正量を求め、この推定補正量に基づき透過照明部６を移動させる。

このように、記憶部１４に記憶しているマッピングデータから透過照明部６の目標移動量に対応する補正量を求め、この補正量に基づき、微調整用ステージ７を介して透過照明部６を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向へ移動させるので、顕微鏡４がいかなる位置にあっても、顕微鏡４と透過照明部６の光軸および焦点を一致させることができ、顕微鏡４による精密な観察、並びに分光測定（カラーフィルタの透過率測定）のような光学測定を行うことができる。
またこのとき、予め記憶部１４に記憶させた補正データに基づいて透過照明部６を移動させるから、画像処理等によって逐一位置補正データを作成するための演算を行う必要がなく、この結果、速やかな位置補正制御が行える。
＜第２実施形態＞

図４は、本発明の第２実施形態を示す。
なお、説明の便宜上、この第２実施形態の構成要素のうち、前記第１実施形態の構成要素と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

この第２実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、微調整用ステージ２０が、透過照明部６をＹ方向およびＺ方向へのみ移動調整可能であって、Ｘ方向への移動調整機能がない点である。
すなわち、微調整用ステージ２０は、図示せぬ駆動手段により透過照明部移動機構５に沿ってＸ方向へ移動される基礎基板２１と、図示せぬ駆動手段により基礎基板２１上に沿ってＹ方向へ移動されるＹ基板２２と、図示せぬ駆動手段によりＹ基板２２に対してＺ方向へ移動されるＺ基板２３とからなっており、このＺ基板２３に透過照明部６が支持されている。

この第２実施形態において、透過照明部６のＸ方向の補正量調整は、Ｘ方向の移動要素を有する透過照明部移動機構５によって行う。なお、これに限られることなく、透過照明部移動機構５によるＸ方向の補正量調整は行わず、逆に、門型アーム３によって顕微鏡４を移動させることにより、補正量調整を行っても良い。
第２実施形態においても、前述の第１実施形態と同様、顕微鏡４と透過照明部６の光軸および焦点をそれぞれ一致させることができる効果を奏する。また、この第２実施形態では、上記効果の加えて、微調整用ステージ２０の構成の簡素化並びに部品点数を少なくすることができ、しかも、Ｘ方向へ移動に関する制御の簡素化も図ることができる効果を奏する。
なお、顕微鏡４および透過照明部６がそれぞれXYステージに搭載され、ホルダ上に固定された基板上を移動可能なXYガントリーステージにおいても、可動範囲における同様のマッピング・データを予め持つことにより、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、前記第１実施形態では、顕微鏡４と透過照明部６の光軸および焦点を一致させるにあたり、顕微鏡４を固定し、透過照明部６を微調整用ステージ７によりＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させているが、これに限られることなく、逆に、透過照明部６を固定し、門型アームに設けた微調整用ステージにより顕微鏡４をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させてもよい。
また、検査対象物である基板Ａの表面に対する顕微鏡４の焦点位置のずれ量を自動焦点機構により求め、これを透過照明部６のＺ方向補正量に加算する構成にすれば、任意の位置で、顕微鏡４と透過照明部６の焦点を一致させる（顕微鏡４と透過照明部６との距離を一定に保つ）ことに加えて、検査対象物（基板Ａ）に焦点を合わせることも可能である。

本発明の第１実施形態の基板搬送装置の概略構成を示す斜視図である。同基板搬送装置によるマッピングデータの取得方法を示すもので、（ａ）はＸ方向およびＹ方向のデータの取得方法を示す図、（ｂ）はＺ方向のデータの取得方法を表す図である。同基板搬送装置によるマッピングデータの一例を示す図である。本発明の第２実施形態の基板搬送装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ基板
１基台
２基板ステージ（第１Ｘ軸ステージ）
３門型アーム（Ｙ軸ステージ）
４顕微鏡
５透明照明部移動機構（第２Ｘ軸ステージ）
６透過照明部
７微調整用ステージ
１３制御部
１４記憶部

Claims

基板ステージ上の基板を挟むように顕微鏡と透過照明部とを対向配置させ、前記顕微鏡の移動に追従させて前記透過照明部を移動させて前記基板を検査する基板検査装置において、
前記顕微鏡を一軸方向となるＸ方向へ移動可能に支持する案内部を有する顕微鏡移動機構と、
前記透過照明部を前記Ｘ方向へ移動可能に支持する案内部を有する透過照明移動機構と、
前記顕微鏡又は前記透過照明部を前記Ｘ方向、前記Ｘ方向と直交するＹ方向、および前記Ｘおよび前記Ｙ方向と直交するＺ方向へ移動調整する微調整用ステージと、
前記顕微鏡移動機構および前記透過照明移動機構により前記顕微鏡と前記透過照明部とを同期させながら初期位置から前記Ｘ方向に所定ピッチごとに移動させて各Ｘ座標における前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部との光軸とのずれを補正するための光軸ずれ補正量を予め求めて作成した光軸補正用マッピングデータと、前記各Ｘ座標における前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部との焦点位置とのずれを補正するための焦点位置ずれ補正量を予め求めて作成した焦点位置補正用マッピングデータとを記憶する記憶部と、
前記顕微鏡移動機構と前記透過照明移動機構を前記Ｘ方向の所定位置に移動させると共に、前記光軸補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する光軸ずれ補正量を求め、当該光軸ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部の光軸とが一致するように前記微調整用ステージを駆動させ、さらに前記焦点位置補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する焦点位置ずれ補正量を求め、当該焦点位置ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部の焦点位置とが一致するように前記微調整用ステージを前記Ｚ方向に駆動させる制御部と、
を備えることを特徴とする基板検査装置。
前記制御部は、前記所定位置までの移動量に対する補正量が前記光軸補正用マッピングデータにないときに、前記光軸補正用マッピングデータに記憶された前記所定位置の前後位置までの移動量に対する補正量を用いた線形補正により推定補正量を求め、当該推定補正量に基づき前記微調整用ステージを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
基板ステージ上の検査対象となる基板を挟むように顕微鏡と透過照明部とを対向配置させ、前記顕微鏡を一軸方向となるＸ方向に移動させる顕微鏡移動機構と、前記透過照明部を前記Ｘ方向へ移動させる透過照明移動機構と、前記顕微鏡および前記透過照明部の位置補正に用いるデータを記憶する記憶部とを備える基板検査装置を用いた基板検査方法であって、
前記顕微鏡移動機構および前記透過照明移動機構により前記顕微鏡と前記透過照明部とを同期させながら初期位置から前記Ｘ方向に所定ピッチごとに移動させて各Ｘ座標における前記顕微鏡の光軸と前記透過照明部の光軸とのずれを補正するための光軸ずれ補正量を求めて作成した光軸補正用マッピングデータと、前記各Ｘ座標における前記顕微鏡の焦点位置と前記透過照明部の焦点位置とのずれを補正するための焦点位置ずれ補正量を求めて作成した焦点位置補正用マッピングデータとを前記記憶部に記憶させ、
前記基板を前記顕微鏡により検査するときに、前記顕微鏡移動機構と前記透過照明移動機構を前記Ｘ方向の所定位置に移動させ、前記光軸補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する前記光軸ずれ補正量を求め、
当該光軸ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡と前記透過照明部とを前記基板の面方向に相対的に微動させて前記顕微鏡の光軸に前記透過照明部の光軸を一致させ、
さらに、前記焦点位置補正用マッピングデータから前記所定位置までの移動量に対応する前記焦点位置ずれ補正量を求め、
当該焦点位置ずれ補正量に基づいて前記顕微鏡と前記透過照明部とを前記基板の厚さ方向に微動させて前記顕微鏡の焦点位置に前記透過照明部の焦点位置を一致させてから前記基板を検査することを特徴とする基板検査方法。