JP5322543B2 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

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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欠陥を検出する基板検査装置及び基板検査方法に係り、特にガラス基板やプラスチック基板等の製造ライン内や、それらを用いた表示用パネル基板の製造ライン内で基板の欠陥を検出するのに好適な基板検査装置及び基板検査方法に関する。
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(Electroluminescence)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基板上にパターンを形成して行われる。その際、基板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、基板の傷や異物等の欠陥の検査が行われている。
基板検査装置は、レーザー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を受光して、基板の傷や異物等の欠陥を検出するものである。検査光により基板を走査するため、基板全体の検査には時間が掛かる。そのため、従来は、ガラス基板やプラスチック基板等の製造ライン内や、それらを用いた表示用パネル基板の製造ライン内で、基板の欠陥をリアルタイムに検査することができなかった。それに対し、特許文献1には、インライン上でガラス基板ごとにカメラでスキャンされた一部の単位領域に対するパーティクルの情報をデータ化して、ガラス基板のそれぞれの全領域に対するパーティクルの情報を統計的な数値で表示するガラス基板のパーティクル測定方法が開示されている。
特開2005−164558号公報
特許文献1に記載の技術は、ガラス基板のそれぞれのスキャンされた単位領域等を合わせた面積が1枚のガラス基板の面積に近接した許容値以内にあるか否かを判断し(請求項1の(e)及び図4のS51)、判断の結果、”いいえ”である場合は、前のステップに戻り、”はい”である場合は、スキャンされた単位領域等に存在するパーティクルに対するデータを1つにまとめてガラス基板の全領域に対するパーティクル情報のデータとして格納する(請求項1の(f)及び図4のS50)ものである。そして、ガラス基板の全領域に対するパーティクル情報でパーティクルの個数が予め定められた個数以上であるか否かを判断し(図4のS80)、それ以上であれば警報を発生して(図4のS90)、処理を終了する。従って、特許文献1に記載の技術では、単位領域等を合わせた面積が1枚のガラス基板の面積に近接した許容値に達する複数回のスキャンを行った後、ガラス基板の全領域に対するパーティクル情報が1回得られ、ガラス基板の全領域に対する次のパーティクル情報を得るためには、再度同じ回数のスキャンを繰り返さなければならない。そのため、情報の迅速性に欠け、不具合の発見が遅れるという問題があった。
本発明の課題は、ライン内での基板の欠陥の検査をより迅速に行うことである。
本発明の基板検査装置は、複数の基板を順番に移動する基板移動手段と、基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板移動手段により移動される基板へ照射する投光系、及び検査光が基板の欠陥により反射又は散乱された光を受光する受光系を有する光学系と、光学系を基板移動方向と直交する方向へ移動して、投光系からの検査光により走査される基板の走査領域を基板毎に変更する光学系移動手段と、受光系が受光した光の強度から、走査領域の基板の欠陥を検出する処理手段と、処理手段が検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶する記憶手段と、記憶手段を制御し、基板毎に、処理手段が新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶手段に記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、記憶手段に記憶された複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成する制御手段とを備えたものである。
また、本発明の基板検査方法は、複数の基板を順番に移動しながら、投光系及び受光系を有する光学系を基板移動方向と直交する方向へ移動して、投光系からの基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光により走査される基板の走査領域を基板毎に変更し、投光系から基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板へ照射し、検査光が基板の欠陥により反射又は散乱された光を受光系により受光し、受光系が受光した光の強度から、走査領域の基板の欠陥を検出し、検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、基板毎に、新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成するものである。
複数の基板を順番に移動しながら、投光系及び受光系を有する光学系を基板移動方向と直交する方向へ移動して、投光系からの基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光により走査される基板の走査領域を基板毎に変更し、投光系から基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板へ照射し、検査光が基板の欠陥により反射又は散乱された光を受光系により受光し、受光系が受光した光の強度から、走査領域の基板の欠陥を検出するので、基板毎に異なった走査領域の欠陥のデータが得られる。そして、検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、基板毎に、新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成するので、基板1枚分の欠陥のデータが基板毎に得られ、ライン内での基板の欠陥の検査がより迅速に行われる。
さらに、本発明の基板検査装置は、制御手段が、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板毎に、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを判定するものである。また、本発明の基板検査方法は、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板毎に、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを判定するものである。基板1枚分の欠陥の数が許容値を超える不具合が発生した場合、不具合が基板毎に早期に発見される。
本発明によれば、検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、基板毎に、新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成することにより、基板1枚分の欠陥のデータを基板毎に得ることができるので、ライン内での基板の欠陥の検査をより迅速に行うことができる。
さらに、本発明によれば、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板毎に、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを判定することにより、基板1枚分の欠陥の数が許容値を超える不具合が発生した場合、不具合を基板毎に早期に発見することができる。
図1は本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図、図2は本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。本実施の形態は、検査光が基板の欠陥により散乱された散乱光から基板の欠陥を検出する基板検査装置の例を示している。基板検査装置は、ステージ10、ローラ11、フレーム13,14、光学系移動機構、光学系20a,20b、焦点調節機構41、センサー51、及び後述する制御系を含んで構成されている。
なお、以下に説明する実施の形態におけるXY方向は例示であって、X方向とY方向とを入れ替えてもよい。
図1及び図2において、検査対象である複数の基板1は、ライン内において、搬入コンベア2により基板検査装置へ順番に搬入され、検査後、搬出コンベア3により基板検査装置から順番に搬出される。ステージ10は、搬入コンベア2から各基板1を受け取る。図3は、ステージの上面図である。ステージ10に設けられたローラ11は、図3に破線で示した各基板1の裏面の周辺部に接触しながら回転して、各基板1を矢印で示す基板移動方向(X方向)へ順番に移動する。ステージ10は、上面に図示しない複数のエア吹き出し口を有し、複数のエア吹き出し口からローラ11により移動される各基板1の裏面へエアを吹き付けて、各基板1の中央部をたわまない様に浮上させる。
図1において、ローラ11により移動される基板1の上方には、基板1の基板移動方向(X方向)と直交する方向(Y方向)の幅以上に渡って伸びるフレーム13,14が設置されている。フレーム13,14には、光学系移動機構により、光学系20a,20bがY方向に移動可能に搭載されている。なお、本実施の形態では、2つの光学系20a,20bが設けられているが、光学系の数はこれに限らず、1つ又は3つ以上の光学系を設けてもよい。
図4は、光学系移動機構を示す一部断面側面図である。光学系移動機構は、ガイド15,17、移動台16、並びに磁石板18及びコイル19から成るリニアモータを含んで構成されている。フレーム13,14には、図4の図面奥行き方向(Y方向)へ伸びるガイド15が設けられ、ガイド15には、移動台16が搭載されている。移動台16には、光学系20a,20bを収納する収納部16cと、収納部16cから水平に伸びるアーム部16dとが設けられている。収納部16cには、後述する焦点調節機構41を介して、光学系20a,20bが搭載されている。また、フレーム13には、図4の図面奥行き方向(Y方向)へ伸びるガイド17が設けられ、ガイド17には、移動台16のアーム部16dが搭載されている。フレーム13には、リニアモータの固定子である磁石板18が取り付けられ、アーム部16dには、リニアモータの可動子であるコイル19が取り付けられている。後述する光学系移動制御回路60からコイル19へ電流を流すと、コイル19の電流と磁石板18の磁界とから、フレミングの左手の法則によって、コイル19に推力(ローレンツ力)が働き、移動台16がガイド15及びガイド17に沿って移動し、光学系20a,20bが基板移動方向(X方向)と直交する図面奥行き方向(Y方向)へ移動される。
図5は、光学系及び制御系の概略構成を示す図である。光学系20a,20bは、検査光を基板1へ照射する投光系、基板1からの反射光を検出する反射光検出系、及び基板1からの散乱光を受光する受光系を含んで構成されている。また、制御系は、焦点調節制御回路40、信号処理回路50、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を含んで構成されている。
図6は、光学系の投光系及び受光系を示す斜視図である。投光系は、レーザー光源21、レンズ群22、及びミラー23を含んで構成されている。レーザー光源21は、検査光となるレーザー光を発生する。レンズ群22は、レーザー光源21から発生された検査光を集光し、集光した検査光を基板移動方向(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を通った検査光を、基板1へ斜めに照射する。基板1へ照射された検査光は、基板1の表面上において、基板移動方向(X方向)に集束し、基板移動方向(X方向)と直交する方向(Y方向)に所定の幅を持った光となる。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所定の幅の検査光が基板1を走査し、走査領域の欠陥の検査が行われる。
基板1へ斜めに照射された検査光の一部は基板1の表面で反射され、一部は基板1の内部へ透過して基板1の裏面から射出される。基板1の表面に傷や異物等の欠陥がある場合、基板1へ照射された検査光の一部が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。
図5において、反射光検出系は、ミラー25、レンズ26、及びCCDラインセンサー27を含んで構成されている。基板1の表面からの反射光は、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からの反射光を集束させ、CCDラインセンサー27の受光面に結像させる。
このとき、CCDラインセンサー27の受光面における反射光の受光位置は、基板1の表面の高さによって変化する。図5に示す基板1の表面の高さを基準としたとき、基板1の表面の高さが基準より低い場合、基板1の表面で検査光が照射及び反射される位置が図面の左側へ移動し、CCDラインセンサー27の受光面における反射光の受光位置が図面の右側へ移動する。逆に、基板1の表面の高さが基準より高い場合、基板1の表面で検査光が照射及び反射される位置が図面の右側へ移動し、CCDラインセンサー27の受光面における反射光の受光位置が図面の左側へ移動する。
CCDラインセンサー27は、受光面で受光した反射光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、CCDラインセンサー27の検出信号に基づき、基板1の表面からの反射光がCCDラインセンサー27の受光面の中心位置で受光される様に、焦点調節機構41を駆動して光学系20a,20bを移動する。焦点調節機構41は、パルスモータ42、カム43、及びカムフォロア44を含んで構成されている。パルスモータ42の回転軸には、偏心したカム43が取り付けられており、光学系20a,20bには、カムフォロア44が取り付けられている。焦点調節制御回路41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が駆動されてカム43が回転し、光学系20a,20bが上下に移動されて、光学系20a,20bの焦点位置が調節される。
図6において、受光系は、集光レンズ28、結像レンズ29、及びCCDラインセンサー30を含んで構成されている。集光レンズ28は、基板1からの散乱光を集光し、結像レンズ29は、集光レンズ28で集光された散乱光をCCDラインセンサー30の受光面に結像させる。図5において、CCDラインセンサー30は、受光面で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。
図1及び図3において、ステージ10には、光学系20aの投光系からの検査光が照射される領域に、複数の開口12aが設けられ、光学系20bの投光系からの検査光が照射される領域に、複数の開口12bが設けられている。開口12aと開口12bは、基板移動方向(X方向)と直交する方向(Y方向)において、光学系20a,20bの投光系からの検査光の幅以上の長さを有し、異なった位置に交互に設けられている。図4において、光学系20aの投光系から照射され、基板1の内部へ透過して基板1の裏面から射出された検査光は、開口12aを通ってステージ10の下方へ進み、光学系20aの反射光検出系及び受光系で受光されない。光学系20bの投光系から照射され、基板1の内部へ透過して基板1の裏面から射出された検査光も、同様に、開口12bを通ってステージ10の下方へ進み、光学系20bの反射光検出系及び受光系で受光されない。
図5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、コイル19へ電流を供給し、光学系20a,20b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20a,20b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7は、基板の走査領域を示す図である。本実施の形態は、基板1の検査領域を44個の走査領域に分割し、2つの光学系20a,20bを用いて、それぞれ22回ずつの走査を行う例を示している。なお、走査領域の数及び走査回数は、これに限らず、基板の大きさや光学系の数に応じて適宜決定される。
図7において、基板1の周辺部の符号NSが付された領域は、ローラ11が接触する検査対象外の領域であり、符号SA1〜SA22及び符号SB1〜SB22が付された領域は、走査領域である。本実施の形態では、まず、1枚目の基板1が後述するセンサー51の下方へ達する前に、光学系20aを走査領域SA1が通過する位置の上空へ移動し、光学系20bを走査領域SB1が通過する位置の上空へ移動する。そして、1枚目の基板1について、光学系20aの投光系からの検査光により、走査領域SA1の走査を行い、光学系20bの投光系からの検査光により、走査領域SB1の走査を行う。
1枚目の基板の走査が終了した後、2枚目の基板1が後述するセンサー51の下方へ達する前に、光学系20aを走査領域SA2が通過する位置の上空へ移動し、光学系20bを走査領域SB2が通過する位置の上空へ移動する。そして、2枚目の基板1について、光学系20aの投光系からの検査光により、走査領域SA2の走査を行い、光学系20bの投光系からの検査光により、走査領域SB2の走査を行う。以後、これらの動作を繰り返し、22枚目の基板1について、光学系20aの投光系からの検査光により、走査領域SA22の走査を行い、光学系20bの投光系からの検査光により、走査領域SB22の走査を行う。
22枚目の基板1の走査が終了した後は、初めに戻り、23枚目〜44枚目の基板1の走査を、1枚目〜22枚目の基板1の走査と同様に行ってもよい。あるいは、23枚目の基板1の走査を22枚目の基板1の走査と同様に行った後、光学系20a,20bを逆方向へ移動して、24枚目〜44枚目の基板1の走査を、21枚目〜1枚目の基板1の走査と同様に行ってもよい。45枚目以降の基板1の走査も同様である。
図1及び図2において、センサー51は、ローラ11により移動される基板1の基板移動方向側の縁を検出し、検出信号を図5の信号処理回路50へ出力する。図5において、信号処理回路50は、CCDラインセンサー30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、センサー51から検出信号を入力してからの経過時間に基づき、検出した欠陥の基板移動方向(X方向)の位置を検出する。信号処理回路50は、検出した欠陥のデータを、CPU100へ出力する。
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の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶する。通報装置80は、CPU100の制御により、後述する通報を行う。入出力装置90は、後述するライン停止命令を入力し、また、CPU100の制御により、欠陥のデータ及び後述する判定結果の出力を行う。
図8は、本発明の一実施の形態による基板検査方法を示すフローチャートである。まず、CPU100は、光学系20a,20bの移動を、光学系移動制御回路60へ指令する。光学系移動制御回路60は、CPU100からの指令に従って、コイル19へ電流を供給し、光学系20a,20bをそれぞれの走査領域が通過する位置の上空へ移動する(ステップ101)。ローラ11による基板1の移動に伴い、信号処理回路50は、CCDラインセンサー30からのディジタル信号を処理して、走査領域の基板1の欠陥を検出する(ステップ102)。
次に、CPU100は、メモリ70を制御し、検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、基板毎に、信号処理回路50が新たに検出した走査領域の基板1の欠陥のデータにより、メモリ70に記憶された同じ走査領域の基板1の欠陥のデータを更新する(ステップ103)。そして、CPU100は、基板毎に、メモリ100に記憶された複数の走査領域の基板1の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成する(ステップ104)。
次に、CPU100は、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板毎に、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを判定する(ステップ105)。この判定は、欠陥の大きさのランク別に行ってもよく、あるいは欠陥の大きさのランクに関わらずに基板1枚分の全欠陥を対象に行ってもよい。基板1枚分の欠陥の数が許容値以内であった場合、ステップ109へ進む。基板1枚分の欠陥の数が許容値を超えていた場合、CPU100は、通報装置80を制御して、ライン管理者又はライン制御設備へ、基板1枚分の欠陥の数が許容値を超えていた旨の通報を行う(ステップ106)。続いて、CPU100は、ライン管理者又はライン制御設備から入出力装置90へライン停止命令が入力されたかどうかを判定する(ステップ107)。ライン停止命令が入力されない場合、ステップ109へ進む。ライン停止命令が入力された場合、CPU100は、入出力装置90を制御して、欠陥のデータ及び判定結果の出力を行い(ステップ108)、処理をストップする。
次に、CPU100は、入出力装置90を制御して、基板毎に、欠陥のデータ及び判定結果の出力を行う。(ステップ109)。欠陥のデータの出力は、例えば、欠陥の大きさ及び位置を示すマップを、モニタ用ディスプレイで表示し又プリンタで印刷し、あるいは、欠陥の大きさのランク別に、各走査領域の欠陥の数及び基板1枚分の欠陥の数を、モニタ用ディスプレイで表示し又プリンタで印刷して行う。続いて、CPU100は、全基板の検査が終了したかどうかを判定し(ステップ110)、終了していない場合はステップ101へ戻り、終了した場合は処理をストップする。
以上説明した実施の形態によれば、検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、基板毎に、新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して(ステップ103)、複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成する(ステップ104)ことにより、基板1枚分の欠陥のデータを基板毎に得ることができるので、ライン内での基板の欠陥の検査をより迅速に行うことができる。
さらに、以上説明した実施の形態によれば、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板毎に、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを判定する(ステップ105)ことにより、基板1枚分の欠陥の数が許容値を超える不具合が発生した場合、不具合を基板毎に早期に発見することができる。
本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。 ステージの上面図である。 光学系移動機構を示す一部断面側面図である。 光学系及び制御系の概略構成を示す図である。 光学系の投光系及び受光系を示す斜視図である。 基板の走査領域を示す図である。 本発明の一実施の形態による基板検査方法を示すフローチャートである。
符号の説明
1 基板
2 搬入コンベア
3 搬出コンベア
10 ステージ
11 ローラ
12a,12b 開口
13,14 フレーム
15,17 ガイド
16 移動台
18 磁石板(リニアモータの固定子)
19 コイル(リニアモータの可動子)
20a,20b 光学系
21 レーザー光源
22 レンズ群
23,25 ミラー
26 レンズ
27 CCDラインセンサー
28 集光レンズ
29 結像レンズ
30 CCDラインセンサー
40 焦点調節制御回路
41 焦点調節機構
42 パルスモータ
43 カム
44 カムフォロア
50 信号処理回路
51 センサー
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 (2)

  1. 複数の基板を順番に移動する基板移動手段と、
    基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を前記基板移動手段により移動される基板へ照射する投光系、及び検査光が基板の欠陥により反射又は散乱された光を受光する受光系を有する光学系と、
    前記光学系を基板移動方向と直交する方向へ移動して、前記投光系からの検査光により走査される基板の走査領域を基板毎に変更する光学系移動手段と、
    前記受光系が受光した光の強度から、走査領域の基板の欠陥を検出する処理手段と、
    前記処理手段が検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段を制御し、基板毎に、前記処理手段が新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、前記記憶手段に記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、前記記憶手段に記憶された複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成する制御手段とを備え
    前記制御手段は、作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを、基板1枚毎に判定することを特徴とする基板検査装置。
  2. 複数の基板を順番に移動しながら、
    投光系及び受光系を有する光学系を基板移動方向と直交する方向へ移動して、投光系からの基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光により走査される基板の走査領域を基板毎に変更し、
    投光系から基板移動方向と直交する方向に所定の幅を有する検査光を基板へ照射し、
    検査光が基板の欠陥により反射又は散乱された光を受光系により受光し、
    受光系が受光した光の強度から、走査領域の基板の欠陥を検出し、
    検出した走査領域の基板の欠陥のデータを、走査領域毎に記憶し、
    基板毎に、新たに検出した走査領域の基板の欠陥のデータにより、記憶された同じ走査領域の基板の欠陥のデータを更新して、複数の走査領域の基板の欠陥のデータから、基板1枚分の欠陥のデータを作成し、
    作成した基板1枚分の欠陥のデータに基づき、基板1枚分の欠陥の数が許容値以内かどうかを、基板1枚毎に判定することを特徴とする基板検査方法。
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