JP5553532B2 - 光学検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル(PDP)や液晶パネルや有機ELパネル等に使用されるディスプレイ基板の上に作成されたパターンの形状検査等、光透過性を有する基板の検査に用いる光学検査装置に関する。
従来、光学検査装置における基板搬送方式は、全面吸着ステージ方式やローラー搬送方式が一般的である。全面吸着ステージ方式では、吸着ステージ上に被検査基板の全面を吸着保持し、吸着ステージまたは検査用カメラを移動させて、被検査基板の全面検査を実施する。ローラ搬送方式では、ローラーの回転により被検査基板を搬送して、被検査基板の全面検査を実施する。
しかしながら、全面吸着ステージ方式では、被検査基板の上側から照明光を照射して被検査基板の撮像を実施する場合、基板材料がガラス等の光を透過する材料であれば、被検査基板を下側から吸着保持する吸着ステージからの反射光も撮像することになり、吸着ステージの表面の汚れや傷、加工上発生する表面のムラ等も欠陥として検出してしまうため、吸着ステージの表面の汚れ等の管理に膨大な作業が必要となる。また、吸着ステージの表面の高さばらつきが、撮像光学系の被写界深度の範囲に収まらないと、焦点の合った画像を撮像できないことから、厳しい被写界深度が要求される高精度な検査を全面吸着ステージ方式によって実施する場合、吸着ステージの全面にわたり非常に高い精度で高さばらつきを抑制する必要がある。そのため、吸着ステージが大型化するとともに高さばらつきを抑制することが困難となることから、昨今の基板サイズの拡大にともない、全面吸着ステージ方式を大型基板の高精度検査に対応させることが困難となっている。ローラー搬送方式も同様に、高い精度でローラーの高さばらつきを抑制することが困難であることから、大型基板の高精度検査への対応は困難である。
さらに、全面吸着ステージ方式やローラー搬送方式では、吸着ステージやローラーが基板に接触することによる帯電の影響も問題となる。すなわち、全面吸着ステージ方式やローラー搬送方式では、帯電によってトランジスタ等の回路部が破壊されるおそれがある。
以上の問題から、被検査基板を空気で浮上させて搬送する浮上搬送方式が提案されている。例えば特許文献1には、空気を噴出して被検査基板を浮上させる浮上ブロックを検査部の検査領域に配置した光学検査装置が提案されている。このように検査部の検査領域に浮上ブロックを配置することで、検査領域において被検査基板を高い平面度に矯正できる。しかしながら、検査部の検査領域に浮上ブロックを配置した場合、全面吸着ステージ方式と同様に浮上ブロックの表面の汚れ等も欠陥として検出してしまうため、浮上ブロックの表面の汚れ等の管理に膨大な作業が必要となる。
そこで、被検査基板を浮上させる浮上ステージにギャップ部を設けることで、浮上ステージの表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制した光学検査装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。以下、浮上ステージにギャップ部を設けた従来の光学検査装置について、図面を交えて説明する。図10(a)は従来の光学検査装置の浮上ステージを上方から見た図、図10(b)は従来の光学検査装置の浮上ステージを側方から見た断面図、図10(c)は従来の光学検査装置の浮上ステージを正面から見た図である。
図10(a)〜(c)に示すように、光透過性を有する被検査基板101を浮上させる浮上ステージ102には、ギャップ部103を除き、空気を噴出する噴出穴104と、空気を吸引する吸着穴105が千鳥状に配置されている。噴出穴104は噴出用配管106に連通しており、吸着穴105は吸着用配管107に連通している。噴出穴104から空気を噴出させる噴出圧力と、吸着穴105へ空気を引き込む吸引圧力を調節することで、被検査基板101の浮上高さを一定に保つことができる。
搬送機構108は、浮上ステージ102上に浮上している被検査基板101を吸着等で固定し搬送する。照明光学系109は、浮上ステージ102上に浮上搬送されている被検査基板101に線状の照明光を照射する。撮像光学系110は、照明光学系109によって線状の照明光が照射された被検査基板101上の領域の画像を撮像する。
ギャップ部103は、被検査基板101を透過した照明光学系109からの線状の照明光が照射される浮上ステージ102上の領域に設けられている。このギャップ部103を、例えば撮像光学系110の焦点深度よりも深く形成することで、撮像光学系110においてギャップ部103からの反射光が結合することを防止して、浮上ステージ102の表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制することができる。あるいは、ギャップ部103の断面形状を、ギャップ部103からの反射光の撮像光学系110への入射光量が抑制される形状にするか、または、ギャップ部103の表面に反射率の低い物質、例えば艶消しの黒色塗料を塗布することで、浮上ステージ102の表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制してもよい。
特開2004−331265号公報 特開2004−333198号公報
以上説明したように、浮上ステージにギャップ部を設けることで、浮上ステージの表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制した光学検査装置が、従来より提案されている。しかしながら、この光学検査装置では、ギャップ部により浮上精度が低下することが、高精度な検査において問題となっている。
すなわち、図10(b)に示すように、ギャップ部103の底面が、浮上ステージ102の表面より低くなっているため、高精度な浮上高さが求められる撮像光学系110の下部での浮上精度が低下するという問題がある。さらに、ギャップ部103の両端が開放され、外部との空気の入れ替えが可能な状態となっていると、浮上のための気流がギャップ部103の両端から漏れ出て、更に浮上精度が低下する。
また、図11に示すように、浮上ステージ102よりも横幅が小さいサイズの被検査基板101を搬送する場合、ギャップ部103からの気流の漏れ量がさらに大きくなり、基板端において浮上精度が極端に悪化する。
本発明は、上記課題に鑑み、浮上ステージの表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制するために浮上ステージに溝部を設けた光学検査装置において、被検査基板の浮上精度を向上させることができる光学検査装置を提供することを目的とする。
本発明の光学検査装置は、光透過性を有する被検査基板を浮上させる浮上ステージと、前記浮上ステージ上に浮上している前記被検査基板を搬送する搬送機構と、前記浮上ステージ上に浮上搬送されている前記被検査基板の表面に照明光を照射する照明光学系と、前記照明光学系が照射した前記照明光の前記被検査基板からの反射光を捉える撮像光学系と、を備え、前記被検査基板を透過した前記照明光が照射される前記浮上ステージ上の領域に対応して形成された溝部が、前記溝部の形成方向に垂直かつ相対向する2面を有し、前記溝部の底に、気体が噴出する噴出穴が設けられていることを特徴とする。
若しくは、本発明の光学検査装置、光透過性を有する被検査基板を浮上させる浮上ステージと、前記浮上ステージ上に浮上している前記被検査基板を搬送する搬送機構と、前記浮上ステージ上に浮上搬送されている前記被検査基板の表面に照明光を照射する照明光学系と、前記照明光学系が照射した前記照明光の前記被検査基板からの反射光を捉える撮像光学系と、を備え、前記被検査基板を透過した前記照明光が照射される前記浮上ステージ上の領域に対応して溝部が形成されており、前記溝部の形成方向における前記被検査基板が通過する領域の両端付近に封止部材が嵌合しており、前記溝部の底に、気体が噴出する噴出穴が設けられているものであってもよい
本発明の好ましい形態によれば、浮上ステージの表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制するために浮上ステージに溝部を設けた光学検査装置において、被検査基板の落ち込みを防止し、被検査基板の浮上精度を向上させることができる。
本発明の実施の形態1における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態1における溝部の他例を示す図 本発明の実施の形態2における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態2の光学検査装置において浮上ステージよりも横幅の小さい被検査基板を検査する時の様子を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態3における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態4における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態5における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態6における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 本発明の実施の形態7における光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 従来の光学検査装置の部分を示す図であって、(a)は上方から見た図、(b)は側方から見た断面図、(c)は正面から見た図 従来の光学検査装置において浮上ステージよりも横幅の小さい被検査基板を検査する時の様子を示す図
以下、本発明の光学検査装置に係る各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、先行して説明した部材に対応する部材には同一符号を付して、適宜説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における光学検査装置の部分を示す図であり、図1(a)は浮上ステージを上方から見た図、図1(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図1(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この光学検査装置は、図1(a)〜(c)に示すように、光透過性を有する被検査基板1を浮上させる浮上ステージ2と、浮上ステージ2上に浮上している被検査基板1を吸着等で固定し搬送する搬送機構3と、浮上ステージ2上に浮上搬送されている被検査基板1の表面に照明光を照射する照明光学系4と、照明光学系4が照射した照明光の被検査基板1からの反射光を捉える撮像光学系5と、を備える。また、被検査基板1を透過した照明光学系4からの照明光が照射される浮上ステージ2上の領域に対応して、両端に壁面6aを有する溝部6が浮上ステージ2に形成されている。
以下、この光学検査装置について、詳細に説明する。なお、撮像光学系5により撮影された画像を処理して、被検査基板1の検査のための判定処理を行う画像処理系については、既知の技術を適用することが可能であるので、ここでは説明は省略する。同様に、搬送機構3や各種の移動機構、及びそれらを駆動するための制御系等についても、既知の技術を適用することが可能であるので、ここでは説明は省略する。
図1に示すように、浮上ステージ2には、溝部6を除き、空気を噴出する噴出穴7と、空気を吸引する吸着穴8が全面に配置されている。噴出穴7は噴出用配管9に連通しており、噴出用配管9へ空気を供給することで、噴出穴7から空気が噴出し、その噴出した空気により被検査基板1が浮上する。一方、吸着穴8は吸着用配管10に連通しており、吸着用配管10から空気を吸引することで、吸着穴8から空気が吸引される。吸着穴8は、被検査基板1の浮上量を抑えるために空気を吸引する。すなわち、噴出穴7から空気を噴出させる噴出圧力と、吸着穴8へ空気を引き込む吸引圧力を調節することで、被検査基板1の浮上高さを一定に保つことができる。
ここでは、噴出穴7と吸着穴8を千鳥状に配置している。このように噴出穴7と吸着穴8を均等に配置することが、被検査基板1の浮上高さを一定に保つ上で好適である。また、噴出用配管9と吸着用配管10は、例えば、被検査基板1の搬送方向に沿って噴出穴7と吸着穴8が交互に並置された列ごとに設けてもよい。なお、噴出穴7から噴出させ、吸着穴8から吸引する気体は空気に限定されるものではない。
照明光学系4は、例えば被検査基板1の搬送方向に直交する方向に長い線状の照明光を照射する構成としてもよいし、被検査基板1の搬送方向に直交する方向に照明光を走査させる構成としてもよい。または、被検査基板1の搬送方向に直交する方向に照明光が走査されるように照明光学系4を移動させる構成としてもよい。同様に、撮像光学系5としてラインセンサを用いてもよいし、被検査基板1の搬送方向に直交する方向に撮像光学系5の有効視野を走査させる構成としてもよいし、被検査基板1の搬送方向に直交する方向に撮像光学系5の有効視野が走査されるように撮像光学系5を移動させる構成としてもよい。
溝部6は、浮上ステージ2の表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制するために浮上ステージ2に設けられている。例えば、溝部6を撮像光学系5の焦点深度よりも深く形成することで、撮像光学系5において溝部6からの反射光が結合することを防止して、浮上ステージ2の表面からの反射光の影響を抑制してもよい。
また、溝部6は、浮上ステージ2の両端まで形成されておらず、両端に壁面6aを有する。つまり、溝部6の両端は開放されておらず、これにより被検査基板1の浮上のための気流の溝部6からの漏れ量を抑制することができ、被検査基板1の浮上精度を向上させることができる。また、溝部6の幅は、撮像光学系5の有効視野11よりも全ての方向で大きくするのが好適である。
なお、浮上ステージ2の両端の溝部6が形成されていない領域では反射光が発生しうるため、その領域の検査は実施できないことを考慮すると、浮上ステージ2の両端の溝部6が形成されていない領域を可能な限り小さくすることが望ましいが、一方で、溝部6に被検査基板1の端が重なる場合、溝部6の被検査基板1が重ならない領域から気流が漏れるため、浮上ステージ2の両端の溝部6が形成されていない領域は、被検査基板1の位置や大きさのばらつきによっても被検査基板1の端が溝部6に重ならない程度に大きい必要がある。
また、図1(b)には、断面形状が四角形の溝部6を示しているが、その断面形状は特に限定されるものではなく、例えば半円形状や三角形状であってもよい。また、溝部6からの反射光の撮像光学系5への入射光量が抑制されるように、溝部6の断面形状を傾斜させてもよい。例えば、被検査基板1に対して垂直方向から照明光を照射している場合、図2に示すように溝部6の断面形状の角度を45度にすれば、撮像光学系5への入射光量を減らすことができる。また、溝部6の表面に反射率の低い物質、例えば艶消しの黒色塗料を塗布したり、溝部6の表面を荒らすことで、浮上ステージ2の表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制してもよい。なお、溝部6は、例えば掘り込み加工等により形成することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における光学検査装置について、前述した実施の形態1と異なる点を説明する。図3は本発明の実施の形態2における光学検査装置の部分を示す図であり、図3(a)は浮上ステージを上方から見た図、図3(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図3(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態2における光学検査装置は、溝部6における、被検査基板1が通過する領域の端付近に封止部材12が嵌合している点で前述した実施の形態1と異なる。このようにすれば、浮上ステージ2の両端まで溝部6が形成されており、溝部6の両端が開放されている場合であっても、封止部材12により溝部6の両端を封止することができ、前述した実施の形態1と同様に、被検査基板1の浮上のための気流の溝部6からの漏れ量を抑制することができ、被検査基板1の浮上精度を向上させることができる。
さらに、本実施の形態2によれば、図4に示すように、浮上ステージ2よりも横幅が小さい被検査基板1を搬送する場合であっても、その被検査基板1の横幅に合わせて、その被検査基板1が通過する領域の端付近に封止部材12を嵌合させることで、被検査基板1の浮上のための気流の溝部6からの漏れ量を抑制することができ、被検査基板1の浮上精度を向上させることができる。
なお、封止部材12の溝方向の長さ、および封止部材12を嵌合させる位置は、被検査基板1に封止部材12が可能な限り重ならないようにしつつ、被検査基板1の位置や大きさのばらつきによっても、1対の封止部材12の間の部分に被検査基板1の端が重ならないように設定するのが好適である。
さらに、被検査基板1が通過しない領域に存在する噴出穴7および吸着穴8において、空気の噴出および吸引を行わないようにすれば、浮上精度の更なる向上を期待することができる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における光学検査装置について、前述した実施の形態1および2と異なる点を説明する。図5は本発明の実施の形態3における光学検査装置の部分を示す図であり、図5(a)は浮上ステージを上方から見た図、図5(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図5(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態3における光学検査装置は、溝部6の底側に噴出穴7が設けられている点で前述した実施の形態1および2と異なる。なお、前述した実施の形態1および2では、搬送機構3を被検査基板1の一方の端部に対してのみ設けたが、図5に示すように、両側にそれぞれ設けてもよい。
この実施の形態3のように、溝部6の底側に噴出穴7を設けることで、溝部6の底面が浮上ステージ2の表面よりも低いことによる被検査基板1の落ち込みを、溝部6に設けた噴出穴7からの気流によって被検査基板1を吹き上げることで防ぐことが可能となり、浮上精度を更に向上させることができる。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4における光学検査装置について、前述した実施の形態1ないし3と異なる点を説明する。図6は本発明の実施の形態4における光学検査装置の部分を示す図であり、図6(a)は浮上ステージを上方から見た図、図6(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図6(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態4における光学検査装置は、溝部6の底側に噴出穴7と吸着穴8が設けられている点で前述した実施の形態1ないし3と異なる。このようにすれば、溝部6の底面が浮上ステージ2の表面よりも低いことによる被検査基板1の落ち込みを、溝部6に設けた噴出穴7からの気流によって被検査基板1を吹き上げることで防ぎつつ、溝部6に設けた吸着穴8への空気の吸引によって浮上高さを一定に保つことが可能となり、浮上精度を更に向上させることができる。
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5における光学検査装置について、前述した実施の形態3と異なる点を説明する。図7は本発明の実施の形態5における光学検査装置の部分を示す図であり、図7(a)は浮上ステージを上方から見た図、図7(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図7(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態5における光学検査装置は、溝部6の底側の噴出穴7が、撮像光学系5の有効視野11から外れる位置に配置されている点で前述した実施の形態3と異なる。このようにすれば、前述した実施の形態3と同様に浮上精度を向上させることができる上、噴出穴7の穴のエッジ部が欠陥として誤検出されることを防ぐことができる。すなわち、穴のエッジ部は加工痕として光りやすく、一般に、そのエッジ部の反射を抑制することは困難であるため、撮像光学系の有効視野内に噴出穴が入ると、噴出穴の穴のエッジ部を欠陥として誤検出する可能性があるが、本実施の形態5によれば、撮像光学系5の有効視野11から外れる位置に噴出穴7を配置することで、撮像光学系5に噴出穴7の穴のエッジ部からの反射光が入射することを防ぐことができる。
(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6における光学検査装置について、前述した実施の形態4と異なる点を説明する。図8は本発明の実施の形態6における光学検査装置の部分を示す図であり、図8(a)は浮上ステージを上方から見た図、図8(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図8(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態6における光学検査装置は、溝部6の底側の噴出穴7および吸着穴8が、撮像光学系5の有効視野11から外れる位置に配置されている点で前述した実施の形態4と異なる。このようにすれば、前述した実施の形態4と同様に浮上精度を向上させることができる上、前述した実施の形態5と同様に、噴出穴7および吸着穴8の穴のエッジ部が欠陥として誤検出されることを防ぐことができる。
(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7における光学検査装置について、前述した実施の形態1および2と異なる点を説明する。図9は本発明の実施の形態7における光学検査装置の部分を示す図であり、図9(a)は浮上ステージを上方から見た図、図9(b)は浮上ステージを側方から見た断面図、図9(c)は浮上ステージを正面から見た図である。
この実施の形態7における光学検査装置は、溝部6における、被検査基板1が通過する領域に低反射部材13が嵌合している点で前述した実施の形態1および2と異なる。このようにすれば、浮上ステージ2からの反射光の撮像光学系5への入射光量を低減することができる。また、低反射部材13の高さを、浮上ステージ2の表面よりも低く、かつ被検査基板1に接触しない限界の高さまで高くすることで、浮上精度の低下を抑えることができる。低反射部材としては、例えば黒アルマイト処理した部材や、ラシャ材、マックロン等の光吸収塗料を塗布した部材等が好適である。
なお、低反射部材に代えて、鏡面のような高反射部材を溝部6に嵌合させることで、被検査基板1の透過検査も可能となる。具体的には、照明光学系4より出射された照明光は、被検査基板1を通過して高反射部材料に照射され、その高反射部材で反射した光が、再び被検査基板1を通過して、撮像光学系5へ入射することになる。よって、被検査基板1上の、本来、光を透過すべき場所に存在する光を遮る欠陥や、本来、光を遮るべき場所に存在する光を透過する欠陥を検出することが可能となる。このように、低反射部材に代えて高反射部材を溝部6に嵌合させることで、浮上ステージを作り直すことなく、簡単に、より多くの光学検査を実施することが可能となる。
本発明にかかる光学検査装置は、浮上ステージの表面の汚れ等が欠陥として検出されることを抑制するために浮上ステージに溝部を設けた光学検査装置において、被検査基板の浮上精度を向上させることができ、PDP、液晶パネル、有機ELパネル等に使用されるディスプレイ基板の検査だけでなく、光透過性を有する基板のあらゆる検査にも有用である。
1、101 被検査基板
2、102 浮上ステージ
3、108 搬送機構
4、109 照明光学系
5、110 撮像光学系
6 溝部
6a 壁面
7、104 噴出穴
8、105 吸着穴
9、106 噴出用配管
10、107 吸着用配管
11 有効視野
12 封止部材
13 低反射部材
103 ギャップ部

Claims (6)

  1. 光透過性を有する被検査基板を浮上させる浮上ステージと、
    前記浮上ステージ上に浮上している前記被検査基板を搬送する搬送機構と、
    前記浮上ステージ上に浮上搬送されている前記被検査基板の表面に照明光を照射する照明光学系と、
    前記照明光学系が照射した前記照明光の前記被検査基板からの反射光を捉える撮像光学系と、を備え、
    前記被検査基板を透過した前記照明光が照射される前記浮上ステージ上の領域に対応して形成された溝部が、前記溝部の形成方向に垂直かつ相対向する2面を有し、
    前記溝部の底に、気体が噴出する噴出穴が設けられていることを特徴とする光学検査装置。
  2. 光透過性を有する被検査基板を浮上させる浮上ステージと、
    前記浮上ステージ上に浮上している前記被検査基板を搬送する搬送機構と、
    前記浮上ステージ上に浮上搬送されている前記被検査基板の表面に照明光を照射する照明光学系と、
    前記照明光学系が照射した前記照明光の前記被検査基板からの反射光を捉える撮像光学系と、を備え、
    前記被検査基板を透過した前記照明光が照射される前記浮上ステージ上の領域に対応して溝部が形成されており、前記溝部の形成方向における前記被検査基板が通過する領域の両端付近に封止部材が嵌合しており、
    前記溝部の底に、気体が噴出する噴出穴が設けられていることを特徴とする光学検査装置。
  3. 前記溝部の両端のみに、前記溝部の形成方向に垂直かつ相対向する2面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光学検査装置。
  4. 前記溝部の形成方向における前記被検査基板が通過する領域の両端のみに、前記封止部材が嵌合されていることを特徴とする請求項記載の光学検査装置。
  5. 前記溝部の底側に、気体が噴出する噴出穴と気体を吸引する吸着穴が設けられていることを特徴とする請求項1もしくは2のいずれかに記載の光学検査装置。
  6. 前記噴出穴および前記吸着穴は、前記撮像光学系の撮像視野から外れる位置に配置されていることを特徴とする請求項5記載の光学検査装置。
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