JPH0921759A - 基板の異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検査効率を向上させることができる基板の異物
検査装置を提供することにある。 【解決手段】正多角形のポリゴンミラー一方の頂点を他
方のポリゴンミラーの各辺の中央位置に位置付けるよう
に回転制御をしているので、一方の走査が完了した後に
他方の走査が行われ、トータルの無効走査幅が減少して
効率のよい検査が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板の異物検査
装置に関し、詳しくは、液晶表示装置（ＬＣＤ）のガラ
ス基板そのもの（洗浄前あるいは洗浄後の素ガラス基
板）、クロム膜付きガラス基板、あるいはＩＴＯ（酸化
インジゥム・錫）等の透明電極が形成されたガラス基板
などに存在する異物を検出する検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネル（ＬＣＤパネル）には、その
製造工程から素ガラス基板、クロム膜付きガラス基板、
ガラス基板の表面にＩＴＯ（酸化インジゥム・錫）の薄
膜を蒸着した透明電極付きガラス基板などがある。そし
て、このようなガラス基板は、上面用と下面用とがあっ
て、それぞれ洗浄工程を挟んでクロム膜や、カラーフィ
ルタ膜、あるいは、パターニング、トランジスタの形成
などが行われる。この明細書では、洗浄前後の素ガラス
基板から膜付き基板を含めて単にガラス基板として説明
する。なお、ガラス基板のサイズには各種があるが、大
型のものは、縦横の幅が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のガラス基板の
異物検査は、ガラス基板の受け入れ検査、そしてその洗
浄後の評価や異物の管理等のために行われるが、そこで
の検査の効率を図るために、従来、レーザスキャン方式
により、ガラス基板の縦または横に沿ってその表面を直
線的に走査して直線状の受光ラインで各スキャン位置か
らの異物による散乱光を受けて異物を検出することが行
われている。特に、ＬＣＤパネルでは、その各処理工程
の前工程としての洗浄工程は、数十もあって、そこでの
洗浄能力を維持しなければ歩留まりの低下を招く関係
で、異物検査は欠かせない。しかし、基板のサイズが大
きくなるにつれて異物検査効率が低下し、その効率向上
が問題になる。表面側の異物のみならず、裏面側の異物
をも表面側から検出する場合には、特開平５−５２７６
２号で示すように、高角度と低角度の２方向からレーザ
光を照射して散乱光を受光することが必要なる。そのた
めに、それぞれの角度において走査を行わなければなら
ず、このような場合にはさらに効率が悪化する。この発
明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、検査効率を向上させることができる基板の
異物検査装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の基板の異物検査装置の特徴は、被検
査基板の表面を走査するために第１のレーザ光を受けて
これを反射させる実質的に各辺が等しい正多角形の第１
のポリゴンミラーと、第２のレーザ光を受けてこれを反
射させる正多角形と同じ角数の実質的に各辺が等しい正
多角形であって前記第１のポリゴンミラーが走査する走
査線上を走査する第２のポリゴンミラーと、第１のポリ
ゴンミラーの反射位置が多角形の頂点にあるときに第２
のポリゴンミラーの反射位置が多角形の辺のほぼ中央位
置になるように第１のポリゴンミラーと第２のポリゴン
ミラーとの回転を制御する制御回路とを備えていて、走
査線上を走査する第１および第２のポリゴンミラーの反
射光による走査範囲が中央位置を中心にして各辺の長さ
の１／２以下にあるものである。

【０００５】

【発明の実施形態】図６に示すように、第１のポリゴン
ミラー４４ａと第２のポリゴンミラー４４ｂとの走査に
使用される反射面の範囲、言い換えれば、有効走査幅を
辺の中央（中心）を基準として直線性がよく、照射スポ
ットの形状があまり変形しない、黒太線で示す範囲Ｒと
する。これ以外の範囲を無効走査幅Ｎとすれば、前記の
ように、正多角形のポリゴンミラー一方の頂点を他方の
ポリゴンミラーの各辺の中央位置に位置付けるようにし
て回転制御をすれば、一方の走査が完了した後に他方の
走査が行われ、図６に示すようにトータルの無効走査幅
Ｎ（ブランクエリア）が減少して効率のよい検査が可能
になる。実施例では、第１，第２のポリゴンミラーとし
て正８角形のポリゴンミラーを用いているが、この発明
では、実質的に正多角形の、ポリゴンミラーを用いるこ
とができる。また、後述する実施例では、特に被検査基
板がＬＣＤに使用される素カラス基板を例としている
が、被検査基板は、クロム膜付きガラス基板や透明電極
付きガラス基板、カラーフィルタ膜などであってもよ
い。特に、高低２つの照射角で、表裏の異物を検出する
場合にあっては、一方のポリゴンミラーを高い角度と
し、他方を低い角度に割り当てれば、表裏の異物を表面
側の投光受光配置により効率よい検査ができる。なお、
カラーフィルタ膜等の平板状の膜もこの明細書および特
許請求の範囲における異物検査の対象となる基板の概念
に含むものである。

【０００６】

【実施例】図１は、この発明の基板の異物検査装置の一
実施例の構成図であり、図２は、この発明のポリゴンミ
ラーを分離して配置した他の一実施例の構成図、図３
は、そのレーザ光源駆動回路の説明図、図４は、そのタ
イミング制御の波形図、図５は、２つのポリゴンミラー
のレーザビームの反射タイミングの説明図、そして図６
は、その有効走査の状態を示す説明図である。図１に示
すように、基板の異物検査装置１０は、被検査物である
素ガラス基板１の上部に、半導体レーザ素子によるＳ偏
光のレーザビームＴ_A(ｓ) を発生するレーザ光源４１と
Ｐ偏光のレーザビームＴ_B(ｐ) を発生するレーザ光源４
２とを有している。光照射制御回路５３は、これらレー
ザ光源４１，４２を交互に駆動し、それぞれからＳ偏光
のレーザビームＴ_A(ｓ) とＰ偏光のレーザビームＴ
_B(ｐ) を交互に発生させる。この光照射制御回路５３
は、判定処理装置５５により制御され、この制御に応じ
て図６に示すような有効走査範囲Ｒに対応して交互に前
記の駆動制御を行うとともにポリゴンミラーモータ４４
の回転の制御も行う。なお、Ｐ偏光のレーザビームＴ
_B(ｐ) は、レーザビームＴ_A(ｓ) に比較してｋ倍（＝２
〜４倍）のパワーを有している。

【０００７】Ｔ_A(ｓ) ，Ｔ_B(ｐ) の各レーザビームは、
それぞれ１個のコリメートレンズ４３、ポリゴンミラー
モータ４４（ポリゴンミラー４４ａ，４４ｂ）およびレ
ンズ４５を経てミラー４６１，４６２とミラー４７にそ
れぞれ照射される。各レーザビームは、これら光学系に
より順次に共通にコリメートと角度掃引および集束がな
される。その結果として素ガラス基板１の表面（画素等
形成面）に光スポットが形成され、それぞれが表面を走
査する。なお、集束されたレーザビームＴ_A(ｓ) は、２
枚のミラー４６１，４６２により方向変換されてガラス
基板の表面に対して２０°前後の投光角度（仰角）で投
射される。一方、レーザビームＴ_A(ｓ)は、ミラー４７
により方向変換されて７０°前後の投光角度（仰角）で
投射され、素ガラス基板１の表面のレーザビームＴ
_A(ｓ) と同一直線（走査線１ａ）上を走査する。このよ
うな走査のために、ポリゴンミラーモータ４４の回転速
度は、光照射制御回路５３の制御により同期が採られ
る。ここで、素ガラス基板１は、ＸＹＺテーブル（図示
せず）に載置されていて、ＸＹＺテーブルがＸ方向ある
いはＹ方向に移動制御されることで、走査線１ａによっ
て素ガラス基板１は全面あるいはほぼ全面に亘って走査
されることになる。

【０００８】ここで、ポリゴンミラーモータ４４は、実
質的に同じ正多角形のポリゴンミラー４４ａと４４ｂと
を積層した形で有していて、ポリゴンミラー４４ａの多
角形の各頂点がポリゴンミラー４４ｂの多角形の各辺の
中央に位置している。そこで、ポリゴンミラー４４ａと
４４ｂとの反射タイミングの関係が図５で示す関係にな
る。すなわち、ポリゴンミラー４４ａがレーザ光源４１
からのレーザビームを多角形の各辺の中央で受けている
ときには、ポリゴンミラー４４ｂは、レーザ光源４２か
らのレーザビームを多角形の各頂点で受けて、それぞれ
がミラー４６１，４６２とミラー４７に反射させてい
る。逆に、ポリゴンミラー４４ａがレーザ光源４１から
のレーザビームを多角形の頂点で受けているときには、
ポリゴンミラー４４ｂは、レーザ光源４２からのレーザ
ビームを多角形の辺の中央で受けて、それぞれミラー４
６１，４６２とミラー４７に反射させている。

【０００９】ここで、素ガラス基板１の上の走査線１ａ
上を走査するポリゴンミラーの反射光においてその走査
に寄与する範囲（有効走査幅Ｒ）は、ビームの照射スポ
ットの形状の関係から各辺の中央位置を中心にして各辺
の長さの１／２以下の範囲にある。その結果、図６に示
すような関係で走査がなされる。すなわち、ポリゴンミ
ラー４４ａとポリゴンミラー４４ｂとの走査に使用され
る有効走査幅を辺の中央（中心）から直線性がよく、照
射スポットの形状があまり変形しない、黒太線で示す範
囲Ｒとする。これ以外の範囲を無効走査幅Ｎとすれば、
これによりトータル走査で示すように、その無効走査幅
Ｎの幅が減少している。

【００１０】この走査により得られるそれぞれのレーザ
ビーム照射時の異物からの散乱光は、図１に示すよう
に、素ガラス基板１の表面に対して１０°前後の受光角
度（仰角）をなす受光系５に受光される。そして、その
オプチカルファイバのバンドル５１により集光され、集
光された光がその光電変換素子５２に与えられる。これ
によりより受光された光は電気信号に変換される。その
結果、光電変換素子５２から受光量に応じた検出電圧が
図６のトータル走査の“Ｈ”，“Ｌ”で示す高低の走査
のタイミングに合わせてそれぞれ出力される。この場合
の“Ｌ”はポリゴンミラー４４ａの走査に対応し、
“Ｈ”はポリゴンミラー４４ｂの走査に対応している。
そして、前記の検出電圧を光照射制御回路５３のレーザ
光源の駆動制御のタイミングに応じて検出電圧Ｒ_A と検
出電圧Ｒ_B としてＡ／Ｄ変換回路５４がサンプリングす
る。Ａ／Ｄ変換回路５４のサンプルタイミングは、光照
射制御回路５３と同様に判定処理装置５５により制御さ
れる。なお、前記バンドル５１の幅は、有効走査幅に対
応して走査される走査線１ａの幅に対応し、この幅に等
しいか、これより少し大きな幅に設定されている。

【００１１】さて、各レーザビームの照射に対応してＡ
／Ｄ変換回路５４により変換されたそれぞれの検出電圧
値は、判定処理装置５５のマイクロプロセッサ（ＭＰ
Ｕ）５６により読込まれてメモリ５７に記憶される。こ
の場合の記憶は、素ガラス基板１の現在の走査位置（素
ガラス基板１上に採られたＸ，Ｙ面上の位置座標）とと
もに行われる。次に、判定処理装置５５は、所定の判定
処理プログラムを実効してそれぞれの検出電圧の差を採
り、これらが等しいか、いずれが大きいかを判定し、表
裏の異物を検出する。なお、この場合に各電圧値の差の
演算を行う対象データは、ノイズレベル以上の電圧値に
ついてである。

【００１２】ところで、この実施例の場合には、受光系
５の受光角度が１０°前後となっていて第１，第２の投
光系のいずれの正反射光を受ける角度よりも小さい角度
となっている。そこで、異物が表裏いずれにも存在しな
い場合には、受光系５が散乱光を受光することはほとん
どないが、異物が表裏に存在しない場合でも裏面側等か
らある程度の散乱光を受けたり、外乱光を受けるので、
これらを受光することによる検出電圧値をノイズレベル
として処理し、異物検出状態の検出電圧のみを対象とす
る。なお、高低のレーザービーム照射による表裏の異物
検出の原理については、先の特開平５−５２７６２号で
示されているので、その詳細は割愛する。

【００１３】図２は、２個のポリゴンミラーをそれぞれ
独立のモータで制御する場合の実施例である。なお、説
明の都合上、受光系５は省略してある。また、ここで
は、ミラー４６２を削除し、高低２つの照射角を、図１
の実施例よりも高い角度に設定している。さらに、走査
幅も図１の走査線１ａより、大きな範囲に採ってある。
ただし、有効走査幅の関係は、ポリゴンミラーの各辺の
中央位置を中心にして各辺の長さの１／２以下の範囲に
あって、図６に示す条件は満足している。ここで、４３
ａ，４３ｂは、それぞれ図１のコリメータレンズ４３に
対応するレンズであり、４５ａ，４５ｂは、それぞれ図
１のレンズ４５に対応するレンズである。この実施例で
は、図１の判定処理装置５５により制御される光照射制
御回路５３に換えて、判定処理装置５５とは独立にレー
ザ光源とポリゴンミラーモータとを駆動する駆動回路を
有する光照射制御回路５３ａが設けられている。

【００１４】光照射制御回路５３ａは、ドライブ回路５
３１，５３２、位相ずれ検出回路５３３と、そしてレー
ザ光源駆動回路５３４とにより構成される。ドライブ回
路５３１は、ポリゴンミラーモータ４４１を駆動する信
号を出力するオペアンプ５３１ａとタコジェネレータア
ンプ（ＴＧＡ）５３１ｂとからなり、タコジェネレータ
アンプ５３１ｂは、ポリゴンミラーモータ４４１からの
信号を受けて、その回転に応じた周波数のパルスを発生
してこれを増幅し、オペアンプ５３１ａに入力信号とし
て送出する。オペアンプ５３１ａの基準信号入力側は、
基準電圧設定回路５３１ｃにより所定の電圧値に設定さ
れ、この基準電圧値に応じてポリゴンミラー４４ｂを駆
動するポリゴンミラーモータ４４１が所定の回転数に設
定され維持されるように制御される。

【００１５】ドライブ回路５３２は、ドライブ回路５３
１と同様な構成であって、ポリゴンミラーモータ４４２
を駆動する信号を出力するオペアンプ５３２ａとタコジ
ェネレータアンプ５３２ｂとからなり、タコジェネレー
タアンプ（ＴＧＡ）５３２ｂは、ポリゴンミラーモータ
４４２からの信号を受けてその回転に応じた周波数のパ
ルスを発生してこれを増幅し、オペアンプ５３２ａに入
力信号として送出する。オペアンプ５３２ａの基準信号
入力側の電圧は、位相ずれ検出回路５３３からの電圧信
号に応じて設定される。その結果、この電圧に応じてポ
リゴンミラー４４ａを駆動するポリゴンミラーモータ４
４２の回転数が制御される。

【００１６】位相ずれ検出回路５３３は、有効走査範囲
の開始点にそれぞれ設置されたセンサ４８，４９からの
信号を受けて、センサ４８の検出信号を基準としてこれ
の発生からセンサ４９の検出信号の発生までの期間が一
定値になるように、センサ４８の検出信号の発生からセ
ンサ４９の検出信号の発生まで期間を所定の基準期間Ｔ
（図４のＴ参照）と比較して、これの差に応じた信号を
基準電圧信号としてドライブ回路５３２のオペアンプ５
３２ａに送出する。これにより、センサ４８，４９の検
出信号が所定の期間Ｔになるように制御される。その結
果、ポリゴンミラー４４ａと４４ｂとは、図６に示す関
係に維持されるようにその回転が制御され、図６に示す
有効走査幅Ｒでの走査が行われる。

【００１７】レーザ光源駆動回路５３４は、センサ４
８，４９からの信号を受けて、図６に示す有効走査幅Ｒ
に対応させて、レーザ光源４１，４２を駆動する。その
回路は、図３に示すように、センサ４８の信号を受けて
カウントを開始するカウンタ回路５３５とセンサ４９の
信号を受けてカウントを開始するカウンタ５３６と、ク
ロック発生回路５３７、そして、それぞれのレーザ光源
をドライブするドライブ回路５３８，５３９とからな
る。カウンタ回路５３５は、セット端子Ｓに受けるセン
サ４８の信号に応じてセットされ、カウント開始信号を
Ｑ出力として発生するフリッププロップ（ＦＦ）５３５
ａとフリッププロップ５３５ａの出力をゲート信号とし
て受けてクロック発生回路５３７のクロックをカウンタ
５３５ｃに送出するゲート回路５３５ｂとかならる。

【００１８】そこで、センサ４８の信号が発生したとき
には、ゲート回路５３５ｂが開き、カウンタ５３５ｃが
センサ４８の信号に応じてカウントを開始する（図４の
カウンタ５３５ｂ参照）。なお、このとき、カウンタ回
路５３６のカウンタ５３６ｃのカウント終了信号Ｂ（後
述）によりレーザ光源４２を駆動する信号がこのカウン
ト開始タイミングの手前ですでに発生している（図４の
レーザ光源４２参照）。カウンタ５３５ｃは、前記有効
走査幅に対応する時間をカウントするカウンタである。
有効走査幅に対応する時間のクロック数をカウントした
後にカウント終了信号を発生する。このカウント終了信
号Ａ（カウントアップにより発生するキャリー信号）
は、ドライブ回路５３８，５３９と、フリッププロップ
５３５ａとに送出される。フリッププロップ５３５ａ
は、カウント終了信号Ａをリセット端子Ｒに受けて、そ
のＱ出力を停止させてゲート回路５３５ｂのゲートを閉
じる。その結果、カウンタ５３５ｃのカウントが停止す
る。また、カウンタ５３５ｃは、センサ４９の信号を受
けてその値がクリアされる。

【００１９】ドライブ回路５３８は、フリッププロップ
（ＦＦ）５３８ａとドライバ５３８ｂとからなり、フリ
ッププロップ５３８ａのセット側Ｓにカウンタ回路５３
６からのカウント終了信号Ｂを受け、そのＱ出力をドラ
イバ５３８ｂに送出してレーザ光源４２を駆動する。ま
た、リセット側Ｒにカウンタ回路５３５からの前記のカ
ウント終了信号あを受ける。そこで、カウンタ５３５ｃ
がカウントを終了した時点でフリッププロップ５３８ａ
がリセットされ、レーザ光源４２の駆動が停止される
（図４のレーザ光源４２参照）。カウンタ回路５３６
は、センサ４９の信号を受ける以外は、カウンタ回路５
３５とその構成と動作は同じである。すなわち、センサ
４９の信号に応じてセットされ、カウント開始信号をＱ
出力として発生するフリッププロップ５３６ａとフリッ
ププロップ５３６ａの出力をゲート信号として受けてク
ロック発生回路５３７のクロックをカウンタ５３６ｃに
送出するゲート回路５３６ｂとかならる。

【００２０】そして、カウンタ回路５３５からの前記の
カウンタ５３５ｃのカウント終了信号Ａによりレーザ光
源４１を駆動する信号がカウンタ５３６ｃのカウント開
始タイミングの手前ですでに発生しているので、このと
きレーザ光源４１は図４のタイミングで示すように、す
でに駆動されている。また、センサ４８とセンサ４９の
発生タイミングは、先の位相ずれ検出回路５３３によ
り、期間Ｔになるように制御されている。カウンタ５３
６ｃのカウント終了信号Ｂは、ドライブ回路５３８，５
３９と、フリッププロップ５３６ａとに送出され、カウ
ンタ５３６ｃがカウントを終了した時点でドライブ回路
５３９のフリッププロップ５３９ａがリセットされて、
レーザ光源４１の駆動が停止される（図４のレーザ光源
４２参照）。また、フリッププロップ５３６ａは、カウ
ント終了信号Ｂをリセット端子Ｒに受けて、ゲート回路
５３６ｂのゲートを閉じる。さらに、カウンタ５３６ｃ
は、センサ４８の信号を受けてその値がクリアされる。
その他の動作は前記と同様であるので割愛する。

【００２１】ドライブ回路５３９もドライブ回路５３８
と同様な構成である。すなわち、フリッププロップ５３
９ａとドライバ５３９ｂとからなり、フリッププロップ
５３９ａのセット側Ｓにカウンタ回路５３５のカウンタ
５３５ｃのカウント終了信号Ａを受け、そのＱ出力をド
ライバ５３９ｂに送出してレーザ光源４２を駆動する。
リセット側Ｒには、カウンタ５３６ｃのカウント終了信
号Ｂを受ける。このようにして、図４に示すような有効
走査幅での走査が行われる。

【００２２】以上説明してきたが、実施例では、高低２
つの照射角で異物を検出する例を示しているが、この発
明においては、２つのレーザビームの照射角は、同じで
あってもよいことはもちろんである。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による基
板の異物検査装置にあっては、正多角形のポリゴンミラ
ー一方の頂点を他方のポリゴンミラーの各辺の中央位置
に位置付けるようにして回転制御をしているので、一方
の走査が完了した後に他方の走査が行われ、トータルの
無効走査幅が減少して効率のよい検査が可能になる。特
に、高低２つの照射角で、表裏の異物を検出する場合に
あっては、一方のポリゴンミラーを高い角度とし、他方
を低い角度に割り当てれば、表裏の異物を表面の投光受
光装置により効率よい検査ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の基板の異物検査装置の一
実施例の構成図である。

【図２】 図２は、この発明のポリゴンミラーを分離し
て配置した他の一実施例の構成図である。

【図３】 図３は、そのレーザ光源駆動回路の説明図で
ある。

【図４】 図４は、そのタイミング制御の波形図であ
る。

【図５】 図５は、２つのポリゴンミラーのレーザビー
ムの反射タイミングの説明図である。

【図６】 図６は、その有効走査の状態を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１…素ガラス基板、１ａ…走査線、４…投光系、４１，
４２…半導体レーザ素子、４３…コリメートレンズ、４
４…回転ミラー、４５…スキャンレンズ、４６１，４６
２，４７…ミラー、５…受光系、５１…オプチカルファ
イバのバンドル、５２…光電変換素子。５３，５３ａ…
光照射制御回路、５４…Ａ／Ｄ変換回路、５５…判定処
理装置、５６…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、５７…
メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査基板の表面を走査するために第１の
   レーザ光を受けてこれを反射させる実質的に各辺が等し
   い正多角形の第１のポリゴンミラーと、第２のレーザ光
   を受けてこれを反射させる前記正多角形と同じ角数の実
   質的に各辺が等しい正多角形であって前記第１のポリゴ
   ンミラーが走査する走査線上を走査する第２のポリゴン
   ミラーと、前記第１のポリゴンミラーの反射位置が多角
   形の頂点にあるときに前記第２のポリゴンミラーの反射
   位置が多角形の辺のほぼ中央位置になるように前記第１
   のポリゴンミラーと前記第２のポリゴンミラーとの回転
   を制御する制御回路とを備え、前記走査線上を走査する
   前記第１および第２のポリゴンミラーの反射光による走
   査範囲が前記中央位置を中心にして各辺の長さの１／２
   以下である基板の異物検査装置。
2. 【請求項２】前記第１のポリゴンミラーの多角形の頂点
   位置が前記第２のポリゴンミラーの各辺の中央位置にな
   るように前記第１および第２のポリゴンミラーが１つの
   モータの軸に固定され、前記制御回路が前記１つのモー
   タの回転を制御する請求項１記載の基板の異物検査装
   置。