JPH11352070A

JPH11352070A - 表面検査方式

Info

Publication number: JPH11352070A
Application number: JP10181469A
Authority: JP
Inventors: Masami Nishiko; 雅美西子; Yoshiharu Ohashi; 義春大橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査体の表面の検査を容易に行うことがで
きる表面検査方式を提供すること。【解決手段】表面検査装置１００は、表面に透明電極
２が形成されたガラス基板１の表面の状態を検査するも
のであり、光源４から発せられて反射板５によって集光
された光は、光進行部６によってガラス基板１と透明板
３の間に形成された空間に入射される。この空間内に入
射された光は、ガラス基板２の表面と透明板３の表面で
反射を繰り返しながら進行するが、ガラス基板１の表面
に形成された透明電極２や傷等によって散乱されるた
め、この散乱状態が透明板３を通して観察される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）に使用されるガラス基板等の表面の状態を検査す
る表面検査方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは、２枚のガラス基板で液晶材料
を挟み込み、ガラス基板表面に形成された透明電極に所
定の駆動電圧を印加して液晶分子の配向方向を変化させ
ることにより、所定の表示を行っている。例えば、ガラ
ス基板として無アルカリガラスやソーダライムガラスが
使用され、透明電極として透明導電膜であるＩＴＯ（イ
ンジウム・ティン・オキサイド）膜が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したガ
ラス基板表面に形成される透明電極には、バックライト
の光を遮らないように高い透明度が要求されるため、ガ
ラス基板上の透明電極の有無および各透明電極の良否の
検査が容易ではなかった。例えば１０インチ程度の表示
画面を考えた場合には、表示面を構成する画素数が何万
画素にも達するため、各画素に対応して形成される透明
電極の数も膨大かつ微細になり、各透明電極の良否を判
断することは困難になる。このため、従来は熟練作業者
の勘に頼って検査を行ったり、ＬＣＤが完成した後の製
品検査時に透明電極の良否を併せて検査していた。とこ
ろが、熟練作業者の勘に頼って検査を行う場合には、検
査ができる作業者が限られるため作業効率の向上が望め
ず、最悪の場合にはその作業者が休むことによって検査
工程が止まってしまうことにもなる。また、ＬＣＤ完成
後に検査をする場合には、ガラス基板上の透明電極が不
良であったためにその後の製造工程を経て完成されたＬ
ＣＤ全体が不良品となってしまうため無駄が多く、ガラ
ス基板を形成した直後に効率よく検査を行う方法が望ま
れている。

【０００４】また、ＬＣＤのガラス基板以外にも、例え
ば半導体ウエハや磁気ディスク等も表面の検査が行われ
るが、従来は、その一部を切り出して電子顕微鏡で観察
する等のサンプル検査が行われるだけであった。このた
め、破壊することなく全ての被検査体を検査することが
望まれていた。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、被検査体の表面の検査を容
易に行うことができる表面検査方式を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の表面検査方式は、被検査体の表面から
所定距離隔てて平板状の透明部材を配置し、被検査体と
透明部材との間に形成された空間に光を入射した状態で
透明部材を通して被検査体の表面を観察する。被検査体
の表面に形成物（例えば、ＬＣＤのガラス基板表面に形
成された透明電極）や傷等がある場合には、入射した光
が散乱されるため、この散乱状態を透明部材を通して観
察することにより、被検査体の表面の検査を行うことが
できる。

【０００７】特に、２つの光入射部を、被検査体と透明
部材との間に形成された空間の周囲であって互いに光の
入射方向が向かい合う位置に配置することにより、この
空間内の光強度を高めることができ、また、被検査体と
透明部材との間に形成された空間を進行する光は減衰し
ながら進行するため、向かい合う位置から光を入射する
ことにより、空間内の光の強度を均一にすることがで
き、被検査体の表面が観察しやすくなる。

【０００８】また、複数の光入射部を、被検査体と透明
部材との間に形成された空間の周囲であって互いに光の
入射方向が交差する位置に配置するようにしてもよい。
光の入射方向と被検査体の表面の形成物等の方向性によ
っては、光の散乱が少ない場合があるが、複数の方向か
ら光を入射することにより散乱が生じやすくなるため、
検査の信頼度を高めることができる。

【０００９】また、光反射部を、被検査体と透明部材と
の間に形成された空間の周囲であって光入射部から入射
された光が到達する位置に配置するようにしてもよい。
この場合には、反射により、この空間内の光の強度が高
まるため、被検査体の表面が観察しやすくなる。また、
被検査体と透明部材との間に形成された空間を進行する
光は減衰しながら進行するため、光反射部に達した光が
進行方向を反転して変えて再び減衰しながら進行するこ
とにより、空間内の光の強度を均一にすることが可能と
なる。

【００１０】具体的には、上述した光入射部は、光を発
する光源と、この光源から発せられた光を集光して被検
査体と透明部材との間に形成された空間に向けて入射す
る光ガイド部によって構成することが好ましい。光源の
光を集光することにより、被検査体と透明部材との間に
形成された空間に効率よく入射することができる。特
に、光ガイド部の光入射面の幅を被検査体と透明部材と
の間に形成された空間の間隔以下にすることが好まし
い。この場合には、被検査体や透明部材の側面から内部
に光が入射されることにより、被検査体の表面の観察が
困難になることを防止することができる。

【００１１】また、光ガイド部は、複数本の光ファイバ
を用いて構成することが好ましい。光ファイバ内部では
光は反射しながら進行するため、集光した光を減衰させ
ることなく光入射面から入射することが可能となる。特
に、複数本の光ファイバを光源に対応する一方端におい
て束ねて、被検査体と透明部材との間に形成された空間
に対応する一方端において直線状に並べることが好まし
い。光ファイバを光源に対応する一方端において束ねる
ことにより、光源の光を効率よく各光ファイバに入射す
ることができる。また、光ファイバを被検査体と透明部
材との間に形成された空間に対応する一方端において直
線状に並べることにより、各光ファイバから被検査体と
透明部材との間に形成された空間に向けて均一な強度で
光を入射することが可能となる。

【００１２】また、上述した光入射部から被検査体と透
明部材との間に形成された空間に入射する光は、可視領
域の波長、その中でも特に視感度のピーク近傍の波長を
含むことが好ましい。視感度のピーク近傍の波長を含む
ことにより、作業者の目視によって被検査体の表面を容
易に検査することが可能となる。

【００１３】また、透明部材を通して被検査体の表面を
観察する位置に、被検査体の表面を撮影範囲とする撮影
手段を備えるようにしてもよい。被検査体の表面を撮影
することにより、例えば検査の自動化が可能となる。ま
た、撮影した映像を保存することも可能となるため、撮
影と同時に検査を行う必要がなく、撮影後に保存した映
像を用いて検査を行うこともできる。

【００１４】また、上述した撮影手段をアバランシェ増
倍動作型撮像管とすることが好ましい。アバランシェ増
倍動作型撮像管は、アバランシェ効果によってゲインが
高くダイナミックレンジが広いため、微細で輝度変化の
少ない被写体の撮影に適しており、高感度で散乱光の可
視化を行うことが可能となる。

【００１５】また、撮影手段から出力される信号を微分
する微分処理手段をさらに備えることにより、周波数成
分の高い映像信号が微分強調されるため、散乱光の可視
化の感度を上げることができる。特に、上述したアバラ
ンシェ増倍型撮像管と組み合わせることにより、出力振
幅の飽和がなくなって撮像管のダイナミックレンジを１
００％利用することが可能となり、散乱光の可視化に有
利なＳ／Ｎ特性が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の表面検査方式を適用した
一実施形態の表面検査装置は、透明電極が形成されたＬ
ＣＤ用のガラス基板を被検査体として、その表面の状態
を検査するものであり、ガラス基板から所定距離隔てて
透明板を配置し、ガラス基板と透明板との間に形成され
た空間に光を入射することにより、ガラス基板の表面を
観察することを特徴とする。以下、一実施形態の表面検
査装置について図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明を適用した一実施形態の表
面検査装置の構成を示す斜視図である。また、図２は、
図１に示した表面検査装置を側面方向から見た拡大図で
ある。これらの図に示す表面検査装置１００は、表面に
透明電極２が形成されたガラス基板１の表面の状態を検
査するものであり、このガラス基板１の表面から所定距
離隔てて対向配置される透明板３と、所定波長を含む光
を発する光源４と、この光源４から発せられた光を集光
するための反射板５と、反射板５によって集光された光
をガラス基板１と透明板３の間に形成された空間に入射
する光ガイド部としての光進行部６とを含んで構成され
ている。

【００１８】ガラス基板１は、上述したようにＬＣＤの
一部に用いられるものであり、例えば無アルカリガラス
やソーダライムガラスの表面に、透明導電膜であるＩＴ
Ｏが透明電極２として形成されている。なお、それぞれ
の透明電極２の形状は、ＬＣＤを単純マトリクス方式で
駆動するかアクティブマトリクス方式で駆動するか、さ
らにその中でもどのような駆動手法を用いるかによって
異なる。

【００１９】透明板３は、内部に気泡などの欠陥のない
所定の厚さのものが用いられており、両面が研磨されて
平坦な状態となっている。また、透明板３は、ガラス基
板１の外周形状とほぼ等しい外周形状を有している。こ
の透明板３は、ガラス基板１の表面と所定距離（例えば
０．７ミリ程度）隔てて対向配置される。光源４は、例
えばタングステンランプ等が用いられており、光源４か
ら発せられる光は、反射板５により反射されて集光され
る。

【００２０】光進行部６は、反射板５によって集光され
た光をガラス基板１と透明板３の間に形成された空間に
入射するためのものである。図３は、光進行部６を抜き
出してその形状を示した図であり、同図（ａ）には斜視
図が、同図（ｂ）には平面図がそれぞれ示されている。
これらの図に示すように、光進行部６は、集光された光
が入射される端部（以下、「光源側端部」と称する）１
１と、内部を進行する光をほぼ均一な強度でガラス基板
１と透明板３の間に形成された空間に入射する端部（以
下、「空間側端部」と称する）１２とを有している。こ
の光進行部６は、複数本の光ファイバ１３で構成されて
おり、これらの複数本の光ファイバ１３は、光源側端部
１１ではほぼ円形形状に束ねられ、空間側端部１２では
直線状に１列に並べられている。光源側端部１１に入射
された光は、各光ファイバ１３の内部で反射を繰り返し
ながら進行して、空間側端部１２からガラス基板１と透
明板３の間に形成された空間に入射される。

【００２１】また、光進行部６の空間側端部１２の幅
は、ガラス基板１と透明板３との間に形成された空間の
間隔より狭くなっており（例えば光ファイバ１３の直径
である０．５ミリ程度）、ガラス基板１の側面から内部
に光を入射させることがないため、ガラス基板１の表面
のみを確実に観察することができる。

【００２２】図４は、ガラス基板１と透明板３との間に
形成された空間に入射された光の進行状態を示す図であ
る。同図に示すように、ガラス基板１と透明板３との間
に形成された空間には、この空間の入射側側面１４から
ガラス基板１の表面に対して平行に近い角度で光が入射
される。この光は、ガラス基板１の表面（透明電極２や
傷がない部分）と透明板３の表面で反射を繰り返しなが
ら空間内を進行し、入射側側面１４とは反対側の側面
（出射側側面１５）まで達する。

【００２３】上述した透明板３が透明部材に、光源４、
反射板５、光進行部６が光入射部に、光進行部６が光ガ
イド部にそれぞれ対応する。

【００２４】本実施形態の表面検査装置はこのような構
造を有しており、次に、この表面検査装置を用いてガラ
ス基板１の表面の検査を行う場合の概略を説明する。図
５は、ガラス基板１および透明板３の表面における光の
反射の状態を示す図である。

【００２５】上述したように、ガラス基板１と透明板３
との間に形成された空間に入射された光は、ガラス基板
１の表面（透明電極２や傷がない部分）と透明板３の表
面で反射を繰り返しながら空間内を進行していく。しか
し、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、透明電極２
や傷７が形成された部分に光が達した場合には、透明電
極２や傷７の表面の凹凸によって光が散乱される。この
ため、透明板３を通してガラス基板１の表面に形成され
た透明電極２や傷７の形状を目視によって明確に確認す
ることができる。

【００２６】ところで、上述したようにガラス基板１の
表面を目視によって観察するためには、光進行部６から
ガラス基板１と透明板３との間に形成された空間に４０
０〜７５０ｎｍ程度の可視領域の波長を含む光を入射す
る必要があり、好ましくはこの中でも視感度が最大とな
る５５０ｎｍ近傍の波長が含まれる光を入射する。

【００２７】また、上述した実施形態では、光進行部６
は１つのみであったが、複数の光進行部６を備えるよう
にしてもよい。図６は、２つの光進行部６ａ、６ｂを互
いに光の入射方向が向かい合うように配置した表面検査
装置の平面図である。同図に示すように、表面検査装置
２００は、ガラス基板１と透明板３との間に形成された
空間の周囲であって光の進行方向が向かい合う位置に配
置された光進行部６ａ、６ｂと、２つの光進行部６ａ、
６ｂのそれぞれに対応する２つの光源４ａ、４ｂと、光
源４ａ、４ｂによって発せられた光を集光するための２
枚の反射板５ａ、５ｂとを含んで構成されている。

【００２８】この表面検査装置２００においてガラス基
板１の表面を検査する場合には、例えば、光源４ａ、４
ｂの双方を発光させて反射板５ａ、５ｂによって集光さ
れた光を、光進行部６ａ、６ｂからガラス基板１と透明
板３との間に形成された空間に入射する。

【００２９】図７は、図６に示した表面検査装置２００
において、ガラス基板１と透明板３との間に形成された
空間内を進行する光の強度分布を示す図である。図７に
示すＡは、光進行部６ａの空間側端部の位置に対応して
おり、Ｂは、光進行部６ｂの空間側端部の位置に対応し
ている。光進行部６ａから入射された光は、ガラス基板
１の表面と透明板３の表面で反射をするが、一部の光は
表面を透過するため、図７の特性Ｓ１に示すように、こ
の空間内を進行するにしたがって光の強度が低下する。
一方、光進行部６ｂから入射された光についても同様
に、図７の特性Ｓ２に示すように、この空間内を進行す
るにしたがって光の強度が低下する。

【００３０】したがって、ガラス基板１と透明板３との
間に形成された空間の周囲に対向配置された光進行部６
ａ、６ｂの双方から光を入射することにより、この空間
内の光強度を高めることができるとともに、空間全体と
してほぼ均一な光強度とすることができるため、ガラス
基板１の表面の観察がしやすくなる。

【００３１】また、図８は、２つの光進行部６を互いに
光の入射方向が直交するように配置した表面検査装置の
平面図である。同図に示す表面検査装置３００は、ガラ
ス基板１と透明板３との間に形成された空間の周囲であ
って光の入射方向が直交する位置に配置された光進行部
６ａ、６ｂと、光進行部６ａ、６ｂのそれぞれに対応す
る２つの光源４ａ、４ｂと、光源４ａ、４ｂによって発
せられた光を集光するための２枚の反射板５ａ、５ｂと
を含んで構成されている。

【００３２】表面検査装置３００を用いてガラス基板１
の表面を検査する場合には、例えば、光源４ａと４ｂを
順番に発光させて反射板５ａ、５ｂによって集光された
光を、光進行部６ａと６ｂから順番にガラス基板１と透
明板３との間に形成された空間に光を入射する。光の入
射方向が１方向のみの場合は、傷７の形成方向等によっ
ては光の散乱が少ない場合がある。しかし、表面検査装
置３００においては、複数の方向から光を入射している
ため、方向性のある傷７等が存在する場合にも確実に光
の散乱が生じるため、検査の信頼度を高めることができ
る。なお、光源４ａと４ｂを同時に発光させるようにし
てもよい。

【００３３】また、図９は、４つの光ガイド部を配置し
た表面検査装置の平面図である。同図に示す表面検査装
置４００は、ガラス基板１の各辺に対応する４つの光進
行部６ａ〜６ｄと、それぞれの光進行部６ａ〜６ｂに対
応する４つの光源４ａ〜４ｄと、光源４ａ〜４ｄによっ
て発せられた光を集光するための４枚の反射板５ａ〜５
ｄとを含んで構成されており、ガラス基板１と透明板３
との間に形成された空間の周囲に光進行部６ａと６ｂが
対向配置され、光進行部６ｃと６ｄが対向配置されてい
る。

【００３４】表面検査装置４００を用いてガラス基板１
の表面を検査する場合には、例えば、光源４ａと４ｂを
発光させて反射板５ａ、５ｂによって集光された光を、
光進行部６ａと６ｂからガラス基板１と透明板３との間
に形成された空間に光を入射し、次に、光源４ｃと４ｄ
を発光させて反射板５ｃ、５ｄによって集光された光
を、光進行部６ｃと６ｄからガラス基板１と透明板３と
の間に形成された空間に光を入射する。したがって、図
６に示した表面検査装置２００と同様に、ガラス基板１
と透明板３との間に形成された空間内の光強度を高める
ことができるとともに、空間全体としてほぼ均一な光強
度とすることができるため、ガラス基板１の表面の観察
がしやすくなる。また、図８に示した表面検査装置３０
０と同様に、複数の方向から光を入射することにより方
向性のある傷７に対しても光の散乱が生じやすくなるた
め、検査の信頼度を高めることができる。なお、光源４
ａ〜４ｄを同時に発光させるようにしてもよい。

【００３５】また、上述した実施形態では、ガラス基板
１と透明板３との間に形成された空間に入射された光
は、ガラス基板１および透明板３の表面で反射を繰り返
しながら空間内を進行し、出射側側面１５に達すると外
部に漏れるが、出射側側面１５に反射板８を配置してこ
の反射板８に達した光を反射するようにしてもよい。

【００３６】図１０は、反射板を配置した表面検査装置
の構成を示す斜視図である。同図に示す表面検査装置５
００では、ガラス基板１と透明板３との間に形成された
空間を挟んで、光進行部６と反射板８が対向配置されて
いる。反射板８を備えることにより、ガラス基板１と透
明板３との間に形成された空間を進行してきた光は反射
され、この空間に再度入射される。反射板８が光反射部
に対応する。

【００３７】図１１は、図１０に示した表面検査装置５
００において、ガラス基板１と透明板３との間に形成さ
れた空間内を進行する光の強度分布を示す図である。同
図に示す入射位置は光進行部６の空間側端部１２の位置
に対応しており、反射位置は反射板８の反射面の位置に
対応している。光進行部６から入射された光は、ガラス
基板１の表面と透明板３の表面で反射をするが、一部の
光は表面を透過するため、図１１の特性Ｓ１に示すよう
に、空間内を進行するにしたがって光の強度が低下す
る。この傾向は、反射板８によって反射された光につい
ても同様であり、図１１の特性Ｓ３に示すように、反射
板８によって反射され、空間内を逆行するにしたがって
光の強度が低下していく。

【００３８】このように、入射位置から反射位置に向か
って進行する光と、反射位置から入射位置に向かって逆
行する光はともに次第に強度が低下するため、空間全体
としてはほぼ均一な光強度とすることができる。

【００３９】また、上述した実施形態では、目視によっ
て散乱光を観察したが、例えばアナログ微分カメラ等を
用いて、ガラス基板１の表面状態を撮影するようにして
もよい。図１２は、アナログ微分カメラを用いた表面検
査装置の構成を示す斜視図である。同図に示す表面検査
装置６００は、透明板３を通してガラス基板１の表面を
観察する位置にアナログ微分カメラ３０を備えている。
このアナログ微分カメラ３０は、ガラス基板１の表面全
体あるいは一部を撮影範囲としている。アナログ微分カ
メラ３０が撮影手段に対応する。

【００４０】図１３は、アナログ微分カメラの全体構成
を示す図である。同図に示すように、アナログ微分カメ
ラ３０は、アバランシェ増倍型撮像管３１、増幅器３
２、微分回路３３、輝度情報圧縮回路３４、加算回路３
５、増幅器３６を備えており、このアナログ微分カメラ
３０は、透明板３を通してガラス基板１の表面を見る位
置に配置される。

【００４１】アバランシェ増倍動作型撮像管３１は、非
晶質半導体における電荷のアバランシェ増倍を行う光導
電性ターゲットの動作原理を利用したものであり、感度
および解像度が高く、特に紫外光の波長に対して良好な
受光感度を有する。例えば、６４〜１００倍程度のゲイ
ンを容易に得ることができ、試験的には１０００倍のゲ
インを得ることも可能である。

【００４２】このアバランシェ増倍動作型撮像管３１か
ら取り出された信号は、低雑音の増幅器３２で増幅され
た後、情報損失のないアナログの微分回路３３と輝度情
報圧縮回路３４に分かれる。微分回路３３は、微粒子等
の周波数成分の高い情報を増幅して取り出すためのもの
であり、輝度情報圧縮回路３４は、映像信号の振幅が所
定の電圧（例えば１Ｖ_P-P）に収まるように調整を行
う。このような２系統の回路で処理された信号は、加算
回路３５で合成され、増幅器３６によってゲイン調整や
フォーマット処理を行った後に、アナログ微分カメラ３
０から映像信号としてモニタ装置（図示せず）等に出力
される。微分回路３３が微分処理手段に対応する。

【００４３】なお、アナログ微分カメラ３０は、１台だ
けでなく２台備えるようにしてもよい。上述したよう
に、アナログ微分カメラ３０から出力される映像信号
は、微分回路３３によって微分処理が行われた後の信号
であるが、この微分処理により走査線方向の線状の情報
が映像信号に反映されなくなってしまうことがある。こ
のため、２台のアナログ微分カメラ３０をその走査線が
互いに直交するように配置することにより、線状の情報
が一方のアナログ微分カメラ３０の映像信号には反映さ
れなくても、他方のアナログ微分カメラ３０の映像信号
に反映されるようになるため、検査の信頼度を高めるこ
とができる。

【００４４】また、上述した実施形態では、透明電極２
が形成された後のガラス基板１を被検査体としたが、透
明電極２が形成される前のガラス基板１を被検査体とし
てその表面を検査するようにしてもよい。また、ガラス
基板１だけではなく、他の長方形形状を有する被検査体
の表面の状態を検査するようにしてもよい。また、ガラ
ス以外の材質の被検査体の表面の状態を検査するように
してもよい。

【００４５】ところで、ＬＣＤの製造工程においては、
２枚のガラス基板１に挟まれた液晶材料の分子の方向を
揃えるために、透明電極が形成されたカラーフィルタ基
板としてのガラス基板１上にポリイミド膜等の配向膜を
形成し、この配向膜をラビングローラで擦ることによ
り、所定方向の複数の溝を形成する処理（ラビング処
理）が行われる。配向膜の表面に形成された溝の状態を
目視により検査することは困難であるが、上述した表面
検査装置を用いることにより容易に検査することが可能
となる。

【００４６】図１４は、ラビング処理が行われた後のカ
ラーフィルタ基板としてのガラス基板１の側面方向の拡
大図である。同図に示すように、ガラス基板１の表面に
透明電極２０が形成されており、さらにポリイミド膜等
の配向膜２１が形成されている。一方、ガラス基板１の
裏面にはクロムマスク２２が蒸着されて、さらにカラー
フィルタ２３が貼り付けられている。配向膜２１の表面
には、ラビングローラ（図示せず）により複数の所定方
向の溝が形成されている。上述した表面検査装置を用い
て配向膜２１の表面を観察することにより、表面に形成
された溝の状態を検査することができる。

【００４７】また、上述した実施形態では、長方形の外
周形状を有するガラス基板１の表面を検査する場合につ
いて説明したが、半導体ウエハや磁気ディスク等の非直
線状の外周形状を有する被検査体の表面の状態を検査す
るようにしてもよい。

【００４８】図１５は、半導体ウエハを検査する場合の
表面検査装置の構成を示す斜視図である。同図に示す表
面検査装置７００は、半導体ウエハ５１の表面の状態を
検査するものであり、この半導体ウエハ５１の表面から
所定距離隔てて対向配置される透明板５２と、所定波長
を含む光を発する光源５３と、この光源５３から発せら
れた光を集光するための反射板５４と、反射板５４によ
って集光された光を半導体ウエハ５１と透明板５２との
間に形成された空間に入射する光ガイド部としての光進
行部５５、光射出部５６とを含んで構成されている。

【００４９】半導体ウエハ５１は、例えばシリコン単結
晶から切り出された薄片であり、その表面は鏡面研磨さ
れている。透明板５２は、上述した透明板３と同様に、
両面が研磨されて平坦な状態となっており、また、内部
に気泡などの欠陥のない所定の厚さを有する透明板であ
る。また、透明板５２は、半導体ウエハ５１の外周形状
とほぼ等しい外周形状を有しており、半導体ウエハ５１
の表面と所定の距離（例えば数ミリ程度）だけ離れて対
向配置される。光源５３は、上述した光源４と同様に例
えばタングステンランプ等が用いられており、光源５３
から発せられる光は光進行部５５の一方端に入射され
る。

【００５０】光進行部５５、光射出部５６は、光源５３
から発せられる光を半導体ウエハ５１と透明板５２の間
に形成された空間に所定波長を含む光を入射するための
ものである。図１６は、光ガイド部（光進行部５５、光
射出部５６）を抜き出してその形状を示した図である。
同図に示す光進行部５５は、集光された光が入射される
端部６１（以下、「光源側端部６１」と称する）を有し
ている。光進行部５５は、複数本の光ファイバで構成さ
れており、光源側端部６１では円形形状に束ねられ、光
射出部５６との接合面では直線状に一列に並べられてい
る。光源側端部６１に入射された光は、各光ファイバ内
部で反射を繰り返しながら進行し、光射出部５６との接
合面に達する。

【００５１】光射出部５６は、内部を進行する光をほぼ
均一な強度でガラス基板１と透明板５２の間に形成され
た空間に入射する端部６２（以下、「空間側端部６２」
と称する）を有している。光射出部５６は、アクリル板
で構成されており、空間側端部６２では半導体ウエハ５
１の外周形状に沿った形状を有している。光進行部５６
との接合面から入射された光は、アクリル板の内部で反
射を繰り返しながら進行し、空間側端部６２から半導体
ウエハ５１と透明板５３との間に形成された空間に入射
される。また、空間側端部６２の幅は、半導体ウエハ５
１と透明板５２との間に形成された空間の間隔より狭く
なっており（例えば０．５ミリ程度）、透明板５２の側
面から内部に光が入射されてしまうことがないため、半
導体ウエハ５１の表面を確実に観察することができる。
なお、光射出部５６の表面（光進行部５５との接合面と
空間側端部６２以外の面）をアルミニウム膜等を用いて
コーティングし、内部を進行する光が外部に漏れるのを
防止するようにしてもよい。

【００５２】このように、光射出部５６の空間側端部６
２を半導体ウエハ５１の外周形状に沿った形状とするこ
とにより、非直線状の外周形状を有する半導体ウエハ５
１を検査する場合であっても、空間側端部６２から半導
体ウエハ５１と透明板５２との間に形成された空間に向
けて光を効率よく入射させることができる。

【００５３】また、半導体ウエハ５１と透明板５２との
間に形成された空間を挟んで光射出部５６と反射板とを
対向配置させた場合には、この反射板についても同様に
半導体ウエハ５１の外周形状に沿った形状とすれば、反
射板に達した光を効率よく反射することが可能となる。

【００５４】また、半導体ウエハ５１を取り囲むように
光射出部を形成してもよい。図１７は、光ガイド部（光
進行部、光射出部）の変形例の平面図である。同図に示
すように、光ガイド部は、４つの光進行部７１ａ〜７１
ｄと１つの光射出部７２から構成されている。光進行部
７１ａ〜７１ｄは複数本の光ファイバで構成され、それ
ぞれ光源側端部７３ａ〜７３ｄを有している。また、光
射出部７２はアクリル板で構成され、空間側端部７４を
有している。

【００５５】また、空間側端部７４は、半導体ウエハ５
１の外周形状に沿った形状を有している。このため、空
間側端部７４から半導体ウエハ５１と透明板５２との間
に形成された空間に向けて光を効率よく入射させること
ができる。

【００５６】図１７に示した光ガイド部を用いた表面検
査装置により半導体ウエハ５１の表面を検査する場合に
は、例えば、４つの光進行部７１ａ〜７１ｄのそれぞれ
に対応させて４つの光源（図示せず）と光源の光を集光
する反射板（図示せず）を配置し、対向する２つの光源
（光進行部７１ａ、７１ｂに対応する光源）を発光さ
せ、次に他の対向する２つの光源（光進行部７１ｃ、７
１ｄに対応する光源）を発光させることにより、４方向
から半導体ウエハ５１と透明板５２との間に形成された
空間に光を入射する。

【００５７】このように、被検査体である半導体ウエハ
５１を取り囲むように光射出部５６を形成し、空間側端
部７５を半導体ウエハ５１の外周形状に沿った形状とす
ることにより、半導体ウエハ５１と透明板５２との間に
形成された空間に向けて光を効率よく入射させることが
できる。なお、４つの光源を同時に発光させるようにし
てもよい。

【００５８】また、上述した実施形態では、利用する光
源４や光源５３の一例としてタングステンランプを用い
たが、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いるようにしても
よい。例えば、光源にＬＥＤを用いた場合には、タング
ステンランプを用いた場合と比較してスイッチング制御
が容易になる。すなわち、タングステンランプの場合
は、発光部となるタングステンを流れる電流は温度に依
存するため、スイッチング直後はタングステンが所定の
温度に達するまでの間は発する光の強度が安定しない
が、ＬＥＤはそのようなことがなく、スイッチング直後
に発する光の強度が安定する。したがって、スイッチン
グ直後から検査を行うことができる。

【００５９】特に、図９に示した表面検査装置４００や
図１７に示した光ガイド部７１を用いた表面検査装置の
ように、複数の光源を備えてこれらを頻繁に切り替える
ような場合には、光源にＬＥＤを用いることにより、切
り替えた後に光の強度が安定するのを待つ必要がなく、
検査効率を高めることができる。

【００６０】また、最近は、波長の短い青色の光を発す
るＬＥＤが製品化されているが、このような波長の短い
光を発するＬＥＤを用いてガラス基板１と透明板３との
間に形成された空間に光を入射することにより、この入
射された波長の短い光が小さな傷等によって散乱されや
すくなるため、被検査体の微細構造の検査が容易とな
り、小さな傷等を検査する場合には検査の信頼度を増す
ことができる。

【００６１】図１８は、ＬＥＤと光ガイド部の概要を示
す図であり、同図（ａ）は光ガイド部を透明板の上方か
ら見た平面図であり、同図（ｂ）は光ガイド部の拡大断
面図である。これらの図に示すように、ガラス基板１と
透明板３の間に形成された空間の周囲には、直線状に配
置された複数のＬＥＤ８１を内包し、それぞれのＬＥＤ
８１から照射された光を集光してこの空間内に入射する
ための光ガイド部８２が配置されている。この光ガイド
部８２は、互いに向かい合った反射面を有する２つの反
射部８３を有しており、ガラス基板１と透明板３の間に
形成された空間に近づくにしたがって、この向かい合っ
た２つの反射面を接近させることにより、ＬＥＤ８１か
ら照射された光を集光して、出射面である空間側端部８
４から出射する。このように、ガラス基板２の外縁に沿
って直線状に配置された複数のＬＥＤ８１によって照射
された光をガイド部８２によって集光することにより、
空間側端部８４からガラス基板１と透明板３の間に形成
された空間に対して、ほぼ均一な強度を有する直線状の
光を容易に入射することができる。

【００６２】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、光入
射部から被検査体と透明板との間に形成された空間に光
を入射した状態で、透明板を通して被検査体の表面を観
察することにより、被検査体の表面の状態、例えば、被
検査体の表面の形成物や傷等を容易に検査することが可
能となる。

【００６３】特に、２つの光入射部を被検査体と透明部
材との間に形成された空間の周囲であって互いに光の入
射方向が向かい合う位置に配置することにより、この空
間内の光強度を高めることができ、被検査体と透明部材
との間に形成された空間を進行する光は、減衰しながら
進行するため、向かい合う位置から光を入射することに
より、空間内の光の強度を均一にすることができるた
め、被検査体の表面が観察しやすくなる。

【００６４】また、複数の光入射部を被検査体と透明部
材との間に形成された空間の周囲であって互いに光の入
射方向が交差する位置に配置することにより、複数の方
向から光を入射することになるため、散乱光を生じやす
くすることができ、検査の信頼度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の表面検査装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】図１に示した表面検査装置を側面方向から見た
拡大図である。

【図３】光進行部を抜き出してその形状を示した図であ
る。

【図４】ガラス基板と透明板との間に形成された空間に
入射された光の進行状態を示す図である。

【図５】ガラス基板および透明板の表面における光の反
射の状態を示す図である。

【図６】２つの光進行部を備えた表面検査装置の平面図
である。

【図７】図６に示した表面検査装置において、ガラス基
板と透明板との間に形成された空間内を進行する光の強
度分布を示す図である。

【図８】２つの光進行部を備えた表面検査装置の他の例
の平面図である。

【図９】４つの光進行部を備えた表面検査装置の平面図
である。

【図１０】反射板を配置した表面検査装置の構成を示す
斜視図である。

【図１１】図９に示した表面検査装置において、ガラス
基板と透明板との間に形成された空間内を進行する光の
強度分布を示す図である。

【図１２】アナログ微分カメラを配置した表面検査装置
の構成を示す斜視図である。

【図１３】アナログ微分カメラの全体構成を示す図であ
る。

【図１４】ラビング処理後のガラス基板の側面方向の拡
大図である。

【図１５】半導体ウエハを検査する場合の表面検査装置
の構成を示す斜視図である。

【図１６】図１５に示した表面検査装置の光ガイド部を
抜き出してその形状を示した図である。

【図１７】光ガイド部の変形例の平面図である。

【図１８】ＬＥＤと光ガイド部の概要を示す図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明電極３透明板４光源５、８反射板６光進行部１１光源側端部１２空間側端部１３光ファイバ１４入射側側面１５出射側側面１００表面検査装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体の表面の状態を検査する表面検
査方式であって、前記被検査体の表面から所定距離隔てて対向配置された
平板状の透明部材と、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間に
光を入射する光入射部と、を備え、前記光入射部によって前記被検査体と前記透明
部材との間に形成された空間に光を入射した状態で、前
記透明部材を通して前記被検査体の表面を観察すること
を特徴とする表面検査方式。
【請求項２】請求項１において、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間の
周囲であって、互いに光の入射方向が向かい合う位置
に、２つの前記光入射部を備えることを特徴とする表面
検査方式。
【請求項３】請求項１または２において、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間の
周囲であって、互いに光の入射方向が交差する位置に、
複数の前記光入射部を備えることを特徴とする表面検査
方式。
【請求項４】請求項１において、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間の
周囲であって、前記光入射部から入射された光が到達す
る位置に、この到達した光を前記空間に向けて反射する
光反射部を備えることを特徴とする表面検査方式。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記光入射部は、光を発する光源と、前記光源によって
発せられた光を集光して前記空間に向けて入射する光ガ
イド部とを有することを特徴とする表面検査方式。
【請求項６】請求項５において、前記空間に光を入射する前記光ガイド部の光入射面の幅
は、前記被検査体と前記透明部材との間隔である前記所
定距離以下であることを特徴とする表面検査方式。
【請求項７】請求項５または６において、前記光ガイド部は、複数本の光ファイバを用いて構成さ
れていることを特徴とする表面検査方式。
【請求項８】請求項７において、複数本の前記光ファイバは、前記光源に対応する一方の
端部において束ねられており、前記空間に対応する他方
の端部において直線状に並べられていることを特徴とす
る表面検査方式。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかにおいて、前記光入射部によって前記空間に入射される光は可視領
域の波長を含むことを特徴とする表面検査方式。
【請求項１０】請求項９において、前記可視領域の波長には視感度のピーク近傍の波長が含
まれることを特徴とする表面検査方式。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記透明部材を通して前記被検査体の表面を観察する位
置に、前記被検査体の表面を撮影範囲とする撮影手段を
備えることを特徴とする表面検査方式。
【請求項１２】請求項１１において、前記撮影手段は、アバランシェ増倍動作型撮像管である
ことを特徴とする表面検査方式。
【請求項１３】請求項１１または１２において、前記撮影手段から出力される信号をアナログ微分する微
分処理手段を備えることを特徴とする表面検査方式。