JP2004138470A - 光透過性基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異物が光透過性基板の表面と裏面の何れに付着しているかを正確に判別する上で有利な光透過性基板検査を提供する。
【解決手段】光透過性基板基板装置１０は、レーザー光源２０、集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャ部材４５、スペクトル解析器５０などを備えている。レーザー光源２０から出射されたレーザー光２５は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含む。集光レンズ３５は第１レーザー光を光透過性基板５５の表面箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を光透過性基板５５の表面を通過させて裏面箇所に集光させる。集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱されて散乱光が生じ、これら第１、第２のレーザー光の散乱光がビームスプリッター４０を介してスペクトル解析器５０に導かれる。
【選択図】 図１
【解決手段】光透過性基板基板装置１０は、レーザー光源２０、集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャ部材４５、スペクトル解析器５０などを備えている。レーザー光源２０から出射されたレーザー光２５は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含む。集光レンズ３５は第１レーザー光を光透過性基板５５の表面箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を光透過性基板５５の表面を通過させて裏面箇所に集光させる。集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱されて散乱光が生じ、これら第１、第２のレーザー光の散乱光がビームスプリッター４０を介してスペクトル解析器５０に導かれる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光透過性基板検査装置に関し、さらに詳しくは、例えば平面ディスプレイのガラス基板面上に付着する異物の存在を検査することによって、ガラス基板面の清浄度を検査する光透過性基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面ディスプレイはＣＲＴに比較して省スペースおよび省電力等を達成することができるため急速に普及し、優れた平面ディスプレイを供給するための開発が盛んに行われている。
平面ディスプレイの例として、バックライトと各原色のカラーフィルターおよび液晶を用いた液晶平面ディスプレイや、各原色の発光を各セルにおける個別の放電によって行うプラズマディスプレイ、そして有機色素をドーピングした膜へ電子と正孔を注入し発光する有機ＥＬディスプレイが挙げられる。
【０００３】
そして、いずれのディスプレイの形式においても、１０ｃｍから１００ｃｍ程度の大きな画面が用いられ、このようなディスプレイの大型化に伴い、平面ディスプレイに用いられるガラス基板も大型化している。このガラス基板の大型化は、ガラス基板の洗浄工程に必要となる薬液の使用量およびリンスに用いる水の使用量の増加をもたらす。
さらに、このような薬液および水の使用量の増加は、製造コストの増加および環境対策コストの増大をもたらすため必要以上の洗浄はできるだけ省略することが好ましく、このような薬液および水の使用量の増加を防ぐためにいくつかの対策が提示されている。
例えば、大型化されたガラス基板の洗浄はガラス基板が清浄でない場合（基板面に付着物が存在する場合等）に限定して行うことで洗浄工程が簡略化される。すなわち、ガラス基板の表面も裏面も清浄であれば以降の工程の洗浄を省略することができる。
また、金属電極用パターン等の配線パターン（以下、単に「パターン」という。）形成等の加工面のみの清浄度を維持することでパターン形成時に異物があるために歩留まりを落とすようなことはなくなる。
その結果、最低限の清浄度の要求は満たされる。すなわち、加工面のみに異物がある際は、加工面のみの洗浄で足り洗浄工程が簡略化される。
【０００４】
しかし、前記の方法で洗浄工程を簡略化する際に問題が生じる。すなわち、光透過性材料から形成されたガラス基板またはプラスチック基板等の光透過性基板に付着した異物検査を行う際、配線パターン用の加工面となるべき面（表面）に異物が付着しているのか、その反対面の加工面としては用いられない面（裏面）に異物が付着しているのか否かの判別を行わなければならなくなる。
異物検査は光を照射して得られる異物からの散乱光を計測することにより実現されるが、対象となる基板が透明であるので表面に付着した異物も裏面に付着した異物も同様に検出される。
そこで、ガラス基板の異物検査において表裏判別を同時に行う手法として、照射光を基板表面に対して傾斜させ、表面と裏面における光の通過位置を異なるようにした以下のような方法が提案されている。
【０００５】
図５は、前記方法を採用した従来の光透過性基板検査装置１の構成を示した概略図である。
この光透過性基板検査装置１は、レーザー光源３と、集光レンズ５および７と、これら２つのレンズに対応して配置されたアパーチャー部材９および１１と、これら２つのアパーチャー部材９および１１に対応して配置された検出器１３および１５を有して構成されている。
【０００６】
この光透過性基板検査装置１によれば、異物検査が以下のように行われる。
まず、レーザー光源３から出射された照射レーザー光１７が、光透過性基板１９に一定角度の入射角Ａにより入射された後、光透過性基板１９の上面２１で反射される光束２３と、光透過性基板１９の屈折率により屈折され、かつ、光透過性基板１９の裏面２５で反射される光束２７とに分離される。
これらの光束２３および光束２７の少なくとも一方の光束を利用し、光透過性基板１９の表面２１および裏面２５の少なくとも一方の面に異物２９，３１が存在すれば、レンズ５およびレンズ７並びにアパーチャー９およびアパーチャー１１を介して、異物２９および異物３１が検出器１３および１５により検出される。
また、透明物体内の気泡検出装置が開示されている。しかしこの装置によれば、気泡から反射光を検知してしまい反射率の低い異物検出ができない（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１２０４０１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術により表裏判別を行いつつ、パターンが形成された光透過性基板１９上の異物検査を行う際、光透過性基板面２１に対し角度をつけて照射レーザー光１７を照射すると、パターンからの光強度が大きな散乱光や反射光が検出されてしまうため、以下に述べる点で不具合が生じる。
【０００９】
第１の点は、異物２９、３１からの前方散乱光、後方散乱光、および遮光が検出される場合は、検査に必要な装置が、照射光１７の光軸上に配置されることがあるため、異物付着面の表裏判別できないことである。
第２の点は、図５に示されるように光透過性基板１９の上面２１に対し角度Ａを持たせるようにして異物２９からの散乱光を観察したときに光透過性基板面２１に形成されたパターンが障害となり異物２９からの散乱光の観察が妨げられることである。
第３の点は、パターンが光透過性基板１９の表面２１に形成された場合には、光透過性基板の表面２１に対して斜めから照射光を入射すると散乱または反射された光がパターンの影響を受けるため、実際よりも大きく異物２９が検出されてしまい、その結果、異物２９の正確な検出が困難となることである。
より詳細には、パターンは一定の幅を有し、この幅が一般に１μｍ程度の異物に比べて十分に大きいために、パターンの影響を受けて検出される反射光および散乱光は、異物２９からの反射光および散乱光に比べて非常に大きくなり異物２９の検出が困難となる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、異物が光透過性基板の表面と裏面の何れに付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が当該基板面の表面および裏面の何れに付着しているかに関わらず正確に検出する上で有利な光透過性基板検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光透過性基板検査装置は、厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、前記レーザー光照射手段と前記光透過性基板との間の光路上に配置され、前記光透過性基板の表面および裏面で前記第１、第２レーザー光が反射された反射光と、前記レーザー光照射手段から出射された第１、第２レーザー光とを分離するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターによって分離された前記反射光の光スぺクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されていることを特徴とする。
そのため、光透過性基板の表面に付着した異物に第１レーザー光が集光されることにより散乱光としての反射光が生じ、裏面に付着した異物に第２レーザー光が集光されることにより散乱光としての反射光が生じる。これら第１、第２レーザー光の反射光の光スぺクトルを解析することにより表面および裏面の何れに異物が付着しているかを判別できる。
また、本発明の光透過性基板検査装置は、厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板を表面から裏側に透過した前記透過光の光スペクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されていることを特徴とする。
そのため、光透過性基板の表面に付着した異物には第１レーザー光が集光されることにより散乱光としての透過光が生じ、裏面に付着した異物には第２レーザー光が集光されることにより散乱光としての透過光が生じる。これら第１、第２レーザー光の透過光の光スぺクトルを解析することにより表面および裏面の何れに異物が付着しているかを判別できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
光透過性基板検査装置１０は、レーザー光源（レーザー光照射手段）２０、集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャ部材４５、スペクトル解析器５０などを備えている。
【００１３】
前記レーザー光源２０からレーザー光２４が出射され、このレーザー光２４は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含んでいる。前記第１波長と第２波長は互いに異なった値である。
前記レーザー光源２０として、好適にはＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波とその第二高調波を出射するものが使用される。
なお、前記第１、第２レーザー光を同時に出射する目的で、２つのレーザー光源を併用しビームスプリッターにより光軸を重ねる手法も可能である。この場合は装置が複雑化する等により製造コスト高をもたらす。
【００１４】
前記集光レンズ３５は、前記レーザー光源２０から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、前記レーザー光源２０から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させるように構成されている。
また、前記レーザー光２４は前記レーザー光源から光透過性基板５５に対して垂直に出射され、また、前記集光レンズ３５によって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光も前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して垂直となる。
前記集光レンズ３５は、前記第１、第２レーザー光に対して光透過性基板５５の厚さと等しい色収差をもたらすように設定されている。
一般に、２つの波長λ１およびλ２における焦点距離を各々ｆ１およびｆ２、並びに、屈折率をｎ１およびｎ２とするとき、ｆ１およびｆ２は次のような関係を満たす。
ｆ１＝（（ｎ２−１）／（ｎ１−１））ｆ２
すなわち、焦点距離は屈折率ｎ１およびｎ２により変化し、その変化は各屈折率ｎ１およびｎ２のそれぞれから１を引いた値の比となる。
したがって、光透過性基板５５の厚みに応じて、集光レンズ３５の焦点距離およびレンズ材質（ガラス材質、透明なプラスチック、または透明なアクリル樹脂基板等）を選択すればよい。例えば、集光レンズ３５の焦点距離を２００ｍｍと設定すると、前記Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波とその第二高調波を出射するレーザー光源を用いた場合、色収差に起因する焦点距離の差は約５ｍｍとなり、光透過性基板５５が厚さ５ｍｍの場合に好適である。
【００１５】
前記ビームスプリッター４０は、前記レーザー光源２０と前記光透過性基板５５との間の光路上、本実施の形態では、前記レーザー光源２０と集光レンズ３５との間の光路上に配置され、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９での前記第１、第２レーザー光の反射光３０と、前記レーザー光源２０から出射された第１、第２レーザー光とを分離するように構成されている。
さらに詳しく説明すると、前記ビームスプリッター４０は、レーザー光源２０からの第１、第２レーザー光を透過して前記集光レンズ３５を介して光透過性基板５５に導く光路と、前記透明性基板５５から集光レンズ３５を介して導かれた前記反射光３０を反射して前記スペクトル解析手段５０に導く光路とを形成するように構成されている。
【００１６】
前記アパーチャ部材４５は、所定の口径のアパーチャー４７を有し、前記ビームスプリッター４０によって導かれた前記反射光３０がこのアパーチャ４７を通過する際に、前記反射光３０のみを通過させ、他の不要な光を遮蔽するように構成されている。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記反射光３０の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
【００１７】
以下、さらに図１を参照して、表面５７と裏面５９が平行であり一定厚さの板状光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に異物が付着しているか否かを表裏判別し、かつ、異物が存在した場合に異物からの散乱光の光強度をスペクトル解析器５０により測定することによって、光透過性基板５５の清浄度を検査する動作について説明する。
まず、光透過性基板５５を配置し、レーザ光源２０から前記第１、第２レーザー光の光軸がこの透過性基板５５の面に対して垂直になるようにレーザー光が出射される。
出射された第１、第２レーザー光はビームスプリッター４０を透過して集光レンズ３５に入射する。集光レンズ３５は入射した第１レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７箇所に集光し、第２レーザー光を光透過性基板５５の表面５７を通過させて光透過性基板５５の裏面５９箇所に集光する。
この際、前記透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれか一方に異物が付着していれば、前記集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱されて散乱光が生じ、これら第１、第２のレーザー光の散乱光が第１、第２レーザー光の反射光として集光レンズ３５によって集光され前記ビームスプリッター４０に導かれる。
【００１８】
前記ビームスプリッター４０は、前記レーザー光源２０から出射された前記第１、第２レーザー光と、前記集光レンズ３５から導かれた前記各反射光とを分離し、前記反射光のみをアパーチャー４７を介してスペクトル解析器５０に導く。
前記スペクトル解析器５０は受光した反射光を解析する。
この解析結果に基づいて、次に説明するように透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対する異物の付着の有無を判別する。
【００１９】
次に、図２を参照して光透過性基板検査装置１０によって得られる光強度スペクトルの測定結果に基づいて異物が透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれかに付着しているを判別する動作について説明する。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）はそれぞれ、異物が光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に付着していた場合の光強度スペクトルの測定結果を示すグラフである。
本実施の形態では、前記第１レーザー光の波長（第１波長）をλ１第２レーザー光の波長（第２波長）をλ２とし、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７の位置に集光しており、第２波長λ２の第２レーザー光が透過性基板５５の裏面５９の位置に集光しているものとする。
【００２０】
異物が光透過性基板５５の表面５７に付着していた場合、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の反射光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。なお、この散乱光はレーザー光の進行方向の反対側に向かって、すなわち後方に向かって生じるため、後方散乱光という。
このため、図２（Ａ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第１波長λ１のレーザー光の光強度が第２波長λ２のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果、この場合は異物が透過性基板５５の表面５７にあると判別できる。
【００２１】
一方、同様にして異物が光透過性基板５５の裏面５９に付着していた場合、波長λ２のレーザー光が透過性基板５５の裏面５９に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の反射光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。
このため、図２（Ｂ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第２波長λ２のレーザー光の光強度が第１波長λ１のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果、この場合は異物が透過性基板５５の裏面５９にあると判別できる。
この際、スペクトル検出器５０で検査すべき領域以外の散乱光を検出しないように、透過性基板５５の直上等の位置にスリットを設けたり、透過性基板５５の直上やビームスプリッター４０とスペクトル解析器５０との間の位置に光学フィルターを設けるようにしてもよい。
【００２２】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、前記集光レンズ３５によって、第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させ、ビームスプリッター４０によって第１、第２レーザー光の反射光のみをスペクトル解析器５０に導き、該スぺクトルをスペクトル解析器５０によって解析することによって、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
【００２３】
次に第２の実施の形態について説明する。
図３は、第１の実施の形態の光透過性基板検査装置１０を適用した製造工程の検査で用いることができる基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
図３において、第１の実施の形態と同様の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
前記基板検査システム１００は、前記光透過性基板検査装置１０に加えて、チャンバー７０、送風機７２、エアフィルター７４、光透過性基板搬入口７６、排気口７８、パーソナルコンピュータ９０などを備える。
前記チャンバー７０は、その底壁上面に板状のベース部材８５が取着され、該ベース部材８５の上面にはＸＹステージ８０が設けられている。
前記ＸＹステージ８０は、前記ベース部材８５に対して水平面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸の２方向に移動可能に設けられ、該ＸＹステージ８０には光透過性基板５５が載置される。
また、前記ＸＹステージ８０の上面の前記光透過性基板５５に面した箇所全域にはレーザー光の反射を防止するダンパー（反射防止機構）が設けられている。このＸＹステージ８０は不図示の駆動制御手段によりＸ軸およびＹ軸方向に駆動されるように構成されている。
【００２４】
前記送風機７２およびエアフィルター７４は前記チャンバー７０の上壁に設けられ、送風機７２によって取り込まれたチャンバー７０外部の空気をエアフィルター７４を介してチャンバー７０内部に送り込むように構成されている。
前記排気口７８は前記チャンバー７０の底壁に設けられ、チャンバー７０内部の空気を外部に排出するように構成されている。これにより、前記チャンバー７０内部の空気は清浄化されるようになっている。
前記光透過性基板搬入口７６は前記チャンバー７０の側壁に設けられ、該光透過性基板５５を前記チャンバー７０の内部と外部にわたって受け渡すように構成されており、チャンバー７０内部に移送された光透過性基板５５は、前記ＸＹステージ８０上に載置され固定されるように構成されている。
前記チャンバー７０内部には、前記光透過性基板検査装置１０を構成する集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャー部材４５、スペクトル解析器５０が前記第１の実施の形態と同様に配設されている。
チャンバー７０の外部には前記レーザー光源２０と、該レーザー光源２０から出射されるレーザー光を前記ビームスプリッター４０を介して前記集光レンズ３５に導くミラー６０が設けられている。
前記パーソナルコンピュータ９０は、前記スぺクトル解析器５０から出力される光スぺクトルの解析結果に基づいてデータ処理を行なとともに、その処理結果をディスプレイやプリンタに出力するように構成されている。
また、前記パーソナルコンピュータ９０は、前記ＸＹステージ８０の駆動制御手段の制御を行なうように構成されている。さらに詳しく説明すれば、パーソナルコンピュータ９０は、ＸＹステージ８０に載置されている光透過性基板５５のＸＹ座標の座標データを予め保持しており、該座標データに基づいてＸＹステージ８０の位置制御を行なえるように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記ＸＹステージ８０、駆動制御手段、パーソナルコンピュータ９０によって特許請求の範囲の移動手段が構成されている。
【００２５】
このように構成された基板検査システム１００の動作について説明する。
第１の実施の形態と同様に、前記レーザー光源２０から第１、第２レーザー光を含むレーザー光が出射されることにより、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に付着した異物によって後方散乱光が生じる。
前記後方散乱光は、前記集光レンズ３５で集光され、ビームスプリッター４０およびアパーチャー部材４５のアパーチャー４７を通過して前記スペクトル解析器５０へと導かれ、光スぺクトルの解析がなされる。
そして、前記スぺクトル解析の結果は、前記パーソナルコンピュータ９０に送信される。前記パーソナルコンピュータ９０は、送信されたスぺクトル解析の結果に基づいて、図２に示すように、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９と後方散乱光の光スペクトルとが対応づけられた検査結果の表示を出力する。
【００２６】
このような基板検査システム１００によれば、第１の実施の形態と同様に、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを判別するを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
また、前記パーソナルコンピュータ９０によって予め保持している前記光透過性基板５５の座標データに基づいてＸＹステージ８０を制御することにより、前記光透過性基板５５の任意の位置に対して前記レーザー光を走査させることができる。
また、前記レーザー光は、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して前記レーザー光が垂直をなすように照射されるので、前記光透過性基板５５に形成されているパターンによって散乱光が発生することが抑制されるため、パターンによって生じる散乱光による誤検知を防止する上で有利となる。
すなわち、金属配線のためのパターンが形成された光透過性基板に対しても、本発明の光透過性基板検査装置により、異物が光透過性基板のどちらの面に付着しているかの判断も可能な正確な検査が実現される。
【００２７】
ところで、前記スぺクトル解析器５０には、前記第１、第２のレーザー光による後方散乱光と、異物が付着していない状態の前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９で反射される第１、第２のレーザー光の反射光とが入射される。前記スぺクトル解析器５０において、前記後方散乱光のＳ／Ｎ比を向上させるためには、前記第１、第２のレーザー光の反射光の強度をなるべく低下させることが好ましい。
本実施の形態では、前記ＸＹステージ８０の上面の前記光透過性基板５５に面した箇所全域にはレーザー光の反射を防止するダンパーを設けたので、異物が付着していない状態の前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９で反射される第１、第２のレーザー光の反射光の強度を低下させることができ、したがって、前記後方散乱光のＳ／Ｎ比を向上させる上で有利となる。
【００２８】
なお、平面ディスプレイに用いられるような透明なガラス板や透明なプラスチック板等の光透過性材料で形成された光透過性基板は、昨今１ｍ以上の縦または横のサイズを持つように大型化しているため、その洗浄工程は一枚ごとに行われている。
したがって、光透過性基板同士が重なり合うことがないため、ある光透過性基板上に付着している異物が他の光透過性基板に付着するようなクロスコンタミネーションを考慮する必要がない。このため、パターン形成がされていない裏面５９のみに異物が付着している場合は洗浄工程を省略することができる。
すなわち、本実施の形態の光透過性基板検査装置によって光透過性基板の表面５７および裏面５９のどちらに異物が付着しているかを判断することにより、洗浄工程の合理化を図ることが可能となる。
さらに、光透過性基板の大型化により洗浄工程に用いられる薬液やリンスに用いられる水の使用量も増大しているので、洗浄工程の合理化により製造コストの削減や環境対策へ貢献を図る上で有利となる。
【００２９】
次に第３の実施の形態について説明する。
図４は本発明の第３の形態の光透過性基板装置１０Ａを適用した基板検査システム２００の構成を示す概略図である。図４において第１、第２の実施の形態と同様の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
第３の実施の形態が第１、第２の実施の形態と異なる点は、前記光透過性基板からの反射光を解析するのではなく、光透過性基板の透過光を解析することである。
前記基板検査システム２００は、前記光透過性基板検査装置１０Ａに加えて、チャンバー７０、送風機７２、エアフィルター７４、光透過性基板搬入口７６、排気口７８、パーソナルコンピュータ９０などを備える。
前記チャンバー７０内部にはＸＹステージ８０Ａが配設されている。
前記ＸＹステージ８０Ａは、水平面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸の２方向に移動可能に設けられ、該ＸＹステージ８０Ａには光透過性基板５５が載置される。
また、前記ＸＹステージ８０Ａは前記光透過性基板５５に臨む箇所の全域が光を透過するように構成されている。
このＸＹステージ８０Ａは不図示の駆動制御手段によりＸ軸およびＹ軸方向に駆動されるように構成されている。
【００３０】
前記チャンバー７０内部には、前記光透過性基板検査装置１０Ａを構成する集光レンズ３５、透過光集光レンズ３６、アパーチャー部材４５、スペクトル解析器５０が前記第１の実施の形態と同様に配設されている。
チャンバー７０の外部には前記レーザー光源２０と、該レーザー光源２０から出射されるレーザー光を前記ビームスプリッター４０を介して前記集光レンズ３５に導くミラー６０が設けられている。
【００３１】
前記レーザー光源２０からレーザー光２４が出射され、このレーザー光２４は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含んでいる。前記第１波長と第２波長は互いに異なった値である。
前記集光レンズ３５は、前記レーザー光源２０から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、前記レーザー光源２０から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させるように構成されている。
また、ミラー６０で反射されたレーザー光は光透過性基板５５の表面５７に対して垂直であり、また、前記集光レンズ３５によって前記光透過性基板５５に導かれる前記第１、第２レーザー光も前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して垂直である。
前記集光レンズ３５は、前記第１、第２レーザー光に対して光透過性基板５５の厚さと等しい色収差をもたらすように設定されている。
【００３２】
前記透過光集光レンズ３６は、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板５５を表面５７から裏面５９側に透過した前記透過光を集光して前記スペクトル解析手段５０に導く光路を形成するように構成されている。
前記アパーチャ部材４５は、所定の口径のアパーチャー４７を有し、前記透過光集光レンズ３６によって導かれた前記透過光がこのアパーチャ４７を通過する際に、前記透過光のみを通過させ、他の不要な光を遮蔽するように構成されている。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記透過光の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記ＸＹステージ８０、駆動制御手段、パーソナルコンピュータ９０によって特許請求の範囲の移動手段が構成されている。
【００３３】
このように構成された基板検査システム２００の動作について説明する。
前記レーザ光源２０から出射した前記第１、第２レーザー光がミラー６０を介して集光レンズ３５に入射する。集光レンズ３５は入射した第１レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７箇所に集光し、第２レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７を通過させて透過性基板５５の裏面５９箇所に集光する。
この際、前記透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれか一方に異物が付着していれば、前記集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱され、第１、第２レーザー光の透過光として前記透過光集光レンズ３６によって集光されアパーチャー４７を介してスペクトル解析器５０に導かれる。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記反射光３０の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
この解析結果に基づいて次に説明するように、透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対する異物の付着の有無を判別する。
【００３４】
図２を参照して光透過性基板検査装置１０Ａによって得られる光強度スペクトルの測定結果について説明しながら異物が透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれかに付着しているの判別動作について説明する。
異物が光透過性基板５５の表面５７に付着していた場合、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の透過光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。なお、この散乱光はレーザー光の進行方向と同じ側に向かって、すなわち前方に向かって生じるため、前方散乱光という。
このため、図２（Ａ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第１波長λ１のレーザー光の光強度が第２波長λ２のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果この場合は異物が透過性基板５５の表面５７にあると判別できる。
【００３５】
一方、同様にして異物が光透過性基板５５の裏面５９に付着していた場合、波長λ２のレーザー光が透過性基板５５の裏面５９に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の透過光とこの異物による前方散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。
このため、図２（Ｂ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第２波長λ２のレーザー光の光強度が第１波長λ１のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果この場合は異物が透過性基板５５の裏面５９にあると判別できる。
【００３６】
そして、第２の実施の形態と同様に、前記スぺクトル解析の結果は、前記パーソナルコンピュータ９０に送信される。前記パーソナルコンピュータ９０は、送信されたスぺクトル解析の結果に基づいて、図２に示すように、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９と前方散乱光の光スペクトルとが対応づけられた検査結果の表示を出力する。
【００３７】
以上詳述したように、第３の実施の形態によれば、前記集光レンズ３５によって、第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させ、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板５５を表面５７から裏側に透過した前記透過光の光スぺクトルをスペクトル解析器５０によって解析することによって、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを判別するを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れにに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
また、第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、前記レーザー光は、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して前記レーザー光が垂直をなすように照射されるので、前記光透過性基板５５に形成されているパターンによって散乱光が発生することが抑制されるため、パターンによって生じる散乱光による誤検知を防止する上で有利であり、これにより、金属配線のためのパターンが形成された光透過性基板に対しても、異物が光透過性基板のどちらの面に付着しているかの判断を正確に行なうことができる。
また、第２の実施の形態と同様に、光透過性基板の表面５７および裏面５９のどちらに異物が付着しているかを判断することにより、洗浄工程の合理化を図ることが可能となり、これにより製造コストの削減や環境対策へ貢献を図る上で有利となる。
【００３８】
なお、上述した各実施の形態では、前記レーザー光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波を第１レーザー光として、その第二高調波を第２レーザー光としてそれぞれ用いたが、これ以外にも同様の効果を有する２波長のレーザー光を用いても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、異物が光透過性基板の表面と裏面の何れに付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面および裏面の何れに付着しているかに関わらず正確に検出する上で有利な光透過性基板検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光透過性基板検査装置による光強度スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態における基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
【図５】従来の光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０……光透過性基板検査装置、２０……レーザー光源、４０……ビームスプリッター、４５……アパーチャー部材、５０……スペクトル解析器、５５……光透過性基板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光透過性基板検査装置に関し、さらに詳しくは、例えば平面ディスプレイのガラス基板面上に付着する異物の存在を検査することによって、ガラス基板面の清浄度を検査する光透過性基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面ディスプレイはＣＲＴに比較して省スペースおよび省電力等を達成することができるため急速に普及し、優れた平面ディスプレイを供給するための開発が盛んに行われている。
平面ディスプレイの例として、バックライトと各原色のカラーフィルターおよび液晶を用いた液晶平面ディスプレイや、各原色の発光を各セルにおける個別の放電によって行うプラズマディスプレイ、そして有機色素をドーピングした膜へ電子と正孔を注入し発光する有機ＥＬディスプレイが挙げられる。
【０００３】
そして、いずれのディスプレイの形式においても、１０ｃｍから１００ｃｍ程度の大きな画面が用いられ、このようなディスプレイの大型化に伴い、平面ディスプレイに用いられるガラス基板も大型化している。このガラス基板の大型化は、ガラス基板の洗浄工程に必要となる薬液の使用量およびリンスに用いる水の使用量の増加をもたらす。
さらに、このような薬液および水の使用量の増加は、製造コストの増加および環境対策コストの増大をもたらすため必要以上の洗浄はできるだけ省略することが好ましく、このような薬液および水の使用量の増加を防ぐためにいくつかの対策が提示されている。
例えば、大型化されたガラス基板の洗浄はガラス基板が清浄でない場合（基板面に付着物が存在する場合等）に限定して行うことで洗浄工程が簡略化される。すなわち、ガラス基板の表面も裏面も清浄であれば以降の工程の洗浄を省略することができる。
また、金属電極用パターン等の配線パターン（以下、単に「パターン」という。）形成等の加工面のみの清浄度を維持することでパターン形成時に異物があるために歩留まりを落とすようなことはなくなる。
その結果、最低限の清浄度の要求は満たされる。すなわち、加工面のみに異物がある際は、加工面のみの洗浄で足り洗浄工程が簡略化される。
【０００４】
しかし、前記の方法で洗浄工程を簡略化する際に問題が生じる。すなわち、光透過性材料から形成されたガラス基板またはプラスチック基板等の光透過性基板に付着した異物検査を行う際、配線パターン用の加工面となるべき面（表面）に異物が付着しているのか、その反対面の加工面としては用いられない面（裏面）に異物が付着しているのか否かの判別を行わなければならなくなる。
異物検査は光を照射して得られる異物からの散乱光を計測することにより実現されるが、対象となる基板が透明であるので表面に付着した異物も裏面に付着した異物も同様に検出される。
そこで、ガラス基板の異物検査において表裏判別を同時に行う手法として、照射光を基板表面に対して傾斜させ、表面と裏面における光の通過位置を異なるようにした以下のような方法が提案されている。
【０００５】
図５は、前記方法を採用した従来の光透過性基板検査装置１の構成を示した概略図である。
この光透過性基板検査装置１は、レーザー光源３と、集光レンズ５および７と、これら２つのレンズに対応して配置されたアパーチャー部材９および１１と、これら２つのアパーチャー部材９および１１に対応して配置された検出器１３および１５を有して構成されている。
【０００６】
この光透過性基板検査装置１によれば、異物検査が以下のように行われる。
まず、レーザー光源３から出射された照射レーザー光１７が、光透過性基板１９に一定角度の入射角Ａにより入射された後、光透過性基板１９の上面２１で反射される光束２３と、光透過性基板１９の屈折率により屈折され、かつ、光透過性基板１９の裏面２５で反射される光束２７とに分離される。
これらの光束２３および光束２７の少なくとも一方の光束を利用し、光透過性基板１９の表面２１および裏面２５の少なくとも一方の面に異物２９，３１が存在すれば、レンズ５およびレンズ７並びにアパーチャー９およびアパーチャー１１を介して、異物２９および異物３１が検出器１３および１５により検出される。
また、透明物体内の気泡検出装置が開示されている。しかしこの装置によれば、気泡から反射光を検知してしまい反射率の低い異物検出ができない（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１２０４０１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術により表裏判別を行いつつ、パターンが形成された光透過性基板１９上の異物検査を行う際、光透過性基板面２１に対し角度をつけて照射レーザー光１７を照射すると、パターンからの光強度が大きな散乱光や反射光が検出されてしまうため、以下に述べる点で不具合が生じる。
【０００９】
第１の点は、異物２９、３１からの前方散乱光、後方散乱光、および遮光が検出される場合は、検査に必要な装置が、照射光１７の光軸上に配置されることがあるため、異物付着面の表裏判別できないことである。
第２の点は、図５に示されるように光透過性基板１９の上面２１に対し角度Ａを持たせるようにして異物２９からの散乱光を観察したときに光透過性基板面２１に形成されたパターンが障害となり異物２９からの散乱光の観察が妨げられることである。
第３の点は、パターンが光透過性基板１９の表面２１に形成された場合には、光透過性基板の表面２１に対して斜めから照射光を入射すると散乱または反射された光がパターンの影響を受けるため、実際よりも大きく異物２９が検出されてしまい、その結果、異物２９の正確な検出が困難となることである。
より詳細には、パターンは一定の幅を有し、この幅が一般に１μｍ程度の異物に比べて十分に大きいために、パターンの影響を受けて検出される反射光および散乱光は、異物２９からの反射光および散乱光に比べて非常に大きくなり異物２９の検出が困難となる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、異物が光透過性基板の表面と裏面の何れに付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が当該基板面の表面および裏面の何れに付着しているかに関わらず正確に検出する上で有利な光透過性基板検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光透過性基板検査装置は、厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、前記レーザー光照射手段と前記光透過性基板との間の光路上に配置され、前記光透過性基板の表面および裏面で前記第１、第２レーザー光が反射された反射光と、前記レーザー光照射手段から出射された第１、第２レーザー光とを分離するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターによって分離された前記反射光の光スぺクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されていることを特徴とする。
そのため、光透過性基板の表面に付着した異物に第１レーザー光が集光されることにより散乱光としての反射光が生じ、裏面に付着した異物に第２レーザー光が集光されることにより散乱光としての反射光が生じる。これら第１、第２レーザー光の反射光の光スぺクトルを解析することにより表面および裏面の何れに異物が付着しているかを判別できる。
また、本発明の光透過性基板検査装置は、厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板を表面から裏側に透過した前記透過光の光スペクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されていることを特徴とする。
そのため、光透過性基板の表面に付着した異物には第１レーザー光が集光されることにより散乱光としての透過光が生じ、裏面に付着した異物には第２レーザー光が集光されることにより散乱光としての透過光が生じる。これら第１、第２レーザー光の透過光の光スぺクトルを解析することにより表面および裏面の何れに異物が付着しているかを判別できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
光透過性基板検査装置１０は、レーザー光源（レーザー光照射手段）２０、集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャ部材４５、スペクトル解析器５０などを備えている。
【００１３】
前記レーザー光源２０からレーザー光２４が出射され、このレーザー光２４は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含んでいる。前記第１波長と第２波長は互いに異なった値である。
前記レーザー光源２０として、好適にはＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波とその第二高調波を出射するものが使用される。
なお、前記第１、第２レーザー光を同時に出射する目的で、２つのレーザー光源を併用しビームスプリッターにより光軸を重ねる手法も可能である。この場合は装置が複雑化する等により製造コスト高をもたらす。
【００１４】
前記集光レンズ３５は、前記レーザー光源２０から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、前記レーザー光源２０から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させるように構成されている。
また、前記レーザー光２４は前記レーザー光源から光透過性基板５５に対して垂直に出射され、また、前記集光レンズ３５によって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光も前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して垂直となる。
前記集光レンズ３５は、前記第１、第２レーザー光に対して光透過性基板５５の厚さと等しい色収差をもたらすように設定されている。
一般に、２つの波長λ１およびλ２における焦点距離を各々ｆ１およびｆ２、並びに、屈折率をｎ１およびｎ２とするとき、ｆ１およびｆ２は次のような関係を満たす。
ｆ１＝（（ｎ２−１）／（ｎ１−１））ｆ２
すなわち、焦点距離は屈折率ｎ１およびｎ２により変化し、その変化は各屈折率ｎ１およびｎ２のそれぞれから１を引いた値の比となる。
したがって、光透過性基板５５の厚みに応じて、集光レンズ３５の焦点距離およびレンズ材質（ガラス材質、透明なプラスチック、または透明なアクリル樹脂基板等）を選択すればよい。例えば、集光レンズ３５の焦点距離を２００ｍｍと設定すると、前記Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波とその第二高調波を出射するレーザー光源を用いた場合、色収差に起因する焦点距離の差は約５ｍｍとなり、光透過性基板５５が厚さ５ｍｍの場合に好適である。
【００１５】
前記ビームスプリッター４０は、前記レーザー光源２０と前記光透過性基板５５との間の光路上、本実施の形態では、前記レーザー光源２０と集光レンズ３５との間の光路上に配置され、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９での前記第１、第２レーザー光の反射光３０と、前記レーザー光源２０から出射された第１、第２レーザー光とを分離するように構成されている。
さらに詳しく説明すると、前記ビームスプリッター４０は、レーザー光源２０からの第１、第２レーザー光を透過して前記集光レンズ３５を介して光透過性基板５５に導く光路と、前記透明性基板５５から集光レンズ３５を介して導かれた前記反射光３０を反射して前記スペクトル解析手段５０に導く光路とを形成するように構成されている。
【００１６】
前記アパーチャ部材４５は、所定の口径のアパーチャー４７を有し、前記ビームスプリッター４０によって導かれた前記反射光３０がこのアパーチャ４７を通過する際に、前記反射光３０のみを通過させ、他の不要な光を遮蔽するように構成されている。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記反射光３０の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
【００１７】
以下、さらに図１を参照して、表面５７と裏面５９が平行であり一定厚さの板状光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に異物が付着しているか否かを表裏判別し、かつ、異物が存在した場合に異物からの散乱光の光強度をスペクトル解析器５０により測定することによって、光透過性基板５５の清浄度を検査する動作について説明する。
まず、光透過性基板５５を配置し、レーザ光源２０から前記第１、第２レーザー光の光軸がこの透過性基板５５の面に対して垂直になるようにレーザー光が出射される。
出射された第１、第２レーザー光はビームスプリッター４０を透過して集光レンズ３５に入射する。集光レンズ３５は入射した第１レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７箇所に集光し、第２レーザー光を光透過性基板５５の表面５７を通過させて光透過性基板５５の裏面５９箇所に集光する。
この際、前記透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれか一方に異物が付着していれば、前記集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱されて散乱光が生じ、これら第１、第２のレーザー光の散乱光が第１、第２レーザー光の反射光として集光レンズ３５によって集光され前記ビームスプリッター４０に導かれる。
【００１８】
前記ビームスプリッター４０は、前記レーザー光源２０から出射された前記第１、第２レーザー光と、前記集光レンズ３５から導かれた前記各反射光とを分離し、前記反射光のみをアパーチャー４７を介してスペクトル解析器５０に導く。
前記スペクトル解析器５０は受光した反射光を解析する。
この解析結果に基づいて、次に説明するように透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対する異物の付着の有無を判別する。
【００１９】
次に、図２を参照して光透過性基板検査装置１０によって得られる光強度スペクトルの測定結果に基づいて異物が透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれかに付着しているを判別する動作について説明する。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）はそれぞれ、異物が光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に付着していた場合の光強度スペクトルの測定結果を示すグラフである。
本実施の形態では、前記第１レーザー光の波長（第１波長）をλ１第２レーザー光の波長（第２波長）をλ２とし、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７の位置に集光しており、第２波長λ２の第２レーザー光が透過性基板５５の裏面５９の位置に集光しているものとする。
【００２０】
異物が光透過性基板５５の表面５７に付着していた場合、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の反射光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。なお、この散乱光はレーザー光の進行方向の反対側に向かって、すなわち後方に向かって生じるため、後方散乱光という。
このため、図２（Ａ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第１波長λ１のレーザー光の光強度が第２波長λ２のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果、この場合は異物が透過性基板５５の表面５７にあると判別できる。
【００２１】
一方、同様にして異物が光透過性基板５５の裏面５９に付着していた場合、波長λ２のレーザー光が透過性基板５５の裏面５９に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の反射光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。
このため、図２（Ｂ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第２波長λ２のレーザー光の光強度が第１波長λ１のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果、この場合は異物が透過性基板５５の裏面５９にあると判別できる。
この際、スペクトル検出器５０で検査すべき領域以外の散乱光を検出しないように、透過性基板５５の直上等の位置にスリットを設けたり、透過性基板５５の直上やビームスプリッター４０とスペクトル解析器５０との間の位置に光学フィルターを設けるようにしてもよい。
【００２２】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、前記集光レンズ３５によって、第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させ、ビームスプリッター４０によって第１、第２レーザー光の反射光のみをスペクトル解析器５０に導き、該スぺクトルをスペクトル解析器５０によって解析することによって、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
【００２３】
次に第２の実施の形態について説明する。
図３は、第１の実施の形態の光透過性基板検査装置１０を適用した製造工程の検査で用いることができる基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
図３において、第１の実施の形態と同様の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
前記基板検査システム１００は、前記光透過性基板検査装置１０に加えて、チャンバー７０、送風機７２、エアフィルター７４、光透過性基板搬入口７６、排気口７８、パーソナルコンピュータ９０などを備える。
前記チャンバー７０は、その底壁上面に板状のベース部材８５が取着され、該ベース部材８５の上面にはＸＹステージ８０が設けられている。
前記ＸＹステージ８０は、前記ベース部材８５に対して水平面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸の２方向に移動可能に設けられ、該ＸＹステージ８０には光透過性基板５５が載置される。
また、前記ＸＹステージ８０の上面の前記光透過性基板５５に面した箇所全域にはレーザー光の反射を防止するダンパー（反射防止機構）が設けられている。このＸＹステージ８０は不図示の駆動制御手段によりＸ軸およびＹ軸方向に駆動されるように構成されている。
【００２４】
前記送風機７２およびエアフィルター７４は前記チャンバー７０の上壁に設けられ、送風機７２によって取り込まれたチャンバー７０外部の空気をエアフィルター７４を介してチャンバー７０内部に送り込むように構成されている。
前記排気口７８は前記チャンバー７０の底壁に設けられ、チャンバー７０内部の空気を外部に排出するように構成されている。これにより、前記チャンバー７０内部の空気は清浄化されるようになっている。
前記光透過性基板搬入口７６は前記チャンバー７０の側壁に設けられ、該光透過性基板５５を前記チャンバー７０の内部と外部にわたって受け渡すように構成されており、チャンバー７０内部に移送された光透過性基板５５は、前記ＸＹステージ８０上に載置され固定されるように構成されている。
前記チャンバー７０内部には、前記光透過性基板検査装置１０を構成する集光レンズ３５、ビームスプリッター４０、アパーチャー部材４５、スペクトル解析器５０が前記第１の実施の形態と同様に配設されている。
チャンバー７０の外部には前記レーザー光源２０と、該レーザー光源２０から出射されるレーザー光を前記ビームスプリッター４０を介して前記集光レンズ３５に導くミラー６０が設けられている。
前記パーソナルコンピュータ９０は、前記スぺクトル解析器５０から出力される光スぺクトルの解析結果に基づいてデータ処理を行なとともに、その処理結果をディスプレイやプリンタに出力するように構成されている。
また、前記パーソナルコンピュータ９０は、前記ＸＹステージ８０の駆動制御手段の制御を行なうように構成されている。さらに詳しく説明すれば、パーソナルコンピュータ９０は、ＸＹステージ８０に載置されている光透過性基板５５のＸＹ座標の座標データを予め保持しており、該座標データに基づいてＸＹステージ８０の位置制御を行なえるように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記ＸＹステージ８０、駆動制御手段、パーソナルコンピュータ９０によって特許請求の範囲の移動手段が構成されている。
【００２５】
このように構成された基板検査システム１００の動作について説明する。
第１の実施の形態と同様に、前記レーザー光源２０から第１、第２レーザー光を含むレーザー光が出射されることにより、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に付着した異物によって後方散乱光が生じる。
前記後方散乱光は、前記集光レンズ３５で集光され、ビームスプリッター４０およびアパーチャー部材４５のアパーチャー４７を通過して前記スペクトル解析器５０へと導かれ、光スぺクトルの解析がなされる。
そして、前記スぺクトル解析の結果は、前記パーソナルコンピュータ９０に送信される。前記パーソナルコンピュータ９０は、送信されたスぺクトル解析の結果に基づいて、図２に示すように、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９と後方散乱光の光スペクトルとが対応づけられた検査結果の表示を出力する。
【００２６】
このような基板検査システム１００によれば、第１の実施の形態と同様に、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを判別するを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
また、前記パーソナルコンピュータ９０によって予め保持している前記光透過性基板５５の座標データに基づいてＸＹステージ８０を制御することにより、前記光透過性基板５５の任意の位置に対して前記レーザー光を走査させることができる。
また、前記レーザー光は、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して前記レーザー光が垂直をなすように照射されるので、前記光透過性基板５５に形成されているパターンによって散乱光が発生することが抑制されるため、パターンによって生じる散乱光による誤検知を防止する上で有利となる。
すなわち、金属配線のためのパターンが形成された光透過性基板に対しても、本発明の光透過性基板検査装置により、異物が光透過性基板のどちらの面に付着しているかの判断も可能な正確な検査が実現される。
【００２７】
ところで、前記スぺクトル解析器５０には、前記第１、第２のレーザー光による後方散乱光と、異物が付着していない状態の前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９で反射される第１、第２のレーザー光の反射光とが入射される。前記スぺクトル解析器５０において、前記後方散乱光のＳ／Ｎ比を向上させるためには、前記第１、第２のレーザー光の反射光の強度をなるべく低下させることが好ましい。
本実施の形態では、前記ＸＹステージ８０の上面の前記光透過性基板５５に面した箇所全域にはレーザー光の反射を防止するダンパーを設けたので、異物が付着していない状態の前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９で反射される第１、第２のレーザー光の反射光の強度を低下させることができ、したがって、前記後方散乱光のＳ／Ｎ比を向上させる上で有利となる。
【００２８】
なお、平面ディスプレイに用いられるような透明なガラス板や透明なプラスチック板等の光透過性材料で形成された光透過性基板は、昨今１ｍ以上の縦または横のサイズを持つように大型化しているため、その洗浄工程は一枚ごとに行われている。
したがって、光透過性基板同士が重なり合うことがないため、ある光透過性基板上に付着している異物が他の光透過性基板に付着するようなクロスコンタミネーションを考慮する必要がない。このため、パターン形成がされていない裏面５９のみに異物が付着している場合は洗浄工程を省略することができる。
すなわち、本実施の形態の光透過性基板検査装置によって光透過性基板の表面５７および裏面５９のどちらに異物が付着しているかを判断することにより、洗浄工程の合理化を図ることが可能となる。
さらに、光透過性基板の大型化により洗浄工程に用いられる薬液やリンスに用いられる水の使用量も増大しているので、洗浄工程の合理化により製造コストの削減や環境対策へ貢献を図る上で有利となる。
【００２９】
次に第３の実施の形態について説明する。
図４は本発明の第３の形態の光透過性基板装置１０Ａを適用した基板検査システム２００の構成を示す概略図である。図４において第１、第２の実施の形態と同様の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
第３の実施の形態が第１、第２の実施の形態と異なる点は、前記光透過性基板からの反射光を解析するのではなく、光透過性基板の透過光を解析することである。
前記基板検査システム２００は、前記光透過性基板検査装置１０Ａに加えて、チャンバー７０、送風機７２、エアフィルター７４、光透過性基板搬入口７６、排気口７８、パーソナルコンピュータ９０などを備える。
前記チャンバー７０内部にはＸＹステージ８０Ａが配設されている。
前記ＸＹステージ８０Ａは、水平面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸の２方向に移動可能に設けられ、該ＸＹステージ８０Ａには光透過性基板５５が載置される。
また、前記ＸＹステージ８０Ａは前記光透過性基板５５に臨む箇所の全域が光を透過するように構成されている。
このＸＹステージ８０Ａは不図示の駆動制御手段によりＸ軸およびＹ軸方向に駆動されるように構成されている。
【００３０】
前記チャンバー７０内部には、前記光透過性基板検査装置１０Ａを構成する集光レンズ３５、透過光集光レンズ３６、アパーチャー部材４５、スペクトル解析器５０が前記第１の実施の形態と同様に配設されている。
チャンバー７０の外部には前記レーザー光源２０と、該レーザー光源２０から出射されるレーザー光を前記ビームスプリッター４０を介して前記集光レンズ３５に導くミラー６０が設けられている。
【００３１】
前記レーザー光源２０からレーザー光２４が出射され、このレーザー光２４は第１波長を有する第１レーザー光と第２波長を有する第２レーザー光とを含んでいる。前記第１波長と第２波長は互いに異なった値である。
前記集光レンズ３５は、前記レーザー光源２０から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、前記レーザー光源２０から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させるように構成されている。
また、ミラー６０で反射されたレーザー光は光透過性基板５５の表面５７に対して垂直であり、また、前記集光レンズ３５によって前記光透過性基板５５に導かれる前記第１、第２レーザー光も前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して垂直である。
前記集光レンズ３５は、前記第１、第２レーザー光に対して光透過性基板５５の厚さと等しい色収差をもたらすように設定されている。
【００３２】
前記透過光集光レンズ３６は、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板５５を表面５７から裏面５９側に透過した前記透過光を集光して前記スペクトル解析手段５０に導く光路を形成するように構成されている。
前記アパーチャ部材４５は、所定の口径のアパーチャー４７を有し、前記透過光集光レンズ３６によって導かれた前記透過光がこのアパーチャ４７を通過する際に、前記透過光のみを通過させ、他の不要な光を遮蔽するように構成されている。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記透過光の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
なお、本実施の形態においては、前記ＸＹステージ８０、駆動制御手段、パーソナルコンピュータ９０によって特許請求の範囲の移動手段が構成されている。
【００３３】
このように構成された基板検査システム２００の動作について説明する。
前記レーザ光源２０から出射した前記第１、第２レーザー光がミラー６０を介して集光レンズ３５に入射する。集光レンズ３５は入射した第１レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７箇所に集光し、第２レーザー光を前記光透明性基板５５の表面５７を通過させて透過性基板５５の裏面５９箇所に集光する。
この際、前記透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれか一方に異物が付着していれば、前記集光された第１、第２レーザー光が異物により散乱され、第１、第２レーザー光の透過光として前記透過光集光レンズ３６によって集光されアパーチャー４７を介してスペクトル解析器５０に導かれる。
前記スペクトル解析手段５０は、公知のスペクトル解析器によって構成され、前記アパーチャー４７を通過した前記反射光３０の波長に対する光強度、すなわち光スぺクトルを解析するように構成されている。
この解析結果に基づいて次に説明するように、透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対する異物の付着の有無を判別する。
【００３４】
図２を参照して光透過性基板検査装置１０Ａによって得られる光強度スペクトルの測定結果について説明しながら異物が透過性基板５５の表面５７および裏面５９のいずれかに付着しているの判別動作について説明する。
異物が光透過性基板５５の表面５７に付着していた場合、第１波長λ１の第１レーザ光が透過性基板５５の表面５７に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の透過光とこの異物による散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。なお、この散乱光はレーザー光の進行方向と同じ側に向かって、すなわち前方に向かって生じるため、前方散乱光という。
このため、図２（Ａ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第１波長λ１のレーザー光の光強度が第２波長λ２のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果この場合は異物が透過性基板５５の表面５７にあると判別できる。
【００３５】
一方、同様にして異物が光透過性基板５５の裏面５９に付着していた場合、波長λ２のレーザー光が透過性基板５５の裏面５９に集光している箇所に異物があると、透過性基板５５のみの場合の透過光とこの異物による前方散乱光とが共にスペクトル検出器５０により検出される。
このため、図２（Ｂ）に示すように、第１波長λ１および第２波長λ２のレーザー光の光強度を比較すると、明らかに第２波長λ２のレーザー光の光強度が第１波長λ１のレーザー光の光強度よりも大きいことが分かる。その結果この場合は異物が透過性基板５５の裏面５９にあると判別できる。
【００３６】
そして、第２の実施の形態と同様に、前記スぺクトル解析の結果は、前記パーソナルコンピュータ９０に送信される。前記パーソナルコンピュータ９０は、送信されたスぺクトル解析の結果に基づいて、図２に示すように、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９と前方散乱光の光スペクトルとが対応づけられた検査結果の表示を出力する。
【００３７】
以上詳述したように、第３の実施の形態によれば、前記集光レンズ３５によって、第１レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７箇所に集光し、かつ、第２レーザー光を前記光透過性基板５５の表面５７を通過させて裏面５９箇所に集光させ、前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板５５を表面５７から裏側に透過した前記透過光の光スぺクトルをスペクトル解析器５０によって解析することによって、光透過性基板５５の表面５７および裏面５９の何れに異物が付着しているかを判別するを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面５７および裏面５９の何れにに付着しているかに関わらず正確に検出することができる。
また、第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、前記レーザー光は、前記光透過性基板５５の表面５７および裏面５９に対して前記レーザー光が垂直をなすように照射されるので、前記光透過性基板５５に形成されているパターンによって散乱光が発生することが抑制されるため、パターンによって生じる散乱光による誤検知を防止する上で有利であり、これにより、金属配線のためのパターンが形成された光透過性基板に対しても、異物が光透過性基板のどちらの面に付着しているかの判断を正確に行なうことができる。
また、第２の実施の形態と同様に、光透過性基板の表面５７および裏面５９のどちらに異物が付着しているかを判断することにより、洗浄工程の合理化を図ることが可能となり、これにより製造コストの削減や環境対策へ貢献を図る上で有利となる。
【００３８】
なお、上述した各実施の形態では、前記レーザー光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波を第１レーザー光として、その第二高調波を第２レーザー光としてそれぞれ用いたが、これ以外にも同様の効果を有する２波長のレーザー光を用いても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、異物が光透過性基板の表面と裏面の何れに付着しているかを正確に判別するとともに、光透過性基板面に付着した異物が、当該基板面の表面および裏面の何れに付着しているかに関わらず正確に検出する上で有利な光透過性基板検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光透過性基板検査装置による光強度スペクトルの測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態における基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における基板検査システム１００の構成を示す概略図である。
【図５】従来の光透過性基板検査装置の基本構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０……光透過性基板検査装置、２０……レーザー光源、４０……ビームスプリッター、４５……アパーチャー部材、５０……スペクトル解析器、５５……光透過性基板。
Claims (14)
- 厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、
第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、
前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、
前記レーザー光照射手段と前記光透過性基板との間の光路上に配置され、前記光透過性基板の表面および裏面で前記第１、第２レーザー光が反射された反射光と、前記レーザー光照射手段から出射された第１、第２レーザー光とを分離するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターによって分離された前記反射光の光スぺクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、
前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されている、
ことを特徴とする光透過性基板検査装置。 - 前記集光レンズによる前記第１レーザー光の焦点距離と前記集光レンズによる前記第２レーザー光の焦点距離との差が、前記光透過性基板の厚さと等しくなるように、前記集光レンズの色収差が設定されていることを特徴とする請求項１記載の光透過性基板装置。
- 前記スぺクトル解析手段によって解析される前記反射光は、前記透過性基板の表面に集光された第１レーザー光が前記表面に付着した異物によって散乱した第１の散乱光および前記透過性基板の裏面に集光された第２レーザー光が前記裏面に付着した異物によって散乱した第２の散乱光を含むことを特徴とする請求項１記載の光透過性基板検査装置。
- 前記スぺクトル解析手段によって解析された前記第１、第２の散乱光を含む透過光の光スぺクトルに基づいて、前記異物が前記透過性基板の表面および裏面の何れに付着しているかを判別することを特徴とする請求項３記載の光透過性基板検査装置。
- 前記ビームスプリッタと前記スぺクトル解析手段との間の光路上にアパーチャー手段が設けられ、前記スペクトル解析手段は前記アパーチャ手段を介して前記反射光を受けるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光透過性基板検査装置。
- 前記光透過性基板に配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の光透過性基板検査装置。
- 前記光透過性基板の全領域またはあらかじめ決められた領域が検査できるように前記光透過性基板を移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１記載の光透過性基板検査装置。
- 厚さ方向の一方に表面が他方に裏面が形成された光透過性基板の検査装置であって、
第１の波長を有する第１レーザー光と第２の波長を有する第２レーザー光とを同時に出射するレーザー光照射手段と、
前記レーザー光照射手段から出射された第１レーザー光を前記光透過性基板の表面箇所に集光し、かつ、前記レーザー光照射手段から出射された第２レーザー光を前記光透過性基板の表面を通過させて裏面箇所に集光する集光レンズと、
前記第１、第２レーザー光が前記光透過性基板を表面から裏側に透過した前記透過光の光スペクトルを解析するスペクトル解析手段とを備え、
前記集光レンズによって前記光透過性基板に導かれる前記第１、第２レーザー光の光路は前記光透過性基板の表面および裏面に対して垂直となるように構成されている、
ことを特徴とする光透過性基板検査装置。 - 前記集光レンズによる前記第１レーザー光の焦点距離と前記集光レンズによる前記第２レーザー光の焦点距離との差が、前記光透過性基板の厚さと等しくなるように、前記集光レンズの色収差が設定されていることを特徴とする請求項８記載の光透過性基板装置。
- 前記スぺクトル解析手段によって解析される前記透過光は、前記透過性基板の表面に集光された第１レーザー光が前記表面に付着した異物によって散乱した第１の散乱光および前記透過性基板の裏面に集光された第２レーザー光が前記裏面に付着した異物によって散乱した第２の散乱光を含むことを特徴とする請求項８記載の光透過性基板検査装置。
- 前記スぺクトル解析手段によって解析された前記第１、第２の散乱光を含む透過光の光スぺクトルに基づいて、前記異物が前記透過性基板の表面および裏面の何れに付着しているかを判別することを特徴とする請求項１０記載の光透過性基板検査装置。
- 前記透過性基板の裏面と前記スぺクトル解析手段との間の光路上にアパーチャー手段が設けられ、前記スペクトル解析手段は前記アパーチャ手段を介して前記透過光を受けるように構成されていることを特徴とする請求項８記載の光透過性基板検査装置。
- 前記光透過性基板に配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項８記載の光透過性基板検査装置。
- 前記光透過性基板の全領域またはあらかじめ決められた領域が検査できるように前記光透過性基板を移動する移動手段を有することを特徴とする請求項８記載の光透過性基板検査装置。
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