JP2013096863A - キャリブレーション方法および基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置とキャリブレーションマークとの位置関係に係わらず、撮像装置をキャリブレーションするに十分な、キャリブレーションマークの撮像画像を取得する。
【解決手段】単一のキャリブレーションマークを複数回撮像することによって、複数の基準マークが配置されたキャリブレーションを撮像したときと同様の画像マークを取得し、この画像マークに基づいて撮像装置について中心位置、取り付け角度、分解能等のキャリブレーションを行う。単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得する撮像工程と、複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて、複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する撮像画像形成工程と、撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶基板等のＴＦＴアレイ基板の検査に関し、特に、基板を撮像する撮像装置のキャリブレーションに関する。

液晶アレイ検査装置等の基板検査装置において、液晶基板等のＴＦＴアレイ基板上を撮像して得られる撮像画像として、光学的に撮像して得られる光学撮像画像、電子ビームやイオンビーム等の荷電ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像が知られている。

基板の光学撮像画像によって基板の不良箇所を検出する装置として、例えば特許文献１が知られている。また、基板上に設けたアライメントマークを撮像することによって基板の位置決めを行う装置として、例えば特許文献２が知られている。

基板を撮像して得られる光学撮像画像を用いた基板検査、あるいは、アライメントマークを撮像して得られる光学撮像画像を用いた基板の位置決めでは、検査装置に対してカメラ等の撮像装置が正確に位置合わせされていることが求められる。撮像装置の取り付け位置に位置ずれがある場合や、取り付け角度に角度ずれがある場合には、光学撮像画像上のピクセル位置やアライメントマークに位置誤差が含まれることになり、光学撮像画像に基づいて検出された欠陥位置が位置ずれしたり、アライメントマークに基づいて位置決めされた基板が位置ずれすることになる。

このような欠陥位置や基板の位置ずれを回避するために、撮像装置の取り付け位置や取り付け角度をキャリブレーションすることが行われる。

撮像装置をキャリブレーションする装置において、複数のキャリブレーションマークを一台の撮像装置で撮像し、複数の撮像マークに基づいて撮像装置をキャリブレーションする技術が知られている（特許文献３，４）。

図１２は、従来の撮像装置のキャリブレーションを説明するための図である。複数の基準マークからなるキャリブレーションマーク３０１を撮像装置４ａで撮像する（図１２（ａ））。一回の撮像によって取得された撮像画像４００中の画像マーク４０１は、キャリブレーションマーク３０１に対応している（図１２（ｂ））。

図１２（ｃ）は、撮像装置４ａの中心位置がΔｘだけ位置ずれしている場合を示している。この場合に取得される撮像画像４００中の画像マーク４０１の中心位置は、位置ずれがないときの画像マーク４０１の中心位置からΔｘに相当する分だけ位置ずれしている（図１２（ｄ））。

図１２（ｅ）は、撮像装置４ａの取り付け角度がΔθだけ角度ずれしている場合を示している。この場合に取得される撮像画像４００中の画像マーク４０１の角度は、角度ずれがないときの画像マーク４０１からΔθだけ角度がずれている（図１２（ｆ））。

図１２（ｄ），（ｆ）に示される撮像画像４００の画像マークに基づいて撮像装置の位置ずれおよび角度ずれを求め、この位置ずれおよび角度ずれに基づいて撮像装置４ａの中心位置および取り付け角度をキャリブレーションする。

特開２０００−２０６４８０号公報 特開２００４−３２５０９７号公報 特開昭６３−３１１４８５号公報 特開平６−３２５１５４号公報

キャリブレーションを行うための基準マークをステージ等の駆動機構上に設ける構成では、基準マークが移動するため、複数の基準マークが撮像装置の撮像範囲から外れる場合がある。また、複数の基準マークが広い範囲に分布している構成においても、位置ずれ等によって、複数の基準マークが撮像装置の撮像範囲から外れる場合がある。

図１３は、複数の基準マークが撮像装置の撮像範囲から外れる場合を説明するための図である。

図１３（ａ），（ｂ）は複数の基準マークを全て撮像する場合を示している。撮像装置４ａの撮像範囲はキャリブレーションマークの全ての基準マーク３０２を含むため（図１３（ａ））、撮像画像４０の画像マーク４０１は全ての基準マーク３０２を撮像している（図１３（ｂ））。

一方、図１３（ｃ），（ｄ）は複数の基準マークの一部が撮像されない場合を示している。撮像装置４ａの位置ずれ等によって、撮像装置４ａの撮像範囲がキャリブレーションマークの一部の基準マーク３０２を含まない場合には（図１３（ｃ））、撮像画像４００の画像マーク４０１は、基準マーク３０２の内の一部のみを撮像することになり、基準マーク３０２の一部は撮像されないことになる（図１３（ｄ））。

このように複数の基準マークが撮像装置の撮像範囲から外れる場合には、撮像画像中に撮像されない基準マークが生じ、取得される位置ずれ情報の精度低下によってキャリブレーション精度が低下するという問題が発生したり、位置ずれ情報を取得するに十分な個数の基準マークが撮像されない場合にはキャリブレーションが困難となるという問題が発生する。

そこで、本発明は上記した、撮像装置とキャリブレーションマークとの位置関係のずれ等によって、撮像装置による一回の撮像でキャリブレーションマークの撮像が不十分となり、撮像装置のキャリブレーションに支障が生じるという課題を解決し、撮像装置とキャリブレーションマークとの位置関係に係わらず、撮像装置をキャリブレーションするに十分な、キャリブレーションマークの撮像画像を取得することを目的とする。

本願発明は、単一のキャリブレーションマークを複数回撮像することによって、複数の基準マークが配置されたキャリブレーションを撮像したときと同様の画像マークを取得し、この画像マークに基づいて撮像装置について中心位置、取り付け角度、分解能等のキャリブレーションを行う。

本願発明は基板検査装置の態様、およびキャリブレーション方法の態様を備える。
本願発明の基板検査装置の態様は、単一のキャリブレーションマークを有したステージと、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得する撮像装置と、複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて、複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する撮像画像形成部と、撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出部とを備える。

キャリブレーション情報算出部で算出したキャリブレーション情報に基づいて撮像装置をキャリブレーションする。

撮像装置は、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得することによって、複数の基準マークが設けられたキャリブレーションと撮像装置との位置ずれ等によって、一回の撮像で得られる撮像画像に撮像されない基準マークが発生するという課題を解決する。

本願発明は、複数個の画像マークの撮像画像を形成するために、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方を移動する。撮像装置は、この移動による移動位置において単一のキャリブレーションマークを撮像することによって、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で撮像する。

撮像装置又はステージの移動は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方の直線移動又は回転移動によって行う。

直線移動の態様は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動することによって二次的に移動する。このｘ方向およびｙ方向の直線移動による二次元的移動によって、二次元分布した撮像マークを取得する。

直線移動の別の態様は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって直線的に移動する。このｘ方向およびｙ方向の直線移動によって直線上に分布した撮像マークを取得する。

回転移動の態様は、撮像装置の中心位置を回転中心として、撮像装置を回転移動させることによって二次元分布した撮像マークを取得する。回転角度は任意に定めた角度とすることができる。例えば、３６０°を撮像回数で除算した角度とすることで、等角の回転角度で分布した撮像マークを得ることができる。

キャリブレーション情報は、撮像装置の中心位置の基準中心位置に対する位置校正量、撮像装置の基準取り付け角度に対する角度校正量、撮像装置の基準分解能に対する分解能校正量の少なくとも何れか一つとすることができる。

撮像装置のキャリブレーションは、撮像装置又はステージをキャリブレーション情報に基づいて校正する。

本願発明のキャリブレーション方法の態様は、撮像装置と、単一のキャリブレーションマークを有したステージとを備え、ステージ上に載置された基板を検査する基板検査装置において、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得する撮像工程と、複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて、複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する撮像画像形成工程と、撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出工程とを備える。キャリブレーション情報算出工程で算出したキャリブレーション情報に基づいて撮像装置をキャリブレーションする。

撮像工程は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方を移動させ、各移動位置において単一のキャリブレーションマークを撮像することによって、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像する。撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方を直線移動又は回転移動させる。

直線移動の一態様は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって二次的に移動させる。撮像工程は、ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって二次元分布した撮像マークを取得する。

直線移動の別の態様は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって直線的に移動させる。撮像工程は、ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって直線上に分布した撮像マークを取得する。

回転移動の態様は、撮像装置の中心位置を回転中心として撮像装置を回転させる。撮像工程は、回転移動した各移動位置において単一のキャリブレーションマークを撮像することによって二次元分布した撮像マークを取得する。

キャリブレーション情報は、撮像装置の中心位置の基準中心位置に対する位置校正量、撮像装置の基準取り付け角度に対する角度校正量、撮像装置の基準分解能に対する分解能校正量の少なくとも何れか一つである。

キャリブレーション情報算出工程で算出したキャリブレーション情報に基づいて撮像装置をキャリブレーションする。

撮像装置又はステージの直線移動において、ｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動する態様によれば、斜め方向の一方向の移動によって複数の画像マークを含む撮像マークを取得することができる。

撮像装置の回転移動による態様によれば、撮像装置を取り付ける台座に回転駆動機構を設けることによって、撮像マークの取得とキャリブレーション動作とを一つの回転駆動機構によって行うことができる。

本発明によれば、撮像装置とキャリブレーションマークとの位置関係に係わらず、撮像装置をキャリブレーションするに十分な、キャリブレーションマークの撮像画像を取得することができる。

本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例を説明するためのフローチャートである。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例の撮像動作例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例のｘ方向移動に伴う撮像による画像マークの取得例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例のｙ方向移動に伴う撮像による画像マークの取得例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例の位置ずれおよび角度ずれを説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例の分解能を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置の構成例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第２の例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第３の例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第３の例を説明するための図である。 本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第３の例を説明するためのフローチャートである。 従来の撮像装置のキャリブレーションを説明するための図である。 複数の基準マークが撮像装置の撮像範囲から外れる場合を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。以下では、図１〜６を用いて本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例について説明し、図７を用いて本願発明の基板検査装置の構成例について説明し、図８を用いて本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第２の例を説明し、図９〜図１１を用いて本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第３の例を説明する。

［キャリブレーションの第１の例］
はじめに、本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第１の例について、図１のフローチャート、図２の撮像動作例を説明する図、図３のｘ方向移動に伴う撮像による画像マークの取得例を説明する図、図４のｙ方向移動に伴って行う撮像による画像マークの取得例を説明する図、図５、６のｘ方向およびｙ方向の移動に伴う撮像による撮像画像、およびキャリブレーション情報を説明する図を用いて説明する。

はじめに、撮像工程において、撮像装置によって単一のキャリブレーションマークを撮像して画像マークを取得する動作を、撮像位置を異ならせながら複数回繰り返すことによって、二次元的に分布した複数の画像マークを取得する。

図２（ａ），（ｂ）は、ステージ２上に設けられた単一のキャリブレーションマーク１０１と撮像装置４ａとの位置関係を示し、撮像装置４ａは単一のキャリブレーションマーク１０１について異なる撮像位置で複数回撮像する。図では９点の撮像位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像する例を示している。

図２（ａ）は、撮像装置４ａをキャリブレーションマーク１０１に対してｘ方向およびｙ方向に移動することによって撮像位置を異ならせる態様を示している。図２（ｂ）は、キャリブレーションマーク１０１が設けられたステージ２を撮像装置４ａに対してｘ方向およびｙ方向に移動することによって撮像位置を異ならせる態様を示している。

図３，図４は、撮像装置を移動させて撮像移動を異ならせ、これによって複数の画像マークを取得する例を示し、図３はｘ方向に移動する例を示し、図４はｙ方向に移動する例を示している。

図３（ａ）は、撮像装置をｘ方向の所定距離だけ移動させ、各移動位置においてキャリブレーション１０１を撮像する状態を示している。ここでは、３点の撮像位置Ａ，Ｂ，Ｃについて、各撮像位置Ａ，Ｂ，Ｃに対応する撮像範囲を２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃで示している。

図３（ｂ）は各撮像位置で撮像される撮像画像２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを示している。撮像位置Ａでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ａの左方上方に位置しているため、画像マーク２０１Ａは撮像画像２００Ａの左方上方位置に撮像される。撮像位置Ｂでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ｂの中央上方に位置しているため、画像マーク２０１Ｂは撮像画像２００Ｂの中央上方位置に撮像される。また、撮像位置Ｃでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ｃの右方上方に位置しているため、画像マーク２０１Ｃは撮像画像２００Ｃの中央上方位置に撮像される。

図４（ａ）は、撮像装置をｙ方向の所定距離だけ移動させ、各移動位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像する状態を示している。ここでは、３点の撮像位置Ｄ，Ｅ，Ｆについて、各撮像位置Ｄ，Ｅ，Ｆに対応する撮像範囲を２０２Ｄ，２０２Ｅ，２０２Ｆで示している。

図４（ｂ）は各撮像位置で撮像される撮像画像２００Ｄ、２００Ｅ，２００Ｆを示している。撮像位置Ｄでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ｄの左方上方に位置しているため、画像マーク２０１Ｄは撮像画像２００Ｄの左方上方位置に撮像される。撮像位置Ｅでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ｅの左方中央に位置しているため、画像マーク２０１Ｅは撮像画像２００Ｅの左方中央位置に撮像される。また、撮像位置Ｆでは、キャリブレーションマーク１０１は撮像範囲２０２Ｆの左方下方に位置しているため、画像マーク２０１Ｆは撮像画像２００Ｃの左方下方位置に撮像される。

図３，４では、ｘ方向の一列、ｙ方向の一行のみを示しているが、それぞれｙ方向およびｘ方向に移動させた位置において、同様にｘ方向およびｙ方向に移動させることで、画像マークを二次元的に撮像することができる。

なお、撮像位置の変更は、撮像装置のみの移動やステージのみの移動の他、撮像装置とステージの両方の移動によっても行うことができる。例えば、ｘ方向については撮像装置を移動させ、ｙ方向についてはステージを移動させることで二次元的に移動させてもよい（S1,S2）。

次に、撮像画像形成工程において、撮像工程の複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する。図２（ｃ）は、撮像工程において各撮像位置で撮像した複数の画像マーク２０１を、キャリブレーション前の位置にある撮像装置４ａが撮像する撮像範囲内に配置した撮像画像２００を示している。

また、図３（ｃ）はｘ方向の各移動位置で撮像した画像マーク２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃをキャリブレーション前の位置にある撮像装置が撮像する撮像範囲内に配置した撮像画像２００を示し、図４（ｃ）はｙ方向の各移動位置で撮像した画像マーク２０１Ｄ，２０１Ｅ，２０１Ｆをキャリブレーション前の位置にある撮像装置が撮像する撮像範囲内に配置した撮像画像２００を示している（S3）。

次に、キャリブレーション情報算出工程において、撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出する。ここでは、キャリブレーション情報として、撮像装置の中心位置の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）、取り付け角度の角度ずれ量（Δθ）、撮像装置の分解能について示す。

図５（ａ）は、中心位置が基準位置から位置ずれし、取り付け角度が基準角度から角度ずれした状態の撮像装置において、単一のキャリブレーションを異なる撮像位置で撮像して得られる撮像画像例を示している。ここでは、撮像画像２００内に９点の画像マーク２０１が形成される例を示している。

ここでは、撮像装置の中心位置の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）、および取り付け角度の角度ずれ量（Δθ）を算出するために、各画像マーク２０１の中心位置を求め、９点の画像マークの内の中央の画像マークで交差する２本の画像ライン２０６を求める。図５（ｂ），（ｃ）において、撮像装置の位置を表す基準ライン２０５を濃い実線で示し、基準ライン２０５が交差する交点を基準中心位置２０３で示している。また、画像マーク２０１から求められる、キャリブレーション前の撮像装置の位置を表す画像ライン２０６を薄い実線で示し、画像ライン２０６が交差する交点を中心位置２０４で示している。なお、図５（ｃ）は図５（ｂ）の一部を拡大した図である。

基準ライン２０５および基準中心位置２０３は、撮像画像２００の撮像範囲２０２において、位置ずれや角度ずれが無い状態において予め定めることができる。

撮像装置の中心位置の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）は、基準中心位置２０３と中心位置２０４とのｘ方向の位置ずれ量およびｙ方向の位置ずれ量から求めることができる。また、撮像装置の取り付け角度の角度ずれ量（Δθ）は、基準ライン２０５に対する画像ライン２０６の角度から求めることができる。

図６は撮像装置の分解能を説明するための図である。ここで、撮像装置の分解能は、撮像装置の一画素に対応する長さとし、ｘ方向の分解能をδxとし、ｙ方向の分解能をδyとする。この分解能によれば、撮像画像上に２点において２点間のｘ方向の画素数がＮxである場合には、２点間のｘ方向の距離はＮx・δxで表され、２点間のｙ方向の距離はＮy・δyで表される。したがって、分解能δx，δyが小さいほど２点間の距離を高い精度で求めることができる。

図６において、撮像点［X1，Y1］に対してｘ方向に移動距離Ｌx離れた位置にある撮像点［X2，Y2］と、撮像点［X1，Y1］に対してｙ方向に移動距離Ｌy離れた位置にある撮像点［X3，Y3］に基づいて分解能δx，δyを算出する。

分解能δxは、
δx＝Ｌx・cosΔθx/Ｎx
で表すことができる。
なお、Ｌxは、撮像点［X1，Y1］と撮像点［X2，Y2］との間において、ｘ方向の移動距離であり、撮像装置あるいはステージの移動量から求めることができる。Δθxはｘ方向の基準ラインに対する画像ラインの角度ずれ量であり、Ｎxは撮像点［X1，Y1］と撮像点［X2，Y2］との間のｘ方向の画素数である。

また、分解能δyは、
δy＝Ｌy・cosΔθy/Ｎy
で表すことができる。
なお、Ｌyは、撮像点［X1，Y1］と撮像点［X3，Y3］との間において、ｙ方向の移動距離であり、撮像装置あるいはステージの移動量から求めることができる。Δθyはｙ方向の基準ラインに対する画像ラインの角度ずれ量であり、Ｎyは撮像点［X1，Y1］と撮像点［X3，Y3］との間のｙ方向の画素数である（S4）。

キャリブレーション情報算出工程で算出したキャリブレーション情報に基づいて撮像装置をキャリブレーションする（S5）。

［基板検査装置の構成例］
次に、本願発明の基板検査装置の構成例について図７を用いて説明する。基板検査装置１は、液晶基板等のＴＦＴアレイ基板上を撮像して得られる撮像画像に基づいて、基板上に形成されたＴＦＴアレイの欠陥を検出する。撮像画像は、光学的に撮像して得られる光学撮像画像を用いる他に、電子ビームやイオンビーム等の荷電ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像を用いることができる。

図７に示す構成例では、主にキャリブレーションを行うための構成を示し、ＴＦＴアレイ検査を行うための構成については省略するが、このＴＦＴアレイ検査のための構成は、ＴＦＴ基板を撮像装置で光学的に撮像して得られる光学撮像画像に基づいて欠陥検出を行う他に、液晶基板等のＴＦＴ基板に電子線を照射し、ＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出し、二次電子の検出信号から信号画像を形成し、この信号画像に基づいて欠陥検出を行う構成とすることができる。また、検査対象の基板は液晶基板に限らず、また、基板走査は電子線に限らずイオンビーム等の荷電ビームとすることができる。また、検出信号は照射する荷電ビームに依存し、二次電子に限られるものではない。

図７において、基板検査装置１は、液晶基板等のＴＦＴ基板１００を載置しＸＹ方向に搬送自在とするステージ２と、ステージ２を駆動するステージ駆動部３と、ステージ２の上方位置に設けられた撮像部４と、撮像装置４ａの撮像に基づいて撮像画像を形成する撮像画像形成部５と、撮像画像に基づいて撮像装置４ａをキャリブレーションするためのキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出部６と、基板検査を行うための検査画像を取得する検査画像取得部７と、検査画像に基づいて基板の欠陥検出を行う欠陥検出部８とを備える。

ステージ２には、単一のキャリブレーションマーク１０１が設けられ、撮像部４が備えるカメラ等の撮像装置４ａはこのキャリブレーションマーク１０１を撮像し、撮像信号を撮像画像形成部５に送る。

ステージ駆動部３は、ステージ２をｘ方向およびｙ方向に移動するステージ駆動機構３ａ、およびステージ２の位置を校正するステージ位置校正機構３ｂを備える。ステージ位置校正機構３ｂは、キャリブレーション情報算出部６で算出した中心位置の校正量に基づいてステージ２の位置を校正する。

ステージ位置校正機構３ｂによるステージ２の位置校正は、ステージ駆動機構３ａを制御してステージ２の位置を基準位置に戻すことで行う他、ステージ２自体を移動させる移動機構（図示していない）を位置調整することで行うことができる。

撮像部４は、キャリブレーション１０１を光学的に撮像するカメラ等の撮像装置４ａ、単一のキャリブレーションマーク１０１を異なる撮像位置で撮像するために、撮像装置４ａをｘ方向およびｙ方向に移動する撮像駆動機構４ｂ、撮像装置４ａの位置および取り付け角度を校正するために、撮像装置４ａの位置を校正する撮像位置校正機構４ｃを備える。撮像位置校正機構４ｃは、キャリブレーション情報算出部６で算出した中心位置の校正量や取り付け角度の校正量に基づいて撮像装置４ａの位置や取り付け角度を校正する。

撮像位置校正機構４ｃによる撮像装置４ａの位置および取り付け角度の校正は、撮像駆動機構４ｂを制御して撮像装置４ａの位置を基準位置に戻すことで行う他、撮像装置４ａ自体を移動させる移動機構（図示していない）を位置調整することで行うことができる。

撮像画像形成部５は、撮像装置４ａが各撮像位置で撮像して得られる撮像信号を入力して撮像位置と共に記憶し、各撮像位置で取得した画像マークを、撮像装置の撮像範囲内に配置することによって撮像画像を形成する。

キャリブレーション情報算出部６は、中心位置算出部６Ａ、取り付け角度算出部６Ｂ、分解能算出部６Ｃを備える。中心位置算出部６Ａは、撮像画像中の画像マークから中心位置を求め、基準中心位置との位置ずれを算出する。取り付け角度算出部６Ｂは、撮像画像中の画像マークからｘ方向又はｙ方向の画像ラインを求め、基準ラインに対する角度を算出することによって取り付け角度の角度ずれを求める。

また、分解能算出部６Ｃは、撮像画像中の画像マーク間の移動距離および画素数から撮像装置の各画素に対応する距離を求める。

検査画像取得部７は、光学的に撮像して得られる光学撮像画像を取得する構成の他に、電子ビームやイオンビーム等の荷電ビームを基板上で二次元的に走査して走査画像を取得する構成とすることができる。

欠陥検出部８は、検査画像取得部７から送られた画像信号の信号強度に基づいてピクセルの欠陥を検出し、検出位置によって欠陥ピクセルおよび対応する欠陥アレイを検出する。

ステージ駆動部３，撮像部４，撮像画像形成部５、キャリブレーション情報算出部６，検査画像取得部７，および欠陥検出部８の各部の駆動動作は図示しない制御部によって制御することができる。また、制御部は、基板検査装置１の全体の動作を含む制御を行う機能を有し、これらの制御を行うＣＰＵおよびＣＰＵを制御するプログラム記憶するメモリ等によって構成することができる。

［キャリブレーションの第２の例］
次に、本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第２の例について、図８を用いて説明する。

キャリブレーションの第２の例は、撮像装置又はステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって直線的に移動し、このｘ方向およびｙ方向の斜め方向の直線移動によって直線上に分布した撮像マークを取得する。

図８（ａ）〜図８（ｄ）は、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが無い場合を示している。ここでは、撮像装置を右方下方に向かって移動させる例を示し、図８（ａ）において撮像範囲２０２Ａの右方下方位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像し、図８（ｂ）において撮像範囲２０２Ｂの中央位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像し、図８（ｃ）において撮像範囲２０２Ｃの中央位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像する。各撮像位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像することによって、撮像画像２００は斜めの対角線の直線上に３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃが形成される（図８（ｄ））。

図８（ｄ）に示すように、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが無い場合には、形成された３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃの中心位置は、撮像画像２００の中心位置に一致し、３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃを結ぶ直線は撮像装置の移動方向の直線に対して同方向となる。中心位置および直線の方向が一致することで、撮像装置は、位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれなく所定位置に取り付けられていることが確認される。

図８（ｅ）〜図８（ｈ）は、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが有る場合を示している。図８（ｅ）〜図８（ｇ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）と同様に撮像装置を右方下方に向かって移動させる例を示し、図８（ｅ）は撮像範囲２０２Ａの右方下方位置におけるキャリブレーションマーク１０１の撮像を示し、図８（ｇ）は撮像範囲２０２Ｂの中央位置におけるキャリブレーションマーク１０１の撮像を示し、図８（ｈ）において撮像範囲２０２Ｃの中央位置におけるキャリブレーションマーク１０１の撮像を示している。各撮像位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像することによって、撮像画像２００は斜めの対角線の直線上に３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃが形成される（図８（ｈ））。

図８（ｈ）に示すように、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが有る場合には、形成された３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃの中心位置は、撮像画像２００の中心位置から位置ずれし、３つの画像マーク２０１Ａ〜２０１Ｃを結ぶ直線は撮像装置の移動方向の直線に対して角度ずれを有する。

中心位置の位置ずれから、撮像装置のｘ方向の位置ずれΔｘとｙ方向の位置ずれΔｙを求めることができ、直線の角度ずれから撮像装置の取り付け角度の角度ずれを求めることができる。

［キャリブレーションの第３の例］
次に、本願発明の基板検査装置におけるキャリブレーションの第３の例について、図９〜図１１を用いて説明する。

キャリブレーションの第３の例は、撮像装置の中心位置を回転中心として、撮像装置を回転移動させ、この回転移動によって二次元的に分布した撮像マークを取得する。

図９（ａ）〜図９（ｅ）は、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが無い場合を示している。ここでは、撮像装置を９０°毎に右回転させる例を示し、図９（ａ）〜図９（ｄ）の撮像範囲２０２Ａのいずれも左方上方位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像する。撮像装置は各９０°だけ回転した位置で撮像を行うことによって、図中において、撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域においてキャリブレーションマーク１０１を撮像することになる。

各回転位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像することによって、撮像画像２００は撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域について計４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄが形成される（図９（ｅ））。

図９（ｅ）に示すように、撮像装置の位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれが無い場合には、形成された４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄの中心位置は、撮像画像２００の中心位置に一致する。中心位置が一致することで、撮像装置は、位置ずれおよび取り付け角度の角度ずれなく所定位置に取り付けられていることが確認される。

図９（ｆ）〜図９（ｊ）は、撮像装置の位置ずれが有る場合を示している。図９（ｆ）〜図９（ｉ）は、図９（ａ）〜図９（ｄ）と同様に撮像装置を９０°毎に右回転させる例を示し、図９（ｆ）〜図９（ｉ）の撮像範囲２０２Ａのいずれも左方上方位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像する。撮像装置は各９０°だけ回転した位置で撮像を行うことによって、図中において、撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域においてキャリブレーションマーク１０１を撮像することになる。

各回転位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像することによって、撮像画像２００は撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域について計４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄが形成される（図９（ｊ））。

図９（ｊ）に示すように、撮像装置の位置ずれが有る場合には、形成された４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄの位置は、各画像マークの基準位置から位置ずれする。この位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）は撮像装置の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）と一致する。この画像マークの位置ずれから、撮像装置のｘ方向の位置ずれΔｘとｙ方向の位置ずれΔｙを求めることができる。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、撮像装置の取り付け角度に角度ずれが有る場合を示している。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、図９（ａ）〜図９（ｄ）と同様に撮像装置を９０°毎に右回転させる例を示し、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の撮像範囲２０２Ａのいずれも左方上方位置においてキャリブレーションマーク１０１を撮像する。撮像装置は各９０°だけ回転した位置で撮像を行うことによって、図中において、撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域においてキャリブレーションマーク１０１を撮像することになる。

各回転位置でキャリブレーションマーク１０１を撮像することによって、撮像画像２００は撮像範囲２０２のａ〜ｄで示される各領域について計４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄが形成される（図１０（ｅ））。

図１０（ｅ）に示すように、撮像装置の取り付け角度の角度ずれが有る場合には、形成された４つの画像マーク２０１ａ〜２０１ｄによって形成される中心位置を通る直線は、各画像マークの基準位置が形成する直線から角度ずれする。この角度ずれ量（Δθ）は撮像装置の取り付け角度の角度ずれ量（Δθ）と一致する。この画像マークの位置ずれから、撮像装置の取り付け角度の角度ずれ量（Δθ）を求めることができる。

図１１は、キャリブレーションの第３の例において、位置ずれと角度ずれを校正する手順を説明するフローチャートである。

はじめに、撮像装置を回転位置を変更し、キャリブレーションマークを撮像する（S11）。キャリブレーションマークの撮像で得られた画像マークと、キャリブレーションマークの基準位置とのｘ方向およびｙ方向の位置ずれに基づいて位置ずれ量Δｘ，Δｙを求める（S12）。

求めた位置ずれ量Δｘ，Δｙに基づいて、撮像装置のｘ方向およびｙ方向の位置ずれを校正する（S13）。

位置ずれ量を校正した後、再度、撮像装置を回転位置を変更してキャリブレーションマークを撮像する（S14）。キャリブレーションマークの撮像で得られた画像マークに基づいて、撮像装置の取り付け角度の角度ずれ量Δθを求める（S15）。

求めた角度ずれ量Δθに基づいて、撮像装置の取り付け角度の角度ずれを校正する（S16）。

本発明は、ＴＦＴ基板は液晶基板や有機ＥＬとすることができ、液晶基板や有機ＥＬを形成する成膜装置の他、種々の半導体基板を形成する成膜装置に適用することができる。

１ 基板検査装置
２ ステージ
３ ステージ駆動部
３ａ ステージ駆動機構
３ｂ ステージ位置校正機構
４ 撮像部
４ａ 撮像装置
４ｂ 撮像駆動機構
４ｃ 撮像位置校正機構
５ 撮像画像形成部
６ キャリブレーション情報算出部
６Ａ 中心位置算出部
６Ｂ 角度算出部
６Ｃ 分解能算出部
７ 検査画像取得部
８ 欠陥検出部
１００ 基板
１０１ キャリブレーションマーク
２００ 撮像画像
２００Ａ〜２００Ｅ 撮像画像
２０１ 画像マーク
２０１Ａ〜２０１Ｆ 画像マーク
２０１ａ-２０１ｄ 画像マーク
２０２ 撮像範囲
２０２Ａ〜２０２Ｆ 撮像範囲
２０３ 基準中心位置
２０４ 中心位置
２０５ 基準ライン
２０６ 画像ライン
３０１ キャリブレーションマーク
３０２ 基準マーク
４００ 撮像画像
４０１ 画像マーク

Claims (14)

1. 単一のキャリブレーションマークを有したステージと、
   前記単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得する撮像装置と、
   前記複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する撮像画像形成部と、
   前記撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出部とを備え、
   前記キャリブレーション情報算出部で算出したキャリブレーション情報に基づいて前記撮像装置をキャリブレーションすることを特徴とする、基板検査装置。
2. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方が移動することによって、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像することを特徴とする、請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方は直線移動又は回転移動することを特徴とする、請求項２に記載の基板検査装置。
4. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方はｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって二次的に移動し、当該ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって二次元分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項３に記載の基板検査装置。
5. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方はｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって直線的に移動し、ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって直線上に分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項３に記載の基板検査装置。
6. 前記撮像装置は回転移動し、当該回転移動によって二次元分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項３に記載の基板検査装置。
7. 前記キャリブレーション情報は、撮像装置の中心位置の基準中心位置に対する位置校正量、撮像装置の基準取り付け角度に対する角度校正量、撮像装置の基準分解能に対する分解能校正量の少なくとも何れか一つであることを特徴とする、請求項１から５の何れか一つであることを特徴とする基板検査装置。
8. 撮像装置と、単一のキャリブレーションマークを有したステージとを備え、ステージ上に載置された基板を検査する基板検査装置において、
   前記単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像して画像マークを取得する撮像工程と、
   前記複数回の撮像で取得したキャリブレーションマークの各画像マークを用いて複数個の画像マークを有した撮像画像を形成する撮像画像形成工程と、
   前記撮像画像の画像マークの位置と撮像画像上の基準位置とに基づいて、撮像装置のキャリブレーション情報を算出するキャリブレーション情報算出工程とを備え、
   前記キャリブレーション情報算出工程で算出したキャリブレーション情報に基づいて前記撮像装置をキャリブレーションすることを特徴とする、基板検査装置のキャリブレーション方法。
9. 前記撮像工程は、前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方を移動させることによって、単一のキャリブレーションマークを異なる撮像位置で複数回撮像することを特徴とする、請求項８に記載の基板検査装置のキャリブレーション方法。
10. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方を直線移動又は回転移動させることを特徴とする、請求項９に記載の基板検査装置のキャリブレーション方法。
11. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって二次的に移動させ、
    前記撮像工程は、ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって二次元分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項１０に記載の基板検査装置のキャリブレーション方法。
12. 前記撮像装置又は前記ステージの少なくとも何れか一方をｘ方向およびｙ方向の２方向を含む直線移動によって直線的に移動させ、
    前記撮像工程は、ｘ方向およびｙ方向の直線移動によって直線上に分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項１０に記載の基板検査装置のキャリブレーション方法。
13. 前記撮像装置を回転移動させ、
    前記撮像工程は、前記回転移動によって二次元分布した撮像マークを取得することを特徴とする、請求項１０に記載の基板検査装置のキャリブレーション方法。
14. 前記キャリブレーション情報は、撮像装置の中心位置の基準中心位置に対する位置校正量、撮像装置の基準取り付け角度に対する角度校正量、撮像装置の基準分解能に対する分解能校正量の少なくとも何れか一つであることを特徴とする、請求項８から１３の何れか一つであることを特徴とする基板検査装置のキャリブレーション方法。