JP3480176B2 - ガラス基板の表裏欠陥識別方法 - Google Patents

ガラス基板の表裏欠陥識別方法

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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、液晶パネル用の
ガラス基板の表面と裏面に存在する欠陥を識別する方法
に関する。 【0002】 【従来の技術】液晶パネルを構成するTFT基板は、ガ
ラス基板を素材としてその表面に多数のTFT素子が形
成される。この表面に傷などの欠陥が存在すると、その
部分にはTFT素子が良好に形成されず、従ってTFT
基板の品質を阻害するので、欠陥検査装置により欠陥の
有無を検査して所要の措置がとられている。欠陥検査装
置においては、検出光学系により、ガラス基板に対して
レーザビームを投射し、欠陥の散乱光を受光器に受光し
て欠陥を検出し、その検出信号をデータ処理部により処
理して、欠陥のサイズを算出し、これに欠陥の存在する
座標値を付加した欠陥データが出力されている。 【0003】ガラス基板の欠陥には各種のものがあり、
その代表的なものには、その表面または裏面に存在する
異物とスクラッチ傷、および基板の内部に存在する気泡
の3種がある。これらのうち、表面の異物とスクラッチ
傷は、形成されるTFT素子の品質を阻害するので、不
都合な欠陥であるが、裏面の異物とスクラッチ傷や、内
部の気泡は、余程大きくない限り弊害が無いため無視で
きる。このように、3種の欠陥は、種別によってTFT
に対する影響が異なるので、これらの種別を特定するこ
とが必要であるが、上記の欠陥検査装置では、種別を判
定する機能がない。これに対して、この発明の発明者に
より、各欠陥を検出し、その種別を判定する方法が考案
され、「ガラス基板の欠陥種別判定方法」として特許出
願される。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】さて、上記の欠陥検査
装置は、表面と裏面のいずれの欠陥をも検出するもので
あり、また上記の欠陥種別判定方法も、やはり両面のい
ずれの欠陥をも検出するものである。しかしながら、表
面の欠陥はTFT素子の品質を阻害するのでしかるべき
措置がなされるが、裏面の欠陥はTFTに直接関係しな
いので無害であり、基板の管理のためにはこれらを識別
することが必要である。従来では、表面の欠陥と裏面の
欠陥を識別する有効な方法は、いまだ実用されていな
い。この発明は、ガラス基板の欠陥を検出し、これが表
面と裏面のいずれに存在するかを確実に識別することを
課題とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決したガラス基板の表裏欠陥識別方法であって、投
光系によりガラス基板に対してほぼ45°の入射角でレ
ーザビームLT を投射して、その表面に光スポットSP
を形成し、表面で屈折したレーザビームLT により、裏
面に光スポットSP'を形成する。投光系と対称的に、ほ
ぼ45°の受光角に設けた受光系の空間フィルタによ
り、両光スポットSP,SP'の、表面と裏面による正反射
光LH,LR を遮断し、光スポットSP の位置にある欠陥
H の散乱光SH と、光スポットSP'の位置にある欠陥
R の散乱光SR を、結像レンズにより、CCDイメー
ジセンサの、両光スポットSP,SP'に対応する2個の特
定の素子eH,eR に結像する。両素子eH,eR がそれぞ
れ出力する欠陥信号DH,DRの有無を、それぞれ "1"
、 "0" として、下記の各識別条件: (DH : "1" ,DR : "0" );KH ………条件(1) (DH : "1" ,DR : "1" );KH ………条件(2) (DH : "0" ,DR : "1" );KR ………条件(3) により、表面の欠陥KH と裏面の欠陥KR とを識別する
ものである。 【0006】 【発明の実施の形態】図1により、この発明の表裏欠陥
識別方法の原理を説明する。図1において、ガラス基板
1の厚さをh、TFTを形成する表面をH、Hに存在す
る欠陥をK 、裏面をR、Rに存在する欠陥をK
する。基板1に対してレーザビームL を、45°の
入射角θ で投射して、表面Hに光スポットS を形
成する。また、レーザビームL は表面Hで屈折して
裏面Rに投射されてこれにも光スポットS'を形成す
る。この場合、両光スポットS,S'の形成位置は、
表面HによるレーザビームL の屈折角と、基板1の
厚さhにより決まる一定間隔dだけ離間する。両光スポ
ットS,S'の、表面Hと裏面Rによる正反射光
,L を空間フィルタFにより遮断する。欠陥K
が光スポットS の位置に存在すると散乱光S
散乱し、欠陥K が光スポットS'の位置に存在する
と散乱光S を散乱する。両散乱光S,S を、受
光角θ が45°の結像レンズを通してCCDセンサ
に受光すると、両欠陥K,K の映像が、両光スポッ
トS,S'の間隔dに対応する間隔d’だけ離間し
た、CCDセンサの2個の特定の素子e,e に結像
され、両素子e,e は欠陥K,K に対する欠陥
信号D,D をそれぞれ出力する。そこで、両欠陥信
号D,D の有無を、それぞれ "1" 、 "0" とする
と、前記の識別条件: (D : "1" ,D : "0" );K ………条件(1) (D : "0" ,D : "1" );K ………条件(3) が成立することは明らかである。ただし、両欠陥K,
が、光スポットS,S'の位置に同時に存在す
るときは、 (D : "1" ,D : "1" );K ………条件(2) が成立するが、裏面の欠陥K は無視され、表面の欠
陥K が識別されるので問題はない。また、欠陥K
のサイズが大きいためなどにより、散乱光S の強度
が大きいときは、これが表面Hで屈折されて裏面Rで反
射され、光スポットS'と同じように、表面Hで再屈
折して素子e に結像される場合がある。この場合
も、両欠陥信号D,D はともに "1" となるので、
条件(2) が成立する。このように、裏面に虚像欠陥を発
生するようなレーザ光を表面側一方から当てて、表裏そ
れぞれの検出状態を得て、条件(1)と条件(3)とにおいて
は、表裏検出の相手方が検出していないことにより、表
面欠陥、裏面欠陥を判定し、さらに条件(2)において裏
面虚像を発生するものを表面欠陥と判定する。この判定
により、表面側欠陥には本来の表面欠陥が入り、裏面欠
陥の検出から裏面虚像欠陥が排除される。なお、現実に
表裏の同じ位置にほんとうの欠陥がある場合は確率的に
低いので、この場合の裏面欠陥を無視して表面欠陥のみ
としても実際上は問題ない。 以上により、表面の欠陥
と裏面の欠陥K とが確実に識別される。なお、
このことは試行実験により確認されている。ところで、
条件(2)が識別条件として必要な理由は、この発明の構
成として、裏面側からの反射光をも受光できるようにし
た上でそのうちの散乱光を受光して表裏欠陥の検出信号
を得ているので比較的強い光をガラス表面に投射する必
要がある。そのために条件(2)を識別基準に加えておか
なければ実際上の表裏判定は充分なものとはならない。
条件(2)は、表裏いずれにも欠陥があるという検出状態
であるが、この状態は、多数検出される訳ではなく、検
出対象に応じていずれかに判断すればよいものである。
例えば、液晶パネル用のガラス基板では、条件(2)が成
立した場合に表面側の欠陥と判定する。それは、液晶パ
ネルにおける表面側の欠陥は品質を阻害するが、この点
裏面側の欠陥はその影響がほとんど少ない。 【0007】 【実施例】図2は、この発明の一実施例の欠陥検出・表
裏識別装置10の構成を示す。ただしこの実施例は、前
記した「ガラス基板の欠陥種別判定方法」により欠陥種
別が区別されたガラス基板に適用する構成とする。図2
において、欠陥検出・表裏識別装置10は、検出光学系
2と、ガラス基板1を載置するXYステージ3、制御部
4、データ処理部5、および欠陥データメモリ6とによ
り構成される。 【0008】検出光学系2は投光系21と受光系22よりな
り、投光系21のレーザダイオード(LD)211 が発生す
るレーザビームLT は、集束レンズ212 により集束さ
れ、ついでシリンドリカルレンズ213 によりX方向が集
束され、基板1に対してほぼ45°の入射角θ1 で投射
されて、表面HにX方向の幅wとY方向の長さlを有す
る光帯LB を形成し、さらに表面Hで屈折して裏面Rに
光帯LB'を形成する。両光帯LB,LB'の表面Hと裏面R
のそれぞれによる正反射光LH,LR は、集光レンズ221
を経てミラー222,223 により順次に反射され、結像レン
ズ224 によりCCDリニアセンサ225 のいずれかの素子
eに結像され、結像した素子eの出力信号は、制御部4
のフォーカス制御回路41に入力し、これが出力するフォ
ーカス制御信号により移動機構42を駆動し、検出光学系
2をZ移動して受光系22の焦点合わせがなされる。一
方、両欠陥KH,KR の散乱光SH,SR は、集光レンズ22
1により集光されて、結像レンズ226 を経てCCDイメ
ージセンサ227 に受光される。CCDイメージセンサ22
7 には、光帯LB,LB'に対応する幅w’と長さl’の範
囲に素子eが縦横に配列されており、両散乱光SH,SR
は横方向の前記した特定の素子eH,eR に正しく結像さ
れる。 【0009】識別対象のガラス基板1は、予め前記した
「ガラス基板の欠陥種別判定方法」により表面、裏面お
よび内部の各欠陥がともに検出されて、欠陥種別が区別
され、また各欠陥のXY座標値が判明している。これら
のうちの異物とスクラッチ傷のXY座標値が欠陥データ
メモリ6に予め記憶される。 【0010】データ処理部5は、画像メモリ51と、マイ
クロプロセッサ(MPU)52、 プリンタ53よりなり、M
PU52には表裏識別プログラムPG1、データ編集プロ
グラムPG2、制御信号発生プログラムPG3が設定さ
れる。欠陥データメモリ6に記憶されている異物とスク
ラッチ傷のXY座標値は、PG3により読出され、これ
が発生する制御信号が制御部4のXY移動制御回路43に
与えられ、XYステージ3に載置された基板1はXまた
はY方向にステップ移動し、異物またはスクラッチ傷は
光帯LB またはLB'の位置に停止する。 【0011】異物またはスクラッチ傷の散乱光SH,SR
は、前記によりCCDイメージセンサ227 の縦横方向の
特定の素子eH,eR に結像され、これが横列ごとに順次
にスキャンされて両素子eH,eR より欠陥信号DH,DR
が出力され、画像メモリ51に記憶される。MPU52にお
いては、PG1により画像メモリ51の横列ごとの欠陥信
号DH,DR の有無が検出され、前記の識別条件(1) 〜
(3) により、異物またはスクラッチ傷が表面Hに存在す
るのか、裏面Rに存在するのかが識別され、識別データ
はPG2により編集されてプリンタ53によりプリントさ
れる。 【0012】 【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明の表裏欠
陥識別方法は、ガラス基板に対してほぼ45°の入射角
で投射されたレーザビームLT により、表面に形成され
た光スポットSP と、表面で屈折したレーザビームLT
により、裏面に形成された光スポットSP'とが一定間隔
をなすことに着目し、表面の欠陥KH の散乱光SH と、
裏面の欠陥KR の散乱光SR とを、CCDセンサの特定
の2素子に結像し、それぞれの欠陥信号DH,DR の有無
により、欠陥KH と欠陥KR とを確実に識別するもの
で、液晶用のガラス基板の製造・管理に寄与する効果に
は、大きいものがある。
【図面の簡単な説明】 【図1】 図1は、この発明の表裏欠陥識別方法の原理
説明図である。 【図2】 図2は、この発明の一実施例の欠陥検出・表
裏識別装置の構成図である。 【符号の説明】 1…ガラス基板、2…検出光学系、21…投光系、211 …
LD、212 …集束レンズ、213 …シリンドリカルレン
ズ、22…受光系、222,223 …ミラー、224,226 …結像レ
ンズ、225 …CCDリニアセンサ、227 …CCDイメー
ジセンサ、3…XYステージ、4…制御部、41…フォー
カス制御回路、42…移動機構、43…XY移動制御回路 5…データ処理部、51…画像メモリ、52…MPU、53…
プリンタ、6…欠陥データメモリ、10…この発明によ
る欠陥検出・表裏識別装置、H…基板の表面、R…基板
の裏面、KH …表面の欠陥、KR …裏面の欠陥、LT
レーザビーム、SP …表面の光スポット、SP'…裏面の
光スポット、LB …表面の光スポット、LB'…裏面の光
スポット、LH,LR …正反射光、SH …欠陥KH の散乱
光、SR …欠陥KR の散乱光、eH,eR …CCDイメー
ジセンサの特定の2素子。
フロントページの続き (72)発明者 加藤 昇 東京都渋谷区東3丁目16番3号 日立電 子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−14477(JP,A) 特開 平3−276005(JP,A) 特開 平5−157701(JP,A) 特表 平6−510856(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 G01N 21/88

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】投光系によりガラス基板に対してほぼ45
    °の入射角でレーザビームL を投射して、前記ガラ
    ス基板の表面に光スポットS を形成し、該表面で屈
    折した該レーザビームL により、前記ガラス基板の
    裏面に光スポットS'を形成し、該投光系と対称的
    に、ほぼ45°の受光角に設けた受光系の空間フィルタ
    により、該両光スポットS,S'の、該表面と裏面に
    よる正反射光L,L を遮断し、該光スポットS
    の位置にある欠陥K の散乱光S と、該光スポット
    'の位置にある欠陥K の散乱光S を、結像レ
    ンズにより、CCDイメージセンサの、該両光スポット
    ,S'に対応する2個の特定の素子e,e に結
    像し、該両素子e,e がそれぞれ出力する欠陥信号
    ,D の有無を、それぞれ "1" 、 "0" として、
    下記の各識別条件: (D : "1" ,D : "0" );K ………条件(1) (D : "1" ,D : "1" );K ………条件(2) (D : "0" ,D : "1" );K ………条件(3) により、前記ガラス基板の表面の欠陥K前記ガラ
    ス基板の裏面の欠陥Kとを識別することを特徴とす
    る、ガラス基板の表裏欠陥識別方法。
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