JP3929285B2

JP3929285B2 - 基板検査装置

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Publication number: JP3929285B2
Application number: JP2001339938A
Authority: JP
Inventors: 暢夫藤崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-05
Also published as: JP2003139721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板、カラーフィルタなどの大型ガラス基板の欠陥検査に用いられる基板検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイのガラス基板は、年々大型化が進んでおり、最近では１０００ｍｍを超えるサイズが出現している。この大型ガラス基板は、同一パネルサイズに対する使用効率を高めるために、パネルサイズに応じて９面、６面、４面など複数に多面取りされている。
【０００３】
このような大型ガラス基板の基板検査装置には、例えば特願平６−３１４８５２号に記載されたものがある。この基板検査装置は、図６に示すようにベース１上にＸ方向のガイドレール２を介して下ステージ３が移動可能に設けられている。この下ステージ３上には、Ｙ方向のガイドレール４を介して上ステージ５が移動可能に設けられている。この上ステージ５上には、大型ガラス基板６が載置される。
【０００４】
又、ベース１には、アーム７が設けられ、このアーム７に対してガイドレール８を介して２つの光学ヘッド９、１０が移動可能に設けられている。これら光学ヘッド９、１０には、それぞれテレビジョンカメラ（ＴＶカメラ）１１、１２が取付けられている。
【０００５】
このような基板検査装置であれば、大型ガラス基板６が面取りする個数やそのパターン間隔によってサイズが変化するので、各光学ヘッド９、１０の間隔が適宜パターン間隔等に合致するように調整される。
【０００６】
各光学ヘッド９、１０の間隔がセットされると、下ステージ３、上ステージ５のみを移動させることにより、大型ガラス基板６のおける隣り合う２つのパターンの同一部分を同時に観察する。
【０００７】
近年、液晶ディスプレイの生産量の急速な伸びと共に、基板検査に要する測定タクトタイムの短縮化、装置本体の小型化の要求が高まっている。さらに、ユーザからは、設備投資額を抑えるために、装置本体の小型化が要求されている。ディスプレイの大型化に伴って大型ガラス基板の短辺サイズが１０００ｍｍを超える大型ガラス基板が出現してきたため、検査装置本体の小型化は、輸送上、コスト面上から必須となっている。
【０００８】
このような観点から見ると、上記基板検査装置は、下ステージ３、上ステージ５を移動させるためのスペースが必要となり、このスペースの分だけ装置本体が大型化する。
【０００９】
装置本体の小型化及び測定タイトタイムの短縮を図った基板検査装置として例えば特開平１１−９４７５６号公報に記載された技術がある。この基板検査装置は、図７に示すようにステージベース２０上に大型ガラス基板６を載置するホルダ２１が設けられている。
【００１０】
又、ステージベース２０の両側には、それぞれガイドレール２３が設けられ、これらガイドレール２３上に門型の顕微鏡ヘッド移動ステージ２４がＹ方向に移動可能に設けられている。この顕微鏡ヘッド移動ステージ２４の水平ビームには、顕微鏡ヘッド２５がＸ方向に移動可能に設けられている。又、顕微鏡ヘッド２５の底板には透過ライン照明２２が設けられている。この顕微鏡ヘッド２５は、ミクロ観察ユニット２６に対物レンズ２７及び接眼レンズ２８が設けられている。顕微鏡ヘッド２５には、マクロ照明２９及び指標用照明３０が設けられている。
【００１１】
ミクロ観察ユニット２６には、ＴＶカメラ３１が取り付けられ、このＴＶカメラ３１により撮像された大型ガラス基板６の観察像がＴＶモニタ３２に表示される。
【００１２】
制御部３５は、欠陥の位置座標の管理や顕微鏡ヘッド移動ステージ２４、顕微鏡ヘッド２５の移動制御を行なう。
【００１３】
このような基板検査装置であれば、顕微鏡ヘッド２５を顕微鏡ヘッド移動ステージ２４に沿ってＸ方向に直線移動させ、さらに顕微鏡ヘッド移動ステージ２４を各ガイドレール２３に沿ってＹ方向に直線移動させてラスタスキャン走査することにより、大型ガラス基板６の全面について検査を行なうことが可能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す装置では、顕微鏡ヘッド移動ステージ２４に顕微鏡ヘッド２５を設けて大型ガラス基板６の全面を観察する必要があることからステージベース２０には、ホルダ２１から外れる位置に顕微鏡ヘッド移動ステージ２４の移動スペースＡが必要になり、この移動スペースＡの分だけステージベース２０が大型化する。
【００１５】
又、基板検査に要する測定タクトタイムの短縮化が要求されているが、１０００ｍ角のサイズの大型ガラス基板６を１つの顕微鏡ヘッド２５で測定するために、測定タクトタイムの短縮には限度がある。測定タクトタイムを短縮するために図６に示すように顕微鏡ヘッド２５を顕微鏡ヘッド移動ステージ２４の水平ビームの片面にヘッド先端を対向させて設けることが考えられるが、これでも顕微鏡ヘッド移動ステージ２４の移動スペースＡが必要となり、さらに顕微鏡ヘッド後端がホルダ２１の外側に移動する移動スペースが新たに必要となり、ステージベース２０が大型化する。
【００１６】
そこで本発明は、基板検査に要する測定タクトタイムの短縮化、及び装置本体の小型化を図ることができる基板検査装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査体を載置するステージと、ステージ上に載置される被検査体を跨いで設けられ、かつステージに対して一方向に移動可能に設けられた門型アームと、門型アームの水平ビームを挟んで門型アームの移動方向と同一方向に配置され、かつ水平ビームに沿ってそれぞれ移動可能に設けられ、それぞれ各対物レンズを有する２つの検査ヘッドと、門型アーム及び各検査ヘッドを移動制御し、各検査ヘッドの各観察領域内の観察位置にそれぞれ各検査ヘッドの各対物レンズを移動させる制御部とを具備したことを特徴とする基板検査装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１及び図２は基板検査装置の構成図であって、図１は外観斜視図、図２は側面図である。ステージベース４０上には、大型ガラス基板６を載置するステージ（固定ステージ）４１が固定して設けられている。このステージ４１には、基板押え部材４２が所定箇所に複数設けられ、大型ガラス基板６を例えば吸着保持するものとなっている。又、ステージベース４０の前後には、ステージ４１をステージベース４０の上面から所定距離だけ浮かせるステージ支持部材４４が設けられている。
【００２０】
又、ステージベース４０の左右両側には、それぞれガイドレール４５が設けられている。これらガイドレール４５上には、門型の検査ヘッド移動ステージ（門型アーム）４６がステージ４１を跨いで、かつＹ方向に移動可能に設けられている。
【００２１】
この検査ヘッド移動ステージ４６の水平ビームには、２つの検査ヘッド４７、４８が検査ヘッド移動ステージ４６の水平ビームを挟んで背中合わせにＸ方向に移動可能に設けられている。検査ヘッド４７、４８としては、欠陥やパターンを拡大視したり、パターン形状を計測又はカラーフィルタの分光測光する各種の検査ヘッドがある。この一実施の形態では、検査ヘッド４７、４８には、それぞれ対物レンズ４９と連結用鏡筒５０を介して各ＴＶカメラ５２、５３が取り付けられている。
【００２２】
これら検査ヘッド４７、４８は、検査ヘッド移動ステージ４６の移動方向（Ｙ方向）に対して垂直方向（Ｘ方向）に移動可能に設けられ、かつ検査ヘッド移動ステージ４６の移動方向と同一方向に水平ビームを挟んで所定の間隔で配置されている。
【００２３】
これら検査ヘッド４７、４８の対物系光軸間距離Ｆは、図２に示すように各検査ヘッド４７、４８の配列方向において、大型ガラス基板６のサイズＤの２分の１以下に設定される。
【００２４】
これら検査ヘッド４７、４８には、ステージ４１上に保持された大型ガラス基板６の像を結像する対物レンズ４９を含む結像光学系と、大型ガラス基板６を照明する照明光学系と、大型ガラス基板６の像を観察する観察系と、大型ガラス基板６にピントを合わせる焦準装置等が組み込まれている。
【００２５】
結像光学系は対物レンズ４９の転換機能（回転レボルバ）と焦準機能（オートフォーカス）とを有し、照明光学系は落射照明機能を有し、観察系には上記ＴＶカメラ５２、５３が備えられている。対物レンズ４９の転換機能と焦準機能とは、電動化され、制御部５４からリモート制御できる。
【００２６】
各ＴＶカメラ５２、５３は、それぞれ検査ヘッド４７、４８により観察される大型ガラス基板６の観察像を撮像してその各画像信号を出力する。これら画像信号は、制御部５４に送られる。
【００２７】
なお、ステージベース４０にはＹスケール５５が設けられ、検査ヘッド移動ステージ４６にはＸスケール５６が設けられている。
【００２８】
制御部５４は、Ｙスケール５５及びＸスケール５６の位置座標の管理や検査ヘッド移動ステージ４６、検査ヘッド４７、４８の移動制御を行なう機能と、各ＴＶカメラ５２、５３から出力される各画像信号を入力し、これら画像信号のうちいずれか一方又は両方の画像信号を選択（選択手段）してその大型ガラス基板６の観察像をＴＶモニタ（モニタ装置）５７に表示する機能とを有する。
【００２９】
又、制御部５４は、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７、４８の移動制御を行なって各検査ヘッド４７、４８の各観察領域を移動させた場合、これら観察領域の境界においてその一部が互いにオーバラップさせる機能を有する。
【００３０】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００３１】
大型ガラス基板６の検査を行なう場合、ステージ４１上に大型ガラス基板６が供給されると、複数の基板押え部材４２により位置決めされ、かつステージ４１に対して吸着保持される。
【００３２】
次に、制御部５４は、透過ライン照明４３を点灯させ、かつ検査ヘッド移動ステージ４６をと検査ヘッド５２、５３を図３に示す座標原点位置に移動させる。この後に、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７、４８をＸ−Ｙ方向に移動制御して各検査ヘッド４７、４８の各観察位置を移動させる。
【００３３】
すなわち、検査ヘッド移動ステージ４６は、ガイドレール４５に沿ってＹ方向に直線移動すると共に、各検査ヘッド４７、４８が検査ヘッド移動ステージ４６の水平ビームに沿ってＸ方向に直線移動する。
【００３４】
このとき、各検査ヘッド４７、４８は、図４(a)(b)に示すように大型ガラス基板６の全面に対してそれぞれ略２分の１の各ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２内、すなわち、一方の検査ヘッド４７の対物レンズ４９はヘッド観察領域Ｐ_１内で移動し、他方の顕微鏡ヘッド４８の対物レンズ４９はヘッド観察領域Ｐ_２内で移動する。
【００３５】
従って、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７、４８は、大型ガラス基板６の全面の２分の１の領域内で移動する。
【００３６】
なお、制御部５４は、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７、４８の移動制御を行なって各検査ヘッド４７、４８の光軸（対物レンズ４９）をそれぞれ各ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２内で移動させた場合、これらヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２の境界において一部が互いにオーバラップする。
【００３７】
これと共に、ＴＶカメラ５２は、検査ヘッド４７の対物レンズ４９により観察されるヘッド観察領域Ｐ_１内の大型ガラス基板６の観察像を撮像してその画像信号を出力する。これと同時に、ＴＶカメラ５３は、顕微鏡ヘッド４８の対物レンズ４９により観察されるヘッド観察領域Ｐ_２内の大型ガラス基板６の観察像を撮像してその画像信号を出力する。これら画像信号は、制御部５４に送られる。
【００３８】
この制御部５４は、各ＴＶカメラ５２、５３から出力される各画像信号を入力し、これら画像信号のうちいずれか一方又は双方の画像信号を選択してその大型ガラス基板６の観察像をＴＶモニタ５７に表示する。なお、制御部５４は、各ＴＶカメラ５２、５３から出力される各画像信号の両方を入力し、ＴＶモニタ５７の画面上を２分割して各ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２の大型ガラス基板６の観察像を表示することもできる。
【００３９】
又、他のマクロ検査装置により抽出された大型ガラス基板６上の各欠陥座標データが読み出され、かかる欠陥部の位置座標をＹスケール５５及びＸスケール５６のデータに基づいて求め、検査ヘッド４７の光軸が欠陥部に合致するように、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７を移動制御する。
【００４０】
これにより、検査ヘッド４７の対物レンズ４９の視野内に欠陥部が入り、この欠陥部が対物レンズ４９により拡大され。この像がＴＶカメラ５２により撮像され、ＴＶモニタ５７に表示される。
【００４１】
又、大型ガラス基板６の全面をラスタスキャンする場合には、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７をＸ−Ｙ方向に移動させ、同様に両検査ヘッド４７、４８のＴＶカメラ５２、５３で取り込まれた拡大画像データを入力することも可能である。
【００４２】
このミクロ観察が終了して、制御部５４に対して指示を与えると、検査ヘッド移動ステージ４６及び検査ヘッド４７、４８は、初期位置に復帰する。そして、ステージ４１から検査済みの大型ガラス基板６が取り外され、新たな未検査の大型ガラス基板６がステージ４１上に載置される。
【００４３】
このように上記一実施の形態においては、大型ガラス基板６を載置するステージ４１と、このステージ４１上に載置される大型ガラス基板６を跨いで設けられ、かつステージ１に対してＹ方向に移動可能に設けられた検査ヘッド移動ステージ４６と、この検査ヘッド移動ステージ４６の移動方向に対して垂直方向（Ｘ方向）に移動可能に設けられ、かつ検査ヘッド移動ステージ４６の移動方向と同一方向に所定の間隔で配置された２つの検査ヘッド４７、４８とを備えたので、ステージ４１のスペースに対して各ガイドレール４５を設けるスペース分程度だけ増やしたスペース内に、検査ヘッド移動ステージ４６及び２つの検査ヘッド４７、４９を収めることができ、装置本体のサイズを極限までコンパクト化できる。具体的には、図２及び図３に示すように大型ガラス基板６のＹ方向のサイズＤよりも僅かに大きい装置本体奥行きサイズＳまで縮小できる。
【００４４】
又、装置本体の幅サイズを図３に示すように大型ガラス基板６の幅サイズに検査ヘッド移動ステージ４６の支柱幅を加えたよりも僅かに大きい装置本体幅サイズＳ_２まで縮小できる。
【００４５】
又、２つの検査ヘッド４７、４８は、図４(a)(b)に示すように大型ガラス基板６の全面に対してそれぞれ略２分の１の各ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２内で移動すればよいので、検査ヘッド移動ステージ４６の上方向の移動ストロークを２分の１に短くすることができ、測定タクトタイムを短縮できる。これだけでなく、移動距離の短縮に加え、検査ヘッド移動ステージ４６のの水平ビームに対する検査ヘッド４７、４８のバランスが改善されるので、駆動系への負荷を軽減できると共に高価なガイドレール４５、ＸＹスケール５５、５６を短くでき、価格的にも有利になる。
【００４６】
従って、液晶ディスプレイの生産量の急速な伸びと共に、基板検査に要する測定タクトタイムの短縮化、さらには、ユーザからの設備投資額を抑えるための装置本体の小型化という要求を全て満足できる。
【００４７】
又、２つの検査ヘッド４７、４８の対物系光軸間距離Ｆを、大型ガラス基板６のサイズの２分の１以下に設定し、かつ検査ヘッド４７、４８を背中合わせに配置したことにより、両検査ヘッド４７、４８が大型ガラス基板６の外に大きく突出することなく大型ガラス基板６の全面を確実に観察できる。
【００４８】
又、２つの検査ヘッド４７、４８をそれぞれ各ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２内で移動させた場合、これらヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２の境界において一部が互いにオーバラップさせることで、ヘッド観察領域Ｐ_１、Ｐ_２の境界も確実に検査することができる。
【００４９】
次に本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００５０】
図５はＴＶカメラを１台にした場合の光学系の構成図である。２つの検査ヘッド４７、４８は、それぞれ同一構成である。例えば一方の検査ヘッド４７を例にして構成を説明すると、落射用照明６０が設けられ、この落射用照明６０から出力される落射用照明光の光路上にレンズ６１を介してハーフミラー６２が設けられている。このハーフミラー６２の反射光路上には、対物レンズ６３が設けられている。この対物レンズ６３からハーフミラー６２に至り、このハーフミラー６２の透過光路上には、光路折り曲げミラー６４が設けられている。他方の検査ヘッド４８の構成の説明は、省略する。
【００５１】
これら検査ヘッド４７、４８における各光路折り曲げミラー６４の間には、光路選択ミラー（選択手段）６５が設けられている。この光路選択ミラー６５は、回転することによって各検査ヘッド４７、４８のうちいずれか一方の検査ヘッド４７又は４８からの像を結像レンズ６６を通して１台のＴＶカメラ５２に反射するものである。
【００５２】
このＴＶカメラ５２は、検査ヘッド移動ステージ４６の水平ビームから外れる検査ヘッド４７又は４８の一方に上面に設けることができる。
【００５３】
このような構成であれば、各検査ヘッド４７、４８では、それぞれ落射用照明６０から出力された落射用照明光は、レンズ６１を介してハーフミラー６２に入射し、このハーフミラー６２で反射して対物レンズ６３により大型ガラス基板６の面上に照射される。
【００５４】
この大型ガラス基板６の面上からの像は、対物レンズ６３からハーフミラー６２に入射し、このハーフミラー６２を透過して光路折り曲げミラー６４に入射し、ここで反射して光路選択ミラー６５に入射する。
【００５５】
この光路選択ミラー６５は、回転することによって各検査ヘッド４７、４８からの像のうちいずれか一方の像を結像レンズ６６を通して１台のＴＶカメラ５２に向って反射する。
【００５６】
このＴＶカメラ５２は、入射した大型ガラス基板６の面上からの像を撮像してその画像信号を出力する。
【００５７】
制御部５４は、ＴＶカメラ５２から出力される画像信号を入力し、この画像信号を画像処理して大型ガラス基板６の観察像をＴＶモニタ５７に表示する。
【００５８】
このように他の実施の形態によれば、光路選択ミラー６５によって一方の検査ヘッド４７又は４８からの像が結像レンズ６６を通して１台のＴＶカメラ５２に入射するので、１台のＴＶカメラ５２を設けるだけでよく、さらに装置の構成を簡単化できる。
【００５９】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００６０】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００６１】
例えば、上記一実施の形態では、２つの検査ヘッド４７、４８を設けた場合について説明したが、２つの検査ヘッド４７、４８を一対とする複数の検査ヘッドを検査ヘッド移動ステージ４６に対して移動可能に設けることも可能である。例えば２組の検査ヘッドを設けることにより、１つの検査ヘッドの観察領域が大型ガラス基板６の全面の４分の１に縮小でき、さらに測定タクトタイムを短縮できる。
【００６２】
又、液晶ディスプレイの大型ガラス基板６に限らず、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板、カラーフィルタなどの大型ガラス基板の欠陥検査に適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、門型アームの水平ビームに沿ってそれぞれ２つの各検査ヘッドを移動可能に設け、これら検査ヘッドを移動制御して各検査ヘッドの各観察領域内の観察位置にそれぞれ各検査ヘッドの各対物レンズを移動させるので、各検査ヘッドの各観察領域内の各観察位置にそれぞれ各検査ヘッドを移動でき、かつ基板検査に要する測定タクトタイムの短縮化、及び装置本体の小型化を図ることができる基板検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態を示す外観斜視図。
【図２】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態を示す側面図。
【図３】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態における検査ヘッドの移動を示す図。
【図４】本発明に係わる基板検査装置の一実施の形態における検査ヘッドでの観察領域を示す図。
【図５】本発明に係わる基板検査装置の他の実施の形態を示す構成図。
【図６】従来の基板検査装置の構成図。
【図７】従来の基板検査装置の構成図。
【符号の説明】
６：大型ガラス基板
４０：ステージベース
４１：ステージ
４２：基板押え部材
４３：透過ライン照明
４４：ステージ押え部材
４５：ガイドレール
４６：検査ヘッド移動ステージ
４７，４８：検査ヘッド
４９：対物レンズ
５０，５１：連結用鏡筒
５２，５３：ＴＶカメラ
５４：制御部
５５：Ｙスケール
５６：Ｘスケール
５７：ＴＶモニタ
６０：落射用照明
６１：レンズ
６２：ハーフミラー
６３：対物レンズ
６４：光路折り曲げミラー
６５：光路選択ミラー
６６：結像レンズ

Claims

被検査体を載置するステージと、
前記ステージ上に載置される前記被検査体を跨いで設けられ、かつ前記ステージに対して一方向に移動可能に設けられた門型アームと、
前記門型アームの水平ビームを挟んで前記門型アームの移動方向と同一方向に配置され、かつ前記水平ビームに沿ってそれぞれ移動可能に設けられ、それぞれ各対物レンズを有する２つの検査ヘッドと、
前記門型アーム及び前記各検査ヘッドを移動制御し、前記各検査ヘッドの各観察領域内の観察位置にそれぞれ前記各検査ヘッドの前記各対物レンズを移動させる制御部と、
を具備したことを特徴とする基板検査装置。
前記２つの検査ヘッドは、それぞれ各ヘッド本体の先端下方に前記対物レンズを取り付け、かつ前記水平ビームと直交する方向において前記各対物レンズの光軸を所定の間隔で背中合わせに配置されることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記２つの検査ヘッドは、一対として複数組を前記水平ビームを挟んでそれぞれ移動可能に設けられ、
前記制御部は、前記門型アームと前記各検査ヘッドとを移動制御し、前記各検査ヘッドの前記各観察領域内における観察位置に前記各対物レンズをそれぞれ移動させる、
ことを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記２つの検査ヘッドは、前記各対物レンズの光軸間の距離を前記水平ビームと直交する方向において前記被検査体のサイズの２分の１以下に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の基板検査装置。
前記制御部は、前記門型アームを前記被検査体のサイズの略２分の１で移動させるとともに、前記２つの検査ヘッドを前記水平ビームに沿って移動させることにより前記各対物レンズを前記被検査体の全面の２分の１の各領域内でそれぞれ移動させることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。