JP3929285B2 - 基板検査装置 - Google Patents
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Description
【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P1、P2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P1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P2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P1、P2内で移動させた場合、これらヘッド観察領域P1、P2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P1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P2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P1、P2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S2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P1、P2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P1、P2内で移動させた場合、これらヘッド観察領域P1、P2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P1、P2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 (5)
- 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。
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