JP4653500B2 - 座標検出装置及び被検体検査装置 - Google Patents
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Description
例えば、下記特許文献1では、被検体である被検査基板を載置したホルダの対向する両側縁に沿って被検査基板上を移動可能なバー形状の投射部材を設け、この投射部材と平行なホルダの一側縁に沿って移動可能なガイド移動部を設けている。このガイド移動部には、装置角部に固定されたレーザ光源から出射されるレーザ光を反射し、投射部材に照射するミラーが設けられている。そして、投射部材へのレーザ光の照射位置が被検査基板の欠陥位置と一致するように投射部材とガイド移動部をX-Y軸方向に移動させることで、それらの各移動量から欠陥の座標位置を検出することになる。
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ガイド部材を被検体の表面に対向して非接触で移動させるとともに、レーザヘッドをガイド部材に沿って移動させることでスポット光を直接被検体に照射できる。そして、被検体上に照射されたスポット光の照射位置に関する座標データを座標検出部で求める。この場合、操作部によりガイド部材とレーザヘッドを移動させてレーザヘッドから照射されるスポット光を被検体上の欠陥位置に直接照射することで、ホルダが傾きによらず精度の良い座標データを安定的に得られる。
本発明によれば、ガイド部材を被検体の表面に対向して非接触で移動させるとともに、レーザヘッドをガイド部材に沿って移動させることでスポット光を直接被検体に照射できる。そして、被検体上に照射されたスポット光の照射位置に関する座標データを座標検出部で求める。この場合、操作部によりガイド部材とレーザヘッドを移動させてレーザヘッドから照射されるスポット光を被検体上の欠陥位置に直接照射することで、ホルダが傾きによらず精度の良い座標データを安定的に得られる。
図1乃至図6は第一の実施の形態を示すものであり、図1は被検体検査装置の概略斜視図、図2は被検体検査装置の側面図、図3は座標検出装置の要部斜視図、図4はレーザヘッドの斜視図、図5はレーザヘッドの側面図、図6は制御駆動系のブロック図である。
図1及び図2に示す被検体検査装置1は、装置本体2として座標検出装置3とその基台4上に設けられた観察ユニット5を備え、さらに装置本体2に配線で接続されたディスプレイユニット6を備えている。
装置本体2において、基台4上には被検体としてのガラス基板8を保持する揺動ホルダ9が設けられている。揺動ホルダ9は例えば四角形枠形状に形成され、その四辺の枠部でガラス基板8を載置させる。ガラス基板8は液晶ディスプレイに用いられるもので、揺動ホルダ9の2辺に設けた複数の基準ピン9aと他の2辺にそれぞれ設けた押しつけ部材9bによりガラス基板8を基準位置に位置決めする。そして、揺動ホルダ9の周縁部には全周に沿って図示しない複数の孔(吸着パッド)が設けられ、これら孔を通してガラス基板8を吸着することでガラス基板8をホルダ9上に吸着保持する。
また、揺動ホルダ9は、図2に示すように観察ユニット5に対向する一端縁に設けた支軸10(揺動軸)により回動可能であり、基台4に対して角度θ(例えば45°)まで立ち上げられて傾斜した姿勢に保持可能である。支軸10は、プーリ11とベルト12を介してモータM1の回転軸13に接続されており、モータM1によって回転駆動させられる。これらは揺動手段を構成する。
本実施の形態では、前後方向に揺動する一軸揺動ホルダの一例を示したが、前後左右に揺動する二軸揺動ホルダや前後左右に自由に回転揺動するパラレルリンク揺動ホルダにも適用することができる。
観察部18は、例えば、対物レンズ21と接眼レンズ22と図示しない落射照明光源とから構成される顕微鏡ヘッドである。更に、観察部18には、ガラス基板8上の欠陥位置を極低倍(例えば0.5〜2倍程度)で観察するための補助対物レンズ23が取り付けられている。観察部18の本体側面にはマクロ観察用の部分マクロ照明光源24が取り付けられている。
そのため、検査者はガラス基板8の表面の像を対物レンズ21を介して接眼レンズ22によって観察できる。また、対物レンズ21と補助対物レンズ23の光路を切り替えることによって補助対物レンズ23で取り込まれたガラス基板8の表面のマクロ像を接眼レンズ22で観察できる。
そして、観察ユニット5において、支持部17の下部には対物レンズ21の移動ラインに対向して透過ライン照明光源28が設けられている。この透過ライン照明光源28は、水平状態に保持されたホルダ9の下側を移動可能な支持部17の裏板29上にX軸に沿って配設されている(図2参照)。透過ライン照明光源28はガラス基板9の下方からライン状の透過照明を行なうものであり、支持部17と一体にY軸方向に移動可能である。
一方、ディスプレイユニット6では、TVカメラ25で得られた観察像を制御部26を介してTVモニタ30に表示する。制御部26には、検査者が動作指示やデータ入力を行なうための入力部としてキーボード31が接続されている。
なお、装置本体2の上方には、揺動ホルダ9上のガラス基板8を広範囲に照射するためのマクロ照明光源を設置してもよい。
これら第三のガイドレール33、34上にはガイドバー40(ガイド部材)の両端が摺動可能に取り付けられ、各第一ベルト35,36に連結されている。ガイドバー40は揺動ホルダ9の揺動用支軸10に直交する方向(Y軸方向)に配設されている。そのため、モータM2の駆動に連動してシャフト38を介してベルト35,36が駆動することで、ガイドバー40はホルダ9の揺動用支軸13の方向(X軸方向)に沿って、ガラス基板8の表面上を非接触で往復移動する。
図4及び図5に示すレーザヘッド44(スポット光源)は少なくとも照射部44a(図ではレーザヘッド全体)が斜め下方を向いて把持部45に固定されている。そのため、レーザヘッド44から照射されるスポット光sの光束はガラス基板8に対して所望の角度α(例えば30〜70°)で投射されることになる。投射角度αは、40〜60°の範囲が好ましい。本実施の形態では、投射角度αを45°に設定してある。これによって、検査者が上方からガラス基板8のスポット光sを目視した際に、観察位置によってガイドバー40が影になってスポット光sを目視できないことを防止する。また、レーザヘッド44から射出されるスポット光sは適宜直径、例えば2mm直径の円形に設定され、ガラス基板8の欠陥k等を照射する。
なお、遮光部材40aはレーザ光を透過しない材質であればよく、着色していても透明でもよい。また遮光部材40aは反射するレーザ光に略直交する遮光面を備えていてレーザ光を遮光することが好ましい。
また、操作部54には、ガラス基板8の表面における第一ベルト35,36の長手方向(X軸方向)に沿うガイドバー40の停止位置のX座標と、ガイドバー40の長手方向(Y軸方向)に沿うレーザヘッド44の停止位置のY座標とを登録するための欠陥位置座標登録スイッチ55が設けられている。登録スイッチとして、本実施の形態ではジョイスティックの操作レバー近傍にプッシュスイッチを設けてあるが、被検体検査装置1の検査者が目視観察する位置の床にフットスイッチを設けても良い。
操作部コントローラ53は、検査者により操作部54が操作されたときに発生する二次元座標情報を入力し、この二次元座標情報から操作部54に対するX軸方向とY軸方向との操作方向を分離し、これらX軸方向の駆動パルス出力指示とY軸方向の駆動パルス出力指示とを出力する機能を有する。
モータドライバ57は、駆動パルス発生器52からのX軸方向駆動パルスを受け、このパルス数に応じた距離だけガイドバー40をX軸方向に移動させるようにモ一タM2を回転駆動する機能を有する。モータドライバ58は、駆動パルス発生器52からのY軸方向駆動パルスを受け、このパルス数に応じた距離だけレーザヘッド44をY軸方向に移動させるようにモ一タM3を回転駆動する機能を有する。
原点可変手段61は、ガラス基板8のX,Y座標基準位置にレーザヘッド44によるスポット光照射位置の座標原点を合わせる機能を有する。例えばガラス基板8のX,Y座標基準位置がガラス基板3の左端または右端の角部であれば、スポット光sの座標原点は、当該ガラス基板8の左端または右端の角部にスポット光sが照射されたレーザヘッド44の位置に設定される。ガラス基板8上に欠陥kを発見し、この位置にスポット光sを照射するときには、座標原点をX座標の0点、Y座標の0点とし、この座標原点(0,0)から各モータM2,M3のパルス数をカウントして座標(X,Y)を求める。
なお、この座標原点は、ガラス基板8の左端または右端の角部に限らず、任意の位置を設定できる。
先ず、液晶ディスプレイ用のガラス基板8の欠陥検査のために目視によるマクロ観察を行う。
ガラス基板8をホルダ9に載置して基準位置に固定した状態で、マクロ観察のためにモータM1を回転駆動する。モータM1の駆動によって、回転軸13及びべルト12を介してプーリ11の支軸10が回転させられる。これによって、ホルダ9は水平な状態から支軸10回りに所定の角度θ回転する。検査者がマクロ観察を行う際には、揺動ホルダ9を欠陥kが見え易い角度θ(例えば45°)に傾斜させるか、欠陥kが現れる所定の角度範囲(例えば45°±5〜10°)で揺動させる。このとき、揺動ホルダ9の上方からガラス基板3の全面または一部にマクロ照明光が投射され、検査者によってガラス基板8のマクロ観察が行われる。
このマクロ観察では、ホルダ9を所定角度範囲で揺動させる際、モーターM1の回転方向を周期的に正逆切り換える。
すなわち、レーザヘッド44によるスポット光照射位置を欠陥位置に合致させるように、検査者がジョイステック等の操作部54を操作する。すると、操作部コントローラ53には操作部54からの二次元座標情報が入力され、この二次元座標情報からX軸方向の駆動パルス出力指示とY軸方向の駆動パルス出力指示とをそれぞれ出力する。
駆動パルス発生器52では、操作部コントローラ53から出力されるX軸方向の駆動パルス出力指示とY軸方向の駆動パルス出力指示を受け、X軸方向駆動パルスをモータドライバ57に送出し、Y軸方向駆動パルスをモータドライバ58に送出する。モータドライバ57では、駆動パルス発生器52から出力されたパルス数に応じた距離だけガイドバー40をX軸方向に移動させるようにモータM2を回転駆動する。モータドライバ58では、同じくパルス数に応じた距離だけレーザーヘッド44をX軸方向に移動させるようにモータM3を回転駆動する。
このようにして、検査者による操作部54の操作調整によって、ガイドバー40とレーザヘッド44をX軸及びY軸方向に移動させ、レーザヘッド44から射出するスポット光sがガラス基板8上の欠陥kに重なったときに操作部54の操作を停止する。
このとき、レーザヘッド44の照射部44aからのレーザ光はガラス基板8に対して一定角度αで傾斜した状態で射出して欠陥kにスポット光sを重ねて照射するために、検査者にとってスポット光s及び欠陥kはガイドバー40の本体の影にならず、間隙47を通して確実にスポット光sを目視確認できる。
このようにしてマクロ観察が終了すると、モータM1が逆回転され、ホルダ9は元の水平な状態に戻り、ガイドバー40が退避領域に移動する。
なお、操作部54においてミクロ観察モードを指定することにより、揺動ホルダ9が自動的に水平状態に復帰し、ガイドバー40を自動的に退避領域に退避させる。
このとき、ガイドバー40は退避領域内に退避しているので、観察部18の対物レンズ21はガイドバー40に衝突することはない。また、対物レンズ21はガラス基板8及びホルダ9を挟んで透過ライン照明光源28と対向しており、この光源28で透過照明された欠陥kを観察できる。
検査者は接眼レンズ22を覗くことで、対物レンズ21を介してガラス基板3上の欠陥kを顕微鏡によるミクロ観察することができる。また、TVカメラ25は、対物レンズ21を介して得られるガラス基板3の欠陥kを撮像する。検査者はTVモニタ30に表示される欠陥kの像を見ることでミクロ観察を行う。
図7に示す座標検出装置70において、第二のベルト42には第一の実施の形態で使用されたレーザヘッド44及び把持部45に代えて反射ミラー71(指示手段)が取り付けられている。そして、ガイドバー40上の一方の端部にはレーザヘッド72が固定されている。反射ミラー71は、レーザヘッド72から射出されるレーザ光が反射されてガラス基板8に向かうように傾斜し、更に反射したレーザ光が上述の実施の形態と同じようにガラス基板8に対して傾斜角αを以て且つ所定距離でガラス基板8の欠陥kに到達するように傾斜されている。
また、スポット光sは円形に限らずクロスや輪帯形状であってもよい。モータM1,M2,M3はステッピングモータに限らず、サーボモータ等適宜の駆動源を採用してよい。
なお、本発明は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(FPD)に用いられるガラス基板などの半導体ガラス基板の表面欠陥検査時に用いられる被検体検査装置及びこの装置に含まれる座標検出装置について説明したが、他の適宜の被検体の任意の部位検出用の座標検出装置や被検体検査装置に用いることができる。
3、70座標検出装置
5 観察ユニット
8 ガラス基板(被検体)
9 揺動ホルダ
18 観察部
21 対物レンズ
33,34 ガイドレール
35,36 第一ベルト
40 ガイドバー(ガイド部材)
40a 遮蔽部材
42 第二ベルト
44、72 レーザヘッド(スポット光源)
M1、M2、M3 モータ
k 欠陥(特定部位)
s スポット光
Claims (10)
- マクロ照明部が上方から照射するマクロ照明下に被検体を保持するホルダと、
前記ホルダを所定の角度に回転させる揺動手段と、
前記ホルダ上に前記被検体を挟んで対向して配置される一対のガイドレールと、
前記被検体の表面に対向して非接触となるように前記一対のガイドレール上を移動するガイド部材と、
前記ガイド部材の移動方向に直交する方向に移動可能に設けられ、前記被検体の表面に対して斜めにスポット光を照射するレーザヘッドと、
前記揺動手段により前記所定の角度に前記ホルダを傾けた状態で前記ガイド部材と前記レーザヘッドをそれぞれ移動させて前記スポット光の照射位置により前記被検体上の欠陥位置を指定する操作部と、
前記ガイド部材と前記レーザヘッドの各移動位置の座標データから前記スポット光により指定された前記欠陥位置の座標データを求める座標検出部と、
を備えたことを特徴とする座標検出装置。 - 前記レーザヘッドは、前記スポット光が前記ガイド部材の長辺方向に対して交差する斜め下方に向くように配置されることを特徴とする請求項1に記載の座標検出装置。
- 前記レーザヘッドは、前記スポット光の照射位置が前記ガイド部材の影にならないように前記被検体の表面に対して前記スポット光の投射角度を30〜70°に設定したことを特徴とする請求項1または2に記載の座標検出装置。
- 前記被検体の表面で反射する前記スポット光の反射光路上に遮光部材を設けることを特徴とする請求項1に記載の座標検出装置。
- 前記ガイド部材は、前記レーザヘッドから前記被検体の表面に照射される前記スポット光を検査者が目視可能にする間隙を形成し、前記レーザヘッドと対向する側に前記被検体の表面で反射する前記スポット光を遮光する遮光部材を設けたことを特徴とする請求項1に記載の座標検出装置。
- 被検体の上方からマクロ照明光を照射し、前記被検体上の欠陥を目視で観察する被検体検査装置において、
前記被検体の上方から前記マクロ照明光を照射するマクロ照明部と、
前記被検体を保持するホルダと、
前記ホルダを所定の角度に回転させる揺動手段と、
前記ホルダ上に前記被検体を挟んで対向して配置される一対のガイドレールと、
前記被検体の表面に対向して非接触となるように前記一対のガイドレール上を移動するガイド部材と、
前記ガイド部材の移動方向に直交する方向に移動可能に設けられ、前記被検体の表面に対して斜めにスポット光を照射するレーザヘッドと、
前記揺動手段により前記所定の角度に前記ホルダを傾けた状態で前記ガイド部材と前記レーザヘッドをそれぞれ移動させて前記スポット光の照射位置により前記被検体上の欠陥位置を指定する操作部と、
前記ガイド部材と前記レーザヘッドの各移動位置の座標データから前記スポット光により指定された前記欠陥位置の座標データを求める座標検出部と、
を備えたことを特徴とする被検体検査装置。 - 前記レーザヘッドは、前記スポット光が前記ガイド部材の長辺方向に対して交差する斜め下方に向くように配置されることを特徴とする請求項6に記載の被検体検査装置。
- 前記レーザヘッドは、前記スポット光の照射位置が前記ガイド部材の影にならないように前記被検体の表面に対して前記スポット光の投射角度を30〜70°に設定したことを特徴とする請求項6または7に記載の被検体検査装置。
- 前記被検体の表面で反射する前記スポット光の反射光路上に遮光部材を設けることを特徴とする請求項6に記載の被検体検査装置。
- 前記ガイド部材は、前記レーザヘッドから前記被検体の表面に照射される前記スポット光を検査者が目視可能にする間隙を形成し、前記レーザヘッドと対向する側に前記被検体の表面で反射する前記スポット光を遮光する遮光部材を設けたことを特徴とする請求項6に記載の被検体検査装置。
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