JP4626976B2 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示用パネルの製造に用いられるガラス基板やプラスチック基板等の基板の欠陥を検出する基板検査装置及び基板検査方法に係り、特に大型の基板の検査に好適な基板検査装置及び基板検査方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、フォトリソグラフィー技術により、ガラス基板やプラスチック基板等の基板上にパターンを形成して行われる。その際、基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、パターンが良好に形成されず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、基板の傷や異物等の欠陥の検査が行われている。

基板検査装置は、基板を搭載するステージと、レーザービーム等の検査光をステージに搭載された基板へ照射し、基板からの反射光又は散乱光を受光する光学系とを備え、光学系で受光した反射光又は散乱光の強度から基板の傷や異物等の欠陥を検出する。この様な基板検査装置で基板全体を検査するためには、検査光により基板の全面を走査しなければならない。検査光による基板の走査を行うため、従来、特許文献１に記載の様に光学系を固定してステージをＸＹ方向へ移動するものと、ステージを固定して光学系をＸＹ方向へ移動するものとがあった。
特開平９−２５７６４２号公報

特許文献１に記載の様にステージを移動する場合、固定した光学系の周囲に移動前及び移動後のステージを配置するスペースが必要なため、基板検査装置が大きくなって、設置面積が大きくなるという問題があった。これに対し、光学系を移動する場合、ステージを移動する場合に比べて、基板検査装置を小さくすることができる。しかしながら、この場合も、固定したステージの周囲に移動前及び移動後の光学系を配置するスペースが必要なため、基板検査装置の小型化には限界があり、設置面積を余り小さくすることができなかった。近年、表示用パネルの大画面化に伴って基板が大型化する程、大型化傾向の基板検査装置を少しでも小型化して、設置面積を小さく抑えたいという要求が強くなってきた。

また、ステージを移動する場合、基板が大型化する程ステージも大きくなって重量が重くなるので、ステージの移動によって装置の重心が大きく移動して、装置に歪みが生じるという問題があった。光学系を移動する場合も、レンズ等を含む光学系は相当の重量を有するので、光学系の移動によって装置の重心が移動して、装置に歪みが生じるという問題があった。基板検査装置に歪みが生じると、光学系が歪んで投光系からの検査光の照射位置がずれ、また受光系で受光する反射光又は散乱光の検出感度が低下するので、装置の性能低下の原因となる。

さらに、基板検査装置で検査時間を短縮するためには、ステージ又は光学系をより速く移動して、検査光による基板の走査をできるだけ短時間に行わなければならない。しかしながら、ステージ又は光学系の移動速度はサーボモータやボールねじ等の移動機構の性能に依存するため、従来の基板検査装置では検査時間の短縮に限界があった。特に基板が大型化して検査時間が長くなる程、検査時間の短縮の要求が強くなってきた。

本発明の課題は、基板検査装置を小型化して、設置面積を小さくすることである。また、本発明の課題は、基板検査装置の重心の移動を小さくして、装置の歪みを抑制することである。さらに、本発明の課題は、検査光による基板の走査を短時間に行って、検査時間を短縮することである。

本発明の基板検査装置は、表示用パネルの基板の欠陥を検査する基板検査装置であって、基板を搭載するステージと、ステージを移動するステージ移動手段と、検査光をステージに搭載された基板へ斜めに照射する投光系と、検査光が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する受光系とを有し、ステージの上方に配置された光学系と、光学系をステージの上方で移動する光学系移動手段と、ステージ移動手段によるステージの移動量及び光学系移動手段による光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出する検査位置検出手段と、受光系が受光した散乱光の強度から基板の欠陥を検出する処理手段とを備え、ステージ移動手段及び光学系移動手段により、ステージと光学系とを互いに逆方向に移動し、ステージの移動とステージの上方における光学系の移動とを並行して行って、検査光による基板の走査を行い、上方から見て、移動前にステージ及び光学系が配置されていたスペースに、移動後の両者を配置するものである。

また、本発明の基板検査方法は、表示用パネルの基板の欠陥を検査する基板検査方法であって、基板を搭載するステージと、投光系及び受光系を有し、ステージの上方に配置された光学系とを互いに逆方向に移動し、ステージの移動とステージの上方における光学系の移動とを並行して行いながら、検査光を投光系からステージに搭載された基板へ斜めに照射して、検査光による基板の走査を行い、検査光が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光系で受光し、ステージ及び光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出し、受光系で受光した散乱光の強度から基板の欠陥を検出し、上方から見て、移動前にステージ及び光学系が配置されていたスペースに、移動後の両者を配置するものである。

ステージとステージの上方に配置された光学系の両方を移動し、ステージの移動とステージの上方における光学系の移動とを並行して行うので、上方から見て、移動前に両者を配置するだけのスペースを設ければ、移動後も両者を配置することができる。従来の様に、固定した光学系又はステージの周囲に、移動前及び移動後のステージ又は光学系を配置するスペースを設ける必要はない。従って、基板検査装置が小型化され、設置面積が小さくなる。また、ステージと光学系とを互いに逆方向に移動するので、装置の重心に対する重量の移動をお互いに打ち消し合う。従って、装置の重心の移動が小さくなり、装置の歪みが抑制される。さらに、ステージと光学系とを互いに逆方向に移動し、ステージの移動と光学系の移動とを並行して行いながら、検査光による基板の走査を行うので、検査光による基板の走査が短時間で行われ、検査時間が短縮される。

さらに、本発明の基板検査装置は、ステージ移動手段及び光学系移動手段が、互いに異なった時刻にステージ又は光学系の移動を開始し、互いに異なった時刻にステージ又は光学系の移動を終了するものである。また、本発明の基板検査方法は、ステージの移動開始時刻と光学系の移動開始時刻とを異ならせ、ステージの移動終了時刻と光学系の移動終了時刻とを異ならせたものである。

ステージ又は光学系の移動を開始する際、及びステージ又は光学系の移動を終了する際には、慣性質量の変化によって装置に衝撃が掛かり、装置が振動する。ステージと光学系の両方を移動し、ステージの移動と光学系の移動とを並行して行う場合、ステージ及び光学系の移動を同時に開始し、あるいはステージ及び光学系の移動を同時に終了すると、装置には両方の衝撃が同時に掛かり、装置の振動が大きくなる。本発明において、ステージの移動開始時刻と光学系の移動開始時刻とを異ならせ、ステージの移動終了時刻と光学系の移動終了時刻とを異ならせると、装置には一方の衝撃による振動がある程度収まってから他方の衝撃が掛かり、装置の振動が小さくなる。

あるいは、本発明の基板検査装置は、ステージ移動手段及び光学系移動手段が、互いに異なった加速度でステージ又は光学系の移動を開始し、互いに異なった加速度でステージ又は光学系の移動を終了するものである。また、本発明の基板検査方法は、ステージの移動を開始する際の加速度と光学系の移動を開始する際の加速度とを異ならせ、ステージの移動を終了する際の加速度と光学系の移動を終了する際の加速度とを異ならせたものである。

ステージと光学系との移動開始時刻及び移動終了時刻を同じにした場合であっても、移動開始の際及び移動終了の際に加速及びの減速の加速度を互いに異ならせると、装置には異なった大きさの振動が掛かるので、装置の振動が小さくなる。

さらに、本発明の基板検査装置は、ステージ移動手段が、ステージに取り付けられた第１のボールねじと、第１のボールねじを回転させる第１のサーボモータとを有し、光学系移動手段が、光学系を搭載する移動台と、移動台に取り付けられた第２のボールねじと、第２のボールねじを回転させる第２のサーボモータとを有し、検査位置検出手段が、第１のサーボモータの回転量を検出する第１のロータリエンコーダと、第１のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第１のカウンタと、第２のサーボモータの回転量を検出する第２のロータリエンコーダと、第２のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第２のカウンタと、第１及び第２のカウンタの出力を加算する加算回路とを有し、第１及び第２のカウンタが、互いに異なったタイミングで第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取るものである。

また、本発明の基板検査方法は、ステージに取り付けられた第１のボールねじを第１のサーボモータで回転させてステージを移動し、光学系を移動台に搭載して、移動台に取り付けられた第２のボールねじを第２のサーボモータで回転させて光学系を移動し、第１のサーボモータの回転量を第１のロータリエンコーダで検出し、第２のサーボモータの回転量を第２のロータリエンコーダで検出し、互いに異なったタイミングで第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取ってそれぞれカウントし、両方のカウント結果を加算して検査光が照射されている基板上の位置を検出するものである。

従来、基板検査装置では、サーボモータ及びボールねじを用いて、基板を搭載したステージ又は光学系を搭載した移動台を移動していた。そして、サーボモータの回転量をロータリエンコーダで検出し、ロータリエンコーダの出力パルスをカウンタでカウントすることにより、ステージ又は光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出していた。本発明では、ステージと光学系の両方を移動するので、両方のカウント結果を加算して検査光が照射されている基板上の位置を検出する。

その際、２つのロータリエンコーダの出力パルスを同じタイミングで読み取ってカウントすると、２つのロータリエンコーダがたまたま同時に出力パルスを発生した場合、カウント結果の和がその時だけ急激に増加し、検査光が照射されている基板上の位置が精度良く検出されない。本発明において、第１のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第１のカウンタと、第２のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第２のカウンタとを独立に設け、互いに異なったタイミングで第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取ってそれぞれカウントすると、２つのロータリエンコーダがたまたま同時に出力パルスを発生した場合も、カウント結果の和が急激に増加することはなく、検査光が照射されている基板上の位置が精度良く検出される。

本発明によれば、基板検査装置を小型化して、設置面積を小さくすることができる。また、基板検査装置の重心の移動を小さくして、装置の歪みを抑制することができる。さらに、検査光による基板の走査を短時間に行って、検査時間を短縮することができる。

さらに、ステージの移動開始時刻と光学系の移動開始時刻とを異ならせ、ステージの移動終了時刻と光学系の移動終了時刻とを異ならせることにより、装置の振動を小さくすることができる。あるいは、ステージと光学系との移動開始時刻及び移動終了時刻を同じにした場合であっても、移動開始の際及び移動終了の際に加速及びの減速の加速度を互いに異ならせることにより、装置の振動を小さくすることができる。

さらに、第１のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第１のカウンタと、第２のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第２のカウンタとを独立に設け、互いに異なったタイミングで第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取ってそれぞれカウントすることにより、検査光が照射されている基板上の位置を精度良く検出することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図である。図２は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。図３は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の正面図である。基板検査装置は、検査テーブル３、脚４、基板シフト機構、ステージ１０、ステージ移動機構、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、及び光学ユニット移動機構を含んで構成されている。なお、本実施の形態は、光学ユニットを３つ設けた例を示しているが、本発明はこれに限らず、光学ユニットを１つ又は２つ、あるいは４つ以上設けてもよい。

図２及び図３において、検査テーブル３は、脚４によって所定の高さに設置されている。図１において、検査テーブル３の上面にはステージ１０が配置されており、ステージ１０には基板１が搭載されている。ステージ１０は、ステージベース１１及びブロック１２を含んで構成されている。ステージベース１１は１枚の平板であって、その上面には、Ｘ方向に細長い長方形のブロック１２が、Ｙ方向に所定の間隔で複数取り付けられている。複数のブロック１２を所定の間隔で取り付けることにより、ブロック１２間にはＸ方向に細長い溝が形成される。ブロック１２は、ステージベース１１に取り付けられた後、機械加工によって上面を均一な高さに削られている。ステージ１０に搭載された基板１は、ブロック１２によって支持される。

なお、ステージベース１１は、１枚の平板の代わりに、Ｙ方向に長い長方形の板をＸ方向に所定の間隔で複数並べて構成してもよい。また、ブロック１２は、機械加工でブロック１２間の溝を削ることによって、ステージベース１１と一体に構成してもよい。

図４（ａ）はステージの上面の一部の拡大図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ部の断面図である。図４（ａ）に示す様に、各ブロック１２には、吸着孔１３が所定の間隔で複数設けられている。吸着孔１３は、図４（ｂ）に示す様にステージベース１１を貫通しており、ステージベース１１の下面で図示しない真空設備へ接続されている。図示しない真空設備を用いて吸着孔１３から空気を吸引することにより、ブロック１２によって支持された基板１が真空吸着されてステージ１０に固定される。

基板１のブロック１２で支持されていない部分には、後述する光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃから検査光２が照射される。検査光２は、図４（ａ）に示す様に、断面が帯状となっている。検査光２の断面の長さＬに対し、ブロック１２の中心の間隔はその二倍（２Ｌ）、ブロック１２の幅ＷはＬより小さく（Ｗ＜Ｌ）構成されている。なお、ステージベース１１のブロック１２が取り付けられていない部分には、開口１４が複数設けられており、開口１４には、後述するリフトピン９が挿入されている。

図１において、ステージ移動機構は、Ｘガイド５、ボールねじ１５、及びサーボモータ１６を含んで構成されている。ステージ１０の下面にはボールねじ１５が取り付けられており、ボールねじ１５にはサーボモータ１６が連結されている。サーボモータ１６は、検査テーブル３に設けた溝３ｄ内に設置されている。ボールねじ１５をサーボモータ１６で回転させることにより、ステージ１０が検査テーブル３に設けられたＸガイド５に沿ってＸ方向へ移動する。

光学ユニット移動機構は、Ｘガイド６、Ｙガイド７、移動台３４、ボールねじ３５，４５、及びサーボモータ３６，４６を含んで構成されている。移動台３４に、３つの光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが搭載されている。移動台３４の側面にはボールねじ３５が取り付けられており、ボールねじ３５にはサーボモータ３６が連結されている。サーボモータ３６は、検査テーブル３の側面に設置されている。ボールねじ３５をサーボモータ３６で回転させることにより、移動台３４が検査テーブル３に設けられたＸガイド６に沿ってＸ方向へ移動する。

また、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃにはボールねじ４５が取り付けられており、ボールねじ４５にはサーボモータ４６が連結されている。サーボモータ４６は、移動台３４の上面に設置されている。ボールねじ４５をサーボモータ４６で回転させることにより、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが移動台３４に設けられたＹガイド７に沿ってＹ方向へ移動する。

図５は、光学ユニットの概略構成を示す図である。光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ、検査光２を基板１へ照射する投光系、基板１からの反射光を受光する反射光検出系、及び基板１からの散乱光を受光する受光系を含んで構成されている。

投光系は、レーザー光源２１、レンズ２２，２３、及びミラー２４を含んで構成されている。レーザー光源２１は、検査光２となるレーザー光を発生する。レンズ２２は、レーザー光源２１から発生されたレーザー光を集光する。レンズ２３は、レンズ２２で集光されたレーザー光を集束させる。ミラー２４は、レンズ２３で集束させたレーザー光を、検査光２として基板１へ斜めに照射する。

基板１へ斜めに照射された検査光２の一部は基板１の表面で反射され、一部は基板１の内部へ透過する。基板１の表面に傷や異物等の欠陥がある場合、基板１へ照射された検査光２の一部が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。基板１の内部へ透過した検査光２の一部は基板１の裏面で反射され、一部は基板１の裏面から外部へ射出される。基板１の裏面に傷や異物等の欠陥がある場合、基板１の内部へ透過した検査光２の一部が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。基板１の裏面から外部へ射出された検査光２は、ステージ１０に形成された溝を通過してステージベース１１へ照射される。検査光２がステージベース１１へ照射される位置は、検査光２が基板１へ照射される位置から図面の右側へ大きくずれるため、ステージベース１１で反射された検査光２は反射光検出系及び受光系へ到達しない。

反射光検出系は、ミラー２４、レンズ２５、及びＣＣＤラインセンサー２６を含んで構成されている。基板１の表面からの反射光は、ミラー２４を介してレンズ２５に入射する。レンズ２５は、基板１の表面からの反射光を集束させ、ＣＣＤラインセンサー２６の受光面に結像させる。

このとき、ＣＣＤラインセンサー２６の受光面における反射光の受光位置は、基板１の表面の高さによって変化する。図５に示す基板１の表面の高さを基準としたとき、基板１の表面の高さが基準より低い場合、基板１の表面で検査光２が照射及び反射される位置が図面の右側へ移動し、ＣＣＤラインセンサー２６の受光面における反射光の受光位置が図面の左側へ移動する。逆に、基板１の表面の高さが基準より高い場合、基板１の表面で検査光２が照射及び反射される位置が図面の左側へ移動し、ＣＣＤラインセンサー２６の受光面における反射光の受光位置が図面の右側へ移動する。

ＣＣＤラインセンサー２６は、受光面に複数のＣＣＤが配列され、受光面で受光した反射光の強度に応じた検出信号を焦点調節制御回路３８へ出力する。焦点調節制御回路３８は、ＣＰＵ７０からの指令に従って、焦点調節機構３９を駆動する。例えば、基板１の表面の欠陥の検査を行う場合、焦点調節制御回路３８は、ＣＣＤラインセンサー２６の検出信号から、基板１の表面からの反射光がＣＣＤラインセンサー２６の受光面の中心位置で受光される様に、焦点調節機構３９を駆動して光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを移動させる。焦点調節機構３９は、例えばパルスモータで構成され、焦点調節制御回路３８からの駆動パルスに応じて光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを上下に移動させて焦点位置を調節する。

受光系は、集光レンズ２７、結像レンズ２８、及びＣＣＤラインセンサー２９を含んで構成されている。集光レンズ２７は、基板１の表面又は裏面からの散乱光を集光し、結像レンズ２８は、集光レンズ２７で集光された散乱光をＣＣＤラインセンサー２９の受光面に結像させる。ＣＣＤラインセンサー２９は、受光面に複数のＣＣＤが配列され、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を信号変換回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ出力する。

図６は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の制御系及び信号処理系の概略構成を示す図である。制御系は、ＸＹ移動制御回路３０、駆動回路３１，３２，３３、前述した焦点調節制御回路３８、及びＣＰＵ７０を含んで構成されている。

ＸＹ移動制御回路３０は、ＣＰＵ７０からの指令に従って、ステージ１０及び光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＸ方向への移動、並びに光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＹ方向への移動を制御する。駆動回路３１は、ＸＹ移動制御回路３０の制御により、サーボモータ１６を駆動して、ステージ１０をＸ方向へ移動する。ステージ１０のＸ方向への移動によって、ステージ１０に搭載された基板１がＸ方向へ移動する。駆動回路３２は、ＸＹ移動制御回路３０の制御により、サーボモータ３６を駆動して、移動台３４をＸ方向へ移動する。移動台３４のＸ方向への移動によって、移動台３４に搭載された光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃがＸ方向へ移動する。駆動回路３３は、ＸＹ移動制御回路３０の制御により、サーボモータ４６を駆動して、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃをＹ方向へ移動する。

図７は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の動作を説明する図である。光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの投光系から照射された検査光２により基板１の走査を行う際、ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃとをＸ方向へ互いに逆方向に移動して、１回の走査を行う。図７（ａ）は移動前の状態、図７（ｂ）は移動中の状態、図７（ｃ）は移動後の状態を示す。本実施の形態では、３つの光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられているので、１回の走査によって、基板１のブロック１２で支持されていない部分の内の３箇所の走査が行われる。

ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの両方を移動するので、図７（ａ）に示す様に移動前に両者を配置するだけのスペースを設ければ、図７（ｃ）に示す様に移動後も両者を配置することができる。従来の様に、固定した光学系又はステージの周囲に、移動前及び移動後のステージ又は光学系を配置するスペースを設ける必要はない。従って、基板検査装置が小型化され、設置面積が小さくなる。また、ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃとを互いに逆方向に移動するので、装置の重心に対する重量の移動をお互いに打ち消し合う。従って、装置の重心の移動が小さくなり、装置の歪みが抑制される。さらに、ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃとを互いに逆方向に移動して、検査光２による基板１の走査を行うので、検査光２による基板１の走査が短時間で行われ、検査時間が短縮される。

また、ステージ１０又は光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動を開始する際、及びステージ１０又は光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動を終了する際には、慣性質量の変化によって装置に衝撃が掛かり、装置が振動する。ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの両方を移動する場合、ステージ１０及び光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動を同時に開始し、あるいはステージ１０及び光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動を同時に終了すると、装置には両方の衝撃が同時に掛かり、装置の振動が大きくなる。本実施の形態では、ステージ１０の移動開始時刻と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動開始時刻とを異ならせ、ステージ１０の移動終了時刻と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動終了時刻とを異ならせる。これにより、装置には一方の衝撃による振動がある程度収まってから他方の衝撃が掛かり、装置の振動が小さくなる。

また、ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの移動開始時刻及び移動終了時刻を同じにした場合であっても、移動開始の際及び移動終了の際に加速及びの減速の加速度を互いに異ならせると、装置には異なった大きさの振動が掛かるので、装置の振動が小さくなる。

１回の走査が終了すると、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃをＹ方向へ移動した後、基板１のブロック１２で支持されていない他の部分について、次の走査を行う。これらの動作を繰り返して、基板１のブロック１２で支持されていない部分全てについて、検査光２による走査を行う。

基板１のブロック１２で支持されていない部分全てについて、検査光２による走査が終了すると、基板検査装置は、基板シフト機構を用いて基板１のＹ方向へのシフトを行う。図８は、基板シフト機構の動作を説明する図である。基板シフト機構は、昇降ベース８及びリフトピン９を含んで構成されている。

検査テーブル３の下方には、昇降ベース８が配置されており、昇降ベース８にはリフトピン９が複数取り付けられている。検査テーブル３には、リフトピン９が通る開口が設けられている。図８（ａ）に示す様に、昇降ベース８に取り付けられた複数のリフトピン９は、検査テーブル３に設けられた開口を通って、ステージベース１１に設けられた開口１４（図４参照）に挿入されている。昇降ベース８は、図示しない昇降機構によってＺ方向へ移動し、これによりリフトピン９が、検査テーブル３に設けられた開口及びステージベース１１に設けられた開口１４を通って、上昇及び下降する。また、昇降ベース８は、図示しない移動機構によってＹ方向へ移動し、これによりリフトピン９が、検査テーブル３に設けられた開口内及びステージベース１１に設けられた開口１４内をＹ方向へ移動する。

基板１のブロック１２で支持されていない部分全てについて、検査光２による走査が終了すると、ブロック１２の吸着孔１３（図４参照）による真空吸着を解除した後、図８（ｂ）に示す様に、昇降ベース８をＺ方向へ上昇させ、基板１をリフトピン９によってブロック１２から持ち上げる。

次に、基板１をリフトピン９で持ち上げた状態で、図８（ｃ）に示す様に昇降ベース８をＹ方向へ移動させる。これにより、リフトピン９で持ち上げられた基板１は、Ｙ方向へシフトされる。基板１のＹ方向へのシフト量は、図４に示す検査光２の断面の長さＬと等しくする。

基板１のＹ方向へのシフトが終了すると、図８（ｄ）に示す様に昇降ベース８をＺ方向へ下降させ、リフトピン９で持ち上げていた基板１をブロック１２に載せる。そして、ブロック１２の吸着孔１３（図４参照）によって、基板１を真空吸着する。このとき、基板１がＹ方向へ検査光２の断面の長さＬ分だけシフトされているので、基板１の既に検査が行われた部分がブロック１２で支持され、基板１の未だ検査が行われていない部分がステージ１０に形成された溝の上空に配置される。

基板１をＹ方向へシフトした後、基板１の新たにブロック１２で支持されていない部分について、前述と同様に１回の走査と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＹ方向への移動とを繰り返して、検査光２による走査を行う。

図９は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の基板の走査を説明する図である。図９（ａ）は基板１のシフト前の走査領域を示し、図９（ｂ）は基板１のシフト後の走査領域を示す。図９（ａ），（ｂ）において、矢印Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ（ｎは自然数）はそれぞれ、ｎ回目の走査で光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各検査光２が基板１を走査する方向を示す。矢印の周囲の灰色で示した部分が走査領域である。本実施の形態では、図９（ａ）に示す様に、１回目〜６回目の走査によりシフト前の基板１のブロック１２で支持されていない部分の走査が行われる。そして、図９（ｂ）に示す様に、７回目〜１２回目の走査によりシフト後の基板１のブロック１２で支持されていない部分の走査が行われる。従って、基板１のシフト前とシフト後を合わせて、合計１２回の走査によって基板１の全面の走査が行われる。

図６において、信号処理系は、検査位置検出回路４０、信号変換回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、信号処理回路６０、ＣＰＵ７０、及び出力装置８０を含んで構成されている。

検査位置検出回路４０は、ロータリエンコーダ１７，３７，４７、カウンタ４１，４２，４３、及び加算回路４４を含んで構成されている。ロータリエンコーダ１７，３７，４７はそれぞれ、サーボモータ１６，３６，４６に取り付けられており、サーボモータ１６，３６，４６の回転量を検出して、検出した回転量に応じたパルス信号を出力する。カウンタ４１，４２，４３はそれぞれ、ロータリエンコーダ１７，３７，４７の出力パルスを一定のタイミングで読み取ってカウントし、カウント結果を出力する。

カウンタ４１の出力は、ステージ１０のＸ方向への移動量を示し、カウンタ４２の出力は、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＸ方向への移動量を示す。検査位置検出回路４０は、カウンタ４１，４２の出力を加算回路４４で加算して、検査光２が照射されている基板１上のＸ方向の位置を検出する。また、カウンタ４３の出力は、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＹ方向への移動量を示し、これにより検査位置検出回路４０は、検査光２が照射されている基板１上のＹ方向の位置を検出する。検査位置検出回路４０が検出した検査光２が照射されている基板１上のＸ方向及びＹ方向の位置は、信号処理回路６０へ入力される。

ここで、カウンタ４１，４２がロータリエンコーダ１７，３７の出力パルスを読み取る際、ロータリエンコーダ１７，３７の出力パルスを同じタイミングで読み取ってカウントすると、ロータリエンコーダ１７，３７がたまたま同時に出力パルスを発生した場合、カウント結果の和がその時だけ急激に増加し、検査光２が照射されている基板１上のＸ方向の位置が精度良く検出されない。本実施の形態では、ロータリエンコーダ１７の出力パルスをカウントするカウンタ４１と、ロータリエンコーダ３７の出力パルスをカウントするカウンタ４２とを独立に設け、互いに異なったタイミングでロータリエンコーダ１７，３７の出力パルスを読み取ってそれぞれカウントする。これにより、ロータリエンコーダ１７，３７がたまたま同時に出力パルスを発生した場合も、カウント結果の和が急激に増加することはなく、検査光２が照射されている基板上のＸ方向の位置が精度良く検出される。

信号変換回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＣＣＤラインセンサー２９（図５参照）の検出信号をディジタル信号に変換して、信号処理回路６０へ出力する。信号処理回路６０は、内部メモリを備え、信号変換回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃから入力したディジタル信号をディジタルデータとして内部メモリに記憶する。このとき信号処理回路６０は、ディジタルデータを、検査位置検出回路４０から入力した検査光２が照射されている基板上のＸ方向及びＹ方向の位置と関連付けて記憶する。そして、信号処理回路６０は、ＣＰＵ７０の制御により、内部メモリに記憶したディジタルデータを処理して、ＣＣＤラインセンサー２９の受光面で受光した散乱光の強度から基板１の表面又は裏面の欠陥を検出する。ＣＰＵ７０は、信号処理回路６０の検出結果をディスプレイやプリンタ等から成る出力装置８０へ出力する。

図１０は、本発明の他の形態による基板検査装置の上面図である。光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの配置は、図１の様に近接して設けるだけでなく、図１０に示す様におおよそ基板１のＹ方向幅を光学ユニット数で分割した間隔ずつずらして予め配置し、走査を行うようにしてもよい。

図１１は、本発明の他の形態による基板検査装置の基板の走査を説明する図である。図１１（ａ）は基板１のシフト前の走査領域を示し、図１１（ｂ）は基板１のシフト後の走査領域を示す。図１１（ａ），（ｂ）において、矢印Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ（ｎは自然数）はそれぞれ、ｎ回目の走査で光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各検査光２が基板１を走査する方向を示す。矢印の周囲の灰色で示した部分が走査領域である。

本実施の形態によれば、図１の様に光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを近接して設置した場合に比べ、１往復の走査が終了した後の光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのＹ方向への移動量を少なくすることができる。

以上説明した実施の形態によれば、基板検査装置を小型化して、設置面積を小さくすることができる。また、基板検査装置の重心の移動を小さくして、装置の歪みを抑制することができる。さらに、検査光２による基板１の走査を短時間に行って、検査時間を短縮することができる。

さらに、ステージ１０の移動開始時刻と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動開始時刻とを異ならせ、ステージ１０の移動終了時刻と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの移動終了時刻とを異ならせることにより、装置の振動を小さくすることができる。

また、ステージ１０と光学ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの移動開始時刻及び移動終了時刻を同じにした場合であっても、移動開始の際及び移動終了の際に加速及びの減速の加速度を互いに異ならせることにより、装置の振動を小さくすることができる。

さらに、ロータリエンコーダ１７の出力パルスをカウントするカウンタ４１と、ロータリエンコーダ３７の出力パルスをカウントするカウンタ４２とを独立に設け、互いに異なったタイミングでロータリエンコーダ１７，３７の出力パルスを読み取ってそれぞれカウントすることにより、検査光２が照射されている基板１上のＸ方向の位置を精度良く検出することができる。

本発明の一実施の形態による基板検査装置の上面図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の側面図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の正面図である。 図４（ａ）はステージの上面の一部の拡大図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ部の断面図である。 光学ユニットの概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の制御系及び信号処理系の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の動作を説明する図である。 基板シフト機構の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による基板検査装置の基板の走査を説明する図である。 本発明の他の形態による基板検査装置の上面図である。 本発明の他の形態による基板検査装置の基板の走査を説明する図である。

符号の説明

１ 基板
２ 検査光
３ 検査テーブル
４ 脚
５，６ Ｘガイド
７ Ｙガイド
８ 昇降ベース
９ リフトピン
１０ ステージ
１１ ステージベース
１２ ブロック
１３ 吸着孔
１４ 開口
１５ ボールねじ
１６ サーボモータ
１７ ロータリエンコーダ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 光学ユニット
２１ レーザー光源
２２，２３ レンズ
２４ ミラー
２５ レンズ
２６ ＣＣＤラインセンサー
２７ 集光レンズ
２８ 結像レンズ
２９ ＣＣＤラインセンサー
３０ ＸＹ移動制御回路
３１，３２，３３ 駆動回路
３４ 移動台
３５，４５ ボールねじ
３６，４６ サーボモータ
３７，４７ ロータリエンコーダ
３８ 焦点調節制御回路
３９ 焦点調節機構
４０ 検査位置検出回路
４１，４２，４３ カウンタ
４４ 加算回路
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 信号変換回路
６０ 信号処理回路
７０ ＣＰＵ
８０ 出力装置

Claims (8)

1. 表示用パネルの基板の欠陥を検査する基板検査装置であって、
   基板を搭載するステージと、
   前記ステージを移動するステージ移動手段と、
   検査光を前記ステージに搭載された基板へ斜めに照射する投光系と、検査光が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する受光系とを有し、前記ステージの上方に配置された光学系と、
   前記光学系を前記ステージの上方で移動する光学系移動手段と、
   前記ステージ移動手段による前記ステージの移動量及び前記光学系移動手段による前記光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出する検査位置検出手段と、
   前記受光系が受光した散乱光の強度から基板の欠陥を検出する処理手段とを備え、
   前記ステージ移動手段及び前記光学系移動手段により、前記ステージと前記光学系とを互いに逆方向に移動し、前記ステージの移動と前記ステージの上方における前記光学系の移動とを並行して行って、検査光による基板の走査を行い、上方から見て、移動前に前記ステージ及び前記光学系が配置されていたスペースに、移動後の両者を配置することを特徴とする基板検査装置。
2. 前記ステージ移動手段及び前記光学系移動手段は、互いに異なった時刻に前記ステージ又は前記光学系の移動を開始し、互いに異なった時刻に前記ステージ又は前記光学系の移動を終了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. 前記ステージ移動手段及び前記光学系移動手段は、互いに異なった加速度で前記ステージ又は前記光学系の移動を開始し、互いに異なった加速度で前記ステージ又は前記光学系の移動を終了することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
4. 前記ステージ移動手段は、前記ステージに取り付けられた第１のボールねじと、該第１のボールねじを回転させる第１のサーボモータとを有し、
   前記光学系移動手段は、前記光学系を搭載する移動台と、該移動台に取り付けられた第２のボールねじと、該第２のボールねじを回転させる第２のサーボモータとを有し、
   前記検査位置検出手段は、前記第１のサーボモータの回転量を検出する第１のロータリエンコーダと、該第１のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第１のカウンタと、前記第２のサーボモータの回転量を検出する第２のロータリエンコーダと、該第２のロータリエンコーダの出力パルスをカウントする第２のカウンタと、該第１及び第２のカウンタの出力を加算する加算回路とを有し、
   前記第１及び第２のカウンタは、互いに異なったタイミングで前記第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取ることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
5. 表示用パネルの基板の欠陥を検査する基板検査方法であって、
   基板を搭載するステージと、投光系及び受光系を有し、ステージの上方に配置された光学系とを互いに逆方向に移動し、ステージの移動とステージの上方における光学系の移動とを並行して行いながら、検査光を投光系からステージに搭載された基板へ斜めに照射して、検査光による基板の走査を行い、
   検査光が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光系で受光し、
   ステージ及び光学系の移動量を検出して、検査光が照射されている基板上の位置を検出し、
   受光系で受光した散乱光の強度から基板の欠陥を検出し、
   上方から見て、移動前にステージ及び光学系が配置されていたスペースに、移動後の両者を配置することを特徴とする基板検査方法。
6. ステージの移動開始時刻と光学系の移動開始時刻とを異ならせ、ステージの移動終了時刻と光学系の移動終了時刻とを異ならせたことを特徴とする請求項５に記載の基板検査方法。
7. ステージの移動を開始する際の加速度と光学系の移動を開始する際の加速度とを異ならせ、ステージの移動を終了する際の加速度と光学系の移動を終了する際の加速度とを異ならせたことを特徴とする請求項５に記載の基板検査方法。
8. ステージに取り付けられた第１のボールねじを第１のサーボモータで回転させてステージを移動し、
   光学系を移動台に搭載して、移動台に取り付けられた第２のボールねじを第２のサーボモータで回転させて光学系を移動し、
   第１のサーボモータの回転量を第１のロータリエンコーダで検出し、
   第２のサーボモータの回転量を第２のロータリエンコーダで検出し、
   互いに異なったタイミングで第１又は第２のロータリエンコーダの出力パルスを読み取ってそれぞれカウントし、両方のカウント結果を加算して検査光が照射されている基板上の位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の基板検査方法。

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