(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型基板の表面を照明して目視により検査を行なう基板検査装置に用いられるマクロ照明装置において、
マクロ照明用の光源と、
前記光源から放射される照明光を観察者が目を一点に注視した際の視野範囲にスポット状に収束させるフレネルレンズと、
前記光源及び前記フレネルレンズを一体に組み込んだマクロ照明ユニットと、
前記マクロ照明ユニットの光源側を回転中心にして一方向に揺動させる第１の駆動部と、
前記マクロ照明ユニットの光源側を回転中心にして前記一方向と直交する他方向に揺動させる第２の駆動部と、
前記第１及び前記第２の駆動部を操作する操作部と、
前記操作部から送られてくる駆動信号により前記第１及び前記第２の駆動部を制御し、前記照明光が前記大型基板の表面を走査するように前記マクロ照明ユニットを揺動させる制御部と、
を具備したことを特徴とするマクロ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査体として例えば液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板や半導体ウエハ等の大型基板をマクロ的に照明して異物や汚れ等の外観検査を行うときに用いられるマクロ照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶ディスプレイに用いられるガラス基板は、その品質の要求からマクロ観察が行われる。このマクロ観察は、ガラス基板に対して照明光を照射し、検査員の目視によりガラス基板上のダスト・粒子の付着や汚れ、傷、欠け等を検査するものである。
【０００３】
このマクロ観察に使用される照明光学系は、例えば特開平５−２３２０３２号公報に記載されているように、光源から放射された照明光を集光用フレネルレンズで平行光束に規制し、この平行光束を投光用フレネルレンズにより収束光束に規制し、この収束光束を散乱板によりガラス基板全面に照明するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、特に液晶ディスプレイは、大型化が図られており、それに伴ってガラス基板も現時点では７５０ｍｍ×９５０ｍｍと大型化している。このような大型のガラス基板に対するマクロ検査では、ガラス基板の大型化に伴う検査作業の効率化、すなわちマクロ観察の容易さと、検査の信頼性に対するニーズが高まっている。又、ガラス基板を載置する検査ステージを移動・揺動可能に構成するなどしてマクロ観察の容易さを向上させている。
【０００５】
しかしながら、上記照明光学系では、ガラス基板の全面をマクロ照明する構成となっているため、近年におけるガラス基板の大型化に対し、ガラス基板全面に照明光を効率的に照明することが困難になりつつある。すなわち、ガラス基板が大型化すると、平行光束又は収束光束でガラス基板全体を照明したとき、周辺に照明むらが生じて観察しずらいところが存在することがある。又、ガラス基板の大型化に伴い、基板サイズと同じ大きさの集光用フレネルレンズが必要となり、レンズ径を必要以上に大きくすることはレンズ性能の劣化を招き、照明むらの原因となるばかりか、焦点距離が長くなり、特に縦型タイプのものは高さ方向の寸法が著しく大きくなり、検査装置の大型化が避けられないという問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、ガラス基板が大型化しても所望する観察位置に照明光を効率的に照明することができ、かつ大型化することがないマクロ照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、大型基板の表面を照明して目視により検査を行なう基板検査装置に用いられるマクロ照明装置において、マクロ照明用の光源と、前記光源から放射される照明光を観察者が目を一点に注視した際の視野範囲にスポット状に収束させるフレネルレンズと、前記光源及び前記フレネルレンズを一体に組み込んだマクロ照明ユニットと、前記マクロ照明ユニットの光源側を回転中心にして一方向に揺動させる第１の駆動部と、前記マクロ照明ユニットの光源側を回転中心にして前記一方向と直交する他方向に揺動させる第２の駆動部と、前記第１及び前記第２の駆動部を操作する操作部と、前記操作部から送られてくる駆動信号により前記第１及び前記第２の駆動部を制御し、前記照明光が前記大型基板の表面を走査するように前記マクロ照明ユニットを揺動させる制御部とを具備したことを特徴とするマクロ照明装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１及び図２は液晶ディスプレイに用いられるガラス基板のマクロ検査装置に用いられるマクロ照明装置の構成図であって、図１は側面図、図２は正面図である。照明用の光源１から放射される照明光２の光路上には、光源１から放射された照明光２をほぼ平行光束に規制する集光用レンズ３が配置されている。
【００１４】
さらに、集光用レンズ３からの平行光束の光路上には、この平行光束を収束光束に規制する投光用レンズ４が配置されている。この投光用レンズ４は、集光用レンズ３からの平行光束を液晶ディスプレイに用いられるガラス基板５に照明するものである。
【００１５】
これら光源１、集光用レンズ３及び投光用レンズ４は、一体化されてマクロ照明ユニット６を形成し、ガラス基板５の一部を照明するものとなっている。この照明ユニット６は、ガラス基板５の面上に対して照明光が所定の角度の斜め方向からスポット照射されるように配置されている。スポット照明の大きさは、観察者が目を一点に注視して良好に見える視野範囲の大きさか、若しくは左右に軽く動かして見える視野範囲の大きさであれば充分である。
【００１６】
照明姿勢制御手段７は、ガラス基板５の面上に対してスポット状の照明光束を二次元的に走査するように照明ユニット６を揺動操作する機能を有している。図３はかかる照明姿勢制御手段７の構成図である。ジョイステックなどの操作部８が制御部９に接続されている。この操作部８は、ジョイステックの操作からガラス基板５の面上の観察位置に照明光束を照射しようとする照明ユニット６の姿勢（向き）を読み取り、その姿勢の情報を制御部９に送る機能を有している。
【００１７】
この制御部９は、操作部８から送られてくる照明ユニット６の姿勢の情報を読み込み、この照明ユニット６の姿勢に応じた互いに直交する各方向、すなわち２軸制御により照明ユニット６の姿勢を２次元平面内で揺動させる機能、具体的には例えば一方向と他方向との各回転駆動制御信号をそれぞれ第１の駆動部１０、第２の駆動部１１に送出する機能を有している。
【００１８】
第１の駆動部１０は、制御部９からの一方向の回転駆動制御信号を入力して第１のアクチュエータ１２を駆動するものであり、第２の駆動部１１は、制御部９からの他方向ｂの回転駆動制御信号を入力して第２のアクチュエータ１３を駆動するものである。
【００１９】
これら第１及び第２のアクチュエータ１２、１３は、それぞれ例えばモータが用いられている。第１のアクチュエータ１２は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として一方向に揺動させるものであり、第２のアクチュエータ１３は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として他方向に揺動させるものである。これら第１及び第２のアクチュエータ１２、１３の各制御角度の組み合わせにより照明ユニット６の姿勢が二次元的に自由に設定されるようになっている。
【００２０】
次に、上記の如く構成された照明姿勢制御手段７の作用について説明する。
【００２１】
光源１から放射された照明光２は、集光用レンズ３により平行光束に規制される。この平行光束は、投光用レンズ４によりガラス基板５上に所定の大きさで照明される。この照明領域に対してガラス基板５からの光を目視し、ガラス基板５上のダスト・粒子の付着や汚れ、傷、欠け等を検査するものである。
【００２２】
ガラス基板５上の観察位置を変更する場合、検査員により操作部８のジョイステックが操作される。このジョイステックが操作されると、操作部８は、ジョイステックの操作から照明ユニット６の姿勢を読み取り、その姿勢の情報を制御部９に送る。
【００２３】
この制御部９は、操作部８から送られてくる照明ユニット６の姿勢の情報を読み込み、この照明ユニット６の姿勢に応じた互いに直交する各方向、例えば一方向と他方向との各回転駆動制御信号をそれぞれ第１の駆動部１０、第２の駆動部１１に送出する。
【００２４】
このうち第１の駆動部１０は、制御部９からの一方向の回転駆動制御信号を入力して第１のアクチュエータ１２を駆動し、第２の駆動部１１は、制御部９からの他方向の回転駆動制御信号を入力して第２のアクチュエータ１３を駆動する。
【００２５】
第１のアクチュエータ１２は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として一方向に揺動させ、第２のアクチュエータ１３は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として他方向に揺動させる。これら第１及び第２のアクチュエータ１２、１３の各回転角度の組み合わせにより照明ユニット６の姿勢が設定される。
【００２６】
従って、照明光２がガラス基板５上の所望の観察位置に照明される。
【００２７】
このように上記第１の実施の形態においては、光源１、集光用レンズ３及び投光用レンズ４を一体化した照明ユニット６を照明姿勢制御手段７により一方向及び他方向に揺動させるようにしたので、ガラス基板５が大型化しても、照明光２によりガラス基板５上の所望の観察位置を照明でき、マクロ観察によりガラス基板５上のダスト・粒子の付着や汚れ、傷、欠け等を容易に検査できる。
【００２８】
又、ガラス基板５が大型化しても、大型基板に対して照射面積の充分小さな照明ユニットでガラス基板５全面を走査できるので、集光用及びと投光用のレンズを小型化できると共に、レンズ性能の劣化を招くことなく、検査の信頼性を高めることが出来る。さらに、レンズ径を小さくできることから、照明光学系の焦点距離を短くでき、検査装置の小型化を容易に図れる。
【００２９】
なお、上記第１の実施の形態では、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として回転させているが、回転軸は照明ユニット６のいずれの位置に設けてもよい。また、基板の大きさに応じて全面をラスタスキャンできるように照明姿勢制御手段で照明ユニットの自動制御することも可能である。
【００３０】
(2) 次に、本発明の第２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その詳しい説明は省略する。
【００３１】
図４は液晶ディスプレイに用いられるガラス基板のマクロ検査装置に用いられるマクロ照明装置の構成図である。光源部２０は、照明用の光源２１と、この光源２１から放射された照明光２２を集光する半球状の反射球面２３と、光源２１から放射された照明光２２の光路上に配置された熱線吸収フィルタ２４、ゲート（散乱板）２５及びフィルタ（グリーン、イエロー、偏光板など）２６とから構成されている。
【００３２】
この光源部２０から放射される照明光２２の光路上には、収束レンズ２７及び透過型液晶よりなる散乱板２８が配置されている。収束レンズ２７は、集光用フレネルレンズ２９と投光用フレネルレンズ３０との所定の間隔を隔てて配置されている。このうち集光用フレネルレンズ２９は、光源部２０から放射された照明光２２を平行光に規制するものである。投光用フレネルレンズ３０は、集光用フレネルレンズ２９により規制された平行光束を収束光束に規制するものである。
【００３３】
これら集光用フレネルレンズ２９と投光用フレネルレンズ３０とは、その大きさが光源部２０から放射される照明光２２の照射範囲ｓよりも大きく、ガラス基板５の面上を所定の大きさのスポット照明を満たせる大きさに形成されている。
【００３４】
散乱板２８は、電圧の印加により液晶が電界方向に整列し透明に変化する機能を有し、電圧制御により透明状態と不透明状態とに切替可能となっている。
【００３５】
照明姿勢制御手段７は、上記図３に示す構成と同一構成である。
【００３６】
次に、上記の如く構成されたマクロ照明ユニットの作用について説明する。
【００３７】
光源２１から放射された照明光２２は、反射球面２３により集光され、フィルタ２４、ゲート２５及びフィルタ２６を通って出力される。この照明光２２は、集光用フレネルレンズ２９により平行光束に規制される。この集光用フレネルレンズ２９により規制された平行光束は、投光用フレネルレンズ３０により収束光束に規制される。そして、投光用フレネルレンズ３０により規制された収束光束は、散乱板２８を通ってガラス基板５に照明される。
【００３８】
この照明されたスポット領域を、検査員は、ガラス基板５からの光を目視し、ガラス基板５上のダスト・粒子の付着や汚れ、傷、欠け等を検査する。
【００３９】
ガラス基板５上の観察位置を変更する場合、検査員により操作部８のジョイステックが操作される。このジョイステックが操作されると、操作部８は、ジョイステックの操作からガラス基板５の面上の観察位置に照明光束を照射しようとする照明ユニット６の姿勢を読み取り、その姿勢の情報を制御部９に送る。
【００４０】
この制御部９は、操作部８から送られてくる照明ユニット６の姿勢の情報を読み込み、この照明ユニット６の姿勢に応じた互いに直交する各方向、例えば一方向と他方向との各回転駆動制御信号をそれぞれ第１の駆動部１０、第２の駆動部１１に送出する。
【００４１】
このうち第１の駆動部１０は、制御部９からの一方向ａの回転駆動制御信号を入力して第１のアクチュエータ１２を駆動し、第２の駆動部１１は、制御部９からの他方向の回転駆動制御信号を入力して第２のアクチュエータ１３を駆動する。
【００４２】
第１のアクチュエータ１２は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として一方向に回転させ、第２のアクチュエータ１３は、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として他方向に回転させる。これら第１及び第２のアクチュエータ１２、１３の各回転角度の組み合わせにより照明ユニット６の姿勢が設定される。
【００４３】
従って、照明光２がガラス基板５上の所望の観察位置に照明される。
【００４４】
この第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られると共に、集光用レンズ及びと投光用レンズにフレネルレンズを用いることにより、凸レンズに比べて大幅に軽量化を図ることかでき、照明姿勢制御手段７の負担も少なくてよい。さらに、集光用フレネルレンズ２９、投光用フレネルレンズ３０及び液晶散乱板２８を近接して重ね合わせて構成することができるので，照明光路長を短縮することができる。
【００４５】
なお、上記第２の実施の形態では、照明ユニット６を照明姿勢制御手段７の回転軸７ａを中心として揺動させているが、光源部２０のみを揺動させ、集光用フレネルレンズ２９、投光用フレネルレンズ３０、液晶散乱板２８を基板サイズと同等の大きさにし、基板５の上方に固定してもよい。このように構成すれば、光源部２０のみを姿勢制御し、光源部２０からの照明光を集光用フレネルレンズ２９上で走査させることにより、集光用フレネルレンズ２９及び投光用フレネルレンズ３０を介してマクロ照明のスポット光を基板面上で走査することが可能となり、駆動部分のさらなる軽量化を図り、照明姿勢制御手段７の負担を軽減できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、基板が大型化しても、この大型基板に対して照射面積の充分小さな照明ユニットで大型基板の全面を走査できるので、集光用及びと投光用のレンズを小型化できると共に、レンズ性能の劣化を招くことなく、検査の信頼性を高めることができ、さらに、レンズ径を小さくできることから、照明光学系の焦点距離を短くでき、検査装置の小型化を容易に図れるマクロ照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるマクロ照明装置の第１の実施の形態を示す側面から見た構成図。
【図２】本発明に係わるマクロ照明装置の第１の実施の形態を示す正面から見た構成図。
【図３】本発明に係わるマクロ照明装置の第１の実施の形態における角度可変機構の構成図。
【図４】本発明に係わるマクロ照明装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
１：光源
２：照明光
３：集光レンズ
４：照明レンズ系
５：ガラス基板
６：照明ユニット
７：照明姿勢制御手段
８：操作部
９：制御部
１０：第１の駆動部
１１：第２の駆動部
１２：第１のアクチュエータ
１３：第２のアクチュエータ
２０：光源部
２１：光源
２２：照明光
２３：反射球面
２４，２６：フィルタ
２５：ゲート（散乱板）
２７：収束レンズ
２８：散乱板
２９：集光用フレネルレンズ
３０：投光用フレネルレンズ
【図１】
0004673953.tif 000002
【図２】
0004673953.tif 000003
【図３】
0004673953.tif 000004
【図４】
0004673953.tif 000005