(57)【要約】【課題】            検査対象基板が薄くなっても、基板に付着した異物が表面側・裏面側どちらに付着しているかを表裏分離して検査できる、光学的な検査装置を提供する。【解決手段】        基板保持部と、照明部と、撮像部と、照明光の振動方向を変える偏光部と、偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替える偏光方向切替部と、異物検査部を備え、異物検査部には、「Ｓ偏光散乱光強度＞Ｐ偏光散乱光強度」なら検査対象となる基板の第１の面側に、「Ｐ偏光散乱光強度＞Ｓ偏光散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の第２の面側に、異物が付着していると判定する異物付着面判定部が備えられた、基板検査装置。【選択図】          図１
2016057180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に設定された検査対象領域に向けて照明光を照射する照明部と、
前記検査対象領域から発せられる散乱光を撮像する撮像部と、
前記照明光の振動方向を変える偏光部と、
前記偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替える偏光方向切替部と、
前記撮像部で撮像した画像に基づいて当該検査対象となる基板の表面側又は裏面側に付着した異物の位置及び大きさを検査する異物検査部を備え、
前記異物検査部には、
前記偏光部をＳ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＳ偏光検査結果出力部と、
前記偏光部をＰ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＰ偏光検査結果出力部と、
前記Ｓ偏光検査結果出力部及び前記Ｐ偏光検査結果出力部から出力された検査結果を比較する検査結果比較部と、
検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、前記検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定する、異物付着面判定部が備えられた、
基板検査装置。
【請求項２】
検査対象となる基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に設定された検査対象領域に向けて照明光を照射する照明部と、
前記検査対象領域から発せられる散乱光を撮像する撮像部と、
前記照明光の振動方向を変える偏光部と、
前記偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替える偏光方向切替部と、
前記撮像部で撮像した画像に基づいて当該検査対象となる基板の表面側又は裏面側に付着した異物の位置及び大きさを検査する異物検査部を備え、
前記異物検査部には、
前記偏光部をＳ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＳ偏光検査結果出力部と、
前記偏光部をＰ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＰ偏光検査結果出力部と、
前記Ｓ偏光検査結果出力部から出力された検査結果および前記Ｐ偏光検査結果出力部から出力された検査結果の少なくとも一方に倍率係数を乗じて比較する検査結果比較部と、
検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、前記検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＞ｋ  （ｋは定数）」なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＜ｋ  （ｋは定数）」なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定する、異物付着面判定部が備えられた、基板検査装置。
【請求項３】
前記検査対象となる基板が透明なガラス基板であって、
前記偏光部で偏光されて検査対象領域に向けて照射される光が前記検査対象領域の法線に対して４０〜８５度の角度で照射されるように配置されており、
前記撮像部は、前記検査対象領域の法線に対して０〜６０度の角度で前記検査対象領域を観察するように配置されている
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記検査対象となる基板が透明なガラス基板であって、
前記偏光部で偏光されて検査対象領域に向けて照射される光と、前記撮像部で撮像される前記散乱光とが、前記検査対象領域の法線を挟んで、１２５度±１０度以内に設定されている
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記検査対象となる基板が透明なガラス基板であって、
前記偏光部で偏光されて検査対象領域に向けて照射される光が、前記検査対象領域の法線に対して８０度±５度以内の入射角度で照射されるように配置されており、
前記撮像部は、前記検査対象領域の法線に対して４５度±５度以内の角度で前記検査対象領域を撮像するように配置されている
ことを特徴とする、請求項４に記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記基板に対して前記照明部及び前記撮像部を前記検査対象領域と平行な方向に相対的に移動させる相対移動部を備え、
前記照明部は、前記相対的に移動させる方向と直交する方向に所定の長さを有するライトシート状の照明光を前記検査対象領域に向けて照射するものであり、
前記撮像部は、前記検査対象領域に照射された前記照明光の長手方向に方向を合わせて配置したラインセンサである
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板などの透明体（いわゆる、基板）の表面側又はその裏面側に付着した異物や傷などの欠陥の有無を光学的に検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶パネルの表面欠陥検査では、基板の表面側とその裏面側のそれぞれに検出光学系を対称的に配置し、表面側の欠陥と裏面側の欠陥とを別々に検査している。（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、検査対象基板に対して斜め方向からライン状の照明光を照射し、検査対象基板の厚みよりも小さい焦点深度の結像光学系を基板表面に対して９０度の受光角度に配置し、検査対象基板の表面側と裏面側を混同することなく、一度に検査できる技術が実用化されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
図１０は、従来の基板検査装置の一例を示す外観図である。従来の基板検査装置１ｚは、検査対象となる基板Ｗｚの検査対象領域Ｒｚに向けて照明部３から照明光３２を照射し、検査対象領域Ｒｚから放出された散乱光を、基板Ｗｚの上方に備えられた撮像部４ｚの撮像カメラ４２ｚを用いて撮像し、撮像した画像に基づいて検査を行っている。なお、基板Ｗｚは、基板載置台２０の上に保持されており、基板載置台２０は、装置フレーム１１ｚ上に取り付けられたＸ軸ステージ６１とＹ軸ステージ６２の上に取り付けられており、ＸＹ方向に所定の速度で移動し、所定の位置に停止することができる。また、撮像カメラ４２ｚは、基板Ｗｚの検査対象領域Ｒｚの法線と光軸方向が一致するように（つまり、基板Ｗｚの表面に対して垂直方向に）、連結部材１５ｚを介して装置フレーム１１ｚに取り付けられている。そのため、基板Ｗｚと撮像部４ｚとを相対させて（つまり、基板Ｗｚ全体をＸ方向に複数分割し、Ｙ方向に一定速度でスキャン動作させる動作を繰り返して）撮像・検査を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１８９４９１号公報
【特許文献２】特許４１０４９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検査対象基板の表面側及びその裏面側に付着した異物や傷などの欠陥の有無を迅速に検査したい場合、特許文献１に示す様に、基板の表面側と裏面側に検査用の光学系を２組配置する装置構成では、検査装置自体のコストアップやサイズアップとなってしまう。
【０００７】
一方、特許文献２に示す様な、検査用の光学系を１つとし、検査対象基板の表面側及び裏面側を分離して検査できる装置を用いても、検査対象基板がますます薄くなると（厚みが０．４ｍｍよりも薄くなると）、基板の表面側と裏面側と分離すること（つまり、表裏分離）が困難になる。
【０００８】
図１１は、従来の基板検査装置を用いて基板の表裏面を検査する様子を示す概念図であり、検査対象となる基板Ｗｚに照明光３２ｚを照射して基板に付着した異物で乱反射した散乱光を撮像する様子と、撮像部で撮像した異物Ｘ１，Ｘ２からの散乱光の強度を複合的に図示したものである。なお、図１１（ａ）は、従来より検査対象とされてきた基板Ｗｚ（厚みｔｚ：０．５〜０．７ｍｍ）について検査する様子が示されており、図１１（ｂ）は、従来より薄い基板Ｗ（厚みｔ：０．４ｍｍ以下）について検査する様子が示されている。照明部から照射された照明光３２ｚは、基板Ｗｚ，Ｗの表面側に付着した異物Ｘ１、基板Ｗｚ，Ｗの裏面側に付着した異物Ｘ２の表面でそれぞれ乱反射し、それらの散乱光が、撮像部４ｚのレンズ４３ｚを通過し、結像して、撮像カメラ４２ｚにて撮像される。
【０００９】
従来の基板Ｗｚであれば、表面側の異物Ｘ１，裏面側の異物Ｘ２の散乱光はそれぞれ離れた位置に結像するため、分離した状態で検出することができた。しかし、従来より薄い基板Ｗでは、表面側の異物Ｘ１，裏面側の異物Ｘ２の散乱光が重なり合うため、分離して検出することができず、検査精度を維持することが困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、検査対象基板が薄くなっても、基板に付着した異物が表面側・裏面側どちらに付着しているかを表裏分離して検査できる、光学的な検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、本発明に係る第１の観点の形態は、
検査対象となる基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に設定された検査対象領域に向けて照明光を照射する照明部と、
前記検査対象領域から発せられる散乱光を撮像する撮像部と、
前記照明光の振動方向を変える偏光部と、
前記偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替える偏光方向切替部と、
前記撮像部で撮像した画像に基づいて当該検査対象となる基板の表面側又は裏面側に付着した異物の位置及び大きさを検査する異物検査部を備え、
前記異物検査部には、
前記偏光部をＳ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＳ偏光検査結果出力部と、
前記偏光部をＰ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＰ偏光検査結果出力部と、
前記Ｓ偏光検査結果出力部及び前記Ｐ偏光検査結果出力部から出力された検査結果を比較する検査結果比較部と、
検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、前記検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定する、異物付着面判定部が備えられた、
基板検査装置である。
【００１２】
この構成によれば、検査対象となる基板の表面側及びその裏面側について、Ｓ偏光状態及びＰ偏光状態で撮像し、基板から散乱光が発せられた各場所について、Ｓ偏光成分が強ければ表面側に異物があり、Ｐ偏光成分が強ければ裏面側に異物があると判定することができる。そうすることで、基板の表面側又はその裏面側のどちらに異物が付着しているか、安定的に判定することができる。
【００１３】
本発明に係る第２の観点の形態は、
検査対象となる基板を保持する基板保持部と、
前記基板上に設定された検査対象領域に向けて照明光を照射する照明部と、
前記検査対象領域から発せられる散乱光を撮像する撮像部と、
前記照明光の振動方向を変える偏光部と、
前記偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替える偏光方向切替部と、
前記撮像部で撮像した画像に基づいて当該検査対象となる基板の表面側又は裏面側に付着した異物の位置及び大きさを検査する異物検査部を備え、
前記異物検査部には、
前記偏光部をＳ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＳ偏光検査結果出力部と、
前記偏光部をＰ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するＰ偏光検査結果出力部と、
前記Ｓ偏光検査結果出力部から出力された検査結果および前記Ｐ偏光検査結果出力部から出力された検査結果の少なくとも一方に倍率係数を乗じて比較する検査結果比較部と、
検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、前記検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＞ｋ  （ｋは定数）」なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＜ｋ  （ｋは定数）」なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定する、異物付着面判定部が備えられた、基板検査装置である。
【００１４】
この構成によれば、検査対象となる基板の表面側及びその裏面側について、Ｓ偏光状態及びＰ偏光状態で撮像し、基板から散乱光が発せられた各場所について、一定の比率である係数ｋを判定の基準値として、異物が基板の表面側にあるか裏面側にあるかを判定することができる。そうすることで、種々の材質や厚みの基板に対しても検査が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
検査対象基板が薄くなっても、基板に付着した異物が表面側・裏面側どちらに付着しているかを表裏分離して検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を具現化する形態の一例を示す斜視図。
【図２】本発明を具現化する形態の一例の要部を示す正面図。
【図３】本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す正面図。
【図４】本発明における偏光方向を説明する斜視図。
【図５】本発明の具現化する形態の一例における検査処理を時系列的に示すフロー図。
【図６】本発明を具現化する形態の一例にて検査対象とする基板の一例を示す平面図。
【図７】本発明を具現化する形態の一例にて検査した各結果の一例を示すイメージ図。
【図８】本発明の具現化に用いる偏光板の設定方向と散乱光強度との関係を示す相関図。
【図９】本発明を適用して基板の表裏面に付着した異物からの散乱光強度を比較した相関図。
【図１０】従来の基板検査装置の一例を示す外観図。
【図１１】従来の基板検査装置を用いて基板の表裏面を検査する様子を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明を具現化する形態の一例を示す外観図である。
図１には、基板を撮像した画像に基づいて光学的な検査を行う基板検査装置１について、各構成機器の斜視図と、画像取得して検査に必要な構成のブロック図が複合的に記載されている。なお、各図においては、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。また、検査対象となる基板Ｗは、第１主面Ｓ１と、この第１主面Ｓ１とは表裏の関係にある第２主面Ｓ２がある。なお、本願では、この第１主面Ｓ１側を第１主面側又は表面側と呼び、それと表裏の関係にある第２主面Ｓ２側を第２主面側又は裏面側と呼ぶ。また、基板Ｗに設定された検査対象領域Ｒのうち、第１主面側を第１主面側検査対象領域Ｒ１と、第２主面側を第２主面側検査対象領域Ｒ２と呼ぶ。
【００１８】
本発明を具現化する形態の一例に係る基板検査装置１は、基板保持部２と、照明部３と、撮像部４と、偏光部５と、偏光方向切替部６と、異物検査部７を備えて構成されている。この基板検査装置１は、基板保持部２にて保持した基板Ｗに設定された検査対象領域Ｒに向けて、照明部３から照明光を照射し、この検査対象領域Ｒ内にある異物からの散乱光を撮像部４にて撮像するものである。その際、照明光を偏光部５及び偏光方向切替部６によりＳ波又はＰ波に切り替えて、それぞれ撮像画像を取得し、異物検査部７にて異物を抽出する。さらに異物検査部７では、これら抽出した異物について、Ｓ波を照射したときの散乱光強度と、Ｐ波を照射したときの散乱光強度とを比較して、その大小関係から異物が基板Ｗの第１主面Ｓ１側（つまり表面側）にあるのか第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）にあるのかを判定する。なお、基板検査装置１は、必要に応じて、相対移動部８を備えた構成としても良い。
【００１９】
基板保持部２は、検査対象となる基板Ｗを保持するものである。
具体的には、基板保持部２は、基板載置台２０により構成することができる。基板載置台２０は、基板Ｗの外形寸法より少し内側であって基板Ｗの検査対象領域となる部分よりも外側が空洞若しくは凹んだ断面形状をしている。また、基板載置台２０は、基板Ｗの外形寸法より少し外側に位置決め用基準ピン２１が備えられている。或いは、図５に示して後述する様な構成であっても良い。
【００２０】
図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部と撮像した散乱光強度とを複合的に示す図である。図２は、本発明を具現化する基板検査装置を用いて、従来よりも薄い基板の表裏面を検査する様子を概念的に示しており、検査対象となる基板Ｗに照明光を照射して基板Ｗに付着した異物Ｘ１，Ｘ２で乱反射した散乱光を撮像する様子と、撮像部で撮像した異物Ｘ１，Ｘ２からの散乱光の強度を複合的に図示したものである。
【００２１】
照明部３から照射され偏光部５を通過した検査に用いるた照明光５２は、基板Ｗの第１主面側に付着した異物Ｘ１の表面と、基板Ｗの第２主面側に付着した異物Ｘ２の表面（つまり、基板Ｗの第２主面側との界面）とでそれぞれ乱反射し、それらの散乱光が、撮像部４の撮像カメラ４２にて撮像される。
【００２２】
このとき、詳細は後述するが、検査に用いる照明光５２がＳ偏光状態であれば、撮像カメラ４２にて撮像される散乱光の強度分布は実線で示すようになり、検査に用いる照明光５２がＰ偏光状態であれば、撮像カメラ４２にて撮像される散乱光の強度分布は破線で示すようになる。
【００２３】
照明部３は、基板Ｗの上に設定された検査対象領域Ｒに向けて照明光３２を照射するものである。さらに、照明部３は、基板Ｗの第１主面Ｓ１の法線Ｈ１に対して所定の角度θ１をなして、矢印３３の方向に照明光３２を照射するように配置されている。つまり、基板Ｗの第１主面Ｓ１に対して、斜め上方向から照明光３２が照射される。
【００２４】
具体的には、照明部４は、半導体レーザやＬＥＤ、ランプ光源などを用いたものが例示でき、レンズやミラーなどを介して照明光が検査対象領域に向けて照射される。より具体的には、半導体レーザを用いた場合であれば、シリンドリカルレンズなどを介し、ライトシート状の照明光として照射する構成が例示できる。より具体的には、このライトシート状の照明光３２は、矢印３３の方向に進む際、矢印３４に示す様に時計回りに振動方向を変えながら進む光（つまり、円偏光の光）が例示できる。
【００２５】
なお、照明部４から照射される照明光は、図１，２に示す様に、後述する偏光部５を通過させて直接検査対象領域Ｒに照射しても良いし、この形態に限らず、図３に示す様に、光路の途中に反射ミラー３５などを配置して反射させてから検査に用いる照明光５３を検査対象領域Ｒに照射しても良い。
【００２６】
図３は、本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す正面図である。
図３には、図２に示した構成と異なる照明部３Ｂ並びに、照射部３Ｂから照射された光が、偏光部５で偏光されて基板Ｗの検査対象領域Ｒに照射され、異物Ｘ１，Ｘ２からの散乱光を撮像部４で撮像する様子を、Ｘ方向の矢印側から見た様子が示されている。
【００２７】
照射部３Ｂは、ライトシート状の照明光３２を概ね垂直方向下向きに照射するよう配置されたライトシート照明ユニット３１と、反射ミラー３５とが備えられている。反射ミラー３５は、ライトシート状の照明光３２を偏光する偏光部５を通過した光の方向を変えるものである。なお、偏光部５については、詳細を後述する。
【００２８】
撮像部４は、検査対象領域Ｒを撮像するものである。具体的には、撮像部４は、基板Ｗの第１主面Ｓ１側に設定された第１主面側検査対象領域Ｒ１または基板Ｗの第２主面Ｓ２側に設定された第２主面側検査対象領域Ｒ２を、第１主面Ｓ１側から撮像するものである。そして、撮像部４は、基板Ｗの第１主面Ｓ１に対して所定の角度θ２をなして第１主面側検査対象領域Ｒ１を撮像するように配置されている。つまり、基板Ｗの第１主面Ｓ１に対して、斜め上方向から検査対象領域が撮像される。
【００２９】
具体的には、撮像部４は、撮像カメラ４２と、レンズ４３とを含んで構成されている。より具体的には、撮像カメラ４２は、撮像素子４４として、ＣＣＤ，ＣＭＯＳを用いたラインセンサが例示できる。そして、撮像カメラ４２は、撮像素子４４で受光した像に対応した映像信号や画像データを外部へ出力する。
【００３０】
なお、撮像カメラ４２は、ラインセンサに限らず、ＴＤＩセンサであっても良い。或いは、撮像カメラ４２は、エリアセンサを採用しても良い。
【００３１】
撮像部４は、レンズ４３の被写界深度深度が基板Ｗの厚みよりも浅い場合、基板Ｗの第１主面Ｓ１又は基板Ｗの第２主面のどちらか一方に焦点を合わせて撮像する構成としておく。例えば、撮像部４は、基板Ｗとの距離が固定された状態で装置フレーム１１に取り付けられた構成としておく。そうすることで、撮像部４は、基板Ｗの第１主面Ｓ１又は基板Ｗの第２主面のどちらか一方について検査をすることができる。
【００３２】
或いは、撮像部４は、撮像位置を変更する機構（例えば、カメラ位置変更部）を介して装置フレーム１５に取り付けられた構成としても良い。この場合、カメラ位置変更部は、基板Ｗの厚み、基板Ｗの屈折率及び撮像カメラ４２が法線Ｈ１に対して斜めに取り付けられている所定の角度θ２から算出される光路の差分がシフト移動できる構成としておく。このシフト移動の方向は、基板Ｗの厚み、基板Ｗの屈折率、撮像カメラ４２が法線Ｈ１に対して斜めに取り付けられている所定の角度θ２、並びに、撮像部４のレンズ４３の作動距離（いわゆるワーキングディスタンス）により算出される。
【００３３】
なお、カメラ位置変更部の具体的な構成としては、上述のシフト移動の方向に延びるガイドレール、ボールねじ及び手回し用ハンドルを備えた手動アクチュエータや、前記手回しハンドルに代えて回転モータを備えた電動アクチュエータなどが例示できる。なお、上述のアクチュエータは上述のシフト移動方向（つまり、１軸方向）にのみ移動する機構だけでなく、基板Ｗの表面と平行な方向（Ｘ方向）と厚み方向（Ｚ方向）に（つまり、２軸方向に）移動する機構であっても良い。
【００３４】
撮像部４は、この様な構成のカメラ位置変更部を介して取り付けられているので、段取り替えにより、基板Ｗの第１主面Ｓ１又は第２主面Ｓ２を選択し、どちらか一方の検査対象領域に焦点を合わせて検査することができる。
【００３５】
なお、レンズ４３の被写界深度が基板Ｗの厚み以上ある場合は、第１主面Ｓ１及び第２主面Ｓ２の双方に予め焦点を合わせて配置し、ワーキングディスタンスを固定しておいても良い。
【００３６】
偏光部５は、照明光の振動方向を偏光するものである。具体的には、偏光部５には、位相板５０と呼ばれる、一方側から入射した光の振動方向を変えて（つまり、偏光させて）他方側から出射する光学素子を用いる。そして、この位相板５０を光軸回りに回転させて設定角度を変えることで、照明部３のライトシート照明ユニット３１から円偏光（又は楕円偏光）で照射されたライトシート状の光を、Ｓ偏光状態にしたり、Ｐ偏光状態にしたりして、偏光されたライトシート状の光（つまり、検査に用いる照明光）５１として矢印５３の方向に照射させるものである。より具体的には、ライトシート照明ユニット３１から照射された光が円偏光であれば、位相板５０には、いわゆるλ／４板（つまり、位相差９０度を与えるもの）を用いることができる。
【００３７】
図４は、偏光部を通過した光の偏光方向を説明する斜視図である。
ここで言うＳ偏光とは、図中において実線で示す曲線ＳＷの様に、水平方向（つまり、Ｘ方向）に振動しながら、矢印５３の方向に進む光を意味する。一方、Ｐ偏光とは、図中において破線で示す曲線ＰＷの様に、水平方向（つまり、Ｘ方向）及び矢印５３と直交する方向（つまり、Ｘ方向とＹ方向との合成方向）に振動しながら、矢印５３の方向に進む光を意味する。
【００３８】
また、ここで言うＳ偏光状態とは、望ましくは完全にＳ偏光成分の光のみとなる状態（つまり、位相板が４５度）であるが、この様な状態に限らず、Ｓ偏光成分の光が主成分である状態を意味し、位相板５０の設定角度が４５度±２０度以内の範囲を差す。同様に、ここで言うＰ偏光状態とは、望ましくは完全にＰ偏光成分の光のみとなる状態（つまり、位相板が０度）であるが、この様な状態に限らず、Ｐ偏光成分の光が主成分である状態を意味し、位相板５０の設定角度が０度±２０度以内の範囲を差す。
【００３９】
偏光方向切替部６は、偏光部をＳ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替えるものである。
具体的には、偏光方向切替部６には、位相板５０を取り付ける中空ホルダー６０と、この中空ホルダー６０を回転させる回転機構６１が備えられている。撮像カメラ４２、レンズ４３並びに位相板５０は、それらの光軸が一致する状態で中空ホルダー６０に取り付けられており、それらの光軸と中空ホルダー６０の回転中心軸も一致している。そのため、偏光方向切替部６は、回転機構６１を外部機器からの信号制御することにより、偏光部５の位相板６０を光軸回りに回転させて、Ｓ偏光状態又はＰ偏光状態に切り替えることができる。
【００４０】
異物検査部７は、撮像部４で撮像した画像に基づいて基板Ｗの第１主面Ｓ１側（つまり表面側）及び第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）に付着した異物の位置及び大きさを検査するものである。さらに異物検査部７は、詳細を後述するが、検出した異物が基板Ｗの第１主面Ｓ１側（つまり表面側）にあるか第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）にあるかを個々に判定するものである。
【００４１】
異物検査部７には、Ｓ偏光検査結果出力部、Ｐ偏光検査結果出力部、検査結果比較部および異物付着面判定部が備えられている。
Ｓ偏光検査結果出力部は、偏光部５をＳ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するものである。
Ｐ偏光検査結果出力部は、偏光部５をＰ偏光状態に切り替えて撮像し検査した結果を出力するものである。
検査結果比較部は、Ｓ偏光検査結果出力部およＰ偏光検査結果出力部から出力された検査結果を比較するものである。
異物付着面判定部は、検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定するものである。
【００４２】
より具体的には、異物検査部７は、いわゆる画像処理装置ＩＭ（ハードウェア）と、画像処理プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。そして、撮像カメラ４２や撮像カメラ４７から出力された映像信号や画像データは、画像処理装置ＩＭに入力された後、異物検査部７では、所定の画像処理を行いつつ、予め設定された検査基準に基づく検査が行われる。
【００４３】
異物検査部７における具体的な画像処理として、画像に含まれる輝点を検出し、それぞれの輝点の輝度情報や占有画素数などから異物としての粒径を判定し、撮像視野内での座標情報と紐付けしながらラベリング処理し、基板上にどれくらいの大きさの粒径の異物が何個存在するかを検査（いわゆる異物検出検査）する形態が例示できる。この異物検出検査の際、検査に用いる照明光５３を、Ｓ偏光状態とＰ偏光状態とに切り替え、それぞれで検査した結果を出力し、これらの検査結果を比較し、異物が基板のどちらの面に付着しているかを判定する。
【００４４】
［異物検査部での処理フロー］
図５は、本発明の具現化する形態の一例における検査処理を時系列的に示すフロー図であり、本発明に係る異物検査部における検査処理の一例を示すものである。
【００４５】
まず、検査対象となる基板Ｗを基板載置台２０に載置する（ステップｓ１０）。
【００４６】
そして、偏光方向切替部６の回転機構６１に対して信号制御を行って中空ホルダー６０を回転させ、偏光部５の位相板５０をＳ偏光状態に切り替える。この状態で、検査対象領域Ｒに対して撮像部４の撮像カメラ４２で撮像を行う（ステップｓ１１）。
そして、Ｓ偏光状態で撮像した画像を画像処理装置ＩＭに取得し、この画像に基づいて検査結果（便宜上、「Ｓ偏光検査結果」と呼ぶ）を取得する（ステップｓ１２）。
【００４７】
次に、偏光方向切替部６の回転機構６１に対して信号制御を行って中空ホルダー６０を回転させ、偏光部５の位相板５０をＰ偏光状態に切り替える。この状態で、検査対象領域Ｒに対して撮像部４の撮像カメラ４２で撮像を行う（ステップｓ１３）。
【００４８】
そして、Ｐ偏光状態で撮像した画像を画像処理装置ＩＭに取得し、この画像に基づいて検査結果（便宜上、「Ｐ偏光検査結果」と呼ぶ）を取得する（ステップｓ１４）。
【００４９】
そして、を画像処理装置ＩＭ内で、Ｓ偏光検査結果とＰ偏光検査結果と比較する（ステップｓ１５）。このとき、撮像部４の撮像カメラ４２が、基板Ｗの法線に対して角度θ２に設定されて配置されているため、検出された異物の位置情報は、基板Ｗの厚みに起因して第１主面Ｓ１側（つまり表面側）と第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）とでズレが生じないよう、基板Ｗを平面視した座標系に位置補正をしておく。
【００５０】
そして、基板Ｗを平面視した座標系の同じ位置にある異物に対して比較処理を行い、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」なら基板の表面側に、
「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」なら基板の裏面側に、異物が付着していると判定する（ステップｓ１６）。
【００５１】
なお、上述のステップｓ１１〜ｓ１２と、ｓ１３〜１４とは、順序が逆であっても良い。
［検査対象と検査結果の例］
図６は、本発明を具現化する形態の一例にて検査対象とする基板の一例を示す平面図である。図６には、検査対象となる基板Ｗの第１主面Ｓ１側（つまり表面側）に大きな異物Ｘ１と小さな異物Ｘ２が、基板Ｗの第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）に大きな異物Ｘ３と小さな異物Ｘ４が付着している様子が示されている。
図７は、本発明を具現化する形態の一例にて検査した各結果の一例を示すイメージ図である。図７（ａ）には、上述のステップｓ１１（つまりＳ偏光状態）での撮像画像が、図７（ｂ）には、上述のステップｓ１３（つまりＰ偏光状態）での撮像画像が示されている。
【００５２】
そして、図７（ｃ）には、上述のステップｓ１７で出力される基板Ｗの第１主面Ｓ１側（つまり表面側）の検査結果として、大きな異物Ｘ１と小さな異物Ｘ３が付着している様子が示されている。
さらに、、図７（ｄ）には、上述のステップｓ１７で出力される基板Ｗの第２主面Ｓ２側（つまり裏面側）の検査結果として、大きな異物Ｘ２と小さな異物Ｘ４が付着している様子が示されている。
【００５３】
なお、検査結果の出力例として図７（ｃ）（ｄ）には、各異物Ｘ１〜４を、基板ＷのＸＹ座標上にプロットする形態を例示しているが、この様な形態に限らず、数値データによる出力する形態であっても良い。
【００５４】
相対移動部８は、検査対象となる基板Ｗに対して、照明部３及び撮像部４を相対的に移動させるものである。相対移動部８は、基板Ｗの一部の領域しか撮像できない構成の照明部３及び撮像部４を用いつつ、スキャン動作やステップアンドリピート動作により、基板Ｗに設定された検査対象領域の全てを撮像可能にするものである。
【００５５】
具体的には、相対移動部８は、いわゆるＸＹステージを用いて具現化することができ、装置フレーム１１上に取り付けられてスライダーをＸ方向に所定の速度で移動させ所定の位置で静止させるＸ軸ステージ８１と、Ｘ軸ステージ８１のスライダー上に取り付けられてスライダーをＹ方向に所定の速度で移動させ所定の位置で静止させるＹ軸ステージ８２を備えて構成されている。Ｙ軸ステージ８２のスライダー上には、基板載置台２０が取り付けられている。そうすることで、基板載置台２０に載置された基板Ｗに対して、照明部３と撮像部４とを相対移動させることができ、基板Ｗ全体を複数回分割スキャンして撮像・検査することができる。
【００５６】
また、必要に応じて、Ｙ軸ステージ８２のスライダーと基板載置台２０との間には、回転テーブル機構を備えた構成であっても良い。そうすることで、基板Ｗの角度を変更することができ、基板Ｗの位置ずれ修正をしたり、基板の撮像・検査や受取・受渡などの方向を９０度、１８０度、２７０度と変更したりすることができる。
【００５７】
なお、本発明を適用するにあたり、上述では、照明部３からライトシート状の照明光を照射しながら、基板Ｗを連続移動させて、撮像部４のラインセンサにて撮像する構成を示した。この様な構成であれば、Ｙ方向に連続移動させながら撮像を行うことができるので時間短縮が可能であり、光学的に特殊な補正が不要となるため、迅速な検査が可能となる。
【００５８】
しかし、この様な構成に限らず、相対移動部ではステップ・アンド・リピート方式で基板Ｗを移動・静止させつつ、照明部には面照明を備え、撮像部にはエリアセンサを備え、断続的に基板Ｗに設定された検査対象領域Ｒを分割撮像する構成としても良い。
【００５９】
なお、ステップ・アンド・リピート方式や一括撮像方式で撮像を行う場合、撮像部４は所定の角度θ２で基板Ｗに設定された検査対象領域Ｒの法線Ｈ１に対して傾いているため、台形上に撮像された画像を矩形に補正したり、あおり補正レンズを用いて撮像したりすれば良い。
【００６０】
また、上述の様な分割撮像はせず、基板Ｗの全面を検査対象領域Ｒとして設定し、一度に照明光の照射と撮像を行う一括撮像方式の構成としても良い。
【００６１】
［偏光方向の設定］
図８は、本発明の具現化に用いる偏光板の設定方向と散乱光強度との関係を示す相関図である。
図８には、偏光部５の位相板５０の設定角度（つまり、検査に用いる照明光５１の偏光方向）を変化させたときに、撮像部４の撮像カメラ４２で撮像する異物からの散乱光強度が示されている。このとき、基板Ｗは、厚みｔが０．３ｍｍの透明な無アルカリガラスを用いた。そして、基板Ｗの第１主面Ｓ１の法線Ｈ１に対して、偏光部５で偏光されて検査対象領域Ｒに照射される光５３の角度θ１が８０度±５度以内、撮像カメラ４２で撮像する角度θ２が４５度±５度以内となるよう、照明部３，撮像部４，偏光部５の各機器が配置されている。
【００６２】
なお、図８には、基板Ｗの表面Ｓ１側に異物として粒径１μｍの標準粒子を付着させた場合と、基板Ｗの裏面Ｓ２側に異物として粒径１０μｍの標準粒子を付着させた場合とについて、複合的に示されている。図８を見れば、基板の表面側（つまり、基板Ｗの第１主面Ｓ１側）に付着した異物については、位相板５０の設定角度が２５〜４５度（つまり、Ｓ偏光状態）、望ましくは４５度（完全なＳ偏光）であれば、位相板５０の設定角度が０〜２０度（つまり、Ｐ偏光状態）、望ましくは０度（完全なＰ偏光）よりも、散乱光強度が強いことが分かる。一方、基板の裏面側（つまり、基板Ｗの第２主面Ｓ２側）に付着した異物については、位相板５０の設定角度が０〜２０度（つまり、Ｐ偏光状態）、望ましくは０度（完全なＰ偏光）であれば、位相板５０の設定角度が２５〜４５度（つまり、Ｓ偏光状態）、望ましくは４５度（完全なＳ偏光）よりも、散乱光強度が強いことが分かる。
【００６３】
そのため、本発明を具現化する基板検査装置１では、位相板５０の設定角度をＳ偏光状態とＰ偏光状態それぞれに設定して撮像・検査を行い、それぞれの検査結果を比較する。そして、基板Ｗ上の同じ位置に異物が検出された場合、これらＳ偏光状態で検査した結果とＰ偏光状態で検査した結果とを比較し、Ｓ偏光散乱光強度がＰ偏光散乱光強度より高ければ基板Ｗの表面Ｓ１側に異物が付着していると判定し、Ｐ偏光散乱光強度がＳ偏光散乱光強度より高ければ基板Ｗの裏面Ｓ２側に異物が付着していると判定する。
【００６４】
図９は、本発明を適用して基板の表裏面に付着した異物からの散乱光強度を比較した相関図である。図９（ａ）には、異物として粒径の異なる標準粒子を基板Ｗの表面Ｓ１側のみに付着させ、検査に用いる照明光５１をＳ偏光状態とＰ偏光状態に切り替えて照射し、それぞれの状態での散乱光強度を示したものである。一方、図９（ｂ）には、異物として粒径の異なる標準粒子を基板Ｗの裏面Ｓ２側のみに付着させ、検査に用いる照明光５１をＳ偏光状態とＰ偏光状態に切り替えて照射し、それぞれの状態での散乱光強度を示したものである。このとき、基板Ｗの第１主面Ｓ１の法線Ｈ１に対して、偏光部５で偏光されて検査対象領域Ｒに照射される光５３の角度θ１が８０度±５度以内、撮像カメラ４２で撮像する角度θ２が４５度±５度以内となるよう、照明部３，撮像部４，偏光部５の各機器が配置されている。
【００６５】
図９（ａ）（ｂ）から、粒径が異なっていても、異物が基板Ｗの表面Ｓ１側に付着していれば、Ｓ偏光状態での散乱光強度が、Ｐ偏光状態での散乱光強度よりも強いことが分かる。一方、粒径が異なっていても、異物が基板Ｗの裏面Ｓ２側に付着していれば、Ｐ偏光状態での散乱光強度が、Ｓ偏光状態での散乱光強度よりも強いことが分かる。
【００６６】
本発明に係る基板検査装置１は、この様な構成をしているため、基板Ｗに設定された検査対象領域Ｒに付着した異物の位置及び大きさを検出するとともに、それぞれの異物が基板Ｗの表面Ｓ１側・裏面Ｓ２側のどちらに付着しているかを精度良く判定することができる。そして、検査対象基板が薄くなっても、基板に付着した異物が当該基板の表面側・裏面側どちらに付着しているかを表裏分離して検査できる。
【００６７】
［照明光と撮像の角度設定］
なお、上述では、基板Ｗの第１主面Ｓ１の法線Ｈ１に対して、偏光部５で偏光されて検査対象領域Ｒに照射される光５３の角度θ１が８０度±５度以内、撮像カメラ４２で撮像する角度θ２が４５度±５度以内となるよう、照明部３，撮像部４，偏光部５の各機器が配置されている構成を例示した。
【００６８】
一般に、異物Ｘからの散乱光が角度により強弱の差が生じることと、この強弱の差が異物の粒径の違いにより異なる。しかし、上述の様な角度θ１，θ２に設定すれば、種々の粒径の異物に対して本発明を適用することができことが分かった。
【００６９】
さらに、これら角度θ１，θ２とのなす角度（つまり、θ１＋θ２）が、１２５度±１０度以内であれば、同様の結果を得られることも分かった。
【００７０】
［照明光と撮像の他の角度設定］
また、異物の分布傾向を知りたい場合や、さほど厳格性を要求されない場合、検査対象となる異物の粒径が予め判明している場合などであれば、上述の条件に限らず、以下に示す条件にて本発明を適用することができることも分かった。
【００７１】
つまり、基板Ｗの第１主面Ｓ１の法線Ｈ１に対して、偏光部５で偏光されて検査対象領域Ｒに照射される光５３の角度θ１が４０〜８５度の範囲内であって、撮像カメラ４２で撮像する角度θ２が０〜６０の範囲内となるよう、照明部３，撮像部４，偏光部５の各機器を配置しておく。
【００７２】
なお、上述の基板Ｗは、厚さｔが０．３ｍｍの無アルカリガラスを用いた場合について例示したが、他の厚みの無アルカリガラスであっても、本発明を適用することができる。さらに、基板Ｗの表面Ｓ１側や裏面Ｓ２側に、ＩＴＯやＳｉＯ２などの薄膜がコーティングされた場合であっても、異物からの散乱光強度に影響を及ぼさなければ、本発明を適用することができる。
【００７３】
また、上述したような角度θ１，θ２の条件や、基板Ｗの材質、厚みに限定されず、それ以外の条件であっても、基板の表面Ｓ１側に付着した異物について「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」であり、基板の裏面Ｓ２側に付着した異物について「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」の関係が成立するなら、上述の判定手順と同様、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度＞Ｐ偏光状態での散乱光強度」なら基板の表面側に異物が付着しており、「Ｐ偏光状態での散乱光強度＞Ｓ偏光状態での散乱光強度」なら基板の裏面側に異物が付着していると判定することで、本発明を適用することができる。
【００７４】
［第２の観点の形態への適用］
上述では、Ｓ偏光状態での散乱光強度とＰ偏光状態での散乱光強度に対して、単なる大小比較をする形態（つまり、第１の観点の形態）について説明を行った。
【００７５】
しかし、このような形態に限定されず、Ｓ偏光状態での散乱光強度とＰ偏光状態での散乱光強度のいずれかに倍率係数を乗じてから、異物検査部の検査結果比較部で比較しても良い。或いは、Ｓ偏光状態での散乱光強度とＰ偏光状態での散乱光強度のそれぞれに異なる倍率係数を乗じてから異物検査部の検査結果比較部で比較しても良い。
【００７６】
そして、異物検査部の異物付着面判定部では、
検査対象となる基板上の同じ位置における散乱光強度について、異物検査部の検査結果比較部で比較した結果、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＞ｋ  （ｋは定数）」となる条件なら当該検査対象となる基板の表面側に異物が付着していると判定し、
「Ｓ偏光状態での散乱光強度÷Ｐ偏光状態での散乱光強度＜ｋ  （ｋは定数）」となる条件なら当該検査対象となる基板の裏面側に異物が付着していると判定する。
【００７７】
この場合、倍率係数や、判定基準となる定数ｋの値については、基板Ｗの表面Ｓ１上または裏面Ｓ２上に標準粒子を散布してＳ偏光状態での散乱光強度とＰ偏光状態での散乱光強度とを測定するなどして、予め把握した上で異物検査部に設定しておく。
【００７８】
そうすることで、第１の観点の形態に示した散乱光強度の大小比較条件以外であっても、基板に付着した異物が表面側・裏面側どちらに付着しているかを表裏分離して検査できる。その結果、種々の材質や厚みの基板に対して本発明を適用することができる。
【００７９】
［別の形態］
上述では、検査対象となる基板に対して照明部３及び撮像部４を相対的に移動させる相対移動部６を備え、
撮像部４は、相対的に移動させる方向と直交する方向に所定の長さを有するラインセンサを備え、
照明部３は、ラインセンサで撮像する検査対象領域に対してライトシート状の照明光を照射するものである構成について示した。
【００８０】
この構成であれば、解像度の高いラインセンサを用いて検査を行うことができ、照明光線の照射範囲を最小限にすることができるため、コストダウンやサイズダウンが容易となる。さらに、同一面（第１主面の検査時なら第１主面）や反対側（第１主面の検査時なら第２主面）に存在する他の異物からの散乱光を同時に撮像してしまうことに起因して、所望の検査結果を正しく得ることができないと言う不具合を防ぐことができるので、より好ましい形態と言える。
【００８１】
しかし、本発明を具現化する上では、この形態に限らず、下記の様な構成として良い。つまり、撮像部４にはエリアセンサを用い、照明部３は、エリアセンサーで撮像する検査対象領域を含む範囲に照明光を照射する構成である。この場合、検査対象となる基板Ｗに対して照明部３と撮像部４とを相対移動させながら照明光をストロボ発光させて撮像を繰り返す（いわゆる、分割撮像）構成や、照明光を連続照射しながら断続的に撮像を行う（これも、分割撮像の一類型）構成とする。或いは、相対移動部８を備えず、検査対象領域Ｒをエリアセンサーカメラを用いて一括で撮像する構成としても良い。
【００８２】
なお、相対移動部８は、上述の様な構成に限らず、基板Ｗを回転ローラを用いて搬送を行う構成（いわゆる、コンベア搬送）や、ウォーキングビームと把持部を用いて搬送を行う構成（いわゆる、シャトル搬送）などであっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１  基板検査装置
２  基板保持部
３  照明部
４  撮像部
５  偏光部
６  偏光方向切替部
７  異物検査部
８  相対移動部
１１  装置フレーム
１５  連結部材
２０  基板載置台
２１  位置決め基準ピン
３１  ライトシート照明ユニット
３２  ライトシート状の照明光
３２ｔ  ライトシート状の照明光の厚み
３３  矢印（光の進む方向）
３４  矢印（光の偏光方向）
４１  基板第１主面側撮像部
４２  撮像カメラ
４２ｚ  撮像カメラ
４３  レンズ
４３ｚ  レンズ
４４  撮像素子
５０  位相板
５１  偏光されたライトシート上の照明光（検査に用いる照明光）
５３  矢印（光の進む方向）
６０  中空ホルダー
Ｒ    検査対象領域
Ｒ１  検査対象領域（第１主面側）
Ｒ２  検査対象領域（第２主面側）
Ｗ    基板
Ｓ１  基板の第１主面（基板の表面）
Ｓ２  基板の第２主面（基板の裏面）
θ１  所定の角度（偏光された照明光の角度）
θ２  所定の角度（撮像カメラの角度）
Ｘ    異物
Ｘ１  異物
Ｘ２  異物
Ｘ３  異物
Ｘ４  異物
【図１】
2016057180.tif 000003
【図２】
2016057180.tif 000004
【図３】
2016057180.tif 000005
【図４】
2016057180.tif 000006
【図５】
2016057180.tif 000007
【図６】
2016057180.tif 000008
【図９】
2016057180.tif 000009
【図１０】
2016057180.tif 000010
【図１１】
2016057180.tif 000011
【図７】
2016057180.tif 000012
【図８】
2016057180.tif 000013