外观检查装置及外观检查方法

摘要

本发明的课题是提供能够识别因光源或光学元件等的不良因素造成的伪缺陷和基板本身的真缺陷的外观检查装置、及使用该装置的外观检查方法。作为解决手段，本发明的外观检查装置(1)通过观察照射到基板(6)的表面(6a)上的照明光的反射光进行基板(6)的检查，使光源(2)、以及使从光源(2)射出的光的方向偏转的第2反射镜(3)和第1反射镜(4)、或会聚偏转后的光的会聚透镜(5)等的光学元件中的至少一方周期性地或随机地摆动、或弯曲，来改变光轴或焦点位置，由此使由于照明光学系统的不良因素而在基板(6)上出现的伪缺陷摆动，从而识别伪缺陷和基板(6)本身所产生的真缺陷。

权利要求

1.一种外观检查装置，其特征在于，具有：

照明光学系统，其具有光源和用于会聚从该光源射出的照明光的会聚透镜；以及基板支架，其把基板保持成适合于宏观检查的角度，其中，通过观察从所述光源射出的所述照明光在所述基板的表面上的反射光来检查所述基板上的缺陷，所述外观检查装置还具有驱动单元，该驱动单元使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方微小摆动，来改变所述光轴或所述焦点位置，其中所述至少一个光学元件的摆动能改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或焦点位置，所述外观检查装置通过改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或所述焦点位置，同时使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此使由所述照明光学系统造成的伪缺陷像在所述基板的所述表面上晃动，或者在所述基板的所述表面上使聚焦状态变化，识别出由所述照明光学系统造成的伪缺陷和所述基板的所述表面上的真缺陷。

2.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

所述驱动单元使所述光源或所述至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在与所述照明光的所述光轴交叉的方向上摆动，来使所述照明光学系统的光轴变位。

3.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

所述驱动单元使所述光源或所述至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在所述光轴的方向上摆动，来改变所述焦点位置。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的外观检查装置，其特征在于，所述驱动单元使所述光源或所述至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方周期性地微动。

5.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，所述照明光学系统还具有使从所述光源射出的所述照明光向所述基板偏转的反射镜，所述会聚透镜会聚被所述反射镜反射的照明光而使其照射到所述基板的所述表面上；

所述驱动单元使所述会聚透镜或所述反射镜的板状光学元件摆动来改变所述光轴或所述焦点位置。

6.根据权利要求5所述的外观检查装置，其特征在于，

所述反射镜配置在所述光源和所述会聚透镜之间，由使所述光轴转向的第1反射镜和比该第1反射镜大的第2反射镜构成，所述驱动单元使所述第1反射镜和所述第2反射镜中的一方摆动。

7.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

所述驱动单元使所述光学元件以微小角度往返转动，使得所述光轴在所述基板的所述表面上移位10mm～100mm的范围，或者所述驱动单元使所述光源或所述光学元件在所述光轴的方向上往返移动，使得所述焦点位置在所述光轴的线上移位50mm～150mm的范围。

8.一种外观检查方法，以预定的入射角度向保持在基板支架上的基板的表面照射从光源射出的照明光，通过目视观察来自所述基板的所述表面的反射光，来检查所述基板上的缺陷，其特征在于，使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在与所述照明光的光轴方向交叉的方向上微小摆动，来改变所述光轴，使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此使由具有所述光源和用于会聚从该光源射出的所述照明光的会聚透镜的照明光学系统造成的伪缺陷像在所述基板的所述表面上晃动，或者使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在所述光轴方向上微小摆动，来改变所述焦点位置，使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此在所述基板的所述表面上使所述伪缺陷像的聚焦状态变化，能识别由所述照明光学系统造成的伪缺陷和在所述基板的所述表面上固定地出现的真缺陷，其中所述至少一个光学元件的摆动能改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或焦点位置。

说明书

外观检查装置及外观检查方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于液晶显示器等的玻璃基板的外观检查装置及外观检查方法。 背景技术

[0002] 以往，在液晶玻璃基板等的检查中，向基板表面照射光，由观察者通过目视来观察其反射光的光学变化，确认涂布于表面上的抗蚀剂的膜纹、针孔等缺陷、尘埃附着的有无等。作为用于这种检查的外观检查装置，有由以下部分构成的装置，即：使从光源照射的光偏转的反射镜；会聚通过反射镜偏转的光而使其照射到基板表面上的、例如菲涅耳透镜(Fresnel lens)等的会聚透镜；以及保持基板以使通过会聚透镜会聚的低倍照明光照射到基板表面上的基板支架(例如参照专利文献1)。在该外观检查装置中，照射到基板表面上的低倍照明光在缺陷部产生微弱的散射光并被反射，所以观察者通过以目视方式观察漫反射的反射光(散射光)，可以检查基板表面的缺陷。

[0003] 专利文献1 日本特开2000-97864号公报

[0004] 但是，在现有的外观检查装置中，在透镜和反射镜等光学元件(照明光学系统)中产生变形或细小伤痕、尘埃附着等的不良时，被该不良因素扰乱的照明光照射到基板表面上。观察者目视照射了照明光的基板表面而检测基板表面上的缺陷，所以存在不能识别出基板表面上呈现的光的变化是因基板本身的缺陷造成的、还是因照明光学系统的不良因素造成的问题。因此，存在把因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷像(伪缺陷)误认成基板本身的真缺陷的问题。

发明内容

[0005] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供能够识别因光源或光学元件等的不良因素造成的伪缺陷和基板本身的真缺陷的外观检查装置、及使用该装置的外观检查方法。

[0006] 为了达到上述目的，本发明提供以下手段。

[0007] 本发明的外观检查装置的特征在于，具有：照明光学系统，其具有光源和用于会聚从该光源射出的照明光的会聚透镜；以及基板支架，其把基板保持成适合于宏观检查的角度，其中，通过观察从所述光源射出的所述照明光在所述基板的表面上的反射光来检查所述基板上的缺陷，所述外观检查装置还具有驱动单元，该驱动单元使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方微小摆动，来改变所述光轴或所述焦点位置，其中所述至少一个光学元件的摆动能改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或焦点位置，所述外观检查装置通过改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或所述焦点位置，同时使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此使由所述照明光学系统造成的伪缺陷像在所述基板的所述表面上晃动，或者在所述基板的所述表面上使聚焦状态变化，识别出由所述照明光学系统造成的伪缺陷和所述基板的所述表面上的真缺陷。 [0008] 并且，根据本发明的外观检查装置，其特征在于，所述照明光学系统还具有使从所述光源射出的所述照明光向所述基板偏转的反射镜，所述会聚透镜会聚被该反射镜反射的照明光而使其照射到所述基板的所述表面上；所述驱动单元使所述会聚透镜或所述反射镜的板状光学元件摆动来改变所述光轴或所述焦点位置。

[0009] 另外，本发明的外观检查方法以预定的入射角度向保持在基板支架上的基板的表面照射从光源射出的照明光，通过目视观察来自所述基板的表面的反射光，来检查所述基板上的缺陷，其特征在于，使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在与所述照明光的光轴方向交叉的方向上微小摆动，来改变所述光轴，使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此使由具有所述光源和用于会聚从该光源射出的所述照明光的会聚透镜的照明光学系统造成的伪缺陷 像在所述基板的所述表面上晃动，或者使所述光源或至少一个光学元件中的所述光源或所述光学元件中的至少一方在所述光轴方向上微小摆动，来改变所述焦点位置，使所述照明光照射到所述基板的所述表面上，由此在所述基板的所述表面上使所述伪缺陷像的聚焦状态变化，能识别由所述照明光学系统造成的伪缺陷和在所述基板的所述表面上固定地出现的真缺陷，其中所述至少一个光学元件的摆动能改变从所述光源射出的所述照明光的光轴或焦点位置。 [0010] 根据本发明的外观检查装置，可以摆动光源和光学元件中的至少一方来改变光轴或焦点位置。由此，可以识别通过目视检测出的缺陷中、随光轴或焦点位置的变化而晃动的投影到基板上的伪缺陷和基板本身所产生的真缺陷。

[0011] 附图说明

[0012] 图1是表示本发明的第1实施方式的外观检查装置的图。

[0013] 图2是表示本发明的第2实施方式的外观检查装置的图。

[0014] 具体实施方式

[0015] 以下，参照图1说明本发明的第1实施方式的外观检查装置和外观检查方法。 [0016] 本发明的第1实施方式提供如图1所示的、例如用于液晶玻璃基板的检查的外观检查装置1，该外观检查装置1例如由以下部分构成：金属卤化灯等的光源2；第1反射镜4(光学元件)，其使从光源2射出的光向第2反射镜3侧偏转；第2反射镜3(光学元件)，其使通过第1反射镜4偏转的光向会聚透镜5侧偏转；会聚透镜5(光学元件)，其会聚通过第2反射镜3偏转的光而使其照射到整个或部分的基板6的表面6a的较宽的检查区域上；基板支架7，其配置在会聚透镜5的下方，例如保持平板显示器(FPD)用的玻璃基板作为成为检查对象的基板6。此处，光源2、第1反射镜4、第2反射镜3、会聚透镜5、以及基板支架7被收容在矩形箱状的装置外壳体9中，该装置外壳体9的观察者侧的一侧面(正面)9a的一部分开口，使得观察者8可以目视观察基板6的表面6a。另外，标号9b表示除了成为正面的一侧面9a以外的、构成装置外壳体9 的其它侧面(背面、右侧面、左侧面)。 [0017] 第1反射镜4形成为矩形薄板状，设在光源2的出射光轴上，并且被倾斜地设置，使得镜面4a朝向第2反射镜3侧，使从光源2射出的照明光向设于装置外壳体9的上方的第2反射镜3反射(偏转)。另外，在第1反射镜4上例如安装有电机等的旋转驱动单元
10，通过设在装置外壳体9的开口侧的操作部11的驱动开关11a的操作，在以旋转驱动单元10的轴线O1为中心的预定旋转角度范围内反复地正转、反转(摆动)。例如，在与照明光的光轴交叉的轴上，使第1反射镜4周期性地以±几度的微小角度往返转动(摆动)，由此被第2反射镜3反射后照射到基板6上的照明光的光轴O2可以在与光轴O2垂直的方向上周期性地移位。通过该照明光的光轴O2的周期性移位(摆动)，照明光的光束在基板6的表面上摆动。此处，第1反射镜4的周期性转动是，以使得光轴O2可以在基板6的表面
6a上移位约10mm～100mm的微小角度进行转动，从观察者8的检查效率方面考虑，按照优选为在平面距离上改变30mm～70mm，更好为在平面距离上改变约为50mm的方式进行周期性运动。

[0018] 第2反射镜3形成为矩形薄板状，设在比光源2更上方的第1反射镜4的反射光轴上，并且被倾斜地设置，使得镜面3a朝向会聚透镜5。并且，第2反射镜3被旋转轴3b可旋转地支撑，该旋转轴3b与装置外壳体9的观察者8侧的一侧面9a平行地延伸设置，该旋转轴3b连接在电机等的旋转驱动单元12上。该旋转驱动单元12根据操作部11的操作来对第2反射镜3进行旋转控制，从而改变通过会聚透镜5照射的照明光对基板6的表面6a的照射范围，例如使第2反射镜3以±30°的较大角度旋转。

[0019] 会聚透镜5例如由形成为矩形板状的菲涅耳透镜构成，用于会聚被第2反射镜3反射的光而使其照射到基板6的表面6a上。在本实施方式中，由把从光源2射出的扩散光转换为平行光束的第1菲涅耳透镜、以及接近该第1菲涅耳透镜配置的会聚平行光束的第2菲涅耳透镜构成了会聚透镜5，但也可以由一个菲涅耳透镜构成。以后，把该会聚透镜5称为菲涅耳透镜。

[0020] 基板支架7形成为矩形板状，可在其上面7a通过吸附单元(省略图示)来支撑基板6。并且，基板支架7配置在菲涅耳透镜5的下方，使得通过菲涅耳透镜5会聚的照明光照射到基板6的表面6a上。另外，基板支架7被旋转轴7b可旋转地支撑，该旋转轴7b与装置外壳体9的观察者8侧的一侧面9a平行地延伸设置。在该旋转轴7b上连接了电机等的旋转驱动单元13，通过操作部11的驱动开关11a的操作，基板支架7在照明光下从水平姿态倾斜为适合于宏观检查的预定的倾斜角，或者反转以进行背面检查。 [0021] 下面，说明使用如上构成的外观检查装置1进行基板6的检查的方法。 [0022] 首先，在基板支架7的上面7a的基准位置上载置基板6并吸附保持，获取基板6的原点坐标，将基板支架7竖起为预定的倾斜角。然后，通过第1反射镜4和第2反射镜3以及菲涅耳透镜5向载置于基板支架7上的基板6照射从光源2射出的照明光。如图1所示，在载置于基板支架7上的基板6较大、通过菲涅耳透镜5会聚的照明光不能照射到基板6的整个面时，对第2反射镜3进行旋转驱动，使被第2反射镜3反射的照明光在基板6上、在被竖起为预定的倾斜角的基板6的上下方向上进行扫描。观察者8观察照射到基板6的表面6a上的光的反射光，来检查在基板6的表面6a上有无缺陷。此处，在基板6的表面6a上例如产生伤痕时，所照射的照明光因该缺陷而漫反射，看起来与其它正常部分不同。 [0023] 进行该宏观检查时，观察者8操作操作部11的操纵杆11b来使旋转驱动单元13正反转，使基板支架7转动到在照明下容易看清基板6上的缺陷的倾斜角度。把基板支架7设定为适合于观察者8观察的倾斜角度后，在前后方向上微动操纵杆11b，使基板支架7前后摆动，由此可以良好地检测在基板6的表面6a上产生的缺陷。

[0024] 在通过该目视观察检测出了基板6的表面6a上有缺陷时，观察者8使基板支架7停止微动。在该阶段，驱动安装在第1反射镜4上的旋转驱动单元10，使第1反射镜4在预定的角度范围内周期性地往返转动(微 小地摆动)。通过该第1反射镜4的周期性摆动运动，照射到基板6的表面6a上的照明光的光轴O2随着摆动运动在从光轴O3到光轴O4的范围内移位。观察者8观察通过目视观察检测出的缺陷是随着该光轴的周期移位而在基板6的表面6a上移动还是固定。即，如果是基板6本身所产生的真缺陷，则即使照明光的光轴O2从光轴O3移位到光轴O4，其位置也不变化，相对于此，如果是由于照明光学系统的不良因素(例如附着在光学元件表面上的尘埃)而投影到基板6的表面6a上的伪缺陷，则该伪缺陷随着光轴的移位而在基板6上摆动。因此，如果通过目视检测出的缺陷周期性地摆动，则判断为因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷，可以识别出基板6上的真缺陷。另一方面，如果通过目视检测出的缺陷不随光轴的周期移位而移动，则判断为该检测出的缺陷是基板6本身的真缺陷，例如使用激光指示器等来获取(登记)该真缺陷的位置坐标。 [0025] 在被检查的基板6较大、不能向整个面照射光而对检查范围进行分割检查的情况下，调节第2反射镜3的角度，向各个分割范围照射照明光，反复进行与前述相同的操作，实施基板6的整个面的检查。

[0026] 因此，在如上构成的外观检查装置1中，在比第2反射镜3小的第1反射镜4上设置旋转驱动单元10，由此能够以旋转驱动单元10的轴线O1为中心周期性地反复进行正转、反转(摆动)，来使第1反射镜4以微小角度往返转动，可以使通过菲涅耳透镜5会聚后照射到基板6的表面6a上的照明光的光轴O2在从光轴O3到光轴O4的范围内周期性地移位。由此，可以识别通过目视检测出的缺陷中、随着光轴O2的周期性移位而在基板6上周期性地摆动的因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷、和基板6本身所产生的真缺陷。 [0027] 根据使用了如上构成的外观检查装置1的外观检查方法，能够可靠地识别出现有方法无法实现的、因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷和基板6本身的真缺陷，能够提高外观检查中的缺陷检测精度。

[0028] 这样，通过使照明光学系统摆动，能够可靠地识别因照明光学系统造成的伪缺陷和基板6上的真缺陷，只检测出基板6上的真缺陷，例如， 可以减少在后面工序中进行的、使用显微镜等的缺陷详细观察的工夫，可以减少基板检查所需的时间。 [0029] 另外，本发明不限于上述第1实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围内适当变更。例如，作为使照射到基板6的表面6a上的照明光的光轴O2或照明光的焦点位置周期性地移位的单元，除了使第1反射镜4摆动以外，也可以使光源2、或第2反射镜3、配置在光源2附近的透镜、菲涅耳透镜5等的配置于照明光学系统中的光学元件中的至少一方摆动。例如，也可以周期性地按压第1反射镜4、第2反射镜3、菲涅耳透镜5等的板状光学元件的周边而使其弯曲，使照明光的光轴或焦点位置A移位，或者使构成照明光学系统的至少一个光学元件在与光轴O2交叉的平面内沿一个方向或另一方向连续或间断地移动，从而使照明光的光轴移位。并且，以上通过旋转驱动单元10使各个光学元件周期性地摆动，但如果可通过观察者8的肉眼来识别出由于照明光学系统而在基板6上出现的伪缺陷，则不必使其周期性地摆动，也可以随机地摆动。并且，在第1实施方式中，形成了使用第1反射镜4和第2反射镜3来使从光源2射出的照明光偏转的结构，但也可以不使用第1反射镜4，而使来自光源2的照明光直接照射到第2反射镜3上。在这些结构中，通过设置驱动单元，使构成照明光学系统的至少一个光学元件摆动，使照射到基板6上的照明光的光轴移位，或改变照明光的焦点位置A，从而可以识别是否为因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷。 [0030] 下面，参照图2说明本发明的第2实施方式的外观检查装置和外观检查方法。 [0031] 本发明的第2实施方式与图1所示的第1实施方式一样，涉及用于例如FPD用玻璃基板的检查的外观检查装置20。此处，对与第1实施方式的外观检查装置1相同的结构标以相同标号，并省略详细说明。另外，在图2中，表示从观察者8(在图2中未图示)侧观察外观检查装置20内部时的状态。并且，在图2中，示出了以轴线O5为中心使基板6旋转成适合于宏观检查的预定倾斜角(45°～60°)的状态。

[0032] 图2所示的外观检查装置20与第1实施方式不同，没有设置使从光 源2射出的光的光轴偏转的反射镜。另一方面，设有固定为预定的角度以能够向基板6的表面6a照射照明光的两个菲涅耳透镜5、以及向各个菲涅耳透镜5照射光的两个光源2。并且，各个光源2与菲涅耳透镜5相对地设置，配置在比菲涅耳透镜5更靠装置外壳体9的上方的位置。另外，在光源2上安装了例如直线运动致动器等的驱动单元21，通过该驱动单元21使光源
2在X方向上(光轴方向)往返移动(摆动)，从而周期性地微动。另外，根据例如图1所示的操作部11的驱动开关11a(在图2中未示出)的操作来控制驱动单元21。此处，光源
2的周期性的微动进行为使得菲涅耳透镜5的焦点位置在光轴O2线上例如移位约50mm～
150mm，从观察者的检查效率的方面考虑，优选为使光源2沿光轴O2线周期性地往返移动，使得作为焦点位置的移位距离，约移位100mm。另外，标号2b表示光源2的外罩。 [0033] 下面，说明使用如上构成的外观检查装置20进行基板6的检查的方法。 [0034] 从各个光源2射出光，使该光通过各个菲涅耳透镜5照射到载置于基板支架7上的基板6上。在载置于基板支架7上的基板6上照射有通过两个菲涅耳透镜5会聚的照明光。不驱动安装在光源2上的驱动单元21时的、通过菲涅耳透镜5形成的照明光的聚焦位置分别为焦点位置B。

[0035] 然后，在驱动基板支架7使其旋转到适合于观察的倾斜角度的状态下、在照明光下观察基板6的表面6a而检测到缺陷时，驱动安装在各个光源2上的驱动单元21，使光源2在光轴O2线上周期性地摆动、而且在微小范围内往返移动。通过该光源2的往返移动，照射到基板6的表面6a上的照明光的焦点位置B沿着光轴O2的方向移位到焦点位置C。观察者观察：伴随从该焦点位置B到焦点位置C的周期移位，在基板6上出现的缺陷在基板6的表面6a上是否有例如大小变化(放大、缩小)、或鲜明度的变化等聚焦状态的变化，或者是否完全或几乎没有变化。在确认有变化时，判断为由于照明光学系统的光学元件的不良因素而投影到基板6上的伪缺陷。另一方面，如果通过目视检测出的缺陷不随光源2的往返移动而变化、在基板6的表面6a上没有变化，则判断为该通过目 视检测出的缺陷是基板
6上的真缺陷，例如使用激光指示器等获取(登记)真缺陷的位置坐标。

[0036] 因此，在如上构成的外观检查装置20中，在光源2上设置驱动单元21，在光轴上周期性地反复进行往返移动，由此可以使通过菲涅耳透镜5会聚的照明光的焦点位置在B和C之间周期性地移位。由此，可以识别在基板6的表面6a上出现的缺陷中、随着焦点位置的周期移位而变化的因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷和不随之变化的基板6本身产生的真缺陷。

[0037] 另外，本发明不限于上述第2实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围内适当变更。例如，作为使照射到基板6的表面6a上的光的焦点位置(焦距)周期性地移位的单元，在光源2上设置了驱动单元21，但也可以使光源2的透镜2a或菲涅耳透镜5在光轴O2方向上往返移动，使照明光的焦点位置移位，或使菲涅耳透镜5沿光轴O2方向周期性地弯曲，使照明光的焦点位置移位。并且，在第2实施方式中，形成了具有多个光源2和菲涅耳透镜
5的结构，但各自的数量没有特别限定。另外，也可以设置使从光源2射出的照明光偏转的反射镜，使该反射镜在光轴方向上往返移动或弯曲移位，从而使焦点位置移位。并且，在第
2实施方式中，使构成照明光学系统的至少一个光学元件移动，从而使照明光的焦点位置周期性地移位，但不限于此，焦点位置移位为使观察者能够识别出因照明光学系统的不良因素造成的伪缺陷即可。