JP2009244091A - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚の大きい透明な基板の欠陥の検査において、基板の周辺部のノイズの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させる。
【解決手段】検査テーブル５は、四角形の透明な基板１をその向かい合う二辺だけで支持する。投光系は、光線を基板１の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板１の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、基板１の走査を行う。ＣＰＵ６０は、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板１の表面への照射範囲、及び検査テーブル５により散乱されて散乱光を発生する光線の基板１の表面への照射範囲を除外して、基板１の検査範囲を決定し、光線が照射されている基板１の表面上の位置を検出して、欠陥検出回路２５，３５が検出した欠陥の位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光用マスク等に用いられるガラス基板や石英基板等の板厚の大きな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、特に透明な基板を検査するの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、露光装置を用いて、フォトマスクのパターンをガラス基板やプラスチック基板等のパネル基板に転写して行われる。フォトマスクは、ガラス基板や石英基板等のマスク基板の表面に、パターンの部分以外の光を遮断するクロム膜等を形成して製造される。マスク基板に傷や異物等の欠陥が存在すると、クロム膜等の形成やパターンの転写が良好に行われず、不良の原因となる。このため、基板検査装置を用いて、マスク基板の欠陥の検査が行われている。

従来の基板検査装置によるマスク基板の検査では、できるだけマスク基板に接触しない様にするため、四角形のマスク基板の四辺又は四隅を支持しながら検査を行っていた。しかしながら、従来の様に基板の四辺又は四隅を支持する場合、基板の裏面を一切支持しないと、基板がその自重によってすり鉢状にたわみ、特に基板が大型になる程たわみ量が大きくなる。このため、従来の基板検査装置で光学系の焦点位置を基板に合わせるためには、複雑な計算を行って基板のたわみを解析するか、あるいはオートフォーカス機構等を用いて基板の表面の高さを実際に測定し、基板の複雑なたわみに応じて基板又は光学系を上下に移動する必要があった。これに対し、特許文献１には、基板をその向かい合う二辺だけで支持し、支持された基板のたわみに応じて、基板支持手段又は光学系を上下へ移動して、光学系の焦点位置の調整を簡単に行う技術が開示されている。
特開２００７−１０７８８４号公報

特許文献１に記載の基板検査装置は、クロム膜等によりパターンが形成された膜付きのマスク基板について、異物やクロム膜のピンホール等の欠陥が無いか検査するものであった。マスク基板のクロム膜の部分へ照射された検査光は、クロム膜で反射され、クロム膜にピンホールが存在すると、ピンホールのところだけ検査光が透過する。従って、マスク基板のクロム膜で覆われた周辺部では、クロム膜にピンホールが存在しない限り、検査光がマスク基板の内部へ透過することはなかった。

特許文献１に記載の技術を用いて、クロム膜が付いていない全体に透明なマスク基板の検査を行ったところ、マスク基板の周辺部で、マスク基板の内部へ透過した検査光が、基板の縁のテーパや基板を支持する基板支持体により散乱されて、散乱光が発生し、それらがノイズとして検出されるという問題が発生した。

本発明の課題は、板厚の大きい透明な基板の欠陥の検査において、基板の周辺部のノイズの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させることである。

本発明の基板検査装置は、四角形の透明な基板をその向かい合う二辺だけで支持する検査テーブルと、光線を基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、基板の走査を行う投光系と、レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、光線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、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と平行な方向へ移動する第１の移動手段と、第１の移動手段を制御する第１の制御手段と、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更する第２の移動手段と、第２の移動手段を制御する第２の制御手段と、受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する検出手段と、基板の検査範囲を決定して第１の制御手段及び第２の制御手段に指示し、光線が照射されている基板の表面上の位置を検出して、検出手段が検出した欠陥の位置を検出する処理手段とを備え、処理手段が、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定するものである。

また、本発明の基板検査方法は、検査テーブルにより、四角形の透明な基板をその向かい合う二辺だけで支持し、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定し、投光系から光線を基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、基板の走査を行い、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と平行な方向へ移動し、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更し、これらを繰り返して、検査範囲全体で光線による基板の走査を行い、光線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、受光した散乱光から基板の表面の欠陥を検出し、光線が照射されている基板の表面上の位置を検出して、検出した欠陥の位置を検出するものである。

検査テーブルにより、四角形の透明な基板をその向かい合う二辺だけで支持し、投光系から光線を基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、光線による基板の走査を行い、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と平行な方向へ移動し、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更し、これらを繰り返して、検査範囲全体で光線による基板の走査を行う。このとき、基板全体を検査範囲とすると、基板の周辺部において、基板の縁のテーパへ直接照射された光線が、基板の縁のテーパにより散乱されて、散乱光が発生する。また、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパへ照射された光線が、基板の縁のテーパにより散乱されて、散乱光が発生する。基板の支持された二辺と垂直な方向では、さらに、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて検査テーブルへ照射された光線が、検査テーブルにより散乱されて、散乱光が発生する。そして、これらの散乱光がノイズとして検出され、欠陥の検出精度が低下する。本発明では、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定するので、基板の周辺部のノイズの影響が無くなり、欠陥の検出精度が向上する。

さらに、本発明の基板検査装置は、検査テーブルが、基板の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面を有する基板支持部を有し、処理手段が、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定するものである。また、本発明の基板検査方法は、検査テーブルに、基板の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面を有する基板支持部を設け、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定するものである。

基板の支持された二辺と垂直な方向では、光線を所定の距離だけ移動して、光線による基板の走査を行い、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更する。このとき、基板の支持された二辺と垂直な方向の幅全体を検査範囲とすると、基板の支持された二辺の周辺部において、基板の縁のテーパの角へ直接照射された光線、及び基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射された光線が、基板の縁のテーパの角により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて検査テーブルの基板支持部の角へ照射された光線が、基板支持部の角により散乱されて、散乱光が発生する。基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置は、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置よりも基板の内側にあり、基板の厚さに応じて変化する。基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置も、基板の厚さに応じて変化する。そこで、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定する。基板の支持された二辺と垂直な方向において、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲が、検査範囲から確実に除外される。

さらに、本発明の基板検査装置は、処理手段が、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定するものである。また、本発明の基板検査方法は、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定するものである。

基板の支持された二辺と平行な方向では、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に移動して、光線による基板の走査を行う。このとき、基板の支持された二辺と平行な方向の幅全体を検査範囲とすると、光線を基板の表面へ斜めに照射しているので、基板の支持された二辺と垂直な一方の辺の周辺部では、基板の縁のテーパの角へ直接照射された光線のみが、基板の縁のテーパの角により散乱されて、散乱光が発生する。基板の支持された二辺と垂直な他方の辺の周辺部では、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射された光線と、基板の縁のテーパの角へ直接照射された光線とが、基板の縁のテーパの角により散乱されて、散乱光が発生する。そこで、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定する。基板の支持された二辺と平行な方向において、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲が、検査範囲から確実に除外される。

本発明によれば、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定することにより、板厚の大きい透明な基板の欠陥の検査において、基板の周辺部のノイズの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、検査テーブルに、基板の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面を有する基板支持部を設け、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定することにより、基板の支持された二辺と垂直な方向において、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を、検査範囲から確実に除外することができる。

さらに、本発明によれば、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定することにより、基板の支持された二辺と平行な方向において、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を、検査範囲から確実に除外することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の概略構成を示す図である。基板検査装置は、検査テーブル５、投光系、角度検出器１５、上受光系２０、下受光系３０、アンプ２４，３４、欠陥検出回路２５，３５、焦点調節機構４０、焦点調節制御回路４１、基板移動機構５０、基板移動制御回路５１、投光系移動機構５２、投光系移動制御回路５３、上受光系移動機構５４、上受光系移動制御回路５５、下受光系移動機構５６、下受光系移動制御回路５７、ＣＰＵ６０、及びメモリ７０を含んで構成されている。

検査対象の透明な基板１が、検査テーブル５上に搭載されている。検査テーブル５には、図面横方向に伸びる基板支持部が、図面奥行き方向に２つ平行に配置されている。図２は、検査テーブルに搭載された基板の斜視図である。各基板支持部５ａは、その長手方向の長さに渡って、基板１に接触する傾斜面５ｂを有する。四角形の基板１を検査テーブル５に搭載したとき、基板支持部５ａの傾斜面５ｂが基板１の向かい合う二辺の底に接触して、検査テーブル５は四角形の基板１をその向かい合う二辺だけで支持する。

図１において、検査テーブル５に搭載された基板１の上方には、走査部１０及びミラー１４からなる投光系が配置されている。図３は、走査部の上面図である。走査部１０は、レーザー光源１１、レンズ１２ａ、ｆθレンズ１２ｃ、及びポリゴンミラー１３を含んで構成されている。レーザー光源１１は、検査光となるレーザー光線を発生する。レンズ１２ａは、レーザー光源１１から発生されたレーザー光線を集光し、基板１の表面に焦点が合う様に収束する。レンズ１２ａで集光されたレーザー光線は、ポリゴンミラー１３で反射され、ｆθレンズ１２ｃへ入射する。ｆθレンズ１２ｃは、ポリゴンミラー１３の回転により振られるレーザー光線の焦点面を平面位置に合わせる。ｆθレンズ１２ｃを透過したレーザー光線は、図１のミラー１４へ照射される。ミラー１４は、走査部１０から照射されたレーザー光線を、基板１の表面へ斜めに照射する。このとき、ポリゴンミラー１３が図３の矢印方向へ回転することにより、ミラー１４から基板１の表面へ照射されるレーザー光線が図１の図面奥行き方向へ移動して、レーザー光線による基板１の走査が行われる。本実施の形態では、一例として、走査範囲を２００ｍｍとする。

図１において、ＣＰＵ６０は、後述する様に基板１の検査範囲を決定して、基板移動制御回路５１へ基板１の移動を指示する。基板移動制御回路５１は、ＣＰＵ６０の指示により、基板移動機構５０を駆動する。基板移動機構５０は、例えば直動モータを含んで構成され、検査テーブル５を図面横方向へ移動する。基板移動機構５０が検査テーブル５を移動することにより、検査テーブル５に搭載された基板１が矢印に示す基板移動方向へ移動され、投光系からのレーザー光線が基板１の図面横方向の長さに渡って照射される。従って、検査テーブル５の一回の移動により、図面奥行き方向に走査範囲の幅だけ基板１の検査が行われる。

続いて、ＣＰＵ６０は、投光系移動制御回路５３へ走査範囲の変更を指示する。投光系移動制御回路５３は、ＣＰＵ６０の指示により、投光系移動機構５２を駆動する。投光系移動機構５２は、例えば直動モータを含んで構成され、投光系を図面奥行き方向へ移動する。投光系移動機構５２が投光系を移動することにより、投光系からのレーザー光線による基板１の走査範囲が図面奥行き方向へ変更される。そして、レーザー光線による基板１の走査及び検査テーブル５の移動と、走査範囲の変更とを繰り返すことにより、基板１の検査範囲全体の検査が行われる。

投光系を図面奥行き方向へ移動する際は、上受光系２０及び下受光系３０を、投光系と同じだけ移動する。ＣＰＵ６０は、上受光系移動制御回路５５及び下受光系移動制御回路５７へ移動を指示する。上受光系移動制御回路５５及び下受光系移動制御回路５７は、ＣＰＵ６０の指示により、上受光系移動機構５４及び下受光系移動機構５６をそれぞれ駆動する。上受光系移動機構５４及び下受光系移動機構５６は、例えば直動モータを含んで構成され、上受光系２０及び下受光系３０を投光系と同じだけそれぞれ移動する。

なお、検査ステージ５を移動する代わりに、投光系を図面横方向へ移動することにより、基板１と投光系とをレーザー光線の走査方向と直交する方向へ相対的に移動してもよい。その場合は、上受光系及び下受光系を、投光系と一緒に移動する。また、投光系を移動する代わりに、検査ステージ５を図面奥行き方向へ移動することにより、基板１と投光系とをレーザー光線の走査方向へ相対的に移動して、レーザー光線による基板の走査範囲を変更してもよい。

基板１へ斜めに照射されたレーザー光線の一部は基板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の内部へ透過したレーザー光線は、基板１の表面から離れるに従って広がり、その一部は基板１の裏面で反射され、一部は基板１の裏面から基板１の外へ射出される。

基板１の表面側において、基板１の表面で反射されたレーザー光線の光軸から外れた位置に、上受光系２０が配置されている。上受光系２０は、レンズ２１、受光部２２、及び光電子倍増管２３を含んで構成されている。図４は、上受光系を上から見た図である。レンズ２１は、基板１からの散乱光を集光し、受光部２２へ照射する。レンズ２１の焦点位置は、基板１の表面に合っている。受光部２２は、複数の光ファイバー２２ａを束ねて構成され、レンズ２１で集光した散乱光を受光して光電子倍増管２３の受光面へ導く。光電子倍増管２３は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。図１において、光電子倍増管２３の検出信号は、アンプ２４で増幅され、欠陥検出回路２５へ入力される。

基板１の表面に欠陥が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射され、再び基板１の表面へ到達したレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。これらの散乱光が、基板１の表面側に配置された上受光系２０で受光される。基板１の内部に欠陥が存在する場合、基板１の内部へ透過したレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されたレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。これらの散乱光が、基板１を透過して、基板１の表面側に配置された上受光系２０で受光される。基板１の表面の欠陥により発生した散乱光は、基板１の内部の欠陥により発生した散乱光よりも、上受光系２０の受光部２２で受光される強度が大きい。欠陥検出回路２５は、アンプ２４で増幅された検出信号の強度から、基板１の表面の欠陥を検出する。

基板１の裏面側において、基板１の裏面から基板１の外へ射出されたレーザー光線の光軸から外れた位置に、下受光系３０が配置されている。下受光系３０は、レンズ３１、受光部３２、及び光電子倍増管３３を含んで構成されている。ＣＰＵ６０は、焦点調節制御回路４１へ下受光系３０の焦点位置の調節を指示する。焦点調節制御回路４１は、ＣＰＵ６０の指示により、焦点調節機構４０を駆動する。焦点調節機構４０は、例えばパルスモータを含んで構成され、レンズ３１及び受光部３２を上下に移動する。焦点調節機構４０がレンズ３１及び受光部３２を上下に移動することにより、下受光系３０の焦点位置が基板１の内部に合う様に調節される。

図５は、下受光系を横から見た図である。レンズ３１は、基板１からの散乱光を集光し、受光部３２へ照射する。受光部３２は、複数の光ファイバー３２ａを束ねて構成され、レンズ３１で集光した散乱光を受光して光電子倍増管３３の受光面へ導く。光電子倍増管３３は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。図１において、光電子倍増管３３の検出信号は、アンプ３４で増幅され、欠陥検出回路３５へ入力される。

基板１の表面に欠陥が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。この散乱光が、基板１を透過して、基板１の裏面側に配置された下受光系３０で受光される。複数の光ファイバー３２ａを束ねた受光部３２で受光された散乱光は、欠陥の形状をほぼそのまま表した形状となる。また、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射され、再び基板１の表面へ到達したレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。基板１の板厚が大きいとき、この散乱光は、レーザー光線が基板１の表面へ照射された位置からかなり離れた位置で発生する。下受光系３０のレンズ３１による受光領域を最適位置にすると、この散乱光は下受光系３０で受光されない。

基板１の内部に欠陥が存在する場合、基板１の内部へ透過したレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されたレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。これらの散乱光が、基板１を透過して、基板１の裏面側に配置された下受光系３０で受光される。複数の光ファイバー３２ａを束ねた受光部３２で受光された散乱光は、欠陥の形状に関わらず、縦横に広がった十字形状となる。欠陥検出回路３５は、この散乱光の形状的特徴から、基板１の内部の欠陥を検出する。基板１の裏面側に配置された下受光系３０により、基板１を透過した散乱光を受光するので、基板１の表面付近の欠陥だけでなく、基板１の表面から離れた深い位置にある欠陥も検出される。

角度検出器１５は、走査部１０のポリゴンミラー１３の回転角度を検出する。基板移動制御回路５１は、基板移動機構５０への駆動信号から、検査テーブル５の図面横方向の位置を把握する。ＣＰＵ６０は、投光系の図面奥行き方向の位置、角度検出器１５の検出結果及び基板移動制御回路５１からの位置情報に基づき、レーザー光線が照射されている基板１の表面上の位置を検出する。そして、ＣＰＵ６０は、欠陥検出回路２５，３５が欠陥を検出したときレーザー光線が照射されている基板１の表面上の位置を、欠陥の位置として、欠陥検出回路２５，３５の検出結果と共にメモリ７０に記憶する。

以下、ＣＰＵ６０による基板１の検査範囲の決定方法について説明する。なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図６は、入射光、反射光、透過光、及び射出光の関係を説明する図である。基板１の表面へ照射された入射光をＩＡ、入射光ＩＡが基板１の表面で反射された反射光をＩＲ０、入射光ＩＡが基板１の内部へ透過した透過光をＩＡ０、透過光ＩＡ０が基板１の裏面から射出された射出光をＩＳ１、透過光ＩＡ０が基板１の裏面で反射された反射光をＩＡ１、反射光ＩＡ１が基板１の表面から射出された射出光をＩＲ１、反射光ＩＡ１が基板１の表面で反射された反射光をＩＡ２、反射光ＩＡ２が基板１の裏面から射出された射出光をＩＳ２、反射光ＩＡ２が基板１の裏面で反射された反射光をＩＡ３、反射光ＩＡ３が基板１の表面から射出された射出光をＩＲ２とする。

一例として、投光系からのレーザー光線の基板１の表面及び裏面での反射率を５％、基板１の内部におけるレーザー光線の吸収率を０％とすると、入射光ＩＡの光量を１００としたとき、反射光ＩＲ０、透過光ＩＡ０、射出光ＩＳ１、反射光ＩＡ１、射出光ＩＲ１、反射光ＩＡ２、射出光ＩＳ２、反射光ＩＡ３、及び射出光ＩＲ２の光量は、それぞれ次の通りとなる。
ＩＲ０＝５
ＩＡ０＝９５
ＩＳ１＝９０．２５
ＩＡ１＝４．７５
ＩＲ１＝４．５１２５
ＩＡ２＝０．２３７５
ＩＳ２＝０．２２５６２５
ＩＡ３＝０．０１１８７５
ＩＲ２＝０．０１１２８１２

これらの内、基板１の表面で反射された反射光ＩＲ０、及び基板１の表面から射出された射出光ＩＲ１，ＩＲ２は、基板１の縁又は検査テーブル５で散乱されない。また、反射光ＩＡ２、射出光ＩＳ２、及び反射光ＩＡ３の光量は、入射光ＩＡの光量に対して０．３％以下と非常に小さい。そこで、本実施の形態では、入射光ＩＡ、透過光ＩＡ０、射出光ＩＳ１、及び反射光ＩＡ１が、基板１の縁又は検査テーブル５の基板支持部５ａにより散乱されて発生する散乱光によるノイズを考慮して、基板１の検査範囲を決定する。基板の厚さをＴ、空気の屈折率をＮ１、基板の屈折率をＮ２、レーザー光線の入射角をＩ、屈折角をＲとすると、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と、反射光ＩＡ１の基板１の表面への照射位置とは、図中に示す式で計算される距離Ｄだけ離れている。

図７〜図１１は、基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。図７〜図１１において、基板１の表面の縁には、テーパが形成されている。投光系からのレーザー光線が、基板１の縁から基板の中央部へ向かって、図面左方向へ移動したとき、まず、図７に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ａへ照射され、角１ａにより散乱されて、散乱光が発生する。

続いて、入射光ＩＡを図面左方向へ移動すると、図８に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ｂへ照射され、角１ｂにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ１は、テーパの大きさによる。

さらに、入射光ＩＡを図面左方向へ移動すると、図９に示す様に、透過光ＩＡＯが、基板１の裏面の縁の破線で囲んだ角１ｃへ照射され、角１ｃにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ２は、図８の距離Ｘ１より大きく、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、入射光ＩＡを図面左方向へ移動すると、図１０に示す様に、反射光ＩＡ１が、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ａへ照射され、角１ａにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ３は、図９の距離Ｘ２より大きく、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、入射光ＩＡを図面左方向へ移動すると、図１１に示す様に、反射光ＩＡ１が、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ｂへ照射され、角１ｂにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ４は、図１０の距離Ｘ３より大きく、基板１の厚さに応じて変化する。

図１２及び図１３は、基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板支持部で発生する散乱光を説明する図である。投光系からのレーザー光線が、基板１の縁から基板の中央部へ向かって、図面左方向へ移動したとき、まず、図１２に示す様に、射出光ＩＳ１が、基板支持部５ａの傾斜面５ｂの破線で囲んだ角５ｃへ照射され、角５ｃにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ５は、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、入射光ＩＡを図面左方向へ移動すると、図１３に示す様に、射出光ＩＳ１が、基板支持部５ａの破線で囲んだ角５ｄへ照射され、角５ｄにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｘ６は、図１２の距離Ｘ５より大きく、基板１の厚さに応じて変化する。なお、本実施の形態では、基板支持部５ａの下側の部分に、射出光ＩＳ１と平行な面５ｅが形成されている。このため、入射光ＩＡをさらに図面左方向へ移動しても、射出光ＩＳ１が、基板支持部５ａの角５ｄより下側の部分へ照射されて散乱されることはない。

ＣＰＵ６０は、基板１の検査範囲を決定する際、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されて基板１の縁のテーパの角１ｂへ照射されるレーザー光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁まで（図１１の距離Ｘ４）と、基板１の内部へ透過して基板１の裏面から射出されて基板支持部５の角５ｄへ照射されるレーザー光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁まで（図１３の距離Ｘ６）とを除外して、基板１のＸ方向の検査範囲を決定する。基板１の支持された二辺と垂直なＸ方向において、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生するレーザー光線の基板１の表面への照射範囲、及び検査テーブル５により散乱されて散乱光を発生するレーザー光線の基板１の表面への照射範囲が、検査範囲から確実に除外される。

図１４〜図２０は、基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。図１４〜図２０において、基板１の表面の縁には、テーパが形成されている。検査テーブル５を図面右方向へ移動したとき、まず、図１４に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ａへ照射され、角１ａにより散乱されて、散乱光が発生する。

続いて、検査テーブル５を図面右方向へ移動すると、図１５に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ｂへ照射され、角１ｂにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｙ１は、テーパの大きさによる。

さらに、検査テーブル５を図面右方向へ移動して検査を続けると、基板１の終端付近において、図１６に示す様に、反射光ＩＡ１が、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ｂへ照射され、角１ｂにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｙ２は、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、検査テーブル５を図面右方向へ移動すると、図１７に示す様に、反射光ＩＡ１が、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ａへ照射され、角１ａにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｙ３は、図１６の距離Ｙ２より小さく、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、検査テーブル５を図面右方向へ移動すると、図１８に示す様に、透過光ＩＡＯが、基板１の裏面の縁の破線で囲んだ角１ｃへ照射され、角１ｃにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｙ４は、図１７の距離Ｙ３より小さく、基板１の厚さに応じて変化する。

さらに、検査テーブル５を図面右方向へ移動すると、図１９に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ｂへ照射され、角１ｂにより散乱されて、散乱光が発生する。このとき、入射光ＩＡの基板１の表面への照射位置と基板１の縁との距離Ｙ１は、図１８の距離Ｙ４より小さく、テーパの大きさによる。

さらに、検査テーブル５を図面右方向へ移動すると、図２０に示す様に、入射光ＩＡが、基板１の表面の縁のテーパの破線で囲んだ角１ａへ照射され、角１ａにより散乱されて、散乱光が発生する。

ＣＰＵ６０は、基板１の検査範囲を決定する際、基板１の縁のテーパの角１ｂへ直接照射されるレーザー光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁まで（図１５の距離Ｙ１）と、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されて基板１の縁のテーパの角１ｂへ照射されるレーザー光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁まで（図１６の距離Ｙ２）とを除外して、基板１のＹ方向の検査範囲を決定する。基板１の支持された二辺と平行なＹ方向において、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生するレーザー光線の基板１の表面への照射範囲が、検査範囲から確実に除外される。

以上説明した実施の形態によれば、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生するレーザー光線の基板１の表面への照射範囲、及び検査テーブル５により散乱されて散乱光を発生するレーザー光線の基板１の表面への照射範囲を除外して、基板１の検査範囲を決定することにより、板厚の大きい透明な基板の欠陥の検査において、基板の周辺部のノイズの影響を無くし、欠陥の検出精度を向上させることができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、検査テーブル５に、基板１の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面５ｂを有する基板支持部５ａを設け、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されて基板１の縁のテーパの角１ｂへ照射される光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁までと、基板１の内部へ透過して基板１の裏面から射出されて基板支持部５ａの角５ｄへ照射される光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁までとを除外して、基板１の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定することにより、基板１の支持された二辺と垂直な方向において、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板１の表面への照射範囲、及び検査テーブル５により散乱されて散乱光を発生する光線の基板１の表面への照射範囲を、検査範囲から確実に除外することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、基板１の縁のテーパの角１ｂへ直接照射される光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁までと、基板１の内部へ透過して基板１の裏面で反射されて基板１の縁のテーパの角１ｂへ照射される光線の基板１の表面への照射位置から基板１の縁までとを除外して、基板１の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定することにより、基板１の支持された二辺と平行な方向において、基板１の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板１の表面への照射範囲を、検査範囲から確実に除外することができる。

本発明の一実施の形態による基板検査装置の概略構成を示す図である。 検査テーブルに搭載された基板の斜視図である。 走査部の上面図である。 上受光系を上から見た図である。 下受光系を横から見た図である。 入射光、反射光、透過光、及び射出光の関係を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板支持部で発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、レーザー光線による基板のＸ方向の走査において、基板支持部で発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。 基板全体を検査範囲とした場合、検査テーブルのＹ方向への移動において、基板の縁のテーパで発生する散乱光を説明する図である。

符号の説明

１ 基板
５ 検査テーブル
５ａ 基板支持部
１０ 走査部
１１ レーザー光源
１２ａ レンズ
１２ｃ ｆθレンズ
１３ ポリゴンミラー
１４ ミラー
１５ 角度検出器
２０ 上受光系
３０ 下受光系
２１，３１ レンズ
２２，３２ 受光部
２２ａ，３２ａ 光ファイバー
２３，３３ 光電子倍増管
２４，３４ アンプ
２５，３５ 欠陥検出回路
４０ 焦点調節機構
４１ 焦点調節制御回路
５０ 基板移動機構
５１ 基板移動制御回路
５２ 投光系移動機構
５３ 投光系移動制御回路
５４ 上受光系移動機構
５５ 上受光系移動制御回路
５６ 下受光系移動機構
５７ 下受光系移動制御回路
６０ ＣＰＵ
７０ メモリ

Claims (6)

1. 四角形の透明な基板をその向かい合う二辺だけで支持する検査テーブルと、
   光線を基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、基板の走査を行う投光系と、
   レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、光線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、
   前記検査テーブルと前記投光系及び前記受光系とを相対的に基板の支持された二辺と平行な方向へ移動する第１の移動手段と、
   前記第１の移動手段を制御する第１の制御手段と、
   前記検査テーブルと前記投光系及び前記受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更する第２の移動手段と、
   前記第２の移動手段を制御する第２の制御手段と、
   前記受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する検出手段と、
   基板の検査範囲を決定して前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段に指示し、光線が照射されている基板の表面上の位置を検出して、前記検出手段が検出した欠陥の位置を検出する処理手段とを備え、
   前記処理手段は、基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び前記検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定することを特徴とする基板検査装置。
2. 前記検査テーブルは、基板の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面を有する基板支持部を有し、
   前記処理手段は、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて前記基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定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. 前記処理手段は、基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板検査装置。
4. 検査テーブルにより、四角形の透明な基板をその向かい合う二辺だけで支持し、
   基板の縁のテーパにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲、及び検査テーブルにより散乱されて散乱光を発生する光線の基板の表面への照射範囲を除外して、基板の検査範囲を決定し、
   投光系から光線を基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を基板の支持された二辺と垂直な方向へ所定の距離だけ移動して、基板の走査を行い、
   検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と平行な方向へ移動し、検査テーブルと投光系及び受光系とを相対的に基板の支持された二辺と垂直な方向へ移動して、光線による基板の走査範囲を変更し、これらを繰り返して、検査範囲全体で光線による基板の走査を行い、
   光線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、
   受光した散乱光から基板の表面の欠陥を検出し、
   光線が照射されている基板の表面上の位置を検出して、検出した欠陥の位置を検出することを特徴とする基板検査方法。
5. 検査テーブルに、基板の向かい合う二辺の底に接触する傾斜面を有する基板支持部を設け、
   基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出されて基板支持部の角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と垂直な方向の検査範囲を決定することを特徴とする請求項４に記載の基板検査方法。
6. 基板の縁のテーパの角へ直接照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までと、基板の内部へ透過して基板の裏面で反射されて基板の縁のテーパの角へ照射される光線の基板の表面への照射位置から基板の縁までとを除外して、基板の支持された二辺と平行な方向の検査範囲を決定することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の基板検査方法。

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