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JP2012073036A - ガラス基板欠陥検査装置及びガラス基板欠陥検査方法 - Google Patents

ガラス基板欠陥検査装置及びガラス基板欠陥検査方法 Download PDF

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正樹 荒木
Shuichi Hiroi
修一 廣井
Kohei Kinugawa
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Abstract

【課題】
本発明は、ガラス基板の搬送方向の平坦性を確保し、精度よく検査できるガラス基板欠陥検査装置またはガラス基板欠陥検査方法を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、ガラス基板をエアで浮上力を発生させて浮上させ、前記浮上力のない検査領域に搬送し、前記検査領域において前記ガラス基板を撮像し検査するガラス基板欠陥検査装置または検査方法において、前記検査領域における前記基板ガラスの搬送方向の端部の跳ね上がりによる変位量を低減し、前記検査を行なうことを特徴とする。また、前記低減は前記検査領域における前記ガラス基板の前記変位量を測定し、前記変位量測定結果に基づいて、前記撮像する撮像手段を移動させることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ガラス基板欠陥検査装置及びガラス基板欠陥検査方法に係わり、精度よく検査できるガラス基板欠陥検査装置及びガラス基板欠陥検査方法に関する。
液晶表示パネルや太陽電池パネルの製造は、フォトリソグラフィ技術等によりガラス基板上にパターンを形成して行なわれる。その際に、ガラス基板の表面の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、従来から、欠陥検査装置を用いてガラス基板の表面の傷や異物等の欠陥検査が行なわれている。
欠陥検査を実施するためには、ガラス基板を欠陥検査装置に搬送し検査する必要がある。従来は、ロボットやローラコンベアなどが用いられているが、搬送の際にロボットの吸着パット、ローラコンベアのローラに使用されている材料がガラス基板に付着したり、傷や異物の欠陥の要因になる。このために、ガラス基板を非接触にて搬送する技術として、ガラス基板の端部を吸着保持し、エア浮上させてガラス基板を搬送する構成が、特許文献１に記載されている。また、ガラス基板上の傷または異物の検査方法が特許文献２に記載されている。
特開２００６−１８８３１３号公報 特開平９−２５７６４２号公報
前述したエア浮上でガラス基板を搬送する方式では、搬送するときの慣性によりガラス基板の先端部の跳ね上がり等の発生により、搬送方向の平坦性が失われ、検査が精度よくできないという課題がある。この課題は、昨今のガラス基板の薄型に伴いさらに顕著になってきている。
特許文献１には、ガラス基板を搬送し、停止して処理することが開示しているが、搬送中に検査するときの上記課題についての認識はなく、まして課題に対する解決策についての開示もない。また、特許文献２についても、光学式の検査装置を開示されているが、搬送中に検査することの上記課題についての認識もなく、解決策に対する開示もない。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、ガラス基板の搬送方向の平坦性を確保し、精度よく検査できるガラス基板欠陥検査装置またはガラス基板欠陥検査方法を提供することにある。
本発明は、上記の目的を達成するために、少なくとも下記の特徴を有する。
本発明は、ガラス基板をエアで浮上力を発生させて浮上させ、前記浮上力のない検査領域に搬送し、前記検査領域において前記ガラス基板を撮像し検査するガラス基板欠陥検査装置または検査方法において、前記検査領域における前記基板ガラスの搬送方向の端部の跳ね上がりによる変位量を低減し、前記検査を行なうことを第１の特徴とする。
また、本発明は、前記低減は前記検査領域における前記ガラス基板の前記変位量を測定し、前記変位量測定結果に基づいて、前記撮像する撮像手段を移動させることを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、前記検査領域おける前記ガラス基板の搬送速度の速度パターンを予め定め、前記予め定められた前記加速度に基づいて前記ガラス基板を検査することを第３の特徴とする。
さらに、本発明は、前記ガラス基板内の気泡、前記ガラス基板に表面に存在する傷の少なくとも一方を検査することを第４の特徴とする。
また、本発明は、前記変位量測定手段は非接触式レーザ変位計であることを第５の特徴とする。
さらに、本発明は、前記検査は、前記ガラス基板に照明する照明手段を前記搬送する搬送装置の下部に、前記撮像する撮像手段を前記搬送手段の上部に設けたことを第６の特徴とする。
本発明によれば、ガラス基板の搬送方向の平坦性を確保し、精度よく検査できるガラス基板欠陥検査装置またはガラス基板欠陥検査方法を提供できる。
ガラス基板欠陥装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明のガラス基板欠陥装置の第１の実施形態の搬送部を上部から見た概略構成を示した図である。 精密浮上ステージと高浮上部ステージの構成を示した図である。 精密ステージの端面からの位置おけるガラス基板の先端の変位量の測定結果を示した図である。 本発明のガラス基板欠陥装置の第１の実施形態の検査部の構成を示す図である。 1台のガラス基板検査装置においてガラス基板の平坦性を確保する本発明の第２の実施形態の制御方法を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明のガラス基板欠陥装置の実施形態を説明する。
図１は、ガラス基板欠陥装置１００の第１の実施形態を示すブロック図である。ガラス基板検査装置１００は、大別して、ガラス基板Ｐを検査する検査部１０と、エア浮上ステージ２０とガラス基板Ｐを保持し浮かしながらエア浮上ステージ２０上を搬送する駆動部３０とを具備する搬送部４０と、搬送部４０に圧搾エアを供給する圧搾エア供給源５１と空気を吸気する真空供給源５２とを具備するエア供給吸気部５０と、各部の状態を監視し、各部を制御する全体制御部６０とを有する。
図２は、本発明の第１の実施形態の搬送部４０を上部から見た概略構成を示した図である。エア浮上ステージ２０は、搬送(Ｘ)方向と搬送(Ｘ)方向に垂直な方向Ｙに複数配列された長方形の分割ステージ２１を有する。分割ステージ２１は、両端部に設けられた精密浮上ステージ２１Ｓとその間に設けられた高浮上部ステージ２１Ｈとを有する。搬送(Ｘ)方向の分割ステージ２１間のＲは、後述する検査のための検査領域である。
駆動部３０は、エア浮上ステージ２０の搬送(Ｘ)方向に沿ってけられた設けられたリニアガイド３１と、リニアガイド３１に沿って走行するリニアアクチュエータ３２と、リニアアクチュエータ３２に固定されガラス基板Ｐを保持するグリッパ３３と、リニアアクチュエータ３２のリニアガイド３１上(搬送(Ｘ)方向)の位置を検出するリニアスケール３４とを有する。
図１に示す全体制御部６０は、リニアスケール３４の位置情報を読み込み、搬送速度やグリッパ３３を制御する。
図３(ａ)は精密浮上ステージ２１Ｓの構成を、図３(ｂ)は高浮上部ステージ２１Ｈの構成を示した図である。前述したように、検査は隣接する分割ステージ２１間の幅４０ｍｍ程度の検査領域Ｒで行われる。従って、精密浮上ステージ２１は、検査領域Ｒを挟んでガラス基板Ｐの平坦度を保つようにガラス基板Ｐを浮上させる。そのために、精密浮上ステージ２１Ｓは、図３(ａ)に示すように、ガラス基板Ｐを浮上させるために圧搾エアを噴出す噴出口ＰＡ(白丸)とエアを吸引しガラス基板を吸着させる吸引口ＰＶ(黒丸)と交互に配置している。そして、圧搾エア供給源５１と真空供給源５２とを制御し、ガラス基板Ｐの平坦度を得るように両者のバランスを取っている。一方、高浮上部ステージ２１Ｈは、図３(ｂ)に示すように、ガラス基板Ｐを浮上させる圧搾エアを噴出す噴出口ＰＡのみを有し、ガラス基板Ｐを安定して浮上し搬送速度を低下させる負荷とならないようにしている。
しかしながら、図４に示すように、様々な要因によりガラス基板Ｐの平坦度が崩れてしまう。
図４は、精密ステージ２１Ｓの端面からのガラス基板Ｐの先端Ｐｔ(図２参照)の変位量(１ｍｍ／１目盛)の測定結果を示した図である。図４(ａ)は８８０ｍｍ×６８０ｍｍの面積、厚さ０．７ｍｍのガラス基板の測定結果を、図(ｂ)は同じ面積で厚さ０．４ｍｍのガラス基板の測定結果を示した図である。縦軸の変位量の一目盛は１ｍｍであり、精密ステージ２１Ｓの端面の位置での測定結果を基準として示している。また、後述するように３箇所の位置での測定結果を示す為にチャート上の位置をずらして示しており、絶対値は意味はない。測定は非接触式レーザ変位計で行い、測定条件はガラス基板の搬送速度が２５０ｍｍ／ｓ、サンプリングタイムが１ｍｓである。測定位置は、搬送方向に垂直なＹ方向のガラス基板の端部Ｐｓ(図２参照)から１０ｍｍ離れた位置Ｉａ、及びその１０ｍｍの位置からさらに３１０ｍｍ及び６１０ｍｍ離れたＩｂ，Ｉｃの計３ｋ所である。
図４から分るように、一般的な傾向として次の３点が挙げられる。第１に、中央部(Ｉｂ)では変位量が大きく、Ｙ方向の端部(Ｉａ、Ｉｃ)では比較的小さい。第２に、中央部(１ｂ)で精密ステージ２１Ｓの端面から１０ｍｍ前後の位置で変位量の変化が大きい。第３に、ガラス基板の厚さが薄いほど変位量が大きい。図４(ｂ)に示す、厚さ０．４ｍｍのガラスでは、最大変位量は１００μｍである。
以後、本発明の実施形態として説明する気泡や傷を検査するガラス基板欠陥装置では、許容平坦度は、例えば±５０μｍ程度であり、その範囲に収める必要がある。
図５は、これを実現できる本発明のガラス基板欠陥装置の第１の実施形態の検査部１０の構成を示す図である。本実施形態では、検査する撮像手段としてラインセンサを用い、検査位置におけるガラス基板Ｐの跳ね上がり量(変位量)を測定し、その変位量に基づいて、常に焦点が合うように撮像手段の位置を追従させる追従制御を行い、実際は平坦ではないが、検査からみて距離を一定に保つという意味で平坦度を確保する。
検査部１０はガラス基板Ｐの傷を検査する傷検査部１０Ａと、気泡を検査する気泡検査部１０Ｂとを有する。
傷検査部１０Ａは、撮像ユニット１１Ａと光源ユニット１６Ａとに分かれる。撮像ユニット１１Ａは、ガラス基板Ｐの表面または裏面から散乱光を受光レンズ１３Ａを介して検出するラインセンサ１２Ａと、撮像ユニット１１Ａの筐体に固定されガラス基板Ｐとの変位量Ｇを測定する距離検出センサ１４Ａと、距離検出センサ１４Ａの検出結果に基づいてラインセンサ１２Ａと受光レンズ１３Ａとを具備する撮像部を昇降する撮像部駆動部１５Ａとを有する。本実施形態では、所定のライン状の範囲を撮像するラインセンサ１２ＡとしてはラインＣＣＤを用い、距離検出センサ１４Ａとしては非接触式レーザ変位計を用いる。
また、撮像部駆動部１５Ａは、撮像ユニット１１Ａの筐体に固定されモータ１５Ａａと、駆動モータ１５Ａａで回転するボールジョイント１５Ａｂと、ボールジョイント１５Ａｂを撮像ユニット１３の筐体に固定する両端に設けられた支持部１５Ａｄと、撮像部に固定されボールジョイント１５Ａｂの回転により上下に移動するナット１５Ａｃとを有する。
一方、光源ユニット１６Ａは、１０μｍ程度の傷を検出するために、レーザ光源１７Ａと、レーザ光を斜方照射するためのミラー１８Ａと集光レンズ１９Ａとを有する。
これ等の構成によって、少なくとも、ガラス基板Ｐの先端部Ｐｔｂ(図２に示す先端Ｐｔから一定の範囲)が検査領域Ｒに来たときの跳ね(浮き)上がりなどの変位に撮像部を追従させることによって、確実に傷を検出できる。勿論、先端部Ｐｔｂだけでなく他の部分において同様に変位量検出し、撮像部を制御してもよい。特に、ガラス基板の後端部Ｐｂｂ(図２に示すガラスの後端Ｐｂから一定の範囲)示すにおいても平坦性は失われる傾向の為、その効果は高い。
一方、気泡検査部１０Ｂは基本的には傷検査部１０Ａと同じ構成を有する。気泡検査部１０Ｂは撮像手段１２Ｂによる撮像結果の輝度ムラにより気泡を検出する。そのために、光源１７Ｂとして広範囲に照射できるＬＥＤや蛍光灯を用いる。その他の構成は同じであり、撮像手段もガラス基板Ｐに移動に伴い効率よく撮像するために、ラインＣＣＤを用いている。
従って、基本検査部１０Ｂにおいても、ガラス基板Ｐの先端部Ｐｔｂが検査領域Ｒに来たときの跳ね上がりなどの変位に撮像部を追従させることによって、確実に気泡を検出できる。
上記の実施形態では、傷検査部１０Ａと気泡検査部１０Ｂを異なる検査領域に設けたが、同じ検査領域に隣接して設けてもよい。
また、上記に実施形態では、搬送(Ｘ)方向と垂直(Ｙ)な方向に、検査部１０を１箇所設けたが複数個所に設けてもよい。図４の測定結果によれば、ガラス基板Ｐの搬送方向に平行な端部においては平坦性の喪失少ないので、平坦性の喪失度合いの大きい中央部側に検査部１０を多く配置してもよい。
上記実施形態では、複数の検査装置または処理装置とラインを構成した場合を例に説明した。勿論、1台の検査装置においても上記の実施形態は有効である。図６は、1台のガラス欠陥検査装置において、ガラス基板の平坦性を確保する本発明の第２の実施形態の制御方法を示す図である。一台のガラス欠陥検査装置では、ガラス基板をステージに載置後、加速して検査して減速する。この加速、減速がガラス基板Ｐ、特に先端部Ｐｔｂ、後端部Ｐｂｂでの平坦性を崩す。図６(ａ)はガラス基板Ｐの先端Ｐｔが検査領域Ｒに入る前(時間Ｔｔ)に急激に加速して所定の速度にして一定のタイミングで撮像し、ガラス基板Ｐの後端部Ｐｂｂが検査領域Ｒを通過した後（時間Ｔｂ）に、減速する場合を示す。図６(ｂ)は、加速減速時間を緩和して、ガラス基板Ｐの先端Ｐｔが検査領域Ｒに入った後、或いは検査領域Ｒを通過した後までの間で加速し、所定の速度を得、その後、ガラス基板Ｐの後端部Ｐｂｂが検査領域Ｒに入る前、或いは検査領域Ｒを通過した後の間で減速しながら検査する場合を示す。図６(ｂ)の場合は検査中に搬送速度が変化することから、図２に示すリニアススケール３４により位置を検出して一定の距離間隔で検査する。
図６(ｃ)、図６(ｄ)は、それぞれ図６(ａ)、図６(ｂ)に対する、検査時のガラス基板Ｐの跳ね上がり量、即ち変位量を示す。加速度が大きいとガラス基板Ｐの先端部Ｐｔｂと後端部Ｐｂｂの跳ね上がり大きくなる。ガラス基板Ｐの厚さにもよるが、図６(ｃ)、図６(ｄ)から分るように、一般的に、加速度が大きいとガラス基板Ｐの先端部、後端部、特に先端部において、跳ね上がり量が大きくなる。
そこで、ガラス基板Ｐに厚さに対して、予め変位量(跳ね上がり量)を測定し、許容範囲の変位量に入る速度パターンを求めて、実際の検査で用いる。許容範囲の変位量に入らなければ、第１の実施形態で示した方法と組み合わせて行い、検査時の補正量を低減し、さらに安定して検査をする。
以上、説明した、第２の実施形態によれば、跳ね上げり現象を低減または除去できるので、搬送方向のガラス基板の平坦性をでき、ガラス基板を精度よく検査できる。
以上説明した実施形態では、特にガラス基板の先端部あるいは後端部における検査を主体に述べた。ガラス基板の薄型化に伴いその他の領域においても基板の跳ね(浮き)上がりや浮き沈むが発生することがある。その場合は、全領域に亘って、変位量を測定し、平坦度の維持する為の制御を行ってもよい。
１０：検査部 １０Ａ：傷検査部
１０Ｂ：気泡検査部 １１Ａ、１１Ｂ；撮像ユニット
１２Ａ、１２Ｂ：ラインセンサ(撮像手段) １３Ａ、１３Ｂ；受光レンズ
１４Ａ、１４Ｂ：距離検出センサ(非接触式レーザ変位計)
１５Ａ、１５Ｂ；撮像部駆動部 １６Ａ、１６Ｂ：光源ユニット
１７Ａ；レーザ光源 １８Ａ：ミラー
１９Ａ：集光レンズ ２０：エア浮上ステージ
２１：分割ステージ ２１Ｓ：精密浮上ステージ
２１Ｈ：高浮上部ステージ ３０：駆動部
３１：リニアガイド ３２：リニアアクチュエータ
３３：グリッパ ３４：リニアスケール
４０：搬送部 ５０：エア供給吸気部
５１：圧搾エア供給源 ５２：真空供給源
６０：全体制御部 １００：ガラス基板欠陥装置
Ｐ：ガラス基板 ＰＡ：圧搾エアの噴出口
ＰＶ：エアの吸引口 Ｐｂ：ガラス基板の後端
Ｐｂｂ：ガラス基板の後端部 Ｐｔ：ガラス基板の先端
Ｐｔｂ：ガラス基板の先端部 Ｒ：検査領域。

Claims (10)

  1. ガラス基板をエアで浮上させる浮上装置と、前記浮上装置がない検査領域に前記ガラス基板を搬送する搬送装置と、前記検査領域において前記ガラス基板を撮像し検査する光学式検査装置とを有するガラス基板欠陥検査装置において、
    前記検査領域における前記基板ガラスの搬送方向の端部の跳ね上がりによる変位量を低減する低減手段を有することを特徴とするガラス基板欠陥検査装置。
  2. 前記低減手段は前記検査領域における前記ガラス基板の前記変位量を測定する変位量測定手段と、前記変位量測定手段の検出結果に基づいて、前記撮像する撮像手段の移動させる移動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板欠陥検査装置。
  3. 前記変位量測定手段は非接触式レーザ変位計であることを特徴とする請求項２に記載のガラス基板欠陥検査装置。
  4. 前記検査領域おける前記ガラス基板の搬送速度の速度パターンを予め定め、前記予め定められた前記速度パターンに基づいて前記ガラス基板を検査すること特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板欠陥検査装置。
  5. 前記光学式検査装置は、前記ガラス基板内の気泡、前記ガラス基板に表面に存在する傷の少なくとも一方を検査することを特徴とすること請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス基板欠陥検査装置。
  6. 前記光学式検査装置は、前記ガラス基板に照明する照明手段を前記搬送装置の下部に、前記撮像手段を前記搬送手段の上部に設けたことを特徴とする請求項５に記載のガラス基板欠陥検査装置。
  7. ガラス基板をエアで浮上力を発生させて浮上させ、前記浮上力のない検査領域に搬送し、前記検査領域において前記ガラス基板を撮像し検査するガラス基板欠陥検査方法において、
    前記検査領域における前記基板ガラスの搬送方向の端部の跳ね上がりによる変位量を低減し、前記検査を行なうことを特徴とするガラス基板欠陥検査方法。
  8. 前記低減は前記検査領域における前記ガラス基板の前記変位量を測定し、前記変位量測定結果に基づいて、前記撮像する撮像手段を移動させることを特徴とする請求項７に記載のガラス基板欠陥検査方法。
  9. 前記検査領域おける前記ガラス基板の搬送速度の加速度を予め定め、前記予め定められた前記加速度に基づいて前記ガラス基板を検査すること特徴とする請求項７または８に記載のガラス基板欠陥検査方法。
  10. 前記ガラス基板内の気泡、前記ガラス基板に表面に存在する傷の少なくとも一方を検査することを特徴とすること請求項７乃至９のいずれかに記載のガラス基板欠陥検査方法。
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