KR20040053375A

KR20040053375A - 외관검사장치

Info

Publication number: KR20040053375A
Application number: KR10-2004-7008035A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 이마이; 마코토 니시자와
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2004-06-23
Also published as: JP4383047B2; CN1388897A; TW514725B; KR20020065480A; WO2002016916A1; CN1272624C; CN1645115A

Abstract

본 발명은 액정유리기판 등의 대형기판의 외관검사에 이용되는 외관검사용 투광장치에 관한 것으로서, 조명광원과, 이 조명광원으로부터의 빛을 피검사부재를 향하여 반사시키는 반사광학계와, 이 반사광학계의 반사광로에 배치되는 집광광학계를 구비하고, 상기 집광광학계는 적어도 2분할되며, 이들 분할된 각 집광광학계로부터의 조명광속에 의해 상기 피검사부재의 전체면을 조사 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

Description

외관검사장치{DEVICE FOR APPEARANCE INSPECTION}

본 발명은 액정유리기판 등의 대형기판의 외관검사에 이용되는 외관검사용 투광장치에 관한 것이다.

종래 액정디스플레이의 유리기판의 품질을 안정된 상태로 유지하기 위해 기판상의 레지스트 등의 막두께의 얼룩이나 ITO막상의 핀홀 등의 외관검사를 비롯하여 기판상에 인쇄된 패턴의 난류나 얼룩, 또는 기판표면에 부착한 먼지나 흠 등의 외관검사가 매우 중요해지고 있다. 이와 같은 기판의 외관검사에는 일본국 특허 공개공보93-232040호, 일본국 특허 공개공보93-232032호, 일본국 특허 공개공보97-273996호, 일본국 특허 공개공보2000-97864호에 개시된 외관검사용 투광장치가 이용되고 있다.

도 7은 일본국 특허 공개공보93-232032호에 개시된 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 외관검사용 투광장치에서는 유리기판상의 레지스트 등의 막두께의 얼룩이나 ITO막상의 핀홀 등의 외관검사가 실시된다.

광원(101)의 뒤쪽에는 타원회전미러(102)가 배치되어 있다. 광원(101)으로부터의 조명광은 타원회전미러(102)로 반사되고, 열선흡수필터(103)를 통하여 게이트(104)에 모인다. 또한 조명광은 필터(105)를 통하여 집광용 프레넬렌즈(106)에 입사되고, 평행광속으로 규제된다. 이 집광용 프레넬렌즈(106)에 의해 규제되는 평행광속 속에 피검사부재인 유리기판(107)이 광축에 대하여 소정의 각도를 갖고 배치되어 있다.

이와 같은 구성을 이루는 외관검사용 투광장치에서는 유리기판(107)의 표면이 얼룩 없이 조명되고, 관찰자(108)는 유리기판(107)의 표면으로부터 발생하는 미소한 산란광을 육안에 의해 관찰할 수 있다. 이에 따라 유리기판(107)상의 레지스트 등의 막두께의 얼룩이나 ITO막상의 핀홀 등의 결함부(109)가 검출된다.

도 8은 일본국 특허 공개공보93-232032호에 개시된 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서 도 7과 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 도 8에 나타내는 외관검사용 투광장치에서는 유리기판상에 인쇄된 패턴의 난류나 얼룩, 또는 기판표면에 부착한 먼지나 흠 등의 외관검사가 실시된다.

도 8에서는 도 7의 구성에 덧붙여서 집광용 프레넬렌즈(106)에 의해 규제되는 평행광속 속에 추가로 투광용 프레넬렌즈(110)가 배치되어 있다. 이 투광용 프레넬렌즈(110)에 의한 광속의 수렴위치(A) 바로 앞의 광로 속에 피검사부재인 유리기판(107)이 광축에 대하여 소정의 각도를 갖고 배치되어 있다.

이와 같은 구성을 이루는 외관검사용 투광장치에서는 유리기판(107)의 표면이 얼룩없이 조명되고, 관찰자(108)는 유리기판(107)으로부터의 반사광의 수렴위치(S) 근처에서 유리기판(107)의 표면으로부터 발생하는 미소한 산란광을 육안에 의해 관찰할 수 있다. 이에 따라 유리기판(107)상에 인쇄된 패턴의 난류나 얼룩, 또는 유리기판(107)표면에 부착한 먼지나 흠 등의 결함부(111)가 검출된다.

그런데 최근 액정디스플레이는 더욱 대형화의 경향에 있다. 이에 동반하여 액정디스플레이에 이용되는 유리기판은 대형화되고, 1,000mm×1,200mm의 크기의 것도 있다.

그런데 상기한 구성을 이루는 어느 쪽의 외관검사용 투광장치에서도 유리기판이 대형화되면, 그 유리기판의 크기와 동등 이상의 집광용 프레넬렌즈(106)나 투광용 프레넬렌즈(110)가 필요하게 된다. 이 때문에 이들 집광용 프레넬렌즈(106)나 투광용 프레넬렌즈(110)는 더욱 대형화하는 경향에 있다.

현재의 기술로는 렌즈직경을 필요 이상으로 크게 하는 것은 렌즈성능을 일정하게 유지하는 데에서 제작상 곤란하며, 이에 따라 유리기판(107)상을 얼룩 없이 조명하는 것도 어려워진다. 이 때문에 대형기판의 외관검사의 신뢰성이 저하한다는 문제가 있다. 또 대형의 집광용 프레넬렌즈(106)나 투광용 프레넬렌즈(110)를 사용하면 자중에 의한 렌즈의 휨이 발생하지 않도록 장치에 부착하는 것이 곤란해지는 동시에, 장치의 대형화도 피할 수 없다는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 광원으로부터의 빛을 되꺾는 것으로 장치의 높이를 억제하여 소형화를 꾀할 수 있는 외관검사장치를 제공하는 것에 있다. 또 본 발명의 목적은 집광광학계를 복수로 분할하여 조명계의 초점거리를 짧게 하는 것으로 장치의 높이를 억제하여 소형화를 꾀할 수 있는 외관검사장치를 제공하는 것에 있다.

(1) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 조명광원과, 이 조명광원으로부터의 빛을 피검사부재를 향하여 반사시키는 반사광학계와, 이 반사광학계의 반사광로에 배치되는 집광광학계를 구비하고, 상기 집광광학계는 적어도 2분할되며, 이들 분할된 각 집광광학계로부터의 조명광속에 의해 상기 피검사부재의 전체면을 조사 가능하게 했다.

(2) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1)에 기재한 장치이며, 또한 상기 각 집광광학계로부터의 조명광속은 각각 상기 피검사부재의 부분영역을 조사한다.

(3) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1)에 기재한 장치이며, 또한 상기 조명광원 및 상기 반사광학계는 상기 각 집광광학계마다 설치된다.

(4) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1)에 기재한 장치이며, 또한 상기 각 집광광학계의 광축을 초점 근처에서 교차 또는 집중시킨다.

(5) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1)에 기재한 장치이며, 또한 상기 조명광원은 복수쌍의 상기 집광광학계마다 공통으로 설치된다.

(6) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1)에 기재한 장치이며, 또한 상기 반사광학계는 제 1 반사부재와 제 2 반사부재로 이루어지고, 상기 제 1 반사부재는 상기 조명광원으로부터의 빛을 상기 제 2 반사부재를 향하여 반사시키고, 상기 제 2 반사부재는 상기 제 1 반사부재로부터의 빛을 상기 피검사부재를 향하여 반사시킨다.

(7) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (6)에 기재한 장치이며, 또한 상기 제 2 반사부재는 요동 가능하다.

(8) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (7)에 기재한 장치이며, 또한 상기 조명광원과 상기 제 1 반사부재가 연동하는 것으로 상기 피검사부재의 조사영역을 변경 가능하게 했다.

(9) 본 발명의 외관검사용 투광장치는 상기 (1) 내지 (8)의 어느 쪽인가에 기재한 장치이며, 또한 상기 조명광원과 상기 집광광학계를 광축방향으로 상대적으로 이동 가능하게 했다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 정면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 정면도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도.

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 하면도.

도 7은 종래예에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 도면.

도 8은 종래예에 관련되는 다른 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 장치본체 2: 홀더

3: 유리기판 4, 8, 10, 21: 조명광원

5, 22, 51: 반사미러 6: 집광광학계

7: 조명광속 20: 조명광학계

31: 전측절반의 영역 32: 후측절반의 영역

52: 지지부 61: 제 1 프레넬렌즈

62: 제 2 프레넬렌즈

이하 본 발명의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도이다. 도 1에 있어서, 장치본체(1)의 내부에는 홀더(2)가 배치되어 있다. 이 홀더(2)는 피검사부재로서, 예를 들면 LCD 등의 플랫디스플레이에 이용되는 대형의 유리기판(3)을 홀딩한다. 홀더(2)는 그 중심부가 회전 자유롭게 지지되고, 그 지지부를 중심으로 소정 각도의 범위에서 전후방향으로 일어나고쓰러짐(요동) 또는 반전이 가능하다. 또한 홀더(2)를 좌우방향으로, 또는 전후와 좌우방향으로 요동시킬 수도 있다.

장치본체(1) 내부의 위쪽에는 복수개의 제 1 조명광원(4)이 설치되어 있다. 조명광원(4)은 예를 들면 메탈할로겐램프로 이루어진다. 조명광원(4)은 장치본체(1)의 정면측을 향하여 전후좌우방향으로 합계 4개 배치되어 있다. 도 1에서는 편의상 좌우전후의 2개의 조명광원(4, 4)만을 도시하고 있다.

또 장치본체(1) 내부의 위쪽에는 반사광학계인 복수개의 반사미러(5)가 각각 각 조명광원(4)에 개별로 대응하여 설치되어 있다. 반사미러(5)는 정면측을 향하여 전후좌우방향으로 합계 4개 배치되어 있다. 각 반사미러(5)는 수평방향에 대하여 소정의 각도 기울여서 배치되어 있다. 전측의 2개의 반사미러(5)는 각각 전측의 각 조명광원(4)으로부터의 빛을 후술하는 유리기판방향으로 반사하도록 표면이 전측아래쪽을 향해져 있다. 후측의 2개의 반사미러(5)는 각각 후측의 각 조명광원(4)으로부터의 빛을 후술하는 유리기판방향으로 반사하도록 표면이 후측아래쪽을 향해져 있다.

이들 반사미러(5)의 각 반사광로에는 4분할된 집광광학계(6)가 배치되어 있다. 각 집광광학계(6)는 직사각형상으로 형성된 제 1 프레넬렌즈(61)와 제 2 프레넬렌즈(62)를 갖고 있다. 제 1 프레넬렌즈(61)는 반사미러(5)로부터 조명광을 입사하여 평행광속을 출사한다. 제 2 프레넬렌즈(62)는 제 1 프레넬렌즈(61)로부터 입사되는 평행광속을 수렴시켜서 조명광속(7)으로서 유리기판(3)상에 조사한다.

이들 4개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR, 6RL, 6RR)는 장치본체(1)의 전후방향과좌우방향으로 2개씩 나란히 배치되어 있다. 도 1에서는 편의상 좌측전후의 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6RL)만을 도시하고 있다. 장치본체(1)의 전측에 좌우대칭으로 위치된 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)는 후측에 좌우대칭으로 위치된 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)에 대하여 폭치수(좌우치수)가 같으며, 안길이치수(전후치수)가 약간 짧게 형성되어 있다. 장치본체(1)의 후측에 좌우대칭으로 위치된 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)는 전측의 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)에 대하여 폭치수가 같으며, 안길이치수가 약간 길게 형성되어 있다.

또 장치본체(1) 내부의 위쪽에는 복수개의 제 2 조명광원(8)이 설치되어 있다. 조명광원(8)은 예를 들면 나트륨램프로 이루어진다. 조명광원(8)은 장치본체(1)의 정면측을 향하여 전후좌우방향으로 합계 4개 배치되어 있다. 이들 조명광원(8)은 조명광원(4)의 메탈할로겐램프와 다른 파장의 빛을, 각각 대응하는 반사미러(5), 집광광학계(6)를 통하여 유리기판(3)상에 조사한다.

도 2는 상기 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 정면도이다. 도 2에 있어서 도 1과 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 장치본체(1) 전측의 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)의 각 일측가장자리는 장치본체(1)의 폭방향의 중심 부근에서 서로 접해 있다. 그리고 전측에 배열된 각 집광광학계(6)(6FL, 6FR)는 접하는 각 측가장자리를 중심으로 아래쪽으로 소정의 각도(θ1) 경사해 있다. 이 때 각 집광광학계(6)(6FL, 6FR)로부터의 조명광속(7, 7)이 유리기판(3)상에서 일부가 서로 겹치도록 각 집광광학계(6)의 광축을 초점 근처에서 교차 또는 집중시킨다. 이에 따라 유리기판(3)상의 전측절반의 영역(31)이부분조명된다.

또 장치본체(1) 후측의 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)의 각 일측가장자리는 상기한 것과 마찬가지로 장치본체(1)의 폭방향의 중심 부근에서 서로 접해 있다. 그리고 후측에 배열된 각 집광광학계(6)(6RL, 6RR)는 접하는 각 측가장자리를 중심으로 아래쪽으로 소정의 각도(θ1) 경사해 있다. 이 때 각 집광광학계(6)(6RL, 6RR)로부터의 조명광속(7, 7)이 유리기판(3)상에서 일부가 서로 겹치도록 각 집광광학계(6)의 광축을 초점 부근에서 교차 또는 집중시킨다. 이에 따라 유리기판(3)상의 후측절반의 영역(32)이 부분조명된다.

또한 장치본체(1) 후측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)는 장치본체(1) 전측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)에 대해서도 아래쪽으로 소정의 각도만큼 경사져 있다. 이에 따라 전후에 배열된 각 집광광학계(6FR과 6FL 또는 6RR과 6RL)의 각 수렴광은 초점 근처에서 각각 다른 위치(A, A’, B, B’)로 수렴한다.

이에 따라 전후좌우에 배열된 4개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR, 6RL, 6RR)의 수렴광은 유리기판(3)상에서 전체의 수렴광의 일부가 겹친다.

또한 이들 집광광학계(6)의 전후와 좌우의 경사각도는 홀더(2)와 함께 유리기판(3)을 회전시켰을 때에도 각 집광광학계(6)를 투과한 조명광속(7)에 의해 유리기판(3) 전체면을 균일하게 조명할 수 있도록 임의의 각도로 설정된다. 또 장치본체(1) 전측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)와 장치본체(1) 후측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)는 각 초점거리가 대략 동등한 것을 이용하고있다. 그러나 예를 들면 장치본체(1) 전측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6FL, 6FR)의 초점거리를 짧게 설정하고, 장치본체(1) 후측에 위치하는 2개의 집광광학계(6)(6RL, 6RR)의 초점거리를 길게 설정해도 좋다.

다음으로 이상과 같이 구성된 외관검사용 투광장치의 동작을 설명한다. 우선 관찰자는 피검사부재인 유리기판(3)을 홀더(2)상에 재치하여 홀딩시킨다. 다음으로 관찰자는 도 1에 나타내는 바와 같이 홀더(2)를 시선의 높이에 대응시켜서 일으켜 세우고, 소정 각도로 경사시킨다.

이 상태에서 각 조명광원(4)으로부터의 빛은 각각 각 반사미러(5)로 반사되고, 4개의 각 집광광학계(6)에 입사된다. 그러면 이들 집광광학계(6)에서는 각각 제 1 프레넬렌즈(61)로부터 평행광속을 출사하고, 제 2 프레넬렌즈(62)로부터 조명광속(7)을 출사하며, 홀더(2)상의 유리기판(3)의 부분영역을 균일하게 조사한다. 이에 따라 관찰자는 각 조명광속(7)으로 조명된 유리기판(3) 전체면에 대하여 육안에 의해 흠이나 더러움 등의 매크로검사를 실시할 수 있다.

본 제 1 실시형태에 따르면, 각 조명광원(4)으로부터의 빛을 각각 반사미러(5)로 유리기판(3)측에 반사시키는 동시에, 그 반사광로에 집광광학계(6)가 배치되어 있다. 이와 같은 집광광학계(6)를 4개 설치하고, 이들 집광광학계(6)로부터의 조명광속(7)을 유리기판(3)의 부분영역에 조사하는 것으로 유리기판(3) 전체면이 조명된다. 이 때문에 유리기판(3)이 대형이 되어도 기판 전체면을 얼룩 없이 조명할 수 있으며, 흠이나 더러움 등을 검사하는 매크로관찰을 정밀도 좋게 실시할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도이다. 도 3에 있어서 도 1과 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다.

도 3에서는 장치본체(1)의 전후방향으로 2개씩 나란히 배치되는 4개의 집광광학계(6)의 위쪽에 2개의 조명광원(10)이 설치되어 있다. 조명광원(10)은 예를 들면 메탈할로겐램프로 이루어진다. 조명광원(10)은 장치본체(1)의 정면측을 향하여 좌우방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한 각 집광광학계(6)(6FL, 6FR, 6RL, 6RR)는 제 1 실시형태와 마찬가지로 유리기판(3)의 중심을 향하여 경사해 있으며, 각 수렴광은 수렴점 근처에서 각각 다른 위치(A, A’, B, B’)로 수렴하고, 전체의 수렴광의 일부가 유리기판(3)상에서 겹친다.

도 3에서는 편의상 좌측의 1개의 조명광원(10)만을 도시하고 있다. 이들 조명광원(10)은 도시하지 않는 구동기구에 의해 연직방향에 대하여 도면 중 화살표방향으로 180°의 범위에서 회전운동 가능하다.

도 4는 상기 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 정면도이다. 도 4에 있어서 도 3과 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 이 구성에서는 각 조명광원(10)을 같은 일방향으로 180° 회전운동시키고, 각각 장치본체(1) 전측의 각 반사미러(5)를 향한 상태에서 각 조명광원(10)으로부터의 빛이 각각 각 반사미러(5) 및 각 집광광학계(6)를 통하여 유리기판(3)상의 전측절반의 영역(31)에 조사된다.

또 각 조명광원(10)을 같은 타방향으로 180° 회전운동시키고, 각각 장치본체(1) 후측의 각 반사미러(5)를 향한 상태에서 각 조명광원(10)으로부터의 빛이 각각 각 반사미러(5) 및 각 집광광학계(6)를 통하여 유리기판(3)상의 후측절반의 영역(32)에 조사된다.

즉 각 조명광원(10)을 180° 회전운동함으로써 조사방향을 전환하는 것으로 유리기판(3)의 전측절반과 후측절반의 각 영역을 번갈아 조명할 수 있다. 이에 따라 유리기판(3)의 흠이나 더러움 등을 검사하는 매크로관찰을 정밀도 좋게 실시할 수 있다.

본 제 2 실시형태에 따르면, 2개의 조명광원(10)으로 구성할 수 있기 때문에 제 1 실시형태에 비하여 부품수가 적어져서 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 가격적으로도 저가로 제작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 측면도이다. 도 5에 있어서 도 1과 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 도 5에서는 장치본체(1) 내부의 위쪽에 조명광원(21)과 반사미러(22)로 이루어지는 구동식의 조명광학계(20)가 복수쌍(도시예에서는 2쌍) 설치되어 있다. 조명광원(21)은 예를 들면 메탈할로겐램프로 이루어진다. 조명광학계(20)는 장치본체(1)의 정면측을 향하여 후측의 좌우방향으로 합계 2쌍 배치되어 있다. 도 5에서는 편의상 좌측의 조명광학계(20)(20L))만을 도시하고 있다.

또 장치본체(1) 내부의 위쪽에는 반사광학계인 복수개의 반사미러(51)가 각각 각 조명광학계(20)(20L, 20R)에 개별로 대응하여 설치되어 있다. 반사미러(51)는 정면측을 향하여 후측의 좌우방향으로 합계 2개 배치되어 있다. 각반사미러(51)는 지지부(52)를 중심으로 소정 각도의 범위에서 전후방향으로 요동 가능하며, 각 조명광학계(20)(20L, 20R)로부터의 빛을 후술하는 유리기판방향으로 반사한다.

이들 반사미러(51)의 각 반사광로에는 2분할된 집광광학계(6)가 배치되어 있다. 이들 2개의 집광광학계(6)(6L, 6R)는 아래쪽으로 소정의 각도 경사하여 장치본체(1)의 좌우방향으로 나란히 배치되어 있다. 이 때 각 집광광학계(6L, 6R)의 각 수렴광은 수렴점 근처에서 각각 다른 위치(A, A’)로 수렴하고, 전체의 수렴광의 일부가 유리기판(3)상에서 겹친다. 도 5에서는 편의상 좌측의 1개의 집광광학계(6)(6L)만을 도시하고 있다.

도 6은 상기 외관검사용 투광장치의 개략구성을 나타내는 하면도이다. 도 6에 있어서 도 5와 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 각 조명광학계(20)(20L, 20R)에서는 조명광원(21)과 반사미러(22)가 연동하여 좌우방향으로 구동되는 동시에, 반사미러(22)가 도시하지 않는 캠기구에 의해 회전운동된다. 조명광학계(20)(20L, 20R)의 각 조명광원(21)은 각각 좌방향, 우방향으로 빛을 조사한다. 각 조명광원(21)의 광로에는 각각 반사미러(22)가 배치되어 있다. 각 반사미러(22)는 각 조명광원(21)으로부터의 빛을 각각 반사미러(51)를 향하여 경사위방향으로 반사한다.

각 조명광학계(20)(20L, 20R)가 A의 상태에서 B의 상태로 구동된 경우 각 조명광원(21)이 각각 장치본체(1)의 외측방향(좌방향, 우방향)으로 이동한다. 각 조명광원(21)에 연동하여 각 반사미러(22)는 해당 외측방향으로 이동하는 동시에, 상기 캠기구에 의해 약간 외측방향으로 회전운동한다. 각 조명광원(21)으로부터의 빛은 각각 반사미러(22)에 의해 경사위방향으로 조사된다. 이에 따라 각 조명광학계(20)(20L, 20R)로부터의 빛이 각각 각 반사미러(51) 및 각 집광광학계(6)를 통하여 유리기판(3)상의 외측(좌측, 우측)의 영역에 조사된다. 각 조명광학계(20L, 20R)는 독립하여 구동하거나, 또는 동일방향으로 연동시켜서 구동할 수도 있다.

또 각 조명광학계(20)(20L, 20R)가 B의 상태에서 A의 상태로 구동된 경우 각 조명광원(21)이 각각 장치본체(1)의 내측방향(좌방향, 우방향)으로 이동한다. 각 조명광원(21)에 연동하여 각 반사미러(22)는 해당 내측방향으로 이동하는 동시에, 상기 캠기구에 의해 약간 내측방향으로 회전운동한다. 각 조명광원(21)으로부터의 빛은 각각 반사미러(22)에 의해 경사위방향으로 조사된다. 이에 따라 각 조명광학계(20)(20L, 20R)로부터의 빛이 각각 각 반사미러(51) 및 각 집광광학계(6)를 통하여 유리기판(3)상의 내측(우측, 좌측)의 영역에 조사된다.

즉 조명광원(21)과 반사미러(22)로 이루어져서 좌우대칭으로 배치된 각 조명광학계(20)(20L, 20R)를 좌우방향으로 이동 가능하게 하고, 또한 각 반사미러(51)를 전후방향으로 회전운동 가능하게 함으로써 조사광을 전후좌우로 주사하여 유리기판(3)상의 각 영역을 임의로 조명할 수 있다. 이에 따라 각 반사미러(22와 51)에 의해 유리기판(3)의 전체면에 대하여 조명광을 주사할 수 있으며, 유리기판(3)의 흠이나 더러움 등을 검사하는 매크로관찰을 정밀도 좋게 실시할 수 있다.

본 제 3 실시형태에 따르면, 2개의 조명광원(21)과 2개의 반사미러(51)로 구성할 수 있기 때문에 제 1, 제 2 실시형태에 비하여 부품수가 적어져서 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 가격적으로도 저가로 제작할 수 있다.

상기한 제 1∼제 3 실시형태에서는 집광광학계(6)를 4개 또는 2개 이용하여 유리기판(3)상의 전체면을 균일하게 조명하고 있다. 이에 한정되지 않고 집광광학계(6)를 3개 이상 이용하여 유리기판(3)상에서의 부분조명의 영역을 다시 세분화해도 좋다. 또 조명영역의 세분화에 의해 집광광학계(6)의 광속직경을 작게 할 수 있으면 집광광학계(6)를 프레넬렌즈에 대신하여 볼록렌즈로 구성하는 것도 가능하다.

또 상기 제 2 실시형태에서는 조명광원(10)만을 회전운동시키도록 했는데, 1개의 조명광원(10)과 1개의 반사미러(5)를 연동하여 구동 가능하게 해서 유리기판(3)상의 전측절반과 후측절반의 각 영역을 번갈아 조명해도 좋다. 이와 같이 구성하면 더욱 부품수가 적어져서 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 가격적으로도 저가로 제작할 수 있다.

또 상기 제 1∼제 3 실시형태에 있어서의 조명광원(4, 10, 21)을 도시하지 않는 구동기구에 의해 각각 반사미러(5, 5, 22)(광축방향)에 대하여 이동 가능하게 해도 좋다. 이 경우 조명광원(4, 10, 21)을 반사미러(5, 5, 22)에 가깝게 함에 따라서 반사미러(5, 5, 22)로부터 반사되는 광속이 넓어지기 때문에 유리기판(3)상의 조사범위가 커진다. 또 조명광원(4, 10, 21)을 반사미러(5, 5, 22)로부터 멀어지게 함에 따라서 반사미러(5, 5, 22)로부터 반사되는 광속이 좁아지기 때문에 유리기판(3)상의 조사범위가 작아진다.

마찬가지로 집광광학계(6)를 도시하지 않는 구동기구에 의해 반사미러(5, 5,51)(광축방향)에 대하여 이동 가능하게 해도 좋다. 이 경우 집광광학계(6)를 반사미러(5, 5, 51)에 가깝게 함에 따라서 반사미러(5, 5, 51)로부터 반사되는 광속이 넓어지기 때문에 유리기판(3)상의 조사범위가 커진다. 또 집광광학계(6)를 반사미러(5, 5, 51)로부터 멀어지게 함에 따라서 반사미러(5, 5, 51)로부터 반사되는 광속이 좁아지기 때문에 유리기판(3)상의 조사범위가 작아진다. 또한 각 조명광원과 각 집광광학계를 각각 개별로 이동 가능하게 하고, 또한 각 집광광학계의 경사각도를 개별로 조정 가능하게 할 수도 있다.

이와 같이 조명광원과 집광광학계를 상대적으로 이동시키고, 집광광학계의 초점위치에 대하여 조명광원의 위치를 광축방향으로 어긋나게 하는 것으로 유리기판(3)의 사이즈에 맞춘 조사범위의 조정이 가능해진다.

또 집광광학계로부터 도광된 수렴광속에 소정의 광학적 특성을 줄 목적으로 불투명 또는 투명하게 전환 가능한 액정산란판(투과형 액정판)을 설치할 수도 있다. 이 액정산란판을 이용한 셔커스조명에 의해 대형기판의 전체면을 얼룩 없이 조명할 수 있으며, 막두께의 얼룩이나 투명도전막상의 핀홀 등의 결함을 양호하게 검출할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 대형의 피검사부재의 전체면을 얼룩 없이 조명할 수 있어서 흠이나 더러움 등의 매크로검사를 정밀도 좋게 실시할 수 있다. 또 조명계로부터의 빛을 미러로 되꺾고, 또한 집광광학계를 복수로 분할하여 조명계의 초점거리를 짧게 해서 장치의 높이를 억제함으로써 장치의 소형화를 꾀할 수 있다.

본 발명은 상기 각 실시형태만에 한정되지 않고 요지를 변경하지 않는 범위에서 적시 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 대형의 피검사부재에 대하여 전체를 얼룩 없이 조명할 수 있는 소형의 외관검사용 투광장치를 제공할 수 있다.

Claims

대형기판의 표면을 조사하여 기판면에 대해서 매크로검사를 실시하는 외관검사장치에 있어서,

장치본체내부에서 전후방향으로 일어나고 기울어지도록 회전운동 가능하게 설치되어 상기 대형기판을 홀딩하는 홀더와,

상기 장치본체내부의 위쪽에 배치되어 상기 대형기판의 표면을 조명하기 위한 조명광원과,

상기 조명광원의 출사광축상에 배치되어 상기 조명광원으로부터 출사되는 조명광을 경사위쪽으로 반사하는 제 1 반사미러와,

상기 홀더의 위쪽에 배치되어 상기 제 1 반사미러에 의해 반사된 조명광을 상기 홀더에 홀딩된 상기 대형기판의 기판면을 향하여 반사하는 제 2 반사미러와,

상기 제 2 반사미러와 상기 홀더의 사이에 배치되어 상기 제 2 반사미러로 반사된 조명광을 수렴시켜서 상기 대형기판의 표면을 조사하는 집광광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명광원을 출사광축이 대략 수평으로 되도록 배치하고, 상기 제 1 반사미러를 상기 조명광원의 출사광축상으로 이동 가능하게 설치하며, 상기 제 1 반사미러를 이동시킴으로써 조명광을 상기 제 2 반사미러를 통하여 상기 대형기판의표면에 대해서 주사하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명광원을 출사광축이 대략 수평으로 되도록 배치하고, 또한 상기 조명광원을 상기 출사광축을 따라서 이동 가능하게 설치하며, 상기 제 1 반사미러를 상기 조명광원에 연동하여 상기 출사광축을 따라서 이동 가능하게 설치하고, 상기 제 2 반사미러를 상기 제 1 반사미러의 이동방향과 교차하는 방향으로 회전운동 가능하게 설치하며, 상기 조명광원 및 상기 제 1 반사미러의 이동과 상기 제 2 반사미러의 회전운동에 의해 상기 제 1 및 제 2 반사미러로 반사된 조명광을 상기 대형기판상에서 주사하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명광원을 출사광축이 대략 수평으로 되도록 배치하고, 또한 상기 조명광원을 상기 출사광축을 따라서 상기 장치본체의 정면을 향하여 좌우방향으로 이동 가능하게 설치하며, 상기 제 1 반사미러를 상기 조명광원에 연동하여 상기 출사광축을 따라서 상기 좌우방향으로 이동 가능하게 설치하고, 또한 상기 제 2 반사미러를 상기 좌우방향에 대하여 전후방향으로 회전운동 가능하게 설치하며, 상기 조명광원 및 상기 제 1 반사미러를 상기 좌우방향으로 이동시키는 동시에, 상기 제 2 반사미러를 상기 전후방향으로 회전운동시킴으로써 상기 제 1 및 제 2 반사미러로 반사된 조명광을 상기 대형기판상에서 전후좌우방향으로 주사하는 것을 특징으로하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 집광광학계는 상기 제 2 반사미러와 상기 대형기판의 사이의 반사광로 속에 적어도 2분할되어 배치되고, 분할된 각 집광광학계를 해당 각 집광광학계로부터의 수렴광의 일부가 상기 대형기판상에서 서로 겹치도록 경사시키는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명광원 및 상기 제 1 반사미러를 상기 장치본체의 정면에 대하여 좌우방향으로 2쌍 배치하고, 상기 제 2 반사미러를 상기 각 제 1 반사미러의 각 반사광로에 대응시켜서 좌우방향으로 2개 배치하며, 상기 집광광학계를 상기 각 제 2 반사미러의 반사광로에 대응시켜서 좌우방향으로 2분할로 하여 배치한 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 집광광학계는 상기 각 제 2 반사미러에 대응하여 복수로 분할된 프레넬렌즈로 이루어지고, 상기 각 제 2 반사미러로 반사된 상기 조명광을 수렴시켜서 상기 대형기판의 표면을 조명하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 집광광학계는 상기 제 2 반사미러에 대응시켜서 복수로 분할된 프레넬렌즈로 이루어지고, 이 프레넬렌즈에 의해 수렴된 광속에 대하여 산란특성을 주는 투과형 액정판을 구비한 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 2 항에서 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 반사미러는 상기 조명광원에 연동하여 상기 출사광축을 따라서 이동하는 동시에, 상기 제 1 반사미러의 반사면이 캠기구에 의해 상기 제 2 반사미러를 향하도록 회전운동하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명광원 및 제 1 반사미러는 상기 장치본체의 위쪽에 대칭으로 2쌍 배치되고, 상기 각 조명광원 및 상기 각 제 1 반사미러를 상기 각 조명광원의 출사광축을 따라서 이동 가능하게 설치하는 동시에, 상기 각 제 1 반사미러에 대응하는 상기 각 제 2 반사미러를 상기 각 제 1 반사미러의 이동방향과 교차하는 방향으로 회전운동 가능하게 설치하고, 상기 각 제 1 및 제 2 반사미러를 독립적으로 이동 및 회전운동시킴으로써 상기 집광광학계를 통하여 상기 대형기판의 전체면을 2차원적으로 주사하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 반사미러와 대응하는 상기 조명광원과의 간격을 바꾸고, 상기 제 1 및 제 2 반사미러를 통하여 상기 대형기판면에 조사되는 조명광의 조사범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 집광광학계와 대응하는 상기 제 2 반사미러와의 간격을 바꾸고, 상기 제 1 및 제 2 반사미러를 통하여 상기 대형기판면에 조사되는 조명광의 조사범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 외관검사장치.