JPH03209151A - ガラス基板欠陥検出光学系の合焦方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−Ｌの利用分野コ この発明は、ガラス基板に対する欠陥検出光学系の合焦
方法に関するものである。

［従来の技術コ 画像表示に使用される液晶パネルは、微小な各岐晶素子
に薄膜トランジスタが組み込まれた精巧で大型のものが
開発されている。その基板にはガラス板が用いられ、表
面に欠陥があるときは品質が劣化するので欠陥検査装置
により検査される。

第３図（ａ）はガラス基板（以下単に基板という）に対
する欠陥検出光学系の基本構成を示す。図示しない光源
よりのレーザビームＬが角度偏向され、集束レンズ２に
より集束されたスポットが、被検査の基板１に対して入
射角φで投光され、その表面を紙而に直角方向に走査す
る。表面に欠陥があるときはスポットが散乱し、散乱光
は反射角ε（ε〈φ）の方向に設けられた東光レンズ３
により集光され、スポットに対する焦点位置に設けられ
たスリット板４のスリットＳｔを透過し、光電変換訟５
に受光されて検山電圧が出力される。なお、スリフトＳ
ｔはスポット以外の場所からの迷光を除去してＳ／Ｎを
向ヒするためのものである。

さて、液晶パネルにわいては岐品素子が形成された表曲
にイｔ７トする欠陥は品質を咀書する。しかし、裏面側
は！Ｉ１にバックライトを照射するのみであるので、）
１（板１ｌ体の暇疵や付着した異物などは特別に大きく
ない限り門題とされない。　一方、レーザビームのスボ
，トは強度を強くするためにＩｌ″ｆ径を微小とされる
ので、その焦点深度はあまり深くない。従ってスポ，ト
の焦点をノヨ板１の表面に正確に合ブ、（１することが
必要である。このために合メ、（（焦点合わせ）が行わ
れている。

第３１文Ｉ（ａ），（ｂ）により従来の合焦方法を説明
する。入射角φのレーザビームＬに対して、反射角φの
方１；１１で１１：．反射光ＬＣを受光レンズ６により
集東してＣ　Ｃ　Ｉ）センサ７により受光する。基板１
が而常の場合はＬｃは図示の点ａに受光されるとし、図
（ｂ）に示すように基板１が七ド方向に移動すると、ス
ポットは点Ｐより点Ｑに移るのでＬｃが〜Ｆ行移動して
受光位置が点ａ′に変化する。この受光｛−ｊ’Ｚ置の
変化ｆａ（ａ’　−ａ）を計測して基板１のＬ下移動量
ΔＺを計算し、基板１または検出光学系を移動させてス
ポットが合熊される。

［解決しようとする課題コ 七記したように液晶パネルの裏面の異物などは欠阿でな
いので検出する必要がなく、表面と裏面を区別して欠陥
を検出するために、上記の検出光学系に対して裏面側に
も対称的に検出光学系を設ける方法が行われる。

第４図（ａ）は基板の支持方法を示すもので、ノκ板１
は周辺の端部で支持只８により支持される。

このためにノλ板のサイズが大きい場合は湾曲する。

上記の合イ、（凡方法は−トド方向の移動に対してはイ
ｆ効であるが、湾曲したＪＡ板には適用できない。

第４図（ｂ）は湾曲した双板に対して上記の合焦力法を
適用した場合の問題点を説明するもので、ｎｌｌｌｌＬ
た基板の表面の一部分をとり碩斜角Δθの直線（平面）
をなすものとする。湾曲によりスボ７｝は点Ｐから点Ｑ
に移動してスポットはΔＺ下降し、受光位１ａはａから
ａ＃に変化する。さらに傾斜角Δθにより正反射光Ｌｃ
の方向が角度２Δ０たけ変化するので、受光位置はその
分だけ余分に変化してａ′となり、変化星としては（ａ
’−ａ）が計測される。なお、スポットとＣＣＤセンサ
７の距離をＲとすると（ａ　　−ａ“）は２ＲΔＯであ
るが、これは（ａ’−ａ）に含まれ、これのみは計測で
きない。次に、このような正反射光Ｌｃの方同変化とと
もに、散乱光に対する受光系の光軸Ｌｓの方向が角度２
Δ０変化してスポットの焦点がスリッ｝Ｓｔより外れて
ａｌｌｌ定か不能となる問題がある。

以上において、Δ２′は第３図（ｂ）におけるΔＺとは
異なり、またΔθは未知である。従って、スボ，トの合
焦と、スリットｓｔの位置合わせを行うことが不可能で
ある。

この允明は以−Ｌに鑑みてなされたもので、Ｍｔｌｆ］
したノ人板に対するスボノトの合焦と、スリットの位置
合わせを確夫に行う方法を提供することを目的とするも
のである。

［課題を解決するための千段］ この発明は、レーザビームを集束したスポットをガラス
基板に投光して走査する投光系と、ガラスＪス板の表面
の欠陥による散乱光を集光する集光レンズと、スポット
に対する集光レンズの焦点位１Ｈに設けられたスリット
、および集光された散乱光を受光する受光器よりなる受
光系とにより構成された欠陥検出光学系に対する合焦方
法である。

ガラス基板の表面および裏面によるレーザビームの正反
射光をそれぞれ受光し、ガラス基板の湾由ｌに起因する
上下移動および傾斜による受光位置の変化挺をそれぞれ
計測するＣＣＤセンサを設ける。

計測された受光位置の変化量よりガラス基板の上ド移動
量および傾斜角を計算し、ガラス基板または欠陥検出光
学系を、計算された上下移動量だけ移動して表面に対す
る合フ．（蒐を行う。また、受光系のスリットを計算さ
れた傾斜句だけ角度移動してスリットを集光レンズの焦
点位置に位置合わせするものである。

上記において、正常なガラス基板の表面に対すルレーサ
ビームの入射角、屯反射角をφ、ガラス基板の屈折中お
よび厚さをそれぞれｎ．ｄ，表面および裏面の正反射光
の受光位同をａ，ｂ，ガラスμ板の消曲により変化した
受光位置をａ’，ｂ、およびスボノトと−１−記Ｃ　Ｃ
　Ｉ）センサ間の距離をＲとして、Ｊヨ板の傾斜角Δ０
と−ヒト移動量Δ２とを次式： Δ０＝ｓｌｎ−’　　［Δｔ÷（　２　ｄ　ｔａｎφ’
　　ｃｏｓφ｝コ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・・・・　（１）ただし、Δｊ＝　（ｂ
’−ｂ）−　（ａ’　−ａ）・・・・・・（２） Δｚ＝（１−ｔａｎφ　ｔａｎΔ０） Ｘ［（ａ’　　−ａ）　　−２Ｒ　Δ　θコｃｏｓφ　
÷　ｓｉｎ２　　φ・・・・・・（３） ｓｉｎφ’　　＝　　（　ｓｉｎφ）÷ｎ　　　　　　
　−　−　（４　）により計算する。

［作川コ 以上の計算式（１）〜〈４）により、基板の傾斜角ΔＯ
と］ニ−ド移動量ΔＺとかえられるので、適当な移動機
構に楼り基板または検出光学系を上下にΔＺ移動してス
ポットが合焦され、またスポットに対してスリット板を
２ΔＯだけ角度移動してスリットが位置合わせされる。

ここで、上記の計算式（１）〜（４）は、湾曲した越板
の−・部分をとって平而と見倣し、これに対する正反射
光の方向の変化を図式解析してえられたもので、その解
析方法と結果は次の実施例において説明する。

［実施例］ 弟１図（ａ），（ｂ）により、まず湾曲により傾斜した
／，Ｃ板の表面に対する正反射光の方向を解析する。

ｉ［常なノ＾板の表面をＳ１湾■した基板の一部の平向
をＳ″とし、傾斜角をΔθとする。これに対して入射角
φでレーザビームＬのスポットが投光される。前記した
第４図（ｂ）と同様に、湾ｌ１１］によりスポットが点
ＰからＱに移動し、それらの高さの差はΔＺ′である。

ＩＥ反射角φの方向の正反射光Ｌｃは、表面ＳによりＣ
ＣＤの点ａに、また平面Ｓ′により点ａ′に受光される
。いま、Δθ＝０とした場合の点Ｑの正反射光の受光位
置をａ＃で表し、点Ｑより線分Ｐａに対して垂線をドし
て交点をＴとすると線分ＴＱの長さは（ａ”−ａ）に等
しい。また、図（ｂ）の詳細図で判明するように、点Ｐ
における表面Ｓの法ａｐｖとＰＱのなす角はφで、ＰＱ
とＴＱのなす角は（２φ−π／２）であるから（ａ”−
ａ）とΔｚ’　　（＝ＰＶ）の間には次の関係式が成立
する。

（ａ”−ａ）＝ＴＱ＝ＰＱ　ｓｉｎ２φ＝Δ２′÷ｃｏ
ｓφＸｓｊｎ　２φ ・・・・・・（５） この場合、正反射光Ｌｃの変化にはさらに（ａ−ａ″）
＝２ＲΔθが加わり、桔局、 （ａ’−ａ）＝Δｚｓｉｎ２φ÷ＣＯＳφ＋２ＲΔθ　
　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（６）
となる。ここで、ＲはスポットとＣＣＤセンサ間の距離
で既知であり、（ａ　　　ａ）は計測される芥である。

なお、散乱光に対する受光系の光軸ＬＳの方向が角度２
Δ０変化することは前記の通りである。

スポットを合焦するためには点ＱからＰに戻すことが必
要で、基板または検出光学系のいずれかを上下に移動す
るが、その移動潰はΔ２′でなくて図示のΔ２でよい。

この差は図により、ΔＺ　−Δｚ＝ＶＱｔａｎΔθ ：ＰＱｓｉｎφｔａｎΔθ ＝Δｚ’　　ｔａｎφｔａｎΔθ これを変形して、 Δｚ＝（１−ｔａｎφｔａｎΔ０）Δ２′かえられ、さ
らに式（５）よりΔ２′を求めて式（３）かえられる。

Δｚ＝（１−ｔａｎφ　ｔａｎΔ０） Ｘ［（ａ’　　−ａ）　　−２Ｒ　Δ　θコｃｏｓφ　
÷　ｓｌｎ２　φ・・・・・・（３） ここでΔθは木知であるか、これが求められたものとし
、式（３）により計算されたΔ２だけ基板または検出光
学系を上下移動すれば点ＱはＰに戻る。しかし）λ板は
傾斜したままであるから、光？ＬｓをスリットＳｔに位
置合わせすることがなお必要である。このためにはスポ
ットとスリット板４の距離をＤとし、スリット板を光軸
と直角方向に２ＤΔ０移動する。

この発明においては、Δ０を求めるために表面のほか裏
面の正反射光を検出する方法をとるもので、これを第２
図（ａ）．（ｂ）および（Ｃ）により説明する。図（ａ
）において正常な基板の場合、投光されたレーザビーム
Ｌは表面Ｓの点Ｑで基板の屈折’Ｉ　ｎで屈折してＦＩ
Ｉ折角φ′となり、裏面Ｂにより反射されて点Ｑ″より
射出され、点ｂに受光される。正反射光１．，ｃ２の方
向は点Ｐよりの正反射光Ｌｃｌ　と同一・である。ノ■
（板の湾曲によりＬドに移動して傾斜した表面Ｓ′と裏
面Ｂ′による屈折反射光Ｌｃ２は、もとの点Ｑ″よりΔ
Ｚ＃だけ下將した点Ｑ′より射出されて点ｂ′に受光さ
れ、（ｂ’−ｂ）が計測される。いま仮に点Ｑと同一の
高さの点Ｋより正反射光Ｌｃ２が射出されたものとする
と、受光位置は点ｂ＃となる。この場合の点Ｑ′と点Ｋ
の品さの差は（Δ２′−Δ２“）であり、これは（ｂ’
　−ｂ”　）（＝Δｔとする）に等しい。ただし、（ｂ
’−ｂ″）は計測できない。

これを求めるには、Δｔが傾斜角Δθのために表面Ｓ′
が点ＱからＱ′までの間に下降した距離に対応すること
に着目する。図（Ｃ）において、点Ｋから線分Ｑ’　ｂ
’に垂線をわろして交点をＪとすると、三角形ＫＪＱ’
によりΔｔとΔ０の関係が求められる。

ｓｉｎΔＯ＝Δｔ÷（ＱＱ’　　ｃａｓｋ）　　−−（
７）ただし、ｋ＝π／２−φ−Δ０＝π／２−φであり
、基板の厚さをｄとすると、ＱＱ’　：２ｄ　　ｔａｎ
φ′であるから、式（７）は次式となる。

ｓｉｎΔＯ＝Δｔ÷（２ｄｔａｎφ’　　ｓｉｎφ）−
（８）ここで、入射角φと屈折角φ′には基板の屈折十
をｎとして、 ｓｉｎφ’　＝　（　ｓｉｎφ〉÷ｎ　　　　　　＝（
４）の関係がある。

次にΔｔは疋反射光Ｌｃ１　とＬｃ２のそれぞれの受光
ｆ１γ置の変化ｍ（ｂ’　　ｂ）と（ａ’　−ａ）のＺ
ｉより求めることができる。その理山は前記したように
、Δｔは表面Ｓ′の傾斜による点ＱとＱ′に高さの差に
より生じたからである。よって、Δｔ＝　（ｂ’−ｂ）
−　（ａ’　−ａ）　　・−＝｛２）である。

以上を整理すると求めるΔ０の式： Δ０＝ｓｌｎ−’　　［Δｔ÷（　２　ｄ　ｔａｎφ’
　　ｃｏｓφ）コ・・・・・・０） かえられる。

以上によりえられたこの発明における計算式（１）〜（
４）をガラス基板の合焦に適用する場合には、スボント
の走企に対応して基板の各点に対する計算を凰速に行う
ことが必要である。このためには、ｒめ式（１）による
Δｔに対するΔθのデータと、式（３）によるΔＯおよ
び（ａ’−ａ）に対するΔＺのデータとを、それぞれＲ
ＯＭテーブルに記憶しておき、計ｉ１ｔｌ１されたΔｔ
に対してΔ０を求め、ついでΔＯと計測された（ａ’−
ａ）とによりΔＺを求める方法が打効である。また、ス
リット板の移動距＃ｔ２ＤΔ０もＲＯＭを利用すること
がよい。なおＪ＆板または傾斜光学系の−Ｌド移動に対
する機構、およびスリットの移動機構については省路す
る。

［允明の効果コ 以Ｌの説明により明らかなように、この発明によるガラ
ス基板欠陥検出光学系の合焦方法においては、湾曲した
基板によるスポットの移動に対して表面および裏面によ
る正反射光の方向の変化が図式解析され、えられた計算
式により基板の上下移動距離と傾斜角とが、正反射光の
ＣＣＤセンサにおける受光位置の変化亀より計算され、
基板に対するスポットの合焦と、スポットに対するスリ
ットの位置合わせが可能とされるもので、これにより液
晶パネルのガラス基板に対する欠陥検出光学系の検出デ
ータの信頼性が向上される効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、この発明によるガラス基
板欠陥検出光学系の合焦方法において、湾曲したガラス
）κ板の表面による正反射光の方向変化に対する解析図
、第２図（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第１図（ａ）
，（ｂ）に対応したガラス基板の裏面によるＩＥ反射光
の方向変化に対する解析図、第３図（ａ）および（ｂ）
は、ガラス基板に対する欠陥検出光学系の基本構成図、
および基板に対するレーザスポットの従来の合焦方法の
説明図、第４図（ａ）および（ｂ）は、ガラス基板のＭ
ｔｔｈとスポットの合焦の問題点の説明図である。 １・・・ガラス基板、　　　　２・・・集束レンズ、３
・・・集光レンズ、　　　　４・・・スリット板、５・
・・光電変換器、　　　６・・・集束レンズ、７・・・
Ｃ　Ｃ　Ｉ）センサ、　　　８・・・支持貝、Ｌ・・・
レーザビーム、　　ＬＣｌ　，ＬＣ２・・・正反射光、
Ｌｓ・・・光軸、　　　　　　φ・・・入射角、１１・
，反射角、ε・・・反射角、　　　　　φ′・・・ｋｊ
｛折角、Δ０・・・基板の類斜角、　ｄ・・・基板の厚
さ、ｎ・・・基板の屈折率、　　Ｒ，Ｄ・・・距離。 特許出頼人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビームをスポットに集束し、ガラス基板に
   投光して走査する投光系と、該ガラス基板の表面の欠陥
   による散乱光を集光する集光レンズと、該スポットに対
   する該集光レンズの焦点位置に設けられたスリット、お
   よび該集光された散乱光を受光する受光器よりなる受光
   系とにより構成された欠陥検出光学系において、上記ガ
   ラス基板の表面および裏面による上記レーザビームの正
   反射光をそれぞれ受光し、上記ガラス基板の湾曲に起因
   する上下移動および傾斜による受光位置の変化量をそれ
   ぞれ計測するＣＣＤセンサを設け、該計測された変化量
   より上記ガラス基板の上下移動量および傾斜角を計算し
   、上記ガラス基板または上記欠陥検出光学系を該上下移
   動量だけ移動して上記表面に対する上記スポットの合焦
   を行い、かつ上記受光系のスリットを該傾斜角だけ角度
   移動して上記集光レンズの焦点位置に位置合わせするこ
   とを特徴とする、ガラス基板欠陥検出光学系の合焦方法
   。