基板外観検査装置

【目的】簡単且つコンパクトな構成であり、検査に移るまでの時間が短縮できると共に、安全且つ確実に基板の検査が可能な基板外観検査装置を提供する。
【構成】本発明は、基板３６を回動させて、基板３６の外観を検査する検査装置４０を有する基板外観検査装置である。検査装置４０は、キャリア４２に収納された基板３６を保持可能な吸着保持アーム５８と、この吸着保持アーム５８を回動可能に支持する回動機構６０と、この回動機構６０をキャリア４２に接近あるいは離間する方向に移動可能に支持して、吸着保持アーム５８をキャリア４２に対して挿入あるいは離脱させる案内機構６２と、を備えている。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ウエハ又は液晶ガラス板等の基板の外観を検査するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置には、例えば、図１１に模式的に示すような装置が知られている。このような装置は、キャリア２に複数枚配置された基板４の間の空間に、平行に、図示しない駆動機構によって取出アーム６を挿入し、この取出アーム６に基板４を吸着保持させた後、取出アーム６をキャリア２から引き抜いて、検査領域８に基板４を移動させるように構成されている。検査領域８に達すると、取出アーム６が目視検査装置１０方向に下降し、基板４を目視検査装置１０の保持部１２に移し換える。保持部１２に移し換えられた基板４は、この保持部１２に吸着保持されて、回転揺動される。この結果、基板４には、三次元の動きが与えられ、作業員によって、目視検査が行われる。このような目視検査装置１０は、例えば、特公平２−６２９５０号公報に開示されたような構成を有する。
【０００３】図１２には、この目視検査装置１０の内部構成が示されている。図１２に示すように、目視検査装置１０は、ケース１１内に、基板４（図１１参照）を吸着保持可能な保持部１２と、この保持部１２を回転可能に支持する第１のシャフト１４と、この第１のシャフト１４の基端側を回転可能に支持する支持アーム１６と、この支持アーム１６の基端を枢支するスタンド部１８と、このスタンド部１８に水平方向の回転運動を与える第２のシャフト２０と、スタンド部１８を保持するラック２２と、このラック２２を鉛直方向に昇降させるガイド２４と、を備えている。
【０００４】このような目視検査装置１０によれば、まず、基板４（図１１参照）を吸着保持させたまま保持部１２を回転させる場合、第１のモータ２６を介して第１のシャフト１４を回転させる。また、基板４（図１１参照）の向きを変える場合、ラック２２をガイド２４に沿って下降させる。このラック２２の下降により、保持部１２は、第１の枢支点２８を中心に矢印Ｓ方向に回動され、基板の向きが変わる。次に、ケース１１に対する基板４の相対的な位置を変化させる場合、第２のモータ３０を介して第２のシャフト２０を回転させる。この結果、基板４は、ケース１１の外周面に沿って公転される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の外観検査装置は、その殆どが、キャリア２から基板４を取出すための取出手段（即ち、取出アーム６）と、基板４を目視検査するための検査手段（即ち、目視検査装置１０）と、が独立して構成されている。なぜなら、基板４に対して揺動運動だけでなく、回転運動も与える必要から構造上別体とせざるを得ないためである。
【０００６】また、基板４、特に液晶用ガラス基板は、一般的なウエハに比べて精密度の１ランク落ちることや、基板の大きさが略４００×３５０ｍｍであるため、回転運動を施すように構成すると、装置の構成が複雑になるだけでなく装置の大型化にもつながる。このため、製造コストが上昇し、不経済である。また、従来の装置では、取出手段及び検査手段の他に基板４の乗せ換え機構が必要であるため、構造上複雑であると共に装置が大型化してしまう。更に、乗せ換えに要する時間が必要であるため、検査能率が低下する。また、取出工程から検査工程への移行に、乗せ換え工程が加わっているため、高精度を要する基板４に、例えば、外傷が付く確率も上昇する。
【０００７】本発明は、このような弊害を除去するためになされ、その目的は、簡単且つコンパクトな構成であり、検査に移るまでの時間が短縮できると共に、安全且つ確実に基板の検査が可能な基板外観検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明の基板外観検査装置は、基板を回動させて、前記基板の外観を検査する検査装置を有し、前記検査装置は、収納部に収納された基板を保持可能な保持手段と、この保持手段を回動可能に支持する回動機構と、
【０００９】この回動機構を前記収納部に接近あるいは離間する方向に移動可能に支持して、前記保持手段を前記収納部に対して挿入あるいは離脱させる案内機構と、を備えている。
【００１０】
【作用】本発明は、案内機構を作動させることによって、回動機構が基板と平行に移動され、この回動機構に支持された保持手段が、収納部に挿入される。収納部に挿入された保持手段で、所定の基板が保持されると、再び、案内機構が作動して、回動機構を収納部から離間する方向に移動させる。この移動に伴って保持手段が移動し、基板が収納部から取出される。基板を保持手段に保持した状態で、次に、回動機構が作動して、保持手段を回動させる。この回動に伴って、基板は所定の方向に回動される。この回動中に基板の外観が検査される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る基板外観検査装置について、図１ないし図８を参照して説明する。
【００１２】図１に示すように、本実施例の基板外観検査装置３２は、検査装置本体３４の後方に配置され、複数枚の基板３６（例えば、液晶ガラス基板、ウエハ）を収納可能な収納装置３８と、基板３６の目視検査を行う検査装置４０と、検査装置本体３４の前方に配置され、この検査装置４０を操作する操作部１２８と、を備えている。
【００１３】図２に示すように、収納装置３８は、複数枚の基板３６を所定の間隔で垂直方向に並列させて配置可能なキャリア４２と、このキャリア４２を保持する保持台４４と、この保持台４４の両側に夫々設けられ、保持台４４を垂直方向に昇降させる昇降機構４６と、を備えている。
【００１４】図２ないし図４に示すように、昇降機構４６は、保持台４４を垂直方向に案内するガイドロッド４８と、保持台４４に垂直方向の昇降力を伝達する昇降力伝達ロッド５０と、この昇降力伝達ロッド５０を駆動させる駆動機構５２と、を備えている。駆動機構５２は、昇降力伝達ロッド５０側の検査装置本体３４に設けられた第１のサーボモータ５４と、この第１のサーボモータ５４の駆動力を一対の昇降力伝達ロッド５０に伝達させる例えば一対の伝達ベルト５６と、を備えている。
【００１５】従って、第１のサーボモータ５４を所定の角度で正逆方向に駆動させると、その駆動力は、伝達ベルト５６を介して昇降力伝達ロッド４８に伝達される。今結果、保持台４４は、ガイドロッド４８に沿って垂直方向に昇降し、キャリア４２を所定量だけ昇降させる。
【００１６】また、図３ないし図８に示すように、検査装置４０は、キャリア４２に収納された複数の基板３６相互の空間に挿入可能な厚みを有する略凹形状の吸着保持アーム５８と、この吸着保持アーム５８を回動可能に保持する回動機構６０と、吸着保持アーム５８の両側に配置され、回動機構６０をキャリア４２方向（即ち、検査装置本体３４の後方）に案内する案内機構６２と、を備えている。
【００１７】吸着保持アーム５８は、略凹形状で、キャリア４２に収納されている複数の基板３６の相互の空間に挿入可能な厚みを有している。そして、吸着保持アーム５８の上面は、基板３６の裏面を損傷させる事なく且つ安定して保持できるように平坦状に加工されている。この吸着保持アーム５８の上面には、吸引ポンプ（図示しない）に接続された３つの吸着機構６４が設けられている。具体的には、これら吸着機構６４は、吸着保持アーム５８の先端側（即ち、キャリア４２側）に延出したの一対の突出部６６の先端部に夫々１つづつ設けられ、残りの１つは、これら突出部６６の両基端部の間の中央部に設けられている。これら吸着機構６４には、夫々、吸着保持アーム５８の裏面側に形成された第１の吸引通路５９が連通接続されている。この第１の吸引通路５９は、後述する回動軸６８に設けられた第２の吸引通路９０を介して吸引ポンプに連通されている。このような吸着機構６６は、基板３６の裏面を吸着保持する場合、吸引ポンプからの吸引力で基板３６の裏面を吸引可能に構成されている。このように、吸引力を作用させることによって、基板３６は、吸着保持アーム５８上に安定且つ確実に吸着保持される。従って、吸着保持アーム５８を回動させても、基板３６は、吸着保持アーム５８から滑り落ちることはない。
【００１８】回動機構６０は、検査装置本体３４の前後方向（即ち、操作部１２８とキャリア４２とを結ぶ方向）に延出し、その延出端が吸着保持アーム５８の後端側中央部に接続固定され、且つ、吸着保持アーム５８を回動させる回動軸６８と、この回動軸６８に対して直交して両側に夫々突設された軸部７２を中心に回動可能で、且つ、回動軸６８を回動自在に支持する支持部材７０と、この支持部材７０の両側に突設された前記軸部７２を回動可能に支持し、且つ、後述する案内機構６２によって、支持部材７０を前後方向（即ち、キャリア４２に接近あるいは離間させる方向）に移動させる案内部材７４と、を備えている。
【００１９】図５に示すように、回動軸６８は、ベアリング機構７６によって支持部材７０に回動自在に内蔵されており、その後端に駆動力伝達機構を介して第２のサーボモータ７８が接続されている。具体的には、駆動力伝達機構は、回動軸６８の後端に取付けられた第１のプーリ８０と、第２のサーボモータ７８の駆動軸８２に取付けられた第２のプーリ８４と、を互いにベルト８６で連結して構成されている。なお、この回動軸６８の内部には、前述した吸着機構６４から延出された第１の吸引通路５９に連通接続された第２の吸引通路９０が形成されている。
【００２０】また、第２のサーボモータ７８には、第１の変速機８８が連結されており、この第１の変速機８８を制御することによって、吸着保持アーム５８に対して所望の回動運動を与えることができる。また、支持部材７０には、吸着保持アーム５８の回動状態を監視する第１の回動方向センサ９２が取付けられている。
【００２１】このような構成において、第２のサーボモータ７８を所定の角度で正逆方向に駆動させると、その駆動力は、駆動力伝達機構を介して回動軸６８に伝達される。この結果、回動軸６８の延出端に接続固定された吸着保持アーム５８が、図４及び図６に矢印Ａで示す方向に、所定の角度内で回動される。
【００２２】また、図３、図７及び図８に示すように、支持部材７０は、前述した回動軸６８に対して直交し、検査装置本体３４の左右方向に延出されている。このような支持部材７０の両端には、夫々、一体的に突出した軸部７２（図７及び図８には、検査装置本体３４の右側の軸部７２のみ拡大して示す）が設けられている。これら軸部７２は、夫々、後述する案内機構６２によって前後方向（即ち、キャリア４２に接近あるいは離間させる方向）に移動される案内部材７４に、回動自在に支持されている。
【００２３】特に図３に示すように、軸部７２には、第３のプーリ９４（図３には、右側の部分のみ示す）が取付けられている。この第３のプーリ９４と並列して第３のサーボモータ９６が案内部材７４に設けられている。この第３のサーボモータ９６の駆動軸９８には、第４のプーリ１００が設けられており、この第４のプーリ１００と第３のプーリ９４とは相互にベルト１０２で連結されている。従って、第３のサーボモータ９６を所定の角度で正逆方向に駆動させると、その駆動力は、第４のプーリ１００及びベルト１０２を介して第３のプーリ９４に伝達され、軸部７２を回動させる。この結果、支持部材７０が回動され、吸着保持アーム５８が、図４に矢印Ｂで示す方向に、所定の角度内で回動される。なお、案内部材７４には、支持部材７０の回動状態を監視する第２の回動方向センサ９３が設けられている。
【００２４】また、図７及び図８に示すように、支持部材７０の両端であって、軸部７２の反対側の面には、夫々、円柱状凸部１０４が突設されており、この凸部１０４には、ねじりバネ１０６が巻き付けられている。このねじりバネ１０６の一端は、支持部材７０に設けられた第１の当接部１０８に当接され、他端は、後述する案内部材７４に設けられた第２の当接部１１０に当接されている。このため、支持部材７０は、常時、このねじりバネ１０６によって、上方に付勢された状態に維持されている。この結果、支持部材７０に回動軸６８を介して支持された吸着保持アーム５８は、常時、水平に維持される。また、このようにねじりバネ１０６によって、付勢されているため、例えば、吸着保持アーム５８を図４に矢印Ｂで示す方向のうち、上方に回動させる出力も、低出力で足りる。この結果、駆動時に第３のサーボモータ９６にかかる負荷が軽減されると共に起動出力も弱く設定することができる。即ち、小型のモータで足りることになり、結果的に装置のコンパクト化につながる。
【００２５】また、図３、図７及び図８に示すように、案内部材７４を、検査装置本体３４の前後方向に移動させる案内機構６２は、吸着保持アーム５８の両側に、夫々、検査装置本体３４の前方から後方（即ち、操作部１２８からキャリア４２方向）に向かって互いに平行に配置されたガイド１１２と、これらガイド１１２の下方に、夫々、ガイド１１２と平行に配置された搬送用ベルト１１４と、これら搬送用ベルト１１４を駆動させる第４のサーボモータ１１６と、を備えている。なお、これら搬送用ベルト１１４は、検査装置本体３４の前方に設けられた一対の第５のプーリ１１３と、後方に設けられた一対の第６のプーリ１１５に、夫々、掛け渡されている。
【００２６】ガイド１１２は、夫々、案内部材７４に形成されたガイド孔（図示しない）に挿通されている。また、搬送用ベルト１１４は、その外周面が案内部材７４の下端面に接触するように配置されており、この接触部分で、搬送用ベルト１１４の内側から案内部材７４の下端面にねじこまれたボルト１１８（図８参照）によって互いに締結されている。また、第４のサーボモータ１１６の両側から延出された駆動軸１２０の先端に、夫々、取付けられた第７のプーリ１２２は、一対の第５のプーリ１１３にベルト（図示しない）を介して連結されている。この結果、第４のサーボモータ１１６を所定の角度で正逆方向に駆動させると、その駆動力は、第７のプーリ１２２及びベルト（図示しない）を介して第５のプーリ１１３に伝達され、搬送用ベルト１１４を正逆方向に移動させる。この結果、案内部材７４は、搬送用ベルト１１４の移動方向に対応して、検査装置本体３４の前後方向（即ち、キャリア４２に接近又は離間する方向）に移動される。従って、吸着保持アーム５８のキャリア４２への挿脱が可能となる。次に、本実施例の基板外観検査装置３２の動作について、図１ないし図８を参照して説明する。
【００２７】まず、第１のサーボモータ５４が正方向に駆動して、検査対象たる基板３６の下面が吸着保持アーム５８の上面より若干高い位置にセットされるように、キャリア４２を所定量下降させる。キャリア４２がセットされたとき、第１のサーボモータ５４は停止する。このとき、キャリア４２の両側に夫々一対配置された第１の位置合せ部材１３０（図１参照）が延出され、セットされた基板３６の両縁部を互いに押圧する。この結果、例えば、キャリア４２の下降中にずれてしまった基板３６の位置が整えられる。次に、第４のサーボモータ１１６が正方向に駆動して、搬送用ベルト１１４を介して案内部材７４をキャリア４２方向に移動させる。吸着保持アーム５８が規定された量だけキャリア４２内に挿入されたとき、第４のサーボモータ１１６は停止する。次に、第１のサーボモータ５４が正方向に駆動して、吸着保持アーム５８の上面が目的の基板３６の裏面に接触するまで、キャリア４２を下降させる。吸着保持アーム５８の上面が基板３６の裏面に接触したとき、第１のサーボモータ５４は停止する。このとき、図示しない吸引ポンプが作動して、基板３６の裏面を吸着機構６４に吸着させる。吸引ポンプを作動させた状態で、第４のサーボモータ１１６が逆方向に駆動して、案内部材７４がキャリア４２から離間する方向に、搬送用ベルト１１４を移動させる。案内部材７４の移動に伴って、支持部材７０が移動し、基板３６を吸着保持した吸着保持アーム５８がキャリア４２から引き抜かれる。基板３６がキャリア４２から離間したとき、第４のサーボモータ１１６は停止する。このとき、第３のサーボモータ９６が正方向に規定された量だけ駆動して、支持部材７０を回動させる。この結果、吸着保持アーム５８の先端側が持ち上げられ、基板３６を傾斜させる。基板３６が規定された量だけ傾斜されたとき、第３のサーボモータ９６は停止する。このとき、検査装置本体３４の上部に配置された一対の光源１２４から光（例えば、緑色光）が出射される。光源１２４から出射された光は、反射鏡１２６を介して基板３６上に照射される。光を照射させた状態で、第２のサーボモータ７８が正逆方向に規定された量だけ駆動して、回動軸６８を正逆方向に回動させる。この結果、吸着保持アーム５８に吸着保持された基板３６が、図４及び図６の矢印Ａで示す方向に回動される。回動する基板３６の上面から反射される反射光のうち、損傷部分から反射される反射光は、他の反射光とその光学的特性が異なる。また、傷のある場合は、傷が光を乱反射させ、その所在を知らす。この結果、操作部１２８側に立脚した観察者は、反射光の変化によって損傷部分を確認することができる。外観検査が終了したとき、第２のサーボモータ７８は停止する。次に、第３のサーボモータ９６が逆方向に駆動し、支持部材７０を回動させる。この結果、吸着保持アーム５８は、水平状態に戻される。吸着保持アーム５８が水平状態になったとき、第３のサーボモータは停止する。このとき、第２の位置合せ部材１３３（図１参照）が延出され、吸着保持アーム５８に吸着保持された基板３６の両縁部を互いに押圧する。この結果、例えば、外観検査中にその位置がずれてしまった基板３６は、初期位置に整合される。次に、第４のサーボモータ１１６が正方向に駆動して、搬送用ベルト１１４を介して案内部材７４をキャリア４２方向に移動させる。基板３６がキャリア４２内に完全に挿入されたとき、第４のサーボモータ１１６は停止すると同時に吸引ポンプが停止する。このとき、第１のサーボモータ５４が逆方向に若干駆動して、昇降力伝達ロッド５０を介して保持台４４を若干上昇させる。この結果、吸着保持アーム５８の上面が基板３６の下面から離間される。従って、検査済みの基盤３６がキャリア４２内に収納される。次に、第４のサーボモータ１１６が逆方向に駆動して、搬送用ベルト１１４を介して案内部材７４を操作部１２８（図１参照）方向に移動させる。この案内部材７４の移動に伴って、吸着保持アーム５８がキャリア４２から引き抜かれる。このとき、第１のサーボモータ５４が正方向に駆動して、次の検査対象たる基板３６の下面が吸着保持アーム５８の上面より若干高い位置にセットされるように、キャリア４２を所定量下降させる。このような工程を順次繰り返すことによって、キャリア４２に収納された基板３６の外観検査が行われる。
【００２８】このような本実施例の基板外観検査装置は、従来の装置のように、基板の外観検査装置を別体とせずに、基板をキャリアから取り出すための装置と基板を回動させて外観を検査するための装置とが一体化されて構成されている。この結果、装置の構成が簡単且つコンパクトになり、低価格で装置を提供することができる。また、基板を検査装置に移し換える工程がなくなったため、外観検査に要する時間も短縮できると共に、基板に外傷が与えられることもない。
【００２９】なお、本発明は、上述した一実施例に限定されない。例えば、回動機構６０は、図９に示すように構成させることもできる。この変形例に係る回動機構は、第１の回動部材１３５と第２の回動部材１３７とを備えており、夫々の回動軸が互いに直交して構成されている。具体的には、第１の回動部材１３５と第２の回動部材１３７との間には、第１の保持部材１３９が介装されている。第１の回動部材１３５は、この第１の保持部材１３９に対して矢印Ｘ方向に回動される。また、第１の保持部材１３９と第２の回動部材１３７とは互いに締結されており、この第２の回動部材１３７は、その下面に配置された第２の保持部材１４１に対して矢印Ｙ方向に回動される。
【００３０】また、他の変形例に係る回動機構は、図１０に示すように、基板（図示しない）を吸着保持可能で且つ矢印Ｅのいずれかの方向に回転自在な吸着保持部１４３と、この吸着保持部１４３を回転自在に支持し且つ矢印Ｆ方向に回動自在な第１の支持部材１４５と、この第１の支持部材１４５を回動自在に支持し且つ矢印Ｇ方向に回動自在な第２の支持部材１４７と、を備えている。なお、吸着保持部１４３の表面には、３つの吸着機構が設けられており、吸引手段（図示しない）の吸引力によって、吸着保持部１４３上に基板は確実に吸着保持される。このような回動機構によれば、吸着保持された基板は、回転されつつ互いに直交する方向に回動される。
【００３１】
【発明の効果】本発明の基板外観検査装置は、従来の装置のように、基板の外観検査装置を別体とせずに、基板をから取り出すための装置と基板を回動させて外観を検査するための装置とが一体化されて構成されている。この結果、装置の構成が簡単且つコンパクトになり、低価格で装置を提供することができる。また、基板を検査装置に移し換える工程がなくなったため、外観検査に要する時間も短縮できると共に、基板に外傷が与えられることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る基板外観検査装置の全体を示す斜視図。
【図２】図１に示す基板外観検査装置の背面図。
【図３】図１に示す基板外観検査装置の平面図。
【図４】図１に示す基板外観検査装置の側面図。
【図５】図１に示す基板外観検査装置の構成である吸着保持アームに接続固定された回動軸の部分の拡大断面図。
【図６】図１に示す基板外観検査装置の上側の部分の正面図。
【図７】図１に示す基板外観検査装置の構成である支持部材の両側に一体的に突出された軸部のうち、一方の軸部が案内部材に回動自在に支持されている状態を示す部分拡大断面図。
【図８】図７に示された軸部の部分を示す図であって、案内部材が搬送用ベルトに締結されている状態を示す側面図。
【図９】本発明の基板外観検査装置の構成である回動機構の変形例を示す斜視図。
【図１０】本発明の基板外観検査装置の構成である回動機構の他の変形例を示す斜視図。
【図１１】従来の基板外観検査装置の構成のうち主要な構成のみを模式的に示す図。
【図１２】図１１に示された構成のうち、目視検査装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
３６…基板、４０…検査装置、４２…キャリア、５８…吸着保持アーム、６０…回動機構、６２…案内機構。

【特許請求の範囲】
【請求項１】基板を回動させて、前記基板の外観を検査する検査装置を有する基板外観検査装置であって、前記検査装置は、収納部に収納された基板を保持可能な保持手段と、この保持手段を回動可能に支持する回動機構と、この回動機構を前記収納部に接近あるいは離間する方向に移動可能に支持して、前記保持手段を前記収納部に対して挿入あるいは離脱させる案内機構と、を備えていることを特徴とする基板外観検査装置。
【請求項２】前記回動機構は、この回動機構の移動方向に沿って延出され、前記保持手段を回動可能に支持する回動軸と、この回動軸に対して直交する方向に延出された軸部を中心に回動可能で、且つ、前記回動軸を回動自在に支持する支持部材と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板外観検査装置。

【図１】