JP2002286429A

JP2002286429A - 表面検査方法及び装置

Info

Publication number: JP2002286429A
Application number: JP2001082552A
Authority: JP
Inventors: Yukito Nakamura; 幸登中村; Kunihiro Bessho; 邦洋別所; Motoharu Maeda; 元治前田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が簡単で、低コストで、欠陥を確実に排
除できる表面検査方法及び装置を提供することを課題と
する。【解決手段】少なくとも透明な膜が形成された検査体
１０１に対して光を照射し、検査体１０１からの反射光
または検査体１０１の透過光を二次元ＣＣＤ（センサ）
１４９で受け、二次元ＣＣＤ１４９上での光量の変化に
より、膜の厚さの変化を検出する表面検査方法におい
て、光の強弱の差が最も大きくなる位置に二次元ＣＣＤ
１４９を設け、二次元ＣＣＤ１４９の出力信号から検査
体１０１の欠陥のグレードの判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも透明な
膜が形成された検査体に対して光を照射し、前記検査体
からの反射光または前記検査体の透過光をセンサで受
け、該センサ上での光量の変化により、前記膜の厚さの
変化を検出する表面検査方法及び少なくとも透明な膜が
形成された検査体に対して光を照射する光源を有する投
光部と、前記検査体からの反射光または前記検査体の透
過光を受けるセンサを有する受光部とを有し、該センサ
上での光量の変化により、前記膜の厚さの変化を検出す
る表面検査装置に関する。

【従来の技術】表面検査装置の一例を示す特開平６−７
４９０７号公報に記載された構成を示す図６を用いて説
明する。図において、検査体としての透明板３は、搬送
手段５により矢印Ｉ方向へ搬送される。透明板３を挟む
ように、投光部としての光源１と、受光部としての一次
元または二次元のカメラ４とが配置されている。さら
に、光源１の出射面には、複数の線列または格子状のス
リットが形成されたスリット板２が設けられている。そ
して、カメラ４の焦点は、スリット板２のスリット及び
透明板３から外れた位置にある。このように構成するこ
とにより、カメラ４は、スリット板２を撮像するのでは
なく、スリット板２によるスリット光による欠点像を撮
像し、この結果、欠点像が増幅され検出することができ
る。

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の表
面検査装置においては、透明板３の組成成分が異なった
り、成分比率が異なる欠陥の検出は可能であるが、膜厚
がわずかに変化した場合は検出が困難である問題点があ
る。また、上記構成の表面検査装置では、スリット板２
が必要であり、スペースをとり、構成が複雑であり、コ
ストもかかる問題点がある。本発明は、上記問題点に鑑
みてなされたもので、その目的は、構成が簡単で、低コ
ストで、欠陥である微小な層の厚さが変化した部分を検
出し、確実に排除できる表面検査方法及び装置を提供す
ることにある。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、少なくとも透明な膜が形成された検
査体に対して光を照射し、前記検査体からの反射光また
は前記検査体の透過光をセンサで受け、該センサ上での
光量の変化により、前記膜の厚さの変化を検出する表面
検査方法において、光の強弱の差が最も大きくなる位置
に前記センサを設け、前記センサの出力信号から前記検
査体の欠陥のグレードの判定を行うことを特徴とする表
面検査方法である。請求項２記載の発明は、少なくとも
透明な膜が形成された検査体に対して光を照射する光源
を有する投光部と、前記検査体からの反射光または前記
検査体の透過光を受けるセンサを有する受光部とを有
し、該センサ上での光量の変化により、前記膜の厚さの
変化を検出する表面検査装置において、光の強弱の差が
最も大きくなる位置に前記センサを設け、前記センサの
出力信号から前記検査体の欠陥のグレードの判定を行う
制御部を設けたことを特徴とする表面検査装置である。
光の強弱の差が最も大きくなる位置に前記センサを設け
ることで、欠陥である微小な膜の厚さの変化を容易に検
出することができる。また従来例で必要であった、スリ
ットが不要となるので、構成が簡単で、低コストであ
る。さらに、前記センサの出力信号から前記検査体の欠
陥のグレードの判定を行うことにより、実際に支障のあ
る欠陥のみを確実に排除できる。請求項３記載の発明
は、請求項２記載の発明の前記制御部は、前記センサの
出力信号の大きさで欠陥のグレードを判定することを特
徴とする表面検査装置である。前記センサの出力信号の
大きさで欠陥のグレードを判定することにより、判定時
間が短縮され、コストダウンが図れる。請求項４記載の
発明は、請求項２記載の発明の前記制御部は、前記セン
サの出力信号を信号処理して欠陥のグレードを判定する
ことを特徴とする表面検査装置である。前記センサの出
力信号を信号処理して欠陥のグレードを判定することに
より、判定精度が向上する。請求項５記載の発明は、請
求項２記載の発明において、欠陥検出用の第１のセンサ
と、グレード判定用の第２のセンサとを設け、前記制御
部は、前記第１のセンサの出力信号から欠陥を検出する
と、前記第２のセンサの出力信号を信号処理して欠陥の
グレードを判定することを特徴とする表面検査装置であ
る。前記第１のセンサの出力信号から欠陥を検出したの
ち、前記第２のセンサの出力信号を信号処理して欠陥の
グレードを検出することにより、時間のかかる欠陥のグ
レード判定を常時しなくてすむので、検査のスピードア
ップが行える。前記第１のセンサ、第２のセンサの一例
としては、請求項６記載の発明のように、前記第１のセ
ンサとして、は２分割センサがあり、前記第２のセンサ
としては、二次元ＣＣＤがある。請求項７記載の発明
は、請求項２乃至６のいずれかに記載の前記制御部は、
検査物に応じて、前記センサの出力分布でのピーク部分
の幅、ピーク部分の高さ、のいずれかにより欠陥のグレ
ードを判定することを特徴とする表面検査装置である。
検査物に応じて前記センサの出力分布でのピーク部分の
幅、ピーク部分の高さ、のいずれかにより欠陥のグレー
ドを判定することにより、正確な判定が可能となる。請
求項８記載の発明は、請求項７記載の発明の前記ピーク
部分の幅は、前記センサ出力分布のピーク部分の地合レ
ベル上での幅であり、前記ピーク部分の高さは、前記セ
ンサ出力分布でのピーク部分の高さレベルを地合レベル
で割った値であることを特徴とする表面検査装置であ
る。前記ピーク部分の幅は、前記センサ出力分布のピー
ク部分の地合レベル上での幅であり、前記ピーク部分の
高さは、前記センサ出力分布でのピーク部分の高さレベ
ルを地合レベルで割った値とすることで、地合レベルの
影響を減らすことができる。請求項９記載の発明は、請
求項２乃至８のいずれかに記載の発明の前記制御部は、
欠陥のグレードを判定し、判定結果に応じて、ラインの
停止、要清掃の表示を行なうことを特徴とする表面検査
装置である。前記制御部は、欠陥のグレードを判定し、
判定結果に応じて、ラインの停止、要清掃の表示を行な
うことにより、品質が一定に保たれ、ロスが低減する。

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態例を説明する。最初に、図２を用いて、検査体の構
成を説明する。図において、本実施の形態例の検査体１
０１は、透明なベース１０３上に透明な膜１０５が塗布
等の手法で形成された熱現像用感材である。次に、本実
施の形態例の表面検査装置の全体構成を図１を用いて説
明する。図において、本実施の形態例の検査体１０１は
長尺状であり、図示しない第１の搬送手段により矢印Ｉ
方向へ一定速度で搬送されている。そして、検査体１０
１の搬送方向（矢印Ｉ方向）と略直交する方向（図にお
いて矢印ＩＩ方向）に延出し、検査体１０１を空間を介
して挟むガイド１１２と光反射手段としてのミラー１１
３と対向するように設けられている。そして、内部に後
述する投光部と受光部とを有するボックス１２１がガイ
ド１１２に移動可能に係合し、このボックス１２１は図
示しない第２の搬送手段によりガイド１１２上を一定速
度で往復動されるようになっている。次に、図３を用い
て、投光部、受光部の説明を行う。図において、ボック
ス１２１内の投光部１３１は、光源１３３と、光源１３
３から出射した光を集光する第１の集光手段としての集
光レンズ１３５と、集光レンズ１３５の焦点近傍に設け
られたピンホール１３７とから構成されている。尚、本
実施の形態例の光源１３３としては、干渉性が少なく、
単調な光であるハロゲン光源、ストロボ光源等を用い
る。ボックス１２１内の投光部１３１から出射された光
は、検査体１０１を透過し、ミラー１１３で反射され、
ボックス１２１の受光部１４１に至る。受光部１４１
は、第２の集光手段としての撮影レンズ１４３及び倍率
アップレンズ１４５と、検査体１０１の搬送方向（図に
おいて矢印Ｉ方向）に集光作用を有する手段としてのシ
リンドリカルレンズ１４７と、二次元ＣＣＤ１４９とか
ら構成されている。次に、図４を用いて、本実施の形態
例の電気的構成を説明する。図において、５００は、二
次元ＣＣＤ１４９の出力信号を取り込み、検査体１０１
の欠陥のグレードの判定を行い、判定結果により第１の
搬送手段５０３の駆動の制御や、ＣＲＴや液晶等の表示
手段５０５に情報を表示する制御部である。また、テー
ブル５０１には、制御部５００が検査体１０１の欠陥の
判定を行う際に使用するデータ等が格納されている。次
に、上記構成の動作を説明する。検査体１０１は図示し
ない第１の搬送手段により矢印Ｉ方向に一定速度で搬送
されている。一方、投光部１３１と受光部１４１とを有
するボックス１２１は、図示しない第２の搬送手段によ
り矢印ＩＩ方向に往復動される。そして、投光部１３１
の光源１３３から出射された光は、集光レンズ１３５に
より集光され、ピンホール１３７により光の傾きをそろ
えられ、検査体１０１を透過する。検査体１０１を透過
した光がミラー１１３で反射し、検査体１０１を透過
し、受光部１４１に入る。ここで、撮影レンズ１４３で
集光され、倍率アップレンズ１４５により二次元ＣＣＤ
１４９の受光面での像の大きさが調整され、シリンドリ
カルレンズ１４７で検査体１０１の搬送方向（図におい
て矢印Ｉ方向）にのみ集光され、二次元ＣＣＤ１４９の
受光面上に当たる。本実施の形態例では、倍率アップレ
ンズ１４５を調整し、光の強弱のパターンと、二次元Ｃ
ＣＤ１４９の受光面のサイズを略一致するようにした。
ここで、検査体１０１の膜１０５に厚みの変化、例え
ば、図５（ａ）に示すように膜の厚みが局所的に厚くな
り、凸部１０５ａが形成されている場合、凸部１０５ａ
で光が屈折し、二次元ＣＣＤ１４９の受光面上での光の
強度分布、すなわち、二次元ＣＣＤ１４９の出力信号の
波形は、層の厚みに応じて図５（ｂ）に示すような形状
となる。また、図６（ａ）に示すように膜の厚みが局所
的に薄くなり、凹部１０５ｂが形成されている場合、凹
部１０５ｂで光が屈折し、二次元ＣＣＤ１４９の受光面
上での光の強度分布、すなわち、二次元ＣＣＤ１４９の
出力信号の波形は、層の厚みに応じて図６（ｂ）に示す
ような形状となる。制御部５００は二次元ＣＣＤ１４９
からの出力信号を取り込み、図７に示すフローに従って
欠陥の判定を行う。欠陥のグレードの判定行ない（ステ
ップ２）、重大な欠陥であれば第１の搬送手段５０３を
停止させ、ラインの停止（ステップ３）を行い、軽度な
欠陥ならば表示手段５０５に「要清掃」等の表示を行
い、操作者に注意を促す（ステップ４）。ここで、ステ
ップ２でのグレード判定のフローを図８を用いて説明す
る。制御部５００はテーブル５０１から検査体１０１に
応じたデータ（設定レベル（Ｃ），設定間隔（ｌ），高
さ算出式での係数（ａ，ｂ，ｃ）等）を取得し、設定間
隔（ｌ）以上離れた設定レベル（Ｃ）以上のピーク数
（ｍ）を算出する。この場合、図８（ａ）〜図８（ｃ）
に示すように、ピーク数（ｍ）が１のとき、２のとき、
３以上のときに分類される。すなわち、ピーク数（ｍ）
が１つの場合は凸の欠陥があり（図５参照）、２つの場
合は凹の欠陥があり（図６参照）、３つ以上ある場合は
凹凸が混合している欠陥がある。地合レベル（Ｌ）を算
出する（ステップ１）。具体的には、ピークの両隣の変
曲点位置のレベル（Ｌ１，Ｌ２）の平均をとる（ステッ
プ１）。ピーク部分の高さであるピークの信号レベル
（Ｓ）を求める（ステップ２）。尚、ピークが複数ある
場合は、平均値をとる。地合の影響を少なくするため
に、ピーク部分の高さレベル（Ｓ）を地合レベル（Ｌ）
で割った値（Ｓ／Ｌ）を算出する。尚、ピークが１つの
場合（図８（ａ）の場合）は、前記ピーク部分の幅
（Ｂ）として、センサ出力分布のピーク部分の地合レベ
ル上での幅を算出する。そして、下記高さ算出式より、
欠陥部分の高さを求め、グレード判定を行う。Ｈ＝ａｘ−ｂｘ＋ｃＨ：高さｘ：Ｓ／ＬまたはＢａ，ｂ，ｃ：検査体１０１に応じてテーブル５０１から
取得した係数尚、ｍ＝１の場合、検査体１０１に応じて、ｘとしてＳ
／Ｌの値を使うか、Ｂを使うかが選択される。上記構成
によれば、以下のような効果を得ることができる。（１）倍率アップレンズ１４５を調整して、倍率を変向
することで、二次元ＣＣＤ１４９の受光面センサの受光
面のサイズと、光の強弱のパターンとを略一致すること
ができ、光の強弱の差が最も大きくなり、検出が容易と
なる。また従来例で必要であった、スリットが不要とな
るので、構成が簡単で、低コストである。（２）二次元ＣＣＤ１４９の出力信号から検査体１０１
の欠陥のグレードの判定を行うことにより、実際に支障
のある欠陥のみを確実に排除できる。（３）二次元ＣＣＤ１４９の出力信号を信号処理して欠
陥のグレードを判定することにより、判定精度が向上す
る。（４）検査物１０１に応じて二次元ＣＣＤ１４９の出力
分布でのピーク部分の幅（Ｂ）、ピーク部分の高さ（Ｓ
／Ｌ）のいずれかにより欠陥のグレードを判定すること
により、正確な判定が可能となる。（５）また、ピーク部分の高さレベル（Ｓ）を地合レベ
ル（Ｌ）で割った値をピーク部分の高さとすることで、
地合レベルの影響を減らすことができる。（６）制御部５００は、欠陥のグレードを判定し、判定
結果に応じて、ラインの停止、要清掃の表示を行なうこ
とにより、品質が一定に保たれ、ロスが低減する。（７）光源１３３として、干渉性が少なく、単調な光で
あるハロゲン光源、ストロボ光源等を用いたことによ
り、検査体１０１の膜１０５膜厚のよる干渉ノイズが少
なくなる。単調な光により屈折角を一定にでき、膜の厚みが変化し
ている部分と、そうでない部分との光量差が大きくなり
検出が容易となる。（８）第１の集光手段としての集光レンズ１３５の集光
点近傍にピンホール１３７を設けたことにより、光量の
低下が少なく、光の傾きをそろえることができる。（９）第１の搬送部で検査体１０１を矢印Ｉ方向に搬送
し、第２の搬送手段で一体となった投光部１３１と受光
部１４１とを矢印ＩＩ方向へ搬送することで、検査体１
０１の全面を検査することができる。（１０）検査体１０１の搬送方向（矢印Ｉ方向）にのみ
集光するシリンドリカルレンズ１４７を設けたことによ
り、検査体１０１の搬送方向（矢印Ｉ方向）に膜１０５
の厚みが変化している部分がスジ状にある場合、地合の
ノイズを相対的に低下させることができるので、検出精
度が向上する。（１１）ガイド１１２に一体となった投光部１３１と受
光部１４１とを移動可能に設けたことにより、投光部１
３１と受光部１４１とは、一体となって移動するので、
移動により投光部１３１、受光部１４１の相対的な振動
がなくなり、振動に起因する検出精度の低下がなくな
る。尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではな
い。上記実施の形態例では、二次元ＣＣＤ１４９の出力
信号を信号処理して欠陥のグレードを判定するようにし
たが、単に二次元ＣＣＤ１４９の出力信号の大きさで欠
陥のグレードを判定してもよい。この場合、判定時間が
短縮され、回路も少なくなるのでコストダウンが図れ
る。さらに、図９に示すように、シリンドリカルレンズ
１４７と二次元ＣＣＤ１４９との間にハーフミラー１５
１を設け、シリンドリカルレンズ１４７を出射した光の
一部を第１のセンサとしての二分割センサ１５３に、残
りの光を第２のセンサである二次元ＣＣＤ１４９へ導く
ようにしてもよい。図１０に示すように、二分割センサ
１５３の受光面に明暗のある光が当たった場合、出力
Ａ，Ｂの差を採ることで、ピーク部分（欠陥）の有無の
検出を行なうことができる。よって、第１のセンサとし
ての二分割センサ１５３の出力信号から欠陥を検出した
のち、第２のセンサとしての二次元ＣＣＤ１４９の出力
信号を信号処理して欠陥のグレードを検出することによ
り、時間のかかる欠陥のグレード判定を常時しなくてす
むので、検査のスピードアップが行える。

【発明の効果】以上述べたように請求項１記載または請
求項２記載の発明によれば、光の強弱の差が最も大きく
なる位置に前記センサを設けることで、微小な膜の厚さ
の変化を容易に検出することができる。また従来例で必
要であった、スリットが不要となるので、構成が簡単
で、低コストである。さらに、前記センサの出力信号か
ら前記検査体の欠陥のグレードの判定を行うことによ
り、実際に支障のある欠陥のみを確実に排除できる。請
求項３記載の発明によれば、前記センサの出力信号の大
きさで欠陥のグレードを判定することにより、判定時間
が短縮され、コストダウンが図れる。請求項４記載の発
明によれば、前記センサの出力信号を信号処理して欠陥
のグレードを判定することにより、判定精度が向上す
る。請求項５記載の発明によれば、前記第１のセンサの
出力信号から欠陥を検出したのち、前記第２のセンサの
出力信号を信号処理して欠陥のグレードを検出すること
により、時間のかかる欠陥のグレード判定を常時しなく
てすむので、検査のスピードアップが行える。前記第１
のセンサ、第２のセンサの一例としては、請求項６記載
の発明のように、前記第１のセンサとして、は２分割セ
ンサがあり、前記第２のセンサとしては、二次元ＣＣＤ
がある。請求項７記載の発明によれば、検査物に応じて
前記センサの出力分布でのピーク部分の幅、ピーク部分
の高さ、のいずれかにより欠陥のグレードを判定するこ
とにより、正確な判定が可能となる。請求項８記載の発
明によれば、前記ピーク部分の幅は、前記センサ出力分
布のピーク部分の地合レベル上での幅であり、前記ピー
ク部分の高さは、前記センサ出力分布でのピーク部分の
高さレベルを地合レベルで割った値とすることで、地合
レベルの影響を減らすことができる。請求項９記載の発
明によれば、前記制御部は、欠陥のグレードを判定し、
判定結果に応じて、ラインの停止、要清掃の表示を行な
うことにより、品質が一定に保たれ、ロスが低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態例の表面検査装置の全体構成を示す
図である。

【図２】図１の検査体の構成を説明する図である。

【図３】図１のボックス内の投光部、受光部を説明する
図である。

【図４】実施の形態例の電気的構成を説明する図であ
る。

【図５】欠陥部分の光の反射を説明する図である。

【図６】欠陥部分の光の反射を説明する図である。

【図７】実施の形態例のフローを説明する図である。

【図８】図７のグレード判定のフローを説明する図であ
る。

【図９】他の実施の形態例の要部を説明する図である。

【図１０】図９の二分割センサの説明図である。

【図１１】従来の表面検査装置の一例として、特開平６
−７４９０７号公報に記載された構成を示す図である。

【符号の説明】

１０１検査体１０５膜１３１投光部１４１受光部１４９二次元ＣＣＤ（センサ）５００制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田元治東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA55 AA61 BB13 BB15 BB22 CC31 DD04 DD05 DD06 FF44 GG02 GG08 GG22 HH15 JJ23 JJ26 KK01 LL04 LL08 LL12 LL30 MM01 PP02 PP11 PP22 QQ26 QQ42 SS04 2G051 AA41 AB07 BB07 BB09 CA03 CA04 CB01 CB02 CD04 EB05 FA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも透明な膜が形成された検査体
に対して光を照射し、前記検査体からの反射光または前
記検査体の透過光をセンサで受け、該センサ上での光量
の変化により、前記膜の厚さの変化を検出する表面検査
方法において、光の強弱の差が最も大きくなる位置に前記センサを設
け、前記センサの出力信号から前記検査体の欠陥のグレード
の判定を行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】少なくとも透明な膜が形成された検査体
に対して光を照射する光源を有する投光部と、前記検査
体からの反射光または前記検査体の透過光を受けるセン
サを有する受光部とを有し、該センサ上での光量の変化
により、前記膜の厚さの変化を検出する表面検査装置に
おいて、光の強弱の差が最も大きくなる位置に前記センサを設
け、前記センサの出力信号から前記検査体の欠陥のグレード
の判定を行う制御部を設けたことを特徴とする表面検査
装置。
【請求項３】前記制御部は、前記センサの出力信号の
大きさで欠陥のグレードを判定することを特徴とする請
求項２記載の表面検査装置。
【請求項４】前記制御部は、前記センサの出力信号を
信号処理して欠陥のグレードを判定することを特徴とす
る請求項２記載の表面検査装置。
【請求項５】欠陥検出用の第１のセンサと、グレード判定用の第２のセンサとを設け、前記制御部は、前記第１のセンサの出力信号から欠陥を
検出すると、前記第２のセンサの出力信号を信号処理し
て欠陥のグレードを判定することを特徴とする請求項２
記載の表面検査装置。
【請求項６】前記第１のセンサは、２分割センサであ
り、前記第２のセンサは、二次元ＣＣＤであることを特徴と
する請求項５記載の表面検査装置。
【請求項７】前記制御部は、検査物に応じて、前記セ
ンサの出力分布でのピーク部分の幅、ピーク部分の高
さ、のいずれかにより欠陥のグレードを判定することを
特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の表面検査
装置。
【請求項８】前記ピーク部分の幅は、前記センサ出力
分布のピーク部分の地合レベル上での幅であり、前記ピーク部分の高さは、前記センサ出力分布でのピー
ク部分の高さレベルを地合レベルで割った値であること
を特徴とする請求項７記載の表面検査装置。
【請求項９】前記制御部は、欠陥のグレードを判定
し、判定結果に応じて、ラインの停止、要清掃の表示を
行なうことを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記
載の表面検査装置。