JP2004257776A

JP2004257776A - 光透過体検査装置

Info

Publication number: JP2004257776A
Application number: JP2003046662A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Takei; 正一武井; Katsushi Kobayashi; 克誌小林
Original assignee: KIYOUSERA OPT KK
Current assignee: KIYOUSERA OPT KK
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】光透過体の表面及び内部に存在する欠陥を、高コントラストで画像に映し出すことができ、容易に欠陥を判別可能な光透過体の欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】光透過体である検査体２０の一側に位置する照射部１１より紫外光１５を照射し、検査体２０の表面若しくは内部の打痕、異物、凹凸、空孔若しくは傷からなる欠陥に起因する散乱光１６を紫外線用レンズ１２及び紫外線カメラ１３からなる紫外線受光部で検出して光透過体欠陥を検出する光透過体検査装置であり、前記検査体２０を挟んで、一側に紫外光照射部１１と紫外線受光部１２、１３を配置し、他側に前記紫外光照射部１１より検査体２０を透過した紫外光を光透過体背面側に反射させるミラー１４を設け、照射紫外線波長を、光透過体の透過波長以上の波長とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光透過体である検査体表面の傷、ゴミ、打痕、微小な凹凸や検査体内部の異物、気泡、亀裂等の表面及び内部欠陥を容易にかつ正確に検出可能とした透過体欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスやガラスと石英とを積層して形成した複合体等の光透過体の表面及び内部欠陥を検査する場合、実体双眼顕微鏡などを利用した目視観察が一般的に行われていた。しかし、近年においてはテレビカメラの発達とコストダウンによりテレビカメラを用いたモニタ観察に変移しつつある。
この場合、複数人数で同時観察可能であるとともに、画像情報の記録や加工、出力が容易に出来るという利点がある。
【０００３】
欠陥を画像認識して検出する方法としては、例えば特開２０００−２５８３９８公報（特許文献１）に記載されるように、磁粉探傷法又は浸透探傷法などの非破壊検査に基づく欠陥の検出に際し、試験体をカラービデオカメラで撮像し、さらに紫外線カットフィルタを介して試験体を撮像する方法等がある。かかる方法では、得られた画像より欠陥が確認し易く、また試験体の表面で反射された紫外線がフィルタにより遮断されることにより欠陥の明瞭な画像を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、通常モニタ観察として利用される可視光は波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍであり散乱性が低く、画像変換した際に背景と検査体欠陥とのコントラスト差が小さいため、実際はグレーの背景に不明瞭な検査体が白く観察され、判別が極めて困難となる。従って、前記した特許文献１のように磁粉探傷法等の他の非破壊検査法を組み合わせて用いなければならず、検査工程が煩雑となってしまう。また、欠陥の画像検出を単独で用いる場合には、コントラストを向上させて欠陥を鮮明に浮上させるために、画素数の多い高価なカメラや複雑な二値化処理等を施す画像処理装置が必要となり、コストアップと処理時間の増大という問題点を内在していた。
【０００５】
一方、特開平６−３３１５５９号公報（特許文献２）では、図２に示すように紫外線を利用した欠陥検査として、波長が２５０ｎｍの紫外線を含む照射光５４をウェハ５１表面に照射し、ウェハ５１表面の異物５２からの散乱光５６を、反射光５５の光路から外れた位置に配設した検出器５７で検出する方法を開示している。
これによれば、内部界面の異物５３を検出することなく、ウェハ５１の表面の異物５２のみを高精度で検出することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２５８３９８公報
【特許文献２】
特開平６−３３１５５９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来の画像検出を利用した欠陥検査装置においては、画面のコントラストを著しく向上させるために、高価な画素数の多いカメラや複雑な処理を施す画像処理装置を具備する必要があり、コストアップと処理時間の増大が深刻な問題となっていた。
また、特許文献２に記載の方法では、内部欠陥も同時に検出するという本発明の目的とは異なる上に、紫外線の反射光５５のみで欠陥の画像検出を行うにはコントラスト差が小さく不明瞭で、正確に欠陥を判別することは困難である。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、光透過体の表面及び内部に存在する欠陥を、高コントラストで画像に映し出すことができ、容易に欠陥を判別可能な光透過体の欠陥検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
光透過体の一側に位置する照射部より紫外光を照射して光透過体表面若しくは内部の打痕、異物、凹凸、空孔若しくは傷からなる欠陥に起因する散乱光を紫外線受光部で検出して光透過体欠陥を検出する光透過体検査装置であって、前記光透過体を挟んで、一側に紫外光照射部と紫外線受光部を配置し、他側に前記紫外光照射部より光透過体を透過した紫外光を光透過体背面側に反射させる紫外線反射体を設け、前記紫外光の照射紫外線波長が、光透過体の透過波長以上であることを特徴とし、好適には、実質的に透過率が６０％以上の紫外線波長とする。
【０００９】
また、前記光透過体が透明若しくは半透明の曲面若しくは平面板状体である場合に、前記紫外光照射部の照射方向が紫外線受光部の光軸に対し斜めに角度変位させて配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記光透過体がガラス体若しくはガラスを含む積層体である板状体である場合に、前記紫外光照射部の照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜３９０ｎｍであることを特徴とする。
尚、前記紫外光照射部が、紫外線受光部を中心とする同心リング円形成体であることが好適である。
【００１１】
さらに、前記紫外光照射部の照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍの場合に、前記紫外線反射体が、前記波長域で６５％以上、好ましくは８０％以上の反射効率を有する、アルミ、銀、金、白金のうち少なくとも何れかを含む金属反射面であることを特徴とする。
また、前記板状体が、平面板状体である場合に、前記反射体の反射面と板状体が平行に配置されていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本実施形態に係る欠陥検査装置にて好適に検査可能な対象物としては、例えば、デジタルカメラに用いられるローパスフィルタ等の光学部材で、ガラス部材若しくはガラス部材と人工水晶を積層した複合体等が挙げられる。しかしながら、これに限られるものではなく、光透過性を有する部材であれば何れにおいても適用可能である。
【００１３】
図１に本発明の実施形態に係る透過体欠陥検査装置の概略構成図を示す。図１において、１０は透過体欠陥検査装置、１１は紫外光１５を検査体に向けて照射する紫外光照射部、１２は該照射部１１により照射された紫外光１５が欠陥２１により散乱若しくは反射する際に生じる散乱光１６若しくは反射光１７を集光する紫外線用レンズ、１３は該紫外線用レンズ１２にて集光された紫外光を撮像する紫外線カメラ、１４は前記照射された紫外光１５を検査体２０に向けて反射させるミラー（反射体）１４である。本実施形態において、検査体２０にはガラス部材を含む透明若しくは半透明の積層板状体を用いる。
【００１４】
前記紫外光照射部１１は、検査体２０と所定距離をおいて対面するごとく配設され、該検査体２０に対して所定角度を有して紫外光１５が入射するように設置される。このとき、かかる紫外光照射部１１は、前記紫外線用レンズ１２及び紫外線カメラ１３からなる紫外線受光部を中心とする同心リング円形成体であることが好ましい。
前記検査体２０が曲面若しくは平面状板状体である場合には、前記紫外光照射部１１の照射方向が紫外線用レンズ１２の光軸に対し斜めに角度変位させて配置され、好適には下記条件を満たす値とする。
【００１５】
レンズの検査体側ＮＡ＜照射部ＮＡ
レンズの検査体側半画角＜照射部ＮＡ
このとき、レンズの検査体側ＮＡ：レンズ１２の全面有効半径と検査体２０間で張る角度、レンズの検査体側半画角：レンズ１２の光軸と最大画角のなす角度、照射部ＮＡ：紫外光１５の検査体面への入射角度θ、である。
このようにして前記紫外光照射部１１からの紫外光１５の入射角θを設定することにより、ミラー１４よりの反射光１８が紫外線受光部に直接進入することがなく、画像のコントラストに悪影響を及ぼすことを防止できる。入射角θ’で照射された紫外線１５は、ミラー１４で反射して欠陥２１に衝突し散乱光１６として受光部に進入する。
尚、前記レンズの設置条件及び紫外光１５の入射角度θは、前記検査体２０の形状に応じて適宜設定すると良い。
【００１６】
また、かかる紫外光照射部１１にて発生する紫外光１５は、照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜３９０ｎｍであると良い。これは、前記検査体２０がガラス体若しくはガラスを含む積層体である板状体である場合に好適なコントラスト画像を得られる値である。
つまり、前記紫外線波長が３００ｎｍ以下である場合は、検査体２０の内部透過率が極端に低下して前記ミラー１４に到達する紫外光が少なくなり、反射光１８が不十分であるために欠陥２１のエッジ部２１ａが明瞭に表出しない。
一方、紫外線波長が３９０ｎｍ以上である場合は、波長が長くなり散乱光１６が発生し難い。従って、前記範囲内、特に波長が３２０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲内にある時に、欠陥とそれ以外の部位のコントラスト差が大となり明瞭な画像を得ることが出来る。
【００１７】
前記ミラー１４は、検査体２０と所定間隔を有し、前記紫外光照射部１３と該検査体２０を挟んで反対側に略平行に設置される。該ミラー１４の材質は特に限定されないが、前記紫外線波長域で６５％以上、好ましくは８０％以上の反射効率を有することが好ましい。かかるミラー１４を具備することにより、前記照射部１１より照射されて検査体２０を透過した紫外光１５は、該ミラー１４により反射した後に欠陥２１のエッジ部２１ａで散乱し、前記紫外線受光部に集光して撮像画像にエッジ部２１ａの輪郭を明瞭に浮き立たせる。
さらに好適には、アルミ、銀、金、白金のうち少なくとも何れかを含む金属反射面とすると良い。このように、短波長の光を高効率で反射する材料を利用することで散乱光１６を増大させることが出来る。
【００１８】
また、前記紫外線用レンズ１２及び紫外線カメラ１３は、紫外線受光部を構成し、３００ｎｍ〜３９０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜３９０ｎｍの紫外領域に的を絞った撮像を取得可能な構成とすると良い。かかる紫外線カメラ１３にて撮像された画像情報は、画像処理を施すことなくモニターに出力することにより欠陥部位を明瞭に映し出すことが出来る。このとき、勿論画像処理を施してより鮮明な画像とすることも可能である。
【００１９】
次に、かかる実施形態における作用を説明する。
かかる光透過体欠陥検出装置１０において、暗視野にて前記紫外光照射部１１より照射された紫外光１５の少なくとも一部は欠陥２１に直接照射されて反射光１７として前記紫外線用レンズ１２に集光され、前記紫外線カメラ１３により欠陥２１の全体像として撮像、記憶される。
一方、前記紫外光１５の他の一部は、検査体２０を透過してミラー１４に到達し、該ミラー１４にて反射して反射光１８を形成する。該反射光１８は再度検査体２０を透過して外部に放射されるが、その一部は欠陥２１により散乱し、散乱光１６として前記紫外線用レンズ１２に集光される。
【００２０】
このとき、該散乱光１６は検査体２０のエッジ部２１ａにて発生し、前記紫外線カメラ１３により撮像される画像では、検査体２０の輪郭が特に濃く映し出され、背景とのコントラストが強調される。特に、本実施形態では、波長が約４００〜７００ｎｍの可視光に対し、波長約３００〜４２０ｎｍの紫外光を使用しているため、散乱光がより多量に発生し（散乱光量は波長比の三乗に反比例するため）、所定角度で照射された照明は暗い背景を作り出し、黒い背景に欠陥２１が白く明るく、かつ高いコントラストで浮かび上がることとなる。
【００２１】
さらに、検査体２０の下方にミラー１４等の反射体を設置しているため、背景の散乱により発生する白色成分が除去されることとなり、またミラー１４から反射される光が２次的照明となり、さらなる散乱光を得ることができ、結果として背景に対するコントラストが大きく向上することとなる。
【００２２】
以上記載したようにかかる実施形態では、検査体２０を挟んで紫外線用レンズ１２及び紫外線カメラ１３からなる紫外線受光部と、ミラー１４からなる紫外線反射体とを設け、照射紫外線波長に光透過体の透過波長以上、好ましくは透過率が約６０％以上となる紫外線波長を用いることにより、従来用いられてきた可視光より多量に散乱光を発生させることができ、検出された欠陥像を画像出力する際に、検査体２０表面の傷、ゴミ、打痕、微小な凹凸や検査体内部の異物、気泡、亀裂などの欠陥２１を明瞭に表出させることが出来る。
【００２３】
特に、散乱光１６により該検査体２０の輪郭付近のコントラスト差が強調されるため、欠陥部位を明確に判別可能となる。
また、前記紫外光１５の波長を３００ｎｍ〜３９０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜３９０ｎｍとすることにより、ミラー１４により反射光１８が効率良く発生し、かつ散乱光１６が多く生じるために、より明瞭な画像情報を得ることができる。
【００２４】
さらに、前記紫外光照射部１１の照射方向を紫外線受光部の光軸に対し斜めに角度変位させて配置することにより、ミラー１４からの反射光１８が受光部に直接進入することがなく、欠陥部位のみが画像情報として捕らえられる。
また、紫外光照射部１１を、紫外線受光部を中心とする同心リング円形成体とすることにより、検査体２０に対して均一に紫外光１５を照射することが可能となる。
【００２５】
さらにまた、前記紫外光照射部１１の照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍの場合に、前記ミラー１４が、前記波長域で６５％以上、好ましくは８０％以上の反射効率を有する、アルミ、銀、金、白金のうち少なくとも何れかを含む金属反射面とすることにより、紫外光１５がミラー１４に吸収されることなく高効率で以って反射光１８を形成し、出力される画像において欠陥を容易に判別可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
かかる発明では、可視光に対して波長の短い紫外光のみを使用することにより、光透過体である検査体の表面の傷、ゴミ、打痕、微小な凹凸や、検査体内部の異物、気泡、亀裂等の欠陥を、散乱光を効率良く紫外線受光部で集光し、暗視野にて観察し、同時に背景に設置した反射体によりさらに背景を暗くし、反射照明光により裏面から照明し、検査体からの散乱光を増加させ、高コントラストでモニタ画像観察により検出することが可能になるものであり、従来、コストや処理時間の問題で導入不可能であった検査作業を低コストで自動化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る透過体欠陥検査装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の異物検査方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１０透過体欠陥検査装置
１１紫外光照射部
１２紫外線用レンズ
１３紫外線カメラ
１４ミラー
１５紫外光
１６散乱光
１７、１８反射光
２０検査体
２１欠陥
２１ａエッジ部

Claims

光透過体の一側に位置する照射部より紫外光を照射して光透過体表面若しくは内部の打痕、異物、凹凸、空孔若しくは傷からなる欠陥に起因する散乱光を紫外線受光部で検出して光透過体欠陥を検出する光透過体検査装置であって、前記光透過体を挟んで、一側に紫外光照射部と紫外線受光部を配置し、他側に前記紫外光照射部より光透過体を透過した紫外光を光透過体背面側に反射させる紫外線反射体を設け、前記紫外光の照射紫外線波長が、光透過体の透過波長以上であることを特徴とする光透過体検査装置。
前記光透過体が透明若しくは半透明の曲面若しくは平面板状体である場合に、前記紫外光照射部の照射方向が紫外線受光部の光軸に対し斜めに角度変位させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の光透過体検査装置。
前記光透過体がガラス体若しくはガラスを含む積層体である板状体である場合に、前記紫外光照射部の照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜３９０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の光透過体検査装置。
前記紫外光照射部が、紫外線受光部を中心とする同心リング円形成体であることを特徴とする請求項２記載の光透過体検査装置。
前記紫外光照射部の照射紫外線波長が３００ｎｍ〜３９０ｎｍの場合に、前記紫外線反射体が、前記波長域で６５％以上、好ましくは８０％以上の反射効率を有する、アルミ、銀、金、白金のうち少なくとも何れかを含む金属反射面であることを特徴とする請求項３記載の光透過体検査装置。
前記板状体が、平面板状体である場合に、前記反射体の反射面と板状体が平行に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光透過体検査装置。