JP2006275836A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に異種類の基板を組み合わせたことにより数百μｍ程度の段差部を有する基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能な基板検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板検査装置を構成する撮像ヘッド１０は、筐体１１と、筐体１１内に備えられる光学系１２と、ＣＣＤラインセンサ２０と、第１照明手段３０と、８個の第２照明手段４０とを備える。第１照明手段３０は、第１支持部材３４上において、略線状に複数のＬＥＤ３１が列設され、ＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面と同一平面上に光軸を有するように配置される。各第２照明手段４０は、ＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤ４１が列設される。また、各第２照明手段４０は、撮像領域を中心とする円弧上に並設され、第１照明手段３０の光軸平面に対して角度を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板を撮像して得た画像を分析することより基板上にプリントされたパターン等の良否を判断するための基板検査装置に関する。

基板を撮像して得た画像を分析することにより基板上にプリントされたパターン等の良否を判断するための基板検査装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。この特許文献１に記載の装置は、検査対象に対し垂直方向から照明する同軸落射照明と、検査対象に対し斜方向から照明する斜照明と、を組み合わせた照明手段を備える。このような装置を利用して、メッキ部とシルク印刷部とを有する基板に対して、同軸落射照明のみを照射すると非常に明るく光る部分がメッキ部であり、斜照明のみを照射すると非常に明るく光る部分がシルク印刷部である、と判断できる。

このような特許文献１に記載の装置によれば、従来人間が目視で検査していた最終基板の検査を自動化することが可能となり、省力化が可能となる。
特開２００１−３４３３３７号公報

しかし、このような特許文献１に記載の装置により、異種類の基板を組み合わせたことにより数百μｍ程度の段差部を有する基板を撮像した場合には、この段差が影となって画像に出現するという問題が発生する。このような段差が影となって出現した画像は、基板上にプリントされたパターン等の良否を判断するための検査画像として好ましくない。

この発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、特に異種類の基板を組み合わせたことにより数百μｍ程度の段差部を有する基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能な基板検査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサを有する撮像ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させることにより基板を撮像する基板検査装置において、前記撮像ヘッドは、前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面と同一平面上に光軸を有する略線状の光源により構成され、同軸落射照明として基板に光を照射する第１照明手段と、前記ＣＣＤラインセンサのＣＣＤの列設方向と平行な方向に配設された略線状の複数の光源により構成され、当該各光源が前記基板の撮像領域を中心とする円弧上に、前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面を挟んで近接して並設され、さらに、当該各光源による光軸平面が第１照明手段の光軸平面に対して角度を有して光を照射する第２照明手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板検査装置において、前記第２照明手段は、前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面と円弧上に並設された光源の端部と撮像領域とにより形成された平面との間のなす角度が４５度以内となるように構成される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板検査装置において、前記第２照明手段の複数の光源は、それぞれ密接して配置される。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第２照明手段における略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板検査装置において、前記基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光を前記基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第１照明手段の略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板検査装置において、前記基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を前記基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える。

請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の基板検査装置において、前記基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を前記基板上へ集光させるためのリニアフレネルレンズを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第１照明手段または前記第２照明手段のうち少なくとも一方を構成するＬＥＤは、４６０ｎｍ乃至４８０ｎｍの波長の光を発する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の基板検査装置において、前記基板は、フレキシブル基板とリジット基板とを組み合わせたフレキシブルリジット基板である。

請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第２照明手段は、前記第１照明手段とは独立して点灯可能に構成される。

請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、撮像ヘッドは、ＣＣＤラインセンサの光軸平面と同一平面上に光軸を有する略線状の光源により構成され、同軸落射照明として基板に光を照射する第１照明手段と、ＣＣＤラインセンサのＣＣＤの列設方向と平行な方向に配設された略線状の複数の光源により構成され、当該各光源が基板の撮像領域を中心とする円弧上に、ＣＣＤラインセンサの光軸平面を挟んで近接して並設され、さらに、当該各光源による光軸平面が第１照明手段の光軸平面に対して角度を有して光を照射する第２照明手段とを備えることから、特に異種類の基板を組み合わせたことにより数百μｍ程度の段差部を有する基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、第２照明手段における略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有することから、第２照明手段により、基板におけるＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に対して、制御が容易で安定性の高い光を照射することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光を基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備えることから、第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光の基板上での照度分布を均一にすることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、第１照明手段の略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有することから、第１照明手段により、基板におけるＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に対して、制御が容易で安定性の高い光を照射することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備えることから、第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光の基板上での照度分布を均一にすることが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を前記基板上へ集光させるためのリニアフレネルレンズを備えることから、第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を基板上へ集光させることが可能となる。

請求項９に記載の発明によれば、第１照明手段または第２照明手段のうち少なくとも一方を構成するＬＥＤは、４６０ｎｍ乃至４８０ｎｍの波長の光を発することから、フレキシブル基板を構成するポリイミド系材料により吸収され、特にフレキシブル基板のように光が基板裏面まで透過しやすい薄い基板であっても、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。

請求項１０に記載の発明によれば、基板は、フレキシブル基板とリジット基板とを組み合わせたフレキシブルリジット基板であることから、特に数百μｍ程度の段差部を有する基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。

請求項１１に記載の発明によれば、第２照明手段は、第１照明手段とは独立して点灯可能に構成されることから、単一種類の基板により構成され、段差部を有しない基板である場合に、効率よく基板上のパターンを照明することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を示す側断面図である。また、図２は、この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を図１におけるＡ−Ａ方向から示す断面図である。

この発明に係る基板検査装置は、多数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサ２０により基板を撮像し、撮像した基板の画像データと所定の基準となる画像データとを比較することにより、基板にプリントされたパターンの良否を判断するための装置である。そして、この基板検査装置は、数百μｍ程度の段差部を有するフレキシブル基板とリジット基板とを組み合わせたフレキシブルリジット基板を検査する場合に有効である。

この基板検査装置は、基板を撮像するための撮像ヘッド１０と、撮像ヘッド１０を基板に対して相対的に移動させる移動手段５０（図３参照）とを備える。この移動手段５０は、撮像ヘッド１０を、基板に対して相対的にＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向（図１において紙面に垂直方向）と垂直な方向（図１において紙面の左右方向）に移動させる。

撮像ヘッド１０は、基板に向かう下面が開口した中空の筐体１１と、筐体１１内に備えられ、下面の開口部から入射した走査光を集光するレンズなどの光学系１２と、筐体１１内に備えられ、光学系１２で集光された光を受光するＣＣＤラインセンサ２０と、基板におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に向けて光を照射する第１照明手段３０と、基板におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に向けて各光源による光軸平面が第１照明手段３０の光軸平面に対して角度を有して光を照射する８個の第２照明手段４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ（以下、「第２照明手段４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ」を総称して「第２照明手段４０」という）とを備える。

図３は、この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。この基板検査装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ６１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ６２と、ＣＰＵ６３とからなる制御部６０を備える。この制御部６０は、インタフェース６４を介して、移動手段５０、ＣＣＤラインセンサ２０、第１照明手段３０、および、第２照明手段４０と接続されており、これらの動作を制御する。なお、第２照明手段４０は、制御部６０の制御により、第１照明手段３０とは独立して点灯可能である。このため、フレキシブルリジット基板のように数百μｍ程度の段差部を有しない基板を検査する場合に、第１照明手段３０と第２照明手段４０のいずれか一方のみを点灯させて撮像することができ、効率よく基板上のパターンを照明することが可能となる。

なお、基板検査装置において、撮像ヘッド１０を複数個列設することにより、一回の移動で基板の全体を撮像するようにしてもよく、また、単一の撮像ヘッド１０を使用して、短冊状の領域を繰り返し複数回撮像するようにしてもよい。後者は、移動手段５が撮像ヘッド１０をＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向に相対的に副走査移動させる機構である場合を含む。

図１および図２において示すように、第１照明手段３０は、第１支持部材３４上において、略線状に複数のＬＥＤ３１が列設された構成を有する。この複数のＬＥＤ３１は、後述するハーフミラープリズムレンズ３５の作用によりＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面と同一平面上に光軸を有するように配置される。ここで、この明細書において、光軸平面とは、各ＬＥＤまたは各ＣＣＤの光軸を全て含む平面をいう。

第１照明手段３０は、基板とＬＥＤ３１との間に、レンチキュラレンズ３２を備える。このレンチキュラレンズ３２の作用により、ＬＥＤ３１から出射された光の基板上での照度分布を均一にすることが可能となる。また、第１照明手段３０は、基板とレンチキュラレンズ３２との間に、リニアフレネルレンズ３３を備える。このリニアフレネルレンズ３３は、ＬＥＤ３１から基板への照射光軸上にあればよい。ただし、この実施形態において、リニアフレネルレンズ３３は、レンチキュラレンズ３２に接合して固定されている。このリニアフレネルレンズ３３の作用により、ＬＥＤ３１から出射された光を基板におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に対して集光することが可能となる。さらに、第１照明手段３０は、基板とリニアフレネルレンズ３３およびレンチキュラレンズ３２との間に、ハーフミラープリズムレンズ３５を備える。このハーフミラープリズムレンズ３５の作用により、第１照明手段３０をＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面と同一平面上に光軸を有する同軸落斜照明として機能させることが可能となる。

図４は、上述した一の第２照明手段４０を拡大して示す正面図である。

この図４と図１および図２を参照して、各第２照明手段４０は、第２支持部材４４上において、ＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤ４１が列設された構成を有する。そして、検査すべき基板に対して、ＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に向けて略線状に光を照射する。

図１および図２において示すように、各第２照明手段４０は、ＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域を中心とする円弧上に、ＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面を挟んで近接して並設される。特に、フレキシブルリジット基板の段差の影を消すには、ＣＣＤラインセンサ２０の光軸に対して第２照明手段４０をレンズの光軸をけらない範囲で、できるだけ近接させることが好ましい。また、各第２照明手段４０は、それぞれの光軸平面が第１照明手段３０の光軸平面に対して角度を有するように配置される。

この第２照明手段４０のうち最端部である第２照明手段４０ａおよび第２照明手段４０ｈは、ＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面と、ＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域とから構成する平面との間のなす角度θが４５度以内に配置される。このため、基板上のパターンをさらに明瞭に撮像することが可能となる。そして、各第２照明手段４０は、それぞれＣＣＤラインセンサ２０の光軸平面にできるだけ近接した状態で互いに密接して配置される。このため、ＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に対して微小な間隔の角度をもって照明することができ、基板上のパターンをさらに明瞭に撮像することが可能となる。なお、第２照明手段４０ａ乃至４０ｄと第２照明手段４０ｅ乃至４０ｈとは、ＣＣＲラインセンサ２０による光軸平面に対して対称に配置されることが好ましい。

また、第２照明手段４０は、基板とＬＥＤ４１との間に、レンチキュラレンズ４２を備える。このレンチキュラレンズ４２は、第２支持部材４４上に立設される一対の柱部材４６により第２支持部材４４に固定される。このレンチキュラレンズ４２の作用により、ＬＥＤ４１から出射された光の基板上での照度分布を均一にすることが可能となる。さらに、第２照明手段４０は、基板とレンチキュラレンズ４２との間に、リニアフレネルレンズ４３を備えてもよい。このリニアフレネルレンズ４３は、ＬＥＤ４１から基板への照射光軸上にあればよく、この実施形態では、レンチキュラレンズ４２に接合して固定されている。ただし、本出願人の実験では段差の比較的大きい場合には、リニアフレネルレンズ４３がない方が影を消す効果が高い場合もあることを確認している。なお、図４においては、リニアフレネルレンズ４３およびレンチキュラレンズ４２の図示を省略している。

なお、前記第１照明手段３０を構成するＬＥＤ３１および／または第２照明手段４０を構成するＬＥＤ４１は、４６０ｎｍ乃至４８０ｎｍの波長の光を発する青色ＬＥＤとしてもよい。この場合は、この波長の光が、フレキシブル基板を構成するポリイミド系の素材により吸収され、フレキシブル基板のように光が基板裏面まで透過しやすい基板であっても、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。

なお、この実施形態において、第１照明手段３０および第２照明手段４０がＬＥＤ３１、４１により光を照射しているのは、制御が容易で安定性の高い光を照射することができるためである。ただし、多数のＬＥＤ３１、ＬＥＤ４１を列設して線状の光源を構成する代わりに、単一の線状の光源を使用することも可能である。

以上のような基板検査装置を用いて基板を撮像する場合には、撮像ヘッド１０を移動手段６０により基板と平行に移動させる。このとき、基板に対して第１照明手段３０および第２照明手段４０とにより照明を行いながら走査をする。この両照明手段３０、４０により照明された光は基板により反射し、この反射光は筐体１１の下方に設けられた開口部を通過して光学系１２に入射する。そして、光学系１２に入射した光は、ＣＣＤラインセンサ２０に対して集光される。ＣＣＤラインセンサ２０は、このようにして受光した光を光電変換し、基板上の撮像領域を線順次で画像データとして取り込む。この実施形態では、基板に対して第１照明手段３０および第２照明手段４０により光を照射することにより、特にフレキシブル基板とリジット基板とを組み合わせたフレキシブルリジット基板のような異種類の基板を組み合わせたことにより１００μｍ乃至２００μｍ程度の段差部を有する基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。

図５は、第１照明手段３０のみを点灯してフレキシブルリジット基板を撮像した場合、第２照明手段４０のみ点灯してフレキシブルリジット基板を撮像した場合、および、第１照明手段３０と第２照明手段４０とを点灯してフレキシブルリジット基板を撮像した場合をそれぞれ比較するための説明図である。これらの図のうち、図５（ａ）は第１照明手段３０のみを点灯して撮像した画像の一部、図５（ｂ）は第２照明手段４０のみを点灯して撮像した画像の一部、そして、図５（ｃ）は第１照明手段３０と第２照明手段４０とを点灯して撮像した画像の一部を模式的に示している。

まず、図５（ａ）と図５（ｃ）とを比較する。図５（ａ）は段差部Ｄとパターンがプリントされている領域Ｐとが同様の明度で撮像され、段差部Ｄおよび領域Ｐとそれ以外のパターンがプリントされていない領域Ｎとが異なる明度で撮像されている。このため、段差部Ｄと領域Ｐとの境界が不明瞭である。これに対し、図５（ｃ）は段差部Ｄと領域Ｎとが同様の明度で撮像され、段差部Ｄおよび領域Ｎと領域Ｐとが異なる明度で撮像されている。このため領域Ｐの境界が明瞭となっている。これにより、第１照明手段３０のみを点灯して撮像した場合よりも、第１照明手段３０と第２照明手段４０とを点灯して撮像した場合の方が、基板上のパターンがプリントされた領域Ｐを明瞭に撮像していることが判断できる。

次に、図５（ｂ）と図５（ｃ）とを比較する。図５（ｂ）は段差部Ｄと領域Ｐと領域Ｎとがそれぞれ異なる明度で撮像されている。このため、いずれの領域がパターンがプリントされた領域であるかを判別することが困難である。これに対し、図５（ｃ）は段差部Ｄと領域Ｎとが同様の明度で撮像され、段差部Ｄおよび領域Ｎと領域Ｐとが異なる明度で撮像されている。このため他の領域と明度の異なる領域Ｐがパターンがプリントされている領域であると容易に判別することができる。これにより、第２照明手段４０のみを点灯して撮像した場合よりも、第１照明手段３０と第２照明手段４０とを点灯して撮像した場合の方が、基板上のパターンがプリントされた領域Ｐを明瞭に撮像していることが判断できる。

なお、以上に説明した実施形態においては、８個の第２照明手段４０を備えるが、第２照明手段４０は、８個以外の複数であってもよい。

この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を示す側断面図である。 この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を図１におけるＡ−Ａ方向から示す断面図である。 この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 一の第２照明手段４０を拡大して示す正面図である。 第１照明手段３０のみ、第２照明手段４０のみ、および、第１照明手段３０と第２照明手段４０と、を点灯してフレキシブルリジット基板を撮像した場合、をそれぞれ比較するための説明図である。

符号の説明

１０ 撮像ヘッド
１１ 筐体
１２ 光学系
２０ ＣＣＤラインセンサ
３０ 第１照明手段
３１ ＬＥＤ
３２ レンチキュラレンズ
３３ リニアフレネルレンズ
３４ 第１支持部材
３５ ハーフプリズムミラーレンズ
４０ 第２照明手段
４１ ＬＥＤ
４２ レンチキュラレンズ
４３ リニアフレネルレンズ
４４ 第２支持部材
３６ 柱部材
５０ 移動手段
６０ 制御部
６１ ＲＯＭ
６２ ＲＡＭ
６３ ＣＰＵ
６４ インターフェース
Ｄ 段差部
Ｐ パターンがプリントされている領域
Ｎ パターンがプリントされていない領域
θ 角度

Claims (11)

1. 複数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサを有する撮像ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させることにより基板を撮像する基板検査装置において、
   前記撮像ヘッドは、
   前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面と同一平面上に光軸を有する略線状の光源により構成され、同軸落射照明として基板に光を照射する第１照明手段と、
   前記ＣＣＤラインセンサのＣＣＤの列設方向と平行な方向に配設された略線状の複数の光源により構成され、当該各光源が前記基板の撮像領域を中心とする円弧上に、前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面を挟んで近接して並設され、さらに、当該各光源による光軸平面が第１照明手段の光軸平面に対して角度を有して光を照射する第２照明手段と、
   を備えることを特徴とする基板検査装置。
2. 請求項１に記載の基板検査装置において、
   前記第２照明手段は、前記ＣＣＤラインセンサの光軸平面と円弧上に並設された光源の端部と撮像領域とにより形成される平面との間のなす角度が４５度以内となるように構成される基板検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板検査装置において、
   前記第２照明手段の複数の光源は、それぞれ密接して配置される基板検査装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板検査装置において、
   前記第２照明手段における略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有する基板検査装置。
5. 請求項４に記載の基板検査装置において、
   前記基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光の前記基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える基板検査装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板検査装置において、
   前記第１照明手段の略線状の光源は、複数のＬＥＤが列設された構成を有する基板検査装置。
7. 請求項６に記載の基板検査装置において、
   前記基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光の前記基板上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える基板検査装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の基板検査装置において、
   前記基板と前記第１照明手段におけるＬＥＤとの間に、当該第１照明手段におけるＬＥＤから出射された光を前記基板上へ集光させるためのリニアフレネルレンズを備える基板検査装置。
9. 請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の基板検査装置において、
   前記第１照明手段または前記第２照明手段のうち少なくとも一方を構成するＬＥＤは、４６０ｎｍ乃至４８０ｎｍの波長の光を発する基板検査装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の基板検査装置において、
    前記基板は、フレキシブル基板とリジット基板とを組み合わせたフレキシブルリジット基板である基板検査装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の基板検査装置において、
    前記第２照明手段は、前記第１照明手段とは独立して点灯可能に構成される基板検査装置。
    

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