JP2007147547A - 濃度ムラ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成された均一な濃度を有する周期性パターンの微小な濃度変動を検査できるようにした濃度ムラ検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板に形成されたパターンの濃度ムラを検査する装置であって、第１の撮像手段１１と第１の照明手段２１とからなる少なくとも一つの第１検査手段１０と、第２の撮像手段１２と第２の照明手段２２とからなる少なくとも一つの第２検査手段２０と、画像処理手段３０と、判定手段４０と、制御手段５０とを有し、前記第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１との照明角度αと、前記第２の撮像手段１２に対する第２の照明手段２２との照明角度βとを有しており、少なくとも照明角度γと前記照明角度θとのいずれかが３８°〜５２°の範囲に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成された均一な濃度を有するパターンの微小な濃度変動を検査するようにした濃度ムラ検査装置に関する。

基板上に形成された均一な濃度を有するパターンの濃度ムラ検査では、同軸の透過照明や平面照明を用いて透過画像を撮像し、各々の画像での光の強度（明るさ）を比べてムラ部と正常部とを視認していた。

しかしながら、上記の方法では、格子状の周期性パターンのブラックマトリクスのムラ、特に開口部の大きいブラックマトリクスのムラの検査では、ムラ部と正常部でのコントラストの向上が望めず、強度差の処理を工夫したとしても、元画像のコントラストが低い場合は、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できないという問題があった。

上記問題を解決する方法として、斜め透過照明により、周期性パターンでの回折光を捕らえることで、周期性パターン、例えば、ブラックマトリクスパターンの微妙な変動を画像化し、周期性パターンのムラを検査する周期性パターンのムラ検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記検査装置では透過光、正反射光、散乱光等の光源に対し様々な角度に基板を揺り動かしながら欠陥の見える角度を個々に設定して、ムラ検査を実施しているが、これでも微小な濃度ムラは見のがされてしまうという問題を有している。
特開平２００５−１４７９１８号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、基板上に形成された均一な濃度を有する周期性パターンの微小な濃度変動を検査できるようにした濃度ムラ検査装置を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、基板に形成されたパターンの濃度ムラを検査する装置であって、第１の撮像手段１１と第１の照明手段２１とからなる少なくとも一つの第１検査手段１０と、第２の撮像手段１２と第２の照明手段２２とからなる少なくとも一つの第２検査手段２０と、画像処理手段３０と、判定手段４０と、制御手段５０とを有し、前記第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１との照明角度αと、前記第２の撮像手段１２に対する第２の照明手段２２との照明角度βとが、それぞれ異なった角度に設定してあることを特徴とする請求項１に記載の濃度ムラ検査装置としたものである。

また、請求項２においては、前記第１検査手段１０の第１の照明手段２１の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γと、前記第２検査手段２０の第２の照明手段２２の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度θとを有しており、少なくとも前記照明角度γと前記照明角度θとのいずれかが３８°〜５２°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の濃度ムラ検査装置としたものである。

本発明の濃度ムラ検査装置を用いることにより、カラーフィルタ基板等の着色フィルタ、ブラックマトリクスパターンの微小な濃度変化を感度良く検査することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の濃度ムラ検査装置の一実施例を示す模式構成概略図である。
濃度ムラ検査装置１００は、図１に示すように、ラインカメラ等からなる第１の撮像手段１１と、処理基板を照明する第１の照明手段２１とからなる少なくとも一つの第１検査手段１０と、ラインカメラ等からなる第２の撮像手段１２と、処理基板を照明する第２の照明手段２２とからなる少なくとも一つの第２検査手段２０と、第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段１２で撮像された画像を取り込み、画像解析する画像処理手段３０と、画像解析結果を元に良否判定を行う判定手段４０と、装置全体の制御を行う制御手段５０とから構成されている。

第１検査手段１０の第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度αと、第２検査手段２０の第２の撮像手段１２に対する第２の照明手段２２の照明角度βとが、それぞれ異なった角度に設定してあり、ストライプパターンのストライプピッチが０．２ｍｍの基板の場合、照明角度αとしては、例えば４５°が、照明角度βとしては、例えば１５°が好適である。

図３は本発明の濃度ムラ検査装置を用いて、処理基板７１の濃度ムラを検査するための第１検査手段１０と第２検査手段２０の配置の一例を示す模式構成上面図である。
第１検査手段１０と第２検査手段２０とは遮光板６１で遮蔽されており、第１の照明手段２１の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γと、第２の照明手段２２の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度θとは、照明角度γと照明角度θとのいずれかが３８°〜５２°の範囲に設定されているのが特徴で、ここでは、照明角度γとして４５°が、照明角度θとして９０°が設定された事例である。

すなはち、図３の濃度ムラ検査装置は、第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度αが４５°に設定された第１検査手段１０を、第１の照明手段２１の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γを４５°にして、処理基板７１の幅方向に６個配置したものである。
また、遮光板６１の反対側には、第２の撮像手段１２に対する第２の照明手段２２の照明角度αが１５°に設定された第２検査手段１０を、第２の照明手段２２の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度θを９０°に配置したものである。

第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段１２はラインカメラが使用される。
また、第１の照明手段２１及び第２の照明手段２２は出射光を有効利用できるよう照射範囲がラインカメラからなる第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段１２の視野に合わせたバー状になっていることが望ましい。例えば、伝送ライト、ＬＥＤアレイによるバー照明、光ファイバによるバー照明、ランプ＋シリンドリカルレンズの組合せ等である。これは、一例であってこれに限定されるものではない。
また、照明手段と撮像手段の位置関係は照射範囲のほぼ中央が撮像手段の視野となるよう設置する。

特定の条件でのみ見える濃度ムラ（欠陥）の原因の１つは処理基板７１上に形成された
着色フィルタのストライプの微小な乱れによる回折光の乱れである。このため、照明を着色フィルタのストライプに平行に当てたときに最も良いコントラストで見え、垂直に当てたときにはほとんど見えなくなることが分かっている。
しかし、処理基板上に形成された着色フィルタのストライプ方向は搬送方向に直角のものと平行のものがあるため、従来の検査装置のように照明手段、ラインカメラを搬送方向に直角に設置すると検出力にばらつきが生じてしまう。

請求項２に係る本発明の濃度ムラ検査装置では、検査手段の照明手段の照明軸と処理基板上に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γ、照明角度θのいずれかを３８°〜５２°の範囲に設定することにより、着色フィルタのストライプ方向がどちらであっても同様の検出力が得られている。検出力としてはストライプに平行の場合よりは落ちることになるが、実用上充分な検出力となっている。

また、照明手段の照明軸と処理基板上に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γ、照明角度θは、縦ストライプ及び横ストライプのストライプパターンに対して照明角度を横軸、撮像手段の相対感度を縦軸にして表した場合、図２に示すようなグラフになり、３８°〜５２°の範囲で有れば感度低下は０．１以下であり、充分な検出力が確保できる。

もちろん、着色フィルタのストライプが常に照明手段、撮像手段に平行となるよう、事前に基板を回転させておくことも可能であるが、回転機構が必要となる上、装置寸法、照明手段の寸法、ラインカメラ数も基板の長辺に合わせたものが必要となる。
また、ハイブリッドと呼ばれる、複数種類の領域を面付けされた処理基板７１においては１枚の基板上に直角のストライプと平行のストライプが混在することもあり、この場合は基板回転のみでは対応できず、途中で基板を回転させる等の２パスの検査が必要となる。

特定の条件でのみ見える濃度ムラ（欠陥）の原因のもう１つは、高さを持つ突起状の異物である。異物が透明である場合や格子状またはストライプ状のブラックマトリックスパターンに存在する場合は通常の透過光検査では発見できない。
このため、散乱光のみを捕らえるよう、撮像手段と照明手段とを同じ方向から斜めに処理基板に向けることにより、突起欠陥からの散乱光をコントラスト良く捕らえることが可能となる。

第２の検査手段２０が目的とする突起状異物に関しては、着色フィルタのストライプ方向の影響は無いことがわかっているため請求項１の構成でも全く問題ないが、第２の検査手段２０の構成においても第１の検査手段１０の目的とする回折光を乱すような欠陥の一部は同時に見えてくることが確かめられている。
このため、第２の検査手段２０では、第１の検査手段１０では見えにくい濃度ムラ（欠陥）が捕らえられることも期待される。

以下、本発明の実施例について説明する。
まず、２０４８ｂｉｔのラインカメラかなる第１の撮像手段１１と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅５００ｍｍの伝送ライトに１００Ｗのハロゲンランプを片側端面から入射するようにした第１の照明手段２１とからなる第１の検査手段１０と、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅１６００ｍｍの伝送ライトに３５０Ｗのメタルハライドランプ２基をファイバを介して両側端面から入射するようにした第２の照明手段２２とからなる第２の検査手段２０と、コンピュータ等からなる画像処理手段３０と、判定手段４０と、制御手段５０とで濃度ムラ検査装置１００ａを構成した（図１参照）。
ここで、第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度αは４５°、第２の撮像手段１２に対する第１の照明手段２２の照明角度βは１５°にそれぞれ設定した。

次に、上記濃度ムラ検査装置１００ａを用いて多面付けされた処理基板７１（ここでは、カラーフィルタ基板）の濃度ムラ（欠陥）を検査するにあたり、第１の照明手段２１の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γを４５°に設定した第１の検査手段１０を６セット配置した（図３参照）。
ラインカメラからなる第１の撮像手段１１の視野幅は３４０mm（カメラ視野幅方向）であり、各カメラは４０mmのオーバーラップ（川幅方向換算値）をもって配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持たせた。レンズはｆ=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。

一方、図３に示すように、第２の照明手段２２の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度θを９０°に設定し、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２を６台配置し、第２検査手段２０を構成した（図３参照）。
ラインカメラからなる第２の撮像手段１２の視野幅は３４０mmであり、４０mmのオーバーラップができるように配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持っている。レンズはf=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。
尚、第１検査手段１０と第２検査手段２０とは遮光板６１にて、第１検査手段１０同士は遮光板６２で遮蔽され、各照明手段の影響を相互に受けないようになっている。

図３に示す第１検査手段１０と第２検査手段２０との配置構成で、処理基板７１の着色フィルタ、ブラックマトリクス等のパターン画像を第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段で取り込み、画像処理手段３０で画像処理し、判定手段４０にて輝度変動の大きい部分が欠陥として検出された。
この結果は、画面表示、警報ランプ等によって検査員に提示されるとともに通信によって下流工程装置、管理システムに受け渡される。
上記、処理基板の搬送、画像の取り込み、画像処理、判定処理の一連の動作は、制御手段５０にて制御される。

まず、２０４８ｂｉｔのラインカメラかなる第１の撮像手段１１と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅５００ｍｍの伝送ライトに１００Ｗのハロゲンランプを片側端面から入射するようにした第１の照明手段２１とからなる第１の検査手段１０と、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅５００ｍｍの伝送ライトに１５０Ｗのハロゲンランプを両側端面から入射するようにした第２の照明手段２２とからなる第２の検査手段２０と、コンピュータ等からなる画像処理手段３０と、判定手段４０と、制御手段５０とで濃度ムラ検査装置１００ｂを構成した（図１参照）。
ここで、第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度αは４５°、第２の撮像手段１２に対する第１の照明手段２２の照明角度βは１５°にそれぞれ設定した。

次に、上記濃度ムラ検査装置１００ｂを用いて多面付けされた処理基板７１（ここでは、カラーフィルタ基板）の濃度ムラ（欠陥）を検査するにあたり、図４に示すように、第１の照明手段２１の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γを４５°に設定し、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第１の撮像手段１１とで構成された第１検査手段１０を６台配置した（図４参照）。
また、第２の照明手段２２の照明軸と処理基板７１の流れ方向とで形成される照明角度θを４５°に設定し、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２とで構成された第２検査手段１０を６台配置した（図４参照）。
尚、第１検査手段１０と第２検査手段２０とは遮光板６１及び６２にて遮蔽され、各照明手段の影響を相互に受けないようになっている。

ラインカメラからなる第１の撮像手段１１の視野幅は３４０mm（カメラ視野幅方向）、２４０ｍｍ（川幅方向換算値）であり、各カメラは４０mmのオーバーラップ（川幅方向換算値）をもって配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持たせた。レンズはｆ=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。

一方、ラインカメラからなる第２の撮像手段１２の視野幅は３４０mm（カメラ視野幅方向）、２４０ｍｍ（川幅方向換算値）であり、４０mmのオーバーラップができるように配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持っている。レンズはf=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。

図４に示す第１検査手段１０と第２検査手段２０との配置構成で、処理基板７１の着色フィルタ、ブラックマトリクス等のパターン画像を第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段で取り込み、画像処理手段３０で画像処理され、判定手段４０にて輝度変動の大きい部分が欠陥として検出された。
この結果は、画面表示、警報ランプ等によって検査員に提示されるとともに通信によって下流工程装置、管理システムに受け渡される。
上記、処理基板の搬送、画像の取り込み、画像処理、判定処理の一連の動作は、制御手段５０にて制御される。

まず、２０４８ｂｉｔのラインカメラかなる第１の撮像手段１１と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅２２００ｍｍの伝送ライトに３５０Ｗのメタルハライドランプをファイバを介して両側端面から２基入射するようにした第１の照明手段２１とからなる第１の検査手段１０と、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２と集光用のシリンドリカルレンズを装備した照射幅２２００ｍｍの伝送ライトに３５０Ｗのメタルハライドランプをファイバを介して両側端面から２基入射するようにした第２の照明手段２２とからなる第２の検査手段２０と、コンピュータ等からなる画像処理手段３０と、判定手段４０と、制御手段５０とで濃度ムラ検査装置１００ｃを構成した（図１参照）。
ここで、第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度αは４５°、第２の撮像手段１２に対する第１の照明手段２２の照明角度βは１５°にそれぞれ設定した。

次に、上記濃度ムラ検査装置１００ｃを用いて多面付けされた処理基板７１（ここでは、カラーフィルタ基板）の濃度ムラ（欠陥）を検査するにあたり、図５に示すように、第１の照明手段２１の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度γを４５°に設定し、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第１の撮像手段１１を６台配置し、第１検査手段１０を構成した（図５参照）。
また、第１の照明手段２２の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度θを４５°に設定し、２０４８ｂｉｔのラインカメラからなる第２の撮像手段１２を６台配置し、第２検査手段２０を構成した（図５参照）。
尚、第１検査手段１０と第２検査手段２０とは遮光板６１にて遮蔽され、各照明手段の影響を相互に受けないようになっている。

ラインカメラからなる第１の撮像手段１１の視野幅は３４０mm（カメラ視野幅方向）、２４０ｍｍ（川幅方向換算値）であり、各カメラは４０mmのオーバーラップ（川幅方向換算値）をもって配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持たせた。レンズはｆ=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。

一方、ラインカメラからなる第２の撮像手段１２の視野幅は３４０mm（カメラ視野幅方向）、２４０ｍｍ（川幅方向換算値）であり、４０mmのオーバーラップができるように配置されており、全体で１２４０mmの視野幅を持っている。レンズはf=５０mm、F1.2の３５mm一眼レフ用レンズである。

図５に示す第１検査手段１０と第２検査手段２０との配置構成で、処理基板７１の着色フィルタ、ブラックマトリクス等のパターン画像を第１の撮像手段１１及び第２の撮像手段で取り込み、画像処理手段３０で画像処理され、判定手段４０にて輝度変動の大きい部分が欠陥として検出された。
この結果は、画面表示、警報ランプ等によって検査員に提示されるとともに通信によって下流工程装置、管理システムに受け渡される。
上記、処理基板の搬送、画像の取り込み、画像処理、判定処理の一連の動作は、制御手段５０にて制御される。

上記したように、本発明の濃度ムラ検査装置を用いてカラーフィルタ等の処理基板の濃度ムラを検査することにより、処理基板上の着色フィルタ等のパターンに生じる特定の条件でしか見えない欠陥を感度良く検査することが可能となる。

本発明の濃度ムラ検査装置の一実施例を示す模式構成図である。 照明手段の照明軸と処理基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度を変えたときの撮像手段の相対感度を示す説明図である。 本発明の濃度ムラ検査装置を用いて処理基板の濃度ムラを検査する検査装置の一例を示す模式構成上面図である。 本発明の濃度ムラ検査装置を用いて処理基板の濃度ムラを検査する検査装置の他の例を示す模式構成上面図である。 本発明の濃度ムラ検査装置を用いて処理基板の濃度ムラを検査する検査装置の他の例を示す模式構成上面図である。

符号の説明

１０……第１検査手段
１１……第１の撮像手段
２１……第１の照明手段
２０……第２検査手段
１２……第２の撮像手段
２２……第２の照明手段
３０……画像処理手段
４０……判定手段
５０……制御手段
６１、６２……遮光板
７１……処理基板
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ……濃度ムラ検査装置
α……第１の撮像手段１１に対する第１の照明手段２１の照明角度
β……第２の撮像手段１２に対する第２の照明手段２２の照明角度
γ……第１の照明手段２１の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度
θ……第２の照明手段２２の照明軸と処理基板７１に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度

Claims (2)

1. 基板に形成されたパターンの濃度ムラを検査する装置であって、第１の撮像手段（１１）と第１の照明手段（２１）とからなる少なくとも一つの第１検査手段（１０）と、第２の撮像手段（１２）と第２の照明手段（２２）とからなる少なくとも一つの第２検査手段（２０）と、画像処理手段（３０）と、判定手段（４０）と、制御手段（５０）とを有し、前記第１の撮像手段（１１）に対する第１の照明手段（２１）の照明角度（α）と、前記第２の撮像手段（１２）に対する第２の照明手段（２２）の照明角度（β）とが、それぞれ異なった角度に設定してあることを特徴とする濃度ムラ検査装置。
2. 前記第１検査手段（１０）の第１の照明手段（２１）の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度（γ）と、前記第２検査手段（２０）の第２の照明手段（２２）の照明軸と基板に形成されたストライプパターンとで形成される照明角度(θ)とを有しており、少なくとも前記照明角度（γ）と前記照明角度(θ)とのいずれかが３８°〜５２°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の濃度ムラ検査装置。