JP2009008553A

JP2009008553A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2009008553A
Application number: JP2007170686A
Authority: JP
Inventors: Souto Katsura; 宗涛葛
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、欠陥の散乱光像を明確に捉えることができる欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】欠陥検査装置１においては、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの内部に透過照明装置５によって光が照射され、ガラス基板Ｓの内部がカメラ６によって撮像される。このとき、ガラス基板Ｓの内部に照射される光の照射方向が変化するように制御装置８によって透過照明装置５が制御される。これにより、内部欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、内部欠陥による散乱光を強くすることができ、その内部欠陥の散乱光像を明確に捉えることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物の欠陥を検査するための欠陥検査装置に関する。

従来の欠陥検査装置として、互いに異なる複数の照射方向から被検査物の表面に光を順次照射し、各照射方向からの光の照射時において被検査物の表面を撮像し或いは観察する装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２０００−１６２１４６号公報特開２０００−２８４７６号公報

しかしながら、上述したような従来の欠陥検査装置には、欠陥の形状や大きさ、種類等によっては散乱光の強度が弱くなるため、欠陥の散乱光像を明確に捉えることができないという問題がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、欠陥の散乱光像を明確に捉えることができる欠陥検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る欠陥検査装置は、被検査物の欠陥を検査するための欠陥検査装置であって、被検査物を支持する支持手段と、支持手段によって支持された被検査物の内部に光を照射する第１の照明手段と、第１の照明手段によって光が照射された被検査物の内部を撮像する撮像手段と、被検査物の内部に照射される光の照射方向が変化するように第１の照明手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

この欠陥検査装置では、支持手段によって支持された被検査物の内部に第１の照明手段によって光が照射され、被検査物の内部が撮像手段によって撮像される。このとき、被検査物の内部に照射される光の照射方向が変化するように制御手段によって第１の照明手段が制御される。これにより、欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、欠陥による散乱光を強くすることができ、その欠陥の散乱光像を明確に捉えることが可能となる。

本発明に係る欠陥検査装置は、支持手段によって支持された被検査物の表面に光を照射する第２の照明手段を備え、撮像手段は、第２の照明手段によって光が照射された被検査物の表面を撮像し、制御手段は、被検査物の表面に照射される光の照射方向が変化するように第２の照明手段を制御することが好ましい。この場合、被検査物の表面に照射される光の照射方向を変化させることで、被検査物の表面に形成された欠陥による散乱光を強くすることができ、その欠陥の散乱光像を明確に捉えることが可能となる。しかも、被検査物に段差等が存在しても、被検査物の表面の略全領域に光を直接照射して、被検査物の表面の略全領域において欠陥を検査することができる。

本発明に係る欠陥検査装置においては、制御手段は、被検査物の内部に照射される光のスポット径が変化するように第１の照明手段を制御すると共に、被検査物の表面に照射される光のスポット径が変化するように第２の照明手段を制御することが好ましい。この場合、被検査物に照射される光のスポット径を広げれば、比較的広い領域において欠陥を検査することが可能となる。一方、被検査物に照射される光のスポット径を絞れば、欠陥による散乱光の強度が強まるため、比較的小さな欠陥であっても検査することが可能となる。

本発明に係る欠陥検査装置においては、制御手段は、支持手段と第１の照明手段との位置関係が変化するように支持手段及び第１の照明手段の少なくとも１つを制御すると共に、支持手段と第２の照明手段との位置関係が変化するように支持手段及び第２の照明手段の少なくとも１つを制御することが好ましい。この場合、支持手段と照明手段との位置関係を変化させることで、支持手段によって支持された被検査物の略全領域において欠陥を検査することが可能となる。

本発明に係る欠陥検査装置においては、制御手段は、撮像手段によって撮像された画像に基づいて欠陥の位置を特定し、特定した欠陥の位置に対して、被検査物の内部に照射される光の照射方向が一致し且つ被検査物の内部に照射される光のスポット径が絞られるように、第１の照明手段を制御すると共に、特定した欠陥の位置に対して、被検査物の表面に照射される光の照射方向が一致し且つ被検査物の表面に照射される光のスポット径が絞られるように、第２の照明手段を制御することが好ましい。これにより、欠陥の位置を特定した後に、撮像手段を用いて、その欠陥の形状や大きさ、種類等を検査することができる。

本発明に係る欠陥検査装置は、被検査物を拡大観察する拡大観察手段を備え、制御手段は、撮像手段によって撮像された画像に基づいて欠陥の位置を特定し、特定した欠陥の位置において欠陥が拡大観察されるように拡大観察手段を制御することが好ましい。これにより、欠陥の位置を特定した後に、拡大観察手段を用いて、その欠陥の形状や大きさ、種類等をより詳細に検査することができる。なお、拡大観察手段は、撮像手段と同一の構成を有するものであってもよい。

本発明に係る欠陥検査装置は、制御手段によって位置が特定された欠陥の検査結果を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。なお、検査結果とは、欠陥の位置、形状、大きさ、種類等に関する情報を意味する。

本発明によれば、欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、欠陥の散乱光像を明確に捉えることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る欠陥検査装置の一実施形態を示す構成図である。図１に示されるように、欠陥検査装置１は、円板状の本体部Ｓ_１に断面円形の凸部Ｓ_２が形成されてなるガラス基板（被検査物）Ｓの欠陥を検査するための装置であって、検査軸線Ｌ上においてガラス基板Ｓを支持するステージ（支持手段）３を備えている。ガラス基板Ｓは、ステージ３に設けられた光透過部２上に載置される。ステージ３は、検査軸線Ｌに垂直なＸ軸及びＹ軸方向に移動可能となっていると共に、検査軸線Ｌに平行なＺ軸周りに回転可能となっている。なお、欠陥には、表面欠陥（例えば、点傷、線傷、打痕、錆、異物の付着等）や内部欠陥（例えば、ピンホール、内部気泡等）がある。

検査軸線Ｌ方向においてステージ３の一方の側には、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの表面に光（例えば、紫外線）を照射する反射照明装置（第２の照明手段）４が複数設けられている。また、検査軸線Ｌ方向においてステージ３の他方の側には、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの内部に、光透過部２を介して光（例えば、紫外線）を照射する透過照明装置（第１の照明装置）５が複数設けられている。反射照明装置４及び透過照明装置５は、ガラス基板Ｓに照射される光の照射方向が可変となっていると共に、ガラス基板Ｓに照射される光のスポット径が可変となっている。

検査軸線Ｌ方向において反射照明装置４の一方の側には、反射照明装置４又は透過照明装置５によって光が照射されたガラス基板Ｓを撮像するカメラ（撮像手段）６、及びガラス基板Ｓを拡大観察する顕微鏡（拡大観察手段）７が設けられている。カメラ６及び顕微鏡７は、検査軸線Ｌ上に移動可能となっており、反射照明装置４によってガラス基板Ｓの表面に照射された光の反射散乱光や、透過照明装置５によってガラス基板Ｓの内部に照射された光の透過散乱光を捉える。

更に、欠陥検査装置１は、装置全体を制御する制御装置（制御手段）８と、カメラ６及び顕微鏡７によって捉えられた反射散乱光像や透過散乱光像、検査結果等を表示する表示装置９と、を備えている。制御装置８は、ステージ３と反射照明装置４との位置関係やステージ３と透過照明装置５との位置関係が変化するように、ステージ３のＸ軸及びＹ軸方向への移動並びにＺ軸周りの回転を制御する。また、制御装置８は、ガラス基板Ｓに照射される光の照射方向が変化するように、反射照明装置４及び透過照明装置５を制御すると共に、ガラス基板Ｓに照射される光のスポット径が変化するように、反射照明装置４及び透過照明装置５を制御する。なお、ガラス基板Ｓに照射される光のスポット径の変化は、例えば、反射照明装置４及び透過照明装置５のそれぞれにおいてズーム比を変化させることにより実現される。

以上のように構成された欠陥検査装置１の動作について、図２，３を参照して説明する。図２，３は、図１に示された欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。

まず、図２に示されるように、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの表面に反射照明装置４によって光が照射され、検査軸線Ｌ上に配置されたカメラ６によってガラス基板Ｓの表面が撮像される（ステップＳ１）。このとき、ガラス基板Ｓの表面に照射される光の照射方向が変化するように制御装置８によって反射照明装置４が制御されると共に、ステージ３と反射照明装置４との位置関係が変化するように制御装置８によってステージ３が制御される。これにより、ガラス基板Ｓには凸部Ｓ_２による段差が存在するものの、ガラス基板Ｓの表面の略全領域に光を直接照射して、ガラス基板Ｓの表面の略全領域において表面欠陥を検査することができる。

続いて、制御装置８によって、取得された画像が解析され（ステップＳ２）、表面欠陥の有無が判断される（ステップＳ３）。その結果、表面欠陥がなかった場合には、後述するステップＳ７に移行する。

ステップＳ３の判断の結果、表面欠陥があった場合には、制御装置８によって、表面欠陥の座標が認識される（ステップＳ４）。つまり、制御装置８は、カメラ６によって撮像された画像に基づいて表面欠陥の位置を特定する。表面欠陥の座標が認識されると、表面欠陥が検査軸線Ｌ上に位置するようにステージ３が制御装置８によって制御され、カメラ６に代わって顕微鏡７が検査軸線Ｌ上に配置されて、顕微鏡７によって表面欠陥が拡大観察される（ステップＳ５）。つまり、制御装置８は、特定した表面欠陥の位置において表面欠陥が拡大観察されるように顕微鏡７を制御する。これにより、表面欠陥の位置を特定した後に、顕微鏡７を用いて、その表面欠陥の形状や大きさ、種類等をより詳細に検査することができる。

続いて、制御装置８によって、検査結果（表面欠陥の位置、形状、大きさ、種類等に関する情報）が表示装置９に表示されると共に、その検査結果が制御装置８のメモリ（記憶手段）１１内に保存される（ステップＳ６）。なお、画像処理による表面欠陥の種類の判断方法としては、以下のようなものがある（これは、後述する画像処理による内部欠陥の種類の判断方法についても同様である）。すなわち、光の照射方向を変化させると、表面欠陥の種類により画像が変化することを利用して、表面欠陥の種類を判断する。或いは、表面欠陥の大きさ及び形状についての画像センサの解析により、線状の欠陥であるか、点状の欠陥であるかを判断する。或いは、ある領域全体において光が靄のように散乱されるか、特定の小さい領域において強い散乱光が発せられるかにより、表面欠陥の種類を判断する。

続いて、図３に示されるように、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの内部に透過照明装置５によって光が照射され、検査軸線Ｌ上に配置されたカメラ６によってガラス基板Ｓの内部が撮像される（ステップＳ７）。このとき、ガラス基板Ｓの内部に照射される光の照射方向が変化するように制御装置８によって透過照明装置５が制御されると共に、ステージ３と透過照明装置５との位置関係が変化するように制御装置８によってステージ３が制御される。これにより、ガラス基板Ｓの内部の略全領域において内部欠陥を検査することができる。

続いて、制御装置８によって、取得された画像が解析され（ステップＳ８）、内部欠陥の有無が判断される（ステップＳ９）。その結果、内部欠陥がなかった場合には、次のガラス基板Ｓの検査に移行し（ステップＳ１３）、ステップＳ１の動作に戻る。

ステップＳ９の判断の結果、内部欠陥があった場合には、制御装置８によって、内部欠陥の座標が認識される（ステップＳ１０）。つまり、制御装置８は、カメラ６によって撮像された画像に基づいて内部欠陥の位置を特定する。内部欠陥の座標が認識されると、内部欠陥が検査軸線Ｌ上に位置するようにステージ３が制御装置８によって制御され、カメラ６に代わって顕微鏡７が検査軸線Ｌ上に配置されて、顕微鏡７によって内部欠陥が拡大観察される（ステップＳ１１）。つまり、制御装置８は、特定した内部欠陥の位置において内部欠陥が拡大観察されるように顕微鏡７を制御する。これにより、内部欠陥の位置を特定した後に、顕微鏡７を用いて、その内部欠陥の形状や大きさ、種類等をより詳細に検査することができる。

続いて、制御装置８によって、検査結果（内部欠陥の位置、形状、大きさ、種類等に関する情報）が表示装置９に表示されると共に、その検査結果が制御装置８のメモリ（記憶手段）１１内に保存される（ステップＳ１２）。そして、次のガラス基板Ｓの検査に移行し（ステップＳ１３）、ステップＳ１の動作に戻る。

以上説明したように、欠陥検査装置１においては、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの内部に透過照明装置５によって光が照射され、ガラス基板Ｓの内部がカメラ６によって撮像される。このとき、ガラス基板Ｓの内部に照射される光の照射方向が変化するように制御装置８によって透過照明装置５が制御される。これにより、内部欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、内部欠陥による散乱光を強くすることができ、その内部欠陥の散乱光像を明確に捉えることが可能となる。

また、欠陥検査装置１においては、ステージ３によって支持されたガラス基板Ｓの表面に反射照明装置４によって光が照射され、ガラス基板Ｓの表面がカメラ６によって撮像される。このとき、ガラス基板Ｓの表面に照射される光の照射方向が変化するように制御装置８によって反射照明装置４が制御される。これにより、表面欠陥の形状や大きさ、種類等によらず、表面欠陥による散乱光を強くすることができ、その表面欠陥の散乱光像を明確に捉えることが可能となる。

更に、欠陥検査装置１においては、ガラス基板Ｓの内部に照射される光のスポット径が変化するように制御装置８が透過照明装置５を制御すると共に、ガラス基板Ｓの表面に照射される光のスポット径が変化するように制御装置８が反射照明装置４を制御する。これにより、ガラス基板Ｓに照射される光のスポット径を広げれば、比較的広い領域において欠陥を検査することが可能となる。一方、ガラス基板Ｓに照射される光のスポット径を絞れば、欠陥による散乱光の強度が強まるため、比較的小さな欠陥であっても検査することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、制御手段８は、カメラ６によって撮像された画像に基づいて内部欠陥の位置を特定し、特定した内部欠陥の位置に対して、ガラス基板Ｓの内部に照射される光の照射方向が一致し且つその光のスポット径が絞られるように、透過照明装置５を制御してもよい。同様に、制御手段８は、カメラ６によって撮像された画像に基づいて表面欠陥の位置を特定し、特定した表面欠陥の位置に対して、ガラス基板Ｓの表面に照射される光の照射方向が一致し且つその光のスポット径が絞られるように、反射照明装置４を制御してもよい。これらの場合、内部欠陥や表面欠陥の位置を特定した後に、顕微鏡７を用いなくても、カメラ６を用いて、その内部欠陥や表面欠陥の形状や大きさ、種類等を検査することができる。

また、制御装置８は、ステージ３と透過照明装置５との位置関係を変化させるために、透過照明装置５を制御してもよいし、ステージ３及び透過照明装置５の両方を制御してもよい。同様に、制御装置８は、ステージ３と反射照明装置４との位置関係を変化させるために、反射照明装置４を制御してもよいし、ステージ３及び反射照明装置４の両方を制御してもよい。透過照明装置５や反射照明装置４を制御する場合には、検査軸線Ｌに垂直なＸ軸及びＹ軸方向に移動可能となり、且つ検査軸線Ｌに平行なＺ軸周りに回転可能となるように、透過照明装置５や反射照明装置４を構成すればよい。

また、上記実施形態では、表面欠陥を検査した後に内部欠陥を検査したが、内部欠陥を検査した後に表面欠陥を検査してもよい。或いは、反射照明装置４及び透過照明装置５によってガラス基板Ｓに同時に光を照射して、表面欠陥及び内部欠陥を同時に検査してもよい。

また、上記実施形態において、例えば顕微鏡７による拡大観察の動作（ステップＳ５，Ｓ１１）を省くなど、一部の動作をパスしてもよい。

また、透過照明装置５や反射照明装置４は、複数に限定されず１つであってもよい。更に、被検査物の形状は、段差が存在するものに限定されず、フラットなものであってもよいし、被検査物の材料も、ガラスに限定されない。また、顕微鏡７に代えて、カメラ６と同一の構成を有するカメラを用いてもよい。

本発明に係る欠陥検査装置の一実施形態を示す構成図である。図１に示された欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。図１に示された欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…欠陥検査装置、３…ステージ（支持手段）、４…反射照明装置（第２の照明手段）、５…透過照明装置（第１の照明装置）、６…カメラ（撮像手段）、７…顕微鏡（拡大観察手段）、８…制御装置（制御手段）、１１…メモリ（記憶手段）。

Claims

被検査物の欠陥を検査するための欠陥検査装置であって、
前記被検査物を支持する支持手段と、
前記支持手段によって支持された前記被検査物の内部に光を照射する第１の照明手段と、
前記第１の照明手段によって光が照射された前記被検査物の内部を撮像する撮像手段と、
前記被検査物の内部に照射される光の照射方向が変化するように前記第１の照明手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
前記支持手段によって支持された前記被検査物の表面に光を照射する第２の照明手段を備え、
前記撮像手段は、前記第２の照明手段によって光が照射された前記被検査物の表面を撮像し、
前記制御手段は、前記被検査物の表面に照射される光の照射方向が変化するように前記第２の照明手段を制御することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
前記制御手段は、前記被検査物の内部に照射される光のスポット径が変化するように前記第１の照明手段を制御すると共に、前記被検査物の表面に照射される光のスポット径が変化するように前記第２の照明手段を制御することを特徴とする請求項２記載の欠陥検査装置。
前記制御手段は、前記支持手段と前記第１の照明手段との位置関係が変化するように前記支持手段及び前記第１の照明手段の少なくとも１つを制御すると共に、前記支持手段と前記第２の照明手段との位置関係が変化するように前記支持手段及び前記第２の照明手段の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項２又は３記載の欠陥検査装置。
前記制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記欠陥の位置を特定し、特定した前記欠陥の位置に対して、前記被検査物の内部に照射される光の照射方向が一致し且つ前記被検査物の内部に照射される光のスポット径が絞られるように、前記第１の照明手段を制御すると共に、特定した前記欠陥の位置に対して、前記被検査物の表面に照射される光の照射方向が一致し且つ前記被検査物の表面に照射される光のスポット径が絞られるように、前記第２の照明手段を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の欠陥検査装置。
前記被検査物を拡大観察する拡大観察手段を備え、
前記制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記欠陥の位置を特定し、特定した前記欠陥の位置において前記欠陥が拡大観察されるように前記拡大観察手段を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の欠陥検査装置。
前記拡大観察手段は、前記撮像手段と同一の構成を有することを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置。
前記制御手段によって位置が特定された前記欠陥の検査結果を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の欠陥検査装置。