JP2009150835A

JP2009150835A - 光学的検査方法および光学的検査装置

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Publication number: JP2009150835A
Application number: JP2007330611A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Matsuyama; 晃久松山
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP4983591B2

Abstract

【課題】圧痕の状態を判別する検査およびダミー電極の位置関係を判別する検査を、同じ検査装置で精度良く実行できるようにする。
【解決手段】カラー画像用のカメラ１０と、カメラ１０の光軸に沿って緑色光Ｌ_Ｇを照射する第１の照明部１２と、光軸に対して斜めになる方向から赤色光Ｌ_Ｒを照射する第２の照明部１３とを用いて、液晶パネルのガラス基板とＩＣ，ＦＰＣとの接続状態を検査する。異方性導電膜による接続によってガラス基板の基板側電極に生じた圧痕の状態を検査する場合には、カラー画像データの緑色成分の強度に基づき、圧痕の数および面積の適否を判別する。また、ダミー電極の位置関係を検査する場合には、ガラス基板側のダミー電極を表す緑色パターンとＩＣ，ＦＰＣ側のダミー電極を表す赤色パターンとを検出し、これらのパターン間の位置関係の適否を判別する。
【選択図】図３

Description

この発明は、異方性導電膜（ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film））を介して接続される電極を対象に、これらの電極間の接続状態を光学的に検査する方法および装置に関する。

異方性導電膜は、微小な導電性粒子を含む粘着層が塗布されたフィルム材であって、はんだ付けが困難な部位を接続するのに用いられる。たとえば、液晶モジュールの製作において、液晶パネルを構成するガラス基板に、駆動用の回路が組み込まれたＩＣや、ＩＣに信号を中継するためのフレキシブルプリント基板（Flexible printed circuit ；以下「ＦＰＣ」と略す。）を接続する場合に、異方性導電膜が用いられる。

液晶パネルは、ＩＴＯ膜や、クロム、アルミニウムなどの金属による薄膜状の電極パターン（以下、「基板側電極」という。）が形成された２枚のガラス基板を、液晶層や配向膜などを挟んで一体にした構成のもので、一方のガラス基板に、ＩＣやＦＰＣが接続される。
図９は、液晶パネルの全体像を、ＩＣおよびＦＰＣが接続された面とは反対側の面を正面にして表したものである。図中、５０は、ＩＣやＦＰＣが接続されたガラス基板である。このガラス基板５０は、図示しないもう一方のガラス基板より若干大きく、基板同士が重ね合わせられる範囲より外側（ガラス基板５０の周縁部）に、複数のＩＣ６０が接続されている。また、このガラス基板５０の周縁部の一辺に沿うようにして、ＦＰＣ７０が接続される。

ＩＣ６０には、「バンプ」と呼ばれる突起状の電極が形成され、ＦＰＣ７０にも、接続用の電極パターンが形成される。バンプやＦＰＣ７０の電極パターンは、メッキなどにおける主要成分に金が使用された金属製の電極である。これらの電極は、いずれも異方性導電膜を介してガラス基板５０側の基板側電極に接続される。

図１０は、図９のＡ−Ａ線に沿う断面を前面とした拡大斜視図により、上記のガラス基板５０とＩＣ６０およびＦＰＣ７０との接続状態を示したものである。この図では、電極パターンを網点のパターンで明示している。そのうちの５１は、基板側電極であり、７１はＦＰＣ７０の電極パターン（以下、単に「電極」という。）である。ＩＣ６０のバンプは図示されていないが、基板側電極５１の下方に存在する。

ＩＣ６０やＦＰＣ７０の電極は、それぞれ異方性導電膜８５を介してガラス基板５０の対応する基板側電極５１に重なるように位置合わせされる。この位置合わせが完了した段階で熱圧着処理を行うことにより、ＩＣ６０やＦＰＣ７０はガラス基板５０に接着され、対向関係にある電極は、これらの間に挟まれた導電性粒子によって電気的に接続された状態となる。一方、隣り合う電極間は、異方性導電膜の粘着層によって絶縁された状態になる。

上記のようにして製作された液晶パネルの電極間の接続状態を光学的に検査する装置として、導電性粒子の圧着によって基板側電極に生じた微小隆起（以下、「圧痕」という。）を微分干渉顕微鏡を用いて検出する装置が開発されている（特許文献１，２参照）。

特開２００３−２６９９３４号公報特開２００６−１８６１７９号公報

微分干渉方式の光学系は、ノマルスキープリズム等によって、偏波面が直交し、位相にずれのある２つの偏光を生成し、これらの偏光を検査対象物（ワーク）に照射した後に、ワークで反射またはワークを透過した各偏光を、再びノマルスキープリズムを用いて１つの光に合成するものである。合成前の各光には、ワークからプリズムまでの距離に応じた位相差が生じているので、各光を合成すると、その位相差に応じた干渉が生じる。したがって、ワークからプリズムまでの距離が変わると、位相差も変化し、これに伴い、合成後の光の明るさも変化する。

特許文献１，２には、上記の微分干渉方式の光学系（カメラを含む。）を用いて、ガラス基板を電極の形成面とは反対側の面から撮像し、生成された画像を用いて圧痕の数や形状を計測することにより、接続状態の適否を判別することが記載されている。

異方性導電膜による電極間の接続状態を精度良く判別するには、圧痕の数だけでなく、圧痕の大きさを認識する必要がある。電極間の接続を安定させるには、導電性粒子を十分に圧迫して潰れた状態にする必要があるからである。

しかし、微分干渉方式の光学系により生成される画像は、位相差の微小な違いを反映したものであるため、コントラストが小さく、ノイズと圧痕とを画像処理により正確に区別するのは困難である。また、偏光フィルタやプリズムなど多数の部品が必要で光学系が複雑になるため、コストがかかるという問題もある。

また液晶パネルのガラス基板、ＩＣ、ＦＰＣには、それぞれ各電極が正しく位置合わせされているかどうかを確認するためにダミー電極が設けられているが、これらのダミー電極の位置関係を、圧痕を対象にした検査と同じ照明を用いて確認するのは困難である。たとえば、基板側電極は鏡面反射性が高いので、撮像装置の光軸に沿う方向からの照明（いわゆる同軸照明）を行うことによって、十分な量の反射光を撮像装置に入射させることができるが、ＩＣやＦＰＣの電極は、一般にメッキされた面が粗面となり、拡散反射が生じやすいため、同軸照明では、十分な量の反射光を撮像装置に入射させるのは困難である。
また同軸照明によって、金属製のダミー電極から撮像装置にある程度の反射光を入射させることができたとしても、画像の明暗の差のみで透明のダミー電極と金属製のダミー電極とを見分けるのは困難であり、検査の精度を確保できないおそれがある。

上記した特許文献２には、微分干渉光学系を用いた検査装置により、圧痕に関する検査とダミー電極に関する検査を実行することが記載されている（段落００３５，図１参照。）が、上記のような問題については、何も記載されていない。

この発明は上記の問題に着目してなされたもので、異方性導線膜による接続部位について、基板側電極に生じた圧痕が明瞭になる画像を生成するとともに、反射特性の異なる２種類の電極がいずれも明瞭になり、かつ両者を容易に区別できるような画像を生成し、圧痕の状態を判別する検査およびダミー電極の位置関係を判別する検査を、同じ検査装置で精度良く実行できるようにすることを、目的とする。

この発明による方法および装置では、表面に電極が形成された透光性を有する基板（たとえば液晶パネルのガラス基板）と、表面に金属製の電極が形成された付属物（たとえば駆動用のＩＣやＦＰＣ）とが、各電極を異方性導電膜を介して接続することにより一体化された部位を具備するワークを検査対象とする。

光学的検査方法では、カラー画像用の撮像装置と、この撮像装置の撮像対象領域に対し、所定の色彩光を撮像装置の光軸に沿って照射する第１の照明部と、第１の照明部とは異なる色彩光を、撮像装置の光軸に対して斜めになる方向から撮像対象領域に照射する第２の照明部とを、それぞれ配備し、検査対象のワークを、基板の付属物が接続された面とは反対側の面を撮像装置に向けた状態で配置して、撮像対象領域を変更しながら複数回の撮像を実行し、生成されたカラー画像を処理することによって各電極間の接続状態を判別する第１検査と、各電極の位置合わせ状態を判別する第２検査とを実行する。

第１検査では、異方性導電膜を介して各電極が接続されている部位に撮像対象領域を設定して、少なくとも第１の照明部を点灯した状態で撮像を実行し、生成されたカラー画像を第１の照明部からの色彩光に対応する色彩の強度に基づき処理することによって基板側の電極に生じた圧痕の数および大きさの適否を判別する。一方、第２検査では、各電極中のダミー電極を含む部位に撮像対象領域を設定して、第１および第２の照明部の双方を点灯して撮像を実行し、生成されたカラー画像中の各照明部に対応する色彩に基づき各ダミー電極間の位置関係の適否を判別する。

上記の方法によれば、基板側電極に生じる圧痕を対象とする第１検査では、撮像装置の光軸に沿って照明光が照射されるので、基板側電極で正反射した光の殆どを撮像装置に導くことが可能になる。また、撮像装置の焦点位置を調整することによって、基板側電極に生じた圧痕が周囲より明るい画像または暗い画像として明瞭に現れた画像を生成することができるので、第１検査を精度良く実行することが可能になる。

つぎに、ダミー電極間の位置関係の適否を判別する第２検査では、基板側のダミー電極からは、第１照明部からの光に対する強い正反射光が撮像装置に入射するので、このダミー電極について、第１照明部からの色彩光に対応する色彩が強められた画像を生成することができる。一方、付属物の金属製のダミー電極では、その表面が粗面になるため、第２照明部からの照明光に対する拡散反射光の一部を撮像装置に入射させることができる。よって、金属製のダミー電極については、第２照明部からの色彩光に対応する色彩が強められた画像を生成することができるから、各ダミー電極をそれぞれの色彩に基づいて区別することができる。これにより第２検査も精度良く実行することが可能になる。

光学的検査方法の好ましい態様では、第１検査において、基板の電極形成面よりも付属物側の所定位置に撮像装置の焦点を合わせた状態で撮像を実行することにより、基板側の電極に生じた圧痕が周囲より明るくなる画像を生成する。
このように、圧痕が周囲より明るくなるように焦点位置を調整することによって、基板等に付着したゴミ（ゴミは、通常、光を遮るため、周囲より暗い画像になる。）との区別が容易になる。

上記の方法が適用された光学的検査装置は、ワークを支持するためのワーク支持手段と、ワーク支持手段により支持されたワークに受光面を向けて配備されるカラー画像用の撮像装置と、撮像装置の撮像対象領域に対し、所定の色彩光を撮像装置の光軸に沿って照射する第１の照明部と、第１の照明部とは異なる色彩光を、撮像装置の光軸に対して斜めになる方向から撮像対象領域に照射する第２の照明部と、ワークのあらかじめ設定された複数の検査領域が撮像対象領域に順次含まれるように、ワーク支持手段により支持されたワークと撮像装置との位置関係を調整する位置調整手段と、ワーク支持手段により支持されたワークが基板の付属物が接続された面とは反対側の面を撮像装置に向けた状態になっていることを前提として、ワークと撮像装置との距離があらかじめ登録された値になるように両者の距離を調整する距離調整手段と、位置調整手段による位置合わせ後の撮像装置に撮像を行わせ、生成されたカラー画像を処理することによってワークに対する検査を実行する検査実行手段とを具備する。また、検査実行手段には、少なくとも第１の照明部が点灯している状態での撮像により生成されたカラー画像を第１の照明部からの色彩光に対応する色彩の強度に基づき処理することによって、基板側の電極に生じた圧痕の数および大きさの適否を判別する第１検査実行手段と、第１および第２の照明部の双方が点灯している状態での撮像により生成されたカラー画像を対象に、その画像中の各照明部に対応する色彩に基づき各電極中のダミー電極間の位置関係の適否を判別する第２検査実行手段とが含まれる。

上記の検査装置によれば、上記した光学的検査方法と同様の原理に基づき、２種類の検査を精度良く実行することが可能となる。

上記装置の好ましい一態様では、検査実行手段には、複数の検査領域について、それぞれ第１検査および第２検査のいずれを実行するかを定めた設定データを登録するための登録手段と、この登録手段に登録された設定データに基づき、検査領域毎に第１検査手段または第２検査手段に処理を行わせる制御手段とが、さらに含まれる。

上記の態様によれば、検査領域毎に、登録された設定データに基づいて、第１検査または第２検査を自動的に実行することが可能になる。

さらに好ましい態様の検査装置では、撮像装置は、撮像素子が設けられた本体部に、横手方向に沿って短筒状の光導入部が連続形成されたレンズ部を一体に設けて構成される。また第１の照明部は、光導入部を介してレンズ部に一体に設けられるとともに、レンズ部の本体内の光導入部に対向する位置にハーフミラーが、先端位置に対物レンズが、それぞれ設けられる。さらに第２の照明部は、レンズ部の本体の先端部に連結され、この連結部を囲むように、第１の照明部とは異なる色彩光を撮像装置の光軸に対して斜めになる方向に出射する光出射面が形成される。

上記の態様によれば、第１および第２の各照明部からの光をワークに正しく照射でき、また撮像装置の光軸に沿って進む反射光のみを精度良く集めて撮像素子まで導くことが可能になる。よって、ノイズが少なく、各電極を表す色彩パターンや圧痕が明瞭な画像を生成することができる。

上記の光学的検査方法および検査装置によれば、基板側電極に生じた圧痕がその周囲より明瞭になる画像を生成することができ、また基板側のダミー電極と付属物側の金属製のダミー電極とを、それぞれ異なる色彩で表すことができる。よって、圧痕の状態を判別する第１検査、およびダミー電極間の位置関係を判別する第２検査を、同じ検査装置で精度良く実行することが可能になる。

図１は、この発明が適用された光学的検査装置の外観の一例を示す。
この実施例の光学的検査装置１００（以下、単に「検査装置１００」という。）は、液晶パネルを対象に、その本体部を構成するガラス基板と、このガラス基板に一体に設けられた駆動用ＩＣおよびＦＰＣの接続状態の適否を検査するためのものである。

図中、１０１は、後記する制御処理装置２０などが収納された収納ボックスである。収納ボックス１０１の前面には扉部１０１ａが設けられ、上面には、作業台１０３や撮像部１０２が設けられる。
撮像部１０２は、前面に扉１０２ａを備えた筐体内に、後記する撮像ユニット１Ａ，１ＢやＸＹステージ１１１などを組み込んだ構成のものである。扉１０２ａには表示部１０５が設けられ、さらにその下方に、検査対象の液晶パネル（以下、「ワーク」という。）の搬出入口１０６が設けられる。作業台１０３は、扉１０２ａの下端縁より低くなるように設定され、その上面に、ワーク固定用のエア吸着機構（図示せず。）を具備するワーク支持面１０７が、撮像部１０２の内部に連なるようにして形成される。またワーク支持面１０７の横手には、所定数の操作スイッチを含む操作部１０８が配備される。

検査対象のワークは、先の図９，１０で説明したものと同様の構成のものである。よって、以下の図２〜８でもＩＣ、ＦＰＣ、およびこれらが接続されるガラス基板を、それぞれ符号６０，７０，５０により示す。また、各構成を区別せずに、ワーク全体を平板状にして、符号Ｗで表す場合もある。

また、この実施例のＩＣ６０のバンプ６１（図６，７に示す。）やＦＰＣ７０の電極７１は、金で構成されている。よって、以下では、これらの電極６１，７１を「金電極」と呼ぶことで、ガラス基板５０側の基板側電極５１と区別する。

検査対象のワークＷは、ガラス基板５０の外側面（ＩＣ６０およびＦＰＣ７０が接続された面とは反対側の面）を上に向けた状態にして、搬出入口１０６より撮像部１０２内に挿入される。ワーク支持面１０７は、この挿入作業の際のワークＷの位置合わせ、ワークＷをエア吸着によって支持面に固定する処理、検査が終了して搬出されたワークＷを支持する目的で使用される。表示部１０５には、１つのワークＷの検査が終了する都度、その検査の結果が表示される。

撮像部１０２内の搬出入口１０６に連続する位置には、ＸＹステージ１１１が設けられ、その上方に、撮像のための光学系が配備される。ＸＹステージ１１１は、搬出入口１０６から挿入されたワークＷを受け付けて、これを支持しながら、幅方向（Ｘ軸方向）および奥行き方向（Ｙ軸方向）の各方向に沿って移動することにより、ワークＷをあらかじめ定めた場所に位置合わせする。

図２は、撮像部１０２に組み込まれる光学系の構成を示す。
この実施例の撮像部１０２には、２組の撮像ユニット１Ａ，１Ｂが設けられる。これらの撮像ユニット１Ａ，１Ｂは、撮像倍率が異なることを除けば、構成は同様であるので、共通する構成を同一の符号で示す。なお、図中、手前の撮像ユニット１Ａの倍率は１０倍に設定され、後方の撮像ユニット１Ｂの倍率は２倍に設定される。

各撮像ユニット１Ａ，１Ｂは、カラー撮影用のＣＣＤカメラ１０（以下、単に「カメラ１０」という。）に、レンズ部１１、照明部１２，１３、および変位センサ１４などを一体化した構成のものである。各撮像ユニット１Ａ，１Ｂは、それぞれ上下動機構（図４に示す。）によって上下に移動可能に支持されている。

なお、図中、１０ｃはカメラ１０用のケーブルであり、１２ｃは照明部１２用のケーブルである。照明部１３や変位センサ１４のケーブルについては、図示を省略する。

図３は、撮像ユニット１Ａ，１Ｂの内部構成を示す。
図示のように、カメラ１０は、光軸を鉛直方向（ワークＷの面の法線方向）に向けて配備される。このカメラ１０に取り付けられるレンズ部１１は、長筒状の本体部１５の所定位置に、横手方向に延びる短筒状の光導入部１６を連続形成した形状のものである。本体部１５の内部には、先端位置に対物レンズ１７が、光導入部１６への連通口に対向する場所にハーフミラー１８が、それぞれ配備される。また、図示されていないが、光導入部１６には、開口絞りが内蔵されている。
なお、各撮像ユニット１Ａ，１Ｂの撮像倍率は、対物レンズ１７によって決定される。

光導入部１６の先端部には、緑色光Ｌ_Ｇを発するＬＥＤ（図示せず。）が収納された第１の照明部１２が、その光出射部を光導入部１６内に臨ませた状態で連結されている。この照明部１２からの緑色光Ｌ_Ｇは、光導入部１６内の開口絞りによって、１ｍｍ径程度の光に絞られてハーフミラー１８に到達し、さらに対物レンズ１７に導かれる。この対物レンズ１７を通った光がカメラ１０の光軸に沿う光（同軸照明光）としてワークＷに照射される。
なお、光導入部１６の開口絞りの後段には、数種類のレンズが内蔵される場合もある。

本体部１５の先端部には、第２の照明部１３が連結される。この照明部１３は、上部に円筒状の開口部（図示せず。）が形成された筐体１３ａ内に、赤色光Ｌ_Ｒを発するＬＥＤ（図示せず。）が複数個組み込まれた構成のリング状照明であって、開口部を本体部１５の先端部に連結することにより、レンズ部１１に一体に設けられる。なお、図３には図示していないが、変位センサ１４は、照明部１３の筐体１３ａの周面に取り付けられる。

リング状照明の各ＬＥＤから出射した赤色光Ｌ_Ｒは、所定角度の広がりを持つ光となって、カメラ１０の光軸に対して斜め方向に出射される（図３中の１９は、赤色光Ｌ_Ｒの出射面である。）。これにより、カメラ１０の光軸を囲む全方位からワークＷに対し、カメラ１０の光軸に対して斜め方向に進行する赤色光Ｌ_Ｒが照射される。

図４は、上記検査装置１００のブロック図である。なお、この図中、（ユニット１Ａ）と付した構成は、撮像ユニット１Ａに含まれるものであり、（ユニット１Ｂ）と付した構成は、撮像ユニット１Ｂに含まれるものである。

この実施例の検査装置１００は、コンピュータによる制御部２１を含む制御処理装置２０を具備する。この制御処理装置２０には、各撮像ユニット１Ａ，１Ｂに対応するカメラ１０、照明部１２，１３、変位センサ１４，上下動機構１１２のほか、前出のＸＹステージ１１１、操作部１０５、表示部１０８、および検査結果を外部に出力するための出力部１１０などが接続される。

制御処理装置２０は、制御部２１のほか、プログラムや設定データが格納されたメモリ２２、各カメラ１０に対応する画像入力部２３Ａ，２３Ｂ、上下動制御部２４、ステージ制御部２５、照明制御部２６などにより構成される。

画像入力部２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ対応するカメラ１０からの信号を受け付けてディジタル変換し、変換後の画像データを制御部２１に渡す。
上下動制御部２４には、各撮像ユニット１Ａ，１Ｂの変位センサ１４と上下動機構１１２とが接続される。上下動制御部２４は、変位センサ１４から入力された信号を制御部２１に伝達する。制御部２１では、伝達された信号を距離データに換算し、その距離と後記する基準の距離とのずれ量に基づき、上下動機構１１２の動作量を決定する。上下動制御部２４が制御部２１が決定した動作量に基づき上下動機構１１２を上昇または下降させることにより、カメラ１０およびレンズ部１１から成る撮像装置の焦点が適切な位置に合わせられる。

ステージ制御部２５も、制御部２１からＸ，Ｙの各軸毎の移動量を与えられ、これらの値に従ってＸＹステージ１１１の動作を制御する。毎時の移動量は、ワークＷのあらかじめ登録された検査領域がカメラ１０の撮像対象領域に含まれるように調整される。

照明制御部２６は、第１および第２の各照明部１２，１３の点灯・消灯を制御する。具体的には、カメラ１０とワークＷとの位置合わせが完了する都度、撮像を行うカメラ１０と同じ撮像ユニットに属する各照明部１２，１３を同時に点灯し、撮像が終了するまで、その点灯状態を維持する。

上記構成の検査装置１００では、ガラス基板５０側の基板側電極５１とＩＣやＦＰＣ側の金電極とが異方性導電膜を介して接続されている部位を対象に撮像を行って、熱圧着処理によって基板側電極５１に生じた圧痕の状態を判別する検査（以下、「圧痕検査」という。）を実施する。さらに、各電極中に含まれるダミー電極が位置合わせされている部位を対象に撮像を行って、金電極が基板側電極５１に対して位置ずれしていないかどうかを判別する検査（以下、「位置ずれ検査」という。）を実施する。これら２種類の検査の対象となる検査領域は、検査対象のワークＷのモデルの画像、またはこのワークの設計に用いられたＣＡＤデータを用いて、検査の種毎に設定される。

図５は、検査領域の割り付け例を示す。
この図では、検査対象のワークＷの全体図（紙面の右下の図）の中の領域Ａ，Ｂについて拡大図を示すとともに、領域Ａに含まれる領域Ｃを、さらに拡大して示している。
なお、全体図中に示した十字マーク４１は、ワークＷの位置ずれ修正に用いられるフィデューシャルマークである。

領域Ａは、ＩＣ６０およびＦＰＣ７０が接続されている箇所の一部に対応するもので、右上の拡大図では、ガラス基板５０側の基板側電極５１とＦＰＣ７０側の金電極７１とを、それぞれ異なるパターンを用いて示している。ここには、図示していないが、ＦＰＣ７０の金電極７１は、基板側電極５１の下方に対向する位置まで延びており、異方性導電膜８５によって基板側電極５１に接続されている（図１０を参照。）。またＩＣ６０の基板側電極５１に対向する箇所にも、金電極としてバンプ６１が設けられ（図６，７を参照。）、これが異方性導電膜８５によって基板側電極５１に接続される。

領域Ｂは、ガラス基板５０およびＦＰＣ７０の各ダミー電極５１ｄ，７１ｄが位置合わせされている箇所に相当し、領域Ｃは、ガラス基板５０およびＩＣ６０の各ダミー電極５１ｄ，６１ｄが位置合わせされている箇所に相当する。領域Ｂ内では、ＦＰＣ７０側のダミー電極７１ｄによるパターン内にガラス電極５０側のダミー電極５１ｄが包含されるように各電極５１ｄ，７１ｄが位置合わせされる。領域Ｃでは、ガラス電極５０側のダミー電極５１ｄによるパターン内にＩＣ６０側のダミー電極６１ｄが包含されるように各電極５１ｄ，６１ｄが位置合わせされる。いずれの位置合わせ部位とも、ダミー電極間には異方性導電膜８５は介在せず、電気的に遮断された状態になっている。なお、ダミー電極の位置合わせ部位は領域Ｂ，Ｃに限らず、ＩＣ６０やＦＰＣ７０の角部に対応する箇所毎に設けられる。

この実施例では、ＩＣ６０側の金電極６１（バンプ）や、その接続に用いられる導電性粒子が微細であることに鑑み、ＩＣ６０の接続部位に対する検査には、光学倍率が１０倍の撮像ユニット１Ａを使用し、ＦＰＣ７０の接続部位に対する検査には、光学倍率が２倍の撮像ユニット１Ｂを使用するようにしている。図中、破線で示す矩形領域ｒ１，ｒ２のうち、小さい方の領域ｒ１は、ＩＣ６０に関する圧痕検査用の検査領域であり、ｒ２は、ＦＰＣ７０に関する圧痕検査用の検査領域である。

領域Ｂには、ＦＰＣ７０側の位置ずれ検査のために、領域ｒ２と同じ大きさの検査領域が設定される。領域Ｃには、ＩＣ６０側の位置ずれ検査のために、領域ｒ１と同じ大きさの検査領域が設定される

制御処理装置２０のメモリ２２には、上記の各検査領域について、それぞれ撮像ユニット１Ａ，１Ｂのいずれを使用するかや、使用するカメラ１０の視野を検査領域に合わせるのに必要なＸＹステージ１１１の移動量が登録される。さらに各検査領域について、圧痕検査および位置ずれ検査のうちのいずれの検査を実行するかや、被検査部位（圧痕または各ダミー電極）の検出に用いられる２値化しきい値、判定のための基準値などが登録される。

さらに、メモリ２２には、各撮像ユニット１Ａ，１Ｂとガラス基板５０の表面との間の基準の距離が登録される。この実施例では、ワークＷの検査データの登録時に、撮像ユニット１Ａ，１Ｂ毎に、そのユニットにおいて生成される画像中の基板側電極５１の圧痕の画像が所望の明るさになるようにユニットの高さを調整し、その調整完了時点での変位センサ１４による計測値を基準の距離として登録するようにしている。

制御部２１は毎時の撮像を行う前に、使用する撮像ユニットの変位センサ１４により計測された距離を上記の基準の距離と照合することにより、撮像ユニットの位置ずれ量を求める。また、位置ずれが生じている場合には、それが解消されるように、上下動機構１１２を動かして撮像ユニット１Ａ，１Ｂの高さを調整する。

以下、この実施例における検査の原理について説明する。
上記のように、この実施例では、第１および第２の照明部１２，１３をともに点灯した状態にして撮像を行うが、各照明部１２，１３からの照明光は、各電極に対し、それぞれ異なる反射状態を示す。具体例を図６に示す。

この図６は、ＩＣ６０とガラス基板５０との接続箇所を例に、各照明部１２，１３からの照明光の反射状態を、電極の種毎に示したものである。図中、左手の（Ａ）（Ｂ）は、第１の照明部１２からの緑色光Ｌ_Ｇを対象とし、右手の（Ｃ）（Ｄ）は、第２の照明部１３からの赤色光Ｌ_Ｒを対象とする。いずれの照明についても、その照明により強い反射光をカメラ１０に入射させることができるケースを上段に位置づけている。なお、図中のＰはカメラ１０の光軸であり、８０は，異方性導電膜による接着層である。

第１の照明部１２からの緑色光Ｌ_Ｇは、カメラ１０の光軸Ｐに沿ってほぼ平行に進む光としてワークＷに照射される。照射された緑色光Ｌ_Ｇのうち、基板側電極５１の表面（ガラス基板５０に対向する側の面である。）では、殆どの光が正反射して、照明光とは反対方向、すなわちカメラ１０に向かう方向に沿って進む（図６の（Ａ）参照。）。この結果、基板側電極５１からの反射光の大半がカメラ１０に入射する。

一方、ＩＣ６０の金電極６１に照射された緑色光Ｌ_Ｇは拡散反射するので、カメラ１０に入射する反射光の量は、基板側電極５１からの反射光に比べると、はるかに少なくなる（図６の（Ｂ）参照。）。

第２の照明部１３からは、光軸Ｐに対して全方位から、この光軸Ｐに対して斜め方向に進む赤色光Ｌ_Ｒが照射される。基板側電極５１の表面に照射された赤色光Ｌ_Ｒは、殆どが正反射するので、赤色光Ｌ_Ｒに対する反射光はカメラ１０には入射しない（図６の（Ｄ）参照。）。一方、ＩＣ６０の金電極６１の表面に照射された赤色光Ｌ_Ｒは種々の方向に拡散反射するので、カメラ１０にも赤色光Ｌ_Ｒに対する反射光が入射する（図６の（Ｃ）参照。）。

このように、ガラス基板５０側の基板側電極５１では、第１の照明部１２からの緑色光Ｌ_Ｇに対する反射光がカメラ１０に入射する有力な光となり、ＩＣ６０やＦＰＣ７０の金電極６１，７１については、第２の照明部１３からの赤色光Ｌ_Ｒに対する反射光がカメラ１０に入射する有力な光となる。

この実施例では、第１，第２の照明部１２，１３を同時に点灯して撮像を行うので、基板側電極５１と金電極６１（または７１）とが接続されている箇所では、図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示した４とおりの反射状態が一斉に生じる。しかし、金電極６１で拡散反射してカメラ１０に導かれる赤色光よりも、基板側電極５１で正反射してカメラ１０に導かれるする緑色光の方が圧倒的に大きいので、これらの電極５１，６１が重ね合わせられている箇所では、赤色光による金電極６１の像は殆ど現れず、基板側電極５１を緑色が強いパターンとして表すことができる。よって、圧痕検査では、緑色成分Ｇの強度に基づいて、基板側電極５１や圧痕を検出することが可能になる。

一方、ガラス基板５０側のダミー電極５１ｄと、ＩＣ６０やＦＰＣ７０のダミー電極ｄ１ｄ，７１ｄとは、位置合わせが良好であれば重なり合うことはないので、金メッキのダミー電極６１ｄ，７１ｄからカメラ１０に向かう赤色反射光は、透明のダミー電極５１ｄからの緑色反射光と競合せずに、カメラ１０の撮像面に到達する。よって、先の領域Ｂ，Ｃのようなダミー電極の位置合わせ部位を撮像した場合には、金メッキのダミー電極６１ｄ，７１ｄが赤色で現れ、透明のダミー電極５１ｄが緑色で現れる画像が生成される。
このように、色彩の違いによってダミー電極の種類を見分けることが可能になるから、位置ずれ検査においては、各ダミー電極を正しく検出して、位置ずれ量を精度良く求めることが可能になる。

さらにこの実施例では、カメラ１０およびレンズ部１１から成る撮像装置の焦点を調整することによって、基板側電極５１内の圧痕が周囲より明るく、明瞭に現れた画像を生成することができる。

図７は、ガラス基板５０とＩＣ６０との接続部位の断面をさらに拡大した模式図である。図中、８０は、異方性導電膜８５により形成された接着層であり、８１は導電性粒子である。導電性粒子８１のうち電極５１，６１の間に挟まれて圧迫されたものは、潰れて幅方向に広がる。また基板側電極５１では、挟み込まれて潰れた導電性粒子８１によって、圧痕５２が生じる。

図７のような状態の基板側電極５１に対し、ガラス基板５０と基板側電極５１との境界位置（図中、点線ｆで示す。）に撮像装置の焦点を合わせると、圧痕５２による凸面がその周囲より暗くなる画像が生成される。
これに対し、上記の境界位置ｆより下方の所定位置に撮像装置の焦点を合わせると、圧痕５１による凹凸は不鮮明になり、基板側電極５１が薄い（一般的には数百Å）ことにより、照明光が透過するため、導電性粒子８１や金電極６１で反射してカメラ１０に入射した光の強度差を反映した画像が生成される。導電性粒子８１の表面には、一般に金よりも反射率の高いニッケル層が形成されているため、導電性粒子８１からカメラ１０に入射する反射光は、金電極６１からカメラ１０に入射する反射光より強くなると考えられる。よって、生成された画像では、導電性粒子８１の方が周囲の金電極６１よりも明るくなるから、その明るい領域を圧痕５１として検出することが可能になる。

ガラス基板５０の裏面や電極パターン間などにゴミが付着していた場合には、そのゴミは画像上では暗い領域として現れる。したがって、圧痕と同様の大きさのゴミが付着している可能性が高い場合には、焦点位置を上記のように調整することによって、ゴミと圧痕５２とを精度良く区別することができる。ただし、圧痕５２の大きさに相当するようなゴミが付着している可能性がなければ、上記の点線ｆの位置付近に焦点を合わせて、圧痕５２が周囲より暗い領域として現れる画像を生成してもよい。

上記のように、この実施例では、圧痕５２を周囲より明るい画像または周囲より暗い画像として明瞭にすることができるので、圧痕検査の際には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分で構成されるカラー画像データから、緑色成分Ｇの輝度値が所定のしきい値より高い画素またはしきい値より低い画素により構成される領域であって、面積が所定の基準値を満たす領域を、望ましい圧痕（導電性粒子によって各電極間が良好に接続されていることを示すもの）として検出することにより、電極間の接続状態を正しく判別することが可能になる。

図８は、上記の検査装置１００が１つのワークＷに対して実行する検査の手順を示す。
この検査は、メモリ２２に登録されたプログラムおよび各種設定データに基づいて制御部２１が各種機構を制御することによって、実施されるものである。なお、図中のＳＴは「ステップ」の略であり、以下の説明でもこれを引用する。また、この例では、撮像装置の焦点が図７のｆよりも下方の所定位置に合わせられて、圧痕５２が周囲より明るい画像が生成されるものとする。

最初のＳＴ１では、搬出入口１０６から挿入されたワークＷをＸＹステージ１１１上に受け付けて、初期位置にセットする。ただし、この時点では、ワークＷが位置ずれしている可能性があるので、まず、その位置ずれ量を求めて、ずれを修正する処理を実行する（ＳＴ２）。具体的には、初期位置として、フィデューシャルマーク４１に対向する位置を設定しておき、いずれか一方の撮像ユニットのカメラ１０により撮像を行う。ついで、画像中のマーク４１の重心の座標を求め、その座標のあらかじめ登録された基準の座標に対する位置ずれ量を算出する。さらに、算出された位置ずれ量に基づいて、位置ずれの解消に必要なＸＹステージ１１１の移動量をＸ，Ｙの軸毎に求め、求められた移動量の分だけ、ＸＹステージ１１１を移動させる。

上記の処理によりワークの位置ずれが修正されると、まず撮像ユニット１Ａを駆動対象に設定して（ＳＴ３）、ＩＣ６０の接続部位に対する検査を開始する。

この検査では、各検査領域に対し、それぞれＳＴ４〜１１のループを実行する。
ＳＴ４では、撮像ユニット１Ａのカメラ１０の視野内に処理対象の検査領域が含まれるように、ワークＷを移動させる。ＳＴ５では、変位センサ１４にガラス基板５０までの距離を計測させて、その計測値に基づき撮像ユニット１Ａの高さを調整する。ＳＴ６では、照明部１２，１３の各ＬＥＤを一斉に点灯し、カメラ１０に撮像を行わせる。これにより検査領域内のカラー画像が生成される（以下、これを「処理対象画像」という。）

ここで処理中の検査領域で圧痕検査を行う場合には、ＳＴ７，８を実行する。ＳＴ７では、処理対象画像から緑色成分Ｇが所定のしきい値を超える画素を抽出し、抽出された画素を、連結するもの毎にグループ分けする。さらに、各グループの面積を所定のしきい値と比較し、面積がしきい値を上回るグループを、望ましい状態の圧痕５２として検出する。ＳＴ８では、ＳＴ７で検出した圧痕の数を判定用の基準値と比較することにより、その検出数の適否を判定する。ここで基準値を上回る数の圧痕５２が検出されていれば、良判定が行われることになる。

一方、処理中の検査領域で位置ずれ検査を行う場合には、ＳＴ９，１０を実行する。ＳＴ９では、ガラス基板５０側のダミー電極５１ｄを表す緑色パターンと、ＩＣ６０側のダミー電極６１ｄを表す赤色パターンとを、それぞれ個別に検出する。ＳＴ１０では、各色彩パターンにつき、それぞれ所定の代表点（たとえば重心）の座標を求め、これらの座標間の距離を電極間の位置ずれ量として算出する。さらに算出した位置ずれ量を判定用の基準値と照合することにより、位置ずれの有無を判定する。

このように、ＩＣ６０の接続部位につき設定されている検査領域を順に撮像し、生成された処理対象画像を用いて、それぞれの検査領域に応じた検査を実行する。
設定されている検査領域に対する処理が全て終了すると、駆動対象の撮像ユニットを１Ａから１Ｂに切り替える（ＳＴ１３）。そして、ＦＰＣ７０の接続部位を対象に、上記と同様に、ＳＴ４〜１１のループを実行する。

すべての検査が終了すると（ＳＴ１１，１２が「ＹＥＳ」）、各検査領域における判定結果を統合して、ワーク全体における良否を判定し、その結果を表示部１０８などに出力する（ＳＴ１４）。なお、最終の判定結果が「不良」であった場合には、不良と判定された検査領域の処理対象画像や計測結果なども表示部１０８に表示される。
この後は、ワークＷを搬出入口１０６よりワーク支持面１０７に搬出し、処理を終了する（ＳＴ１５）。以下も、検査対象のワークＷがあれば、上記の手順が繰り返し実行される。

上記の検査装置１００によれば、圧痕検査の際には、基板側電極５１中の圧痕５２が周囲より明瞭に現れた画像を用いて、圧痕５２の数および面積が適切であるかどうかを高い確度で判断することができる。また、位置ずれ検査においては、ガラス基板５０側のダミー電極５１ｄと、ＩＣ６０，ＦＰＣ７０側のダミー電極６１ｄ，７１ｄとが、それぞれ異なる色彩パターンとして現れた画像を用いて、各電極を容易に検出することができる。よって、ダミー電極間の位置ずれ量を正確に算出できるから、位置ずれの有無についても、高い確度で判断することができる。

このように、１つの検査装置１００において、圧痕検査、位置ずれ検査の双方を精度良く行うことができるから、装置の利便性を高められる。また、微分干渉顕微鏡のように光学系が複雑になることがないので、コストを削減することができる。

なお、上記実施例では、撮像の際には、常に、第１および第２の照明部１２，１３を点灯するようにしたが、圧痕検査の対象となる検査領域を撮像する場合には、第１の照明部１２のみを点灯するようにしてもよい。また、検査対象は液晶パネルに限らず、基板やその面に形成される電極が半透明になるようなワークに対しても、同様の照明やアルゴリズムを用いた検査を実施することができる。

光学的検査装置の外観を示す斜視図である。撮像ユニットの構成を示す説明図である。撮像ユニットの内部構成を示す説明図である。光学的検査装置の電気構成を示すブロック図である。液晶パネルにおける電極の形成例と検査領域の設定例を示す説明図である。第１、第２の照明部からの光の反射状態を電極毎に示す説明図である。基板側電極と金電極との接続部位を拡大して、基板側電極における反射の状態を示した説明図である。検査の手順を示すフローチャートである。液晶パネルの全体構成を示す正面図である。ガラス基板とＩＣおよびＦＰＣとの接続状態を示す説明図である。

符号の説明

１０カメラ
１１レンズ部
１２第１照明部
１３第２照明部
２０制御処理装置
２１制御部
２２メモリ
２４上下動制御部
２５ステージ制御部
５０ガラス基板
５１基板側電極
５２圧痕
６０ＩＣ
６１，７１金電極
７０ＦＰＣ
８１導電性粒子
Ｗワーク

Claims

表面に電極が形成された透光性を有する基板と、表面に金属製の電極が形成された付属物とが、各電極を異方性導電膜を介して接続することにより一体化された部位を具備するワークを検査対象として、各電極の接続状態を光学的に検査する方法であって、
カラー画像用の撮像装置と、この撮像装置の撮像対象領域に対し、所定の色彩光を前記撮像装置の光軸に沿って照射する第１の照明部と、第１の照明部とは異なる色彩光を、撮像装置の光軸に対して斜めになる方向から撮像対象領域に照射する第２の照明部とを、それぞれ配備し、
検査対象のワークを、前記基板の付属物が接続された面とは反対側の面を撮像装置に向けた状態で配置して、撮像対象領域を変更しながら複数回の撮像を実行し、生成されたカラー画像を処理することによって各電極間の接続状態を判別する第１検査と、各電極の位置合わせ状態を判別する第２検査とを実行し、
前記第１検査では、前記異方性導電膜を介して各電極が接続されている部位に撮像対象領域を設定して、少なくとも第１の照明部を点灯した状態で撮像を実行し、生成されたカラー画像を第１の照明部からの色彩光に対応する色彩の強度に基づき処理することによって前記基板側の電極に生じた圧痕の数および大きさの適否を判別し、
前記第２検査では、各電極中のダミー電極を含む部位に撮像対象領域を設定して、第１および第２の照明部の双方を点灯して撮像を実行し、生成されたカラー画像中の各照明部に対応する色彩に基づき各ダミー電極間の位置関係の適否を判別する、
光学的検査方法。
前記第１検査では、前記基板の電極形成面よりも付属物側の所定位置に撮像装置の焦点を合わせた状態で撮像を実行することにより、基板側の電極に生じた圧痕が周囲より明るくなる画像を生成する、請求項１に記載された光学的検査方法。
表面に電極が形成された透光性を有する基板と、表面に金属製の電極が形成された付属物とが、各電極を異方性導電膜を介して接続することにより一体化された部位を具備するワークを検査対象として、各電極の接続状態を光学的に検査する装置であって、
前記ワークを支持するためのワーク支持手段と、
前記ワーク支持手段により支持されたワークに受光面を向けて配備されるカラー画像用の撮像装置と、
前記撮像装置の撮像対象領域に対し、所定の色彩光を前記撮像装置の光軸に沿って照射する第１の照明部と、
第１の照明部とは異なる色彩光を、撮像装置の光軸に対して斜めになる方向から撮像対象領域に照射する第２の照明部と、
前記ワークのあらかじめ設定された複数の検査領域が撮像対象領域に順次含まれるように、前記ワーク支持手段により支持されたワークと撮像装置との位置関係を調整する位置調整手段と、
前記ワーク支持手段により支持されたワークが前記基板の付属物が接続された面とは反対側の面を撮像装置に向けた状態になっていることを前提として、ワークと撮像装置との距離があらかじめ登録された値になるように両者の距離を調整する距離調整手段と、
前記位置調整手段による位置合わせ後の撮像装置に撮像を行わせ、生成されたカラー画像を処理することによってワークに対する検査を実行する検査実行手段とを備え、
前記検査実行手段は、
少なくとも第１の照明部が点灯している状態での撮像により生成されたカラー画像を第１の照明部からの色彩光に対応する色彩の強度に基づき処理することによって、前記基板側の電極に生じた圧痕の数および大きさの適否を判別する第１検査実行手段と、
第１および第２の照明部の双方が点灯している状態での撮像により生成されたカラー画像を対象に、その画像中の各照明部に対応する色彩に基づき各電極中のダミー電極間の位置関係の適否を判別する第２検査実行手段とが含まれている、光学的検査装置。
前記検査実行手段には、前記複数の検査領域について、それぞれ第１検査および第２検査のいずれを実行するかを定めた設定データを登録するための登録手段と、この登録手段に登録された設定データに基づき、検査領域毎に第１検査手段または第２検査手段に処理を行わせる制御手段とが、さらに含まれる、請求項３に記載された光学的検査装置。
前記撮像装置は、撮像素子が設けられた本体部に、横手方向に沿って短筒状の光導入部が連続形成されたレンズ部を一体に設けて構成され、
前記第１の照明部は、前記光導入部を介してレンズ部に一体に設けられるとともに、レンズ部の本体内の光導入部に対向する位置にハーフミラーが、先端位置に対物レンズが、それぞれ設けられており、
前記第２の照明部は、前記レンズ部の本体の先端部に連結され、この連結部を囲むように、前記第１の照明部とは異なる色彩光を前記撮像装置の光軸に対して斜めになる方向に出射する光出射面が形成されている、請求項４または５に記載された光学的検査装置。