JP2010151484A - 基板検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の微小な直線状微小明部を感度良く検査できる。
【解決手段】ラインカメラにより取得した画像データをストライプ方向と平行なｘ方向とは垂直なｙ方向にＲＧＢ各色ごとに加算してＲＧＢ各色別に輝度投影データを得、輝度投影データ中の着目データＤ（ｘ）とその近傍データＤ（ｘ−ｍ）、Ｄ（ｘ＋ｍ）を用いて、Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））（Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合）、Ｈ＝０（前記に該当しない場合）という評価値Ｈ（ｘ）を得て、あらかじめ設定した閾値Ｈｔｈに対してＨ（ｘ）＞Ｈｔｈが成立したときにこの座標ｘを輝度異常と判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は平面状基板の検査、特に表面に生じた直線状微小明部の光学検査を行う技術に関するものである。

従来の基板検査装置は輝度投影により輝度分解能を高めることは行っているが、不良判定の方法については設定値との差分を取るのみであり、光源、カメラのシェーディング、人目に検知しづらく不良とされないもや等の誤検出を避けるために閾値を厳しく設定することができなかった（特許文献１参照）。
特開２００１−４０４３１

平面状基板の表面にはその製法によって微小な直線状微小明部が生じることがあり、不良品となる。そのため、これを高いコントラストで可視化し、望ましくは良否判定することが望まれていた。

本発明は、このような需要に鑑みなされたものであり、基板上の微小な直線状微小明部を感度良く検査できることを課題とする。

本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、ｘ方向に平行な方向にストライプ状パターンを有する平板状基板を検査する検査装置であって、
前記平板状基板を把持しｘ方向に移動するステージと、
前記平板状基板の所定領域に照明光を照射するライン状照明手段と、
前記平板状基板の前記所定領域を撮像し画像データを取得するラインカメラと、
前記ラインカメラが取得した画像データを記憶し蓄積する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段が記憶し蓄積した画像データについて、下記［ａ］〜［ｄ］の処理を行い基板の良否を判定する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする基板検査装置としたものである。
［ａ］前記画像データについて、ストライプの方向と直角なｙ方向に輝度データをＲＧＢ各色ごとに加算して画像データのｘ軸への輝度投影データＤ（ｘ）をＲＧＢ各色別に得る。
［ｂ］ｍをあらかじめ設定された正整数とし、ＲＧＢ各色別に、輝度投影データＤ（ｘ）とその近傍の輝度投影データＤ（ｘ−ｍ）およびＤ（ｘ＋ｍ）を用いて、次式により評価値Ｈ（ｘ）を計算する。
Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））
Ｄ（ｘ）≦Ｄ（ｘ−ｍ）またはＤ（ｘ）≦Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝０
［ｃ］ＲＧＢ各色別に、評価値Ｈ（ｘ）をあらかじめ設定された閾値Ｈｔｈと比較し、Ｈ（ｘ）＞Ｈｔｈであった場合に、この画像データ中の座標ｘに輝度異常があったと判定する。
［ｄ］輝度異常があった平板状基板を不良品、輝度異常がなかった平板状基板を良品と判定する。

また請求項２の発明では、ｘ方向に平行な方向にストライプ状パターンを有する平板状基板を検査する検査方法であって、
前記平板状基板を把持しｘ方向に移動するステージにより基板を搬送する基板搬送段階と、
前記平板状基板の所定領域にライン状照明手段により照明光を照射する照明段階と、
前記平板状基板の前記所定領域をラインカメラにより撮像し画像データを取得する画像データ取得段階と、
前記画像データ取得段階で取得した画像データを画像記憶手段に記憶し蓄積する画像記憶段階と、
前記画像記憶手段に記憶し蓄積した画像データについて、画像処理手段により下記［ｅ］〜［ｈ］の処理を行い基板の良否を判定する画像処理段階と、
を含むことを特徴とする基板検査方法としたものである。
［ｅ］前記画像データについて、ストライプの方向と直角なｙ方向に輝度データをＲＧＢ各色ごとに加算して画像データのｘ軸への輝度投影データＤ（ｘ）をＲＧＢ各色別に得る。
［ｆ］ｍをあらかじめ設定された正整数とし、ＲＧＢ各色別に、輝度投影データＤ（ｘ）とその近傍の輝度投影データＤ（ｘ−ｍ）およびＤ（ｘ＋ｍ）を用いて、次式により評価値Ｈ（ｘ）を計算する。
Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））
Ｄ（ｘ）≦Ｄ（ｘ−ｍ）またはＤ（ｘ）≦Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝０
［ｇ］ＲＧＢ各色別に、評価値Ｈ（ｘ）をあらかじめ設定された閾値Ｈｔｈと比較し、Ｈ（ｘ）＞Ｈｔｈであった場合に、この画像データ中の座標ｘに輝度異常があったと判定する。
［ｈ］輝度異常があった平板状基板を不良品、輝度異常がなかった平板状基板を良品と判定する。

本発明は、基板上の直線状微小明部を感度良く検査できるという効果を奏する。

以下に、本発明の最良の一実施形態を説明する。

本発明の基板検査装置は、図１に示すように、撮像レンズを有するラインカメラ（１１）と、、基板を把持し移動するステージ（１２）と、基板を照明するライン状照明手段（１３）と、ラインカメラ（１１）から得られた画像を記憶する画像記憶手段（１４ａ）と、この画像を処理し判定する画像処理手段（１４ｂ）とを備える。上流工程より搬入された基板（１５）は、ステージ（１２）に把持、固定された後、矢印（１６）方向に搬送される。ライン状照明手段（１３）およびラインカメラ（１１）は、図１に示すごとく、搬送方向と直角をなす方向に設置されている。

また図２に示すように、ライン状照明手段（１３）は、検査対象基板（１５）に対面してラインカメラ（１１）の反対側に設置する。これによってラインカメラ（１１）は検査対象基板（１５）の透過光画像を得ることができるようになる。

本実施形態においては、２０４８Ｂｉｔのラインカメラ１台を用い、このラインカメラは視野幅３４０ｍｍとなるように設置されている。撮像レンズはｆ＝５０ｍｍ、Ｆ１．２の３５ｍｍ一眼レフ用レンズである。またライン状照明手段（１３）としては照射幅４００ｍｍのＬＥＤライトに集光用のシリンドリカルレンズを装備したものを１つ用いている。

このように本実施形態ではライン状照明手段（１３）およびラインカメラ（１１）よりなる光学系を１組用いたが、カメラ視野、光源幅と基板サイズとの関係で１組以上の任意の数の光学系を用いることが可能である。また、ライン状照明手段１台に対し、ラインカメラ２台以上が対応するような構成も可能である。

ステージ（１２）上に検査対象基板（１５）を保持した後、これを移動開始し、基板（１５）の所定範囲がラインカメラ視野の下に到達すると同時にラインカメラ（１１）は図３に示すような基板（１５）の画像データ（２０）を採取し始め画像記憶手段（１４ａ）に蓄積を開始する。次いで、基板（１５）の所定範囲がラインカメラ視野から外れたところで画像データ（２０）の蓄積を終了する。

ここで画像データ（２０）は、図３に示すように、ｘ軸の方向を基板（１５）のストライプ状パターンの方向と平行とし、ｙ軸の方向がストライプ状パターン方向と直角な方向として、輝度値ｄ（ｘ，ｙ）が、（ＸＭＡＸ）×（ＹＭＡＸ）個の長方形状に配列した構造を持つ。

画像記憶手段（１４ａ）に画像データ（２０）の蓄積を終了すると、続いて、画像処理手段（１４ｂ）は、画像データ（２０）において、以下の数１〜３に従って、ｙ軸方向に対して同じｘ座標かつ同色ストライプにある輝度値ｄ（ｘ，ｙ）の総和を、ｘ＝０〜ＸＭＡＸについて、ＲＧＢ各色ごとに取る演算を行い、ＲＧＢ各色別の1次元投影輝度データＤｒ（ｘ），Ｄｇ（ｘ），Ｄｇ（ｘ）を得る。

ここで、ｃをｒ，ｇ，ｂの何れの値とすると、関数Ｃｏｌ（ｙ，ｃ）は座標ｙにおける基板のストライプ色がｃであるときにＣｏｌ（ｙ，ｃ）＝１、ｃ以外であるときにＣｏｌ（ｙ，ｃ）＝０という値をとるものである。ここで、座標ｙにおける基板のストライプ色がｃであるかどうかの判断方法としては画像の解像度と基板のストライプ幅、並び、開始位置等から演算して求めることもできるし、ストライプ色の並びとストライプ境界の遮光部による画像輝度の落ち込みから順次色を切り替えてゆくことも可能である。

製法上の特徴として、輝度異常は同時に２色以上に発生する可能性は低く、通常１色のみに発生する。このため、輝度投影データをＲＧＢ色別に作成することにより輝度異常をより高感度に数値化することが可能となる。

続いて、画像処理手段（１４ｂ）は、１次元輝度投影データＤｒ（ｘ），Ｄｇ（ｘ），Ｄｂ（ｘ）の何れかをＤ（ｘ）として、ＲＧＢ各色別に、Ｄ（ｘ）中の、着目データＤ（ｘ）とその近傍データＤ（ｘ−ｍ）、およびＤ（ｘ＋ｍ）を用いて、評価値Ｈ（ｘ）を次のような演算式で求める、
Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））
Ｄ（ｘ）≦Ｄ（ｘ−ｍ）またはＤ（ｘ）≦Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
Ｈ（ｘ）＝０
ここでｍは近傍距離であり、あらかじめ設定する正の整数である。一般的には１〜３程度の値をとる。尚、上記演算式はＤｒ（ｘ），Ｄｇ（ｘ），Ｄｂ（ｘ）いずれに対しても
同様に適用できるものであるので添字を省略して記述した。

最後に画像処理手段（１４ｂ）は、ＲＧＢ各色別に、評価値Ｈをあらかじめ設定した閾値Ｈｔｈと比較し、
Ｈ（ｘ）＞Ｈｔｈ
が成立したときにこの座標ｘを輝度異常であると判定する。

輝度異常が発生した場合には、画像処理手段（１４ｂ）は、その結果を、画像処理手段（１４ｂ）に併設されたディスプレイ画面上に表示し、検査員の注意を促す。或いは、ランプ表示、警報音等で注意を喚起しても良い。

尚、基板検査装置左端に到達した基板（１５）は、そのまま下流工程へ搬出されることとなる。

本発明は平面状基板およびその上に構築されたストライプ状着色膜の直線状微小明部による不良を感度良く検査する検査装置に関するものである。

本発明の実施形態である基板検査装置の上面模式図。 本発明の実施形態である基板検査装置の、カメラおよび照明手段の配置を示した側面模式図。 本発明の実施形態である基板検査装置の画像記憶手段に蓄積される２次元的な画像データを模式的に示した図。

符号の説明

１１…ラインセンサカメラとレンズ
１２…ステージ
１３…照明手段
１４ａ…画像記憶手段
１４ｂ…画像処理手段
１５…検査対象基板
１６…搬送方向
２０…２次元的な画像データ

Claims (2)

1. ｘ方向に平行な方向にストライプ状パターンを有する平板状基板を検査する検査装置であって、
   前記平板状基板を把持しｘ方向に移動するステージと、
   前記平板状基板の所定領域に照明光を照射するライン状照明手段と、
   前記平板状基板の前記所定領域を撮像し画像データを取得するラインカメラと、
   前記ラインカメラが取得した画像データを記憶し蓄積する画像記憶手段と、
   前記画像記憶手段が記憶し蓄積した画像データについて、下記［ａ］〜［ｄ］の処理を行い基板の良否を判定する画像処理手段と、
   を備えることを特徴とする基板検査装置。
   ［ａ］前記画像データについて、ストライプの方向と直角なｙ方向に輝度データをＲＧＢ各色ごとに加算して画像データのｘ軸への輝度投影データＤ（ｘ）をＲＧＢ各色別に得る。
   ［ｂ］ｍをあらかじめ設定された正整数とし、ＲＧＢ各色別に、輝度投影データＤ（ｘ）とその近傍の輝度投影データＤ（ｘ−ｍ）およびＤ（ｘ＋ｍ）を用いて、次式により評価値Ｈ（ｘ）を計算する。
   Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
   Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））
   Ｄ（ｘ）≦Ｄ（ｘ−ｍ）またはＤ（ｘ）≦Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
   Ｈ（ｘ）＝０
   ［ｃ］ＲＧＢ各色別に、評価値Ｈ（ｘ）をあらかじめ設定された閾値Ｈｔｈと比較し、Ｈ（ｘ）＞Ｈｔｈであった場合に、この画像データ中の座標ｘに輝度異常があったと判定する。
   ［ｄ］輝度異常があった平板状基板を不良品、輝度異常がなかった平板状基板を良品と判定する。
2. ｘ方向に平行な方向にストライプ状パターンを有する平板状基板を検査する検査方法であって、
   前記平板状基板を把持しｘ方向に移動するステージにより基板を搬送する基板搬送段階と、
   前記平板状基板の所定領域にライン状照明手段により照明光を照射する照明段階と、
   前記平板状基板の前記所定領域をラインカメラにより撮像し画像データを取得する画像データ取得段階と、
   前記画像データ取得段階で取得した画像データを画像記憶手段に記憶し蓄積する画像記憶段階と、
   前記画像記憶手段に記憶し蓄積した画像データについて、画像処理手段により下記［ｅ］〜［ｈ］の処理を行い基板の良否を判定する画像処理段階と、
   を含むことを特徴とする基板検査方法。
   ［ｅ］前記画像データについて、ストライプの方向と直角なｙ方向に輝度データをＲＧＢ各色ごとに加算して画像データのｘ軸への輝度投影データＤ（ｘ）をＲＧＢ各色別に得る。
   ［ｆ］ｍをあらかじめ設定された正整数とし、ＲＧＢ各色別に、輝度投影データＤ（ｘ）とその近傍の輝度投影データＤ（ｘ−ｍ）およびＤ（ｘ＋ｍ）を用いて、次式により評価値Ｈ（ｘ）を計算する。
   Ｄ（ｘ）＞Ｄ（ｘ−ｍ）かつＤ（ｘ）＞Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
   Ｈ（ｘ）＝（（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ−ｍ））＊（Ｄ（ｘ）−Ｄ（ｘ＋ｍ））
   Ｄ（ｘ）≦Ｄ（ｘ−ｍ）またはＤ（ｘ）≦Ｄ（ｘ＋ｍ）の場合、
   Ｈ（ｘ）＝０
   ［ｇ］ＲＧＢ各色別に、評価値Ｈ（ｘ）をあらかじめ設定された閾値Ｈｔｈと比較し、Ｈ
   （ｘ）＞Ｈｔｈであった場合に、この画像データ中の座標ｘに輝度異常があったと判定する。
   ［ｈ］輝度異常があった平板状基板を不良品、輝度異常がなかった平板状基板を良品と判定する。

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