JP2013228404A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板の外形形状を認識するための撮像装置に関し、特に、サファイア基板等の透明な基板の外形を有効に認識することが可能な撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device for recognizing the outer shape of a substrate, and more particularly to an imaging device capable of effectively recognizing the outer shape of a transparent substrate such as a sapphire substrate.
例えば、青色LEDを作製するためのデバイスパターンがその表面に形成されたサファイア基板をデバイスチップ単位に分割するためには、最初に、分割起点が特定される。このとき、サファイア基板は研磨工程等において割れが発生する場合がある。このため、分割起点を特定するためには、サファイア基板の全面を撮影し、二値化処理等によりその外形形状を認識する必要がある。 For example, in order to divide a sapphire substrate on which a device pattern for producing a blue LED is formed on a surface thereof, first, a division starting point is specified. At this time, the sapphire substrate may be cracked in a polishing process or the like. For this reason, in order to specify the division starting point, it is necessary to photograph the entire surface of the sapphire substrate and recognize the outer shape by binarization processing or the like.
従来は、例えば特許文献1に記載されたように、光透過性ウエハー全面を透過照明を利用して撮影していた。
しかしながら、光透過性ウエハー等の透明基板を透過照明を利用して検出した場合には、コントラストが低いことから、外形形状の認識精度が悪化するという問題がある。 However, when a transparent substrate such as a light transmissive wafer is detected using transmitted illumination, there is a problem in that the recognition accuracy of the outer shape deteriorates because the contrast is low.
このため、透明基板を正反射光を利用して検出することが好ましいが、この場合には、透明基板より大口径のレンズと、それをカバーするだけの大きな光源が必要となり、装置が高価で、かつ、大型化するという問題が生ずる。 For this reason, it is preferable to detect the transparent substrate using specularly reflected light. In this case, however, a lens having a larger diameter than the transparent substrate and a large light source sufficient to cover the lens are required, and the apparatus is expensive. And the problem that it enlarges arises.
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、コンパクトな構成でありながら、透明な基板を含む各種の基板の外形を有効に認識することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can effectively recognize the outer shapes of various substrates including a transparent substrate while having a compact configuration. And
請求項1に記載の発明は、基板の外形形状を認識するための撮像装置であって、基板を支持する基板支持部材と、撮像素子と、中央部に光が通過する開口部を有し、前記支持部材により支持された基板の外周部に光を照射する第1の光源と、前記第1の光源における開口部と対向して配置されたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタおよび前記第1の光源における開口部を介して前記支持部材により支持された基板の中央部に光を照射する第2の光源と、前記第1の光源から基板に照射されて基板の外周部の表面で反射した後、前記第1の光源における開口部を通過した光と、前記第2の光源から基板に照射されて基板の中央部の表面で反射した後、前記第1の光源における開口部を通過した光とを、前記ビームスプリッタを介して前記撮像素子に取り込むための結像レンズと、前記第1の光源および前記第2の光源における光出射部に配設される光拡散板と、を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an imaging device for recognizing the outer shape of the substrate, and includes a substrate support member that supports the substrate, an image sensor, and an opening through which light passes in the center. A first light source that irradiates light to an outer peripheral portion of a substrate supported by the support member; a beam splitter disposed opposite to an opening in the first light source; the beam splitter and the first light source; A second light source that irradiates light to the central portion of the substrate supported by the support member through the opening in the substrate, and the substrate is irradiated from the first light source and reflected on the outer peripheral surface of the substrate; Light that has passed through the opening in the first light source, and light that has passed through the opening in the first light source after being reflected from the surface of the central portion of the substrate after being irradiated on the substrate from the second light source. Before through the beam splitter An imaging lens for taking the image pickup device, characterized in that it and a light diffusing plate disposed on the light emitting portion of the first light source and the second light source.
請求項1に記載の発明は、前記第1の光源および前記第2の光源は、複数のLEDを列設した構成を有する。 According to one aspect of the present invention, prior Symbol first light source and the second light source has a configuration in which arrayed multiple the LED.
請求項1に記載の発明は、前記第1の光源の光出射部に配設された光拡散板は、前記開口部付近の厚さが他の部分より薄い。 According to one aspect of the present invention, light diffusing plate disposed on the light emitting portion of the front Symbol first light source, the thickness of the vicinity of the opening is thinner than other parts.
請求項1に記載の発明は、前記基板は、サファイア製の透明基板である。 According to one aspect of the present invention, prior Symbol substrate is a transparent substrate made of sapphire.
請求項1に記載の発明によれば、コンパクトな構成でありながら、透明な基板を含む各種の基板の外形を有効に認識することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to effectively recognize the outer shapes of various substrates including a transparent substrate while having a compact configuration.
また、請求項1に記載の発明によれば、光源から出射される光の照度分布を向上させることが可能となる。In addition, according to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the illuminance distribution of the light emitted from the light source.
請求項1に記載の発明によれば、第1の光源および第2の光源の形状を任意に設定することができる。 According to invention of Claim 1 , the shape of a 1st light source and a 2nd light source can be set arbitrarily.
請求項1に記載の発明によれば、第1の光源から基板に照射される光と第2の光源から基板に照射される光の境界部分の光量を均一にすることが可能となる。 According to the invention described in claim 1, it is possible to equalize the amount of the boundary portion of the light emitted from the light and a second light source which is irradiated from the first light source to the substrate board.
請求項1に記載の発明によれば、透明なサファイア基板の外形を正確に認識することが可能となる。 According to the first aspect of the invention, it is possible to accurately recognize the outer shape of the transparent sapphire substrate.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係る撮像装置の概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging apparatus according to the present invention.
この撮像装置は、透明なサファイア基板Sの外形形状を認識するためのものであり、サファイア基板Sを支持する基板支持シート21と、この基板支持シート21を支持するテーブル22と、その中央部に光が通過する開口部15を有する略円筒形の第1の光源12と、第1の光源12における開口部15と対向して配置されたハーフミラー等のビームスプリッタ16と、ビームスプリッタ16と対向配置された第2の光源11と、結像レンズ17と、CCDカメラ等の撮像素子18と、画像処理部19とを備える。
This imaging device is for recognizing the outer shape of the transparent sapphire substrate S, and includes a
基板支持シート21は、その支持部に粘着性を有する透光性のシートを有し、サファイア基板Sを粘着した状態で支持するものである。また、テーブル22は、透光性部材より構成される。このため、サファイア基板Sを下方(テーブル22側)から観察することが可能となる。
The board |
第1の光源12は、上述したように、その中央部に光が通過する開口部15を有する略円筒形、すなわち、略ドーナツ状の形状を有し、その光出射部は中空円形となっている。そして、この第1の光源12の光出射部には、光拡散板14が配設されている。また、第2の光源11は、略円筒状の形状を有し、その光出射部は円形となっている。そして、この第2の光源11の光出射部には、光拡散板13が配設されている。これらの第1の光源12と第2の光源11とは、その内部に複数のLEDを列設した構成を有する。このため、第1の光源12および第2の光源11の形状を任意に設定することができる。
As described above, the
第1の光源12から出射された光は、図1において矢印で示すように、サファイア基板Sの外周部(中央部以外)およびサファイア基板Sの外側部分に照射される。また、第2の光源11から出射された光は、ビームスプリッタ16において反射され、第1の光源12における開口部15を通過した後、サファイア基板Sの中央部に照射される。この実施形態においては、第2の光源11はビームスプリッタ16を利用した同軸落射照明を構成している。
The light emitted from the
なお、図1における矢印は、第1の光源12または第2の光源11から出射され、サファイア基板Sまたは基板支持シート21の表面で正反射する光の主光線を示している。
Arrows in FIG. 1, is emitted from the
図2は、第1の光源12および第2の光源11による光の照射範囲とサファイア基板Sとの関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the light irradiation range by the
第2の光源11から出射された光は、図1および図2において符号E1で示す、サファイア基板Sの中央部の円形の領域に照射される。一方、第1の光源12から出射された光は、図1および図2において符号E2で示す、サファイア基板Sの外周部およびサファイア基板Sの外側部分で領域E1以外の領域に照射される。このため、第1の光源12および第2の光源11により、サファイア基板Sおよびその外側部分の領域に対して、効率的に光を照射することができる。
The light emitted from the
なお、第1の光源12における開口部15は、第2の光源11に対する開口絞りとして機能する。このとき、第1の光源12においては開口部15側の端部にまでLEDを配設することができないことから、第1の光源12により光の照射領域と第2の光源11による光の照射領域との境界で、サファイア基板Sに照射される光量が減少するという現象が生ずる。このため、第1の光源12の光出射部に配設された光拡散板14は、開口部15付近の厚さが他の部分より薄くなるように構成されている。
Note that the
図3は、第1の光源12の光出射部に配設された光拡散板14の開口部15付近の形状を示す部分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view showing the shape in the vicinity of the opening 15 of the
図3(a)に示すように、第1の光源12の光出射部に配設された光拡散板14における開口部15から距離Lの領域においては、テーパー部が形成されている。そして、光拡散板14における開口部15側の端部の厚みdは、テーパー部以外の厚みDより小さくなっている。このときの厚みDは例えば2mm、厚みdは例えば1mm、距離Lは例えば15mmである。
As shown in FIG. 3A, a tapered portion is formed in a region at a distance L from the opening 15 in the
なお、図3(a)に示すようなテーパー部を設ける以外に、図3(b)に示すようなアール部を設けることにより、光拡散板14における開口部15付近の厚さが他の部分より薄くなるようにしてもよい。
In addition to providing the tapered portion as shown in FIG. 3A, by providing the rounded portion as shown in FIG. 3B, the thickness in the vicinity of the opening 15 in the
再度図1を参照して、第1の光源12から出射されサファイア基板Sの表面およびサファイア基板Sの外側の基板支持シート21で正反射された光は、第1の光源12における開口部15およびビームスプリッタ16を順次通過し、結像レンズ17により撮像素子18に取り込まれる。また、第2の光源11から出射されサファイア基板Sの表面で正反射された光も、第1の光源12における開口部15およびビームスプリッタ16を順次通過し、結像レンズ17により撮像素子18に取り込まれる。
Referring to FIG. 1 again, the light emitted from the
そして、撮像素子18は、そこの取り込まれた光量データを画像処理部19に送信する。画像処理部19は、その光量データを二値化して、サファイア基板Sの輪郭データを作成する。
Then, the
図4は、割れが生じたサファイア基板Sを直線Lでスキャンした状態を示す説明図であり、図5は、そのときの測定結果を示すグラフである。なお、図5(a)は、上述した撮像装置により正反射光を利用して測定を行った測定結果を示し、図5(b)は透過照明を利用して測定を行った測定結果を示している。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the cracked sapphire substrate S is scanned with a straight line L, and FIG. 5 is a graph showing the measurement results at that time. 5A shows a measurement result obtained by performing measurement using specular reflection light by the above-described imaging apparatus, and FIG. 5B shows a measurement result obtained by performing measurement using transmitted illumination. ing.
これらの図に示すように、正反射を利用してサファイア基板Sを測定した場合には、S/N比が大きく、サファイア基板Sがある部分とない部分とで測定値の大きな差が生ずる。これに対して、透過照明を利用してサファイア基板Sを測定した場合には、サファイア基板Sの光の透過率と基板支持シート21における樹脂製のシート部分の光の透過率に大きな差がないことから、S/N比が小さく、サファイア基板Sがある部分とない部分とで測定値の差がほとんど生じていない。これらの図からもあきらかなように、正反射光を利用することにより、基板の外形を有効に認識することが可能となる。
As shown in these figures, when the sapphire substrate S is measured using specular reflection, the S / N ratio is large, and a large difference in measured value occurs between a portion where the sapphire substrate S is present and a portion where the sapphire substrate S is not present. On the other hand, when the sapphire substrate S is measured using transmitted illumination, there is no significant difference between the light transmittance of the sapphire substrate S and the light transmittance of the resin sheet portion of the
なお、上述した実施形態においては、第1の光源12の中央部にその断面が円形の円筒状の開口部15を設けている。しかしながら、この開口部の形状は、その断面が矩形等の他の形状であってもよい。但し、コーナ部分で出射光量が減少する等の問題が生ずるため、その断面は円形であることが好ましい。
In the embodiment described above, a
上述した実施形態においては、この発明に係る撮像装置が撮像する対象とする基板は、透明なサファイア基板Sであるが、サファイアの他に、例えば、石英、ガラス、または透明プラスチックなど透明な材質からなる各種基板に替えても良い。このように、この発明に係る装置が撮像する対象の基板は、例えば、サファイア、石英、ガラス、または、プラスチック等、透明な各種基板に対して、透明であるにもかかわらず基板の外形を有効に認識することができる。 In the above-described embodiment, the substrate to be imaged by the imaging apparatus according to the present invention is the transparent sapphire substrate S. In addition to sapphire, for example, a transparent material such as quartz, glass, or transparent plastic is used. It may be replaced with various types of substrates. As described above, the substrate to be imaged by the apparatus according to the present invention is effective against the transparent substrate such as sapphire, quartz, glass, or plastic. Can be recognized.
上述した実施形態においては、第2の光源11は、この第2の光源11から出射された光がビームスプリッタ16に反射してサファイア基板Sに照射される位置に配置し、撮像素子18は、サファイア基板Sで正反射した光がビームスプリッタ16を通過して取り込む位置に配置しているが、第2の光源11と撮像素子18の配置を入れ替えても良い。すなわち、第2の光源11は、この第2の光源11から出射された光がビームスプリッタ16を通過してサファイア基板Sに照射する位置に配置し、撮像素子18は、サファイア基板Sで正反射した光がビームスプリッタ16に反射して取り込む位置に配置してもよい。
In the embodiment described above, the second light source 1 1 is arranged at a position where the light emitted from the second
11 第2の光源
12 第1の光源
13 光拡散板
14 光拡散板
15 開口部
16 ビームスプリッタ
17 結像レンズ
18 撮像素子
19 画像処理部
21 基板支持シート
22 テーブル
S サファイア基板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
基板を支持する基板支持部材と、
撮像素子と、
中央部に光が通過する開口部を有し、前記支持部材により支持された基板の外周部に光を照射する第1の光源と、
前記第1の光源における開口部と対向して配置されたビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタおよび前記第1の光源における開口部を介して前記支持部材により支持された基板の中央部に光を照射する第2の光源と、
前記第1の光源から基板に照射されて基板の外周部の表面で正反射した後、前記第1の光源における開口部を通過した光と、前記第2の光源から基板に照射されて基板の中央部の表面で正反射した後、前記第1の光源における開口部を通過した光とを、前記ビームスプリッタを介して前記撮像素子に取り込むための結像レンズと、
前記第1の光源および前記第2の光源における光出射部に配設される光拡散板と、
前記画像素子に取り込まれた光量データを二値化して、前記支持部材により支持された基板の輪郭データを作成する画像処理部と、
を備え、
前記基板支持部材が透光性のシートを有し、
前記第1の光源および前記第2の光源は、複数のLEDを列設した構成を有し、
前記第1の光源の光出射部に配設された光拡散板は、前記開口部付近の厚さが他の部分より薄いことを特徴とする撮像装置。 An imaging device for recognizing the outer shape of a transparent substrate made of sapphire ,
A substrate support member for supporting the substrate;
An image sensor;
A first light source having an opening through which light passes in a central portion and irradiating light to an outer peripheral portion of the substrate supported by the support member;
A beam splitter disposed opposite the opening in the first light source;
A second light source for irradiating light to a central portion of the substrate supported by the support member through the beam splitter and an opening in the first light source;
After the substrate is irradiated from the first light source and specularly reflected on the surface of the outer periphery of the substrate, the light passing through the opening in the first light source and the substrate from the second light source are irradiated to the substrate. An imaging lens for capturing the light that has passed through the opening in the first light source after specular reflection on the surface of the central portion, into the imaging device via the beam splitter;
A light diffusing plate disposed in a light emitting portion of the first light source and the second light source;
An image processing unit that binarizes light amount data captured by the image element and creates contour data of a substrate supported by the support member;
Equipped with a,
The substrate support member has a translucent sheet;
The first light source and the second light source have a configuration in which a plurality of LEDs are arranged in a row,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the light diffusing plate disposed in the light emitting portion of the first light source has a thinner thickness near the opening than other portions .
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