JP2015190958A - 異物測定方法及び異物測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明板の表面に付着する不透明な異物、特に透明板の表面に堆積する塵埃について、その数および形状を正確に特定できるようにする。
【解決手段】透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、該透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに該透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定し、さらにそれを繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明板の表面に付着する不透明な異物、特に透明板の表面に堆積する塵埃の個数及び形状を特定する異物測定方法及び装置に関するものである。

半導体集積回路、液晶パネル等の製造はクリーンルームで行われるが、このクリーンルームにおいては、空気中の浮遊物の個数が基準値以下となるようにコントロールされている。一方、クリーンルームでは、製造ライン上に落下して堆積した塵埃の有無やその個数が管理されないという問題が指摘されていた。

このような問題を解決するものとして、特開２００３−７５３５３号公報（特許文献１）においては、ダスト採取板に降り積もった塵埃に照明光を照射して光の散乱現象を起こさせ、この光の散乱により生じた輝点の大きさ及び数から塵埃の大きさ及び数を計測するダストカウンタが開示されている。

しかしながら、特開２００３−７５３５３号のダストカウンタにおいては、塵埃に照明光を照射して発生した光の散乱による輝点の大きさ及び数を計測することから、照明光からの距離によって明るさが異なり、位置によって輝点の大きさが異なったり、２個以上の塵埃が重なっている場合には１個の塵埃として計測される等、塵埃の大きさ及び数が正確に計測されないという問題が生じていた。

また、このダストカウンタは、光の散乱により生じた輝点を撮像して得られた画像を解析するものであり、塵埃を直接撮像して得られた画像を解析するものではないため、塵埃の形状までは特定することができないという問題が生じていた。

特開２００３−７５３５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、透明板の表面に付着する不透明な異物について、その数および形状を正確に特定できるようにすることである。

本発明は、透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、該透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する異物測定方法を提供して、上記課題を解決するものである。

本発明は、透明板の表面の異物を除去した後、該透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定することを繰り返して行う異物測定方法を提供して、上記課題を解決するものである。

本発明は、表面に付着した異物を除去することができる透明板と、不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段を備えた異物測定装置を提供して、上記課題を解決するものである。

本発明は、表面に付着した異物を除去することができる透明板と、前記透明板の表面に付着した異物を除去する異物除去手段と、前記異物除去手段が前記透明板の表面に付着した異物を除去した後一定時間経過後、不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段を備えた異物測定装置を提供して、上記課題を解決するものである。

本発明の異物測定方法においては、透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに該透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定するため、簡便な方法で透明板の表面に付着した不透明な異物の数と形状を正確に特定できるという効果を奏する。

本発明の異物測定方法においては、透明板の表面の異物を除去した後、該透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定することを繰り返して行うため、簡便な方法で透明板の表面に付着した不透明な異物の数と形状を正確に連続して特定できるという効果を奏する。

本発明の異物測定装置においては、表面に付着した異物を除去することができる透明板と、不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段を備えたているため、簡便な手段で透明板の表面に付着した不透明な異物の数と形状を正確に特定できるという効果を奏する。

本発明の異物測定装置においては、表面に付着した異物を除去することができる透明板と、前記透明板の表面に付着した異物を除去する異物除去手段と、前記異物除去手段が前記透明板の表面に付着した異物を除去した後一定時間経過後、不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段を備えたているため、簡便な手段で透明板の表面に付着した不透明な異物の数と形状を正確に繰り返して特定できるという効果を奏する。

本発明の異物測定装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す異物測定装置の正面図である。 ワイパー８とワイパー移動装置９、１０の概略構成を示した斜視図である。 ワイパー８の先端部とその近傍の形状を表した正面図である。 異物測定装置１の制御系の構成を表すブロック図である。 不透明な異物の粒径毎の個数分布の例を示したヒストグラムである。 不透明な異物の形状（画像）の例を示した図である。

［異物測定装置］
まず、本発明の異物測定装置について説明する。
図１は、本発明の異物測定装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す異物測定装置の正面図である。図中、１は異物測定装置、２は支持台、３は透明板、４、５は固定ロッド、６はカメラ、７は画像データ解析装置、８はワイパー、９、１０はワイパー移動装置、１１、１２は昇降装置、１３、１４は昇降ロッド、１５、１６は支持ロッドである。図１、２に示すように、異物測定装置１は、支持台２、支持台２の上方に固定ロッド４、５で支持固定された透明板３、支持台２の中央に設置された画像データ解析装置７とこれに連結されたカメラ６、透明板３の表面に付着した異物を除去するワイパー８、ワイパー８を水平方向に移動させるワイパー移動装置９、１０、ワイパー移動装置９、１０を昇降させる昇降ロッド１３、１４に連結された昇降装置１１、１２、ワイパー移動装置９、１０を支持する支持ロッド１５、１６を備えている。

透明板３は、塵埃等の不透明な異物を付着させる採取板となるもので、透明のガラス、プラスチック等からなる。この透明板３は、直径５〜１０ｍｍの円板で、固定ロッド４、５により支持台２に固定支持されている。なお、透明板３の支持台２への固定支持は、３本あるいは４本の固定ロッドにより行ってもよい。

カメラ６は、透明板３に付着した不透明は異物を撮像するもので、白黒ＣＣＤ撮像素子を備え、解像度（画素数）は２００〜１０００万画素である。このカメラ６は、画像データ解析装置７に連結され、透明板３の真下に設置され、その動作は後述する制御装置により制御される。

画像データ解析装置７は、カメラ６が撮像した画像データを解析し、透明板３に付着した不透明な異物の大きさ、形状、個数等のデータを作成して出力するものである。この画像データ解析装置７は、上部にカメラ６を連結した状態で支持台２の中央部に設置される。本発明の実施形態では、画像データ解析装置７を支持台中央部に設置しているが、別の場所に設置してネットワークケーブル等を用いてカメラと接続してもよい。

ワイパー８は、その先端部を透明板３の表面に接触させた状態で水平方向に移動し、透明板３の表面に付着した異物を除去するものである。このワイパー８の両端部は、ワイパー移動装置９、１０に連結されている。
図３は、ワイパー８とワイパー移動装置９、１０の概略構成を示した斜視図であり、図４は、ワイパー８の先端部とその近傍の形状を表した正面図である。図３に示すように、ワイパー８は、軟質ゴム等からなるやや厚めの柔軟性のあるシートであり、その上端はロッド１７に固定されている。また、ワイパー８の先端部８ａは、側面が少し横に膨らみ、底面がわずかに下側に膨らんだ形状をしている。

ワイパー移動装置９、１０は、図３に示すように、そのハウジング内に固定されるラック９ａ、１０ａとこれに組み合わされるピニオンギヤー９ｂ、１０ｂ、一方のピニオンギヤー１０ｂに連結されたモータ１８から構成され、モータ１８は、ワイパー８を固定するロッド１７に接続固定されている。そして、モータ１８の回転により、ワイパー８はロッド１７及びモータ１８とともに水平方向に直線移動し、モータ１８の駆動は、後述する制御装置によって制御される。

昇降装置１１、１２は、ワイパー移動装置９、１０を昇降させ、ワイパー８を透明板３に押し付けるためのものである。この昇降装置１１、１２は、エアシリンダ等からなり、そのピストンロッドは昇降ロッド１３、１４の一端に連結され、昇降ロッド１３、１４の他端はワイパー移動装置９、１０のハウジングの一端に連結固定されている。一方、ワイパー移動装置９、１０のハウジングの他端は、移動（昇降）可能に支持ロッド１５、１６に支持されている。支持ロッド１５、１６は、ワイパー移動装置９、１０を支持すると共に、ワイパー移動装置９、１０が昇降する際のガイドとなるものである。なお、昇降装置１１、１２の動作は、後述する制御装置によって制御される。

ここで、異物測定装置１の制御系について説明する。
図５は、異物測定装置１の制御系の構成を表すブロック図である。図中、１１ａ、１２ａは、昇降装置（エアシリンダ）１１、１２を動作させる駆動部（電磁弁等）、２０は制御装置、２１はパソコン、２２はディスプレイ、２３はプリンタである。制御装置２０はカメラ６の動作、ワイパー移動装置９、１０の駆動部であるモータ１８の動作及び昇降装置１１、１２の駆動部１１ａ、１２ａの動作を制御する。パソコン２１は、画像データ解析装置７が作成したデータを加工し、加工したデータをディスプレイ７に表示し、プリンタ２３から出力する。なお、制御装置２０とパソコン２１は別装置としたが、制御装置２０が行う制御とパソコン２１が行う加工処理等を同一の制御装置（コンピュータ）で行ってもよい。

［異物測定方法］
次に、異物測定装置１を使用した異物測定方法について、異物測定装置１の動作と共に説明するが、この異物測定方法は、不透明な異物を透明板に付着させる工程、付着した不透明な異物の画像データを取り込む工程、取り込んだ画像データを解析する工程、解析したデータを加工して出力する工程からなる。

［不透明な異物を透明板に付着させる工程］
まず、透明板３の上面に付着している異物を除去する。これは、制御装置２０が昇降装置駆動部１１ａ、１２ａを作動させ、昇降装置１１、１２を作動させてワイパー移動装置９、１０を待機位置から下降させ、ワイパー先端部８ａの底面を透明板３の上面に接触する位置まで下降させた後（このときワイパー８は透明板３の一端から外れた位置にある）、ワイパー移動装置駆動部であるモータ１８を作動させてワイパー８を透明板３の他端から外れた位置まで水平方向に移動させることにより行う。次いで、制御装置が異物測定装置１の動作を一定時間停止させ、上方から落下する不透明な異物（塵埃）を透明板３の上面に付着させる。

［付着した不透明な異物の画像データを取り込む工程］
制御装置２０は、異物測定装置１の動作を一定時間停止させた後、カメラ６を作動させ、その焦点を透明板３の上面に合わせて一定領域を撮像し、透明板３の上面に付着した不透明な異物の画像データを取り込む。このとき、照明光は使用せず、異物測定装置１を設置した部屋の室内光のみで撮像する。これにより、照明光が透明板３の上面に付着した不透明な異物に当たって散乱光や影が発生するのを防止し、透明板３の上面に付着した不透明な異物の外形を正確に撮像することができる。また、撮像できる不透明な異物の大きさは、カメラ６の解像度（画素数）と撮像領域の面積により異なるが、カメラ６の解像度（画素数）を５００万画素とし、撮像領域を１０ｍｍ×１０ｍｍとすると、最少２０μｍの大きさの不透明な異物を４画素で撮像することができる。

［取り込んだ画像データを解析する工程］
画像解析装置７は、カメラ６によって撮像され取り込まれた領域全体の画像データを以下の手順によって解析する。まず、画像データの２値化を行い、不透明な異物の画像を抽出する。例えば、黒の画素が４個以上連続するものを不透明な異物の画像として抽出する。次いで、抽出した各画像に対して、その画素数（面積）をカウントして粒径（同じ面積の円の直径）に換算し、それを各不透明な異物の画像の大きさとする。このようにして、カメラ６によって撮像された領域全体の画像データから、不透明な異物の個数、各不透明な異物の位置、大きさ、形状（画像）を特定する解析データを作成する。

［解析したデータを加工して出力する工程］
パソコン２１は、画像解析装置７が作成した解析データ（不透明な異物の個数、各不透明な異物の位置、大きさ、形状（画像）を特定するデータ）を加工し、その結果をディスプレイ２２及びプリンタ２３に出力する。
例えば、解析データのうち各不透明な異物の大きさ（粒径）を特定するデータから、各粒径ごとの異物の個数（度数）を求めて、それをヒストグラムとして出力することができる。図６は、そのようなヒストグラムの例を示した図である。この例では、図に示すように、不透明な異物は、粒径２０〜１００μｍに分布しており、粒径５０μｍで最も多くなっている。
また、ある特定の大きさの不透明な異物の形状（画像）を出力することもできる。図７は、粒径５０μｍの大きさの不透明な異物の形状（画像）の例を示した図である。図において、（ａ）は円形の不透明な異物、（ｂ）は楕円状の不透明は異物、（ｃ）は繊維状の不透明な異物を表している。

［連続した異物測定方法］
上記のような異物測定方法は、連続して行うことができる。すなわち、上記不透明な異物を透明板に付着させる工程（透明板３の上面に付着している異物を除去して、一定時間不透明な異物（塵埃）を透明板３の上面に付着させる工程）と、上記付着した不透明な異物の画像データを取り込む工程（カメラ６により透明板３の上面を撮像し、透明板３の上面に付着した不透明な異物の画像データを取り込む工程）を繰り返して行うことにより、一定時間ごとに透明板３の上面に付着している不透明な異物の画像データを取り込むことができる。そして、上記取り込んだ画像データを解析する工程において解析したデータ（不透明な異物の個数、各不透明な異物の位置、大きさ、形状（画像）を特定するデータ）を一定期間蓄積し、それを解析することにより、さらに不透明な異物が透明板３に付着する傾向を知ることができる。

本発明の異物測定方法及び異物測定装置は、簡便な方法・手段で透明板の表面に付着した不透明な異物の数と形状を正確に特定しうる。

１ 異物測定装置
２ 支持台
３ 透明板
４、５ 固定ロッド
６ カメラ
７ 画像データ解析装置
８ ワイパー
８ａ ワイパーの先端部
９、１０ ワイパー移動装置、
９ａ、１０ａ ラック
９ｂ、１０ｂ ピニオンギヤー
１１、１２ 昇降装置
１１ａ、１２ａ 昇降装置駆動部
１３、１４ 昇降ロッド
１５、１６ 支持ロッド
１７ ロッド
１８ モータ
２０ 制御装置
２１ パソコン
２２ ディスプレイ
２３ プリンタ

Claims (6)

1. 透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、該透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定することを特徴とする異物測定方法。
2. 透明板の表面の異物を除去した後、該透明板の表面の一定領域に不透明な異物を付着させ、前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接カメラで撮像して画像データを取得し、この取得した画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定することを繰り返して行うことを特徴とする異物測定方法。
3. 前記不透明な異物は、前記透明板の表面に堆積する塵埃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の異物測定方法。
4. 表面に付着した異物を除去することができる透明板と、
   不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、
   前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、
   前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段
   を備えたことを特徴とする異物測定装置。
5. 表面に付着した異物を除去することができる透明板と、
   前記透明板の表面に付着した異物を除去する異物除去手段と、
   前記異物除去手段が前記透明板の表面に付着した異物を除去した後一定時間経過後、不透明な異物が付着した前記透明板の表面の一定領域を照明光を用いずに前記透明板の裏面側から直接撮像してその画像データを出力する撮像手段と、
   前記撮像手段が出力した前記透明板の表面の一定領域の画像データを解析して前記透明板の表面の一定領域に付着した不透明な異物の個数及び形状を特定する解析データを作成する画像データ解析手段と、
   前記画像データ解析手段が作成した前記解析データを出力する解析データ出力手段
   を備えたことを特徴とする異物測定装置。
6. 前記不透明な異物は、前記透明板の表面に堆積する塵埃であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の異物測定装置。
   
   

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