JP2021110551A - 基板エッジ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 専用の形状計測手段を併設すること無く、基板のエッジの断面形状を特定しつつ、撮像方向やベベル面の場所に依らず異物等を正しいサイズで検査可能な基板エッジ検査装置を提供すること。【解決手段】 角度が段階的にあるいは連続的に変化している基板のエッジを検査する基板エッジ検査装置であって、基板のエッジの被検査領域を撮像する撮像部と、基板の表面側、端面側および裏面側から囲むように被検査領域に向けて撮像に用いる照明光を照射し、当該照明光が基板のエッジで正反射されて撮像部に入射されるように配置された出射部を有する照明部と、撮像部で撮像した画像を処理する画像処理部と、画像処理部で処理した画像に基づいて、基板のエッジにある異物やキズ、汚れ等を検査する検査部とを備え、検査部は、検査対象となる、基板のエッジの厚み方向の断面形状を特定するエッジ断面形状特定モードを有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、角度が段階的にあるいは連続的に変化している基板のエッジを検査する基板エッジ検査装置に関する。

半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板等は、搬送中にエッジに割れや欠けが生じることを防ぐために、ラウンド加工やテーパ加工と呼ばれる研磨処理（いわゆる、面取りや端面加工）が施されている。この端面加工された面は、ベベル面とも呼ばれる。

そして、この様に端面加工された基板のエッジに異物やキズ、汚れ、欠陥等（以下、異物等と呼ぶ）があると、製造行程内の歩留に大きく影響することが認識されており、種々の検査が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、発散性のビームを集光手段により集束性ビーム（平行光を含む）として照明エリアに入射させ、隣接する白色光源から出射する照明ビームを重なり合わせ、照明ムラを軽減させる技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

一方、ライン光を計測対象物体の表面に所定の照射角度で照射し、当該照射角度と異なる角度から二次元撮像素子を使用して光切断面の断面輪郭線像を含む画像を取得し、所定の計測処理をすることで当該断面形状を計測する装置（いわゆる、光切断法を利用した変位センサ）が知られている（例えば、特許文献３）。

特開２００６−１３８８３０号公報 特開２０１３−１６０６８７号公報 特開２００８−４５９２６号公報

端面加工された基板のベベル面の形状（つまり、エッジの形状）は、平面でなく、ラウンド形状やテーパ角がついた形状をしているため、単純に端面方向から撮像しただけでは、撮像されたベベル面の場所によって正対画像が得られない。そのため、エッジに存在している異物等は、存在している場所によって正しいサイズで撮像されない。また、撮像された画像中の異物等について、サイズを閾値として良否等判定している場合には、見逃すおそれがある。

一方、基板のエッジの断面形状が既知であれば、端面方向から撮像した画像に対して断面形状に合わせた補正をすることで、異物等の正しいサイズを算出することができる。しかし、基板のエッジの形状を特定するために、特許文献３の様な専用の形状計測手段を併設することは、設置スペースやコストの制約があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
基板のエッジ検査において、専用の形状計測手段を併設すること無く、基板のエッジの断面形状を特定しつつ、撮像方向やベベル面の場所に依らず異物等を正しいサイズで検査することができる基板エッジ検査装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
角度が段階的にあるいは連続的に変化している基板のエッジを検査する基板エッジ検査装置であって、
基板のエッジの被検査領域を、１台もしくは複数台で撮像する撮像部と、
基板の表面側、端面側および裏面側から囲むように被検査領域に向けて撮像に用いる照明光を照射し、当該照明光が基板のエッジで正反射されて撮像部に入射されるように配置された出射部を有する照明部と、
撮像部で撮像した画像を処理する画像処理部と、
画像処理部で処理した画像に基づいて、基板のエッジにある異物やキズ、汚れ等を検査する検査部とを備え、
検査部は、検査対象となる、基板のエッジの厚み方向の断面形状を特定するエッジ断面形状特定モードを有している。

上記発明によれば、エッジ断面形状特定モードで明暗縞パターンの間隔や位置情報等に基づいて、基板のエッジの断面形状を特定することができる。

基板のエッジ検査において、専用の形状計測手段を併設すること無く、基板のエッジの断面形状を特定しつつ、撮像方向やベベル面の場所に依らず異物等を正しいサイズで検査することができる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態における照明部の一例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図および画像図である。 本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図および画像図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図および画像図である。 本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図および画像図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向（Ｚ軸周りの方向とも言う）をθ方向とする。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係る基板エッジ検査装置１の概略図が示されている。

基板エッジ検査装置１は、角度が段階的にあるいは連続的に変化している基板ＷのエッジＷｅを検査するものである。具体的には、基板エッジ検査装置１は、基板ＷのエッジＷｅにある異物やキズ、汚れ等を検査するものである。より具体的には、基板エッジ検査装置１は、撮像部２、照明部３、画像処理部４、検査部５、基板保持部Ｈ、相対移動部Ｍ、コンピュータ部ＣＮ等を備えている。ここでは、基板Ｗとして、半導体用シリコンウェハを例示する。

なお、基板Ｗは、パターン加工等される面（図では上面）を表面側、その反対側を（つまり、下方から支えられる面）を裏面側、外周端を端面側と呼ぶ。

撮像部２は、基板ＷのエッジＷｅの被検査領域Ｒを、一方向もしくは複数の方向からで撮像するものである。なお、被検査領域Ｒは、基板ＷのエッジＷｅの端面形状に沿って、基板Ｗの表面Ｗｓ側、端面Ｗｅ側および裏面Ｗｂ側に亘って略Ｕ字状に設定されている。
具体的には、撮像部２は、基板ＷのエッジＷｅの外側から中心側に向かって、被検査領域Ｒを含む画像を撮像し、当該画像を外部機器（本例では）に出力するものである。
より具体的には、撮像部２は、１台もしくは複数台の撮像カメラ２１を備えている。
なお図１では、基板ＷのエッジＷｅの被検査領域Ｒを、１台の撮像カメラ２１でＸ方向から（つまり、端面方向から）撮像している様子が図示されている。

撮像カメラ２１は、レンズ２２と、撮像素子（いわゆる、イメージセンサ）２３を備えている。レンズ２２は、観察光Ｌ２（詳細は後述する）を通過させ、被検査領域Ｒの像を撮像素子２３に結像させるものである。撮像素子２３は、受光した光を電気信号に変換して出力するものであり、多数の受光素子が水平方向と垂直方向に同じピッチで正方格子状に配列されたＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成されている。

そして、撮像カメラ２１は、撮像素子２３で受光した画像を、映像信号や画像データとしてコンピュータＣＮへ出力する構成をしている。

照明部３は、基板Ｗの表面Ｗｓ側、端面Ｗｅ側および裏面Ｗｂ側から囲むように被検査領域Ｒに向けて撮像に用いる照明光Ｌ１を照射し、当該照明光Ｌ１が基板ＷのエッジＷｅで正反射されて撮像部２に入射されるように配置された出射部Ｌｓを有する。

出射部Ｌｓは、基板Ｗの端部Ｗｅの被検査領域Ｒが配置される中心部３ｃに向けて、上方、上斜め、側方、下斜め、下方等の各方向から照明光Ｌ１を照射するものである。
なお図１では、撮像部２の撮像方向（Ｘ方向）および基板Ｗの法線方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）から照明部３等を見た様子が図示されている。
具体的には、照明部３は、出射部Ｌｓを構成する複数のＬＥＤ照明が、略Ｃ字形状をした円弧状の筐体３ｈの内側の稜部に備えられており、筐体３ｈは取付金具３４を介して装置フレーム１ｆに取り付けられている。より具体的には、各ＬＥＤ照明は、中心部３ｃを基準としてＹ軸周りに等間隔（例えば５〜１５度間隔）で配置されており、それぞれが中心部３ｃに向けて所定のスポット径で照明光Ｌ１を照射するよう構成されている。

図２は、本発明を具現化する形態における照明部の一例を示す平面図である。図２には、基板ＷのエッジＷｅの被検査領域Ｒに向けて、１つの出射部Ｌｓ（例えば、ＬＥＤ照明）から照射された照明光Ｌ１の照射方向と、当該照射光Ｌ１が基板ＷのエッジＷｅで正反射した光（つまり、観察光）Ｌ２の反射方向および撮像部２の位置関係が示されている。そして、照明部３の筐体３ｈには、この様な角度で各ＬＥＤ照明がＹ軸周りに配置されている。

画像処理部４は、撮像部２で撮像した画像Ｇを処理するものである。具体的には、画像処理部４は、画像Ｇに対して、各画素の輝度値の量子化や大小（つまり、明暗）比較処理、フィルタリング処理、ラベリング処理等を行う。さらに、画像処理部４は、基板Ｗの厚み方向（つまり、Ｚ方向）に画像Ｇを引き伸ばす処理（つまり、縦横サイズ補正処理）を行うこともできる。より具体的には、画像処理部４は、詳細を後述するコンピュータ部ＣＮの一部で構成されている。

検査部５は、画像処理部４で処理した画像に基づいて、基板ＷのエッジＷｅにある異物やキズ、汚れ、欠陥等（いわゆる、異物等）Ｐを検査するものである。具体的には、検査部５は、画像中に輝度が低い部位（暗部）があれば異物等として検出したり、検出した異物等の大きさや形状により種類を分類等したりするものである。より具体的には、検査部５は、詳細を後述するコンピュータ部ＣＮの一部で構成されている。

基板保持部Ｈは、基板Ｗを所定の姿勢で保持するものである。具体的には、基板保持部Ｈは、基板載置台Ｈ１、吸引機構（不図示）を備えている。

基板載置台Ｈ１は、基板Ｗの外周部の下面や側面と接しつつ、当該外周部に摩擦力や吸引力等をはたらかせることで、基板Ｗを所定の姿勢で保持するものである。具体的には、基板載置台Ｈ１は、上面が水平となるように配置された板状部材の上面に吸引用の溝や孔が設けられて、切換バルブ等を介して吸引機構に接続されている構成（いわゆる負圧吸着プレート）や静電吸着プレート、開閉機構を備えた把持チャック機構などが例示できる。

相対移動部Ｍは、撮像部２と基板保持部Ｈとを相対移動させ、撮像部２で撮像する基板Ｗの場所を変更するものである。具体的には、相対移動部Ｍは、上述の位置関係にある照明部３と撮像部２に対して、基板Ｗを保持した基板載置台Ｈ１を相対移動させる構成をしている。より具体的には、相対移動部Ｍは、Ｘ軸ステージＭ１，Ｙ軸ステージＭ２，θ軸ステージＭ３を備えている。

Ｘ軸ステージＭ１は、基板載置台Ｈ１をＸ方向に移動させたり、所定位置で静止させたりするものであり、装置フレーム（不図示）の上に取り付けられている。

Ｙ軸ステージＭ２は、基板載置台Ｈ１をＹ方向に移動させたり、所定位置で静止させたりするものであり、Ｘ軸ステージＭ１に取り付けられている。

θ軸ステージＭ３は、基板載置台Ｈ１を回転させたり、所定角度で静止させたりするものであり、Ｙ軸ステージＭ２に取り付けられている。

そして、Ｘ軸ステージＭ１，Ｙ軸ステージＭ２，θ軸ステージＭ３は、制御部（不図示）と接続されており、制御部から出力される制御信号に基づいて、所定の速度で移動・回転したり、所定の位置・角度で静止したりする。

コンピュータ部ＣＮは、下記の機能を担うものである。
・撮像部２の撮像カメラ２１に対する撮像トリガ出力
・照明部３から照射する照明光Ｌ１の強度調節、点灯／消灯の制御、照明モードの制御
・基板保持部Ｈの制御（基板Ｗの保持／解除の制御）
・相対移動部Ｍの制御（基板Ｗの回転や角度の制御、移動や位置の制御等）
・画像取得や画像処理、検査基準との比較処理（つまり、検査処理）、検査結果の表示や出力等

具体的には、コンピュータ部ＣＮは、接続された外部機器から信号やデータが入力されると、予め登録されたプログラムに従って処理を行い、処理結果を外部機器へ出力するものである。より具体的には、コンピュータ部ＣＮは、入出力装置、記憶装置、画像処理装置、演算処理装置などのハードウェアと、実行プログラム等（ソフトウェア）を備えている。

そして、コンピュータ部ＣＮは、撮像部２の撮像カメラ２１から出力された画像に対応した映像信号（アナログ信号）や画像データ（デジタル信号）が入力されると、当該画像に対して所定の画像処理等を行い、比較処理等を行うことで所定の検査を行うようにプログラミングされている。

［照明光の照射モードについて］
さらに、照明部３は、被検査領域Ｒに向けて照射する照明光Ｌ１の照射モードを切り替えることができる構成をしている。具体的には、照明部３は、下述の様な「均一光照射モード」と「縞状光照射モード」を有しており、これら照射モードを切り替える、照明モード切替部を備えている。

１）均一光照射モード
これは、照明光Ｌ１が均一な光束として基板ＷのエッジＷｅに照射されるように出射部Ｌｓを選択するモードである。具体的には、このモードでは、中心部３ｃに向けてＹ軸周りに配置された各ＬＥＤ照明から、基板ＷのエッジＷｅに向けて照明光Ｌ１を照射する。例えば、図１で示した照明光Ｌ１のうち、白矢印と黒矢印で示す光束の全てを照射するよう、出射部Ｌｓを選択して設定する。そうすることで、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光が観察光Ｌ２として撮像部２に入射される。

このモードでは、照明光Ｌ１を照射するＬＥＤ照明同士の間隔が狭く、基板ＷのエッジＷｅで反射された光Ｌ２は、多方向から照射される光が混ざり合うため、明るさが概ね平均化された光（いわゆる、均一な光）として撮像カメラ２１で撮像される。なお、基板ＷのエッジＷｅを撮像した画像としては、異物等が無い部分が白ないし灰色（明部）して撮像され、異物Ｐはグレーないし黒（暗部）として撮像される。

２）縞状光照射モード
これは、照明光Ｌ１が所定の間隔の明暗縞が撮像されるように出射部Ｌｓを選択するモードである。具体的には、このモードでは、筐体３ｈに取り付けられたＬＥＤ照明のうち、所定間隔で選択されたいくつかのＬＥＤ照明のみ点灯（いわゆる、間引き点灯）させる。例えば、図１で示した黒矢印で示す光束のみ照射するよう、出射部Ｌｓを選択して設定する。そうすることで、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光が観察光Ｌ２として撮像部２に入射される。

このモードでは、照明光Ｌ１を照射するＬＥＤ照明同士の間隔が広く、基板ＷのエッジＷｅで反射された光Ｌ２は、明暗が縞状（層状とも言う）になった光として撮像カメラ２１で撮像される。

照明モード切替部は、各ＬＥＤの点灯／消灯を制御するものである。具体的には、照明モード切替部は、図１で示した照明光Ｌ１のうち、黒矢印で示す光束の点灯とは独立して、白矢印で示す光束を点灯／消灯させるものである。より具体的には、モード切替部は、リレー等の外部機器からの制御信号により電力供給ラインを開閉等させる手段で構成されている。

図３は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図および画像図である。
図３（ａ）には、ある断面形状の基板Ｗ（品種Ａ）に向けて、縞状光照射モードで照射光Ｌ１が照射され、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２の様子が示されている。
図３（ｂ）には、図３（ａ）で示した基板Ｗ（品種Ａ）のエッジＷｅで正反射した光Ｌ２をＸ方向から撮像した画像図が示されている。つまり、撮像された画像Ｇでは、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２が、明暗が縞状（層状とも言う）で撮像されている。

一方、図４は、本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図および画像図である。
図４（ａ）には、図３（ａ）に示したものとは異なる断面形状の基板Ｗ（品種Ｂ）に向けて、縞状光照射モードで照射光Ｌ１が照射され、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２の様子が示されている。
図４（ｂ）には、図４（ａ）で示した基板Ｗ（品種Ｂ）のエッジＷｅで正反射した光Ｌ２をＸ方向から撮像した画像図が示されている。つまり、撮像された画像Ｇでは、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２が、明暗が縞状（層状とも言う）で撮像されている。

照明部３の出射部Ｌｓから間引き点灯させた照明光Ｌ１の角度や間隔等を同じにしても、撮像された画像Ｇにおいて明暗縞パターンの位置やピッチは、エッジＷｅの断面形状（基板Ｗの品種）に応じて定まる。

［動作フロー］
基板エッジ検査装置１は、下述の様な運転モードを有しており、運転モードを切り替えて運用することができる。具体的には、コンピュータ部ＣＮは、これら運転モードで各部を制御し、所定の処理等を行うようプログラミングされている。

図５は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図５には、本発明に係る基板エッジ検査装置１を用いて基板ＷのエッジＷｅの被検査領域Ｒを撮像し、異物やキズ、汚れ等を検査するフローが示されている。

１）品種情報登録モード
これは、検査対象となる基板ＷのエッジＷｅの断面形状に関する情報を予め登録するモードである。具体的には、検査に先立ち、エッジＷｅの断面形状が既知の基板Ｗ（品種Ａ，Ｂ等）を準備する。そして、断面形状登録用の基板Ｗを基板保持部Ｈに載置して保持させる（ステップｓ１０）。そして、基板ＷのエッジＷｅに向けて、照明部３から縞状光照射モードで照明光Ｌ１を照射させる（ステップｓ１１）。
そして、これら基板Ｗ（品種Ａ，Ｂ等）のエッジＷｅで反射された光（観察光）Ｌ２を撮像部２で撮像し、明暗縞パターンの画像Ｇをそれぞれ取得する。このとき、必要に応じて、基板Ｗをθ方向に回転させながら、複数の画像を取得する。
さらに、取得した品種毎の画像Ｇに対して画像処理部４で画像処理等を行い、明暗縞パターンの間隔や位置情報等を取得する。このとき、品種毎に複数の画像Ｇを取得していれば、必要に応じて、平均化処理等を行う。
そして、検査部５は、品種毎に異なる明暗縞パターンの間隔や位置情報、断面形状に関する情報等を、基板Ｗの品種情報と紐づけて登録する（ステップｓ１２）。

２）エッジ断面形状特定モード
これは、検査対象となる、基板ＷのエッジＷｅの厚み方向の断面形状を特定するモードである。具体的には、断面形状が既知の基板Ｗ（品種Ａ，Ｂ等）があり、検査対象の基板Ｗがどの品種かを判別する場合、下述の様にして断面形状を特定する。
先ず、検査対象となる基板Ｗ（品種不明）を基板保持部Ｈに載置して保持させる（ステップｓ２０）。そして、基板ＷのエッジＷｅに向けて、照明部３から縞状光照射モードで照明光Ｌ１を照射させる（ステップｓ２１）。
そして、この基板ＷのエッジＷｅで反射された光（観察光）Ｌ２を撮像部２で撮像し、明暗縞パターンの画像Ｇをそれぞれ取得する。このとき、必要に応じて、基板Ｗをθ方向に回転させながら、複数の画像を取得する。
さらに、取得した品種毎の画像Ｇに対して画像処理部４で画像処理等を行い、明暗縞パターンの間隔や位置情報等を取得する。このとき、品種毎に複数の画像Ｇを取得していれば、必要に応じて、平均化処理等を行う。
そして、検査部５は、検査対象の基板Ｗ（品種不明）と登録済みの基板Ｗ（品種Ａ，Ｂ等）の明暗縞パターンの間隔や位置情報等を照合・比較し、検査対象の基板Ｗの品種を判別する（ステップｓ２２）。なお、基板Ｗの断面形状に関する情報は、予め品種情報と紐づけて登録されているので、検査対象の基板Ｗの品種を判別することで、検査対象の基板ＷのエッジＷｅの断面形状を特定することができる。

上述の様な構成をしているため、本発明に係る基板エッジ検査装置１によれば、エッジ断面形状特定モードで基板ＷのエッジＷｅの断面形状を特定することができるため、専用の形状計測手段を併設する必要が無い。

さらに、本発明に係る基板エッジ検査装置１は、上述の構成に加え、下述の様な構成を備えることで、ベベル面に付着した異物等の正確なサイズや基板の厚み方向の正確な場所を特定することができる。

３）エッジ検査モード
これは、検査部５にて基板ＷのエッジＷｅの検査を行うモードである。
具体的には、検査対象となる基板Ｗ（品種が特定済）のエッジＷｅの被検査領域Ｒに向けて、照明部３から均一光照射モードで照明光Ｌ１を照射させる（ステップｓ２５）。
取得した画像ＧＳを画像処理部４で画像処理し、画像ＧＳを基板Ｗの厚み方向に引き伸ばす補正処理を行う（ステップｓ２６）。そして、補正処理した後の画像ＧＰに基づいて、検査部５で検査する（ステップｓ２７）。

次に、別の被検査領域Ｒを検査するか判断し、別の場所を検査する場合は撮像場所を変え（ステップｓ３０）、上述のステップｓ２５〜ｓ３０を繰り返す。
一方、別の場所を検査しない場合は、次の基板Ｗを検査するか判断する（ステップｓ３１）。次の基板Ｗを検査する場合は、上述のステップｓ２０〜ｓ３１を繰り返し、検査しない場合は基板Ｗを払い出して一連のフローを終了する。

図６は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図および画像図である。
図６（ａ）には、図３（ａ）で示した断面形状の基板Ｗ（品種Ａ）に向けて、均一光照射モードで照射光Ｌ１が照射され、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２の様子が示されている。なお、基板ＷのエッジＷｅには、異物Ｐ１〜Ｐ３（総じて、異物Ｐと呼ぶ）が付着している。
図６（ｂ）には、図６（ａ）で示した基板Ｗ（品種Ａ）のエッジＷｅに付着した異物Ｐを撮像した画像図が示されている。つまり、上述のステップｓ２５で撮像された画像ＧＳには、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２が明部として撮像され、異物Ｐ１〜Ｐ３は暗部として撮像されている。なお、基板ＷのエッジＷｅには、異物が付着しており、それらをＸ方向から撮像した画像ＧＳ（つまり、後述する引き延ばし処理をする前の画像）が例示されている。
図６（ｃ）には、図６（ｂ）で示した画像ＧＳを、画像処理部４で補正処理した（上述のステップｓ２６）後の画像ＧＰが図示されている。具体的には、画像ＧＰは、画像ＧＳを基板Ｗの厚み方向に引き伸ばし処理をしたものである。なお、この画像ＧＰでは、基板Ｗ（品種Ａ）のエッジＷｅの断面形状に応じて、基板中央部と上下面部とでは、厚み方向の引き延ばしの度合いが異なっている。

検査部５では、この画像ＧＰに基づいて所望の検査を行う（上述のステップｓ２７）。より具体的には、画像ＧＰの座標および縦横サイズに基づいて異物Ｐの付着位置やサイズを抽出し、当該基板Ｗ（品種Ａ）に対する検査処理を行う。

一方、図７は、本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図および画像図である。
図７（ａ）には、図５（ａ）で示した断面形状の基板Ｗ（品種Ｂ）に向けて、均一光照射モードで照射光Ｌ１が照射され、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２の様子が示されている。なお、基板ＷのエッジＷｅには、異物Ｐ１〜Ｐ３（総じて、異物Ｐと呼ぶ）が付着している。
図７（ｂ）には、図７（ａ）で示した基板Ｗ（品種Ｂ）のエッジＷｅに付着した異物Ｐを撮像した画像図が示されている。つまり、上述のステップｓ２５で撮像された画像ＧＳには、基板ＷのエッジＷｅで正反射した光Ｌ２が明部として撮像され、異物Ｐ１〜Ｐ３は暗部として撮像されている。なお、基板ＷのエッジＷｅには、異物が付着しており、それらをＸ方向から撮像した画像ＧＳ（つまり、後述する引き延ばし処理をする前の画像）が例示されている。
図７（ｃ）には、図７（ｂ）で示した画像ＧＳを、画像処理部４で補正処理した（上述のステップｓ２６）後の画像ＧＰが図示されている。具体的には、画像ＧＰは、画像ＧＳを基板Ｗの厚み方向に引き伸ばし処理をしたものである。なお、この画像ＧＰでは、基板Ｗ（品種Ｂ）のエッジＷｅの断面形状に応じて、基板中央部と上下面部とでは、厚み方向の引き延ばしの度合いが異なっている。
検査部５では、この画像ＧＰに基づいて所望の検査を行う（上述のステップｓ２７）。より具体的には、画像ＧＰの座標および縦横サイズに基づいて異物Ｐの付着位置やサイズを抽出し、当該基板Ｗ（品種Ｂ）に対する検査処理を行う。

なお、上述では主に品種Ａ，Ｂに対する検査処理ついて詳細な説明をした。しかし、本発明を適用する上で、検査対象となる基板Ｗの品種が増えた場合は、対象品種に対して上述と同様の手順により品種情報を登録し、エッジ断面形状を特定し、エッジ検査を行うことができる。

この様な構成をしているため、本発明に係る基板エッジ検査装置１は、異物等があるエッジの法線に対して斜め方向から撮像された部位を、正対位置で撮像した異物等のサイズに補正（換算）できる。そのため、基板のエッジ検査において、専用の形状計測手段を併設すること無く、ベベル面に付着した異物等の正確なサイズや基板の厚み方向の正確な場所を特定することができる。また、本発明によれば、撮像部２による被検査領域Ｒの撮像は、少なくとも１台の撮像カメラを用いた構成で具現化が可能であり、複数ないし多数の品種への対応も可能である。

［変形例］
［検査モードについて］
なお、検査モードでは、エッジ断面形状特定モードで特定された検査対象となる基板のエッジの断面形状に基づいて、当該基板のエッジの断面形状と撮像部で撮像された画像の撮影方向とに起因するサイズゆがみを補正し、異物やキズ、汚れ、欠陥等の正対サイズを算出する構成としても良い。この「サイズゆがみ」は、撮像対象部位の法線方向（正対する方向）と、当該撮像対象部位の実際の撮像方向との角度との差（つまり、傾斜角度）に起因するものである。なお、図１，２に例示した構成では、Ｙ軸周りの角度とθ方向の角度が、この傾斜角度に含まれる。そこで、この様な傾斜角度があっても、サイズゆがみを補正して、正対する方向から撮像したものとみなせる状態にすれば、正対サイズを算出することができるので、好ましい。

また、検査モードでは、エッジ断面形状特定モードで特定された検査対象となる基板のエッジの断面形状に基づいて、当該基板のエッジの断面形状と撮像部で撮像された画像の撮影方向とに起因する輝度の偏りを補正し、異物やキズ、汚れ、欠陥等を検査する構成としても良い。この「輝度の偏り」は、撮像対象部位の法線方向（正対する方向）と、当該撮像対象部位の実際の撮像方向との角度との差（つまり、傾斜角度）に起因するものである。より具体的には、基板のエッジの曲率が小さい（平面に近い）ところは、観察光Ｌ２の強度が強く、基板のエッジの曲率が大きいところは、観察光Ｌ２の強度が弱なる。そこで、観察光Ｌ２の強度の差が軽減されるような補正処理（いわゆる、シェーディング補正）を行う。そうすることで、上述の「輝度の偏り」を補正することができる。

［検査部について］
なお上述では、検査部５は、画像処理部４で画像ＧＳを基板Ｗの厚み方向に引き伸ばし処理をした後の画像ＧＰに基づいて、異物Ｐ等のサイズや付着位置を検出する構成を示した。しかし、本発明を適用する上では、この手順による処理に限定されず、取得した画像を引き伸ばし加工せずに検査を行った後、縦方向のサイズや座標を換算して検査結果を出力する構成としても良い。

［撮像部について］
なお上述では、撮像部２は、１台の撮像カメラ２１を用いて、一方向から（端面方向から）被検査領域Ｒを撮像する構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、撮像部２は、複数台の撮像カメラ２１で複数方向から被検査領域Ｒを撮像する構成としても良い。具体的には、図１中の破線２’で示す様な位置にも撮像カメラを配置し、斜め上方および斜め下方からも（３方向から）被検査領域Ｒを撮像する。この様な構成であれば、基板Ｗの表面Ｗｓ側や裏面Ｗｂ側を複数方向から撮像するので、撮像対象部位に対する傾斜角度を減らすことができ、基板Ｗの表面Ｗｓや裏面Ｗｂとベベル面との境界部付近まで高解像度で撮像することができる。なお、撮像部２の撮像カメラの台数および撮像方向は、所望の検査精度や項目に応じて適宜設定すれば良い。例えば、撮像カメラの台数および撮像方向を増やしても良いし、斜め上方および斜め下方からの２方向でも良い。或いは、裏面Ｗｂからの検査が不要であれば、表面Ｗｓ側を斜め上方から１台の撮像カメラで撮像する構成であっても良い。

なお上述では、撮像部２の撮像素子２３が、多数の受光素子が水平方向と垂直方向に同じピッチで正方格子状に配列されたＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成されている例を示した。しかし、本発明を具現化する上で、撮像素子２３は、正方格子に限らず縦横のピッチが異なる格子状であっても良い。また、受光素子は、格子状に限らず他の２次元配列で配置されていても良い。つまり、取得した画像を基板Ｗの厚み方向（Ｚ方向）に引き伸ばす補正処理をしたり、検出した異物Ｐ等のサイズをＺ方向に引き延ばす補正処理をしたりすることで、基板Ｗのエッジ検査において、ベベル面に付着した異物等の正確なサイズや基板の厚み方向の正確な場所を特定することができる。

［照明部について］
上述では、照明部３として、複数のＬＥＤ照明を備え、それらが照明光Ｌ１を照射させる出射部Ｌｓを構成する例を示した。しかし、照明部３は、この様な構成に限らず種々の変形例を採用しうる。例えば、照明部３は、光源、ライトガイド、出射端ホルダを備え、ライトガイドの一端から照明光Ｌ１を照射させる出射部Ｌｓを構成としても良い。

光源は、基板ＷのエッジＷｅの観察や撮像、検査等に必要な照射光Ｌ１を放出するためのものである。具体的には、光源は、外部から電流・電圧を印加させると、人の目や撮像部２の感度波長である可視光領域の光を発するものが例示できる。より具体的には、光源は、キセノンランプやメタルハライドランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、ＬＥＤ照明のほか、所定波長の光を発するレーザダイオードなどが例示できる。

ライトガイドは、片方の端部（入射端と呼ぶ）に入射した光を反対側の端部（出射端と呼ぶ）へと導き、出射端から外部へ放出するものである。具体的には、ライトガイドは、光源から入射端に導入した光を、ファイバー内部で多重反射させ、反対側の端部（出射端と呼ぶ）から所定の拡がり角を有するスポット状の光束Ｌ１として出射（つまり、外部へ放出）させるものである。なお、ライトガイドは複数本が所定の線状や面状に束ねられて、ライン状や矩形、円形、楕円形等の出射部Ｌｓを構成している。

出射端ホルダは、ライトガイドの出射端を所定の位置及び角度で固定するものである。具体的には、出射端ホルダは、略Ｃ字形状をした円弧状の筐体３ｈ（上述および図１参照）の内側の稜部に備えられており、筐体３ｈは取付金具３４を介して装置フレーム１ｆに取り付けられている。より具体的には、各ライトガイドの出射端（つまり、出射部Ｌｓ）は、基板Ｗの端部Ｗｅの被検査領域Ｒが配置される中心部３ｃを基準としてＹ軸周りに５〜１５度間隔で配置されており、それぞれが中心部３ｃに向けて所定のスポット径で照明光Ｌ１を照射するよう構成されている。

そして、図１で示した照明光Ｌ１のうち、黒矢印で示す光束を出射する第１ファイバー群と、白矢印で示す光束を出射する第２ファイバー群をそれぞれグルーピングし、第１ファイバー群のみ導光させるか、第１ファイバー群と第２ファイバー群の双方に導光するかを切り替える構成とする。

なお、上述では、照明部３として、ライトガイドで導光された光を放出する出射端（つまり、出射部Ｌｓ）が、基板Ｗの端部Ｗｅの被検査領域Ｒが配置される中心部３ｃを基準としてＹ軸周りに５〜１５度間隔で配置されており、それぞれが中心部３ｃに向けて所定のスポット径で照明光Ｌ１を照射する構成を例示した。しかし、出射部Ｌｓは、より密集して配置されていても良く、Ｙ軸周りに連続的に配置された構成（つまり、Ｃ状に繋がった状態）でも良い。この場合、照明部３は、均一光照射モードでは、Ｃ状に繋がった照明光Ｌ１を中心部３ｃに向けて照射し、縞条光照射モードでは、所定の間隔で照明光Ｌ１を中心部３ｃに向けて照射する構成とする。この様な構成であれば、エッジ断面形状特定モードにて所望の精度で検査対象の基板ＷのエッジＷｅの断面形状を特定しつつ、エッジ検査モードでは、より均一な光束の照明光Ｌ１を用いて所望の検査を行うことができるので、好ましい。

［エッジ断面形状特定モードについて］
なお上述では、断面形状が既知の基板Ｗ（品種Ａ，Ｂ等）があり、検査対象の基板Ｗがどの品種かを判別して、検査対象の基板ＷのエッジＷｅの断面形状を特定する構成を例示した。換言すれば、予め登録された複数パターンのうち、最も類似していると判定されたものを選択する構成である。

しかし、本発明を適用する上で、基板エッジ検査装置１は、この様な構成に限らず、
撮像部２の撮像方向、照明部３から照射される照明光Ｌ１の照射角度、明暗縞パターンの間隔や位置等を撮像条件および照明条件として予め登録しておき、これら撮像条件および照明条件に基づいて、検査対象の基板ＷのエッジＷｅの断面形状を計算により算出する構成としても良い。この様な構成であれば、基板ＷのエッジＷｅの断面形状が未知であっても、取得した画像や異物等のサイズを基板Ｗの厚み方向に引き伸ばす補正処理をして、所望の検査が行えるので好ましい。

１ 基板エッジ検査装置
２ 撮像部
３ 照明部
４ 画像処理部
５ 検査部
２１ 撮像カメラ
２２ レンズ
２３ 撮像素子
３ｈ 筐体
Ｈ 基板保持部
Ｈ１ 基板載置台
Ｍ 相対移動部
ＣＮ 制御部
Ｌｓ 出射部
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ 観察光（基板のエッジで正反射した成分）
Ｗ 基板
Ｗｅ エッジ（端面）
Ｗｓ 基板の表面（上面）
Ｗｂ 基板の裏面（下面）
Ｒ 被検査領域

Claims (4)

1. 角度が段階的にあるいは連続的に変化している基板のエッジを検査する基板エッジ検査装置であって、
   前記基板のエッジに設定された被検査領域を、１台もしくは複数台で撮像する撮像部と、
   前記基板の表面側、端面側および裏面側から囲むように前記被検査領域に向けて前記撮像に用いる照明光を照射し、当該照明光が前記基板のエッジで正反射されて前記撮像部に入射されるように配置された出射部を有する照明部と、
   前記撮像部で撮像した画像を処理する画像処理部と、
   前記画像処理部で処理した画像に基づいて、前記基板のエッジにある異物やキズ、汚れ等を検査する検査部とを備え、
   前記基板のエッジにある異物やキズ、汚れ等を検査する検査モードと、検査対象となる前記基板のエッジの厚み方向の断面形状を特定するエッジ断面形状特定モードを有していることを特徴とする、基板エッジ検査装置。
2. 前記検査モードでは、
   前記エッジ断面形状特定モードで特定された前記検査対象となる基板のエッジの断面形状に基づいて、当該基板のエッジの断面形状と前記撮像部で撮像された画像の撮影方向とに起因するサイズゆがみを補正し、前記異物やキズ、汚れ、欠陥等の正対サイズを算出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の基板エッジ検査装置。
3. 前記検査モードでは、
   前記エッジ断面形状特定モードで特定された前記検査対象となる基板のエッジの断面形状に基づいて、当該基板のエッジの断面形状と前記撮像部で撮像された画像の撮影方向とに起因する輝度の偏りを補正し、前記異物やキズ、汚れ、欠陥等を検査する
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の基板エッジ検査装置。
4. 前記照明部から照射される前記照明光の照射モードを切り替える照明モード切替部を備え、
   前記照明モード切替部は、
   前記検査モードにおいて、前記照明光が均一な光束として前記基板のエッジに照射されるように前記出射部を選択し、
   前記エッジ断面形状特定モードにおいて、前記照明光が所定の間隔の明暗縞が撮像されるように前記出射部を選択する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板エッジ検査装置。

Images