JP2021124401A

JP2021124401A - 基板の検査装置、基板の検査方法

Info

Publication number: JP2021124401A
Application number: JP2020018366A
Authority: JP
Inventors: 孝一郎槙; Koichiro Maki; 久子クルーグ; Hisako Krug
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-30

Abstract

【課題】基板の側面の欠陥を検出することが可能な基板の検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板を設置する基板用ステージと、前記基板用ステージの上方に配置された光源と、前記基板用ステージの上方に配置された撮像手段と、を備え、前記撮像手段は、前記光源から、前記基板用ステージに設置された基板に対して光を照射した際に、前記基板用ステージ上に、前記基板の側面に沿って形成される輝線を撮像する基板の検査装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板の検査装置、基板の検査方法に関する。

半導体デバイス等の製造のために各種基板が用いられている。半導体デバイス等の歩留まり向上のため、半導体デバイス等の製造工程に供する前に、基板を検査できる基板の検査装置や検査方法について従来から各種検討がなされていた。

例えば特許文献１には、基板の被検査面上に光を照射する光照射部と、前記被検査面上に映る前記光照射部の画像を取得する撮像部と、前記基板又は前記光照射部の位置を制御することで、前記被検査面上に映る前記光照射部の画像を移動させる移動部と、前記光照射部から照射された光が前記被検査面の欠陥部分で散乱することで形成された像であって前記光照射部の画像の輪郭線よりも外側に形成された像を検出することで、前記被検査面の検査を行う検査部と、を備える基板の検査装置が開示されている。

特開２０１６−０２０８２４号公報

基板は、その製造工程において、表面や側面を研磨し、表面や側面を平滑にすることがなされている。しかしながら、基板の材料等によっては、基板の側面などに、上記研磨等に起因して、微小な欠陥を生じる場合がある。そして、係る基板の側面の欠陥について検出可能な基板の検査装置が求められていた。

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、基板の側面の欠陥を検出することが可能な基板の検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
基板を設置する基板用ステージと、
前記基板用ステージの上方に配置された光源と、
前記基板用ステージの上方に配置された撮像手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記光源から、前記基板用ステージに設置された基板に対して光を照射した際に、前記基板用ステージ上に、前記基板の側面に沿って形成される輝線を撮像する基板の検査装置を提供する。

本発明の一態様によれば、本発明の一側面では、基板の側面の欠陥を検出することが可能な基板の検査装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基板の検査装置の側面図。輝線の説明図。本発明の実施形態に係る検査装置を用いて撮像した輝線の写真。明領域、および撮像領域の説明図。透過領域の説明図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いながら説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［基板の検査装置］
本発明の発明者らは、基板側面の欠陥を検出可能な基板の検査装置について、鋭意検討を行った。その結果、基板用ステージに設置した基板の上方に光源を配置し、基板に対して光を照射した場合に、基板用ステージの上面の、基板の側面近傍に輝線が観察されることを発見した。さらに、基板の側面部分に欠陥（チッピング）がある場合、係る線が途切れることを見出し、本発明を完成させた。

図１に、本実施形態の基板の検査装置の側面図を示す。なお、図１は本実施形態の基板の検査装置の構成を説明するために模式的に示したものである。

本実施形態の基板の検査装置１０は、図１に示すように、基板を設置する基板用ステージ１１と、光源１３と、撮像手段１４と、を備えることができる。
上記光源１３、撮像手段１４は、いずれも基板用ステージ１１の上方に配置できる。すなわち、基板用ステージ１１に設置された基板１２の第１の表面１２Ａの上方に配置できる。

そして、撮像手段１４は、光源１３から、基板用ステージ１１に設置された基板１２に対して光を照射した際に、基板用ステージ１１上に、基板１２の側面１２Ｂに沿って形成される輝線を撮像できる。
（１）本実施形態の基板の検査装置が有する各部材について
以下、本実施形態の基板の検査装置１０が有する各部材について説明する。
（基板用ステージ）
基板用ステージ１１は、検査を行う基板を設置できるステージであれば良く、その構成は特に限定されない。

ただし、本実施形態の基板の検査装置１０では、均一な輝度の輝線を撮影することが好ましいため、光源１３と、撮像手段１４との位置関係を維持したまま、撮像手段１４により所定の範囲を撮像することが好ましい。そこで、本実施形態の基板の検査装置１０では、基板１２を回転させながら、撮像手段１４により所定の領域の撮像を行うことが好ましい。このため、基板用ステージ１１は、基板１２を基板の中心軸を回転軸として回転させる回転機構１１１を備えていることが好ましい。回転機構１１１の具体的な構成は特に限定されないが、回転機構１１１は、基板１２を支持する支持板１１１１や、支持板１１１１を回転させるためのモーター等の駆動手段１１１２、支持板１１１１と駆動手段１１１２とを接続する回転軸１１１３等を有することができる。

基板用ステージ１１が、上述のように支持板１１１１や、駆動手段１１１２、回転軸１１１３を備えていることで、基板用ステージ１１の支持板１１１１を、例えば図１中の矢印Ａに沿って回転させることができる。例えば後述する撮像手段１４の撮像視野が十分に大きくない場合には、基板１２を、基板用ステージ１１により回転させ、基板１２の外周全体に沿って輝線を、観察、撮像できる。

なお、撮像手段１４側を基板１２の外周に沿って移動させ、基板１２の外周全体に沿って輝線を観察、撮像することもできる。ただし、この場合、光源１３も併せて移動させる必要が生じる場合もあるため、上述のように、基板１２側を回転させるように構成した方が好ましい。

基板用ステージ１１には、例えば基板用ステージ１１に設置した基板１２の傾きを補正し、水平にする手段、例えば後述する傾き補正手段を設けておくこともできる。

本実施形態の基板の検査装置により検査を行う基板の種類は特に限定されず、各種基板を用いることができる。また、基板の形状も特に限定されないが、例えば円板形状の基板を用いることができる。
（光源）
光源１３は、基板用ステージ１１の上方、すなわち基板１２の第１の表面１２Ａの上方に設置できる。

光源１３は、撮像手段１４により撮像する領域に輝線を生じるように、基板１２に対して光を照射できる。このため、光源１３の種類は特に限定されず、撮像手段１４により撮像する領域等に応じて選択でき、平面光源、線光源のいずれであっても良い。

光源１３は例えば基板の検査装置１０の図示しない筐体等に固定しておくこともできる。ただし、係る形態に限定されず、光源１３は、他の部材とは別に三脚等を用いて固定しておくこともできる。

光源の発光手段としては特に限定されないが、例えば蛍光灯や、有機または無機のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、発光ダイオード、各種ディスプレイ等から選択された１種類以上を用いることができる。

また、光源１３が発する光の波長も特に限定されず、例えば後述する輝線を形成し、撮像手段１４により反射像を撮像できるものであれば良い。このため、光源が発する光は、例えば赤外線光、可視光、紫外線光のいずれでも良いが、光の波長によっては撮像手段が高価になったり、そのサイズが大きくなる場合があるため、光源が発する光は、可視光を含むことが好ましい。
（撮像手段）
撮像手段１４は、光源１３から、基板用ステージ１１に設置された基板１２に対して光を照射した際に、基板用ステージ１１上に、基板１２の側面１２Ｂに沿って形成される輝線を撮像できる。

ここで、図２を用いて撮像手段１４により撮像する輝線について説明する。

本発明の発明者の検討によると、基板１２の上面である第１の表面１２Ａ上に光源１３から光を照射すると、図２に示すように、基板１２の側面１２Ｂに沿って、基板用ステージ１１の上面に輝線２１が生じる。係る輝線２１が生じる原因は明らかではないが、基板１２内に入射した光が、基板１２の内部で散乱され、基板１２の側面１２Ｂ等の端部でレンズ効果によって透過したものと推認している。

そして、本発明の発明者の検討によると、基板１２の側面１２Ｂに欠陥が含まれていると、欠陥に対応した輝線２１の箇所に欠損２１１が生じる。このため、輝線２１を撮像手段１４により撮像、観察することで、基板１２の側面１２Ｂの欠陥を検出できる。なお、本発明の発明者の検討によると、基板１２の第１の表面１２Ａと、側面１２Ｂその間の角部１２Ｃに欠損があったとしても、輝線２１に欠損は生じない。このため、基板１２の側面１２Ｂの欠陥のみを検出できる。

図３に、本実施形態の基板の検査装置により観察、撮像した画像を示す。図３中、図１、図２と同じ部材には同じ番号を付けている。図３に示すように、基板用ステージ１１の上面に、基板１２の側面１２Ｂに沿って、輝線２１が観察され、輝線２１の欠損２１１部分に対応する、基板１２の側面１２Ｂには欠陥３１が確認できる。

後述するように撮像した画像を、３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱う場合には、撮像手段１４は、基板用ステージ１１の基板１２を支持している支持板１１１１の表面全体を撮像しても良い。

撮像手段１４は、既述の様に輝線を撮像できればよく、その構成は特に限定されない。撮像手段１４としては、各種撮像素子を備えるカメラモジュールを用いることができる。撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサや、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）センサなどの半導体撮像素子や光電管、撮像管等から選択された１種類以上を用いることができる。

撮像手段１４が撮像する画像は、動画であっても静止画であっても良い。動画の場合、例えば後述する画像処理手段により、撮影した画像のうち任意のタイミングでの撮像領域の静止画を複数枚抽出してつなぎ合わせることができる。

撮像手段１４は例えば基板の検査装置１０の図示しない筐体に固定しておくこともできる。ただし、係る形態に限定されず、撮像手段１４は、他の部材とは別に三脚等を用いて固定しておくこともできる。

以上に説明した本実施形態の基板の検査装置によれば、撮像手段１４により、輝線を撮像し、輝線の中の欠損部分を検出することで、基板１２の側面に含まれる欠陥を検出できる。
（２）本実施形態の基板の検査装置が有することができる、その他の任意の部材について
本実施形態の基板の検査装置は、上述の各部材以外にも任意の部材をさらに有することもできる。
（画像処理手段、出力手段）
画像処理手段１５は、撮像手段１４で撮像した画像を処理することができる。

画像処理手段１５は、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け集積回路）などであって、撮像手段１４で撮像した画像の処理を担当する。

画像処理手段１５では、撮像手段１４が撮像した画像から、既述の輝線部分の画像を切り出し、基板用ステージ１１の回転方向等に沿って並べ、つなぎ合わせることもできる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正したり、二値化処理等の画像処理を実施することもできる。

撮像手段１４で動画を撮像した場合には、画像処理手段１５は所定のタイミングでの輝線を含む静止画を複数枚抽出することもできる。

そして、画像処理手段１５で作成した画像は出力手段１６に出力することもでき、得られた画像中の輝線の画像から、基板の側面の欠陥を検出できる。

出力手段１６の構成は特に限定されず、例えば各種ディスプレイ等の表示手段や、プリンター等の印刷手段とすることができる。

画像処理手段１５は、例えばＡＩ（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を備えておくことができ、上述のようにして得られた輝線の画像から、基板の側面の欠陥を検出し、通知するように構成することもできる。また、画像処理手段等において、例えば予め設定しておいた色度や明度等の閾値により、形成した画像中の輝線の欠損が生じている箇所を検出、通知できるように構成することもできる。

なお、画像処理手段１５は、１つのＡＳＩＣ内で、ソフトウェア的に実現することもできるが、例えば複数のＡＳＩＣを設ける等して、一部または全部をハードウェアで実現してもよい。

また、画像処理手段１５は、撮像手段１４が撮像した画像を３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱うこともできる。そして、画像処理手段１５は、撮像手段１４により得られた画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理をすることができる。画像処理手段１５は、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、輝線の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、輝線部分の画像を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、所定の輝度値の領域は共通になるので、所定の輝度値で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、目的とする輝線を取り出し、輝線の欠損部や、対応する基板の側面の欠陥をより容易に検出できるようになる。

画像処理手段１５において、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、検出したい輝線の欠損のサイズ等に応じて、輝度等を設定し、画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。
（傾き補正手段）
本実施形態の基板の検査装置１０は、例えば基板を水平にする傾き補正手段１７をさらに有することもできる。傾き補正手段は例えば既述の基板用ステージ１１や、本実施形態の基板の検査装置の躯体に設けておき、光源に対して、検査を行う基板の表面が水平になるように、傾きを補正するように構成することができる。
（３）本実施形態の基板の検査装置の変形例
本発明の発明者らは、以下のように、光源から基板に光を照射し、所定の領域を観察することで、基板の第１の表面の凹凸や、基板の第１の表面の色ムラ、基板の第１の表面、および第１の表面と反対側に位置する第２の表面の凹凸を検出できることを見出した。

具体的には、基板の表面に線状の光を照射した場合に、基板の表面のうち線状の光を反射する明領域と、明領域に隣接する暗領域との境界近傍において、基板表面の凹凸のコントラストが高まる。そして、基板表面のうちの、上記明領域と暗領域との境界近傍を撮像する操作を、明領域の位置を変化させながら繰り返し実施し、得られた画像をつなぎ合わせることで、基板表面の凹凸を明確にした画像が得られる。

また、基板の表面側に線状の光を照射した場合に、基板の一方の表面のうち線状の光を反射する、すなわち光を直接照射した明領域以外の領域を観察することで、基板表面の色ムラ、すなわち色の異なる領域を容易に検知できる。そして、基板表面のうちの、上記明領域以外の領域を撮像する操作を、明領域の位置を変化させながら繰り返し実施し、得られた画像をつなぎ合わせることで、基板表面の色ムラを明確にした画像が得られる。

さらに、基板の第１の表面とは反対側の面である第２の表面に、光源から線状の光を照射した場合に、基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を透過した透過領域において、基板の表面の凹凸のコントラストが高まる。そして、基板の第１の表面のうちの、上記透過領域を撮像（撮影）する操作を、透過領域の位置を変化させながら繰り返し実施し、得られた画像をつなぎ合わせることで、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を明確にした画像が得られる。

そこで、上記知見に基づいて、本実施形態の基板の検査装置について、基板の表面の凹凸や色ムラも検出できるように構成することもできる。

上記基板の表面の凹凸や、色ムラを検出する場合の、基板の検査装置１０の構成について、既に説明した事項と異なる点について説明する。
（光源）
基板の表面の凹凸や、色ムラを検出する場合には、光源１３としては線状の光を照射できる線光源であることが好ましい。なお、基板の第１の表面の凹凸や色ムラを検出する場合、本実施形態の基板の検査装置は、基板の側面の欠陥を検出する際に用いるための光源とは別に、光源を有することもできる。

また、上述のように、透過光を用いて基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を検出する場合には、既述の光源１３（第１の光源）に加えて、光源２３（第２の光源）を設けることができる。光源２３についても線状の光を照射できる線光源であることが好ましい。

光源２３を設ける場合、基板用ステージ１１は、光源２３からの光が、基板１２の第２の表面１２Ｄに到達し、第１の表面１２Ａに透過領域を形成できるよう、支持板１１１１は光源２３からの光を透過する材料により構成されていることが好ましい。また、支持板１１１１の一部に開口部を設けておき、光源２３からの光を透過できるように構成しても良い。

ここでいう線状の光としては照射した基板１２の表面上で線状形状を有していればよく、その具体的な形状は特に限定されないが、例えば直線状の光、屈曲部を含む線状の光、および波線状の光等から選択されたいずれかの光とすることができる。なお、屈曲部を含む線状の光の屈曲部の形状は特に限定されず、例えば円弧形状や、所定の角度で屈曲したＬ字形状（くの字形状）等とすることができる。屈曲部を含む線状の光の屈曲部の数は特に限定されず、１または複数の屈曲部を有することもできる。屈曲部を含む線状の光が、複数の屈曲部を有する場合、屈曲部の形状は同じ形状であってもよいが、異なる形状の屈曲部を有していても良い。また、波線状の光は、波線となるように所定の間隔で向きを交互に変えながら屈曲部を配置した線状の光となる。線状の光としては特に直線状の光であることが好ましい。

線状の光は、一定の厚みを有する光であるため、帯状の光と言い換えることもできる。例えば直線状の光の場合であれば略四角形状の光となる。

線状の光の長手方向の長さは特に限定されないが、効率的に検査を行う観点から、例えば基板１２の幅方向全体に渡って光を照射し、後述する明領域や、透過領域を形成できるようにその長さを選択することができる。
（撮像手段）
基板の表面の凹凸や、色ムラを検出する場合でも、撮像手段としては、既述の撮像手段１４を用いることができる。ただし、本実施形態の基板の検査装置は、基板の側面の欠陥を検出するための撮像手段１４（第１撮像手段）とは別に撮像手段（第２撮像手段）を有していても良い。
この場合の、撮像手段１４により撮像する領域について説明する。
（ａ）基板の第１の表面の凹凸を検査する場合
本発明の発明者の検討によれば、基板の第１の表面に線状の光を照射した場合に、基板の表面のうち線状の光を反射する明領域と、明領域に隣接する暗領域との境界近傍において、基板の第１の表面の凹凸のコントラストが高まる。このため、基板の第１の表面の凹凸を検査する場合、例えば基板を回転させ、線状の光を、基板１２の第１の表面１２Ａ上で回転させ、基板１２の第１の表面１２Ａに形成される明領域の位置を変位させ、撮像手段１４により、明領域と、明領域に隣接する暗領域との境界近傍を撮像できる。

具体的には、上述のように基板第１の表面の凹凸を検査する場合、撮像手段１４は、基板１２の第１の表面１２Ａのうち、線状の光を反射する明領域の長手方向に沿い、かつ明領域と、明領域に隣接した暗領域とを含む第１撮像領域を撮像できる。

ここで、図４を用いて、基板１２の第１の表面１２Ａの凹凸を検出する際に、撮像手段１４により撮像する第１撮像領域について説明する。

図４は、基板１２の第１の表面１２Ａを示しており、１本の線状の光が照射され、該線状の光を反射する明領域４１Ａが形成されている状態を示している。

このように光源１３から基板１２の第１の表面１２Ａに線状の光が照射されることで、基板１２の第１の表面１２Ａには、線状の光を反射する明領域４１Ａが形成される。明領域４１Ａは光源１３からの線状の光に対応した線状（帯状）の領域となる。

そして、明領域４１Ａ以外の領域は、光源１３からの光の反射の程度が低いか、反射をしていないため、明領域４１Ａと比較して暗い暗領域４１Ｂとなる。

この場合、撮像手段１４は、少なくとも例えば明領域４１Ａの長手方向に沿って、すなわち図中のＹ軸方向に沿って、明領域４１Ａと、明領域４１Ａに隣接した暗領域４１Ｂとを含む、点線で囲まれた第１撮像領域４２Ａ、４２Ｂから選択された１つ以上の領域を撮像することができる。なお、この場合は少なくとも第１撮像領域を含む領域を撮影すればよく、第１撮像領域の周辺も併せて撮像しても良い。第１撮像領域の周囲の領域も併せて撮像した場合、後述する画像処理手段により目的とする撮像領域の画像を、撮像した画像から切り出すことができる。

第１撮像領域４２Ａと、第１撮像領域４２Ｂとでは各撮像領域に含まれる明領域と、暗領域との配置が逆になっている。このため、第１撮像領域４２Ａの画像をつなぎ合わせた場合と、第１撮像領域４２Ｂの画像をつなぎ合わせた場合とでは、得られる画像の白黒（明暗）が反転することになる。従って、取得したい画像にあわせて撮像する第１撮像領域を選択することもできる。

各第１撮像領域に含まれる明領域と、暗領域との面積の割合は特に限定されず、画像処理手段により第１撮像領域の画像をつなぎ合わせた際に、基板表面の凹凸のコントラストが高くなるように、基板の種類等に応じて選択することができる。例えば含まれる明領域の面積と暗領域の面積とが等しくなるように第１撮像領域の位置を設定することができる。

後述するように撮像した画像を、３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱う場合には、撮像手段は、第１撮像領域を含む基板の表面全体を撮像しても良い。
（ｂ）基板表面の色ムラを検査する場合
また、本発明の発明者の検討によれば、基板の第１の表面側に線状の光を照射した場合に、基板の第１の表面のうち線状の光を反射する、すなわち光を直接照射した明領域以外の領域を観察することで、基板の第１の表面の色ムラ、すなわち色の異なる領域を容易に検知できる。このため、基板第１の表面の色ムラを検査する場合、線状の光を、基板１２の第１の表面１２Ａ上で回転させ、基板１２の第１の表面１２Ａに形成される明領域の位置を変位させ、撮像手段１４により、明領域の長手方向に沿い、かつ明領域以外の領域である第２撮像領域を撮像できる。

ここで、図４を用いて第２撮像領域４３について説明する。

既述の様に図４は、基板１２の第１の表面１２Ａを示しており、光源１３から、線状の光が照射されている状態を示している。このように光源１３から基板１２の第１の表面１２Ａに線状の光が照射されることで、基板１２の第１の表面１２Ａには、光源１３からの光を反射する明領域４１Ａが形成される。

そして、基板１２の第１の表面１２Ａのうち、明領域４１Ａ以外の領域は、光源からの光が直接照射されていないため、明領域４１Ａと比較して暗い暗領域４１Ｂとなっている。撮像手段１４は、少なくとも例えば明領域４１Ａの長手方向に沿って、すなわち図中のＹ軸方向に沿って、明領域４１Ａ以外の、すなわち暗領域４１Ｂ中の点線で囲まれた第２撮像領域４３を撮像することができる。なお、この場合は少なくとも第２撮像領域４３を含む領域を撮影すればよく、第２撮像領域４３の周辺も併せて撮像しても良い。第２撮像領域４３の周囲の領域も併せて撮像した場合、後述する画像処理手段により目的とする第２撮像領域の画像を、撮像した画像から切り出すことができる。

なお、ここでは、光源１３からの光が、基板１２の第１の表面１２Ａに直接照射されている場合を例に説明したが、色ムラを検査する場合、光源１３からの光は、基板１２の第１の表面１２Ａに直接照射されている必要はない。例えば光源１３から照射された光が基板１２の第１の表面１２Ａ以外の場所に照射され、反射された間接的な光により照らされていても良い。

ただし、色ムラを検出するためには、光源１３からの光による、第２撮像領域４３内の明るさの程度が均一であることが好ましい。このため、基板１２の第１の表面１２Ａまたはその近傍に光源１３からの光を照射し、明領域の長手方向に沿って第２撮像領域を設定し、撮像することが好ましい。また、光源１３からの光による、第２撮像領域内の明るさの程度が均一となるように、第２撮像領域の長手方向と垂直な方向の長さが過度に長くならないように、その領域を設定することが好ましい。ここでいう第２撮像領域の長手方向と垂直な方向の長さとは、図４中のＸ軸方向の長さを意味する。

後述するように撮像した画像を、３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱う場合には、撮像手段１４は、第１撮像領域や第２撮像領域を含む基板１２の第１の表面１２Ａ全体を撮像しても良い。

上述のように、基板の第１の表面の凹凸や、色ムラを検出する場合でも、撮像手段１４が撮像する画像は、動画であっても静止画であっても良い。動画の場合、例えば後述する画像処理手段により、撮影した画像のうち任意のタイミングでの撮像領域の静止画を複数枚抽出してつなぎ合わせることができる。

また、撮像手段１４は、明領域の形状等によっては、線状（帯状）の撮像領域を撮像できる手段であれば足りるため、撮像手段は、例えばラインスキャンカメラとすることもできる。ラインスキャンカメラとは、撮像素子が直線状に配列され、線状（帯状）の撮像領域を撮像できるカメラモジュールを意味する。
（ｃ）透過光を用いて、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を検出する場合
本発明の発明者らの検討によれば、基板の第２の表面に線状の光を照射した場合に、基板の第２の表面と反対側に位置する第１の表面のうち、第２の表面に照射された線状の光が透過した透過領域において、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸のコントラストが高まる。このため、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を検査する場合、例えば基板を回転させ、基板１２の第１の表面１２Ａ上で、基板１２の第１の表面１２Ａに形成される透過領域の位置を変位させ、撮像手段１４により、透過領域を撮像できる。

ここで、図５を用いて撮像手段１４により撮像する透過領域について説明する。

図５は、基板１２の第１の表面１２Ａ側を示しており、基板１２の第１の表面１２Ａとは反対側、すなわち裏面が第２の表面１２Ｄである。

そして、図５では第２の表面１２Ｄに１本の線状の光が照射され、第１の表面１２Ａにこれに対応した透過領域５１Ａが形成された状態を示している。

基板１２の第２の表面１２Ｄに線状の光が照射されると、基板１２の第１の表面１２Ａには透過領域５１Ａが形成される。透過領域５１Ａは、光源２３である第２光源からの線状の光に対応した線状（帯状）の領域となる。

そして、透過領域５１Ａ以外の領域は、光源からの光の透過の程度が低いか、透過をしていないため、透過領域５１Ａと比較して暗い暗領域５１Ｂとなる。

この場合、撮像手段は透過領域５１Ａを撮像することができる。ただし、撮像手段は透過領域５１Ａを含む領域を撮像すればよく、透過領域５１Ａの周囲も併せて撮像することもできる。例えば、透過領域５１Ａの長手方向に沿って、すなわち図中のＹ軸方向に沿って、透過領域５１Ａを含む、点線で囲まれた第３撮像領域５２を撮像することができる。透過領域５１Ａを撮像する際に、その周囲の領域も併せて撮像した場合、既述の画像処理手段により目的とする透過領域の画像を、撮像した画像から切り出すことができる。

撮像手段１４が撮像する画像は、動画であっても静止画であっても良い。動画の場合、例えば画像処理手段により、撮像した画像のうち任意のタイミングでの透過領域の静止画を複数枚抽出して用いることができる。
（画像処理手段）
画像処理手段１５は、撮像手段１４で撮像した画像を処理することができる。

画像処理手段１５では、撮像手段１４が撮像した画像から、検査の対象に応じて既述の第１撮像領域や、第２撮像領域、透過領域に対応する例えば短冊状の画像を切り出し、明領域や、透過領域の移動方向に沿って並べ、つなぎ合わせることで、基板表面全体の画像を形成できる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正したり、二値化処理等の画像処理を実施することもできる。

撮像手段１４で動画を撮像した場合には、画像処理手段１５は所定のタイミングでの撮像領域の静止画を複数枚抽出することもできる。

そして、画像処理手段１５で作成した画像は出力手段１６に出力することもでき、得られた画像中のコントラストの違いにより、得られた画像から目視で基板表面の凹凸や、色ムラを検出できる。なお、既述の第１撮像領域をつなぎ合せた画像からは基板の第１の表面の凹凸を、第２撮像領域をつなぎ合せた画像からは基板の第１の表面の色ムラを検出できる。また、既述の透過領域をつなぎ合せた画像からは、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を検出できる。

画像処理手段１５は、例えばＡＩ（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を備えておくこともでき、上述のようにして得られた基板表面の画像から、基板の第１の表面の凹凸や、色ムラ、基板の第１の表面、および第２の表面の凹凸を検出し、通知するように構成することもできる。また、画像処理手段等において、例えば予め設定しておいた色度や明度等の閾値により、形成した画像中の凹凸や、色ムラが生じている箇所を検出、通知できるように構成することもできる。

また、画像処理手段１５は、撮像手段１４が撮像した画像を３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱うこともできる。そして、画像処理手段１５は、撮像手段１４により得られた基板の表面の画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理をすることができる。画像処理手段１５は、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、第１撮像領域、第２撮像領域、または透過領域の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、基板表面全体に渡って、第１撮像領域や第２撮像領域、透過領域の画像を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、所定の輝度値の領域は共通になるので、所定の輝度値で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、目的とする第１撮像領域や第２撮像領域、透過領域を取り出し、凹凸や色ムラをより容易に検出できるようになる。

画像処理手段１５において、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、検出したい凹凸や色ムラのサイズ等に応じて、輝度等を設定し、基板表面の画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。

変形例で示した基板の検査装置においては、さらに必要に応じて任意の部材を有することもできる。
（光源制御手段）
光源１３と、光源２３とから、同時に基板の表面に光を照射すると、光源１３からの光と、光源２３からの光とが同時に撮像手段１４に入り、既述の第１撮像領域や、第２撮像領域、透過領域を色ムラや、凹凸が検知できる程度に撮像できない恐れがある。

そこで、基板１２の第２の表面１２Ｄ側に光源２３を設ける場合、基板の検査装置１０は、光源１３および光源２３を制御する光源制御手段をさらに有することもできる。光源制御手段の制御方法は特に限定されないが、例えば光源１３と、光源２３とを交互に点灯させることが好ましい。そして、光源１３が点灯している間は、光源２３は消灯し、撮像手段１４は、基板１２の第１の表面１２Ａの第１撮像領域や、第２撮像領域の撮像を行うことができる。光源２３が点灯している間は、光源１３は消灯し、撮像手段１４は、基板１２の第１の表面１２Ａの透過領域の撮像を行うことができる。

なお、ここまで説明した変形例の構成を有する場合、本実施形態の基板の検査装置の第１の変形例においては、例えば、以下の部材を有することができる。
基板を設置する基板用ステージ。
基板用ステージに設置した基板の第１の表面に対して線状の光を照射する光源。
基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を反射する領域である明領域の長手方向に沿い、かつ明領域と明領域に隣接した暗領域とを含む第１撮像領域を撮像する撮像手段。
撮像手段により得られた画像を処理する画像処理手段。

本実施形態の基板の検査装置の第２の変形例においては、例えば、以下の部材を有することができる。
基板を設置する基板用ステージ。
基板用ステージに設置した基板の第１の表面側に線状の光を照射する光源。
基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を反射する領域である明領域の長手方向に沿い、かつ明領域以外の領域である第２撮像領域を撮像する撮像手段。
撮像手段により得られた画像を処理する画像処理手段。

本実施形態の基板の検査装置の第３の変形例においては、例えば、以下の部材を有することができる。
基板を設置する基板用ステージ。
基板用ステージ上に設置した基板の第２の表面に対して線状の光を照射する光源。
基板の第１の表面と反対側に位置する第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を透過した領域である透過領域を撮像する撮像手段。
撮像手段により得られた画像を処理する画像処理手段。

いずれの変形例の場合でも、基板用ステージは、基板を回転させる回転機構を備えることができる。

また、上記第１の変形例から第３の変形例から選択された２以上の構成を同時に含む基板の検査装置とすることもできる。各変形例で挙げた基板用ステージや、光源、撮像手段は、既述の基板の検査装置と同じ部材を用いることもできる。

以上に説明した本実施形態の基板の検査装置の変形例によれば、基板の表面の凹凸や、基板の色ムラも検出することができる。
［基板の検査方法］
本実施形態の基板の検査方法について説明する。なお、本実施形態の基板の検査方法は、既述の基板の検査装置を用いて好適に実施することができる。このため、既に説明した事項については一部説明を省略する。

本実施形態の基板の検査方法は、以下の工程を有することができる。

基板用ステージに設置した基板の上方から、基板に対して、光源から光を照射し、基板用ステージ上に、基板の側面に沿って輝線を形成する光照射工程。

輝線を撮像手段により撮像する撮像工程。

撮像工程で得られた画像から、基板の側面の欠陥を検出する検出工程
（１）本実施形態の基板の検査方法が有する工程について
本実施形態の基板の検査方法が有する各工程について、以下に説明する。
（光照射工程）
光照射工程では、基板用ステージに設置した基板に対して、光源から光を照射できる。これにより、基板用ステージ上に、基板の側面に沿って輝線を形成することができる。

基板用ステージや、光源、輝線等については既述のため詳細な説明は省略する。

光照射工程は、後述の撮像工程を実施している間、継続して実施できる。
（撮像工程）
撮像工程では、輝線を撮像手段により撮像できる。撮像工程では、少なくとも輝線を撮像できればよく、輝線を含む基板用ステージ全体を撮像しても良い。

なお、上記光照射工程と、撮像工程の間、基板用ステージは、基板用ステージに設置された基板を、基板の中心軸を回転軸として回転させることができる。

本実施形態の基板の検査方法では、均一な輝度の輝線を撮影することが好ましいため、光源１３と、撮像手段１４との位置関係を維持したまま、撮像手段１４により所定の範囲を撮像することが好ましい。そこで、本実施形態の基板の検査方法では、上述のように光照射工程と、撮像工程の間、基板用ステージは、基板用ステージに設置された基板を、基板の中心軸を回転軸として回転させ、撮像手段１４により所定の領域の撮像を行うことが好ましい。

基板用ステージ１１は、例えば既述の様に回転機構１１１を備えておくことで、設置された基板を回転させることができる。
（検出工程）
検出工程では、撮像工程で得られた画像から、基板の側面の欠陥を検出できる。

具体的には、例えば図３を用いて説明したように、輝線が欠損を有する箇所において、基板の側面は欠陥を有することから、輝線の欠損部を検出し、基板の側面の欠陥を検出できる。
（２）本実施形態の基板の検査方法が有することができる任意の工程について
本実施形態の基板の検査方法は他にも任意の工程をさらに有することもできる。
（画像処理工程）
撮像工程で、輝線を複数の画像に分けて取得した場合や、動画により撮像した場合には、例えばさらに画像処理工程を実施し、画像処理工程で得られた画像を基に、上記検出工程を実施することもできる。

具体的には例えば撮像工程で撮像した画像を並べ、つなぎ合わせることで、基板の外周全体に沿った輝線の画像を取得できる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正したり、二値化処理等の画像処理を実施することもできる。

また、撮像工程で動画を撮像した場合には、画像処理工程においては所定のタイミングでの目的とする輝線を含む領域の静止画を複数枚抽出することもできる。

そして、例えば画像処理工程で得られた画像を出力手段に出力し、目視、または画像処理を行うことで、輝線の欠損や、対応する基板の側面の欠陥を検出できる。

画像処理工程では、例えばＡＩを用い、上述のようにして得られた輝線の画像から、輝線の欠損や、対応する基板の側面の欠陥を検出し、通知するように構成することもできる。また、画像処理工程では、例えば予め設定しておいた色度や明度等の閾値により、形成した画像中の輝線の欠損や、対応する基板の側面の欠陥を検出、通知できるように構成することもできる。

画像処理工程での画像処理は上記方法に限定されず、例えば撮像工程で撮像した画像を３次元的に集めて画像ボリュームデータとして取り扱うこともできる。

そして、画像処理工程では、撮像工程で得られた画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理を行うこともできる。画像処理工程では、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、輝線の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、目的とする輝線の画像を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、所定の輝度値の領域は共通になるので、所定の輝度値で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、輝線の画像を取り出し、輝線の欠損や、基板の側面の欠陥をより容易に検出できる。

以上の様に、画像処理工程で、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、輝度等を設定し、画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。
（傾き補正工程）
例えば、基板用ステージに配置された基板を水平にする傾き補正工程をさらに有することもできる。

基板水平に調整する具体的な方法は特に限定されないが、例えば基板用ステージ１１や、基板の検査装置１０の筐体（躯体）に水平度を調整する傾き補正手段を設けておき、自動または手動により水平度を調整することができる。
（３）本実施形態の基板の検査方法の変形例
既述の様に、本発明の発明者らの検討によれば、光源から基板に光を照射し、所定の領域を観察することで、基板の第１の表面の凹凸や、基板の第１の表面の色ムラ、基板の第１の表面、および第１の表面と反対側に位置する第２の表面の凹凸を検出できる。

既述の基板の検査装置の変形例を用いて基板の検査を行う場合、本実施形態の基板の検査方法は以下のような工程を有することができる。
（第１の変形例）
本実施形態の基板の検査方法の第１の変形例においては、例えば、以下の工程を有することができる。
基板用ステージ上に設置された基板の第１の表面に対して、光源から線状の光を照射する光照射工程。
基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を反射する明領域の長手方向に沿い、かつ明領域と明領域に隣接した暗領域とを含む第１撮像領域を撮像手段により撮像する撮像工程。
撮像工程で得られた画像を処理する画像処理工程。

光照射工程では、基板の中心を通るように、基板の第１の表面に対して、光源から線状の光を照射できる。

既述の様に、基板用ステージは、基板を回転させる回転機構を備えることができる。このため、光照射工程、撮像工程の間、基板用ステージに設置された基板を、その中心軸を回転軸として連続的、または間欠的に回転させることができる。このため、回転機構により基板を回転させ、基板の第１の表面上の明領域の位置を変化させながら、撮像工程を任意のタイミングで繰り返し実施できる。

画像処理工程では、撮像工程で得られた画像を処理することができる。

具体的には例えば撮像工程で撮像した画像を、必要に応じて図４に示した第１撮像領域４２Ａ、４２Ｂのような線状（帯状）に加工し、明領域の移動方向に沿って並べ、つなぎ合わせることで、基板表面の全体の画像とすることができる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正することもできる。

なお、撮像手段１４としてラインスキャンカメラを用い、線状（帯状）の画像を取得した場合には、取得した画像を加工せずにそのまま並べてつなぎ合わせることもできる。

また、撮像工程で動画を撮像した場合には、画像処理工程においては所定のタイミングでの撮像領域の静止画を複数枚抽出することもできる。

画像処理工程により、得られた画像から、基板表面の凹凸を他の部分とのコントラストから目視で確認できるようになる。

このため、画像処理工程で得られた画像を出力装置に出力し、目視、または画像処理を行うことで、基板表面の凹凸を検出することができる。

また、画像処理工程では、例えばＡＩを用い、上述のようにして得られた基板表面の画像から、基板表面の凹部や、凸部を検出し、通知するように構成することもできる。

そして、画像処理工程では、撮像工程で得られた基板の第１の表面の画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理を行うことができる。画像処理工程では、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、明領域と、暗領域との境界の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、基板表面全体に渡って、明領域と、暗領域との境界（境界の画像）を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、境界面は共通になるので、境界面で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、明領域と、暗領域との境界を取り出し、凹部や凸部をより容易に検出できる。

以上の様に、画像処理工程で、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、検出したい凹凸のサイズ等に応じて、輝度等を設定し、基板表面の画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。
（第２の変形例）
本実施形態の基板の検査方法の第２の変形例においては、例えば、以下の工程を有することができる。
基板用ステージに設置された基板の第１の表面側に対して、光源から線状の光を照射する光照射工程。

基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を反射する領域である明領域の長手方向に沿い、かつ明領域以外の領域である第２撮像領域を撮像手段により撮像する撮像工程。
撮像工程で得られた画像を処理する画像処理工程。

具体的には例えば撮像工程での撮像工程で撮像した画像を、必要に応じて図４に示した第２撮像領域４３のような線状（帯状）に加工し、明領域の移動方向に沿って並べ、つなぎ合わせることで、基板表面の全体の画像とすることができる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正することもできる。

画像処理工程により、得られた画像から、基板表面の色ムラを他の部分とのコントラストから目視で確認できるようになる。

このため、画像処理工程で得られた画像を出力装置に出力し、目視、または画像処理を行うことで、基板表面の色ムラを検出することができる。

また、画像処理工程では、例えばＡＩを用い、上述のようにして得られた基板表面の画像から、基板表面の色ムラを検出し、通知するように構成することもできる。

そして、画像処理工程では、撮像工程で得られた基板の第１の表面の画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理を行うことができる。画像処理工程では、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、第２撮像領域の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、基板表面全体に渡って、第２撮像領域の画像を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、所定の輝度の領域は共通になるので、所定の輝度で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、第２撮像領域を取り出し、色ムラをより容易に検出できる。

以上の様に、画像処理工程で、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、検出したい色ムラのサイズ等に応じて、輝度等を設定し、基板表面の画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。
（第３の変形例）
本実施形態の基板の検査方法の第３の変形例においては、例えば、以下の工程を有することができる。
基板用ステージ上に設置された基板の第２の表面に対して、光源から線状の光を照射する光照射工程。
基板の第１の表面のうち、光源から照射された線状の光を透過した領域である透過領域を撮像手段により撮像する撮像工程。
前記撮像工程で得られた画像を処理する画像処理工程。

光照射工程では、基板の中心を通るように、基板の第２の表面に対して、光源から線状の光を照射し、基板の第１の表面側に透過領域を形成できる。

既述の様に、基板用ステージは、基板を回転させる回転機構を備えることができる。このため、光照射工程、撮像工程の間、基板用ステージに設置された基板を、その中心軸を回転軸として連続的、または間欠的に回転させることができる。このため、回転機構により基板を回転させ、基板の第１の表面上の透過領域の位置を変化させながら、撮像工程を任意のタイミングで繰り返し実施できる。

具体的には例えば撮像工程での撮像工程で撮像した画像を、必要に応じて図５に示した第３撮像領域５２のような線状（帯状）に加工し、透過領域の移動方向に沿って並べ、つなぎ合わせることで、基板表面の全体の画像とすることができる。この際、必要に応じて画像中のコントラスト等を補正することもできる。

そして、画像処理工程では、撮像工程で得られた基板の第１の表面の画像ボリュームデータについて、ボリュームレンダリング処理を行うことができる。画像処理工程では、具体的には例えば、画像ボリュームデータについて、透過領域の輝度値での等値面画像を作成（レンダリング）することで、基板表面全体に渡って、透過領域の画像を取出すことができる。この場合、撮像する際に光源が斜めになっていたり、写真毎に光源の位置がずれていたりしても、透過領域の輝度値は共通になるので、透過領域の輝度値で分割することにより、写真の枚数に関わりなく、透過領域を取り出し、凹部や凸部をより容易に検出できる。

以上の様に、画像処理工程で、得られた基板表面の画像を画像ボリュームデータとして取り扱うことで、検出したい凹凸のサイズ等に応じて、輝度等を設定し、基板表面の画像ボリュームデータを分割し、等値面（アイソサーフェス）を取出すことができる。

なお、上記第１の変形例から第３の変形例から選択された２以上の構成を同時に含む基板の検査方法とすることもできる。各変形例で挙げた基板用ステージや、光源、撮像手段は、既述の基板の検査装置と同じ部材を用いることもできる。

以上に説明した本実施形態の基板の検査方法の変形例によれば、基板の表面の凹凸や、基板の色ムラも検出することができる。

１０基板の検査装置
１１基板用ステージ
１２基板
１２Ａ第１の表面
１２Ｂ側面
１２Ｃ角部
１２Ｄ第２の表面
１３光源
１４撮像手段

Claims

基板を設置する基板用ステージと、
前記基板用ステージの上方に配置された光源と、
前記基板用ステージの上方に配置された撮像手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記光源から、前記基板用ステージに設置された基板に対して光を照射した際に、前記基板用ステージ上に、前記基板の側面に沿って形成される輝線を撮像する基板の検査装置。
前記基板用ステージは、前記基板を、前記基板の中心軸を回転軸として回転させる回転機構を備えている請求項１に記載の基板の検査装置。
基板用ステージに設置した基板の上方から、前記基板に対して、光源から光を照射し、前記基板用ステージ上に、前記基板の側面に沿って輝線を形成する光照射工程と、
前記輝線を撮像手段により撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で得られた画像から、前記基板の側面の欠陥を検出する検出工程と、を有する基板の検査方法。
前記光照射工程と、前記撮像工程の間、前記基板用ステージは、前記基板を、前記基板の中心軸を回転軸として回転させる請求項３に記載の基板の検査方法。