JP4347028B2

JP4347028B2 - 目視検査装置

Info

Publication number: JP4347028B2
Application number: JP2003401050A
Authority: JP
Inventors: 潔伊従
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP2005164309A

Description

本発明は、目視検査装置に関し、特に、検査対象物の目視検査により見つけた欠陥等の位置座標を登録するまたは予め登録された欠陥位置座標を容易に視認することのできる目視検査装置に関するものである。

検査対象物、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）等のガラス基板上に形成された配線パターンの欠陥、例えば、異物、傷、成膜ムラを検査する場合、従来、目視による検査装置が使用されている。この目視検査装置は、例えば、検査対象物（以下検査試料と称する。）に照明光を照射し、その反射具合で検査試料上の異物、傷、成膜ムラなどの欠陥を目視検査する装置である。欠陥を目視検査する場合、検査試料への照明光の照射角度と検査試料の目視角度を種々、変えながら検査試料上の欠陥を適宜検査するが、検査後、その検査結果をレビューしたり、検査結果を記録として残す必要がある。そのためには目視検査で発見された欠陥の種類や位置をパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略称する。）等の記録装置に登録する必要がある。また検査試料を他の装置で検査し、発見された欠陥等を目視検査装置でレビューする場合もある。そのために欠陥位置座標の登録、指示用ポインタ装置を上述のＰＣに具備し、そのポインタ装置を使って欠陥位置を登録したり、あるいは他の装置で登録された欠陥位置に光のスポットを当て、欠陥を目視し、レビューすることが一般的に行なわれている。

従来の目視検査装置（例えば、特許文献１参照）について図４を用いて説明する。図４において、４０１は、検査試料位置決め部、４０２は、レーザビーム位置決め部、４０３は、検査試料を照明する照明部、４０４は、ＰＣ部である。検査試料位置決め部４０１は、検査試料を搭載するステージを移動させるＸ軸位置決め部４０５、Ｙ軸位置決め部４０６、θ軸位置決め部４０７と各軸の回転量を検出するＸ軸ロータリエンコーダ４０８、Ｙ軸ロータリエンコーダ４０９、θ軸ロータリエンコーダ４１０から構成されている。レーザビーム位置決め部４０２は、レーザビーム照明部４１１、例えば、半導体レーザと、レーザビーム４２０を移動させるＸ軸位置決め部４１２、Ｙ軸位置決め部４１３と、移動量を計算するＸ軸ロータリエンコーダ４１４、Ｙ軸ロータリエンコーダ４１５から構成されている。検査試料位置決め部４０１、レーザビーム位置決め部４０２は、各軸の移動量から位置座標を計算するＰＣ部４０４と接続されている。また、ＰＣ部４０４は、Ａ／Ｄ変換器４１６を介して検査試料位置決め部４０１およびレーザビーム位置決め部４０２を操作するジョイステイク等のポジション決め部４１７に接続されている。

次に、この目視検査装置の動作について説明する。検査試料位置決め部４０１に測定する、例えば、ＬＣＤのガラス基板４１８を載せて固定した後、ポジション決め部４１７を用いてＸ軸位置決め部４０５、Ｙ軸位置決め部４０６、θ軸位置決め部４０７を操作する。そして、検査試料位置決め部４０１を種々の角度に傾斜、回転させ、照明部４０３からの照明光をガラス基板４１８に照射して欠陥位置の目視検査を行う。このとき検査試料の中心位置は、常にレーザビーム照明部４１１の真下にある。目視検査中に、欠陥位置を発見するとポジション決め部４１７を用いてＸ軸位置決め部４１２、Ｙ軸位置決め部４１３を操作し、レーザビーム４２０を任意の角度に傾斜させて、欠陥位置をレーザビームで指示する。

このとき、検査試料位置決め部４０１の回転量を、Ｘ軸ロータリエンコーダ４０８、Ｙ軸ロータリエンコーダ４０９、θ軸ロータリエンコーダ４１０により、各軸の移動量を検出し、この信号をＰＣ部４０４に送る。ＰＣ部４０４は、各軸の変化角度を算出する。また、レーザビーム位置決め部４０２も同様、Ｘ軸ロータリエンコーダ４１４、Ｙ軸ロータリエンコーダ４１５により各軸の移動量を計算する。このとき、ＰＣ部４０４によって各軸の変化角度を算出する。以上の検査及び計算結果を用いて、三角関数により、レーザビーム４２０で指示された位置を、平面座標（ＸＹ座標）として算出し、算出された座標データは、ＰＣ部４０４のメモリ部（図示せず。）に保存され、必要により表示部４１９によって表示される。また、他の装置で検出されたＸＹ座標データを転送する場合は、インターフェース部（図示せず。）を介してＰＣ部４０４に転送され、ＰＣ部４０４のメモリに記憶されると共に、欠陥位置をレーザビーム４２０で指示したり、また、表示部４１９に表示したりすることができる。

図４に示した目視検査装置は、レーザビーム４２０を検査試料上で回転させる方式であるが、他の方式として図５に示すように、レーザビームを発生する光源をＸ軸、Ｙ軸方向に駆動する方式の目視検査装置がある。図５においては、レーザビームを発生する光源５０１は、Ｘ軸方向移動アクチェータ５０２およびＹ軸方向移動アクチェータ５０３に搭載し、光源５０１を水平方向に移動させる目視検査装置である。また、ケーブルダクト５０５は、光源５０１に電力を供給するための給電線を導入するためのものである。なお、図６においては、検査試料４１８、光源５０１およびＸ軸、Ｙ軸方向移動アクチェータ５０２および５０３を示し、図４に示す検査試料位置決め部４０１、光源４０３およびＰＣ４０４等は、省略してある。

而して、光源５０１から出射したレーザビームは、検査試料４１８にレーザスポット５０４として結像し、Ｘ軸、Ｙ軸方向移動アクチェータ５０２および５０３をジョイステイク等のポジション決め部４１７を操作し、検査試料４１８上の欠陥等の位置にレーザスポット５０４を当て、その位置を確認したり、登録することができる。なお、この場合、光源５０１を点灯させるためのケーブルを通す必要があり、また、このケーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に可動にするためのケーブルダクト５０５が必要となる。

また、図６は、従来の目視検査装置の他の例を示すもので、光源５０１に代えてＬＥＤをアレイ上に配置したＬＥＤアレイ光源６０１がＬＥＤ点灯回路基板６０２上に搭載されている。また、そのＬＥＤ点灯回路基板６０２がＸ方向直線移動アクチュエータ６０３に搭載され、ポジション決め部４１７でＸ軸方向に移動させるものがある。ＬＥＤアレイ光源６０１のＬＥＤ点灯位置は、ＬＥＤ点灯回路基板６０２に入力される信号により適宜変えることができ、これによってＬＥＤアレイ光源６０１のＹ方向の移動が可能になる。なお、前記従来例と同様に、図４に示す検査試料位置決め部４０１、光源４０３およびＰＣ４０４等は、省略してある。従って、ポジション決め部４１７を操作することにより欠陥位置を確認したり、登録することができる。なお、この場合もＬＥＤを点灯させるためのケーブルを可動するためケーブルダクト６０４が必要となる。

更に、マクロ検査装置（例えば、特許文献２参照）には、位置座標の読取り精度を向上させる技術が記載されている。

特開２００２−２６７６２０号公報

特開平８−２６１９４５号公報

上述した従来技術では、検査試料上に可動部が存在するため、検査試料に塵埃が落下したり、またレーザ光源が可動するため、レーザ光源に電力を供給する可動可能なケーブルを収納するケーブルダクトが必要となる等、塵埃の発生や長期使用時のケーブル断線の問題がある。

また、回転アクチュエータを用いる目視検査装置は、回転運動量と検査試料上でのレーザスポットの水平移動量の関係式が複雑になり、ＰＣ部での演算負荷が大きくなると言う問題がある。また回転アクチュエータのわずかな回転でも検査試料上でのレーザスポットの移動量は大きくなるため、レーザスポットの位置精度が出難いという問題がある。

更に、ＬＥＤアレイ光源を使用する目視検査装置は、検査試料上の欠陥等の部位にレーザスポット光を照射するためには、ＬＥＤの発光部が欠陥等の部位の近傍にある必要があり、そのための光学系の構造部品が、欠陥等の視認性を妨げる問題がある。

本発明の目的は、スポット光の位置決め精度の高い目視検査装置を提供することである。

本発明の他の目的は、目視が容易で、塵埃等の落下がなく、長期使用に耐える目視検査装置を提供することである。

本発明の目視検査装置は、検査対象物の傾きを可変できる検査対象物位置決め部と、上記検査対象物の欠陥位置を指示する光スポットを発生する光源と、上記光源から発射される1本の光ビームを上記検査対象物の欠陥位置に照射するよう制御する光スポット位置決め部および上記光スポット位置決め部からの位置情報に基づいて上記検査対象物上の欠陥位置を算出する演算処理部からなり、上記光スポット位置決め部は、上記検査対象物位置決め部上で、上記検査対象物の周辺部で互いに直角を成す方向にそれぞれ移動する第１の直線移動機構部及び第２の直線移動機構部と、上記第１の直線移動機構部に搭載され、上記光源から上記第１の直線移動機構部と平行に発射された光ビームの方向を９０度曲げる第１の反射鏡と、上記第２の直線移動機構部に搭載され上記第１の直線移動機構部と平行に設置され、上記第１の反射鏡で反射された光ビームを所定の角度で反射して上記検査対象物上に照射させる第２の反射鏡を備え、上記第２の反射鏡の長さは、上記検査対象物の幅と同じか、それより長い長さを有し、上記第２の反射鏡の上記光ビームの反射角度は、上記第２の反射鏡が目視による欠陥等の視認の妨げにならないような角度に設定され、上記光源は、上記検査対象物の周辺部に配置され、上記光源から発射される１本の光ビームを上記第１及び第２の反射鏡で反射させ、上記検査対象物の上記欠陥位置に上記反射させた光ビームの光スポットを照射するように構成される。

また、本発明の目視検査装置において、上記光スポット位置決め部は、Ｘ軸方向移動機構部とＹ方向移動機構部からなり、上記Ｘ軸方向移動機構部および上記Ｙ方向移動機構部は、それぞれ上記光ビームを反射する反射鏡を備え、上記光源からの光ビームを上記それぞれの反射鏡で反射させ、上記上記検査対象物の欠陥位置に上記光スポットを照射するように構成される。

また、本発明の目視検査装置において、上記Ｘ軸方向移動機構部に搭載される反射鏡は、上記Ｙ方向移動機構部に搭載される反射鏡の移動範囲に相当する長さの反射鏡で構成される。

また、本発明の目視検査装置において、上記光源からの光ビームを上記反射鏡で反射させ、上記検査対象物の欠陥位置に上記光スポットを照射する場合、上記反射鏡の角度および照射位置までの距離を適宜調節するように構成される。

また、本発明の目視検査装置において、上記光源は、ほぼ平行光を発生する光源からなる。

以上説明したように、本発明によれば、目視検査装置のレーザ光の移動機構が単純構造であり、制御および位置決め精度が向上する。また、可動部分を検査試料の周辺部に配置することにより検査試料上への塵埃落下の問題がない。また、ミラーを利用する構成であるためスポット光の光学系が不要となり、欠陥等の視認性が向上し、更に、光源を固定とした構造のため、長期使用時のケーブル断線の問題がない等、欠陥位置等の座標位置の登録、指示のための優れた目視検査装置が実現できる利点がある。

以下、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例を示す図であって、検査試料４１８および検査試料４１８上に照射するスポット光の移動機構部を示しており、図４に示すような検査試料位置決め部４０１、光源４０３およびＰＣ４０４等は、省略してあるが、目視検査装置としては必要な機器である。図２は、図１に示す装置の光路を説明するための図である。また、図３は、図１に示すスポット光の移動機構部の制御装置を示している。

図１において、１０１は、光スポット１０２を発生する光源である。光源１０１は、検査試料４１８上の面に照射されるまでの光路長の変化に対して、検査試料４１８面での光スポットサイズが目視上、殆んど変化しないような出射広がり角を持った光源、例えば、半導体レーザ光源あるいはＬＥＤ光源のような平行光を発生するような光源であればよく、半導体レーザ光源あるいはＬＥＤ光源に限定されるものではない。この光源１０１は、検査試料４１８の周辺部で、かつ、目視検査装置の固定台（図示せず。）に固定されている。１０３は、光スポット１０２をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸方向移動アクチュエータで、検査試料４１８の周辺部に配置されている。１０４は、光スポット１０２をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動アクチュエータで、やはり検査試料４１８の周辺部に配置されている。１０５は、光源１０１から発射されるレーザ光１０６の方向を９０度曲げる反射鏡であり、Ｙ軸方向移動アクチュエータ１０３の移動台１０８に搭載されている。なお、１１０および１１１は、Ｘ軸、Ｙ軸方向駆動用モータを示し、これについては後述する。

Ｘ軸方向移動アクチュエータ１０４は、Ｙ軸方向移動アクチュエータ１０３の動作方向と直交する方向に動作する。Ｘ軸方向移動アクチュエータ１０４の移動台１０９には、反射鏡１０５で反射されたレーザ光１０６を検査試料４１８に照射する反射鏡１０７が搭載されている。この反射鏡１０７は、反射鏡１０５のＹ軸方向の移動距離に等しいか、またはそれ以上の長さを有する。換言すれば、少なくとも検査試料４１８の幅と同じか、それよりも長い反射鏡で構成されている。なお、反射鏡１０７の設置角度は、反射鏡１０７で反射したレーザ光１０６がＸ軸方向移動アクチュエータ１０４の移動台１０９から十分離れた位置に光スポット１０２を形成できるような角度で設置され、目視による欠陥等の視認に際して移動台１０９が妨げにならないように構成されている。なお、この角度および反射鏡１０７から光スポット１０２までの距離は、適宜調節が可能である。

次に、この動作について図２の光路説明図を基づき説明する。図２において、図２（ａ）は、図１の平面図の光路図、図２（ｂ）は、その側面の光路図である。なお、各部の符号は、図１の各部の符号に対応する。光源１０１から射出されたレーザ光１０６は、反射鏡１０５で９０度方向に方向転換され、反射鏡１０７に入射する。反射鏡１０７は、Ｙ軸方向移動アクチュエータ１０３と平行に設置されている。反射鏡１０７で反射されたレーザ光１０２は、検査試料４１８上の面にレーザスポット１０２として照射される。照射角θＳは、例えば、３０度あるいは４５度等の角度が必要に応じて選ばれる。

反射鏡１０５の位置は、Ｙ軸方向移動アクチュエータ１０３によりＹ方向に駆動され、これに伴い、レーザスポット１０２の位置がＹ方向に移動する。一方、反射鏡１０７の位置は、Ｘ軸方向移動アクチュエータ１０４によりＸ軸方向に可動し、これに伴い、レーザスポット１０２の位置がＸ方向に移動する。

次に、図３を用いてレーザスポット１０２の制御方法を説明する。図３において、３０１および３０２は、それぞれＸ軸、Ｙ軸方向駆動用モータ１１０および１１１の駆動部である。なお、Ｘ軸、Ｙ軸方向駆動用モータ１１０および１１１は、例えば、移動距離の算出が容易なステップモータで構成することができる。３０３は、光源制御部で、光源１０１のオン、オフ制御、輝度の制御等を行なう。３０４は、制御部を示し、図４に示すＰＣ部４０４に相当する。なお、制御部３０４は、演算処理部３０７および記憶部３０８を有している。３０５は、表示部、３０６は、操作部であり、操作部３０６は、図４に示すポジション決め部４１７に相当する。

而して、検査試料位置決め部４０１に測定すべき検査試料４１８を載せて固定した後、目視検査作業者が例えば、ジョイスティックのような操作部３０６を操作してＸ方向モータ駆動部３０１、Ｙ方向モータ駆動部３０２を駆動し、検査試料４１８上の欠陥等の位置にレーザスポット１０２を合わせる。このとき検査試料４１８上の異物、傷、成膜ムラ等の欠陥が目視検査作業者に良く視認出きるように検査試料位置決め部４０１を種々の角度に傾斜、回転させ、照明部４０３からの照明光が検査試料４１８上に照射されるようにすることは勿論である。演算処理部３０７は、欠陥部にレーザスポット１０２が位置決めされた位置をＸ方向モータ駆動部３０１、Ｙ方向モータ駆動部３０２から読取り、ＸＹ座標位置を演算し、記憶部３０８に記憶する。また、必要に応じて表示部３０５に表示する。なお、演算処理部３０７でレーザスポット１０２のＸＹ座標位置を演算する場合、例えば、検査試料４１８に前もって、図２（ａ）に示す基準位置１１２を設定し、この位置にレーザスポット１０２を合わせ、基準となる位置を登録しておくようにすることは言うまでもない。

以上のようにして目視検査作業者が操作部３０６を操作して検査試料４１８上の発見した欠陥等にレーザスポット１０２の位置を合わせ、欠陥位置座標を記憶部３０８に順次登録することが可能になる。また、登録した欠陥等の位置をレビューする場合は、制御部３０４の記憶部３０８から登録した欠陥位置座標を読出し、Ｘ方向モータ駆動部３０１、Ｙ方向モータ駆動部３０２を制御してＸ軸方向移動アクチュエータ１０４およびＹ軸方向移動アクチュエータ１０３を駆動し、レーザスポット１０２を欠陥部に合わせ、目視検査作業者がレーザスポット１０２の位置での欠陥等の状態レビューを行うことができる。また、他の装置で欠陥等を視認したデータは、制御部３０４の記憶部３０８に読み込み、上述と同様に記憶部３０８からＸＹ座標データを読出し、これら座標データからレーザスポット１０２の位置決めをすることにより目視検査作業者がレーザスポット１０２の位置での欠陥等の状態レビューも行うことができることは言うまでもない。

本発明では、レーザスポット光１０２のサイズは、直径が１ｍｍ程度であり、検査試料４１８上のどの位置においてもほぼ同じサイズ（例えば、±２０％程度）になるようなレーザの出射広がり角を持ったレーザポット光が使用されるので、数十μから数ｍｍの欠陥等を容易に検査することが可能である。また、検査試料４１８は、ＬＣＤやＰＤＰのようなガラス基板である。そのサイズは、検査対象物の種類により異なるが、ＬＣＤ基板の場合、例えば１３００×１１００ｍｍとすると、光路長は、数百ｍｍから数ｍまで変化するので、半導体レーザやＬＥＤのような光源が望ましい。

また、本実施例では、レーザポット光の移動機構としてステップモータと歯付きベルトと直線案内機構を用いた直線移動アクチュエータを説明しているが、直線移動アクチュエータ１０３および１０４は、反射鏡１０５および１０７を直線移動出来る機構であればこれに限定されるものではない。また欠陥位置座標の登録、指示用の目視検査装置は、人による目視検査に利用するため、位置決め精度は、数十μｍ〜数百μｍ程度で良い。

また、欠陥位置を登録するにあたり、より正確な座標登録が必要な場合は、直線移動アクチュエータに直線位置検出装置等を具備し、より正確な位置を記録するようにすることもできる。

また、反射鏡１０７とレーザスポット１０２の距離は、対象物や対象となる欠陥サイズに依存するが、ＬＣＤ基板の場合、数十ｍｍから１００ｍｍ程度が適当である。

なお、上述した本発明の一実施例では、２個の反射鏡１０５および１０７を使用したが光源１０１をＹ軸方向移動アクチュエータ１０３の移動台１０８に搭載することも可能であり、そのように構成すれば、１個の反射鏡１０７でも構成することが可能である。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された目視検査装置に限定されるものではなく、上記以外の目視検査装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例の概略構成を示す図である。本発明の一実施例の光路を説明するための図である。本発明の制御回路の概略構成を示すブロック図である。従来の目視検査装置の一例を示す概略構成図である。従来の目視検査装置の他の一例を示す概略構成図である。従来の目視検査装置の更に他の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０１：光源、１０２：スポット光、１０３：Ｙ軸方向移動アクチュエータ、１０４：Ｘ軸方向移動アクチュエータ、１０５、１０７：反射鏡、１０６：レーザ光、１０８、１０９：移動台、１１０：Ｘ軸方向駆動用モータ、１１１：Ｙ軸方向駆動用モータ、３０１：Ｘ方向モータ駆動部、３０２：Ｙ方向モータ駆動部、３０３：光源制御部、３０４：演算処理部、３０５：制御部、３０６：表示部、３０７：操作部、４０１：検査試料位置決め部、４０２：レーザビーム位置決め部、４０３：照明部、４０４：ＰＣ部。

Claims

検査対象物の傾きを可変できる検査対象物位置決め部と、上記検査対象物の欠陥位置を指示する光スポットを発生する光源と、上記光源から発射される1本の光ビームを上記検査対象物の欠陥位置に照射するよう制御する光スポット位置決め部および上記光スポット位置決め部からの位置情報に基づいて上記検査対象物上の欠陥位置を算出する演算処理部からなり、上記光スポット位置決め部は、上記検査対象物位置決め部上で、上記検査対象物の周辺部で互いに直角を成す方向にそれぞれ移動する第１の直線移動機構部及び第２の直線移動機構部と、上記第１の直線移動機構部に搭載され、上記光源から上記第１の直線移動機構部と平行に発射された光ビームの方向を９０度曲げる第１の反射鏡と、上記第２の直線移動機構部に搭載され上記第１の直線移動機構部と平行に設置され、上記第１の反射鏡で反射された光ビームを所定の角度で反射して上記検査対象物上に照射させる第２の反射鏡を備え、上記第２の反射鏡の長さは、上記検査対象物の幅と同じか、それより長い長さを有し、上記第２の反射鏡の上記光ビームの反射角度は、上記第２の反射鏡が目視による欠陥等の視認の妨げにならないような角度に設定され、上記光源は、上記検査対象物の周辺部に配置され、上記光源から発射される１本の光ビームを上記第１及び第２の反射鏡で反射させ、上記検査対象物の上記欠陥位置に上記反射させた光ビームの光スポットを照射することを特徴とする目視検査装置。