JP4748133B2 - 検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光透過性の被検査物を検査する検査装置に関するものである。
従来、光透過性基板の表面の検査を行う際は、光学的な検査が多く利用されている。
図７は、従来の基板検査装置の概略図である。背景技術の説明において、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
図７において、照明１から検査対象物２に照射された光は、検査対象物２を透過して撮像機器３にて撮像される。ここで、検査対象物２の表面の状態によって撮像された画像に明暗が生じ、この明暗の程度によって検査対象物２の表面の状態が検査される。
しかしながら、このような従来の検査対象物の表面の検査では、照明１からの光の照射角度や拡散度合い、観察する角度、また反射、透過によって撮像機器３での撮像画像が異なるため、正確な検査を行うことが困難である。
そこで、前述の問題を解決するための従来の方法として、照明からの光を拡散させる検査方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
図８は、特許文献１の基板の検査装置の概略図である。
図８において、レンズシート４と照明５との間に、照明５の側にプリズムの峰が形成されたプリズムシート６を設置している。このプリズムシート６によって照明５からの光を拡散させて撮像機器７で撮像することで、レンズシート４の表面（撮像機器７側）に存在する欠陥のコントラストを高めることができる。
また、前述の問題を解決するための他の方法として、照射角度を調整した検査方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
図９は、特許文献２の基板の検査装置の概略図である。
図９において、通常の照明８とは別に、検査対象物９と平行に近い角度で光を照射する水平照明１０を設けることで、撮像機器１１での検査対象物９の裏面（照明８側）の汚れの影響を小さくしている。
特開２００６−０１７４８７号公報 特開２００２−２１４１５８号公報
しかしながら、従来の検査装置では、光透過性基板の裏面（照明側）についた傷や付着物が透過照明の光をさえぎるため、撮像機器で撮像した像において、撮像機器側の表面の傷や付着物と裏面の傷や付着物とが同様な暗い画像として入力されてしまうという課題や、検査対象物表面の傷と付着物とが同一コントラストで撮像されてしまうという課題が発生している。
本発明は上記課題を解決するためのものであり、光透過性の被検査物の表面の付着物と裏面の傷とを切り分けて高精度に検査することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための検査装置であり、被検査物に向けて拡散光を照射する照明装置と、前記被検査物からの光を撮像する撮像装置と、前記照明装置と前記撮像装置との間に配置され、前記被検査物を載置するステージと、前記ステージと前記照明装置との間に配置され、かつ、相対向する面がそれぞれ凸面を有する第１および第２屈折部材からなる一対の屈折部材と、前記撮像装置の撮像結果の階調に基づいて前記被検査物の表面の付着物と裏面の傷とを切り分けて前記被検査物の検査を行う処理装置と、を備えることを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、光透過性の被検査物の表面の付着物と裏面の傷とを切り分けて、従来に比べて４０〜５０％以上の精度で、高精度に検査することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態において、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の検査装置の概略構成図である。
図１において、基板１２は、照明装置１３と撮像機器１４（撮像装置）との間に配置されたステージ（図示せず）によって保持される。すなわち、照明装置１３と撮像機器１４は、基板１２を挟んで配置されている。ここで、基板１２と照明装置１３との間に、その凸面が撮像機器１４側に向いた第１屈折部材１５と、その凸面が照明装置１３側に向いた第２屈折部材１６とを配置する。なお、第１屈折部材１５と第２屈折部材１６は、その配列方向が等しくなるように配置する必要がある。
また、撮像機器１４の中に、第１屈折部材１５と第２屈折部材１６の配列方向と等しい配列方向を有する一次元撮像素子１７を配置する。
照明装置１３は、ロッド照明１８（ライン型照明）、ファイバーライトガイド１９、メタルハイドライドランプ２０とから構成されており、メタルハイドライドランプ２０からファイバーライトガイド１９を通してロッド照明１８から光を照射する構造となっている。メタルハイドライドランプ２０は、２５０Ｗで照度が２７０，０００ＬＸ以上となるものを用いる。
また、第１屈折部材１５、第２屈折部材１６としては、三角柱を一方の面に敷き詰めたプリズムシートを用いる。このプリズムシートの部材としては、屈折率１．４９のメタクリル酸メチル樹脂（以下、ＰＭＭＡとする。）を用いる。
ここで、本実施の形態では、被検査物である基板１２の裏面の傷に対応させるために、第１屈折部材１５、第２屈折部材１６の頂角が共に９０度程度で、その峰のピッチがランダムに５０〜２００μｍ程度となっているプリズムシートを用いる。なお、プリズムシートの頂角は６０〜１２０度が好ましい。また、プリズムシートの屈折率は、１．４〜１．６程度が好ましい。なお、必要な光学条件を満たすことができれば、第１屈折部材１５、第２屈折部材１６として、三角錐や円錐形の屈折部材を一方の面に敷き詰めたシートを用いることも可能である。
図２は、実施の形態１の検査装置の概略断面図であり、図２において、本実施の形態の配置構成を説明する。
まず、照明装置１３と第２屈折部材１６との距離ａは５ｍｍであり、第１屈折部材１５と基板１２との距離ｃは１８０ｍｍであり、基板１２と撮像機器１４との距離ｄは４００ｍｍである。ここで、第１屈折部材１５と第２屈折部材１６とは、ほぼ密着する配置構成となっているが、それぞれの屈折部材のプリズムシートのピッチがランダムであるため、完全には密着せず、それぞれの頂角が接する程度の配置関係となっている。
このように構成された検査装置において、照明装置１３から出射された光線は、第２屈折部材１６、第１屈折部材１５でそれぞれ屈折された後、基板１２を透過し、撮像機器１４で撮像される。この撮像機器１４での撮像結果に基づいて、処理装置（図示せず）で基板１２の検査を行う。
図３は、実施の形態１の検査装置における光線ベクトルを示す図である。
照明装置１３から照射される光線２１は、図３に示すような角度ばらつきを有している。
照明装置１３から第２屈折部材１６に照射された光線２１は、第２屈折部材１６で屈折して光線２２となる。この光線２２は、照明装置１３の法線２３の方向の光量が増加し、法線２３の斜め方向の光量が減少している。例えば、本実施の形態のように第２屈折部材１６に屈折率１．４９、材料がＰＭＭＡで頂角９０度のプリズムシートを用いた場合は、法線２３方向の光量が約１．５倍に増加し、法線２３を中心とした約９０度の範囲に光線２２のばらつきが制限される。
さらに、光線２２は第１屈折部材１５で屈折して光線２４となる。この光線２４は、法線２３方向の光量が激減し、法線２３の斜め方向の光量が大幅に増加する。例えば、本実施の形態のように第１屈折部材１５に屈折率１．４９、材料がＰＭＭＡで頂角９０度のプリズムシートを用いた場合において、法線２３に対する光線２４の中心角２５は、第１屈折部材１５のプリズム配列方向に約２５度の傾きを持って出射される効果が得られる。
このようにして照射された光線を用いて基板の検査を行うことで、基板１２の表面と裏面とを区別した状態で検査を行うことが可能となる。
ここで、プリズムシートでの屈折について説明する。
図４は、プリズムシートで屈折する光線の模式図である。
図４において、プリズムシート２６の頂角２７をθｔとし、プリズムシート２６から出射される光線２８の出射角度２９をθｘとする。
図５は、プリズムシートの頂角θｔと光線の出射角度θｘの関係を示す図である。
実施の形態１のように、屈折率１．４９で材料がＰＭＭＡのプリズムシートを用いた場合における、プリズムシートの頂角θｔと光線の出射角度θｘの関係のグラフは、図５に示すようになる。図５に示すように、頂角が９０度の場合は屈折角が約２５度となる。
検査条件に応じて図５に示す性質を利用して光線の出射角度を調整することで、より精度の高い検査を行うことができる。
図６は、実施の形態１の撮像機器での階調を示す図である。
図６において、基板表面の付着物がある箇所を撮像した位置（Ａ）での階調は約１０階調となり、基板を透過して付着物や傷のない箇所を撮像した位置（Ｂ）での階調は約２００階調となり、基板裏面の傷のある箇所を撮像した位置（Ｃ）での階調は約３０階調となる。これらの撮像結果を用いて、基板の表面と裏面の区別、および付着物と傷の区別を行うことで、より高精度な検査を行うことができる。本実施の形態では、０〜２０階調となった位置を基板表面に付着物が付着した状態だと判断し、２０〜１００階調となった位置を基板裏面に傷がある状態だと判断し、１００〜２００階調となった位置を表裏面に付着物や傷のない基板の状態とする。
本発明の検査装置は、基板の表裏面で異なる基準で検査を行う装置などに適用することができる。
実施の形態１の検査装置の概略構成図 実施の形態１の検査装置の概略断面図 実施の形態１の検査装置における光線ベクトルを示す図 プリズムシートで屈折する光線の模式図 プリズムシートの頂角θｔと光線の出射角度θｘの関係を示す図 実施の形態１の撮像機器での階調を示す図 従来の基板検査装置の概略図 特許文献１の基板の検査装置の概略図 特許文献２の基板の検査装置の概略図
符号の説明
１３ 照明装置
１４ 撮像装置
１５ 第１屈折部材
１６ 第２屈折部材
１７ 一次元撮像素子
１８ ロッド照明
１９ ファイバーライトガイド
２０ メタルハイドライドランプ

Claims (5)

  1. 光透過性の被検査物に向けて拡散光を照射する照明装置と、
    前記被検査物からの光を撮像する撮像装置と、
    前記照明装置と前記撮像装置との間に配置され、前記被検査物を載置するステージと、
    前記ステージと前記照明装置との間に配置され、かつ、相対向する面がそれぞれ凸面を有する第１および第２屈折部材からなる一対の屈折部材と、
    前記撮像装置の撮像結果の階調に基づいて前記被検査物の表面の付着物と裏面の傷とを切り分けて前記被検査物の検査を行う処理装置と、を備えることを特徴とする検査装置。
  2. 前記第１屈折部材の凸面の配列方向と前記第２屈折部材の凸面の配列方向が平行な方向であること
    を特徴とする請求項１記載の検査装置。
  3. 前記第１屈折部材と前記第２屈折部材は、共に６０〜１２０度の頂角を有するプリズムシートであること
    を特徴とする請求項１または２記載の検査装置。
  4. 前記第１屈折部材の頂角と前記第２屈折部材の頂角とが、ほぼ接する程度かつ密着しない程度の配置関係であること
    を特徴とする請求項３記載の検査装置。
  5. 前記撮像装置が、前記第１屈折部材および前記第２屈折部材の凸面の配列方向と垂直な方向に配列された撮像素子により構成されていること
    を特徴とする請求項１から４いずれか記載の検査装置。
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