JP6015477B2

JP6015477B2 - 外観検査方法及び外観検査装置

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Publication number: JP6015477B2
Application number: JP2013022164A
Authority: JP
Inventors: 正道永井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP2014153146A

Description

本発明は、基板の配置状態を検査する外観検査方法及び外観検査装置に関する。

太陽電池セルなどの半導体装置の外観検査においては、基板が適正な位置に正常な姿勢で配置されていることが必要である。例えば、製造工程では基板がサンプルホルダに装着されて処理装置に搬入されるため、サンプルホルダに基板が正常な姿勢で装着されている必要がある。また、基板の表面状態を検査するために、基板の存在する領域を確認する必要がある。このため、基板をカメラなどの撮像装置によって撮影し、基板の配置状態が検査される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−６５８６８号公報

基板が適正な位置に正常な姿勢で配置されているか否かを判定する外観検査においては、基板全体ではなく基板の外辺の位置を検出することによって、基板の位置や姿勢を判定することができる。このとき、検出対象の外辺の延伸する方向（以下において、「幅方向」という。）に沿って基板を等分割し、分割された検査領域毎に基板の外辺を検出する方法を採用可能である。

このとき、基板が傾いて配置されていることなどを考慮して、幅方向に垂直な方向（以下において、「高さ方向」という。）にマージンを持たせて検査領域の範囲を設定する必要がある。しかし、高さが同じに設定された同一面積の複数の検査領域について基板の外辺を検出する場合、検査領域の面積が無駄に広く、外観検査に要する時間が増大するという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、基板の配置状態の検査に要する時間を抑制できる外観検査方法及び外観検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、矩形状の基板の外辺を検出する外観検査方法において、（イ）検出対象の外辺の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅で、外辺の検出を行う領域を複数の検査領域に分割するステップと、（ロ）複数の検査領域の１つを基準領域として選択し、幅方向に垂直な高さ方向に沿った第１の検出長さの範囲で、基準領域について外辺の位置を検出するステップと、（ハ）検出された基準領域の外辺の位置を用いて、基準領域に隣接する検査領域の高さ方向の基準位置を設定するステップと、（ニ）基準位置と第１の検出長さよりも短い第２の検出長さとによって定義される領域を高さ方向の範囲として、基準領域に隣接する検査領域において外辺を検出するステップと、（ホ）複数の検査領域それぞれについて外辺が検出されるまで、外辺を検出された検査領域に隣接し且つ外辺を未検出の検査領域について、外辺を検出された検査領域の外辺の位置を用いて高さ方向の基準位置を設定し、第２の検出長さを高さ方向の範囲として外辺の検出を繰り返すステップとを含む外観検査方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、矩形状の基板の外辺を検出する外観検査装置であって、（イ）検出対象の外辺の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅で、外辺の検出を行う領域を複数の検査領域に分割する分割装置と、（ロ）複数の検査領域の１つを基準領域として選択し、幅方向に垂直な高さ方向に沿った第１の検出長さの範囲で、基準領域について外辺の位置を検出する第１の検出装置と、（ハ）検出された基準領域の外辺の位置を用いて、基準領域に隣接する検査領域の高さ方向の基準位置を設定する第１の設定装置と、（ニ）基準位置と第１の検出長さよりも短い第２の検出長さとによって定義される領域を高さ方向の範囲として、基準領域に隣接する検査領域において外辺を検出する第２の検出装置と、（ホ）外辺を検出された検査領域に隣接し且つ外辺を未検出の検査領域について、外辺を検出された検査領域の外辺の位置を用いて高さ方向の基準位置を設定する第２の設定装置とを備え、複数の検査領域それぞれについて外辺が検出されるまで、第２の設定装置によって設定された基準位置と第２の検出長さとによって定義される領域を高さ方向の範囲として、外辺を未検出の検査領域について第２の検出装置が外辺の検出を繰り返す外観検査装置が提供される。

本発明によれば、基板の配置状態の検査に要する時間を抑制できる外観検査方法及び外観検査装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る外観検査方法の検査領域を示す模式図である。本発明の実施形態に係る外観検査装置を示す模式図である。本発明の実施形態に係る外観検査方法を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態に係る外観検査方法における検査領域の設定方法を説明するための第１の模式図である。本発明の実施形態に係る外観検査方法における検査領域の設定方法を説明するための第２の模式図である。比較例の外観検査方法における検査領域の設定方法を説明するための模式図である。本発明の実施形態に係る外観検査方法により検出される外辺の例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る外観検査方法により検出される外辺の他の例を示す模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施形態に係る外観検査方法は、基板の外辺を検出することによって基板の配置状態を検査する外観検査に使用される。なお、図１に示すように、基板１００の外辺１０１の検出を行う領域を幅方向（Ｘ方向）に沿って複数の検査領域Ｒ１〜Ｒ７に分割し、外辺１０１が検出される。そして、検査領域Ｒ１〜Ｒ７について高さ方向の基準位置と長さを設定し、検査領域Ｒ１〜Ｒ７のそれぞれにおいて外辺１０１の検出を行う。図１は、基板１００の主面の面法線方向から見た図である。

以下において、検査領域Ｒ１〜Ｒ７を総称して「検査領域Ｒ」という。なお、図１では外辺１０１の検出を行う領域を７つの検査領域Ｒに分割する例を示したが、検査領域Ｒの数が７以外であってもよい。検査領域Ｒの数は、検査対象の基板１００のサイズや検査の精度などに応じて、適宜設定される。

実施形態に係る外観検査方法は、例えば図２に示す外観検査装置１によって実施可能である。外観検査装置１は、分割装置１１、第１の検出装置１２、第１の設定装置１３、第２の検出装置１４、及び第２の設定装置１５を備える。

分割装置１１は、検出対象の外辺１０１の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅で、外辺の検出を行う領域を複数の検査領域Ｒに分割する。第１の検出装置１２は、複数の検査領域Ｒの１つを基準領域として選択し、幅方向に垂直な高さ方向に沿った第１の検出長さの範囲で、基準領域について外辺１０１の位置を検出する。第１の設定装置１３は、検出された基準領域の外辺１０１の位置を用いて、基準領域に隣接する検査領域Ｒの高さ方向の基準位置を設定する。第２の検出装置１４は、基準位置と第１の検出長さよりも短い第２の検出長さとによって定義される領域を高さ方向の範囲として、基準領域に隣接する検査領域Ｒにおいて外辺１０１を検出する。第２の設定装置１５は、外辺１０１を検出された検査領域Ｒに隣接し且つ外辺１０１を未検出の検査領域Ｒについて、外辺１０１を検出された検査領域Ｒの外辺１０１の位置を用いて高さ方向の基準位置を設定する。そして、外観検査装置１では、複数の検査領域Ｒそれぞれについて外辺１０１が検出されるまで、第２の設定装置１５によって設定された基準位置と第２の検出長さとによって定義される領域を高さ方向の範囲として、外辺１０１を未検出の検査領域Ｒについて第２の検出装置１４によって外辺１０１の検出が繰り返される。

なお、検査作業者の目視によって外辺１０１を検出することも可能である。外辺１０１を検出するために、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラや相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラなどの撮像装置によって、基板１００の画像情報Ｉが外観検査装置１によって取得される。

以下に、図３に示したフローチャートを参照して、本発明の実施形態に係る外観検査方法を説明する。

ステップＳ１において、分割装置１１が、検出対象の外辺１０１の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅Ｗで、図１に示したように外辺１０１の検出を行う領域を検査領域Ｒ１〜Ｒ７に分割する。

ステップＳ２において、第１の検出装置１２が、検査領域Ｒ１〜Ｒ７の１つを基準領域として選択する。基準領域は任意に選択可能であるが、外辺１０１が存在する可能性の高い検査領域Ｒを基準領域に選択することが好ましい。以下では、中央付近の検査領域Ｒ４を基準領域として選択した場合について例示的に説明する。次いで、幅方向に垂直な高さ方向（Ｙ方向）に沿った第１の検出長さＨ１の範囲で、検査領域Ｒ４について外辺１０１の位置を検出する。例えば、第１の検出装置１２によって、基板１００の画像データを用いて検査領域Ｒ４の外辺１０１の位置が自動検出される。

ステップＳ３において、検出された基準領域の外辺１０１の位置を用いて、第１の設定装置１３によって、基準領域に隣接する検査領域の高さ方向の基準位置が設定される。例えば、基準領域として選択した検査領域Ｒ４に隣接する検査領域Ｒ５の高さ方向の基準位置を設定する。以下では、基準位置を検査領域Ｒの高さ方向の中心位置とする。そして、図４に示すように、検査領域Ｒ４で検出された外辺１０１の幅方向の中心位置Ｐ４の高さ方向の位置を、検査領域Ｒ５の高さ方向の中心位置Ｐ５１として設定する。上記のようにして、検査領域Ｒ４の外辺１０１の位置を用いて、検査領域Ｒ５の高さ方向の基準位置が設定される。

次に、ステップＳ４において、第２の検出装置１４が、基準位置と第１の検出長さＨ１よりも短い第２の検出長さＨ２とによって定義される領域を高さ方向の範囲として、基準領域に隣接する検査領域Ｒにおいて外辺１０１を検出する。具体的には、基準位置である中心位置Ｐ５１を中心とし、第２の検出長さＨ２を高さ方向の長さとして、検査領域Ｒ５において外辺１０１を検出する。

その後、ステップＳ５〜ステップＳ６において、検査領域Ｒそれぞれについて外辺１０１が検出されるまで、外辺１０１を検出された検査領域Ｒに隣接し且つ外辺１０１を未検出の検査領域Ｒについて、外辺の検出を繰り返す。具体的には、検査領域Ｒそれぞれについて、外辺１０１を検出された隣接する検査領域Ｒの外辺１０１の位置を用いて第２の設定装置１５によって高さ方向の基準位置が設定され、第２の検出装置１４によって第２の検出長さＨ２を高さ方向の範囲として外辺１０１が検出される。検査領域Ｒそれぞれについて外辺１０１が検出されると、処理は終了する。

例えば、ステップＳ５において検査領域Ｒ４及び検査領域Ｒ５について外辺１０１が検出された状態では、処理はステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６において、検査領域Ｒ５に隣接し、且つ、外辺１０１が未検出の検査領域Ｒ６について、高さ方向の位置を決定する。図５に例示したように、検査領域Ｒ５で検出された外辺１０１の幅方向の中心位置Ｐ５２の高さ方向の中心位置を、検査領域Ｒ６の高さ方向の中心位置Ｐ６１として設定する。そして、第２の検出長さＨ２を高さ方向の範囲として、検査領域Ｒ６において外辺１０１を検出する。更に、図示を省略するが、検査領域Ｒ６の幅方向の中心位置の高さ方向の位置を検査領域Ｒ７の高さ方向の中心位置として設定する。そして、第２の検出長さＨ２を高さ方向の範囲として、検査領域Ｒ７において外辺１０１を検出する。

外辺１０１を未検出の検査領域Ｒ１〜Ｒ３についても同様に、外辺１０１の検出を繰り返す。即ち、検査領域Ｒ４に隣接する検査領域Ｒ３について、検査領域Ｒ４の幅方向の中心位置Ｐ４の高さ方向の位置を高さ方向の中心位置とし、第２の検出長さＨ２を高さ方向の範囲として、外辺１０１を検出する。同様に、検査領域Ｒ３の外辺１０１の位置を用いて検査領域Ｒ２の高さ方向の範囲を設定し、検査領域Ｒ２において外辺１０１を検出する。更に、検査領域Ｒ２の外辺１０１の位置を用いて検査領域Ｒ１の高さ方向の範囲を設定し、検査領域Ｒ１において外辺１０１を検出する。

以上により、すべての検査領域Ｒにおいて、基板１００の検出対象の外辺１０１が検出される。

上記の外観検査方法では、基準領域において外辺１０１を検出するための第１の検出長さＨ１は、任意に設定可能である。ただし、基準領域に外辺１０１が含まれるように第１の検出長さＨ１を設定する必要がある。例えば、基板１００の傾きが許容範囲である場合や表面検査を実施できる所定位置に基板１００が配置されている場合に、外辺１０１が基準領域に含まれるように第１の検出長さＨ１を設定する。基準領域に外辺１０１が含まれるようにするために、第１の検出長さＨ１は余裕をもって設定されることが好ましい。

基準領域として選択された検査領域Ｒの面積は「Ｗ×Ｈ１」であるが、基準領域以外の検査領域Ｒの面積は「Ｗ×Ｈ２」である。第２の検出長さＨ２は第１の検出長さＨ１よりも短いため、基準領域以外の検査領域Ｒの面積は、基準領域の面積よりも小さい。このため、すべての検査領域Ｒの高さ方向の長さが第１の検出長さＨ１である場合に比べて、検査時間を短縮することができる。

第２の検出長さＨ２は、例えば基板１００の許容される傾きなどに応じて設定される。第２の検出長さＨ２は、例えば第１の検出長さＨ１の半分（Ｈ１／２）、３分の１（Ｈ１／３）、４分の１（Ｈ１／４）などに設定される。許容される基板１００の傾きが小さいほど、第２の検出長さＨ２は短く設定される。外辺１０１を検出しやすくするためには、第２の検出長さＨ２は第１の検出長さＨ１の半分（Ｈ１／２）程度に設定される。

なお、外辺１０１が検出されない検査領域Ｒが存在する場合には、外観検査を停止できる。そして、例えば基板１００の位置が修正される。或いは、基準領域を変更したり、第１の検出長さＨ１や第２の検出長さＨ２を変更したりするなどの対策をした後、外観検査が再度実施される。

図６に示した比較例の方法では、幅方向に均等に分割された検査領域Ｒ１１〜検査領域Ｒ１７の高さ方向の長さが一定である。つまり、すべての検査領域について同一面積の範囲で検出対象の外辺１０１を検出する。この場合、すべての検査領域において外辺１０１を検出するために、高さ方向の長さを余裕を持って設定する必要がある。

これに対し、本発明の実施形態に係る外観検査方法では、外辺１０１の高さ方向の位置に基づいて、外辺１０１を検出済みの検査領域Ｒに隣接する検査領域Ｒの高さ方向の長さを短く設定できる。このため、図６に示した比較例に比べて、検査領域の総面積が狭い。その結果、検出対象の外辺１０１を高速に検出できる。

図１では、検出対象の外辺１０１が延伸する幅方向が紙面の横方向であり、高さ方向が紙面の縦方向である例を示した。しかし、幅方向及び高さ方向が他の方向であってもよく、例えば、外辺１０１が延伸する幅方向が縦方向であり、高さ方向が横方向であってもよい。

上記では基板１００の上辺を検出する例を説明したが、下辺、或いは左右辺のいずれかを検出してもよい。また、１つの外辺のみを検出する例を示したが、２以上の外辺を検出してもよい。検査の目的などに応じて、検出する外辺の数を選択可能である。

図１に示したように１つの外辺１０１を検出することにより、基板１００の傾きと幅方向の長さを確認することができる。一方、図７に太線で示した基板１００の隣接する２つの外辺１０１ａと外辺１０１ｂとを検出することにより、基板１００の傾きと幅方向及び高さ方向の長さを確認することができる。また、図８に示すように、３つの外辺１０１ａ〜外辺１０１ｃを検出することにより、或いは４つの外辺１０１ａ〜外辺１０１ｄを検出することにより、基板１００の形状も確認することができる。

上記に説明した外観検査方法は、例えば、基板１００の外観検査を行う場合に基板１００が検査可能領域に配置されているか否かを判断するために使用可能である。例えば、基板１００の表面の外観検査において基板１００が所定の範囲に配置されていない場合には、基板１００を外観検査が可能な所定の位置に移動させる。

また、基板１００がサンプルホルダに正常な姿勢で装着されているか否かを判定する外観検査にも使用可能である。即ち、基板１００の外辺１０１を検出することによって、サンプルホルダに装着されている基板１００の姿勢を判定することができる。例えば、基板１００の外辺１０１が所定の角度以内で延伸している場合には、基板１００がサンプルホルダに正常な姿勢で装着されていると判定される。その場合には、基板１００を装着したサンプルホルダが、プロセス処理装置に搬入されるなどして、基板１００に対する処理が実施される。一方、基板１００がサンプルホルダに正常な姿勢で装着されていないと判定された場合には、基板１００がサンプルホルダから一旦取り外され、改めて基板１００がサンプルホルダに装着される。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る外観検査方法及び外観検査装置１では、外辺１０１を検出済みの検査領域Ｒでの外辺１０１の位置情報を用いて、隣接する検査領域Ｒの高さ方向の長さを短く設定することができる。これにより、すべての検査領域Ｒにおいて高さ方向の長さが一定である場合に比べて、検査面積を小さくできる。その結果、基板１００の配置状態の検査に要する時間を抑制可能な外観検査方法を提供することができる。

また、隣接する検査領域Ｒにおける外辺１０１の位置情報を用いるため、基板１００の主面の面法線方向を中心軸とする回転への追従性が向上する。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記では検出された外辺１０１の位置を用いて、隣接する検査領域Ｒの高さ方向の中心位置が基準位置として設定される例を説明した。中心位置以外にも、例えば検査領域Ｒの高さ方向の端部の位置などを基準位置として設定してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

Ｒ１〜Ｒ７…検査領域
Ｗ…検出幅
第１の検出長さ…Ｈ１
第２の検出長さ…Ｈ２
１…外観検査装置
１１…分割装置
１２…第１の検出装置
１３…第１の設定装置
１４…第２の検出装置
１５…第２の設定装置
１００…基板
１０１…外辺

Claims

矩形状の基板の外辺を検出する外観検査方法において、
検出対象の前記外辺の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅で、前記外辺の検出を行う領域を複数の検査領域に分割するステップと、
前記複数の検査領域の１つを基準領域として選択し、前記幅方向に垂直な高さ方向に沿った第１の検出長さの範囲で、前記基準領域について前記外辺の位置を検出するステップと、
検出された前記基準領域の前記外辺の位置を用いて、前記基準領域に隣接する前記検査領域の前記高さ方向の基準位置を設定するステップと、
前記基準位置と前記第１の検出長さよりも短い第２の検出長さとによって定義される領域を前記高さ方向の範囲として、前記基準領域に隣接する前記検査領域において前記外辺を検出するステップと、
前記複数の検査領域それぞれについて前記外辺が検出されるまで、前記外辺を検出された前記検査領域に隣接し且つ前記外辺を未検出の検査領域について、前記外辺を検出された前記検査領域の外辺の位置を用いて前記高さ方向の前記基準位置を設定し、前記第２の検出長さを前記高さ方向の範囲として前記外辺の検出を繰り返すステップと
を含むことを特徴とする外観検査方法。
前記基準位置が前記検査領域の前記高さ方向の中心位置であり、
前記外辺を検出された前記検査領域における前記外辺の前記幅方向の中心位置の前記高さ方向の位置を、前記外辺を検出された前記検査領域に隣接する検査領域の前記高さ方向の中心位置とすることを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
前記第２の検出長さが、前記第１の検出長さの１／２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の外観検査方法。
前記基板の１つの外辺を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の外観検査方法。
前記基板の隣接する２つの外辺を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の外観検査方法。
前記基板の３乃至４つの外辺を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の外観検査方法。
矩形状の基板の外辺を検出する外観検査装置であって、
検出対象の前記外辺の延伸する幅方向に沿った一定の検出幅で、前記外辺の検出を行う領域を複数の検査領域に分割する分割装置と、
前記複数の検査領域の１つを基準領域として選択し、前記幅方向に垂直な高さ方向に沿った第１の検出長さの範囲で、前記基準領域について前記外辺の位置を検出する第１の検出装置と、
検出された前記基準領域の前記外辺の位置を用いて、前記基準領域に隣接する前記検査領域の前記高さ方向の基準位置を設定する第１の設定装置と、
前記基準位置と前記第１の検出長さよりも短い第２の検出長さとによって定義される領域を前記高さ方向の範囲として、前記基準領域に隣接する前記検査領域において前記外辺を検出する第２の検出装置と、
前記外辺を検出された前記検査領域に隣接し且つ前記外辺を未検出の検査領域について、前記外辺を検出された前記検査領域の外辺の位置を用いて前記高さ方向の前記基準位置を設定する第２の設定装置と
を備え、
前記複数の検査領域それぞれについて前記外辺が検出されるまで、前記第２の設定装置によって設定された前記基準位置と前記第２の検出長さとによって定義される領域を前記高さ方向の範囲として、前記外辺を未検出の検査領域について前記第２の検出装置が前記外辺の検出を繰り返すことを特徴とする外観検査装置。
前記基準位置が前記検査領域の前記高さ方向の中心位置であり、
前記外辺を検出された前記検査領域における前記外辺の前記幅方向の中心位置の前記高さ方向の位置を、前記外辺を検出された前記検査領域に隣接する検査領域の前記高さ方向の中心位置とすることを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置。
前記第２の検出長さが、前記第１の検出長さの１／２であることを特徴とする請求項７又は８に記載の外観検査装置。
前記基板の１つの外辺を検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の外観検査装置。
前記基板の隣接する２つの外辺を検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の外観検査装置。
前記基板の３乃至４つの外辺を検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の外観検査装置。