JP7389321B2 - 基板の検査装置、基板の検査方法 - Google Patents

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が、用途によっては基板の表面が平滑であることが求められるため、基板表面の凹凸を検出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

しかしながら、特許文献１では、光照射部から照射された光が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必要があるため、広い範囲に渡って画像を取得できる撮像手段が必要とされていた。また、検出した散乱光と、欠陥の位置や、大きさとを結びつける具体的な手段は開示されておらず、基板表面の凹凸を検出する検査装置として使用できるものではなかった。

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、基板表面の凹凸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上に設置した基板の表面に対して線状の光を照射する光源と、
前記基板の表面のうち、前記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、かつ前記明領域と前記明領域に隣接した暗領域とを含む撮像領域を撮像する撮像手段と、
前記基板の表面の前記明領域の位置を変化させる照射位置制御手段と、
前記撮像手段により得られた画像を処理する画像処理手段と、を有し、
前記画像処理手段は、前記撮像手段により得られた前記基板の表面の画像ボリュームデータについて、前記明領域と、前記暗領域との境界の輝度値での等値面画像を作成することで、前記明領域と、前記暗領域との境界を取出す基板の検査装置を提供する。

本発明の一態様によれば、基板表面の凹凸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検査装置の模式図。 光源から基板表面に照射した線状の光と、撮像する領域の説明図。 実施例１において１回目に測定し、画像処理工程後に得られた基板表面の画像。 実施例１において２回目に測定し、画像処理工程後に得られた基板表面の画像。 実施例２において画像処理工程後に得られた画像。 図５の一部拡大図。

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、基板表面の凹凸を検出することが可能な基板の検査装置について鋭意検討を行った。検討を行う中で、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ことに着目した。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ことを見出し、本発明を完成させた。

ここで、図１に本実施形態の基板の検査装置１０の斜視図を示す。

本実施形態の基板の検査装置１０は、基板を設置する基板用ステージ１１と、基板用ステージ１１上に設置した基板の表面に対して線状の光を照射する光源１２と、撮像手段１３と、照射位置制御手段１４と、画像処理手段１５とを有することができる。
撮像手段１３は、基板の表面のうち、光源１２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撮像領域を撮像することができる。
照射位置制御手段１４は、基板表面の明領域の位置を変化させることができる。
画像処理手段は、撮像手段１３により得られた画像を処理することができる。

各部材について以下に説明する。
（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、例えば照射位置制御手段により明領域を移動させるために基板側を移動させる場合、基板用ステージ１１を水平方向に移動できるように、基板用ステージ１１に移動機構を設けておくことができる。また、例えば基板用ステージ１１上に設置した基板の傾きを補正し、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。

なお、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。ただし、光源からの光の少なくとも一部を基板の表面で反射できる基板であることが好ましい。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１２は、基板用ステージ１１上に設置した基板の表面に対して線状の光を照射できるように構成されていればよく、光源の種類等の具体的な構成については特に限定されない。

線状の光としては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、該線状の光の長手方向が検査を行う基板の幅方向に沿うように光を照射する場合、効率的に検査を行う観点から、例えば検査を行う基板の幅方向全体に渡って光を照射し、明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。

光源の発光手段としては線状の光を形成できればよく、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、光の波長も特に限定されず、評価を行う基板の表面で少なくとも一部の光を反射し、撮像手段１３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。

本実施形態の基板の検査装置では、基板表面のうち、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する暗領域とを同時に含む撮像領域を撮像手段１３により撮像することができる。そして、明領域の位置を変化させながら、撮像領域を撮影することを、得られた撮像領域の画像をつなぎ合わせた場合に検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像が得られるまで繰り返し実施することが好ましい。

このため、同時に撮像できる撮像領域を多くし、撮像する回数を少なくすることで検査を効率化する観点から、光源１２は、互いに平行な複数の線状の光を同時に照射できることが好ましい。そこで、光源１２は、互いに平行な複数の線状の光を基板の表面に対して照射することが可能なように構成されていることが好ましい。この場合には、基板に照射した複数の線状の光を反射する複数の明領域の間に、暗領域が形成されるように、複数の線状の光の間隔を調整しておくことが好ましい。なお、複数の線状の光を基板の表面に対して照射する場合、該線状の光は同じ形状であっても良く、異なる形状であっても良い。ただし、検査を容易に行えることから、複数の線状の光は同じ形状であることが好ましい。

光源１２は例えば図１に示したように基板の検査装置１０に設置されたアーム１６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１２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。
（撮像手段）
撮像手段１３は、基板の表面のうち、光源１２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撮像領域を撮像することができる。

ここで、図２を用いて撮像手段１３により撮像する撮像領域について説明する。

図２は、基板２０の表面を示しており、光源から、互いに平行な２本の線状の光が照射されている状態を示している。このように光源から基板２０に線状の光が照射されることで、基板２０の表面には、光源からの光を反射する明領域２１Ａ、２１Ｂが形成される。明領域２１Ａ、２１Ｂは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、明領域２１Ａ、２１Ｂ以外の領域は、光源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２１Ａ、２１Ｂと比較して暗い暗領域となり、基板２０上には暗領域２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが形成される。

この場合、撮像手段は、少なくとも例えば明領域２１Ａの長手方向に沿って、すなわち図中のＸ軸方向に沿って、明領域２１Ａと、明領域２１Ａに隣接した暗領域２２Ａとを含む、点線で囲まれた撮像領域２３Ａを撮像することができる。なお、この場合は少なくとも撮像領域２３Ａを含む領域を撮影すればよく、撮像領域２３Ａの周辺も併せて撮像しても良い。撮像領域２３Ａ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。

また、撮像手段により撮像する領域は、撮像領域２３Ａに限定されず、図２に示した例の場合、撮像領域２３Ａ～２３Ｄ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、撮像領域２３Ｂは、明領域２１Ａと、明領域２１Ａに隣接した暗領域２２Ｂとを含む点線で囲まれた領域となる。撮像領域２３Ｃは、明領域２１Ｂと、明領域２１Ｂに隣接した暗領域２２Ｂとを含む点線で囲まれた領域となる。撮像領域２３Ｄは、明領域２１Ｂと、明領域２１Ｂに隣接した暗領域２２Ｃとを含む点線で囲まれた領域となる。

明領域２１Ａの上部側の領域である撮像領域２３Ａと、明領域２１Ａの下部側の撮像領域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、撮像領域２３Ａの画像をつなぎ合わせた場合と、撮像領域２３Ｂ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撮像領域を選択することもできる。

各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、撮像領域を含む基板の表面全体を撮像しても良い。

撮像手段は、上述のように基板に形成された明領域の長手方向に沿って、明領域と暗領域とを含む撮像領域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１３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（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサや、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）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１３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１３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。

撮像手段１３は例えば図１に示したように基板の検査装置１０に設置されたアーム１６に固定しておくこともでき、アーム１６には既述の様に光源１２も併せて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。
（照射位置制御手段）
既述の様に、本実施形態の基板の検査装置では、基板表面のうち、明領域の長手方向に沿い、かつ明領域と暗領域とを同時に含む撮像領域を撮像手段１３により撮像することができる。そして、明領域の位置を変化させながら、撮像領域を撮影することを、得られた撮像領域の画像をつなぎ合わせた場合に検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像が得られるまで繰り返し実施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は、基板の表面に形成した明領域の位置を変化させる照射位置制御手段１４を有することができる。

照射位置制御手段１４は、例えば明領域を該明領域の長手方向と直交する方向、すなわち図２中のＹ軸方向に移動させることができる。この場合、例えば照射位置制御手段１４は、基板用ステージ１１と光源１２とのうち、少なくとも一方の移動を制御することができる。

例えば光源１２が照射する線状の光の長手方向が、図１中の矢印１１Ａと直交する方向の場合、基板用ステージ１１を、図１中の矢印１１Ａの方向に、もしくは矢印１１Ａと反対の方向に移動させることで、基板用ステージ１１上に設置した基板を移動させることができる。これにより、基板上に形成した明領域の位置を、明領域の長手方向と直交する方向に移動することができる。

また、光源１２は、既述の様に例えば図１に示すようにアーム１６に固定しておくことができ、アーム１６を図中の矢印１６Ａの方向に、もしくは矢印１６Ａと反対の方向に回転させることで、光源１２からの線状の光の照射位置を変化させることができる。このため、明領域の位置も移動させることができる。

そこで、例えば基板用ステージ１１、および光源１２を固定したアーム１６から選択された少なくとも１つの部材に、各部材を移動、もしくは回転させるための駆動手段、例えばモーター等を設けておくことができる。そして、照射位置制御手段１４は、係る駆動手段と接続しておき、その変位量や変位の方向を制御することができる。

なお、光源１２を移動させる場合、撮像手段１３も、線状の光の照射位置の変化にあわせて移動できるように構成することもできる。

明領域の移動方向は明領域の長手方向と直交する方向に限定されるものではなく、例えば明領域が、基板の周方向に沿って回転するように構成することもできる。この場合、基板用ステージ１１を、水平面内で回転するように、モーター等の駆動手段を配置し、該駆動手段に照射位置制御手段１４を接続しておくことができる。

照射位置制御手段１４が基板の表面に形成した明領域を移動させることで、撮像手段１３により撮像する撮像領域を移動させ、撮像領域を撮像した画像をつなぎ合わせた場合に、検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像が形成できることが好ましい。このため、例えば基板の表面の任意の端部である第１の端部に明領域を形成後、該明領域を、該明領域の長手方向と直交する方向に沿って、第１の端部の反対側、すなわち第１の端部と基板の中心とを通る直線が基板の端部と直交する第２の端部まで移動させることが、効率的かつ基板表面を隙間なく撮像できるため好ましい。

照射位置制御手段１４により明領域を移動させる際、例えば明領域を一定量移動させる毎に撮像手段１３により、明領域と暗領域とを含む撮像領域を撮像し、後述する画像処理手段によりつなぎ合わせることができる。そして、撮像手段１３により撮像した複数枚の撮像領域の画像をつなぎ合わせることで検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像を形成することが好ましい。このため、撮像手段によりｎ回目に撮像領域を撮像した後、ｎ＋１回目に撮像領域を撮像するまでに照射位置制御手段により明領域を移動させる距離と、つなぎ合わせる画像の幅、すなわち撮像領域の幅とが一致するように明領域を移動させることが好ましい。
（画像処理手段）
画像処理手段１５は、撮像手段１３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（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け集積回路）などであって、撮像手段１３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１３が撮像した画像から、必要に応じて既述の撮像領域に対応する例えば短冊状の画像を切り出し、明領域の移動方向に沿って並べ、つなぎ合わせることで、基板表面全体の画像を形成することができる。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。

撮像手段１３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１７に出力することができ、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凹凸を検出できる。なお、出力手段１７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。

また、画像処理手段１５は、例えばＡＩ（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を備えておくことができ、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。

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１３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１３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、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、例えば蛍光灯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。

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。

本実施形態の基板の検査装置は、例えば基板を水平にする傾き補正手段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。

以上に説明した本実施形態の基板の検査装置によれば、光源、撮像手段、基板用ステージを備えたシンプルな装置構成により、容易に基板表面の凹凸を検出することが可能になる。
［基板の検査方法］
次に、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。

基板用ステージ上に設置された基板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。
基板の表面のうち、少なくとも、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撮像領域を撮像手段により撮像する撮像工程。
基板の表面の明領域の位置を変化させる照射位置移動工程。
撮像工程と照射位置移動工程とを繰り返し実施する繰り返し工程。
撮像工程で得られた画像を処理する画像処理工程。

以下、各工程について説明する。
（光照射工程）
光照射工程では、基板用ステージ上に設置された基板の表面に対して、光源から線状の光を照射することができる。

光源や、線状の光の形状等については既述のため詳細な説明は省略するが、光源としては既述の様に線状の光を照射できる手段を用いることができ、その構成は特に限定されない。ただし、特に検査の効率化の観点から、光源は互いに平行な複数の線状の光を、基板の表面に対して照射することが可能であることが好ましい。この場合には、基板に照射した複数の線状の光を反射する複数の明領域の間に、暗領域が形成されるように、複数の線状の光の間隔を調整しておくことが好ましい。

なお、後述する照射位置移動工程において、基板の表面に形成した明領域を移動させることで、撮像手段により撮像する撮像領域を移動させ、撮像領域を撮像した画像をつなぎ合わせた場合に検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像が形成できることが好ましい。このため、例えば光照射工程では、まず基板の表面の任意の端部である第１の端部に明領域を形成できるように光源から光を照射することが好ましい。そして、後述する照射位置移動工程では、明領域を、該明領域の長手方向と直交する方向に沿って、上記第１の端部と反対側の端部、すなわち第１の端部と基板の中心とを通る直線が基板の端部と直交する第２の端部まで移動させることが効率的かつ基板表面を隙間なく撮像できるため好ましい。
（撮像工程）
撮像工程では、基板用ステージ上に設置した基板の表面のうち、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撮像領域を撮像することができる。撮像工程では、少なくとも撮像領域を含む領域を撮影すればよく、撮像領域の周辺も併せて撮像しても良い。撮像領域の周囲の領域も併せて撮像した場合、後述する画像処理工程において、目的とする撮像領域を撮像した画像から切り出すことができる。

撮像領域については図２を用いて既に説明したため、ここでは説明を省略する。

なお、撮像工程においては同時に複数の撮像領域を撮像することもできる。図２に示した基板２０の様に、複数の明領域２１Ａ、２１Ｂが形成されている場合、例えば撮像領域２３Ａ～２３Ｄから選択された２つ以上の領域を同時に撮像することもできる。このように撮像工程で同時に複数の撮像領域を撮像することで、より少ない撮像工程の回数で検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像を得ることができ、効率性の観点から好ましい。

撮像工程で撮像する画像は、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工程において、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。
画像処理工程で、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場合には、撮像工程において、撮像領域を含む基板の表面全体を撮像しても良い。

なお、上述のように撮像工程では、例えば明領域２１Ａの長手方向に沿って、明領域２１Ａと暗領域２２Ａとを含む領域を撮像すればよく、明領域の形状等によっては、必要な画像は線状（帯状）の画像となる。このため、撮像手段としてラインスキャンカメラを用いることもできる。
（照射位置移動工程）
照射位置移動工程では、明領域の位置を移動させることができる。例えば既述の様に照射位置制御手段により明領域の位置を移動させることができる。

例えば既述の様に、基板を設置した基板用ステージ１１と、光源１２とのうち少なくとも一方を移動させることができる。

照射位置移動工程において明領域は連続的に移動させてもよく、間欠的に移動させることもできる。例えば撮像手段の性能等に応じて明領域の移動条件を選択することができる。

明領域を連続的に移動させるとは、後述する繰り返し工程を含めて、例えば明領域を止めることなく連続的に移動させることを意味する。この場合、後述する繰り返し工程での撮像工程は、任意のタイミング、間隔で撮像領域の撮像を行うことができる。

また、明領域を間欠的に移動させる場合、後述する繰り返し工程においては照射位置移動工程と、撮像工程とを交互に実施できる。すなわち、照射位置移動工程において明領域を一定距離移動させ、停止させた後に撮像工程を実施し、再び照射位置移動工程を実施した後、撮像工程を実施できる。

照射位置移動工程における明領域の移動速度、もしくは１回の移動距離は特に限定されず、検出すべき基板表面の凹凸のサイズや、検査の効率等に基いて任意に選択することができる。

照射位置移動工程において明領域を移動させる際、例えば明領域を一定量移動させる毎に撮像工程を実施し、明領域と暗領域とを含む撮像領域を撮像し、後述する画像処理工程においてつなぎ合わせることができる。そして、撮像工程で撮像した複数枚の撮像領域の画像をつなぎ合わせることで検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像を形成することが好ましい。このため、照射位置移動工程では、ｎ回目の撮像工程で撮像領域を撮像した後、ｎ＋１回目の撮像工程で撮像領域を撮像するまでに明領域を移動させる距離と、つなぎ合わせる画像の幅、すなわち撮像領域の幅とが一致するように明領域を移動させることが好ましい。
（繰り返し工程）
繰り返し工程では撮像工程および照射位置移動工程とを繰り返し実施することができる。これにより、明領域の移動方向に沿って、複数の撮像領域の画像を取得することができる。

既述の様に本実施形態の基板の検査方法では、基板の表面に形成した明領域を移動させることで、撮像手段により撮像する撮像領域を移動させ、撮像領域を撮像した画像をつなぎ合わせた場合に検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像が形成できることが好ましい。このため、繰り返し工程では得られた複数の撮像領域の画像をつなぎ合わせた場合に、検査を行う部分の画像、例えば基板表面全体の画像となるように実施することが好ましい。

繰り返し工程においても、既述の手順に従い、撮像工程および照射位置移動工程とを実施できるため、ここでは説明を省略する。
（画像処理工程）
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および繰り返し工程での撮像工程で撮像した画像を、必要に応じて図２に示した撮像領域２３Ａ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１３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、例えば図３や図４に示すような画像を取得することができ、基板表面の凹凸が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（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）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。
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、および繰り返し工程での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、および繰り返し工程で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、例えば蛍光灯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。

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。

例えば、基板用ステージ上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。

また、基板表面に形成された凹凸が、照射位置移動工程における明領域の移動方向と同じ場合、係る凹凸を検出できない場合がある。

そこで、本実施形態の基板の検査方法は、光照射工程から画像処理工程までを、基板の表面全体について実施した後、基板を周方向に沿って１８０度未満の角度回転させ、光照射工程から前記画像処理工程までを再度実施することもできる（再検査工程）。

このように基板を回転させることで、基板表面における明領域の移動方向を変化させ、複数回検査を行うことで、基板表面の凹凸をより確実に検出することができ、好ましい。

なお、基板を回転させる角度は０度より大きく１８０度未満であれば良いが、１回目の検査と、基板表面に対する明領域の移動方向を十分に変化させるため、例えば３０度以上１５０度以下であることが好ましい。

また、２回目の検査を行う際には、検査前に基板を回転させた点以外は１回目と同じ条件で検査を行うことが好ましい。

以上に説明した本実施形態の基板の検査方法によれば、光源、撮像手段、基板用ステージを備えたシンプルな装置構成により、容易に基板表面の凹凸を検出することが可能になる。

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
図１に示した基板の検査装置１０を用いて基板表面の検査を行った。以下、各部材について説明する。

図１に示した基板の検査装置１０のうち、基板用ステージ１１は、基板用ステージ１１上に設置した基板を固定できるように構成されており、図１中の矢印１１Ａの方向、または矢印１１Ａと反対の方向に移動できるように構成した。

光源１２は、基板用ステージ１１上に配置した基板の表面に互いに平行な２本の直線状の光を照射でき、該直線状の光の長手方向の長さが基板の幅方向（図２中のＸ軸方向）の長さよりも長くなるように、可視光領域の光を発する２本の蛍光灯から構成した。そして、基板上に照射されることで形成される２つの明領域２１Ａ、２１Ｂの間に十分な幅の暗領域２２Ｂが形成されるように、その配置を調整しておいた。

撮像手段１３としてはＣＣＤを備えたカメラモジュールを用いた。

そして、基板用ステージ１１上に直径が約１００ｍｍの円板形状のタンタル酸リチウム基板を設置し、基板用ステージ１１に設けた傾き補正手段により基板の傾きを補正した（傾き補正工程）。

次いで、該基板の表面の任意の端部に、光源１２から線状の光を照射した（光照射工程）。

この際、基板表面のうち、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って、明領域と明領域に隣接する暗領域とを含む撮像領域を撮像手段１３により撮像した。なお、基板上には図２に示したように２つの明領域２１Ａ、２１Ｂが形成されていることから、該明領域２１Ａと、暗領域２２Ａとの境界を含む撮像領域２３Ａと、明領域２１Ｂと暗領域２２Ｂとの境界を含む撮像領域２３Ｃとについて撮像を行った。

この際、撮像領域２３Ａ、および撮像領域２３Ｃの厚さ、すなわち図２中のＹ軸方向の長さは１ｍｍとし、撮像領域に含まれる明領域と暗領域との面積とが等しくなるように撮像した。

そして、基板用ステージ１１を矢印１１Ａに沿って１ｍｍ移動させることで、基板上の明領域２１Ａ、２１Ｂの位置を、該明領域２１Ａ、２１Ｂの長手方向と直交する方向に移動させた（照射位置移動工程）。

移動させた後、上記撮像工程と同様にして、撮像領域２３Ａと、撮像領域２３Ｃとを撮像し、撮像後、照射位置移動工程を上述の場合と同じ条件で実施することを、撮像した撮像領域をつなぎ合わせた場合に基板の表面全体の画像となるまで繰り返し実施した。

次いで、複数回の撮像工程で得られた撮像領域の画像をつなぎ合わせることで、基板表面全体の画像を取得した（画像処理工程）。この際得られた画像を図３に示す。

図３に示すように、基板の表面に凹部３１があることが確認できた。

次いで、基板を周方向に９０°回転させた後、上述の光照射工程から、画像処理工程までを再度実施した。この際得られた画像を図４に示す。

図３と図４を比較すると分かるように、図３の画像を取得した際の基板の移動方向と平行な凹部４１は図３では確認できたなかったものの、図４では確認することができた。

また、図３では確認できた凹部３１は図４でも確認できることが分かる。

以上の結果から、図１に示した基板の検査装置を用いて、基板の表面の凹凸を簡単に検出できることを確認できた。
［実施例２］
基板として異なるロットの基板を用い、撮像工程において、撮像手段１３により基板表面全体の画像を撮像した。画像処理工程においては、画像処理手段１５により、撮像工程で得られた基板の表面の画像ボリュームデータについて、明領域と、暗領域との境界相当の輝度値を用いて等値面処理、すなわち上記輝度値での等値面画像の作成を行った。また、基板用ステージ１１を矢印１１Ａに沿って、１回移動させたのみとし、画像処理工程後に、基板を周方向に９０°回転させ、再度光照射工程から画像処理工程までを再度実施する操作は行わなかった。以上の点以外は、実施例１と同様に基板の検査を行った。
画像処理工程で得られた画像を図５に示す。
図５中、実際の写真の一枚の輝度を第１面５０Ａとして示している。第１面５０Ａ中、輝度が最も高くなっているところが、光源からの光を反射している明領域５１となる。また、第２面５０Ｂに明領域と暗領域との境界の等値面の画像を示す。図５の第２面５０Ｂとして示した等値面上での値の変化は基板の表面の傾斜に相当する。すなわち基板面の形状の微分を拡大したものになり、基板の表面に凹部５２があることを確認できた。
図６に図５の凹部５２周辺の拡大図を示す。既述の様に等値面上の値の変化は基板の表面の傾斜に相当することから、凹部５２は、凹部５２を構成する傾斜面にあわせて、白色領域５２Ａと、黒色領域５２Ｂとを有していることが確認できる。
以上の結果から、上記画像処理を行うことで、基板の表面の凹凸を特に簡単に検出できることを確認できた。

１０ 基板の検査装置
１１ 基板用ステージ
１２ 光源
１３ 撮像手段
１４ 照射位置制御手段
１５ 画像処理手段
２０ 基板
２１Ａ、２１Ｂ 明領域
２２Ａ～２２Ｃ 暗領域
２３Ａ～２３Ｄ 撮像領域

Claims (9)

1. 基板を設置する基板用ステージと、
   前記基板用ステージ上に設置した基板の表面に対して線状の光を照射する光源と、
   前記基板の表面のうち、前記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、かつ前記明領域と前記明領域に隣接した暗領域とを含む撮像領域を撮像する撮像手段と、
   前記基板の表面の前記明領域の位置を変化させる照射位置制御手段と、
   前記撮像手段により得られた画像を処理する画像処理手段と、を有し、
   前記画像処理手段は、前記撮像手段により得られた前記基板の表面の画像ボリュームデータについて、前記明領域と、前記暗領域との境界の輝度値での等値面画像を作成することで、前記明領域と、前記暗領域との境界を取出す基板の検査装置。
2. 前記撮像手段がラインスキャンカメラである請求項１に記載の基板の検査装置。
3. 前記基板を水平にする傾き補正手段をさらに有する請求項１または請求項２に記載の基板の検査装置。
4. 前記光源は、互いに平行な複数の前記線状の光を、前記基板の表面に対して照射することが可能である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
5. 基板用ステージ上に設置された基板の表面に対して、光源から線状の光を照射する光照射工程と、
   前記基板の表面のうち、前記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、かつ前記明領域と前記明領域に隣接した暗領域とを含む撮像領域を撮像手段により撮像する撮像工程と、
   前記基板の表面の前記明領域の位置を変化させる照射位置移動工程と、
   前記撮像工程と前記照射位置移動工程とを繰り返し実施する繰り返し工程と、
   前記撮像工程で得られた画像を処理する画像処理工程と、を有し、
   前記画像処理工程では、前記撮像工程、および前記繰り返し工程で得られた前記基板の表面の画像ボリュームデータについて、前記明領域と、前記暗領域との境界の輝度値での等値面画像を作成することで、前記明領域と、前記暗領域との境界を取出す基板の検査方法。
6. 前記撮像手段がラインスキャンカメラである請求項５に記載の基板の検査方法。
7. 前記基板を水平にする傾き補正工程をさらに有する請求項５または請求項６に記載の基板の検査方法。
8. 前記光源は、互いに平行な複数の前記線状の光を、前記基板の表面に対して照射することが可能である請求項５～請求項７のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
9. 前記光照射工程から前記画像処理工程までを、前記基板の表面全体について実施した後、
   前記基板を周方向に沿って１８０度未満の角度回転させ、前記光照射工程から前記画像処理工程までを再度実施する請求項５～請求項８のいずれか１項に記載の基板の検査方法。

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