JPS6348444A - ガラス基板の表面自動検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 最近、光学的撮影等の逼像出力を電気信号等として取り
出すＣＯＤ素子（電荷結合素子）が使われようになった
０本発明はＣＯＤ素子の基板の表面にはめ込まれる透明
ガラス又はサファイヤ板等よりなるＣＯＤカバーガラス
等のガラス基板の透明度についての自動検査方法および
装置に関する。

〔従来の技術〕

ＣＯＤ素子の形状の例を第２図（イ）（ロ）に示す、（
イ）図は平面図、（ロ）図は、Ａ−Ａ矢視縦断面図であ
り、基板（１）の凹部の底に光信号を電気信号に変える
機能をもつＣＣＤチップ（２）が取付けられ、基板凹部
の表面を蔽うごと＜　ＣＣＤカバーガラス（３）が封着
ガラス（４）にて基板（１）に取り付けられる。

ＣＣＤチップが光を受けて正確な電気信号を発するため
にはＣＣＤチップに入る光をＣＣＤカバーガラスが遮ら
ないことが必要であり、そのためにカバーガラス表面の
欠陥検査が実施される。

このＣＣＤカバーガラスの表面検査は、従来は第３図に
示すように、ＣＣＤカバーガラス（３）の中央に光の透
明良好であることを保証する保証面（６）を設定し、該
保証面と封着ガラス（４）の間に準保証面（７）を設定
し、主に保証面上に見られる欠陥について作業者が双眼
実体顕微鏡を１５倍程度で使用して官能検査を行ってい
た。検出しなければならない欠陥としてはガラスの溶着
、異物付着、ガラスきず、静電気を帯電した塵埃などが
ある。

〔発明が解決しようとす問題点〕

しかるに上述した官能検査では次の問題があった。

■　検査の基準があいまいとなりがちである。

■　不良欠陥を見落とすことがある。特に、透明ガラス
板上にある１０μＩ程度の透明のガラス付着物は識別が
困難であり、ガラス疵についても同様である。

本発明はこれらの問題点を解決して、ＣＣＤカバーガラ
ス等のガラス基板を精度よく、しかも能率的に自動検査
する手段を堤供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この手段は方法および装置の２手段からなり、それぞれ
を実施例に対応する第１図（イ）（ロ）（ハ）を用いて
次に説明する。

第１の発明の方法は、ガラス基板の表面検査において、
表面検査しようとするガラス基板を対物レンズにより捉
えながら所定の重なりをもって微動定寸送りして得られ
る前記ガラス基板の各分割像を透過照明（２３）および
反射照明（２６）の併用により偏光フィルター（２４）
　（２５）を通して順次受像し、受像した前記各分割像
の画像信号から前記各分割像について疵及び表面付着物
を抽出し不良品判定を行った後、前記各分割像の判定結
果の論理積より前記ガラス基板全体の不良品判定を行う
ことを特徴とする。

次に第２の発明のガラス基板検査装置は第１の発明の方
法を実施するための装置であって、静電除去回転ブラシ
（８）と加熱エア吹付ノズル（９）よりなるクリーニン
グ前処理機構と、該前処理されたガラス基板（３）を対
物レンズ（１５）の光軸上に微動定寸送りをさせる挿入
ブンシャー（１４）および搬送フィーダー（２２）より
なるフィード機構と、該対物レンズの像を透過照明（２
３）および反射照明（２０）の併用により偏光フィルタ
ー（２４）　（２５）を通して欠陥像として受像する偏
光顕微鏡（１１）と、受像した画像を画像信号に変換す
る二次元検出子（１２）と、該画像信号から不良品判定
を行う画像処理機構（１３）とからなることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明は基本的にはガラス基板の表面像を光学的手段に
より撮像して表面欠陥を検出するものであるが、保証面
（６）（第３図）は狭幅で長い場合が多いため１回の受
像では全保証面を捉えることができない、そこで本発明
では、ガラス基板を指定移動量分だけ微動定寸送りさせ
、複数回画像を撮像し、これにより全保証面の欠陥検出
を可能にする。

また、透過照明と反射照明を併用した光線を上下の偏光
軸を互いに交叉さした偏光フィルター（２４）　（２５
）と通過させる偏光顕微鏡（１１）による透視によって
、透明のガラス状付着物を明るく、不透明の塵埃を暗く
識別して受像し、これにより透明のガラス状付着物やガ
ラス疵ばかりでなく、不透明の異物付着物等も確実に検
出される。

更にまた、−個のガラス基板について受像した各画像を
二次元検出子（１２）の内にあるＣＣＤ素子等によって
電気信号に変換し、画像処理機構（１３）内にてその電
気信号をディジタル信号に替え、その信号を画像の水平
成分、垂直成分につき微分処理し、それらを合成して、
その合成値が予め定められたしきい値を越えたものを不
良品、越えないものを良品と判定し、更に前記各画像に
ついてのこれら料量結果の論理積によって１個のガラス
基板についての欠陥の有無が判定される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図（イ）（ロ）（ハ）にて説明す
る。

被検査品カセット（２１）に収納されているガラス基板
としてのカバーガラスＣＯＤ　（３）は挿入プッシャー
（１４）によって１枚ずつクリーニング前処理機構に送
り込まれる６回転する回転ブラシ（８，）（８，）はＣ
ＣＤカバーガラス（３）をピストン（１６）とばね（１
７）によって上下にはさみつける０回転ブラシ（８）は
径０．２ｆｌ以下のナイロン毛と炭素繊維の混合の毛を
もち、静電アースを構成して、高い除塵効果をもってい
る。除塵効果を更に高めるためには吹付ノズル（９）よ
りブラシ回転部に過熱エアーが吹付けられ、ガラス面上
に多（付着する１０μ鋼前後の埃等の異物を吹き飛ばす
。この吹付エアー内の異物及び油、水分を予めとるため
、エアー源とノズルとの間にフィルター（１８）が設け
られ、更に吹付エアー及び周囲雰囲気がＣＣＤカバーガ
ラス（３）ガラス上に結露するのを防ぐために変圧器（
２０）よりの電流を受けるヒーター（１１）がエアーを
加熱して過熱エアーにする。

上と下に設けた回転ブラシ（８，）　（Ｌ　）の間をＣ
ＣＤカバーガラス（３）が通過するとき、回転ブラシと
ノズル（９）よりブラシ回転部に吹付ける加熱エアーと
の協同清掃作用によって、カバーガラス表面に付着した
ガラス付着物、ガラスきず、静電気を帯電した埃等が除
去される。

次いで搬送フィーダー（２２）によって偏光顕微鏡（１
１）の対物レンズ（１５）下部に送り込まれる。送り込
まれたＣＣＤカバーガラスの保証面上のガラス付着異物
付着、ガラスきず、塵埃は第４図（イ）に示すように検
査される。検査保証面が例えば１×３２ｆｉの大きさの
とき、これを小画面毎に、例えば２０回というような複
数回検査できるもので、順次対物レンズ視野に入るよう
に後に述べる搬送フィーダー（２２）によって微動の定
寸送りがかけられる。第４図（ロ）に示すように検査視
野と次に捉える検査視野の間には検出限界との関係から
、例えば０．ＩＮの重ね合わせの部分をもたせることに
より、搬送フィーダーアームの移動精度を、例えば０．
０５ｗ以下のような低い値をもつようにさせる。

対物レンズの下に送られたＣＣＤカバーガラスは微動定
寸送りされる。すなわち、搬送フィーダー　（２２）の
アーム（３５）がステッピングモーター（３４）によっ
て駆動される。モーターの最小回転角はこの例では１．
８°であり、プーリとワイヤで引っ張られる搬送フィー
ダーアームはこの例では１４．４μｍ／１．８°回転で
移動する。アームに押されるＣＣＤカバーガラス（３）
の移動量はコンピューターから指定されて、モータード
ライバーを介入してステッピングモーター（３４）が駆
動される。ＣＣＤカバーガラス（３）のどの位置で検査
されるかはパーソナルコンピューター等の計算機（３３
）の指定によってなされる。

偏光顕微鏡（１１）の構成を第１図（ロ）に示す。

対物レンズ（１５）の下に検査されるＣＣＤカバーガラ
ス（３）が位置する。ＣＣＤカバーガラス（３）の透明
板の下面からの透過照明（２３）は上偏光フィルター（
２３）の光軸と下偏光フィルター（２４）の光軸が直交
に近いときには透明板ガラス部を暗く視認させるのに対
して、上、下偏光フィルターの中間にある透明板上の透
明なガラス付着物に対しては偏光性があるので、そのガ
ラス状付着物を明るく認識させる。

ここでもし偏光軸を直交させると、透過光を遮る不透明
の異物付看部は偏光のために生じた透明板ガラス部にお
ける暗部と見分けがつかなくなる。

そこで、反射照明（２６）と透過照明（２３）とをハー
フミラ−（２７）の併用によって照明の強さを調整し、
かつ上偏光フィルター（２４）と下偏光フィルター（２
５）との偏光軸相互角度を調整することによって、ガラ
ス状付着物を明る（、不透明異物を暗く見えるようにす
ることを実現させる０例えば反射照明（２６）の強さの
数値２に対して透過照明（２３）の強さを１として偏光
フィルター（２４）　（２５）の相対水平回転角を偏光
が最も強くかかる直交（９０°）から±３０°あたりに
することが有効であった。

偏光ｗ４ｍ、＊（１１）の接眼レンズ部にＣＯＤカメラ
からなる二次元検出子（１２）が取り付けられ、受像し
た画像をＣＯＤ素子を使い画像信号に変換する。

このようにして得られた画像信号を第１図（ハ）にブロ
ック図で示された画像処理機構に入力させる。この画像
処理機構の動作を第５図〜第７図を参照して以下に詳述
する。

先ず、ＣＯＤカメラ（１２）で得られた擾像画素毎の電
気信号はアナログ・デジタル（Ｄ／Ａ）変換機により前
記小画面（第４図（イ））毎に縦２１６区分横３２８区
分の画素当たり６ビツ）　（１０進法では６４．１６進
法では３Ｆ）のデジタル信号に変換される。

次いで第５図（イ）に示すように小画面上に順次メモリ
ーされたデジタルデータについて、水平方向の１〜１５
画素毎の先行値との差分をとる一方、垂直方向の１〜５
画素毎の先行値との差分をとり（第５図（ロ）〜（ニ）
参照）、それらの水平、垂直差分値（微分値）によって
微分画像をつくる。

これは明暗の匂配を強調した画像で、絵のふちどりを明
瞭化し、明暗の濃度のうすいものを明瞭化する効果をも
つ。

そして更に、得られた水平、垂直差分値（微分値）をそ
れぞれ第５図（ホ）に示すようにスレッシュホールド（
しきい）値を越えたものと以下のものとについて画素毎
に１とＯになるように２値化する。このとき、水平差分
は８〜１６画素、垂直差分は２〜４画素毎にとなること
が有効であった。

またその画素毎の２値化の１の値の合計は１６進法で０
５〜ＯＡ　（１０進法で５〜１０）あたりが適当であっ
た。

次いで、この水平と垂直の合成信号をノイズ除去回路に
より例えば第６図（イ）に示すように順番に小画面に入
力させ、その内よりとり出した０と１よりなる３Ｘ３画
素区分のマトリックス（行列）においては、同図（ロ）
の右上に示す対角線上の値が全部１のときのマトリック
スの信号値を１とし、右下に示す対角線上の債の配列（
１の他に０が入るとき）のときはマトリックスの信号値
を０とするようにする。このようにして特定画素を中心
にその近傍の３×３マトリンクスの連絡性をしらべる方
法を小画面の端から端まで１画素づつずらして行うこと
によってノズルを除去する。

この２値画像値はモニター画面で見ることができる。

次いで、画素の内の１の値の合計について、しきい値を
越えた画素数をもつときを傷レベルの欠陥小画面数とす
る。そして第７図に示すように小画面内の検査領域（Ｘ
＋　、Ｘｚ　、Ｙ＋　、Ｙり内を８Ｘ８−６４のエリア
に分割し、この内、傷面積について２値化の１の数をし
らべ、１つ目のしきい値以上、２つ目のしきい値以上に
ついての欠陥画素数をもつエリアの数が特定値以上であ
る場合を傷エリアの不良（ＮＧＩ）　　（比較的小さい
欠陥の不良）、不良（ＮＧ２）　　（大きな欠陥の不良
）とし、小画面内の傷個数の１つ目のしきい値以上、２
つ目のしきい値以上についての欠陥画素数をもつエリア
の数が指定値以上の場合を傷個数の不良（ＮＧＩ）、不
良（ＮＧ２）とし、小画面内の傷總個数の１つ目のしき
い値以上、２つ目のしきい値以上についての欠陥画素数
をもつエリアの数が測定値以上の場合を傷總個数の不良
（ＮＧＩ）　、不良（ＮＧ２）とする０以上の論理積に
ついての總合結果に基づいてＣＣＤカバーガラスの良品
と不良品（ＮＧＩ）　、不良品（ＮＧ２）との判定がな
される。

この良品、不良品の判定によって、第１図（イ）に示さ
れる吸着アンローダ−（２８）が作動され、被検査品で
あるＣＣＤカバーガラスを吸着、不吸着させて被検査品
を良品、不良（ＮＧＩ）　、不良（ＮＧ２）に振り分け
て各々（２９）、（３０）、（３１）の被検査品収納カ
セットに自動的に収納させる。被検査品収納カセットで
はＣＣＤカバーガラスの厚さを参照してその厚みだけ積
み重ねレベルを下げ、数１０枚に一度だけレベルセンサ
ーにより補正動作が行われる。

また判定結果を計算機（３３）に入力させて統計的数字
を出力させることができる６例えば、ある程度、寸法の
異なる品番にも対応できるよう検査条件および判定基準
を指定することができる。第１表にこれらの計算機の画
面例を示す、このとき、第２表に示すような検査結果お
よび判定結果の計算機画面例を得ることができた。

第１表における検査送りピンチ、封着ガラス幅、保証面
の長さく第４図）から適切な検査回数を決定し、自動検
査を行うことができ、また、計算機のテストモードで人
力させると異物やきすの面積のデータの統計処理結果を
得ることができる。

第　　　１　　　表 検査条件設定 第　　　２　　　表 判定結果表示 〔発明の効果〕 本発明によるときは、 ■　検査の基準が安定して、見落とし過検出を減少させ
る。

■　異物付着、きず、埃について大きさ、個数が検出で
きるようになり、製造工程の評価が定量的に容易に行え
る。

そして本発明は何よりもこれらの自動検査を可能にする
もので、ＣＯＤ素子の製造工程を合理化し、製造コスト
および製品品質に与える効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示しくイ）図は全体配置説明
図、（ロ）図は偏光顕微鏡の構成図、（ハ）図は画面処
理装置のブロック図、第２図はＣＯＤ素子を示しくイ）
は平面図、（ロ）はＡ−Ａ矢視横断面図、第３図はＣＯ
Ｄカバーガラスの保証面を示す平面図、第４図は検査画
面の大きさと検査送りについての説明図、第５図は小画
面に順次メモリーされるデジタルデータの処理手順の説
明図、第６図は小画面内の入力信号値のノイズ除去処理
手順の説明図、第７図は小画面内の検査類域内をエリア
分割する場合の処理手順の説明図である。 １：基板、２　Ｆ　ＣＣＤチップ、３ニガラス基板（Ｃ
ＯＤカバーガラス）、４：封着ガラス、５：リードフレ
ーム、６：保証面、７：準保証面、８゜８、、Ｌ：回転
ブラシ、９：エア吹付ノズル、１１：偏光顕微鏡、１２
：二次元検出子（ＣＣＤカメラ）、１３：画像処理機構
、１４：挿入ブツシャ、１５：対物レンズ、１６：ピス
トン、１７：ばね、１日：フィルター、１９：ヒーター
、２０：変圧器、２１：被検査品カセット、２２　：　
Ｗｉ送フィーダー、２３：ｉ！過照明、２４：下偏光フ
ィルター、２５：上偏光フィルター、２６：反射照明、
２７：ハーフミラ−，２８：吸着アンローダ−１２９，
３０，３１：被検査品収納カセ。 ト、３３：パソコン、３４ニステンピングモータ１．３
５：アーム。 出　願　人鳴海製陶株式会社 第　　５　図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス基板の表面検査において、表面検査しよう
   とするガラス基板を対物レンズにより捉えながら所定の
   重なりをもって微動定寸送りして得られる前記ガラス基
   板の各分割像を透過照明（２３）および反射照明（２６
   ）の併用により偏光フィルター（２４）（２５）を通し
   て順次受像し、受像した前記各分割像の画像信号から前
   記各分割像について疵及び表面付着物を抽出し不良品判
   定を行った後、前記各分割像の判定結果の論理積より前
   記ガラス基板全体の不良品判定を行うことを特徴とする
   ガラス基板の自動検査方法。
2. （２）ガラス基板の表面欠陥検査において、静電除去回
   転ブラシ（８）と加熱エアー吹付ノズル（９）とよりな
   るクリーニング前処理機構と、該前処理されたガラス基
   板（３）を対物レンズ（１５）の光軸上に微動定寸送り
   をさせる挿入プッシャー（１４）および搬送フィーダー
   （２２）よりなるフィード機構と、該対物レンズの像を
   透過照明（２３）および反射照明（２０）の併用により
   偏光フィルター（２４）（２５）を通して欠陥像として
   受像する偏光顕微鏡（１１）と、受像した画像を画像信
   号に変換する二次元検出子（１２）と、該画像信号から
   不良品判定を行う画像処理機構（１３）とからなること
   を特徴とするガラス基板の自動検査装置。