JP2005241370A - 外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ガラス基板等の被検査物のむらを顕在化させて撮像し、モニタ表示することにより、定量的な評価をし易くし、そのデータの蓄積と別の媒体への出力を可能にした外観検査方法及び外観検査装置を提供する。
【解決手段】
被検査物表面に、拡散光と指向性のある平行光を切り換えて照射し、それぞれの照明に応じてその反射光を撮像し、その画像は画像処理部を介してモニタ出力表示し、その画像から顕在化されたむらを目視検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外観検査方法または外観検査装置に関わり、特に液晶ディスプレイ等のガラス基板に形成された成膜または塗布されたレジスト膜など、製造工程上で生ずる膜のむらやきずなどの欠陥の外観検査に関するものである。

従来技術の一例を図２によって説明する。図２は、液晶ディスプレイ等のガラス基板に塗布されたレジストの塗布欠陥を検査するための液晶ガラス基板外観検査装置の概略構成図である。

図２において、21 はレジスト等が塗布されたガラス基板、22 は本装置の主要照明用光源、23 は主要照明用光源を装置に導くためのライトガイド（光ファイバ）、24 は目視で見たときに視覚化し易いように、透明、黄色、緑色等に切り換え可能な構成の光学フィルタ、25 は主要照明光源 22 から発生しライトガイド 23 に導かれた照射光が点光源にならないように一次拡散させるための拡散板、26 は電源のオン時には透明でオフ時には不透明に切換え可能な瞬間調光ガラス、27 は瞬間調光ガラス 26 からの光を指向性のある平行光に変換するためのフレネルレンズ、28 はガラス基板 21 の表面または裏面から光を照射するために構成された外部照明、29 はガラス基板 21 を水平または傾斜させることができるように構成された傾斜ステージ、30 はガラス基板 21 を水平方向に回転させるように構成された回転ステージである。なお、31 は作業者が目視検査する時の視線を示す矢印である。瞬間調光ガラス 26 には、例えば、日本板硝子株式会社の製品の UMU ガラスがある。瞬間調光ガラス 26 は、また例えば、透明な状態と鏡の状態及びその中間の状態を電気的に調整できる調光ミラー材料からなるガラスでも良い。

従来の外観検査装置では、図２に示すように、ガラス基板 21 は傾斜駆動できるように構成された傾斜ステージ 29 に固定され、回転ステージ 30 の駆動と合わせて傾斜回転動作が可能に構成されている。
ここで主要照明光源 22 を点灯させるとライトガイド 23 に導かれた照明はフィルタ 24 及び拡散板 25 を介して瞬間調光ガラス 26 に照射される。瞬間調光ガラス 26 に照射された光は、更に、平面レンズ 27 を通して指向性のある平行光に変換されてガラス基板に照射される。

この時、フィルタ 24 は、むらを視覚化し易いように黄色または緑色などに切り換えることができる機構（図示しない）を有する。また、瞬間調光ガラス 26 は、供給される電源（図示しない）をオン状態またオフ状態に切り換えることが可能で、電源のオン状態で透過、電源のオフ状態で拡散に切り換えることができる。このように、瞬間調光ガラス 26 を透過または拡散（不透視）に切り換えることにより、主要照明光源 22 の光を透過光または拡散光で照射することができ、この透過光や拡散光によって照射されるガラス基板 21 上の検査対象の膜のむら等を顕在化させることができる。

例えば、主要照明光源 22 からの光が瞬間調光ガラス 26 を透過とした時には、その影響を受けずに平面レンズ 27 の特性だけが生かされ指向性のある平行光がガラス基板 21 に照射される。このような動作によりガラス基板 21 表面に拡散光や平行光など固有の特性を持った光源を照射させ、且つ傾斜ステージ 29 と回転ステージ 30 によりガラス基板 21 を回転傾斜させることにより、顕在化させたむら等を作業者が視線 31 の方向から目視で認識できる（特許文献１参照。）。

特願２００３−３３７１０６号公報

前述の従来技術では、ガラス基板等の被検査物の検査に対して定量的な判定やデータの蓄積が困難で、作業者の熟練度により良否の判定にバラツキが起こりやすく、プリント出力など別の媒体への出力が出来ない欠点があった。
また、可動部が多く、近年の基板大型化に伴い装置構成が大規模大型化するなどの欠点があった。
本発明の目的は、前述の課題を解決するために、ガラス基板のむらを顕在化させて撮像しモニタ表示することにより、定量的な評価をし易くし、そのデータの蓄積と別の媒体への出力を可能にした外観検査方法及び外観検査装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明の外観検査方法は、ガラス基板表面に、拡散光と指向性のある平行光を切り換えて照射し、それぞれの照明に応じてその反射光を撮像し、その画像は画像処理部を介してモニタ出力表示し、その画像から顕在化されたむらを目視検出する。
また、本発明の外観検査方法において、光源の照射角度と撮像用のラインセンサカメラ等の相対角度は適時変更可能に構成し、最もむらを顕在化できる相対位置関係が記録でき、その位置関係を再現することが出来る。

また、本発明の外観検査方法において、ガラス基板の照射部の手前に、撮像用カメラによる撮像幅よりわずかに長いスリットの開いたスリット板を設け、該スリットを通過した光源の反射光により撮像出来るようにし、余計な反射光源が撮像用カメラに入りにくいように構成している。
更に、本発明の外観検査方法において、上記撮像した画像は画像処理部を介してハードディスクなど外部記憶装置に記録され、該当するガラス基板のファイル名によりランダムに呼び出し、モニタ表示及プリント出力できる。

即ち、本発明の外観検査方法は、基板上に形成された膜面に、散乱光または平行光を照射し、形成された膜の塗布欠陥を散乱光または平行光による反射輝度レベルの差として検出し、塗布欠陥を検出することを特徴とする。

また、本発明の外観検査方法は、撮像装置はラインセンサカメラであって、照明の照射方向に対し水平方向に細長いスリットを設け、不要な照射光を除去し、スリット光の反射光のみを上記ラインセンサカメラで撮像することを特徴とする。
また、本発明の外観検査方法は、照明光の照射方向とラインセンサカメラの光軸方向との相対角度を変化させることにより塗布欠陥を検出することを特徴とする。

本発明によれば、むらの大きさを表示画面上で定量的に判別でき、良否判定が難しい欠陥を熟練者と共に複数の検査者で判断が可能になる。カメラなどの撮像画像を観察するため、直接目視観察する方式のように、反射光が直接観察者の目に入る事が無いため、観察者の眼精疲労も少なく、判定のバラツキも少なくなる。また、むらなどの欠陥画像を蓄積できるため、事後解析が可能になり、欠陥発生の経時的な変化、欠陥の種類、発生位置、大きさなどの情報からプロセス改善に役立てることができる。

本発明の外観検査方法は、被検査物に形成された成膜または塗布されたレジスト等の膜面に、散乱光と平行光とを切り換えて照射し、塗布むら等の固有の表面状態を散乱光または平行光による反射レベルの差として顕在化させ、それぞれの照明毎に照射角度と相対的に配置されたラインセンサカメラでその反射光を撮像し、塗布むらを検出すること及び撮像された画像を保存するものである。

このため、望ましくは、照明光の照射方向に対し水平方向に細長いスリットを設け、不要な照射光を除去し、スリット光の反射光のみをラインセンサカメラに取り込むように構成する。
また、望ましくは、照明光の照射方向とラインセンサカメラの光軸方向との相対角度を変化させることにより塗布むらをより顕在化し易く構成する。
また、望ましくは、照明光の照射方向とラインセンサカメラの光軸方向との相対角度を変化させ塗布むらが顕在化する適切な相対角度を記憶し、同種のワーク（被検査物）を検査する時に同じ条件で検査ができるように構成する。

図１によって、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の外観検査装置の一実施例の構成の概略を示す図である。1 はガラス基板、2 はガラス基板 1 を搭載し移動するための移動機構部、3 は光源、4 は光源 3 からの出力光を導くためのライトガイド、5 はライトガイド 4 で導かれた光を指向性が有る平行光源に変換する変換レンズ、6 はレンズ切換機構、8 は撮像部、7 は撮像部 8 に必要な反射光を透過させ不要な照明光をさえぎるためのスリット板、9 は光源 3 の出力光の照射方向と撮像部 8 の視野方向（光軸方向）との相対角度を変更できるように構成した角度調整機構部である。
ここで変換レンズ 5 は、レンズ切換機構 6 により水平に移動できるように構成される。また、ライトガイド 4 に導かれた光 3 は変換レンズ 5 を介さずにスリット板 7 を通すこともできる。
画像取込部は、移動機構部 2 、光源 3 、ライトガイド 4 、変換レンズ 5 、レンズ切換機構 6 、スリット板 7 、撮像部 8 、及び角度調整機構部 9 で構成される。

10 は撮像部 8 が取得した画像を取り込むためのインタフェイス部、11 は撮像した画像をインタフェイス部 10 を介して取り込む画像処理部、12 は撮像した画像を表示するモニター及びオペレータが装置を操作するための入力機器（例えば、キーボードとマウス）を備えた表示操作部である。表示操作部 12 には、その他、プリンタ等の印字機器や、音声認識用としてのマイク及び表示操作部 12 から音声や警報等を出力するスピーカを備えても良い。13 は移動機構部 2 と角度調整機構部 9 とを駆動するためのドライバ部、14 はドライバ部 13 を介して駆動制御するためのシーケンス部である。
ライトガイド 4 は、例えば、光ファイバーで作られている。また変換レンズ 5 は、例えば、シリンドリカルレンズなどで作られている。また例えば、撮像部 8 は、撮像用ラインセンサカメラ等である。また、表示操作部 12 のモニターは、例えば、カラーモニターである。
上述のように、制御処理・表示部は、インタフェイス部 10 、画像処理部 11 、表示操作部 12 、ドライバ部 13 、及びシーケンス部 14 で構成される。

なお、図１の実施例では、被検査物をガラス基板とし、ガラス基板 1 を移動機構部 2 で移動させる装置について説明したが、ガラス基板 1 を固定し、撮像部 8 と光源 3 、ライトガイド 4 及び変換レンズ 5 等を含む角度調整機構部 9 全体を移動するようにしても良い。

以下、図１の外観検査装置の動作について説明する。
光源 3 から出力された照明光 50 は、ライトガイド 4 に導かれ、変換レンズ 5 に入射する。変換レンズ 5 は、入射光を指向性のある平行光に変換してスリット板 7 を通してガラス基板 1 に照射する。
この照射された光がガラス基板 1 またはガラス基板 1 上の膜によって反射し、その反射光は撮像部 8 で撮像される。なお、光の照射方向（図１の矢印及び一点差線 51 参照）と撮像部 8 の光軸方向（図１の矢印及び一点差線 52 参照）との相対角度は、ガラス基板の種類や膜の種類、製法により異なる。このため、抽出したいむら等の欠陥が見え易い角度を予め実験的に把握しておき、その角度を表示操作部 12 から指定し、シーケンサ部 14 により角度調整機構部 9 を制御して所定の相対角度で撮像する。

ガラス基板 1 への照明条件を設定する場合も同様に、オペレータが表示操作部 12 から実行する。例えば、散乱光をガラス基板 1 に照射する場合には、表示操作部 12 から、操作して、光源 3 からの出力光がライトガイド 4 を介して変換レンズ 5 を通らないように変換レンズ 5 をレンズ切換機構 6 により切り換える。
また、例えば、角度調整機構部 9 とレンズ切換機構 6 の設定動作は、予め決められたレシピプログラムにより制御できるように構成しても良い。
撮像部 8 が撮像したこの画像は、インタフェイス部 10 を介して画像処理部 11 に送出され、表示操作部 12 のモニター画面に表示される。

オペレータは、この表示された画像からむらやきずが無いかどうかを目視で判定する。
また、画像処理部 11 は取得した画像を、例えば画像処理部 11 内の図示しないメモリ部に記録する。また更に、メモリ部には、オペレータのコメントやオペレータの指定した画像及び画像の所定部分を記録することができる。

本発明の一実施例の構成の概略を示すブロック図。 従来の外観検査装置の構成例の概略を示すブロック図。

符号の説明

1，21：ガラス基板、 2：移動機構部、 3，22：光源、 4，23：ライトガイド、 5：変換レンズ、 6：レンズ切換機構、 7：スリット板、 8：撮像部、 9：角度調整機構部、 10：インタフェイス部、 11：画像処理部、 12：表示操作部、 13：ドライバ部、 14：シーケンサ部、 24：フィルタ、 25：拡散板、 26：瞬間調光ガラス、 27：フレネルレンズ、 28：蛍光灯、 29：傾斜ステージ、 30：回転ステージ、 31：視線を示す矢印。

Claims (3)

1. 基板上に形成された膜面に、散乱光または平行光を照射し、該形成された膜の塗布欠陥を散乱光または平行光による反射輝度レベルの差として検出し、塗布欠陥を検出することを特徴とする外観検査方法。
2. 請求項１記載の外観検査方法において、上記撮像装置はラインセンサカメラであって、上記照明の照射方向に対し水平方向に細長いスリットを設け、不要な照射光を除去し、スリット光の反射光のみを上記ラインセンサカメラで撮像することを特徴とする外観検査方法。
3. 請求項２記載の外観検査方法において、上記照明光の照射方向と上記ラインセンサカメラの光軸方向との相対角度を変化させることにより塗布欠陥を検出することを特徴とする外観検査方法。