(57)【要約】【課題】検査台及び吊り下げ式キャリアを有する吊り下げ式両面光学検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置は検査台と吊り下げ式キャリアを有する。前記検査台は少なくとも１つの第一ステージと、少なくとも１つの第二ステージを備える。前記第一ステージは表面検査台を備える。前記表面検査台の一方には被検体の第一面画像撮影用の第一撮像装置が取り付けられている。前記検査エリアの一方には第二撮像装置が取り付けられている。前記吊り下げ式キャリアは前記検査エリアの前記第二撮像装置側に設置されている。前記吊り下げ式キャリアはリニアモジュールと、前記リニアモジュールに合わせて設置され前記リニアモジュールにより駆動する裏面検査台とを備えている。前記裏面検査台は前記被検体の第一面を吸着することで、前記被検体の第二面を露出し前記検査エリアの前記第二撮像装置により撮影できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り下げ式両面光学検査装置であって、
検査台と、
吊り下げ式キャリアと、を有し、
前記検査台は、少なくとも１つの第一ステージと、少なくとも１つの第二ステージを備え、
前記第一ステージは表面検査台を備え、前記表面検査台のいずれか一方には被検体の第一面画像撮影用の第一撮像装置が取り付けられており、前記第一ステージと前記第二ステージの間には検査エリアが設けられており、前記検査エリアのいずれか一方には第二撮像装置が取り付けられており、
前記吊り下げ式キャリアは、前記検査台の前記第一ステージと前記第二ステージの間に設置されており、前記吊り下げ式キャリアは、リニアモジュールと、前記リニアモジュールに合わせて設置され前記リニアモジュールにより駆動する裏面検査台と、を備えており、
前記裏面検査台は、前記リニアモジュールに合わせて前記第一ステージと前記第二ステージの間を移動し、前記被検体の第一面を吸着することで、前記被検体の第二面が前記検査エリアを通過する際に前記第二撮像装置により撮影できるようにすることを特徴とする吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項２】
前記リニアモジュールは、駆動モーターと、前記駆動モーターによって回転するねじ軸と、前記ねじ軸のいずれか一方に少なくとも１つ設置されるリニアガイドと、を備え、前記裏面検査台のいずれか一方は、前記ねじ軸と組み合わせるためのナット部が取り付けられ、かつ前記リニアガイド上には少なくとも１つのスライドブロックが滑走できるように設置されており、前記ねじ軸によって前記裏面検査台が駆動され前記リニアガイドの一定軌道範囲内を決められた経路に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項３】
前記リニアガイドの数は２個であり、前記ねじ軸の両側に対称となるように設置され、前記ナット部及び前記スライドブロックは前記裏面検査台のいずれか一方に組み合わされ、前記スライドブロックの数は４個であり、前記ナット部の両側に２個ずつ対称となるように設置され、それぞれの側にある前記リニアガイドに固定されることを特徴とする請求項２に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項４】
前記駆動モーターはステッピングモーターであることを特徴とする請求項２に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項５】
前記表面検査台は、空気浮上式位置決めモジュールに合わせて設置され、前記空気浮上式位置決めモジュールによって駆動し、前記第一撮像装置の撮像エリアを通過することを特徴とする請求項１に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項６】
前記空気浮上式位置決めモジュールは、リニアモーターと、前記リニアモーターに合わせて設置される空気浮上機構と、複数の空気軸受と、を備え、前記空気浮上機構は前記表面検査台を設置するための軌道が備えられており、前記リニアモーターのステーター及び励磁コイルはそれぞれ前記表面検査台及び前記軌道に設置されており、前記表面検査台を駆動させ前記軌道が置かれている範囲内において移動し、前記複数の空気軸受は前記表面検査台及び前記軌道の間に設置されることを特徴とする請求項５に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項７】
前記軌道のいずれか一方にはリニアスケールが設置され、前記表面検査台のいずれか一方にはリードライトヘッドが設置されており、前記リニアスケールの数値を読み取って制御装置にフィードバックし、前記制御装置はフィードバックされた数値に基づいて前記表面検査台の移動速度及び移動行程を制御することを特徴とする請求項６に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項８】
前記空気浮上機構の表面材料は、花崗岩であることを特徴とする請求項６に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項９】
前記被検体を置く前記表面検査台の表面は、セラミック材料であることを特徴とする請求項６に記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【請求項１０】
前記第一撮像装置及び第二撮像装置は、エリアスキャンカメラまたはラインスキャンカメラであることを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載の吊り下げ式両面光学検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学検査装置に関するものであり、特に、吊り下げ式両面光学検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面光学検査を実施する際には、一般的に、まずキャリアまたは移載装置を使って被検体を検査エリアへ移動し、撮像装置により被検体の表面を撮影し、撮影完了後に反転装置で反転させ、再びキャリアまたは移載装置を使って当該検査エリアへ移動し二度目の撮影を行うことで、被検体の両面画像を得る方法が知られている。上記の方式はもとより直感的にわかりやすい設計になっているものの、検査過程において余計な工程が増えるため、検査に必要な時間が必然的に増加する結果、検査効率を有効に高めることができないという問題がある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、検査台及び吊り下げ式キャリアを有する吊り下げ式両面光学検査装置を提供することにある。前記検査台は、少なくとも１つの第一ステージと、少なくとも１つの第二ステージと、を備えている。前記第一ステージは、表面検査台を備えている。前記表面検査台のいずれか一方には、被検体の第一面画像撮影用の第一撮像装置が取り付けられている。前記第一ステージと前記第二ステージの間には検査エリアが設けられており、前記検査エリアのいずれか一方には、第二撮像装置が取り付けられている。前記吊り下げ式キャリアは、前記検査台の前記第一ステージと前記第二ステージの間に設置されている。前記吊り下げ式キャリアは、リニアモジュールと、前記リニアモジュールに合わせて設置され前記リニアモジュールにより駆動する裏面検査台と、を備えている。そのうち、前記裏面検査台は、前記リニアモジュールに合わせて前記第一ステージと前記第二ステージの間を移動し、前記被検体の第一面を吸着することで、前記被検体の第二面が前記検査エリアを通過する際に前記第二撮像装置により撮影できるようにするものである。
【０００４】
本発明は、別途反転装置を備えて被検体を反転させる工程を必要としないため、ひとつの被検体を検査するのに必要な時間を有効に短縮し、検査効率をより向上させることができる。
【０００５】
本発明はリニアモジュール及び空気浮上式位置決めモジュールにより、被検体の両面についてそれぞれ要求される検査精度が異なるという問題を解決することができる。特に、空気浮上式位置決めモジュールを使うことにより、ナノレベルの精度が求められるワークに対しても正確な光学検査を効果的に実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の表面検査台の外観斜視図である。
【図３】本発明の表面検査台の立体分解図である。
【図４】本発明の吊り下げ式キャリアの部分断面図である。
【図５−１】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の使用状態を示す図である。
【図５−２】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の使用状態を示す図である。
【図５−３】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の使用状態を示す図である。
【図５−４】本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の使用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の技術内容を図面に基づいて説明する。なお、これら図面は説明のためのものであるため、実際の比率に従い描かれたものではなく、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
本発明においては、図面の中で制御装置の存在を明確に示していないが、本発明は光学検査装置に応用されることから、当然のことながら映像処理に使用される画像処理プロセッサが含まれていることは理解に難くない。また、装置の各ユニットの動作を調整するために、必然的に中央制御装置（例えばＰＬＣ)が組み込まれており、各ユニットのパラメータを調整することで、装置がスムーズに動作しかつ誤差がないようにしている。また、装置の各ユニットにそれぞれ個別に独立した制御装置及びそれに対応するファームウェアを組み込み、各ユニットの動作モードを切り替えたりセンサーを通して対応するパラメータをフィードバックしたりといったことも可能である。
【０００９】
前記制御装置は、例えば中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ；ＣＰＵ）やプログラム制御が可能な一般ないし特殊用途のマイクロプロセッサでもよいし、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ＰＬＣ、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ；ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、又はそれらに類するデバイスあるいはこれらデバイスの組み合わせであってもよい。
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の外観斜視図である。
【００１１】
図１に示されるように、吊り下げ式両面光学検査装置１００は、検査台１０と、検査台１０に合わせて設置される吊り下げ式キャリア２０と、を備えている。
【００１２】
検査台１０は、被検体Ｐ（図５−１参照）の表面検査及び裏面検査のいずれを実施するかに応じて、第一検査位置に対応した第一ステージ１１と、第二検査位置に対応した第二ステージ１２に分けられる。ここでいう第一検査位置及び第二検査位置は、第一撮像装置１１１及び第二撮像装置１２１の撮像範囲によって決まる。つまり前記検査位置とは、被検体の種類、精度、レンズ及びカメラの性能（例えば解像度や焦点距離）に応じて装置のオペレーターが配置する好ましい撮像位置のことであり、この用語によって本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
【００１３】
第一ステージ１１は、表面検査台１１２を備えている。前記表面検査台１１２のいずれか一方には、第一撮像装置１１１が取り付けられている。好ましい実施形態においては、第一撮像装置１１１はエリアスキャンカメラまたはラインスキャンカメラであるが、本発明ではこれらに限定しない。エリアスキャンカメラを用いた実施形態では、ステージ移動時の撮影精度に対する影響を低減することが可能であり、一方ラインスキャンカメラを用いた実施形態では、装置の体積を減らすとともに検査効率を向上させることが可能である。
【００１４】
第二ステージ１２は第一ステージ１１の後に設置されており、吊り下げ式キャリア２０によって第一ステージ１１の被検体Ｐを吸着し、被検体Ｐを前記第二検査位置まで搬送し撮影を行う。本実施形態においては、第二ステージ１２及び第一ステージ１１は同一の台座（空気浮上機構１１４）に設置されているが、実際の必要に応じて第二ステージ１２は第一ステージ１１と別々に設置してもよく、本発明では限定しない。被検体Ｐの画像を撮影するために、第二ステージ１２には前記第二検査位置に対応する検査エリアＳＰが設けられている。検査エリアＳＰのいずれか一方には第二撮像装置１２１が備えられ、検査エリアＳＰに照準を合わせてあり、当該エリアを通過する被検体Ｐに対し撮影を行う。第一撮像装置１１１と同様に、好ましい実施形態においては、第二撮像装置１２１はエリアスキャンカメラまたはラインスキャンカメラであるが、本発明ではこれらに限定しない。エリアスキャンカメラを用いた実施形態では、ステージ移動時の撮影精度に対する影響を低減することが可能であり、一方ラインスキャンカメラを用いた実施形態では、装置の体積を減らすとともに検査効率を向上させることが可能である。検査エリアＳＰは第二ステージ１２上部に位置する露出エリアである。本実施形態においては、検査エリアＳＰは台座の延伸方向の末端位置のいずれか一方に位置しており、表面検査台１１２が末端まで移動すると、吊り下げ式キャリア２０により被検体Ｐを吸着して検査エリアＳＰまで搬送し第二撮像装置により撮影する。前述の実施形態のほか、前記検査エリアは台座の溝部にあってもよいし、隣りあわせの台座、ステージまたは装置同士の間部分に位置していてもよく、本発明ではこうした設定について限定しない。
【００１５】
以下では、本発明における表面検査台１１２について、具体的な実施形態を例に詳細な説明を行う。図２は本発明の表面検査台の外観斜視図である。図３は本発明の表面検査台の立体分解図である。
【００１６】
表面検査台１１２は、空気浮上式位置決めモジュールに合わせて設置されており、前記空気浮上式位置決めモジュールによって駆動し、第一撮像装置１１１の撮像エリア（第一検査位置）を通過する際に、第一撮像装置１１１により被検体Ｐの第一面画像を撮影する。
【００１７】
好ましい実施形態においては、前記空気浮上式位置決めモジュールは、リニアモーター１１３と、リニアモーター１１３に合わせて設置される空気浮上機構１１４と、を備えている。空気浮上機構１１４には表面検査台１１２を設置するための軌道１１４Ａが備わっている。リニアモーター１１３のステーター１１３Ａ及び励磁コイル１１３Ｂはそれぞれ軌道１１４Ａ及び表面検査台１１２に設置されており、表面検査台１１２を駆動させ軌道１１４Ａが置かれている範囲内において移動させる。より具体的には、本実施形態においては、ステーター１１３Ａは軌道１１４Ａの内側にあり、軌道１１４Ａの延伸方向に対して平行に設置されている。表面検査台１１２の内側（または底面側）には励磁コイル１１３Ｂが組み合わされており、ステーター１１３Ａ及び励磁コイル１１３Ｂによって表面検査台１１２を軌道１１４Ａの延伸方向に沿って移動させる。また、別の実施形態として、ステーター１１３Ａ及び励磁コイル１１３Ｂはそれぞれ前述とは反対に配置してもよい。例えば、励磁コイルを直線型に設計して軌道１１４Ａ内に設置し、表面検査台１１２にはそれに対応するステーター（磁石ユニット）を取り付け、励磁コイルの誘導電流の向きを調節することでステーターを移動させてもよく、本発明では限定しない。
【００１８】
表面検査台１１２を相対的に浮かせ、表面検査台１１２のＺ軸上における精度（すなわち表面検査台１１２と第一撮像装置１１１の間の距離）を高めるために、表面検査台１１２の底面側及び両側には複数の空気軸受（例えば垂直方向空気軸受Ｒ１や水平方向空気軸受Ｒ２）が組み合わされており、空圧装置１１５によりこれら空気軸受を正圧状態にすることで表面検査台１１２を浮かせている。好ましい実施形態においては、表面検査台１１２には上部台座１１２Ａ及び下部台座１１２Ｂが備わっており、上部台座１１２Ａは下部台座１１２Ｂに固定されている。下部台座１１２Ｂの両側には対称的に垂直方向空気軸受Ｒ１が設置されており、垂直方向空気軸受Ｒ１の気圧作用が下側に向くことによって、表面検査台１１２を浮上させる。本実施形態においては、左側に４個、右側に５個の合計９個が配置されている。左側は、一部空間が配線支持具の固定部を表面検査台１１２に組み合わせるのに使用されているため、４個のみ配置している。表面検査台１１２の四隅にはそれぞれ水平方向空気軸受Ｒ２が１個ずつ取り付けられており、水平方向空気軸受Ｒ２の気圧作用が表面検査台１１２の両側方向に向かい軌道１１４Ａの内側壁面に作用することで、表面検査台１１２が両側壁面と接触または衝突することを避けている。空気軸受の数量については、表面検査台１１２の重量及び体積を考慮して決めるということは予め言明しておく。垂直方向空気軸受Ｒ１及び水平方向空気軸受Ｒ２の数量については本発明では限定しない。好ましい実施形態においては、表面検査台１１２は真空吸着台（図示せず）であってもよいが、本発明ではこれに限定しない。
【００１９】
好ましい実施形態においては、高精度要求を満たすために、空気浮上機構１１４の表面材料に花崗岩を使用することで、表面研磨により当該平面の精度を３μｍ以内に抑えることができる。被検体Ｐを置く表面検査台１１２の表面をセラミック材料とすることで、平面精度は５μｍ以内に抑えることができる。リニアモーター１１３及び表面検査台１１２は位置決め時の精度誤差は１μｍ以内に抑えることができるため、これにより装置全体の誤差は最高でも１０μｍを超えることはない。
【００２０】
表面検査台１１２の移動行程をフィードバックして表面検査台１１２の移動時の精度を高めるために、軌道１１４Ａのいずれか一方にはリニアスケール１１６Ａが設置されている。表面検査台１１２のいずれか一方にはリードライトヘッド１１６Ｂが設置されており、リニアスケール１１６Ａの数値を読み取って制御装置（図示せず）にフィードバックする。この制御装置はフィードバックされた数値に基づいて表面検査台１１２の移動速度及び移動行程を制御する。
【００２１】
被検体Ｐが第二ステージ１２まで移動すると、第二ステージ１２の吊り下げ式キャリア２０によって前記被検体Ｐの第一面を吸着し、第二検査位置まで搬送し、第二撮像装置１２１で被検体Ｐの第二面（裏面）を撮影し裏面の検査を行う。以下、本発明における吊り下げ式キャリア２０について、具体的な実施形態を例に詳細な説明を行う。図４は本発明の吊り下げ式キャリアの部分断面図である。
【００２２】
吊り下げ式キャリア２０は、リニアモジュール２１と、リニアモジュール２１によって駆動する裏面検査台２２と、を備えている。裏面検査台２２はリニアモジュール２１に合わせて決められた経路上を移動する。
【００２３】
裏面検査台２２を移動させるために、リニアモジュール２１は、駆動モーター２１１と、駆動モーター２１１によって回転するねじ軸２１２と、ねじ軸２１２のいずれか一方に少なくとも１つ設置されるリニアガイド２１３と、を備えている。裏面検査台２２のいずれか一方は、ねじ軸２１２と組み合わせるためのナット部２２１が取り付けられており、かつリニアガイド２１３上には少なくとも１つのスライドブロック２２２が滑走できるように設置されている。ねじ軸２１２によって裏面検査台２２が駆動されリニアガイド２１３の一定軌道範囲内を決められた経路に沿って移動する。
【００２４】
裏面検査台２２の移動時の安定性を保ち、かつ同時に水平方向移動によってリニアガイド２１３に作用するモーメントを低減するために、本実施形態においては、リニアガイド２１３の数を２個とし、ねじ軸２１２の両側に対称となるように配置している。ナット部２２１及びスライドブロック２２２は裏面検査台２２のいずれか一方に組み合わされており、スライドブロック２２２の数は４個で、ナット部２２１の両側に２個ずつ対称となるように配置され、それぞれの側にあるリニアガイド２１３に固定されている。上述の配置により、支点の位置が中心に来てねじ軸２１２と平行となる結果、スライドブロック２２２に作用する水平方向モーメントを低減する。好ましい実施形態においては、駆動モーター２１１はステッピングモーターを使ってもよい。また、他の実施形態として、駆動モーター２１１をサーボモーターや、ステッピングサーボシステム等としてもよく、本発明では限定しない。
【００２５】
被検体Ｐを吸着するために、裏面検査台２２は、台座２２３と、台座２２３に設置されるシリンダ２２４と、シリンダ２２４によって駆動し垂直に移動する吸着板２２５と、が備えられている。台座２２３は前述のナット部２２１及びスライドブロック２２２を取り付けるためのもので、裏面検査台２２を載せて軌道に沿って移動する。シリンダ２２４は台座２２３に固定されているが、好ましい実施形態においては、台座２２３上に保持板２２４Ａを設置し、シリンダ２２４のいずれか一方に取り付けシリンダ２２４の延長シャフト２２４Ｂを支えるようにしてもよい。吸着板２２５は延長シャフト２２４Ｂに組み合わされており、延長シャフト２２４Ｂに合わせて上下方向に少なくとも２行程移動する。吸着板２２５は空圧装置（図示せず）と組み合わされており、これにより吸着板２２５の表面に真空吸着力が形成される。
【００２６】
以下、吊り下げ式両面光学検査装置１００の作業フローについて説明を行う。図５は本発明の吊り下げ式両面光学検査装置の使用状態を示す図である。
【００２７】
まず、図５−１に示す通り、被検体Ｐが人手または移載装置により第一ステージ１１の表面検査台１１２に載せられると、表面検査台１１２はリニアモーター１１３によって駆動し、第一撮像装置１１１の撮像範囲（第一検査位置）に向かって移動する。
【００２８】
続いて、図５−２に示す通り、表面検査台１１２が第一検査位置まで移動すると、第一撮像装置１１１が被検体Ｐの第一面画像を撮影する。これが被検体Ｐの表面画像である。
【００２９】
続いて、図５−３に示す通り、表面検査台１１２が移載位置まで移動すると、前記移載位置に対応した吊り下げ式キャリア２０がシリンダ２２４によって駆動し、下方向へ移動して表面検査台１１２上にある被検体Ｐを吸着する。この時、吸着される面は前記被検体Ｐの第一面（表面）であり、第二面（裏面）が下側に向かって露出することになる。
【００３０】
最後に、図５−４に示す通り、吊り下げ式キャリア２０がリニアモジュール２１によって駆動し、第二ステージ１２の検査エリアＳＰの上方まで移動すると、検査エリアＳＰの下側にある第二撮像装置１２１が前記被検体Ｐの第二面画像（裏面画像）を撮影する。こうすることで、２度の撮影により被検体Ｐの両面画像が得られる。
【００３１】
上述のとおり、本発明は、別途反転装置を備えて被検体を反転させる工程を必要としないため、ひとつの被検体を検査するのに必要な時間を有効に短縮し、検査効率をより向上させることができる。さらに、本発明はリニアモジュール及び空気浮上式位置決めモジュールにより、被検体の両面についてそれぞれ要求される検査精度が異なるという問題を解決することができる。特に、空気浮上式位置決めモジュールを使うことにより、ナノレベルの精度が求められるワークに対しても正確な光学検査を効果的に実施することが可能である。
【００３２】
以上、本発明について詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【符号の説明】
【００３３】
１００          吊り下げ式両面光学検査装置
１０            検査台
１１            第一ステージ
１１１          第一撮像装置
１１２          表面検査台
１１２Ａ        上部台座
１１２Ｂ        下部台座
Ｒ１            垂直方向空気軸受
Ｒ２            水平方向空気軸受
１１３          リニアモーター
１１３Ａ        ステーター
１１３Ｂ        励磁コイル
１１４          空気浮上機構
１１４Ａ        軌道
１１５          空圧装置
１１６Ａ        リニアスケール
１１６Ｂ        リードライトヘッド
１２            第二ステージ
１２１          第二撮像装置
２０            吊り下げ式キャリア
２１            リニアモジュール
２１１          駆動モーター
２１２          ねじ軸
２１３          リニアガイド
２２            裏面検査台
２２１          ナット部
２２２          スライドブロック
２２３          台座
２２４          シリンダ
２２４Ａ        保持板
２２４Ｂ        延長シャフト
２２５          吸着板
Ｐ              被検体
ＳＰ            検査エリア
【図１】
2020085878.tif 000003
【図２】
2020085878.tif 000004
【図３】
2020085878.tif 000005
【図４】
2020085878.tif 000006
【図５−１】
2020085878.tif 000007
【図５−２】
2020085878.tif 000008
【図５−３】
2020085878.tif 000009
【図５−４】
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