(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア製の透明基板の外形形状を認識するための撮像装置であって、
基板を支持する基板支持部材と、
撮像素子と、
中央部に光が通過する開口部を有し、前記支持部材により支持された基板の外周部に光を照射する第１の光源と、
前記第１の光源における開口部と対向して配置されたビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタおよび前記第１の光源における開口部を介して前記支持部材により支持された基板の中央部に光を照射する第２の光源と、
前記第１の光源から基板に照射されて基板の外周部の表面で正反射した後、前記第１の光源における開口部を通過した光と、前記第２の光源から基板に照射されて基板の中央部の表面で正反射した後、前記第１の光源における開口部を通過した光とを、前記ビームスプリッタを介して前記撮像素子に取り込むための結像レンズと、
前記第１の光源および前記第２の光源における光出射部に配設される光拡散板と、
前記画像素子に取り込まれた光量データを二値化して、前記支持部材により支持された基板の輪郭データを作成する画像処理部と、
を備え、
前記基板支持部材が透光性のシートを有し、
前記第１の光源および前記第２の光源は、複数のＬＥＤを列設した構成を有し、
前記第１の光源の光出射部に配設された光拡散板は、前記開口部付近の厚さが他の部分より薄いことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の外形形状を認識するための撮像装置に関し、特に、サファイア基板等の透明な基板の外形を有効に認識することが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、青色ＬＥＤを作製するためのデバイスパターンがその表面に形成されたサファイア基板をデバイスチップ単位に分割するためには、最初に、分割起点が特定される。このとき、サファイア基板は研磨工程等において割れが発生する場合がある。このため、分割起点を特定するためには、サファイア基板の全面を撮影し、二値化処理等によりその外形形状を認識する必要がある。
【０００３】
従来は、例えば特許文献１に記載されたように、光透過性ウエハー全面を透過照明を利用して撮影していた。
【特許文献１】特開平５−５２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光透過性ウエハー等の透明基板を透過照明を利用して検出した場合には、コントラストが低いことから、外形形状の認識精度が悪化するという問題がある。
【０００５】
このため、透明基板を正反射光を利用して検出することが好ましいが、この場合には、透明基板より大口径のレンズと、それをカバーするだけの大きな光源が必要となり、装置が高価で、かつ、大型化するという問題が生ずる。
【０００６】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、コンパクトな構成でありながら、透明な基板を含む各種の基板の外形を有効に認識することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板の外形形状を認識するための撮像装置であって、基板を支持する基板支持部材と、撮像素子と、中央部に光が通過する開口部を有し、前記支持部材により支持された基板の外周部に光を照射する第１の光源と、前記第１の光源における開口部と対向して配置されたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタおよび前記第１の光源における開口部を介して前記支持部材により支持された基板の中央部に光を照射する第２の光源と、前記第１の光源から基板に照射されて基板の外周部の表面で反射した後、前記第１の光源における開口部を通過した光と、前記第２の光源から基板に照射されて基板の中央部の表面で反射した後、前記第１の光源における開口部を通過した光とを、前記ビームスプリッタを介して前記撮像素子に取り込むための結像レンズと、前記第１の光源および前記第２の光源における光出射部に配設される光拡散板と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、前記第１の光源および前記第２の光源は、複数のＬＥＤを列設した構成を有する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、前記第１の光源の光出射部に配設された光拡散板は、前記開口部付近の厚さが他の部分より薄い。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、前記基板は、サファイア製の透明基板である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、コンパクトな構成でありながら、透明な基板を含む各種の基板の外形を有効に認識することが可能となる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明によれば、光源から出射される光の照度分布を向上させることが可能となる。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、第１の光源および第２の光源の形状を任意に設定することができる。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、第１の光源から基板に照射される光と第２の光源から基板に照射される光の境界部分の光量を均一にすることが可能となる。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、透明なサファイア基板の外形を正確に認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る撮像装置の概要図である。
【００１７】
この撮像装置は、透明なサファイア基板Ｓの外形形状を認識するためのものであり、サファイア基板Ｓを支持する基板支持シート２１と、この基板支持シート２１を支持するテーブル２２と、その中央部に光が通過する開口部１５を有する略円筒形の第１の光源１２と、第１の光源１２における開口部１５と対向して配置されたハーフミラー等のビームスプリッタ１６と、ビームスプリッタ１６と対向配置された第２の光源１１と、結像レンズ１７と、ＣＣＤカメラ等の撮像素子１８と、画像処理部１９とを備える。
【００１８】
基板支持シート２１は、その支持部に粘着性を有する透光性のシートを有し、サファイア基板Ｓを粘着した状態で支持するものである。また、テーブル２２は、透光性部材より構成される。このため、サファイア基板Ｓを下方（テーブル２２側）から観察することが可能となる。
【００１９】
第１の光源１２は、上述したように、その中央部に光が通過する開口部１５を有する略円筒形、すなわち、略ドーナツ状の形状を有し、その光出射部は中空円形となっている。そして、この第１の光源１２の光出射部には、光拡散板１４が配設されている。また、第２の光源１１は、略円筒状の形状を有し、その光出射部は円形となっている。そして、この第２の光源１１の光出射部には、光拡散板１３が配設されている。これらの第１の光源１２と第２の光源１１とは、その内部に複数のＬＥＤを列設した構成を有する。このため、第１の光源１２および第２の光源１１の形状を任意に設定することができる。
【００２０】
第１の光源１２から出射された光は、図１において矢印で示すように、サファイア基板Ｓの外周部（中央部以外）およびサファイア基板Ｓの外側部分に照射される。また、第２の光源１１から出射された光は、ビームスプリッタ１６において反射され、第１の光源１２における開口部１５を通過した後、サファイア基板Ｓの中央部に照射される。この実施形態においては、第２の光源１１はビームスプリッタ１６を利用した同軸落射照明を構成している。
【００２１】
なお、図１における矢印は、第１の光源１２または第２の光源１１から出射され、サファイア基板Ｓまたは基板支持シート２１の表面で正反射する光の主光線を示している。
【００２２】
図２は、第１の光源１２および第２の光源１１による光の照射範囲とサファイア基板Ｓとの関係を示す説明図である。
【００２３】
第２の光源１１から出射された光は、図１および図２において符号Ｅ１で示す、サファイア基板Ｓの中央部の円形の領域に照射される。一方、第１の光源１２から出射された光は、図１および図２において符号Ｅ２で示す、サファイア基板Ｓの外周部およびサファイア基板Ｓの外側部分で領域Ｅ１以外の領域に照射される。このため、第１の光源１２および第２の光源１１により、サファイア基板Ｓおよびその外側部分の領域に対して、効率的に光を照射することができる。
【００２４】
なお、第１の光源１２における開口部１５は、第２の光源１１に対する開口絞りとして機能する。このとき、第１の光源１２においては開口部１５側の端部にまでＬＥＤを配設することができないことから、第１の光源１２により光の照射領域と第２の光源１１による光の照射領域との境界で、サファイア基板Ｓに照射される光量が減少するという現象が生ずる。このため、第１の光源１２の光出射部に配設された光拡散板１４は、開口部１５付近の厚さが他の部分より薄くなるように構成されている。
【００２５】
図３は、第１の光源１２の光出射部に配設された光拡散板１４の開口部１５付近の形状を示す部分拡大図である。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、第１の光源１２の光出射部に配設された光拡散板１４における開口部１５から距離Ｌの領域においては、テーパー部が形成されている。そして、光拡散板１４における開口部１５側の端部の厚みｄは、テーパー部以外の厚みＤより小さくなっている。このときの厚みＤは例えば２ｍｍ、厚みｄは例えば１ｍｍ、距離Ｌは例えば１５ｍｍである。
【００２７】
なお、図３（ａ）に示すようなテーパー部を設ける以外に、図３（ｂ）に示すようなアール部を設けることにより、光拡散板１４における開口部１５付近の厚さが他の部分より薄くなるようにしてもよい。
【００２８】
再度図１を参照して、第１の光源１２から出射されサファイア基板Ｓの表面およびサファイア基板Ｓの外側の基板支持シート２１で正反射された光は、第１の光源１２における開口部１５およびビームスプリッタ１６を順次通過し、結像レンズ１７により撮像素子１８に取り込まれる。また、第２の光源１１から出射されサファイア基板Ｓの表面で正反射された光も、第１の光源１２における開口部１５およびビームスプリッタ１６を順次通過し、結像レンズ１７により撮像素子１８に取り込まれる。
【００２９】
そして、撮像素子１８は、そこの取り込まれた光量データを画像処理部１９に送信する。画像処理部１９は、その光量データを二値化して、サファイア基板Ｓの輪郭データを作成する。
【００３０】
図４は、割れが生じたサファイア基板Ｓを直線Ｌでスキャンした状態を示す説明図であり、図５は、そのときの測定結果を示すグラフである。なお、図５（ａ）は、上述した撮像装置により正反射光を利用して測定を行った測定結果を示し、図５（ｂ）は透過照明を利用して測定を行った測定結果を示している。
【００３１】
これらの図に示すように、正反射を利用してサファイア基板Ｓを測定した場合には、Ｓ／Ｎ比が大きく、サファイア基板Ｓがある部分とない部分とで測定値の大きな差が生ずる。これに対して、透過照明を利用してサファイア基板Ｓを測定した場合には、サファイア基板Ｓの光の透過率と基板支持シート２１における樹脂製のシート部分の光の透過率に大きな差がないことから、Ｓ／Ｎ比が小さく、サファイア基板Ｓがある部分とない部分とで測定値の差がほとんど生じていない。これらの図からもあきらかなように、正反射光を利用することにより、基板の外形を有効に認識することが可能となる。
【００３２】
なお、上述した実施形態においては、第１の光源１２の中央部にその断面が円形の円筒状の開口部１５を設けている。しかしながら、この開口部の形状は、その断面が矩形等の他の形状であってもよい。但し、コーナ部分で出射光量が減少する等の問題が生ずるため、その断面は円形であることが好ましい。
【００３３】
上述した実施形態においては、この発明に係る撮像装置が撮像する対象とする基板は、透明なサファイア基板Ｓであるが、サファイアの他に、例えば、石英、ガラス、または透明プラスチックなど透明な材質からなる各種基板に替えても良い。このように、この発明に係る装置が撮像する対象の基板は、例えば、サファイア、石英、ガラス、または、プラスチック等、透明な各種基板に対して、透明であるにもかかわらず基板の外形を有効に認識することができる。
【００３４】
上述した実施形態においては、第２の光源１１は、この第２の光源１１から出射された光がビームスプリッタ１６に反射してサファイア基板Ｓに照射される位置に配置し、撮像素子１８は、サファイア基板Ｓで正反射した光がビームスプリッタ１６を通過して取り込む位置に配置しているが、第２の光源１１と撮像素子１８の配置を入れ替えても良い。すなわち、第２の光源１１は、この第２の光源１１から出射された光がビームスプリッタ１６を通過してサファイア基板Ｓに照射する位置に配置し、撮像素子１８は、サファイア基板Ｓで正反射した光がビームスプリッタ１６に反射して取り込む位置に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に係る撮像装置の概要図である。
【図２】第１の光源１２および第２の光源１１による光の照射範囲とサファイア基板Ｓとの関係を示す説明図である。
【図３】第１の光源１２の光出射部に配設された光拡散板１４の開口部１５付近の形状を示す部分拡大図である。
【図４】割れが生じたサファイア基板Ｓを直線Ｌでスキャンした状態を示す説明図である。
【図５】測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１１    第２の光源
１２    第１の光源
１３    光拡散板
１４    光拡散板
１５    開口部
１６    ビームスプリッタ
１７    結像レンズ
１８    撮像素子
１９    画像処理部
２１    基板支持シート
２２    テーブル
Ｓ      サファイア基板
【図１】
0005643391.tif 000002
【図２】
0005643391.tif 000003
【図３】
0005643391.tif 000004
【図４】
0005643391.tif 000005
【図５】
0005643391.tif 000006