(57)【要約】【課題】本発明は、検査時間及び検査コストの増大が抑制され、撮像装置を用いた検査を高精度に行える検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】同一方向から見た撮影対象物の同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影する複数の撮像装置と、複数の撮像装置によってそれぞれ撮影された画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成する画像処理装置と、ブレンド画像を表示する画像表示装置と、複数の撮像装置の配置を調整する調整機構とを備え、ブレンド画像に重ね合わせの位置ずれがない若しくはその位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、調整機構によって複数の撮像装置の配置が調整される。【選択図】図１
2014085113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向から見た撮影対象物の同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影する複数の撮像装置と、
前記複数の撮像装置によってそれぞれ撮影された前記画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成する画像処理装置と、
前記ブレンド画像を表示する画像表示装置と、
前記複数の撮像装置の配置を調整する調整機構と
を備え、前記ブレンド画像に重ね合わせの位置ずれがない若しくは該位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、前記調整機構によって前記複数の撮像装置の配置が調整されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記複数の撮像装置として
第１の方向に光軸方向が延伸する第１の撮像装置と、
前記第１の方向と異なる第２の方向に光軸方向が延伸する第２の撮像装置と
を備え、
前記撮影対象物からの検査光を前記第１の方向と前記第２の方向に分岐する光学装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記撮影対象物として表面にアライメントマークが配置されたキャリパーが使用され、前記複数の撮像装置によりそれぞれ撮影された画像の前記アライメントマークが前記ブレンド画像において重なるように前記複数の撮像装置の配置が調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記調整機構によって配置が調整された前記複数の撮像装置を用いて、太陽電池セルが検査されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
複数の撮像装置を用いて、同一方向から見た撮影対象物の同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影するステップと、
前記複数の撮像装置によってそれぞれ撮影された前記画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成するステップと、
前記ブレンド画像を画像表示装置に表示するステップと、
前記画像表示装置に表示された前記ブレンド画像を確認しながら、前記ブレンド画像に重ね合わせの位置ずれがない、若しくは該位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、前記複数の撮像装置の配置を調整するステップと、
前記適正ブレンド画像が得られた配置の前記複数の撮像装置により撮影された検査対象物の画像を用いて、前記検査対象物の検査を行うステップと
を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項６】
前記複数の撮像装置として第１の方向に光軸方向が延伸する第１の撮像装置、及び前記第１の方向と異なる第２の方向に光軸方向が延伸する第２の撮像装置を使用し、前記撮影対象物からの検査光を前記第１の方向と前記第２の方向に分岐することを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
【請求項７】
前記検査対象物が太陽電池セルであることを特徴とする請求項５又は６に記載の検査方法。
【請求項８】
前記太陽電池セルの粒界を消去した画像を用いて、前記太陽電池セルの検査を行うことを特徴とする請求項７に記載の検査方法。
【請求項９】
前記撮影対象物として表面にアライメントマークが配置されたキャリパーを使用し、前記複数の撮像装置によりそれぞれ撮影された画像の前記アライメントマークが前記ブレンド画像において重なるように前記複数の撮像装置の配置を調整することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物を撮影する撮像装置を用いた検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルなどの半導体装置の製造においては、半導体装置の表面上や内部の傷や異物の付着、クラック、汚れ、むらなどの欠陥の有無や状態が調べられる。例えば、カメラなどの撮像装置を用いて得られた画像を用いて外観検査を行う検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池セルなどの検査に関し、二眼（複眼）の撮像装置によって撮影された２つの画像を重ね合わせて合成する方法がある。例えば、２つの画像に共通に現れる太陽電池セルの粒界を画像からキャンセルすることにより、粒界が表示されていないために見やすい画像を用いた検査を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、撮像装置の位置や光軸の調整が適正でないと、撮影された２つの画像上における検査対象物の位置が一致せず、２つの画像を重ね合わせて合成した画像（ブレンド画像）の質が劣化する。特に撮像装置の分解能相当の精密検査では、検査不可能な状態となる。このため、複数の撮像装置によって撮影された検査対象物の位置を正確に重ね合わせるために、以下のような手段が考えられる。
【０００６】
即ち、（１）位置ずれの発生しない超高精度の機械交差で検査装置を構成する、（２）手動又は能動的に光学系調整を行う機構を設ける、（３）画像処理による位置補正を行う、などが考えられる。
【０００７】
しかし、（１）の手段では、検査装置が高価になる。また、実現不可能な装置設置条件である場合がある。（２）の手段では、２つの画像が一致するまで光学系調整を行うために作業者の高度な技能と長い調整時間が必要である。（３）の手段では、位置補正を行うための補正データを予め収集することが必要であり、且つ、画像毎に補正処理を行う必要があり、検査時間が増大し、補正処理による画像劣化が発生する。
【０００８】
上記問題点に鑑み、本発明は、検査時間及び検査コストの増大が抑制され、撮像装置を用いた検査を高精度に行える検査装置及び検査方法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】
【０００９】
本発明の一態様によれば、（イ）同一方向から見た撮影対象物の同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影する複数の撮像装置と、（ロ）複数の撮像装置によってそれぞれ撮影された画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成する画像処理装置と、（ハ）ブレンド画像を表示する画像表示装置と、（ニ）複数の撮像装置の配置を調整する調整機構とを備え、ブレンド画像に重ね合わせの位置ずれがない若しくはその位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、調整機構によって複数の撮像装置の配置が調整される検査装置が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、（イ）複数の撮像装置を用いて、同一方向から見た撮影対象物の同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影するステップと、（ロ）複数の撮像装置によってそれぞれ撮影された画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成するステップと、（ハ）ブレンド画像を画像表示装置に表示するステップと、（ニ）画像表示装置に表示されたブレンド画像を確認しながら、ブレンド画像に重ね合わせの位置ずれがない、若しくはその位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、複数の撮像装置の配置を調整するステップと、（ホ）適正ブレンド画像が得られた配置の複数の撮像装置により撮影された検査対象物の画像を用いて、検査対象物の検査を行うステップとを含む検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検査時間及び検査コストの増大が抑制され、撮像装置を用いた検査を高精度に行える検査装置及び検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る検査装置による撮像装置の配置の調整を行う前のブレンド画像の例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る検査装置による撮像装置の配置の調整を行った後のブレンド画像の例を示す模式図である。
【図４】撮像装置の配置が適正でない例を説明するための模式図であり、図４（ａ）は第１の画像を示し、図４（ｂ）は第２の画像を示し、図４（ｃ）はブレンド画像を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る検査装置のキャリパーの例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
図１に示す本発明の実施形態に係る検査装置１は、検査対象物（以下において「ワーク」という。）１００の外観や内部の検査に使用される。検査装置１は、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２と、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２によってそれぞれ撮影された画像を重ね合わせるブレンド処理をリアルタイムで実行してブレンド画像を作成する画像処理装置２０と、ブレンド画像を表示する画像表示装置３０と、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２の配置を調整する調整機構４０とを備える。
【００１５】
第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２は、同一方向から見たワーク１００の撮影対象面１０１について同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影する。第１の撮像装置１１の光軸方向は第１の方向に延伸し、第２の撮像装置１２の光軸方向は第１の方向と異なる第２の方向に延伸する。図１に示した例では、第１の方向は撮影対象面１０１の面法線方向であり、第２の方向は面法線方向に略垂直な方向である。
【００１６】
以下において、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２を総称して「撮像装置１０」という。撮像装置１０には、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラやＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）カメラなどを採用可能である。
【００１７】
検査において、図示を省略する照明装置によってワーク１００に光が照射される。どのような検査を行うかによって、ワーク１００に照射する光や撮像装置１０の配置が決定される。例えば、ワーク１００の撮影対象面１０１で反射される反射光を用いて、撮影対象面１０１の傷や異物などが検出される。或いは、ワーク１００を透過する透過光を用いて、ワーク１００内部の傷や欠陥などが検出される。以下において、反射光や透過光などのワーク１００からの光を総称して「検査光」という。
【００１８】
複数の撮像装置１０を用いてワーク１００を撮影することにより、検査に使用される多くの情報を同時に取得可能である。例えば、複数の波長でワーク１００の画像を撮影することにより波長毎に特有の情報を得ることができるが、ワーク１００について複数の波長での画像を同時に取得することにより、検査時間を短縮できる。このため、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２には、例えば受光可能な波長が異なるなど、仕様の異なる撮像装置を採用可能である。このように、複数の撮像装置１０を用いることにより、種々の特徴ある検査を実行可能である。
【００１９】
複数の撮像装置１０に共通に写っている物体について傷や異物であると判定したり、１つの撮像装置１０にのみ写っている物体について不要なものか必要なものかを判定したりする。また、複数の撮像装置１０に共通に写っている大きな傷や異物などを消去（キャンセル）した画像を作成することにより、これらの大きな傷や異物の無い画像を用いて詳細な検査をすることも可能である。複数の撮像装置１０に撮影された画像データを引き算する画像処理などにより、共通に撮影されたものをキャンセルした画像を得ることができる。
【００２０】
或いは、検査の判定に不要な画像情報をキャンセルすることもできる。例えば、太陽電池セルの検査を行う場合、多結晶ウェハを用いて製造される太陽電池セルの画像には多くの粒界が写っている。このため、傷や異物などと粒界との区別がつきにくく、検査に支障が生じる場合がある。ブレンド画像で確認された粒界のパターンをキャンセルすることにより、粒界のない画像を用いて検査を行うことができる。このため、検査装置１は、太陽電池セルの検査に好適に適用可能である。
【００２１】
なお、撮像装置１０の解像度も検査目的に応じて適宜選択される。例えば、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２とで、必要とされる解像度が異なる場合がある。このとき、高い解像度を必要としない撮像装置１０の解像度を下げることにより、画像データのサイズが小さくなり、画像処理に要する時間を短縮することができる。
【００２２】
２方向から同時にワーク１００の撮影対象面１０１を撮影できるように、ステージ６０に搭載されたワーク１００と撮像装置１０との間に、光学装置５０が配置されている。光学装置５０には、ワーク１００の撮影対象面１０１からの検査光を第１の方向と第２の方向、例えば撮影対象面１０１の面法線方向と面法線方向に垂直な方向に分岐する光学素子を使用する。光学装置５０を配置することによって、２方向から同時に撮影対象面１０１を光学的に観察できる。
【００２３】
図１に示した光学装置５０は、ワーク１００からの検査光の一部を上方に透過させ、他の一部を横方向に反射させる。これにより、光学装置５０の上方に配置された第１の撮像装置１１と、光学装置５０の横方向に配置された第２の撮像装置１２によって、ワーク１００の撮影対象面１０１について同一領域の画像が同時に撮影される。なお、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２の位置が図１に示した位置に限定されないのはもちろんである。
【００２４】
既に述べたように、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２には、検査内容に応じて仕様の異なる撮像装置を採用可能である。例えば、異なる波長光の画像を撮影する複数の撮像装置１０を用意した場合に、複数のカラーフィルタを有する光学装置５０によって波長の異なる複数の光に検査光を分岐することができる。検査光を分岐するために、例えばハーフミラーやダイクロイックミラーなどを光学装置５０に採用可能である。
【００２５】
画像処理装置２０により、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２によってそれぞれ撮影された撮影対象物の画像を重ね合わせたブレンド画像がリアルタイムで作成される。即ち、画像処理装置２０は画像処理によって、第１の撮像装置１１により撮影された画像（以下において、「第１の画像」という。）と、第２の撮像装置１２により撮影された画像（以下において、「第２の画像」という。）を重ね合わせたブレンド画像を作成する。このため、第１の撮像装置１１から送信される第１の画像のデータＤ１と第２の撮像装置１２から送信される第２の画像のデータＤ２から、画像処理装置２０はブレンド画像のデータＤ３を作成する。ブレンド画像のデータＤ３は、画像処理装置２０から画像表示装置３０に送信される。ブレンド画像は、第１の画像と第２の画像の区別がつくように、画像表示装置３０に表示される。
【００２６】
検査作業者は、画像表示装置３０に表示されるブレンド画像を目視することによって、第１の画像と第２の画像との間で撮影対象物の位置にずれが生じているか否かを判定することができる。ブレンド画像に撮影対象物の位置ずれが発生している場合、検査作業者は、画像表示装置３０にリアルタイムで表示されたブレンド画像を目視しながら、重ね合わせの位置ずれがない、若しくは位置ずれが許容範囲内であるブレンド画像（以下において「適正ブレンド画像」という。）が得られるまで、調整機構４０を操作して撮像装置１０の配置や光軸の方向を調整する。
【００２７】
位置ずれの許容範囲は、検査目的により異なる。例えば高精度の検査が必要な場合には、許容範囲は撮像装置１０の１画素程度に設定される。精度の高さがそれほど要求されない検査の場合には、数画素程度、例えば３画素程度の位置ずれが許容される。
【００２８】
図２に、画像処理装置２０によって作成されたブレンド画像において、第１の画像と第２の画像間で撮影対象物の位置にずれが生じている例を示した。図２において、黒丸印が第１の撮像装置１１により撮影された第１の画像における撮影対象物の画像であり、ハッチングをかけた丸印が第２の撮像装置１２により撮影された第２の画像における撮影対象物の画像である。調整機構４０により、適正ブレンド画像が得られるまで、撮像装置１０の配置の調整が行われる。
【００２９】
調整機構４０は、図１に示すように、第１の撮像装置１１の配置や光軸の方向を調整する第１の調整装置４１と、第２の撮像装置１２の配置や光軸の方向を調整する第２の調整装置４２を有する。
【００３０】
検査作業者は、調整機構４０を操作することにより、撮影対象面１０１の面法線方向や面法線方向と垂直な仮想平面内の任意の方向に関して撮像装置１０の位置や角度を調整できる。更に、上記仮想平面に対して斜め方向に撮像装置１０を移動させることを可能にしてもよい。また、調整機構４０によって、撮像装置１０の光軸の方向を調整できる。調整機構４０により、撮像装置１０の配置や光軸の方向について、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２をそれぞれ独立に調整できる。このため、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２により撮影された画像を重ね合わせた時に撮影対象物の位置ずれがないように、若しくは位置ずれがあったとしても許容範囲内であるように、第１の撮像装置１１及び第２の撮像装置１２を移動させることは容易である。
【００３１】
図３に、撮像装置１０を移動させて、図２に示した第１の画像と第２の画像間に生じた位置ずれを解消した例を示す。図３のようにブレンド画像が得られた状態の撮像装置１０の配置により、ワーク１００の検査が行われる。なお、ワーク１００を用いて撮像装置１０の配置の調整を行った場合に、即ち撮影対象物がワーク１００である場合には、位置合わせが完了した状態の適正ブレンド画像を用いてワーク１００の検査を行うこともできる。
【００３２】
ここで、第１の撮像装置１１によって撮影された図４（ａ）に示す第１の画像と、第２の撮像装置１２によって撮影された図４（ｂ）に示す第２の画像をブレンド処理したブレンド画像を図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）に示すように、第２の撮像装置１２の配置が適切でない場合には、図４（ｃ）に示したブレンド画像において、ワーク１００の画像の位置が一致していない。このため、例えばワーク１００上の異物２００などを正確にキャンセルした画像を得ることができない。
【００３３】
しかし、図１に示した検査装置１によれば、ワーク１００の画像の位置ずれがない若しくは許容範囲内であることが確認された状態に撮像装置１０が配置されているため、撮像装置１０の位置ずれ起因による画像の劣化などが排除された、高精度の検査を実施できる。
【００３４】
以下に、図５を参照して、図１に示した検査装置１を用いた検査方法の例を説明する。
【００３５】
まず、ステップＳ１において、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２を用いて、ステージ６０に搭載された撮影対象物の同一方向から見た同一領域の画像を同時にそれぞれ撮影する。ステップＳ２において、撮影された第１の画像及び第２の画像が画像処理装置２０によってリアルタイムでブレンド処理され、ブレンド画像が作成される。作成されたブレンド画像は、画像表示装置３０にリアルタイムで表示される（ステップＳ３）。
【００３６】
ステップＳ４〜ステップＳ６において、検査作業者が画像表示装置３０に表示されたブレンド画像を確認しながら、重ね合わせの位置ずれがない、若しくはその位置ずれが許容範囲内である適正ブレンド画像が得られるまで、撮像装置１０の配置を調整する。
【００３７】
具体的には、ステップＳ４において、検査作業者が画像表示装置３０に表示されたブレンド画像を目視により確認する。ステップＳ５において、ブレンド画像として適正ブレンド画像が得られているか否かを検査作業者が判定する。適正ブレンド画像が得られていない場合には、ステップＳ６に進み、検査作業者が調整機構４０を操作して、撮像装置１０の配置を調整する。そして処理はステップＳ１〜ステップＳ３に戻り、新たなブレンド画像が画像表示装置３０に表示される。
【００３８】
一方、ステップＳ５において適正ブレンド画像が得られた場合には、処理はステップＳ７に進む。即ち、検査作業者は、適正ブレンド画像が得られた撮像装置１０の配置で、ワーク１００の検査を行う。
【００３９】
なお、図６に示すような表面にアライメントマーク１５１が配置されたキャリパー１５０を用いて、撮像装置１０の配置を調整してもよい。即ち、キャリパー１５０を撮影対象物としてブレンド画像を作成する。そして、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２によりそれぞれ撮影された画像のアライメントマーク１５１がブレンド画像において重なるように、撮像装置１０の配置を調整する。このため、キャリパー１５０は、検査対象のワーク１００と同等の外形を有する。
【００４０】
検査作業者は、画像表示装置３０に表示されたアライメントマーク１５１の位置が第１の画像と第２の画像で一致するように第１の撮像装置１１や第２の撮像装置１２を移動させる。その後、第１の撮像装置１１と第２の撮像装置１２の位置や光軸の方向を調整することなく、検査装置１によりワーク１００の検査を行うことができる。ワーク１００の画像には、第１の画像と第２の画像を位置合わせするための目印となるようなパターンが撮影されているとは限らない。アライメントマーク１５１を利用することにより、撮像装置１０の配置の調整が容易である。
【００４１】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る検査装置１によれば、検査作業者が、ブレンド処理された画像を目視で確認しながら撮像装置１０の配置を調整できる。このため、撮像装置１０の確実な配置調整が可能であり、且つ、光学系の調整作業時間を短縮できる。その結果、位置ずれのない若しくは許容範囲内であることが確認された撮像装置１０の配置状態において、ワーク１００の検査を高精度に行うことができると共に、検査時間及び検査コストの増大が抑制される。
【００４２】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４３】
例えば、上記では撮像装置１０が２台である例を示したが、撮像装置１０の台数が３台以上であってもよい。撮像装置１０の台数を増やすことにより、例えば撮影する波長別の画像の種類を増やせるなど、同時に取得可能な画像情報をより多くすることができる。
【００４４】
また、太陽電池セル以外の、例えば集積回路用半導体基板や液晶基板の検査などにも本発明は適用可能である。
【００４５】
上記のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１…検査装置
１０…撮像装置
１１…第１の撮像装置
１２…第２の撮像装置
２０…画像処理装置
３０…画像表示装置
４０…調整機構
４１…第１の調整装置
４２…第２の調整装置
５０…光学装置
６０…ステージ
１００…ワーク
１０１…撮影対象面
１５０…キャリパー
１５１…アライメントマーク
【図１】
2014085113.tif 000003
【図２】
2014085113.tif 000004
【図３】
2014085113.tif 000005
【図４】
2014085113.tif 000006
【図５】
2014085113.tif 000007
【図６】
2014085113.tif 000008