(57)【要約】【課題】撮像装置により撮像された周期性パターンのムラの検査をする検査装置において、ムラを安定的、高精度に撮像、検出可能な周期性パターンムラ検査装置を提供する。【解決手段】画像を撮像する手段を具備する撮像部３０と、検査対象基板５０を載置し位置の認知とＸ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージ２０と、先端に固定した平行光学系１１が設けられ、該平行光学系をＸＹステージに載置した検査対象記板に対し上下方向角度及び平行方向に駆動が可能でありかつ該基板に対して照明の照射位置が一定である様に制御可能な照明駆動部１２を具備する斜め透過照明部１０とを備え、前記撮像部及びＸＹステージ及び透過照明部を管理し周期性パターンのムラの検査の工程を逐次処理する手段を具備する処理部４０を備えた周期性パターンのムラの検査をする検査装置であって、斜め透過光の照明を行うことで生じる周期性パターンでの回折光を撮像する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置により撮像された周期性パターンのムラの検査をする検査装置において、画像を撮像する手段を具備する撮像部と、検査対象基板を載置し、位置の認知と、Ｘ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージと、先端に固定した平行光学系が設けられ、該平行光学系を、ＸＹステージに載置した検査対象基板に対し上下方向角度及び平行方向に駆動が可能であり、かつ載置した検査対象基板に対して照明の照射位置が一定である様に制御可能な照明駆動部を具備する斜め透過照明部と、を備え、前記撮像部及びＸＹステージ及び透過照明部を管理し、周期性パターンのムラの検査の工程を逐次処理する手段を具備する処理部を備えた周期性パターンのムラの検査をする検査装置であって、斜め透過光の照明を行うことで生じる、周期性パターンでの回折光を撮像することを特徴とする周期性パターンムラ検査装置。
【請求項２】
前記斜め透過照明部では、照明側平行光学系を備えた照明光源を用いて、前記撮像部でも撮像側平行光学系を備え、周期性パターンでの回折光を撮像することを特徴とする請求項１記載の周期性パターンムラ検査装置。
【請求項３】
前記斜め透過照明部を複数配置し、該照明部の点灯を切換えることで、様々な方向からの透過照明による周期性パターン画像を撮像し、検査することを特徴とする請求項１または２記載の周期性パターンムラ検査装置。
【請求項４】
前記斜め透過照明部にはバンドパスフィルターが複数設置可能であり、かつ該バンドパスフィルターを切り替え可能なフィルターチェンジャー部を備え、該バンドパスフィルターを切り変え周期性パターン画像を撮像し、検査することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の周期性パターンムラ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周期性パターンを有する製品におけるムラ検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の周期性パターンのムラ検査では、同軸の透過照明や平面照明（例えば、特許文献１、２参照）を用いて透過率画像を撮像し、各々の画像での光の強度（明るさ）を比べてムラ部と正常部とを視認する方法である。そのため、元々ムラ部と正常部との光の強度差が少ない、すなわち、コントラストが低い画像をその強度差の処理方法を工夫することで、差を拡大してムラ部を抽出し、検査を行っている。
【０００３】
しかし、上記従来技術においては、格子状の周期性パターンのブラックマトリクスのムラ、特に開口部の大きいブラックマトリクスのムラの撮像において、ムラ部と正常部でのコントラストの向上が望めず、強度差の処理を工夫したとしても、元画像のコントラストが低い画像の場合の検査では、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できない問題がある。なお、周期性パターンとは、一定の間隔（以下ピッチと記す）を持つスリットのパターンの集合体を称し、例えば、１本のパターンが所定ピッチで配列したストライプ状の周期性パターン、又は開口部のパターンが所定ピッチで配列したマトリクス状の周期性パターン等である。
【０００４】
一方、微細な表示と明るい画面の電子部品の増加により、前記周期性パターンでは、微細化、又は開口部比率アップへの傾向が進んでいる。将来、更に開口部の大きいより微細形状のブラックマトリクス用の周期性パターンのムラ検査の方法及びその装置が必要となる。すなわち、従来の光の振幅による光の強度（明るさ）の強弱のみの出力では限界である。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００２-１４８２１０号公報
【特許文献２】特開２００２-３５０３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、周期性のあるパターンのムラ、例えばブラックマトリクスムラを安定的、高精度に撮像し、検出可能な、周期性パターンムラ検査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】
本発明の請求項１に係る発明は、撮像装置により撮像された周期性パターンのムラの検査をする検査装置において、画像を撮像する手段を具備する撮像部と、検査対象基板を載置し、位置の認知と、Ｘ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージと、先端に固定した平行光学系が設けられ、該平行光学系を、ＸＹステージに載置した検査対象基板に対し上下方向角度及び平行方向に駆動が可能であり、かつ載置した検査対象基板に対して照明の照射位置が一定である様に制御可能な照明駆動部を具備する斜め透過照明部と、を備え、前記撮像部及びＸＹステージ及び透過照明部を管理し、周期性パターンのムラの検査の工程を逐次処理する手段を具備する処理部を備えた周期性パターンのムラの検査をする検査装置であって、斜め透過光の照明を行うことで生じる、周期性パターンでの回
折光を撮像することを特徴とする周期性パターンムラ検査装置である。
【０００８】
請求項１の発明では、検査対象基板への斜め透過照明により、周期性パターンでの回折光を捕らえることで、周期性パターン、例えば、ブラックマトリクスの微妙な変動を画像化している。すなわち、従来の光の振幅による光の強度（明るさ）の強弱のみの１成分から、本発明では従来と同様の光の振幅と、新規の光の位相との２成分で行える利点がある。光の回折では、正常部では、或る特定の方向に強力な透過光が形成され、ムラ部では、特定方向のみに回折光が出ずにパターン形状及びピッチ間隔に応じていろいろの方向に種々の強さで回折光が生じる。該差違を本発明では活用する。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、前記斜め透過照明部では、照明側平行光学系の光源を用いて、前記撮像部でも撮像側平行光学系を備え、周期性パターンでの回折光を撮像することを特徴とする請求項１記載の周期性パターンムラ検査装置である。
【００１０】
さらに、請求項２では、撮像側に平行光学系を用いることで、周期性パターンブラックマトリクスの微妙な変動を強調可能となる。
【００１１】
これは平行光学系は特定方向のみの光を集光する機能を有するため、正常部での規則的な特定方向の回折光とムラ部でのいろいろの方向に回折する回折光とをより選別可能となるためである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、前記斜め透過照明部を複数配置し、該照明部の点灯を切換えることで、様々な方向からの透過照明による周期性パターン画像を撮像し、検査することを特徴とする請求項１、又は２記載の周期性パターンムラ検査装置である。
【００１３】
請求項３で、斜め透過照明部を複数設置し、照明の点灯を切換えることで、様々な方向からの照明が可能となり、様々な方向性をもつムラに対して適応可能となる。
【００１４】
本発明の請求項４に係る発明は、前記斜め透過照明部にはバンドパスフィルターが複数設置可能であり、かつ該バンドパスフィルターを切り替え可能なフィルターチェンジャー部を備え、該バンドパスフィルターを切り変え周期性パターン画像を撮像し、検査することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の周期性パターンムラ検査装置である。
【００１５】
請求項４の発明では、照明の波長幅をバンドパスフィルターにて制限することで、検査対象基板正常部での回折角をより特定方向に制限することが可能となるため、ムラ部との差異がより強調可能となる。
【００１６】
また、バンドパスフィルターを切り替え可能なフィルターチェンジャーを備え、複数の特性を持つバンドパスフィルターを備えることで、検査対象基板のパターン形状やパターンピッチに応じてより効果が顕著となる照明波長を選択可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のような本発明の検査装置によれば、周期性パターン（例えば、ブラックマトリクス）のムラのみを安定的、高精度に検出可能となる。
さらに、原画像自体がムラが強調されている画像となるため、ムラのモニター用装置としての利用も有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の周期性パターンムラ検査装置の機能構成の例を斜視で示す説明図である。図に示すように、斜め透過照明部１０と、透過照明が可能なＸＹステージ部２０と、
撮像するための撮像部３０と、撮像された画像を強調処理し、ムラ部を判定、さらに強調された画像を人がムラを認識しやすい様に表示する機能を有する処理部４０から構成されている。
【００１９】
斜め透過照明部１０では、ＸＹステージに載置した検査対象基板に対し上下方向角度及び平行方向（図１の本例ではＸ軸、Ｙ軸方向）に駆動が可能であり、かつ検査対象基板に対して照明の照射位置が一定である様に制御可能な照明駆動部１２を配置され、該駆動部の先端に固定した照明側平行光学系１１の照明が設けられており、検査対象基板への照明照射位置を変えることなく様々な角度からの照明が可能となっている。すなわち、斜め透過照明部１０では、平行光学系１１と、様々な角度からの透過照明が設定できる。さらに、前記照明が複数台配置され、その照明の点灯を切り換える（点光源の変更）事で、検査対象基板への照明光の方向を切り換えることができる。
【００２０】
また、複数台設置された照明の点灯を切り換え、照明方向を変えることで、様々な方向性をもつムラの強調が可能となる。
【００２１】
これは、ムラの原因となる検査対象基板のパターン変動が特定方向に偏っているためであり、この偏ったパターン変動に見合った方向からの照明によりムラが強調される。
【００２２】
ＸＹステージ部２０では、検査対象基板をＸＹステージ部の所定の位置に載置する。前記ＸＹステージ部は、測定機能を持ち、位置を認知して、検査対象基板の検査開始位置に装置の光軸を重ねる。Ｘ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を用いて、予め設定した動作手順に従ってＸＹステージをＸ軸及びＹ軸方向に駆動する。
【００２３】
撮像部３０では、撮像側平行光学系３１から構成され、画像を撮像する手段を具備し（例えば、ＣＣＤ付きカメラ）、画像のデータ化及びデータ保存送信等の役割を分担する。
【００２４】
処理部４０では、前記撮像部３０及びＸＹステージ２０及び透過照明部１０を管理し、周期性パターンのムラの検査の工程を逐次処理する手段を統括管理する。さらに、処理部４０では、撮像部３０から画像のデータを受け取り、該データを所定のデータ処理手順により画像の特徴を抽出、比較し、その差分を算出し、良否の判定する。なお、周期性パターンムラの検査の工程例を逐次処理する手段（フロー図）は図２に示した。フロー図では、開始〜終了まで（順番に１〜２３まで）、逐次処理される。
【００２５】
まず、電源投入等装置を動作可能状態にする（ａ１：装置全体で実行する）。そしてレシピ選択等の初期条件設定を行ってから（ａ２：処理部で実行する）、原点復帰等ステージ駆動を開始する（ａ３：処理部で実行する）。次に、被検査基板をステージに載置し（ｃ４：ＸＹステージで実行する）、基板を検査開始位置まで移動する（ｃ５：ＸＹステージで実行する）。続いて検査を実行するための各種条件設定を行う。撮像位置、撮像回数等の撮像条件と撮像倍率を設定し（ｂ６、ｂ７：撮像部で実行する）、また斜め透過照明部の上下方向角度、照明点灯方向、照明強度等の照明条件を設定する（ｄ８：斜め透過照明部で実行する）。撮像エリアの撮像を行い（ｂ９：撮像部で実行する）、初回の画像を取り込む（ｂ１０：撮像部で実行する）。次ぎの撮像エリアが無い場合は（ｂ１１：撮像部で判定を実行する）、撮像終了ステージの駆動を停止し（ａ１６：処理部で実行する）、装置を停止し終了とする（ａ２３：処理部で実行する）。次ぎの撮像エリアがある場合は（ｂ１１：撮像部で判定を実行する）、そのエリアを撮像し（ｂ１２：撮像部で実行する）、画像を取り込む（ｂ１３：撮像部で実行する）。以下、繰り返して最後の撮像エリアまで撮像し画像を取りこむ（ｂ１４：撮像部で実行する）。全て撮像した場合、撮像を処理部へ転送する（ａ１７：処理部で実行する）。画像データの加工を行い（ａ１８：処理部で実行する）、処理の結果を出力する（ａ１９：処理部で実行する）。これにより出
力結果を判定する（ａ２０：処理部で実行する）。その後、検査工程を終了し（ａ２１：処理部で実行する）、被検査基板をステージから排出し（ａ２２：処理部で実行する）、装置を停止する（ａ２３：処理部で実行する）。
【００２６】
なお上記の記号（ａ１、ａ２、ｃ３、ｃ４・・等）で、ａは処理部関連、ｂは撮像部関連、ｃはＸＹステージ関連、ｄは斜め透過照明部関連であることを示し、数字はフローの順番を意味する。
【００２７】
前述した手段を備えた周期性パターンのムラの検査をする本発明の検査装置では、斜め透過光の照明を行うことで生じる、周期性パターンでの回折光を撮像することを特徴とする周期性パターンムラ検査装置である。周期性パターンの正常部では、スリット部（又は開口部）の形状・ピッチが一定となるために互いに干渉し、一定の方向に強い回折光が生じ、ムラ部では、スリット部（又は開口部）の形状・ピッチが不安定となるために形状・ピッチに応じて、色々な方向に、種々の強さで回折光が生じる。
【００２８】
この様に構成された本周期性パターンムラの検査装置において、斜め透過照明部１０から照射された光が、周期性パターンであるブラックマトリクスを有する検査対象基板５０の開口部にて回折され、その回折光が画像として撮像部３０に捕らえられる。入射角が９０°より小さくすると観察環境が替わり、スリット部（又は開口部）の形状・ピッチの差違が強調される効果があり、位相を少しずつ変化させる照明により回折光の差違が更に強調される。
【００２９】
前記検査対象基板５０にて回折される回折光は、ブラックマトリクスの微妙な変動により、回折角に変化をもたらすため、前記撮像部３０に捕らえられた画像はブラックマトリクスの変動に起因するムラ部を強調した画像となる。さらに、斜め透過照明部１０及び撮像部３０に平行光学系を用いることで、回折光の変動をより正確に強調した画像が捕らえられる。
【００３０】
また、複数設置された照明を順次点灯することで、様々な方向性をもつムラに対して最適な画像が取得可能となる。
【００３１】
さらに、フィルターチェンジャー部１３にて照明光の波長を制限することで、周期性パターン正常部での回折光の方向性が、より方向性を持つ（一定方向となる）ため、ムラ部との差異がより強調される効果を持つこととなる。この概念図を図３に示す。図３は、本発明の周期性パターンムラの検査の工程例に係る回折光を断面で示す説明図で、波長を制限しない場合の回折光と、制限した場合の回折光とを模式的に比較してある。
【００３２】
フィルターチェンジャー部１３は複数のバンドパスフィルターを切り替え可能なため、検査対象基板のパターン形状・ピッチに従い、より効果が顕著となる波長制限を加えることが可能な構成となっている。
【００３３】
このようにして前記撮像部３０に捕らえられたムラ画像を、処理部４０にてムラ部抽出処理、判定処理を行う。判定されたムラ部の位置やレベルをムラ画像と同時に処理部４０に表示することで、ムラのモニター用途としての利用も有効となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の周期性パターンムラ検査装置の機能構成の例を斜視で示す説明図である。
【図２】本発明の周期性パターンムラ検査装置による検査の工程例を逐次処理するフロー図である。
【図３】本発明の周期性パターンムラの検査の工程例に係る回折光を断面で示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…斜め透過照明部
１１…照明側平行光学系
１２…照明駆動部
１３…フィルターチェンジャー部
２０…ＸＹステージ部
３０…撮像部
３１…撮像側平行光学系
４０…処理部
５０…検査対象基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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