(57)【要約】【課題】  被検査物表面における欠陥の有無と欠陥が凸状か凹状かを判定し、欠陥の寸法も計測可能な表面検査方法を提供する。【解決手段】  被検査物１に対向して配置された同軸落射照明手段３付き撮像カメラ２と、被検査物に対し斜め方向からコリメートされた光を照射する１以上の斜光照明手段４を備える表面検査装置を用い検査する方法で、同軸落射照明を行いながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から欠陥の有無と欠陥寸法を測定する工程、斜光照明手段からコリメートされた光を照射させながら被検査物の表面を撮像しその画像から欠陥が凸状か凹状かを判定する工程、上記斜光照明により形成された欠陥の影寸法から欠陥の高さ寸法若しくは深さ寸法を測定する工程、の各工程を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
2005274256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸で示される空間のＸＹ平面上に載置された被検査物の上面に正対するように配置されその光軸方向がＺ軸方向に設定された同軸落射照明手段付き撮像カメラと、撮像カメラの上記光軸を中心としてその周囲の任意位置に配置され上記被検査物に対して斜め方向からコリメートされた光を照射する１以上の斜光照明手段とを備える表面検査装置を用いて被検査物の欠陥を検査する表面検査方法において、
被検査物に対し同軸落射照明を行いながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から欠陥の有無を判定すると共に、欠陥がある場合にＸ軸方向およびＹ軸方向の欠陥寸法を測定する工程と、
１つの斜光照明手段から上記被検査物に対しコリメートされた光を照射させながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から上記欠陥が凸状か凹状かを判定する工程と、
下記数式（１）または（２）に基づき凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法を測定する工程、
ｈｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （１）
ｄｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （２）
［但し、ｈｎは凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法、Ｌｎは斜光照明により凸状欠陥若しくは凹状欠陥で形成された影のＸＹ平面に投影された長さ、ｄｎは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法、θはコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をそれぞれ示している。］
の各工程を具備することを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
上記撮像カメラの光軸を中心としてその周囲の任意位置に配置された複数の斜光照明手段を順次照射させながら各斜光照明手段に対応した凸状欠陥の上記高さ寸法若しくは凹状欠陥の上記深さ寸法を求め、得られた各数値から下記数式（３）または（４）に基づき凸状欠陥のＺ軸方向における平均高さ寸法ｈ若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における平均深さ寸法ｄを求めることを特徴とする請求項１記載の表面検査方法。
ｈ＝Σｈｎ／ｎ        （３）
ｄ＝Σｄｎ／ｎ        （４）  ［但し、ｎは斜光照明手段の台数である］
【請求項３】
コリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をθとし、凸状欠陥の上記高さ寸法若しくは凹状欠陥の上記深さ寸法の測定精度をａ％とした場合、上記斜光の光線平行度（Δθ）が以下の数式（５）の条件を満たしていることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査方法。
θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１＋ａ／１００）］
＜ Δθ ＜θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１−ａ／１００）］      （５）
【請求項４】
被検査物がフィルム状物品であることを特徴とする請求項１、２または３記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸落射照明手段付き撮像カメラと斜光照明手段を備えた表面検査装置を用いて被検査物の欠陥を検査する表面検査方法に係り、特に、被検査物表面における欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合にその欠陥が凸状か凹状かを判定すると共に、欠陥の寸法をも計測可能な表面検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁樹脂シート表面に銅薄膜が積層された電子回路基板を用いてフォトリソグラフィー等により電子回路を形成する際、基板表面に付着した異物があると設計した通りの回路パターンが得られない。また、基板表面にピンホールが存在する場合には、作製した回路に断線が発生する可能性が高くなる。このような理由から、異物の付着およびピンホールがない電子回路基板が求められている。
【０００３】
そこで、電子回路基板のメーカーは、ユーザーの仕様に応えるべく製造段階において不良品の発生を極力抑えると共に、出荷前に欠陥の有無を検査する必要があった。尚、従来においては、欠陥が凹状または凸状であるかの区別は必要なかったが、最近、より欠陥の少ない基板が求められ、個々の欠陥の凹凸を判別する必要性も出てきている。
【０００４】
ところで、このような検査方法に適用できる物体検出方法には、被検査面を複数斜光で照明して生じた各影像の重心等の特徴量からその物体の存在および位置情報を得る方法が知られている(特許文献１参照)。そして、予め検出する対象の位置、寸法、形状がかなり限定されている場合には有効な方法であった。しかし、この検出方法を用いて不特定形状でしかも凹凸どちらの欠陥も存在するような被検査物の表面検査を行う場合、その欠陥の形状特定や個々の欠陥の凹凸を判定することが困難なため、満足できる表面検査はできなかった。
【０００５】
一方、検査対象に応じた大きさの面照明を利用して現れる影から凹凸を検出する方法も提案されている(特許文献２参照)。この方法を被検査物の表面検査に適用した場合、被検査物表面の凹凸を検出することは可能であったが、その凹凸の大きさ、深さ若しくは高さに関する情報を得ることは困難であり未だ不十分であった。
【特許文献１】特開平２−１０２０４号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、被検査物表面における欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合にその欠陥が凸状か凹状かを判定すると共に、欠陥の寸法をも計測可能な表面検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に係る発明は、
互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸で示される空間のＸＹ平面上に載置された被検査物の上面に正対するように配置されその光軸方向がＺ軸方向に設定された同軸落射照明手段付き撮像カメラと、撮像カメラの上記光軸を中心としてその周囲の任意位置に配置され上記被検査物に対して斜め方向からコリメートされた光を照射する１以上の斜光照明手段とを備える表面検査装置を用いて被検査物の欠陥を検査する表面検査方法を前提とし、
被検査物に対し同軸落射照明を行いながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から欠陥の有無を判定すると共に、欠陥がある場合にＸ軸方向およびＹ軸方向の欠陥寸法を測定する工程と、
１つの斜光照明手段から上記被検査物に対しコリメートされた光を照射させながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から上記欠陥が凸状か凹状かを判定する工程と、
下記数式（１）または（２）に基づき凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法を測定する工程、
ｈｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （１）
ｄｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （２）
［但し、ｈｎは凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法、Ｌｎは斜光照明により凸状欠陥若しくは凹状欠陥で形成された影のＸＹ平面に投影された長さ、ｄｎは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法、θはコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をそれぞれ示している。］
の各工程を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、
請求項１記載の発明に係る表面検査方法を前提とし、
上記撮像カメラの光軸を中心としてその周囲の任意位置に配置された複数の斜光照明手段を順次照射させながら各斜光照明手段に対応した凸状欠陥の上記高さ寸法若しくは凹状欠陥の上記深さ寸法を求め、得られた各数値から下記数式（３）または（４）に基づき凸状欠陥のＺ軸方向における平均高さ寸法ｈ若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における平均深さ寸法ｄを求めることを特徴とし、
ｈ＝Σｈｎ／ｎ        （３）
ｄ＝Σｄｎ／ｎ        （４）  ［但し、ｎは斜光照明手段の台数である］
請求項３に係る発明は、
請求項１または２記載の発明に係る表面検査方法を前提とし、
コリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をθとし、凸状欠陥の上記高さ寸法若しくは凹状欠陥の上記深さ寸法の測定精度をａ％とした場合、上記斜光の光線平行度（Δθ）が以下の数式（５）の条件を満たしていることを特徴とし、
θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１＋ａ／１００）］
＜ Δθ ＜θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１−ａ／１００）］      （５）
請求項４に係る発明は、
請求項１、２または３記載の発明に係る表面検査方法を前提とし、
被検査物がフィルム状物品であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜４記載の発明に係る表面検査方法によれば、
被検査物に対し同軸落射照明を行いながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から欠陥の有無を判定すると共に、欠陥がある場合にＸ軸方向およびＹ軸方向の欠陥寸法を測定する工程と、
１つの斜光照明手段から上記被検査物に対しコリメートされた光を照射させながら撮像カメラで被検査物の表面を撮像しその画像から上記欠陥が凸状か凹状かを判定する工程と、
下記数式（１）または（２）に基づき凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法を測定する工程、
ｈｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （１）
ｄｎ＝Ｌｎｔａｎθ        （２）
［但し、ｈｎは凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法、Ｌｎは斜光照明により凸状欠陥若しくは凹状欠陥で形成された影のＸＹ平面に投影された長さ、ｄｎは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法、θはコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をそれぞれ示している。］
の各工程を具備するため、
電子回路基板等の被検査物表面における欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合にその欠陥が凸状か凹状かを判定できると共に、欠陥の大きさ、深さ若しくは高さに関する寸法をも計測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】
【００１０】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１（Ａ）〜（Ｂ）は本発明の表面検査方法に適用される表面検査装置の概略構成を示している。そして、表面がほとんど平坦でフィルム状のＣＯＦ（Chip on Film）を被検査物１とし、この被検査物１を表面検査装置の検査台（図示せず）上に積載しその欠陥検査ができるように構成されている。
【００１２】
すなわち、この表面検査装置は、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸で示される空間のＸＹ平面（検査台）上に載置された被検査物１の上面に正対するように配置されその光軸方向がＺ軸方向に設定された同軸落射照明手段３付き撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２と、撮像カメラ２の上記光軸を中心としこの中心位置から所定距離はなれた同心円上の４箇所にそれぞれ配置され上記被検査物１に対して斜め方向からコリメートされた光を照射する４つの斜光照明手段（アレイ状ＬＥＤコリメート斜光照明）４、５、６、７と、上記同軸落射照明手段３、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２および各斜光照明手段４、５、６、７等の動作タイミングを制御するタイミング制御回路９と、タイミング制御回路９を含め装置全体を制御するＰＣ（パーソナルコンピュータ）１０並びにモニタ１１とでその主要部が構成され、かつ、上記撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２は被検査物１表面で焦点を結ぶように予め調整されている。
【００１３】
尚、この表面検査装置においては、上記斜光照明手段４、５、６、７が撮像カメラ２の光軸を中心としこの中心位置から同一距離はなれた同心円上の４箇所にそれぞれ配置された構造（すなわち、各斜光照明手段の検査台からの距離が互いに等しくかつ互いに対称の位置関係に配置された構造）になっているが、必ずしもこのような配置関係にする必要は無い。また、上記斜光照明手段の台数については４個に設定されているが１個以上任意であり、２〜８台が好ましく、より好ましくは配置のしやすさ等から３〜６台が良い。また、上記撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２の感度に対し十分な光量が得られる場合には、アレイ状ＬＥＤコリメート斜光照明に代え、レーザービームエキスパンダーと組み合わせて所望のビーム径に調整した指向性に優れるＬＤ（半導体レーザー）を利用することもできる。また、上記ＬＥＤまたはＬＤを利用する場合で、かつ、回折の影響が無視できない被検査物を測定する場合には、ＣＣＤの感度波長範囲内である波長を選択すると共に回折の影響が少ない長波長側のＬＥＤまたはＬＤを選択することで、回折による測定誤差を軽減することが可能となる。
【００１４】
そして、図５に示すフローチャート図に示された手順に従い、上記同軸落射照明手段３並びに斜光照明手段４、５、６、７の各照明と撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２における撮像のタイミングについて説明する。まず、被検査物１、撮像カメラ２等を撮像できる位置、状態に準備してから、上記同軸落射照明手段３だけを点灯させた状態で被検査物１表面を撮像カメラ２により撮像し、その画像データをＰＣ１０に転送する。この撮像が終わると同時に同軸落射照明手段３を消灯する。そして間髪を入れずに上記斜光照明手段（斜光照明１）４だけを点灯させた状態で被検査物１表面を撮像カメラ２により撮像し、その画像データをＰＣ１０に転送する。この撮像が終わると同時に斜光照明手段（斜光照明１）４を消灯する。次いで、間髪を入れずに上記斜光照明手段（斜光照明２）５だけを点灯させた状態で被検査物１表面を撮像カメラ２により撮像し、その画像データをＰＣ１０に転送する。この撮像が終わると同時に斜光照明手段（斜光照明２）５を消灯する。このようにｎ台の斜光照明について、順次、点灯、撮像、画像データ転送、消灯を繰り返す。そして、図６および図７に示すフローチャート図に示された手順に従い各画像データをＰＣ１０において２値化画像処理し、その結果から欠陥の有無を判定し、欠陥が検出された場合には数値演算により欠陥のサイズを算出し、更に、その欠陥が凸状か凹状かを判定し、最後にその凹凸の平均深さ若しくは平均高さに関するデータが得られるようになっている。
【００１５】
尚、上記撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２はエリアカメラで、その画素数とＣＣＤ素子サイズは検出する欠陥のサイズとその検出精度、一度に取り込む撮像範囲によって適宜選択される。そして、以下に述べる各実施例の撮像カメラ２には画素数１３６０×１０２４、１／２インチＣＣＤカメラが適用され、レンズ系８には実体顕微鏡が適用され、必要分解能として約５μｍ／画素が得られるような顕微鏡のレンズ類が選択されている。また、この実体顕微鏡はハロゲンランプの光を利用した同軸落射照明を備えており、欠陥の初期検出また欠陥の輪郭寸法を測定するのに適用される。
【００１６】
以下、図６と図７に示すフローチャート図に示された手順に従い、本発明に係る表面検査方法をより具体的に説明する。
【００１７】
まず、被検査物１、撮像カメラ２等を撮像できる位置、状態に準備（ＳＴ１）（検査範囲でないことが判定されたら検査は終了する）してから、同軸落射照明手段３だけを点灯させた状態（ＳＴ２）で被検査物１表面を撮像カメラ２により撮像（ＳＴ３）し、その画像データをＰＣ１０に転送かつＰＣ１０において２値化画像処理し、その結果から欠陥の有無を判定し（ＳＴ４）、欠陥が検出されない場合には検査範囲を移動する（ＳＴ５）。
【００１８】
図２（Ａ）〜（Ｂ）は、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示した表面検査装置において同軸落射照明のみで被検査物１上の欠陥を照明した場合に得られる画像の一例を示している。
【００１９】
すなわち、図２（Ａ）は被検査物１上に存在する凸状欠陥１２を同軸落射照明３のみで撮像した場合である。この凸状欠陥１２に同軸落射照明した場合、凸状欠陥１２部分からの反射光がほとんど無いためこの部分だけ暗い画像（取り込み画像）１４が得られる。
【００２０】
一方、図２（Ｂ）は被検査物上に存在する凹状欠陥１３を同軸落射照明３のみで撮像した場合である。この凹状欠陥１３に同軸落射照明した場合も、凹状欠陥１３部分からの反射光がほとんど無いためこの部分だけ暗い画像（取り込み画像）１５が観測される。
【００２１】
上記同軸落射照明のみで得られた欠陥の取り込み画像１４、１５はＺ軸方向（観察軸方向）からの投影画像である。この画像１４、１５のデータをＰＣ１０において２値化画像処理並びに数値演算することにより、凸状欠陥１２若しくは凹状欠陥１３におけるＸ軸方向とＹ軸方向の輪郭寸法が分解能と同等精度で得られる（ＳＴ６）。具体的には撮像した欠陥の取り込み画像１４、１５を２値化画像に変換し、その画像のＸ軸方向とＹ軸方向の長さを画素数単位で測定し、この長さに１画素相当のサイズである５μｍ／画素を係数として乗ずることにより分解能約５μｍの誤差範囲で上記欠陥サイズが求められる。
【００２２】
ところで、上記同軸落射照明だけでは被検査物１上に存在する欠陥１２、１３の投影形状に関する情報のみが得られ、その欠陥が凸状を有しているのか、それとも凹状を有しているのか、また、その凹凸の深さ、高さに関する情報は得られない。
【００２３】
しかし、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示した表面検査装置において、１つの斜光照明手段（斜光照明１）４のみで被検査物１上の欠陥を照明した場合、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すような画像１６、１７が観測される。
【００２４】
すなわち、図３（Ａ）は被検査物１上に存在する凸状欠陥１２を斜光照明手段（斜光照明１）４のみで撮像した場合である。この状態で観測される凸状欠陥１２の影（斜光照明により凸状欠陥１２自体の一部に形成された影１８ａの部分と凸状欠陥１２に隣接して形成された影の部分１８ｂを合わせたものを意味している）１８は凸状欠陥１２と斜光照明手段（斜光照明１）４を結んだ線上にあり、かつ、凸状欠陥１２との位置関係から見て斜光照明手段（斜光照明１）４とは反対方向に形成される。
【００２５】
一方、図３（Ｂ）は被検査物１上に存在する凹状欠陥１３を斜光照明手段（斜光照明１）４のみで撮像した場合である。この状態で観測される凹状欠陥１３の影（斜光照明により凹状欠陥１３自体の内部に形成された影の部分を意味している）１９は凹状欠陥１３と斜光照明手段（斜光照明１）４を結んだ線上にあり、かつ、凹状欠陥１３との位置関係から見て斜光照明手段（斜光照明１）４と同じ方向に形成される。
【００２６】
従って、斜光照明により欠陥で形成された影の上記欠陥に対する相対的な位置から、欠陥が凸状を有しているのかそれとも凹状を有しているのかを判定することができる（ＳＴ７〜ＳＴ１４）。
【００２７】
更に、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記斜光照明手段から被検査物１表面に対しコリメートされた斜光を入射角θで照明した場合に形成される上記影のＸＹ平面に投影された長さＬ１、Ｌ２から、以下の数式（１）または（２）により凸状欠陥１２の高さ寸法若しくは凹状欠陥１３の深さ寸法を算出することができる（ＳＴ１５〜ＳＴ１６）。
【００２８】
ｈｎ＝Ｌ１ｔａｎθ        （１）
ｄｎ＝Ｌ２ｔａｎθ        （２）
［但し、ｈｎは凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法、Ｌ１は斜光照明２０により凸状欠陥で形成された影のＸＹ平面に投影された長さ、ｄｎは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法、Ｌ２は斜光照明２０より凹状欠陥で形成された影のＸＹ平面に投影された長さ、θはコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をそれぞれ示している。］
尚、ＸＹ平面に投影された影の長さＬ１、Ｌ２は、影が形成されている画像を２値化画像に変換し、影に相当する部分の長さを画素数単位で測定し、この長さに１画素相当のサイズである５μｍ／画素を係数として乗ずることにより分解能約５μｍの誤差範囲で求められ、かつ、数式（１）または（２）により同様の誤差範囲で凸状欠陥のＺ軸方向における高さ寸法ｈｎ若しくは凹状欠陥のＺ軸方向における深さ寸法ｄｎが求められる。
【００２９】
そして、複数ある斜光照明手段の残りの各々についても一つだけで照明して対応する上記ｈｎ若しくはｄｎを求め（ＳＴ１７）、かつ、複数方向から照明して得られた各ｈｎ若しくはｄｎの平均値について下記数式（３）または（４）により求める（ＳＴ１８）ことで、被検査物１表面に存在する凸状欠陥１２の高さ寸法若しくは凹状欠陥１３の深さ寸法の測定精度が高まる。
【００３０】
ｈ＝Σｈｎ／ｎ        （３）
ｄ＝Σｄｎ／ｎ        （４）  ［但し、ｎは斜光照明手段の台数である］
このようにして得られた被検査物１表面上に存在する欠陥の平均深さｄまたは平均高さｈは、既に得られている欠陥の凹凸判定結果、投影サイズと合わせて分布図やヒストグラム等の測定者が必要とする表示形式にデータ加工されてモニタ１１に表示される（ＳＴ１９〜ＳＴ２０）。
【００３１】
ところで、コリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角をθとし、凸状欠陥の上記高さ寸法若しくは凹状欠陥の上記深さ寸法の測定精度をａ％とした場合、上記斜光の光線平行度（Δθ）が以下の数式（５）の条件を満たしていることが望ましい。
【００３２】
θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１＋ａ／１００）］
＜ Δθ ＜θ−ｔａｎ−１［ｔａｎθ／（１−ａ／１００）］      （５）
数式（５）の条件が満たされない場合、測定精度ａ％を確保することが難しくなり、必要とする精度で測定することができなくなるからである。
【００３３】
尚、図８は、図１（Ａ）〜（Ｂ）に示した表面検査装置においてコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角θが１０度、２０度、３０度の場合における凹凸の深さと高さの必要とする測定精度と、この測定精度が得られるための上記斜光の許容光線平行度（Δθ）との関係を数式（５）に従って計算しプロットしたグラフ図である。
【００３４】
この図８のグラフ図から、所定の測定精度を得る場合の入射角θは大きいほど許容光線平行度（Δθ）の範囲は広くなることが確認される。但し、測定精度は分解能の影響も関係するため、単純に入射角θが大きければ許容光線平行度（Δθ）の範囲が広がるわけではなく、実用上この点に留意する必要がある。
【００３５】
ここで、上記被検査物としてのフィルム状ＣＯＦ（Chip on Film）は、ポリイミドフィルム上に銅のスパッタリングを施し、その上に電気銅めっきを施して得られるフレキシブル基板材料で、基板材料の厚さは約５０ミクロン（μｍ）である。尚、ＣＯＦはスパッタリング以外にキャスティング法等によって作製されるタイプもある。
【００３６】
また、ＣＯＦ以外のフィルム状被検査物として、一般的なＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）等その表面に電子回路を形成するような高品質が要求されるフィルム状基板材料が挙げられ、これ等材料の表面検査においても本発明に係る表面検査方法を適用することで高精度の検査が可能となる。更に、本発明に係る表面検査方法は、シリコンウェハーのような高精度の表面平坦性が要求される分野にも適用することができる。
【００３７】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
この実施例は、表面がほとんど平坦なフィルム状ＣＯＦ（Chip on Film）を被検査物１とし、直径５０〜１００μｍの欠陥が検出できる表面検査方法を提供するものである。
【００３９】
まず、この実施例で適用される表面検査装置は、図９（Ａ）〜（Ｂ）に示すように互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸で示される空間のＸＹ平面と平行となるように配置された電動ＸＹステージ（検査台：図示せず）と、この電動ＸＹステージ上に載置される被検査物１の上面に正対するように配置されその光軸方向がＺ軸方向に設定された同軸落射照明手段３付き撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２と、撮像カメラ２の上記光軸を中心としこの中心位置から所定距離はなれた同心円上の２箇所（図９Ｂに示されるように照射される光の方向が互いに直交する位置関係にある）にそれぞれ設けられかつ被検査物１の鉛直方向に対して３０度傾け配置されて上記被検査物１表面に対し入射角θ＝３０度の条件で斜め方向からコリメートされた光を照射する２つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５と、上記同軸落射照明手段３、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２および各斜光照明手段４、５等の動作タイミングを制御するタイミング制御回路９と、タイミング制御回路９を含め装置全体を制御するＰＣ（パーソナルコンピュータ）１０並びにモニタ１１とでその主要部が構成され、かつ、上記撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２は被検査物１表面で焦点を結ぶように予め調整されている。
【００４０】
また、上記撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２については、日本ビクター（株）社製のエリアカメラでその画素数が１３６０×１０２４、１／２インチのＣＣＤカメラが適用され、レンズ系８にはLeica社製の実体顕微鏡が適用され、必要分解能として約５μｍ／画素が得られるような顕微鏡のレンズ類が選択されている。また、この実体顕微鏡はハロゲンランプの光を利用した同軸落射照明手段３を備えており、欠陥の初期検出また欠陥の輪郭寸法を測定するのに適用されている。
【００４１】
また、上記斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５は、レンズ効果を有するモールド材で形成されたＣＣＳ社製のバー方式ＬＥＤとこれに光線を平行光にするための光学素子が取り付けられた指向性に優れたものが用いられている。
【００４２】
そして、上記電動ＸＹステージ（検査台：図示せず）を移動して被検査物１上を同軸落射照明のみで照明したときに、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２で撮像された欠陥が黒点として検出された場合には、図６と図７に示すフローチャート図に示された手順に従った画像解析を進めることで、各欠陥におけるＸ軸方向とＹ軸方向の輪郭寸法を分解能５μｍで測定でき、かつ、各斜光照明を１つずつ点灯した際に形成される各影の欠陥に対する相対的な位置から各欠陥の凹凸判定が可能となる。更に、被検査物１に対し入射角θ＝３０度で照射する２つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５によって形成された各影のＸＹ平面に投影された長さから各欠陥の平均高さまたは平均深さを算出できる。
【００４３】
この実施例１に係る表面検査方法によりある１つの欠陥の平均高さが２８．４μｍと求められたのに対し、触針式膜厚計を用いて測定した結果は２９．６μｍであった。
【００４４】
この欠陥を含む２０個の欠陥について、各々の平均高さまたは平均深さを上記表面検査装置で測定した結果と、触針式膜厚計を用いて測定した結果の差分のばらつきの標準偏差は１．１μｍであった。
【実施例２】
【００４５】
実施例２において適用される表面検査装置は、図１０（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記撮像カメラ２の光軸を中心としこの中心位置から所定距離はなれた同心円上の６箇所（図１０Ｂに示されるように互いに対称の位置関係にある）にそれぞれ設けられかつ被検査物１の鉛直方向に対して３０度傾け配置されて上記被検査物１表面に対し入射角θ＝３０度の条件で斜め方向からコリメートされた光を照射する６つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５、６、７、２１、２２が組み込まれている点を除き、実施例１において適用される表面検査装置と略同一である。また、上記斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５、６、７、２１、２２も、レンズ効果を有するモールド材で形成されたＣＣＳ社製のバー方式ＬＥＤとこれに光線を平行光にするための光学素子が取り付けられた指向性に優れたものが用いられている。
【００４６】
そして、上記電動ＸＹステージ（検査台：図示せず）を移動して被検査物１上を同軸落射照明のみで照明したときに、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２で撮像された欠陥が黒点として検出された場合には、図６と図７に示すフローチャート図に示された手順に従った画像解析を進めることで、各欠陥におけるＸ軸方向とＹ軸方向の輪郭寸法を分解能５μｍで測定でき、かつ、各斜光照明を１つずつ点灯した際に形成される各影の欠陥に対する相対的な位置から各欠陥の凹凸判定が可能となる。更に、被検査物１に対し入射角θ＝３０度で照射する６つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５、６、７、２１、２２によって形成された各影のＸＹ平面に投影された長さから各欠陥の平均高さまたは平均深さを算出できる。
【００４７】
この実施例２に係る表面検査方法によりある１つの欠陥の平均高さが２８．７μｍと求められたのに対し、触針式膜厚計を用いて測定した結果は２９．６μｍであった。
【００４８】
この欠陥を含む２０個の欠陥について、各々の平均高さまたは平均深さを上記表面検査装置で測定した結果と、触針式膜厚計を用いて測定した結果の差分のばらつきの標準偏差は０．４μｍであった。
【実施例３】
【００４９】
実施例３において適用される表面検査装置は、図１１（Ａ）〜（Ｂ）に示すように上記撮像カメラ２の光軸を中心としこの中心位置から所定距離はなれた同心円上の１箇所に設けられかつ被検査物１の鉛直方向に対して３０度傾け配置されて上記被検査物１表面に対し入射角θ＝３０度の条件で斜め方向からコリメートされた光を照射する１つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４が組み込まれている点を除き、実施例１において適用される表面検査装置と略同一である。また、上記斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４も、レンズ効果を有するモールド材で形成されたＣＣＳ社製のバー方式ＬＥＤとこれに光線を平行光にするための光学素子が取り付けられた指向性に優れたものが用いられている。
【００５０】
そして、上記電動ＸＹステージ（検査台：図示せず）を移動して被検査物１上を同軸落射照明のみで照明したときに、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２で撮像された欠陥が黒点として検出された場合には、図６と図７に示すフローチャート図に示された手順に従った画像解析を進めることで、各欠陥におけるＸ軸方向とＹ軸方向の輪郭寸法を分解能５μｍで測定でき、かつ、斜光照明を点灯した際に形成される影の欠陥に対する相対的な位置から各欠陥の凹凸判定が可能となる。更に、被検査物１に対し入射角θ＝３０度で照射する１つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４によって形成された影のＸＹ平面に投影された長さから各欠陥の高さまたは深さを算出できる。
【００５１】
この実施例３に係る表面検査方法によりある１つの欠陥の高さが２７．４μｍと求められたのに対し、触針式膜厚計を用いて測定した結果は２９．６μｍであった。
【００５２】
この欠陥を含む２０個の欠陥について、各々の高さまたは深さを上記表面検査装置で測定した結果と、触針式膜厚計を用いて測定した結果の差分のばらつきの標準偏差は１．５μｍであった。
［比較例］
この比較例において適用される表面検査装置は、上記斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５が、ＣＣＳ社製の指向特性が比較的広いタイプのバー方式ＬＥＤ単体で構成されている点を除き、実施例１において適用される表面検査装置と略同一である。
【００５３】
そして、上記電動ＸＹステージ（検査台：図示せず）を移動して被検査物１上を同軸落射照明のみで照明したときに、撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）２で撮像された欠陥が黒点として検出された場合には、図６と図７に示すフローチャート図に示された手順に従った画像解析を進めることで、各欠陥におけるＸ軸方向とＹ軸方向の輪郭寸法を分解能５μｍで測定でき、かつ、各斜光照明を１つずつ点灯した際に形成される各影の欠陥に対する相対的な位置から各欠陥の凹凸判定が可能となる。更に、被検査物１に対し入射角θ＝３０度で照射する２つの斜光照明手段（高密度アレイ状赤色ＬＥＤ斜光照明）４、５によって形成された各影のＸＹ平面に投影された長さから各欠陥の平均高さまたは平均深さを算出できる。
【００５４】
この比較例に係る表面検査方法によりある１つの欠陥の平均高さが３１．３μｍと求められたのに対し、触針式膜厚計を用いて測定した結果は２９．６μｍであった。
【００５５】
この欠陥を含む２０個の欠陥について、各々の平均高さまたは平均深さを上記表面検査装置で測定した結果と、触針式膜厚計を用いて測定した結果の差分のばらつきの標準偏差は１．９μｍであり、実施例１における標準偏差１．１μｍより測定精度が劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
被検査物表面における欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合にその欠陥が凸状か凹状かを判定すると共に欠陥の寸法をも計測可能なため、電子回路基板等の表面検査を行う分野に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１（Ａ）は本発明に係る表面検査方法に用いられる表面検査装置の概略側面図、図１（Ｂ）はこの表面検査装置の概略構成説明図。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｂ）は本発明に係る表面検査方法において同軸落射照明のみで被検査物上の欠陥を照明した場合の取り込み画像を示す説明図。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｂ）は本発明に係る表面検査方法において斜光照明のみで被検査物上の欠陥を照明した場合の取り込み画像を示す説明図。
【図４】図４（Ａ）は本発明に係る表面検査方法において凸状欠陥を有した被検査物に対し入射角θで照射した斜光照明によって形成される影のＸＹ平面に投影された長さと凸部の高さとの関係を示す説明図、図４（Ｂ）は本発明に係る表面検査方法において凹状欠陥を有した被検査物に対し入射角θで照射した斜光照明によって形成される影のＸＹ平面に投影された長さと凹部の深さとの関係を示す説明図。
【図５】タイミング回路による照明および撮像制御の手順を示すフローチャート図。
【図６】本発明に係る表面検査方法の操作手順を示すフローチャート図。
【図７】本発明に係る表面検査方法の操作手順を示すフローチャート図。
【図８】表面検査装置においてコリメートされた斜光の被検査物表面に対する入射角θが１０度、２０度、３０度の場合における凹凸の深さと高さの必要とする測定精度と、この測定精度が得られるための上記斜光の許容光線平行度（Δθ）との関係を数式（５）に従って計算しプロットした結果を示すグラフ図。
【図９】図９（Ａ）は実施例１に係る表面検査方法に用いられる表面検査装置の概略側面図、図９（Ｂ）はこの表面検査装置の概略構成説明図。
【図１０】図１０（Ａ）は実施例２に係る表面検査方法に用いられる表面検査装置の概略側面図、図１０（Ｂ）はこの表面検査装置の概略構成説明図。
【図１１】図１１（Ａ）は実施例３に係る表面検査方法に用いられる表面検査装置の概略側面図、図１１（Ｂ）はこの表面検査装置の概略構成説明図。
【符号の説明】
【００５８】
１    被検査物
２    撮像カメラ
３    同軸落射照明手段
４    斜光照明手段（斜光照明１）
５    斜光照明手段（斜光照明２）
６    斜光照明手段（斜光照明３）
７    斜光照明手段（斜光照明４）
８    レンズ系
９    タイミング回路
１０    ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
１１    モニタ
１２    凸状欠陥
１３    凹状欠陥
１４    取り込み画像
１５    取り込み画像
１６    凸状欠陥の画像
１７    凹状欠陥の画像
１８    斜光照明により凸状欠陥で形成された影
１９    斜光照明により凹状欠陥で形成された影
２０    入射角θの斜光照明
２１    斜光照明手段（斜光照明５）
２２    斜光照明手段（斜光照明６）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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