(57)【要約】【課題】  基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能な基板検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】  撮像ヘッド１０は、ＣＣＤラインセンサ２０と、６個の第１照明手段３０と、一対の第２照明手段４０とを備える。第２照明手段４０は、第１照明手段３０におけるＬＥＤの列設方向の両側に配設され、第２照明手段２０から出射された光を基準平面ａｂｃｄに投影した場合の当該光の基板表面に対する照射角度が、第１照明手段３０から出射された光を基準平面ａｂｃｄに投影した場合の当該光の基板表面に対する照射角度と異なるように配置される。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサにより基板表面を撮像する基板検査装置において、
前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に配設された略線状の光照射部を備え、前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に向けて光を照射する第１照明手段と、
前記第１照明手段における光照射部の長手方向の両側に配設され、前記ＣＣＤラインセンサにおける多数のＣＣＤと前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域とを含む基準平面に投影した場合に、前記第１照明手段から出射された光の前記基板表面への投影後の照射角度とは異なる照射角度で、前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に向けて光を照射する第２照明手段と、
前記ＣＣＤラインセンサ、前記第１照明手段、および、前記第２照明手段を、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と垂直な方向に、前記基板に対して相対的に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板検査装置において、
前記第１照明手段は、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有する基板検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板検査装置において、
前記第２照明手段は、前記第１照明手段におけるＬＥＤの列設方向と交差する方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有する基板検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板検査装置において、
前記基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間には、当該第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光の前記基板表面上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える基板検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の基板検査装置において、
前記第２照明手段における複数のＬＥＤは、前記基準平面と略同一平面上に配設される基板検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板検査装置において、
前記第２照明手段は、前記第１照明手段とは独立して点灯可能に構成される基板検査装置。
【請求項７】
複数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサを備えた撮像ヘッドを被検査基板と相対移動させて被検査基板上の配線パターンを線順次に撮像し、撮像して得た画像データに基づいてパターンの良否を検査する基板検査装置において、
前記撮像ヘッドは、前記ＣＣＤラインセンサの列設方向に対して略平行に設けられた第１照明手段と、前記第１照明手段とは個別に前記ＣＣＤラインセンサの両端に配置され、前記ＣＣＤラインセンサの両端側から前記撮像領域に向かって照明を行う少なくとも一対の第２照明手段とを備えることを特徴とする基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板表面を撮像して得た画像を分析することより基板上にプリントされたパターン等の良否を判断するための基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような基板検査装置として、ＣＣＤラインセンサと、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの配列方向に配置される線状光源とを備え、これらのＣＣＤラインセンサと線状光源とを基板表面に対して走査方向に移動することにより、基板の画像を短冊状に読み取る構成を有する基板検査装置が公知である。このような従来の基板検査装置は、基板においてＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明する照度分布に凹凸があった場合には、画像の正確な濃度情報を得ることができない、という問題が生じる。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載されるように、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの配列方向に配置される複数のＬＥＤによりＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明するものであって、複数のＬＥＤは、レンチキュラレンズを介して基板を照明することにより、ＣＣＤラインセンサにより読み取られる領域を照明する照度分布を均一にすることができる基板検査装置が提案された。
【特許文献１】実用新案登録番号第２５６２２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリントされるパターンが微細化され、また、この微細化により基板表面を従来よりも平滑な平面とする処理がなされるようになった近年の基板においては、基板の表面において乱反射が起こりにくく、特許文献１に記載されるような基板検査装置によっても、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの配列方向において、パターンの凹凸による明確な濃度情報を得ることが困難となる場合がある。この結果、基板にプリントされたパターンを明瞭に撮像することができないという問題が生じていた。
【０００５】
例えば、ＣＣＤラインセンサが基板に対して走査移動する方向（ＣＣＤラインセンサの配列方向に対して直交する方向）に微小幅の細線パターンが複数並列して延びているような配線パターンの場合は、細線パターンと各細線パターン間の溝部（各細線の隙間にあたる凹部）との濃淡が明瞭に区別できないという問題があった。特に近年の微細化された基板または基板表面が鏡面のように平滑化された基板においては、このような問題が顕著であった。なお、このような問題は、基板表面の鏡面化による照明光の反射・散乱の相違による影響であると考えられる。
【０００６】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能な基板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】
請求項１に記載の発明は、多数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサにより基板表面を撮像する基板検査装置において、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に配設された略線状の光照射部を備え、前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に向けて光を照射する第１照明手段と、前記第１照明手段における光照射部の長手方向の両側に配設され、前記ＣＣＤラインセンサにおける多数のＣＣＤと前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域とを含む基準平面に投影した場合に、前記第１照明手段から出射された光の前記基板表面への前記基準平面への投影後の照射角度とは異なる照射角度で、前記基板表面における前記ＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に向けて光を照射する第２照明手段と、前記ＣＣＤラインセンサ、前記第１照明手段、および、前記第２照明手段を、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と垂直な方向に、前記基板に対して相対的に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板検査装置において、前記第１照明手段は、前記ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板検査装置において、前記第２照明手段は、前記第１照明手段におけるＬＥＤの列設方向と交差する方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板検査装置において、前記基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間には、当該第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光の前記基板表面上での照度分布を均一にするためのレンチキュラレンズを備える。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第２照明手段における複数のＬＥＤは、前記基準平面と略同一平面上に配設される。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板検査装置において、前記第２照明手段は、前記第１照明手段とは独立して点灯可能に構成される。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、複数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサを備えた撮像ヘッドを被検査基板と相対移動させて被検査基板上の配線パターンを線順次に撮像し、撮像して得た画像データに基づいてパターンの良否を検査する基板検査装置において、前記撮像ヘッドは、前記ＣＣＤラインセンサの列設方向に対して略平行に設けられた第１照明手段と、前記第１照明手段とは個別に前記ＣＣＤラインセンサの両端に配置され、前記ＣＣＤラインセンサの両端側から前記撮像領域に向かって照明を行う少なくとも一対の第２照明手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、第１照明手段における光照射部の長手方向の両側に配設された第２照明手段を備えることから、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。特に、この第２照明手段を備えることにより、ＣＣＤラインセンサの列設方向と直交する方向に複数の細線パターンが並列しているような配線パターンを備える基板においても、細線パターンと各細線パターン間の溝部とを良好に撮像することができ、基板表面が比較的平滑に鏡面化された基板であっても良好に検査を行うことができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、第１照明手段は、ＣＣＤラインセンサにおけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有することから、基板表面におけるＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に対して、制御が容易で安定性の高い光を照射することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、第２照明手段は、第１照明手段におけるＬＥＤの列設方向と交差する方向に複数のＬＥＤが列設された構成を有することから、基板表面におけるＣＣＤラインセンサにより撮像される領域に対して、制御が容易で安定性の高い光を照射することが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、基板と前記第２照明手段におけるＬＥＤとの間には、レンチキュラレンズを備えることから、第２照明手段におけるＬＥＤから出射された光の基板表面上での照度分布を均一にすることが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、第２照明手段における複数のＬＥＤは、基準平面と略同一平面上に配設されることから、基板上のパターンをより明瞭に撮像することが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、第２照明手段は、第１照明手段とは独立して点灯可能に構成されることから、撮像される基板上のパターンに応じて、当該パターンを明瞭に撮像することが可能となる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、撮像ヘッドは、ＣＣＤラインセンサの列設方向に対して略平行に設けられた第１照明手段と、第１照明手段とは個別にＣＣＤラインセンサの両端に配置され、ＣＣＤラインセンサの両端側から撮像領域に向かって照明を行う少なくとも一対の第２照明手段とを備えることから、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。特に、この第２照明手段を備えることにより、ＣＣＤラインセンサの列設方向と直交する方向に複数の細線パターンが並列しているような配線パターンを備える基板においても、細線パターンと各細線パターン間の溝部とを良好に撮像することができ、基板表面が比較的平滑に鏡面化された基板であっても良好に検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を示す側断面図である。また、図２は、この発明に係る基板検査装置を図１におけるＡ−Ａ方向から示す断面図である。
【００２３】
この発明に係る基板検査装置は、多数のＣＣＤが列設されたＣＣＤラインセンサ２０により基板表面を撮像し、撮像した基板表面の画像データと所定の基準となる画像データとを比較することにより、基板表面にプリントされたパターンの良否を判断するための装置である。この基板検査装置は、基板を撮像するための撮像ヘッド１０と、撮像ヘッド１０を基板に対して相対的に移動させる移動手段５０（図３参照）とを備える。この移動手段は、撮像ヘッド１０を、基板に対して相対的にＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向（図１において紙面に垂直方向）と垂直な方向（図１において紙面の左右方向）に移動させる。
【００２４】
撮像ヘッド１０は、基板に向かう下面が開口した中空の筐体１１と、筐体１１内に備えられ、下面の開口部から入射した走査光を集光するレンズなどの光学系１２と、筐体１１内に備えられ、光学系１２で集光された光を受光するＣＣＤラインセンサ２０と、基板表面におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に向けて光を照射する６個の第１照明手段３０と、基板表面におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に向けて光を照射する一対の第２照明手段４０とを備える。
【００２５】
図３は、この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。この基板検査装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ６１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ６２と、ＣＰＵ６３とからなる制御部６０を備える。この制御部６０は、インタフェース６４を介して、移動手段５０、ＣＣＤラインセンサ２０、第１照明手段３０、および、第２照明手段４０と接続されており、これらの動作を制御する。なお、第２照明手段４０は、制御部６０の制御により、第１照明手段３０とは独立して点灯可能である。
【００２６】
なお、基板検査装置において、撮像ヘッド１０を複数個列設することにより、一回の移動で基板の全体を撮像するようにしてもよく、また、単一の撮像ヘッド１０を使用して、短冊状の領域を繰り返し複数回撮像するようにしてもよい。後者は、移動手段５が撮像ヘッド１０をＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向に相対的に副走査移動させる機構である場合を含む。
【００２７】
図４は、上述した第１照明手段３０および第２照明手段４０を拡大して示す斜視図である。
【００２８】
第１照明手段３０は、第１支持部材３４上において、ＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に複数のＬＥＤ３１が列設された構成を有する。そして、検査すべき基板に対して、ＣＣＤラインセンサ２０におけるＣＣＤの列設方向と平行な方向に向けて略線状に光を照射する。
【００２９】
また、第１照明手段３０は、基板とＬＥＤ３１との間に、レンチキュラレンズ３３を備える。このレンチキュラレンズ３３は、第１支持部材３４上に立設される一対の柱部材３６により第１支持部材３４に固定される。このレンチキュラレンズ３３の作用により、ＬＥＤ３１から出射された光の基板表面上での照度分布を均一にすることが可能となる。さらに、図１および図２において示すように、第１照明手段３０は、基板とレンチキュラレンズ３３との間に、リニアフレネルレンズ３２を備える。このリニアフレネルレンズ３２は、ＬＥＤ３１から基板への照射光軸上にあればよく、この実施形態では、レンチキュラレンズ３３に接合して固定されている。このリニアフレネルレンズ３２の作用により、ＬＥＤ３１から出射された光を基板表面におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に対して集光することが可能となる。なお、図４においては、リニアフレネルレンズ３２の図示を省略している。
【００３０】
図５は、ＣＣＤラインセンサ２０、第１照明手段３０、および、第２照明手段４０の位置関係を模式的に示す説明図である。また、図６は、第１照明手段３０および第２照明手段４０から出射された光を、図５における基準平面ａｂｃｄ（ＣＣＤラインセンサ２０の列設方向を表す線分ａｄと撮像領域を表す線分ｂｃとを含む平面）に投影した場合の光の照射角度を示す説明図である。
【００３１】
なお、図５および図６において、第１照明手段３０における列設されるＬＥＤ３１および第２照明手段４０において列設されるＬＥＤ４１を模式的に表している。また、線分ａｄに平行な方向をＹ軸、線分ａｂに平行な方向をＺ軸、平面ａｂｃｄに垂直な方向をＸ軸としている。
【００３２】
一対の第２照明手段４０は、第１照明手段３０におけるＬＥＤ３１の列設方向の両側に配設される。第２照明手段４０は、図６において示すように、第２照明手段２０から出射された光を基準平面ａｂｃｄに投影した場合の当該光の基板表面に対する照射角度（以下、「第２投影後照射角度」という）θ２が、第１照明手段３０から出射された光を基準平面ａｂｃｄに投影した場合の当該光の基板表面に対する照射角度（以下、「第１投影後照射角度」という）θ１と異なるように配置される。（なお、この実施形態において、θ１は０°、すなわち照射面に対して垂直である。）このため、複数の微細な細線がＣＣＤラインセンサ２０の列設方向と直交する方向（図６において紙面に垂直方向）に並列するような配線パターンであっても、細線と各細線間の溝部とを良好に照明することができる。特に、平滑な平面処理がなされた基板であっても、基板にプリントされたパターンを明瞭に撮像することが可能となる。
【００３３】
また、第２照明手段４０は、図４や図６において示すように、第１照明手段３０におけるＬＥＤ３１の列設方向と交差する方向に複数のＬＥＤ４１が第２支持部材４４上に列設された構成を有する。なお、第２照明手段４０は、その照明により基板上の撮像領域に対し均一な光量分布となるように配設されることが好ましい。また、第２照明手段４０におけるＬＥＤ４１は、基準平面ａｂｃｄと略同一平面上に配設されることが好ましい。
【００３４】
また、図２および図４において示すように、第２照明手段４０は、基板とＬＥＤ４１との間に、レンチキュラレンズ４３を備える。このレンチキュラレンズ４３は、図示しない固定部材を介して第２支持部材４４に固定される。このレンチキュラレンズ４３の作用により、ＬＥＤ４１から出射された光の基板表面上での照度分布を均一にすることが可能となる。さらに、図２において示すように、第２照明手段４０は、基板とレンチキュラレンズ４３との間に、リニアフレネルレンズ４２を備える。このリニアフレネルレンズ４２は、ＬＥＤ４１から基板への照射光軸上にあればよく、この実施形態では、レンチキュラレンズ４３に接合して固定されている。このリニアフレネルレンズ４２の作用により、ＬＥＤ４１から出射された光を基板表面におけるＣＣＤラインセンサ２０により撮像される領域に対して集光することが可能となる。
【００３５】
なお、この実施形態において、第１照明手段３０および第２照明手段４０がＬＥＤ３１、４１により光を照射しているのは、制御が容易で安定性の高い光を照射することができるためである。ただし、多数のＬＥＤ３１、ＬＥＤ４１を列設して線状の光源を構成する代わりに、単一の線状の光源を使用することも可能である。
【００３６】
以上のような基板検査装置を用いて基板を撮像する場合には、撮像ヘッド１０を移動手段６０により基板表面と平行に移動させる。このとき、基板に対して第１照明手段３０および第２照明手段４０とにより照明を行いながら走査をする。この両照明手段３０、４０により照明された光は基板により反射し、この反射光は筐体１１の下方に設けられた開口部を通過して光学系１２に入射する。そして、光学系１２に入射した光は、ＣＣＤラインセンサ２０に対して集光される。ＣＣＤラインセンサ２０は、このようにして受光した光を光電変換し、基板上の撮像領域を線順次で画像データとして取り込む。この実施形態では、基板表面に対して第１照明手段３０および第２照明手段４０により光を照射することにより、微小幅の細線パターンが複数並列して延びているような配線パターンである場合や、基板表面が比較的平滑に鏡面化された場合であっても、基板上のパターンを明瞭に撮像することが可能となる。なお、基板上のパターンの線間隔が大きい場合や基板表面があまり平滑でない等の場合には、第２照明手段４０を消灯して従来どおり第１照明手段３０のみで撮像してもよい。
【００３７】
図７は、第２照明手段４０を点灯せずに基板表面を撮像した場合と、第２照明手段４０を点灯して基板表面を撮像した場合とを比較するための説明図である。これらの図のうち、図７（ａ）は第２照明手段４０を点灯せずに撮像した画像の一部を、図７（ｂ）は第２照明手段４０を点灯して撮像した画像の一部を模式的に示している。なお、パターンＰは、いずれもＣＣＤの列設方向と直交する方向に延びているものとする。
【００３８】
図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると、図７（ａ）はパターンがプリントさている部分Ｐとパターンがプリントされていない部分（溝部）Ｎとの濃度差が小さく、境界が不明瞭であるのに対して、図７（ｂ）はパターンがプリントされている部分Ｐとパターンがプリントされていない部分Ｎとの境界が明瞭となっている。これにより、第２照明手段４０を点灯して撮像したときの方が第２照明手段４０を点灯せずに撮像したときよりも、基板にプリントされたパターンを明瞭に撮像していることが明らかとなり、この画像を２値化して比較検査する場合に、パターンＰの輪郭が明瞭に判別される。
【００３９】
なお、実験結果から、第１投影後照射角度θ１と第２投影後照射角度θ２との差をθとすると、１０°＜｜θ｜＜６０°であるときに、基板にプリントされたパターンをより明瞭に撮像することができ、また、２０°＜｜θ｜＜４５°であるときに、基板にプリントされたパターンをさらに明瞭に撮像することができることが判っている。なお、第１投影後照射角度θ１は、略０°であることが好ましい。
【００４０】
以上に説明した実施形態においては、第２照明手段４０は、第１照明手段３０におけるＬＥＤ３１の列設方向と交差する方向に複数のＬＥＤ４１が第２支持部材４４上に列設された構成により、第１投影後照射角度θ１と第２投影後照射角度θ２とを異ならせているが、第２照明手段にプリズムや光ファイバ等の導光手段を備えてもよい。この場合には、第１照明手段３０における線状の光源と第２照明手段４０における線状の光源とを平行に配置し、導光手段により、第１投影後照射角度θ１と第２投影後照射角度θ２とを異ならせてもよい。
【００４１】
また、以上に説明した実施形態においては、６個の第１照明手段を備えているが、第１照明手段は、単数であってもよく、また、６個以外の複数であってもよい。
【００４２】
さらに、以上に説明した実施形態においては、第１照明手段３０におけるＬＥＤ３１の列設方向の両側に一対の第２照明手段４０が配設されているが、複数対の第２照明手段４０が配設されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を示す側断面図である。
【図２】この発明に係る基板検査装置における撮像ヘッド１０を図１におけるＡ−Ａ方向から示す断面図である。
【図３】この発明に係る基板検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図４】第１照明手段３０および第２照明手段４０を拡大して示す斜視図である。
【図５】ＣＣＤラインセンサ２０、第１照明手段３０、および、第２照明手段４０の位置関係を模式的に示す説明図である。
【図６】第１照明手段３０および第２照明手段４０から出射された光を図５における基準平面ａｂｃｄに投影した場合の光の照射角度を示す説明図である。
【図７】第２照明手段４０を点灯せずに基板表面を撮像したものと、第２照明手段４０を点灯して基板表面を撮像したものとを比較する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    撮像ヘッド
１１    筐体
１２    光学系
２０    ＣＣＤラインセンサ
３０    第１照明手段
３１    ＬＥＤ
３２    リニアフレネルレンズ
３３    レンチキュラレンズ
３４    第１支持部材
３５    カバー部材
３６    柱部材
４０    第２照明手段
４１    ＬＥＤ
４２    リニアフレネルレンズ
４３    レンチキュラレンズ
４４    第２支持部材
４５    カバー部材
５０    移動手段
６０    制御部
６１    ＲＯＭ
６２    ＲＡＭ
６３    ＣＰＵ
６４    インターフェース
θ１    第１投影後照射角度
θ２    第２投影後照射角度
Ｐ      パターンがプリントされている部分
Ｎ      パターンがプリントされていない部分
【図１】
2005337957.tif 000003
【図２】
2005337957.tif 000004
【図３】
2005337957.tif 000005
【図４】
2005337957.tif 000006
【図５】
2005337957.tif 000007
【図６】
2005337957.tif 000008
【図７】
2005337957.tif 000009