(57)【要約】【課題】多角度から入射される光の成分のうち、不良を検査対象物の表面上の特徴を通じて不良形状が浮き彫りにされる光の成分のみを撮像装置から受け入れて、所望する不良を検査して検査信頼性を高めるための光学検査システムを提供すること。【解決手段】検査対象物の表面を光学的に検査する光学検査システムにおいて、検査対象物の表面を撮像するカメラと、カメラによって撮像される検査対象物の撮像領域に光を照射する少なくとも２個の照明と、撮像領域から反射してカメラに垂直に入射される垂直な光が前記少なくとも２個の照明から照射される垂直でない光と衝突しないように垂直でない光を遮断する遮断部材とを含むことを特徴とする光学検査システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の表面を光学的に検査する光学検査システムにおいて、
検査対象物の表面を撮像するカメラと、
前記カメラによって撮像される前記検査対象物の撮像領域に光を照射する少なくとも２個の照明と、
前記撮像領域から反射して前記カメラに垂直に入射する垂直な光が前記少なくとも２個の照明から照射される垂直でない光と衝突しないように前記垂直でない光を遮断する遮断部材とを含むことを特徴とする光学検査システム。
【請求項２】
前記少なくとも２個の照明は、
前記検査対象物の撮像領域の表面に第１の角度で光を照射するように設置される主照明と、
前記主照明の第１の角度より小さい傾斜角度で光を照射するように設置される少なくとも１つの補助照明とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項３】
前記補助照明は複数個存在し、
前記主照明は前記補助照明より前記撮像領域から近い位置に配置され、
前記主照明と前記補助照明とは前記撮像領域から遠くなるほど高さが順に低くなることを特徴とする請求項２に記載の光学検査システム。
【請求項４】
前記遮断部材は、
前記垂直な光が通過する経路と前記少なくとも２個の照明の間に位置する遮断板とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学検査システム。
【請求項５】
前記遮断板は前記少なくとも２個の照明から照射される光のうちで、前記撮像領域からずれた前記垂直でない光が前記撮像領域に照射されるように導かれる外側面を有することを特徴とする請求項４に記載の光学検査システム。
【請求項６】
前記遮断部材は前記垂直な光が通過する経路と前記少なくとも２個の照明との間に位置する遮断板を含み、
前記遮断板は前記少なくとも１つの補助照明から照射される光のうちで前記撮像領域からずれた前記垂直でない光が前記撮像領域に照射されるように導かれる外側面を有することを特徴とする請求項２に記載の光学検査システム。
【請求項７】
前記遮断板の外側面は反射面からなることを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項８】
前記遮断板の外側面は前記撮像領域を向けるように傾いていることを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項９】
前記遮断部材は、
前記遮断板の外側面に沿って前記撮像領域に導かれる光の角度を調節するように前記遮断板に設置されるヒンジ部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項１０】
前記遮断部材は、
前記遮断板に設置され、底面に前記主照明と前記補助照明とが設置される支持板をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項１１】
前記支持板は前記主照明と前記補助照明との照射角度を調節するように回転可能に設置されることを特徴とする請求項１０に記載の光学検査システム。
【請求項１２】
前記主照明と前記補助照明とは前記支持板の底面に回転可能に設置されることを特徴とする請求項１０に記載の光学検査システム。
【請求項１３】
前記主照明の第１の角度と、前記遮断板の外側面と前記撮像領域の表面とが成す角度は、いずれも７５゜以上９０゜以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学検査システム。
【請求項１４】
検査対象物の表面を光学的に検査する光学検査システムにおいて、
検査対象物の表面を撮像するカメラと、
前記カメラによって撮像される前記検査対象物の撮像領域に光を照射する照明と、
前記検査対象物の撮像領域に照射されて反射する光のうち垂直な光が前記カメラに入射されるように垂直領域を区画する遮断部材とを含むことを特徴とする光学検査システム。
【請求項１５】
前記遮断部材は、前記照明が位置し前記照明の光が前記検査対象物の撮像領域に照射される外郭領域と、前記垂直領域を区画するための遮断板とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学検査システム。
【請求項１６】
前記遮断板は反射面からなる外側面を含み、
前記遮断板の外側面は前記照明から照射される光のうちで前記遮断板の外側面に照射される光が前記撮像領域に案内されるように傾いていることを特徴とする請求項１５に記載の光学検査システム。
【請求項１７】
前記照明は、
前記検査対象物の撮像領域に最も近く位置し、且つ第１の角度で前記撮像領域に光を照射する主照明と、
前記主照明の第１の角度より小さい傾斜角度で前記撮像領域に光を照射する補助照明とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光学検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学検査システムに係わり、より具体的には印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）等の検査対象物の外観を光学的な方式を利用して検査する検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶ディスプレイ装置の駆動集積回路（ＬＣＤ  Ｄｒｉｖｅｒ  ＩＣ）、メモリ及びＬＳＩなどの各種の半導体集積回路及び超小型製品などに用いられる主材料の１つである印刷回路基板はフィルム、テープなどをもとに製造されている。
【０００３】
このような印刷回路基板においては、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）基板であると総称される回路が広く用いられている。フィルム、テープ形態の印刷回路基板は露光、現像などの製造工程によってパターンが形成され、このようなパターンは半導体デバイスが徐々に超小型化されるのにしたがって極微細化され、人の目を通じてパターンの欠陥を検査するのが次第に不可能になっているというのが実情である。したがって、パターンを形成する原資材である印刷回路基板や、印刷回路基板に形成されたパターンの欠陥などを正確かつ迅速に検出するために光学検査システムの導入が必要になってきた。
【０００４】
一般的に光学検査システムはカメラ、イメージセンサなどを利用して光学的検査を行ない、このとき、光学自動検査システムは各種の照明装置を利用して印刷回路基板の外観の不良を明らかにさせて正確な検査を実施する。その際には、多様な照明装置のうちどの照明装置を選択するかは、正確な不良検出のために重要な問題である。特に、液晶ディスプレイ装置の駆動集積回路用ＣＯＦのような表面が鏡のように光を反射する製品を検査するためには同軸落射照明を用いてきた。
【０００５】
しかし、同軸落射照明を用いる光学検査システム１は次のような問題を有している。図６に示すように、同軸落射照明２の側面から入射する光を検査対象物１０（印刷回路基板）の方に屈折させる反射鏡３を有し、この反射鏡３は照明２の光を検査対象物１０の方に屈折させる過程において光の光量損失が発生する。また、撮像装置８（レンズを通じるＬＩＮＥ  ＣＣＤ  ＳＥＮＳＯＲ）は同軸落射照明２の反射鏡３を通じてイメージを見るため、反射鏡３による屈折現象が発生して焦点ずれ現象が発生する。
【特許文献１】特開２００６−１７７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は多角度から入射される光の成分のうち、不良を検査対象物の表面上の特徴を通じて不良形状が浮き彫りにされた光の成分のみを撮像装置において受光し、所望の不良検査を行って検査信頼性を高めた光学検査システムを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、きれいな映像を得ることができる照明装置を有する光学検査システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は検査対象物の表面上の不良形状を浮き彫りにさせて検査信頼性を高めた光学検査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するための本発明の一実施形態によれば、検査対象物の表面を光学的に検査する光学検査システムは検査対象物の表面を撮像するカメラと、カメラによって撮像される検査対象物の撮像領域に光を照射する少なくとも２個の照明と、撮像領域から反射してカメラに垂直に入射する垂直な光が少なくとも２個の照明から照射される垂直でない光と衝突しないように垂直でない光を遮断し、一部の垂直でない光を反射させて垂直な成分に変える遮断部材とを含む。
【００１０】
本発明の望ましい実施形態においては、少なくとも２個の照明は検査対象物の撮像領域表面に第１の角度で光を照射するように設置される主照明と、主照明の第１の角度より小さい傾斜角度で光を照射するように設置される補助照明を含んでもよい。
【００１１】
本発明の望ましい実施形態においては、主照明は補助照明より撮像領域から近い位置に配置され、主照明と補助照明とは撮像領域から遠くなるほど高さが順に低くなる。
【００１２】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断部材は垂直な光が通過する経路と少なくとも２個の照明の間に位置する遮断板とを含むことができ、遮断板は少なくとも２個の照明から照射される光が撮像領域に照射されるように案内する外側面を有する。
【００１３】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断板は補助照明から照射される光が撮像領域に照射されるように導かれる外側面を有し、遮断板の外側面は反射面からなる。
【００１４】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断板の外側面は撮像領域を向けるように傾けることができる。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断部材は遮断板の外側面に沿って撮像領域に導かれる光の角度を調節するように、遮断板に設置されるヒンジ部をさらに含んでよもよい。
【００１６】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断部材は遮断板に設置され、底面に主照明と補助照明とが設置される支持板をさらに含む。
【００１７】
本発明の望ましい実施形態においては、支持板は主照明と補助照明との照射角度を調節するように回転可能に設置される。
【００１８】
本発明の望ましい実施形態においては、主照明と補助照明とは支持板の底面に（照射角度を調節するように）回転可能に設置される。
【００１９】
本発明の望ましい実施形態においては、主照明の第１の角度と、遮断板の外側面と撮像領域の表面とがなす角度は、いずれも７５゜以上９０゜以下であることが望ましい。
【００２０】
上述の目的を達成するための本発明の他の実施形態によれば、検査対象物の表面を光学的に検査する光学検査システムは検査対象物の表面を撮像するカメラと、カメラによって撮像される検査対象物の撮像領域に光を照射する照明と、検査対象物の撮像領域に照射されて反射する光のうちで、垂直な光のみがカメラに入射されるように垂直領域を区画する遮断部材とを含む。
【００２１】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断部材は照明が位置し、照明の光が検査対象物の撮像領域に照射される外郭領域と、垂直領域を区画するための遮断板とを含む。
【００２２】
本発明の望ましい実施形態においては、遮断板は反射面からなる外側面を含み、遮断板の外側面は照明から照射される光のうちで、遮断板の外側面に照射される光が撮像領域に案内されるように傾いている。
【００２３】
本発明の望ましい実施形態においては、照明は検査対象物の撮像領域に最も近く位置し、且つ第１の角度で撮像領域に光を照射する主照明と、主照明の第１の角度より小さい傾斜角度で撮像領域に光を照射する補助照明とを含む。
【発明の効果】
【００２４】
上述のように、本発明は検査対象物の表面の不良形状を検査する際に、その検査の信頼性を高めることができる。本発明は光の光量損失を最小限にすることだけでなく、遮断部材の角度を調節することによって、検査対象物の表面の多様な不良形状を検査するのに必要な光の成分（角度を変化させて得られる光の成分）を得ることができる。本発明はフィルム、テープ形態の基板のうちのＣＯＦ基板を検査するのに非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明した実施形態に限定されず、他の実施形態で具体化されることもできる。ここで紹介する実施形態は開示された内容が徹底、かつ完全に実施することができるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるように提供されるものである。したがって、図面における要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されることがある。
【００２６】
本発明の実施形態を添付の図１乃至図５に基づいて詳細に説明する。また、図面において同一の機能を果たす構成要素に対しては同一の参照番号を付ける。
【００２７】
本発明の基本的な意図は、表面が鏡のように光を反射する検査対象物（ＣＯＦ基板等の印刷回路基板）の表面上に均等な光を照射して正確、かつ鮮やかな撮像が可能な光学検査システムを提供することにある。このために本発明は検査対象物の撮像領域と照射されて反射する光のうち、カメラに提供される垂直な光が他の光と衝突することを遮断する遮断部材を有することにその特徴がある。
【００２８】
図１は本発明による光学検査システムの構成図であり、図２は本発明の光学検査システムにおける光の経路を概略的に説明するための図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、光学検査システム１００は検査対象物１０の表面を撮像するためのカメラ１１０、照明１２０、及び遮断部材１３０を含む。遮断部材１３０と照明１２０とは１つのモジュールで形成されてもよい。
【００３０】
カメラ１１０は検査対象物１０の撮像領域１０ａの上部から離隔されるように配置される。カメラ１１０の下の一側には遮断部材１３０と照明１２０とが配置される。ここで、カメラ１１０は検査対象物の撮像領域１０ａに対する映像を撮像するためのものであり、通常、撮像素子（ＣＣＤまたはＣＭＯＳ）及び光学系（レンズ）などが用いられ、カメラ１１０から提供された映像信号は映像処理装置１８０に提供される。映像処理装置１８０は典型的なコンピュータシステムを具備し、自動光学検査による全ての動作を制御、処理する。映像処理装置１８０はカメラ１１０から提供された映像信号を用いて検査対象物の表面の不良有無を判別する。
【００３１】
遮断部材１３０は撮像領域１０ａから反射してカメラ１１０に垂直に入射する垂直な光Ｌ１が照明１２０から照射される垂直でない光と衝突しないように垂直な光Ｌ１を保護するためのものである。遮断部材１３０は照明１２０が底面に設置される支持板１３２と、外郭領域ａと垂直領域ｂとを区分するための遮断板１３４とからなり、これらは垂直領域ｂを中心に両側に互いに対称されるように設置されるか一側にのみ設置されてもよい。照明１２０はいずれか１つの支持板１３２にのみ設置されるのが望ましい。支持板１３２は外郭に下向きに傾いた底面１３２ａを有し、照明１２０はそのような傾いた底面１３２ａに互いに異なる高さで設置されることによって、照明１２０間の光干渉を防止している。例えば、照明１２０はブラケット１３３のヒンジ部に回転可能に設置されることによって、受動または自動に設置角度（照射角度）を調節することができる。
【００３２】
ここで外郭領域ａは支持板１３２に設置された照明１２０が位置する空間であると同時に、照明１２０の光が検査対象物１０の撮像領域１０ａに提供される空間であり、垂直領域ｂは撮像領域１０ａから反射する光のうちで垂直な光Ｌ１のみがカメラ１１０に入射される空間ということができる。
【００３３】
遮断板１３４は撮像領域１０ａから反射してカメラ１１０に垂直になるように入射される垂直な光Ｌ１が他の垂直でない光Ｌ２と衝突しないように、垂直な光Ｌ１を保護する基本的な機能を有する。それだけでなく、遮断板１３４は照明１２０から照射される垂直でない光Ｌ２が撮像領域１０ａと照射されるように光の方向を変えるように導く（案内する）機能も有している。このために遮断板１３４は照明１２０から照射される光を反射させて、その方向を撮像領域１０ａに提供することができる反射面からなる外側面１３５を有する。すなわち、外側面１３５は照明１２０から照射される光のうちで、撮像領域１０ａからずれる垂直ではない光が撮像領域に照射されるように案内する。外側面１３５は撮像領域１０ａを向けるように傾き、その傾斜角度Ｘ１は撮像領域１０ａの表面から７５゜以上９０゜（垂直に近い角度)以下であることが望ましい。
【００３４】
図３に示すように、遮断板１３４は支持板１３２のヒンジ部１３９に回転可能に設置されて、外側面１３５の傾斜角度を調節することができるため、外側面１３５に照射されて反射する間接光Ｌ３の方向を調節することができる。
【００３５】
一方、本実施形態では遮断板１３４の内側面１３６が外側面１３５と同一の傾斜角度を有すると示したが、図５のように、遮断板１３４は垂直な光Ｌ１と平行に垂直した内側面１３６を有してもよい。
【００３６】
図４は本発明の実施形態による光学検査システムで、回転可能な遮断部材が具備された例を示す図である。図４のように、遮断部材１３０はヒンジ軸１３８を中心に回転することができ、このような遮断部材１３０の回転によって照明１２０の設置角度及び遮断板１３４の外側面１３５の傾斜角度などを同時に調節することができる。
【００３７】
遮断板１３４の外側面１３５は光の反射用の光沢塗料を塗布（コーティング）するか、反射シーツを付着させるか、または十分に反射する材質（ステンレスなど）からなることが望ましい。また、外側面１３５は光が反射して、撮像領域１０ａに提供されるように陰刻または陽刻のパターンが形成されてもよい。
【００３８】
再び図１及び図２を参照すると、照明１２０はカメラ１１０によって撮像される検査対象物１０の撮像領域１０ａで光を照射する４個の照明１２２、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃからなる。照明１２０は１つの主照明１２２と３個の補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃに区分することができる。主照明１２２と３個の補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃとは照射角度を変更するために遮断部材１３０の支持板１３２の底面１３２ａに回転可能に設置される。本実施形態で、照明１２２、１２４ａ、１２４ｂ、２４ｃは２０゜〜３０゜の投射角度（光が広がる角度）を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたが、発光ダイオード以外のランプのような他の光源が用いられてもよい。また、本実施形態では４個の照明が用いられたが、これは１つの実施形態に過ぎない。
【００３９】
主照明１２２は検査対象物の撮像領域１０ａの表面に直接光を照射する照明で、主照明１２２は撮像領域１０ａの表面から７５゜以上９０゜（垂直に近い角度）以下に第１の設置角度Ｘ２を有するように設置される。無論、主照明１２２は設置角度にしたがって遮断板の外側面１３５に照射された後、反射して撮像領域１０ａに間接照射される間接光Ｌ３を提供してもよい。しかし、その間接光の量は補助照明に比べて相対的に少ない。第１、２、３の補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃは検査対象物の撮像領域１０ａの表面に直接照射される光より間接的に照射される間接光Ｌ３が多くなるように、主照明１２２よりは大きな傾きを有するように設置される。図１に示すように、主照明１２２の設置角度と第１、２、３の補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃの設置角度とは、主照明の設置角度Ｘ２＞第１の補助照明の設置角度Ｘ３＞第２の補助照明の設置角度Ｘ４＞第３の補助照明の設置角度Ｘ５の順になる。
【００４０】
上述のような構成からなる光学検査システム１００において、照明の光の経路は次のようである。まず、主照明１２２から出る光は垂直に近い角度で撮像領域１０ａに照射され、撮像領域１０ａから反射する光のうちで垂直な光Ｌ１は垂直領域ａを通じてカメラ１１０に入射する。このとき、撮像領域１０ａの表面にて凹部分（図示せず）があれば、その凹部分に照射される光は垂直に反射しないため、その部分が暗く見える。したがって、カメラ１１０で撮像されたイメージを見れば、凹部分が暗いため不良検出が非常に容易である。そして、補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃから出る光の一部が撮像領域１０ａに照射され得るが、大部分の光は遮断板１３４の外側面１３５（反射面）に照射される。遮断板１３４の外側面１３５に照射される垂直でない光Ｌ２は外側面１３５に沿って誘導されて、垂直に近い間接光Ｌ３で撮像領域１０ａに間接的に提供される。このとき、外側面１３５に照射されて反射する間接光Ｌ３は反射する過程を通じて均一になり、撮像領域１０ａの光量を増加させる光で提供される。もし、補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃから照射される光が撮像領域１０ａの表面に直接照射されれば、表面の凹部分の内側で光散乱によってその部分が明るく見えるようになって、不良位置が見えなくなる問題が発生する恐れがある。したがって、本発明ではこのような凹部分の未検出を防止するために補助照明１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃの照射角度（設置角度）を傾けて、撮像領域１０ａに直接照射される光を最大限減らし、一方カメラ１１０に入射される光量を増やすために撮像領域１０ａに間接的な光Ｌ３を提供するようにしている。
【００４１】
本発明による光学検査システム１００はフィルム、テープ形態の基板のうち、ＣＯＦ基板を検査するのに非常に有用に用いられることができる。例えば、ＣＯＦ基板はその表面が鏡のように非常に反射的な表面を有している。そしてＣＯＦ基板の検査対象物に照らされる光の入射角がカメラと垂直に照射されて初めて、その光がカメラのイメージセンサに伝達されて鮮やかな映像を得ることができる。すなわち、本発明の光学検査システム１００は検査対象物１０の撮像領域１０ａから垂直に反射する光Ｌ１が他の光と衝突せずにカメラ１１０に入光することができ、垂直でない光Ｌ２は撮像領域１０ａに垂直に近い間接照明が供給されるように、垂直でない光Ｌ２の方向を変えて照射させることよって、光の光量損失を最小限にすることだけでなく、鮮やかな映像を得ることができる。
【００４２】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また前述の内容は本発明の望ましい実施形態を現わして説明したことに過ぎず、本発明は多様な他の組み合わせ、変更及び環境において用いることができる。そして、本明細書に開示された発明の概念の範囲、上述の開示内容と均等な範囲及び／または当業者の技術知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するのに、最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を利用するのに、当業者に知られた他の状態への実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で求められる多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施形態で本発明を制限しようとする意図ではない。また添付の請求範囲は他の実施状態も含むことと解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による光学検査システムの構成図である。
【図２】本発明の光学検査システムにおける光の経路を概略的に説明するための図である。
【図３】本発明の光学検査システムにおいて回転することができる遮断板を説明するための図である。
【図４】本発明の光学検査システムにおいて回転可能な遮断部材が具備された例を示す図である。
【図５】本発明の光学検査システムに垂直した内側面を有する遮断板が具備された例を示す図である。
【図６】従来の同軸落射の照明を用いる光学検査システムの概略的な構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  検査対象物
１０ａ  撮像領域
１００  光学検査システム
１１０  カメラ
１２０  照明
１２２  主照明
１３０  遮断部材
１３２  支持板
１３３  ブラケット
１３４  遮断板
１３５  外側面
１８０  映像処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007279047.tif 000005
【図４】
2007279047.tif 000006
【図５】
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【図６】
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