合焦装置、合焦方法および合焦プログラム
【課題】貼り合わせ基板の貼り合わせ面に対して効率的に合焦させることが可能な合焦装置、合焦方法および合焦プログラムを提供すること。
【解決手段】複数の基板が貼り合わされてなる基板Ｗに対して、基板Ｗの主面に垂直な方向に移動して合焦し、基板Ｗを撮像する光学ユニット１６と、光学ユニット１６が撮像した撮像画像の所定の位置における輝度情報を算出する算出部２３と、算出部２３が算出した輝度情報をもとに、所定の位置における合焦位置が基板Wの貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部２４と、を備えた。
【解決手段】複数の基板が貼り合わされてなる基板Ｗに対して、基板Ｗの主面に垂直な方向に移動して合焦し、基板Ｗを撮像する光学ユニット１６と、光学ユニット１６が撮像した撮像画像の所定の位置における輝度情報を算出する算出部２３と、算出部２３が算出した輝度情報をもとに、所定の位置における合焦位置が基板Wの貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部２４と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板やプリント基板などを検査する検査装置に用いる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）や有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などのＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）基板や、半導体ウエハや、プリント基板など、各種基板の製造では、その歩留りを向上するために、各パターニングプロセス後、逐次、配線の短絡や接続不良や断線やパターン不良などのパターニングエラーが存在するか否かが検査される。基板検査装置は、基板が載置される浮上プレートより下方から基板を照明しつつ基板検査を行う、いわゆる透過照明型の基板検査装置である。また、基板によっては、基板を撮像する撮像素子側から照明する落射照明型の基板検査装置も用いられる。
【０００３】
基板検査装置は、基板を撮像する撮像部を有しており、撮像部によって撮像された基板の撮像画像を用いて、基板に欠陥等があるか否かの検査を行う。撮像部は、自動で基板上の撮像領域に合焦するオートフォーカス機能を有する。これにより、基板に対して設定した座標における基板画像を自動で取得することができる。
【０００４】
上述した基板検査装置に用い得る合焦装置として、一回のオートフォーカスのための撮像のみで焦点位置までの距離と方向の情報を推定するとともに、自動で速やかに合焦させることができる合焦装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３８３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、検査対象の基板は、２枚の基板を貼り合わせたもの、例えば、貼り合わせ側の一方の面に形成された所定の色情報を有するカラーフィルターに焦点を合わせて撮像し、検査が行われる場合がある。この場合、特許文献１が開示する合焦装置は、一回のオートフォーカスで合焦させることができるものの、２枚の基板を貼り合わせた基板において貼り合わせ側に焦点を合わせて撮像する場合に、基板の外面側に焦点が合ってしまい、所定の色情報を有する撮像対象に合焦した画像を得ることができないという問題があった。また、再合焦処理の際に推定された焦点位置までの距離および方向をもとにレンズ系または撮像素子を移動させることができるものの、色ごとに点像分布係数を算出しなければならず、構成が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板の貼り合わせ面に対して効率的に合焦させることが可能な合焦装置、合焦方法および合焦プログラム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦装置は、複数の基板が貼り合わされてなる検査基板に対して、該検査基板の主面に垂直な方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する光学ユニットと、前記光学ユニットが撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出部と、前記算出部が算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦方法は、複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦プログラムは、複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像手順と、前記撮像手順で撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出手順と、前記算出手順で算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定手順と、をコンピュータに行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムは、撮像した撮像対象の輝度値または輝度値差を算出し、閾値と比較することで、撮像対象の合焦位置の正否を判定するようにしたので、貼り合わせ基板の貼り合わせ面に対して効率的に合焦させることが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の構成を模式的に示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の基板を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかる検査装置のカラーフィルターの一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の基板近傍を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の処理の変形例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の変形例の基板近傍を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１４】
まず、本発明の実施の形態にかかる合焦装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、合焦装置の例として検査対象の基板に対して光学系ユニットを移動するタイプの基板検査装置を説明する。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、光学ユニットに対して基板を移動するタイプの基板検査装置に適用することも可能である。また、基板検査装置は、オフライン型であるものとして説明するが、インライン型であってもよい。
【００１５】
図１は、本実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、ＦＰＤ検査装置１は、搬送された矩形をなす基板Ｗの欠陥を検出する基板処理部１ａと、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う制御機構１ｂと、を備える。
【００１６】
また、基板処理部１ａは、架台としてのベースフレーム１１と、ベースフレーム１１の天板である略矩形をなすステージ１２と、ステージ１２上に固定されて基板Ｗを保持する基板ホルダ１３と、ステージ１２を一方の辺に沿って跨ぐ門型フレーム１４と、門型フレーム１４に保持された光学ユニット１６と、光学ユニット１６を門型フレーム１４ごと移動させる移動機構１８と、を備える。
【００１７】
また、門型フレーム１４に設けられた移動機構１８は、たとえばステージ１２の下に設置される。ステージ１２の下には、門型フレーム１４の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）に沿って延在するＸ軸部材１９も設けられている。移動機構１８は、制御部２０の制御の下、Ｘ軸部材１９に沿って移動することで、光学ユニット１６を門型フレーム１４ごとＸ方向に沿って移動させる。門型フレーム１４は、いわゆるガントリステージと呼ばれるものであり、移動機構１８の移動方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に設けられたＹ軸部材１５を備える。光学ユニット１６は、門型フレーム１４をＹ軸部材１５に沿って移動可能な移動機構１７によって門型フレーム１４に保持されている。移動機構１７は、制御部２０の制御の下、門型フレーム１４をＹ軸部材１５に沿って移動する。
【００１８】
ベースフレーム１１は、たとえばブロック状の大理石やスチール材を組み合わせたフレームなど、耐震性の高い部材によって構成される。加えて、ベースフレーム１１と設置面（たとえば床）との間には、たとえばスプリングや油圧ダンパなどで構成された振動吸収機構が設けられる。これにより、ステージ１２および光学ユニット１６の振動がさらに防止される。
【００１９】
ステージ１２は、Ｙ方向に延び、搬送面上で基板Ｗを浮上させて載置する略板状をなす複数の浮上プレートを備える。浮上プレートをＸ方向に沿って並べることで、基板Ｗの搬送経路が形成される。このように、ステージ１２は、各浮上プレートがＸ方向に沿ってすのこ状に並べられた構造を有する。各浮上プレートには、図示しないエア供給部からのエアの供給によって鉛直上方に向けてエアを吹き出す複数の吹出穴が設けられる。なお、吹出穴は、ラグランジュ点の間隔のように、基板Ｗの撓み振動が発生しないような間隔で配置されることが好ましい。また、基板Ｗの位置決め方法としては、ステージ１２上に搬入された基板Ｗを支持してステージ１２に載置するリフトピン、およびステージ１２に載置された基板Ｗを整列させる整列機構等を用いる方法が挙げられる。
【００２０】
光学ユニット１６は、視野領域を調節する顕微鏡１６１と、顕微鏡１６１によって視野領域または焦点位置が調節された基板Ｗを撮像する撮像部１６２とを有する。この光学ユニット１６によって取得された画像を解析することで、基板Ｗに欠陥が存在するか否かを検出することができる。なお、光学ユニット１６は、たとえば基板Ｗの欠陥部分に対して行うレーザ照射修復や塗布修正等を行う修復ユニット、配線等の寸法測定、膜厚測定、色測定などを行う測定ユニットなどの処理を所定の位置で施す処理ユニットを適用することができる。また、光学ユニット１６は、顕微鏡１６１を有さない撮像形態であってもよい。
【００２１】
顕微鏡１６１は、撮像部１６２の撮像視野を縮小して所望の拡大倍率の画像取得を実現するための拡大光学系である。また、撮像部１６２は、例えば、ＬＥＤ等の照明部と、集光レンズ等の光学系と、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤ等の撮像素子とを有する。照明部は、撮像素子の撮像視野に白色光等の照明光を発光して、撮像視野内の被写体を照明する。この光学系は、この撮像視野からの反射光を撮像素子の撮像面に集光して、撮像素子の撮像面に撮像視野の被写体画像を結像する。撮像素子は、この撮像視野からの反射光を、撮像面を介して受光し、この受光した光信号を光電変換処理して、この撮像視野の被写体画像を撮像する。顕微鏡１６１は、制御部２０の制御のもと、顕微鏡１６１自身または顕微鏡１６１が内部に有するレンズ系が、基板Ｗの撮像面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に移動して自動で被写体に合焦するオートフォーカス機能を有する。オートフォーカスは、コントラストが最大となる位置を検出して合焦させるものであってもよいし、レーザを用いて合焦させるものであってもよい。
【００２２】
また、ＦＰＤ検査装置１が、少なくとも基板処理部１ａを囲み、光学ユニット１６の上方に設けられるクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵを有する外装を備えていれば、クリーンルームを形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板の搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された内部空間である。
【００２３】
ＦＦＵは、例えば、パーティクルなどのダストが除去されたクリーンエアを送出する。この結果、特に光学ユニット１６の移動領域を、ダストの少ないクリーンな状態とする。また、光学ユニット１６近傍に集中して送出されたクリーンな空気は、クリーンルーム内でダウンフローを形成したのち、排気口から排気される。
【００２４】
制御機構１ｂは、制御部２０、入力部２１、出力部２２、算出部２３、判定部２４、および記憶部２５を備える。制御機構１ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータで実現される。
【００２５】
制御部２０は、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う。入力部２１は、キーボード、マウス、マイクロフォン等を用いて構成され、検体の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を外部から取得する。出力部２２は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカー等を用いて構成される。
【００２６】
算出部２３は、光学ユニット１６が取得した基板Ｗの画像から所定位置における各色の輝度値を算出する。算出部２３は、算出した輝度値を用いて、各検査位置における色の輝度値の差である輝度値差を算出する。
【００２７】
判定部２４は、算出部２３で算出された輝度値差を用いて、撮像された基板Ｗの画像の合焦位置が正しい位置か否かを判定する。本実施の形態では、合焦位置が、２枚の基板が貼り合わされてなる基板Ｗの貼り合わせ面にあるか否かを判定する。
【００２８】
記憶部２５は、情報を磁気的に記憶するハードディスクと、ＦＰＤ検査装置１が処理を実行する際にその処理にかかわる、本実施の形態にかかる合焦プログラムを含む各種プログラムをハードディスクからロードして電気的に記憶するメモリとを用いて構成される。また、記憶部２５は、後述する合焦判定に用いられる輝度値差データD１を記憶している。
【００２９】
図２は、ＦＰＤ検査装置に搬送される基板を示す模式図である。図２に示す基板Ｗは、矩形の第１基板Ｗ１と略同一の形状をなす第２基板Ｗ２とが貼り合わされてなる。基板Ｗは、第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の少なくとも一方の基板の面にカラーフィルター、電極パターン等が形成される。
【００３０】
図３は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置のカラーフィルターの一例を示す模式図である。上述した第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の一方の基板には、例えば、図３（ａ）に示すような３つのカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３を一組として複数形成されている。例えば、カラーフィルターＣＦ１は赤色のフィルターであり、カラーフィルターＣＦ２は緑色のフィルターであり、カラーフィルターＣＦ３は青色のフィルターである。図３（ｂ）は、３つのカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３を通過する線上における各色の理想的な輝度値を示すグラフであり、横軸は、図３（ａ）のカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３の配列に対応している。また、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すグラフの実測値の一例を示す模式的なグラフである。図３（ｃ）におけるグラフは、例えば、撮像された基板Ｗの画像をもとに、算出部２３が算出した輝度値を用いてグラフ化される。
【００３１】
図３（ｂ）に示すグラフのように、カラーフィルターＣＦ１の各位置における輝度値は、曲線Ｆａ１のように、カラーフィルターＣＦ１に対応する位置で最大値２５５となり、カラーフィルターＣＦ２，ＣＦ３に対応する位置での輝度値は、ほぼ０となる。また、カラーフィルターＣＦ２，ＣＦ３においても曲線Ｆｂ１，Ｆｃ１の各カラーフィルターに対応する位置で最大値２５５となり、他のカラーフィルターに対応する位置での輝度値は、ほぼ０となる。また、図３（ｃ）に示すグラフのように、実測値の場合、各カラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３に対応する曲線Ｆａ２〜Ｆｃ２において、最大値は２５５より低く、最小値は０より大きい値となる。
【００３２】
ここで、算出部２３は、設定されている合焦検査を行う検査ポイントにおける輝度値を抽出する。検査ポイントは、例えば搬入されるステージ１２上で位置決めされた基板Ｗの面に対して二次元座標を設定して、入力部２１等から検査ポイントの座標が登録されたものである。算出部２３は、抽出した検査ポイントにおける各輝度値をもとに、輝度値差を算出する。このとき、各色の輝度値に対して最も高い輝度値を有する色の輝度値から他の色の輝度値を減算する。また、減算した値の絶対値を用いるようにしてもよい。
【００３３】
算出部２３による輝度値差の算出後、判定部２４は、得られた輝度値差が、輝度値差データＤ１に登録されている輝度値差にかかる閾値と比較して、検査ポイントにおける基板画像の合焦の良否を判定する。ここで、閾値は、それぞれの検査ポイントにおける輝度値差が設定され、閾値以上であれば、適切に合焦していると判定する。また、検査ポイントにおけるカラーフィルターの配置パターンに応じた値、例えば、赤色に対する緑色、青色のそれぞれの輝度値差がプラス１５０であって、青色に対する赤色の輝度値差がプラス１４０である等、個別に設定されていてもよい。
【００３４】
図４は、ＦＰＤ検査装置が行う処理を示すフローチャートである。まず、制御部２０は、ステージ１２上で載置された基板Ｗに対して、上述したような設定された検査ポイントに光学ユニット１６を移動させる（ステップＳ１０２）。光学ユニット１６が検査ポイントに移動後、制御部２０は、光学ユニット１６に合焦処理を行わせる（ステップＳ１０４）。制御部２０は、合焦処理後、撮像部２３によって得られた基板画像の輝度値を算出部２３に算出させて取得する（ステップＳ１０６）。輝度値の取得後、制御部２０は、算出部２３に合焦後輝度値差を算出させる（ステップＳ１０８）。このとき、算出部２３は、少なくとも設定されている検査ポイントにおける合焦後輝度値差を算出する。
【００３５】
合焦後輝度値差算出後、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値以上となっているか否かを判定部２４に判定させる（ステップＳ１１０）。ここで、合焦後輝度値差が閾値以上である場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ１１６に移行して検査処理を行う。検査処理終了後、次の検査ポイントがある場合（ステップＳ１１８：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ１０２に移行して光学ユニット１６を次の検査ポイントに移動させ、上述した処理を繰り返す。また、次の検査ポイントがない場合（ステップＳ１１８：Ｎｏ）、制御部２０は、作業を終了する。
【００３６】
一方、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値未満となっている場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、光学ユニット１６の顕微鏡１６１を下降させる（ステップＳ１１２）。このとき、顕微鏡１６１は、図５に示すように、合焦位置が、本来の合焦位置である合焦ポイントＰ１ではなく、合焦ポイントＰ２になっているため、画像として十分な輝度が得られていない。このため、制御部２０は、顕微鏡１６１を下降させて、合焦位置が合焦ポイントＰ１となるように調節した後、再度合焦処理を行う（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４による合焦処理の後、制御部２０は、ステップＳ１１６に移行して検査処理を行う。ここで、顕微鏡１６１の下降動作は、顕微鏡１６１が内部に有する被写体を結像するレンズ系を移動させるものであってもよいし、撮像部１６２が移動するものであってもよい。
【００３７】
なお、ステップＳ１１６における検査処理は、１枚の基板Ｗのすべての検査ポイントの合焦処理終了後（ステップＳ１１８の後）に行ってもよい。また、合焦後輝度値差の閾値は、合焦ポイントＰ２で得られる輝度値差より大きく、合焦ポイントＰ１で得られる合焦後輝度値差より小さい値、例えば、輝度値差１５０等に設定される。
【００３８】
上述した実施の形態のように、撮像した撮像対象の合焦後輝度値差を算出し、閾値と比較することで、撮像対象の合焦の良否を判定するようにしたので、貼り合わせ基板の貼り合わせ側に形成された所定の輝度を有する撮像対象に対して効率的に合焦させることが可能である。
【００３９】
なお、判定部による合焦の良否の判定は、各色の輝度値に対して設けた閾値によって判定してもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、カラーフィルターが赤色、緑色、青色の３色であるものとして説明したが、用いる色は、２色でもよく、４色以上であってもよい。例えば、４色用いる場合は、赤色、緑色、青色、黄色等の組み合わせが挙げられる。
【００４１】
（変形例）
図６は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行なう処理の変形例を示すフローチャートである。まず、制御部２０は、ステージ１２上に載置された基板Ｗに対して、上述したような設定された検査ポイントに光学ユニット１６を移動させ（ステップＳ２０２）、移動した位置での輝度値を算出部２３に算出させる（ステップＳ２０４）。制御部２０は、輝度値を算出後、算出部２３にステップＳ２０４で得られた輝度値に対する合焦前輝度値差を算出させる（ステップＳ２０６）。
【００４２】
合焦前輝度値差の算出後、制御部２０は、光学ユニット１６に合焦処理を行わせる（ステップＳ２０８）。制御部２０は、合焦処理後、撮像部２３によって得られた基板画像の輝度値を算出部２３に算出させて取得する（ステップＳ２１０）。輝度値の取得後、制御部２０は、算出部２３に合焦後輝度値差を算出させる（ステップＳ２１２）。このとき、算出部２３は、少なくとも設定されている検査ポイントにおける輝度値差を算出する。
【００４３】
合焦後輝度値差算出後、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値以上となっているか否かを判定部２４に判定させる（ステップＳ２１４）。ここで、合焦後輝度値差が閾値以上である場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ２２２に移行して検査処理を行う。検査処理終了後、次の検査ポイントがある場合（ステップＳ２２４：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ２０２に移行して光学ユニット１６を次の検査ポイントに移動させ、上述した処理を繰り返す。また、次の検査ポイントがない場合（ステップＳ２２４：Ｎｏ）、制御部２０は、作業を終了する。
【００４４】
一方、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値未満となっている場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、合焦後輝度値差が、合焦前輝度値差以下であるか否かを判定部２４に判定させる。このとき、判定部２４が、合焦後輝度値差が合焦前輝度値差以下であると判定した場合（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、制御部２０は、顕微鏡１６１を上昇させる（ステップＳ２１８）。また、判定部２４が、合焦後輝度値差が合焦前輝度値差より大きいと判定した場合（Ｓ２１６：Ｎｏ）、制御部２０は、顕微鏡１６１を下降させる（ステップＳ２２０）。
【００４５】
このとき、光学ユニット１６の顕微鏡は、図７に示すように、合焦位置が、本来の合焦位置である合焦ポイントＰ１ではなく、合焦ポイントＰ２、またはカラーフィルターＣＦ１を通過した合焦ポイントＰ３になっているため、画像として十分な輝度が得られていない。ここで、合焦位置は基板の撮像面に対して垂直な一方向に移動するため、合焦前輝度値差と合焦後輝度値差との大小関係は、合焦ポイントＰ１を境に変化する。特に、合焦位置が合焦ポイントＰ１より上方側を基板Ｗに近づく方向に移動している場合、合焦後輝度値差は、合焦前輝度値差よりも大きくなっていき、合焦位置が合焦ポイントＰ１より下方側を基板Ｗに遠ざかる方向に移動している場合、合焦後輝度値差は、合焦前輝度値差よりも小さくなっていく。撮像部からの画像によって連続して輝度値を取得している場合は、輝度値差を算出して、前後の輝度値差の大小関係を判断して、顕微鏡１６１を上昇または下降させるかを順次判定するものであってもよい。
【００４６】
制御部２０は、顕微鏡を上昇または下降させた後、ステップＳ２０８に移行して、再度合焦処理を行い、上述した処理を繰り返す。繰り返しにより、合焦後輝度値差は、その都度更新される。
【００４７】
上述した変形例では、合焦ポイントが本来合焦すべきポイントより下方となった場合にも対応できるとともに、顕微鏡を上昇させるべきか下降させるべきかを判断することが可能となり、一段と効率的に合焦を行うことができる。
【００４８】
特に、基板の検査にかかる時間の短縮のため、前回の撮像で合焦した顕微鏡の高さを変更させずに次の検査ポイントの撮像を行う場合がある。この場合、基板の撓み等によって、合焦ポイントがずれてしまい、基板Ｗの裏面側に合焦してしまうが、変形例にかかる合焦ポイントの判定によって所定の合焦ポイントで撮像することができる。
【００４９】
以上のように、本発明にかかる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムは、検査対象の基板を撮像する際に効率的に合焦させることに有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＦＰＤ検査装置
１ａ 基板処理部
１ｂ 制御機構
１１ ベースフレーム
１２ ステージ
１３ 基板ホルダ
１４ 門型フレーム
１５ Ｙ軸部材
１６ 光学ユニット
１７，１８ 移動機構
１９ Ｘ軸部材
２０ 制御部
２１ 入力部
２２ 出力部
２３ 算出部
２４ 判定部
２５ 記憶部
１６１ 顕微鏡
１６２ 撮像部
ＣＦ１〜ＣＦ３ カラーフィルター
Ｗ 基板
Ｗ１ 第１基板
Ｗ２ 第２基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板やプリント基板などを検査する検査装置に用いる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）や有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などのＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）基板や、半導体ウエハや、プリント基板など、各種基板の製造では、その歩留りを向上するために、各パターニングプロセス後、逐次、配線の短絡や接続不良や断線やパターン不良などのパターニングエラーが存在するか否かが検査される。基板検査装置は、基板が載置される浮上プレートより下方から基板を照明しつつ基板検査を行う、いわゆる透過照明型の基板検査装置である。また、基板によっては、基板を撮像する撮像素子側から照明する落射照明型の基板検査装置も用いられる。
【０００３】
基板検査装置は、基板を撮像する撮像部を有しており、撮像部によって撮像された基板の撮像画像を用いて、基板に欠陥等があるか否かの検査を行う。撮像部は、自動で基板上の撮像領域に合焦するオートフォーカス機能を有する。これにより、基板に対して設定した座標における基板画像を自動で取得することができる。
【０００４】
上述した基板検査装置に用い得る合焦装置として、一回のオートフォーカスのための撮像のみで焦点位置までの距離と方向の情報を推定するとともに、自動で速やかに合焦させることができる合焦装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３８３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、検査対象の基板は、２枚の基板を貼り合わせたもの、例えば、貼り合わせ側の一方の面に形成された所定の色情報を有するカラーフィルターに焦点を合わせて撮像し、検査が行われる場合がある。この場合、特許文献１が開示する合焦装置は、一回のオートフォーカスで合焦させることができるものの、２枚の基板を貼り合わせた基板において貼り合わせ側に焦点を合わせて撮像する場合に、基板の外面側に焦点が合ってしまい、所定の色情報を有する撮像対象に合焦した画像を得ることができないという問題があった。また、再合焦処理の際に推定された焦点位置までの距離および方向をもとにレンズ系または撮像素子を移動させることができるものの、色ごとに点像分布係数を算出しなければならず、構成が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板の貼り合わせ面に対して効率的に合焦させることが可能な合焦装置、合焦方法および合焦プログラム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦装置は、複数の基板が貼り合わされてなる検査基板に対して、該検査基板の主面に垂直な方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する光学ユニットと、前記光学ユニットが撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出部と、前記算出部が算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦方法は、複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる合焦プログラムは、複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像手順と、前記撮像手順で撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出手順と、前記算出手順で算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定手順と、をコンピュータに行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムは、撮像した撮像対象の輝度値または輝度値差を算出し、閾値と比較することで、撮像対象の合焦位置の正否を判定するようにしたので、貼り合わせ基板の貼り合わせ面に対して効率的に合焦させることが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の構成を模式的に示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の基板を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかる検査装置のカラーフィルターの一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の基板近傍を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の処理の変形例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる検査装置の変形例の基板近傍を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１４】
まず、本発明の実施の形態にかかる合焦装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、合焦装置の例として検査対象の基板に対して光学系ユニットを移動するタイプの基板検査装置を説明する。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、光学ユニットに対して基板を移動するタイプの基板検査装置に適用することも可能である。また、基板検査装置は、オフライン型であるものとして説明するが、インライン型であってもよい。
【００１５】
図１は、本実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、ＦＰＤ検査装置１は、搬送された矩形をなす基板Ｗの欠陥を検出する基板処理部１ａと、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う制御機構１ｂと、を備える。
【００１６】
また、基板処理部１ａは、架台としてのベースフレーム１１と、ベースフレーム１１の天板である略矩形をなすステージ１２と、ステージ１２上に固定されて基板Ｗを保持する基板ホルダ１３と、ステージ１２を一方の辺に沿って跨ぐ門型フレーム１４と、門型フレーム１４に保持された光学ユニット１６と、光学ユニット１６を門型フレーム１４ごと移動させる移動機構１８と、を備える。
【００１７】
また、門型フレーム１４に設けられた移動機構１８は、たとえばステージ１２の下に設置される。ステージ１２の下には、門型フレーム１４の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）に沿って延在するＸ軸部材１９も設けられている。移動機構１８は、制御部２０の制御の下、Ｘ軸部材１９に沿って移動することで、光学ユニット１６を門型フレーム１４ごとＸ方向に沿って移動させる。門型フレーム１４は、いわゆるガントリステージと呼ばれるものであり、移動機構１８の移動方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に設けられたＹ軸部材１５を備える。光学ユニット１６は、門型フレーム１４をＹ軸部材１５に沿って移動可能な移動機構１７によって門型フレーム１４に保持されている。移動機構１７は、制御部２０の制御の下、門型フレーム１４をＹ軸部材１５に沿って移動する。
【００１８】
ベースフレーム１１は、たとえばブロック状の大理石やスチール材を組み合わせたフレームなど、耐震性の高い部材によって構成される。加えて、ベースフレーム１１と設置面（たとえば床）との間には、たとえばスプリングや油圧ダンパなどで構成された振動吸収機構が設けられる。これにより、ステージ１２および光学ユニット１６の振動がさらに防止される。
【００１９】
ステージ１２は、Ｙ方向に延び、搬送面上で基板Ｗを浮上させて載置する略板状をなす複数の浮上プレートを備える。浮上プレートをＸ方向に沿って並べることで、基板Ｗの搬送経路が形成される。このように、ステージ１２は、各浮上プレートがＸ方向に沿ってすのこ状に並べられた構造を有する。各浮上プレートには、図示しないエア供給部からのエアの供給によって鉛直上方に向けてエアを吹き出す複数の吹出穴が設けられる。なお、吹出穴は、ラグランジュ点の間隔のように、基板Ｗの撓み振動が発生しないような間隔で配置されることが好ましい。また、基板Ｗの位置決め方法としては、ステージ１２上に搬入された基板Ｗを支持してステージ１２に載置するリフトピン、およびステージ１２に載置された基板Ｗを整列させる整列機構等を用いる方法が挙げられる。
【００２０】
光学ユニット１６は、視野領域を調節する顕微鏡１６１と、顕微鏡１６１によって視野領域または焦点位置が調節された基板Ｗを撮像する撮像部１６２とを有する。この光学ユニット１６によって取得された画像を解析することで、基板Ｗに欠陥が存在するか否かを検出することができる。なお、光学ユニット１６は、たとえば基板Ｗの欠陥部分に対して行うレーザ照射修復や塗布修正等を行う修復ユニット、配線等の寸法測定、膜厚測定、色測定などを行う測定ユニットなどの処理を所定の位置で施す処理ユニットを適用することができる。また、光学ユニット１６は、顕微鏡１６１を有さない撮像形態であってもよい。
【００２１】
顕微鏡１６１は、撮像部１６２の撮像視野を縮小して所望の拡大倍率の画像取得を実現するための拡大光学系である。また、撮像部１６２は、例えば、ＬＥＤ等の照明部と、集光レンズ等の光学系と、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤ等の撮像素子とを有する。照明部は、撮像素子の撮像視野に白色光等の照明光を発光して、撮像視野内の被写体を照明する。この光学系は、この撮像視野からの反射光を撮像素子の撮像面に集光して、撮像素子の撮像面に撮像視野の被写体画像を結像する。撮像素子は、この撮像視野からの反射光を、撮像面を介して受光し、この受光した光信号を光電変換処理して、この撮像視野の被写体画像を撮像する。顕微鏡１６１は、制御部２０の制御のもと、顕微鏡１６１自身または顕微鏡１６１が内部に有するレンズ系が、基板Ｗの撮像面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に移動して自動で被写体に合焦するオートフォーカス機能を有する。オートフォーカスは、コントラストが最大となる位置を検出して合焦させるものであってもよいし、レーザを用いて合焦させるものであってもよい。
【００２２】
また、ＦＰＤ検査装置１が、少なくとも基板処理部１ａを囲み、光学ユニット１６の上方に設けられるクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵを有する外装を備えていれば、クリーンルームを形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板の搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された内部空間である。
【００２３】
ＦＦＵは、例えば、パーティクルなどのダストが除去されたクリーンエアを送出する。この結果、特に光学ユニット１６の移動領域を、ダストの少ないクリーンな状態とする。また、光学ユニット１６近傍に集中して送出されたクリーンな空気は、クリーンルーム内でダウンフローを形成したのち、排気口から排気される。
【００２４】
制御機構１ｂは、制御部２０、入力部２１、出力部２２、算出部２３、判定部２４、および記憶部２５を備える。制御機構１ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータで実現される。
【００２５】
制御部２０は、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う。入力部２１は、キーボード、マウス、マイクロフォン等を用いて構成され、検体の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を外部から取得する。出力部２２は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカー等を用いて構成される。
【００２６】
算出部２３は、光学ユニット１６が取得した基板Ｗの画像から所定位置における各色の輝度値を算出する。算出部２３は、算出した輝度値を用いて、各検査位置における色の輝度値の差である輝度値差を算出する。
【００２７】
判定部２４は、算出部２３で算出された輝度値差を用いて、撮像された基板Ｗの画像の合焦位置が正しい位置か否かを判定する。本実施の形態では、合焦位置が、２枚の基板が貼り合わされてなる基板Ｗの貼り合わせ面にあるか否かを判定する。
【００２８】
記憶部２５は、情報を磁気的に記憶するハードディスクと、ＦＰＤ検査装置１が処理を実行する際にその処理にかかわる、本実施の形態にかかる合焦プログラムを含む各種プログラムをハードディスクからロードして電気的に記憶するメモリとを用いて構成される。また、記憶部２５は、後述する合焦判定に用いられる輝度値差データD１を記憶している。
【００２９】
図２は、ＦＰＤ検査装置に搬送される基板を示す模式図である。図２に示す基板Ｗは、矩形の第１基板Ｗ１と略同一の形状をなす第２基板Ｗ２とが貼り合わされてなる。基板Ｗは、第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の少なくとも一方の基板の面にカラーフィルター、電極パターン等が形成される。
【００３０】
図３は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置のカラーフィルターの一例を示す模式図である。上述した第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の一方の基板には、例えば、図３（ａ）に示すような３つのカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３を一組として複数形成されている。例えば、カラーフィルターＣＦ１は赤色のフィルターであり、カラーフィルターＣＦ２は緑色のフィルターであり、カラーフィルターＣＦ３は青色のフィルターである。図３（ｂ）は、３つのカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３を通過する線上における各色の理想的な輝度値を示すグラフであり、横軸は、図３（ａ）のカラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３の配列に対応している。また、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すグラフの実測値の一例を示す模式的なグラフである。図３（ｃ）におけるグラフは、例えば、撮像された基板Ｗの画像をもとに、算出部２３が算出した輝度値を用いてグラフ化される。
【００３１】
図３（ｂ）に示すグラフのように、カラーフィルターＣＦ１の各位置における輝度値は、曲線Ｆａ１のように、カラーフィルターＣＦ１に対応する位置で最大値２５５となり、カラーフィルターＣＦ２，ＣＦ３に対応する位置での輝度値は、ほぼ０となる。また、カラーフィルターＣＦ２，ＣＦ３においても曲線Ｆｂ１，Ｆｃ１の各カラーフィルターに対応する位置で最大値２５５となり、他のカラーフィルターに対応する位置での輝度値は、ほぼ０となる。また、図３（ｃ）に示すグラフのように、実測値の場合、各カラーフィルターＣＦ１〜ＣＦ３に対応する曲線Ｆａ２〜Ｆｃ２において、最大値は２５５より低く、最小値は０より大きい値となる。
【００３２】
ここで、算出部２３は、設定されている合焦検査を行う検査ポイントにおける輝度値を抽出する。検査ポイントは、例えば搬入されるステージ１２上で位置決めされた基板Ｗの面に対して二次元座標を設定して、入力部２１等から検査ポイントの座標が登録されたものである。算出部２３は、抽出した検査ポイントにおける各輝度値をもとに、輝度値差を算出する。このとき、各色の輝度値に対して最も高い輝度値を有する色の輝度値から他の色の輝度値を減算する。また、減算した値の絶対値を用いるようにしてもよい。
【００３３】
算出部２３による輝度値差の算出後、判定部２４は、得られた輝度値差が、輝度値差データＤ１に登録されている輝度値差にかかる閾値と比較して、検査ポイントにおける基板画像の合焦の良否を判定する。ここで、閾値は、それぞれの検査ポイントにおける輝度値差が設定され、閾値以上であれば、適切に合焦していると判定する。また、検査ポイントにおけるカラーフィルターの配置パターンに応じた値、例えば、赤色に対する緑色、青色のそれぞれの輝度値差がプラス１５０であって、青色に対する赤色の輝度値差がプラス１４０である等、個別に設定されていてもよい。
【００３４】
図４は、ＦＰＤ検査装置が行う処理を示すフローチャートである。まず、制御部２０は、ステージ１２上で載置された基板Ｗに対して、上述したような設定された検査ポイントに光学ユニット１６を移動させる（ステップＳ１０２）。光学ユニット１６が検査ポイントに移動後、制御部２０は、光学ユニット１６に合焦処理を行わせる（ステップＳ１０４）。制御部２０は、合焦処理後、撮像部２３によって得られた基板画像の輝度値を算出部２３に算出させて取得する（ステップＳ１０６）。輝度値の取得後、制御部２０は、算出部２３に合焦後輝度値差を算出させる（ステップＳ１０８）。このとき、算出部２３は、少なくとも設定されている検査ポイントにおける合焦後輝度値差を算出する。
【００３５】
合焦後輝度値差算出後、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値以上となっているか否かを判定部２４に判定させる（ステップＳ１１０）。ここで、合焦後輝度値差が閾値以上である場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ１１６に移行して検査処理を行う。検査処理終了後、次の検査ポイントがある場合（ステップＳ１１８：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ１０２に移行して光学ユニット１６を次の検査ポイントに移動させ、上述した処理を繰り返す。また、次の検査ポイントがない場合（ステップＳ１１８：Ｎｏ）、制御部２０は、作業を終了する。
【００３６】
一方、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値未満となっている場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、光学ユニット１６の顕微鏡１６１を下降させる（ステップＳ１１２）。このとき、顕微鏡１６１は、図５に示すように、合焦位置が、本来の合焦位置である合焦ポイントＰ１ではなく、合焦ポイントＰ２になっているため、画像として十分な輝度が得られていない。このため、制御部２０は、顕微鏡１６１を下降させて、合焦位置が合焦ポイントＰ１となるように調節した後、再度合焦処理を行う（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４による合焦処理の後、制御部２０は、ステップＳ１１６に移行して検査処理を行う。ここで、顕微鏡１６１の下降動作は、顕微鏡１６１が内部に有する被写体を結像するレンズ系を移動させるものであってもよいし、撮像部１６２が移動するものであってもよい。
【００３７】
なお、ステップＳ１１６における検査処理は、１枚の基板Ｗのすべての検査ポイントの合焦処理終了後（ステップＳ１１８の後）に行ってもよい。また、合焦後輝度値差の閾値は、合焦ポイントＰ２で得られる輝度値差より大きく、合焦ポイントＰ１で得られる合焦後輝度値差より小さい値、例えば、輝度値差１５０等に設定される。
【００３８】
上述した実施の形態のように、撮像した撮像対象の合焦後輝度値差を算出し、閾値と比較することで、撮像対象の合焦の良否を判定するようにしたので、貼り合わせ基板の貼り合わせ側に形成された所定の輝度を有する撮像対象に対して効率的に合焦させることが可能である。
【００３９】
なお、判定部による合焦の良否の判定は、各色の輝度値に対して設けた閾値によって判定してもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、カラーフィルターが赤色、緑色、青色の３色であるものとして説明したが、用いる色は、２色でもよく、４色以上であってもよい。例えば、４色用いる場合は、赤色、緑色、青色、黄色等の組み合わせが挙げられる。
【００４１】
（変形例）
図６は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行なう処理の変形例を示すフローチャートである。まず、制御部２０は、ステージ１２上に載置された基板Ｗに対して、上述したような設定された検査ポイントに光学ユニット１６を移動させ（ステップＳ２０２）、移動した位置での輝度値を算出部２３に算出させる（ステップＳ２０４）。制御部２０は、輝度値を算出後、算出部２３にステップＳ２０４で得られた輝度値に対する合焦前輝度値差を算出させる（ステップＳ２０６）。
【００４２】
合焦前輝度値差の算出後、制御部２０は、光学ユニット１６に合焦処理を行わせる（ステップＳ２０８）。制御部２０は、合焦処理後、撮像部２３によって得られた基板画像の輝度値を算出部２３に算出させて取得する（ステップＳ２１０）。輝度値の取得後、制御部２０は、算出部２３に合焦後輝度値差を算出させる（ステップＳ２１２）。このとき、算出部２３は、少なくとも設定されている検査ポイントにおける輝度値差を算出する。
【００４３】
合焦後輝度値差算出後、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値以上となっているか否かを判定部２４に判定させる（ステップＳ２１４）。ここで、合焦後輝度値差が閾値以上である場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ２２２に移行して検査処理を行う。検査処理終了後、次の検査ポイントがある場合（ステップＳ２２４：Ｙｅｓ）、制御部２０は、ステップＳ２０２に移行して光学ユニット１６を次の検査ポイントに移動させ、上述した処理を繰り返す。また、次の検査ポイントがない場合（ステップＳ２２４：Ｎｏ）、制御部２０は、作業を終了する。
【００４４】
一方、制御部２０は、得られた合焦後輝度値差が閾値未満となっている場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、合焦後輝度値差が、合焦前輝度値差以下であるか否かを判定部２４に判定させる。このとき、判定部２４が、合焦後輝度値差が合焦前輝度値差以下であると判定した場合（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、制御部２０は、顕微鏡１６１を上昇させる（ステップＳ２１８）。また、判定部２４が、合焦後輝度値差が合焦前輝度値差より大きいと判定した場合（Ｓ２１６：Ｎｏ）、制御部２０は、顕微鏡１６１を下降させる（ステップＳ２２０）。
【００４５】
このとき、光学ユニット１６の顕微鏡は、図７に示すように、合焦位置が、本来の合焦位置である合焦ポイントＰ１ではなく、合焦ポイントＰ２、またはカラーフィルターＣＦ１を通過した合焦ポイントＰ３になっているため、画像として十分な輝度が得られていない。ここで、合焦位置は基板の撮像面に対して垂直な一方向に移動するため、合焦前輝度値差と合焦後輝度値差との大小関係は、合焦ポイントＰ１を境に変化する。特に、合焦位置が合焦ポイントＰ１より上方側を基板Ｗに近づく方向に移動している場合、合焦後輝度値差は、合焦前輝度値差よりも大きくなっていき、合焦位置が合焦ポイントＰ１より下方側を基板Ｗに遠ざかる方向に移動している場合、合焦後輝度値差は、合焦前輝度値差よりも小さくなっていく。撮像部からの画像によって連続して輝度値を取得している場合は、輝度値差を算出して、前後の輝度値差の大小関係を判断して、顕微鏡１６１を上昇または下降させるかを順次判定するものであってもよい。
【００４６】
制御部２０は、顕微鏡を上昇または下降させた後、ステップＳ２０８に移行して、再度合焦処理を行い、上述した処理を繰り返す。繰り返しにより、合焦後輝度値差は、その都度更新される。
【００４７】
上述した変形例では、合焦ポイントが本来合焦すべきポイントより下方となった場合にも対応できるとともに、顕微鏡を上昇させるべきか下降させるべきかを判断することが可能となり、一段と効率的に合焦を行うことができる。
【００４８】
特に、基板の検査にかかる時間の短縮のため、前回の撮像で合焦した顕微鏡の高さを変更させずに次の検査ポイントの撮像を行う場合がある。この場合、基板の撓み等によって、合焦ポイントがずれてしまい、基板Ｗの裏面側に合焦してしまうが、変形例にかかる合焦ポイントの判定によって所定の合焦ポイントで撮像することができる。
【００４９】
以上のように、本発明にかかる合焦装置、合焦方法および合焦プログラムは、検査対象の基板を撮像する際に効率的に合焦させることに有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＦＰＤ検査装置
１ａ 基板処理部
１ｂ 制御機構
１１ ベースフレーム
１２ ステージ
１３ 基板ホルダ
１４ 門型フレーム
１５ Ｙ軸部材
１６ 光学ユニット
１７，１８ 移動機構
１９ Ｘ軸部材
２０ 制御部
２１ 入力部
２２ 出力部
２３ 算出部
２４ 判定部
２５ 記憶部
１６１ 顕微鏡
１６２ 撮像部
ＣＦ１〜ＣＦ３ カラーフィルター
Ｗ 基板
Ｗ１ 第１基板
Ｗ２ 第２基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が貼り合わされてなる検査基板に対して、該検査基板の主面に垂直な方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する光学ユニットと、
前記光学ユニットが撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出部と、
前記算出部が算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする合焦装置。
【請求項２】
前記貼り合わせ面には、複数の色が付与された色情報を有する部材が形成され、
前記算出部は、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定部は、前記合焦後輝度値差を閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の合焦装置。
【請求項３】
前記光学ユニットは、合焦前に前記検査基板を撮像し、
前記算出部は、合焦前に取得した撮像画像の輝度値を算出し、該輝度値をもとに合焦前輝度値差を算出し、
前記判定部は、前記合焦位置が前記貼り合わせ面でないと判定した場合、前記合焦後輝度値差と前記合焦前輝度値差とを用いて前記光学ユニットの移動方向を判定することを特徴とする請求項２に記載の合焦装置。
【請求項４】
前記色情報を有する部材は、前記複数の色のフィルターが規則的に並べられたカラーフィルターであることを特徴とする請求項２に記載の合焦装置。
【請求項５】
複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする合焦方法。
【請求項６】
前記色情報を有する部材は、複数の色を有し、
前記算出ステップは、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定ステップは、前記合焦後輝度値差が閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の合焦方法。
【請求項７】
複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像手順と、
前記撮像手順で撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出手順と、
前記算出手順で算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定手順と、
をコンピュータに行わせることを特徴とする合焦プログラム。
【請求項８】
前記色情報を有する部材は、複数の色を有し、
前記算出手順は、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定手順は、前記合焦後輝度値差を閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の合焦プログラム。
【請求項１】
複数の基板が貼り合わされてなる検査基板に対して、該検査基板の主面に垂直な方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する光学ユニットと、
前記光学ユニットが撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出部と、
前記算出部が算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする合焦装置。
【請求項２】
前記貼り合わせ面には、複数の色が付与された色情報を有する部材が形成され、
前記算出部は、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定部は、前記合焦後輝度値差を閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の合焦装置。
【請求項３】
前記光学ユニットは、合焦前に前記検査基板を撮像し、
前記算出部は、合焦前に取得した撮像画像の輝度値を算出し、該輝度値をもとに合焦前輝度値差を算出し、
前記判定部は、前記合焦位置が前記貼り合わせ面でないと判定した場合、前記合焦後輝度値差と前記合焦前輝度値差とを用いて前記光学ユニットの移動方向を判定することを特徴とする請求項２に記載の合焦装置。
【請求項４】
前記色情報を有する部材は、前記複数の色のフィルターが規則的に並べられたカラーフィルターであることを特徴とする請求項２に記載の合焦装置。
【請求項５】
複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする合焦方法。
【請求項６】
前記色情報を有する部材は、複数の色を有し、
前記算出ステップは、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定ステップは、前記合焦後輝度値差が閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の合焦方法。
【請求項７】
複数の基板が貼り合せられてなり、貼り合せ側の面に色情報を有する部材が形成された検査基板に対して鉛直方向に移動して合焦し、前記検査基板を撮像する撮像手順と、
前記撮像手順で撮像した撮像画像内の所定の位置における輝度情報を算出する算出手順と、
前記算出手順で算出した輝度情報をもとに、前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定する判定手順と、
をコンピュータに行わせることを特徴とする合焦プログラム。
【請求項８】
前記色情報を有する部材は、複数の色を有し、
前記算出手順は、前記複数の色の輝度値をそれぞれ算出した後、算出したうちの所定の色の輝度値に対して他の色の輝度値を減算した合焦後輝度値差を輝度情報として算出し、
前記判定手順は、前記合焦後輝度値差を閾値と比較して前記所定の位置における合焦位置が前記検査基板の貼り合わせ面であるか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の合焦プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５４９７５（Ｐ２０１２−１５４９７５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４０１（Ｐ２０１１−１１４０１）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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