説明

画像取得装置および画像取得方法

【課題】受光部のフォーカス調整を容易に行う。
【解決手段】画像取得装置は、ガラス基板9上における線状の撮像領域を撮像する撮像ユニット2と、ガラス基板9を撮像領域と交差する方向に移動する移動機構とを備える。撮像ユニット2は、光照射部21および受光部23を有し、光照射部21により撮像領域に光が照射され、撮像領域からの光が受光部23のラインセンサへと導かれる。画像取得装置では、受光部回動機構が受光部23を回転することにより受光部23の光軸J2とガラス基板9の法線Nとのなす検出角θ2が変更される。撮像ユニット2は、光軸J2に沿って受光部23を移動する受光部移動機構をさらに備え、検出角θ2の変位量に基づいて受光部移動機構を制御することにより、光軸J2上においてラインセンサの受光面と共役な位置Pがガラス基板9の表面に配置される。これにより、受光部23のフォーカス調整が容易に行われる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、様々な分野において、フィルム状または板状の基材上に形成されたパターンの検査が行われている。例えば、特許文献1に開示されるパターン検査装置では、樹脂フィルム上に形成された配線パターンの検査が行われる。パターン検査装置では、光源に波長500nm以上の光のみを放射するLED(Light Emitting Diode)が用いられることにより、コントラストの良い画像が得られる。
【0003】
なお、特許文献2に開示される膜厚測定装置では、半導体レーザから透明ポリエステルフィルムに光が照射され、シリコンフォトダイオードにて正反射光強度が検出される。半導体レーザおよびシリコンフォトダイオードは、ステッピングモータにより、0°から90°の範囲内で移動し、光入射角が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−112845号公報
【特許文献2】特開2004−101505号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、近年、様々な電子機器にFPD(Flat Panel Display)が設けられる。このような表示装置の製造において、基材上に形成された透明電極等の透明なパターンの外観検査を行う場合、例えば、光照射部から当該基材上の撮像領域に光を照射し、受光部にて反射光を受光することによりパターンの画像が取得される。この場合に、撮像領域から受光部に至る光軸と基材の法線とのなす検出角を変更することにより、受光する光の干渉状態を変化させてコントラストの高い画像を取得することが考えられる。
【0006】
一方、受光部を回動させて検出角を変更すると、受光部の受光面と共役な位置が基材の表面からずれるため、基材を上下方向に昇降して当該受光面と共役な位置を基材の表面に配置する(すなわち、フォーカス調整を行う)機構が必要となる。しかしながら、大型の基材を昇降するには大型の昇降機構が必要となったり、基材上における複数の位置の画像を同時に取得する際に複数の位置に対してフォーカス調整を行うことができない等、様々な制約が生じる。したがって、検出角を変更しつつ受光部のフォーカス調整を行う他の容易な手法が求められる。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、検出角を変更しつつ受光部のフォーカス調整を容易に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得装置であって、前記基材上における線状の撮像領域を撮像する撮像ユニットと、前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、制御部とを備え、前記撮像ユニットが、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、ラインセンサと、前記光が照射される前記撮像領域からの光を前記ラインセンサへと導く光学系とを有する受光部と、前記光学系の光軸と前記基材の法線とのなす検出角を変更する検出角変更機構と、前記光軸に沿って前記受光部を移動する受光部移動機構とを備え、前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記受光部移動機構を制御することにより、前記光軸上において前記ラインセンサの受光面と共役な位置を前記薄膜パターン上に配置する。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像取得装置であって、前記撮像ユニットが、前記撮像領域に平行かつ前記共役な位置を通過する軸を中心として前記光照射部を回動する光照射部回動機構をさらに備え、前記光照射部回動機構が前記受光部に固定され、前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記光照射部回動機構を制御することにより、前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記法線とのなす照射角を前記検出角に一致させる。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の画像取得装置であって、前記光照射部が、前記撮像領域に平行かつ前記共役な位置を通過する軸を中心とする所定の角度範囲において前記撮像領域に向けて前記光を照射するものであり、前記光照射部が前記受光部に固定され、前記軸に垂直な面上において、前記法線から前記光軸とは反対側に前記軸を中心として前記検出角だけ傾斜した角度位置が前記所定の角度範囲に含まれる。
【0011】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像取得装置であって、前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記検出角の変更前後における前記撮像領域の前記基材に対する位置を一致させる。
【0012】
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像取得装置であって、前記撮像ユニットと同様の構成のもう1つの撮像ユニットをさらに備える。
【0013】
請求項6に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの画像を、画像取得装置により取得する画像取得方法であって、前記画像取得装置が、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、ラインセンサと、前記光が照射される線状の撮像領域からの光を前記ラインセンサへと導く光学系とを有する受光部とを備え、前記画像取得方法が、a)前記光学系の光軸と前記基材の法線とのなす検出角を変更する工程と、b)前記光軸に沿って前記受光部を移動することにより、前記光軸上において前記ラインセンサの受光面と共役な位置を前記薄膜パターン上に配置する工程と、c)前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する工程とを備える。
【0014】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の画像取得方法であって、前記c)工程の前に、d)前記基材を前記撮像領域に対して相対的に移動することにより、前記検出角の変更前後における前記撮像領域の前記基材に対する位置を一致させる工程をさらに備える。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、検出角を変更しつつ受光部のフォーカス調整を容易に行うことができる。
【0016】
また、請求項2の発明では、照射角を検出角に容易に一致させることができ、請求項3の発明では、撮像ユニットの制御を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】画像取得装置の概略構成を示す図である。
【図2】撮像ユニットの側面図である。
【図3】光照射部回動機構の背面図である。
【図4】撮像ユニットを示す図である。
【図5】画像取得装置の機能構成を示すブロック図である。
【図6】画像取得装置の動作の流れを示す図である。
【図7】プロファイルの例を示す図である。
【図8】角度調整に係る動作の流れを示す図である。
【図9】角度調整に係る動作を説明するための図である。
【図10】角度調整に係る動作を説明するための図である。
【図11】角度調整に係る動作を説明するための図である。
【図12】画像取得装置の他の例を示す図である。
【図13】光照射部の他の例を示す図である。
【図14】画像取得装置のさらに他の例を示す図である。
【図15】画像取得装置のさらに他の例を示す図である。
【図16】画像取得装置のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1は、本発明の一の実施の形態に係る画像取得装置1の概略構成を示す図である。画像取得装置1は、基材上に形成された多層の薄膜パターンの画像であるパターン画像を取得して表示する。図1では、基材はガラスの基板である。薄膜パターンは、例えば、透明電極膜であり、本実施の形態では、基材および薄膜パターンは、透明膜により覆われる。実際には、基材上に反射防止膜等の他の層も設けられる。以下の説明では、薄膜パターンを単に「パターン」と呼ぶ。基材および基材上の膜をまとめて「ガラス基板9」または「表示対象」と呼ぶ。ガラス基板9は、静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。
【0019】
画像取得装置1は、ガラス基板9を移動する移動機構11と、膜厚計12と、撮像ユニット2と、コンピュータ3とを備える。移動機構11は、ガラス基板9を上面上に保持するステージ41と、ステージ41をガラス基板9の主面に平行な図1中のX方向へと移動する第1移動部42と、ガラス基板9の主面に平行、かつ、X方向に垂直なY方向へと第1移動部42を移動する第2移動部43とを備える。第1移動部42および第2移動部43のそれぞれは、モータ、ボールねじ、ガイドレール等を有する。移動機構11はガラス基板9の主要部である基材を後述の撮像領域90に対して相対的に移動する機構である。なお、X方向およびY方向に垂直な図1中のZ方向に平行な軸を中心としてステージ41を回動する機構が、移動機構11に追加されてもよい。
【0020】
膜厚計12は、光干渉式の分光膜厚計であり、測定光をガラス基板9に照射し、反射光のスペクトルを取得する。予め設定された膜構造を前提として、計算上の各層の膜厚を変化させ、計算により求められる分光スペクトルを測定により取得された分光スペクトルにフィッティングすることにより各層の膜厚が求められる。
【0021】
撮像ユニット2は、ガラス基板9上の撮像領域90に向かって光を出射する光照射部21と、撮像領域90からの反射光を受光する受光部23とを備える。光照射部21は、パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する。光は、X方向に伸びる線状の撮像領域90(後述の図2にて太線にて示す。)に少なくとも照射される。光照射部21は、X方向に配列された複数のLEDと、LEDからの光を均一化して撮像領域90へと導く光学系とを備える。受光部23は、複数の受光素子が直線状に(1次元に)配列されたラインセンサ231と、撮像領域90からの光をラインセンサ231へと導く光学系232とを備え、ラインセンサ231および光学系232は鏡筒233の内部に設けられる。図1では、光学系232の光軸J2上においてラインセンサ231の受光面と光学的に共役な位置(以下、「フォーカス位置」という。)を点Pにて示している。
【0022】
後述するパターン画像の取得時には、ガラス基板9は、移動機構11により、撮像領域90と交差する方向に移動する。すなわち、移動機構11はガラス基板9の基材を撮像領域90に対して相対的に移動する機構である。本実施の形態では、ガラス基板9は撮像領域90に対して垂直なY方向に移動するが、撮像領域90は移動方向に対して傾斜してもよい。なお、以下の説明では、必要に応じて基材とパターンとを区別して説明するが、表示対象(ガラス基板9)の大部分は基材であることから、表示対象の取り扱い等に関しては、表示対象と基材とは厳密に区別することなく説明を行っている。
【0023】
図2は、撮像ユニット2の側面図である。図2では、図示の都合上、受光部23の(光学系232の)光軸J2がZ方向に平行な状態における撮像ユニット2を示している(後述の図3において同様)。撮像ユニット2は、光照射部21を回動する光照射部回動機構22(後述の図3参照)と、受光部23を回動する受光部回動機構24と、受光部23を光軸J2に沿って移動する受光部移動機構25とをさらに備える。
【0024】
受光部回動機構24は、支持ブロック201に取り付けられたモータ(例えば、ステッピングモータ)241を有し、モータ241の回転軸の先端は受光部移動機構25のベース部251に固定される。ベース部251は一の方向(以下、「長手方向」ともいう。)に長い形状であり、ベース部251には、長手方向に伸びるガイドレール、長手方向に伸びるボールねじ、および、伝達機構を介してボールねじを回転するモータ252が取り付けられる。ボールねじのナット(移動部)には受光部23のベース部234が固定され、ベース部234には既述の鏡筒233が取り付けられる。撮像ユニット2では、モータ252が駆動することにより受光部23がベース部251の長手方向に移動する。ベース部251の長手方向は受光部23の光軸J2と平行であり、受光部23は受光部移動機構25により光軸J2に沿って移動可能である。
【0025】
図3は、光照射部回動機構22の背面図である。光照射部回動機構22は、フォーカス位置Pを中心とする円弧状のガイド板221を有し、ガイド板221は受光部23の鏡筒233に固定される。ガイド板221はY方向およびZ方向に平行な板部材である。光照射部21には、X方向に平行な軸を中心として回転するギア223および2つのガイドローラ224が設けられる。ガイド板221において、フォーカス位置Pに対する外側の円弧状の縁(すなわち、2つの円弧状の縁のうちフォーカス位置Pから遠い方の縁)にはラック222が設けられ、ギア223がラック222に歯合する。また、ガイド板221における内側の円弧状の縁には、ガイドローラ224が係合するガイド溝が形成される。撮像ユニット2では、図示省略のモータがギア223を回転することにより、光照射部21がガイド板221の円弧状の縁に沿って移動する。すなわち、光照射部回動機構22により、撮像領域90に平行かつフォーカス位置Pを通過する軸(仮想的な軸)を中心として光照射部21が回動する。なお、ギア223およびガイドローラ224は光照射部回動機構22の一部である。
【0026】
既述のように、図2および図3では、図示の都合上、受光部23の光軸J2(すなわち、受光部23の移動方向)がZ方向に平行な状態における撮像ユニット2を示しているが、実際の撮像ユニット2では、図4に示すように、撮像領域90から受光部23に至る光軸J2はZ方向に対して傾斜している。そして、受光部23の光軸J2とガラス基板9の法線Nとのなす角θ2を検出角として、受光部回動機構24(図2参照)により検出角θ2が変更される。また、光照射部21から撮像領域90に至る光軸J1と法線Nとのなす角θ1を照射角として、光照射部回動機構22により照射角θ1が変更される。図1および図4では、受光部回動機構24による回転軸を符号Kを付して示している(後述の図9ないし図11、図13、並びに、図14において同様)。
【0027】
図5は、画像取得装置1の機能構成を示すブロック図である。破線にて囲む構成は、図1ないし図3に示す構成であり、他の構成は、コンピュータ3により実現される。画像取得装置1は、膜厚計12からの出力が入力されるプロファイル取得部31、プロファイル取得部31にて求められた後述のプロファイルが入力される角度決定部32、全体を制御する全体制御部30、受光部23からの出力が入力される表示制御部33、および、表示部であるディスプレイ34を備える。
【0028】
図6は、画像取得装置1の動作の流れ図である。画像取得装置1では、まず、移動機構11が制御されることにより、ガラス基板9においてパターンが存在する領域が膜厚計12の下方に(すなわち、図1中にて二点鎖線にて示す位置に)配置され、膜厚計12により各層の膜厚が取得される。さらに、移動機構11が制御されることにより、パターンの周囲の領域である背景の領域が膜厚計12の下方に配置され、背景の領域においても各層の膜厚が取得される(ステップS11)。なお、パターンが存在する領域のみにおいて各層の膜厚が取得され、これらの膜厚から背景における各層の膜厚が推定されてもよい。
【0029】
膜厚の測定結果はプロファイル取得部31に入力される。プロファイル取得部31では、基材上における層構造および各層の膜厚に基づいて、(照射角および)検出角とコントラストとの関係を示すプロファイルが演算により求められる(ステップS12)。図7は取得されるプロファイルを例示する図である。実線811は厚さ30nmの透明電極パターン上に厚さ900nmの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ900nmの透明膜のみが存在するものとしている。照射光の波長は570nmである。後述するように、撮像ユニット2における画像の取得では、照射角θ1と検出角θ2とが一致するように、光照射部回動機構22および受光部回動機構24が制御される。したがって、プロファイルの説明における検出角の大きさは照射角の大きさでもあり、照射角の大きさは検出角の大きさでもある。
【0030】
ここで、コントラストとは、基材上にパターンを含む多層膜が存在する場合に受光部23に入射する光の強度と、基材上に上記多層膜からパターンを除いた膜のみが存在する場合に受光部23に入射する光の強度との比である。換言すれば、コントラストは、パターンと背景との間の明度比(=(パターン領域の明度)/(背景領域の明度))である。明度はその波長における反射率に対応し、明度比は反射率比でもある。もちろん、コントラストとしては、明度や反射率の差等の他の値が利用されてもよい。
【0031】
図7において、通常、コントラストが0.5以下または2以上の場合に良好なパターン表示が可能となる。実線811の場合、検出角がおよそ0°以上28°以下、または、40°以上45°以下の場合に、適切なパターン画像が取得される。ただし、45°は図7における形式的な上限にすぎない。なお、コントラストが0.77以下または1.3以上であれば、条件によってはパターン観察が可能である。好ましくは、コントラストは、0.67以下または1.5以上である。また、「コントラストが高い」とはコントラストが良好であることを指し、明暗がはっきり区別できる状態を意味する。コントラストが高いことは、必ずしもコントラストの値が大きいことを意味しない。
【0032】
図7の破線812は厚さ30nmの透明電極パターン上に厚さ960nmの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ960nmの透明膜のみが存在するものとしている。一点鎖線813は厚さ30nmの透明電極パターン上に厚さ1000nmの透明膜を形成した場合の検出角とコントラストとの関係を示す。背景では厚さ1000nmの透明膜のみが存在するものとしている。照射光の波長は570nmである。曲線811〜813にて示すように、透明膜の厚さが変化することにより、コントラストが高いパターン画像が取得される検出角が大きく変化することが判る。
【0033】
すなわち、検出角を変化させると透明な各層を経由する光の光路長が変化して光の干渉状態が変化し、これにより、特定の検出角では高いコントラストが得られない場合であっても、波長を変えることなく検出角を変化させることにより、高いコントラストを得ることが可能となる。さらに換言すれば、検出角を変化させることにより、白色光源および多数のフィルタを用いて多数の波長から波長を選択してパターン画像を取得することと同等の画像取得が実現される。
【0034】
角度決定部32では、取得されたプロファイルに基づいて、照射角および検出角の設定すべき角度(以下、「設定角度」という。)が決定される(ステップS13)。設定角度の決定では、光照射部21および受光部23の可動範囲や他の条件が考慮される。設定角度は全体制御部30へと入力され、角度調整に係る動作が行われる(ステップS14)。
【0035】
図8は、角度調整に係る動作の流れを示す図であり、図6のステップS14にて行われる処理を示す。角度調整に係る動作では、まず、受光部回動機構24(図2参照)が受光部23を回動することにより、検出角θ2が変更されて設定角度となる(ステップS141)。図9では、検出角θ2の変更前における受光部23を二点鎖線にて示し、検出角θ2の変更後における受光部23を実線にて示している。
【0036】
続いて、受光部23における検出角θ2の変位量γ(すなわち、検出角θ2の変更前後における角度差)に基づいて光照射部回動機構22が光照射部21を回動することにより、照射角θ1が変更されて設定角度となる(ステップS142)。図10では、回動前における光照射部21を二点鎖線にて示し、回動後における光照射部21を実線にて示している。角度調整に係る動作の直前において照射角θ1および検出角θ2が等しい場合には、照射角θ1の変位量は検出角θ2の変位量γの2倍であり、光照射部21の回動方向は受光部23の回動方向とは逆向きである。
【0037】
上記動作に並行して、全体制御部30では、検出角θ2の変更前における受光部23の光軸J2とガラス基板9の薄膜パターン(すなわち、ガラス基板9の表面)とが交わる位置(図9中にて符号R1を付す位置であり、以下、「注目位置R1」という。)と、検出角θ2の変更後における光軸J2と薄膜パターンとが交わる位置R2との間の距離(図9中において符号Dを付す矢印にて示す距離であり、以下、「位置ずれ量」という。)が、検出角θ2の変位量γに基づいて取得される(ステップS143)。そして、移動機構11によりガラス基板9が、注目位置R1から位置R2へと向かう方向に位置ずれ量Dだけ撮像領域90に対して相対的に移動する(ステップS144)。これにより、図10に示すように、検出角θ2の変更後における光軸J2とガラス基板9上の注目位置R1とが交わる。
【0038】
また、全体制御部30では、光軸J2とガラス基板9の表面とが交わる位置と、フォーカス位置Pとの間の距離(以下、「フォーカス調整距離」という。)が、検出角θ2の変位量γに基づいて取得される(ステップS145)。そして、受光部移動機構25により光軸J2に沿って受光部23をフォーカス調整距離だけ移動することにより、図11に示すように、光軸J2上においてラインセンサ231の受光面と共役なフォーカス位置Pが注目位置R1における薄膜パターン上に配置される(すなわち、フォーカス調整が行われる。)(ステップS146)。以上の角度調整に係る動作により、照射角θ1および検出角θ2が設定角度となり、撮像領域90がガラス基板9に対して検出角θ2の変更前と同じ位置となり、受光部23のフォーカス調整も完了する。
【0039】
なお、ステップS141における検出角θ2の変更、ステップS142における光照射部21の回動、ステップS144におけるガラス基板9の移動、および、ステップS146における受光部23の移動は、およそ並行して行われてもよい。また、フォーカス位置Pを薄膜パターン上に配置するフォーカス調整では、オートフォーカス動作が行われてもよい。オートフォーカス動作では、例えばステップS145にて求められたフォーカス調整距離が示す位置を中心として光軸J2方向の前後に所定の微小距離ずつ順次離れた複数の位置(フォーカス調整距離が示す位置も含む。)のそれぞれに受光部23を配置して、ラインセンサ231によりライン画像が取得される。そして、当該複数の位置のうち、当該ライン画像が示す断面プロファイルにおいて薄膜パターンに相当する部位のエッジにおける画素値の変化量(微分値)が最大となる位置(すなわち、コントラストが最も高くなる位置)に受光部23が配置される。なお、当該断面プロファイルはコンピュータ3のディスプレイ34に表示されることが好ましい。
【0040】
また、角度調整に係る動作では、光照射部21の角度位置の微調整が行われてもよい。例えば、照射角θ1の変更後における光照射部21の角度位置から時計回りおよび反時計回りに所定の微小角度ずつ順次離れた複数の角度位置のそれぞれに光照射部21を配置して、ラインセンサ231によりライン画像が取得される。そして、当該複数の角度位置のうち、当該ライン画像が示す断面プロファイルにおいて薄膜パターンに相当する部位のエッジにおける画素値の変化量が最大となる角度位置に光照射部21が配置される。この場合に、上記オートフォーカス動作がさらに行われてもよい。
【0041】
さらに、角度調整に係る各動作は操作者の指示するタイミングにて行われてもよい。例えば、ディスプレイ34に表示されるウィンドウにおいてステージ移動ボタンをマウスのクリック等により選択することにより、ステップS144におけるガラス基板9の移動が行われ、受光部23の光軸J2とガラス基板9の表面とが交わる位置を、検出角θ2の変更前後において一致させてもよい。同様に、ウィンドウにおいてオートフォーカスボタンを選択することにより、上記オートフォーカス動作が行われてもよい。
【0042】
以上のようにして角度調整に係る動作が完了すると(図6:ステップS14)、光照射部21からの光の出射が開始され、移動機構11によりガラス基板9がY方向に連続的に移動する。ガラス基板9の移動に並行して、受光部23のラインセンサ231では、線状の撮像領域90のライン画像が高速に繰り返し取得される(ステップS15)。ライン画像のデータは表示制御部33に入力され、これにより、薄膜パターンを示す2次元のパターン画像のデータが取得され(すなわち、記憶され)、パターン画像がコンピュータ3のディスプレイ34に表示される(ステップS16)。
【0043】
以上のようにして、透明電極膜にて形成される透明な薄膜パターンの画像が、受光部23からの出力に基づいて表示(可視化)されることにより、当該薄膜パターンの形状等を作業者が確認することができ、薄膜パターンの形成プロセスの改善等を行うことができる。また、画像取得装置1では、ディスプレイ34に表示されたパターン画像において、入力部により任意の2点を選択することにより、当該2点間の距離が表示(または出力)される。さらに、パターン画像のデータに基づいて、任意の位置における断面プロファイルを表示することも可能であり、当該断面プロファイルにおける任意の2点間の距離の表示も可能である。
【0044】
ここで、仮に大型のガラス基板9をZ方向に昇降してフォーカス調整を行う場合、大型の昇降機構が必要になる。これに対し、画像取得装置1では、受光部回動機構24による検出角の変位量に基づいて、受光部移動機構25が受光部23を光軸J2に沿って移動することにより、光軸J2上においてラインセンサ231の受光面と共役なフォーカス位置Pが薄膜パターン上に配置される。これにより、検出角を変更しつつ受光部23のフォーカス調整を容易に行うことができる。
【0045】
また、撮像ユニット2では、撮像領域90に平行かつフォーカス位置Pを通過する軸を中心として光照射部21を回動する光照射部回動機構22を設けることにより、照射角を検出角に容易に一致させることができる。さらに、全体制御部30が、検出角の変位量に基づいて移動機構11を制御することにより、検出角の変更前後において撮像領域90のガラス基板9に対する位置が一致する。これにより、検出角の変更によりガラス基板9に対する撮像領域90の位置がずれることを防止することができ、その結果、検出角および照射角を複数通りに変更したパターン画像を取得する場合等に、ガラス基板9上における同じ領域の画像を取得することが容易に可能となる。
【0046】
画像取得装置1では、撮像領域90に照射される光の波長を変更することなく、パターンと背景との間のコントラストが高いパターン画像を取得して表示することができる。これにより、波長を変更するための複雑な構造、あるいは、多波長の光に対応した光学系の設計や煩雑な調整が不要となり、画像取得装置1の製造コストを削減することができる。さらに、例えば、感光性のレジストがパターン上の層に含まれる場合等であっても、使用できない波長の光を避けつつ、パターン画像の表示を容易に行うことができる。
【0047】
画像取得装置1において、パターン画像の表示の他に、パターン検査が行われてもよい。例えば、図5にて破線の矩形にて示すように受光部23に検査部36が接続される。パターン検査の際には、ガラス基板9の移動に同期してライン画像が受光部23から検査部36に繰返し出力されてパターン画像のデータが取得される。また、検査部36には、基準となる参照画像のデータが記憶されており、パターン画像のデータと参照画像のデータとを比較することにより、欠陥の有無が判定される。なお、画像取得装置1をパターン検査装置として用いる場合には、パターン画像が連続的に取得されるため、例えば、光軸J2方向における受光部23とガラス基板9との間の距離を検出するセンサを設け、当該センサの出力に基づいて受光部23が光軸J2に沿って移動することにより、パターン画像の取得時にリアルタイムでフォーカス調整が行われてもよい。また、他の画像取得装置において検査部36が設けられてもよい。
【0048】
画像取得装置1では、図12に示すように、X方向に沿って複数の撮像ユニット2が千鳥状に配列されることにより、ガラス基板9のY方向への一回の移動においてガラス基板9の幅全体におけるパターン画像が取得されてもよい。各撮像ユニット2は、別途設けられた天板に支持ブロック201が固定される点を除き、図2および図3の撮像ユニット2と同様の構成である。図12の画像取得装置1では、複数の撮像ユニット2における受光部23のフォーカス調整を個別に行うことができ、ガラス基板9のうねりやステージ41上のガラス基板9の傾き等に容易に対応して、各撮像ユニット2においてパターン画像を精度よく取得することができる。他の画像取得装置において複数の撮像ユニット2が設けられてもよい。
【0049】
図13は、光照射部の他の例を示す図である。図13の光照射部21aを有する撮像ユニット2では、光照射部回動機構22は省略される。光照射部21aでは、線状の撮像領域90に平行かつフォーカス位置Pを通過する軸を中心とする円弧状の支持部210が設けられ、支持部210は受光部23に固定される。支持部210には複数のLED211が配列され、複数のLED211からの光は拡散板212を介して均一化されて撮像領域90に照射される。このように、図13の光照射部21aは、撮像領域90に平行かつフォーカス位置Pを通過する軸を中心とする所定の角度範囲αにおいて撮像領域90に向けて光を照射するものである。
【0050】
光照射部21aを有する撮像ユニット2では、当該軸に垂直な面上において、ガラス基板9の法線Nから光軸J2とは反対側に当該軸を中心として検出角θ2だけ傾斜した角度位置(図13中にて符号A1を付す一点鎖線にて示す。)が角度範囲αに含まれる限り、当該角度位置において、光照射部21aから撮像領域90に至る光軸が配置されていると捉えることができ、照射角と検出角とが等しくなっている。したがって、光照射部21aを有する画像取得装置1では、コントラストの高いパターン画像を容易に取得することができる。また、光照射部21を回動する機構が省略されるため、撮像ユニットの制御を簡素化することができる。他の画像取得装置において図13の光照射部21aが用いられてもよい。
【0051】
図14は、画像取得装置の他の例を示す図である。図14の画像取得装置1aは、搬送機構11aと、膜厚計12と、撮像ユニット2と、コンピュータ3とを備え、搬送機構11aの構造が図1の移動機構11と異なるという点を除いて図1の画像取得装置1と同様である。また、表示対象は、透明電極膜や透明膜等が形成された樹脂フィルムのウエブ、すなわち、連続シートである。
【0052】
搬送機構11aは、図14の右側((+Y)側)に位置する供給部111と、左側((−Y)側)に位置する回収部112とを備える。供給部111は、ウエブ9aをロール91として支持し、左方向へとウエブ9aを繰り出す。回収部112は、ウエブ9aをロール92として支持し、ウエブ9aを回収する。搬送機構11aはウエブ9aの主要部である基材を撮像領域90に対して相対的に移動する移動機構である。図14の画像取得装置1aでは、撮像領域90がウエブ9aの幅のおよそ全体に亘って設けられるが、撮像領域90の長さをウエブ9aの幅よりも小さくし、撮像ユニット2をX方向に移動する機構が別途設けられてもよい。膜厚計12および撮像ユニット2は、供給部111から回収部112に向かってこの順で配置される。画像取得装置1aにおけるパターン画像を取得する動作は、図1の画像取得装置1と同様である。
【0053】
画像取得装置1aにおいても、受光部移動機構25が受光部23を光軸J2に沿って移動することにより、フォーカス位置Pがウエブ9aの表面に配置される。これにより、検出角を変更しつつ受光部23のフォーカス調整を容易に行うことができる。また、光源の波長を切り替える機構が不要であるため、画像取得装置1aの製造コストを削減することができる。
【0054】
以上の画像取得装置1,1aでは、受光部23を回動する受光部回動機構24により、検出角を変更する検出角変更機構が実現されるが、検出角変更機構は基材を傾斜させる機構により実現されてもよい。
【0055】
例えば、図15の画像取得装置1bでは、移動機構11における第2移動部43の(−Y)側の端部が、支持部45によりX方向に平行な軸を中心として回動可能に支持される。そして、摺動部移動機構44が、第2移動部43の底面に当接する摺動部441をY方向に移動することにより、ガラス基板9が移動機構11と共に支持部45を中心として回動し、受光部23の光軸J2とガラス基板9の法線Nとのなす検出角が変更される。このように、図15の画像取得装置1bでは、摺動部移動機構44(および支持部45)により検出角変更機構が実現され、図1の受光部回動機構24は省略される。また、受光部移動機構25により受光部23が光軸J2に沿って(すなわち、Z方向に)移動することにより、フォーカス位置Pがガラス基板9の表面に配置される。そして、第2移動部43がガラス基板9を移動することにより、パターン画像が取得される。
【0056】
また、図16の画像取得装置1cでは、Y方向に関して供給部111と撮像ユニット2との間に、X方向に伸びるローラ461が設けられ、受光部23と回収部112との間に、X方向に伸びるもう1つのローラ462が設けられる。また、ローラ461はローラ昇降機構46によりZ方向に移動可能であり、ローラ461のZ方向の位置が変更されることにより、撮像ユニット2の下方近傍におけるウエブ9aの法線Nの向きが変更される。図16の画像取得装置1cでは、ローラ昇降機構46(およびローラ461)により、受光部23の光軸J2とウエブ9aの法線Nとのなす検出角を変更する検出角変更機構が実現され、図1の受光部回動機構24は省略される。また、受光部移動機構25により受光部23が光軸J2に沿って(すなわち、Z方向に)移動することにより、フォーカス位置Pがウエブ9aの表面に配置される。そして、搬送機構11aがウエブ9aを移動することにより、パターン画像が取得される。
【0057】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【0058】
画像取得装置1では、照射角および検出角を等しく維持しつつ照射角および検出角を複数の角度に変更し、各角度にて受光部23により取得されるライン画像においてパターンの領域からの光強度と背景の領域からの光強度との比をコントラストとして求めることにより、検出角とコントラストとの関係を示すプロファイルが取得されてもよい。この場合、画像取得装置1から膜厚計12が省かれる。
【0059】
また、p偏光光またはs偏光光の一方を利用することにより、偏光光を利用しない場合に比べてコントラストが高いパターン画像が取得可能である場合には、撮像領域90と受光部23との間に偏光子が配置されてもよい。この場合、ガラス基板9からの反射光のうち、p偏光光またはs偏光光のみが受光部23に入射する。また、光軸J2を中心として偏光子を回転する回転機構が設けられ、受光部23に入射する偏光光が切り替えられてもよい。さらに、p偏光光に基づいて第1パターン画像が取得され、s偏光光に基づいて第2パターン画像が取得されてもよい。この場合、例えば、第1パターン画像の各画素の値と第2パターン画像の対応する画素の値との積が求められ、積を画素値として有する画像がパターン画像として取得される。このようなパターン画像では、種類の異なる2つの画像が利用されるため、画像におけるノイズ等の影響が低減される。
【0060】
表示対象(または検査対象)の基材は、フィルムやガラス基板には限定されず、樹脂板等であってもよい。基材上に形成される膜構造は、様々なものであってよく、通常、上記実施の形態にて例示したものよりも複雑な構造を有する。表示対象となるパターンは1種類には限定されず、複数種類であってもよい。この場合、各表示対象のパターンの表示の際に、このパターンに重なる他のパターンは、背景として扱われる。
【0061】
上記実施の形態では、背景は1種類であるものとして説明したが、背景は1種類には限定されない。背景が複数種類の場合、各背景に関してプロファイルが求められ、いずれの背景に対してもコントラストが高くなる照射角および検出角が決定される。
【0062】
薄膜パターンの組成は、照射光に対してある程度の透過性を有するのであれば、他の材料にて形成されたものであってよく、必ずしも可視光に対して透明である必要はない。パターンは透明電極には限定されず、他の用途のパターンであってもよい。ただし、画像取得装置の用途としては、可視光を照射しても影ができない透明電極のパターン画像の表示に特に適している。
【0063】
基材を撮像領域に対して相対的に移動する移動機構は、基材を固定し、撮像ユニット2を移動する機構であってもよい。光照射部回動機構22および受光部回動機構24は必ずしも互いに独立した機構である必要はなく、照射角および検出角を連動させて変更する機構であってもよい。光照射部回動機構22および受光部回動機構24では照射角および検出角は連続的に変化する必要はなく、例えば、数段階にのみ変更可能であってもよい(図15の摺動部移動機構44および図16のローラ昇降機構46において同様)。
【0064】
光照射部から出射される光の波長は、単一には限定されず、複数の波長の光が選択的に出射可能であってもよい。光源にはLEDではなく、LDが設けられてもよい。さらに、ハロゲンランプ等のランプとフィルタとの組み合わせが光源として設けられてもよい。膜厚計12は、分光エリプソメータであってもよい。
【0065】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【0066】
1,1a〜1c 画像取得装置
2 撮像ユニット
9 ガラス基板
9a ウエブ
11 移動機構
11a 搬送機構
21,21a 光照射部
22 光照射部回動機構
23 受光部
24 受光部回動機構
25 受光部移動機構
30 全体制御部
44 摺動部移動機構
46 ローラ昇降機構
90 撮像領域
231 ラインセンサ
232 光学系
J1,J2 光軸
P フォーカス位置
S15,S141,S144,S146 ステップ
α 角度範囲
γ 変位量
θ1 照射角
θ2 検出角

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得装置であって、
前記基材上における線状の撮像領域を撮像する撮像ユニットと、
前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する移動機構と、
制御部と、
を備え、
前記撮像ユニットが、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、
ラインセンサと、前記光が照射される前記撮像領域からの光を前記ラインセンサへと導く光学系とを有する受光部と、
前記光学系の光軸と前記基材の法線とのなす検出角を変更する検出角変更機構と、
前記光軸に沿って前記受光部を移動する受光部移動機構と、
を備え、
前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記受光部移動機構を制御することにより、前記光軸上において前記ラインセンサの受光面と共役な位置を前記薄膜パターン上に配置することを特徴とする画像取得装置。
【請求項2】
請求項1に記載の画像取得装置であって、
前記撮像ユニットが、前記撮像領域に平行かつ前記共役な位置を通過する軸を中心として前記光照射部を回動する光照射部回動機構をさらに備え、
前記光照射部回動機構が前記受光部に固定され、
前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記光照射部回動機構を制御することにより、前記光照射部から前記撮像領域に至る光軸と前記法線とのなす照射角を前記検出角に一致させることを特徴とする画像取得装置。
【請求項3】
請求項1に記載の画像取得装置であって、
前記光照射部が、前記撮像領域に平行かつ前記共役な位置を通過する軸を中心とする所定の角度範囲において前記撮像領域に向けて前記光を照射するものであり、
前記光照射部が前記受光部に固定され、
前記軸に垂直な面上において、前記法線から前記光軸とは反対側に前記軸を中心として前記検出角だけ傾斜した角度位置が前記所定の角度範囲に含まれることを特徴とする画像取得装置。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載の画像取得装置であって、
前記制御部が、前記検出角の変位量に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記検出角の変更前後における前記撮像領域の前記基材に対する位置を一致させることを特徴とする画像取得装置。
【請求項5】
請求項1ないし3のいずれかに記載の画像取得装置であって、
前記撮像ユニットと同様の構成のもう1つの撮像ユニットをさらに備えることを特徴とする画像取得装置。
【請求項6】
基材上に形成された薄膜パターンの画像を、画像取得装置により取得する画像取得方法であって、
前記画像取得装置が、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する光照射部と、
ラインセンサと、前記光が照射される線状の撮像領域からの光を前記ラインセンサへと導く光学系とを有する受光部と、
を備え、
前記画像取得方法が、
a)前記光学系の光軸と前記基材の法線とのなす検出角を変更する工程と、
b)前記光軸に沿って前記受光部を移動することにより、前記光軸上において前記ラインセンサの受光面と共役な位置を前記薄膜パターン上に配置する工程と、
c)前記基材を前記撮像領域と交差する方向に前記撮像領域に対して相対的に移動する工程と、
を備えることを特徴とする画像取得方法。
【請求項7】
請求項6に記載の画像取得方法であって、前記c)工程の前に、
d)前記基材を前記撮像領域に対して相対的に移動することにより、前記検出角の変更前後における前記撮像領域の前記基材に対する位置を一致させる工程をさらに備えることを特徴とする画像取得方法。

【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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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2013−72824(P2013−72824A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−213759(P2011−213759)
【出願日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【出願人】(000207551)大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Fターム(参考)】