画像取得装置
【課題】シート状の基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する際に、検出角を容易に変更する。
【解決手段】画像取得装置１は、中心軸Ｋを中心とするドラム１１を有し、ドラム１１の回転により外側面１１１に沿ってウエブ９が搬送される。画像取得装置１は、中心軸Ｋに平行な線状の撮像領域９０に向けて光を出射する光照射部２１と、撮像領域９０からの光をラインセンサにて受光する受光部２３とをさらに有し、光照射部２１および受光部２３は移動機構４により中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する。移動機構４を制御することにより、受光部２３の光軸Ｊ２とウエブ９の法線Ｎとのなす検出角θ２が変更されるとともに、光軸Ｊ２上においてラインセンサ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。このように、受光部２３を２方向に移動する移動機構４のみにより、検出角θ２を容易に変更することができる。
【解決手段】画像取得装置１は、中心軸Ｋを中心とするドラム１１を有し、ドラム１１の回転により外側面１１１に沿ってウエブ９が搬送される。画像取得装置１は、中心軸Ｋに平行な線状の撮像領域９０に向けて光を出射する光照射部２１と、撮像領域９０からの光をラインセンサにて受光する受光部２３とをさらに有し、光照射部２１および受光部２３は移動機構４により中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する。移動機構４を制御することにより、受光部２３の光軸Ｊ２とウエブ９の法線Ｎとのなす検出角θ２が変更されるとともに、光軸Ｊ２上においてラインセンサ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。このように、受光部２３を２方向に移動する移動機構４のみにより、検出角θ２を容易に変更することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の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、様々な電子機器にタッチパネルが設けられる。このようなタッチパネルの製造では、樹脂にて形成されたシート状の基材上に透明電極等の透明なパターンが形成される。基材上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。受光部を回動させて検出角を変更する場合、受光部を精度よく回動する機構が必要となるが、このような回動機構は設計および製作が容易ではない。したがって、受光部を回動させることなく、検出角を容易に変更する手法が求められる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート状の基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する際に、検出角を容易に変更することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、シート状の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、所定の中心軸を中心とする円筒面である外側面を有し、前記中心軸を中心として回転することにより前記外側面に沿って前記基材を搬送するドラムと、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を、前記ドラムに保持される前記基材上において前記中心軸に平行な線状の撮像領域に向けて出射する光照射部と、ラインセンサと、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、前記光照射部および前記受光部を前記中心軸に垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構と、前記移動機構を制御することにより、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とともに、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制御部とを備える。
【０００８】
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。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像取得装置であって、前記ドラムの前記外側面において前記中心軸を中心とする周方向の各部位における振れ量を示す補正テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部が、前記ドラムの回転に同期して、前記移動機構を前記補正テーブルを用いて制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出角を容易に変更することができる。また、請求項２の発明では、画像取得装置の制御を簡素化することができ、請求項３の発明では、ラインセンサの受光面と共役な位置を薄膜パターン上に常時精度よく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像取得装置の概略構成を示す図である。
【図２】撮像ユニットを示す図である。
【図３】検出角の変更動作を説明するための図である。
【図４】検出角の変更動作を説明するための図である。
【図５】プロファイルの例を示す図である。
【図６】画像取得装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】画像取得装置の動作の流れを示す図である。
【図８】撮像ユニットの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像取得装置１の概略構成を示す正面図である。画像取得装置１は、シート状の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、パターン画像に基づいて薄膜パターンの検査を実行する。図１では、基材は、樹脂フィルムのウエブ、すなわち、連続シートである。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。
【００１３】
以下の説明では、薄膜パターンを単に「パターン」と呼び、基材および基材上の膜をまとめて「ウエブ９」または「検査対象」と呼ぶ。ウエブ９は、例えば、静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。なお、検査対象（ウエブ９）の大部分は基材であることから、検査対象の取り扱い等に関しては、検査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。
【００１４】
画像取得装置１は、ドラム１１と、撮像ユニット２と、移動機構４と、コンピュータ（図示省略）とを備える。ドラム１１は、図１中のＹ方向に平行な所定の中心軸Ｋを中心とする円筒面である外側面１１１を有し、ドラム１１には減速機構を介してモータ１１２が接続される。画像取得装置１は、Ｙ方向に長い２つのローラ１２１をさらに備え、２つのローラ１２１はドラム１１の下方において、Ｙ方向に垂直なＸ方向におけるドラム１１の前後（（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側）にそれぞれ配置される。ウエブ９は（−Ｘ）側のローラ１２１、ドラム１１および（＋Ｘ）側のローラ１２１に順に架けられる。
【００１５】
モータ１１２の駆動によりドラム１１が中心軸Ｋを中心として図１中の時計回りに回転することにより、外側面１１１に沿ってウエブ９が搬送される。すなわち、ウエブ９の各部位は（−Ｘ）側のローラ１２１、ドラム１１および（＋Ｘ）側のローラ１２１を順に経由して移動する。ドラム１１には、回転角度を検出するエンコーダ１１３（後述の図６参照）が設けられる。なお、ウエブ９の移動方向において（−Ｘ）側のローラ１２１の上流側には検査前のウエブ９をロールとして支持する供給部が設けられ、（＋Ｘ）側のローラ１２１の下流側には検査後のウエブ９をロールとして支持する回収部が設けられる。
【００１６】
移動機構４は、画像取得装置１の天板１０に取り付けられるＸ方向移動部４１と、Ｘ方向移動部４１の移動体に固定されるＺ方向移動部４２とを有し、Ｚ方向移動部４２の移動体に撮像ユニット２が固定される。Ｘ方向移動部４１は、モータ、ボールねじ、ガイドレール等を有し、モータの駆動によりＺ方向移動部４２がＸ方向に移動する。Ｚ方向移動部４２も同様に、モータ、ボールねじ、ガイドレール等を有し、モータの駆動により撮像ユニット２がＸ方向およびＹ方向に垂直なＺ方向に移動する。このように、移動機構４は、中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向（図１では、直交するＸ方向およびＺ方向）に撮像ユニット２を移動する機構である。
【００１７】
図２は、撮像ユニット２を示す図である。図２では、光照射部２１についてのみ、受光部２３の光軸Ｊ２を含む面における断面を示している。撮像ユニット２は、ドラム１１に保持されるウエブ９上における線状の（Ｙ方向に伸びる線状の）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。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２では、Ｚ方向に平行な光学系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。
【００１８】
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、ドラム１１の中心軸Ｋに平行な線状の撮像領域９０に少なくとも照射される。具体的には、光照射部２１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（仮想的な軸であり、以下、「仮想軸」という。）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の鏡筒２３３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２の光照射部２１は、仮想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。
【００１９】
次に、撮像ユニット２における検出角の変更動作について説明する。検出角とは、図１の受光部２３の（光学系２３２の）光軸Ｊ２と、撮像領域９０におけるウエブ９の法線Ｎとのなす角θ２である。画像取得装置１では、ドラム１１の円周の上半分、すなわち、外側面１１１の法線のＺ方向に対する傾斜角が０°ないし９０°の範囲にて外側面１１１とウエブ９とが当接する。また、受光部２３の光軸Ｊ２はＺ方向に平行である。したがって、ウエブ９においてドラム１１と当接する領域上における撮像領域９０の位置（正確には、中心軸Ｋを中心とする角度位置）に応じて、当該位置におけるウエブ９の法線Ｎと光軸Ｊ２とのなす検出角θ２が０°ないし９０°の範囲内にて変化する。以下の説明では、撮像領域９０におけるウエブ９の法線Ｎを、単に「ウエブ９の法線Ｎ」という。
【００２０】
ドラム１１の頂点（最も（＋Ｚ）側の部位）に位置するウエブ９の薄膜パターン（表面）上に受光部２３のフォーカス位置Ｐが配置される際の撮像ユニット２の位置（図３および図４にて二点鎖線にて示す撮像ユニット２の位置）を基準位置として、例えば、検出角θ２をφａ（ただし、０°＜φａ＜９０°）とする場合には、図３に示すように、基準位置からの撮像ユニット２のＸ方向の移動量ＤＸはドラム１１の半径Ｒの（ｓｉｎφａ）倍（すなわち、Ｒｓｉｎφａ）であり、Ｚ方向の移動量ＤＺは（Ｒ−Ｒｃｏｓφａ）である。これにより、撮像ユニット２における検出角θ２がφａになるとともに、フォーカス位置Ｐがほぼウエブ９の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。）。
【００２１】
同様に、検出角θ２をφａよりも大きいφｂ（ただし、φａ＜φｂ＜９０°）とする場合には、図４に示すように、基準位置からの撮像ユニット２のＸ方向の移動量ＤＸは（Ｒｓｉｎφｂ）であり、Ｚ方向の移動量ＤＺは（Ｒ−Ｒｃｏｓφｂ）である。これにより、撮像ユニット２における検出角θ２がφｂになるとともに、フォーカス位置Ｐがほぼウエブ９の薄膜パターン上に配置される。以上のように、画像取得装置１では、撮像ユニット２における検出角θ２の変更動作およびフォーカス調整が、移動機構４により撮像ユニット２をＸ方向およびＺ方向に移動するのみで実現される。なお、上記基準位置は、検出角θ２の変更時における撮像ユニット２のＸ方向およびＺ方向への移動量の説明を簡素化するためのものであり、検出角θ２の変更時に撮像ユニット２が基準位置へと戻る必要はない。
【００２２】
図２の光照射部２１を有する撮像ユニット２では、上記仮想軸（すなわち、撮像領域９０に平行かつフォーカス位置Ｐを通過する軸）に垂直な面上において、ウエブ９の法線Ｎから光軸Ｊ２とは反対側に当該仮想軸を中心として検出角θ２だけ傾斜した角度位置（図２中にて符号Ａ１を付す一点鎖線にて示す。）が角度範囲αに含まれる状態において受光部２３による画像（ライン画像）の取得が行われる。なお、撮像領域９０から受光部２３に入射する光に着目すると、当該角度位置において、光照射部２１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、当該光軸とウエブ９の法線Ｎとのなす角を照射角と呼ぶと、照射角と検出角とが等しくなっている。
【００２３】
次に、画像取得装置１における画像取得の原理について説明する。図５は検出角とコントラストとの関係を示す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。
【００２４】
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（のラインセンサ２３１）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。例えば、外部の膜厚計により、ウエブ９においてパターンが存在する領域における各層の膜厚を取得し、続いて、パターンの周囲の領域である背景における各層の膜厚を取得し、基材上における層構造および各層の膜厚に基づく演算により、上記プロファイルが取得可能である。後述するように、本実施の形態では、他の手法により同様のプロファイルが取得される。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。
【００２５】
図５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画像が取得可能となる。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５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検査が可能である。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。
【００２６】
図５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。
【００２７】
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（受光部２３に入射する光）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。
【００２８】
図６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、エンコーダ１１３を除き、図１に示す構成であり、他の構成は、既述のコンピュータにより実現される。画像取得装置１は、受光部２３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、補正テーブル３３１を記憶する記憶部３３、および、後述の検査を行う検査部３６を備える。ここで、補正テーブル３３１は、ドラム１１の外側面１１１において中心軸Ｋを中心とする周方向の各部位における振れ量を示すものである。振れ量は、ドラム１１の偏芯に起因する繰返し再現性のある値であり、例えば、変位センサを用いて周方向における外側面１１１の各部位の径方向における変位を測定することにより取得される。
【００２９】
図７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、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る（ステップＳ１１）。具体的には、図１の移動機構４を制御して検出角を変更しつつ、受光部２３のラインセンサ２３１により撮像領域９０のライン画像が繰り返し取得される。このとき、撮像領域９０にパターンおよび背景が存在するように、必要に応じてドラム１１がウエブ９を移動し、プロファイル取得部３１では、ラインセンサ２３１にてライン画像が取得される毎に、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がコントラストとして求められる。検出角は予め設定された最小角から最大角まで変更され、これにより、プロファイルが取得される。
【００３０】
角度決定部３２では、取得されたプロファイルに基づいて、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Ｓ１２）。設定角度の決定では、好ましくは、コントラストが最も高くなる角度が選択される。設定角度は全体制御部３０へと入力され、全体制御部３０が移動機構４を制御する、すなわち、設定角度に対応するドラム１１の角度位置に撮像領域９０が位置するように撮像ユニット２を移動することにより、検出角が設定角度となる（ステップＳ１３）。
【００３１】
上記準備作業が完了すると、光照射部２１からの光の出射およびモータ１１２の駆動が開始され、ドラム１１によるウエブ９の搬送が開始される（ステップＳ１４）。受光部２３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。このとき、全体制御部３０にはエンコーダ１１３からの信号が入力され、ドラム１１の回転角度に同期して移動機構４を補正テーブル３３１に基づいて制御することにより、ドラム１１の外側面１１１の各部位における振れ量に合わせて撮像ユニット２が僅かに移動する。これにより、受光部２３のフォーカス位置Ｐが、ウエブ９の薄膜パターン上に常時配置される。以上の動作により、検査部３６において、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る（すなわち、記憶される。）（ステップＳ１５）。
【００３２】
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（ステップＳ１６）。実際には、ステップＳ１５およびＳ１６は、ウエブ９が一定の距離だけ搬送される毎に繰り返し実行され、ウエブ９に対する全ての検査が完了すると、光の照射およびウエブ９の搬送が停止され、検査が終了する（ステップＳ１７）。なお、検査部３６では、仮に受光部２３に入射する光の量が検出角に依存して変化する場合には、設定角度に合わせてパターン画像のデータが補正されてよい。また、パターン画像および参照画像を所定の手法にて正規化し、正規化後の両画像を比較することにより、検査が行われてもよい。もちろん、パターン画像の検査は参照画像との比較以外の手法にて行われてもよい。
【００３３】
以上に説明したように、画像取得装置１では、外側面１１１に沿ってウエブ９を搬送するドラム１１、および、撮像ユニット２をドラム１１の中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構４が設けられ、移動機構４を制御することにより、検出角が変更されるとともにフォーカス調整が行われる。このように画像取得装置１では、撮像ユニット２を回動する機構を設けることなく、撮像ユニット２を２方向に移動する移動機構４のみにより、検出角を容易に変更するとともにフォーカス位置Ｐを薄膜パターン上に配置することができる。
【００３４】
また、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、パターン画像を容易に取得することができる。
【００３５】
画像取得装置１では、ドラム１１の回転に同期して、移動機構４が補正テーブル３３１を用いて制御されることにより、ラインセンサ２３１の受光面と共役なフォーカス位置Ｐを薄膜パターン上に常時精度よく配置することができる。その結果、コントラストが高いパターン画像を安定して取得することができる。また、ドラム１１を用いる画像取得装置１では、水平方向に搬送されるウエブの画像を取得する装置に比べて、装置の設置面積を小さくすることができる。なお、画像取得装置１の設計によっては、光軸Ｊ２方向における受光部２３とウエブ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。
【００３６】
画像取得装置１では、パターン検査の他に、パターン画像の表示が行われてもよい。例えば、図６にて破線の矩形にて示すように、受光部２３に表示制御部３４が接続され、表示制御部３４にディスプレイ３５が接続される。パターン画像の表示では、操作者により指定されたウエブ９上の領域近傍に撮像領域９０が配置され（検出角は設定角度となっている。）、ウエブ９を搬送しつつ、受光部２３のラインセンサ２３１にて撮像領域９０のライン画像が繰り返し取得される。ライン画像のデータは表示制御部３４に入力される。これにより、指定された領域における薄膜パターンを示すパターン画像のデータが取得され、パターン画像がディスプレイ３５に表示される。他の画像取得装置において表示制御部３４およびディスプレイ３５が設けられてもよい。
【００３７】
図８は、撮像ユニットの他の例を示す図であり、撮像ユニットの背面図である。図８の撮像ユニット２ａでは、光照射部２１ａの構造が図２の光照射部２１と相違するとともに、光照射部２１ａを回動する光照射部回動機構２２が設けられる。光照射部２１ａは、Ｙ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。
【００３８】
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Ｘ方向およびＺ方向に平行な板部材である。光照射部２１ａには、Ｙ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。
【００３９】
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２１ａ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２１ａ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。光照射部２１ａから撮像領域９０に至る光軸Ｊ１とウエブ９の法線Ｎとのなす角θ１を照射角として、撮像ユニット２ａでは、光照射部回動機構２２により照射角θ１が変更される。
【００４０】
撮像ユニット２ａを有する画像取得装置１におけるパターン画像の取得では、検出角θ２を設定角度とする際に、光照射部回動機構２２が光照射部２１ａを回動することにより、照射角θ１も変更されて設定角度となる。これにより、コントラストの高いパターン画像を取得することができる。一方、画像取得装置１の制御を簡素化するという観点では、図２の光照射部２１を採用して、光照射部２１を回動する機構を省略することが好ましい。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、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。
【００４２】
図７のステップＳ１１の処理において、ドラム１１によるウエブ９の移動に同期して移動機構４により撮像ユニット２，２ａをドラム１１の外側面１１１におよそ沿って移動することにより、ウエブ９上の同じ位置に対して複数の検出角にてライン画像が取得されてもよい。この場合、ラインに垂直な方向に沿ってコントラストが変化する画像が取得され、操作者が当該画像を参照して設定角度を決定することが可能である。また、ウエブ９の長手方向に同様のパターンが連続する場合には、複数の検出角におけるライン画像の取得時にドラム１１によるウエブ９の搬送を行うことなく、上記画像と同様の画像を取得することが可能である。
【００４３】
また、画像取得装置１において、膜厚計（光干渉式の分光膜厚計や、エリプソメータ）が設けられることによりプロファイルが取得されてもよい。
【００４４】
画像取得装置１では、受光部２３の光軸Ｊ２が、ＺＸ平面に平行、かつ、Ｚ方向に対して傾斜するように撮像ユニット２，２ａが移動機構４に取り付けられてもよい。また、画像取得装置１の設計によっては、ドラム１１の中心軸Ｋに平行な軸を中心として撮像ユニット２，２ａを補助的に回動する機構が設けられてもよい。
【００４５】
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、ウエブ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。
【００４６】
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。検査対象（または表示対象）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、各検査対象のパターンの検査の際に、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。
【００４７】
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検出角が決定される。
【００４８】
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検査または表示に特に適している。また、基材も樹脂以外の材料にて形成されたものであってよい。
【００４９】
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。
【００５０】
移動機構４による撮像ユニット２，２ａの２つの移動方向は、ドラム１１の中心軸Ｋに垂直であるならば、必ずしも直交する必要はない。
【００５１】
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】
【００５２】
１ 画像取得装置
４ 移動機構
９ ウエブ
１１ ドラム
２１，２１ａ 光照射部
２３ 受光部
３０ 全体制御部
３３ 記憶部
９０ 撮像領域
１１１ 外側面
２３１ ラインセンサ
２３２ 光学系
３３１ 補正テーブル
Ｊ２ 光軸
Ｋ 中心軸
Ｎ 法線
Ｐ フォーカス位置
α 角度範囲
θ２ 検出角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の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、様々な電子機器にタッチパネルが設けられる。このようなタッチパネルの製造では、樹脂にて形成されたシート状の基材上に透明電極等の透明なパターンが形成される。基材上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。受光部を回動させて検出角を変更する場合、受光部を精度よく回動する機構が必要となるが、このような回動機構は設計および製作が容易ではない。したがって、受光部を回動させることなく、検出角を容易に変更する手法が求められる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート状の基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する際に、検出角を容易に変更することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、シート状の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、所定の中心軸を中心とする円筒面である外側面を有し、前記中心軸を中心として回転することにより前記外側面に沿って前記基材を搬送するドラムと、前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を、前記ドラムに保持される前記基材上において前記中心軸に平行な線状の撮像領域に向けて出射する光照射部と、ラインセンサと、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、前記光照射部および前記受光部を前記中心軸に垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構と、前記移動機構を制御することにより、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とともに、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制御部とを備える。
【０００８】
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。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像取得装置であって、前記ドラムの前記外側面において前記中心軸を中心とする周方向の各部位における振れ量を示す補正テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部が、前記ドラムの回転に同期して、前記移動機構を前記補正テーブルを用いて制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出角を容易に変更することができる。また、請求項２の発明では、画像取得装置の制御を簡素化することができ、請求項３の発明では、ラインセンサの受光面と共役な位置を薄膜パターン上に常時精度よく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像取得装置の概略構成を示す図である。
【図２】撮像ユニットを示す図である。
【図３】検出角の変更動作を説明するための図である。
【図４】検出角の変更動作を説明するための図である。
【図５】プロファイルの例を示す図である。
【図６】画像取得装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】画像取得装置の動作の流れを示す図である。
【図８】撮像ユニットの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像取得装置１の概略構成を示す正面図である。画像取得装置１は、シート状の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、パターン画像に基づいて薄膜パターンの検査を実行する。図１では、基材は、樹脂フィルムのウエブ、すなわち、連続シートである。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。
【００１３】
以下の説明では、薄膜パターンを単に「パターン」と呼び、基材および基材上の膜をまとめて「ウエブ９」または「検査対象」と呼ぶ。ウエブ９は、例えば、静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。なお、検査対象（ウエブ９）の大部分は基材であることから、検査対象の取り扱い等に関しては、検査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。
【００１４】
画像取得装置１は、ドラム１１と、撮像ユニット２と、移動機構４と、コンピュータ（図示省略）とを備える。ドラム１１は、図１中のＹ方向に平行な所定の中心軸Ｋを中心とする円筒面である外側面１１１を有し、ドラム１１には減速機構を介してモータ１１２が接続される。画像取得装置１は、Ｙ方向に長い２つのローラ１２１をさらに備え、２つのローラ１２１はドラム１１の下方において、Ｙ方向に垂直なＸ方向におけるドラム１１の前後（（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側）にそれぞれ配置される。ウエブ９は（−Ｘ）側のローラ１２１、ドラム１１および（＋Ｘ）側のローラ１２１に順に架けられる。
【００１５】
モータ１１２の駆動によりドラム１１が中心軸Ｋを中心として図１中の時計回りに回転することにより、外側面１１１に沿ってウエブ９が搬送される。すなわち、ウエブ９の各部位は（−Ｘ）側のローラ１２１、ドラム１１および（＋Ｘ）側のローラ１２１を順に経由して移動する。ドラム１１には、回転角度を検出するエンコーダ１１３（後述の図６参照）が設けられる。なお、ウエブ９の移動方向において（−Ｘ）側のローラ１２１の上流側には検査前のウエブ９をロールとして支持する供給部が設けられ、（＋Ｘ）側のローラ１２１の下流側には検査後のウエブ９をロールとして支持する回収部が設けられる。
【００１６】
移動機構４は、画像取得装置１の天板１０に取り付けられるＸ方向移動部４１と、Ｘ方向移動部４１の移動体に固定されるＺ方向移動部４２とを有し、Ｚ方向移動部４２の移動体に撮像ユニット２が固定される。Ｘ方向移動部４１は、モータ、ボールねじ、ガイドレール等を有し、モータの駆動によりＺ方向移動部４２がＸ方向に移動する。Ｚ方向移動部４２も同様に、モータ、ボールねじ、ガイドレール等を有し、モータの駆動により撮像ユニット２がＸ方向およびＹ方向に垂直なＺ方向に移動する。このように、移動機構４は、中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向（図１では、直交するＸ方向およびＺ方向）に撮像ユニット２を移動する機構である。
【００１７】
図２は、撮像ユニット２を示す図である。図２では、光照射部２１についてのみ、受光部２３の光軸Ｊ２を含む面における断面を示している。撮像ユニット２は、ドラム１１に保持されるウエブ９上における線状の（Ｙ方向に伸びる線状の）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。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２では、Ｚ方向に平行な光学系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。
【００１８】
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、ドラム１１の中心軸Ｋに平行な線状の撮像領域９０に少なくとも照射される。具体的には、光照射部２１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（仮想的な軸であり、以下、「仮想軸」という。）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の鏡筒２３３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２の光照射部２１は、仮想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。
【００１９】
次に、撮像ユニット２における検出角の変更動作について説明する。検出角とは、図１の受光部２３の（光学系２３２の）光軸Ｊ２と、撮像領域９０におけるウエブ９の法線Ｎとのなす角θ２である。画像取得装置１では、ドラム１１の円周の上半分、すなわち、外側面１１１の法線のＺ方向に対する傾斜角が０°ないし９０°の範囲にて外側面１１１とウエブ９とが当接する。また、受光部２３の光軸Ｊ２はＺ方向に平行である。したがって、ウエブ９においてドラム１１と当接する領域上における撮像領域９０の位置（正確には、中心軸Ｋを中心とする角度位置）に応じて、当該位置におけるウエブ９の法線Ｎと光軸Ｊ２とのなす検出角θ２が０°ないし９０°の範囲内にて変化する。以下の説明では、撮像領域９０におけるウエブ９の法線Ｎを、単に「ウエブ９の法線Ｎ」という。
【００２０】
ドラム１１の頂点（最も（＋Ｚ）側の部位）に位置するウエブ９の薄膜パターン（表面）上に受光部２３のフォーカス位置Ｐが配置される際の撮像ユニット２の位置（図３および図４にて二点鎖線にて示す撮像ユニット２の位置）を基準位置として、例えば、検出角θ２をφａ（ただし、０°＜φａ＜９０°）とする場合には、図３に示すように、基準位置からの撮像ユニット２のＸ方向の移動量ＤＸはドラム１１の半径Ｒの（ｓｉｎφａ）倍（すなわち、Ｒｓｉｎφａ）であり、Ｚ方向の移動量ＤＺは（Ｒ−Ｒｃｏｓφａ）である。これにより、撮像ユニット２における検出角θ２がφａになるとともに、フォーカス位置Ｐがほぼウエブ９の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。）。
【００２１】
同様に、検出角θ２をφａよりも大きいφｂ（ただし、φａ＜φｂ＜９０°）とする場合には、図４に示すように、基準位置からの撮像ユニット２のＸ方向の移動量ＤＸは（Ｒｓｉｎφｂ）であり、Ｚ方向の移動量ＤＺは（Ｒ−Ｒｃｏｓφｂ）である。これにより、撮像ユニット２における検出角θ２がφｂになるとともに、フォーカス位置Ｐがほぼウエブ９の薄膜パターン上に配置される。以上のように、画像取得装置１では、撮像ユニット２における検出角θ２の変更動作およびフォーカス調整が、移動機構４により撮像ユニット２をＸ方向およびＺ方向に移動するのみで実現される。なお、上記基準位置は、検出角θ２の変更時における撮像ユニット２のＸ方向およびＺ方向への移動量の説明を簡素化するためのものであり、検出角θ２の変更時に撮像ユニット２が基準位置へと戻る必要はない。
【００２２】
図２の光照射部２１を有する撮像ユニット２では、上記仮想軸（すなわち、撮像領域９０に平行かつフォーカス位置Ｐを通過する軸）に垂直な面上において、ウエブ９の法線Ｎから光軸Ｊ２とは反対側に当該仮想軸を中心として検出角θ２だけ傾斜した角度位置（図２中にて符号Ａ１を付す一点鎖線にて示す。）が角度範囲αに含まれる状態において受光部２３による画像（ライン画像）の取得が行われる。なお、撮像領域９０から受光部２３に入射する光に着目すると、当該角度位置において、光照射部２１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、当該光軸とウエブ９の法線Ｎとのなす角を照射角と呼ぶと、照射角と検出角とが等しくなっている。
【００２３】
次に、画像取得装置１における画像取得の原理について説明する。図５は検出角とコントラストとの関係を示す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。
【００２４】
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（のラインセンサ２３１）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。例えば、外部の膜厚計により、ウエブ９においてパターンが存在する領域における各層の膜厚を取得し、続いて、パターンの周囲の領域である背景における各層の膜厚を取得し、基材上における層構造および各層の膜厚に基づく演算により、上記プロファイルが取得可能である。後述するように、本実施の形態では、他の手法により同様のプロファイルが取得される。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。
【００２５】
図５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画像が取得可能となる。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５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検査が可能である。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。
【００２６】
図５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。
【００２７】
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（受光部２３に入射する光）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。
【００２８】
図６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、エンコーダ１１３を除き、図１に示す構成であり、他の構成は、既述のコンピュータにより実現される。画像取得装置１は、受光部２３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、補正テーブル３３１を記憶する記憶部３３、および、後述の検査を行う検査部３６を備える。ここで、補正テーブル３３１は、ドラム１１の外側面１１１において中心軸Ｋを中心とする周方向の各部位における振れ量を示すものである。振れ量は、ドラム１１の偏芯に起因する繰返し再現性のある値であり、例えば、変位センサを用いて周方向における外側面１１１の各部位の径方向における変位を測定することにより取得される。
【００２９】
図７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、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る（ステップＳ１１）。具体的には、図１の移動機構４を制御して検出角を変更しつつ、受光部２３のラインセンサ２３１により撮像領域９０のライン画像が繰り返し取得される。このとき、撮像領域９０にパターンおよび背景が存在するように、必要に応じてドラム１１がウエブ９を移動し、プロファイル取得部３１では、ラインセンサ２３１にてライン画像が取得される毎に、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がコントラストとして求められる。検出角は予め設定された最小角から最大角まで変更され、これにより、プロファイルが取得される。
【００３０】
角度決定部３２では、取得されたプロファイルに基づいて、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Ｓ１２）。設定角度の決定では、好ましくは、コントラストが最も高くなる角度が選択される。設定角度は全体制御部３０へと入力され、全体制御部３０が移動機構４を制御する、すなわち、設定角度に対応するドラム１１の角度位置に撮像領域９０が位置するように撮像ユニット２を移動することにより、検出角が設定角度となる（ステップＳ１３）。
【００３１】
上記準備作業が完了すると、光照射部２１からの光の出射およびモータ１１２の駆動が開始され、ドラム１１によるウエブ９の搬送が開始される（ステップＳ１４）。受光部２３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。このとき、全体制御部３０にはエンコーダ１１３からの信号が入力され、ドラム１１の回転角度に同期して移動機構４を補正テーブル３３１に基づいて制御することにより、ドラム１１の外側面１１１の各部位における振れ量に合わせて撮像ユニット２が僅かに移動する。これにより、受光部２３のフォーカス位置Ｐが、ウエブ９の薄膜パターン上に常時配置される。以上の動作により、検査部３６において、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る（すなわち、記憶される。）（ステップＳ１５）。
【００３２】
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（ステップＳ１６）。実際には、ステップＳ１５およびＳ１６は、ウエブ９が一定の距離だけ搬送される毎に繰り返し実行され、ウエブ９に対する全ての検査が完了すると、光の照射およびウエブ９の搬送が停止され、検査が終了する（ステップＳ１７）。なお、検査部３６では、仮に受光部２３に入射する光の量が検出角に依存して変化する場合には、設定角度に合わせてパターン画像のデータが補正されてよい。また、パターン画像および参照画像を所定の手法にて正規化し、正規化後の両画像を比較することにより、検査が行われてもよい。もちろん、パターン画像の検査は参照画像との比較以外の手法にて行われてもよい。
【００３３】
以上に説明したように、画像取得装置１では、外側面１１１に沿ってウエブ９を搬送するドラム１１、および、撮像ユニット２をドラム１１の中心軸Ｋに垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構４が設けられ、移動機構４を制御することにより、検出角が変更されるとともにフォーカス調整が行われる。このように画像取得装置１では、撮像ユニット２を回動する機構を設けることなく、撮像ユニット２を２方向に移動する移動機構４のみにより、検出角を容易に変更するとともにフォーカス位置Ｐを薄膜パターン上に配置することができる。
【００３４】
また、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、パターン画像を容易に取得することができる。
【００３５】
画像取得装置１では、ドラム１１の回転に同期して、移動機構４が補正テーブル３３１を用いて制御されることにより、ラインセンサ２３１の受光面と共役なフォーカス位置Ｐを薄膜パターン上に常時精度よく配置することができる。その結果、コントラストが高いパターン画像を安定して取得することができる。また、ドラム１１を用いる画像取得装置１では、水平方向に搬送されるウエブの画像を取得する装置に比べて、装置の設置面積を小さくすることができる。なお、画像取得装置１の設計によっては、光軸Ｊ２方向における受光部２３とウエブ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。
【００３６】
画像取得装置１では、パターン検査の他に、パターン画像の表示が行われてもよい。例えば、図６にて破線の矩形にて示すように、受光部２３に表示制御部３４が接続され、表示制御部３４にディスプレイ３５が接続される。パターン画像の表示では、操作者により指定されたウエブ９上の領域近傍に撮像領域９０が配置され（検出角は設定角度となっている。）、ウエブ９を搬送しつつ、受光部２３のラインセンサ２３１にて撮像領域９０のライン画像が繰り返し取得される。ライン画像のデータは表示制御部３４に入力される。これにより、指定された領域における薄膜パターンを示すパターン画像のデータが取得され、パターン画像がディスプレイ３５に表示される。他の画像取得装置において表示制御部３４およびディスプレイ３５が設けられてもよい。
【００３７】
図８は、撮像ユニットの他の例を示す図であり、撮像ユニットの背面図である。図８の撮像ユニット２ａでは、光照射部２１ａの構造が図２の光照射部２１と相違するとともに、光照射部２１ａを回動する光照射部回動機構２２が設けられる。光照射部２１ａは、Ｙ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。
【００３８】
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Ｘ方向およびＺ方向に平行な板部材である。光照射部２１ａには、Ｙ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。
【００３９】
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２１ａ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２１ａ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。光照射部２１ａから撮像領域９０に至る光軸Ｊ１とウエブ９の法線Ｎとのなす角θ１を照射角として、撮像ユニット２ａでは、光照射部回動機構２２により照射角θ１が変更される。
【００４０】
撮像ユニット２ａを有する画像取得装置１におけるパターン画像の取得では、検出角θ２を設定角度とする際に、光照射部回動機構２２が光照射部２１ａを回動することにより、照射角θ１も変更されて設定角度となる。これにより、コントラストの高いパターン画像を取得することができる。一方、画像取得装置１の制御を簡素化するという観点では、図２の光照射部２１を採用して、光照射部２１を回動する機構を省略することが好ましい。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、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。
【００４２】
図７のステップＳ１１の処理において、ドラム１１によるウエブ９の移動に同期して移動機構４により撮像ユニット２，２ａをドラム１１の外側面１１１におよそ沿って移動することにより、ウエブ９上の同じ位置に対して複数の検出角にてライン画像が取得されてもよい。この場合、ラインに垂直な方向に沿ってコントラストが変化する画像が取得され、操作者が当該画像を参照して設定角度を決定することが可能である。また、ウエブ９の長手方向に同様のパターンが連続する場合には、複数の検出角におけるライン画像の取得時にドラム１１によるウエブ９の搬送を行うことなく、上記画像と同様の画像を取得することが可能である。
【００４３】
また、画像取得装置１において、膜厚計（光干渉式の分光膜厚計や、エリプソメータ）が設けられることによりプロファイルが取得されてもよい。
【００４４】
画像取得装置１では、受光部２３の光軸Ｊ２が、ＺＸ平面に平行、かつ、Ｚ方向に対して傾斜するように撮像ユニット２，２ａが移動機構４に取り付けられてもよい。また、画像取得装置１の設計によっては、ドラム１１の中心軸Ｋに平行な軸を中心として撮像ユニット２，２ａを補助的に回動する機構が設けられてもよい。
【００４５】
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、ウエブ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。
【００４６】
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。検査対象（または表示対象）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、各検査対象のパターンの検査の際に、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。
【００４７】
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検出角が決定される。
【００４８】
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検査または表示に特に適している。また、基材も樹脂以外の材料にて形成されたものであってよい。
【００４９】
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。
【００５０】
移動機構４による撮像ユニット２，２ａの２つの移動方向は、ドラム１１の中心軸Ｋに垂直であるならば、必ずしも直交する必要はない。
【００５１】
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】
【００５２】
１ 画像取得装置
４ 移動機構
９ ウエブ
１１ ドラム
２１，２１ａ 光照射部
２３ 受光部
３０ 全体制御部
３３ 記憶部
９０ 撮像領域
１１１ 外側面
２３１ ラインセンサ
２３２ 光学系
３３１ 補正テーブル
Ｊ２ 光軸
Ｋ 中心軸
Ｎ 法線
Ｐ フォーカス位置
α 角度範囲
θ２ 検出角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の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、
所定の中心軸を中心とする円筒面である外側面を有し、前記中心軸を中心として回転することにより前記外側面に沿って前記基材を搬送するドラムと、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を、前記ドラムに保持される前記基材上において前記中心軸に平行な線状の撮像領域に向けて出射する光照射部と、
ラインセンサと、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、
前記光照射部および前記受光部を前記中心軸に垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構と、
前記移動機構を制御することにより、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とともに、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制御部と、
を備え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３】
請求項１または２に記載の画像取得装置であって、
前記ドラムの前記外側面において前記中心軸を中心とする周方向の各部位における振れ量を示す補正テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部が、前記ドラムの回転に同期して、前記移動機構を前記補正テーブルを用いて制御することを特徴とする画像取得装置。
【請求項１】
シート状の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、
所定の中心軸を中心とする円筒面である外側面を有し、前記中心軸を中心として回転することにより前記外側面に沿って前記基材を搬送するドラムと、
前記薄膜パターンに対して透過性を有する波長の光を、前記ドラムに保持される前記基材上において前記中心軸に平行な線状の撮像領域に向けて出射する光照射部と、
ラインセンサと、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、
前記光照射部および前記受光部を前記中心軸に垂直、かつ、互いに交差する２方向に移動する移動機構と、
前記移動機構を制御することにより、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とともに、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制御部と、
を備え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３】
請求項１または２に記載の画像取得装置であって、
前記ドラムの前記外側面において前記中心軸を中心とする周方向の各部位における振れ量を示す補正テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部が、前記ドラムの回転に同期して、前記移動機構を前記補正テーブルを用いて制御することを特徴とする画像取得装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７２８２５（Ｐ２０１３−７２８２５Ａ）
【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２０１１−２１３７６０（Ｐ２０１１−２１３７６０）
【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）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【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）】
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