特許 7532862 平面基板の乗り上げ検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】平面基板の乗り上げ検知システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020071560

(22)【出願日】2020-04-13

(65)【公開番号】P2021168357

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】中村 晃昌

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６８４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２６０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２３８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４１２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枠付き台座と前記枠付き台座上の透明基板の正しい配置からのずれを検知するための位置検知システムであって、
前記透明基板の前記台座と接する面とは反対の面側に配置される照明で、前記透明基板の交差する二辺で構成される角部を一定の照射角度で照射する照明部と、
前記照明部により前記透明基板に対し照射をし、反射した反射光を撮像する撮像部と、
を有する、位置特定装置と
予め前記枠付き台座と前記枠付き台座上の前記透明基板の正しい配置状態で、前記反射光を撮像した反射光監視領域を設定し、前記透明基板の製造過程で前記照明部の反射光を撮像した照射範囲領域画像を２値化した照射範囲領域２値化画像を生成する画像処理部と、
前記反射光監視領域と前記照射範囲領域２値化画像に基づき、前記反射光監視領域内の一定輝度以上の画素数を測定し、前記枠付き台座と前記枠付き台座上の前記透明基板のずれを解析する画像解析部と、
を有する、画像解析端末
を備える位置検知システム。

【請求項2】

前記照明部は、
前記透明基板の交差する二辺で構成される角部と、前記角部と対角線上に位置するもう一方の角部の少なくとも２か所に配置される
請求項1に記載の位置検知システム。

【請求項3】

前記照明部は、
前記透明基板の一つの角部に対し、複数の前記照明を直交するように配置する
請求項１又は２いずれか一項に記載の位置検知システム。

【請求項4】

枠付きの台座の上に水平状態で配置されている矩形板状の透明基板を搬送する過程で、前記台座と前記台座上の前記透明基板との正しい配置からのずれを検知するための位置検知方法であって、
予め前記台座と前記台座上の前記透明基板の正しい配置状態で、前記透明基板の前記台座と接する面とは反対の面側から前記透明基板の交差する二辺で構成される角部に一定の照射角度で照射された光が反射した反射光を撮像した反射光監視画像に基づいて反射光監視領域を設定する反射光監視領域設定工程と、
前記透明基板の製造過程で前記反射光を撮像した照射範囲領域画像を２値化した照射範囲領域２値化画像を生成する画像処理工程と、
前記反射光監視領域と前記照射範囲領域２値化画像に基づき、前記反射光監視領域内の一定輝度以上の画素数を測定し、前記台座と前記台座上の前記透明基板のずれを解析する画像解析工程と、
を有する、位置検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置特定装置、画像解析端末から構成される位置検知システムである。

【背景技術】

【0002】

従来、ガラス基板とマスクとの位置を画像認識により特定する技術が提案されている。

【0003】

透明基板の製造過程で、透明基板を台座上に配置し搬送を行うことは一般的である。しかし台座の枠上に透明基板が乗りあがって配置されてしまうと、搬送過程でエラーが生じてしまう。従来、ガラス基板の位置を特定する方法として、ガラス基板とマスク上に予め定められた位置に刻印され、又は、印刷されたマークを重ねて読み取り、読み取ったマークの座標から、ガラス基板の位置を特定することが行われていた。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－０１０５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、この方法では、極めて高精度に刻印、または印刷されたマークが必要となり工程が煩雑になるという問題が存在する。

【0006】

上述の課題を鑑み、本発明の目的は、透明基板と搬送時必要な台座とのずれを特定するためのマークの刻印、印刷を不要とし、ずれの検知を簡易的にした位置特定装置、画像解析端末から構成される位置検知システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、枠付き台座と前記枠付き台座上の透明基板の正しい配置からのずれを検知するための位置検知システムであって、前記透明基板の前記台座と接する面とは反対の面側に配置される照明で、前記透明基板の交差する二辺で構成される角部を一定の照射角度で照射する照明部と、前記照明部により前記透明基板に対し照射をし、反射した反射光を撮像する撮像部と、を有する、位置特定装置と予め前記枠付き台座と前記枠付き台座上の前記透明基板の正しい配置状態で、前記反射光を撮像した反射光監視領域を設定し、前記透明基板の製造過程で前記照明部の反射光を撮像した照射範囲領域画像を２値化した照射範囲領域２値化画像を生成する画像処理部と、前記反射光監視領域と前記照射範囲領域２値化画像に基づき、前記反射光監視領域内の一定輝度以上の画素数を測定し、前記枠付き台座と前記枠付き台座上の前記透明基板のずれを解析する画像解析部と、を有する、画像解析端末を備える位置検知システムとしたものである。

【0008】

次に、本発明の請求項２に係る発明は、前記照明部は、前記透明基板の交差する二辺で構成される角部と、前記角部と対角線上に位置するもう一方の角部の少なくとも２か所に配置される請求項１に記載の位置検知システムとしたものである。

【0009】

次に、本発明の請求項３に係る発明は、前記照明部は、前記透明基板の一つの角部に対し、複数の前記照明を直交するように配置する請求項１又は２いずれか一項に記載の位置検知システムとしたものである。

【0010】

次に、本発明の請求項４に係る発明は、枠付きの台座の上に水平状態で配置されている矩形板状の透明基板を搬送する過程で、前記台座と前記台座上の前記透明基板との正しい配置からのずれを検知するための位置検知方法であって、
予め前記台座と前記台座上の前記透明基板の正しい配置状態で、前記透明基板の前記台座と接する面とは反対の面側から前記透明基板の交差する二辺で構成される角部に一定の照射角度で照射された光が反射した反射光を撮像した反射光監視画像に基づいて反射光監視領域を設定する反射光監視領域設定工程と、前記透明基板の製造過程で前記反射光を撮像した照射範囲領域の照射範囲画像を２値化した照射範囲領域２値化画像を生成する画像処理工程と、前記反射光監視領域と前記照射範囲領域２値化画像に基づき、前記反射光監視領域内の一定輝度以上の画素数を測定し、前記台座と前記台座上の前記透明基板のずれを解析する画像解析工程と、を有する、位置検知方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、マークの刻印、印刷を不要とし、透明基板と搬送時必要な台座とのずれを特定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る位置検知システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本実施形態に係る位置特定装置の拡大図である。

【図3】本実施形態に係る図１におけるA矢視図である。

【図4】本実施形態に係る図１におけるA矢視図であり、照明の配置の一例を示す図である。

【図5】本実施形態に係る複数個の光源から構成される照明の一例を示す図である。

【図6】本実施形態に係る画像解析端末の構成の一例を示すブロック図。

【図7】本実施形態に係る透明基板が枠付き台座に正常に配置されている際の照明部から撮像部への光反射経路の一例である。

【図8】本実施形態に係る透明基板が枠付き台座に乗り上げている際の照明部から撮像部への光反射経路の一例である。

【図9】本実施形態に係る画像解析端末における画像処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図10】本実施形態に係る画像解析端末における画像解析による位置ずれの判定方法の一例を示す図である。（正常時）

【図11】本実施形態に係る画像解析端末における画像解析による位置ずれの判定方法の一例を示す図である。（右端乗り上げ時）

【図12】本実施形態に係る画像解析端末における画像解析による位置ずれの判定方法の一例を示す図である。（下端乗り上げ時）

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

【0014】

＜1．位置検知システムの構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態に係る位置検知システムの構成の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る位置検知システム１の構成の一例を示すブロック図である。位置検知システム１は、図１に示す位置特定装置２と画像解析端末７で構成される。

【0015】

位置特定装置２と画像解析端末７は、互いに通信可能に接続される。例えば、位置特定装置２と画像解析端末７は、ネットワークNWを介して接続され、有線または無線による通信を行う。位置特定装置２は、当該通信により、撮像画像を画像解析端末７へ送信する。画像解析端末７は、当該通信により、位置特定装置２から撮像画像を受信する。

【0016】

＜２．位置特定装置の構成＞
以上、本実施形態に係る位置検知システム１の構成の一例について説明した。続いて、図２～図５を参照して、本実施形態に係る位置特定装置２の構成の一例について説明する。位置特定装置２は、撮像装置３、照明部４、透明基板５、枠付き台座６、照明部固定用保持部８、及び撮像部固定用保持部９から構成される。

【0017】

本実施形態に係る撮像装置３は、図２に示す様に撮像部固定用保持部９に装着され、透明基板５と枠付き台座６との接地面とは反対側の上部から撮像した撮像画像を取得する装置（例えばカメラ）である。

【0018】

本実施形態に係る撮像装置３には、撮像を制御する撮像制御部を設けてもよい。撮像装置３に関する制御は、例えば、透明基板の移載機からのタイミング信号を利用した撮像タイミングの制御である。

【0019】

撮像装置３と撮像制御部は、互いに通信可能に接続される。例えば、撮像装置３と撮像制御部は、通信ケーブルによって接続され、有線による通信を行う。撮影装置３は、当該通信により、撮像画像を撮像制御部へ送信し、撮像制御部から制御信号を受信する。なお、撮像装置３と撮像制御部は、無線による通信を行ってもよい。

【0020】

本実施形態に係る照明部４は図２に示す様に照明部固定用保持部８により固定されている。また照明部４は図３に示す様に透明基板５の交差する二辺の角部を一定の照射角度で照射するように配置されている。

【0021】

撮像装置３と照明部４は図３に示す様に透明基板５の交差する二辺で構成された角部と、角部と対角線上に位置するもう一方の角部の少なくとも２か所に配置される。

【0022】

照明部４は透明基板５に対し照明を複数個配置してもよい。例えば、図４のように一つの角部に対し、直角に交わるように二つの照明を配置し、照明部としてもよい。一つの角部に対し複数の照明を配置することで、透明基板５と枠付き台座６のずれの方向を把握することが容易となる。

【0023】

照明部４の一つの照明は、例えば、複数の球状のＬＥＤを長方形状に並べたＬＥＤ光源などが挙げられる。図５に示す様に照明は球状の光源１０を複数個長方形に配置したものでもよい。

【0024】

透明基板５としては、カラーフィルタ基板、透明ガラス基板等が適用可能である。透明基板５の形状としては、例えば、正方形状、長方形状等、基板の所定の位置に照明部４が照射可能であれば、角部に丸みを帯びている形状でもよく、その形状はどの様な形状でもよい。

【0025】

枠付き台座６は少なくとも一辺に枠がついており、枠の高さや形状はどの様な形状でも良い。枠付き台座６の材料はどの様な材料でもよく、透明基板を傷つけず搬送が可能な安価な発砲スチロールでもよい。

【0026】

＜３．画像解析端末の構成・機能構成＞
以上、本実施形態に係る位置特定装置の構成の一例について説明した。続いて、図６を参照にして、本実施形態に係る画像解析端末７の機能構成の一例について説明する。図６は、本実施形態に係る画像解析端末７の機能構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、画像解析端末７は、通信部７１０、制御部７２０、記憶部７３０、及び出力部７４０を備える。

【0027】

画像解析端末７は、撮像装置２が撮像した撮像画像を解析する端末である。画像解析端末７は、本実施形態に係る画像解析装置である。画像解析端末７は、例えば、ＰＣ等の端末である。画像解析端末７は、撮像画像の解析により、透明基板５と枠付き台座６とのずれの位置を取得する。

【0028】

通信部７１０は、各種情報の送受信を行う機能を有する。例えば通信７１０は、撮像装置２から送信される撮像画像を受信する。通信部７１０は、受信した撮像画像を制御部７２０へ出力する。

【0029】

制御部７２０は、画像解析端末７の動作全体を制御する。制御部７２０、画像解析端末７がハードウェアとして備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）にプログラムを実行させることによって実現される。図６に示すように、制御部７２０は、画像処理部７２０２、画像解析部７２０４、判定部７２０６及び出力処理部７２０８を備える。

【0030】

画像処理部７２０２は、各種処理に応じた画像処理を行う。例えば、画像処理部７２０２は、画像解析部７２０４の解析処理、判定部７２０６の判定処理、出力処理部７２０８の出力処理等で用いられる反射光監視領域１３の設定や、照射範囲領域２値化画像等を生成する。具体的な画像処理の詳細は後述する。画像処理部７２０２は、生成した画像を画像解析７２０４へ出力する。

【0031】

画像解析部７２０４は画像処理部７２０２で生成した反射光監視領域１３および照射範囲領域画像１１に基づき、反射光監視領域１３内の一定輝度以上の画素数を解析する。解析処理の詳細は後述する。画像解析部７２０４は、取得した画素数を判定部７２０６へ出力する。

【0032】

判定部７２０６は、画像解析部７２０４で解析した画素数と反射光監視領域１３内の一定輝度以上の閾値を基に、透明基板５が正常な位置で枠付き台座６に配置されているか否かを判定する。例えば、判定部７２０６は、予め枠付き台座６と透明基板５とが正しい配置状態で、反射光を撮像した反射光監視画像より反射光監視領域１３を設定し、透明基板５の製造過程で照明部４の反射光を撮像した照射範囲領域画像１１より照射範囲領域２値化画像を生成し、両者が適切に一致しているかを判定する。判定部７２０６は、判定結果を出力処理部７２０８へ出力する。

【0033】

出力処理部７２０８は、画像解析端末７における処理で得られる情報に関する出力処理を行う。例えば、出力処理部７２０８は、判定部７２０６が判定の結果透明基板５と枠付き台座６がずれていることを判定した場合、そのずれている照射範囲画像を出力部７４０へ出力し、記憶部７３０で記憶させる。

【0034】

また、出力処理部７２０８は、通信部７１０が撮像装置２から受信した撮像画像を記憶部７３０へ出力し、記憶させる。撮像画像は、例えば、アーカイブとして記憶部７３０に記憶される。

【0035】

記憶部７３０は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（RandomAccess read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部７３０は、例えば、不揮発性メモリを用いることができる。
記憶部７３０は、各種情報を記憶する。各種情報は、例えば、出力処理部７２０８から入力される指示値または撮像画像である。

【0036】

出力部７４０は、各種情報を出力する。例えば、ディスプレイ等の表示装置であり、出力処理部７２０８から入力される撮像画像である。

【0037】

＜４．撮像方法について＞
以上、本実施形態に係る画像解析端末７における処理の流れの一例について説明した。続いて図７及び図８を参照にして、本実施形態における撮像方法について説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る位置特定装置２の撮像部分の構成を横から見た図であり、照明部４からの光が透明基板５に反射する構成図である。

【0038】

図７に示す通り、照明部４より透明基板５に対し、一定の照射角度の光で照射する。この場合、図７及び図８に示す通り透明基板５が枠付き台座６に正常に配置されている場合と、枠付き台座６の枠部分に透明基板５が乗り上げている場合では、同様の照射角度でも撮像部への光の反射角度が異なる。

【0039】

まず反射光監視領域設定工程として、予め透明基板５が枠付き台座６に正常に配置されている場合の照明部４からの反射光を撮像部２が撮像し、反射光監視画像を取得する。この時の画像内の反射光範囲を反射光監視領域１３とし、画像解析端末７の記憶部７３０に保管しておく。

【0040】

次に画像処理工程として、透明基板５の製造過程で照明部４からの反射光を撮像部２で撮像した照射範囲領域画像も同様に撮像し、取得する。

【0041】

＜５．画像処理の流れ＞
以上、本実施形態に係る撮像方法について説明した。続いて、図９を参照して、本実施形態に係る画像解析端末７における画像処理および画像解析の流れの一例について説明する。図９は、本実施形態に係る画像解析端末７における処理の流れの一例のフローチャートである。

【0042】

図９に示すように、まず画像解析端末７は、透明基板５が枠付き台座６に正常に配置されている際の反射光の撮像画像である反射光監視画像を受信し、反射光監視領域１３を設定する（Ｓ１０２）。

【0043】

画像解析端末７は、反射光監視領域１３内で透明基板５が枠付き台座６に正常に配置されている際の一定輝度以上の画素数の閾値を設定し、記憶部７３０に保管する（Ｓ１０４）。

【0044】

画像解析端末７は、実際に透明基板５が移送されている際に、透明基板５に反射した反射光を撮像した照射範囲領域画像を受信する。画像処理部７２０２は、照射範囲領域画像１１を２値化し、照射範囲領域２値化画像を生成する。生成された照射範囲領域２値化画像から一定輝度以上の画素数をカウントする。（Ｓ１０６）。

【0045】

画像解析端末７は、照射範囲領域２値化画像の画素数をカウントした結果、予め設定した閾値を上回った場合は正常となり、閾値を下回った場合は透明基板５が枠付き台座６からずれているということであるため、異常の判定を行う（Ｓ１０８）。

【0046】

判定結果が正常であった場合、枠付き台座６に透明基板５を配置した状態で製造過程を続行する（Ｓ１１０）。

【0047】

判定結果が異常であった場合、異常時の照射範囲画像を画像解析端末７の記憶部７３０に保管する（Ｓ１１２）。

【0048】

画像解析端末７は、異常発生時には警告を発報し、周囲の人々に透明基板５のずれを一早く知らせることができる（Ｓ１１４）。

【0049】

画像解析端末７は、透明基板５が枠付き台座６からずれていると判定された際の照射範囲画像を異常時の画像として表示させる（Ｓ１１６）。

【0050】

＜６．判定方法＞
以上、本実施形態に係る画像解析端末７における画像処理の流れの一例について説明した。続いて、図１０～図１２を参照にして、本実施形態における判定方法について説明する。図１０～図１２の画像は、照射範囲領域画像１１に反射光監視領域を重ね合わせした画像である。

【0051】

図１０においては、反射光監視領域１３と照射範囲領域画像１１の照射範囲領域１２が一致していることから、透明基板５は枠付き台座６に正常に配置していると判定される。また図１０の様に一つの角部に複数の照明を配置させた照明部では、透明基板５が枠付き台座６からずれていることだけではなく、ずれている方向も認識できる。

【0052】

図１１においては、照射範囲領域１２（ｂ)は反射光監視領域１３（ｂ）と一致しているが、照射範囲領域１２（ａ）は反射光監視領域１３（ａ）からずれている。つまり透明基板５は枠付き台座６右端に乗り上げていることが分かる。

【0053】

図１２においては、照射範囲領域１２（ｃ）は反射光監視領域１３（ｃ）と一致しているが、照射範囲領域１２（ｄ）は反射光監視領域１３（ｄ）からずれている。つまり透明基板５は枠付き台座６下端に乗り上げていることが分かる。

【0054】

上述のように本発明の位置検知システムは、透明基板と枠付き台座のずれを光の反射の画像認識により検知するように構成されている。そのため、基板が透明であっても、マークの刻印や印刷工程が不必要であり、特に基板製造の搬送過程において、透明基板と枠付き台座とのずれを精度よく検知することができる。

【0055】

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【符号の説明】

【0056】

１・・・位置検知システム
２・・・位置特定装置
３・・・撮像装置
４・・・照明部
５・・・透明基板
６・・・枠付き台座
７・・・画像解析端末
８・・・照明部固定用保持部
９・・・撮像部固定用保持部
１０・・・球状光源
１１・・・照射範囲領域画像
１２・・・照射範囲領域
１３・・・反射光監視領域
７１０・・・通信部
７２０・・・制御部
７３０・・・記憶部
７４０・・・出力部
７２０２・・・画像処理部
７２０４・・・画像解析部
７２０６・・・判定部
７２０８・・・出力処理部
NW・・・ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】