(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる透明支持体の一方の面との間に偏光子を配置し、前記偏光子に光を照射してこの偏光子の偏光方向に平行な照明光を前記透明支持体の一方の面に照射する照明手段と、前記透明支持体の他方の面との間に検光子を配置し、前記検光子を透過した光を撮像手段で撮像し、撮像手段から得られる画像に基づいて内部異物を検査する透明支持体の内部異物検査装置であって、
前記偏光子に対して検光子を相対的に回転させる第１回転手段と、前記偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させる第２回転手段とを備え、
前記第１回転手段を利用して前記偏光子に対して検光子を互いの偏光方向が直交する状態に相対的にセットした後に、前記第２回転手段を利用して前記撮像信号から得られる画像の輝度が最も暗くなる位置まで前記偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させ、その後に前記第１回転手段を使用して検光子に対して偏光子を互いの偏光方向が直交状態から±５度〜±２０度の角度ズラした回転位置に相対的に回転した後に、前記撮像手段から得られる画像に基づいて内部異物を検査することを特徴とする透明支持体の内部異物検査装置。
【請求項２】
検査対象となる透明支持体の一方の面との間に偏光子を配置し、前記偏光子に光を照射してこの偏光子の偏光方向に平行な照明光を前記透明支持体の一方の面に照射する照明手段と前記透明支持体の他方の面との間に検光子を、前記偏光子に対して互いの偏光方向が直交する位置から±５度〜±２０度の角度で偏光方向をずらして配置し、前記検光子を透過した光に基づいて内部異物を検査する検査装置であって、
前記検光子を透過した光を撮像する撮像手段と、前記撮影手段から得られる画像を取り込んで内部異物の有無を検査する検査手段とを備え、前記検査手段は、取り込んだ画像を二値化して内部異物の輪郭を抽出した異物輪郭二値データから異物以外の範囲をマスクするマスクデータを作成し、このマスクデータを取込み画像に合成して異物輪郭だけの濃淡階調データを作成する異物輪郭抽出処理手段と、前記濃淡階調データのうち異物として分析した範囲ごとに濃度分布の解析を行って表面付着異物と内部異物とを判別する異物判別処理手段とから構成されていることを特徴とする透明支持体の内部異物検査装置。
【請求項３】
前記検査手段は、前記異物輪郭二値データから表面異物のデータを取り除いて内部異物だけの二値データを作成し、この二値データのうち異物として分析した範囲ごとに異物輪郭の周りに生じる明部の対称性の有無を検出して異物と泡部とを判別する異物種類判別手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の透明支持体の内部異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光作用を利用して透明支持体の内部に存在する異物を検出する検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体のマスクパターンの焼付けに用いる工業用リスフイルムやマイクロフイルム、並びに写真フイルム用のベース等の透明支持体では、表面に付着した異物に対しては搬送ローラー等によって取り除かれやすくそれほど問題がないのに対し、内部に異物が存在すると、露光時この部分だけ光が通過しないため黒く焼き付けられてしまう不具合が生じる。欠陥となる内在異物のサイズは、最少で１５μｍ〜３０μｍであり、このような微細な異物の存在の検査を行う方法としては、顕微鏡を用いていた。特公昭５７−３７０２３号公報では、透明体の欠陥を光学的に検出し、識別する装置が提案されているが、この装置ではスポットビームを用いて検出を行っているから検出精度が低い。
【０００３】
ところで、従来、物質の特定を行うために、偏光顕微鏡が用いられている。この偏光顕微鏡は、照明側から順に、偏光板（偏光子）、集光器、検査対象となる標本、対物レンズ、偏光板（検光子）、及び接眼レンズで構成されており、２枚の偏光板をそれぞれ通過させる光の偏光方向が互いに直交するように置けば、接眼レンズの視野は暗黒となる。そこで、透明支持体を標本として観察すれば、異物の存在の部分のみ光の偏光方向が異なるので、明暗の差ができ色づいたりするので、この顕微鏡を用いれば異物の存在の検査が行える。
【０００４】
しかしながら、顕微鏡の検査では人為的な検査であるため、品質管理の面で問題がある。そこで、偏光顕微鏡で観察した接眼レンズの視野を撮像手段、例えばテレビカメラ等で撮像し、取り込んだ画像データを基に電気的に画像処理して異物の存在の検査を行うことが望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、検光子を透過した光は、透明支持体の内部に異物によって生じた結晶方向の異なる透明支持体の情報、すなわち、内部異物の周りの明部の情報であるため、この情報をそのまま内部異物の存在の判断材料にすることができない。しかも、検光子を透過した光の情報には、内部異物以外に、透明支持体の表面に付着した異物までもが含まれることになる。このため、前述した顕微鏡による検査の前には、事前に表面に付着した異物を取り除くクリーニング作業を行う必要があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を考慮してなされたもので、偏光顕微鏡では判断できなかった内部異物の存在を確実に検査することができる検査装置を提供するとともに、品質の向上を図り、しかも面倒なクリーニング作業を省略することができる検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、偏光子に対して検光子を相対的に回転させる第１回転手段と、前記偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させる第２回転手段とを備え、前記第１回転手段を利用して前記偏光子に対して検光子を互いの偏光方向が直交する状態に相対的にセットした後に、前記第２回転手段を利用して前記撮像信号から得られる画像の輝度が最も暗くなる位置まで前記偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させ、その後に前記第１回転手段を使用して検光子に対して偏光子を互いの偏光方向が直交状態から±５度〜±２０度の角度ズラした回転位置に相対的に回転した後に、前記撮像手段から得られる画像に基づいて内部異物を検査するようにしたものである。
【０００８】
第１回転手段を利用して偏光子に対して検光子を互いの偏光方向が直交する状態に相対的にセットした後に、第２回転手段を利用して撮像信号から得られる画像の輝度が最も暗くなる位置まで偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させ、その後に第１回転手段を使用して検光子に対して偏光子を互いの偏光方向が直交状態から±５度〜±２０度の角度ズラした回転位置に相対的に回転した後に、撮像手段から得られる画像に基づいて内部異物を検査する。偏光子を透過した照明光の偏光方向は、偏光子の振動面と平行になる。そして、検光子の振動面を偏光子の振動面に対して直角となるように検光子を取り付けると、検光子を透過した光が内部異物の周り明部の情報だけとなる。そこで、互いの偏光方向が直交する状態から検光子を回転させると、多少不完全な偏光パターンが現れる。そして、内部異物の輪郭の情報を得るために、この効果が最大に得られる位置を実験により調べてみると、±５度〜±２０度の角度でずらした範囲が好適であった。これにより、異物の輪郭情報とこの異物の周りの情報とが同時に得られる。また、表面付着異物の場合には、異物の輪郭情報しか得られない。これらの性質を利用して表面付着異物と内部異物とを判別することができる。さらに、内部異物を判別した情報には、欠陥とされる異物そのものの他に、気泡等の泡部が含まれている。このような泡部に対しては問題がないので除去する必要がある。この泡部の情報には、輪郭が内部の黒核に対して上下又は左右で明部の対称性をもっていない性質がある。そこで、このような性質を利用して異物種類判別手段２７で黒核に対して明部の対称性の有無を判断して泡部を特定し、異物だけを抽出する。そこで、明部が左右方向又は上下方向に生じるように、偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、前記検光子を透過した光を撮像する撮像手段と、前記撮影手段から得られる画像を取り込んで内部異物の有無を検査する検査手段とを備え、この検査手段を取り込んだ画像を二値化して内部異物の輪郭を抽出した異物輪郭二値データから異物以外の範囲をマスクするマスクデータを作成し、このマスクデータを取込み画像に合成して異物輪郭だけの濃淡階調データを作成する異物輪郭抽出処理手段と、前記濃淡階調データのうち異物として分析した範囲ごとに濃度分布の解析を行って表面付着異物と内部異物とを判別する異物判別処理手段とから構成したものである。
【００１０】
請求項３記載の発明では、内部異物のうち異物と気泡等の泡部とを判別するために異物種類判別手段を備えたものである。この手段は、前記異物輪郭二値データから表面異物のデータを取り除き、内部異物だけのデータを作成し、このデータのうち異物として分析した範囲ごとに異物輪郭の周りに生じる明部の対称性の有無を検出して異物と泡部とを判別する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す内部異物検査装置１０は、下方から順に、光源１１、コンデンサレンズ１２、偏光板１３、集光器１４、ステージ１５、対物レンズ１６、偏光板１７、及び接眼レンズ１８で構成された偏光顕微鏡１９に、テレビカメラ２０、及び検査手段２１を接続し、接眼レンズ１８の視野をテレビカメラ２０で撮像し、撮像した画像を検査手段２１で内部異物の存在を検出し、検出した場合に欠陥として表示する。
【００１２】
ステージ１５には、検査対象となる透明支持体２２が載置される。照明手段は、光源１１、コンデンサレンズ１２、偏光子１３、及び集光器１４で構成され、コンデンサレンズ１２の焦点付近に光源１１を置き、平行光束を集光器１４に送り込むことでステージ面１５ａに光源像を結像させるクリティカル方式の照明とされている。この照明光は、集光器１４の下に配置した偏光板１３が偏光子（ポーラライザー）とされているため、偏光方向に対して平行方向の直線偏波光とされる。
【００１３】
対物レンズ１６は、ステージ１５に載置された透明支持体２２の像を後側焦点位置に結像させ、さらに、接眼レンズ１８がこの像を後側焦点位置付近に結像させる。この像は、白黒のテレビカメラ２０で撮像される。対物レンズ１６と接眼レンズ１８との間に配置した偏光板１７は、検光子（アナライザー）とされている。
【００１４】
図２に示すように、偏光子１３を透過した照明光の偏光方向は、偏光子１３の振動面と平行となる。そして、検光子１７の振動面を偏光子１３の振動面に対して直角となるように検光子１７を取り付けると、検光子１７を透過した光が内部異物の周り、すなわち透明支持体２２の結晶方向が異なる部分の情報だけとなる。そこで、互いの偏光方向が直交する状態から検光子１７を回転させ、内部異物の輪郭の情報を得るために、この効果が最大に得られる位置を実験により調べてみると、±５度〜±２０度、望ましくは±１０度〜±１５度の角度でずらした範囲が好適であった。これにより、内部異物の場合には、異物の輪郭情報とこの異物の周りの情報とが同時に得られ、また、表面付着異物の場合には、異物の輪郭情報だけが得られる。なお、互いの偏光方向が直交となる状態は、直交ニコル、又は対称ニコルのどちらでもよい。
【００１５】
検査手段２１は、図３に示すように、異物輪郭抽出手段２５、内部異物判別手段２６、異物種類判別手段２７、及び欠陥表示手段２８とから構成されている。異物輪郭抽出手段２５は、図４に示すように、テレビカメラ２０から得られる画像データをいったんメモリに記憶する。次に、記憶した画像データを読み出し、濃淡を決定するのに注目画素の周囲画素の平均値からしきい値を決定し、このしきい値により二値化して異物部分を抽出した異物輪郭二値データを作る。次に、内部異物の存在の検出力を高めるために、異物部分の輪郭面積を小さくする処理を行う。この処理は、予めパターンを設定しておいた論理フィルタに異物輪郭二値データをｍ（ｍは０以上の整数）回通して膨張処理した画像データ１と、ｎ（ｎは１以上の整数で、かつｎ＞ｍ）回通して膨張処理した画像データ２とを作成し、これらの画像データ１と画像データ２とで画素間排他的論理和演算処理を行い、異物輪郭部以外をマスクするためのマスク画像データを作成する。このマスク画像データと前記メモリに記録した取込み画像とで画素間論理積演算を行って階調をもった異物輪郭部分のみの濃淡画像データを得る。
【００１６】
作成された濃淡画像データは、内部異物判別手段２６に送られ、ここで、内部異物と表面付着異物とが判別される。内部異物判別手段２６は、図５に示すように、濃淡画像データのうち異物と分析される範囲ごとに濃淡分布のヒストグラムを作成し、このヒストグラムから濃淡の最大値、最小値、及び平均値を求め、最大値から最小値を減算した値を予め定められたしきい値と比較する。この結果がしきい値を越える場合には、異物の輪郭情報とこの異物の周りの情報とが同時に得られる場合であり、したがって、内部異物と判定することができる。また、最大値から最小値を減算した値が前記しきい値を越えない場合には、異物の輪郭情報しか得られない場合であり、したがって、表面付着異物として判断することができる。この判別処理は、異物と分析される範囲の全部に対して行われる。
【００１７】
ところで、内部異物を判別した情報には、欠陥とされる異物そのものの他に、気泡等の泡部が含まれている。このような泡部に対しては問題がないので除去する必要がある。この泡部の情報には、輪郭が内部の黒核に対して上下又は左右で明部の対称性をもっていない性質がある。そこで、このような性質を利用して異物種類判別手段２７で黒核に対して明部の対称性の有無を判断して泡部を特定し、異物だけを抽出する。ここで、明部が左右方向又は上下方向に生じるようにする必要があるが、これは、ステージ１５を回転式とし、偏光板１３，１７を固定化することにより設定可能となる。作業手順は、偏光板１３，１７を直交させた状態でステージ１５を回転させて最も暗くなる位置に設定した後に、偏光板１７を±５度〜±２０度の範囲でずらす。
【００１８】
明部の対称性の有無を判断する処理は、図６に示すように、異物輪郭抽出手段２５で作成した異物輪郭二値データを利用し、この二値データから表面付着異物のデータを除去し、内部異物のみの情報を持った二値データに対して個々の異物輪郭の重心を求め、この重心を通る垂直線及び水平線で分割した異物輪郭の４つの領域の平均濃度をそれぞれ算出する。そして、明部の対称性の有無は、重心に対して上側、又は下側の領域の平均濃度から異物輪郭全体の平均濃度を減算した値が予め決められたしきい値と比較してこれを越える場合の条件▲１▼と、重心に対して右側、又は左側の領域の平均濃度から異物輪郭全体の平均濃度を減算した値が前記しきい値を越える場合の条件▲２▼との何れか一方の条件を満足する場合には、異物輪郭が内部の黒核に対して上下又は左右で明部の対称性をもっていると判断して異物と判定する。また、これらの条件のいずれも満たさない場合には、泡部と判定する。そして、この処理を、異物分析範囲の全部に対して行うことで、透明支持体２２の内部に存在する異物だけを抽出することができる。欠陥表示手段は、異物種類判別手段２７から異物が有るとの情報を得ることで、外部に欠陥である旨を表示する。
【００１９】
【実施例】
透明支持体としては、写真フイルム用のベースを用いた。ベースの材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とした。ベースの検査は、約１５００ｍｍ幅の帯状ベースから、例えば１０ｃｍ四方をサンプリングし、このうち１０ｃｍ2 〜５０ｃｍ2 の範囲で行う。
【００２０】
サンプリングしたベースをステージ１５にセットして、例えばスタートスイッチを操作することで、接眼レンズ１８の視野をテレビカメラ２０が撮像し、撮像した画像が異物輪郭抽出手段２５に取り込まれる。異物輪郭抽出手段２６では、図４で説明したように、異物輪郭部分のみの濃淡画像データを作成する。このデータには、ベースの内部に存在する異物と、ベースの表面に付着する異物との両方の情報が含まれている。取込み画像では、図７に示すように、内部に存在する異物３０が、異物である黒核３１の周りに明部３２，３３が存在する情報となるのに対し、表面付着異物３４に対しては、黒核３５しか現れない情報となる。内部異物判別手段２６でこの部分のヒストグラムを作成すると、表面付着異物に対しては図８に示すように、最大値から最小値を減算した値が小さいのに対し、内部異物の場合には図９に示すように、周辺の明部が有るため最大値から最小値を減算した値が大きくなる。これにより、内部異物と表面付着異物とを判別することができる。
【００２１】
異物種類判別手段２７では、判別された内部異物のうち泡部と異物との判別を行う。泡部３９は、図１０に示すように、輪郭のうち濃度の濃い部分４０と薄い部分４１とがあり、薄い部分４１が輪郭として抽出されない。しかも、その周りのベース部分に明部が存在しない。これに対し、内部異物３０は、左右又は上下に明部が存在するため、輪郭を抽出した結果から、図１１に示すように、明部の対称性の有無を検出することで、異物３０と泡部４０とを判別することができる。
【００２２】
上記実施例では、接眼レンズ１８の視野をテレビカメラ２０で撮像して電気的に内部異物の検査を行っているが、本発明ではこれに限らず、接眼レンズ１８の視野を観察して人為的に検査してもよい。また、テレビカメラ２０として白黒用を用いているが、本発明ではこれに限らず、カラーのテレビカメラを用いてもよい。この場合には、図１２に示すように、３色の色成分ごとの画像データをフレームメモリに記録して、各色成分ごとに検査手段２１で処理して内部の異物の判別を行えばよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の発明では、第１回転手段により偏光子に対して検光子を相対的に回転させることができるため、異物の輪郭周辺部の情報以外に、異物自体の輪郭の情報も同時に得られるようになり、偏光顕微鏡では判断できなかった内部異物と表面付着異物との存在を確実に検査することができる。また、第２回転手段により偏光子又は検光子に対して透明支持体を相対的に回転させることができるため、内部異物のうちの泡部の存在も確実に検査することができる。
【００２４】
請求項２に記載した発明では、検査手段として、異物輪郭だけの濃淡階調データを作成する異物輪郭抽出処理手段と、前記濃淡階調データのうち異物として分析した範囲ごとに濃度分布の解析を行って表面付着異物と内部異物とを判別する異物判別処理手段とから構成したから、内部異物の検出における品質の信頼性の向上が図れ、表面付着異物のクリーニング作業を省略することができる。
【００２５】
請求項３に記載した発明によれば、検査手段に、異物輪郭の周りに生じる明部の対称性の有無を検出する異物種類判別手段を備えたから、内部異物のうち異物と泡部とを判別することができ、請求項２記載の発明と比較してさらに内部異物の検出の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置の概略を示す説明図である。
【図２】偏光子と検光子との配置関係を示した説明図である。
【図３】検査手段の構成を示すブロック部である。
【図４】異物輪郭抽出手段の処理手順を示すフローチャート図である。
【図５】内部異物判別手段の処理手順を示すフローチャート図である。
【図６】異物種類判別手段の処理手順を示すフローチャート図である。
【図７】取り込む画像に現れた内部異物と表面付着異物とを示す説明図である。
【図８】表面付着異物の濃度分布をヒストグラムにしたグラフである。
【図９】内部異物の濃度分布をヒストグラムにしたグラフである。
【図１０】取り込む画像に現れた泡部を示す説明図である。
【図１１】輪郭抽出した画像結果に現れた内部異物と泡部とを示す説明図である。
【図１２】カラー画像を取り込んだ別の実施例の検査手段の処理手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１１  光源
１２  コンデンサレンズ
１３  偏光子
１４  集光器
１５  ステージ
１６  対物レンズ
１７  検光子
１８  接眼レンズ
１９  偏光顕微鏡
２０  テレビカメラ
２１  検査手段
【図１】
0003585305.tif 000002
【図２】
0003585305.tif 000003
【図３】
0003585305.tif 000004
【図４】
0003585305.tif 000005
【図５】
0003585305.tif 000006
【図６】
0003585305.tif 000007
【図７】
0003585305.tif 000008
【図８】
0003585305.tif 000009
【図９】
0003585305.tif 000010
【図１０】
0003585305.tif 000011
【図１１】
0003585305.tif 000012
【図１２】
0003585305.tif 000013