(57)【要約】【課題】従来の標高計算は局所領域のミスマッチングによる誤差が生じ、精度の高い標高情報が得られず、多大な処理時間がかかるという問題点がある。【解決手段】カラーフィルタ基板上の局所領域の標高をステレオ方式で算出し欠陥判定をする欠陥検査方法において、ステレオ画像の一方の撮像画像である基本画像から局所領域を検出する工程、ステレオ画像の他方の撮像画像であって局所領域を含む参照画像を取得する工程、局所領域を含むマッチング領域をステレオ画像から選定する工程、マッチング領域から基準マークとなる部位を選定する工程、局所領域を鮮明化する工程、鮮明化された局所領域の中心座標を求め、基準マークからの距離を算出する工程、基本画像と参照画像における局所領域間の視差を求める工程、局所領域の標高を算出する工程、とを含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ基板上の局所領域の標高をステレオ方式で算出し欠陥判定をする欠陥検査方法において、
ステレオ画像の一方の撮像画像である基本画像から局所領域を検出する工程、
ステレオ画像の他方の撮像画像であって局所領域を含む参照画像を取得する工程、
局所領域を含むマッチング領域をステレオ画像から選定する工程、
マッチング領域から基準マークとなる部位を選定する工程、
局所領域を鮮明化する工程、
鮮明化された局所領域の中心座標を求め、基準マークからの距離を算出する工程、
基本画像と参照画像における局所領域間の視差を求める工程、
局所領域の標高を算出する工程、とを含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
前記基準マークを、基本画像と参照画像から選定する工程が領域マッチング手法であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記局所領域を鮮明化する工程が、マッチング領域から周期的な画像パターンを削除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記局所領域を鮮明化する工程が、閾値以下の輝度を呈する局所領域を削除することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項３及び請求項４に記載の鮮明化する工程を採用した場合、その後周期的な画像パターンを元に戻し、マッチング領域を復元する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２台のカメラを使用して異なる方向から撮像した画像から、ステレオ方式で局所領域の標高を算出する場合に必要となる視差の精度をあげる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すようなカラーフィルタ（ＣＦ)基板１の製造方法はいくつかあるが、代表的な製造方法は、ガラス基板９上にカラーレジストをコートしてからフォトマスクを利用して露光後、現像してＣＦパターンを形成するフォトリソグラフィー方式である。この方式ではブラックマトリックス（ＢＭ)４、赤色画素（Ｒ）５→緑色画素（Ｇ）６→青色画素（Ｂ）８と順番に形成する。その後、透明電極（ＩＴＯ）３、フォトスペーサー（ＰＳ）２、アドバンスト・スーパー・ビュー（ＡＳＶ、図示せず）を形成してＣＦ基板１が完成する。ＣＦ基板製造途中では、欠陥が発生するが品質管理する中で欠陥７の検出とそのサイズを規格管理する必要がある。
【０００３】
製造途中の欠陥７検出は、自動欠陥検査装置（特許文献１）を用いて行われている。欠陥検査装置は、検査対象となる基板に、光を照射し反射光をＣＣＤラインセンサカメラにてスキャンすることから始まる。撮像データから周期的な繰り返しを基準とし、１周期前と１周期後との画像パターンを画像マッチングすることで差異を検知し、差異が閾値を超えて許容できない範囲にあれば欠陥７と判定する。差異として輝度差をとれば、輝度差が閾値をこえる部分の縦横の幅を欠陥サイズとする。
【０００４】
この方法では、欠陥の平面的サイズを見積もることは可能であるが、高さ（標高）の測定を行なうことができない。欠陥には平面的に見たサイズが規格内でも、突起異物、スペーサ、ＡＳＶのように標高が基準値を外れる場合もある。そのため、高さ測定のできる特殊な測定機を使用して標高測定を行ない管理している。具体的には、図２に示すように、２枚の画像１５，１６から高さ情報を計算するステレオ法を用いている（例えば、特許文献２参照）。ステレオ法は、２台のカメラから得られた同一箇所に対する画像情報を用いて画像マッチングを行い、その視差情報から標高を算出するという手法である。
【０００５】
この場合の画像マッチング手法とは、２方向からカメラで撮影したとき、同じ点Ｐ又はＰ’（頂点に対応）を撮影しているそれぞれの画像内の点（図中の小さい黒丸）を画像間で対応づける処理である。２枚の画像内で目標物に対応する位置が分かれば、２つのカメラからの視線の交点Ｐ，Ｐ’が頂点に対応し簡単な比例計算から標高が算出される。
【０００６】
ところで、２画像中の同じ局所領域を探索する画像マッチング手法には２種類程ある。一つは３次元データを取得する箇所を局所領域として、局所領域内で領域と領域の類似度を用いて局所領域を探す「領域ベースマッチング手法」である。もう一つは、エッジやコーナー等の特徴箇所を抽出して、それら特徴を持つ点に対して局所領域を探す「特徴ベースマッチング手法」である（非特許文献１）。
【０００７】
領域ベースマッチングは、基準点を中心とした基本画像における局所ブロック画像と参照画像中の局所ブロック画像を相違度あるいは類似度の尺度を用いてマッチングを行う。相違度としてＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）やＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）、類似度としてＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｋｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ）やＰＯＣ（Ｐｈａｓｅ−ｏｎｌｙ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ）が使われる。マッチングする際には、画像全体を検索するのではなく、指定した基準点に対する局所領域を探索することができる。
【０００８】
領域ベースマッチングに対して特徴ベースマッチングは、画像からコーナーなどの特徴点を検出し、その周囲の局所領域に対して局所記述子（特徴量）を定義し、局所記述子の距離に基づいて画像間のマッチングを行う手法である。特徴抽出として、Ｈａｒｒｉｓ  ｐｏｉｎｔｓ、ＤｏＧ  ｒｅｇｉｏｎ、ＭＳＥＲなどがあり、局所記述子として、ＳＨＩＦＴやＧＬＯＨがある。
【０００９】
ところが、上記いずれのマッチング手法を使用したとしても、ステレオ画像から直接局所領域の視差１７を計算して標高を求めると実測値との乖離が大きいという問題があった。またマッチングに多大の時間を要し、欠陥検査の効率低下を招くという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２２１０４１号公報
【特許文献２】特公平８−１６９３０号公報
【特許文献３】特開２００８−１０５４００号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】伊藤、高橋、青木、「第２５回信号処理シンポジウム」，予稿集５４７ページ、２０１０年１１月２４〜２６日（奈良）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の画像マッチング法である領域マッチングによる標高計算手法では、特定の領域のみでマッチングを行うので、処理時間は短縮できるが局所領域のミスマッチングによる誤差が生じ、精度の高い標高情報が得られない。また、特徴マッチングでは、全視野で画像マッチングをするため多大な処理時間が要するという２つの問題点があった。
そこで、本発明は、ステレオ方式で標高計算する際に必要となる視差の計算を高速且つ精度よく遂行する手段の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するための請求項１に記載の発明は、カラーフィルタ基板上の局所領域の標高をステレオ方式で算出し欠陥判定をする欠陥検査方法において、ステレオ画像の一方の撮像画像である基本画像から局所領域を検出する工程、ステレオ画像の他方の撮像画像であって局所領域を含む参照画像を取得する工程、局所領域を含むマッチング領域をステレオ画像から選定する工程、マッチング領域から基準マークとなる部位を選定する工程、局所領域を鮮明化する工程、鮮明化された局所領域の中心座標を求め、基準マークからの距離を算出する工程、基本画像と参照画像における局所領域間の視差を求める工程、局所領域の標高を算出する工程、とを含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の欠陥検査方法としたものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記基準マークを、基本画像と参照画像から選定する工程が領域マッチング手法であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法としたものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記局所領域を鮮明化する工程が、マッチング領域から周期的な画像パターンを削除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法としたものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記局所領域を鮮明化する工程が、閾値以下の輝度を呈する
局所領域を削除することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法としたものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３及び請求項４に記載の鮮明化する工程を採用した場合、その後周期的な画像パターンを元に戻し、マッチング領域を復元する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の欠陥検査方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、標高が必要な局所領域（欠陥部分）の視差をステレオ画像から直接には求めず、欠陥よりは形状が安定し、マッチングが容易な部位を基準マークとして選定し、基本画像と参照画像で領域マッチング処理を行った。この精度高く検出した基準マークからの相対距離として局所領域の視差を謂わば間接的に求めている。
【００１９】
局所領域自体については、中心位置を精度よく算出するために、バックグラウンドノイズの原因となるブラックマトリックスと着色画素等の周期的なレジストパターンを除去した上で、局所領域を特定する閾値を上げる方向で鮮明化処理を施した。
【００２０】
その結果、短時間で高精度な標高測定が可能となり、所定の面積と高さを有する欠陥のみを欠陥として抽出できる。そのため欠陥判定の最終段階となるレビューに付す欠陥の数を減らすことができレビュー時間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】カラーフィルタ基板の構成を説明する断面視の図である。
【図２】ステレオ法により標高測定の原理を説明する斜視模式図である。
【図３】（ａ）（ｂ）ステレオ法における標高測定のための装置の配置を説明する図である。
【図４】（ａ）画像マッチング領域の範囲を説明する上面視の図である。（ｂ）は、基準マークの位置の一例を説明する図である・
【図５】異物近傍の鮮明化の方法を模式的に説明する上面視の図である。
【図６】画像鮮明化と画像復元の様子を模式的に説明する図である。
【図７】本発明の欠陥検査の流れを説明するブロックフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、図２で示すような２台のカメラを使用して異なる方向から撮像されたカラーフィルタ基板１のステレオ画像（基本画像１５、参照画像１６）から、ステレオ方式で目標部の標高を算出する場合に必要となる視差１７の精度をあげる技術に関するものである。本発明においては、ステレオ画像と言う場合、上記基本画像と参照画像の両方を指称する場合に使用する。また画像の大きさとしては、ステレオ画像、マッチング領域、局所領域の順で小さくなる。
【００２３】
具体的には、図７のフローチャートで示すように、先ず撮像画像中の標高取得が必要な局所領域を特徴ベースマッチングにより検出しておく（ステップ２）。次に、基本画像と参照画像中に画像マッチングが容易なためミスマッチングが起こりにくく絶対位置の算出精度の高いパターンを指定して基準マークとした（ステップ４，５）。この基準マークと局所領域の距離から標高計算（ステップ１０）に必要な視差を求める（ステップ９）。直接に局所領域の視差を求めず、基準マークを媒介して間接的に視差を求めるものである。
【００２４】
その際、局所領域の位置特定の精度を下げる恐れのある不安定な画像情報を削除した上で位置計算を行い精度を向上させる（ステップ６）。次に、この精度が高められた位置情報と基準マークの位置を組み合わせて局所領域の視差を計算する（ステップ９）。視差が
分かれば比例計算で局所領域の標高（スッテプ１０）が計算されるというものである。
【００２５】
画像同士のマッチングでミスマッチングの原因となるパターンとしては、周期的パターン（ブラックマトリックスとカラーフィルタの画素パターン）がある。周期パターンがミスマッチの原因となるのは、ＣＦ基板の有する赤、青、緑画素の単純な繰り返しのパターンの故に、赤画素を隣接する青画素とみなしたり隣接する赤画素を選択する（図４（ｂ）の色である６と６’）するような位置ずれを生じることがあるからである。局所的な画像パターンが位置精度を下げる原因となるのは、画像認識が基本的にはディジタル的に行われるが、その際アナログーディジタル変換で誤差が発生することによるものである。
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を図２から図６を用いて具体的に説明する。
【００２７】
「自動欠陥検出装置」
基板上に形成されたカラーフィルタを構成するレジストパターンの撮像画像を取得する装置は、反射光源１２とエリアセンサカメラ１１の光学系、基板搬送用ステージ１３などの搬送部を装備した装置からなる。反射光源１２とカメラ１１を使用した装置の一例を図３に示す。
【００２８】
エリアセンサカメラ１１は基板移動方向に移動可能であり、カメラと照明を同期させ同一エリアを２方向から撮像することができる。タクトタイム短縮のため、複数台のカメラを使用しても２ポジションの撮像をしても良い。エリアセンサカメラの替わりにラインセンサカメラを使用しても構わない。ここでエリアセンサカメラは、基板を一度止めてから画像を撮像するカメラであり、ラインセンサカメラは、基板を動かしながら撮像するカメラである。
また、１ポジション目での撮像画像を基本画像、２ポジション目での撮像画像を参照画像と称する。
【００２９】
本発明では、画像マッチングは、欠陥部分の検知（標高測定が必要な箇所）、基準マークの認識のためのマッチングと標高が必要な局所領域のマッチングの３回行われ、いずれの手法を用いても構わないが、領域マッチングの方が、処理時間低減の観点から好ましい。但し、最初の欠陥部分の検知（ステップ１）については、定法に従う。
【００３０】
「局所領域の選定」
撮像画像（基本画像）から周期比較して高さデータを取得すべき対象箇所を選定する（ステップ２）。対象箇所を以下では局所領域と称するが、フォトスペーサやＭＳＶのような目的意識的に配設したレジストパターンであってもよいし、通常の欠陥検査装置により異物欠陥が検知された箇所の場合もある。いずれも標高が規格内にあるかどうかについての判定が必要であるが、フォトスペーサ等前者については、全箇所検査でなく抜き取り検査もありえる。
【００３１】
異物検出については、基本画像の撮像データから周期的な繰り返しを基準とし、当該撮像データと１周期前と１周期後の撮像データとをマッチング（比較）して、両方と異なる場合に少なくとも平面異常ありと判定し、その中で一定面積以上のものを欠陥と判定し面積を算出する。また、基本画像中に欠陥が検知されると標高測定が必要なので、所定の条件で参照画像が撮像される。すなわち、欠陥面積の大小に係らず２方向から撮像データが取得され、ステレオ方式で標高（視差）が求められることになる。
【００３２】
「マッチング領域の選定」
次に、基本画像と参照画像から標高測定が必要な局所領域を画定する。この場合、取得した撮像データの全領域をマッチングするのではなく、画像マッチングさせる領域としては
、図４（ａ）に示すように局所領域を中心に右側１周期分（左側１周期分）下側１周期分（上側１周期分）とする。
【００３３】
「基準マークの設定」
基本画像と参照画像の中に局所ブロック画像を指定（ステップ４）してパターンマッチング探索し、それぞれカメラ位置からの局所ブロック画像の位置を求め基準マークとする（ステップ５）。基準マークの中点を座標の中心（原点）とする。これで２画像中の基準マークの、ステレオ測定に必要な絶対的位置が決まり、基準マークの標高が計算できる。
【００３４】
１周期内の局所ブロック画像としては、図４（ｂ）に示すようなブラックマトリックスの角あるいは、緑、青、赤画素を区画するＴ字の部分を採用するのが便利である。但し、当該基準マーク部位１４が欠陥７と重なっていてはならないことに注意し、欠陥に含まれる場合は、１周期内の他の適切な場所を指定する。
【００３５】
欠陥７部分を直接に視差計算の対象とせずに、基準マーク１４を選択したほうが領域マッチングが容易でミスマッチングが少なく且つ高精度に位置決定ができるからである。図２では基準マークはＰ’に対応している。
【００３６】
「局所領域の鮮明化」
先述した標高測定の対象となる局所領域（レジストパターンや異物欠陥）については、撮像データから位置を直接計算すると誤差が大きい。すなわち、欠陥７がブラックマトリックス４や着色画素５，６，８のバックグラウンドと重なると、欠陥のサイズ測定の誤差が大きくなったり、位置ズレが生じる。誤差が大きいと欠陥の中心位置の誤差も大きくなり標高測定に影響がある。そこでレジストパターン等バックグラウンド情報を削除して局所領域を鮮明にする処理を行う（ステップ６）。
【００３７】
具体的には、図６に示すように撮像画像からブラックマトリックス等周期パターンを削除し、さらに残った局所領域について、図５に示すように閾値を高くする方向に調整して該閾値以下の輝度値である領域を削除する。このようにして局所領域を鮮明にした上で改めて標高計算のための局所領域と見なす。
【００３８】
「撮像画像の復元」
削除してあったバックグラウンド情報を上記の鮮明化された局所領域画像に重ねて撮像画像を復元する（ステップ７及び図６）。このようにして復元した基本画像と参照画像の撮像画像から、すでに特定してある基準マークＰ’から局所領域Ｐ（図２参照）までの相対座標Ｘ１とＸ２を算出する（ステップ８）。
【００３９】
「視差と標高の算出」
基本画像の局所領域座標Ｘ１と参照画像の局所領域座標X２の差を視差とする。
視差（ｄ）＝  Ｘ１−  Ｘ２  である。
ステレオ視法では、図２に模式的に示したように視差から簡単な比例計算により高さデータが求まる（ステップ１０）。
【００４０】
「欠陥レビュー」
上記の標高測定で規格外のエラー判定された箇所については（ステップ１１）、目視検査装置を使用したレビューに付され、再度欠陥領域の目視による外観検査が行われる（ステップ１２）。上記に記載の手順で標高も求めておけば、標高が規格内の異物やレジストパターンをレビューに付すことがなくなる。
【符号の説明】
【００４１】
１、カラーフィルタ基板
２、フォトスペーサ
３、透明導電膜
４、ブラックマトリックス
５、赤画素
６、緑画素
７、欠陥
８、青画素
９、基板
１１、エリアセンサカメラ
１２、反射光源
１３、搬送ステージ
１４、基準マーク
１５、基本画像
１６、参照画像
１７、視差
１８、焦点距離
１９、カメラ間距離
２０、局所領域
２１、基準マーク
２２、マッチング領域範囲
【図２】
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【図７】
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【図１】
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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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