(57)【要約】【課題】繰り返しパターンを有する試料の外観検査において、欠陥検出精度が欠陥サイズに依らないパターン検査装置を提供する。【解決手段】繰り返しパターンを有する試料の外観検査を行うパターン検査装置であって、画像データ中の注目画素に対して繰り返しパターンのパターンピッチの距離だけ離れた複数の画素を比較画素とし、前記比較画素が既に欠陥部と判定されていた場合には、前記欠陥部の比較画素の代わりに、前記注目画素からパターンピッチの整数倍離れ、かつ、既に正常部と判定された点を比較画素と再設定し、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを大小で並び替えて中央値を設定し、前記注目画素の輝度データと前記中央値を比較することにより前記注目画素の良否判定を行うことを特徴とするパターン検査装置である。【選択図】図１
2009222630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返しパターンを有する試料の外観検査装置であって、
前記試料を支持し移動させる試料移動手段と、
前記試料に対し照明光を照射する照明光照射手段と、
前記試料からの透過光または反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段とを有し、
前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｃ］の処理を行うことを特徴とするパターン検査装置。
［ａ］前記画像データ中の注目画素に対して繰り返しパターンのパターンピッチの距離だけ離れた複数の画素を比較画素とする。
［ｂ］前記比較画素が既に欠陥部と判定されていた場合には、前記欠陥部の比較画素の代わりに、前記注目画素からパターンピッチの整数倍離れ、かつ前記画像処理手段により、既に正常部と判定された点を比較画素と再設定する。
［ｃ］前記注目画素および前記比較画素の輝度データを大小で並び替えて中央値を設定し、前記注目画素の輝度データと前記中央値を比較することにより、前記注目画素の良否判定を行う。
【請求項２】
前記［ｂ］の処理で再設定された比較画素について、所定の重み付けを行うことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記試料がカラーフィルタであることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等の繰り返しパターンを有する基板の外観検査の際に、パターン中の欠陥検出を行うために入力画像中における繰り返しパターンを消去する方法ならびに欠陥判定を行う欠陥検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等の電子機器デバイスは、繰り返しパターンで全体を形成していることが多く、そのパターン中の欠陥を検出する際は、主に次のような処理により欠陥を検出していた。
【０００３】
まず、撮像機器（例えばラインセンサカメラ）により入力された繰り返しパターンを含んだ原画像において、注目画素に対してパターンピッチだけ離れた比較画素を設定する。そして、注目画素と比較画素との輝度値をもとに良否判定する画像処理プロセスとなっている。この処理を行うと正常な繰り返しパターンのみが消去され、パターン中の欠陥が検出される。この一連の画像処理によりなされるパターン消去から欠陥検出の過程が隣接比較法と呼ばれ、特に比較画素を注目画素の周囲上下左右に４点設定するものを十字比較法と呼ぶ。
【０００４】
隣接比較法は、比較的距離が近い画素同士で良否判定を行うため、繰り返しパターンのずれや照明ムラなどによる輝度値のばらつきが要因となる欠陥誤検出を減らし、パターンピッチサイズ以下の欠陥（以下ミクロ欠陥）の検出に適している。
【０００５】
しかしながら、隣接比較法によるパターン消去、欠陥検出処理においては、以下の問題がある。
【０００６】
例えば、パターンピッチより大きいサイズの欠陥（以下、マクロ欠陥と呼ぶ）に対して十字比較処理を行った場合、注目画素と比較画素が欠陥部となるケースが存在し、欠陥部同士を比較してしまうために、注目画素は欠陥部にも関わらず正常部として判定されてしまう。
【０００７】
そのため、判定処理の結果、マクロ欠陥の輪郭部のみが欠陥部として検出され、マクロ欠陥の中央付近は正常部と判定されてしまい、欠陥サイズが正確に算出されず、１つの欠陥が複数に分かれてしまう場合もあり、欠陥位置も精度よく求められない。
【０００８】
マクロ欠陥を正確に検出するために、隣接比較法とは異なった検出手段を用いる必要があり、画像演算処理の負荷が増大してしまう問題点があった。
【０００９】
隣接比較法を用いてミクロ欠陥とマクロ欠陥の検出を同時に行うために、比較処理により検出された欠陥を分類し、パターンピッチより大きなサイズの欠陥が検出された場合、その欠陥付近を欠陥領域として設定し、正常部との比較を行う方法が提供されている。（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、直交関係を持つ比較画素群Ａ，Ｂを用意し、注目画素に対してＡ，Ｂそれぞれから注目画素の輝度値に最も近い輝度を持つ比較画素を選出し、その選出された２つの比較画素のうち注目画素の輝度値から遠い輝度値を持つものを判定処理に用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
特許文献１においてはマクロ欠陥が比較処理の結果、分断されたものとなっても、欠陥位置を正確に求めるのに有効である。
【００１２】
特許文献２においては線状のマクロ欠陥の検出に有効である。
【００１３】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開２００１−３１９２２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２５９９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１のパターン欠陥検出方法は、欠陥領域として認識した範囲を、この範囲と対応した位置における他の正常な領域と比較するため、演算量が増加してしまう。
【００１５】
また、特許文献２の欠陥検査方法は、線状の形状を有するマクロ欠陥には有効であるが、他の形状を有するものは有効とはいえない。
【００１６】
本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、繰り返しパターンを有する基板の検査において、欠陥のサイズに依らず精度よく欠陥を検出できるパターン検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、
繰り返しパターンを有する試料の外観検査装置であって、
前記試料を支持し移動させる試料移動手段と、
前記試料に対し照明光を照射する照明光照射手段と、
前記試料からの透過光または反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段とを有し、
前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｃ］の処理を行うことを特徴とするパターン検査装置としたものである。
【００１８】
［ａ］前記画像データ中の注目画素に対して繰り返しパターンのパターンピッチの距離だけ離れた複数の画素を比較画素とする。
［ｂ］前記比較画素が既に欠陥部と判定されていた場合には、前記欠陥部の比較画素の代わりに、前記注目画素からパターンピッチの整数倍離れ、かつ前記画像処理手段により、既に正常部と判定された点を比較画素と再設定する。
［ｃ］前記注目画素および、前記比較画素の輝度データを大小で並び替え、前記注目画素の輝度データと中央値を比較することにより、前記注目画素の良否判定を行う。
【００１９】
次に、本請求項２に係る発明は、前記［ｂ］の処理で再設定された比較画素に対して、所定の重み付けを行うことを特徴とする請求項１に記載のパターン検査装置としたものである。
【００２０】
次に、本請求項３に係る発明は、前記試料がカラーフィルタであることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のパターン検査装置としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のパターン検査装置は、欠陥サイズの大きさに依らず、精度よく欠陥サイズ及び位置を算出することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態であるパターン検査装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態であるパターン検査装置の構成を表す概略図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態における試料であるカラーフィルタ１０１は試料移動手段として用いるステージ１０２に載置される。そして、カラーフィルタ１０１のＸ方向の有効範囲を全て撮像部１０３で撮像できるようにするため、ステージ１０２をカラーフィルタ１０１がスライドする機構となっている。
【００２５】
この際、ステージ１０２に載置されたカラーフィルタ１０１をスライドさせる方法としてモータ駆動やエアー浮上等あるが、カラーフィルタ１０１がＸ方向にスライドすればよく、これらに限定されるものではない。
【００２６】
前記ステージ１０２には撮像部１０４直下に光を通すためのスリット状の開口部が設けてある。これにより、照明光照射部１０３から出た光がカラーフィルタ１０１を透過し、撮像部１０４に入ることで、カラーフィルタ１０１の透過画像を得ることができる。
【００２７】
本実施形態では透過光による撮像を行ったが、反射光による撮像でもよい。その際は照明光照射部１０３を撮像部１０４の視野外に適切に配置し、カラーフィルタ１０１の反射光を得るようにするが、これに限定されるものではない。
【００２８】
また、ステージ１０２はカラーフィルタ１０１以外での反射を防ぐため、ツヤ消し加工を行うことが必要である。
【００２９】
撮像部１０４としては電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたカメラを使用している。さらに本形態では検査速度を増すために電荷結合素子を一次元的に配置したラインセンサカメラを用いている。
【００３０】
取得したデータは画像処理部１０５に送られ、画像データ処理を行いカラーフィルタ１０１に関する良否判定を行う。
【００３１】
上述の装置を用いて撮像された画像を使って、以下に説明するようなデータ処理による検査を行なう。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、撮像された画像データにおいて、注目画素２０１からパターンピッチ１つ分離れた点を注目画素の上下左右４点２０２〜２０５に設定する。本実施形態における被検査対象物のカラーフィルタ１０１はＸ方向にＰｘ、Ｙ方向にＰｙの周期で繰り返されるパターンを持つ。これら５点の輝度値の関係を求め、注目画素の良否判定を行う。良否判定手順については後述する。この判定作業を全ての点について行うと、図２（ｂ）で示すように、画像中の正常なパターンが特徴を失い、欠陥２０６のみが抽出される。
【００３３】
本実施形態の良否判定手順について図３及び図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
まず、試料であるカラーフィルタ１０１の画像データを画像処理手段１０５に取り込む（Ｓ１１）。次に注目画素３０１に対してＸ方向にＰｘ離れた比較画素３０２、３０４および、Ｙ方向にＰｙ離れた比較画素３０３、３０５を設定する（Ｓ１２）。このとき、設定した比較画素に欠陥部が含まれているかどうか判定する（Ｓ１３）。
【００３５】
画像処理による各画素の良否判定は図３に示すように画像の左から右、上から下という方向で行われるので、注目画素３０１に対して上および左の位置関係にある比較画素３０３、３０４は既に注目画素となった際に良否判定が終わっており、正常部もしくは欠陥部かは既知である。
【００３６】
比較画素３０３、３０４が正常部だった場合、注目画素３０１の輝度値Ｙ１と各比較画素３０２〜３０５の輝度値Ｙ２〜Ｙ５の輝度値、計５点の輝度値を大小で並べ替える（Ｓ１６）。
【００３７】
比較画素３０３、３０４のどちらか一方、もしくは両方とも欠陥部だった場合、代わりに、新たに比較画素を設定する。以下に詳細を記す。
【００３８】
比較画素３０３、３０４からＰｘ、Ｐｙの整数倍離れ、既に正常部と判定された画素群の中で、最も注目画素３０１に距離が近い点を比較画素３０６、３０７とする再設定を行う（Ｓ１４）。この手順を踏むことにより、注目画素３０１に対して上および左の位置関係にある比較画素は常に正常部と判定された点となる。
【００３９】
次に注目画素と比較画素の輝度値を大小で並びかえる。
【００４０】
Ｓ１６の手順に進んだ場合は、注目画素３０１の輝度値Ｙ１と比較画素３０２〜３０５の輝度値Ｙ２〜Ｙ５の計５点を並び替える。
【００４１】
Ｓ１５の手順に進んだ場合は、注目画素３０１の輝度値Ｙ１と比較画素３０２、３０５〜３０７の輝度値Ｙ２、Ｙ５〜Ｙ７を用いて並び替えを行う。その際、既に正常部と判明している比較画素３０６、３０７の輝度値Ｙ６、Ｙ７は以下で示す重み付けを行う。
【００４２】
すなわち、比較画素３０６、３０７の輝度値Ｙ６、Ｙ７を並べ替えの際に２回用いる。よって、輝度値並べ替えはＹ１、Ｙ２、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ７の計７点で行うことになる（Ｓ１５）。
【００４３】
上記手順で並べ替えを行った後に、注目画素３０１の輝度値Ｙ１と中央値との差を求め（Ｓ１７）、差分値が設定した閾値を越えた場合、注目画素を欠陥部とする良否判定を行う。以上で示した手順によりマクロ欠陥の精度よい検出が可能となる。以下にその理由を示す。
【００４４】
一般的に、パターン検査における隣接比較法は、欠陥検出力を高める方法と、正常部の輝度ばらつきにより起きる欠陥誤検出を抑制する方法とが、二律背反の関係になりやすい特徴を持つ。Ｓ１７、Ｓ１８の方法は正常部の輝度のばらつきにも対応しつつ、ミクロ欠陥検出感度も損なわない。本発明ではその特徴を生かし、ミクロ欠陥の検出感度を保ちつつ、誤検出を増加させずにマクロ欠陥の検出を精度よく行う方法としてＳ１３〜Ｓ１６の手順を提供した。
【００４５】
Ｓ１４の手順を提供する理由は明らかで、良否判定された比較画素が存在するのなら、正常部と判定された点を比較画素としたほうが、検出精度の向上が見込めるというものである。注目画素３０１と比較画素３０６、３０７の３点で比較処理を行えばよいとも考えられるが、比較点が少ないために輝度ばらつきによる誤検出が増えるほか、注目画素と比較画素との間に方向性が生じてしまうため検出精度が一定に保てない。よって本発明では注目画素に対して比較画素を４点設定する方法を提供している。
【００４６】
次に、Ｓ１５の必要性について図５を用いて説明する。すなわち、マクロ欠陥検出において、注目画素の輝度値Ｙ１に対して上および左の比較画素の輝度値Ｙ３、Ｙ４を正常部の輝度値Ｙ６、Ｙ７に置き換えただけでＳ１６の５点並び替えを行うと、図５（ａ）のように欠陥部が優勢となりＹ１は欠陥部との比較を行ってしまい、Ｙ３、Ｙ４をＹ６、Ｙ７に置き換えたことが効果的に作用しない。そのため、正常部Ｙ６、Ｙ７の重み付けを行う必要があり、本発明ではＹ６、Ｙ７を２回用いることで、比較画素の置き換えを有効的に活用した。注目画素Ｙ１は必ず正常部Ｙ６もしくはＹ７との比較となり、欠陥部と判定される。
【００４７】
また、この方法は注目画素３０１の周辺にマクロ欠陥が存在しない場合において、比較画素３０３もしくは３０４が欠陥部と判定され、Ｓ１４以下のマクロ欠陥検出を想定とした手順に進んだとしても、図５（ａ）で示す特定の輝度分布を取らない限り、Ｙ６、Ｙ７の重み付けの有無に関わらず、結果は等価である。すなわち、図５（ａ）で示した輝度分布以外は５点並び替えも７点並び替えもＳ１７の段階で同一の結果となる。そのため、重み付けによる誤検出の増加は起こさずに、マクロ欠陥の検出を精度よく行うことが出来る特徴を備えている。
【００４８】
また、本発明で提供した方法により、注目画素は正常部と判定されている画素との比較を行う確率が高くなるので、通常のミクロ欠陥の検出力を高める結果も伴う。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るパターン検査装置は、撮像した画像においてパターンピッチよりサイズの大きい欠陥の検出を精度よく行うことができ、繰り返しパターンを持つ試料のパターン検査として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成図
【図２】本実施形態における繰り返しパターンの消去法の概略図
【図３】本実施形態における、注目画素と比較画素の位置関係を表す模式図
【図４】本実施形態における検査方法の手順を表すフローチャート
【図５】本実施形態における検査手順で比較画素の置き換えに伴う効果を説明する図
【符号の説明】
【００５１】
１０１…試料
１０２…試料移動手段
１０３…照明光照射部
１０４…撮像部
１０５…画像処理部
２０１…注目画素
２０２〜２０５…比較画素
２０６…欠陥
２０７…欠陥判定部
３０１…注目画素
３０２、３０５…比較画素
３０３、３０４…欠陥部と判定された比較画素
３０６…３０３よりＰｘの整数倍離れた正常判定部、かつ最も３０１に近い点
３０７…３０４よりＰｙの整数倍離れた正常判定部、かつ最も３０１に近い点
【図３】
2009222630.tif 000003
【図４】
2009222630.tif 000004
【図５】
2009222630.tif 000005
【図１】
2009222630.tif 000006
【図２】
2009222630.tif 000007