(57)【要約】【課題】液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等などの繰返しパターンが形成されている検査対象物の欠陥検査を精度良く、しかも、非検査領域が存在しない検査方法を提供すること。【解決手段】注目画素と代表的な繰返しピッチ分だけ離れた比較画素群の輝度を比較演算する比較演算処理と、注目画素と代表的な繰返しピッチから微小画素数分だけ離れた場所における輝度を比較演算する比較演算を並列で行う、繰返しパターンを有する基板の検査方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰返しパターンを有する基板を撮像して得られる濃淡画像中に含まれる欠陥を検査する方法であって、注目画素と代表的な繰返しピッチ分だけ離れた比較画素群の輝度を比較演算する比較演算処理と、注目画素と代表的な繰返しピッチから微小画素数分だけ離れた場所における輝度を比較演算する比較演算を並列で行うことを特徴とする繰返しパターンを有する基板の検査方法。
【請求項２】
比較画注目画素と画素群の総数を奇数個とし、奇数個の輝度情報の中間値と、注目画素の輝度を比較演算することを特徴とする、請求項１に記載の繰返しパターンを有する基板の検査方法。
【請求項３】
注目画素の位置により、比較画素群の選択を変えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繰返しパターンを有する基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等に含まれる繰返しパターン中の欠陥検査を行う際の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等のデバイスは、部分的なパターンと同じものが全体に繰返し形成されているものが多く、その繰返しパターン中に含まれる欠陥を対象として検出する場合、例えば次のような処理により欠陥を検出していた。
まず、画像入力した繰返しパターンを有する原画像の各画素に対して
【０００３】
【数１】
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（数１）という処理を行い、パターン消去を行う。ここで、ｇ（ｘ、ｙ）は処理後の位置（ｘ、ｙ）における輝度、ｆ（ｘ、ｙ）は処理前（原画像）の位置（ｘ、ｙ）における輝度、Δｘ、Δｙはｘ方向、ｙ方向の繰返し周期であり、例えば、｜ｆ（ｘ、ｙ）−ｆ（ｘ＋Δｘ、ｙ）｜は、注目画素と、注目画素からｘ方向にΔｘだけ離れた位置における画素の輝度の差の絶対値を意味する。Ｍｉｎは各要素の最小のものを選択してその要素を返す関数である。Ａは処理後画像において基準濃度として加えられる定数であり、８ビット２５６階調の場合はその中央値である１２８とすることが多い。したがって、（数１）は、注目画素の輝度と、±Δｘだけ離れた左右方向の比較画素群および±Δｙだけ離れた上下方向の比較画素群の輝度との差の絶対値を取得し、その最小値に１２８を加えた値を処理後の位置（ｘ、ｙ）における輝度とする処理であることを意味する。
【０００４】
繰返しパターン中に含まれる欠陥画像にこのような処理を施すことによって、図１に示すように繰返しパターン中に含まれる欠陥画像は、輝度値約１２８の無地上に存在する欠陥画像（以下、比較処理画像）に変換することができ、比較処理画像に対して１２８を基準とした適当な閾値を設けて２値化処理を施すことにより、黒欠陥、白欠陥を抽出することができる。
しかし、前述のような従来の方法では、以下に挙げる問題がある。
【０００５】
第一の問題は、比較ピッチΔｘ、Δｙは基板全面にて同一であるとは限らないことである。これは、検査装置が具備する基板の搬送手段の微小な速度変動や、撮像時の振動の影響等で繰返しピッチが微小にばらついて画像入力されることもあれば、製造プロセス起因で実際に繰返しピッチが微小にばらつくこともある。
そのような条件の下で、（数１）のように１種類の比較ピッチΔｘ、Δｙを設けて比較処理を行った場合、比較ピッチが規定のピッチから外れて撮像された部分では、パターンの比較が若干ずれてしまうためにパターンを完全には消去することができず、消去されなかったパターン部分は最終的には擬似欠陥として過検出されてしまうことになる。図２に例示するように、このような現象は、パターンのエッジ部において顕著である。
【０００６】
第二の問題は、繰返しパターンが形成されている領域のコーナー部や端部では、上下左右のいずれかの方向には繰返しパターンが形成されていないため、（数１）の処理を適用することができないこと、または、適用したとしても検出精度が著しく劣化してしまうことである。
【０００７】
その代表的な例を図３に示す。図３は、カラーフィルタのＲＧＢパターンの端部に黒欠陥が存在する場合を示したものであるが、比較ピッチだけ離れた上下左右のいずれかの位置にブラックマトリクス（以下ＢＭ）が存在すると、黒欠陥の輝度とＢＭの輝度がほぼ等
しいことから、（数１）による比較処理を行っても黒欠陥が存在する部分は１２８に近い輝度に変換され、欠陥検出はできない結果となってしまう。
そこで、（数１）の比較処理を（数２）の比較処理に代替することも考えられる。
【０００８】
【数２】
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ここで、Ｍｉｄは各要素の値を昇順または降順に並び替え、中間のものを選択してその要素を返す関数である。したがって、（数２）は、注目画素の輝度と、±Δｘだけ離れた左右方向の比較画素群および±Δｙだけ離れた上下方向の比較画素群の合計５個の輝度情報の中間値を取得し、注目画素とその中間値の差に１２８を加えた値を処理後の位置（ｘ、ｙ）における輝度とする処理であることを意味する。
【０００９】
比較処理を（数２）で行うことによって、（数１）では検出できない図３の黒欠陥は検出可能となる。
ところが、（数２）の比較処理でも、例えば図４に示すようにパターンのコーナー部に黒欠陥が存在する場合、注目画素と４個の比較画素群のうち２個、つまり合計３個の輝度が同程度の値となるために、黒欠陥が存在する部分は１２８に近い輝度に変換され、欠陥検出はできない結果となってしまう。
【００１０】
また、例えば図５に示すようにパターンのコーナー部から比較ピッチ分だけ離れた位置に黒欠陥が存在し、４個の比較画素群のうち２個がＢＭ部、１個が黒欠陥部となるような位置を注目画素とした場合、４個の比較画素群のうち３個の輝度が同程度の暗い輝度値となるために、注目画素位置は正常であるはずなのに周囲の比較画素群と比べて明るい画素と判定され、比較処理画像では中間調１２８よりもずっと明るい輝度を有し、白の擬似欠陥として誤検出してしまう問題がある。
【００１１】
そのため、図６のように、（数１）の比較処理は、上下左右いずれの方向にもパターンが形成されている部分については検査対象領域に指定できるが、繰返しパターンが形成されている領域のコーナー部や端部は非検査領域とされていた。また、（数２）の比較処理は、繰返しパターンが形成されている領域のコーナー部は非検査領域とされていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等などの繰返しパターンが形成されている検査対象物の欠陥検査を精度良く、しかも、非検査領域が存在しない検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するため、注目画素と代表的な繰返しピッチ分だけ離れた比較画素群の輝度を比較演算する比較演算処理と、注目画素と代表的な繰返しピッチから微小画素数分だけ離れた場所における輝度を比較演算する比較演算を並列で行うようにしている。これにより、比較ピッチが規定のピッチから外れて撮像された部分においても、パターンを完全に消去することができ、擬似欠陥の発生を防ぐことができる。
また、比較画注目画素と画素群の総数を奇数個とし、奇数個の輝度情報の中間値と、注目画素の輝度を比較演算するようにしている。これにより、例えば図３に示したような黒欠陥についても確実に検出することができる。
また、注目画素の位置により、比較画素群の選択を変えるようにしている。これにより、例えば図４に示したような黒欠陥についても確実に検出することができ、また、図５に示したような存在しない白欠陥の誤検出を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の検査方法によれば、液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等などの繰返しパターンが形成されている検査対象物の欠陥検査を精度良く、しかも、非検査領域レスで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
図７は、本発明の繰返しパターンを有する基板の検査方法の一実施形態を示した図である。本発明の検査方法は、搬送手段１により繰返しパターンを有する基板２を等速でＹ方向に搬送する。基板２に向け反射照明３が照射され、その反射光をラインカメラ４で捕らえる。また、基板２に向け透過照明６が照射され、その透過光をラインカメラ７で捕らえる。ラインカメラ４の映像信号は反射画像処理ユニット５に送られ、ラインカメラ７の映像信号は透過画像処理ユニット８に送られる。反射画像処理ユニット５は画像入力部５１、比較処理部５２、ラベリング処理部５３を具備する。同様に、透過画像処理ユニット８は画像入力部８１、比較処理部８２、ラベリング処理部８３を具備する。
【００１７】
基板２を等速で搬送しつつ、ラインカメラ４および７を駆動すると、各Ｙ座標に対応するＸ座標方向のライン画像が順次撮像され、反射画像入力部５１および透過画像入力部８１に送られる。以下、反射画像処理ユニット５と透過画像処理ユニット８についての説明は重複部分が多くなるので、反射画像処理ユニット５についてのみ説明する。
【００１８】
比較処理部５２は、比較画素選択部５２１と、比較処理演算部５２２１、５２２２、・・・５２２ｎと、比較処理演算結果選択部５２３から成る。
【００１９】
比較画素選択部５２１では、撮像画像における画像空間での座標とパターンの面付け設計座標の関連付けが行われ、図９のように領域定義を行う。図中のＸｎ、Ｙｎは基板端部を原点とした場合の、基板に面付けされたあるパターンの開始位置を示す座標であり、Δｘ、Δｙはパターンの代表的な繰返しピッチであり、Ｘ、Ｙは面付けのサイズであり、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２はＢＭの額縁寸法であり、これらの量は検査対象物の品種設定時に与えられるパラメータであるので、撮像画像における画像空間での座標とパターンの面付け設計座標の関連付けを行うことで、入力画像の各画素が、図９に示したＡ中央部、Ｂ右部、Ｃ右上部、Ｄ上部、Ｅ左上部、Ｆ左部、Ｇ左下部、Ｈ下部、Ｉ右下部、Ｊパターン外部のどの部分に位置するのかを対応付けることができる。なお、Ｊパターン外部は非検査エリアとなる。
【００２０】
入力画像の各画素が上記ＡからＪのどの領域に対応するのかがわかれば、各画素を注目画素とした場合、どの方向に比較画素が存在するかしないのかがわかる。そして、どの方向に比較画素が存在するかしないのかがわかれば、それに応じて比較画素群を選択することができる。
【００２１】
図１０は、注目画素の存在位置（検査エリアであるＡからＩのどの領域に存在するか）に対応する比較画素群の選択の仕方を表した図である。
【００２２】
注目画素がＡ中央部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／上／左／下方向に存在するので、繰返しピッチ分だけ離れた右／上／左／下方向の４個の画素が比較画素群となる。
【００２３】
注目画素がＢ右部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた上／左／下方向に存在するが、右方向には存在しない。そこで、右方向には注目画素と同じ輝度を有す
る画素があるものとする。
【００２４】
注目画素がＣ右上部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた左／下方向に存在するが、右／上方向には存在しない。そこで、右方向には輝度０を有する画素、上方向には輝度２５５を有する画素があるものとする。
【００２５】
注目画素がＤ上部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／左／下方向に存在するが、上方向には存在しない。そこで、上方向には注目画素と同じ輝度を有する画素があるものとする。
【００２６】
注目画素がＥ左上部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／下方向に存在するが、上／左方向には存在しない。そこで、上方向には輝度０を有する画素、左方向には輝度２５５を有する画素があるものとする。
【００２７】
注目画素がＦ左部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／上／下方向に存在するが、左方向には存在しない。そこで、左方向には注目画素と同じ輝度を有する画素があるものとする。
【００２８】
注目画素がＧ左下部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／上方向に存在するが、左／下方向には存在しない。そこで、左方向には輝度０を有する画素、下方向には輝度２５５を有する画素があるものとする。
【００２９】
注目画素がＨ下部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた右／上／左方向に存在するが、下方向には存在しない。そこで、下方向には注目画素と同じ輝度を有する画素があるものとする。
【００３０】
注目画素がＩ右下部に存在する場合、パターンは繰返しピッチ分だけ離れた上／左方向に存在するが、下／右方向には存在しない。そこで、下方向には輝度０を有する画素、右方向には輝度２５５を有する画素があるものとする。
【００３１】
比較画素選択部５２１で注目画素に対応する比較画素群が選択されると、比較処理演算部５２２１、５２２２、・・・５２２ｎでΔｘ、Δｙを代表繰返しピッチとする比較処理を行うとともに、代表繰返しピッチΔｘ、Δｙに対してピッチ変動幅ｄというパラメータを設け、繰返しピッチを
（Δｘ−ｄ）≦（ｘ方向繰返しピッチ）≦（Δｘ＋ｄ）ｓｔｅｐ  ０．２５（ｐｉｘ）
（Δｙ−ｄ）≦（ｙ方向繰返しピッチ）≦（Δｙ＋ｄ）ｓｔｅｐ  ０．２５（ｐｉｘ）の範囲で微小変更させ、それぞれの繰返しピッチにて比較処理を並行で行う。
【００３２】
例えば、ｄを０．２５（ｐｉｘ）と設定した場合には、ｘ方向、ｙ方向の繰返しピッチは（Δｘ−０．２５、Δｙ−０．２５）、（Δｘ、Δｙ）、（Δｘ＋０．２５、Δｙ＋０．２５）の３通りとなる。本発明の検査方法では、繰返しピッチの刻み幅を０．２５（ｐｉｘ）、ｄの上限を１（ｐｉｘ）としてあるので、９個の比較処理演算部が並列動作することになる。ｄの上限値は、検査装置が具備する基板の搬送手段の微小な速度変動や、撮像時の振動の影響等で繰返しピッチが微小にばらついて画像入力されることもあれば、製造プロセス起因で実際に繰返しピッチが微小にばらつくこともあることを考慮して決めればよい。
以下、ｄを０．２５（ｐｉｘ）に設定した場合を例にして具体的に説明する。
【００３３】
注目画素の位置がＡ中央部に存在する場合、比較処理演算部５２２１では、（数３）の比較処理が行われる。
【００３４】
【数３】
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つまり、代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ内側（注目画素側）にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。なお、小数点で表される座標における輝度は、図１１のように互いに隣接する画素の輝度値に重みを付けて算出する。
比較処理演算部５２２１に並行して、比較処理演算部５２２２では（数４）の比較処理が行われる。
【００３５】
【数４】
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つまり、代表繰返しピッチ分だけ離れた位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。比較処理演算部５２２２に並行して、比較処理演算部５２２３では（数５）の比較処理が行われる。
【００３６】
【数５】
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つまり、代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ外側にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
【００３７】
注目画素の位置がＢ右部に存在する場合、比較処理演算部５２２１では、（数６）の比較処理が行われる。
【００３８】
【数６】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については注目画素の輝度で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ内側（注目画素側）にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
【００３９】
比較処理演算部５２２１に並行して、比較処理演算部５２２２では（数７）の比較処理が行われる。
【００４０】
【数７】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については注目画素の輝度で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチだけ離れた位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
比較処理演算部５２２２に並行して、比較処理演算部５２２３では（数８）の比較処理が行われる。
【００４１】
【数８】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については注目画素の輝度で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ外側にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
注目画素の位置がＣ右上部に存在する場合、比較処理演算部５２２１では、（数９）の比較処理が行われる。
【００４２】
【数９】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については輝度０で補填し、比較画素が存在しない上側の画素情報については輝度２５５で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ内側（注目画素側）にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
【００４３】
比較処理演算部５２２１に並行して、比較処理演算部５２２２では（数１０）の比較処理が行われる。
【００４４】
【数１０】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については輝度０で補填し、比較画素が存在しない上側の画素情報については輝度２５５で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチだけ離れた位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
比較処理演算部５２２２に並行して、比較処理演算部５２２３では（数１１）の比較処理が行われる。
【００４５】
【数１１】
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つまり、比較画素が存在しない右側の画素情報については輝度０で補填し、比較画素が存在しない上側の画素情報については輝度２５５で補填し、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチよりも０．２５画素分だけ外側にシフトした位置における輝度情報に基づき比較処理を行う。
注目画素の位置がＣ右上部、Ｄ上部、Ｅ左上部、Ｆ左部、Ｇ左下部、Ｈ下部、Ｉ右下部に存在する場合についても同様で、比較画素が存在する部分については代表繰返しピッチだけ離れた位置および０．２５画素分だけ内側／外側にシフトした位置における輝度情報を用いて、また、比較画素が存在しない部分については注目画素の輝度／０／２５５のいずれかの輝度で補填して各繰返しピッチにて比較処理を並行して行う。
そして、比較処理演算結果選択部５２３では、比較処理演算部５２２１、５２２２、・・・、５２２ｎの結果から、最も確からしい結果を選択する。つまり、各繰返しピッチにて行われた比較処理演算において、注目画素の輝度と合計５個の輝度の中間値との差の絶対値（数１２）を最小とする場合が選択され、このときの５個の輝度情報に基づく比較処理演算結果（数１３）が採用されることになる。
【００４６】
【数１２】
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【００４７】
【数１３】
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このようにして、比較処理部５２で繰返しパターンが消去された濃淡画像情報が取得され、黒欠陥／白欠陥検出用の閾値により２値化され、ラベリング５３でラベリングされる。以上の反射画像処理ユニット５について説明した一連のフローは、透過画像処理ユニット８についても同様であり、画像入力部８１、比較処理部８２、ラベリング処理部８３で反射画像処理ユニット５と並行して行われる。
【００４８】
図１２は、図２と同じ原画像を用いて本発明の検査方法を適用した結果を示したものである。図２は、１通りの代表繰返しピッチ（Δｘ、Δｙ）による比較処理であるため、パターンエッジ部に擬似欠陥が発生しているが、図１２は、（Δｘ−０．２５、Δｙ−０．２５）、（Δｘ、Δｙ）、（Δｘ＋０．２５、Δｙ＋０．２５）の３通りの繰返しピッチでそれぞれ比較処理を行い、３通りの結果の中から最も確からしい結果を最終的に採用しているので擬似欠陥の発生は認められない。
【００４９】
また、代表繰返しピッチを用いた比較処理と並行して、代表繰返しピッチから内側／外側に微小シフトさせた繰返しピッチも用いた比較処理を行うので、搬送手段の微小な速度変動や、撮像時の振動、あるいは、製造プロセス起因による繰返しピッチの微小ばらつきに伴う擬似欠陥の発生を防ぐことができる。
【００５０】
さらに、注目画素の位置により、比較画素群を選択しているので、図３、図４に示したような黒欠陥を検出することができ、図５に示したような実際には存在しない擬似白欠陥の発生を防ぐことができる。
【００５１】
以上のように、本発明の検査方法によれば、液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導
体ウェハ等などの繰返しパターンが形成されている検査対象物の欠陥検査を精度良く、しかも、非検査領域レスで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図２】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図３】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図４】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図５】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図６】従来の検査方法の実施形態を示した図である。
【図７】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【図８】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【図９】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【図１０】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【図１１】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【図１２】本発明の検査方法の実施形態を示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…搬送手段
２…繰返しパターンを有する基板
３…反射照明
４…反射撮像用ラインカメラ
５…反射画像処理ユニット
５１…画像入力部
５２…比較処理部
５２１…        比較画素選択部
５２２１…比較処理演算部
５２２２…比較処理演算部
５２２ｎ…比較処理演算部
５２３…        比較処理演算結果選択部
５３…ラベリング処理部
６…透過照明
７…透過撮像用ラインカメラ
８…透過画像処理ユニット
８１…画像入力部
８２…比較処理部
８３…ラベリング処理部
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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