(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャドウマスクのエッチング加工製品の表面欠陥を検出するための装置であって、検査する試料をその上に保持してＸＹ移動できるＸＹステージと、試料の検査領域を撮影するための、レンズを介して撮像面へ光を到達させる方式の面状の撮影手段と、試料の撮影手段と反対側に設けられた撮影のための光源と、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして配置され、試料の検査領域を透過した斜光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーと、試料の検査領域を撮影した画像データをもとに、画像処理を行い欠陥を抽出する画像処理部とを有し、前記撮影手段はミラーを介して、試料の検査領域を撮影するもので、撮影する試料の検査領域を透過する斜光の試料面とのなす角度を変えるように、試料面からの距離を変えるために連続移動可能に設けられていることを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１の画像処理部は、撮影手段の試料面からの距離が異なる複数の撮影位置の、各撮影位置において、撮影手段により試料の絵柄をピッチずらした前後の一対の画像データを得て、該一対の画像データの差分をとった差分画像データを得た後、得られた各撮影位置における差分画像データに対し、それぞれ直接ないし間接的に２値化処理して２値化画像データを得て、欠陥部を抽出するものであることを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項３】
シャドウマスクのエッチング加工製品の検査領域を透過する斜光をミラーを介して撮影し、得られた画像データを画像処理することにより、表面欠陥を検出する方法であって、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして、試料の検査領域を透過した斜光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーを配置し、撮影手段を移動して撮影手段と検査する試料面からの距離を変えた異なった複数の位置で撮影することにより、撮影する試料の検査領域を透過する斜光の試料面とのなす角度を複数回変えて撮影するもので、撮影手段の各撮影位置において、それぞれ試料の絵柄のピッチ分ずらす前後の一対の画像データを撮影して得て、該一対の画像データの差分をとった差分画像データを求めた後、得られた差分データをそれぞれ画像処理することにより、表面欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項３において、ミラーから得られるシャドウマスクのエッチング加工製品の検査領域の透過する斜光の向きを、全方向としていることを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項３ないし４の画像処理は、撮影手段の各位置において得られた差分画像データに対し、それぞれ直接ないし間接的に２値化処理して２値化画像データを得て、欠陥部を抽出するものであることを特徴とする表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャドウマスクやリードフレーム等のエッチング加工品の表面欠陥を検出するための装置およびその方法であって、特に、カラーテレビ等に用いられるシャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シャドウマスクの表面欠陥検出方法として、シャドウマスクからの反射光を撮影して、これを画像処理することにより表面欠陥を抽出する方法が知られているが、この方法においては、シャドウマスクの表面粗度が荒いため、低い検出感度しか得られず問題となっていた。
検出感度を上げる為、線状領域撮影手段と線光源を用い、シャドウマスク面に対して所定の角度に線状領域撮影手段と光源を配置し、シャドウマスク面の斜めから、シャドウマスクを透過した透過光を撮影する方法も行なわれている。しかし、この方法の場合、最適撮影角度をシャドウマスクの品種毎に合わせる必要があり、操作、制御が煩雑になるという問題がある上、一度の検査においては、全ての方向の欠陥を検出ができない為、すべての方向の欠陥を検出するためには、複数回方向を変えて検査することが必要で、品質面、作業性の面からも問題となっていた。
近年、シャドウマスクにおいても、ますます、大型化とともに高精細化が求められ、その品質管理が重要となってきており、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単なシャドウマスクの検査方法が求められるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ますます、シャドウマスクの大型化とともに高精細化が求められる中、シャドウマスクの表面検査方法においては、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法および検査装置が求められるようになってきた。
本発明は、このような状況のもと、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単なシャドウマスクの表面検査方法および検査装置を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面欠陥検査装置は、シャドウマスクのエッチング加工製品の表面欠陥を検出するための装置であって、検査する試料をその上に保持してＸＹ移動できるＸＹステージと、試料の検査領域を撮影するための、レンズを介して撮像面へ光を到達させる方式の面状の撮影手段と、試料の撮影手段と反対側に設けられた撮影のための光源と、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして配置され、試料の検査領域を透過した斜光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーと、試料の検査領域を撮影した画像データをもとに、画像処理を行い欠陥を抽出する画像処理部とを有し、前記撮影手段はミラーを介して、試料の検査領域を撮影するもので、撮影する試料の検査領域を透過する斜光の試料面とのなす角度を変えるように、試料面からの距離を変えるために連続移動可能に設けられていることを特徴とするものである。
そして、上記の画像処理部は、撮影手段の試料面からの距離が異なる複数の撮影位置の、各撮影位置において、撮影手段により試料の絵柄をピッチずらした前後の一対の画像データを得て、該一対の画像データの差分をとった差分画像データを得た後、得られた各撮影位置における差分画像データに対し、それぞれ直接ないし間接的に２値化処理して２値化画像データを得て、欠陥部を抽出するものであることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明の表面欠陥検査方法は、シャドウマスクのエッチング加工製品の検査領域を透過する斜光をミラーを介して撮影し、得られた画像データを画像処理することにより、表面欠陥を検出する方法であって、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして、試料の検査領域を透過した斜光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーを配置し、撮影手段を移動して撮影手段と検査する試料面からの距離を変えた異なった複数の位置で撮影することにより、撮影する試料の検査領域を透過する斜光の試料面とのなす角度を複数回変えて撮影するもので、撮影手段の各撮影位置において、それぞれ試料の絵柄のピッチ分ずらす前後の一対の画像データを撮影して得て、該一対の画像データの差分をとった差分画像データを求めた後、得られた差分データをそれぞれ画像処理することにより、表面欠陥を検出することを特徴とするものである。
そして、上記において、ミラーから得られるシャドウマスクのエッチング加工製品の検査領域の透過する斜光の向きを、全方向としていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記の画像処理は、撮影手段の各位置において得られた差分画像データに対し、それぞれ直接ないし間接的に２値化処理して２値化画像データを得て、欠陥部を抽出するものであることを特徴とするものである。
【０００６】
また、図４に示すように、シャドウマスク等のエッチング加工製品の孔の縁が欠けた表面欠陥（これをエグレ欠陥とも言う）を検査する場合、撮影には、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光にて撮影するが、ここでは、このような図４に示す光のシャドウマスク面とのなす角度θを撮影適合角度と言う。そして、ここでは、図４に示す、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光の角度θのうち最大のものを最適撮影角度θｏと言う。
実際には、この最適撮影角度θｏに極めて近い撮影適合角度θにて撮影を行うため、ここでは、この撮影適合角度θをも含め、最適撮影角度θｏとも言う。
本発明における欠陥検出においては、この最適撮影角度θｏにほぼ等しい検査領域を透過した斜め光が欠陥検出に用いられている。
シャドウマスクにおいては、図５に示すように、シャドウマスクの内の各位置ごとにその最適撮影角度θｏが異なるのが一般的であるが、この欠陥検出に用いられる検査領域を透過する斜め光の角度を異ならせることにより、これに対応できるものとしている。
【０００７】
【作用】
本発明の表面欠陥検査装置は、このような構成にすることにより、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な、シャドウマスク等のエッチング加工製品の表面検査装置の提供を可能としている。
具体的には、検査する試料をその上に保持してＸＹ移動できるＸＹステージと、試料の検査領域を撮影するための、レンズを介して撮像面へ光を到達させる方式の面状の撮影手段と、試料の撮影手段と反対側に設けられた撮影のための光源と、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして配置され、試料の検査領域を透過した斜光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーと、試料の検査領域を撮影した画像データをもとに、画像処理を行い欠陥を抽出する画像処理部とを有し、前記撮影手段はミラーを介して、試料の検査領域を撮影するもので、撮影する試料の検査領域を透過する斜光の試料面とのなす角度を変えるように、試料面からの距離を変えるために連続移動可能に設けられていることによりこれを達成している。
【０００８】
詳しくは、シャドウマスクにおいては、図５に示すように、シャドウマスクの内の各位置ごとにその最適撮影角度θｏが異なるのが一般的であり、エグレ欠陥を検出ができる撮影適合角度の範囲が異なるが、本発明の検査装置においては、撮影手段と試料との距離を、撮影手段を移動させることにより変えて、角位置における最適撮影角度θｏに近い角度で、撮影できるものとしている。
この最適撮影角度θｏに近い、図４に示す欠陥の検出に必要な撮影適合角度で撮影した場合、欠陥部の有無により、撮影により得られる画像データが異なる。
したがって、最適撮影角度θｏに近い角度で撮影した場合には、通常、検査する試料の絵柄をピッチずらしして撮影した場合、欠陥箇所が重なることがないため、ピッチずらしの前後を撮影した一対の画像データの差分画像データをとれば欠陥箇所のみが抽出されることとなる。
【０００９】
また、試料と撮影手段との間に試料の検査領域を囲むようにして配置され、試料の検査領域を透過した、斜め光を反射して撮影手段へ光を到達させる複数枚のミラーを設けていることにより、ミラーから得られるシャドウマスクの検査領域の透過する斜光の向きを、全方向とすることを可能としており、この結果、どの方向のエグレ欠陥についても検出可能としている。
【００１０】
本発明の表面欠陥検査方法は、このような構成にすることにより、検査する試料の各位置にあったエグレ欠陥が検出しやすい角度での撮影を可能としている。例えば、シャドウマスクにおいては、前述の通り、シャドウマスクの内の各位置ごとにその最適撮影角度θｏが異なり、エグレ欠陥を検出ができる撮影適合角度の範囲が異なるが、撮影するシャドウマスクの検査領域の透過する斜光のシャドウマスク面とのなす角度が異なる状態で複数回撮影することにより、シャドウマスク各位置にあったエグレ欠陥が検出しやすい角度での撮影を可能としている。
更に、ミラーから得られる検査される試料の検査領域の透過する斜光の向きを、略全方向としていることにより、試料の貫通孔のどの方向にあるエグレ欠陥も検出できるものとしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明を表面欠陥検査装置を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明の表面欠陥検査装置の１例の概略断面図で、図１（ｂ）は撮影手段の概略図で、図２は図１（ａ）のＡ１−Ａ２からみた図である。
図１、図２図中、１００は検査装置、１１０は撮影手段、１１３はレンズ、１１５は撮像面、１１７はケーブル、１２０は光源、１３０はＸＹステージ、１４０はミラー、１５０は画像処理部、１６０はテレビモニター、１７０は斜光、１７１は反射光、１８０は試料、１８０Ａは検査領域である。
本発明の表面欠陥検査装置１００は、図１に示すように、シャドウマスク等のエッチング加工製品の表面欠陥（エグレ欠陥）を検出するための装置で、検査する試料１８０をその上に保持し、ＸＹ移動できるＸＹステージ１３０と、試料１８０の検査領域１８１を撮影するための、レンズ１１３を介して撮像面１１５へ光を到達させる方式の面状の撮影手段１１０と、試料１８０の撮影手段１１０と反対側に設けられた撮影のための光源１２０と、試料１８０と撮影手段１１０との間に試料の検査領域１８０Ａを囲むようにして配置され、試料の検査領域１８０Ａを透過した斜光１７０を反射して撮影手段１１０へ反射光１７１を到達させる複数枚のミラー１４０と、試料の検査領域１８０Ａを撮影した画像データをもとに、画像処理を行い欠陥を抽出する画像処理部１５０とを有する。
【００１２】
撮影手段１１０の面状の光センサー部すなわち撮像面の素子としてはＣＣＤ素子が挙げられるが、特にこれに限定はされない。レンズ１１３を介して面状の光センサー部へ光を到達させるものであれば良い。
撮影手段１１０は、ミラー１４０を介して、試料１８０の検査領域１８０Ａを撮影するもので、試料１８０面からの距離を変えるために連続移動可能に設けられている。これにより、撮影する際に、試料面を透過する斜光１７０の試料面とのなす角度を調整することができる。即ち、種々の角度の試料面を透過する斜光を撮影をできるものとしている。
【００１３】
ミラー１４０は、平状のものを複数個、試料１８０の絵柄にあわせて設ければ良い。
図１（ａ）に示す装置１００の場合は、試料１８０と撮影手段１１０との間に試料の検査領域１８０Ａを囲むようにして配置し、試料１８０の検査領域１８０Ａを透過する斜光１７０の向きを、全方向としている。
図１（ａ）に示す装置１００では、光源１２０はシャドウマスク全体を照射できる面状のものである。ＸＹステージ１３０は、試料１８０を載置し，ＸＹ等させるものである。
【００１４】
画像処理部１５０は、撮影手段１１０にて得られた画像データを処理して欠陥部を抽出するものである。
【００１５】
次いで、本発明の表面欠陥検査方法の１例を図３のフロー図に挙げ、これを説明する。
図３に示すフローは図１、図２に示す本発明の表面欠陥検査装置１００を用いたもので、以下、表面欠陥検査装置１００の動作も同時に説明するものである。
先ず、試料１８０をＸＹステージ１２０上に載せ、図２に示すように、全ミラー１４０が検査領域１８０Ａを囲むように、ＸＹステージ１２０を検査領域１８０Ａにあわせて移動する。（Ｓ１１）
ＸＹステージ１２０を所定の位置に移動した後、撮影手段１１０がが第１の位置に移動させる。（Ｓ１２）
ここで、ミラー１４０を介して試料の検査領域１８０Ａを撮影し、画像データＤ１１を得た（Ｓ１３）後、撮影手段１１０を第１の位置においたまま、ＸＹステージ１２０を、試料の絵柄のピッチ分だけずらして、再度、ミラー１４０を介して試料の検査領域１８０Ａを撮影して画像データＤ１２を得る。（Ｓ１４）
次いで、画像データＤ１１とＤ１２との差分である画像データＤ１を求める（Ｓ１５）
次いで、求められた画像データＤ１を所定のスライスレベルで２値化して、２値化画像データを求め、これより欠陥部を抽出する。（Ｓ１６）
同様に、撮影手段１１０を移動させ、撮影手段１１０が第２の位置〜第ｎの位置において、それぞれ、試料の絵柄のピッチ分だけずらしする前後の画像データＤｎ１、Ｄｎ２（ｎ＝２〜Ｎ）の差分である画像データＤ２〜ＤＮをそれぞれ求める。（Ｓ１５）
各Ｄｎ（ｎ＝２〜Ｎ）に対し、それぞれ所定のスライスレベルにて２値化して、２値化画像データを求め欠陥部を抽出する。（Ｓ１６）
このようにして、得られた欠陥部がすべて試料１８０の検査領域１８０Ａの検査領域における欠陥である。
尚、検査領域が複数個ある場合には、各検査領域について、上記のようにして欠陥を抽出する。
本発明の検査方法は、試料にもよるが、図２に示す検査領域１８０Ａを複数個に分けて行っても、分けずに試料の全検査領域を分割しないで、この領域をミラーが囲むようにして欠陥抽出を行っても良い。
【００１６】
更に、簡単に欠陥抽出ができる理由を述べておく。
前述の通り、図４に示すエグレ欠陥を検出できる撮影適合角度にて、撮影された場合には、欠陥部のみが撮影され、正常部は撮影されないため、エグレ欠陥部欠陥部と正常部では異なる画像が得られる。
このため、シャドウマスクのように絵柄（貫通孔）が規則正しく所定のピッチで配列されている場合には、試料のみをピッチ分ずらした前後に撮影した一対の画像データの差分をとることにより、欠陥部を強調して得ることができ、さらに差分された画像データを所定のスライスレベルで２値化することにより、欠陥部を抽出できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、高い検出感度で、且つ、作業の簡単なシャドウマスク等のエッチング製品の表面検査装置および方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の表面欠陥検査装置の１例の概略断面図で、図１（ｂ）は撮影手段の概略図である。
【図２】本発明の表面欠陥検査装置の１例のミラー配置を説明するための図
【図３】本発明の表面欠陥検査方法の１例を示したフロー図
【図４】撮影適合角度および最適撮影角度を説明するための図
【図５】シャドウマスクの各位置における最適撮影角度の違いを説明するための図
【符号の説明】
１００                    検査装置
１１０                    撮影手段
１１３                    レンズ
１１５                    撮像面
１１７                    ケーブル
１２０                    光源
１３０                    ＸＹステージ
１４０                    ミラー
１５０                    画像処理部
１６０                    テレビモニター
１７０                    斜光
１７１                    反射光
１８０                    試料
１８０Ａ                  検査領域
４１０                    貫通孔
４１１                    テーパ部
４２０                    エグレ欠陥部
４３０                    撮影適合角の光
４８０                    シャドウマスク
５１０                    貫通孔部
５１１                    テーパー部
５８０                    シャドウマスク
θ１〜θ５                最適撮影角度
【図１】
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【図２】
0003827812.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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