JP2001281166A

JP2001281166A - 周期性パターンの欠陥検査方法および装置

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Publication number: JP2001281166A
Application number: JP2000092913A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kobayashi; 正嘉小林
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3718101B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像処理するデータ量が比較的少なくて済
み、欠陥の定量化が可能で、複数の周期性パターンにわ
たり発生しているシミなどの欠陥も検出可能であり、モ
アレの影響を少なくして高い欠陥検出感度を持つ欠陥検
出方法を提供する。【解決手段】縦・横方向の各辺の長さｌ、ｍが被検査
物上の周期性パターン１０の縦・横方向における各ピッ
チａ、ｂの整数倍を有する矩形領域１４を、被検査面上
において周期性パターンとの相対位置関係を規定するこ
となく設定し、被検査面を走査して矩形領域単位での光
量を順次測定し、矩形領域ごとの測定値とその矩形領域
以外の複数の矩形領域での測定値の平均値との比を求
め、その比から矩形領域内の欠陥の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イやその表示基板、カラーフィルタ等の構成部品、カラ
ーブラウン管用のシャドウマスクやトリニトロン管（ソ
ニー（株）の登録商標）等用のアパーチャグリル、プラ
ズマディスプレイ、周期性配置の電極や配線パターンを
有するプリント配線板など、周期性パターンを有する工
業製品の欠陥を検査する周期性パターンの欠陥検査方
法、ならびに、その方法を実施するために使用される周
期性パターンの欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記したような周期性パターンを有する
工業製品の周期性パターン上に欠陥があるかどうかを検
査する方法としては、従来、個々のパターンを、その大
きさの数十分の１程度以下の高解像度で撮像し、パター
ンの形状測定や面積測定などの種々の画像処理を行うこ
とにより、パターンの異常を発見する方法が行われてい
た。また、特開平７−１０３９１１号公報や特開平１０
−７８３０７号公報には、周期性パターンのピッチの数
分の１のセンサ解像度で画像データを得て、その画像デ
ータに対し微分演算処理等の画像データ処理を施すこと
により、点状の欠陥による急峻な信号変化を検出し、こ
れによって被検査物の欠陥の検査を行う方法が開示され
ている。この方法では、周期性パターンのピッチとライ
ンセンサカメラ等の撮像手段の１画素ピッチとの不整合
により生じるモアレ（画像信号に混入して欠陥検出感度
に悪影響を与える周波数成分）の問題を避けるために、
周期性パターンのピッチと撮像手段の画素サイズとの比
を整数にする。また、特開平６−３０８０４６号公報に
は、被検査物を周期性パターンのピッチの数倍の低解像
度で撮像して画像処理を行うことにより、周期性パター
ン上の点状の欠陥による急峻な信号変化を検出する方法
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被検査
物を高解像度で撮像して画像処理を行うことにより周期
性パターンの欠陥を検出する方法は、膨大な画像データ
を処理する必要があり、装置コストが高くなる、といっ
た問題点がある。また、特開平７−１０３９１１号公報
や特開平１０−７８３０７号公報に開示されているよう
に、周期性パターンのピッチの数分の１の解像度で撮像
し、微分等の画像処理を行うことによって欠陥を検出す
る方法では、点状の欠陥の大きさを定量化することが難
しい。また、この方法では、複数の周期性パターンにわ
たって発生しているシミなどの比較的大きな欠陥の検出
も難しい、といった問題点がある。一方、特開平６−３
０８０４６号公報に開示されているように、被検査物を
低解像度で撮像し画像処理して周期性パターンの欠陥を
検出する方法は、画像データの量が極めて少なくなり有
利であるが、この方法ではモアレを完全に消すことが難
しく、欠陥検出能力に限界がある。

【０００４】また、特開平１０−７８３０７号公報等に
開示されているように、モアレを無くす目的で周期性パ
ターンのピッチと撮像手段の画素サイズとの比を整数に
設定しても、結像光学系のレンズにディストーション
（歪曲収差）がある場合や、周期性パターンのピッチが
中央部から周辺部へ向かうのに伴って僅かながら次第に
変化するような場合、また周期性パターンの並列方向に
対して撮像手段のセンサが傾いている場合などには、モ
アレを完全に消すことができない。このため、モアレの
影響により欠陥検出感度が低下する、といった問題が残
る。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、画像処理するデータ量が比較的少な
くて済み、欠陥を定量化することが可能で、個々の周期
性パターンでの欠陥は小さいながらも複数の周期性パタ
ーンにわたり広範囲に分布して発生しているシミなどの
欠陥も検出可能であり、モアレの影響を少なくして高い
欠陥検出感度を持つような周期性パターンの欠陥検出方
法を提供すること、および、その方法を好適に実施する
ことができる周期性パターンの欠陥検出装置を提供する
ことを目的とする。また、周期性パターンの投影像が僅
かに非周期性を持つような場合にも、それによるモアレ
の影響を低減させることができる方法、および、その方
法を好適に実施することができる装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
平面的に配列された周期性パターンを有する被検査物の
画像を用いて周期性パターン上に欠陥があるかどうかを
検査する周期性パターンの欠陥検査方法において、縦方
向および横方向の各辺が前記周期性パターンの縦方向お
よび横方向における各ピッチのそれぞれ整数倍の長さを
有する矩形領域を、被検査面上において周期性パターン
との相対位置関係を規定することなく設定し、被検査面
を走査して、前記矩形領域単位での光量を順次測定して
いき、それぞれの矩形領域ごとの測定値と、その矩形領
域以外の複数の矩形領域での測定値の平均値との比を求
め、その比から矩形領域における欠陥の有無を判定する
ことを特徴とする。上記矩形領域には、その縦・横方向
の各辺が周期性パターンの縦・横方向における各ピッチ
のそれぞれ１倍の長さを有するものも含まれる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載の欠
陥検査方法において、解像度の低下に伴う欠陥画像の輪
郭の、被検査面上において想定される広がりが、被検査
面上において設定される矩形領域から食み出ない限度
で、矩形領域単位での光量を測定する際の解像度を最大
に低下させることを特徴とする。

【０００８】請求項３に係る発明は、平面的に配列され
た周期性パターンを有する被検査物の画像を用いて周期
性パターン上に欠陥があるかどうかを検査する周期性パ
ターンの欠陥検査装置において、縦方向および横方向の
各辺が前記周期性パターンの縦方向および横方向におけ
る各ピッチのそれぞれ整数倍の長さを有するようにかつ
被検査面上において周期性パターンとの相対位置関係を
規定することなく設定される矩形領域単位での光量を測
定し、縦方向および横方向の各辺の長さが前記矩形領域
の投影像の縦方向および横方向における各長さと同一ま
たは各長さのそれぞれ整数分の１である画素単位で画像
データを取得する撮像手段と、被検査物の被検査面を走
査するように、前記撮像手段と被検査物とを相対的に平
行移動させる移動手段と、前記撮像手段によって測定さ
れたそれぞれの矩形領域ごとの測定値と、その矩形領域
以外の複数の矩形領域での測定値の平均値との比を求め
る演算手段と、この演算手段によって求められた比から
矩形領域における欠陥の有無を判定する判定手段と、を
備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項３記載の欠
陥検査装置において、解像度の低下に伴う欠陥画像の輪
郭の、被検査面上において想定される広がりが、被検査
面上において設定される前記矩形領域から食み出ない限
度で、矩形領域単位での光量を測定する際の解像度を最
大に低下させる解像度低下手段をさらに備えたことを特
徴とする。

【００１０】請求項１に係る発明の欠陥検査方法による
と、被検査物の透過光量または反射光量、あるいは被検
査物自身が発光する場合には発光量を、周期性パターン
と同等かまたはそれより大きい面積の矩形領域ごとに測
定するので、それぞれの矩形領域内に欠陥が無ければ、
それぞれの矩形領域の光量の測定値は同じになる。一
方、ある矩形領域に欠陥があれば、その矩形領域の光量
の測定値は、欠陥の無い矩形領域の光量の測定値より大
きくなるかまたは小さくなる。したがって、矩形領域単
位で測定された光量を比較することにより、矩形領域に
欠陥があるかどうかを判定することが可能になる。この
場合、矩形領域の光量の測定値を１対１で比較したので
は、その比較されている両方の矩形領域にそれぞれ欠陥
があったときに、欠陥を検出することができない。この
発明の検査方法では、それぞれの矩形領域ごとの測定値
が、その矩形領域以外の複数の矩形領域での測定値の平
均値を基準としてその平均値と比較されるので、当該矩
形領域に欠陥があるかどうかの検出が可能になる。ま
た、この検査方法では、それぞれの矩形領域ごとの測定
値と複数の矩形領域での測定値の平均値との比を求め、
その光量比から、すなわちその光量比が１であるかどう
か、あるいは１からの差が所定値以上であるかどうかと
いったことにより、欠陥の有無が判定されるので、被検
査物に対する照明光量の不均一性などに関わらず、欠陥
を定量化して検出することが可能になる。そして、光量
比が１より小さいと、当該矩形領域に光量を低下させる
欠陥があることが分かり、光量比が１より大きいと、当
該領域に光量を増加させる欠陥があることが分かること
になる。また、光量比の、１からの差により、当該領域
に存在する欠陥の程度（大きさ）を測定することができ
る。

【００１１】また、この検査方法では、矩形領域単位で
の光量を測定することができればよいので、最大で、周
期性パターンの縦方向および横方向における各ピッチの
それぞれ整数倍の長さを有する矩形領域の投影像と同じ
大きさの画素単位により、低解像度で撮像することがで
きる。したがって、画像処理するデータ量が比較的少な
くて済む。さらに、複数の周期性パターンにわたって広
範囲で発生しているシミなどの欠陥も、その欠陥より大
きい矩形領域を設定することにより、高感度での欠陥の
検出が可能になる。また、矩形領域の縦・横方向の各辺
の長さは、周期性パターンの縦・横方向における各ピッ
チのそれぞれ整数倍であるので、撮像する際の画素の大
きさを、矩形領域の投影像の縦・横方向における各長さ
と同一または各長さのそれぞれ整数分の１とすることに
より、周期性パターンのピッチと画素ピッチとの不整合
により生じるモアレによる影響を少なくすることが可能
になる。

【００１２】請求項２に係る発明の検査方法では、被検
査面上において想定される欠陥画像の輪郭の広がりが矩
形領域から食み出ない限度で、解像度が最大に低下させ
られることにより、撮像手段の結像光学系のレンズにデ
ィストーションがあったり、周期性パターンのピッチが
中央部から周辺部へ向かうのに伴って僅かずつ変化して
いたり、周期性パターンの並列方向に対して撮像手段の
センサが傾いていたりしても、モアレの影響が最小とな
り、かつ、欠陥検出感度には影響が出ない。

【００１３】請求項３に係る発明の欠陥検出装置におい
ては、移動手段により、撮像手段と被検査物とが相対的
に平行移動させられて、被検査物の被検査面が走査さ
れ、撮像手段により、被検査物の透過光量または反射光
量、あるいは被検査物自身が発光する場合には発光量
が、周期性パターンと同等かまたはそれより大きい面積
の矩形領域単位で測定され、矩形領域の投影像の縦・横
方向における各長さと同一または各長さのそれぞれ整数
分の１である画素単位で画像データが取得される。この
得られた画像データから、演算手段により、それぞれの
矩形領域ごとの光量の測定値とその矩形領域以外の複数
の矩形領域での光量の測定値の平均値との比が求めら
れ、その光量比から、判定手段により当該矩形領域にお
ける欠陥の有無が判定される。すなわち、当該矩形領域
に欠陥があると、その矩形領域の光量の測定値が複数の
矩形領域の光量の測定値の平均値より小さくなるかまた
は大きくなって、光量比が１より小さくなるかまたは大
きくなるので、判定手段により光量比からそれぞれの矩
形領域における欠陥の有無が判定される。

【００１４】請求項４に係る発明の欠陥検出装置では、
解像度低下手段により、被検査面上において想定される
欠陥画像の輪郭の広がりが矩形領域から食み出ない限度
で、解像度が最大に低下させられる。したがって、撮像
手段の結像光学系のレンズにディストーションがあった
り、周期性パターンのピッチが中央部から周辺部へ向か
うのに伴って僅かずつ変化していたり、周期性パターン
の並列方向に対して撮像手段のセンサが傾いていたりし
ても、欠陥検出感度が何ら低下することなく、モアレの
影響が最小に抑えられることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図面を参照しながら説明する。

【００１６】この発明に係る欠陥検査方法では、図１に
一部拡大平面図を示すように、縦方向および横方向にそ
れぞれ所定ピッチで周期性パターン１０が配列された被
検査物、例えば液晶ディスプレイ用のカラーフィルタや
カラーブラウン管用のシャドウマスク等の被検査物の被
検査面上において、光量を測定しようとする単位領域と
して、極太線１２で便宜的に囲み表示した矩形領域１４
（以下、「測光単位１４」という）を設定する。この測
光単位１４の大きさは、縦方向および横方向の各辺の長
さｌ、ｍが周期性パターン１０の縦方向および横方向に
おける各ピッチａ、ｂのそれぞれ整数倍に設定される。
図１に示した例では、測光単位１４の縦方向および横方
向の各辺の長さが、周期性パターン１０の縦方向および
横方向における各ピッチのそれぞれ２倍に設定されてい
るが、測光単位１４の縦・横方向の各辺の長さを周期性
パターン１０の縦・横方向における各ピッチのそれぞれ
１倍、すなわち周期性パターン１０の縦・横方向におけ
る各ピッチとそれぞれ同じにするようにしてもよい。ま
た、周期性パターン１０の縦・横方向における各ピッチ
に対する測光単位１４の縦・横方向の各辺の長さの倍率
は、縦方向と横方向とで相違してもよく、例えば、測光
単位１４の縦方向の長さを周期性パターン１０の縦方向
におけるピッチの２倍とし、測光単位１４の横方向の長
さを周期性パターン１０の横方向におけるピッチの３倍
とする、といったことも可能である。

【００１７】この測光単位１４の大きさは、検出しよう
とする欠陥の大きさを考慮して適宜決められる。例え
ば、検出する欠陥が１つの周期性パターン１０内に存在
する点状のものであれば、測光単位１４の縦・横方向の
各辺の長さを周期性パターン１０の縦・横方向における
各ピッチとそれぞれ等しくする。このようにすると、各
測光単位１４間での光量の変化が顕著になって有利であ
る。一方、個々の周期性パターン１０での欠陥は小さい
ながらも複数の周期性パターン１０にわたり広範囲に分
布して発生しているシミなどの欠陥を検出する場合に
は、そのシミ欠陥が含まれる程度の縦・横方向の長さを
持った測光単位１４を設定することが望ましい。また、
測光単位１４は、被検査面上における周期性パターン１
０との相対位置関係（位相差）を規定して設定されるも
のではなく、被検査面上の任意の位置に設定される。さ
らに、測光単位１４は、被検査面を複数区画に分割して
タイル状に敷き詰められた状態となるように設定される
だけでなく、一部重なり合う部分を持ちながら設定する
こともできる。

【００１８】図２は、この発明に係る欠陥検査方法を実
施するために使用される欠陥検査装置の概略構成の１例
を示す模式的斜視図である。この装置の基本構成は、従
来の装置と同様であり、ＣＣＤラインセンサ、一次元フ
ォトダイオードアレイ等のラインセンサを有するセンサ
部１８と結像光学系を有する入光部２０とからなるライ
ンセンサカメラ１６、被検査物、例えば有効領域２に多
数の微細透孔が形成されたシャドウマスク１を、ライン
センサカメラ１６のラインセンサの副走査方向（矢印Ａ
方向）へ移動させる移動機構（図示を省略）、シャドウ
マスク１の下面側に向かって線状光を照射する線状透過
照明２２、および、ラインセンサカメラ１６から出力さ
れる画像信号を処理する画像演算装置２４から構成され
ている。もちろん、欠陥検査装置の構成は図２に示した
ものに限らず、例えば、撮像手段としてＣＣＤカメラ等
の二次元カメラを使用し、照明を面状透過照明としても
よい。また、被検査物が非透光性であるときは、反射照
明が用いられ、また、被検査物が、液晶ディスプレイな
どのようにそれ自身で発光するものであるときは、一般
に照明は不要である。さらに、シャドウマスク１を移動
させる代わりに、ラインセンサカメラ１６をラインセン
サの副走査方向へ移動させるようにしてもよい。

【００１９】画像演算装置２４では、ラインセンサカメ
ラ１６によって撮像された画像から、上記した測光単位
１４ごとの光量が算定される。ラインセンサカメラ１６
において、入光部２０の結像光学系によってセンサ部１
８のラインセンサに投影される画像の１画素のサイズ
は、図１に示した例では、測光単位１４の投影像と等し
い大きさである。また、１画素の縦方向および横方向の
各辺の長さを測光単位１４の投影像の縦方向および横方
向における各長さのそれぞれ整数分の１とし、測光単位
１４の投影像に複数画素が含まれるようにしてもよい。
この場合でも、測光単位１４の投影像に含まれる複数画
素の出力を足し合わせれば、画素サイズを測光単位１４
の投影像の大きさとしたときの測光単位１４の出力と等
価になる。図３に示した例では、一点鎖線２６で囲み表
示した１つの画素２８の縦方向の長さｃが測光単位１４
の投影像の縦方向における長さｌの５分の１とされ、画
素２８の横方向の長さｄが測光単位１４の投影像の横方
向における長さｍの４分の１とされており、測光単位１
４の投影像内に２０個の画素が含まれている。

【００２０】以上のように、撮像に際しては、測光単位
１４の投影像と画素２８とが等しい大きさであるか、あ
るいは前者が後者の整数倍の大きさである必要があるの
で、画素２８のサイズを縦方向および横方向において互
いに独立に精度良く決めることが必要になる。これを実
現する方法としては種々のものがあるが、例えば撮像手
段がＣＣＤラインセンサカメラである場合には、ライン
センサの主走査方向については結像光学系の倍率調整に
より、ラインセンサの副走査方向についてはカメラと被
検査物との相対移動速度または信号の取込み周期の調整
により、画素サイズを設定することができる。また、撮
像手段が二次元カメラである場合には、周期性パターン
１０の縦・横方向の各ピッチを考慮して予め結像光学系
に、縦・横方向のそれぞれに独立の結像倍率を持たせて
おくことにより、画素サイズを設定することができる。
また、予め測光単位１４の投影像の縦・横方向における
各長さのそれぞれ整数分の１の縦・横方向の各辺の長さ
を持ったフォトダイオードを一次元アレイ配列したセン
サを用いることも可能である。

【００２１】次に、この欠陥検査方法における欠陥検出
の方法と欠陥の定量化の方法について説明する。

【００２２】移動機構によりシャドウマスク１を矢印Ａ
方向に移動させながら、シャドウマスク１の有効領域２
を全面にわたり走査して、ラインセンサカメラ１６によ
りシャドウマスク１の透過光の投影像を撮影する。そし
て、画像演算装置２４において、得られた画像データか
ら測光単位１４ごとの光量を求め、それぞれの測光単位
１４について、注目する測光単位１４での光量の測定値
が、その測光単位１４以外の複数の測光単位１４での光
量の測定値の平均値を基準としてその平均値と順次比較
される。比較の際に基準とする複数の測光単位１４の選
定は、検出しようとする欠陥の大きさや周期性パターン
１０の均一性、ラインセンサカメラ１６の性能などを考
慮して適宜行われるが、通常は、注目する測光単位１４
の周辺領域の複数の測光単位１４が選定される。

【００２３】図４は、１つの周期性パターン１０内の点
欠陥を検出する場合に好適な例を示し、この例では、測
光単位１４を周期性パターン１０の１ピッチに相当する
倍率で撮像し、光量比較を行う際の基準となる複数の測
光単位１４ｂとして、注目する測光単位１４ａを取り囲
む８つの近傍位置のものを選定している。そして、欠陥
の有無の判定に際しては、注目する測光単位１４ａでの
光量の測定値と８つの近傍位置の測光単位１４ｂでの光
量の測定値の平均値との比が算出される。注目する測光
単位１４ａでの光量をＩ_０、周辺領域の各測光単位１４
ｂでのそれぞれの光量をＩ_１〜Ｉ_８とすると、光量比＝
Ｉ_０／〔（Ｉ_１＋Ｉ_２＋Ｉ_３＋Ｉ_４＋Ｉ _５＋Ｉ_６＋Ｉ_７
＋Ｉ_８）／８〕と表され、この光量比により欠陥の有無
が判定される。このように光量の割り算を行っているこ
とにより、照明光量の不均一性などに関わらず、欠陥を
定量化することが可能になる。そして、前記光量比が１
より小さければ、注目する測光単位１４ａ内に光量を低
下させる欠陥が存在し、光量比が１より大きければ、測
光単位１４ａ内に光量を増加させる欠陥が存在すること
が分かる。但し、後述するように、実際には光量比が１
から所定値以上外れている場合に欠陥があると判定され
る。また、光量比の、１からの差によって欠陥の程度
（大きさ）を測定することができる。

【００２４】また、複数の周期性パターン１０にまたが
るシミなどの欠陥を検出する場合には、例えば図５に示
すように、縦・横方向の各辺の長さが周期性パターン１
０の縦・横方向における各ピッチのそれぞれ３倍である
測光単位１４を設定する。このように、検出しようとす
るシミ欠陥より大きな測光単位１４を設定することによ
り、欠陥検出の感度を上げることができる。また、図５
に示した例では、光量比較の際の基準となる周辺領域の
複数の測光単位１４ｄとして、注目する測光単位１４ｃ
に対し横方向に並列した位置の６つのものが選定されて
いる。この場合の光量比は、光量比＝Ｉ_０／〔（Ｉ_１＋
Ｉ_２＋Ｉ_３＋Ｉ_４＋Ｉ_５＋Ｉ_６）／６〕の式で表され
る。

【００２５】ここで、欠陥が測光単位１４の周辺部に位
置した場合には、欠陥画像が、その測光単位１４と隣接
する測光単位１４とにまたがってしまう。このため、上
記したように周辺領域の測光単位１４での光量の平均値
を基準にして光量比を算出すると、欠陥信号が低くなっ
てしまうことになる。これを避けるために、図１に示し
たように測光単位１４の投影像とセンサの画素サイズと
が等しい場合には、図２に示した装置において、ライン
センサカメラ１６とシャドウマスク１とを相対的に微小
移動させて、周期性パターン１０の位置を少し（測光単
位１４の縦・横方向の各辺のそれぞれ数分の１程度）ず
つ縦・横方向にずらしながら、複数回撮像を行うように
すればよい。また、図３に示したように画素２８のサイ
ズが測光単位１４の投影像の数分の１である場合には、
画像メモリ上で測光単位１４を縦・横方向に１画素ずつ
ずらしながら、上記した演算を行うようにするとよい。

【００２６】この欠陥検査方法では、上記したように測
光単位１４の縦・横方向の各辺の長さを周期パターン１
０の縦・横方向における各ピッチのそれぞれ整数倍に設
定しているので、普通はモアレが発生しない。ところ
が、ラインセンサカメラ１６の結像光学系のレンズにデ
ィストーションがあったり、周期性パターン１０のピッ
チがシャドウマスク１の中央部から周辺部へ向かうのに
伴って僅かずつ変化したり、周期性パターン１０の並列
方向に対してラインセンサカメラ１６のセンサが傾いて
いたりすると、モアレが発生し、欠陥検出の感度に影響
を与えることになる。モアレの影響を低減させるために
は、結像光学系にデフォーカス等により解像度を低下さ
せたり、画像データにスムージングを加えたりするが、
この発明の欠陥検査方法では、測光単位１４の縦・横方
向の長さが周期性パターンの縦・横方向における各ピッ
チのそれぞれ整数倍（１倍であるときを含む）であるの
で、比較的解像度を低く設定することができ、モアレの
低減には好都合である。以下に、図６および図７に基づ
いて、デフォーカスにより解像度を低下させる手法を例
にとって説明する。

【００２７】図６において、３０は、ラインセンサカメ
ラ１６の結像光学系、３２が絞り、３４がセンサであ
る。デフォーカスによってモアレの影響を低減させる場
合、結像光学系３０のレンズそのものの解像限界を無視
すると、シャドウマスク１上の１つの点３（大きさは実
質的に０と考えられる）は、デフォーカスによって丁度
δＤの大きさを持つ欠陥としてセンサ上に投影される。
このため、シャドウマスク１上の欠陥３６の大きさをφ
とすると、デフォーカスしたときの欠陥画像３８（図７
において二点鎖線で表す）の大きさは、φ＋δＤとな
る。この欠陥画像３８が測光単位１４から食み出さなけ
れば、すなわちａ≧（φ＋δＤ）（ａ：測光単位１４の
短辺の長さ）であれば、感度を低下させることなく欠陥
を検出することができる。したがって、欠陥画像３８の
輪郭の広がりが測光単位１４から食み出ない限度で解像
度を最大に低下させたとき（欠陥が測光単位１４の中央
にあるとした場合には、ａ＝（φ＋δＤ）となるように
デフォーカス量δｆを設定したとき）に、欠陥信号に影
響を与えることなく、モアレの影響が最小になる。

【００２８】次に、図２に示した欠陥検査装置を使用し
てシャドウマスク１上の欠陥、すなわち白ピンや黒ピン
と呼ばれる欠陥を検出する方法について、より具体的に
説明する。

【００２９】白ピンや黒ピンは、１つの周期性パターン
内に発生する点欠陥であるので、この場合には、測光単
位１４を、その縦・横方向の各辺の長さが周期性パター
ンの縦・横方向における各ピッチとそれぞれ等しくなる
大きさとした。また、測光単位１４を、縦・横方向にそ
れぞれ４つの画素２８、したがって１６個の画素２８で
構成（図８参照）するように、結像光学系のレンズの倍
率、移動機構によるシャドウマスク１の送り速度、およ
びラインセンサカメラ１６の入力周期を決定した。ここ
で、シャドウマスク１の周期性パターン（微細透孔）の
縦・横方向における各ピッチはそれぞれ２８０μｍ程度
であり、このときの測光単位１４は、シャドウマスク１
上で２８０μｍ角相当で、ラインセンサカメラ１６の１
つの画素は、７０μｍ角相当になる。

【００３０】図２に示した欠陥検査装置によりシャドウ
マスク１の有効領域２を走査して、図８に一部拡大平面
図を模式的に示したような画像（図８中、４０が欠陥を
表す）を取り込んだ後、画像演算装置２４において、図
４に関して説明したような光量比の演算を画像全体にわ
たって行う。この場合、互いに隣接し合う測光単位１４
に欠陥画像がまたがって、欠陥信号が低くなってしまう
ことを避けるために、測光単位１４を画像メモリ上で１
画素ずつ４画素分まで縦・横方向にそれぞれずらしなが
ら、合計で１６回の光量比の演算を行うようにした。

【００３１】このようにして得られた被検査面全体の光
量比の変化を表す信号値（図９および図１０参照）に
は、センサの雑音やシャドウマスク１の孔面積のばらつ
きなどの信号も含まれており、欠陥が無くても、光量比
が必ずしも１に等しくはならない。そこで、欠陥である
と判定する量（閾値）ｈを設定しておき、光量比が１＋
ｈ_１以上、あるいは１−ｈ_２以下であるときに、当該測
光単位１４内に欠陥４０が存在するとして検出し、その
ときのピーク値（図９参照）が欠陥の大きさを示してい
ると考える。そして、光量比のピーク値が１−ｈ_２より
小さければ、欠陥は、シャドウマスク１の透過光量を低
下させる黒ピンであり、ピーク値が１＋ｈ _１より大きけ
れば、欠陥は、透過光量を増加させる白ピンである、と
いったことが分かることになる。また、例えば光量比の
ピーク値が１．１であれば、本来の孔面積の１．１倍と
なる白ピンであり、ピーク値が０．９であれば、本来の
孔面積の０．９倍となる黒ピンである、といったことが
分かることになる。このようにして、欠陥の定量化（面
積比の測定）が可能になる。

【００３２】図９は、本来の孔面積より１３％程度、面
積の大きな白ピン欠陥が存在するシャドウマスクから得
られた光量比の変化を示す図である。この図において、
欠陥部分以外の信号には、センサの雑音やシャドウマス
ク１の孔面積のばらつきなどの信号が含まれている。

【００３３】また、シャドウマスク１では、設計上、中
央部から周辺部へ向かうに従って周期性パターン（微細
透孔）のピッチを少しずつ変化させるようにしている。
このため、得られた画像の周辺部でモアレが発生し、欠
陥の検出やその大きさの定量化に支障が出ることにな
る。このモアレの影響を低減させるために、結像光学系
のレンズにデフォーカスを加える。図６および図７に関
して説明したように、結像光学系３０の物体側のＦ値
（＝焦点距離ｆ／レンズ径ｄ）が４０であるとすると、
δＤ／δｆ＝ｆ／ｄ＝４０であり、δＤ＝δｆ×４０で
ある。シャドウマスク１の透孔ピッチを２８０μｍであ
るとし、欠陥４０の大きさが透孔ピッチに比べて十分に
小さい（欠陥が点欠陥である）とすると、最大デフォー
カス量は、δｆ_ｍａｘ＝２８０μｍ×４０＝１１．２ｍ
ｍとなる。このようにデフォーカスしたときに、モアレ
の影響が十分に低減して、比較的小さい白ピンや黒ピン
の検出が可能になる。図１０の（ａ）は、デフォーカス
によるモアレ低減を行わなかったときの信号変化を示
し、図１０の（ｂ）は、上記したような条件で最適なデ
フォーカスを加えたときの信号変化を示す図である。こ
れらの図では、シャドウマスク１のＸ軸上の全面にわた
る信号変化を表示している。図１０の（ａ）と（ｂ）と
を比較すると、明らかにデフォーカスによりモアレの影
響が低減していることが分かる。なお、図１０には、欠
陥信号を表示していないが、上記条件によりデフォーカ
スを加えたときは、デフォーカスによる欠陥信号の低下
は殆んど見られない。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に係る発明の欠陥検査方法によ
ると、画像処理するデータ量が比較的少なくて済み、欠
陥を定量化することができ、また、個々の周期性パター
ンでの欠陥は小さいながらも複数の周期性パターンにわ
たり広範囲に分布して発生しているシミなどの欠陥も検
出することができ、さらに、モアレの影響を少なくして
高感度で欠陥を検出することができる。

【００３５】請求項２に係る発明の欠陥検査方法では、
周期性パターンの投影像が僅かに非周期性を持つような
場合にも、それによるモアレの影響を低減させて、高感
度での欠陥検出を行うことができる。

【００３６】請求項３に係る発明の欠陥検査装置を使用
すると、請求項１に係る発明の欠陥検査方法を好適に実
施して、上記効果を得ることができる。

【００３７】請求項４に係る発明の欠陥検査装置を使用
すると、請求項２に係る発明の欠陥検査方法を好適に実
施して、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る欠陥検査方法の実施形態の１例
を示し、この方法によって欠陥の検出が行われる被検査
物の一部拡大平面図である。

【図２】この発明に係る欠陥検査方法を実施するために
使用される欠陥検査装置の概略構成の１例を示す模式的
斜視図である。

【図３】この発明に係る欠陥検査方法の、図１とは異な
る実施形態を示し、この方法によって欠陥の検出が行わ
れる被検査物の一部拡大平面図である。

【図４】この発明に係る欠陥検査方法における欠陥検出
の方法を説明するための図であって、被検査物の一部拡
大平面図である。

【図５】この発明に係る欠陥検査方法における欠陥検出
の、図４とは異なる方法を説明するための図であって、
被検査物の一部拡大平面図である。

【図６】デフォーカスにより解像度を低下させる手法を
説明するための模式図である。

【図７】同じく、デフォーカスにより解像度を低下させ
る手法を説明するための図である。

【図８】図２に示した欠陥検査装置によりシャドウマス
クを走査して得られた画像の１例を模式的に示す一部拡
大平面図である。

【図９】白ピン欠陥が存在するシャドウマスクから得ら
れた光量比の変化を示す図である。

【図１０】（ａ）は、デフォーカスによるモアレ低減を
行わなかったときの信号変化を示す図であり、（ｂ）
は、最適なデフォーカスを加えたときの信号変化を示す
図である。

【符号の説明】

１シャドウマスク１０周期性パターン１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ矩形領域（測
光単位）１６ラインセンサカメラ１８ラインセンサを有するセンサ部２０結像光学系を有する入光部２２線状透過照明２４画像演算装置２８画素３０ラインセンサカメラの結像光学系３２絞り３４センサ３６、４０欠陥３８欠陥画像ｌ、ｍ矩形領域（測光単位）の縦方向および横方向の
各辺の長さａ、ｂ周期性パターンの縦方向および横方向における
各ピッチｃ、ｄ画素の縦方向および横方向における各長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 9/14 Ｈ０１Ｊ 9/42 Ａ５Ｃ０２７ 9/42 Ｇ０１Ｂ 11/24 ＦＦターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA14 AA56 BB01 CC01 CC17 CC21 DD04 DD07 FF01 FF41 GG16 HH15 JJ02 JJ03 JJ25 JJ26 MM01 QQ25 QQ42 RR02 UU05 2G051 AA65 AA73 AB02 CA03 CA04 CB01 CB02 CD04 DA06 DA07 EC03 ED30 2G086 EE05 EE10 EE12 5B057 CC03 CE04 DA03 DB02 DB09 DC22 5C012 AA02 BE03 5C027 HH29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面的に配列された周期性パターンを有
する被検査物の画像を用いて周期性パターン上に欠陥が
あるかどうかを検査する周期性パターンの欠陥検査方法
において、縦方向および横方向の各辺が前記周期性パターンの縦方
向および横方向における各ピッチのそれぞれ整数倍の長
さを有する矩形領域を、被検査面上において周期性パタ
ーンとの相対位置関係を規定することなく設定し、被検
査面を走査して、前記矩形領域単位での光量を順次測定
していき、それぞれの矩形領域ごとの測定値と、その矩
形領域以外の複数の矩形領域での測定値の平均値との比
を求め、その比から矩形領域における欠陥の有無を判定
することを特徴とする周期性パターンの欠陥検査方法。
【請求項２】解像度の低下に伴う欠陥画像の輪郭の、
被検査面上において想定される広がりが、被検査面上に
おいて設定される前記矩形領域から食み出ない限度で、
矩形領域単位での光量を測定する際の解像度を最大に低
下させる請求項１記載の周期性パターンの欠陥検査方
法。
【請求項３】平面的に配列された周期性パターンを有
する被検査物の画像を用いて周期性パターン上に欠陥が
あるかどうかを検査する周期性パターンの欠陥検査装置
において、縦方向および横方向の各辺が前記周期性パターンの縦方
向および横方向における各ピッチのそれぞれ整数倍の長
さを有するようにかつ被検査面上において周期性パター
ンとの相対位置関係を規定することなく設定される矩形
領域単位での光量を測定し、縦方向および横方向の各辺
の長さが前記矩形領域の投影像の縦方向および横方向に
おける各長さと同一または各長さのそれぞれ整数分の１
である画素単位で画像データを取得する撮像手段と、被検査物の被検査面を走査するように、前記撮像手段と
被検査物とを相対的に平行移動させる移動手段と、前記撮像手段によって測定されたそれぞれの矩形領域ご
との測定値と、その矩形領域以外の複数の矩形領域での
測定値の平均値との比を求める演算手段と、この演算手段によって求められた比から矩形領域におけ
る欠陥の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特
徴とする周期性パターンの欠陥検査装置。
【請求項４】解像度の低下に伴う欠陥画像の輪郭の、
被検査面上において想定される広がりが、被検査面上に
おいて設定される前記矩形領域から食み出ない限度で、
矩形領域単位での光量を測定する際の解像度を最大に低
下させる解像度低下手段をさらに備えた請求項３記載の
周期性パターンの欠陥検査装置。