JP2002175520A

JP2002175520A - 基板面の不良検出装置、不良検出方法、及び不良検出のためのプログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP2002175520A
Application number: JP2000371983A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwata; 裕岩田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低い分解能の画像を用いて、微少な異物を高精
度で検出する。【解決手段】画像入力処理装置７の平滑フィルタ部７ｂ
は、注目画素周辺の抽出領域から該注目画素を含む無効
領域を除いた残りの領域の各画素の値を平均化し、この
平均値を注目画素の値として求める。差分処理部７ｃ
は、原画像の画素の値と平均化された該画素の値との差
を求める。この差に基づいて、基板面の不良を検出す
る。無効領域に基板面の異物の像が入っている場合は、
この異物の像の明度が無視された状態で、注目画素の明
度が平均化される。従って、元の画素の明度と平均化さ
れた該画素の明度との差は、異物の像の明度をそのまま
反映する。また、この様な差は、基板上の通常のパター
ンの像の明度変化をそのまま反映せず、この明度変化を
抑制したものとなる。このため、各画素の差に基づい
て、異物を確実に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶ディスプレイ用の液晶パネル基板等の基板面上の異物
を検出するための基板面の不良検出装置、不良検出方
法、及び不良検出のためのプログラムを記録した記録媒
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイ用の液晶パネ
ル基板には、その製造や搬送に際し、異物が付着するこ
とがある。この異物により、配線パターンの断線等が発
生して、基板上の回路が正常に機能しなくなる。

【０００３】このため、液晶パネル基板の製造工程で
は、外観検査を行って、付着した異物を検出し、この結
果を品質管理に役立てている。この外観検査では、配線
パターンを十分に識別し得る分解能のカメラを用いて、
基板面を撮像し、この基板面を示す画像を生成し、この
画像から基板上の繰り返しパターンを除去し、この繰り
返しパターンを除いた残りの画像部分を異物として検出
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶パネル
基板上の配線パターンは、一般に数μm から十数μm の
幅を有しており、配線パターンの幅と同程度のサイズの
異物が基板上に付着すると、基板上の回路が正常に機能
しなくなる。このため、外観検査に用いられるカメラに
対しては、パターン並びに異物を高コントラストで検出
し得る様に、１〜５μm の分解能が要求される。

【０００５】一方、カメラは、例えば２０４８画素又は
４０９６画素のライン状のＣＣＤセンサを有しており、
このカメラによる主走査を繰り返しつつ、カメラ又は基
板を副走査方向に移動して、２次元画像を生成する。

【０００６】ところが、４０９６画素のＣＣＤセンサに
よって５μｍの分解能の画像を得るならば、画像の幅が
約２０．５mmとなる。これに対して、大型の液晶パネル
基板の一辺が５００mm乃至１ｍ足らずであるから、この
大型の液晶パネル基板の全体の画像を得るには、約２
０．５mm幅の画像を２５乃至５０回繰り返して生成する
必要がある。このため、基板一枚の撮像に、３分乃至５
分程度という非常に長い時間を費やした。

【０００７】また、約２０．５mm幅の画像を繰り返して
生成するには、カメラ又は基板を高精度で副走査方向に
移動する必要があり、長い移動ストロークを有する精密
ステージ等が必要となった。更に、高分解能の大画像の
データ量が莫大なため、画像データを高速で処理するた
めの装置が必要となった。このため、検査装置が高価に
なり、製造工程に導入し得る検査装置の台数が限られ
た。

【０００８】液晶パネル基板の製造工程では、１枚の基
板について、フォトリソグラフィ工程を複数回繰り返す
ので、外観検査も複数回繰り返すことが好ましい。しか
しながら、先に述べた様に基板一枚の撮像に長時間を費
やし、また検査装置の台数が限られているので、全ての
基板について、外観検査を複数回繰り返すことが非常に
困難であり、実際には、基板の抜き取り検査を行った
り、重要な工程でのみ基板の検査を行ったり、基板の重
要な部分でのみ検査を行っている。このため、十分な品
質管理や、工程異常の早期発見が困難になっており、低
価格で高速に基板面の異物を検出し得る装置が望まれて
いる。

【０００９】また、従来の装置として、液晶パネル基板
を斜め上方から照明し、基板の法線方向からカメラで撮
像するというものがある。この撮像により生成された画
像においては、基板面の明度が暗くなり、異物等の凹凸
が明るくなる。これは、顕微鏡等の分野では暗視野と呼
ばれる光学系に相当する。この様な光学系を利用すれ
ば、分解能未満のサイズの異物の明度が増加するので、
粗い分解能の画像であっても、異物の所在を観察するこ
とができる。

【００１０】この様な装置では、分解能が粗くても構わ
ないので、大きな基板であっても、この基板の画像を一
度に撮像することが可能であって、カメラや基板を走査
もしくは移動させる必要がなく、また画像のデータ量が
少ないので、データの処理速度が遅くても構わない。従
って、装置のコストが低く、多数の装置を製造工程に導
入することができる。

【００１１】しかしながら、液晶パネル基板上には、工
程が進むにつれ、ゲートバスラインやソースバスライン
等が積層され、その途中ではレジストパターンも表層に
積層され、ラインやパターンが縦横に形成されるので、
その表面形状が極めて複雑化している。このため、画像
においては、ラインやパターンと異物との分離性が低
い。また、画素サイズ未満の微少な異物の明度が十分に
高くないことがあり、この場合は、ノイズ成分と異物と
の分離性が低くなり、十分な検出精度を得ることが困難
であった。

【００１２】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、低い分解能の画像を用いて、
微少な異物を高精度で検出することが可能な基板面の不
良検出装置、不良検出方法、及び不良検出のためのプロ
グラムを記録した記録媒体を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の基板面の不良検出装置は、基板面に光を照
射する光源と、この基板面を撮像する撮像手段と、この
撮像手段によって生成された基板面を示す原画像の各画
素を順次注目し、注目画素周辺の抽出領域から該注目画
素を含む無効領域を除いた残りの領域の各画素の値を平
均化し、この平均値を注目画素の値として求める平滑化
フィルタ手段と、各画素毎に、原画像の画素の値と平滑
化フィルタ手段により求められた画素の値との差を求め
る差分処理手段と、差分処理手段により求められた各画
素の差に基づいて、基板面の不良を検出する検出手段と
を備えている。

【００１４】この様な本発明の不良検出装置によれば、
注目画素周辺の抽出領域から該注目画素を含む無効領域
を除いた残りの領域の各画素の値を平均化し、この平均
値を注目画素の値として求め、原画像の画素の値と平均
化された該画素の値との差を求め、この差に基づいて、
基板面の不良を検出している。ここで、注目画素を含む
無効領域に基板面の異物の像が入っている場合は、この
異物の像の明度が無視された状態で、注目画素の明度が
平均化される。従って、元の画素の明度と平均化された
該画素の明度との差は、異物の像の明度をそのまま反映
する。また、この様な差は、基板上の通常のパターンの
像の明度変化をそのまま反映せず、この明度変化を抑制
したものとなる。このため、各画素の差に基づいて、基
板上の通常のパターンと異物を明確に区別することがで
きる。

【００１５】また、基板上のパターンや異物を忠実に高
精度で読み取る必要がなく、画像の分解能を高める必要
がないので、データ量が少なく、演算処理が短時間で済
む。

【００１６】次に、本発明の基板面の不良検出方法は、
基板面を示す原画像を生成する原画像生成ステップと、
基板面を示す原画像の各画素を順次注目し、注目画素周
辺の抽出領域から該注目画素を含む無効領域を除いた残
りの領域の各画素の値を平均化し、この平均値を注目画
素の値として求める平滑化フィルタステップと、各画素
毎に、原画像の画素の値と平滑化フィルタステップで求
められた画素の値との差を求める差分処理ステップと、
差分処理ステップで求められた各画素の差に基づいて、
基板面の不良を検出する検出ステップとを含んでいる。

【００１７】この様な本発明の不良検出方法でも、各画
素の差に基づいて、基板面の不良を確実に検出すること
ができる。

【００１８】また、本発明においては、無効領域の幅
は、２画素、３画素及び４画素のいずれかである。

【００１９】この様に無効領域の幅は、基板面の異物の
像を含む程度に設定され、微少な異物の検出を可能にし
ている。

【００２０】更に、本発明においては、抽出領域及び無
効領域は、複数の画素を一列に配列してなる一次元の領
域である。

【００２１】この様に一次元の領域であれば、演算処理
量が少なくて済む。

【００２２】また、本発明においては、差分処理ステッ
プで求められた各画素の差と複数の閾値との比較、及び
各閾値に達したそれぞれの差を有する各画素の連続数に
基づいて、各画素の差からノイズ成分を除去するノイズ
除去ステップを更に含んでいる。

【００２３】この様に複数の閾値と連続画素数に基づい
て、ノイズ成分を除去すると、多様なノイズを確実に除
去することができる。

【００２４】更に、本発明においては、各閾値は、予め
設定された画像明度の標準偏差量に基づいて設定され
る。

【００２５】画像明度の標準偏差量に基づけば、各閾値
を適確に設定することができる。

【００２６】また、本発明においては、一定の大きさの
ブロック内の各画素を抽出し、差分処理ステップで求め
られた該各画素の差から予め設定された値を差し引き、
これらの値を加算する２次元加算フィルタステップを更
に含んでいる。

【００２７】あるいは、本発明においては、一定の大き
さのブロック内の各画素を抽出し、差分処理ステップで
求められた該各画素の差から予め設定された値を差し引
き、これらの値を加算する２次元加算フィルタステップ
を更に含み、該各画素の差から差し引かれる値は、各閾
値よりも小さくしている。

【００２８】この様な２次元加算フィルタ処理により、
異物の明度を強調することができる。また、各画素の差
から差し引かれる値として、各閾値よりも小さなノイズ
成分に相当する値を設定すれば、ノイズ成分の影響を排
除することができる。

【００２９】更に、本発明は、上記不良検出方法をプロ
グラムとして記録した記録媒体をも含む。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００３１】図１は、本発明の不良検出装置の一実施形
態を示す概略構成図である。本実施形態の装置は、基板
１の表面に付着している異物を検出するものであって、
基板１が例えばＴＦＴ液晶パネル基板である。

【００３２】基板１は、図示されない搬送機構により各
支持ピン２上に搬入される。２つの照明装置５は、基板
１の表面と平行に近い斜め方向から、基板１の表面を照
明している。各照明装置５は、ハロゲン球等である光源
５ａと、光源５ａの光を受光して導光し、基板１よりも
広い幅の光を形成してライン形状の出射口から出射する
ライン光ファイバ５ｂと、ライン光ファイバ５ｂの出射
口からの光を集光して、平行光束もしくは収束光束を基
板１の表面に照射するシリンドリカルレンズ５ｃとを備
えている。例えば、シリンドリカルレンズ５ｃからの光
束の光軸と基板１の表面とのなす角度をαとすると、０
°＜α≦５°に設定される。

【００３３】図２は、基板１と各照明装置５の位置関係
を概念的に示している。図２から明らかな様に、各照明
装置５は、基板１の左右両側に配置され、基板１よりも
広い幅の平行光束もしくは収束光束を左右両側から基板
１の表面に照射している。この左右両側からの照射によ
り、基板１の表面の照明ムラを低減している。更に、照
明ムラを低減するために、基板１の上下両側にもそれぞ
れの照明装置を設け、基板１の４辺の外側からそれぞれ
の光束を基板１の表面に照射しても良い。

【００３４】基板１の上方には、２つの撮像カメラ３が
配置されている。各撮像カメラ３は、基板１の法線方向
から、基板１のそれぞれの領域を撮像している。各撮像
カメラ３によって撮像されたそれぞれの画像を合成する
ことにより、基板１全体の画像が得られる。

【００３５】例えば、各撮像カメラ３は、５１５０画素
×５１５０画素の画像を生成するラインセンサスキャン
方式の撮像センサを有している。基板１が４００mm×６
００mmである場合は、それぞれのカメラ３によって、基
板１の４００mm×４００mmの領域が撮像され、それぞれ
の画像が合成されて、基板１全体の画像が形成される。
従って、画像の分解能は、４００mm／５１５０画素＝７
８μm となる。

【００３６】尚、基板１全体の画像が得られることを条
件に、撮像カメラの台数を適宜に増減しても構わない。

【００３７】筐体４は、基板１、各照明装置５のシリン
ドリカルレンズ５ｃ、及び各撮像カメラ３等を覆う暗室
となっており、外部からの光を遮断する。

【００３８】各撮像カメラ３によって撮像されたそれぞ
の画像は、画像入力処理装置７に入力される。画像入力
処理装置７は、各画像を合成して、基板１全体の画像を
形成し、この画像を記憶したり、この画像に対して後に
述べる様な各種の処理を施し、これにより基板１の不良
を検出し、この検出結果を制御装置８に出力する。

【００３９】制御装置８は、図示しない基板１の搬送装
置、画像入力処理装置７、及び結果出力装置９との間で
通信を行いことができ、これらの装置を制御する。ま
た、制御装置８は、各光源装置５の制御も行う。結果出
力装置９は、画像入力処理装置７による検出結果を表示
装置に表示したり、ＣＩＭ等の製造工程を管理するコン
ピュータシステムに出力する。

【００４０】次に、本実施形態の不良検出装置による一
連の動作を説明する。

【００４１】まず、制御装置８は、図示しない基板１の
搬送装置を制御して、基板１を各ピン２上の所定位置ま
で搬送する。そして、制御装置８は、各光源装置５を制
御して、基板１の表面で所定の照度が得られる様に光量
を制御する。

【００４２】次に、制御装置８は、基板１の検査を画像
入力処理装置７に指示する。これに応答して画像入力処
理装置７は、基板１の撮像を各撮像カメラ３に指示す
る。各撮像カメラ３は、基板１を撮像し、それぞれの画
像を画像入力処理装置７に出力する。

【００４３】ここで、基板１の表面に、突起した異物が
付着していると、この異物によって各照明装置５からの
光が散乱される。このため、基板１の画像においては、
異物の部位が格別に明るくなる。また、液晶パネル基板
である基板１上には、ゲートバスラインやソースバスラ
イン等が積層され、あるいはレジストパターンも表層に
積層され、ラインやパターンが縦横に形成されている。
これらのラインやパターンのエッジによっても各照明装
置５からの光が散乱されるので、基板１の画像において
は、エッジの部位がその周辺よりも明るくなる。

【００４４】画像入力処理装置７は、基板１の画像を記
憶メモリ７ａに一旦記憶する。そして、画像入力処理装
置７では、平滑フィルタ部７ｂ及び差分処理部７ｃによ
り基板１の画像におけるラインやパターンの明暗を抑制
し、ノイズ除去部７ｄにより画像のノイズ成分を抑制
し、異物検出部７ｅにより画像における異物の像を強調
する。これにより、画像入力処理装置７は、基板１の表
面の異物の有無やサイズ等を示す情報を得、この情報を
制御装置８に出力する。

【００４５】制御装置８は、異物の有無やサイズ等を示
す情報を入力すると、この情報を結果出力装置９に出力
する。結果出力装置９は、この情報を液晶モニターやＣ
ＲＴモニター等の表示装置に表示したり、この情報をＬ
ＡＮを通じてＣＩＭ等の製造工程を管理するコンピュー
タシステムに出力する。

【００４６】次に、画像入力処理装置７による異物を検
出するための処理手順を図３に示すフローチャートに従
って詳細に説明する。

【００４７】まず、画像入力処理装置７では、各撮像カ
メラ３からそれぞれの画像を入力すると、これらの画像
から基板１全体を示す画像を形成し、この基板１の画像
を記憶メモリ７ａに記憶する（ステップＳ１）。そし
て、画像入力処理装置７では、記憶メモリ７ａ内の基板
１の画像に対して、周期の短い明度変化のみを抽出する
ための一次元ハイパスフィルタ処理を施す（ステップＳ
２）。このステップＳ２は、図４のフローチャートに示
す様な２つのステップＳ２−１及びＳ２−２からなり、
ステップＳ２−１の処理が平滑フィルタ部７ｂによって
行われ、ステップＳ２−２の処理が差分処理部７ｃによ
って行われる。

【００４８】平滑フィルタ部７ｂは、基板１の画像の明
度を平均化する（ステップＳ２−１）。図５は、基板１
の画像部分の明度を例示している。この画像部分は、ラ
インもしくはパターンの幅が１２μm 、ラインもしくは
パターンの繰り返しピッチが１８０μm という基板１の
表面部分を撮像したものである。先に述べた様に画像の
分解能が７８μm であるから、この画像部分において
は、基板１の表面部分のパターンに対応して、白で示す
パターン１２が１画素、格子模様で示すパターン１３が
２画素連続している。ただし、パターン１２の繰り返し
ピッチが２画素余りとなるから、各パターン１２，１３
等の明度が変化する。

【００４９】平滑フィルタ部７ｂは、基板１の画像を横
方向に走査して、横方向の各画素を順次注目し、注目画
素を中心とする１×１１画素を抽出し、各画素の値を図
６に示す様なオペレータ１１の１１個の値にそれぞれ積
算し、これらの積の合計を求める。ただし、オペレータ
１１の中央の３つの画素の値が「０」に設定されている
ので、注目画素を中心とする１×３画素の値が実質的に
無効にされる。そして、各積の合計をオペレータ１１の
有効な各画素数「８」で割り、この商を注目画素の値と
して求める。

【００５０】図７のグラフは、横方向の各画素一列の明
度を示すグラフであり、該各画素一列の元の明度を点線
１０で示し、また平滑フィルタ部７ｂにより求められた
各画素一列の明度を太線１４で示している。元の各画素
一列の明度は、異物の像を示す特定の３つの画素１５で
格別に高くなっている。この３つの画素１５の中心の画
素が注目画素となったときには、オペレータ１１により
３つの各画素１５の値が無効にされるので、平滑フィル
タ部７ｂにより求められる注目画素の値が平均的な明度
となる。また、この画素の両側近傍の各画素１６が注目
画素となったときには、各画素１５の影響により、注目
画素の値が平均的な明度よりも僅かに高くなる。

【００５１】この様に図６のオペレータ１１を用いれ
ば、異物による各画素の明度の上昇を全く無視して、各
画素一列の明度を平滑化することができる。つまり、異
物のサイズを考慮した平滑化処理により、異物の明度を
ほぼ反映することなく、基板１の画像の明度を平滑化す
ることができる。

【００５２】この後、差分処理部７ｃは、基板１の画像
の各画素毎に、元の画素の値から平滑フィルタ部７ｂに
より平滑化された該画素の値を差し引いて、その差を求
め、この差を画素の補正値とする（ステップＳ２−
２）。ただし、この差が負になった場合は、負の明度が
無いことから、補正値を「０」とする。

【００５３】ここで、平滑フィルタ部７ｂにより平滑化
された画素の値は、該画素近傍の繰り返しパターンの明
度の平均値に略等しい。そして、元の画素の値が平滑化
された該画素の値以上であって、その差が正であるとき
には、元の画素の値がそれよりも小さな該差（補正値）
となる。また、元の画素の値が平滑化された画素の値よ
りも小さく、その差が負であるときには、補正値が
「０」となる。この結果として、繰り返しパターンの明
度の変化が抑制される。

【００５４】また、異物による各画素の明度が上昇して
いても、平滑化された該各画素の明度が全く上昇してい
ないので、その差である該各画素の補正値は、異物によ
る明度の上昇程度をそのまま示している。

【００５５】この様に平滑フィルタ部７ｂ及び差分処理
部７ｃでは、基板１の画像に含まれる繰り返しパターン
の明度の変化を抑制しつつ、異物による明度の上昇を保
持し、この結果として、異物による明度の上昇を強調し
ている。

【００５６】尚、撮像カメラ３の光学的な像のぼけは、
最小でも±１画素程度であり、このために画素のサイズ
未満の微少な異物の像が３画素×３画素の範囲で観察さ
れる。このことから、オペレータ１１の無効となる各画
素の数を３つに設定した。また、コンピュータによる処
理を考慮すれば、画素数を２の階乗の値、例えば２や４
とした方が処理効率の上で好ましい。この点は、オペレ
ータ１１全体の画素数についても同様であり、画素数を
２の階乗の値、例えば８や１６とした方が好ましい。

【００５７】また、横方向だけでなく、縦方向について
も、平滑フィルタ部７ｂ及び差分処理部７ｃによる処理
を行えば、画像に対して２次元の処理を施すことができ
る。この２次元の処理は、例えば格子状の繰り返しパタ
ーンを含む画像に有効である。

【００５８】次に、画像入力処理装置７のノイズ除去部
７ｄは、基板１の画像を示す各画素の補正値（明度）を
差分処理部７ｃから入力すると、各画素の明度からノイ
ズ成分を除去する（各ステップＳ３〜６）。

【００５９】一般に、画像には、ノイズ成分が混入して
おり、ほぼ均一な明度の基板１の画像であっても、画像
の明度は、明度平均値を中心にほぼ±σ×３（σは明度
標準偏差）の範囲で変動する。ここでは、基板１の平均
明度と同程度の明度を有する均一表面の灰色の基板を予
め撮像して、この灰色の基板の明度を測定し、この測定
値を明度標準偏差σとした。

【００６０】図８のグラフは、横方向一列の各画素の明
度（補正値）を示している。差分処理部７ｃの処理によ
って、平滑化された画素の値以下である元の画素の値が
補正値「０」に設定されている。このため、図８のグラ
フにおいては、多数の画素の明度が「０」となってい
る。異物による明度の上昇変化は、２つの箇所１９ａ，
１９ｂでみられる。異物が大きければ、明度が＋５．５
以上となるものの、異物が小さいと、明度が＋４．５よ
りも僅かに高い程度である。また、ノイズ成分として
は、＋３．５σを超えるものがあり、希に、＋４．５σ
を超えるものもある。画像のサイズを５１５０画素×５
１５０画素＝約２６５０万画素とすると、＋３．５σ又
は＋４．５σを超えるノイズ成分が発生する可能性が高
く、これらのノイズ成分を無視することができない。

【００６１】この様なノイズ成分を分析すると、＋３．
５σ〜＋４．５σの範囲のノイズ成分は、１画素限り又
は複数画素に連続して現われる。また、異物により非常
に明度が高くなった各画素の周辺では、＋３．５σ〜＋
４．５σの範囲のノイズ成分が複数画素に連続して現わ
れる。更に、＋４．５σ以上のノイズ成分は、１画素限
りの単発で現われる。

【００６２】そこで、ノイズ除去部７ｄは、基板１の画
像を示す各画素の明度（補正値）を第１閾値＋３．５σ
で識別して、第１閾値＋３．５σ以上の明度を示す各画
素を抽出し（ステップＳ３）、更に該各画素のうちから
孤立した画素を抽出して除去し、残りの各画素、つまり
第１閾値＋３．５σ以上の明度を示す連続する複数の画
素を求める（ステップＳ４）。また、ノイズ除去部７ｄ
は、基板１の画像を示す各画素の明度を第２閾値＋４．
５σで識別して、第２閾値＋４．５σ以上の明度を示す
各画素を抽出する（ステップＳ５）。更に、ノイズ除去
部７ｄは、第１閾値＋３．５σ以上の明度を示す連続す
る複数の画素と、第２閾値＋４．５σ以上の明度を示す
各画素との論理和、つまり第２閾値＋４．５σ以上の明
度を示す連続する複数の画素を求める（ステップＳ
６）。この結果、先に述べた各種のノイズ成分が除去さ
れると共に、第２閾値＋４．５σ以上の明度を示す連続
する各画素が異物を示すものとして抽出され、該各画素
の明度が保持される。また、他の各画素の明度が「０」
に設定される。

【００６３】次に、画像入力処理装置７の異物検出部７
ｅは、異物を示す各画素の明度を強調する（ステップＳ
７）。１つの異物は、複数の画素にまたがって表される
ことが多く、これらの画素の明度を集約させることによ
り、異物の明度を強調する。このために、異物検出部７
ｅでは、３画素×３画素のブロックで加算空間フィルタ
処理を行う。

【００６４】図９は、異物が映し出された基板１の画像
部分を例示している。画素のサイズ未満の微少異物の像
２１は、光学的なぼけにより約±１画素の範囲に広が
り、３画素×３画素の範囲で観察される。また、微少異
物の像２０が４画素の中央に位置する場合は、この像２
０が２画素×２画素の範囲で観察される。そこで、３画
素×３画素のブロックで加算空間フィルタ処理を行うこ
とにより、複数の画素に分散された異物の明度を集約さ
せ、異物の明度を強調する。

【００６５】加算フィルタの処理は、該加算フィルタへ
の入力画素の明度をＩ（ｘ，ｙ）とし、該加算フィルタ
からの出力画素の明度をＯ（ｘ，ｙ）とすると、次式
（１）で表される。

【００６６】

【数１】式（１）から明らかな様に、入力画素の明度Ｉ（ｘ，
ｙ）から３σを差し引いている。３σは、ノイズ成分に
相当するものであって、この３σを差し引くことによ
り、入力画素の明度Ｉ（ｘ，ｙ）からノイズの影響を排
除し、異物の明度のみを集約させている。

【００６７】また、ここでは、明度が４．５σ〜５．５
σまでの画素のみを対象として、明度を強調している。
これにより、微少な異物の明度が強調される。また、コ
ンピュータの負荷が軽減される。明度が５．５σを超え
る画素については、明度の強調を必要としない。

【００６８】次に、画像入力処理装置７では、異物検出
部７ｅにより強調処理を施された各画素の明度を予め設
定された閾値で識別して、各画素を２値化し、異物の所
在、サイズ等を示す画像を形成する（ステップＳ８）。
そして、画像入力処理装置７では、画像における各異物
にそれぞれのラベルを付し（ステップＳ９）、この画像
及び各異物のラベルを検出結果として出力する（ステッ
プＳ１０）。

【００６９】この様に本実施形態では、ハイパスフィル
タの処理により、基板１の画像に含まれる繰り返しパタ
ーンの明度の変化を抑制しつつ、異物による明度の上昇
を保持し、この後に画像のノイズ成分を除去し、更に画
像に含まれる異物の明度を強調し、これにより基板１の
表面の異物を確実に検出している。また、画素よりも小
さなサイズの異物を検出することができるので、画像の
分解能が低くても、この画像から異物を検出することが
可能である。更に、画像の画素数を抑えることができる
ので、演算処理に長い時間を費やさずに済む。また、実
数演算を行ったり、２次元フィルタを用いないので、演
算処理が短時間で済む。従って、装置自体のコストを低
減することができ、多数の装置を製造工程に導入し、異
物の検出を速やかつ頻繁に行って、品質管理の向上を果
たすことができる。

【００７０】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものでなく、多様に変形することができる。例えば、各
閾値等として、３．５σ、４．５σ、５．５σ等を適用
したが、これらの値は、基板の表面の状態、光源による
照明の状態、撮像カメラの特性、画像入力処理装置によ
る処理等に応じて、変更し得る。

【００７１】また、平滑化フィルタ部の代わりに、メデ
ィアンフィルタ等を適用しても良く、同様の平滑化効果
を有するフィルタであれば、如何なる種類のフィルタで
あっても適用することができ、フィルタの処理が施され
る抽出領域の略中央に、処理対象から外される無効領域
を設けることにより、平滑化フィルタ部と同等の効果を
得ることができる。

【００７２】更に、本発明は、不良検出装置や不良検出
方法だけでなく、これらを実現するためのプログラムを
記録した記録媒体を包含するものである。記録媒体とし
ては、マスクＲＯＭ、フラッシュＲＯＭといった半導体
記憶素子、ＩＣカード、ハードディスク、フロッピー
（登録商標）ディスク、ＭＯディスク、ＣＤＲＯＭ、Ｄ
ＶＤＲＯＭ等を挙げることができ、プログラムを記録す
ることが可能であれば他の種類の記録媒体であっても良
い。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、注目
画素周辺の抽出領域から該注目画素を含む無効領域を除
いた残りの領域の各画素の値を平均化し、この平均値を
注目画素の値として求め、原画像の画素の値と平均化さ
れた該画素の値との差を求め、この差に基づいて、基板
面の不良を検出している。ここで、注目画素を含む無効
領域に基板面の異物の像が入っている場合は、この異物
の像の明度が無視された状態で、注目画素の明度が平均
化される。従って、元の画素の明度と平均化された該画
素の明度との差は、異物の像の明度をそのまま反映す
る。また、この様な差は、基板上の通常のパターンの像
の明度変化をそのまま反映せず、この明度変化を抑制し
たものとなる。このため、各画素の差に基づいて、基板
上の通常のパターンと異物を明確に区別することができ
る。

【００７４】また、基板上のパターンや異物を忠実に高
精度で読み取る必要がなく、画像の分解能を高める必要
がないので、データ量が少なく、演算処理が短時間で済
む。

【００７５】また、本発明によれば、無効領域の幅は、
２画素、３画素及び４画素のいずれかであって、基板面
の異物の像を含む程度に設定され、微少な異物の検出を
可能にしている。

【００７６】更に、本発明によれば、抽出領域及び無効
領域は、複数の画素を一列に配列してなる一次元の領域
であり、このため演算処理量が少なくて済む。

【００７７】また、本発明によれば、複数の閾値と連続
画素数に基づいて、ノイズ成分を除去しているので、多
様なノイズを確実に除去することができる。

【００７８】更に、本発明によれば、画像明度の標準偏
差量に基づいて、各閾値を適確に設定している。

【００７９】また、本発明によれば、２次元加算フィル
タ処理により、異物の明度を強調したり、ノイズ成分の
影響を排除している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不良検出装置の一実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】図１の装置における基板と各照明装置の位置関
係を概念的に示す平面図である。

【図３】図１の装置による異物を検出するための処理手
順を示すフローチャートである。

【図４】図３のステップＳ２を更に詳しく示すフローチ
ャートである。

【図５】基板の画像部分の明度を例示する図である。

【図６】図１の装置における画像入力処理装置で用いる
オペレータを示す図である。

【図７】画像における横方向の各画素一列の明度を示す
グラフである。

【図８】１次元ハイパスフィルタ処理の後の各画素一列
の明度を示すグラフである。

【図９】異物が映し出された基板の画像部分を例示する
図である。

【符号の説明】

１基板２支持ピン３撮像カメラ４筐体５照明装置５ａ光源５ｂ光ファイバ５ｃシリンドリカルレンズ７画像入力処理装置８制御装置９結果出力装置

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 ＪＨ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 ＱＦターム(参考） 2F065 AA49 BB02 BB17 CC19 CC31 DD04 DD06 DD11 EE03 FF05 GG01 GG18 HH03 HH04 HH12 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 KK01 LL00 LL02 LL08 PP11 QQ06 QQ13 QQ24 QQ25 QQ27 QQ29 QQ33 QQ34 QQ42 TT01 UU05 2G051 AA65 AA90 AB01 BA02 BB09 BB17 CA03 CA07 CB01 DA01 EA08 EA11 EA12 EA14 EA16 EA23 EB01 EB02 EC03 EC05 ED04 ED07 4M106 AA01 BA20 CA41 DB04 DB07 DB19 DJ18 DJ20 DJ21 DJ23 5B057 AA03 BA02 BA13 BA15 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE02 CE05 CE06 CE11 DA03 DB02 DC22 5L096 BA03 CA05 CA14 CA17 EA05 GA06 GA10 GA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板面に光を照射する光源と、この基板面を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって生成された基板面を示す原画像の
各画素を順次注目し、注目画素周辺の抽出領域から該注
目画素を含む無効領域を除いた残りの領域の各画素の値
を平均化し、この平均値を注目画素の値として求める平
滑化フィルタ手段と、各画素毎に、原画像の画素の値と平滑化フィルタ手段に
より求められた画素の値との差を求める差分処理手段
と、差分処理手段により求められた各画素の差に基づいて、
基板面の不良を検出する検出手段とを備えることを特徴
とする基板面の不良検出装置。
【請求項２】基板面を示す原画像を生成する原画像生
成ステップと、基板面を示す原画像の各画素を順次注目し、注目画素周
辺の抽出領域から該注目画素を含む無効領域を除いた残
りの領域の各画素の値を平均化し、この平均値を注目画
素の値として求める平滑化フィルタステップと、各画素毎に、原画像の画素の値と平滑化フィルタステッ
プで求められた画素の値との差を求める差分処理ステッ
プと、差分処理ステップで求められた各画素の差に基づいて、
基板面の不良を検出する検出ステップとを含むことを特
徴とする基板面の不良検出方法。
【請求項３】無効領域の幅は、２画素、３画素及び４
画素のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載
の基板面の不良検出方法。
【請求項４】抽出領域及び無効領域は、複数の画素を
一列に配列してなる一次元の領域であることを特徴とす
る請求項２に記載の基板面の不良検出方法。
【請求項５】差分処理ステップで求められた各画素の
差と複数の閾値との比較、及び各閾値に達したそれぞれ
の差を有する各画素の連続数に基づいて、各画素の差か
らノイズ成分を除去するノイズ除去ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項２に記載の基板面の不良検出方
法。
【請求項６】各閾値は、予め設定された画像明度の標
準偏差量に基づいて設定されることを特徴とする請求項
５に記載の基板面の不良検出方法。
【請求項７】一定の大きさのブロック内の各画素を抽
出し、差分処理ステップで求められた該各画素の差から
予め設定された値を差し引き、これらの値を加算する２
次元加算フィルタステップを更に含むことを特徴とする
請求項２に記載の基板面の不良検出方法。
【請求項８】一定の大きさのブロック内の各画素を抽
出し、差分処理ステップで求められた該各画素の差から
予め設定された値を差し引き、これらの値を加算する２
次元加算フィルタステップを更に含み、該各画素の差から差し引かれる値は、各閾値よりも小さ
いことを特徴とする請求項５に記載の基板面の不良検出
方法。
【請求項９】請求項２乃至８のいずれかに記載の基板
面の不良検出方法をプログラムとして記録した記録媒
体。