JP2002319017A - 遮光性パターンの検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明基板上に形成されている遮光性パターン
を画像処理により高精度で検査できるようにする。 【解決手段】 遮光性パターンが形成されている検査対
象物を撮像して検査する際、前記検査対象物を平行透過
光の照明下で撮像して平行光検査画像（Ａ）を入力し、
該検査画像を所定の閾値で２値化して前記遮光性パター
ンに対応する平行光パターン領域が抽出された平行光２
値画像（Ｂ）を作成すると共に、同検査対象物を拡散透
過光の照明下で撮像して拡散光検査画像（Ｃ）を入力
し、該検査画像を、前記遮光性パターンに対応する拡散
光パターン領域が前記平行光パターン領域より面積が大
きくなる閾値で２値化して拡散光２値画像（Ｄ）を作成
し、前記平行光２値画像と前記拡散光２値画像との間で
論理積の演算（Ｅ）を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、遮光性パターンの
検査方法及び装置、特に透明基板に形成されている遮光
性のパターンを検査する際に適用して好適な、遮光性パ
ターンの検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置の配線として利用さ
れるリードフレーム、カラーテレビのブラウン管に用い
られるシャドウマスク等の製品は、金属板をその表面に
形成されているレジスト膜からなる所定のパターンをマ
スクにしてウェットエッチングすることにより製造され
ている。

【０００３】このようなエッチング製品の製造に使用す
るレジストパターンは、図７に６枚分のイメージを示す
ように、ガラス等の透明な材質からなる基板の表面に、
対応する遮光性のパターンＰが形成されている原版を用
いて、金属板の全面に被着されている感光性のレジスト
膜を露光し、現像することにより形成される。従って、
このような原版では、遮光性のパターンが所定の寸法で
正確に形成してあることが極めて重要である。

【０００４】上記のような透明基板に遮光性パターンが
形成されている原版を検査対象物として、そのパターン
の寸法測定等の検査を行う場合、図８に正面から見たイ
メージを示すように、透明基板の表面に所定のパターン
が形成されている検査対象物Ｍの上方に配したＣＣＤカ
メラ（撮像手段）により、下方に配した照明による平行
光からなる透過光を数μｍ以下の分解能で画像入力し、
得られる検査画像に基づいて前記遮光性パターンＰを検
査することが行われている。

【０００５】このように平行透過光を用いて検査対象物
Ｍを撮像する場合、前記図７に相当する図９に矩形で拡
大範囲を示すように、該対象物Ｍには本来のパターンＰ
以外に、異物が存在することがあることから、図１０に
示すように、パターンＰに相当するパターン領域Ｐg以
外に、上記異物はもとより、表面の疵や凹凸等の微小な
異物（以下、これらを微小異物という）が検査画像上に
撮像されることがある。

【０００６】このような異物等の微小異物は、本来のパ
ターンＰについて寸法測定等の検査を行う際の妨げにな
るので、除外する必要がある。このような微小異物の除
去処理としては、図１１（Ａ）に示す前記図１０と同じ
検査画像において、背景の輝度（ここでは白）と異なる
画素からなる全ての孤立領域に対して、画素を単位に所
定の画素数分収縮させて同図（Ｂ）に示した状態にした
後、同画素数分膨張処理して必要なパターン領域Ｐgを
元の大きさに戻すことにより、微小異物に起因する領域
（以下、微小領域ともいう）を除去する収縮・膨張処理
がある。

【０００７】又、この方法以外にも、前記図８に相当す
る図１２に示すように、照明に拡散光源を使用し、検査
対象物Ｍの表面に存在する疵や凹凸、異物等の微小異物
を透過照明光を拡散させることにより入力画像（検査画
像）に撮像されないようにする方法が考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記収
縮・膨張処理によっては、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に１つ
のパターン領域Ｐgを拡大して、前記図１１（Ａ）〜
（Ｃ）に相当するステップを示すように、該パターン領
域Ｐgに異物領域が接触している場合には、異物領域の
大きさによっては除去し切れないことがある。その上、
遮光性パターンＰの輪郭に生じている微細な凹凸をも検
査するために、高分解能で検査画像を入力する場合に
は、前記収縮・膨張処理によっては画像上の輪郭の凹凸
が失われてしまい、正確なパターンを抽出することがで
きないという問題もある。

【０００９】又、前記拡散透過光の照明下で撮像する方
法の場合には、光の回り込みにより、表面に存在する疵
や凹凸、異物等の微小異物は検査画像上には撮像されな
くなるが、同じ理由により、図１４に網かけで示すよう
に検査画像上でのパターンのエッジが不明瞭になり、正
確なパターン形状の画像入力ができないという問題があ
る。

【００１０】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、透明基板上に所定の遮光性パターン
が形成されている検査対象物上に微小異物に起因する微
小領域が混在する場合でも、該対象物を撮像して得られ
る検査画像を画像処理することにより、該当するパター
ンを高精度に検査することができる遮光性パターンの検
査方法及び装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板の表
面に所定形状の遮光性パターンが形成されている検査対
象物を撮像手段により撮像し、入力された検査画像を画
像処理して前記遮光性パターンを検査する遮光性パター
ンの検査方法において、前記検査対象物を平行透過光の
照明下で撮像して平行光検査画像を入力し、該検査画像
を所定の閾値で２値化して前記遮光性パターンに対応す
る平行光パターン領域が抽出された平行光２値画像を作
成すると共に、同検査対象物を拡散透過光の照明下で撮
像して拡散光検査画像を入力し、該検査画像を、前記遮
光性パターンに対応する拡散光パターン領域が前記平行
光パターン領域より面積が大きくなる閾値で２値化して
拡散光２値画像を作成し、前記平行光２値画像と前記拡
散光２値画像との間で論理積の演算を行うことにより、
前記課題を解決したものである。

【００１２】本発明は、又、透明基板の表面に所定形状
の遮光性パターンが形成されている検査対象物を撮像手
段により撮像し、入力された検査画像を画像処理して前
記遮光性パターンを検査する遮光性パターンの検査装置
において、前記検査対象物を平行透過光の照明下で撮像
して入力される平行光検査画像を、所定の閾値で２値化
して前記遮光性パターンに対応する平行光パターン領域
が抽出された平行光２値画像を作成する手段と、同検査
対象物を拡散透過光の照明下で撮像して入力される拡散
光検査画像を、前記遮光性パターンに対応する拡散光パ
ターン領域が前記平行光パターン領域より面積が大きく
なる閾値で２値化して拡散光２値画像を作成する手段
と、前記平行光２値画像と前記拡散光２値画像との間で
論理積の演算を行う手段とを備えたことにより、同様に
前記課題を解決したものである。

【００１３】即ち、本発明においては、遮光性パターン
が高精度で撮像される平行光検査画像から作成される２
値画像と、エッジが不鮮明になるが微小異物が排除され
る拡散光検査画像とからそれぞれ作成される２値画像の
間で論理積をとるようにしたので、遮光性パターンに対
応するパターン領域を高精度で抽出することが可能とな
り、遮光性パターンの検査精度を向上することが可能と
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る一実施形態の遮光性
パターンの検査装置の全体を示す概略斜視図、図２はそ
の制御系の概要を示すブロック図である。

【００１６】本実施形態の検査装置は、検査対象物であ
るシャドウマスク用の原版Ｍが収納されているバッファ
１０と、該バッファ１０内の原版Ｍを、矢印方向に移動
可能な検査ステージ１２に載せるロボット（ローダー）
１４と、検査ステージ１２上の原版Ｍを撮像して検査画
像を入力するエリアセンサカメラ（撮像手段）１６と、
エリアセンサカメラ１６による撮像時に視野範囲をカメ
ラ１６とは反対側から光ファイバを介して照らす照明部
１８と、エリアセンサカメラ１６により入力される検査
画像を処理して欠陥検査を行う画像処理部２０と、装置
全体の動作を制御する制御部２２とを備えている。

【００１７】又、この検査装置では、前記エリアセンサ
カメラ１６が両方向矢印で示すようにＸ方向、これに直
交するＹ方向、これら両方向に直交するＺ方向のそれぞ
れに進退動可能になっている。又、前記エリアセンサカ
メラ１６を含む画像入力部では、図３（Ａ）に、便宜上
該エリアセンサカメラ１６が有する対物レンズと、前記
照明部１８が有する投光部とを示すように、該投光部か
ら平行光が照射されるようになっていると共に、付設さ
れている拡散板２４を、同図（Ｂ）に矢印で示すよう
に、光路位置に移動させることにより、原版Ｍに拡散光
を照射することができるようになっている。

【００１８】又、前記画像処理部２０には、ガラス（透
明基板）の表面に所定形状の遮光性パターンが形成され
ている前記原版（検査対象物）Ｍを、平行透過光の照明
下で撮像して入力される平行光検査画像を、所定の閾値
で２値化して前記遮光性パターンに対応する平行光パタ
ーン領域が抽出された平行光２値画像を作成する手段
と、同原版Ｍを拡散透過光の照明下で撮像して入力され
る拡散光検査画像を、前記遮光性パターンに対応する拡
散光パターン領域が前記平行光パターン領域より面積が
大きくなる閾値で２値化して拡散光２値画像を作成する
手段と、前記平行光２値画像と前記拡散光２値画像との
間で論理積の演算を行う手段とが、それぞれソフトウェ
アにより実現されている。

【００１９】次に、本実施形態の作用を、図４のフロー
チャートに従って説明する。

【００２０】まず、前記図１において、ステージ１２を
ローダー側へ移動させ、ロボット１４によりバッファ１
０内の原版Ｍを取り出して該ステージ１２に載せた後、
カメラ１６による撮像位置へ戻す。次いで、前記図３
（Ａ）に示したように、平行透過光の照明下で所定範囲
の原版Ｍを撮像して、図５（Ａ）に示すような平行光検
査画像を入力し（ステップ１）、該検査画像を２値化し
て同図（Ｂ）に示すような平行光２値画像を作成する
（ステップ２）。

【００２１】この２値化に使用する閾値には、原版Ｍ上
の遮光性パターンＰの形状が正確に抽出できる値、例え
ば検査画像を構成する画素の画素値に関する濃度ヒスト
グラム上での、白い領域の画素と黒い領域の画素に関す
る２つの極大点の中点を設定するか、あるいは、実験的
に最適な値を決定し、その値を設定する。このような閾
値を鮮明な画像として得られている前記平行光検査画像
に適用することにより、微小異物も２値化された前記２
値画像が得られる。

【００２２】次いで、同一範囲の原版Ｍを、前記図３
（Ｂ）に示したように、拡散透過光の照明下で撮像して
拡散光検査画像を入力し（ステップ３）、該検査画像を
所定の閾値で２値化し、拡散光２値画像を作成する（ス
テップ４）。ここで使用する閾値としては、平行光で得
られた前記図５（Ｂ）に示した２値画像上の平行光パタ
ーン領域よりも、拡散光で得られる同図（Ｄ）の２値画
像上の拡散光パターン領域の方が２値化後の面積が大き
くなるように決定し、設定する。図６には、平行光の場
合と拡散光の場合の閾値の関係のイメージを示す。

【００２３】以上のようにして、背景を０に、パターン
領域を含むそれ以外を１に画素値を設定することによ
り、平行光２値画像と拡散光２値画像が作成された後、
両者間で論理積（ＡＮＤ）の演算を行い、同図（Ｅ）の
処理結果画像を作成する（ステップ５）。この処理によ
って得られる画像上で残った黒い画素が前記遮光性パタ
ーンに対応するパターン領域に相当し、該パターンの形
状を画像上に正確に抽出することができる。従って、原
版Ｍ上の遮光性パターンについて大きさやパターン間距
離等の寸法測定を正確に行うことが可能となる。

【００２４】以上の処理を、カメラ１６と照明部１８と
を移動させながら、原版Ｍの全範囲について実行、測定
等が終了した後、原版Ｍは再び前記バッファ１０に搬送
して検査を終了する。

【００２５】以上詳述した本実施形態によれば、数μｍ
以下の高分解能で原版Ｍに形成されている遮光性パター
ンを撮像したときに、パターン以外に生じている疵や凹
凸、数μｍ〜１０μｍ程度の微粒子等からなる微小異物
によりパターン抽出が疎外されることを排除できること
から、画像処理によりパターンの正確な形状を抽出する
ことが可能となる。このように、パターンの正確な形状
を抽出することが可能となることから、遮光性パターン
の寸法測定や欠陥検出等の検査を高精度で行うことが可
能となる。

【００２６】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。

【００２７】例えば、本発明に係る検査装置の具体的な
構成は、前記実施形態に示したものに限定されない。
又、検査対象物がシャドウマスク用の原版である場合を
示したが、これに限定されないことは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
透明基板上に所定の遮光性パターンが形成されている検
査対象物上に微小異物が混在する場合でも、該対象物を
撮像して得られる検査画像を画像処理することにより、
該当するパターンを高精度で検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態の検査装置の全体を示
す概略斜視図

【図２】上記検査装置の制御部の概要を示すブロック図

【図３】上記検査装置の画像入力部を拡大して示す概略
正面図

【図４】実施形態の作用を示すフローチャート

【図５】実施形態による画像処理の手順を画像のイメー
ジで示す説明図

【図６】平行光２値画像及び拡散光２値画像の作成に用
いる閾値の関係を示す線図

【図７】検査対象物と形成されているパターンのイメー
ジを示す説明図

【図８】平行透過光の照明下で行う通常の画像入力のイ
メージを示す概略正面図

【図９】検査対象物にパターン以外に存在する異物を示
す説明図

【図１０】平行透過光の照明下が撮像した画像のイメー
ジを示す説明図

【図１１】収縮・膨張処理によるノイズ除去のイメージ
を示す説明図

【図１２】拡散透過光の照明下で行う通常の画像入力の
イメージを示す概略正面図

【図１３】収縮・膨張処理の問題点を示す説明図

【図１４】拡散透過光の照明下で入力した画像のイメー
ジを示す説明図

【符号の説明】

Ｍ…原版（検査対象物） １０…バッファ １２…検査ステージ １４…ロボット １６…エリアセンサカメラ １８…照明部 ２０…画像処理部 ２２…制御部 ２４…拡散板

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ (72)発明者 添田 正彦 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 牛草 昌人 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA21 AA61 BB02 BB24 BB28 CC00 CC18 CC32 DD04 FF01 FF02 FF04 HH03 HH13 HH17 JJ03 JJ09 JJ26 LL49 PP12 QQ06 QQ24 QQ25 QQ38 RR07 SS04 SS13 UU05 2G051 AA90 AB07 BB20 CA04 CB02 DA03 DA06 EA11 EB01 2H095 AD02 BD02 BD03 BD05 BD19 BD24 5B057 AA03 BA02 BA15 CA02 CA08 CA12 CB02 CB06 CB12 CB16 CC01 CE02 CE12 DA03 DB02 DB05 DB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の表面に所定形状の遮光性パター
   ンが形成されている検査対象物を撮像手段により撮像
   し、入力された検査画像を画像処理して前記遮光性パタ
   ーンを検査する遮光性パターンの検査方法において、 前記検査対象物を平行透過光の照明下で撮像して平行光
   検査画像を入力し、該検査画像を所定の閾値で２値化し
   て前記遮光性パターンに対応する平行光パターン領域が
   抽出された平行光２値画像を作成すると共に、 同検査対象物を拡散透過光の照明下で撮像して拡散光検
   査画像を入力し、該検査画像を、前記遮光性パターンに
   対応する拡散光パターン領域が前記平行光パターン領域
   より面積が大きくなる閾値で２値化して拡散光２値画像
   を作成し、 前記平行光２値画像と前記拡散光２値画像との間で論理
   積の演算を行うことを特徴とする遮光性パターンの検査
   方法。
2. 【請求項２】透明基板の表面に所定形状の遮光性パター
   ンが形成されている検査対象物を撮像手段により撮像
   し、入力された検査画像を画像処理して前記遮光性パタ
   ーンを検査する遮光性パターンの検査装置において、 前記検査対象物を平行透過光の照明下で撮像して入力さ
   れる平行光検査画像を、所定の閾値で２値化して前記遮
   光性パターンに対応する平行光パターン領域が抽出され
   た平行光２値画像を作成する手段と、 同検査対象物を拡散透過光の照明下で撮像して入力され
   る拡散光検査画像を、前記遮光性パターンに対応する拡
   散光パターン領域が前記平行光パターン領域より面積が
   大きくなる閾値で２値化して拡散光２値画像を作成する
   手段と、 前記平行光２値画像と前記拡散光２値画像との間で論理
   積の演算を行う手段とを備えたことを特徴とする遮光性
   パターンの検査装置。