JP2003288583A - 画像処理を用いた不良箇所検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターンのエッジ部分の平滑化比較画像がな
だらかになることを防ぎ、パターンの端部を故障箇所と
誤認することなく正確に故障箇所を検出することが可能
な画像処理を用いた不良箇所検出方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 元画像を平滑化する際に、シフト前の注
目画素３５とその周囲の比較画素の濃度差によりシフト
前の注目画素３５のシフトを行うために、パターンのエ
ッジを損なうことなく平滑化できるので、パターンの端
部を故障箇所と誤認することなく正確な故障箇所検出を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルやプラ
ズマディスプレイパネル，半導体ウエハをはじめとする
電子機器デバイス等のパターンやシェーディングにおけ
る不良や異物の混入等を画像処理を用いて検査する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶パネルやプラズマディスプレ
イパネル，半導体ウエハをはじめ電子機器デバイス等
は、高精細化，高性能化が著しく、製造工程におけるパ
ターン不良箇所や異物混入による不良箇所の検出を、自
動機で画像処理を用いて行うことが多くなってきてい
る。

【０００３】以下に、図９〜１３を用いて従来の不良検
出方法における具体的な動作仕様を説明する。まず、検
査対象となる元画像を入力する（Ｓ９１）。具体的な元
画像のイメージ（濃度分布）は図１１に示すようにな
り、通常のパターンの濃度１１１に対し異物等の欠陥の
濃度は１１２のようになる。

【０００４】次に、平滑化比較画像を生成する（Ｓ９
２）。ここでは、まず、元画像の任意の画素を注目画素
とし、その近傍の画素を比較画素として抽出する。図１
０の例では、注目画素に隣接する画素を全て比較画素と
して抽出しているため、注目画素と比較画素を合わせて
９つの画素を抽出している。その後、これら注目画素と
全ての比較画素の濃度を測定し、その平均値を注目画素
の濃度として定義することにより、注目画素におけるパ
ターン不良や異物混入による不良による濃度変化の影響
を緩和する。その上で、元画像の全ての画素を注目画素
として濃度を定義する事により、元画像を平滑化した濃
度分布を生成し、平滑化比較画像とする。図１１の元画
像に対する平滑化比較画像を図１２に示す。

【０００５】さらに、この平滑化比較画像と元画像の差
分を背景画像として抽出する（Ｓ９３）。図１３は図１
１の元画像と図１２の平滑化比較画像の差分の背景画像
を表わしている。

【０００６】最後に、この背景画像のうち、あらかじめ
定められた濃度以上の画像を不良箇所として検出する
（Ｓ９４）。以上の処理により、元画像から抽出した背
景画像を用いてパターン不良箇所や異物混入による不良
箇所を検出していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
不良検出方法における平滑化によると、図１３における
欠陥の検出部分１３２のような本来の不良箇所以外に
も、パターンのエッジ部分がなだらかになることによ
り、図１３の過検出部分１３１のようにパターンのエッ
ジ部分が背景画像として抽出され、故障箇所を検出する
際にエッジ部分を故障箇所と誤って判定してしまう場合
があるという問題点があった。

【０００８】上記問題点を解決するために、本発明の画
像処理を用いた不良箇所検出方法は、パターンのエッジ
部分の平滑化比較画像がなだらかになることを防ぎ、パ
ターンの端部を故障箇所と誤認することなく正確に故障
箇所を検出することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、被検査体の不良箇所を検出するに際し、前
記被検査体を撮像する工程と、前記被検査体を撮像した
撮像画像の任意の画素を第１の注目画素として抽出する
工程と、前記第１の注目画素から所定の距離だけ離れた
複数の比較画素と前記第１の注目画素との濃度を比較す
る工程と、前記第１の注目画素との濃度差が所定の値以
上となる比較画素がある場合には、前記第１の注目画素
をその比較画素と反対方向の所定の距離離れた画素に移
動して第２の注目画素とする工程と、前記第２の注目画
素とその近傍の複数の画素の濃度の平均値を算出してそ
の値を前記第１の注目画素の真の濃度とする工程と、前
記第１の注目画素として前記被検査体を撮像した撮像画
像の任意の画素以外の全ての画素を抽出して真の濃度を
抽出する工程と、前記真の濃度を用いて平滑化比較画像
を生成する工程と、前記撮像画像と前記平滑化比較画像
を比較して所定の濃度差以上の濃度差のある画素を不良
箇所として検出する工程とを有することを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、被検査体の不良箇所を検出するに際し、前
記被検査体を撮像する工程と、前記被検査体を撮像した
撮像画像の任意の画素を第１の注目画素として抽出する
工程と、前記第１の注目画素から所定の距離だけ離れた
複数の比較画素と前記第１の注目画素との濃度を比較す
る工程と、前記第１の注目画素と任意の比較画素の濃度
差と反対方向の比較画素との濃度差を比較して所定の値
以上の濃度差の差がある場合に前記第１の注目画素を濃
度差の小さい比較画素の方向の所定の距離離れた画素に
移動して第２の注目画素とする工程と、前記第２の注目
画素とその近傍の複数の画素の濃度の平均値を算出して
その値を前記第１の注目画素の真の濃度とする工程と、
前記第１の注目画素として前記被検査体を撮像した撮像
画像の任意の画素以外の全ての画素を抽出して真の濃度
を抽出する工程と、前記真の濃度を用いて平滑化比較画
像を生成する工程と、前記撮像画像と前記平滑化比較画
像を比較して所定の濃度差以上の濃度差のある画素を不
良箇所として検出する工程とを有することを特徴とす
る。

【００１１】請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、請求項１または請求項２記載の画像処理を
用いた不良箇所検出方法において、前記被検査体が同一
の形状を繰り返して構成することを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法において、前記被検査体が半導体ウエハである
ことを特徴とする。

【００１３】請求項５記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法において、前記被検査体が液晶パネルであるこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項６記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法は、請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所
検出方法において、前記被検査体がプラズマディスプレ
イパネルであることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１で示すように被検査体１１が
設置され、照明１２が検査対象部に照射されている。被
検査体１１としては、液晶パネルやプラズマディスプレ
イパネル，半導体ウエハをはじめとする電子機器デバイ
ス等の画像中から異物や欠陥等のような特異な点を検出
することを目的とするものを対象とする。入力パターン
や欠陥、異物の像は撮像素子１３から取り込まれ、撮像
素子１３のセンサ画素からの画像データは被検査体１１
と１対１に対応づけられており、処理装置１４の中の画
像メモリに転送される。処理装置の中にはこの画像メモ
リの画像データを読み取り所定の処理を行うプログラム
が格納されている。ここでは、画像濃度は０〜２５５階
調の８ビット２５６階調で扱われる。最後に、結果は表
示装置１５によって表示される。 （実施の形態１）以下、図２〜６を用いて本発明の実施
の形態１における画像処理を用いた不良箇所検出方法に
ついて説明する。

【００１６】まず、検査対象となる元画像を入力する
（Ｓ２１）。具体的な元画像のイメージ（濃度分布）は
図４に示すようになり、通常のパターンの濃度４１に対
し異物等の欠陥の濃度は４２のようになる。

【００１７】次に、平滑化注目画素を最適化する（Ｓ２
２）。ここでは、まず、図３に示すように、シフト前の
注目画素３５の濃度とシフト前の注目画素３５に対して
任意の距離を隔てた第１の比較画素３１，第２の比較画
素３２，第３の比較画素３３，第４の比較画素３４の濃
度を比較する。図３に示す例では、特に、シフト前の注
目画素３５の濃度は１００、第１の比較画素３１，第３
の比較画素３３の濃度は２０、第２の比較画素３２，第
４の比較画素３４の濃度は１００となっている場合を想
定している。注目画素に対して所定の値以上の濃度差が
ある比較画素があった場合は、注目画素を比較画素があ
る方向とは反対方向にシフトする。図３に示す例では、
第２の比較画素３２と第４の比較画素３４の濃度がシフ
ト前の注目画素３５と同じ１００であるのに対し、第１
の比較画素３１と第３の比較画素３３の濃度が２０であ
るため、シフト前の注目画素３５は下方と右方にそれぞ
れシフトしてシフト後の注目画素３６となる。ここで、
相対する方向の画素の濃度が注目画素の濃度と異なり、
かつ、いずれの画素も所定の濃度差以上の濃度差がある
場合には注目画素のシフトはおこなわない。

【００１８】次に、最適化された注目画素を用いて平滑
化比較画像を生成する（Ｓ２３）。ここでは、まず、シ
フト後の注目画素３６とその近傍の画素を比較画素とし
て抽出する。図３に示す例では、注目画素に隣接する画
素を全て比較画素として抽出しているため、注目画素と
比較画素を合わせて９つの画素を抽出している。その
後、これらシフト後の注目画素３６と全ての比較画素の
濃度を測定し、その平均値をシフト前の注目画素３５の
濃度として定義することにより、シフト前の注目画素に
おけるパターン不良や異物混入による不良による濃度変
化の影響を緩和する。その上で、元画像の全ての画素を
注目画素として濃度を定義する事により、元画像を平滑
化した濃度分布を生成し、平滑化比較画像とする。図４
の元画像に対する平滑化比較画像を図５に示す。

【００１９】次に、この平滑化比較画像と元画像の差分
を背景画像として抽出する（Ｓ２４）。図６は図４の元
画像と図５の平滑化比較画像の差分の背景画像を表わし
ている。

【００２０】最後に、この背景画像のうち、あらかじめ
定められた濃度以上の画像を不良箇所として検出する
（Ｓ２５）。以上の処理により、注目画素と近傍の画素
の濃度差を比べることによりパターンのエッジ部分を識
別し、パターンのエッジ部分の注目画素をシフトするこ
とによりパターンのエッジ部分をなめらかにすることな
く元画像を平滑化できるので、パターンのエッジ部分を
故障箇所と誤認することなく正確な故障箇所検出を行う
ことができる。 （実施の形態２）実施の形態１では、パターンのエッジ
部分の注目画素をシフトすることによりパターンのエッ
ジ部分をなめらかにすることなく元画像を平滑化する方
法について考えたが、本実施の形態では、パターンの端
部の注目画素をシフトすることにより、本来のパターン
の端部の傾きを確保して元画像を平滑化するという観点
での実施例を示す。

【００２１】被検査体によっては、受光系のフォーカス
のずれが原因としてパターンの端部がなだらかに形成さ
れる場合も存在する。例えば、図４のようにパターンの
端部がなだらかに形成される場合には、単純な平滑化処
理を行うと図５のようにパターンエッジが顕著化する。
このまま背景画像を抽出すると、図６の様にパターン端
部にエッジ残りが発生し、パターンエッジによる過検出
部分６１と欠陥の検出部分６２による輝度差が明確には
現れないため、両者の判別が難しくなる。

【００２２】以上のような場合でも適応可能にする方法
を、図７〜８を用いて説明する。まず、検査対象となる
元画像を入力する（Ｓ７１）。元画像における濃度分布
は図４に示すようになり、通常のパターンの濃度４１に
対し異物等の欠陥の濃度は４２のようになる。

【００２３】次に、平滑化注目画素を最適化する（Ｓ７
２）。ここでは、まず、図８に示すように、シフト前の
注目画素８５の濃度とシフト前の注目画素８５に対して
任意の距離を隔てた第１の比較画素８１，第２の比較画
素８２，第３の比較画素８３，第４の比較画素８４の濃
度を比較する。図８の例では、シフト前の注目画素８５
の濃度は７０、第１の比較画素８１，第３の比較画素８
３の濃度は２０、第２の比較画素８２の濃度は７０、第
４の比較画素８４の濃度は１００となる場合について示
しており、シフト前の注目画素８５と第１の比較画素８
１，第３の比較画素８３との濃度差は５０、シフト前の
注目画素８５と第２の比較画素８２との濃度差は０、シ
フト前の注目画素８５と第４の比較画素８４との濃度は
３０となっている。その上で、シフト前の注目画素８５
と左右の比較画素との濃度差の差、およびシフト前の注
目画素８５と上下の比較画素との濃度差の差を比較し、
所定の値以上の濃度差の差がある場合は注目画素をシフ
トする。図８に示す例では、シフト前の注目画素８５と
第３の比較画素８３，第４の比較画素８４との濃度差の
差は２０、シフト前の注目画素８５と第１の比較画素８
１，第２の比較画素８２との濃度差の差は５０となり、
所定の値を３０とすると、上下方向のシフト前の注目画
素８５との濃度差の差が３０を上回っているので、注目
画素は下方にシフトしてシフト後の注目画素は８６の位
置にシフトする。

【００２４】次に、最適化された注目画素を用いて平滑
化比較画像を生成する（Ｓ７３）。ここでは、まず、シ
フト後の注目画素８６とその近傍の画素を比較画素とし
て抽出する。図１０に示す例では、注目画素に隣接する
画素を全て比較画素として抽出しているため、注目画素
と比較画素を合わせて９つの画素を抽出している。その
後、これら注目画素と全ての比較画素の濃度を測定し、
その平均値をシフトする前の注目画素８５の濃度として
定義することにより、シフトする前の注目画素８５にお
けるパターン端部の濃度変化の傾きによる影響を緩和す
る。その上で、元画像の全ての画素を注目画素として濃
度を定義する事により、元画像を平滑化した濃度分布を
生成し、平滑化比較画像とする。図４の元画像に対する
平滑化比較画像を図５に示す。

【００２５】次に、この平滑化比較画像と元画像の差分
を背景画像として抽出する（Ｓ７４）。図６は図４の元
画像と図５の平滑化比較画像の差分の背景画像を表わし
ている。

【００２６】最後に、この背景画像のうち、あらかじめ
定められた濃度以上の画像を不良箇所として検出する
（Ｓ７５）。以上の処理により、注目画素と近傍の画素
の濃度差を求め、さらに、注目画素と上下方向および左
右方向の比較画素との濃度差の差を比較してパターンの
端部における傾きを認識し、パターンの端部の注目画素
をシフトすることにより、本来のパターンの端部の傾き
を確保して元画像を平滑化できるので、パターンの端部
を故障箇所と誤認することなく正確な故障箇所検出を行
うことができる。

【００２７】なお、注目画素と比較する方向を４方向と
して説明したが、比較する方向の数は任意である。ま
た、注目画素の移動量を隣の画素として説明したが、２
つ以上隣の画素に移動させても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の画像処理を用い
た不良箇所検出方法によれば、元画像を平滑化する際
に、注目画素と比較画素の濃度差により注目画素のシフ
トを行うために、パターンのエッジを損なうことなく平
滑化できるので、パターンの端部を故障箇所と誤認する
ことなく正確な故障箇所検出を行うことができる。

【００２９】さらに、注目画素と上下方向や左右方向の
比較画素との濃度差の差により、シフトを行う事を判断
するために、本来のパターンの端部の傾きを確保して元
画像を平滑化できるので、パターンの端部を故障箇所と
誤認することなく正確な故障箇所検出を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像処理を用いた不
良箇所検出装置の概念図

【図２】本発明の実施の形態１における画像処理を用い
た不良箇所検出方法を示すフロー図

【図３】発明の実施の形態１における注目画素の決定方
法を説明する濃度分布図

【図４】元画像における濃度分布を示す概念図

【図５】元画像を平滑化した平滑化比較画像を示す概念
図

【図６】元画像と平滑化比較画像の差分により抽出した
背景画像を示す概念図

【図７】本発明の実施の形態２における画像処理を用い
た不良箇所検出方法を示すフロー図

【図８】発明の実施の形態２における注目画素の決定方
法を説明する濃度分布図

【図９】従来の不良検出方法を示す処理フロー図

【図１０】平滑化における注目画素と比較画素の関係を
示す概念図

【図１１】元画像における濃度分布を示す概念図

【図１２】元画像を平滑化した平滑化比較画像を示す概
念図

【図１３】元画像と平滑化比較画像の差分により抽出し
た背景画像を示す概念図

【符号の説明】

１１ 被検査体 １２ 照明 １３ 撮像素子 １４ 処理装置 １５ 表示装置 ３１，８１ 第１の比較画素 ３２，８２ 第２の比較画素 ３３，８３ 第３の比較画素 ３４，８４ 第４の比較画素 ３５ シフト前の注目画素 ３６ シフト後の注目画素 ４１ 通常のパターンの濃度 ４２ 異物等の欠陥の濃度 ６１ 過検出部分 ６２ 欠陥の検出部分 ８５ シフト前の注目画素 ８６ シフト後の注目画素 １１１ 通常のパターンの濃度 １１２ 欠陥の濃度 １３１ 過検出部分 １３２ 欠陥の検出部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 和政 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 野村 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 CC19 CC25 FF04 HH12 JJ08 JJ24 QQ24 QQ25 QQ31 QQ42 2G051 AA51 AA73 AB01 AB05 BB20 CA04 CB01 EA08 EA12 EA14 EA16 EC03 ED08 5B057 AA03 BA02 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE05 DA03 DB02 DB09 DC22 DC32 DC36

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体の不良箇所を検出するに際し、 前記被検査体を撮像する工程と、 前記被検査体を撮像した撮像画像の任意の画素を第１の
   注目画素として抽出する工程と、 前記第１の注目画素から所定の距離だけ離れた複数の比
   較画素と前記第１の注目画素との濃度を比較する工程
   と、 前記第１の注目画素との濃度差が所定の値以上となる比
   較画素がある場合には、前記第１の注目画素をその比較
   画素と反対方向の所定の距離離れた画素に移動して第２
   の注目画素とする工程と、 前記第２の注目画素とその近傍の複数の画素の濃度の平
   均値を算出してその値を前記第１の注目画素の真の濃度
   とする工程と、 前記第１の注目画素として前記被検査体を撮像した撮像
   画像の任意の画素以外の全ての画素を抽出して真の濃度
   を抽出する工程と、 前記真の濃度を用いて平滑化比較画像を生成する工程
   と、 前記撮像画像と前記平滑化比較画像を比較して所定の濃
   度差以上の濃度差のある画素を不良箇所として検出する
   工程とを有することを特徴とする画像処理を用いた不良
   箇所検出方法。
2. 【請求項２】 被検査体の不良箇所を検出するに際し、 前記被検査体を撮像する工程と、 前記被検査体を撮像した撮像画像の任意の画素を第１の
   注目画素として抽出する工程と、 前記第１の注目画素から所定の距離だけ離れた複数の比
   較画素と前記第１の注目画素との濃度を比較する工程
   と、 前記第１の注目画素と任意の比較画素の濃度差と反対方
   向の比較画素との濃度差を比較して、所定の値以上の濃
   度差の差がある場合に前記第１の注目画素を濃度差の小
   さい比較画素の方向の所定の距離離れた画素に移動して
   第２の注目画素とする工程と、 前記第２の注目画素とその近傍の複数の画素の濃度の平
   均値を算出してその値を前記第１の注目画素の真の濃度
   とする工程と、 前記第１の注目画素として前記被検査体を撮像した撮像
   画像の任意の画素以外の全ての画素を抽出して真の濃度
   を抽出する工程と、 前記真の濃度を用いて平滑化比較画像を生成する工程
   と、 前記撮像画像と前記平滑化比較画像を比較して所定の濃
   度差以上の濃度差のある画素を不良箇所として検出する
   工程とを有することを特徴とする画像処理を用いた不良
   箇所検出方法。
3. 【請求項３】 前記被検査体が同一の形状を繰り返して
   構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の画像処理を用いた不良箇所検出方法。
4. 【請求項４】 前記被検査体が半導体ウエハであること
   を特徴とする請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所
   検出方法。
5. 【請求項５】 前記被検査体が液晶パネルであることを
   特徴とする請求項３記載の画像処理を用いた不良箇所検
   出方法。
6. 【請求項６】 前記被検査体がプラズマディスプレイパ
   ネルであることを特徴とする請求項３記載の画像処理を
   用いた不良箇所検出方法。