JP2005030996A - 繰り返しパターンを有する基板の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検査対象物の繰り返しパターンと撮像手段の走査方向とが成す角が、必ずしも平行もしくは直交していなくても、平行もしくは直交している場合と同等もしくはそれ以上の検査感度を実現する。
【解決手段】 繰り返しパターンを有する検査対象物に設けられている第１，第２のアライメントマークを１回のカメラ移動で認識し、第１のアライメントマークを中心としてカメラの移動方向と２つのアライメントマークを結ぶラインとの角度、すなわち回転ずれ量を算出し、この回転ずれ量だけ検査対象物を回転させてずれを補正することなくそのままパネル走査の工程に移行し、注目画素から繰り返しパターンのピッチ分だけ離れた比較画素の位置および輝度を回転ずれ量に基づいて算術により求め、注目画素と前記比較画素との差分をとって繰り返しパターンを除去することにより、検査対象物から欠陥の有無を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）や液晶パネル（以下、ＬＣＤと称する）などの繰り返しパターンを持つ対象物の検査方法に関する。

これまで、表示状態を検査する方法として、特許文献１に記載されているものがある。ＬＣＤのような表示画面の検査を行う装置は、撮像装置、画像処理装置などから構成される。撮像装置とは、ＬＣＤなどの検査対象物の表示画面(以下、被検査面)の画像を取り込むためのものである。撮像装置は、ＣＣＤカメラ等から構成されており、被検査面が撮像の対象となる。

撮像された画像は、画像処理装置によって、例えば８bit、２５６階調にＡ／Ｄ変換され、画像処理装置内部のメモリに保存される。メモリに保存された画像は、画像処理装置に備えられた画像圧縮モジュール、平坦化モジュール、ノイズ除去モジュール、強調化モジュール、欠陥判定モジュールの順で処理が行われ、欠陥が判定される。

画像圧縮モジュールとは、例えば、１画素おきに画像を読み出すなどの間引きを行うものである。平坦化モジュールとは、画像の水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、輝度値をＺ軸にとった３次元曲面に対して差が最小となるような曲面を持ったスプライン関数を作成し、元の画像から前記スプライン関数を減算するものである。これにより、緩やかな輝度変化を除去することができる。平坦化モジュールは、一般的なハイパスフィルター、ローカットフィルターと同様の働きをもつ。ノイズ除去モジュールとは、注目画素の輝度値を、注目画素の上下左右４点、もしくは周囲８点の画素の輝度値とを平均することによって、画像を平滑化するものである。強調モジュールとは、前記ノイズ除去によって得られた画像に対して、注目画素の輝度値と上下左右４点もしくは周囲８点の画素の輝度値を比較して、画像を鮮鋭化するものである。欠陥判定モジュールとは、前記強調処理された画像に対して、あるしきい値を超えた輝度値を持つ画素を欠陥部と判定するものである。

以上のように、各モジュールを通すことにより、撮像された画像中のむら欠陥部を判定していた。
特開平１１−６６３１１号公報

従来、フィルタリングによる検査を行う場合には、繰り返しパターンの除去が不可欠であり、そのためには被検査対象物の繰り返しパターンと撮像手段の走査方向とは必ず直交する必要があった。すなわち、被検査対象物の繰り返しパターンと検査カメラが直交していない場合、繰り返しパターンは回転方向にずれた画像として入力され、繰り返しパターンの除去のために注目画素に対して繰り返しピッチ離れた画素と比較する際にずれた場所と比較するため、正しく繰り返しパターンの除去を行うことができないからである。

そこで、従来の検査方法においては、回転方向の位置補正（以下、回転アライメント）の工程が行われている。

図８は検査装置を示す説明図であり、１１はカメラ、１２は繰り返しパターンを持った検査対象物である。１３および１４は繰り返しパターンを持った検査対象物１２に設置されている第１のアライメントマークおよび第２のアライメントマークである。１５は、撮像されたアライメントマークの位置から回転ずれを計算する位置認識手段と、検査対象物を撮像して繰り返しパターンを除去して欠陥を検査する画像処理手段とを有する情報処理装置である。

回転アライメントの工程においては、図８の第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４を繰り返し認識し、第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４とを結んだ直線がカメラ１１の操作方向と平行もしくは直交になるように被検査対象物を移動させる必要があり、通常は、３回繰り返して回転アライメントを行っていた。

そのため、第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４の位置をカメラ１１を用いて認識する時間にそれぞれ、０．５秒、第１のアライメントマーク１３から第２のアライメントマーク１４、また第２のアライメントマーク１４から第１のアライメントマーク１３へカメラ１１を移動させるのに必要な時間を３秒、回転アライメントに必要な時間を２秒とすると、３回繰返して回転アライメントを行うためには合計で、１８秒（３秒×３＋２秒×３＋０．５秒×６）必要であった。

また、検査に必要な時間は、被検査対象物を５往復させて検査する場合、１走査につき３秒、隣の走査個所に移動するために１秒かかるとすると、合計で、３９秒（３秒×５×２＋１秒×９）必要であった。

本発明では、被検査対象物の繰り返しパターンと撮像手段の走査方向とによって成される角が、必ずしも平行もしくは直交していなくても、平行もしくは直交している場合と同等もしくはそれ以上の検査感度を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、繰り返しパターンを持つ被検査対象物上のマークの位置情報を測定する工程と、前記位置情報を基に前記被検査対象物と撮像手段の移動方向とが成す角度を求める工程と、前記位置情報を測定する工程における前記撮像手段の移動方向に対して平行または直角に移動させて画像を撮像する工程と、前記角度と前記撮像手段による撮像画像を基に、繰り返しパターンを除去した画像を求める工程と、前記繰り返しパターンを除去した画像により前記被検査対象物の良否判定を行う工程を有することを特徴とする。このような検査方法により、検査対象物が回転方向に傾いた状態にあっても、マークを認識した後、回転アライメントを行う必要なく、回転アライメントに要する時間を短縮できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、繰り返しパターンを除去した画像を求める工程は、前記繰り返しパターンのピッチにより選択した画素の輝度値とその画素に隣接する画素の輝度値とに、被検査対象物と撮像手段の移動方向とが成す角度に応じて重み付けを行って注目画素の輝度値から差分をとることによって行うことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、被検査対象物が、プラズマディスプレイパネルまたは液晶パネルなどの表示ディスプレイであることを特徴とする。

本発明により、検査対象物が回転方向に傾いた状態にあっても、アライメントマークを認識した後、回転アライメントを行う必要なく、回転アライメントに要する時間を短縮できる。また良否判定を行う場合においても、隣接する画素と重み付けを行って比較することにより、高精度の欠陥検査を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、検査装置の構成自体は、図８に示す従来技術と同一であるが、情報処理装置１５における処理において従来技術とは異なる。

図１は本実施形態の検査方法を示すフローチャートであり、カメラ１１によって第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４を撮像し、位置を認識する。これらの認識結果に基づいて、第１のアライメントマーク１３に対する第２のアライメントマーク１４の回転ずれ量を求める。

回転ずれ量の求め方は、図２，図３に示すように、第１のアライメントマーク１３の認識された位置をＡ１とし、その座標を（ｘ₁，ｙ₁）、第２のアライメントマーク１４の認識された位置をＡ２とし、その座標を（ｘ₂，ｙ₂）とする。ここで、第１のアライメントマーク１３と第２のアライメントマーク１４の距離は既知であり、この距離がｙ方向にＬであるとすると、回転ずれが全く無い理想状態では、Ａ２の位置は、（ｘ₁，ｙ₁＋Ｌ）で表される。

回転ずれθは（数１）によって求められる。

また、検査対象物が充分大きく、しかもＬが十分大きい場合は、（ｙ₂−ｙ₁）はＬに近似できるため、（数１）は（数２）に近似できる。

この（数２）によって回転ずれθが求まる。

次に、繰り返しパターンの除去を行う。繰り返しパターンの除去には、注目画素に対して同一のパターンが表れる個所の画素と差分をとる方法が一般的である。本実施形態でもこの方法を採用する。

図４は注目画素と比較画素との位置関係を示す説明図である。図４に示すように、繰り返しパターン２１が同一ピッチで現れる。したがって、注目画素２２と注目画素２２に対して前記ピッチだけ離れた比較画素２３を比較することにより繰り返しパターン２１が検出できる。しかし、実際には（数２）で求めた回転ずれθがあるために、注目画素に対して同一パターンが表れる個所にはずれが生じている。

ＰＤＰにおいては、実際のＬはおよそ１０００mm、ｘ₂−ｘ₁＜５mm程度であることから、θは、θ＜０．５７３［deg］程度となる。

図５に示すように、検査対象物の繰り返しパターンの繰り返しピッチをｐとする。回転ずれθにより、注目画素２２に対応して比較しなければいけない画素は−θずれた位置になる。実際の繰り返しパターンの繰り返しピッチｐはおよそ５０画素程度であるから、上下方向への比較位置のずれｄは、（数３）のように、０．２５画素となることが分かる。

（数３）で求めた値のように画素のずれは、小数を持った値となる。しかし、実際の画像では、画素の位置は１，２，３などの自然数の値しかとり得ない。そこで、比較位置の輝度値を比較位置周囲の画素（比較画素群２４）の輝度値に重み付けを行って求める。その方法を以下に示す。

回転ずれが無い状態（θ＝０）では、繰り返し距離をｐとすると、図６に示すように注目画素２２に対してｐだけ離れた位置の画素が比較画素２３となるため、比較画素２３の輝度値と、注目画素２２の輝度値を比較して良否判定を行う。

図７は回転ずれがある状態（θ≠０）を示すものであり、ｑは回転ずれ位置を示す。ｐおよびｑの整数部をそれぞれＰおよびＱとし、小数部をＰ’およびＱ’とする。また、（Ｐ，Ｑ），（Ｐ＋１，Ｑ），（Ｐ，Ｑ＋１），（Ｐ＋１，Ｑ＋１）の位置にある画素をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。これらＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをまとめて比較画素群２４と称する。注目画素２２をｌとし、ｌの輝度値をｉ、比較画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの画素の輝度値をそれぞれ、ａ，ｂ，ｃ，ｄとし、比較画素群２４の輝度値をｊとする。

比較画素群２４の輝度値ｊは、ａ，ｂ，ｃ，ｄにＰ’およびＱ’の重み付けを行って算出する。ａに対する重み付けは、（１−Ｐ’）×（１−Ｑ’）とし、同様にｂ，ｃ，ｄに対する重み付けをそれぞれ、Ｐ’×（１−Ｑ’）、（１−Ｐ’）×Ｑ’、Ｐ’×Ｑ’とする。前記ａ，ｂ，ｃ，ｄに対する重み付けを平均し、（数４）のように比較画素群の輝度値ｊを求める。

ここで、（数４）の分母は１になることから、（数４）は（数５）に置き換えられる。

そして、注目画素ｌの輝度値ｉと比較画素群の輝度値ｊとを比較し、１２８を加えた値（i-j+128 if:i＜0⇒ｉ=0,ｉ＞255⇒i=255）を、注目画素ｌの輝度値ｉとして格納する。

これを全画素について行い、輝度値ｉがしきい値以上の画素またはしきい値以下の画素について欠陥と判定する。

以上の処理を行うことにより、検査のための回転アライメントを行う必要が無く、図８の第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４の初期位置だけを認識すればよく、第１のアライメントマーク１３および第２のアライメントマーク１４の位置認識に必要な時間をそれぞれ０．５秒、第１のアライメントマーク１３から第２のアライメントマーク１４へ移動するのに必要な時間を３秒とすると、４秒だけで済み、回転アライメントによって回転位置の補正を行っていた場合では１８秒かかっていたことから、１４秒の短縮ができた。

検査時間３９秒を含めたトータルの処理時間では、従来、５７秒（１８＋３９秒）かかっていたものが、本実施形態によれば、４３秒になり、約２０％の検査時間短縮が図れ、検査の効率が高くなる。

以上、説明したように本実施形態によれば、検査対象物が回転方向に傾いた状態にあっても、アライメントマークを認識した後、回転アライメントを行う必要なく、回転アライメントに要する時間を短縮できる。また良否判定を行う場合においても、隣接する画素と重み付けを行って比較することにより、高精度の良否判定を行うことができる。

本実施形態の検査方法を示すフローチャート 第１，第２のアライメントマークの位置関係を示す説明図 第１のアライメントマークに対する第２のアライメントマークの位置ずれ量を示す説明図 注目画素と比較画素との位置関係を示す説明図 比較画素のずれを示す説明図 回転ずれがある状態を示す説明図 回転ずれがある状態を示す説明図 検査装置を示す説明図

符号の説明

１１ カメラ
１２ 検査対象物
１３ 第１のアライメントマーク
１４ 第２のアライメントマーク
１５ 情報処理装置
２１ 繰り返しパターン
２２ 注目画素
２３ 比較画素
２４ 比較画素群

Claims (3)

1. 繰り返しパターンを持つ被検査対象物上のマークの位置情報を測定する工程と、前記位置情報を基に前記被検査対象物と撮像手段の移動方向とが成す角度を求める工程と、前記位置情報を測定する工程における前記撮像手段の移動方向に対して平行または直角に移動させて画像を撮像する工程と、前記角度と前記撮像手段による撮像画像を基に、繰り返しパターンを除去した画像を求める工程と、前記繰り返しパターンを除去した画像により前記被検査対象物の良否判定を行う工程を有することを特徴とする繰り返しパターンを有する基板の検査方法。
2. 繰り返しパターンを除去した画像を求める工程は、前記繰り返しパターンのピッチにより選択した画素の輝度値とその画素に隣接する画素の輝度値とに、被検査対象物と撮像手段の移動方向とが成す角度に応じて重み付けを行って注目画素の輝度値から差分をとることによって行うことを特徴とする請求項１記載の繰り返しパターンを有する基板の検査方法。
3. 被検査対象物が、プラズマディスプレイパネルまたは液晶パネルなどの表示ディスプレイであることを特徴とする請求項１または２記載の繰り返しパターンを有する基板の検査方法。