JP2010066186A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査対象である半導体基板上の欠陥を高速かつ容易に検出し、適切に分類する手法を提供すること、すなわち、同一原因に起因することが多い１つの欠陥を複数報告する煩雑さを無くし、一欠陥に対して一報告するべきという課題を解決し、かつその演算時間をより短くして出力することが可能な検査装置および検査方法を提供すること。
【解決手段】検査対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データを複数の領域に分割する領域分割手段と、前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データから欠陥部分を検出する欠陥検出手段と、前記欠陥検出手段によって検出された欠陥部分が存在する前記領域を算出する欠陥領域算出手段と、前記欠陥領域算出手段によって算出された欠陥領域を出力する欠陥領域出力手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の基板などにおけるパターンの欠陥を検査するための検査装置において、実質的に同一の欠陥を高速かつ容易に検出し、適切に分類するする技術に関する。

従来、液晶表示装置等の半導体装置の基板を検査する際、その基板上の欠陥を検出する方法として、比較検査方法がある。比較検査方法とは、例えば、被検査画像と参照画像との画素値の差の絶対値を示す差分絶対値画像を求め、この差分絶対値画像が所定のしきい値よりも大きな画素を欠陥画素として検出する方法である。この場合、検出される欠陥は画素単位であり、複数の欠陥画素がひとまとまりに連続して集合しているものを１つの欠陥とみなし、欠陥の位置や面積等が欠陥情報として取得されて欠陥の分類等に利用される。

ところが、検査対象物の表面状態やノイズ等の影響により、実際には１つの欠陥であっても複数の孤立した欠陥、例えば、各欠陥が少数の欠陥画素の集合として検出されることもある。そうすると、実質的に１つの欠陥を特定することが困難となり、１つの欠陥を正確にかつ効率よくレビューすることができないことがある。

そこで、近年では、孤立した欠陥要素間の距離が数画素以内の場合に、これらを１つの欠陥として特定する手法が取り入れられている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
特開２００４−１７０１０９号公報 特開２００４−１２１７７号公報 特開２０００−３３９４６２号公報 特開平５−２０９８４４号公報

しかしながら、複数の欠陥要素間の距離を計算し、予め設定した範囲内にあれば、これらの欠陥要素を結合する、という方法の場合、例えば欠陥がＮ個存在すると、Ｎ個から２点を選ぶ組み合わせの数（_NＣ₂）に相当する回数の距離計算をしなければならず時間がかかる、という問題点があった。

また、複数の欠陥領域間相互の輪郭間距離が所定値以下である場合に、これらを結合して１つの欠陥領域とし、支点画素を中心に抽出棒なるものを回転しつつ、適宜支点画素が欠陥領域の輪郭を追跡するように移動する、という方法の場合、欠陥領域の外周の大きさによっては膨大な処理時間を要する、という問題点があった。

また、近接する欠陥画素間の距離が所定値以下の欠陥画素を１つのグループに統合し、代表座標を演算して通知する、という方法の場合、距離計算に時間がかかる、という問題点があった。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検査対象である半導体基板上の欠陥を高速かつ容易に検出し、適切に分類する手法を提供すること、すなわち、同一原因に起因することが多い１つの欠陥を複数報告する煩雑さを無くし、一欠陥に対して一報告するべきという課題を解決し、かつその演算時間をより短くして出力することが可能な検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の検査装置は、検査対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データを複数の領域に分割する領域分割手段と、前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データから欠陥部分を検出する欠陥検出手段と、前記欠陥検出手段によって検出された欠陥部分が存在する前記領域を算出する欠陥領域算出手段と、前記欠陥領域算出手段によって算出された欠陥領域を出力する欠陥領域出力手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の検査装置は、さらに、前記欠陥検出手段によって検出された複数の欠陥部分が、前記領域分割手段によって分割された同一の領域内に存在した場合、前記複数の欠陥部分を結合した欠陥情報として出力する欠陥情報出力手段を備えることが望ましい。

また、本発明の検査装置は、前記検査対象物が、表示デバイスを構成する表示基板であり、前記領域分割手段が、前記表示基板を構成する最小繰り返し単位で前記表示基板の画像データを分割することが望ましい。

また、本発明の検査装置は、前記欠陥情報出力手段が、前記欠陥情報と前記最小繰り返し単位とを対応付けて出力することが望ましい。
また、本発明の検査装置は、さらに、前記欠陥領域算出手段によって算出された複数の欠陥領域が互いに隣接していることを算出する隣接欠陥領域算出手段を備えることが望ましい。

また、本発明の検査装置は、さらに、前記領域分割手段によって分割された領域を更に複数のサブ領域に分割するサブ領域分割手段を備え、前記隣接欠陥領域算出手段が、前記サブ領域分割手段によって分割されたサブ領域が互いに隣接していることを算出することが望ましい。

また、本発明の検査装置は、前記隣接欠陥領域算出手段が、前記サブ領域分割手段によって分割されたサブ領域の周辺のサブ領域について、前記サブ領域が互いに隣接していることを算出することが望ましい。

また、本発明の一態様によれば、本発明の検査方法は、検査装置のコンピュータが、検査対象物を撮像し、前記撮像した検査対象物の画像データを複数の領域に分割し、前記撮像した検査対象物の画像データから欠陥部分を検出し、前記検出された欠陥部分が存在する前記領域を算出し、前記算出された欠陥領域を出力することを特徴とする。

また、本発明の検査方法は、さらに、前記検出された複数の欠陥部分が、前記分割された同一の領域内に存在した場合、前記複数の欠陥部分を結合した欠陥情報として出力することが望ましい。

本発明によれば、短時間に欠陥結合処理が可能であり、従来の欠陥装置および欠陥方法と実使用場面で殆ど劣ることがない。
また、本発明によれば、演算結果を短時間に出力することが可能となり、作業者が結果出力を待つ必要がなくなる。

また、本発明によれば、コンピュータで演算する場合、メモリ容量や周波数等、低い仕様の機器を採用することができ、コストダウンにもつながる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。すべての図面において、実施の形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

まず、本発明の概要を説明する。
液晶基板等の半導体基板上の欠陥を検出する検査装置の欠陥結合処理において、検査対象である半導体基板の画像データをあらかじめ複数の領域に分割しておく。例えば、横ΔＸ、縦ΔＹの領域に分割しておき、同一領域内にある欠陥を結合し、最終的な欠陥情報とする。

ここで、縦ΔＸ、横ΔＹの領域は、例えば、欠陥を拡大観察するときの視野サイズと同等の値にしてもよいし、欠陥付近の２次元画像を取得するケースにおいては、その視野サイズと同等の値にしてもよい。

さらに、領域をΔＸ／α（α＞１），ΔＹ／β（β＞１）というように、より小さなサブ領域に分割しておくことにより、ΔＸとΔＹで分割した場合の隣接する領域の境界付近での欠陥が結合なされない、といった問題を解決することができる。例えば、α＝β＝２のとき、分割したサブ領域ごとに配列番号を付し、欠陥を含む３×３のサブ領域の欠陥を結合する欠陥結合処理機能を有することで、領域の境界付近での欠陥の結合がなされない、という問題を解決し、忠実に実際の欠陥情報を再現することが可能になる。

上述のような方法は、従来の技術である輪郭追跡処理、膨張処理、収縮処理等と比較すると、非常に高速な処理を実現することができる。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態を説明するための図である。

典型的なケースとして、２次元の検査領域１１を、Ｘ方向にＭ分割、Ｙ方向にＮ分割のＭ×Ｎ個の領域１２に分割し、領域１２内の欠陥１３（１３−１、１３−２、１３−３）を結合する場合について、図１を用いて説明する。図１の（Ａ）は結合前の状態を示し、（Ｂ）は結合後の状態を示す。

まず、例えば、受光素子が一次元配列されたラインセンサカメラを用いて、検査対象である半導体基板の表面をステージスキャンにより撮像する。ステージスキャンによる撮像とは、この場合、半導体基板とラインセンサカメラとが相対的に移動しながら撮像する方法を意味する。そして、ラインセンサカメラの各画素情報を時系列に並べることで２次元画像を生成ことができる。この２次元画像が検査領域１１となる。

次に、撮像した画像データに基づいて、ライン単位で欠陥を検出する。或いは、生成した２次元画像から画像処理によって欠陥を検出する。例えば、ラインセンサカメラの画素データ、つまり明るさのデータが、ある範囲（閾値）より逸脱した場合に欠陥と判定する閾値判定法がある。また、検査対象内で隣接する画素データ、すなわち明るさのデータが、ある範囲（閾値）より逸脱した場合に欠陥であると判定する隣接画素比較方式による欠陥判定方法がある。

そして、領域分割手段により、検査領域１１を、例えばＭ×Ｎ個の矩形で複数個の領域１２に分割する。検査対象である半導体基板が液晶基板であれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に対応させてもよい。また、検査後に欠陥を顕微鏡等で観察するのであれば、観察時の視野と分割した領域１２とを対応付けてもよい。

次に、欠陥１３（１３−１、１３−２、１３−３）の位置情報（Ｘ，Ｙ）から、その欠陥１３がどの領域１２（Ｍ，Ｎ）に属しているのかを計算し、複数の欠陥１３−１、１３−２、１３−３が同じ領域１２に存在する場合には、それらを同一欠陥情報１４（１４−１、１４−２）と見なして結合する。

図１に示した例では、検査領域１１をＭ×Ｎ個の領域１２に分割したケースであり、検査領域１１の２次元画像を画像処理し、図中の黒楕円のような３つの欠陥１３（１３−１、１３−２、１３−３）を抽出したとする。これらの欠陥１３のうち、欠陥１３−１と欠陥１３−２とが同じ領域１２（（Ｘ，Ｙ）＝（２，２））に存在し、欠陥１３−３が他の領域１２（（Ｘ，Ｙ）＝（２，３））に存在しているので、欠陥１３−１と欠陥１３−２とが結合され欠陥情報１４−１となる。欠陥１３−３は結合する欠陥が領域１２（（Ｘ，Ｙ）＝（２，３））に存在しないので、そのまま欠陥情報１４−２となる。

なお、領域１２は、縦がΔＸ、横がΔＹの大きさになっており、欠陥１３を観察するときの視野と同等である。図１中で、領域１２は、略正方形で表現されているが、矩形であれば処理の高速化という目的を達成できる。また、領域１２の数を極力少なくすることで計算時間を短くすることができるが、領域１２を極端に少なくし過ぎると、個々の領域１２が大きくなる、ということと同じであり、必要以上に領域１２を少なくすると、検査後の欠陥１３を顕微鏡で観察した場合に、視野に欠陥１２が存在しないこともある。
（第２の実施の形態）
図２は、本発明を適用した第２の実施の形態を説明するための図である。

本発明を適用した第２の実施の形態を、カラー液晶表示装置の基板である液晶基板を検査対象とした例として、図２を用いて説明する。図２の（Ａ）は結合前の状態を示し、（Ｂ）は結合後の状態を示す。

カラー液晶表示装置の基板である液晶基板を検査対象とすると、検査領域１１を領域１２に分割する場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に相当するように分割するのが望ましい。この場合、同一画素内、すなわち、同一領域１２内の欠陥１３を結合するだけではなく、隣接する画素の欠陥１３を結合することにより有効なデータとすることが可能である。

例えば、髪の毛のように細長い欠陥１３が画素間に、すなわち領域１２に跨るように存在した場合、欠陥１３の全体を抽出できる場合もあるが、コントラストにより必ずしも全体を欠陥１３として抽出できないことがあり、実際より小さな欠陥１３として報告してしまう。これを結合して報告することは、第１の実施の形態として前述した通り重要であるが、画素に跨る欠陥１３として報告すること、または１つの欠陥１３として報告することは非常に重要である。なぜならば、通常、欠陥１３が画素に跨るような場合、トランジスタを構成するゲートラインやソースラインに欠陥が跨っているということであり、トランジスタの動作が、この欠陥１３により異常を生じさせられる可能性があるため、そのことを報告することに対して高いニーズがある。

例えば、図２の（Ａ）のように３つの欠陥１３−１，１３−２，１３−３が存在し、領域１２内の欠陥１３を結合するだけの場合、図１を用いて説明した第１の実施の形態のように、最終的には２つの欠陥情報１４−１，１４−２として報告される。

しかしながら、互いに隣接する領域１２に欠陥１３が存在した場合には、これら隣接する領域１２に存在する欠陥１３を結合することにすれば、最終的に１つの欠陥情報２４として報告されることもある。例えば、領域１２をΔＸ／α（α＞１），ΔＹ／β（β＞１）というように、より小さなサブ領域２２に分割しておくことにより、ΔＸとΔＹで分割した場合の隣接する領域１２の境界付近での欠陥１３が結合なされない、といった問題を解決することができる。

具体的には、図３に示したように、α＝β＝２のとき、分割したサブ領域２２ごとに配列番号を付し、欠陥１３−２が存在するサブ領域２２（（Ｘ，Ｙ）＝（３，４））の周囲３×３の９個のサブ領域２２（（Ｘ，Ｙ）＝（２，３），（２，４），（２，５），（３，３），（３，４），（３，５），（４，３），（４，４），（４，５））の何れかに存在する欠陥１３−１，１３−２，１３−３に対して、これらを結合する欠陥結合処理機能を有することで、領域１２の境界付近での欠陥１３の結合がなされない、という問題を解決し、忠実に実際の欠陥情報２４を再現することが可能になる。

図３は、本発明を適用した第２の実施の形態における結合処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ３０１において、欠陥１３の座標に基づいて、欠陥１３が存在するサブ領域２２を算出する。

次に、ステップＳ３０２において、ステップＳ３０１で算出したサブ領域２２の配列を抽出する。
そして、ステップＳ３０３において、任意のサブ領域２２に対して、その周囲９個のサブ領域２２の配列に欠陥１３が存在すれば、これらを結合する。
（第３の実施の形態）
図４は、本発明を適用した第３の実施の形態を説明するための図である。

図４は、液晶基板を撮像した２次元画像であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の表示部４４と、横方向に配線されたゲート線４１と、縦方向に配線されたソース線４２とが繰り返しパターンを形成している。図４の（Ｂ）は、（Ａ）に示した欠陥４３の周辺を拡大した図である。

図２および図３を用いて上述の第２の実施の形態で説明したように、複数の領域２２の欠陥１３を結合する場合、結合した欠陥情報２４の重要度は、結合前の複数の欠陥１３の情報のうち最も重要度の高いものとして報告する。

例えば、図４に示したような場合が考えられる。すなわち、欠陥４３は、配線部であるソース線４２と表示部４４とに跨って存在しており、表示部４４に架かっている欠陥４３の面積の方がソース線４２に架かっている欠陥４３の面積よりも大きいが、液晶表示装置の機能を考えた場合には、ソース線４２を断線する可能性があるため、優先的に必要な情報である。

したがって、図４の（Ｂ）に示したように、境界４５で領域２２が分割されていたような場合、この欠陥４３も各領域２２で別々に検出されるが、これら別々に検出された欠陥４３は、第２の実施の形態のようにして結合し、より重要度の高い欠陥情報２４として報告する。
（第４の実施の形態）
図５は、本発明を適用した第４の実施の形態を説明するための図である。

液晶表示装置に代表される表示装置の殆どは、縦横に規則正しく画素が配列されている。図５に示したように、縦横に画素を特定するようナンバーリング、或いはＩＤを付し、欠陥４３がどの画素にあったかを報告することが望まれることがある。

この要望の多くは、点灯検査と欠陥情報のリンクを図ろうとするものである。さらには点灯検査の結果と欠陥情報をコンピュータに学習させるなどして、その結果を欠陥検査にフィードバックし、欠陥検査においてより精度の高い欠陥情報を出力することも可能となる。画素のナンバーリング或いはＩＤを付すには、基準点５１を元に計算を行なう。

以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される検査装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、それぞれ単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。

また、バスに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記憶媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトウェアのプログラムコードを記録したＲＯＭやＲＡＭのメモリ、外部記録装置、可搬記憶媒体を、検査装置に供給し、その検査装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、可搬記憶媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記憶媒体等は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための可搬記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々の記憶媒体などを用いることができる。

また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。

さらに、可搬型記憶媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム（データ）提供者から提供されたプログラム（データ）が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。

すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は形状を取ることができる。

本発明を適用した第１の実施の形態を説明するための図である。 本発明を適用した第２の実施の形態を説明するための図である。 本発明を適用した第２の実施の形態における結合処理の流れを示すフローチャートである。 本発明を適用した第３の実施の形態を説明するための図である。 本発明を適用した第４の実施の形態を説明するための図である。

符号の説明

１１ 検査領域
１２ 領域
１３（１３−１，１３−２，１３−３） 欠陥
１４（１４−１，１４−２） 欠陥情報
２２ サブ領域
２４ 欠陥情報
４１ ゲート線
４２ ソース線
４３ 欠陥
４４ 表示部
４５ 境界
５１ 基準点

Claims (9)

1. 検査対象物を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データを複数の領域に分割する領域分割手段と、
   前記撮像手段によって撮像した検査対象物の画像データから欠陥部分を検出する欠陥検出手段と、
   前記欠陥検出手段によって検出された欠陥部分が存在する前記領域を算出する欠陥領域算出手段と、
   前記欠陥領域算出手段によって算出された欠陥領域を出力する欠陥領域出力手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. さらに、
   前記欠陥検出手段によって検出された複数の欠陥部分が、前記領域分割手段によって分割された同一の領域内に存在した場合、前記複数の欠陥部分を結合した欠陥情報として出力する欠陥情報出力手段、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検査対象物は、表示デバイスを構成する表示基板であり、
   前記領域分割手段は、前記表示基板を構成する最小繰り返し単位で前記表示基板の画像データを分割する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記欠陥情報出力手段は、前記欠陥情報と前記最小繰り返し単位とを対応付けて出力する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
5. さらに、
   前記欠陥領域算出手段によって算出された複数の欠陥領域が互いに隣接していることを算出する隣接欠陥領域算出手段、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検査装置。
6. さらに、
   前記領域分割手段によって分割された領域を更に複数のサブ領域に分割するサブ領域分割手段、
   を備え、
   前記隣接欠陥領域算出手段は、前記サブ領域分割手段によって分割されたサブ領域が互いに隣接していることを算出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
7. 前記隣接欠陥領域算出手段は、前記サブ領域分割手段によって分割されたサブ領域の周辺のサブ領域について、前記サブ領域が互いに隣接していることを算出する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 検査装置のコンピュータが、
   検査対象物を撮像し、
   前記撮像した検査対象物の画像データを複数の領域に分割し、
   前記撮像した検査対象物の画像データから欠陥部分を検出し、
   前記検出された欠陥部分が存在する前記領域を算出し、
   前記算出された欠陥領域を出力する、
   ことを特徴とする検査方法。
9. さらに、
   前記検出された複数の欠陥部分が、前記分割された同一の領域内に存在した場合、前記複数の欠陥部分を結合した欠陥情報として出力する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の検査方法。