JP2718510B2 - Inspection method of colored periodic pattern - Google Patents

Inspection method of colored periodic pattern

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JP2718510B2 JP63146620A JP14662088A JP2718510B2 JP 2718510 B2 JP2718510 B2 JP 2718510B2 JP 63146620 A JP63146620 A JP 63146620A JP 14662088 A JP14662088 A JP 14662088A JP 2718510 B2 JP2718510 B2 JP 2718510B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーテレビカメラに用いられる撮像管や
固体撮像管素子に用いられる色分解フィルタや液晶ディ
スプレイ装置に用いられるカラーフィルタなど着色した
単位ターンを繰り返し配列した周期パターンの欠陥、ム
ラなどを検査する方法に関するものである。
The present invention relates to a colored unit such as a color separation filter used for an image pickup tube used for a color television camera or a solid-state image pickup tube element, and a color filter used for a liquid crystal display device. The present invention relates to a method of inspecting a periodic pattern in which turns are repeatedly arranged for defects, unevenness, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、CCDカラーフィルタ、液晶カラーフィルタは、
パターンの欠陥やムラがあると撮像した映像や表示する
映像の欠陥になり、また表面に微小な凹凸があるとその
カラーフィルタを使用した製品が不良となってしまうた
め、カラーフィルタの製造途中または後に検査を行い、
欠陥のあるカラーフィルタを除外しなければならない。
このようなカラーフィルタの検査は、従来、顕微鏡検
査、各種照明を用いた目視検査で行われてきたが、個人
差、欠陥見逃しなどの問題があった。
Conventionally, CCD color filters and liquid crystal color filters
Defects or irregularities in the pattern will result in defects in the image taken or displayed, and if there are minute irregularities on the surface, the product using the color filter will be defective. After the inspection,
Defective color filters must be excluded.
Conventionally, such color filter inspection has been performed by a microscope inspection and a visual inspection using various illuminations, but there have been problems such as individual differences, missing defects, and the like.

そこで、これらの問題を解決するためにいろいろの方
法が提案されている。
Therefore, various methods have been proposed to solve these problems.

第8〜10図により周期性パターンをテレビカメラによ
り撮影し、画像処理する検査方法について説明する。
An inspection method in which a periodic pattern is photographed by a television camera and subjected to image processing will be described with reference to FIGS.

第8図に示す検査装置においては、第9図に示すよう
な周期的な開口を単位パターン51として持つ被検査体46
の開口面積の異常を検知するため、直流電源49で点灯さ
れる白熱ランプ48と拡散板47で構成される透過照明部に
より被検査体46を照明し、TVカメラ41で検査領域を撮影
する。画像処理装置42はTVカメラの出力信号をA/D変換
してデジタル画像データとし、フレームメモリ、及び演
算器により画面の加算、減算を含む各種の画像処理を高
速で行う。制御装置43は画像処理装置42、及びXYステー
ジ50と駆動機構45で構成されるパターン移動機構を制御
してパターンの移動を行う。なお、第9図において52、
53は欠陥をもった単位パターンである。
In the inspection apparatus shown in FIG. 8, an inspection object 46 having a periodic opening as a unit pattern 51 as shown in FIG.
In order to detect an abnormality in the opening area of the inspection object 46, the inspection object 46 is illuminated by a transmission illuminating unit constituted by an incandescent lamp 48 illuminated by a DC power supply 49 and a diffusion plate 47, and an inspection area is photographed by a TV camera 41. The image processing device 42 A / D converts the output signal of the TV camera into digital image data, and performs various image processing including addition and subtraction of screens at high speed by a frame memory and an arithmetic unit. The control device 43 controls the image processing device 42 and the pattern moving mechanism including the XY stage 50 and the driving mechanism 45 to move the pattern. In FIG. 9, 52,
53 is a unit pattern having a defect.

TVカメラ41によるビデオ信号の単位開口による変化が
無視できる撮影条件、例えば1画素に対応するパターン
面積に単位開口11が10個程度入るようにし、パターンを
移動変位させる方向がTVカメラ41の走査線方向で、パタ
ーンの変位距離が画素ピッチの整数倍となっている場合
について第10図により説明する。
The imaging conditions under which the change due to the unit aperture of the video signal by the TV camera 41 is negligible, for example, the pattern area corresponding to one pixel is such that about ten unit apertures 11 are included, and the direction of moving and displacing the pattern is the scanning line of the TV camera 41 The case where the displacement distance of the pattern in the direction is an integral multiple of the pixel pitch will be described with reference to FIG.

パターンの欠陥がある所を通る直線上の光透過率分布
は、例えば第10図(a)に示すようになり、第9図の53
で示すような開口面積が正常なパターン51よりも大きい
欠陥、即ち白欠陥による光透過率の変化54や、第9図の
52で示すように開口面積が正常なパターン51よりも小さ
い欠陥、即ち黒欠陥による光透過率の変化55が検出され
る。また、第10図(a)の場合と同じ線上を走査したビ
デオ信号を示すと第10図(b)のようになり、パターン
の照明ムラ、撮像面の感度ムラ等による緩やかな信号変
化(シェーディング)とビデオ信号処理装置で発生する
ランダムノイズ、及び光学系に付着したゴミなどによる
信号の局部的な変化56が現れる。
The light transmittance distribution on a straight line passing through the place where the pattern has a defect is, for example, as shown in FIG.
The defect 54 whose opening area is larger than that of the normal pattern 51 as shown by, that is, a change 54 in light transmittance due to a white defect, and the defect shown in FIG.
As shown by 52, a defect having a smaller opening area than the normal pattern 51, that is, a change 55 in light transmittance due to a black defect is detected. FIG. 10 (b) shows a video signal scanned on the same line as that in FIG. 10 (a), and a gradual signal change (shading) due to illumination unevenness of the pattern, sensitivity unevenness of the imaging surface, and the like. ) And random noise generated in the video signal processing device, and local changes 56 of the signal due to dust or the like attached to the optical system.

このようなビデオ信号を複数フレームを加算すること
により、加算回数をNとしたときランダムノイズ成分の
比率を にまで減少することができる(第10図(c))。次に、
パターンを変位させて同様の画面加算処理をした場合、
第10図(d)に示すように、パターンの移動と共にパタ
ーン上の欠陥による信号も移動しているが、撮像系のシ
ェーディングや光学系のゴミ等による信号56の位置は変
位していない。そこで、第10図(c)で示すデータから
第10図(d)に示すデータを減算すると、量データに含
まれるシェーディングやゴミなどによる信号56は消去さ
れ、パターンの光透過率変化による信号と低減されたラ
ンダムノイズ成分だけが残り、この結果、欠陥による信
号はパターンの移動量に応じた画素数離れた位置でその
近傍の平均値に対する値の差がほぼ同じで、符号が反転
して現れ、その反転する順序は欠陥の種類(白欠陥、黒
欠陥)によって逆転する。
By adding a plurality of frames to such a video signal, when the number of additions is N, the ratio of the random noise component is (FIG. 10 (c)). next,
When the same screen addition processing is performed by displacing the pattern,
As shown in FIG. 10 (d), the signal due to a defect on the pattern is moving along with the movement of the pattern, but the position of the signal 56 due to shading of the imaging system, dust of the optical system, etc. is not displaced. Therefore, when the data shown in FIG. 10 (d) is subtracted from the data shown in FIG. 10 (c), the signal 56 due to shading or dust contained in the quantity data is erased, and the signal 56 due to the change in the light transmittance of the pattern is removed. Only the reduced random noise component remains, and as a result, the signal due to the defect appears at the position separated by the number of pixels according to the amount of movement of the pattern and the value difference from the average value in the vicinity is almost the same, and the sign is inverted. The order of reversal is reversed depending on the type of defect (white defect, black defect).

以上のような処理をした画像データは欠陥部のみ明る
さが局部的に変化しているため、モニタで観察すれば容
易に欠陥として認識することができ、また欠陥部での周
囲に対する明暗の反転の順序で欠陥の種類を識別するこ
ともできる。
In the image data processed as described above, the brightness of only the defective portion is locally changed, so that it can be easily recognized as a defect when observed on a monitor. The types of defects can be identified in this order.

次に、パターンの移動方法について第11図により説明
する。
Next, a method of moving a pattern will be described with reference to FIG.

第11図に示すように、被検査体位置P0〜P8があり、前
述の移動はこの図のP0とP1に相当する。この場合、2箇
所から得られる画像データのみで処理を行った場合、同
図のH方向に開口率が変化することによって生じた斑は
検出されるが、他の方向、例えばV方向に変化が大き
く、H方向に変化が小さい斑は検出されないという検出
感度の異方性を生ずる欠点があるが、例えば同図のP0
P1、P2、P3、P4で撮像して得た画像データをもとに、P0
とP1、P0とP2、P0とP3、P0とP4の組み合わせで各々につ
いて所定の処理を行って異方性を解消することができ
る。また、図のP1からP8のように円周上に配列した各位
置での画像データの合計を中心位置P0の画像データから
減算して得られる画像データに基づいて検出を行っても
同様に異方性を回避することができ、しかも視覚的に反
応し易い明るさ分布の曲率を近似した値が得られ、目視
検査に近い検査結果となる。そして、各位置で撮像して
得られる画像データには前記したランダムノイズ成分と
シェーディング成分、さらに固定ノイズ成分などが含ま
れており、ランダムノイズ成分は、各移動位置において
複数フレーム分を加算することで抑圧することができ、
またシェーディング成分や固定ノイズ成分は画像データ
のフレーム数の総和が「0」となるように画像データの
演算をごなうことによって消去できる。例えば、第11図
のP0の位置で32フレーム分、P1で8フレーム分の加算を
行い、P1での画像データを4倍した画像データからP0
の画像データを減算すれば両画像データの総和は「0」
となり、ジェーディング成分や固定ノイズ成分が消去さ
れる。また、P1からP8の各位置において、それぞれ4フ
レーム分の画面加算を行った場合、P1からP8の画像デー
タの加算結果は32フレーム分の画像データの加算結果に
相当するからP0の位置で32フレーム分の画像データを加
算した結果から減算すれば、同様にシェーディング成分
や固定ノイズ成分が消去されると共に、明るさ分布の2
次元微分値が得られる。さらに、以上のような処理によ
りシェーディング成分や固定ノイズ成分の低減された画
像データに対して平滑処理を加えると、ランダムノイズ
成分がさらに減少し、極めて軽微なムラ成分の検出が可
能になり、また微小欠陥や周期の短いムラによる画像デ
ータの変化を抑制することもできる。
As shown in FIG. 11, there is the object to be inspected located P 0 to P 8, the movement of the aforementioned corresponding to P 0 and P 1 in FIG. In this case, when processing is performed only with image data obtained from two locations, a spot caused by a change in the aperture ratio in the H direction in the figure is detected, but a change in another direction, for example, the V direction is detected. There is a defect that the detection sensitivity is anisotropic that a large spot with a small change in the H direction is not detected. For example, P 0 ,
Based on the image data obtained by imaging at P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 , P 0
And P 1, P 0 and P 2, P 0 and P 3, it is possible to eliminate the anisotropy by performing predetermined processing for each of a combination of P 0 and P 4. Further, even if the detected based on image data obtained by subtracting the sum of the image data from the image data of the center position P 0 at each position which are arranged on the circumference as P 8 from P 1 in FIG. Similarly, anisotropy can be avoided, and a value approximating the curvature of the brightness distribution that is easily visually responsive is obtained, and the inspection result is close to a visual inspection. The image data obtained by imaging at each position includes the above-described random noise component, shading component, and fixed noise component. The random noise component is obtained by adding a plurality of frames at each moving position. Can be suppressed by
Further, the shading component and the fixed noise component can be eliminated by performing the operation of the image data so that the total number of frames of the image data becomes “0”. For example, 32 frames at a position P 0 of FIG. 11, performs addition of 8 frames in P 1, is subtracted image data in P 0 image data from the quadruple image data at P 1 both The sum of image data is "0"
And the jading component and the fixed noise component are eliminated. Further, at each position P 8 from P 1, when performing the screen addition of each four frames, since the addition result of the image data P 8 from P 1 corresponds to the sum of the image data of 32 frames P By subtracting from the result of adding the image data for 32 frames at the position of 0 , the shading component and the fixed noise component are similarly eliminated, and the brightness distribution
A dimensional derivative is obtained. Furthermore, when smoothing is applied to the image data in which the shading component and the fixed noise component are reduced by the above processing, the random noise component is further reduced, and it becomes possible to detect an extremely slight uneven component. It is also possible to suppress a change in image data due to a minute defect or short-period irregularity.

以上のような画像処理が施された画像データをもとに
製品の良・不良の判定を自動的に行う方法も提案されて
いる。
A method has also been proposed for automatically determining whether a product is good or bad based on image data that has been subjected to image processing as described above.

第12図は第10図と同様な条件で測定した例を示し、第
12図(a)〜(e)は第10図と同様であり、Aは開口率
の変化が緩やかな部分、Bは開口率が周期的に変化して
いる部分、Cは開口率の変化が大きく、しかも孤立して
いる部分、Dは光学系の汚れなどによるビデオ信号の局
部的な変化成分(固定ノイズ成分)である。第12図
(e)には被検査体の開口率の変化による成分が抽出さ
れていることが分かる。この場合、被検査体の移動量
は、検出しようとするムラの状態により異なるが、ムラ
の変化する周期の増大に伴って被検査体の移動量も増大
し、フレームメモリの画素数に換算して2画素から20画
素程度に設定する。次に、第12図(e)の画像データに
対して、十分広い領域の画像データの平均値を減算する
と第12図(f)に示すようになり、また第12図(e)の
画像データを微分すると第12図(g)に示すようにな
り、検出しようとするムラの性質に応じて所定の閾値
S1、S2を設定することにより自動的にムラを検出するこ
とができる。第12図(h)は第12図(g)の画像データ
に対して閾値S1、S2を設定し、閾値を越えた場合を
「1」、越えない場合を「0」として示した2値化デー
タである。そして、第12図(a)のCに示すような孤立
したムラを検出し、製品不良とする場合は、第12図
(f)または(g)の画像データに対してS1のような閾
値を設定すればよい。また、第12図(a)のBに示すよ
うな周期的に変化するムラを検出して製品不良とする場
合は、第12図(f)または(g)の画像データに対して
S2のような閾値を設定し、第12図(h)に示すような2
値化データに変換した後、近傍画素を加算して第12図
(i)に示すような所定の領域内のムラの数、即ち密度
データに変換し、この密度データに対して所定の閾値S3
を設定して比較することにより周期的に変化しているム
ラのみを検出し、その結果から製品の良・不良を判定す
ることができる。
FIG. 12 shows an example of measurement under the same conditions as in FIG. 10, and FIG.
12 (a) to 12 (e) are the same as FIG. 10, where A is a portion where the aperture ratio changes slowly, B is a portion where the aperture ratio changes periodically, and C is a portion where the aperture ratio changes. A large and isolated portion, D, is a local change component (fixed noise component) of the video signal due to contamination of the optical system. FIG. 12 (e) shows that components due to the change in the aperture ratio of the test object are extracted. In this case, the moving amount of the test object differs depending on the state of the unevenness to be detected. However, the moving amount of the test object increases with an increase in the cycle of the change in the unevenness, and is converted into the number of pixels of the frame memory. From about 2 pixels to about 20 pixels. Next, when the average value of the image data of a sufficiently large area is subtracted from the image data of FIG. 12 (e), the result becomes as shown in FIG. 12 (f), and the image data of FIG. Is differentiated from that shown in FIG. 12 (g), and a predetermined threshold value is set according to the nature of the unevenness to be detected.
Unevenness can be automatically detected by setting S 1 and S 2 . FIG. 12 (h) sets threshold values S 1 and S 2 for the image data of FIG. 12 (g), and shows “1” when the threshold value is exceeded and “0” when the threshold value is not exceeded. It is quantified data. Then, to detect the isolated unevenness as shown in C of Figure 12 (a), the product if a defect, the threshold such as the S 1 to the image data of Fig. 12 (f) or (g) Should be set. In the case of detecting a periodically changing unevenness as shown by B in FIG. 12 (a) and determining that the product is defective, the image data of FIG. 12 (f) or (g) is
A threshold value such as S2 is set, and 2 is set as shown in FIG.
After the conversion into the coded data, the neighboring pixels are added to convert the data into the number of unevenness in a predetermined area as shown in FIG. 12 (i), that is, the density data. Three
By setting and comparing, it is possible to detect only the periodically changing unevenness, and determine the quality of the product from the result.

〔発明が解決すべき課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前述した検査方法を多色周期パターン
の検査に適用した場合、R、G、Bなどに着色された1
組のパターンを単位パターンとして扱うために、第13図
に示すように周期パターンの配列ピッチが大きくなって
撮像画素との周期が接近するために撮像した映像のモア
レが強くなり、検出能力が高くできないという問題があ
り、また、そのためにビデオ信号の各色の信号レベルを
揃えて撮像した信号におけるパターンのピッチを小さく
しモアレがでないようにすると、信号レベルに差がない
ために第4図に示すような各色の境界の形状異常21、22
を検出することができないという不具合を生ずる。
However, when the above-described inspection method is applied to the inspection of a multi-color periodic pattern, 1-colored R, G, B, etc.
In order to treat a set of patterns as a unit pattern, as shown in FIG. 13, the arrangement pitch of the periodic pattern is increased and the period with the imaging pixel approaches, so that moiré of the captured image becomes strong, and the detection capability is high. There is a problem that the signal level of each color of the video signal is made uniform and the pitch of the pattern in the imaged signal is reduced to prevent moire. Abnormal shape of the boundary of each color like 21, 22
Cannot be detected.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、高感度
で確実にカラーフィルタなどの検査を行うことができる
着色周期パターンの検査方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of inspecting a colored periodic pattern which can reliably inspect a color filter or the like with high sensitivity.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

そのために本発明は、着色周期性パターンを有する試
料に光を照射し、撮像して得られた画像データから着色
周期性パターンを検査する方法において、R、G、Bの
各波長成分の像を撮像する複数の撮像手段により、R、
G、B各色の単色画像のビデオ信号を得て、このR、
G、B各々の単色画像のビデオ信号とこれらR、G、B
の単色画像のベデオ信号を各色に対応するビデオ信号レ
ベルを揃えるようにして合成した合成画像のビデオ信号
について、それぞれ欠陥検出処理を行うことを特徴とす
る。
For this purpose, the present invention provides a method of inspecting a colored periodic pattern from image data obtained by irradiating a sample having a colored periodic pattern with light and capturing an image of the sample. By a plurality of imaging means for imaging, R,
A video signal of a single color image of each of G and B is obtained, and R,
G, B monochromatic video signals and their R, G, B
The video signal of the single color image is synthesized so that the video signal level corresponding to each color is aligned, and the video signal of the synthesized image is subjected to defect detection processing.

〔作用〕[Action]

本発明は、着色周期性パターンを構成する各色に対応
した波長成分の像をそれぞれ読取ることにより、着色周
期性パターンの各色の境界線の形状異常などを検出する
ことができ、また、各色に対応するビデオ信号レベルを
揃えることにより信号レベルにおけるピッチを短くして
モアレの発生を防止し、解像度を高く設定して高感度の
欠陥検出を行うことが可能となる。
The present invention can detect an abnormality in the shape of the boundary of each color of the colored periodic pattern by reading the image of the wavelength component corresponding to each color constituting the colored periodic pattern, and By making the video signal levels uniform, the pitch at the signal level can be shortened to prevent the occurrence of moire, and the resolution can be set high to perform high-sensitivity defect detection.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は光源の
構成の一実施例を示す図で、第9図と同一番号は同一内
容を示している。なお、1a〜1cはそれぞれR、G、B用
光源、2a〜2cは光ファイバ、3は光ファイバ束、4は出
射口、5はレンズ、6a〜6bはカメラコントロールユニッ
ト(CCU)、7は合成回路、8a〜8dはフレーム積分回路
である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the configuration of a light source. The same reference numerals as in FIG. 9 denote the same contents. 1a to 1c are R, G, and B light sources, 2a to 2c are optical fibers, 3 is an optical fiber bundle, 4 is an exit port, 5 is a lens, 6a to 6b is a camera control unit (CCU), and 7 is The synthesis circuits 8a to 8d are frame integration circuits.

R、G、B用光源1a〜1cは、第2図に示すようにハロ
ゲンランプ11からの光を反射鏡12で集光し、カラーフィ
ルタ13を通して特定の色の光を光ファイバ2a〜2cで受光
するように構成され、各々独立に光強度を調整できるよ
うになっている。各光源の光を受けた光ファイバ2a〜2c
を束ねた光ファイバ束3は、出射口4で各色のファイバ
が均一に混合されるように束ねられている。このファイ
バを光源としてXYステージ50上に載置された試料46を照
明し、3管式または3板式カラーテレビカメラ41で撮像
する。カラーテレビカメラ41は、撮影レンズによる光学
像を色分離プリズムなどの光学手段でR,G,B光に分離
し、各々の像を別々の撮像管またはCCDで読み取るもの
である。カラーテレビカメラ41から得られるR,G,B各々
のビデオ信号とそれらを合成した信号(白黒画像と同
等)はそれぞれフレーム積分回路でA/D変換された後、
フレームメモリを使って積分処理される。画像処理装置
42では、一連の撮像動作によって得られた4種類の画像
データを順次処理して欠陥やムラを検出する。即ち、RG
B合成画像を観察しながら、信号レベルが各色同じにな
るようにR、G、Bの光量を調整して照明光のスペクト
ルを設定すると、カラーフィルタの配列ピッチがR、
G、Bを単位としていたものが、第3図に示すように、
1/3となり、モアレの発生が抑制され、解像度を高く設
定して微小な黒色のように高い検出能力を必要とする欠
陥検出が可能となり、高感度の欠陥検出を行うことがで
きる。また、第4図に示すような着色光でないとコント
ラストの得られない、または単色光で強いコントラスト
を示す欠陥やムラはR,G,Bなどの単色画像から検出でき
る。
The R, G, and B light sources 1a to 1c collect light from a halogen lamp 11 with a reflecting mirror 12 and pass light of a specific color through a color filter 13 with optical fibers 2a to 2c as shown in FIG. It is configured to receive light, and the light intensity can be adjusted independently of each other. Optical fibers 2a to 2c receiving light from each light source
The optical fiber bundle 3 is bundled so that the fibers of the respective colors are uniformly mixed at the exit 4. The sample 46 placed on the XY stage 50 is illuminated using the fiber as a light source, and an image is taken by a three-tube or three-plate color television camera 41. The color television camera 41 separates an optical image formed by a photographing lens into R, G, and B lights by optical means such as a color separation prism, and reads each image with a separate imaging tube or CCD. R, G, and B video signals obtained from the color television camera 41 and a signal obtained by combining them (equivalent to a black and white image) are A / D converted by a frame integration circuit.
Integration processing is performed using the frame memory. Image processing device
At 42, four types of image data obtained by a series of imaging operations are sequentially processed to detect defects and unevenness. That is, RG
When the spectrum of the illumination light is set by adjusting the light amounts of R, G, and B so that the signal level becomes the same for each color while observing the B composite image, the arrangement pitch of the color filters becomes R,
What used to be G and B as a unit, as shown in FIG.
As a result, the occurrence of moiré is suppressed, the resolution is set high, and a defect requiring a high detection capability such as minute black can be detected, and a highly sensitive defect can be detected. In addition, a defect or unevenness that cannot obtain a contrast unless it is colored light as shown in FIG. 4 or shows a strong contrast with monochromatic light can be detected from a monochromatic image such as R, G, and B.

なお、R、G、B各波長成分の撮像は、シリアル処理
でもパラレル処理でも可能であるが、各波長成分の撮像
を同時に行うようにすれば、シリアル処理に対して検査
時間を1/3に短縮することが可能となる。
The imaging of each of the R, G, and B wavelength components can be performed by either serial processing or parallel processing. However, if the imaging of each wavelength component is performed simultaneously, the inspection time can be reduced to 1/3 of the serial processing. It can be shortened.

第5図は撮像装置として冷却型CCDカメラを使用した
本発明の他の実施例を示す図で、図中、61は冷却型CCD
カメラ、62は画像処理装置、64はシャッタ、65はシャッ
タ駆動装置、66は試料である。
FIG. 5 is a view showing another embodiment of the present invention in which a cooled CCD camera is used as an imaging device. In the drawing, reference numeral 61 denotes a cooled CCD camera.
A camera, 62 is an image processing device, 64 is a shutter, 65 is a shutter driving device, and 66 is a sample.

冷却型CCDカメラ61は、電子冷却方式等により冷却し
て暗電流やノイズを無視できる程度まで大幅に減少さ
せ、暗い領域での長時間露光が可能なCCDカメラで、積
算光量に対する映像信号の直線性が良好であることが特
徴であり、従来の高感度テレビカメラでも映し出せなか
った暗い領域を高画質で鮮明に写し出すことができ、1
画素・1秒間当たり数個オーダーの光子まで検出するこ
とが可能である。
The cooled CCD camera 61 is a CCD camera that can be cooled for a long time in a dark area by cooling it by an electronic cooling method and reducing dark current and noise to a negligible level. It is characterized by good image quality, and can clearly show dark areas that could not be projected with conventional high-sensitivity television cameras with high image quality.
It is possible to detect up to several photons per pixel per second.

このような冷却型CCDカメラ61を使用し、撮像したと
きの各色の信号レベルが同じになるように各色の光量調
整を行い、光ファイバ3により試料66を照射してCCDカ
メラで撮像する。そして、試料なしで撮像した画像デー
タをI1、試料を入れて撮像した画像データをI、シャッ
ター4を閉じて撮像じた画像データをI0とすると、試料
上の点の透過率Tは、 として計算できる。ここでI、I0、I1は対応する位置の
画像データであり、シャッター閉(光量=0)のときの
画像データが無視できれば、 T=I/I1 として透過率が得られる。この演算は画像処理装置2に
より各画像データをフレームメモリに記憶した後、画面
間演算で行うことができる。そして、冷却型CCDカメラ
の画素数が512×512とすれば、この演算で約25万点の透
過率データが得られることになる。こうして得られた画
像データにはシェーディングや撮像系のゴミ等の成分は
含まれていないため、この画像に対して前述したような
各検査項目に応じた画像処理を行うことにより1度の測
定で検査を行うことが可能である。また、光源が安定し
ていれば画像データI1をメモリに記憶させておき、これ
を使用するようにすれば試料毎に測定を行う必要がな
く、測定時間を短縮することができる。
Using such a cooled CCD camera 61, the light amount of each color is adjusted so that the signal level of each color becomes the same when the image is taken, and the sample 66 is irradiated with the optical fiber 3 and imaged by the CCD camera. If the image data taken without the sample is I 1 , the image data taken with the sample in is I, and the image data taken with the shutter 4 closed is I 0 , the transmittance T of a point on the sample is Can be calculated as Here, I, I 0 , and I 1 are the image data at the corresponding positions. If the image data when the shutter is closed (light amount = 0) can be ignored, the transmittance can be obtained as T = I / I 1 . This calculation can be performed by an inter-screen calculation after each image data is stored in the frame memory by the image processing device 2. If the number of pixels of the cooled CCD camera is 512 × 512, about 250,000 transmittance data can be obtained by this calculation. Since the image data thus obtained does not include components such as shading and dust of the imaging system, the image data is subjected to image processing according to each inspection item as described above, so that the image data can be measured in one measurement. An inspection can be performed. The light source can be stably keep the image data I 1 is stored in the memory if, which it is not necessary to perform measurement for each sample when to use, to shorten the measurement time.

通常の固体撮像素子や撮像管では、光量と映像信号の
直線性が十分でなく、また熱電子の影響が大きく高精度
の測定は困難であり、イメージデイセクタ管をフォトン
カウト法で用いる場合には、空間分解能や直線性、S/N
は良好であるが、撮像時間が長いという問題があった
(1画素当たり1ms程度、25万画素として約4分)が、
本発明においては冷却型CCDカメラ1を使用することに
より、数sec程度で撮像でき直線性も良好となる。
With a normal solid-state image sensor or image pickup tube, the linearity of the light amount and the video signal is not sufficient, and the effect of thermoelectrons is large, making high-precision measurement difficult. Is the spatial resolution, linearity, S / N
Is good, but there is a problem that the imaging time is long (about 1 ms per pixel, about 4 minutes as 250,000 pixels)
In the present invention, by using the cooled CCD camera 1, an image can be captured in about several seconds and the linearity is improved.

また、欠陥検出は画像データに対して、微分処理を行
うことにより、試料移動を行うことなく、従来の撮像
(フレーム積分)→試料移動→撮像(フレーム積分)を
行った結果に相当する画像データが得られその後、同様
な画像処理を行えば欠陥検出を行うことができる。この
場合、例えば第6図(a)、(b)、(c)のような微
分処理の空間フィルタを使用することにより特徴抽出を
行えばよい。第6図(a)、(b)の空間フィルタを使
用すれば1次元のエッジ抽出を行うことができ、第6図
(c)の空間フィルタを使用すれば2次元のエッジ強調
を行うことができる。そして、画像データのバラツキ、
解像特性、検出すべき欠陥の性質などに応じて空間フィ
ルタを選択すれば良く、また白/黒欠陥の識別は第6図
(c)の空間フィルタを使用して着目画素の大きさを判
別し、周囲画素に対する着目画素の大きさにより識別す
ることができる。
Defect detection is performed by differentiating the image data to obtain image data equivalent to the result of conventional imaging (frame integration) → sample movement → imaging (frame integration) without moving the sample. After that, if the same image processing is performed, the defect can be detected. In this case, for example, feature extraction may be performed by using a spatial filter of differential processing as shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c). One-dimensional edge extraction can be performed by using the spatial filter shown in FIGS. 6A and 6B, and two-dimensional edge enhancement can be performed by using the spatial filter shown in FIG. 6C. it can. And the variation of the image data,
The spatial filter may be selected in accordance with the resolution characteristics, the nature of the defect to be detected, and the like. The white / black defect is identified by using the spatial filter shown in FIG. However, it can be identified by the size of the target pixel with respect to the surrounding pixels.

また、ムラの検出判定も第6図(c)の空間フィルタ
を使用することにより、第12図で説明したような一連の
撮像動作を行ったのと同じ結果が得られ、第12図の場合
と同様、画面加算処理、閾値の設定を行うことにより検
出・判定まで行うことができる。
Also, by using the spatial filter of FIG. 6 (c) for the detection and determination of the unevenness, the same result as when performing a series of imaging operations as described in FIG. 12 is obtained. Similarly to the above, detection and determination can be performed by performing screen addition processing and threshold setting.

ところで、第5図の透過率測定方法では、一画素毎の
データのバラツキがそのままデータに影響を与えるため
高精度の測定を行うためには測定点を中心とする小領域
の画像データ、例えば5×5pix〜10×10pixなどの平均
値を演算する必要がある。測定点が限られている場合に
は、CPUによる処理でも演算に要する時間は少なくてす
むが、測定点が多くなるとCPUによる処理では多くの時
間を要するので、その場合には透過率データが得られた
フレームメモリに画像処理の1種である平滑フィルタ処
理を行った後、所定の画像データを読み出すようにすれ
ば高速化することが可能となる。
By the way, in the transmittance measuring method shown in FIG. 5, since a variation in data for each pixel directly affects the data, image data of a small area around a measuring point, for example, 5 It is necessary to calculate an average value such as × 5pix to 10 × 10pix. When the number of measurement points is limited, the processing time by the CPU requires less time.However, when the number of measurement points is large, the processing time by the CPU requires a lot of time. After performing a smoothing filter process, which is one type of image processing, on a given frame memory and reading out predetermined image data, the speed can be increased.

前述したように、冷却型CCDは積算光量に対する映像
信号の直線性が良好であることが特徴であるが、透過率
の低い試料を測定する場合には、試料なしで撮像した画
像データI1をmaxに近い値に設定しても試料を入れて撮
像した画像データIの値が小さくなり直線性の僅かな誤
差や暗電流などが透過率値に影響する。
As described above, the cooling type CCD is characterized by the linearity of the video signal to the integrated light quantity is good, when measuring low transmittance sample image data I 1 captured without sample Even if the value is set to a value close to max, the value of the image data I captured with the sample put in becomes small, and a slight error in linearity, a dark current, and the like affect the transmittance value.

このため、I及びI1を撮像するときに、これらの二つ
の画像データレベルがほぼ等しく、十分な大きさを持つ
ように撮像した方が精度の高い結果が得られ、その場合
画像処理には、補正演算が必要となる。
For this reason, when imaging I and I 1 , it is more accurate to image the two image data levels so that the two image data levels are almost equal and have a sufficient size. , A correction operation is required.

そのための一つの方法としてI1撮像時の露光時間が、
Iの時の1/Tとなる様にシャッタを動作させてIとI1
ほぼ同じ値とすることが可能である。
As one method for that, the exposure time at the time of I 1 imaging,
By operating the shutter so as to be 1 / T of I, I and I 1 can be made substantially the same value.

しかし、メカシャッタには、動作時間のバラツキがあ
るため、特にシャッタ開時間が短い場合には誤差が大き
くなる欠点があり、この誤差が無視できない場合には、
シャッタ開時間を測定し、その値によりデータを補正す
れば良い。
However, the mechanical shutter has a variation in operation time, and therefore has a disadvantage that an error increases when the shutter opening time is short, and when this error cannot be ignored,
It is sufficient to measure the shutter open time and correct the data based on the measured value.

第7図はこれを実現するための本発明の他の実施例を
示す図であり、第5図と同一番号は同一内容を示してい
る。なお、図中、70はハーフミラー、71は光センサ、72
は測定装置である。
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention for realizing this, and the same numbers as those in FIG. 5 indicate the same contents. In the drawing, 70 is a half mirror, 71 is an optical sensor, 72
Is a measuring device.

本実施例では、ハーフミラー70により撮像時の光の一
部をセンサ71で検出し、検出信号が得られている時間を
測定装置72で測定することにより露光時間を求める。こ
うして求めた露光時間によりデータを補正し、IとI1
二つの画像データレベルをほぼ等しくすることができ
る。
In the present embodiment, a part of the light at the time of imaging is detected by the sensor 71 by the half mirror 70, and the exposure time is obtained by measuring the time during which the detection signal is obtained by the measuring device 72. Correcting the data by way exposure time obtained, it is possible to substantially equalize the two image data level of I and I 1.

また、冷却型CCDの蓄積時間を変化させ、例えば試料
を入れて撮像した画像データIの方を長くしてIとI1
レベルを等しくしてもよい。
Further, by changing the accumulation time of the cooled CCD, for example, it may be equal to the level of the I and I 1 by lengthening towards the image data I captured put sample.

またIとI1の撮像時に光源の明るさを変えても同様な
結果を得ることができる。
Also it can be changed brightness of the light source at the time of imaging of the I and I 1 obtain similar results.

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、着色パターンによるモ
アレの発生を防止して解像度を高く設定して高感度の欠
陥検出を行うことができると共に、単色光による画像か
ら、着色パターンの形状異常のような着色光でないとコ
ントラストの得られないまたは単色光で強いコントラス
トを示す欠陥やムラを確実に検出することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to perform high-sensitivity defect detection by setting a high resolution by preventing the occurrence of moire due to a colored pattern, and to perform coloring from an image using monochromatic light. It is possible to reliably detect a defect or unevenness that cannot obtain a contrast or a strong contrast with monochromatic light unless it is colored light such as a pattern shape abnormality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は光源の構
成の一実施例を示す図、第3図は着色周期パターンと撮
像信号レベルの関係を示す図、第4図は着色パターンの
形状異常を示す図、第5図は冷却型CCDカメラにより撮
像する場合の実施例を示す図、第6図は空間フィルタを
示す図、第7図は露光時間を測定するようにした本発明
の他の実施例を示す図、第8図は従来の周期性パターン
の検査方法を説明するための図、第9図は周期性パター
ンとその欠陥を説明するための図、第10図は従来の検出
方法を説明するための図、第11図はパターン移動方法を
説明するための図、第12図はムラ検出の方法を説明する
ための図、第13図は着色周期パターンと撮像信号レベル
の関係を示す図である。 1a〜1c……R、G、B用光源、2a〜2c……光ファイバ、
3……光ファイバ束、4……出射口、5……レンズ、6a
〜6c……CCU、8a〜8d……フレーム積分回路、41……カ
ラーテレビカメラ。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the configuration of the light source, FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a coloring periodic pattern and an image pickup signal level, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing an abnormal shape of a colored pattern, FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which an image is taken by a cooled CCD camera, FIG. 6 is a diagram showing a spatial filter, and FIG. FIG. 8 is a view showing another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a view for explaining a conventional periodic pattern inspection method, FIG. 9 is a view for explaining a periodic pattern and its defects, FIG. FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional detection method, FIG. 11 is a diagram for explaining a pattern moving method, FIG. 12 is a diagram for explaining a method of detecting unevenness, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between signal levels. 1a to 1c: light source for R, G, B, 2a to 2c: optical fiber,
3 ... optical fiber bundle, 4 ... outlet, 5 ... lens, 6a
6c ... CCU, 8a-8d ... frame integration circuit, 41 ... color television camera.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】着色周期性パターンを有する試料に光を照
射し、撮像して得られた画像データから着色周期性パタ
ーンを検査する方法において、R、G、Bの各波長成分
の像を撮像する複数の撮像手段により、R、G、B各色
の単色画像のビデオ信号を得て、このR、G、B各々の
単色画像のビデオ信号とこれらR、G、Bの単色画像の
ビデオ信号を各色に対応するビデオ信号レベルを揃える
ようにして合成した合成画像のビデオ信号について、そ
れぞれ欠陥検出処理を行うことを特徴とする着色周期性
パターンの検査方法。
1. A method for irradiating a sample having a colored periodic pattern with light and inspecting the colored periodic pattern from image data obtained by imaging, capturing images of R, G, and B wavelength components. A plurality of image pickup means obtain a video signal of a single-color image of each of R, G, and B. The video signal of the single-color image of each of R, G, and B and the video signal of the single-color image of R, G, and B are obtained. A method for inspecting a colored periodic pattern, wherein a defect detection process is performed on a video signal of a synthesized image synthesized so that video signal levels corresponding to respective colors are aligned.
【請求項2】各波長成分の撮像を同時に行うことを特徴
とする請求項1記載の着色周期性パターンの検査方法。
2. The method for inspecting a colored periodic pattern according to claim 1, wherein imaging of each wavelength component is performed simultaneously.
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