JP3888872B2 - 周期性パターンの検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期性パターンの検査方法及び装置、特に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や液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ等の基板に光透過性を有するパターンが周期的に形成されている製品における、該パターンの面積のズレやそのムラを検出する際に適用して好適な、周期性パターンの検査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単位となる微小なパターンが繰り返されている周期性パターンを有する工業製品としては、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や液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ等がある。このような周期性パターンを有する工業製品では、個々のパターンは設計値に基づいて所定の形と面積（大きさ）を持つと共に、その周囲に存在するパターンに対して、隣接する各パターンとの間に所定の間隔をおいて繰り返して配列されている。
【０００３】
このような個々のパターンの面積（大きさ）は、試料全面（全体）において、（１）場所に関係なく常に同じ面積になるようにする、あるいは（２）試料内の場所によって徐々に変化させる（例えば、中心から周囲に向かっていくに従って面積が大きくなるようにする）等の、所定の配列規則に従って形成されているものがある。
【０００４】
このような工業製品を製造した場合、設計値に対する個々のパターンの面積の狂い（面積ズレ）に関する以下の検査をする必要がある。（１）限度レベルを超えた面積のズレが１つのパターンでも発生している場合は欠陥とする。（２）個々のパターンについての評価では限度レベル内で正常とみなせる面積ズレであっても、それがある範囲内の複数のパターンに集中して局所的に発生している場合は欠陥とする。なお、後者の局所的な発生の検出は、個々のパターンについては限度レベル内であっても、各パターンの面積には多少のバラツキがあることから、全体として見た場合に生じている各パターンの面積の不均一性（ムラ）を検査することを意味している。
【０００５】
上述したような各パターン間の面積のズレや不均一性の検査には、（１）検査員が検査対象物（工業製品）を直接目で見て全面検査する目視検査、（２）検査対象物に対していくつかの代表領域を決めて、その領域を撮像装置により画像入力し、代表領域に含まれるパターンに関してのみ面積を画像処理により測定して検査する一部自動検査、（３）検査対象物の全面（全体）を画像入力し、全てのパターンについて個々の面積を測定して検査する全面自動検査がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の目視検査には検査員によって個人差がある上に、見逃しが生じ易く、（２）の一部自動検査には検査時間が短いという利点があるものの、代表領域内だけの検査なので、それ以外の領域のパターンに発生した欠陥が検査できない。又、（３）の全面自動検査には、全面を検査するために検査時間が非常に長くなってしまう上に、面積が試料内の場所（領域）によって徐々に変化するタイプの検査対象物では、各パターン間の面積と、そのズレの限度レベルが領域毎に異なっているため、測定した面積データに対する検査員による検査が必要になるが、パターンの数が多くなった場合には、この検査を行おうとしても事実上できないという問題がある。
【０００７】
更に、自動検査における共通の問題として、１つ１つのパターンでは限度レベル以内の面積ズレが局所的に集中して発生している前記ムラ欠陥を検出することができない。
【０００８】
本出願人は、検査対象物全体について個々のパターンに生じている面積のズレ欠陥を容易に検査できる上に、許容範囲内のズレが局所的に集中して生じている面積のムラ欠陥をも容易に検査することができるようにするべく、特願２０００−１４９３３２により、周期性パターンの検査方法の発明として、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力し、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定し、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換し、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定し、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成し、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査するようにしたものを、既に提案している。
【０００９】
又、同様に周期性パターンの検査装置の発明として、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力する撮像手段と、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する手段とを備えるようにしたものを、既に提案している。
【００１０】
以上の提案済発明においては、パターン画像上の各パターンの面積を輝度値に変換した面積画像を作成し、該画像の輝度値の変化に基づいて面積のズレを検出するようにしたので、面積のズレ欠陥やムラ欠陥を確実に検査することが可能となる。
【００１１】
以下、図面を参照して、前記提案済発明を具体例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、提案済発明に係る検査装置の一例の要部を示す、ブロック図を含む概略斜視図である。
【００１３】
この検査装置は、検査対象物Ｗを載置するステージ１０と、該ステージ１０の上方に配置され、該対象物Ｗを撮像して検査画像を入力するＣＣＤカメラ（撮像手段）１２と、該カメラ１２を、図示しない駆動部により移動させる際にＸ方向に案内するＸ軸ガイド１４と、該ガイド１４と共にＹ方向に案内するＹ軸ガイド１６と、これら各ガイド１４及び１６により案内して上記カメラ１２を検査対象物Ｗに対して矢印で示すＸＹ方向に走査しながら、該対象物Ｗを撮像する際にカメラ１２を制御するカメラコントローラ１８とを含む画像入力部２０を備えていると共に、上記ＣＣＤカメラ１２により撮像して入力される検査画像を処理する画像処理部２２と、該画像処理部２２や上記カメラコントローラ１８等の装置全体を制御する装置制御部２４とを備えている。
【００１４】
この検査装置は、その全体の概要を図２に示すように、大別して検査処理部２６、ヒューマンインターフェイス部２８及びマシンインターフェイス部３０を備え、且つ、これら各部２６〜３０に含まれる各機能部の動作全体を前記装置制御部２４により制御するようになっている。そして、上記検査処理部２６は、機能部として前記画像入力部２０と、該画像入力部２０により入力された画像データを処理する前記画像処理部２２を含み、同様にヒューマンインターフェイス部２８は上記画像処理部２２により処理された結果等を表示する情報表示部３２と、オペレータとの間で情報のやり取りを行なう対人操作部３４を、マシンインターフェイス部３０は対象物を搬送するベルトコンベア（図示せず）等の外部機械との間で情報のやり取りを行なう機械連動部３６をそれぞれ含んでおり、これら各機能部２６〜３０等は、前記装置制御部２４により動作全体が管理されるようになっている。
【００１５】
これら各機能部について詳述すると、以上の各機能部２６〜３０の動作を管理する装置制御部２４としては、専用装置、汎用シーケンサ、パーソナルコンピュータ等が利用できる。又、画像入力部２０が有するＣＣＤカメラ１２としては、エリアセンサカメラやラインセンサカメラを利用することができ、又、撮像手段としては、これ以外に撮像管等を利用することもできる。
【００１６】
又、画像処理部２２としては、専用画像処理装置やパーソナルコンピュータ等が利用できる。又、情報表示部３２は、オペレータに対して検査進行状況、検査結果、集計結果、過去の検査結果の履歴等を提示したり、撮像した画像や処理途中の画像あるいは処理後の画像を表示する機能を有し、これにはＣＲＴモニタ、液晶モニタ、ＬＥＤアレイ等が利用できる。
【００１７】
又、対人操作部３４は、（１）オペレータからの検査に必要な入力操作を受け付ける、（２）被検査物の特徴（サイズ等）を設定する、（３）画像処理部２２の調整値（フィルタサイズ等）を設定する、（４）画像入力部２０の調整値（シャッタースピード等）を設定する等の機能を有し、これには機械式ボタン、タッチパネル、キーボード、マウス等が利用できる。
【００１８】
又、機械連動部３６は、自動検査時の外部機器との同期、例えば画像入力部２０への検査対象物の供給終了タイミング等をとったり、検査結果によって検査対象の物流装置へ命令（検査対象の選別振分け指示、検査部への供給停止）等を発行する機能を有し、これにはＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４２２、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）、ＬＡＮ（イーサーネット）、パラレルＩ／Ｏ、リレー等が利用できる。
【００１９】
この検査装置では、前記画像処理部２２において、周期性パターンを有する検査対象物Ｗを前記ＣＣＤカメラ１２により撮像して入力したパターン画像に対して、該パターン画像上の各パターンについて面積を測定（算出）する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された各単位画素を、前記各パターンの配列順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレを検査する手段が、それぞれソフトウェアにより構築されている。
【００２０】
次に、提案済の検査装置を使用する場合の動作処理を、図３に示したフローチャートに従って説明する。
【００２１】
まず、前記図１に示したように、ステージ１０上の周期性パターンを有する検査対象物Ｗに対してＣＣＤカメラ１２を走査して該対象物Ｗの全体を撮像してパターン画像を入力する（ステップ１）。なお、対象物Ｗとしてシャドウマスクを使用する場合は、前記ステージ１０内に設置されている裏面照明（図示せず）を使用して透過光像として開口パターンを撮像する。
【００２２】
次いで、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する（ステップ２）。ここでは、パターン毎にその面積を測定する。具体的には、以下のような画像処理により面積が測定できる。
【００２３】
即ち、予め試料に応じて実験的に求めておいた閾値を用いて、入力された前記パターン画像を２値化し、個々のパターンを構成する画素を２値画像のＯＮの画素になるように変換する。このように、２値化した画像のＯＮの画素をラベリング処理し、同一のラベリングがされた個々のパターンを構成する画素数を求め、それを面積とする。
【００２４】
上記ステップ２で、パターン画像の各パターンについて面積の測定が終了した後、面積画像の作成を行う（ステップ３）。図４には、パターン画像と面積画像との関係をイメージで示す。同図（Ａ）は、検査対象物Ｗを撮像して得られたパターン画像であり、同図（Ｂ）は対応する面積画像であるとする。
【００２５】
この図４（Ａ）のパターン画像の左上コーナ部分を同図（Ｃ）に拡大して模式的に示すように、各パターンの面積が（１）〜（７）の番号で与えられる値であったとすると、これに対応する面積画像の輝度値は、便宜上同一の番号を用いて表すと、同図（Ｄ）のようになる。即ち、図４（Ｃ）の個々のパターンについて求めた１つの面積を１つの画素（単位画素）の輝度値に設定し、パターン画像における各パターンと同じ順番で並べて面積画像を作成する。この場合の輝度値は２５６階調、即ち８ビットだけでなく、精度に応じて１６ビットで表示しても、浮動小数点で取り扱うようにしてもよい。
【００２６】
上記ステップ３で作成した面積画像を、前記情報表示部３２のモニタに表示すると、個別のパターンの欠陥はもとより、面積ズレに方向性がある場合はスジとなって、局所的に集中する場合にはムラとなって現われるため、該モニタ上で目視により確認することができる。
【００２７】
ここでは、面積ズレを自動検査するために、後に更に具体的に説明するが、前記図４（Ｄ）に相当する面積画像から強調画像を作成し（ステップ４）、該強調画像に対して予め実験的に設定されている閾値で２値化し、面積ズレ判定画像を作成する（ステップ５）。
【００２８】
上記ステップ４の強調処理には、検出したい欠陥（ムラ）の形状に応じた空間フィルタが用いられる。欠陥が縦スジの場合であれば図５（Ａ）に示すような空間フィルタを使用して各画素の輝度値を処理する。このフィルタを構成する各要素は、それぞれ画素に対応し、数字は対応する各画素の輝度値に乗ずる係数である。具体的には、このフィルタの中心要素を注目画素に一致させた際の各画素の輝度値に、対応する要素の各係数をそれぞれ乗算し、その合計を中心に位置する注目画素の画素値に設定し直すという処理を、縦方向Ａ画素分を単位に前記面積画像全体に対して実行する。縦方向の大きさＡや、横方向の０の数Ｂは、検出したい欠陥に応じて予め実験的に決めて適切に設定しておく。
【００２９】
図５（Ｂ）は、横スジ強調用の空間フィルタであり、同図（Ａ）の前記縦スジ強調用のものを９０°回転した構成になっている。又、図示は省略するが、面積のズレに方向性が無いシミ状のムラを抽出するために、シミ強調用の空間フィルタも用いられる。これは、ムラの形状に応じて適切な構成のものを用意する必要があるが、一例としては上記図５（Ａ）と（Ｂ）のフィルタを組み合わせた構成のものを利用できる。
【００３０】
以上のように、前記ステップ５で面積ズレ判定画像を作成することにより、該判定画像中に対象とする２値化された画素が存在するか否かにより自動検査が可能となる。
【００３１】
提案済発明について更に記述する。図６は、前記図４（Ｃ）に相当する縦４パターン、横１０パターンの大きさからなる、欠陥がない場合のパターン画像の例である。この図の上部に併記した数字は対応する→で指し示す各パターンの面積であり、各パターンの面積（単位は、例えば［μｍ2］）が左から右に２ずつ、上から下に１ずつ大きくなる設計で形成され、全体は示されていないが、１００００から１００５０までの間で形成されているとする。
【００３２】
この図６の欠陥のないパターン画像について、隣り合う各パターン間の面積を画像処理により測定して順に並べると、図７（Ａ）に示すようになっている。この図７（Ａ）の実測に基づく面積をそれぞれ８ビットの輝度値に変換したモノクロの面積画像を作成する。同図（Ｂ）はこの面積画像に相当し、この図には便宜上各面積に対応する各画素に設定されている輝度値がそれぞれ列記してある。この図７（Ｂ）の各画素に設定されている輝度値は、
輝度＝（面積−１００００）×５
からなる変換式により算出される。
【００３３】
上記図７（Ｂ）の面積画像に対して、前記ステップ４の強調処理を行う。この例では、便宜上前記図５（Ａ）のフィルタの例で、Ａ＝１、Ｂ＝０に当たる［−１，２，−１］の構成のフィルタで処理し、図７（Ｃ）に示す縦スジ強調画像を作成する場合が示してある。この図（Ｃ）で左端と右端のバツ印の位置は、フィルタ処理の計算ができない無効領域を表わす。なお、ここではフィルタ処理を図７（Ｂ）の面積画像に適用しているが、目視する必要がなかったり、８ビット化による誤差を無くしたい等の場合には、同図（Ａ）の面積データ自体にフィルタ処理を適用することができる。
【００３４】
上記のように縦スジ強調画像が作成されたら、前記ステップ５のように、該画像を予め決められた所定の閾値で２値化し、同図（Ｄ）に示す判定画像を作成する。この判定画像では、欠陥がないため、画素値は欠陥無しを意味する０のみである。
【００３５】
一方、図８は面積にズレ（欠陥）がある場合のパターン画像であり、欠陥がない前記図６の場合は面積が１００８→１００１０の順に配列されている中央部のパターン部分に面積ズレが生じ、１００１０→１００１０のように同じ値になっている。
【００３６】
この欠陥有りのパターン画像に対して、前記図７（Ａ）〜（Ｄ）に相当する画像データを作成すると、それぞれ図９（Ａ）〜（Ｄ）のようになる。この場合、同図（Ｃ）に示されるように、パターン中央部で正負それぞれの方向に画素値が強調された縦スジ強調画像が作成され、例えば±２０の閾値で２値化すると、同図（Ｄ）のようにパターン中央部に欠陥有りを意味する画素値１の画素列が抽出され、縦スジ状の面積ズレ欠陥を自動検出することができる。
【００３７】
具体例に基づく説明は省略するが、横スジ状面積ズレの場合も、局所的な広がりをもつムラの場合も同様に自動検出することができる。
【００３８】
以上詳述した如く、提案済発明によれば、試料（検査対象物）全面にわたる各パターンの面積データを表わす濃淡画像である面積画像を作成し、それをモニタに表示することにより、面積ズレの目視検査が可能となる。
【００３９】
又、作成された面積画像に対して空間フィルタを適用して面積ズレの自動検査を行う場合には、縦方向や横方向に延びるスジ状の面積ズレ欠陥は元より、面積の許容レベル内のズレを、面積画像における濃淡のムラとして捉えることができるので、該面積画像に対して、例えば本出願人が特開平６−２２９７３６において既に提案しているような、２次微分の空間フィルタを使用する「周期性パターンにおける開口面積のムラを検査するアルゴリズム」を適用することにより、局所的に発生している面積ムラの自動検査をも行うことが可能となる。このように面積ムラを自動検査する場合でも、同時に面積画像をモニタ上で目視検査することにより、検査員による面積データの検証も可能となる。
【００４０】
以上説明したとおり、提案済発明によれば、周期性パターンを有する検査対象物全体について、各パターンの面積のズレ欠陥を容易に検査することができる上に、許容範囲内のズレが局所的に生じている面積のムラ欠陥をも容易に検査することができるという優れた効果が得られる。
【００４１】
しかしながら、本発明者が、以上詳述した提案済発明について、更に詳細に検討した結果、以下のような新たな問題点があることが明らかになった。
【００４２】
いま、対象となる試料（検査対象物）Ｗが、図１０（Ａ）に全体のイメージを示すようなシャドウマスクやカラーフィルタ等であったとすると、このような試料Ｗでは、同図（Ｂ）に一部を拡大して示すように、製造工程等において図中ゴミで表わす異物が付着することがある。なお、この図では、１〜２０の番号を付した矩形が、開口部からなる各パターンを表わしているとする。
【００４３】
このように異物が付着している試料Ｗを検査するために、該試料Ｗの裏側から照明を当てて透過光画像からなるパターン画像を撮像する場合を考える。この場合に得られる透過光画像では、高輝度部分からなる各パターンの面積を前述した方法で算出すると共に、算出された面積を輝度値に変換し、その輝度値を各パターンに対応する画素にそれぞれ設定することにより面積画像を作成する。ここでは、図１０（Ｂ）の部分を撮像して得られた前記図４（Ｄ）に相当する面積画像（但し、輝度値に変換する前の面積Ｓで表わされている段階）のイメージが、各パターンの番号をＳに併記して示した図１１（Ａ）であったとすると、異物が付着している範囲では、パターンの面積を全く測定できないか、できたとしても正常な面積とは大きく異なった値が得られることになる。そのため、このような各パターンに対応する面積を輝度値に変換した後で得られる面積画像の視覚的なイメージは、同図（Ｂ）に示すようにパターン６、７、１０、１１、１４、１５にそれぞれ対応する画素は、他のパターンに比べて輝度が極端に低くなる。特にパターン１１は、面積が０であるために、パターンではない非開口部と見なされることになる。
【００４４】
ところが、上記のような試料Ｗに付着している異物は、検査後の洗浄工程で取り除くことができるものであるため、面積画像に基づく検査では検出する必要のないものであるにも拘らず、欠陥と見なしてしまうことから、正常な目視検査や自動検査ができなくなってしまうことになる。
【００４５】
本発明は、以上の新たな問題点を解決するべくなされたもので、周期性パターンを有する検査対象物を撮像した画像から、各パターンの面積を輝度に変換して面積画像を作成し、該面積画像に基づいて周期性パターンを検査する際、対象物の表面に異物が付着している場合でも、異物付着がない場合と同等の面積画像を作成することができ、結果として周期性パターンを正確且つ確実に検査することができる周期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。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力し、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定し、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換し、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定し、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成し、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する周期性パターンの検査方法であって、各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定し、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定することにより、前記課題を解決したものである。
【００４７】
本発明は、又、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力する撮像手段と、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する手段とを備えた周期性パターンの検査装置であって、各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定する手段と、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定する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。
【００４８】
即ち、本発明においては、検査対象物を撮像した画像上で、正常面積に比べて極端に小さい面積のパターンが存在する場合には、そのパターンの面積や輝度値を隣接するパターンの面積や輝度値を使って補間して設定するようにしたので、異物が付着していたとしても異物付着のない本来のものと実質的に同一の面積画像を作成することができる。
【００４９】
【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。
【００５０】
本実施形態の周期性パターンの検査装置は、前記図１、２に示した画像処理部２２において、更に各パターンについて測定された面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定する手段と、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積から変換される輝度値を使って補間して求めた輝度値を設定する手段とをソフトウェアにより実現して備えるようにした以外は、同図に示した提案済みの検査装置と実質的に同一である。従って、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、図１２に示すフローチャートに従って、前記図１０に示したような異物が付着した検査対象物を撮像して、異物付着のない場合と実質的に同一の面積画像を作成する。
【００５２】
即ち、前記図１０（Ａ）、（Ｂ）と同一の図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すシャドウマスクからなる試料（検査対象物）Ｗを、提案済発明の場合と同様にエリアセンサやラインセンサカメラ等の撮像装置を用いてシャドウマスク（ＳＭ）を透過光で撮像し、透過光画像をパターン画像として入力する（ステップ１１）。
【００５３】
得られたパターン画像（図示せず）について、個々の孔（開口部）の面積を測定し、前記図１１（Ａ）に相当する図１３（Ｃ）に示す画素を単位とする面積配列データを作成する（ステップ１２）。ここでは、予め試料Ｗに応じて実験的に求めた閾値で２値化し、２値化した画像をラベリング処理して個々のパターンを構成する画素数をカウントし、面積とする。その際、図示されているように、ゴミにより完全に被われているためにラベリングされないパターンはもとより、一部だけ被われ、判定用の閾値（基準値）以下のパターンの面積もゼロとする。なお、ここで設定する閾値は予め実験的に求めておく。
【００５４】
次いで、図１３（Ｃ）のように求められた配列の各面積を、それぞれ輝度値に変換し、面積を輝度値とする画素をパターンの配列に応じて並べることにより、同図（Ｄ）に示す第１の面積画像を作成する（ステップ１３）。次いで、前記第１の面積画像において、ゴミで覆われているために輝度情報がない画素の輝度値を、隣接する周囲の画素の輝度値を用いて補間設定する（ステップ１４）。
【００５５】
この補間処理は、前記図１３（Ｄ）の第１面積画像を左上から走査して輝度値０の画素をみつけたら、図１４（Ａ）に示すようにこれを画素Ａとする。そして、この画素Ａの上の画素を画素Ｂ、同じく画素Ａの左の画素を画素Ｃとする。この２つの隣接画素は必ず存在する。
【００５６】
次いで、画素Ａを下にスキャンし、輝度値が０でない画素をみつけ、それを画素Ｄとし、同じく画素Ａを右にスキャンし、画素値が０でない画素をみつけ、それを画素Ｅとする。この状態を同図（Ｂ）に示す。
【００５７】
このように画素Ａについて上、左の隣接画素Ｂ、Ｃの他に、下、右の各方向に位置する画素Ｄ、Ｅが決定されたら、以下の式で示すルールに則って輝度を算出し、それを同図（Ｃ）に示すようにＡ´として画素Ａに設定する。
【００５８】
【００５９】
＜画素Ｄが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値
＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度値＋画素Ｅの輝度値）÷３
【００６０】
＜画素Ｅが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値
＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度値＋画素Ｄの輝度値）÷３
【００６１】
＜画素Ｄ、Ｅが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度）÷２
【００６２】
以上の画素Ａを起点として同様な処理を輝度値０の画素が無くなるまで繰り返し、最終の面積画像として同図（Ｆ）に示す補間画像を作成する。その後、このようにして補間処理を行なって得られた面積画像を元に目視による検査あるいは自動検査を行なう。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、前記実施形態では、面積を基準値と比較し、輝度値で補間する場合を示したが、補間処理も面積の段階で行なうようにしてもよい。又、基準値との比較も輝度値に変換した後で行なうようにしてもよい。
【００６５】
又、補間の方法も前記実施形態に示したものに限定されず、例えば画素Ａに最も近い画素Ｂあるいは画素Ｃの輝度値で置き換える最近隣内挿法を採用してもよい。この方法には、アルゴリズムが簡単で、高速に処理ができるという利点がある。
【００６６】
又、パターンの面積の測定方法は前記の例に限定されず、グレー画像から面積を高い精度で測定する既知の画像処理アルゴリズムを利用してもよく、又、実際にグレー画像からサブピクセルの精度で面積を測定することができる市販の装置を使用してもよい。
【００６７】
又、前記実施形態では、面積画像を構成する単位画素が１画素である場合を示したが、一定の数を単位としていれば特に限定されず、１つの面積を複数画素を単位として変換するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
前記の通り、本発明によれば、周期性パターンを有する検査対象物を撮像した画像から、各パターンの面積を輝度に変換して面積画像を作成し、該面積画像に基いて周期性パターンを検査する際、対象物の表面に異物が付着している場合でも、異物付着がない場合と同等の面積画像を作成することができ、結果として周期性パターンを正確且つ確実に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】提案済発明に係る検査装置の一例の要部を示す、ブロック図を含む概略斜視図
【図２】上記検査装置全体の概要を示すブロック図
【図３】提案済発明の作用を示すフローチャート
【図４】パターン画像と面積画像の関係のイメージを示す説明図
【図５】縦スジ強調用と横スジ強調用の各空間フィルタの例を示す説明図
【図６】欠陥がない場合のパターン画像のイメージの一例を示す説明図
【図７】図６のパターン画像を元にして得られる各処理画像を示す説明図
【図８】欠陥がある場合のパターン画像のイメージの一例を示す説明図
【図９】図８のパターン画像を元にして得られる各処理画像を示す説明図
【図１０】検査対象物の特徴を示す説明図
【図１１】上記検査対象物から得られる面積画像の特徴を示す説明図
【図１２】一実施形態の作用を示すフローチャート
【図１３】本実施形態による検査工程の前段の特徴を示す説明図
【図１４】本実施形態による検査工程の後段の特徴を示す説明図
【符号の説明】
１０…ステージ
１２…ＣＣＤカメラ
１４…Ｘ軸ガイド
１６…Ｙ軸ガイド
１８…カメラコントローラ
２０…画像入力部
２２…画像処理部
２４…装置制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期性パターンの検査方法及び装置、特に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や液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ等の基板に光透過性を有するパターンが周期的に形成されている製品における、該パターンの面積のズレやそのムラを検出する際に適用して好適な、周期性パターンの検査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単位となる微小なパターンが繰り返されている周期性パターンを有する工業製品としては、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や液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタ等がある。このような周期性パターンを有する工業製品では、個々のパターンは設計値に基づいて所定の形と面積（大きさ）を持つと共に、その周囲に存在するパターンに対して、隣接する各パターンとの間に所定の間隔をおいて繰り返して配列されている。
【０００３】
このような個々のパターンの面積（大きさ）は、試料全面（全体）において、（１）場所に関係なく常に同じ面積になるようにする、あるいは（２）試料内の場所によって徐々に変化させる（例えば、中心から周囲に向かっていくに従って面積が大きくなるようにする）等の、所定の配列規則に従って形成されているものがある。
【０００４】
このような工業製品を製造した場合、設計値に対する個々のパターンの面積の狂い（面積ズレ）に関する以下の検査をする必要がある。（１）限度レベルを超えた面積のズレが１つのパターンでも発生している場合は欠陥とする。（２）個々のパターンについての評価では限度レベル内で正常とみなせる面積ズレであっても、それがある範囲内の複数のパターンに集中して局所的に発生している場合は欠陥とする。なお、後者の局所的な発生の検出は、個々のパターンについては限度レベル内であっても、各パターンの面積には多少のバラツキがあることから、全体として見た場合に生じている各パターンの面積の不均一性（ムラ）を検査することを意味している。
【０００５】
上述したような各パターン間の面積のズレや不均一性の検査には、（１）検査員が検査対象物（工業製品）を直接目で見て全面検査する目視検査、（２）検査対象物に対していくつかの代表領域を決めて、その領域を撮像装置により画像入力し、代表領域に含まれるパターンに関してのみ面積を画像処理により測定して検査する一部自動検査、（３）検査対象物の全面（全体）を画像入力し、全てのパターンについて個々の面積を測定して検査する全面自動検査がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の目視検査には検査員によって個人差がある上に、見逃しが生じ易く、（２）の一部自動検査には検査時間が短いという利点があるものの、代表領域内だけの検査なので、それ以外の領域のパターンに発生した欠陥が検査できない。又、（３）の全面自動検査には、全面を検査するために検査時間が非常に長くなってしまう上に、面積が試料内の場所（領域）によって徐々に変化するタイプの検査対象物では、各パターン間の面積と、そのズレの限度レベルが領域毎に異なっているため、測定した面積データに対する検査員による検査が必要になるが、パターンの数が多くなった場合には、この検査を行おうとしても事実上できないという問題がある。
【０００７】
更に、自動検査における共通の問題として、１つ１つのパターンでは限度レベル以内の面積ズレが局所的に集中して発生している前記ムラ欠陥を検出することができない。
【０００８】
本出願人は、検査対象物全体について個々のパターンに生じている面積のズレ欠陥を容易に検査できる上に、許容範囲内のズレが局所的に集中して生じている面積のムラ欠陥をも容易に検査することができるようにするべく、特願２０００−１４９３３２により、周期性パターンの検査方法の発明として、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力し、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定し、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換し、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定し、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成し、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査するようにしたものを、既に提案している。
【０００９】
又、同様に周期性パターンの検査装置の発明として、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力する撮像手段と、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する手段とを備えるようにしたものを、既に提案している。
【００１０】
以上の提案済発明においては、パターン画像上の各パターンの面積を輝度値に変換した面積画像を作成し、該画像の輝度値の変化に基づいて面積のズレを検出するようにしたので、面積のズレ欠陥やムラ欠陥を確実に検査することが可能となる。
【００１１】
以下、図面を参照して、前記提案済発明を具体例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、提案済発明に係る検査装置の一例の要部を示す、ブロック図を含む概略斜視図である。
【００１３】
この検査装置は、検査対象物Ｗを載置するステージ１０と、該ステージ１０の上方に配置され、該対象物Ｗを撮像して検査画像を入力するＣＣＤカメラ（撮像手段）１２と、該カメラ１２を、図示しない駆動部により移動させる際にＸ方向に案内するＸ軸ガイド１４と、該ガイド１４と共にＹ方向に案内するＹ軸ガイド１６と、これら各ガイド１４及び１６により案内して上記カメラ１２を検査対象物Ｗに対して矢印で示すＸＹ方向に走査しながら、該対象物Ｗを撮像する際にカメラ１２を制御するカメラコントローラ１８とを含む画像入力部２０を備えていると共に、上記ＣＣＤカメラ１２により撮像して入力される検査画像を処理する画像処理部２２と、該画像処理部２２や上記カメラコントローラ１８等の装置全体を制御する装置制御部２４とを備えている。
【００１４】
この検査装置は、その全体の概要を図２に示すように、大別して検査処理部２６、ヒューマンインターフェイス部２８及びマシンインターフェイス部３０を備え、且つ、これら各部２６〜３０に含まれる各機能部の動作全体を前記装置制御部２４により制御するようになっている。そして、上記検査処理部２６は、機能部として前記画像入力部２０と、該画像入力部２０により入力された画像データを処理する前記画像処理部２２を含み、同様にヒューマンインターフェイス部２８は上記画像処理部２２により処理された結果等を表示する情報表示部３２と、オペレータとの間で情報のやり取りを行なう対人操作部３４を、マシンインターフェイス部３０は対象物を搬送するベルトコンベア（図示せず）等の外部機械との間で情報のやり取りを行なう機械連動部３６をそれぞれ含んでおり、これら各機能部２６〜３０等は、前記装置制御部２４により動作全体が管理されるようになっている。
【００１５】
これら各機能部について詳述すると、以上の各機能部２６〜３０の動作を管理する装置制御部２４としては、専用装置、汎用シーケンサ、パーソナルコンピュータ等が利用できる。又、画像入力部２０が有するＣＣＤカメラ１２としては、エリアセンサカメラやラインセンサカメラを利用することができ、又、撮像手段としては、これ以外に撮像管等を利用することもできる。
【００１６】
又、画像処理部２２としては、専用画像処理装置やパーソナルコンピュータ等が利用できる。又、情報表示部３２は、オペレータに対して検査進行状況、検査結果、集計結果、過去の検査結果の履歴等を提示したり、撮像した画像や処理途中の画像あるいは処理後の画像を表示する機能を有し、これにはＣＲＴモニタ、液晶モニタ、ＬＥＤアレイ等が利用できる。
【００１７】
又、対人操作部３４は、（１）オペレータからの検査に必要な入力操作を受け付ける、（２）被検査物の特徴（サイズ等）を設定する、（３）画像処理部２２の調整値（フィルタサイズ等）を設定する、（４）画像入力部２０の調整値（シャッタースピード等）を設定する等の機能を有し、これには機械式ボタン、タッチパネル、キーボード、マウス等が利用できる。
【００１８】
又、機械連動部３６は、自動検査時の外部機器との同期、例えば画像入力部２０への検査対象物の供給終了タイミング等をとったり、検査結果によって検査対象の物流装置へ命令（検査対象の選別振分け指示、検査部への供給停止）等を発行する機能を有し、これにはＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４２２、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）、ＬＡＮ（イーサーネット）、パラレルＩ／Ｏ、リレー等が利用できる。
【００１９】
この検査装置では、前記画像処理部２２において、周期性パターンを有する検査対象物Ｗを前記ＣＣＤカメラ１２により撮像して入力したパターン画像に対して、該パターン画像上の各パターンについて面積を測定（算出）する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された各単位画素を、前記各パターンの配列順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレを検査する手段が、それぞれソフトウェアにより構築されている。
【００２０】
次に、提案済の検査装置を使用する場合の動作処理を、図３に示したフローチャートに従って説明する。
【００２１】
まず、前記図１に示したように、ステージ１０上の周期性パターンを有する検査対象物Ｗに対してＣＣＤカメラ１２を走査して該対象物Ｗの全体を撮像してパターン画像を入力する（ステップ１）。なお、対象物Ｗとしてシャドウマスクを使用する場合は、前記ステージ１０内に設置されている裏面照明（図示せず）を使用して透過光像として開口パターンを撮像する。
【００２２】
次いで、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する（ステップ２）。ここでは、パターン毎にその面積を測定する。具体的には、以下のような画像処理により面積が測定できる。
【００２３】
即ち、予め試料に応じて実験的に求めておいた閾値を用いて、入力された前記パターン画像を２値化し、個々のパターンを構成する画素を２値画像のＯＮの画素になるように変換する。このように、２値化した画像のＯＮの画素をラベリング処理し、同一のラベリングがされた個々のパターンを構成する画素数を求め、それを面積とする。
【００２４】
上記ステップ２で、パターン画像の各パターンについて面積の測定が終了した後、面積画像の作成を行う（ステップ３）。図４には、パターン画像と面積画像との関係をイメージで示す。同図（Ａ）は、検査対象物Ｗを撮像して得られたパターン画像であり、同図（Ｂ）は対応する面積画像であるとする。
【００２５】
この図４（Ａ）のパターン画像の左上コーナ部分を同図（Ｃ）に拡大して模式的に示すように、各パターンの面積が（１）〜（７）の番号で与えられる値であったとすると、これに対応する面積画像の輝度値は、便宜上同一の番号を用いて表すと、同図（Ｄ）のようになる。即ち、図４（Ｃ）の個々のパターンについて求めた１つの面積を１つの画素（単位画素）の輝度値に設定し、パターン画像における各パターンと同じ順番で並べて面積画像を作成する。この場合の輝度値は２５６階調、即ち８ビットだけでなく、精度に応じて１６ビットで表示しても、浮動小数点で取り扱うようにしてもよい。
【００２６】
上記ステップ３で作成した面積画像を、前記情報表示部３２のモニタに表示すると、個別のパターンの欠陥はもとより、面積ズレに方向性がある場合はスジとなって、局所的に集中する場合にはムラとなって現われるため、該モニタ上で目視により確認することができる。
【００２７】
ここでは、面積ズレを自動検査するために、後に更に具体的に説明するが、前記図４（Ｄ）に相当する面積画像から強調画像を作成し（ステップ４）、該強調画像に対して予め実験的に設定されている閾値で２値化し、面積ズレ判定画像を作成する（ステップ５）。
【００２８】
上記ステップ４の強調処理には、検出したい欠陥（ムラ）の形状に応じた空間フィルタが用いられる。欠陥が縦スジの場合であれば図５（Ａ）に示すような空間フィルタを使用して各画素の輝度値を処理する。このフィルタを構成する各要素は、それぞれ画素に対応し、数字は対応する各画素の輝度値に乗ずる係数である。具体的には、このフィルタの中心要素を注目画素に一致させた際の各画素の輝度値に、対応する要素の各係数をそれぞれ乗算し、その合計を中心に位置する注目画素の画素値に設定し直すという処理を、縦方向Ａ画素分を単位に前記面積画像全体に対して実行する。縦方向の大きさＡや、横方向の０の数Ｂは、検出したい欠陥に応じて予め実験的に決めて適切に設定しておく。
【００２９】
図５（Ｂ）は、横スジ強調用の空間フィルタであり、同図（Ａ）の前記縦スジ強調用のものを９０°回転した構成になっている。又、図示は省略するが、面積のズレに方向性が無いシミ状のムラを抽出するために、シミ強調用の空間フィルタも用いられる。これは、ムラの形状に応じて適切な構成のものを用意する必要があるが、一例としては上記図５（Ａ）と（Ｂ）のフィルタを組み合わせた構成のものを利用できる。
【００３０】
以上のように、前記ステップ５で面積ズレ判定画像を作成することにより、該判定画像中に対象とする２値化された画素が存在するか否かにより自動検査が可能となる。
【００３１】
提案済発明について更に記述する。図６は、前記図４（Ｃ）に相当する縦４パターン、横１０パターンの大きさからなる、欠陥がない場合のパターン画像の例である。この図の上部に併記した数字は対応する→で指し示す各パターンの面積であり、各パターンの面積（単位は、例えば［μｍ2］）が左から右に２ずつ、上から下に１ずつ大きくなる設計で形成され、全体は示されていないが、１００００から１００５０までの間で形成されているとする。
【００３２】
この図６の欠陥のないパターン画像について、隣り合う各パターン間の面積を画像処理により測定して順に並べると、図７（Ａ）に示すようになっている。この図７（Ａ）の実測に基づく面積をそれぞれ８ビットの輝度値に変換したモノクロの面積画像を作成する。同図（Ｂ）はこの面積画像に相当し、この図には便宜上各面積に対応する各画素に設定されている輝度値がそれぞれ列記してある。この図７（Ｂ）の各画素に設定されている輝度値は、
輝度＝（面積−１００００）×５
からなる変換式により算出される。
【００３３】
上記図７（Ｂ）の面積画像に対して、前記ステップ４の強調処理を行う。この例では、便宜上前記図５（Ａ）のフィルタの例で、Ａ＝１、Ｂ＝０に当たる［−１，２，−１］の構成のフィルタで処理し、図７（Ｃ）に示す縦スジ強調画像を作成する場合が示してある。この図（Ｃ）で左端と右端のバツ印の位置は、フィルタ処理の計算ができない無効領域を表わす。なお、ここではフィルタ処理を図７（Ｂ）の面積画像に適用しているが、目視する必要がなかったり、８ビット化による誤差を無くしたい等の場合には、同図（Ａ）の面積データ自体にフィルタ処理を適用することができる。
【００３４】
上記のように縦スジ強調画像が作成されたら、前記ステップ５のように、該画像を予め決められた所定の閾値で２値化し、同図（Ｄ）に示す判定画像を作成する。この判定画像では、欠陥がないため、画素値は欠陥無しを意味する０のみである。
【００３５】
一方、図８は面積にズレ（欠陥）がある場合のパターン画像であり、欠陥がない前記図６の場合は面積が１００８→１００１０の順に配列されている中央部のパターン部分に面積ズレが生じ、１００１０→１００１０のように同じ値になっている。
【００３６】
この欠陥有りのパターン画像に対して、前記図７（Ａ）〜（Ｄ）に相当する画像データを作成すると、それぞれ図９（Ａ）〜（Ｄ）のようになる。この場合、同図（Ｃ）に示されるように、パターン中央部で正負それぞれの方向に画素値が強調された縦スジ強調画像が作成され、例えば±２０の閾値で２値化すると、同図（Ｄ）のようにパターン中央部に欠陥有りを意味する画素値１の画素列が抽出され、縦スジ状の面積ズレ欠陥を自動検出することができる。
【００３７】
具体例に基づく説明は省略するが、横スジ状面積ズレの場合も、局所的な広がりをもつムラの場合も同様に自動検出することができる。
【００３８】
以上詳述した如く、提案済発明によれば、試料（検査対象物）全面にわたる各パターンの面積データを表わす濃淡画像である面積画像を作成し、それをモニタに表示することにより、面積ズレの目視検査が可能となる。
【００３９】
又、作成された面積画像に対して空間フィルタを適用して面積ズレの自動検査を行う場合には、縦方向や横方向に延びるスジ状の面積ズレ欠陥は元より、面積の許容レベル内のズレを、面積画像における濃淡のムラとして捉えることができるので、該面積画像に対して、例えば本出願人が特開平６−２２９７３６において既に提案しているような、２次微分の空間フィルタを使用する「周期性パターンにおける開口面積のムラを検査するアルゴリズム」を適用することにより、局所的に発生している面積ムラの自動検査をも行うことが可能となる。このように面積ムラを自動検査する場合でも、同時に面積画像をモニタ上で目視検査することにより、検査員による面積データの検証も可能となる。
【００４０】
以上説明したとおり、提案済発明によれば、周期性パターンを有する検査対象物全体について、各パターンの面積のズレ欠陥を容易に検査することができる上に、許容範囲内のズレが局所的に生じている面積のムラ欠陥をも容易に検査することができるという優れた効果が得られる。
【００４１】
しかしながら、本発明者が、以上詳述した提案済発明について、更に詳細に検討した結果、以下のような新たな問題点があることが明らかになった。
【００４２】
いま、対象となる試料（検査対象物）Ｗが、図１０（Ａ）に全体のイメージを示すようなシャドウマスクやカラーフィルタ等であったとすると、このような試料Ｗでは、同図（Ｂ）に一部を拡大して示すように、製造工程等において図中ゴミで表わす異物が付着することがある。なお、この図では、１〜２０の番号を付した矩形が、開口部からなる各パターンを表わしているとする。
【００４３】
このように異物が付着している試料Ｗを検査するために、該試料Ｗの裏側から照明を当てて透過光画像からなるパターン画像を撮像する場合を考える。この場合に得られる透過光画像では、高輝度部分からなる各パターンの面積を前述した方法で算出すると共に、算出された面積を輝度値に変換し、その輝度値を各パターンに対応する画素にそれぞれ設定することにより面積画像を作成する。ここでは、図１０（Ｂ）の部分を撮像して得られた前記図４（Ｄ）に相当する面積画像（但し、輝度値に変換する前の面積Ｓで表わされている段階）のイメージが、各パターンの番号をＳに併記して示した図１１（Ａ）であったとすると、異物が付着している範囲では、パターンの面積を全く測定できないか、できたとしても正常な面積とは大きく異なった値が得られることになる。そのため、このような各パターンに対応する面積を輝度値に変換した後で得られる面積画像の視覚的なイメージは、同図（Ｂ）に示すようにパターン６、７、１０、１１、１４、１５にそれぞれ対応する画素は、他のパターンに比べて輝度が極端に低くなる。特にパターン１１は、面積が０であるために、パターンではない非開口部と見なされることになる。
【００４４】
ところが、上記のような試料Ｗに付着している異物は、検査後の洗浄工程で取り除くことができるものであるため、面積画像に基づく検査では検出する必要のないものであるにも拘らず、欠陥と見なしてしまうことから、正常な目視検査や自動検査ができなくなってしまうことになる。
【００４５】
本発明は、以上の新たな問題点を解決するべくなされたもので、周期性パターンを有する検査対象物を撮像した画像から、各パターンの面積を輝度に変換して面積画像を作成し、該面積画像に基づいて周期性パターンを検査する際、対象物の表面に異物が付着している場合でも、異物付着がない場合と同等の面積画像を作成することができ、結果として周期性パターンを正確且つ確実に検査することができる周期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。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力し、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定し、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換し、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定し、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成し、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する周期性パターンの検査方法であって、各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定し、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定することにより、前記課題を解決したものである。
【００４７】
本発明は、又、周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力する撮像手段と、入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する手段と、測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する手段とを備えた周期性パターンの検査装置であって、各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定する手段と、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定する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。
【００４８】
即ち、本発明においては、検査対象物を撮像した画像上で、正常面積に比べて極端に小さい面積のパターンが存在する場合には、そのパターンの面積や輝度値を隣接するパターンの面積や輝度値を使って補間して設定するようにしたので、異物が付着していたとしても異物付着のない本来のものと実質的に同一の面積画像を作成することができる。
【００４９】
【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。
【００５０】
本実施形態の周期性パターンの検査装置は、前記図１、２に示した画像処理部２２において、更に各パターンについて測定された面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定する手段と、面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積から変換される輝度値を使って補間して求めた輝度値を設定する手段とをソフトウェアにより実現して備えるようにした以外は、同図に示した提案済みの検査装置と実質的に同一である。従って、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、図１２に示すフローチャートに従って、前記図１０に示したような異物が付着した検査対象物を撮像して、異物付着のない場合と実質的に同一の面積画像を作成する。
【００５２】
即ち、前記図１０（Ａ）、（Ｂ）と同一の図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すシャドウマスクからなる試料（検査対象物）Ｗを、提案済発明の場合と同様にエリアセンサやラインセンサカメラ等の撮像装置を用いてシャドウマスク（ＳＭ）を透過光で撮像し、透過光画像をパターン画像として入力する（ステップ１１）。
【００５３】
得られたパターン画像（図示せず）について、個々の孔（開口部）の面積を測定し、前記図１１（Ａ）に相当する図１３（Ｃ）に示す画素を単位とする面積配列データを作成する（ステップ１２）。ここでは、予め試料Ｗに応じて実験的に求めた閾値で２値化し、２値化した画像をラベリング処理して個々のパターンを構成する画素数をカウントし、面積とする。その際、図示されているように、ゴミにより完全に被われているためにラベリングされないパターンはもとより、一部だけ被われ、判定用の閾値（基準値）以下のパターンの面積もゼロとする。なお、ここで設定する閾値は予め実験的に求めておく。
【００５４】
次いで、図１３（Ｃ）のように求められた配列の各面積を、それぞれ輝度値に変換し、面積を輝度値とする画素をパターンの配列に応じて並べることにより、同図（Ｄ）に示す第１の面積画像を作成する（ステップ１３）。次いで、前記第１の面積画像において、ゴミで覆われているために輝度情報がない画素の輝度値を、隣接する周囲の画素の輝度値を用いて補間設定する（ステップ１４）。
【００５５】
この補間処理は、前記図１３（Ｄ）の第１面積画像を左上から走査して輝度値０の画素をみつけたら、図１４（Ａ）に示すようにこれを画素Ａとする。そして、この画素Ａの上の画素を画素Ｂ、同じく画素Ａの左の画素を画素Ｃとする。この２つの隣接画素は必ず存在する。
【００５６】
次いで、画素Ａを下にスキャンし、輝度値が０でない画素をみつけ、それを画素Ｄとし、同じく画素Ａを右にスキャンし、画素値が０でない画素をみつけ、それを画素Ｅとする。この状態を同図（Ｂ）に示す。
【００５７】
このように画素Ａについて上、左の隣接画素Ｂ、Ｃの他に、下、右の各方向に位置する画素Ｄ、Ｅが決定されたら、以下の式で示すルールに則って輝度を算出し、それを同図（Ｃ）に示すようにＡ´として画素Ａに設定する。
【００５８】
＜画素Ｄが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値
＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度値＋画素Ｅの輝度値）÷３
【００６０】
＜画素Ｅが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値
＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度値＋画素Ｄの輝度値）÷３
【００６１】
＜画素Ｄ、Ｅが隣接していない場合＞
画素Ａの輝度値＝（画素Ｂの輝度値＋画素Ｃの輝度）÷２
【００６２】
以上の画素Ａを起点として同様な処理を輝度値０の画素が無くなるまで繰り返し、最終の面積画像として同図（Ｆ）に示す補間画像を作成する。その後、このようにして補間処理を行なって得られた面積画像を元に目視による検査あるいは自動検査を行なう。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、前記実施形態では、面積を基準値と比較し、輝度値で補間する場合を示したが、補間処理も面積の段階で行なうようにしてもよい。又、基準値との比較も輝度値に変換した後で行なうようにしてもよい。
【００６５】
又、補間の方法も前記実施形態に示したものに限定されず、例えば画素Ａに最も近い画素Ｂあるいは画素Ｃの輝度値で置き換える最近隣内挿法を採用してもよい。この方法には、アルゴリズムが簡単で、高速に処理ができるという利点がある。
【００６６】
又、パターンの面積の測定方法は前記の例に限定されず、グレー画像から面積を高い精度で測定する既知の画像処理アルゴリズムを利用してもよく、又、実際にグレー画像からサブピクセルの精度で面積を測定することができる市販の装置を使用してもよい。
【００６７】
又、前記実施形態では、面積画像を構成する単位画素が１画素である場合を示したが、一定の数を単位としていれば特に限定されず、１つの面積を複数画素を単位として変換するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
前記の通り、本発明によれば、周期性パターンを有する検査対象物を撮像した画像から、各パターンの面積を輝度に変換して面積画像を作成し、該面積画像に基いて周期性パターンを検査する際、対象物の表面に異物が付着している場合でも、異物付着がない場合と同等の面積画像を作成することができ、結果として周期性パターンを正確且つ確実に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】提案済発明に係る検査装置の一例の要部を示す、ブロック図を含む概略斜視図
【図２】上記検査装置全体の概要を示すブロック図
【図３】提案済発明の作用を示すフローチャート
【図４】パターン画像と面積画像の関係のイメージを示す説明図
【図５】縦スジ強調用と横スジ強調用の各空間フィルタの例を示す説明図
【図６】欠陥がない場合のパターン画像のイメージの一例を示す説明図
【図７】図６のパターン画像を元にして得られる各処理画像を示す説明図
【図８】欠陥がある場合のパターン画像のイメージの一例を示す説明図
【図９】図８のパターン画像を元にして得られる各処理画像を示す説明図
【図１０】検査対象物の特徴を示す説明図
【図１１】上記検査対象物から得られる面積画像の特徴を示す説明図
【図１２】一実施形態の作用を示すフローチャート
【図１３】本実施形態による検査工程の前段の特徴を示す説明図
【図１４】本実施形態による検査工程の後段の特徴を示す説明図
【符号の説明】
１０…ステージ
１２…ＣＣＤカメラ
１４…Ｘ軸ガイド
１６…Ｙ軸ガイド
１８…カメラコントローラ
２０…画像入力部
２２…画像処理部
２４…装置制御部
Claims (6)
- 周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力し、
入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定し、
測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換し、
変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定し、
各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成し、
作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する周期性パターンの検査方法であって、
各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定し、
面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定することを特徴とする周期性パターンの検査方法。 - 前記面積と基準値との比較判定処理を、面積の代わりに面積から変換された前記輝度値を用いて行なうことを特徴とする請求項１に記載の周期性パターンの検査方法。
- 前記各パターンの面積の測定を、入力されたパターン画像を所定の閾値で２値化し、２値化後の個々のパターンに対応する画素の数に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の周期性パターンの検査方法。
- 前記面積画像を空間フィルタにより強調処理して強調画像を作成し、該強調画像に基づいて検査することを特徴とする請求項１に記載の周期性パターンの検査方法。
- 周期性パターンを有する検査対象物を撮像してパターン画像を入力する撮像手段と、
入力されたパターン画像上の各パターンについて面積を測定する手段と、
測定された各パターンの面積をそれぞれ輝度値に変換する手段と、
変換された各輝度値を一定数の画素を単位とする単位画素にそれぞれ設定する手段と、
各輝度値がそれぞれ設定された単位画素を、前記各パターンの順序に対応付けて配列して面積画像を作成する手段と、
作成された面積画像に基づいて面積ズレやそのムラを検査する手段とを備えた周期性パターンの検査装置であって、
各パターンについて測定された前記面積に、予め設定した基準値以下のパターンが存在するか否かを比較判定する手段と、
面積が基準値以下と判定されたパターンに対しては、隣接するパターンの面積又は該面積から変換される輝度値を使って補間して求めた面積又は輝度値を設定する手段とを備えたことを特徴とする周期性パターンの検査装置。 - 前記面積と基準値との比較判定処理を、面積の代わりに面積から変換された前記輝度値を用いて行なうことを特徴とする請求項５に記載の周期性パターンの検査装置。
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