JP4255565B2 - Method and apparatus for inspecting periodic pattern unevenness - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期性パターンのムラ検査方法及び装置、特に、周期的なパターンを有する対象を撮像して得られる画像データに基づいて、周期性パターンの乱れ(ムラ)を検査する際に適用して好適な周期性パターンのムラ検査方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周期的なパターンを有する対象としては、例えば、カラーCRTディスプレイのシャドウマスク、カラー撮像管の色分解フィルタ、液晶表示装置のカラーフィルタ、電子管のメッシュ状電極、VDTフィルタ、フォトマスク、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、等の精密工業製品やその他多くのものがある。
【0003】
これらの対象を検査する技術としては、例えば、特開平6−258249号公報に開示されている、検査対象を撮像して得た画像データに対して所定方向の2次微分フィルタ処理を行い、その方向のスジ不良を検出する方法や、特開平6−265476号公報に開示されている、検査対象の透過率のムラを画像処理により強調し、見易く表示して人間の目視検査を補助する装置が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの検査技術はそれなりに検査性能を有するものであるが、例えば、後に洗浄等により除かれることになっている微細異物等が付着している対象を検査する必要がある場合、それを不良として検出しないように、該微細異物に対する検出感度を下げ、一方、検査対象に対しては検出感度を高めることが必要となる。ところが、従来の検査技術では微細異物に対する検出感度を下げるために、例えば画像データを平滑化する処理が一般に行われている。このような平滑化処理が行われた画像データに基づいて検査を行う場合には、その処理により画質が劣化するため検査性能が著しく低下してしまうという問題がある。
【0005】
そこで、本出願人は、いずれは取り除かれる微細な付着異物等のように、不良ではないのに不良として検出することから、不良検出時にノイズとなるものが存在する検査対象であっても、高い検査性能を得ることができるパターン検査技術を、特願平10−197815号に既に提案している。
【0006】
即ち、基本的には、検査対象を撮像して得る検査対象画像データからノイズ領域を抽出してノイズ領域抽出画像データを生成し、前記ノイズ領域抽出画像データが示す前記検査対象画像データのノイズ領域を、そのノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換え、ノイズ領域除去画像データを得ると共に、前記ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出することにより、不良検出時にノイズの原因となる微細異物が存在する検査対象であっても、高精度で周期性パターンのムラを検査できるようにしている。
【0007】
以下、この技術をパターン検査装置の具体例を挙げて詳細に説明する。図1は、このパターン検査装置の概略構成を示し、符号1は撮像装置、2はパターン検査装置の本体、3は表示装置、4は検査対象、5は検査ステージ、6は光拡散板、7は照明光源、8は安定化電源である。撮像装置1は2次元の領域を撮像して撮像信号を出力する装置であれば特に限定はなく、例えば、CCD等の2次元の固体撮像センサを使用するCCDカメラを利用することができる。
【0008】
パターン検査装置の本体2は、以下に詳述する画像処理等の処理を始めとする検査に必要とする各処理を実行する。この本体2は、パーソナルコンピュータ等のデータ処理装置のハードウェアとソフトウェアによって構成され、汎用又は専用のデータ処理装置だけで構成することも可能である。又、汎用のデータ処理装置と画像処理を高速で行うために専用の画像処理装置を組み合わせることができる。又、撮像装置1が出力する撮像信号を入力してディジタルデータに変換し、画像データとして記憶装置に記憶するためのインターフェースを有する。又、図1には示していないが、入出力装置として、キーボード、マウス、プリンタ等の周知の周辺装置を有する。又、製造装置における生産品目に合わせて、検査条件を設定するためのデータを、LAN(local area network)に接続された生産管理システムから入力したり、検査状況のデータを生産管理システムに出力するようにしてもよい。
【0009】
表示装置3はCRTや液晶等のディスプレイ装置を使用することができる。この表示装置3には、検査対象の撮像画面、不良を抽出する処理過程の画像、抽出した不良の位置、サイズ、種類を示す画面が表示される。又、パターン検査装置を操作するためのメニュー表示、パターン検査装置による処理状況を示す表示が行われる。
【0010】
検査対象4はウェブ又はシートの形態を有し、検査が行われる際には、図1に示すように、ステージ5の面に載せられている。ステージ5は検査対象4を保持し、検査対象4の中央部分の検査領域においては、光を通過させる透明なガラス、プラスチック等の板材で構成するか、又は空間とすることにより光の通過を妨げないようにする。撮像装置1は検査対象4を通過する光によって撮像を行う。
【0011】
光拡散板6は、照明光源7の光を拡散して検査領域全体に特性の均一な背面照明を形成する。光拡散板6は表面をマット加工したガラス、プラスチック等の透明材料、白色顔料等の光拡散物質を含むプラスチック等の材料、等を使用することができる。照明光源7は蛍光灯、白熱灯、ハロゲンランプ、等を用いることができ、特に限定はない。但し、照明光源7は撮像装置1によって撮像が行われる間に明るさ(輝度)の変化が、検査のための撮像において許容できる所定の範囲に収まっていることが必要である。安定化電源8はそのためのものであり、照明光源7の明るさを安定に保つ。安定化電源8としては通常は直流電源が用いられているが、場合によっては、例えば残光時間の長い蛍光灯との組合せで、高周波交流電源が用いられる。
【0012】
次に、上記の構成からなる前記パターン検査装置の動作について説明する。このパターン検査装置において実行される基本的な処理過程を図2のフローチャートに示す。図2に示すように、ステップ1のノイズ領域抽出処理、ステップ2のノイズ領域除去処理、ステップ3のパターン不良抽出処理の3つのステップから構成される。この図2に示す処理過程の前に、図1に示したパターン検査装置において、透過照明の明るさのムラ(分布)を補正する目的で、検査対象4を検査ステージ5にセットしない状態で撮像装置1によって撮像が行われ、補正用の画像データが本体2に記憶される(詳細は後述する)。又、検査対象4を検査ステージ5にセットした状態で撮像装置1によって撮像が行われ、検査用の画像データ(検査対象画像データ)が本体2に記憶される。図2に示す処理過程は、その状態から開始される。
【0013】
ステップ1のノイズ領域抽出処理においては、検査対象を撮像して得る検査対象画像データからノイズ領域を抽出してノイズ領域抽出画像データを生成する処理が行われる。ステップ2のノイズ領域除去処理においては、ノイズ領域抽出画像データが示す検査対象画像データのノイズ領域を、そのノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換えることにより、ノイズ領域除去画像データを作成する処理が行われる。ステップ3のパターン不良抽出処理においては、ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出する処理が行われる。
【0014】
前記パターン検査装置において実行される前記図2に示した処理過程における画像データのイメージを図3の模式図に示す。図3(A)は検査対象4を撮像して得た画像データを示し、この画像データには黒いシミの部分とゴミの付着部分とが含まれている。黒いシミの部分は不良として抽出すべき部分、ゴミの付着部分は不良として抽出されないようにする部分である。この検査対象は前記パターン検査装置が検査対象とする物品の一つであるシャドウマスクである。図3(B)はゴミの付着部分を拡大して示した図で、シャドウマスクの貫通孔とそれを塞いでいるゴミの状態を示したものである。
【0015】
画像データは行列配置した画素の値の集合体である。画素の値、即ち画素値はその位置の画像の明るさ(透過率、輝度、濃度、等)に関係する値である。
図3(C)は図3(A)の一点鎖線で示したラインL上の1行分の画素値をグラフ(輝度等のプロファイル)として示した図である。上記ラインL上には黒いシミの部分とゴミの付着部分とが含まれている。この図3(C)に示すように、黒いシミの部分における画素値はその周辺の画素値よりも若干小さな値となっているのに対し、ゴミの付着部分における画素値はその周辺の画素値よりも極めて小さくなっている。
【0016】
ステップ1のノイズ領域抽出処理においては、黒いシミの部分とゴミの付着部分との画素値の特徴的な相違に基づいて、ゴミの付着部分の画素を抽出する(詳細は後述する)。図3(D)は、抽出されたゴミの付着部分の、同図(C)に対応する画素値をグラフとして示した図である。次のステップ2のノイズ領域除去においては、図3(C)における図3(D)の部分を、図3(C)における図3(D)の周辺の部分の画素値(代表値)によって置換する処理が行われる。その結果として、図3(C)におけるゴミの付着部分が除去されたグラフに相当する図3(E)に示す図が得られる。
【0017】
説明の便宜上、図3においては1行分の画素について処理の過程を示したが、実際の処理は2次元に行列配置する画素を対象に処理が行われる。但し、便宜上、以下では2次元的に表示した平面画像以外の画像データは、上記のようなラインL上の輝度に相当するプロファイルデータを用いて説明する。
【0018】
次に前記パターン検査装置における処理過程を詳細に説明する。図2のステップ1に示したノイズ領域を抽出する処理過程の好適な例を、図4のフローチャートに示す。又、この図4に示すノイズ領域を抽出する処理過程の前記図3に相当する模式図を図5に示す。図5(A)は検査対象4を撮像して得た検査対象画像データを示す図である。この画像データでは黒いシミの部分と、白いシミの部分と、ゴミの付着部分2箇所とが含まれている。黒いシミの部分と白いシミの部分は不良として抽出すべき部分、ゴミの付着部分2箇所は不良として抽出されないようにする部分である。この検査対象は、前記図3の場合と同様にシャドウマスクである。
【0019】
図5(B)は図5(A)のラインL上のグラフ(プロファイル)であり、このラインL上には黒いシミの部分と、白いシミの部分と、ゴミの付着部分2箇所とが含まれている。図5(B)のグラフに示すように、黒いシミの部分における画素値はその周辺の画素値よりも若干小さな値となっている。逆に、白いシミの部分における画素値はその周辺の画素値よりも若干大きな値となっている。又、2箇所のゴミの付着部分における画素値はその周辺の画素値よりも極めて小さくなっている。
【0020】
まず、図4のステップ11の平滑化処理において、検査対象を撮像して得た図5(A)、(B)の検査対象画像データに対して平滑化する処理を行い、平滑化画像データを作成する。平滑化処理は空間フィルタによって画像データの空間周波数の高い成分を弱める処理である。例えば、注目画素の画素値P(i,j)と、その8近傍の画素の画素値P(i+1,j)、P(i+1,j+1)、P(i,j+1)、P(i−1,j+1)、P(i−1,j)、P(i,j−1)、P(i−1,j−1)、P(i+1,j−1)について、注目画素の新たな画素値P1(i,j)を下記の(1)式によって演算する方法(平均値フィルタ)、下記の(2)式によって演算する方法(メディアンフィルタ)、下記の(3)式によって演算する方法(最頻値フィルタ)、等が知られている。
【0021】
P1(i,j)=(P(i,j)+P(i+1,j)+P(i+1,j+1)+P(i,j+1)+P(i−1,j+1)+P(i−1,j)+P(i,j−1)+P(i−1,j−1)+P(i+1,j−1))/9 …(1)P1(i,j)=中央値(P(i,j),P(i+1,j),P(i+1,j+1),P(i,j+1),P(i−1,j+1),P(i−1,j),P(i,j−1),P(i−1,j−1),P(i+1,j−1)) …(2)
【0022】
但し、中央値()は、()内の数値集団の中で大きさが中央に来る値(median)のことである。
【0023】
P1(i,j)=最頻値(P(i,j),P(i+1,j),P(i+1,j+1),P(i,j+1),P(i−1,j+1),P(i−1,j),P(i,j−1),P(i−1,j−1),P(i+1,j−1)) …(3)
【0024】
但し、最頻値()は、()内の数値集団の頻度分布において、度数が最も多い区間の代表的な値(普通はその区間の中央値)のことである。
【0025】
前記(1)〜(3)式の演算を全ての画素を注目画素として行い(i=1,2,・・・,n、j=1,2,・・・,m)、新たな画素値の画像データ(平滑化画像データ)を得る。この空間フィルタによる処理は必要ならば繰り返し行うことができる。このステップ11の処理により、図5(B)の検査対象画像データから図5(C)の平滑化画像データを作成することができる。
【0026】
次に、図4のステップ12の画像減算処理において、平滑化画像データの各画素の画素値から検査対象画像データの対応する画素の画素値を減算する処理を、次の(4)式を用いて行い、減算画像データを作成する。この処理により、図5(B)の検査対象画像データと図5(C)の平滑化画像データから、図5(D)の減算画像データを作成することができる。
【0027】
P2(i,j)=P1(i,j)−P(i,j) …(4)
但し、P(i,j):検査対象画像データの配列(i,j)の画素値
P1(i,j):平滑化画像データの配列(i,j)の画素値
P2(i,j):減算画像データの配列(i,j)の画素値
i:1,2,・・・,n
j:1,2,・・・,m
【0028】
次に、図4のステップ13の2値化処理において、減算画像データを2値化する処理を行い、2値化画像データを作成する。2値化処理において設定する閾値は、例えば、多変量解析の判別分析法を適用する等により閾値を設定する、周知の方法を使用することができる。この処理により、図5(D)の減算画像データ(多値データ)を、破線で示す閾値を使って2値化処理することにより、図5(E)の減算画像データ(2値データ)を作成することができる。
【0029】
図5(A)と図5(E)とを比較すると明らかなように、図5(A)のゴミによるノイズ領域に対応する部分が画素値“1”に、その他の部分が画素値“0”になっている。
【0030】
次に、図4のステップ14の膨張処理において、2値化画像データに対して画素値“1”で表わされる画像の部分を膨張する処理を行い、ノイズリ領域抽出画像データ(膨張画像データ)を生成する。この2値化画像に対する膨張処理の方法は周知であるから、ここで説明を省略する。この処理により、図5(E)の2値化画像データを膨張処理して図5(F)のノイズ領域抽出画像データを作成することができる。
【0031】
図5(E)と図5(F)とを比較すると明らかなように、図5(E)の画素値“1”で表わされる画像の部分が膨張して範囲を広げている。これにより、ゴミによるノイズ領域の部分が完全に図5(F)の画素値“1”の部分に含まれるようになる。
【0032】
次に、前記パターン検査装置による前記図2のステップ2に示したノイズ領域除去の処理過程を、図6のフローチャートを用いて説明する。又、図3に示したのと同様に、図6に示すノイズ領域を抽出する処理過程の模式図を図7及び図8に示す。
【0033】
まず、図6のステップ21のラベル付け処理において、前述のノイズ領域抽出過程で得られた図5(F)のノイズ領域抽出画像データの各孤立領域に対して、それを特定するラベル番号を付与する処理を行い、ラベル付け画像データを作成する。ラベル付け処理は、例えば、各孤立領域の画素に画素値として、その孤立領域を特定する番号を付与する処理で、隣接する画素が画素値“1”であればそのラベル番号を付与し、隣接する画素が画素値“0”であればそのままとする。このラベル付け処理は周知であるから、ここでは説明の詳細は省略する。
【0034】
この処理により、図5(F)のノイズ領域抽出画像データをラベル付け処理して、図7(A1)のノイズ領域抽出画像データを作成することができる。図7(A2)はラベル付け画像データの平面画像を示す模式図である。図7(A2)の一点鎖線は図7(A1)のラインLとの対応関係を示している。図7及び図8の他の図においても同様である。
【0035】
次に、図6のステップ22のラベルN抽出処理において、ラベル付け画像データのラベルN領域だけを残す処理を行いラベルN画像データを作成する。この処理により、図7(A1)の前述のラベル付け画像データをラベルN抽出処理して、図7(B1)のラベルN画像データを作成することができる。図7(B2)はラベルN画像データの平面画像を示す模式図である。図7(A2)と図7(B2)とを比較することにより分かるように、ここでは、番号が“1”の孤立点だけが抽出されている。
【0036】
次に、図6のステップ23の第2膨張処理において、ラベルN画像データに対して膨張する処理を行いラベルN膨張画像データを作成する。この処理により、図7(B1)の前述のラベルN画像データを膨張処理して図7(C1)のラベルN膨張画像データを作成することができる。図7(C2)に示したラベルN膨張画像データの平面画像と図7(B2)とを比較すると分かるように、ここでは、番号が“1”の孤立点が膨張して示されている。
【0037】
次に、図6のステップ24の第2画像減算処理において、前述のラベルN膨張画像データの各画素の画素値から前述のラベルN画像データの対応する画素の画素値を減算する処理を行い、ラベルN減算画像データを作成する。この処理により、図7(C1)のラベルN膨張画像データを同図(B1)のラベルN画像データによって第2画像減算処理して、図8(D1)のラベルN減算画像データを作成することができる。図8(D2)に示したラベルN減算画像データの平面画像と図7(C2)とを比較すると分かるように、ここでは、番号が“1”の孤立点の膨張した部分だけがドーナツ状に残されて示されている。即ち、前記図5(B)の左側のゴミによるノイズの周囲の画素が抽出された2値画像が得られる。
【0038】
次に、図6のステップ25の代表値演算処理において、前述の検査対象画像データ(図5(A)及び図5(B)参照)から前記ラベルN減算画像データに対応する画素の画素値を抽出し、その画素値から代表値を演算する処理を行う。この処理により、図8(D1)の前記ラベルN減算画像データに対応する前記図5(B)の検査対象画像データの画素値を抽出したのが、図8(E1)に示す画像データである。図8(E2)は検査対象画像データから抽出した平面画像における画素を示す模式図であり、この処理によりこれら画素の画素値が抽出される。図8(D2)と図8(E2)との違いは、前者が2値データであるのに対して後者は多値データであることである。ここで抽出された画素値に基づいて代表値を演算する。代表値としては、平均値、中央値、最頻値等を使用することができる。
【0039】
次に、図6のステップ26の画素置換処理において、前記検査対象画像データから前記ラベルN画像データに対応する画素の画素値を前述の代表値に置換する処理を行い、ラベルN領域除去画像データを作成する。この処理により、図5(B)の前記検査対象画像データを置換処理して図8(F1)のラベルN領域除去画像データを作成することができる。図8(F2)に示したラベルN領域除去画像データの平面画像と、図5(A)とを比較することにより分かるように、ここでは、番号が“1”の孤立点が除去されている。
【0040】
次に、図6のステップ27の繰返し制御処理において、全てのラベルN領域に対して前述の過程を繰り返し、前記検査対象画像データから全てのラベルN領域を除去する処理の制御を行い、ノイズ領域除去画像データを作成する。
【0041】
次に、前記パターン検査装置による前記図2のステップ3に示したパターン不良抽出の処理過程を、図9のフローチャートを用いて説明する。
【0042】
まず、ステップ31において、光分布を補正する処理が行われる。この光分布補正処理は、図1に示した光拡散板6、照明光源7、安定化電源8等からなる透過用の照明系によって、検査対象4を照明したときの光量の2次元の分布を補正する。又、撮像光学系や撮像装置による感度の2次元の分布を補正する。ステップ31の光分布補正処理において、検査ステージ5に検査対象4をセットしない状態で撮像が行われ補正用画像データ(光源画像データ)を得る。
【0043】
更に、前述のノイズ除去画像データを、この補正用画像データによって割り算する。割り算は対応する画素値の間で行われる。これにより、光分布補正処理が行われたノイズ領域除去画像データ(透過率画像データ)が得られる。この割り算を行う前に前記ノイズ領域除去画像データに適切な定数を掛けておき、割り算によって得られるデータが所定の値の範囲、例えば、階調値が8ビットのデータ0〜255となるようにする。これにより、データの有効な桁が少なくなることを防ぐことができる。
【0044】
次に、ステップ32において、この光分布補正処理が行われたノイズ領域除去画像データに対して平滑化する処理が行われ、平滑化ノイズ領域除去画像データを作成する。平滑化処理については、前述の図4のステップ11の平滑化処理と実質上同であるので説明を省略する。この平滑化処理によってノイズ領域除去画像データの空間周波数成分の特定の領域(高い空間周波数成分)の強度が弱められ、平滑化された画像データが得られる。
【0045】
次に、ステップ33において、この平滑化ノイズ領域除去画像データに対して2次微分処理を行い、2次微分ノイズ領域除去画像データを作成する。この2次微分処理は、2次微分の空間フィルタによって画像データを処理することにより行われる。その空間フィルタの構成と設定値によって、2次微分した画像データが得られる。
【0046】
次に、ステップ34において、この2次微分ノイズ領域除去画像データに対して平滑化する処理が行われ、第2平滑化ノイズ領域除去画像データを作成する。平滑化処理は上記ステップ32と同様である。平滑化処理によって2次微分ノイズ領域除去画像データの空間周波数成分の特定の領域(高い空間周波数成分)の強度が弱められ平滑化された画像データを得る。
【0047】
上記に示すような空間フィルタ処理を行ってノイズ領域除去画像データから不良部分が強調されるようにする。即ち、逆表現を行うと、不良部分の空間周波数成分が強調されるように空間フィルタ処理を行う。このようにして得られた第2平滑化ノイズ領域除去画像データに対して、ステップ35において、2値化する処理を行い、不良抽出画像データを作成する。
【0048】
次に、ステップ36において、この不良抽出画像データに対して良否を判定する処理が行われ、良否判定データを作成する。良否の判定は、不良部分の位置、寸法(面積)、個数、等を定めた判定基準と比較して行われる。
【0049】
前記パターン検査装置が抽出する不良の形態の一例を模式図として図10に示す。図10(A)は白いシミ不良を、図10(B)は黒いシミ不良を、図10(C)は白いスジ不良を、図10(D)は黒いスジ不良をそれぞれ示している。図10(A)〜図10(D)の各図において、左側の矩形で囲まれた図は、検査対象の撮像画像を、右側の図は検査対象がシャドウマスクの場合の各不良の拡大図を、そして、規則的に配列された○はシャドウマスクの孔を、それぞれ模式的に示している。
【0050】
図10の(A)に示す白いシミ不良は、規定よりも大きい孔が、(B)に示す黒いシミ不良は、規定よりも小さい孔が、いずれも面状に分布している不良である。図10の(C)に示す白いスジ不良は、規定よりも大きい孔が、(D)に示す黒いズシ不良は、規定よりも小さい孔が、いずれも筋状に分布している不良である。なお、図10(A)〜(D)の各図において、右側の拡大図は、説明のため実際の不良よりも不良寸法(範囲)を小さくして示してある。図3(B)に示したゴミよりも、一般に不良寸法(範囲)は大きい。
【0051】
以上提案済みのパターン検査技術について具体例を挙げて詳細に説明したが、これに限定されない。例えば、ステップ31において、ノイズ領域除去画像データに対して光分布補正を行ったが、撮像により検査対象画像データを得た直後に検査対象画像データに対して光分布補正を行うことで、ステップ31に代えることができる。一般に画像処理は、順番を変えても結果に大差が生じない処理過程を有する。従って、前述した処理過程は、必ずしもその順番に限定されるものではない。
【0052】
又、例えばパターン不良抽出処理について一例を示したが、その処理過程は不良の内容に応じて適宜設定されるものであり、必ずしもその一例に限定されるものではない。又、検査対象としてシャドウマスクを説明したが、これに限定されるものではない。
【0053】
以上詳述した如く、本出願人により提案済みの前記周期性パターンのムラ検査技術では、撮像した画像データからゴミの部分を抽出し、周囲の画素の平均値等の代表値で置き換えることにより、ゴミの部分(領域)を除去するようにしているので、検査画像の画質を劣化させることなくゴミの部分を検査画像から除去できるようになり、従来に比べて検査性能を低下させることなく、誤検出のない検査が可能となるという優れた利点がある。
【0054】
しかしながら、提案済みの前記検査技術には、撮像した画像に電気的なランダムノイズが多数含まれている場合に、このような電気的なノイズもゴミとして認識してしまうため、多数の電気的なノイズに対し、前記ゴミ除去処理を行わなければならないことから、検査に膨大な時間を要することになるという新たな問題があることが明らかになった。
【0055】
本発明は、上述した新たな問題点を解決するべくなされたもので、検査対象を撮像して得られた検査画像に多数の電気的なノイズが含まれている場合でも、正確に且つ迅速に周期性パターンの検査を行うことができる周期性パターンのムラ検査方法及び装置を提供することを課題とする。
【0056】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周期性パターンのムラ検査方法において、検査対象を撮像して得られた検査対象画像データからノイズ領域を抽出してノイズ領域抽出画像データを作成するノイズ領域抽出過程と、前記ノイズ領域抽出画像データから、1画素単位のみで発生している電気的ノイズを除外して、2画素以上のノイズ領域からなる残存ノイズ領域画像データを作成する電気的ノイズ除外過程と、電気的ノイズを除外した前記残存ノイズ領域画像データにおける残存ノイズ領域に対応する前記検査対象画像データを、該残存ノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換え、残存ノイズ領域除去画像データを作成する残存ノイズ領域除去過程と、前記残存ノイズ領域除去画像データから、除外されていた前記電気的ノイズを除去する電気的ノイズ除去過程と、電気的ノイズが除去された前記残存ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出するパターン不良抽出過程と、を有すると共に、前記電気的ノイズ除外過程が、前記ノイズ領域抽出画像データに抽出されている各ノイズ領域の面積を測定するノイズ領域面積測定過程と、測定された面積が1画素分であることから電気的ノイズを判定する電気的ノイズ判定過程と、を含むようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【0057】
本発明は、又、周期性パターンのムラ検査装置において、検査対象を撮像して得られた検査対象画像データからノイズ領域を抽出してノイズ領域抽出画像データを作成するノイズ領域抽出手段と、前記ノイズ領域抽出画像データから、1画素単位のみで発生している電気的ノイズを除外して、2画素以上のノイズ領域からなる残存ノイズ領域画像データを作成する電気的ノイズ除外手段と、電気的ノイズを除外した前記残存ノイズ領域画像データにおける残存ノイズ領域に対応する前記検査対象画像データを、該残存ノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換え、残存ノイズ領域除去画像データを作成する残存ノイズ領域除去手段と、前記残存ノイズ領域除去画像データから、除外されていた前記電気的ノイズを除去する電気的ノイズ除去手段と、電気的ノイズが除去された前記残存ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出するパターン不良抽出手段と、を備えていると共に、前記電気的ノイズ除外手段が、前記ノイズ領域抽出画像データに抽出されている各ノイズ領域の面積を測定するノイズ領域面積測定手段と、測定された面積が1画素分であることから電気的ノイズを判定する電気的ノイズ判定手段と、を含む構成とすることにより、同様に前記課題を解決したものである。
【0058】
即ち、本発明においては、検査対象画像データからノイズ領域を抽出し、該領域を検査対象画像データから除去した後に周期性パターンのムラを検査する際、電気的ノイズを予め除外するようにしたので、ゴミ(微細異物)によるノイズに対してのみノイズ除去処理を行うだけでよくなることから、検査対象画像データに多数の電気的ノイズが存在している場合でも、検査の障害となるノイズのみを除去することができるため、周期性パターンのムラ検査を正確且つ迅速に行うことが可能となる。なお、検査対象画像データに存在する上記電気的ノイズは、1画素単位でしか発生しないため、通常の平滑化処理等で容易に除去することができる。
【0059】
【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。
【0060】
本実施形態では、前記図1に概略を示した検査装置と実質的に同一の装置を使用し、図11のフローチャートに示す手順に従って基本的な処理を行う。なお、以下に詳述する各処理は、前述した場合と同様に前記検査装置本体2で実行される。
【0061】
この図11のフローチャートは、前記図2のステップ1とステップ2の間でステップ42の電気的ノイズの除外処理を行うようにした以外は、実質的にこの図2のフローチャートの場合と同一である。従って、ステップ41、43、44は、前記図2のステップ1、2、3に対応しているため、詳細な説明を省略する。
【0062】
図12は、本実施形態における上記ステップ41〜43までの処理の特徴を模式的に示した、前記図3に相当する画像データである。図12(A)は、電気的ノイズが存在する以外は前記図3(A)と同様の検査対象(シャドウマスク)の画像データであり、図12(B)が同図(A)の一点鎖線で示すラインL(1画素分)上の輝度(画素値)のプロファイル(画像データ)であり、前記図3(C)に相当する。
【0063】
まず、上記図12(B)のプロファイルデータからノイズ領域を抽出し、同図(C)に示したノイズ領域抽出画像データを作成し(ステップ41)、次いで、このノイズ領域抽出画像データについて電気的ノイズを除外する処理を行う(ステップ42)。
【0064】
この電気的ノイズ除外処理では、上記ノイズ領域抽出画像データで、抽出された各ノイズ領域の面積を画素単位で測定する。図12(D)は、測定結果のイメージを示した。電気的ノイズは面積が1画素単位でしか現われず、ゴミによるノイズは面積が電気的ノイズに比べて十分に大きいことが分かっている。
【0065】
そこで、図12(E)に示すように、面積が1画素の場合は電気的なノイズ、2画素以上の場合はゴミによるノイズとし、前者を除外することにより、残存ノイズ領域画像データ(後に詳述する)を作成する。このように電気的ノイズを除外することにより、上記図12(C)のノイズ領域抽出画像データにおいて同図(F)にイメージを示したように、ゴミによるノイズ(残存ノイズ)に対してのみ残存ノイズ領域(ゴミ)除去処理を行う(ステップ43)。
【0066】
このステップ43の具体的な処理は、残存ノイズ領域に対する検査対象画像データを、該領域の周囲の画素の代表値で置き換えて、前記図3(E)と同様の残存ノイズ領域除去画像を作成することに当たる。
【0067】
次に、本実施形態について、図13のフローチャートを参照して、試料(検査対象)の撮像から周期性パターンの良否判定までの処理の概略を説明する。
【0068】
まず、試料を撮像することにより試料画像データを入力し、該試料画像データからノイズ領域を抽出する(ステップ51、52)。次いで、抽出した各ノイズ領域の面積を測定し、面積が1のノイズを電気的なノイズと見做し、抽出したノイズ領域から除外し、ゴミによるノイズ(残存ノイズ領域)だけが残るようにする(ステップ53、54)。その後、ゴミによるノイズを試料画像から除去した残存ノイズ領域除去画像データを作成する(ステップ55)。
【0069】
その一方で、前記図1のステージ5に試料(検査対象)を載せない状態で撮像装置1により光源7を撮像することにより光源画像データを入力し(ステップ56)、ゴミが除去された後の試料画像データ(残存ノイズ領域除去画像データ)を光源画像データで割ることにより、光源のシェーディングに影響されない透過率画像データを得る(ステップ57)。この透過率画像データに対し、電気的なノイズを除去するために、平均値フィルタ、メディアンフィルタ等を施すことにより、平滑化処理を行い(ステップ58)、周期性パターンのムラを強調するために、平滑化した画像データに対して2次微分処理を施す(ステップ59)。この2次微分処理は、ムラの形状(シミ・スジ)に応じた空間フィルタを使用して行う。
【0070】
更に、上記ムラ以外の微小変動領域を除去するために、平滑化処理(平均値フィルタ)を施し(ステップ60)、平滑化後の画像データを2値化し、得られる2値画像を基に良品、不良品の判定を行う(ステップ61)。
【0071】
上述した本実施形態による処理手順は、前記ステップ53の面積測定とステップ54の電気的ノイズの除外の2つの処理を追加した以外は、提案済みの前記検査技術による一連の処理手順と実質的に同一である。従って、前記検査技術でも除去対象のノイズ領域はゴミによるノイズであったが、本実施形態では電気的ノイズを除外した後なので残存ノイズ領域としてある。
【0072】
本実施形態による処理手順について更に詳述する。まず、前記ステップ52のノイズ領域の抽出を、図14のフローチャートと、その特徴を模式的に示した図15を参照して説明する。
【0073】
このノイズ領域の抽出処理は、前記ステップ14の膨張処理が除かれている以外は、前記図4に示した提案済みの検査技術による処理と実質的に同一である。
【0074】
ステップ71で、図15(A)に示した試料画像データに対して平滑化処理を行う。この試料画像データは、白と黒の電気的ノイズが混在する以外は、前記図5(A)と同様である。ここでは、上記試料画像に対し、ゴミによるノイズよりも大きなサイズの平均値フィルタをかけ、平滑化画像データを作成する。例えば、ノイズの大きさが3×3画素に相当する場合には、平滑化フィルタのサイズは5×5画素程度とする。図15(B)は、同図(A)の試料画像データのラインL上の輝度のプロファイルであり、同ライン上の画像データに対応させて、上記平滑化画像データを示すと、同図(C)のようになる。以下、同様にラインL上のデータを代表させて示す。
【0075】
次いで、図15(C)の平滑化画像データから同図(B)の試料画像を引き算することにより、同図(D)の減算画像データを作成する(ステップ72)。この場合、ゴミによるノイズの領域は必ず輝度が周囲に比べて極端に暗くなるので、この減算画像データでは正の値を持つようになる。この処理により、同様に電気的なノイズへ輝度が暗いものは正の値を持ち、逆に輝度が明るいものは負の値を持つようになる。
【0076】
次いで、上記減算画像データを2値化することにより、図15(E)に示すノイズ領域抽出画像データに当たる2値画像を作成する(ステップ73)。この2値化処理に際しては、ゴミの位置が既知の試料画像に対し、上記ステップ71〜73の処理を行い、ゴミの領域が検出できる、図15(D)に併記したような閾値を予め求めておく。この2値画像データには、ゴミによるノイズと輝度が周囲に比べて暗い図15(A)の左側の電気的ノイズが残っている。
【0077】
次いで、前記図13のフローチャートにおけるステップ53の面積測定とステップ54の電気的ノイズ除外の各処理について、図16のフローチャートと、その特徴を表わした図17、図18を参照して詳述する。図17、図18には、右側に平面画像データを、そのラインL上の輝度のプロファイルを左側にそれぞれ示した。但し、全て2値画像であるため輝度は0と1の2種類からなる。
【0078】
図17(A1)は、前記図15(E)に示したノイズ領域抽出画像データ(2値画像)を再表示したもので、同図(A2)の平面画像データで黒丸で示すノイズ領域の外周の破線の円は、前記図15(A)の試料画像データにおける2値化前の同ノイズ領域の最大範囲を表わしている。
【0079】
まず、ステップ81では、このノイズ領域抽出画像データの各ノイズ領域の面積を測定し、同図(B1)、(B2)に示す面積測定画像データを作成する。次いで、ステップ82で、上記面積測定画像データについて、面積1は電気的ノイズ、面積2以上はゴミによるノイズとするノイズ判定を行い、図18(C1)、(C2)にイメージを示すノイズ判定画像データを作成する。
【0080】
次いで、ステップ83で上記ノイズ判定画像データから、面積1の電気的ノイズを除外した図18(D1)、(D2)に示す電気的ノイズ除外画像データを作成し、ステップ84でこの電気的ノイズ除外画像データに対して所定の画素数分太らせ、破線の最大範囲の大きさにする膨張処理を行い、同図(E1)、(E2)に示す2値化された残存ノイズ領域画像データを作成する。なお、図18(D1)、(E1)はそれぞれ前記図5(E)、(F)に相当する。
【0081】
次に、上記図18(E1)の残存ノイズ領域画像データに抽出されているゴミによるノイズ(残存ノイズ)を、前記図15(A)に示した試料画像データから除去する処理を、図19のフローチャートに従って実行する。
【0082】
このフローチャートは、一部詳しくしただけで、前記図6に示したノイズ領域除去の処理手順と実質的に同一であるので、各ステップをダッシュ“′”を付した同一番号で表示し、その説明を省略する。従って、各ステップの特徴を表わした画像データも、前記図7、図8と実質的に同一である。但し、ノイズ領域は残存ノイズ領域と読み換える。又、1番目の残存ノイズ領域が除去された後の試料画像は、図20に示すように、最初に存在した電気的ノイズが残ったままである点において、この画像に相当する前記図8(F2)と異なっている。
【0083】
上記図19のフローチャートに従って、試料画像から全てのゴミによるノイズが除去された後、前記図13に示したステップ56〜61の各ステップの処理を行うことにより、周期性パターンのムラを検査する。その際、ステップ58の平滑化処理により、試料画像データ上に存在する電気的ノイズは、その数の多少に関わらず、全て除去することができる。又、ここで実行する周期性パターンのムラ検査処理も、前記図9に示したパターン不良抽出のフローチャートに示した手順と同一であるので、説明は省略する。
【0084】
以上詳述した本実施形態によれば、試料画像(検査対象画像データ)に多数の電気的なランダムノイズが含まれている場合でも、試料画像から検出したノイズの中からゴミによるノイズのみを抽出して除去し、電気的なランダムノイズが平滑化処理により除去するようにしたので、効率良く高速にノイズ除去を行うことができ、正確且つ迅速に周期性パターンのムラを検査することができる。
【0085】
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。
【0086】
例えば、前記実施形態では、検査対象(試料)としてシャドーマスクを示したが、これに限定されない。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、検査対象を撮像して得られる検査画像に、多数の電気的なノイズが含まれている場合でも、迅速に且つ正確に周期性パターンの検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】提案済みのパターン検査装置の構成の概略を示す説明図
【図2】提案済みのパターン検査装置における処理過程の概略を示すフローチャート
【図3】図2の処理過程の特徴を示す模式図
【図4】提案済みのパターン検査装置におけるノイズ領域を抽出する処理過程の一例を示すフローチャート
【図5】図4の処理過程の特徴を示す模式図
【図6】ノイズ領域を除去する処理過程の一例を示すフローチャート
【図7】提案済みのパターン検査装置におけるノイズ領域を抽出する処理過程の一例を図6の処理過程の特徴を示す模式図
【図8】図6の処理過程の特徴を示す他の模式図
【図9】提案済みのパターン検査装置におけるノイズ領域を抽出する処理過程の一例をパターン不良を抽出する処理過程の一例を示すフローチャート
【図10】提案済みのパターン検査装置により抽出する不良の形態の一例を示す模式図
【図11】本発明に係る一実施形態における基本処理の手順を示すフローチャート
【図12】本実施形態における上記基本処理の手順の特徴を示す模式図
【図13】本実施形態における検査対象画像データの入力から周期性パターンの良否判定までの処理手順の概略を示すフローチャート
【図14】本実施形態におけるノイズ領域抽出処理の手順の詳細を示すフローチャート
【図15】ノイズ領域抽出処理の特徴を示す模式図
【図16】本実施形態におけるノイズ領域の面積測定と電気的ノイズ除外を中心とした処理手順を示すフローチャート
【図17】図16の処理手順の特徴のイメージを示す模式図
【図18】図16の処理手順の特徴のイメージを示す他の模式図
【図19】残存ノイズ領域の除去処理の手順を示すフローチャート
【図20】本実施形態による残存ノイズ除去後の試料画像の一例を示す模式図
【符号の説明】
1…撮像装置
2…検査装置本体
3…表示装置
4…検査対象(試料)
5…検査ステージ
6…光拡散板
7…照明光源
8…安定化光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a periodic pattern unevenness inspection method and apparatus, and in particular, to inspect periodic pattern irregularities (unevenness) based on image data obtained by imaging an object having a periodic pattern. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for inspecting unevenness of a periodic pattern.
[0002]
[Prior art]
Examples of objects having a periodic pattern include a shadow mask of a color CRT display, a color separation filter of a color image pickup tube, a color filter of a liquid crystal display device, a mesh electrode of an electron tube, a VDT filter, a photomask, a Fresnel lens, and a lenticular. There are precision industrial products such as lenses and many others.
[0003]
As a technique for inspecting these objects, for example, a second-order differential filter process in a predetermined direction is performed on image data obtained by imaging the inspection object, which is disclosed in JP-A-6-258249. A method for detecting a direction streak defect or a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-265476 that emphasizes unevenness of transmittance of an inspection object by image processing and displays it in an easy-to-see manner to assist human visual inspection. Are known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
These inspection technologies have inspection performance as they are, but for example, if it is necessary to inspect a target to which fine foreign matters etc. that are to be removed later by cleaning etc. are attached, In order to prevent detection, it is necessary to lower the detection sensitivity for the fine foreign matter, while increasing the detection sensitivity for the inspection target. However, in the conventional inspection technique, for example, a process of smoothing image data is generally performed in order to reduce the detection sensitivity for fine foreign matters. When the inspection is performed based on the image data that has been subjected to such smoothing processing, there is a problem that the inspection performance is remarkably lowered because the image quality is deteriorated by the processing.
[0005]
Therefore, since the present applicant detects that it is not defective but is not defective, such as a fine adhered foreign material to be removed, even if it is an inspection object that has noise when detecting the defect, it is high. Specializes in pattern inspection technology that can provide inspection performance. Wish This has already been proposed in Hei 10-197815.
[0006]
That is, basically, a noise region is extracted from inspection target image data obtained by imaging the inspection target to generate noise region extraction image data, and the noise region of the inspection target image data indicated by the noise region extraction image data Is replaced with a representative value of pixels around the noise region to obtain noise region-removed image data, and by extracting a defect to be inspected based on the noise region-removed image data, the cause of noise is detected at the time of defect detection. Even if it is an inspection object in which fine foreign matter is present, it is possible to inspect irregularities of the periodic pattern with high accuracy.
[0007]
Hereinafter, this technique will be described in detail with a specific example of a pattern inspection apparatus. FIG. 1 shows a schematic configuration of the pattern inspection apparatus.
[0008]
The
[0009]
As the
[0010]
The inspection object 4 has the form of a web or a sheet, and when the inspection is performed, it is placed on the surface of the
[0011]
The light diffusing
[0012]
Next, the operation of the pattern inspection apparatus having the above configuration will be described. The basic processing steps executed in this pattern inspection apparatus are shown in the flowchart of FIG. As shown in FIG. 2, the process is composed of three steps: a noise area extraction process in
[0013]
In the noise area extraction process of
[0014]
An image of the image data in the process shown in FIG. 2 executed in the pattern inspection apparatus is shown in the schematic diagram of FIG. FIG. 3A shows image data obtained by imaging the inspection object 4, and this image data includes a black spot portion and a dust deposit portion. A black spot portion is a portion to be extracted as a defect, and a dust-attached portion is a portion that is not extracted as a defect. This inspection object is a shadow mask which is one of the articles to be inspected by the pattern inspection apparatus. FIG. 3B is an enlarged view of the dust adhering portion, and shows the state of the dust covering the through hole of the shadow mask.
[0015]
Image data is a collection of pixel values arranged in a matrix. The pixel value, that is, the pixel value is a value related to the brightness (transmittance, luminance, density, etc.) of the image at that position.
FIG. 3C is a graph showing pixel values for one row on the line L indicated by the one-dot chain line in FIG. 3A as a graph (profile such as luminance). On the line L, a black spot portion and a dust deposit portion are included. As shown in FIG. 3C, the pixel value in the black spot portion is slightly smaller than the peripheral pixel value, whereas the pixel value in the dust adhering portion is the peripheral pixel value. Is much smaller than.
[0016]
In the noise area extraction process of
[0017]
For convenience of explanation, FIG. 3 shows a process of processing for one row of pixels, but actual processing is performed on pixels arranged in a two-dimensional matrix. However, for convenience, image data other than a two-dimensionally displayed planar image will be described below using profile data corresponding to the luminance on the line L as described above.
[0018]
Next, the process in the pattern inspection apparatus will be described in detail. A preferred example of the process of extracting the noise region shown in
[0019]
FIG. 5B is a graph (profile) on the line L in FIG. 5A. The line L includes a black spot portion, a white spot portion, and two dust deposit portions. It is. As shown in the graph of FIG. 5B, the pixel value in the black spot portion is slightly smaller than the surrounding pixel values. On the contrary, the pixel value in the white spot portion is slightly larger than the surrounding pixel values. In addition, the pixel values at the two dust-attached portions are extremely smaller than the surrounding pixel values.
[0020]
First, in the smoothing process in step 11 of FIG. 4, a process of smoothing the inspection target image data of FIGS. 5A and 5B obtained by imaging the inspection target is performed, and the smoothed image data is converted into the smoothed image data. create. The smoothing process is a process of weakening high spatial frequency components of image data by a spatial filter. For example, the pixel value P (i, j) of the pixel of interest and the pixel values P (i + 1, j), P (i + 1, j + 1), P (i, j + 1), P (i-1, j + 1), P (i−1, j), P (i, j−1), P (i−1, j−1), and P (i + 1, j−1), the new pixel value P1 of the target pixel A method of calculating (i, j) by the following equation (1) (average value filter), a method of calculating by the following equation (2) (median filter), and a method of calculating by the following equation (3) (mode Value filter), etc. are known.
[0021]
P1 (i, j) = (P (i, j) + P (i + 1, j) + P (i + 1, j + 1) + P (i, j + 1) + P (i-1, j + 1) + P (i-1, j) + P ( i, j-1) + P (i-1, j-1) + P (i + 1, j-1)) / 9 (1) P1 (i, j) = median value (P (i, j), P ( i + 1, j), P (i + 1, j + 1), P (i, j + 1), P (i-1, j + 1), P (i-1, j), P (i, j-1), P (i- 1, j-1), P (i + 1, j-1)) (2)
[0022]
However, the median value () is a value (median) whose size is centered in the numerical group in ().
[0023]
P1 (i, j) = mode (P (i, j), P (i + 1, j), P (i + 1, j + 1), P (i, j + 1), P (i-1, j + 1), P ( i-1, j), P (i, j-1), P (i-1, j-1), P (i + 1, j-1)) (3)
[0024]
However, the mode () is a representative value (usually the median value of the section) of the section with the highest frequency in the frequency distribution of the numerical group in ().
[0025]
The calculation of the above formulas (1) to (3) is performed with all pixels as the target pixel (i = 1, 2,..., N, j = 1, 2,..., M), and a new pixel value. Image data (smoothed image data) is obtained. This processing by the spatial filter can be repeated if necessary. By the processing in step 11, the smoothed image data in FIG. 5C can be created from the inspection target image data in FIG. 5B.
[0026]
Next, in the image subtraction process in
[0027]
P2 (i, j) = P1 (i, j) -P (i, j) (4)
Where P (i, j): pixel value of the array (i, j) of the inspection target image data
P1 (i, j): Pixel value of array (i, j) of smoothed image data
P2 (i, j): Pixel value of array (i, j) of subtraction image data
i: 1, 2, ..., n
j: 1, 2, ..., m
[0028]
Next, in the binarization process of step 13 in FIG. 4, a process of binarizing the subtraction image data is performed to generate binarized image data. As the threshold value to be set in the binarization process, for example, a well-known method for setting the threshold value by applying a discriminant analysis method of multivariate analysis can be used. By this processing, the subtraction image data (multi-valued data) in FIG. 5D is binarized using a threshold indicated by a broken line, so that the subtraction image data (binary data) in FIG. Can be created.
[0029]
As is apparent from a comparison between FIG. 5A and FIG. 5E, the part corresponding to the noise area due to dust in FIG. 5A has a pixel value “1”, and the other part has a pixel value “0”. "It has become.
[0030]
Next, in the expansion process of step 14 in FIG. 4, a process of expanding the image portion represented by the pixel value “1” is performed on the binarized image data, and the noise area extraction image data (expanded image data) is obtained. Generate. Since the method of expansion processing for this binarized image is well known, the description thereof is omitted here. By this processing, the binarized image data in FIG. 5E can be expanded to create the noise region extracted image data in FIG.
[0031]
As is clear when FIG. 5E and FIG. 5F are compared, the portion of the image represented by the pixel value “1” in FIG. 5E expands to expand the range. As a result, the portion of the noise area due to dust is completely included in the portion of the pixel value “1” in FIG.
[0032]
Next, the noise region removal process shown in
[0033]
First, in the labeling process in step 21 of FIG. 6, a label number for identifying each isolated region of the noise region extracted image data of FIG. 5 (F) obtained in the above-described noise region extraction process is assigned. To create labeled image data. The labeling process is, for example, a process for assigning a pixel number to each isolated region as a pixel value, and if the adjacent pixel has a pixel value “1”, the label number is assigned and If the pixel to be processed is the pixel value “0”, it is left as it is. Since this labeling process is well known, detailed description thereof is omitted here.
[0034]
By this processing, the noise area extracted image data of FIG. 5 (F) can be labeled to generate the noise area extracted image data of FIG. 7 (A1). FIG. 7A2 is a schematic diagram illustrating a planar image of labeled image data. A dashed-dotted line in FIG. 7A2 indicates a correspondence relationship with the line L in FIG. The same applies to the other drawings in FIGS.
[0035]
Next, in the label N extraction process of
[0036]
Next, in the second expansion process in step 23 of FIG. 6, a process of expanding the label N image data is performed to generate label N expanded image data. By this process, the label N image data shown in FIG. 7C1 can be created by expanding the label N image data shown in FIG. 7B1. As can be seen by comparing the planar image of the label N expanded image data shown in FIG. 7C2 with FIG. 7B2, here, the isolated point with the number “1” is shown expanded.
[0037]
Next, in the second image subtraction process in step 24 of FIG. 6, a process of subtracting the pixel value of the corresponding pixel of the label N image data from the pixel value of each pixel of the label N expanded image data is performed. Label N subtraction image data is created. By this processing, the label N expanded image data of FIG. 7 (C1) is subjected to the second image subtraction process by the label N image data of FIG. 7 (B1) to generate the label N subtraction image data of FIG. 8 (D1). Can do. As can be seen by comparing the planar image of the label N subtraction image data shown in FIG. 8 (D2) with FIG. 7 (C2), here, only the expanded portion of the isolated point with the number “1” has a donut shape. Shown left. That is, a binary image in which pixels around noise due to dust on the left side of FIG. 5B are extracted is obtained.
[0038]
Next, in the representative value calculation processing in
[0039]
Next, in the pixel replacement process of
[0040]
Next, in the iterative control process of
[0041]
Next, the pattern defect extraction process shown in
[0042]
First, in
[0043]
Further, the above-described noise-removed image data is divided by this correction image data. Division is performed between corresponding pixel values. Thereby, noise area-removed image data (transmittance image data) subjected to the light distribution correction process is obtained. Before performing this division, the noise area-removed image data is multiplied by an appropriate constant so that the data obtained by the division is within a predetermined value range, for example,
[0044]
Next, in step 32, a process for smoothing the noise area-removed image data that has been subjected to the light distribution correction process is performed to create smoothed noise area-removed image data. The smoothing process is substantially the same as the smoothing process in step 11 of FIG. By this smoothing processing, the intensity of a specific region (high spatial frequency component) of the spatial frequency component of the noise region-removed image data is weakened, and smoothed image data is obtained.
[0045]
Next, in
[0046]
Next, in
[0047]
Spatial filter processing as described above is performed so that the defective portion is emphasized from the noise region-removed image data. That is, when the reverse expression is performed, the spatial filter processing is performed so that the spatial frequency component of the defective portion is emphasized. In
[0048]
Next, in
[0049]
An example of the form of the defect extracted by the pattern inspection apparatus is shown in FIG. 10 as a schematic diagram. 10A shows a white spot defect, FIG. 10B shows a black spot defect, FIG. 10C shows a white stripe defect, and FIG. 10D shows a black stripe defect. In each of FIGS. 10A to 10D, the figure surrounded by the left rectangle is a captured image to be inspected, and the right figure is an enlarged view of each defect when the inspection object is a shadow mask. And the regularly arranged circles schematically show the shadow mask holes, respectively.
[0050]
The white spot defect shown in FIG. 10A is a defect in which holes larger than the standard are distributed, and the black spot defect shown in FIG. The white streak defect shown in (C) of FIG. 10 is a defect in which holes larger than the standard are distributed, and the black scratch defect shown in (D) is a defect in which holes smaller than the standard are distributed in a streak pattern. In each of FIGS. 10A to 10D, the enlarged diagram on the right side shows the defect size (range) smaller than the actual defect for explanation. In general, the defect size (range) is larger than the dust shown in FIG.
[0051]
Although the proposed pattern inspection technique has been described in detail with specific examples, the present invention is not limited to this. For example, the light distribution correction is performed on the noise area-removed image data in
[0052]
Further, for example, an example of the pattern defect extraction process has been shown, but the process is appropriately set according to the content of the defect and is not necessarily limited to that example. Further, although the shadow mask has been described as an inspection target, the present invention is not limited to this.
[0053]
As described in detail above, in the periodic pattern unevenness inspection technology proposed by the present applicant, a dust portion is extracted from captured image data and replaced with a representative value such as an average value of surrounding pixels. Since the dust part (area) is removed, the dust part can be removed from the inspection image without degrading the image quality of the inspection image, and the inspection performance is not deteriorated as compared with the conventional method. There is an excellent advantage that inspection without detection becomes possible.
[0054]
However, in the proposed inspection technique, when a lot of electrical random noise is included in the captured image, such electrical noise is also recognized as dust. It has become clear that there is a new problem that inspection requires a huge amount of time because the dust removal process must be performed for noise.
[0055]
The present invention has been made to solve the above-described new problems, and even when a lot of electrical noise is included in an inspection image obtained by imaging an inspection object, it is accurate and quick. It is an object of the present invention to provide a periodic pattern unevenness inspection method and apparatus capable of inspecting a periodic pattern.
[0056]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for inspecting periodic pattern unevenness, a noise region extraction process for generating noise region extraction image data by extracting a noise region from inspection target image data obtained by imaging an inspection target, and the noise region From extracted image data It occurs only in one pixel unit Excluding electrical noise Consists of noise area of 2 pixels or more Electrical noise exclusion process to create residual noise area image data, Eliminate electrical noise The residual noise region removing step of replacing the inspection target image data corresponding to the residual noise region in the residual noise region image data with a representative value of pixels around the residual noise region to create residual noise region-removed image data; An electrical noise removing process for removing the excluded electrical noise and the electrical noise are removed from the residual noise area removed image data. A pattern defect extraction process for extracting defects to be inspected based on the residual noise area removed image data; , Have At the same time, the electrical noise removal process includes a noise area measurement process for measuring the area of each noise area extracted in the noise area extraction image data, and the measured area is one pixel. An electrical noise determination process for determining noise By doing so, the above-mentioned problems are solved.
[0057]
The present invention is also obtained by imaging an inspection object in a periodic pattern unevenness inspection apparatus. Et A noise region extraction means for extracting a noise region from the image data to be inspected to create noise region extraction image data, and the noise region extraction image data It occurs only in one pixel unit Excluding electrical noise Consists of noise area of 2 pixels or more Electrical noise exclusion means for creating residual noise area image data; Eliminate electrical noise A residual noise region removing unit that replaces the inspection target image data corresponding to the residual noise region in the residual noise region image data with a representative value of pixels around the residual noise region, and creates residual noise region-removed image data; Electrical noise removal means for removing the electrical noise that has been excluded from the residual noise area removal image data, and electrical noise has been removed Pattern defect extraction means for extracting defects to be inspected based on the residual noise area removed image data; , Has At the same time, the electrical noise exclusion means is electrically connected to the noise area measurement means for measuring the area of each noise area extracted from the noise area extraction image data, and the measured area is equivalent to one pixel. Electrical noise determination means for determining noise By adopting a configuration, the above-described problem is solved in the same manner.
[0058]
That is, in the present invention, the noise area is extracted from the image data to be inspected, and the electrical noise is excluded in advance when inspecting the periodic pattern unevenness after removing the area from the image data to be inspected. Because it is only necessary to perform noise removal processing only for noise caused by dust (fine foreign matter), even if there are many electrical noises in the image data to be inspected, only noise that becomes an obstacle to inspection is removed. Therefore, the periodic pattern irregularity inspection can be performed accurately and promptly. Note that the electrical noise present in the inspection target image data is generated only in units of one pixel, and therefore can be easily removed by a normal smoothing process or the like.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0060]
In the present embodiment, the same apparatus as the inspection apparatus schematically shown in FIG. 1 is used, and basic processing is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. Each process described in detail below is executed by the
[0061]
The flowchart of FIG. 11 is substantially the same as the flowchart of FIG. 2 except that the electrical noise elimination process of
[0062]
FIG. 12 is image data corresponding to FIG. 3 schematically showing the features of the processing in steps 41 to 43 in the present embodiment. FIG. 12A shows image data of an inspection object (shadow mask) similar to FIG. 3A except that electrical noise is present, and FIG. 12B shows a dashed line in FIG. A profile (image data) of luminance (pixel value) on the line L (for one pixel) indicated by, and corresponds to FIG.
[0063]
First, a noise region is extracted from the profile data shown in FIG. 12B, and noise region extracted image data shown in FIG. 12C is created (step 41). Processing to exclude noise is performed (step 42).
[0064]
In this electrical noise exclusion process, the area of each extracted noise region is measured in pixel units using the noise region extracted image data. FIG. 12D shows an image of the measurement result. It is known that electrical noise appears only in units of one pixel, and noise caused by dust is sufficiently larger than electrical noise.
[0065]
Therefore, as shown in FIG. 12E, when the area is 1 pixel, electrical noise is used, and when it is 2 pixels or more, noise is generated. By excluding the former, residual noise area image data (detailed later) is obtained. Create). By excluding electrical noise in this way, the noise region extracted image data in FIG. 12C remains only against noise (residual noise) due to dust as shown in FIG. Noise area (dust) removal processing is performed (step 43).
[0066]
In the specific processing of
[0067]
Next, the outline of the process from the imaging of the sample (inspection object) to the quality determination of the periodic pattern will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0068]
First, sample image data is input by imaging a sample, and a noise region is extracted from the sample image data (steps 51 and 52). Next, the area of each extracted noise region is measured, the noise having an area of 1 is regarded as electrical noise, is excluded from the extracted noise region, and only noise due to dust (residual noise region) remains. (Steps 53 and 54). Thereafter, residual noise area-removed image data is created by removing noise due to dust from the sample image (step 55).
[0069]
On the other hand, light source image data is input by imaging the
[0070]
Further, in order to remove the minute fluctuation region other than the unevenness, smoothing processing (average value filter) is performed (step 60), the image data after smoothing is binarized, and the non-defective product is based on the obtained binary image. Then, a defective product is determined (step 61).
[0071]
The processing procedure according to the present embodiment described above is substantially the same as a series of processing procedures according to the proposed inspection technique, except that two processes of area measurement in step 53 and exclusion of electrical noise in
[0072]
The processing procedure according to this embodiment will be described in further detail. First, the extraction of the noise region in step 52 will be described with reference to the flowchart of FIG. 14 and FIG. 15 schematically showing the characteristics thereof.
[0073]
This noise region extraction processing is substantially the same as the processing by the proposed inspection technique shown in FIG. 4 except that the expansion processing in step 14 is omitted.
[0074]
In
[0075]
Next, the subtracted image data in FIG. 15D is created by subtracting the sample image in FIG. 15B from the smoothed image data in FIG. 15C (step 72). In this case, the noise area due to dust is always extremely darker than the surrounding area, so this subtracted image data has a positive value. As a result of this processing, similarly, when the luminance is dark to electrical noise, it has a positive value, and conversely, when the luminance is bright, it has a negative value.
[0076]
Next, the subtracted image data is binarized to create a binary image corresponding to the noise region extracted image data shown in FIG. 15E (step 73). In this binarization processing, the above-described
[0077]
Next, each process of measuring the area in step 53 and excluding the electrical noise in
[0078]
FIG. 17A1 is a re-display of the noise area extracted image data (binary image) shown in FIG. 15E. The outer periphery of the noise area indicated by the black circle in the plane image data of FIG. The dashed circle represents the maximum range of the same noise region before binarization in the sample image data of FIG.
[0079]
First, in step 81, the area of each noise region of the noise region extracted image data is measured, and area measurement image data shown in FIGS. (B1) and (B2) are created. Next, in
[0080]
Next, in step 83, electrical noise excluded image data shown in FIGS. 18D1 and 18D, in which the electrical noise of
[0081]
Next, a process of removing noise (residual noise) due to dust extracted in the residual noise area image data of FIG. 18 (E1) from the sample image data shown in FIG. Execute according to the flowchart.
[0082]
This flowchart is only partially detailed, and is substantially the same as the noise region removal processing procedure shown in FIG. 6. Therefore, each step is indicated by the same number with a dash “′”, and the description thereof will be given. Is omitted. Accordingly, the image data representing the characteristics of each step is substantially the same as that shown in FIGS. However, the noise area is read as the remaining noise area. Further, as shown in FIG. 20, the sample image after the removal of the first residual noise region remains in the state in which the electrical noise that originally existed remains, as shown in FIG. 8 (F2). ) Is different.
[0083]
According to the flowchart shown in FIG. 19, after all noise due to dust is removed from the sample image, the processing of
[0084]
According to the embodiment described above in detail, even when a lot of electrical random noise is included in the sample image (inspection target image data), only noise due to dust is extracted from the noise detected from the sample image. Since the electrical random noise is removed by the smoothing process, the noise can be removed efficiently and at high speed, and the irregularity of the periodic pattern can be inspected accurately and quickly.
[0085]
Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to that shown in the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0086]
For example, in the embodiment, the shadow mask is shown as the inspection target (sample), but the present invention is not limited to this.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a periodic pattern can be inspected quickly and accurately even when a lot of electrical noise is included in an inspection image obtained by imaging an inspection object. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a proposed pattern inspection apparatus
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a processing process in a proposed pattern inspection apparatus.
FIG. 3 is a schematic diagram showing characteristics of the processing process of FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process for extracting a noise region in a proposed pattern inspection apparatus;
FIG. 5 is a schematic diagram showing characteristics of the processing process of FIG. 4;
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a process for removing a noise region.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a processing process for extracting a noise region in the proposed pattern inspection apparatus, and features of the processing process in FIG. 6;
8 is another schematic diagram showing characteristics of the processing process of FIG. 6;
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a process for extracting a pattern defect in an example of a process for extracting a noise region in a proposed pattern inspection apparatus;
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a defect form extracted by a proposed pattern inspection apparatus.
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of basic processing in an embodiment according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram showing the characteristics of the basic processing procedure in the present embodiment;
FIG. 13 is a flowchart showing an outline of a processing procedure from input of inspection object image data to pass / fail judgment of a periodic pattern in the present embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing details of a procedure of noise region extraction processing in the present embodiment.
FIG. 15 is a schematic diagram showing characteristics of noise area extraction processing;
FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure centering on noise area measurement and electrical noise exclusion in the present embodiment;
FIG. 17 is a schematic diagram showing an image of the characteristics of the processing procedure of FIG.
18 is another schematic diagram showing an image of the characteristics of the processing procedure of FIG.
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for removing a residual noise area;
FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of a sample image after residual noise removal according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Imaging device
2 ... Inspection device body
3. Display device
4 ... Inspection object (sample)
5 ... Inspection stage
6. Light diffusing plate
7. Illumination light source
8 ... Stabilized light source
Claims (7)
前記ノイズ領域抽出画像データから、1画素単位のみで発生している電気的ノイズを除外して、2画素以上のノイズ領域からなる残存ノイズ領域画像データを作成する電気的ノイズ除外過程と、
電気的ノイズを除外した前記残存ノイズ領域画像データにおける残存ノイズ領域に対応する前記検査対象画像データを、該残存ノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換え、残存ノイズ領域除去画像データを作成する残存ノイズ領域除去過程と、
前記残存ノイズ領域除去画像データから、除外されていた前記電気的ノイズを除去する電気的ノイズ除去過程と、
電気的ノイズが除去された前記残存ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出するパターン不良抽出過程と、を有すると共に、
前記電気的ノイズ除外過程が、前記ノイズ領域抽出画像データに抽出されている各ノイズ領域の面積を測定するノイズ領域面積測定過程と、
測定された面積が1画素分であることから電気的ノイズを判定する電気的ノイズ判定過程と、を含むことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。A noise region extraction process for creating a noise region extraction image data by extracting a noise region from the inspection target image data obtained by imaging the inspection target;
An electrical noise exclusion process of creating residual noise area image data consisting of noise areas of two or more pixels by excluding electrical noise generated only in one pixel unit from the noise area extraction image data;
Residual noise region-removed image data is created by replacing the inspection target image data corresponding to the residual noise region in the residual noise region image data excluding electrical noise with a representative value of pixels around the residual noise region. Noise area removal process,
An electrical noise removal process for removing the electrical noise that has been excluded from the residual noise region removal image data,
A pattern defect extraction process for extracting defects to be inspected based on the residual noise area removed image data from which electrical noise has been removed , and
The electrical noise exclusion process is a noise area measurement process for measuring the area of each noise area extracted in the noise area extraction image data,
An electrical noise determination process for determining electrical noise because the measured area is for one pixel, and a periodic pattern unevenness inspection method, comprising:
前記ノイズ領域が、検査対象に付着した微細異物等に起因することを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。In claim 1,
A periodic pattern unevenness inspection method, wherein the noise region is caused by fine foreign matter or the like adhering to an inspection target.
前記ノイズ領域抽出過程が、
前記検査対象画像データに対して平滑化処理を行って平滑化画像データを作成する平滑化処理過程と、
前記平滑化画像データの各画素の画素値から前記検査対象画像データの対応する画素の画素値を減算する処理を行って減算画像データを作成する画像減算過程と、
前記減算画像データを2値化する処理を行って2値化画像データを作成する2値化過程と、を含むことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。In claim 1,
The noise region extraction process includes:
A smoothing process for creating a smoothed image data by performing a smoothing process on the inspection target image data;
An image subtraction process for creating subtracted image data by performing a process of subtracting a pixel value of a corresponding pixel of the inspection target image data from a pixel value of each pixel of the smoothed image data;
And a binarization process for generating binarized image data by performing a process of binarizing the subtracted image data.
前記ノイズ領域抽出画像データが2値化画像データであり、
判定された電気的ノイズを除外して作成された電気的ノイズ除外画像データに対して膨張処理を行い、2値化された前記残存ノイズ領域画像データを作成する膨張処理過程を含むことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。In claim 1 ,
The noise area extraction image data is binarized image data;
A dilation process is performed in which dilation processing is performed on the electrical noise excluded image data created by excluding the determined electrical noise and the binarized residual noise area image data is created. Inspection method for periodic patterns.
前記残存ノイズ領域除去過程が、
前記残存ノイズ領域画像データにおける2画素以上のノイズ領域に対応する孤立領域に対して、それを特定する番号を付与するラベル付け処理を行って各孤立領域が番号付けされたラベル付け画像を作成するラベル付け過程と、
前記ラベル付け画像データのN番目の孤立領域であるラベルN領域だけを残す処理を行ってラベルN画像データを作成するラベルN抽出過程と、
前記ラベルN画像データに対して膨張処理を行ってラベルN膨張画像データを作成する第2膨張処理過程と、
前記ラベルN膨張画像データの各画素の画素値から前記ラベルN画像データの対応する画素の画素値を減算する処理を行ってラベルN減算画像データを作成する第2画像減算過程と、
前記検査対象画像データから前記ラベルN減算画像データに対応する画素の画素値を抽出し、その画素値から代表値を演算する処理を行う代表値演算過程と、
前記検査対象画像データから前記ラベルN画像データに対応する画素の画素値を前記代表値に置換する処理を行ってラベルN領域除去画像データを作成する画素値置換過程と、
全てのラベルN領域に対して上記過程を繰り返し、前記検査対象画像データから全てのラベルN領域を除去する処理を行って前記残存ノイズ領域除去画像データを作成する繰返し制御過程と、を含むことを特徴とする周期性パターンのムラ検査方法。In claim 1,
The residual noise area removing process includes:
A labeling process for assigning a number for identifying an isolated region corresponding to a noise region of two or more pixels in the residual noise region image data is performed to create a labeled image in which each isolated region is numbered. Labeling process,
A label N extraction process for creating label N image data by performing a process of leaving only a label N region which is an Nth isolated region of the labeled image data;
A second expansion process for expanding the label N image data to create label N expanded image data;
A second image subtraction process for creating a label N subtraction image data by performing a process of subtracting a pixel value of a corresponding pixel of the label N image data from a pixel value of each pixel of the label N expansion image data;
A representative value calculation step of extracting a pixel value of a pixel corresponding to the label N subtraction image data from the inspection target image data, and performing a process of calculating a representative value from the pixel value;
A pixel value replacement step of creating a label N area removed image data by performing a process of replacing a pixel value of a pixel corresponding to the label N image data from the inspection target image data with the representative value;
Repeating the above process for all label N regions, and performing a process of removing all label N regions from the inspection target image data to create the residual noise region removed image data. A method for inspecting unevenness of a periodic pattern as a feature.
前記ノイズ領域抽出画像データから、1画素単位のみで発生している電気的ノイズを除外して、2画素以上のノイズ領域からなる残存ノイズ領域画像データを作成する電気的ノイズ除外手段と、
電気的ノイズを除外した前記残存ノイズ領域画像データにおける残存ノイズ領域に対応する前記検査対象画像データを、該残存ノイズ領域の周囲の画素の代表値によって置き換え、残存ノイズ領域除去画像データを作成する残存ノイズ領域除去手段と、
前記残存ノイズ領域除去画像データから、除外されていた前記電気的ノイズを除去する電気的ノイズ除去手段と、
電気的ノイズが除去された前記残存ノイズ領域除去画像データに基づいて検査対象の不良を抽出するパターン不良抽出手段と、を備えていると共に、
前記電気的ノイズ除外手段が、前記ノイズ領域抽出画像データに抽出されている各ノイズ領域の面積を測定するノイズ領域面積測定手段と、
測定された面積が1画素分であることから電気的ノイズを判定する電気的ノイズ判定手段と、を含むことを特徴とする周期性パターンのムラ検査装置。A noise region extraction means for extracting a noise region from the inspection target image data obtained by imaging the inspection target and creating noise region extraction image data;
An electrical noise exclusion means for excluding electrical noise generated only in one pixel unit from the noise region extracted image data and creating residual noise region image data composed of noise regions of two or more pixels ;
Residual noise region-removed image data is created by replacing the inspection target image data corresponding to the residual noise region in the residual noise region image data excluding electrical noise with a representative value of pixels around the residual noise region. Noise area removing means;
Electrical noise removing means for removing the electrical noise that has been excluded from the residual noise area removed image data;
Pattern defect extraction means for extracting a defect to be inspected based on the residual noise area removed image data from which electrical noise has been removed , and
The electrical noise exclusion means measures noise area area measuring means for measuring the area of each noise area extracted in the noise area extraction image data;
An apparatus for inspecting unevenness of a periodic pattern, comprising: electrical noise determination means for determining electrical noise because the measured area is for one pixel .
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