JP4761663B2 - パターン検査における画像処理方法及びパターン検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶やＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）のパネル等、連続したパターンを有する被検査物のパターン異常や異物を検出するためのパターン検査における画像処理方法及びパターン検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日において、液晶、ＰＤＰといったディスプレイパネルの解像度が向上し、パネルを形成する電極、その他のパターンの微細化が進んでいる。それに伴い、製造工程でのパターン異常や異物の付着等によりパネルの歩留まりが低下し、これら不良によるロスコストがパネルのコストダウンを阻害している。
【０００３】
そこで、近年、これら電極等のパターン欠陥や異物を画像処理により検出するパターン検査装置を導入し、検査において不良と判定したパネルを修正工程に回し、手直しを加えることにより良品パネルに再生し、ロスコストを削減する取り組みがなされている。
【０００４】
図２は、このようなパターン検査装置の一例として、ＰＤＰパネルの電極端子部分の欠陥検査に使用されるパターン検査装置の構造例を示す図である。
【０００５】
図２において、２０１は被検査パネル、２０２は被検査パネル２０１を保持するワークテーブル、２０３は画像の取り込みを行う検査カメラ、２０４は画像を連続的に取り込むために検査カメラ２０３を一定速度でＸ軸方向に駆動するＸ駆動軸、２０５はＹ方向の位置決めを行うＹ駆動軸、２０６は検査カメラ２０３と被検査パネル２０１の距離を検査カメラ２０３の焦点深度内で一定に保つように調整するオートフォーカス軸、２０７は被検査パネル２０１の任意位置を拡大表示させるレビューカメラである。
【０００６】
検査カメラ（ラインセンサカメラ）２０３はＣＣＤ素子が横方向に一列に配置されており、一定周期でスキャンを行うことにより画像取り込みを行う。図３は検査カメラ２０３による画像取り込みの原理を示す図である。図３において、３０１はカメラ駆動方向と直角方向に一列に並び、検査カメラのＣＣＤ素子により取り込まれる個々の画素を示している。
【０００７】
ラインセンサの分解能が５μｍ×５μｍ、画素数が６０００画素とした場合、カメラの固定状態で５μｍ×３０ｍｍの領域の画像取り込みが可能となる。カメラのスキャン周期が２０ｋＨｚであれば、スキャン方向の６０００画素については１／２０，０００秒で画像取り込みが可能である。したがって、検査カメラ２０３をスキャン方向と直角方向（カメラ駆動方向）に連続的に１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動すれば、駆動方向についても１／２０，０００秒での移動量が５μｍとなり、画素の切れ間無く連続的に画像取り込みが可能になる。つまり、１秒間で３０ｍｍ×１００ｍｍの画像を取り込むことができる。
【０００８】
このようなパターン検査装置を用いて、プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板における電極端子部分の欠陥を検出する場合を例に挙げて説明する。図４はプラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板電極の概略図で、図４（ａ）は背面板全体の電極構成図、図４（ｂ）は端子部を拡大した電極詳細図である。
【０００９】
欠陥部分の検出のために端子部分の画像を取り込む必要があるが、端子部の幅は１０ｍｍ程度であり、検査カメラ２０３のスキャン幅は、検出分解能にもよるが、一般に３０ｍｍ程度は可能であり、図４（ｂ）に示すカメラ送り方向に検査カメラ２０３を走査すれば、一回の走査で片側の端子部すべての画像の取り込みが可能である。
【００１０】
この検査カメラ２０３の走査はＸ駆動軸２０４の動作によって行う。したがって、１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で等速に走査すれば、５０型パネルを例に挙げれば、基板サイズが１２００ｍｍ×７００ｍｍであるため、片側の端子部の画像取り込み時間は約１２秒で完了する。
【００１１】
画像取り込みを行った端子部の画像の一例を図５（ａ）に示す。この例において、検査装置により検出すべき欠陥は、アイランド、突起といった正規のパターン以外の形状である。そこで、取り込んだ画像に前処理を行い、正規のパターンを消した後、残った画像について欠陥検出を行う。
【００１２】
正規のパターンを消去する方法の一例として、連続するパターンにおいて、隣接したパターンとの画素の階調の差を求め、連続パターンのみを消去する方法が用いられている。この方法によって連続パターンを消去した例を、図５（ｂ）に示す。このようにして連続パターンを消去した画像を用いて欠陥検出を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなパターン検査装置を用いてプラズマ・ディスプレイ・パネルの端子部の欠陥検出を行う場合、検査カメラ２０３を等速で駆動させる必要がある。ところが、Ｘ駆動軸２０４は、厳密には、駆動軸の構成によって異なる周波数の速度ムラを持って駆動している。
【００１４】
一般的にその周波数を決定する要素としては、駆動部分を構成するボールネジ、モータ、機械剛性等があり、多くの場合、周波数は数１０Ｈｚで、速度ムラの振幅は駆動速度に対して±数％である。例えば、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで、速度ムラの振幅が±２％、周波数が４０Ｈｚであれば、９８〜１０２ｍｍ／ｓｅｃの速度変動が、４０Ｈｚ、すなわち、２．５ｍｍ周期で発生することになる。
【００１５】
図６は、このような速度ムラの周期と端子部の連続パターンの関係を示す図である。端子部分の幅が２５０μｍ、端子ピッチが５００μｍとすると、検査カメラ２０３の速度ムラの周期が端子ピッチの周期の５倍となる。検査カメラ２０３は一定周波数（例えば２０ｋＨｚ）で画像取り込みを行うため、速度ムラにより検査カメラの正規取り込み位置と実取り込み位置に誤差が生じると、取り込んだ画像に歪み（体積変化）が生じる。
【００１６】
端子ピッチの周期に比べ速度ムラの周期が同等以上であれば、速度ムラによる取り込み位置のズレはほとんど影響しないが、速度ムラの周期が大きくなると、端子間での速度ムラによる位置ズレが発生し、画像に歪み（体積変化）が生じる。このように歪みが生じた画像に対して隣接する端子でパターン消去を行うと、体積変化分のパターン消去が正確に行えず、この部分が欠陥として誤検出される要因となる。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、プラズマ・ディスプレイ等の電極欠陥検出に用いられるパターン検査装置において、連続パターンに付随する欠陥を検出するうえで、検査カメラの駆動に付随する速度ムラの影響を回避し、高精度に欠陥検出を行うことができるパターン検査における画像処理方法及びパターン検査装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のパターン検査における画像処理方法は、同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物の上部もしくは下部のラインセンサカメラまたは前記被検査物を載置するワークテーブルを移動させる駆動軸を駆動して前記連続パターンの画像を取り込み、取り込んだ前記画像に基づいて前記連続パターンの異常や異物を検出するパターン検査における画像処理方法において、前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記駆動軸によって前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させ、取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対して、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載のパターン検査装置は、同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物を載置するワークテーブルと、前記被検査物の上部または下部に配置されると共に前記連続パターンの画像を取り込むラインセンサカメラと、前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させる駆動軸と、前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対し、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行って前記連続パターンの異常や異物を検出する検査部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１及び４に係る発明によれば、あらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定しておき、各個別の処理対象パターンに対して、この速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いてパターン消去等の画像処理を行うことにより、ラインセンサカメラの駆動における速度ムラの影響が相殺され、高精度に欠陥検出を行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るパターン検査装置における画像処理方法を示す図である。
【００２８】
図１において、１０１は被検査パネル、１０１ａは被検査パネル１０１の検査対象となる連続パターン、１０２は被検査パネル１０１を保持するワークテーブル、１０３は画像の取り込みを行う検査カメラ（ラインセンサカメラ）、１０４は被検査パネルの検査箇所の画像を連続的に取り込むために検査カメラ１０３を一定速度でＸ軸方向に駆動するＸ駆動軸、１０５はＸ駆動軸１０４に平行に取り付けられた位置測定センサである。
【００２９】
図１には図示しないが、図１のパターン検査装置は、図２と同様に、Ｙ方向の位置決めを行うＹ駆動軸、検査カメラ１０３と被検査パネル１０１の距離を検査カメラ１０３の焦点深度内で一定に保つように調整するオートフォーカス軸、被検査パネル１０１の任意位置を拡大表示させるレビューカメラ等も備えている。
【００３０】
検査カメラ（ラインセンサカメラ）１０３はＣＣＤ素子が横方向に一列に配置されており、一定周期でスキャンを行うことにより画像取り込みを行う。検査カメラ１０３による画像取り込みの原理は、従来例と同様に、図３により示される。すなわち、カメラ駆動方向と直角方向に一列に並ぶ個々の画素が、検査カメラ１０３のＣＣＤ素子により取り込まれる。
【００３１】
ラインセンサの分解能が５μｍ×５μｍ、画素数が６０００画素とした場合、カメラの固定状態で５μｍ×３０ｍｍの領域の画像取り込みが可能となる。カメラのスキャン周期が２０ｋＨｚであれば、スキャン方向の６０００画素については１／２０，０００秒で画像取り込みが可能である。したがって、検査カメラ１０３をスキャン方向と直角方向（カメラ駆動方向）に連続的に１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動すれば、駆動方向についても１／２０，０００秒での移動量が５μｍとなり、画素の切れ間無く連続的に画像取り込みが可能になる。つまり、１秒間で３０ｍｍ×１００ｍｍの画像を取り込むことができる。
【００３２】
この画像取り込みを行うために、検査カメラ１０３をＸ駆動軸１０４により駆動するが、従来例において説明したように、Ｘ駆動軸１０４は、厳密には等速では駆動されず、駆動軸の構成によって異なる周波数の速度ムラを持って駆動している。
【００３３】
一般的にその周波数を決定する要素としては、駆動部分を構成するボールネジ、モータ、機械剛性等があり、多くの場合、周波数は数１０Ｈｚで、速度ムラの振幅は駆動速度に対して±数％である。例えば、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで、速度ムラの振幅が±２％、周波数が４０Ｈｚであれば、９８〜１０２ｍｍ／ｓｅｃの速度変動が、４０Ｈｚ、すなわち、２．５ｍｍ周期で発生することになる。
【００３４】
このＸ駆動軸の速度ムラの周期を、Ｘ駆動軸１０４に平行に取り付けられた位置測定センサ１０５を用いてあらかじめ測定する。すなわち、Ｘ駆動軸を駆動し、各時刻に対して位置測定センサ１０５から検査カメラ１０３の位置情報を得ることにより、Ｘ駆動軸の速度ムラの周期情報が得られる。図６（ｂ）は、このようにして得られた、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、周波数が４０Ｈｚ、すなわち周期２．５ｍｍの速度ムラの測定結果を示している。
【００３５】
速度ムラの周期の測定は、パターン検査装置の電源投入時や検査機能の切り換え時、あるいは一定時間ごとに実施し、パターンの欠陥検出の前処理に用いるデータとして、あらかじめ用意しておく。
【００３６】
次に、このようなパターン検査装置を用いて、プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板における電極端子部分の画像取り込みを行った結果の一例が図５（ａ）に示す端子部の画像例である。この例において、検査装置により検出すべき欠陥は、アイランド、突起といった正規のパターン以外の形状である。そこで、パターン検査装置のパターン検査部で、取り込んだ画像に前処理を行い、正規のパターンを消した後、残った画像について欠陥検出を行う。
【００３７】
ここで正規のパターンを消去するために、処理対象パターンに対してパターン同士の演算処理を行うための正規の演算パターンを選択する。図５（ａ）に示す端子部の画像例において、処理対象パターンに対するこの演算パターンの選択は次のように行う。
【００３８】
検査カメラの送り速度をｖ、あらかじめＸ駆動軸の速度ムラの周期測定で得られた周波数をｆ、連続する正規パターンのピッチをｐとしたときに、正整数をｉとして、ｉ×ｐが速度ムラの周期ｖ／ｆに最も近くなるようにｉを決定し、処理対象パターンに対して、これからｉ番目に位置するパターンを演算パターンとして選択する。
【００３９】
処理対象パターンと上記選択された演算パターンとの画素の階調差を求めることにより、速度ムラの周期単位分離れた位置の正規パターン同志で連続パターンの消去を行うことができ、パターンの位置ズレを相殺することができるため、不正確なパターン消去による欠陥の誤検出を防ぐことができる。
【００４０】
速度ムラの周期ｖ／ｆが連続する正規パターンのピッチｐの整数倍にならない場合であっても、それにより生じるパターンのブレＢに対する欠陥パターンの大きさＡの比Ａ／Ｂが十分大きければ、欠陥の誤検出を招く恐れは少なく、この方法は被検査物のパターンの欠陥検出に十分有用である。
【００４１】
図６に示す例においては、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対して、周波数が４０Ｈｚ、すなわち速度ムラの周期が２．５ｍｍであり、連続パターンのピッチが０．５ｍｍであることから、ｉ＝２．５／０．５＝５となるので、５ピッチ分離れた端子同士でパターン消去を行う。なお、速度ムラの周期を基準に１周期分離れた端子同士でパターン消去を行う他、２周期、３周期分離れた端子同士でパターン消去を行ってもよく、さらに、０．５周期、１．５周期分離れた端子同士でパターン消去を行ってもよい。
【００４２】
この方法により、速度ムラによる位置ズレが相殺され、精密なパターン消去が可能になる。このようにして、連続パターンを消去した結果の図５（ｂ）に残る正規のパターン以外の形状を有する画像により、被検査物のパターンの欠陥検出を行う。
【００４３】
以上説明したようにあらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定し、この情報を利用して被検査パターンの画像処理を行う代わりに、検査カメラの駆動方向と平行な方向から得られるパターンを用いて画像処理を行うことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことも可能である。
【００４４】
そのような方法として、図２に示す従来のパターン検査装置を用いて被検査物の画像を取り込んだ後に、検査カメラを検査カメラの駆動方向と平行な方向に移動させ（図７中ａ方向）、あるいは被検査物を検査カメラの駆動方向と平行な方向に移動させ、再度被検査物の画像を取り込み、これらの画像間の差分を取り、さらに必要な画像処理を適切に施すことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことができる。
【００４５】
また、同様の原理を適用する方法として、被検査物の連続するパターンと直交する方向に検査カメラを駆動して被検査物の画像を取り込み、検査カメラを検査カメラの駆動方向と直交する方向に移動させ（図７中ｂ方向）、あるいは被検査物を検査カメラの駆動方向と直交する方向に移動させ、必要な回数だけ被検査物の画像を取り込み、これらの画像間の差分を取り、さらに必要な画像処理を適切に施すことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接するパターン同士でパターン消去を行うのではなく、あらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定し、速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いてパターン消去を行うことにより、正規のパターンの消去処理における速度ムラによる位置ズレが相殺され、精密なパターン消去が可能になる。
【００４８】
以上のように、本発明によれば、検査カメラの駆動軸の速度ムラの影響を排除することができ、液晶やプラズマ・ディスプレイ・パネルの電極パターン等の繰り返しパターンのパターン不良を高精度に検出できるパターン検査における画像処理方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るパターン検査における画像処理方法を示す図である。
【図２】従来のパターン検査装置の構造例を示す図である。
【図３】ラインセンサカメラによる画像取り込みの原理を示す図である。
【図４】プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板電極の概略図である。
【図５】電極のパターン消去の原理を示す模式図である。
【図６】電極パターンと速度ムラの周期を示す模式図である。
【図７】電極パターンとラインセンサカメラの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１ 被検査パネル
１０１ａ 検査対象となる連続パターン
１０２、２０２ ワークテーブル
１０３、２０３ 検査カメラ（ラインセンサカメラ）
１０４、２０４ Ｘ駆動軸
１０５ 位置測定センサ
２０５ Ｙ駆動軸
２０６ オートフォーカス軸
２０７ レビューカメラ
３０１ 画素
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶やＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）のパネル等、連続したパターンを有する被検査物のパターン異常や異物を検出するためのパターン検査における画像処理方法及びパターン検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日において、液晶、ＰＤＰといったディスプレイパネルの解像度が向上し、パネルを形成する電極、その他のパターンの微細化が進んでいる。それに伴い、製造工程でのパターン異常や異物の付着等によりパネルの歩留まりが低下し、これら不良によるロスコストがパネルのコストダウンを阻害している。
【０００３】
そこで、近年、これら電極等のパターン欠陥や異物を画像処理により検出するパターン検査装置を導入し、検査において不良と判定したパネルを修正工程に回し、手直しを加えることにより良品パネルに再生し、ロスコストを削減する取り組みがなされている。
【０００４】
図２は、このようなパターン検査装置の一例として、ＰＤＰパネルの電極端子部分の欠陥検査に使用されるパターン検査装置の構造例を示す図である。
【０００５】
図２において、２０１は被検査パネル、２０２は被検査パネル２０１を保持するワークテーブル、２０３は画像の取り込みを行う検査カメラ、２０４は画像を連続的に取り込むために検査カメラ２０３を一定速度でＸ軸方向に駆動するＸ駆動軸、２０５はＹ方向の位置決めを行うＹ駆動軸、２０６は検査カメラ２０３と被検査パネル２０１の距離を検査カメラ２０３の焦点深度内で一定に保つように調整するオートフォーカス軸、２０７は被検査パネル２０１の任意位置を拡大表示させるレビューカメラである。
【０００６】
検査カメラ（ラインセンサカメラ）２０３はＣＣＤ素子が横方向に一列に配置されており、一定周期でスキャンを行うことにより画像取り込みを行う。図３は検査カメラ２０３による画像取り込みの原理を示す図である。図３において、３０１はカメラ駆動方向と直角方向に一列に並び、検査カメラのＣＣＤ素子により取り込まれる個々の画素を示している。
【０００７】
ラインセンサの分解能が５μｍ×５μｍ、画素数が６０００画素とした場合、カメラの固定状態で５μｍ×３０ｍｍの領域の画像取り込みが可能となる。カメラのスキャン周期が２０ｋＨｚであれば、スキャン方向の６０００画素については１／２０，０００秒で画像取り込みが可能である。したがって、検査カメラ２０３をスキャン方向と直角方向（カメラ駆動方向）に連続的に１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動すれば、駆動方向についても１／２０，０００秒での移動量が５μｍとなり、画素の切れ間無く連続的に画像取り込みが可能になる。つまり、１秒間で３０ｍｍ×１００ｍｍの画像を取り込むことができる。
【０００８】
このようなパターン検査装置を用いて、プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板における電極端子部分の欠陥を検出する場合を例に挙げて説明する。図４はプラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板電極の概略図で、図４（ａ）は背面板全体の電極構成図、図４（ｂ）は端子部を拡大した電極詳細図である。
【０００９】
欠陥部分の検出のために端子部分の画像を取り込む必要があるが、端子部の幅は１０ｍｍ程度であり、検査カメラ２０３のスキャン幅は、検出分解能にもよるが、一般に３０ｍｍ程度は可能であり、図４（ｂ）に示すカメラ送り方向に検査カメラ２０３を走査すれば、一回の走査で片側の端子部すべての画像の取り込みが可能である。
【００１０】
この検査カメラ２０３の走査はＸ駆動軸２０４の動作によって行う。したがって、１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で等速に走査すれば、５０型パネルを例に挙げれば、基板サイズが１２００ｍｍ×７００ｍｍであるため、片側の端子部の画像取り込み時間は約１２秒で完了する。
【００１１】
画像取り込みを行った端子部の画像の一例を図５（ａ）に示す。この例において、検査装置により検出すべき欠陥は、アイランド、突起といった正規のパターン以外の形状である。そこで、取り込んだ画像に前処理を行い、正規のパターンを消した後、残った画像について欠陥検出を行う。
【００１２】
正規のパターンを消去する方法の一例として、連続するパターンにおいて、隣接したパターンとの画素の階調の差を求め、連続パターンのみを消去する方法が用いられている。この方法によって連続パターンを消去した例を、図５（ｂ）に示す。このようにして連続パターンを消去した画像を用いて欠陥検出を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなパターン検査装置を用いてプラズマ・ディスプレイ・パネルの端子部の欠陥検出を行う場合、検査カメラ２０３を等速で駆動させる必要がある。ところが、Ｘ駆動軸２０４は、厳密には、駆動軸の構成によって異なる周波数の速度ムラを持って駆動している。
【００１４】
一般的にその周波数を決定する要素としては、駆動部分を構成するボールネジ、モータ、機械剛性等があり、多くの場合、周波数は数１０Ｈｚで、速度ムラの振幅は駆動速度に対して±数％である。例えば、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで、速度ムラの振幅が±２％、周波数が４０Ｈｚであれば、９８〜１０２ｍｍ／ｓｅｃの速度変動が、４０Ｈｚ、すなわち、２．５ｍｍ周期で発生することになる。
【００１５】
図６は、このような速度ムラの周期と端子部の連続パターンの関係を示す図である。端子部分の幅が２５０μｍ、端子ピッチが５００μｍとすると、検査カメラ２０３の速度ムラの周期が端子ピッチの周期の５倍となる。検査カメラ２０３は一定周波数（例えば２０ｋＨｚ）で画像取り込みを行うため、速度ムラにより検査カメラの正規取り込み位置と実取り込み位置に誤差が生じると、取り込んだ画像に歪み（体積変化）が生じる。
【００１６】
端子ピッチの周期に比べ速度ムラの周期が同等以上であれば、速度ムラによる取り込み位置のズレはほとんど影響しないが、速度ムラの周期が大きくなると、端子間での速度ムラによる位置ズレが発生し、画像に歪み（体積変化）が生じる。このように歪みが生じた画像に対して隣接する端子でパターン消去を行うと、体積変化分のパターン消去が正確に行えず、この部分が欠陥として誤検出される要因となる。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、プラズマ・ディスプレイ等の電極欠陥検出に用いられるパターン検査装置において、連続パターンに付随する欠陥を検出するうえで、検査カメラの駆動に付随する速度ムラの影響を回避し、高精度に欠陥検出を行うことができるパターン検査における画像処理方法及びパターン検査装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のパターン検査における画像処理方法は、同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物の上部もしくは下部のラインセンサカメラまたは前記被検査物を載置するワークテーブルを移動させる駆動軸を駆動して前記連続パターンの画像を取り込み、取り込んだ前記画像に基づいて前記連続パターンの異常や異物を検出するパターン検査における画像処理方法において、前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記駆動軸によって前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させ、取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対して、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載のパターン検査装置は、同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物を載置するワークテーブルと、前記被検査物の上部または下部に配置されると共に前記連続パターンの画像を取り込むラインセンサカメラと、前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させる駆動軸と、前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対し、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行って前記連続パターンの異常や異物を検出する検査部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１及び４に係る発明によれば、あらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定しておき、各個別の処理対象パターンに対して、この速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いてパターン消去等の画像処理を行うことにより、ラインセンサカメラの駆動における速度ムラの影響が相殺され、高精度に欠陥検出を行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るパターン検査装置における画像処理方法を示す図である。
【００２８】
図１において、１０１は被検査パネル、１０１ａは被検査パネル１０１の検査対象となる連続パターン、１０２は被検査パネル１０１を保持するワークテーブル、１０３は画像の取り込みを行う検査カメラ（ラインセンサカメラ）、１０４は被検査パネルの検査箇所の画像を連続的に取り込むために検査カメラ１０３を一定速度でＸ軸方向に駆動するＸ駆動軸、１０５はＸ駆動軸１０４に平行に取り付けられた位置測定センサである。
【００２９】
図１には図示しないが、図１のパターン検査装置は、図２と同様に、Ｙ方向の位置決めを行うＹ駆動軸、検査カメラ１０３と被検査パネル１０１の距離を検査カメラ１０３の焦点深度内で一定に保つように調整するオートフォーカス軸、被検査パネル１０１の任意位置を拡大表示させるレビューカメラ等も備えている。
【００３０】
検査カメラ（ラインセンサカメラ）１０３はＣＣＤ素子が横方向に一列に配置されており、一定周期でスキャンを行うことにより画像取り込みを行う。検査カメラ１０３による画像取り込みの原理は、従来例と同様に、図３により示される。すなわち、カメラ駆動方向と直角方向に一列に並ぶ個々の画素が、検査カメラ１０３のＣＣＤ素子により取り込まれる。
【００３１】
ラインセンサの分解能が５μｍ×５μｍ、画素数が６０００画素とした場合、カメラの固定状態で５μｍ×３０ｍｍの領域の画像取り込みが可能となる。カメラのスキャン周期が２０ｋＨｚであれば、スキャン方向の６０００画素については１／２０，０００秒で画像取り込みが可能である。したがって、検査カメラ１０３をスキャン方向と直角方向（カメラ駆動方向）に連続的に１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動すれば、駆動方向についても１／２０，０００秒での移動量が５μｍとなり、画素の切れ間無く連続的に画像取り込みが可能になる。つまり、１秒間で３０ｍｍ×１００ｍｍの画像を取り込むことができる。
【００３２】
この画像取り込みを行うために、検査カメラ１０３をＸ駆動軸１０４により駆動するが、従来例において説明したように、Ｘ駆動軸１０４は、厳密には等速では駆動されず、駆動軸の構成によって異なる周波数の速度ムラを持って駆動している。
【００３３】
一般的にその周波数を決定する要素としては、駆動部分を構成するボールネジ、モータ、機械剛性等があり、多くの場合、周波数は数１０Ｈｚで、速度ムラの振幅は駆動速度に対して±数％である。例えば、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃで、速度ムラの振幅が±２％、周波数が４０Ｈｚであれば、９８〜１０２ｍｍ／ｓｅｃの速度変動が、４０Ｈｚ、すなわち、２．５ｍｍ周期で発生することになる。
【００３４】
このＸ駆動軸の速度ムラの周期を、Ｘ駆動軸１０４に平行に取り付けられた位置測定センサ１０５を用いてあらかじめ測定する。すなわち、Ｘ駆動軸を駆動し、各時刻に対して位置測定センサ１０５から検査カメラ１０３の位置情報を得ることにより、Ｘ駆動軸の速度ムラの周期情報が得られる。図６（ｂ）は、このようにして得られた、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、周波数が４０Ｈｚ、すなわち周期２．５ｍｍの速度ムラの測定結果を示している。
【００３５】
速度ムラの周期の測定は、パターン検査装置の電源投入時や検査機能の切り換え時、あるいは一定時間ごとに実施し、パターンの欠陥検出の前処理に用いるデータとして、あらかじめ用意しておく。
【００３６】
次に、このようなパターン検査装置を用いて、プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板における電極端子部分の画像取り込みを行った結果の一例が図５（ａ）に示す端子部の画像例である。この例において、検査装置により検出すべき欠陥は、アイランド、突起といった正規のパターン以外の形状である。そこで、パターン検査装置のパターン検査部で、取り込んだ画像に前処理を行い、正規のパターンを消した後、残った画像について欠陥検出を行う。
【００３７】
ここで正規のパターンを消去するために、処理対象パターンに対してパターン同士の演算処理を行うための正規の演算パターンを選択する。図５（ａ）に示す端子部の画像例において、処理対象パターンに対するこの演算パターンの選択は次のように行う。
【００３８】
検査カメラの送り速度をｖ、あらかじめＸ駆動軸の速度ムラの周期測定で得られた周波数をｆ、連続する正規パターンのピッチをｐとしたときに、正整数をｉとして、ｉ×ｐが速度ムラの周期ｖ／ｆに最も近くなるようにｉを決定し、処理対象パターンに対して、これからｉ番目に位置するパターンを演算パターンとして選択する。
【００３９】
処理対象パターンと上記選択された演算パターンとの画素の階調差を求めることにより、速度ムラの周期単位分離れた位置の正規パターン同志で連続パターンの消去を行うことができ、パターンの位置ズレを相殺することができるため、不正確なパターン消去による欠陥の誤検出を防ぐことができる。
【００４０】
速度ムラの周期ｖ／ｆが連続する正規パターンのピッチｐの整数倍にならない場合であっても、それにより生じるパターンのブレＢに対する欠陥パターンの大きさＡの比Ａ／Ｂが十分大きければ、欠陥の誤検出を招く恐れは少なく、この方法は被検査物のパターンの欠陥検出に十分有用である。
【００４１】
図６に示す例においては、駆動速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対して、周波数が４０Ｈｚ、すなわち速度ムラの周期が２．５ｍｍであり、連続パターンのピッチが０．５ｍｍであることから、ｉ＝２．５／０．５＝５となるので、５ピッチ分離れた端子同士でパターン消去を行う。なお、速度ムラの周期を基準に１周期分離れた端子同士でパターン消去を行う他、２周期、３周期分離れた端子同士でパターン消去を行ってもよく、さらに、０．５周期、１．５周期分離れた端子同士でパターン消去を行ってもよい。
【００４２】
この方法により、速度ムラによる位置ズレが相殺され、精密なパターン消去が可能になる。このようにして、連続パターンを消去した結果の図５（ｂ）に残る正規のパターン以外の形状を有する画像により、被検査物のパターンの欠陥検出を行う。
【００４３】
以上説明したようにあらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定し、この情報を利用して被検査パターンの画像処理を行う代わりに、検査カメラの駆動方向と平行な方向から得られるパターンを用いて画像処理を行うことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことも可能である。
【００４４】
そのような方法として、図２に示す従来のパターン検査装置を用いて被検査物の画像を取り込んだ後に、検査カメラを検査カメラの駆動方向と平行な方向に移動させ（図７中ａ方向）、あるいは被検査物を検査カメラの駆動方向と平行な方向に移動させ、再度被検査物の画像を取り込み、これらの画像間の差分を取り、さらに必要な画像処理を適切に施すことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことができる。
【００４５】
また、同様の原理を適用する方法として、被検査物の連続するパターンと直交する方向に検査カメラを駆動して被検査物の画像を取り込み、検査カメラを検査カメラの駆動方向と直交する方向に移動させ（図７中ｂ方向）、あるいは被検査物を検査カメラの駆動方向と直交する方向に移動させ、必要な回数だけ被検査物の画像を取り込み、これらの画像間の差分を取り、さらに必要な画像処理を適切に施すことにより、駆動軸の周期的な速度ムラの影響を除去して欠陥検出を行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接するパターン同士でパターン消去を行うのではなく、あらかじめ駆動軸の速度ムラの周期を測定し、速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いてパターン消去を行うことにより、正規のパターンの消去処理における速度ムラによる位置ズレが相殺され、精密なパターン消去が可能になる。
【００４８】
以上のように、本発明によれば、検査カメラの駆動軸の速度ムラの影響を排除することができ、液晶やプラズマ・ディスプレイ・パネルの電極パターン等の繰り返しパターンのパターン不良を高精度に検出できるパターン検査における画像処理方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るパターン検査における画像処理方法を示す図である。
【図２】従来のパターン検査装置の構造例を示す図である。
【図３】ラインセンサカメラによる画像取り込みの原理を示す図である。
【図４】プラズマ・ディスプレイ・パネルの背面板電極の概略図である。
【図５】電極のパターン消去の原理を示す模式図である。
【図６】電極パターンと速度ムラの周期を示す模式図である。
【図７】電極パターンとラインセンサカメラの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１ 被検査パネル
１０１ａ 検査対象となる連続パターン
１０２、２０２ ワークテーブル
１０３、２０３ 検査カメラ（ラインセンサカメラ）
１０４、２０４ Ｘ駆動軸
１０５ 位置測定センサ
２０５ Ｙ駆動軸
２０６ オートフォーカス軸
２０７ レビューカメラ
３０１ 画素
Claims (2)
- 同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物の上部もしくは下部のラインセンサカメラまたは前記被検査物を載置するワークテーブルを移動させる駆動軸を駆動して前記連続パターンの画像を取り込み、取り込んだ前記画像に基づいて前記連続パターンの異常や異物を検出するパターン検査における画像処理方法において、
前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、
前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記駆動軸によって前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させ、
取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対して、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行う、
ことを特徴とするパターン検査における画像処理方法。 - 同一のパターンの長手方向が互いに平行となるように連続して形成された連続パターンを有する被検査物を載置するワークテーブルと、
前記被検査物の上部または下部に配置されると共に前記連続パターンの画像を取り込むラインセンサカメラと、
前記ラインセンサカメラの検出ラインの方向を前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と平行に保ちつつ、前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルを前記連続パターンを構成するパターンの長手方向と直交する方向に移動させる駆動軸と、
前記駆動軸が駆動することで移動する前記ラインセンサカメラまたは前記ワークテーブルの速度ムラの周期をあらかじめ測定し、取り込んだ前記画像における前記連続パターンを構成する個別の処理対象パターンに対し、前記処理対象パターンを検出した位置と前記速度ムラの周期単位分離れた位置で検出したパターンを用いて画像処理を行って前記連続パターンの異常や異物を検出する検査部と、を備えた
ことを特徴とするパターン検査装置。
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