JP5511212B2 - 欠陥検出装置及び欠陥検出方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態は、欠陥検出装置102に関する。
図1は、第1実施形態の欠陥検出装置102の模式図である。欠陥検出装置102は、フラットディスプレイパネル用のガラス基板198の表面に形成された薄膜のパターンに含まれる欠陥を検出する。
図2は、ガラス基板198の平面図である。図2に示すように、ガラス基板198は、8個のパネル196が切り出される8個取り用のマザー基板である。パネル196の各々には、水平方向及び垂直方向に規則的に配列された表示画素パターンが形成された画素アレイ領域194と、不規則に配列された配線パターンが形成された周辺回路領域192とがある。
図3は、第1実施形態の欠陥検出部108のブロック図である。図3の各ブロックは、専用のハードウエアであってもよいし、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現されてもよい。欠陥検出部108は、被検査パターンを撮像した1個の被検査画像Objと参照パターンを撮像した2個の参照画像Rf1,Rf2とを比較し被検査パターンに含まれる欠陥を検出する。
「エッジ強度」とは、濃度値の変化の大きさをあらわす数値であり、エッジ部で大きな値となり、フラット部で小さな値となる。したがって、エッジ強度I(x,y)がエッジ強度閾値THI1を超える場合は画素PX(x,y)がエッジ部に属し、エッジ強度閾値THI1を超えない場合は画素PX(x,y)がフラット部に属すると判定される。(x,y)は、画像における画素の座標を表す。
被検査画像Obj用のエッジ強度算出部110は、被検査画像Objを構成する画素PXObj(x,y)におけるエッジ強度IObj(x,y)を算出し、第1の参照画像Rf1用のエッジ強度算出部112は、第1の参照画像Rf1を構成する画素PXRf1(x,y)におけるエッジ強度IRf1(x,y)を算出し、第2の参照画像Rf2用のエッジ強度算出部114は、第2の参照画像Rf2を構成する画素PXRf2(x,y)におけるエッジ強度IRf2(x,y)を算出する。
第1実施形態の特徴量A(x,y)は、エッジ部でエッジの方向に応じて100〜190となり、フラット部で0となる。特徴量A(x,y)がエッジ部で100〜190となることは必須ではないが、フラット部での値(0)とエッジ部での下限値(100)との差(100-0=100)が、エッジ部での上限値(190)と下限値(100)との差(190-100=90)よりも大きいことが望ましい。これにより、エッジ部同士で特徴量A(x,y)を比較した場合よりもエッジ部とフラット部とで特徴量A(x,y)を比較した場合の方が特徴量A(x,y)の差が大きくなるので、欠陥が確実に検出される。
特徴量A(x,y)の算出の基礎となる範囲に含まれる画素の濃度値から算出した水平方向のエッジ強度HI(x,y)及び垂直方向のエッジ強度VI(x,y)のうちの最大値が閾値THI2を超える場合には、適切な特徴量A(x,y)が算出されるが、超えない場合には、適切な特徴量A(x,y)が算出されない。このため、超えない場合は、水平方向のエッジ強度HI(x,y)及び垂直方向のエッジ強度VI(x,y)のうちの最大値が閾値THI2を超え、適切な特徴量A(x,y)が得られるようになるまで、特徴量A(x,y)の算出の基礎となる範囲が拡大される。これにより、エッジが鋭い場合には狭い範囲に含まれる画素の濃度値から特徴量A(x,y)が精度良く算出され、エッジが鈍い場合には広い範囲に含まれる画素の濃度値から特徴量A(x,y)が感度良く算出される。
被検査画像Obj用の特徴量算出部116は、被検査画像Objを構成する画素PXObj(x,y)における特徴量AObj(x,y)を算出し、第1の参照画像用Rf1の特徴量算出部118は、第1の参照画像Rf1を構成する画素PXRf1(x,y)における特徴量ARf1(x,y)を算出し、第2の参照画像用Rf2の特徴量算出部120は、第2の参照画像Rf2を構成する画素PXRf2(x,y)における特徴量ARf2(x,y)を算出する。
被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用のエッジ強度判定部124は、被検査画像Obj用のエッジ強度算出部110により算出されたエッジ強度IObj(x,y)及び第1の参照画像Rf1用のエッジ強度算出部112により算出されたエッジ強度IRf1(x,y)が条件を満たすか否かを判定する。
被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用の特徴量差判定部128は、被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用のエッジ強度判定部124により条件が満たされたと判定され、被検査画像Obj用の特徴量算出部116により算出された特徴量AObj(x,y)と第1の参照画像Rf1用の特徴量算出部118により算出された特徴量ARf1(x,y)との差の絶対値が特徴量差閾値THAを超え、被検査画像Objと第1の参照画像Rf1とでエッジ方向が異なる場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素と判定する。
図7及び図8は、特徴量の差による欠陥の検出の利点を説明する図である。図7及び図8は、それぞれ、被検査画像Obj及び参照画像Rfの一部を示すが、被検査画像Objでは左側領域184よりも右側領域182の方が明るくなっており、参照画像Rfでは右側領域178よりも左側領域180の方が明るくなっている。このような濃度値の逆転は、薄膜の膜厚・材質・積層された層の相互の関係等、照明光の光量・波長等の影響により、ガラス基板198に形成された薄膜のパターンからの光が複雑な干渉を伴うことにより起こる。
被検査画像Obj用の平滑化部132は、被検査画像Objを平滑化し、第1の参照画像Rf1用の平滑化部134は、第1の参照画像Rf1を平滑化し、第2の参照画像Rf2用の平滑化部136は、第2の参照画像Rf2を平滑化する。
AND演算部138は、被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用の特徴量差判定部128により画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定され、かつ、被検査画像Objと第2の参照画像Rf2との比較用の特徴量差判定部130により画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定された場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素と判定する。このように2個以上の参照画像との比較の結果として画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定された場合に画素PXObj(x,y)を欠陥画素と判定するようにすれば、一の参照パターンに欠陥が含まれても他の参照パターンに欠陥が含まれなければ、一の参照パターンに含まれる欠陥に起因して欠陥を検出することがないので、欠陥を誤って検出することがさらに少ない。なお、この2個以上の参照画像との比較の結果として画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定された場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素とする判定には、例えば、特徴量差判定部を3個以上設け、3個以上の全ての特徴量差判定部により画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定された場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素とする判定や、3個以上の特徴量差判定部のうち2個の特徴量差判定部により画素PXObj(x,y)が欠陥画素と判定された場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素とする判定も含まれる。
サイズフィルタ部140は、画素PXObj(x,y)を含む判定対象範囲に含まれる欠陥画素の数が閾値以上である場合に画素PXObj(x,y)を欠陥画素と判定する。これにより、ノイズの影響を受けにくくなるので、欠陥を誤って検出することがさらに少ない。
第2実施形態は、第1実施形態のエッジ強度判定部124,126及び特徴量差判定部128,130に代えて判定のための処理を行うエッジ強度判定部224,226、特徴量差判定部228,230及びエッジ強度差判定部242,244に関する。
被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用のエッジ強度判定部224も、第1実施形態のエッジ強度判定部124と同様に、エッジ強度IObj(x,y)及びエッジ強度IRf1(x,y)が条件を満たすか否かを判定する。
被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用の特徴量差判定部228も、第1実施形態の特徴量差判定部128と同様に、エッジ強度判定部224により条件が満たされたと判定され、特徴量IObj(x,y)と特徴量IRf1(x,y)との差の絶対値が特徴量差閾値THAを超える場合に、画素PXObj(x,y)を欠陥画素と判定する。
被検査画像Objと第1の参照画像Rf1との比較用のエッジ強度差判定部242は、エッジ強度判定部224により条件が満たされなかったと判定された場合に、被検査画像Objの画素PXObj(x,y)と比較される参照画像Rf1の画素PXRf1(x,y)をゆすらせ範囲内でゆすらせる「ゆすらせ比較」を行う。
第3実施形態は、第1実施形態の特徴量に代えて採用される特徴量に関する。
この発明は詳細に説明されたが、上述の説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得る。
108 欠陥検出部
110,112,114,224,226 エッジ強度算出部
116,118,120 特徴量算出部
124,126 エッジ強度判定部
128,130,228,230 特徴量差判定部
132,134,136 平滑化部
138 AND演算部
140 サイズフィルタ部
242,244 エッジ強度差判定部
Claims (9)
- 第1のパターンを撮像した第1の画像と第2のパターンを撮像した第2の画像とを比較し第1のパターンに含まれる欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
第1の画像を構成する第1の画素におけるエッジ強度を算出する第1のエッジ強度算出部と、
第2の画像を構成する第2の画素におけるエッジ強度を算出する第2のエッジ強度算出部と、
第1の画像を構成する第1の画素におけるエッジの方向を角度で表現しエッジの方向に応じた数値である特徴量を算出する第1の特徴量算出部と、
第2の画像を構成する第2の画素におけるエッジの方向を角度で表現しエッジの方向に応じた数値である特徴量を算出する第2の特徴量算出部と、
前記第1のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度及び前記第2のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度が条件を満たすか否かを判定するエッジ強度判定部と、
前記エッジ強度判定部により条件が満たされたと判定され、前記第1の特徴量算出部により算出されたエッジの方向に応じた数値である特徴量と前記第2の特徴量算出部により算出されたエッジの方向に応じた数値である特徴量との差の絶対値が閾値を超える場合に第1の画素を欠陥を撮像した欠陥画素と判定する特徴量差判定部と、
を備え、
前記第1の特徴量算出部及び前記第2の特徴量算出部は、特徴量の算出の基礎となる範囲に含まれる画素の濃度値から算出したエッジ強度が閾値を超えない場合に特徴量の算出の基礎となる範囲を拡大する、
欠陥検出装置。 - 請求項1の欠陥検出装置において、
前記エッジ強度判定部は、前記第1のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度及び前記第2のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度の少なくとも片方が閾値を超える場合に条件を満たすと判定し、
前記特徴量差判定部は、前記第1の特徴量算出部により算出された1個の第1の画素における特徴量と前記第2の特徴量算出部により算出された比較対象範囲内にある2個以上の第2の画素の各々における特徴量との差の絶対値の最小値が閾値を超える場合に第1の画素を欠陥画素と判定する、
欠陥検出装置。 - 請求項1の欠陥検出装置において、
前記エッジ強度判定部は、前記第1のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度及び前記第2のエッジ強度算出部により算出されたエッジ強度の両方が閾値を超える場合に条件を満たすと判定し、
前記特徴量差判定部は、前記第1の特徴量算出部により算出された1個の第1の画素における特徴量と前記第2の特徴量算出部により算出された比較対象範囲内にある2個以上の第2の画素の各々における特徴量との差の絶対値の最小値が閾値を超える場合に第1の画素を欠陥画素と判定し、
前記エッジ強度判定部により条件が満たされなかったと判定され、前記第1のエッジ強度算出部により算出された1個の第1の画素におけるエッジ強度と前記第2のエッジ強度算出部により算出された比較対象範囲内にある2個以上の第2の画素の各々におけるエッジ強度との差の絶対値の最小値が閾値を超える場合に第1の画素を欠陥画素と判定するエッジ強度差判定部、
をさらに備える欠陥検出装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかの欠陥検出装置において、
2個以上の第2の画像との比較の結果として第1の画素が欠陥画素と判定された場合に第1の画素を欠陥画素と判定する論理積演算部、
をさらに備える欠陥検出装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかの欠陥検出装置において、
注目画素を含む判定対象範囲に含まれる欠陥画素の数が閾値を超える場合に注目画素を欠陥画素と判定するサイズフィルタ部、
をさらに備える欠陥検出装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかの欠陥検出装置において、
エッジ強度及び特徴量の算出に先立って第1の画像を平滑化する第1の平滑化部と、
エッジ強度及び特徴量の算出に先立って第2の画像を平滑化する第2の平滑化部と、
をさらに備える欠陥検出装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかの欠陥検出装置において、
前記第1の特徴量算出部及び前記第2の特徴量算出部は、水平方向のエッジ強度に対する垂直方向のエッジ強度の比を引数とするアークタンジェントの戻り値に基づいて特徴量を算出する、
欠陥検出装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかの欠陥検出装置において、
前記第1の特徴量算出部及び前記第2の特徴量算出部は、相関係数が最も高い形状カーネルを複数の形状カーネルの中から特定し、特定した形状カーネルに割り当てられている値を特徴量とする、
欠陥検出装置。 - 第1のパターンを撮像した第1の画像と第2のパターンを撮像した第2の画像とを比較し第1のパターンに含まれる欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
(a) 第1の画像を構成する第1の画素におけるエッジ強度を算出する工程と、
(b) 第2の画像を構成する第2の画素におけるエッジ強度を算出する工程と、
(c) 第1の画像を構成する第1の画素におけるエッジの方向を角度で表現しエッジの方向に応じた数値である特徴量を算出する工程と、
(d) 第2の画像を構成する第2の画素におけるエッジの方向を角度で表現しエッジの方向に応じた数値である特徴量を算出する工程と、
(e) 前記工程(a)により算出されたエッジ強度及び前記工程(b)により算出されたエッジ強度が条件を満たすか否かを判定する工程と、
(f) 前記工程(e)により条件が満たされたと判定され、前記工程(c)により算出されたエッジの方向に応じた数値である特徴量と前記工程(d)により算出されたエッジの方向に応じた数値である特徴量との差の絶対値が閾値を超える場合に第1の画素を欠陥を撮像した欠陥画素と判定する工程と、
を備え、
前記工程(c)及び前記工程(d)は、
特徴量の算出の基礎となる範囲に含まれる画素の濃度値から算出したエッジ強度が閾値を超えない場合に特徴量の算出の基礎となる範囲を拡大する、
欠陥検出方法。
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