JP6100246B2 - 全原画像を使用した欠陥検出システムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年６月７日出願の米国特許出願第１３／１５５，１８６号に関連し、その優先権を主張する。

本出願は、米国指定に基づいて、前述の米国特許出願第１３／１５５，１８６号の継続出願である。

本発明は、一般的に電子装置の電気検査分野に関し、特に液晶（ＬＣ）表示装置および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、当該検査および欠陥検出に使用されるシステム、並びにかかるシステムにおける画像処理技法に関する。

液晶表示（ＬＣＤ）パネルは、電場依存光変調特性を示す液晶を含む。液晶表示パネルは、ファクス装置、携帯電話、タブレット型およびラップトップ型コンピュータ画面、大型画面、高画質テレビなど多種多様な装置において、画像および他の情報を表示するために最も頻繁に使用される。アクティブマトリックス（ＬＣＤ）パネルは、いくつかの機能層からなる複層構造体で、該機能層は、１つまたは複数の偏光膜と、薄層トランジスタ、記憶キャパシタ、画素電極および相互接続配線を含むＴＦＴガラス基板と、ブラックマトリックス、カラーフィルタおよび透明共通電極を含むカラーフィルタガラス基板と、ポリイミド製の配向膜と、適切なＬＣＤセルの厚さを維持するためのプラスチック／ガラス・スペーサーを含む実際の液晶素材とを含んでなる。

ＬＣＤパネルは、収率を最大にするため、クリーンルーム環境の下、厳格に管理された条件下で製造される。しかし、かかるＬＣＤは、組み立て製品中の製造欠陥の故に、破棄しなければならないのもある。

ＬＣＤの製造収率を改善するため、ＬＣＤパネルの製造プロセスで、複数の検査および修理工程が実施される。その中で最も重要な検査の一つは、ＴＦＴアレイ製造プロセスの終わりに行われる電気検査工程であるアレイ試験である。

現在ＬＣＤ製造業者に入手可能なアレイ試験用の従来技術がいくつか市販されているが、その中で最もよく使用されているのが、例えば特許文献１（参照によりその全体が本明細書に援用される）に記載されているような電気光学トランスデューサ（モデュレータ）である。このタイプの最も典型的なＬＣＤ検査装置は、米国カリフォルニア州サンホセ市にあるオルボテック社のフォトンダイナミックス社から入手可能なアレイチェッカーである。特に、前述のアレイチェッカー検査システムには「ＶＯＬＴＡＧＥ ＩＭＡＧＩＮＧ（登録）」と呼ばれる方法が使用されているが、このシステムには、個々のＴＦＴアレイ画素の電圧を測定するように構成された反射型液晶ベースのモデュレータが用いられる。アレイチェッカーによるＴＦＴアレイの検査時に、駆動電圧パターンが試験中のＴＦＴパネルに適用され、その結果得られるパネル画素電圧は、前述の電気光学モデュレータを試験中のＴＦＴアレイの近く（通常約５０ミクロン）に配置しそれを高圧方形波電圧パターンの影響下に置くことによって測定される。例えば、モデュレータに適用される高圧方形波の振幅は３００ボルト、周波数は６０ヘルツである。試験中のＴＦＴアレイ画素への近接により適用駆動電圧で検査システムの電気光学モデュレータ全体に形成される電気ポテンシャルは、該モデュレータ中の液晶の電場依存空間配向を変化させることにより、モデュレータ全体に亘って局所的にその光透過を変化させる。つまり、モデュレータの光透過が、それに近接したアレイ画素の電圧を代表するものとなる。モデュレータの透過変化を捕えるために該モデュレータは光パルスで照射され、パネル電圧下にある該モデュレータから反射された光は、電圧画像光学サブシステム（ＶＩＯＳ）カメラ上に像を結び、該カメラはその結果得られた画像を捕獲しディジタル化する。前述の光パルスの継続期間は、例えば、１ミリ秒である。原電圧画像のＬＣＤピクセルマップへの変換並びに該マップを使った欠陥検出のための典型的なシステムおよび方法が、特許文献２に記載されている（参照によりその全体が本明細書に援用される）。

米国特許第４，９８３，９１１号 米国特許第７，２１２，０２４号

電圧撮像に基づく現在の欠陥検出方法はいわゆる電圧マップを使用するが、これは前述の電気光学モデュレータおよびＶＩＯＳカメラによって作製されたオリジナル画像のダウンサンプリング版である。ダウンサンプリングは慣例上パネルのＬＣＤピクセルのサイズ、位置および外形に基づいて行われ、その結果得られる欠陥検出の正確性は、検査システムの光学較正の不正確さ並びにガラス回転誤差、システムステージドリフトなどの他の誤差によって大幅に損なわれる。

本発明の方法は、ＰＣＢ、半導体回路（例えばウェーハ上の半導体回路）、特にＬＣＤおよびＯＬＥＤ ＴＦＴアレイを含む電子回路の従来の検査技法に関連する上記の問題および他の問題の１つまたは複数を実質的に不必要にする方法およびシステムに関する。

本発明の一つの態様によれば、周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する装置が提供される。本発明の装置は、該電子回路の画像を取得するためのカメラと、処理ユニットおよび記憶装置を有する画像処理システムとを含む。画像処理システムは、カメラから電子回路の画像を受信し、少なくとも電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって電子回路の受信画像の対角線シフトを実行することにより、電子回路のシフトした画像を作成し、電子回路画像および電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別し、識別された欠陥候補の近くに欠陥を含まない画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って電子回路の領域の局所欠陥フリー参照（金色）画像を１つまたは複数計算し、計算された電子回路の金色画像および欠陥候補を含む電子回路の画像領域を用いて、電子回路の欠陥の存在を決定するように構成されている。

本発明の別の態様によれば、周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する方法が提供される。本発明の方法は、カメラを使って電子回路の画像を取得することと、少なくとも電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって電子回路の取得画像の対角線シフトを実行することにより、電子回路のシフトした画像を作成することと、電子回路画像および電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別することと、識別された欠陥候補の可能な限り最も近くに画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って電子回路の領域の局所金色画像を１つまたは複数計算することと、当該電子回路の計算された金色画像および欠陥候補を含む電子回路の画像領域を用いて、電子回路の欠陥の存在を決定することとを含む。前述の最後の３つの工程は、１つまたは複数の処理ユニットおよび記憶装置を含む画像処理システムによって実行される。

本発明のさらに別の態様によれば、一セットの命令を実施可能なコンピュータ読取可能媒体が提供され、前述の命令は、画像処理システムの１つまたは複数の処理ユニットによって実行される場合に、周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する方法をその１つまたは複数の処理ユニットに実行させる。本発明の方法は、カメラを使って電子回路の画像を取得することと、少なくとも電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって電子回路の取得画像の対角線シフトを実行することにより、電子回路のシフトした画像を作成することと、電子回路画像および電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別することと、識別された欠陥候補の可能な限り最も近くに画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って電子回路の領域の局所金色画像を１つまたは複数計算することと、当該電子回路の計算された１つまたは複数の局所金色画像および欠陥候補を含む電子回路の画像領域を用いて、電子回路の欠陥の存在を決定することとを含む。前述の３つの工程は、前述の１つまたは複数の処理ユニットおよび記憶装置を含む画像処理システムによって実行される。

前述の装置は、電子回路の近くに配置された電気光学トランスデューサを含んでもよく、その場合、電子回路の電圧画像は、当該電気光学トランスデューサを撮像することによりカメラ上に取得される。

さらなる改善は、撮像経路の欠陥を位置決めし、電圧画像に決定された欠陥に対して当該位置決めされた撮像経路の欠陥をクロスチェックすることにより、撮像経路欠陥に対応する前記電圧画像の領域を前記電子回路の欠陥検出から除外することを含んでもよい。

さらなる改善は、モデュレータの較正画像をローパスフィルタ（例えばガウスフィルタ）を使って畳み込むことにより畳み込み較正画像を取得し、較正画像と畳み込み較正画像の絶対値差分を計算することにより差分画像を取得し、さらに差分画像を二値化することによって位置決めされる撮像経路欠陥を含んでもよい。

さらなる改善は、電子回路の画像および電子回路の対角線シフトした画像を差し引き、結果的に得られた差分画像を二値化することにより欠陥候補を識別することを含んでもよい。

さらなる改善は、二値化する前に結果的に得られた差分画像をローパスフィルタ（例えばガウスフィルタ）を使って畳み込み、当該畳み込み差分画像について二値化操作を行うことを含んでもよい。

さらなる改善は、電子回路の領域の計算された局所欠陥フリー参照（金色）画像を１つまたは複数使って、欠陥候補の周りの対象画像領域を二値化することにより、電子回路の欠陥を決定することを含んでもよい。

さらなる改善は、欠陥候補の周りの対象画像領域と電子回路の領域の計算された局所金色画像との間の差分を閾値で比較することにより、電子回路の欠陥を決定することを含んでもよい。

さらなる改善は、欠陥候補の周りの対象画像領域を、最小強度値を含む第一の計算された金色画像および最大強度値を含む第二の計算された金色画像と比較することにより、電子回路の欠陥を決定することを含んでもよく、その場合、最小および最大は金色画像の複数例について決定される。

本発明に関する追加の態様は、部分的には以下の記載で説明されるし、一部は以下の記載から明白であり、あるいは本発明の実践によって学習できる。本発明の態様は、種々の要素および種々の要素の組み合わせ並びに以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲で特に指摘された態様により実現および達成できる。

前述の説明並びに以下の説明はともに例示および説明目的だけのためであり、審査請求されている発明またはその応用を如何なる形でも制限するものではないことは理解されるべきである。

本明細書に編入されその一部を構成する添付の図面は本発明の実施態様を例示するものであり、本明細書の記載とともに、本発明の技法の原理を説明するものである。特に以下を参照されたい。
図１は、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様による、原電圧画像欠陥検出アルゴリズムの例示的なフローチャートを示す。 図２は、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様による、欠陥候補検出の例示的な説明を提供する。 図３は、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様による、最終的欠陥検出および特徴抽出の例示的な説明を提供する。 図４は、本発明の画像処理方法を実施するためのコンピュータ化された画像処理システムの例示的な実施態様を示す。

以下の詳細な説明に於いて添付の図面が参照されるが、同一の機能要素には同一の参照番号が付される。当該添付図面は本発明の原理と矛盾しない特定の実施態様および実施を図示したものであり、それらを限定的に示すものではない。かかる実施は、当業者が本発明を実践できるように十分詳細に記述したものであり、他の実施も活用できること並びに本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、種々の要素の構造的変更および／または代替を行うことができることは理解されるべきである。従って、以下の詳細な説明は、限定的に解釈されるべきではない。加えて、記載されている本発明の種々の実施態様は、汎用コンピュータで実行されるソフトウェア形態、専用のハードウェア形態あるいはソフトウェアとハードウェアの組み合わせの形態で実施可能である。

本発明の種々の態様は、検査システムにおける光学的較正の不正確さなどの要因並びにガラス回転誤差、システムステージドリフトなどの他の誤差の影響を受けていない、ＬＣＤパネルの欠陥検出のためのシステムおよびそれに関連した方法を提供する。その結果、本発明の種々の実施態様による検査システムおよび方法は、電圧マップに基づく対応する従来の方法よりも優れた欠陥検出性能を提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、欠陥検出はＶＩＯＳカメラ原画像から行われ、それには較正、測定および電圧画像が含まれる。電圧画像は、（前述の米国特許第７，２１２，０２４号に記載される従来の検出方法のような）ＬＣＤ座標系への基準化を行うことなく、較正画像および測定画像から計算される。ＬＣＤ欠陥検出から除外する必要のある、モデュレータの損傷部分を代表する較正画像部分は、公知の画像非均一検出方法のいずれかによって識別される。

本発明の態様は、オリジナルな較正画像とガウスフィルタまたは他のローパスフィルタによる上記画像の畳み込みの結果との間の差分の絶対値を二値化する方法を利用する、システムおよび方法を提供する。本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、ＶＩＯＳカメラ画像の可能なＬＣＤ欠陥部分は、限定されないが、ドット、ドットのクラスタ、線、斑欠陥などを含むが、以下の本発明の工程（本発明の概念の１つまたは複数の実施態様に従って、原電圧画像欠陥検出アルゴリズムの例示フローチャート１００を例示する図１との関連で記載される）の１つまたは複数を使って識別および分類される。

本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、ステップ１０４で、前述のＶＩＯＳカメラによる電圧画像が検査対象装置の正確に一つの繰り返し可能要素の対角線サイズによって対角線的にシフトされるが、そのシフトは、上記一つの繰り返し可能要素のそれぞれの幅と高さによる上記画像の横的および縦的シフトの組み合わせに等しい。本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、電圧画像は、原測定画像１０２を原較正画像１０１で標準化（分割）することによって、ステップ１０３で測定される。

本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、前述の一つの繰り返し可能要素は、検査される電子装置の構造次第であるが、単一のＬＣＤ画素であってもよく、あるいは電気的および／または幾何学的繰り返し単位が単一画素より大きい場合にはＬＣＤ画素群であってもよい。注意すべき点として、本発明の概念はＬＣＤ画素による電子装置の検査に限定されるものではないので、検査対象の電子装置のタイプおよび特性次第であるが、前述の繰り返し可能要素はその装置の繰り返し構造のいずれであってもよい。同様に、本発明の概念は、正確に一つの繰り返し可能要素の対角線サイズによって電圧画像を対角線シフトすることにのみ限定されるものではない。１つまたは複数の実施態様では、画像は、繰り返し可能要素の第一数によって横的にシフトし、繰り返し可能要素の第二数によって縦的にシフトしてもよく、その場合、繰り返し可能要素の第一数および第二数は、ゼロを含む整数であってよい。従って、本発明に関して使用される場合、対角線という用語はかかるシフトの全てを含むものである。また、前述のシフトは、一つの対角線運動によって達成してもよく、あるいは横的運動と縦的運動の継続運動（順番は問わない）によって達成してもよい。

注意すべき点として、ほとんどの画像検査システムでは、ＶＩＯＳカメラによって生成される電圧画像における撮像ＬＣＤ画素のピッチは、当該電圧画像を生成するのに使用されるＶＩＯＳセンサーの画素サイズの整数倍ではない。従って、本発明の１つまたは複数の実施態様によれば、上述の対角線画像シフトは、当業者に公知の方法を使ってサブピクセルの正確度で実行されるべきである。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、電圧画像のシフトされたコピーは、図１のステップ１０５で、オリジナルな電圧画像から差し引かれる。当業者に認識されているように、オリジナルの画像から対角線的にシフトした電圧画像を前述のように差し引けば、結果的に得られる画像から、電圧画像の繰り返し（周期的）特徴、例えばＬＣＤ画素およびそれに接続した駆動ラインやアドレス（データおよびゲート）線の繰り返し（周期的）特徴によって引き起こされるシグナルを効果的に除去し、非周期的な欠陥によって生じる強力なシグナルを残すことが出来る。当業者に認識されているように、画像は一つの周期的要素の対角線サイズにより正確にシフトされるので、検査対象の装置の周期的特徴は、オリジナルな電圧画像とシフトされた電圧画像の両方の実質的に同じ場所に、実質的に同じシグナルを生成する。実質的に同じ周期的シグナルは前述の二つの画像で重なり合っているので、前述の二つの画像を差し引けば、周期的シグナルは互いに相殺される。一方、非周期的特徴、例えば欠陥は、シフトや差し引きでは互いに相殺されないので、結果的に得られる画像に反対の極性を有する二つのアーチファクトが得られる。非周期的特徴（欠陥候補のブロッブおよびその複写）から得られる前述の二つのアーチファクトは、図２の符号４で示されるように、画像シフトを示すベクトルによって互いに置き換えられる（ここで図２は、本発明の欠陥候補検出技法の一つの実施態様を例示している）。図２において、大きい長方形１は試験対象のパネルのＬＣＤの画素を示し、小さい正方形２はＶＩＯＳカメラの画素を示し、線４は結果的に得られる画像の同一画素を接続する。領域３は、欠陥候補のブロッブと対角線的にシフトされたその複写を描いている。

さらに注意すべき点として、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様による対角線的画像シフトは、単一のシフトによって、電圧画像の中の縦的（横的）ライン欠陥を含むあらゆる可能な欠陥領域、すなわち、もし縦的（横的）画像シフトだけを実行したならば検出されないようなあらゆる可能な欠陥領域の検出を可能にする。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、前述の画像差し引き操作を行った後、結果的に得られる差分画像は、図１のステップ１０６において、当業者に公知の技法に従いガウスフィルタまたは他のローパスフィルタを使って該差分画像の畳み込みを行うことにより、滑らかにされる。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、画像畳み込み操作の後、ステップ１０７において、可能な欠陥（欠陥ブロッブ候補１０８）に対応する画素ブロッブがステップ１０６で得られた畳み込み画像／フィルタされた画像の絶対値を二値化することにより検出される。注意すべき点として、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、本操作で使用される閾値は、欠陥候補検出の選択性および特定性を確実なものとするため、実験によって選択される。別の実施態様によれば、閾値は反復的アルゴリズムを使って自動的に決定してもよい。当業者には認識されていることであるが、一般的に、閾値は検査対象の電子装置の設計および特性並びに顧客の要求に依存する。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、本発明技法の次の段階は、欠陥検出および分類のための特性抽出である。具体的には、図１のステップ１０９において、実際の欠陥およびその対角線的にシフトされたコピーを示す各候補ブロッブ対に関して、そのブロッブ対を含む対象領域（ＲＯＩ）が作成される。一つの例示的なＲＯＩは図３に図示されており、その図では符号７で示される。本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、ＲＯＩのサイズは、上述のＶＩＯＳカメラの画素サイズの整数倍である。

加えて、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、前述のステップ１０９は局所欠陥フリー参照画像（本明細書では金色画像と呼ばれる）の生成に関係している。この目的のために、本発明のシステムは、欠陥ブロッブ候補を全く含まず、分析対象の欠陥ブロッブ候補を含むＲＯＩに最も近接した１つまたは複数の領域（タイル）を原電圧画像に位置決めする。本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、欠陥を全く含まず分析対象の欠陥に最も近接した位置にある原電圧画像の１つまたは複数の領域（タイル）を使って、１つまたは複数の金色画像が作成される。金色画像の構築にとって役に立つ原画像の例示的領域（タイル）が図３に例示されており、その図において符号５で示されている。

換言すると、本発明のシステムは、金色画像の構築のために、分析対象の欠陥候補ブロッブを含むＲＯＩ（タイル）と同じ構造およびサイズを有する歪みのない（欠陥のない）同等の局所画像部を選択する。本発明の概念の種々の例示的な実施態様によれば、金色画像の構築のために、合計で９、２５あるいは他の数のタイルが選択される。図３に示されるように、一つの例示的な構成において、本発明のシステムの１つまたは複数の実施態様は、欠陥候補を含むタイルの近くに、欠陥候補タイルに対してステップＫ*Ｎ*ＰｉｔｃｈＸおよびＬ*Ｍ*ＰｉｔｃｈＹでＸおよびＹ方向にシフトしたＰｘＳ近傍タイルのマトリックスを作成するように機能する（ここで、Ｋは１からＰまでの整数、Ｌは１からＳまでの整数、ＭおよびＮはそれぞれＸおよびＹ方向において欠陥候補タイルでカバーされるＬＣＤ画素の数、ＰｉｔｃｈＸおよびＰｉｔｃｈＹは、それぞれＸおよびＹ方向における検査対象電子回路の構造周期性である）。本発明の概念の種々の例示的な実施態様によれば、マトリックスのサイズは３ｘ３または５ｘ５であり得る。しかし、当業者が認識しているように、本発明は上述のマトリックスサイズに限定されるものでも、他の如何なるマトリックスサイズに限定されるものでもない。事実、本発明のシステムは、適切な数であれば、近傍タイルをいくつでも使用できる。

加えて、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、本発明のシステムは、欠陥タイルと同じサイズの正確な近傍タイルのコピーを作成するため、サブピクセルの正確さでタイル画像コピーを実行するように構成されている。作成された各タイルの各センサー画素は、欠陥タイルの画素と同じ局所座標を周期的ＬＣＤ構造に示す。本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、最終的な局所金色画像は、ＰｘＳ識別タイル画像の平均として計算される。当業者に認識されているように、計算された金色画像は、欠陥候補タイル（ＲＯＩ）近傍の平均非欠陥タイル機能からの画像シグナルを表す。平均非欠陥タイル機能からのかかる画像シグナルは、欠陥検出および欠陥候補タイルの分類において、バックグラウンドシグナルを構成する。注意すべき点として、金色画像構築のための候補タイルは、照明の非均一性や光学的歪み等の緩慢に（徐々に）変化する影響を排除するため、欠陥候補タイル（ＲＯＩ）近傍から選択すべきである。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、作成された金色画像は、欠陥ブロッブの正確な検出および検出された欠陥の特性の計算のために、図１のステップ１１０で用いられる。本発明の概念の１つまたは複数の例示的な実施態様によれば、欠陥ブロッブは、欠陥候補を含むタイルを示す画像と金色画像との間の相対的差を計算し、上記差分を閾値と比較することにより決定される。具体的には、一つの実施例では、欠陥候補タイル（ＲＯＩ）の座標（ｉ，ｊ）を有するＶＩＯＳカメラ画素は、欠陥候補タイルの上記座標を有する画素の強度と、対応する金色画像タイル強度によって標準化された金色画像との差分の絶対値が予め決定された閾値よりも大きい場合には、実際の欠陥ブロッブに属すると決定される。それ以外、画素（ｉ，ｊ）は欠陥なしと見なされる。

注意すべき点として、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、本操作で使用される前述の閾値は、欠陥候補検出の選択性および特定性の両方を確実なものとするため、実験によって選択される。別の実施態様によれば、閾値は反復的アルゴリズムを使って自動的に決定してもよい。当業者には認識されていることであるが、一般的に、閾値は検査対象の電子装置の設計および特性並びに顧客の要求に依存する。

本発明の概念の代替的な１つまたは複数の実施態様によれば、実際の欠陥ブロッブの検出は以下の方法に従って行われる。注意すべき点として、ＬＣＤ画素構造の設計上の特徴の故に、異なるＬＣＤ画素の画像における同じＶＩＯＳセンサー画素の強度は、ＬＣＤ画素の画像次第で大幅に変化する場合がある。従って、本発明のシステムは、選択されたＰｘＳ非欠陥（バックグラウンド）タイトルに対応する各ＶＩＯＳカメラ画素の強度に関する前述のＰｘＳサンプルマトリックスに基づいて、二つの金色タイル画像を作成するように構成されている。一つの作成された金色画像は、各ＶＩＯＳセンサー画素の最小強度値を含む。一方、もう一つの作成された画像は各ＶＩＯＳセンサー画素の最大強度値を含む。前述の二つの作成された金色画像は、欠陥タイル検出のための二値化間隔として、本発明のシステムによって使用される。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、二値化は、以下のアルゴリズムを用いて達成される。具体的には、欠陥候補タイル（ＲＯＩ）の座標（ｉ，ｊ）を有するＶＩＯＳカメラ画素は、ＤｅｆｅｃｔＴｉｌｅＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（ｉ，ｊ）＞ＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭａｘ（ｉ．ｊ）*（１＋ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＨｉｇｈ）またはＤｅｆｅｃｔＴｉｌｅＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（ｉ，ｊ）＜ＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭｉｎ（ｉ．ｊ）*（１−ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＬｏｗ）ならば、実際の欠陥ブロッブに属すると決定される。それ以外、画素（ｉ，ｊ）は欠陥なしと見なされる。上述の式において、ＤｅｆｅｃｔＴｉｌｅＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（ｉ，ｊ）は欠陥候補タイルにおける（ｉ．ｊ）ＶＩＯＳカメラ画素の強度であり、ＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭａｘ（ｉ．ｊ）およびＩｎｔｅｎｓｉｔｙＭｉｎ（ｉ．ｊ）は上述の二つの作成された金色画像における（ｉ．ｊ）ＶＩＯＳカメラ画素の強度に対応する。本発明の概念の１つまたは複数の例示的な実施態様によれば、上と下の閾値（ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＨｉｇｈおよびＴｈｒｅｓｈｏｌｄＬｏｗ）は異なっている。代替の実施態様では、上述の閾値は同じである。

再び、注意すべき点として、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、本操作で使用される前述の閾値は、欠陥候補検出の選択性および特定性の両方を確実なものとするため、実験によって選択される。別の実施態様によれば、閾値は反復的アルゴリズムを使って自動的に決定してもよい。当業者には認識されていることであるが、一般的に、閾値は検査対象の電子装置の設計および特性並びに顧客の要求に依存する。

注意すべき点として、本発明の概念の１つまたは複数の実施態様による欠陥ブロッブ検出のための上記二番目の例示方法は、電圧画像の強度が重大な非均一性を示している場合に、例えばＬＣＤ領域次第でＶＩＯＳカメラ画素の強度を大幅に変化させる可能性のある、ゲートまたはデータ線に対応する領域において、より有効に機能する。

図３は、本発明の概念の実施態様による最終的な欠陥検出および特徴抽出を例示的に示したものである。大きい長方形５は、欠陥候補タイル７に近傍する九つの選択されたタイルを示しており、該欠陥候補タイルは、符号８で示される欠陥ブロッブを有する欠陥画素を含んでいる。選択されたタイル５は、上述の技法による金色画像の構築に使用できる。

本発明の概念の１つまたは複数の実施態様によれば、電気光学モデュレータ、センサーおよび光学機器の不完全さ並びに検査対象の基板を積載するチャックの凹凸（我々はかかる不完全さを総称して「撮像経路欠陥」と呼ぶ）に起因する誤検出欠陥を排除するため、ステップ１１２−１１５で原較正画像１０１を処理し、かかる不完全さを識別および分離する。具体的には、図１のステップ１１２において、原較正画像１０１は、当業者に公知の技法に従い、ガウスフィルタまたは他のローパスフィルタで較正画像を畳み込むことにより滑らかにされる。ステップ１１３で、オリジナルな較正画像とフィルタされた較正画像との絶対値差分が計算される。ステップ１１４で、この差分が予め決められた閾値と比較される。この比較によって、ステップ１１５で、撮像経路欠陥が識別される。最後にステップ１１１で、上述の電圧画像欠陥検出方法に従って識別された欠陥を、分離された撮像経路欠陥領域に対してクロスチェックするが、かかる領域に含まれる欠陥は画像経路の不完全さに起因している可能性があるので、それらを無視する。

本発明の概念の１つまたは複数の例示的な実施態様によれば、撮像経路の欠陥を位置決めするための上述のプロセスおよびＬＣＤパネルの欠陥を検出するための上述のプロセスは、より速い処理速度を達成するため、本発明のシステムの画像分析回路によって並行的に実行される。

さらに注意すべき点として、電子装置の欠陥を検出するための本発明の方法は、前述の電圧画像技法を使って得られる画像にのみ限定されるものではない。欠陥識別および分類のため、本明細書記載の教示と一緒に、他の適切な画像生成方法を使用してもよい。

図４は、本発明の画像処理方法を実行するための、コンピュータ化画像処理システム４００の例示的実施態様を示す。システム４００は、コントローラ４０１および周辺装置４０２を含む。

コントローラ４０１は、データバス４０４あるいはコントローラ４０１の種々の部品間で情報を通信するための他の通信機構、および情報を処理し、画像シフト、差し引き、二値化あるいは前述のローパス（例えばガウス）フィルタを使用する畳み込みなどの他の計算、画像処理および制御タスクを実行するために、データバス４０４に接続されたプロセッサ４０５を含み得る。コントローラ４０１は揮発性メモリ４０６、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置も含み、画像やプロセッサ４０５によって実行される命令などの種々の情報を記憶するため、データバスと接続されている。揮発性メモリ４０６は、プロセッサ４０５による命令の実行中、一時的な変数または他の中間情報を記憶するためにも使用し得る。コントローラ４０１は、静的情報およびプロセッサ４０５用の命令、例えば基本出入力システム（ＢＩＯＳ）並びに種々のシステム較正パラメータなどを記憶するためにデータバス４０４に接続された、リードオンリーメモリ（ＲＯＭまたはＥＰＲＯＭ）４０７あるいは他の静的記憶装置も含み得る。永続記憶装置４０８、例えば磁気ディスク、光学ディスクまたは固相フラッシュメモリ装置が、情報および命令を記憶するために提供され、データバス４０４に接続されている。

コントローラ４０１は、システムアドミニストレータまたはコントローラ４０１のユーザーへの情報を表示するため、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマ表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）などの表示装置４０９に、データバス４０４を通して接続され得る。英数キーや他のキーを含むインプット装置４１０は、情報およびコマンド選択をプロセッサ４０５に通信するために、データバス４０４に接続されている。別の種類のユーザーインプット装置は、マウス、トラックボール、カーソル指示キーなどのカーソルコントロール装置４１１で、指示情報およびコマンド選択をプロセッサ４０５に通信し、表示装置４０９上でカーソルの動きをコントロールするために使用される。かかるインプット装置は、通常、平面上で装置が位置を指定できるように、二つの軸、つまり第一軸（例えばＸ軸）と第二軸（例えばＹ軸）に二つの自由度を有している。

外部記憶装置４１２は、追加の記憶容量または着脱可能記憶容量をコントローラ４０１に提供するため、データバス４０４を通してコントローラ４０１に接続し得る。コンピュータ化画像処理システム４００の一つの実施態様において、着脱可能外部記憶装置４１２は、他のコンピュータシステムとのデータ交換を簡便化するために使用してもよい。

本発明は、本明細書記載の技法を実行するための、コンピュータ化画像処理システム４００の使用に関する。一つの実施態様では、本発明のシステムはコントローラ４０１のような機械で使用してもよい。本発明の一つの実施態様によると、本明細書記載の技法は、揮発性メモリ４０６に含まれる１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行するプロセッサ４０５に応答して、コンピュータ化画像処理システム４００によって遂行される。かかる命令は、永続記憶装置４０８のような別のコンピュータ読取可能媒体から揮発性メモリ４０６に読み込んでもよい。揮発性メモリ４０６に含まれる命令のシーケンスを実行することにより、プロセッサ４０５は本明細書記載の工程段階を遂行できる。代替の実施態様では、本発明を実行するために、ソフトウェアの命令の代わりに、あるいはソフトウェアの命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用してもよい。従って、本発明の実施態様は、ハードウェア回路とソフトウェアの特定の組み合わせに限定されるものではない。

本明細書で使用される「コンピュータ読取可能媒体」という用語は、プロセッサ４０５を実行するための命令の提供に参加するあらゆる媒体を意味する。コンピュータ読取可能媒体は、本明細書記載のいずれかの方法および／または技法を実施するための命令を実行できる機械読取可能媒体の一例にすぎない。かかる媒体は、限定されないが、非揮発性媒体および揮発性媒体を含む多くの形態を取り得る。非揮発性媒体には、例えば、記憶装置４０８のような光学ディスクまたは磁気ディスクが含まれる。

コンピュータ読取可能媒体の一般的な形態としては、例えば、フロッピィディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープまたは他のあらゆる磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙディスク、その他のあらゆる光学媒体、パンチカード、ペーパーテープ、孔パターンを有する他のあらゆる物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、フラッシュドライブ、メモリカード、他のあらゆるメモリチップまたはカートリッジ、あるいはコンピュータが読取可能な他のあらゆる媒体が挙げられる。

コンピュータ読取可能媒体の種々の形態が、１つまたは複数の実行命令の１つまたは複数のシーケンスをプロセッサ４０５に実施させるのに使用できる。例えば、命令は、最初、遠隔のコンピュータから磁気ディスクに移してもよい。あるいは、遠隔のコンピュータが命令をそのダイナミックメモリに与え、モデムを使い電話線を通じて当該命令を送信してもよい。コンピュータシステムのモデムは、電話線上のデータを受信し、赤外線送信機を使ってそのデータを赤外線シグナルに変換できる。赤外線検出器が赤外線シグナルに含まれるデータを受信し、適切な回路がそのデータをデータバス４０４に載せることができる。データバス４０４はデータを揮発性メモリ４０６に送信し、プロセッサ４０５がそこから命令を取得しそれを実行する。揮発性メモリ４０６が受信した命令は、プロセッサ４０５の実行前または実行後に、永続記憶装置４０８に任意に記憶させ得る。命令は、当業者に公知の種々のネットワークデータ通信プロトコルを使いインターネットを通して、コントローラ４０１にダウンロードしてもよい。コントローラ４０１は、データバス４０４に接続されＶＩＯＳ ＣＣＤカメラ（図示しない）から画像データを受信するように設計されているＶＩＯＳカメラインターフェース４１３などの通信インターフェースも含む。

最後に、本明細書記載のプロセスおよび技法は、特定の機器にのみ限定されるものではなく、あらゆる適切な構成部品の組み合わせによっても実行できることは理解されるべきである。さらに、本明細書記載の教示に従って、種々のタイプの汎用装置が使用できる。本明細書記載の方法、工程を実行するのに、専用の機器を構築するのが有利な場合もある。本発明は特定の実施例に関連して記載されているが、あらゆる点で、それらは例示的であり限定的なものではない。本発明を実践するのに、ソフトウェア、ハードウェアおよびファームウェアを多様に組み合わせるのが適切であることは、当業者には認識されている。例えば、上述のソフトウェは、種々のプログラミング言語またはスクリプティング言語、例えばアセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ等で実行可能である。

さらに、本明細書に開示された本発明の明細および実践を考慮すれば、本発明の他の実施は当業者には明らかである。上述の実施態様の種々の態様および／または構成要素は、検査システムにおいて単独で使用されてもよいし、あるいはあらゆる組み合わせで使用されてもよい。本明細および実施例は例示目的のためだけであり、本発明の真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲に示されている。

Claims (20)

1. 周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する装置であって、前記装置は、
   ａ．前記電子回路の画像を取得するためのカメラと、
   ｂ．処理ユニットおよび記憶装置を有する画像処理システムとを含み、前記画像処理システムは、
   ｉ．前記カメラから前記電子回路の画像を受信し、
   ｉｉ．少なくとも前記電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって前記電子回路の受信画像の対角線シフトを実行することにより、前記電子回路のシフトした画像を作成し、
   ｉｉｉ．前記電子回路画像および前記電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別し、
   ｉｖ．前記識別された欠陥候補の近くに欠陥を含まない画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って前記電子回路の領域の局所欠陥フリー参照画像を１つまたは複数計算し、
   ｖ．前記計算された電子回路の欠陥フリー参照画像および前記電子回路の画像を用いて、前記電子回路の欠陥を決定する、
   ように構成されている、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記電子回路の近くに配置された電気光学トランスデューサをさらに含み、前記カメラによって作成された前記電子回路の電圧画像は、前記電気光学トランスデューサを撮像することにより取得されることを特徴とする、装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記画像処理システムは、撮像経路の欠陥を位置決めし、前記電圧画像の決定された欠陥に対して前記位置決めされた撮像経路の欠陥をクロスチェックすることにより、モデュレータ欠陥に対応する前記電圧画像の領域を前記電子回路の欠陥検出から除外するように更に構成されていることを特徴とする、装置。
4. 請求項２に記載の装置において、モデュレータの較正画像をローパスフィルタを使って畳み込むことにより畳み込み較正画像を取得し、前記較正画像と前記畳み込み較正画像の絶対値差分を計算することにより差分画像を取得し、前記差分画像を二値化することによって撮像経路の欠陥が位置決めされることを特徴とする、装置。
5. 請求項１に記載の装置において、前記画像処理システムは、前記電子回路の画像および前記電子回路の対角線シフトした画像を差し引き、結果的に得られた差分画像を二値化することにより前記欠陥候補を識別するように構成されていることを特徴とする、装置。
6. 請求項５に記載の装置において、二値化する前に、前記結果的に得られた差分画像をローパスフィルタを使って畳み込み、前記畳み込み差分画像について二値化を行うことを特徴とする、装置。
7. 請求項６に記載の装置において、前記電子回路画像の対象領域が、前記欠陥候補の周りに選択されることを特徴とする、装置。
8. 請求項１に記載の装置において、前記画像処理システムは、前記電子回路の領域の前記計算された局所欠陥フリー参照画像を１つまたは複数使って、前記欠陥候補の周りの対象画像領域を二値化することにより、前記電子回路の欠陥を決定するように構成されていることを特徴とする、装置。
9. 請求項１に記載の装置において、前記画像処理システムは、前記欠陥候補の周りの対象画像領域と前記電子回路の領域の前記計算された局所欠陥フリー参照画像との間の差分を閾値で比較することにより、前記電子回路の欠陥を決定するように構成されていることを特徴とする、装置。
10. 請求項１に記載の装置において、前記画像処理システムは、前記欠陥候補の周りの対象画像領域を、前記欠陥フリー参照画像の複数例について決定された、最小強度値を含む第一の計算された欠陥フリー参照画像並びにやはり前記欠陥フリー参照画像の複数例について決定された、最大強度値を含む第二の計算された欠陥フリー参照画像と比較することにより、前記電子回路の欠陥を決定するように構成されていることを特徴とする、装置。
11. 周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する方法であって、前記方法は、
    ａ．カメラを使って前記電子回路の画像を取得することと、
    ｂ．少なくとも前記電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって前記電子回路の取得画像の対角線シフトを実行することにより、前記電子回路のシフトした画像を作成することと、
    ｃ．前記電子回路画像および前記電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別することと、
    ｄ．前記識別された欠陥候補の可能な限り最も近くに画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って前記電子回路の領域の局所欠陥フリー参照画像を１つまたは複数計算することと、
    ｅ．前記計算された電子回路の欠陥フリー参照画像、前記電子回路の画像を用いて、前記電子回路の欠陥を決定することとを含み、ｂ．からｄ．は、処理ユニットおよび記憶装置を含む画像処理システムによって実行される、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、前記カメラによって作成された前記電子回路の画像は、電気光学トランスデューサを撮像することにより取得されることを特徴とする、方法。
13. 請求項１１又は１２に記載の方法において、撮像経路の欠陥を位置決めすることと、前記電子回路の画像の決定された欠陥に対して前記位置決めされた撮像経路の欠陥をクロスチェックすることとをさらに含み、それによってモデュレータ欠陥に対応する電圧の領域を前記電子回路の欠陥検出から除外することを特徴とする、方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、モデュレータの較正画像をローパスフィルタを使って畳み込むことにより畳み込み較正画像を取得し、前記較正画像と前記畳み込み較正画像の絶対値差分を計算することにより差分画像を取得し、前記差分画像を二値化することによって前記撮像経路の欠陥が位置決めされることを特徴とする、方法。
15. 請求項１１に記載の方法において、前記電子回路の画像および前記電子回路の対角線シフトした画像を差し引き、結果的に得られた差分画像を二値化することにより前記欠陥候補を識別することをさらに含んでなることを特徴とする、方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、二値化する前に、前記結果的に得られた差分画像をローパスフィルタを使って畳み込み、前記畳み込み差分画像について二値化を行うことを特徴とする、方法。
17. 請求項１１に記載の方法において、前記電子回路の領域の前記計算された欠陥フリー参照画像を使って、前記欠陥候補の周りの対象画像領域を二値化することにより、前記電子回路の欠陥を決定することをさらに含んでなることを特徴とする、方法。
18. 請求項１１に記載の方法において、前記欠陥候補の周りの対象画像領域と前記電子回路の領域の前記計算された欠陥フリー参照画像との間の差分を閾値で比較することにより、前記電子回路の欠陥を決定することをさらに含んでなることを特徴とする、方法。
19. 請求項１１に記載の方法において、前記欠陥候補の周りの対象画像領域を、前記欠陥フリー参照画像の複数例について決定された、最小強度値を含む第一の計算された欠陥フリー参照画像並びにやはり前記欠陥フリー参照画像の複数例について決定された、最大強度値を含む第二の計算された欠陥フリー参照画像と比較することにより、前記電子回路の欠陥を決定することを含んでなることを特徴とする、方法。
20. 一セットの命令を実施可能なコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、画像処理システムの１つまたは複数の処理ユニットによって実行される場合に、周期的特徴を有する電子回路の欠陥を識別する方法を前記１つまたは複数の処理ユニットに実行させ、前記方法は、
    ａ．カメラを使って前記電子回路の画像を取得することと、
    ｂ．少なくとも前記電子回路の周期的特徴の対角線サイズによって前記電子回路の取得画像の対角線シフトを実行することにより、前記電子回路のシフトした画像を作成することと、
    ｃ．前記電子回路画像および前記電子回路のシフトした画像を用いて欠陥候補を識別することと、
    ｄ．可能な限り前記識別された欠陥候補の最も近くに画像部を少なくとも１つ選択し、それを使って前記電子回路の領域の局所欠陥フリー参照画像を１つまたは複数計算することと、
    ｅ．前記計算された電子回路の１つまたは複数の局所欠陥フリー参照画像、前記電子回路の画像を用いて、前記電子回路の欠陥を決定することとを含み、ｂ．からｄ．は、前記１つまたは複数の処理ユニットおよび記憶装置を含む画像処理システムによって実行される、コンピュータ読取可能媒体。