JPS62237305A - パタ−ン欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、カラーテレビジョン用ブラウン管に用いられ
るンヤドウマスク、電子管やディスプレイ装置などに用
いられるメッンー状′電極、濃過装置用メツシュフィル
タ、ロータリーエンコーダー、リニアエンコーダー、ま
たはプリント基板などのように個々のパターン形状およ
び大きさがほぼ同一であるようなパターンを有する工業
製品の形状欠陥を自動的に検査する方法に関する。

（従来技術） 従来、前記工業製品の欠陥検査は目視で行なうのが通例
であるが、検査装置を用いる方法として提案されている
ものとしては、前記工業製品の周期性に着目して前記工
業製品上の近接した２つの領域をそれぞれ撮影して得ら
れた２つのビデオ信号を比較して一致しない部分を欠陥
として検出する方法が挙げられる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の方法によれば、まず目視による欠陥検査
においては、多数の前記工業製品を検査するためには多
大な人手を必要とし、さらに官能検査であることから欠
陥の見逃しや欠陥の判定の誤りなどが起り易く、信頼性
に欠けるという問題点を有する。また検査装置を用いる
方法においては、上記したように工業製品の周期性に着
目して近接した２つの領域を撮影し比較する方法による
ため、前記工業製品の中で一次元方向、或は二次元方向
に対して前記工業製品を構成する単位パターンの配列ビ
、チまたは配列角度が徐々に変化している工業製品、例
えば近年のンヤドウマスクのような工業製品を検査する
場合、比較する２つの領域の位置関係を撮影する位置に
応じて常時変化させながら検査しなければならず装置が
複雑化すること、検査時間の短縮が困難なこと、さらに
装置の価格が高価なこと、またプリント基板における電
極挿入相開ロバターンのように個々のパターン形状およ
び大きさが同じで、前記パターンの位置が任意に配置さ
れている工業製品に対しては対応できないなどの問題点
があった。

そこで本発明は上記したパターンが周期性を有する工業
製品の他、例えば近年のンヤドウマスクのように一次元
または二次元方向に対して該パターンの配列ピッチや配
列角度が徐々に変化している工業製品、或はプリント基
板のようにパターンの形状および大きさが同じで、該パ
ターンの位置が任意に配置されている工業製品のパター
ン欠陥を能率よく、シかも高精度に検査する方法の提供
を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） 本発明は上記した工業製品を構成している個々のパター
ンの形状および大きさと、パターン欠陥の大きさとの関
係を調べた結果、個々のパターンの形状および大きさの
相異は前記パターン欠陥の大きさに比べると無視できる
程度であることに着目して上記問題点を解決したもので
ある。そして、前記工業製品を構成する個々のパターン
のうち、欠陥のない標準的なパターンと前記間々のパタ
ーンとの相異が比較できるような電気的信号処理を行な
うため、前記工業製品のパターンを撮像してビデオ信号
を得るための撮像手段と、前記撮像手段によって得られ
たビデオ信号から２値化画像を得るための２値化手段と
、前記撮像手段の走査線方向および走査線と直交する方
向における前記パターンに対応する前記２値化画像の大
きさが所定の値と異なるパターンを欠陥パターンとして
検出する手段とを設け、上記した目的を達成したもので
ある。

（作　　用） 上記の本発明によれば、周期性を有するパターンから成
る工業製品のみならず、パターンの配列ピッチまたは配
列角度が一次元または二次元方向に徐々に変化するパタ
ーンから成る工業製品や、さらにパターンの位置が任意
であるようなパターン配置から成る工業製品であっても
、これらの工業製品を構成している個々のパターン形状
および大きさが検出しようとする欠陥の大きさに比べて
無視できるものであれば、該工業製品に発生したパター
ン形状欠陥の検査が可能となり、従来の人手による方法
と比べると信頼性が高く、さらに従来の検査装置を用い
る方法と比べると装置の構成が簡単でしかも検査能率、
検査精度共に良好な検査が行なえるという作用がある。

（実施例） 以下、本発明を図示する実施例にもとづいて、さらに詳
しく説明する。

第１図は本発明に係る方法を実施する装置の−例を示す
ブロック図で、図中１は撮像装置、２ａは撮影レンズ、
２ｂは光源レンズ、３はハーフミラ−１４は光源、５は
被検査体、６はＸＹステージ、７は駆動部、８は移動制
御部。

９ａおよび９ｂは２値化回路、１０ａおよびセ １０ｂは欠陥検出手段、１）は制御回路を示す。

また、第２図（ａｌおよび（ｂｌは被検査体５の一例を
示すパターン図である。同図（ａ）は単位パターンが横
長なパターン形状を有するンヤドウマスクの拡大図で、
図中１８は開口部、１９はエツチング部、１２ａは単位
パターン全体、１３乃至１５は欠陥を示す。第２図（ｂ
）は単位パターンが円形のパターン形状を有するンヤド
ウマスクの拡大図で、図中、１２ｂは単位パターン全体
、１６および１７は欠陥を示す。

しかして、本発明の動作内容を説明すると、まず、光源
４により発せられた照明光は光源レンズ２ｂおよびハー
フミラ−３を介して被検査体５を照明し、被検査体５を
照明し、被検査体５の表面の反射領域に照明された照明
光のみ反射され、ハーフミラ−３および撮影レンズ２ａ
を介して撮像装置１の受像面上に結像される。

なお、撮像装置１にはＣＣＤやホトダイオードアレイな
どのリニアイメージセンサが用いられ、また、撮影レン
ズ２ａおよび光源レンズ２ｂには、前記リニアイメージ
センサの形状に合わせたンリンドリ力ルレンズが用いら
れており、その焦点は第１図において被検査体５のパタ
ーン面にスリット状（紙面に対して垂直方向）に形成さ
れる。

さらにまた、撮像装置１には撮像管や固体撮像素子を用
いたエリアセンサなどを用いてもよく、その場合は上記
レンズ系も該撮像装置の構成に合わせて、被検査体５の
パターン面に面状の焦点領域が形成されるようなものが
用いられる。モして撮像装置１からのビデオ信号１００
は２値化回路９ａおよび９ｂに供給され、それぞれの２
値化回路で異なる閾値で２値化され、２値化信号１０１
ａおよび１０１ｂが得られる。

仰 次に、該２値化信号１０１ａを欠陥検出÷奇１０ａへま
た該２値化信号１０１ｂを欠陥検出部 ＠４ｒ１０ｂへ供給し、欠陥検出部１０ａにおいて撮像
装置１の走査線方向（以下、Ｈ方向と記す）でのエツチ
ング部（例えば第２図（ａｌに示したパターン１２ａの
Ｈ方向）の幅を測定し、また欠陥検出部１０ｂにおいて
撮像装置１の走査線と直交する方向（以下、Ｖ方向と記
す）でのエツチング部（例えば第２図（ａ）、にしたパ
ターン１２ａのＶ方向）の幅を測定し、Ｈ方向の測定結
果とＶ方向の測定結果をそれぞれ所定の値と比較し、所
定の値と異なる部分が検出されたとき、その部分が欠陥
として認識される。また、被検査体５の位置制御はＸＹ
ステージ６の上に被検査体５を固定し、駆動部７および
移動制御部８を介して行なわれる。そして、装置全体の
制御は制御部１）で行なわれる。

次に、第２図（ａ）または（ｂ）に示すようなンヤドウ
マスクを一例に欠陥検出手段についてさらに詳しく説明
する。まず、第２図（ａｌに示すようなパターンをもつ
ンヤドウマスクを反射照明光で撮像するとエツチング部
１９および開口部１８は反射光強度が低く、またエツチ
ング部１９および開口部１８以外の部分（以下、非エツ
チング部と記す）は平坦面であるために反射光強度が高
くなり、前記パターンを撮像して得られたビデオ信号１
００を所定の閾値と比較し、２値化した信号を画像化す
ると第３図のように非エツチング部は白、エツチング部
および開口部は黒（第３図ではクロスハツチで図示）で
示される２値化画像となる。モして該２値化画像におい
て、黒で示されるパターン１）２のＨ方向およびＶ方向
の幅を測定すれば欠陥１３乃至１５の発生しているパタ
ーンでは欠陥のない正常なパターン１）２に比べてＨ方
向の幅が増加しているため、欠陥パターンとして認識で
きる。前記した幅の測定方法は、例えば、Ｈ方向または
Ｖ方向に連続している黒を示す画素の数を計数し、該計
数した結果の値が所定の値と異なる場合、前記パターン
は欠陥として認識される。さらに第４図（ａｌおよび（
ｂｌを用いて欠陥を有するパターンの認識を行なう原理
について説明する。

図中、ｌおよびＷは標準パターン２１２のＨ方向の長さ
およびＶ方向の幅を示している。同図（ａ）の欠陥２１
４は該欠陥により単位パターンが連結し、Ｈ方向の長さ
が２１＋ｂとなるため、前記標準パターンのＨ方向の長
さｌとの比較により欠陥として認識される。また同図（
ｂ）の欠陥２１３はＶ方向の幅がｗ　−１−ｄとなるた
め、前記標準パターンのＶ方向の幅Ｗとの比較により欠
陥として認識される。

第６図（ａｌおよび（ｂｌは上記した欠陥検出手段を実
施するための信号処理方法の一例を示すブロック図で同
図（ａｌは欠陥検出部１０ａ、また同図（ｂ）は欠陥検
出部１０ｂに対応している。そして、同図（ａｌはＨ方
向についての欠陥検出を、また同図（ｂｌはＶ方向につ
いての欠陥検出を行なうための信号処理装置が示されて
いる。まず、Ｈ方向の欠陥検出手段について、同図（ａ
ｌを用いて説明する。図中、２０は白黒判別回路、２１
はカウンタ回路、２２は比較回路、２３は基準値発生回
路を示す。しかして、白黒判別回路２０によって２値化
信号１０１ａは白黒の判別が行なわれ、２値化信号１０
１ａが２値化画像の白に対応するレベル（以下、白レベ
ルと記す）のときは、カウンタ回路２１がリセット信号
３０３ａによってリセットされ、また、２値化信号１０
１ａが２値化画像の黒に対応するレベル（以下、黒レベ
ルと記す）のときは、カウンタ回路２１が前記画素に対
応するタロツクを計数するようにカウンタ回路２１を構
成することにより、カウンタ回路２１の出力は常にＨ方
向の黒レベルの連続する部分の画素数の計数結果を示す
ことになり、該計数結果と基準値発生回路２３から供給
される基準値とが比較回路２２によって比較され、該計
数結果の値が該基準値を越えると比較回路２２から欠陥
信号１０２ａが出力される。次に、■方向の欠陥検出手
段について、同図（ｂｌを用いて説明する。図中、２４
は加算回路、２５はメモリ一部を示しており、それ以外
の２０．２２．２３の各ブロックは同図（ａｌと同様の
機能を有する回路である。しかして、２値化信号１０１
ｂは白黒判別回路２０によって白・黒の判別が行なわれ
、２値化信号１０１ｂが白レベルのときはリセット信号
３０３ｂにより加算回路２４の出力を「０」にセットし
、黒レベルのときは撮像装置の走査線方向の各画素ごと
の画素数の加算結果を格納しているメモリ一部２５から
黒レベルと判別された時点の画素に対応する番地の加算
結果を読み出し、該加算結果に「１」を加えたデータを
再びメモリ部２５の前記画素に対応する番地に格納する
処理を行なえばメモリ一部２５の各データは撮像装置の
Ｈ方向の各画素に対してＶ方向の黒レベルの連続した画
素の積算値を示すことになり、該積算値と基準値発生回
路２３から供給される基準値とが比較回路２２によって
比較され、該積算値が該基ｑ値と異なると比較回路２２
から欠陥信号１０２ｂが出力される。なお、上記所定の
値は、被検査体５の全領域にわたり一定の値でよい。

そして、上記した欠陥検出部１０ａおよび欠陥検出部１
０ｂはそれぞれ撮像装置１に同期した高速処理が可能な
構成となっている。

以上は、Ｈ方向またはＶ方向に対してのみ欠陥が生じた
周期性パターンの欠陥検出手段を示す実施例である。

次に、別の実施例として、Ｈ方向またはＶ方向に対して
角度をもつ欠陥の検出手段について説明する。

第５図伸）は単位パターンが横長なパターン形状を有す
るンヤドウマスクにおいて前記欠陥が生じた場合の一例
を図示する説明図で、図中、４０１はその欠陥を示して
いる。また、単位パターンが円形のパターン形状を有す
るンヤドウマスクにおいて、前記角度をもつ欠陥が生じ
た一例としては第２図（ｂｌの欠陥１６のようなものが
あげられる。

以下、第５図（ａ）および（ｂｌを用いて本実施例を説
明する。同図（ａ）の欠陥４０１を単なるＨ方向または
Ｖ方向の幅の測定による欠陥検出手段で検査した場合、
Ｈ方向またはＶ方向の幅すべてにおいて標準パターンの
大きさを越える箇所が検出されず、欠陥を見逃がすこと
があり得る。

本実施例はこのような欠陥の見逃がしを回避するため、
Ｈ方向またはＶ方向のどちらか一方に膨張させることに
より、膨張させた方向と直交する方向において標準パタ
ーンの大きさを越える部分を発生させ、欠陥として捕ら
えることができる。第５図（ｂｌは同図（ａｌに示した
単位パターンをＨ方向に膨張させたときの一例を示して
おり、前記膨張により欠陥４０１は膨張した欠陥４０２
に変形され、Ｖ方向に対して基準値（Ｗ）を越える幅（
ｗ　＋ｄ　）が生じるため、該幅（ｗ＋ｄ）を検出すれ
ば、欠陥４０１の検出が可能となる。

第６図（Ｃ）は上記した欠陥検出手段を実施するために
単位パターンをＨ方向に膨張させる信号処理装置の一例
を示すブロック図である。図中。

９ａは２値化回路、２６はシフトレジスタ、２７はＯＲ
回路を示す。そして、前記信号処理装置を第１図の２値
化回路９ａと置換えることにより、単位パターンに対応
する２値化信号をＨ方向に膨張させることが可能となり
、前記欠陥が検出される。

第６図ｔｅｌに示したブロック図の動作内容を説明する
と、まずビデオ信号１００を２値化回路９ａで２値化信
号に変換し、該２値化信号をシフトレジスタ２６を複数
個設け、各々のシフトレジスタ２６により１画素づつ所
定の画素数分シフトさせ、各々のシフトレジスタ２６の
出力をＯＲ回路２７に入力して論理ＯＲをとることによ
り、Ｈ方向に膨張した２値化信号１０１Ｃが得られる。

このようにして得られた２値化信号１０１Ｃを第６図（
ａｌの白黒判別回路２０に入力すればＨ方向またはＶ方
向に対して角度をもつ欠陥を検出することができる。

次に撮像装置１から得られるビデオ信号１００を２値化
する際の閾値と単位パターンの大きさを測定する際に用
いた画素の大きさとの関係について、第７図乃至第９図
を用いて説明する。

第７図はンヤドウマスクの拡大図である。図中。

５０１は該ンヤドウマスクを単位パターンの長手方向に
走査したときの走査線、Ａは非エツチング部、Ｂは前記
単位パターンによって狭まれる部分、Ｃは欠陥を示す。

また、第８図は第７図に示したンヤドウマスクを走査線
５０１で走査したときのビデオ信号（実線）の−例を示
す波形図であり、図中、破線は閾値を示す。また、第９
図（ａｌおよび（ｂ）は前記ビデオ信号を２値化して得
られた２値化画像を示す。第７図において。

単位パターンによって挾まれる部分Ｂは通常２０〜６０
μｍと幅が狭いものが多く、画素サイズを前記幅に対し
て十分小さく設定すれば前記単位パターンによって挾ま
れる部分Ｂに対応するビデオ信号の波高値は非エツチン
グ部Ａに対応するビデオ信号の波形５０４と同程度の波
高値となり、単一の閾値、例えば前記非エツチング部Ａ
に対応するビデオ信号の波高値（以下、ビデオ信号のピ
ーク値と記す）の５０％の値の閾値で２値化することに
よってＨ方向およびＶ方向の幅を測定し、欠陥検出を行
なうことができるが、画素のサイズが小さいため検査速
度を上げ難いという欠点がある。

また、画素のサイズを前記単位パターンによって挾まれ
る部分Ｂの幅と同程度・の大きさに設定すると前記単位
パターンによって挾まれる部分Ｂに対応するビデオ信号
の波高値はビデオ信号のピーク値よりも低くなり、例え
ば前記ピーク値の５０チの閾値ＳＨで２値化すると、第
８図に示した波形５０２のように前記閾値８１）を越え
ず、第９図（ａ）に示される如く２つの単位パターンが
連結し、Ｈ方向の幅が標準パターンの幅を上まわり、そ
の結果、欠陥として誤検出されるという第１の問題点が
生ずる。そこで閾値をビデオ信号のピーク値の５０チの
１直よりも低い閾値ｓＬで２値化すると、第９図（ｂ）
に示される如く前記連結は防げるが同図（ａ）に示した
欠陥５１０のように幅の狭い欠陥は前記閾値ｓＬを越え
ることが多くなるため、同図ｆｂｌに示したような痕跡
５１）が残る程度で欠陥として捕えることができないと
いう第２の問題点が生ずる。

以上のような問題点を解決するため、撮像装置１により
得られるビデオ信号１００を第１の閾値ＳＬで２値化し
た２値化画像からＨ方向の幅を測定して欠陥を検出する
と共に、第７図に示した欠陥Ｃのような幅の小さい欠陥
が２値化されるような第２の閾値ｓＨで２値化した２値
化画像からＶ方向の幅を測定して欠陥を検出するように
構成することにより、上記した２つの問題点が解決でき
、精度よく、能率の高い欠陥検査が実施できる。

次に、上記した実施例の方法に従って欠陥検査を行なっ
た場合の効果について、ンヤドウマスクを被検査体とし
て用いた例を示す。撮像装置には２０４８ピツトのイメ
ージセンサを用い、１画素のサイズが３０μｍとなるよ
うな撮影倍率とし、走査線の方向が第２図（ａ）の如く
Ｈ方向となるようにンヤドウマスクと撮像装置との位置
関係を設定し、欠陥検査を行なった結果、第２図（ａｌ
に示されている欠陥１３のような形状で高さが６０μｍ
程度の微小なもの、欠陥１４のように連結に至らずに単
位パターンに挾まれた部分に発生したもの、さらに欠陥
１５のように単位パターンの間で連結したものなどの欠
陥が検出できた。また、第２図（ｂｌに示されている欠
陥１６のようなＨ方向またはＶ方向に対して角度をもつ
欠陥も検出できた。

尚、本発明は第１図に示したような単一の撮像装置およ
び信号処理系に限るものではなく、例えば、撮像装置を
複数台並べ、被検査体の検査領域の一辺の長さを同時に
撮影し前述した欠陥検出処理を並列に行なうように構成
してもよく、前記構成によれば前記被検査体がンヤドウ
マスクである場合において、数秒乃至士数秒で検査を行
なうことができる。

また、第１図に示した照明系は、本実施例に示した反射
型の照明手段に限るものではなく、透過型の照明手段で
もよい。

さらにまた、本実施例では、被検査体として単位パター
ンの繰り返しから成る工業製品を一例として示したが、
プリント基板の開口のように非周期性のパターンから成
る工業製品についても同様に検査できる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、工業製品を構成している
個々のパターンの形状および大きさがほぼ等しいパター
ンを有する工業製品のパターンの形状欠陥の検査を自動
的に能率良く行なうことができ、検査精度および信頼性
の向上などの効果が見られた。

また、本発明の方法によれば、従来の検査装置に比べ、
装置構成が簡単でしかも検査能率、検査精度共に良好な
検査が行なえるという効果も見られた。　　　　　　　
　　　　　　　　　　く〔発明の用途〕 本発明に示したパターン欠陥検査方法は、例えば以下に
示すような工業製品のパターン欠陥を検査する用途に広
く利用される。

■カラーテレビジョン用ブラウン管に用いられるンヤド
ウマスク ■カラー撮像装置用色分解フィルタ ■液晶表示パネル用カラーフィルター ■電子管やディスプンイ装置などに用いられるメッンユ
状電極 ■ＶＤＴフィルタ ■漏逸装置用メツシュフィルタ ■ロータリーエンコーダ ■リニアエンコーダ ■ＩＣ用フォトマスク ■フレネルレンズ ■レンチキュラーレンズ Ｏプリント基板 ■見当台せ用パターン

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施するための装置の一例
を示すブロック図、第２図Ｆ？）　（ｂｌおよび第７図
は該方法を説明するために用いたパターン図、第３図お
よび第９図（ａｌ、　（ｂ）は該方法を説明するために
用いた２値化画像の模式図、第４図および第５図は該方
法の原理説明図、第６図ｆａｔ乃至（Ｃ１は該方法を実
施するための信号処理方法の一例を示すブロック図、第
８図は該方法を説明するために示した波形図である。 １　・・・・・・・・・撮像装置 ２ａ　　・・・・・・・・・撮影レンズ２ｂ　　・・・
・・・・・・光源レンズ３　・・・・・・・・・ハーフ
ミラ− ４・・・・・・・・・光源 ５　・・・・・・・・・被検査体 ６　・・・・・・・・・ＸＹステージ ７　・・・・・・・・・駆動部 ８　・・・・・・・・・移動制御部 ９ａおよび９ｂ　　・・・・・・・・・・・・２値化回
路１０ａおよび１０ｂ　　・・・・・・・・・欠陥検出
部１）　　・・・・・・・・・制御部 １２ａおよび１２ｂ８．９９１０６６．単位パターン全
体１３乃至１７・・・・・・・・・欠　陥１８・・・・
・・・・・開口部　１９・・・・・・・・・エツチング
部２０　・・・・・・白黒判別回路　２１）　　・・・
・・・・・・カウンタ回路２２・・・・・・・・・比較
回路２３・・・・・・・・・基準値発生回路２４・・・
・・・・・・加算回路　　　２５・・・川・・・メモリ
一部２６　・・・・・・・・・シフトレジスタ２７　・
・・・萌・・ＯＲ回路１００　　・・・・・・ビデオ信
号 １０１ａ乃至１０１Ｃ・・・−・・・・・　２値化信号
１０２ａおよび１０２ｂ・・・・・・・・・　欠陥信号
１）２　　・・・・・・パターン １）３乃至１）５　　曲・曲欠　陥 ２１２　　・・・・・・標準パターン ２１３および２１４　　・・・叩・・欠陥３０３ａおよ
び３０３ｂ・・曲リセット信号４０１および４０２　・
・・・・・・・・欠陥５０１　　・・・・・・走査線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）工業製品のパターン欠陥を検査する方法であって
   、該工業製品のパターンを撮像しビデオ信号を得るため
   の撮像手段と、該ビデオ信号から２値化画像を得るため
   の２値化手段と、前記撮像手段の走査線方向および走査
   線と直交する方向における前記パターンに対応する前記
   ２値化画像の大きさが所定の値と異なるパターンを欠陥
   として検出する手段とを設けた構成であることを特徴と
   するパターン欠陥検査方法。
2. （２）上記した欠陥を検出する手段が前記走査線方向の
   大きさを第１の閾値で２値化したデータから計測し、ま
   た走査線と直交する方向の大きさを第２の閾値で２値化
   したデータから計測して得た各々の計測値をもとに欠陥
   を検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のパターン欠陥検査方法。
3. （３）上記した欠陥を検出する手段が前記撮像手段の走
   査線方向または走査線と直交する方向に前記２値化画像
   を膨張させて得た信号にもとづき欠陥を検査することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のパ
   ターン欠陥検査方法。