JPS63151840A - パタ−ン欠陥検出方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微小な規則性パターンの幾何学的なノ（ターン
欠陥を検出する光学式パターン欠陥検出方法に関する。

、　〔発明の背景〕 近年液晶テレビが商品化され広く利用されるようになっ
てきた。液晶テレビは液晶層をはさんだ上下２枚のガラ
ス板の各々に多数の電極を形成し、その各々の電極に電
気信号を印加して映像情報を得るが、形成される電極は
直線形状の組み合せから成る規則性を有するパターンに
より構成されている。

このような電極に断線、ショート、欠は等の欠陥が存在
すると映像不良が発生するため、液晶テレビの生産工程
で電極のパターン欠陥検査が必要とされる。

〔従来の技術〕

（従来技術１） パターン欠陥検出方法に電極パターンを光学的に拡大し
てＴＶカメラで像を取り込むパターン認識法が多（用い
られている。これはＴＶカメラから発せられる像による
ビデオ信号を適当なスライスレベルで２値化して電極部
を認識し、検出した電極パターン部のデータと予め与え
られている基準となる正常な電極パターン部のデータを
比較してパターン欠陥を見つけるものである。

（従来技術２） 時間的、空間的コヒーレンシーの高いレーザ光の回折作
用を用いたパターン欠陥検出法もよく用いられる技術で
ある。微小な規則性パター／を有する被検出物にレーザ
光を照射すると、回折パターンが得られる。

フラウンホーファー回折像が得られる光学系で、空間フ
ィルタリングを用いた再回折光学系を構成したとき、正
常な電極パターンでは再回折面の光強度がゼロになるよ
うに空間フィルターの形状を設定しておく。

電極パターンに欠陥が存在するとフラウンホーファー回
折像が変調されるため、空間フィルター面を通して異常
な回折光が通過させられて再回折面に光強度がゼロでな
い部分が発生する。再回折面に受光器を設けて光強度の
有無を検出することにより電極パターン部の欠陥の有無
を検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＴＶＴＶカメラいたパターン認識法では、電極が透明電
極の場合にはガラス基板部と電極部とで反射光量あるい
は透過光量の差が少なく、測定されたビデオ信号のＳ／
Ｎ比が低下し安定した２値化信号の作成が困難である。

また、再回折光学系の空間フィルタリング法は、単一の
電極パターンだけから成る欠陥検出には有効でも、複数
の電極パターンの組み合せから成る場合は複数の７ラウ
ンホ一フアー回折像が発生するため、それに応じた複数
の空間フィルターが必゛　要となり一度の計測で基板全
体を検査することができないという欠点を有している。

本発明は上述のような従来の計測法の問題点を解消して
、簡素な手段で容易にパターン欠陥を検出する方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は次のような方法か
ら成る。

予め定められた光強度分布を有するレーザ光を微小な規
則性パターンを有する被測定物に照射せしめ、該被測定
物によって発せらるフラウンホーファー回折像の０次極
大光に近い領域の低次数フラウンホーファー回折像をイ
メージセンサ−で検出せしめ、該イメージセンサ−の出
力であるビデオ信号の平滑化処理を行なわせ、正常な電
極パターンについて前記の低次数フラウンホーファー回
折像を第１のメモリー部に記憶せしめ、測定される電極
パターンについての前記の低次数フラウンホーファー回
折像を第２のメモリー部に記憶せしめ、前記の第１のメ
モリー部と前記の第２のメモリー部の差の光強度差情報
を第３のメモリー部に記憶せしめ、該第３のメモリー部
の予め定められた複数の欠陥判定アドレス領域毎に前記
の光強度差情報について予め設定された欠陥判定強度レ
ベルと比較せしめ、前記の欠陥判定アドレス領域で前記
の欠陥判定強度レベル以上の強度を有する前記の光強度
差情報の属するアドレス個数を算出せしめ、該アドレス
個数の大きさによりパターン欠陥検出を行なうものであ
る。

〔作用〕 以上の方法によって電極パターンの欠陥検出を行なうと
き、被測定物のパターンの性質、例えば電極パターン幅
ｄと電極パターン間のピッチｐに応じて、検出対象とす
るフラウンホーファー回折像の光強度の検出感度が最も
良くなるように測定すべき電極パターンに照射するレー
ザ光の光強度分布を設定して、イメージセンサ−でフラ
ウンホーファー回折像００次極大光付近を特に検出対象
として測定のＳ／Ｎ比を向上させる。

さらに正常な電極パターンによる回折像を基準としてお
き、測定される電極パターンによる回折像との強度差を
演算して、回折像のパターンの強度変化及び回折像のパ
ターンが発生する位置の変化から電極パターン欠陥を検
出するものである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明のパターン欠陥検出の方法を示すブロッ
ク図である。

１０はレーザ光源で鉤えば）ｌｅ−Ｎｅレーザ発振管を
用い、その出力されるレーザ光１００は円形のビーム形
状を有する。

１１はレーザ光１００のビーム形状を変換する第１の光
学系でシリンドリカルレンズ１１０と凸レンズ１１１か
ら成り１円形のビーム形状をほぼ１次元的に広がった扇
形状のレーザ光１１２に変換する。

１２は規則性パターンを有する被測定物で、例えば多数
の微小な電極パターンを有する液晶テレビのパネル面で
あり、レーザ光１１２を照射する。

１．６は被測定物１２によって発せられるフラウンホー
ファー回折像を得るための第２の光学系である。レンズ
１６１はフーリエ変換レンズで焦点距離ｆ１を有し被測
定物１２をフーリエ変換レンズ１６１の前方焦点位置に
設置する。微小なパターンを有する被測定物事→′にレ
ーザ光１１２を照１射すると回折現象が起こるが、フー
リエ変換レンズ１３１を用いることによって後方焦点位
置Ｆにフラウンホーファー回折像を結ばせる。

このＦ点に生じるフラウンホーファー回折像は微小な空
間に生じるため、そのままの形の像を検出しても空間的
分解能が悪いため測定精度が低下スル。１３２はフラウ
ンホーファー回折像拡大レンズでＦ点に生じる回折像の
大きさを拡大するものである。

１４はイメージセンサ−で拡大さ゛れたフラウンホーフ
ァー回折像を受光して電気信号に変換する。

ここで、フラウンホーファー回折像拡大レンズ１６２は
Ｆ点の後方ａ、イメージセンサ−の前方すの位置に配置
し、レンズ１６２の焦点距離ｆ。

と前述のａ、ｂの関係によって定まる倍率ｍに従ってフ
ラウンホーファー回折像を拡大する。この拡大倍率ｍは
イメージセンサ−１４を構成する個個の画素の大きさ及
び画素間のピッチに対して受光される回折像の空間分解
能が良くなるように設定する必要がある。

なお、前述のａ及びｂの値をレンズ１６２の焦点距離ｆ
２に各々等しくなるようにすれば従来技術２で述べた再
回折光学系となり、レンズ１６２はフーリエ逆変換作用
を行なう。

このとき、Ｆ点に空間フィルターを設置して再回折光の
有無を検出している。

１５はイメージセンサ−１４の出力のビデオ信号である
。一般に高密度に集積化されたイメージセンサ−１例え
ば１次元に４０９６画素が形成されているようなもので
は各々の画素間のピッチが小さいため受光するときに干
渉性のノイズが発生するためビデオ信号の波形がノイズ
を含みそれをきれいにする必要がある。

１６はビデオ信号１５の平滑化処理部である。

一般に時間的なランダム性ノイズは信号の多重加算を行
なって平均化すればよいが、干渉性ノイズの場合は時間
的には安定していて空間的に分布するノイズであるため
、平滑化（スムージング）処理により容易に雑音除去が
可能となる。

平滑化は単純移動平均化法が最もポピユラーに用いられ
ているが、ハード的にはシフトレジスターを用いた加算
及び除算回路で構成できる。またソフト的には矩形の重
み関数を用いてデータの加算と除算で行なうことができ
る。１６０はこのようにして作成される干渉性ノイズを
除去した平滑ビデオ信号である。

１７はフラウンホーファー回折像の第１のメモリー部で
、電極パターン欠陥検出のための基準となる正常な電極
パターンのフラウンホーファー回折像による信号を記憶
するもので、特に回折光強度が最大である０次光の近（
の回折次数の低い低次数領域を記憶する。

この正常パターンの測定及び記憶を初期化モードと呼ぶ
。１８は欠陥判定アドレス設定部である。

第１のメモリー部１７に記憶されている回折像の光量デ
ータはイメージセンサ−のアドレス（画素の配列番地）
の関数である。回折像は被測定物１２の幾何学的な性質
に固有であるから光学系を設定すればイメージセンサ−
１４の各々のアドレスには固有の光強度情報（通常は電
圧値として与えられる）が与えられる。

ここで被測定物１２の電極パターンが欠陥を有すれば回
折像の強度分布が変化する訳であるが、どのアドレス領
域でどの程度の光強度変化が起こるかは予め予想できる
。

従りて欠陥判定アドレス設定部１８ではパターン欠陥に
よって回折像の強度分布が変化すると予想される複数の
欠陥判定アドレス領域Ｒｋ（ｋ＝１．２・・・・・・ｎ
１アドレスは各々の領域毎にａｔ〜ａｊ）を設定する。

１９は欠陥判定強度レベル設定部で、欠陥判定アドレス
設定部１８で設定された複数の領域Ｒｋ毎に回折像の光
強度の変化を知るためのスレショールド値■になる欠陥
判定強度レベルを設定する。

２０はパターン欠陥が測定されるべき被測定物によるフ
ラウンホーファー回折像を記憶する第２のメモリー部で
、第１のメモリー部１７と同様に０次回折光近くの低次
数領域を記憶する。

この測定及び記憶する動作を測定モードと呼ぶ。

２１は第３のメモリー部で前記の第１のメモ＋Ｊ　一部
１７と第２のメモリー部２０との差の光強度差情報（Ｄ
　ｒ　）を記憶する。２２はパターン欠陥判定部で、第
３のメモリー部２１にある光強度差情報の（Ｄ　ｉ　）
　（＋　＝　１．２・・・・・・、ｍ但しｍはアドレス
個数の総数）のうち、前記の欠陥判定アドレス設定部１
８で設定された領域Ｒｋの各々について、前記の光強度
差情報（Ｄ　ｉ　）が前記の欠陥判定強度レベル設定部
１９で設定されたスレショールド電圧値ｖｋを超えてい
るときのアドレス個数Ｎを算出するもので、このアドレ
ス個数Ｎが設定された値よりも大きい場合はパターン欠
陥が存在し、Ｎが設定された値よりも小さい場合にはパ
ターンが正常であると判定する。

以上第１図で説明した方法はパターン欠陥によって生じ
た回折像の変化をヒストグラム的に処理して欠陥判定を
行なうもので、欠陥判定の処理時間を短縮するためにあ
る特定のアドレスについて回折像の強度変化を検出及び
判定するものである。

また被測定物１２が広い面積を持っている場合には第１
の光学系１１と第２の光学系１６にそれぞれ電磁ミラー
等を設けて光ビームをスキャンして被測定物１２の全体
を測定してもよく、また光ビームは固定しておいて被測
定物１２をＸＹ方向に移動する自動ステージ上に乗せて
おいて、パターンの形状に応じた方向に自動ステージを
移動させて全体を測定すればよい。

次に被測定物のパターン欠陥と回折像の変化の関係につ
いて説明する。

第２図に被測定物１２へのレーザ光の照射の図を示す。

第２図（イ）は正常な電極パターンにレーザ光が照射さ
れている場合の図、第２図（ロ）は電極パターンに断線
欠陥があるときのレーザ光の照射の図である。電極は図
のＸ、Ｙ方向に広がっており、扇形状の光強度分布を持
つレーザ光１１２が４本の電極２００，２０１．２０２
，２０６を照射しているが、電極パターンの幅ｄ、電極
間ピッチｐに応じて固有のフラウンホーファー回折像が
発生する。

このときレーザ光１１２の照射領域内にふくまれる電極
数に応じて主として回折像の光強度の大きさが変化する
が、電極数が多いほど光強度が強くなる。従って回折像
の検出分解能に応じたレーザ光１１２の大きさくＸ方向
）を設定する必要がある。

第３図に第２図（イ）に示した正常な電極パターンによ
って生じるフラウンホーファー回折像の例を示す。第３
図（イ）は広い領域についての回折像で０次極大光、１
次、２次、・・・・・・と光強度の強い輝点が現われ、
それらの極大光の間に強度の小さい極大部分が発生する
。回折像は０次極大光を中心として左右対称形に発生す
るが第３図（イ）ではその右半分を示す。

回折像の高次の極大光では光強度が低下するため第３図
（ロ）に示すように０次極大光の近くの低次数の極大光
近くをイメージセンサ−で検出する。

第３図（ロ）においてグラフの横軸はアドレス、たて軸
は光強度である。第３図（ロ）では１次極大光６１．２
次極大光６２．３次極大光６６を示す。この１次〜３次
極大光のように光強度の強い部分をメイン・ローブと呼
び、メイン・ローブ間にある光強度の小さい部分６４．
６５．６６等をサブローブと呼ぶ。一般にサブローブの
強度はメイン・ローブの強度の５％程度以下である。

さらにメイン・ローブの発生する位置（第３図のグラフ
の横軸）は電極パターン幅ｄ、電極パターン間のピッチ
ｐが一定である限りは変化しなく、メイン舎ローブのピ
ーク強度は第２図に示したようにレーザ光が照射される
領域にふくまれる電極数の２乗に比例し、メイン・ロー
ブの半値幅６７は電極数に反比例して小さくなる。また
、メインｅローブの発生する位置は電極数には無関係で
ある。

さらに、サブローブの極大光のかりの数、強度は電極数
に依存して変化する。

また第３図（ロ）においてＲ１，Ｒ２、Ｒｓ　、Ｒ４及
びＲ６は欠陥判定を行なうときのアドレス領域である。

本例の場合はメイン・ローブ付近とサブローブ付近の両
方について設定している。

第３図（ハ）は第３図（ロ）に対応して欠陥判定アドレ
ス領域Ｒ１〜Ｒ３についての欠陥判定強度レベルｖ１、
ｖ、、ｖ、　、ｖ４及びＶ、を示したものである。正常
な電極パターンの回折像に対して測定する回折像が領域
Ｒｉ　（＋　＝　１〜５）で強度レベルＶ　ｉ　（ｉ　
＝　１〜５）よりも大きいレベルの変化をするか否かを
判定するためのスレショールド値である。

第４図に電極パターンに欠陥があるときの回折像の例を
示す。第４図のグラフの横軸はアドレス、たて軸は光強
度である。

４１に示した点線は第２図（イ）に示した正常な電極パ
ターンによる低次数の回折領域の回折像を表わす。４２
の実線は第２図（ロ）に示した断線欠陥のあるときの低
次数回折領域の回折像を表わす。メイン・ローブの波形
（領域Ｒ８）を比較すると欠陥が存在すればピーク強度
が低下し、半値幅が短（なる。

しかし、ピーク位置は変動しない。サブローブ（領域Ｒ
２）の波形を比較すると欠陥が存在すればピーク強度が
増大する。しかしピーク位置は変動しない。

このように欠陥の存在によって回折像の特定の領域の光
強度及びパターンが変化するため、波形４１と波形４２
の差を求めれば欠陥に応じた光強度差情報が得られる。

なお、従来技術２で述べた再回折光学系による空間フィ
ルタリング法では、前述の電極パターン幅ｄ及び電極間
ピッチｐが変化する場合の検出には有効であっても、本
実施例で述べた本来の幅ｄ及びピッチｐが一定であるよ
うな欠陥では空間フィルターで選択透過される光波が殆
ど存在しないため欠陥検出が不可能である。

また、第４図においてサブローブ部のピーク強度はメイ
ン・ローブ部のピーク強度に比べて光強度が５％程度以
下であるためサブローブ部ではＳ／Ｎ比の良い検出が困
難である。イメージセンサ−がＣＣＤ素子で構成されて
いる場合はＣＣＤ素子の飽和特性を利用してサブローブ
部での光強度が大きくなるようにし、メインφローブ部
では光強度が飽和レベルに達するようにレーザ光の強度
調整を行なえばメイン・ローブ部、サブローブ部共に精
度の良い検出が行なわれる。

レーザ光強度の調整には偏光機能付きのレーザ発振管を
用いて、偏光板をレーザ光１００の光路中に設置して偏
光板を回転させることにより光強度調整を容易に行なう
ことができる。

第５図に前述のメイン・ローブ部での光強度を飽和させ
たときの回折像による波形図を示す。この波形５１が実
際の計測に用いられる波形で第４図の波形イ１あるいは
４２０波形に対応していて、メイン・ロープ部での光強
度を飽和させておいて相対的にサブローブ部での光強度
が大きくなるように光量設定を行なえばよい。

第６図に第２図、第４図で示した電極パターンに欠陥が
存在するとき、第３のメモリー部に記憶される光強度差
情報の一例を示す。　　　・波形６１は１次極大及び２
次極大光近くの部分について示したもので、メイン・ロ
ーブ部では欠陥の存在により主としてピークの半値幅が
減少し。

波形６１０に示すように矩形状の光強度の差が発生する
。

更にサブローブ部については欠陥の存在により主として
ピーク強度が増加するために波形６１１に示すような光
強度差が発生する。

次に第１図で示したパターン欠陥判定部２２の動作を第
６図の波形図を基にして説明する。

第３のメモリー部に記憶されている光強度差情報は予め
設定された特定のアドレス領域Ｒｉについて予め設定さ
れた変化検出のためスレシコールド電圧値Ｖｉと比較を
行なう。

電極パターンに欠陥が存在しなければ第３のメモリー部
に記憶される光強度差はゼロであるから正常パターンで
あると容易に判定できる。

電極パターンに欠陥が存在すれば第６図の光強度差パタ
ーンが発生するから、各々の領域Ｒｉ毎に設定された判
定強度Ｖｔよりも大きな変化があるときを１のレベル、
変化が小さいときを０のレベルの２値化で表わすことに
する。

第７図に第６図に示した光強度差情報の２値化判定結果
を表わす図を示す。第７図（イ）はイメージセンサ−の
アドレスに対応して表わした２値化処理例である。

第７図（イ）では第６図に対応してＲ，、Ｒ２゜Ｒ１の
領域について示している。

メイン・ロープ部とサブローブ部では１０レベルが反転
して現われるため、メイン・ローブとサブローブを区別
するためにメイン・ローブではでｌとなるアドレス個数
をカウントしたときの図である。

で表わして、上記のａｍ及びａｍの値が設定された値ａ
ｍｏ　、　ａｓｏよりも多い場合に欠陥有、少ない場合
に欠陥無と判断する。

理想的には欠陥無の場合はａｍ＝Ｑ、ａ　ｓ＝Ｑである
が、前述の如くビデオ信号に若干のノイズが含まれると
きはａ　ｍ　）　０、ａ　ｍ　）　Ｑの場合もあり得た
り、またレーザ光の強度が変動した場合もａｍ）Ｏ，ａ
ｍ：＞０の場合があり得るため、前述の各種の変動要因
を考慮しておいてａｍｏ及びａｇ。

の値を設定する必要がある。

電極パターンに欠陥が存在しないで単に幾何学的な形状
が変わった場合はメイン・ロープ部のみが変化し、サブ
ローブ部には変化がないため、本発明のａｍとｆｉｍの
両方を比較することにより容易に区別がつけられる。

また、電極パターンの欠陥量が多くなる程、主としてメ
イン・ロープ部でのピーク半値幅が短くなるためａｍの
値が増加するから欠陥の大きさについても情報を得るこ
とができる。

更に電極パターンの欠陥の種類（例えば断線、ショート
）によってメインｅローブ、サブローブの変化の発生個
数ａｍ及びａ＠の比率が異なるため欠陥種類の判定も可
能である。

以上説明した本発明による回折現像を用いたパターン欠
陥検出方法は、例えば第２図（ロ）に示した欠陥の場合
にレーザ光が照射された場所の平均としての欠陥情報が
第７図（ロ）の形で得られるため、照射されるレーザ光
の大きさを位置的な分解能として欠陥の有無の判定が行
なわれるものである。

第２図（ロ）の電極２０２の欠陥を特定する場合は、各
々の電極の両端で電気的な導通チェック等によって予め
電極２０２の欠陥を決定しておき、即ちＸ座標を決定し
ておいて、後にＹ軸方向にレーザ光のスキャンを行なわ
せて本発明の方法でＸ座標の欠陥位置を特定し、欠陥の
修復を行なわせればよい。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかな如く、欠陥に応じて回折像が変イ
ヒするときの変化の大きさ及び変化の方向を２値的なレ
ベルで検出を行なうことにより、簡素な処理方法で高速
度に高安定なパターン欠陥検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターン欠陥検出方法を説明するシス
テムブロック図、第２図（イ）、（ロ）は電極パターン
へのレーザ光の照射の様子を説明する説明図、第３図（
イ）、（ロ）、（ハ）はフラウンホーファー回折像及び
欠陥判定アドレス領域を説明する波形図、第４図はパタ
ーン欠陥が存在するときの回折像の変化を説明する波形
図、第５図は回折像のメイン・ロープ部の光強度を飽和
レベルにさせたときにイメージセンサ−で検出するとき
の一例を示す波形図、第６図は第３のメモリー部に記憶
させる光強度差情報を説明する波形図、第７図（イ）、
（ロ）はパターン欠陥判定を行なうときの２値化判定を
説明する説明図である。 １０・・・・・・レーザ光源、 １１・・・・・・第１の光学系、 １２・・・・・・被測定物、 １６・・・・・・第２の光学系、 １４・・・・・・イメージセンサ−１ １６・・・・・・平滑化処理部、 １７・・・・・・第１のメモリー部、 １８・・・・・・欠陥判定アドレス設定部、１９・・・
・・・欠陥判定強度レベル設定部、２０・・・・・・第
２のメモリー部、 ２１・・・・・・第３のメモリー部、 ２２・・・・・・パターン欠陥判定部。 第　２　図 （４）　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第４図 Ｒ２Ｒ３アトＬ人 −Ｃ−−一→−−トー−一一弓− ｍ３　　因 （ロ） 第　３ｒＸＪ ？？　　＋−＋　　◆−−−−÷　　吟−一十　÷−−
−−ラＲＩ　　　Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｒ５ 箱６図 第　７　図 （イ） （ロ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光を微小な規則性パターンを有する被測定物に照
   射せしめて該被測定物によって生ぜられるフラウンホー
   ファー回折像を測定して前記の被測定物のパターン欠陥
   を検出するパターン欠陥検出方法において、予め定めら
   れた光強度分布を有するレーザ光を微小な規則性パター
   ンを有する被測定物に照射せしめ、該被測定物によって
   生ぜられるフラウンホーファー回折像の０次極大光に近
   い領域の低次数フラウンホーファー回折像をイメージセ
   ンサーで検出せしめ、該イメージセンサーの出力ビデオ
   信号の平滑化処理を行なわせ、正常な電極パターンにつ
   いて前記の低次数フラウンホーファー回折像を第１のメ
   モリー部に記憶せしめ、前記のパターンの欠陥を測定す
   る被測定物について前記の低次数フラウンホーファー回
   折像を第２のメモリー部に記憶せしめ、前記の第１のメ
   モリー部と前記の第２のメモリー部の差の光強度差情報
   を第３のメモリー部に記憶せしめ、該第３のメモリー部
   の予め定められた複数の欠陥判定アドレス領域毎に、前
   記の第３のメモリー部に記憶されている光強度差情報に
   ついて予め定められた欠陥判定強度レベルと比較せしめ
   、前記の欠陥判定アドレス領域で前記の欠陥判定強度レ
   ベル以上の強度を有する前記の光強度差情報の属するア
   ドレス個数を算出せしめ、該アドレス個数の大きさによ
   りパターン欠陥検出を行なうことを特徴とするパターン
   欠陥検出方法。