KR101265953B1 - 표면결함검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면결함검출방법에 관한 것으로서, 표면에서의 결함을 검출하기 위한 표면결함검출방법에 관한 것이다.
본 발명은 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득단계와; 상기 이미지획득단계에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k를 계산하는 평균값계산단계와; │a_k-a_k-1│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 결함판단단계를 포함하며, 상기 j는 2 이상의 자연수이고, 상기 n 및 m은 3j 이상의 자연수이고, k 및 c는 자연수이며, 상기 평균값계산단계는 모든 열에서 k가 첫번째 픽셀부터 n-(j-1)픽셀까지의 픽셀을 기준으로 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k을 구하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법을 개시한다.

Description

표면결함검출방법 {Surface defect detection method}

본 발명은 표면결함검출방법에 관한 것으로서, 표면에서의 결함을 검출하기 위한 표면결함검출방법에 관한 것이다.

표면결함검출장치란, 육안에 의하지 않고 카메라 등과 같은 이미지획득장치를 이용하여 획득된 이미지를 분석하여 반도체, 물품의 외관을 구성하는 케이싱 등의 표면에서 낙서, 크랙, 스크래치, 변색 등의 결함을 자동으로 검출하는 장치를 말한다.

특히 표면결함검출장치는 카메라의 발달, CPU의 발전에 따른 연산처리속도의 향상 등으로 이미지 분석을 초고속으로 수행이 가능함에 따라서 육안에 의하지 않고 카메라 등으로 장치를 구성하여 자동으로 수행이 가능하게 하여 생산성 및 그 검출속도를 현저히 높일 수 있는 이점이 있다.

그러나 종래의 표면결함검출장치는 카메라, CPU 등의 하드웨어는 우수한 성능을 가짐에 반하여 이에 부합되는 표면결함검출방법이 도출되지 않아 시료에 대한 표면결함검출이 제대로 수행되는데 한계가 있다는 문제점이 있다.

1. TFT어레이 검사장치 (일본 공개특허공보 특개2005-221338호(2005.08.18.))

본 발명의 목적은 카메라 등에 의하여 획득된 시료의 이미지를 분석하여 시료의 표면에 대한 이상유무를 간단한 알고리즘에 의하여 검출할 수 있는 표면결함검출방법 및 표면결함검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득단계와; 상기 이미지획득단계에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k를 계산하는 평균값계산단계와; │a_k-a_k-1│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 결함판단단계를 포함하며, 상기 j는 2 이상의 자연수이고, 상기 n 및 m은 3j 이상의 자연수이고, k 및 c는 자연수이며, 상기 평균값계산단계는 모든 열에서 k가 첫번째 픽셀부터 n-(j-1)픽셀까지의 픽셀을 기준으로 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k을 구하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법을 개시한다.

상기 c는 10~245인 것이 바람직하다.

상기 이미지획득단계는 시료에 대한 이미지의 픽셀들의 위치와 각 픽셀들에 대응하는 시료의 절대 위치를 계산하며, 상기 결함판단단계는 결함이 있는 것으로 판단된 픽셀의 위치를 시료의 절대위치로 계산하여 결함위치를 시료의 절대 위치로 표시할 수 있다.

상기 이미지획득단계는 시료의 표면에 단색광을 조사하고 단색광이 조사된 시료의 표면에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

본 발명은 또한 시료가 안착되는 시료안착부와; 상기 시료안착부에 안착된 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부와; 상기 이미지획득부에서 획득된 이미지를 분석하여 표면결함을 검출하는 검출부를 포함하며, 상기 검출부는 상기 이미지획득부에서 획득된 이미지를 상기 표면결함검출방법에 의하여 검출하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출장치를 개시한다.

본 발명은 또한 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득단계와; 상기 이미지획득단계에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k를 계산하는 평균값계산단계와; 상기 픽셀값의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여 │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 결함판단단계를 포함하며, 상기 j는 2 이상의 자연수이고, 상기 n 및 m은 3j 이상의 자연수이고, k 및 c는 자연수이며, 상기 평균값계산단계는 모든 열에서 k가 첫번째 픽셀부터 n-(j-1)픽셀까지의 픽셀을 기준으로 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 a_k을 구하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법을 개시한다.

상기 결함판단단계는 각 열별로 상기 픽셀값의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.

상기 결함판단단계는 모든 열들에 대한 상기 픽셀값의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.

한편 i가 2 이상의 자연수일 때, 상기 결함판단단계는 모든 열들에 대한 상기 픽셀값의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 i개 이상 연속될 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명에 따른 표면결함검출방법 및 장치는 픽셀값들의 평균값을 구한 후 각 픽셀에 대응되는 평균값의 편차가 기준보다 큰 경우, 해당 픽셀에 대응되는 위치에서 결함이 있는 것으로 판단하도록 함으로써 시료에 대한 표면결함에 대한 검출을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

특히 본 발명에 따른 표면결함검출방법 및 장치는 픽셀값들의 평균값을 구한 후 각 픽셀에 대응되는 평균값의 편차가 기준보다 큰 픽셀이 연속된 경우, 해당 픽셀에 대응되는 위치에서 결함이 있는 것으로 판단하도록 함으로써 시료에 대한 표면결함에 대한 검출을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 표면결함검출장치의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표면결함검출방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 2의 표면결함검출방법을 보여주는 개념도이다.

이하 본 발명에 따른 표면결함검출방법 및 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 표면결함검출장치의 구성을 보여주는 개념도이다.

본 발명에 따른 표면결함검출장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 시료(1)가 안착되는 시료안착부(10)와; 시료안착부(10)에 안착된 시료(1)의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(20)와; 이미지획득부(20)에서 획득된 이미지를 분석하여 표면결함을 검출하는 검출부(미도시)를 포함한다.

상기 시료안착부(10)는 이미지획득부(20)가 시료(1)에 대한 이미지 획득이 용이하도록 안정적으로 안착되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 시료안착부(10)는 시료(1)의 고정을 위한 고정부재, 이미지획득부(20)에 대하여 시료(1)를 수평이동시키는 수평이동장치 등이 설치될 수 있다.

상기 이미지획득부(20)는 시료(1)에 대한 이미지를 획득하는 장치로서, CCD카메라, CMOS카메라, 스캐너 등 이미지를 획득할 수 있는 장치이면 어떠한 장치도 가능하다.

여기서 이미지획득부(20)에 의하여 획득된 이미지는 그 분석의 편의를 위하여 흑백이미지인 것이 바람직하다.

한편 이미지 획득 및 분석의 용이함을 위하여 시료(1)를 조명할 필요가 있는바, 시료(1)에 빛을 조사하여 조명하는 조명부(30)가 시료(1)의 상측에 추가로 설치될 수 있다.

상기 조명부(30)는 이미지 획득 및 분석의 용이함을 고려하여 단색광을 조사하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 검출부는 이미지획득부(20)에서 획득된 이미지를 분석하여 표면결함을 검출하는 구성으로서 물리적 구성이기 보다는 논리적 구성으로서, 후술하는 표면결함검출방법의 수행에 의하여 이미지획득부(20)에서 획득된 이미지를 분석하여 표면결함을 검출하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 표면결함검출방법에 관하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 표면결함검출방법을 보여주는 순서도이고, 도 3은 도 2의 표면결함검출방법을 보여주는 개념도이다.

본 발명에 따른 표면결함검출방법은 시료(1)의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득단계(S10)와; 이미지획득단계(S10)에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값 P_k들의 평균값 a_k를 계산하는 평균값계산단계(S20)와; │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 결함판단단계(S30)를 포함한다.

이때 상기 j는 2 이상의 자연수이고, 상기 n 및 m은 3j 이상의 자연수이고, k 및 c는 자연수이다.

상기 이미지획득단계(S10)는 앞서 설명한 이미지획득부(20)에 의하여 시료(1)의 표면에 대한 이미지를 획득하는 단계이다.

그리고 상기 이미지획득단계(S10)는 표면결함검출을 목적으로 하는 것을 고려하여 시료(1)의 표면에 단색광을 조사하고 단색광이 조사된 시료(1)의 표면에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

또한 상기 이미지획득단계(S10)는 시료(1)에 대한 이미지의 픽셀들의 위치와 각 픽셀들에 대응하는 시료(1)의 절대 위치를 계산할 수 있다.

상기 평균값계산단계(S20)는 이미지획득단계(S10)에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값 P_k들의 평균값 a_k를 계산하는 단계이다.

즉, 상기 평균값계산단계(S20)는 모든 열에서 k가 첫번째 픽셀부터 n-(j-1)픽셀까지의 픽셀을 기준으로 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값 P_k들의 평균값 a_k을 구하는 단계이며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

, h는 자연수

이때 상기 평균값 a_k는 각 열별로 계산하거나, 픽셀의 행렬구분없이 모든 행렬의 픽셀들에 대한 평균값으로 계산할 수 있다.

상기 결함판단단계(S30)는 각 픽셀들에 대응되는 픽셀값 P_k의 평균값 a_k들의 편차를 활용하여 표면결함을 판단하는 단계이다.

일예로서, 상기 상기 결함판단단계(S30)는 각 열별로 픽셀값 P_k의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때 상기 평균값 a_k는 각 열별로 계산된다.

그리고 상기 결함판단단계(S30)는 모든 열들에 대한 픽셀값 P_k의 평균값 a_k들의 평균값 b를 계산하여, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때 상기 평균값 a_k는 픽셀의 행렬구분없이 모든 행렬의 픽셀들에 대한 평균값으로 계산된다.

또한 상기 결함판단단계(S30)는 i가 2 이상의 자연수일 때, │a_k-b│>c일 때 해당 픽셀이 i개 이상 연속될 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.

또한 상기 결함판단단계(S30)는 각 픽셀들에 대응되는 픽셀값 P_k의 평균값 a_k들의 편차를 활용하는 또 다른 예로서, b를 "모든 열들에 대한 픽셀값 P_k의 평균값 a_k들의 평균값" 대신에 k-1번째 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값 P_k들의 평균값 a_k-1로 하여, │a_k-a_k-1│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.

한편 상기 결함판단단계(S30)의 기준인 c는 검출될 시료(1)에 따라서 그 값이 선택될 수 있으며, 10~245인 것이 바람직하다.

또한 상기 결함판단단계(S30)는 결함위치를 픽셀 위치로서 표시하기 보다는 물리적 수치로서 표시되는 것이 사용자의 인식이 용이한바, 결함이 있는 것으로 판단된 픽셀의 위치를 시료(1)의 절대위치로 계산하여 표시할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 시료
10 : 시료안착부 20 : 이미지획득부
30 : 조명부

Claims (12)

1. 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득단계와;
   상기 이미지획득단계에서 획득된 이미지를 픽셀단위로 n×m 행렬로 구분하고, 각 열별로 k번째에 위치된 픽셀부터 연속된 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 ak를 계산하는 평균값계산단계와;
   상기 픽셀값의 평균값 ak들의 평균값 b를 계산하여, │ak-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 결함판단단계를 포함하며,
   상기 j는 2 이상의 자연수이고, 상기 n 및 m은 3j 이상의 자연수이고, k 및 c는 자연수이며,
   상기 평균값계산단계는
   모든 열에서 k가 첫번째 픽셀부터 n-(j-1)픽셀까지의 픽셀을 기준으로 j개의 픽셀들에 대한 픽셀값들의 평균값 ak을 구하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 결함판단단계는 각 열별로 상기 픽셀값의 평균값 ak들의 평균값 b를 계산하여, │ak-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결함판단단계는 모든 열들에 대한 상기 픽셀값의 평균값 ak들의 평균값 b를 계산하여, │ak-b│>c일 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   i가 2 이상의 자연수일 때,
   상기 결함판단단계는 각 열별로 상기 픽셀값의 평균값 ak들의 평균값 b를 계산하여, │ak-b│>c일 때 해당 픽셀이 i개 이상 연속될 때 해당 픽셀이 위치된 곳에 결함이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 c는 10~245인 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 이미지획득단계는
   시료의 표면에 단색광을 조사하고 단색광이 조사된 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 이미지획득단계는 시료에 대한 이미지의 픽셀들의 위치와 각 픽셀들에 대응하는 시료의 절대 위치를 계산하며,
   상기 결함판단단계는 결함이 있는 것으로 판단된 픽셀의 위치를 시료의 절대위치로 계산하여 결함위치를 시료의 절대 위치로 표시하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출방법.
8. 시료가 안착되는 시료안착부와;
   상기 시료안착부에 안착된 시료의 표면에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부와;
   상기 이미지획득부에서 획득된 이미지를 분석하여 표면결함을 검출하는 검출부를 포함하며,
   상기 검출부는 상기 이미지획득부에서 획득된 이미지를 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 따른 표면결함검출방법에 의하여 검출하는 것을 특징으로 하는 표면결함검출장치.
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