WO2012169423A1 - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

　基板の外観検査を効率的に実行する。基板１０の外観検査を行う検査装置１００であり、基板１０の表面に形成されたパターン１２を撮像するカメラ２０と、カメラ２０を制御する制御装置３２とを備える。制御装置３２は、カメラ２０が撮像した画像データを処理する画像処理プログラム３５が格納された記憶装置３４に接続され、制御装置３２は、カメラ２０が撮像した画像データに基づいて輝度データを算出する輝度データ算出装置３６に接続されている。制御装置３２は、輝度データ算出装置３６によって算出された輝度データの解像度を可変する解像度可変装置３８に接続されており、画像処理プログラム３５は、解像度可変装置３８によって可変された解像度における輝度データに基づいて、パターンに含まれている欠陥の良否判定を実行する機能を含んでいる。

Description

パターン検査装置およびパターン検査方法

　本発明は、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。特に、液晶パネルのような表示装置において繰り返しパターンを有する基板の外観検査を行う検査装置に関する。
　なお、本出願は２０１１年６月７日に出願された日本国特許出願２０１１－１２６９９３号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。

　液晶パネル、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置では、基板に形成された繰り返しパターンで全体が構築されていることが多い。その繰り返しパターンの中の欠陥を検出する際には、主に次のような処理によって欠陥を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。

　まず、撮像機器（例えばラインセンサカメラ）によって入力された繰り返しパターンを含んだ原画像において、注目画素に対してパターンピッチだけ離れた比較画素を設定する。そして、注目画素と比較画素との輝度値をもとに良否判定する画像処理プロセスを実行する。この処理を実行すると、正常な繰り返しパターンのみが消去され、パターン中の欠陥が検出される。この一連の画像処理によってなされるパターン消去から欠陥検出の過程が隣接比較法と呼ばれる。特に、比較画素を注目画素の周囲上下左右に４点設定するものを十字比較法と呼ぶ。

　隣接比較法では、比較的距離が短い画素同士で良否判定を行うため、繰り返しパターンのズレ、照明ムラなどによる輝度値のばらつきが要因となる欠陥誤検出を減らすことができる。しかしながら、隣接比較法によるパターン消去、欠陥検出処理においては、次の問題がある。例えば、パターンピッチよりも大きいサイズの欠陥（マクロ欠陥）に対して、十字比較処理を行った場合、注目画素と比較画素が欠陥部となるケースが生じる。その場合、欠陥部同士を比較してしまうために、注目画素は欠陥部であるにもかかわらず正常部と判定されてしまう。

　そのため、判断処理の結果、マクロ欠陥の輪郭部のみが欠陥部として検出され、マクロ欠陥の中央付近は正常部と判定されてしまうことが生じる。それゆえに、欠陥サイズが正確に算出されず、１つの欠陥が複数にわかれてしまう場合もあり、欠陥位置も精度良く求められない。そこで、マクロ欠陥を正確に検出するためには、隣接比較法とは異なった検出手段を用いる必要があり、画像演算処理の負荷が増大してしまう問題があった。

　そのような問題を踏まえて、特許文献１に開示された検査方法では、次のような手法を採用している。まず、画像データ中の注目画素に対して、繰り返しパターンのパターンピッチの距離だけ離れた複数の画素を比較画素とする。そして、比較画素が既に欠陥部と判定されていた場合には、前記欠陥部の比較画素の代わりに、前記注目画素からパターンピッチの整数倍離れ、かつ、既に正常部と判定された点を比較画素と再設定する。次いで、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを大小で並び替えて中央値を設定した後、前記注目画素の輝度データと前記中央値を比較することによって、前記注目画素の良否判定を行う。この手法によれば、欠陥サイズの大きさに依らず、精度良く欠陥サイズ及び位置を算出することができる。

特開２００９－２２２６３０号公報

　特許文献１に開示された検査方法によれば、欠陥サイズの大きさに依らず、精度良く欠陥サイズ及び位置を算出することができるが、本願発明者は、さらなる問題があることを見出した。図１を参照しながら、その問題について説明する。

　図１は、検査対象となる液晶パネルを構成する基板１０００における画素領域１１０が行列状に配列された図を示している。図１に示した基板１０００には、不良欠陥と判定される欠陥１２０Ａと、不良欠損には該当しない微少欠陥１２０Ｂ、および、比較的面積の大きい欠陥１２０Ｃが存在している。

　微少欠陥１２０Ｂは、配線の一部が少々膨れている箇所、塗布した有機膜の干渉などによって生じるものであり、これらは、不良欠損には該当しないと判別して問題ないものである。仮に、２５６階調の液晶パネルにおいて、通常部の明るさ（輝度）が１４８であるときに、欠陥１２０Ａの明るさは２５であり、微少欠陥１２０Ｂの明るさは４６とする。通常部の明るさ１４８を基準としたコントラスト差は、欠陥１２０Ａで１２３であり、微少欠陥１２０Ｂで１０２である。

　ここで、大きい欠陥１２０Ｃの明るさ（輝度）が、微少欠陥１２０Ｂと同程度、または、欠陥１２０Ａと微少欠陥１２０Ｂとの中間の値であるとする。仮に、通常部の明るさ（輝度）が１４８であるときに、欠陥１２０Ｃの明るさは８８とする。

　この場合、微少欠陥１２０Ｂを不良欠陥に該当しないと判定すると、同様に、欠陥１２０Ｃも不良欠陥に該当しないと判定されてしまう。しかしながら、微少欠陥１２０Ｂは、面積が小さいからこそ目立たず、不良欠損と該当しないと判別して問題ないものである。そして、欠陥１２０Ｃは面積が比較的大きいものであるため、たとえ欠陥１２０Ｃの明るさが微少欠陥１２０Ｂの明るさよりも大きく、通常部とのコントラスト差が小さいといっても、製品の検査においては不良と判定すべきものである。すなわち、欠陥１２０Ｃは、面積が大きいがゆえに、通常部とのコントラスト差が小さくても、そのコントラスト差は目立ってしまい、その結果、不良と判定することが望ましい。

　このような状況において、大きな欠陥１２０Ｃを不良欠陥と判定するために、通常部とのコントラスト差の基準（閾値）を変更すると、その基準（閾値）によっては、不良として捕捉したくない微少欠陥１２０Ｂも不良欠陥と判定しまう可能性が高くなる。微少欠陥１２０Ｂは、本来、不良欠陥としなくてよいものであるとともに、微少欠陥１２０Ｂの存在個数は、欠陥１２０Ａと比較して多いのが通常である。それゆえに、不良欠陥の良否判定における画像演算処理の負荷が増大してしまうとともに、その後における微少欠陥１２０Ｂを不良欠陥でないとする処理が膨大となってしまう。

　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、所定のパターンを有する基板の検査を効率的に実行可能な検査装置および検査方法を提供することにある。

　本発明に係る検査装置は、基板の外観検査を行う検査装置であり、基板の表面に形成されたパターンを撮像するカメラと、前記カメラを制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データを処理する画像処理プログラムが格納された記憶装置に接続されており、前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データに基づいて輝度データを算出する輝度データ算出装置に接続されている。前記制御装置は、前記輝度データ算出装置によって算出された輝度データの解像度を可変する解像度可変装置に接続されており、前記画像処理プログラムは、前記解像度可変装置によって可変された解像度における輝度データに基づいて、前記パターンに含まれている欠陥の良否判定を実行する機能を含んでいる。

　ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記パターンに含まれている前記欠陥の種類に応じて、前記解像度可変装置が選択する前記解像度の値を調整する機能を有している。

　ある好適な実施形態において、前記画像処理プログラムは、前記解像度可変装置によって選択された第１解像度における前記輝度データを算出する機能と、前記解像度可変装置によって選択され、前記第１解像度よりも解像度が低い第２解像度における前記輝度データを算出する機能とを含んでいる。

　ある好適な実施形態において、前記基板は、繰り返しパターンを有する基板であり、前記パターンは、前記繰り返しパターンの一部である。

　ある好適な実施形態では、さらに、前記基板に照明光を照射する照明装置、および、前記基板が載置されるステージを備えている。前記基板は、液晶パネル用のマザーガラスであり、前記制御装置は、前記カメラを移動させるカメラ移動装置に接続されている。

　本発明に係る検査方法は、基板の外観検査を行う検査方法であり、基板の表面に形成されたパターンをカメラによって撮像する工程と、前記カメラが撮像した画像データに基づいて、前記パターンの輝度データを算出する工程と、前記パターンにおける前記輝度データの解像度を、第１解像度から当該第１解像度よりも低い解像度の第２解像度に可変する工程と、前記可変させた第２解像度の前記輝度データに基づいて、前記パターンに含まれる欠陥の良否を判定する工程とを含む。

　ある好適な実施形態において、前記欠陥の良否を判定する工程では、さらに、前記第１解像度の前記輝度データに基づいて良否を判定することを実行する。

　ある好適な実施形態において、前記解像度を可変する工程は、前記パターンに含まれている前記欠陥の種類に応じて前記第２解像度の値を調整することを実行する。

　ある好適な実施形態では、前記第１解像度の前記輝度データに基づいて良否が判定される欠陥の面積よりも、前記第２解像度の前記輝度データに基づいて良否が判定される欠陥の面積が大きい。

　ある好適な実施形態において、前記基板は、繰り返しパターンを有する基板であり、前記パターンは、前記繰り返しパターンの一部である。

　ある好適な実施形態において、前記基板は、液晶パネル用のマザーガラスであり、前記パターンを撮像する工程において前記カメラによって撮像された画像データは、制御装置に送信され、前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データを処理する画像処理プログラムが格納された記憶装置に接続されている。

　本発明では、基板の表面に形成されたパターンをカメラによって撮像した後、カメラが撮像した画像データに基づいてパターンの輝度データを算出する。その後、パターンにおける輝度データの解像度を、第１解像度から当該第１解像度よりも低い解像度の第２解像度に可変する。そして、可変させた第２解像度の輝度データに基づいて、パターンに含まれる欠陥の良否を判定する。
　したがって、基準輝度との輝度差が小さく比較的面積の大きな欠陥を検出する際に、第１解像度よりも低い解像度の第２解像度に可変した輝度データに基づいて、欠陥の良否を判定することができる。その結果、第１解像度（高い解像度）の輝度データに基づく良否判定では、基準輝度との輝度差が比較的小さい微少欠陥（不良として捕捉したくない微少欠陥）を不良と判定しないといけない条件下でも、第２解像度（低い解像度）の輝度データに基づく良否判定を実行することにより、当該微少欠陥を良品判定としながら、当該比較的面積の大きな欠陥を不良と判定することが可能となる。それゆえに、繰り返しパターンを有する基板の検査を効率的に実行することができる。
　また、第１解像度（高い解像度）の輝度データに基づく良否判定と、第２解像度（低い解像度）の輝度データに基づく良否判定との両方を実行することにより、基準輝度との輝度差が大きい欠陥（不良としたい欠陥）を確実に検出することができるとともに、当該比較的面積の大きな欠陥を不良と判定することができる。

基板１０００において画素領域１１０が行列状に配列された平面図である。 本発明の実施形態に係る検査装置１００の構成を模式的に示す図である。 多面取りされるマザーガラス１０の上面を模式的に示す図である。 アレイ基板１１の一部を拡大して示す上面図である。 本発明の実施形態に係る検査装置１００の構成を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、検査装置１００のカメラ２０が基板１０を撮像する様子を示す工程図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る検査方法を説明するための基板１１を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る検査方法を説明するための基板１１を示す図である。 本発明の実施形態に係る検査装置１００の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る検査方法を説明するためのフローチャートである。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る検査方法を説明するための基板１１の輝度データを示す図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

　図２は、本発明の実施形態に係る検査装置１００の構成を模式的に示す図である。本実施形態の検査装置１００は、所定のパターンを有する基板１０の外観検査を行う装置である。

　図２に示した構成例では、基板１０の表面に形成されたパターンを撮像するカメラ２０と、カメラ２０を制御する制御装置を含むコンピュータ３０が示されている。本実施形態の検査装置１００には、基板１０に照明光６０を照射する照明装置２１が設けられている。照明装置２１から照射された照明光６０は、基板１０を反射及び／又は透過して、カメラ２０に入る。そして、カメラ２０が撮像した画像データ（すなわち、基板１０における所定パターンの画像データ）は、配線２３を通じてコンピュータ３０内の制御装置へと送信される。

　照明装置２１としては、基板１０に対して反射光となる光６０Ａを照射するランプ２１Ａ、及び／又は、基板１０に対して透過光となる光６０Ｂを照射するランプ２１Ｂを配置することができる。基板１０の上方に配置されるランプ２１Ａ、基板１０の下方に配置されるランプ２１Ｂの何れを使用するか（あるいは、両方を使用するか）は、基板１０の表面に形成されたパターン（繰り返しパターン）が良好に撮像できる条件に基づいて、適宜好適なものを選択したらよい。

　基板１０は、当該基板１０を載置できるステージ（不図示）の上に固定することができる。基板１０が大きい場合において固定のカメラ２０によって一度で撮像することができないときには、基板１０のパターンは、カメラ２０を移動することによって撮像される。あるいは、カメラ２０を固定して、基板１０を載置したステージを移動させるようにしても構わない。

　図２に示した基板１０は、例えば、液晶パネル、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置を構成する基板である。それらの基板１０は、例えば、画素パターンのような繰り返しパターンを有している。カメラ２０は、そのような繰り返しパターンの一部の所定パターン（例えば、画素電極パターンなど）を撮像する。以下の実施形態では、液晶パネルを構成するガラス基板（アレイ基板、カラーフィルタ基板）を例にして説明する。

　液晶表示装置（ＬＣＤ）の構成部品である液晶パネルは、一対のガラス基板を所定のギャップを確保した状態で対向させた構造を有している。液晶パネルの製造工程においては、まず、アレイ側のガラス基板（マザーガラス）と、カラーフィルタ側のガラス基板（マザーガラス）がそれぞれ別々の工程で加工が行われる。

　図３は、所定寸法の液晶パネル部分（１５）が多面取りされるマザーガラス１０の上面を模式的に示している。図３に示したマザーガラス１０は、第１０世代のマザーガラスであり、例えば、２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍの寸法を有している。ここで、マザーガラス１０内の各パネル領域１５は、４０インチの液晶パネルに相当するものである。各パネル領域１５の一部を拡大すると、そのパネル領域１５がアレイ基板（ＴＦＴ基板）の一部であるときは、例えば、図４に示すようなパターンを含んでいる。

　具体的には、アレイ基板１１Ａ（ガラス基板１１）の上面（アレイ基板１１Ａの液晶層の側の面、すなわち、カラーフィルタ基板に対向する面）には、画素電極１２およびスイッチング素子（例えば、ＴＦＴ）１３が設けられている。画素電極１２およびスイッチング素子１３の周りには、格子状をなすように、ソース配線１６およびゲート配線１７が取り囲むようにして設けられている。ソース配線１６およびゲート配線１７がそれぞれ、スイッチング素子１３のソース電極およびゲート電極に接続されている。

　画素電極１２は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）から構成されている。画素電極１２は、例えば、矩形状に形成され、図４に示した例では、ソース配線１６が延びる方向に沿って細長い長方形の形状に形成されている。なお、画素電極１２が位置する領域が、液晶パネルの画素領域となり、パネル領域１５がカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）の一部であるときは、カラーフィルタ基板における画素領域に対応する位置に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または、青色（Ｂ）のカラーフィルタ層が形成されている。本実施形態の基板１０に形成される繰り返しパターンとは、例えば、画素電極１２からなる繰り返しパターン、カラーフィルタ層からなる繰り返しパターンなどであるが、これらに限定されるものではない。

　図５は、本発明に係る実施形態の検査装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の検査装置１００は、カメラ２０を制御する制御装置３２と、制御装置３２に接続された記憶装置３４とを含んでいる。カメラ２０が撮像した画像データは、制御装置３２に送信される。また、記憶装置３４には、カメラ２０が撮像した画像データを処理する画像処理プログラム３５が格納されている。さらに、制御装置３２には、カメラ２０が撮像した画像データに基づいて輝度データを算出する輝度データ算出装置３６が接続されている。また、制御装置３２には、輝度データ算出装置３６によって算出された輝度データの解像度を可変する解像度可変装置３８が接続されている。そして、本実施形態の画像処理プログラム３５は、解像度可変装置３８によって可変された解像度の輝度データに基づいて、パターンに含まれている欠陥の良否判定を実行する機能を含んでいる。

　本実施形態のカメラ２０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、または、ＣＭＯＳイメージセンサなどである。また、本実施形態の構成では、カメラ２０は、制御装置３２の制御によってカメラ２０を移動可能なカメラ移動装置に接続されている。カメラ移動装置は、例えば、カメラ２０をＸ－Ｙ方向に移動可能な機械式装置から構成されている。なお、本実施形態の構成例では、制御装置３２には、基板１０を載置するステージ２２が接続されている。そして、ステージ２２は、制御装置３２によって制御可能な構成にすることができる。

　また、本実施形態の制御装置３２は、半導体集積回路からなり、例えばＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）またはＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）である。そして、本実施形態の記憶装置３４は、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスクなどである。本実施形態の構成では、制御装置３２には、入力装置４２（キーボード、マウス、タッチパネルなど）および出力装置４４（ディスプレイなど）が接続されている。本実施形態の制御装置３２、記憶装置３４、入力装置４２、出力装置４４は、例えば、図２に示した汎用のＰＣ（パーソナル・コンピュータ）３０のものを適用することができる。

　本実施形態の制御装置３２、画像処理プログラム３５を含む記憶装置３４、輝度データ算出装置３６および解像度可変装置３８によって、欠陥検査部３１を構築することができる。さらに説明すると、輝度データ算出装置３６および解像度可変装置３８は、それぞれ、ソフトウエア的に構築することができる。

　具体的には、本実施形態の輝度データ算出装置３６は、記憶装置３４に格納された輝度データ算出プログラムと、制御装置３２および記憶装置３４が協働して動作することによって構築されている。輝度データ算出装置３６を構築する輝度データ算出プログラムは、画像処理プログラム３５で画像処理された画像データから、輝度データを導出する機能を有している。加えて、本実施形態の解像度可変装置３８は、記憶装置３４に格納された解像度可変プログラムと、制御装置３２および記憶装置３４が協働して動作することによって構築されている。解像度可変装置３８を構築する解像度可変プログラムは、輝度データ算出装置３６（または、輝度データ算出プログラム）によって算出された輝度データの解像度を可変する機能を有している。なお、画像処理プログラム３５に、輝度データ算出プログラムの機能、及び／又は、解像度可変プログラムの機能を含めることも可能である。

　次に、図６（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、本実施形態の検査装置１００おけるカメラ２０で基板１０の表面を撮像する工程を説明する。

　まず、図６（ａ）に示すように、ステージ２２の上に基板１０を搬入する。基板１０は、例えば、ガラス基板であり、本実施形態における基板１０は、液晶パネル用のガラス基板である。基板１０の表面にはパターン（繰り返しパターン）が形成されている。この例では、ステージ２２上に基板１０が搬入されるタイミング（矢印７０参照）で、ステージ２２の内部からピン２４が浮上して、ピン２４の先端で基板１０を支持する。ステージ２２の上方には、カメラ２０が配置されており、このカメラ２０は、カメラ移動装置２３によってステージ２２の範囲（所定のＸ－Ｙ座標）を移動することができる。

　次に、図６（ｂ）に示すように、ステージ２２の内部にピン２４を収納し、ステージ２２の表面に基板１０を配置する。ステージ２２の表面に配置された基板１０は、カメラ２０によって撮像される。そのカメラ２０が撮像した画像データは、制御装置３２に送信される。そして、当該画像データは、画像処理プログラム３５によって処理されて、例えば、出力装置４４（ディスプレイ装置）に表示可能なフォーマットで記憶装置３４に格納される。

　図７（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る検査方法を説明するための基板１１を示す模式図である。図７（ａ）に示した基板１１は、カラーフィルタ基板である。基板１１では、画素領域に対応した位置に、赤色カラーフィルタ層１２Ｒ、緑色カラーフィルタ層１２Ｇ、青色カラーフィルタ層１２Ｂがストライプ状に配列している。ここで、図７（ａ）に示した基板１１は、カメラ２０が撮像した画像データを、画像処理プログラム３５で処理してカラー表示したものに相当する。

　図７（ａ）に示した基板１１には、基準輝度（通常部の明るさ）と対比して輝度差が大きい欠陥２５Ａが存在している。また、基板１１には、欠陥２５Ａと同程度の面積を有し、基準輝度と対比して輝度差が中程度の欠陥２５Ｂが存在している。さらに、基板１１には、欠陥２５Ａおよび欠陥２５Ｂよりも大きな面積を有し、基準輝度と対比して輝度差が小さい欠陥２５Ｃが存在している。ここで、欠陥２５Ｂは、不良欠陥として捕捉したくないものとする。

　この例における赤色カラーフィルタ層１２Ｒ、緑色カラーフィルタ層１２Ｇ、青色カラーフィルタ層１２Ｂのそれぞれの寸法（画素領域のサイズ）が１００μｍ×３００μｍであるとする。そして、この例における典型的な解像度（第１解像度）では、欠陥の良否判定閾値を輝度差１０μｍにしてグレイ画像表示にし、そのグレイ画像表示に基づいて、基準輝度（通常部の明るさ）と、欠陥部の輝度とを算出する。

　ここで、２５６階調の表示装置（液晶パネル）において、基準輝度が１４８であるときに、欠陥２５Ａの輝度が２５であり、欠陥２５Ｂの輝度が４６であり、そして、欠陥２５Ｃの輝度が８８であるとする。なお、欠陥２５Ａにおける輝度差（すなわち、基準輝度との輝度差）は１２３であり、欠陥２５Ｂにおける輝度差は１０２であり、そして、欠陥２５Ｃにおける輝度差は６０である。

　この場合において、欠陥の良否判定閾値を輝度差１１０にすると、輝度差が１１０以上のものは不良の欠陥と判定される。したがって、欠陥２５Ａは不良、欠陥２５Ｂは良品（不良に該当せず）、そして、欠陥２５Ｃは良品（不良に該当せず）となる。しかしながら、欠陥２５Ｂは良品としてよいものの、欠陥２５Ｃは面積が広いために、最終工程の品質チェックでは不良の欠陥と判定される可能性が高いものである。すなわち、欠陥２５Ｃは、輝度差は小さいものの、欠陥の面積が大きいがゆえにその欠陥が目立つものであり、欠陥２５Ｃを不良と判定することが望ましい。

　欠陥２５Ｃを不良と判定することが望ましいものの、欠陥２５Ｃにおける輝度差は６０であるので、欠陥２５Ｃを不良と判定するには、欠陥の良否判定閾値を輝度差６０とする必要がある。すると、欠陥２５Ｃのみならず、不良と判定したくない欠陥２５Ｂも不良と判定されてしまう。

　図７（ｂ）は、典型的な解像度（第１解像度）よりも低い解像度（第２解像度）で表示した基板１１を示している。より詳細には、図７（ａ）に示した画像データを、解像度可変装置３８によって、第２解像度を有する画像データに変換する。ここでの第２解像度は、解像度の画素ピッチを３０μｍにしている。すなわち、第１解像度では解像度の画素ピッチを１０μｍにしていたので、第２解像度における画素ピッチ（３０μｍ）は、第１解像度における画素ピッチ（１０μｍ）の３倍にしている。

　そして、本実施形態では、図７（ｂ）に示した第２解像度を有する画像データをグレイ画像表示にし、その第２解像度のグレイ画像表示に基づいて、基準輝度（通常部の明るさ）と、欠陥部の輝度とを算出する。なお、図７（ａ）に示した画像データをグレイ表示にした後に、解像度可変装置３８によって、第２解像度を有する画像データに変換しても構わない。

　次に、図８（ａ）および（ｂ）を参照しながら、さらに、本発明の実施形態に係る検査方法を説明する。図８（ａ）に示した基板は、図７（ａ）に示した画像データをグレイ表示にした後、第１解像度（解像度の画素ピッチ１０μｍ）の画像データに変換したものである。一方、図８（ｂ）に示した基板１１は、図７（ａ）に示した画像データをグレイ表示にした後、第２解像度（解像度の画素ピッチ３０μｍ）の画像データに変換したものである。

　図８（ａ）および（ｂ）は、注目画素座標ポイントに対してパターンピッチだけ離れた比較画素ポイントと、注目画素座標ポイント（欠陥２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ）との輝度差を対比している様子を示している。なお、図８（ａ）および（ｂ）に示した例では、説明のために、比較画素ポイントを１箇所にしたものを表しているが、注目画素の周囲上下左右に比較画素ポイントを４点設定し、その４点の平均値を基準輝度データにすることができる。また、注目画素座標ポイントに対してパターンピッチの整数倍だけ離れた比較画素ポイントを複数設定して、平均値を基準輝度データにすることができる。あるいは、複数の比較画素ポイントのうちの一つが欠陥ポイントと認識されている場合には、そのポイントの輝度値を無視して、平均値を基準輝度データにすることも可能である。

　図８（ａ）における欠陥２５Ａ、欠陥２５Ｂ、欠陥２５Ｃの輝度および輝度差は、上述した通りである。繰り返すと、２５６階調の表示装置（液晶パネル）において、比較画素ポイントの輝度（すなわち、基準輝度）が１４８であるときに、欠陥２５Ａの輝度が２５（輝度差は１２３）であり、欠陥２５Ｂの輝度が４６（輝度差は１０２）であり、そして、欠陥２５Ｃの輝度が８８（輝度差は６０）である。

　一方、解像度を低下させた図８（ｂ）における欠陥２５Ａ、欠陥２５Ｂ、欠陥２５Ｃの輝度は次のように変化した。２５６階調の表示装置において、基準輝度が１４８であるときに、欠陥２５Ａの輝度が１１１（輝度差は３７）であり、欠陥２５Ｂの輝度が１２３（輝度差は２５）、そして、欠陥２５Ｃの輝度が８８（輝度差は５９）である。ここでの欠陥の輝度差の順番は、欠陥２５Ｃ（輝度差５９）、欠陥２５Ａ（輝度差３７）、そして、欠陥２５Ｂ（輝度差２５）になった。

　すなわち、解像度を低下させた画像データに基づいて輝度差を算出することによって、個々の欠陥の輝度の大小だけでなく、欠陥の面積の要素も、データとして反映させることができる。さらに説明すると、解像度を低下させて、解像度の画素ピッチを３倍にすると、欠陥２５Ａおよび欠陥２５Ｂの輝度の値は、周囲の通常輝度のものを取りこむことになる。その結果、欠陥２５Ａおよび欠陥２５Ｂの輝度の値は上昇し、かつ、基準輝度との間の輝度差は低下する。一方、比較的面積が大きい欠陥２５Ｃの場合、解像度の画素ピッチを３倍に大きくしても、周囲の欠陥２５Ｃの輝度のものを取りこむことになるので、欠陥２５Ｃの輝度の値は、ほぼ変化せず、同様に、基準輝度との間の輝度差もほぼ変化しない。したがって、輝度差が小さくなった欠陥２５Ａ、２５Ｂと、輝度差がほぼ変わらない欠陥２５Ｃとの逆転が生じ、輝度差の順番は、欠陥２５Ｃ、欠陥２５Ａ、そして、欠陥２５Ｂに変化した。

　図８（ｂ）に示した画像データにおいて、欠陥の良否判定閾値を輝度差５０にすると、輝度差が５０以上のものは不良の欠陥と判定される。したがって、欠陥２５Ｃは不良、欠陥２５Ａおよび欠陥２５Ｂは良品（不良に該当せず）となる。すなわち、ここでは、欠陥２５Ｃを選択して不良と判定することができる。

　具体的な判定工程では、まず、図８（ａ）における画像データにおいて、欠陥の良否判定閾値を輝度差１１０として、欠陥２５Ａを不良と判定し、欠陥２５Ｂ及び欠陥２５Ｃを良品（不良に該当せず）と判定する。その後、図８（ｂ）における画像データにおいて、欠陥の良否判定閾値を輝度差５０として、欠陥２５Ｃを不良と判定し、欠陥２５Ａ及び欠陥２５Ｂを良品（不良に該当せず）と判定する。この２回の判定工程によって、欠陥２５Ａおよび欠陥２５Ｃを不良と判定することができ、一方で、欠陥２５Ｂを良品と判定することができる。

　なお、上述した解像度（解像度の画素ピッチ１０μｍおよび３０μｍ）の条件、欠陥の良否判定閾値の値（輝度差）などは例示であり、実際には、具体的な検査条件にあわせて、それらは適宜好適なものを採用することができる。

　次に、図９および図１０を参照しながら、本実施形態の検査装置および検査方法についてさらに説明する。図９は、本実施形態の検査装置１００における欠陥検査部３１の構成を説明するためのブロック図である。また、図１０は、本実施形態の検査方法を説明するためのフローチャートである。

　図９に示した欠陥検査部３１は、記憶部３３、輝度データ処理部３７および良否判定処理部３９を含んでいる。輝度データ処理部３７および良否判定処理部３９は、記憶部３３に接続されている。また、欠陥検査部３１の入出力部３１ａには、入力装置４２および出力装置４４が接続されている。なお、この図では、カメラ２０は、輝度データ処理部３７に接続されているが、カメラ２０を入出力部３１ａに接続しても構わない。

　記憶部３３は、図５に示した記憶装置３４から構成されている。図９に示した記憶部３３には、基準輝度データ３３ａおよび解像度可変輝度データ３３ｂが格納されている。基準輝度データ３３ａは、例えば、比較画素ポイントの輝度（基準輝度）、欠陥の良否判定閾値（閾値となる輝度差）を含むデータである。また、解像度可変輝度データ３３ｂは、例えば、各種解像度（第１解像度、第２解像度など）の条件、及び／又は、解像度の画素ピッチの値を含むデータである。なお、解像度可変輝度データ３３ｂに、図８（ａ）及び（ｂ）に示した各種解像度の輝度データを含む画像データを含めてもよい。

　輝度データ処理部３７は、図５に示した輝度データ算出装置３６、解像度可変装置３８および制御装置３２から構成されている。輝度データ処理部３７は、カメラ２０が撮像した画像データに基づいて輝度データを算出する機能、輝度データに基づいて輝度差（標準輝度と標的輝度との輝度差）を算出する機能、輝度データを含む画像データの解像度を可変する機能などを備えている。良否判定処理部３９は、図５に示した制御装置３２、画像処理プログラム３５を含む記憶装置３４から構成されている。良否判定処理部３９は、記憶部３３における基準輝度データ３３ａに含まれる欠陥の良否判定閾値を基準にして、パターン（繰り返しパターン）に含まれる欠陥が不良であるか否かを判定する機能を有している。

　なお、入力装置４２によって、欠陥検査部３１（具体的には、輝度データ処理部３７、良否判定処理部３９など）の動作の進行および停止を行うことができるとともに、基準輝度データ３３ａ、解像度可変輝度データ３３ｂの入力（追加・変更・削除など）を行うことができる。また、出力装置４４には、カメラ２０が撮像した画像データ、輝度データを含む画像データ、解像度を変更した画像データ、良否判定結果のデータなどを表示させることができる。

　本実施形態の検査方法を行う場合、図１０に示すように、まず、基板１０をステージ２２に搬入する（ステップＳ１１０）。具体的には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すようにして、基板１０をステージ２２に搬入して、ステージ２２の上に基板１０を載置する。

　次に、カメラ２０にて基板１０のパターンを撮像する（ステップＳ１２０）。具体的には、図２または図６（ｂ）に示すようにして、カメラ２０が基板１０のパターンを撮像する。カメラ２０が撮像した画像データは、輝度データ処理部３７に送信される。

　次に、輝度データ処理部３７は、送信された画像データから、当該画像データにおける各ポイントの輝度を測定する（ステップＳ１３０）。さらに説明すると、ステップＳ１３０において、カメラ２０が撮像した画像データから、各ポイントにおけるパターンの輝度を測定し、マトリックス状の輝度データを算出する。図５に示した構成では、輝度データ算出装置３６によってステップＳ１３０を実行する。

　ここでは、カメラ２０が撮像したカラー画像データを、第１解像度（高解像度）を有するグレイ画像に変換し、そのグレイ画像から輝度データを算出している。第１解像度（高解像度）を規定する画素ピッチは、例えば１０μｍである。この輝度データは、記憶部３３に格納される。あるいは、この輝度データは、基準輝度データ３３ａの一部として記憶させてもよいし、または、解像度可変輝度データ３３ｂの一部として記憶させても構わない。

　次に、輝度データ処理部３７によって、第１解像度（高解像度）を有する画像データを、第２解像度（低解像度）を有する画像データに変換する可変処理を実行する（Ｓ１４０）。例えば、図８（ａ）に示した第１解像度の画像データを、図８（ｂ）に示した第２解像度の画像データに変換する。図５に示した構成では、解像度可変装置３８によってステップＳ１４０を実行する。

　続いて、輝度データ処理部３７によって、第２解像度の画像データから、第２解像度の輝度データを算出する。または、第１解像度の輝度データから、第２解像度の輝度データを算出する。これら第１解像度および第２解像度の輝度データは、輝度値の形式で保存されていてもよいし、輝度差の形式で保存されていてもよい。

　その後、良否判定処理部３９によって、欠陥の良否判定を実行する（Ｓ１５０）。欠陥の良否判定は、欠陥の良否判定閾値を基準にして、標準輝度と標的輝度との間の輝度差を含む輝度データを処理することによって行う。具体的には、図８（ａ）及び（ｂ）に示した例で説明した通りである。なお、欠陥の良否判定閾値および解像度の条件などは、欠陥の種類（例えば、欠陥の面積、欠陥の形状、欠陥の発生原因要素など）に応じて変更することができる。

　最後に、ステップＳ１５０によって得られた検査の結果（欠陥判定結果）を出力装置４４に出力する（Ｓ１６０）。なお、検査結果を確認した後に、欠陥の良否判定閾値、解像度の条件などの条件を変更して、再検査を実行することも構わない。また、この例では、第１解像度、第２解像度の可変処理を説明したが、それに限らず、例えば、第１解像度（高解像度）、第２解像度（中解像度）、第３解像度（低解像度）のように３つ以上の解像度の可変処理を実行することも可能である。

　本発明の実施形態の検査装置１００および検査方法によれば、まず、基板１０の表面に形成されたパターンをカメラ２０によって撮像する（ステップＳ１２０）。次いで、輝度データ算出装置３６（または輝度データ処理部３７）によって、カメラ２０が撮像した画像データに基づいて、パターン（例えば、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）の輝度データを算出する（ステップＳ１３０）。その後、解像度可変装置３８（または輝度データ処理部３７）によって、パターンにおける輝度データの解像度を、第１解像度（高解像度）から第２解像度（低解像度）に変更する（ステップＳ１４０）。そして、制御装置３２（または良否判定処理部３９）によって、変更した第２解像度（低解像度）の輝度データに基づいて、パターンに含まれる欠陥の良否を判定する（ステップＳ１５０）。また、第１解像度（高解像度）の輝度データに基づいて、パターンに含まれる欠陥の良否を判定することもできる。

　したがって、例えば、基準輝度との輝度差が小さく比較的面積の大きな欠陥２５Ｃを検出する際に、第１解像度（高解像度）よりも低い解像度の第２解像度（低解像度）に変更した輝度データに基づいて、欠陥の良否を判定することができる。その結果、第１解像度の輝度データに基づく良否判定では、輝度差が比較的小さい微少欠陥（不良として捕捉したくない微少欠陥）２５Ｂを不良と判定しないといけない条件下でも、第２解像度の輝度データに基づく良否判定を実行することにより、当該微少欠陥２５Ｂを良品判定としながら、当該比較的面積の大きな欠陥２５Ｃを不良と判定することが可能となる。それゆえに、繰り返しパターンを有する基板１０の検査を効率的に実行することができる。

　また、一例として図８（ａ）に示した第１解像度（高解像度）の輝度データに基づく良否判定と、一例として図８（ｂ）に示した第２解像度（低解像度）の輝度データに基づく良否判定との両方を実行することにより、輝度差が大きい欠陥（不良としたい欠陥）２５Ａを確実に検出することができるとともに、面積の大きな欠陥２５Ｃを不良と判定することができる

　従来の検査方式では、如何に微細な欠陥まで検出できるかという技術が進んでいたが、微細な欠陥を検出すればするほど、検出したくない欠陥（不良として捕捉したくない欠陥）が増えてしまうという問題が生じる。そして、そのような状況下において、従来の検査方式では、検出しなくない欠陥を検出する個数をなるべく減らすため、本来検出したい欠陥も検出対象から外したりする必要があった。あるいは、検出したい欠陥をすべて検出せざるを得なかったりする必要があった。

　一方、本実施形態の検査方式では、必要なものだけを検出できるような解像度を複数持たせることにより、上記の問題を解決することができる。すなわち、本実施形態の検査装置１００では、輝度データを処理する解像度（例えば、第１解像度、第２解像度）を複数持たせることにより、検査において検出したい欠陥の種類（例えば、欠陥２５Ａ、欠陥２５Ｃ）が複数ある場合において、解像度を可変することでその欠陥の選択取得を実行することができる。

　また、検出したくない欠陥（例えば、欠陥２５Ｂ）を検出させないようにすることができることから、その後の欠陥データ処理に関する負荷を大幅に低減させることが可能となる。特に、一枚の表示パネル（例えば、液晶パネル）における繰り返しパターンの欠陥を検査する場合と比較して、複数の表示パネル（例えば、液晶パネル）を含む大型基板（マザーガラス）における繰り返しパターンの欠陥を検査する場合には、膨大な欠陥データ処理が必要となり、そこに、検出したくない欠陥の処理も加わると、処理の負荷が著しく大きくなってしまう可能性が強くなる。本実施形態の手法では、検出したくない欠陥を検出対象から外すことが容易であるので、そのような処理の負荷が著しく大きくなってしまうことを回避することができる。

　また、解像度の低下（すなわち、解像度を規定する画素ピッチのサイズを大きくすること）と、処理ピクセル数の関係を述べると、当該画素ピッチのサイズを２倍にすると、処理ピクセル数は１／４になる。すなわち、低解像度（例えば、第２解像度）による欠陥データ処理は、処理スピードを向上させることができ、それゆえに、検査処理時間の低減にも繋がる。

　図１１（ａ）から（ｃ）は、行列状に配列された輝度データの一例を示している。ここでは、３２段階の輝度表示における各ポイント（繰り返しパターンの各ポイント）の輝度の値を例示的に表している。

　図１１（ａ）に示した輝度データにおいて、画素ピッチのサイズを２倍にするように解像度を低下させると、図１１（ｂ）に示す輝度データになる。ここで、図１１（ａ）から図１１（ｂ）への変更において、輝度データにおける処理ピクセル数は１／４になっている。同様に、図１１（ｂ）に示した輝度データにおいて、画素ピッチのサイズを２倍にするように解像度を低下させると、図１１（ｃ）に示す輝度データになる。ここで、図１１（ｂ）から図１１（ｃ）への変更において、輝度データにおける処理ピクセル数は１／４になっている。

　このように処理ピクセル数が低下した状態での演算処理は、処理ピクセル数が多いときのものと比較して、負荷を大きく低下させることができ、その結果、演算処理時間を短くすることができる。

　なお、図１１（ａ）に示した例では、輝度値が１という欠陥部位が存在する。この輝度値１の欠陥部位を検出する場合に、先に、図１１（ａ）よりも処理ピクセル数の少ない図１１（ｂ）または図１１（ｃ）による輝度データを算出させておき、そこでの輝度異常領域（図１１（ｂ）では「１０．３」の領域、図１１（ｃ）では「１２．２５」の領域）をピックアップした上で、解像度を高いものに変更し、当該領域において欠陥部位（すなわち、「１」の領域）を検出するような方法を実行することも可能である。

　以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上述の実施形態では、基板１０として、液晶パネル用の基板、特にマザーガラス基板について説明したが、それに限定されるものではない。マザーガラスに限らず、一枚の液晶パネルの基板における繰り返しパターンの外観検査に、本実施形態の手法を適用することができる。さらには、液晶パネルに限らず、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置を構成する基板の繰り返しパターンの外観検査、または、フォトマスク、半導体ウエハのような基板の繰り返しパターンの外観検査にも適用することができる。

　本発明によれば、繰り返しパターンを有する基板の検査を効率的に実行可能なパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することができる。

 １０　基板
 ２０ カメラ
 ２１ 照明装置
 ２２ ステージ
 ２３ カメラ移動装置
 ２４ ピン
 ３０ コンピュータ
 ３１ 欠陥検査部
 ３１ａ 入出力部
 ３２ 制御装置
 ３３ 記憶部
 ３３ａ 基準輝度データ
 ３３ｂ 解像度可変輝度データ
 ３４ 記憶装置
 ３５ 画像処理プログラム
 ３６ 輝度データ算出装置
 ３７ 輝度データ処理部
 ３８ 解像度可変装置
 ３９ 良否判定処理部
 ４２ 入力装置
 ４４ 出力装置
 ６０ 照明光
１００ 検査装置

Claims (11)

1. 　基板の外観検査を行う検査装置であって、
   　基板の表面に形成されたパターンを撮像するカメラと、
   　前記カメラを制御する制御装置と
   　を備え、
   　前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データを処理する画像処理プログラムが格納された記憶装置に接続されており、
   　前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データに基づいて輝度データを算出する輝度データ算出装置に接続されており、
   　前記制御装置は、前記輝度データ算出装置によって算出された輝度データの解像度を可変する解像度可変装置に接続されており、
   　前記画像処理プログラムは、前記解像度可変装置によって可変された解像度における輝度データに基づいて、前記パターンに含まれている欠陥の良否判定を実行する機能を含んでいる、検査装置。
2. 　前記制御装置は、前記パターンに含まれている前記欠陥の種類に応じて、前記解像度可変装置が選択する前記解像度の値を調整する機能を有している、請求項１に記載の検査装置。
3. 　前記画像処理プログラムは、
         前記解像度可変装置によって選択された第１解像度における前記輝度データを算出する機能と、
         前記解像度可変装置によって選択され、前記第１解像度よりも解像度が低い第２解像度における前記輝度データを算出する機能と
   　を含んでいる、請求項１または２に記載の検査装置。
4. 　前記基板は、繰り返しパターンを有する基板であり、
   　前記パターンは、前記繰り返しパターンの一部である、請求項１から３の何れか１つに記載の検査装置。
5. 　さらに、前記基板に照明光を照射する照明装置、および、前記基板が載置されるステージを備えており、
   　前記基板は、液晶パネル用のマザーガラスであり、
   　前記制御装置は、前記カメラを移動させるカメラ移動装置に接続されている、請求項１から４の何れか１つに記載の検査装置。
6. 　基板の外観検査を行う検査方法であって、
   　基板の表面に形成されたパターンをカメラによって撮像する工程と、
   　前記カメラが撮像した画像データに基づいて、前記パターンの輝度データを算出する工程と、
   　前記パターンにおける前記輝度データの解像度を、第１解像度から当該第１解像度よりも低い解像度の第２解像度に可変する工程と、
   　前記可変させた第２解像度の前記輝度データに基づいて、前記パターンに含まれる欠陥の良否を判定する工程と
   　を含む、検査方法。
7. 　前記欠陥の良否を判定する工程では、さらに、前記第１解像度の前記輝度データに基づいて良否を判定することを実行する、請求項６に記載の検査方法。
8. 　前記解像度を可変する工程は、前記パターンに含まれている前記欠陥の種類に応じて前記第２解像度の値を調整することを実行する、請求項６に記載の検査方法。
9. 　前記第１解像度の前記輝度データに基づいて良否が判定される欠陥の面積よりも、前記第２解像度の前記輝度データに基づいて良否が判定される欠陥の面積が大きいことを特徴とする、請求項８に記載の検査方法。
10. 　前記基板は、繰り返しパターンを有する基板であり、
    　前記パターンは、前記繰り返しパターンの一部である、請求項６から９の何れか１つに記載の検査方法。
11. 　前記基板は、液晶パネル用のマザーガラスであり、
    　前記パターンを撮像する工程において前記カメラによって撮像された画像データは、制御装置に送信され、
    　前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像データを処理する画像処理プログラムが格納された記憶装置に接続されている、請求項６から１０の何れか１つに記載の検査方法。

Images