JP3390931B2 - 着色パターンの欠陥検査方法 - Google Patents

着色パターンの欠陥検査方法

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JP3390931B2 JP26312093A JP26312093A JP3390931B2 JP 3390931 B2 JP3390931 B2 JP 3390931B2 JP 26312093 A JP26312093 A JP 26312093A JP 26312093 A JP26312093 A JP 26312093A JP 3390931 B2 JP3390931 B2 JP 3390931B2
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潤 長谷川
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は,液晶デイスプレイ等に
使用されるカラーフイルター等の外観検査方法に関し、
特に、微小白欠陥を検出する方法に関する。一定の光学
的性質、形状をもつ着色単位パターンが、一次元方向、
或いは二次元方向に規則正しく、繰り返し配列されてい
る試料(工業製品)、或いは単位パターンが、その光学
的性質、形状および一次元方向、二次元方向の配列ピッ
チを徐々に変化させながら繰り返し配列されている試料
(工業製品)に発生する欠陥を検査する方法に関するも
のである。以下、一定の光学的性質、形状をもつ着色単
位パターンが、一次元方向、或いは二次元方向に規則正
しく、繰り返し配列されている領域を周期性パターン領
域と言い、単位パターンの光学的性質、形状および一次
元方向、二次元方向の配列ピッチが徐々に変化しながら
繰り返し配列されている領域を略周期性パターン領域と
言う。 【0002】 【従来の技術】従来、周期性パターン領域ないし略周期
性パターン領域を有する試料(工業製品)の欠陥検査に
ついては、パターンの配列の単位、及び欠陥形状を解像
できる顕微鏡撮影装置によって、ビデオ信号を調べてパ
ターン認識を行う第一の方法、欠陥の無いパターンを被
検査パターンと同様に撮影して、両パターンから得られ
た信号を比較して欠陥を検出する第二の方法、或いは周
期的開口を持つ製品についてはコヒーレント光を照射し
た時の周期的開口による光の回折像を利用する光学的フ
ーリエ変換、空間フイルタリング法により欠陥を検出す
る第三の方法、等が提案されている。しかしながら、い
ずれの方法においても、微小白欠陥の検査については、
自動検出が難しく、撮像手段を検出倍率をあげる等によ
り高解像度化すると、検査タクトが増加してしまう問題
があり、検査タクトを短縮するためには、装置費用が増
加してしまう問題があった。特に、LCD用カラーフイ
ルター等の中間調の周期性着色パターン領域ないし略周
期性着色パターン領域を有する試料(工業製品)の場合
には、難しく、顕微鏡を用い、人間の目により、直接透
過光により欠陥を観察する方法が、一般に用いられてお
り、微小白欠陥の検査における高感度な自動欠陥検出が
望まれていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明の検査方法は、
このような状況のもと、LCD用カラーフイルター等の
周期性着色パターン領域ないし略周期性着色パターン領
域を有する試料(工業製品)の微小白欠陥を高感度に自
動検出する方法を提供しようとするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明の着色パターン欠
陥検査方法は、周期性着色パターン領域もしくは略周期
性着色パターン領域を有する試料に対し、暗視野光と明
視野光を同時に透過照明し、撮像手段により試料の透過
光を検出し、画像信号を得て、得られた画像信号に強調
処理を施した信号を得て、この信号に対し、所定のスラ
イスレベルで2値化するスライス処理を施すことによ
り、欠陥部以外をマスキングし欠陥部のみを検出するも
のである。尚、ここでは、明視野光とは、照明光で光軸
が撮像手段の受光部の光軸と一致するもので、暗視野光
とは、照明光で光軸が撮像手段の受光部の光軸と一致し
ないものである。ここで強調処理として一例を挙げる。
先ず、試料の同一箇所において複数回、撮像手段によっ
て撮像し、画像信号を得て、得られた複数回分の画像信
号を積算、平均処理する。これは、欠陥部を含む箇所に
ついては、図4の(a)のような光透過率分布をえる
が、撮像装置からのビデオ信号は(b)のように、パタ
ーンの照明ムラ、撮像面の感度ムラ等によるゆるやかな
信号変化(シエーデイング)とビデオ信号回路で発生す
るランダムノイズ、および光学系に付着したゴミなどに
よる信号の局部的変化とが含まれた信号となってしまう
ことに対応するもので、同一箇所において、複数回、撮
像手段によって撮像し、画像信号を得て、得られた複数
回分の画像信号を積算、平均処理するもので、これによ
り(c)のように、加算回数をNとした場合には、ラン
ダムノイズの比率は1/N1/2 となる。ここで、A1、
B1、A2、B2は欠陥部を示すもので、Cは光学系に
付着したゴミ等による信号の局部的変化を示すものであ
る。次いで、撮像する位置をわずかにずらして、同様に
積算、平均処理することにより、信号(c)をわずかに
変位させた信号(d)を得ることができ、(c)と
(d)との差信号をえると(e)のようになり、ゆるや
かな信号変化(シエーデイング)や撮像する位置の移動
により変化しない信号分が除去される。ここでは、光の
透過率変化による信号分と低減されたランダムノイズ成
分だけが残るが、更に、この信号(e)について、近傍
平均値の減算あるいは微分処理を施すと、(f)のよう
な、ゆるやかな信号変化(シエーデイング)成分も除去
され、結果として、得られた信号(f)は、欠陥部に相
当のみが局部的に変化しており、強調されていることが
分かる。又、スライス処理による2値化については、信
号(f)を所定のスライスレベルSLで処理するもの
で、欠陥部のみを判定し2値化するものである。尚、図
4の(e)での欠陥部における信号の反転の順序によっ
て、欠陥の種類(白欠陥、黒欠陥)が識別できる。 【0005】このような、強調処理、スライス処理によ
り、白、黒欠陥の検出は可能であるが、撮像手段に得ら
れる信号自体の照明によるS/Nに限度があり、例え
ば、CCDカメラの解像度が30μmの場合5μmφ以
下のの微小の白欠陥、黒欠陥については、欠陥として検
出することは、従来、難しいとされていたが、本発明の
パターン欠陥検査方法は、透過光暗視野照明を用いるこ
とにより、撮像手段に得られる信号自体の照明によるS
/Nを向上させ、5μmφ以下の微小の白欠陥の検出を
可能にしている。尚、ここでは、白欠陥とは、着色パタ
ーン部のピンホールや絵柄欠けを言い、黒欠陥とは、着
色パターン部の所定の絵柄以外の余分な着色部または遮
光部を言っている。暗視野光は、光軸が撮像手段の受光
部の光軸と一致しない為、受光部への暗視野照明による
光は、周期性パターンまたは略周期性パターン部の開口
部透過光は受光部へ入射されない為、ほぼ、欠陥部の回
折光のみが、検出される為、明視野照明の場合に比べS
/Nが大きいのである。透過暗視野照明を併用すること
により、S/Nが向上するのは、撮像手段により、得ら
れる照明からの透過光からの信号のS/Nを透過暗視野
照明の場合、S1/N1 、透過明視野照明の場合、S2
/N2 とすると、S1 /N1 >S2 /N2であることよ
り、(S1 +S2 )/(N1 +N2 )>S2 /N2 とな
るためであるが、透過暗視野照明を単独使用する場合に
おいては、S1 /N1 >S2 /N2であり、言うまでも
ない。 【0006】 【作用】本発明の着色パターンの欠陥検査方法は、透過
照明手段に暗視野光を用いることにより、撮像手段によ
り、試料(工業製品)を撮像する際の、撮像手段へのS
/Nを向上させ、結果として、微小白欠陥の検出を可能
とするものであり、得られた信号に強調処理、スライス
処理等の信号処理を施すことにより、自動化による微小
白欠陥検出を可能としている。 【0007】 【実施例】本発明の実施例1を以下、図にそって説明す
る。図1は実施例1の検出方法を実施する構成図で、検
査試料としてLCDカラーフイルターを用いた場合で、
CCDラインセンサにより欠陥を自動検査する装置を示
している。1はCCDラインセンサを用いた撮像カメ
ラ、2はLCDカラーフイルター、3、3a、3bは光
源、4は画像処理装置である。検査試料のLCDカラー
フイルターは、赤、緑、青に着色された着色パターン部
が、周期的にストライプ状に配列されたもので、予め、
着色パターン部の所定の位置に、所定サイズの白欠陥
を,複数個作製されたテスト用の着色パターンをもった
ものである。試料と撮像カメラ1等の撮像するための装
置、全てを静止しておいた場合には、撮像カメラ1は1
個以上のCCDラインセンサを直線状に配置されてお
り、カラーフイルター2の像が、レンズによりCCDラ
インセンサの受光面に結像されるもので、カラーフイル
ターの一直線上の像のみが撮像されるが、本実施例1
は、撮像カメラ1を直線状のCCDラインセンサと直交
する方向に移動して試料の全面を撮像するようにしてい
る。光源3は撮像カメラ1の視野全体のカラーフイルタ
ーを透過明視野照明しており、光源3a、3bは撮像カ
メラ1の視野全体のカラーフイルターを透過暗視野照明
している。透過暗視野光が試料の着色部の微細なピンホ
ール部分に照明されると回折光がCCDラインセンサ上
に結像することにより、透過明視野光のみの照明の場合
に比較してS/Nが向上し、より微細な白欠陥を検出す
ることができた。比較、赤色着色パターンについての結
果を以下の表1にあげる。従来の透過明視野照明の場合
には、CCDカメラの解像度30μmにて、5μmφ未
満サイズ欠陥検出率0%、5μmφ〜8μmφサイズ欠
陥検出率0%、8μmφサイズ以上で欠陥検出率50%
に対し、実施例1の透過暗視野照明と透過明視野照明併
用した場合には、5μmφ未満サイズ欠陥検出率50
%、5μmφ〜8μmφサイズ欠陥検出率90%、8μ
mφサイズ以上で欠陥検出率100%となり白欠陥検出
率が格段と向上したことが分かる。 尚、1μmφ以下のサイズの黒欠陥に関しては、、
とも検出はできず、15μmφ以上サイズの欠陥に関し
ては、白欠陥、黒欠陥とも暗視野照明を用いた場合と、
用いない場合については、差が見られなかった。赤色以
外のパターン部についても、ほぼこれと同じような結果
を得ることができた。以下に、実施例1とは別の他の検
査方法を以下に挙げる。実施例2を図2を用いて説明す
る。LCD用カラーフイルター22をCCDエリアセン
サーを用いた撮像カメラ21により自動検査する場合
で、LCD用カラーフイルター22の全面または一部を
撮像カメラ21で一度に撮影する。23、23aは光
源、24は画像処理装置である。光源23は、撮像カメ
ラ21の視野全体のカラーフイルター部を透過明視野照
明しており、光源23aはリングフアイバー光源で、撮
像カメラ1の視野全体のカラーフイルター部を透過暗視
野照明する。 【0008】 【発明の効果】上記のような構成にすることにより、本
発明の欠陥検出方法は、着色周期性パターン領域もしく
は着色略周期性パターン領域を有する試料に対して、自
動化された、高感度の白欠陥検出方法を提供するもの
で、特に、微小な白欠陥の検出に効果的な欠陥検出方法
の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例1の装置概略図 【図2】本発明の実施例2の装置概略図 【図3】本発明の強調処理を説明するための図 【符号の説明】 1 、21 撮像装置 2 、22 LCDカラーフイルター 3 、23 明視野光源 3a 、3b、23a 暗視野光源 4 、24 画像処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−201335(JP,A) 特開 平6−208017(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 G01M 11/00 - 11/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 周期性着色パターン領域もしくは略周期
    性着色パターン領域を有する試料に透過照明して観察さ
    れる白欠陥を、撮像手段によって撮像し、得られた画像
    信号に強調処理を施すことにより、前記白欠陥を検出す
    る自動検査方法において、透過照明手段に明視野光と暗
    視野光とを同時に用いることを特徴とする着色パターン
    の欠陥検査方法。
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