JP4390903B2 - 表面欠陥検査方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材について、欠陥を検査する方法および装置に関するものである。
特に、シャドウマスクの孔部の表孔の欠陥を検査する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検査対象である表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材等を照明して、その反射光等をラインセンサカメラ等の線状領域撮像手段により撮影した後、当該撮影画像に基づいて２値化処理を行って、これにより得られる２値化画像に基づいて種々の画像処理を施した結果、前記検査対象の欠陥個所を判断する方法または装置が提案されている。また、類似する技術が、本出願の発明者らによって「表面欠陥の検査方法および検査装置」（特願平１０−１６７９０５号）として提案されている。
しかしながら、このような２値化処理を行う時の２値化スライスレベルの設定は、検査担当のオペレータ等の試行錯誤により設定されていた。この為、適切な２値化スライスレベルの設定ができず、結果として不安定な検査処理を行っていた。具体的には、良品なのに不良品と誤判定したり、欠陥を見逃したりしていた。
このような中、近年、シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材においても、ますます大型化または微細化が求められており、その品質管理が重要となってきている。
そこで、安定な検査処理を行う為、最適な２値化スライスレベルをできるだけ簡易に設定することが可能な表面欠陥検査方法および装置が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、安定な検査処理を行う為、最適な２値化スライスレベルをできるだけ簡易に設定することが可能な表面欠陥検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００７】
あるいはまた、本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差と、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差とを基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の１例を図面を参照しながら説明する。
ここで説明する実施の形態に関連した検査方法および検査装置の一部は、本出願の発明者らによって「表面欠陥の検査方法および検査装置」（特願平１０−１６７９０５号）として既に提案されている。特に、当該提案においては本出願の従来技術等で述べたように最適な２値化スライスレベルの設定による安定した検査の要望が強く、本発明による改善が期待されていた。そのために、本発明の実施の形態で説明する検査方法および検査装置の説明の一部が重複する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを求めるフローを示す図である。
ステップ１（Ｓ１）において、シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラにて撮影する。
ステップ２（Ｓ２）において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。
ステップ３（Ｓ３）において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を画像メモリに記録する。
【００１１】
ステップ４（Ｓ４）において、当該画像メモリに記録した階調画像を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。予め設定した２値化スライスレベルの初期値は、０とする。
ステップ５（Ｓ５）において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。ラベリング処理により連結している領域の各画素にはラベルとして同じ番号が付与される。連結領域毎に付与される番号は異なり、ラベリング処理の結果、付与された連結領域毎の特定番号をラベル結果と呼ぶ。
ステップ６（Ｓ６）において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。当該測定結果により、任意の２値化スライスレベルにおける「前記加工部がいくつ繋がったかを示す数（連結個数）」を計測できる。
【００１２】
ステップ７（Ｓ７）において、すべての加工部が繋がるまで２値化スライスレベルをカウントアップして再びＳ１またはＳ４にジャンプする。このように順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求める。
もちろん、ここでは２値化スライスレベルは０〜２５５までの２５６階調であるので、一律に順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求めてもよい。
このようにして求めた２値化スライスレベルの度数分布より標準偏差σを求める。この標準偏差σを基準として、定数倍ｎ（正数）を乗算した結果のｎσを基にして２値化スライスレベルを算出する。
【００１３】
ステップ８（Ｓ８）において、前記演算結果である２値化スライスレベルを出力する。つまり、前記２値化スライスレベルをメモリに記録して２値化処理における予め設定した２値化スライスレベルとする。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査を行うフローを示す図である。図１に示したフローに基づいて演算して求めた２値化スライスレベルに基づいて２値化処理を行う。
ステップ１（Ｓ２１）において、検査対象であるシャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラにて撮影する。
ステップ２（Ｓ２２）において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。
ステップ３（Ｓ２３）において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。
【００１５】
ステップ４（Ｓ２４）において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。
ステップ５（Ｓ２５）において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。この測定により、特徴量が正常な加工部の２倍程度、または、２倍以上であるものを測定する。当該測定結果により、前記加工部がいくつ繋がったかを示す数を計測できる。
【００１６】
ステップ６（Ｓ２６）において、前記加工部の繋がった情報に基づき、検査対象の良否判定を行う。
ステップ７（Ｓ２７）において、前記良否判定結果を出力する。つまり、前記良否判定結果をメモリに記録して、この記録に基づいて後の別工程で検査対象を除去しても良い。また、良否判定時点で検査対象にレーザーや打ち抜き機等で記録をしてもよい。
【００１７】
図１で示した２値化スライスレベルを求めるフローと、図２で示した欠陥検査を行うフローとを詳細に説明する為、図４から図７までの図を用いて説明する。ここでは、シャドウマスク（ＳＭとも呼ぶ）を検査対象として説明する。もちろん、ここで述べる検査対象は、本発明の実施の形態に係わる検査対象の１例であり、これに限定するものではない。
【００１８】
カラーテレビで用いられるシャドウマスクは、エッチング等の加工により金属の薄板に円状、長円状等の貫通した孔部を加工して製造される。また、カラーテレビで用いられるアパーチャグリルもエッチング等の加工により金属の薄板に簾状等の貫通した孔部を加工して製造される。ここでは、このように貫通した孔部を有するシャドウマスク等の表面にできる欠陥を検査する。この欠陥は、孔部のように必ずしも貫通しておらず凹状を形成している。この為、検査のための２値化処理を行う場合に２値化スライスレベルの設定が非常に難しかった。
【００１９】
図４は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルと２値化画像について説明する為の図である。
ここに示すグラフは、撮影部であるＣＣＤカメラからの入力した階調画像の一部をグラフ表示したものである。横軸が検査対象である画像の位置情報であり、縦軸が撮影した画像の階調データである。また、その下の図は、欠陥４２を有するシャドウマスクの孔部の表孔４１、４３、４４の２値化画像を示す図である。すなわち、図４において、スライスレベルＳＬより高い階調データを持つ画素を「０」とし、スライスレベルより低い階調データを持つ画素を「１」（０以外の値でよい）として２値化画像を求める。この２値化画像が前記グラフの下の図である。この２値化画像では、「０」を持つ画素は白色になり、「１」を持つ画素は黒色になっている。
【００２０】
図２に示す欠陥検査を行うフローでは、撮影（Ｓ２１）した画像を予め求めた適切な２値化スライスレベルで２値化処理（Ｓ２３）して２値化画像を求めている。この２値化画像にラベリング処理（Ｓ２４）を行うと、図４に示すように欠陥４２に接している表孔４３が隣接する表孔４４と繋がって１つの連結領域としてラベリングされる。そして、正常な孔部の表孔４１は隣接する正常な表孔とは繋がらない。次に、特徴量抽出（Ｓ２５）として、ここで求めた２値化画像の表孔１個１個をラベリング処理して各表孔の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを算出する。隣り合う表孔と連結した欠陥であれば、求めた面積、フィレ径、周長等が正常な表孔の面積、フィレ径、周長等に対して約２倍となる。このため、表孔各々１個１個の面積、フィレ径、周長等を正常な表孔の面積、フィレ径、周長等と比較することにより欠陥を判定（Ｓ２６）することができる。
ここで、検査条件として、撮影画像を２値化する際の２値化スライスレベルは次のような方法により検査前に予め設定しておく。
【００２１】
図５は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを変化させた時の２値化画像と輝度プロファイルについて説明する為の図である。
図５（ａ）は、図示の２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＡＡライン上の輝度プロファイルを示す図である。
図５（ｂ）は、図示の２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＢＢライン上の輝度プロファイルを示す図である。
図５には、検査対象として表面に複数の微細な加工部としてシャドウマスクの孔部の表孔が形成された正常のパターンを有する基材を示してある。図５（ａ）には、適切な２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像が示され正常なパターンはそれぞれ連結はしていない。しかし、図５（ｂ）には、不適切な２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像が示され正常なパターンはそれぞれ連結はしている。このように、２値化スライスレベルの設定によっては検査対象上に欠陥の無い部分でも表孔同士が連結して疑似欠陥となってしまう場合が発生する。
この為、本発明による方法では、正常な（良品）シャドウマスクの孔部の表孔を測定し、疑似欠陥が発生しない２値化スライスレベルで、且つ、シャドウマスクの表面の欠陥が隣接する表孔と繋がって１つにラベリングされる２値化スライスレベルである最適な２値化スライスレベルを設定するものである。
【００２２】
適切な２値化スライスレベルの設定は、以下のように行う。まず、図１に示したＳ１で、欠陥がない、正常な（良品）シャドウマスクの孔部の表孔を検査を行うのと同じ解像度で撮影し、表孔１０個×１０個程度に着目してＡ／Ｄ変換以降の処理にかける。Ｓ４からＳ７で、任意の２値化スライスレベルで表孔が何個繋がってしまうか（何個連結してしまうか）を求める。つまり、２値化スライスレベルを順番に増加させて全ての表孔が繋がってしまうまで繰り返して、各２値化スライスレベルで表孔が何個繋がってしまうかを求める。
具体的には、前記撮影した画像を任意の２値化スライスレベルで２値化して２値化画像を求める。これをラベリング処理した後、特徴量を抽出する。そして、抽出した特徴量に基づいて表孔の総数を計測する。この時、Ｓ４からＳ７を繰り返して前記２値化スライスレベルを変えながら表孔の総数を計測する。表孔が繋がれば総数が減るので減った分がその２値化スライスレベルで繋がった表孔の数となる。
【００２３】
図６は、本発明の実施の形態に係わる１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図である。
上述した計測により得られた２値化スライスレベルの度数分布は、つまり、正常な表孔同士が繋がる２値化スライスレベルの度数分布は、図６のように正規分布に近い形をとる。この度数分布から標準偏差σを求める。そして、この標準偏差σに乗ずる定数ｎを適切に設定すれば、度数分布の平均値からσの定数倍を減算した値より小さい２値化スライスレベルでは、疑似欠陥が確率的に発生しない。そこで、このｎσの値を基にして２値化スライスレベルを設定することによって適切な２値化スライスレベルが得られる。
特に、本手法での効果は、欠陥がない、正常な（良品）パターンを有する良品サンプルに基づいて適切な２値化スライスレベルを設定する手法である。この為、欠陥を有するサンプルを用いて２値化スライスレベルを設定する必要がないという効果を有する。
【００２４】
上述した２値化スライスレベルの設定方法は、欠陥がない、正常な（良品）シャドウマスクを用いて２値化スライスレベルの度数分布を求めて適切な２値化スライスレベルを設定する方法であった。
次に説明する２値化スライスレベルの設定方法は、欠陥を有するシャドウマスク（欠陥サンプル）を用いて２値化スライスレベルの度数分布を求めて適切な２値化スライスレベルを設定する方法である。この方法により欠陥を見逃すことが無くなる。また、この方法と上述の方法を用いればより確実に２値化スライスレベルを設定することができる。それでは、最適な２値化スライスレベルを設定する方法を図７を用いて説明する。
【００２５】
図７は、本発明の実施の形態に係わる他の１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図である。
ここでは、欠陥を有するシャドウマスク（欠陥サンプル）の欠陥部分をＣＣＤカメラで撮影する。図１に示したＳ１からＳ７を１０回程度繰り返し、この繰り返しに併せて２値化スライスレベルも変更して撮影画像を２値化して、２値化画像を求める。この２値化画像をラベリング処理した後、特徴量を抽出する。そして、各２値化スライスレベルにおいて、前記抽出した特徴量に基づいて前記欠陥と隣接する表孔とが繋がる度数を計測する。
撮影からの繰り返し回数は１０回程度でよいが、特に限定はしない。この回数は１００回でも２５６回でもよい。
【００２６】
この計測により得られた２値化スライスレベルの度数分布、つまり、表面欠陥と正常な表孔とが繋がる２値化スライスレベルの度数分布は、図７の左に示す度数分布であり、正規分布に近い形をとる。この度数分布から標準偏差σ2を求める。そして、この標準偏差σ2に乗ずる定数ｍ（正数）を適切に設定すれば、度数分布の平均値からσ2の定数倍ｍσ2を加算した値より大きいスライスレベルでは、ほぼ欠陥は正常な表孔と繋がっており見逃すことがない。そこで、このｍσ2の値を基にして２値化スライスレベルを設定することによって適切な２値化スライスレベルが得られる。
【００２７】
さらに、この表面欠陥と正常な表孔とが繋がる２値化スライスレベルの度数分布と正常な表孔同士が繋がる２値化スライスレベルの度数分布とを表示したグラフが図７であるが、それぞれの度数分布から求めた標準偏差σ、σ2に基づいて求めた２値化スライスレベルの間に検査可能な２値化スライスレベルの範囲があり、この範囲から最適な２値化スライスレベルを設定する。
図７のように２値化スライスレベルを設定すると、疑似欠陥が確率的に発生しない上、欠陥を見逃すことがなくなる。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置のブロック構成を示す図である。上記検査方法を実施する為の欠陥検査装置のブロック構成である。まず、適切な２値化スライスレベルを設定する時の各ブロックの動作を説明する。そして、その後、予め求めた適切な２値化スライスレベルに基づいて表面欠陥検査を行う時の各ブロックの動作を説明する。
【００２９】
まず、適切な２値化スライスレベルを設定する時の各ブロックの動作を説明する。
シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラ等の撮影部１にて撮影する。当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換デバイス２においてＡ／Ｄ変換する。２値化スライスレベル算出処理を実施する場合、図３の中において、右側のルートを選択する。そして、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を画像メモリデバイス４に記録する。
【００３０】
当該画像メモリデバイス４に記録した階調画像を基にして、２値化デバイス５において、予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。予め設定した２値化スライスレベルの初期値は、０とする。ラベリング処理デバイス６において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。ラベリング処理により連結している領域の各画素には同じ番号が付与される。連結領域毎に付与される番号は異なり、ラベリング処理の結果、付与された連結領域毎の特定番号をラベル結果と呼ぶ。特徴抽出デバイス７において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。当該測定結果により、任意の２値化スライスレベルにおける「前記加工部がいくつ繋がったかを示す数（連結個数）」を計測できる。
【００３１】
２値化スライスレベル算出処理を選択したので、演算デバイス９の条件判断ステップ１０において、すべての加工部が繋がるまで２値化スライスレベルをカウントアップして再び画像メモリデバイス４に戻る。このようにして、全ての表孔が繋がるまで、各デバイスでの処理を繰り返し行う。これにより２値化スライスレベルの度数分布を求める。ここでは、２値化スライスレベルは０〜２５５までの２５６階調であるので、一律に順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求めてもよい。
標準偏差演算ステップ１１において、求めた２値化スライスレベルの度数分布より標準偏差σを求める。定数乗算ステップ１２において、標準偏差σを基準として、定数倍ｎ（正数）を乗算してｎσを求める。これに基づいてスライスレベル算出ステップ１３において２値化スライスレベルを算出する。ここでは、条件判断ステップ１０からスライスレベル算出ステップ１３までは、演算デバイス９の中でプログラム処理を行ったが、各ステップは対応する機能を持った単独のデバイスであってもよい。
【００３２】
結果出力デバイス１５において、前記演算結果である２値化スライスレベルを出力する。つまり、前記２値化スライスレベルをメモリに記録して２値化処理における予め設定した２値化スライスレベルとする。
【００３３】
次に、予め求めた適切な２値化スライスレベルに基づいて表面欠陥検査を行う時の各ブロックの動作を説明する。
検査対象であるシャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラ等の撮影部１にて撮影する。Ａ／Ｄ変換デバイス２において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。検査処理を実施する場合、図３の中において、左側のルートを選択する。そして、２値化デバイス５において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。
【００３４】
ラベリングデバイス６において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。特徴量抽出デバイス７において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。この測定により、特徴量が正常な加工部の２倍程度、または、２倍以上であるものを測定する。当該測定結果により、前記加工部がいくつ繋がったかを示す数を計測できる。
【００３５】
検査処理を選択しているので、良否判定デバイス１４において、前記加工部の繋がった情報に基づき、検査対象の良否判定を行う。結果出力デバイス１５において、前記良否判定結果を出力する。つまり、前記良否判定結果をメモリに記録して、この記録に基づいて後の別工程で検査対象を除去しても良い。また、良否判定時点で検査対象にレーザーや打ち抜き機等で記録をしてもよい。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態に係わる検査対象の１例であり、欠陥を有するシャドウマスク（ＳＭとも呼ぶ）の孔部の表孔の２値化画像を示す図である。
カラーテレビで用いられるシャドウマスクは、エッチング等の加工により金属の薄板に円状、長円状等の貫通した孔部を加工して製造される。また、カラーテレビで用いられるアパーチャグリルもエッチング等の加工により金属の薄板に簾状等の貫通した孔部を加工して製造される。ここでは、このような貫通した孔部を有するシャドウマスク等の表面にできる欠陥を検査する。この欠陥は、孔部のように必ずしも貫通しておらず凹状を形成している。この為、検査のための２値化処理を行う場合に２値化スライスレベルの設定が非常に難しかった。
しかしながら、このシャドウマスクを撮影して予め設定した適切な２値化スライスレベルにより２値化処理を行うと図８のような２値化画像となる。このように２値化画像上で欠陥８２と加工部である孔部の表孔８１とが繋がることによりラベリング処理を行った場合、特徴抽出の処理として孔部の表孔の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することによりシャドウマスクの表面の欠陥の有無を判定することができる。
上述した本発明の実施の形態により適切な２値化スライスレベルの設定が常にできるので、疑似欠陥は発生しない上、欠陥の見逃しもない安定な検査処理が可能になった。
【００３７】
図９は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の１例を示す図である。
本装置は、検査対象であるシャドウマスク９６の撮影部であるレンズ９２付のＣＣＤラインセンサカメラ９１と、当該カメラが前記シャドウマスクを撮影する領域全体を照明し、かつ前記カメラと同じ側に配置した光源９３と、前記シャドウマスクを載置し、かつ撮影部である前記カメラに対して移動させるＸＹステージ９４と、前記カメラにより撮影したシャドウマスクの画像に基づいて表面欠陥検査および２値化スライスレベルの演算等を行う画像処理装置９５とで構成されている。この画像処理装置９５において、既に述べた図１に示した２値化スライスレベルを求めるフローや図２に示した欠陥検査を行うフローを実施する。また、図３に示した欠陥検査のブロックがハードウェアで構成されている。
ここで、前記カメラ副走査方向の走査速度は、シャドウマスクを載せる前記ステージの移動速度に同期した速度で、シャドウマスクの全面を撮影する。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における撮影系の概略構成の他の１例を示す図である。
本装置では、シャドウマスク１０６の撮影部であるレンズ１０２付のＣＣＤラインセンサカメラ１０１を前記シャドウマスクに対して垂直に載置する為にハーフミラー１０７を用いる構成になっている。また、前記シャドウマスクを照明する光源１０３も前記ハーフミラーを介して前記シャドウマスクを上から照射し、この反射光を前記ハーフミラーを介して前記カメラが撮影する。そして、画像処理装置１０５で前記カメラにより撮影したシャドウマスクの画像に基づいて表面欠陥検査および２値化スライスレベルの演算等を行う。この画像処理装置１０５は、図９の画像処理装置９５と同様に、既に述べた図１に示した２値化スライスレベルを求めるフローや図２に示した欠陥検査を行うフローを実施する。また、図３に示した欠陥検査のブロックがハードウェアで構成されている。
また、前記シャドウマスクを載せるステージは、一軸ステージ１０４であって、図９の場合と同様に、前記カメラ副走査方向の走査速度は、シャドウマスクを載せる前記ステージの移動速度に同期した速度で、シャドウマスクの全面を撮影する。
【００３９】
図１１は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の１例を示す図であり、線状領域撮影手段であるＣＣＤラインセンサカメラ１１１の視野１１８の移動を示している。ここでは、前記カメラは固定であり、シャドウマスク１１６を載置したＸＹステージが移動する。前記カメラの撮影する視野である線状領域が、前記ステージの動作に伴い、矢印の示す「コ」の字形に移動１１９することでシャドウマスクの全面を撮影する。
【００４０】
図１２は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の他の１例を示す図であり、線状領域撮影手段である２台のＣＣＤラインセンサカメラ１２１の視野１２８の移動を示している。ここでは、前記カメラは固定であり、シャドウマスク１２６を載置した一軸ステージが移動する。前記カメラの撮影する視野である線状領域が、前記ステージの動作に伴い、矢印の示す「＝」の字形に移動１２９することでシャドウマスクの全面を撮影する。
【００４１】
上記の本発明の実施の形態では、ＣＣＤラインセンサカメラは、カメラ１台でも複数台でもよいし、視野がどのように移動してもよい。また、シャドウマスクは静止したままで、カメラ側が動いても良い。但し、前記カメラ側が動く場合、光源も前記カメラに追随して動くことにより光源は常に、前記カメラがシャドウマスクを撮影する領域全体を照明するものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材の表面欠陥検査、特にシャドウマスク（ＳＭ）の表面欠陥検査に効果がある。
容易に疑似欠陥を発生させず、欠陥の見逃しをしない最適な２値化スライスレベルを設定することができる表面欠陥検査方法および装置の提供を可能とした。
また、良品サンプルを用いて行う２値化スライスレベルを設定方法については、正常なパターンが欠陥となる２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差に基づいて２値化スライスレベルを設定する為、欠陥サンプルを必要としない効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを求めるフローを示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る欠陥検査を行うフローを示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置のブロック構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルと２値化画像について説明する為の図
【図５】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを変化させた時の２値化画像と輝度プロファイルについて説明する為の図
（ａ）図示の２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＡＡライン上の輝度プロファイルを示す図
（ｂ）図示の２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＢＢライン上の輝度プロファイルを示す図
【図６】本発明の実施の形態に係わる１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図
【図７】本発明の実施の形態に係わる他の１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図
【図８】本発明の実施の形態に係わる欠陥を有するシャドウマスク（ＳＭと表記）の２値化画像を示す図
【図９】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の１例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の他の１例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の１例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の他の１例を示す図
【符号の説明】
１ ＣＣＤカメラ等の撮影部
２ Ａ／Ｄ変換デバイス
４ 画像メモリデバイス
５ ２値化デバイス
６ ラベリングデバイス
７ 特徴抽出デバイス
９ 演算デバイス
１０ 条件判断ステップ（又はデバイス）
１１ 標準偏差演算ステップ（又はデバイス）
１２ 定数乗算ステップ（又はデバイス）
１３ スライスレベル算出ステップ（又はデバイス）
１４ 良否判定デバイス
１５ 結果出力デバイス
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材について、欠陥を検査する方法および装置に関するものである。
特に、シャドウマスクの孔部の表孔の欠陥を検査する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、検査対象である表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材等を照明して、その反射光等をラインセンサカメラ等の線状領域撮像手段により撮影した後、当該撮影画像に基づいて２値化処理を行って、これにより得られる２値化画像に基づいて種々の画像処理を施した結果、前記検査対象の欠陥個所を判断する方法または装置が提案されている。また、類似する技術が、本出願の発明者らによって「表面欠陥の検査方法および検査装置」（特願平１０−１６７９０５号）として提案されている。
しかしながら、このような２値化処理を行う時の２値化スライスレベルの設定は、検査担当のオペレータ等の試行錯誤により設定されていた。この為、適切な２値化スライスレベルの設定ができず、結果として不安定な検査処理を行っていた。具体的には、良品なのに不良品と誤判定したり、欠陥を見逃したりしていた。
このような中、近年、シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材においても、ますます大型化または微細化が求められており、その品質管理が重要となってきている。
そこで、安定な検査処理を行う為、最適な２値化スライスレベルをできるだけ簡易に設定することが可能な表面欠陥検査方法および装置が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、安定な検査処理を行う為、最適な２値化スライスレベルをできるだけ簡易に設定することが可能な表面欠陥検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００７】
あるいはまた、本発明の表面欠陥検査方法は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差と、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差とを基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の１例を図面を参照しながら説明する。
ここで説明する実施の形態に関連した検査方法および検査装置の一部は、本出願の発明者らによって「表面欠陥の検査方法および検査装置」（特願平１０−１６７９０５号）として既に提案されている。特に、当該提案においては本出願の従来技術等で述べたように最適な２値化スライスレベルの設定による安定した検査の要望が強く、本発明による改善が期待されていた。そのために、本発明の実施の形態で説明する検査方法および検査装置の説明の一部が重複する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを求めるフローを示す図である。
ステップ１（Ｓ１）において、シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラにて撮影する。
ステップ２（Ｓ２）において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。
ステップ３（Ｓ３）において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を画像メモリに記録する。
【００１１】
ステップ４（Ｓ４）において、当該画像メモリに記録した階調画像を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。予め設定した２値化スライスレベルの初期値は、０とする。
ステップ５（Ｓ５）において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。ラベリング処理により連結している領域の各画素にはラベルとして同じ番号が付与される。連結領域毎に付与される番号は異なり、ラベリング処理の結果、付与された連結領域毎の特定番号をラベル結果と呼ぶ。
ステップ６（Ｓ６）において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。当該測定結果により、任意の２値化スライスレベルにおける「前記加工部がいくつ繋がったかを示す数（連結個数）」を計測できる。
【００１２】
ステップ７（Ｓ７）において、すべての加工部が繋がるまで２値化スライスレベルをカウントアップして再びＳ１またはＳ４にジャンプする。このように順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求める。
もちろん、ここでは２値化スライスレベルは０〜２５５までの２５６階調であるので、一律に順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求めてもよい。
このようにして求めた２値化スライスレベルの度数分布より標準偏差σを求める。この標準偏差σを基準として、定数倍ｎ（正数）を乗算した結果のｎσを基にして２値化スライスレベルを算出する。
【００１３】
ステップ８（Ｓ８）において、前記演算結果である２値化スライスレベルを出力する。つまり、前記２値化スライスレベルをメモリに記録して２値化処理における予め設定した２値化スライスレベルとする。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査を行うフローを示す図である。図１に示したフローに基づいて演算して求めた２値化スライスレベルに基づいて２値化処理を行う。
ステップ１（Ｓ２１）において、検査対象であるシャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラにて撮影する。
ステップ２（Ｓ２２）において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。
ステップ３（Ｓ２３）において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。
【００１５】
ステップ４（Ｓ２４）において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。
ステップ５（Ｓ２５）において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。この測定により、特徴量が正常な加工部の２倍程度、または、２倍以上であるものを測定する。当該測定結果により、前記加工部がいくつ繋がったかを示す数を計測できる。
【００１６】
ステップ６（Ｓ２６）において、前記加工部の繋がった情報に基づき、検査対象の良否判定を行う。
ステップ７（Ｓ２７）において、前記良否判定結果を出力する。つまり、前記良否判定結果をメモリに記録して、この記録に基づいて後の別工程で検査対象を除去しても良い。また、良否判定時点で検査対象にレーザーや打ち抜き機等で記録をしてもよい。
【００１７】
図１で示した２値化スライスレベルを求めるフローと、図２で示した欠陥検査を行うフローとを詳細に説明する為、図４から図７までの図を用いて説明する。ここでは、シャドウマスク（ＳＭとも呼ぶ）を検査対象として説明する。もちろん、ここで述べる検査対象は、本発明の実施の形態に係わる検査対象の１例であり、これに限定するものではない。
【００１８】
カラーテレビで用いられるシャドウマスクは、エッチング等の加工により金属の薄板に円状、長円状等の貫通した孔部を加工して製造される。また、カラーテレビで用いられるアパーチャグリルもエッチング等の加工により金属の薄板に簾状等の貫通した孔部を加工して製造される。ここでは、このように貫通した孔部を有するシャドウマスク等の表面にできる欠陥を検査する。この欠陥は、孔部のように必ずしも貫通しておらず凹状を形成している。この為、検査のための２値化処理を行う場合に２値化スライスレベルの設定が非常に難しかった。
【００１９】
図４は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルと２値化画像について説明する為の図である。
ここに示すグラフは、撮影部であるＣＣＤカメラからの入力した階調画像の一部をグラフ表示したものである。横軸が検査対象である画像の位置情報であり、縦軸が撮影した画像の階調データである。また、その下の図は、欠陥４２を有するシャドウマスクの孔部の表孔４１、４３、４４の２値化画像を示す図である。すなわち、図４において、スライスレベルＳＬより高い階調データを持つ画素を「０」とし、スライスレベルより低い階調データを持つ画素を「１」（０以外の値でよい）として２値化画像を求める。この２値化画像が前記グラフの下の図である。この２値化画像では、「０」を持つ画素は白色になり、「１」を持つ画素は黒色になっている。
【００２０】
図２に示す欠陥検査を行うフローでは、撮影（Ｓ２１）した画像を予め求めた適切な２値化スライスレベルで２値化処理（Ｓ２３）して２値化画像を求めている。この２値化画像にラベリング処理（Ｓ２４）を行うと、図４に示すように欠陥４２に接している表孔４３が隣接する表孔４４と繋がって１つの連結領域としてラベリングされる。そして、正常な孔部の表孔４１は隣接する正常な表孔とは繋がらない。次に、特徴量抽出（Ｓ２５）として、ここで求めた２値化画像の表孔１個１個をラベリング処理して各表孔の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを算出する。隣り合う表孔と連結した欠陥であれば、求めた面積、フィレ径、周長等が正常な表孔の面積、フィレ径、周長等に対して約２倍となる。このため、表孔各々１個１個の面積、フィレ径、周長等を正常な表孔の面積、フィレ径、周長等と比較することにより欠陥を判定（Ｓ２６）することができる。
ここで、検査条件として、撮影画像を２値化する際の２値化スライスレベルは次のような方法により検査前に予め設定しておく。
【００２１】
図５は、本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを変化させた時の２値化画像と輝度プロファイルについて説明する為の図である。
図５（ａ）は、図示の２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＡＡライン上の輝度プロファイルを示す図である。
図５（ｂ）は、図示の２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＢＢライン上の輝度プロファイルを示す図である。
図５には、検査対象として表面に複数の微細な加工部としてシャドウマスクの孔部の表孔が形成された正常のパターンを有する基材を示してある。図５（ａ）には、適切な２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像が示され正常なパターンはそれぞれ連結はしていない。しかし、図５（ｂ）には、不適切な２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像が示され正常なパターンはそれぞれ連結はしている。このように、２値化スライスレベルの設定によっては検査対象上に欠陥の無い部分でも表孔同士が連結して疑似欠陥となってしまう場合が発生する。
この為、本発明による方法では、正常な（良品）シャドウマスクの孔部の表孔を測定し、疑似欠陥が発生しない２値化スライスレベルで、且つ、シャドウマスクの表面の欠陥が隣接する表孔と繋がって１つにラベリングされる２値化スライスレベルである最適な２値化スライスレベルを設定するものである。
【００２２】
適切な２値化スライスレベルの設定は、以下のように行う。まず、図１に示したＳ１で、欠陥がない、正常な（良品）シャドウマスクの孔部の表孔を検査を行うのと同じ解像度で撮影し、表孔１０個×１０個程度に着目してＡ／Ｄ変換以降の処理にかける。Ｓ４からＳ７で、任意の２値化スライスレベルで表孔が何個繋がってしまうか（何個連結してしまうか）を求める。つまり、２値化スライスレベルを順番に増加させて全ての表孔が繋がってしまうまで繰り返して、各２値化スライスレベルで表孔が何個繋がってしまうかを求める。
具体的には、前記撮影した画像を任意の２値化スライスレベルで２値化して２値化画像を求める。これをラベリング処理した後、特徴量を抽出する。そして、抽出した特徴量に基づいて表孔の総数を計測する。この時、Ｓ４からＳ７を繰り返して前記２値化スライスレベルを変えながら表孔の総数を計測する。表孔が繋がれば総数が減るので減った分がその２値化スライスレベルで繋がった表孔の数となる。
【００２３】
図６は、本発明の実施の形態に係わる１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図である。
上述した計測により得られた２値化スライスレベルの度数分布は、つまり、正常な表孔同士が繋がる２値化スライスレベルの度数分布は、図６のように正規分布に近い形をとる。この度数分布から標準偏差σを求める。そして、この標準偏差σに乗ずる定数ｎを適切に設定すれば、度数分布の平均値からσの定数倍を減算した値より小さい２値化スライスレベルでは、疑似欠陥が確率的に発生しない。そこで、このｎσの値を基にして２値化スライスレベルを設定することによって適切な２値化スライスレベルが得られる。
特に、本手法での効果は、欠陥がない、正常な（良品）パターンを有する良品サンプルに基づいて適切な２値化スライスレベルを設定する手法である。この為、欠陥を有するサンプルを用いて２値化スライスレベルを設定する必要がないという効果を有する。
【００２４】
上述した２値化スライスレベルの設定方法は、欠陥がない、正常な（良品）シャドウマスクを用いて２値化スライスレベルの度数分布を求めて適切な２値化スライスレベルを設定する方法であった。
次に説明する２値化スライスレベルの設定方法は、欠陥を有するシャドウマスク（欠陥サンプル）を用いて２値化スライスレベルの度数分布を求めて適切な２値化スライスレベルを設定する方法である。この方法により欠陥を見逃すことが無くなる。また、この方法と上述の方法を用いればより確実に２値化スライスレベルを設定することができる。それでは、最適な２値化スライスレベルを設定する方法を図７を用いて説明する。
【００２５】
図７は、本発明の実施の形態に係わる他の１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図である。
ここでは、欠陥を有するシャドウマスク（欠陥サンプル）の欠陥部分をＣＣＤカメラで撮影する。図１に示したＳ１からＳ７を１０回程度繰り返し、この繰り返しに併せて２値化スライスレベルも変更して撮影画像を２値化して、２値化画像を求める。この２値化画像をラベリング処理した後、特徴量を抽出する。そして、各２値化スライスレベルにおいて、前記抽出した特徴量に基づいて前記欠陥と隣接する表孔とが繋がる度数を計測する。
撮影からの繰り返し回数は１０回程度でよいが、特に限定はしない。この回数は１００回でも２５６回でもよい。
【００２６】
この計測により得られた２値化スライスレベルの度数分布、つまり、表面欠陥と正常な表孔とが繋がる２値化スライスレベルの度数分布は、図７の左に示す度数分布であり、正規分布に近い形をとる。この度数分布から標準偏差σ2を求める。そして、この標準偏差σ2に乗ずる定数ｍ（正数）を適切に設定すれば、度数分布の平均値からσ2の定数倍ｍσ2を加算した値より大きいスライスレベルでは、ほぼ欠陥は正常な表孔と繋がっており見逃すことがない。そこで、このｍσ2の値を基にして２値化スライスレベルを設定することによって適切な２値化スライスレベルが得られる。
【００２７】
さらに、この表面欠陥と正常な表孔とが繋がる２値化スライスレベルの度数分布と正常な表孔同士が繋がる２値化スライスレベルの度数分布とを表示したグラフが図７であるが、それぞれの度数分布から求めた標準偏差σ、σ2に基づいて求めた２値化スライスレベルの間に検査可能な２値化スライスレベルの範囲があり、この範囲から最適な２値化スライスレベルを設定する。
図７のように２値化スライスレベルを設定すると、疑似欠陥が確率的に発生しない上、欠陥を見逃すことがなくなる。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置のブロック構成を示す図である。上記検査方法を実施する為の欠陥検査装置のブロック構成である。まず、適切な２値化スライスレベルを設定する時の各ブロックの動作を説明する。そして、その後、予め求めた適切な２値化スライスレベルに基づいて表面欠陥検査を行う時の各ブロックの動作を説明する。
【００２９】
まず、適切な２値化スライスレベルを設定する時の各ブロックの動作を説明する。
シャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラ等の撮影部１にて撮影する。当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換デバイス２においてＡ／Ｄ変換する。２値化スライスレベル算出処理を実施する場合、図３の中において、右側のルートを選択する。そして、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を画像メモリデバイス４に記録する。
【００３０】
当該画像メモリデバイス４に記録した階調画像を基にして、２値化デバイス５において、予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。予め設定した２値化スライスレベルの初期値は、０とする。ラベリング処理デバイス６において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。ラベリング処理により連結している領域の各画素には同じ番号が付与される。連結領域毎に付与される番号は異なり、ラベリング処理の結果、付与された連結領域毎の特定番号をラベル結果と呼ぶ。特徴抽出デバイス７において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。当該測定結果により、任意の２値化スライスレベルにおける「前記加工部がいくつ繋がったかを示す数（連結個数）」を計測できる。
【００３１】
２値化スライスレベル算出処理を選択したので、演算デバイス９の条件判断ステップ１０において、すべての加工部が繋がるまで２値化スライスレベルをカウントアップして再び画像メモリデバイス４に戻る。このようにして、全ての表孔が繋がるまで、各デバイスでの処理を繰り返し行う。これにより２値化スライスレベルの度数分布を求める。ここでは、２値化スライスレベルは０〜２５５までの２５６階調であるので、一律に順次繰り返し行うことで２値化スライスレベルの度数分布を求めてもよい。
標準偏差演算ステップ１１において、求めた２値化スライスレベルの度数分布より標準偏差σを求める。定数乗算ステップ１２において、標準偏差σを基準として、定数倍ｎ（正数）を乗算してｎσを求める。これに基づいてスライスレベル算出ステップ１３において２値化スライスレベルを算出する。ここでは、条件判断ステップ１０からスライスレベル算出ステップ１３までは、演算デバイス９の中でプログラム処理を行ったが、各ステップは対応する機能を持った単独のデバイスであってもよい。
【００３２】
結果出力デバイス１５において、前記演算結果である２値化スライスレベルを出力する。つまり、前記２値化スライスレベルをメモリに記録して２値化処理における予め設定した２値化スライスレベルとする。
【００３３】
次に、予め求めた適切な２値化スライスレベルに基づいて表面欠陥検査を行う時の各ブロックの動作を説明する。
検査対象であるシャドウマスク等の表面に複数の微細な加工部（シャドウマスクの場合、孔部の表孔）が形成されたパターンを有する基材をＣＣＤカメラ等の撮影部１にて撮影する。Ａ／Ｄ変換デバイス２において、当該撮影された画像をアナログ信号からデジタル信号に変換する為、Ａ／Ｄ変換する。検査処理を実施する場合、図３の中において、左側のルートを選択する。そして、２値化デバイス５において、Ａ／Ｄ変換された階調画像（または多値画像ともいう）を予め設定した２値化スライスレベルで２値化処理する。
【００３４】
ラベリングデバイス６において、当該２値化処理した２値化画像に基づいてラベリング処理を行う。特徴量抽出デバイス７において、ラベリング処理を行った結果であるラベル結果に基づき、特徴量である前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定（または抽出）する。この測定により、特徴量が正常な加工部の２倍程度、または、２倍以上であるものを測定する。当該測定結果により、前記加工部がいくつ繋がったかを示す数を計測できる。
【００３５】
検査処理を選択しているので、良否判定デバイス１４において、前記加工部の繋がった情報に基づき、検査対象の良否判定を行う。結果出力デバイス１５において、前記良否判定結果を出力する。つまり、前記良否判定結果をメモリに記録して、この記録に基づいて後の別工程で検査対象を除去しても良い。また、良否判定時点で検査対象にレーザーや打ち抜き機等で記録をしてもよい。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態に係わる検査対象の１例であり、欠陥を有するシャドウマスク（ＳＭとも呼ぶ）の孔部の表孔の２値化画像を示す図である。
カラーテレビで用いられるシャドウマスクは、エッチング等の加工により金属の薄板に円状、長円状等の貫通した孔部を加工して製造される。また、カラーテレビで用いられるアパーチャグリルもエッチング等の加工により金属の薄板に簾状等の貫通した孔部を加工して製造される。ここでは、このような貫通した孔部を有するシャドウマスク等の表面にできる欠陥を検査する。この欠陥は、孔部のように必ずしも貫通しておらず凹状を形成している。この為、検査のための２値化処理を行う場合に２値化スライスレベルの設定が非常に難しかった。
しかしながら、このシャドウマスクを撮影して予め設定した適切な２値化スライスレベルにより２値化処理を行うと図８のような２値化画像となる。このように２値化画像上で欠陥８２と加工部である孔部の表孔８１とが繋がることによりラベリング処理を行った場合、特徴抽出の処理として孔部の表孔の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することによりシャドウマスクの表面の欠陥の有無を判定することができる。
上述した本発明の実施の形態により適切な２値化スライスレベルの設定が常にできるので、疑似欠陥は発生しない上、欠陥の見逃しもない安定な検査処理が可能になった。
【００３７】
図９は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の１例を示す図である。
本装置は、検査対象であるシャドウマスク９６の撮影部であるレンズ９２付のＣＣＤラインセンサカメラ９１と、当該カメラが前記シャドウマスクを撮影する領域全体を照明し、かつ前記カメラと同じ側に配置した光源９３と、前記シャドウマスクを載置し、かつ撮影部である前記カメラに対して移動させるＸＹステージ９４と、前記カメラにより撮影したシャドウマスクの画像に基づいて表面欠陥検査および２値化スライスレベルの演算等を行う画像処理装置９５とで構成されている。この画像処理装置９５において、既に述べた図１に示した２値化スライスレベルを求めるフローや図２に示した欠陥検査を行うフローを実施する。また、図３に示した欠陥検査のブロックがハードウェアで構成されている。
ここで、前記カメラ副走査方向の走査速度は、シャドウマスクを載せる前記ステージの移動速度に同期した速度で、シャドウマスクの全面を撮影する。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における撮影系の概略構成の他の１例を示す図である。
本装置では、シャドウマスク１０６の撮影部であるレンズ１０２付のＣＣＤラインセンサカメラ１０１を前記シャドウマスクに対して垂直に載置する為にハーフミラー１０７を用いる構成になっている。また、前記シャドウマスクを照明する光源１０３も前記ハーフミラーを介して前記シャドウマスクを上から照射し、この反射光を前記ハーフミラーを介して前記カメラが撮影する。そして、画像処理装置１０５で前記カメラにより撮影したシャドウマスクの画像に基づいて表面欠陥検査および２値化スライスレベルの演算等を行う。この画像処理装置１０５は、図９の画像処理装置９５と同様に、既に述べた図１に示した２値化スライスレベルを求めるフローや図２に示した欠陥検査を行うフローを実施する。また、図３に示した欠陥検査のブロックがハードウェアで構成されている。
また、前記シャドウマスクを載せるステージは、一軸ステージ１０４であって、図９の場合と同様に、前記カメラ副走査方向の走査速度は、シャドウマスクを載せる前記ステージの移動速度に同期した速度で、シャドウマスクの全面を撮影する。
【００３９】
図１１は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の１例を示す図であり、線状領域撮影手段であるＣＣＤラインセンサカメラ１１１の視野１１８の移動を示している。ここでは、前記カメラは固定であり、シャドウマスク１１６を載置したＸＹステージが移動する。前記カメラの撮影する視野である線状領域が、前記ステージの動作に伴い、矢印の示す「コ」の字形に移動１１９することでシャドウマスクの全面を撮影する。
【００４０】
図１２は、本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の他の１例を示す図であり、線状領域撮影手段である２台のＣＣＤラインセンサカメラ１２１の視野１２８の移動を示している。ここでは、前記カメラは固定であり、シャドウマスク１２６を載置した一軸ステージが移動する。前記カメラの撮影する視野である線状領域が、前記ステージの動作に伴い、矢印の示す「＝」の字形に移動１２９することでシャドウマスクの全面を撮影する。
【００４１】
上記の本発明の実施の形態では、ＣＣＤラインセンサカメラは、カメラ１台でも複数台でもよいし、視野がどのように移動してもよい。また、シャドウマスクは静止したままで、カメラ側が動いても良い。但し、前記カメラ側が動く場合、光源も前記カメラに追随して動くことにより光源は常に、前記カメラがシャドウマスクを撮影する領域全体を照明するものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材の表面欠陥検査、特にシャドウマスク（ＳＭ）の表面欠陥検査に効果がある。
容易に疑似欠陥を発生させず、欠陥の見逃しをしない最適な２値化スライスレベルを設定することができる表面欠陥検査方法および装置の提供を可能とした。
また、良品サンプルを用いて行う２値化スライスレベルを設定方法については、正常なパターンが欠陥となる２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差に基づいて２値化スライスレベルを設定する為、欠陥サンプルを必要としない効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを求めるフローを示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る欠陥検査を行うフローを示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置のブロック構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルと２値化画像について説明する為の図
【図５】本発明の実施の形態に係る２値化スライスレベルを変化させた時の２値化画像と輝度プロファイルについて説明する為の図
（ａ）図示の２値化スライスレベルＳＡで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＡＡライン上の輝度プロファイルを示す図
（ｂ）図示の２値化スライスレベルＳＢで２値化した時の２値化画像と２値化画像上のＢＢライン上の輝度プロファイルを示す図
【図６】本発明の実施の形態に係わる１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図
【図７】本発明の実施の形態に係わる他の１例である２値化スライスレベルの度数分布を示す図
【図８】本発明の実施の形態に係わる欠陥を有するシャドウマスク（ＳＭと表記）の２値化画像を示す図
【図９】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の１例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における概略構成の他の１例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の１例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態に係わる欠陥検査装置における線状領域撮影手段の視野の移動の他の１例を示す図
【符号の説明】
１ ＣＣＤカメラ等の撮影部
２ Ａ／Ｄ変換デバイス
４ 画像メモリデバイス
５ ２値化デバイス
６ ラベリングデバイス
７ 特徴抽出デバイス
９ 演算デバイス
１０ 条件判断ステップ（又はデバイス）
１１ 標準偏差演算ステップ（又はデバイス）
１２ 定数乗算ステップ（又はデバイス）
１３ スライスレベル算出ステップ（又はデバイス）
１４ 良否判定デバイス
１５ 結果出力デバイス
Claims (3)
- 表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とする表面欠陥検査方法。
- 表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とする表面欠陥検査方法。
- 表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する基材を撮影し、予め設定した２値化スライスレベルにより前記撮影した画像の２値化画像を求めて、当該２値化画像に基づいて前記加工部の面積、フィレ径、周長等の少なくとも１つを測定することにより前記パターン内の正常な前記加工部がつながったことによる欠陥の有無を判定する表面欠陥検査方法であって、前記予め設定した２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターンを有する所定の基材に基づいて求めた２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差を基準として、２値化スライスレベルを決めるものであり、前記２値化スライスレベルの決定方法が、表面に複数の微細な加工部が形成された正常なパターンを有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の複数の加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布における標準偏差と、表面に複数の微細な加工部が形成されたパターン中に欠陥を有する基材を撮影して、所定の２値化スライスレベル毎に前記基材表面の欠陥と加工部が繋がる頻度を求めて得た２値化スライスレベルの度数分布の標準偏差とを基準として、２値化スライスレベルを決めることを特徴とする表面欠陥検査方法。
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