JP4560969B2

JP4560969B2 - 欠陥検査方法

Info

Publication number: JP4560969B2
Application number: JP2001051786A
Authority: JP
Inventors: 之裕綾木; 典昭湯川; 肇川野; 宏治吉井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP2002259951A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等の電子機器デバイスに含まれる繰り返しパターン中の欠陥判定を行う際の、画像中における繰り返しパターン消去方法ならびに欠陥検査を行う欠陥検査方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル、プラズマディスプレイ、半導体ウェハ等の電子機器デバイスは、部分的なパターンと同じものが全体に繰り返し形成されているものが多く、その繰り返しパターンの中の欠陥を対象として検出する場合、主に次の処理により、欠陥を検出していた。
【０００３】
まず、画像入力した繰り返しパターンを含んだ原画像に対して、
【０００４】
【数１】

【０００５】
（数１）という処理を行い、パターン消去を行う。ここで、Ｖは処理後画像の各画素の濃度、Ｉは原画像の各画素の濃度、Ｉ１、Ｉ２、・・、Ｉｎは比較画素の濃度で、比較画素としては、繰り返しパターンの基準ピッチ離れた画素を選択する。比較画素を複数にすることにより、ノイズ等外乱に対して頑健にすることができる。Ｆは、各要素の絶対値が最小のものを選択し、その要素を返す関数である。Ｃは、処理後画像において基準濃度として加えるもので、８ビット２５６階調の場合、中央の１２８階調とすることが多い。この処理をパターン消去処理と呼び、ここで得られた画像を、パターン消去処理後の画像あるいは背景画像と呼ぶ。
【０００６】
次に、背景画像の背景濃度と逸脱する塊を検出し、欠陥とする。この処理を欠陥検出処理と呼ぶ。
【０００７】
図９は、従来の繰り返しパターン消去方法を説明した図で、図９（ａ）が、矩形形状が繰り返されるパターン消去処理前の画像、図９（ｂ）が、処理後の画像で、パターンが消去されていることが分かる。
【０００８】
また、図９（ａ）、（ｂ）の下部には、パターン処理前の画像および処理後の画像におけるチェックライン１１、１２上の濃度プロファイル１３、１４を示している。明るい方が２５５階調に近く、暗い方が０階調に近い。
【０００９】
欠陥検出処理は、図９（ｂ）の処理後の画像に対して、一定濃度条件を満たすものを欠陥として検出する。ここで、チェックライン１２上の濃度プロファイル１４を例にとると、規定濃度階調１３５以上を白欠陥、規定濃度階調１２０以下を黒欠陥としているので、ここでは黒欠陥１５が検出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパターン消去処理においては、以下の問題がある。
【００１１】
液晶パネルやプラズマディスプレイでは、機器の特性上、欠陥として線状欠陥が出現することが多い。図１０（ａ）は、繰り返しパターン上に線状欠陥が存在している状態である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に対して、従来のパターン消去処理を適用した処理後画像である。本来、欠陥として残るべき線状欠陥部分も、パターン消去により消去されてしまっている。
【００１２】
これは、複数比較画素との濃度差で、最も０に近いものを選択するために生じた現象である。比較画素を１点のみにすれば、線状欠陥を消去してしまうことはないが、頑健性が失われる。また、複数比較画素を線状欠陥の垂直な方向に設定すれば同じく線状欠陥を消去せずにすむが、１方向のみの線状欠陥にしか対応できない。
【００１３】
また、製造プロセス起因によりパターンピッチが一定とならず、微小にばらついている場合は、注目画素と比較画素との比較距離を１つしか持たないため、パターンピッチが規定の分からずれている部分では、パターンどうしを比較できないため、パターンが完全には消去されないという問題が生じる。消去されず残ったパターンは、欠陥として誤検出されることは言うまでもない。
【００１４】
図１１（ａ）は、パターンピッチｐと、ばらつきによりパターンピッチｐ＋αを有するパターンである。図１１（ｂ）は、従来の繰り返しパターン消去処理を比較距離ｐで適用した場合である。パターンピッチｐの部分では、パターンの消去に成功しているが、パターンピッチｐ＋αの部分では、パターンが完全には消去されず、残っていることが分かる。
【００１５】
パターンピッチが一定とならない原因としては、製造プロセス起因で実際にピッチが一定にならないこともあれば、画像入力時に光学系の特性としてモアレが発生し、ピッチが一定にならないこともある。さらに、画像取り込み時の振動等でピッチが一定にならないこともある。
【００１６】
本発明は上記課題を解決し、線状欠陥も有する繰り返しパターンの検査ができる繰り返しパターン消去手法を提供することを目的としている。
【００１７】
さらに、パターンピッチが一定とならず、ばらつく場合でもパターン消去が完全に行われる手法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、注目画素とこの注目画素と同じ列上に配置された比較画素群Ａおよびその比較画素群Ａとは垂直方向に配置された比較画素群Ｂとのそれぞれの濃度差から最も０に近い濃度差を求め、比較画素群Ａに対する特定濃度差と比較画素群Ｂに対する特定濃度差を比較して０から遠い濃度差を決定し、最大濃度差をパターン消去画像における基準濃度に対して加えるパターン消去画像を生成したものである。
【００１９】
これにより、上記問題を解消して線状欠陥を有する繰り返しパターンの線状欠陥を消去することなく、パターンのみを適切に消去することができる。
【００２０】
また、比較画素群Ａに対する特定濃度差と比較画素群Ｂに対する特定濃度差の比較方法を０から近い方を選択することもできる切り替えも可能であるので、線状欠陥を有しないことが既知である被検査体の場合も、検出手法と装置のハードウェア等を大幅に共有化することが可能である。
【００２１】
さらに、比較画素群Ａ、Ｂに対しパターンピッチのずれ量を考慮した比較画素群Ｄを設けてこの比較画素群Ｄに対する特定濃度差を決定し、注目画素と前記比較画素群Ａ、Ｂおよび前記比較画素群Ｄとのそれぞれの特定濃度差から最も０に近い濃度差を求めて特定濃度差とすることにより、パターンピッチのばらつきを有するパターンに対しても、パターンを残すことなく、上記問題を解消してパターンを適切に消去することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、線欠陥検出可能な繰り返しパターン消去方法を、被検査体が液晶ディスプレイにおける欠陥検査に適用した一実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。
【００２３】
パターン欠陥検査装置の概略構成を示す図１において、被検査体１が設置され、落射照明２により照明され、ＣＣＤエリアセンサなどからなる撮像素子３にて撮像される。撮像素子３の中の画像データは、１対１に対応付けられて処理装置としてのコンピュータ４の中の画像メモリ５に、転送される。コンピュータ４の中には、この画像メモリ５の画像データを読み取り、所定の処理を行う処理プログラム６が格納されている。ここでは、画像濃度は０〜２５５の２５６階調で扱われる。
【００２４】
図２に、繰り返しパターンを消去して、欠陥を検出する方法の処理フローを示す。図２において、まずステップ♯１の画像入力工程で、撮像素子３からの取り込み画像データが、コンピュータ４の画像メモリ５に格納される。次にステップ♯２の複数濃度差検出工程で、注目画素と比較画素群との間の濃度差を求める。
さらに、ステップ♯３の特定濃度差検出工程で、ステップ♯２で検出された濃度差の中で特定のものが選択される。ここで、複数比較画素群は図３に示されるように、一方の繰り返し方向に設定されたＡ群、それと垂直の方向に設定されたＢ群に分かれ、それぞれの群に対してステップ♯２、ステップ♯３の処理が行われるが、それぞれに対する処理の内容は同じであるので、ここではＡ群に対しての処理方法について述べる。
【００２５】
予め、パターンピッチから求めたサイズｐで、以下の処理を行う。複数比較画素群Ａは、サイズｐの整数倍のところから選び、注目画素と複数比較画素群Ａとの間の濃度差を求める。図４は、ある注目画素の位置における、比較画素群との関係を示している。注目画素１０に対してサイズｐで比較画素１１、１２が設定されている。
【００２６】
【数２】

【００２７】
（数２）で、ｘは注目画素、ｎは上述の整数倍である。ここで、２つの濃度差が得られ、Ｖ１、Ｖ２とする。
【００２８】
次に、ステップ＃３の特定濃度差決定工程で、この２つの濃度差Ｖ１、Ｖ２から、最終的な出力濃度を決定する。ここでは、最も０に近いものを選択する。例えば、Ｖ１＝３、Ｖ２＝−２の場合、Ｖ２が特定濃度差として選択される。これを、比較画素群Ａに対する特定濃度差ＶＡとする。
【００２９】
同様のことを、比較画素群Ａとは垂直方向に選択された比較画素群Ｂに対しても行う。これを、比較画素群Ｂに対する特定濃度差ＶＢとする。
【００３０】
そして、ステップ＃４の最大濃度差決定工程で、特定濃度差決定工程でＡ群、Ｂ群それぞれについて得られたＶＡ、ＶＢから、最終的な出力濃度を決定する。
ここでは最も０から遠いものを選択する。例えばＶＡ＝−２、ＶＢ＝５の場合、ＶＢが最大濃度差として選択される。
【００３１】
次にステップ＃５の消去画像作成工程で、最大濃度差決定工程で得られた最大濃度差に、パターン消去画像における基準濃度を加える。基準濃度は、従来例でふれたＣと考え方が同じであり、基準濃度は０〜２５５階調の８ビット、２５６階調の場合、１２８階調にする場合が多い。
【００３２】
図５（ａ）は、線状欠陥を有する繰り返しパターンのパターン消去処理前の図で、図５（ｂ）が処理後の図である。パターン消去処理を行っても、線状欠陥は消去されずに残っていることが分かる。
【００３３】
本発明ではステップ＃４の最大濃度差決定工程で、Ａ群、Ｂ群それぞれから得られた濃度差で、０から遠いものを選択せずに、０から近いものを選択することにより、従来のパターン消去処理と同じものを実現することができる。この場合は、ノイズ等の外乱に対して、より頑健性が増す。
【００３４】
また、ステップ＃４の最大濃度差決定工程以外は、従来手法と共通化されているので、ハードウェア等を従来のものと大幅に共通化することができる。
【００３５】
次に、パターンずれを有する場合の繰り返しパターンの消去方法を、図６〜図８を参照して説明する。これは、被検査体が、液晶ディスプレイにおける欠陥検査に適用した一例であり、パターン欠陥検査装置の概略構成は、図１と同じである。
【００３６】
パターンずれを有する繰り返しパターンの消去方法は、図２の処理フローに対して、図６に示すように、最適濃度差決定工程を付加することにより実現している。
【００３７】
図７に示すように、注目画素に対して規定のパターンピッチ離れた位置に設けたＣ群と、Ｃ群に対してパターンピッチのばらつき分（ここではα）離れた位置に設けたＤ群の２つを、パターンの比較画素群として設ける。
【００３８】
注目画素と比較画素Ｃ群との間の濃度差は、既に述べた複数濃度差検出工程と特定濃度差検出工程により決定する。これにより、決定された濃度差をＶｃとする。同様にして、注目画素と比較画素群Ｄ群との濃度差も、複数濃度差検出工程と特定濃度差検出工程により決定する。これにより、決定された濃度差をＶｄとする。
【００３９】
次にＶｃ、Ｖｄの中で、０に近いものを最適濃度差とする。このとき、Ｖｄに対して、適当な重み付けを行ってもよい。たとえば、重み付け係数１．５として、Ｖｃ＝４、Ｖｄ＝３のときは重み付け後のＶｄは４．５となるので、Ｖｃ＝４を最適濃度差とする。
【００４０】
これにより、パターンピッチにばらつきがある場合でも、パターン消去が行える。図８（ａ）に対して、本手法を適用したものが図８（ｂ）である。パターンピッチにばらつきがある場合でも、パターン消去が完全に行われていることが分かる。
【００４１】
さらに、これらの処理の後、欠陥検査を行うことで、被検査体の検査を精度よく行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、線状欠陥を有する繰り返しパターンの線状欠陥を消去することなく、パターンのみを適切に消去することができる。
【００４３】
また、線状欠陥を有しないことが既知である被検査体の場合も、検出手法と装置のハードウェア等を大幅に共有化することが可能である。
【００４４】
さらに、パターンピッチのばらつきを有するパターンに対しても、パターンを残すことなく、上記問題を解消してパターンを適切に消去することができる。
【００４５】
そして、欠陥検査を精度よく行うことができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の概略構成図
【図２】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法の処理フロー図
【図３】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法の比較画素群の配置を示す図
【図４】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法の比較画素群の位置関係を示す図
【図５】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法で線状欠陥を有する場合に適用した時の処理前後の画像の説明図
【図６】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法でパターンずれを有する場合の処理フロー図
【図７】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法の比較画素群の配置を示す図
【図８】同実施形態の係る繰り返しパターン消去方法でパターンずれを有する場合に適用した時の処理前後の画像の説明図
【図９】従来例の繰り返しパターン消去方法の説明図
【図１０】線状欠陥を有する場合における、従来例の繰り返しパターン消去方法での処理前後の画像の説明図
【図１１】従来例の繰り返しパターン消去方法での処理前後の画像の説明図
【符号の説明】
１被検査体
３撮像素子
４コンピュータ

Claims

被検査体を撮像して得られた濃淡画像中の繰返しパターンのピッチである基準ピッチＰａ離れた矩形形状が一方の方向と繰返しパターンのピッチである基準ピッチＰｂ離れた矩形形状が前記一方の方向と垂直な方向に繰り返されるパターンを消去して欠陥を検査する欠陥検査方法において、
第１工程：前記濃淡画像中の注目画素を設定し、
第２工程：前記注目画素から前記一方の方向に前記基準ピッチＰａの整数倍離れた複数の比較画素群Ａの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して特定濃度差ＶＡとし、
第３工程：前記注目画素から前記一方の方向と垂直な方向に前記基準ピッチＰｂの整数倍離れた複数の比較画素群Ｂの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して特定濃度差ＶＢとし、
第４工程：前記特定濃度差ＶＡと前記特定濃度差ＶＢから最も０から遠い値を選択して最大濃度差とし、
第５工程：前記最大濃度差に一定の値である基準濃度Ｖｓを加えた濃度値を前記注目画素の処理後濃度とし、
第６工程：前記濃淡画像中の各画素を前記注目画素として、前記第１から前記第５工程までの処理を順次行ない、前記濃淡画像中の各画素の濃度を前記処理後濃度とし、
第７工程：前記処理後濃度が前記基準濃度Ｖｓより逸脱する前記濃淡画像中の画素を欠陥とすることを特徴とする欠陥検査方法。
被検査体を撮像して得られた濃淡画像中の繰返しパターンのピッチである基準ピッチＰａ離れた矩形形状が一方の方向と繰返しパターンのピッチである基準ピッチＰｂ離れた矩形形状が前記一方の方向と垂直な方向に繰り返されるパターンを消去して欠陥を検査する欠陥検査方法において、
第１工程：前記濃淡画像中の注目画素を設定し、
第２工程：前記注目画素から前記一方の方向に前記基準ピッチＰａの整数倍離れた複数の比較画素群Ａの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して特定濃度差ＶＡとし、
第３工程：前記注目画素から前記一方の方向と垂直な方向に前記基準ピッチＰｂの整数倍離れた複数の比較画素群Ｂの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して特定濃度差ＶＢとし、
第４工程：前記比較画素群Ａの各画素からばらつきα離れた範囲に含まれる比較画素群Ｄａの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して最適濃度差Ｖｄａとし、
第５工程：前記特定濃度差ＶＡと、前記最適濃度差Ｖｄａから最も０から遠い値を選択して最適濃度差Ａとし
第６工程：前記比較画素群Ｂの各画素からばらつきα離れた範囲に含まれる比較画素群Ｄｂの各画素と、前記注目画素と、の濃度差の中で最も０に近い濃度差を選択して最適濃度差Ｖｄｂとし、
第７工程：前記特定濃度差ＶＢと、前記最適濃度差Ｖｄｂから最も０から遠い値を選択して最適濃度差Ｂとし
第８工程：前記最適濃度差Ａと前記最適濃度差Ｂから最も０から遠い値を選択して最大濃度差とし、
第９工程：前記最大濃度差に一定の値である基準濃度Ｖｓを加えた濃度値を前記注目画素の処理後濃度とし、
第１０工程：前記濃淡画像中の各画素を前記注目画素として、前記第１から前記第９工程までの処理を順次行ない、前記濃淡画像中の各画素の濃度を前記処理後濃度とし、
第１１工程：前記処理後濃度が前記基準濃度Ｖｓより逸脱する前記濃淡画像中の画素を欠陥とすることを特徴とする欠陥検査方法。