JPH07280537A - 撮像式検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査領域の広さに対して検出すべき欠陥が微
小な場合の撮像式の欠陥検査が、複数種類の検査手段を
必要とすることなく、簡単な構成により、高速かつ確実
に、しかも面倒な焦点合わせ作業を要することなく行わ
れるようにすること。 【構成】 被検査体Ｗの検査領域全域に亙って低倍率に
てＣＣＤカメラ２５により走査撮像し、この走査撮像に
よる撮像情報より欠陥候補部を識別し、当該欠陥候補部
の位置情報と撮像焦点位置情報とを記憶手段３５に記憶
し、記憶手段３５に記憶されている欠陥候補部の位置情
報により定義される位置を注目撮像位置とし、記憶手段
３５に記憶されている撮像焦点位置情報に基づいて撮像
焦点位置を再現して高倍率にてＣＣＤカメラ２５により
撮像し、この高倍率撮像による撮像情報より欠陥の判断
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像式検査方法および
装置に関し、特に検査領域の広さに対して検出すべき欠
陥が微小な場合の撮像式検査方法および装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】検出すべき欠陥が微小な場合、高倍率の
光学顕微鏡を使用して被検査体を拡大し、これを目視、
あるいはＣＣＤカメラにより撮像して欠陥の有無を検査
することは従来より行われる。この場合、光学顕微鏡の
倍率が高いほど、高精度な欠陥検出が行われるが、その
反面、観察視野が小さくなり、検査領域が広いほど検査
に時間を要するようになる。

【０００３】例えば、液晶表示素子においては、液晶を
封入するガラス板間のギャップを均一に保つ目的で、均
一な大きさ（粒径）を有するプラスチックスあるいはガ
ラス製の球状粒子をスペーサとして用いることが行われ
ており、この場合、球状粒子によるスペーサがガラス板
上に均一に分散していることが要求され、スペーサがガ
ラス板上に凝集していると、その部分が黒点に観察さ
れ、液晶表示素子そのものが欠陥品になる。このことに
鑑み、液晶表示素子の生産においては、スペーサをガラ
ス板上に分散させた後に、ガラス板上におけるスペーサ
の分散状態を検査することが行われている。

【０００４】スペーサの粒径は４〜１０ミクロン程度で
あるのに対し、液晶表示素子のガラス板の大きさ、即ち
検査領域の広さは大きく、このことは近年の液晶パネル
の大型化により一層顕著となっている。このようなスペ
ーサの分散状態を検査するには、光学顕微鏡の倍率を４
０倍程度に設定する必要があり、この場合の視野範囲は
０．２ｍｍ×０．２ｍｍ程度であるのに対してガラス板
の大きさは、例えば２８０ｍｍ×１８０ｍｍ程度である
ため、検査に多大な時間が掛かることになる。また光学
顕微鏡の倍率が高いと、焦点深度が浅くなり、焦点合わ
せを実施する回数が増加し、このことによっても検査時
間が長くなる。

【０００５】例えば、光学顕微鏡の倍率が４０倍である
と、焦点深度は４μ程度になり、２８０ｍｍ×１８０ｍ
ｍ程度の大きさのガラス板をステージ上で４μ以下の平
面移動精度を出すことは困難であり、このため焦点合わ
せを実施する回数が増加する。上述のように検査領域の
広さに対して検出すべき欠陥が微小な場合に、効率よく
正確な検査が行われるようにする撮像式検査方法とし
て、特開平３−１８７０８号公報に示されているよう
に、被検査体の比較的大きな面積を有する検査領域全体
に亙ってレーザビームを走査して欠陥位置を検出し、こ
のレーザビーム走査により検出された欠陥位置について
オペレータの指示により光学顕微鏡とビデオカメラを使
用した光学検査手段によって精密検査する方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の撮像式検査方法
は、所期の目的を達成するが、しかし、レーザビーム走
査による検査手段と、光学顕微鏡とビデオカメラを使用
した検査手段の２種類の検査手段が必要であり、またレ
ーザビーム走査による検査手段においてはレーザビーム
を走査するために複雑な走査光学系が必要であり、しか
も制御要素が多く、制御系も複雑になる。これらのこと
から、この撮像式検査方法による検査装置は、大掛かり
で、高価なものになる。

【０００７】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、検査領域の広さに対して検出すべき
欠陥が微小な場合の検査が、複数種類の検査手段を必要
とすることなく、簡単な構成により、高速かつ確実に、
しかも面倒な焦点合わせ作業を要することなく行われる
ようにする撮像式検査方法および装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、被検査体の撮像情報より欠陥を検出する撮
像式検査方法において、被検査体の検査領域全域に亙っ
て低倍率にて撮像手段により走査撮像し、当該走査撮像
による撮像情報より欠陥候補部を識別し、当該欠陥候補
部の位置情報と撮像焦点位置情報とを記憶手段に記憶
し、前記記憶手段に記憶されている欠陥候補部の位置情
報により定義される位置を注目撮像位置とし、前記記憶
手段に記憶されている撮像焦点位置情報に基づいて撮像
焦点位置を再現して高倍率にて撮像手段により撮像し、
この高倍率撮像による撮像情報より欠陥の判断を行うこ
とを特徴とする撮像式検査方法によって達成される。

【０００９】上述の如き目的を達成するため、本発明に
よる撮像式検査装置は、被検査体の撮像情報より欠陥を
検出する撮像式検査装置において、被検査体を撮像する
光学的倍率可変の撮像手段と、被検査体と前記撮像手段
とを検査面と平行な方向に相対的に走査移動させる走査
移動手段と、前記撮像手段の検査面おける焦点位置を調
整する焦点位置調整手段と、前記撮像手段による被検査
体の低倍率撮像時に前記撮像手段が出力する撮像情報に
よる画像を解析し、欠陥候補部を検出する画像処理装置
と、前記画像処理装置により検出された欠陥候補部の位
置情報と当該欠陥候補部の撮像時の焦点位置情報とを記
憶する記憶手段と、前記撮像手段の光学的倍率を高倍率
に設定し前記記憶手段に記憶されている欠陥候補部の位
置情報により定義される位置を前記撮像手段による撮像
位置にすべく前記走査移動手段の動作を制御し、前記記
憶手段に記憶されている欠陥候補部撮像時の焦点位置情
報により欠陥候補部の高倍率撮像時の焦点位置を自動調
整すべく前記焦点位置調整手段の動作を制御する制御手
段とを有していることを特徴としている。

【００１０】

【作 用】上述の如き構成によれば、先ず低倍率による
被検査体の検査領域全域についての走査撮像による撮像
情報により欠陥候補部を検出し、この欠陥候補部の位置
情報と欠陥候補部撮像時の焦点位置情報とを記憶手段に
記憶することが行われる。そして記憶手段に記憶されて
いる欠陥候補部の位置情報により定義される位置を注目
撮像位置とし、また記憶手段に記憶されている撮像焦点
位置情報に基づいて撮像焦点位置を再現して高倍率にて
撮像することが行われ、この高倍率撮像による撮像情報
より欠陥の判断が精密に行われる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明による撮像式検査装置の一実施
例を示している。図１において、符号１はＸＹステージ
を示している。ＸＹステージ１は、Ｘ軸モータ３とＹ軸
モータ５により駆動され、走査移動手段として、ステー
ジ上に載置された検査対象のサンプル（被検査体）Ｗを
ＸＹ方向に変位させる。なお、この場合、ＸＹ方向が検
査面と平行な方向である。

【００１２】架台７にはリニアガイド９によって上下移
動部材１１が上下方向に変位可能に設けられている。上
下移動部材１１にはＺ軸モータ１３により回転駆動され
る送りねじ１５が螺合しており、上下移動部材１１は送
りねじ１５の回転により上下移動位置を調整される。上
下移動部材１１には、ＸＹステージ１上のサンプルＷを
拡大観察する光学手段として、光学顕微鏡１７が連結さ
れている。光学顕微鏡１７は複数個の対物レンズ１９を
有するレボルバ２１を有し、レボルバ２１は、光学倍率
可変モータ２３により分割回転駆動されて使用する対物
レンズ１９を変更し、光学倍率を可変設定する。

【００１３】光学顕微鏡１７の接眼側にはＣＣＤカメラ
２５が接続されており、ＣＣＤカメラ２５は光学顕微鏡
１７による拡大観察像を撮像する。ＣＣＤカメラ２５に
は画像処理装置２７が接続されている。画像処理装置２
７は、ＣＣＤカメラ２３が出力する画像信号（撮像情
報）を入力し、低倍率撮像時の画像信号の解析して欠陥
候補部を検出する。

【００１４】画像処理装置２７にはビデオモニタ２９が
接続され、ビデオモニタ２９はサンプルＷの撮像画像を
目視可能に画面表示する。制御装置３１は、画像処理装
置２７の動作と、駆動回路３３によるＸ軸モータ３とＹ
軸モータ５とＺ軸モータ１３と光学倍率可変モータ２３
の駆動を制御し、ＣＣＤカメラ２５によるサンプルＷの
低倍率撮像時に画像処理装置２７により検出される欠陥
候補部の位置情報（ＸＹ座標値）と欠陥候補部の撮像時
の焦点位置情報（Ｚ座標値）を記憶手段３５に書き込む
処理を行う。

【００１５】記憶手段３５は上述の欠陥候補部の位置情
報（ＸＹ座標値）と欠陥候補部の撮像時の焦点位置情報
（Ｚ座標値）とを記憶する。また制御装置３１は、光学
顕微鏡１７の光学的倍率を高倍率に設定すべく光学倍率
可変モータ２３の駆動を制御し、記憶手段３５に記憶さ
れている欠陥候補部の位置情報により定義される位置を
ＣＣＤカメラ２５による撮像位置にすべくＸ軸モータ３
とＹ軸モータ５の駆動を制御し、記憶手段３５に記憶さ
れている欠陥候補部撮像時の焦点位置情報により欠陥候
補部の高倍率撮像時の焦点位置を自動調整すべくＺ軸モ
ータ１３の駆動を制御する。

【００１６】次に図２に示された動作フローを参照して
本発明による撮像式検査装置による検査手順を説明す
る。先ず、制御装置３１による動作指令により光学倍率
可変モータ２３を駆動してレボルバ２１を回転させて光
学顕微鏡１７の光学的倍率を低倍率に設定し（ステップ
１０）、制御装置３１による動作指令によりＸ軸モータ
３とＹ軸モータ５の駆動を制御し、ＸＹステージ１によ
りサンプルＷを光学顕微鏡５に対してＸＹ方向へ走査移
動させ、サンプルＷを検査位置（撮像位置）に位置させ
る（ステップ２０）。

【００１７】次に不図示の光学式変位センサなどにより
焦点位置を検出し、焦点合わせが必要ならば、Ｚ軸モー
タ１３を駆動して光学顕微鏡１７の高さ位置調節を行い
（ステップ３０、４０）、そしてＣＣＤカメラ２５によ
り低倍率撮像を行う（ステップ５０）。なお、光学式変
位センサは、ＬＥＤやレーザを使用した反射式センサで
あってよく、焦点合致により特定の信号を出力する。

【００１８】ＣＣＤカメラ１５による低倍率撮像情報を
画像処理装置１７により解析し（ステップ６０）、これ
より欠陥候補部を検出する。欠陥候補部の検出が行われ
ると（ステップ７０肯定）、下式（座標変換式）に従っ
て欠陥候補部のＸＹ座標値（Ｘｋｎ，Ｙｋｎ）を算出
し、このＸＹ座標値（Ｘｋｎ，Ｙｋｎ）と、この欠陥候
補部撮像時の光学顕微鏡１７の高さ位置、即ちＺ座標値
ＺｎをＺｋｎとし、（Ｘｋｎ，Ｙｋｎ，Ｚｋｎ）の座標
データを一つの欠陥候補部毎に記憶手段３５に記憶する
（ステップ８０）。 Ｘｋｎ＝Ｘｎ＋Ｇｘ−Ｓ／２ …（１） Ｙｋｎ＝Ｙｎ＋Ｇｙ−Ｓ／２ …（２）

【００１９】式（１）、（２）は、図３（ａ）に
（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）により示されているＸＹ座標値を撮像中
心とする領域より順番に撮像を行い、ｎ回目の撮像にて
欠陥候補部が検出された場合の座標変換の一般式であ
り、式（１）、（２）において、（Ｘｎ，Ｙｎ）は、図
３（ａ）に示されているように、欠陥候補部検出時の低
倍率視野枠Ｆの中心座標値を、（Ｇｘ，Ｇｙ）は低倍率
視野枠Ｆにおける欠陥候補部の重心位置座標値であり、
Ｓは低倍率視野枠Ｆの枠幅を示している。

【００２０】画像処理装置２７においては、低倍率視野
枠Ｆの一つの隅角部ｋ₁ を起点として欠陥部の重心位置
座標値（Ｇｘ，Ｇｙ）、即ちローカル座標における座標
値を出力するから、式（１）、（２）による座標変換演
算により、欠陥候補部の重心位置座標値（Ｇｘ，Ｇｙ）
はＸＹステージ１のグローバル座標における座標値（Ｘ
ｋｎ，Ｙｋｎ）に変換される。

【００２１】なお、図３は液晶表示素子のガラス板上に
おけるスペーサの分散状態検査を示しており、スペーサ
の分布は黒点により表されている。画像処理装置２７に
おいては、低倍率視野枠Ｆの一つの隅角部ｋ₁ を起点と
して欠陥部の重心位置座標値（Ｇｘ，Ｇｙ）、即ちロー
カル座標における座標値を出力するから、その重心位置
座標値をＸＹステージ１のグローバル座標における値に
変換する。

【００２２】上述のステップ２０〜８０はサンプルＷの
全検査範囲（検査領域全域）についての撮像と欠陥候補
部の検出が完了するまで繰り返し実行され、全検査範囲
について低倍率による撮像と欠陥候補部の検出が完了す
ると（ステップ９０肯定）、次に記憶手段３５に（Ｘｋ
ｎ，Ｙｋｎ，Ｚｋｎ）の座標データがあるか否かについ
て判別し、記憶手段３５に（Ｘｋｎ，Ｙｋｎ，Ｚｋｎ）
の座標データが一つもなければ（ステップ１００否
定）、欠陥部がないとして検査を終了する。

【００２３】これに対し記憶手段３５に（Ｘｋｎ，Ｙｋ
ｎ，Ｚｋｎ）の座標データが一つでもあれば（ステップ
１００肯定）、精密検査のために、制御装置３１による
動作指令により光学倍率可変モータ２３を駆動してレボ
ルバ２１を回転させて光学顕微鏡１７の光学的倍率を高
倍率に設定し（ステップ１１０）、（Ｘｋｎ，Ｙｋｎ）
の座標データに従ってＸ軸モータ３とＹ軸モータ５の駆
動を制御し、ＸＹステージ１によりサンプルＷを光学顕
微鏡５に対してＸＹ方向へ走査移動させ、サンプルＷの
欠陥候補部を撮像位置に位置させ、またＺｋｎの座標デ
ータに従ってＺ軸モータ１３を駆動して低倍率撮像時の
焦点位置を自動的に再現する（ステップ１２０）。

【００２４】焦点位置は光学的倍率の如何に拘らずほぼ
一定であるから、焦点深度が深い低倍率撮像時に調整さ
れた光学顕微鏡１７の高さ位置、即ちＺ座標値に基づく
高倍率撮像時における焦点位置の再現は有効である。な
お、この高倍率撮像時においても必要に応じて手操作に
より焦点位置の修正が行われてもよい。次にＣＣＤカメ
ラ２５により高倍率撮像を行い（ステップ１３０）、こ
のＣＣＤカメラ１５による高倍率撮像情報を画像処理装
置１７により解析し（ステップ１４０）、欠陥部有無の
詳細検討結果を必要に応じてプリント出力する（ステッ
プ１５０、１６０）。図３（ｂ）は欠陥候補部の高倍率
撮像例を示している。

【００２５】この欠陥候補部の高倍率撮像と欠陥部有無
の詳細検討結果は記憶手段３５に記憶されている（Ｘｋ
ｎ，Ｙｋｎ，Ｚｋｎ）の座標データのすべて、即ち検出
された各欠陥候補部について行われ、これがすべて完了
すれば（ステップ１７０否定）、検査を終了する。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
による撮像式検査方法および装置によれば、先ず低倍率
による被検査体の検査領域全域についての走査撮像によ
る撮像情報により欠陥候補部を検出し、この欠陥候補部
の位置情報と欠陥候補部撮像時の焦点位置情報を記憶手
段に記憶し、そして記憶手段に記憶されている欠陥候補
部の位置情報により定義される位置を注目撮像位置と
し、また記憶手段に記憶されている撮像焦点位置情報に
基づいて撮像焦点位置を再現して高倍率にて撮像するこ
とが行われ、この高倍率撮像による撮像情報より欠陥の
判断が精密に行われるから、全体検査は低倍率撮像によ
るものだけになり、検査領域の広さに対して検出すべき
欠陥が微小な場合の検査が、複数種類の検査手段を必要
とすることなく、簡単な構成により、高速かつ確実に行
われるようになる。また高倍率撮像における面倒な焦点
位置合わせ作業が自動的に行われ、このことによっても
検査時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像式検査装置の一実施例を示す
構成図。

【図２】本発明による撮像式検査装置による検査手順を
示すフローチャート。

【図３】（ａ）は液晶表示素子のガラス板上におけるス
ペーサの分散状態検査例を、（ｂ）は欠陥候補部の高倍
率撮像例を各々示している。

【符号の説明】

１ ＸＹステージ １１ 上下移動部材 １５ 送りねじ １７ 光学顕微鏡 ２１ レボルバ ２５ ＣＣＤカメラ ２７ 画像処理装置 ３１ 制御装置 ３５ 記憶手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体の撮像情報より欠陥を検出する
   撮像式検査方法において、 被検査体の検査領域全域に亙って低倍率にて撮像手段に
   より走査撮像し、当該走査撮像による撮像情報より欠陥
   候補部を識別し、当該欠陥候補部の位置情報と撮像焦点
   位置情報とを記憶手段に記憶し、前記記憶手段に記憶さ
   れている欠陥候補部の位置情報により定義される位置を
   注目撮像位置とし、前記記憶手段に記憶されている撮像
   焦点位置情報に基づいて撮像焦点位置を再現して高倍率
   にて撮像手段により撮像し、この高倍率撮像による撮像
   情報より欠陥の判断を行うことを特徴とする撮像式検査
   方法。
2. 【請求項２】 被検査体の撮像情報より欠陥を検出する
   撮像式検査装置において、 被検査体を撮像する光学的倍率可変の撮像手段と、 被検査体と前記撮像手段とを検査面と平行な方向に相対
   的に走査移動させる走査移動手段と、 前記撮像手段の検査面おける焦点位置を調整する焦点位
   置調整手段と、 前記撮像手段による被検査体の低倍率撮像時に前記撮像
   手段が出力する撮像情報による画像を解析し、欠陥候補
   部を検出する画像処理装置と、 前記画像処理装置により検出された欠陥候補部の位置情
   報と当該欠陥候補部の撮像時の焦点位置情報とを記憶す
   る記憶手段と、 前記撮像手段の光学的倍率を高倍率に設定し前記記憶手
   段に記憶されている欠陥候補部の位置情報により定義さ
   れる位置を前記撮像手段による撮像位置にすべく前記走
   査移動手段の動作を制御し、前記記憶手段に記憶されて
   いる欠陥候補部撮像時の焦点位置情報により欠陥候補部
   の高倍率撮像時の焦点位置を自動調整すべく前記焦点位
   置調整手段の動作を制御する制御手段と、を有している
   ことを特徴とする撮像式検査装置。