JP2013142550A - 画像処理装置、検査装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基準サンプルが存在しない場合であっても、画像に対してシェーディング補正処理を行うことが可能な画像処理装置、検査装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供すること。
【解決手段】複数の画素が配列されたイメージセンサを含み、移動する検査対象の基板の画像を取得する全体画像取得部１３、を有する画像処理装置であって、全体画像取得部１３によって取得された検査対象の基板Ｗの画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が基板の移動に伴って取得した複数の輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成部３４と、１次元輝度データ生成部３４によって生成された１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成部３５と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や各種半導体基板やプリント基板など、成膜された基板やパターンが形成された基板などを検査する検査装置に用いられる画像の画像処理を行う画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。

近年、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）や半導体やなどの製造において、基材となるガラス基板やウェハ基板（以下、基板という）を搬送しながら、基板上の表面にパターンを形成するための各種処理を行う製造装置や、欠陥の検査処理を行う検査装置、欠陥の修正処理を行う欠陥修正装置など、各種処理装置が用いられている。これらの処理装置には基板を搬送させるために基板搬送装置が一体に設けられている。基板搬送装置は、外部から検査処理部へ基板を搬入または検査などの処理を行う検査部から外部へ基板を搬出する搬送部とを有する。

検査部では、例えば、基板の表面や裏面に照明光を当て、カメラでその反射光や透過光を取り込んで検査対象領域の全体画像を取得するマクロ検査や、顕微鏡等を用いて基板上の所定箇所の配線パターン等の拡大画像をカメラで取得して、基板の検査を行うミクロ検査を行う。このとき、照明光のムラや、撮像光学系、撮像素子などの個体差により、取得した画像に輝度ムラが生じることがある。取得した画像に生じる輝度ムラの補正を行う方法として、輝度ムラをなくして一様な明るさの画像となるように補正するシェーディング補正が挙げられる。

シェーディング補正処理では、予め反射率が均一な基準サンプルを撮像して画素ごとの輝度データをシェーディング補正データとして記憶しておき、この輝度ムラに対し、シェーディング補正データを用いて画像信号の補正処理を行う。これにより、輝度ムラが補正された一様な明るさの画像を得ることができる。

このようなシェーディング補正を行う検査装置として、イメージセンサによって読み取られた白基準（白画像）を基準データとして記憶し、この基準データを用いてシェーディング補正を行う画像読取装置が開示されている（例えば、特許文献１，２を参照）。この画像読取装置では、予め読み取った基準データをもとに、取得された画像に対してシェーディング補正処理を行うことによって、良好な画像を得ることができる。

特許第４２３９３０２号公報 特許第２７３６５３６号公報

ところで、特許文献１，２が開示する画像読取装置は、基準サンプルに基づいて予め取得した基準データをもとに画像中の輝度ムラや異物等の補正箇所に対して補正処理を行うものである。しかしながら、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）や半導体やなどの製造においては多種の基板を製造するため、それぞれの基板について基準サンプルを用意し基準データを予め取得しておくことができない場合がある。そのため、シェーディング補正処理を行うことができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、基準サンプルが存在しない場合であっても、画像に対してシェーディング補正処理を行うことが可能な画像処理装置、検査装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置は、複数の画素が配列されたイメージセンサを含み、移動する検査対象の基板の画像を取得する画像取得部、を有する画像処理装置であって、前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成部と、前記１次元輝度データ生成部によって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる画像処理装置は、上記の発明において、前記シェーディング補正データ生成部が生成した前記シェーディング補正データをもとに前記画像のシェーディング補正を行う補正部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる画像処理装置は、上記の発明において、前記シェーディング補正データ生成部は、前記基板上で設定される検査領域が異なる複数の基板の１次元輝度データをもとにシェーディング補正データを生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる画像処理装置は、上記の発明において、前記１次元輝度データを記憶する記憶部をさらに備え、前記記憶部は、１次元輝度データ生成部が生成した１次元輝度データを基板ごとに記憶するとともに、記憶した前記１次元輝度データが所定数を超えた場合、記憶している中で最も古い１次元輝度データを削除して最新の１次元輝度データを記憶し、前記シェーディング補正データ生成部は、上書きされた前記最新の１次元輝度データを用いてシェーディング補正データを生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる検査装置は、上記の発明にかかる画像処理装置と、前記シェーディング補正データ生成部が生成した前記シェーディング補正データをもとに前記画像のシェーディング補正を行う補正部と、前記補正部によってシェーディング補正された画像をもとに前記検査対象の基板の検査を行う検査部と、前記基板を載置して、該基板を搬送するステージと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる画像処理方法は、複数の画素が配列されたイメージセンサを含む画像取得部が取得した、移動する検査対象の基板の画像の画像処理を行う画像処理方法であって、前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成ステップと、前記１次元輝度データ生成ステップによって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる画像処理プログラムは、複数の画素が配列されたイメージセンサを含む画像取得部が取得した、移動する検査対象の基板の画像の画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成手順と、前記１次元輝度データ生成手順によって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成手順と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、検査対象の基板における画像の１次元輝度データをもとに、シェーディング補正データを生成し、画像に対してシェーディング補正処理を行うようにしたので、基準サンプルが存在しない場合であっても、画像に対してシェーディング補正処理を行うことが可能であるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の構成を示す正面図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の検査対象である基板を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の検査対象である基板を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行う１次元輝度データ生成処理を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の検査対象である基板を示す模式図および１次元輝度データを示すグラフである。 図７は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の記憶領域を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行うシェーディング補正処理を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の記憶領域を示す模式図およびシェーディング補正データを示すグラフである。 図１０は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の記憶領域の一例を示す模式図およびシェーディング補正データの一例を示すグラフである。 図１１は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が表示する操作入力画面の一例を示す模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の記憶領域の一例を示す模式図である。 図１３は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の記憶領域の一例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

まず、本発明の実施の形態にかかる画像処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、画像処理装置を備え、被検査対象である基板の検査を行うフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置を例に挙げて説明する。ＦＰＤ検査装置は、露光装置やコーター／ディベロッパー、エッチング装置などの製造装置等に直結して被検査対象となる基板の全数検査を行うようなインライン型であってもよいし、カセット等の基板ストッカーから直接搬入出して一部の基板のみを抜き取り検査するオフライン型（スタンドアローン型）であってもよい。

図１は、本実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の概略構成を示す上面図である。図２は、本実施の形態１にかかるＦＰＤ検査装置の構成を模式的に示す側面図である。図１に示すように、ＦＰＤ検査装置１は、搬送された矩形をなす基板Ｗの全体画像取得および膜厚測定を行う基板処理部２と、基板処理部２全体の制御を行う制御機構３と、を備える。また、基板処理部２は、基板Ｗの高倍率画像を取得して、移動する基板Ｗの欠陥を検出する光学ユニット１００を保持するガントリー（Ｇａｎｔｒｙ）１０と、照明部材１１およびラインセンサカメラ１２を有し、基板Ｗの移動に伴ってこの基板Ｗの全体画像を取得する全体画像取得部１３（画像取得部）と、基板Ｗを載置して搬送するステージ１４と、を備える。なお、ガントリー１０は、門型のフレーム構造で、ステージ１４上に跨ぐように設けられる。

ガントリー１０、全体画像取得部１３およびステージ１４は、たとえば図１，２に示すような架台１５に固定される。架台１５は、例えばブロック状の大理石やスチール材を組み合わせた鋼管フレームなど、耐震性の高い部材によって構成されることが望ましい。加えて、架台１５と設置面（たとえば床）との間には、例えばスプリングや空気圧ダンパー、油圧ダンパーなどで構成された振動吸収機構１５ａが設けられる。これにより、ガントリー１０、全体画像取得部１３およびステージ１４の振動がさらに防止される。なお、架台１５の構成は、本実施の形態で開示する構成に限らず、ガントリー１０を支持する、基板を支持する、基板を搬送するという機能を有したステージの構成であれば如何なる形状を採用しても構わない。

光学ユニット１００は、ステージ１４が形成する搬送経路上に設定された、ステージ１４の幅方向に平行な検査ラインＬ１を通過する基板Ｗを、顕微鏡１０１を介して撮像する撮像部を内部に有する。この光学ユニット１００によって取得された画像（高倍率画像）を解析することで、基板Ｗに欠陥の大きさや形状を検出することができる。光学ユニット１００は、検査ラインＬ１に沿って移動することが可能である。また、図示しない照明部が基板Ｗに対して光を基板Ｗに照射して、顕微鏡１０１がこの反射光を取得し、取得した反射光から得られる画像データをもとに、検査部３３が基板Ｗ上に形成された膜の膜厚測定を行う。

なお、上述した構成は、光学ユニット１００と基板Ｗとを相対的に移動させる構成であれば他の構成であってもよい。例えば、基板Ｗをステージ１４の上に固定し、光学ユニット１００を基板Ｗの平面上を走査するように構成してもよい。また、光学ユニット１００を移動させる構成に代えて、ガントリー１０に光学ユニット１００を複数並設する構成としてもよい。この場合、移動する基板の一部或いは全体を複数の光学ユニット１００により走査することによって画像を取得することができる。本説明では、光学ユニット１００（ガントリー１０）が設けられる領域を検査空間ＰＲ１という。また、検査空間ＰＲ１以外の領域を搬送空間ＴＲ１，ＴＲ２という。

また、光学ユニット１００は、たとえば基板Ｗの欠陥部分に対してレーザ照射や塗布修正等の欠陥修正を行う欠陥修正ユニット、顕微鏡１０１に代えて観察・画像保存する高解像カメラからなる撮像ユニット、配線等の寸法測定、膜厚測定、色測定などを行う測定ユニットなどの処理を所定の位置で施す他の処理ユニットに適宜置き替えることができる。さらに、これらの処理ユニットを一台の検査装置に複数搭載する構成としてもよい。すなわち、処理ユニットには、光学ユニット、欠陥修正ユニット、撮像ユニット、測定ユニット等が少なくとも一つ含まれる。また、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１は、基板Ｗを載置するステージ上で、上述した処理ユニットが基板Ｗに対して各処理を行う構成も含んでもよい。

全体画像取得部１３は、搬送方向Ｄと直交する方向であるステージ１４の幅方向に延び、基板Ｗを照明する線状光源を有する照明部材１１と、照明部材１１からの照明光の反射光を取り込んで、基板Ｗの全体画像を取得するラインセンサカメラ１２とを有する。ラインセンサカメラ１２は、例えばステージの幅方向に沿って複数の画素が配列されたＣＣＤイメージセンサからなる。図２中の破線が示すような基板Ｗが反射した照明部材１１からの反射光を取り込める位置に配設される。

なお、ラインセンサカメラ１２は、照明部材１１が照射する照射光に対して、正反射光を取得するものであってよいし、散乱光を取得するものであってもよい。取得する光に応じてラインセンサカメラ１２の位置、角度は適宜変更可能である。

ステージ１４は、例えば基板Ｗの搬送方向Ｄに沿って延びる板状をなす。ステージ１４には、エア供給部１７からのエアの供給によって鉛直上方に向けてエアを吹き出す複数の吹出穴１４ａが設けられる。この吹出穴１４ａから吹き出されるエアによって、ステージ１４上に載置された基板Ｗはステージ１４の上面から浮上して支持される。なお、光学ユニット１００および／または全体画像取得部１３の光源がステージ１４の下方にある場合、ステージは、光源からの光を透過できる透明部材からなることが好ましい。

ここで、ステージ１４に搬送された基板Ｗは、所定の位置に載置されるように位置決めされる。基板Ｗの位置決め方法としては、ステージ１４上に搬入された基板Ｗを支持してステージ１４に載置するリフトピン、およびステージ１４に載置された基板Ｗを整列させる整列機構等を用いる方法が挙げられる。

なお、ステージ１４は、上面で基板Ｗを支持し、搬送方向Ｄに直交する軸を中心軸として自転可能な円柱状のフリーローラを支持手段として基板Ｗを支持するものであってもよい。

また、ステージ１４の搬送方向Ｄに平行な方向の外縁側には、搬送方向Ｄに駆動し、基板Ｗを吸着して搬送する駆動機構１６が設けられる。

駆動機構１６は、制御部３０の制御のもと、搬送方向Ｄに平行な搬送軸１６１上を移動する駆動部１６２と、駆動部１６２に支持され、図示しないポンプによる吸気によって基板Ｗを吸着保持する吸着パッド１６３と、を有する。駆動部１６２は、搬送方向Ｄに沿って複数の吸着パッド１６３を保持する。駆動機構１６は、搬送軸１６１としてリニアモータガイドを用いるとともに、駆動部１６２としてリニアモータを用いることによって実現される。なお、駆動機構１６は、リニアモータおよびリニアモータガイドのほか、ボールねじを用いた構成によっても実現可能である。なお、上述のフリーローラを支持手段とするステージを用いた場合は、駆動機構１６に代えて、自転可能なフリーローラを直接に回転駆動させるローラ搬送方式を採用し、ローラの回転によって基板Ｗを搬送させる構成としても構わない。

また、駆動機構１６は、ステージ１４の幅方向の中央に設けられてもよい。ステージ１４の幅方向の中央に設けられることによって、ステージ１４に搬入された基板Ｗの重心位置を含む領域を保持することが可能となり、安定した基板搬送を行うことができる。また、駆動機構１６は、複数設けられていてもよく、例えば、ステージ１４の搬送方向Ｄと平行な外縁側に複数設けられていてもよい。

また、ＦＰＤ検査装置１が、少なくとも基板処理部２を囲み、光学ユニット１００の上方に設けられるクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵを有する外装を備えていれば、クリーンルームを形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板の搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された内部空間である。

また、ＦＰＤ検査装置１が、少なくとも基板処理部２を囲み、光学ユニット１００の上方に設けられるクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）を有する外装を備えていれば、クリーンルームを形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板の搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された内部空間である。

ＦＦＵは、例えば、パーティクルなどのダストが除去されたクリーンエアを送出する。この結果、特に光学ユニット１００の移動領域を、ダストの少ないクリーンな状態とする。また、光学ユニット１００近傍に集中して送出されたクリーンな空気は、クリーンルーム内でダウンフローを形成したのち、排気口から排気される。

制御機構３は、制御部３０、入力部３１、出力部３２、検査部３３、１次元輝度データ生成部３４、シェーディング補正データ生成部３５、データ補正部３６および記憶部３７を備える。制御機構３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信機能等を備えたコンピュータで実現される。

制御部３０は、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う。入力部３１は、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等を用いて構成され、検体の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を外部から入力する。出力部３２は、ディスプレイ等を用いて構成される。

検査部３３は、光学ユニット１００によって取得された画像またはそのスペクトルをもとに基板Ｗの測定および／または検査を行う。検査部３３は、例えば、全体画像取得部１３が取得した基板Ｗの全体画像をもとに、輝度値等を用いて参照画像と比較（マッチング）して基板Ｗ上の欠陥位置の座標を算出する。また、検査部３３は、全体画像から得た欠陥位置の座標をもとに、光学ユニット１００によって取得された高倍率画像をもとに、欠陥の大きさや形状を検出する。

図３，４は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の検査対象である基板で、種類の異なる基板をそれぞれ示す模式図である。図３，４に示す基板Ｗ１，Ｗ２のように、ステージ１４に載置される基板において、基板によって異なる検査領域Ｒ１，Ｒ２が設定されている。検査部３３は、検査を行う基板に応じて、検査領域内の輝度値を参照して座標の算出を行う。

１次元輝度データ生成部３４は、全体画像取得部１３によって取得された基板Ｗの全体画像をもとに各画素の輝度（輝度値）を算出するとともに、各画素が基板Ｗの移動に伴って取得した複数の輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する。

シェーディング補正データ生成部３５は、１次元輝度データ生成部３４が生成した１次元輝度データをもとに、異なる複数の基板における各画素位置に応じた輝度の平均輝度を輝度値として算出して、輝度ムラをなくすシェーディング補正データを生成する。

データ補正部３６は、シェーディング補正データ生成部３５が生成したシェーディング補正データをもとに、全体画像の補正を行う。

記憶部３７は、情報を磁気的に記憶するハードディスクと、ＦＰＤ検査装置１が処理を実行する際にその処理にかかわる検査プログラムや、本実施の形態による画像処理方法を実現するプログラムである画像処理プログラムを含む各種プログラムをハードディスクからロードして電気的に記憶するメモリとを用いて構成される。また、記憶部３７は、１次元輝度データ生成部３４が生成した１次元輝度データ、シェーディング補正データ生成部３５が生成したシェーディング補正データ、およびデータ補正部３６が補正した画像データをそれぞれ記憶する。

上述したＦＰＤ検査装置１では、外部からステージ１４に搬入された基板Ｗに対して、制御部３０の制御のもと、基板Ｗの載置位置の調整を行なった後、吸着パッド１６３が基板Ｗを吸着保持し、駆動部１６２が移動することによって基板Ｗを搬送方向Ｄに搬送して、この基板Ｗの移動に伴って全体画像取得部１３で全体画像を取得するとともに、光学ユニット１００によって基板Ｗの欠陥検査等を行う。このとき、吸着パッド１６３は、基板Ｗを、全体画像取得部１３を通過させた後に、再度ステージ１４の搬入位置まで戻り、再度搬送方向Ｄに移動させて光学ユニット１００による欠陥検査を行う。なお、全体画像取得部１３から光学ユニット１００までの距離が、基板Ｗに対して十分長い場合は、全体画像取得部１３による全体画像の取得後、基板Ｗを戻さずに光学ユニット１００による欠陥検査を行うことができる。

図５は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行う１次元輝度データ生成処理を示すフローチャートである。まず、制御部３０は、記憶部３７の画像蓄積領域に記憶させる１次元輝度データの位置（Ｐｏｓ）において、Ｎ番目の位置をＰｏｓＮとしたとき、Ｎ＝１（Ｐｏｓ１）として設定する（ステップＳ１０１）。

その後、制御部３０は、検査対象の基板Ｗがあるか否かを判断し（ステップＳ１０２）、検査対象の基板Ｗがない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、判断を繰り返す。制御部３０は、検査対象の基板Ｗがあると判断した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に移行して、駆動機構１６を駆動して基板Ｗを移動させ、全体画像取得部１３に検査対象の基板Ｗの全体画像を取得させる。

全体画像取得部１３による全体画像取得後、制御部３０は、１次元輝度データ生成部３４に１次元輝度データを生成させる（ステップＳ１０４）。このとき、１次元輝度データ生成部３４は、全体画像の検査領域における各画素位置に応じた輝度値の平均値を算出して１次元輝度データを生成する。

図６（ａ）は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１の検査対象である基板Ｗ１の全体画像Ｔ１を示す模式図であり、図６（ｂ）は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１の検査対象である基板Ｗ１の全体画像Ｔ１に応じた１次元輝度データを示すグラフである。１次元輝度データ生成部３４は、図６（ａ）に示すような基板Ｗ１をラインセンサカメラ１２によって撮像した全体画像Ｔ１中の各検査領域Ｒ１において、各画素の輝度値を算出するとともに、同一画素位置の輝度値の平均値を求め、グラフにプロットする。各画素位置における平均輝度（平均値）をプロット後、図６（ｂ）に示すようなグラフを作成して、曲線Ｌ２で示すような１次元輝度データを生成する。

１次元輝度データ生成部３４による１次元輝度データの生成後、制御部３０は、生成された１次元輝度データを記憶部３７に記憶する（ステップＳ１０５）。その後、制御部３０は、次の検査対象基板があるか否かを判断し、次の検査対象基板がないと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、１次元輝度データ生成処理を終了する。

一方、制御部３０は、次の検査対象基板があると判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に移行し、記憶部３７の画像蓄積領域に記憶させる１次元輝度データの位置を、ＰｏｓＮに対してＮ＋１（この数値を新たにＮとする）に設定する。その後、ステップＳ１０７で得たＰｏｓＮ＋１の値が、画像蓄積領域の最大蓄積数より大きいか否かを判断する（ステップＳ１０８）。制御部３０は、ステップＳ１０７で得たＰｏｓＮ＋１の値が、画像蓄積領域の最大蓄積数以下であると判断すると（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０３に移行して、この数値（Ｎ＋１）を新たにＮとして、次の検査対象基板に対して１次元輝度データ生成処理を繰り返す。

また、制御部３０は、ステップＳ１０７で得たＰｏｓＮの値が、画像蓄積領域の最大蓄積数より大きいと判断すると（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に移行して、記憶部３７の画像蓄積領域に記憶させる１次元輝度データの位置ＰｏｓＮをＮ＝１と設定し、次の検査対象基板に対して１次元輝度データ生成処理を繰り返す。すなわち、制御部３０は、もともと記憶されていたＰｏｓ１に対して、１次元輝度値データを上書きする。このとき、制御部３０は、記憶部３７に対して、記憶している中で最も古い１次元輝度データを削除して、その記憶領域に最新の１次元輝度データを記憶させる。以降、制御部３０は、順次増加するＰｏｓＮに対して、１次元輝度値データを上書きしていく。

上述した１次元輝度データ生成処理によって、ラインセンサカメラ１２によって得られた各検査対象の基板Ｗの全体画像に対する１次元輝度データを生成する。このとき、図７に示す模式図のように、画像蓄積領域Ｍ１には、基板Ｗ１に応じた全体画像の１次元輝度データＤ１および基板Ｗ２に応じた全体画像の１次元輝度データＤ２が順次記憶される。

図８は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１が行うシェーディング補正処理（画像処理）を示すフローチャートである。まず、制御部３０は、シェーディング補正処理を行う旨の指示が入力されると、図７に示すような蓄積画像（輝度値データ）を表示するよう出力部３２に指示する（ステップＳ２０１）。

その後、シェーディング補正データ生成部３５は、蓄積された複数の基板の輝度値データ（１次元輝度データ）をもとに、同一画素位置における輝度値の平均輝度を算出して、グラフにプロットする（図９参照）。画素位置ごとの平均輝度グラフ上にプロットした後、シェーディング補正データ生成部３５は、曲線Ｌ３で示すようなシェーディング補正データを生成する（ステップＳ２０２）。なお、異なる基板によって同一画素における平均輝度が異なる場合は、ゲイン変更等の画像調整を行う。

シェーディング補正データ生成部３５によるシェーディング補正データ生成後、制御部３０は、生成されたシェーディング補正データ（例えば、図９に示すグラフ）を表示するよう出力部３２に指示する（ステップＳ２０３）。その後、データ補正部３６が、生成されたシェーディング補正データを用いて検査対象の全体画像を補正する補正テストを行い、補正された全体画像を出力部３２が表示する（ステップＳ２０４）。

補正された全体画像表示後、観察者等から入力部３１に補正に問題がない旨の情報が入力されると（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部３０は、シェーディング補正処理を終了する。また、観察者等から入力部３１に補正に問題がある旨の情報が入力されると（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ２０２に移行して、上述したシェーディング補正処理を繰り返す。

以上のように、本発明の特徴である１次元輝度データ生成部３４とシェーディング補正データ生成部３５によって、シェーディング補正用の基準サンプルが存在しない場合であっても、検査対象の画像からシェーディング補正データを生成することが可能となり、画像に対するシェーディング補正処理を良好に行うことができる。また、順次更新される１次元輝度データを用いて、シェーディング補正データも更新することにより、より最新の輝度データを用いて補正を行うことができる。また、装置立ち上げ時は光学系を含む駆動系が不安定であるため、順次データの更新を行うことによって安定した状態の輝度データを用いて補正を行うことが可能となる。

図１０（ａ）は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１の記憶領域の一例を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１のシェーディング補正データの一例を示すグラフである。実際の装置では、照明部材１１の照明ムラ等によって、画像の端部側（ステージ１４の幅方向の両端側）が暗く、中央部が明るい画像が得られるため、図１０（ａ）に示す模式図のように、画素位置が、ステージ１４の端部側に近づくほど、輝度の小さい１次元輝度データが得られる。また、基板間の検査領域により輝度が異なるため、基板ごとの平均輝度に差が生じる場合もある。

なお、図１０（ｂ）に示すように、輝度値の存在しないＣＣＤ画素位置がある場合、１次元輝度データ生成時、輝度値がないものとして扱ってもよいし、最近傍の輝度値を用いてこの領域の輝度値を補間するものであってもよいし、近傍のＣＣＤ画素位置の輝度値を平均したものを用いて補間するものであってもよい。

図１１は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１が表示する操作入力画面Ｇ１の一例を示す模式図である。図１１に示す操作入力画面Ｇ１には、蓄積画像データを読み込む旨の指示入力を行う読み込みボタンＢ１、シェーディング補正データを生成する旨の指示入力を行う生成ボタンＢ２、データ補正部３６によってシェーディング補正処理の補正テストを行う旨の指示入力を行うテストボタンＢ３、画像蓄積領域における１次元輝度データの編集を行う旨の指示入力を行うボタンであって、１次元輝度データのソートを行う旨の指示入力を行うソートボタンＢ４、１次元輝度データの削除を行う旨の指示入力を行う削除ボタンＢ５、操作入力画面Ｇ１を閉じる旨の指示入力を行う終了ボタンＢ６が設けられている。操作入力画面Ｇ１上の各ボタンを押下されることにより、押下ボタンに応じて入力部３１が、操作指示が入力された旨の情報を制御部３０に出力し、それぞれの処理を任意に行うことが可能となる。

図１２は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１の画像蓄積領域Ｍ１の一例を示す模式図である。例えば、図１２（ａ）において操作入力画面Ｇ１上のソートボタンＢ４が押下された場合、制御部３０は、基板Ｗ１に対応する１次元輝度データＤ１と、基板Ｗ２に対応する１次元輝度データＤ２とをそれぞれソートする（図１２（ｂ））。また、このソートにより、それぞれのシェーディング補正データを作成して、基板ごとにシェーディング補正データを使い分けることもでき、各基板Ｗ１，Ｗ２に応じた輝度の補正を行うことが可能となる。

図１３は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置１の画像蓄積領域Ｍ１の一例を示す模式図である。例えば、操作入力画面Ｇ１上の削除ボタンＢ５が押下された場合、制御部３０は、画像蓄積領域Ｍ１において選択されている削除領域Ｒ_Ｄ（図１３（ａ）参照）を削除する（図１３（ｂ））。これにより、観察者が、不要な１次元輝度データを削除して、シェーディング補正データに反映することができるため、シェーディング補正処理の自由度を増大させることが可能となる。なお、操作入力による領域削除のほか、基板上の傷等により輝度値が他と比して大きく異なる場合に、自動的にこの輝度値を排除して１次元輝度データおよびシェーディング補正データを生成するようにすることも可能である。

上述した本実施の形態によれば、検査対象の基板における画像の１次元輝度データをもとに、シェーディング補正データを生成し、画像に対してシェーディング補正処理を行うようにしたので、基準サンプルが存在しない場合であっても、画像に対してシェーディング補正処理を行うことが可能となる。

また、上述したようにシェーディング補正データを生成するようにしたので、基準サンプルが存在せず、かつ撮像した検査対象の画像に異常個所が多く存在した場合であっても、シェーディング補正データを生成し、画像に対してシェーディング補正処理を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では、オフライン型のＦＰＤ検査装置に適用されるものとして説明したが、インライン型のＦＰＤ検査装置にも適用可能である。また、上述した実施の形態にかかる基板の画像取得において、基板が移動して全体画像取得部等が画像を取得するものとして説明したが、全体画像取得部が基板に対して移動して画像を取得するものであってもよい。

以上のように、本発明にかかる画像処理装置、検査装置、画像処理方法および画像処理プログラムは、基準サンプルが存在しない場合であっても、画像に対してシェーディング補正処理を行うのに有用である。

１ ＦＰＤ検査装置
２ 基板処理部
３ 制御機構
１０ ガントリー
１１ 照明部材
１２ ラインセンサカメラ
１３ 全体画像取得部
１４ ステージ
１５ 架台
１５ａ 振動吸収機構
１６ 駆動機構
３０ 制御部
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 検査部
３４ １次元輝度データ生成部
３５ シェーディング補正データ生成部
３６ データ補正部
３７ 記憶部
１００ 光学ユニット
１０１ 顕微鏡
Ｌ１ 検査ライン
ＰＲ１ 検査空間
ＴＲ１，ＴＲ２ 搬送空間
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ 基板

Claims (7)

1. 複数の画素が配列されたイメージセンサを含み、移動する検査対象の基板の画像を取得する画像取得部、を有する画像処理装置であって、
   前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成部と、
   前記１次元輝度データ生成部によって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成部と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記シェーディング補正データ生成部が生成した前記シェーディング補正データをもとに前記画像のシェーディング補正を行う補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記シェーディング補正データ生成部は、前記基板上で設定される検査領域が異なる複数の基板の１次元輝度データをもとにシェーディング補正データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記１次元輝度データを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記記憶部は、１次元輝度データ生成部が生成した１次元輝度データを基板ごとに記憶するとともに、記憶した前記１次元輝度データが所定数を超えた場合、記憶している中で最も古い１次元輝度データを削除して最新の１次元輝度データを記憶し、
   前記シェーディング補正データ生成部は、上書きされた前記最新の１次元輝度データを用いてシェーディング補正データを生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像処理装置。
5. 請求項１に記載の画像処理装置と、
   前記シェーディング補正データ生成部が生成した前記シェーディング補正データをもとに前記画像のシェーディング補正を行う補正部と、
   前記補正部によってシェーディング補正された画像をもとに前記検査対象の基板の検査を行う検査部と、
   前記基板を載置して、該基板を搬送するステージと、
   を備えたことを特徴とする検査装置。
6. 複数の画素が配列されたイメージセンサを含む画像取得部が取得した、移動する検査対象の基板の画像の画像処理を行う画像処理方法であって、
   前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成ステップと、
   前記１次元輝度データ生成ステップによって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成ステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
7. 複数の画素が配列されたイメージセンサを含む画像取得部が取得した、移動する検査対象の基板の画像の画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
   前記画像取得部によって取得された前記検査対象の基板の画像をもとに各画素の輝度を算出するとともに、各画素が前記基板の移動に伴って取得した複数の前記輝度の平均値を算出して１次元輝度データを生成する１次元輝度データ生成手順と、
   前記１次元輝度データ生成手順によって生成された前記１次元輝度データをもとに、輝度ムラをなくすシェーディング補正を行うためのシェーディング補正データを生成するシェーディング補正データ生成手順と、
   を含むことを特徴とする画像処理プログラム。

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