JP2000223017A - 微細パタ−ンの欠陥検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データを蓄積するために大容量メモリを
必要とせず、かつ、短時間で検査ができるとともに、全
体的な変動の検出や被測定物が傾いて配置された場合に
も対処できるような、微細パタ−ンの欠陥検出方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 ラインセンサから入力された画像デ−タ
に対して２値化処理を行い、この２値化処理データに対
してラインセンサの走行方向に関しての画素の連結性の
有無を解析する処理を行い、この連結性解析処理の過程
において連結性を有すると判断された画素についてのみ
逐次その画像特徴量データを抽出するデータ圧縮処理を
行い、この連結性を有すると判断された画素の画像特徴
量データと予め記憶されている良品データとの比較処理
を前記３つの処理と並行して行うことにより被測定物の
良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置を使
用した被測定物の形状欠陥を検出するための方法及び装
置に関し、特に、ブラウン管用シャドウマスクなどに代
表されるような均一で大量の微細パタ−ンが存在する被
測定物の形状欠陥を高速に検出するための方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の形状欠陥検査においては、Ｉ
ＴＶカメラ、顕微鏡、及びＸＹステ−ジなどを使用し
て、被測定物の視野範囲の画像を画像メモリ−に蓄積し
た後、パタ−ンの画素数、幅等の形状特徴を計測し、こ
れを良品データ等と比較することにより良否を判断し、
視野範囲を移動することにより被測定物全体を検査する
方法が従来より広く行われてきた。また、被測定物がブ
ラウン管用シャドウマスクなどの微細パタ−ンの場合
は、ラインセンサ及びラインセンサの走査方向と直交す
る方向に被測定物を移動可能にしたステージを使用する
ことにより、画像データの取得に関して被測定物の移動
を効率的に行う方法が考え出された。

【０００３】このラインセンサを使用した方法は、図３
のブロック図に示すような装置を使用し、図４あるいは
図５のフローチャートに示すような方法により、欠陥検
出を行うものである。すなわち、図３のブロック図に示
すように、ラインセンサ３１′から入力された画像情報
（アナログ情報）はＡ／Ｄ回路３２′により数値化（デ
ジタル化）され、ＦＩＦＯ（first-in first-out）メモ
リ３７′に記憶される。制御ＣＰＵ３８′はＦＩＦＯメ
モリ３７′に記憶されている数画素（４〜８画素程度）
分の画像データをメインＣＰＵ４２′の管理するフレー
ムメモリに転送し、ラインセンサ３１′の１ライン毎あ
るいは被測定物全体の入力完了まで、画像データを蓄積
していく。

【０００４】図４は、画像データの取得と欠陥検出とを
ラインセンサの１ライン毎に行う場合の処理方法につい
て示したフローチャートである。まず、１ライン分の画
像入力をフレームメモリに記憶し、これが完了した時点
でパターン部の長さを計算する。次いで、各パターン部
毎に隣接するパターン部または予め記憶されている良品
のデータとの比較を行い、欠陥があると判断されればそ
の位置を記憶する。これをフレームメモリに記憶されて
いる１ライン内の全パターンについて行う。次いで、ラ
インセンサと被測定物とをラインセンサの走査方向と直
交する方向に相対移動させ、次の１ライン分について同
様の処理を行う。これを被測定物の検査領域全てについ
て行う。

【０００５】一方、図５は、被測定物の検査領域全体の
画像データを全て取得した後、欠陥検出を行う場合の処
理方法について示したフローチャートである。まず、フ
ローチャートの前半部分において、ラインセンサと被測
定物とをラインセンサの走査方向と直交する方向に相対
移動させながら、１ライン分毎に画像データをフレーム
メモリに記憶していくことにより、被測定物の検査領域
全体の画像データを取得する。次いで、フローチャート
の後半部分において、フレームメモリに記憶された検査
領域全体の画像データについて、パターン部を検出し、
画像の特徴量計算やパターンマッチング等の公知の処理
方法を用ることにより予め記憶されている良品データと
の比較を行い、欠陥があると判断されればその位置を記
憶する。これをフレームメモリに記憶されている全ての
画素について行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術については次のような問題点がある。すなわち、図４
に示した画像データの取得と欠陥検出とをラインセンサ
の１ライン毎に行う場合の処理方法においては、１ライ
ン毎に画像データの取得と比較判定を行うことに起因し
て、局所的な変動は検出できるが全体的な変動は検出で
きない点、被測定物が少しでも傾いて配置されると正常
に検出できない点などの問題点がある。また、図５に示
した被測定物の検査領域全体の画像データを全て取得し
たのち欠陥検出を行う場合の処理方法においては、画像
データを全て取得した後に比較判定を行うことに起因し
て、計算データ量が膨大となるため全体を検査するには
かなりの時間を要する点、膨大な画像データを蓄積する
ための大容量メモリが必要となる点などの問題点があ
る。

【０００７】本発明は、これら従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、画像データを蓄積する
ために大容量メモリを必要とせず、かつ、短時間で検査
ができるとともに、全体的な変動の検出や被測定物が傾
いて配置された場合にも対処できるような、微細パタ−
ンの欠陥検出方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、画像データの取得に関する処理と、
欠陥検出に関する処理とを、別個のデータ処理装置にお
いて、並行して処理を行わせるようにした。かかる構成
とした理由は、図４に示した画像データの取得と欠陥検
出とをラインセンサの１ライン毎に行う場合の処理方法
においては、画像データの取得と欠陥検出とを必然的に
シーケンシャルに処理しなければならないために処理時
間の短縮が難しく、一方、図５に示した被測定物の検査
領域全体の画像データを全て取得したのち欠陥検出を行
う場合の処理方法においては、大容量メモリが必須とな
ってしまうからである。

【０００９】請求項１にかかる発明では、ラインセンサ
から入力された画像デ−タに対して２値化処理を行い、
この２値化処理データに対してラインセンサの走行方向
に関しての画素の連結性の有無を解析する処理を行い、
この連結性解析処理の過程において連結性を有すると判
断された画素についてのみ逐次その画像特徴量データを
抽出するデータ圧縮処理を行い、この連結性を有すると
判断された画素の画像特徴量データと予め記憶されてい
る良品データとの比較処理を前記３つの処理と並行して
行うことにより被測定物の良否を判定することを特徴と
する微細パタ−ンの欠陥検出方法を提供した。

【００１０】また、かかる微細パタ−ンの欠陥検出方法
を実施する装置として、請求項２にかかる発明では、ラ
インセンサから入力された画像デ−タに対して２値化処
理を行う２値化処理部と、この２値化処理部から出力さ
れた２値化処理データに対してラインセンサの走行方向
に関しての画素の連結性の有無を解析する連結性解析部
と、この連結性解析部における処理過程において連結性
を有すると判断された画素についてのみ逐次その画像特
徴量データを抽出するデータ圧縮部と、このデータ圧縮
部により抽出された連結性を有すると判断された画素の
画像特徴量データと予め記憶されている良品データとを
比較することにより被測定物の良否を判定する良否判定
部と、を有し、この良否判定部は前記２値化処理部、連
結性解析部、及びデ−タ圧縮部とは異なる処理装置に配
置されていることを特徴とする微細パタ−ンの欠陥検出
装置を提供した。なお、「異なる処理装置に配置されて
いる」とは、互いの処理の負荷が相手方に影響しないよ
うな処理装置を意味し、例えば異なるＣＰＵが制御する
処理装置に配置されているような場合である。

【００１１】かかる方法及び装置においては、連結性解
析部で行われる画素の連結性の判断については、ライン
センサの１ライン分の画像を取得した段階で順次他の処
理と並行して行われるので、この段階では大容量のメモ
リは必要とせず、しかも連結性解析部から良否判定部へ
転送されるデータは連結性を有すると判断された画素の
画像特徴量データのみであるのでデータ量が少なく、よ
ってこの段階でも大容量のメモリは必要としない。ま
た、画像データの取得に関する処理すなわち２値化処
理、連結性の解析処理及びデ−タ圧縮処理と、欠陥検出
に関する処理すなわち良品データとの比較処理とは、異
なる処理装置で並行して行うようにしているので、並行
して行われる一方の処理の負荷が他方に及ぶことはな
く、短時間で検査処理が実行できるものとなる。さら
に、良品データとの比較処理においては、ラインセンサ
の走行方向に関しての画素の連結性を判断材料としてい
るので、従来の１ライン毎に処理を行う方法に比して、
全体的な変動の検出や被測定物が傾いて配置された場合
にも対処できるものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態における
欠陥検査装置のブロック図である。また、図６は、図１
に示した欠陥検査装置、ラインセンサ３１、及び被測定
物５１を含むシステム全体の構成図である。ラインセン
サ３１は横走査のみの１次元撮像デバイスなので、被測
定物全体の画像データを得るために、ラインセンサ３１
の走査方向と直交する方向に被測定物５１を移動可能に
した搬送装置５２を備えている。また、良好な濃淡画像
データが得られるように照明装置５３も装備している。
Ａ／Ｄ回路（アナログ・デジタル変換回路）３２はライ
ンセンサ３１が取得したアナログの画像データをデジタ
ルデータに変換する。２値化処理部としての２値化回路
３３は、デジタルの画像データを所定のしきい値により
２値化処理する。これにより、各画素に関して、しきい
値より明るいものについては１、逆にしきい値より暗い
ものについては０といった、所謂１ビットデータに変換
される。

【００１３】入力バッファ３４は、２値化回路３３から
シリアル転送された２値化処理済みの１ビットの画像デ
ータを一時的に記憶しておく。入力バッファ３４は１０
２４ビット毎に区切られており、１０２４ビットのデー
タが揃うと対応する並列処理回路３５が動作を開始す
る。

【００１４】連結性解析部としての並列処理回路３５
は、連結が開始された走行方向アドレス（ラインセンサ
の入力カウント）を保持すると共に、データ圧縮部とし
てのカウンタ３６を使用することにより、ラインセンサ
３１の走行方向に関して連続する画素の数をカウントす
る。具体的には、図７に示すように、並列処理回路３５
では、各入力のビットが０か１かを判断し、１であれば
対応する画素アドレスのカウンタを＋１すると共に動作
した画素アドレスのデータを保持し、一方、０であれば
近傍（±２画素程度）に１がある場合はカウンタの値を
近傍の画素アドレスに対応したカウンタに加算し、その
のち現在の画素アドレスのカウンタをクリアし、近傍も
０であれば、ＦＩＦＯメモリ３７に現在の画素アドレス
のカウンタ値及び画像特徴量データを転送する。これに
より、連結性を有すると判断された画素アドレスのカウ
ンタ値及び画像特徴量データのみがＦＩＦＯメモリ３７
に転送されることになる。なお、画像特徴量データと
は、ここでは連結が開始された走行方向アドレスと連結
が終了した走行方向アドレス、及び動作した画素アドレ
スの始点と終点である。

【００１５】ＦＩＦＯ（first-in first-out）メモリ３
７は先入れ先出しの記憶回路であり、ここでは並列処理
回路３５から送信されてきた画素アドレスのカウンタ値
及び画像特徴量データを記憶する。本実施形態では、上
述したＡ／Ｄ回路３２、２値化回路３３、入力バッファ
３４、並列処理回路３５、カウンタ３６、及びＦＩＦＯ
メモリ３７により前処理部４０を構成し、この前処理部
４０において後述する図２（ａ）に示す処理を行わせて
いる。

【００１６】制御ＣＰＵ３８は、前処理部４０の動作の
開始・終了を指令する制御回路であり、また、ＦＩＦＯ
メモリ３７に記憶されている画素アドレスのカウンタ値
及び画像特徴量データをメインＣＰＵ４２に転送する。
本実施形態では、制御ＣＰＵ３８及び同期信号発生回路
３９により制御部４１を構成し、この制御部４１におい
て後述する図２（ｂ）に示す処理を行わせている。な
お、同期信号発生回路３９は、ラインセンサ３１、Ａ／
Ｄ回路３２、２値化回路３３、及び制御ＣＰＵ３８に対
し同期信号を送信し、画像の取得と処理に関して処理装
置全体の同期をとるようにしている。

【００１７】メインＣＰＵ４２は、制御部４１に対し動
作の開始・終了を指令する統括制御回路である。また、
メインＣＰＵ４２は、良否判定部を有しており、この良
否判定部では、ＦＩＦＯメモリ３７に記憶されている画
素アドレスのカウンタ値及び画像特徴量データに基づい
て、これと予めメインＣＰＵ４２に記憶されている良品
データとを比較することにより被測定物の良否を判定す
る。さらに、メインＣＰＵ４２では判定結果及び欠陥検
出箇所の表示も行う。このメインＣＰＵ４２において後
述する図２（ｃ）に示す処理を行わせている。

【００１８】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、上述の欠陥検査装置でおこなわれる処理の流れにつ
いて説明する。図２に関して、（ａ）図、（ｂ）図、
（ｃ）図のそれぞれは、前処理部４０、制御部４１、メ
インＣＰＵ４２において行われる処理の流れにそれぞれ
対応するフローチャートである。メインＣＰＵ４２にお
いて検査の開始がコールされると（ステップ２１Ｙ）、
メインＣＰＵ４２は制御部４１に対して開始指令を送出
する（ステップ２２）。制御部４１はこの開始指令をコ
ールされると（ステップ１１Ｙ）、前処理部４０に対し
て動作指令を送出する（ステップ１２）。前処理部４０
はこの動作指令をコールされると（ステップ１Ｙ）、ラ
インセンサ３１から画像を入手し（ステップ２）、これ
をＡ／Ｄ変換回路３２により数値化し（ステップ３）、
さらに２値化回路３３により２値化する（ステップ
４）。

【００１９】この２値化データをこれを一時的に記憶す
る入力バッファ３４に転送し（ステップ５）、１０２４
ビットの転送が完了した時点で並列処理回路３５におけ
る処理を可能とする（ステップ６Ｙ）。並列処理回路３
５は画素アドレスに対応したカウンタを使用することに
より、ラインセンサ３１の走行方向に関して連続する画
素の数をカウントし、これにより画素間の連結性を確認
する（ステップ７）。この確認において連結性がなくな
った時点で（ステップ８Ｙ）、それまで連結性を有して
いた画素アドレスのカウンタ値及び画像特徴量データを
ＦＩＦＯ３７に転送する（ステップ９）。制御ＣＰＵ３
８では、ＦＩＦＯ３７にデータが有ると判断すると（ス
テップ１３Ｙ）、このデータをメインＣＰＵ４２へ転送
する（ステップ１４）。

【００２０】メインＣＰＵ４２では、転送されてきた画
素アドレスのカウンタ値及び画像特徴量データの存在を
確認すると（ステップ２３Ｙ）、これらのデータと予め
メインＣＰＵ４２に登録されている良品データとを比較
することにより良否を判定する（ステップ２４）。この
良否判定において欠陥があると判断されれば（ステップ
２５Ｙ）、欠陥検出箇所の表示を行う（ステップ２
６）。被測定物５１のすべての検査範囲において検査が
終了すると（ステップ２７Ｎ）、メインＣＰＵ４２は制
御ＣＰＵ３８に対して完了指令を送出し（ステップ２
８）、さらに検出結果を出力する（ステップ２９）。制
御部は完了指令を受けて（ステップ１５Ｙ）、前制御部
に対して終了指令を送出し（ステップ１６）、開始指令
の待機状態（ステップ１１）に戻る。前制御部は終了指
令を受けて（ステップ１０Ｙ）、動作指令の待機状態
（ステップ１）に戻る。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、ラインセンサから入力された
画像デ−タに対して２値化処理を行い、この２値化処理
データに対してラインセンサの走行方向に関しての画素
の連結性の有無を解析する処理を行い、この連結性解析
処理の過程において連結性を有すると判断された画素に
ついてのみ逐次その画像特徴量データを抽出するデータ
圧縮処理を行い、この連結性を有すると判断された画素
の画像特徴量データと予め記憶されている良品データと
の比較処理を前記３つの処理と並行して行うようにして
被測定物の良否を判定することにより、画像データの取
得に関する処理と、欠陥検出に関する処理とを、別個の
データ処理装置において並行して処理を行わせるように
した。

【００２２】そのため、本発明は、画素の連結性の判断
とデータ圧縮とを同時に処理し、しかも連結性を有する
と判断された画素の画像特徴量データのみを使用した良
否判定を行っているので、画像の取得から欠陥検出に至
る一連の処理において大容量のメモリは必要としないと
いう効果を奏する。また、画像データの取得に関する一
連の処理と欠陥検出に関する処理とは異なる処理装置で
並行して行うようにしているので、並行して行われる一
方の処理の負荷が他方に及ぶことはなく、短時間で検査
処理が実行できるという効果を奏する。さらに、良品デ
ータとの比較処理においては、各パターン毎の画像特徴
量データを判定材料としているので、従来の１ライン毎
に処理を行う方法に比して、全体的な変動の検出や被測
定物が傾いて配置された場合の検出にも対処できるとい
う効果を奏する。これにより、ブラウン管用シャドウマ
スクなどに代表されるような均一で大量の微細パタ−ン
が存在する被測定物の形状欠陥を高速に検出できるもの
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における欠陥検査装置のブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施形態における欠陥検査装置でお
こなわれる処理の流れを示すフローチャートであり、
（ａ）図、（ｂ）図、（ｃ）図のそれぞれは、前処理部
４０、制御部４１、メインＣＰＵ４２において行われる
処理の流れにそれぞれ対応する。

【図３】従来技術における欠陥検査装置のブロック図で
ある。

【図４】従来技術における欠陥検査装置でおこなわれる
処理の流れを示すフローチャートである。

【図５】従来技術における欠陥検査装置でおこなわれる
図４とは別の処理の流れを示すフローチャートである。

【図６】図１に示した欠陥検査装置、ラインセンサ３
１、及び被測定物５１を含むシステム全体の構成図であ
る。

【図７】入力画像からＦＩＦＯメモリ３７までのデータ
の変遷を示す概念図である。

【符号の説明】

３１ ラインセンサ ３２ Ａ／Ｄ回路 ３３ ２値化回路 ３４ 入力バッファ ３５ 並列処理回路（連結性解析部） ３６ カウンタ（データ圧縮部） ３７ ＦＩＦＯメモリ ３８ 制御ＣＰＵ ３９ 同期信号発生回路 ４０ 前処理部 ４１ 制御部 ４２ メインＣＰＵ（良否判定部）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラインセンサから入力された画像デ−タに
   対して２値化処理を行い、 該２値化処理データに対してラインセンサの走行方向に
   関しての画素の連結性の有無を解析する処理を行い、 該連結性解析処理の過程において連結性を有すると判断
   された画素についてのみ逐次その画像特徴量データを抽
   出するデータ圧縮処理を行い、 該連結性を有すると判断された画素の画像特徴量データ
   と予め記憶されている良品データとの比較処理を前記３
   つの処理と並行して行うことにより被測定物の良否を判
   定することを特徴とする微細パタ−ンの欠陥検出方法。
2. 【請求項２】ラインセンサから入力された画像デ−タに
   対して２値化処理を行う２値化処理部と、 該２値化処理部から出力された２値化処理データに対し
   てラインセンサの走行方向に関しての画素の連結性の有
   無を解析する連結性解析部と、 該連結性解析部における処理過程において連結性を有す
   ると判断された画素についてのみ逐次その画像特徴量デ
   ータを抽出するデータ圧縮部と、 該データ圧縮部により抽出された連結性を有すると判断
   された画素の画像特徴量データと予め記憶されている良
   品データとを比較することにより被測定物の良否を判定
   する良否判定部と、を有し、 該良否判定部は前記２値化処理部、連結性解析部、及び
   デ−タ圧縮部とは異なる処理装置に配置されていること
   を特徴とする微細パタ−ンの欠陥検出装置。