JP2005326226A - 欠陥検出装置、配線領域抽出装置、欠陥検出方法および配線領域抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の画像中の配線領域を容易に抽出し、これにより、基板上に形成されたパターンの欠陥を適切に検出する。
【解決手段】基板９上に形成された配線を含むパターンを示す参照２値画像において、配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、収縮画像中に残存する注目領域に収縮処理を同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像が取得される。続いて、収縮・膨張画像と参照２値画像との差分画像が、配線領域を示す配線画像として生成される。これにより、微細パターン領域である配線領域を容易に抽出することができる。また、配線画像に基づいて配線領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定し、欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥を検出することにより、基板９上のパターンの欠陥を適切に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成された配線を含む幾何学的なパターンを示す画像から特定の領域を抽出する技術、および、これを利用してパターンの欠陥を検出する技術に関する。

プリント配線基板、半導体基板、ガラス基板等（以下、「基板」という。）に形成された配線を含むパターンを検査する分野において、従来より様々な検査手法が用いられている。例えば、特許文献１では、被検査画像を複数の分割領域に分割し、分割領域に複数の回路要素が含まれる場合にその分割領域に対する欠陥検出感度を高く設定する技術が開示されている。

なお、特許文献２では、所定の色空間内において、分割対象のカラー画像の各画素の色を示す個別色ベクトルと設定される複数の代表色のそれぞれの代表色ベクトルとの間の角度に応じた角度指標値、および、画像の各画素の色と各代表色との間の距離に応じた距離指標値を求め、角度指標値および距離指標値に基づく複合距離指標値に応じて画像中の各画素を複数の代表色のいずれかに分類することにより、カラー画像を分割する技術が開示されている。
特開２００２−３７２５０２号公報 特開２００２−２５９９６７号公報

ところで、特許文献１の手法では、分割領域内の一部のみに微細なパターンが存在する場合であっても、その領域の全体に対して高い欠陥検出感度が設定されるため、欠陥として検出する必要のない微細な異常部分も欠陥として判定する虚報が頻発してしまう。また、１つの画素を１つの分割領域として捉えた場合に、特許文献１に記載されているように配線領域が存在しない分割領域に対して、最も近くに存在する配線領域の微細さに合わせて欠陥検出感度を設定したとしても、分割領域と当該配線領域との間の距離が一定以上離れているときには、不必要に高い欠陥検出感度が設定されてしまうことがある。一方で、パターンによっては、配線の周辺の領域に特に高い欠陥検出感度を設定したい場合もある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像中の特定の領域を容易に抽出することを主たる目的とし、さらに、抽出された特定の領域に応じた欠陥検出感度を設定することにより、基板上に形成されたパターンの欠陥を適切に検出することも目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出装置であって、基板を撮像する撮像部と、前記撮像部にて取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細パターン領域を示す微細パターン画像として生成する微細パターン領域取得部と、前記微細パターン領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する検出感度設定部と、前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の欠陥検出装置であって、前記収縮・膨張部および前記微細パターン領域取得部により収縮処理および膨張処理の度合いを変更して生成された２つの微細パターン画像に対して、差分画像を生成することにより前記検出感度設定部にて利用される特定の微細パターン領域を取得する特定微細パターン領域抽出部をさらに備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、前記一方の画像が前記被検査２値画像であり、前記微細パターン領域取得部が、膨張処理が施された前記参照２値画像で前記微細パターン画像をマスクすることにより修正する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記基板が配線基板であり、前記注目領域が前記被検査２値画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する領域である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の欠陥検出装置であって、前記撮像部にて取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のスルーホールに対応するスルーホール領域を取得するスルーホール領域取得部をさらに備え、前記微細パターン領域取得部が、前記スルーホール領域に基づいて、前記基板上の前記スルーホール用のランド部および前記スルーホールに対応する領域を実質的に非配線領域として取り扱う。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の欠陥検出装置であって、前記撮像部にて取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域を取得するレジスト領域取得部と、前記レジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれを前記一方の画像として生成する２値画像生成部とをさらに備える。

請求項７に記載の発明は、基板上に形成された配線を含む幾何学的なパターンを示す対象画像から配線領域を抽出する配線領域抽出装置であって、２値画像である対象画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、前記収縮・膨張画像と前記対象画像との差分画像を配線領域を示す配線画像として生成する配線領域取得部とを備える。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の配線領域抽出装置であって、前記収縮・膨張部および前記配線領域取得部により収縮処理および膨張処理の度合いを変更して生成された２つの配線画像に対して、差分画像を生成することにより特定の配線領域を取得する特定配線領域抽出部をさらに備える。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の配線領域抽出装置であって、基板を撮像して取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のスルーホールに対応するスルーホール領域を取得するスルーホール領域取得部をさらに備え、前記配線領域取得部が、前記スルーホール領域に基づいて、前記基板上の前記スルーホール用のランド部および前記スルーホールに対応する領域を実質的に非配線領域として取り扱う。

請求項１０に記載の発明は、請求項７または８に記載の配線領域抽出装置であって、基板を撮像して取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域を取得するレジスト領域取得部と、前記レジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれを前記対象画像として生成する２値対象画像生成部とをさらに備える。

請求項１１に記載の発明は、基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出装置であって、基板を撮像する撮像部と、前記撮像部にて取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に膨張処理を施して膨張画像を取得する膨張部と、前記膨張画像と前記一方の画像との差分画像を前記注目領域の周辺領域を示す周辺領域画像として生成する周辺領域取得部と、前記周辺領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する検出感度設定部と、前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部とを備える。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の欠陥検出装置であって、前記一方の画像が前記被検２値査画像であり、前記周辺領域取得部が、膨張処理が施された前記参照２値画像で前記周辺領域画像をマスクすることにより修正する。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の欠陥検出装置であって、前記基板が配線基板であり、前記注目領域が前記被検査２値画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する領域であり、前記欠陥検出装置が、前記被検査２値画像および前記参照２値画像のうちの一方の画像中の背景に対応する画素値を有する背景領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記背景領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細背景領域を示す微細背景画像として生成することにより、前記周辺領域から前記微細背景領域を分離する微細背景領域取得部とをさらに備え、前記検出感度設定部が、前記微細背景領域に前記周辺領域とは異なる欠陥検出感度を設定する。

請求項１４に記載の発明は、基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出方法であって、基板を撮像する工程と、撮像により取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得する工程と、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する工程と、前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細パターン領域を示す微細パターン画像として生成する工程と、前記微細パターン領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する工程と、前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する工程とを備える。

請求項１５に記載の発明は、基板上に形成された配線を含む幾何学的なパターンを示す対象画像から配線領域を抽出する配線領域抽出方法であって、２値画像である対象画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得する工程と、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する工程と、前記収縮・膨張画像と前記対象画像との差分画像を配線領域を示す配線画像として生成する工程とを備える。

請求項１６に記載の発明は、基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出方法であって、基板を撮像する工程と、撮像により取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に膨張処理を施して膨張画像を取得する工程と、前記膨張画像と前記一方の画像との差分画像を前記注目領域の周辺領域を示す周辺領域画像として生成する工程と、前記周辺領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する工程と、前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する工程とを備える。

請求項１ないし６、並びに、請求項１４の発明では、微細パターン領域を容易に抽出することができ、これにより、基板上のパターンの欠陥を適切に検出することができる。

また、請求項２の発明では、特定の幅の微細パターン領域に独立した欠陥検出感度を設定することができ、請求項３の発明では、被検査２値画像から微細パターン画像を生成することによりパターンの位置ずれを考慮した欠陥検出を行うことができ、さらに参照２値画像を利用して被検査２値画像に起因するノイズを除去することができる。

また、請求項５の発明では、スルーホール領域の影響を受けることなく、微細パターン領域を取得することができ、請求項６の発明では、レジスト領域および非レジスト領域のそれぞれにおいて欠陥を適切に検出することができる。

請求項７ないし１０、並びに、請求項１５の発明では、配線領域を容易に抽出することができる。

また、請求項８の発明では、特定の幅の配線領域を取得することができ、請求項９の発明では、スルーホール領域の影響を受けることなく、配線領域を取得することができる。請求項１０の発明では、レジスト領域および非レジスト領域のそれぞれにおいて配線領域を適切に抽出することができる。

請求項１１ないし１３および１６の発明では、周辺領域を容易に抽出することができ、これにより、基板上のパターンの欠陥を適切に検出することができる。

また、請求項１２の発明では、被検査２値画像から周辺領域画像を生成することにより、パターンの位置ずれを考慮した欠陥検出を行うことができ、さらに参照２値画像を利用して被検査２値画像に起因するノイズを除去することができる。請求項１３の発明では、周辺領域から微細背景領域を分離して欠陥の検出を高度に行うことができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置１の構成を示す図である。欠陥検出装置１は、配線を含むパターンが形成されたプリント配線基板（以下、「基板」という。）９を保持するステージ部２、基板９を撮像して基板９の検査用のカラー画像を取得する撮像部３、および、撮像部３に対してステージ部２を相対的に移動するステージ駆動部２１を備える。

ステージ部２は、基板９の撮像部３とは反対側の主面に向けて白色光を出射する透過照明部２０を有する。撮像部３は、照明光を出射する照明部３１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系３２、および、光学系３２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像デバイス３３を有し、撮像デバイス３３から検査用カラー画像のデータが出力される。ステージ駆動部２１はステージ部２を図１中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構２２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構２３を有する。Ｘ方向移動機構２２はモータ２２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ２２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構２３がガイドレール２２２に沿って図１中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構２３もＸ方向移動機構２２と同様の構成となっており、モータ２３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ部２がガイドレール２３２に沿ってＹ方向に移動する。

欠陥検出装置１は、予め準備される参照用のカラー画像を記憶する参照用画像メモリ４１、基板９上の特定の部位に対応する参照用カラー画像中の後述するレジスト領域やスルーホール領域等の特定の領域を取得する前処理部４２、参照用カラー画像を２値化して２値の参照２値画像を生成する２値画像生成部４３、参照２値画像中の特定の画素値を有する領域を収縮した後膨張して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部４４、基板９上の配線に対応する領域が抽出された配線画像を生成する配線領域取得部４５、配線画像に基づいて欠陥検出感度を設定する検出感度設定部４６、並びに、設定された欠陥検出感度に従いつつ基板９上の欠陥を検出する欠陥検出部４７を備える。なお、図１では、配線領域取得部４５に接続された特定配線領域抽出部４８が図示されているが、特定配線領域抽出部４８は本実施の形態の後述する他の例において利用される。

図２は、欠陥検出装置１が基板９上に形成されたパターンの欠陥を検出する処理の流れを示す図である。欠陥検出装置１では、まず、ステージ駆動部２１により基板９上の所定の検査領域が撮像部３による撮像位置に合わせられ、基板９が撮像される（ステップＳ１１）。

図３は基板９上の検査領域９０を例示する図である。基板９上には、幅の異なる配線９２，９３が導き出される導電基部９１、基板９を貫通するスルーホール９４、スルーホール９４の周囲に設けられるランド部９５、並びに、複数の微細な配線９２のうちの１つの配線９２ａに接続する電極９６が形成されており、導電基部９１、配線９２，９３、ランド部９５および電極９６（以下、「導電部」と総称する。）は、例えば銅等の導電材料により形成され、配線９２ａおよび電極９６には必要に応じて金メッキが施される。

基板９上において、図３中の符号８１を付す領域（電極９６および配線９２ａを含む。）以外の領域には、絶縁膜であるレジストが付与されている。レジストが付与されている領域において、導電部および基板９の表面を示す背景部のそれぞれは、明るさの異なる緑色となっている。また、レジストが付与されていない領域において、導電部および背景部のそれぞれは明るさの異なる茶色となっている。このように、基板９上には配線９２，９３を含む幾何学的なパターンが形成されており、撮像部３により検査領域９０を示す検査用カラー画像の各画素の値が取得され、欠陥検出部４７へと順次出力される。なお、実際の検査用カラー画像では、透過照明部２０からの光により、スルーホール９４に対応する領域は明るい白色とされる。

一方で、ステップＳ１１と並行して以下の複数の処理が行われる。なお、以下に説明する処理は、専用の電気回路を用いて実際には取り扱い対象の画像の数行分毎に行われるが、理解を容易とするために、画像全体に対して処理が行われるものとして説明する。

撮像部３による基板９の撮像と並行して、図３に示す検査領域９０と同じパターンを示す参照用カラー画像（例えば、撮像途上の検査領域９０と同じパターンが形成された他の領域が直前に撮像されて取得された画像）が参照用画像メモリ４１から前処理部４２へと出力され、参照用カラー画像から予め指定された特定の領域が取得される（ステップＳ１２）。

前処理部４２における処理の一例としては、例えば、上述の特許文献２に記載された手法を利用することができる。具体的には、参照用カラー画像中において、基板９上のレジストが付与された領域（ただし、スルーホール９４の部位を除く。）、レジストが付与されていない領域、および、スルーホール９４の部位をそれぞれ示す３つの代表色が操作者により予め設定されており、所定の色空間内において参照用カラー画像中の各画素の色を示す個別色ベクトルと各代表色ベクトルとの間の角度に応じた角度指標値が求められる。

続いて、色空間内において参照用カラー画像中の各画素の色と各代表色との間の距離に応じた距離指標値がさらに求められ、角度指標値および距離指標値に基づいて各代表色に対する複合距離指標値が算出される。そして、複合距離指標値に応じて参照用カラー画像中の各画素が、レジストが付与された領域、レジストが付与されていない領域、並びに、スルーホール９４のそれぞれに対応する３つの領域のいずれに属するかが判定される。このようにして、前処理部４２において、参照用カラー画像から基板９上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域および非レジスト領域、並びに、スルーホール９４に対応するスルーホール領域が取得され、参照用カラー画像および各種領域を示す情報（以下、「領域情報」という。）は２値画像生成部４３へと出力される。なお、前処理部４２では、可能な場合には、導電部および背景部にそれぞれ対応する複数の領域が取得されてもよく、また、参照用カラー画像に対してそれぞれ異なるしきい値を用いて複数回数の２値化処理を施すことにより特定の領域が取得されてもよい。

２値画像生成部４３では、領域情報を用いて参照用カラー画像からレジスト領域のみを示すカラー画像、および、非レジスト領域のみを示すカラー画像が取得される（ただし、スルーホール領域はレジスト領域のみを示すカラー画像に含まれるものとする。）。そして、各カラー画像において異なるしきい値を用いて２値化することにより、例えば基板９上の導電部に対応する導電領域に画素値「１」が付与され、背景部に対応する背景領域に画素値「０」が付与された２つの２値画像が生成される（ステップＳ１３）。このとき、スルーホール領域には、強制的に画素値「１」が付与され、レジスト領域のみを示す２値画像、および、非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれは参照２値画像として収縮・膨張部４４へと出力される。なお、以下の説明では、レジスト領域のみを示す２値画像、および、非レジスト領域のみを示す２値画像を結合し、図４に示すように１つの参照２値画像６１として取り扱う。

収縮・膨張部４４では、参照２値画像６１中の画素値「１」を有する領域（図４中において平行斜線を付して示す領域であり、以下、「注目領域」という。）６１１に、所定の度合いの収縮処理（収縮の度合いは、例えば、収縮レベルを変更する際に一定パラメータで収縮処理を繰り返す場合にはその繰り返し回数であり、設定するパラメータを変更する場合には当該パラメータである。）を施すことにより、図５に示す収縮画像６２が取得される（ステップＳ１４）。このとき、収縮画像６２では、注目領域６１１において基板９上の微細な配線９２（図３参照）に対応する領域は消失し、配線９３に対応ずる領域は残存している。なお、収縮処理の度合いは、基板９上における抽出対象の配線の幅（すなわち、収縮画像６２において残存させる配線の幅）に応じて予め決定される。

続いて、収縮画像６２中に残存する注目領域６１１に、ステップＳ１４における収縮処理と同程度の膨張処理（膨張の度合いが収縮の度合いより僅かに大きくてもよい。）が施され、図６に示す収縮・膨張画像６３が取得される（ステップＳ１５）。そして、収縮・膨張画像６３の各画素の値と参照２値画像６１の対応する画素の値との論理積が演算され、演算結果を各画素の値とする新たな収縮・膨張画像６４が、図７に示すように生成される。図７の収縮・膨張画像６４では、図４の参照２値画像６１中の注目領域６１１から基板９上の微細な配線９２に対応する領域を除去した領域（以下、「微細配線除去後領域」という。）６４１が存在する。

新たな収縮・膨張画像６４は、配線領域取得部４５へと出力され、収縮・膨張画像６４の各画素の値と参照２値画像６１の対応する画素の値の排他的論理和を求めることにより、図８に示す差分画像６５が生成される（ステップＳ１６）。ここで、図８の差分画像６５は、基板９上の所定値以下の幅の複数の微細な配線９２にそれぞれ対応する複数の微細な配線領域６５１を示す画像であり、以下、配線画像６５と呼ぶ。

このとき、２値画像生成部４３にてスルーホール領域に導電領域と同じ画素値が付与されることにより、配線領域取得部４５において基板９上のスルーホール用のランド部９５およびスルーホール９４に対応する領域が実質的に非配線領域として取り扱われるため、基板９上にスルーホール９４がずれて形成された場合にランド部９５の幅が狭くなってランド部９５に対応する領域が配線画像中に出現してしまうことが防止される。これにより、スルーホール領域の影響を受けることなく、微細パターン領域である配線領域６５１を精度よく取得することができる。

配線画像６５は検出感度設定部４６へと出力され、配線画像６５中の配線領域６５１と他の領域とに異なる欠陥検出感度が設定される（ステップＳ１７）。また、必要に応じて、図７中の微細配線除去後領域６４１に対しても異なる欠陥検出感度が設定され、例えば、配線領域６５１、微細配線除去後領域６４１およびその他の領域の順に大きくなる面積しきい値（検出される欠陥の面積の最小値）が設定される。実際には、レジスト領域に対応する配線画像および非レジスト領域に対応する配線画像のそれぞれにおいて、配線領域６５１、微細配線除去後領域６４１およびその他の領域にそれぞれ異なる欠陥検出感度が設定される。

既述のように、欠陥検出装置１では図２のステップＳ１１とステップＳ１２〜Ｓ１７とが並行して行われる。すなわち、撮像部３にて検査用カラー画像の各画素の値を順次取得しつつ、参照用カラー画像から導かれる配線画像６５（および、収縮・膨張画像６４）に基づいて欠陥検出感度が設定される。また、このとき、２値画像生成部４３にて生成された参照２値画像の各画素の値も欠陥検出部４７へと順次出力される（ただし、欠陥検出部４７に出力される参照２値画像ではスルーホール領域は背景部と同じ画素値とされる。）。

欠陥検出部４７では検査用カラー画像から被検査２値画像が生成され、被検査２値画像の各画素の値と参照２値画像の対応する画素の値とが比較され、欠陥候補が検出される。なお、検査用カラー画像が２値化されることなくそのまま被検査画像として扱われてもよく、この場合、例えば、検査用カラー画像と参照用カラー画像との差分画像を２値化することにより、欠陥候補が検出される。また、検査用カラー画像に所定の処理を施したものが被検査画像とされてもよい（以下同様）。そして、欠陥候補の位置が、レジスト領域または非レジスト領域のいずれに属するか、さらには、配線領域６５１、微細配線除去後領域６４１およびその他の領域のいずれの領域に含まれるかによって、異なる欠陥検出感度にて欠陥候補が欠陥であるか否かが判定される。このようにして、欠陥検出部４７では欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥が検出され、検出結果を示す信号Ｒが出力される（ステップＳ１８）。

なお、上述の例では、検査用カラー画像の取得と並行して欠陥検出感度が設定されたが、例えば、欠陥の存在しない基板が撮像されることにより予め参照用カラー画像が取得されたり、設計データに基づいて参照用カラー画像が生成される場合には、図２のステップＳ１２〜Ｓ１７は、パターン検査の事前準備として行われてもよい。

以上のように、図１の欠陥検出装置１では、レジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域を示す２値画像のそれぞれが参照２値画像６１として生成される。そして、参照２値画像６１において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域６１１に収縮処理を施した後、膨張処理を施して収縮・膨張画像６３が取得され、収縮・膨張画像６３および参照２値画像６１に基づいて配線画像６５が自動的に生成される。これにより、操作者が煩雑な作業により領域を設定することなく、レジスト領域および非レジスト領域のそれぞれにおいて、微細パターン領域である微細な配線領域６５１を容易かつ適切に抽出することができる。また、レジスト領域および非レジスト領域のそれぞれにおいて、配線画像６５に基づいて欠陥検出感度の切り替えを行うことで領域に応じた検査が実現され、基板９上のパターンの欠陥を適切に検出することができる。

また、欠陥検出装置１では、必要に応じて図８の配線画像６５中の配線領域６５１に膨張処理が施され、図９に示す膨張処理後の配線画像６６がさらに取得されてもよい。膨張処理後の配線画像６６は、基板９上の微細な配線９２の近傍も含めた領域（図３中において符号９２１を付す領域）に対応する領域６６１を示す。配線画像６６に基づいて設定される欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥を検出することにより、基板９上の背景部に存在する欠陥のうち配線９２の近傍に存在する欠陥に対しては配線９２と同じ検出感度にて細かく、その他の領域に存在する欠陥に対しては粗く検査することが可能となる。

次に、欠陥検出装置１による欠陥を検出する処理の他の例について説明を行う。図１０は、他の例に係る欠陥を検出する処理の流れを示す図であり、図２のステップＳ１６とステップＳ１７との間に行われる処理を示している。なお、本処理例では、図１中の特定配線領域抽出部４８が利用される。

他の例に係る欠陥検出処理では上記の配線画像６５と共に、もう１つの配線画像が生成される。具体的には、図２のステップＳ１４において、収縮処理の度合いを上記処理より大きくして収縮画像が取得される。このとき、収縮画像中の注目領域において基板９上の配線９２に対応する領域および配線９３に対応する領域の双方が消失する（図５参照）。続いて、この収縮処理と同程度の膨張処理が残存する注目領域に対して施され、配線９２，９３に対応する領域が存在しない収縮・膨張画像が取得される（図６参照）（ステップＳ１５）。そして、この収縮・膨張画像と参照２値画像６１とが比較されることにより、図１１に示すようにもう１つの配線画像６５ａが取得される（ステップＳ１６）。配線画像６５ａ中には、基板９上の配線９２に対応する配線領域６５１および配線９３に対応する配線領域６５２が存在する。

特定配線領域抽出部４８では、収縮・膨張部４４および配線領域取得部４５により、収縮処理および膨張処理の度合いを変更して生成された２つの配線画像６５，６５ａに対して、差分画像を生成することにより、図１２に示すように基板９上の配線９３に対応する特定の幅の配線領域６５２のみを示す配線画像６５ｂが取得される（ステップＳ２１）。そして、配線画像６５，６５ｂに基づいて、基板９上の配線９２に対応する配線領域６５１、配線９３に対応する配線領域６５２、および、その他の領域にそれぞれ異なる欠陥検出感度が設定され（ステップＳ１７）、欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥が検出される（ステップＳ１８）。

以上のように、他の例に係る欠陥検出処理では、特定配線領域抽出部４８により検出感度設定部４６にて利用される特定の微細パターン領域である配線領域６５２がさらに取得される。これにより、基板９上の配線９２，９３にそれぞれ対応する特定の幅の配線領域６５１，６５２にそれぞれ独立した欠陥検出感度を設定して高度に欠陥を検出することができる。なお、図１２の配線画像６５ｂ中の配線領域６５２に対して膨張処理が施され、基板９上の配線９３の近傍も含めた領域（図３中において符号９３１を付す領域）に対応する領域を示す画像が取得されてもよい。この場合、基板９上の背景部に存在する欠陥のうち配線９３の近傍に存在する欠陥に対して配線９３と同じ欠陥検出感度が付与される。

次に、欠陥検出装置１による欠陥を検出する処理のさらに他の例について説明を行う。本処理例では、撮像部３により取得される検査用カラー画像に基づいて配線画像が生成される。

具体的には、図１中において破線にて示すように、撮像部３が前処理部４２にさらに接続され、撮像部３にて取得された検査用カラー画像が前処理部４２および欠陥検出部４７に出力される（図２：ステップＳ１１）。そして、検査用カラー画像から基板９上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域、非レジスト領域、および、スルーホール９４に対応するスルーホール領域が取得され（ステップＳ１２）、２値画像生成部４３にてレジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれが被検査２値画像として生成される（ステップＳ１３）。なお、以下の説明では、２つの２値画像を結合した１つの被検査２値画像が取り扱われるものとする。

図１３は、検査用カラー画像から生成された被検査２値画像６７を示す図である。実際の基板９上の背景部には微小な不要物が存在している場合があり、生成された被検査２値画像６７では不要物に対応する領域６７１ａが基板９上の導電部に対応する領域と同じ画素値とされてしまい、以下の処理では、導電領域、スルーホール領域および不要物に対応する領域が注目領域６７１として取り扱われる。

続いて、被検査２値画像６７において注目領域６７１に対して収縮処理および膨張処理が施されて収縮・膨張画像が取得され（ステップＳ１４，Ｓ１５）、収縮・膨張画像と被検査２値画像６７との差分画像が生成されて図１４に示す配線画像６８が取得される（ステップＳ１６）。図１４の配線画像６８では、配線領域６８１に加えて不要物に対応する領域６７１ａが残存している。

配線領域取得部４５では、所定の度合いにて膨張処理が施された参照２値画像が準備され、この参照２値画像の各画素の値と配線画像６８の対応する画素の値との論理積が演算され、図１５に示すように、演算結果を各画素の値とする配線画像６８ａが生成される。言い換えると、膨張処理が施された参照２値画像で配線画像６８をマスクすることにより、配線画像６８が修正されて修正後の配線画像６８ａが取得される。そして、配線画像６８ａに基づいて設定される欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥が検出される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。

以上のように、さらに他の例に係る欠陥検出処理では、実際に基板９を撮像することにより取得された検査用カラー画像に基づく被検査２値画像６７から配線画像６８が導かれる。そして、配線画像６８が膨張後の参照２値画像を用いて修正され、修正後の配線画像６８ａに基づいて欠陥検出感度が設定される。被検査２値画像６７から配線画像６８が生成されることにより、欠陥検出装置１では、基板９が変形等することによりパターンに位置ずれが生じている場合であっても、実際のパターンに応じた領域を抽出して欠陥検出感度を設定し、位置ずれを考慮した欠陥検出を行うことができる。さらに、参照２値画像を利用して被検査２値画像６７に起因するノイズを除去することができる。

図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検出装置１ａの構成の一部を示す図である。図１６の欠陥検出装置１ａでは図１の欠陥検出装置１と比較して、配線領域取得部４５が微細背景領域取得部４５ａに置き換えられ、２値画像生成部４３と検出感度設定部４６との間には、さらに、収縮・膨張部４４および微細背景領域取得部４５ａと並列に膨張部４９および周辺領域取得部５０が設けられる。他の構成は、図１と同様である。

図１７は、欠陥検出装置１ａが欠陥を検出する処理の流れを示す図であり、図２のステップＳ１４〜Ｓ１６に代えて行われる処理である。図１７の処理では、基板９上の導電部の周辺の領域に対応する領域が抽出される。以下、この処理について説明するが、図１６中の収縮・膨張部４４および微細背景領域取得部４５ａは本処理では利用されず、これらを利用する処理については後述する。

欠陥検出装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、参照用カラー画像から図４に示す参照２値画像６１が生成される（図２：ステップＳ１３）。このとき、既述のように、参照２値画像６１では導電領域およびスルーホール領域に同じ画素値「１」が付与されている。続いて、膨張部４９では参照２値画像６１中の配線領域に対応する画素値と同じ画素値「１」を有する注目領域６１１に膨張処理を施すことにより、図１８に示すように膨張後の注目領域７１１を示す膨張画像７１が取得される（ステップＳ３１）。なお、膨張処理の度合いは、基板９上の導電部の周辺の抽出対象の範囲に応じて予め決定される。

周辺領域取得部５０では、膨張画像７１の各画素の値と参照２値画像６１の対応する画素の値との排他的論理和を求めて膨張画像７１と参照２値画像６１との差分画像を生成することにより、図１９に示すように参照２値画像６１中の注目領域６１１の周辺領域７２１を示す周辺領域画像７２が取得される（ステップＳ３２）。そして、参照２値画像６１および周辺領域画像７２に基づいて参照２値画像６１中の注目領域６１１、周辺領域７２１およびその他の領域のそれぞれに異なる欠陥検出感度が設定され（図２：ステップＳ１７）、欠陥検出感度に従いつつ、撮像部３により取得される被検査画像中の欠陥が検出される（ステップＳ１８）。

以上のように、図１６の欠陥検出装置１ａでは、参照２値画像６１の注目領域６１１を膨張した膨張画像７１と参照２値画像６１とに基づいて注目領域６１１の周辺領域７２１を示す周辺領域画像７２が取得される。これにより、操作者が煩雑な作業により領域を設定することなく、参照２値画像６１中の注目領域６１１から一定の範囲内の周辺領域７２１を容易に抽出することができ、基板９上の背景部において導電部に近い領域および導電部から離れた領域にそれぞれ対応する参照２値画像６１中の２つの領域に、それぞれ独立して欠陥検出感度を設定することが実現され、その結果、基板９上のパターンの欠陥を適切に検出することができる。

次に、図１６の欠陥検出装置１ａにおける欠陥検出処理の他の例について説明する。他の例に係る欠陥検出処理では、図１６中の収縮・膨張部４４および微細背景領域取得部４５ａが利用されるとともに、図１７の処理に並行して図２のステップＳ１４〜Ｓ１６に準じた処理が行われる。以下、図２のステップＳ１４〜Ｓ１６に準じた処理について説明する。

収縮・膨張部４４では、図４の参照２値画像６１において背景に対応する画素値「０」を有する背景領域（図４中において、平行斜線を付していない領域）に収縮処理を施すことにより、収縮画像が取得される（図２：ステップＳ１４）。すなわち、背景領域が上述の注目領域としての取り扱いを受ける。この収縮画像では、例えば、基板９上の配線間等、幅が狭い背景部に対応する領域（以下、「微細背景領域」という。）が消失することとなる。続いて、収縮画像中に残存する背景領域に収縮処理と同程度の膨張処理を施すことにより、微細背景領域が消失した収縮・膨張画像が取得される（ステップＳ１５）。そして、微細背景領域取得部４５ａにおいて、収縮・膨張画像と参照２値画像６１との差分画像を生成することにより微細背景領域を示す微細背景画像が取得され、さらに、ステップＳ３２にて求められる周辺領域画像７２と微細背景画像とを比較することにより周辺領域７２１から微細背景領域が分離される（ステップＳ１６）。

検出感度設定部４６では、微細背景領域に周辺領域とは異なる欠陥検出感度が設定され（ステップＳ１７）、欠陥検出感度に従いつつ被検査画像中の欠陥が検出される（ステップＳ１８）。これにより、欠陥検出装置１ａでは、周辺領域７２１から微細背景領域を分離して基板９上に形成された配線を含むパターンの欠陥の検出を高度に行うことができる。

また、図１６の欠陥検出装置１ａにおいても、撮像部３にて取得された検査用カラー画像から導かれる２値画像である被検査２値画像に基づいて周辺領域画像および微細背景画像が生成されてもよい。この場合、周辺領域取得部５０では、被検査２値画像から生成された周辺領域画像が、膨張処理が施された参照２値画像でマスクすることにより修正される。被検査２値画像から周辺領域画像を生成することにより、パターンの位置ずれを考慮した欠陥検出を行うことができ、さらに、膨張された参照２値画像を用いて被検査２値画像に起因するノイズを除去することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記第１実施の形態において、参照２値画像６１中の背景領域に膨張処理を施した後に収縮処理が施されて膨張・収縮画像が取得され、膨張・収縮画像に基づいて配線画像が生成されてもよい。すなわち、上記実施の形態において、被検査２値画像または参照２値画像中の（配線領域を含む）注目領域に膨張処理を施すことは背景領域に収縮処理を施すことと等価であり、注目領域に収縮処理を施すことは背景領域に膨張処理を施すことと等価である。

また、上記第１の実施の形態における処理と第２の実施の形態における処理とを組み合わせることにより、配線領域、周辺領域および微細背景領域をそれぞれ取得して、より高度な欠陥検出処理を行うことも可能である。

欠陥検出処理を高速に行う必要がない場合には、欠陥検出処理に係る各構成（ただし、撮像部３を除く）の機能の全部または一部がソフトウェアにて実現されてもよい。欠陥検出装置において、対象画像から配線領域を抽出する配線領域抽出装置としての機能は、欠陥を検出する用途以外に利用することも可能である。さらに、欠陥検出装置における検査対象のパターンが形成された基板９は、プリント配線基板以外に、半導体基板やガラス基板等の配線基板であってもよい。

欠陥検出装置の構成を示す図である。 欠陥を検出する処理の流れを示す図である。 基板上の検査領域を示す図である。 参照２値画像を示す図である。 収縮画像を示す図である。 収縮・膨張画像を示す図である。 新たな収縮・膨張画像を示す図である。 配線画像を示す図である。 膨張処理後の配線画像を示す図である。 欠陥を検出する処理の流れを示す図である。 配線画像を示す図である。 特定の幅の配線領域を示す配線画像を示す図である。 被検査２値画像を示す図である。 配線画像を示す図である。 修正後の配線画像を示す図である。 第２の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成の一部を示す図である。 欠陥を検出する処理の流れを示す図である。 膨張画像を示す図である。 周辺領域画像を示す図である。

符号の説明

１，１ａ 欠陥検出装置
３ 撮像部
９ 基板
４２ 前処理部
４３ ２値画像生成部
４４ 収縮・膨張部
４５ 配線領域取得部
４５ａ 微細背景領域取得部
４６ 検出感度設定部
４７ 欠陥検出部
４８ 特定配線領域抽出部
４９ 膨張部
５０ 周辺領域取得部
６１ 参照２値画像
６２ 収縮画像
６３，６４ 収縮・膨張画像
６５，６５ａ，６５ｂ，６６，６８，６８ａ 配線画像
６７ 被検査２値画像
７１ 膨張画像
７２ 周辺領域画像
９２，９２ａ，９３ 配線
９４ スルーホール
６１１，６７１，７１１ 注目領域
６５１，６５２，６８１ 配線領域
７２１ 周辺領域
Ｓ１１，Ｓ１４〜Ｓ１８，Ｓ３１，Ｓ３２ ステップ

Claims (16)

1. 基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
   基板を撮像する撮像部と、
   前記撮像部にて取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、
   前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細パターン領域を示す微細パターン画像として生成する微細パターン領域取得部と、
   前記微細パターン領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する検出感度設定部と、
   前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備えることを特徴とする欠陥検出装置。
2. 請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
   前記収縮・膨張部および前記微細パターン領域取得部により収縮処理および膨張処理の度合いを変更して生成された２つの微細パターン画像に対して、差分画像を生成することにより前記検出感度設定部にて利用される特定の微細パターン領域を取得する特定微細パターン領域抽出部をさらに備えることを特徴とする欠陥検出装置。
3. 請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、
   前記一方の画像が前記被検査２値画像であり、
   前記微細パターン領域取得部が、膨張処理が施された前記参照２値画像で前記微細パターン画像をマスクすることにより修正することを特徴とする欠陥検出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
   前記基板が配線基板であり、前記注目領域が前記被検査２値画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する領域であることを特徴とする欠陥検出装置。
5. 請求項４に記載の欠陥検出装置であって、
   前記撮像部にて取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のスルーホールに対応するスルーホール領域を取得するスルーホール領域取得部をさらに備え、
   前記微細パターン領域取得部が、前記スルーホール領域に基づいて、前記基板上の前記スルーホール用のランド部および前記スルーホールに対応する領域を実質的に非配線領域として取り扱うことを特徴とする欠陥検出装置。
6. 請求項４に記載の欠陥検出装置であって、
   前記撮像部にて取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域を取得するレジスト領域取得部と、
   前記レジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれを前記一方の画像として生成する２値画像生成部と、
   をさらに備えることを特徴とする欠陥検出装置。
7. 基板上に形成された配線を含む幾何学的なパターンを示す対象画像から配線領域を抽出する配線領域抽出装置であって、
   ２値画像である対象画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、
   前記収縮・膨張画像と前記対象画像との差分画像を配線領域を示す配線画像として生成する配線領域取得部と、
   を備えることを特徴とする配線領域抽出装置。
8. 請求項７に記載の配線領域抽出装置であって、
   前記収縮・膨張部および前記配線領域取得部により収縮処理および膨張処理の度合いを変更して生成された２つの配線画像に対して、差分画像を生成することにより特定の配線領域を取得する特定配線領域抽出部をさらに備えることを特徴とする配線領域抽出装置。
9. 請求項７または８に記載の配線領域抽出装置であって、
   基板を撮像して取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のスルーホールに対応するスルーホール領域を取得するスルーホール領域取得部をさらに備え、
   前記配線領域取得部が、前記スルーホール領域に基づいて、前記基板上の前記スルーホール用のランド部および前記スルーホールに対応する領域を実質的に非配線領域として取り扱うことを特徴とする配線領域抽出装置。
10. 請求項７または８に記載の配線領域抽出装置であって、
    基板を撮像して取得されるカラー画像または参照用のカラー画像から前記基板上のレジストが付与された領域に対応するレジスト領域を取得するレジスト領域取得部と、
    前記レジスト領域のみを示す２値画像および非レジスト領域のみを示す２値画像のそれぞれを前記対象画像として生成する２値対象画像生成部と、
    をさらに備えることを特徴とする配線領域抽出装置。
11. 基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
    基板を撮像する撮像部と、
    前記撮像部にて取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に膨張処理を施して膨張画像を取得する膨張部と、
    前記膨張画像と前記一方の画像との差分画像を前記注目領域の周辺領域を示す周辺領域画像として生成する周辺領域取得部と、
    前記周辺領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する検出感度設定部と、
    前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部と、
    を備えることを特徴とする欠陥検出装置。
12. 請求項１１に記載の欠陥検出装置であって、
    前記一方の画像が前記被検２値査画像であり、
    前記周辺領域取得部が、膨張処理が施された前記参照２値画像で前記周辺領域画像をマスクすることにより修正することを特徴とする欠陥検出装置。
13. 請求項１１または１２に記載の欠陥検出装置であって、前記基板が配線基板であり、前記注目領域が前記被検査２値画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する領域であり、
    前記欠陥検出装置が、
    前記被検査２値画像および前記参照２値画像のうちの一方の画像中の背景に対応する画素値を有する背景領域に収縮処理を施して収縮画像を取得し、前記収縮画像中に残存する前記背景領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する収縮・膨張部と、
    前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細背景領域を示す微細背景画像として生成することにより、前記周辺領域から前記微細背景領域を分離する微細背景領域取得部と、
    をさらに備え、
    前記検出感度設定部が、前記微細背景領域に前記周辺領域とは異なる欠陥検出感度を設定することを特徴とする欠陥検出装置。
14. 基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
    基板を撮像する工程と、
    撮像により取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得する工程と、
    前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する工程と、
    前記収縮・膨張画像と前記一方の画像との差分画像を微細パターン領域を示す微細パターン画像として生成する工程と、
    前記微細パターン領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する工程と、
    前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する工程と、
    を備えることを特徴とする欠陥検出方法。
15. 基板上に形成された配線を含む幾何学的なパターンを示す対象画像から配線領域を抽出する配線領域抽出方法であって、
    ２値画像である対象画像において配線領域に対応する画素値と同じ画素値を有する注目領域に収縮処理を施して収縮画像を取得する工程と、
    前記収縮画像中に残存する前記注目領域に前記収縮処理と同程度の膨張処理を施して収縮・膨張画像を取得する工程と、
    前記収縮・膨張画像と前記対象画像との差分画像を配線領域を示す配線画像として生成する工程と、
    を備えることを特徴とする配線領域抽出方法。
16. 基板上に形成された幾何学的なパターンの欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
    基板を撮像する工程と、
    撮像により取得された被検査画像に基づく被検査２値画像および参照２値画像のうちの一方の画像中の特定の画素値を有する注目領域に膨張処理を施して膨張画像を取得する工程と、
    前記膨張画像と前記一方の画像との差分画像を前記注目領域の周辺領域を示す周辺領域画像として生成する工程と、
    前記周辺領域と他の領域とに異なる欠陥検出感度を設定する工程と、
    前記欠陥検出感度に従いつつ前記被検査画像中の欠陥を検出する工程と、
    を備えることを特徴とする欠陥検出方法。

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