JP2008051617A - 画像検査装置、その方法、及びその記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査基準画像と被検査画像を比較検査する画像検査装置において、検査基準画像と被検査画像に対して複数の周波数領域に分割した周波数分割画像を作成する画像分割部と、各周波数分割画像について、検査基準画像と被検査画像の2次元線形予測モデルを用いてモデルパラメータを同定するモデルパラメータ同定部と、同定されたモデルパラメータに基づいて、モデル画像を生成するモデル画像生成部と、各周波数分割画像について、モデル画像と被検査画像を比較検査する比較処理部と、を備える、画像検査装置。
【選択図】 図1
Description
Die比較)と、ダイとデータベースとの比較(Die to Database比較)がある。ダイとダイとの比較(DD比較)は、レチクル上の2つのダイを比較して欠陥を検出する方法であり、ダイとデータベース比較(DB比較)は、ダイとLSI設計用CADデータから発生させたデータベースを比較して欠陥を検出する方法である。
図1は、画像検査装置10のブロック図を示している。画像検査装置10は、検査基準画像12と被検査画像14を比較して、画像の欠陥、不具合を検出するものである。画像検査装置10は、直接比較法の限界を超えるためのものであり、検査基準画像12と被検査画像14を複数の空間周波数領域の画像に分割し、周波数分割画像を作成する。画像検査装置10は、これらの周波数分割画像に対して、2次元線形予測モデルを用いて、画像の画素位置ズレや伸縮ノイズ、センシングノイズを吸収(フィッティング)した予測モデルを構築する。画像検査装置10は、この予測モデルによって推定モデル画像を生成し、この推定モデル画像と被検査画像とを比較処理し、被検査画像の欠陥を検出することができる。なお、検査基準画像12と被検査画像14の比較は、ダイとダイとの比較、又はダイとデータベースとの比較があり、2つの比較対象画像の一方を検査基準画像12とし、他方を被検査画像14とする。どちらを基準画像とするかは、任意に決めてよい。
画像分割部60は、画像を複数の空間周波数領域に分割し、複数の周波数分割画像を作成するものである。画像を分割する方法は、サブバンド符号化や離散ウェーブレット変換など種々の方法が知られており、例えばサブバンド符号化は、画像を低周波から高周波の複数のフィルタにより複数の帯域に分割するものである。ウェーブレット変換は、画像の低周波成分を次々に分解して画像を分割するものである。
モデルパラメータ同定部62は、推定モデル画像を生成するためにモデルパラメータを求めるものである。推定モデル画像が、目的とする補正画像である。推定モデル画像では、1画素未満の画素位置ズレや伸縮・うねりノイズ、リサイズ処理、センシングノイズの低減が実現されている。ここで、モデルパラメータを求めるためのデータには当然、欠陥画素が含まれることになるが、同定に用いた全データ数に比べてごく少数であるため、欠陥画素は、推定モデル画像には現れ難い。しかも、推定モデル画像は、周囲のS/N比が向上しているので、欠陥画素が強調される効果もある。モデルパラメータ同定部62は、連立方程式生成部620と連立方程式解法部622を有し、連立方程式を解くことにより、モデルパラメータを求めることができる。
連立方程式生成部620は、各周波数分割画像に対して、検査基準画像12を2次元入力データとし、被検査画像を2次元出力データと見なして2次元線形予測モデル(2次元入出力線形予測モデル)を設定する。これにより、4個の2次元線形予測モデルが作成される。なお、入力データと出力データは、各画素の諧調や輝度とする。
連立方程式解法部622は、連立方程式を解き、モデルパラメータを求めるものである。式(1)をベクトルで表すと、式(2)となる。ここで、未知パラメータベクトルαは、α=[b00,b01,・・・,b44]Tであり、また、データベクトルxkはxk=[u(i−2,j−2),u(i−2,j−1),・・・,u(i+2,j+2)]Tである。
モデル画像生成部は、同定されたモデルパラメータαと、同定に用いた入出力画像データを式(1)に代入し、画素の座標i,jを走査するシミュレーション演算を行うことによって、周波数領域ごとの4つの推定モデル画像を生成する。この推定モデル画像が、目的とする補正画像である。この推定モデル画像では、最小2乗法に基づくフィッティングによって、1画素未満の画素位置ズレや伸縮・うねりノイズ、リサイズ処理、センシングノイズの低減が実現されている。ここで、シミュレーションに用いるデータには当然、欠陥画素が含まれることになるが、同定に用いた全データ数に比べてごく少数であるため、最小2乗法ではフィッティングされず、推定モデル画像には現れない。また、周囲のS/N比が向上しているので、欠陥画素が強調される効果もある。
比較処理部66は、図2に示しように、各周波数分割画像について、被検査画像とモデル画像を比較アルゴリズムにより比較して、欠陥を見つけることができる。このように、周波数分割画像ごとに比較することにより、周波数特性に関係する欠陥が見出しやすくなる。例えば、欠陥が高周波の成分を多く含む場合、高周波領域の画像の比較により、その欠陥が見出し易くなる。簡単な比較方法として、各周波数分割画像について、検査基準画像を推定モデル画像に置き換えて、被検査画像との差を取ることにより、サブ画素アライメントや伸縮・うねり補正、リサイズ補正の効果が得られ、S/N比が向上し、欠陥部分が強調されている。比較アルゴリズムは、モデル画像と被検査画像それぞれを、例えば、よく知られた3×3画素の特徴フィルタ(平均値フィルタ、縦エッジ抽出フィルタ、横エッジ抽出フィルタ、斜めエッジ抽出フィルタ、ラプラシアンフィルタ、メディアンフィルタなど)にかけ、それらの差画像を比較することによって、様々な形の画像の欠陥部分を見出すことができる。このようにして、本実施の形態では、従来のエッジ検出などアドホックな空間フィルタに頼らず、周波数領域で分割された統一的信号処理で欠陥候補を選択できるわけである。
図5は、検査基準画像12と被検査画像14の各周波数分割画像の画像検査方法の手順を示している。先ず、検査基準画像12と被検査画像14について、サブバンド符号化や離散ウェーブレット変換などの手法により各周波数領域の画像に分割して周波数分割画像を作成する(画像分割ステップS1)。次に、周波数分割画像毎に図4、表1、式1〜式3を利用してモデルパラメータを同定する(モデルパラメータ同定ステップS2)。モデルパラメータ同定ステップS2は、連立方程式を生成するステップ(連立方程式生成ステップS21)と、生成された連立方程式を解法するステップ(連立方程式解法ステップS22)を有している。連立方程式生成ステップS21は、モデルパラメータを含む連立方程式を生成する。連立方程式解法ステップS22は、連立方程式を解いて、モデルパラメータを求める。求めたモデルパラメータを用いて、各周波数分割画像の推定モデル画像(補正画像)を生成する(モデル画像生成ステップS3)。以上述べたように、本実施の形態によれば、アライメントと画像補正を統合化した、画像劣化が少なく、設定モデルパラメータも少ない、効果的な画像補正方法を提供することができる。このようにして生成された推定モデル画像と被検査画像を比較アルゴリズムにより比較処理して、画像の欠陥部分を容易に見出すことができる(比較処理ステップS4)。比較方法として、各周波数分割画像について、推定モデル画像と被検査画像との差画像を作成し、画像の欠陥部分を見出す。特に、周波数分割画像ごとに比較することにより、欠陥の周波数特性を利用して、欠陥を的確に見出すことができる。
画像検査のプログラムを記載した記録媒体は、画像検査方法のプログラムを記録した媒体であり、図5のステップを有するプログラムを記憶している。コンピュータでこのプログラムを実行することにより、コンピュータが本発明の画像検査装置10の構成要件となり、又は、本発明の画像検査方法を実行することができる。
図6は、画像検査装置10の詳細な構成例を示している。画像検査装置10は、被検査試料30からの反射光または透過光を検出して画像を取得する光学画像取得部20、画像データなどのデータを記憶し、処理するデータ処理部50などを備えている。
レチクルなど被検査試料30に描かれた光学画像の取得は、ラインセンサで走査することによって行うことができる。ここでは、便宜上、図7に示すX軸方向(レチクル2の一辺の方向)に細長く切った短冊の画像(2048画素幅)300を1ストライプと呼び、1ストライプをさらにY軸方向(X軸方向に垂直な方向)に細かく切った正方形の画像302を1サブストライプと呼ぶ。1サブストライプは、例えば、2048×2048画素とし、欠陥の有無の検査は、1サブストライプ毎に行うことにする。なお、1画素は256階調のグレースケールとする。
12・・・検査基準画像
14・・・被検査画像
20・・・光学画像取得部
22・・・オートローダ
24・・・光源
26・・・照射部
28・・・レーザ測長システム
30・・・被検査試料(レチクル)
300・・ストライプ
302・・サブストライプ
32・・・XYθテーブル
34・・・XYθモータ
36・・・拡大光学系
38・・・フォトダイオード
40・・・センサ回路
50・・・データ処理部
52・・・中央演算処理部(CPU)
54・・・オートローダ制御部
56・・・テーブル制御部
58・・・参照画像作成部
60・・・画像分割部
62・・・モデルパラメータ同定部
620・・連立方程式生成部
622・・連立方程式解法部
64・・・モデル画像生成部
66・・・比較処理部
68・・・バッファメモリ
70・・・位置測定部
72・・・外部記憶装置
74・・・主記憶装置
76・・・プリンタ
78・・・CRT
80・・・バス
Claims (5)
- 検査基準画像と被検査画像を比較検査する画像検査装置において、
検査基準画像と被検査画像に対して複数の周波数領域に分割した周波数分割画像を作成する画像分割部と、
各周波数分割画像について、検査基準画像と被検査画像の2次元線形予測モデルを用いてモデルパラメータを同定するモデルパラメータ同定部と、
同定されたモデルパラメータに基づいて、モデル画像を生成するモデル画像生成部と、
各周波数分割画像について、モデル画像と被検査画像又は被検査画像とを比較検査する比較処理部と、を備える、画像検査装置。 - 請求項1に記載の画像検査装置において、
モデルパラメータ同定部は、各周波数分割画像について、被検査画像の各1画素を出力とし、該各1画素の周囲の検査基準パターン画素群の線形結合を入力とした入出力関係を記述する連立方程式からモデルパラメータを同定する、画像検査装置。 - 検査基準の画像と被検査画像を比較検査する画像検査方法において、
検査基準画像と被検査画像に対して複数の周波数領域に分割した周波数分割画像を作成する画像分割ステップと、
各周波数分割画像について検査基準画像と被検査画像の2次元線形予測モデルを用いてモデルパラメータを同定するモデルパラメータ同定ステップと、
同定されたモデルパラメータを用いてモデル画像を生成するモデル画像生成ステップと、
各周波数分割画像において、モデル画像と被検査画像又は被検査画像とを比較検査する比較処理ステップと、を備える、画像検査方法。 - 請求項3に記載の画像検査方法において、
モデルパラメータ同定ステップは、各周波数分割画像について、被検査画像の各1画素を出力とし、該各1画素の周囲の検査基準パターン画素群の線形結合を入力とした入出力関係を記述する連立方程式からモデルパラメータを同定する、画像検査方法。 - 検査基準の画像と被検査画像を比較検査するプログラムを記載した記録媒体において、
検査基準画像と被検査画像に対して複数の周波数領域に分割した周波数分割画像を作成し、
各周波数分割画像について検査基準画像と被検査画像の2次元線形予測モデルを用いてモデルパラメータを同定し、
同定されたモデルパラメータを用いて、モデル画像を生成し、
各周波数分割画像において、モデル画像と被検査画像又は被検査画像とを比較検査する、プログラムを記載した記録媒体。
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