JP2016014975A - Data calculation device, data calculation method, and defect inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ランデータについて演算処理を施すデータ演算技術ならびに当該データ演算技術を用いる欠陥検査装置に関するものである。 The present invention relates to a data calculation technique for performing calculation processing on run data and a defect inspection apparatus using the data calculation technique.
半導体基板やプリント基板等の製造技術分野では、製品に含まれる欠陥を検出し、さらに当該欠陥を分析・評価するために、評価対象物を顕微鏡等により撮像し、得られた画像から欠陥部を含む画像を抽出する。そして、抽出した画像に対してマスク画像によるマスク処理を実行することで欠陥画像を正確に求めている。このマスク処理を行うために、例えば特許文献1に記載の論理演算が上記画像のランデータに対して実行される。
In the field of manufacturing technology such as semiconductor substrates and printed circuit boards, in order to detect defects contained in products, and to analyze and evaluate the defects, the evaluation object is imaged with a microscope or the like. Extract the containing image. Then, the defect image is accurately obtained by executing a mask process using the mask image on the extracted image. In order to perform this masking process, for example, a logical operation described in
特許文献1に記載の発明は、演算処理対象となる2つの画像のランデータ群をビットマップデータに変換することなく、2つの画像の論理積、論理和および排他的論理和を求めている。より具体的には、演算処理対象となる2つのランデータ群を一方端のランから順に接続判定し、重なっている部分に応じて論理積、論理和および排他的論理和の判定を行っている。このようにビットマップデータへの変換を行うことなく、ランデータのまま演算処理を行うことで演算処理に要する時間を短縮することができる。
In the invention described in
しかしながら、一方端のランから順に処理を行っているためにランデータの本数が多くなるにしたがって接続判定に時間を要してしまう。このような問題は、上記欠陥検査装置で行われるランデータをそのまま用いた他の演算処理、例えばラベリング関連処理(面積計算、外接矩形計算、重心計算など)においても生じる。また上記欠陥検査装置以外の装置においてランデータをそのまま用いて行う演算処理、例えば膨張収縮処理、座標反転処理、回転処理、ラン反転処理などにおいても生じる。 However, since the processing is performed in order from one end of the run, it takes time to determine the connection as the number of run data increases. Such a problem also occurs in other arithmetic processing using the run data performed by the defect inspection apparatus as it is, for example, labeling related processing (area calculation, circumscribed rectangle calculation, centroid calculation, etc.). This also occurs in arithmetic processing performed using run data as it is in an apparatus other than the defect inspection apparatus, for example, expansion / contraction processing, coordinate inversion processing, rotation processing, run inversion processing, and the like.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ランデータの本数が少ない時はもちろんのこと、当該本数が多くなったとしてもランデータについて演算処理を施す際に要する時間を短縮することができるデータ演算技術ならびに当該データ演算技術を用いて欠陥検査に要する時間の短縮を図ることができる欠陥検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the time required to perform arithmetic processing on run data as well as when the number of run data is small. It is an object of the present invention to provide a data inspection technique and a defect inspection apparatus capable of shortening the time required for defect inspection using the data calculation technique.
この発明の第1態様は、二値画像データをランレングス化して得られる複数のランデータで構成されるランデータ群に対して演算処理を行うデータ演算装置であって、単一のランデータに対して演算処理を行う複数の第1スレッド処理部と、ランデータ群を構成する各ランデータについて互いに異なる第1スレッド処理部で並列して演算させる第1並列演算処理を実行可能な処理制御部とを備えることを特徴としている。 A first aspect of the present invention is a data arithmetic device that performs arithmetic processing on a run data group composed of a plurality of run data obtained by converting binary image data into run lengths, and includes a single run data. A plurality of first thread processing units that perform arithmetic processing on the processing, and a processing control unit capable of executing a first parallel arithmetic processing that causes each run data constituting the run data group to perform parallel calculations in different first thread processing units It is characterized by comprising.
また、この発明の第2態様は、二値画像データをランレングス化して得られる複数のランデータに対して演算処理を行うデータ演算方法であって、ランデータ毎に演算処理を行う第1スレッド処理を並列して行う第1並列演算工程を備えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a data calculation method for performing arithmetic processing on a plurality of run data obtained by converting binary image data to run length, wherein the first thread performs arithmetic processing for each run data. It is characterized by comprising a first parallel operation step for performing processing in parallel.
さらに、この発明の第3態様は、欠陥検査装置であって、検査対象画像を取得する画像取得部と、検査対象画像を検査して欠陥部位が含まれる抽出画像を抽出する画像抽出部と、抽出画像をランレングス化して得られる複数のランデータを有する抽出ランデータ群と、マスク画像をランレングス化して得られる複数のランデータを有するマスクランデータ群との論理演算を行うことで、抽出画像のうち欠陥部位以外の部位をマスク画像によりマスク処理して欠陥画像データを得るデータ演算部とを備え、データ演算部は、単一のランデータに対して論理演算を行う複数の第1スレッド処理部と、抽出ランデータ群を構成する各ランデータについて互いに異なる第1スレッド処理部で並列して演算させる第1並列演算処理を実行可能な処理制御部とを有することを特徴としている。 Furthermore, the third aspect of the present invention is a defect inspection apparatus, an image acquisition unit that acquires an inspection target image, an image extraction unit that inspects the inspection target image and extracts an extracted image including a defective part, Extraction is performed by performing a logical operation on an extracted run data group having a plurality of run data obtained by converting the extracted image to run length and a mask run data group having a plurality of run data obtained by converting the mask image to run length. A data operation unit that obtains defect image data by masking a part other than the defect part in the image with a mask image, and the data operation unit includes a plurality of first threads that perform a logical operation on a single run data. Process control capable of executing a first parallel operation process in which a processor and each run data constituting the extracted run data group are operated in parallel by different first thread processing units. It is characterized by having and.
以上のように、本発明では、二値画像データをランレングス化して得られる複数のランデータで構成されるランデータ群に対する演算処理が次のようにして実行される。つまり、ランデータ毎に演算処理(論理積処理、論理和処理、ラベリング処理など)を行う第1スレッド処理が並列して実行される。このため、ランデータ群を構成するランデータの要素数にかかわらず、ランデータ群に対して演算処理を施す際に要する時間を安定的に短縮することができる。 As described above, in the present invention, the arithmetic processing for the run data group composed of a plurality of run data obtained by converting the binary image data into run lengths is executed as follows. That is, the first thread processing for performing arithmetic processing (logical product processing, logical sum processing, labeling processing, etc.) for each run data is executed in parallel. For this reason, regardless of the number of elements of the run data constituting the run data group, it is possible to stably reduce the time required for performing arithmetic processing on the run data group.
A.第1実施形態
図1は本発明にかかるデータ演算装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1のデータ演算装置によるデータ演算動作を示すフローチャートである。さらに、図3は図1のデータ演算装置によるデータ演算動作を模式的に示す図である。このデータ演算装置100は、外部装置から与えられる二値画像データをランレングス化して複数のランデータからなるランデータ群を生成するとともに、複数のランデータで構成されるランデータ群に対して論理積、論理和、排他的論理和、ラベリング関連処理(面積計算、外接矩形計算、重心計算など)、膨張収縮処理、座標反転処理、回転処理、ラン反転処理などの演算処理を行う装置である。
A. First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a data operation apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a data operation performed by the data operation device of FIG. Further, FIG. 3 is a diagram schematically showing a data operation by the data operation device of FIG. The
本実施形態では、データ演算装置100は、複数のプロセッサコア110、記憶部120、ラン生成部130、並列処理制御部140およびデータ初期設定部150を有するGPU(Graphics Processing Unit)で構成されている。このデータ演算装置100は、装置外部から二値画像データが与えられると、当該二値画像データを記憶部120に記憶する。また、ラン生成部130は、記憶部120に記憶されている二値画像データを適宜読み出し、ランレングス化して複数のランデータで構成されるランデータ群を生成した後で、当該ランデータ群を記憶部120に書き込む。なお、ランレングス化処理については従来周知技術が数多く提案されており、本実施形態においても一般的なランレングス化処理をそのまま用いている。当該ランレングス化処理によって得られる各ランデータは、二値画像データにおける当該ランの始端画素位置を示す列インデクス(始端座標)、二値画像データにおける当該ランの終端画素位置を示す列インデクス(終端座標)、ならびに二値画像データにおける当該ランの行インデクスを含んでいる。
In the present embodiment, the data
ここで、例えば図3の最上欄に示すようにp行×q列の画素の二値画像データDa、Dbが与えられ、これらの論理積および論理和を演算する場合、データ演算装置100はこれら2つの二値画像データDa、Dbを記憶部120に一時的に記憶するとともに、各二値画像データDa、Dbをランレングス化して2つのランデータ群RDa、RDbを生成し、記憶部120に記憶させる。なお、装置構成および動作の理解を容易にするため、二値画像データDaをランレングス化して得られるランデータ群RDaを「第1ランデータ群」と称する一方、二値画像データDbをランレングス化して得られるランデータ群RDbを「第2ランデータ群」と称する。
Here, for example, as shown in the uppermost column of FIG. 3, binary image data Da and Db of pixels of p rows × q columns are given, and when the logical product and the logical sum of these are calculated, the data
各プロセッサコア110は単一のランデータに対して演算処理を行う第1スレッド処理部111として機能する。この実施形態では、各第1スレッド処理部111は第1ランデータ群RDaを構成するランデータ毎に第2ランデータ群RDbとの論理積および論理和を求める演算機能を有している。また、図3中の最上欄に示す二値画像データDa、Dbをランレングス化して得られる各行でのランデータの最大数は、値qが偶数のときに(q/2)であり、値qが奇数のときに(q/2)+1)である。したがって、ランレングス化処理によって得られるランデータの要素数の最大値Mは、
値qが偶数のとき、(q/2)×p
値qが奇数のとき、((q/2)+1)×p、
である。
Each
When the value q is an even number, (q / 2) × p
When the value q is an odd number, ((q / 2) +1) × p,
It is.
そこで、本実施形態では、M個以上のプロセッサコア110を有するGPUをデータ演算装置100として用いており、後述するように第1ランデータ群RDaを構成する全ランデータについて上記演算処理を並列して行うことが可能となっている。そして、各プロセッサコア110での演算結果(ランデータ)が記憶部120に書き込まれる。なお、図1においては、第1番目のプロセッサコア(第1プロセッサコア)110から第M番目のプロセッサコア(第Mプロセッサコア)110までを図示し、それ以外のプロセッサコア110については図示を省略している。もちろん、データ演算装置100が有するプロセッサコア110の個数をきっちりM個に設定してもよいことはいうまでもない。
Therefore, in this embodiment, a GPU having M or
また、複数のプロセッサコア110を並列して作動させるために、本実施形態では、並列処理制御部140が設けられている。この並列処理制御部140は、各プロセッサコア110で実行されるスレッド処理を制御しながら並列して実行させる機能を有している。さらに、データ初期設定部150は記憶部120に記憶されている二値画像データ、各ランデータに含まれる各種情報(始端座標、終端座標、行インデクス)をゼロクリアする。なお、本実施形態では、二値画像データDa、Dbを受け取り、それらの二値画像データDa、Dbをランレングス化して第1ランデータ群RDaおよび第2ランデータ群RDbを生成しているが、それらのランデータ群のうちの少なくとも一方を装置外部から受け取って記憶部120に記憶させてランレングス化処理を省略してもよい。
In addition, in order to operate a plurality of
次に、上記のように構成されたデータ演算装置100によるデータ演算動作について説明する。このデータ演算装置100は、装置外部から論理演算の対象となる2つの二値画像データDa、Dbが指定されると、それらの二値画像データDa、Dbを装置外部から取得して記憶部120に記憶する(ステップS1)。そして、ラン生成部130が記憶部120から二値画像データDaを読み出し、当該二値画像データDaに対してランレングス化処理を施してランデータra[1]〜ra[m]を取得し、これらのランデータra[1]〜ra[m]からなる第1ランデータ群RDa(図3参照)を記憶部120に記憶する(ステップS2)。なお、上記したようにp行×q列の二値画像データをランレングス化したときのランデータraの最大要素数は値Mであり、値Mと値mとの関係は
m≦M
となる。
Next, a data operation performed by the
It becomes.
また、ラン生成部130が記憶部120から二値画像データDbを読み出し、当該二値画像データDbに対してランレングス化処理を施してランデータrb[1]〜rb[n]を取得し、これらのランデータrb[1]〜rb[n]からなる第2ランデータ群RDb(図3参照)を記憶部120に記憶する(ステップS3)。これらステップS2、S3の順序は本実施形態での順序に限定されるものではなく、任意である。
In addition, the
演算対象となる2つのランデータ群RDa、RDbの取得が完了すると、第1ランデータ群RDaを構成するランデータra毎にプロセッサコア110による演算処理(本実施形態では論理積処理および論理和処理)が並列して実行される(ステップS4−1〜S4−m)。より具体的には、第1番目のランデータra[1]については、第1プロセッサコア110の第1スレッド処理部111が第2ランデータ群RDbを構成するランデータrb[1]〜rb[n]との論理演算を行う(ステップS4−1)。このような第1スレッドと同様の処理を第2〜第mプロセッサコア110の第1スレッド処理部111でも実行する(ステップS4−2〜S4−m)。なお、第(m+1)番目以降のランデータraが存在しないときには、第(m+1)〜第Mプロセッサコア110の第1スレッド処理部111では演算処理を行わず、第1〜第mプロセッサコア110の第1スレッド処理部111による並列演算処理が完了するまで待機する。
When the acquisition of the two run data groups RDa and RDb to be calculated is completed, arithmetic processing by the processor core 110 (in this embodiment, logical product processing and logical sum processing) is performed for each run data ra constituting the first run data group RDa. ) Are executed in parallel (steps S4-1 to S4-m). More specifically, for the first run data ra [1], the first
こうして並列演算処理(ステップS4−1〜S4−m)が完了すると、データ演算装置100は演算結果(ランデータ)を記憶部120に書き込んで一連の処理を終了する(ステップS5)。
When the parallel operation processing (steps S4-1 to S4-m) is completed in this way, the
以上のように、本発明の第1実施形態によれば、図2や図3に示すように、第1ランデータ群RDaを構成するランデータra毎にプロセッサコア110による演算処理を並列して実行しているため、ランデータ群に対する演算処理に要する時間を短縮することができる。特に、本実施形態では、二値画像データDa、Dbをランレングス化して得られるランデータの要素数の最大値M以上のプロセッサコア110が予め設けられているため、第1ランデータ群RDaを構成するランデータraの個数mが比較的少ない場合はもちろんのこと、最大値Mと一致する場合であっても、ランデータra[1]〜ra[m]毎の第1スレッド処理を並列して行うことができ、例えば図4に示すように二値画像データの演算処理に要する処理時間を安定して短縮することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the arithmetic processing by the
図4は図1のデータ演算装置でのラン要素数に対する演算処理に要する時間の変化を示すグラフである。ここでは、互いに異なる2つの256階調画像(ファイルサイズ32MB)を乱数発生により2つ作成し、画像毎に当該画像を2値化する際のしきい値を多段階で変更することでランデータの要素数が互いに異なる3種類の二値画像データを作成した。より具体的には、ランデータの要素数が約800万(8M)点、約560万(5.6M)点、約5万(0.5M)点の二値画像データ、つまり、
二値画像データDa(8)、Db(8)、
二値画像データDa(5.6)、Db(5.6)、
二値画像データDa(0.5)、Db(0.5)、
を作成した。そして、ランデータの要素数毎に、第1実施形態にかかるデータ演算装置100によって二値画像データDa、Dbの論理積および論理和を演算し、その演算処理に要した処理時間を計測した。その結果をまとめたものが図4である。この図4から明らかなようにランデータの要素数とはほぼ無関係に、二値画像データDa、Dbの論理積および論理和を短時間で演算することが可能となっている。なお、第1実施形態での処理時間の短縮効果については、次の比較例(図5および図6)を参照しつつ説明する。
FIG. 4 is a graph showing a change in time required for the arithmetic processing with respect to the number of run elements in the data arithmetic device of FIG. Here, two 256 gradation images (file size 32 MB) that are different from each other are created by random number generation, and the threshold value for binarizing the image for each image is changed in multiple stages to thereby obtain run data. Three types of binary image data having different numbers of elements were created. More specifically, binary image data having about 8 million (8M) points, about 5.6 million (5.6M) points, and about 50,000 (0.5M) points of run data,
Binary image data Da (8), Db (8),
Binary image data Da (5.6), Db (5.6),
Binary image data Da (0.5), Db (0.5),
It was created. For each number of elements of run data, the data
図5は比較例における演算動作を模式的に示す図である。また、図6は比較例でのラン要素数に対する演算処理に要する時間の変化を示すグラフである。この比較例が第1実施形態と大きく相違する点は並列演算を行う単位であり、この比較例ではランデータ群を構成するランデータを行単位または列単位で分割して複数のデータ領域に組分けし、各データ領域に対して演算処理を行う。より詳しくは、ランデータ群RDaを構成するランデータra[1]〜ra[m]を行単位で分割してp個のデータ領域に組分けし、データ領域毎に第2ランデータ群RDbとの論理積および論理和を求めるスレッド処理を並列して行う。例えば図3に示すランデータ群RDa、RDbの並列演算処理を行う場合、第1行目のランデータ群ra(ra[1]、ra[2])とランデータ群rb(rb[1]、rb[2])との論理積および論理和が演算される(第1スレッド)。また、第2行目ないし第p行目についても第1行目と同様の演算処理が第1スレッドと同様に、かつ並列して実行される(第2スレッド〜第pスレッド)。なお、(p+1)行目以降のスレッドについては、第1〜第pスレッドの並列演算処理が完了するまで待機する。 FIG. 5 is a diagram schematically showing a calculation operation in the comparative example. FIG. 6 is a graph showing a change in time required for the arithmetic processing with respect to the number of run elements in the comparative example. The comparative example is greatly different from the first embodiment in the unit for performing the parallel operation. In this comparative example, the run data constituting the run data group is divided into row units or column units and assembled into a plurality of data areas. Divide and perform arithmetic processing on each data area. More specifically, the run data ra [1] to ra [m] constituting the run data group RDa are divided into rows and divided into p data areas, and the second run data group RDb is divided for each data area. Thread processing for obtaining the logical product and logical sum of these is performed in parallel. For example, when performing parallel operation processing of the run data groups RDa and RDb shown in FIG. 3, the run data group ra (ra [1], ra [2]) and the run data group rb (rb [1], rb [2]) and a logical product and a logical sum are calculated (first thread). For the second to p-th rows, the same arithmetic processing as that for the first row is executed in parallel with the first thread (second thread to p-th thread). Note that the threads on and after the (p + 1) -th line are on standby until the parallel calculation processing of the first to p-th threads is completed.
このように比較例においても、ランデータの演算を並列して行うため、演算に要する時間を特許文献1に記載の発明よりも短縮することができる。ただし、各スレッドに含まれるランデータraは1個または複数個となるため、ランデータ群RDaを構成するランデータraの要素数が増えるにしたがって処理時間は長くなる。ここで、比較例においても、第1実施形態と同様にして、二値画像データDa、Dbの論理積および論理和を演算し、その演算処理に要した処理時間を計測すると、図6に示す結果が得られた。なお、同図中の点線は第1実施形態で計測された処理時間を示している。
As described above, in the comparative example, the run data is calculated in parallel, so that the time required for the calculation can be shortened as compared with the invention described in
同図から明らかなように、第1実施形態は比較例よりも優れた処理性能を有している。つまり、第1実施形態によれば比較例(行単位のスレッド処理を並列して行う)よりもランデータの要素数の影響を受けることなく、安定して高速演算を行うことが可能となっている。 As is apparent from the figure, the first embodiment has a processing performance superior to that of the comparative example. That is, according to the first embodiment, it is possible to stably perform high-speed computation without being affected by the number of elements of run data, compared to the comparative example (performing thread processing in units of rows). Yes.
B.第2実施形態
ところで、図6では処理時間の逆転現象が示されている。すなわち、ランデータの要素数が極端に少なくなり、第1実施形態で行われるスレッド処理の並列性が低くなると、比較例での処理時間の方が第1実施形態での処理時間よりも短くなる。このことは、スレッド処理の並列性を示す指標値が上記逆転現象の発生時における指標値(以下「境界値」という)を上回っている場合には第1実施形態で行った並列演算処理を行うのが有利である一方、指標値が境界値以下である場合には比較例で行った並列演算処理を行うのが有利であることを意味している。そこで、本発明の第2実施形態では、2種類の並列演算処理を実行可能に構成するとともに、指標値が境界値を上回っているか否かに応じて並列演算処理を使い分けることで、高速演算が可能な範囲を広げている。以下、図7ないし図9を参照しながら本発明の第2実施形態について説明する。
B. Second Embodiment By the way, FIG. 6 shows a reverse phenomenon of processing time. That is, when the number of run data elements is extremely reduced and the parallelism of the thread processing performed in the first embodiment is reduced, the processing time in the comparative example is shorter than the processing time in the first embodiment. . This means that when the index value indicating the parallelism of the thread processing exceeds the index value (hereinafter referred to as “boundary value”) at the time of occurrence of the reverse phenomenon, the parallel arithmetic processing performed in the first embodiment is performed. On the other hand, if the index value is less than or equal to the boundary value, it means that it is advantageous to perform the parallel operation processing performed in the comparative example. Therefore, in the second embodiment of the present invention, two types of parallel arithmetic processing can be executed, and high-speed arithmetic can be performed by properly using parallel arithmetic processing depending on whether or not the index value exceeds the boundary value. It expands the possible range. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7は本発明にかかるデータ演算装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違するのは、以下の3点である。第1点目は、各プロセッサコア110が第1スレッド処理部111以外に比較例と同様に行単位で演算処理を行う第2スレッド処理部112としても機能する点である。第2点目は、二値画像データの画像サイズと、当該二値画像データをランレングス化して生成されるランデータの要素数とから求めるランデータの発生頻度を上記指標値として演算する発生頻度演算部160を新たに設けた点である。さらに第3点目は、発生頻度演算部160で求めた発生頻度に応じて並列演算処理を切り替える点である。なお、その他の構成および動作が基本的に第1実施形態と同様であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the data arithmetic device according to the present invention. The second embodiment is greatly different from the first embodiment in the following three points. The first point is that each
図8および図9は図7のデータ演算装置によるデータ演算動作を示すフローチャートである。第2実施形態においても、装置外部から演算の対象となる2つの二値画像データDa、Dbが指定されると、データ演算装置100は、二値画像データDa、Dbの記憶部120への記憶(ステップS1)、ランデータra[1]〜ra[m]からなる第1ランデータ群RDaの取得および記憶(ステップS2)、ランデータrb[1]〜rb[n]からなる第2ランデータ群RDbの取得および記憶(ステップS3)を行う。
8 and 9 are flow charts showing the data calculation operation by the data calculation device of FIG. Also in the second embodiment, when two binary image data Da and Db to be calculated are designated from the outside of the apparatus, the
次のステップS6では、データ演算装置100の発生頻度演算部160が、ランデータra[1]〜ra[m]の要素数に相当する値mを二値画像データDaの画像サイズで除算してランデータの発生頻度を算出している。例えば二値画像データDaが線図画像を示すデータである場合には発生頻度は低くなる傾向にある一方、写真画像を示すデータである場合には発生頻度は高くなる傾向にある。
In the next step S6, the occurrence
こうしてランデータの発生頻度を上記指標値として求めた後で、データ演算装置100は、発生頻度が境界値を上回っているか否かを判定し(ステップS7)、上回っていると判定したときには第1実施形態と同様にランデータra毎に演算処理を並列して行う(ステップS4−1〜S4−m)。
After determining the occurrence frequency of the run data as the index value in this way, the data
一方、データ演算装置100は、発生頻度が境界値以下であると判定したときには第2スレッド処理部112による並列演算処理を行う(ステップS8−1〜S8−p)。すなわち、第1プロセッサコア110の第2スレッド処理部112は第1行目について第1ランデータRDa群と第2ランデータ群RDbとの論理積および論理和を求める演算機能を有している。また、それ以降の第2、第3、…、第Mプロセッサコア110の第2スレッド処理部112も、第1プロセッサコア110の第2スレッド処理部112と同様に、それぞれ第2行目ないし第p行目について論理積および論理和を求める演算機能を有している。そして、ステップS8−1〜S8−pでは、行単位で第1ないし第pプロセッサコア110による演算処理(本実施形態では論理積処理および論理和処理)が並列して実行される。なお、第(p+1)行以降についてはランデータra、rbは存在しないため、第(p+1)〜第Mプロセッサコア110の第2スレッド処理部112では演算処理を行わず、第1〜第pプロセッサコア110の第2スレッド処理部112による並列演算処理が完了するまで待機する。
On the other hand, when it is determined that the occurrence frequency is equal to or lower than the boundary value, the data
こうして2種類の並列演算処理のうちの一方が完了すると、データ演算装置100は演算結果(ランデータ)を記憶部120に書き込んで一連の処理を終了する(ステップS5)。
When one of the two types of parallel arithmetic processing is completed in this way, the data
以上のように、本発明の第2実施形態では、予め2種類の並列演算処理を用意しておき、ランデータの発生頻度をスレッド処理の並列性を示す指標値として求め(ステップS6)、それが境界値を上回っているか否かに応じて並列演算処理の選択切替を行っている。このように第1スレッド処理部111による演算の並列性を示すランデータの発生頻度に対応した並列演算処理が行われ、いずれも場合も高速演算が可能となり、高速演算が可能な範囲が第1実施形態よりも広がり、高い汎用性が得られる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, two types of parallel arithmetic processing are prepared in advance, and the occurrence frequency of run data is obtained as an index value indicating the parallelism of thread processing (step S6). Depending on whether or not exceeds the boundary value, the parallel arithmetic processing selection is switched. As described above, the parallel calculation processing corresponding to the frequency of generation of run data indicating the parallelism of the calculation by the first
C.欠陥検査装置
図10は、第2実施形態にかかるデータ演算装置を装備する欠陥検査装置の一例を示す図である。この欠陥検査装置1は、検査対象である半導体基板(以下「基板」という。)Sの外観に現れたピンホールや異物等の欠陥検査を行う。欠陥検査装置1は、基板S上の検査対象領域を撮像する撮像装置2と、撮像装置2からの画像データに基づいて欠陥検査を行う制御装置3を有する。
C. Defect Inspection Device FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a defect inspection device equipped with a data operation device according to the second embodiment. The
上記欠陥検査装置1を装備する検査システムでは、欠陥検査装置1とは別に基板Sの製造ラインに設けられた基板検出装置200において基板Sに欠陥が発見されると、その欠陥の位置座標がこの欠陥検査装置1に与えられる。製造ラインに組み込まれた基板検出装置200は、予め定められた処理アルゴリズムによって基板S全体を検査し、基板表面に欠陥としての要件を満たす領域があればその位置座標を取得して出力する。したがって、該基板検出装置200が有する撮像部は比較的低解像度であり、処理アルゴリズムも固定的である。
In the inspection system equipped with the
一方、この欠陥検査装置1は、図示しないインターフェースを介して基板検出装置200と接続されており、基板検出装置200から欠陥として位置座標が報告された領域をより高い解像度を有する撮像装置2によって撮像するとともに、その画像を制御装置3が精査して欠陥の有無やその種類などをより詳しく判定するとともに、欠陥部分の画像を表示部に表示する。
On the other hand, the
撮像装置2は、基板S上の検査対象領域を撮像することにより画像データを取得する撮像部21、基板Sを保持するステージ22、および、撮像部21に対してステージ22を相対的に移動させるステージ駆動部23を有している。また、撮像部21は、照明光を出射する照明部211、基板Sに照明光を導くとともに基板Sからの光が入射する光学系212、および、光学系212により結像された基板Sの像を電気信号に変換する撮像デバイス213を有している。ステージ駆動部23はボールねじ、ガイドレールおよびモータにより構成され、制御装置3に設けられた装置制御部4がステージ駆動部23および撮像部21を制御することにより、基板S上の検査対象領域が撮像される。
The
制御装置3は装置制御部4を有しており、この装置制御部4が予め読み込まれた制御プログラムを実行することにより、図10に示す制御装置各部を以下のように動作させる。制御装置3は、上記の装置制御部4のほか、画像取得部5および画像処理部6を備えている。画像取得部5は、撮像部21から出力される電気信号をデータ化して、撮像画像に対応する画像データを取得する。画像処理部6は、画像取得部5が取得した画像データに対して適宜の画像処理を施して、画像に含まれる欠陥の検出や欠陥部分の画像(以下「欠陥画像」という)を作成する。なお、当該画像処理部6は、図7に示すデータ演算装置100と同一構成を有するデータ演算部を含んでおり、撮像装置2により撮像された画像(検査対象画像)から抽出した画像に対してマスク処理を施して欠陥部分の情報を導出可能となっている。画像処理部6、特にデータ演算部の構成および動作については、後で詳述する。
The
さらに、制御装置3は、各種データを記憶するための記憶部7、ユーザからの操作入力を受け付けるキーボードおよびマウスなどの入力受付部8および操作手順や処理結果等のユーザ向け視覚情報を表示する表示部9などを備えている。また、図示を省略しているが、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体から情報の読み取りを行う読取装置を有し、欠陥検査装置1の他の構成との間で信号を送受信する通信部が、適宜、インターフェース(I/F)を介する等して接続される。
Further, the
図11は図10に示す欠陥検査装置の画像処理部の概略構成を示すブロック図である。画像処理部6は、フィルタリング部61、差分抽出部62、二値化処理部63およびデータ演算部64を有している。フィルタリング部61には、画像取得部5から撮像画像が送られてくるとともに、記憶部7から参照画像が送られてくる。これら両画像のうち撮像画像は、撮像装置2によって撮像された基板Sの画像であり、欠陥検出検査の対象となる検査対象画像に相当する。また、参照画像は欠陥のない理想的な基板に対応する画像であり、この実施形態では、次に説明するように、検査対象画像と参照画像との比較によって検査対象画像から欠陥検出が行われる。これらの欠陥画像および参照画像は記憶部7に記憶され、必要に応じて参照されるが、外部の記憶媒体に記憶された画像データを必要に応じて読み込む形態であってもよい。
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the image processing unit of the defect inspection apparatus shown in FIG. The
フィルタリング部61は、検査対象画像および参照画像のそれぞれについて、画像ノイズおよび欠陥と関係のない軽微な画像の差異を除去するためのフィルタリング処理を行い、各画像を差分抽出部62に送る。この差分抽出部62は、フィルタリング処理後の検査対象画像および参照画像の差分を求めることで画像内容が互いに異なる領域を抽出し、当該差分画像を本発明の「抽出画像」として二値化処理部63に送る。そして、二値化処理部63は適宜の閾値によって差分画像を二値化して二値画像データDaを生成し、データ演算部64に送る。このようにデータ演算部64に対しては、差分画像の二値画像データDa以外に、マスク画像の二値画像データDbが記憶部7から適宜送られる。そして、データ演算部64は、第2実施形態(図8および図9)と同様に、二値画像データDaをランレングス化して第1ランデータ群RDaを本発明の「抽出ランデータ群」として求めるとともに、二値画像データDbをランレングス化して第2ランデータ群RDbを本発明の「マスクランデータ群」として求める。そして、データ演算部64は両ランデータ群RDa、RDbの論理積を演算する。これにより、欠陥部位以外の部位を抽出画像から除去し、良好な欠陥画像データを示すランデータを求める。
The
以上のように、データ演算装置の第2実施形態を装備する欠陥検査装置では、欠陥ランデータを求めるための演算を高速で行うことができ、欠陥検査に要する時間を短縮することができる。なお、第2実施形態の代わりに第1実施形態にかかるデータ演算装置と同一構成を有するものでデータ演算部64を構成してもよい。
As described above, in the defect inspection apparatus equipped with the second embodiment of the data operation apparatus, the operation for obtaining the defect run data can be performed at high speed, and the time required for defect inspection can be shortened. In addition, you may comprise the
このように、第1スレッド処理部111による並列演算処理が本発明の「第1並列演算処理」および「第1並列演算工程」の一例に相当し、第2スレッド処理部112による並列演算処理が本発明の「第2並列演算処理」および「第2並列演算工程」の一例に相当している。また、並列処理制御部140が本発明の「処理制御部」の一例に相当している。また、差分抽出部62が本発明の「画像抽出部」の一例に相当している。
Thus, the parallel arithmetic processing by the first
D.その他
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、各プロセッサコア110が一のスレッドを実行するように構成しているが、各プロセッサコア110が複数のスレッドを実行するように構成してもよい。また、上記実施形態では、演算処理(論理積処理および論理和処理)を実行するために複数のプロセッサコア110を有するGPUを用いているが、GPUの代わりに複数のCPUを設け、各CPUで一または複数のスレッドを実行するように構成してもよい。
D. Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, each
また、上記実施形態では、外部装置から送られてくる二値画像データDa、Dbを装置内のラン生成部130でランレングス化して複数のランデータを生成しているが、両者またはそれらの一方を、二値画像データではなく既にランレングス化されたランデータ群の形で取得してもよい。
In the above embodiment, the binary image data Da and Db sent from the external device are run-lengthed by the
また、上記実施形態では、演算処理として論理積処理および論理和処理を行っているが、これらのうちの一方のみを行う、あるいはこれら以外の演算処理を行うデータ演算装置や方法に対して本発明を適用することができる。なお、「これら以外の演算処理」としては、例えば排他的論理和、ラベリング関連処理(面積計算、外接矩形計算、重心計算など)、膨張収縮処理、座標反転処理、回転処理、ラン反転処理などが含まれる。 In the above-described embodiment, logical product processing and logical sum processing are performed as arithmetic processing. However, the present invention is applied to a data arithmetic device or method that performs only one of these processing or performs arithmetic processing other than these. Can be applied. Examples of “calculation processing other than these” include exclusive OR, labeling related processing (area calculation, circumscribed rectangle calculation, center of gravity calculation, etc.), expansion / contraction processing, coordinate inversion processing, rotation processing, run inversion processing, and the like. included.
また、上記第2実施形態では、行単位で分割した領域を「データ領域」としているが、この「データ領域」はこれに限定されるものではなく、例えば列単位で分割した領域を「データ領域」として用いてもよい。 In the second embodiment, the area divided in units of rows is referred to as a “data area”. However, the “data area” is not limited to this. For example, the area divided in units of columns is referred to as a “data area”. May be used.
さらに、上記実施形態では、複数のランデータ群を論理演算するデータ演算技術を欠陥検査装置に適用しているが、本発明にかかるデータ演算方法および装置に適用対象はこれに限定されるものではなく、上記データ演算技術を利用する装置全般に適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the data calculation technique for logically calculating a plurality of run data groups is applied to the defect inspection apparatus, but the application target is not limited to this for the data calculation method and apparatus according to the present invention. However, the present invention can be applied to all devices using the above data calculation technique.
この発明は、ランデータについて演算処理を施すデータ演算技術に対して好適に適用することができる。 The present invention can be suitably applied to a data calculation technique for performing calculation processing on run data.
1…欠陥検査装置、
5…画像取得部、
6…画像処理部、
62…差分抽出部(画像抽出部)、
64…データ演算部(データ演算装置)、
100…データ演算装置
110…プロセッサコア、
111…第1スレッド処理部、
112…第2スレッド処理部、
130…ラン生成部、
140…並列処理制御部、
160…発生頻度演算部、
Da,Db…二値画像データ、
ra,rb…ランデータ、
RDa…第1ランデータ群、
RDb…第2ランデータ群、
S…基板
1 ... Defect inspection device,
5 ... Image acquisition unit,
6 ... Image processing unit,
62 ... difference extraction unit (image extraction unit),
64 ... data operation unit (data operation device),
100: Data processing unit 110: Processor core,
111 ... 1st thread processing part,
112 ... the second thread processing unit,
130 ... run generation unit,
140 ... parallel processing control unit,
160... Occurrence frequency calculation unit,
Da, Db ... binary image data,
ra, rb ... run data,
RDa: first run data group,
RDb: second run data group,
S ... Board
Claims (9)
単一のランデータに対して前記演算処理を行う複数の第1スレッド処理部と、
前記ランデータ群を構成する各ランデータについて互いに異なる前記第1スレッド処理部で並列して演算させる第1並列演算処理を実行可能な処理制御部と
を備えることを特徴とするデータ演算装置。 A data arithmetic device that performs arithmetic processing on a run data group composed of a plurality of run data obtained by converting the binary image data into run lengths,
A plurality of first thread processing units for performing the arithmetic processing on a single run data;
A data operation device comprising: a process control unit capable of executing a first parallel operation process for causing each run data constituting the run data group to perform an operation in parallel by the first thread processing units different from each other.
前記複数のランデータを分割して組成されるデータ領域の各々に対して前記演算処理を行う複数の第2スレッド処理部をさらに備え、
前記処理制御部は、各組について互いに異なる前記第2スレッド処理部で並列して演算させる第2並列演算処理を実行可能となっており、前記第1並列演算処理における演算の並列性に関連する指標値に応じて前記第1並列演算処理および前記第2並列演算処理のうちの一方を実行するデータ演算装置。 The data operation device according to claim 1,
A plurality of second thread processing units for performing the arithmetic processing on each of the data areas composed by dividing the plurality of run data;
The processing control unit is capable of executing a second parallel calculation process that causes each set to be operated in parallel by the second thread processing unit different from each other, and relates to the parallelism of the calculation in the first parallel calculation process. A data arithmetic device that executes one of the first parallel arithmetic processing and the second parallel arithmetic processing according to an index value.
前記指標値は、前記二値画像データをランレングス化することで発生するランデータの発生頻度であるデータ演算装置。 The data operation device according to claim 2,
The data calculation device, wherein the index value is a frequency of occurrence of run data generated by converting the binary image data to run length.
前記ランデータ群を構成する前記ランデータの要素数と、前記二値画像データの画像サイズとに基づいて前記発生頻度を算出する発生頻度演算部をさらに備えるデータ演算装置。 The data operation device according to claim 3,
A data operation device further comprising an occurrence frequency calculation unit that calculates the occurrence frequency based on the number of elements of the run data constituting the run data group and the image size of the binary image data.
前記二値画像データはp行×q列の画素の画像データであり、
前記第1スレッド処理部の個数はM個
ただし、qが偶数のときにはM=(q/2)×p、
qが奇数のときにはM=((q/2)+1)×p
であるデータ演算装置。 A data arithmetic device according to any one of claims 1 to 4,
The binary image data is image data of pixels of p rows × q columns,
The number of the first thread processing units is M. However, when q is an even number, M = (q / 2) × p,
When q is an odd number, M = ((q / 2) +1) × p
A data arithmetic device.
前記複数のランデータは行単位または列単位で分割されて前記複数のデータ領域に組分けされるデータ演算装置。 The data operation device according to claim 5,
The data operation device, wherein the plurality of run data is divided into row units or column units and grouped into the plurality of data areas.
前記ランデータ毎に前記演算処理を行う第1スレッド処理を並列して行う第1並列演算工程を備えることを特徴とするデータ演算方法。 A data calculation method for performing calculation processing on a plurality of run data obtained by converting binary image data to run length,
A data calculation method comprising: a first parallel calculation step of performing in parallel a first thread process for performing the calculation process for each run data.
前記複数のランデータを複数組に分割するとともに各組について前記演算処理を行う第2スレッド処理を並行して行う第2並列演算工程をさらに備え、
前記第1並列演算工程における演算の並列性に関連する指標値に応じて前記第1並列演算工程および前記第2並列演算工程のうちの一方を実行するデータ演算方法。 The data calculation method according to claim 7,
A second parallel operation step of dividing the plurality of run data into a plurality of groups and performing a second thread process for performing the operation process for each group in parallel;
A data operation method for executing one of the first parallel operation step and the second parallel operation step in accordance with an index value related to parallelism of operations in the first parallel operation step.
前記検査対象画像を検査して欠陥部位が含まれる抽出画像を抽出する画像抽出部と、
前記抽出画像をランレングス化して得られる複数のランデータを有する抽出ランデータ群と、マスク画像をランレングス化して得られる複数のランデータを有するマスクランデータ群との論理演算を行うことで、前記抽出画像のうち前記欠陥部位以外の部位を前記マスク画像によりマスク処理して欠陥画像データを得るデータ演算部とを備え、
前記データ演算部は、
単一のランデータに対して前記論理演算を行う複数の第1スレッド処理部と、
前記抽出ランデータ群を構成する各ランデータについて互いに異なる前記第1スレッド処理部で並列して演算させる第1並列演算処理を実行可能な処理制御部と
を有することを特徴とする欠陥検査装置。 An image acquisition unit for acquiring an image to be inspected;
An image extraction unit that inspects the inspection target image and extracts an extracted image including a defective portion;
By performing a logical operation between an extracted run data group having a plurality of run data obtained by run-lengthing the extracted image and a mask run data group having a plurality of run data obtained by run-lengthing the mask image, A data calculation unit that obtains defect image data by masking a portion other than the defective portion of the extracted image with the mask image;
The data calculation unit is
A plurality of first thread processing units for performing the logical operation on a single run data;
A defect inspection apparatus, comprising: a process control unit capable of executing a first parallel operation process in which each run data constituting the extracted run data group is operated in parallel by the first thread processing units different from each other.
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