JP2999679B2 - パターン欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はプリント基板の外観検
査などにおいて使用されるパターン欠陥検査装置に関す
るもので、特に、比較検査におけるパターン欠陥の検出
精度を向上させるための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板における導電性パターンな
どの外観検査装置として、被検査基板の画像（オブジェ
クトパターン）と標準パターン画像（マスターパター
ン）とを相互に比較してパターン欠陥の判定を行う比較
検査法（パターンマッチング法）が知られている。

【０００３】ところで、このような比較検査法において
は被検査画像と標準パターン画像との正確な位置決めが
必要となるが、実際にはプリント基板の画像の読取りな
どにおいて誤差が生じることを避け難い。また、検査す
べきプリント基板自身に歪みなどがあると、被検査画像
と標準パターン画像との位置関係が場所ごとに異なると
いう事態も生じる。特に、プリント基板が大型化するに
伴って被検査画像全体の歪みなどが大きくなるため、被
検査画像全体を一度に標準パターン画像と比較しても、
正確な検査結果を得ることは困難である。

【０００４】このような状況に対処するために、被検査
画像の領域分割を行うとともに標準パターン画像の該当
部分に対して相対的に偏位させつつ比較を行う方法が開
発されて利用されており、このような方法はたとえば特
公平６−２１７６９号公報に開示されている。この方法
ではまず、図８（ａ）に示すように、被検査画像Ｉを複
数の区画（被検査区画）の集合｛ＳＣij｝に概念的に分
割して、各区画ＳＣijごとの画像Ｉijを得る。また、図
８（ｂ）に示すように、標準パターン画像Ｉ0からは被
検査区画ＳＣijに相当する基準エリアＡＲ0と、その基
準エリアＡＲ0を画素単位で２次元的に偏位させた偏位
エリアＡＲSとを抽出する。そして、このようにして得
られた各エリアＡＲ0，ＡＲSの画像によって、被検査区
画の画像Ｉijと比較すべき複数の参照画像の集合｛Ｒi+
m,j+n｝を得る。図８（ｂ）にはふたつの偏位エリアの
みが破線で示されているが、実際には被検査区画ＳＣij
を上下左右に所定画素分だけ拡張した拡張区画ＥＡij内
に多数の参照画像が定義される。

【０００５】このようにして得られた区画画像Ｉijは、
複数の参照画像Ｒi+m,j+nのそれぞれと相互に比較され
る。したがって、区画画像Ｉijが基準エリアＡＲijの参
照画像と一致している場合のみでなく、それから所定画
素以内の範囲でずれている場合であれば、対応する標準
パターン画像と整合させた状態で比較できることにな
る。また、それぞれの比較処理は被検査画像Ｉの全体と
比較して小さなサイズを持った区画画像Ｉijについて行
われるため、仮にプリント基板全体の位置誤差や歪みが
大きくても、ひとつの区画画像Ｉijについては比較的小
さな誤差となり、その結果として検査精度が向上する。

【０００６】このような方法は区画画像Ｉijを基準エリ
アＡＲ0を中心として相対的にゆすらせつつ標準パター
ン画像Ｉ0と比較することと等価であるため、以下では
このような方法を「分割揺動比較法」と呼ぶことにする
が、この「分割揺動比較法」では上記以外の利点もあ
る。すなわち、ひとつの参照画像についてのみ区画画像
と比較した場合には、不良品とされるべき本来のパター
ン欠陥と実用上では実害のない軽度のパターン欠陥とを
識別できない場合があるが、上記のように各区画画像を
複数の参照画像と比較することによって、それらの比較
結果を総合的に勘案して本来のパターン欠陥のみを抽出
できる。

【０００７】なお、この「分割揺動比較法」における区
画画像と参照画像との偏位（揺動）は相対的なものであ
るため、参照画像を偏位させることは区画画像を偏位さ
せていることと実質的に等価である。このため、以下で
は、説明の目的に応じて偏位ないしは揺動させている画
像を区画画像であるように表現する場合もあり、また参
照画像であるように表現する場合もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、既述したよ
うにプリント基板の画像を読取る際にはその読取り装置
へのプリント基板の載置の位置決め誤差があり、また、
読取り系の誤差もある。さらに、プリント基板内部の歪
みなどによる誤差もあるため、被検査区画ＳＣijのそれ
ぞれのサイズをあまり大きく設定すると各被検査区画Ｓ
Ｃij内でも傾きや歪みが生じて、正確な比較検査が困難
となる。

【０００９】一方、被検査区画ＳＣijのそれぞれのサイ
ズが過小であると、別の面での検出誤差が生じるという
問題がある。図９(a)はそのような状況の例を示してお
り、被検査画像Ｉが細かな区画画像Ｉijへと分割されて
いる。また、図９(a)の被検査画像Ｉは、規則的なパタ
ーンが現れるべきところ、パターン欠陥（破線部）によ
って中央のパターンＰｂのみが他の正常パターンＰａ，
Ｐｃより短くなっているような状況となっている。

【００１０】この場合、対応する標準パターン画像Ｉ0
は図９(b)の右下がりハッチングのようになっている
が、区画画像Ｉijを基準位置から矢印で示すように偏位
させた状態で標準パターン画像Ｉ0と比較した状態で
は、正規の長さより短くなっているパターンＰｂが正規
のパターンＰｂ0の先端部と一致してしまう。このた
め、この状態で「欠陥なし」との誤判定をしてしまう。
これは、区画画像Ｉijのそれぞれが局所的になり過ぎ
て、周辺のパターンとの相対的関係を考慮した判定がで
きなくなっていることに起因する。

【００１１】このように領域分割における区画画像のサ
イズは大きすぎても小さすぎても検査精度上の問題を生
じさせるが、従来技術ではこのサイズを定めるための客
観的基準が確立していないために、被検査区画として過
大または過小なサイズのものを選択することが多かっ
た。そして、この問題は、プリント基板の検査装置だけ
でなく、パターン検査を必要とする他の装置、たとえば
ＩＣマスクパターンやリードフレーム、それに液晶表示
用基板におけるパターン検査などにおいても生じる問題
となっている。

【００１２】

【発明の目的】この発明は従来技術における上記の問題
の解決を意図しており、パターン欠陥検査における分割
揺動比較法を実行する装置において、被検査区画のサイ
ズの上限を客観的に規定し、それによって正確な検査を
実行できる装置を提供することを第１の目的としてい
る。

【００１３】また、第２の目的は、そのようにして被検
査区画のサイズが定められた場合において、参照画像の
最大偏位量もそれに応じて適切に定めて、正確な検査を
可能とすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、被検査画像と標準パターン画像とを前
記被検査画像の被検査区画ごとに比較することによっ
て、前記被検査画像に含まれるパターン欠陥を検出する
装置において、(a)前記標準パターン画像から、前記被
検査区画に相当する部分と、当該部分を画素単位で偏位
させた部分とを抽出することによって、前記被検査区画
の画像と比較すべき複数の参照画像を得る参照画像抽出
手段と、(b)各参照画像と前記被検査区画の被検査画像
とを比較し、当該比較結果に応じてパターン欠陥の検査
結果信号を発生する検査結果信号発生手段とを備えると
ともに、下記の２条件を満足するような設定がなされて
いる。

【００１５】すなわち、その第１は、「被検査画像全体
の位置ずれの最大値に対して、各被検査区画内における
位置ずれが１画素相当以下となるように前記被検査区画
のそれぞれのサイズが設定されること」であり、その第
２は、「被検査区画からの前記参照画像の最大偏位量
は、前記位置ずれの最大値以上に設定されていること」
である。

【００１６】なお、この発明における「被検査画像全体
の位置ずれ」とは、並進的な位置ずれのほか、傾きや内
部歪みなど種々のずれを総称する用語である。また、こ
の位置ずれの原因として被検査画像全体の並進的位置ず
れに起因するものが比較的大きい場合には、参照画像の
最大偏位量の決定に使用される「被検査画像全体の位置
ずれの最大値」として「並進的位置ずれを含めた被検査
画像全体の位置ずれの最大値」とし、被検査区画のサイ
ズの決定に使用されるものは、「並進的位置ずれを含ま
ない被検査画像全体の位置ずれの最大値」とすることが
好ましい。

【００１７】逆に被検査画像全体の並進的位置ずれが比
較的小さい場合には、被検査画像全体の並進的位置ずれ
が無視できるため、双方に共通の最大値を使用すればよ
い。このうち前者は後述する実施例でより具体的に説明
され、後者は変形例として説明されている。

【００１８】したがって、この発明における「被検査画
像全体の位置ずれの最大値」は単一の値であってもよ
く、２種類の最大値の集合であってもよいことになる。

【００１９】

【作用】この発明では、各被検査区画内における位置ず
れが１画素相当以下となるため、各被検査区画内の画像
に傾きや歪みが生じない。このため、パターン欠陥に起
因しないパターン不一致が発生することはなく、正確な
比較検査が可能となる。

【００２０】また、参照画像の最大偏位量については、
被検査画像全体の位置ずれの最大値以上に設定されてい
る。このため、複数の参照画像の中には必ず被検査区画
の画像と整合するものがあるため、そのようなものとの
比較結果が検査結果に反映されることによって、正確な
比較検査が可能となる。

【００２１】

【実施例】

【００２２】

【１．全体構成】図１はこの発明のパターン欠陥検査装
置の一実施例として構成されたプリント基板検査装置１
の全体構成を示すブロック図である。この装置１は画像
読取部２と検査装置本体３とに大別されており、このう
ち画像読取部２においては被検査物としてのプリント基
板２０がテーブル２１上に載置される。プリント基板２
０は基材の上に銅などの導電性パターンが形成されてい
るとともに、スルーホールなども形成されている。

【００２３】このプリント基板２０に対して照明装置２
２から光が照射され、プリント基板２０の表面で反射し
た光がＣＣＤイメージセンサ２３に入射する。イメージ
センサ２３とテーブル２１とを相対的に移動させつつ走
査線ごとの画像読取りを行うことによって、プリント基
板２０上のパターンの画像がイメージセンサ２３から検
査装置本体３へ順次に伝送される。

【００２４】検査装置本体３の２値化回路３１において
は、このようにして入力した被検査画像の信号を所定の
閾値を使用して２値化し、比較検査部１００に送出す
る。この比較検査部１００についての詳細とその動作に
ついては後述するが、ここでは、あらかじめ画像メモリ
３２に記憶させておいた標準パターン画像の信号を入力
するとともに、それを「分割揺動比較法」に従って被検
査画像の信号と比較することにより、プリント基板２０
についてのパターン欠陥の検査を行う。

【００２５】このうち標準パターン画像は、プリント基
板２０上のパターンとして設計された段階でのパターン
配置の画像であってもよく、良品であることが既に確認
されている標準的プリント基板の画像をあらかじめ読取
って記憶させたものであってもよい。

【００２６】比較検査部１００での検査結果は、パター
ン欠陥の検査結果信号として出力部３４に与えられ、こ
の出力部３４はそれに基づいてパターン欠陥の検査結果
を表示する。

【００２７】

【２．区画分割と比較検査部１００における検査の概
要】図２は、この実施例における分割揺動比較法の原理
を概念的に示す図である。この基本的概念は既述した図
８と同様であるが、この実施例における諸量との関係を
明確にする目的で、ここで改めて説明しておく。

【００２８】この図２（ａ）において、被検査画像Ｉが
図１のプリント基板２０の読取り画像であり、これが複
数の被検査区画ＳＣ11，ＳＣ12，…，ＳＣij，…へと概
念的に分割されて区画画像Ｉ11，Ｉ12，…，Ｉij，…と
なる。この実施例では、プリント基板２０の縦横のそれ
ぞれのサイズＬに対応して、被検査画像Ｉの縦横も長さ
Ｌに相当するサイズを有する。また、被検査区画ＳＣ1
1，ＳＣ12，…，ＳＣij，…のそれぞれは、縦横Ｋの長
さを持つ矩形である。この図２における横方向Ｘはイメ
ージセンサ２３における走査線の方向すなわち主走査方
向であり、縦方向Ｙはイメージセンサ２３とプリント基
板２０との相対的移動方向すなわち副走査方向である。

【００２９】一方、標準パターン画像Ｉ0は図１の画像
メモリ３２から与えられる画像であり、図２（ｂ）に示
すように、この標準パターン画像Ｉ0からは、被検査区
画ＳＣijに相当する基準エリアＡＲ0の部分と、その基
準エリアＡＲ0を画素単位で２次元的に最大でプラスマ
イナスＭだけの距離まで偏位させた複数の偏位エリアＡ
ＲSの部分とを抽出する。この距離Ｍは、画素ピッチを
ｐとしたときＮ画素分（Ｍ＝Ｎｐ）であり、ここでＮは
１以上の整数である。そして、このようにして得られた
各エリアＡＲ0，ＡＲSの画像によって、被検査区画の画
像Ｉijと比較すべき複数の参照画像の集合｛Ｒi+m,j+
n｝を得る。図８（ｂ）の場合と同様に、図２（ｂ）に
はふたつの偏位エリアのみが破線で示されているが、実
際には被検査区画ＳＣijを上下左右に所定画素分だけ拡
張した拡張区画ＥＡij内に多数の参照画像が定義され
る。

【００３０】このようにして得られた区画画像Ｉijは、
複数の参照画像Ｒi+m,j+nのそれぞれと相互に比較さ
れ、その結果に応じて各区画ＳＣijにおけるパターン欠
陥の有無が判定される。

【００３１】上記のうち、被検査区画ＳＣ11，ＳＣ12，
…，ＳＣij，…のサイズＫや、参照画像の最大偏位量Ｍ
ないしはそれを規定する画素数Ｎはこの発明に従ってあ
らかじめ定められるが、それについては後で詳述する。

【００３２】ところで、上記のように被検査区画の画像
Ｉijと参照画像の集合｛Ｒi+m,j+n｝のそれぞれを比較
するにあたっては、それらの信号を画素ごとに整合させ
る必要がある。その一方で比較検査部１００には、被検
査画像Ｉおよび標準パターン画像Ｉ0のいずれも走査線
順次で入力されるため、このような走査線順次の入力信
号から、被検査区画ＳＣijごとの区画画像信号および参
照画像信号を生成しなければならない。

【００３３】図３はその原理を示す図であり、この図は
空間的関係ではなく時間的な入力順序の関係を示してい
る。このうち図３(a)は被検査画像Ｉと標準パターン画
像Ｉ0とを同じタイミングで入力した場合の状況を示し
ており、この場合には被検査区画の画像Ｉijが入力され
た状態では、拡張区画ＥＡijのうち被検査区画の画像Ｉ
ijよりも走査座標が大きい部分Ｑについての標準パター
ン画像は入力されていない。このため、被検査区画の画
像Ｉijとこの部分Ｑの標準パターン画像とを比較するこ
とはできないことになる。

【００３４】そこで、図３(b)のように被検査区画の画
像Ｉijの入力タイミングを、標準パターン画像の入力タ
イミングよりも副走査方向にＮライン分遅延させるとと
もに、主走査方向にもＮ画素分遅延させる。これによっ
て、被検査区画の画像Ｉijが入力された時点ではそれと
比較すべき拡張区画ＥＡij内の標準パターン画像も入力
を完了しているため、この拡張区画ＥＡij内から各参照
画像を抽出して被検査区画の画像Ｉijと比較できる。ま
た、このような遅延はすべての被検査区画について必要
になるため、回路構成上では、比較検査部１００の入力
段のうち被検査画像の画像信号についての入力部分に、
Ｎライン分とＮ画素分との遅延を行う回路を設ければよ
い。

【００３５】図４はこのような原理に従って構成された
比較検査部１００の要部ブロック図である。この比較検
査部１００には被検査画像Ｉを表現する被検査画像信号
ＳＩが入力される。この信号ＳＩは遅延回路１０１に与
えられてＮライン分とＮ画素分との遅延を受ける。この
遅延を行う理由は図３において説明した通りである。

【００３６】この遅延を受けた後の信号は、次の遅延回
路１０２に与えられる。この遅延回路１０２では副走査
方向に１ライン分と主走査方向に１画素分との遅延が行
われ、 （副走査方向遅延，主走査方向遅延）＝（０ライン分，
１画素分），（１ライン分，０画素分），（１ライン
分，１画素分） の３種類の遅延信号が生成される。これらの信号は、遅
延前の信号すなわち、 （副走査方向遅延，主走査方向遅延）＝（０ライン分，
０画素分） の信号と合わせて、同図中に示されているように２×２
画素クラスター（画素オペレータ）ＰＣＬの画像データ
を表現する信号となる。この画素クラスターＰＣＬを表
現する信号は、比較検査ブロック群１０３内の各比較検
査ブロックの集合｛Ｄi+m,j+n｝に与えられる。

【００３７】また、標準パターン画像を表現する信号Ｓ
Ｉ0は最初の比較検査ブロックＤ11に与えられるととも
に、ブロックひとつにつき１画素分（主走査方向）また
は１ライン分（副走査方向）の遅延を受けつつ後段側お
よび下段側の比較検査ブロックに伝達され、それによっ
て参照画像Ｒi+m,j+n中の２×２画素クラスターのデー
タが各比較検査ブロックＤi+m,j+nに入力される。

【００３８】図５(a)は各比較検査ブロックＤi+m,j+nの
要部ブロック図であり、上記のようにして入力された被
検査画像の２×２画素クラスターＰＣＬと、参照画像Ｒ
i+m,j+nの２×２画素クラスターＰＣＬ0とのそれぞれの
画像データがラッチ回路１１１，１１２にそれぞれ保持
される。これらの各画素クラスタ−のうち対応する画素
のデータが排他的論理和（ＥＯＲ）ゲート１０５で算出
される。これらのＥＯＲゲート１０５の出力は、対応す
る画素において被検査画像と参照画像との画像データが
不一致のとき「１」になるため、その時点で選択されて
いる区画画像において、被検査画像と参照画像との２×
２画素クラスターでの差分画像がこれらの出力で表現さ
れていることになる。

【００３９】これらのＥＯＲゲート１０５の出力は、次
段の論理積（ＡＮＤ）ゲート１０６に与えられる。した
がって、その時点で保持されている２×２画素クラスタ
ーのすべての画素において、被検査画像と参照画像との
画像データが互いに異なるとき、換言すれば被検査画像
と参照画像との差分画像が２×２画素以上の領域を含む
ときにはＡＮＤゲート１０６の出力が「１」になる。

【００４０】したがって、被検査画像および参照画像の
データを順次に入力してゆくことによって、被検査画像
と参照画像との２×２画素以上の不一致部分すなわちパ
ターン欠陥に関連する部分の存否を検出することができ
る。これは、被検査画像と参照画像との差分画像を２×
２画素オペレータで走査し、図５(b)に示すように、こ
の画素オペレータが完全に含まれるような部分がこの差
分画像中にあるかどうかを検査していることに対応す
る。そして、各比較検査ブロックのＡＮＤゲート１０６
の出力は、図４の判定部１０４に与えられる。

【００４１】この判定部１０４には区画別レジスタ１０
４Ｒが設けられているとともに、入力される画像信号が
図２（ａ）の被検査区画ＳＣ11，ＳＣ12，…，ＳＣij，
…の境界に到達するごとにそれを指示する区画切換信号
が入力されている。この区画切換信号は、後述する規則
にしたがってあらかじめ決定された各被検査区画のサイ
ズに応じて制御部３３（図１）で発生されている。そし
て、区画切換信号によって区画切換えが指示されるごと
に、区画別レジスタ１０４Ｒは各比較検査ブロックＤi+
m,j+nからの信号を登録するためのセルを切換え、それ
によって各被検査区画ごとに欠陥検査結果が区画別レジ
スタ１０４Ｒ中に登録される。判定部１０４ではこの区
画別レジスタ１０４Ｒにラッチされた情報に応じて、各
区画画像にパターン欠陥があるかどうかを指示する検査
結果信号を出力部３４（図１）に与える。

【００４２】

【３．被検査区画のサイズの決定】図６は、各被検査区
画ＳＣijのサイズを決定するための原理説明図であり、
テーブル２１上におけるプリント基板２０に並進的位置
ずれも傾きもなく、また内部的歪みもないとともに、画
像読取りにおける誤差もないような理想的な場合に得ら
れる被検査画像ＩAと、これらの種々の位置ずれが発生
した場合の被検査画像Ｉとのそれぞれの位置と姿勢とが
示されている。

【００４３】まず、並進的位置ずれに関しては、主走査
方向の位置ずれｄｘと副走査方向の位置ずれｄｙとがあ
る。また傾きに関しては、角度θで傾いている場合に被
検査画像Ｉの両端ではＬ・ｓｉｎθだけのずれが生じる
が、実際問題として角度θは小さな値であるため、この
ずれはＬ・θで近似できる。

【００４４】このため、これらの各種の原因による位置
ずれの最大値は、

【００４５】

【数１】Ｍａｘ（ｄｘ，ｄｙ，Ｌ・θ） となる。ただし、記号「Ｍａｘ（…）」は、それぞれの
要素の許容最大値（予想許容最大）を求めるとともに、
要素が複数ある場合にはそれらの要素の許容最大値の中
でも最大のものを抽出する操作を示している。

【００４６】また、上記のうち並進の位置ずれを除いた
ものは、

【００４７】

【数２】Ｍａｘ（Ｌ・θ） となる。

【００４８】さらに、被検査画像Ｉの位置ずれの原因と
しては、プリント基板２０の内部における歪みがあり、
そのような歪みの許容最大値（予想許容最大）をｄｓと
し、これらを上記の数１および数２にそれぞれ加算した
ものをＤMAX，ＲMAXとすると、

【００４９】

【数３】ＤMAX＝ｄｓ＋Ｍａｘ（ｄｘ，ｄｙ，Ｌ・θ）

【００５０】

【数４】ＲMAX＝ｄｓ＋Ｍａｘ（Ｌ・θ） が得られる。

【００５１】一方、標準パターン画像Ｉ0は、被検査画
像に位置ずれがない場合を想定して作成されているた
め、標準パターン画像Ｉ0は理想的な被検査画像ＩAと同
じ位置を前提として準備されている。このため、実際の
被検査画像Ｉは標準パターン画像Ｉ0に対して最大で距
離ＤMAXだけずれることが予想される。

【００５２】ところで、分割揺動比較法においては相互
にずれた複数の参照画像と被検査区画ごとの被検査画像
とを比較するのであるから、種々の位置ずれのうち被検
査画像全体の並進的な位置ずれに起因する部分は参照画
像のずらせ距離の最大値、すなわち図２の最大偏位量Ｍ
の値を調整すれば吸収できる。このため、被検査画像側
での各被検査区画ＳＣijのサイズＫの決定においては並
進的位置ずれを考慮する必要はない。したがって、各被
検査区画ＳＣijのサイズＫの決定に際して重要な量は距
離ＤMAXではなく、並進以外の位置ずれ最大値を表現し
た距離ＲMAXである。

【００５３】この距離ＲMAXは被検査画像Ｉ全体につい
てのものであるから、被検査区画ＳＣijごとの内部の位
置ずれの最大値は、その（Ｋ／Ｌ）倍となる。ただし、
ここにおける「被検査区画ＳＣijごとの位置ずれ」と
は、それより前の被検査区画の位置ずれの累積は含めず
にその被検査区画ＳＣijだけの位置ずれを意味する。す
なわち、内部歪みの一種である主走査方向の伸びの場合
には、図７において理想的位置Ａ1，Ａ2からぞれぞれ伸
びることによって、隣接する被検査区画ＳＣ11およびＳ
Ｃ12が図示の実線の位置にずれたとき、被検査区画ＳＣ
12についての位置ずれは理想的位置Ａ1からの累積的ず
れΔＳではなく、伸びた後の被検査区画ＳＣ12の長さと
元の長さＫとの差ΔＫとして定義される。このように各
被検査区画ごとの位置ずれについて他の被検査区画の位
置ずれを考慮する必要がないのは、参照画像の最大偏位
量を調整することによって他の被検査区画の位置ずれの
影響を吸収できるからである。

【００５４】以上のことから、被検査区画ごとの最大の
位置ずれΔＫは、

【００５５】

【数５】 ΔＫ＝（Ｋ／Ｌ）ＲMAX ＝（Ｋ／Ｌ）｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・θ）｝のように得ら
れる。

【００５６】このようにして生じる被検査区画ごとの最
大の位置ずれΔＫが１画素のサイズ（画素ピッチｐ）よ
り大きい場合には、被検査画像から被検査区画の画像部
分を抽出したときに、その両端において（位置ずれがな
い場合と比較して）１画素分以上のずれが生じてしま
い、その結果として分割揺動比較法における比較が不正
確になる。そこで、この発明の原理に従って、この実施
例では最大の位置ずれΔＫが画素ピッチｐより小さくな
るという条件、すなわち：

【００５７】

【数６】ΔＫ≦ｐ という条件を課す。すると、数５および数６により、

【００５８】

【数７】（Ｋ／Ｌ）｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・θ）｝≦ｐ となり、これを変形することによって、

【００５９】

【数８】Ｋ≦ｐＬ／｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・θ）｝，すな
わち、 Ｋ≦ｐＬ／ＲMAX が得られる。

【００６０】すなわち、被検査物の性質を考慮して並進
以外の位置ずれ許容最大値ＲMAXを定め、被検査画像
（被検査物）のサイズＬと画素ピッチｐとの値を考慮し
て数８の条件に従って各被検査区画のサイズＫを決めれ
ばよい。

【００６１】好ましくは、

【００６２】

【数９】ΔＫ＜＜ｐ すなわち、

【００６３】

【数１０】Ｋ＜＜ｐＬ／｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・θ）｝，
すなわち、 Ｋ＜＜ｐＬ／ＲMAX である。

【００６４】具体的な範囲として好ましいのは、

【００６５】

【数１１】Ｋ≦（１／２）ｐＬ／｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・
θ）｝，すなわち、 Ｋ≦（１／２）ｐＬ／ＲMAX であり、さらに好ましくは、

【００６６】

【数１２】Ｋ≦（１／４）ｐＬ／｛ｄｓ＋ＭＡＸ（Ｌ・
θ）｝，すなわち、 Ｋ≦（１／４）ｐＬ／ＲMAX である。

【００６７】この実施例においては被検査区画のサイズ
Ｋの上限はこのようにして定められるが、下限について
は状況に応じて他の条件を課せばよい。たとえば、図９
において説明したような状況を避けるためには、被検査
パターンのうち一括して比較検査したい部分の最小サイ
ズをあらかじめ定めてそれをＫMINとしたとき、

【００６８】

【数１３】Ｋ≧ＫMIN を満たすようにすればよい。

【００６９】例としては、たとえば、ＫMIN＝（１／
８）Ｌ，（１／１６）Ｌなどである。また、被検査画像
全体が被検査区画の整数個で覆われるようにするために
は、

【００７０】

【数１４】Ｋ＝（１／ＫN）Ｌ ：ＫNは２以上の整数 の形となるようにＫを選択するることが好ましい。

【００７１】

【４．参照画像における最大偏位量Ｍの決定】一方、参
照画像の最大偏位量Ｍ（図２（ｂ））については、並進
によるずれをも考慮した位置ずれ最大値ＤMAXを基準と
して定める。すなわち、理想的な場合と比較して、各被
検査区画はこの最大値ＤMAXを上限とする量だけずれる
可能性があるため、それを考慮して参照画像の最大偏位
量Ｍはこの最大値ＤMAX以上とする。したがって、

【００７２】

【数１５】Ｍ≧ＤMAX すなわち、 Ｍ≧ｄｓ＋Ｍａｘ（ｄｘ，ｄｙ，Ｌ・θ） を満足するように最大偏位量Ｍを定める。この最大偏位
量Ｍを画素数ＭPXに換算すると、

【００７３】

【数１６】Ｍ＝ＭPX・ｐ であるため、この条件は、

【００７４】

【数１７】ＭPX≧（１／ｐ）ＤMAX すなわち、 ＭPX≧（１／ｐ）｛ｄｓ＋ＭＡＸ（ｄｘ，ｄｙ，Ｌ・
θ）｝ と書くことも可能であり、また、位置ずれ最大値ＤMAX
を左右（または上下）の双方向を考慮した値ＤMAX2（＝
２ＤMAX）で考えるときには、

【００７５】

【数１８】ＭPX≧（１／２ｐ）ＤMAX2 すなわち、 Ｍ≧（１／２ｐ）｛ｄｓ＋Ｍａｘ（ｄｘ，ｄｙ，Ｌ・
θ）｝ と書くこともできる。

【００７６】参照画像の最大偏位量Ｍの上限値について
は特に制限しないが、あまり大きな値とすると比較回路
が複雑になり、処理速度も低下する。このため、この上
限値としては、たとえば上記下限値の２倍が選択され
る。

【００７７】この実施例では上記の基準にしたがって各
被検査区画のサイズＫと参照画像の最大偏位量Ｍとを決
定しており、このような値に対して既述した回路構成に
よる比較検査を行うことによって、被検査画像全体の位
置ずれによる実質的影響が防止され、プリント基板２０
について正確な比較検査が可能となる。

【００７８】

【５．数値例】この実施例では上記の基準にしたがっ
て、各被検査区画のサイズＫと参照画像の最大偏位量Ｍ
とを決定しているが、一例として、

【００７９】

【数１９】Ｌ＝５００ｍｍ ｐ＝１６μｍ ＤMAX＝３００μｍ （ＤMAX2＝６００μｍ） ＲMAX＝１５０μｍ の場合には、上記各条件から、

【００８０】

【数２０】Ｋ≦ａ×１６μｍ×５００ｍｍ／１５０μｍ
＝５．３×ａ（ｃｍ） ａは定数で、ａ＝１，（１／２）または（１／４）など ＭPX≧（１／１６μｍ）×３００μｍ＝１８．７５ が得られる。ただし画素数ＭPXはその本質上から整数で
あるから、実際には、ＭPX≧１９画素となる。

【００８１】この条件に従って、この実施例では、たと
えば、

【００８２】

【数２１】Ｋ＝２．０ｃｍ， ＭPX＝２０画素 （Ｍ＝１６μｍ×２０＝３２０μｍ） が採用される。

【００８３】

【６．変形例】ところで、上記実施例では被検査画像が
Ｌ×Ｌの正方形であり、被検査区画もＫ×Ｋの正方形で
ある場合を例としたが、これらは長方形であってもよ
い。

【００８４】この場合、位置ずれ最大値ＲMAX，ＤMAXが
縦横の方向で同程度であると近似する場合には、上記実
施例における被検査区画サイズＫのための式を主走査方
向サイズＫXおよび副走査方向サイズＫYにそのまま流用
するとともに、参照画像の主走査方向の最大偏位量ＭX
および副走査方向の最大偏位量ＭYにそのについても上
記の式を流用すればよい。

【００８５】一方、位置ずれ最大値ＲMAX，ＤMAXが縦横
の方向でかなり異なると予想される場合には、縦横のそ
れぞれにつき個別に最大値ＲMAX-X，ＲMAX-Y，ＤMAX-
X，ＤMAX-Yを定める。そして、それぞれに応じて上記各
条件式を主走査方向および副走査方向につき別個に決定
し、それにしたがって、主走査方向Ｘおよび副走査方向
Ｙについての被検査区画サイズＫX，ＫYおよび参照画像
の最大偏位量ＭX，ＭYを決定すればよい。

【００８６】また、上記実施例では２種類の位置ずれ最
大値ＲMAX，ＤMAXを想定し、前者は被検査区画サイズの
決定に、また後者は参照画像の最大偏位量の決定に使用
しているが、被検査画像全体の並進ずれが無視できるよ
うな場合にはこれらは同じ値となる。このため、このよ
うに２種類の位置ずれ最大値を使用することも必須では
なく、状況によっては共通の最大値を使用してもよい。

【００８７】また、実施例では２×２画素オペレータを
使用した比較検査を示したが、この発明は分割揺動比較
法一般において適用されるものであり、比較検査の具体
的手法については制限するものではない。

【００８８】この発明は、プリント基板の検査装置だけ
でなく、ＩＣマスクパターンやリードフレーム、それに
液晶表示用基板におけるパターン検査などにも適用可能
である。さらに、この発明は２次元的な画像についての
適用が典型であるが、１次元的な画像データの比較によ
る検査や、コンピュータ断層撮影装置などのように複数
の位置での輪切り画像を組み合わせた３次元的な画像デ
ータについて比較検査を行う場合にも適用できる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、パ
ターン欠陥検査における分割揺動比較法を実行する装置
において、被検査区画のサイズの上限が被検査画像の位
置ずれ最大値と関連させて規定されている。そして、各
被検査区画内における位置ずれが１画素相当以下となる
ため、被検査区画のj画像上では傾きや歪みが生ずるこ
とがなく、正確な比較検査が可能となる。

【００９０】また、参照画像の最大偏位量も被検査画像
の位置ずれ最大値に応じて定められており、このような
位置ずれを参照画像の偏位で吸収できるため、被検査区
画の画像に整合した参照画像が比較対象に必ず含まれる
ことになり、正確な比較検査結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であるプリント基板検査装置
の全体ブロック図である。

【図２】実施例における被検査区画と参照画像との関係
を示す図である。

【図３】実施例における画像データの時間的整合をとる
ための原理説明図である。

【図４】実施例における比較検査部１００の要部ブロッ
ク図である。

【図５】２×２オペレータによる比較のための回路説明
図である。

【図６】被検査画像の位置ずれの説明図である。

【図７】個々の被検査区画における位置ずれの説明図で
ある。

【図８】分割揺動比較法の説明図である。

【図９】被検査区画のサイズが過小である場合の問題点
の説明図である。

【符号の説明】

１ プリント基板検査装置 ２０ プリント基板 １００ 比較検査部 Ｉ 被検査画像 Ｉ0 標準パターン画像 ＳＣij 被検査区画 Ｉij 区画画像（被検査区画の画像） Ｒi+m,j+n 参照画像 ＥＡij 拡張区画 Ｋ 被検査区画のサイズ Ｍ 参照画像の最大偏位量 ｐ 画素ピッチ（画素サイズ） ＤMAX 被検査画像全体の並進ずれを含んだ位置ずれ
最大値 ＲMAX 被検査画像全体の並進ずれを含まない位置ず
れ最大値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/88 G01B 11/24 G01B 11/30 G06T 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査画像と標準パターン画像とを前記
   被検査画像の被検査区画ごとに比較することによって、
   前記被検査画像に含まれるパターン欠陥を検出する装置
   であって、 (a)前記標準パターン画像から、前記被検査区画に相当
   する部分と、当該部分を画素単位で偏位させた部分とを
   抽出することによって、前記被検査区画の画像と比較す
   べき複数の参照画像を得る参照画像抽出手段と、 (b)各参照画像と前記被検査区画の被検査画像とを比較
   し、当該比較結果に応じてパターン欠陥の検査結果信号
   を発生する検査結果信号発生手段と、を備え、 前記被検査画像全体の位置ずれの最大値に対して、各被
   検査区画内における位置ずれが１画素相当以下となるよ
   うに前記被検査区画のそれぞれのサイズが設定され、か
   つ、 前記被検査区画からの前記参照画像の最大偏位量は、前
   記被検査画像全体の位置ずれの最大値以上に設定されて
   いることを特徴とするパターン欠陥検査装置。