JP3148539B2 - 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
精度を欠陥の種別によらずに一定化するための改良に関
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すると正
確な検査結果を得ることが困難となる。

【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１９(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
１９(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１９(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（揺動）させることは区画画像
を偏位（揺動）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、プリント基
板のパターン欠陥としては、図２０(a)に示す突起ＰＪ
のほか、残銅，ピンホール，ネック切れなど種々のもの
がある。ところが、従来の分割揺動比較法ではこれらの
パターン欠陥の種類によってその検出感度（検出可能な
最小欠陥サイズ）が異なってしまうという問題がある。
これをより具体的に説明すると次のようになる。

【０００９】分割揺動比較法の典型的プロセスにおいて
は、まず着目する区画画像と参照画像との差分画像を生
成する。たとえば、図２０(a)の被検査パターンＰに対
応する標準パターンが同図(b)のパターンＰ0であるとき
には、それらの差分画像は図２１(a)，(b)のようにな
る。ただし、図２１(a)は被検査パターンＰの位置が標
準パターンＰ0の位置と整合した位置関係になっている
ように参照画像の抽出が行われた場合であり、図２１
(b)は被検査パターンＰから標準パターンＰ0が１画素分
だけずれた状態の参照画像が抽出された場合である。そ
して突起ＰＪが２×２画素の大きさを持っているとする
と、図２１(a)ではこの２×２画素の突起ＰＪがそのま
ま差分画像に現れ、図２１(b)では１×２画素のクラス
ターＰＪａが、対応する場所に現れる。

【００１０】次のステップでは、たとえば２×２画素の
サイズを持ったオペレータＯＰによって各差分画像を走
査し、このオペレータＯＰが差分画像に完全に含まれる
ような部分があるかどうかを判定する。図２１(a)の場
合はオペレータＯＰが突起ＰＪ上に来たときにそれが差
分画像に完全に含まれるため、「欠陥あり」との判定結
果を得る。また、図２１(b)の場合には、オペレータＯ
Ｐが差分画像に完全に含まれることはないため、「欠陥
なし」との判定結果を得る。

【００１１】そして、各参照画像から得られた差分画像
についてのオペレータＯＰによる判定結果がすべて「欠
陥あり」のときのみ、最終的に「パターン欠陥あり」と
の結論を得る。このため、図２０から得られた図２１
(a)，(b)を総合的に判定した場合の最終結論は「欠陥な
し」であり、したがって、２×２画素の突起ＰＪはパタ
ーン欠陥としては検出されない。

【００１２】一方、図２２(a)に示す残銅ＰＣの場合に
は、その付近での標準パターン画像は、同図(b)のよう
にパターンがない画像である。このため、図２２(b)の
画像の位置を種々に変化させて複数の参照画像とし、そ
れらと図２２(a)の画像との差分画像を求めたとき、図
２３(a)，(b)に示すように、いずれについても残銅ＰＣ
がそのまま差分画像に現れる。このため、元の残銅ＰＣ
が２×２画素のサイズを持っている場合には差分画像に
おいても２×２画素のパターンが各差分画像に現れる。
その結果、２×２画素のオペレータＯＰを各差分画像に
適用すると、すべて「欠陥あり」という結果になり、し
たがって、最終的な結論も「パターン欠陥あり」という
ことになる。

【００１３】このように、同じ２×２画素オペレータＯ
Ｐを使用したにもかかわらず、突起ＰＪについては「パ
ターン欠陥なし」との結論が得られ、残銅ＰＣについて
は「パターン欠陥あり」との結論となるため、欠陥の種
類によって検出感度が異なってしまうのである。

【００１４】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。

【００１５】

【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、欠陥の種類にかか
わらず、欠陥検出の精度を一定にすることを目的として
いる。

【００１６】

【発明の原理】この発明では、従来の分割揺動比較法に
おける問題が、被検査画像と各参照画像との比較結果の
すべてを一律に使用して最終的な欠陥判定をしているこ
とに起因していることに着目する。すなわち、被検査区
画内の被検査画像と複数の参照画像との比較において、
対応するパターンが空間的に整合している状態での比較
結果が本来必要としているものであり、それ以外は不要
な情報である。にもかかわらず、従来技術ではすべての
参照画像についての比較結果を考慮しているため、「欠
陥あり」とすべきものについても「欠陥なし」との判定
結果が得られている。

【００１７】そこで、この発明では被検査画像における
パターンに対して空間的に整合しているような参照画像
についての比較結果と、それ以外の参照画像についての
比較結果とを区別し、前者に基づいて最終的な欠陥検査
結果を得るようにする。

【００１８】ここにおいて、被検査画像内のパターンと
空間的に整合している参照画像を特定する指標として、
この発明では被検査画像と参照画像とのそれぞれのパタ
ーンにおけるエッジ画像に着目する。そして、それらが
実質的に整合しているような参照画像についての比較結
果に基づいて、最終的なパターン欠陥検査結果を得る。

【００１９】また、残銅などを含む区画画像について
は、それに対応する参照画像にエッジ画素が少ないこと
に着目し、参照画像におけるエッジ画素の数を指標とし
てパターン欠陥の判断に使用する参照画像と使用しない
参照画像とを区別できるようにする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記のようなこの発明の
原理に従って、この発明では、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２次元的に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)前記複数の参照画像
のそれぞれにおけるパターンのエッジを検出して複数の
参照エッジ画像を求める参照エッジ画像抽出手段と、
(c)前記被検査区画の画像におけるパターンのエッジを
検出して被検査エッジ画像を求める被検査エッジ画像抽
出手段と、(d)前記参照エッジ画像のエッジ画素の内、
前記被検査エッジ画像のエッジ画素と一致している画素
数と所定の基準画素数とを比較して、前記複数の参照エ
ッジ画像のそれぞれと前記被検査エッジ画像との一致性
を判定するエッジ一致性判定手段と、(e)前記複数の参
照画像のうち前記一致性の判定結果に応じて選択された
１または複数の特定の参照画像と前記被検査区画の画像
との比較結果に応答し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設けている。

【００２１】

【００２２】

【作用】この発明では、前記参照エッジ画像のエッジ画
素の内、前記被検査エッジ画像のエッジ画素と一致して
いる画素数を指標として、区画ごとの被検査画像と参照
画像との比較結果を選択使用しているため、被検査画像
とパターン位置が大きく離れた参照画像についての比較
結果がパターン欠陥の検査結果に反映されることはな
い。

【００２３】すなわち、図２０(a)の例からもわかるよ
うに、突起などの欠陥ではその近傍にラインパターンな
どが隣接しているため、被検査画像と参照画像との整合
性が低いときには、それらの比較において、参照画像中
のラインパターンが被検査画像中の突起と重なってしま
う。そして、この重なりが大きいと本来の突起の形状が
崩れてしまうため、それが誤報の原因となる。

【００２４】これに対してこの発明では、パターンのエ
ッジの一致性を指標とすることによって、このような不
適切な参照画像についての比較結果を排除する。このた
め、近傍にラインがないような孤立欠陥、たとえば残銅
のような欠陥と同じ精度で、突起などの非孤立欠陥の検
出が行われることになる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【実施例】

【００２８】

【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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】

【２．比較検査部１００における検査原理】次に、比較
検査部１００における比較判定の原理を説明する。ここ
で説明する原理を適用した場合の欠陥検出の具体例が後
で示され、また、このような原理を装置化して具体的な
回路とした場合の構成についてはさらにその後で説明す
る。

【００３４】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１９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。

【００３５】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。この図２における方向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、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。

【００３６】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Ｓ
Ｃij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Ｎ画素まで偏位
させた複数の偏位エリアＡＲSの部分とを抽出する。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１９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。

【００３７】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おけるパターン欠陥
の有無が判定される。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】以上のようにして時間的な整合を取って読
み込まれた参照画像の集合｛Ｒi+m,j+n｝と被検査区画
の画像Ｉijとを画素単位で比較することにより欠陥を検
出する。そこで、そのための方法として、図４(a)に示
すような２×２画素オペレータを、被検査区画の画像と
各参照画像との差分画像に適用し、オペレータ全体が差
分画像中のパターンに完全に含まれる場合を「欠陥あ
り」とし、それ以外を「欠陥なし」として、これを仮の
判定結果とする。その際オペレータの大きさは１×１画
素から用いることができるが、量子化誤差を欠陥としな
いために、２×２画素以上の大きさのものを実用として
用いる。

【００４２】このような２×２画素オペレータを用いて
仮の判定結果を得るに際しての論理式は次の数１のよう
になる。

【００４３】

【数１】

【００４４】ここでｆp,qは区画画像Ｉij内の各画素の
２値データを表しており、また、ｇp+m,q+nは参照画像
Ｒi+m,j+n内の画素単位の２値データを表す。また、Σ
はp,qの被検査区画の切り出し幅（この実施例では共通
にＫとする）の内部での論理和を取るものである。この
式の右辺の中括弧内の第１因子が図４(a)の画素Ｏ1に対
応するもので、ｆp,qの画素データがｇp+m,q+nと食い違
っている場合、すなわち（ｐ，ｑ）の位置にある被検査
画像の画素とそれから（ｍ，ｎ）だけ離れた標準パター
ン画像の画素とのそれぞれのデータ値が相反する場合に
は、この因子は「１」となり、そうでなければ「０」と
なる。同様に第２因子が図４(a)の画素Ｏ2に、第３因子
が画素Ｏ3に、第４因子が画素Ｏ4に対応するものであ
り、これらの因子すべてが「１」のとき、すなわちオペ
レータ中の各画素Ｏ1〜Ｏ4の全てについて被検査区画の
画像Ｉij内の画素データと参照画像Ｒi+m,j+n内の画素
データとが食い違う場合のみ中括弧は「１」となり、１
画素でも両者が重なる場合は「０」となる。画素データ
が不一致となるような画素は被検査画像と参照画像との
差分画像を構成する画素のひとつであるから、このよう
な論理演算は、これらの差分画像中に（ｐ，ｑ）の位置
を左隅とする２×２画素クラスターが存在しているかど
うかを判定していることと等価になる。そして、この演
算を着目している被検査区画内の全画素に対して行い論
理和をとったものに相当する論理値がＳ(m,n)である。
つまり論理値Ｓ(m,n)は被検査区画の画像Ｉijと参照画
像Ｒi+m,j+nとの差分画像に２×２画素以上の欠陥が１
つでも見つかれば「１」となり、１つも見つからなけれ
ば「０」となる。なお、この実施例では２×２画素のオ
ペレータの例を示したが、上述のように他の大きさのオ
ペレータを用いることもできる。図４(b)は３×３画素
の例を示している。この場合の参照画像Ｒi+m,j+nの欠
陥の有無を示す論理値Ｓ(m,n)を表す式は２×２画素の
場合と同様に次式のようになる。

【００４５】

【数２】

【００４６】以上のようにして参照画像Ｒi+m,j+nにつ
いての欠陥の有無の判定を、さらに０≦ｍ≦２Ｎ，０≦
ｎ≦２Ｎの範囲内の全てのｍ，ｎについて、すなわち参
照画像の集合｛Ｒi+m,j+n｝全体について行う。

【００４７】しかし、この結果の全てを基にして、最終
的な欠陥判定結果を求めると、前述のように、パターン
によって欠陥検出の感度が異なるという問題が生じる。
そこで、さらに参照画像の集合｛Ｒi+m,j+n｝の内、被
検査区画の画像Ｉijのパターンに対して空間的に整合し
ているような参照画像Ｒi+m,j+nについての比較結果の
みに基いて、最終的な欠陥検査結果を得るようにする。
具体的には、被検査画像と参照画像の両画像のエッジの
一致が概ね達成されていることの判定を行う。両画像の
エッジの一致が概ね達成されていることを示す論理値Ｊ
(m,n)は次式によって与えられる。

【００４８】

【数３】

【００４９】ここでのΣはp,qの被検査区画の切り出し
幅Ｋの内部で和（加算値）を取るものである。また、ｇ
ｅp+m,q+nは参照画像Ｒi+m,j+n内のパターンのエッジ画
像の画素単位の２値化データを表し、ｆｅp,qは被検査
区画の画像Ｉij内のパターンのエッジ画像の画素単位の
２値化データを表している。さらにαおよびβは所定の
閾値である。この数３で最初の中括弧の項（以下「α
項」という）はエッジ画像が概ね一致していることを示
す項で、参照画像のエッジに対する、被検査画像のエッ
ジの一致の割合がαより大きい場合に「１」となり、そ
うでない場合には「０」となる。

【００５０】２番目の中括弧の項（以下「β項」とい
う）は残銅またはピンホールの検出のための項で、参照
画像にβ個以下のエッジ画像しかない場合には「１」と
なり、そうでない場合は「０」となる。これは、残銅な
どについては孤立した欠陥であるために、残銅などを含
む区画画像に対応した参照画像においては、残銅の場合
にはパターンを含まず、ピンホールの場合にはすべてが
パターン画素となっており、いずれにしてもパターンエ
ッジが存在していないことが通例であることと関係して
いる。なお、数３でβ項内の左辺の和が０、すなわち参
照画像にエッジがない場合、α項の分母は「０」となっ
て分数値は不定値になってしまうが、この場合にはα項
の判定結果として強制的に「０」を与えるなどの例外的
扱いを行えばよい。

【００５１】つぎに以上の二つの論理値Ｊ(m,n)、Ｓ(m,
n)を用いて最終的な欠陥判定を行うためにつぎのような
論理値を導入する。すなわち、

【００５２】

【数４】

【００５３】である。この数４の右辺の第１項はＪ(m,
n)の否定を表す。そして、このＤ(m,n)を０≦ｍ≦２
Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの範囲の全てのｍ，ｎについての論理
積をとることによって最終的な欠陥判定結果を得る。す
なわち、

【００５４】

【数５】

【００５５】で与えられる論理値Ｄが、Ｄ＝０ならばそ
の被検査区画の画像Ｉijには欠陥がなく、Ｄ＝１ならば
その被検査区画の画像Ｉijには欠陥があるとするもので
ある。

【００５６】この最終判定法の意味するところは、参照
画像Ｒi+m,j+nの内、被検査区画の画像Ｉijのエッジ
と、ある程度以上重なるエッジを持つものについてのみ
被検査区画の画像Ｉijとの比較による仮の判定結果を考
慮し、それらのすべてにおいて欠陥が検出されたとき
は、その被検査区画の画像Ｉijに欠陥があると判断する
ものである。

【００５７】具体的には、エッジの一致性が高いなどの
原因によって数３のＪ(m,n)が「１」となるとき、数４
におけるＪ(m,n)の否定は「０」であるから、数４のＤ
(m,n)はＳ(m,n)と一致する。すなわち、（ｍ，ｎ）だけ
偏位している参照画像Ｒi+m,j+nと区画画像Ｉijとの比
較によって得られた仮の欠陥判定結果Ｓ(m,n)がＤ(m,n)
として採用される。

【００５８】一方、参照画像におけるエッジ画素数はβ
より大きいがエッジの一致性が低いときには、数３のＪ
(m,n)は「０」となり、それによって数４におけるＪ(m,
n)の否定は「１」となる。このため、数４のＤ(m,n)は
Ｓ(m,n)の値にかかわらず「１」となる。すなわち、こ
のような状況を与えるような参照画像については、それ
と区画画像との比較による欠陥検出の仮の判定結果が強
制的に「欠陥あり」とされる。

【００５９】後者のような強制はあくまで便宜的なもの
である。すなわち、数５のように最終的な判定結果Ｄ
は、形式上すべての仮の判定結果Ｄ(0.0)〜Ｄ(2N,2N)の
論理積として定義されるため、エッジの一致性が低いた
めにそれに対応する仮の判定結果を最終的な判定結果に
反映させないためには、それに対応するＤ(m,n)を
「０」ではなく「１」とする必要があるのである。すな
わち、一例として２Ｎ＝２とすると、数５は、

【００６０】

【数６】

【００６１】となるが、たとえばこの中でエッジ一致性
が高いものに対応する結果がＤ(0,0)とＤ(1,0)であり、
残りのＤ(0.1)とＤ(1,1)とはエッジ一致性が低いものに
対応するときには、

【００６２】

【数７】

【００６３】のように、Ｄ(0,1)とＤ(1,1)とを無視して
Ｄ(0,0)とＤ(1,0)とのみに依存する形にすることが必要
となる。そのためには数６において強制的にＤ(0,1)＝
１，Ｄ(1,1)＝１とすることが必要であり、それゆえに
既述したような取扱いを行う。このため、強制的にＤ
(0,1)，(1,1)のそれぞれを「１」にすることは、最終的
な判定結果Ｄを「１」にすることではない。

【００６４】以上のような参照画像の選別、すなわち、
エッジ一致性などを指標として、それと区画画像との比
較結果を最終的な欠陥判定に使用するかどうかの選別を
受け、それによって最終的な欠陥判定に考慮されること
になる参照画像が、この発明において「特定の参照画
像」と呼ばれている。この「特定の参照画像」はひとつ
のこともあり、複数のこともある。

【００６５】

【３．欠陥検査原理の具体的適用例】つぎにこの欠陥判
定原理の具体的な適用の例を説明する。なお前述のよう
にこの実施例では２×２画素のオペレータを用いてい
る。さらに以下の例では数２のαは０.５でありβは０
としている。以下では図５〜図１０を参照するが、これ
らの図のそれぞれでは次のような記号の使い方をしてい
る。

【００６６】Ｉij：区画画像Ｉijの範囲 Ｒi+m,j+nなど：参照画像Ｒi+m,j+nなどの範囲 JＥＡij：拡張区画ＥＡijの範囲 ｆ：区画画像Ｉij中のパターン画素（数１のｆp,qなど
に対応） ｇ：参照画像Ｒi+m,j+n中のパターン画素（数１のｇp,q
などに対応） ｆｅ：区画画像中のパターンエッジ画素（数３のｆｅp,
qなどに対応） ｇｅ：参照画像中のパターンエッジ画素（数３のｇｅp,
qなどに対応） なお、これらの各図では区画画像Ｉijと参照画像のひと
つとを位置合わせした状態を示しているため、図中にお
けるＩijとＲi+m,j+n（またはＲi+m+1,j+n+1など）とは
同一の範囲として示されている。

【００６７】まず、図５(a)の例では被検査画像のエッ
ジと参照画像のエッジとは完全に一致していて、欠陥は
ない。したがって数１よりＳ(m,n)＝０となる。さらに
この図５(a)のエッジのみの重なりを示した図が図５(b)
である。この場合エッジの一致画素数は８５である。す
なわち数３におけるα項の左辺の分子（以下「一致和」
という）が８５ということである。この場合β項の左辺
（以下「エッジ和」という）も８５になり、したがって
α項の左辺は１となる。したがってα項は真「１」とな
ってＪ(m,n)＝１となる。これらの結果を数４に適用す
るとＤ(m,n)＝０となる。

【００６８】つぎに図６(a)は図５で考えた被検査区画
の画像Ｉijと同じものを、別の参照画像Ｒi+m+1,j+n+1
と重ねた図である。この図６(a)より分かるように、両
画像の食い違っている部分に２×２画素のオペレータの
当てはまる領域はないので、数１よりＳ(m,n)＝０であ
る。さらにこの図６(a)のエッジのみの重なりを示した
図が図６(b)である。この場合エッジの一致画素数は５
である。さらに参照画像Ｒi+m+1,j+n+1のエッジの画素
数は８３である。したがって、α項の左辺は５／８３で
あり、α＝０.５より小さいので、α項は偽（「０」）
となる。さらにβ項の左辺が５であるから、β＝０より
大きいのでβ項も偽となり数３よりＪ(m,n)＝０とな
る。以上の結果を数４に用いるとＤ(m+1,n+1)＝１とな
る。

【００６９】図６(a)，(b)の例のようにして０≦ｍ≦２
Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの範囲の全てのｍ，ｎについて参照画
像｛Ｒi+m,j+n｝と被検査区画の画像Ｉijとの比較を行
うと、図５(a)，(b)の場合のみＪ(m,n)＝１となり、参
照画像Ｒi+m,j+nのみが、「特定の参照画像」として選
択される。具体的にはこの参照画像Ｒi+m,j+nについて
のみＤ(m,n)＝Ｓ(m,n)となり、他はＤ(m+1,n+1)＝１の
ようにすべて「１」とされるため、それらの論理積とし
ての最終的な判定結果はＳ(m,n)だけで表される。そし
て、この例の場合はＳ(m,n)＝０であるため、「欠陥な
し」という結論がこの区画画像Ｉijについて得られる。

【００７０】つぎに実際に欠陥がある場合の例を挙げ
る。図７(a)，(b)および図８(a)，(b)は２×２画素の凸
型の欠陥（突起）がある例を示している。図７(a)では
被検査画像と参照画像のパターンは一致しているが、突
起部分だけが一致していない。この場合、欠陥部分に２
×２画素のオペレータが当てはまるため、数１よりＳ
(m,n)＝１となる。さらに図７(b)は図７(a)の両画像の
エッジのみを重ねた図である。この図ではエッジの一致
画素数は８４である。また参照画像Ｒi+m,j+nのエッジ
画素数は８５であるからα項の左辺は８４／８５となり
αより大きいため数３よりＪ(m,n)＝１となる。したが
ってこの場合Ｄ(m,n)＝１となる。

【００７１】つぎに図８(a)，(b)は被検査区画の画像Ｉ
ijと参照画像Ｒi+m-1,j+n-1とを重ねた図である。この
場合２×２画素のオペレータが当てはまるような両画像
の食い違いはないので、数１よりＳ(m,n)＝０となる。
さらに両画像のエッジのみを重ねた図８(b)よりエッジ
の一致画素数は７であり、エッジ画素数は８７であるか
らα項およびβ項共に偽「０」となり、数３よりＪ(m,
n)＝０となる。したがって数４よりＤ(m,n)＝１とな
る。

【００７２】図７および図８の例のようにして０≦ｍ≦
２Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの範囲の全てのｍ，ｎについて参照
画像｛Ｒi+m,j+n｝と被検査区画の画像Ｉijとの比較を
行うと、Ｄ(m,n)の値は全て１になるから、それら全て
の論理積をとった論理値Ｄは数５より１となる。したが
ってこの被検査区画の画像Ｉijの判定は欠陥ありとな
る。

【００７３】この例において図７の参照画像Ｒi+m,j+n
のみが区画画像Ｉijとのエッジ一致性が高いものとして
「特定の参照画像」に採用され、図８の参照画像Ｒi+m+
1,j+n+1については採用されていないことに注意された
い。従来の装置では図７(a)の状態も図８(a)の状態も最
終的な欠陥判定のために利用していたため、図８(a)の
ずれ画像部分（差分画像）中に２×２画素オペレータが
含まれないという事情が、「欠陥なし」という誤判定の
原因となっていたのである。これに対してこの実施例で
は、エッジ一致性が高い図７の状況での結果のみを採用
するため、図８の状況による「欠陥なし」という仮の結
果は最終的な結論に影響を及ぼさない。

【００７４】従来装置の場合にはこの例における２×２
画素の大きさを持つ突起を検出できなかったが、この実
施例ではこの２×２画素の突起を「欠陥」として検出で
きる。後述する図９，図１０では２×２画素の残銅が、
欠陥として検出されるが、この実施例ではそれと同じ精
度で突起なども検出できるのである。

【００７５】図９(a)，(b)は配線パターン以外に２×２
画素の残銅がある例を示している。図９(a)では被検査
画像と参照画像のパターンは一致しているが、残銅部分
だけが一致していない。この場合、残銅部分に２×２画
素のオペレータが当てはまるため、数１よりＳ(m,n)＝
１となる。さらに図９(b)は図９(a)の両画像のエッジの
みを重ねた図である。この図９(b)ではエッジの一致画
素数は８５である。また参照画像Ｒi+m,j+nのエッジ画
素数も８５であるから数３におけるα項の左辺は１とな
りαより大きいためＪ(m,n)＝１となる。したがってこ
の場合数４はＤ(m,n)＝１となる。

【００７６】さらにこの例では示していないが、図６
(a)，(b)および図８(a)，(b)の例のようにして０≦ｍ≦
２Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの範囲の全てのｍ，ｎについて参照
画像Ｒi+m,j+nと被検査区画の画像Ｉijとの比較を行う
と、Ｄ(m,n)の値は全て１になる。したがってそれら全
ての論理積をとった論理値Ｄは数５より１となり、この
被検査区画の画像Ｉijの判定は欠陥ありとなる。

【００７７】最後に参照画像に配線パターンがなく、被
検査区画の画像Ｉijに残銅のみがある場合を図１０に示
す。この場合、残銅部分に２×２画素のオペレータが当
てはまるため、数１より０≦ｍ≦２Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの
範囲の全てのｍ，ｎについてＳ(m,n)＝１となる。

【００７８】またこの例では参照画像の集合｛Ｒi+m,j+
n｝全てにおいてエッジ画素がないため、数３の但し書
きに示したように０≦ｍ≦２Ｎ，０≦ｎ≦２Ｎの範囲の
全てのｍ，ｎについてＪ(m,n)＝１となる。したがって
数４より０≦ｍ≦２Ｎ，０≦ｍ≦２Ｎの範囲の全ての
ｍ，ｎについてＤ(m,n)＝１となり、さらに数５よりＤ
＝１となって、欠陥ありの判定結果を得る。

【００７９】このように、この発明の原理に従えば、突
起などの非孤立欠陥も、残銅などの孤立欠陥と同程度の
精度で検出できるようになる。

【００８０】

【４．比較検査部１００における並列パターンマッチン
グ】図１１は以上のような原理を実行可能にするように
構成された比較検査部１００のシステム構成図である。
図１の２値化回路３１により２値化された画素単位の被
検査画像の信号Ｉが比較検査部１００に入力されると、
まず前遅延処理回路１１０において図３(b)で説明した
ＮラインおよびＮ画素の遅延処理が施され、標準パター
ンとの入力タイミングが調整される。つぎにその被検査
画像の信号Ｉ自身と、シフトレジスタ等により構成され
るラインディレー回路ＬＤ0により１ライン遅延させた
信号とが、エッジ抽出回路１２０および比較検査ブロッ
クＢ-N,-Nに入力される。エッジ抽出回路１２０に入力
された被検査画像信号Ｉはエッジ抽出回路１２０内のラ
ッチ回路Ｒ1に、１画素遅延の信号はエッジ抽出回路１
２０内のラッチ回路Ｒ2に、１ライン遅延の信号はエッ
ジ抽出回路１２０内のラッチ回路Ｒ3によってそれぞれ
ラッチされた後、排他論理和ゲートＥＸＲ1およびＥＸ
Ｒ2に送られる。ここでは主走査方向および副走査方向
に隣り合った２画素の排他論理和を取る。すなわち隣り
合った２画素の２値データが一致すれば「０」が、一致
しなければ「１」が出力される。さらにそれらの出力は
論理和ゲートＯＲ1の入力とされ、それらの入力が共に
「０」の場合には「０」を、それ以外の場合には「１」
を、それぞれ出力する。これによりエッジ抽出回路１２
０の出力ｆｅは、被検査画像のうちその時点で検査対象
となっている画素がパターンエッジに当たる場合
「１」、そうでない場合「０」となる。

【００８１】また、比較検査部１００には被検査画像の
信号Ｉ以外に、画像メモリ３２から標準パターン画像の
信号Ｉ0も入力される。この入力された標準パターン画
像の画素単位の２値化信号Ｉ0はそのまま比較検査ブロ
ックＢ-N,-Nに入力される。さらに信号Ｉ0はラインディ
レー回路ＬＤ1によって１ラインの遅延を受けた後比較
検査ブロックＢ-N,-Nに入力される。

【００８２】以上より比較検査ブロックＢ-N,-Nには、
２ライン分の被検査画像Ｉの信号と２ライン分の標準パ
ターン画像の信号Ｉ0とが同期して画素単位で順次に送
られてくるとともに、その時点で着目している画素につ
き、それが被検査画像Ｉのパターンエッジであるかどう
かを指示する信号ｆｅが与えられる。

【００８３】各ブロックはマトリクス状に配置されてお
り、その行方向および列方向の数はともに（２Ｎ＋１）
個である。したがって、このマトリクス配列の中心のブ
ロックをＢ0,0とすると、この中心ブロックＢ0,0の上下
左右にＮ個ずつのブロックが配列されていることにな
る。各ブロックの内部構成の詳細は後述するが、各ブロ
ックはライン方向（図１１では水平方向）にそれぞれ連
鎖をなすように接続され、ひとつのブロックに着目すれ
ば、そこでは、数１，数３および数４に相当する論理判
定を行なう。また、各ブロックへ与えられる被検査画像
の信号Ｉおよびその１ライン遅延信号は、ひとつの時点
で見ればすべてのブロックで共通であるが、標準パター
ン信号Ｉ0についてはブロック１個分だけ右に移るごと
に１画素分の遅延を、またブロック１個分だけ下に移る
ごとに１ライン分の遅延を受けた信号になっている（ラ
インディレーＬＤ1〜ＬＤ2N+1）。したがって、ある時
点で見たとき、着目する画素についての被検査画像信号
Ｉと標準パターン画像信号Ｉ0との比較検査が中心ブロ
ックＢ0,0で行なわれており、同時に他のブロックで
は、その着目画素上下左右Ｎ画素分の標準パターン画像
信号Ｉ0が着目画素の被検査画像信号Ｉと比較検査され
ていることになる。

【００８４】すなわち、この比較検査ブロックのマトリ
クス配列は、着目画素に対して上下左右にＮ画素分だけ
「ゆすらせ」ないしは「揺動」させた各画素との比較を
もあわせて行なっており、ブロックＢ-N,-N〜ＢN,Nはそ
れぞれの比較結果Ｄ(0,0)〜Ｄ(2N,2N)を出力する。

【００８５】そしてこのブロックのひとつひとつから出
力された｛Ｄ(m,n)｝の信号は全て集められて論理積ゲ
ートＡＮＤ1に送られる。これは数５に相当する演算で
あって、この出力がＤである。したがって、この出力が
「０」の場合が欠陥なし、「１」の場合が欠陥ありの判
定を示す。そして、入力信号が画素単位で順次に入力さ
れて行くことにより、最終的には被検査画像の全体が検
査される。

【００８６】図１２は前遅延処理回路１１０の構成を示
している。この回路１１０に入力された被検査画像Ｉの
信号はまずラインディレーＮＬＤ1に送られ１ラインの
遅延を施された後、次のラインディレーＮＬＤ2に送ら
れる。以下同様に１ラインずつ遅延されて次のラインデ
ィレーに送られ、最終的にＮラインの遅延を受けた後ラ
インディレーＮＬＤNから出力される。次にラッチ回路
ＮＲ1に送られた信号はここで１画素の遅延を受け次の
ラッチ回路ＮＲ2に送られる。以下同様に１画素ずつ遅
延を受け、最終的にＮラインとＮ画素の遅延を受けて前
遅延処理回路１１０から出力される。

【００８７】図１３は比較検査部１００内の任意の比較
検査ブロックＢmnのブロック図である。ただし、図１１
の比較検査ブロックのマトリクス配列における行および
列の指定のための添字を（−Ｎ）から（＋Ｎ）までの範
囲とした関係上、図１３の説明におけるｍ，ｎはそれぞ
れ（−Ｎ）から（＋Ｎ）までの値をとる。ただし、この
範囲の総数は（２Ｎ＋１）であるため、ｍ，ｎのそれぞ
れの範囲を「０」から２Ｎまでと表記することと実質的
には同一である。

【００８８】図１３において、ＲＢ1〜ＲＢ11はラッチ
回路を示している。この比較検査ブロックＢmnは前述の
ように２値化された被検査画像Ｉの着目画素（ｐ，ｑ）
の信号Ｉpqおよびその１ライン前の信号Ｉp,q-1、着目
画素（ｐ，ｑ）から（ｍ，ｎ）だけ偏位した画素につい
ての標準パターン画像Ｉ0の信号Ｉ0:p+m,q+nとその１ラ
イン前の信号Ｉ0:p+m,q+n-1、それに着目画素について
の被検査エッジ画素の信号ｆｅpqが入力される。また、
ｍ＝（−Ｎ）でないブロックについては、前ブロック
（図１２では左隣のブロック）からの信号ＤＭが入力さ
れているが、これは前ブロックまでの数４の論理値の論
理積、すなわち、Ｄ(0,n)＊(1,n)＊…＊Ｄ(m-1,n)に相
当する信号である。そして、このブロックＢmn自身は
（ｍ，ｎ）だけ偏差している画素の標準パターン画像信
号と着目画素の被検査画像信号とを比較するとともに、
エッジ一致性などに応じて論理値Ｄ(m,n)を発生する。
そして、これと信号ＤＭとの論理積を求めて次段のブロ
ックへ伝送する。

【００８９】まず、被検査画像の信号ＩpqおよびＩp,q-
1はそれぞれラッチ回路ＲＢ1およびＲＢ3に入力され
る。このラッチ回路ＲＢ1〜ＲＢ4の２×２配列は２×２
画素クラスターに相当する。また、標準パターン画像の
信号Ｉ0:p+m,q+nおよびＩ0:p+m,q+n-1は、ラッチ回路Ｒ
Ｂ5およびＲＢ7に入力される。ラッチ回路ＲＢ5〜ＲＢ8
の２×２配列もまた２×２画素クラスタ−に相当する。
したがって、対応する画素同士の排他的論理和を排他論
理和ゲートＥＸＲ11〜ＥＸＲ14で求めることにより、２
×２画素オペレータを被検査画像と標準パターン画像と
の差分画像に作用させていることと等価となる。そし
て、それらの論理積をＡＮＤゲートＡＮＤ11にて求める
ことにより、数１で定義した論理値Ｓ(m,n)が得られる
ことになる。

【００９０】一方、標準パターン画像の信号を、ラッチ
回路ＲＢ5〜ＲＢ8で遅延させた後の信号はエッジ抽出回
路１３０に送られる。ここで行われる処理はエッジ抽出
回路１２０と同様なので詳細は省略するが、標準パター
ン画像のその時点で入力された画素信号がエッジを表す
場合に「１」、そうでない場合に「０」を出力する。こ
の信号は数３のｇｅi+m,j+nに相当するｇｅp+m,q+nを表
している。

【００９１】そしてこの信号はｆｅp,qと共に論理積ゲ
ートＡＮＤ12に送られると共に、カウンタＣＲ2に送ら
れる。ここでこれらの信号を用いて数３の演算に相当す
る処理を行う。論理積ゲートＡＮＤ12に入力された被検
査画像Ｉのエッジ信号ｆｅp,qおよび標準パターン画像
Ｉ0のエッジ信号ｇｅp+m,q+nは論理積をとられた後にカ
ウンタＣＲ1に送られる。カウンタＣＲ1では時系列的に
次々と入力される信号をカウントしていくが、これは両
エッジ信号の論理積結果の和をとるものである。この和
は、被検査の画像と標準パターン画像（参照画像）とで
エッジが一致している画素の数を表している。

【００９２】これと並行してカウンタＣＲ2ではｇｅp+
m,q+nの和をとっているが、これは標準パターン画像
（参照画像）におけるエッジ画素の数を表している。

【００９３】ここでエッジ一致画素数の信号をＡＳ、参
照エッジ画素数の信号をＢＳとする。信号ＡＳおよびＢ
Ｓはそれぞれラッチ回路ＲＢ10およびＲＢ11でラッチさ
れた後、除算回路ＤＶに送られてＡＳ／ＢＳの除算を施
されて比信号とされ、さらに、コンパレータＣＭＰ1に
送られ所定の閾値αと比較される。ここでは比信号が閾
値αより大きければ「１」、それ以外は「０」が出力さ
れる。この結果は数３におけるα項を表している。さら
に信号ＢＳはコンパレータＣＭＰ2にも送られ、他の閾
値βと比較される。ここでは信号ＢＳが閾値β以下の場
合「１」、それ以外は「０」が出力される。この結果は
数３におけるβ項を表している。そしてこれらの信号は
論理和ゲートＯＲ13に送られ論理和を取られる。この結
果は数３におけるＪ(m,n)を表している。

【００９４】そしてこの結果は否定を取られた後に論理
和ゲートＯＲ11に送られ、ラッチ回路ＲＢ9でラッチさ
れた信号Ｓ(m,n)と共に論理和を取られる。この結果が
数４におけるＤ(m,n)である。そしてこの信号は前のブ
ロックから送られてきたＤ(0,n)＊Ｄ(1,n)＊…＊Ｄ(m-
1,n)の論理積の積算結果の信号ＤＭと共に論理積ゲート
ＡＮＤ13によって論理積を取られて、Ｄ(0,n)＊Ｄ(1,n)
＊…＊Ｄ(m,n)となり、次のブロックＢm+1,nに送られ
る。

【００９５】ところでこの実施例における比較検査は概
念的には被検査区画ごとに行われるが、実際の回路構成
では走査線順次に画像データが入力されるため、各画素
がどの被検査区画に属する画素であるかを回路が認識す
る必要がある。図１４はこのような処理に対応して、被
検査画像の区画分けと、走査方向領域切換え信号ＳＳお
よびライン方向切換え信号ＬＳとの発生のタイミングの
関係を示した図である。ただし、この図でＸは主走査方
向を、Ｙは副走査方向を表し、左端から右端へ伸びるＸ
方向の矢印は各走査線上における主走査の動きを表して
いる。さらにこのの左右方向の点線は全てライン方向切
換え信号ＬＳを表し、上下方向の点線は走査方向領域切
換え信号ＳＳを表している。またＡ、Ｂ、Ｃ…は各被検
査区画に対応する領域を表している。ここでは例として
Ｘ方向にＡ〜Ｅの５の区画に分けられた場合を示した。

【００９６】最初にＡ領域の左上からＸ方向に走査が開
始される。Ａ領域からＢ領域の境界に走査がさしかかっ
たところで走査方向領域切換え信号ＳＳが発生される。
同様にＢ領域とＣ領域の境界でも走査方向領域切換え信
号ＳＳが発生される。この様なことがＡ〜Ｅ領域のそれ
ぞれの境界で行われる。すなわちＸ方向の走査領域が変
わるごとに走査方向領域切換え信号ＳＳが発生される。
走査がＥ領域の右端にたどり着くと、走査方向領域切換
え信号ＳＳを発生すると同時に次のラインのＡ領域の左
端から再び走査が始まる。このようにしてＥ領域の最下
ラインの走査が終わると、走査方向領域切換え信号ＳＳ
を発生させると同時にライン方向切換え信号ＬＳも発生
させる。このようにしてＹ方向に走査領域が変わる毎に
ライン方向切換え信号ＬＳが発生される。

【００９７】この走査方向領域切換え信号ＳＳおよびラ
イン方向切換え信号ＬＳの発生回路を示した図が図１５
である。主走査方向の１画素分の走査時間毎に発生され
る画素クロック信号ＣＬＳが走査方向分割領域カウンタ
に刻々と入力されて行き、カウンタの値が走査方向分割
領域の幅（この実施例ではＫ）の画素数と同じになると
走査方向領域切換え信号ＳＳが出力される。また副走査
方向に走査ラインが１ライン進むごとに発生されるライ
ンスタート信号ＬＳＳがラインカウンタに刻々と入力さ
れて行き、カウンタの値が副走査方向分割領域の幅の画
素数と同じ値になるとライン方向切換え信号ＬＳが発生
される。

【００９８】また、図１６は比較検査ブロックＢmn内の
ラッチ回路ＲＢ9およびＲＢ10、ＲＢ11のブロック図で
ある。この図１６におけるレジスタＲＧ1〜ＲＧ5は主走
査方向の区画数と同じだけ設けられている。そしてレジ
スタＲＧ1〜ＲＧ5は、図１４で説明した被検査区画Ａ〜
Ｅに対応している。

【００９９】まずラッチ回路ＲＢ9の場合について説明
して行く。この場合レジスタＲＧ1〜5はＤ−フリップフ
ロップで構成されている。そしてさらに入力信号ＩＳは
Ｓ(m,n)である。Ｓ(m,n)は前述のように欠陥判定の２値
データである。まず、Ａ領域の走査が始まったときに
は、入力セレクタがレジスタＲＧ1と接続していて、入
力信号ＩＳはレジスタＲＧ1に入力されていく。そして
走査方向領域切換え信号ＳＳが入力セレクタに入力され
ると、接続はレジスタＲＧ2に切り替わるが、レジスタ
ＲＧ1は結果を保持したままであって、入力信号ＩＳは
レジスタＲＧ2に入力され始める。このように走査方向
領域切換え信号ＳＳの入力の度にレジスタの接続が切り
替わる。そしてレジスタＲＧ5に入力中に走査方向領域
切換え信号ＳＳが入力されると、入力セレクタは再び前
のラインの結果を保持したままのレジスタＲＧ1に接続
し、そのままレジスタＲＧ1に入力され、検査結果信号
を登録する。そしてライン方向切換え信号ＬＳが入力さ
れた時に、各レジスタは保持した結果を出力しクリアさ
れる。そしてその後は図１４のＦ領域の走査に対応して
レジスタＲＧ1にＦ領域のＳ(m,n)が入力され始める。し
たがって、このラッチ回路ＲＢ9では画像データが走査
線順次に入力されても、矩形の被検査区画ごとのデータ
の登録が可能となっている。

【０１００】ラッチ回路ＲＢ10、ＲＢ11の場合も同様の
ことを行うが、この場合は入力信号はカウンタ値ＡＳお
よびＢＳであるのでレジスタＲＧ1〜ＲＧ5は単一のＤ−
プフリップフロップではなく複数のフリップフロップか
らなる数値レジスタである。そしてそれぞれのレジスタ
に保持された値は１ライン走査毎にカウンタＣＲ1，Ｃ
Ｒ2（図１３）にプリセットされる点が異なる。したが
って、これらラッチ回路でもまた、画像データが走査線
順次に入力されるにもかかわらず、矩形の被検査区画ご
とのデータの数値登録が可能となっている。

【０１０１】図１７は図１１の比較検査ブロックのマト
リクス配列とＡＮＤゲートＡＮＤ1との関係を概念的に
示す図であって、数５におけるＤ(0,0)＊Ｄ(1,0)＊…＊
Ｄ(m,n)＊…Ｄ(2N,2N)が得られる過程例を示している。
ただし、各ブロックにおいて描かれているＡＮＤゲート
は図１３のＡＮＤゲートＡＮＤ13に相当し、その一方入
力がそのブロックで生成されたＤ(m,n)に相当してい
る。そして、これらの論理積がまずマトリクス配列の行
ごとに求められ、それら全体の論理積と最終的な欠陥判
定結論Ｄを得ている。また、各ブロックのうち黒丸印を
付したブロックではエッジ一致性が高いためにＪ(m,n)
＝１となったものの例として示しており、それ以外はエ
ッジ一致性が低くかつ参照画像のエッジ画素が少ないた
めにＪ(m,n)＝０、したがって、実際に欠陥が検出され
たかどうかと関係なく強制的にＤ(m,n)＝１とされたブ
ロックの例を示している。この例ではエッジの一致性が
高いために「特定の参照画像」として選択された１０個
の参照画像のうち、９個では「欠陥あり」とされたが１
個において「欠陥なし」とされたため、結論としては
「欠陥なし」とされている。

【０１０２】

【５．第２実施例】第１実施例では被検査画像と参照画
像の両画像のパターンのエッジの一致が概ね達成されて
いることの判定を行うための論理値Ｊ(m,n)を数３で与
えられるものとし、それに相当する演算を図１３の比較
検査ブロックＢm,nによって行っていた。それに対して
この実施例では理論値Ｊ(m,n)を与える式として、

【０１０３】

【数８】

【０１０４】を採用する。すなわち第１実施例では、被
検査画像と参照画像の両画像のパターンのエッジの一致
が概ね達成されていることの判定に、参照画像Ｒi+m,j+
n内のパターンのエッジ画素の内、被検査区画の画像Ｉi
jのパターンのエッジ画素と一致している画素の、参照
画像Ｒi+m,j+n内のパターンのエッジ画素全体に対する
割合が、基準値α以上であるという条件を採用していた
のに対して、この第２実施例では参照画像Ｒi+m,j+n内
のパターンのエッジ画素の内、被検査区画の画像Ｉijの
パターンのエッジ画素と一致している画素の数が、基準
値α以上であるという条件を採用している。

【０１０５】図１８は、この処理を実現するための比較
検査ブロックＢm,nの構成を示すブロック図である。こ
の図１８が第１実施例における図１３と異なる点は、図
１３ではラッチ回路ＲＢ10の出力ＡＳとラッチ回路ＲＢ
11の出力ＢＳを除算回路ＤＶに入力して比率ＡＳ／ＢＳ
を求めて、コンパレータＣＭＰ1に入力して基準値αと
比較していたものを、除算回路ＤＶを用いずにラッチ回
路ＲＢ10の出力ＡＳをそのままコンパレータＣＭＰ1に
入力して基準値αと比較している点である。なお、この
場合の基準値αは第１実施例の基準値αが割合（比率）
の閾値としてあったのとは異なり、画素数で与えられ
る。ちなみにこの例ではα＝５０画素としている。残余
の構成と動作は第１実施例と同様である。

【０１０６】既述した第１実施例では、被検査画像と参
照画像とで一致するエッジ画素数ＡＳを参照画像中のエ
ッジ画素数ＢＳに対する割合として把握し、それを基準
としてエッジ一致性の判定をしているため、参照画像中
のエッジ画素数ＢＳの多寡にかかわらず一定の精度で欠
陥検出が可能となるという利点がある。これに対してこ
の第２実施例では一致するエッジ画素の絶対数ＡＳを指
標として利用しているため、パターンエッジＡＳが多い
参照画像の方が「エッジ一致」と判定されやすくなる。
すなわち、この第２実施例では、参照画像と被検査画像
との比較結果の採否判定にあたって、参照画像中のパタ
ーンエッジ画素数に応じた実質的な重みづけがなされて
いるため、パターンエッジが多い領域を中心にして欠陥
検査をしたいような場合にはこの第２実施例が特に有効
である。

【０１０７】

【９．変形例】上記各実施例では被検査画像と参照画像
との比較をすべての参照画像について行い、そのうちエ
ッジの一致性が高いもののみについての比較結果を使用
して最終的な欠陥検査結果を得ているが、先にエッジの
一致性を判定するとともに、エッジの一致性が高い参照
画像のみを被検査画像と比較してもよい。

【０１０８】エッジの一致性を判定する閾値としての基
準値αは適宜に定めることが可能であり、それによって
一致性の許容範囲を指定することができる。エッジ画素
の基準値βについても同様である。

【０１０９】この発明は、上記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おいて
も利用できる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１のパターン欠陥検査装置によれ
ば、パターン欠陥検査において、被検査画像とパターン
のエッジの一致性がある程度以上の参照画像についての
判定結果のみに基づいて最終的な欠陥判定結果を採用す
ることによって、欠陥検出の感度がパターン欠陥の種類
によらず均一になるという効果がある。

【０１１１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例であるプリント基板検査
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】分割揺動比較法の原理を概念的に示す図であ
る。

【図３】被検査区画の画像および参照画像の時間的入力
関係を示す図である。

【図４】実施例における欠陥検査のための２×２画素お
よび３×３画素のオペレータの例を示す図である。

【図５】欠陥のない被検査区画の画像と参照画像の重ね
合わせを示す図である。

【図６】欠陥のない被検査区画の画像と参照画像の重ね
合わせを示す図である。

【図７】突起のある被検査区画の画像と参照画像の重ね
合わせを示す図である。

【図８】突起のある被検査区画の画像と参照画像の重ね
合わせを示す図である。

【図９】残銅のある被検査区画の画像と参照画像の重ね
合わせを示す図である。

【図１０】残銅のみ存在する被検査区画の画像と参照画
像の重ね合わせを示す図である。

【図１１】第１実施例の比較検査部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１２】前遅延処理回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】比較検査ブロックの構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】被検査画像の区画分けと、被検査画像の走査
と走査方向領域切換え信号およびライン方向切換え信号
の発生のタイミングを示した図である。

【図１５】被検査画像の走査と走査方向領域切換え信号
およびライン方向切換え信号の発生回路のブロック図で
ある。

【図１６】比較検査ブロック内のラッチ回路のブロック
図である。

【図１７】比較検査ブロックのマトリクス配列とＡＮＤ
ゲートの関係を示す概念図である。

【図１８】第２実施例の比較検査部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１９】従来の分割揺動比較法の、被検査画像の分割
とそれに対する基準エリアおよび偏位エリアの概念図で
ある。

【図２０】従来の分割揺動比較法の、突起欠陥の被検査
パターンおよびそれに対応する標準パターンを示す図で
ある。

【図２１】従来の分割揺動比較法の、欠陥検出感度の違
いを示す図である。

【図２２】従来の分割揺動比較法の、残銅欠陥の被検査
パターンおよびそれに対応する標準パターンを示す図で
ある。

【図２３】従来の分割揺動比較法の、残銅欠陥の被検査
パターンとそれに対応する標準パターンの差分画像およ
びオペレータを示す図である。

【符号の説明】

２３ イメージセンサ ３１ ２値化回路 ３２ 画像メモリ ３３ 制御部 ３４ 出力部 １００ 比較検査部 １１０ 前遅延処理回路 １２０ エッジ抽出回路 Ｂm,n 比較検査ブロック ＳＣij 被検査区画 Ｉij 被検査区画の画像 ＥＡij 拡張区画 ＡＲS 偏位エリア Ｒi+m,j+n 参照画像 ｆp,q 区画画像の２値画素データ ｇp+m,q+n 参照画像の２値画素データ ｆｅp,q 区画画像の２値エッジ画素データ ｇｅp+m,q+n 参照画像の２値エッジ画素データ Ｓ(m,n) オペレータによる仮の欠陥判定を表す論理値 Ｊ(m,n) エッジ一致判定のための論理値 Ｄ(m,n) Ｒi+m,j+nについての欠陥判定を表す論理値 Ｄ 最終欠陥判定のための論理値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/956 G06T 1/00 305 G06T 7/00 300

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２次元的に偏位させ
   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)前記複数の参照画像のそれぞれにおけるパターンの
   エッジを検出して複数の参照エッジ画像を求める参照エ
   ッジ画像抽出手段と、 (c)前記被検査区画の画像におけるパターンのエッジを
   検出して被検査エッジ画像を求める被検査エッジ画像抽
   出手段と、 (d)前記参照エッジ画像のエッジ画素の内、前記被検査
   エッジ画像のエッジ画素と一致している画素数と所定の
   基準画素数とを比較して、前記複数の参照エッジ画像の
   それぞれと前記被検査エッジ画像との一致性を判定する
   エッジ一致性判定手段と、 (e)前記複数の参照画像のうち前記一致性の判定結果に
   応じて選択された１または複数の特定の参照画像と前記
   被検査区画の画像との比較結果に応答してパターン欠陥
   の検査結果信号を発生する検査結果信号発生手段と、 を備えることを特徴とするパターン欠陥検査装置。