JP4105295B2 - Pattern defect detection method and pattern defect detection apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント配線板、ICマスクパターン、リードフレーム等のパターンを所定の大きさの区域ごとにマスターパターンと比較して欠陥検出を行なうパターン欠陥検出方法およびパターン欠陥検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図18は従来の比較法によるパターン欠陥検査の処理概要を説明するための図である。
【0003】
従来から、プリント配線板等のパターン欠陥を検査する方法として、比較法と呼ばれる欠陥検査方法が知られている。この方法では検査対象のパターンであるオブジェクトパターンと基準となるパターンであるマスターパターンとを重ね合わせて比較する。それに際して、これらオブジェクトパターンやマスターパターンは、まずCCD等の撮像素子によって得られた画像データをA/D変換することによって階調を備えた多値画像データとして与えられる。そして、そのような多値画像データとしてのオブジェクトパターンやマスターパターンをそれぞれ所定のしきい値で2値化処理して2値画像データとした後にそれらを重ね合わせ、両画像が互いに異なる部分を欠陥Dとして検出していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図18に示すように多値画像を2値化する場合に2値化しきい値の取り方により図示のように2値画像データではパターンの端縁部分には1画素以下の量子化誤差Qが生じることがある。しかしながら、これらは本来欠陥ではないので、これらを欠陥として検出してしまうことは望ましくない。そのため、従来は欠陥検出の最低単位としてウィンドウを2×2画素や3×3画素等の1画素以上のサイズとすることによって量子化誤差Qを欠陥と判定しないようにしていた。
【0005】
しかし、この方法では逆に1画素程度の欠陥は検出できないという問題があった。
【0006】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、量子化誤差を欠陥として検出することなく、かつ高精度の欠陥検出を行うことができるパターン欠陥検出方法およびパターン欠陥検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の方法は、2次元オブジェクトパターンを2次元マスターパターンと所定の大きさの区域ごとに比較して欠陥検出を行なうパターン欠陥検出方法であって、(a)オブジェクトパターンの検査区域と当該検査区域に対し位置的に対応すべきマスターパターンの区域を中心として所要画素数周辺を拡げた拡張区域にわたって2次元的に1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域とを設定する工程と、 (b)複数のマスター区域の多値画像信号と、検査区域の多値画像信号とに基づいて、複数のマスター区域の全画素について、検査区域の相対応する画素毎に多値画像信号の階調差の絶対値である階調差絶対値を求める工程と、(c) 階調差絶対値と所定のしきい値とを比較して、検査区域における欠陥の有無を判定する工程と、を備える。
【0008】
また、この発明の請求項2に記載の装置は、2次元オブジェクトパターンを2次元マスターパターンと所定の大きさの区域ごとに比較して欠陥検出を行なうパターン欠陥検出装置であって、オブジェクトパターンの多値画像信号を入力する手段と、マスターパターンの多値画像信号を記憶する手段と、オブジェクトパターンの検査区域内の多値画像信号と、検査区域と位置的に対応すべきマスターパターンの区域を中心として所要画素数周辺に拡げた拡張区域にわたって2次元的に1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域内の多値画像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、複数のマスター区域内の多値画像信号と、検査区域内の多値画像信号とを入力とする検査手段とを備え、検査手段は、複数のマスター区域の全画素について、検査区域の相対応する画素毎に多値画像信号の階調差の絶対値である階調差絶対値を求める階調差算出手段と、階調差算出手段により求めた階調差絶対値と所定のしきい値とを比較し、検査区域における欠陥の有無を判定する結果判定手段と、を備えるものであることを特徴とする。
【0009】
また、この発明の請求項3に記載の装置は、請求項2に記載のパターン欠陥検出装置であって、抽出手段がマスターパターンの多値画像信号を補間して1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域の多値画像信号を得るものであることを特徴とする。
【0010】
また、この発明の請求項4に記載の装置は、請求項3に記載のパターン欠陥検出装置であって、補間が2次元の直交軸のそれぞれの方向について行うものであることを特徴とする。
【0011】
また、この発明の請求項5に記載の装置は、請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のパターン欠陥検出装置であって、結果判定手段が、階調差算出手段により求めた階調差絶対値の中から複数のマスター区域のそれぞれにおける最大値を求めて保持する最大差保持手段と、最大差保持手段に保持された最大値のうちの最小値を選択する最小値選択手段と、最小値選択手段により選択された最小値としきい値とを比較し、最小値が前記しきい値未満である場合には検査区域については欠陥無しの判定を行い、前記最小値がしきい値以上であれば検査区域については欠陥有りの判定を行う判定手段とを備えるものであることを特徴とする。
【0012】
また、この発明の請求項6に記載の装置は、請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のパターン欠陥検出装置であって、結果判定手段が、1のマスター区域における全ての階調差絶対値としきい値とを比較し、全ての階調差絶対値がしきい値未満の場合には1のマスター区域はパターン一致と判定し、全ての階調差絶対値のうちの少なくとも1の階調差絶対値が前記しきい値以上の場合には1のマスター区域はパターン不一致と判定する一致判定手段と、複数のマスター区域のそれぞれに対する一致判定手段による比較結果を保持する比較結果保持手段と、を備え、比較結果保持手段に保持された全ての比較結果がパターン不一致の場合には検査区域については欠陥有りの判定を行い、少なくとも1つの比較結果がパターン一致であれば検査区域については欠陥無しの判定を行うものであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
<1.実施の形態の原理>
図1は、本発明の実施の形態に係るパターン欠陥検出方法における「揺すらせ法」をイメージ的に示した図である。この実施の形態では、オブジェクトパターンの検査区域P0に対し、位置的に対応するマスターパターンのエリアM0を中心として、その区域(エリア)に所要画素数周辺を拡げた拡張区域に2次元的に1/5(0.2)画素ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域を設定し、このマスター区域(M11〜MBB添え字は16進数表示)と、検査区域P0とをそれぞれ比較して欠陥検出を行なう。この場合、拡張区域の設定範囲は、検査物の位置ずれや歪等による位置ずれ誤差を吸収できるような範囲とし、図1では、エリアM0(=マスター区域M66)を中心として、その上下左右に1画素ずつ位置ずれした場合を例示している。
【0015】
ただし、基のマスターパターンの多値画像信号は画素単位のものである。それに対し、この実施の形態では補間により1画素未満単位で偏位させた(揺すらせた)多値画像信号を生成している点が異なっている。
【0016】
図2はこの実施の形態における1画素未満単位で偏位した多値画像信号の概念を説明するための図である。図2に示すようにこの実施の形態では0.2画素偏位した状態のマスターパターンの画像の生成を例として説明する。
【0017】
この実施の形態では、1画素未満単位の偏位画像信号を求めるために、隣接する画素の階調信号に基づいて線形補間を用いることによって、そのように偏位した画像信号を求めている。
【0018】
以下、基となるマスターパターンの画素位置iの画像信号(階調値)をGiと表わし、1画素未満単位で偏位させた画素iに対応する画像信号(階調値)をHiと表わす。このとき、Hiを求める式は以下の通りとなる。
【0019】
Hi=INT{Gi-1・(1−x)+Gi・x} …(1)
ただし、x=0.2,0.4,0.6,0.8
例えば、隣り合う画素の階調値がGi-1=100およびGi=60でx=0.2の場合、上式よりHi=92となる。
【0020】
なお、この実施の形態では±1画素の揺すらせを行うためx=0または1となるマスターパターンの画像信号も必要となるが、これらについては画素位置iまたはそれに隣接する画素位置の画像信号をそのまま用いればよいので補間は必要ない。また、(1)式は画素位置として1次元的な偏位についての式であるが、これを2次元的に行う。すなわち、主走査方向および副走査方向それぞれについて(1)式を用いて補間画像を生成する。
【0021】
このようにして、1画素未満単位で偏位した複数のマスター区域M11〜MBBを設定すれば、検査物が1画素未満位置ずれしている場合でも、その検査区域P0に位置的に対応するマスターパターンが、マスター区域M11〜MBBのうちのいずれかに存在することとなる。図1(a)の例では、検査区域に対応するオブジェクトパターンPが、基準位置に対し、上方向に0.8画素、左方向に0.8画素位置ずれした場合を想定しており、検査区域P0にちょうど位置の合うマスターパターンは、本来この位置で合致すべきマスター区域M66ではなく、マスター区域M66から下方向に0.8画素、右方向に0.8画素位置ずれした位置にあるマスター区域MAAである。
【0022】
このようなマスター区域群を設定したうえで、次に、上記図1(a)に示す検査区域P0における画像信号と、図1(b)に示す各マスター区域M11〜MBBにおける画像記号とを、それぞれ比較する。すなわち、各区域内に、所定の画素サイズ、この実施の形態では1画素サイズの欠陥検査ウィンドウW,W'をそれぞれ設定し、この検査ウィンドウW,W'を位置的に対応させながら区域全域に亘り走査して、マスターパターンとオブジェクトパターンの欠陥検査ウィンドウW,W’内の各画素の階調差の絶対値を求める。
【0023】
図3は1画素未満単位の偏位画像信号を用いて「揺すらせ法」による比較を行った例を示す図であり、図3(a)〜(d)においては横軸を画素位置としており、図3(a)および(c)では縦軸を画像信号の階調とし、図3(b)および(d)ではそれぞれ縦軸を図3(a)および(c)の画像信号の階調差の絶対値としている。ただし、画素位置は実際には2次元的に分布しているが、ここでは説明の簡略化のために1次元で表している。
【0024】
図3(a)はオブジェクトパターンPとマスターパターンMとの間に1画素未満の位置ずれが生じている場合、より正確には0.4画素程度の位置ずれが生じている場合に両者を重ね合わせた様子を示している。ここでは欠陥検査ウィンドウW,W'として1画素サイズのものを用いているので、図3(a)において画素位置を表す横軸に沿ってそれらウィンドウW,W'を移動させつつ両パターンの階調差の絶対値を求めていくと図3(b)のようになる。図3(b)から分かるようにオブジェクトパターンに欠陥がないにもかかわらず両パターンに多くの階調差が生じていることが分かる。そして、図3(a)から明らかなように、このようなオブジェクトパターンPとマスターパターンMに対して、1画素を単位として両パターンを相対的に偏位させても、その場合には図3(a)の状態が最も両パターンが一致している状態となるので、図3(b)より階調差が少なくなることはない。
【0025】
そのため、この実施の形態においては補間による1画素未満単位の揺すらせを行うことによって、以下に示すように、この問題を克服しているのである。
【0026】
図3(c)は図3(a)における両パターンの位置関係に対してマスターパターンを0.4画素程度、図中右へ偏位させた補間を行った場合に両者を重ね合わせた様子を示している。そして、図3(c)における両パターンの階調の差の絶対値を表わす図3(d)から分かるように、両パターンの階調の差が図3(b)に比べて減少しており、このようなオブジェクトパターンPとマスターパターンMとの位置関係で両パターンが合致していることが分かる。
【0027】
そして、この実施の形態では以上のような1画素未満単位の幅を揺すらせた上記のマスター区域M11〜MBBのそれぞれと検査区域P0との各画素の階調差の絶対値である階調差絶対値を全ての位置関係(マスター区域M11〜MBB)の全ての画素に対して求め、全てのマスター区域M11〜MBBにおいて所定のしきい値(以下「判定しきい値」という。)以上である階調差絶対値を含む場合には検査区域P0には欠陥有りと判定し、1以上のマスター区域M11〜MBBにおいて全ての階調差絶対値が判定しきい値未満である場合には検査区域P0には欠陥無しと判定している。
【0028】
ただし、この判定の具体的方法としては第1および第2の実施の形態ではマスター区域M11〜MBBのそれぞれに対して、その区域内の全画素のうち、最大の階調差絶対値(以下「最大階調差」という。)を求め、全てのマスター区域M11〜MBBに対する最大階調差のうちの最小値が判定しきい値より小さければ、欠陥なしと判定し、判定しきい値以上であれば欠陥有りと判定する。
【0029】
最小の最大階調差が判定しきい値以上であるということは、全てのマスター区域において判定しきい値以上となる階調差絶対値を含むということであり、最小の最大階調差が判定値未満であるということは、少なくとも1のマスター区域において全ての階調差絶対値が判定しきい値未満であるということである。
【0030】
また、第3および第4の実施の形態では各マスター区域M11〜MBBの全画素について階調差絶対値を判定しきい値と比較し、全ての画素で判定しきい値未満であればその区域においてパターン一致という結果を保持し、少なくとも1つの画素で判定しきい値以上であればその区域においてパターン不一致という結果を保持し、全てのマスター区域M11〜MBBに対してパターン不一致の場合には検査区域P0に対して欠陥有りの判定を行い、マスター区域M11〜MBBの少なくとも1つに対してパターン一致であれば検査区域P0に対して欠陥無しの判定を行う。
【0031】
以上説明したこの実施の形態の方法によれば、オブジェクトパターンおよびマスターパターンの多値画像信号をもとに比較検査を行うため、量子化誤差が生じず、かつ1画素単位の小さな欠陥をも検出して高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0032】
以下、このような方法を用いた幾つかの実施の形態であるパターン欠陥検出装置およびそれを用いたパターン欠陥検出について説明していく。
【0033】
<2.第1の実施の形態>
<<2−1.装置構成>>
以下、図1の例に対応するパターン欠陥検出を行うように構成された回路構成をもつパターン欠陥検査装置について説明する。
【0034】
図4は第1の実施の形態のオブジェクトパターンとマスターパターンにおける検査エリアを説明するための図である。この検出装置においては、図4に示すように、オブジェクトパターンとマスターパターン内に、508×508画素サイズからなる検査エリアA11,A12…およびA'11,A'12…を設定し、各検査エリア毎に欠陥検出を行うように構成される。なお、各検査エリアは、オブジェクトパターンにおける検査区域P0、マスターパターンにおけるエリアM0(マスター区域M66)に相当する。
【0035】
図5にパターン欠陥検出装置の概略構成図を示す。同図に示すように、この装置は、プリント配線板等の検査物4を、所定範囲内の位置決め精度で保持可能とするXYテーブル5を有し、このXYテーブル5のX方向(主走査方向)への駆動がモータ6を含むX方向駆動部により行なわれるとともに、Y方向(副走査方向)への駆動がモータ7を含むY方向駆動部により行なわれる。
【0036】
XYテーブル5の上方にはCCDラインセンサ8が、X方向線上に所定間隔をあけて8台設置されている。(ただし、図5では、便宜上、1台のみ図示し、他は図示を省略した。)これらのCCDラインセンサ8は、それぞれX方向線上に画素を構成する受光素子を一列に2048個配列したものを用いる。これら8台のCCDラインセンサ8によるプリント配線板4の画像の読み取りは、CCDラインセンサ8でX方向にスキャンしながら、モータ7によりXYテーブル5をY方向へ移動させて、プリント配線板4をスキャン幅aで帯状に走査し、往路側の走査を行う。往路側の走査が終了すれば、モータ6によりXYテーブル5をX方向へ上記スキャン幅aよりも若干小さな幅だけ移動させ検査領域がオーバーラップするように移動させ、ついでXYテーブル5を−(マイナス)Y方向へ移動させて帰路側の走査を行う。これにより、プリント配線板4の全面領域が走査されて、画像の読み取りが行なわれることとなる。図4(a) は、1台のCCDラインセンサ8により、往路側の画像データを取込んで得られるオブジェクトパターンPを示したものである。
【0037】
CCDラインセンサ8により読み取られたアナログ画像信号は、バッファアンプ9により増幅された後、A/D変換部10によりディジタル画像信号に変換される。
【0038】
A/D変換部10の出力端子側には、切替回路13が接続されており、この切替回路13は、マスターパターン入力時には接点13a側に、また、オブジェクトパターン入力時には接点13b側にそれぞれ切換えられる。
【0039】
すなわち、マスターパターンの入力時、言い換えれば、XYテーブル5上に検査基準となるプリント配線板4が配されて、その画像が上記CCDラインセンサ8により読み取られたときは、A/D変換部10から時系列的に出力される多値画像信号を、接点13aを通してメモリ15に記憶させる。一方、オブジェクトパターンの入力時、言い換えればXYテーブル5上に検査対象となるプリント配線板4が配されて、その画像が上記CCDラインセンサ8により読み取られたときは、A/D変換部10から時系列的に出力される多値画像信号を、接点13bを通して欠陥検査部16の一方の入力端子へ入力させる。
【0040】
欠陥検査部16(その詳細は後述する)では、上記画像信号、すなわちオブジェクトデータと、メモリ15からタイミングを合せて呼び出されるマスターデータとに基いて、欠陥検査処理が行なわれる。なお、欠陥検査部16は遅延部16aと比較部16bとからなっている。
【0041】
さらに、パターン欠陥検出装置にはバスラインBLが設けられており、そのバスラインBLにはモータ6,7、A/D変換部10、切替回路13および欠陥検査部16内の比較部16bとともに、CPU17、モニター18および操作部19が電気的に接続されている。
【0042】
CPU17はモータ6,7、A/D変換部10、切替回路13および欠陥検査部16内の比較部16bを同期を取りながら制御する。
【0043】
モニター18はオペレータによる設定入力や欠陥検査結果等の表示を行う。
【0044】
操作部19はモニター18の表示を確認したオペレータが各種設定および指示入力を行うキーボード、マウス等の入力手段である。
【0045】
図6は、上記パターン欠陥検査装置の欠陥検査部16の比較部16bの概略回路構成を示す図である。欠陥検査部16には、検査物を走査して得られるオブジェクトパターンにおける検査区域P0の多値画像データ(オブジェクトデータOD)が、時系列的に入力される。同時に、オブジェクトデータODの入力に同期してメモリ15から呼び出されたマスターパターンにおけるエリアM0の多値画像データ(マスターデータMDa)が時系列的に入力される。
【0046】
入力されたオブジェクトデータODは、各比較検出ブロックB11〜B33へ入力される。この比較検出ブロックB11,B21,B31,B12,B22,B32,B13,B23,B33は、それぞれ、図1のマスター区域M11〜MBBのうち整数画素分ずつ互いにずれたマスター区域M11,M16,M1B,M61,M66,M6B,MB1,MB6,MBBに対応して設けられている。
【0047】
一方、欠陥検査部16に入力されたマスターデータMDaは、遅延部16a内のシフトレジスタSR1,SR2により1ラインずつ遅延され、比較検出ブロックB11〜B33の水平方向の1段ごとに1ラインずつずらしてそれぞれマスターデータMDa,MDb,MDcとして入力されるとともに、垂直方向の1段ごとに挿入した図示しない遅延回路により、垂直方向の1段ごとに1画素分ずつ遅延させて入力される。これにより、各比較検出ブロックBij(i=1〜3,j=1〜3)にそれぞれ与えられるマスターデータは、全て2次元的に1画素ずつ位置ずれしたものとなる。
【0048】
図7は、上記比較検出ブロックBij(i=1〜3,j=1〜3)の具体的回路構成を示す図である。各比較検出ブロックBijは、構成が全て同一であるので、ここでは一のブロックの回路のみを示している。
【0049】
比較検出ブロックBijには画像補間部Caと詳細比較ブロックCij(i=1〜5,j=1〜5)が設けられている。
【0050】
入力されたマスターデータMDに対して、画像補間部Caにおいて(1)式により主走査方向および副走査方向それぞれにx=0,0.2,0.4,0.6,0.8画素だけ偏位させた計25種類の補間画像信号が生成され、それぞれ詳細比較ブロックCijに送信される。なお、このうち主走査および副走査方向に0画素偏位させた画像は入力されたマスターデータMDそのままを出力するものである。
【0051】
図8は詳細比較ブロックCijの具体的回路構成を示す図である。
【0052】
詳細比較ブロックCijにオブジェクトデータODとマスターデータがMD入力されると、階調差算出回路Daはそれらの階調の差の絶対値を算出し、選択出力回路Dbに送信する。
【0053】
選択出力回路Dbでは後述する階調差の絶対値が入力される前に最大階調差保持回路Dcに保存されていた階調差の絶対値の最大値が予め読み出されており、両者の比較が行われる。そして、所定値より大きいもののみ出力される。
【0054】
最大階調差保持回路Dcは選択出力回路Dbから出力された値を順次最大値として保持しておき、最終的に得られたその詳細比較ブロックCijにおける階調差の絶対値の最大値である最大階調差を出力する。
【0055】
このようにして、図7に示す各詳細比較ブロックCijによって出力された最大階調差は最小差選択回路Cbに集められ、最小差選択回路Cbはそのうちの最小値である最小最大階調差候補を求めて出力する。
【0056】
このようにして、図6に示す各比較検出ブロックBijから出力された最小最大階調差候補は最小差決定回路Baに集められ、それら最小最大階調差候補のうちの最小の値である最小最大階調差が求められ、さらに、欠陥判定回路Bbに送信される。
【0057】
そして、欠陥判定回路Bbは最小最大階調差と判定しきい値とを比較し、判定しきい値より小さければ検査区域P0には欠陥なしと判定し、逆に判定しきい値以上であれば欠陥有りと判定して、それらいずれかの結果を検査結果信号として出力する。
【0058】
<<2−2.処理手順>>
つぎに、以上説明したパターン欠陥検出装置による欠陥検出処理の手順を、それを示すフローチャートである図9を用いて説明する。
【0059】
まず、マスターパターンとなる画像の取り込みを開始する(ステップS1)。以下、CCDラインセンサ8により画像を読み取り、得られたアナログ画像信号をA/D変換部10によりディジタル画像信号に変換していく。
【0060】
つぎに、マスターパターン入力モードかどうかを判定し(ステップS2)、マスターパターン入力モードであればステップS3に進み、入力されたマスターデータをメモリ15に保存していく(ステップS3)。そして、オブジェクトパターン入力が終了した段階で比較検査を行う(ステップS4)。
【0061】
図10は図9のステップS4の比較検査処理手順を詳細に説明するフローチャートである。以下、図10を用いてステップS4の処理をより詳細に説明する。
【0062】
まず、画像を所定サイズのブロックに分割する(図10:ステップS41)。
【0063】
つぎに、全てのブロックについて以下の処理が終了したかどうかを判定し(図12:ステップS42)、終了していればステップS4の比較検査処理を終了し、以下の処理が終了していなければステップS43に進む。
【0064】
つぎに、指定されたブロックに相当するオブジェクトパターンの検査区域P0のオブジェクトデータと、それに対してズレ量を見込んだマスターデータを切り出して読み込む(図10:ステップS43)。
【0065】
つぎに、揺すらせ処理を行い、図1に示す全ての位置関係において検査(比較)を実行する(図10:ステップS44)。
【0066】
図11は図10のステップS44の揺すらせ処理を詳細に説明するフローチャートである。
【0067】
まず、補間により偏位したマスター区域M11〜MBBのマスターデータを得る(図11:ステップS441)。
【0068】
第1の実施の形態ではマスターパターンに補間を行うものとしている。図12はオブジェクトパターンに対して補間した場合の欠陥検出誤差の発生の様子を説明するための図である。
【0069】
図12(a)のようなマスターパターンに対して、図12(b)のような欠陥d0があるオブジェクトパターンの欠陥検査を行う場合を考える。すなわち、被検査物におけるオブジェクトパターンには微少な1画素程度の欠陥がある場合が多い。このようなオブジェクトパターンに対して前述のような補間により1画素未満単位で偏位させたものを表したのが図12(c)である。図12(c)は左から順に0.2、0.6、0.8画像偏位したオブジェクトパターンを表している。図示のように図12(b)では欠陥d0は判定しきい値より大きいものであるため、本来なら欠陥有りの検査結果を得るべきところであるが、図12(c)の各補間画像では補間の結果、欠陥d1,d2,d3のいずれも判定しきい値を越えていないので欠陥として認識されず、検査結果は「欠陥無し」になってしまう。
【0070】
このように、オブジェクトデータに対して補間して偏位させると1画素程度の欠陥を見落とす可能性が大きくなる。これに対して、マスターパターンには1画素単位で変化するパターンは少ないため、マスターパターンに対して補間すれば上記のような欠陥の見落としは生じ難いものと思われる。そのため第1の実施の形態の装置ではマスターパターンに対して補間して偏位した画像を得るものとしている。これにより、上記のような欠陥の見落としの発生を抑え、より高精度の欠陥検出を行うことができる。
【0071】
つぎに、全てのマスター区域M11〜MBBのマスターデータについて検査が終了したかどうかを判定し(図11:ステップS442)、終了していれば、全ての検査結果により得られた最大階調差の中での最小値である最小最大階調差を求め(図11:ステップS443)、逆に終了していなければ、次のマスター区域M11〜MBBのマスターデータと検査区域P0のオブジェクトデータとの比較を行う(図11:ステップS444)。
【0072】
ここで、ステップS444の比較とは画素ごとに階調差の絶対値を算出することであり、そのうちの最大階調差を保存する(図11:ステップS447)。
【0073】
図10に戻り、つぎに、ステップS443(図11)で求められた最小最大階調差が判定しきい値以上であるか否かを判定し(図10:ステップS45)、YESであれば指定されたブロックの検査結果を「欠陥有り」とし(図10:ステップS46)、NOであれば検査結果を「欠陥無し」とする(図10:ステップS47)。
【0074】
全てのブロックに対して上記ステップが行われると、ステップS4の処理が終了する。
【0075】
図9に戻って、つぎに、検査結果が「欠陥有り」か「欠陥無し」かを判断し(ステップS5)、検査結果が「欠陥無し」(全てのブロックにおいて欠陥無し)と判定された場合にはステップS1に戻り、「欠陥有り」(何れかのブロックにおいて欠陥有り)と判定された場合にはステップS6に進む。
【0076】
つぎに、検査結果に応じて欠陥部分の画像をモニター18に表示し、オペレータがそれを確認する(ステップS6)。そして、オペレータはそれが欠陥であるかどうか等を確認して対処する。
【0077】
つぎに、全ての被検査物(オブジェクトパターン)に対して検査が終了したかどうかを判定し(ステップS7)、終了していなければステップS1に戻り、終了していれば欠陥検査を終了する。
【0078】
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、オブジェクトパターンおよびマスターパターンのそれぞれの多値画像信号同士を比較して欠陥検出を行なうため、画像信号の2値化を行う必要がなく、したがって量子化誤差を含まないので、量子化誤差を欠陥として検出することなく、かつ1画素程度の欠陥を検出することができるため、高精度な欠陥検出を行うことができる。また、「揺すらせ法」により欠陥を検出するので被検査物の正確な位置合わせを行うことなく、高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0079】
また、マスターパターンの多値画像データに対して補間して1画素のサイズより小さい幅の「揺すらせ法」を行うことができるので、正確な位置合わせを行うことなく、さらに高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0080】
また、2次元の直交軸のそれぞれの方向について補間を行ったマスターパターンを用いて検査するので、2次元的な位置ずれがある場合にも、正確な位置合わせを行うことなく確実に欠陥を検出することができる。
【0081】
また、マスターパターンに対して補間するので、オブジェクトパターンを補間する場合に比べて、オブジェクトパターンに1画素程度の欠陥が生じている場合にも誤検出を抑えて高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0082】
さらに、各マスター区域M11〜MBBにおいて、最大階調差を保持するため、判定しきい値の設定を変化させることによって、検査精度の変更を容易に行えるので、メンテナンス性の良い装置とすることができる。
【0083】
<3.第2の実施の形態>
第1の実施の形態のパターン欠陥検査装置では1画素サイズのウィンドウを用いるものであったが、第2の実施の形態のパターン欠陥検査装置はウィンドウを2×2画素のものを用いるものである。そのため、第2の実施の形態の装置では欠陥検査部16における比較部16bの各比較検出ブロックBijの詳細比較ブロックCijのそれぞれの構成が異なるものとなっている。また、図5の欠陥検査部16の遅延部16aにおいてオブジェクトデータODをそのままオブジェクトデータOD1とするとともに、図示しない遅延回路によりそれを1ライン分遅延させてオブジェクトデータOD2として、それぞれ比較部16bに入力する構成となっている。なお、その他の構成は第1の実施の形態の装置と同様である。
【0084】
図13は第2の実施の形態における詳細比較ブロックCijの具体的回路構成を示す図である。以下、図13並びに図6および図7を用いて第2の実施の形態の装置によるパターン欠陥検出について説明する。
【0085】
詳細比較ブロックCijにオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1が入力されると、階調差算出回路Da1はそれらの階調差の絶対値を算出し、加算回路Deに送信するとともに、ラッチ回路Dd1にその値をラッチさせる。
【0086】
次のオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1が階調差算出回路Da1に入力されたときも、同じく両データの階調差の絶対値を算出し、加算回路Deに送信するとともに、ラッチ回路Dd1にラッチさせる。このとき、それまでラッチ回路Dd1 にラッチされていた前の画素のデータは、加算回路Deに出力される。これにより、主走査方向に連続する2画素分のオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1の階調差の絶対値が加算回路Deに入力されたことになる。
【0087】
同様に、上記オブジェクトデータOD1とマスターデータMD1に対してそれぞれ1ライン分遅延を受けたオブジェクトデータOD2とマスターデータMD2が順次階調差算出回路Da2に入力され、それらの階調差の絶対値が加算回路Deに送信されるとともに、ラッチされていたオブジェクトデータOD2およびマスタデータMD2の階調差の絶対値が加算回路Deに送信される。
【0088】
以上のようにして2×2画素のウィンドウに相当する両データの階調差の絶対値が加算回路Deに入力され、加算回路Deではこれらの和を算出して選択出力回路Dbに送信する。
【0089】
選択出力回路Dbでは階調差の絶対値の和が入力されると、最大階調差保持回路Dcに保存されていた階調差の絶対値の和の最大値を読み出して、両者の比較を行う。そして、小さくない方のデータを最大階調差保持回路Dcに送出する。このようにして、最大階調差保持回路Dcは選択出力回路Dbから出力された値を順次最大値として保持しておき、最終的に得られたその詳細比較ブロックCijにおける各ウィンドウ内での階調差の絶対値の和の最大値である最大階調差を出力する。
【0090】
以上においてシフトレジスタの中のデータが右へシフトされることは、図1に示す検査ウィンドウW,W'が右へ走査されていくことを意味し、したがって、当該詳細比較ブロックCijに入力されるパターン全域の走査の終了時に出力される最大階調差は、図1において、それに対応するオブジェクトパターンとマスターパターンとの位置関係において得られた最大階調差となり、これがすべての詳細比較ブロックCijから出力されて、最小差選択回路Cb(図9参照)に集められ、そこで最小最大階調差候補が出力され、さらにはそれがすべての比較検出ブロックBij(図6参照)から出力されて最小差決定回路Baに集められ、そこでそのうちの最小のものである最小最大階調差が求められる。そして、得られた最小最大階調差は欠陥判定回路Bbに送信され、そこで判定しきい値と比較されて第1の実施の形態と同様にして欠陥の検出が行われる。これにより、図1に示す検査区域P0とマスター区域M11〜MBBのすべてとの比較処理を行ったことになる。そして、このような判定をすべての被検査画像の全ブロックに対して行うことで被検査物全体の欠陥検査を行うのである。
【0091】
このような構成によりこの装置ではウィンドウサイズを2×2画素として欠陥検出を行っている。ところで、図12(c)の欠陥d1〜d3のような1画素単位ではその階調差がしきい値を越えない複数画素サイズの欠陥がオブジェクトパターンに存在する場合がある。これは、アナログ画像信号をデジタル化した場合に画素の境界に欠陥の中心が位置していた場合に生じやすい。このような場合に第1の実施の形態の装置ではウィンドウを1画素のものとしていたので、このような欠陥d1〜d3は検出できないことになるが、第2の実施の形態ではウィンドウサイズを2×2画素とし、ウィンドウ内の各画素におけるオブジェクトデータとマスターデータとの階調値の差の絶対値の和をとって、それを判定しきい値と比較して欠陥を検出しているのでこのような欠陥d1〜d3も検出することができる。
【0092】
また、このような効果のほか第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態における「1画素程度の欠陥を検出することができる」という効果以外の効果を得ることができる。
【0093】
<4.第3の実施の形態>
第1の実施の形態の装置は階調差の絶対値の最大値を各ブロックCijで求め、そのうちの最小値である最小最大階調差を判定しきい値と比較することによって欠陥を検出するものとしたが、第3の実施の形態では各比較検出ブロックBijにおいて階調差の絶対値を判定しきい値と比較して得られた結果を保持し、それらを集めて論理積演算することにより欠陥検出結果を得るものである。そのため、第3の実施の形態の装置では欠陥検査部16における比較部16bの構成が異なるものとなっている。なお、その他の構成は第1の実施の形態の装置と同様であり、ウィンドウも1画素サイズである。以下、第3の実施の形態の装置における比較部16bの構成およびそれを用いた欠陥検出処理について説明する。
【0094】
図14は第3の実施の形態であるパターン欠陥検査装置の欠陥検査部16の比較部16bの概略回路構成を示す図であり、図15は図14の比較部16bの比較検出ブロックBij(i=1〜3,j=1〜3)の具体的回路構成を示す図であり、さらに、図16は図15における詳細比較ブロックCijの具体的回路構成を示す図である。
【0095】
図16に示すように詳細比較ブロックCijは入力されたマスタデータMDおよびオブジェクトデータODの階調差の絶対値を求め判定回路Dfに送信する。
【0096】
判定回路Dfは送信された信号を判定しきい値と比較し、判定しきい値未満ならそのオブジェクトデータODとマスタデータMDとが一致したとして「0」を、判定しきい値以上であれば両データが不一致であるとして「1」を結果信号としてORゲートDgに送信する。
【0097】
ORゲートDgには判定回路Dfからの結果信号とともに結果保持回路Dhに保持されていたそれまでの結果信号が入力され、それら結果信号の論理和演算を行い、その出力は結果保持回路Dhに保持される。結果保持回路Dhは、一度「1」の結果信号が入力されると、検査対象となっているブロックについての検査(比較)が終了するまで、その状態を保持する。
【0098】
図15において各詳細比較ブロックCijより得られた上記結果信号はANDゲートCcに集められて論理積演算が行われ、その結果信号がANDゲートBc(図14)に出力される。
【0099】
図14において各比較検出ブロックBijから出力された上記結果信号はANDゲートBcに集められて論理積演算が行われ、その結果が最終的な検査結果信号として出力される。
【0100】
これにより、図1に示す検査区域P0とマスターパターン区域M11〜MBBのすべてとの比較処理により得られた結果信号の論理積演算を行ったことになるので、検査区域P0とマスター区域M11〜MBBのうちのいずれかとの比較で、両パターンが一致している(結果信号「0」)と判定されれば、検査結果信号も「0」となり、検査区域P0には欠陥無しと判定することになり、逆に両区域のすべての比較において両パターンが不一致(結果信号「1」)と判定されれば、検査結果信号も「1」となり、検査区域P0には欠陥有りと判定することになる。そして、このような判定をすべての被検査画像の全てのブロックに対して行うことで被検査物全体の欠陥検査を行うのである。
【0101】
以上、説明したように第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態における「メンテナンス性の良い装置とすることができる」という効果以外の効果を得ることができるのに加えて、1ビットの結果信号のみをマスター区域M11〜MBBのそれぞれに対して保持するため、保持回路の容量が少なくて済む。
【0102】
<5.第4の実施の形態>
第3の実施の形態のパターン欠陥検査装置では1画素サイズのウィンドウを用い、かつ、各詳細比較ブロックCijが結果信号のみ出力するものであったが、第4の実施の形態のパターン欠陥検査装置はウィンドウを2×2画素のものを用い、かつ各詳細比較ブロックCijが結果信号のみ出力するものである。そのため、第4の実施の形態の装置では欠陥検査部16の遅延部16aにおける比較部16bの各比較検出ブロックBijの各詳細比較ブロックCijの構成が異なるものとなっている。なお、その他の構成は第3の実施の形態の装置と同様である。
【0103】
図17は第4の実施の形態における詳細比較ブロックCijの具体的回路構成を示す図である。以下、図17(並びに図14および図15)を用いて第4の実施の形態の装置における回路構成およびその装置によるパターン欠陥検出について説明する。
【0104】
詳細比較ブロックCijにオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1が入力されると、階調差算出回路Da1はそれらの階調差の絶対値を算出し、判定回路Df1に送信する。
【0105】
判定回路Df1では得られた階調差の絶対値と判定しきい値とを比較し、判定しきい値未満なら一致信号「0」を、判定しきい値以上であれば不一致信号「1」を結果信号としてラッチ回路Dd1にラッチさせるとともに、その結果信号を直接ANDゲートDkに送信する。
【0106】
つぎのオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1との比較による結果信号がラッチ回路Dd1に入力されたときも、同じく両データによる結果信号を求めてANDゲートDkに送信するとともに、ラッチ回路Dd1にラッチさせる。このとき、それまでラッチ回路Dd1 にラッチされていた前の画素の結果信号は、ANDゲートDkに出力される。これにより、主走査方向に連続する2画素分のオブジェクトデータOD1とマスターデータMD1を比較した結果信号がANDゲートDkに入力されたことになる。
【0107】
同様に、上記オブジェクトデータOD1とマスターデータMD1に対してそれぞれ1ライン分遅延を受けたオブジェクトデータOD2とマスターデータMD2が順次階調差算出回路Da2に入力され、それらの階調差の絶対値が判定回路Df2に送信される。そして判定回路Df2により得られた上記と同様の結果信号は、その一部が直接ANDゲートDkに送信されるとともに、その他はラッチ回路Dd2にラッチされ、それとともに、ラッチ回路Dd2にラッチされていた前の画素の結果信号はANDゲートDkに送信される。
【0108】
以上のようにして2×2画素のウィンドウに相当する両データの各画素についての結果信号はANDゲートDkに入力されて論理積演算を受け、その演算結果を表す結果信号が保持回路Djに出力される。保持回路Djは、一度「1」の結果信号が入力されると、検査対象となっているブロックについての検査が終了するまで、その状態を保持する。
【0109】
以上により、図1に示す検査ウィンドウW,W'が右へ走査されながら結果信号が出力されることになる。したがって、当該詳細比較ブロックCijに入力されるパターン全域の走査の終了時に出力される結果信号は、図1において、それに対応するオブジェクトパターンとマスターパターンとの位置関係において得られた結果信号となり、これがすべての詳細比較ブロックCijから出力されて、ANDゲートCc(図15参照)に集められて論理積演算が行われ、さらにはそれがすべての比較検出ブロックBij(図14参照)から出力されてANDゲートBcに集められ、そこでさらに論理積演算を施されて最終的な検査結果信号が出力される。
【0110】
これにより、図1に示す検査区域P0とマスター区域M11〜MBBのすべてとの比較処理を行ったことになる。そして、このような判定をすべての被検査画像の全ブロックに対して行うことで被検査物全体の欠陥検査を行うのである。
【0111】
以上説明したように、第4の実施の形態によれば、第2の実施の形態における「メンテナンス性の良い装置とすることができる」という効果以外の効果を得ることができる。
【0112】
<6.変形例>
上記第1〜第4の実施の形態においてパターン欠陥検出装置およびそれによるパターン欠陥検出処理の一例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【0113】
また、上記第1および第3の実施の形態では、ウィンドウを1画素サイズのものとし、第2および第4の実施の形態ではウィンドウを2×2画素のものとしたが、3×3画素以上の大きさのものとしてもよく、さらにはその形状も2×3画素のように正方形でなくともよい。また、第1および第2の実施の形態の回路構成をいずれも備えるものとして、操作部19を通じてウィンドウを1画素のものと2×2画素のものとを切替えられるものとしてもよい。
【0114】
また、上記第1〜第4の実施の形態では欠陥検査部16内の回路によりパターン欠陥検出処理を行うものとしたが、CPU、メモリ等を設けてソフトウェア的に行うものとしてもよい。
【0115】
また、第1〜第4の実施の形態では、0.2画素単位で偏位させたマスター区域M11〜MBBにより「揺すらせ法」による比較検査を行うものとしたが、0.1画素単位等の0画素以上からの揺すらせの単位のものとしてもよい。
【0116】
さらに、第1ないし第4の実施の形態ではマスターパターンの補間を線形補間により行うものとしたが、多項式補間、スプライン補間等、補間方法は任意である。
【0117】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1および請求項2ないし請求項6の発明によれば、オブジェクトパターンおよびマスターパターンのそれぞれの多値画像信号同士を比較して欠陥検出を行なうため、画像信号の2値化を行う必要がなく、したがって量子化誤差を欠陥として検出することなく、かつ1画素程度の欠陥を検出することができるため、高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0118】
また、マスターパターンの拡張区域にわたって2次元的に1画素のサイズより小さい単位量づつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域の多値画像信号と、オブジェクトパターンの検査区域の多値画像信号とを、前記複数のマスター区域毎にそれぞれ比較して欠陥検出を行うため、被検査物の正確な位置合わせを行うことなく、高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0119】
また、とくに、請求項3の発明によれば、マスターパターンの多値画像信号に対して補間することにより、1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域の多値画像信号を得て、それらとオブジェクトパターンの検査区域内の多値画像信号と比較するので、正確な位置合わせを行うことなく、さらに高精度な欠陥検出を行うことができる。
【0120】
また、とくに、請求項4の発明によれば、2次元の直交軸のそれぞれの方向について補間を行って得られた複数のマスターパターン区域の多値画像信号を用いて検査するので、2次元的な位置ずれがある場合にも、正確な位置合わせを行うことなく確実に欠陥を検出することができる。
【0121】
また、とくに、請求項5の発明によれば、階調差の絶対値のうちの最大値を複数のマスター区域のそれぞれに対して求めて保持し、それら最大値のうちの最小値を選択し、その最小値としきい値とを比較して欠陥検出するので、しきい値の設定を変化させることによって、検査精度の変更を容易に行えるので、メンテナンス性の良い装置とすることができる。
【0122】
また、とくに、請求項6の発明によれば、複数のマスター区域のそれぞれに対する比較結果を保持して、保持された比較結果をもとに欠陥検出を行うので、記憶容量が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るパターン欠陥検出の「揺すらせ法」をイメージ的に示した図である。
【図2】実施の形態における1画素未満単位で偏位した多値画像信号の概念を説明するための図である。
【図3】1画素未満単位の偏位画像信号を用いてパターンマッチングを行った例を示す図である。
【図4】第1の実施の形態のオブジェクトパターンとマスターパターンにおける検査エリアを説明する図である。
【図5】第1の実施の形態のパターン欠陥検出装置の概略構成を示す図である。
【図6】第1の実施の形態のパターン欠陥検出装置における比較部の概略回路構成を示す図である。
【図7】第1の実施の形態における比較検出ブロックの具体的回路図である。
【図8】第1の実施の形態における詳細比較ブロックの具体的回路構成を示す図である。
【図9】第1の実施の形態における欠陥検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図10】図9の比較検査処理手順を詳細に説明するフローチャートである。
【図11】図10のパターンマッチング処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図12】オブジェクトパターンを補間した場合の検出誤差の発生を説明するための図である。
【図13】第2の実施の形態における詳細比較ブロックの具体的回路構成を示す図である。
【図14】第3の実施の形態のパターン欠陥検査装置の欠陥検査部の比較部の概略回路構成を示す図である。
【図15】図14の比較部の比較検出ブロックの具体的回路構成を示す図である。
【図16】図15における詳細比較ブロックの具体的回路構成を示す図である。
【図17】第4の実施の形態における詳細比較ブロックの具体的回路構成を示す図である。
【図18】従来のパターンマッチング法によるパターン欠陥検査の処理概要を説明するための図である。
【符号の説明】
8 CCDラインセンサ(入力する手段)
15 メモリ
16 欠陥検査部
16a 遅延部(抽出手段)
16b 比較部
B11〜B33 比較検出ブロック(Ba,Bbと併せて比較手段)
Ba 最小差決定回路
Bb 欠陥判定回路
C11〜C55 詳細比較ブロック
Ca 画像補間部
Cb 最小差選択回路
Da,Da1,Da2 階調差算出回路
Db 選択出力回路
Dc 最大階調差保持回路
De 加算回路
Df,Df1,Df2 判定回路
Dh 結果保持回路
M11〜MBB マスター区域
P0 検査区域
W,W’ 欠陥検査ウィンドウ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern defect detection method and a pattern defect detection apparatus for performing defect detection by comparing a pattern such as a printed wiring board, an IC mask pattern, and a lead frame with a master pattern for each area of a predetermined size.
[0002]
[Prior art]
FIG. 18 is a diagram for explaining an outline of processing for pattern defect inspection by a conventional comparison method.
[0003]
Conventionally, a defect inspection method called a comparison method is known as a method for inspecting a pattern defect such as a printed wiring board. In this method, an object pattern that is a pattern to be inspected and a master pattern that is a reference pattern are overlaid and compared. At that time, these object patterns and master patterns are given as multi-value image data with gradation by first A / D converting image data obtained by an image sensor such as a CCD. Then, after binarizing each of the object pattern and master pattern as such multi-valued image data with a predetermined threshold value to obtain binary image data, they are superimposed, and a portion where both images are different from each other is defective. It was detected as D.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when binarizing a multi-valued image as shown in FIG. 18, the quantization error of one pixel or less is present at the edge of the pattern in the binary image data as shown in FIG. Q may occur. However, since these are not inherently defects, it is not desirable to detect them as defects. Therefore, conventionally, the quantization error Q is not determined as a defect by setting the window to a size of one pixel or more such as 2 × 2 pixels or 3 × 3 pixels as the minimum unit of defect detection.
[0005]
However, this method has a problem that a defect of about one pixel cannot be detected.
[0006]
The present invention is intended to overcome the above-described problems in the prior art, and provides a pattern defect detection method and a pattern defect detection apparatus capable of performing highly accurate defect detection without detecting a quantization error as a defect. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method according to
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pattern defect detection apparatus for performing defect detection by comparing a two-dimensional object pattern with a two-dimensional master pattern for each area of a predetermined size. Means for inputting a multi-value image signal; means for storing a multi-value image signal of a master pattern; a multi-value image signal in an inspection area of an object pattern; and an area of a master pattern to be positioned corresponding to the inspection area. Two-dimensionally over the extended area around the required number of pixels as the centerSmaller than the size of one pixelExtracting means for extracting multi-value image signals in a plurality of master areas, each of which is displaced by a predetermined amount by a unit amount, multi-value image signals in a plurality of master areas, and multi-value image signals in an inspection area inputWhenInspecting means, wherein the inspecting means comprises a plurality of master areas.For all pixels,Find the absolute value of the gradation difference, which is the absolute value of the gradation difference of the multilevel image signal, for each corresponding pixel in the inspection area.Calculated by the tone difference calculating means and the tone difference calculating means.Compare the absolute value of the gradation difference with a predetermined threshold,A result judging means for judging the presence or absence of defects in the inspection area.It is characterized by being.
[0009]
An apparatus according to
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pattern defect detecting apparatus according to the third aspect, wherein the interpolation is performed for each direction of a two-dimensional orthogonal axis.
[0011]
An apparatus according to
[0012]
An apparatus according to
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
<1. Principle of Embodiment>
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a “shaking method” in the pattern defect detection method according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, the object pattern inspection area P0 is centered on the area M0 of the master pattern that corresponds to the position, and the area (area) is expanded to the area around the required number of pixels. Set a plurality of master areas that are displaced by a predetermined amount by / 5 (0.2) pixels.(Defect detection is performed by comparing the M11 to MBB suffixes in hexadecimal) and the inspection area P0. In this case, the setting range of the extended area is a range that can absorb the displacement error due to the displacement or distortion of the inspection object. In FIG. 1, the area M0 (= master area M66) is centered on the top, bottom, left, and right. A case where the position is shifted by one pixel is illustrated.
[0015]
However, the multi-value image signal of the base master pattern is a pixel unit. On the other hand, this embodiment is different in that a multi-value image signal that is displaced (shaken) in units of less than one pixel by interpolation is generated.
[0016]
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of a multi-value image signal displaced in units of less than one pixel in this embodiment. As shown in FIG. 2, in this embodiment, generation of an image of a master pattern in a state in which 0.2 pixels are displaced will be described as an example.
[0017]
In this embodiment, in order to obtain a deviation image signal in units of less than one pixel, such a deviation image signal is obtained by using linear interpolation based on a gradation signal of an adjacent pixel.
[0018]
Hereinafter, the image signal (gradation value) at the pixel position i of the master pattern as a base is represented as Gi, and the image signal (gradation value) corresponding to the pixel i displaced in units of less than one pixel is represented as Hi. At this time, the formula for obtaining Hi is as follows.
[0019]
Hi = INT {Gi-1 · (1-x) + Gi · x} (1)
However, x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8
For example, when the gradation values of adjacent pixels are Gi-1 = 100 and Gi = 60 and x = 0.2, Hi = 92 from the above equation.
[0020]
In this embodiment, an image signal of a master pattern in which x = 0 or 1 is required to perform ± 1 pixel shaking, but for these, an image signal at a pixel position i or a pixel position adjacent thereto is used. Interpolation is not necessary because it can be used as it is. Further, equation (1) is an equation for one-dimensional deviation as the pixel position, but this is performed two-dimensionally. That is, an interpolated image is generated using equation (1) for each of the main scanning direction and the sub-scanning direction.
[0021]
In this way, by setting a plurality of master areas M11 to MBB displaced in units of less than one pixel, even if the inspection object is displaced by less than one pixel, the master corresponding to the inspection area P0 in position. The pattern will be present in any one of the master areas M11 to MBB. In the example of FIG. 1A, it is assumed that the object pattern P corresponding to the inspection area is shifted by 0.8 pixel in the upward direction and 0.8 pixel in the left direction with respect to the reference position. The master pattern that exactly matches the area P0 is not the master area M66 that should originally match at this position, but the master pattern at a position shifted by 0.8 pixels downward from the master area M66 and 0.8 pixels rightward. Zone MAA.
[0022]
After setting such a master area group, the image signal in the inspection area P0 shown in FIG. 1A and the image symbols in the master areas M11 to MBB shown in FIG. Compare each. That is, defect inspection windows W and W ′ having a predetermined pixel size, in this embodiment, one pixel size are set in each area, and the inspection windows W and W ′ are positioned in correspondence with each other over the entire area. Scanning is performed to obtain the absolute value of the gradation difference of each pixel in the defect inspection windows W and W ′ of the master pattern and the object pattern.
[0023]
FIG. 3 is a diagram showing an example of comparison by the “shaking method” using a displacement image signal in units of less than one pixel. In FIGS. 3A to 3D, the horizontal axis is the pixel position. 3 (a) and (c), the vertical axis represents the gradation of the image signal, and in FIGS. 3 (b) and (d), the vertical axis represents the gradation of the image signal in FIGS. 3 (a) and (c). The absolute value of the difference is used. However, although the pixel positions are actually distributed two-dimensionally, they are represented here one-dimensionally for the sake of simplicity.
[0024]
FIG. 3A shows a case where a positional deviation of less than one pixel occurs between the object pattern P and the master pattern M, or more precisely when a positional deviation of about 0.4 pixels occurs. Shown together. Here, since the defect inspection windows W and W ′ having the size of one pixel are used, the floors of both patterns are moved while moving the windows W and W ′ along the horizontal axis representing the pixel position in FIG. FIG. 3B shows the absolute value of the difference. As can be seen from FIG. 3B, it can be seen that there are many gradation differences between the two patterns even though there is no defect in the object pattern. As is clear from FIG. 3A, even if both patterns are relatively displaced in units of one pixel with respect to such an object pattern P and master pattern M, in that case, FIG. Since the state of (a) is the state in which both patterns are the same, the gradation difference is not reduced as compared with FIG.
[0025]
For this reason, in this embodiment, the problem is overcome as shown below by performing the swing of less than one pixel by interpolation.
[0026]
FIG. 3C shows a state where the master pattern is overlapped when interpolation is performed by shifting the master pattern to the right in the figure by about 0.4 pixels with respect to the positional relationship of both patterns in FIG. Show. As can be seen from FIG. 3 (d) showing the absolute value of the difference between the gradations of both patterns in FIG. 3 (c), the difference in the gradation of both patterns is reduced compared to FIG. 3 (b). It can be seen that the two patterns match in the positional relationship between the object pattern P and the master pattern M.
[0027]
In this embodiment, the gradation difference, which is the absolute value of the gradation difference between each of the master areas M11 to MBB and the inspection area P0, in which the width of the unit of less than one pixel is shaken as described above. Absolute values are obtained for all pixels in all positional relationships (master areas M11 to MBB), and are equal to or greater than a predetermined threshold value (hereinafter referred to as “determination threshold value”) in all master areas M11 to MBB. If the absolute value of gradation difference is included, it is determined that there is a defect in the inspection area P0, and if all absolute values of gradation difference are less than the determination threshold value in one or more master areas M11 to MBB, the inspection area. It is determined that there is no defect at P0.
[0028]
However, as a specific method of this determination, in each of the first and second embodiments, for each of the master areas M11 to MBB, the maximum gradation difference absolute value (hereinafter, “ If the minimum value among the maximum gradation differences for all the master areas M11 to MBB is smaller than the determination threshold value, it is determined that there is no defect, and if it is equal to or greater than the determination threshold value. It is determined that there is a defect.
[0029]
That the minimum maximum gradation difference is equal to or greater than the determination threshold includes the absolute value of the gradation difference that is equal to or greater than the determination threshold in all master areas, and the minimum maximum gradation difference is determined. Being less than a value means that all the gradation difference absolute values are less than the determination threshold in at least one master area.
[0030]
In the third and fourth embodiments, the gradation difference absolute value is compared with the determination threshold value for all the pixels in each of the master areas M11 to MBB. If at least one pixel is equal to or greater than the judgment threshold value, the pattern mismatch result is held in that area. If all the master areas M11 to MBB do not match, an inspection is performed. The area P0 is determined to be defective, and if there is a pattern match to at least one of the master areas M11 to MBB, the inspection area P0 is determined to be free of defects.
[0031]
According to the method of this embodiment described above, since the comparison inspection is performed based on the multi-value image signal of the object pattern and the master pattern, a quantization error does not occur and even a small defect of one pixel unit is detected. Thus, highly accurate defect detection can be performed.
[0032]
Hereinafter, a pattern defect detection apparatus and a pattern defect detection using the pattern defect detection apparatus according to some embodiments using such a method will be described.
[0033]
<2. First Embodiment>
<< 2-1. Device configuration >>
Hereinafter, a pattern defect inspection apparatus having a circuit configuration configured to perform pattern defect detection corresponding to the example of FIG. 1 will be described.
[0034]
FIG. 4 is a diagram for explaining inspection areas in the object pattern and the master pattern according to the first embodiment. In this detection apparatus, as shown in FIG. 4, inspection areas A11, A12... And A′11, A′12... Having a size of 508 × 508 pixels are set in the object pattern and the master pattern. It is configured to perform defect detection every time. Each inspection area corresponds to an inspection area P0 in the object pattern and an area M0 (master area M66) in the master pattern.
[0035]
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the pattern defect detection apparatus. As shown in the figure, this apparatus has an XY table 5 that can hold an inspection object 4 such as a printed wiring board with positioning accuracy within a predetermined range, and the X direction (main scanning direction) of the XY table 5. ) Is driven by the X direction drive unit including the
[0036]
Above the XY table 5, eight
[0037]
The analog image signal read by the
[0038]
A switching
[0039]
That is, when the master pattern is input, in other words, when the printed wiring board 4 serving as the inspection reference is arranged on the XY table 5 and the image is read by the
[0040]
In the defect inspection section 16 (details will be described later), defect inspection processing is performed based on the image signal, that is, object data, and master data that is called from the
[0041]
Further, the pattern defect detection apparatus is provided with a bus line BL, and the bus line BL includes
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
FIG. 6 is a diagram showing a schematic circuit configuration of the
[0046]
The input object data OD is input to the comparison detection blocks B11 to B33. The comparison detection blocks B11, B21, B31, B12, B22, B32, B13, B23, B33 are respectively master areas M11, M16, M1B, which are shifted from each other by an integer number of pixels in the master areas M11 to MBB in FIG. M61, M66, M6B, MB1, MB6, and MBB are provided.
[0047]
On the other hand, the master data MDa input to the
[0048]
FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit configuration of the comparison detection block Bij (i = 1 to 3, j = 1 to 3). Since each comparison detection block Bij has the same configuration, only the circuit of one block is shown here.
[0049]
The comparison detection block Bij is provided with an image interpolation unit Ca and a detailed comparison block Cij (i = 1 to 5, j = 1 to 5).
[0050]
For the input master data MD, only x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 pixels in the main scanning direction and the sub-scanning direction according to the expression (1) in the image interpolation unit Ca. A total of 25 types of displaced interpolated image signals are generated and transmitted to the detailed comparison block Cij. Of these, the image shifted by 0 pixels in the main scanning and sub-scanning directions outputs the input master data MD as it is.
[0051]
FIG. 8 is a diagram showing a specific circuit configuration of the detailed comparison block Cij.
[0052]
When the object data OD and the master data are input to the detailed comparison block Cij as MD, the gradation difference calculation circuit Da calculates the absolute value of the difference between the gradations and transmits it to the selection output circuit Db.
[0053]
In the selection output circuit Db, the maximum value of the absolute value of the gradation difference stored in the maximum gradation difference holding circuit Dc is read in advance before the absolute value of the gradation difference described later is input. A comparison is made. Only those greater than a predetermined value are output.
[0054]
The maximum gradation difference holding circuit Dc sequentially holds the values output from the selection output circuit Db as maximum values, and is the maximum absolute value of the gradation difference in the detailed comparison block Cij finally obtained. The maximum gradation difference is output.
[0055]
In this way, the maximum gradation difference output by each detailed comparison block Cij shown in FIG. 7 is collected in the minimum difference selection circuit Cb, and the minimum difference selection circuit Cb is the minimum maximum gradation difference candidate which is the minimum value of them. Is output.
[0056]
In this way, the minimum and maximum gradation difference candidates output from each comparison detection block Bij shown in FIG. 6 are collected in the minimum difference determination circuit Ba, and the minimum value which is the minimum value among these minimum and maximum gradation difference candidates. The maximum gradation difference is obtained and further transmitted to the defect determination circuit Bb.
[0057]
Then, the defect determination circuit Bb compares the minimum maximum gradation difference with the determination threshold value. If the defect determination circuit Bb is smaller than the determination threshold value, it is determined that there is no defect in the inspection area P0. It is determined that there is a defect, and one of the results is output as an inspection result signal.
[0058]
<< 2-2. Processing procedure >>
Next, the procedure of defect detection processing by the pattern defect detection apparatus described above will be described with reference to FIG.
[0059]
First, capturing of an image to be a master pattern is started (step S1). Thereafter, an image is read by the
[0060]
Next, it is determined whether or not it is the master pattern input mode (step S2). If it is the master pattern input mode, the process proceeds to step S3, and the inputted master data is stored in the memory 15 (step S3). Then, a comparison inspection is performed when the object pattern input is completed (step S4).
[0061]
FIG. 10 is a flowchart for explaining in detail the comparison inspection processing procedure in step S4 of FIG. Hereinafter, the process of step S4 will be described in more detail with reference to FIG.
[0062]
First, the image is divided into blocks of a predetermined size (FIG. 10: Step S41).
[0063]
Next, it is determined whether or not the following processing has been completed for all the blocks (FIG. 12: step S42). If completed, the comparison inspection processing in step S4 is terminated, and if the following processing has not been completed. Proceed to step S43.
[0064]
Next, the object data in the inspection area P0 of the object pattern corresponding to the specified block, and the master data that anticipates the deviation amountTheCut out and read (FIG. 10: Step S43).
[0065]
Next, the shaking process is performed, and the inspection (comparison) is executed for all the positional relationships shown in FIG. 1 (FIG. 10: step S44).
[0066]
FIG. 11 is a flowchart for explaining in detail the shaking process in step S44 of FIG.
[0067]
First, master data of the master areas M11 to MBB shifted by interpolation is obtained (FIG. 11: Step S441).
[0068]
In the first embodiment, interpolation is performed on the master pattern. FIG. 12 is a diagram for explaining how defect detection errors occur when interpolation is performed on an object pattern.
[0069]
Consider a case where a defect inspection of an object pattern having a defect d0 as shown in FIG. 12B is performed on a master pattern as shown in FIG. That is, the object pattern in the inspection object often has a minute defect of about one pixel. FIG. 12C shows such an object pattern that is displaced in units of less than one pixel by interpolation as described above. FIG. 12C shows an object pattern in which 0.2, 0.6, and 0.8 images are displaced in order from the left. As shown in FIG. 12B, since the defect d0 is larger than the determination threshold in FIG. 12B, an inspection result with a defect should be obtained. However, in each interpolation image of FIG. As a result, since none of the defects d1, d2, and d3 exceeds the determination threshold value, it is not recognized as a defect, and the inspection result becomes “no defect”.
[0070]
In this way, if the object data is interpolated and displaced, the possibility of overlooking a defect of about one pixel increases. On the other hand, since there are few patterns that change in units of one pixel in the master pattern, it is unlikely that the above-described defect is overlooked if interpolation is performed on the master pattern. For this reason, the apparatus according to the first embodiment obtains an offset image by interpolation with respect to the master pattern. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the defect oversight as described above and perform defect detection with higher accuracy.
[0071]
Next, it is determined whether or not the inspection has been completed for the master data of all the master areas M11 to MBB (FIG. 11: step S442). If the inspection has been completed, the maximum gradation difference obtained from all the inspection results is determined. The minimum maximum gradation difference, which is the minimum value among them, is obtained (FIG. 11: Step S443), and if not completed, the master data of the next master area M11 to MBB and the object data of the inspection area P0 are compared. (FIG. 11: Step S444).
[0072]
Here, the comparison in step S444 is to calculate the absolute value of the gradation difference for each pixel, and the maximum gradation difference among them is stored (FIG. 11: step S447).
[0073]
Returning to FIG. 10, next, it is determined whether or not the minimum maximum gradation difference obtained in step S443 (FIG. 11) is equal to or larger than the determination threshold value (FIG. 10: step S45). The inspection result of the block thus determined is “defective” (FIG. 10: step S46), and if NO, the inspection result is “defective” (FIG. 10: step S47).
[0074]
When the above steps are performed for all the blocks, the process of step S4 ends.
[0075]
Returning to FIG. 9, next, it is determined whether the inspection result is “defect” or “no defect” (step S5), and the inspection result is determined to be “no defect” (no defect in all blocks). In step S1, the process proceeds to step S6 when it is determined that “there is a defect” (there is a defect in any block).
[0076]
Next, an image of the defective part is displayed on the
[0077]
Next, it is determined whether or not the inspection has been completed for all the inspected objects (object patterns) (step S7). If not completed, the process returns to step S1, and if completed, the defect inspection is terminated.
[0078]
As described above, according to the first embodiment, defect detection is performed by comparing the multi-value image signals of the object pattern and the master pattern, so there is no need to binarize the image signal. Therefore, since the quantization error is not included, it is possible to detect a defect of about one pixel without detecting the quantization error as a defect, so that highly accurate defect detection can be performed. Further, since the defect is detected by the “shaking method”, it is possible to detect the defect with high accuracy without performing accurate alignment of the inspection object.
[0079]
In addition, it is possible to interpolate the multi-valued image data of the master pattern and perform the “swing method” with a width smaller than the size of one pixel, so that more accurate defect detection can be performed without performing accurate alignment. It can be performed.
[0080]
In addition, since inspection is performed using a master pattern that has been interpolated in each direction of the two-dimensional orthogonal axis, even if there is a two-dimensional misalignment, defects can be reliably detected without accurate alignment. can do.
[0081]
Further, since interpolation is performed on the master pattern, it is possible to detect defects with high accuracy while suppressing false detection even when a defect of about one pixel occurs in the object pattern as compared with the case of interpolating the object pattern. it can.
[0082]
Further, in order to maintain the maximum gradation difference in each of the master areas M11 to MBB, the inspection accuracy can be easily changed by changing the setting of the determination threshold value. it can.
[0083]
<3. Second Embodiment>
The pattern defect inspection apparatus according to the first embodiment uses a window having a size of one pixel. The pattern defect inspection apparatus according to the second embodiment uses a window having 2 × 2 pixels. . Therefore, in the apparatus according to the second embodiment, the configurations of the detailed comparison blocks Cij of the comparison detection blocks Bij of the
[0084]
FIG. 13 is a diagram showing a specific circuit configuration of the detailed comparison block Cij in the second embodiment. Hereinafter, pattern defect detection by the apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 13, 6, and 7.
[0085]
When the object data OD1 and the master data MD1 are input to the detailed comparison block Cij, the gradation difference calculation circuit Da1 calculates the absolute value of these gradation differences, transmits it to the addition circuit De, and sends it to the latch circuit Dd1. Latch the value.
[0086]
When the next object data OD1 and master data MD1 are input to the gradation difference calculation circuit Da1, the absolute value of the gradation difference between the two data is similarly calculated and transmitted to the addition circuit De and latched in the latch circuit Dd1. Let At this time, the data of the previous pixel that has been latched by the latch circuit Dd1 is output to the adder circuit De. As a result, the absolute value of the gradation difference between the object data OD1 and master data MD1 for two pixels continuous in the main scanning direction is input to the adder circuit De.
[0087]
Similarly, object data OD2 and master data MD2 delayed by one line with respect to the object data OD1 and master data MD1 are sequentially input to the gradation difference calculation circuit Da2, and the absolute values of the gradation differences are obtained. The absolute value of the gradation difference between the latched object data OD2 and master data MD2 is transmitted to the adder circuit De while being transmitted to the adder circuit De.
[0088]
As described above, the absolute value of the gradation difference between the two data corresponding to the window of 2 × 2 pixels is input to the adder circuit De, and the adder circuit De calculates the sum and transmits it to the selection output circuit Db.
[0089]
When the sum of absolute values of gradation differences is input to the selection output circuit Db, the maximum value of the sum of absolute values of gradation differences stored in the maximum gradation difference holding circuit Dc is read and compared. Do. Then, the smaller data is sent to the maximum gradation difference holding circuit Dc. In this way, the maximum gradation difference holding circuit Dc sequentially holds the values output from the selection output circuit Db as the maximum values, and finally the levels in each window in the detailed comparison block Cij obtained. The maximum gradation difference which is the maximum value of the sum of absolute values of the gradation is output.
[0090]
In the above, shifting the data in the shift register to the right means that the inspection windows W and W ′ shown in FIG. 1 are scanned to the right, and therefore, input to the detailed comparison block Cij. The maximum gradation difference output at the end of scanning of the entire pattern area is the maximum gradation difference obtained in the positional relationship between the corresponding object pattern and the master pattern in FIG. 1, and this is obtained from all the detailed comparison blocks Cij. Are output and collected in the minimum difference selection circuit Cb (see FIG. 9), where the minimum and maximum gradation difference candidates are output, which are further output from all the comparison detection blocks Bij (see FIG. 6). Collected in the decision circuit Ba, the minimum maximum gradation difference, which is the minimum of them, is obtained. Then, the obtained minimum / maximum gradation difference is transmitted to the defect determination circuit Bb, where it is compared with the determination threshold value, and defect detection is performed in the same manner as in the first embodiment. Thus, the comparison process between the inspection area P0 and all of the master areas M11 to MBB shown in FIG. 1 is performed. Then, the defect inspection of the entire inspection object is performed by making such a determination on all blocks of all the inspection images.
[0091]
With this configuration, this apparatus performs defect detection with a window size of 2 × 2 pixels. By the way, there may be a case where a defect having a plurality of pixel sizes in which the gradation difference does not exceed a threshold value in the object pattern such as the defects d1 to d3 in FIG. This is likely to occur when the center of the defect is located at the pixel boundary when the analog image signal is digitized. In such a case, since the apparatus of the first embodiment uses one pixel as the window, such defects d1 to d3 cannot be detected. However, in the second embodiment, the window size is set to 2. X2 pixels, and the sum of the absolute values of the difference between the gradation values of the object data and the master data in each pixel in the window is taken and compared with the determination threshold value, so that the defect is detected. Such defects d1 to d3 can also be detected.
[0092]
In addition to such an effect, according to the second embodiment, it is possible to obtain an effect other than the effect that “a defect of about one pixel can be detected” in the first embodiment.
[0093]
<4. Third Embodiment>
The apparatus according to the first embodiment detects a defect by obtaining the maximum value of the absolute value of the gradation difference in each block Cij and comparing the minimum maximum gradation difference, which is the minimum value among them, with a determination threshold value. However, in the third embodiment, each comparison detection block Bij holds the result obtained by comparing the absolute value of the gradation difference with the determination threshold value, and collects them and performs a logical product operation. Thus, the defect detection result is obtained. Therefore, in the apparatus of the third embodiment, the configuration of the
[0094]
FIG. 14 is a diagram showing a schematic circuit configuration of the
[0095]
As shown in FIG. 16, the detailed comparison block Cij obtains the absolute value of the gradation difference between the input master data MD and the object data OD and transmits it to the determination circuit Df.
[0096]
The determination circuit Df compares the transmitted signal with a determination threshold value, and if it is less than the determination threshold value, the object data OD and the master data MD match and “0” is set. Since the data does not match, “1” is transmitted as a result signal to the OR gate Dg.
[0097]
The OR gate Dg receives the result signal from the determination circuit Df and the result signal held in the result holding circuit Dh so far, performs a logical sum operation of the result signals, and holds the output in the result holding circuit Dh. Is done. Once the result signal “1” is input, the result holding circuit Dh holds the state until the inspection (comparison) on the block to be inspected is completed.
[0098]
In FIG. 15, the result signals obtained from the detailed comparison blocks Cij are collected in the AND gate Cc and subjected to AND operation, and the result signal is output to the AND gate Bc (FIG. 14).
[0099]
In FIG. 14, the result signals output from the respective comparison detection blocks Bij are collected in the AND gate Bc and subjected to AND operation, and the result is output as the final inspection result signal.
[0100]
As a result, the logical product operation of the result signals obtained by the comparison processing between the inspection area P0 and the master pattern areas M11 to MBB shown in FIG. 1 is performed, so that the inspection area P0 and the master areas M11 to MBB are performed. If it is determined that the two patterns match (result signal “0”), the inspection result signal is also “0”, and it is determined that there is no defect in the inspection area P0. On the other hand, if it is determined that the two patterns do not match (result signal “1”) in all comparisons of both areas, the inspection result signal is also “1”, and it is determined that the
[0101]
As described above, according to the third embodiment, in addition to being able to obtain an effect other than the effect of “being a device with good maintainability” in the first embodiment, Since only the 1-bit result signal is held for each of the master areas M11 to MBB, the capacity of the holding circuit can be reduced.
[0102]
<5. Fourth Embodiment>
In the pattern defect inspection apparatus according to the third embodiment, a window of one pixel size is used, and each detailed comparison block Cij outputs only a result signal. The pattern defect inspection apparatus according to the fourth embodiment Uses a window with 2 × 2 pixels, and each detailed comparison block Cij outputs only the result signal. Therefore, in the apparatus of the fourth embodiment, the configuration of each detailed comparison block Cij of each comparison detection block Bij of the
[0103]
FIG. 17 is a diagram showing a specific circuit configuration of the detailed comparison block Cij in the fourth embodiment. Hereinafter, the circuit configuration in the apparatus of the fourth embodiment and pattern defect detection by the apparatus will be described with reference to FIG. 17 (and FIGS. 14 and 15).
[0104]
When the object data OD1 and the master data MD1 are input to the detailed comparison block Cij, the gradation difference calculation circuit Da1 calculates the absolute value of these gradation differences and transmits it to the determination circuit Df1.
[0105]
The determination circuit Df1 compares the absolute value of the obtained gradation difference with the determination threshold value. The latch circuit Dd1 latches the result signal as a result signal and transmits the result signal directly to the AND gate Dk.
[0106]
When a result signal based on the comparison between the next object data OD1 and master data MD1 is input to the latch circuit Dd1, a result signal based on both data is also obtained and transmitted to the AND gate Dk and latched by the latch circuit Dd1. At this time, the result signal of the previous pixel that has been latched in the latch circuit Dd1 is output to the AND gate Dk. As a result, a result signal obtained by comparing the object data OD1 for two pixels continuous in the main scanning direction and the master data MD1 is input to the AND gate Dk.
[0107]
Similarly, object data OD2 and master data MD2 delayed by one line with respect to the object data OD1 and master data MD1 are sequentially input to the gradation difference calculation circuit Da2, and the absolute values of the gradation differences are obtained. It is transmitted to the determination circuit Df2. A part of the result signal similar to the above obtained by the determination circuit Df2 is directly transmitted to the AND gate Dk, and the other is latched by the latch circuit Dd2, and also latched by the latch circuit Dd2. The result signal of the previous pixel is transmitted to the AND gate Dk.
[0108]
As described above, the result signal for each pixel of both data corresponding to the window of 2 × 2 pixels is input to the AND gate Dk and subjected to AND operation, and the result signal representing the operation result is output to the holding circuit Dj. Is done. Once the result signal of “1” is input, the holding circuit Dj holds the state until the inspection of the block to be inspected is completed.
[0109]
As a result, the result signal is output while the inspection windows W and W ′ shown in FIG. 1 are scanned to the right. Accordingly, the result signal output at the end of scanning of the entire pattern input to the detailed comparison block Cij is the result signal obtained in the positional relationship between the corresponding object pattern and master pattern in FIG. All the detailed comparison blocks Cij are output and collected in an AND gate Cc (see FIG. 15) to perform an AND operation. Further, it is output from all the comparison detection blocks Bij (see FIG. 14) and ANDed. The result is collected in the gate Bc, and further subjected to a logical product operation, and a final inspection result signal is output.
[0110]
Thus, the comparison process between the inspection area P0 and all of the master areas M11 to MBB shown in FIG. 1 is performed. Then, the defect inspection of the entire inspection object is performed by making such a determination on all blocks of all the inspection images.
[0111]
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to obtain effects other than the effect of “can be an apparatus with good maintainability” in the second embodiment.
[0112]
<6. Modification>
In the first to fourth embodiments, an example of the pattern defect detection apparatus and the pattern defect detection process using the pattern defect detection apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this.
[0113]
In the first and third embodiments, the window is one pixel size, and in the second and fourth embodiments, the window is 2 × 2 pixels. The shape may not be a square like 2 × 3 pixels. Further, assuming that both of the circuit configurations of the first and second embodiments are provided, the window may be switched between the one pixel and the 2 × 2 pixels through the
[0114]
In the first to fourth embodiments, the pattern defect detection processing is performed by the circuit in the
[0115]
In the first to fourth embodiments, the comparative inspection by the “shaking method” is performed using the master areas M11 to MBB that are displaced in units of 0.2 pixels. It may be a unit of shaking from 0 pixels or more.
[0116]
Furthermore, in the first to fourth embodiments, the master pattern is interpolated by linear interpolation, but interpolation methods such as polynomial interpolation and spline interpolation are arbitrary.
[0117]
【The invention's effect】
As described above, according to the inventions of
[0118]
Also, two-dimensionally over the extended area of the master patternSmaller than the size of one pixelIn order to detect defects by comparing the multi-value image signal of a plurality of master areas displaced by a predetermined amount per unit amount and the multi-value image signal of the inspection area of the object pattern for each of the plurality of master areas, High-accuracy defect detection can be performed without accurately aligning the inspection object.
[0119]
In particular, according to the invention of
[0120]
In particular, according to the fourth aspect of the invention, since inspection is performed using multi-value image signals of a plurality of master pattern areas obtained by performing interpolation for each direction of a two-dimensional orthogonal axis, Even when there is a significant misalignment, it is possible to reliably detect defects without performing accurate alignment.
[0121]
In particular, according to the invention of
[0122]
In particular, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a “shaking method” for pattern defect detection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of a multi-valued image signal that is displaced in units of less than one pixel in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which pattern matching is performed using a deviation image signal in units of less than one pixel.
FIG. 4 is a diagram for explaining inspection areas in an object pattern and a master pattern according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the pattern defect detection apparatus according to the first embodiment;
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic circuit configuration of a comparison unit in the pattern defect detection apparatus according to the first embodiment;
FIG. 7 is a specific circuit diagram of a comparison detection block in the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of a detailed comparison block according to the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of defect detection processing in the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart for explaining in detail the comparison inspection processing procedure of FIG. 9;
FIG. 11 is a flowchart illustrating in detail the pattern matching process of FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram for explaining generation of a detection error when an object pattern is interpolated.
FIG. 13 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of a detailed comparison block according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic circuit configuration of a comparison unit of a defect inspection unit of the pattern defect inspection apparatus according to the third embodiment.
15 is a diagram showing a specific circuit configuration of a comparison detection block of the comparison unit in FIG. 14;
16 is a diagram showing a specific circuit configuration of a detailed comparison block in FIG. 15;
FIG. 17 is a diagram showing a specific circuit configuration of a detailed comparison block in the fourth embodiment.
FIG. 18 is a diagram for explaining an outline of processing for pattern defect inspection by a conventional pattern matching method;
[Explanation of symbols]
8 CCD line sensor (input means)
15 memory
16 Defect inspection department
16a Delay part (extraction means)
16b comparison part
B11-B33 comparison detection block (combined with Ba and Bb)
Ba Minimum difference determination circuit
Bb defect determination circuit
C11-C55 Detailed comparison block
Ca image interpolation unit
Cb minimum difference selection circuit
Da, Da1, Da2 gradation difference calculation circuit
Db selection output circuit
Dc Maximum gradation difference holding circuit
De addition circuit
Df, Df1, Df2 determination circuit
Dh result holding circuit
M11 ~ MBB Master area
P0 inspection area
W, W 'defect inspection window
Claims (6)
(a)前記オブジェクトパターンの検査区域と当該検査区域に対し位置的に対応すべきマスターパターンの区域を中心として所要画素数周辺を拡げた拡張区域にわたって2次元的に1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域とを設定する工程と、
(b)前記複数のマスター区域の多値画像信号と、前記検査区域の多値画像信号とに基づいて、前記複数のマスター区域の全画素について、前記検査区域の相対応する画素毎に多値画像信号の階調差の絶対値である階調差絶対値を求める工程と、
(c) 階調差絶対値と所定のしきい値とを比較し、前記検査区域における欠陥の有無を判定する工程と、
を備えることを特徴とするパターン欠陥検出方法。A pattern defect detection method for performing defect detection by comparing a two-dimensional object pattern with a two-dimensional master pattern for each area of a predetermined size,
(a) A unit quantity that is two-dimensionally smaller than the size of one pixel over an extended area that extends around the required number of pixels around the inspection area of the object pattern and the area of the master pattern that should be positioned relative to the inspection area Setting a plurality of master areas displaced by a predetermined amount each time ;
(b) and the multi-level image signal of the plurality of master regions, on the basis of the multivalued image signal of the examination zone, for all the pixels of the plurality of master zone, multi each corresponding pixels of the test Zone zone Obtaining a gradation difference absolute value which is an absolute value of the gradation difference of the value image signal;
comparing the (c) gradation difference absolute value with a predetermined threshold value, and determining the presence or absence of a defect in the inspection zone,
A pattern defect detection method comprising:
前記オブジェクトパターンの多値画像信号を入力する手段と、
前記マスターパターンの多値画像信号を記憶する手段と、
前記オブジェクトパターンの検査区域内の多値画像信号と、前記検査区域と位置的に対応すべき前記マスターパターンの区域を中心として所要画素数周辺に拡げた拡張区域にわたって2次元的に1画素のサイズより小さい単位量ずつ所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域内の多値画像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記複数のマスター区域内の多値画像信号と、前記検査区域内の多値画像信号とを入力とする検査手段とを備え、
前記検査手段は、
前記複数のマスター区域の全画素について、前記検査区域の相対応する画素毎に多値画像信号の階調差の絶対値である階調差絶対値を求める階調差算出手段と、
前記階調差算出手段により求めた階調差絶対値と所定のしきい値とを比較し、前記検査区域における欠陥の有無を判定する結果判定手段と、
を備えるものであることを特徴とするパターン欠陥検出装置。A pattern defect detection device that performs defect detection by comparing a two-dimensional object pattern with a two-dimensional master pattern for each area of a predetermined size,
Means for inputting a multi-value image signal of the object pattern;
Means for storing a multi-value image signal of the master pattern;
The size of one pixel in a two-dimensional manner over the multi-value image signal in the inspection area of the object pattern and the extended area extending around the required number of pixels around the area of the master pattern that should be positionally corresponding to the inspection area Extraction means for respectively extracting multi-value image signals in a plurality of master areas that are displaced by a predetermined amount by smaller unit amounts;
Comprising a multivalued image signal within said plurality of master zone and a test unit for receiving the multi-value image signal of the examination area,
The inspection means includes
For all pixels of said plurality of master zone, a gray level difference calculating means asking you to gradation difference absolute value is an absolute value of the gradation difference between the contone image signal for each pixel of the phase corresponding the test Zone zone,
A result determination means for gradation difference compares the absolute value with a predetermined threshold value, to determine the presence or absence of defects in the examination zone determined by the gray level difference calculating means,
Pattern defect detecting apparatus characterized in that comprises a.
前記抽出手段が前記マスターパターンの多値画像信号を補間して前記1画素のサイズより小さい単位量ずつ前記所定量だけ位置ずれした複数のマスター区域の多値画像信号を得るものであることを特徴とするパターン欠陥検出装置。The pattern defect detection apparatus according to claim 2,
It is intended that before Ki抽 detecting means to obtain a multi-value image signals of a plurality of master regions of multivalued image signal by interpolating misaligned by the predetermined amount by size smaller than a unit quantity of said one pixel of said master pattern A pattern defect detection device characterized by the above.
前記補間が2次元の直交軸のそれぞれの方向について行うものであることを特徴とするパターン欠陥検出装置。The pattern defect detection device according to claim 3,
A pattern defect detection apparatus, wherein the interpolation is performed for each direction of a two-dimensional orthogonal axis.
前記結果判定手段が、
前記階調差算出手段により求めた階調差絶対値の中から前記複数のマスター区域のそれぞれにおける最大値を求めて保持する最大差保持手段と、
前記最大差保持手段に保持された最大値のうちの最小値を選択する最小値選択手段と、
前記最小値選択手段により選択された最小値と前記しきい値とを比較し、前記最小値が前記しきい値未満である場合には前記検査区域については欠陥無しの判定を行い、前記最小値が前記しきい値以上であれば前記検査区域については欠陥有りの判定を行う判定手段と
を備えるものであることを特徴とするパターン欠陥検出装置。The pattern defect detection device according to any one of claims 2 to 4,
The result determination means is
A maximum difference holding means for the maximum value holding determined Umate in each of said plurality of master zone from the gray level difference absolute value obtained by the gray-scale difference calculation means,
Minimum value selection means for selecting the minimum value of the maximum values held in the maximum difference holding means ;
The minimum value selected by the minimum value selection means is compared with the threshold value, and when the minimum value is less than the threshold value, the inspection area is determined as having no defect, and the minimum value is determined. There pattern defect detecting apparatus characterized by the said examination zone equal to or greater than the threshold value is one and a judging means for judging there defect.
前記結果判定手段が、
1のマスター区域における全ての階調差絶対値と前記しきい値とを比較し、前記全ての階調差絶対値が前記しきい値未満の場合には前記1のマスター区域はパターン一致と判定し、前記全ての階調差絶対値のうちの少なくとも1の階調差絶対値が前記しきい値以上の場合には前記1のマスター区域はパターン不一致と判定する一致判定手段と、
前記複数のマスター区域のそれぞれに対する前記一致判定手段による比較結果を保持する比較結果保持手段と、
を備え、
前記比較結果保持手段に保持された全ての前記比較結果が前記パターン不一致の場合には前記検査区域については欠陥有りの判定を行い、少なくとも1つの前記比較結果が前記パターン一致であれば前記検査区域については欠陥無しの判定を行うものであることを特徴とするパターン欠陥検出装置。The pattern defect detection device according to any one of claims 2 to 4,
The result determination means is
All the gradation difference absolute values in one master area are compared with the threshold value, and if all the gradation difference absolute values are less than the threshold value, it is determined that the one master area is a pattern match. and at least one when gradation difference absolute value is equal to or greater than the threshold value the primary master zone coincides determines the pattern mismatch decision means of said every gradation difference absolute value,
Comparison result holding means for holding a comparison result by the match determination means for each of the plurality of master areas;
With
The comparison results when all of the comparison results held is the pattern mismatch holding means makes a determination of defect there for the examination zone, the test if at least one of said comparison result the pattern matching pattern defect detecting apparatus characterized by about areas is to Umo line determination without defects.
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