JPS6122254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプリント基板や、IC，LSIのマスクな
ど複雑なパターン中に存在する傷を自動的に抽出
する傷抽出装置に関する。

従来、上記のような複雑なパターンの傷検査
は、電気的な導通検査などが行なわれてきた。し
かし電気的な導通検査では、パターンの完全断線
や短絡以外の欠損、突出などの傷は検出不可能で
あり、目視に頼らざるを得なかつた。しかし人間
が検査する場合でも、パターン自体が複雑な上に
検出すべき傷としては微小なものが多く、疲労の
ため安定した検査精度が得られないのが現状であ
つた。

ところで、このような傷を自動的に抽出する方
法として、まず常識的に考えられるのは、傷を全
く含まない標準パターンと傷を含むかも知れない
対象パターンとを重ね合わせ、一致する部分を正
常とし、異なる部分を傷として抽出する方法であ
る。

しかし、この方法は標準パターン自体あるいは
それ用の膨大なメモリが必要なことと、標準パタ
ーンと対象パターンとを正確に位置合わせしなけ
ればならず、少しでもずれると正常な部分でも傷
として抽出される可能性があるため実用上問題で
あつた。

ところで、人間が傷の目視検査をする場合、た
とえパターンそのものの意味を知らなくても、パ
ターンのある部分が欠損したり突出したりしてい
ると、その部分を傷だと判断する。人間がこのよ
うに複雑なパターンの中から傷を発見できるの
は、後述するように、正常なパターンは一定の粗
さ以上であるのに対して、傷はその粗さ以下の成
分を必ず含んでいるからだと考えられる。したが
つて人間には、全く新しいパターンを見せられて
も、どの部分にどんな傷があるかを直ちに判断で
きる適応性があるといえる。

本発明の目的は、このような人間の目と同様
に、パターンに対して適応性を持たせた傷の自動
検査機を提供することである。すなわち本発明に
よる装置は、参照すべきいわゆる“標準パター
ン”をいつさい持たず、与えられた対象パターン
自体の光学像を電気的信号に変換し、それをもと
にして、パターンの各点が所定の粗さ未満か否か
を判断することにより傷を抽出するものである。

これにより、従来電気的な導通検査や目視検査
では発見困難であつたパターンの微小な欠損や突
出の傷も確実に検出できる。しかも標準パターン
自体あるいはそのメモリが不用であるため、標準
パターンと対象パターンとの繁雑な位置合わせ処
理から免れることができる。したがつて、全く新
しいパターンに対して直ちに傷検査ができ、しか
も高速処理が可能となるので、実用的効果が大き
いものである。

まず、本発明の傷抽出の原理を図によつて詳細
に説明する。第１図第２図は本発明の原理説明図
である。

第１図のように、対象とするパターン１は黒、
白の二つの状態（以下便宜上、黒、白をそれぞれ
論理“１”，“０”に対応させる）からなるものと
する。たとえば、プリント基板やIC，LSIマスク
のように比較的パターンの明暗コントラストが明
確な対象がこれに該当する。同図中２，３はそれ
ぞれ“０”，“１”の正常部、４は“１”の突出
傷、５は“１”の欠損傷である。

同図からも判るように、正常部２，３は一定以
上の粗さを有するのに対し、傷４，５は所定の粗
さ未満の成分を含んでいる。これを換言すると次
のように考えられる。すなわち第２図のように、
６，７を内部の状態がそれぞれ“０”，“１”の半
径r₀（r₀は正常部の最小幅および境界部の曲率か
ら定める）の円とすれば、正常部２，３の各点は
それぞれ円６，７の軌跡２′，３′として表現でき
る。

これに対し傷４，５は、このような円の軌跡と
して表現できない円成分４′，５′を含んでいる。
したがつて、パターンの中の各点が正常部か傷の
部分であるかを判定するには次のようにすればよ
い。すなわち出力パターン１′を設け、まずその
中のすべての点を（傷として）たとえば“１”に
初期設定しておく。

次に、対象パターン１の各点に対して半径r₀の
円６または７があてはまるか否かを判定し、いず
れかがあてはまる（すなわち、円内が“１”か
“０”の同一状態である）場合には、その円の位
置に対応する出力パターン１′の部分を（正常部
として）“０”に書き換える。かくして、上記の
操作を対象パターンの全面に及ぼすことにより、
対象パターン１の傷４，５の部分が、それぞれ出
力パターン１′の傷のパターン４″，５″として抽
出される。

なお上記の説明では、出力パターンを“１”に
初期設定し、正常部で“０”に書き換えるように
したが、一般には次のように、すなわち出力パタ
ーンを“ａ”なる値で初期設定しておき、正常部
で“”に書き換えるようにすればよい。

以上の操作は対象パターン１の全面に対して並
列的に行なうこともできるが、装置規模が膨大と
なり、あまり実用的ではない。これに対して対象
パターン１の、円６または７に対応する領域だけ
を順次走査しながら切り出し、出力パターン１の
円６，７に対応する部分を上記対象パターン１の
走査に同期しながら出力するようにすれば、装置
規模が比較的簡単になり、しかもテレビカメラと
結合することができ、比較的高速な処理（一つの
対象パターンあたり1/60秒）が可能となる。

これにより、従来技術では発見困難であつた微
小な傷も比較的簡単に検出できる。

以下本発明を実施例により詳しく説明する。

第３図は対象パターン１をテレビカメラにより
撮像する方式の一実施例である。同図において、
８はテレビカメラ、９は同期信号発生回路であ
る。対象パターン１の光学像は同期信号発生回路
９からの同期信号９′により撮像、走査され、出
力信号８′からはアナログ的な映像信号として出
力される。１０は映像信号８′を同期信号９′によ
り一定周期でサンプルし２値化する回路で、その
出力信号１０′は時間的にもレベル的にも量子化
されており、以下“量子化信号”と呼ぶ。

１１はテレビカメラ８の撮像走査と同期しなが
ら量子化信号１０′を一方向に移送するシフトレ
ジスタ群で、その出力１１′からは対象パターン
から円６または７に相当する領域の情報が順次並
列的に読み出される。１２は信号１１′のすべて
の信号の内容が同一状態にあるか否かを判定する
回路で、合致しておればその出力１２′から
“１”を出し、同一状態になければ“０”を出力
する。１３はレジスタ群１１と同様にテレビカメ
ラ８の撮像走査と同期しながら信号を一方向に移
送するシフトレジスタ群である。

判定回路１２の出力１２′によるシフトレジス
タ１３の動作は次のようになる。すなわち初期設
定用入力信号１３″により、シフトレジスタ群１
３のすべての内容を“１”として（すなわち傷と
想定して）初期設定を行なつておく。次いで判定
回路１２の出力信号１２′の内容が“１”であれ
ば、シフトレジスタ群１１から読み出した部分に
対応するシフトレジスタ群１３の部分に、“０”
（すなわち正常部の出力）を書き込む。かくし
て、シフトレジスタ群１３の出力信号からは、対
象パターンの傷の部分により“１”が出力され
る。

さらに１４はモニタで、このようにして得られ
た信号１３′の傷抽出結果を表示する。この場
合、モニタ１４には傷のパターン４″，５″だけが
表示されるが、必要に応じて信号１１′のうち、
破線で示すように、信号１３′に対応する信号１
１″をモニタ１４に与えることにより、図示のよ
うに傷と背景とを同一画面上に表示が可能で、傷
の位置、種類等が容易に把握できるようになる。

また、傷抽出信号１３′から傷の致命性を判定
する機能を付加することにより、傷の全自動検査
装置を実現することもできる。

第４図は第３図のシフトレジスタ群１１、判定
回路１２および第２のシフトレジスタ群１３の一
実施例である。シフトレジスタ群１１（および１
３、以下同じ）はシフトレジスタ群１１―１，１
１―２，……１１―ｎ（または１３―１，１３―
２，……１３―ｎ）からなり、それぞれテレビカ
メラの（帰線期間を含む）一走査線分の記憶容量
を持つている。

各シフトレジスタ１１―１，１１―２，……１
１―ｎ（または１３―１，１３―２，……１３―
ｎ）は図のようにら線状に結合され、同期信号
９′によりテレビカメラの撮像走査と同期しなが
ら情報を矢印の方向に移送する。また１５，１６
はシフトレジスタ群１１，１３のｎ×ｎのレジス
タ部分で、それぞれ１５は並列読み出し、１６は
並列書き込み可能なシフトレジスタである。

図示のように、映像の２値化（量子化）信号１
０′はシフトレジスタ１１―１の先頭のレジスタ
に順次加わるので、ｎ×ｎのレジスタ部分１５の
うち信号１１′により並列的に読み出される情報
は、あたかも前記第１図の対象パターン１中を半
径r₀の円の領域が順次走査しているものが得られ
る。さらに１２―１，１２―２は論理積回路、１
２―３は論理和回路で、論理回路の入出力端に丸
印が付してあるのは否定を意味する。

かくして、順次得られる対象パターン１の並列
部分情報１１′に関して、回路１２―１でそのす
べてが“１”であるか否か、回路１２―２でその
すべてが“０”であるか否かが判定される。その
いずれかが成立する（すなわちそのすべてが同一
の状態である）場合にのみ出力信号１２′から
“０”が出力され、並列部分情報１１′の読み出し
部に対応するシフトレジスタ１３の部分（ｎ×ｎ
の書き込みレジスタ１６の一部分）に“０”が書
き込まれる。

一方、シフトレジスタ群１３の先頭のレジスタ
へは初期設定用入力１３″として常に“１”が供
給され、シフトレジスタ群１３の出力１３′から
は対象パターン１の正常部（すなわち円６または
７の軌跡の一部）に対しては“０”、傷の部分に
対しては“１”が出力される。

背景表示用の信号１１″としては、傷抽出信号
１３′と時間的な対応がつくように、図示の位置
から出力するようにしなければならない。また容
易にわかるように、出力信号１１″，１３′は入力
信号１０′，１２′より（本実施例では水平方向ｎ
絵素、垂直方向ｎ絵素の時間だけ）遅延している
ので、モニタ１４への水平、垂直の各同期信号
は、テレビカメラ８への各同期信号よりのそのず
れ分に相当する時間だけ遅らせる必要がある。

以上説明したように本発明は、正常パターンは
所定半径の円の軌跡で表現できるということを基
本原理にしている。しかし、実際のIC，LSIのマ
スクパターンには、正常な部分でも直角コーナな
どをもつ場合がある。このような場合には円の軌
跡の代りに、たとえば正方形の軌跡か否かを判定
させるように装置を構成すればよく、本発明の変
形により容易に表現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図第２図は本発明の原理説明図、第３図は
本発明の一実施例を示すブロツク図、第４図は第
３図の主要な情報処理を行なう部分の実施例を示
す説明図である。 １：対象パターン、１′：出力パターン、２，
３：正常部、４，５：傷の部分、４″，５″：傷の
パターン、６，７：円、８：テレビカメラ、９：
同期信号発生回路、９′：同期信号、１０：サン
プリングおよびび２値化回路、１０′：２値化信
号（量子化信号）、１１：シフトレジスタ群、１
１′：信号（並列部分情報）、１１″：信号、１
２：判定回路、１２′：出力信号、１２―１，１
２―２：論理積回路、１２―３：論理和回路、１
３：シフトレジスタ群、１３′：信号、１３″：初
期値設定用入力信号、１４：モニタ、１５，１
６：シフトレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２値化された対象パターン信号の少くとも一
   部を記憶する第１のメモリ手段と、該第１のメモ
   リ手段に記憶されたパターン中から部分パターン
   を順次読み出し、その内容がすべて同一状態にあ
   るか否かを判定する判定手段と、予じめ傷に対応
   する情報が記憶されており、読み出された部分パ
   ターンの内容がすべて同一状態にあると判定され
   た時、その部分パターンに対応する領域のすべて
   の内容を正常パターンに対応する情報に順次書き
   換えるように構成された第２のメモリ手段とから
   なることを特徴とする傷抽出装置。 ２ 前記第１のメモリ手段は、前記２値化信号を
   一方向に移送し、移送されている信号の一部を並
   列に読み出すようにしたシフトレジスタ群からな
   り、前記第２のメモリ手段は、前記シフトレジス
   タ群に対応した構成を有し、記憶された情報を一
   方向に移送し、前記判定手段の判定結果に応じて
   一部の情報を書き換えるように構成したシフトレ
   ジスタ群からなることを特徴とする特許請求範囲
   第１項記載の傷抽出装置。