KR0143948B1 - 패턴 결함 검사 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

피검사체의 참조 화상 데이타에서 패턴 에지 방향을 검출하고, 이 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터로 참조 화상 데이타를 미분 처리하고, 또한 피검사체를 촬상하여 얻어지는 검사 화상 데이타를 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터로 미분 처리한다. 이 미분 처리에 따라 얻어지는 각 미분 데이타와 검사 화상 데이타를 비교하여 이들 데이타 간의 차이로부터 피검사체 상의 패턴 결함을 검출한다.

Description

패턴 결함 검사 방법 및 그 장치

제1도는 종래의 패턴 결함 검사 장치의 구성도

제2a도는 x방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제2b도는 y방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제2c도는 +45°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제2d도는 -45°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제3도는 에지부, 코너부, 균일부를 나타내는 검사 화상 데이타를 도시한 도면.

제4도는 에지부의 검사 화상 데이타를 도시한 도면.

제5도는 결함없는 원화(原畵)를 도시한 도면.

제6도는 원화의 각 미분값을 도시한 도면.

제7도는 결함있는 원화를 도시한 도면.

제8도는 원화의 각 미분값을 도시한 도면.

제9a도는 좌표가 어긋난 경우의 균일부의 결함 검출 결과를 도시한 도면.

제9b도는 좌표가 어긋난 경우의 에지부의 결함 검출 결과를 도시한 도면.

제10a도는 좌표가 어긋난 경우의 코너부의 결함 검출 결과를 도시한 도면.

제10b도는 좌표 어긋남으로 결함 있는 경우의 코너부의 결함 검출 결과를 도시한 도면.

제11도는 본 발명의 전제가 되는 패턴 결함 검사 장치의 구성도.

제12도는 각 미분 방향의 미분 결과를 도시한 도면.

제13a도는 에지부의 미분 방향 및 미분값을 도시한 도면.

제13b도는 코너부의 미분 방향 및 미분값을 도시한 도면.

제13c도는 균일부의 미분 방향 및 미분값을 도시한 도면.

제14a도는 정상 코너부의 비교 결과를 도시한 도면.

제14b도는 결함있는 코너부의 비교 결과를 도시한 도면.

제15도는 본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 결함 검사 장치의 구성도.

제16a도는 +22.5°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제16b도는 +67.5°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제16c도는 -22.5°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제16d도는 -67.5°방향의 미분 파라메터를 도시한 도면.

제17도는 에지부, 코너부, 균일부를 도시한 참조 화상 데이타를 도시한 도면.

제18도는 참조 화상 데이타에서의 에지부, 코너부, 균일부의 농담(農淡)치를 도시한 도면.

제19도는 무결함인 검사 화상 데이타를 도시한 도면.

제20도는 검사 화상 데이타에서의 에지부, 코너부, 균일부의 농담치를 도시한 도면.

제21도는 결함있는 검사 화상 데이타를 도시한 도면.

제22도는 결함있는 검사 화상 데이타에서의 에지부, 코너부, 균일부의 농담치를 도시한 도면.

제23도는 참조 화상 데이타의 에지 방향을 도시한 도면.

제24a도는 무결함인 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제24b도는 결함있는 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제25a도는 참조 화상 데이타의 에지 방향의 미분값을 도시한 도면.

제25b도는 참조 화상 데이타의 주변 화소의 미분값을 도시한 도면.

제25c도는 참조 화상 데이타의 인접 방향의 미분값을 도시한 도면.

제26a도는 무결함인 에지 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제26b도는 무결함인 주변 화소의 감산 결과를 도시한 도면.

제26c도는 무결함인 인접 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제27a도는 결함있는 에지 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제27b도는 결함있는 주변 화소의 감산 결과를 도시한 도면.

제27c도는 결함있는 인접 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제28도는 참조 화상 데이타의 에지 방향을 도시한 도면.

제29a도는 무결함인 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제29b도는 결함있는 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제30a도는 참조 화상 데이타의 에지 방향의 미분값을 도시한 도면.

제30b도는 참조 화상 데이타의 주변 화소의 미분값을 도시한 도면.

제30c도는 참조 화상 데이타의 인접 방향의 미분값을 도시한 도면.

제31a도는 무결함인 에지 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제31b도는 무결함인 주변 화소의 감산 결과를 도시한 도면.

제31c도는 무결함인 인접 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제32a도는 결함있는 에지 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제32b도는 결함있는 주변 화소의 감산 결과를 도시한 도면.

제32c도는 결함있는 인접 방향의 감산 결과를 도시한 도면.

제33a도는 무결함인 검사 화상 데이타의 에지 방향을 도시한 도면.

제33b도는 결함있는 검사 화상 데이타의 에지 방향을 도시한 도면.

제34a도는 무결함인 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제34b도는 결함있는 검사 화상 데이타의 미분값을 도시한 도면.

제35a도는 참조 화상 데이타의 에지 방향의 미분값을 도시한 도면.

제35b도는 참조 화상 데이타의 주변 화소의 미분값을 도시한 도면.

제35c도는 참조 화상 데이타의 인접 방향의 미분값을 도시한 도면.

제36도는 무결함인 감산 결과를 도시한 도면.

제37도는 결함있는 감산 결과를 도시한 도면.

제38a도는 x방향의 다른 미분 오퍼레이터를 도시한 도면.

제38b도는 y방향의 다른 미분 오퍼레이터를 도시한 도면.

제38c도는 +45°방향의 다른 미분 오퍼레이터를 도시한 도면.

제38d도는 -45°방향의 다른 미분 오퍼레이터를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:촬상 센서 42:복수 방향 미분 회로

43:최대치 방향 검출 회로 44:셀렉터

45:참조 데이타 발생 회로 46:에지 방향 검출 회로

47:제1 에지 방향 미분 회로 48:제2 에지 방향 미분 회로

50:미분 처리 수단 51:주변 화소 에지 방향 미분 회로

52, 54:최대치 검출 회로 53:이접(離接)방향 미분 회로

55:셀렉트 스위치 56:감산 회로

57:판정 회로

본 발명은 피검사체를 광학적으로 독해한 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타를 비교하여 피검사체의 결함을 검출하는 패턴 결함 검사 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 제조 공장 내의 반도체 마스크나 프린트 기판의 검사 공정이 있다. 이 검사 공정에서는 제조된 반도체 마스크나 프린트 기판의 형상이 설계 패턴과 일치하고 있는지의 여부를 검사할 필요가 있다.

이 자동적인 검사 공정은 다음과 같이 행해진다.

측정 대상이 되는 반도체 마스크나 프린트 기판의 검사 패턴이 촬상 센서에 의해 독해되어 2차원의 검사 화상 데이타가 얻어진다.

이 검사 화상 데이타가 설계 데이타로부터 얻어지는 참조 패턴의 참조 화상 데이타와 일치하는지의 여부가 판단된다. 이 판단 결과, 검사 화상 데이타와 참조 패턴이 일치하지 않으면, 결함 신호가 출력되고, 또한 검사 패턴상의 결함 위치가 특정된다.

제1도는 이와 같은 패턴 결함 검사 장치의 구성도이다.

촬상 센서(1)은 피검사체를 촬상하여 그 화상 신호를 출력한다. 이 화상 신호는 A/D 변환기(2)에 의해 예를 들면 「0」∼「10」의 11단계의 농담(濃淡)에 대응하는 디지탈의 다치화(多値化) 데이타로 변환된다.

이 변환에 의해 2차원의 검사 화상 데이타가 작성된다. 이 검사 화상 데이타는 피검사체의 검사 패턴에 대응하는 것으로, 제1 미분 회로(3)로 보내진다.

이 제1 미분 회로(3)은 제2a도∼제2d도에 도시한 x(횡) 방향, y(종) 방향, +45° 방향 및 -45°방향의 각 미분 파라메터(Da, Db, Dc, Dd)를 갖고 있다.

이들 x방향과 y방향은 서로 직교하는 방향이다. ±45° 방향은 x방향에 대한 각도이다.

제1 미분 회로(3)은 이들 4개 미분 방향의 각 미분 파라메터에 의해 검사 화상 데이타를 공간 미분하RH, 그 미분 결과를 셀렉터(4)에 보낸다.

한편, 설계 데이타 메모리(5)에는 설계치로부터 생성된 참조 패턴이 기억되어 있다.

농담 변환 회로(6)은 이 참조 패턴을, 예를 들면 「0」∼「10」의 11단계의 농담에 대응하는 디지탈의 다치화 데이타로 변환하고, 이 변환 결과를 참조 화상 데이타로서 제2 미분 회로(7)로 보낸다.

이 제2 미분 회로(7)은 제1 미분 회로(3)과 동일한 각 미분 파라메터, 즉 x방향, y방향, +45°방향 및 -45°방향의 각 방향의 미분 파라메터를 갖고 있다. 이 제2 미분 회로(7)은 이들 4개의 각 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 공간 미분하고, 그 미분 결과를 최소치 방향 검출 회로(8)에 보낸다. 검사 화상 데이타가, 제3도에 도시한 경우에 대하여 설명한다. 이 검사 화상 데이타(20)은 복수의 화소 데이타(21)로 형성되어 있다. 패턴(22)는 이들 화소 데이타(21)의 각 레벨치로서 형성되어 있다. 각 국소역(局小域: 23)은 3 x 3의 합계9개의 화소 데이타(21)에 의해 형성되어 있다. 이 중 위치(A)의 국소역(23)은 패턴(22)의 에지부에 위치하고 있다. 위치(B)의 국소역(23)은 패턴(22)의 코너부에 위치하고 있다. 위치(C)의 국소역(23)은 패턴(22) 이외의 균일부에 위치하고 있다. 예를 들면, 위치(A)의 국소역(23)의 각 화소 데이타는 제4도에 도시한 바와 같이 농담의 그레이데이션(gradation)이 원활하다. 이 국소역(23)은 5 x 5의 화소 데이타로 되어 있다. 또, 이들 화소 데이타의 수치는 다치화한 농담 레벨을 표시하고 있다.

여기에서, 제2도에 도시한 y방향의 미분 파라메터(Db)에 따른 제4도에 도시한 검사 화상 데이타에 대한 미분 처리는 다음과 같다.

제4도에 도시한 화소 데이타(13) 중, 중앙의 농담 레벨 「5」에 대한 y방향의 미분값은 농담 레벨 「5」의 y방향의 양측에 이접(離接)하는 「7」과 「3」의 각 화소 데이타의 각 차 「4」가 된다. 즉, 이 미분값은 미분하는 방향, 즉 y방향에 이접하는 각 화소 데이타에 의해 정해지는 경사를 나타낸다. 따라서, 제1 및 제2 미분 회로(3, 7)은 각 화소 데이타마다 상술한 4방향의 각 미분값을 산출한다.

예를 들면, 화상 데이타를 구성하는 모든 화소 데이타에 대하여 4방향의 미분값을 산출하면, 화상 데이타의 패턴(원화 : 原畵)와 각 미분값과의 관계는 다음과 같이 된다. 즉, 원화는 제5도에 도시한 바와 같이 y방향에 에지를 갖는다. 이 원화를 각 방향으로 미분하면, 제6도에 도시한 바와 같이 x방향의 미분값이 최대가 되고 y방향의 미분값이 최소 「0」이 된다.

또한, +45°방향 및 -45°방향의 각 미분값은 x방향의 미분값과 비교하여 작은 값이 된다.

다음에, 원화는 제7도에 도시한 바와 같이 에지 근방에 결함(G)가 존재한다. 이 결함(G)는 x방향으로 돌출되어 있다. 이 원화(原畵)에 대한 x방향의 미분값은 제8도에 도시한 바와 같이 결함(G)의 위치에서 x방향에 불연속 부분이 발생한다. 또, y방향의 미분값은 결함(G)에 대응하는 「0」이외의 값이 발생한다. ±45°방향의 각 미분값은 결함(G)에 기인하는 미분값이 발생한다. 따라서, 제6도와 제8도에 도시한 각 미분 결과를 비교하면, 결함(G)의 존재에 의해 크게 미분값이 변화하는 미분 방향은, y방향이 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 제5도의 원화를 참조 화상 데이타로 하고, 제7도의 원화를 검사 화상 데이타로 하면, 참조 화상 데이타에 대한 각 방향의 미분값 중 최소치가 되는 것은 y방향의 미분값이다. 최소치 방향 검출 회로(8)은 제2 미분 회로(7)에서 각 방향의 미분값(절대값)를 입력하고, 이들 미분값 중 가장 작은 미분값을 나타내는 미분 방향, 여기에서는 y방향을 검출하고, 이 y방향을 셀렉터(4)로 송출한다. 이 셀렉터(4)는 제1 미분 회로(3)로부터 4방향의 각 미분값을 입력하고, 이것에 미분값 중 최소치 방향 검출 회로(8)에 의해 지정된 y방향의 미분값을 선택하고, 이 y방향의 미분값을 판정 회로(9)로 송출한다. 이 판정 회로(9)는 입력된 미분값과 미리 설정된 임계값을 비교하여 미분값이 임계값을 초과하면, 이 미분값에 대응하는 화소 데이타에 패턴 결함(G)가 존재한다고 판정한다.

직접 비교 회로(10)은 각 화소 데이타를 미분하지 않고 직접 비교 대조한다. 이 직접 비교 회로(10)은 검사 화상 데이타의 각 화소 데이타와 참조 화상 데이타의 각 화소 데이타와의 차이(差) 데이타를 산출한다. 판정 회로(11)은 직접 비교 회로(10)으로부터의 차이 데이타와 임계값을 비교한다. 이 판정 회로(11)은 차이 데이타가 임계값을 초과하면, 이 화소 데이타에 패턴 결함이 존재한다고 판정한다.

한편, 제9a도는 판정 회로(9)에 입력하는 위치(C)의 균일부(제3도)에 대한 미분값을 나타낸다. 이 균일부는 결함(Ga)가 존재한다. 이 균일부의 참조 화상 데이타의 각 방향의 미분값은 전부 「0」으로 같다. 예를 들면, 검사 화상 데이타의 x방향과 y방향과의 양방향 미분값의 최대치를 구한다. 그리고, 참조 화상 데이타와 최대치를 비교한다. 이에 따라 균일부에 존재하는 결함(Ga)는 명확하게 파악된다. 그런데, 일반적으로 검사 패턴과 참조 패턴을 비교 대조하여 패턴 결함을 검출하는 경우, 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타의 각 좌표를 완전히 일치시킬 필요가 있다. 만일, 이들 좌표가 어긋나 있으면, 좌표 위치가 다른 각 화소 데이타끼리 비교 대조된다. 이 비교에서는 정확하게 패턴 결함이 검출되지 않는 것은 당연하다. 그런데도, 이러한 좌표의 불일치를 해소하기 위하여, 상기 제1 및 제2 미분회로(3, 7)에 의해 각 방향의 미분값이 비교 참조된다. 즉, 제9b도에 도시한 바와 같이, 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타가 Δt만큼 x방향으로 어긋나 있다. 이 경우, 결함(Gb)가 전혀 존재하지 않는데도, 상기 직접 비교 회로(10)에서 결함 검출을 행하면, Δt폭의 종방향의 전 영역이 패턴 결함으로서 검출된다. 이 Δt만큼 어긋난 참조 화상 데이타와 검사 화상 데이타를 각 방향으로 미분한 경우, x방향의 미분값은 패턴의 에지부에서 변화하지만, y방향의 미분값은 제로「0」인 채로 된다.

따라서, y방향의 미분값 「0「은 참조 화상 데이타와 검사 화상 데이타가 Δt의 폭만큼 어긋나 있어도 패턴 에지부는 결함으로서 검출되지 않는다.

한편, 제9b도에 도시한 바와 같이 결함(Gb)가 존재하면, 검사 화상 데이타의 y방향의 미분값은 결함(Gb)에 대응된 값이 발생한다. 판정 회로(9)는 이 미분값에서 패턴 결함을 검출한다. 이와 같이 검사 화상 데이타의 좌표와 참조 화상 데이타의 좌표가 완전하게 일치하지 않아도 패턴 결함은 검출된다.

그렇지만, 제3도의 위치(B)의 코너부에서도 제10a도 및 제10b도에 도시한 바와같이 폭(Δt)의 어긋난 부분이 의사 결함(Gc)으로서 검출된다.

즉, 코너 부분에서는 x방향, y방향 및 -45°방향의 각 미분값은 「0」이고, 그외의 방향의 미분값은 일정값을 갖는다. 좌표에 어긋남이 존재하면, 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타와의 각 화소 데이타에 대한 각 최소 미분값 방향이 불일치하게 된다.

이 결과, 셀렉터(4)는 최소치 방향 검출 회로(8)에 의해 지정된 미분 방향의 미분값을 선택하지만, 이 미분값은 「0」이 아니라, 어긋난 폭(Δt)에 대응하는 값이 된다. 따라서, 이 미분값이 임계값을 초과하면, 판정 회로(9)는 패턴 결함으로서 검출한다. 또, 제10b도에 도시한 바와 같이 코너부에 결함(Gd)가 존재한다면, 이 결함 (Gd)에 대응하는 미분값이 셀렉터(4)에 의해 선택된다. 판정 회로(9)는 결함(Gd)에 대응하는 미분값을 패턴 결함(Ge)으로서 검출한다. 이 때문에, 이 결함(Gd)에 기인하는 패턴 결함(Ge)가 어긋난 폭(Δt)에 기인하는 의사 결함(Ge)와 마찬가지로 검출된다. 따라서, 결함(Gd)가 발생하고 있는 것인지, 어긋남에 기인하는 패턴 결함 (Gc)인 것인지를 구별할 수 없다.

본 발명의 목적은 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타와의 사이에서 미소한 좌표 어긋남이 발생하여도 패턴 결함만을 단독으로 정확하게 검출할 수 있어, 결함 검출 정밀도의 향상과 결함 검출의 신뢰성을 향상할 수 있는 패턴 결함 검사 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타의 사이에서 미소한 좌표 어긋남이 발생하여도 패턴 결함만을 단독으로 정확하게 검출할 수 있고, 결함 검출 정밀도의 향상과 결함 검출의 신뢰성을 향상할 수 있는 패턴 결함 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서는, 피검사체의 패턴 결함 검출용의 참조 화상 데이타에서 패턴 에지 방향으로서, 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리함으로써 얻어진 미분값이 최소가 되는 미분 방향을 검출하고, 이 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 미분 처리하고, 또한 피검사체를 촬상하여 얻어지는 검사 화상 데이타를 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 미분 처리한다. 이 미분 처리에 따라 얻어지는 각 미분 데이타와 검사 화상 데이타를 비교하고, 이들 데이타 간의 차이로부터 피검사체 상의 패턴 결함을 검출한다.

또, 본 발명에서는 피검사체를 촬상하여 검사 화상 데이타를 작성하는 촬상수단과; 피검사체에 대한 패턴 결함 검사용의 참조 화상 데이타를 작성하는 참조 화상 작성 수단과; 참조 화상 데이타에서의 패턴 에지 방향으로서, 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리함으로써 얻어진 미분값이 최소가 되는 미분 방향을 검출하는 에지 방향 검출 수단과; 이 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 검사 화상 데이타를 미분 처리하는 제1 에지 방향 미분 수단과; 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 미분 처리하는 제2 에지 방향 미분 수단과; 참조 화상 데이타에 대한 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의한 주변 화소의 미분 처리, 또 참조 화상 데이타에 대한 패턴 에지 방향에 인접한 방향의 미분 파라메터에 의한 미분 처리를 행하는 미분 처리 수단과; 제1 에지 방향 미분 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타와, 제2 에지 방향 미분 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타, 또는 미분 처리 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타 중 적어도 어느 한쪽의 미분 데이타와의 차이에 기초하여 피검사체의 패턴 결함을 검출하는 판정 수단을 갖는 패턴 결함 검사 장치가 제공된다.

상기 장치에 따르면, 피검사체를 촬상하여 검사 화상 데이타가 작성됨과 동시에, 그 참조 화상 데이타가 작성되고, 이 중 참조 화상 데이타에서의 패턴 에지 방향이 검출된다. 검사 화상 데이타는 이 패턴 에지 방향을 따르는 미분 파라메터에 의해 미분 처리되고, 참조 화상 데이타는 동 에지 방향의 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타가 미분 처리된다. 또한, 참조 화상 데이타는 주변 화소가 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 미분 처리되고, 또한 패턴 에지 방향에 인접한 방향의 미분 파라메터에 의해 미분 처리된다. 그리고, 검사 화상 데이타에 대한 미분값과 참조 화상 데이타에 대한 상기 각 미분값 중 적어도 어느 하나의 미분값과의 차이에 기초하여 피검사체의 패턴 결함이 판정된다.

본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 실시예의 전제가 되는 패턴 결함 검사 장치에 대하여 설명한다.

제11도는 패턴 결함 검사 장치의 구성도이다. 제1도에 도시한 패턴 결함 검사 장치와 동일 부분에는 동일 부호가 붙여져 있다. 따라서, 중복하는 부분의 상세 설명은 생략한다.

촬상 센서(1)로부터 출력된 화상 신호는 A/D변환기(2)에 의해 다치화 데이타로 변환되고, 이 후 제1 미분 회로(3)에 의해 x방향, y방향, ±45°방향의 각 미분 파라메터에 의해 공간 미분된다.

한편, 설계 데이타 메모리(5)로부터 출력된 참조 패턴은 농담 변환 회로(6)에 의해 참조 화상 데이타로 변환되고, 이 후 제2 미분 회로(7)에 의해 x방향, y방향, ±45°방향의 각 미분 파라메터에 의해 공간 미분된다. 최소치 방향 검출 회로(8)은 제2 미분 회로(7)로부터의 각 미분값 중, 절대값의 가장 작은 미분값에 대응하는 미분 방향을 검출하고, 이 미분값을 제1 셀렉터(30) 및 제2 셀렉터(31)로 보낸다.

또, 농담 변환 회로(6)으로부터 출력된 참조 화상 데이타는 제3 미분 회로(32)에 보내진다. 이 제3 미분 회로(32)는 제2 미분 회로(7)에 1개의 화소 데이타가 입력되는 타이밍에 동기하여, 이 화소 데이타를 중심으로 하는 국소역을 형성하는 3 x 3의 합계 9개의 데이타를 받아 들인다. 이 제3 미분 회로(32)는 받아 들인 화소 데이타에 있어서, 중심 이외의 주위 8개의 화소 데이타에 대하여 상기 4방향의 각 미분 파라메터에 의해 각 미분값을 산출한다. 이 제3 미분 회로(32)로부터 출력된 8개의 미분값은 최대치 검출 회로(33)에 입력된다. 이 최대치 검출 회로(33)은 제3 미분 회로(32)로 부터 출력된 8개으 미분값 중, 각 방향마다 각 미분값의 절대값의 가장 큰 최대 미분값을 검출하고, 이들 4개의 최대 미분값을 제2 셀렉터(31)로 송출한다.

제1 셀렉터(30)은 제1 미분 회로(3)으로부터 출력된 4방향의 각 미분값 중, 최소치 방향 검출 회로(8)에 의해 지정된 미분 방향의 미분값을 선택하여 감산 회로(34)로 송출한다.

제2 셀렉터(31)은 최대치 검출 회로(33)으로부터 입력된 4개의 최대 미분값 중, 최소치 방향 검출 회로(8)에 의해 지정된 미분 방향의 최대 미분값을 선택하여 감산 회로(34)로 송출한다.

이 감산 회로(34)는 제1 셀렉터(30)에서의 미분값과 제2 셀렉터(31)로부터의 최대 미분값을 감산하여, 그 감산치를 차(差) 미분값으로서 부값(負値) 캔슬 회로(35)로 송출한다. 이 부값 캔슬 회로(35)는 차미분값이 부값의 차미분값만을 「0」으로 치환하여 판정 회로(36)으로 송출한다. 이 판정 회로(36)은 이 차미분값이 미리 설정된 임계값을 초과하면, 이 차미분값에 대응하는 화소 데이타가 패턴 결함이라고 판정한다.

다음에, 제1∼제3 미분 회로(3, 7, 32)보다도 후단의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 제3도에 도시한 위치 A의 에지부의 국소역(23)의 중앙의 화소 데이타 「5」에 대한 동작은 다음과 같다. 제1 미분 회로(3)은 예를 들면, 중앙의 화소 데이타 「5」를 중심으로 하는 국소역(23)의 9개의 화소 데이타를 읽어 들인다. 이 제1 미분 회로(3)은 중앙의 화소 데이타 「5」에 대한 4방향의 미분값을 구한다. 제1 미분 회로(3)은 제2도에 도시한 x방향, y방향, ±45°방향의 각 미분 파라메터(Da∼Dd)를 이용하여 공간 미분을 행한다. 따라서, 이 중심의 화소 데이타 「5」에 대한 4방향의 미분값(37a∼37d)는 제12도에 도시한 바와 같이 「0」「4」「4」「-4」가 된다.

마찬가지로, 제2 미분 회로(7)은 참조 화상 데이타의 각 화소 데이타를 4방향의 각 미분 파라메터(Da∼Dd)에 의해 공간 적분을 행하여, 그 각 미분값을 구한다.

제12도의 참조 화상 데이타에서의 위치 A의 각 미분값(37a∼37d)의 절대값은 「0」「4」「4」「4」가 된다. 최소치는 「0」이다.

최소치 방향 검출 회로(8)은 최소치 「0」의 미분값(37a)에 대응하는 x방향을 제1 및 제2 셀렉터(30, 31)로 송출한다.

다음에, 제3 미분 회로(21)은 제2 미분 회로(7)에 의해 공간 미분되는 화소 데이타 주위의 8개의 화소 데이타에 대한 각 4방향의 미분값(38)을 구한다. 위치 A의 중심의 화소 데이타 「5」의 주위 8개의 각 화소 데이타에 대한 x방향의 미분값은 제12도에 도시한 바와 같이 모두 「0」이다. 또 y방향의 미분값은 「5」가 6개이고 「4」가 2개가 된다. +45°방향의 미분값은 「5」가 6개이고 「4」가 2개가 된다. -45°방향의 미분값은 「-5」가 6개이고 「-4」가 2개가 된다. 따라서, 이들 미분값의 절대값의 최대치는 「0」「5」「5」「5」가 된다.

최소치 방향 검출 회로(8)은 위치 A의 에지부에 대하여 x방향을 선택하고 있기 때문에, 제2 셀렉터(31)에서 선택되는 최대 미분값은 제13a도에 도시한 「0」이 된다.

결함이 존재하지 않고 좌표 어긋남이 존재하지 않으면, 제1 셀렉터(30)은 중심의 화소 데이타 「5」의 x방향의 미분값(37a)의 「0」을 선택한다. 그 결과, 감산 회로(34)는 차미분값 0을 출력한다. 이 경우, 당연하게 판정 회로(36)은 패턴 결함을 검출하지 않는다.

제13b도는 위치 B의 코너부의 중앙의 화소 데이타 「6」에 대한 처리 결과를 나타낸다. 이 경우, 화소 데이타 「6」의 4방향의 미분값의 최소치 방향은 -45°방향이 된다. -45°방향의 화소 데이타의 미분값은 「0」이 되고, 주위의 각 화소 데이타의 -45°방향의 8개의 미분값은 「4」「3」「2」「0」이 된다. 최대치는 「4」가 된다. 이 경우, 감산 회로(34)의 차미분값은 「-4」가 되지만, 부 캔슬 회로(35)는 차미분값 「-4」를 「0」으로 한다. 따라서, 판정 회로(36)은 패턴 결함을 검출하지 않는다

제13c도는 위치 C의 균일부의 중앙 화소 데이타 「0」에 대한 처리 결과를 나타낸다. 이 경우도 패턴 결함은 출력되지 않는다. 다음에, 결함이 존재하지 않고 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타와의 사이에 1화소 정도의 좌표 어긋남이 존재하는 경우에 대하여 설명한다.

제3도의 위치 A의 에지부에 대하여, 최소치 방향 검출 회로(8)는 x방향을 검출한다. 감산 회로(34)에는 제1 미분 회로(3)의 x방향의 미분값 「0」이 입력된다. 마찬가지로, 주위 화소 데이타의 x방향의 미분값은 「0」이 되고, 패턴 결함은 출력되지 않는다.

다음에, 제3도의 위치 B의 코너부에 대하여, 검사 화상 데이타의 중앙의 화소 데이타에 대한 -45°방향의 미분값은 「0」이 된다. 그 외 방향의 각 미분값은 미분 방향으로 정해지는 일정치를 갖는다.

한편, 참조 화상 데이타의 중앙의 화소 데이타는 검사 화상 데이타의 중앙의 화소 데이타에 대응하지 않고 1화소 정도 어긋나 있다. 따라서, 이 어긋난 화소 데이타에 대한 -45°방향의 미분값은 「0」이 아닌 값을 나타낸다. 그 결과, 최소치 방향 검출 회로(8)은 미분 방향 -45°를 지정하는 것으로는 한정하지 않는다. 따라서, 제1 셀렉터(30)은 -45°방향의 미분값에 「0」으로는 한정하지 않는다.

한편, 참조 화상 데이타에 있어서, 최소치 방향 검출 회로(8)은 적어도 제1 셀렉터(30)에서 출력되는 미분값보다도 큰 값을 검출한다. 그 결과, 감산 회로(34)는 각 셀렉터(30, 31)로 부터 각 값을 감산한다. 이에 따라, 제1 셀렉터(30)에서 출력되는 미분값은 상쇄된다. 패턴 결함은 제14a도에 도시한 바와 같이 출력되지 않는다. 결함이 존재하고, 또한 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타가 1화소 정도 어긋나 있는 경우에 대하여 설명한다. 위치 A의 에지부의 국소역(23)에 대하여, 제1 미분 회로(3)은 검사 화상 데이타를 미분하여, 결함에 대응된 x방향의 미분값을 출력한다. 이에 대하여 제2 미분회로(7)은 화소 데이타 주위의 화소 데이타의 x방향의 미분값 「0」을 출력한다. 이 결과, 감산 회로(34)는 결함 규모에 대응된 차미분값을 출력한다. 판정 회로(36)은 패턴 결함을 출력한다.

다음에 위치 B의 코너부의 국소역(23)에 대하여, 최소치 방향 검출 회로(8)이 지정하는 미분 방향은 일방적으로 정해지지 않는다.

제1 미분 회로(3)은 -45°방향을 포함하는 각 미분 방향에 대하여, 결함에 대응된 각 미분값을 출력한다.

제1 셀렉터(30)은 결함에 대응하는 미분값을 선택한다.

한편, 참조 화상 데이타에 대하여, 제3 미분 회로(32)는 주위 화소 데이타에 대한 각 미분 방향의 값이 결함의 존재에 기인하는 값에 전혀 대응하지 않는다. 때문에, 감산 회로(34)는 제14b도에 도시한 바와 같이 결함 (Gf)을 검출한다. 따라서, 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타의 좌표가 다소 어긋나 있어도, 결함(Gf)에 어긋남에 기인하는 의사 결함(Gc)가 포함되는 것을 미연에 제거할 수 있어서 결함만을 정밀도 좋게 확실하게 검출할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

제15도는 패턴 결함 검사 장치의 구성도이다. 촬상 센서(40)은 라인 센서이다. 이 촬상 센서(40)에는 A/D 변환기(41)을 통하여 복수 방향 미분 회로(42)가 접속되어 있다. 이 복수 방향 미분 회로(42)는 x방향, y방향, +45°방향 및 -45°방향의 각 미분 오퍼레이터를 갖고, 검사 화상 데이타에 대하여 이들 미분 오퍼레이터에 의해 미분 처리하는 기능을 갖고 있다. 또한, 이 복수 방향 미분 회로(42)는 상기 각 미분 오퍼레이터에 제16도에 도시한 +22.5°방향, +67.5°방향, -22.5°방향, -67.5°방향의 각 미분 오퍼레이터를 갖고 있다. 따라서, 이 복수 방향 미분 회로(42)는 검사 화상 데이타에 대하여, 이들 미분 오퍼레이터의 4 또는 8 방향으로 미분 처리하는 기능을 갖고 있다. 최대치 방향 검출 회로(43)은 복수 방향 미분 회로(42)에서의 각 미분 방향의 처리 결과를 받고, 이들 미분 방향의 미분값(절대값) 중 최대치를 나타내는 미분값의 미분 방향을 검출하여 이 미분 방향을 셀렉터(44)로 보내는 기능을 갖고 있다. 한편, 참조 데이타 발생 회로(45)는 패턴 데이타의 설계 데이타에 기초하여, 촬상 센서(40)의 촬상에 의해 얻어지는 검사 화상 데이타에 대한 참조 화상 데이타를 위치 데이타에 동기하여 발생하는 기능을 갖고 있다.

에지 방향 검출 회로(46)은 참조 화상 데이타에서의 패턴의 에지 방향을 화소 단위로 검출하고 그 검출 결과를 셀렉터(44)로 보내는 기능을 갖고 있다. 단, 패턴 에지 방향이 부정인 경우, 에지 방향 검출 회로(46)은 방향 부정의 요지를 셀렉터(44)로 보내는 기능을 갖고 있다. 이 셀렉터(44)는 통상, 에지 방향 검출 회로(46)에 의해 검출된 미분 방향을 패턴 에지 방향으로서 선택하고, 또 방향 부정의 요지를 수신하면 최대치 방향 검출 회로(43)에 의해 검출된 미분 방향을 패턴 에지 방향으로서 선택하는 기능을 갖고 있다.

제1 에지 방향 미분 회로(47)은 셀렉터(44)에 의해 선택된 패턴 에지 방향인 미분 방향을 받고, 이 미분 방향에서 A/D 변환기(41)로부터의 검사 화상 데이타를 미분처리하여 그 절대값을 구하는 기능을 갖고 있다.

한편, 제2 에지 방향 미분 회로(48)은 셀렉터(44)에 의해 선택된 패턴 에지 방향인 미분 방향을 받고, 이 미분 방향에서 참조 화상 데이타를 미분 처리하고, 그 절대값을 구하는 기능을 갖고 있다.

미분 처리 수단(50)은 참조 화상 데이타에 대한 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의한 주변 화소의 미분 처리를 행하는 기능을 갖고 있다. 또, 미분 처리 수단(50)은 참조 화상 데이타에 대한 패턴 에지 방향에 인접한 방향의 미분 파라메터에 의한 미분 처리를 행하는 기능을 갖고 있다.

구체적으로는, 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 제1 최대치 검출 회로 (52), 이접 방향 미분 회로(53) 및 제2 최대치 검출 회로(54)의 각 기능을 갖고 있다.

주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 미분값을 구하는 화소 주변의 각 화소에 대하여, 에지 방향 검출 회로(46)에 의해 검출된 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 기능을 갖고 있다.

제1 최대치 검출 회로(52)는 이 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)에 의해 구해진 주변 화소의 각 미분값중 절대값의 최대치를 검출하는 기능을 갖고 있다. 인접 방향 미분 회로(53)은 에지 방향 검출 회로(46)에 의해 검출된 패턴 에지 방향에 인접하는 방향의 각 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 기능을 갖고 있다. 이 인접 방향 미분 회로(53)은 서로 직교하는 x방향 및 y방향, 이 x방향에 대하여 ±45°방향, ±22.5°방향 및 ±67.5°방향의 각 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 미분 처리하는 기능을 갖고 있다.

제2 최대치 검출 회로(54)는 인접 방향 미분 회로(53)에 의해 구해진 각 미분값중 절대값의 최대치를 검출하는 기능을 갖고 있다. 에지 방향 미분 회로(48), 제1 및 제2 최대치 검출 회로(52, 54)의 각 출력 단자에는 셀렉트 스위치(55)를 통하여 감산 회로(56)이 접속되어 있다. 이 감산 회로(56)은 에지 방향 미분 회로(47)에 의해 미분된 검사 화상 데이타와 셀렉트 스위치(55)를 통과한 에지 방향 미분 회로(48) 또는 제1 및 제2의 각 최대치 검출 회로(52, 54)의 각 미분 데이타와의 각 화소 마다의 차이를 구하는 기능을 갖고 있다. 판정 회로(57)은 감산 회로(56)에서의 각 화소마다의 차이의 값과 소정의 임계값을 비교하여 감산 회로(56)에서의 각 화소마다의 차이값이 임계값을 초과한 화소를 결함으로 판정하는 기능을 갖고 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 장치의 작용에 대하여 설명한다.

참조 데이타 발생 회로(45)는 패턴 데이타의 설계 데이타에 기초하여 참조 화상 데이타를 작성한다.

제17도는 이 참조 화상 데이타의 모식도이다. 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)의 각 국소역이 설정되어 있다. 이들 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)는 제18도에 도시한 바와 같이 각 7 x 7화소에 의해 표시되어 있다. 이들 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)는 어두운 곳이 「0」 밝은 곳이 「10」인 농담 레벨에 따라 표시 되어 있다.

이와 같이 참조 화상 데이타는 설계 데이타에 의해 발생된 데이타로 에지에서의 농담 그레이데이션이 원활하게 되어있다.

한편, 촬상 센서(40)은 피검사체를 연속적으로 촬상하여 그 화상 신호를 출력한다. 이 화상 신호는 A/D 변환기(41)에 의해 디지탈의 11단계의 농담에 대응하는 검사 화상 데이타로 형성된다.

제19도는 검사 화상 데이타 중 무결함의 모식도이다. 이 검사 화상 데이타에 대한 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)는 제20도에 도시한 바와 같이 각 5 x 5 화소로 나타나 있다. 또, 제21도는 결함있는 검사 화상 데이타의 모식도이다. 이 검사 화상 데이타에 대한 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)는 제22도에 도시한 바와 같이 각 5 x 5 화소로 나타나 있다. 또한, 이들 검사 화상 데이타에는 촬상 센서(40)에서 화상을 입력할 때의 샘플링 오차 등에 의해 농담 레벨 「1」정도의 노이즈가 타고 있다. 또, 이들 검사 화상 데이타에서의 각 코너부(b)의 화상 데이타는 제18도에 도시한 코너부(b)의 화상 데이타에 대하여 1화소만큼-y방향으로 어긋나 있다.

이와 같은 참조 화상 데이타 및 검사 화상 데이타가 얻어지면, 이 중 참조 화상 데이타는 에지 방향 검출 회로(46)으로 보내진다. 이 에지 방향 검출 회로(46)은 참조 화상 데이타에 대하여 x방향, y방향, +45°방향 및 -45°방향의 각 방향으로 미분 처리를 행하여, 이들 미분값중 최소를 나타내는 미분값의 미분 방향을 구한다.

(a)이하, 참조 화상 데이타 및 검사 화상 데이타에서의 각 에지부(a)에 대한 처리에 관하여 설명한다. 참조 화상 데이타의 에지부(a)에서의 패턴 에지 방향은 제23도에 도시한 바와 같이 x방향의 미분 방향이 된다. 따라서, 셀렉터(44)는 미분 방향 x를 선택하고, 이것을 제1 및 제2 에지 방향 미분 회로(47, 48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51) 및 이접 방향 미분 회로(53)으로 송출한다.

제1 에지 방향 미분 회로(47)은 x방향의 미분 파라메터를 이용하여 검사 화상 데이타를 미분 처리한다. 여기에서, 제20도에 도시한 무결함의 에지부(a)에 대하여 x방향으로 미분하면, 제24a도에 도시한 무결함의 미분 처리값의 절대값을 나타낸다. 또 제22도에 도시한 결함있는 에지부(a)에 대하여 x방향으로 미분하면, 제24b도에 도시한 결함있는 미분 처리값의 절대값을 나타낸다. 이 제1 에지 방향 미분 회로(47)의 미분 처리된 검사 화상 데이타는 감산 회로(56)으로 보내진다.

한편, 제2 에지 방향 미분 회로(48)은 제2a도에 도시한 x방향의 미분 파라메터를 이용하여 참조 화상 데이타의 에지부(a)에 대하여 미분 처리하여 그 절대값을 구한다. 이 미분 결과는 제25a도에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 참조 화상 데이타의 에지부(a)는 제18도에 도시한 바와 같이 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 그 상측의 x방향이 「8」「8」「8」... 을 나타내고 있다.

중심 화소 데이타 「5」를 통하는 x방향이 「5」「5」「5」...를 나타내고 있다.

중심 화소 데이타 「5」에 대하여 그 하측의 x방향이 「2」「2」「2」를 나타내고 있다. 따라서, 이들 화소 데이타에 대한 x방향의 각 미분값은 제25a도에 도시한 바와 같이 모두 「0」이 된다.

주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 에지부(a)에서의 중심 화소 데이타 「5」의 주변 화소에 대하여 미분 처리한다. 우선, 제18도에 도시한 에지부(a)의 중심 화상 데이타 「5」에 대한 좌상측의 화소 데이타 「8」이 있고, 이 화소 데이타 「8」의 주변 화소에 대한 x방향의 각 미분값이 구해진다. 이 화소 데이타 「8」의 주변 화소는 좌상측의 화소로부터 우회전하여 「10」「10」「10」 다음에 「8」「5」다음에 「5」「5」다음에 「8」이 되고, 재차 좌상측의 화소 「10」이 된다. 따라서, 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 이들 주변 화소에 대한 x방향의 각 미분값을 구한다.

최대치 검출 회로(52)는 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)에 의해 구해진 각 x방향 미분값 중, 그 절대값의 최대치 「0」을 검출한다. 이 최대치 검출 회로(52)에 의해 검출된 최대치 「0」이 에지부(a)의 중심 화상 데이타 「5」에 대한 좌상측의 화소 데이타 「8」의 미분값이 된다.

다음에, 에지부(a)의 중심 화상 데이타 「5」에 대한 상측의 화소 데이타 「8」이 있고, 이 화소 데이타 「8」의 주변화소에 대한 x방향의 각 미분값이 구해진다.

이 화소 데이타 「8」의 주변 화소는 좌상측의 화소에서 우회전하여 「10」「10」「10」다음에 「8」「5」다음에 「5」「5」다음에 「8」이 되고, 재차 좌상측의 화소 「10」이 된다. 따라서, 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 이들 주변 화소에 대한 x방향의 각 미분값을 구한다.

최대치 검출 회로(52)는 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)에 의해 구해진 각 x방향 미분값중 그 절대값의 최대치 「0」을 검출한다. 이 최대치 검출 회로(52)에 의해 검출된 최대치 「0」이 에지부(a)의 중심 화소 데이타 「5」에 대한 좌상측의 화소 데이타 「8」의 미분값이 된다. 이하, 마찬가지로 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 에지부(a)에서의 중심 화소 데이타 「5」의 주변 화소에 대한 각 미분값을 구한다. 이 주변 화소 에지 방향의 미분 결과는 제25b도에 도시하였다. 이접 방향 미분 회로(53)은 패턴 에지 방향인 x방향에 이접하는 방향, 결국 제16도에 도시한 ±22.5°방향의 각 미분 파라메터에 의해 참조 화상 데이타를 미분 처리한다. 즉, 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌상측, 상측 및 우상측의 각 화소 데이타 「8」에 대한 +22.5°방향의 각 미분값은 「2」가 된다. 소숫점 이하는 절사한다.

마찬가지로, 좌상측, 상측 및 우상측의 화소 데이타 「8」에 대한 -22.5°방향의 각 미분값은 「-2」가 된다. 따라서, 최대치 검출 회로(54)는 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌상측, 상측 및 우상측의 화소 데이타 「8」에 대한 각 미분값 「2」「2」「2」「-2」「-2」「-2」중, 그 절대값의 최대치 「2」를 검출한다. 또, 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌측, 중심 및 우측의 화소 데이타 「5」에 대한 +22.5°방향의 각 미분값은 「3」이 된다. 마찬가지로, 좌측, 중심 및 우측의 화소 데이타 「5」에 대한 -22.5°방향의 각 미분값은 「-3」이 된다. 따라서, 최대치 검출 회로(54)는 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌측, 중심 및 우측의 화소 데이타 「5」에 대한 각 미분값 「3」「3」「3」「-3」「-3」「-3」중, 그 절대값의 최대치 「3」을 검출한다. 또, 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌하측, 하측 및 우하측의 화소 데이타 「2」에 대한 +22.5°방향의 각 미분값은 「2」가 된다.

마찬가지로, 좌측, 중심 및 우측의 화소 데이타 「2」에 대한 -22.5°방향의 각 미분값은 「-2」가 된다. 따라서, 최대치 검출 회로(54)는 참조 화상 데이타의 중심 화소 데이타 「5」에 대하여 좌측, 중심 및 우측의 화소 데이타 「2」에 대한 각 미분값 「2」「2」「2」「-2」「-2」「-2」중, 그 절대값의 최대치 「2」를 검출한다. 이 결과, 참조 화상 데이타에 대한 인접 방향의 각 미분값은 제25c에 도시한 결과가 된다.

이들 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 각 미분 결과는 셀렉트 스위치(55)를 통하여 감산 회로(56)으로 보내진다.

이 감산 회로(56)은 제1 에지 방향 미분 회로(47)의 미분 결과(제24a도, 제24b도)로 부터 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 각 미분 결과(제25a도, 제25b도, 제25c도)를 각각 감산한다. 이 감산 결과는 판정 회로(57)로 보내진다.

또한, 이 감산에 의해 부(-)값이 된 경우에는 「0」으로 하고 있다. 예를 들면, 제24a도에 도시한 무결점인 검사 화상 데이타의 미분값에 대하여 제25a도, 제25b도, 제25c도에 도시한 에지 방향의 미분값, 주변 화소 에지 방향의 미분값, 이접 방향의 미분값을 각각 감산하면, 그 감산 결과는 제26a도, 제26b도, 제26c도에 도시한 바와 같이 된다. 또, 제24b도에 도시한 결함있는 검사 화상 데이타의 미분값에 대하여 제25a도, 제25b도, 제25c도에 도시한 참조 화상 데이타에 대한 에지 방향의 미분값, 주변 화소 에지 방향의 미분값, 이접 방향의 미분값을 각각 감산하면, 그 감산 결과는 제27a도, 제27b도, 제27c도에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 제26a도∼제26c도 및 제27a도∼제27c도에 도시한 감산 결과는 검사 화상 데이타와 참조 화상 데이타의 차이를 표시하고 있다. 따라서, 이들 화상 데이타 사이에서 일치하지 않는 화소 부분이 결함부로서 검출된다.

감산 회로(56)의 결과를 판정 회로(57)에서 임계값과 비교함으로써 패턴 결함이 판정된다.

(b) 다음에 참조 화상 데이타 및 검사 화상 데이타에서의 각 코너부(b)에 대한 처리에 대하여 설명한다. 에지 방향 검출 회로(46)은 제28도에 도시한 바와 같이 참조 화상 데이타의 코너부(b)에서 패턴 에지 방향을 검출한다. 따라서, 셀렉터(44)는 각 화소마다 미분 방향을 선택하여, 이것을 제1 및 제2 에지 방향 미분 회로(47, 48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51) 및 이접 방향 미분 회로(53)으로 송출한다. 이 경우, 에지 방향 검출 회로(46)에 의해 검출되는 에지 방향이 복수의 방향에서 미분값이 최소가 될 때, 셀렉터(44)는 에지 방향은 y방향, x방향, -45°방향, +45°방향의 우선 순위에 따라서 결정하고 있다.

제1 에지 방향 미분 회로(47)은 검출된 미분 방향의 미분 파라메터를 이용하여 검사 화상 데이타를 미분 처리한다. 결국, 제20도에 도시한 무결함의 코너부(b)에 대하여 각 화소마다 미분하면, 제29a도에 도시한 무결함의 각 미분 처리값의 절대값을 나타낸다. 또, 제22도에 도시한 결함있는 코너부(b)에 대하여 각 화소마다 미분하면, 제29b도에 도시한 결함있는 각 미분 처리치의 절대값을 나타낸다.

이 제1 에지 방향 미분 회로(47)의 미분 결과는 감산 회로(56)으로 보내진다.

한편, 제2 에지 방향 미분 회로(48)은 에지 방향 검출 회로(46)에 의해 검출된 미분 방향의 각 미분 파라메터를 이용하여, 참조 화상 데이타의 코너부(b)의 각 화소 데이타에 대하여 미분 처리하여 그 절대치를 구한다. 이 미분 결과는 제30a도에 도시한 바와 같이 된다. 또, 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)은 상기와 마찬가지로 참조 화상 데이타 코너부(b)의 주변 화소에 대하여 각 화소마다 미분 처리한다. 최대치 검출 회로(52)는 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51)의 각 미분값의 절대값의 최대치를 검출한다. 이 결과는 제30b도에 도시하였다.

이접 방향 미분 회로(53)은 상기 마찬가지로, 참조 화상 데이타를 에지 방향 및 이 에지 방향에 이접하는 방향으로 미분 처리하고, 다음의 최대치 검출 회로(31)에 의해 그 절대값의 최대치를 검출한다. 이 결과는 제30c도에 도시하였다. 이들 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 각 미분 결과는 각각 셀렉트 스위치(55)를 통하여 감산 회로(56)으로 보내진다.

이 감산 회로(56)은 제29a도, 제29b도에 도시한 제1 에지 방향 미분 회로(25)의 미분 처리된 각 검사 화상 데이타에서 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 미분 결과(제30a도, 제30b도, 제30c도)를 각각 감산한다.

제31a도, 제31b도, 제31c도는 제29a도에 도시한 제1 에지 방향 미분 회로(25)의 미분 처리된 무결함의 검사 화상 데이타에서 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 미분 결과(제30a도, 제30b도, 제30c도)를 각각 감산한 각 결과를 도시하였다.

제32a도, 제32b도, 제32c도는 제29b도에 도시한 제1 에지 방향 미분 회로(25)의 미분 처리된 결함있는 검사 화상 데이타에서 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51), 이접 방향 미분 회로(53)의 미분 결과(제30a도, 제30b도, 제30c도)를 각각 감산한 각 결과를 도시하였다. 이들 감산 결과는 판정 회로(57)로 보내진다.

이 판정 회로(57)은 감산 회로(56)의 감산 결과와 임계값을 비교함으로써 패턴 결함을 판정한다.

(c) 다음에 참조 화상 데이타 및 검사 화상 데이타에서의 각 균일부(c)에 대한 처리에 대하여 설명한다.

에지 방향 검출 회로(46)은 무결함인 경우, 제33a도에 도시한 바와 같이 참조 화상 데이타의 균일부(c)에서 패턴 에지 방향을 검출한다. 이 경우, 농담 레벨은 균일하기 때문에 부정이 된다. 에지 방향 검출 회로(46)은 결함있는 경우, 제33b도에 도시한 바와 같이 참조 화상 데이타의 균일부(c)에서 패턴 에지 방향을 검출한다. 복수 방향 미분 회로(42)는 검사 화상 데이타에 대하여 x방향, y방향, +45°방향 및 -45°방향의 각 미분 오퍼레이터에 의해 미분 처리를 행한다.

따라서, 셀렉터(44)는 최대치 방향 검출 회로(43)에 의해 검출된 각 에지 방향의 미분값 중 최대치를 나타내는 미분 방향을 선택한다.

제1 에지 방향 미분 회로(47)은 검출된 미분 방향의 미분 파라메터를 이용하여 검사 화상 데이타를 미분 처리한다. 결국, 제20도에 도시한 무결함의 균일부(c)에 대하여 각 화소마다 미분하면, 제34a도에 도시한 무결함의 각 미분 처리치의 절대값을 나타낸다. 또, 제22도에 도시한 결함있는 균일부(c)에 대하여 각 화소마다 미분하면, 제34b도에 도시한 결함있는 각 미분 처리치의 절대값을 나타낸다.

제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 회로(51) 및 이접 방향 미분 회로(53)은 각각 선택된 에지 방향에 따라서 참조 화상 데이타를 미분 처리한다. 그 결과는 제35a도, 제35b도, 제35c도에 도시한 바와 같이 각 화소도 모두 「0」이 된다. 따라서, 감산 회로(56)의 감산 결과는 제36도 및 제37도에 도시한 바와 같이 검사 화상 데이타의 미분값과 동일해진다. 이렇게 하여, 판정 회로(57)은 감산 회로(56)의 결과와 임계값을 비교함으로써 패턴 결함을 판정한다. 이와 같이 상기 한 실시예에 따르면, 참조 화상 데이타와 검사 화상 데이타를 비교함으로써 패턴 결함을 확실하게 검출할 수 있다. 특히 참조 화상 데이타를 각 화소 및 이 화소의 주변 화소에 대하여 미분 처리하여 그 최대치를 검출하고, 또한 참조 화상 데이타를 에지 방향 및 이 에지 방향에 인접하는 방향으로 미분 처리하여 그 최대치를 검출하는 기능을 구비하였기 때문에, 패턴에 대한 에지부(a), 코너부(b) 및 균일부(c)에서의 좌표 위치의 어긋남이 발생하여도, 이들 각 부에서의 패턴 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 한 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하여도 좋다.

예를 들면, 감산 회로(56)은 제1 에지 방향 미분 회로(47)에 의해 미분 처리된 검사 화상 데이타에 대하여 제2 에지 방향 미분 회로(48), 주변 화소 에지 방향 미분 처리 회로(51) 또는 이접 방향 미분 회로(53)에 의해 얻어지는 각 미분 화상 데이타 중 적어도 어떤 1개의 미분 화상 데이타와의 차이를 얻도록 하여도 좋다.

또, 미분 오퍼레이터는 예를 들면, 제38a도∼제38d도에 도시한 바와 같이 소베르 오퍼레이터를 이용하여 x방향, y방향, ±45°방향의 각 미분값을 얻게 하여도 좋다.

Claims (12)

1. 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 피검사체의 패턴 결함 검출용의 참조 화상 데이타에 있어서의 패턴 에지 방향으로서, 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리함으로써 얻어진 미분값이 최소로 되는 미분 방향을 검출하는 제1 스텝과, 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리하고, 또한 상기 피검사체를 촬상하여 얻어지는 검사 화상 데이타를 상기 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 미분 처리하는 제2 스텝과, 이 제2 스텝의 미분 처리에 의해 얻어지는 각 미분 데이타를 비교하고, 이들 데이타간의 차이로부터 상기 피검사체 상의 패턴 결함을 검출하는 제3 스텝으로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
2. 패턴 결함 검사 장치에 있어서, 피검사체를 촬상하여 검사 화상 데이타를 작성하는 촬상 수단과, 상기 피검사체에 대한 패턴 결함 검사용의 참조 화상 데이타를 작성하는 참조 화상 작성 수단과, 상기 참조 화상 데이타에 있어서의 패턴 에지 방향으로서, 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리함으로써 얻어진 미분값이 최소로 되는 미분 방향을 검출하는 에지 방향 검출 수단과, 이 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 상기 검사 화상 데이타를 미분 처리하는 제1 에지 방향 미분 수단과, 상기 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리하는 제2 에지 방향 미분 수단과, 상기 참조 화상 데이타에 대한 상기 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의한 주변 화소의 미분 처리, 또한 상기 참조 화상 데이타에 대한 상기 패턴 에지 방향에 인접한 방향의 미분 파라메터에 의한 미분 처리를 행하는 미분 처리 수단과, 상기 제1 에지 방향 미분 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타와, 상기 제2 에지 방향 미분 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타, 또는 상기 미분 처리 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타 중 적어도 어느 한쪽의 미분 데이타와의 차이에 기초하여 상기 피검사체의 패턴 결함을 검출하는 판정 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 에지 방향 검출 수단은 서로 직교하는 x방향 및 y방향, 이 x방향에 대하여 ±45°방향의 각 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리하고, 이 미분 처리에 의해 얻어지는 각 미분값 중 최소치로 되는 미분 방향을 패턴 에지 방향으로서 구하는 기능으로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 미분 처리 수단은 미분값을 구하는 화소 주변의 각 화소에 대하여 상기 에지 방향 검출 수단에 의해 검출된 상기 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 주변 화소 에지 방향 미분 회로와, 이 주변 화소 에지 방향 미분 회로에 의해 구해진 상기 주변 화소의 각 미분값 중 절대값의 최대치를 검출하는 제1 최대치 검출 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 미분 처리 수단은 상기 에지 방향 검출 수단에 의해 검출된 상기 패턴 에지 방향에 인접하는 방향의 각 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 인접 방향 미분 회로와, 이 인접 방향 미분 회로에 의해 구해진 각 미분값 중 절대값의 최대치를 검출하는 제2 최대치 검출 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 미분 처리 수단은 미분값을 구하는 화소 주변의 각 화소에 대하여 상기 에지 방향 검출 수단에 의해 검출된 상기 패턴 에지 방향을 따르는 방향의 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 주변 화소 에지 방향 미분 회로와, 이 주변 화소 에지 방향 미분 회로에 의해 구해진 상기 주변 화소의 각 미분값 중 절대값의 최대치를 검출하는 제1 최대치 검출 회로와, 상기 에지 방향 검출 수단에 의해 검출된 상기 패턴 에지 방향에 인접하는 방향의 각 미분 파라메터에 의해 상기 참조 화상 데이타를 각 미분 처리하는 인접 방향 미분 회로와, 이 인접 방향 미분 회로에 의해 구해진 각 미분값 중 절대값의 최대치를 검출하는 제2 최대치 검출 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 인접 방향 미분 회로는 서로 직교하는 x방향 및 y방향, 이 x방향에 대하여 ±45°방향, ±22.5°방향, 및 ±67.5°방향의 각 미분 파라메터로 상기 참조 화상 데이타를 미분 처리하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 판정 수단은, 상기 제1 에지 방향 미분 수단에 의해 구해진 미분 데이타와, 상기 제2 에지 방향 미분 수단에 의해 얻어지는 미분 데이타, 또는 상기 미분 처리 수단에 의해 얻어지는 각 미분 데이타 중 적어도 어느 한쪽의 미분 데이타와의 화소마다의 차이를 구하는 감산 회로와, 이 감산 회로에 의해 구해진 상기 화소마다의 차이의 값과 소정의 임계값을 비교하고, 상기 화소마다의 차이의 값이 상기 임계값을 초과한 상기 화소를 결함으로서 판정하는 판정회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
9. 제2항에 있어서, 상기 촬상 수단에 의해 얻어진 상기 검사 화상 데이타를 복수 방향의 각 미분 파라메터에 의해 미분 처리하는 복수 방향 미분 회로와, 이 복수 방향 미분 회로에 의해 각 미분값 중 최대치가 되는 미분 방향을 검출하는 최대치 방향 검출 회로와, 통상의 경우, 상기 에지 방향 검출 수단에 의해 검출된 미분 방향을 에지 패턴 방향으로서 선택하여 상기 제1 에지 방향 미분 회로로 보내고, 또한 상기 에지 방향 검출 수단으로부터 에지 패턴 부정(不定)의 요지를 수신한 경우, 상기 최대치 방향 검출 회로에 의해 검출된 미분 방향을 에지 패턴 방향으로서 상기 제1 에지 방향 미분 회로로 보내는 셀렉터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 복수 방향 미분 회로는 서로 직교하는 x방향 및 y방향, 이 x방향에 대하여 ±45°방향의 각 미분 파라메터에 의해 상기 검사 화상 데이타를 미분 처리하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 촬상 수단은 피검사체를 촬상하여 농담 레벨의 화상 신호를 출력하는 촬상 센서와, 이 촬상 센서로부터 출력된 화상 신호를 농담에 대응하는 디지탈의 다치화(多値化)된 검사 화상 데이타로 변환하는 A/D변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 참조 화상 작성 수단은 피검사체에 형성된 패턴의 설계 데이타에 기초하여, 상기 촬상 수단에서 촬상하는 상기 피검사체의 위치 데이타에 동기하여 참조 화상 데이타를 발생하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.