KR19990067943A

KR19990067943A - 자동 비쥬얼 검사 장치, 자동 비쥬얼 검사 방법, 및 자동 비쥬얼 검사 프로그램이 기록된 기록 매체

Info

Publication number: KR19990067943A
Application number: KR1019990001173A
Authority: KR
Inventors: 시바히사시
Original assignee: 가네코 히사시; 닛폰 덴키(주)
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-16
Publication date: 1999-08-25
Also published as: US6356300B1; EP0930499A1; JPH11201908A; TW411392B; KR100309635B1; JP3120767B2

Abstract

본 발명의 화상 미분 유닛은 검사될 물체에 대한 기준 화상 및 검사 화상을 미분한다. 화상 분할 유닛은 화상을 소정의 분할수로 분할한다. 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛은 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 기준 화상 및 검사 화상을 오버레이한다. 함수 피팅 유닛은 에지를 검출하고, 이 에지와 직교하는 방향의 절대 픽셀값의 명암 프로파일의 분포를 얻고, 이 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅한다. 서브 픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 대응하는 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도 위치 변위로서 산출한다. 조정 미분 화상 형성 유닛은 상기 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대한 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성한다. 화상 비교 유닛은 서브 픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로, 검사된 화상의 조정 분할 미분 화상을 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 검사될 물체의 결함을 검출한다.

Description

자동 비쥬얼 검사 장치, 자동 비쥬얼 검사 방법, 및 자동 비쥬얼 검사 프로그램이 기록된 기록 매체{Automatic visual inspection apparatus, automatic visual inspection method, and recording medium having recorded an automatic visual inspection program}

본 발명은 자동 비쥬얼 검사 장치, 자동 비쥬얼 검사 방법, 및 자동 비쥬얼 검사 프로그램이 기록된 기록 매체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 장치의 석판 인쇄(lithography)용 레티클(reticle) 또는 포토마스크(photomask)에서 패턴의 형상 결함을 검출할 목적으로 채용된 자동 비쥬얼 검사 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조의 검사 단계에서, 반도체 장치의 석판 인쇄용 레티클 또는 포토마스크에서 패턴의 형상 결함은 화상을 사용함으로써 검사된다.

화상을 사용함으로써 패턴의 형상 결함을 검출하기 위한 대표적인 공정으로서, "개선된 결함 검출기 및 정렬 서브시스템을 포함하는 자동 포토마스크 및 레티클 검출 방법 및 장치"라는 표제의 Donald F. Specht 등의 1989년 2월 14일자 미국 특허 제4,805,123호에 개시된 바와 같이 인접한 칩 및 템플레이트 메이팅(template matting) 및 다이(die)를 CAD 데이터에 의해 기준 화상을 형성하기 위한 데이터 베이스 시스템에 비교하고, 이와 비교하기 위한 다이 투 다이(die-to-die) 시스템이 있다. 이들 공정이 간단하고 비교적 적은 계산량을 가짐에 따라, 유사한 공정이 여러 가지 자동 비쥬얼 검사 장치에 채용된다.

일본국 특허 출원 공개 제7-63691호는 검사될 물체의 패턴 결함을 검출하기 위한 기준 화상 데이터에서 에지 방향을 검출함으로써 검사될 부재의 패턴 결함을 검출하는 단계, 에지 방향에 따라 검사될 물체의 화상을 픽업함으로써 얻어진 검사 화상 데이터와 기준 화상 데이터에 미분 처리를 각각 인가하는 단계, 미분 처리에 적용된 기준 화상 데이터를 검사 화상 데이터와 비교하는 단계, 및 이들 간의 화상 데이터의 차이로부터 패턴 결함을 검출하는 단계를 포함하는 패턴 결함 검사 방법 및 그 장치를 개시하고 있다.

예를 들면, Donald F. Specht 등의 절차에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이 검사 화상의 코너에서 결여된 결함이 존재하고, 정렬은 도 1의 (B)의 기준 화상과 템플레이트 매칭에 의해 수행되고, 도 1의 (C)에서와 같이 에지부들을 일치시키기 위해 화상들이 함께 오버레이되는 경우 및 도 1의 (D)에서와 같이 변위된 에지부들과 함께 화상들이 오버레이되는 경우가 있을 수 있다. 화상들이 함께 오버레이되어 에지부들과 완전히 일치하는 경우, 2개의 화상의 차이는 결함이 실제로 존재하고 어떠한 의사 결함도 발생하지 않는 코너에서만 존재한다. 하지만, 화상들이 도 1D에서와 같이 에지부들의 변위물과 오버레이될 때, 의사 결함들이 에지부에서 발생한다.

또한, 도 2의 (A)(검사될 화상의 명암 프로파일을 나타낸 그래프) 및 도 2의 (B)(기준 화상의 명암 프로파일 나타낸 그래프)에 나타낸 바와 같이, 에지부의 명암 프로파일이 제조 단계의 차이 또는 화상 픽업 조건으로 인해 기준 화상과 검사 화상 사이에 다른 경우에, 의사 결함은 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이 2개의 화상들 간을 비교할 때 발생한다.

또한, 도 3의 (A)(검사될 화상의 명암 프로파일을 나타낸 그래프) 및 도 3의 (B)(기준 화상의 명암 프로파일을 나타낸 그래프)에 나타낸 바와 같이, 검사될 화상과 기준 화상 간의 오프셋의 크기에 차이가 발생하는 경우에, 또는 도 4의 (A)(검사될 화상의 명암 프로파일을 나타낸 그래프) 및 도 4의 (B)(기준 화상의 명암 프로파일을 나타낸 그래프)에 나타낸 바와 같이, 광원의 명암 또는 검출기의 이득의 차이의 영향 하에 명암에서 차이가 발생하는 경우에, 의사 결함이 발생한다.

또한, Donald F. Specht 등의 절차에 따라, 비교될 화상들의 위치를 정렬시키는데 있어서, 픽셀들 간의 명암은 제위치의 서브픽셀로 변위되는 화상을 형성하기 위해 하나의 화상에 보간되고, 서브픽셀 정확도의 정렬이 이루어진다. 이 때문에, 고정확도로 정렬되는 경우에, 비교를 위해 섬세한 정도의 위치 변위를 갖는 확대된 화상을 생산하는 것이 필요하므로, 그 목적 때문에 메모리 용량 및 다량의 산출을 필요로 하는 문제점이 있다.

한편, 일본국 특허 출원 공개 제7-673691호에 개시된 패턴 결함 검사 방법 및 그 장치에 따라, 기준 패턴의 기준 화상 데이터와 검사 패턴의 검사 화상 데이터의 좌표 간에 약간의 좌표 변위가 생기는 경우에, 의사 결함의 발생을 방지하고 패턴 결함만을 확실하게 검출할 수 있다고 한다. 하지만, 상기 공보는 화상의 정렬 방법에 관하여 본 발명에 대응하는 기술적인 문제들을 개시하고 있지 않을 뿐만 아니라 어떠한 제시도 없다.

본 발명의 목적은 자동 비쥬얼 검사 장치, 자동 비쥬얼 검사 방법, 및 의사 결함의 발생이 방지되고, 정렬 정확도가 증가할 때에도 필요한 산출량 또는 메모리 용량이 증가하지 않는 자동 비쥬얼 검사 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.

도 1의 (A) 내지 (D)는 종래 방법에서 코너 근처의 에지부에서 의사 결함 검출의 예를 설명하기 위한 예시도.

도 2의 (A) 내지 (C)는 종래 공정에서 에지 근처 위치에서 명암 구배가 비교될 화상들 사이에 상이한 경우에 의사 결함을 검출하는 예를 설명하는 그래프도.

도 3의 (A) 및 (B)는 종래 방법에서 비교될 화상들 사이의 오프셋의 차이의 경우에 의사 결함 검출의 예를 예시한 그래프도.

도 4의 (A) 및 (B)는 종래 방법에서 비교될 화상들 사이의 조명의 세기에서 또는 검출기의 이득의 차이의 경우에 의사 결함 검출의 예를 예시한 그래프도.

도 5의 (A) 내지 (C)는 에지 위치가 거의 서브픽셀만큼 상이한 경우에도 에지 화상 상의 1픽셀만큼 차이가 발생하는 경우를 예시한 예시도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예의 구성을 보여주는 블록도.

도 7은 본 발명의 제3 실시예의 구성을 보여주는 블록도.

도 8의 (A)는 입력된 화상을 보여주는 예시도이고, 도 8의 (B)는 수직 미분 화상을 보여주는 예시도이며, 도 8의 (C)는 수평 미분 화상을 보여주는 예시도이고, 도 8의 (D)는 수직 에지에 대해 수평 방향으로 적응된 함수를 보여주는 예시도.

도 9의 (A)는 입력된 화상을 보여주는 예시도이고, 도 9의 (B)는 수직 미분 화상을 보여주는 예시도이며, 도 9의 (C)는 수평 미분 화상을 보여주는 예시도.

도 10의 (A)는 검사 화상의 수직 미분 화상을 보여주는 예시도이고, 도 10의 (B)는 기준 화상의 수직 미분 화상을 보여주는 예시도이며, 도 10의 (C)는 검사 화상의 수직 미분 화상 및 기준 화상의 수직 미분 화상이 픽셀 정확도로 정렬된 상태를 보여주는 예시도이고, 도 10의 (D)는 도 10의 (C)의 S부의 확대도.

도 11의 (A)는 검사 화상 상의 에지와 기준 화상 상의 에지 사이의 위치 변위를 보여주는 예시도이고, 도 11의 (B)는 수평으로 dx만큼, 수직으로 dy만큼 변위된 검사 화상의 상태를 보여주는 예시도.

도 12의 (A)는 검사 화상 상의 에지와 기준 화상 상의 에지 사이의 위치 변위를 보여주는 예시도이고, 도 12의 (B)는 도 12의 (A)의 지점 e 근처 영역을 확대함으로써 이루어진 확대도이며, 도 12의 (C)는 정확한 수평 위치 변위(dx') 및 정확한 수직 위치 변위(dy')를 보여주는 예시도.

도 13의 (A)는 입력된 화상을 보여주는 예시도이고, 도 13의 (B)는 수직 미분 화상의 제곱 및 수평 미분 화상의 제곱을 가산하고 제곱근을 취함으로써 얻어진 전체 미분 화상을 보여주는 예시도.

도 14는 세로 좌표가 좌표이고, 횡좌표가 미분 명암인 명암의 변화 및 미분 화상의 단일 피크 특성의 함수를 보여주는 그래프도.

도 15의 (A) 및 (B)는 에지와 직교하는 방향의 명암 프로파일을 얻기 위해 픽셀들 간의 명암을 보간하는 경우를 예시한 예시도.

도 16의 (A) 및 (B)는 코너를 사용하여 위치 정렬을 예시한 예시도이고; 도 16의 (B)는 코너(K)의 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 화상 입력 장치 2 : 화상 미분 유닛

3 : 화상 분할 유닛 4 : 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛

5 : 함수 피팅 유닛 6 : 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛

7 : 조정 미분 화상 형성 유닛 8 : 화상 비교 유닛

10: 파라미터 입력 장치 11 : 출력 장치

본 발명의 자동 비쥬얼 검사 장치에 있어서, 화상 분할 미분 유닛은 검사될 물체에 대한 검사 화상 및 검사 화상과 비교할 기준 화상을 입력하고, 각각의 입력된 화상들을 공간적으로 미분하고, 분할 미분 화상을 형성하기 위해 이들을 소정의 분할수로 분할한다. 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛은 화상 분할 미분 유닛에 의해 형성된 각각의 분할 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 기준 화상 상에 검사 화상을 오버레이한다. 함수 피팅(fitting) 유닛은 절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상에서 에지인 것으로 간주하고, 에지의 방향을 구하고 상기 에지와 직교하는 방향으로 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 구하고, 소정의 단일 피크 함수를 피팅하며, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 얻고, 결과 값을 에지의 좌표로서 사용한다. 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 구한다. 화상들이 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛에서 함께 오버레이된 후, 근처 에지에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이들 2개의 에지는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 상호 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출한다. 조정 미분 화상 형성 유닛은 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대해 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성한다. 화상 비교 유닛은 검사된 화상의 조정 분할 미분 화상을 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛에 의해 산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위에 기초한 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 검사될 물체의 결함을 검출한다.

상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 하나의 분할 미분 화상에서 모든 에지 내의 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 평균값을 산출할 수 있다.

상기 화상 비교 유닛은 검사 화상의 조정 분할 미분 화상과 기준 화상의 조정 분할 미분 화상의 차이를 나타내는 절대 픽셀값을 얻을 수 있고, 결과값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에, 이 화상 비교 유닛은 결과를 검사된 물체의 결함이 있는 것으로 간주한다.

상기 화상 비교 유닛은 조정 분할 미분 화상 중의 하나의 화상의 픽셀들 사이의 명암을 보간함으로써 서브픽셀에 의한 위치 변위를 갖는 조정 분할 미분 화상을 형성할 수 있고, 이를 다른 조정 미분 화상과 비교할 수 있다.

상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 분할 미분 화상 상의 코너를 검출할 수 있고, 코너가 존재하는 경우에 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛 내의 화상들의 오버레이를 행하고, 그 후, 검사된 화상 상의 특정 코너에 대하여, 그 코너에 가장 근접한 부분에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 코너가 존재하는 경우, 2개의 코너는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상호 코너 위치의 차이가 코너들 사이의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출될 수 있다.

본 발명의 자동 비쥬얼 검사 방법은 하기 단계들을 가지고 있다.

(1) 검사될 물체에 대한 검사 화상 및 검사 화상과 비교할 기준 화상이 입력되어, 각각의 입력된 화상들이 미분된 화상을 형성하기 위해 공간적으로 미분되고;

(2) 형성된 미분 화상 및 형성하는 분할 미분 화상이 소정의 분할수에 따라 분할되고;

(3) 각각의 형성된 분할 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 기준 화상 상에 검사 화상이 오버레이되고;

(4) 각각의 분할 미분 화상에서, 절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점이 각각의 분할 미분 화상에서 에지인 것으로 간주되고; 에지의 방향이 구해지고; 절대 픽셀값의 명암 프로파일이 에지와 직교하는 방향으로 구해지며; 소정의 단일 피크 함수를 피팅하고; 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점은 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 얻어지고; 결과 값이 에지의 좌표로서 사용되고;

(5) 화상들이 상호 오버레이된 후, 검사 화상 상의 특정 에지 상에, 근처 에지에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이들 2개의 에지는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상호 에지 위치의 차이는 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출되고;

(6) 조정 미분 화상은 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대한 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 픽셀값을 재기록함으로써 형성되고;

(7) 검사될 물체의 결함은 산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로 검사된 화상의 조정 분할 미분 화상을 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 검사된다.

본 발명의 자동 비쥬얼 검사 방법은 입력된 화상이 먼저 분할되고, 다음에 분할 미분 화상을 형성하도록 미분됨으로써 상기 단계(1) 및 단계(2)의 순서가 교환 수행될 수 있다.

본 발명의 기록 매체는 컴퓨터가 상기 방법을 실행하게 하는 프로그램이 기록된 것을 특징으로 한다.

상기한 구조를 갖는 본 발명은 하기 효과를 가지고 있다.

(1) 본 발명에 있어서, 에지 위치는 서브픽셀 정확도로 검출되고, 검출된 에지 위치를 기초로 비교될 검사 화상과 기준 화상은 서브픽셀 정확도로 위치 정렬되고, 정렬 후 화상들의 비교 단계에서, 명암 및 대응하는 에지의 프로파일은 동일한 형상으로 수정된다.

따라서, 에지들 사이에 위치 정렬이 이루어지기 때문에, 코너부에 결함이 존재할 때에도, 코너부 근처의 에지부에서 의사 결함이 발생하는 경향은 거의 없다.

또한, 비교할 미분 화상들에서, 대응하는 에지부들의 명암 프로파일은 동일한 형상으로 수정됨으로써, 에지들 근처의 명암 구배가 비교될 화상들 사이에서 상이한 경우에도 의사 결함이 생기기 어렵다.

또한, 화상의 DC 소자인 오프셋이 미분에 의해 상실되기 때문에, 의사 결함은 오프셋이 비교될 화상들 간에 상이할 때에도 생기기 어렵다.

또한, 대응하는 에지 위치의 명암 프로파일은 동일한 형상로 수정되기 때문에, 검출기의 이득 또는 조명의 세기가 화상들 사이에서 상이한 경우에도, 의사 결함은 생기기 어렵다.

또한, 에지 화상을 비교하는 경우에, 실제 에지 위치가 거의 서브픽셀만큼 상이한 경우에도, 통상적으로 에지 화상에 대한 차이는 의사 결함을 유발하게 되도록 하나의 픽셀보다 커진다. 하지만, 본 발명에서와 같이 주어진 함수 형태에 따라 수정된 화상들을 비교하는 경우에 서브픽셀들의 에지 위치들이 상이한 경우에도, 픽셀값들의 작은 차이로 인해 의사 결함은 생기기 어렵다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 있어서, 의사 결함의 발생이 방지될 수 있기 때문에, 고도로 신뢰할 수 있는 자동 비쥬얼 검사가 수행될 수 있다.

(2) 본 발명에 있어서, 비교될 화상들 간의 대응하는 에지의 거리를 구함으로써 각각의 분할 미분 화상에 대해 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 산출로 인해 확대된 화상을 형성함으로써 비교할 필요가 없다. 따라서, 위치 정렬의 정확도가 증가되는 경우, 필요한 산출량 또는 메모리 용량이 증가될 필요가 없다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 비쥬얼 검사 장치를 보여주는 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 비쥬얼 검사 장치(20)는 화상을 사용함으로써 검사될 물체(예컨대, 반도체 웨이퍼, 기판, 포토마스크, 레티클, 액정 등)의 패턴 형상 결함을 검출하는데 사용된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 자동 비쥬얼 검사 장치(20)는 화상 픽업 카메라 등의 외부 화상 입력 장치(1)로부터 입력된 검사될 물체의 검사 화상을 화상 처리하고, 이를 기준 화상과 비교하는 화상 처리기(9)를 가지고 있다.

화상 처리기(9)는 화상 미분 유닛(2), 화상 분할 유닛(3), 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4), 함수 피팅 유닛(5), 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛(6), 조정 미분 화상 형성 유닛(7) 및 화상 비교 유닛(8)을 가지고 있다.

화상 미분 유닛(2)은 외부 화상 입력 장치(1)로부터 입력된 비교될 2개의 화상들 중의 하나를 검사될 물체의 목적 화상이 되어야 하는 검사 화상으로 취하고, 나머지를 검사 화상과 비교되는 기준 화상으로 취한다. 각각의 화상은 미분 화상을 형성하기 위해 공간적으로 미분되어 제공된다.

화상 분할 유닛(3)은 소정의 분할수 및 인접한 화상과 오버레이하는 부분의 크기에 따라 미분 화상을 분할하고, 분할 미분 화상을 형성한다.

픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)은 검사 화상과 기준 화상을 함께 오버레이시키기 위해 분할 미분 화상의 유닛에서 검사 화상과 기준 화상 사이의 픽셀 크기 정확도 또는 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행한다.

함수 피팅 유닛(5)은 절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상에서 에지인 것으로 간주하고, 에지의 방향을 구하고, 에지와 직교하는 방향에 대하여 절대값의 명암 프로파일을 구하며, 소정의 단일 피크 함수를 피팅하고, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 에지에 대한 좌표로서 이를 취하는 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도로 얻는다.

서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛(6)은 화상들이 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)에서 함께 오버레이된 후, 검사 화상 상의 특정 에지에 대하여, 근처 에지에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이들 2개의 에지는 대응 관계에 있는 것으로 하고, 상호 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도의 위치 변위인 것으로 간주함으로써, 하나의 분할 미분 화상에서 전체 에지의 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 평균값이 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출된다.

조정 미분 화상 형성 유닛(7)은 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일에 대한 소정의 단일 피크 함수와 일치하는 픽셀값을 재기록함으로써 대응하도록 설정된 2개의 에지 상에 조정 미분 화상을 형성한다.

화상 비교 유닛(8)은 미분 화상들의 위치를 서브픽셀 정확도의 분할 미분 화상의 위치 변위에 기초한 서브픽셀 정확도로 오버레이함으로써 이들의 위치를 비교하고, 미분의 소정의 임계값을 초과하는 지점인 경우에, 이들 지점은 감시 하에 물체의 결함인 것으로 간주된다.

본 발명의 자동 비쥬얼 검사 장치(20)에는 화상, 임계값 등을 분할하기 위한 분할 수를 설정하기 위한 키보드, 텐 키(ten-key), 마우스 등을 포함하는 파라미터 입력 장치(10), 화상, 결함 부위(spot) 등을 디스플레이하기 위한 디스플레이, 프린터 등을 포함하는 출력 장치(11), 및 여러 가지 종류의 데이터를 기억하기 위한 메모리 소자(12)가 접속된다.

다음에, 본 발명의 자동 비쥬얼 검사 장치(20)의 동작을 설명한다.

먼저, 화상 미분 유닛(2)은 화상 입력 장치(1)로부터 2개의 입력된 화상들 중의 하나를 검사 화상인 것으로 설정하고, 나머지를 기준 화상인 것으로 설정하고, 예를 들면 각각의 화상에서 SOBEL 필터를 콘벌루션시킴으로써, 수직 및 수평 방향의 각각의 상이한 화상들이 수직 미분 화상 및 수평 미분 화상으로서 형성됨으로써, 수직 및 수평 미분 화상의 각각의 픽셀값의 제곱의 합의 제곱근을 갖는 전체 미분 화상을 형성한다.

예를 들면, 도 8의 (A)에 나타낸 화상이 입력될 때, 수직 미분을 수행함으로써 수평 에지가 도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이 얻어지고, 수평 미분을 수행함으로써 수직 에지가 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이 얻어진다. 또한, 도 9의 (A)에 나타낸 화상이 입력되는 경우, 수직 미분을 수행함으로써 도 9의 (B)의 경사진 에지가 얻어지고, 수평 미분을 수행함으로써 도 9의 (C)에 나타낸 경사진 에지가 얻어진다.

다음에, 화상 분할 유닛(3)은 수직 및 수평 미분 화상 및 전체 미분 화상을 소정의 분할수 및 인접한 화상과 오버레이하는 화상들의 크기에 따라 분할하여 각각의 화상을 분할 수직 미분 화상, 분할 수평 미분 화상 및 분할 전체 미분 화상으로 만든다. 화상의 분할은 물론 화상 미분과 교환될 수 있어 먼저 입력된 화상은 화상 분할 유닛(3)에 의해 분할될 수 있고, 화상 미분 유닛(2)에 의해 미분되어 분할 수직 미분 화상, 분할 수평 미분 화상 및 분할 전체 미분 화상을 형성할 수 있다.

다음에, 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)은 예를 들면 각각의 분할 전체 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 템플레이트 매칭을 수행하여 픽셀 크기 정확도로 위치 설정을 수행함으로써 검사 화상과 기준 화상의 오버레이를 행한다.

다음에, 함수 피팅 유닛(5)은 분할 전체 미분 화상의 픽셀값 및 각각의 분할 수직 미분 화상의 절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 픽셀이 각각의 분할 수직 미분 화상에서 에지인 것으로 간주하고, 분할 수직 미분 화상 상에 나타나는 수평 에지에 수직인 방향으로 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 얻고, 소정의 단일 피크 함수를 피팅하고, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 에지에 대한 수직 방향 좌표로서 취하기 위해 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도로 얻는다.

분할 수평 미분 화상에 대하여, 단일 피크 함수는 분할 수평 미분 화상 상에 나타나는 수직 에지에 피팅되고, 최대값 지점은 에지에 대한 수평 방향 좌표로서 취해지는 서브픽셀 정확도로 얻어진다.

예를 들면, 수평 미분이 도 8의 (A)에 나타낸 입력 화상에 인가되고, 도 8의 (D)에 나타낸 수직 에지가 얻어질 때, 함수 피팅은 수평 방향(화살표 방향)의 수직 에지에 대해 수행된다.

수평 미분 화상의 명암(입력 화상의 수평 미분 명암의 절대값)은 도 14에 나타낸 바와 같이 에지가 존재하는 영역의 근처에 있게 된다. 그러기 위해, 단일 피크형 함수가 피팅된다. 여기서, 단일 피크형 함수라는 용어가 의미하는 바에 따라, 도 14에 나타낸 바와 같이, 최대값을 취하는 지점 상의 한 지점은 볼록한 함수가 유일하다. 또한, 피팅 공정은 대표적인 것으로서 최소 제곱법을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 수직 미분 화상의 경우에 대하여, 미분 방향, 에지의 방향, 및 함수 피팅의 방향은 모두 수평 미분 화상의 경우에 대해 수직으로 되지만, 기본적으로 함수 피팅은 유사한 방식으로 수행된다.

서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛(6)은 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)에서 화상들이 함께 오버레이된 후, 검사 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 특정 에지에 대하여, 검사 화상의 분할 수평 미분 화상 상의 동일한 좌표 상에 에지가 존재하는 경우, 에지가 수평 에지인 것으로 간주되고, 검사 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 에지 근처의 대응하는 기준 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이러한 두 에지는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 그에 의해 상호 에지 위치의 차이는 서브픽셀 정확도의 위치 변위인 것으로 간주된다.

검사 화상의 분할 수평 미분 화상 상의 특정 에지에 대해, 검사 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 동일한 좌표에 에지가 존재하지 않는 경우, 이 에지는 수직 에지인 것으로 간주되고, 그에 수평 에지의 경우와 동일한 동작이 인가되어 수직 에지의 수평 방향의 서브픽셀 정확도의 위치 변위가 대응 관계로 얻어진다. 검사 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 특정 에지에 대하여, 검사 화상의 분할 수평 미분 화상 상의 동일한 좌표 상의 에지 역시 존재하는 경우, 에지는 경사진 에지인 것으로 간주된다.

예를 들면, 도 8의 (A)에 나타낸 입력 화상의 경우에, 도 8의 (B)에 나타낸 수직 미분 분할 화상 상의 수평 에지를 포함하는 지점에 대하여, 즉, 수직 미분 정확도가 강한 부분, 예를 들면, 지점 a에 대하여, 대응하는 지점 a'는 도 8의 (C)에 나타낸 수평 미분 화상에 의해 검토되고, 수평 미분 명암은 에지 없이 강하지 않다. 즉, 수직 미분 화상의 강한 미분 명암을 갖는 지점에 대하여, 그에 대응하는 수평 미분 화상 상의 지점의 미분 명암이 약한 경우, 지점 a는 수평 에지를 구성하는 지점으로서 결론내려 질 수 있다. 마찬가지로, 수평 미분 화상의 강한 미분 명암을 갖는 지점에 대하여, 이에 대응하는 수직 미분 화상 상의 지점의 미분 명암이 약한 경우, 그 지점은 수직 에지를 구성하는 지점인 것으로 결론내려 질 수 있다.

도 9의 (A)에 나타낸 입력 화상의 경우에, 도 9의 (B)에 나타낸 수직 미분 화상 및 도 9의 (C)에 나타낸 수평 미분 화상에 대한 에지의 형상은 서로 유사하다. 하지만, 각각의 화상의 픽셀값(즉, 수직 미분의 미분 명암 및 수평 미분의 미분 명암)들은 일반적으로 상이한 값들을 취한다. 여기서, 도 9의 (B)에 나타낸 수직 미분 화상에 대한 강한 수직 미분 명암을 갖는 지점 b를 관찰함으로써, 이 지점에 대응하는 도 9의 (C)에 나타낸 수평 미분 화상 상의 지점 b'의 수평 미분 명암은 강하다(이 값은 임계값보다 큼). 즉, 수직 미분 화상 상의 강한 미분 명암을 갖는 특정 지점에 대하여, 이에 대응하는 수평 미분 화상 상의 수평 미분 명암은 강하고, 이러한 지점은 경사진 에지를 구성하는 지점인 것으로 결론내려질 수 있다.

검사 화상의 분할 수직 미분 화상의 에지 근처에 대응하는 기준 화상의 분할 수직 미분 화상 상의 영역에 에지가 존재하거나, 검사 화상의 분할 수평 미분 화상의 에지의 가장 근접한 부분에 대응하는 기준 화상의 분할 수평 미분 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이들 2개의 에지는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상호 에지부들의 차이는 상호 에지들의 에지와 직교하는 방향으로 서브픽셀 소자들에서 위치 변위로 취해지고, 위치 변위는 수직 방향 소자 및 수평 방향 소자로 분해된다.

분할 수직 미분 화상 및 그에 대응하는 분할 수평 미분 화상의 전체 에지의 서브픽셀 정확도의 위치 변위에 대하여, 수평 방향 및 수직 방향의 각각의 소자들의 평균값들이 각각 얻어지고, 이들 값을 각각의 분할 전체 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 수직 방향 위치 변위 및 수평 방향 위치 변위로서 취해진다.

예를 들면, 도 10의 (A)에 나타낸 검사 화상의 수직 미분 화상 및 도 10의 (B)에 나타낸 기준 화상의 수직 미분 화상이 픽셀 정확도로 위치 정렬될 때, 그 결과는 도 10의 (C)에 나타난 바와 같아진다. 도 10의 (D)는 도 10의 (C)의 부분 S가 확대된 확대도이다. 도 10의 (D)에 나타낸 바와 같이, 검사 화상의 수직 미분 화상 상에 큰 수직 미분 명암을 갖는 지점 c에 대하여, 수직 미분 명암의 큰 명암을 갖는 지점들은 기준 화상 상의 지점 근처의 기준 화상의 수직 미분 화상 상에서 탐색되고, 복수개의 이러한 지점들이 검출된 경우, 이들에서 벗어난 지점 c에 가장 근접한 지점 d는 지점 c에 대응하는 지점인 것으로 간주된다. 지점 c의 좌표 및 지점 d의 좌표 모두는 수직 방향의 서브픽셀 정확도에 의해 결정되고, 이들 위치의 차이가 2개의 화상의 위치 변위의 크기인 것으로 간주될 때, 2개의 에지의 위치 변위가 서브픽셀 정확도로 결정된다. 이러한 동작은 주체 화상에 대한 강한 수직 미분 명암을 갖는 모든 지점에 대해 얻어지고, 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 평균값이 얻어지고, 이는 최종적으로 2개의 화상들의 수직 방향의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 취해진다.

수직 에지의 경우에, 수평 방향의 서브픽셀 정확도의 위치 변위는 동일한 방식으로 얻어진다. 마찬가지로, 경사진 에지의 경우에, 기준 화상 및 검사 화상의 위치 변위는 수직 미분 화상 및 수평 미분 화상의 유닛에서 얻어진다. 하지만, 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 수평 위치 변위는 dx이고, 수직 위치 변위는 dy인 것으로 가정하면, dx 및 dy는 직접적인 방식으로 검사 화상 및 기준 화상의 위치 변위되지 않게 된다. 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 검사 화상이 dx에 의해 수평으로 이동하고, dy에 의해 수직으로 이동하는 경우, 과도한 변위가 발생한다.

따라서, 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도 11의 (A)에 나타낸 지점 e의 위치 변위가 에지에 수직인 방향에 존재한다고 가정하면, 에지의 수직 방향의 위치 변위 t가 dx 및 dy로부터 얻어진다. 지점 e 근처 영역이 확대된 도면은 도 12의 (B)이다. 하기 수학식 1은 도 12의 (B)로부터 얻어질 수 있다.

t²= 1 / (1/dx²+ 1/dy²)

여기서, tanθ=dy/dx.

수평 방향의 정확한 위치 변위( dx') 및 얻어질 수직 방향의 정확한 위치 변위( dy')는 수학식 1을 하기 수학식 2로 대체함으로써 얻어질 수 있다.

dx' = t sinθ = t²/dx

dy' = t cosθ = t²/dy

다음에, 조정 미분 화상 형성 유닛(7)은 수직 방향의 명암 프로파일이 기준 화상의 분할 수직 미분 화상 및 검사 화상의 분할 수직 미분 화상 상에 상응하게 관련된 2개의 수평 에지 상의 소정의 동일한 단일 피크형 함수 형상에 따르도록 픽셀값을 재기록함으로써 조정 분할 수직 미분 화상을 형성한다. 분할 수평 미분 화상에 대하여, 조정 분할 수평 미분 화상은 수직 에지의 수평 방향의 명암 프로파일이 소정의 동일한 단일 피크형 함수 형상에 따르도록 픽셀값을 마찬가지로 재기록함으로써 형성되고, 픽셀로서 조정 분할 수직 미분 화상 및 조정 분할 수평 미분 화상의 픽셀값들의 제곱합의 제곱근을 갖는 조정 분할 전체 미분 화상이 얻어진다.

다음에, 화상 비교 유닛(8)은 각각의 분할 전체 미분 화상에서 각각의 수직 및 수평 방향의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로 기준 화상 또는 검사 화상 모두의 조정 분할 전체 미분 화상의 픽셀들 간의 명암을 보간함으로써 서브픽셀에 의한 위치 변위를 갖는 조정 분할 전체 미분 화상을 형성하고, 예를 들면 기준 화상의 조정 분할 전체 미분 화상 및 검사 화상의 조정 분할 전체 미분 화상에 의해 픽셀값들의 차이의 절대값을 얻고, 얻어진 값이 소정의 임계값을 초과하는 지점이 발견된 경우에, 이들 지점은 결함이 있는 것으로 간주된다. 결함 부위의 좌표는 출력 장치(11)에 의해 디스플레이되거나, 메모리 장치(12)에 기억된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제 2 실시예에서, 화상 입력 장치(1), 화상 미분 유닛(2), 화상 분할 유닛(3), 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4) 및 화방 비교 유닛(8)은 제1 실시예의 장치들과 동일한 작용을 보여준다.

제2 실시예에서, 함수 피팅 유닛(5)은 절대값이 소정의 임계값보다 큰 픽셀을 각각의 분할 미분 화상에서 에지인 것으로 간주하고, 예를 들면, 화상 미분 유닛(2)에서 수평 미분 픽셀에 대한 수직 미분 화상의 픽셀값의 비율의 아크 탄젠트를 그의 에지 방향인 것으로 하고, 에지와 직교하는 방향에 대하여 절대값의 명암 프로파일을 얻고, 이어서, 얻어진 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅고, 상기 함수가 에지에 대한 좌표로서 그를 취하도록 픽셀 크기보다 작은 정확도인 서브픽셀 정확도로 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 얻는다.

예를 들면, SOBEL 필터를 사용하는 현존하는 공정에 의해, 에지의 방향은 수직 미분 화상 및 도 13의 (A)에 나타낸 입력 화상의 수평 미분 화상으로부터 얻어진다(도 13의 (B) 참조). 도 13의 (B)는 수직 미분 화상의 제곱 및 수평 미분 화상의 제곱을 가산하고 제곱근을 취함으로써 얻어진 전체 미분 화상을 보여준다. 그리고, 명암 프로파일은 얻어진 에지 방향과 직교하는 방향으로 얻어지고, 에지 위치를 얻기 위해 상기 명암 프로파일에 함수 피팅이 단일 피크형 함수에 의해 수행된다(도 14 참조).

또한, 제2 실시예에서, 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛(6)은 예를 들면 에지의 만곡이 분할 전체 미분 화상에서 소정의 임계값보다 큰 부분을 코너인 것으로 취하고, 코너가 존재하는 경우, 화상들이 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)에서 함께 오버레이된 후, 검사 화상 상의 특정 코너에 대하여, 코너 근처에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 코너가 존재하는 경우, 이들 2개의 코너는 대응 관계에 있는 것으로 하고, 이에 의해 상호 코너 위치의 차이가 서브픽셀 정확도의 위치 변위인 것으로 간주되고, 위치 변위는 수직 방향 및 수평 방향으로 분리됨으로써, 하나의 분할 전체 미분 화상에서 전체 코너의 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 평균값은 독립적으로 수직 방향 및 수평 방향으로 얻어지고, 이들 값은 분할 전체 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 취해진다.

또한, 2개의 화상에 대해 대응 관계의 코너들에 인접한 에지들은 대응 관계에 있는 것으로 간주된다.

예를 들면, 도 16의 (A)에 나타낸 바와 같이, 코너(K)는 에지의 만곡 변화가 큰 지점이 코너가 되도록 하는 종래의 절차에 의해 검출된다. 코너 위치는 도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이 서브픽셀 정확도로 얻어졌기 때문에, 상이한 방향을 갖는 2개의 에지의 교차점인 코너의 좌표는 화살표 방향의 서브픽셀 정확도로 측정될 수도 있다. 검사 화상과 기준 화상 사이의 픽셀 정확도의 위치 정렬 후, 서로 근접한 코너들은 대응 관계의 코너들인 것으로 설정되고, 화상들 사이의 위치 변위는 대응 관계의 코너들의 위치들의 차이로부터 얻어진다.

검사 화상 상의 특정 에지에 대하여 분할 전체 미분 화상 상에 코너가 존재하지 않는 경우와, 에지의 근접부에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하는 경우, 이들 2개의 에지는 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 이에 의해, 상호 에지 위치들의 차이는 상호 에지들과 직교하는 방향에 대한 서브픽셀 정확도로 위치 변위되도록 설정되고, 위치 변위는 수직 방향 및 수평 방향으로 분해되고, 하나의 분할 전체 미분 화상에서 전체 에지의 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 평균값은 수직 방향 및 수평 방향에 대해 개별적으로 얻어지고, 결과 값들은 서브픽셀 정확도의 분할 전체 미분 화상의 위치 변위로서 간주된다.

제1 실시예에서, 상호 경사진 에지의 위치 변위의 방향은 에지와 직교하는 방향인 것으로 가정된다. 이 때문에, 에지가 직교 방향에 있지 않은 경우, 좌표가 만들어질 수 없고, 잘못된 위치 정렬이 이루어질 가능성이 있다. 한편, 제2 실시예에서, 위치 정렬은 코너부에서 초래되기 때문에, 코너가 존재하는 한, 상호 경사진 에지의 변위가 이 에지와 직교하지 않는 방향에 있을 때에도 위치 정렬이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.

하지만, 제2 실시예에서, 직교하는 방향의 경사진 에지에 대하여, 상기 에지와 직교하는 방향의 분할 전체 미분 화상에 대한 명암 프로파일은 픽셀들 사이에 명암을 보간함으로써 얻어지도록 요구된다. 또한, 에지의 방향은 각각의 픽셀에 대해 얻어지도록 요구된다.

예를 들면, 경사진 에지가 도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 45도의 각도를 갖는 경우에, 그에 대해 수직인 방향으로 그려진 직선(L1)은 반드시 각각의 픽셀값의 중심을 통해 통과한다. 직선(L1) 상의 지점(f)은 픽셀(F)의 중심과 완전히 일치하고, 픽셀(F)의 픽셀값은 직선(L1)에 대한 명암으로서 간주될 수 있다. 하지만, 도 15의 (B)에 나타낸 바와 같이, 에지가 수직이나 수평이 아니고 45도도 아닌 경우에는 에지에 대해 수직으로 그려진 직선이 반드시 각각의 픽셀의 중심을 통해 통과하는 것은 아니다. 여기서, 도 15의 (B)의 에지에 대해 수직인 방향으로 그려진 직선이 L2인 것으로 가정하면, 직선(L2)이 픽셀(G)을 통과하는 경우에, 직선(L2)상의 지점(g)은 픽셀(G)의 중심과 일치하지 않는다. 결과적으로, 픽셀(G)의 픽셀값은 직선(L2) 상의 지점(g)의 중심 값으로서 간주될 수 없다. 따라서, 픽셀(G) 주변의 픽셀의 픽셀값에 기초하여, 지점(g)의 명암은 상대적 보간법 등에 의해 얻어진다.

따라서, 계산량을 줄이고자 하는 경우에는 제1 실시예가 바람직하다.

먼저 제1 실시예를 적용하고, 이어서 검사될 물체의 결함이 발견된 화상에 대해서만 제2 실시예가 적용되는 것이 실용적이다. 제1 실시예에 의해 발견된 결함이 그릇된 위치 설정에 의해 유발된 의사 결함인 경우에도, 검사 화상과 기준 화상 사이에 차이가 없는 위치 정렬의 보다 큰 정확도를 갖는 제2 실시예에 의해 제1 실시예에 의해 검출된 결함이 의사 결함임이 분명해질 수 있다. 결함을 함유하는 픽셀들이 검사 화상과 비교하여 적을 때, 화상들의 일부에만 제2 실시예를 적용하는 방법은 전체 검사 화상에 제2 실시예를 적용하는 경우보다 적은 계산량을 요한다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예는 상기한 바와 같이, 화상 미분 유닛(2)에 의한 화상 미분 처리, 화상 분할 유닛(3)에 의한 화상 분할 처리, 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛(4)에 의한 픽셀 정확도 위치 정렬 처리, 함수 피팅 유닛(5)에 의한 함수 피팅 처리, 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛(6)에 의한 서브픽셀 정확도 위치 변위 처리, 조정 미분 화상 형성 유닛(7)에 의한 조정 미분 화상 형성 처리, 및 화상 비교 유닛(8)에 의한 화상 비교 처리를 컴퓨터가 수행할 수 있게 하는 프로그램(자동 비쥬얼 검사 프로그램)을 기록한 기록 매체(13)를 가지고 있다. 기록 매체(13)는 자기 디스크, CD-ROM, 반도체 메모리 또는 기타 기록 매체일 수 있다.

상기 자동 비쥬얼 검사 프로그램은 기록 매체(13)로부터 화상 처리 유닛(9)으로 판독되고, 이 화상 처리 유닛(9)은 자동 비쥬얼 검사 프로그램에 따른 처리를 실행한다.

본 발명에 따라 에지들 사이에 이루어진 위치 정렬 때문에 결함들이 코너부에 존재할 때에도 의사 결함은 이러한 코너부 근처의 에지부 상에 생기기 어렵다.

또한, 비교될 미분 화상들에서, 대응하는 에지부의 명암 프로파일은 동일한 형상으로 수정됨으로써, 에지들 근처의 명암 구배가 비교될 화상들 사이에서 상이한 경우에도 의사 결함이 발생되기 어렵다.

또한, 대응하는 에지 위치의 명암 프로파일은 동일한 형상으로 수정되기 때문에, 검출기의 이득 또는 조명의 세기가 비교될 화상들 사이에서 상이한 경우에도, 의사 결함은 생기기 어렵다.

또한, 도 5의 (A)에 나타낸 에지 화상들을 비교하는 경우에, 실제 에지 위치가 도 5의 (B) 및 도 5의 (C)에 나타낸 서브픽셀 만큼 상이한 경우에도, 종래 방법에 의한 에지 화상에 대한 차이는 의사 결함을 유발하게 되도록 하나의 픽셀의 그것으로 된다. 여기서, 도 5의 (A)는 무한한 해상도를 갖는 에지 화상을 보여주고; 도 5의 (B)는 도 5의 (A)의 에지 화상이 6 × 6의 픽셀 수의 화상으로 표현된 에지 화상을 보여주며; 도 5의 (C)는 에지부가 6 × 6의 픽셀 수로 표현된 잡음으로 서브픽셀을 대체한 무한한 해상도를 갖는 에지 화상을 보여준다. 하지만, 본 발명에서와 같이 단일 피크 함수 형태에 따라 에지 프로파일 수정된 화상을 비교하는 경우에, 서브픽셀들의 에지부가 상이한 경우에도 픽셀값들의 작은 차이로 인해, 의사 결함이 발생하기 어렵다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 있어서 의사 결함의 발생이 방지될 수 있기 때문에 고도로 신뢰할 수 있는 자동 비쥬얼 검사가 수행될 수 있다.

본 발명에 있어서, 비교될 화상들 간의 대응하는 에지의 거리를 얻음으로써 각각의 분할 미분 화상에 대한 서브픽셀 정확도의 위치 변위의 산출으로 인해, 확대된 화상을 형성함으로써 비교할 필요가 없다. 따라서, 위치 정렬의 정확도가 증가되는 경우, 필요한 산출량 또는 메모리 용량이 증가될 필요가 없다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않고, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범위에 속하는 여러 가지 변형에 적용될 수 있다. 예를 들면, 기준 화상의 데이터는 메모리 등의 메모리 장치(12)로부터 화상 처리 유닛(9)으로 판독됨으로써 처리될 수 있다.

Claims

검사될 물체에 대한 검사 화상의 입력, 및 이 검사 화상과 비교할 기준 화상의 입력을 가지고 있고, 각각의 입력된 화상을 공간적으로 미분하고 소정의 분할수로 분할하여 분할 미분 화상을 형성하는 화상 분할 미분 유닛과;

상기 화상 분할 미분 유닛에 의해 형성된 각각의 분할 미분 화상에 대해 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 기준 화상과 검사 화상을 오버레이하는 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛과;

절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상의 에지인 것으로 간주하고, 상기 에지의 방향을 구하며, 상기 에지와 직교하는 방향으로 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 구하고, 이 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅하며, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 구하고, 결과적으로 얻어지는 값을 에지의 좌표로 이용하는 함수 피팅 유닛과;

상기 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛에서 상기 화상들이 함께 오버레이된 후에, 상기 에지의 근처에 대응하는 기준 화상의 영역에 에지가 존재하면, 이들 2개의 에지가 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상호 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출하도록 기능하는 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛과;

상기 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대해 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 상기 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성하는 조정 미분 화상 형성 유닛과;

상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛에 의해 산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로, 검사 화상의 조정 분할 미분 화상을 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 검사될 물체의 결함을 검출하는 화상 비교 유닛을 구비하고 있는 자동 비쥬얼 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 하나의 분할 미분 화상의 모든 에지의 서브픽셀 정확도로 위치 변위의 평균값을 상기 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출하는 자동 비쥬얼 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상 비교 유닛은 상기 검사 화상의 조정 분할 미분 화상 및 상기 기준 화상의 조정 분할 미분 화상에 의해 절대 픽셀값을 구하고, 결과값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 상기 결과를 상기 검사될 물체의 결함인 것으로 간주하는 자동 비쥬얼 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상 비교 유닛은 조정 분할 미분 화상 중의 하나의 화상의 픽셀들 사이의 명암을 보간함으로써 서브픽셀에 의한 위치 변위를 가지고 있는 조정 분할 미분 화상을 형성하고 다른 조정 미분 화상과 비교하는 자동 비쥬얼 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 유닛은 상기 분할 미분 화상의 코너를 검출하고, 코너가 존재하면 상기 픽셀 정확도 위치 정렬 유닛에서 상기 화상들의 오버레이를 행하고, 이후에 상기 검사 화상의 특정 코너에 대해 상기 코너에 가장 근접한 부분에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 코너가 존재하면, 이들 2개의 코너가 대응 관계에 있는 것으로 간주되고, 상호 코너 위치의 차이가 상기 코너들 사이의 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출되는 자동 비쥬얼 검사 장치.
검사될 물체에 대한 검사 화상 및 이 검사 화상과 비교될 기준 화상을 입력받고, 각각의 입력된 화상들을 공간적으로 미분함으로써 미분 화상을 발생하는 단계와;

상기 미분 화상들을 소정의 분할수에 따라 분할함으로써 분할 미분 화상을 발생하는 단계와;

각각의 형성된 분할 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 상기 검사 화상과 기준 화상을 오버레이하는 단계와;

절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상의 에지인 것으로 간주하고, 상기 에지의 방향을 구하며, 상기 에지의 방향에 수직인 방향의 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 구하고, 이 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅하며, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 구하고, 결과값을 에지의 상기 좌표로서 이용함으로써 에지 좌표를 구하는 단계와;

상기 화상들이 상호 오버레이된 후에, 상기 검사 화상 상의 특정 에지 상에서 상기 에지의 근처에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하면, 이들 2개의 에지가 대응 관계에 있는 것으로 간주하고, 상호 에지 위치의 차이를 상기 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출하는 단계와;

상기 에지와 직교하는 방향의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대해 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 상기 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성하는 단계와;

산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로, 상기 검사 화상의 조정 분할 미분 화상을 상기 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 상기 검사될 물체의 결함을 검출하는 단계를 포함하고 있는 자동 비쥬얼 검사 방법.
검사될 물체에 대한 검사 화상 및 이 검사 화상과 비교할 기준 화상을 입력받고, 각각의 화상들을 소정의 분할수에 따라 분할하는 단계와;

분할된 상기 화상을 공간적으로 미분하여 분할 미분 화상을 형성하는 단계와;

각각의 형성된 분할 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 검사 화상과 기준 화상을 오버레이하는 단계와;

절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상의 에지인 것으로 간주하고, 상기 에지의 방향을 구하며, 이 에지의 방향에 수직인 방향의 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 구하고, 이 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅하며, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 구하고, 결과값을 에지의 좌표로 사용함으로써 에지의 좌표를 구하는 단계와;

픽셀 정확도 위치 정렬 단계에서 상기 화상들이 함께 오버레이된 후, 상기 에지의 근처에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하면, 이들 2개의 에지가 대응 관계에 있는 것으로 간주하고, 상호 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출함으로써, 서브픽셀 정확도 위치 변위를 구하는 단계와;

상기 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대해 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 상기 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성하는 단계와;

위에서 산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로, 검사 화상의 조정 분할 미분 화상을 상기 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교하는 단계를 포함하고 있는 자동 비쥬얼 검사 방법.
검사될 물체에 대한 검사 화상, 및 이 검사 화상과 비교할 기준 화상을 입력받고, 각각의 입력된 화상들을 공간적으로 미분하고 소정의 분할수로 분할하여, 분할 미분 화상을 형성하는 화상 분할 미분 처리와;

화상 분할 미분 처리에 의해 형성된 각각의 분할 미분 화상 상의 검사 화상과 기준 화상 간의 픽셀 크기 정확도인 픽셀 정확도로 위치 정렬을 수행함으로써 검사 화상 및 기준 화상을 함께 오버레이하는 픽셀 정확도 위치 정렬 처리와;

절대 픽셀값이 소정의 임계값보다 큰 지점을 각각의 분할 미분 화상의 에지인 것으로 간주하도록 설계되어, 상기 에지의 방향을 구하고, 상기 에지와 직교하는 방향으로 절대 픽셀값의 명암 프로파일을 구하며, 이 명암 프로파일에 소정의 단일 피크 함수를 피팅하고, 상기 함수가 최대값을 취하는 지점의 좌표인 최대값 지점을 픽셀 크기보다 낮은 정확도인 서브픽셀 정확도에 의해 구하며, 결과적으로 얻어진 값을 에지의 좌표로서 이용하는 함수 피팅 처리와;

픽셀 정확도 위치 정렬 처리에서 상기 화상들이 함께 오버레이된 후, 상기 에지의 근처에 대응하는 기준 화상 상의 영역에 에지가 존재하면, 이들 2개의 에지가 대응 관계에 있는 것으로 간주하고, 상호 에지 위치의 차이를 서브픽셀 정확도의 위치 변위로서 산출하도록 기능하는 서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 처리와;

상기 에지와 직교하는 방향의 픽셀값의 명암 프로파일이 대응하는 2개의 에지에 대해 이미 주어진 단일 피크형 함수 형태를 따르도록 상기 픽셀값을 재기록함으로써 조정 미분 화상을 형성하는 조정 미분 화상 형성 처리와;

서브픽셀 정확도 위치 변위 산출 처리에 의해 산출된 각각의 분할 미분 화상의 서브픽셀 정확도의 위치 변위를 기초로, 검사 화상의 조정 분할 미분 화상을 상기 기준 화상의 조정 분할 미분 화상과 비교함으로써 상기 검사될 물체의 결함을 검출하는 화상 비교 처리를,

컴퓨터가 실행하게 하는 프로그램이 기록된 기록 매체.