(57)【要約】【課題】画像処理を用いた回路パターンの欠陥検査では、画像の取り込みの際に、１画素以下の位置ズレによって２値化画像にした際に１画素分の誤差が生じるおそれがある。この誤差は、基準となる画像データを膨張・縮小させた標準データとの比較によって欠陥の有無を検出する際に検出誤差となるという課題があった。【解決手段】被検査物の画像データと基準画像データの位置的な誤差をそれぞれの画像データの特定領域を用いて１画素以下のオーダーで測定するズレ測定部２０を備え、２値化する前の画像データをサブピクセルのオーダーで位置合せの修正を行う修正部を備えるパターン検査装置を提供する。【選択図】図１
2010071892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を撮影しその画像データを２値化した２値画像データと、基準となる画像データを２値化し膨張若しくは縮小した標準データを比較し欠陥を検出するパターン検査方法であって、
前記被検査物の画像データと前記基準となる画像データの一部の領域同士を比較し、サブピクセルの精度で前記画像データ同士のズレ量を検出する工程と、
前記ズレ量に基づいた補正をする工程を含むパターン検査方法。
【請求項２】
前記ズレ量を検出する工程は、前記被検査物の画像データと前記基準となる画像データのいずれかを画素単位で移動させ、移動毎に前記被検査物の画像データと前記基準となる画像データの正規化相関係数を求める工程と、
前記正規化相関係数を補間して１画素以下の精度のズレ量を求める工程を含む請求項１に記載されたパターン検査方法。
【請求項３】
前記補正をする工程は、
前記被検査物の画像データを前記ズレ量だけ移動させる工程である請求項１または２の何れかの請求項に記載されたパターン検査方法。
【請求項４】
前記移動させる工程は、
前記被検査物の画像データをピクセル単位の距離を移動させる工程と、
前記被検査物の画像データをサブピクセル単位の距離を補間する工程とを含む請求項３に記載されたパターン検査方法。
【請求項５】
前記サブピクセル単位の距離を補間する工程は、双三次補間法を用いる補間である請求項４に記載されたパターン検査方法。
【請求項６】
前記標準データは、
前記基準となる画像データをサブピクセル単位の距離を補間し、２値化した後膨張若しくは縮小した微小修正標準データを有し、
前記補正をする工程は、
前記ズレ量のうちサブピクセルのズレ量に相当する前記微小修正標準データを選択する工程と、
前記ズレ量のうちピクセル単位のズレ量に相当する距離だけ前記微小修正標準データを移動させる工程である請求項１または２の何れかの請求項に記載されたパターン検査方法。
【請求項７】
被検査物を撮影しその画像データ出力する撮影部と、
基準となる画像データと前記画像データからズレ量を測定するズレ測定部と、
前記画像データを２値化した２値画像データを出力する２値化部と、
前記基準となる画像データを予め定めたサブピクセル分の距離だけ修正し、２値化した後膨張若しくは縮小した微小修正標準データが記録された記憶部と、
前記ズレ量のうちサブピクセル分に最も近い距離だけ修正された前記微小修正標準データを選択し、前記微小修正標準データを前記ズレ量のうちピクセル分に相当する距離を移動させる位置合せ部と、
前記移動された微小修正標準データと前記２値画像データを比較し差分を求める演算部と、
前記差分に基づいて欠陥の有無を判断する判定部を有するパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板回路パターン、ＬＳＩ回路パターンの欠陥を画像処理により自動的に検査する回路パターンの検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁部材の上に導線のパターンを形成した回路パターンは、携帯電話といった電子機器の一般への普及と共に、急速に需要が高まっている。回路パターンは、それを用いる電子機器の性能や耐久性に影響を及ぼすため、電気的に設計通り結線されていることはもちろん、所定の寸法精度が要求される。
【０００３】
そこで、回路パターンは作製後に全数検査し、所定のスペックを満足していることが確認される。ところで、回路パターンは、その種類も数も膨大になってきているため、できるだけ短時間に検査を終わらせる必要がある。
【０００４】
従来この検査には、いくつかの方法が提案されている。線幅サブピクセル計測法と呼ばれる方法は、線幅を一定長毎に測定してゆき、前後数計測点からその間の線幅を決定し、基準幅に対しての良否を判断する方法である。この方法は、パターンピッチの１／１０程度の分解能で検査が可能である。
【０００５】
また、画像比較法は、２値化後の撮像データと良品データとの差分画像を求め、ある面積以上の差異部分を欠陥として求める方法である。この方法は、データを２値化しているため、計算速度は早くできる。
【０００６】
この画像比較法では、検査対象物の画像データを取得する必要がある。そのために検査装置には、ＣＣＤイメージセンサあるいはＩＴＶカメラ等の２次元撮像装置を有している（特許文献１）。この撮像装置は検査対象物の画像を鮮明に取得するために、カメラ側からまたは検査対象物の裏側から光をあてる照明部を有している。
【特許文献１】特開昭６３−１９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像比較法では、検査対象物と良品の画像データの各画素を２値化して比較する。画素の２値化は、それぞれの画像データの情報量を減少させることによって、比較に要する時間を短くすることができる。
【０００８】
しかし、画素の２値化は、２値化のための閾値付近で、本来ならば値が１になるべき画素の値がゼロになったり、その逆が生じたりする量子化誤差が生じることがある。特に検査対象と良品の画像データを画素単位で比較する場合に、画像データにする際の位置のズレによってこの誤差が生じる。
【０００９】
図１１を参照してこのズレを説明する。図１１（ａ）において、縦軸は輝度を表し、横軸は画素の位置を示す。符号５００は画素の仕切りを表し、５０２は実際の画像を現す。画像比較法では画像をデジタルデータに変換するので、画素の仕切り毎に画像の輝度は数値化される。例えば８ビットや１０ビットで数値化される（以後この数値を「輝度値」または「画素値」と呼ぶ。）。符号５０４は画素毎に数値化された数値点を表す。画素の２値化は、この数値を閾値と比較することによって１またはゼロを判定する。
【００１０】
図１１（ｂ）はこの２値化の様子を示す図である。縦軸は輝度値であるが、２値化では各画素には１若しくはゼロの値が与えられるので、「１」若しくは「０」を表すものと考えてよい。符号５０６は閾値である。例えば、輝度値５０８の画素は閾値５０６より大きいので２値化データは１となる。結果、２値画像データは符合５１０になる。
【００１１】
ここで、図１１（ｃ）のように、検査対象物と良品の画像データの間に１画素以下の位置ズレが生じた場合を考える。この結果図１１（ａ）の輝度値５１２は図１１（ｃ）では、符号５１４の輝度値になる。これを２値化すると図１１（ｄ）のようになり、図１１（ｂ）と比較すると画素値１の画素が１画素分少なくなる。すなわち、画像の明るい領域と暗い領域の境では輝度値が閾値より小さくなったり、大きくなったりする。
【００１２】
この結果、検査対象物と良品の２値化された画像データの間ではプラスマイナス１画素の誤差が生じる。欠陥の有無を検査する場合は、良品の２値化された画像データを膨張若しくは縮小した標準データと検査対象物の画像データを比較する。膨張若しくは縮小は所定倍率で行われるため、この１画素の誤差は、数画素分の誤差となるおそれがあり、欠陥の検出精度を低下させるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のパターン検査方法は、上記の課題を解決すべく想到されたものである。すなわち、２値化する前に検査対象物と良品の画像データの位置ズレ量を１画素以下の精度で測定し、そのズレ量に基づいて検査対象物と良品の画像データの位置関係を修正する。その後２値化して膨張・縮小し比較する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、２値化する前に検査対象の画像データと良品の画像データの間のズレ量を測定し、このズレ量に基づいて修正を行う。このため、１画素以下の位置ズレに起因する欠陥検出精度の低下を抑止し、欠陥検出の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨の範囲内で修正、変更することができる。
【００１６】
（実施の形態１）
図１に本実施形態のパターン検査装置１の構成図を示す。本発明のパターン検査装置１は、被検査物９０を撮影し、検査画像データＶｄを出力する画像撮影部１０と、良品の画像データである基準データＶｓｄと、検査画像データＶｄが入力されズレ量ΔＤを測定するズレ測定部２０と、ズレ量ΔＤに基づいて、検査画像データＶｄを修正し、修正された修正画像データＥｄを出力する修正部２５と、修正された修正画像データＥｄを２値化し、２値修正画像データＢＥｄを出力する２値化部３０と、基準データＶｓｄが入力され２値化された膨張データＢｓｄｘおよび縮小データＢｓｄｓを出力する膨張縮小部４０と、それぞれのデータを記憶する記憶部８０と、２値修正画像データＢＥｄと膨張データおよび縮小データを比較し、それぞれの差分ＣｄｘとＣｄｓを出力する演算部６０と、差分に基づいて欠陥の有無を判定し結果を出力する判定部７０を含む。また、出力端末８８を含んでも良い。
【００１７】
被検査物９０は回路パターンが形成されたプリント基板等が主となる。画像撮影部１０は、カメラ１１および照明１２を含む。カメラ１１はＣＣＤなどの撮像素子とレンズによって構成される。撮像素子はリニアセンサや２次元センサを利用することができる。特に本発明では２次元エリアセンサを利用するのが好ましい。高速で検査画像データＶｄを作製することができるからである。
【００１８】
被検査物９０は照明１２によって光を照らされる。カメラ１１は被検査物９０を撮影し、検査画像データＶｄを出力する。検査画像データＶｄは画素毎に階調値を有する１画面分のデジタルデータの集合である。
【００１９】
画像撮影部１０以後の構成要素は、ハード的に構成することもできるが、ほとんどがＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ  Ｕｎｉｔ）等の演算器とメモリでおよび処理ソフトウェアによって実現される。そこで、本明細書ではこれらの部分をコンピュータの中のソフトウェアで実行される処理の単位を構成要素として説明を行う。なお、これらを１つの制御装置８５として説明を行うが、制御装置８５は複数の演算器から構成されていてもよい。
【００２０】
制御装置８５の構成およびフローについて図１および図２を参照し概略を説明し、後に各構成要素について詳細な説明を行う。制御装置８５がスタートすると（Ｓ１００）、まず終了判定（Ｓ１０２）を行う。終了判定は、検査対象物の有無や人為的な割り込みによる強制停止命令であってもよい。終了の場合（Ｓ１０２でＹ分岐）は、ステップＳ１１６に進み、処理を停止する（Ｓ１１６）。
【００２１】
処理が続行される場合（Ｓ１０２でＮ分岐）は、制御装置８５には検査画像データＶｄが入力される（Ｓ１０４）。ズレ測定部２０には、基準データＶｓｄが予め記録されており、被検査物の検査画像データＶｄと基準データＶｓｄの位置ズレ量を測定する（Ｓ１０６）。この際の測定には１画素以下の単位（以後「サブピクセル」と呼ぶ。）でズレ量を測定する。ズレ量はΔＤとして出力される。
【００２２】
検査画像データＶｄはまた修正部２５にも入力される。修正部２５は、ズレ量ΔＤと検査画像データＶｄが入力され、ズレ量ΔＤに基づいて画像データの位置修正を行う（Ｓ１０８）。位置修正された画像データは、修正画像データＥｄとして出力される。
【００２３】
修正画像データＥｄは、２値化部３０に入力され、２値修正画像データＢＥｄとして出力される（Ｓ１１０）。２値修正画像データＢＥｄは演算部６０に送られる。
【００２４】
一方、基準画像データＶｓｄは予め膨張縮小部４０に入力される。膨張縮小部４０は、基準画像データＶｓｄを２値化した後、膨張処理を行った膨張標準データＢｓｄｘを、また縮小処理を行った縮小標準データＢｓｄｓを作製し出力する。これらの標準データは本パターン検査装置の記憶部８０に記憶される。
【００２５】
演算部６０は、２値修正画像データＢＥｄと、記憶部８０からの標準データが入力され、標準データと２値修正画像データとの差分Ｃｄｘ、Ｃｄｓを出力する（Ｓ１１２）。判定部７０は、差分Ｃｄｘ、Ｃｄｓに基づいて欠陥の有無を表わす結果Ｃｏｎを出力する（Ｓ１１４）。その後処理は再びＳ１０２に戻って終了判定を行う。
【００２６】
次に図１の各部の詳細な処理フローについて説明を行う。ズレ測定部２０は、基準画像データＶｓｄと検査対象を画像撮影部１０で撮影して得た検査画像データＶｄが入力される。ここで、検査画像データＶｄと基準画像データＶｓｄは、検査画像データＶｄの取得時に検査対象がわずかに位置ズレが生じる場合がある。このようなズレが生じた際には、欠陥の検出精度が低下するおそれがあるのは上述したとおりである。
【００２７】
この課題を解決するためには、基準画像データＶｓｄと検査画像データＶｄの位置のズレを補正しなければならない。しかし、これらのデータを２値化してしまうと、サブピクセル単位の位置補正は出来ない。本発明では、２値化する前の基準画像データＶｓｄと検
査画像データＶｄとの間でズレ量を測定し、そのズレ量に基づいて２値化前の画像データで位置補正を行う。
【００２８】
図３を参照して、符号５００は画素の区切りであり、符号５０２は画像である。基準画像データＶｓｄが図３（ａ）のように画素が区切られているとする。もし、検査対象物の検査画像データＶｄが図３（ｂ）のように区切られていると、２値化した際に検査画像データＶｄは、標準データＶｓｄより１画素小さくなるのは図１１に示した通りである。この補正は２値化後（図３（ｄ））では補正できない。
【００２９】
そこで、図３（ａ）と（ｃ）の間のサブピクセル単位のズレ５２０を測定し、図３（ｅ）のように、２値化前の検査画像データＶｄをサブピクセルの単位で位置のズレ量の補正を行う。
【００３０】
図４には、ズレ測定部の処理のフローを示す。この処理は図２のズレ計測（ステップＳ１０６）の処理である。処理の概要は、以下の通りである。基準画像データＶｓｄと検査画像データＶｄの特定の領域を利用し、画素単位で予め決めておいた所定距離分だけそれぞれのデータをずらしながら、一致度を測定する。そして、一致度が最も高いズレ量の付近の輝度値若しくは全測定値を用いて、一致度の最も高くなる場合のズレ量をサブピクセルのオーダーで求める。
【００３１】
なお、画像データは画素が２次元的に配列されたデータである。従ってそれぞれの画素は縦横方向の座標と画素が有する輝度値によって表すことができる。例えば画面の左下を原点として、横方向をｘ方向、縦方向をｙ方向とした時に、画素（ｘ、ｙ）が輝度値ｂを有する場合は、（ｘ、ｙ、ｂ）などと表すことができる。
【００３２】
また、基準画像データＶｓｄと検査画像データＶｄのどちらを移動させてもよいが、ここでは検査画像データＶｄを移動させるものとして説明を行う。
【００３３】
また、ここで特定の領域とは、画像データの任意の領域であってよいが、製品の辺や隅、若しくは中央部分に設けられた比較的単純なパターンを含む領域を選択するのが好ましい。製造上の困難性が少なく、欠陥が生じる虞が少ないので、位置合せをする箇所として好適であるからである。特定の領域は広くすると位置合せの精度は高まるが、計算量が多くなるので、検査に求められる処理時間によって適宜決めてよい。
【００３４】
以下の説明では検査画像データＶｄの特定領域をＲ、特定領域Ｒ中の座標（ｘ、ｙ）の画素をＲ（ｘ，ｙ）、その画素の輝度値をＲｘｙ、基準画像データＶｓｄの特定領域をＲｓｄ、その特定領域Ｒｓｄ中の座標（ｘ，ｙ）の画素をＲｓｄ（ｘ，ｙ）、その画素の輝度値をＲｓｄｘｙで表す。すなわち、特定領域Ｒ中の画素は（ｘ、ｙ、Ｒｘｙ）と表され、特定領域Ｒｓｄ中の画素は（ｘ、ｙ、Ｒｓｄｘｙ）と表される。また、簡単のために、ここでは特定領域を長方形の領域として説明する。
【００３５】
特定領域ＲおよびＲｓｄは、それぞれ検査画像データＶｄ上および基準画像データＶｓｄ上で長方形の四隅の座標（ａ１，ｂ１）、（ａ２，ｂ１）、（ａ１，ｂ２）、（ａ２，ｂ２）で表す。
【００３６】
図４のフローを具体的に説明する。処理がメインのステップＳ１０６で始まると（Ｓ２００）、終了判定を行う（Ｓ２０２）。ここで終了判定は、予め定められた距離だけ画素単位で領域ＲまたはＲｓｄを移動させ、以下の処理を行ったか否かである。具体的にはｘ方向にｘからｘ＋ｍｅまで移動させ、ｙ方向にはｙからｙ＋ｎｅまで移動させるなどである。全ての距離を移動させながら以下の処理を終えた場合は、ズレ計算の処理に移る。なお、ｘ方向の移動量はｍで表す。なお、ｍｅ、ｎｅはｘ方向、ｙ方向の移動距離の最大値である。
【００３７】
領域の移動のさせ方には特に制限はなく、移動予定範囲の全ての座標について以下の処理を行わなくてもよい。すなわち、スキップした座標があっても構わない。ここでは、ｘ方向に順次移動させ、ｘ方向に移動し終わったら、ｙ方向に１画素移動させ再びｘ方向に移動させる手順で説明を行う。従って、終了判定はｙ方向の移動量ｎがｎｅになったか否かで判定する。
【００３８】
継続する場合（ステップＳ２０２のＮ分岐）は、ｙ方向（ｎ）を１画素分インクリメントし、ｘ方向（ｍ）を初期値に設定する。次にｘ方向の終了判定を行う。すなわち、ｍがｍｅになったか否かで判定する。ｘ方向の移動が終了した場合は、ステップに飛び、ｙ方向の終了判定を受ける。
【００３９】
ｘ方向の移動が終了してない場合は、領域Ｒをｍ画素だけｘ方向に移動させる。具体的には、領域Ｒ上の画素のｘ座標をｘ＋ｍに書き換える。すなわち、ある輝度値Ｐを有する画素の座標が（ｘ、ｙ）である場合、その輝度値Ｐの座標は新たに（ｘ＋ｍ、ｙ）という新たな座標とする。そして領域Ｒと領域Ｒｓｄ上で同じ座標にある画素同士の輝度値の一致度を求める。具体的には、領域内のすべてのｕとｖに対して、Ｒ（ｕ、ｖ）とＲｓｄ（ｕ、ｖ）の間で輝度値の一致度を求める。
【００４０】
一致度は対応する画素の輝度値が同じであれば、最も一致度が高くなる評価であれば、どのような方法でもよい。例えば正規化相関法などが好適に用いることができる。正規化相関法は一致度が高ければ評価値ｒが１．０に近づき一致度が低ければ−１．０に近づく。評価値ｒは、具体的には（１）式で求められる。
【００４１】
【数１】
2010071892.tif 000003
・・・・・（１）
【００４２】
ここでｉ、ｊは特定領域中の座標を表す。また、以下では、一致度は正規化相関法によるｒで説明を進める。
【００４３】
一致度を求めたら、検査画像データＶｄの移動距離（ｍ，ｎ）と評価値ｒを対応付けて記録する（Ｓ２１４）。そしてｘ方向をインクリメントし（Ｓ２１６）、処理をステップＳ２０８に戻す。
【００４４】
このように、領域Ｒを移動させると、領域Ｒ上の画素Ｒ（ｘ，ｙ）は検査画像データＶｄ上で移動する。そして、移動のたび毎に検査画像データＶｄと基準画像データＶｓｄの異なる画素間の正規化相関値が計算される。
【００４５】
ステップＳ２０２に戻って、ｙ方向の移動距離ｎがｎｅになったら（Ｓ２０２のＹ分岐）、計算した正規化相関値ｒを用いてズレ量を計算する（Ｓ２１８）。画像データは２次元データなので、ズレ量はｘ、ｙ両方向の値を有する。ズレ量の計算は以下のようにして行う。
【００４６】
ステップＳ２１８までの処理を終えたら、ｘおよびｙ方向の移動距離とそれに対する正規化相関値ｒが対応付けられたデータが残る。このデータを用いてｒが最大となる移動距離を求めれば、その移動距離がすなわちズレ量である。具体的には移動距離と正規化相関値で（ｍ，ｎ，ｒ）という３次元のデータを考え、正規化相関値ｒを補完する曲面の頂点に対するｘ座標とｙ座標を求める。補完の方法は、例えば勾配に基く方法や実験計画法、応答曲面近似といった方法を用いることができる。または、ｘまたはｙ方向のスプラインで補完するといった方法であっても良い。計算量を少なくすることができるからである。
【００４７】
ズレ量は１画素以下のオーダー（サブピクセルのオーダー）で求める。すなわち、補完で求めるズレ量は少なくとも１画素以下のオーダーで求める。従ってズレ量ΔＤは（ｍ＋Δｍ，ｎ＋Δｎ）と表される。なお、ここでΔｍとΔｎは１画素以下の距離である。ズレ量を出力したらメインに戻る（Ｓ２２０）。
【００４８】
図２に戻って、次に画像データＶｄをズレ量分だけ移動させる（Ｓ１０８）。本実施の形態では、この工程が、ズレ量に基いて補正を行う工程に該当する。この処理は、検査画像データＶｄ全体を画素単位のズレ量分（ｍ，ｎ）移動させた上で、サブピクセルオーダー（Δｍ，Δｎ）で輝度値を補間し、新たな輝度点を作成する。
【００４９】
図５にこの工程のフローを示す。この処理がスタートすると（Ｓ２３０）、ズレ量ΔＤを読み込む（Ｓ２３２）。ズレ量は（ｍ＋Δｍ，ｎ＋Δｎ）で表されるとする。次に検査画像データＶｄの全ての画素の座標値に（ｍ，ｎ）を加える（Ｓ２３４）。すなわち、検査画像データＶｄ上で（ｘ，ｙ，ｂ）で表された画素は（ｘ＋ｍ，ｙ＋ｎ，ｂ）として表される。なお、検査画像データＶｄの境界付近では不足する画素若しくは、はみ出る画素が生じるが、予め広めに画像を撮影しておくことでこの過不足を吸収することができる。
【００５０】
次に全ての画像データＶｄ中の画素において、（Δｍ，Δｎ）の点の輝度値を求める（Ｓ２３６）。この輝度値の求め方は特に限定されるものではないが、双２次補完法若しくは双３次補完法が好適に利用することができる。双２次補完法（バイリニア補完法）は、（Δｍ，Δｎ）の点の輝度値をこの点を囲む４点の輝度値に基いて求める方法である。また双３次補完法（バイキュービック補完法）はこの点を囲む１６点の輝度値に基いて求める方法である。それぞれ（２）式、（３）式によって求められる。
【００５１】
【数２】
2010071892.tif 000004
・・・・・（２）
【００５２】
なお、ここで、Ｃｂ（Δｍ，Δｎ）は（Δｍ，Δｎ）点での輝度値を表わす。また点（Δｍ，Δｎ）の周囲の４つの座標は（Ｘ，Ｙ）、（Ｘ＋１，Ｙ）、（Ｘ＋１，Ｙ＋１）、（Ｘ，Ｙ＋１）の４点である。
【００５３】
【数３】
2010071892.tif 000005
・・・・・（３）
【００５４】
なお、ｆ１１乃至ｆ４４は点（Δｍ，Δｎ）の周囲の１６点である。連続する数字の左側がｘ軸座標を表わし、右側がｙ軸座標を表わす。点（Δｍ，Δｎ）はｆ２２、ｆ３２、ｆ２３、ｆ３３が囲む４角形の中に存在する点とする。
【００５５】
また、ｘ１乃至ｙ４は以下の関係がある。
【００５６】
【数４】
2010071892.tif 000006
・・・・・（４）
【００５７】
また、ｈ（ｔ）はｓｉｎｃ関数を三次多項式で近似したもので、一般式は（５）式であらわされる。
【００５８】
【数５】
2010071892.tif 000007
・・・・・（５）
【００５９】
ここでｔは関数ｈ（）の変数であり、ｘ１〜ｘ４、ｙ１〜ｙ４である。
【００６０】
次に、補完で求めた（Δｍ，Δｎ）の点を新たな座標（ｘ，ｙ）とする（Ｓ２３８）。すなわち、新たな座標の画素は、（ｘ，ｙ，Ｃｂ）で表される。これが修正画像データＥｄである。ここでＣｂは補完によって求められた新たな輝度値である。そしてメインに戻
る（Ｓ２４０）。なお、（Δｍ，Δｎ）の点を新たな座標（ｘ，ｙ）とする処理は、検査画像データＶｄをサブピクセル単位の距離を補間する工程である。
【００６１】
この処理によって、検査画像データＶｄを（ｍ＋Δｍ，ｎ＋Δｎ）だけ移動させた修正画像データＥｄを得ることができる。
【００６２】
図１および２に戻って、次に修正画像データＥｄを２値化部で２値化する。図６は２値化処理のフローを示す。図１のステップＳ１１０がスタートすると（Ｓ２５０）、修正画像データＥｄを読み込み（Ｓ２５２）、終了判定を行う（Ｓ２５４）。ここで終了判定は修正画像データＥｄのすべての画素に対して以下の処理を行ったかで判定する。終了ならば（Ｓ２５２のＹ分岐）、メインルーチンに戻る（Ｓ２６４）。
【００６３】
そうでなければ（Ｓ２５４のＮ分岐）、画素を示すパラメータをインクリメントし（Ｓ２５６）、全ての画素に対して予め定められた閾値Ｔｈｂとの比較を行う（Ｓ２５８）。Ｅｄ（ｘ，ｙ）がＴｈｂが大きければ（Ｓ２５８のＹ分岐）、２値修正画像データＢＥｄ（ｘ、ｙ）の輝度値を最大値Ｉｍａｘとし、とし、そうでなければ（Ｓ２５８のＮ分岐）、２値修正画像データＢＥｄ（ｘ、ｙ）の輝度値を最小値Ｉｍｉｎとする。そして再び、ステップＳ２５４に戻る。このように補償画像データＥｄを２値化したデータを、２値修正画像データＢＥｄとして得ることができる。なお、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎは任意に設定することができるが、Ｉｍａｘを１、Ｉｍｉｎをゼロとしてもよい。
【００６４】
図１に戻って、本発明のパターン検査装置は、基準画像データＶｓｄを読み込んで２値化し、膨張・縮小処理を行った標準データを作成する膨張縮小部を有する。膨張処理とは、２値化された画像データにおいて、輝度値が最大値を有する画素の周囲１画素の範囲の輝度値を最大値Ｉｍａｘに変えることで、輝度値が最大の画素と輝度値が最小値Ｉｍｉｎの画素の境界を輝度値が最大の画素が広がるように操作する処理である。縮小処理とは、膨張処理と逆で、輝度値がＩｍｉｎの画素が広がるように操作することである。このようにして作製された標準データは記憶部８０に記録される。
【００６５】
演算部６０は、２値化部３０から２値修正画像データＢＥｄが入力され、記憶部８０から標準データを読み込む。そして、２値修正画像データＢＥｄと標準データとの間で演算を行う。ここで２値修正画像データは、２値化する前にサブピクセル単位で基準画像データと位置合せを行っているので、２値化された画像データである２値修正画像データと、基準画像データを２値化した画像データに基づいて作成された標準データ同士を直接比較しても画素を量子化する際の誤差はほとんどなくなっている。図７および図８にはこの処理のフローを示す。
【００６６】
図７を参照して、図２の差分計算（Ｓ１１２）がスタートしたら（Ｓ２７０）、まず、２値修正画像データＢＥｄと膨張標準データＢｓｄｘを読み込む（Ｓ２７２）。そして終了判定（Ｓ２７４）を行う。ここで終了判定は、両画像データの全ての画素について以下の演算が行われたか否かである。終了した場合は（Ｓ２７４のＹ分岐）、次の縮小標準データとの処理であるステップＳ２９０へ移る（Ｓ２８２）。継続する場合は（Ｓ２７４のＮ分岐）、画素を示すパラメータであるｘとｙをインクリメントする（Ｓ２７６）。
【００６７】
次に２値修正画像データＢＥｄと膨張標準データＢｓｄｘの間の差分を求める（Ｓ２７８）。膨張標準データは、検査画像データを修正し、２値化した２値修正画像データよりパターン部分が大きくなっているので、この演算を行えば、全ての画素の値はゼロ又は正になるはずである。しかし、検査画像データの画素のうち、結果が負となる画素があればその画素は予定されたパターンからはみ出た部分を構成する画素と考えられる。
【００６８】
そこで、その結果が負である場合は（Ｓ２７８のＹ分岐）、差分Ｃｄｘをインクリメントする（Ｓ２８０）。結果が正の場合（Ｓ２７８のＮ分岐）は何も処理をせずステップＳ２７４の終了判定に戻る。なお、上記の演算は２値修正画像データＢＥｄと膨張標準データＢｓｄｘの輝度値の大小を比較してもよい。図７のステップＳ２７８では上記の差分を求める演算を大小比較として示した。
【００６９】
この結果差分Ｃｄｘには、検査画像データＶｄの中で膨張標準データＢｓｄｘの範囲からはみ出した部分の画素の個数がカウントされることとなる。
【００７０】
図８を参照して、膨張標準データとの差分演算が終了したら、次に縮小標準データとの差分演算を行う。このフローは、図７の膨張標準データＢｓｄｘを縮小標準データＢｓｄｓに変えた処理である。違いは、ステップＳ２９８において、２値修正画像データＢＥｄと縮小標準データＢｓｄｓの輝度値の大小比較にある。ここでは縮小標準データの画素の輝度値が２値修正画像データの画素の輝度値より大きい場合に差分Ｃｄｓをインクリメントする（Ｓ３００）。
【００７１】
縮小標準データは検査画像データより小さいパターンとして作製されているので、その縮小標準データの画素の輝度値の方が、２値修正画像データの画素の輝度値より大きいということは、予定されたパターンより小さい箇所があることを意味する。この結果差分Ｃｄｓには、検査画像データＶｄの中で縮小標準データＢｓｄｓより小さくなった部分の画素の個数がカウントされることとなる。
【００７２】
なお、膨張標準データ、縮小標準データとの差異を求める処理について、処理時間に余裕のある場合は、いわゆるラベリング処理を差分画像に実施し、各欠陥部分の面積を求め、この面積がある閾値を越えた部分を欠陥とするとより精度の良い検査が可能である。
【００７３】
図１に戻って、差分ＣｄｘおよびＣｄｓは、演算部６０から判定部７０に入力される。判定部７０では、差分ＣｄｘおよびＣｄｓを所定の閾値と比較し、欠陥であるか否かについての結論Ｃｏｎを出力する。この結果Ｃｏｎには、差分Ｃｄｘ、Ｃｄｓが含まれていても良いし、検査対象を特定する情報が含まれていても良い。
【００７４】
以上のように本実施の形態では、検査画像データＶｄと基準画像データＶｓｄの位置のズレ量をサブピクセル単位で測定し、検査画像データＶｄを２値化するまえに基準画像データＶｓｄとをズレ量に基づいて位置を補正し、その後２値化したデータ同士を比較演算するので、画像データにする際の量子化誤差が極めて少ないパターン検査を行うことができる。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態１では、検査画像データを２値化する前にズレ量を補正した。しかし、この処理方法では、２値化する前の検査画像データ全域をズレ量に基づいて補正する必要がある。ズレ量の測定は、画像データの特定の領域について行うため、それほど大きな計算量は必要としない。しかし、検査画像データ全体を補正するには、画素の座標を書き換えた（画素を移動させることに相当する）後に、さらに１画素中に新たな輝度点を内挿計算で求める必要がある。個々の被検査物をパターン検査する度事に、検査画像データの全ての点についてこの計算を行うのは、検査に時間がかかることを意味する。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、予めサブピクセル分移動させておいた基準画像データに基づいて標準データを作成しておき、ズレ量のサブピクセル分に相当する標準データを選択し演算することで、検査全体の計算時間を低減させるものである。
【００７７】
本実施の形態のパターン検査装置２を図９に示す。図１と同じ部分については、説明を省略する。本実施の形態では、画像撮影部１０から得た検査画像データＶｄをズレ測定部２０に出力すると共に、２値化部３０にも出力する。ズレ測定部２０には基準画像データＶｓｄが予め入力されており、検査画像データＶｄとの間でズレ量ΔＤを計測するのは、実施形態１の場合と全く同じである。
【００７８】
しかし、ズレ量に基づいて検査画像データＶｄを修正する処理は行わず、検査画像データＶｄを直接２値画像データＢｄに変換する。
【００７９】
一方、標準データの準備は実施の形態１とは異なる。まず、基準画像データＶｓｄは修正部２５に入力される。そして修正部２５には、予め定められた基準ズレ量ΔＤｓｄｋが設定されている。基準ズレ量は、予め決めたサブピクセル単位のズレ量である。すなわち、被検査物に対してパターン検査を行う前に、所定のサブピクセル距離だけ位置をズラした基準画像データを作製しておき、それに基づいて標準データを作製しておく。
【００８０】
基準ズレ量ΔＤｓｄｋは、サブピクセルに相当する距離であれば、特に制限はない。例えばｘ軸方向に０．５画素分移動させる基準ズレ量ΔＤｓｄ１、ｙ方向に０．５画素分移動させた基準ズレ量ΔＤｓｄ２、そしてｘおよびｙ方向にそれぞれ０．５画素分移動させた基準ズレ量ΔＤｓｄ３などが考えられる。なお、ズレ量を表すΔＤｓｄｋの最後のｋは番号を表す変数として使用している。
【００８１】
それぞれの基準ズレ量に対して作製される修正基準画像データは、ΔＤｓｄ１、２、３に対してそれぞれ修正基準画像データＥｓｄ１、Ｅｓｄ２、Ｅｓｄ３である。もちろん、これより細かい基準ズレ量ΔＤｓｋを設定してもよい。
【００８２】
修正部２５で作製された修正基準画像データＥｓｄｋは、膨張縮小部４０に入力される。そしてそれぞれの修正基準画像データ毎に膨張標準データＢＥｓｄｘｋと縮小標準データＢＥｓｄｓｋが作製され、記憶部８０に記憶される。上記の例ではＢＥｓｄｘ１乃至ＢＥｓｄｘ３およびＢＥｓｄｓ１乃至ＢＥｓｄｓ３などである。これらの標準データは微小修正標準データと呼ぶ。
【００８３】
位置合せ部５０は、２値画像データＶｓｄとズレ量ΔＤが入力される。位置合せ部５０は、ズレ量ΔＤのサブピクセルに該当する距離に最も近い基準ズレ量を決め、その基準ズレ量で作製された標準データを記憶部８０から取得する。そして、ズレ量ΔＤの画素単位の距離に相当する距離だけ標準データ若しくは２値画像データを移動させ、差分を演算部６０にて行う。
【００８４】
差分Ｃｄｘ、Ｃｄｓは実施形態１と同じように得ることができ、その差分に基づいて結果Ｃｏｎを求めることができるのも実施の形態１と同じである。
【００８５】
図１０に本実施の形態のフローを示す。本実施の形態のパターン検査装置の処理がスタートすると（Ｓ４００）、終了判定を行う（Ｓ４０２）。終了判定の条件等は実施の形態１と同じでよい。画像撮影部１０によって検査画像データＶｄを取り込み（Ｓ４０４）、ズレ計測を行い（Ｓ４０６）、同時に２値化を行う（Ｓ４０８）。ここではズレ計測および２値化を並列処理として記載したが、順番に行っても良い。
【００８６】
ズレ量を計測した後、そのズレ量ΔＤに基づいて標準データを選択する。この選択方法はズレ量ΔＤのサブピクセル部分と、基準ズレ量ΔＤｓｄの距離が最も短いものを選択するのが好適である。
【００８７】
ズレ量は実施の形態１で説明したように、（ｍ＋Δｍ，ｎ＋Δｎ）と表される。ここで、ｍおよびｎは画素数若しくは画素数に対応する距離である。ΔｍおよびΔｎは、サブピクセル若しくはサブピクセル分の距離に相当する。今基準ズレ量ΔＤｓｄｋを（Δｘｓｄ１、Δｙｓｄ１）、・・・・、（Δｘｓｄｋ、Δｙｓｄｋ）とする。ΔｘｓｄｋおよびΔｙｓｄｋはそれぞれサブピクセル若しくはサブピクセルに相当する距離である。すると、ズレ量のサブピクセル部分である（Δｍ，Δｎ）と基準ズレ量の距離Ｌｅｎｇは（６）式で表される。
【００８８】
【数６】
2010071892.tif 000008
・・・・・（６）
【００８９】
この距離Ｌｅｎｇが最も小さくなる基準ズレ量によって修正され膨張・縮小した標準データを選択する。
【００９０】
次に、ここで選択された膨張標準データＢｓｄｘｋと縮小標準データＢｓｄｓｋをズレ量ΔＤの画素値分だけ移動させる（Ｓ４１２）。画素値分の移動とは、上記の例でズレ量が（ｍ＋Δｍ，ｎ＋Δｎ）で表される場合は、（−ｍ，−ｎ）だけ移動に対応する。この処理は、予めサブピクセルの距離だけ移動させておいた基準画像データから標準データを作製しておき、検査画像データと基準画像データのサブピクセル分のズレを、予め作製しておいた所定のサブピクセル分だけ移動させて作製した標準データで補正しようとするものである。すなわち、本実施の形態では、このステップＳ４１０およびＳ４１２がズレ量に基づいた補正をする工程に該当する。
【００９１】
選択された標準データと２値画像データの比較および差分の計算は実施の形態１と同じである。
【００９２】
本実施の形態では、実施の形態１の場合のように検査画像データＶｄをサブピクセル単位の移動をさせる必要がない。従って、実施の形態１より計算量が少なくてすみ、被検査物を高速にパターン検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は回路パターンの自動欠陥検査に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のパターン検査装置の構成を示す図である。
【図２】パターン検査装置の処理のフローを示す図である。
【図３】画像データの量子化の際の1画素分の誤差を２値化前の画像データで修正する本発明の原理を説明する図である。
【図４】ズレ量を検出する処理のフローを示す図である。
【図５】検査画像データＶｄの位置をズレ量分だけ修正する処理を説明する図である。
【図６】２値化処理のフローを説明する図である。
【図７】膨張標準データと検査画像データの差分を求める処理のフローを示す図である。
【図８】縮小標準データと検査画像データの差分を求める処理のフローを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２のパターン検査装置の構成を示す図である。
【図１０】実施の形態２のパターン検査装置の処理のフローを示す図である。
【図１１】画像データの量子化の際に1画素分の誤差の発生を説明する図である。
【符号の説明】
【００９５】
１、２  パターン検査装置
１０  画像撮影部
２０  ズレ測定部
３０  ２値化部
４０  膨張縮小部
５０  位置合せ部
６０  演算部
７０  判定部
【図１】
2010071892.tif 000009
【図２】
2010071892.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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