(57)【要約】電気回路を自動的に光学検査するための方法であって、電気回路の少なくとも一つの光学的画像を取得し、前記少なくとも一つの画像から少なくとも一つの第１の検査画像を生成し、前記少なくとも一つの第１の検査画像から欠陥候補の領域を決定し、前記少なくとも一つの第１の検査画像内に含まれていない光学的情報を少なくとも部分的には含む、欠陥候補を取り囲む領域に関する少なくとも一つの追加の検査画像を生成し、前記少なくとも一つの追加の検査画像を検査することにより、前記欠陥候補が、見かけ上の欠陥であるかどうかを決定すること、からなる方法。
2004509325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を自動的に光学検査するための方法であって、
電気回路の少なくとも一つの光学的画像を取得し、
前記少なくとも一つの画像から少なくとも一つの第１の検査画像を生成し、前記少なくとも一つの第１の検査画像から欠陥候補の領域を決定し、
前記少なくとも一つの第１の検査画像内に含まれていない光学的情報を少なくとも部分的には含む、欠陥候補を取り囲む領域に関する少なくとも一つの追加の検査画像を生成し、
前記少なくとも一つの追加の検査画像を検査することにより、前記欠陥候補が、見かけ上の欠陥であるかどうかを決定すること、からなる方法。
【請求項２】
取得することは、電気回路の多色画像を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多色画像は、赤、緑、および青成分からなる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記追加の検査画像は、前記多色画像内で取得されている赤、緑および青成分のそれぞれからなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つの第１の検査画像は、前記電気回路のバイナリー表現を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バイナリー表現は、前記取得された画像の赤色成分からのみ導き出される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも一つの第１の検査画像は、前記電気回路のモノクロのグレイレベル表現を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記モノクロのグレイレベル表現は、前記取得された画像の赤色成分のみから導き出される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の検査画像および前記追加の検査画像は、同一の光学的画像から導き出される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記欠陥候補は、自動的に決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記本当の欠陥は、自動的に決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
電気回路を検査するための方法であって、
電気回路のバイナリー表現を提供し、
少なくとも部分的には前記第１のバイナリー表現を分析することから、前記電気回路内の欠陥候補の存在を決定し、
欠陥候補を取り囲む領域のバイナリーでない画像を提供し、
前記バイナリーでない画像の分析から前記回路内の本当の欠陥の存在を決定すること、からなる方法。
【請求項１３】
前記バイナリー表現は、前記バイナリーでない画像よりも、前記回路についてのより広い範囲を対象として含んでいる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
本当の欠陥を決定することは、
前記バイナリー画像から決定された欠陥候補を取り囲む領域内におけるバイナリーでない画像を提供し、
前記本当の欠陥の存在を検証するために前記バイナリーでない画像を処理することからなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記回路のグレイレベルのモノクロ表現を提供し、
前記バイナリー表現および前記グレイレベルのモノクロ表現の両方を少なくとも部分的に分析することにより前記電気回路内で欠陥候補を決定すること、
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記バイナリー表現および前記グレイレベルのモノクロ表現の分析から本当の欠陥を識別することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記バイナリー画像を利用して決定された欠陥は、本当の欠陥を含み、前記本当の欠陥は、欠落した電気回路内の特徴、誤って配置された電気回路内の特徴、電気回路内の異常な特徴、ピンホール、および引っかき傷のうちの１以上を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記バイナリー画像は、それが導き出される光学的画像の光学的な解像度よりも精細な解像度で準備される、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
欠陥候補は、前記電気回路内の金属導体の疑わしい形状異常からなる請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記電気回路の光学的画像において、前記電気回路内の金属付着された部分は第１の光学的特徴を有し、金属付着されていない部分は第２の光学的特徴を有し、および疑わしい形状異常の領域は、前記金属付着された部分および前記金属付着されていない部分とは異なる第３の光学的特徴を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記光学的特徴は反射輝度からなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記光学的な特徴は色からなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
バイナリー画像を提供することは、前記電気回路の多重チャンネル画像の一つのチャンネルから前記バイナリー画像を提供することからなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記バイナリーでない画像は、前記電気回路の多色画像である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
電気回路内の欠陥を決定するための方法であって、
電気回路の光学的画像を取得し、
前記画像から前記電気回路の表現を生成し、
前記電気回路の属性を検出するために、候補の近くの領域で表現を少なくとも部分的に分析し、
検出された前記電気回路の属性に応じて前記表現を修正し、
本当の欠陥の存在を決定するために前記修正された画像を処理すること、
からなる方法。
【請求項２６】
前記表現は、前記電気回路内の輪郭の表現である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記輪郭は、前記電気回路内の金属付着された部分と基板部分との間の推定上のエッジを表している、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記修正することは、
金属であるかどうかを決定するために前記表現の領域を評価し、
金属が検出された場合には前記輪郭を修正すること、を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属は、酸化したまたは酸化していない金属である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属は銅である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記評価することは、前記領域のモノクロ画像を分析することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記評価することは、前記領域の多色画像を分析することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
修正することは、前記輪郭の一部分の導かれた凸包を計算し、前記一部分を前記導かれた凸包で置き換えることを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
修正することは、前記欠陥候補の近くに配置された輪郭内のコーナーを表す点の位置を特定することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記導かれた凸包は前記コーナー輪郭点の間で伸びる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
修正することは、酸化した導体上に位置している輪郭点を検出することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
修正することは、少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点を識別することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、それぞれが酸化していない輪郭点と境界を接する少なくとも２つの酸化した輪郭点を識別することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、コーナーでもある少なくとも１つの酸化した輪郭点を識別することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、酸化していない輪郭点と境界を接する追加の輪郭点を識別することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
修正することは、酸化していない輪郭点の組み合わせと境界を接する酸化した輪郭点、およびコーナーである酸化した輪郭点のいずれかについてのペア間の導かれた凸包を計算することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記属性は、酸化物の光学的属性の特徴からなる、請求項２５に記載の方法。
【請求項４３】
前記属性は、少なくとも２つのスペクトル範囲での反射輝度レベルからなる、請求項２５に記載の方法。
【請求項４４】
前記属性は、少なくとも３つのスペクトル範囲での反射輝度レベルからなる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記スペクトル範囲は、赤、緑および青のうちの少なくとも２つからなる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記スペクトル範囲は、赤、緑および青のうちの少なくとも２つからなる、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
処理することは、前記欠陥候補の近傍での金属の検出に応じて実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項４８】
処理することは、前記欠陥候補の近傍での酸化物の検出に応じて実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項４９】
前記酸化物の検出は、金属導体と基板の間の推定上の境界上に位置する輪郭点上で実行される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記酸化物の検出は、電気回路内の前記欠陥候補の近くに位置する領域についての画素で取得された値について実行される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
修正することは、導かれた凸包を含むよう推定上の輪郭点を修正することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項５２】
修正することは、前記推定上の輪郭の少なくとも一部が前記導かれた凸包を含んでいる状態で、推定上の輪郭間の距離を測定することを含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
電気回路を自動的に光学検査するための装置であって、
電気回路の画像を取得するよう動作する少なくとも一つの光学センサと、
前記画像から前記電気回路の第１の表現を生成し、その第１の表現から前記電気回路内の疑わしい欠陥を決定するよう動作する第１の画像プロセッサと、
前記少なくとも一つのセンサからの画像、および前記第１の画像プロセッサからの疑わしい欠陥の報告を受信し、および疑わしい欠陥を取り囲む領域の近傍画像を生成するよう動作するスナップショット発生器と、
前記近傍画像を分析しおよび前記近傍画像から本当の欠陥の存在を決定するよう動作する画像ポストスロセッサと、
を備える装置。
【請求項５４】
前記第１の画像プロセッサは、前記電気回路のバイナリー表現である第１の表現を生成する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記光学センサは、光学的な解像度を有し、前記電気回路の前記バイナリー表現は前記光学的な解像度よりも精細な解像度を生成する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
疑わしい欠陥は、欠陥候補および本当の欠陥であり、前記画像ポストプロセッサは、欠陥候補についての近傍画像を分析するように動作する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５７】
グレイレベル画像プロセッサを備え、前記グレイレベル画像プロセッサにより検出される少なくともいくつかの異常は本当の欠陥であり、前記バイナリー画像プロセッサにより検出される少なくともいくつかの異常は欠陥候補である、請求項５４に記載の装置。
【請求項５８】
前記近傍画像は多色画像である、請求項５３に記載の装置。
【請求項５９】
前記多色画像はカラー画像である、請求項５８に記載の電気回路を自動的に光学検査するための装置。
【請求項６０】
電気回路の表現を生成するための方法であって、
導体の第２の部分の少なくともいくつかが第１の部分と基板の間に位置する状態で、少なくとも第１の部分で第１の区別可能な光学的属性を有しおよび第２の部分で第２の区別可能な光学的属性を有する多数の導体と、第３の区別可能な光学的属性を有する基板とを含む電気回路の画像を取得し、
表現が前記第２の部分により構成される前記導体のエッジ部分上で導体と基板のエッジの位置の近似値を含むような状態で、前記電気回路の表現を生成するために前記画像をコンピュータ処理すること、からなる方法。
【請求項６１】
前記エッジの第１の近似値を生成し、
前記第１の部分と第２の部分の存在について前記画像を分析し、
前記第１の部分と前記基板の間の前記第２の部分の存在の検出に応じて、前記エッジの位置の前記近似値を修正すること、を含む請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記画像はモノクロであり、前記分析は、前記モノクロ画像を反射輝度の違いについて分析することを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記画像は多色であり、前記分析は、前記多色画像を色の違いについて分析することを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記生成することは、前記第１の部分の一部分と基板との間のエッジの位置の近似値を生成することからなる、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
修正することは、
前記エッジの近似値の様々な部分の間で伸びる、導かれた凸包を計算し、
前記第１の部分および基板の間の推定上の境界の部分を前記導かれた凸包で置き換えること、からなる請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記導かれた凸包は、第２の部分であると識別された領域に少なくとも部分的に隣接する境界の表現の部分の間で伸びる、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記第１の部分と基板との間の境界位置の近似値上でコーナーである少なくとも一つの点を識別することを含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記導かれた凸包は、コーナーのペアの間で伸びる、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記導かれた凸包は、コーナーと、前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する境界の表現上の点との間で伸びる、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記第１の部分は、酸化していない金属であり、前記第２の部分は酸化した金属である、請求項６０に記載の方法。
【請求項７１】
規則または規則の組にしたがって、欠陥について、修正された表現を検査することを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項７２】
前記規則は、導体と基板との間の少なくとも２つのおおよその境界の間の距離についての基準である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
電気回路を検査するための方法であって、
前記回路の表面の画像を取得し、
前記回路内での導体の酸化していない部分のエッジの位置の近似値を求め、
前記回路内での前記導体の酸化した部分と基板との間のエッジの位置の近似値を求め、
前記酸化していない部分の前記エッジの近似値が求められた位置、および前記酸化した部分の前記エッジの近似値が求められた位置に応じて、導体のエッジの位置の近似値を求め、
前記近似値が求められた前記導体のエッジに関して前記導体の幅を測定すること、からなる方法。
【請求項７４】
前記酸化した部分と基板と間のエッジの位置の近似値を求めることは、前記酸化していない部分のエッジについての前記近似値が求められた位置を定義する、輪郭上での点のペアの間で伸びるラインセグメントを生成することからなる、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記輪郭上の少なくとも２つのコーナーの位置を検出することを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記輪郭上に位置する追加の点を包含しつつ前記コーナー間で導かれた凸包を伸ばし、
前記導かれた凸包の近傍の材料が導体のものと考えられる光学的特性を有するかどうかを決定し、
前記導かれた凸包の近傍の画像の部分が導体のものと考えられる光学的特性を有する場合には、前記導かれた凸包を含めるよう、前記酸化していない部分のエッジの前記近似値が求められた位置を修正し、前記導かれた凸包の近傍の画像の部分が導体のものと考えられない光学的特性を有する場合には、前記酸化していない部分のエッジの近似値が求められた位置を前記導かれた凸包で置き換えないこと、を含む請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記導体のものと考えられる光学的特性は、前記導体の酸化と関連付けられる光学的特性である、請求項７６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の電気回路のような幾何学的にパターン形成された対象物の自動光学検査のための方法に関し、さらに詳しくは、検査において誤った警報を減少させるための方法に関する。
【０００２】
［発明の背景］
自動式検査システムを基本とする機械視覚システムが、対象物上の幾何学的なパターンを分析するために広く用いられている。このようなシステムの通常の応用には、プリント回路基板（“ＰＣＢ”）上の電気回路、フラットパネルディスプレイ、ボールグリッドアレイ基板、半導体チップ、焦点板、ＰＣＢ上に組み立てられた電子部品などの検査が含まれる。
【０００３】
金属付着された導体部分と金属付着されていない基板部分とを有するＰＣＢの光学検査は、次のように行われる。すなわち、（ｉ）ＰＣＢの表面の一部を照明し、（ｉｉ）照明された表面部分の画像を取得し、（ｉｉｉ）画像内で導体の範囲を定める為に表面上の明るさを分析すること、である。基準とのずれ、および導体が特定の規則を満たしているかどうかを決定するために、ＰＣＢの欠陥は、基準画像に対して、および、標準または規則に対して画像を分析することによって決定される。
【０００４】
このような方法について記載している従来技術の刊行物には、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許４，７５８，８８８、５，５８６，０５８、５，６１９，４２９、５，７７４，５７２および５，７７４，５７３がある。
【０００５】
イスラエル、ヤフネのオルボテック株式会社から販売されている様々な自動式の光学検査システムで採用されている一つの従来のＰＣＢ検査方法では、ＰＣＢは多色性の光源で照明され、ＰＣＢのグレイレベル画像が、光学的な解像度で取得される。グレイレベル画像内で、画素は、輝度によって３つの集合のうちの一つに分類される。すなわち、基板、導体、および、通常は基板と導体の間のエッジからなる中間輝度の領域である。導体と基板の間のエッジの精密な位置は、サブピクセル精度で決定され、基板または導体の領域の内部に位置するエッジは廃棄される。残りのエッジは、光学的な解像度よりも高い解像度のＰＣＢのバイナリー表現を生成するために用いられる。バイナリー画像は、電気回路内の導体の形状の欠陥を決定するために分析される。
【０００６】
米国特許５，５８６，０５８および５，６１９，４２９は、対象物のバイナリー画像を検査するよう動作するハードウェアベースの高精細欠陥検査パイプライン、および高精細欠陥検査パイプラインと並列に動作し且つ対象物のグレイレベル画像を検査するように動作するハードウェアベースの超高精細欠陥検査パイプラインを備える、半導体ウエハおよび焦点板のようなパターン形成された対象物を検査するための検査システムについて記載しかつ明らかにしている。このシステムは、追加として、バイナリーまたはグレイレベルの基準情報と共に、検査された対象物の記録された位置表現をリアルタイムで受信するように動作するソフトウェアベースのポストプロセッサを備える。この表現は、高精細検査パイプラインおよび超高精細検査パイプラインにより採用される同一の画像から抽出され、誤った警報をフィルタにかけて除去し、欠陥を分類するために再び分析される。
【０００７】
自動式のＰＣＢ光学検査で一般的に起こる一つの問題は、ＰＣＢの導体部分が酸化したときに発生する。酸化は、多くの場合、ＰＣＢの機能には影響をおよぼさない単なる表面の欠陥なので、酸化した領域が欠陥であると決定されるべきではない。しなしながら、酸化した導体は、通常、酸化していない金属の輝度値とは異なる輝度値を持つ。通常、ＰＣＢの赤のモノクロ画像において、酸化についての輝度値は、酸化していない金属と基板についてのそれぞれの値の中間であるので、従来のグレイレベル処理では、酸化を有効に識別し処理することができない。そのため、酸化した部分は金属付着された部分であると分類するのが望ましいにもかかわらず、酸化した部分は、見かけ上、基板であると分類されることがある。
【０００８】
その結果、従来の画像検査方法では、酸化の近辺の導体部分は、所定の規則を満足していないと決定されるかもしれず、したがって、見かけ上の欠陥の検出が生じる。例えば、酸化の近辺の金属付着された部分は、望ましくないピンホールがある、または最小ライン幅を持っていないと見かけ上は分類されるかもしれない。この問題は、一般に、導体と基板の中間の輝度値を持つ、金属付着された部分と基板との間の境界領域の近くで特に良く生じることである。
【０００９】
その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、ＰＣＴ公開出願ＷＯ ００／１１４５４、タイトル“色を用いたプリント回路基板の検査（Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ）”では、ＰＣＢ導体上の酸化を識別するためにカラー画像処理が用いられる。酸化は、酸化していない金属とも基板とも異なる特徴的な色によって識別される。酸化の特徴の色を持つ画素は、そういうものとして分類され、それらが酸化していない金属であるかのように取り扱われる。
【００１０】
［発明の要約］
本発明は、プリント回路基板の光学検査中に生じる誤った警報を減らすように動作する、改良された装置および方法を提供しようとするものである。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態の一般的な側面は、バイナリー画像処理を含む第１の画像処理動作で欠陥候補が識別される画像処理方法に関連する。欠陥候補を取り囲む近辺画像のスナップショットが、欠陥候補を分類しおよび本当の欠陥と見かけ上の欠陥を区別する第２の処理動作において処理される。スナップショットは、欠陥候補を取り囲む近傍の画素の多色画像またはカラー画像であっても良く、バイナリー画像とスナップショット画像の両方が、同一の入力画像から導き出される。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態の一般の側面は、電気回路の欠陥を決定するための画像処理方法に関連する。この方法は、例えば電気回路のバイナリーまたはグレイモノクロ画像のようなデータが減少された画像が、本当の欠陥をおよび欠陥候補を決定するために分析される第１の画像処理操作を含み、また、第２の画像処理段階では、データが減少された画像には含まれない光学的情報を含む、欠陥候補を取り囲む領域のしっかりとした画像が、本当の欠陥および見かけ上の欠陥を決定する為に処理される。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態の一般の側面は、電気回路の画像が取得され分析される、電気回路の欠陥を検証するための方法に関連する。画像の特徴の表現が準備され、それから、規則にしたがって変更される。変更された表現は、電気回路内の欠陥の存在を決定するために処理される。例えば、金属と基板のエッジを示す輪郭の表現が準備され、それから変更される。変更されたエッジの近辺に酸化が見つかった場合には、欠陥の存在を決定する為に、変更された表現が分析されても良い。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態の一般の側面は、電気回路のようなパターン形成された対象物における欠陥を検証するための方法に関連する。電気回路の画像が取得され分析される。基板と導体の間のエッジの位置の近似値を表す輪郭を定義する為に、画像内の画素が処理される。輪郭上の点は、それらが酸化しているかどうかを決定する為に処理される。輪郭上のいくつかの点が酸化していると決定される導体において、酸化している輪郭点の近傍の輪郭が修正される。修正された輪郭表現は、酸化の近傍にあるのが本当の欠陥か見かけ上の欠陥かを決定するために処理される。
【００１５】
代替として、本発明のいくつかの実施形態の一般の側面によれば、輪郭が金属導体と基板との間のエッジの概略の位置を表す電気回路の輪郭表現において、輪郭は、輪郭表現中のコーナー間で伸びる全ての領域について修正される。修正された輪郭を取り囲む領域が、酸化について調べられる。酸化が存在する場合、次に、修正された輪郭表現は欠陥について分析される。
【００１６】
本発明の実施形態において、基板および金属付着された導体を含むＰＣＢの画像が取得され（“原画像”）、それからバイナリー画像が生成される。バイナリー画像は、欠陥候補の存在を決定する為に分析される。ＰＣＢ上の金属付着された導体が、その上に欠陥候補を持つと決定されると、以下で“テスト近傍”と呼ぶ、欠陥候補を取り囲む近傍が、ＰＣＢの原画像内で規定される。欠陥候補の近辺で導体の形状を規定することが可能となるよう、テスト近傍は、欠陥候補が位置する導体の部分を含むのに十分な大きさであるよう決定される。例えば、欠陥候補が、導体が特定の位置で十分な幅でないようなライン幅違反である場合には、テスト近傍のサイズは、欠陥候補の近辺における導体の幾何学的に向かい合う少なくとも２つのエッジを表す輪郭画像をテスト近傍が包含できる十分な大きさとなるよう選択される。欠陥がパッド違反、とりわけＰＣＢパッドが小さすぎるか、そうでなければ不適切に形成されたものである場合には、テスト近傍のサイズは、テスト近傍が欠陥であると疑われるパッドの実質的に全体を包含できる十分な大きさとなるように選択される。
【００１７】
本発明の実施形態において、テスト近傍内の画素は、基板と導体の間の推定のエッジ位置を表す輪郭ラインを定義する為に処理される。米国特許５，７７４，５７２および５，７７４，５７３に実質的に記載されているように、輪郭ラインの位置は、サブピクセル精度で近似値を求められるのが好ましい。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態の側面によれば、テスト近傍画像の境界まで広がる導体画像は、その画像の境界から短い距離で切り取られる。その結果、テスト近傍における基板と金属導体との間のエッジを定義する輪郭は、テスト近傍内の導体があたかも取り囲まれた輪郭ラインによって定義される形状を有する、導通する金属の“島”であるかのように現れるように、一つの閉じた輪郭ラインとなるよう構成される。ＰＣＢの原画像はカラー画像であり、輪郭ライン上での画素のカラー値は、輪郭ライン上の点が導体の酸化した領域に近いかどうかを決定する為に用いられるのが好ましい。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態の側面によれば、輪郭ライン上の点は、所定の光スペクトルにおける反射光輝度の勾配の関数に応じて酸化輪郭部分であると識別される。例えば、ＰＣＢ上の電気回路において、酸化は、一般的に全てのチャンネルについての弱い勾配、および、緑色および青色光と比較しての赤色光の高い輝度で特徴づけられる。したがって、本発明の実施形態によれば、導体の酸化部分と導体基板の酸化していない部分との間の境界は、赤、緑および青色光の輝度の空間的な導関数から決定される。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態の側面によれば、点が、酸化導体の領域であると決定された領域の内部または近辺に位置する場合には、その点は、酸化境界点であると決定される。ＰＣＢの領域は、上述の参照された出願ＷＯ ００／１１４５４に記載されている方法を用いて、酸化した導体であることが決定されるのが好ましい。
【００２１】
本発明の実施形態の側面によれば、電気回路の画像を処理する為のマルチパイプライン画像プロセッサが提供される。第１のパイプラインにおいて、回路のバイナリー画像が、欠陥を決定するために処理される。第２のパイプラインにおいて、グレイレベルモノクロ画像が、欠陥の存在を決定するために処理される。欠陥は、本当の欠陥および欠陥候補の少なくとも一つであると分類される。欠陥候補を取り囲む領域の高度化された光学的データの画像が、ソフトウェア画像処理パイプラインにおいて更に処理される。欠陥候補は、バイナリーまたはグレイレベルモノクロ画像には存在しない光学的データを含むしっかりとした光学的データの画像の分析に基づいて本当または見かけ上であると分類することのできる、バイナリーマップ画像処理操作において検出される特定のタイプの欠陥であることが好ましい。
【００２２】
したがって、本発明の実施形態によって提供されるのは、電気回路を自動的に光学検査するための方法であって、
電気回路の少なくとも一つの光学的画像を取得し、
前記少なくとも一つの画像から少なくとも一つの第１の検査画像を生成し、前記少なくとも一つの第１の検査画像から欠陥候補の領域を決定し、
前記少なくとも一つの第１の検査画像内に含まれていない光学的情報を少なくとも部分的には含む、欠陥候補を取り囲む領域に関する少なくとも一つの追加の検査画像を生成し、
前記少なくとも一つの追加の検査画像を検査することにより、前記欠陥候補が、見かけ上の欠陥であるかどうかを決定すること、
からなる。
【００２３】
本発明の実施形態において、取得することは、電気回路の多色画像を取得することを含む。選択的には、前記多色画像は、赤、緑、および青成分からなる。選択的には、前記追加の検査画像は、前記多色画像内で取得されている赤、緑および青成分のそれぞれからなる。
【００２４】
本発明の実施形態において、前記少なくとも一つの第１の検査画像は、前記電気回路のバイナリー表現を含む。選択的には、前記バイナリー表現は、前記取得された画像の赤色成分からのみ導き出される。
【００２５】
本発明の実施形態において、前記少なくとも一つの第１の検査画像は、前記電気回路のモノクロのグレイレベル表現を含む。選択的には、前記モノクロのグレイレベル表現は、前記取得された画像の赤色成分のみから導き出される。
【００２６】
本発明の実施形態において、前記第１の検査画像および前記追加の検査画像は、同一の光学的画像から導き出される。
選択的には、前記欠陥候補および／または前記本当の欠陥は、自動的に決定される。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態によってさらに提供されるのは、電気回路を検査するための方法であって、
電気回路のバイナリー表現を提供し、
少なくとも部分的には前記第１のバイナリー表現を分析することから、前記電気回路内の欠陥候補の存在を決定し、
欠陥候補を取り囲む領域のバイナリーでない画像を提供し、
前記バイナリーでない画像の分析から前記回路内の本当の欠陥の存在を決定すること、からなる。
【００２８】
選択的には、前記バイナリー表現は、前記バイナリーでない画像よりも、前記回路についてのより広い範囲を対象として含んでいる。
【００２９】
本発明の実施形態において、本当の欠陥を決定することは、
前記バイナリー画像から決定された欠陥候補を取り囲む領域内におけるバイナリーでない画像を提供し、
前記本当の欠陥の存在を検証するために前記バイナリーでない画像を処理することからなる。
【００３０】
選択的には、本方法は、前記回路のグレイレベルのモノクロ表現を提供し、前記バイナリー表現および前記グレイレベルのモノクロ表現の両方を少なくとも部分的に分析することにより前記電気回路内で欠陥候補を決定すること、を含む。選択的には、本方法は、前記バイナリー表現および前記グレイレベルのモノクロ表現の分析から本当の欠陥を識別することを含む。
【００３１】
本発明の実施形態において、前記バイナリー画像を利用して決定された欠陥は、本当の欠陥を含み、前記本当の欠陥は、欠落した電気回路内の特徴、誤って配置された電気回路内の特徴、電気回路内の異常な特徴、ピンホール、および引っかき傷のうちの１以上を含む。
【００３２】
選択的には、前記バイナリー画像は、それが導き出される光学的画像の光学的な解像度よりも精細な解像度で準備される。
【００３３】
本発明の実施形態において、欠陥候補は、前記電気回路内の金属導体の疑わしい形状異常からなる。本発明の実施形態において、前記電気回路の光学的画像において前記電気回路内の金属付着された部分は第１の光学的特徴を有し、金属付着されていない部分は第２の光学的特徴を有し、および疑わしい形状異常の領域は、前記金属付着された部分および前記金属付着されていない部分とは異なる第３の光学的特徴を有する。選択的には、前記光学的特徴は反射輝度および／または色からなる。
【００３４】
選択的には、バイナリー画像を提供することは、前記電気回路の多重チャンネル画像の一つのチャンネルから前記バイナリー画像を提供することからなる。選択的には、前記バイナリーでない画像は、前記電気回路の多色画像である。
【００３５】
本発明の実施形態によってさらに提供されるのは、電気回路内の欠陥を決定するための方法であって、
電気回路の光学的画像を取得し、
前記画像から前記電気回路の表現を生成し、
前記電気回路の属性を検出するために、候補の近くの領域で表現を少なくとも部分的に分析し、
検出された前記電気回路の属性に応じて前記表現を修正し、
本当の欠陥の存在を決定するために前記修正された画像を処理すること、からなる。
【００３６】
本発明の実施形態において、前記表現は、前記電気回路内の輪郭の表現である。模範的な実施形態において、前記輪郭は、前記電気回路内の金属付着された部分と基板部分との間の推定上のエッジを表している。
【００３７】
本発明の実施形態において、前記修正することは、金属であるかどうかを決定するために前記表現の領域を評価し、金属が検出された場合には前記輪郭を修正すること、を含む。本発明の実施形態において、前記金属は、酸化したまたは酸化していない金属である。選択的には、前記金属は銅である。
【００３８】
本発明の実施形態において、前記評価することは、前記領域のモノクロ画像を分析することを含む。代替的にはまたは追加的には、本発明の実施形態において、前記評価することは、前記領域の多色画像を分析することを含む。
【００３９】
本発明の実施形態において、修正することは、前記輪郭の一部分の導かれた凸包を計算し、前記一部分を前記導かれた凸包で置き換えることを含む。代替的にはまたは追加的には、本発明の実施形態において、修正することは、前記欠陥候補の近くに配置された輪郭内のコーナーを表す点の位置を特定することを含む。選択的には、前記導かれた凸包は前記コーナー輪郭点の間で伸びる。
【００４０】
本発明の実施形態において、修正することは、酸化した導体上に位置している輪郭点を検出することを含む。選択的には、修正することは、少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点を識別することを含む。選択的には、修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、それぞれが酸化していない輪郭点と境界を接する少なくとも２つの酸化した輪郭点を識別することを含む。代替的にはまたは追加的には、修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、コーナーでもある少なくとも１つの酸化した輪郭点を識別することを含む。選択的には、修正することは、前記少なくとも３つの連続した酸化した輪郭点から、酸化していない輪郭点と境界を接する追加の輪郭点を識別することを含む。
【００４１】
本発明の実施形態において、修正することは、酸化していない輪郭点の組み合わせと境界を接する酸化した輪郭点、およびコーナーである酸化した輪郭点のいずれかについてのペア間の導かれた凸包を計算することを含む。
【００４２】
本発明の実施形態において、前記属性は、酸化物の光学的属性の特徴からなる。
本発明の実施形態において、前記属性は、少なくとも２つのスペクトル範囲での反射輝度レベルからなる。選択的には、前記属性は、少なくとも３つのスペクトル範囲での反射輝度レベルからなる。選択的には、前記スペクトル範囲は、赤、緑および青のうちの少なくとも２つからなる、請求項４３に記載の方法。
【００４３】
本発明の実施形態において、処理することは、前記欠陥候補の近傍での金属および／または酸化物の検出に応じて実行される、請求項２５に記載の方法。選択的には、前記酸化物の検出は、金属導体と基板の間の推定上の境界上に位置する輪郭点上で実行される。代替的にはまたは追加的には、前記酸化物の検出は、電気回路内の前記欠陥候補の近くに位置する領域についての画素で取得された値について実行される。
【００４４】
本発明の実施形態において、修正することは、導かれた凸包を含むよう推定上の輪郭点を修正することを含む。選択的には、修正することは、前記推定上の輪郭の少なくとも一部が前記導かれた凸包を含んでいる状態で、推定上の輪郭間の距離を測定することを含む。
【００４５】
本発明の実施形態によってさらに提供されるのは、電気回路を自動的に光学検査するための装置であって、
電気回路の画像を取得するよう動作する少なくとも一つの光学センサと、
前記画像から前記電気回路の第１の表現を生成し、その第１の表現から前記電気回路内の疑わしい欠陥を決定するよう動作する第１の画像プロセッサと、
前記少なくとも一つのセンサからの画像、および前記第１の画像プロセッサからの疑わしい欠陥の報告を受信し、および疑わしい欠陥を取り囲む領域の近傍画像を生成するよう動作するスナップショット発生器と、
前記近傍画像を分析しおよび前記近傍画像から本当の欠陥の存在を決定するよう動作する画像ポストスロセッサと、を備える。
【００４６】
本発明の実施形態において、前記第１の画像プロセッサは、前記電気回路のバイナリー表現である第１の表現を生成する。選択的には、前記光学センサは、光学的な解像度を有し、前記電気回路の前記バイナリー表現は前記光学的な解像度よりも精細な解像度を生成する。選択的には、疑わしい欠陥が、欠陥候補および本当の欠陥であるときには、前記画像ポストプロセッサは、欠陥候補についての近傍画像を分析するように動作する。選択的には、本装置は、グレイレベル画像プロセッサを備え、前記グレイレベル画像プロセッサにより検出される少なくともいくつかの異常は本当の欠陥であり、前記バイナリー画像プロセッサにより検出される少なくともいくつかの異常は、欠陥候補である。
【００４７】
選択的には、前記近傍画像は多色画像であり、選択的には、カラー画像である。
【００４８】
本発明の実施形態によってさらに提供されるのは、電気回路の表現を生成するための方法であって、
導体の第２の部分の少なくともいくつかが第１の部分と基板の間に位置する状態で、少なくとも第１の部分で第１の区別可能な光学的属性を有しおよび第２の部分で第２の区別可能な光学的属性を有する多数の導体と、第３の区別可能な光学的属性を有する基板とを含む電気回路の画像を取得し、
表現が前記第２の部分により構成される前記導体のエッジ部分上で導体と基板のエッジの位置の近似値を含むような状態で、前記電気回路の表現を生成するために前記画像をコンピュータ処理すること、からなる。
【００４９】
選択的には、本方法は、
前記エッジの第１の近似値を生成し、
前記第１の部分と第２の部分の存在について前記画像を分析し、
前記第１の部分と前記基板の間の前記第２の部分の存在の検出に応じて、前記エッジの位置の前記近似値を修正すること、を含む。
【００５０】
選択的には、前記画像はモノクロであり、前記分析は、前記モノクロ画像を反射輝度の違いについて分析することを含む。
選択的には、前記画像は多色であり、前記分析は、前記多色画像を色の違いについて分析することを含む。
選択的には、前記生成することは、前記第１の部分の一部分と基板との間のエッジの位置の近似値を生成することからなる。
【００５１】
選択的には、修正することは、
前記エッジの近似値の様々な部分の間で伸びる、導かれた凸包を計算し、
前記第１の部分および基板の間の推定上の境界の部分を前記導かれた凸包で置き換えること、からなる。
【００５２】
選択的には、前記導かれた凸包は、第２の部分であると識別された領域に少なくとも部分的に隣接する境界の表現の部分の間で伸びる。
選択的には、本方法は、前記第１の部分と基板との間の境界位置の近似値上でコーナーである少なくとも一つの点を識別することを含む。選択的には、前記導かれた凸包は、コーナーのペアの間で伸びる。
選択的には、前記導かれた凸包は、コーナーと、前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する境界の表現上の点との間で伸びる。
【００５３】
選択的には、前記第１の部分は、酸化していない金属であり、前記第２の部分は酸化した金属である。
選択的には、本方法は、規則または規則の組にしたがって、欠陥について、修正された表現を検査することを含む。選択的には、前記規則は、導体と基板との間の少なくとも２つのおおよその境界の間の距離についての基準である。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態によってさらに提供されるのは、電気回路を検査するための方法であって、
前記回路の表面の画像を取得し、
前記回路内での導体の酸化していない部分のエッジの位置の近似値を求め、
前記回路内での前記導体の酸化した部分と基板との間のエッジの位置の近似値を求め、
前記酸化していない部分の前記エッジの近似値が求められた位置、および前記酸化した部分の前記エッジの近似値が求められた位置に応じて、導体のエッジの位置の近似値を求め、
前記近似値が求められた前記導体のエッジに関して前記導体の幅を測定すること、からなる。選択的には、前記酸化した部分と基板と間のエッジの位置の近似値を求めることは、前記酸化していない部分のエッジについての前記近似値が求められた位置を定義する、輪郭上での点のペアの間で伸びるラインセグメントを生成することからなる。
【００５５】
選択的には、本方法は、前記輪郭上の少なくとも２つのコーナーの位置を検出することを含む。選択的には、本方法はさらに、
前記輪郭上に位置する追加の点を包含しつつ前記コーナー間で導かれた凸包を伸ばし、
前記導かれた凸包の近傍の材料が導体のものと考えられる光学的特性を有するかどうかを決定し、
前記導かれた凸包の近傍の画像の部分が導体のものと考えられる光学的特性を有する場合には、前記導かれた凸包を含めるよう、前記酸化していない部分のエッジの前記近似値が求められた位置を修正し、前記導かれた凸包の近傍の画像の部分が導体のものと考えられない光学的特性を有する場合には、前記酸化していない部分のエッジの近似値が求められた位置を前記導かれた凸包で置き換えないこと、を含む。
【００５６】
本発明の実施形態において、前記導体のものと考えられる光学的特性は、前記導体の酸化と関連付けられる光学的特性である。
【００５７】
［模範的な実施形態の詳細］
本発明の模範的な実施形態によって構成され動作する自動式の光学検査装置の簡略化した図である図１を参照する。検査装置１０は、非金属の基板１６上に配置された多数の金属導体１４を有するＰＣＢ１２上で見つけ出されるような電気回路の自動式の光学検査を実行するよう動作する。本発明は、一般に、プリント回路基板の光学検査の文脈において記載されるけれども、本明細書に記載される方法および装置は、他のパターン形成された表面の検査に、特に、焦点板、および例えばチップキャリア、ボールグリッドアレイ基板、テープボンディング基板、マルチチップモジュールおよびハイブリッド回路基板を含む電気回路の検査に適用されることが容易に理解される。本明細書においてＰＣＢについての記載は、追加として、他の好適なパターン形成された表面および電気回路をも意味する。
【００５８】
本発明の好ましい実施形態において、検査装置１０は、好ましくは、その開示が参照によって本明細書に組み込まれるＰＣＴ公開ＷＯ ９９／６６３１４に記載されているように構成され、光学検査中にＰＣＢ１２を照明するように動作する照明装置１８を備える。好ましくはイーストマンコダック株式会社から販売されているトリリニアＲＧＢ８０００×３素子ＣＣＤセンサであるカメラ２０のアレイは、照明装置１８で照明されているＰＣＢ１２上の領域を見る為に配置される。ＰＣＢ１２が照明装置１８の真下を通過するとき、カメラ２０のそれぞれは、ＰＣＢ１２をスキャンし、別々であるが空間的に実質的に互いに一致する、赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６のそれぞれから構成される、ＰＣＢ１２の２４ビット多色画像を生成するのが好ましい。赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６のそれぞれは、その各スペクトルにおける、検査されたＰＣＢのグレイレベルモノクロ画像に対応するのが好ましい。
【００５９】
グレイレベルモノクロ画像の一つ、好ましくは赤画像出力２２からのものは、好ましくは、モノクロ画像における画素について記録された輝度値に基づいてＰＣＢ１２上の電気回路のバイナリー画像を生成するよう動作する、バイナライザ部２８に供給される。通常のＰＣＢ基板に配置された銅を検査するときに、赤画像出力２２は、緑画像出力２４および青画像出力２６と比較して、強調された輝度勾配を示すので、ＰＣＢ検査において、赤画像出力２２が用いられるのが好ましい。３つの赤、緑、および青画像出力全てを一まとめにして生成される画像と比較して、赤画像出力２２は、ＰＣＢ１２についての光学的データは少ないことが容易に理解される。生成されたバイナリー画像において、基板と決定された部分には値０が割り当てられ、導体と決定された画像には、値１が割り当てられる。またはその逆の場合もある。バイナライザ部２８は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許５，７７４，５７２および５，７７４，５７３に明らかにされ記載されている方法にしたがって、サブ−オプティカル−ピクセル（ｓｕｂ−ｏｐｔｉｃａｌ− ｐｉｘｅｌ）解像度でバイナリー画像を生成するよう動作するのが好ましい。図１の領域３２に対応する、ＰＣＢ１２の電気回路の一部の拡大されたバイナリー画像が図２にみられる。
【００６０】
ＰＣＢ１２のバイナリー画像は、バイナリー画像を処理し、およびＰＣＢ１２上の電気回路によって形成されるパターン内の様々な欠陥のような、様々な欠陥をそれらのバイナリー画像から識別する欠陥候補検出器３４に提供される。欠陥候補検出器３４は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれるＰＣＴ公開ＷＯ ００／１９３７２に明らかにされおよび記載された方法を、少なくとも部分的には採用するのが好ましい。
【００６１】
欠陥候補検出器３４はまた、その開示が参照によって本明細書に込み込まれる米国特許５，５８６，０５８および５，６１９，４２９に記載されているようなグレイレベル処理パイプライン（不図示）を備えるのが好ましい。採用されたグレイレベルは、赤画像出力１２２から導き出されるのが好ましい。通常、グレイレベルパイプラインは、欠陥候補検出器３４で実行されるバイナリー画像分析と並列で動作する。欠陥候補検出器３４は、ＰＣＢ１２のバイナリーおよびグレイレベル分析によって検出された欠陥を、本当の欠陥および欠陥候補に分類するのが好ましい。
【００６２】
欠陥候補検出器３４によって検出される通常の本当の欠陥は、基準パターンに対して検査されたＰＣＢ内の特徴の不存在、基準パターンに対して検査されたＰＣＢ内の特徴の不適切な位置、基準パターンに対して検査されたＰＣＢ内の異質な特徴を含んでいる。追加として、いくつかの欠陥が、通常、欠陥候補検出器によって本当の欠陥に分類される。通常、本当の欠陥に分類される他の欠陥は、これらは図示されていないが、２つの別々の導体が結合したショート、導体の中ほどで見出される孔であるピンホール、または傷を含んでいる。
【００６３】
図２に示されている、欠陥候補検出器３４によって欠陥候補に分類される通常の欠陥は、切れ目３５、導体１４の幅がその導体１４上のある位置で不十分な幅であると決定される第１のライン幅違反３６、第２のライン幅違反３８、および導体パッド４２が小さすぎるまたは不適切に形成されていると決定される欠陥候補パッド違反４０を含んでいる。
【００６４】
図２に見られるであろうが本当の欠陥または欠陥候補の分類を必要としない他の異常は、導体１４の幅が公称のライン幅よりも小さいが、第１のライン幅違反３６又は第２のライン幅違反のような欠陥候補ライン幅違反を構成するのに必要な範囲までではないと決定される軽微なライン幅違反４８を含んでいる。
【００６５】
バイナライザ２８により生成されるバイナリー画像のような減少されたデータの画像を少なくとも部分的には基にして、欠陥候補検出器３４は、本当の欠陥、および、ＰＣＢ１２上で欠陥であると疑われる欠陥候補のタイプおよび位置を特定する初期欠陥報告を生成する。欠陥候補検出器３４からの初期欠陥報告は、スナップショット発生器４８および最終欠陥報告発生器５０に提供される。
【００６６】
スナップショット発生器４８は、欠陥候補検出器３４から初期欠陥報告を受信することに加えて、ＰＣＢ１２の完全な光学的データの画像をも受信する。完全な光学的データの画像は、カメラ２０からそれぞれ受信される赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６からなるのが好ましい。
【００６７】
例えば図２に見られるようなライン幅違反３６または３８、またはパッド違反４０のような、欠陥候補と考えられる欠陥について、スナップショット発生器４８は、このような各欠陥候補を取り囲む近傍のスナップショット５２を生成し出力する。スナップショット５２は、赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６のそれぞれから受信されるような、カメラ２０内の画素に記録された赤、緑および青スペクトルについての反射光輝度値からなるのが好ましい。模範的な実施形態において、スナップショット５２は、５０×５０から１５０×１５０画素の間の、通常は９０×９０から１００×１００画素の間の画素値の配列からなる。スナップショット５２のサイズは、固定であっても良く、または欠陥候補のサイズまたはタイプに応じて動的に決定されるものであっても良いが、必要な処理の情報を備えつつも可能な限りサイズの小さいスナップショット５２を生成することが好ましい。
【００６８】
ここで、スナップショット５２の部分１５２が示されている図３を参照する。スナップショット１５２は、図２に示される主要なライン幅違反候補３６のすぐ近傍を取り囲んでいる近傍画素に対応する。見られるように、スナップショット部分１５２内の各画素１５４は、３つの数値、すなわち赤の反射輝度を表す“Ｒ”値、緑の反射輝度を表す“Ｇ”値、青の反射輝度を表す“Ｂ”値を含んでいる。各画素１５４にみられる“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”値は、３０から２２５の範囲にあり、赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６のそれぞれに出力を行うカメラ２０内のＰＣＢ１２上のあるサンプリング位置の画素に記録された輝度値に対応する。発明の原理の説明のために、画素値は、導体部分２１４、隣接の基板部分２１５、および図２に示されるライン幅違反候補３６に対応する欠陥候補２３６が見られるＰＣＢ１２部分のグレイレベルに重ね合わされて示されている。
【００６９】
再び図１を参照すると、スナップショット５２は、スナップショット５２を受信して分析し、最終欠陥報告発生器５０にスナップショット５２の分析から見出される本当の欠陥のタイプおよび位置の報告を出力する、好ましくはソフトウェアベースの画像処理パッケージである画像ポストプロセッサ５４に供給されている。スナップショット画像４６を処理するための好ましい方法の詳細は、以下で図４から６を参照して詳細に議論する。
【００７０】
最終欠陥報告発生器５０は、欠陥候補検出器３４およびポストプロセッサ５４から欠陥報告を受信し、ＰＣＢ１２上で検出されるそれぞれの本当の欠陥についての合成された報告を作るために報告を合成する。代替として、報告発生器５０は、例えば酸化のような見かけ上の欠陥候補の追加の報告を出すよう構成されていても良い。
【００７１】
本発明のシステムについての上記の記載から、バイナライザ２８および欠陥候補検出器３４が、全体的には、好ましくはＰＣＢ１２上の本当の欠陥を含む領域とＰＣＢ１２上に位置する電気回路パターン内の欠陥候補を含む領域とを迅速に識別するために、減少された画像の光学画像を準備しおよび分析する、高速の、好ましくはハードウェアのパイプラインを構成していることが理解される。したがって、スナップショット発生器５８は、欠陥候補領域の報告を受信し、通常は、例えば追加の画像処理操作の為のまたはオペレータが見る為の、各欠陥候補を取り囲む近傍についてのしっかりとした完全な画像、好ましくはフルカラー画像を準備することに進む。模範的な実施形態では、各スナップショット５２は、候補検出器４８が分析を行う減少されたデータの画像が導き出される、同一の未加工の画像入力から導き出される。
【００７２】
ポストプロセッサ５４は、通常は、複雑なハードウェアよりも低速だけれども、異なる検査アルゴリズムを適用するのに高い柔軟性を有するソフトウェアで実現されている。例えば、ソフトウェアプロセッサは、欠陥候補を含むと疑われるＰＣＢ１２上の領域を動的に定義するよう動作するものであっても良い。ソフトウェアは、さらに、欠陥候補のタイプにより、起動されたときに、１以上の検査アルゴリズムを動的に定義された領域に適用するよう動作しても良い。このアルゴリズムは、多数の利用可能なアルゴリズムから、特定の欠陥候補が疑いのあるものか本物であるかを決定することができる最良のアルゴリズムとして決定される。
【００７３】
追加として、ソフトウェアベースのプロセッサは、通常は、本当の欠陥を識別するのに、欠陥候補検出器３４によって採用されている高速のハードウェア処理と比較して、著しく高い精度を達成することができる。したがって、欠陥候補検出器３４と比べたその相対的な遅さを考慮して、ポストプロセッサ５４の優れた画像処理能力を最大にするために、通常、ソフトウェアベースの画像ポスト処理は、欠陥候補を取り囲む領域であると識別される領域にのみ限定される。このような領域は、欠陥候補検出器３４による欠陥候補の発見に応じて動的に定義されても良い。さらに、ポスト処理のリソースを効率的に利用するために、ポストプロセッサ５４は、欠陥候補検出器３４により本当の欠陥であると分類される欠陥を取り囲む領域を検査しない様に構成されていても良い。
【００７４】
図１に示した装置の環境で動作する、ＰＣＢにおける欠陥を識別し処理するための模範的な方法における主要な動作を表すフローチャートである図４をここで参照する。好ましい方法は、以下のものを含んでいる。
【００７５】
ブロック２５０：ＰＣＢ１２または検査するのに好適な他のパターン形成された対象物の多チャンネル画像が、好ましくは図１を参照して記載された装置を用いて取得される。取得された画像は、ＰＣＢ１２の２４ビットまたは４８ビットカラー多色画像であり、別々ではあるが全体として空間的に一致する赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６から構成されるのが好ましい。各赤、緑および青画像は、各スペクトル領域のモノクログレイレベル画像であり、ＰＣＢ１２から取り出される光学的データのフルカラー画像を共に構成するのが好ましい。
【００７６】
ブロック２６０：迅速な画像処理を可能とする、ＰＣＢ１２の減少された光学的データの画像または表現が生成される。２６２では、２５０で取得された多色画像のモノクロの赤のグレイレベル画像部分が、多色画像から分離される。２６４では、赤画像部分が、ＰＣＢ１２上の電気回路の表現を生成する為に、例えば図１のバイナライザ２８において処理される。バイナリー表現は、カメラ２０（図１）の光学的な解像度よりも高い解像度を持つバイナリ表現を作るために、上で参照した米国特許５，７７４，５７２および５，７７４，５７３に示され記載されている方法を用いてバイナライザ２８によって生成されるのが好ましい。
【００７７】
ブロック２７０：２６０で生成された、減少されたデータの表現は、例えば図１の欠陥候補検出器３４に供給され、そこで、ＰＣＢ１２における本当の欠陥、欠陥候補、および見かけ上の欠陥を識別し分類するために分析され処理される。画像は、当技術分野で知られているようなリアルタイム処理システム、例えばイスラエル、ヤフネのオルボテック株式会社から販売されている、ＩｎｓｐｉｒｅＴＭ ９０６０自動式光学検査システムにおいて、“進行中に”理想的に処理される。バイナリー画像プロセスは、通常、ＰＣＢ１２上のパターン内の特徴についての、所望の形状、位置、および特徴を特定する規則、およびパターンを形態学的に分析する為の、例えば侵食／膨張のような画像分析のコンビネーションを適用する。侵食／膨張操作は、上記で参照されたＷＯ ００１／９３７２にいっそう詳細に記載されている方法を採用することが好ましい。
【００７８】
バイナリー画像プロセス２７２およびグレイレベル画像プロセス２７４は、通常は、ＰＣＢ１２上に実際に存在するよりも多くの欠陥を検出するためにパラメータ化されることが理解される。ブロック２７０は、一般に、欠陥が、本当の欠陥と見かけ上の欠陥とを区別するために動作する追加の処理が利用できる欠陥である欠陥候補を示す本当の欠陥、および、かなり高い可能性で本当の欠陥であり、つまり追加の処理が利用できない他の欠陥に分類される欠陥分類２７６を含んでいる。いくつかの異常、異形が、見かけ上の欠陥であるとして全体的に除去されても良い。欠陥報告は、それぞれの欠陥のタイプの最初の表示、例えばライン幅違反、切れ目、ショート、異常な特徴、特徴の欠如、およびそれぞれの位置を提供するのが好ましい。報告は、通常は、スナップショット発生器４８および最終欠陥報告発生器５０（図１）に提供される。
【００７９】
ブロック２８０：スナップショット発生器は、２７０で報告されたそれぞれの欠陥候補を取り囲む近傍画素のスナップショットを生成するのが好ましい。いくつかの動作では、様々な欠陥候補でないもののための、例えば欠陥候補検出器３４のキャリブレーションのための、または原因究明のためのスナップショットを生成することも有用であろう。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態において、スナップショット５２は、２６０で減少されたデータの画像が生成される、同一の未加工データの画像から生成される。２８０で生成されたスナップショット画像５２は、通常、赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６を一まとめに含んでおり、欠陥候補を取り囲む近傍に空間的に限定された光学的データを含んでいる。代替として、バイナリー画像は、第１の画像入力から生成され、その一方、スナップショット画像は、第１の画像入力とは別個で、いっそう量の多い光学情報、例えば非常に高解像度の２４ビットフルカラー画像からなる第２の画像入力から生成されるのが好ましい。
【００８１】
ブロック２９０：スナップショットは、例えば画像ポストプロセッサ５４において処理され分析される。スナップショット画像は、２６０で生成された、減少されたデータの画像に含まれるデータへの追加となる、少なくともいくつかの、電気回路の光学的な特徴についてのデータを含んでいる。２９０での画像ポストプロセスで検出された本当の欠陥の報告は、最終欠陥報告発生器５０（図１）に出力される。
【００８２】
ブロック２９５：電気回路に存在する欠陥の完全な報告が、２７８での報告出力およびブロック２９０の出力から生成される。
【００８３】
ここで、好ましくはブロック２９０において採用され、プリント回路基板上の電気回路の検査のための、好ましいポストプロセス動作における主要な動作を示すフローチャートである図５Ａおよび５Ｂを参照する。図５Ａおよび５Ｂに示されるポストプロセス動作は、導体１４上のライン幅違反の疑いのある欠陥候補を評価するのに特に適応している。
【００８４】
従来の検査方法において、ライン幅違反、およびパッド違反のような他の同様な欠陥は、通常は、不十分な銅により、または酸化した銅を失われた銅であると間違って解釈することよって生じる。図５Ａおよび５Ｂを参照して示され記載される好ましいポストプロセス方法は、ある位置でのライン幅違反の候補が不十分な銅の結果であるか、または、誤った警報の原因となる、酸化を基板であるとする単なる誤解釈による結果にすぎないかを評価するための、様々な画像分析方法を採用する。
【００８５】
以下で記載するポストプロセス方法は、ブロック２６０で生成されブロック２７０（図４）で分析されるような減少されたデータの表現内に存在するデータよりも多い量のデータを有するＰＣＢの画像を分析するために採用されるであろうポスト処理方法の模範例であることが容易に理解される。また、本発明の範囲内にあるポストプロセスは、例えばカラー画像に含まれるような、欠陥候補を識別するために用いられる画像と比較して増加した量の光学データを有する画像を分析するように動作しても良いこと、および、ブロック２９０が追加として欠陥候補のタイプを分類し次に適切なアルゴリズムを特定のタイプの欠陥候補に適用する動的アルゴリズムアダプタを採用しても良いことが容易に理解される。例えば、第１のアルゴリズムが、ライン幅欠陥に適用される一方、第２の異なるアルゴリズムが、パッド欠陥候補に、または恐らくは銅の分離された島であろうような銅の飛びはねたものと疑われるもに適用されても良い。
【００８６】
酸化の存在を評価し、および酸化している導体１６（図１）上の本当の欠陥の存在を決定するよう動作する模範的なポスト処理方法は、以下のものを含む。
【００８７】
ブロック３００：図１のスナップショット５２のような、欠陥候補を取り囲む近傍画素のフルカラーのスナップショットが、例えばポストプロセッサ５４のようなポストプロセッサで処理される。先の議論から注目されるように、スナップショットは、赤画像出力２２、緑画像出力２４、および青画像出力２６のそれぞれにおける光学的な画素の値を含む未加工のデータから準備されるのが好ましい。したがって、スナップショット５２は、通常、欠陥候補を検出する為に欠陥候補検出器３４によって採用される減少されたデータの表現には含まれていない光学的データを含んでいる。それぞれのスナップショット画像５２は、欠陥候補を取り囲む近傍画素に限定される。近傍画素は、欠陥候補の範囲全体を含むのに十分な大きさであるのが好ましい。
【００８８】
ブロック３１０：最初に、理想的には全スナップショット画像５２について輪郭表現が生成される。輪郭は、導体と基板の間の推定上の境界を表し、銅の導体を含む電気回路においては、輪郭は、通常、赤画像入力２２のみの分析から生成される。輪郭の位置が赤画像出力２２内に含まれる情報に基づいて推定される、輪郭を生成する為の方法が、以下、図６−９を参照していっそう詳細に記載される。
【００８９】
ブロック３２０：欠陥候補、例えば欠陥候補２３６（図３）が、好ましくはブロック３１０で算出された輪郭の位置を基準にして評価される。欠陥候補の精密な位置が、例えば欠陥候補検出器３４により提供され、通常は、点により表される。スナップショット画像は、複数の導体を含んでいても良い。方法は、欠陥候補が、導体上にあるか導体の近くにあるかを評価するのが好ましい。欠陥候補が導体の外側に位置し、所定の閾値の範囲でまたは確実に導体の近くにはない場合、その欠陥は画像異常であると考えられ、見かけ上の欠陥の報告３２２がなされ、ポストプロセスは、特定の欠陥候補に関して終了する。欠陥候補が導体の内部であるか、または導体の外側であるが所定の距離の範囲内で導体の近くにある場合には、処理は、欠陥候補が位置する導体のごく近くを取り囲む近傍画素に制限され、そしてポストプロセスはブロック３３０に進む。
【００９０】
ブロック３３０：本発明の好ましい実施形態によれば、３１０で生成される輪郭表現内の輪郭の点は、（ｉ）通常の輪郭点、（ｉｉ）画像境界の輪郭点、（ｉｉｉ）酸化輪郭点、（ｉｖ）コーナー輪郭点、（ｖ）酸化コーナーの一つに分類されても良い。出力２２、２４および２６は単独で、または副結合（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）で用いられても良いが、分類は、赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６を含む集合物から取得されるデータの分析に基づいているのが好ましい。赤画像出力２２、緑画像出力２４および青画像出力２６の合成が、単一の出力には存在しない、ＰＣＢ１２の光学的な情報に貢献することが容易に理解される。
【００９１】
ブロック３４０：本発明の好ましい実施形態にしたがって、近傍画素内の輪郭点は、欠陥候補の近傍における酸化の存在について評価され、欠陥候補の近傍において輪郭点が酸化していない場合には、その欠陥候補は、本当の欠陥と考えられる。代替として、欠陥候補を取り囲む近傍領域が、酸化の存在を決定するために分析され、酸化が見出されない場合には、欠陥候補は、本当の欠陥であると考えられる。
【００９２】
それぞれの本当の欠陥について、本当の欠陥の報告３４２が出され、ポストプロセスは、このような欠陥候補それぞれについて終了する。代替として、欠陥は、本当の欠陥か見かけ上の欠陥かを評価するために、例えば他のアルゴリズムを伴う更なる処理に渡されても良い。欠陥候補の近くの輪郭点が酸化している場合、または欠陥候補の近傍の領域に酸化が見出される場合、現在のポストプロセスは継続する。
【００９３】
ブロック３５０：近傍画素内の酸化輪郭点のチェーンは、チェーン内でコーナーの存在を評価される。酸化輪郭点のチェーンは、少なくとも３つの酸化点を含む輪郭上での連続した酸化輪郭点のあらゆる集合である。輪郭上でのコーナーの存在を確かめる為の好ましい方法は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、光学検査システム（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と題された、同時係属のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＬ００／００４３４に記載されている。通常、コーナーのいずれかの側にあるチェーンは別々に処理される。したがって、コーナー輪郭点が酸化輪郭点のチェーン上に位置する場合、酸化のチェーンは、ブロック３５２においてコーナー輪郭点で分解される。コーナーのいずれかの側の酸化輪郭点のそれぞれの集合について、プロセスはブロック３５４に進み、酸化輪郭点のそれぞれのチェーンを別々に分析するために進行する。
【００９４】
ブロック３６０（図５Ｂ）：導かれた凸包（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｃｏｎｖｅｘ ｈｕｌｌ）が、スナップショット５２内のそれぞれの酸化点のチェーンについて計算される。点の集合物の凸包（ｃｏｎｖｅｘ ｈｕｌｌ）は、その点全てを含む領域を定義するその集合物内での、点の最小の凸の組をつなぐポリライン（ｐｏｌｙｌｉｎｅ）である。導かれた凸包は、全ての輪郭点が、その導かれた凸包上にまたはそれの導体側に位置する、２つの極端な輪郭点をつなぐ、その凸包上の部分である。凸包および導かれた凸包の計算方法は、計算幾何学の分野の当業者には非常に良く知られている。好適な方法が、Ｍ．ｄｅＢｅｒｇ、Ｍ．Ｕｖｅｒｍａｒｓ および Ｖ．Ｓｃｈｗａｒｚｋｏｐｆの計算幾何学、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ １９９７に記載されている。その極端な点は、コーナー点、または通常の輪郭点に隣接する酸化の点であるのが好ましい。
【００９５】
ブロック３７０：輪郭の導体側の導かれた凸包の近傍の領域は、好ましくは輪郭を取り囲む選択された画素の色分析により、酸化した銅であることを、そうでなければ、好適に銅であると見なされること（本明細書では一まとめにして酸化した銅と呼ぶ）を確認される。
【００９６】
代替として、導かれた凸包の近傍の領域は、赤画像出力２２、緑画像出力２４または青画像出力２６からの一つの入力にのみ依存して、積層物であるとみなされるか銅であるかを決定する為に評価されても良い。
【００９７】
凸包１０３８で定義される領域内に欠陥候補１０３６を有し、および導かれた凸包１０４０を有する導体１０１４の一部がみられる図１４を参照する。導体１０１４は、基板１０４２の背景の上に配置されている。
【００９８】
凸包１０３８の内部領域が積層物であるか酸化した銅であるかを決定するための、本発明の好ましい実施形態による決定ツリーは以下のようなものである。
定義：
ＣＯＰ＝銅である導体１０１４の部分を画像化するピクセルの平均輝度
ＬＡＭ＝積層物である導体１０１４の部分を画像化するピクセルの平均輝度
試験下にある電気回路を画像化する画素の輝度は、ＣＯＰ＝１、ＬＡＭ＝０となるようにノーマライズされる。したがって、例えば、ＣＯＰとＬＡＭの中間の輝度は値０．５が割り当てられるであろう。
追加として以下の値Ａ−Ｅが定義される。
Ａ＝導かれた凸包１０４０上、およびそれに垂直な方向における最大輝度勾配
Ｂ＝導かれた凸包１０４０上、およびそれに垂直な方向における最小輝度勾配
Ｃ＝凸包１０３８の内部の赤画像出力２２（図１）内の画素の平均輝度
比率Ｒ＝Ｂ／Ａ
Ｓ＝比率＋Ｃ
Ａｒｅａ＝凸包１０３８内部の領域
【００９９】
模範的な状況において、分類プロシジャは、銅の検出のための２つのユーザ定義可能な感度、すなわち低感度または高感度のうちの１つで実行される。感度とは、検査システム、例えばイスラエルのオルボテック株式会社から販売されているＩｎｓｐｉｒｅＴＭ９０６０が、画素が銅に関連していることまたは基板に関連していることを識別する感度のことを言う。低感度設定では、検査システムは、高感度設定ほどには、画素が銅に関連すると識別することはない。したがって、高感度に設定されているとき、例えば酸化した銅を画像化している、銅に関連していると見なされるであろういくつかの画素は、システムが低感度で動作していたならば、銅に関連するとはみなされないであろう。低感度または高感度のいずれを用いるべきであるかの選択は、ユーザにより選択された感度のレベル、および銅の酸化した領域に関する所望の応答に基づいて経験的になされる。
2004509325.tif 000003
以下の低感度のまたは高感度決定ツリーにしたがってＡｒｅａが銅であるか積層物であるかを決定する。
低感度に関して；
2004509325.tif 000004
高感度に関して；
2004509325.tif 000005
【０１００】
プロシジャは、他の装備により幾分変化しても良い。しかしながら、例は、異なる装備を用いてどうのように本発明を適用できるかについて、当業者に明確な案内を与えるであろう。
【０１０１】
例えば凸包１０３８の内部領域のような、検査すべき領域が酸化した銅ではない場合には、導体幅が測定され、本当のまたは見かけ上の欠陥の報告３７２が適切なものとしてなされ、さもなければ、ポストプロセスは継続する。
【０１０２】
ブロック３８０（図５Ｂ）：導かれた凸包の近傍の領域が酸化した銅を含んでいることがブロック３７０で確認された場合には、存在する輪郭を、極端な点の間に存在する導かれた凸包を含む輪郭で置き換えることによって、ブロック３１０で生成された輪郭表現が変更される。
【０１０３】
ブロック３９０：ブロック３８０で得られた変更された画像は、欠陥について分析される。変更された輪郭を取り囲む領域は、酸化した銅の存在を確認する為に再び試験されるのが好ましい。確認が済むと、銅の導体の向かい合うエッジの推定位置を表す輪郭の対向する２つの側の間の距離が計算され、次に、本当の欠陥、または酸化が原因の見かけ上の欠陥の存在を決定するために利用される。
【０１０４】
ブロック４００：決定ツリーは、３９０で分析された本当のおよび見かけ上の欠陥を取り扱う為に続行する。上述のように変更された導体部分が、その構造を支配する規則の組を満たさないときには、本当の欠陥の報告４０２が出される。この時点で、本当の欠陥は、例えば他のアルゴリズムによる更なる処理に送られ、または、ポストプロセスは終了し、欠陥は適切にマークされても良い。変更された導体部分が規則を満たすときには、欠陥は、見かけ上の欠陥４０３とみなされ、その後、無視される。代替として、見かけ上の欠陥は、報告される。
【０１０５】
導体部分が多数の酸化チェーンを含む場合には、ブロック３９０で実行される画像の分析は、画像内の酸化チェーンのそれぞれについて輪郭が再構成された後で行われる。
【０１０６】
ここで、上記のポストプロセスを更に説明するために、図３および６−１２を参照する。
【０１０７】
ここで図３を参照すると、欠陥候補２３６を取り囲むスナップショット部分１５２が示されている。なお、説明の簡略の為に、図３は、全スナップショット５２の一部のみを示すように限定されている。欠陥候補２３６は、欠陥候補検出器３４により検出されたライン幅違反候補である。
【０１０８】
欠陥候補２３６の近傍において、導体２１４が酸化している。図３において、酸化していない銅の領域内の画素、例えば画素４２０は、赤画像出力２２から受信した“Ｒ”チャンネルにおいて２１０から２２０程度の比較的高い反射率値を示し、暗く陰影が付けられている。基板領域内の画素、例えば画素４２２は、“Ｒ”チャンネルについて３５程度の比較的低い反射率値が示され、明るい陰影がつけられている。酸化した銅内の画素、例えば画素４２４、および銅と基板の間の境界上の画素は全て、“Ｒ”チャンネルにおいて６５−１９５程度の中間的な反射率値を示しており、中間的に陰影が付されている。酸化した銅の領域の画素、例えば画素４２８は、酸化していない導体と比較して、緑画像出力２４からの“Ｇ”チャンネルにおいて、および青画像出力２４からの“Ｂ”チャンネルにおいて、微妙な違いを示している。恐らく、“Ｒ”チャンネル内の画素値の考慮に加えての、“Ｇ”および“Ｂ”チャンネル内の画素値の微妙な違いの分析は、エッジ領域から酸化した銅の領域を区別するのに役に立つであろう。
【０１０９】
図３に示されている輝度は、説明の都合のために選択されており、銅を画像化する画素、基板を画像化する画素、銅と基板の間の境界を画像化する画素、および酸化した銅を画像化する画素は、図示されたものと異なっていることも可能である。
【０１１０】
スナップショット画像は、通常、ブロック２７０で決定された欠陥候補の特定の位置を指し示す欠陥候補位置表示４３０を備える。全スナップショット５２が欠陥を分析されるのが好ましいが、時間が制限された応用では、スナップショット画像の分析は、欠陥候補位置表示４３０を取り囲むＮ画素の半径を有する近傍内のスナップショットの一部に限定されても良いことが理解される。ここで値Ｎは、システムパラメータとして、静的にまたは動的に設定される。画像の分析が、欠陥候補位置表示４３０をごく近くで取り囲む近傍に限定されるとき、近傍のサイズは、欠陥候補２３６および導体２１４および基板２１５のごく近傍の領域を取り囲むのに十分な大きさとなるよう選択される。
【０１１１】
画像部分内の輪郭をサブピクセル精度で計算するために、例えばブロック３１０（図５Ａ）において採用される模範的な方法についての主要な動作を説明するフローチャートである図６を参照する。図６の好ましい方法の動作は、図３を参照している。
【０１１２】
ブロック３１２：スナップショット部分１５２内の全ての画素１５４の“Ｒ”輝度は、少なくとも一つのエッジ決定カーネルを用いて畳み込みをされる。畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、画像部分１５２における導体２１４と基板２１５の間の推定上の境界上の点を識別する為に後に採用される、各画素１５４についての以下で“コンボルーション値”と呼ぶ値を生成する。
【０１１３】
通常、カーネルは、例えばその開示が参照により本明細書に組み込まれる、自動視覚検査システムについての米国特許５，７７４，５７２に実質的に記載されているガウスの方法の差を用いる、ガウス関数の２次の導関数の２次元近似値を用いて、画素の位置でのＲ輝度値の畳み込みであるそれぞれの画素１５４についてのコンボルーション値を生成する。畳み込みは、カーネルのアプリケーションによって、またはシーケンシャル直交コンボルーション（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）によって実行される。ガウスの近似の差は、あらゆる好適な近傍画素の組について、例えば５×５−１×１近傍、または９×９−３×３近傍について実行される。Ｄ．Ｍａｒｒ、視覚（ｖｉｓｉｏｎ）、Ｆｒｅｅｍａｎカンパニー、ニューヨーク、１９８２に概略的に記載されている、他のエッジ検出方法もまた採用されても良い。
【０１１４】
ガウス関数の２次の導関数の２次元近似値を生じさせるカーネルは、次の形式を有する。
2004509325.tif 000006
ここで、カーネルの中央のセルに対応する画素のコンボルーション値は、カーネル内のセルに対応する近傍画素の反射輝度値の合計であり、この場合において、それぞれの輝度値は、カーネル内の対応のセルから取得されるコンボルーション値で乗算される。
【０１１５】
好ましい実施において、カーネルは分離できる。それならば、上記のカーネルは以下のカーネルの積として記載することができる。
2004509325.tif 000007
これはその後、以下のカーネルと合計される。
2004509325.tif 000008
【０１１６】
前出のエッジ決定カーネルのアプリケーションにより計算された、画像部分１５２についての畳み込みされた画素値マップ４５２を示す図７を参照する。
【０１１７】
ブロック３１４：スナップショット部分１５２内の画素は、一般に、高確実性、低確実性、または過渡的であると指示される。高確実性の画素とは、スナップショット部分１５２における画素の反射係数の分析により明確に銅であると決定された画素である。低確実性の画素とは、スナップショット部分１５２における画素の反射係数の分析により明確に基板であると決定された画素である。過渡的な画素とは、スナップショット部分１５２における画素の反射係数の分析により高確実性と低確実性のいずれでもないと決定された画素である。
【０１１８】
模範的な方法によれば、画素が、高確実性、低確実性、または過渡的であるかどうかを評価する為に、ユーザ定義の画素閾値が採用される。したがって、画素、およびそれの８つの隣接する画素が、高確実性閾値より上である場合には、その画素は高確実性の画素であると考えられる。画素、および８つのつながった近傍画素全てが、低確実性閾値よりも低い場合には、その画素は低確実性の画素であると考えられる。画素またはそれのあらゆる近傍画素の値が、高確実性値の上および下である場合、または、画素またはそれのあらゆる近傍画素の値が、低確実性値の上および下である場合には、その画素は過渡的な画素である。高確実性閾値および低確実性閾値は、異なる値であっても良く、または単一の値が採用されても良い。
【０１１９】
画像部分１５２に関しての図３−８に示した例において、単一の閾値が、高確実性の領域と低確実性の領域とを識別するために採用されており、また説明の為にそれは８０に設定されている。したがって、画素は、その値およびその８つの近傍画素の全ての値が８０を超える場合にのみ、高確実性の画素であり、その一方、その値およびその８つの近傍画素の全ての値が８０より低い場合にのみ、低確実性である。他の画素は全て、遷移的な画素である。
【０１２０】
ブロック３１２と３１４は、図示された順番で実行されても、逆の順番で実行されても、または並列で実行されても良いことが理解される。
【０１２１】
ブロック３１６：コンボルーション画素値マップ４５２（図７）内の画素値は、高確実性および低確実性についての計算の観点からチェックされ修正される。追加として、輪郭が閉じたループとして構成されるのを確実にする為に、行および列それぞれ内の２つの最も極端な画素が、その実際の値にかかわらず低確実性を指定されても良い。低確実性の指定についての属性は、分析されている実際の画像内の極端な行における値の変換により、または、適切な低確実性の値を有する追加の行および列を画像に加えることにより実行されても良いことが容易に理解される。
【０１２２】
ここで、ブロック３１４において高確実性および低確実性の画素と指定された画素を表している図７の畳み込まれた画素値マップ４５２であり、修正された畳み込まれた画素値マップ５５２を表す図８を参照する。説明の簡単のために、境界に沿って追加の行および列が追加されている。高確実性の画素５５４は、暗い陰影付けで示され、低確実性の画素５５６は、陰影無しで示され、過渡的な画素は、明るい陰影付けで示されている。好ましい方法によれば、高確実性の画素５５４のそれぞれは、負のコンボルーション値を持ち、低確実性の画素５５６のぞれぞれは、ゼロまたは正のコンボルーション値を持つ。高確実性の画素５５４が正の値を含む場合には、そのコンボルーション値は、−１に修正される。低確実性の画素５５６が負の値を含む場合には、そのコンボルーション値は、＋１に修正される。過渡的な画素５５８は、正のまたは負のどちらかの値を持ち、修正されない。例えば画素５６０の値は、低確実性の領域にあるので、最初のコンボルーション値−１（図７）から＋１に変えられている。高確実性、低確実性の計算の観点からのコンボルーション値の修正は、高い確度で銅または積層物であると知られている領域内で、無関係な輪郭が出現しないことを確実にする。追加として、各行および各列のおのおのの側での２つの最も極端な画素が、それらのタイプにかかわらず、基板であることを表すコンボルーション値１となることを確実にする為に変更される。
【０１２３】
ブロック３１８：銅の導体２１４と基板２１５（図３）の間の推定上の境界の輪郭点が、ブロック３１６の後に取得される修正されたコンボルーション画素値から画素毎に計算される。好ましい方法によれば、輪郭点は、辺を共有し反対の符号がついた隣接する画素のペアの中心点の間のゼロ交差に存在すると考えられ、隣接する画素のそれぞれの反対の符号の値に基づく線形補間により計算される。
【０１２４】
図３の画像部分１５２に示されている金属導体２１４と基板２１５との間の推定上の輪郭６６２を表す推定輪郭マップ６６０を示す図９を参照する。推定輪郭６６２は、ブロック３１８で得られた輪郭点６６４をつなぐことによって導き出される輪郭要素６６３の集合に対応し、直線部分を持つのが好ましい。修正されたコンボルーション画素値マップ５５２（図８）内の行および列それぞれの極端な画素を基板であると指定することによって、それぞれの導体２１４を取り囲む推定輪郭は、閉じたループであることが容易に理解される。
【０１２５】
欠陥候補検出器３４により提供された欠陥候補表示４３０が銅であると決定された画素によって完全に囲まれている場合、または銅であると決定された画素の領域から１画素の距離の範囲内にある場合には、欠陥候補は、導体上にまたは導体の近くにあると決定される。
【０１２６】
推定輪郭マップ６６０におけるそれぞれの輪郭点６６４は評価され、スナップショット部分１５２における赤“Ｒ”、緑“Ｇ”、青“Ｂ”画素値に基づいて、（ｉ）通常の輪郭点、（ｉｉ）画像エッジ輪郭点、（ｉｉｉ）酸化輪郭点、（ｉｖ）コーナー輪郭点、または（ｖ）酸化コーナーのうちの一つとして分類される。代替として、輪郭点は、例えば通常の輪郭点とコーナー輪郭点のように、上記タイプのいくつかのみに分類される。
【０１２７】
好ましい方法によれば、酸化輪郭点６６８のような酸化輪郭点は、比較的小さい、例えば輪郭上での平均勾配のわずか半分である、近傍画素に対する“赤”輝度の勾配により特徴付けられ、その一方、酸化輪郭点の“赤”輝度値は、“緑”および“青”輝度値と比較して比較的大きい。実際のおよび相対的な勾配、および画素輝度値は、経験的に決定されても良い。
【０１２８】
したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、輪郭点６６４は、輪郭点が［Ｒ’＜Ｃ１］または［Ｒ’＜Ｃ２　かつ　２Ｒ＞Ｇ＋Ｂ＋Ｃ３］である場合には酸化輪郭点６６８であると分類される。この数式において、輪郭点の輝度は、例えば Ｊ．Ｄ．Ｆｏｌｅｙらの、コンピュータグラフィクス：原理と実践（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ： Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ、１９９０に記載されているような、輪郭点の近傍の４つの画素のバイリニア補間により決定され、Ｒ’は輪郭点３６４での“Ｒ”輝度値の通常の導関数であり、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、定数である。
【０１２９】
Ｒ’は、輪郭点が位置している輪郭線に対して外側に向って垂直な方向に沿っての、輪郭点１００のＲ輝度値の１次導関数近似値であり、輪郭点から一画素の分離について計算される。
【０１３０】
さらに、第１の輪郭点６６４は、酸化輪郭点６６８と分類される別の輪郭点６６４の近傍である場合には、通常は酸化輪郭点６６８と分類され、その結果、第２の輪郭点６６４で上記の数式の一つが満たされる。
【０１３１】
定数Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、スナップショット部分１５２（図３）内の画素１５４に記録されている“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”輝度に影響をおよぼす画像化パラメータに応じて経験的に決定されるのが好ましい。これらの画像化パラメータには、例えばＰＣＢの原画像を取得するために用いられるカメラのスペクトル感度、および原画像を取得するときＰＣＢを照明するために用いられる光のスペクトルがある。
【０１３２】
例えば、ＰＣＢを画像化する画素１５４についての“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”輝度が、基板２１５を画像化する画素１５４についてＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０、および銅の導体２１４を画像化する画素１５４についてＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１であるとする。その場合には、定数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４についての通常の値は、Ｃ１＝０．５、Ｃ２＝０．６およびＣ３＝０．１である。発明者は、これらの値の大きさの変化が約±０．１以下である場合には、輪郭点６６４が通常の輪郭点６６６または酸化輪郭点６６８のどちらに分類されるかに実質的には影響をおよぼさないことを見出した。特定の状況の下では、他の値が選択されても良い。
【０１３３】
図９では、推定輪郭６６２が、銅と基板の間の境界である通常の輪郭点６６６、画像境界に沿って形成された輪郭点である画像境界輪郭点６６７、酸化した導体上にある輪郭点である酸化輪郭点６６８、およびコーナー輪郭点６６９であると分類される輪郭点を含んでいる。コーナー輪郭点は、推定輪郭が強くくぼみ、少なくとも輪郭点の所定の一続きの長さで変化する方向で継続する場所に位置する。コーナーの決定は、推定上のコーナーから所定の画素距離の範囲内で定義される三角形領域の分析によりなされても良い。ライン幅違反欠陥候補２３６の近辺には、酸化輪郭点６６４のチェーンを構成するいくつかの連続した酸化輪郭点６６８がある。
【０１３４】
ここで、図９の推定輪郭マップ６６０、欠陥候補２３６の近くにおける酸化輪郭点６６８について計算される凸包６８０、および導かれた凸包６８４が見られる図１０Ａを参照する。
【０１３５】
模範的な実施形態によれば、凸包６８０上またはその内部であろう輪郭点である導かれた凸包６８４は、例えばそれらが酸化した銅を表しているので、銅を表すものとして実際に適切であるかどうかを検証するために評価される。図５Ａのブロック３３０を参照して、または図１５を参照して記載した画像分析の方法は、凸包６８０の領域の内部であろう選択された画素が、銅、例えば酸化した銅を表すものとして好適であることを検証するために採用されるのが好ましい。銅の存在を分析するための他の好ましい方法は、凸包領域内部の画素について“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”値を平均すること、および、ブロック３３０を参照して記載した方法の適応に基づいて、その平均値が酸化を表すかどうかを分析することを含む。凸包内部の領域が酸化した銅であるかどうかを検証するための更に別の好ましい方法は、上で参照された、出願人の同時係続の特許出願 ＷＯ ００／１１４５４に記載されている。酸化していない銅から酸化した銅を識別するためのあらゆる他の好適な方法もまた、用いられても良い。通常、この分析は、凸包の内部または凸包上の画素についてのみ実行される。
【０１３６】
導かれた凸包６８４により取り囲まれる領域、とりわけ、両方にまたがるかまたは凸包６８０の内部であろう領域に対応する画素の分析により、その領域が一般に銅または酸化した銅を表していないことが示される場合には、本当の欠陥が示されているので、画像の更なる分析は通常は必要ではない。それでもなお、凸包６８０の内部領域がない導体形状は、通常は測定され、欠陥が見出される場合には、ポストプロセスが、欠陥候補２３６について本当の欠陥を報告する。
【０１３７】
画素分析から、導かれた凸包６８４によって取り囲まれる領域が銅または酸化した銅を表すとして好適であることが検証されると、推定上の境界６６２は変更される。凸包の極端な輪郭点６８２が決定されるのが好ましい。極端な輪郭点６８２は、通常の輪郭点６６６またはコーナー輪郭点６６９により境界を付けられた酸化輪郭点である。推定輪郭６６２は、極端な輪郭点６８２間で伸びているそれぞれの輪郭要素６６３を、導かれた凸包６８４で置き換えることによって修正されるのが好ましい。
【０１３８】
ここで、図１０Ａに示されたものと同じ導体の領域２１４に対応し、また、本当の欠陥の存在または不存在を確かめる為に、輪郭マップ６６０を処理し、その中で推定上の境界６６２の位置を推定する為の他の好ましい実施形態を表す図１０Ｂを参照する。図１０Ｂに示されるように、欠陥候補表示４３０は推定輪郭６６２を表す輪郭要素６６３から１画素の距離の範囲内にあるので、導かれた凸包６８４は、上述のように決定されたコーナー輪郭点６６９間に拡張される。凸包６８４で囲まれた様々な輪郭点６６４および画素６５４が、上述のような酸化の存在を評価するためのあらゆる好適な方法を用いて、それらが銅であるか酸化であるかを確認するために評価される。代替として、凸包６８６は、コーナー輪郭点６６９間の全ての輪郭点６６４について計算され、凸包６８６の内部領域に対応する画素は、凸包６８６の内部領域が銅または酸化物を表すのに好適であるかどうかを決定するために分析されても良い。
【０１３９】
図１０Ｂに示すように、輪郭点６６４および画素は酸化物を表しているので、欠陥候補２３６が本物であるか見かけ上のものであるかを決定するための計算は、導かれた凸包がコーナー輪郭点６６９間で伸びているので、導かれた凸包６８４についてまたはそれにより囲まれる領域について行われる。
【０１４０】
推定輪郭６６２が、導かれた凸包６８４で表されるエッジ位置近似値にしたがって修正されると、今や導かれた凸包６８４を含む推定輪郭６６２上の様々な点が、上述のあらゆる方法を用いて、それらが銅を表すのに好適であるか、酸化物であるかを決定する為に評価される。したがって、導かれた凸包６８４上のまたは凸包６８６で囲まれた領域が、銅または酸化した銅であると見なされる場合には、銅の導体２１４のその領域の幅は、推定輪郭マップ６６０内の導体２１４のエッジを表す輪郭の近似の位置を表すために、導かれた凸包を用いて、今、再計算される。
【０１４１】
寸法計算方法は、良く知られている。幅寸法が所定の規則を満たす場合には、欠陥候補２３６は、例えば銅の導体の酸化から生じる見かけ上の欠陥であると考えられる。たとえ推定輪郭の位置の修正の後でも、導体の両側の輪郭間で銅の導体２１４の部分の幅寸法が、規則が要求する最小許容範囲よりも小さい場合には、その欠陥は、銅の本当の不存在のせいとされ、欠陥候補３４６は本当のライン幅違反であると考えられ、本当の欠陥の報告が生成される。
【０１４２】
図２に見られる主要なライン幅違反３８に対応する、主要なライン幅違反候補７３８をすぐ近くで取り囲む近傍画素に対応する、スナップショット５２の一部７５２である図１１をここで参照する。ライン幅違反候補は、単に導体の一部の酸化ではなく、導体の一部の酸化でない導体部分７１４における銅の実際の不存在から生じる、本当のライン幅違反である。
【０１４３】
画像部分７５２についてブロック３１０（図５Ａ）で生成された輪郭マップ７６０を表し、本当の欠陥の存在と不存在とを確認する為に輪郭マップ７６０を処理する為の好ましい方法の応用を表す図１２Ａを追加として参照する。欠陥候補表示７３０は、推定輪郭７６２を表す輪郭要素７６３から１画素の距離の範囲内にあるので、輪郭７６２上の輪郭点７６４は、それらのタイプ、とりわけ、通常の輪郭点７６６、コーナー輪郭点７６９、または酸化した輪郭点（輪郭マップ７６０には存在しない）であるかを決定するために評価される。したがって、図１１に示される“Ｒ”、“Ｇ”および“Ｂ”画素値の評価は、酸化は輪郭点７６４のいずれにも存在しないことを示し、輪郭点７６４のそれぞれは、通常の輪郭点７６６を指定される。輪郭点７６４はいずれも酸化輪郭点ではないので、凸包を計算する必要はない。導体７１４の幅は、推定輪郭７６２を修正することなしに計算されるので、図１２Ａの例では、本当の欠陥の報告が、欠陥候補７３８に対して出される。
【０１４４】
本当の欠陥の存在と不存在とを確認する為に、画像部分７５２についてブロック３１０（図５Ａ）で生成された輪郭マップ７６０を表し、輪郭マップ７６０を処理しその中の推定輪郭７６２の位置を推定するための別の好ましい方法の応用を表す図１２Ｂを追加として参照する。図１２Ｂにみられるように、欠陥候補表示７３０は、推定輪郭７６２を表す輪郭要素７６３から１画素長の距離の範囲にあるので、導かれた凸包７８４は、コーナー輪郭点７６９の間で伸びている。様々な輪郭点７６４および導かれた凸包７８４で囲まれた画素７５４が、酸化物の存在を評価され、すなわち、上述の銅または酸化物の存在を評価するためのあらゆる好適な方法を用いて、導かれた凸包７８４の近傍の領域が銅と見なすのが好適であるかを決定する。輪郭点７６４または画素７５４は酸化であることを示さないので、導体７１４の幅は、推定輪郭７６２を修正することなしに計算され、図１２Ｂの例では、本当の欠陥の報告が、欠陥候補７３８について出される。
【０１４５】
図２の欠陥候補４６に対応する、コーナー欠陥候補９２０の領域内における導体９１４の一部についての輪郭を表す輪郭マップである図１３をここで参照する。
【０１４６】
本発明の好ましい実施形態によれば、導体９１４についての推定輪郭９３６を定義する、輪郭点９３２および輪郭要素９３４の位置を示す輪郭マップ９３０は、上述の詳細に記載された方法を用いてフルカラー画像から生成されるのが好ましい。輪郭点９３２が識別され、コーナー輪郭点９３８が検出されている。上述したように、輪郭点は、通常の輪郭点、酸化した輪郭点、画像エッジ輪郭点、コーナー輪郭点、コーナー酸化輪郭点に分類されても良い。なお、コーナー４４（図２）に対応するコーナー輪郭点が、推定輪郭９３６上に位置している。
【０１４７】
検出された導かれた凸包９４０および９４２のような、導かれた凸包は、欠陥候補９２０の近辺における連続するコーナー輪郭点９３８間で伸びている、推定輪郭９３６のそれぞれの部分について計算されるのが好ましい。導かれた凸包は、異常な多角形９４６により定義される領域９４４のような導体９１４の部分ではない領域の包含を避けるために、連続するコーナー輪郭点９３８について計算されるのが好ましい。様々な輪郭点９３２および導かれた凸包９４０および９４２により囲まれた画素９４８が、上述のように、それらが銅または酸化物を表すかどうかについて評価される。したがって、銅または酸化物が検出された場合には、導体９１４の幅は、少なくとも部分的には凸包９４０および９４２で構成された変更された推定輪郭を基準にして好ましくは再計算され、適切な本当のまたは見かけ上の欠陥の報告が為される。酸化物が検出されない場合には、推定輪郭は修正されない。
【０１４８】
本発明は、例証として提供され発明の範囲を限定することを意図するものでない、その好ましい実施形態の非限定の詳細な記載を用いて記載されてきた。当業者であれば、記載された実施形態の変形例を思い付くであろうし、本明細書に記載された方法は、電気回路検査の様々な推定上の欠陥に適用されても良い。
【０１４９】
本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される。本出願の特許請求の範囲および詳細な説明において、“からなる”、“備える”および“有する”およびそれらの同一語源の語は、“非限定的に含んでいる”ことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の模範的な実施形態にしてがって構成され動作する、プリント回路基板を検査するのに有用な、自動式の光学検査装置の簡略化した図である。
【図２】
図２は、図１に示されたプリント回路基板に対応する、プリント回路基板上の電気回路の部分の拡大したバイナリー表現である。
【図３】
図３は、図２における第１の欠陥候補を取り囲む近傍画素に対応するスナップショット画像の部分である。
【図４】
図４は、ＰＣＢ内の欠陥を識別し処理するための、図１に示される装置の環境で動作する、好ましい方法における主要な動作を表すフローチャートである。
【図５Ａ】
図５Ａおよび５Ｂは、プリント回路基板上の電気回路の検査に有用な好ましいポストプロセス動作における主要な動作を表すフローチャートである。
【図５Ｂ】
図５Ａおよび５Ｂは、プリント回路基板上の電気回路の検査に有用な好ましいポストプロセス動作における主要な動作を表すフローチャートである。
【図６】
図６は、画像内の輪郭をサブピクセル精度で計算するための模範的な方法における主要な動作を表すフローチャートである。
【図７】
図７は、エッジ決定カーネルの応用により計算される巻き込まれた画素値を示す、図３の画像の巻き込まれた画素値マップである。
【図８】
図８は、金属導体および基板の領域を高い信頼度で、および他の遷移の領域を示す為に巻き込まれた画素値が修正される、図７の巻き込まれた画素値マップである。
【図９】
図９は、図３の画像における金属導体と基板との間のエッジの概算の位置を示す、推定上の輪郭マップである。
【図１０Ａ】
図１０Ａは、図９に示される推定上の輪郭マップ、および、本発明の第１の模範的な方法にしたがって、欠陥候補を取り囲む酸化輪郭について計算された凸包である。
【図１０Ｂ】
図１０Ｂは、図９に示される推定上の輪郭マップ、および、本発明の別の模範的な方法にしたがって、欠陥候補を取り囲む酸化輪郭について計算された凸包である。
【図１１】
図１１は、図２にみられる第２のライン幅欠陥候補を取り囲む近傍画素に対応するスナップショット画像の部分である。
【図１２Ａ】
図１２Ａは、図１１の画像に示される金属導体と基板との間の推定上の境界を表す推定輪郭マップである。
【図１２Ｂ】
図１２Ｂは、図１１の画像に示される金属導体と基板との間の推定上の境界を表す推定輪郭マップ、および本発明の模範的な方法による導かれた凸包である。
【図１３】
図１３は、疑わしいコーナー欠陥についての、金属導体と基板との間の推定上の境界を表す推定輪郭マップ、および本発明の模範的な方法による導かれた凸包である。
【図１４】
図１４は、凸包で定義される領域内に欠陥候補を有する電気回路内の導体の部分を示している。
【符号の説明】
１０　検査装置
１２　ＰＣＢ
１４　金属導体
１６　基板
１８　照明装置
２０　カメラ
２８　バイナライザ部
３４　欠陥候補検出器
４８　スナップショット発生器
５０　最終欠陥報告発生器
５４　画像ポストプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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