JP2000251069A - パターン２値化方法とこれを用いた配線パターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基材上に形成された配線パターンを高精度に
検出できるようにする。 【解決手段】 基本閾値th１及び不足系欠陥（例えば、
ピンホール欠陥）検出用閾値thＬと余剰系欠陥（例え
ば、飛散欠陥）検出用閾値thＨとからなる３閾値による
２値画像と、例えば、ヘアラインショートやヘアライン
断線検出用の２次微分閾値th２，th３による２次微分２
値画像とを論理合成することにより、正確な配線パター
ンの２値画像を検出する。不足系欠陥や余剰系欠陥の検
出条件を個別に設定することが可能となり、これによ
り、これら閾値は夫々が最適に設定されて、従来技術で
は困難であった微小ピンホール欠陥などを安定に検出可
能となるし、また、細密なパターン検査を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用画像処理で
のパターン２値化方法に係り、特に、プリント配線板や
セラミック基板及びグリーンシートなどの自動外観検査
装置において、配線パターンを高精度に検出するパター
ン２値化方法とこれを用いた配線パターンの検査方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリント基板などの検査装置、例
えば、外観検査装置において、パターン検出方法として
は、単純２値化、即ち、単一の２値化閾値による２値化
処理が一般的な方法であるが、特に、特開平１−１４２
９８８公報に記載の２値化装置の場合、配線パターンに
生ずる細いヘアライン状の断線欠陥を安定に検出可能と
するため、固定閾値による２値画像と２次微分の２値化
画像とを合成する方式がとられている。この方式によれ
ば、検出対象である配線パターンを固定閾値にて検出す
るとともに、ヘアライン状の断線欠陥や配線パターン間
をショートするショート欠陥を、２次微分画像により、
顕在化検出することが可能な構成となっている。

【０００３】この他にも、「精密工学会誌 JSPE−59−0
6」１99３ pp.99３〜１000の論文「設計パターンとの比
較による高精度プリント基板パターン検査装置」には、
微小振幅欠陥を抽出する２値化方式について詳細に述べ
られている。この方式も、微分を基本とするオペレータ
を作用させることにより、微細な欠陥を検出するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、検出
された配線パターンの濃淡画像を２次微分することによ
り、細いヘアライン状の欠陥部分が急峻な信号変化とな
って現われるようにし、これによってかかる欠陥を検出
するものである。

【０００５】しかしながら、導体パターン内部に発生す
るピンホール状の欠陥（以下、ピンホール欠陥という）
や、実際にショートはしていないが、導体間隔が基準値
（設計仕様）以下となるような半ショート欠陥では、一
般的に、濃淡画像での信号変化がなだらかとなるため、
２次微分処理によるかかる欠陥の顕在化の効果が小さい
し、また、微小なピンホール欠陥は、信号コントラスト
も低いため、通常の場合に設定される２値化閾値では、
検出できない。

【０００６】一方、配線パターンに生ずる欠陥として
は、不足系欠陥（または欠落性欠陥とも呼ばれ、ピンホ
ール、断線や半断線などの欠陥がこれに該当する）と余
剰系欠陥（または突出性欠陥とも呼ばれ、飛散、孤立
点、半ショートやショートなどの欠陥がこれに該当す
る）とがあるが、単一の２値化閾値では、これらの欠陥
モードを同等に扱うことは困難である。

【０００７】本発明の目的は、かかる問題を解消し、検
出対象物の形状や面積などによる図形的性質の違いや対
象パターン密度の変化に依存せず、画像から安定して検
出対象物を抽出することができるようにした２値化方法
及び２値化閾値の決定方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プリント基板あるいはセラミック基板な
どの被検査対象物に形成された配線パターンを光電変換
してその濃淡画像を入力し、２値化手段で該濃淡画像を
２次微分画像に変換して２次微分２値画像に２値化する
とともに、該濃淡画像を３閾値により２値画像に２値化
するものであって、該濃淡画像の２値化は該２次微分２
値画像と該３閾値による２値画像との論理合成により決
定し、該論理合成によって得られた２値画像を画像表示
手段で表示して出力結果を確認可能とし、該画像表示手
段で表示される画像情報より検査条件の設定を支援する
構成とし、配線パターンの検査を容易にしたものであ
る。

【０００９】また、上記２値化手段では、３閾値による
２値化を基本閾値th１と不足系欠陥検出用の低い閾値th
Ｌと余剰系欠陥検出用の高い閾値thＨとで行ない、２次
微分２値化をショート系欠陥を検出する微分閾値th２と
断線系欠陥を検出する微分閾値th３とで行なうものであ
る。

【００１０】さらに、上記画像表示手段では、画像表示
選択手段により、３閾値、即ち、該基準閾値th１と該不
足系欠陥検出用の閾値thＬと該余剰系欠陥検出用の閾値
thＨとによる２値化画像、該２次微分２値化、即ち、該
微分閾値th２，th３による２値化画像、及び該３閾値に
よる２値化と２次微分による２値化との論理合成による
２値化画像から任意に画像を選択して表示する構成とし
たものである。

【００１１】さらにまた、上記条件設定を支援する手段
で設定する上記条件は、被検査対象パターンの２値化画
像より、該各２値化閾値に関わる設定及び検査条件から
構成したものである。

【００１２】さらにまた、上記２値化を行なう際、上記
の閾値th１，th２，th３，thＬ，thＨの設定は、各々検
出対象とする欠陥モードの限界サンプルを用いて実行さ
れるように構成したものである。

【００１３】さらにまた、上記２値化を行なう際、２値
化機能の切り替えは、上記５つの閾値th１，th２，th
３，thＬ，thＨの設定値により決定される構成としたも
のである。

【００１４】

【発明の実施の形態】プリント基板やセラミック基板，
グリーンシート（以下では、プリント基板で代表させ
る）に形成された配線パターンには、図４に示すよう
に、配線パターン１の断線や配線パターン１の幅が基準
値（設計仕様）よりも狭い半断線，ピンホールといった
欠陥で代表される不足系欠陥（欠落性欠陥または凹系欠
陥とも呼称される）や、半ショートやショート，飛散と
いった欠陥で代表される余剰系欠陥（突出性欠陥または
凸系欠陥とも呼称される）が発生する。外観検査装置な
どの配線パターン検査装置は、このような欠陥の有無を
検査するものである。

【００１５】図５は配線パターン検査装置でのかかる欠
陥の検査アルゴリズムの一例であるパターンの連結関係
比較方式を示す図である。かかる検査アルゴリズムの詳
細に関しては、特許第１５８９７９３号に記述されてい
るので、ここでは、その原理について簡単に説明する。

【００１６】同図において、連結関係比較方式は、検出
された配線パターンの濃淡画像を２値化し、この２値パ
ターンを太線状に膨張させることにより、半ショート部
分（パターンの間隔が基準値以下の部分）をショート状
態とする画像パターンに変換する膨張系と、この２値パ
ターンを細線状に収縮させて半断線部分（パターンの幅
が基準値以下の部分）を断線状態とする画像パターンに
変換する収縮系との２通りの処理を行ない、これら膨張
系で得られた画像パターンと収縮系で得られた画像パタ
ーンとについて、パッド（パターンの端部の円形部分）
間の連結関係を抽出して設計情報と比較し、半ショート
や半断線などの欠陥を検出するものである。

【００１７】これは、導体間隔が規定の間隔以下のとき
欠陥とし、あるいは導体幅が規定の幅以下のとき欠陥と
する検査規定によるものであって、膨張系は、欠陥とす
る規定値以下の間隔を潰して導体間をくっつけるように
し、また、収縮系では、規定値以下の導体幅をなくして
切断された状態とし、欠陥の検査を行なうものである。
従って、もとの配線パターンから膨張パターンを形成す
る場合の膨張量は最小導体間隔とし、収縮量は最小パタ
ーン幅とするものである。

【００１８】ここで、連結関係の抽出処理とは、パッド
の中心に番号（パッド番号）を割り当ててパッド番号を
パターンに沿って伝播させ、これが他のパッド番号に到
達したとき、そのパッド番号と出発点のパッド番号との
間に連結があったものとして記憶させるという方法であ
る。

【００１９】図５によると、膨張系の場合、パッド番号
がパッド番号，，と連結されているという連結
関係が抽出されるが、設計情報によると、パッド番号
とパッド番号とが、また、パッド番号とパッド番号
とが夫々連結されていることになるから、抽出された
連結関係と設計情報とを比較することにより、パッド番
号とパッド番号，との間に半ショートあるいはシ
ョートといった欠陥があることが分かる。

【００２０】また、収縮系の場合には、同様にして、パ
ッド番号，間のみが連結されているという連結関係
が抽出されるが、設計情報によると、パッド番号，
間も連結されていることになるから、このパッド番号
，間に半断線あるいは断線といった欠陥があること
が分かる。

【００２１】図６は配線パターン検査装置の検査アルゴ
リズムの全体構成を示す図である。

【００２２】同図において、パターン検出部１００で
は、プリント基板からの光画像を光電変換することによ
り、このプリント基板の表面の濃淡画像の信号を得る。
この濃淡画像は膨張系と収縮系とに送られる。

【００２３】膨張系では、この配線パターンの濃淡画像
を２値化１０１し、得られた２値パターンを、上記のよ
うに、膨張１１０ａさせ、この膨張パターンを、連結関
係を保ったまま画像を縮小変化させるデータ圧縮処理１
１１ａを行なった後、一旦画像メモリに記憶１１２させ
る。縮小系でも同様であって、配線パターンの濃淡画像
を２値化１０２し、得られた２値パターンを、上記のよ
うに、縮小１２０させ、この縮小パターンを、連結関係
を保ったまま画像を縮小変化させるデータ圧縮処理１１
１ｂを行なった後、一旦画像メモリに記憶１１３させ
る。

【００２４】しかる後、画像メモリから膨張パターンと
縮小パターンとを読み出して夫々の連結関係を抽出１１
４し、夫々の抽出結果を設計情報１１５と比較して欠陥
の判定１１６を行ない、この判定結果に基づいて膨張パ
ターンと収縮パターンでの欠陥を含む連結関係部分を抽
出１１７し、欠陥位置を特定１１８する。

【００２５】このような配線パターンの検査において、
膨張系では、図４に示すようなショートは勿論のこと、
半ショートや細い幅のヘアラインショートや細かい飛
散，孤立点といった小さい余剰系欠陥も明確に欠陥とし
て検出可能となり、かつヘアライン断線やピンホールと
いった不足系欠陥がなくなるような膨張パターンが得ら
れるようにすることが必要であるし、また、収縮系につ
いても、図４に示すような断線や半断線は勿論のこと、
細い幅のヘアライン断線や細かいピンホールといった不
足系欠陥も明確に欠陥として検出可能となり、かつヘア
ラインショートや細かい飛散，孤立点といった余剰系欠
陥がなくなるような収縮パターンが得られるようにする
ことが必要である。

【００２６】従来では、２値化処理１０１，１０２とし
ては、単一の２値化閾値を用いる単純２値化方式によ
り、検出された濃淡画像の２値化を行ない、これを膨張
系，収縮系で処理するようにしていたが、上記のような
余剰系，不足系の欠陥全てを検出できるような２値化閾
値を設定することができなかった。これに対し、本発明
では、膨張系，収縮系での処理で上記の欠陥が全て検出
できるような２値化１０１，１０２を可能とするもので
ある。

【００２７】以下、本発明によるパターン２値化方法の
一実施形態について説明する。この実施形態は、３閾値
による２値化と２次微分による２値化とを併用し、かつ
これら２値化のための５種類の閾値を適正に設定するこ
とができるようにしたものであるが、まず、図１によ
り、かかる５種類の閾値について説明する。

【００２８】図１（ａ）はプリント基板上の配線パター
ンの一具体例を示すものであって、１は配線パターン、
２はヘアライン断線、３はピンホール、４はヘアライン
ショート、５は飛散、６はプリント基板の基材部であ
る。

【００２９】同図（ａ）において、プリント基板の基材
部６の表面は輝度が高くて明るく、この表面に輝度が低
くて暗い配線パターン１が形成されているものとする。
そして、ここでは、この配線パターン１にヘアライン断
線２やピンホール３が生じており、また、この配線パタ
ーン１と他の配線パターンとの間にヘアラインショート
４が、さらに、基材部６の表面に飛散５が発生している
ものとする。

【００３０】かかるプリント基板上のＡ−Ａ線に沿って
読み取られる濃淡画像信号１０は、図１（ｂ）に示すよ
うに、配線パターン１に対する低レベル部分と基材部６
に対する高レベル部分とからなり、これら低レベル部分
と高レベル部分との境のレベル変化部分が配線パターン
１のエッジ部分となる。

【００３１】ここで、暗い配線パターン１中に存在はヘ
アライン断線２は、配線パターン１の部分よりも明るい
が、基材部６に比べて暗く、細くなるほど配線パターン
１の明るさに近づいていく。このため、濃淡画像信号１
０では、図１（ｂ）に示すように、ヘアライン断線２の
部分のレベルは配線パターン１の部分のレベルよりも若
干高くなっている。また、ピンホール３も、ヘアライン
断線２と同様、配線パターン１と基材部６との間の明る
さを持つが、ヘアライン断線２に比べて広い面積を持つ
ため、濃淡画像信号１０では、図１（ｂ）に示すよう
に、ヘアライン断線２の部分よりもレベルが高いものと
なる。

【００３２】また、ヘアラインショート４や飛散５は、
その周りが基材部６で囲まれているため、むしろ基材部
６に近い明るさを持っており、その幅や大きさが小さく
なるほど、その明るさが基材部６に近づいてくる。従っ
て、濃淡画像信号１０では、図１（ｂ）に示すように、
ヘアラインショート４や飛散５の部分のレベルは、基材
部６のレベルよりも低いが、ヘアライン断線２やピンホ
ール３の部分のレベルよりも高く、これら間のレベル差
は、基材部６と配線パターン１との明るさの差（コント
ラスト）が大きくなるほど、大きくなる。この場合も、
飛散５は、ヘアラインショート４に対して面積を持つた
め、濃淡画像信号１０では、飛散５の部分のレベルがヘ
アラインショート４の部分のレベルよりも低い。

【００３３】このように、ヘアライン断線２やピンホー
ル３といった不足系欠陥とヘアラインショート４や飛散
５といった余剰系欠陥とでは、濃淡画像信号１０での信
号レベルが大きく異なるものであり、このため、従来の
ような単一の２値化閾値を用いた２値化方式では、これ
ら欠陥を全て含む２値化パターンを得ることができな
い。

【００３４】この実施形態では、図１（ｂ）に示すよう
に、濃淡画像信号１０に対しては、 th１：基本閾値 thＨ：飛散検出用の高い閾値 thＬ：ピンホール検出用の低い閾値 を用いる。

【００３５】また、ヘアライン断線２やヘアラインショ
ート４の検出には、濃淡画像信号１０の２次微分信号の
２値化方式を併用するものである。図１（ｃ）はこの２
次微分信号１１を示すものである。濃淡画像信号１０で
のヘアライン断線２の部分はピンホール３の部分よりも
信号変化も急峻であるから、図１（ｃ）に示すように、
２次微分信号１１において、ヘアライン断線２の部分は
ピンホール３の部分よりも振幅が大きい。同様にして、
２次微分信号１１において、ヘアラインショート４の部
分は飛散５の部分よりも振幅が大きい。このことから、
この２次微分信号１１に対し、 th２：２次微分画像に対するヘアラインショート検出用
閾値 th３：２次微分画像に対するヘアライン断線検出用閾値 を設定する。

【００３６】図１（ｄ）は図１（ｂ）における濃淡画像
信号１０を適切に設定された基本閾値th１で２値化して
得られる２値パターンＡ₁を示すものであって、この濃
淡画像信号の明るさ（濃淡値）をＩとすると、

【００３７】

【数１】

【００３８】である。図１(ｈ)は図１(ｂ)における濃淡
画像信号１０を適切に設定された飛散検出用閾値thＨで
２値化して得られる２値パターンＡ_Hを示すものであっ
て、

【００３９】

【数２】

【００４０】である。図１（ｊ）は図１（ｂ）における
濃淡画像信号１０を適切に設定されたピンホール検出用
閾値thＬで２値化して得られる２値パターンＡ_Lを示す
ものであって、

【００４１】

【数３】

【００４２】である。

【００４３】また、図１(ｉ)は図１(ｃ)における２次微
分信号１１を適切に設定されたヘアラインショート検出
用閾値th２で２値化して得られる２値パターンＡ₂を示
すものであって、２次微分値をＩ"_a，Ｉ"_b，Ｉ"_c，Ｉ"_d
として、

【００４４】

【数４】

【００４５】である。ここで、２次微分値Ｉ"_aは図１
（ｂ）に示した濃淡画像信号１０に図２（ａ）に示す画
素単位で５×５の２次微分オペレータを作用させること
によって得られるものであり、以下、２次微分値を
Ｉ"_b，Ｉ"_c，Ｉ"_dは夫々、濃淡画像信号１０に図２
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す画素単位で５×５の２次
微分オペレータを作用させることによって得られるもの
である。図１（ｋ）は図１（ｃ）における２次微分信号
１１を適切に設定されたヘアラインショート検出用閾値
th３で２値化して得られる２値パターンＡ₃を示すもの
であって、

【００４６】

【数５】

【００４７】である。

【００４８】なお、図２(ａ)に示す２次微分オペレータ
は水平方向に沿うパターンエッジを顕在化するものであ
り、図２(ｂ)に示す２次微分オペレータは右上がり方向
に沿うパターンエッジを顕在化するものであり、図２
(ｃ)に示す２次微分オペレータは垂直方向に沿うパター
ンエッジを顕在化するものであり、図２(ｄ)に示す２次
微分オペレータは右下がり方向に沿うパターンエッジを
顕在化するものである。即ち、これら２次微分オペレー
タは入力される濃淡画像のエッジ部分を顕在化するもの
であり、このエッジ部が急峻なほど２次微分値Ｉ"_a，
Ｉ"_b，Ｉ"_c，Ｉ"_dは大きくなる。従って、図１（ｃ）に
示すように、ヘアライン断線２やヘアラインショート４
の部分の２次微分値はピンホール３や飛散５の部分の２
次微分値よりも大きくなる。

【００４９】ところで、上記数１〜５による２値化を行
なうと、基準閾値による２値パターンＡ₁は、図１
（ｄ）に示すように、パターンエッジを境として、配線
パターン１の部分で“１”，基材部６の部分で“０”と
なる。つまり、パターンエッジでレベルが反転する信号
である。

【００５０】濃淡画像１０の飛散検出用閾値thＨによる
２値パターンＡ_Hは、図１(ｈ）に示すように、基材部６
に存在するヘアラインショート４や飛散５といった欠陥
に対して“１”となり、飛散検出用閾値thＨを適切に設
定することにより、飛散５に対する信号成分はこの飛散
５の幅の実寸法に応じた時間幅の信号として含まれる。
しかし、この２値パターンＡ_Hには、かかる飛散５に対
する信号成分ばかりでなく、ヘアラインショート４に対
する信号成分も含まれる場合もあるし、また、配線パタ
ーン１の部分では、常時“１”である。

【００５１】また、濃淡画像１０のピンホール検出用閾
値thＬによる２値パターンＡ_Lは、図１(ｊ）に示すよう
に、配線パターン１に存在するヘアライン断線２やピン
ホール３といった欠陥に対して“０”となり、ピンホー
ル検出用閾値thＬを適切に設定することにより、ピンホ
ール３に対する信号成分はこのピンホール３の幅の実寸
法に応じた時間幅の信号として含まれる。基材部６の部
分では、２値パターンＡ_Lは常時“０”となる。

【００５２】２次微分パターン１１のヘアラインショー
ト検出用閾値th２による微分２値パターンＡ₂は、図１
(ｉ）に示すように、ヘアラインショート検出用閾値th
２を適切に設定することにより、ヘアラインショート４
に対する信号成分がこの欠陥の幅の実寸法に応じた時間
幅の“１”の信号として含まれるのであるが、エッジ部
分の急峻さに応じて、ピンホール３や飛散５のエッジ部
や配線パターン１のエッジ部なども含まれることにな
る。

【００５３】２次微分パターン１１のヘアライン断線検
出用閾値th３による微分２値パターンＡ₂は、図１(ｋ）
に示すように、ヘアライン断線検出用閾値th３を適切に
設定することにより、ヘアライン断線２に対する信号成
分がこの欠陥の幅の実寸法に応じた時間幅の“０”の信
号として含まれるのであるが、エッジ部分の急峻さに応
じて、ピンホール３や配線パターン１などのエッジ部も
含まれることになる。

【００５４】さて、以上のような２値パターンにおい
て、２値パターンＡ_L，Ａ₃を論理積処理することによ
り、ヘアライン断線２及びピンホール３の夫々の欠陥に
対するそれらの実寸法に応じた時間幅の信号成分を含む
２値パターン（Ａ_L・Ａ₃）が得られる。同様にして、２
値パターンＡ_H，Ａ₂を論理積処理することにより、ヘア
ラインショート４及び飛散５の夫々の欠陥に対するそれ
らの実寸法に応じた時間幅の信号成分を含む２値パター
ン（Ａ_H＋Ａ₂）が得られる。ここで、・は論理積、＋は
論理和を表わす。

【００５５】ところで、上記２値パターン（Ａ_L・Ａ₃）
についてみると、ヘアライン断線２及びピンホール３は
配線パターン１の領域に存在する欠陥であるから、これ
ら欠陥の信号成分を得るためには、この２値パターン
（Ａ_L・Ａ₃）のうちの配線パターン１の領域の部分のみ
抽出する必要がある。同様にして、上記２値パターン
（Ａ_H＋Ａ₂）についてみると、ヘアラインショート４及
び飛散５は基材部６の領域に存在する欠陥であるから、
これら欠陥の信号成分を得るためには、この２値パター
ン（Ａ_H＋Ａ₂）のうちの基材部６の領域の部分のみ抽出
する必要がある。なお、配線パターン１のエッジ部は、
上記の各閾値th１，thＨ，thＬ，th２，th３による２値
化で検出されるが、欠陥ではない。また、閾値th１，th
Ｈ，thＬ，th２，th３による２値化では、この配線パタ
ーン１のエッジ部は正しく検出されない。即ち、基本閾
値th１が配線パターン１のエッジ部を検出するためのも
のであり、この基本閾値th１を適切に設定することによ
り、配線パターン１のエッジ部が正しい位置で検出され
ることになる。図１（ｄ）に示す２値パターンＡ₁のレ
ベル反転部が配線パターン１のエッジ部を表わしている
ことになる。

【００５６】以上のことからして、ヘアライン断線２及
びピンホール３は２値パターン(Ａ_L・Ａ₃）から、ヘア
ラインショート４及び飛散５は２値パターン（Ａ_H＋
Ａ₂）から、配線パターン１のエッジ部は２値パターン
Ａ₁から夫々得られるようにする必要がある。

【００５７】そこで、この実施形態では、さらに、信号
の時間軸方向に、エッジ部を除いた配線パターン１の領
域とこの配線パターン１のエッジ部を含むエッジ領域と
基材部６の領域とに領域分割する。図１（ｅ）は配線パ
ターン１の領域を表わす２値パターンＡ_NL（なお、この
配線パターン１の領域も配線パターン領域Ａ_NLという)
を、図１（ｆ）は配線パターン１のエッジ部の領域を表
わす２値パターンＡ_NM(なお、このエッジ部の領域もエ
ッジ領域Ａ_NMという）を、図１(ｇ)は基材部６の領域を
表わす２値パターンＡ_NH（なお、この基材部６の領域も
基材部領域Ａ_NHという）を夫々表わしている。かかる領
域Ａ_NL，Ａ_NM，Ａ_NHは、後述する領域分割オペレータで
の着目画素の周囲の“１”の有効画素数をＮ、後述する
ように判定値をＮ_L，Ｎ_Hとして、次の数６で表わされ
る。

【００５８】

【数６】

【００５９】但し、 Ａ_NL＋Ａ_NM＋Ａ_NH＝１ である。

【００６０】そして、配線パターン領域でヘアライン断
線２及びピンホール３の検出を行なうために、２値パタ
ーン(Ａ_L・Ａ₃），Ａ_NLの演算処理、即ち、 Ａ_NL・(Ａ_L・Ａ₃） を行ない、基材部６の領域でヘアラインライン４及び飛
散５の検出を行なうために、２値パターン(Ａ_H＋
Ａ₂），Ａ_NHの演算処理、即ち、 Ａ_NH・(Ａ_H＋Ａ₂） を行なう。また、エッジ領域で配線パターン１のエッジ
部の検出を行なうために 、 Ａ_NM・（Ａ₁・Ａ₃＋Ａ₁・Ａ₂） の処理を行なう。なお、上記演算式において、Ａ₁・Ａ₃
はこのエッジ領域でのレベルと配線パターン領域でのＡ
_NL・(Ａ_L・Ａ₃）のレベルとを揃えるための演算であ
り、また、Ａ₁・Ａ₂は２値パターンＡ１が図示とはレベ
ル反転しているときのエッジ領域でのレベルと基材部領
域でのＡ_NH・(Ａ_H＋Ａ₂）のレベルとを揃えるための演
算である。

【００６１】従って、以上の２値化処理によって得られ
る２値化出力Ａ_Rは、

【００６２】

【数７】

【００６３】となる。この出力Ａ_Rを図１(ｌ）に示す。

【００６４】次に、上記の領域分割について説明する。

【００６５】ここで、このような配線パターン領域
Ａ_NL，エッジ領域Ａ_NM，基材部領域Ａ_NHへの分割は、図
１（ｄ）に示す基本閾値th１による２値パターンＡ₁へ
領域分割オペレータを作用させ、２値パターンＡ₁での
着目画素がこれら領域Ａ_NL，Ａ_NM，Ａ_NHのいずれに属し
ているかを判定するものである。この領域分割オペレー
タは、２値パターンＡ₁での画素の２次元配列に作用さ
せるものであって、着目画素が判定基準となる周囲の有
効画素にどのような状態で囲まれているかに応じて、こ
の着目画素が領域Ａ_NL，Ａ_NM，Ａ_NHのいずれに属してい
るかを判定するものである。

【００６６】図３は領域分割オペレータの具体例を示す
ものである。かかる具体例は、有効画素を着目画素Ｐを
中心とする円周上の画素Ｂとするものであって、これら
有効画素Ｂが“１”であるか否かを判定して、“１”の
有効画素Ｂの個数Ｎをカウントし、このカウント値Ｎに
応じてこの着目画素Ｐが領域Ａ_NL，Ａ_NM，Ａ_NHのいずれ
に属しているかを判定するものである。

【００６７】ここで、周囲画素Ｂが存在する円周の直径
が画素単位でｎ画素であるとき、この領域分割オペレー
タをサイズｎ×ｎのオペレータという。このオペレータ
サイズは配線パターン１の線幅やこの配線パターンのエ
ッジ幅に応じて設定されるものであって、異なる線幅や
エッジ幅の配線パターンのプリント基板を検査する検査
装置の場合には、各プリント基板毎に最適なサイズの領
域分割オペレータが予め設けられており、検査するプリ
ント基板に応じて使用する領域分割オペレータを異なら
せる。

【００６８】図３には、サイズが７×７，９×９及び１
１×１１の領域分割オペレータを示している。サイズ７
×７の領域分割オペレータでは、有効画素Ｂは１６画素
であり、この画素数に対して２つの判定値Ｎ_L＝１４，
Ｎ_H＝２が設定されている。また、サイズ９×９の領域
分割オペレータでは、有効画素Ｂは２４画素であって、
この画素数に対して２つの判定値Ｎ_L＝２２，Ｎ_H＝２が
設定され、サイズ１１×１１の領域分割オペレータで
は、有効画素Ｂは２８画素であり、この画素数に対して
２つの判定値Ｎ_L＝２５，Ｎ_H＝３が設定されている。

【００６９】このような領域分割オペレータの判定値Ｎ
_L，Ｎ_Hと上記の“１”の有効画素Ｂの個数Ｎとから、上
記数６に基づいて着目画素Ｐの属する領域Ａ_NL，Ａ_NM，
Ａ_NHを判定するものである。

【００７０】ところで、上記のような欠陥が発生しない
とするならば、有効画素Ｂが全て“１”のとき、着目画
素Ｐは配線パターンの領域にあると判定でき、また、有
効画素Ｂが全て“０”のとき、着目画素Ｐは基材部の領
域にあると判定でき、さらに、一部の有効画素Ｂが
“１”での凝りの有効画素Ｂが“０”のとき、着目画素
Ｐは配線パターンのエッジ部の領域に属すると判定する
ことができる。このため、例えば、サイズ７×７の領域
分割オペレータにおいて、Ｎ_L＝１６，Ｎ_H＝０とするこ
とも考えられる。

【００７１】しかし、このようにすると、例えば、サイ
ズ７×７の領域分割オペレータにおいて、配線パターン
領域Ａ_NLで有効画素Ｂが並んだ円周を１画素以下の幅の
ヘアライン断線が横切る場合、２個の有効画素が“０”
となって“１”の有効画素Ｂの個数Ｎ＝１４となり、Ｎ
＜Ｎ_Lであるから、配線パターン領域Ａ_NLであるにもか
かわらず、配線パターンのエッジ部の領域Ａ_NMと誤った
判定をすることになる。このため、図３では、判定値Ｎ
_Lを有効画素Ｂの総数よりもヘアライン断線の幅分少な
い値としているのである。同様にして、判定値Ｎ_Hに
も、ヘアラインショートの幅分の値を持たせ、ヘアライ
ンショートがあっても、これにより、基材部の領域Ａ_NH
を配線パターンのエッジ部の領域Ａ_NMと誤って判定する
ことがないようにしている。

【００７２】そして、このように判定値Ｎ_L，Ｎ_Hを設定
して正しく配線パターン，そのエッジ部，基材部の各領
域を判定できることにより、配線パターンの領域Ａ_NLで
のヘアライン断線を、また、基材部の領域Ａ_NHでのヘア
ラインショートを検出できるようになる。

【００７３】なお、ヘアライン断線やヘアラインショー
トの幅は、領域分割オペレータのサイズに応じて異なら
せてもよく、その領域分割オペレータを使用する配線パ
ターンでのかかる欠陥の幅がどの程度となるかに応じて
決定されるものである。

【００７４】また、ここでは、有効画素Ｂを着目画素Ｐ
に対して等方的な配置となる円周上に配置されたものと
したが、これのみに限定されるものではなく、例えば、
着目画素Ｐを中心とする円内の全ての画素や着目画素を
中心とする正方形内の全ての画素など、被検査物の図形
的性質や仕様などに応じて適宜その範囲を変更可能であ
る。

【００７５】次に、領域分割オペレータと配線パターン
の線幅との関係について、図７を用いて説明する。

【００７６】図７(ａ)は配線パターン１の線幅（ここで
は、この線幅を５画素分とする）以下のサイズの領域分
割オペレータ（ここでは、オペレータサイズ５×５とす
る）がこの配線パターン１を、図面上、右方向に横切る
動作を示しており、配線パターン１に対する領域分割オ
ペレータの位置が（i），（ii），（iii)の順に変化し
ていくものとする。

【００７７】（i）の状態は着目画素Ｐの周りの有効画
素Ｂが全て配線パターン１の領域内にあり、このときの
有効画素Ｂは全て“１”である。ここで、全有効画素Ｂ
の個数に対する“１”の有効画素Ｂの個数Ｎの比をαと
すると、この（i）の状態では、α＝１２／１２であ
る。次に、配線パターン１に対して領域分割オペレータ
が２画素分右方に移動した（ii）の状態では、右側の５
個の有効画素Ｂが配線パターン１からはみ出して“０”
となり、このときには、比α＝７／１２となる。さら
に、配線パターン１に対して領域分割オペレータが１画
素分右方に移動した（iii)の状態になると、右側の７個
の有効画素Ｂが配線パターン１からはみ出して“０”と
なり、このときには、比α＝５／１２となる。

【００７８】このように、オペレータサイズが配線パタ
ーン１の線幅よりも小さいときには、領域分割オペレー
タが配線パターン１内にあるとき、比α＝１となって最
大となり、領域分割オペレータが配線パターン１から外
れていくにつれてαが小さくなっていく。

【００７９】これに対し、図７(ｂ)はオペレータサイズ
が配線パターン１の線幅（ここでも、この線幅を５画素
分としている）よりも大きい場合（ここでは、オペレー
タサイズ７×７とする）を示すものである。この場合
も、図７(ａ)の場合と同様、領域分割オペレータがこの
配線パターン１を、図面上、右方向に横切る動作を示し
ており、配線パターン１に対する領域分割オペレータの
位置が（イ），（ロ），（ハ）の順に変化していくもの
とする。

【００８０】(イ)の状態は着目画素Ｐが配線パターン１
の幅方向中心部に位置しているものとしている。この場
合には、５画素の線幅に対してオペレータサイズが７×
７であるから、左右両側３個ずつの有効画素Ｂが配線パ
ターン１の領域からはみ出して“０”である。従って、
この(イ)の状態では、α＝１０／１２である。次に、配
線パターン１に対して領域分割オペレータが１画素分右
方に移動した(ロ)の状態では、右側の５個の有効画素Ｂ
のみが配線パターン１からはみ出して“０”となり、こ
のときには、比α＝１１／１２となる。さらに、配線パ
ターン１に対して領域分割オペレータが１画素分右方に
移動した（ハ）の状態になると、右側の７個の有効画素
Ｂが配線パターン１からはみ出して“０”となり、この
ときには、比α＝９／１２となる。

【００８１】このように、オペレータサイズが配線パタ
ーン１の線幅よりも大きいときには、着目画素Ｐが配線
パターン１の幅方向中心部にあるよりも、領域分割オペ
レータが配線パターン１から一方に若干片寄った方が比
αが大きくなり、しかる後、領域分割オペレータが配線
パターン１から外れていくにつれてαが小さくなってい
く。

【００８２】以上のことからして、オペレータサイズが
配線パターン１の線幅以下のときには、領域分割オペレ
ータがこの配線パターン１内にあるとき、比α＝１とな
って最大となり、領域オペレータが配線パターン１から
外れていくにつれてαは単調に小さくなっていくが、オ
ペレータサイズが配線パターン１の線幅よりも大きい
と、着目画素Ｐが配線パターン１の幅方向中心部にある
よりも、これよりも若干ずれた方がαが大きくなり、領
域分割オペレータと配線パターンとの位置関係とαとの
関係が不自然なものとなる。

【００８３】従って、領域分割オペレータのサイズとし
ては、プリント基板上での配線パターン１の最小線幅以
下であることが必要である。これにより、検査対象とな
るプリント基板上での配線パターン１の最小線幅に応じ
て、使用可能な領域分割オペレータの最大のサイズが決
まることになる。

【００８４】図８は検査対象となるプリント基板上での
配線パターン１に対する使用可能な領域分割オペレータ
の最小のサイズを説明した図である。

【００８５】配線パターン１の濃淡画像信号１０のエッ
ジ部は、パターンのにじみにより、図８に示すように、
明るさ（濃淡値）が連続して変化していく傾斜した波形
の有限の期間を有している。ここで、このエッジ部にお
いて、ピンホール検出用閾値thＬの明るさから飛散検出
用閾値thＨの明るさまでの明るさ範囲に含まれる明るさ
の画素数を、以下、明かるさ変化画素数という。

【００８６】図８（ａ）はオペレータサイズ＞明るさ変
化画素数の場合のエッジ部近傍での２値パターンを示す
ものであって、この場合には、領域分割オペレータで決
まるエッジ部の領域Ａ_NMはこの濃淡画像信号１０のエッ
ジ部全体を含むため、このこのエッジ部の領域Ａ_NM 内
にのみ基本閾値th１で得られた２値パターンＡ₁のエッ
ジＥ₀が得られることになる。

【００８７】これに対し、図８（ｂ）に示すように、オ
ペレータサイズ＜明るさ変化画素数の場合には、領域分
割オペレータで決まるエッジ部の領域Ａ_NMは濃淡画像信
号１０のエッジ部の範囲よりも狭くなり、領域分割オペ
レータで決まる配線パターン１の領域Ａ_NLも基材部６の
領域Ａ_NHもこのエッジ部の範囲に入り込んでくる。この
ため、勿論領域Ａ_NMで基本閾値th１で得られた２値パタ
ーンＡ₁のエッジＥ₀が得られるが、領域Ａ_NLでも、ピン
ホール検出用閾値thＬで得られる２値パターンＡ_Lでこ
のエッジ部に対するエッジＥ_Lが、また、領域Ａ_NHで
も、飛散検出用閾値thＨで得られる２値パターンＡ_Hで
このエッジ部に対するエッジＥ_Hが夫々発生することに
なる。

【００８８】このように、オペレータサイズ＜明るさ変
化画素数にすると、領域Ａ_NL，Ａ_NM，Ａ_NHの全てに配線
パターン１での同じエッジ部が誤って検出されるという
不自然な事態が発生することになる。従って、領域分割
オペレータのサイズは、配線パターン１のエッジ部の幅
以上とすることが必要となる。

【００８９】なお、領域分割オペレータはサイズを７×
７，９×９，１１×１１と離散的な値しかとれないが、
有効画素数のカウントに対して閾値Ｎ_H、Ｎ_Lを設けるこ
とにより、かかる離散的な実際のサイズの間のサイズの
領域分割オペレータを実現することができる。即ち、閾
値Ｎ_H，Ｎ_Lを近づけると、オペレータサイズが小さくな
ることと同様な効果が得られるのである。

【００９０】この実施形態では、上記のようにして、低
い閾値thＬでピンホール欠陥を、高い閾値thＨで飛散欠
陥を夫々顕在化し、また、ヘアライン断線やヘアライン
ショートは専ら２次微分閾値により検出するものであ
り、この結果、上記数７で示す２値化出力Ａ_Rが得られ
るのであるが、上記各閾値th１，thＨ，thＬ，th２，th
３の設定は、図６に示す欠陥検査装置の場合、２値化手
段１０１，１０２とこれによって得られる上記数７で表
わされる２値化画像を表示する画像表示手段１３１，１
３２を用いて行なわれる。

【００９１】なお、これら２値化手段１０１，１０２で
は、上記閾値を適宜設定することにより、２値化機能の
切り替えを可能となる。即ち、２次微分併用の２値化と
するためには、閾値の設定をth１＝thＨ＝thＬとすれば
よい。これにより、数１，２，３からＡ₁＝Ａ_H＝Ａ_Lと
なるので、上記数７に示す２値化出力信号Ａ_Rは、 Ａ_R＝(Ａ_NL・Ａ₁・Ａ₃)＋{Ａ_NM・(Ａ₁・Ａ₃＋Ａ₁・Ａ₂)} ＋{Ａ_NH・(Ａ₁＋Ａ₂）｝ ＝Ａ_NL・Ａ₁・Ａ₃＋Ａ_NM・Ａ₁・Ａ₃＋Ａ_NM・Ａ₁・Ａ₂ ＋Ａ_NH・Ａ₁＋Ａ_NH・Ａ₂ ＝Ａ₁・Ａ₃・（Ａ_NL＋Ａ_NM）＋Ａ₂・（Ａ_NM・Ａ₁＋Ａ_NH）＋Ａ_NH・Ａ₁ ここで、 Ａ₁⊂（Ａ_NL＋Ａ_NM）により、Ａ₁・（Ａ_NL＋Ａ_NM）＝Ａ
₁ Ａ_NH⊂Ａ₁により、Ａ_NM・Ａ₁＋Ａ_NH＝Ａ_NM・Ａ₁＋Ａ_NH
・Ａ₁ であり、従って、 Ａ_R＝Ａ₁・Ａ₃＋Ａ₂・Ａ₁・（Ａ_NM＋Ａ_NH）＋Ａ_NH・Ａ₁ さらに、 Ａ₁⊂（Ａ_NM＋Ａ_NH）により、Ａ₁・（Ａ_NM＋Ａ_NH）＝Ａ
₁ であるから、 Ａ_R＝Ａ₁・Ａ₃＋Ａ₂・Ａ₁＋Ａ_NH・Ａ₁ であり、さらにまた、 Ａ_NH⊂Ａ₁により、Ａ_NH・Ａ₁＝０ であるから、 Ａ_R＝Ａ₁・Ａ₃＋Ａ₁・Ａ₂ となり、従来の２次微分を併用した２値化を実現でき
る。但し、この場合の上記数７では、Ａ_NM・Ａ₁・Ａ₂は
Ａ_NM＝１（パターンエッジ領域）かつＡ₁＝０の領域で
の閾値th２による２次微分２値画像を表わすものであ
り、また、Ａ_NH・Ａ₃・Ａ₂はＡ_NH＝１の領域であるが、
この領域ではＡ₃＝１であり、Ａ₁＝１と同等である。従
って、この場合の数７における（Ａ_NM・Ａ₁・Ａ₂＋Ａ_NH
・Ａ₃・Ａ₂）はＡ₁・Ａ₂となり、上記の２値化出力信号
Ａ_R が得られることになる。

【００９２】一方、２次微分２値化を用いないで３閾値
２値化として機能させるためには、２次微分画像Ｉ"の
閾値をth２＝∞、th３＝−∞とすればよく、上記数４に
より、Ａ₂＝０、また、上記数５により、Ａ₃＝１となる
ため、これを上記数７に代入すると、２値化出力信号Ａ
_Rは、 Ａ_R＝Ａ_NL・Ａ_L＋Ａ_NM・Ａ₁＋Ａ_NH・Ａ_H となり、３閾値２値化パターンが得られることになる。

【００９３】さらに、単純２値化(閾値th１のみによる
２値化)として機能させる場合には、th１＝thＨ＝th
Ｌ，th２＝∞，th３＝−∞とすればよい。これにより、
Ａ₁＝Ａ_H＝Ａ_L、Ａ₂＝０,Ａ₃＝１となり、かつＡ_NL＋Ａ
_NM＋Ａ_NH＝１であるから、これを上記数７に代入する
と、２値化出力信号Ａ_Rは、 Ａ_R＝Ａ₁ となる。

【００９４】このように、この実施形態では、各種欠陥
の検出に対応することが可能であると共に、柔軟に機能
の切り替えを行なうことができる。

【００９５】次に、パターンを精度良く検出するための
２値化閾値th１，th２，th３，thＨ，thＬの設定方法に
ついて説明する。

【００９６】この設定のためには、各欠陥モード（即
ち、ヘアライン断線やヘアラインショートなどの欠陥の
種類）の限界欠陥サンプルを基準として用いる。基準と
なるサンプルは、実欠陥でも、模擬欠陥でもよい。即
ち、検出すべき最小幅を有するヘアライン断線やヘアラ
インショート，最小導体間隔となる半ショート，最小線
幅を有する半断線欠陥，最小検出サイズのピンホールや
飛散欠陥などである。

【００９７】図９は図６の膨張系と収縮系での各２値化
閾値の設定基準の一具体例を示すものである。

【００９８】図６の膨張系での各閾値を設定する場合、
パターン検出手段１００から上記のサンプルを持つ濃淡
画像を２値化手段１０１に供給し、ここで得られる２値
化パターンＡ_R を画像表示手段１３１で表示させ、閾値
を調整することにより、最適な閾値に設定するものであ
る。以下、その設定方法を図９を用いて説明する。

【００９９】膨張系の場合、パターン検出用の基準閾値
th１は、検出対象をパターンのエッジ部と半ショート
（導体パターン間隔が規定される最小間隔よりも狭くな
っている欠陥：図４を参照）とするものであって、この
基準閾値th１で得られる２値化パターンを、先に説明し
たように、規定幅だけ膨張したとき、この半ショートが
必ずショートするような閾値とするものであり、また、
飛散検出用の閾値thＨを決定する際の基準となるもので
ある。従って、濃淡画像をこの基準閾値th１で２値化し
て得られる２値化パターンの規定される最小導体間隔
（欠陥ではない）が実寸通りに検出されるように、この
閾値th１を設定する必要がある。このことは、半ショー
トがなければ、導体パターンの間隔が規定の最小の場所
でも、膨張したときにショートが生じないことを意味し
ている。このように基準閾値th１を設定するためには、
th１＝thＨ＝thＬ，th２＝∞，th３＝−∞とし、かつ最
小導体間隔の濃淡画像をサンプルとして使用して、この
サンプルから得られる上記数７の２値化出力信号Ａ_Rを
Ａ_R＝Ａ₁として画像表示手段１３１で表示しながら基準
閾値th１を調整する。

【０１００】膨張系の場合、閾値th２は、２次微分画像
を２値化するものであって、余剰系欠陥としてのヘアラ
インショートや孤立点を検査対象欠陥とするものであ
り、検出すべき最小サイズのかかる欠陥が実寸で検出さ
れるように設定されるものであるが、このためには、か
かるサイズの欠陥を持つサンプルの濃淡画像を得、これ
を上記のように基準閾値th１で２値化して２値化パター
ンＡ₁を得るとともに、この濃淡画像の２次微分画像を
得、これを閾値th２で２値化してかかる最小サイズのか
かる欠陥が実寸で検出されるように、この閾値th２を調
整するものである。この場合、検査対象欠陥が抽出され
て画像表示手段１３１で表示されるように、２次微分画
像の閾値th２による２値画像のうちの２値化パターンＡ
₁の“０"の領域だけを抽出して画像表示手段１３１に供
給するようにする。このために、th１＝thＨ＝thＬ，th
３＝−∞とすることにより、Ａ₁＝Ａ_H＝Ａ_L＝０（従っ
て、Ａ₁＝１），かつＡ₃＝１とし、２値化出力信号Ａ_R
を、上記数７から、 Ａ_R＝Ａ_NM・Ａ₁・Ａ₂＋Ａ_NH・Ａ₂＝（Ａ_NM・Ａ₁＋
Ａ_NH）・Ａ₂ とするものである。領域（Ａ_NM・Ａ₁＋Ａ_NH）は、図１
から明らかなように、Ａ₁＝１の領域である。

【０１０１】膨張系の場合、閾値thＨは、濃淡画像を２
値化して余剰系欠陥としての飛散を検出するためのもの
であって、その２値化画像で検出する最小サイズのかか
る欠陥が実寸で検出されるように設定される。この場
合、検査対象欠陥が抽出されて画像表示手段１３１で表
示されるように、濃淡画像の閾値thＨによる２値画像の
うちの２値化パターンＡ₁の“０"の領域だけを抽出して
画像表示手段１３１に供給するようにする。このため
に、th１＝thＬ，th２＝∞，th３＝−∞とすることによ
り、Ａ₁＝Ａ_L＝Ａ₂＝０（従って、Ａ₁＝１），かつＡ₃
＝１とし、２値化出力信号Ａ_Rを、上記数７から、 Ａ_R＝Ａ_NH・Ａ_H とするものである。領域Ａ_NHは、図１から明らかなよう
に、パターンエッジ部を除いたＡ₁＝１の領域である。

【０１０２】閾値th３は導体パターン中の不足系欠陥で
あるヘアライン断線を検出するためのものであり、閾値
thＬは導体パターン中の不足系欠陥であるピンホールを
検出するためのものであるから、膨張系では、これら閾
値th３，thＬは使用されず、一例として収縮系と同じ値
に設定される。

【０１０３】次に、図６の収縮系での各閾値を設定する
場合、パターン検出手段１００からサンプルを持つ濃淡
画像を２値化手段１０２に供給し、ここで得られる２値
化パターンＡ_Rを画像表示手段１３２で表示させ、閾値
を調整することにより、最適な閾値に設定するものであ
る。以下、その設定方法を図９を用いて説明する。

【０１０４】収縮系の場合、パターン検出用の基準閾値
th１は、検出対象をパターンのエッジ部と半断線（導体
パターンの幅が規定される最小幅よりも狭くなっている
欠陥：図４を参照）とするものであって、この基準閾値
th１で得られる２値化パターンを、先に説明したよう
に、規定幅だけ縮小したとき、この半断線が必ず断線す
るような閾値とするものであり、また、ピンホール検出
用の閾値thＬとを決定する際の基準となるものである。
従って、濃淡画像をこの基準閾値th１で２値化して得ら
れる２値化パターンの規定される最小導体幅（欠陥では
ない）が実寸通りに検出されるように、この閾値th１を
設定する必要がある。このことは、半断線がなければ、
導体パターンの幅が規定の最小の場所でも、収縮したと
きに断線が生じないことを意味している。このように基
準閾値th１を設定するためには、th１＝thＨ＝thＬ，th
２＝∞，th３＝−∞とし、かつ最小導体幅の濃淡画像を
サンプルとして使用して、このサンプルから得られる上
記数７の２値化出力信号Ａ_RをＡ_R＝Ａ₁として画像表示
手段１３１で表示しながら基準閾値th１を調整する。

【０１０５】収縮系の場合、閾値th３は、２次微分画像
を２値化するものであって、不足系欠陥としてのヘアラ
イン断線を検査対象欠陥とするものであり、検出すべき
最小サイズのかかる欠陥が実寸で検出されるように設定
されるものであるが、このためには、かかるサイズの欠
陥を持つサンプルの濃淡画像を得、これを上記のように
基準閾値th１で２値化して２値化パターンＡ₁を得ると
ともに、この濃淡画像の２次微分画像を得、これを閾値
th３で２値化してかかる最小サイズのかかる欠陥が実寸
で検出されるように、この閾値th３を調整するものであ
る。この場合、検査対象欠陥が抽出されて画像表示手段
１３２で表示されるように、２次微分画像の閾値th３に
よる２値画像のうちの２値化パターンＡ₁の“１"の領域
だけを抽出して画像表示手段１３２に供給するようにす
る。このために、th１＝thＨ＝thＬ，th２＝∞とするこ
とにより、Ａ₁＝Ａ_H＝Ａ_L＝１（従って、Ａ₁＝０），か
つＡ₂＝０とし、２値化出力信号Ａ_Rを、上記数７から、 Ａ_R＝Ａ_NL・Ａ₃＋Ａ_NM・Ａ₃＝（Ａ_NL＋Ａ_NM）・Ａ₃ （但し、Ａ_NH＝１の領域でＡ₁＝Ａ_H＝０であるから、Ａ
_NH・Ａ₃・Ａ_H＝０）とするものである。領域（Ａ_NL＋Ａ
_NM）は、図１から明らかなように、Ａ₁＝１の領域であ
る。

【０１０６】収縮系の場合、閾値thＬは、濃淡画像を２
値化して不足系欠陥としてのピンホールを検出するため
のものであって、その２値化画像で検出する最小サイズ
のかかる欠陥が実寸で検出されるように設定される。こ
の場合、検査対象欠陥が抽出されて画像表示手段１３２
で表示されるように、濃淡画像の閾値thＬによる２値画
像のうちの２値化パターンＡ₁の“１"の領域だけを抽出
して画像表示手段１３２に供給するようにする。このた
めに、th１＝thＨ，th２＝∞，th３＝−∞とすることに
より、Ａ₁＝Ａ_H＝１（従って、Ａ₁＝０），かつＡ₂＝
０，Ａ₃＝１とし、２値化出力信号Ａ_Rを、上記数７か
ら、 Ａ_R＝Ａ_NL・Ａ_L＋Ａ_NM・Ａ₁ （但し、Ａ_NH＝１の領域でＡ₁＝Ａ_H＝０であるから、Ａ
_NH・Ａ₃・Ａ_H＝０）とするものである。領域Ａ_NLは、図
１から明らかなように、パターンエッジ部を除いたＡ₁
＝１の領域であり、また、分割領域Ａ_NM（即ち、パター
ンエッジ部）でのＡ₁＝１の領域である。

【０１０７】閾値th２は導体パターン中の余剰系欠陥で
あるヘアラインショートを検出するためのものであり、
閾値thＨは導体パターン中の余剰系欠陥である飛散を検
出するためのものであるから、収縮系では、これら閾値
th２，thＨは使用されず、一例として膨張系と同じ値に
設定される。

【０１０８】以上のようにして、図６の膨張系では、２
値化手段１０１と画像表示手段１３１とを用いて、基準
閾値th１とヘアラインショート／孤立点検出用の閾値th
２と飛散検出用の閾値thＨとが設定され、また、図６の
収縮系では、２値化手段１０２と画像表示手段１３２と
を用いて、基準閾値th１とヘアライン断線検出用の閾値
th２とピンホール検出用の閾値thＬとが設定される。

【０１０９】以上の設定に際しては、２値化閾値をパラ
メータとして、対象欠陥の検出寸法の関係を求めるとよ
い。図１０にピンホール検出用の閾値thＬと飛散検出用
の閾値thＨの設定例を示す。

【０１１０】図１０（ａ）は直径２５μｍのピンホール
欠陥に対して閾値thＬを変化させた場合のこのピンホー
ル欠陥の検出サイズを示したものである。この検出結果
から明らかなように、閾値thＬを高めるにつれて検出サ
イズが小さくなっていき、図示する関係から、ピンホー
ル欠陥が正確に検出することができるためには、閾値th
Ｌを５０階調とすればよいことが分かる。ここで、閾値
に依存して検出欠陥サイズが変化するのは、濃淡画像に
おけるパターン波形のモジュレーションに起因するもの
である。なお、基準閾値th１は、上記手順によって最小
導体間隔から求めたものを用いる。

【０１１１】また、図１０（ｂ）は直径２８μｍの飛散
欠陥に対する閾値thＨを変化させた場合のこの飛散欠陥
の検出サイズを示したものである。この検出結果から明
らかなように、閾値thＨを高めるにつれて検出サイズが
大きくなっていき、図示する関係から、飛散欠陥が正確
に検出することができるためには、閾値thＨを９０〜１
１０階調の範囲にすればよく、特に、１００階調が最適
であることが分かる。

【０１１２】以上の２値化閾値の決定に際しては、夫々
の２値化画像の表示及び閾値をパラメータとしたときの
基準欠陥の検出サイズに関するデータの集計が、図６に
おいて、画像表示手段１３１，１３２で行なわれる。こ
れら画像表示手段１３１，１３２は、例えば、パーソナ
ルコンピュータとモニタで構成されたものとすることが
できる。

【０１１３】図１１はかかる画像表示手段１３１，１３
２での表示画面２００の一具体例を示す図である。

【０１１４】同図において、画像表示手段１３１，１３
２の機能としては、夫々の閾値を変化させたときの２値
画像２０１の記憶及び表示画面２００での表示機能、上
記５つの閾値th１，th２，th３，thＬ，thＨによる２値
画像を表示画面２００で選択表示する機能、原画像２０
２と２値画像との比較表示が表示画面２００でできるよ
うに構成することも可能である。また、表示画面２００
で上記２値画像の任意の局所領域２０３を所定の倍率に
より拡大表示するように構成することも可能である。さ
らに、上記２値化閾値と欠陥検出サイズに関するデータ
の集計及び図１０で説明したようなグラフ２０４を表示
画面２００で表示するように構成することも可能であ
る。さらにまた、かかるデータの集計にあたっては、対
象物の２値画像において、寸法の測定位置を予め教示し
ておくことにより、上記２値化閾値の設定手順を自動化
するように構成することも可能である。そして、以上の
機能を実行する際には、グラフィックインタフェースに
よるメニュー２０５に集約すると使い勝手がよい。

【０１１５】なお、この実施形態の検査アルゴリズムの
構成においては、最小線幅と最小導体間隔を実寸通り検
出する基本閾値th１が各々異なる場合を想定し、図６に
示したように、膨張系と収縮系とで個別に２値化手段１
０１，１０２を設けた。但し、これら膨張系，収縮系で
基本閾値th１が一致するか、またはその差が無視できる
条件下では、膨張系と収縮系とでの２値化を共通化して
もよい。

【０１１６】また、パターンの検出に際しては、シェー
ディング補正や暗レベル補正を行なった上で２値化閾値
の設定を行なうことにより、パラメータの標準化が可能
となる。即ち、これにより、材質の変化や検出系の特性
に依存するような明るさ変化の影響を最小限に抑制する
効果がある。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の画像入力手段により入力したパターンを、実寸通
り高精度に２値化検出することが可能となり、パターン
上の欠陥をより安定かつ精密に検査することができる
し、２値化の際には、検出対象欠陥の限界値サンプルを
使用することにより、容易に２値化閾値を設定すること
ができる。これにより、従来の検査では対応が困難であ
ったような微小欠陥を検出することが可能になるという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパターン２値化方法の一実施形態
を示す図である。

【図２】図１における２次微分画像を得るための２次微
分オペレータの一具体例を示す図である。

【図３】図１における領域分割のための領域分割オペレ
ータの具体例を示す図である。

【図４】配線パターン上の検査対象欠陥の種類を示す図
である。

【図５】欠陥検出のためのパターンの連結関係抽出処理
を示す図である。

【図６】本発明によるパターン２値化方法を用いた検査
アルゴリズムの全体構成を示す図である。

【図７】パターンの最小幅と領域分割オペレータのサイ
ズとの関係を示す図である。

【図８】パターンエッジ幅と領域分割オペレータのサイ
ズとの関係を示す図である。

【図９】図１に示した各２値化閾値の設定基準を示す図
である。

【図１０】設定閾値とピンホール欠陥，飛散欠陥の検出
サイズとの関係を示す図である。

【図１１】図６に示す画像表示手段における表示画面の
一具体例を示す図である。

【符号の説明】

１ 配線パターン ２ ヘアライン断線 ３ ピンホール欠陥 ４ ヘアラインショート ５ 飛散欠陥 ６ 基材部 １０ 濃淡画像 １１ ２次微分画像 １００ パターン検出／画像入力手段 １０１，１０２ ２値化手段 １３１，１３２ 画像表示手段 th１ 基準閾値 thＨ 飛散検出用の閾値 thＬ ピンホール検出用の閾値 th２ ヘアラインショート検出用の閾値 th３ ヘアライン断線検出用の閾値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 光庸 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉村 和士 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 5B057 AA03 BA23 BA29 CE08 CF01 CF02 CH08 DA03 DB02 DB08 DC16 DC22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板あるいはセラミック基板な
   どの被検査対象物に形成された配線パターンの濃淡画像
   を画像入力手段により入力し、 ２次微分処理手段により該濃淡画像を２次微分画像に変
   換し、 ２次微分２値化手段により該２次微分画像を所定の閾値
   で２値化し、 ３閾値２値化手段により該濃淡画像を３閾値を用いて２
   値化し、 該２次微分２値化手段によって２値化された２次微分画
   像と該３閾値２値化手段によって２値化される濃淡画像
   との論理合成により、該濃淡画像の２値化画像を得るこ
   とを特徴とするパターン２値化方法。
2. 【請求項２】 プリント基板あるいはセラミック基板な
   どの被検査対象物に形成された配線パターンの濃淡画像
   を画像入力手段により入力し、 ２次微分処理手段により該濃淡画像を２次微分画像に変
   換し、 ２次微分２値化手段により該２次微分画像を所定の閾値
   で２値化し、 ３閾値２値化手段により該濃淡画像を３閾値を用いて２
   値化し、 該２次微分２値化手段によって２値化された２次微分画
   像と該３閾値２値化手段によって２値化される濃淡画像
   との論理合成により、該濃淡画像の２値化画像を得、 該各２値化手段によって得られる該各２値化画像と論理
   合成して得られた該濃淡画像の２値化画像とを画像表示
   手段で表示することにより、該濃淡画像の２値化画像を
   得るために用いた閾値を確認可能とし、 条件設定支援手段で、該画像表示手段で表示される画像
   情報より検査条件の設定を支援することを特徴とするパ
   ターン２値化方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記画像表示手段は、前記３閾値２値化手段における前
   記基準閾値th１，不足系欠陥検出用の閾値thＬ及び余剰
   系欠陥検出用の閾値thＨ夫々による２値化画像と、前記
   ２次微分２値化手段における微分閾値th２，th３による
   ２値化画像と、前記３閾値２値化手段による該２値化画
   像と前記２次微分２値化手段による２値化画像との論理
   合成による２値化画像とから任意の２値化画像を選択し
   て表示させる表示画像選択手段を有することを特徴とす
   るパターン２値化方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３において、 前記条件設定支援手段の設定条件は、前記被検査対象物
   の配線パターンの２値化画像より、前記各２値化閾値に
   関わる設定及び検査条件を含むことを特徴とするパター
   ン２値化方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、 前記２次微分２値化手段及び前記３閾値２値化手段での
   ２値化に際しての閾値の設定は夫々、検出対象とする欠
   陥モードの限界サンプルを用いて行なわれることを特徴
   とするパターン２値化方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、 前記２次微分２値化手段及び前記３閾値２値化手段によ
   る２値化に際し、前記２次微分２値化手段及び前記３閾
   値２値化手段手段での閾値を適宜設定することにより、
   前記濃淡画像の２値化機能の切り替え可能としたことを
   特徴とするパターン２値化方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６記載のパターン２値化方法
   によって配線パターンの濃淡画像の２値化画像が得られ
   ることを特徴とするプリント配線板製品。
8. 【請求項８】 請求項１〜６記載のパターン２値化方法
   によって得られる２値化画像を用いて前記被検査対象物
   に形成された配線パターンの欠陥を検査することを特徴
   とする配線パターン検査方法。