外観検査装置、および、検査対象物の検査領域抽出方法
【課題】配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどが混在する画像の中から検査領域を正確に抽出することで精度良い検査を行うことができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】プリント基板２を検査する外観検査装置１において、プリント基板２の表面画像を取得する画像取得手段３１と、プリント基板２を形成する際に使用された複数の設計データを記憶させる記憶手段３３と、この設計データで囲まれた領域を膨張処理させる膨張処理手段３４と、この膨張処理された領域の内側領域と画像取得手段３１によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段３６とを備え、当該重複領域抽出手段３６によって抽出された領域と基準データとを比較することで良否判定する。
【解決手段】プリント基板２を検査する外観検査装置１において、プリント基板２の表面画像を取得する画像取得手段３１と、プリント基板２を形成する際に使用された複数の設計データを記憶させる記憶手段３３と、この設計データで囲まれた領域を膨張処理させる膨張処理手段３４と、この膨張処理された領域の内側領域と画像取得手段３１によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段３６とを備え、当該重複領域抽出手段３６によって抽出された領域と基準データとを比較することで良否判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、外観検査装置を用いて物品の形成状態を検査する場合、画像取得手段を用いて検査対象物の画像（以下、「被検査画像」という）を取得し、また、あらかじめ記憶手段に記憶されていた基準データとこの被検査画像とを比較することによって取得された画像の形成状態を判定する。これをプリント基板の検査について説明すると、プリント基板を検査する場合、まず、表面に設けられた配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどの画像を取得し、その画像をＡ／Ｄ変換して画像メモリに格納する。ここで、配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどの画像を取得する場合は、取得された画像から所定の輝度幅毎の画像を抽出し、配線パターンやパッド、レジスト、シルクごとの各検査領域の画像を抽出する。具体的には、低輝度領域からレジストの塗布された領域を抽出し、また、高輝度領域からシルクの印刷された領域を抽出する。そして、このように抽出された検査領域に対応して設けられた基準データを用い、その検査領域ごとに独自の検査手法や閾値などを用いて検査を行うようにしている（特許文献１など）。
【０００３】
ところで、このような基準データを記憶手段に記憶させておく場合、ＣＡＤデータを利用することがある。例えば、下記の特許文献１には、プリント基板の製造時に使用されたＣＡＤデータを基準データとして検査する方法が開示されている。この特許文献１に記載された検査方法を図１０を用いて詳細に説明すると、この検査方法で検査する場合、まず、検査対象物の画像を取得し、その画像から配線パターンなどのエッジを抽出する。一方、記憶手段に、あらかじめその検査対象物を形成する際に使用されたＣＡＤデータを第一のマスタパターンとして記憶させておく。そして、このＣＡＤデータで（第一のマスタパターン）を縮小処理することで第二のマスタパターンＭ１を生成し、また、そのＣＡＤデータ（第一のマスタパターン）を膨張処理することで第三のマスタパターンＭ２を生成する。なお、ここで膨張処理して第三のマスタパターンＭ２を生成する場合において、隣接して複数の配線パターンが設けられている場合は、その膨張処理されたそれぞれの間における領域（すなわち、配線パターンの存在しない部分）が第三のマスタパターンＭ２の領域となる。そして、このように各マスタパターンＭ１、Ｍ２を記憶させた状態で、これらのマスタパターンＭ１、Ｍ２とエッジ画像を位置合わせし、それぞれ重なり合った部分を抽出し、この重なり合った部分を不良部分として検出する。図１０においては、縮小処理領域内で重なり合ったの部分９０が欠けを示しており、また、膨張領域の外側領域と重なり合った部分９１が突起を示している。そして、この重なり合った領域を欠けや突起の存在する不良箇所として判定するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−１４１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、検査対象物から画像を取得する場合、光の照射角度や光の波長によって画像の取得状態が変化してしまうことがある。例えば、図３（ｂ）に示すように、レジストの開口部にパッドが設けられている状態をカメラで撮像すると、光の照射角度によっては、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂで光が反射してしまい、パッド２２の輝度と同じ輝度になってしまう。また、図８に示すようにレジスト２３の薄い領域２３ｄとレジスト２３内の配線パターン２１が同じ輝度になったり、あるいは、パッドの近傍にシルクが設けられている場合、パッドの縁部が反射してシルクと同じ輝度になってしまうことがある。これ以外にも、スルーホールの縁部やパッドの縁の反射、シルクの印刷の薄さなどによって本来取得する予定のない画像がノイズとして含まれてしまうことがある。このような場合に、上述のように取得された画像とＣＡＤデータの縮小領域と膨張領域の外側領域から不良部分を抽出したのでは、その膨張領域の外側に存在するノイズを不良箇所として判定しまい、虚報が増えてしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、検査領域を正確に抽出することで精度高い検査を行うことができる外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、検査対象物を形成する際に使用された設計データを記憶する記憶手段と、当該設計データを膨らまし処理して得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
このようにすれば、例えば、仮に、レジストの開口部の縁部が反射してパッドと同じ輝度を有することになっても、パッドの膨張された設計データと重複する領域を抽出するようにしたので、レジストの開口部の縁部におけるノイズを除去することができる。これにより、正確にパッド領域のみを抽出して虚報を減らすことができるようになる。また、設計データで囲まれた領域を膨らまし処理するので、検査対象物の画像と完全に位置合わせしなくてもその内側の検査領域を容易に抽出することができ、しかも、設計データを膨らますことによって、例えば、仮に、パッドや配線パターンに突起や太りがあった場合であっても、その突起や太りの領域も抽出することができるようになる。
【０００８】
さらには、複数種類の設計データを組み合わせ、その組み合わせによって得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域との重複領域を抽出する。
【０００９】
そして、このように設計データを組み合わせるとき、一の設計データによって得られた領域から他の一の設計データによって得られた領域を除外し、その除外によって得られた残りの領域を検査領域とする。
【００１０】
このようにすれば、例えば、図９に示すように、配線パターンの上にレジストが塗布され、さらにその上にシルクが塗布されている場合に、設計データにおける配線パターンの領域からシルクの印刷領域を除外することで、配線パターンと誤認を生じやすいシルクの領域を除外することができ、これによって虚報を減らすことができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、設計データを膨らまし処理して得られた内側領域と検査対象物から取得された画像とを重ね合わせ処理し、その重複領域から検査領域を抽出するようにしたので、検査領域の画像にノイズが含まれている場合であっても、これを除去して正確に検査領域のみを抽出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態における外観検査装置１の概要を示したものであり、図２は、その外観検査装置１の機能ブロック図を示したものである。また、図３、図４および図８、図９は、被検査画像から検査領域であるパッド２２、配線パターン２１などの領域を抽出する状態を示したものである。
【００１３】
外観検査装置１の概要について説明すると、この外観検査装置１は、検査対象物であるプリント基板２をピックアップしてステージ１１上に載置させるピックアップ機構１２と、ステージ１１上に載置されたプリント基板２を移動させ、その途中で表面画像を取得する画像取得部１３とを備えてなる。この画像取得部１３は、プリント基板２に光を照射する発光部１３ａと、その反射光を受光する受光部１３ｂとを備え、プリント基板２に斜めから光を照射し、その反射光をプリント基板２の真上で受光する。１４は回収部であり、良品と判定されたプリント基板２と不良と判定されたプリント基板２とに振り分けて回収する。
【００１４】
この外観検査装置１において、画像取得部１３によって取得された画像は、Ａ／Ｄ変換され、画像メモリ３０（図２参照）に一旦格納される。そして、この画像メモリ３０に格納された画像から各輝度ごとに配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４（図９）などの各検査領域の画像を抽出し、また、記憶手段３３に格納された設計データに基づく領域を膨らまし処理し、その膨らまし処理された膨らまし領域と重ね合わせる。そして、その重ね合わされた重複領域を抽出し、その重複領域とあらかじめ記憶手段３３に格納させていた基準データとを比較することによって検査対象物の良否を判定するようにしたものである。以下に、本実施の形態における外観検査装置１の詳細について説明する。なお、次に述べる各手段は、外観検査装置１に組み込まれたＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置に格納されたプログラムとを協働して実現される。
【００１５】
図２において、画像取得手段３１は、受光部１３ｂによって取得された画像をＡ／Ｄ変換し、２５６階調の輝度値で表された画像として画像メモリ３０に記憶される。このとき、画像メモリ３０には、配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの混在した画像となる。ここで、取得された画像のうち、シルク２４が最も高い輝度となり、次いで、露出した配線パターン２１やパッド２２、配線パターン２１上に塗布されたレジスト２３領域、ベース上に塗布されたレジスト２３が順に低い輝度となる。
【００１６】
画像抽出手段３２は、この画像取得手段３１によって取得された画像をもとに各検査領域の画像を抽出する。各検査領域の画像を抽出する場合、例えば、第一の輝度幅から比較的明るい検査領域の画像を抽出し、また、第二の輝度幅から中間的な輝度を有する検査領域の画像を抽出する。また、第三の輝度幅から比較的暗い検査領域の画像を抽出する。より具体的には、第一の輝度幅として、輝度２００から輝度２５５までの輝度幅の画素を抽出してシルク２４を含む画像を抽出し、また、第二の輝度幅として、輝度９０から輝度１５０までの輝度幅の画素を抽出して露出した配線パターン２１やパッド２２などの金属を含む画像を抽出する。また、第三の輝度幅として、輝度４０から輝度８０までの輝度幅の画素を抽出してレジスト２３の塗布された配線パターン２１を含む画像を抽出し、また、第四の輝度幅として、輝度２０から輝度４０までの輝度幅の画素を抽出し、プリント基板２上に塗布されたレジスト２３を含む画像を生成する。なお、これらの輝度値や輝度幅についてはこれらの値に限定されるものではなく、種々変更することができる。
【００１７】
この画像抽出手段３２によって検査領域を含む画像を抽出すると、図３（ａ）に示すように、レジスト２３の開口部２３ａにパッド２２が存在している画像を取得した場合、開口部２３ａの縁部２３ｂが光の照射角度によって反射してしまい、パッド２２と同じ輝度の有する画像として図３（ｂ）に示すような画像になることがある。このとき、この画像をそのままパッド２２の検査領域の画像として基準データと比較したのでは、開口部２３ａの縁部２３ｂをパッド２２と認識してしまい、不良箇所として出力されてしまうことになる。そこで、このように抽出された画像から縁部２３ｂのノイズを除去して正確にパッド２２の検査領域を抽出すべく設計データを使用する。
【００１８】
記憶手段３３には、あらかじめプリント基板２の各製造工程で使用された複数の設計データが格納される。この設計データは、例えば、配線パターン２１やパッド２２などの金属領域を形成するための第一の設計データ、レジスト２３の塗布領域を設定するための第二の設計データ、シルク２４を印刷するための第三の設計データなどによって構成されるが、これ以外に、スルーホールを形成するための設計データや、スリットを形成するための設計データを含むようにしてもよい。
【００１９】
膨張処理手段３４は、記憶手段３３に格納された設計データを読み出し、設計データで囲まれた領域の膨張処理を行う。この膨張処理では、配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの領域を外側に向けて数画素ずつ膨張させて膨張領域を生成する。図４に、この膨張処理について示す。図４や図３において、斜線で囲まれた実線領域は第一の輝度幅から取得されたプリント基板２の画像であり、２２はパッド、２１はパッド２２のネック部分に形成された配線パターン、２７はその配線パターン２１に形成された太り、２８は配線パターン２１に形成された細り２８である。また、２５はパッド２２に形成された突起、２６はパッド２２の欠けである。ここで、太り２７とは、相対的に他の部分よりも長い幅において厚くなった部分をいい、細り２８とは、長い幅において他の部分よりも薄くなった部分をいう。また、突起２５とは、短い幅において他の部分よりも突出した部分をいい、欠け２６とは、短い幅において他の部分より内側に切れ込んだ部分をいう。また、図４（ａ）において、２３ｃの領域はレジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂで反射した領域を示しており、また、図中の破線は、第一の設計データである配線パターン２１やパッド２２の領域を膨張処理した膨張領域（以下、第一膨張領域２２ａという）を示している。この図から分かるように、第一輝度幅によって取得された画像と第一膨張領域２２ａの画像を位置合わせすれば、図４（ｂ）に示すように、第一膨張領域２２ａの内側領域は実際のパッド２２の領域を囲むことになり、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂはその内側領域から除外された状態となる。
【００２０】
位置合わせ手段３５は、配線パターン２１やパッド２２を含む第一輝度領域と配線パターン２１とパッド２２のみからなる第一設計データを膨張処理した第一膨張領域２２ａとの位置合わせする。同様に、レジスト２３やシルク２４を含む第ｎ輝度領域（ｎ＝１、２、３…）の画像とレジスト２３やシルク２４からなる第ｍ設計データ（ｍ＝１，２、３…）を膨張処理した第ｍ膨張領域との位置合わせする。この位置合わせに際しては、検査対象であるプリント基板２の図示しない基準マークを抽出し、その基準マークを用いて第ｎ輝度領域の画像と第ｍ膨張領域を有する画像との位置合わせする。また、プリント基板２が膨張もしくは縮小している場合は、第ｎ輝度領域の画像を膨張もしくは縮小処理してから位置合わせを行う。
【００２１】
そして、重複領域抽出手段３６では、このように位置合わせ処理された画像から第ｎ輝度領域の画像と第ｍ膨張領域の内側領域の重複領域を抽出する。図４（ａ）の例では、第一輝度領域のうちパッド２２やそのネック部分からなる画像と、第一設計データである配線パターン２１やパッド２２の第一膨張領域２２ａの画像とが重ね合わさっているので、図４（ｂ）に示すように縁部２３ｃの画像が除去された画像が抽出される。このときパッド２２に突起２５や欠け２６、あるいは、パッド２２のネック部に太り２７や細り２８が存在していても、膨張処理された第一膨張領域２２ａの範囲内にそれらの突起２５や欠け２６、太り２７や細り２８が存在する場合は、その突起２５なども抽出することができる。ただし、膨張範囲を小さくしておくと、突起２５がその膨張領域からはみ出てしまうため、不良と判定できる範囲を超える大きさで膨張させるようにする。膨張処理を行うに際して、例えば、小さな突起２５や太り２７に対しても厳しく不良とする場合は、比較的膨張率を小さく設定しておいてノイズによる影響を小さくする。また、多少の位置ずれなどに対しても良品と判定すべき場合は、膨張率を大きく設定しておき、その大きな膨張領域内での良否を判定する。すなわち、各設計データごとに膨張範囲を変えるようにしておく。
【００２２】
判定手段３７は、このように抽出された重複領域における画像データと、あらかじめ記憶手段３３に格納されている基準データと比較することにより、その検査領域の形成状態の良否を判定する。この良否の判定に際しては、好ましくは、配線パターン２１やパッド２２に対しては比較的厳しい判定を行い、また、ある程度の位置ずれや印刷不良などが許されるシルク２４に関しては、比較的緩やかな判定を行うようにする。
【００２３】
この基準データを記憶手段３３に格納する場合、目視検査によって良品と判定されたプリント基板２から画像を取得し、各輝度幅（第一の輝度幅〜第四の輝度幅）の画像を抽出して、図５（ａ）に示すような各画像ごとのヒストグラムを生成する。そして、そのヒストグラムの平均値をから大きく外れる輝度の基準画素数を設定しておき、例えば、輝度Ｐ１〜輝度Ｐ２までの矩形状の画素数（第一基準画素数Ｓ１）と、輝度Ｐ３〜Ｐ４までの矩形状の画素数（第二基準画素数Ｓ２）を記憶させておく。そして、この基準画素数Ｓ１、Ｓ２を用いて検査領域の対応する輝度幅の画素数と比較して良否を判定する。
【００２４】
また、第二の方法としては、プリント基板２の設計データを用いることもできる。この基準データを記憶手段３３に記憶させる場合は、複数の製造工程のうち、各製造工程で使用される配線パターン２１やパッド２２を生成するための第一設計データ、レジスト２３の領域を設定するための第二設計データ、シルク２４を印刷するための第三設計データをそれぞれ記憶手段３３に入力し、基準データとして記憶させる。
【００２５】
判定手段３７は、これらの基準データと重複領域の画像データとを用いてその重複領域における形成状態の良否を判定する。
【００２６】
この判定処理を前記第一の方法の基準データを用いて行う場合について説明すると、まず、配線パターン２１やパッド２２の金属露出領域を検査する場合、被検査画像と第一膨張領域との内側における重複領域を抽出し、その抽出によって得られた画像における輝度と画素数のヒストグラムを生成する。この生成されたヒストグラムを図５に示すと、図において、横軸は輝度値を示しており、Ｐ１は配線パターン２１やパッド２２の領域を抽出する際に使用された第一輝度幅の下側輝度値、Ｐ４はその第一輝度幅における上側輝度値を示している。このヒストグラムにおいては、輝度平均を中心として正規分布をなしているが、配線パターン２１やパッド２２に突起２５や太り２７を有するとヒストグラムが全体的に明るい側へシフトし、また、配線パターン２１やパッド２２に欠け２６や細り２８を有している場合は、ヒストグラムが全体的に暗い側へシフトする。そして、このシフト具合に応じて配線パターン２１やパッド２２の形成状態を判定すべく、あらかじめ記憶手段３３に暗い側における基準画素数（第一の基準画素数Ｓ１）と明るい側における基準画素数（第二の基準画素数Ｓ２）を記憶させておき、この輝度幅内における画素数と比較する。そして、被検査画像におけるその輝度幅の画素数がいずれか一方の基準画素数Ｓ１、Ｓ２よりも多い場合は不良であると判定する。図５（ｂ）においては、被検査画像におけるヒストグラムが明るい側へシフトし、第二基準画素数Ｓ２を超える画素数が輝度Ｐ３からＰ４の間に存在するため、不良であると判定される。
【００２７】
次に、第二の方法で基準データを記憶した場合における判定手段３７の処理について説明する。第二の方法で記憶された基準データを用いた検査を行う場合も、同様に、第一輝度幅の画像と第一膨張領域の内側重複領域を抽出する。そして、その重複領域の画像とあらかじめ記憶手段３３に記憶された設計データとの比較を行う場合、設計データには輝度情報が含まれていないため、図６に示すように、重複領域をある直線でカットして得られる線分長と設計データの同じ領域の線分長とを比較し、それらの差が所定の閾値の範囲内であるかに基づいて良否を判定する。そして、このように判定された良否結果に基づいて判定結果を出力し、プリント基板２をそれぞれの回収部１４ｂに回収させる。
【００２８】
次に、このように構成された外観検査装置１における検査方法について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
まず、プリント基板２を検査する場合、あらかじめ基準データを記憶手段３３に格納させておき、この状態で、プリント基板２の表面画像を取得する（ステップＳ１）。そして、Ａ／Ｄ変換処理を行って一旦画像メモリ３０に格納し（ステップＳ２）、第ｎ輝度幅（ｎ＝１、２…）内の輝度を有する画素からなる画像をそれぞれ抽出する（ステップＳ３）。これにより、第一輝度幅からシルク２４や他の白い輝度を有する画像を抽出し、また、第二輝度幅からパッド２２や露出した配線パターン２１などのようにシルク２４より輝度の低い画像を抽出し、さらに、第三輝度幅からレジスト２３の塗布された配線パターン２１を含む輝度の画像を抽出する。また、第四輝度幅からプリント基板２のベース上に塗布されたレジスト２３の画像を抽出する。このとき、各輝度幅から概ねシルク２４や配線パターン２１、パッド２２、レジスト２３の塗布された配線パターン２１、ベース上のレジスト２３の画像を抽出することができるが、パッド２２のスリ傷やレジスト２３の塗布量、シルク２４の印刷の厚み、あるいは、光の照射角度によってノイズが含まれることになる。
【００３０】
次に、このように抽出された各検査領域（シルク２４の領域、配線パターン２１やパッド２２の領域、レジスト２３の塗布された配線パターン２１の領域、ベース上のレジスト２３の領域）からノイズを除去して目的の検査領域を抽出すべく、記憶手段３３に格納されていた設計データのうち、検査領域に対応する第ｎ設計データを読み出し（ステップＳ４）、これを膨張処理を行う（ステップＳ５）。そして、この膨張処理された画像と検査対象物から取得された第ｎ輝度幅の画像との位置合わせを行った後（ステップＳ６）、重複領域を抽出する（ステップＳ７）。これにより、図３（ａ）に示すように、レジスト２３の開口部２３ａにパッド２２が存在する場合、図４（ｂ）に示すように、開口部２３ａの縁部２３ｂのノイズが除去される。そして、このように抽出された重複領域を検査対象物の検査領域として基準データと比較して良否判定を行い（ステップＳ８）、その判定結果に基づいて振り分け回収を行う（ステップＳ９）。
【００３１】
＜第二の実施の形態＞
次に、レジストの塗布された配線パターン２１の形成状態を検査する場合について説明する。図８は、プリント基板２上に形成された配線パターン２１であり、２３はレジストである。この図において、配線パターン２１の上にレジスト２３が塗布されているものとする。また、図８において、２６は配線パターン２１上の欠けであり、２５は配線パターン上の突起であり、２３ｄはレジストの塗布状態にムラを生じている部分である。このようにレジスト２３の塗布状態にムラ２３ｄを生じていると、レジスト２３の表面に凹凸を生じ、その凹凸部分で光の照射角度によって明るくなってしまうことがある。そして、そのムラ２３ｄの輝度と配線パターン２１の輝度がほぼ同じになれば、第三の輝度幅で取得された画像にレジスト２３のムラ２３ｄがノイズとして被検査画像に含まれてしまう（図８（ｂ））。
【００３２】
そこで、第二の実施の形態においても第一の実施の形態と同様に、第三の輝度幅で取得された画像から、設計データを用いてノイズを除去し、配線パターン２１の画像のみを抽出する。具体的には、膨張処理手段３４を用いて配線パターン２１の設計データを膨張処理し、その領域（以下、「第三膨張領域」という）の内側領域と第三の輝度幅で取得された画像との位置合わせを行った後に、それぞれの重ね合わさった重複領域を抽出する。すると、図８（ｃ）に示すように、レジスト２３のムラ２３ｄの部分が除去されて配線パターン２１のみが抽出される。そして、この抽出された配線パターン２１の領域からヒストグラムを生成し、このヒストグラムにおける輝度Ｐ１からＰ２の画素数と、輝度Ｐ３からＰ４までの画素数を計数するとともに、あらかじめ記憶手段３３に格納させておいた基準となる配線パターンのヒストグラムの第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２と比較し、第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２よりも画素数が多い場合は不良であると判定する。
【００３３】
＜第三の実施の形態＞
次に、第二の実施の形態において、さらに、レジスト２３の上にシルク２４が印刷されている場合における配線パターン２１の検査方法について説明する。
【００３４】
図９において、２１は配線パターンであり、２３はその上に塗布されたレジスト、２４はそのレジスト２３の上に印刷されたシルク２４である。このようにシルク２４が印刷されていると、その下層に設けられたレジスト２３や配線パターン２１の形成状態を検査することができない一方、シルク２４の印刷状態や色によっては、レジスト２３下層の配線パターン２１とほぼ同じ輝度になることがある。このように、印刷状態の悪いシルク２４とレジスト２３下層の配線パターン２１がほぼ同じ輝度になれば、第三の輝度幅で取得された画像にノイズが含まれてしまうことになる（図９（ｂ））。
【００３５】
そこで、第三の実施の形態でも同様に、第三の輝度幅で取得された画像から、設計データを組み合わせてシルク２４の領域を除去し、配線パターン２１の画像のみを抽出する。具体的には、第一の実施の形態と同様に、膨張処理手段３４を用いて配線パターン２１の設計データを膨張処理するとともにシルク２４の設計データを膨張処理し、配線パターン２１の膨張領域からシルク２４の膨張領域を除去する。そして、この組み合わせ処理された設計データと被検査画像の第三の輝度幅で取得された画像とを位置合わせした後、それぞれの重ね合わさった内側の重複領域を抽出する。すると、図９（ｃ）に示すように、シルク２４が除去された配線パターン２１の領域のみが抽出される。そして、この抽出された配線パターン２１の領域からヒストグラムを生成し、このヒストグラムにおける輝度Ｐ１からＰ２の画素数と、輝度Ｐ３からＰ４までの画素数を計数するとともに、あらかじめ記憶手段３３に格納させておいた基準となる配線パターンのヒストグラムの第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２と比較し、第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２よりも画素数が多い場合は不良であると判定する。このとき、シルク２４の下側は検査されないことになるが、シルク２４の下層は画像を取得することができないため、シルク２４を虚報として出力しないようにシルク２４を除去する。
【００３６】
このように上記実施の形態によれば、検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段３１と、検査対象物を形成する際に使用された設計データを記憶させる記憶手段３３と、この設計データを膨らまし処理した領域の内側領域と画像取得手段３１によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段３６と、当該重複領域抽出手段３６によって抽出された領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段３７とを備えようにしたので、図３や図４に示すように、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂとその開口部２３ａ内のパッド２２が反射したとしても、第一設計データに基づいたパッド２２領域のみを抽出することができるようになる。これにより、正確にパッド２２領域のみを抽出して検査を行うことができるようになる。また、図８や図９に示すように、取得された画像に含まれるノイズを除去して本来の検査領域のみを抽出することができる。また、膨らまし処理された内側の領域を抽出するので、被検査画像と完全に位置合わせしなくても検査領域を容易に抽出することができるようになり、また、パッド２２や配線パターン２１に突起２５や太り２７があった場合であっても、その突起２５や太り２７の領域も抽出することができるようになる。
【００３７】
さらには、プリント基板２の製造工程で使用される複数種類の設計データを膨らまし処理した後に組み合わせ処理し、検査対象となる領域に対応する領域のみを抽出して、その領域の内側と被検査画像の領域との重複領域を抽出するようにしたので、何層も重なって印刷などが行われている場合であっても虚報を減らすことのできる検査領域のみを抽出することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３９】
すなわち、上記実施の形態では、所定の輝度幅によって配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの検査領域を抽出するようにしているが、第一の画像抽出手段３２でＲＧＢなどの属性値を用いて各検査領域を抽出するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態では、設計データとしてプリント基板２の各製造工程で使用される設計データを用い、後に、この設計データを膨張処理するようにしているが、これをあらかじめ膨張処理して設計データとして記憶させておくようにしてもよい。この場合、本発明との関係において、膨張処理された後のデータが設計データとなる。
【００４１】
さらに、上記実施の形態では、設計データを膨張処理して重複領域を抽出するようにしているが、膨張処理することなく、製造工程時に使用された設計データそのものを使用して重複領域を抽出するようにしてもよい。この場合、パッド２２の突起２５や太り２７を抽出することができなくなるが、設計データと第一輝度幅の重複領域を抽出し、それ以外の領域（すなわち、図３（ｂ）の縁部２３ｂの領域）を除去した後、第一輝度幅の画像のみを検査領域として使用する。
【００４２】
また、上記実施の形態では、プリント基板２の形成状態を検査する場合について説明したが、プリント基板２の検査に限定されるものではなく、液晶パネルや半導体ウエハ、瓶のひび割れ、物品の表面に印刷された文字の形成状態などを検査する外観検査装置１について適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す外観検査装置の概要を示す図
【図２】同形態における機能ブロックを示す図
【図３】同形態におけるプリント基板の表面のレジスト開口部分を示す図
【図４】図３におけるパッドの領域を膨張処理した状態を示す図
【図５】同形態における判定に使用されるヒストグラムと基準データを示す図
【図６】同形態における基準データを生成する際に使用される線分データを示す図
【図７】同形態における外観検査装置の処理を示すフローチャート
【図８】本発明の他の実施の形態を示す検査領域を抽出する状態を示す図
【図９】本発明の他の実施の形態を示す検査領域を抽出する状態を示す図
【図１０】従来における配線パターンの検査方法を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１・・・外観検査装置
１１・・・ステージ
１２・・・ピックアップ機構
１３・・・画像取得部
１４・・・発光部
１４ａ・・・受光部
１４ｂ・・・回収部
２・・・プリント基板
２１・・・配線パターン
２２・・・パッド
２３・・・レジスト
２３ａ・・・開口部
２３ｂ・・・縁部
２４・・・シルク
２５・・・突起
２６・・・欠け
２７・・・太り
２８・・・細り
３０・・・画像メモリ
３１・・・画像取得手段
３２・・・第一の画像抽出手段
３３・・・記憶手段
３４・・・膨張処理手段
３５・・・位置合わせ手段
３６・・・重複領域抽出手段
３７・・・判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、外観検査装置を用いて物品の形成状態を検査する場合、画像取得手段を用いて検査対象物の画像（以下、「被検査画像」という）を取得し、また、あらかじめ記憶手段に記憶されていた基準データとこの被検査画像とを比較することによって取得された画像の形成状態を判定する。これをプリント基板の検査について説明すると、プリント基板を検査する場合、まず、表面に設けられた配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどの画像を取得し、その画像をＡ／Ｄ変換して画像メモリに格納する。ここで、配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどの画像を取得する場合は、取得された画像から所定の輝度幅毎の画像を抽出し、配線パターンやパッド、レジスト、シルクごとの各検査領域の画像を抽出する。具体的には、低輝度領域からレジストの塗布された領域を抽出し、また、高輝度領域からシルクの印刷された領域を抽出する。そして、このように抽出された検査領域に対応して設けられた基準データを用い、その検査領域ごとに独自の検査手法や閾値などを用いて検査を行うようにしている（特許文献１など）。
【０００３】
ところで、このような基準データを記憶手段に記憶させておく場合、ＣＡＤデータを利用することがある。例えば、下記の特許文献１には、プリント基板の製造時に使用されたＣＡＤデータを基準データとして検査する方法が開示されている。この特許文献１に記載された検査方法を図１０を用いて詳細に説明すると、この検査方法で検査する場合、まず、検査対象物の画像を取得し、その画像から配線パターンなどのエッジを抽出する。一方、記憶手段に、あらかじめその検査対象物を形成する際に使用されたＣＡＤデータを第一のマスタパターンとして記憶させておく。そして、このＣＡＤデータで（第一のマスタパターン）を縮小処理することで第二のマスタパターンＭ１を生成し、また、そのＣＡＤデータ（第一のマスタパターン）を膨張処理することで第三のマスタパターンＭ２を生成する。なお、ここで膨張処理して第三のマスタパターンＭ２を生成する場合において、隣接して複数の配線パターンが設けられている場合は、その膨張処理されたそれぞれの間における領域（すなわち、配線パターンの存在しない部分）が第三のマスタパターンＭ２の領域となる。そして、このように各マスタパターンＭ１、Ｍ２を記憶させた状態で、これらのマスタパターンＭ１、Ｍ２とエッジ画像を位置合わせし、それぞれ重なり合った部分を抽出し、この重なり合った部分を不良部分として検出する。図１０においては、縮小処理領域内で重なり合ったの部分９０が欠けを示しており、また、膨張領域の外側領域と重なり合った部分９１が突起を示している。そして、この重なり合った領域を欠けや突起の存在する不良箇所として判定するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−１４１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、検査対象物から画像を取得する場合、光の照射角度や光の波長によって画像の取得状態が変化してしまうことがある。例えば、図３（ｂ）に示すように、レジストの開口部にパッドが設けられている状態をカメラで撮像すると、光の照射角度によっては、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂで光が反射してしまい、パッド２２の輝度と同じ輝度になってしまう。また、図８に示すようにレジスト２３の薄い領域２３ｄとレジスト２３内の配線パターン２１が同じ輝度になったり、あるいは、パッドの近傍にシルクが設けられている場合、パッドの縁部が反射してシルクと同じ輝度になってしまうことがある。これ以外にも、スルーホールの縁部やパッドの縁の反射、シルクの印刷の薄さなどによって本来取得する予定のない画像がノイズとして含まれてしまうことがある。このような場合に、上述のように取得された画像とＣＡＤデータの縮小領域と膨張領域の外側領域から不良部分を抽出したのでは、その膨張領域の外側に存在するノイズを不良箇所として判定しまい、虚報が増えてしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、検査領域を正確に抽出することで精度高い検査を行うことができる外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、検査対象物を形成する際に使用された設計データを記憶する記憶手段と、当該設計データを膨らまし処理して得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
このようにすれば、例えば、仮に、レジストの開口部の縁部が反射してパッドと同じ輝度を有することになっても、パッドの膨張された設計データと重複する領域を抽出するようにしたので、レジストの開口部の縁部におけるノイズを除去することができる。これにより、正確にパッド領域のみを抽出して虚報を減らすことができるようになる。また、設計データで囲まれた領域を膨らまし処理するので、検査対象物の画像と完全に位置合わせしなくてもその内側の検査領域を容易に抽出することができ、しかも、設計データを膨らますことによって、例えば、仮に、パッドや配線パターンに突起や太りがあった場合であっても、その突起や太りの領域も抽出することができるようになる。
【０００８】
さらには、複数種類の設計データを組み合わせ、その組み合わせによって得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域との重複領域を抽出する。
【０００９】
そして、このように設計データを組み合わせるとき、一の設計データによって得られた領域から他の一の設計データによって得られた領域を除外し、その除外によって得られた残りの領域を検査領域とする。
【００１０】
このようにすれば、例えば、図９に示すように、配線パターンの上にレジストが塗布され、さらにその上にシルクが塗布されている場合に、設計データにおける配線パターンの領域からシルクの印刷領域を除外することで、配線パターンと誤認を生じやすいシルクの領域を除外することができ、これによって虚報を減らすことができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、設計データを膨らまし処理して得られた内側領域と検査対象物から取得された画像とを重ね合わせ処理し、その重複領域から検査領域を抽出するようにしたので、検査領域の画像にノイズが含まれている場合であっても、これを除去して正確に検査領域のみを抽出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態における外観検査装置１の概要を示したものであり、図２は、その外観検査装置１の機能ブロック図を示したものである。また、図３、図４および図８、図９は、被検査画像から検査領域であるパッド２２、配線パターン２１などの領域を抽出する状態を示したものである。
【００１３】
外観検査装置１の概要について説明すると、この外観検査装置１は、検査対象物であるプリント基板２をピックアップしてステージ１１上に載置させるピックアップ機構１２と、ステージ１１上に載置されたプリント基板２を移動させ、その途中で表面画像を取得する画像取得部１３とを備えてなる。この画像取得部１３は、プリント基板２に光を照射する発光部１３ａと、その反射光を受光する受光部１３ｂとを備え、プリント基板２に斜めから光を照射し、その反射光をプリント基板２の真上で受光する。１４は回収部であり、良品と判定されたプリント基板２と不良と判定されたプリント基板２とに振り分けて回収する。
【００１４】
この外観検査装置１において、画像取得部１３によって取得された画像は、Ａ／Ｄ変換され、画像メモリ３０（図２参照）に一旦格納される。そして、この画像メモリ３０に格納された画像から各輝度ごとに配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４（図９）などの各検査領域の画像を抽出し、また、記憶手段３３に格納された設計データに基づく領域を膨らまし処理し、その膨らまし処理された膨らまし領域と重ね合わせる。そして、その重ね合わされた重複領域を抽出し、その重複領域とあらかじめ記憶手段３３に格納させていた基準データとを比較することによって検査対象物の良否を判定するようにしたものである。以下に、本実施の形態における外観検査装置１の詳細について説明する。なお、次に述べる各手段は、外観検査装置１に組み込まれたＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置に格納されたプログラムとを協働して実現される。
【００１５】
図２において、画像取得手段３１は、受光部１３ｂによって取得された画像をＡ／Ｄ変換し、２５６階調の輝度値で表された画像として画像メモリ３０に記憶される。このとき、画像メモリ３０には、配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの混在した画像となる。ここで、取得された画像のうち、シルク２４が最も高い輝度となり、次いで、露出した配線パターン２１やパッド２２、配線パターン２１上に塗布されたレジスト２３領域、ベース上に塗布されたレジスト２３が順に低い輝度となる。
【００１６】
画像抽出手段３２は、この画像取得手段３１によって取得された画像をもとに各検査領域の画像を抽出する。各検査領域の画像を抽出する場合、例えば、第一の輝度幅から比較的明るい検査領域の画像を抽出し、また、第二の輝度幅から中間的な輝度を有する検査領域の画像を抽出する。また、第三の輝度幅から比較的暗い検査領域の画像を抽出する。より具体的には、第一の輝度幅として、輝度２００から輝度２５５までの輝度幅の画素を抽出してシルク２４を含む画像を抽出し、また、第二の輝度幅として、輝度９０から輝度１５０までの輝度幅の画素を抽出して露出した配線パターン２１やパッド２２などの金属を含む画像を抽出する。また、第三の輝度幅として、輝度４０から輝度８０までの輝度幅の画素を抽出してレジスト２３の塗布された配線パターン２１を含む画像を抽出し、また、第四の輝度幅として、輝度２０から輝度４０までの輝度幅の画素を抽出し、プリント基板２上に塗布されたレジスト２３を含む画像を生成する。なお、これらの輝度値や輝度幅についてはこれらの値に限定されるものではなく、種々変更することができる。
【００１７】
この画像抽出手段３２によって検査領域を含む画像を抽出すると、図３（ａ）に示すように、レジスト２３の開口部２３ａにパッド２２が存在している画像を取得した場合、開口部２３ａの縁部２３ｂが光の照射角度によって反射してしまい、パッド２２と同じ輝度の有する画像として図３（ｂ）に示すような画像になることがある。このとき、この画像をそのままパッド２２の検査領域の画像として基準データと比較したのでは、開口部２３ａの縁部２３ｂをパッド２２と認識してしまい、不良箇所として出力されてしまうことになる。そこで、このように抽出された画像から縁部２３ｂのノイズを除去して正確にパッド２２の検査領域を抽出すべく設計データを使用する。
【００１８】
記憶手段３３には、あらかじめプリント基板２の各製造工程で使用された複数の設計データが格納される。この設計データは、例えば、配線パターン２１やパッド２２などの金属領域を形成するための第一の設計データ、レジスト２３の塗布領域を設定するための第二の設計データ、シルク２４を印刷するための第三の設計データなどによって構成されるが、これ以外に、スルーホールを形成するための設計データや、スリットを形成するための設計データを含むようにしてもよい。
【００１９】
膨張処理手段３４は、記憶手段３３に格納された設計データを読み出し、設計データで囲まれた領域の膨張処理を行う。この膨張処理では、配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの領域を外側に向けて数画素ずつ膨張させて膨張領域を生成する。図４に、この膨張処理について示す。図４や図３において、斜線で囲まれた実線領域は第一の輝度幅から取得されたプリント基板２の画像であり、２２はパッド、２１はパッド２２のネック部分に形成された配線パターン、２７はその配線パターン２１に形成された太り、２８は配線パターン２１に形成された細り２８である。また、２５はパッド２２に形成された突起、２６はパッド２２の欠けである。ここで、太り２７とは、相対的に他の部分よりも長い幅において厚くなった部分をいい、細り２８とは、長い幅において他の部分よりも薄くなった部分をいう。また、突起２５とは、短い幅において他の部分よりも突出した部分をいい、欠け２６とは、短い幅において他の部分より内側に切れ込んだ部分をいう。また、図４（ａ）において、２３ｃの領域はレジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂで反射した領域を示しており、また、図中の破線は、第一の設計データである配線パターン２１やパッド２２の領域を膨張処理した膨張領域（以下、第一膨張領域２２ａという）を示している。この図から分かるように、第一輝度幅によって取得された画像と第一膨張領域２２ａの画像を位置合わせすれば、図４（ｂ）に示すように、第一膨張領域２２ａの内側領域は実際のパッド２２の領域を囲むことになり、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂはその内側領域から除外された状態となる。
【００２０】
位置合わせ手段３５は、配線パターン２１やパッド２２を含む第一輝度領域と配線パターン２１とパッド２２のみからなる第一設計データを膨張処理した第一膨張領域２２ａとの位置合わせする。同様に、レジスト２３やシルク２４を含む第ｎ輝度領域（ｎ＝１、２、３…）の画像とレジスト２３やシルク２４からなる第ｍ設計データ（ｍ＝１，２、３…）を膨張処理した第ｍ膨張領域との位置合わせする。この位置合わせに際しては、検査対象であるプリント基板２の図示しない基準マークを抽出し、その基準マークを用いて第ｎ輝度領域の画像と第ｍ膨張領域を有する画像との位置合わせする。また、プリント基板２が膨張もしくは縮小している場合は、第ｎ輝度領域の画像を膨張もしくは縮小処理してから位置合わせを行う。
【００２１】
そして、重複領域抽出手段３６では、このように位置合わせ処理された画像から第ｎ輝度領域の画像と第ｍ膨張領域の内側領域の重複領域を抽出する。図４（ａ）の例では、第一輝度領域のうちパッド２２やそのネック部分からなる画像と、第一設計データである配線パターン２１やパッド２２の第一膨張領域２２ａの画像とが重ね合わさっているので、図４（ｂ）に示すように縁部２３ｃの画像が除去された画像が抽出される。このときパッド２２に突起２５や欠け２６、あるいは、パッド２２のネック部に太り２７や細り２８が存在していても、膨張処理された第一膨張領域２２ａの範囲内にそれらの突起２５や欠け２６、太り２７や細り２８が存在する場合は、その突起２５なども抽出することができる。ただし、膨張範囲を小さくしておくと、突起２５がその膨張領域からはみ出てしまうため、不良と判定できる範囲を超える大きさで膨張させるようにする。膨張処理を行うに際して、例えば、小さな突起２５や太り２７に対しても厳しく不良とする場合は、比較的膨張率を小さく設定しておいてノイズによる影響を小さくする。また、多少の位置ずれなどに対しても良品と判定すべき場合は、膨張率を大きく設定しておき、その大きな膨張領域内での良否を判定する。すなわち、各設計データごとに膨張範囲を変えるようにしておく。
【００２２】
判定手段３７は、このように抽出された重複領域における画像データと、あらかじめ記憶手段３３に格納されている基準データと比較することにより、その検査領域の形成状態の良否を判定する。この良否の判定に際しては、好ましくは、配線パターン２１やパッド２２に対しては比較的厳しい判定を行い、また、ある程度の位置ずれや印刷不良などが許されるシルク２４に関しては、比較的緩やかな判定を行うようにする。
【００２３】
この基準データを記憶手段３３に格納する場合、目視検査によって良品と判定されたプリント基板２から画像を取得し、各輝度幅（第一の輝度幅〜第四の輝度幅）の画像を抽出して、図５（ａ）に示すような各画像ごとのヒストグラムを生成する。そして、そのヒストグラムの平均値をから大きく外れる輝度の基準画素数を設定しておき、例えば、輝度Ｐ１〜輝度Ｐ２までの矩形状の画素数（第一基準画素数Ｓ１）と、輝度Ｐ３〜Ｐ４までの矩形状の画素数（第二基準画素数Ｓ２）を記憶させておく。そして、この基準画素数Ｓ１、Ｓ２を用いて検査領域の対応する輝度幅の画素数と比較して良否を判定する。
【００２４】
また、第二の方法としては、プリント基板２の設計データを用いることもできる。この基準データを記憶手段３３に記憶させる場合は、複数の製造工程のうち、各製造工程で使用される配線パターン２１やパッド２２を生成するための第一設計データ、レジスト２３の領域を設定するための第二設計データ、シルク２４を印刷するための第三設計データをそれぞれ記憶手段３３に入力し、基準データとして記憶させる。
【００２５】
判定手段３７は、これらの基準データと重複領域の画像データとを用いてその重複領域における形成状態の良否を判定する。
【００２６】
この判定処理を前記第一の方法の基準データを用いて行う場合について説明すると、まず、配線パターン２１やパッド２２の金属露出領域を検査する場合、被検査画像と第一膨張領域との内側における重複領域を抽出し、その抽出によって得られた画像における輝度と画素数のヒストグラムを生成する。この生成されたヒストグラムを図５に示すと、図において、横軸は輝度値を示しており、Ｐ１は配線パターン２１やパッド２２の領域を抽出する際に使用された第一輝度幅の下側輝度値、Ｐ４はその第一輝度幅における上側輝度値を示している。このヒストグラムにおいては、輝度平均を中心として正規分布をなしているが、配線パターン２１やパッド２２に突起２５や太り２７を有するとヒストグラムが全体的に明るい側へシフトし、また、配線パターン２１やパッド２２に欠け２６や細り２８を有している場合は、ヒストグラムが全体的に暗い側へシフトする。そして、このシフト具合に応じて配線パターン２１やパッド２２の形成状態を判定すべく、あらかじめ記憶手段３３に暗い側における基準画素数（第一の基準画素数Ｓ１）と明るい側における基準画素数（第二の基準画素数Ｓ２）を記憶させておき、この輝度幅内における画素数と比較する。そして、被検査画像におけるその輝度幅の画素数がいずれか一方の基準画素数Ｓ１、Ｓ２よりも多い場合は不良であると判定する。図５（ｂ）においては、被検査画像におけるヒストグラムが明るい側へシフトし、第二基準画素数Ｓ２を超える画素数が輝度Ｐ３からＰ４の間に存在するため、不良であると判定される。
【００２７】
次に、第二の方法で基準データを記憶した場合における判定手段３７の処理について説明する。第二の方法で記憶された基準データを用いた検査を行う場合も、同様に、第一輝度幅の画像と第一膨張領域の内側重複領域を抽出する。そして、その重複領域の画像とあらかじめ記憶手段３３に記憶された設計データとの比較を行う場合、設計データには輝度情報が含まれていないため、図６に示すように、重複領域をある直線でカットして得られる線分長と設計データの同じ領域の線分長とを比較し、それらの差が所定の閾値の範囲内であるかに基づいて良否を判定する。そして、このように判定された良否結果に基づいて判定結果を出力し、プリント基板２をそれぞれの回収部１４ｂに回収させる。
【００２８】
次に、このように構成された外観検査装置１における検査方法について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
まず、プリント基板２を検査する場合、あらかじめ基準データを記憶手段３３に格納させておき、この状態で、プリント基板２の表面画像を取得する（ステップＳ１）。そして、Ａ／Ｄ変換処理を行って一旦画像メモリ３０に格納し（ステップＳ２）、第ｎ輝度幅（ｎ＝１、２…）内の輝度を有する画素からなる画像をそれぞれ抽出する（ステップＳ３）。これにより、第一輝度幅からシルク２４や他の白い輝度を有する画像を抽出し、また、第二輝度幅からパッド２２や露出した配線パターン２１などのようにシルク２４より輝度の低い画像を抽出し、さらに、第三輝度幅からレジスト２３の塗布された配線パターン２１を含む輝度の画像を抽出する。また、第四輝度幅からプリント基板２のベース上に塗布されたレジスト２３の画像を抽出する。このとき、各輝度幅から概ねシルク２４や配線パターン２１、パッド２２、レジスト２３の塗布された配線パターン２１、ベース上のレジスト２３の画像を抽出することができるが、パッド２２のスリ傷やレジスト２３の塗布量、シルク２４の印刷の厚み、あるいは、光の照射角度によってノイズが含まれることになる。
【００３０】
次に、このように抽出された各検査領域（シルク２４の領域、配線パターン２１やパッド２２の領域、レジスト２３の塗布された配線パターン２１の領域、ベース上のレジスト２３の領域）からノイズを除去して目的の検査領域を抽出すべく、記憶手段３３に格納されていた設計データのうち、検査領域に対応する第ｎ設計データを読み出し（ステップＳ４）、これを膨張処理を行う（ステップＳ５）。そして、この膨張処理された画像と検査対象物から取得された第ｎ輝度幅の画像との位置合わせを行った後（ステップＳ６）、重複領域を抽出する（ステップＳ７）。これにより、図３（ａ）に示すように、レジスト２３の開口部２３ａにパッド２２が存在する場合、図４（ｂ）に示すように、開口部２３ａの縁部２３ｂのノイズが除去される。そして、このように抽出された重複領域を検査対象物の検査領域として基準データと比較して良否判定を行い（ステップＳ８）、その判定結果に基づいて振り分け回収を行う（ステップＳ９）。
【００３１】
＜第二の実施の形態＞
次に、レジストの塗布された配線パターン２１の形成状態を検査する場合について説明する。図８は、プリント基板２上に形成された配線パターン２１であり、２３はレジストである。この図において、配線パターン２１の上にレジスト２３が塗布されているものとする。また、図８において、２６は配線パターン２１上の欠けであり、２５は配線パターン上の突起であり、２３ｄはレジストの塗布状態にムラを生じている部分である。このようにレジスト２３の塗布状態にムラ２３ｄを生じていると、レジスト２３の表面に凹凸を生じ、その凹凸部分で光の照射角度によって明るくなってしまうことがある。そして、そのムラ２３ｄの輝度と配線パターン２１の輝度がほぼ同じになれば、第三の輝度幅で取得された画像にレジスト２３のムラ２３ｄがノイズとして被検査画像に含まれてしまう（図８（ｂ））。
【００３２】
そこで、第二の実施の形態においても第一の実施の形態と同様に、第三の輝度幅で取得された画像から、設計データを用いてノイズを除去し、配線パターン２１の画像のみを抽出する。具体的には、膨張処理手段３４を用いて配線パターン２１の設計データを膨張処理し、その領域（以下、「第三膨張領域」という）の内側領域と第三の輝度幅で取得された画像との位置合わせを行った後に、それぞれの重ね合わさった重複領域を抽出する。すると、図８（ｃ）に示すように、レジスト２３のムラ２３ｄの部分が除去されて配線パターン２１のみが抽出される。そして、この抽出された配線パターン２１の領域からヒストグラムを生成し、このヒストグラムにおける輝度Ｐ１からＰ２の画素数と、輝度Ｐ３からＰ４までの画素数を計数するとともに、あらかじめ記憶手段３３に格納させておいた基準となる配線パターンのヒストグラムの第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２と比較し、第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２よりも画素数が多い場合は不良であると判定する。
【００３３】
＜第三の実施の形態＞
次に、第二の実施の形態において、さらに、レジスト２３の上にシルク２４が印刷されている場合における配線パターン２１の検査方法について説明する。
【００３４】
図９において、２１は配線パターンであり、２３はその上に塗布されたレジスト、２４はそのレジスト２３の上に印刷されたシルク２４である。このようにシルク２４が印刷されていると、その下層に設けられたレジスト２３や配線パターン２１の形成状態を検査することができない一方、シルク２４の印刷状態や色によっては、レジスト２３下層の配線パターン２１とほぼ同じ輝度になることがある。このように、印刷状態の悪いシルク２４とレジスト２３下層の配線パターン２１がほぼ同じ輝度になれば、第三の輝度幅で取得された画像にノイズが含まれてしまうことになる（図９（ｂ））。
【００３５】
そこで、第三の実施の形態でも同様に、第三の輝度幅で取得された画像から、設計データを組み合わせてシルク２４の領域を除去し、配線パターン２１の画像のみを抽出する。具体的には、第一の実施の形態と同様に、膨張処理手段３４を用いて配線パターン２１の設計データを膨張処理するとともにシルク２４の設計データを膨張処理し、配線パターン２１の膨張領域からシルク２４の膨張領域を除去する。そして、この組み合わせ処理された設計データと被検査画像の第三の輝度幅で取得された画像とを位置合わせした後、それぞれの重ね合わさった内側の重複領域を抽出する。すると、図９（ｃ）に示すように、シルク２４が除去された配線パターン２１の領域のみが抽出される。そして、この抽出された配線パターン２１の領域からヒストグラムを生成し、このヒストグラムにおける輝度Ｐ１からＰ２の画素数と、輝度Ｐ３からＰ４までの画素数を計数するとともに、あらかじめ記憶手段３３に格納させておいた基準となる配線パターンのヒストグラムの第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２と比較し、第一の基準画素数Ｓ１と第二の基準画素数Ｓ２よりも画素数が多い場合は不良であると判定する。このとき、シルク２４の下側は検査されないことになるが、シルク２４の下層は画像を取得することができないため、シルク２４を虚報として出力しないようにシルク２４を除去する。
【００３６】
このように上記実施の形態によれば、検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段３１と、検査対象物を形成する際に使用された設計データを記憶させる記憶手段３３と、この設計データを膨らまし処理した領域の内側領域と画像取得手段３１によって取得された画像の重複領域を抽出する重複領域抽出手段３６と、当該重複領域抽出手段３６によって抽出された領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段３７とを備えようにしたので、図３や図４に示すように、レジスト２３の開口部２３ａの縁部２３ｂとその開口部２３ａ内のパッド２２が反射したとしても、第一設計データに基づいたパッド２２領域のみを抽出することができるようになる。これにより、正確にパッド２２領域のみを抽出して検査を行うことができるようになる。また、図８や図９に示すように、取得された画像に含まれるノイズを除去して本来の検査領域のみを抽出することができる。また、膨らまし処理された内側の領域を抽出するので、被検査画像と完全に位置合わせしなくても検査領域を容易に抽出することができるようになり、また、パッド２２や配線パターン２１に突起２５や太り２７があった場合であっても、その突起２５や太り２７の領域も抽出することができるようになる。
【００３７】
さらには、プリント基板２の製造工程で使用される複数種類の設計データを膨らまし処理した後に組み合わせ処理し、検査対象となる領域に対応する領域のみを抽出して、その領域の内側と被検査画像の領域との重複領域を抽出するようにしたので、何層も重なって印刷などが行われている場合であっても虚報を減らすことのできる検査領域のみを抽出することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３９】
すなわち、上記実施の形態では、所定の輝度幅によって配線パターン２１やパッド２２、レジスト２３、シルク２４などの検査領域を抽出するようにしているが、第一の画像抽出手段３２でＲＧＢなどの属性値を用いて各検査領域を抽出するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施の形態では、設計データとしてプリント基板２の各製造工程で使用される設計データを用い、後に、この設計データを膨張処理するようにしているが、これをあらかじめ膨張処理して設計データとして記憶させておくようにしてもよい。この場合、本発明との関係において、膨張処理された後のデータが設計データとなる。
【００４１】
さらに、上記実施の形態では、設計データを膨張処理して重複領域を抽出するようにしているが、膨張処理することなく、製造工程時に使用された設計データそのものを使用して重複領域を抽出するようにしてもよい。この場合、パッド２２の突起２５や太り２７を抽出することができなくなるが、設計データと第一輝度幅の重複領域を抽出し、それ以外の領域（すなわち、図３（ｂ）の縁部２３ｂの領域）を除去した後、第一輝度幅の画像のみを検査領域として使用する。
【００４２】
また、上記実施の形態では、プリント基板２の形成状態を検査する場合について説明したが、プリント基板２の検査に限定されるものではなく、液晶パネルや半導体ウエハ、瓶のひび割れ、物品の表面に印刷された文字の形成状態などを検査する外観検査装置１について適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す外観検査装置の概要を示す図
【図２】同形態における機能ブロックを示す図
【図３】同形態におけるプリント基板の表面のレジスト開口部分を示す図
【図４】図３におけるパッドの領域を膨張処理した状態を示す図
【図５】同形態における判定に使用されるヒストグラムと基準データを示す図
【図６】同形態における基準データを生成する際に使用される線分データを示す図
【図７】同形態における外観検査装置の処理を示すフローチャート
【図８】本発明の他の実施の形態を示す検査領域を抽出する状態を示す図
【図９】本発明の他の実施の形態を示す検査領域を抽出する状態を示す図
【図１０】従来における配線パターンの検査方法を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１・・・外観検査装置
１１・・・ステージ
１２・・・ピックアップ機構
１３・・・画像取得部
１４・・・発光部
１４ａ・・・受光部
１４ｂ・・・回収部
２・・・プリント基板
２１・・・配線パターン
２２・・・パッド
２３・・・レジスト
２３ａ・・・開口部
２３ｂ・・・縁部
２４・・・シルク
２５・・・突起
２６・・・欠け
２７・・・太り
２８・・・細り
３０・・・画像メモリ
３１・・・画像取得手段
３２・・・第一の画像抽出手段
３３・・・記憶手段
３４・・・膨張処理手段
３５・・・位置合わせ手段
３６・・・重複領域抽出手段
３７・・・判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、
検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、
検査対象物を形成する際に使用された設計データで囲まれた領域を膨らまし処理する膨張処理手段と、
当該膨らまし処理された領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、
当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否判定する判定手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、
検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、
検査対象物を形成する際に使用された複数の設計データを組み合わることによって得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、
当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
前記設計データを組み合わせることによって得られた領域が、一の設計データで囲まれた領域から他の一の設計データで囲まれた領域を除外して得られた領域である請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
検査対象物の表面に形成された検査領域を抽出する検査領域抽出方法において、
検査対象物の表面画像を取得するステップと、
検査対象物を形成する際に使用された設計データで囲まれた領域を膨らまし処理し、当該膨らまし処理によって得られた領域の内側領域と前記取得された画像領域との重複領域を抽出するステップとを備え、当該重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否を判定するようにしたことを特徴とする検査領域抽出方法。
【請求項５】
検査対象物の表面に形成された検査領域を抽出する検査領域抽出方法において、
検査対象物の表面画像を取得するステップと、
検査対象物を形成する際に使用された複数種類の設計データを組み合わせることによって得られた領域の内側領域と前記取得された画像領域の重複領域を抽出するステップとを備え、当該重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否を判定するようにしたことを特徴とする検査領域抽出方法。
【請求項６】
前記設計データを組み合わせることによって得られた領域が、一の設計データで囲まれた領域から他の一の設計データで囲まれた領域を除外して得られた領域である請求項５に記載の検査領域抽出方法。
【請求項１】
検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、
検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、
検査対象物を形成する際に使用された設計データで囲まれた領域を膨らまし処理する膨張処理手段と、
当該膨らまし処理された領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、
当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否判定する判定手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
検査対象物の形成状態を検査する外観検査装置において、
検査対象物の表面画像を取得する画像取得手段と、
検査対象物を形成する際に使用された複数の設計データを組み合わることによって得られた領域の内側領域と前記画像取得手段によって取得された画像領域の重複領域を抽出する重複領域抽出手段と、
当該重複領域抽出手段によって抽出された重複領域と基準データとを比較することで良否判定する判定手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
前記設計データを組み合わせることによって得られた領域が、一の設計データで囲まれた領域から他の一の設計データで囲まれた領域を除外して得られた領域である請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
検査対象物の表面に形成された検査領域を抽出する検査領域抽出方法において、
検査対象物の表面画像を取得するステップと、
検査対象物を形成する際に使用された設計データで囲まれた領域を膨らまし処理し、当該膨らまし処理によって得られた領域の内側領域と前記取得された画像領域との重複領域を抽出するステップとを備え、当該重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否を判定するようにしたことを特徴とする検査領域抽出方法。
【請求項５】
検査対象物の表面に形成された検査領域を抽出する検査領域抽出方法において、
検査対象物の表面画像を取得するステップと、
検査対象物を形成する際に使用された複数種類の設計データを組み合わせることによって得られた領域の内側領域と前記取得された画像領域の重複領域を抽出するステップとを備え、当該重複領域と基準データとを比較することで検査対象物の良否を判定するようにしたことを特徴とする検査領域抽出方法。
【請求項６】
前記設計データを組み合わせることによって得られた領域が、一の設計データで囲まれた領域から他の一の設計データで囲まれた領域を除外して得られた領域である請求項５に記載の検査領域抽出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２９２２２６（Ｐ２００８−２９２２２６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３６２９３（Ｐ２００７−１３６２９３）
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、経済産業省、独立行政法人情報処理推進機構の委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９７０２８０８１）株式会社メガトレード (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、経済産業省、独立行政法人情報処理推進機構の委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９７０２８０８１）株式会社メガトレード (27)
【Ｆターム（参考）】
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