JPH0128538B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0128538B2 JPH0128538B2 JP55097628A JP9762880A JPH0128538B2 JP H0128538 B2 JPH0128538 B2 JP H0128538B2 JP 55097628 A JP55097628 A JP 55097628A JP 9762880 A JP9762880 A JP 9762880A JP H0128538 B2 JPH0128538 B2 JP H0128538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- binarized
- input
- signals
- analog
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/01—Shaping pulses
- H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
- H03K5/082—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding with an adaptive threshold
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アナログ信号の２値化方式に関する
ものであり、集積回路のウエハやマスクパターン
像を工業用テレビカメラや走査電子顕微鏡等によ
り撮像して得られるアナログ画像信号からパター
ンの輪郭のみを２値化するときに用いて有効なも
のである。
ものであり、集積回路のウエハやマスクパターン
像を工業用テレビカメラや走査電子顕微鏡等によ
り撮像して得られるアナログ画像信号からパター
ンの輪郭のみを２値化するときに用いて有効なも
のである。
LSIパターン検査ではパターン像を例えば顕微
鏡により拡大し、撮像素子により画像信号に変換
するが、デイジタル処理を行なうために２値化す
る必要がある。マスクパターンのようにコントラ
ストのよい単純なパターンでは２値化が容易であ
るが、ウエハでは材質、構造が多様であり、コン
トラストも一般に小さく、ハーフトーンもあるた
め２値化が困難であり、ウエハ検査の問題点とな
つていた。まず、この従来技術の問題点について
詳述する。ウエハパターンやマスクパターンの画
像信号を２値化する方式として、第１図に示すよ
うに例えばマスクパターンのようにコントラスト
の差が大きい画像信号に対して、固定しきい値
で画像信号を２値化し、２値化信号を得る方
式がある。輪郭信号は２値化信号の立上り立下
りでパルスを発生させて得られる。しかし、第
２図に示すような微小な信号を含む画像信号は
固定しきい値では２値化できないので、浮動しき
い値を用いる方式がある。浮動しきい値は、
画像信号を一次遅れ系により平滑化を行い、また
減衰させ、画像信号の平均レベルと浮動しきい値
の平均レベルがほぼ一致するようにシフトさせて
得られるものである。２値化は画像信号を浮動
しきい値で比較して行われ、２値化信号を得
る。また２値化信号の立上り立下りからパルス
の輪郭信号が得られる。しかし、この方式で
は、画像信号にシエーデイング等による歪がある
と、浮動しきい値は画像信号より振幅が小さいの
で、画像信号と浮動しきい値のパターンエツジ以
外でのレベル差が一様でなくなる。歪が大きくな
ると第３図の信号のような場合、しきい値は破
線のようになり、２値化信号のような正しい
信号が得られず、信号′のような誤つた２値化
信号となり、誤動作する欠点があつた。この点を
解決するために第４図に示すようにアナログ画像
信号から前述の浮動しきい値と同様に平滑化を
行い振幅ゲインは１とし画像信号に対してプラス
とマイナス方向にレベルシフトした浮動しきい値
、を得、さらに黒レベルと白レベルの中央に
設定した固定しきい値の３つのしきい値により
画像信号との比較を行いそれぞれ２値化信号、
、を得る。信号との論理積の出力を信号
と論理和をとり２値化信号を得る。また信号
から輪郭信号が得られる。この方式では、浮
動しきい値のゲインを１としているので、シエー
デイング等によるレベル変動には１対１に追随す
るので、誤動作は防止できる。しかし、前述の３
つの方式では、パターンのコントラストの差で２
値化を行つているのでウエハパターンのようにコ
ントラストの差が小さく、しかもいくつかのハー
フトーンが存在する画像信号に対しては、原理的
に２値化が困難であるという大きな欠点を有して
いる。例えば第５図の画像信号イに対してロのよ
うな２値化信号は、いずれの方式によつても得る
ことができない。このような信号を２値化する方
法として、アナログ信号を微分した信号ハをパル
スに変換する方式がある。しかし、微分による方
式では、パターンエツジ信号以外の雑音成分を微
分しないためにパターンエツジ信号の周波数成分
のみを取り出す狭帯域のフイルターを必要とする
欠点がある。また、微分した信号にもパターンエ
ツジ信号と同じ周波数成分の雑音が含まれるの
で、この信号から２値化したパルス信号を発生さ
せるとき、雑音を分離する２値化回路構成が難し
い。
鏡により拡大し、撮像素子により画像信号に変換
するが、デイジタル処理を行なうために２値化す
る必要がある。マスクパターンのようにコントラ
ストのよい単純なパターンでは２値化が容易であ
るが、ウエハでは材質、構造が多様であり、コン
トラストも一般に小さく、ハーフトーンもあるた
め２値化が困難であり、ウエハ検査の問題点とな
つていた。まず、この従来技術の問題点について
詳述する。ウエハパターンやマスクパターンの画
像信号を２値化する方式として、第１図に示すよ
うに例えばマスクパターンのようにコントラスト
の差が大きい画像信号に対して、固定しきい値
で画像信号を２値化し、２値化信号を得る方
式がある。輪郭信号は２値化信号の立上り立下
りでパルスを発生させて得られる。しかし、第
２図に示すような微小な信号を含む画像信号は
固定しきい値では２値化できないので、浮動しき
い値を用いる方式がある。浮動しきい値は、
画像信号を一次遅れ系により平滑化を行い、また
減衰させ、画像信号の平均レベルと浮動しきい値
の平均レベルがほぼ一致するようにシフトさせて
得られるものである。２値化は画像信号を浮動
しきい値で比較して行われ、２値化信号を得
る。また２値化信号の立上り立下りからパルス
の輪郭信号が得られる。しかし、この方式で
は、画像信号にシエーデイング等による歪がある
と、浮動しきい値は画像信号より振幅が小さいの
で、画像信号と浮動しきい値のパターンエツジ以
外でのレベル差が一様でなくなる。歪が大きくな
ると第３図の信号のような場合、しきい値は破
線のようになり、２値化信号のような正しい
信号が得られず、信号′のような誤つた２値化
信号となり、誤動作する欠点があつた。この点を
解決するために第４図に示すようにアナログ画像
信号から前述の浮動しきい値と同様に平滑化を
行い振幅ゲインは１とし画像信号に対してプラス
とマイナス方向にレベルシフトした浮動しきい値
、を得、さらに黒レベルと白レベルの中央に
設定した固定しきい値の３つのしきい値により
画像信号との比較を行いそれぞれ２値化信号、
、を得る。信号との論理積の出力を信号
と論理和をとり２値化信号を得る。また信号
から輪郭信号が得られる。この方式では、浮
動しきい値のゲインを１としているので、シエー
デイング等によるレベル変動には１対１に追随す
るので、誤動作は防止できる。しかし、前述の３
つの方式では、パターンのコントラストの差で２
値化を行つているのでウエハパターンのようにコ
ントラストの差が小さく、しかもいくつかのハー
フトーンが存在する画像信号に対しては、原理的
に２値化が困難であるという大きな欠点を有して
いる。例えば第５図の画像信号イに対してロのよ
うな２値化信号は、いずれの方式によつても得る
ことができない。このような信号を２値化する方
法として、アナログ信号を微分した信号ハをパル
スに変換する方式がある。しかし、微分による方
式では、パターンエツジ信号以外の雑音成分を微
分しないためにパターンエツジ信号の周波数成分
のみを取り出す狭帯域のフイルターを必要とする
欠点がある。また、微分した信号にもパターンエ
ツジ信号と同じ周波数成分の雑音が含まれるの
で、この信号から２値化したパルス信号を発生さ
せるとき、雑音を分離する２値化回路構成が難し
い。
本発明は、前述したアナログ信号の２値化方式
の欠点を解決したもので、第５図イに示すような
信号の２値化を可能にし、シエーデイングの影響
がなくしかも構成が簡単なアナログ信号の２値化
方式を提案するもので、以下詳しく説明を行う。
の欠点を解決したもので、第５図イに示すような
信号の２値化を可能にし、シエーデイングの影響
がなくしかも構成が簡単なアナログ信号の２値化
方式を提案するもので、以下詳しく説明を行う。
本発明のアナログ信号の２値化方式では、特に
第５図イに示すようなウエハパターンの画像信号
からパターンエツジに対応する部分を２値化する
ことを目的としている。光学顕微鏡と工業用テレ
ビカメラ等により得られるウエハパターン画像信
号のパターンエツジの信号は、第６図に示すよう
に信号の立ち上りおよび立下り時間は光学系の倍
率が同程度であれば、通常の集積回路ウエハパタ
ーンでは種類によらずほぼ同じ時間であることが
実験により確められている。td，tuの最小値をtp
とするとtp＜td、tu＜3tpの程度範囲にある。
第５図イに示すようなウエハパターンの画像信号
からパターンエツジに対応する部分を２値化する
ことを目的としている。光学顕微鏡と工業用テレ
ビカメラ等により得られるウエハパターン画像信
号のパターンエツジの信号は、第６図に示すよう
に信号の立ち上りおよび立下り時間は光学系の倍
率が同程度であれば、通常の集積回路ウエハパタ
ーンでは種類によらずほぼ同じ時間であることが
実験により確められている。td，tuの最小値をtp
とするとtp＜td、tu＜3tpの程度範囲にある。
第７図１ａ〜６ａに実際のウエハパターンより
得られた画像信号の例を示した。また、最終的に
必要となる２値化信号を第７図１ｂ〜６ｂに示し
た。本発明は一例として示した第７図のような信
号の２値化を可能にするものであるが、第６図に
示すような立上り立下りのレベル変化が雑音レベ
ル以上であればどのような信号であつても２値化
が可能である。
得られた画像信号の例を示した。また、最終的に
必要となる２値化信号を第７図１ｂ〜６ｂに示し
た。本発明は一例として示した第７図のような信
号の２値化を可能にするものであるが、第６図に
示すような立上り立下りのレベル変化が雑音レベ
ル以上であればどのような信号であつても２値化
が可能である。
第８図に本発明の２値化方式の構成の一例を示
す。アナログ信号遅延線２は入力端子１からの入
力アナログ信号１０をτだけ遅延するもので、そ
の出力はレベルシフト回路３の出力は比較器５の
負入力（反転入力）に、レベルシフト回路４の出
力は比較器６の正入力（非反転入力）にそれぞれ
接続されている。比較器５および６の他の入力に
は入力アナログ信号１が供給される。ORゲート
８の一方の入力には比較器５の出力が接続され、
ORゲート８の他方の入力には、比較器６の出力
をデイジタル信号遅延回路７によりτ′だけ遅延さ
せた信号を入力する。ORゲート８の出力は、デ
イジタル信号を一定幅のパルスに変換を行なうパ
ルス変換回路９の入力に接続される。
す。アナログ信号遅延線２は入力端子１からの入
力アナログ信号１０をτだけ遅延するもので、そ
の出力はレベルシフト回路３の出力は比較器５の
負入力（反転入力）に、レベルシフト回路４の出
力は比較器６の正入力（非反転入力）にそれぞれ
接続されている。比較器５および６の他の入力に
は入力アナログ信号１が供給される。ORゲート
８の一方の入力には比較器５の出力が接続され、
ORゲート８の他方の入力には、比較器６の出力
をデイジタル信号遅延回路７によりτ′だけ遅延さ
せた信号を入力する。ORゲート８の出力は、デ
イジタル信号を一定幅のパルスに変換を行なうパ
ルス変換回路９の入力に接続される。
次に第８図に示した２値化方式の原理を説明す
る。まず入力アナログ信号１０を遅延線により平
滑化を行わずにτだけ遅延を行う。この遅延時間
τは、入力アナログ信号１０のエツジ信号の立上
り立下り時間により決まるものでほぼ立上り立下
り時間と同程度、例えばτ＝2tp程度に設定して
おく。この遅延信号をレベルシフト回路３，４
に入力する。レベルシフト回路は遅延信号にプ
ラスのDC成分（△1）を加算してレベルシフトを
行ない、シフト回路４は遅延信号にマイナスの
DC成分（△2）を加算してレベルシフトを行な
う。第９図に入力アナログ信号と遅延してレベ
ルシフトした第１のシフト信号と第２のシフト
信号の関係を示す。図中の△1，△2はレベルシ
フトの量であるが、これは信号のSNにより決定
されるものである。すなわち、シフトレベル△1，
△2は入力アナログ信号に含まれる雑音成分のう
ちパターンエツジ信号の周波数成分付近以上の高
域の雑音成分のピークからピーク以上のレベルに
設定しておく。また、入力アナログ信号でパター
ンエツジ信号の周波数成分以上の高域は、不要な
ので前もつて除いてもよい。以上のようにしてレ
ベルシフトされた信号、を第８図の比較器
５，６によりそれぞれ独立に入力アナログ信号
と比較を行い第８図の第１、第２の２値化信号
、をそれぞれ得る。比較の極性は、比較器５
については、正入力に入力アナログ信号、負入
力にレベルシフト信号をそれぞれ入力し、比較
器６について正入力にレベルシフト信号をそれ
ぞれ入力するように設定されている。
る。まず入力アナログ信号１０を遅延線により平
滑化を行わずにτだけ遅延を行う。この遅延時間
τは、入力アナログ信号１０のエツジ信号の立上
り立下り時間により決まるものでほぼ立上り立下
り時間と同程度、例えばτ＝2tp程度に設定して
おく。この遅延信号をレベルシフト回路３，４
に入力する。レベルシフト回路は遅延信号にプ
ラスのDC成分（△1）を加算してレベルシフトを
行ない、シフト回路４は遅延信号にマイナスの
DC成分（△2）を加算してレベルシフトを行な
う。第９図に入力アナログ信号と遅延してレベ
ルシフトした第１のシフト信号と第２のシフト
信号の関係を示す。図中の△1，△2はレベルシ
フトの量であるが、これは信号のSNにより決定
されるものである。すなわち、シフトレベル△1，
△2は入力アナログ信号に含まれる雑音成分のう
ちパターンエツジ信号の周波数成分付近以上の高
域の雑音成分のピークからピーク以上のレベルに
設定しておく。また、入力アナログ信号でパター
ンエツジ信号の周波数成分以上の高域は、不要な
ので前もつて除いてもよい。以上のようにしてレ
ベルシフトされた信号、を第８図の比較器
５，６によりそれぞれ独立に入力アナログ信号
と比較を行い第８図の第１、第２の２値化信号
、をそれぞれ得る。比較の極性は、比較器５
については、正入力に入力アナログ信号、負入
力にレベルシフト信号をそれぞれ入力し、比較
器６について正入力にレベルシフト信号をそれ
ぞれ入力するように設定されている。
次に第９図に示す入力アナログ信号に対し
て、第１、第２の２値化信号は、のようにな
るが、このまま論理和をとると１つのエツジに対
して２つのパルスがでることがあるので、第８図
のデイジタル信号の遅延回路７により、第２の２
値化信号をτ′遅延させ第３の２値化信号とす
る。遅延回路７は遅延時間τ′を調整可能なもので
あり、遅延時間τ′は第９図の２値化信号、の
パルスのそれぞれのエツジに対応する中心がほぼ
一致するように設定されるが、入力信号のエツ
ジ部分での変化時間例えば第６図に示すtd，tuの
１〜２倍程度の時間であり一定の値に設定でき
る。次に第１、第３の２値化信号、を第８図
のORゲート８により和をとり第４の２値化信号
を得る。この第４の２値化信号のパルス幅は
一般に一定でないので第８図のパルス変換回路９
により一定幅のパルスに変換を行い第５の２値化
信号を得る。この第５の２値化信号を入力ア
ナログ信号の最終的な２値化信号とする。次にコ
ントラストが大きいマスクパターンの画像信号を
本方式で２値化する場合には第１０図に示すよう
に、第３の第１、第２の２値化信号はパターンの
エツジの位置とほぼ一致したパルスであるので、
第２の２値化信号は、遅延しないで第１と第２の
２値化信号をORの論理ゲートにより和をとり、
パルス変換回路により一定幅のパルスに変換し、
最終的な２値化信号とすることもできる。このた
めには第８図の遅延回路７をON／OFFするスイ
ツチを入ればよい。本発明によれば、遅延した時
間を除けば第７図に示したようなエツジに対応し
た２値化信号が得られることは明らかである。
て、第１、第２の２値化信号は、のようにな
るが、このまま論理和をとると１つのエツジに対
して２つのパルスがでることがあるので、第８図
のデイジタル信号の遅延回路７により、第２の２
値化信号をτ′遅延させ第３の２値化信号とす
る。遅延回路７は遅延時間τ′を調整可能なもので
あり、遅延時間τ′は第９図の２値化信号、の
パルスのそれぞれのエツジに対応する中心がほぼ
一致するように設定されるが、入力信号のエツ
ジ部分での変化時間例えば第６図に示すtd，tuの
１〜２倍程度の時間であり一定の値に設定でき
る。次に第１、第３の２値化信号、を第８図
のORゲート８により和をとり第４の２値化信号
を得る。この第４の２値化信号のパルス幅は
一般に一定でないので第８図のパルス変換回路９
により一定幅のパルスに変換を行い第５の２値化
信号を得る。この第５の２値化信号を入力ア
ナログ信号の最終的な２値化信号とする。次にコ
ントラストが大きいマスクパターンの画像信号を
本方式で２値化する場合には第１０図に示すよう
に、第３の第１、第２の２値化信号はパターンの
エツジの位置とほぼ一致したパルスであるので、
第２の２値化信号は、遅延しないで第１と第２の
２値化信号をORの論理ゲートにより和をとり、
パルス変換回路により一定幅のパルスに変換し、
最終的な２値化信号とすることもできる。このた
めには第８図の遅延回路７をON／OFFするスイ
ツチを入ればよい。本発明によれば、遅延した時
間を除けば第７図に示したようなエツジに対応し
た２値化信号が得られることは明らかである。
以上説明したように本発明によればウエハパタ
ーン画像信号のようにコントラストの少い信号で
もパターンの輪郭を２値化することが可能とな
り、しかも信号のシエーデイングやレベルの時間
変動があつてもしきい値が同じ割合で追従するの
で影響を受けない。またSNが許すかぎりの微小
な信号を検出できるという大きな特徴を持つてい
る。
ーン画像信号のようにコントラストの少い信号で
もパターンの輪郭を２値化することが可能とな
り、しかも信号のシエーデイングやレベルの時間
変動があつてもしきい値が同じ割合で追従するの
で影響を受けない。またSNが許すかぎりの微小
な信号を検出できるという大きな特徴を持つてい
る。
第１図は従来の固定しきい値による２値化方式
の説明図を示し、第２図は従来の浮動しきい値に
よる２値化方式の説明図、第３図はシエーデイン
グによる浮動しきい値による２値化の誤動作例で
あり、第４図はシエーデイングの影響を除いた浮
動しきい値による２値化方式の説明図である。第
５図はウエハパターン画像信号の例と微分による
２値化の説明図である。第６図は信号の立ち上り
時間、立り下り時間を示した図である。第７図は
各種のウエハパターンの画像信号の例と必要な２
値化信号を示した図である。第８図は本発明によ
る２値化方式の構成を示す図である。第９図はそ
の動作の説明図で第１０図はコントラストのある
パターンの場合の動作例を示した図である。 １……入力端子、２……アナログ信号遅延線、
３，４……レベルシフト回路、５，６……比較
器、７……デイジタル信号遅延回路、８……OR
回路、９……パルス変換回路、１０……出力端
子。
の説明図を示し、第２図は従来の浮動しきい値に
よる２値化方式の説明図、第３図はシエーデイン
グによる浮動しきい値による２値化の誤動作例で
あり、第４図はシエーデイングの影響を除いた浮
動しきい値による２値化方式の説明図である。第
５図はウエハパターン画像信号の例と微分による
２値化の説明図である。第６図は信号の立ち上り
時間、立り下り時間を示した図である。第７図は
各種のウエハパターンの画像信号の例と必要な２
値化信号を示した図である。第８図は本発明によ
る２値化方式の構成を示す図である。第９図はそ
の動作の説明図で第１０図はコントラストのある
パターンの場合の動作例を示した図である。 １……入力端子、２……アナログ信号遅延線、
３，４……レベルシフト回路、５，６……比較
器、７……デイジタル信号遅延回路、８……OR
回路、９……パルス変換回路、１０……出力端
子。
Claims (1)
- １ ２値化を対象とする入力アナログ信号の周波
数成分により決定される遅延時間だけ遅延を行な
うアナログ遅延手段と、そのアナログ遅延手段の
出力信号を２つの異るレベルでシフトし、２つの
異るレベルシフト信号を発生するレベルシフト手
段と、これらの各レベルシフト信号を入力アナロ
グ信号と比較して２つの２値化信号を出力する比
較手段と、前記２つの２値化信号の一方を遅延す
るパルス遅延手段と、その遅延した２値化信号を
他の遅延しない２値化信号との論理和をとる合成
手段とを備えたことを特徴とするアナログ信号の
２値化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9762880A JPS5724119A (en) | 1980-07-18 | 1980-07-18 | Binary-encoding system for analog signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9762880A JPS5724119A (en) | 1980-07-18 | 1980-07-18 | Binary-encoding system for analog signal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5724119A JPS5724119A (en) | 1982-02-08 |
| JPH0128538B2 true JPH0128538B2 (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=14197438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9762880A Granted JPS5724119A (en) | 1980-07-18 | 1980-07-18 | Binary-encoding system for analog signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5724119A (ja) |
-
1980
- 1980-07-18 JP JP9762880A patent/JPS5724119A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5724119A (en) | 1982-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3927309A (en) | Signal level discrimination circuit | |
| US4577218A (en) | Color separating circuit for producing red and black signals | |
| GB2124844A (en) | Pulse shaping circuit | |
| DE69024197T2 (de) | Optische Informationslesevorrichtung | |
| JPS62117486A (ja) | デイジタルビデオ信号におけるエラ−を検出しカバ−する方法 | |
| JPH0128538B2 (ja) | ||
| US4325082A (en) | Digital measurement system for automatically focusing a television camera | |
| JPS6019709B2 (ja) | 信号２値化装置 | |
| JPH0516225B2 (ja) | ||
| US4369471A (en) | Apparatus for and method of processing the image signal | |
| JP2856787B2 (ja) | ２値化回路、中間レベル検出回路及びピーク包絡線検出回路 | |
| JPS6161152B2 (ja) | ||
| JP2675079B2 (ja) | ２値化処理回路 | |
| JPH0365069B2 (ja) | ||
| JPS6057745B2 (ja) | 二値化回路 | |
| JPS62297981A (ja) | 画像の２値化方式 | |
| JPH0191571A (ja) | 画像処理装置 | |
| SU1737470A1 (ru) | Устройство дл селекции изображений точечных объектов | |
| JPS6123893Y2 (ja) | ||
| JPS5854782A (ja) | ２値化回路 | |
| JPS6161516A (ja) | 画信号２値化装置 | |
| JPH0773197B2 (ja) | 画像処理のための浮動２値化方法 | |
| JPS6248122A (ja) | デジタル浮動２値化回路 | |
| JPH037053B2 (ja) | ||
| JPH04255078A (ja) | 画像処理装置 |