JPH03215706A - パターン検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要］ パターン検査装置、特に、プリント基板の配線パターン
における欠陥の有無を検査する技術に関し、 検査対象画素と同じ程度の大きさの微小欠陥をも検出可
能にし、ひいては検査の信鎖度を高めることを目的とし
、 プリント基板に光を照射して該基板からの反射光を所定
の位置に結像し、該結像された画像の光量に応じてパタ
ーン信号を出力する画像検知光学系と、該出力されたパ
ターン信号をディジタル化する手段と、該ディジタル化
されたパターン信号に対し所定数の検査対象画素単位で
、特定画素の信号強度に対して他の画素の信号強度がど
のように変化しているかを表す信号強度分布を所定の規
準に従いコード化する手段と、該コード化された検査対
象画素単位の信号強度分布を予め作成および登録されて
いる辞書コードと照合して二値化を行う手段とを具備し
、該二値化されたパターンに基づき配線パターンの欠陥
の有無を検査するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、パターン検査装置に関し、特に、プリント基
板の配線パターンにおける欠陥（欠け、突起、断線、シ
ョート、凹み等）の有無を検査する技術に関する。

電子計算機の高速化および高密度化が進むと共に、これ
に使用されるプリント基板の配線パターンの幅と間隔が
１００μｍ以下に狭くなってきており、さらに外形も６
００ｎ＋ｎ＋角と太き《なってきている。この配線パタ
ーンには、断線、ショート等の欠陥が発生している可能
性があるので、そのような欠陥の有無を検査する必要が
ある。ところがこの検査は、検査の信顛度および検査速
度の点から人間の目視では不可能となってきている。こ
のため、パターンを自動的に検査する方式の開発が要望
されている。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕

これまでのパターン検査方式では、例えばその一例とし
て、検出されたパターン信号に対し、振幅の５０％程度
のレベルをしきい値（スレッショルドレベル）として設
定し、そのスレッショルドレベルを該検出パターン信号
のレベルと比較して二値化を行い、その結果に基づきパ
ターンの欠陥の有無を検査していた。

つまり、二値化を行うための基準レベル（スレッショル
ドレベル）が１つであるため、検査対象画素と同じ程度
の大きさの微小欠陥、例えば第６図（ａ）　，　（ｂ）
に示されるようなショート欠陥あるいは断線欠陥に対し
ては、同図（ｃ）　，　（ｄ）に示されるように、検出
された信号の強度がそのスレッショルドレベルｖｔｈを
（″Ｈ″レベルから“Ｌ″レベルに、あるいはその逆に
）横切る程度にまで変化しない場合がある。そのため、
本来欠陥であるにもかかわらず、その欠陥を検出できな
いという問題が生じる。これは、検出精度の低下、ひい
てはパターン検査の信軌度低下につながるので、好まし
くない。

また、他の技術としては、スレッショルドレベルを複数
個設定し、それぞれが特定の欠陥を検出するのに利用さ
れるようにした方法がある。ところがこの方法では、３
種類の二値化画像が得られるため、検査に必要な回路の
規模が増大し、また、本来欠陥とはならない塵や傷でさ
え欠陥として過剰に（誤って）検出してしまうという欠
点がある．この形態も、前記方式と同様、検査の信転度
という観点から好ましいとは言えない。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、検査対象画素と同じ程度の大きさの微小欠陥
をも検出可能にし、ひいては検査の信軌度を高めること
ができるパターン検査装置を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明によれば、プリント基
板の配線パターンにおける欠陥の有無を検査する装置で
あって、前記プリント基板に光を照射して該基板からの
反射光を所定の位置に結像し、該結像された画像の光量
に応じてパターン信号を出力する画像検知光学系と、該
出力されたパターン信号をディジタル化する手段と、該
ディジタル化されたパターン信号に対し所定数の検査対
象画素単位で、特定画素の信号強度に対して他の画素の
信号強度がどのように変化しているかを表す信号強度分
布を所定の規準に従いコード化する手段と、該コード化
された検査対象画素単位の信号強度分布を予め作成およ
び登録されている辞書コードと照合して二値化を行う手
段とを具備し、該二硫化されたパターンに基づき配線パ
ターンの欠陥の有無を検査するようにしたことを特徴と
するパターン検査装置が提供される。

〔作用〕

上述した構成によれば、画像検知光学系において検出さ
れたパターン信号は、直ちに二値化されるのではなく、
いったんディジタル化された後、所定数の画素単位で信
号強度分布を表す信号としてコード化され、予め決めた
辞書コードとの照合に基づき二値化されるようになって
いる。そしてこの二値化されたパターンに基づき、配線
パターンに欠陥が有るか否かが判別されるようになって
いる。

つまり、各画素毎の信号強度の分布を分析してから欠陥
の有無を検査するようにしているので、検査対象画素と
同じ程度の大きさの微小欠陥でも高精度に検出すること
ができる。これは、検査の信顛度向上に寄与するもので
ある。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。

〔実施例〕

第１図には本発明の一実施例としてのパターン検査装置
の構成が一部模式的に示される。

同図において、１は配線パターンを含むプリント基板、
２は該プリント基板を載置し、パターン検査の際に駆動
機構（後述）によりＸＹ方向に移動調整されるテーブル
、３は光源（例えばハロゲンランプ）、４は該光源から
の光を導いてプリント基板１上に照射する光ファイバ、
５はプリント基板ｌからの反射光を所定の位置に結像す
るレンズ、６は該所定の位置に配置された画像検知器を
示す。この画像検知器６は例えばＣＣＤ　（電荷結合素
子）を有し、該所定の位置に結像された画像の光量を計
測して該光量に応じたパターン信号を出力する。

また、１０は検出されたパターン信号を増幅する増幅器
、１１は該増幅されたパターン信号をディジタル化する
アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、１２は該
Ａ／Ｄコンバータによりディジタル化されたパターン信
号をいったん格納しておくためのフレームメモリ、ｌ３
は該フレームメモリに格納されたディジタル化パターン
信号に対し所定数の検査対象画素（本実施例では３×３
画素）単位で信号強度分布を所定の規準に従いコード化
するコード化回路を示す。この信号強度分布は、後で詳
述するが、検査対象画素の中の特定画素の信号強度に対
して他の画素の信号強度がどのように変化しているかを
表している。１４は予め作成および登録された辞書コー
ドを格納しているルックアップテーブル（ＬＵＴ）　、
１５はコード化回路１３の出力をＬＵＴ１４の内容と照
合して１または０のいずれを出力するかを判定する二値
化回路を示す。

１６は二値化されたパターンに基づいて例えばラジアル
マッチング論理等によりパターンの欠陥の有無を判別す
る欠陥判別回路、１７は該欠陥判別の結果を出力する装
置（例えばＣＲＴ）、１８はテーブル２をＸＹ方向に移
動させるための駆動機構、１９は画像検知器６の位置が
結像レンズ５の焦点位置に合致するように移動調整を行
う駆動機構、そして、２０はコントローラを示す。この
コントローラ２０は、欠陥判別回路１６に対してはパタ
ーン欠陥の有無判別の制御を行い、出力装置１７に対し
ては欠陥指示の出力制御を行い、駆動機構１８．　１９
に対してはそれぞれテーブル２、画像検知器６の位置調
整の制御を行う機能を有している。

次に、信号強度分布のコード化について第２図および第
３図を参照しながら説明する。

第２図（ａ）〜（ｅ）は信号強度曲面の各種形状を示し
、本実施例では、信号強度分布の特性は、検査対象画素
（３×３画素）の中の特定画素周囲の曲面特性と信号強
度の組合せにより分類されている。図中、（ａ）は単独
突起頂上部、（ｂ）は連続尾根の一部、（ｃ）は連続谷
の一部、（ｄ）　，　（ｅ）は連続斜面の一部を示して
いる。

上述した二値化回路ｌ５は、曲面の形状と信号強度の組
合せに応じて、パターンが正常か、あるいは欠陥を有し
ているかを判別し、二値化を行う。

この際、曲面の特性をコードとして表し、信号の強度も
複数の頷域（本実施例では３つ）に分割しておく。曲面
特性と信号強度の組合せのうち、どの組合せが１もしく
はＯであるかを決定するには、上述したようにＬＵＴ１
４を参照する。

例えば、第５図（ａ）に示すような単独突起の形態で強
度が低い場合は０（パターン無し）を出力し、同じ強度
でも同図（ｂ）に示すような連続突起の形態では１（パ
ターン有り）を出力する。

第３図（ａ）〜（ｃ）は信号強度分布のコード化の一例
を示す。

本実施例では検査対象画素は３×３画素（ｐ＋〜Ｐ，）
であるため、まず。同図（ａ）に示されるように■〜■
の４種類の方向をとり、それぞれの画素の信号強度が中
央画素（図示の例ではｐｓ）の信号強度に対してどのよ
うに変化しているかを判別する。変化の形態としては、
中央が高い（ピーク）、中央が低い（バレー）、平坦（
フラット）、漸次隆起（アップ）、漸次下降（ダウン）
、の５つがある。

また同図（ｂ）に示されるように、中央画素Ｐ，の信号
強度としては、比較的高い（Ｈ）レベルの断線検出レベ
ル（第６図（ｄ）参照）と、比較的低い（Ｌ）レベルの
ショート検出レベル（第６図（Ｃ）参照）と、その間の
中間レベル（Ｍ）のパターン幅計測レベルの３つに分類
される。

以上を合わせると、信号強度分布の型としては、方向が
４種類、形状が５種類、中央画素の信号強震が３種類で
、その組合せの数は、 ５’　ｘ３＝１８７５種類である。

第４図には第１図装置が行うパターン検査処理のフロー
チャートが示される。

まずステップＳ１において、画像検知器６により光量計
測が行われ、該光量に応じてパターン信号が出力される
。このパターン信号は、増幅器１ｏおよびＡ／Ｄコンバ
ータ１１を介して、フレームメモ１月２にいったん格納
される。ステップｓ２では、コード化回路１３により検
査対象画素（３×３画素）単位で信号強度分布がコード
化される。

ステップＳ３では、二値化回路ｌ５により、コード化さ
れた信号強度分布がＬＵＴ．１４の内容と照合され、さ
らにステップＳ４ではパターンの有無（１またはＯ）が
判別される。つまり、二値化パターンが作成される。ス
テップＳ５では、欠陥判別回路１６により、該二値化さ
れたパターンに基づいてパターンの欠陥の有無が検査さ
れる。

最後にステップＳ６では、全ての画素について検査が終
了した（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かが判定され、判定がＹ
ＥＳの場合にはこのフローは「エンド」となり、判定が
ＮＯの場合にはステップＳ１に戻り、上述の処理を繰り
返す。

以上説明したように本実施例によれば、画像検知系にお
いて検出されたパターン信号は、いったんディジタル化
された後、所定数の画素単位で信号強度分布を表す信号
としてコード化され、ＬＵＴ１４の内容との照合に基づ
き二値化されるようになっている。そしてこの二値化さ
れたパターンに基づき、配線パターンに欠陥が有るが否
がが検査されるようになっている。

例えば、第５図（ａ）に示されるように、二値化された
パターンが或る信号強度を有していても、該パターンが
単独突起の形態を有している場合には、回路の動作に影
響を与えないので、正常と判別される。つまり、欠陥と
はならない塵あるいは傷と見なされる。

これに対し、第５図（ｂ）に示されるように、信号強度
は（ａ）の単独突起のパターンと同じでもそれが連続し
ている場合（連続突起の形態を有している場合）には、
ショート欠陥が存在しているものと判別される（第６図
（ａ）参照）。

このように、各画素毎の信号強度の分布を分析してから
欠陥の有無を検査するようにしているので、従来形に比
して検出感度および精度を増大させることが可能となる
。そのため、検査対象画素と同じ程度の大きさの微小欠
陥でも高精度に検出することができ、ひいては検査の信
鯨度を高めることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、塵等のパターンを
過剰に欠陥とすることなく、ショート、断線等の実際的
な欠陥だけを欠陥として高精度に検出することができる
。これは、検査の信転度向上につながり、極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのパターン検査装置の
構成を一部模式的に示したブロック図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は信号強度曲面の各種形状を示す図、 第３図（ａ）〜（ｃ）は信号強度分布のコード化を説明
するための図、 第４図は第１図装置が行うパターン検査処理を表すフロ
ーチャート、 第５図（ａ）および（ｂ）は第１図装置の作用を説明す
るための信号強度分布図、 第６図（ａ）〜（ｄ）は従来のパターン検査方式におけ
る問題点を説明するための図、 である。 （符号の説明） １・・・プリント基板、２・・・テーブル、３・・・光
源、４・・・光ファイバ、５・・・結像レンズ、６・・
・画像検知器、１０・・・増幅器、ｌ１・・・Ａ／Ｄコ
ンバータ、ｌ２・・・フレームメモリ、１３・・・コー
ド化回路、ｌ４・・・ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
、１５・・・二値化回路、１６・・・欠陥判別回路、１
７・・・出力装置、１８，ｌ９・・・駆動機構、２０・
・・コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プリント基板（１）の配線パターンにおける欠陥の有無
   を検査する装置であって、 前記プリント基板に光を照射して該基板からの反射光を
   所定の位置に結像し、該結像された画像の光量に応じて
   パターン信号を出力する画像検知光学系（５、６）と、 該出力されたパターン信号をディジタル化する手段（１
   １）と、 該ディジタル化されたパターン信号に対し所定数の検査
   対象画素単位で、特定画素の信号強度に対して他の画素
   の信号強度がどのように変化しているかを表す信号強度
   分布を所定の規準に従いコード化する手段（１３）と、 該コード化された検査対象画素単位の信号強度分布を予
   め作成および登録されている辞書コード（１４）と照合
   して二値化を行う手段（１５）とを具備し、該二値化さ
   れたパターンに基づき配線パターンの欠陥の有無を検査
   するようにしたことを特徴とするパターン検査装置。