JPH036445A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、プリント基板やホトマスクにおける配線パタ
ーンの欠陥検査を行うパターン検査装置に関するもので
ある。

従来の技術 プリント基板への電子部品実装の高密度化に伴い、基板
の配線パターンの細密化、複雑化が進んでいる。配線パ
ターンの欠陥検査は目視による外観検査が行われてきた
が、配線パターンの高密度化に伴い目視による検査作業
が困難になってきている。このような背景のもと配線パ
ターンを正確かつ迅速に検査するパターン検査装置の開
発が要求されている。

従来のパターン検査装置は、原画像を走査分解して得ら
れた２値データに対し、大別して比較法と設計ルール法
と呼ばれる検査方式で欠陥検出処理が行われている。比
較法は良品パターンあるいはＣＡＤによる配線パターン
の設計データと検査基板の配線パターンとのパターンマ
ツチングを行うもので、精密な位置合わせを必要とする
反面正確な検査が可能となる。（例えば特開昭６０−２
６３８０７号公報）設計ルール法は配線幅やパターンの
配置関係などのパターン設計上のルールに対し、検査パ
ターンの幅やパターン間の関係を示す特徴量を計測し前
記設計ルールに違反していないかどうかを検査する方式
で、標準パターンを準備しなくても最初の１枚から検査
できるという特長を有する。

（例えば特開昭６２−２９９７１１号公報）発明が解決
しようとする課題 しかし、比較法は標準パターンを記憶するだめの大容量
の記憶装置もしくは標準パターンと検査パターンを同時
入力するための２系統の入力装置が必要となり大規模な
装置構成よなる。また設計ルール法は欠陥パターンの有
する特徴量と一定の設計基準とを照合するために、外層
板のように表面実装部品用の特殊なパターンや文字記号
が存在する場合、これらのパターンを欠陥として検出す
るため検査開始時に該当領域をマスクする作業が必要と
なる。

本発明は、以上のような課題を解消するもので、誤報の
ない正確な検査が可能なパターン検査装置を提供するも
のである。

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、対象基板の配線パ
ターンを光学的に検知し光電変換を行うパターン検知手
段と、前記光電変換した入力信号を２値画像データに変
換する２値化手段と、前記２値データを走査窓で走査し
窓の中心位置がパターンのエツジを検出したとき窓内パ
ターンの形状と所定の論理との一致判定を行うパターン
形状判定手段と、前記パターンのエツジを検出した窓走
査位置で窓の中心を通る直線上のパターンの連続する長
さを測長し所定の条件との一致判定を行うパターン幅判
定手段と、前記パターン形状とパターン幅の組み合せか
ら局所パターンの特徴を判定しその判定結果を局所特徴
データとして出力する局所特徴判定手段と、前記局所特
徴データを窓走査し窓内の局所特徴データの配置関係か
ら該窓走査位置が欠陥かどうかを判定し欠陥の場合その
判定コードと位置情報を特徴データとして出力するマク
ロ特徴判定手段と、入カバターンが標準パターンか検査
パターンかによって前記特徴データの記憶先を切り替え
る特徴データ切替手段と、前記標準パターンの特徴デー
タを記憶する手段と、前記検査パターンの特徴データを
記憶する手段と、前記記憶されている標準パターン及び
検査パターンの特徴データを比較し同じ位置に同じ特徴
が存在しない場合欠陥と判定する比較判定手段とを備え
たものである。

作用 本発明は上記構成で、標準パターンと検査バタンの双方
においてパターンの局所特徴量を検出し、局所特徴量の
配置関係から断線やショート等の欠陥の種類を明らかに
し位置情報とともに記憶するため、比較判定手段におい
て標準パターンと検査パターン双方の特徴データを比較
相殺し、相互に異なる特徴データが存在する場合に真の
欠陥と判定することにより、検査対象に特殊パターンや
文字記号が存在してもマスク作業の不要な正確な検査を
可能にするものである。

実施例 第１図は本発明の一実施例におけるパターン検査装置の
ブロック結線図である。第１図において、１は対象基板
の配線パターンを光学的に検知し光電変換を行うパター
ン検知手段、２はその光電変換された入力信号を所定ピ
ッチでサンプリングし一定しベルのしきい値で２値化す
る２値化手段、３はその２値データを走査窓で走査し窓
の中心位置がパターンのエツジを検出したとき窓内パタ
ーンの形状と所定の論理との比較を行いパターンのエツ
ジの凹凸形状を判定するパターン形状判定手段、４はそ
のパターンのエツジを検出した窓走査位置で窓の中心を
通る直線上のパターンの連続する長さを測長し所定の条
件との一致判定を行うパターン幅判定手段、５はその判
定されたパターン形状とパターン幅の組み合せから局所
パターンの特徴を判定しその判定結果を局所特徴データ
として出力する局所特徴判定手段、６はその局所特徴デ
ータを窓走査し窓内の局所特徴データの配置関係から当
該窓走査位置が欠陥かどうかを判定し欠陥の場合その判
定コードと位置情報を出力するマクロ特徴判定手段、７
は入カバターンが標準パターンか検査パターンかによっ
てその判定コード及び位置情報の記憶先を切り替える特
徴データ切替手段、８は標準パターンの特徴データを記
憶する標準データ記憶手段、９は検査パターンの特徴デ
ータを記憶する検査データ記憶手段、１０は前記標準デ
ータ及び検査データの記憶手段８．９に記憶された特徴
データを比較し相違を判定する比較判定手段である。

上記構成において、以下その動作についてさらに詳細な
構成を参照しながら説明する。第２図はパターン検知手
段１及び２値化手段２の具体的構成図である。第２図に
おいて、１１は試料基板、１２はｘｙ子テーブル１３は
照明ランプ、１４は検査パターン結像用のレンズ、１５
は試料基板１１の反射光を光電変換するＣＣＤラインセ
ンサ、１６ばＣＣＤラインセンサ１５にクロックパルス
を供給するクロックパルス発生回路、１７はＣＣＤライ
ンセンサ１５で光電変換されたアナログ画信号、１８は
アナログ比較器、１９はアナログ比較器１８に比較基準
電位（しきい値レベル）を供給する端子、２０は２値画
像データの出力端子、２１及び２２は後述する画信号処
理系に対しライン同期クロック及び画素転送りロックを
供給する端子、２３及び２４は試料基板１１をｘｙ子テ
ーブル２に固定する固定ピンである。上記構成において
試料基板１１を搭載したｘｙ子テーブル２は端子２１か
ら供給されるライン同期クロックに同期してＸ方向に移
動し、基板のＸ方向の走査が終了するとＸ方向へＬ移動
する。移動後再びＸ方向へ前回の走査と逆向きに走査し
基板全面を走査する。

Ｌはレンズ１４の結像倍率にとＣＣＤラインセンサ１５
の素子数ｍに基づき次式により決定される。

Ｌ＝ｋ・δ・　（ｍ−ｍｏ）　　　　　■（ここでδは
ＣＣＤラインセンサの素子サイズ、ｍｏはオーバーラツ
プ走査の画素数を示す。）試料基板１１はランプ１３で
照明され、反射光がレンズ１４によりＣＣＤラインセン
サ１５に拡大結像される。

アナログ画信号１７はアナログ比較器１８へ入力され端
子１９より供給される所定のしきい値レベルで２値化さ
れる。

次にパターン形状判定手段３、パターン幅判定手段４、
局所特徴判定手段５、マクロ特徴判定手段６、特徴デー
タ切替手段７、標準データ記憶手段８及び検査データ記
憶手段９における画信号処理について第３図を参照しな
がら説明する。まず端子３１から入力された２値画像デ
ータはｎｘｎ走査窓３２で走査され窓内のパターン形状
及びパターン幅がパターン形状判定手段３及びパターン
幅判定手段４により判定される。なお、２値化手段２に
おけるラインメモリ３２ａとシフトレジスタ３２ｂを用
いた窓走査回路は公知の技術であり説明は省略する。第
４図にパターン形状判定手段３の具体的判定方法を示す
。第４図（ａ）はパターン形状判定マスクである。まず
３×３マスク４２において次式により配線パターンのエ
ツジを検出する。

ｄｏ・（ｄｕｄ３＋ｄ、＋ｄ、）・（ｄｌ＋ｄ３＋ｄ５
＋ｄ７）　　−■第■式の値が１の時、窓の中心位置（
ｄｏの位置）は配線パターンのエツジ上にある。このと
きリング領域４１におけるパターンの配置関係で当該上
・７ジの形状を直線、凹、凸あるいは不規則パターンの
いずれかに分類する。同図ではリングの半径が３の場合
を示している。いまリング領域に連続する黒画素ｖ４域
が１箇所だけあるとき、黒領域と白領域の画素数の差を
もとに第１表のパターン形状判定テーブルに示すように
形状を分類する。

第１表 リング領域４１に複数の黒領域がある時（同図（ｅ））
、不規則パターンと判定する。第４図（ｂ）、（Ｃ）及
び（ｄ）は各々直線、凹及び凸形状の場合を示している
。

前記パターン形状判定テーブルの判定結果は、２ピツ１
〜のコードでＲＯＭに書き込んでおき、リング領域の構
成画素ａ。−ａｌｓをアドレスとしてＲＯＭを参照し判
定結果を出力する。

第５図にパターン幅判定手段４の具体的判定方法を示す
。本実施例ではパターン幅は６〜７画素、クリアランス
は８画素以上の場合を正常とする。

第５図（ａ）はパターン幅判定マスクである。窓中心位
置（同図斜線位置）が配線パターンのエツジ上にあると
き、中心画素から８方向にパターン検出画素を配置する
。そして各方向に連続する黒画素をカウントし最小値を
パターン幅として選択する。

第５図（ｂ）にその具体的構成を示す。Ａｏ及びＢ。

をＭＳＢとして比較器６１でＡ。−Ａ、とＢ。−Ｂ。

の大小を比較し、小さい方の値をセレクタ６７で選択す
る。同様に比較器６２とセレクタ６８でＣ３−Ｃ７とり
。−Ｄ、の大小を比較し、小さい方の値を選択する。セ
レクタ６７と６８で選択された２つの値はさらに、比較
器６５とセレクタ７１で小さい方の値が選択され、プラ
イオリティエンコーダ７３が測長値に変換される。４５
度、１３５度、２２５度及び３１５度方向についても同
様に比較器６３．６４．６６、セレクタ６９．７０．７
２及びプライオリティエンコーダ７４を用いてＥ０〜Ｅ
６、Ｆｏ−Ｆ６、Ｇ０〜Ｇ６、Ｈ８−Ｈ６のうちの最小
の測長値を求める。ＯＲ回路７６及びゲート回路７７は
最小クリアランス違反をチエツクするために設けてあり
、例えば第６図に示すようにり。が０かっＤ６が１のと
きは最小クリアランス違反として検出する。第５図（ｂ
）において１ プライオリティエンコーダ７３の出力４ビツト、プライ
オリティエンコーダ７４の出力３ビツト及びＯＲ回路７
６の出力１ビツトの合計８ビツトを用いてパターン幅判
定テーブル７５を参照する。判定内容は下記第２表に示
すように２ビツトコードでＲＯＭに書き込まれている。

第２表 ２ 第３表 さて、第３図において局所特徴判定手段５は、パターン
形状判定手段３及びパターン幅判定手段４で判定したパ
ターン形状とパターン幅を用いて、注目位置の局所特徴
を判定する。第３表に局所特徴判定手段５の具体的判定
内容を示す。

以下余白 形状判定コードを上位２ビツト、線幅判定コードを下位
２ビツトとして合計４ビツトで局所特徴を判定し、８ビ
ツトの局所特徴データを出力する。

前記局所特徴データは第３図ＭＸＮ走査窓３３で走査さ
れ、マクロ特徴判定手段６において窓内の局所特徴デー
タの配置関係がら、当該窓走査位置が欠陥かどうかを判
定し、欠陥の場合その判定コードを座標カウント値とと
もに標準データ記憶手段８あるいは検査データ記憶手段
９に記憶する。特徴データ切替手段７は、入カバターン
が標準基板か検査基板かによって、判定結果の記憶先を
前記標準データ記憶手段８あるいは検査データ記憶手段
９に切り替えるために設けてあり、そのタイミングはラ
イン周期クロック端子３５からＹカウンタ３６を介して
、また画素転送りロック端子３７からＸカウンタ３８を
介して制御される。また外部から端子３４に切替信号を
与えることにより記憶先を切り替える。第７図にマクロ
特徴判定手段６における判定マスクを示す。前記ＭＸＮ
走査窓内に注目位置を中心とする半径ｒ　（ｋ、≦ｒ≦
に２）の半円環領域Ｒを構成し、注目位置の局所特徴と
領域Ｒ内の局所特徴の関係から注目位置のマクロ特徴を
判定する同図はに１−６、ｋ２＝１０の例を示している
。第４表に前記判定マスクにおける判定内容を示す。例
えば注目位置の局所特徴が凹形状の場合、領域Ｒ内に凹
形状あるいは欠けが１以上あるとき注目位置にＴ字接続
があると判定、判定コードを出力する。

第４表 第８図（ａ）、（ｂｌに標準データ及び検査データを記
憶する標準データ記憶手段８のメモリ及び検査データ記
憶手段９のメモリの記憶内容を示す。走査線番号と判定
コードを１ワード、Ｘ座標を１ワ５ ド、Ｘ座標を１ワードの合計３ワードを１組の特徴デー
タとして走査順に記憶する。前記走査線番号は第８図（
Ｃ）に示すように、試料基板１１におけるＣＣＤライン
センサ１５の走査線の番号を示すものである。

第１図における比較判定手段１０においては、マイクロ
コンピュータにより標準データ記憶手段８のメモリ及び
検査データ記憶手段９のメモリをアクセスし、特徴デー
タの比較判定を行う。第９図に比較判定の処理手順を示
す。まず、９１において標準データ記憶手段８のメモリ
及び検査データ記憶手段９のメモリから最初の標準デー
タ（判定コードＣ＋＋、ｘ座標Ｘ＋＋、ｙ座標Ｙｌ＋　
）及び検査データ（判定コードＣｘ、ｘ座標Ｘｘ、ｙ座
標ＹＫ　）を読む。次に、９２で標準データと検査デー
タの位置座標の大小を比較し標準データの位置が検査デ
ータの位置を越えている場合、９３において未判定の標
準データが標準データ記憶手段８のメモリに残っている
かどうかを判定し、残っている場合に９４で次の標準デ
ータを読み込み再び９２の判定にかけ６ る。９２の判定で検査データの位置が標準データの位置
に達するかあるいは達しない場合、９５において標準デ
ータと検査データの一致判定を行い一致しない場合、９
６で未判定の検査データが検査データ記憶手段９のメモ
リに残っているかどうかを判定し、残っている場合に９
７で次の検査データを読み込み再び９２の判定にかける
。９５の判定で標準データと検査データが一致した場合
、当該標準データ及び検査データをメモリから消去する
。そして９９において未判定の標準データ及び検査デー
タが標準データ及び検査データ記憶手段８．９のメモリ
に残っているかどうかを判定し、残っている場合に１０
０で次の標準データ及び検査データを読み込み再び９２
の判定にかける。９２と９５における位置座標の大小比
較は、座標を示す２値データの所定の上位ビットに関し
て行うことにより、標準基板と検査基板の微少な位置ず
れの影響を受けずに判定することができる。以上の処理
を未判定の特徴データがなくなるまで繰り返し、最終的
に標準データ及び検査データ記憶手段８．９のメモリに
残った特徴データが欠陥の位置及び種類を示すものとな
る。

発明の効果 以上のように本発明は標準基板と検査基板の両方につい
て、配線パターンの局所特徴を検出し、局所特徴の配置
関係から欠陥の種類を明らかにし、欠陥と判定された場
合その位置座標及び判定結果を記憶し、記憶された標準
データと検査データを比較するため検査基板上の特殊パ
ターンや文字記号の存在による誤報を防ぎ正確な検査が
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるパターン検査装置の
ブロック結線図、第２図は同装置におけるパターン検知
手段及び２値化手段の詳細ブロック結線図、第３図は同
パターン形状判定手段、バタン幅判定手段、局所特徴判
定手段、マクロ特徴判定手段、特徴データ切替手段、標
準データ記憶手段及び検査データ記憶手段の詳細ブロッ
ク結線図、第４図は同パターン形状判定手段における判
定方法を示す概念図、第５図（ａ）、（ｂ）は同パター
ン幅判定手段における判定方法を示す概念図及び詳細ブ
ロック結線図、第６図は同局所特徴判定手段における判
定方法を示す概念図、第７図は同マクロ特徴判定手段に
おける判定方法を示す概念図、第８図は同標準データ記
憶手段及び検査データ記憶手段における特徴データの記
憶内容を示す概念図、第９図は同比較判定手段における
処理手順を示す流れ図である。 １・・・・・・パターン検知手段、２・・・・・・２値
化手段、３・・・・・・パターン形状判定手段、４・・
・・・・パターン幅判定手段、５・・・・・・局所特徴
判定手段、６・・・・・・マクロ特徴判定手段、７・・
・・・・特徴データ切替手段、８・・・・・・標準デー
タ記憶手段、９・・・・・・検査データ記憶手段、１０
・・・・・・比較判定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プリント基板あるいはホトマスクに形成された配線パ
   ターンを光学的に検知し光電変換するパターン検知手段
   と、前記光電変換された信号を所定ピッチでサンプリン
   グし２値データに変換する２値化手段と、前記２値デー
   タを窓走査しその窓の中心位置がエッジ上にある時、前
   記中心位置に対し所定サイズ半径のリング領域内のパタ
   ーンの占める面積比率からエッジの凹凸を判定するパタ
   ーン形状判定手段と、前記窓の中心位置がエッジ上にあ
   る時、その中心位置を通る所定方向の直線上に連続する
   パターン幅を測長し、その最小値と標準パターン幅とを
   比較判定するパターン幅判定手段と、その判定されたパ
   ターン形状とパターン幅の組み合せから配線パターンの
   局所領域での特徴を判定しその判定結果を局所特徴デー
   タとして出力する局所特徴判定手段と、その局所特徴デ
   ータを窓走査し、その窓内の局所特徴データの配置関係
   から現在の窓走査位置が欠陥か否かを判定し欠陥の場合
   その判定コード及び前記窓走査位置を特徴データとして
   出力するマクロ特徴判定手段と、標準基板パターンと検
   査基板パターンとの入力時の各々の特徴データの記憶先
   を切り替える特徴データ切替手段と、前記特徴データ切
   替手段の切り替えにより前記標準基板パターンの特徴デ
   ータを記憶する標準データ記憶手段と、前記特徴データ
   切替手段の切り替えにより前記検査パターンの特徴デー
   タを記憶する検査データ記憶手段と、前記標準データ記
   憶手段及び前記検査データ記憶手段に記憶された特徴デ
   ータを比較し相違を判定する比較判定手段とを具備する
   パターン検査装置。