JPS60200382A - パタ−ン検査方法及び装置 - 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〕 本発明はパターンの欠陥を検出する方法及び装置に関し
、更に詳述すれば、ＩＣ配線基板等にプリントされたパ
ターンの検査方法及びこれに使用する装置を提案するも
のである。

〔従来技術〕

ＩＣ（集積回路）は、たとえばセラミックス基板上に導
電性インクにて配線パターンをスクリーン印刷し、これ
を複数積層して作成されるが、近年のＩＣの高密度化、
多層化に伴っ−ごパターンの欠陥の検査が重要な課題と
なっている。

ところで、従来の配線パターンの検査方法としては人間
の目視による方法が一般的であったが、このような方法
は、パターン欠陥の見逃しによる製品の歩留りの低下、
信頼性の低下等の問題があり、また生産性も低い。そこ
で、たとえば欠陥のないパターン、即ち設計通りに描か
れた原パターン等を基準としてこれと検査対象パターン
とを重ね合わせて余剰部分と欠損部分をめる、あるいは
、設計上のパターンデータに従って検査対象パターンを
走査して、パターンデータと異なる走査結果が検出され
た場合にはこれを欠陥とする等の手法を用いて自動的に
パターンを検査し、その欠陥を検出する装置が種々開発
されてはいる。就中ＩＣマスク用の検査装置の場合には
、ＩＣマスクがエツチングにより作成されるためそのパ
ターンの境界が比較的明瞭な直線状となり、検査対象の
パターンの２値化画像のデータを検査の基準となる標準
パターンと単純に比較する程度で充分である。

しかし、セラミックス基板に配線パターンをスクリーン
印刷した場合等には、インクの滲み、スクリーンの網目
等のためパターンの境界が微細な凹凸状となることは避
けられず、上述の如き２値化画像の単純な比較ではパタ
ーンの境界の凹凸が大部分欠陥であると判定される。こ
のためセラミックス配線基板にスクリーン印刷されたパ
ターンの検査にはＩＣマスクの検査等よりは比較的高度
な技術が要求され、たとえば座標データとして与えられ
る数値化されたパターンデータを検査基準とし、これと
検査対象パターンの２値化像との比較を行う方法等が知
られている。しかし、このような方法では、パターンデ
ータとして設計データ等を画素形式のデータに変換して
おく必要があるが、これには相当程度の時間が必要であ
り、従ってパターン変更時の対応が容易ではない。また
画素形式に変換されたパターンデータに従って検査対象
パターンの走査を行うため、基準位置を＋ＨＭ密に一致
させる必要があり、このための特別な距離計等が必要と
なる。更に複雑なパターンには適用し難い等の難点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、
スクリーン印刷による配線パターンのインクの滲み、網
目等に起因するパターン境界の凹凸は欠陥とは判定する
ことなく、位置合わせを厳密に行う必要もなく、また高
速処理が可能で更にパターンを変更した際にも容易に対
応可能なパターン検査方法及びこれに使用する装置の提
供を目的とする。

〔発明の原理〕

本発明の詳細については後述の〔実施例〕の項において
説明するが、本発明に斯かるパターン検査方法の概略に
ついて説明しておく。

第４図は本発明に係るパターン検査装置にて行われる画
像処理の模式的説明図である。

図中Ｄｂは検査対象のパターンＤの２値化画像、同ｓｂ
は検査基準の標準パターンＳの２値化画像である。そし
て、たとえば、標準パターンＳの２値化画像ｓｂを拡大
して拡大画像Ｓｌを、縮小して縮小画像Ｓｓを作成する
。ただし、この拡大１縮小は通常の意味での拡大、縮小
ではなく、その詳細は後述するが、画素単位での論理和
及び論理積をめて画像処理を行うものである。このよう
にして作成された拡大画像ＳＩ！を検査対象パターンの
画像Ｄｂから差し引けば、検査対象パターンＤの標準パ
ターンＳに対する余剰部分のみが残った画像Ｗ１が得ら
れ、一方線小画像Ｓｓから検査対象パターンの画像Ｄｂ
を差し引けば、検査対象パターンＤの標準パターンＳに
対する欠損部分の画像Ｗ２が得られる。このような方法
を採れば、標準パターンＳとこれを拡大した画像Ｓｌと
の拡大比率、あるいは標準パターンＳとこれを縮小した
画像Ｓｓとの縮小比率（いずれも具体的には画素の個数
として表される）の許容範囲が設定されることとなり、
パターン縁辺部が微細な凹凸を呈するようなパターンの
検査に有効となるものである。

〔発明の構成〕

本発明に係るパターン検査方法及び装置は、検査基準の
パターン及び検査対象のパターンを撮像し、前記両パタ
ーンのいずれか一方の画像を判定基準に対応するサイズ
に拡大及び縮小し、この拡大及び縮小された一方のパタ
ーンの画像と、他方のパターンの画像との差分をめるこ
とにより前記検査対象パターンの欠陥を検出することを
特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係るパターン検査装置の全体の構成を
示すブロック図である。

検査台２０は図示しない基盤上に水平に定置されており
、その上面に検査基準となる標準パターンＳ及び検査対
象パターンＤとを載置して水平方向の直交する２方向に
移動させることが可能となっている。即ち、検査台２０
は３層構造となっていて、基盤に固定された最下層の支
持台２Ｉに固定されたパルスモータＩｌｃにより中間層
のＹ方向移動台２３が第１図上で奥行方向（以下、Ｙ軸
方向という）に、またＹ方向移動台２３に固定されたパ
ルスモータｌｌｂにより最上層のＸ方向移動台２２が第
Ｆ図上で左右方向、即ちＹ方向移動台２３の移動方向で
あるＹ軸方向とは直交する方向（以下Ｘ軸方向という）
にそれぞれ移動される構成となっており、従って最上層
のＸ方向移動台２２は、基盤に定置された支持台２１に
対してＸ、Ｙ輪画方向への移動が可能となる。

検査台２０の上面のＸ軸方向一端寄りの位置には、検査
基準となる標準パターンＳを固定載置するための固定台
２５が取付けられており、更にＸ軸方向他端寄りの位置
には、検査対象パターンＤが固定載置される回転台２５
が備えられている。

回転台２５は両パターンＤ、３間の角部差を補正するた
めのものであり、検査台２０の最上層、即ちＸ方向移動
台２２に固定されたパルスモータＩｌａによりその回転
面を水平面として回転される構成となっていて、その表
面の高さ位置は前述の標準パターンＳを固定するための
固定台２５の表面と同一高さとなっている。

なお、検査対象パターンＤの生産ラインは白抜矢符にて
示す如く、回転台２４の略中央付近を通るＹ軸方向とな
っており、図示しない移載機により検査対象パターンＤ
は回転台２４の略中央に載置される。

検査台２０の上方には２次元撮像袋ｒｆ１１　ａ　、　
１　ｂがそのレンズ系の光軸を共に垂直下方向きとし、
また光軸間距離及び方向を前述の固定台２５と回転台２
４の中心間距離及び方向と一致させて、図示しない適宜
の除振装置を介して基盤に支持されており、更に再撮像
装置１ａ、　ｌｂのレンズ系の光軸をその発光域の中心
としたリングストロボ２ａ、２ｂがそれぞれ固定されて
いるが、両リンゲストｔｌボ２ａ、２ｂの高さ位置は再
撮像装置１ａ、ｌｂのレンズ系に直接その光が入射しな
い位置となっている。

再撮像装置１ａ、　ｌｂの画像信号は、画像歪補正回路
３に与えられてレンズ系の収差等による画像の歪をネ！
１正された後、画像処理装置１０に与えられる。

画像処理装置１０は、画像メモリ１１、拡大・縮小回路
１２、画像演算回路１３及び画像処理コントローラ１４
等から構成されている。この画像処理装置ＩＯは、再撮
像装置１ａ、　ｌｂにより撮像された検査対象パターン
Ｄ及び標準パターンＳの画像を画像メモリ１１に一旦蓄
え、標準パターンＳの画像を拡大・縮小回路１２にて拡
大及び縮小し、この拡大及び縮小された標準パターンＳ
の画像と検査対象パターンＤの画像との差分を画像演算
回路１３により演算することにより検査対象パターンＤ
の欠陥を検出するものである。また画像演算回路１３は
上述の画像処理に先立って再撮像装置１ａ、ｌｂの視野
内における両パターンＤ、Ｓの水平方向偏差の補正をも
行うものであり、これらの処理は制御装置４からの指令
に従って画像処理コントローラ１４が制御する。

画像表示装置５はたとえば検査対象パターンＤの欠陥が
発見された場合等にその欠陥が含まれる画面等を表示す
るものである。

制御装置４は前述した如く画像処理装置１０の画像処理
コントローラ１４に指令を与えて画像処理を行わせる他
、検査台２０を移動させることにより両パターンＤ、Ｓ
のＸ、Ｙ方向への移動及び回転台２４の回転を行わせる
ためパルスモーク制御回路７を介して各パルスモータ駆
動回路３２ａ　、　３２ｂ　、　３２ｃに駆動信号を発
して各パルスモータ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの駆動制御
を行ない、またこれに伴う駒撮像装置１ａ。

１ｂの視野の移動に応じて適宜ストロボコントローラ９
を介して両リングストロボ２ａ、２ｂの発光を行わせ、
更に移載機制御回路８を介して図示しない移載機を駆動
制御することにより検査対象パターンＤの生産ラインと
回転台２４との間の移載を行う。

表示装置６は、たとえばＸ−Ｙブロックを用いて欠陥が
検出された検査対象パターンＤの全体を１１ηく等して
検出された欠陥の位置及びその形態等を表示するもので
ある。

以上の如く構成された本発明装置の動作について、検査
手順を示す第２図のフローチャート、駒撮像装置１ａ、
ｌｂの視野内における両パターンＤ。

Ｓの位置ずれ検出の原理を示す第３図の説明図及びパタ
ーン欠陥の検出のための画像処理の概念を示す第４，５
図の説明図に従って説明する。

なお、検査の開始に際しては、適宜の方法により検査台
２０周辺は駒撮像装置１ａ、ｌｂによる撮像が行えない
程度の明るさとしておき、検査台２０は初期位置、即ち
両パターンＤ、Ｓの偏差補正のための基準位置が駒撮像
装置１ａ、　Ｉｂの視野となるようにＸ方向移動台２２
及びＹ方向移動台２３の位置が設定されている。

ます制御装置４は移載機制御回路８を介して図示しない
移載機を駆動制御してラインを移動して来た検査対象パ
ターンＤを回転台２４の所定位置に載置する。この際、
検査対象パターンＤの撮像装置１ａの視野内における位
置は、標準パターンＳの撮像装置１ｂの視野内における
位置と１肢密に位置合わせを行う必要はなく、基準位置
に対する移載機の制御誤差の範囲内の位置でよい。

次に駒撮像装置１ａ、　ｌｂの各視野内における両パタ
ーンＤ、Ｓの位置合わせが行われる。これは第３図（ａ
ｌに示す如く検査対象パターンＤにはその中央部分に実
際のパターンが印刷された検査領域Ｄ１があるが、この
検査領域り、外の所定の一隅に２直線を直交配置した標
識Ｄ２が印刷されており、この標識Ｄ２の撮像装置１ａ
の視野内における画像を基準として行われるものである
。

第３図ｆｂｌは位置合わせの原理を示す説明図である。

一点鎖線にて示すように撮像装置１ａのＸ軸方向視野外
郭線ＩＫからＹ軸方向に距離ｙｏ、同Ｙ軸方向祝ツ！ｆ
外郭線１ｙからＸ軸方向に距離Ｘｏの位置に標識Ｄ２が
ある場合に検査対象パターンＩ）と標準パターンＳとの
位置が一致しているとする。

さて、撮像装置１ａの視野内に検査対象パターンＤの標
識Ｄ２が第３図［ｂｌに図示する如く撮像されたとする
。画像演算回路１３はＹ軸方向外郭線ｌｙ上の所定点Ｙ
１．Ｙ２からの標識Ｄ２の像までのＸ軸方向距離ｘＩ＋
　ｘ２及びＸ軸方向外郭線ｌｘ上の所定点ｘ１からの標
識Ｄ２の像までのＹ軸方向能ｇｌｔ　ｙ　＋を測定する
。なお距離Ｘｌ　＋　ｘ２　＋　３’　ｌの測定は、実
際には撮像素子上の絵素数を計数することにより行われ
る。

このようにして各距離ｘｌ＋　ｘ２．ｙｌがまると画像
演算回路１３はまず下記（１）式にて視野外郭線ｌｘ、
　Ｉｙと４！ｌｉｔ識Ｄ２との交差角θをめる。

θ＝　ａｒｃ　ｔａｎ　−（１１ ただし、Ｉ！：所定点Ｙ１とＹ２との距離θがまると、
画像演算回路１３はこれを制御装置４に出力する。制御
装置４はこのθの値を基にパルスモータ制御回路７に制
御信しを発して駆動回路３２ａを介してパルスモータ３
１ａを駆動する。

このパルスモーク３１ａの駆動により回転台２４ばθ回
転されるので、第３図（Ｃ１に示す如く視野外郭線ｌｘ
、　ｌｙと標識Ｄ２のＸ軸方向部分、Ｙ軸方向部分とが
それぞれ平行となり、第３図に示した距離ｘｌ＋ｘ２＋
　ｙＩはそれぞれｘＩ　’＋　ｘ２　Ｚ　＞’＋　’（
ただしＸ＋　’＝Ｘ２　’）となる。従ってｘｌ　′と
ｘＯ・ｙｌ　′とｙＯの差ΔＸ及びΔｙがＸ軸方向、Ｙ
軸方向それぞれの両パターンＤ、Ｓの像を駒撮像装置１
ａ、　ｌｂの視野内で一致させる補正のために必要な平
行移動量となる。

次に実際の検査が開始される。まず制御装置４からパル
スモータ制御回路７に対して、駒撮像装置１ａ＋ｊｂの
視野が両バクーンＤ、Ｓの最初の検査視野となるように
パルスモータ３１ｂ、３１ｃの制御信号が発せられる。

これにより、たとえば第３図（ａｌに示した検査領域Ｄ
Ｉの左上隅の部分が撮像装置１ａの視野となり、またこ
れと対応する標準パターンＳの部分が撮像装置１ｂの視
野となる。

次に制御回路４はパルスモータ制御回路７に対して全検
査領域り、を走査させる信号を与える。

これによりパルスモータ３１ｂ及び３１ｃが所定速度に
て適宜駆動、停止されて、再撮像装置１ａ、　ｌｂの視
野はたとえば第３図ｆａ）に示した検査領域り、の左上
隅から右側端へ移動し、若干のオーバーラツプをとって
下側方向へ移動した後、左側端へ移動するというように
して全検査領域り、を撮像装置Ｉａ、ｌｂの視野にて走
査する。そしてこの間、制御装置４はストロボコントロ
ーラ９に適宜に信号を発して両ストロボ２ａ、２ｂを発
光させる。この両ストロボ２ｄ、２ｂの発光間隔は、こ
れにより再撮像装置１ａ、Ｉｂの視野に撮像される検査
対象パターンＤの検査領域り、の各部分が所定のオーハ
ラツブをとって順次撮像されるようにパルスモーク３１
ｂ、　３１ｃの駆動速度等を基に定められている。従っ
て、両パターンＤ、Ｓが停止している間に撮像が行われ
るのではなく、両バクーンＤ、Ｓを一定速度で移動させ
つつ適宜間隔にてストロボ発光を行い、このストロボ発
光により両パターンＤ、Ｓの画像を得るのである。

さてストロボ２ａ、２ｂの発光により両パターンＤ。

Ｓの所定検査領域が再撮像装置１ａ、ｌｂにより撮像さ
れ、この画像Ｄｐ、Ｓｐば２値化ｐ′Ｉ！ｌ像Ｄｂ、Ｓ
ｂに変換され、更に検査対象パターンＤの２値化画像Ｄ
ｂは水平方向偏差の補正をされて画像メモ１月１に一旦
記憶される。次に標準パターンＳの２値化画像ｓｂの拡
大及び縮小処理が行われる。この拡大・縮小処理は拡大
・縮小回路１２により処理されるが、第４図はその概念
を示す説明図である。

まず画像メモリ１１に格納されている標準パターンＳの
２値化画像ｓｂが拡大・縮小回路１２に送られて第４図
に示す如く拡大画像３ｊ１！及び縮小画像Ｓｓが作成さ
れ、これらは再び画像メモリ１１に転送されてこれに記
憶される。この際の１拡大・縮小」は通常の意味での光
学的拡大・縮小とは異なって第５図に示す如き手法によ
り行われる。即ち、たとえば第５図（ａ）に示す如＜　
（１１）〜（５５）の５×５の７トリックス状の撮像素
子の絵素配列について、第５図ｆｂｌに示す如くその中
心に位置する絵素（３３）のみ１”、他の絵素ば“０”
の２値化画像を考えると、拡大とは各絵素とその上下左
右４個の絵素との論理和画像として、縮小とは論理積画
像として表わされる。図面に即して説明すると、第５図
（ｂ）において絵素（３３）の上下左右の各絵素（２３
）　、（３２）　、（３４）　、（４３）に関しては、
それぞれの上下左右の絵素との論理和は、“１″となる
。従って第５図（ｂｌの拡大画像は第５図＋ｃ＋となる
。一方第５図（Ｃ１において中心の絵素（３３）の上下
左右の各絵素（２３）　、（３２）　、（３４）　、（
４３）に関しては、それぞれの上下左右の絵素との論理
積は“０”となる。従って第５図ｆｃｌを縮小した画像
は第５図（ｂ）となる。

このようにして拡大・縮小回路１２により作成された拡
大画像３１縮小画像Ｓｓと、検査対象パターンＤの２値
化画像Ｄｂとの差分をめることにより欠陥の検出が行わ
れる。即ち、第４図に示す如く、検査対象パターンＤの
２値化画像Ｄｂを補正した画像Ｄｂ　’から拡大画像Ｓ
Ｚを差し引くとパターンの余剰部分（回路間の短絡、突
起等）が残分として検出され、余剰画像Ｗ＋　（＝Ｄｂ
　’−３７りが得られる。一方、縮小画像Ｓｓから検査
対象パターンＤの２値化画像Ｄｂを差し引くとパターン
の欠落部分（断線、欠損等）が残分として検出され、欠
落画像Ｗ２　（＝ＳＳ　Ｄｂ　’）が得られる。

余剰画像Ｗ、又は欠落画像Ｗ２に欠陥部分の画像が検出
されない場合には欠陥はないと判定され、欠陥部分の画
像が検出された場合には欠陥が有ったと判定され、この
画像Ｗ１又はＷ２か画像表示装置５に表示された後、全
検査領域の検査が終了したか否かの判断が行われ、終了
していない場合には次の検査視野の撮像、即ちその検査
視野が撮像装置１ａ、　ｌｂの視野と一致した時点でス
トロボ２ａ。

２ｂの発光が行われ上述同様の処理が行われる。

このようにして全検査領域の撮像及びその欠陥検出が順
次行われ、検査対象パターンＤに欠陥があった場合には
、たとえばＸ−Ｙプロッタ等の表示装置６により欠陥部
分を含む全パターンの描画が行われる。そして制御装置
４から移載機制御回路８に信号が出力され、これにより
検査対象パターンＤはラインに移載されて次工程に送ら
れ、次に検査されるべき検査対象パターンＤが回転台２
４に移載されるが、この間に制御装置４はパルスモータ
駆動回路７に適宜に信号を与えてパルスモータ３１ｂ、
３１ｃを駆動制御して検査台２０を初期位置に復帰させ
る。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、検査基準である標準
パターンを絵素単位の論理和、論理積により拡大・縮小
し、これと検査対象パターンとの差分をめることにより
欠陥の有無を判定する構成としているため、スクリーン
印刷された配線パターンのインクの滲み、スクリーンの
網目等に起因するパターン境界部の細かな凹凸等が欠陥
であるとは判定されない。また、検査基準の変更に際し
ては、標準パターンの画像の拡大・縮小比の変更により
容易に対応可能である。

また、検査対象パターン又は標準パターンを直接的に回
転させ、あるいは画像処理により、検査対象パターン及
び標準パターン間の角偏差及び水平方向偏差の補正を行
っているので、検査対象パターンを検査台に載置するに
際しての厳密な位置合わせは不必要であり、そのための
距翔１針等も不要となり、更に作業能率の向上が図れる
。また走査のための撮像装置に対する両パターンの相対
的移動は、両パターンを固定載置した検査台の移動によ
るため、両者を個別に移動させる場合に比して容易であ
り、また高速化も可能である。

更に、検査対象パターンと標準パターンとを同一の検査
台に載置して両者の画像を対比する構成としているため
、パターンが変更された場合にも検査基準となる標準パ
ターンを交換するのみで容易に対応可能であり、また、
画像演算回路、拡大・縮小回路等を制御装置により制御
することとしているため、高速処理が可能である。

なお、前記実施例では、検査対象のパターンと検査基準
のパターンである標準パターンとの角偏差の補正を、検
査対象のパターンを回転させることにより行う構成とし
たが、標準パターンを回転させる構成とすることも、あ
るいは画像処理にて行う構成とすることも可能であり、
更に両パターン間の平行方向偏差の補正は画像処理にて
行う構成としているが、検査対象のパターン又は標準パ
ターンのいずれかを平行移動させて行う構成としてもよ
い。

また前記実施例では、両パターンの撮像は両パターンを
載置した検査台を移動させつつ、ストロボ発光さセるこ
とにより行う構成としているが、常時撮像に必要な照明
をしておき、検査台を所定位置に停止させて撮像を行う
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体の構成を示すブロック図、第
２図は処理の手順を示すフローチャーＩ・、第３図は角
偏差及び水平方向偏差をめる原理を示す説明図、第４図
はパターン欠陥の検出方法の概念を示す説明図、第５図
ば２値化画像の論理和、論理積による拡大・縮小の方法
を示す説明図である。 １ａ、１ｂ・・・撮像装置　４・・・制御装置　１０・
・・画像処理装置　１２・・・拡大・縮小回路　１３・
・・画像演算回路２０・・・検査台　２４・・・回転台
　３１ａ、３１ｂ、　３１ｃ・・・パルスモーク　Ｄ・
・・検査基準のパターン　Ｓ・・・標準パターン　ＳＺ
・・・標準パターンの拡大画像Ｓｓ・・・標準パターン
の縮小画像 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　野　登　夫 （改〕 第３図 ＋　ａ、）　Ｃｂ） 第　５　図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査基準のパターン及び検査対象のパターンを撮像
   し、 前記両パターンのいずれか一方の画像を判定基準に対応
   するサイズに拡大及び縮小し、この拡大及び縮小された
   一方のパターンの画像と、他方のパターンの画像との差
   分をめることにより前記検査対象パターンの欠陥を検出
   することを特徴とするパターン検査方法。 ２、検査基準のパターンと検査対象のパターンとを載置
   する移動可能な検査台と、 前記両パターンをそれぞれ撮像する２台の撮像装置と、 前記両パターン間の角偏差及び水平方向偏差を補正する
   手段と、 前記撮像装置により撮像された前記検査基準のパターン
   の画像を拡大及び縮小した画像を作成する拡大・縮小回
   路と、 該拡大・縮小回路により拡大及び縮小された前記検査基
   準のパターンの画像と、前記撮像装置により撮像された
   前記検査対象のパターンの画像との差分をめて前記検査
   対象のパターンの欠陥を検出する画像演算回路とを備え
   たことを特徴とするパターン検査装置。