JPS6378010A

JPS6378010A - パタ−ン検査装置

Info

Publication number: JPS6378010A
Application number: JP22085486A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwata; 敏岩田; Moritoshi Ando; 護俊安藤; Yasuyuki Yamakawa; 山川　安行
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-09-20
Filing date: 1986-09-20
Publication date: 1988-04-08

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〕本発明は、放射状測長センサを用いて配線パターンの各
中心位置での各放射方向とその測長データの組み合わせ
をコード化して辞書を作成し配線パターンの欠陥検査を
行うパターン検査装置において、放射状に配置した主測
長センサに平行に隣接させて補助測長センサを複数個配
置し、さらに主測長センサの測長値から配線パターンの
長手方向を検知後、それに垂直な方向で複数個検出した
前記主測長センサと補助測長センサの測長値から配線パ
ターンの線幅を決定する手段を有し、線幅毎に独立して
抽出した良品パターン辞書との比較により欠陥検査を行
うパターン検査装置である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板等の配線パターンの二値化データ
から欠陥検査を行うパターン検査技術のうち放射状測長
センサを用いた異種のプリント板パターンに対して適用
範囲の広い汎用パターン検査装置に係り、特に多種の線
幅を有する配線パターンにも柔軟に対応することのでき
るパターン検査装置に関する。

〔従来の技術〕

プリント配線板パターン及びＩＣパターン等の良否の検
査は、それを用いたシステム製品の信頼性向上のために
不可欠の要素となっている。

従来、このような検査は顕微鏡による目視に頼ってきた
が、パターン形状の複雑化、精密化に伴い、自動検査技
術の開発が望まれている。

現在、プリント板及びＩＣパターン等の自動欠陥検査を
行う技術としては、配線パターンを光学的に読み取り電
気信号に変換した後、二値化を行って記憶回路に取り込
み、この二値化パターンデータに特定形状の空間フィル
タをかけることにより特徴抽出を行い、パターン形状の
異常を検出する方式がある。この場合の空間フィルタと
は、対象パターンに発生しうる欠陥形状に等しいもので
、この空間フィルタと入力パターンに同一部分（重なる
部分）があるかどうかを検査し、これを複数の空間フィ
ルタに対して行ってその重なり具合を定量的に判定し欠
陥を検出するものである。

しかし、上記従来例のようなパターン検査装置は、所定
の配線パターン専用の特定形状の空間フィルタを用いて
いるため、異種パターンに対して適用範囲が狭く汎用的
でないという問題点を有していた。さらに、上記空間フ
ィルタは２次元形状を有しているため、各入力パターン
に対する空間フィルタの配置の最適化が難しく、誤判別
をしやすいという問題点を有していた。

上記問題点を除くために本出願人らは、特願昭６１−１
０７４０７において、欠陥検査を行う場合の特徴量とし
ての配線パターンの各中心位置に置いた放射状測長セン
サからの各放射方向及び長さデータの組み合わせ情報を
用い、これにより良品パターンに対する辞書の自動作成
及びそれに基づく自動欠陥検査を可能にし、異種のプリ
ント板パターンに対して適用範囲の広い汎用的なパター
ン検査装置を実現した。このパターン検査装置は、辞書
パターンとして特定形状の空間フィルタは用いず、各配
線パターン位置における各放射方向及び長さデータのコ
ード化した組み合わせを用いているため、異種パターン
に対する辞書作成が容易であり、非常に汎用性が高いと
いう特徴を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記パターン検査装置におていは、良品パターン
の辞書が配線パターンの線幅などによらず１種類しかな
いため、特にＩＣパターンなどのように同じ試料中に多
種の線幅を有するパターンが混在するような場合には、
その適用力に限界があるという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するために、放射状に配置し
た主測長センサに平行して補助測長センサを隣接させ、
それらのセンサを用いて各位置毎に配線パターンの線幅
を決定し、さらに線幅毎に独立して作成した良品パター
ン辞書を用いて欠陥検査を行うことにより、多種の線幅
を有するパターンに柔軟に適応できるパターン検査装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するため手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、第１図乃至第４
図に示すように放射状に配置され測長動作を行う主測長
センサ１３１と、該センサにおける各放射センサに平行
に隣接させた複数の補助測長センサ１４１と、上記両セ
ンサの測長値から配線パターンの線幅を決定する線幅判
定手段１７と、それにより決定される線幅毎に前記主測
長センサの測長値を各放射方向と組み合わせて複数の良
品パターン辞書を独立して作成しこれらを格納する参照
辞書記憶回路３と、入力パターンについて同様に決定さ
れる線幅から前記良品パターン辞書のうち１つを選択し
欠陥検査を行う比較判定手段２とを有する。

〔作　　　用〕

線幅判定手段１６．１７により主測長センサ１３１の測
長値から配線パターンの長手方向が検知され、続いてそ
れに垂直な方向の主測長センサ１３１及び補助測長セン
サ１４１の測長値が複数個検出され、これらの代表値か
らその位置における配線パターンの線幅が決定される。

そして、上記動作を良品パターンの各中心位置に対して
行うことにより、線幅別に独立して、主測長センサの各
放射方向と測長値の組み合わせがコード化され、複数の
良品パターン辞書が作成されて、参照辞書記憶回路３に
格納される。

続いて、入力パターンの各中心位置について同様の測長
動作及び線幅決定が行われ、比較判定手段２において線
幅に対応して前記良品パターン辞書のうち１つが選択さ
れ、入力パターンのコードと比較され欠陥検査が行われ
る。

以上の動作により、多種の線幅と有するパターンが入力
しても、その線幅毎に対応する良品パターン辞書が選択
され、欠陥検査が行われるため、配線パターンの線幅が
広い範囲で変化しても柔軟性の高い欠陥検査を行うこと
ができる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。

（本発明によるパターン検査袋ｒの構成（第１図〜第３
図＋ａ）、　（ｂｌ、第４図））まず、第２図は、本発
明によるパターン検査装置の全体の構成図である。レン
ズ５およびＣＣＤ６からなるラインセンサが被検査試料
４上を走査することにより、該試料上の配線パターンが
電気信号に変換される。この信号は二値化回路７により
二値化された後、記憶回路８に格納される。記憶回路８
の出力は測長部１に送られ、測長部１の出力は参照辞書
記憶回路３又は比較判定回路２に送られる。比較判定回
路２は測長部１からのデータと参照辞書記憶回路３の内
容との比較を行い、欠陥検出結果の出力として出力する
。

なお、測長部１から参照辞書記憶回路３へ出力としては
、辞書選択信号１０及び測長コード出力１１がある。そ
して参照辞書記憶回路３は後述するように複数の良品パ
ターン辞書から構成される。

次に、第１図は、本発明に直接係る測長部１の構成図で
ある。記憶回路８　（第２図）からの二値化データは、
シフトレジスタ１２に順次送り込まれ、さらに主測長回
路１３、及び補助測長回路１４−Ｌ　１４−２．１４−
３、・・・に入力する。主測長回路１３からの測長値は
、中心検出回路１５、方向検出回路１６を介して線幅判
定回路１７、さらにコード化回路１８へ送られる。補助
測長回路１４−１．１４−２．１４−３、・・・からの
測長値は、線幅判定回路１７に入力する。

ここでは、上記各測長値から線幅を決定し、主測長回路
１３からの各測長値を線幅で正規化した後、コード化回
路１８へ出力すると共に、線幅データ辞書選択回路１９
へ出力する。コード化回路１８からの測長コード出力１
１は、辞書作成時には参照辞書記憶回路３　（第２図）
へ出力され、欠陥検査時には比較判定回路２（第２図）
へ出力される。

また、辞書選択回路１９からの辞書選択信号１０は、参
照辞書記憶回路３へ出力され、線幅データに基いた良品
パターン辞δの選択を行う。

次に、第３図ｆａ）は、第１図の主測長回路１３におい
て用いられる主測長センサ１３１の構成説明図である主
測長センサ１３１は第３図（ａ）に示すような放射状の
ビットメモリセルにより形成されるゲート回路を有して
おり、これが入力パターンの各方向の測長を行う主測長
センサとなる。この主測長センサは第３図（ｂｌに示す
ような１６方向に対して、同図（Ｉｌｌ）に示すように
、中心ピッ）Ｘからなる放射状に伸びるディジタル直線
によって形成され、各ビットには同図（ａ）に例として
示すように中心ビットＸからのビット距離が割当てられ
ている。ここで同じ位置に黒マークがついているビット
は、同一直線上にあることを示している。本発明の論理
ではこの主測長センサにより、パターン各位置における
各方向の長さの特徴を捉え、欠陥診断を行っているため
主測長センサの形状は入力パターンの形状に対して全く
独立であるという特徴を有する。

次に、第４図は、第１図の補助測長回路１４−１．１４
−２．１４−３、・・・において用いられる補助測長セ
ンサ１４１の構成の一例の説明図である。この例に示す
ように、補助測長センサ１４１は第３図（ａ）で説明し
た主測長センサ１３１のうち、４５°おきの８方向セン
サ（ａｓ　Ｃｓ　ｅｓｇ、ｉ、に、ｍ、ｐ方向のセンサ
）に隣接して平行に配置されるセンサであり、後述する
ように配線パターンの線幅方向の補助測長センサが起動
されて測長値を線幅判定回路１７へ出力する。なお、第
４図ではａ、ｉ方向に平行なセンサとｃＳｋ方向と平行
なセンサの一例を示したが、他のｅ、ｍ方向、ｇ、ｐ方
向においても同様であり、また各々の方向と対して１本
ずつのみではなく複数の補助センサが平行に隣接される
構成にしてもよい。

（パターン検査装置の動作（第１図〜第８図））次に、
本発明の動作につき詳細に説明を行う。

まず、第５図は本発明による欠陥検出動作の説明図であ
る。ＣＣＤ６　（第２図）によって得られる配線パター
ンの検知信号（Ｔ１）は、二値化回路（第２図）により
二値化され原バイナリパターンに変換される（Ｔ２）。

原バイナリパターンは例えば検知信号の明るい部分は“
１”、暗い部分は“０”というように符号化された信号
で、これにより配線パターン部分と周囲の絶縁部分とが
ほぼ分離される。しかし、実際には二値化が完全でない
場合または、ノイズ等の影響により、部分的に孤立して
誤って符号化されてしまうことがあるため、このような
小さい孤立ビットは二値化回路７内において原バイナリ
パターンを得た後、論理処理により除去され、記憶回路
８　（第２図）に格納される（Ｔ３）。

次に上記前処理によって記憶回路８に格納されている二
値化パターンデータは測長部１に送られ、まず配線パタ
ーンの中心検出（Ｔ４）が行われる。

これは配線パターンの幅方向の中心位置を見つけるため
の処理であり、第３図（ａｌで説明した主測長センサ１
３１の全てのビットメモリセルを用いて、主測長回路１
３　（第１図）で測長した測長値を中心検出回路１５に
入力して行う。そのために特願昭６１−１０７４０７に
おいて述べたように、まず記憶回路８からの二値化パタ
ーンデータのうち、配線パターン上の各ビット位置（例
えば“１”で表わされるビット位置）に前記主測長セン
サ１３１の中心ビットＸを合わせ、各１６方向毎に中心
ピッ＋−Ｘから最初のビット転換点（“１”から“０”
に変化するビット）までのビット距離を検出する。今、
各方向ａ、ｂＳｃ・・・、ｒの１６本のセンサによる各
測長値を各々ｒｌｓｒ！、・・・ｒ１６とじた時、各方
向の測長値が以下に示す（１）〜（３）式の関係を全て
同時に満たす時に、その方向について中心条件が成立し
たと判定する。

ｌ　ｒｎ　−ｒｎ＋ｌｌ　　ｌ≦Ｃ＠ｇワ・・・・・・
（１）ｒ、ｌ≦Ｓ、、１ｌｌＸ・・・・・・（２）ｒ□
８≦Ｓ□８　　　　　　　　・・・・・・（３）ここで
、Ｃｌ１１９１’ｌは１８０　’方向が異なる測長値の
差に対するマージンであり、Ｓ　ｔａａｘは測長可能な
最大値、すなわちセンサ長であり、第３図の場合１６で
ある。今、中心ビットＸが配線パターンの中心にある場
合には、互いに１８０　”異なる方向の測定値はほぼ同
じ値になり上記中心条件を満たしている。そして、上記
中心条件を満たす各方向に対して、さらに以下（４）式
を満たす時に主測長センサ１３１の中心ビットＸが示す
位置が配線パターン中心と判定される。

（中心条件が成立する方向数） ≧　Ｃｐａｔｒ　　（Ｃｐａｉｒ≦８）−・−−・（４
）上記の処理を繰り返すことにより配線パターンの検出
中心線が決定される。

以上の動作により配線パターンの中心が検出されたら、
その位置における主測長センサ１３１の各測長値が主測
長回路１３から出力される（第５図Ｔ５）。ただし、こ
の場合の測長値は特願昭６１−１０７４０７で述べたよ
うに１６方向でなく、４５°ずつのａ　−、ＣＳｅ　％
　ｇ　ｓ　１　％　ｋ　％　ｍ　％　ｐの８方向の各出
力ｒ＋　、ｒｆｆ、ｒ５、ｒ７、ｒｑ−、ＴｌｌＳｒ＋
３、ｒ１５である。これら８方向の測長値は、まず方向
検出回路１６に入力し配線パターンの結線方向（長手方
向）が検出される。この場合、主測長センサ１３１の８
方向の測長値のうち１つ又は２つのオーバーフローが検
出された方向が、パターン長手方向として検出される。

次に、上記長手方向と垂直な方向の主測長センサ１３１
からの測長値が線幅は判定回路１７に入力し、またこれ
と同じ方向の補助センサ１４１　（第４図）から測長値
が、補助測長回路１４−１．１４−２．１４−３、・・
・のうち対応するところから線幅判定回路１７に入力さ
れる。例えば今、第６図に示すような配線パターンがあ
り、同図のｅ、ｍ方向のセンサ出力ｒｓｓｒ１１がオー
バーフロー（ＯＶＦ）Ｌ、パ、ターン長手方向として検
出されている場合、それに垂直なａ、ｉ方向の主測長セ
ンサ測長値２０（ｒ＋＋ｒｑ）と、去れに平行な補助測
長センサ測長値２１．２２　（この場合、ａ、ｉ方向に
平行に２本の補助センサがあると仮定している）が、線
幅判定回路１７に入力する。そして、線幅判定回路１７
ではこれら複数の測長値のうち、平均値又は代表値をと
って線幅を決定する。ここでは、パターン長手方向に垂
直な方向を線幅方向と仮定している。この時、複数の測
定値から線幅を決定しているが、これは第６図に示すよ
うに、もし主測長センサのａ、ｉ方向でパターンが欠け
ていたりしていると正しい線幅が得られないため、それ
に隣接する補助センサの測長値の中から適切なものを選
ぶことにより、その影響を抑えているためである（以上
、第５図７６）。

以上のようにして線幅が決定された後、コード化回路１
８において主測長回路１３からの８方向の主測長センサ
測長値ｒ、　、ｒ３、ｒＳｓ　ｒフ、ｒ９　、ｒｌｌｓ
　　ｒ＋３、ｒ＋ｓのコード化を行う　（第５図Ｔ７）
。ここでは、第８図に示すように４５°ずつの４方向に
単純化し、その時の各リード径ｌを’ｌ　Ｘｌｚ　、ｚ
、　、Ｉ１７、とすると、！！ｚ　ｎ−１＝ｒ２ｆｉ−
１＋ｒ、　ｎ＋１　　１　　（ｎ＝　１”’４）・　・
　・　・　・　・（５）として計算を行い、線幅判定回路１７で決定された線幅
で正規化を行った後、各方向について前記（１）〜（３
）式の中心条件を満たしている場合（ＰＡＩＲ）と満た
していない場合（ＮＯＮ−ＰＡ　Ｉ　Ｒ）の各場合につ
いて、上記各リード径ｌを第７図及び第７図（ａｌに示
すように各々４段階、計８段階。

（Ｓ、　Ｃ，Ｌ、　０１ＮＳＳＮＣ，ＮＬ、、Ｎｏ）と
分類してコード化を行う。

さらに、このような分類されたコードは、各方向毎に第
７図（ｂ）に示すよに０〜７　（３ビツト）の数字でお
きかえられ、４方向全てに対して３×４＝１２ビツトの
数字コードで表現される。

以上の処理は、まず複数の良品パターンについて行われ
、測長コード１１としてコード化された方向及び測長デ
ータは、参照辞書記憶回路３　（第２図）に格納され、
良品パターン辞書となる。この時、前記４方向の測長コ
ード１２ビツトの数字をアドレスとするメモリ位置の値
を“１”とすることにより辞書が作成される。そしてこ
の時、辞書選択回路１９が線幅判定回路１７からの線幅
データに基いて辞書選択信号１０を参照辞書記憶回路３
に出力し、各種線幅毎に独立した良品パターン辞書が作
成される（以上、第５図Ｔ８、Ｔ９）。

続いて、ある入力パターンに対して前記Ｔ１〜Ｔ７　（
第５図）までの処理が同様に行われ、比較判定回路２に
おいて欠陥検査が行われる（第５図７９）。この時、辞
書選択回路１９からの辞書選択信号１０により、参照辞
書記憶回路３の良品パターン辞書のうち、入力パターン
の線幅に対応した辞書が選択され、比較判定回路２から
参照される。これにより、入力パターンの線幅が様々に
変化しても、それに対応した良品パターン辞書が選択さ
れるため、適応範囲の広い欠陥検査を行うことが可能と
なる。

なお、前記線幅決定動作（第５図Ｔ６）において、主測
長回路】３からの８方向の測長値からオーバーフローが
検出されない場合、又は２つより多くのオーバーフロー
が検出された場合には、その中の最小測長値を便宜的に
線幅として出力することとし、良品パターン辞書の作成
及び選択を行う。このような状態は、配線パターンが固
まりになっているような場合であるか、又は完全に欠陥
であるかのどちらかの場合であり、また出現頻度も低い
ためどの良品パターン辞書を選択してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放射状測長センサを用いたパターン検
査装置の汎用性の高さという利点に加え、配線パターン
の線幅を検出する機能を有することにより、線幅毎に独
立して作成した良品パターン辞書を作成することができ
、また欠陥検査時にもそれら独立した辞書を選択的に用
いることができるため、ＩＣパターンなどのように多種
の線幅を有するパターンに柔軟かつ安定に適応すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による測長部の構成図、第２図は、本
発明によるパターン検査装置の全体構成図、第３図（ａ）、（ｂ）は、主測長センサの説明図、第４
図は、補助測長センサの説明図、第５図は、本発明による欠陥検査の動作説明図、第６図
は、本発明による線幅判定動作の説明図、第７図（ａｌ
、（ｂ）は、測長動作に用いる主測長センサの説明図、第８図は、測長値のコード化動作の説明図である。１・・・測長部、２・・・比較判定回路、３・・・参照辞書記憶回路、１０・・・辞書選択信号、１１・・・測長コード出力、１３・・・主測長回路、１４・・・補助測長回路、１６・・・方向検出回路、１７・・・線幅判定回路、１８・・・コード化回路、１つ・・・辞書選択回路、１３１・・・主測長センサ、１４１・・・補助測長センサ。

Claims

【特許請求の範囲】　被検査試料から光学的検知手段により得た二値化配線
パターンデータから、該配線パターンの各中心位置にお
ける放射状に伸びた複数方向の長さを測長し、該各測長
値の組み合わせをコード化して辞書を作成し前記配線パ
ターンの欠陥検査を行うパターン検査装置において、前記複数方向に放射状に配置され前記測長動作を行う主
測長センサ（１３１）と、該主測長センサ（１３１）における各放射方向毎のセン
サに平行に隣接させた複数の補助測長センサ（１４１）
と、前記主測長センサ（１３１）の測長値から配線パターン
の長手方向を検知後、該方向に垂直な方向で複数個検出
した前記主測長センサ（１３１）及び補助測長センサ（
１４１）の測長値から前記配線パターンの線幅を決定す
る線幅判定手段（１６、１７）と、良品パターンの各中心位置について該手段により決定さ
れた線幅毎に独立して前記主測長センサの各放射方向と
測長値の組み合わせをコード化して作成した複数の良品
パターン辞書（３）と、入力パターンの各中心位置につ
いて前記線幅判定手段（１６、１７）によって決定され
た線幅に対応して前記良品パターン辞書（３）のうち１
つを選択し、前記入力パターンのコードと比較すること
により該入力パターンの欠陥検査を行う比較判定手段（
２）とを有することを特徴とするパターン検査装置。