DE3416919A1

DE3416919A1 - Verfahren zum pruefen eines musters

Info

Publication number: DE3416919A1
Application number: DE19843416919
Authority: DE
Inventors: Tatsunosuke Kyoto Masuda
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1984-11-29
Also published as: GB2139754A; FR2551210A1; GB2139754B; DE3416919C2; JPS59206705A; GB8411625D0; JPH033884B2

Description

Anwaltsakte: P 1154 DAINIPPON SCREEN SEIZO K.K.

Kyoto, Japan

Verfahren zum Prüfen eines Musters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Musters darauf, ob die Konfiguration des in einer Ebene abgebildeten Musters mit jener eines Bezugsmusters übereinstimmt. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Beurteilen der Qualität des zu beurteilenden Musters, wobei lediglich notwendige Bereiche des Musters miteinander verglichen werden; sind im Muster Bereiche enthalten, die nicht mit entsprechenden Bereichen des Bezugsmusters übereinstimmen, so werden diese automatisch aus den zu überprüfenden Gegenständen aussortiert oder weggelassen.

Substrate oder Unterlagen (im folgenden "Substrate") genannt) für gedruckte Schaltungen sind zur Anwendung bei elektronischen Geräten, Instrumenten usw. weithin verbreitet. Fig. 1 veranschaulicht ein solches Substrat, das durch Bilden eines Verdrahtungsmusters 2 aus einer Kupferfolie- auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates 1 hergestellt wurde.

BAD ORIGINAL

Der das Verdrahtungsmuster oder Verdrahtungsschema (wiring pattern) 2 umgebende Umfangsbereich des isolierenden Substrates 1 ist häufig aus einem Grundrahmen 3 gebildet, bestehend aus einer Kupferfolie, die zum Erden einer elektrischen Schaltung verwendet wird. Zeichen, Buchstaben usw. (Bezugszeichen 4), dienen dazu, Angaben zu machen über die Modellnummer,'den Namen des Herstellers, das Gerät, auf welchen das mit einer gedruckten Schaltung versehene Substrat anzuwenden ist, oder Positionen, an welchen es angeordnet wird. In manchen Fällen sind die gewünschten Zeichen, Buchstaben usw. 4 gleich dem Verdrahtungsmuster 2 aus Kupferfolie hergestellt und auf Bereichen der Innenseite des Grundrahmens 3 aufgebracht, an welchem elektronische Komponenten wie beispielsweise ICs, Widerstände usw. angeschlossen sind.

Zum Herstellen des oben beschriebenen Substrates wird im allgemeinen auf eine isolierende Platte, auf welche eine Kupferfolie aufgeklebt ist, ein sogenannter Fotoresist aufgebracht; nach dem Aufdrucken und Entwickeln eines gewünschten Musters wird das Substrat durch Ätzen (etching) vollständig hergestellt.

Jedoch gibt es selbst bei Anwendung der oben beschriebenen Verfahren gelegentliche Fälle, bei welchen Teile des Verdrahtungsschemas 2 zufolge des Resist auf dem Substrat fehlen, und Fälle, in welchen benachbarte Musterlinien kurzgeschlossen werden können wegen teilweisen Fehlens des Resistklebens aus verschiedenen Gründen. Bevor man mit dem Etching-Verfahren beginnt,, ist es daher notwendig, zu überprüfen, ob das auf dem Substrat mittels des Resists gebildete Verdrahtungsschema exakt dasselbe wie in der Originalzeichnung ist oder nicht.

Die zu überprüfenden Gegenstände können jedoch lediglich auf Teile der elektronischen Schaltung begrenzt sein;

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Der das Verdrahtungsmuster oder Verdrahtungsschema (wiring pattern) 2 umgebende Umfangsbereich des isolierenden Substrates 1 ist häufig aus einem Grundrahmen 3 gebildet, bestehend aus einer Kup~f"erf olie, die zum Erden einer elektrischen Schaltung verwendet wird. Zeichen, Buchstaben usw. (Bezugszeichen 4), dienen dazu, Angaben zu machen über die Modellnummer,^den Namen des Herstellers, das Gerät, auf welchen das mit einer gedruckten Schaltung versehene Substrat anzuwenden ist, oder Positionen, an welchen es angeordnet wird. In manchen Fällen sind die gewünschten Zeichen, Buchstaben usw. 4 gleich dem Verdrahtungsmuster 2 aus Kupferfolie hergestellt und auf Bereichen der Innenseite des Grundrahmens 3 aufgebracht, an welchem elektronische Komponenten wie beispielsweise ICs, Widerstände usw. angeschlossen sind.

Jedoch gibt es selbst bei Anwendung der oben beschriebenen Verfahren gelegentliche Fälle, bei welchen Teile des Verdrahtungsschemas 2 zufolge des Resist auf dem Substrat fehlen, und Fälle, in welchen benachbarte Musterlinien kurzgeschlossen werden können wegen teilweisen Fehlens des Resistklebens aus verschiedenen Gründen. Bevor man mit dem Etching-Verfahren beginnt, ist es daher notwendig, zu überprüfen, ob das auf dem Substrat mittels des Resists gebildete Verdrahtungsschema exakt dasselbe wie in der Originalzeichnung ist oder nicht.

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ί.

Fig. 4b zeigt den Wellenverlauf von Ausgängen von Signalen,

die dem wesentlichen Bereich des zu überprüfenden ^ Substrates abgetastet haben.

Fig. 5 ist eine Frontansicht des wesentlichen Bereiches des Bezugssubstrates, betreffend das Verfahren gemäß der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Ansicht der Wellenlinien der Ausgänge von Signalen, die den wesentlichen Bereich des Bezugssubstrates abgetastet haben.

Fig. 7"veranschaulicht das Einstellen einer Schnittebene zum Lesen eines Verdrahtungsschemas und eines großen Helligkeitsbereiches.

Im folgenden sollen jene Zeichnungen, die die Erfindung beschreiben, im einzelnen angegangen werden.

Wie bereits erwähnt, veranschaulicht Fig. 3 das Grundprinzip einer Ausführungsform, wobei ein Verfahren gemäß der Erfindung angewandt wurde.

In Fig. 1 ist ein Substrat 5 dargeste.llt, das ein fehlerfreies Bezugsmuster trägt. In Fig. 2 ist ein Substrat 6 gezeigt, das zu überprüfen ist. Jedes einzelne Bild betreffender Abtastlinien (siehe die Linien 18, 18' in Fig. 3) auf jedem der Substrate wird projiziert und fokussiert auf jeweilige Linienbildsensoren,(beispielsweise einem CCD-Array-Sensor) mittels Linsen 15, 15' in Fig. 3.

Liegen bei dem zu überprüfenden Substrat 6 Mängel beispielsweise auf der Abtastlinie 18' vor, in Bezug auf das in Fig. 1 veranschaulichte Bezugssubstrat, und liegen Mängel 9, und 11 auf' einer Abtastlinie A des Musters auf dem in Fig. veranschaulichten, zu überprüfenden Substrat vor, so fällt jeder der Ausgänge der Linienbildsensoren 16 und 17

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gemäß Fig. 4, und gegebenenfalls bei Bereichen 9a,.10a, lla, bei welchen Mängel vorliegen, bezüglich der beiden Signale nicht zusammen.

Demgemäß lassen sich mangelhafte- Bereiche leicht erfassen; dies geschieht durch Vergleichen jedes Ausganges von Calls,' die auf dem Linienbildsensor 16 erscheinen, mit jenen gemäß der entsprechenden, die auf dem Linienbildsensor 17 erscheinen. . ,

Es lassen sich·alle Mängel der gesamten Fläche des zu überprüfenden Substrates 6 erfassen; hierzu werden die Substrate 5 und 6 in Pfeilrichtung synchron bewegt, und es werden ein Ausgangssignal des Linienbildes pro jeder konstanten Neigung verglichen mit jenem des entsprechenden Linienbildsensors 17, genau in derselben Weise wie oben beschrieben.

In Fig. Aa bezeichnet Level B einen output level eines Bereiches des Resists (d.h. des Fotowiderstandsmittels) (im folgenden wird auf den bildtragenden Teil Bezug genommen). Level C veranschaulicht einen output level eines Bereiches, bei welcher Kupferfolie belichtet wurde (im folgenden als nichtbildtragender Teil bezeichnet). Durch Einstellen einer Schnittebene L (slice level) zwischen den Leveln B und C lassen sich der bildtragende Teil (picture image part) und der nichtbildtragende Teil (non-picture image part) in binär-codierter Form erzeugen.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren mehr im einzelnen beschrieben werden. Zweckmäßigerweise werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich jene Bereiche betrachtet, die zu untersuchen sind,

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während jene Bereiche weggelassen werden, die ohne Interesse sind.

In Fig. 5 erkennt man__ein. Bezugssubstrat 12, das zum Ersätze des in Fig. 1 dargestellten Substrates 15 vorgesehen ist. Hierbei ist beispielsweise weiße Farbe aufgetragen, um einen Bereich 13 hoher Helligkeit mit einem wesentlich höheren Reflexions-Koeffizienten zu schaffen als irgendein Bereicludes bildtragenden oder des nichtbildtragenden Teiles.

In Fig. 6 sieht man Level von Ausgangssignalen, die man dann erhält, wenn man das Bezugssubstrat 12 mit dem Bereich 13 großer Helligkeit abtastet; den Level des Bereiches großer Helligkeit erhält man als höchsten Ausgangslevel D.

Wie man in Fig. 6 ferner erkennt, ist im letztgenannten Stadium des Ausgangs des Linienbildsensors 16 gemäß Fig. 3 demgemäß ein (hier nicht dargestellter) Komparator vorgesehen. Der Schwellenwert (threshold level) des Komparators wird als Level F eingestellt, der zwischen dem Ausgangslevel B des bildtragenden Teiles und jenem von D des nicht bildtragenden Teiles liegt. Basierend auf Ausgangssignalen, die aus dem Komparator erhalten wurden, wird ein Signal erzeugt, das lediglich den Bereich 13 großer Helligkeit betrifft. Das Signal wird dazu verwendet, um zu beurteilen, ob der Schnittlevel (slice level) S, d.h. der Schwellenlevel (threshold level) größer oder kleiner als der Ausgang des Linienbildsensors ist. ■ -

Erkennt man, daß der Ausgang des Linienbildsensors 16 größer als der slice level S ist, und wird eine logische Schaltung derart zusammengebaut, daß sich nicht beurteilen läßt, ob hierin etwas falsch ist, so läßt sich der Hereich 13 großer Helligkeit von den zu begutachtenden Objekten ausschließen, und zwar selbst dann, wenn zwischen

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den Ausgangsleveln der beiden Linienbildsensoren 16 und (line image sensor) ein Unterschied besteht. Gemäß dem Verfahren der Erfindung ist es möglich - wie oben beschrieben jenen Nachteil auszuschalten, der dadurch entsteht, daß man Gegenstände betrachtet, die an Bereichen Mängel haben, die wiederum in keinerlei Beziehung mit der Funktion des eine gedruckte Schaltung tragenden Substrates haben und die demgemäß auch keinen Einfluß auf dessen Funktion haben.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind zwei Satz fotoelektrischer Abtastmittel identischen Aufbaues erforderlich. Wie jedoch weiter unten zu beschreiben sein wird, läßt sich die Erfindung auch nur mit einem einzigen Satz von Abtastmitteln anwenden.

Es werden die zu untersuchenden Bereiche eines fehlerhaften Substrates mit einer weißen Farbe bestrichen, um in oben beschriebener Weise Bereiche hoher Helligkeit zu erzeugen. Das derart hergestellte Referenz- oder Bezugssubstrat wird dahingehend abgetastet, daß es zweidimensionale Bildsignale abgibt, die das Verdrahtungsschema (wiring pattern) umfassen, das durch den Level L geschnitten ist, und den Bereich hoher Helligkeit, die ebenfalls durch den Level S geschnitten ist, in binären Systemen; diese werden in Speichern, beispielsweise in einem IG-Speicher, gespeichert, und zwar entweder in Bit-Bild-Form selbst oder in einer geeigneten codierten Form.

Sodann wird das zu untersuchende oder zu begutachtende Substrat mit denselben Abtastmitteln abgetastet. Anschließend werden Ausgangssignale aus jeder Zelle de Linienbildsensors mit entsprechenden Signalen der entsprechenden Bereiche des Bezugssubstrates verglichen, die im Speicher gespeichert sind, um die Fehler zu erfassen. Das

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erfindungsgemäße Verfahren läßt.sich somit mittels l·ediglich eines einzigen Abtastmittels durchführen.

Da somit gemäß der Erfindung auch ein einziges Abtastmittel· ausreicht, bedarf es gegenüber jenem Verfahren, bei weichem man zwei Satz Abtastmittel benötigt, keinerlei Justieroperation für miteinander übereinstimmende Charakteristika zweier fotoeiektrischer Abtastmittel. Die Handhabung der Mittel und der gesamten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit vereinfacht; somit läßt sich die Stabilität des Verfahrens und die Präzision des Erfassens von Mängeln des Substrates verbessern.

Führt man das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung von jnur einem einzigen Abtastmittel· durch, so wie oben beschrieben, und werden das Verdrahtungsschema und der Bereich hoher HeiMgkeit durch fotoeiektrisches Abtasten des Substrates ausgelesen, so wie in Fig. 6 veranschaulicht, so müssen zwei Slice Level· S und L in dynamischen Bereichen des Linienbiidsensors 16 eingesteilt werden. Somit wird beim dynamischen Bereich (dynamic range) der linearen Charakteristika des Linienbildsensors 16 Bereiche (noise margin) zum Auslesen des Verdrahtungsschemas verringert, und die Präzision des Auslesens verringert sich entsprechend.

Um die vorgenannten Nachteiie zu vermeiden, gibt es die nachfoigend beschriebenen Möglichkeiten. Die eine hiervon besteht in folgendem: Wird das fotoelektrische Abtasten an dem Bezugssubstrat vorgenommen, so werden das Verdrahtungsschema und der Bereich hoher Helligkeit getrennt durch zwei Abtastoperationen ausgelesen und, so wie in Fig. 7 veranschaulicht, wird die Intensität des vom Substrat emittierten Lichtes bei jedem Abtasten variiert. Einweiterer Weg besteht darin, dem gewünschten Level nicht linear zu vergrößern durch Anwenden eines optischen

Filters oder dergleichen, oder"durch Einstellen des Slice Levels" auf die optimale Position beim dynamischen Bereich durch Unterdrücke~nT~des Levels, wodurch der noise margin vergrößert wird. Weiterhin läßt sich dieselbe Operation mittels eines nicht linearen analogen Verstärkers durchführen. --"^ " '

Bei der praktischen""SFBeit~hät das getrennte Auslesen des Verdrahtungsschemas und des Bereiches großer Helligkeit weitere Vorteile. Statt des Auftragens weißer Farbe auf das Bezugssubstrat wird ein Bogen (sheet) hergestellt, bei dem auf einem gewünschten Bereich Farbe unterschiedlicher Helligkeit von jener des Bogens selbst aufgetragen wird; statt das Bezugssubstrat abzutasten, wird der Bogen abgetastet.

Gemäß dem Verfahren ist das Bestreichen des Bezugssubstrates mit Farbe nicht erforderlich. Es ist somit ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß sich das Referenzsubstrat als Produkt verwenden läßt, und daß sich Fehlerhaftigkeit beim Bestreichen mit der Farbe selbst vermeiden läßt.

Im folgenden sollen einige Anwendungsbeispiele angeführt werden, bei denen die Erfindung angewandt werden kann.

Wie oben erwähnt, werden Bereiche ohne weiteres Interesse mit Farbe abgedeckt, die einen höheren Reflexions-Koeffizienten hat, als der bildtragende und der nicht bildtragende Teil. Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich jedoch auch durch Anwendung einer anderen Farbe durchführen, nämlich einer Farbe, die einen niedrigeren Reflexionskoeffizienten hat, beispielsweise durch schwarze Farbe. Auch braucht die Farbe nicht auf jene Bereiche aufgetragen werden, die nicht untersucht werden sollen. Stattdessen läßt sich beispielsweise durch Aufkleben oder sonstiges Aufbringen einer Maske ein Level vorsehen, der

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annähernd den erforderlichen Reflexions-Koeffizienten hat.

Bei dem oben angeführten Ausführungsbeispiel ist der Reflexions-Koeffizient -des bildtragenden Teiles größer als jener des nicht bildtragenden Teiles. Gemäß den Unterschieden der Art des - "Resists" (d.hi. des Widerstandsmittels, das verwendet wird), oder des Mittels zur Beleuchtung usw. kann jedoch zwischen diesen eine umgekehrte Relation auf treten;-selbst in einem solchen Falle läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung anwenden.

Oben wurde ein Beispiel beschrieben, bei welchem der Linienbildsensor als fotoelektrische Abtasteinrichtung ausgenutzt wird.. Stattdessen läßt sich jedoch auch ein Laser-Lichtstrahl verwenden, um die Oberfläche des Substrates abzutasten, und zwar durch Verwenden eines Polygon-Spiegels (rotary polyhedral mirror) oder eines galvanischen Spiegels (vibratory mirror), reflektiert durch die fotoelektrischen Elemente.

Vergleicht man die Methode des Abtastens mittels eines Lichtstrahles mit jener oben beschriebenen des Linienbildsensors, so erkennt man, daß bei Anwendung der Lichtstrahl-Abtastmethode ein geringerer Freiheitsgrad bezüglich des Auswählens der Farbe optimaler Wellenlänge gegeben ist. Dies ist ein Nachteil der Lichtstrahl-Abtastmethode. Aus diesem Grunde erscheint es vorteilhafter, das Verfahren des Linienbildsensors anzuwenden.

Es ist bekannt, Muster zu prüfen, nachdem man das Foto-Resist-Mittel (Fotowiderstandsmittel) auf das Substrat aufgebracht und dieses im Verlaufe des Herstellungsverfahrens getrocknet hat (im Falle des AufStreichens eines Fotoresists nach dem Belichten und Entwickeln),

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jedoch vor dem Etching-Prozess, Auch lassen sich nach dem Etching und dem Filmabstreifen dem erfindungsgemäßen Verfahren Prüfungen—hinzufügen. In diesem Falle besteht zwar der Vorteil, daß sich zufolge des Etching- und/oder Abstreifvorganges aufgetretene Mängel erfassen lassen; es besteht jedoch der Nachteil jfliaß· die Prüfungsgenauigkeit verringert wird.

Wie oben im einzelnen beschrieben, besteht ein Hauptvorteil· der Erfindung darin, den Wirkungsgrad des Prüfungsvorganges zu steigern, und zwar durch Weglassen oder Eliminieren derjenigen Bereiche, die auf die Funktion des Substrates keinen Einfluß haben, und zwar selbst dann, wenn sie nicht mit jenen des Bezugsmusters von zu überprüfenden Gegenständen zusammenfallen, beim Verfahren zum Beurteilen der Qualität eines unregelmäßigen Musters wie eines eine gedruckte Schaltung tragenden Substrates durch Vergleichen der Unterschiede zwischen dem unregelmäßigen Muster und dem Bezugsmuster. Demgemäß läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung ganz allgemein anwenden, und zwar nicht nur auf das Verfahren zum Überprüfen von Verdrahtungsschemata, so wie im obigen Ausführungsbeispiel beschrieben, das sich auf ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung bezieht. Vielmehr läßt sich die Erfindung auch auf übliche Muster-Beurteilungs-Verfahren anwenden, beispielsweise auf ein Verfahren zum Überprüfen eines opaken Musters auf einem transparenten Substrat usw.

04.05.1984
DrV/MJ

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Claims

NAOl-KSEREICHT

^416919

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Überprüfen von Mustern zum Erfassen von. Mängeln oder Fehlern eines zu überprüfenden Musters, und zwar durch Vergleichen eines Bezugsmusters, das Bereiche hat, deren jeder zwei Arten von Reflexions— Koeffizienten aufweist, nämlich einen ersten und einem zweiten Koeffizienten, oder von Transmissions-Koeffizienten, wiederum einen ersten und einen zweiten Koeffizienten, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) es wird ein gewünschter Bereich des Bezugsmusters

mit einem Stoff bedeckt, der einen dritten Reflexions- „ Koeffizienten hat, welche sich von den oben beschriebenen unterscheidet; und »

b) es wird der bedeckte Bereich kontrolliert,

dahingehend, daß sie von der Prüfung ausgeschlossen ;

wird, und zwar einem erfassenden Signal (detecting ;

signal) des dritten Reflexions-Koeffizienten oder Transmissions-Koeffizienten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Stoff, der den dritten Reflexionskoeffizienten aufweist, weiße oder schwarze Farbe ist, mit welcher

der gewünschte'Bereich im Bezugsmuster bestrichen wird. ;

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jener Bereich, welcher dem gewünschten Bereich im Bezugsmuster eines transparenten Bogens sowie eine

Maske, die mit einer Farbe bestrichen ist, die den ;

dritten Reflexions-Koeffizienten aufweist, auf dem abzu- j

tastende Bezugsmuster ausgerichtet überlappt aufgebracht werden, j

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A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch fotoelektrisches Abtasten des Bezugsmusters erhaltenes Bildsignal in einem Speicher gespeichert wird, daß da zu untersuchende Muster fotoelektrisch durch dieselbe Abtasteinrichtung abgetastet- wird, daß sodann das im . Speicher gespeicherte Bildsignal synchron mit dem Abtasten des zu untersuchenden Musters ausgelesen wird, und daß das Bildsignal mit dem zu untersuchenden Muster verglichen wird. ■ -

5. Verfahren zum überprüfen oder untersuchen eines ~— v

Musters zwecks Erfassens von Mängeln eines Musters, das

zwei Bereiche erfaßt, mit zwei Arten unterschiedlicher -^ Reflexions-Koeffizienten oder Transmissions-Koeffizienten, und zwar durch Vergleichen eines Bildsignales, das durch fotoelektrisches Abtasten· erhalten wurde, mit jenem, das durch Abtasten eines Bezugsmusters erhalten wurde, welches zwei Bereiche aufweist, die zwei Arten unterschiedlicher Reflexions-Koeffizienten oder Transmissions-Koeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kHilfsmuster abgetastet wird, welches aus einem Bereich gebildet wurde, der einem gewünschten Bereicch des Bezugsmusters entspricht, so daß dieses einen -_-■ Reflexions- oder Transmissions-Koeffizienten hat, der von demjenigen des Hilfsmusters selbst verschieden ist, und zwar getrennt von dem fotoelektrischen Abtasten des genannten Bezugsmusters und dem zu untersuchenden Muster, und daß der gewünschte Bereich ausgeschlossen wird, basierend auf dem Abtastsignal, das von dem Bereich erhalten wurde, der dem gewünschten Bereich des Bezugsmusters entspricht.

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