JP2000028334A

JP2000028334A - パターン欠陥検査方法およびその装置

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Publication number: JP2000028334A
Application number: JP10200042A
Authority: JP
Inventors: Haruomi Kobayashi; 治臣小林; Yasuhiko Hara; 靖彦原; Hideaki Doi; 秀明土井; Kazuo Takai; 和雄高井; Akiyoshi Kadoya; 明由角屋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】はんだレジストが塗布されていない露出した銅
ランド部や面付けパッド部の欠陥検査、シルク文字ある
いはシルク線パターンの欠陥を検査する手法として好適
な方法および装置を提供するものである。【解決手段】本構成によれば、複数のパターン層が積層
して形成されている試料の各層パターンを個別に検査可
能としている上、検査対象基板の歪み、伸縮、位置合わ
せ誤差量とは無関係に特徴量比較の検査基準を設定する
ことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線板パターンの
欠陥の有無を検査する装置に係り、一般の電子回路パタ
ーンの検査に適用できるが、特にはんだレジスト塗布後
のプリント配線板パターン（プリント配線板最終製品）
の欠陥検査に最適に考案されたものである。具体的に
は、露出した銅ランド部や表面実装部品のフットプリン
トパターン（以下、面付けパッドと呼ぶ）の欠陥検査及
びシルク印刷パターンによる文字あるいは線パターンの
欠陥を検査する手法として好適な方法及びその装置を提
供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の多層配線板においては、電子部品
の小型化、高集積化と相まって、高機能回路を数多く搭
載する方向にあり、高密度配線、高配線収容性が要求さ
れている。現行製品においても、挿入部品を含む多ピン
部品、表面実装部品の混載基板が主流となっており、パ
ターン形状も複雑になっている。また、微細パターン及
び配線（0.1mm以下）や微小径の穴（Φ0.5mm〜0.2mm）
等のものも多用されてきている。従来、多層プリント配
線基板の製造現場においては、外観検査は目視検査にて
実施されてきた。これは、人間の目視検査が高い欠陥検
出能力と融通性を合わせ持つため、重用されてきたこと
による。しかし、電子機器の高密度・高機能化につれ
て、検査品質向上の要求が厳しくなると共に、熟練した
要員の確保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。

【０００３】現状において提供されている基板外観検査
装置は、主として製造の中間工程における配線パターン
を対象としている。検出された画像に対し、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
データより生成された基準パターンとのパターンマッチ
ングを行うものである。このためには、パターン同士の
精緻な位置合わせが要求されるが、高精度な検査が可能
となる。例えば、図１に示すように、まず対象パターン
１検出器１０で検出して、画像記憶装置１２に記憶し、
これを基準パターンとする。記憶画像は多値画像、例え
ば２５６段階の明るさ濃度を持つ画像として記憶する。

【０００４】次に検査対象パターンを同様に検出して、
記憶基準パターン信号１３と検査対象パターン信号１４
との差を差分回路１５によってとる。パターンに差異が
あると差回路からは大きな差信号が出てくる。差信号が
ある設定値より大きいとき、これを欠陥と判定すること
ができる。これは回路としては２値化回路１６より実現
できる。

【０００５】一方、設計ルール法は配線パターン幅やパ
ターンの配置及び形状などの設計上のルールに対し、検
査パターンの幅や導体間隔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調べる方式
である。この方法は基準となるパターンを用意する必要
がないことが特長である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子回路パターンの外
観検査の自動化は製品の信頼性向上及び製造工程の省人
化のために重要である。特にプリント配線板の製造にお
いては、その最終製品、即ち、はんだレジスト塗布後の
配線板の外観検査は目視検査にて実施されているのが現
状である。上記配線板は図２対象パターン１に示すよう
に、はんだレジスト２の緑色、シルクパターンの白色、
配線板基材部４の薄青色、銅露出部５の銅金属色よりな
っており、複雑なパターン構成となっている。このこと
から、自動検査が難しく、十分な性能の外観検査装置が
見当たらない。しかし、電子機器の高機能・高密度化に
伴い、検査品質向上の要求が厳しくなり、また熟練した
検査要員の確保が困難になってきていることから、上記
配線板パターンの外観検査の自動化は必須となってい
る。

【０００７】前述したように、従来のはんだレジスト塗
布後の配線板検査装置では、これらの多層パターンを一
括して多値画像として検出している。このために、多層
の各パターンは皆同じ検査基準でしか検査できない。し
かし、各層の各パターンは、おのおの検査基準が異な
る。即ち、銅露出部パターンは比較的精度良く作られて
おり、はんだ付けを実行する上で障害となる欠陥があっ
てはならない。これに対して、シルク印刷パターンはシ
ルクスクリーン印刷で製造され、パターンも粗である。
機能的にも人が部品の位置確認などの参考として用いる
ために存在するものであるから、さほど厳密な検査基準
があるわけではない。要求される検査法は、これらの各
層のパターンに対して、異なった検査基準を当てはめら
れる方法でなければならない。

【０００８】また、従来の方法は、配線板に変形やパタ
ーンの歪み、基準パターンと検査対象パターン間の位置
合わせ誤差があると、これらは欠陥として検出される。
これらの誤差は実際の基板においては必ず生じるもので
あるから、このような誤差を欠陥と判定しない検査方法
が必要である。

【０００９】本発明の目的は、試料上に形成される多層
パターンを、配線板の歪みや位置合わせ誤差を欠陥と見
誤らず、かつ各層ごとに異なった検査基準で検査するこ
とができるパターン検査方法及びパターン検出装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のパターン検査
装置は、プリント配線板上に形成されたレジストパター
ンおよび配線パターン、あるいは印刷パターン上に励起
光および照明光を照射する照明手段と、該励起光の照射
により、プリント配線板上レジストより発生する蛍光画
像と、該照明光の反射光画像とを各々波長分離して検出
する画像検出手段と、該検出された画像を２値化し、画
像処理によりレジストパターンあるいは配線パターンと
印刷パターンとに分離抽出する画像処理手段と、該分離
された各層パターンを所定の検査基準にて検査する欠陥
判定手段と、該欠陥判定された結果を出力する手段とを
具備することを特徴とするものである。

【００１１】請求項２のパターン検査装置は、プリント
配線板上に形成されたレジストパターンおよび配線パタ
ーン、あるいは印刷パターン上に励起光および照明光と
を同時照射する照明手段と、該励起光の照射により、プ
リント配線板上レジストより発生する蛍光画像と、該照
明光の反射光画像とを各々波長分離して検出する画像検
出手段と、該検出された画像を２値化し、画像処理によ
りレジストパターンあるいは配線パターンと印刷パター
ンとに分離抽出する画像処理手段と、該分離された各層
パターンを所定の検査基準にて検査する欠陥判定手段
と、該欠陥判定された結果を出力する手段とを具備する
ことを特徴とするものである。

【００１２】請求項１又は２記載のパターン検査方法お
よび装置において、前記分離された各層パターンのう
ち、配線パターンまたは導体パターンの検査は、被検査
対象パターンの面積、外接長方形、１次モーメント、周
囲長を基本とするパターンの幾何学的な特徴量を検出
し、これより派生する特徴量を基準パターンの対応する
特徴量とを比較することを特徴とするものである。

【００１３】請求項１、２及び３のいずれか１項記載の
パターン検査方法および装置において、前記分離された
各層パターンのうち、配線パターンまたは導体パターン
の検査は、被検査対象パターンをラベル付けするラべリ
ング手段と、該ラベル付けされたパターンの面積、外接
長方形、１次モーメント、周囲長を基本とするパターン
の幾何学的な特徴量を抽出する特徴抽出手段と、これよ
り派生する特徴量を基準パターンの対応する特徴量とを
比較する手段と、該検出特徴量は基準特徴量による検査
基準を満足する平均特徴量にて構成される基準テーブル
に基づき比較を実行する特徴量比較手段と、該比較され
た結果、欠陥情報を出力することを特徴とするものであ
る。

【００１４】請求項１、２、３及び４のいずれか１項記
載のパターン検査方法および装置において、前記分離さ
れた各層パターンのうち、配線パターンまたは導体パタ
ーンの検査は、被検査対象パターンをラベル付けするラ
べリング手段と、該ラベル付けされたパターンの面積、
外接長方形、１次モーメント、周囲長を基本とするパタ
ーンの幾何学的な特徴量を抽出する特徴抽出手段と、こ
れより派生する特徴量を基準パターンの対応する特徴量
とを比較する手段と、該検出特徴量は基準特徴量による
検査基準を満足する平均特徴量にて構成される基準テー
ブルに基づき比較を実行する特徴量比較手段を具備する
と共に、該配線パターンまたは導体パターン上の微小欠
陥は測長オペレータにて検出する測長オペレータ処理回
路とを具備し、該検出された欠陥情報を出力する手段を
有することを特徴とするものである。

【００１５】請求項１〜５のいずれか１項記載のパター
ン検出方法及び装置において、前記特徴量比較手段は、
配線パターンまたは導体パターンの製造上の形状ばらつ
き以上の検査基準に該当する欠陥を検出し、前記測長オ
ペレータは該形状ばらつき範囲内に包含される欠陥を検
出するように設定されることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００１７】本発明の第一の実施例を図３〜図５に基づ
いて説明する。検出された検査対象パターンは、例えば
図３（ａ）に示すような対象パターン１であるとする。
このパターンを検査対象とする場合、検査は特許出願平
９−１７１４５３号出願参照（平９年６月２７日）に示
されたパターン検査方法が適用できる。この検査方法は
次のように実行される。

【００１８】先ず、これらのパターン１を画像処理手法
の一つである「ラベル付け」と呼ばれる処理を行う。ラ
ベル付けは図３（ｂ）に示すように、各々の孤立したパ
ターン毎に番号，，，…を付ける処理である。

【００１９】次に、ラベル付けされたパターン，，
…毎に各パターンの特徴量を計算する。特徴量は例え
ば、パターンの面積Ｓ_i，パターンの幅Ｘｓ_i，高さＹｓ
_i，パターンの周囲長P_i，重心座標（Xg_i，Yg_i），１次
モーメントMh_i（水平軸），Mv_i（垂直軸）などである
（但し、i=1，2，3，…Ｉ）。また、上記特徴量から
は、占有率Conv_i、縦横比Asp_i、真円度C_iも下式のよう
に計算できる。

【００２０】

【数１】Conv_i = S_i/(Xs_i.Ys_i) Asp_i = Xs_i/Ys_i C_i = π(Xs_i+Ys_i)/(4S_i) また、各パターンの代表座標位置（Xd_i、 Yd_i）を計算
する。これは、例えば各パターンの左上座標あるいは重
心座標である。これらの処理から得られた特徴量から図
３（ｃ）に示すような検出パターンの特徴量テーブル33
を作成する。

【００２１】他方、検査対象パターンには「基準パター
ン」があるものとする。基準パターンは設計データから
作成したパターンか、予め実際の基板を検出することに
より得られる。これらの基準パターンにおいても、同様
にラベル付けと基準パターンの特徴量テーブルを作成す
る。今、これらのラベル付け番号を'，'，'…と
する。

【００２２】これら２つのテーブルの比較は以下のよう
に行う。図３のテーブル33から検査対象検出パターンi
の座標値（Xd_i、 Yd_i）を順次読み取る（i=1，2，3…
I）。これらの座標値（Xd_i， Yd_i）と、図３（e）のテ
ーブル35における座標値（Xs_j，Ys_j）との差、

【００２３】

【数２】Xd_i− Xs_j＝εx Yd_i− Ys_j＝εy を順次求める（j=1，2，3，…J）。今、Eを位置誤差許
容定数であるとし、

【００２４】

【数３】｜εx｜≦E ｜εy｜≦E であるとき、両パターンは対応するパターンであると判
断し、特徴量の比較を行う。特徴量の比較では、特徴量
の差がある基準値より大きいとき、両パターンには差異
があると判定し、欠陥があると判定するものである。

【００２５】例えば、寸法に関わる特徴量に対し、

【００２６】

【数４】｜Lx_i-Lx_si｜≧ΔL ｜Ly_i-Ly_si｜≧ΔL のとき、パターンの大きさが違うと判断して、検出パタ
ーンは欠陥であると判定し出力する。ここで、ΔＬはパ
ターン寸法に対する検査基準定数である。

【００２７】以上は、パターン寸法の特徴量に対する比
較の例を示したが、パターンの面積Ｓ、占有率Conv、周
囲長Pなどについても比較することができる。

【００２８】これらのときは、同様に、

【００２９】

【数５】｜Conv_i-Conv_si｜≧ΔConv あるいは、｜P_i-P_si｜≧ΔP に基づいて検査を行うことができる。ここでΔConvは占
有率に対する検査基準定数、ΔPは周囲長に対する検査
基準定数である。また、比較の方法としては、上記にて
記述したような、絶対的な差の量により比較する方法
と、

【００３０】

【数６】｜Conv_i-Conv_si｜/ Conv_si≧ΔConv/ Conv_si あるいは、｜P_i-P_si｜/ P_si≧ΔP/ P_si のような相対的な量によって比較することが可能であ
る。

【００３１】以上は、各パターンの寸法、占有率、面積
を検査基準としたが、パターンの面積Sと周囲長Ｐの自
乗との比などを検査基準としてもよい。

【００３２】以上に示した方法によって、位置誤差εの
大きさに依存しない検査基準（ΔL、ΔConv、ΔP等）を
設定してパターンの検査を行うことができる。検査基準
定数ΔL、ΔConv、ΔP等はその大きさを変えることによ
り、精密な検査が可能であり、また粗い検査も実施する
ことが可能である。

【００３３】実際の検出パターンにおいては、プロセス
の変動等に起因する製造上のばらつきの他、検査時にお
いては、パターンの表面状態の変化、光学特性、ＡＤ変
換時の量子化誤差の影響等が寸法や形状ばらつきとして
現れる。上記欠陥判定においては、このばらつきを許容
する必要がある。このため、特徴量については、図４
（a）に示すように、基準特徴量Mに対して検出特徴量の
分布41及び平均値M1（またはM2）が大きく変動する場合
がある。このとき、上記検査基準定数±ΔMがばらつき
範囲に接近している場合、通常では良品と判定すべきパ
ターンが欠陥領域42の範囲に入るため欠陥として出力し
てしまう。

【００３４】これを補正する手段として、基準パターン
に対し、角丸めなどの形状補正を行うことで、基準特徴
量を実際の検出良品パターンの特徴量に近づける手段も
有効である。但し、この手段は製造プロセスの変動等に
より特徴量分布が平均値M1とM2間でばらつく場合につい
て対応しきれない。

【００３５】本発明では、検出した特徴量のパターン種
類k毎の平均特徴量Mkを求めておき、これが検査基準定
数ΔM内にある場合、即ち良品の判定範囲内にあるとき
に、新規な基準特徴量テーブルを作成し、検出平均特徴
量Mkを基準として登録する。手順を以下に示す。図５に
本発明による欠陥判定処理のフローを示す。同図左側に
示されるように、検査は対象パターン画像１に対し、ラ
ベリング処理50、特徴量抽出処理51を経て、得られた特
徴量データに基づき検出特徴量テーブル33を作成する。
他方、配線板の検査においては、基板端面の領域、レジ
スト塗布領域外など検査対象より除外したい領域が存在
する。このために配線板CADデータより検査領域外マス
クデータを作成する。

【００３６】本発明の検査方式によれば、検査対象パタ
ーンは位置座標によって表現されるので、CADデータか
らはマスクすべき領域の座標情報を領域外マスクデータ
52として登録しておく。この後、上記検出特徴量テーブ
ル33から検査対象検出パターンiの座標値（X_i， Y_i）を
順次読み取り、マスク領域内にあるパターンデータにつ
いてテーブルより削除する。これをマスキング処理53に
て実行する。同様にCADデータからは基準特徴量テーブ
ル35が作成されることは上述した通りであるが、このと
き、以下の手順により基準パターンの識別及び分類処理
54を実行する。

【００３７】まず、図６に示すように、予め各パターン
の基準特徴量に基づき、パターン分類テーブル60を作成
しておく。即ち、用途が異なるパターン毎に種類コード
61（例えば、スルーホール＝0、フットプリントパター
ン＝１、位置決めパターン＝２等とする）及び形状分類
コード62を割り振って置き、これらの情報を基準特徴量
のテーブル36上のパターン識別欄に追記する。

【００３８】上記のように検査の前段階で求めておいた
基準特徴量テーブル36に基づき、検出パターンデータの
識別及び分類を実行する。テーブル36と検出パターンの
対比は位置座標にて行われる。ここで、分類されたパタ
ーン種類毎の母数が設定しきい値n0を越えるものについ
て、特徴量の平均値を計算する。このとき、同時に平均
値の偏差等の統計量を求め、これを判定に反映させるこ
とも可能である。算出されたパターン毎の平均特徴量が
ＣＡＤ基準テーブルによる検査判定定数を満足するもの
について、新規基準特徴量テーブル56を作成し、上記平
均特徴量を新たな判定基準データとして登録する。尚、
母数が設定しきい値n₀以下になる場合はＣＡＤ基準特徴
量を採用するものとする。

【００３９】また、検査装置の構成としては、ＣＡＤ基
準特徴量テーブルによる比較か、または検出特徴量の平
均特徴量テーブルによる比較のうち、いずれかを選択す
るスイッチ57（またはフラグ）を設定しておくと運用上
の自由度が広がり、便利である。この後、スイッチ57に
応じて所定の欠陥判定のループが実行され、検出パター
ンの検査判定が行われ、結果58が出力される。

【００４０】本発明の第２の実施例を図７から図９を用
いて説明する。

【００４１】図７（a）は面付けパッドを対象としたと
きの欠陥モードの代表的なものを示す。プリント配線板
の製造工程においては、スルーホールランドは挿入部品
を対象としているのに対し、面付けパッドは高密度製品
である表面実装部品を搭載する上で高信頼性が求められ
ており、検査基準も厳しいものになっている。各々のパ
ターンに対しては第１の実施例に示したように、寸法、
面積、周囲長、占有率等、検出特徴量を基準値と比較
し、予め設定された検査基準定数の条件を満たさないも
のを欠陥として出力する。本発明においては、パターン
形状に対し、形状変化の要因となるマクロな欠陥は第１
の実施例で説明した特徴量比較法72により検出する。

【００４２】一方、上記に示した欠陥モードのうち、微
小な欠陥については測長オペレータ法73と称するオペレ
ータ処理により検出する。特に特徴量比較においては、
前記検査基準定数は、パターンの形状ばらつきを許容す
ることが望ましく、測長オペレータ法は検出する欠陥の
サイズを図６（ｂ）に示すように、パターン形状ばらつ
き以下を対象に設定することも可能である。以下、測長
オペレータ法による検査について説明する。

【００４３】図８は本発明による銅パターン80の微小欠
陥検出のためのオペレータ形状及び画素配置を示す。同
図（a）がレジストかぶり・欠け欠陥、同図（ｂ）のオ
ペレータが角欠け欠陥、同図（ｃ）が孤立点欠陥の検出
に各々対応している。同図において網掛けされている部
分が当該オペレータの画素配列を構成するものであり、
これら各画素が後述する欠陥判定論理式で使用される。
オペレータは検出したパターン画像に対し作用させ、所
定の論理が成立したときに欠陥位置を出力する。尚、本
方式では、面付けパッドは基板直交方向に配列された長
方形パターンから成ることを前提とする。以下、各オペ
レータの検出対象とする欠陥のモード及び計測条件につ
いて説明する。

【００４４】（１）測長オペレータ法による欠陥判定論
理 a）レジストかぶり・欠け欠陥抽出オペレータ図８（a）に示す画素配列に基づき、

【００４５】

【数７】

【００４６】

【数８】

【００４７】を演算する。但し、パターン内は白画素
（WHT=1）、背景は黒画素（BLK=0）とする。

【００４８】また、edgeＣ_i= 1 が成立する個数81を
ｎ_c，edgeＤ_i = 1が成立する個数82がｎ_dとしたとき、
あらかじめ設定したエッジ判定しきい値ｎ₀に対し、

【００４９】

【数９】ｎ_c ≧ ｎ₀ ∩ ｎ_d ≧ ｎ₀ （３）のとき、オペレータがパターンのエッジにあると判定す
る。欠陥の計測は、

【００５０】

【数１０】（ｆ₁）∩（ｆ₂）∩（ｆ₃）＝１（４）が成立するとき、レジストかぶり又は欠け欠陥83の判定
を実行する。判定条件は、

【００５１】

【数１１】

【００５２】を演算し、edgeＥ_j=1となるｊをＥ_jとして
求める。ここで、あらかじめ設定しておいた欠陥判定し
きい値Ｅ_j0に対し、

【００５３】

【数１２】Ｅ_j ≧ Ｅ_j0 （６）となるとき、レジストかぶり又は欠け欠陥ありと判定す
る。尚、オペレータは同図（a）に示す形状に加えて各
々90°転置したものを計４個設け、パターン４方向の欠
陥モードに対応させる構成とする。

【００５４】本オペレータはパターンエッジでのかぶり
や欠け欠陥のみならず、上記判定条件の範囲内で孤立点
状欠陥の検出も可能である。

【００５５】２）角欠け欠陥抽出オペレータ図８（ｂ）に示す角欠け抽出オペレータの画素配列に基
づき、

【００５６】

【数１３】

【００５７】

【数１４】

【００５８】を演算する。edgeＹ_i=1が成立する個数85
をｎ_y，edgeＸ_i=1が成立する個数86をｎ_xとしたとき、
角エッジ判定しきい値ｋ₀に対し、

【００５９】

【数１５】ｎ_y ≧ ｋ₀ ∩ ｎ_x ≧ ｋ₀ （９）が成立したとき、オペレータがパターンの角エッジにあ
ると判定する。角欠け87の判定は、レジストかぶり欠陥
抽出オペレータ同様に、

【００６０】

【数１６】

【００６１】を演算し、edgeＥ_k=1となるｋをＥ_kとして
求める。ここで、あらかじめ設定しておいた欠陥判定し
きい値Ｅ_k0に対し、

【００６２】

【数１７】Ｅ_k ≧ Ｅ_k0 （１１）のとき、角欠け欠陥ありと判定し、欠陥位置座標を出力
する。本オペレータは同図（ｂ）を各々90°転置したも
のを計４個設け、パターン４隅における角欠けに対応さ
せる。これにより、面付けパッドの微小角欠け欠陥の検
出が可能となる。

【００６３】３）孤立点状欠陥抽出オペレータ本オペレータの検出対象はパターン内のレジスト飛散、
あるいはピンホールに代表される点状の欠陥である。図
８（ｃ）に示す画素配列に基づき、パターン判定条件、

【００６４】

【数１８】Ａ_i＝(ａ_-i)∩．．．∩(ａ_-1)∩(ａ₀)∩(ａ₁)．．．∩(ａ_i) (１２)

【００６５】

【数１９】Ａ_i′＝(ａ′_-i)∩．．．∩(ａ′_-1)∩(ａ₀′)∩(ａ₁′)．．．∩(ａ_i′) (１３) を演算する。このとき、

【００６６】

【数２０】（Ａ_i）∩（Ａ_i′）＝１（１４）が成立し、かつ欠陥判定論理、

【００６７】

【数２１】Ｈ_j＝｛(ｂ_j)∪...(ｂ₁)∪(ｂ₀)∪(ｂ₁′)...∪(ｂ_j′)｝＝１（１５）が成立するとき孤立点欠陥88ありと判定する。

【００６８】本装置では同図を９０°転置した計２個の
オペレータを設ける。本オペレータにより、面付けパッ
ド内の孤立点状のレジスト飛散やピンホール欠陥の検出
が可能となる。

【００６９】本オペレータの構成及び設定に際してはパ
ターンの設計ルールに留意する必要がある。これは、例
えばパターンピッチや形状によっては、オペレータの設
定との関係により欠陥判定条件が成立してしまい、誤検
出の原因となる場合が発生するためである。

【００７０】図９に本発明における測長オペレータの構
成パラメータとその設定値の例を示す。オペレータのサ
イズに関わるパラメータの設定値は、基板設計ルールで
定められるパターンサイズ及び検出対象欠陥サイズを考
慮して決めることが望ましい。また、一定の範囲内で可
変とすることで設定に関し柔軟性を持たせることができ
る。本オペレータは、ハードウェア回路またはソフトウ
ェアにて実現することが可能である。ハードウェアにて
実現する場合は、例えばＬＣＡ(Logic CircuitArray）
などを用いて容易に実装可能である。

【００７１】本オペレータの出力は欠陥の位置座標であ
る。また、特徴量比較処理と並列に実装することによ
り、図７（ｂ）に示したように、広範囲な欠陥モードお
よびサイズに対応することが可能である。

【００７２】測長オペレータは構成する画素配列におけ
る判定条件が成立する位置を欠陥とするため、スルーホ
ール等の内径を欠陥として指摘する場合が考えられる。
この場合は、基準特徴量テーブルまたは検出特徴量テー
ブルの情報を用いてマスキングまたは指摘欠陥を選択す
ることができる。即ち、例えば特徴量テーブルのパター
ン種類コードより面付けパッドの座標及び外接長方形の
座標（領域情報）を求め、オペレータによる出力欠陥の
うち当該パッドの領域内にあるものを選別する。

【００７３】また、特徴量比較法及び測長オペレータ法
の双方において重複して検出される欠陥についてはいず
れかを優先させることで集約させることが可能である。

【００７４】本発明の第３の実施例を図２を用いて説明
する。

【００７５】図２に示す対象パターン１はプリント配線
板の最終製品（はんだレジスト塗布後、シルクパターン
形成後）のパターンを示す。このパターンはを検査対象
とする場合、パターンの検出には特許出願平８−４４６
６５号出願参照（平８年３月１日）に示されたパターン
検出方法が適用できる。この検出法を用いて、はんだレ
ジスト塗布後のプリント配線板検出画像から銅パターン
露出部（ランド、面付けパッドパターン部）及びシルク
パターンを分離抽出する方法について説明する。

【００７６】図２は紫外線硬化形のはんだレジスト材を
塗布された配線板に対して、適用できる銅露出部パター
ンの画像を分離抽出する例である。紫外線硬化形はんだ
レジストを使用した配線板は紫外光を照射することで蛍
光を発生する。本発明はこの物理現象を利用するもので
ある。図２では、蛍光検出法による検出画像Ｆと赤色光
によって照明してパターンを検出した画像Ｒとを用いて
いる。上記のとおり、はんだレジスト部では蛍光が発生
するので、蛍光画像では、レジスト部は明るく、それ以
外の部分では暗く映る。また、シルクパターン３も明る
く映る。赤色光照明にて検出したパターンＲでは、銅の
露出部５とシルクパターン３が明るく、他は暗く映る。
次に検出された画像は２値化処理により、「明」の部分
を「１」、「暗」の部分を「０」に変換した画像を扱う
ものとする。

【００７７】レジスト部分消去処理２１により、蛍光検
出パターンの「０」の部分のみで、赤色光検出パターン
の「１」を残し、その他の部分を「０」とする処理を行
うことにより、シルクパターン３のない銅露出部５のみ
のパターンＣを得ることができる。これにより、はんだ
レジスト２やシルク印刷パターン３を含まない導体部分
のパターン５が得られる。この画像Ｃのラベル付けと作
表33を行い、本発明の第１の実施例及び第２の実施例で
述べた方法により銅露出部（ランド部７と銅見え８その
他の銅露出欠陥部）の欠陥検査が可能になる。

【００７８】本発明の第４の実施例を図１０を用いて説
明する。

【００７９】図１０は本発明で述べたパターン検査方法
を実現する検査装置実施例を示す。

【００８０】対象パターン１は紫外光から成る励起光を
ダイクロイックミラー23を介しての対象パターン１が形
成される試料を照射する。試料上レジストからは励起光
よりも長波長側の成分を持つ蛍光が発生する。この蛍光
と、試料上斜め方向（試料面30°〜70°及び110°〜150
°）からの赤色光照明による反射光とが、レンズ9、フ
ィルタ群9'を通り、ダイクロイックミラー24により波長
分離され、各々蛍光検出用検出器Ｆと赤色反射光検出用
検出器Ｒのセンサ面に結像される。また、これらの検出
器は対象パターンの同一の領域、即ち画像が検出される
ように配置されている。

【００８１】検出器Ｆから出力する検出信号25はA/D変
換器27を通り、例えば256段階の多階調信号Ｆに変換さ
れる。つぎに信号は２値化回路28を通り、明るさが
「1」あるいは「0」の２値画像信号F1になる。

【００８２】同様に検出器Ｒからも２値化信号R1が得ら
れる。以降、第３の実施例で述べた手順にて２つの信号
Ｆ１及びＲ１から銅露出部５及びシルクパターン３を抽
出するための処理が行われ、シルクのみの画像信号Ｓが
得られる。例えば、紫外線硬化形レジストの場合は、シ
ルクパターン３の抽出処理はシルクパターン抽出回路29
により行われる。信号Ｆ１及びＲ１から、論理演算の実
行によりシルクパターン信号を得ることができる。一
方、銅露出部５は信号Ｆ１とＲ１とから、第３の実施例
に示した論理演算を実行することにより、画像信号Ｃと
して抽出できる。これは銅露出部抽出回路30にて行われ
る。

【００８３】以上示したように、シルクパターン３と銅
露出部５が各々画像信号Ｓと画像信号Ｃとして分離抽出
される。まず、シルクパターンに関しては、設計データ
より予め展開しておいたシルクパターンの画像を基準画
像としてCAD画像バッファ37に記憶しておく。次に画像
位置合わせ回路により信号Ｓと基準画像との位置合わせ
を行い、差検出39を実行する。その後、所定の収縮・膨
張処理の実行により残差分を消去し、欠陥のみを残す。
次にラベル付け回路31により欠陥候補パターンのラベル
付けを行う。図示されていないが、欠陥位置の特定は、
ラベル付けされたパターンの端点座標を抽出することで
実行される。ここでいう端点座標とは、画像を水平方向
より走査していったときに最初に見つかるパターン画素
の位置座標である。結果はPC1（例えばシングルボード
パソコンにて構成される）に出力される。

【００８４】他方、銅露出部のパターン信号Ｃについて
は、ラベリング処理回路31'にてラベル付けを行い、特
徴抽出回路32'にてパターンの寸法、面積、外接長方形
の座標、１次モーメントなどの特徴量の抽出が行われ
る。尚、前記ラベリング処理及び特徴量抽出回路は公知
の技術であり、画像処理LSIまたはモジュールとして構
成されて市販されている。計算された特徴量は、ＰＣ１
に転送されて、座標と特徴量とからなる検出特徴量テー
ブル33が作成される。

【００８５】一方、基準パターンはコンピュータＰＣ２
によりCADデータからパターンが展開されて上記検出銅
露出パターンに対応する基準特徴量テーブル35'が作成
される。これらのテーブルは各々コンピュータＰＣ３に
転送され、第１の実施例で述べたように比較が行われ
て、欠陥検査が行われる。

【００８６】他方、信号Ｃは同時に測長オペレータ処理
回路101に送られ、第２の実施例で述べたオペレータ処
理により、微小欠陥が抽出される。欠陥は更にその発生
した位置座標が算出されて出力される。この結果はＰＣ
１を介してＰＣ３に転送された後、第２の実施例で述べ
たように、特徴量テーブルからのパターン情報に基づ
き、欠陥の選別が行われた後、前記欠陥の結果と共に出
力される。

【００８７】以上の処理によりプリント配線板パターン
を安定かつ正確に検査することが可能となる。

【００８８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１〜７に
よれば、パターンの寸法などの特徴量比較法及び測長オ
ペレータ法の協調により欠陥を安定かつ精密に検査する
ことができる。この際、検出パターンと基準パターンと
の比較は、双方の対応位置座標にあるパターン特徴量を
比較することにより行われるので、従来の画素比較方式
と比べ、配線板の寸法誤差や位置合わせ誤差に影響され
にくい。また、多層パターンが積層構造にて形成されて
いる試料において、各層のパターンをコントラスト良く
分離検出し、各層パターンの検査基準に適した検査基準
で検査を実行することが可能になる。これにより、従来
自動検査することができなかった対象を検査できるよう
になるという大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の差画像による検査方式を説明する図
である。

【図２】ランドパターン検査の基本方式を説明する図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施例の欠陥検査方法を説明す
る図である。

【図４】本発明の第１の実施例を説明する特性図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施例を説明するフローチャー
ト図である。

【図６】本発明の第１の実施例である検査パターンの種
類を説明する図である。

【図７】本発明の第２の実施例銅露出パターンの欠陥モ
ードを説明する図及び特性図である。

【図８】（ａ）ないし（ｂ）は本発明の第２の実施例を
説明する図である。

【図９】（ａ）ないし（ｃ）は本発明の第２の実施例を
説明する図である。

【図１０】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【符号の説明】

１…対象パターン、２…はんだレジストパター
ン、３…シルク印刷パターン、４…基材部、３３…
検出特徴量テーブル、３５…CAD基準特徴量テーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土井秀明神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者高井和雄神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者角屋明由神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA17 AA21 AA28 AA56 AA58 CC01 DD00 EE00 FF01 FF04 GG21 GG22 LL04 LL20 QQ03 QQ04 QQ25 QQ31 QQ39 QQ42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板上に形成されたレジストパ
ターンおよび配線パターン、あるいは印刷パターン上に
励起光および照明光を照射する照明手段と、該励起光の
照射により、プリント配線板上レジストより発生する蛍
光画像と、該照明光の反射光画像とを各々波長分離して
検出する画像検出手段と、該検出された画像を２値化
し、画像処理によりレジストパターンあるいは配線パタ
ーンと印刷パターンとに分離抽出する画像処理手段と、
該分離された各層パターンを所定の検査基準にて検査す
る欠陥判定手段と、該欠陥判定された結果を出力する手
段とを具備することを特徴とするパターン欠陥検査装
置。
【請求項２】プリント配線板上に形成されたレジストパ
ターンおよび配線パターン、あるいは印刷パターンに励
起光および照明光とを同時照射する照明手段と、該励起
光の照射により、プリント配線板上レジストより発生す
る蛍光画像と、該照明光の反射光画像とを各々波長分離
して検出する画像検出手段と、該検出された画像を２値
化し、画像処理によりレジストパターンあるいは配線パ
ターンと印刷パターンとに分離抽出する画像処理手段
と、該分離された各層パターンを所定の検査基準にて検
査する欠陥判定手段と、該欠陥判定された結果を出力す
る手段とを具備することを特徴とするパターン欠陥検査
装置。
【請求項３】前記分離された各層パターンのうち、配線
パターンまたは導体パターンの検査は、被検査対象パタ
ーンの面積、外接長方形、１次モーメント、周囲長を基
本とするパターンの幾何学的な特徴量を検出し、これよ
り派生する特徴量を基準パターンの対応する特徴量とを
比較することを特徴とする請求項１又は２記載のパター
ン欠陥検査方法。
【請求項４】前記分離された各層パターンのうち、配線
パターンまたは導体パターンの検査は、被検査対象パタ
ーンをラベル付けするラべリング手段と、該ラベル付け
されたパターンの面積、外接長方形、１次モーメント、
周囲長を基本とするパターンの幾何学的な特徴量を抽出
する特徴抽出手段と、これより派生する特徴量を基準パ
ターンの対応する特徴量とを比較する手段と、該検出特
徴量は基準特徴量による検査基準を満足する平均特徴量
にて構成される基準テーブルに基づき比較を実行する特
徴量比較手段と、該比較された結果、欠陥情報を出力す
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記
載のパターン欠陥検査装置。
【請求項５】前記分離された各層パターンのうち、配線
パターンまたは導体パターンの検査は、被検査対象パタ
ーンをラベル付けするラべリング手段と、該ラベル付け
されたパターンの面積、外接長方形、１次モーメント、
周囲長を基本とするパターンの幾何学的な特徴量を抽出
する特徴抽出手段と、これより派生する特徴量を基準パ
ターンの対応する特徴量とを比較する手段と、該検出特
徴量は基準特徴量による検査基準を満足する平均特徴量
にて構成される基準テーブルに基づき比較を実行する特
徴量比較手段を具備すると共に、該配線パターンまたは
導体パターン上の微小欠陥は測長オペレータにて検出す
る測長オペレータ処理回路とを具備し、該検出された欠
陥情報を出力する手段を有することを特徴とする請求項
１ないし４のいずれか１項記載のパターン欠陥検査装
置。
【請求項６】前記特徴量比較手段は、配線パターンまた
は導体パターンの製造上の形状ばらつき以上の検査基準
に該当する欠陥を検出し、前記測長オペレータは該形状
ばらつき範囲内に包含される欠陥を検出するように設定
されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１
項記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項記載の検
査方法および検査装置により検査したプリント配線板製
品であることを特徴とするパターン欠陥検査装置。