JP2006349344A - 除外フィルターシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理技術を用いて欠陥を検出するに際して用いる除外フィルターシステムの提供を課題とする。
【解決手段】 予め作成し、記憶部に記憶された基準画像と、ＣＣＤカメラ等より取り込んだ検査対象画像との対比して基準画像に対して異常と判定できる検査対象画像の部位を仮欠陥と認識する。仮欠陥の中心座標を求め、求めた中心座標から外方向に、とあり合う捜査線の成す角度が略45度になるように８方向に走査線を設定し、各走査線上の輝度を調べる。得られた輝度の変化より８方向それぞれに付いて手前側境界座標と奥側境界座標との有無を求める。両境界座標の有無の情報より仮欠陥の特徴、大きさ、仮欠陥周囲の配線の特徴、配線の大きさ、および仮欠陥の当該仮欠陥を含む配線への相対的な影響度を算出し、算出結果に基づき仮欠陥のパターンを判定し、仮欠陥を真の配線パターンの欠陥と判定するかどうかを決定する。
【選択図】 なし。

Description

本発明は、プリント基板、リードフレームまたはテープ上のパターンをカメラにより画像を取り込み、断線、欠け、ショートなどのパターン欠陥を識別する際に使用する除外フィルターシステムに関する。

プリント基板、リードフレーム、ＴＡＢ、ＣＳＰ等の半導体キャリヤテープなどは厳しく高密度化配線化が求められており、配線パターンが微細化されてきている。これに伴い、製品検査は、人の目視検査のみでなく顕微鏡による観察や画像処理検査機を併用することが行われてきている。

画像処理検査装置は、基準画像とカメラで撮像し、取り込んだ検査対象画像とを重ね合わせ処理するマッチング検査が行えるため、広域なパターン全体を高速かつ高精度に検査する方法として有効である。このマッチング検査では、一般に、欠陥部は基準画像と検査画像の不一致部分を抽出し、その画素の塊の面積にて検出する。

マッチングによる検査では、対象パターンの位置決め誤差等による基準画像と検査対象画像のずれ、照明の明るさの影響による微少な画像のずれ等により、過剰に欠陥が検出されることが多い。そのため、フィルム処理を行い画像のパターン全体を太らせたり、細らせたり、または欠陥画像を細らせるなどし、かつ検出面積のしきい値を調整して小さな欠陥を検出しないようにしている。また検査をおこなう領域によりフィルタ処理のレベルや検出面積等のしきい値を変更して、微細欠陥検出性能と過剰検出を減少させる工夫がなされてきている。

こうした例の一つに、入力された画像について検査領域を設定する検査領域設定メモリと、設定された検査領域に含まれる複数の閉領域の特定位置の配置パターンを照合することで、基準となる対象物の画像と、被検査対象物の画像との間の相対的位置情報を検出するマッチング回路と、検出された基準画像と被検査画像との間の相対的位置情報を基に、被検査画像内で検査領域を設定して検査処理をおこなう検査アルゴリズム実行回路とを具備する検査装置を用い、例えば、ＢＧＡ基板のボンディングパッドのような画像上で孤立した閉領域が連続して存在するような対象物に対して、各々の閉領域における重心位置の配置パターンについてマッチングをおこなうことで過検出を抑制する方法が提案されている（特許文献１ 段落００２４ 参照）。そして、こうすることにより簡便な計算でしかも精度の高い位置合わせが可能になるとしている。

しかしながら、実際の配線パターンは複雑であり、太い配線と細い配線が近接することが多いばかりでなく、前記したように高密度化の要請に応えるように、さらに配線パターンが微細化してきている。その結果、前記単純な閉領域のみを用いてマッチングさせる方法では、前記微細化された配線パターンの微細欠陥の検出ができないという虞を生じる。配線幅が大きな場合には、微細欠陥が見逃されても大きな支障はないが、配線幅が狭くなると微細欠陥が致命的な欠陥となるため、こうした虞は避けなければならず、前記提案された方法は必ずしも、微細化した配線パターンを検査対象とするには十分とは言えない。
特開２０００−２４９６５８号公報

本発明は、マッチング検査等の画像処理技術により、パターンの欠陥検査を行う場合において、基準画像に対して異常と判定できる検査対象画像の部位を仮の欠陥（以下、「仮欠陥」という。）とし、この仮欠陥部の周囲を調査し、仮欠陥部が異物もしくは相対的に微細であると判断された場合に、当該仮欠陥部を欠陥として判断しないという機能を有する除外フィルターシステムの提供を目的とする。

前記課題を解決する本請求項１記載の発明は、プリント基板、リードフレーム、テープパッケージ品などの配線パターンの欠陥検査を画像処理により行うに際して用いる除外フィルターシステムであって、
1)予め作成し、記憶部に記憶された基準画像と、ＣＣＤカメラ等より取り込んだ検査対象画像との対比を行うステップ
2)前記対比の結果より基準画像に対して異常と判定できる検査対象画像の部位を仮の欠陥（以下、「仮欠陥」という。）と認識するステップ
3)検査対象画像の仮欠陥の中心座標を求め、求めた中心座標から外方向に、とあなり合う捜査線の成す角度が略45度になるように８方向に走査線を設定するステップ
4)各８方向に設定された走査線上の輝度を調べるステップ
5)得られた輝度の変化より８方向それぞれに付いて仮欠陥を有する配線の手前側境界座標と奥側境界座標との有無を求めるステップ
6)前記両境界座標の有無の情報より仮欠陥の特徴、大きさ、仮欠陥周囲の配線の特徴、配線の大きさ、および仮欠陥の当該仮欠陥を含む配線への相対的な影響度を算出するステップ
7)前記算出結果に基づき仮欠陥のパターンを判定し、仮欠陥を真の配線パターンの欠陥と判定するかどうかを決定するステップ
から要部が構成されることを特徴とする除外フィルターシステムである。

そして、請求項２記載の本発明の除外フィルターシステムは、前記発明のステップ5)、6)において境界座標を求めるに際して、サブピクセル精度で求めることを特徴とするものである。

そして、請求項３記載の本発明の除外システムは、前記ステップ6)において、仮欠陥の特徴として断線以外の欠陥が示された場合に、その仮欠陥の配線方向の前後においてその仮欠陥を有する配線の幅をそれぞれ複数回再計測して仮欠陥の大きさと配線への影響度とを算出することを特徴とする請求項１または２記載の除外フィルターシステムである。

本発明を用いれば、配線パターンをマッチング等の画像処理により検査する場合において、仮欠陥のパターンに対する相対的な大きさを高速に把握し、設定基準内外を判断し、欠陥の可能性の高い部分のみ抽出することが可能となり、過剰検出の発生しやすいマッチング検査においても信頼性の高い検査が可能となる。また、仮欠陥の再チェックを高速で行うため、マッチング検査の初期検査の検出感度を上げることが可能になり、検査能力のアップになる。
さらに、画像処理後に欠陥と判定された部位を顕微鏡等により肉眼にて再確認する場合においては、仮欠陥より欠陥と判定される数が著しく減少するため、全体としての検査時間を大幅に短縮することが可能である。

本発明第１の発明は、要部が下記ステップより構成される除外フィルターシステムである。即ち、
1)予め作成し、記憶部に記憶された基準画像と、ＣＣＤカメラ等より取り込んだ検査対象画像と の対比を行うステップ
2)前記対比の結果より基準画像に対して異常と判定できる検査対象画像の部位を仮の欠陥（以下 、「仮欠陥」という。）と認識するステップ
3)検査対象画像の仮欠陥の中心座標を求め、求めた中心座標から外方向に、隣り合う捜査線の成す角度が略45度になるように８方向に走査線を設定するステップ
4)各８方向に設定された走査線上の輝度を調べるステップ
5)得られた輝度の変化より８方向それぞれに付いて仮欠陥を有する配線の手前側境界座標と奥側境界座標とを求めるステップ
6)前記両境界座標の有無の情報より仮欠陥の特徴、大きさ、仮欠陥周囲の配線の特徴、配線の大きさ、および仮欠陥の当該仮欠陥を含む配線への相対的な影響度を算出するステップ
7)前記算出結果に基づき仮欠陥のパターンを判定し、仮欠陥を真の配線パターンの欠陥と判定するかどうかを決定するステップ
というステップである。以下、図を用いて、各ステップ毎に説明する。

図１は、欠陥のない配線の一部を例示した図である。これが、基準画像となり、予めコンピュータの記憶部に記録される。この基準画像の作製方法としては、各種の方法が採用されうる。例えば、目視検査により選び出したものを基準画像としても良く、また、複数の同一配線パターンを重ね合わせ、合成して作成してもよい。

図２は欠けを有する配線部を示した図である。以下、図２の配線部が検査対象画像であるとして説明を進める。
ステップ1)では、図２の画像がＣＣＤカメラ等により撮像され、パターン全体が基準画像とのマッチング法により処理され、または、他の画像処理方法により処理される。
ステップ2)では、欠陥として検出された部位を仮欠陥10と認定する（図３）。
ステップ3)では、図３のように仮欠陥10の外接四角形11を作成し、各４つの角の座標を求め、図４のように仮欠陥部外接四角形11の中心座標100を求める。この中心座標が仮欠陥の中心座標である。そして、中心座標100を左右、上下に通過する画素を基準として上下、左右、右45度上、右45度下、左45度下、左45度上方向のそれぞれ８方向といったように、各方向が成す角が均等となる方向に走査線を設定する。
ステップ4)では、設定された捜査線上を、中心座標100から外方向に順次画像の輝度を調査する。
ステップ5)では、各方向で、あらかじめ指定した輝度レベルをしきい値として、そのしきい値をまたぐ２画素以上の画素の輝度情報から、サブピクセルレベルで算出される座標（これを「境界座標」という。）の有無を調べる。

境界座標を求める手段を図７により説明する。図７のグラフは横軸方向が仮欠陥部側からパターン側への座標軸の変化を示し、縦軸には得られる輝度を示したものであり、横軸の下側手にグラフに示された輝度の変化を目視的に分かり易くするために表した図を示した。低輝度は濃い色とし、高輝度は薄い色として表した。

図７の画素の輝度分布から境界座標をサブピクセルで求める方法を示したグラフに例示したように、例えば、０から255の輝度がある画像にて、しきい値をTh1とし、しきい値をまたぐ前後の二つの画素のうち、仮欠陥部に近い画素の座標を（X1、Y1）、離れている画素の座標を（X2、Y2）とし、それぞれの画素の輝度をB1、B2とすると、境界座標（X3，Y3）は、（ X1+(X2-X1)×(Th1-B1)÷(B2-B1) , Y1+(Y2-Y1)×(Th1-B1)÷(B2-B1) ）として算出できる。

各方向とも、図６に示したように、捜査線と仮欠陥部外接四角形11との交点101から外方向へ、基準距離L1までの間に前記境界座標を検知した場合、この境界座標を手前側境界座標102とし、以後各方向での輝度調査を継続し、図示しない配線の幅と対比して充分な大きさとなる基準距離L2までの間に、再度前記境界座標を検知した場合にはこれを奥側境界座標103とする。尚、基準距離L1以内に手前側境界座標が検出されない場合、奥側境界座標103が検出された場合、及び基準距離L2以内で奥側境界座標103が求められない場合には、その方向での以後の輝度調査は行わない。

ステップ6)では、ステップ5)で得られた結果から、まず、仮欠陥を次の４パターンに分類し、以後の影響度判定の要不要を判定する。

図８のように、８方向すべてでパターンの手前側境界点が見つかった場合をパターンＡとする。図９のように、手前側境界点が対照な２方向で見つからない場合をパターンＢとする。図11のように、８方向全てにおいて手間側境界が見つからず、かつ仮欠陥面積が一定のレベル以下の場合をパターンDとする。図10のように、パターンＡ、Ｂ、Dに該当しない場合をパターンＣとする。

パターンＢは断線と判断し、欠陥として確定し、以後の影響度判定は行わない。そして、Dの場合は過剰検出と判断し、欠陥から除外し、以後の影響度判定は行わない。パターンＡとＣとについては以下の算定を行い、影響度を判定する。

パターンＣの場合を用いて影響度算出方法を説明する。図12で示したように、８方向それぞれ仮欠陥の外接四角形の中心座標100を中心として、８方向それぞれ検出した境界座標から、それぞれ４方向での仮欠陥の長さ、仮欠陥を除く配線の長さを算出するが、図５のように手前側境界座標102が検出されている場合には、中心座標100から手前側境界座標102までの長さを算出して当該方向の仮欠陥の長さとする。手前側境界座標102が見つからない場合は、仮欠陥外接四角形11と捜査線との交点より外側にL1だけ進んだ位置を仮の手前側境界座標104とし、この座標と中心座標100との距離を算出し、当該方向の仮欠陥の長さとする。尚、この場合、当該方向に配線部は無いものと判断する。

各方向での配線の長さは、手前側境界座標102と奥側境界座標103とを用いて算出するが、奥側境界座標103が見つからない場合は、その捜査線上を、仮欠陥部外接四角形11と当該捜査線との交点より外側に、当該捜査線上を前記したL2の長さだけ進んだ位置の座標を仮の奥側境界座標104'とし、この仮の奥側境界座標104'と手前側境界座標102'とを用いて当該方向の配線の長さとする。

こうして得られた各８方向の仮欠陥の長さと、配線の長さとを用いて仮欠陥の長さと配線の長さとの和に対する仮欠陥の長さの比率を算出する。この比率の中で最大値をその仮欠陥の仮欠陥比率とする。

次に、図13のように、計測した方向のうち、仮欠陥の欠陥比率が最小の方向が、仮欠陥の欠陥比率が最大の方向に対して垂直となる場合は、配線の仮欠陥付近で、該配線が直線に近い部分であるとして欠陥比率の計測精度向上のため配線の幅を以下のようにして求め、仮欠陥比率を計算しなおす。

図13に示したように、仮欠陥の中心座標を通り、仮欠陥比率が最大の方向に線Ａ−Ａ’を設定する。この線上の検出された２つの境界座標、すなわち、仮の手前側境界座標104と奥側境界座標103との中点105を求め、その点から、線Ａ−Ａ’に対して垂直な方向で、当該方向における仮欠陥の長さ以上で一定長さだけ離れた配線上の点106及び109を定める。次に、点106及び109の各点をとおり線Ａ−Ａ’と平行となる平行線を引き、これらの平行線と配線との交点107、108、110、111の座標を前記した境界座標を探す手順に従って求める。得られた交点107の座標と交点108の座標、そして交点110の座標と交点111の座標からそれぞれの位置での配線幅120、121を算出し、短い方、例えば配線幅120をその仮欠陥部近傍における配線幅として記憶する。

図14に示したように、新たに求めた配線幅120、Ａ−Ａ’線上で手前側境界座標と奥側境界座標とを用いて求めた配線幅122とから、前記の仮欠陥比率を修正する。

ステップ7)では、前記ステップ6)で得られた修正後の仮欠陥比率とあらかじめ判定基準として定められた基準比率とを対比し、基準比率より小さい場合は欠陥から除外し、基準比率より大きい場合には、当該仮欠陥を配線の正式な欠陥と判定する。

本発明において、より精度を高めるには、ステップ5)、6)において境界座標を求めるに際して、サブピクセル精度で求めることが好ましい。また、ステップ6)における配線幅の測定を複数回再計算することも好ましい。

本除外フィルターは高速に処理可能な直線方向の輝度判定の組み合せのみで行われるため、短時間で処理可能であり、大量の仮欠陥部を再確認することが可能である。

次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
本例では、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープの配線パターンを検査対象とし、図15に示したようにしてマッチング処理、および本除外フィルターにより検査を行った。

ＴＡＢテープは、テープ両端に開けられた搬送用の穴（スプロケットホール）の間にパターン配線が加工されており、１本のテープに多数のパターンが存在する。このパターンをマッチングにより検査する。マッチング検査用の基準画像はあらかじめ複数の検査対象パターンを重ね合わせることにより作成した。

パターン検査装置は、ＴＡＢテープ21を水平方向に搬送するテープ搬送装置22、パターンを撮像する照明（図示せず。）、カメラからなる撮像部23、及び撮像画像を画像処理する処理部24を具備する。

まず、検査を行うＴＡＢテープ21を、検査を開始する最初のパターン位置までテープ搬送装置22を稼働させて移動させた。

次に、撮像装置23にて撮像し、処理部24にて位置補正、マッチング検査を行った。マッチング検査は一般的な基準画像との重ね合わせによる検査である。マッチング検査で検出された欠陥を仮欠陥とし、その情報を本発明である除外フィルターシステムに渡し、前記した各ステップに従って仮欠陥が真に欠陥と判断されるか再検査を行った。尚、除外フィルターシステムは処理部24にすべの機能が含まれる。

ＴＡＢテープは直線に近い配線パターンが多く、本除外フィルターにて欠陥部のパターンにおける相対的な影響度が正確に測定可能であり、あらかじめ設定された仮欠陥部の影響度基準値と比較することにより、基準値未満の仮欠陥は除外し、欠陥としなかった。

除外フィルターシステムを経て欠陥と判定された仮欠陥を真の欠陥と判定した。真の欠陥の位置、形状を記録し、次の工程で顕微鏡等により再度欠陥の目視検査が行われ、最終的に欠陥かどうかの判定をした。欠陥と判定されたパターンにはマークを施し、正常なパターンと区別した。

本実施例では、この除外フィルターにより、マッチングにて仮欠陥と判定されたもののうち、９０％以上が真の欠陥でないとして除外することができた。

マッチングによる仮欠陥検出後最終的に欠陥かどうかを判定するために必要とされる時間は約０．５ｍ秒／個程度であった。そのため、顕微鏡等による再検査を含めた総検査時間は、除外フィルターを使用することにより、除外フィルターを使用しない時の壮健さ時間の３分の１程度にまで短縮できた。

欠陥の無い配線の一部を示した図である。 図１と同じ配線部分で、欠けを有する配線の一部を示した図である。 図１と２のマッチング検査の結果例で、仮欠陥と、仮欠陥の外接四角形を示した図で ある。 図３に対して仮欠陥の外接四角形の中点から８方向に捜査線を定めた図である。 画素の輝度分布から境界座標を求める方法を説明する図である。 図５の仮欠陥部を拡大した図である。 境界座標をサブピクセルで求める方法を説明する図である。 パターンＡを示した図である。 パターンＢを示した図である。 パターンＤを示した図である。 パターンＣを示した図である。 影響度算出方法を説明する図である。 仮欠陥比率再計算のために配線は場を求める方法を説明する図である。 再測定した配線幅から仮欠陥比率を修正する方法を説明する図である。 実施例による除外フィルターを適用した検査装置の構成である。

符号の説明

10------仮欠陥
11------外接四角形
21------検査対象パターンのＴＡＢテープ
22------テープ搬送装置
23------撮像カメラ
24------画像キャプチャ、画像メモリおよび画像処理装置
25------ＴＡＢテープ移動方向
100------外接四角形の中点
101------外接四角形と走査線との交点
102------手前側境界座標
102'----手前側境界座標（104'方向）
103------奥側境界座標
104------仮の手前側境界座標
104'----仮の奥側境界座標
105------中点
106------中点105より仮欠陥の欠陥比率が最大の方向と垂直の方向へ一定長さ離れた座標
107、108-------交点
109------中点105を中心とした106の対称点
110、111------交点
120、121------配線幅
122------再計算された仮欠陥部から８方向に調査した際の最小となる配線幅
123------再計算された欠陥の長さ
B1------欠陥側画素の輝度レベル
B2------パターン側画素の輝度レベル
Th1-----パターンとの境界を判断する輝度レベル
X1------境界点直前の欠陥側画素の横方向座標
Y1------境界点直前の欠陥側画素の縦方向座標
X2------境界点直後のパターン側画素の横方向座標
Y2------境界点直後のパターン側画素の縦方向座標
X3------サブピクセルで求められた境界点の横方向座標
Y3------サブピクセルで求められた境界点の縦方向座標

Claims (3)

1. プリント基板、リードフレーム、テープパッケージ品などの配線パターンの欠陥検査を画像処理により行うに際して用いる除外フィルターシステムであって、
   1)予め作成し、記憶部に記憶された基準画像と、ＣＣＤカメラ等より取り込んだ検査対象画像との対比を行うステップ
   2)前記対比の結果より基準画像に対して異常と判定できる検査対象画像の部位を仮の欠陥（以下、「仮欠陥」という。）と認識するステップ
   3)検査対象画像の仮欠陥の中心座標を求め、求めた中心座標から外方向に、隣り合う捜査線の成す角度が略45度になるように８方向に走査線を設定するステップ
   4)各８方向に設定された走査線上の輝度を調べるステップ
   5)得られた輝度の変化より８方向それぞれに付いて仮欠陥を有する配線の手前側境界座標と奥側境界座標との有無を求めるステップ
   6)前記両境界座標の有無の情報より仮欠陥の特徴、大きさ、仮欠陥周囲の配線の特徴、配線の大きさ、および仮欠陥の当該仮欠陥を含む配線への相対的な影響度を算出するステップ
   7)前記算出結果に基づき仮欠陥のパターンを判定し、仮欠陥を真の配線パターンの欠陥と判定するかどうかを決定するステップ
   から要部が構成されることを特徴とする除外フィルターシステム。
2. 前記ステップ5)、6)において、境界座標を求めるに際して、サブピクセル精度で求めることを特徴とする請求項１記載の除外フィルターシステム。
3. 前記ステップ6)において、仮欠陥の特徴として断線以外の欠陥が示された場合に、その仮欠陥の配線方向の前後においてその仮欠陥を有する配線の幅をそれぞれ複数回再計測して仮欠陥の大きさと配線への影響度とを算出することを特徴とする請求項１または２記載の除外フィルターシステム。
   
   
   
   

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