JP2009150656A - パターン検査方法およびパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホールの形成について高精度に検査するパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】パターン検査装置１は、被検査物を撮像して多値画像を取得する撮像部２と、当該被検査物の理想状態を表すマスター画像を記憶する記憶部３５と、撮像部２によって取得した画像からホールの画像を消去したホール消去画像を取得するホール消去画像取得部３２と、撮像部２によって取得した画像からホールの位置データを取得する位置取得部３３と、位置データが取得されたホールを覆う領域のデータを禁止データとして生成する禁止データ生成部３４と、禁止データが生成される領域以外の領域について、ホール消去画像とマスター画像とを比較してホールの形成を判定する判定部３６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板の被検査物におけるホールの形成を検査する技術に関する。

プリント基板製造において、電子回路の高密度化および低コスト化を図るため、ビルドアップ工法が実行されている。そして、このビルドアップ工法の一つとして、レーザービア法が提案されている。

図１４は、レーザービア法を説明するための図である。レーザービア法では、あらかじめエッチングなどによりプリント基板１９０の最外層の導体層１９１に穴をあけておき、この穴に対してレーザー１４０を照射して（図１４（ａ）参照）、絶縁層１９２に穴をあける（図１４（ｂ）参照）。その後、銅などでメッキ層１９４を形成させることで、上下層の導線部を導通状態とする（図１４（ｃ）参照）。その結果、プリント基板にステップ状に掘られた穴（ビアホール、図１４（ｃ）矢印）が形成される。

さらに、以上のようなレーザービア法等によって作成されたプリント基板１９０は、光学式のパターン検査装置により欠陥が検査される。光学式のパターン検査装置では、上部より光を照射して、その反射光をＣＣＤにより撮像して検査が行われる。

図１５は、レーザービア法で形成されたビアホールについて説明するための図である。なお、(ａ)はプリント基板１９０のビアホールの断面図、（ｂ）はビアホールを上方から撮像したときの多値画像、（ｃ）は（ｂ）に示すＸ−Ｘ’における輝度をグラフ化したものである。

図１５（ｂ）に示すように、プリント基板１９０を光学式のパターン検査装置によって観察すると、凹みの影１５０等の他、（ｃ）に示すようにビアホールのエッジ部分において輝度が低くなり、２重のドーナツ型の影１５１，１５２）が発生する。

従来のパターン検査装置では、このエッジ部分の影を欠陥として検出してしまう虞れがあった。そのため、ＣＣＤ等により取得した多値画像を複数の閾値で２値化して所定の画像処理を行うことで、ビアホールのエッジ部分の影１５１，１５２を消去し、凹み等の欠陥のみを抽出してパターン検査を実行していた。このようなパターン検査の技術は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平１１−３４４３１７号公報

ところが、レーザービア法等でプリント基板にビアホールを形成した場合に、特許文献１に開示された方法でパターン検査を行うと、ビアホール形成についての欠陥を検出できないという問題があった。

図１６は、従来のパターン検査におけるビアホールのエッジ部分の影の処理方法を説明するための概略図である。なお、図１６において、（ａ）は正常なビアホールが形成されたときの多値画像であり、（ｂ）は（ａ）を所定の閾値で２値化して得られる２値画像であり、（ｃ）は（ｂ）から所定の画像処理によってビアホールのエッジ部分の影を消去した２値画像である。また、（ｄ）は、例えばレーザーによる打ち損じ等でビアホールの中央のエッジが形成されていない状態の多値画像であり、(ｅ)は（ｄ）について（ｂ）と同様の処理を行った２値画像であり、（ｆ）は（ｅ）について（ｃ）と同様の処理を行った後の２値画像である。

図１６に示すように、特許文献１に開示された技術によると、凹みの影１５０を残しつつエッジ部分の影を消去することができる（図１６（ｃ），（ｆ）参照）。しかし、凹み等の欠陥については検出をすることができるが、エッジ部分の影は消去されてしまうため、ビアホールが形成されていないという欠陥（図１６（ｄ）参照）については検出することができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ホールの形成について高精度に検査するパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被検査物におけるホール形成を検査するパターン検査方法であって、(a)被検査物を撮像して多値画像を取得する工程と、(b)前記被検査物の理想状態を表すマスター画像を取得して記憶手段に格納する工程と、(c)前記(a)工程にて取得した多値画像からホールの画像を消去したホール消去画像を取得する工程と、(d)前記(a)工程にて取得した前記多値画像から前記ホールの位置データを取得する工程と、(e)前記(d)工程にて位置データが取得された前記ホールを覆う領域のデータを禁止データとして生成する工程と、(f)前記禁止データが生成される領域以外の領域について、前記ホール消去画像と前記マスター画像とを比較してホールの形成を判定する工程とを有することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るパターン検査方法であって、前記(d)工程は、(d-1)２値化された前記多値画像から前記ホールの所定の形状を検出する工程と、(d-2)前記(d-1)工程にて検出された前記ホールの形状の中心位置を前記ホールの位置データとして取得する工程とを有することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係るパターン検査方法であって、前記(e)工程は、(e-1)前記ホールのサイズよりも大きい領域を覆うマスクデータを生成する工程と、(e-2)前記マスクデータと前記ホール消去画像とが重なる領域を、前記マスクデータから除去した重なり除去データを禁止データとして取得する工程とを有することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係るパターン検査方法であって、前記(e-2)工程は、(e-2-1)前記マスクデータを拡散処理した拡散マスクデータを生成する工程と、(e-2-2)前記拡散マスクデータを収縮処理した収縮マスクデータを生成する工程とを有し、前記重なり除去データは、前記収縮マスクデータと前記ホール消去画像とが重なる領域を、前記収縮マスクデータから除去した領域であることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明に係るパターン検査方法であって、前記(f)工程にて比較される前記ホール消去画像と前記マスター画像とが所定の閾値で２値化された２値画像であることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明に係るパターン検査方法であって、前記被検査物は、プリント基板であって、前記ホールは、ビアホールであることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの発明に係るパターン検査方法であって、前記(b)工程にて前記記憶手段に格納される前記マスター画像は、ＣＡＤデータから生成されることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明に係るパターン検査方法であって、前記ホール消去画像は、少なくともホールの画像を消去できる閾値で２値化されることによって取得されることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、被検査物におけるホール形成を検査するパターン検査装置であって、被検査物を撮像して多値画像を取得する撮像手段と、前記被検査物の理想状態を表すマスター画像を記憶する記憶手段と、前記撮像手段によって取得した多値画像から前記ホールの画像を消去したホール消去画像を取得するホール消去手段と、前記多値画像から前記ホールの位置データを取得する位置データ取得手段と、前記位置データが取得された前記ホールを覆う領域のデータを禁止データとして生成する禁止データ生成手段と、前記禁止データが生成される領域以外の領域について、前記ホール消去画像と前記マスター画像とを比較してホールの形成を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項１ないし９に記載の発明によれば、従来の検査装置では検出できなかった、ホール形成の有無や、ホールの位置ズレを検出することができる。したがって、パターン検査の精度を高めることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、ホールの所定の形状を検出し、当該ホールの中心位置を取得することで、欠陥検査をしない領域についての禁止データを生成する位置を取得することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、マスクデータとホール消去画像との重なりを除去することによって、配線などのビアホール以外の欠陥についても、パターン検査を行うことができるようになる。

また、請求項４に記載の発明によれば、マスク領域を固定化せず、オペレータが所望する範囲に応じてその領域を拡張あるいは縮小させることができるため、状況に応じたパターン検査を実現できる。

また、請求項７に記載の発明によれば、被検査物と、被検査物の理想状態であるＣＡＤデータとを比較することによって、パターン検査の精度を高めることができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、所定の閾値で２値化することによって、容易に多値画像からホールを除去することができる。したがって、処理構成を単純化でき、検査コストを抑えることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 第１の実施の形態＞
＜１．１．パターン検査装置の構成および機能＞
図１は、本発明に係るパターン検査装置１の概略構成を示す図である。

なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。

パターン検査装置１は、被検査物であるプリント基板９０等の板状体に形成されたパターンを検査する装置であって、特に、レーザービア法によるビアホールの形成有無や位置ズレについて検査する。図１に示すように、パターン検査装置１は、主として撮像部２と、欠陥検出部３とを備える。

撮像部２は、主として移動テーブル２０と、光源２１と、駆動制御部２２と、Ｘ方向駆動部２３と、Ｙ方向駆動部２４と、ＣＣＤラインセンサ２５とを備える。

移動テーブル２０は、プリント基板９０を下方から所定の精度で水平に支持する。また、移動テーブル２０は、モータを有するＹ方向駆動部２４によってＹ方向に移動することができる。この移動テーブル２０のＹ方向における駆動制御は、駆動制御部２２によって行われる。

ＣＣＤラインセンサ２５は、モータを有するＸ方向駆動部２３によってＸ方向に駆動される。ＣＣＤラインセンサ２５は、Ｘ方向線上に画素を構成する受光素子を一列に複数個（例えば、２０４８個）配列したものを用いている。光源２１から出射された照明光が、プリント基板９０の上面に照射されると、ＣＣＤラインセンサ２５は、プリント基板９０の上面を撮像することによって、反射光に基づく画像データを取得する。そして、このＣＣＤラインセンサ２５のＸ方向における駆動制御は、駆動制御部２２によって行われる。

ここで、パターン検査装置１による、プリント基板９０の撮像動作について説明する。まず、駆動制御部２２は、Ｙ方向駆動部２４を駆動することによって移動テーブル２０をＹ方向へ移動させる。これにより、パターン検査装置１は、ＣＣＤラインセンサ２５をプリント基板９０について所定のスキャン幅で帯状に走査させることで、プリント基板９０を撮像するができる。

次に、往路側の走査が終了すれば、駆動制御部２２は、Ｘ方向駆動部２３を駆動することによって、ＣＣＤラインセンサ２５をＸ方向に上記のスキャン幅よりも若干小さな幅だけ移動させて、検査領域がオーバーラップするように移動させる。そして、駆動制御部２２は、移動テーブル２０を（−Ｙ）方向へ移動させることによって、ＣＣＤラインセンサ２５に帰路側の走査を行わせる。

以上のパターン検査装置１の動作によって、プリント基板９０の全面領域についてＣＣＤラインセンサ２５が走査し、プリント基板９０の撮像が行われる。

欠陥検出部３は、主として画像取得部３０と、２値化部３１と、ホール消去画像取得部３２と、位置取得部３３と、禁止データ生成部３４と、記憶部３５と、判定部３６と、制御部３７とを備え、撮像部２で取得した画像データを元に、プリント基板９０に形成されたパターンの検査を実行する。

図２は、パターン検査装置１によって取得した多値画像４０の一例を示す図である。画像取得部３０は、ＣＣＤラインセンサ２５により読み取られたアナログ信号をＡ／Ｄ変換処理によりデジタル画像信号に変換し、多値画像４０として取得する。

２値化部３１は、画像取得部３０で取得した多値画像４０に対して空間フィルタ処理を行い、さらに所定の閾値より濃度が濃い画素を「１」とし、残りの画素について「０」の信号に２値化する。

図３は、２値化部３１によって２値化した２値画像を示す図である。本実施の形態においては、２値化部３１は、多値画像４０を比較的高い閾値ＴＨＨで２値化した高閾値２値画像４１（図３（ａ））と、比較的低い閾値ＴＨＬで２値化した低閾値２値画像４２（図３（ｂ））とを生成する。高閾値２値画像４１では、ビアホールのエッジ部分の影が検出される程度の閾値で２値化されており（図１５参照）、低閾値２値画像では、ビアホールのエッジ部分の影が消去される程度の閾値で２値化されている。

２値化部３１における上記閾値の決定は、二値化に用いる画像をいくつか評価して経験的に求めるのが一般的である。なお、固定閾値を利用した二値化に限定されるものではなく、ヒストグラム分散を用いてビアホール領域とその他の領域とを分離する閾値を自動的に求める方法などによって実現されても良い。

そして、高閾値２値画像４１のデータは、後述するホール消去画像取得部３２および位置取得部３３に出力され、低閾値２値画像４２のデータは後述する禁止データ生成部３４に出力される。

図１に戻って、ホール消去画像取得部３２は、穴認識部３２０と、ホール消去部３２１とを備え、以下に述べる方法で、高閾値２値画像４１からホールの画像を消去した第１ホール消去画像４３（図１０参照）のデータを取得する。

穴認識部３２０は、ホール消去部３２１に接続されており、２値化部３１から出力されてきた高閾値２値画像の中から、ビアホール画像を認識する。そして穴認識部３２０は、認識したビアホールの位置情報およびサイズのデータを取得し、ホール消去部３２１に出力する。

このような穴認識部３２０は、例えば特開２００６−２７５６１２号公報に開示されているように、測長子を利用したホール認識機構によって実現可能である。ただし、ビアホールを認識する方法は、これに限られるものではなく、例えば後述するパターンマッチングによってホール認識機構が実現されていても良い。

ホール消去部３２１は、穴認識部３２０で取得したビアホールに関するデータを元に、当該ビアホールのサイズよりも若干大きい領域を選択する。そして当該領域について所定の画像処理を行い、ホールの画像を高閾値２値画像から消去した第１ホール消去画像４３を生成する。

ホール消去部３２１は、例えば特開平１１−３４４３１７号公報に開示されているようにビアホールのエッジ部分の影を消去するためのパターンデータを生成した後、当該パターンデータと元の高閾値２値画像データとで論理和をとる。これにより、ホール消去部３２１は、高閾値２値画像４１からビアホールのエッジ部分の陰を選択的に消去することで、第１ホール消去画像４３のデータを取得する。

以上のホール消去画像取得部３２で取得された第１ホール消去画像４３のデータは、オブジェクトデータとして後述する記憶部３５に格納される。

図４は、位置取得部３３を説明するための概略構成図である。位置取得部３３は、画像反転部３３０と、パターンマッチング部３３１とを備え、高閾値２値画像４１のデータからビアホールの中心位置データを取得する機能を有する。

図５は、画像反転部３３０で行われる反転処理を実行した一例を示す図である。画像反転部３３０は、２値化部３１において高い閾値ＴＨＨで２値化して得た高閾値２値画像４１のデータを、図示しないインバータによって反転処理し、反転画像４４のデータを生成する。

ここで、高閾値２値画像４１のデータ（図３（ａ）参照）では、高い閾値ＴＨＨで２値化されているために、ビアホールのエッジ部分はデータ値「０」となる。例えば図３（ａ）中、ビアホールのエッジ部分は、２重円として識別される。そして、画像反転部３３０によって２値画像データが反転処理されると、ビアホールのエッジ部分はデータ値「１」となる。例えば図５中、エッジ部分は「白色（あるいは無地）」の２重円として識別される。

また、仮に、ビアホール内部が胴メッキされなかった場合には、図３（ａ）中、矢印で示すように、高閾値２値画像４１においてはビアホールの中央部分が黒色として識別される。したがって、この高閾値２値画像４１を反転処理すると、図５中、矢印で示すように中央部のホール部分が白色として識別される。

パターンマッチング部３３１は、図４に示すように、レジスタＭ１１〜Ｍ９９のマトリクスと、マトリクスのそれぞれの横一列に対して、計９個のラインバッファＬＢが設けられている。パターンマッチング部３３１には、画像反転部３３０により生成された反転画像データが時系列的に入力される。

パターンマッチング部３３１には、あらかじめ登録されたパターンと、入力されてくるデータとを比較して、パターンが一致した場合に、当該パターンの中央位置に相当する位置データを出力できるように回路が構成される。

本実施の形態において、パターン検査装置１は、あらかじめ登録されたパターンとして、図４中、点線でつないで示したパターンＰ１ないしＰ４を有している。パターンマッチング部３３１は、パターンＰ１ないしＰ４のいずれかと、ビアホールの内周のエッジ部分（反転させているため、データ値が「１」）とが一致し、かつ、このときのマトリクスの中央部（レジスタＭ５５）に相当するデータ値が「０」であった場合、当該入力された画像データにビアホールが含まれていると判断する。

さらに、パターンマッチング部３３１は、ビアホールが含まれていると判断した場合、ビアホールの中央位置に相当するマトリクス中央部（レジスタＭ５５）の位置データを、ビアホールの中心位置データとして禁止データ生成部３４のマスクデータ生成部３４０へと出力する。

一方、入力された反転画像データが、パターンＰ１ないしＰ４のいずれかに一致するが、マトリクス中央部（レジスタＭ５５）に相当するデータ値が「１」である場合には（例えば、図３の矢印で示した、欠陥を有するビアホールの画像データであった場合）、パターンマッチング部３３１は、ビアホールを有していないと判断する。この場合には、パターンマッチング部３３１から禁止データ生成部３４に向けて、ビアホールの中心位置データは出力されない。

以上のように、パターンマッチング部３３１では、反転画像４４のデータからホールの所定の形状（ビアホールの輪郭等）を検出し、正常なビアホールであると認識できた場合にはホールの中心位置を当該ホールの位置データとして取得することができる。

なお、必ずしも準備されたパターンＰ１ないしＰ４すべてについてパターンマッチングを行う必要はなく、例えばパターンＰ１ないしＰ４の中からユーザが任意に１つ選択できるようにし、当該選択したパターンと反転画像データとの比較を行う回路構成としても良い。

再び図１に戻って、禁止データ生成部３４は、マスクデータ生成部３４０と、拡散処理部３４１と、収縮処理部３４２と重なり除去部３４３とを備えている。禁止データ生成部３４は、後述するように、マスター画像６１のデータと第２ホール消去画像のデータとを比較する上で、ビアホールが形成されている領域については比較を行わないとする禁止データを生成する。また、記憶部３５には穴パターンテーブル３５０があらかじめ格納されており、マスクデータ生成部３４０は、当該穴パターンテーブル３５０を参照することができる。

図６は、穴パターンテーブル３５０のデータ構造を示す図である。穴パターンテーブル３５０は、図６に示すように、理想状態のビアホールの中心位置座標およびその中心位置座標に形成されるべきビアホールの形状データが記述されている。

マスクデータ生成部３４０は、位置取得部３３が取得した中心位置データと一致、あるいはそのデータと最も近接する中心位置座標から、当該中心位置座標に形成されるべきビアホールの形状データを穴パターンテーブル３５０より取得する。

図７は、マスクデータ生成部３４０によって生成されたマスクデータ５０を示す図である。マスクデータ生成部３４０は、穴パターンテーブル３５０から取得したビアホールの形状のサイズよりも大きい領域を覆う（マスクする）領域について、位置取得部３３にて取得した位置にマスクデータ５０として生成する。

拡散処理部３４１は、収縮処理部３４２に接続されており、マスクデータ生成部３４０から送られてきたマスクデータ５０に対して拡散処理を行って拡散マスクデータ（図示せず）を生成し、収縮処理部３４２に出力する。

なお、拡散処理とは、２値画像における注目画素（「０」の画素）の８近傍に１つでも「１」があれば、その画素を「１」画素とする処理を、所定の回数行う処理をいう。ただし、拡散収縮処理は、注目画素の８近傍を識別して処理するものに限られず、例えば４近傍を識別して処理するものであっても良い。

収縮処理部３４２は、重なり除去部３４３に接続されており、拡散処理部３４１から送られてきた拡散マスクデータに対して収縮処理を行って収縮マスクデータ５１（図８参照）を生成し、重なり除去部３４３に出力する。

なお、収縮処理とは、２値画像における注目画素（「１」の画素）の８近傍に１つでも「０」があれば、その画素を「０」画素とする処理を、所定回数行う処理をいう。ただし、収縮処理は、注目画素の８近傍を識別して処理するものに限られず、例えば４近傍を識別して処理するものであっても良い。

図８は、重なり除去データを得る流れを説明するための図である。重なり除去部３４３は、収縮処理部３４２および２値化部３１からの入力を受ける（図１参照）。すなわち、収縮処理部３４２からは収縮マスクデータ５１が送られる一方、２値化部３１からは低い閾値ＴＨＬで２値化された低閾値２値画像４２のデータ（第２ホール消去画像のデータ）が入力される。

重なり除去部３４３は、収縮マスクデータ５１と低閾値２値画像のデータとで論理処理を行い、収縮マスクデータ５１と第２ホール消去画像とが重なる領域を、当該収縮マスクデータ５１から除去した重なり除去データ（禁止データ５２）として取得する。

図９は、マスター画像６１のデータの生成について説明するための図である。

記憶部３５には、被検査物であるプリント基板９０の理想状態を示す画像データとして、ＣＡＤデータ６０から生成されたマスター画像６１のデータがあらかじめ格納されている。なおＣＡＤデータ６０とは、プリント基板の設計データであり、配線などのレイアウトを決定するためのデータである。また、ＣＡＤデータからの画像には、通常、ビアホールの画像は描画されていない（図９（ａ））。すなわちＣＡＤデータ６０は、配線部分は描画されているが、ビアホールデータについては、その中心位置データおよび大きさのデータ等を別途有する。

そこで、本実施の形態では、当該ビアホールのデータに基づいて、ＣＡＤデータに理想状態のビアホール形状を描画したものをマスター画像６１として使用している（図９（ｂ））。

なお、記憶部３５は、上記のマスター画像データ以外に、検査部３の各部で生成された各種データを記憶することができるほか、各種プログラムデータを保存することも可能である。記憶部３５の具体例では、例えばデータを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、磁気ディスク装置などを有する。ただし、記憶部３５は、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体、およびそれらの読み取り装置により代用されてもよい。

判定部３６は、記憶部３５から取得するマスター画像データと、第１ホール消去画像４３のデータと、禁止データ５２とを比較することで、被検査物のプリント基板９０にビアホールが形成されているか否かを判定する。

図１０は、判定部３６によるビアホール形成の判定を説明するための図である。図１０に示すように、ホール消去画像取得部３２で取得された第１ホール消去画像４３のデータと、記憶部３５に格納されているマスター画像６１のデータとを比較検査する。このとき、判定部３６は、禁止データ５２と重なる領域については比較検査を行わない。これは、ビアホールが形成されていない（と位置取得部３３が判断した）領域については禁止データ５２が生成されていないため、当該領域だけを検査することでビアホール形成の欠陥を検査することができる。

例えば図１０に示すように、９のビアホールのうち、８つのビアホールの領域には、ビアホールが形成されていると判定されているため、禁止データ５２が生成されている。

ここで判定部３６は、マスター画像６１のデータ（ＣＡＤデータ６０にホール画像を付けたデータ）と第１ホール除去画像４３のデータを比較し、禁止データが生成されている領域以外を比較検査するため、マスター画像６１中の９つのビアホールのうち右上に位置するビアホールがマスター画像６１にのみ存在すると判定する。このようにして、判定部３６は、ビアホール形成について欠陥を判断する。

なお、この第１ホール除去画像４３において、ビアホールの画像は消去されているが、凹みや錆等の影はそのまま残されている（図示せず）。したがって、マスター画像と比較される領域に凹みや錆等の影が残存している場合に、判定部３６は、これらを欠陥として検出することができる。

再び図１に戻って、制御部３７は、検査部３の各構成の動作を制御する機能を有する。さらに、制御部３７は、表示部３７０や操作部３７１を備える。パターン検査装置１のオペレータは、操作部３７１から所定の操作を行うことによって表示部３７０に表示される画像データなどを確認しつつ、プリント基板９０のパターン検査を実行することができる。なお、操作部３７１は、ボタンおよびスイッチ類（キーボードやマウスなどを含む。）などが該当するが、タッチパネルディスプレイのように表示部３７０の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部３７０には、液晶ディスプレイなどが該当する。以上が、パターン検査装置１の構成および機能の説明である。

＜１．２．パターン検査装置の動作＞
図１１は、パターン検査装置１の動作を説明するための流れ図である。

まず、オペレータが、ＣＡＤデータ６０からマスター画像６１のデータを生成し、当該マスター画像を記憶部３５に記憶させる（ステップＳ１）。この動作については、あらかじめ生成して例えばフラッシュメモリなどに保存したマスター画像６１のデータを、記憶部３５に移動させる動作であっても良い。また、パターン検査装置１において、オペレータがＣＡＤデータ６０とビアホールの位置データ等からマスター画像６１のデータを生成して記憶部３５に格納させても良い。

次に、図示しない搬送機構によってプリント基板９０を移動テーブル２０に載置した後、パターン検査装置１は、撮像部２にプリント基板９０を撮像させ、画像取得部３０に多値画像４０を取得させる（ステップＳ２）。そして、パターン検査装置１は、ホール消去画像取得部３２に第１ホール消去画像４３のデータを取得させる（ステップＳ３）。

図１２は、パターン検査装置１による第１ホール消去画像４３のデータの取得動作を説明するための流れ図である。

まず始めに、パターン検査装置１は、２値化部３１から出力される高閾値２値画像４１に含まれるビアホールを穴認識部３２０に認識させる（ステップＳ３１）。これにより、パターン検査装置１は、穴認識部３２０によって認識したビアホールの位置およびサイズのデータを取得する（ステップＳ３２）。

次に、パターン検査装置１は、ステップＳ３２にて取得した高閾値２値化画像４１に含まれるビアホールの位置およびサイズのデータを元に、以降のステップの画像処理を行う領域をビアホールの大きさよりも若干大きい範囲となるように決定する（ステップＳ３３）。そして、パターン検査装置１は、ホール消去部３２１によって、高閾値２値画像４１からビアホールの画像を特異的に消去した第１ホール消去画像４３のデータを取得する（ステップＳ３４）。なお、取得した第１ホール消去画像４３のデータは、記憶部３５に格納される。

再び図１１に戻って、次に、パターン検査装置１は、位置取得部３３および禁止データ生成部３４によって禁止データ５２を生成させる（ステップＳ４）。

図１３は、パターン検査装置１による禁止データ５２の取得動作を説明するための流れ図である。まず、パターン検査装置１は、画像反転部３３０によって、２値化部３１から出力される高閾値２値画像４１のデータの画素値を反転させた反転画像４４のデータを生成させる（ステップＳ４１）。

次に、パターン検査装置１は、画像反転部３３０に反転画像４４のデータをパターンマッチング部３３１に入力させ、パターンマッチングを行う（ステップＳ４２）。そして、パターンマッチング部３３１は、反転画像４４に含まれる所定の形状がビアホールであると判定したとき、当該ビアホールの中心位置データを取得する（ステップＳ４３）。

次に、パターン検査装置１は、パターンマッチング部３３１によって取得したビアホールの位置データをマスクデータ生成部３４０に出力させる。そして、位置データを受けとったマスクデータ生成部３４０は、記憶部３５に格納されている穴パターンテーブル３５０を参照し、当該位置データに相当する理想状態のビアホールの形状データを取得する。さらに、理想状態のビアホールの形状データを取得したマスクデータ生成部３４０は、当該データを所定の割合で拡散処理した領域（マスク領域）をマスクデータ５０として生成する（ステップＳ４４）。

次に、パターン検査装置１は、マスクデータ５０の拡散・収縮処理が必要かどうかを判断する（ステップＳ４５）。なお、この判断は、あらかじめオペレータが拡散・収縮処理が必要か否かをパターン検査装置１に対して設定することによって実行される。

ステップＳ４５において、拡散・収縮処理が必要である場合には（ＹＥＳの場合）、パターン検査装置１は、拡散処理部３４１によってマスク領域を拡散した拡散マスクデータを生成する。さらに、パターン検査装置１は、収縮処理部３４２によって、当該拡散マスクデータを収縮処理した収縮マスクデータ５１を生成する（ステップＳ４６）。

次に、パターン検査装置１は、重なり除去部３４３によって、ステップＳ４６で取得した収縮マスクデータ５１と、２値化部３１が生成する第２ホール消去画像（低閾値２値画像４２）データとを論理処理することにより、収縮マスクデータ５１と第２ホール消去画像のデータとが互いに重なる領域を除去した重なり除去データを禁止データとして取得する（ステップＳ４７）。

なお、ステップＳ４５において、拡散・収縮処理が不要である場合には（ＮＯの場合）、パターン検査装置１は、重なり除去部３４３によって、ステップＳ４４にて取得したマスクデータ５０と第２ホール消去画像のデータとが重なる領域を、当該マスクデータ５０から除去する除去処理（ステップＳ４７）を実行して禁止データ５２を取得する。

再び図１１に戻って、パターン検査装置１は、判定部３６によって、ビアホール形成についての判定を行う（ステップＳ５）。具体的には、図１０に示すように、判定部３６が、禁止データ５２が作成されている領域以外の領域について、記憶部３５に格納されているマスター画像６１のデータと、第１ホール消去画像４３のデータとを比較検査することにより実行する。禁止データ５２が作成されていない領域は、例えばプリント基板９０の画像からビアホールが検出されなかった領域であるため、この領域において、マスター画像６１と第１ホール消去画像４３を比較することで、ビアホール形成についての欠陥検査を行うことができる。

ステップＳ５において、マスター画像６１のデータからのビアホールが検出された場合には（ＹＥＳの場合）、パターン検査装置１は、異常が検出されたプリント基板９０のＩＤ番号やビアホールの位置情報等を表示部３７０に表示することによって、オペレータに異常を通知する（ステップＳ６）。

ステップＳ６の通知を行った後、パターン検査装置１は、さらに検査が終わっていない領域があるかどうかについて判断する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ５においてマスター画像４３からビアホールが検出されなかった場合（すなわち、欠陥なしの場合）には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、未検査の領域が残存する場合には（ＹＥＳの場合）、パターン検査装置１は、ステップＳ２に戻って、未検査の領域についてパターン検査を行う。一方、未検査の領域が残存しない場合には（ＮＯの場合）には、パターン検査装置１は、全ての動作を終了する。

以上が、パターン検査装置１によるパターン検査方法についての説明である。

＜１．３．効果＞
パターン検査装置１では、多値画像４０から高閾値２値画像４１を生成して、当該高閾値２値画像４１からビアホールの画像を特異的に消去した第１ホール消去画像４３と、その画像に対応する理想状態のマスター画像６１とを比較する。そのため、ビアホール形成に関する欠陥（ミッシングビア、未メッキ状態、位置ズレ等）を検出できると同時に、プリント基板９０上の凹み、錆および配線位置の誤り等の欠陥を検査することも可能である。

また、重なり除去部３４３を備えることによって、マスクデータ５１と低閾値２値画像４３（第２ホール消去画像）との重なりを除去することによって、配線などのビアホール以外の欠陥についても、パターン検査を精度よく行うことができるようになる。

また、拡散処理部３４１および収縮処理部３４２を備えることによって、マスクデータ５１のマスク領域を固定化せずに、オペレータが所望する範囲に応じてその領域を拡張あるいは縮小させることができるため、状況に応じたパターン検査を実現できる。

また、プリント基板９０の撮像画像と、その理想状態であるＣＡＤデータとを比較するため、パターン検査の精度を高めることができる。

また、従来のパターン検査装置で使用する画像データをそのまま流用可能であるため、パターン検査装置の製造コストを抑えることも可能である。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、ＣＡＤデータ６０にビアホールの画像を描画することでマスター画像６１のデータを生成しているが、良品のプリント基板を撮像した画像データをマスター画像としてパターン検査を行っても良い。この場合には、２値化した良品の撮像画像と第１消去画像とを比較すればよい。

また、上記実施の形態では、禁止データ生成部３４が禁止データ５２（重なり除去データ）を生成し、当該禁止データ５２を使って、判定部３６が判定を行うと説明した。しかし、判定部３６において、禁止データ５２の代わりに、マスクデータ生成部３４０が生成したマスクデータ５０、拡散処理部３４１が生成した拡散マスクデータ、あるいは収縮処理部３４２が生成した収縮マスクデータ５１を代用しても良い。

また、上記実施の形態では、第１ホール消去画像４３の取得（図１１、ステップＳ３）を行った後に、禁止データ５２の生成（図１１、ステップＳ４）を行うとしているが、これらの順序は入れ替えが可能である。

また、上記実施の形態では、マスクデータ生成部３４０が穴パターンテーブル３５０を参照する際に、位置取得部３３にて取得したビアホールの中心位置データと一致、もしくはこれに最も近接した理想的なビアホールの位置情報を検索し、その位置に形成されるべきビアホールの形状データを取得すると説明した。しかし、位置取得部３３にて取得した中心位置データが、穴パターンテーブル３５０に記述されている中心位置座標と著しくかけ離れているような場合には、マスクデータ生成部３４０はビアホールの形状データを取得せずに表示部３７０にその情報を表示させる機能をパターン検査装置１に持たせても良い。

また、上記実施の形態では、穴認識部３２０において、測長子を使ったビアホールの認識を行ってビアホールの位置データを取得すると説明した。しかし、穴認識部３２０の機構はこれに限られるものではなく、例えば、パターンマッチング部３３１で実行されるパターンマッチングにより取得されるビアホールの中心位置データをホール消去部３２１で利用し、第１ホール消去画像を取得する構成であっても良い。

また、上記実施の形態では、ホール消去画像取得部３２が高閾値２値画像４１から第１ホール消去画像４３を取得しているが、第１ホール消去画像４３の取得機構はこれに限られるものではなく、例えば２値化部３１が生成する低閾値２値画像４２を第１ホール消去画像として使用しても良い。なお、この場合には、マスター画像６１との比較に用いる第１ホール消去画像の配線パターンが細くなる、あるいは凹みなどの欠陥の影が消える等といったことが起こるため、パターン検査の精度は落ちてしまう。しかし、上記実施の形態におけるホール消去画像取得部３２が不要となり、パターン検査装置１の回路構成を単純化させることが可能であるため、コストを抑えることができる。

また、上記の実施の形態ではハードウェア的構成によって、パターン検査装置１が実現されているが、ソフトウェア的に各部が実現されても良い。

本発明に係るパターン検査装置の概略構成を示す図である。 パターン検査装置によって取得した多値画像の一例を示す図である。 ２値化部によって２値化した２値画像の一例を示す図である。 位置取得部を説明するための概略構成図である。 画像反転部で行われる反転処理を実行した一例を示す図である。 穴パターンテーブルのデータ構造を示す図である。 マスクデータ生成部によって生成されたマスクデータを示す図である。 重なり除去データを得る流れを説明するための図である。 マスター画像の生成について説明するための図である。 判定部によるビアホール形成の判定を説明するための図である。 パターン検査装置１の動作を説明するための流れ図である。 パターン検査装置１による第１ホール消去画像のデータの取得動作を説明するための流れ図である。 パターン検査装置１による禁止データの取得動作を説明するための流れ図である。 レーザービア法を説明するための図である。 レーザービア法で形成されたビアホールについて説明するための図である。 従来のパターン検査におけるビアホールのエッジ部分の影の処理方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１ パターン検査装置
２ 撮像部
３ 欠陥検出部
３０ 画像取得部
３１ ２値化部
３２ ホール消去画像取得部
３２０ 穴認識部
３２１ ホール消去部
３３ 位置取得部
３３０ 画像反転部
３３１ パターンマッチング部
３４ 禁止データ生成部
３４０ マスクデータ生成部
３４１ 拡散処理部
３４２ 収縮処理部
３４３ 重なり除去部
３５ 記憶部
３６ 判定部
３７ 制御部
４０ 多値画像
４１ 高閾値２値画像
４２ 低閾値２値画像（第２ホール消去画像）
４３ 第１ホール消去画像
５０ マスクデータ
５１ 収縮マスクデータ
５２ 禁止データ
６０ ＣＡＤデータ
６１ マスター画像
９０ プリント基板
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ パターン
ＴＨＨ 高閾値
ＴＨＬ 低閾値

Claims (9)

1. 被検査物におけるホール形成を検査するパターン検査方法であって、
   (a) 被検査物を撮像して多値画像を取得する工程と、
   (b) 前記被検査物の理想状態を表すマスター画像を取得して記憶手段に格納する工程と、
   (c) 前記(a)工程にて取得した多値画像からホールの画像を消去したホール消去画像を取得する工程と、
   (d) 前記(a)工程にて取得した前記多値画像から前記ホールの位置データを取得する工程と、
   (e) 前記(d)工程にて位置データが取得された前記ホールを覆う領域のデータを禁止データとして生成する工程と、
   (f) 前記禁止データが生成される領域以外の領域について、前記ホール消去画像と前記マスター画像とを比較してホールの形成を判定する工程と、
   を有することを特徴とするパターン検査方法。
2. 請求項１に記載のパターン検査方法であって、
   前記(d)工程は、
   (d-1) ２値化された前記多値画像から前記ホールの所定の形状を検出する工程と、
   (d-2) 前記(d-1)工程にて検出された前記ホールの形状の中心位置を前記ホールの位置データとして取得する工程と、
   を有することを特徴とするパターン検査方法。
3. 請求項１または２に記載のパターン検査方法であって、
   前記(e)工程は、
   (e-1) 前記ホールのサイズよりも大きい領域を覆うマスクデータを生成する工程と、
   (e-2) 前記マスクデータと前記ホール消去画像とが重なる領域を、前記マスクデータから除去した重なり除去データを禁止データとして取得する工程と、
   を有することを特徴とするパターン検査方法。
4. 請求項３に記載のパターン検査方法であって、
   前記(e-2)工程は、
   (e-2-1) 前記マスクデータを拡散処理した拡散マスクデータを生成する工程と、
   (e-2-2) 前記拡散マスクデータを収縮処理した収縮マスクデータを生成する工程と、
   を有し、
   前記重なり除去データは、
   前記収縮マスクデータと前記ホール消去画像とが重なる領域を、前記収縮マスクデータから除去した領域であることを特徴とするパターン検査方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン検査方法であって、
   前記(f)工程にて比較される前記ホール消去画像と前記マスター画像とが所定の閾値で２値化された２値画像であることを特徴とするパターン検査方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン検査方法であって、
   前記被検査物は、プリント基板であって、
   前記ホールは、ビアホールであることを特徴とするパターン検査方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のパターン検査方法であって、
   前記(b)工程にて前記記憶手段に格納される前記マスター画像は、
   ＣＡＤデータから生成されることを特徴とするパターン検査方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のパターン検査方法であって、
   前記ホール消去画像は、少なくともホールの画像を消去できる閾値で２値化されることによって取得されることを特徴とするパターン検査方法。
9. 被検査物におけるホール形成を検査するパターン検査装置であって、
   被検査物を撮像して多値画像を取得する撮像手段と、
   前記被検査物の理想状態を表すマスター画像を記憶する記憶手段と、
   前記撮像手段によって取得した多値画像から前記ホールの画像を消去したホール消去画像を取得するホール消去手段と、
   前記多値画像から前記ホールの位置データを取得する位置データ取得手段と、
   前記位置データが取得された前記ホールを覆う領域のデータを禁止データとして生成する禁止データ生成手段と、
   前記禁止データが生成される領域以外の領域について、前記ホール消去画像と前記マスター画像とを比較してホールの形成を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするパターン検査装置。