JP2012227243A - 配線検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線の微細化が進むと、実際の配線幅に比較して画像中の配線の幅方向のピクセル数が不十分になり、検査精度を向上させるために、撮影倍率を向上させると、処理能力が落ちて、生産性が落ちてしまうという課題を解消できる技術を提供する。
【解決手段】表面に配線が形成された検査対象物の表面を電子カメラで撮像し、その撮像した画像に含まれる配線パターンを検出し、検出した配線パターンのうち画素の配列に対して傾斜した配線像を抽出し、その抽出した配線像の欠陥の有無を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線検査方法に関する。

半導体装置、プリント基板及びフレキシブル配線シート（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）等には、多数の配線が設けられている。配線はメッキ法等によって形成され、形成された配線の良否が自動検査装置によって検査される。自動検査装置は、形成された配線の像を取得して、その像を用いた画像処理技術により欠陥の有無を判定するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−５６９０号公報

ところで、配線の微細化が進むと、実際の配線幅に比較して画像中の配線の幅方向のピクセル数が不十分になり、検査精度が低下する。検査精度を向上させるために、撮影倍率を向上させると、処理能力が落ちて、生産性が落ちてしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、検査精度の向上を図ることである。

以上の課題を解決するために、本発明に係る配線検査方法は、表面に配線が形成された検査対象物の前記表面を撮像し、撮像した画像に含まれる配線パターンを検出し、検出した前記配線パターンのうち撮像した前記画像の規則的な画素の配列方向に対して傾斜した配線像のみを抽出し、抽出した前記配線像の欠陥の有無を判定することを特徴とする。

本発明によれば、検査精度が向上する。

配線検査装置の概略斜視図。 制御コンピュータの処理の流れを示したフローチャート。 回転前の電子カメラとウエハの位置的関係を示した平面図。 回転前に電子カメラで撮像された画像の一例。 回転後の電子カメラとウエハの位置的関係を示した平面図。 回転後に電子カメラで撮像された画像の一例。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、配線検査装置１の概略斜視図である。
図１に示すように、配線検査装置１は、ステージ２、ＸＹθ駆動装置３、電子カメラ（撮像装置）４、制御コンピュータ５、表示部６及び操作部７を備える。

図１に示すように、例えば平面視して矩形の形をしたステージ２の場合、ステージ２の一方の辺の方向をＸ方向と定義し、ステージ２の一方の辺の方向と直交するステージ２の他方の辺の方向をＹ方向と定義する。なお、平面視したステージ２の形状は円形等、矩形以外でも構わない。更に、Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸をＺ方向と定義する。ステージ２が、互いに直交する水平なＸ方向及びＹ方向に沿って移動可能に設けられているとともに、Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸であるＺ方向のうち、平面視してステージ２のほぼ中心を通るＺ方向の軸を中心としてθ方向に回転可能に設けられている。即ち、平面視してステージ２のほぼ中心を通るＺ方向の軸を中心とした回転方向をθと定義する。ステージ２のほぼ中心は検査対象物のほぼ中心とも一致する。なお、補正可能であれば、平面視してステージ２のほぼ中心を通らないＺ方向の軸を中心とした回転方向をθと定義しても構わない。また、Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸は、電子カメラ４の光軸に対して平行である。
ステージ２の上面には、検査対象物たるウエハ８が載置される。ウエハ８の表面９には、配線が形成されている。Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸は、ウエハ８の表面９に対しても直交する。
ＸＹθ駆動装置３は、ステージ２をＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動させる。ＸＹθ駆動装置３は、制御コンピュータ５によって制御される。
電子カメラ４は、ステージ２の上方に配置されて、下方に向いている。電子カメラ４は、ウエハ８の表面９の像を電気信号の画像として取得し、その画像を制御コンピュータ５に転送する。なお、電子カメラ４が、ＸＹθ駆動装置によってＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動されてもよい。

制御コンピュータ５は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、記録媒体１４、ドライバ１５、画像処理部１６及び表示制御部１７等を備える。
記録媒体１４は、例えば、不揮発性メモリ又はハードディスクである。
ＲＯＭ１３又は記録媒体１４には、ＣＰＵ１１にとって実行可能なプログラムが格納されている。
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３又は記録媒体１４に格納されたプログラムに従ってＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、記録媒体１４、ドライバ１５、画像処理部１６及び表示制御部１７の制御を行うとともに、これらの間で信号・データの転送を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１に作業領域を提供するものである。

ドライバ１５は、ＣＰＵ１１の指令に従ってＸＹθ駆動装置３を駆動する。ＸＹθ駆動装置３は、ドライバ１５及びＣＰＵ１１によって制御されることによって間欠的に動作する。つまり、ＸＹθ駆動装置３が、ステージ２をＸ方向若しくはＹ方向又はそれらの両方に沿って所定距離だけ移動させて停止させた後に、ステージ２をθ方向に所定角度（但し、９０°の整数倍を除く。例えば、４５°。）だけ回転させて停止させる。
表示制御部１７は、表示部６に映像信号を出力する。表示部６は、入力した映像信号に従った画面を表示する。表示部６に表示される画面には、電子カメラ４によって撮像された画像が含まれる。

制御コンピュータ５は、電子カメラ４に静止画の撮像動作を行わせる機能を有する。電子カメラ４の撮像動作のタイミングは、ＣＰＵ１１によって制御される。具体的には、ステージ２が停止している時に、制御コンピュータ５が電子カメラ４に撮像動作を行わせる。ウエハ８の表面９に配線が形成されているので、電子カメラ４によって撮像された画像には配線パターンが含まれている。

制御コンピュータ５は、電子カメラ４から入力された画像のデジタル信号処理をする。制御コンピュータ５によってデジタル処理される画像は、複数の画素を水平方向及びそれに直交する垂直方向に配列したものである。デジタル信号処理は、画像処理部１６若しくはＣＰＵ１１又はこれらの両方によって行われてもよい。

制御コンピュータ５は、デジタル信号処理された画像から配線パターンを検出する機能を有する。配線パターンの検出機能は、画像処理部１６若しくはＣＰＵ１１又はこれらの両方によって実現される。
制御コンピュータ５は、検出した配線パターンのうち、水平方向及び垂直方向に対して傾斜した配線像を抽出する機能を有する。このような斜め抽出機能は、画像処理部１６若しくはＣＰＵ１１又はこれらの両方によって実現される。
制御コンピュータ５は、抽出した斜め配線の像に欠陥があるか否か、つまり斜め配線の像が途中で途切れているか否か判定する機能を有する。このような検査機能は、画像処理部１６若しくはＣＰＵ１１又はこれらの両方によって実現される。
制御コンピュータ５は、判定結果つまり欠陥の有無を記録媒体１４に記録する機能を有する。このような機能は、プログラムに従ったＣＰＵ１１の処理によって実現される。
また、制御コンピュータ５は、その判定結果を表示部６に表示する機能を有する。このような機能は、表示制御部１７がＣＰＵ１１によって指令されることによって表示部６に映像信号を出力することによって実現される。

図２を参照して、配線検査装置１の動作及び配線検査装置１を用いた検査方法について説明する。図２は、制御コンピュータ５の処理の流れを示したフローチャートである。

ステージ２の上面にウエハ８を載置すると、制御コンピュータ５がＸＹθ駆動装置３を制御し、ステージ２がＸＹθ駆動装置３によって初期位置まで移動する（ステップＳ１）。なお、電子カメラ４がＸＹθ駆動装置によって初期位置まで移動してもよい。

ステージ２が初期位置で停止したら、制御コンピュータ５が電子カメラ４に静止画の撮像動作を行わせると、ウエハ８の表面９の一部の領域（例えば、１つのチップに相当する領域）の像が電子カメラ４によって撮像され、その像が制御コンピュータ５に転送される（ステップＳ２）。制御コンピュータ５は、電子カメラ４から入力した画像をデジタル信号処理するとともに、デジタル信号処理した画像を表示部６に表示する。図３は、撮像時のウエハ８と電子カメラ４の位置的関係を示した平面図であり、図３中の点線はウエハ８をチップサイズに細分化する際の切断予定線である。図４には、電子カメラ４で撮像された画像の一例が示されている。図４の画像では、画素の配列を格子状の線で表した通り、１つのマスが一画素であり、複数の画素が水平方向ｕ及びそれに直交する垂直方向ｖに規則的に配列されている。一つ一つの画素はすべて白黒の２５６階調であり、予め定められた閾値に基き、良か不良かを判断する。図４の画像には、配線パターン３１が含まれている。配線パターン３１は、水平方向ｕ及び垂直方向ｖに対して傾斜した配線像３２と、垂直方向ｖに対して平行な配線像３３と、からなる。配線パターン３１には、水平方向ｕに対して平行な配線像が含まれていることもある。エッジ３２ａ，３２ｂは、配線の像３２のエッジであり、エッジ３３ａ，３３ｂは、配線像３３のエッジである。

次に、制御コンピュータ５は、デジタル信号処理された画像から配線パターンを検出する（ステップＳ３）。具体的には、制御コンピュータ５は、デジタル信号処理された画像の中から階調（明るさ）が不連続となる箇所を検出することで、配線パターンのエッジを検出する。これにより、画像の中から配線パターンが制御コンピュータ５によって検出される。ステップＳ２において撮像された画像が図４に示す場合、エッジ３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが検出されることによって、配線パターン３１が検出される。図４に示すように、水平方向ｕに対して垂直な配線の像３３のエッジ３３ａ，３３ｂは、濃い灰色の線と薄い灰色の線の２本で表されている。このため、各エッジ３３ａ，３３ｂの中心が何処に位置するか分からない。これに対し、水平方向ｕ及び垂直方向ｖに対して傾斜した配線の像３２のエッジ３２ａ，３２ｂは、ギザギザではあるが黒色の線１本で表されている。従って、水平方向ｕ及び垂直方向ｖに対して傾斜した配線の像３２及びエッジ３２ａ，３２ｂが、水平方向ｕに対して垂直な配線の像３３及びエッジ３３ａ，３３ｂよりも鮮明に表れている。

次に、制御コンピュータ５は、検出した配線パターンのうち、水平方向及び垂直方向に対して傾斜した配線の像のみを抽出する（ステップＳ４）。具体的には、制御コンピュータ５は、エッジ検出処理で検出された配線パターンのエッジのうち、水平方向及び垂直方向に対して傾斜したエッジのみを抽出する。これにより、画素の配列方向である水平方向ｕ及び垂直方向ｖに対して傾斜した配線の像のみが制御コンピュータ５によって検出される。ステップＳ２において撮像された画像が図４に示す場合、エッジ３２ａ，３２ｂが抽出されることによって、配線像３２のみが抽出される。

次に、制御コンピュータ５は、抽出した斜めの配線の像に欠陥があるか否か判定する（ステップＳ５）。具体的には、制御コンピュータ５は、抽出した斜めエッジが途切れているか否か判定する。これにより、配線の像の欠陥の有無が制御コンピュータ５によって判定される。ステップＳ２において撮像された画像が図４に示す場合、エッジ３２ａ，３２ｂが途切れていれば、配線像３２に欠陥があると判定され、エッジ３２ａ，３２ｂが途切れていなければ、配線像３２が良好であると判定される。ステップＳ４において鮮明な像３２及びエッジ３２ａ，３２ｂが抽出されたので、ステップＳ５における誤判定の確率が低くなる。

次に、制御コンピュータ５は、判定結果を記録媒体１４に記録する（ステップＳ６）。

次に、制御コンピュータ５がＸＹθ駆動装置３を制御し、ステージ２及びウエハ８がＸＹθ駆動装置３によってＸ方向若しくはＹ方向又はそれらの両方に所定距離だけ平行移動する（ステップＳ７）。なお、電子カメラ４がＸＹθ駆動装置によってＸ方向若しくはＹ方向又はそれらの両方に所定距離だけ移動してもよい。

次に、制御コンピュータ５が、ウエハ８の表面９の全体についての検査を終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。ウエハ８の表面９の全体についての検査が終了していなければ（ステップＳ８：Ｎｏ）、制御コンピュータ５の処理がステップＳ２に戻る。こうして、ウエハ８の表面９の全体についての検査が終了するまで、上記のステップＳ２〜ステップＳ８の処理が繰り返される。

ウエハ８の表面９の全体についての検査が終了すると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御コンピュータ５は、既にステージ２及びウエハ８の回転移動が行われたか否か判断する（ステップＳ９）。具体的には、制御コンピュータ５は、回転済みを表すフラグが立てられてＲＡＭ１２に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ９）。回転済みのフラグは後のステップＳ１０において立てられるので、制御コンピュータ５がステージ２及びウエハ８の回転移動がまだ行われていないと判断する（ステップＳ９：Ｎｏ）。

そして、制御コンピュータ５は、ＸＹθ駆動装置３を制御し、ステージ２及びウエハ８がＸＹθ駆動装置３によって所定角度（但し、９０°の整数倍を除く。）だけ回転する（ステップＳ１０）。更に、制御コンピュータ５は、回転済みを表すフラグを立ててＲＡＭ１２に記憶する。図５は、回転後のウエハ８のθ方向の位置を示した平面図であり、図５中の点線はウエハ８をチップサイズに細分化する際の切断予定線である。
なお、電子カメラ４がＸＹθ駆動装置によって所定角度（但し、９０°の整数倍を除く。）だけ回転してもよい。

ステージ２及びウエハ８の回転後（又は、電子カメラ４の回転後）、制御コンピュータ５の処理がステップＳ１に戻る。そして、制御コンピュータ５は、ウエハ８の表面９の全体についての検査が終了するまで、上記のステップＳ２〜ステップＳ８の処理を繰り返す。

図６には、画素の配列を格子状の線で表したように、複数の画素が水平方向ｕ及びそれに直交する垂直方向ｖに配列されており、ウエハ８をθ方向に４５°だけ回転させた後に電子カメラ４で撮像された画像の一例が示されている。図６の画像には、配線パターン４１が含まれている。配線パターン４１は、水平方向ｕ及び垂直方向ｖに対して傾斜した配線の像４２と、水平方向ｕに対して平行な配線の像４３と、からなる。配線パターン４１には、垂直方向ｖに対して平行な配線の像が含まれていることもある。エッジ４２ａ，４２ｂは、配線の像４２のエッジであり、エッジ４３ａ，４３ｂは、配線の像４３のエッジである。ウエハ８が４５°だけ回転されたので、図６に示す像４３と図４に示す像３２が同じ配線を表し、図６に示す像４２と図４に示す像３２が同じ配線を表す。従って、ウエハ８の回転前に抽出されなかった配線もウエハ８の回転後に抽出されて、検査される。

ウエハ８の表面９の全体についての検査が終了すると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御コンピュータ５は、既にステージ２及びウエハ８の回転移動が行われたと判断して（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

この実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。
(1) 撮像された画像の中の配線パターンのうち、水平方向及び垂直方向の画素の配列方向に対して傾斜した配線の像が鮮明であり、そのような斜め配線の像のみを抽出して検査したから、検査の精度及び安定性が向上する。
(2) ウエハ８又は電子カメラ４をθ方向に回転させれば、ウエハ８又は電子カメラ４の回転前に画素の配列方向に対して水平又は垂直な配線が水平方向又は垂直方向に対して傾斜して、検査される。そのため、検査から漏れる配線が無い。
(3) ウエハ８又は電子カメラ４のθ方向の位置を変えて撮像を行って、それぞれの角度での画像認識により検査を行うため、角度ごとに画像認識性が異なる場合でも、検査不良を防ぎことができる。また、画素の配列方向に対して水平又は垂直な配線の像と画素の配列方向に対して斜めな配線の像での同じ配線幅の誤検出も防ぐことが出来るため、外観検査としての信頼性、安定性が向上する。
(4) 電子カメラ４の撮影倍率を上げずとも、誤検査を防ぐことができる。電子カメラ４の撮影倍率を上げなくても済むので、検査の処理能力の低下を招きにくい。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、変形例を挙げる。以下に挙げる変形例は、可能な限り組み合わせてもよい。

〔変形例１〕
作業者が、ステップＳ２において撮像された画像であって表示部６に表示された画像から配線パターンを目視で抽出し、抽出された配線パターンに欠陥があるか否かを判定してもよい。その場合、作業者は、抽出された配線パターンのうち、水平方向及び垂直方向に対して傾斜した配線像に欠陥があるか否かを判断することになる。

〔変形例２〕
ステップＳ１０においてステージ２又は電子カメラ４をθ方向に回転させるのではなく、ウエハ８をステージ２から別のステージに載せ換えて、別の電子カメラで撮像してもよい。その場合、ウエハ８をステージ２に載せてウエハ８を撮像する際のウエハ８のθ方向の位置と、ウエハ８を別のステージに載せ換えてウエハ８を撮像する際のウエハ８のθ方向の位置とは、所定角度（但し、９０°の整数倍を除く。例えば、４５°。）だけずれている。また、別のステージにウエハ８を載せ換えて検査する際は、制御コンピュータ５がステップＳ２〜ステップＳ８の処理を行ってもよいし、別の制御コンピュータがステップＳ２〜ステップＳ８の処理を行ってもよい。

〔変形例３〕
検査対象物としてウエハ８を挙げたが、プリント配線板、フレキシブル配線シート（FPC：Flexible printed circuits）等を検査対象物としてもよい。

〔変形例４〕
上述の実施の形態では、所定角度の回転（ステップＳ１０）が１回だけ行われたが、所定角度の回転が２回以上行われてもよい。その場合、２回目以降の各回の回転の後も、１回目の回転の後と同様に、検査（ステップＳ２〜ステップＳ８）が行われる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載された発明を付記する。付記に記載された請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
表面に配線が形成された検査対象物の前記表面を撮像し、
撮像した画像に含まれる配線パターンを検出し、
検出した前記配線パターンのうち撮像した前記画像の規則的な画素の配列方向に対して傾斜した配線像のみを抽出し、
抽出した前記配線像の欠陥の有無を判定することを特徴とする配線パターン検査方法。
＜請求項２＞
前記検査対象物又は前記撮像を行う撮像装置のいずれかを、前記検査対象物の前記表面に対して直交する軸のうち、前記検査対象物のほぼ中心を通る軸又は前記撮像装置のほぼ中心を通る軸のいずれかを中心として９０°の整数倍を除く角度回転させた後、
撮像、配線パターンの検出、配線像の抽出及び欠陥の有無の判定を再び行うことを特徴とする請求項１の配線検査方法。
＜請求項３＞
前記検査対象物がウエハであることを特徴とする請求項１または２の配線検査方法。
＜請求項４＞
前記検査対象物がステージの上面に載置され、
前記ステージは、前記ステージの面と平行な一方の方向であるＸ方向及び前記ステージの面と平行で且つ前記Ｘ方向に対して９０°回転したＹ方向に沿って移動可能に設けられると共に、Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸のうち、前記ステージのほぼ中心を通る前記軸を中心として回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項の配線検査方法。
＜請求項５＞
前記撮像装置がステージの上方に配置されて下方を向いている電子カメラであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項の配線検査方法。
＜請求項６＞
抽出した前記配線像のエッジが途切れているか否かにより、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項の配線検査方法。

１ 配線検査装置
２ ステージ
３ ＸＹθ駆動装置
４ 電子カメラ（撮像装置）
５ 制御コンピュータ
６ 表示部
７ 操作部
８ ウエハ
９ 表面
３１，４１ 配線パターン
３２，３３，４２，４３ 配線の像

Claims (6)

1. 表面に配線が形成された検査対象物の前記表面を撮像し、
   撮像した画像に含まれる配線パターンを検出し、
   検出した前記配線パターンのうち撮像した前記画像の規則的な画素の配列方向に対して傾斜した配線像のみを抽出し、
   抽出した前記配線像の欠陥の有無を判定することを特徴とする配線検査方法。
2. 前記検査対象物又は前記撮像を行う撮像装置のいずれかを、前記検査対象物の前記表面に対して直交する軸のうち、前記検査対象物のほぼ中心を通る軸又は前記撮像装置のほぼ中心を通る軸のいずれかを中心として９０°の整数倍を除く角度回転させた後、
   撮像、配線パターンの検出、配線像の抽出及び欠陥の有無の判定を再び行うことを特徴とする請求項１の配線検査方法。
3. 前記検査対象物がウエハであることを特徴とする請求項１または２の配線検査方法。
4. 前記検査対象物がステージの上面に載置され、
   前記ステージは、前記ステージの面と平行な一方の方向であるＸ方向及び前記ステージの面と平行で且つ前記Ｘ方向に対して９０°回転したＹ方向に沿って移動可能に設けられると共に、Ｘ方向及びＹ方向の両方に直交する軸のうち、前記ステージのほぼ中心を通る前記軸を中心として回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項の配線検査方法。
5. 前記撮像装置がステージの上方に配置されて下方を向いている電子カメラであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項の配線検査方法。
6. 抽出した前記配線像のエッジが途切れているか否かにより、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項の配線検査方法。