JP2516392B2 - パタ―ン検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概 要 産業上の利用分野 従来の技術（第４図〜第９図） 発明が解決しようとする課題（第10図，第11図） 課題を解決するための手段（第１図） 作 用 実施例（第２図，第３図） 発明の効果 〔概 要〕 プリント板の配線パターンの欠陥を自動検査する装置
に関し、 導体域と基板域との欠陥分類結果の対応関係を用いて
正しく欠陥の検出を行うことを目的とし、 被検査試料面のパターンを光学的に検知して得た電気
信号を二値化し、この二値化データによつて被検査試料
面の導体域のパターンと基板域のパターンの中心から各
方向ごとに測長したデータをコード化して測長データを
発生し、良品試料についての各位置における測長データ
を辞書記憶手段に記憶し、被検査試料からの測長データ
と辞書記憶手段における対応する位置の側長データとを
比較して被検査試料における配線パターンの欠陥を示す
出力を発生し、欠陥部に対応する測長データコードに対
応して予め記憶されている欠陥の種類の分類結果を発生
し、導体域における欠陥についての分類結果と、欠陥部
の近傍の所定エリア内の基板域で検出された欠陥につい
ての分類結果との対応をとつて、対応がとれたときその
分類の真性欠陥と判定するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はプリント板の配線パターンの欠陥を自動検査
する装置に係り、特にプリント板パターンの種類に拘わ
らず適用範囲の広いパターン検査装置に関するものであ
る。

プリント板は製造工程において配線パターンに種々の
欠陥を生じることがあるので、検査を行うことが必要で
ある。

この場合のパターン検査装置としては、各種の異なる
パターンを有するプリント板に対しても汎用的に適用し
て自動検査を行うことができるものであることが要望さ
れる。

〔従来の技術〕

プリント板の配線パターンの欠陥を自動検査する技術
としては、放射状に配置された複数本のセンサを用い、
パターンの中心を検出してこの中心からのパターンの測
長値、方向および中心条件の３つの情報を抽出してコー
ド化し、被検査パターンから得られたこのコードと、同
じパターンについて良品プリント板から作成された辞書
のコードとを比較して検査するラジアルマツチング法に
よるものが知られている。

第４図は従来のラジアルマツチング法によるパターン
検査装置の概略構成を示す図である。

レンズ12およびCCD素子13はラインセンサを構成し、
被検査試料11上を走査することによつて、被検査試料11
の面上における配線パターンが電気信号として検出され
る。この信号は二値化回路14において二値信号に変換さ
れたのち、記憶回路15において格納される。記憶回路15
から読み出された信号は測長回路16において長さの判定
を行われ、判定結果のコードを発生する。参照辞書記憶
回路18には予め同一装置を用いて良品パターンから作成
された当該パターンのコードが格納されており、比較判
定回路17においては入力コードと参照辞書記憶回路18か
ら読み出されたコードとを比較することによつて、欠陥
検査結果の出力19を発生する。

第５図は測長回路16において用いられる測長センサを
示したものである。測長センサは図示のように、中心か
ら等間隔に16方向に放射状に設けられた、等しい長さの
デイジタル直線ａ〜ｒによつて構成されており、各デイ
ジタル直線によつてそれぞれの方向における被測定パタ
ーンの長さを測定することができる。

第６図は測長センサによる中心線の検出を説明するも
のであつて、測長センサにおいて中心を挟んで対向する
対をなすデイジタル直線における測長値が等しいとき
は、中心条件が満たされる。そしてこのような中心条件
を満たす方向の数が一定値以上であるとき、測長センサ
の中心が配線パターンのリード部（銅箔）の中心線上に
あると判定される。

第７図はパターンのコード化を説明するものである。
リード部の中心線が検出されたとき、測長センサによつ
て中心線上の点から求められた45゜置きの各方向の測長
値ｌを、第７図（ａ）に示すようにSmax,Wmax,Wminの３
種類の範囲に量子化する。そして０゜の方向から順次45
゜ごとの量子化された値によつて、（ｂ）に示す関係に
従つてコード化する。ここでPAIRはその方向において中
心条件を満たしている場合を示し、NON−PAIRは中心条
件を満たしていない場合を示している。各分類におい
て、S,C,L,OはそれぞれShorter,Correct,Longer,Overを
示し、NS,NC,NL,NOは中心条件を満たさない場合、対向
方向の測長値の和がそれぞれShorter,Correct,Longer,O
verの場合を示している。

第８図は参照辞書記憶回路18における記憶形式を示し
たものである。

第４図の回路において良品パターンを入力し、リード
部中心線の検出を行つたのち、リード部中心から所定の
範囲内において第８図（ａ）のように測長とコード化と
を行う。この場合、第７図の分類によつて各測長値に対
して８段階の分類が行われるので、これに対して第８図
（ｂ）に示すように値を割り当てる。この割り当ては３
ビツトで表現できるので、４方向のすべての測長値に対
しては、12ビツトで表現することができる。いま第８図
（ａ）に示すリードパターンの場合、測長センサの出力
状態は４方向に対してOLCLであり、従つて（ｂ）に基づ
いてコード化を行うと4565となるので、これによつて
（ｃ）に示すように参照辞書記憶回路18内の参照アドレ
スの値を“1"に置き換える。このように良品パターンに
対する測長センサ出力の方向と測長値の組合せは、それ
に対応する参照辞書記憶回路18内のアドレスの値を“1"
とすることによつて表わされる。

このような処理をいくつかの良品パターン入力に対し
て繰り返して行うことによつて、所定の良品パターンに
対する測長センサ出力の方向と測長値との組合せの辞書
が作成される。

第９図はこのようにして作成された参照辞書を用いて
欠陥検査を行う場合の動作を説明したものである。

被検査試料11に対し、第４図の回路によつてリード部
中心線検出を行つたのち、リード部中心における４方向
の各測長値に対する分類とコード化とを行う。いま第９
図（ａ）に示すような断線欠陥を有するパターン部分が
入力されると、測長出力はNO NC C NCとなり、これに対
応するアドレスは0626である。比較判定回路17において
は第９図（ｂ）に示すようにこのアドレスで参照辞書記
憶回路18を検索して、その値が“0"であることを検出す
ることによつて、上記の方向と測長値の組合せが良品パ
ターンにおいては存在しないことを知り、これによつて
欠陥パターンであることを判定して欠陥を示す出力19を
発生する。もしも参照したアドレスの値が“1"であれ
ば、そのパターンは正常であると判定し、正常を示す出
力19を発生する。

以上のようにしてリード部の欠陥検査を行うことがで
きるが、隣接するリード部分が接近している場合には、
その隙間のリード線がない部分の検査を行つて判定を行
つた方が良い場合がある。この場合は入力パターンの各
ビツトを反転して欠陥検査を行うことによつて、より精
度の良い自動検査を行うことができる。この場合用いら
れる参照辞書は、良品のビツト反転パターンから作成す
ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のパターン検査装置によれば、銅箔が存
在する導体域と、銅箔が存在しない基板域とに対して別
々にコード化されたパターンデータを欠陥種別ごとに分
類してユニツト化し、一定エリア内に出現するコードユ
ニツトの組合せによりパターンの欠陥検査を行うので、
入力パターンの形状に左右されない精度の高い欠陥検査
を行うことができる。

しかしながら従来の装置ではパターン端部における微
小なパターンの荒れによつて、次のような理由から誤判
定を生じる恐れがあるという問題があつた。

パターンの欠けと屈曲とが同じコードになつてしま
う。この場合はパターンの太りを正常とすると、誤認を
生じやすい。

断線形状とＴ字配線、ランドホール部が同じコード
になるので、誤認を生じやすい。

複雑な形状になると、真性欠陥と擬似欠陥との区別
がしにくくなる。

第10図は真性欠陥と擬似欠陥とを示したものであつ
て、（ａ）は真性欠陥である短絡欠陥を示し、短絡部の
存在によつて導体域では信号NO L O Lとなり、基板域で
は信号がNO L L Lとなる。（ｂ）は擬似欠陥であるＴ分
岐を示し、分岐部において信号はNO L O Lとなる。また
（ｃ）は擬似欠陥であるランド部を示し、ランドの付け
根における信号はNO L O Lとなる。従つて真性欠陥であ
る短絡欠陥と擬似欠陥であるＴ分岐およびランド部との
判別をすることができない。また（ｄ）は真性欠陥であ
る断線を示し、リード端部における信号はNO NC C NCで
ある。（ｅ）は擬似欠陥である突起部を示し、突起が存
在する部分の信号はNO NC C NCである。従つて真性欠陥
である断線と擬似欠陥である突起部との判別ができな
い。さらに（ｆ）は真性欠陥である欠けを示し、リード
部の一部に欠けがあつたときの信号はNO NO NO Sとな
る。（ｇ）は擬似欠陥である欠けを示し、リードの屈曲
部における許容できる欠けに対する信号もNO NO NO Sで
あつて、両者の判別ができない。

第11図は実際の欠陥を例示したものであつて、（ａ）
は短絡欠陥、（ｂ）は断線欠陥、（ｃ）は欠け欠陥をそ
れぞれ示し、欠陥を示す測長コードは各図において×印
で示す位置に出現する。例えば（ａ）の場合は、導体域
ではＴ分岐を示すコードが導体部欠陥検知信号として生
じ、基板域においては閉塞域を示すコードが基板部欠陥
検知信号として生じる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようと
するものであつて、従来のラジアルマツチング法では真
性欠陥と擬似欠陥の判別困難であつた複雑なパターンに
ついて、導体域と基板域とで得られたコードについて対
応関係をみることによつて形状の誤認を防止し、正しく
欠陥の検出を行うことができるようにすることを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものであつて、
光学的検知手段１と、二値化手段２と、測長手段3,3′
と、辞書記憶手段4,4′と、比較判定手段5,5′とを具え
てなるパターン検知装置において、分類手段6,6′と、
対応判定手段７とを具えたものである。

光学的検知手段１は、被検査試料面に設けられた配線
パターンを光学的に検知して電気信号として出力するも
のである。

二値化手段２は、この電気信号を二値化するものであ
る。

測長手段3,3′は、二値化データから被検査試料面の
導体域のパターンと基板域のパターンについて、各位置
における複数の所定方向の長さを測定してパターン中心
を検出し、該中心から各方向ごとに測長して得られた長
さデータを量子化してコード化した測長データを発生す
るものである。

辞書記憶手段4,4′は、良品試料について測長手段3,
3′によつて得られた各位置におけるそれぞれの測長デ
ータを記憶するものである。

比較判定手段5,5′は、被検査試料からの測長データ
と前記辞書記憶手段4,4′における対応する位置の測長
データとを比較して被検査試料における配線パターンの
欠陥を示す出力を発生するものである。

分類手段6,6′は、欠陥部に対応する前記測長手段3,
3′の測長データコードに対応して予め記憶されている
該欠陥の種類の分類結果を発生するものである。

対応判定手段７は、被検査試料面の導体域において検
出された欠陥についての前記分類結果と、該欠陥部の近
傍の所定エリア内における基板域において検出された欠
陥についての前記分類結果との対応をとつて、対応がと
れたとき該分類の真性欠陥と判定するものである。

〔作 用〕

欠陥パターンに対して、ある同一のエリア内において
導体部欠陥検知信号と基板部欠陥検知信号とをそれぞれ
求める。すなわち導体域については光学的検知手段１に
よつて被検査試料面上における導体域のパターンを光学
的に検知して電気信号として出力し、これを二値化手段
２によつて二値化しこの二値化データから雑音とみなさ
れる孤立ビツトを除去したのち、測長手段３によつてパ
ターンの各位置における複数の所定方向の長さを測定し
てパターン中心を検出し、この中心から各方向に対する
測長値を量子化してコード化された測長データを発生す
る。この測長データと良品試料について予め求めて辞書
記憶手段４に記憶されている対応する位置の測長データ
とを比較判定手段５において比較して導体部欠陥検知信
号を発生する。そしてこれに対応する測長コードデータ
から分類手段６によつて、予め測長コードデータに対応
して記憶されている欠陥種類によつて分類を行つて、分
類結果の信号を発生する。

一方、被検査試料面上の基板域についても二値化手段
２の二値化データの反転データから測長手段３′，辞書
記憶手段４′，比較判定手段５′，分類手段６′によつ
て、基板部欠陥検知信号に対応する欠陥分類結果の信号
を発生する。

このようにして得られた導体部の欠陥分類結果と、近
傍の所定エリア内における基板域の欠陥分類結果とに対
して対応判定手段７によつて対応を求めて、対応がとれ
たときその分類の真性欠陥と判定する。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の回路構成を示したもので
あつて、第４図におけると同じ部分を同じ番号で示し、
15′は記憶回路、16′は測長回路、17′は比較判定回
路、18′は参照辞書記憶回路であつて、これらの動作は
記憶回路15,測長回路16,比較判定回路17,参照辞書記憶
回路18と同様であるが、二値化回路14の出力を反転回路
20を経て反転することによつて得られた基板部に対する
情報を対象とするものである点において異つている。2
1,21′は欠陥の種類を分類する分類回路、22は分類回路
21,21′における分類結果の対応をとつて真性欠陥であ
ることを示す信号23を発生するものである。なお第２図
の実施例においては、レンズ12,CCD素子13等からなる光
学的検知手段、および二値化回路14は被検査試料の導体
域と基板域とに対するそれぞれの処理において共用され
ているが、これらは導体域と基板域に対応してそれぞれ
別個に設けてもよい。

第３図は第２図な実施例における動作を説明するフロ
ーチヤートである。

第２図および第３図において、レンズ12およびCCD素
子13等からなる光学的検知手段においてセンシングを行
つて（ステツプS11）、導体部の原パターンをアナログ
量として検知する。そして二値化回路14において、得ら
れた信号を二値化し（ステツプS12）、雑音とみなされ
る孤立ビツトを除去してS/Nを改善し（ステツプS13）、
記憶回路15に記憶する。

測長回路16では記憶回路15から読み出したデータに対
し、第５図に示す放射16方向の測長センサによつて導体
域におけるパターンエツジまでの測長を行い（ステツプ
S14）、さらに対向する２本のセンサ対におけるそれぞ
れの測長値について、中心条件の判定を行い、所定数の
センサ対における中心条件の成立によつて中心を検出す
る（ステツプS15）。次に中心と判定されたビツトにつ
いて対向するセンサ対ごとに測長値をラジアルコード化
する（ステツプS16）。比較判定回路17ではこのコード
を参照辞書記憶回路18に記憶されている良品辞書（一次
辞書）のコードと比較し（ステツプS17）、正常かまた
は欠陥候補であるかの判定を行う（ステツプS18）。

分類回路21においては、欠陥候補に対するコードによ
つてその欠陥の種類を典型的な欠陥分類に応じて分類す
る（ステツプS19）。ラジアルコードは各部位のパター
ンの特徴を抽出したものであるから、このような分類は
常に可能である。典型欠陥分類を例示すれば、（１）短
絡欠陥ユニツト、（２）断線欠陥ユニツト、（３）欠け
欠陥ユニツト、（４）突起欠陥ユニツト等がある。分類
された欠陥種類（複数でもよい）と、パターンの位置ア
ドレスとを一時的に記憶する（ステツプS20）。

一方、反転回路20によつて二値化回路14によつて得ら
れた二値化データのビツト反転を行うことによつて、基
板部のパターンのデータを生成して記憶回路15′に記憶
し（ステツプS21）、測長回路16′において導体部に対
すると同様に16方向の測長を行い（ステツプS14′）、
中心検出（ステツプS15′）、測長値のラジアルコード
化（ステツプS16′）を行い、比較判定回路17′におい
て、参照辞書記憶回路18′に記憶されている辞書コード
との比較を行い（ステツプS17′）、正常か欠陥候補で
あるかの判定を行う、（ステツプS18′）。分類回路21
は′欠陥候補における欠陥の種類を、典型的な欠陥分類
に応じて分類する（ステツプS19′）。典型的欠陥分類
には導体部に対するものと同様に、（１′）短絡欠陥ユ
ニツト、（２′）断線欠陥ユニツト、（３′）欠け欠陥
ユニツト、（４′）突起欠陥ユニツト等がある。

対応判定回路22においては、基板域の欠陥が検出され
たときその近傍について、一時記憶されている導体域の
欠陥分類結果から検索を行うための検索領域を決定する
（ステツプS22）。この場合の検索領域は、例えば測長
センサの長さの２倍の値を半径とする領域をとる。この
領域について検索を行つて対応関係をみて（ステツプS2
3）、対応するか否かを判断して（ステツプS24）、領域
中に対応する種類の欠陥があれば真性欠陥と判定して欠
陥信号23を出力する（ステツプS25）。

対応関係にある欠陥がないときは二次辞書コードと比
較して（ステツプS26）、欠陥か否かを判断する（ステ
ツプS27）。ここで二次辞書とは、一次辞書では欠陥と
したものであつてもユーザが欠陥とみなさないこととし
た種類の欠陥を登録したものであり、ユーザによつて変
更可能なものである。二次辞書との比較によつて欠陥あ
りとされたときは、真性欠陥と判断して欠陥信号を出力
し（ステツプS28）、そうでないときは擬似欠陥と判断
し正常なものとして処理する（ステツプS29）。

以上の処理をビツト番号Ｎを順次増加しながら切り返
して行い、全ビツト数に達したとき検査を終了する。

なお以上の実施例において、基板域に対する記憶回路
15′、測長回路16′、比較判定回路17′、参照辞書記憶
回路18′、分類回路21′、も導体域に対するそれぞれの
対応する回路と共用して、時分割的に使用するようにし
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ラジアルマツチ
ング法によつてパターンの欠陥を検出する際において、
基板域における欠陥検出結果との対応をとつて欠陥検出
を行うようにしたので、パターン端部における微小な荒
れ等に基づいて、導体域部における欠陥検出のみでは真
性欠陥と擬似欠陥との分離困難であつて、正しい検出を
行うことが困難であつた複雑なパターンについても、正
しく真性欠陥の判定を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、 第２図は本発明の一実施例の回路構成を示す図、 第３図は第２図の実施例における動作を説明する図、 第４図は従来のラジアルマツチング法によるパターン検
査装置の概略構成を示す図、 第５図は測長センサを示す図、 第６図は測長センサによる中心線の検出を説明する図、 第７図はパターンのコード化を説明する図、 第８図は参照辞書記憶回路における記憶形式を示す図、 第９図は参照辞書を用いて欠陥検査を行う場合の動作を
説明する図、 第10図は真性欠陥と擬似欠陥とを示す図、 第11図は実際の欠陥を例示する図である。 11……被検査試料 12……レンズ、 13……CCD素子 14……二値化回路 15,15′……記憶回路 16,16′……測長回路 17,17′……比較判定回路 18,18′……参照辞書記憶回路 20……反転回路 21,21′……分類回路 22……対応判定回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査試料面に設けられた配線パターンを
   光学的に検知して電気信号として出力する光学的検知手
   段（１）と、 該電気信号を二値化する二値化手段（２）と、 該二値化データから被検査試料面の導体域のパターンと
   基板域のパターンについて、各位置における複数の所定
   方向の長さを測定してパターン中心を検出し、該中心か
   ら各方向ごとに測長して得られた長さデータを量子化し
   てコード化した測長データを発生する測長手段（3,
   3′）と、 良品試料について前記測長手段（3,3′）によつて得ら
   れた各位置におけるそれぞれの測長データを記憶する辞
   書記憶手段（4,4′）と、 被検査試料からの測長データと前記辞書記憶手段（4,
   4′）における対応する位置の測長データとを比較して
   被検査試料における配線パターンの欠陥を示す出力を発
   生する比較判定手段（5,5′）とを具えてなるパターン
   検査手段において、 欠陥部に対応する前記測長手段（3,3′）の測長データ
   コードに対応して予め記憶されている該欠陥の種類の分
   類結果を発生する分類手段（6,6′）と、 被検査試料面の導体域において検出された欠陥について
   の前記分類結果と、該欠陥部の近傍の所定エリア内にお
   ける基板域において検出された欠陥についての前記分類
   結果との対応をとつて、対応がとれたとき該分類の真性
   欠陥と判定する対応判定手段（７）と を具えたことを特徴とするパターン検査装置。