JP3049488B2 - パターン検査方法及びパターン検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グリーンシートあ
るいはフィルムキャリア等に形成されたパターンを検査
する検査方法及び検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩの多ピン化要求
に適した実装技術として、ＰＧＡ（Pin Grid Array）が
知られている。ＰＧＡは、チップを付けるパッケージの
ベースとしてセラミック基板を用い、リード線の取り出
し位置まで配線を行っている。このセラミック基板を作
るために、アルミナ粉末を液状のバインダで練り合わせ
てシート状にしたグリーンシートと呼ばれるものが使用
され、このグリーンシート上に高融点の金属を含むペー
ストがスクリーン印刷される。そして、このようなシー
トを焼成することにより、グリーンシートを焼結させる
と共にペーストを金属化させる、いわゆる同時焼成が行
われる。

【０００３】また、その他の実装技術として、ＴＡＢ
（Tape Automated Bonding）が知られている。ＴＡＢ法
は、ポリイミド製のフィルムキャリア（ＴＡＢテープ）
上に形成された銅箔パターンをＩＣチップの電極に接合
して外部リードとする。銅箔パターンは、フィルムに銅
箔を接着剤で貼り付け、これをエッチングすることによ
って形成される。

【０００４】このようなグリーンシートあるいはフィル
ムキャリアでは、パターン形成後に顕微鏡を用いて人間
により目視でパターンの検査が行われる。ところが、微
細なパターンを目視で検査するには、熟練を要すると共
に、目を酷使するという問題点があった。そこで、目視
検査に代わるものとして、フィルムキャリア等に形成さ
れたパターンをＴＶカメラで撮像して自動的に検査する
技術が提案されている（例えば、特開平６−２７３１３
２号公報、特開平７−１１０８６３号公報）。

【０００５】図８、図９は特開平６−２７３１３２号公
報に記載された断線を検出する従来の検査方法を説明す
るための図である。良品と判定された被測定パターンを
撮像することによって作成されたマスタパターンは、パ
ターンエッジを示す直線の集合として登録される。ま
た、被測定パターンは、パターンを撮像した濃淡画像か
ら抽出したパターンエッジを示すエッジデータ（エッジ
座標）の集合として入力される。そして、抽出した被測
定パターンのエッジデータｎ１、ｎ２、ｎ３・・・とマ
スタパターンの直線との対応付けを行う。この対応付け
を行うために、図８に示すように、マスタパターンの連
続する直線Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３・・・がつくる角を
それぞれ２等分する２等分線Ａ２’、Ａ３’・・・を求
める。

【０００６】この２等分線Ａ２’、Ａ３’・・・によっ
てマスタパターンの直線Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・の周囲
は、各直線にそれぞれ所属する領域に分割される。これ
により、各領域内に存在する被測定パターンのエッジデ
ータｎ１、ｎ２、ｎ３・・・は、その領域が属するマス
タパターンの直線Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・とそれぞれ対
応付けられたことになる。例えば図８において、エッジ
データｎ１〜ｎ３は、直線Ａ１と対応付けられ、データ
ｎ４〜ｎ６は、直線Ａ２と対応付けられる。次に、被測
定パターンのエッジデータとマスタパターンとを比較
し、被測定パターンが断線しているかどうかを検査す
る。

【０００７】この検査は、図９に示すように、被測定パ
ターンの連結したエッジデータｎ１〜ｎ９を追跡するこ
とによりパターンエッジを追跡するラベリング処理によ
って実現される。このとき、被測定パターンの先端に生
じた断線により、この断線部でエッジデータが連結しな
いため、マスタパターンの直線Ａ３〜Ａ５に対応するエ
ッジデータが存在しない。こうして、被測定パターンの
断線を検出することができる。

【０００８】図１０は特開平６−２７３１３２号公報に
記載された短絡を検出する従来の検査方法を説明するた
めの図である。まず、マスタパターンと被測定パターン
を所定の大きさに切り出した検査領域２０において、被
測定パターンの連結したエッジデータを追跡する。これ
により、被測定パターンの各エッジデータは、ｎ１〜ｎ
１８と順次ラベリングされる。しかし、パターンエッジ
を示す対向する２直線からなるマスタパターンＭａと同
じく対向する２直線からなるマスタパターンＭｂには、
エッジデータｎ８、ｎ１７は登録されていない。こうし
て、被測定パターンの短絡を検出することができる。

【０００９】図１１は特開平７−１１０８６３号公報に
記載された欠損あるいは突起を検出する従来の検査方法
を説明するための図である。まず、中心線Ｌに垂直な垂
線を引いて、この垂線がマスタパターンのエッジを示す
直線Ａ１、Ａ２と交わる交点間の長さをマスタパターン
の幅Ｗ０として予め求めておく。次に、実際の検査で
は、被測定パターンのエッジデータｎからマスタパター
ンの中心線Ｌに対して垂線を下ろすことにより、対向す
るエッジデータ間の距離を求める。これが、被測定パタ
ーンの幅Ｗであり、これをマスタパターンの幅Ｗ０と比
較することにより、被測定パターンの欠損あるいは突起
を検出する。

【００１０】ところが、以上のような従来の検査方法で
は、被測定パターンの全体にわたって検査を繰り返すた
め、パターン検査に時間がかかってしまうという問題点
があった。そこで、パターンの突起、欠損、断線又は短
絡を高速に検査することができる検査方法が提案されて
いる（特願平８−３０２８０７号）。特願平８−３０２
８０７号に開示された検査方法では、被測定パターンの
設計時のＣＡＤデータあるいは被測定パターンの良品か
ら作成した第１のマスタパターンをその中心線と直角の
方向に縮小して第２のマスタパターンを作成すると共
に、第１のマスタパターンをその中心線と直角の方向に
拡大して第３のマスタパターンを作成する。そして、被
測定パターンと第２のマスタパターンの論理積をとる
と、この論理積の結果は、被測定パターンに欠損や断線
があるか否かによって異なり、被測定パターンと第３の
マスタパターンの論理積をとると、この論理積の結果
は、被測定パターンに突起や短絡があるか否かによって
異なるので、被測定パターンの欠陥を検出することがで
きる。

【００１１】しかし、この検出方法では、マスタパター
ンとの論理積をとる前に被測定パターンを２値化すると
き、そのしきい値設定によってはパターンの突起や欠損
といった欠陥が誤った値に変換されてしまうため、これ
らの欠陥を検出することができないという問題点があっ
た。つまり、図１２に示すように、欠損部や断線部の濃
度値は、パターンの濃度値に近い値となり、突起部や短
絡部の濃度値は、背景の濃度値に近い値となる。２値化
処理は、例えばしきい値よりも高い濃度値を「１」に変
換し、しきい値よりも低い濃度値を「０」に変換するの
で、図１２のＳＨのようにしきい値を設定すると、欠損
や断線といった欠陥はパターンを示す値「１」に変換さ
れ、突起や短絡といった欠陥は背景を示す値「０」に変
換されてしまう。したがって、このような不完全な２値
画像とマスタパターンの論理積をとっても、欠陥を検出
することはできない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように被測定パ
ターンとマスタパターンの論理積をとって欠陥を検査す
る方法では、被測定パターンが不完全な２値画像に変換
されることが起こり得るため、欠陥を正しく検出するこ
とができないという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するためになされたもので、パターンの突起や
欠損といった欠陥を高速に、かつ正しく検出することが
できる検査方法及び検査装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、被測定パターンと比較するための基準とな
る第１のマスタパターンを収縮処理して欠損又は断線検
出用の第２のマスタパターンを作成すると共に、第１の
マスタパターンを膨張処理して突起又は短絡検出用の第
３のマスタパターンを作成し、被測定パターンの濃淡画
像において、パターンの濃度値と背景の濃度値の間の値
を第１のしきい値とし、パターン濃度値と第１のしきい
値の間の値を第２のしきい値とし、第１のしきい値と背
景濃度値の間の値を第３のしきい値とし、被測定パター
ンの濃淡画像のうち、第２のマスタパターンと対応する
領域については第２のしきい値に基づいて２値化を行
い、第３のマスタパターンと対応する領域については第
３のしきい値に基づいて２値化を行い、それ以外の領域
については第１のしきい値に基づいて２値化を行い、前
記第２のしきい値に基づいて２値化処理された被測定パ
ターンと第２のマスタパターンの論理積をとると共に前
記第３のしきい値に基づいて２値化処理された被測定パ
ターンと第３のマスタパターンの論理積をとることによ
り、被測定パターンの欠陥を検出するようにしたもので
ある。第１のマスタパターンは、被測定パターンの設計
時のＣＡＤデータあるいは被測定パターンの良品から作
成される。被測定パターンと第２のマスタパターンの論
理積をとると、この論理積の結果は、被測定パターンに
欠損や断線があるか否かによって異なり、被測定パター
ンと第３のマスタパターンの論理積をとると、この論理
積の結果は、被測定パターンに突起や短絡があるか否か
によって異なるので、被測定パターンの欠陥を検出する
ことができる。このとき、被測定パターンの濃淡画像の
うち、第２のマスタパターンと対応する領域については
第２のしきい値に基づいて２値化を行い、第３のマスタ
パターンと対応する領域については第３のしきい値に基
づいて２値化を行い、それ以外の領域については第１の
しきい値に基づいて２値化を行うことにより、各領域で
検出対象となる欠陥を含む２値画像が得られるので、正
しい検出を行うことができる。また、請求項２に記載の
ように、被測定パターンと比較するための基準となる第
１のマスタパターンを収縮処理して欠損又は断線検出用
の第２のマスタパター ンを作成すると共に、前記第１の
マスタパターンを膨張処理して突起又は短絡検出用の第
３のマスタパターンを作成し、被測定パターンの濃淡画
像において、パターンの濃度値と背景の濃度値の間の値
を第１のしきい値とし、前記パターン濃度値と第１のし
きい値の間の値を第２のしきい値とし、前記第１のしき
い値と背景濃度値の間の値を第３のしきい値とし、被測
定パターンの濃淡画像のうち、第２のマスタパターンと
対応する領域については第２のしきい値に基づいて２値
化を行い、第３のマスタパターンと対応する領域につい
ては第３のしきい値に基づいて２値化を行い、それ以外
の領域については第１のしきい値に基づいて２値化を行
い、２値化処理された被測定パターンからパターンエッ
ジを示すエッジデータを抽出し、前記第２のしきい値に
基づいて２値化処理された被測定パターンのエッジデー
タと第２のマスタパターンの論理積をとると共に前記第
３のしきい値に基づいて２値化処理された被測定パター
ンのエッジデータと第３のマスタパターンの論理積をと
ることにより、被測定パターンの欠陥を検出するように
したものである。 また、請求項３に記載のように、請求
項１または２において検出された被測定パターンの欠陥
を被測定パターンの欠陥候補として検出し、この検出さ
れた欠陥候補を中心とする所定の大きさの領域につい
て、第１のしきい値に基づいて２値化処理された被測定
パターンと第１のマスタパターンを比較することによ
り、被測定パターンの欠陥を検出するようにしたもので
ある。

【００１４】また、請求項４に記載のように、被測定パ
ターンと比較するための基準となる第１のマスタパター
ンを収縮処理して欠損又は断線検出用の第２のマスタパ
ターンを作成すると共に、第１のマスタパターンを膨張
処理して突起又は短絡検出用の第３のマスタパターンを
作成するマスタパターン作成手段と、被測定パターンの
濃淡画像において、パターンの濃度値と背景の濃度値の
間の値を第１のしきい値とし、パターン濃度値と第１の
しきい値の間の値を第２のしきい値とし、第１のしきい
値と背景濃度値の間の値を第３のしきい値とするしきい
値設定手段と、被測定パターンの濃淡画像のうち、第２
のマスタパターンと対応する領域については第２のしき
い値に基づいて２値化を行い、第３のマスタパターンと
対応する領域については第３のしきい値に基づいて２値
化を行い、それ以外の領域については第１のしきい値に
基づいて２値化を行い、前記第２のしきい値に基づいて
２値化処理された被測定パターンと第２のマスタパター
ンの論理積をとると共に前記第３のしきい値に基づいて
２値化処理された被測定パターンと第３のマスタパター
ンの論理積をとることにより、被測定パターンの欠陥候
補を検出する第１の画像処理手段と、この検出された欠
陥候補を中心とする所定の大きさの領域について、第１
のしきい値に基づいて２値化処理された被測定パターン
と第１のマスタパターンを比較することにより、被測定
パターンの欠陥を検出する第２の画像処理手段とを有す
るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
となるパターン検査方法を示すフローチャート図、図２
はこの検査方法で用いるパターン検査装置のブロック図
である。図２において、１はグリーンシート、２はグリ
ーンシート１を載せるＸ−Ｙテーブル、３はグリーンシ
ート１を撮像するラインセンサカメラ、４は被測定パタ
ーンの欠陥を検出して、この欠陥の位置を示すアドレス
情報を出力する第１の画像処理装置、５はこのアドレス
情報により欠陥を含む所定の領域について、被測定パタ
ーンとマスタパターンの誤差を求め、被測定パターンを
検査する第２の画像処理装置、６は装置全体を制御する
ホストコンピュータ、７は検査結果を表示するための表
示装置である。

【００１６】最初に、検査の前に予め作成しておくマス
タパターンについて説明する。ホストコンピュータ６
は、ＣＡＤ（Computer Aided Design ）システムによっ
て作成され例えば磁気ディスクに書き込まれたグリーン
シートの設計値データ（以下、ＣＡＤデータとする）を
図示しない磁気ディスク装置によって読み出す（図１ス
テップ１０１）。そして、読み出したＣＡＤデータから
パターンのエッジデータを抽出し、これを検査の基準と
なる第１のマスタパターンとする（ステップ１０２）。
この抽出した第１のマスタパターンのエッジデータは、
パターンエッジを示す直線の集合である。

【００１７】なお、上記ＣＡＤデータに基づいて、グリ
ーンシート１が作製されシート１上にパターンがスクリ
ーン印刷されることは言うまでもない。次に、ホストコ
ンピュータ６は、第１のマスタパターンから欠損又は断
線検出用の第２のマスタパターン、突起又は短絡検出用
の第３のマスタパターンを以下のように作成する（ステ
ップ１０３）。図３は第２、第３のマスタパターンの作
成方法を説明するための図であり、第１のマスタパター
ンの一部を示している。

【００１８】まず、図３（ａ）に示すように、第１のマ
スタパターンをその中心線と直角の方向に収縮させて、
第２のマスタパターンＭ１を作成する。これは、第１の
マスタパターンの両エッジを示す対向する直線Ａ１とＡ
４（中心線はＬ１）の間隔、及びＡ２とＡ３（中心線は
Ｌ２）の間隔を狭くして第１のマスタパターンを細らせ
ることにより作成することができる。

【００１９】この第２のマスタパターンＭ１による欠陥
検出の精度は、第１のマスタパターンをどれだけ収縮さ
せるかによって決まる。例えば、第１のマスタパターン
の幅の１／５を超える欠損が存在するときに欠陥と認識
したい場合は、第２のマスタパターンＭ１の幅を第１の
マスタパターンの幅の３／５となるように縮小すればよ
い。検出精度は、画素単位や実際の寸法で決めてもよい
ことは言うまでもない。こうして、欠損又は断線検出用
の第２のマスタパターンＭ１が作成される。

【００２０】続いて、図３（ｂ）に示すように、第１の
マスタパターンをその中心線と直角の方向に膨張させ
て、第３のマスタパターンＭ２を作成する。これは、第
１のマスタパターンの両エッジを示す対向する直線Ａ５
とＡ８（中心線はＬ３）、Ａ６とＡ７（中心線はＬ
４）、Ａ９とＡ１２（中心線はＬ５）及びＡ１０とＡ１
１（中心線はＬ６）の間隔をそれぞれ広くして第１のマ
スタパターンを太らせることにより作成することができ
る。

【００２１】ただし、実際に第３のマスタパターンＭ２
になるのは、直線Ａ５〜Ａ８からなるマスタパターンＭ
ａと、直線Ａ９〜Ａ１２からなるマスタパターンＭｂを
それぞれ膨張処理して生じた２つのパターンに挟まれた
領域（パターンが存在しない基材の部分）である。

【００２２】この第３のマスタパターンＭ２による欠陥
検出の精度は、第１のマスタパターンをどれだけ膨張さ
せるかによって決まる。例えば、第１のマスタパターン
の幅の１／５を超える欠損が存在するときに欠陥と認識
したい場合は、第３のマスタパターンＭ２の幅を第１の
マスタパターンの幅の７／５となるように拡大すればよ
い。また、画素単位や実際の寸法で検出精度を決めても
よいことは第２のマスタパターンと同様である。こうし
て、突起又は短絡検出用の第３のマスタパターンＭ２が
作成される。なお、本実施の形態では、後述する位置決
めマークを位置合わせに使っているので、位置決めマー
クの部分については膨張、収縮処理を実施しない。

【００２３】次に、被測定パターンの検査について説明
する。まず、グリーンシート１をカメラ３によって撮像
する。そして、第１の画像処理装置４は、カメラ３から
出力された濃淡画像をディジタル化して、図示しない内
部の画像メモリにいったん記憶する（ステップ１０
４）。カメラ３は、Ｘ方向に画素が配列されたラインセ
ンサなので、Ｘ−Ｙテーブル２あるいはカメラ３をＹ方
向に移動させることにより（本実施の形態では、テーブ
ル２がＹ方向に移動する）、２次元の画像データが画像
メモリに記憶される。

【００２４】次いで、被測定パターンとマスタパターン
の位置合わせを行う（ステップ１０５）。図４はこの位
置合わせ方法を説明するための図である。まず、第１の
画像処理装置４は、画像メモリに記憶した被測定パター
ンＰ１において、ＣＡＤデータ作成の際にあらかじめ設
けられた位置決めマークａを図４（ａ）に示すように３
箇所以上指定し、ホストコンピュータ６から送出された
第２のマスタパターンＭ１において、これらに該当する
位置決めマークｂを図４（ｂ）のように指定する。

【００２５】そして、被測定パターンＰ１とマスタパタ
ーンＭ１の各々について、Ｘ方向に並んだ２つの位置決
めマーク間の距離ＤＸｐ、ＤＸｍを求める。なお、マー
ク間距離は、２つの位置決めマークの重心間の距離であ
る。

【００２６】続いて、求めたマーク間距離から拡大／縮
小率（ＤＸｐ／ＤＸｍ）を算出し、この拡大／縮小率に
よりマスタパターンのマーク間距離が被測定パターンの
マーク間距離と一致するように、マスタパターンＭ１を
全方向に拡大又は縮小する。次いで、被測定パターンＰ
１と拡大／縮小補正したマスタパターンＭ１’のそれぞ
れについて、Ｙ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の
距離ＤＹｐ、ＤＹｍを図４（ｃ）、（ｄ）のように求め
る。

【００２７】そして、被測定パターンのマーク間距離が
マスタパターンのマーク間距離と一致するように、ライ
ンセンサカメラ３とグリーンシート１（Ｘ−Ｙテーブル
２）の相対速度を調整して、シート１を再度撮像する。
Ｙ方向の画像分解能は、カメラ３の画素の大きさと上記
相対速度によって決定される。したがって、Ｘ−Ｙテー
ブル２あるいはラインセンサカメラ３の移動速度を変え
ることにより、Ｙ方向の画像分解能を調整し、マーク間
距離を一致させることができる。

【００２８】次に、こうして撮像することによって得ら
れた被測定パターンＰ１’の位置決めマーク位置と拡大
／縮小補正したマスタパターンＭ１’の位置決めマーク
位置により、図４（ｅ）のようにパターンＰ１’、Ｍ
１’の角度ずれθを求め、この角度ずれがなくなるよう
にマスタパターンＭ１’を回転させる。最後に、互いの
マーク位置が一致するように、マスタパターンＭ１’と
被測定パターンＰ１’の位置を合わせる。

【００２９】こうして、マスタパターンと被測定パター
ンの位置を合わせることができる。以上のように本実施
の形態では、ラインセンサカメラ３の画素数によって決
定されるＸ方向の画像分解能に対し、カメラ３の取り込
み速度を変えてＹ方向の画像分解能を調整することによ
り、縦（Ｙ）、横（Ｘ）の比率を１：１にすることがで
きる。

【００３０】実際の検査においては、縦、横の比率が完
全な１：１にならない場合がある。例えば、グリーンシ
ートにスクリーン印刷されるパターンは、印刷される方
向により伸びた状態で印刷されることがある。したがっ
て、良品ではあっても規格に対して許容できる範囲内の
伸びが存在するパターンでは、縦、横の比率が完全な
１：１とはならない。本実施の形態では、ラインセンサ
カメラ３の取り込み速度を変えてＹ方向のマーク間距離
を一致させるため、許容範囲内で縦、横のスケールが異
なる被測定パターンをマスタパターンに一致させること
ができ、形成時のパターン位置の変化に対して自動的に
パターンの位置補正を行うことができる。

【００３１】なお、第１のマスタパターンから作成した
第２のマスタパターンＭ１と第３のマスタパターンＭ２
間の位置関係は分かっているので、マスタパターンＭ
１、Ｍ２と被測定パターンの位置合わせは上記のように
１回行えばよい。

【００３２】続いて、画像処理装置４は、位置合わせを
行った後の被測定パターンの濃淡画像を２値化する（ス
テップ１０６）。被測定パターンの濃淡画像データに
は、パターンとそれ以外の背景（基材）とが含まれてい
るが、一般にパターンと背景には濃度差があるので、画
像データの濃度の頻度を示す濃度ヒストグラムを作成す
ると、このヒストグラムは、周知のように背景に対応す
る頻度とパターンに対応する頻度という２つの極大値を
有する双峰性を示す。濃淡画像データを２値化するに
は、一般に、この２峰の間の谷点をしきい値とすればよ
い。

【００３３】ところが、このような一般的なしきい値で
２値化を行うと、パターンの欠損や断線のように背景を
示す値「０」に変換されるべき欠陥がパターンを示す値
「１」に変換されてしまったり、突起や短絡のようにパ
ターンを示す値「１」に変換されるべき欠陥が背景を示
す値「０」に変換されてしまうといった問題が起こるこ
とがある。

【００３４】図１２に示すように、欠損部や断線部の濃
度値は、背景の濃度値（濃度ヒストグラムにおいて、背
景の頻度が極大値を示す濃度値）に比べて高く、パター
ンの濃度値（パターンの頻度が極大値を示す濃度値）に
近い値となる。一方、突起部や短絡部の濃度値は、パタ
ーンの濃度値に比べて低く、背景の濃度値に近い値とな
る。

【００３５】２値化処理は、例えばしきい値よりも高い
濃度値を「１」に変換し、しきい値よりも低い濃度値を
「０」に変換するので、上記のようなしきい値（図１２
のＳＨ）の設定方法では、欠損や断線といった欠陥は
「１」に変換され、突起や短絡といった欠陥は「０」に
変換されてしまう。よって、図１２の２値化結果に対し
て後述する検査を実施しても、これらの欠陥を検出する
ことができない。

【００３６】そこで、本発明では、図５に示すように、
欠損及び断線の濃度値と突起及び短絡の濃度値との間の
値を第１のしきい値ＳＨ１（図１２のＳＨに相当）と
し、パターン濃度値と欠損及び断線の濃度値との間の値
を第２のしきい値ＳＨ２とし、突起及び短絡の濃度値と
背景濃度値との間の値を第３のしきい値ＳＨ３として設
定する。これらしきい値の設定は、ホストコンピュータ
６によって変更することができる。

【００３７】そして、画像処理装置４は、被測定パター
ンの濃淡画像上で、第２のマスタパターンＭ１と対応す
る領域については第２のしきい値ＳＨ２に基づいて２値
化を行い、第３のマスタパターンＭ２と対応する領域に
ついては第３のしきい値ＳＨ３に基づいて２値化を行
い、それ以外の領域については第１のしきい値ＳＨ１に
基づいて２値化を行う。なお、被測定パターン上の位置
とマスタパターン上の位置の対応は、上記位置合わせに
よって容易に求めることができる。

【００３８】こうして、欠損又は断線検出用のマスタパ
ターンＭ１と対応する領域では、図５に示すように、欠
損や断線といった欠陥が背景を示す値「０」に変換さ
れ、突起又は短絡検出用のマスタパターンＭ２と対応す
る領域では、突起や短絡といった欠陥がパターンを示す
値「１」に変換される。このように各領域に応じた２値
化を行うことにより、これらの欠陥を正しく検出するこ
とができる。

【００３９】続いて、画像処理装置４は、２値画像中の
連結した画素に同じラベル（名前）を与えるラベリング
処理により、被測定パターンのエッジ座標を示すエッジ
データを抽出する（ステップ１０７）。図６はラベリン
グ処理を説明するための図である。ここでは、パターン
を白丸で表し、背景（基材）を黒丸で表している。

【００４０】例えば、図６に示すような２値画像からエ
ッジデータを抽出する場合、この２値画像をＴＶのラス
タ方向（図６では左→右）に順次走査して、まだ境界追
跡がなされていない境界点を見つけ、これを新しい追跡
開始点ｎ１とすると共に、そのＸ、Ｙ座標を記憶する。
そして、この追跡開始点ｎ１から例えば時計回りで連結
した境界点を探し、この境界点のＸ、Ｙ座標を記憶する
ことを追跡開始点ｎ１に戻るまで繰り返す。

【００４１】ｎ１、ｎ２、ｎ３・・・という境界点を抽
出し、１本のパターンの境界追跡が完了すると、再び境
界追跡がなされていない境界点を探し、次のパターンの
境界を追跡する。こうして、被測定パターンは次々とラ
ベリングされる。なお、本実施の形態では、上記ラスタ
方向に走査したとき、黒→白に立ち上がる場合は白の画
素を上記境界点とし、白→黒に立ち下がる場合は黒の画
素を境界点としている。

【００４２】次に、画像処理装置４は、こうして抽出し
た被測定パターンと第２、第３のマスタパターンとを比
較して被測定パターンを検査する（ステップ１０８）。
図７はこの検査方法を説明するための図である。

【００４３】まず、図７（ａ）に示すように、被測定パ
ターンと第２のマスタパターンＭ１を比較する。エッジ
データｎの集合からなる被測定パターンＰと第２のマス
タパターンＭ１の論理積をとると、この論理積の結果
は、被測定パターンＰに欠損や断線があるか否かによっ
て異なる。例えば、各エッジデータがその値として
「１」を有し、同様にマスタパターンＭ１が「１」を有
するとき、被測定パターンＰに欠損や断線がない場合
は、被測定パターンＰとマスタパターンＭ１が重なるこ
とがないので、論理積の結果は「０」となる。

【００４４】これに対し、エッジデータｎ１〜ｎ３のよ
うに被測定パターンＰに欠損があると、この部分で被測
定パターンＰとマスタパターンＭ１が重なるので、論理
積の結果が「１」となる。これは、被測定パターンに断
線がある場合も同様である。こうして、被測定パターン
の欠損あるいは断線を検出することができる。そして、
画像処理装置４は、論理積の結果が「１」となって欠陥
と認識した位置（図７（ａ）では、エッジデータｎ２の
位置）を記憶する。

【００４５】続いて、図７（ｂ）に示すように、被測定
パターンと第３のマスタパターンＭ２を比較する。上記
と同様に、被測定パターンＰａ、Ｐｂと第３のマスタパ
ターンＭ２の論理積をとると、この論理積の結果は、被
測定パターンＰａ、Ｐｂに突起や短絡があるか否かによ
って異なる。つまり、被測定パターンＰａ、Ｐｂに突起
や短絡がない場合は、論理積の結果は「０」となる。

【００４６】また、エッジデータｎ４〜ｎ６のように被
測定パターンＰａに突起があると、この部分で被測定パ
ターンＰａとマスタパターンＭ２が重なるので、論理積
の結果が「１」となる。同様に、エッジデータｎ７、ｎ
８のように被測定パターンＰａ、Ｐｂが短絡している
と、論理積の結果が「１」となる。こうして、被測定パ
ターンの突起あるいは短絡を検出することができる。そ
して、画像処理装置４は、論理積の結果が「１」となっ
て欠陥と認識した位置（図７（ｂ）では、エッジデータ
ｎ５、ｎ７、ｎ８の位置）を記憶する。

【００４７】なお、図３、図７では、エッジだけでなく
その内部についても値「１」が存在するものとしてマス
タパターンＭ１、Ｍ２を表しているが、内部を「１」で
満たすと情報量が大きくなるので、ホストコンピュータ
６でマスタパターンＭ１、Ｍ２を作成するときはエッジ
だけとし、このマスタパターンＭ１、Ｍ２を受け取った
画像処理装置４でエッジの内側を「１」で満たすように
してもよい。

【００４８】以上のような検査を被測定パターン全体に
ついて行った後、第１の画像処理装置４は、記憶した欠
陥の位置をアドレス情報として出力する。第２の画像処
理装置５は、第１の画像処理装置４から送られたアドレ
ス情報に基づき、検出された欠陥を中心とする所定の大
きさの領域について、被測定パターンと上記第１のマス
タパターンを比較して誤差を求めることにより検査を行
う（ステップ１０９）。この検査の方法は、前述した従
来の方法と同様である。

【００４９】被測定パターンと第２、第３のマスタパタ
ーンの論理積処理はハードウェアで実現でき、検出した
欠陥（正確には、欠陥の候補）を含む所定の領域だけ、
処理時間のかかる被測定パターンと第１のマスタパター
ンの比較によって検査するので、被測定パターンの突
起、欠損、断線又は短絡を従来よりも高速に検査するこ
とができる。なお、本実施の形態では、ＣＡＤデータか
ら第１のマスタパターンを作成しているが、良品と判定
された被測定パターンを撮像し、この被測定パターンか
らエッジデータを抽出して、これを直線化することによ
って第１のマスタパターンを作成するようにしてもよ
い。また、本実施の形態では、第１のマスタパターンを
その中心線と直角の方向に収縮、膨張処理して第２、第
３のマスタパターンを作成しているが、全方向に収縮、
膨張処理してもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、被測定パターンの濃淡画像において、パターンの濃
度値と背景の濃度値の間の値を第１のしきい値とし、パ
ターン濃度値と第１のしきい値の間の値を第２のしきい
値とし、第１のしきい値と背景濃度値の間の値を第３の
しきい値とし、第２のマスタパターンと対応する領域に
ついては第２のしきい値に基づいて２値化を行い、第３
のマスタパターンと対応する領域については第３のしき
い値に基づいて２値化を行い、それ以外の領域について
は第１のしきい値に基づいて２値化を行うことにより、
各領域に応じた２値化を行うので、各領域で検出対象と
なる欠陥を含む２値画像が得られ、正しい検出を行うこ
とができる。その結果、被測定パターンを高速に、かつ
正しく検査することができる。

【００５１】また、請求項２に記載のように、パターン
検査装置をマスタパターン作成手段、しきい値設定手段
及び画像処理手段から構成することにより、被測定パタ
ーンを高速に、かつ正しく検査することができるパター
ン検査装置を簡単な構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態となるパターン検査方法
を示すフローチャート図である。

【図２】 パターン検査装置のブロック図である。

【図３】 第２、第３のマスタパターンの作成方法を説
明するための図である。

【図４】 被測定パターンとマスタパターンの位置合わ
せ方法を説明するための図である。

【図５】 被測定パターンの濃淡画像に２値化処理を行
った結果を示す図である。

【図６】 被測定パターンのラベリング処理を説明する
ための図である。

【図７】 第２、第３のマスタパターンとの比較による
検査方法を説明するための図である。

【図８】 断線を検出する従来の検査方法を説明するた
めの図である。

【図９】 断線を検出する従来の検査方法を説明するた
めの図である。

【図１０】 短絡を検出する従来の検査方法を説明する
ための図である。

【図１１】 欠損あるいは突起を検出する従来の検査方
法を説明するための図である。

【図１２】 被測定パターンの濃淡画像に従来の２値化
処理を行った結果を示す図である。

【符号の説明】

１…グリーンシート、２…Ｘ−Ｙテーブル、３…ライン
センサカメラ、４…第１の画像処理装置、５…第２の画
像処理装置、６…ホストコンピュータ、７…表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 G01B 11/24 G01N 21/88 H01L 21/66

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定パターンと比較するための基準と
   なる第１のマスタパターンを収縮処理して欠損又は断線
   検出用の第２のマスタパターンを作成すると共に、前記
   第１のマスタパターンを膨張処理して突起又は短絡検出
   用の第３のマスタパターンを作成し、 被測定パターンの濃淡画像において、パターンの濃度値
   と背景の濃度値の間の値を第１のしきい値とし、前記パ
   ターン濃度値と第１のしきい値の間の値を第２のしきい
   値とし、前記第１のしきい値と背景濃度値の間の値を第
   ３のしきい値とし、被測定パターンの濃淡画像のうち、
   第２のマスタパターンと対応する領域については第２の
   しきい値に基づいて２値化を行い、第３のマスタパター
   ンと対応する領域については第３のしきい値に基づいて
   ２値化を行い、それ以外の領域については第１のしきい
   値に基づいて２値化を行い、前記第２のしきい値に基づいて２値化処理された被測定
   パターン と第２のマスタパターンの論理積をとると共に
   前記第３のしきい値に基づいて２値化処理された被測定
   パターンと第３のマスタパターンの論理積をとることに
   より、被測定パターンの欠陥を検出することを特徴とす
   るパターン検査方法。
2. 【請求項２】 被測定パターンと比較するための基準と
   なる第１のマスタパターンを収縮処理して欠損又は断線
   検出用の第２のマスタパターンを作成すると共に、前記
   第１のマスタパターンを膨張処理して突起又は短絡検出
   用の第３のマスタパターンを作成し、 被測定パターンの濃淡画像において、パターンの濃度値
   と背景の濃度値の間の値を第１のしきい値とし、前記パ
   ターン濃度値と第１のしきい値の間の値を第２のしきい
   値とし、前記第１のしきい値と背景濃度値の間の値を第
   ３のしきい値とし、被測定パターンの濃淡画像のうち、
   第２のマスタパターンと対応する領域については第２の
   しきい値に基づいて２値化を行い、第３のマスタパター
   ンと対応する領域については第３のしきい値に基づいて
   ２値化を行い、それ以外の領域については第１のしきい
   値に基づいて２値化を行い、 ２値化処理された被測定パターンからパターンエッジを
   示すエッジデータを抽出し、 前記第２のしきい値に基づいて２値化処理された被測定
   パターンのエッジデータと第２のマスタパターンの論理
   積をとると共に前記第３のしきい値に基づいて２値化処
   理された被測定パターンのエッジデータと第３のマスタ
   パターンの論理積をとることにより、被測定パターンの
   欠陥を検出することを特徴とするパターン検査方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において検出された被
   測定パターンの欠陥を被測定パターンの欠陥候補として
   検出し、 この検出された欠陥候補を中心とする所定の大きさの領
   域について、第１のしきい値に基づいて２値化処理され
   た被測定パターンと第１のマスタパターンを比較するこ
   とにより、被測定パターンの欠陥を検出することを特徴
   とするパターン検査方法。
4. 【請求項４】 被測定パターンと比較するための基準と
   なる第１のマスタパターンを収縮処理して欠損又は断線
   検出用の第２のマスタパターンを作成すると共に、前記
   第１のマスタパターンを膨張処理して突起又は短絡検出
   用の第３のマスタパターンを作成するマスタパターン作
   成手段と、 被測定パターンの濃淡画像において、パターンの濃度値
   と背景の濃度値の間の値を第１のしきい値とし、前記パ
   ターン濃度値と第１のしきい値の間の値を第２のしきい
   値とし、前記第１のしきい値と背景濃度値の間の値を第
   ３のしきい値とするしきい値設定手段と、 被測定パターンの濃淡画像のうち、第２のマスタパター
   ンと対応する領域については第２のしきい値に基づいて
   ２値化を行い、第３のマスタパターンと対応する領域に
   ついては第３のしきい値に基づいて２値化を行い、それ
   以外の領域については第１のしきい値に基づいて２値化
   を行い、前記第２のしきい値に基づいて２値化処理され
   た被測定パターンと第２のマスタパターンの論理積をと
   ると共に前記第３のしきい値に基づいて２値化処理され
   た被測定パターンと第３のマスタパターンの論理積をと
   ることにより、被測定パターンの欠陥候補を検出する第
   １の画像処理手段と、 この検出された欠陥候補を中心とする所定の大きさの領
   域について、第１のしきい値に基づいて２値化処理され
   た被測定パターンと第１のマスタパターンを比 較するこ
   とにより、被測定パターンの欠陥を検出する第２の画像
   処理手段とを有することを特徴とするパターン検査装
   置。