JP3260425B2 - パターンのエッジライン推定方式及びパターン検査装置 - Google Patents

パターンのエッジライン推定方式及びパターン検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルムキャリヤなど
に形成された微細な導体パターンの検査をするのに適し
たエッジライン推定方式及びこの方式を適用したパター
ン検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の実装に多用されつつあるフィ
ルムキャリヤでは0.1〜0.5mm幅の導体パターン
がポリイミド等のフィルム上に形成されている。図4に
はそのパターンの欠陥の例を平面図で示す。これらのパ
ターンは従来は顕微鏡による目視により検査されてお
り、多大な工数を要するので自動化が求められていた。
【0003】パターンを機械により自動的に検査する方
法としてパターンマッチング法が考えられている。テレ
ビカメラで得たパターンの画像を2値化して画像メモリ
に記憶し、予め記憶されている標準パターンと比較し、
両パターンの一致度から適格性を判断する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5は画像メモリに記
憶されるフィルムキャリヤのパターンの一部を示す平面
図である。図において、各升目は1つの画素を現し、ハ
ッチングを付した領域が導体のパターンであり、白地の
部分がフィルムだけの領域である。光を照射し反射光を
テレビジョンカメラで撮影して得られる像では導体の部
分(ハッチング領域)が明るく、導体がなくフィルムだ
け又は何もない部分は暗い。そのテレビジョンカメラか
ら出力される画像信号を2値化すると、明るい導体パタ
ーン領域“1”に、暗い領域“0”として符号化され
る。2値化したパターンのエッジラインを1点鎖線で符
号13を付して示す。2値化されるから、エッジライン
が横切る画素では横切る位置に応じて“1”又は“0”
に判断される。従って、エッジラインは±0.5画素の
誤差で検出される。この誤差は量子化による誤差であ
る。テレビジョンカメラにより得られる1画素が10μ
mの場合には±5μm、即ち10μmの精度でエッジラ
インは検出される。
【0005】いま、フィルムキャリヤにおける導体パタ
ーンの幅が50μmであるとすると、図4の欠け44や
突起45は3μmの精度で検出することが要求される。
ところが、通常のテレビジョンカメラで得られる分解能
は±5μmであり、上記2値化による量子化誤差±5μ
mと合わせると±10μmの誤差が避けられない。
【0006】エッジラインの検出精度を改善しようとし
て、パターンを拡大して撮影すると検査のための画素数
が増大し、検査のための時間が長くなり実用的でなくな
る。図5において、導体パターンのエッジライン12が
判定基準W2 をどの程度越えているかを推定できれば検
査対象画素数を増大させることなく高い精度でパターン
の検査ができるが、従来の技術では1画素内においてエ
ッジラインがどこを横切っているかを推定する方法は知
られていなかった。
【0007】そこで、本発明の目的は、検査すべき画素
の数を増やすことなく(高速で)高い精度でパターンの
エッジラインを推定する方式及びこの方式を適用したパ
ターン検査装置の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。
【0009】第1の手段は、パターンの濃淡画像を画素
単位で画素メモリに記憶しておき、該パターンのエッジ
ラインが前記画素を横切る位置を推定する方式であっ
て、該エッジラインが横切る画素Aの輝度aと、該画素
Aに隣接し前記パターンがない画素Bの輝度bと、閾値
c(b<c<a)とから、画素Aの中心位置から画素B
の中心位置方向にずれた前記エッジラインの位置αを α=(a−c)/(a−b) なる式で計算により求めることを特徴とするパターンの
エッジライン推定方式である。
【0010】第2の手段は、前記エッジライン推定方式
で検出した良品の標準パターンのエッジラインを標準パ
ターンメモリに予め記憶しておき、前記濃淡画像を2値
化して2値画像を生成し2値画像メモリに記憶し、前記
標準パターンメモリから読み出した前記標準パターンの
エッジラインと前記2値画像メモリから読み出した前記
2値画像のエッジラインとをパターンマッチング法によ
り比較し、前記2値画像メモリから読み出した前記2値
画像における不適格画素の候補を抽出し、その不適格候
補画素を前記エッジラインが横切る画素Aとすることを
特徴とする第1の手段に記載のパターンのエッジライン
推定方式である。
【0011】第3の手段は、フィルムキャリヤにおける
導体パターンその他の微細なパターンをテレビジョンカ
メラで撮影することにより該パターンの画像を生成し、
該画像のパターンを2値化して2値パターンとして2値
メモリに記憶し、許容されるパターンのエッジラインを
判定基準W1 として標準パターンメモリに予め標準パタ
ーンのエッジラインを記憶しておき、前記2値メモリか
ら読み出した前記2値パターンのエッジラインと前記標
準パターンメモリから読み出した前記標準パターンのエ
ッジラインとの位置ずれ量を判定基準W1 にて比較判定
し、前記パターンの適格性を検査するパターン検査装置
であって、前記テレビジョンカメラで得られる前記画像
パターンを濃淡画像で記憶する濃淡画像メモリを備え、
前記標準パターンメモリは、前記判定基準W1 よりせま
い許容範囲のエッジラインに対応する判定基準W2 を予
め記憶しており、前記2値パターンのエッジラインにお
ける不適格な画素の候補の座標xをまず検出し、前記濃
淡画像における前記不適格候補画素の輝度aと該不適格
候補画素に隣接するパターンが無い領域の画素の輝度b
と閾値c(b<c<a)とから不適格候補画素における
エッジラインの座標をx+(a−c)/(a−b)なる
式で計算して推定し、計算により推定した前記エッジラ
インの座標を前記判定基準W2 との比較から前記不適格
候補画素のパターンが不適格か否かを判定することを特
徴とするパターン検査装置である。
【0012】
【作用】本発明によるパターンのエッジライン推定方式
では、濃淡画像における輝度a,bと閾値cとを用いて
1つの画素内においてエッジラインが横切る位置を検出
している。その閾値cは、よく知られている判別分析法
により適応的に設定してもよいし、或いは予め定めた固
定値に設定してもよい。エッジラインにおける全ての画
素について濃淡画像の検査を行うと検査時間が長くなる
から、従来から既知のパターンマッチング法で2値画像
について検査し不適格候補画素を抽出し、不適格候補画
素についてだけ濃淡画像に基づくエッジラインの推定を
する。本発明のパターン検査装置は、そのエッジライン
推定方式を適用してパターンの適格性を検査する装置で
ある。
【0013】
【実施例】次に実施例を挙げ本発明を更に詳しく説明す
る。図1は本発明の一実施例になるパターンのエッジラ
イン推定方式を説明する図である。図1(A)はテレビ
ジョンカメラで導体のパターンを撮影して得た画像の一
部を示す図である。図において、各升目は1つの画素で
あり、符号10で示してある。ハッチングを付した領域
は導体パターンである。ハッチングを付していない空白
領域は、導体パターンがない部分で、この領域にはフィ
ルムだけがあるか又は何もない(フィルムが打ち抜かれ
ている)。x−3〜x+4はx座標を示し、y−4〜y
+5はy座標を示す。W1 ,W2 は判定基準である。い
ま、導体パターンのエッジライン12は図示の如く曲線
であるが、このエッジライン12を2値化したときその
エッジライン13は1点鎖線で示す如く階段状となる。
【0014】本実施例では2値化エッジライン13と判
定基準W1 とをパターンマッチングにより対応させ、画
素[x,y−1],[x,y],[x,y+1],
[x,y+2]において2値化エッジライン13が判定
基準W1 より後退している。許容範囲が1画素分だとす
ると、上記4つの画素の内側にエッジライン12があれ
ば適格であるが、エッジライン12が判定基準W2 より
左側の画素[x−1,y−1],[x−1,y],[x
−1,y+1],[x−1,y+2]を横切っていれば
この部分において導体パターンは不適格である。
【0015】エッジライン12が判定基準W2 より左側
において画素を横切っているか否か、横切っているとす
ればどの位置で横切っているかを本実施例では知ること
ができる。このような詳しい検査をエッジラインの全て
において行うのは時間がかかり過ぎて実用的でないか
ら、2値化エッジラインと判定基準W1 とのパターンマ
ッチングにより許容値を越えている可能性のある部位を
検出し、その部位にある画素を不適格候補画素として選
BR>択する。図1の例では画素[x−1,y−1],
[x−1,y],[x−1,y+1],[x−1,y+
2]が不適格候補画素である。
【0016】いま、4ビットで16階調に輝度を表現し
たパターンの濃淡画像を濃淡画像メモリに記憶し、その
濃淡画像においてy座標がyである画素の輝度(図1
(A)におけるE−E線上の画素の輝度を図示すると図
1(B)の如くなる。aは不適格候補画素[y,x−
1]の輝度、bはその隣りであって導体パターンがない
画素[x,y]の輝度である。cは閾値Lが輝度曲線u
1 と交わる点を表わしている。
【0017】本実施例ではその閾値Lは、最も明るい輝
度1と最も暗い輝度の間に予め設定した固定値0.7に
設定してある。図1(c)は、図1(b)における点a
とbを結ぶ直線と閾値Lとの交叉点をcとして求めるこ
とを示している。画素[x−1,y]の中心のx座標を
x,画素[x,y]の中心のx座標をx+1.0とする
と(1画素分の長さを1.0とする)、点cのx座標x
+αにおけるαは α=(a−c)/(a−b) (1) である。
【0018】この点cのx座標が不適格候補画素[x−
1,y]におけるエッジライン12のx座標に相当する
ことが経験上見い出されてた。閾値Lは通常0.5〜
0.7程度に選ばれる。また、閾値Lをよく知られた判
別分析法による自動2値化により適応的に求めても差し
支えない。
【0019】このようにして不適格候補画素[x−1,
y]をエッジライン12が横切り、その位置は判定基準
2 より深いから、この導体パターンは画素[x−1,
y]において不適格であることが推定できた。同様にし
て他の不適格候補画素についても適格性が推定できる。
【0020】図2は本発明によるパターン検査装置の構
成を示すブロック図である。この実施例は図1を参照し
て説明したパターンのエッジライン推定方式を適用して
導体パターンのエッジラインを精密に検査する装置であ
り、カメラ1,A/D変換回路2、濃淡画像メモリ3、
2値化回路4、2値画像メモリ5、エッジ検出回路6、
演算部7及び標準パターンメモリ8からなる。
【0021】カメラ1はCCD撮像素子とするテレビジ
ョンカメラであり、フィルムキャリヤを撮像している。
フィルムキャリヤには0.1mm幅の導体パターンが形
成されている。カメラ1の出力はアナログの濃淡画像信
号である。A/D変換回路2はアナログ画像信号101
を16階調のデジタル画像信号102に変換する。濃淡
画像メモリ3は1画面分のデジタル画像を16階調のま
ま記憶する。2値化回路4は、濃淡画像メモリ3から読
み出した16階調のデジタル画像信号103aを受け
て、2値の画像信号104を生成する。2値画像メモリ
5は2値画像信号104を1画面分記憶する。エッジ検
出回路6は、2値画像メモリ5から読み出した2値画像
信号105を受け、2値画像信号105で表わされる導
体パターンの境界線ライン(エッジライン)を生成す
る。エッジパターン信号106は、そのエッジラインに
おけるx,y座標を表す信号である。標準パターンメモ
リ8は、検査の対象とするフィルムキャリヤの導体パタ
ーンの標準を予め記憶している。その標準パターンは2
種類あり、その第1は図1の判定基準W1 を表し、そ
の第2は図1の判定基準W2 を表わす。標準パターン
はいずれも2値で記憶され、エッジラインを表してい
る。
【0022】演算部7はCPUでなる。演算部7におい
ては、エッジライン信号106で表わされる被検査パタ
ーンのエッジラインと標準パターンメモリ8から読み出
され判定基準W1 で表わされる第1標準エッジラインと
のパターンマッチングを行ない、両エッジラインの一致
度を調べ、被検査パターンのエッジラインが判定基準W
1 から1画素またはそれ以上離れているときは、1画素
またはそれ以上離れているx軸またはy軸の片方におい
てW1 から直近の導体パターンの画素(2値において
“1”で表わされる画素)を不適格候補画素として選択
する。図1(A)にハッチングを付して示す導体パター
ンの例では、同図を参照して説明したとおり、画素[x
−1,y−1],[x−1,y],[x−1,y+
1],[x−1,y+2]が不適格候補画素として抽出
される。不適格候補画素が抽出されると、演算部7はそ
の領域においてエッジライン12がどのように横切って
いるかを調べるために、濃淡画像メモリ3からその不適
格候補画素の濃淡画像を読み出し、該画素の輝度aおよ
びその不適格候補画素に隣接する判定基準W1 側の画素
の輝度bを取り出し、前記式(1)により該画素におけ
るエッジラインが横切る座標を求める。そして、図1
(A)の例では、その求めた座標が判定基準W2 で表わ
される第2標準エッジラインより左側にあり、不適格候
補画素は不適格と判定される。
【0023】図3は以上に説明した図2の実施例におけ
る演算部7で行われる処理の流れを示す図である。
【0024】図2を参照して説明したパターン検査装置
の実施例では、2値画像により行う粗い検査は全てのエ
ッジラインを対象とするが、濃淡画像により行う詳細な
検査は2値画像の検査で抽出された不適格候補画素につ
いてだけ行われるから、検査が精密に行えるのにもかか
わらず、全体の検査時間は2値画像だけについて検査を
する従来の装置に近い短時間に行われる。
【0025】
【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明によれば、エッジラインを精密に高速に推
定できるパターンのエッジライン推定方式及びそのエッ
ジライン推定方式をエッジラインの精密な推定に適用す
ることによりパターンの適否を精密にしかも高速に行え
るようにしたパターン検査装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパターンエッジライン推定方式の
一実施例を説明する図。
【図2】本発明によるパターン検査装置の一実施例の構
成を示す図。
【図3】図2の演算部7で行われる処理の流れを示す
図。
【図4】フィルムキャリヤに形成された導体パターンの
例を示す平面図。
【図5】テレビジョンカメラでフィルムキャリヤを撮像
して得られる導体パターンの例を示す図。
【符号の説明】
1 テレビジョンカメラ 2 A/D交換回路 3 濃淡画像メモリ 4 2値化回路 5 2値画像メモリ 6 エッジ検出回路 7 演算部 8 標準パターンメモリ 10 画素 12 導体パターンのエッジライン 13 2値化エッジライン 41〜43 導体パターン 44 欠け 45 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06F 15/70 335Z

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターンの濃淡画像を画素単位で画素メ
    モリに記憶しておき、該パターンのエッジラインが前記
    画素を横切る位置を推定する方式であって、該エッジラ
    インが横切る画素Aの輝度aと、該画素Aに隣接し前記
    パターンがない画素Bの輝度bと、閾値c(b<c<
    a)とから、画素Aの中心位置から画素Bの中心位置方
    向にずれた前記エッジラインの位置αを α=(a−c)/(a−b) なる式で計算により求めることを特徴とするパターンの
    エッジライン推定方式。
  2. 【請求項2】 標準パターンについて請求項1により作
    成したエッジラインを標準パターンメモリに予め記憶し
    ておき、被検査パターンの濃淡画像を2値化して2値画
    像を生成し2値画像メモリに記憶し、前記標準パターン
    メモリから読み出した前記標準パターンのエッジライン
    と前記2値画像メモリから読み出して生成した前記被検
    査パターンのエッジラインとの位置を比較し、前記2値
    画像メモリから読み出した前記2値画像における不適格
    画素の候補を抽出し、その不適格候補画素を前記エッジ
    ラインが横切る画素Aとすることを特徴とする請求項1
    に記載のパターンのエッジライン推定方式。
  3. 【請求項3】 フィルムキャリヤにおける導体パターン
    その他の微細なパターンをテレビジョンカメラで撮影す
    ることにより該パターンの画像を生成し、該画像のパタ
    ーンを2値化して2値パターンとして2値メモリに記憶
    し、許容されるパターンのエッジラインを判定基準W1
    として標準パターンメモリに予め標準パターンのエッ
    ジラインを記憶しておき、前記2値メモリから読み出し
    た前記2値パターンのエッジラインと前記標準パターン
    メモリから読み出した前記標準パターンのエッジライン
    との位置ずれ量を判定基準W1 にて比較判定し、前記
    パターンの適格性を検査するパターン検査装置におい
    て、 前記テレビジョンカメラで得られる前記画像パターンを
    濃淡画像で記憶する濃淡画像メモリを備え、 前記標準パターンメモリは、前記判定基準W1 よりせ
    まい許容範囲のエッジラインに対応する判定基準W2
    を予め記憶しており、 前記2値パターンのエッジラインにおける不適格な画素
    の候補の座標xをまず検出し、前記濃淡画像における前
    記不適格候補画素の輝度aと該不適格候補画素に隣接す
    るパターンが無い領域の画素の輝度bと閾値c(b<c
    <a)とから不適格候補画素におけるエッジラインの座
    標をx+(a−c)/(a−b)なる式で計算して推定
    し、計算により推定した前記エッジラインの座標を前記
    判定基準W2との比較から前記不適格候補画素のパター
    ンが不適格か否かを判定することを特徴とするパターン
    検査装置。
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