JP3579247B2 - パターンの位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
【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パターン検査方法に係り、特にマスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法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又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６−２７３１３２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〜ｎ１８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】
しかし、このような検査方法を用いるパターン検査装置では、被測定パターンの全体にわたってマスタパターンとの比較による詳細な検査をソフトウェアで行うため、パターン検査に時間がかかるという問題点があった。そこで、短時間で検査が可能なパターン検査装置が提案されている（例えば、特願平８−３０２８０７号）。特願平８−３０２８０７号に記載されたパターン検査装置では、ハードウェアによって被測定パターンの欠陥候補を検出し（一次検査）、検出した欠陥候補を含む所定の小領域だけソフトウェアによって検査するので（二次検査）、被測定パターンの欠陥を従来よりも高速に検査することができる。
ところで、以上のようなパターン検査装置の何れにおいても、カメラで取り込んだ被測定パターンとマスタパターンを比較するためには、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせが必要である。そして、この位置合わせは、マスタパターンに予め設けられた位置決めマークと、これに対応する被測定パターンの位置決めマークの位置を一致させることで行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のような位置合わせ方法では、検査ワークに局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、全体としてはマスタパターンとの位置合わせができていたとしても、局所的にはマスタパターンとのずれが発生しているため、このずれが上述の欠陥候補として検出されることがある。この場合、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であったとしても、二次検査が行われるため、検査時間がかかってしまう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、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、二次検査を省略して検査時間を短縮することができる位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、被測定パターンとマスタパターンの全領域について互いの位置決めマークの位置を合わせることによりマスタパターンと被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、被測定パターン中に複数の分割領域を設定すると共に、これに対応する複数の分割領域をマスタパターン中に設定し、被測定パターンの分割領域において少なくとも４点の位置決めマークの座標を求めると共に、これに対応する少なくとも４点の位置決めマークの座標をマスタパターンの対応分割領域において求め、これらの座標より被測定パターンとマスタパターンの間の座標変換式を決定し、マスタパターンの分割領域を上記座標変換式によって変換することにより、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うようにしたものであり、前記座標変換式に被測定パターンの位置決めマークの座標を入力した結果とマスタパターンの対応位置決めマークの座標との偏差をマークごとに求め、この偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返すことにより、前記座標変換式を決定するようにしたものである。被測定パターンの分割領域において少なくとも４点の位置決めマークの座標を求めると共に、これに対応する少なくとも４点の位置決めマークの座標をマスタパターンの対応分割領域において求め、これらの座標より被測定パターンとマスタパターンの間の座標変換式を決定し、マスタパターンの分割領域を座標変換式によって変換することにより、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正することができる。このように、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うことにより、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、これを吸収して検査を行う行うことができる。
また、請求項２に記載のように、各分割領域は、左右上下が他の分割領域と重なるように設定されるものである。
【００１３】
【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詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態となる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は検査ワークとなるグリーンシート、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候補を検出する一次検査を行い、欠陥候補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候補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、被測定パターンの二次検査を行う第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。
【００１４】
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する。エッジデータは、パターンエッジを示す画素「１」の集合である。そして、パターンエッジを示す画素「１」で囲まれた領域を「１」で塗りつぶし、この画素「１」で塗りつぶされたパターン（パターン以外の背景は「０」）を検査の基準となる第１のマスタパターンとする（図１ステップ１０２）。
【００１５】
このように本実施の形態では、正確なマスタパターンを作成するために、グリーンシート１の製造上のマスタとなったＣＡＤデータを用いる。
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（図１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。
【００１６】
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Ａ４（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｌ４）、Ａ９とＡ１２（中心線はＬ５）及びＡ１０とＡ１１（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。
【００１９】
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Ｍａ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１０４）。
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（ここでは、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。
【００２２】
続いて、画像処理装置４は、画像メモリに記憶された被測定パターンの濃淡画像を２値化する（ステップ１０５）。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（グリーンシート等の基材）とが含まれているが、パターンと背景には濃度差があるので、パターンの濃度値と背景の濃度値の間の値をしきい値として設定すれば、パターンは「１」に変換され、背景は「０」に変換される。こうして、パターンエッジとその内側が画素「１」で塗りつぶされた被測定パターンを得ることができる。
【００２３】
次いで、画像処理装置４は、２値化処理した被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせを行う（ステップ１０６）。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、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Ｐ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１のマスタパターンＭ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。
【００２４】
そして、被測定パターンＰとマスタパターンＭ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。
【００２５】
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Ｍを全方向に拡大又は縮小する。
次いで、被測定パターンＰと拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、こうして撮像して得られた被測定パターンＰ’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Ｍ’の位置決めマーク位置により、図４（ｅ）のようにパターンＰ’、Ｍ’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Ｍ’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Ｍ’と被測定パターンＰ’の位置を合わせる。
【００２８】
このように、被測定パターンとマスタパターンのそれぞれについて、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにマスタパターンを拡大又は縮小し、被測定パターンと拡大／縮小補正したマスタパターン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を求め、求めたマーク間距離が一致するようにラインセンサカメラと被測定パターンの相対速度を調整して、被測定パターンを再び撮像し、撮像した被測定パターンと上記拡大／縮小補正したマスタパターンの角度ずれを求めて、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンを回転させることにより、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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせを行う（ステップ１０７）。図５はこの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図、図６はこの位置合わせ方法を説明するための図である。
【００３１】
まず、画像処理装置４は、図６（ａ）のように第１のマスタパターンＭ中に複数の分割領域Ｅｍを設定すると共に、これに対応する複数の分割領域Ｅｐを図６（ｂ）のように被測定パターンＰ中に設定し、第１のマスタパターンＭから１つの分割領域Ｅｍを切り出すと共に、これに対応する分割領域Ｅｐを被測定パターンＰから切り出す（図５ステップ２０１）。なお、各分割領域の位置と大きさは予め設定されている。また、各分割領域の大きさは一定でなくてもよい。
【００３２】
続いて、画像処理装置４は、マスタパターンＭの分割領域Ｅｍにおいて、予め設定された位置決めマークＦｍを図６（ｃ）に示すように４箇所以上指定し、これらに対応する位置決めマークＦｐを被測定パターンＰの対応分割領域Ｅｐにおいて図６（ｄ）のように指定する（ステップ２０２）。なお、図６では、分割領域Ｅｍ内の位置決めマークＦｍ１，Ｆｍ２，Ｆｍ３，Ｆｍ４，Ｆｍ５，Ｆｍ６に対応する分割領域Ｅｐ内の位置決めマークは、それぞれＦｐ１，Ｆｐ２，Ｆｐ３，Ｆｐ４，Ｆｐ５，Ｆｐ６である。
そして、画像処理装置４は、各位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ６，Ｆｐ１〜Ｆｐ６の重心の座標を算出する（ステップ２０３）。
【００３３】
次いで、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ６の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐ１〜Ｆｐ６の座標により、被測定パターンとマスタパターンの間の次式のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０４）。
Ｘｍ＝ＡＸｐ＋ＢＹｐ＋Ｃ
Ｙｍ＝ＤＸｐ＋ＥＹｐ＋Ｆ ・・・（１）
【００３４】
式（１）において、Ｘｍ，ＹｍはマスタパターンのＸ，Ｙ座標、Ｘｐ，Ｙｐは被測定パターンのＸ，Ｙ座標、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは定数である。
次に、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐ１〜Ｆｐ６のうちの任意の位置決めマーク、例えばマークＦｐ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（１）の座標変換式に代入し、座標Ｘｍ，Ｙｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐ１に対応する位置決めマークＦｍ１の座標と算出した座標Ｘｍ，Ｙｍとの偏差をＸ，Ｙ座標ごとに求める。このような偏差の計算を位置決めマーク毎に行う（ステップ２０５）。
【００３５】
続いて、画像処理装置４は、算出した各偏差が所定のしきい値より大きいか否かを判定する（ステップ２０６）。
全ての偏差が所定のしきい値以下の場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲内で、かつ導出した座標変換式が適正であると判断し、この座標変換式を用いて分割領域Ｅｍ内のマスタパターンの座標変換を行う（ステップ２０７）。
【００３６】
また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲外であり、検査対象のグリーンシート１が不良であると判断する（ステップ２０８）。
一方、画像処理装置４は、しきい値以下の偏差としきい値より大きい偏差が混在する場合、偏差がしきい値より大となる位置決めマーク、例えばマークＦｐ６とこれに対応する位置決めマークＦｍ６を除外した上で（ステップ２０９）、残りの位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ５，Ｆｐ１〜Ｆｐ５の座標により、式（１）の座標変換式を再び求める（ステップ２０４）。
【００３７】
以上のようなステップ２０４〜２０６，２０８，２０９の処理を各偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返す。こうして、式（１）の座標変換式を決定し、ステップ２０７のマスタパターンの変換を行うことができる。
式（１）のような座標変換式を用いることは、所謂アフィン変換（ａｆｆｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ）を行うことを意味し、これにより分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐの位置ずれを補正することができる。
【００３８】
なお、第２、第３のマスタパターンは第１のマスタパターンから作成されたものなので、第１〜第３のマスタパターンと被測定パターンとの位置合わせは第１のマスタパターンを用いて１回行えばよい。
【００３９】
また、式（１）の座標変換式を求めるには、マスタパターン及び被測定パターン共に最低３点ずつの位置決めマークが必要である。しかし、３点ずつでは座標変換式の精度が悪くなるため、最低４点ずつの位置決めマークを指定して、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを座標変換式の導出から除外するようにしている。
したがって、マスタパターン及び被測定パターン共に位置決めマークが３点ずつとなっても、各偏差がしきい値以下とならない場合には、位置決めマークを２点ずつにして座標変換式を求めることはできないので、この場合も検査対象のグリーンシート１が不良であると判断する。
【００４０】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンの分割領域とこれに対応する第２、第３のマスタパターンの分割領域とを比較して、被測定パターンの一次検査を行う（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。
【００４１】
まず、図７（ａ）に示すように、被測定パターンＰの分割領域Ｅｐと第２のマスタパターンＭ１の上記座標変換式によって位置補正がなされた対応分割領域Ｅｍとを比較する。ただし、実際に比較するのは、被測定パターンＰを論理反転したパターンＮＰと第２のマスタパターンＭ１である。つまり、図７（ａ）の例では、梨地で示すパターンＮＰを除いた部分が被測定パターンＰである。
【００４２】
パターンＮＰ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、被測定パターンＰ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、パターンＮＰ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。
【００４３】
これに対し、図７（ａ）のように被測定パターンＰに欠損があると、この部分でパターンＮＰ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」となって欠陥候補と認識した位置を記憶する。
【００４４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、被測定パターンＰの分割領域Ｅｐと第３のマスタパターンＭ２の上記座標変換式によって位置補正がなされた対応分割領域Ｅｍとを比較する。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。
【００４５】
これに対し、図７（ｂ）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、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」となって欠陥候補と認識した位置を記憶する。
【００４６】
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」で塗りつぶすようにしてもよい。
【００４７】
このような一次検査を行った後、画像処理装置４は、記憶した欠陥候補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によって欠陥候補が検出された場合（ステップ１０９）、上記アドレス情報が示す位置の欠陥候補を中心とする、分割領域より小さい所定の大きさの領域について、被測定パターンと第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、被測定パターンの二次検査を行う（ステップ１１０）。この検査の方法は、前述した図８〜図１１の従来の方法と同様である。
【００４８】
以上のようなステップ１０７〜１１０の処理を未検査の分割領域がなくなるまで（ステップ１１１）、分割領域ごとに行う。
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、被測定パターンを高速に検査することができる。
【００４９】
ところが、グリーンシート１に局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、従来のパターン検査方法では、局所的なマスタパターンとのずれが発生し、このずれが欠陥候補として検出されるため、グリーンシート１の局所的な歪みが許容範囲内であったとしても、二次検査を実施することになり、検査時間が低下してしまう。
【００５０】
これに対して本実施の形態では、グリーンシート１の局所的な歪みが許容範囲内（つまり、上記偏差がしきい値以下）であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによってグリーンシート１の局所的な歪みを吸収するので、この歪みが欠陥候補として検出されることがなくなる。
なお、図６（ａ）、図６（ｂ）では各分割領域の重なりが存在しないが、実際の各分割領域は左右上下が他の分割領域と重なるように設定される。これは、各分割領域のつながり具合を検査するためである。
また、本実施の形態では、１つの分割領域の検査が終了した後に、次の分割領域の検査を行っているが、複数の分割領域を並行して検査すれば、更に高速な検査ができることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、請求項１に記載のように、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによって検査ワークの局所的な歪みを吸収し、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正することができる。したがって、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、この歪みが欠陥候補として検出されることがなくなり、歪みに起因する二次検査が実施されることがなくなるので、検査時間を短縮することができる。
【００５２】
また、請求項２に記載のように、座標変換式に被測定パターンの位置決めマークの座標を入力した結果とマスタパターンの対応位置決めマークの座標との偏差をマークごとに求め、この偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返して、座標変換式を決定することにより、座標変換式の精度を上げることができ、高精度な位置あわせを行うことができる。また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域の歪みが許容範囲外であり、検査ワークが不良であると判断することができる。
【００５３】
また、請求項３に記載のように、各分割領域を左右上下が他の分割領域と重なるように設定することにより、各分割領域の境界の部分の歪みが許容範囲内か否かを隣り合う複数の分割領域の偏差によって判断することができる。
【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全体の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図５】被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図である。
【図６】被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法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一次検査の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。
【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。
【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パターン検査方法に係り、特にマスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法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又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６−２７３１３２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〜ｎ１８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】
しかし、このような検査方法を用いるパターン検査装置では、被測定パターンの全体にわたってマスタパターンとの比較による詳細な検査をソフトウェアで行うため、パターン検査に時間がかかるという問題点があった。そこで、短時間で検査が可能なパターン検査装置が提案されている（例えば、特願平８−３０２８０７号）。特願平８−３０２８０７号に記載されたパターン検査装置では、ハードウェアによって被測定パターンの欠陥候補を検出し（一次検査）、検出した欠陥候補を含む所定の小領域だけソフトウェアによって検査するので（二次検査）、被測定パターンの欠陥を従来よりも高速に検査することができる。
ところで、以上のようなパターン検査装置の何れにおいても、カメラで取り込んだ被測定パターンとマスタパターンを比較するためには、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせが必要である。そして、この位置合わせは、マスタパターンに予め設けられた位置決めマークと、これに対応する被測定パターンの位置決めマークの位置を一致させることで行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のような位置合わせ方法では、検査ワークに局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、全体としてはマスタパターンとの位置合わせができていたとしても、局所的にはマスタパターンとのずれが発生しているため、このずれが上述の欠陥候補として検出されることがある。この場合、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であったとしても、二次検査が行われるため、検査時間がかかってしまう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、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、二次検査を省略して検査時間を短縮することができる位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、被測定パターンとマスタパターンの全領域について互いの位置決めマークの位置を合わせることによりマスタパターンと被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、被測定パターン中に複数の分割領域を設定すると共に、これに対応する複数の分割領域をマスタパターン中に設定し、被測定パターンの分割領域において少なくとも４点の位置決めマークの座標を求めると共に、これに対応する少なくとも４点の位置決めマークの座標をマスタパターンの対応分割領域において求め、これらの座標より被測定パターンとマスタパターンの間の座標変換式を決定し、マスタパターンの分割領域を上記座標変換式によって変換することにより、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うようにしたものであり、前記座標変換式に被測定パターンの位置決めマークの座標を入力した結果とマスタパターンの対応位置決めマークの座標との偏差をマークごとに求め、この偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返すことにより、前記座標変換式を決定するようにしたものである。被測定パターンの分割領域において少なくとも４点の位置決めマークの座標を求めると共に、これに対応する少なくとも４点の位置決めマークの座標をマスタパターンの対応分割領域において求め、これらの座標より被測定パターンとマスタパターンの間の座標変換式を決定し、マスタパターンの分割領域を座標変換式によって変換することにより、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正することができる。このように、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うことにより、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、これを吸収して検査を行う行うことができる。
また、請求項２に記載のように、各分割領域は、左右上下が他の分割領域と重なるように設定されるものである。
【００１３】
【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詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態となる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は検査ワークとなるグリーンシート、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候補を検出する一次検査を行い、欠陥候補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候補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、被測定パターンの二次検査を行う第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。
【００１４】
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する。エッジデータは、パターンエッジを示す画素「１」の集合である。そして、パターンエッジを示す画素「１」で囲まれた領域を「１」で塗りつぶし、この画素「１」で塗りつぶされたパターン（パターン以外の背景は「０」）を検査の基準となる第１のマスタパターンとする（図１ステップ１０２）。
【００１５】
このように本実施の形態では、正確なマスタパターンを作成するために、グリーンシート１の製造上のマスタとなったＣＡＤデータを用いる。
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（図１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。
【００１６】
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Ａ４（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｌ４）、Ａ９とＡ１２（中心線はＬ５）及びＡ１０とＡ１１（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。
【００１９】
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Ｍａ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１０４）。
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（ここでは、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。
【００２２】
続いて、画像処理装置４は、画像メモリに記憶された被測定パターンの濃淡画像を２値化する（ステップ１０５）。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（グリーンシート等の基材）とが含まれているが、パターンと背景には濃度差があるので、パターンの濃度値と背景の濃度値の間の値をしきい値として設定すれば、パターンは「１」に変換され、背景は「０」に変換される。こうして、パターンエッジとその内側が画素「１」で塗りつぶされた被測定パターンを得ることができる。
【００２３】
次いで、画像処理装置４は、２値化処理した被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせを行う（ステップ１０６）。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、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Ｐ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１のマスタパターンＭ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。
【００２４】
そして、被測定パターンＰとマスタパターンＭ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。
【００２５】
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Ｍを全方向に拡大又は縮小する。
次いで、被測定パターンＰと拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、こうして撮像して得られた被測定パターンＰ’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Ｍ’の位置決めマーク位置により、図４（ｅ）のようにパターンＰ’、Ｍ’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Ｍ’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Ｍ’と被測定パターンＰ’の位置を合わせる。
【００２８】
このように、被測定パターンとマスタパターンのそれぞれについて、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにマスタパターンを拡大又は縮小し、被測定パターンと拡大／縮小補正したマスタパターン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を求め、求めたマーク間距離が一致するようにラインセンサカメラと被測定パターンの相対速度を調整して、被測定パターンを再び撮像し、撮像した被測定パターンと上記拡大／縮小補正したマスタパターンの角度ずれを求めて、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンを回転させることにより、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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせを行う（ステップ１０７）。図５はこの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図、図６はこの位置合わせ方法を説明するための図である。
【００３１】
まず、画像処理装置４は、図６（ａ）のように第１のマスタパターンＭ中に複数の分割領域Ｅｍを設定すると共に、これに対応する複数の分割領域Ｅｐを図６（ｂ）のように被測定パターンＰ中に設定し、第１のマスタパターンＭから１つの分割領域Ｅｍを切り出すと共に、これに対応する分割領域Ｅｐを被測定パターンＰから切り出す（図５ステップ２０１）。なお、各分割領域の位置と大きさは予め設定されている。また、各分割領域の大きさは一定でなくてもよい。
【００３２】
続いて、画像処理装置４は、マスタパターンＭの分割領域Ｅｍにおいて、予め設定された位置決めマークＦｍを図６（ｃ）に示すように４箇所以上指定し、これらに対応する位置決めマークＦｐを被測定パターンＰの対応分割領域Ｅｐにおいて図６（ｄ）のように指定する（ステップ２０２）。なお、図６では、分割領域Ｅｍ内の位置決めマークＦｍ１，Ｆｍ２，Ｆｍ３，Ｆｍ４，Ｆｍ５，Ｆｍ６に対応する分割領域Ｅｐ内の位置決めマークは、それぞれＦｐ１，Ｆｐ２，Ｆｐ３，Ｆｐ４，Ｆｐ５，Ｆｐ６である。
そして、画像処理装置４は、各位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ６，Ｆｐ１〜Ｆｐ６の重心の座標を算出する（ステップ２０３）。
【００３３】
次いで、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ６の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐ１〜Ｆｐ６の座標により、被測定パターンとマスタパターンの間の次式のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０４）。
Ｘｍ＝ＡＸｐ＋ＢＹｐ＋Ｃ
Ｙｍ＝ＤＸｐ＋ＥＹｐ＋Ｆ ・・・（１）
【００３４】
式（１）において、Ｘｍ，ＹｍはマスタパターンのＸ，Ｙ座標、Ｘｐ，Ｙｐは被測定パターンのＸ，Ｙ座標、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは定数である。
次に、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐ１〜Ｆｐ６のうちの任意の位置決めマーク、例えばマークＦｐ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（１）の座標変換式に代入し、座標Ｘｍ，Ｙｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐ１に対応する位置決めマークＦｍ１の座標と算出した座標Ｘｍ，Ｙｍとの偏差をＸ，Ｙ座標ごとに求める。このような偏差の計算を位置決めマーク毎に行う（ステップ２０５）。
【００３５】
続いて、画像処理装置４は、算出した各偏差が所定のしきい値より大きいか否かを判定する（ステップ２０６）。
全ての偏差が所定のしきい値以下の場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲内で、かつ導出した座標変換式が適正であると判断し、この座標変換式を用いて分割領域Ｅｍ内のマスタパターンの座標変換を行う（ステップ２０７）。
【００３６】
また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲外であり、検査対象のグリーンシート１が不良であると判断する（ステップ２０８）。
一方、画像処理装置４は、しきい値以下の偏差としきい値より大きい偏差が混在する場合、偏差がしきい値より大となる位置決めマーク、例えばマークＦｐ６とこれに対応する位置決めマークＦｍ６を除外した上で（ステップ２０９）、残りの位置決めマークＦｍ１〜Ｆｍ５，Ｆｐ１〜Ｆｐ５の座標により、式（１）の座標変換式を再び求める（ステップ２０４）。
【００３７】
以上のようなステップ２０４〜２０６，２０８，２０９の処理を各偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返す。こうして、式（１）の座標変換式を決定し、ステップ２０７のマスタパターンの変換を行うことができる。
式（１）のような座標変換式を用いることは、所謂アフィン変換（ａｆｆｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ）を行うことを意味し、これにより分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐの位置ずれを補正することができる。
【００３８】
なお、第２、第３のマスタパターンは第１のマスタパターンから作成されたものなので、第１〜第３のマスタパターンと被測定パターンとの位置合わせは第１のマスタパターンを用いて１回行えばよい。
【００３９】
また、式（１）の座標変換式を求めるには、マスタパターン及び被測定パターン共に最低３点ずつの位置決めマークが必要である。しかし、３点ずつでは座標変換式の精度が悪くなるため、最低４点ずつの位置決めマークを指定して、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを座標変換式の導出から除外するようにしている。
したがって、マスタパターン及び被測定パターン共に位置決めマークが３点ずつとなっても、各偏差がしきい値以下とならない場合には、位置決めマークを２点ずつにして座標変換式を求めることはできないので、この場合も検査対象のグリーンシート１が不良であると判断する。
【００４０】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンの分割領域とこれに対応する第２、第３のマスタパターンの分割領域とを比較して、被測定パターンの一次検査を行う（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。
【００４１】
まず、図７（ａ）に示すように、被測定パターンＰの分割領域Ｅｐと第２のマスタパターンＭ１の上記座標変換式によって位置補正がなされた対応分割領域Ｅｍとを比較する。ただし、実際に比較するのは、被測定パターンＰを論理反転したパターンＮＰと第２のマスタパターンＭ１である。つまり、図７（ａ）の例では、梨地で示すパターンＮＰを除いた部分が被測定パターンＰである。
【００４２】
パターンＮＰ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、被測定パターンＰ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、パターンＮＰ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。
【００４３】
これに対し、図７（ａ）のように被測定パターンＰに欠損があると、この部分でパターンＮＰ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」となって欠陥候補と認識した位置を記憶する。
【００４４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、被測定パターンＰの分割領域Ｅｐと第３のマスタパターンＭ２の上記座標変換式によって位置補正がなされた対応分割領域Ｅｍとを比較する。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。
【００４５】
これに対し、図７（ｂ）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、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」となって欠陥候補と認識した位置を記憶する。
【００４６】
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」で塗りつぶすようにしてもよい。
【００４７】
このような一次検査を行った後、画像処理装置４は、記憶した欠陥候補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によって欠陥候補が検出された場合（ステップ１０９）、上記アドレス情報が示す位置の欠陥候補を中心とする、分割領域より小さい所定の大きさの領域について、被測定パターンと第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、被測定パターンの二次検査を行う（ステップ１１０）。この検査の方法は、前述した図８〜図１１の従来の方法と同様である。
【００４８】
以上のようなステップ１０７〜１１０の処理を未検査の分割領域がなくなるまで（ステップ１１１）、分割領域ごとに行う。
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、被測定パターンを高速に検査することができる。
【００４９】
ところが、グリーンシート１に局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、従来のパターン検査方法では、局所的なマスタパターンとのずれが発生し、このずれが欠陥候補として検出されるため、グリーンシート１の局所的な歪みが許容範囲内であったとしても、二次検査を実施することになり、検査時間が低下してしまう。
【００５０】
これに対して本実施の形態では、グリーンシート１の局所的な歪みが許容範囲内（つまり、上記偏差がしきい値以下）であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによってグリーンシート１の局所的な歪みを吸収するので、この歪みが欠陥候補として検出されることがなくなる。
なお、図６（ａ）、図６（ｂ）では各分割領域の重なりが存在しないが、実際の各分割領域は左右上下が他の分割領域と重なるように設定される。これは、各分割領域のつながり具合を検査するためである。
また、本実施の形態では、１つの分割領域の検査が終了した後に、次の分割領域の検査を行っているが、複数の分割領域を並行して検査すれば、更に高速な検査ができることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、請求項１に記載のように、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによって検査ワークの局所的な歪みを吸収し、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正することができる。したがって、検査ワークの局所的な歪みが許容範囲内であれば、この歪みが欠陥候補として検出されることがなくなり、歪みに起因する二次検査が実施されることがなくなるので、検査時間を短縮することができる。
【００５２】
また、請求項２に記載のように、座標変換式に被測定パターンの位置決めマークの座標を入力した結果とマスタパターンの対応位置決めマークの座標との偏差をマークごとに求め、この偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返して、座標変換式を決定することにより、座標変換式の精度を上げることができ、高精度な位置あわせを行うことができる。また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域の歪みが許容範囲外であり、検査ワークが不良であると判断することができる。
【００５３】
また、請求項３に記載のように、各分割領域を左右上下が他の分割領域と重なるように設定することにより、各分割領域の境界の部分の歪みが許容範囲内か否かを隣り合う複数の分割領域の偏差によって判断することができる。
【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全体の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図５】被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図である。
【図６】被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法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一次検査の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。
【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。
Claims (2)
- 基準となるマスタパターンとカメラで撮像した被測定パターンを比較することにより被測定パターンを検査するパターン検査方法において、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
被測定パターンとマスタパターンの全領域について互いの位置決めマークの位置を合わせることによりマスタパターンと被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、
被測定パターン中に複数の分割領域を設定すると共に、これに対応する複数の分割領域をマスタパターン中に設定し、
被測定パターンの分割領域において少なくとも４点の位置決めマークの座標を求めると共に、これに対応する少なくとも４点の位置決めマークの座標をマスタパターンの対応分割領域において求め、これらの座標より被測定パターンとマスタパターンの間の座標変換式を決定し、マスタパターンの分割領域を前記座標変換式によって変換することにより、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うようにしたものであり、
前記座標変換式に被測定パターンの位置決めマークの座標を入力した結果とマスタパターンの対応位置決めマークの座標との偏差をマークごとに求め、この偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返すことにより、前記座標変換式を決定することを特徴とするパターンの位置合わせ方法。 - 請求項１記載のパターンの位置合わせ方法において、
各分割領域は、左右上下が他の分割領域と重なるように設定されるものであることを特徴とするパターンの位置合わせ方法。
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