JP3922732B2 - 複数パターン同時計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エッチング製品の設計パターン、該設計パターンに基づいて製造される製品のエッチングパターン、該製品の製造途中で使用される原版及び製版の各パターンを任意にコンピュータ画面上で重ね合せて表示し、相互に比較して得られるデータに基づいて製品の加工設計や品質管理に有効に利用でき、エッチング条件管理、エッチング補正を適格に行うことができる複数パターン同時計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エッチング製品としては、搭載するＩＣ（集積回路）チップと電気的に接続するために用いるリードフレームがある。
【０００３】
図１８は、一方の面から見た１チップ分のリードフレームの一例を示したもので、中心にはチップ（図示せず）を取り付けるためのダイパッド（アイランド）１０が位置し、該ダイパッド１０は、外枠１２にタブ吊りバー１４を介して支持されており、その周囲にはインナリード１６が先端をダイパッド１０に近接させて配置されていると共に、該インナリード１６に連続するアウタリード１８がダムバー２０等を介して上記外枠１２に支持されている。又、上記インナリード１６には、該リード１６の変形を防止するためにプラスチックからなる固定用テープ２２が貼り付けられている。なお、図中破線はモールドラインである。
【０００４】
上記リードフレームを例に、エッチング製品の設計から製品完成までの工程の概略を示すと、図１９のようになる。
【０００５】
リードフレームのパターン設計はＣＡＤ（Ｃomputer Ａided Ｄesign ）を用いて行われ、まずＣＡＤ１の製品パターン設計工程で目標とする製品の寸法と同一の（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータを作成し、次いでＣＡＤ２のエッチング補正工程で、実際のエッチング工程でレジストパターンの幅より余分に削られてしまうサイドエッチング分の補正代を、上記（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータに加算してレジストパターンの原型となる（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータを作成し、次のパターン製造工程でこの加工寸法ＣＡＤデータをレーザプロッタで描画し、描画したパターンをガラス乾板に焼付けて（Ｃ）ガラス原版パターンを作成する。この原版パターンは、リードフレームの表裏両面についてそれぞれ作成される。
【０００６】
その後、上記ガラス原版をマスクとして用いて、リードフレームの基材である銅板等の金属材料にコーティングされているレジストを露光（焼付け）し、現像し、バーニング（硬化）して（Ｄ）製版パターン（レジストパターン）を作成し、次いで露出部分の金属材料を除去するエッチングを行い、その後付着しているレジストを剥離することにより、最終的にリードフレーム、即ち（Ｅ）製品パターンが得られる。
【０００７】
上記リードフレームの製造工程では、（Ｅ）製品パターンは、設計パターンである（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータと同一になることが望ましい。そのためにこの（Ａ）に補正代を加えて設計される（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータ（これは（Ｃ）ガラス原版パターン、（Ｄ）製版パターンと基本的に同一寸法パターンである）と上記（Ｅ）との寸法差は大きく、通常数十μｍの差がある。
【０００８】
同様に微細加工される他のエッチング製品として、カラーテレビ用のシャドウマスクがあるが、これに比較してリードフレームは形状が不規則である上に、エッチング終了後に行う後工程が複雑であるという特徴を有している。
【０００９】
又、リードフレームの特徴として、チップが取り付けられるアイランド１０とワイヤボンディングされるインナリードの先端との間にギャップ（エッチング除去される空間）があり、そこにエッチング液が入り易いために、インナリードの先端部のエッチングが進み易く、先細りになり易い反面、ワイヤボンディングのためには十分な先端幅の寸法が要求される。
【００１０】
前述した如く、リードフレームは通常表裏両面に互いに対称なレジストパターンが露光・現像を通して形成され、ＩＣチップが取付けられるダイパッド側の表面を下に向けた状態で、図２０（Ａ）に金属板２４と、その表面（図では下側）と裏面に被着したレジストパターン２６とを、その一部を拡大して示すように、上下両方向からエッチング液を吹き付けて非レジスト部分の金属板２４Ａをエッチング除去して形成される。表面を下側にしてエッチングする理由は、インナリード先端近傍にはワイヤボンディングのために表面に十分な幅を確保しなくてはならないのに、上側の方がサイドエッチングされ易いことにある。
【００１１】
従って、上記図２０（Ａ）に示したパターンのレジスト２６が表裏面に被着されている場合、図２０（Ｂ）に表面パターンＡ、裏面パターンＢ、貫通パターンＣをそれぞれ示すように、最小貫通幅より表面開口幅の方が大きいアンダーエッチング不良が生じることがある。通常、エッチングパターンの断面形状は、図２０（Ｃ）に示すように、貫通幅が表面（図中下面）で最小になり、最小貫通幅と表面の開口幅が一致している、Ａ＝Ｃのものが好ましい。又、極端な場合には、図２０（Ｄ）に示すような、レジストパターン２６表裏見当がずれていることに起因する、リード変形不良が生じることがある。
【００１２】
又、例えばリードフレームの外枠に文字を刻印するために、図２１（Ａ）に示すように、片面だけにレジストパターン２６を形成して、図２１（Ｂ）に示すような貫通しないエッチングパターンＤを形成する、いわゆるハーフエッチングも行われるが、このハーフエッチング部分が貫通する不良が発生することもある。
【００１３】
上記図２０に示した貫通パターンや、図２１に示したハーフエッチングパターンの良否の検査は、従来（１）顕微鏡等で表面、裏面及び貫通をそれぞれ個別に測定する方法、（２）測定部分を断裁して局所的に断面形状を測定する方法が採用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の顕微鏡等による各部の個別測定では、開口幅の表裏寸法差や開口幅と貫通幅との寸法差を一瞥の下でつかみ難い。又、（２）の局所的測定では、広範囲に見渡せないため、全体の中での位置関係が不明であり、測定する毎にその位置を設計図面に目印を付ける等により、特定しておく必要がある。又、寸法計測用顕微鏡もあるが、貫通寸法しか測定できない。なお、計測を目的としたものではないが、表裏両面の観察像を２台のモニタに個別に表示できる両面同時観察顕微鏡があるが、表裏寸法差がつかみ難い。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、エッチング製品の微細パターンについて、表・裏及び貫通の各パターンを任意に組合せ、重ね合せて表示し、相互に照合して寸法計測することができる複数パターン同時計測装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンをそれぞれ落射光源下で反射像として個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、いずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、前記課題を解決したものである。
【００１７】
請求項２の発明は、又、上記複数パターン同時計測装置において、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンのいずれか一方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、両パターンの画像撮り込み方向が逆の場合にはいずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１８】
請求項３の発明は、又、上記複数パターン同時計測装置において、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンの両方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、貫通パターンとは画像撮り込み方向が逆の表面パターン又は裏面パターンのＣＡＤデータを貫通パターンと撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、三者を互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１９】
【作用】
請求項１の発明においては、表面パターン及び裏面パターンの反射像をそれぞれ画像入力してベクタデータからなるＣＡＤデータに変換すると共に、いずれか一方のＣＡＤデータを反転させて互いに重ね合せるようにしたので、画像撮り込み方向が逆の関係にある両パターンを、ＣＡＤ装置上で相互に位置合せして正確に重ね合せることが可能となる。
【００２０】
従って、リードフレームであれば、１ＩＣチップ分等を単位として両パターンを重ね合せた状態を画面に表示することが可能となり、表裏両面パターンの寸法差が視覚的に認識でき、ズーム、スクロール等も実行可能となるので、リアルタイムで広範囲に亘って両パターンを見渡せ、比較することができて、しかも必要に応じてズームをかけた状態での寸法計測も可能となる。
【００２１】
請求項２の発明においては、同様に、反射像である表面パターン又は裏面パターンと、貫通パターンとをＣＡＤ装置上で正確に重ね合せ、画面上等に表示させることができるので、同様に両者の寸法差を視覚的に容易に認識することが可能となる。
【００２２】
請求項３の発明においては、表面パターン及び裏面パターンの両反射像と、貫通パターンの透過像とを、その画像撮り込み方向が逆のパターンについては、変換されたＣＡＤデータを反転してＣＡＤ装置上で３者を重ね合せるようにしたので、これら３パターンを同様に画面上に正確に重ね合せた状態で表示することが可能となる。
【００２３】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る一実施例のＣＡＤシステム（複数パターン同時計測装置）の概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
上記ＣＡＤシステムは、サンプル（現物）を装着するサンプル装着装置３０と、該装着装置３０にセットされたサンプルを拡大する光学顕微鏡３２と、該顕微鏡３２による観察像を受光してカラーのビデオ信号に変換するＣＣＤカメラ３４と、該ＣＣＤカメラ３４からのカラービデオ信号を処理する画像処理装置３６と、該画像処理装置３６で処理した画像データをカラー表示できるＴＶモニタ３８と、通常の作図機能の他に上記画像処理装置３６から入力される画像データからＣＡＤデータを生成させるためのラスタ・ベクタ変換機能や、２以上のＣＡＤデータの重ね合せや、それらの相互の位置移動（シフト）、寸法測定等の機能を有するＣＡＤ装置を構成するエンジニアリングワークステーション（ＥＷＳ）４０とを備えている。
【００２６】
又、上記ＣＡＤシステムでは、サンプル装着装置３０が、サンプル装着部（図示せず）を有する手動の回転ステージ４２と、サンプルを平面方向に移動させるＸＹステージ４４と、サンプルを垂直方向に移動させるＺステージ４６で構成され、ＸＹステージ４４及びＺステージ４６は、ワークステーション４０からインタフェイスＲＳ２３２Ｃを介して指令を受けて作動するＸＹステージコントローラ４８及びオートフォーカスコントローラ５０によりそれぞれ駆動制御されるようになっている。又、上記ＸＹステージ４４にはレーザ位置検出器が取り付けられ、そのＸＹ方向の位置計測が同じくワークステーション４０からの指令により作動するレーザスケールカウンタ５２により行われ、その実測値がワークステーション４０にフィードバックされ、ＸＹステージコントローラ４８によるＸＹステージ４４の位置計測値の修正が行われるようになっている。
【００２７】
又、上記オートフォーカスコントローラ５０には、ＣＣＤカメラ３４からオートフォーカスに使用する画像信号が直に入力されるようになっており、顕微鏡３２を介して取り込まれた画像を別に設けてあるオートフォーカス用モニタ（図示せず）で直接見ることができるようになっていると共に、該オートフォーカスコントローラ５０からＴＶモニタ３８にもモノクロ（Ｂ／Ｗ）のビデオ信号が入力されるようになっている。
【００２８】
図２は、上記装着装置３０、光学顕微鏡３２及びＣＣＤカメラ３４の外観を示した斜示図であり、前記図１に示したＸＹステージ４４は、Ｘステージ４４ＡとＹステージ４４Ｂからなり、それぞれ前記ステージコントローラ４８に接続されているＸ駆動モータ５４Ａ、Ｙ駆動モータ５４ＢによりＸ方向、Ｙ方向に移動可能になされ、Ｙステージ４４Ｂの上にはサンプルを装着する回転ステージ４２が取り付けられ、手動で回転できるようになっている。
【００２９】
又、Ｘステージ４４Ａ及びＹステージ４４Ｂの側面には、それぞれ微細回折格子からなるスケールパターン５６Ａ、５６Ｂが付設され、且つ上記Ｘ駆動モータ５４Ａ、Ｙ駆動モータ５４Ｂで移動された両ステージ４４Ａ、４４Ｂの位置をレーザ光をスケールパターン５６Ａ、５６Ｂに照射して検出するためのＸ位置検出器５８Ａと、Ｙ位置検出器５８Ｂとが設置され、これら両検出器５８Ａ、５８Ｂは前記レーザスケールカウンタ５２に接続されている。
【００３０】
又、上記Ｘステージ４４Ａの下には、前記Ｚステージ４６が配置され、該Ｚステージ４６はＺ駆動モータ５４Ｃにより垂直方向に進退動可能になっており、該Ｚ駆動モータ５４Ｃは前記オートフォーカスコントローラ５０に接続され、該コントローラ５０からの制御信号に基づいて光学顕微鏡３２の対物レンズ３２Ａとサンプルとの間の距離を増減して、該顕微鏡３２に対するオートフォーカスが行われるようになっている。
【００３１】
又、上記Ｚステージ４６の下には支持台を兼ねた透過光源ユニット６０が配置され、該ユニット６０には顕微鏡３２に対して下から投光する透過光源（図示せず）が内蔵され、且つその側壁には透過光源スイッチ６０Ａと光量調整ボリューム６０Ｂとが付設されている。
【００３２】
更に、前記顕微鏡３２には落射光源ユニット６２が取り付けられ、該ユニット６２には落射光源（図示せず）が内蔵され、該ユニット６２の側壁には落射光源スイッチ６２Ａと光量調整ボリューム６２Ｂとが付設されている。
【００３３】
従って、サンプルの顕微鏡画像をＣＣＤカメラ３４で取り込む際には、透過及び落射の少なくとも一方の光源を使用することが可能になっている。
【００３４】
次に、図３を用いて前記画像処理装置３６の構成の特徴と処理機能について説明する。なお、この処理装置３６としては、画像入力・処理・２値化の処理機能を有する、例えば、セイコー電子工業（株）製のＳＶ−２１１０（商品名）を利用することができる。
【００３５】
この画像処理装置３６は、ＣＣＤカメラ３４から入力されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各信号を１画面毎に記憶することができる、それぞれ四角形で囲んで示すＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像用の３つのフレームメモリと、Ｙ（輝度）信号を記憶するモノクロのＢ／Ｗ画像用の１つのフレームメモリと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を３×３マトリックス演算部で処理して得られるＨ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（輝度）のそれぞれの画像データを記憶するＨ、Ｓ、Ｖの各画像用の３つのフレームメモリと、Ｒ信号とＢ信号を画像算術演算部で処理して得た両者の差分画像データを記憶するＲ−Ｂ差分画像用フレームメモリの、合計８個のフレームメモリを備えている。
【００３６】
このように異なる色信号を採用する理由は、図４の表に示すように、現物試料（現物パターン）によって使用されている材料や要求される画像の種類が異なることがあるため、使用に適した光源の種類や最適な色信号が異なることにある。
【００３７】
即ち、原版パターンは、リードフレームの表用と裏用の２種類あり、いずれもガラス乾板（ガラス板に不透明なフィルムでパターンが形成されている）であるため、白黒の透過像が良好なコントラストで得られることから、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリが最適プレーンである。
【００３８】
又、製版パターンは、リードフレームの表面及び裏面に形成されるレジストパターンであるため、金属材料及びレジストの種類によって異なると共に、落射光源を使用して反射像を受光する必要がある。
【００３９】
レジストとしてカゼインを使用している場合には、現像後の加熱硬化の段階でレジストが赤系統の色になっているため、材料が銀白色の４２アロイでは最適プレーンとしてＢ画像のフレームメモリを使用できるが、銅（Ｃｕ）材ではそれ自体が赤系統の色であるため、Ｂ画像ではその差が明瞭でないため、Ｖ画像のフレームメモリが最適のプレーンとなる。
【００４０】
又、レジストとしてブルー系のドライフィルムを使用する場合は、４２アロイではＲ画像が最適であるが、銅材ではＲ−Ｂ差分画像のフレームメモリが最適プレーンとなる。
【００４１】
エッチングが終了し、レジスト膜を除去した後の製品パターンの場合は、貫通形状の透過像と表裏両面それぞれの反射像とを受光することができ、透過像は前述した如く黒白のＢ／Ｗ画像が、反射像の場合はＨ（色相）画像が最適プレーンとなる。
【００４２】
又、製品パターンの中でも、前記図１８に示したようにインナリードにポリイミド樹脂からなる固定用テープ２２（表にはＴＰと記す）が貼り付けられている場合には、テープは赤系統で透明度が高いため、テープが画像入力されない完全透過像を得るためには、Ｂ／Ｗ画像が最適プレーンとなる。但し、後述する２値化の閾値を適切に設定する必要がある。
【００４３】
逆に、テープを含めた透過像を撮り込むためには、テープに対しても不透過のブルーが好適であるため、Ｂ画像が最適プレーンとなる。
【００４４】
更に、テープ部分のみを撮り込みたい場合は、落射光源を用いる反射像に対してＨ画像が最適プレーンとなる。
【００４５】
上述した如く、画像として撮り込む対象に応じて最適な使用プレーンを選択すると、前記８個のフレームメモリの中から対応する画像信号が２値化処理部に入力される。この２値化処理部で入力された画像データについて２値化処理を行う。その際に設定する閾値は、例えば０から２５５の階調値の中から任意に設定することができる。
【００４６】
上記２値化処理部で２値化された画像データに対して、現物パターンの表面の微細な粗さ等が原因で生じる画像上の黒スポット又は白スポットを除去するためのモフォロジー処理を行う。但し、透過像の場合はこのようなスポットは発生しないので行う必要はない。
【００４７】
除去する対象のスポットが白又は黒のいずれであるかを設定し、所定のモフォロジー回数を設定して、その回数の画像の膨脹・収縮処理を行ってスポットの除去を行う。
【００４８】
次いで、上記処理を行って得られた２値画像は、ＣＡＤ装置として機能するワークステーション４０に入力され、ここで該２値画像をラスタ・ベクタ変換部で処理してＣＡＤデータに変換する。このワークステーション４０としては、通常のＣＡＤソフトと現物照合ＣＡＤソフト（例えばコンピュータビジョン社のＣＡＤソフトＭedusa （商品名））で起動される、例えばサンマイクロシステムズ社のＳparc Ｓtation１０（商品名）を利用することができる。
【００４９】
上記ラスタ・ベクタ変換部には、一般的なアウトラインのＣＡＤデータに変換する方式と、詳細説明は省略するが、白又は黒の領域の画像データを台形エリアのＣＡＤデータに変換する方式とがある。このラスタ・ベクタ変換部で信号の変換処理を行う場合には、直線近似の精度を決めるためのＲＶ頂点間引係数を設定する。この係数が小さい程アウトラインの場合は、線のギザギザが少なく、台形エリアの場合は抽出される台形を細かくすることができる。
【００５０】
又、上記２つの変換方式のいずれかを選定すると共に、台形エリア変換方式を選定する場合には、白又は黒のいずれかを選定し、台形エリア処理の対象領域を決めてやる必要がある。
【００５１】
本実施例のＣＡＤシステムは、更に、画像入力手段により、リードフレームの表面パターン及び裏面パターンの両方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ画像入力し、ラスタ・ベクタ変換手段により各入力画像データをＣＡＤデータに変換し、貫通パターンの画像が表面パターンと、同方向から撮り込まれ、裏面パターンのＣＡＤデータを反転して、互いに重ね合せる機能を有している。この機能は、前記ワークステーション４０でソフトウェアによって与えられるようになっており、上記３つのパターンを全て重ね合せると共に、任意の２つの重ね合せもできるようになっている。
【００５２】
次に、本実施例の作用を、図５のフローチャート等を参照しながら説明する。
【００５３】
まず、具体的な操作を開始する前に、システムの機能の基本的な設定と調整とを行っておく。特に、顕微鏡３２のレンズやカメラ３４を交換したときには、カメラ３４とＸＹステージ４４の直交調整を行う必要がある。これはカメラマウント部を手動で回転させて行う。この直交調整は、図６にモニタ画面を模式的に示すように、サンプル装着部にある、×印で示す微小なマーク（微小なゴミでもよい）を基準点とし、これがモニタ画面から外れない範囲で左右のＸ方向に水平移動させた場合に、モニタ上の基準線（水平線）から上記基準点がズレなければＯＫとすることで行うことができる。
【００５４】
又、画像計測機能を与えるために、１画素当りの寸法と、画面送りピッチを測定しておく必要がある。これは、１画面サイズ（本実施例では、５１２×４８０画素）に対応するステージ送り値を測定することにあたり、具体的には、モニタ３８の画面を示した図７に示すように、×印で示す基準点を、画面上のＸ方向及びＹ方向のいずれにも１／４、３／４の位置にある基準線上の４ポイントに動かし、そのときのＸ方向、Ｙ方向のステージ移動距離を、前記レーザスケールカウンタ５２によるカウント値を用いることにより高精度に測定することができる。この場合、１画素当りの寸法はＸｓ／２５６、Ｙｓ／２４０となり、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの画面送りピッチは２Ｘａ、２Ｙｓとして計算される。なお、上記寸法、ピッチの測定には、レーザスケールカウンタを使用せずに、ＸＹステージの駆動モータ（ステップモータ）による送りピッチ、例えば１μｍを使用してもよい。
【００５５】
以上の準備操作が完了していることを前提に、ステップＳ１でサンプルのセッティングを行う。具体的には、前記図２に示したように、回転ステージ４２の所定位置にサンプル（リードフレーム）を装着し、オペレータがモニタ３８に表示されているカメラ３４から撮り込まれたサンプルの画像を見ながら、上記回転ステージ４２を操作して、サンプルの直交調整を行う。
【００５６】
上述したＸＹステージ４４との直交調整が既に終了しているＣＣＤカメラ３４により入力されたサンプルの水平エッジを表示したモニタ画面が、図８のようであるとすれば、ＸＹステージ４４をＸ軸方向に大きく動かした場合でも水平基準線から上記エッジがズレないような位置に、回転ステージ４２を手動で回転させ、サンプルとＸＹステージ４４との間の直交調整を行う。
【００５７】
次いで、ステップＳ２で、使用光源の選択と、その光量調整を行う。即ち、スイッチ６０Ａ又は６２Ａのいずれかをオンにすることにより、透過光源又は落射光源を選択する。希望する光源を選択し、オートフォーカス装置のモニタを見て輝度信号が規定範囲に入るように６０Ｂ又は６２Ｂの光量ボリュームにより、光量の調整を行う。なお、場合によっては上記両光源を同時に使用することもできる。
【００５８】
次のステップＳ３からＳ６までは、例えば図９〜図１１に模式的に示したような、モニタ画面に表示されるメニュー画面（それぞれ同一画面にウィンドウ表示することもできる）でメニューを選択することにより実行される。
【００５９】
まず、ステップＳ３で、画像として取り込まれたアイランド（ダイパッド）の中心指定を行う。
【００６０】
本実施例では、図１２にアイランド１０を拡大して示すと共に、その右側にモニタ画面を示すように、該アイランド１０の上端の点ＰT 、及び下端の点ＰB をそれぞれカメラ入力画面のＹ軸方向中心に一致させて入力することにより、それぞれのＹ座標値ＹT 、ＹB が算出され、左側端の点ＰL 及び右側端の点ＰR をそれぞれ画面のＸ方向中心に一致させて入力することにより、それぞれＸ座標値ＸL 、ＸR が算出されるようになっている。従って、これら４箇所の白黒（黒の部分は斜線で示した）の境界にあたるエッジ位置の座標値から、位置合せ原点となるアイランド中心の座標（Ｘ、Ｙ）が次式で算出される。
【００６１】
Ｘ＝（ＸR ＋ＸL ）／２， Ｙ＝（ＹT ＋ＹB ）／２
【００６２】
なお、ＣＡＤシステムにエッジ検出機能がある場合には、上述のように左右上下の白黒の境界のエッジ部を、画面上のＸ座標、Ｙ座標の中心に一致させなくとも、同様の中心指定を行うことができる。このように入力画像のアイランドの中心を特定することにより、該中心をＣＡＤデータの設計パターンのアイランドの中心に一致させる重ね合せ表示を正確に行うことが可能となる。
【００６３】
次のステップＳ４では、サンプルの撮り込みエリアを指定する。
【００６４】
１チップ分の、例えば前記図１８に示したリードフレームを撮り込む場合であれば、ＸＹステージ４４を移動させながら、カメラ３４から入力され、モニタ上に映し出されているリードフレームの左右上下の端部を順次画面内に移動させて、例えばカーソルでそれぞれの点（矩形領域を規定する４端点）を指定することにより、撮り込みエリアを指定することができる。その際、部分的な領域（例えばインナリードのボンディングエリア）を含む複数のエリアを指定することもできる。
【００６５】
又、製品設計寸法のＣＡＤデータが入力されている場合には、そのＣＡＤデータから寸法を読み取り、その寸法値を使って４端点の座標を、例えば自動設定できるようにして撮り込みエリアを指定することもできる。この場合は、短時間でエリア指定ができると共に、後に実行するＣＡＤデータの設計パターンと画像入力された現物パターンの重ね合せの際の位置合せが容易になる。
【００６６】
以上のステップＳ３、Ｓ４で指定された画像上のアイランドの中心と撮り込みエリアに関する情報は、設定ファイルＸＹに格納される。
【００６７】
次いで、ステップＳ５でオートフォーカス（ＡＦ）の条件設定を行う。ここでは、モードを選択し、リミット値を設定する。このモードには、平坦なサンプルに適用するＺ軸方向に１つの基準点（位置）を決め、その点から上下にＺステージ４６を微小移動させながら合焦させる２ＷＡＹ方式と、凹凸の大きい表面に適用する、合焦点を越える所定の下方位置迄Ｚステージ４６を下降させた状態から、該ステージ４６を徐々に上昇させてサンプルをレンズに近付けて合焦させる１ＷＡＹ方式と、対物レンズ（本実施例では５種類）の中からの使用レンズの選択とがある。
【００６８】
リミットは、オートフォーカス時にレンズとサンプルとの衝突を防止するために設定する接近限界距離である。なお、ここでは、モードとして凹凸の激しい製品サンプルでは１ＷＡＹを、激しくない場合は２ＷＡＹを選択する、レンズとして分解能１μｍ／１画素で取り込むために２０倍対物レンズを用い、そのためのフォーカスパラメータ設定ファイルを使用する、リミット値として原点より２ｍｍ、フォーカス作動距離の最大値をリミットの１／２にする、等の通常デフォルト値を設定する。このステップで設定した条件は、設定ファイルＡＦに格納される。
【００６９】
ＡＦモードとして２ＷＡＹ方式を選択する場合、試料のエッジ部分が画面に入るようにし、オートフォーカスを起動するか、あるいはマニュアルでＺステージ４６を移動するかして、フォーカス原点（基準点のＺ座標値）も設定する。オートフォーカスは、上述の如くこの位置を基準にＺステージ４６を上下微小移動して実行される。
【００７０】
次のステップＳ６では、画像処理の条件を設定する。その内容は、使用する色が異なる前記図３に示した８種類の画像フレームメモリの中から使用する入力プレーンの選択と、２値画像を作成する際の２値化閾値の設定、白又は黒の不要な点を画像データから除くために行うモフォロジー条件及びラスタ・ベクタ（ＲＶ）変換条件である。このステップで設定した条件は、設定ファイルＳＶに格納される。
【００７１】
以上の操作で各設定ファイルへの条件の格納が終了した後、ラスタ・ベクタ変換方式（アウトライン（輪郭）モード又は台形エリアモード）の選択を行う。
【００７２】
輪郭モードを選択するステップＳ７、台形モードを選択するステップＳ８のバッチ処理がワークステーション４０内で自動的に実行され、画像入力された撮り込み領域全体のラスタデータがベクタデータに変換されて作成されるＣＡＤデータは、出力ファイルＬＦＸに格納されると共に、ステップＳ９で各種ＣＡＤシステムのフォーマットへデータ変換され、種々の照合処理が行われる。この照合（重ね合せ）処理はワークステーションの画面上のメニューを選択することによって行われる。
【００７３】
次に、ＣＡＤ装置（ワークステーション４０）の内部で実行される上記ステップＳ７、Ｓ８のバッチ処理を、図１３のフローチャートに従って説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ１１で、前述した各設定ファイルＸＹ、ＡＦ、ＳＶ等から前記操作で格納したデータ等の読み込みと共に、撮り込みエリアのセル分割の計算を行う。
【００７５】
ここで読み込まれる各設定ファイル内容を以下に例示する。
【００７６】
ファイルＸＹ
・アイランド４辺の位置（アイランド中心）
・入力指定エリア数
・各矩形エリアの座標値
ファイルＳＶ
・入力カラープレーン番号
・２値化閾値
・モフォロジー方向と回数（＋：白〜黒、−：黒〜白）
・ＲＶ間引係数
ファイルＡＦ（通常固定）
・セル単位実行か、固定フォーカス選択
・ＡＦモード（レンズ５種類に各２モード（１又は２ＷＡＹ））
・ソフトリミット値（Ｚステージ上限、下限）
レンズファイル（固定）
・レンズ別視野寸法
・５１２×４８０画素の実寸法（非矩形歪みを含む）
【００７７】
なお、ファイルＳＶの内容でモフォロジ−方向の＋は白い画像から黒点を除く場合、−は黒い画像から白点を除く場合を意味する。又、ファイルＡＦの内容で、「セル単位実行」は１回の画像撮り込み毎にオートフォーカスを実行することで、例えばリードフレームのように微小凹凸があるサンプルに適用し、固定フォーカスはガラス原版のように平坦度が高いものに適用する。ソフトリミット値は、前記ステップ５で設定したリミット値と同様で、オペレータがサンプルとレンズが衝突しないように設定するＺステージの移動上限値や、必要以上に下がらないようにするための下限値である。
【００７８】
又、レンズファイルには、上記５種類の対物レンズについて、それぞれの視野寸法、本実施例に採用されているＣＣＤカメラ３４の全画素に対応する実寸法（レンズによる歪み分を補正した４点の寸法）とが格納されている。
【００７９】
同じくステップＳ１１で実行する前記セル分割の計算は、例えば１チップ分のリードフレームが４０ｍｍ×４０ｍｍであり、ＣＣＤカメラ３４の５１２×４８０画素による視野寸法が４９６μｍ×４６４μｍであるとして説明すると、図１４に示すように、リードフレームを８０×８６の単位（セル）に分割することを意味し、セルはＸＹステージ４４をＸ方向、Ｙ方向に順次移動させてリードフレーム全体を画像入力する際の入力単位であり、又、次のセルに送る際の送りピッチ（オフセット量）でもある。但し、実際には、各撮り込み画像の境界を鮮明にするために、通常はオフセット量をセル寸法の９０％程度に設定する。
【００８０】
ステップＳ１１のセル分割数の計算が終わると、ステップＳ１２で、ワークステーションからの指令によりＸＹステージコントローラ４８がＸＹステージ４４を移動させて、光学顕微鏡３２の視野を最初の撮り込み位置に設定する。その際、レーザスケールカウンタ５２で実際に計測した実測位置（Ｘ、Ｙ座標値にあたる）をワークステーション４０にフィードバックする。
【００８１】
次いで、ステップＳ１３で、上記カメラ設定位置でワークステーション４０からの指令に基づいてオートフォーカスコントローラ５０によりオートフォーカスが実行されると共に、該コントローラ５０で合焦位置のＺ座標値を読み込み、それをワークステーション４０に送信する。
【００８２】
その後、ステップＳ１４で、ワークステーション４０から画像処理装置３６（ＳＶ）へ指令がなされ、画像処理装置３６が起動して、ＣＣＤカメラ３４から該処理装置３６へ画像フレームの入力が行われ、入力されたラスタ画像に対する２値化と、不要な点を画像から除くモフォロジー処理が行われて２値画像を生成する。
【００８３】
次いで、ステップＳ１５で、ラスタ・ベクタ変換が実行される。まず、ステップＳ１４で生成した上記２値画像のデータが画像処理装置３６からワークステーション４０に読み込まれ、該データをＲＶ変換部でベクタデータに変換し、それを再び画像処理装置３６に送信して、ＴＶモニタ３８に表示させると共に、ベクタデータをＣＡＤデータに変換し、それをファイルに格納すると同時に、ＸＹステージを送った１回のオフセット量やスケーリングを演算して次のセルに移動し、前記ステップＳ１２に戻って該セルに対してステップＳ１５までの処理が実行され、この処理が繰り返される。
【００８４】
なお、図１３に破線で示したように、上記ステップＳ１４が終了した時点で、ＸＹステージコントローラ４８、オートフォーカスコントローラ５０に次のセルへ移動させるためのコマンドを発行し、先準備を行うことにより、ＲＶ変換処理とＸＹステージ移動と、オートフォーカス処理を並行処理で行うことができるようになっている。
【００８５】
以上の画像撮り込みを、例えば前記図１４の全領域について実行することにより、１チップ分のリードフレーム全体をベクタデータでモニタ３８上に表示でき、且つリードフレームのＣＡＤデータを生成することができる。
【００８６】
このように作成したＣＡＤデータを前記図５のフローチャートのステップＳ９で示したように、各種ＣＡＤシステムのフォーマットへデータ変換すると、モニタ３８の画面にもともとＣＡＤデータとして入力されている製品設計寸法データや、それに補正代を加えた加工寸法データを、図形パターンとして表示すると共に、これらデータに本実施例で画像入力データからＣＡＤデータに変換したリードフレームの製品パターンを重ねて表示させることができる。
【００８７】
図１５は、１つのリードフレームの画面上の照合例を示したものであり、外側の線画Ａが加工寸法パターン、その内側のＢが補正してＡにする前の製品設計パターン、Ｃが実際にエッチングして得られた現物の製品パターン（インナリード）である。この製品パターンは、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリを使用した貫通像である。この図１５から、補正代の設定がほぼ適切であることが分かる。
【００８８】
本実施例では、更に、図１６に模式的に示すような重ね合せ表示の機能を有している。即ち、図１６（Ａ）に、左から表面パターン、裏面パターン及び貫通パターンをそれぞれ模式的に示し、各パターンに同一の局所パターン位置と方向とを矢印で示したように、表面パターンと貫通パターンとは同一方向からそれぞれ反射像と透過像で撮り込まれ、裏面パターンはこれら両パターンとは反対側から反射像として撮り込まれる。従って、裏面パターンが他の２つと逆向きの関係にあり、矢印の位置が逆になっている。
【００８９】
そこで、本実施例では、前記ＣＣＤカメラ３４から所定のピッチで、例えば１チップ分のリードフレームについて画像入力する作業を、上記３つのパターンについて順次実行して、それぞれラスタデータとして撮り込み、それを個別に前記ワークステーション４０に内蔵されているラスタ・ベクタ変換部でベクタデータに変換してＣＡＤデータにした後、逆向きに撮り込まれている裏面パターンのＣＡＤデータを反転する処理を行った後、これら３つのＣＡＤデータを装置上で重ね合せ、例えばモニタ３８の画面に表示し、それを見ながら互いに位置合せするか、それぞれの原点を一致させることにより、正確に重ね合せることができる。
【００９０】
図１６（Ｂ）は、以上の処理がワークステーション４０で実行され、画像処理装置３６を介してモニタ３８の画面に表示された拡大パターンを模式的に示したものであり、ここで符号Ａ、Ｂ、Ｃは、前記図２０（Ｂ）に示したアンダーエッチングによる不良の例と同様に表面、裏面及び貫通の各パターンに相当する。又、この図１６（Ｂ）の左上の符号Ｄは、前記図２１に示したハーフエッチングの正常なパターンの例である。
【００９１】
又、図１６（Ｃ）は、前記図２０（Ｃ）に示した表面パターンＡと貫通パターンＣが一致している場合に、又、図１６（Ｄ）は前記図２０（Ｄ）に示した見当ずれの場合に、それぞれ相当する本実施例による重ね合せ表示を模式的に示したものである。
【００９２】
このように、本実施例では、３つのパターンを正確に重ね合せることができるため、相互の寸法差を視覚的に容易に、しかも広範囲につかむことができるため、エッチング不良部分の検査も正確に行うことができる。又、前述した計測機能を用いることにより、その寸法差を、例えば拡大表示することにより、高精度に測定することもできる。
【００９３】
又、図１７は、同じく上記重ね合せ表示機能を使ってインナリードの先端部近傍を実際に画面表示したもので、外側の線画Ｄは表面側の反射像、その内側のＥは裏面側の反射像をそれぞれ重ね合せて表示した画像の照合例である。
【００９４】
この図から、透過像からは把握できない表側と裏側のエッチングの程度の差が明瞭に把握することができる。前述した如くリードフレームのエッチングは、通常、チップが搭載される側の表面を下にして、上下両方向からエッチング液を吹き付けて行う。表面側を下にする理由は、インナリード先端部の表面にワイヤボンディングのために十分な幅を確保する必要があるのに、上の面の方がエッチングが進み易いことにある。この図１７から、表裏両面にエッチングの違いがあることが、はっきりと理解することができる。
【００９５】
以上詳述した本実施例のＣＡＤシステムにおいて、その基本的特徴と性能を簡単にまとめると、次のようになる。
【００９６】
フルカラー画像入力処理が可能であるため、レジストパターン、製品の表裏別パターンを、相互に、あるいは設計パターン等と重ね合せて照合することが可能になるため、寸法比較や計測が可能となり、エッチングの客観的評価が可能となる。独自の自動位置決め機能を有するため、アイランドのセンターを自動算出することができる。各種市販ＣＡＤシステム、例えば前記コンピュータビジョン社のＭedusa （商品名）等に対してインタフェイスとして機能する。
【００９７】
又、測定性能としては、分解能：１μｍ、測定精度：１μｍ保証、視野寸法：４９６×４６４μｍ（５１２×４８０画素）、測定寸法：２００ｍｍ角（拡張可能）、測定対象：製品（透過像、表裏別反射像）、製版（レジスト反射像）、ガラス原版（透過像）を挙げることができる。
【００９８】
従って、本実施例のＣＡＤシステムは、エッチング補正代の自動算出、製造工程毎の寸法管理、製品の寸法検査等の品質管理、エッチングシミュレータ等、研究開発へのデータ提供等の用途に利用できる。
【００９９】
以上詳述した如く、本実施例によれば、リードフレームの微細パターンについて、表、裏、及び貫通の各パターンを任意に組合せ、重ね合せて表示し、相互に照合して高精度に寸法計測することができる。
【０１００】
又、エッチング補正代を客観的データにより定量化することが可能となることから、試行錯誤による補正代の入れ直しを減らすことが可能となり、結果として納期を短縮することができる。
【０１０１】
又、公差判定をまとめて、しかも自動的にも行うことが可能となるため、その認証の手間を大幅に省くことが可能となり、しかも見落としがなくなるため、精度を向上することができる。
【０１０２】
更に、ＣＡＤパターン、原版パターン、製版パターン、製品パターンの間の相互比較が可能となるため、製造ラインの精度把握や品質保全が工程別に行うことが可能となる。
【０１０３】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１０４】
例えば、サンプルはリードフレームに限定されるものでなく、例えばカラーテレビ用のシャドウマスクでもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、表面パターン及び裏面パターンの反射像をそれぞれ画像入力してベクタデータからなるＣＡＤデータに変換すると共に、いずれか一方のＣＡＤデータを反転させて互いに重ね合せるようにしたので、画像撮り込み方向が逆の関係にある両パターンを、ＣＡＤ装置上で相互に位置合せして正確に重ね合せることが可能となる。従って、表裏両面パターンの寸法差が視覚的に認識でき、ズーム、スクロール等も実行可能となるので、リアルタイムで広範囲に亘って両パターンを見渡せ、比較することができて、しかも必要に応じてズームをかけた状態での寸法計測も可能となる。
【０１０６】
請求項２の発明によれば、同様に、反射像である表面パターン又は裏面パターンと、貫通パターンとをＣＡＤ装置上で正確に重ね合せ、画面上等に表示させることができるので、同様に両者の寸法差を視覚的に容易に認識することが可能となる。
【０１０７】
請求項３の発明によれば、同様に、表面パターン及び裏面パターンの両反射像と、貫通パターンの透過像とを、その画像撮り込み方向が逆のパターンについては、変換されたＣＡＤデータを反転してＣＡＤ装置上で３者を重ね合せるようにしたので、これら３パターンを同様に画面上に正確に重ね合せた状態で表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例のＣＡＤシステムの概略構成を示すブロック図
【図２】ＣＡＤシステムのサンプル装着装置、顕微鏡、ＣＣＤカメラを示す斜示図
【図３】ＣＡＤシステムの画像処理装置が有するフレームメモリと、処理機能を示すブロック図
【図４】サンプル別の最適入力プレーンを求めて示す図表
【図５】実施例の作用を示すフローチャート
【図６】カメラとＸＹステージの直交調整時のモニタ画面を示す説明図
【図７】画素当りの寸法と画面送りピッチの算出時のモニタ画面を示す説明図
【図８】サンプルとＸＹステージの直交調整時のモニタ画面を示す説明図
【図９】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する説明図
【図１０】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する他の説明図
【図１１】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する更に他の説明図
【図１２】アイランドの中心指定の方法の一例を示す説明図
【図１３】ＣＡＤ装置内部で実行されるバッチ処理の手順を示すフローチャート
【図１４】セル分割の計算方法を示す説明図
【図１５】複数パターンを重ね合せ表示した画面の一例を示す説明図
【図１６】複数パターンに対応する各ＣＡＤデータの重ね合せ方法と表示例を示す説明図
【図１７】複数パターンを重ね合せ表示した画面の他の一例を示す説明図
【図１８】リードフレームの一例を示す平面図
【図１９】リードフレームの製造過程を概念的に示す説明図
【図２０】貫通エッチングの特徴と問題点を示す説明図
【図２１】ハーフエッチングの特徴を示す説明図
【符号の説明】
３０…サンプル装着装置
３２…光学顕微鏡
３４…ＣＣＤカメラ
３６…画像処理装置
３８…ＴＶモニタ
４０…ワークステーション（ＥＷＳ）
４２…回転ステージ
４４…ＸＹステージ
４４Ａ…Ｘステージ
４４Ｂ…Ｙステージ
４６…Ｚステージ
４８…ＸＹステージコントローラ
５０…オートフォーカスコントローラ
５２…レーザスケールカウンタ
５４Ａ…Ｘ駆動モータ
５４Ｂ…Ｙ駆動モータ
５４Ｃ…Ｚ駆動モータ
５６Ａ、５６Ｂ…スケールパターン
５８Ａ…Ｘ位置検出器
５８Ｂ…Ｙ位置検出器
６０…透過光源ユニット
６０Ａ…透過光源スイッチ
６０Ｂ…光量調整ボリューム
６２…落射光源ユニット
６２Ａ…落射光源スイッチ
６２Ｂ…光量調整ボリューム
【産業上の利用分野】
本発明は、エッチング製品の設計パターン、該設計パターンに基づいて製造される製品のエッチングパターン、該製品の製造途中で使用される原版及び製版の各パターンを任意にコンピュータ画面上で重ね合せて表示し、相互に比較して得られるデータに基づいて製品の加工設計や品質管理に有効に利用でき、エッチング条件管理、エッチング補正を適格に行うことができる複数パターン同時計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エッチング製品としては、搭載するＩＣ（集積回路）チップと電気的に接続するために用いるリードフレームがある。
【０００３】
図１８は、一方の面から見た１チップ分のリードフレームの一例を示したもので、中心にはチップ（図示せず）を取り付けるためのダイパッド（アイランド）１０が位置し、該ダイパッド１０は、外枠１２にタブ吊りバー１４を介して支持されており、その周囲にはインナリード１６が先端をダイパッド１０に近接させて配置されていると共に、該インナリード１６に連続するアウタリード１８がダムバー２０等を介して上記外枠１２に支持されている。又、上記インナリード１６には、該リード１６の変形を防止するためにプラスチックからなる固定用テープ２２が貼り付けられている。なお、図中破線はモールドラインである。
【０００４】
上記リードフレームを例に、エッチング製品の設計から製品完成までの工程の概略を示すと、図１９のようになる。
【０００５】
リードフレームのパターン設計はＣＡＤ（Ｃomputer Ａided Ｄesign ）を用いて行われ、まずＣＡＤ１の製品パターン設計工程で目標とする製品の寸法と同一の（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータを作成し、次いでＣＡＤ２のエッチング補正工程で、実際のエッチング工程でレジストパターンの幅より余分に削られてしまうサイドエッチング分の補正代を、上記（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータに加算してレジストパターンの原型となる（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータを作成し、次のパターン製造工程でこの加工寸法ＣＡＤデータをレーザプロッタで描画し、描画したパターンをガラス乾板に焼付けて（Ｃ）ガラス原版パターンを作成する。この原版パターンは、リードフレームの表裏両面についてそれぞれ作成される。
【０００６】
その後、上記ガラス原版をマスクとして用いて、リードフレームの基材である銅板等の金属材料にコーティングされているレジストを露光（焼付け）し、現像し、バーニング（硬化）して（Ｄ）製版パターン（レジストパターン）を作成し、次いで露出部分の金属材料を除去するエッチングを行い、その後付着しているレジストを剥離することにより、最終的にリードフレーム、即ち（Ｅ）製品パターンが得られる。
【０００７】
上記リードフレームの製造工程では、（Ｅ）製品パターンは、設計パターンである（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータと同一になることが望ましい。そのためにこの（Ａ）に補正代を加えて設計される（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータ（これは（Ｃ）ガラス原版パターン、（Ｄ）製版パターンと基本的に同一寸法パターンである）と上記（Ｅ）との寸法差は大きく、通常数十μｍの差がある。
【０００８】
同様に微細加工される他のエッチング製品として、カラーテレビ用のシャドウマスクがあるが、これに比較してリードフレームは形状が不規則である上に、エッチング終了後に行う後工程が複雑であるという特徴を有している。
【０００９】
又、リードフレームの特徴として、チップが取り付けられるアイランド１０とワイヤボンディングされるインナリードの先端との間にギャップ（エッチング除去される空間）があり、そこにエッチング液が入り易いために、インナリードの先端部のエッチングが進み易く、先細りになり易い反面、ワイヤボンディングのためには十分な先端幅の寸法が要求される。
【００１０】
前述した如く、リードフレームは通常表裏両面に互いに対称なレジストパターンが露光・現像を通して形成され、ＩＣチップが取付けられるダイパッド側の表面を下に向けた状態で、図２０（Ａ）に金属板２４と、その表面（図では下側）と裏面に被着したレジストパターン２６とを、その一部を拡大して示すように、上下両方向からエッチング液を吹き付けて非レジスト部分の金属板２４Ａをエッチング除去して形成される。表面を下側にしてエッチングする理由は、インナリード先端近傍にはワイヤボンディングのために表面に十分な幅を確保しなくてはならないのに、上側の方がサイドエッチングされ易いことにある。
【００１１】
従って、上記図２０（Ａ）に示したパターンのレジスト２６が表裏面に被着されている場合、図２０（Ｂ）に表面パターンＡ、裏面パターンＢ、貫通パターンＣをそれぞれ示すように、最小貫通幅より表面開口幅の方が大きいアンダーエッチング不良が生じることがある。通常、エッチングパターンの断面形状は、図２０（Ｃ）に示すように、貫通幅が表面（図中下面）で最小になり、最小貫通幅と表面の開口幅が一致している、Ａ＝Ｃのものが好ましい。又、極端な場合には、図２０（Ｄ）に示すような、レジストパターン２６表裏見当がずれていることに起因する、リード変形不良が生じることがある。
【００１２】
又、例えばリードフレームの外枠に文字を刻印するために、図２１（Ａ）に示すように、片面だけにレジストパターン２６を形成して、図２１（Ｂ）に示すような貫通しないエッチングパターンＤを形成する、いわゆるハーフエッチングも行われるが、このハーフエッチング部分が貫通する不良が発生することもある。
【００１３】
上記図２０に示した貫通パターンや、図２１に示したハーフエッチングパターンの良否の検査は、従来（１）顕微鏡等で表面、裏面及び貫通をそれぞれ個別に測定する方法、（２）測定部分を断裁して局所的に断面形状を測定する方法が採用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の顕微鏡等による各部の個別測定では、開口幅の表裏寸法差や開口幅と貫通幅との寸法差を一瞥の下でつかみ難い。又、（２）の局所的測定では、広範囲に見渡せないため、全体の中での位置関係が不明であり、測定する毎にその位置を設計図面に目印を付ける等により、特定しておく必要がある。又、寸法計測用顕微鏡もあるが、貫通寸法しか測定できない。なお、計測を目的としたものではないが、表裏両面の観察像を２台のモニタに個別に表示できる両面同時観察顕微鏡があるが、表裏寸法差がつかみ難い。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、エッチング製品の微細パターンについて、表・裏及び貫通の各パターンを任意に組合せ、重ね合せて表示し、相互に照合して寸法計測することができる複数パターン同時計測装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンをそれぞれ落射光源下で反射像として個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、いずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、前記課題を解決したものである。
【００１７】
請求項２の発明は、又、上記複数パターン同時計測装置において、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンのいずれか一方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、両パターンの画像撮り込み方向が逆の場合にはいずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１８】
請求項３の発明は、又、上記複数パターン同時計測装置において、エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンの両方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、貫通パターンとは画像撮り込み方向が逆の表面パターン又は裏面パターンのＣＡＤデータを貫通パターンと撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、三者を互いに重ね合せる機能を有している構成とすることにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１９】
【作用】
請求項１の発明においては、表面パターン及び裏面パターンの反射像をそれぞれ画像入力してベクタデータからなるＣＡＤデータに変換すると共に、いずれか一方のＣＡＤデータを反転させて互いに重ね合せるようにしたので、画像撮り込み方向が逆の関係にある両パターンを、ＣＡＤ装置上で相互に位置合せして正確に重ね合せることが可能となる。
【００２０】
従って、リードフレームであれば、１ＩＣチップ分等を単位として両パターンを重ね合せた状態を画面に表示することが可能となり、表裏両面パターンの寸法差が視覚的に認識でき、ズーム、スクロール等も実行可能となるので、リアルタイムで広範囲に亘って両パターンを見渡せ、比較することができて、しかも必要に応じてズームをかけた状態での寸法計測も可能となる。
【００２１】
請求項２の発明においては、同様に、反射像である表面パターン又は裏面パターンと、貫通パターンとをＣＡＤ装置上で正確に重ね合せ、画面上等に表示させることができるので、同様に両者の寸法差を視覚的に容易に認識することが可能となる。
【００２２】
請求項３の発明においては、表面パターン及び裏面パターンの両反射像と、貫通パターンの透過像とを、その画像撮り込み方向が逆のパターンについては、変換されたＣＡＤデータを反転してＣＡＤ装置上で３者を重ね合せるようにしたので、これら３パターンを同様に画面上に正確に重ね合せた状態で表示することが可能となる。
【００２３】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る一実施例のＣＡＤシステム（複数パターン同時計測装置）の概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
上記ＣＡＤシステムは、サンプル（現物）を装着するサンプル装着装置３０と、該装着装置３０にセットされたサンプルを拡大する光学顕微鏡３２と、該顕微鏡３２による観察像を受光してカラーのビデオ信号に変換するＣＣＤカメラ３４と、該ＣＣＤカメラ３４からのカラービデオ信号を処理する画像処理装置３６と、該画像処理装置３６で処理した画像データをカラー表示できるＴＶモニタ３８と、通常の作図機能の他に上記画像処理装置３６から入力される画像データからＣＡＤデータを生成させるためのラスタ・ベクタ変換機能や、２以上のＣＡＤデータの重ね合せや、それらの相互の位置移動（シフト）、寸法測定等の機能を有するＣＡＤ装置を構成するエンジニアリングワークステーション（ＥＷＳ）４０とを備えている。
【００２６】
又、上記ＣＡＤシステムでは、サンプル装着装置３０が、サンプル装着部（図示せず）を有する手動の回転ステージ４２と、サンプルを平面方向に移動させるＸＹステージ４４と、サンプルを垂直方向に移動させるＺステージ４６で構成され、ＸＹステージ４４及びＺステージ４６は、ワークステーション４０からインタフェイスＲＳ２３２Ｃを介して指令を受けて作動するＸＹステージコントローラ４８及びオートフォーカスコントローラ５０によりそれぞれ駆動制御されるようになっている。又、上記ＸＹステージ４４にはレーザ位置検出器が取り付けられ、そのＸＹ方向の位置計測が同じくワークステーション４０からの指令により作動するレーザスケールカウンタ５２により行われ、その実測値がワークステーション４０にフィードバックされ、ＸＹステージコントローラ４８によるＸＹステージ４４の位置計測値の修正が行われるようになっている。
【００２７】
又、上記オートフォーカスコントローラ５０には、ＣＣＤカメラ３４からオートフォーカスに使用する画像信号が直に入力されるようになっており、顕微鏡３２を介して取り込まれた画像を別に設けてあるオートフォーカス用モニタ（図示せず）で直接見ることができるようになっていると共に、該オートフォーカスコントローラ５０からＴＶモニタ３８にもモノクロ（Ｂ／Ｗ）のビデオ信号が入力されるようになっている。
【００２８】
図２は、上記装着装置３０、光学顕微鏡３２及びＣＣＤカメラ３４の外観を示した斜示図であり、前記図１に示したＸＹステージ４４は、Ｘステージ４４ＡとＹステージ４４Ｂからなり、それぞれ前記ステージコントローラ４８に接続されているＸ駆動モータ５４Ａ、Ｙ駆動モータ５４ＢによりＸ方向、Ｙ方向に移動可能になされ、Ｙステージ４４Ｂの上にはサンプルを装着する回転ステージ４２が取り付けられ、手動で回転できるようになっている。
【００２９】
又、Ｘステージ４４Ａ及びＹステージ４４Ｂの側面には、それぞれ微細回折格子からなるスケールパターン５６Ａ、５６Ｂが付設され、且つ上記Ｘ駆動モータ５４Ａ、Ｙ駆動モータ５４Ｂで移動された両ステージ４４Ａ、４４Ｂの位置をレーザ光をスケールパターン５６Ａ、５６Ｂに照射して検出するためのＸ位置検出器５８Ａと、Ｙ位置検出器５８Ｂとが設置され、これら両検出器５８Ａ、５８Ｂは前記レーザスケールカウンタ５２に接続されている。
【００３０】
又、上記Ｘステージ４４Ａの下には、前記Ｚステージ４６が配置され、該Ｚステージ４６はＺ駆動モータ５４Ｃにより垂直方向に進退動可能になっており、該Ｚ駆動モータ５４Ｃは前記オートフォーカスコントローラ５０に接続され、該コントローラ５０からの制御信号に基づいて光学顕微鏡３２の対物レンズ３２Ａとサンプルとの間の距離を増減して、該顕微鏡３２に対するオートフォーカスが行われるようになっている。
【００３１】
又、上記Ｚステージ４６の下には支持台を兼ねた透過光源ユニット６０が配置され、該ユニット６０には顕微鏡３２に対して下から投光する透過光源（図示せず）が内蔵され、且つその側壁には透過光源スイッチ６０Ａと光量調整ボリューム６０Ｂとが付設されている。
【００３２】
更に、前記顕微鏡３２には落射光源ユニット６２が取り付けられ、該ユニット６２には落射光源（図示せず）が内蔵され、該ユニット６２の側壁には落射光源スイッチ６２Ａと光量調整ボリューム６２Ｂとが付設されている。
【００３３】
従って、サンプルの顕微鏡画像をＣＣＤカメラ３４で取り込む際には、透過及び落射の少なくとも一方の光源を使用することが可能になっている。
【００３４】
次に、図３を用いて前記画像処理装置３６の構成の特徴と処理機能について説明する。なお、この処理装置３６としては、画像入力・処理・２値化の処理機能を有する、例えば、セイコー電子工業（株）製のＳＶ−２１１０（商品名）を利用することができる。
【００３５】
この画像処理装置３６は、ＣＣＤカメラ３４から入力されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各信号を１画面毎に記憶することができる、それぞれ四角形で囲んで示すＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像用の３つのフレームメモリと、Ｙ（輝度）信号を記憶するモノクロのＢ／Ｗ画像用の１つのフレームメモリと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を３×３マトリックス演算部で処理して得られるＨ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（輝度）のそれぞれの画像データを記憶するＨ、Ｓ、Ｖの各画像用の３つのフレームメモリと、Ｒ信号とＢ信号を画像算術演算部で処理して得た両者の差分画像データを記憶するＲ−Ｂ差分画像用フレームメモリの、合計８個のフレームメモリを備えている。
【００３６】
このように異なる色信号を採用する理由は、図４の表に示すように、現物試料（現物パターン）によって使用されている材料や要求される画像の種類が異なることがあるため、使用に適した光源の種類や最適な色信号が異なることにある。
【００３７】
即ち、原版パターンは、リードフレームの表用と裏用の２種類あり、いずれもガラス乾板（ガラス板に不透明なフィルムでパターンが形成されている）であるため、白黒の透過像が良好なコントラストで得られることから、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリが最適プレーンである。
【００３８】
又、製版パターンは、リードフレームの表面及び裏面に形成されるレジストパターンであるため、金属材料及びレジストの種類によって異なると共に、落射光源を使用して反射像を受光する必要がある。
【００３９】
レジストとしてカゼインを使用している場合には、現像後の加熱硬化の段階でレジストが赤系統の色になっているため、材料が銀白色の４２アロイでは最適プレーンとしてＢ画像のフレームメモリを使用できるが、銅（Ｃｕ）材ではそれ自体が赤系統の色であるため、Ｂ画像ではその差が明瞭でないため、Ｖ画像のフレームメモリが最適のプレーンとなる。
【００４０】
又、レジストとしてブルー系のドライフィルムを使用する場合は、４２アロイではＲ画像が最適であるが、銅材ではＲ−Ｂ差分画像のフレームメモリが最適プレーンとなる。
【００４１】
エッチングが終了し、レジスト膜を除去した後の製品パターンの場合は、貫通形状の透過像と表裏両面それぞれの反射像とを受光することができ、透過像は前述した如く黒白のＢ／Ｗ画像が、反射像の場合はＨ（色相）画像が最適プレーンとなる。
【００４２】
又、製品パターンの中でも、前記図１８に示したようにインナリードにポリイミド樹脂からなる固定用テープ２２（表にはＴＰと記す）が貼り付けられている場合には、テープは赤系統で透明度が高いため、テープが画像入力されない完全透過像を得るためには、Ｂ／Ｗ画像が最適プレーンとなる。但し、後述する２値化の閾値を適切に設定する必要がある。
【００４３】
逆に、テープを含めた透過像を撮り込むためには、テープに対しても不透過のブルーが好適であるため、Ｂ画像が最適プレーンとなる。
【００４４】
更に、テープ部分のみを撮り込みたい場合は、落射光源を用いる反射像に対してＨ画像が最適プレーンとなる。
【００４５】
上述した如く、画像として撮り込む対象に応じて最適な使用プレーンを選択すると、前記８個のフレームメモリの中から対応する画像信号が２値化処理部に入力される。この２値化処理部で入力された画像データについて２値化処理を行う。その際に設定する閾値は、例えば０から２５５の階調値の中から任意に設定することができる。
【００４６】
上記２値化処理部で２値化された画像データに対して、現物パターンの表面の微細な粗さ等が原因で生じる画像上の黒スポット又は白スポットを除去するためのモフォロジー処理を行う。但し、透過像の場合はこのようなスポットは発生しないので行う必要はない。
【００４７】
除去する対象のスポットが白又は黒のいずれであるかを設定し、所定のモフォロジー回数を設定して、その回数の画像の膨脹・収縮処理を行ってスポットの除去を行う。
【００４８】
次いで、上記処理を行って得られた２値画像は、ＣＡＤ装置として機能するワークステーション４０に入力され、ここで該２値画像をラスタ・ベクタ変換部で処理してＣＡＤデータに変換する。このワークステーション４０としては、通常のＣＡＤソフトと現物照合ＣＡＤソフト（例えばコンピュータビジョン社のＣＡＤソフトＭedusa （商品名））で起動される、例えばサンマイクロシステムズ社のＳparc Ｓtation１０（商品名）を利用することができる。
【００４９】
上記ラスタ・ベクタ変換部には、一般的なアウトラインのＣＡＤデータに変換する方式と、詳細説明は省略するが、白又は黒の領域の画像データを台形エリアのＣＡＤデータに変換する方式とがある。このラスタ・ベクタ変換部で信号の変換処理を行う場合には、直線近似の精度を決めるためのＲＶ頂点間引係数を設定する。この係数が小さい程アウトラインの場合は、線のギザギザが少なく、台形エリアの場合は抽出される台形を細かくすることができる。
【００５０】
又、上記２つの変換方式のいずれかを選定すると共に、台形エリア変換方式を選定する場合には、白又は黒のいずれかを選定し、台形エリア処理の対象領域を決めてやる必要がある。
【００５１】
本実施例のＣＡＤシステムは、更に、画像入力手段により、リードフレームの表面パターン及び裏面パターンの両方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ画像入力し、ラスタ・ベクタ変換手段により各入力画像データをＣＡＤデータに変換し、貫通パターンの画像が表面パターンと、同方向から撮り込まれ、裏面パターンのＣＡＤデータを反転して、互いに重ね合せる機能を有している。この機能は、前記ワークステーション４０でソフトウェアによって与えられるようになっており、上記３つのパターンを全て重ね合せると共に、任意の２つの重ね合せもできるようになっている。
【００５２】
次に、本実施例の作用を、図５のフローチャート等を参照しながら説明する。
【００５３】
まず、具体的な操作を開始する前に、システムの機能の基本的な設定と調整とを行っておく。特に、顕微鏡３２のレンズやカメラ３４を交換したときには、カメラ３４とＸＹステージ４４の直交調整を行う必要がある。これはカメラマウント部を手動で回転させて行う。この直交調整は、図６にモニタ画面を模式的に示すように、サンプル装着部にある、×印で示す微小なマーク（微小なゴミでもよい）を基準点とし、これがモニタ画面から外れない範囲で左右のＸ方向に水平移動させた場合に、モニタ上の基準線（水平線）から上記基準点がズレなければＯＫとすることで行うことができる。
【００５４】
又、画像計測機能を与えるために、１画素当りの寸法と、画面送りピッチを測定しておく必要がある。これは、１画面サイズ（本実施例では、５１２×４８０画素）に対応するステージ送り値を測定することにあたり、具体的には、モニタ３８の画面を示した図７に示すように、×印で示す基準点を、画面上のＸ方向及びＹ方向のいずれにも１／４、３／４の位置にある基準線上の４ポイントに動かし、そのときのＸ方向、Ｙ方向のステージ移動距離を、前記レーザスケールカウンタ５２によるカウント値を用いることにより高精度に測定することができる。この場合、１画素当りの寸法はＸｓ／２５６、Ｙｓ／２４０となり、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの画面送りピッチは２Ｘａ、２Ｙｓとして計算される。なお、上記寸法、ピッチの測定には、レーザスケールカウンタを使用せずに、ＸＹステージの駆動モータ（ステップモータ）による送りピッチ、例えば１μｍを使用してもよい。
【００５５】
以上の準備操作が完了していることを前提に、ステップＳ１でサンプルのセッティングを行う。具体的には、前記図２に示したように、回転ステージ４２の所定位置にサンプル（リードフレーム）を装着し、オペレータがモニタ３８に表示されているカメラ３４から撮り込まれたサンプルの画像を見ながら、上記回転ステージ４２を操作して、サンプルの直交調整を行う。
【００５６】
上述したＸＹステージ４４との直交調整が既に終了しているＣＣＤカメラ３４により入力されたサンプルの水平エッジを表示したモニタ画面が、図８のようであるとすれば、ＸＹステージ４４をＸ軸方向に大きく動かした場合でも水平基準線から上記エッジがズレないような位置に、回転ステージ４２を手動で回転させ、サンプルとＸＹステージ４４との間の直交調整を行う。
【００５７】
次いで、ステップＳ２で、使用光源の選択と、その光量調整を行う。即ち、スイッチ６０Ａ又は６２Ａのいずれかをオンにすることにより、透過光源又は落射光源を選択する。希望する光源を選択し、オートフォーカス装置のモニタを見て輝度信号が規定範囲に入るように６０Ｂ又は６２Ｂの光量ボリュームにより、光量の調整を行う。なお、場合によっては上記両光源を同時に使用することもできる。
【００５８】
次のステップＳ３からＳ６までは、例えば図９〜図１１に模式的に示したような、モニタ画面に表示されるメニュー画面（それぞれ同一画面にウィンドウ表示することもできる）でメニューを選択することにより実行される。
【００５９】
まず、ステップＳ３で、画像として取り込まれたアイランド（ダイパッド）の中心指定を行う。
【００６０】
本実施例では、図１２にアイランド１０を拡大して示すと共に、その右側にモニタ画面を示すように、該アイランド１０の上端の点ＰT 、及び下端の点ＰB をそれぞれカメラ入力画面のＹ軸方向中心に一致させて入力することにより、それぞれのＹ座標値ＹT 、ＹB が算出され、左側端の点ＰL 及び右側端の点ＰR をそれぞれ画面のＸ方向中心に一致させて入力することにより、それぞれＸ座標値ＸL 、ＸR が算出されるようになっている。従って、これら４箇所の白黒（黒の部分は斜線で示した）の境界にあたるエッジ位置の座標値から、位置合せ原点となるアイランド中心の座標（Ｘ、Ｙ）が次式で算出される。
【００６１】
Ｘ＝（ＸR ＋ＸL ）／２， Ｙ＝（ＹT ＋ＹB ）／２
【００６２】
なお、ＣＡＤシステムにエッジ検出機能がある場合には、上述のように左右上下の白黒の境界のエッジ部を、画面上のＸ座標、Ｙ座標の中心に一致させなくとも、同様の中心指定を行うことができる。このように入力画像のアイランドの中心を特定することにより、該中心をＣＡＤデータの設計パターンのアイランドの中心に一致させる重ね合せ表示を正確に行うことが可能となる。
【００６３】
次のステップＳ４では、サンプルの撮り込みエリアを指定する。
【００６４】
１チップ分の、例えば前記図１８に示したリードフレームを撮り込む場合であれば、ＸＹステージ４４を移動させながら、カメラ３４から入力され、モニタ上に映し出されているリードフレームの左右上下の端部を順次画面内に移動させて、例えばカーソルでそれぞれの点（矩形領域を規定する４端点）を指定することにより、撮り込みエリアを指定することができる。その際、部分的な領域（例えばインナリードのボンディングエリア）を含む複数のエリアを指定することもできる。
【００６５】
又、製品設計寸法のＣＡＤデータが入力されている場合には、そのＣＡＤデータから寸法を読み取り、その寸法値を使って４端点の座標を、例えば自動設定できるようにして撮り込みエリアを指定することもできる。この場合は、短時間でエリア指定ができると共に、後に実行するＣＡＤデータの設計パターンと画像入力された現物パターンの重ね合せの際の位置合せが容易になる。
【００６６】
以上のステップＳ３、Ｓ４で指定された画像上のアイランドの中心と撮り込みエリアに関する情報は、設定ファイルＸＹに格納される。
【００６７】
次いで、ステップＳ５でオートフォーカス（ＡＦ）の条件設定を行う。ここでは、モードを選択し、リミット値を設定する。このモードには、平坦なサンプルに適用するＺ軸方向に１つの基準点（位置）を決め、その点から上下にＺステージ４６を微小移動させながら合焦させる２ＷＡＹ方式と、凹凸の大きい表面に適用する、合焦点を越える所定の下方位置迄Ｚステージ４６を下降させた状態から、該ステージ４６を徐々に上昇させてサンプルをレンズに近付けて合焦させる１ＷＡＹ方式と、対物レンズ（本実施例では５種類）の中からの使用レンズの選択とがある。
【００６８】
リミットは、オートフォーカス時にレンズとサンプルとの衝突を防止するために設定する接近限界距離である。なお、ここでは、モードとして凹凸の激しい製品サンプルでは１ＷＡＹを、激しくない場合は２ＷＡＹを選択する、レンズとして分解能１μｍ／１画素で取り込むために２０倍対物レンズを用い、そのためのフォーカスパラメータ設定ファイルを使用する、リミット値として原点より２ｍｍ、フォーカス作動距離の最大値をリミットの１／２にする、等の通常デフォルト値を設定する。このステップで設定した条件は、設定ファイルＡＦに格納される。
【００６９】
ＡＦモードとして２ＷＡＹ方式を選択する場合、試料のエッジ部分が画面に入るようにし、オートフォーカスを起動するか、あるいはマニュアルでＺステージ４６を移動するかして、フォーカス原点（基準点のＺ座標値）も設定する。オートフォーカスは、上述の如くこの位置を基準にＺステージ４６を上下微小移動して実行される。
【００７０】
次のステップＳ６では、画像処理の条件を設定する。その内容は、使用する色が異なる前記図３に示した８種類の画像フレームメモリの中から使用する入力プレーンの選択と、２値画像を作成する際の２値化閾値の設定、白又は黒の不要な点を画像データから除くために行うモフォロジー条件及びラスタ・ベクタ（ＲＶ）変換条件である。このステップで設定した条件は、設定ファイルＳＶに格納される。
【００７１】
以上の操作で各設定ファイルへの条件の格納が終了した後、ラスタ・ベクタ変換方式（アウトライン（輪郭）モード又は台形エリアモード）の選択を行う。
【００７２】
輪郭モードを選択するステップＳ７、台形モードを選択するステップＳ８のバッチ処理がワークステーション４０内で自動的に実行され、画像入力された撮り込み領域全体のラスタデータがベクタデータに変換されて作成されるＣＡＤデータは、出力ファイルＬＦＸに格納されると共に、ステップＳ９で各種ＣＡＤシステムのフォーマットへデータ変換され、種々の照合処理が行われる。この照合（重ね合せ）処理はワークステーションの画面上のメニューを選択することによって行われる。
【００７３】
次に、ＣＡＤ装置（ワークステーション４０）の内部で実行される上記ステップＳ７、Ｓ８のバッチ処理を、図１３のフローチャートに従って説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ１１で、前述した各設定ファイルＸＹ、ＡＦ、ＳＶ等から前記操作で格納したデータ等の読み込みと共に、撮り込みエリアのセル分割の計算を行う。
【００７５】
ここで読み込まれる各設定ファイル内容を以下に例示する。
【００７６】
ファイルＸＹ
・アイランド４辺の位置（アイランド中心）
・入力指定エリア数
・各矩形エリアの座標値
ファイルＳＶ
・入力カラープレーン番号
・２値化閾値
・モフォロジー方向と回数（＋：白〜黒、−：黒〜白）
・ＲＶ間引係数
ファイルＡＦ（通常固定）
・セル単位実行か、固定フォーカス選択
・ＡＦモード（レンズ５種類に各２モード（１又は２ＷＡＹ））
・ソフトリミット値（Ｚステージ上限、下限）
レンズファイル（固定）
・レンズ別視野寸法
・５１２×４８０画素の実寸法（非矩形歪みを含む）
【００７７】
なお、ファイルＳＶの内容でモフォロジ−方向の＋は白い画像から黒点を除く場合、−は黒い画像から白点を除く場合を意味する。又、ファイルＡＦの内容で、「セル単位実行」は１回の画像撮り込み毎にオートフォーカスを実行することで、例えばリードフレームのように微小凹凸があるサンプルに適用し、固定フォーカスはガラス原版のように平坦度が高いものに適用する。ソフトリミット値は、前記ステップ５で設定したリミット値と同様で、オペレータがサンプルとレンズが衝突しないように設定するＺステージの移動上限値や、必要以上に下がらないようにするための下限値である。
【００７８】
又、レンズファイルには、上記５種類の対物レンズについて、それぞれの視野寸法、本実施例に採用されているＣＣＤカメラ３４の全画素に対応する実寸法（レンズによる歪み分を補正した４点の寸法）とが格納されている。
【００７９】
同じくステップＳ１１で実行する前記セル分割の計算は、例えば１チップ分のリードフレームが４０ｍｍ×４０ｍｍであり、ＣＣＤカメラ３４の５１２×４８０画素による視野寸法が４９６μｍ×４６４μｍであるとして説明すると、図１４に示すように、リードフレームを８０×８６の単位（セル）に分割することを意味し、セルはＸＹステージ４４をＸ方向、Ｙ方向に順次移動させてリードフレーム全体を画像入力する際の入力単位であり、又、次のセルに送る際の送りピッチ（オフセット量）でもある。但し、実際には、各撮り込み画像の境界を鮮明にするために、通常はオフセット量をセル寸法の９０％程度に設定する。
【００８０】
ステップＳ１１のセル分割数の計算が終わると、ステップＳ１２で、ワークステーションからの指令によりＸＹステージコントローラ４８がＸＹステージ４４を移動させて、光学顕微鏡３２の視野を最初の撮り込み位置に設定する。その際、レーザスケールカウンタ５２で実際に計測した実測位置（Ｘ、Ｙ座標値にあたる）をワークステーション４０にフィードバックする。
【００８１】
次いで、ステップＳ１３で、上記カメラ設定位置でワークステーション４０からの指令に基づいてオートフォーカスコントローラ５０によりオートフォーカスが実行されると共に、該コントローラ５０で合焦位置のＺ座標値を読み込み、それをワークステーション４０に送信する。
【００８２】
その後、ステップＳ１４で、ワークステーション４０から画像処理装置３６（ＳＶ）へ指令がなされ、画像処理装置３６が起動して、ＣＣＤカメラ３４から該処理装置３６へ画像フレームの入力が行われ、入力されたラスタ画像に対する２値化と、不要な点を画像から除くモフォロジー処理が行われて２値画像を生成する。
【００８３】
次いで、ステップＳ１５で、ラスタ・ベクタ変換が実行される。まず、ステップＳ１４で生成した上記２値画像のデータが画像処理装置３６からワークステーション４０に読み込まれ、該データをＲＶ変換部でベクタデータに変換し、それを再び画像処理装置３６に送信して、ＴＶモニタ３８に表示させると共に、ベクタデータをＣＡＤデータに変換し、それをファイルに格納すると同時に、ＸＹステージを送った１回のオフセット量やスケーリングを演算して次のセルに移動し、前記ステップＳ１２に戻って該セルに対してステップＳ１５までの処理が実行され、この処理が繰り返される。
【００８４】
なお、図１３に破線で示したように、上記ステップＳ１４が終了した時点で、ＸＹステージコントローラ４８、オートフォーカスコントローラ５０に次のセルへ移動させるためのコマンドを発行し、先準備を行うことにより、ＲＶ変換処理とＸＹステージ移動と、オートフォーカス処理を並行処理で行うことができるようになっている。
【００８５】
以上の画像撮り込みを、例えば前記図１４の全領域について実行することにより、１チップ分のリードフレーム全体をベクタデータでモニタ３８上に表示でき、且つリードフレームのＣＡＤデータを生成することができる。
【００８６】
このように作成したＣＡＤデータを前記図５のフローチャートのステップＳ９で示したように、各種ＣＡＤシステムのフォーマットへデータ変換すると、モニタ３８の画面にもともとＣＡＤデータとして入力されている製品設計寸法データや、それに補正代を加えた加工寸法データを、図形パターンとして表示すると共に、これらデータに本実施例で画像入力データからＣＡＤデータに変換したリードフレームの製品パターンを重ねて表示させることができる。
【００８７】
図１５は、１つのリードフレームの画面上の照合例を示したものであり、外側の線画Ａが加工寸法パターン、その内側のＢが補正してＡにする前の製品設計パターン、Ｃが実際にエッチングして得られた現物の製品パターン（インナリード）である。この製品パターンは、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリを使用した貫通像である。この図１５から、補正代の設定がほぼ適切であることが分かる。
【００８８】
本実施例では、更に、図１６に模式的に示すような重ね合せ表示の機能を有している。即ち、図１６（Ａ）に、左から表面パターン、裏面パターン及び貫通パターンをそれぞれ模式的に示し、各パターンに同一の局所パターン位置と方向とを矢印で示したように、表面パターンと貫通パターンとは同一方向からそれぞれ反射像と透過像で撮り込まれ、裏面パターンはこれら両パターンとは反対側から反射像として撮り込まれる。従って、裏面パターンが他の２つと逆向きの関係にあり、矢印の位置が逆になっている。
【００８９】
そこで、本実施例では、前記ＣＣＤカメラ３４から所定のピッチで、例えば１チップ分のリードフレームについて画像入力する作業を、上記３つのパターンについて順次実行して、それぞれラスタデータとして撮り込み、それを個別に前記ワークステーション４０に内蔵されているラスタ・ベクタ変換部でベクタデータに変換してＣＡＤデータにした後、逆向きに撮り込まれている裏面パターンのＣＡＤデータを反転する処理を行った後、これら３つのＣＡＤデータを装置上で重ね合せ、例えばモニタ３８の画面に表示し、それを見ながら互いに位置合せするか、それぞれの原点を一致させることにより、正確に重ね合せることができる。
【００９０】
図１６（Ｂ）は、以上の処理がワークステーション４０で実行され、画像処理装置３６を介してモニタ３８の画面に表示された拡大パターンを模式的に示したものであり、ここで符号Ａ、Ｂ、Ｃは、前記図２０（Ｂ）に示したアンダーエッチングによる不良の例と同様に表面、裏面及び貫通の各パターンに相当する。又、この図１６（Ｂ）の左上の符号Ｄは、前記図２１に示したハーフエッチングの正常なパターンの例である。
【００９１】
又、図１６（Ｃ）は、前記図２０（Ｃ）に示した表面パターンＡと貫通パターンＣが一致している場合に、又、図１６（Ｄ）は前記図２０（Ｄ）に示した見当ずれの場合に、それぞれ相当する本実施例による重ね合せ表示を模式的に示したものである。
【００９２】
このように、本実施例では、３つのパターンを正確に重ね合せることができるため、相互の寸法差を視覚的に容易に、しかも広範囲につかむことができるため、エッチング不良部分の検査も正確に行うことができる。又、前述した計測機能を用いることにより、その寸法差を、例えば拡大表示することにより、高精度に測定することもできる。
【００９３】
又、図１７は、同じく上記重ね合せ表示機能を使ってインナリードの先端部近傍を実際に画面表示したもので、外側の線画Ｄは表面側の反射像、その内側のＥは裏面側の反射像をそれぞれ重ね合せて表示した画像の照合例である。
【００９４】
この図から、透過像からは把握できない表側と裏側のエッチングの程度の差が明瞭に把握することができる。前述した如くリードフレームのエッチングは、通常、チップが搭載される側の表面を下にして、上下両方向からエッチング液を吹き付けて行う。表面側を下にする理由は、インナリード先端部の表面にワイヤボンディングのために十分な幅を確保する必要があるのに、上の面の方がエッチングが進み易いことにある。この図１７から、表裏両面にエッチングの違いがあることが、はっきりと理解することができる。
【００９５】
以上詳述した本実施例のＣＡＤシステムにおいて、その基本的特徴と性能を簡単にまとめると、次のようになる。
【００９６】
フルカラー画像入力処理が可能であるため、レジストパターン、製品の表裏別パターンを、相互に、あるいは設計パターン等と重ね合せて照合することが可能になるため、寸法比較や計測が可能となり、エッチングの客観的評価が可能となる。独自の自動位置決め機能を有するため、アイランドのセンターを自動算出することができる。各種市販ＣＡＤシステム、例えば前記コンピュータビジョン社のＭedusa （商品名）等に対してインタフェイスとして機能する。
【００９７】
又、測定性能としては、分解能：１μｍ、測定精度：１μｍ保証、視野寸法：４９６×４６４μｍ（５１２×４８０画素）、測定寸法：２００ｍｍ角（拡張可能）、測定対象：製品（透過像、表裏別反射像）、製版（レジスト反射像）、ガラス原版（透過像）を挙げることができる。
【００９８】
従って、本実施例のＣＡＤシステムは、エッチング補正代の自動算出、製造工程毎の寸法管理、製品の寸法検査等の品質管理、エッチングシミュレータ等、研究開発へのデータ提供等の用途に利用できる。
【００９９】
以上詳述した如く、本実施例によれば、リードフレームの微細パターンについて、表、裏、及び貫通の各パターンを任意に組合せ、重ね合せて表示し、相互に照合して高精度に寸法計測することができる。
【０１００】
又、エッチング補正代を客観的データにより定量化することが可能となることから、試行錯誤による補正代の入れ直しを減らすことが可能となり、結果として納期を短縮することができる。
【０１０１】
又、公差判定をまとめて、しかも自動的にも行うことが可能となるため、その認証の手間を大幅に省くことが可能となり、しかも見落としがなくなるため、精度を向上することができる。
【０１０２】
更に、ＣＡＤパターン、原版パターン、製版パターン、製品パターンの間の相互比較が可能となるため、製造ラインの精度把握や品質保全が工程別に行うことが可能となる。
【０１０３】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１０４】
例えば、サンプルはリードフレームに限定されるものでなく、例えばカラーテレビ用のシャドウマスクでもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、表面パターン及び裏面パターンの反射像をそれぞれ画像入力してベクタデータからなるＣＡＤデータに変換すると共に、いずれか一方のＣＡＤデータを反転させて互いに重ね合せるようにしたので、画像撮り込み方向が逆の関係にある両パターンを、ＣＡＤ装置上で相互に位置合せして正確に重ね合せることが可能となる。従って、表裏両面パターンの寸法差が視覚的に認識でき、ズーム、スクロール等も実行可能となるので、リアルタイムで広範囲に亘って両パターンを見渡せ、比較することができて、しかも必要に応じてズームをかけた状態での寸法計測も可能となる。
【０１０６】
請求項２の発明によれば、同様に、反射像である表面パターン又は裏面パターンと、貫通パターンとをＣＡＤ装置上で正確に重ね合せ、画面上等に表示させることができるので、同様に両者の寸法差を視覚的に容易に認識することが可能となる。
【０１０７】
請求項３の発明によれば、同様に、表面パターン及び裏面パターンの両反射像と、貫通パターンの透過像とを、その画像撮り込み方向が逆のパターンについては、変換されたＣＡＤデータを反転してＣＡＤ装置上で３者を重ね合せるようにしたので、これら３パターンを同様に画面上に正確に重ね合せた状態で表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例のＣＡＤシステムの概略構成を示すブロック図
【図２】ＣＡＤシステムのサンプル装着装置、顕微鏡、ＣＣＤカメラを示す斜示図
【図３】ＣＡＤシステムの画像処理装置が有するフレームメモリと、処理機能を示すブロック図
【図４】サンプル別の最適入力プレーンを求めて示す図表
【図５】実施例の作用を示すフローチャート
【図６】カメラとＸＹステージの直交調整時のモニタ画面を示す説明図
【図７】画素当りの寸法と画面送りピッチの算出時のモニタ画面を示す説明図
【図８】サンプルとＸＹステージの直交調整時のモニタ画面を示す説明図
【図９】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する説明図
【図１０】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する他の説明図
【図１１】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する更に他の説明図
【図１２】アイランドの中心指定の方法の一例を示す説明図
【図１３】ＣＡＤ装置内部で実行されるバッチ処理の手順を示すフローチャート
【図１４】セル分割の計算方法を示す説明図
【図１５】複数パターンを重ね合せ表示した画面の一例を示す説明図
【図１６】複数パターンに対応する各ＣＡＤデータの重ね合せ方法と表示例を示す説明図
【図１７】複数パターンを重ね合せ表示した画面の他の一例を示す説明図
【図１８】リードフレームの一例を示す平面図
【図１９】リードフレームの製造過程を概念的に示す説明図
【図２０】貫通エッチングの特徴と問題点を示す説明図
【図２１】ハーフエッチングの特徴を示す説明図
【符号の説明】
３０…サンプル装着装置
３２…光学顕微鏡
３４…ＣＣＤカメラ
３６…画像処理装置
３８…ＴＶモニタ
４０…ワークステーション（ＥＷＳ）
４２…回転ステージ
４４…ＸＹステージ
４４Ａ…Ｘステージ
４４Ｂ…Ｙステージ
４６…Ｚステージ
４８…ＸＹステージコントローラ
５０…オートフォーカスコントローラ
５２…レーザスケールカウンタ
５４Ａ…Ｘ駆動モータ
５４Ｂ…Ｙ駆動モータ
５４Ｃ…Ｚ駆動モータ
５６Ａ、５６Ｂ…スケールパターン
５８Ａ…Ｘ位置検出器
５８Ｂ…Ｙ位置検出器
６０…透過光源ユニット
６０Ａ…透過光源スイッチ
６０Ｂ…光量調整ボリューム
６２…落射光源ユニット
６２Ａ…落射光源スイッチ
６２Ｂ…光量調整ボリューム
Claims (3)
- エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、
単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンをそれぞれ落射光源下で反射像として、個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、いずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有していることを特徴とする複数パターン同時計測装置。 - エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、
単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンのいずれか一方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、両パターンの画像撮り込み方向が逆の場合にはいずれか一方のＣＡＤデータを他方と撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、互いに重ね合せる機能を有していることを特徴とする複数パターン同時計測装置。 - エッチング加工された製品パターンを画像入力する画像入力手段と、入力された画像データをＣＡＤデータに変換するラスタ・ベクタ変換手段とを備えると共に、２以上のＣＡＤデータを重ね合せ表示する機能を有する複数パターン同時計測装置であって、
単一の画像入力手段により、同一製品パターンの表面パターン及び裏面パターンの両方を落射光源下で反射像として、又、貫通パターンを透過光源下で透過像として、それぞれ個別に複数分割したセルを単位に画像入力し、各入力画像データをラスタ・ベクタ変換手段によりＣＡＤデータに変換し、貫通パターンとは画像撮り込み方向が逆の表面パターン又は裏面パターンのＣＡＤデータを貫通パターンと撮り込んだ画像の向きが同一になるように反転して、複数のＣＡＤデータ間の寸法差が計測可能なように所定の基準点を中心にＣＡＤデータの位置合わせを行い、三者を互いに重ね合せる機能を有していることを特徴とする複数パターン同時計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00533995A JP3922732B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 複数パターン同時計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00533995A JP3922732B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 複数パターン同時計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08194735A JPH08194735A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3922732B2 true JP3922732B2 (ja) | 2007-05-30 |
Family
ID=11608476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00533995A Expired - Lifetime JP3922732B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 複数パターン同時計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3922732B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6101481B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2017-03-22 | 東レエンジニアリング株式会社 | 積層構造を有するワークの内部検査装置 |
| JP2016522883A (ja) * | 2013-03-27 | 2016-08-04 | セイコーウェーブ, インコーポレイテッドSeikowave, Inc. | 試験下の対象物を照射するための固定パターン光学部品を組み入れたパターン変位装置を備える携帯型構造化照明測定モジュール／装置 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP00533995A patent/JP3922732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08194735A (ja) | 1996-07-30 |
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