JP4009085B2 - パターン検査装置およびパターン検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，パターンの良否を検査するパターン検査装置およびパターン検査方法に関する。さらに詳細には，パターン中に含まれる特定の図形について，消失や過剰等の欠陥を良好に検出できるパターン検査装置およびパターン検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板においては，その表面のパターンに特定の図形が含まれることがある。例えば，レーザ加工によるビアホール形成のため，上層配線板に開けられる穴がその例である。この穴は，位置，形状，径が仕様どおりに正しく形成されていないと，層間接続の失敗等の不良を引き起こすことになる。このため，穴あけ後に，穴が正しく形成されているか否かを検査する必要がある。
【０００３】
この検査のための手法としては，特開２００１−５０９０６号公報に記載されている方法が挙げられる。この方法では，図６に示すように，プリント配線板の配線パターンを２値化したパターン画像に大臨界円５２および小臨界円５１を当てはめる。このとき，小臨界円５１の内部の領域５３の画素がすべて「暗」であり，大臨界円５２の外側を沿う領域５４の画素がすべて「明」であれば，領域５３の暗画素およびこれに連続する暗画素を穴と認識する手法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の検査手法には次のような問題点があった。すなわち，ダイレクトレーザ法により穴あけを行った場合，開けられた穴の周辺には，図７に示すような，銅の飛び散り（以下，「スパッタ」という）が生じる。このスパッタは，穴加工される部分の銅が飛び散ることで形成される。スパッタは，加工した穴６０を囲むリング部６１と，銅の飛び散り部分である放射部６２とで構成されており，それぞれの形状は一定していない。そのため，従来の手法で必要なリング形状を安定して認識できない。
【０００５】
また，ダイレクトレーザ加工の前段階に行われる銅箔表面の黒化処理において，ごみ等の付着により黒化処理されない箇所が生じることがある。そのような箇所として，例えば図８に示すような撮像結果が得られる場合がある。図８の例では，黒化されていない環状の部分の中に黒化された部分や汚れおよび凹んで影になる部分が存在している。従来の手法で図９のように小臨界円５１，大臨界円５２を適用すると，小臨界円５１の内部の画素がすべて「暗」であり，大臨界円５２の外側を沿う領域の画素がすべて「明」となり，穴と認識する条件を満たすこととなる。そのため，穴あけがされた箇所として誤認識してしまう。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，銅の飛び散りに影響されず，欠陥形状について高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のパターン検査装置は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンに基づく画像データを取得する画像データ取得部と，画像データ取得部が取得した画像データを２値化する２値化部と，２値化部により２値化された画像データを用いて，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，取得した対象物の表面パターンのリング部を検査する検査部とを有し，画像データ取得部は，対象物を照らす照明光源と，照明光源と対象物との間に位置し照明光源からの光を拡散させる拡散手段と，対象物の表面パターンを撮像する撮像カメラとを有するものである。
【０００８】
また，本発明のパターン検査方法は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法であって，拡散光で照らされた対象物の表面パターンを撮像カメラで撮像し，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む画像データを取得する画像データ取得ステップと，取得した画像データを２値化する２値化ステップと，２値化された画像データを用い，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，対象物のリング部の表面パターンを検査する検査ステップとを有している。
【０００９】
【００１０】
このパターン検査装置およびパターン検査方法では，対象物の表面パターンを拡散光で照らしている。すなわち，対象物の表面パターンは，単一方向の光ではなく，方向分布を有する光により照らされている。この対象物の表面パターンを撮像して画像データを取得し，取得した画像データを２値化する。そして，２値化された画像データを用いて対象物の表面パターンを検査する。例えば，対象物の表面にスパッタがある場合，そのリング部と放射部とでは，撮像カメラから見て明度が異なる。このため，リング部と放射部との間で明確なコントラストが得られる。そして，取得した画像データを適切な閾値で２値化することにより，リング部のみの形状を認識できる。これにより，リング部のみの形状による検査ができる。
【００１１】
また，本発明の別のパターン検査装置は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得部と，画像データ取得部が取得した画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識することにより対象物の表面パターンを検査する検査部とを有し，検査部における第１の検出条件は，第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値である。
【００１２】
また，本発明の別のパターン検査方法は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得ステップと，画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識する欠陥抽出により対象物の表面パターンを検査する検査ステップとを有し，欠陥抽出における第１の検査条件として，第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを用いる。
【００１３】
【００１４】
このパターン検査装置およびパターン検査方法では，第１の被検図形の第１の検出条件として，星形部と複数の点部とで構成されるすべての位置で画像データが所定の値であることを用いる。この第１の検出条件により，所定の範囲以上に同じ値が連続している箇所を検出する。例えば，黒化処理後の対象物を撮像した画像データに対して，所定の値を「明」として第１の条件を満たす箇所は，黒化処理されていない箇所として認識することができる。これにより，黒化処理が実施されているか否かを検査することができる。
【００１５】
さらに，このパターン検査装置において，画像データ取得部は，対象物を照らす照明光源と，照明光源と対象物との間に位置し照明光源からの光を拡散させる拡散手段と，対象物の表面パターンを撮像する撮像カメラとを有するものであるとよりよい。また，このパターン検査方法において，画像データ取得ステップは，拡散光で照らされた対象物の表面パターンを撮像カメラで撮像して画像データを取得するとよりよい。
【００１６】
この画像データ取得部および画像データ取得ステップでは，対象物の表面パターンを拡散光で照らしている。すなわち，対象物の表面パターンは，単一方向の光ではなく，方向分布を有する光により照らされている。この対象物の表面パターンを撮像して得られた画像データを用いて対象物の表面パターンを検査する。例えば，対象物の表面にスパッタがある場合，そのリング部と放射部とでは，撮像カメラから見て明度が異なる。このため，リング部と放射部との間で明確なコントラストが得られる。そして，取得した画像データを適切な閾値で２値化することにより，リング部のみの形状を認識できる。これにより，リング部のみの形状を認識でき，併せて対象物の黒化処理されていない箇所も認識する検査をすることができる。
【００１７】
さらに，第２の検出条件として，第２の被検図形に許容される最小サイズに相当する小臨界の内部の全域で画像データが所定の値であり，第２の被検図形に許容される最大サイズに相当する大臨界に沿う領域のすべての位置で画像データが別の所定の値であることを用い，第２の被検図形の存在または消失が検出された位置について第１の被検図形候補であるか否かを判断することとするとよりよい。
【００１８】
この第２の検査条件を用いることにより，一定のエリアを穴あけされている箇所として認識することができる。そして，穴の存在が検出された位置について第１の検査条件を当てはめることにより，所定の範囲以上に同じ値が連続している箇所，例えば黒化処理されていない箇所を穴として誤認識しているか否かを判断することが出来る。また，穴の存在が消失した位置について第１の条件を当てはめることにより，消失した原因が例えば黒化処理されていないことであるか否かを認識することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，プリント配線板の表面パターンを検査するパターン検査装置，およびその装置により実行されるパターン検査方法として本発明を適用したものである。特には，プリント配線板の製造途上で，上層銅箔に黒化処理を行った後，ダイレクトレーザ加工により上層銅箔に開けられた穴の検査のための装置および方法である。なお，本形態の検査対象物は最終製品ではなく，製造途上での中間品であるが，以下，この対象物をプリント配線板として説明する。
【００２０】
本形態に係るパターン検査装置は，図１に示すように，撮像部２０と検査部３０とを有している。さらに，全体の統括制御を行うとともに，オペレータによる操作や検査結果の表示等を行うコンピュータ端末４１が設けられている。また，コンピュータ端末４１には，それ自身の表示画面の他に像モニタ４２が付設されている。
【００２１】
まず，撮像部２０について説明する。撮像部２０は，プリント配線板１０上にレーザ加工等で形成されたパターン１１を読み取ってパターン画像を取得する機能を有している。詳細には，パターンを撮像するテーブルカメラ部２１と，アナログ画像をデジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換部２２と，デジタル信号を２値化する２値化部２３とを有している。すなわち，２値化部２３から出力される画像は，暗画素と明画素とからなる２値画像である。この画像は，おおむね，黒化処理が行われている場所やレーザ加工により開けられた穴の部分の画素が暗画素であり，それ以外の場所の画素が明画素である。ここで，それ以外の場所とは，ダイレクトレーザ加工により発生するスパッタの部分や，ごみ等により黒化処理が行われなかった部分等である。なお，本形態では，１画素のサイズを１５μｍ四方としている。
【００２２】
次に，検査部３０について説明する。検査部３０は，撮像部２０からパターン画像を受け取り，穴の形成の良否を検査する機能を有している。詳細には，パターン画像の入力を受けてその中に含まれる穴の候補（以下，「穴候補」という）を認識する穴認識部３１と，検査のためのマスタデータを記憶するマスタデータメモリ部３２と，穴認識部３１での認識結果とマスタデータとを照合して穴の消失や過剰を検出する消失・過剰検出部３３と，検出結果を処理して虚報を排除する検出結果処理部３４とを有している。
【００２３】
次に，撮像部２０の各構成部について説明する。まず，テーブルカメラ部２１は，プリント配線板のパターン面を撮像する機能を有している。テーブルカメラ部２１は，図２に示すように，パターン面を撮像する検査カメラ２１１と，光源となる照明器２１２と，入射した光を拡散させる拡散板２１３とを有している。検査カメラ２１１および照明器２１２は，垂線からの傾斜角がほぼ同じになるように配置されている。また，拡散板２１３は，照明器２１２とパターン面との間に配置されている。この拡散板２１３としては，すりガラス等が使用可能である。なお，拡散板２１３の材質はガラスに限るものではない。
【００２４】
次に，Ａ／Ｄ変換部２２は，テーブルカメラ部２１で撮影したアナログ画像データをデジタル画像データに変換する機能を有している。次に，２値化部２３は，入力されたデジタル信号を２値化する機能を有している。なお，２値化のための閾値は，コンピュータ端末４１を用いて変更することができる。
【００２５】
次に，検査部３０の各構成部について説明する。穴認識部３１は，パターン画像の中の穴候補および黒化処理が行われていない部分（以下，「未黒化候補」という）を認識する機能を有している。まず，穴候補の認識は，図６に示すように，小臨界円５１および大臨界円５２からなるフォームを用いて行われる。小臨界円５１は，穴の径の許容範囲の最小限に相当する。大臨界円５２は，穴の径の許容範囲の最大限に相当する。これらは，ほぼ同心円状に配置されている。そして，次の２つの条件により穴候補の認識がなされる。第１の条件（以下，「内条件」という）は，小臨界円５１の内部の領域５３の画素がすべて暗画素であることである。第２の条件（以下，「外条件」という）は，大臨界円５２の外側の全周にわたる領域５４の画素がすべて明画素であることである。これら２つの条件がともに満たされるときに，領域５３およびそれに暗画素が連続している範囲が穴候補として認識される。なお，小臨界円５１と大臨界円５２との間の領域５５や，領域５４の外側の領域５６は，判断の対象外であり，暗画素でも明画素でもかまわない。
【００２６】
一方，未黒化候補の認識は，図３に示すような４つの点部７２と，十字線部７１とからなるフォームを用いて行われる。当該フォームは，十字線部７１がフォームの中心部から４方に引かれた直線で構成され，当該十字線部７１で区切られたエリア内に点７２が一つずつ存在するように構成されている。また，当該フォームの最大幅は，スパッタのリング部６１（図７）を未黒化処理候補と認識しないようにするため，リング部６１の幅より大きい。そして，未黒化候補とする認識条件としては，十字線部７１およびすべての点部７２が明画素であることである。本条件を満たすことにより，十字線部７１，点部７２，およびそれらに明画素が連続し，ある程度の大きさをもつ範囲が未黒化候補として認識される。なお，十字線部７１および点部７２以外の領域７３は判断の対象外であり，暗画素でも明画素でもかまわない。
【００２７】
なお，図３のフォームの変形例として，図１０に示すようなフォーム８１を用いることも考えられないわけではない。しかし，フォーム８１では次のような問題点がある。すなわち，２値化部２３での閾値によっては，未黒化部分であっても暗画素を含む場合もある。この場合にフォーム８１を用いると，その暗画素の部分のため，未黒化の部分を正しく検出できない。このため，フォーム内の直線部をあまりに増加させるのは妥当ではない。
【００２８】
また，図３のフォームの変形例として，図１１に示すようなフォーム９１を用いることも考えられないわけではない。しかし，フォーム９１では次のような問題点がある。すなわち，未黒化部分以外でも明画素が散在する場合がある。フォーム９１を用いると，そのような明画素のため，未黒化部分でない箇所を未黒化部分を誤認識するおそれがある。このため，フォーム内の直線部をなくすのは妥当ではない。
【００２９】
このようにしてなされる穴候補であるか否かの認識，および未黒化候補であるか否かの認識は，フォームを縦横に１画素ずつずらしつつパターン画像の全領域の各画素について行われる。なお，各フォームの大きさや形状等は，コンピュータ端末４１を用いて設定することができる。
【００３０】
次に，マスタデータメモリ部３２は，穴候補の認識のためのマスタデータを記憶する機能を有している。マスタデータとは，検査対象であるプリント配線板１０において，穴が存在するはずの位置を示すデータである。マスタデータを用意する方法としては，プリント配線板１０の標準品を用意してこれについてのパターン画像から作成する方法がある。標準品としては，穴が設計仕様通りに正しく形成されていることが別の方法で確認されている良品のプリント配線板１０を用いることができる。また，同一の製造ロットで製造された多数の同一品種のプリント配線板１０のうちの最初のものを用いてもよい。また，ＣＡＤデータより作成することも可能である。
【００３１】
マスタデータメモリ部３２では，マスタデータの記憶を，１２０μｍ（１５μｍ×８画素）四方を１セルとして１セル毎に行う。すなわち，１セルには６４個（８×８）の画素が含まれる。そして，６４個のうち，標準品のパターン画像において穴であると認識された画素が１つでも含まれていれば，そのセルはマスタデータ上，「穴あり」として扱われる。一方，６４個のうち，標準品のパターン画像において穴であると認識された画素が１つも含まれていなければ，そのセルはマスタデータ上，「穴なし」として扱われる。なお，未黒化候補については，通常，全面黒化処理が施されているものが標準品に該当するため，マスタデータを作成しない。また，マスタデータと検査対象品の認識結果のデータとの対比も，セル単位に行われる。なお，セルのサイズは，コンピュータ端末４１を用いて変更することができる。
【００３２】
次に，消失・過剰検出部３３は，前述のように穴認識部３１での認識結果と，マスタデータとをセル単位で照合して穴の消失・過剰を検出する機能を有している。さらには，未黒化部分を検出する機能を有している。詳細には，消失・過剰検出部３３は，消失出力機能と，過剰出力機能とを有している。消失出力機能では，マスタデータによれば穴があるはずなのに穴候補の認識データがないセルを出力する。そして，その出力を消失欠陥とする。一方，過剰出力機能では，マスタデータによれば穴ではないはずなのに穴候補の認識データがあるセルを出力する。そして，それら出力を過剰欠陥とする。また，未黒化候補の認識データが含まれるセルを黒化欠陥として出力する。
【００３３】
次に，検出結果処理部３４は，消失・過剰検出部３３の検出結果を処理して虚報を排除する機能を有している。検出結果処理部３４は，消失・過剰検出部３３から出力された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥のうち消失欠陥について，虚報を排除して真に消失欠陥であると考えられるもののみを抽出する処理を行う。以上が，検査部３０である。なお，着目セルの周囲を考慮する範囲は，コンピュータ端末４１を用いて設定することができる。
【００３４】
次に，図１のパターン検査装置により実行されるパターン検査方法を説明する。このパターン検査方法は大別して，プリント配線板の標準品によるマスタデータの作成と，そのマスタデータを用いて行うプリント配線板の検査対象品の検査との２段階に分けられる。
【００３５】
マスタデータの作成は，次のようにして行われる。まず，撮像部２０において，テーブルカメラ部２１（図２参照）の撮影位置にプリント配線板１０の標準品を設置する。次に，照明器２１２により，プリント配線板１０に対して光を照射する。プリント配線板１０は，上層銅箔を黒化処理した後，ダイレクトレーザ加工によって穴が開けられた状態である。そのため，上層表面の穴の周辺には，スパッタ（図７）が生じている。このスパッタは，図４に示すように，上層面上に銅が付着した状態となっている。すなわち，もともと穴加工部にあった銅箔が飛び散り，リング部６１および放射部６２を形成している。なお，リング部６１の表面には凹凸があり，鏡面にはなっていない。
【００３６】
次に，照明器２１２から射出された光は，拡散板２１３によって拡散される。このためプリント配線板１０は，拡散光により照らされる。すると，検査カメラ２１１には，スパッタのリング部６１については，ある程度の光量の光が得られる。一方，スパッタの放射部６２からは光がほとんど得られない。このため，後述する２値化部２３の閾値を適切に設定することにより放射部６２を除去した画像を作成できる。
【００３７】
そして，テーブルカメラ部２１からの出力画像が，Ａ／Ｄ変換部２２でデジタルデータ化され，さらに２値化回路２３で２値化される。このとき，２値化回路２３の閾値をリング部６１からの光量より小さく放射部６２からの光量より大きい値に設定することにより，光のほとんど得られない放射部６２は除去される。すなわち，スパッタの放射部６２を除くリング部６１のみの画像を得ることができる。そして，２値化された状態のパターン画像が，検査部３０の穴認識部３１に入力される。
【００３８】
穴認識部３１では，受け取ったパターン画像について，図６に示した小臨界円５１および大臨界円５２を用いて，穴候補の認識が行われる。例えば，図５の（ａ）のように本来の寸法通りに正常に形成されている穴を図６に当てはめると，内条件と外条件とがともに満たされる。「暗」の領域と「明」の領域との境界が，小臨界円５１と大臨界円５２との間に来るからである。よって，「暗」の領域内の画素が穴候補として認識される。一方，標準品のプリント配線板１０であっても，異なる寸法の穴が，レーザ加工用以外の用途のために設けられている場合がある。しかしながら，図５の（ｂ）のように大きい穴については，外条件が満たされない。よって，その場合には穴候補が認識されない。なお，ここで想定している穴の径は，１００〜２００μｍ程度である。よって，標準品における１つの穴に対し，１つのセルのみが「穴あり」として記憶されることもあれば，隣接する２つないし４つのセルのみが「穴あり」として記憶されることもある。
【００３９】
かくして作成されたマスタデータは，通常，当該標準品を含む１ロットのプリント配線板１０に対して有効とされる。ただし，ロット間のバラツキが小さい場合には，同一の仕様のすべてのプリント配線板１０に対して有効として取り扱ってもよい。
【００４０】
検査対象品の検査は，次のようにして行われる。まず，撮像部２０において，テーブルカメラ部２１の撮影位置にプリント配線板１０の検査対象品を設置する。このとき検査対象品は，マスタデータ作成時の標準品と同様にアライメントされなければならないことはいうまでもない。検査対象品が正しく設置されたら，マスタデータ作成時と同様に，パターン１１が撮像され，そして２値化されたパターン画像が穴認識部３１に入力される。
【００４１】
穴認識部３１では，マスタデータ作成時の穴候補の認識処理と同様の処理が行われる。すなわち，図５の（ａ）のように本来の寸法通りに正常に形成されている穴を図６に当てはめると，内条件と外条件とがともに満たされ，「暗」の領域内の画素が穴候補として認識される。しかしながら，図５の（ｂ）のように大きい穴については，外条件が満たされない。よって，その場合には穴候補が認識されない。また，図５の（ｃ）のように小さい穴，もしくは，図５の（ｄ）のように黒化処理が不十分でつぶれている穴については，内条件が満たされない。この場合についても穴候補が認識されない。また，図５の（ｅ）のように本来あるべき位置に穴がない，もしくは，図５の（ｆ）のように穴がある位置がずれている場合は，外条件が満たされない。当然，穴候補として認識されない。
【００４２】
さらに，穴認識部３１では，図３に示したフォームを用いて，未黒化候補の認識処理が行われる。当該フォームは，フォームの中心部から臨界までに引かれた４本の直線で構成される十字線部７１と，当該十字線部７１で区切られたエリア内に一つずつ存在している点７２とで構成されている。当該フォームは，当該フォームの許容される幅は，スパッタ（図７）のリング部６１の幅より大きい。そして，未黒化候補とする認識条件としては，十字線部７１およびすべての点部７２が明画素であることである。本条件を満たすことにより，十字線部７１，点部７２，およびそれらに明画素が連続し，ある程度の大きさをもつ範囲が未黒化候補として認識される。十字線部７１および点部７２のそれぞれの大きさなどの認識条件は，コンピュータ端末４１を用いてあらかじめ設定しておく。これにより，例えば，図５の（ｇ）のように異物等により未黒化部となっている箇所に図３に当てはめると，未黒化候補となるための条件が満たされる。十字線部７１および点部７２がすべて「明」の領域となるからである。また，図９のように異物等により穴と誤認識してしまう箇所の未黒化部分に図３に当てはめると，未黒化候補となるための条件が満たされる。十字線部７１および点部７２がすべて「明」の領域となるからである。よって，図９のようなセルは，穴候補かつ未黒化候補として認識される。
【００４３】
穴候補か否かの認識は，図６の小臨界円５１および大臨界円５２を縦横に１画素ずつずらしつつパターン画像の全域の各画素について行われる。各画素についての穴候補の認識の有無のデータ（以下，「穴候補検査データ」という）は，消失・過剰検出部３３に送られる。また，未黒化部か否かの認識は，図３の十字線部７１および点部７２を縦横に１画素ずつずらしつつ該当セルの全域の各画素について行われる。各画素についての未黒化候補の認識の有無のデータ（以下，「未黒化検査データ」という）は，消失・過剰検出部３３に送られる。
【００４４】
消失・過剰検出部３３では，穴認識部３１から未黒化検査データおよび穴候補検査データを受け取るとともに，マスタデータメモリ部３２からマスタデータを受け取る。そして，穴候補検査データとマスタデータとをセル単位で比較する。これにより，消失欠陥および過剰欠陥が認識できる。また，穴候補として認識されたセルおよび消失欠陥となったセルについて，当該セルの穴候補検査データと未黒化検査データとを比較する。もし，穴候補検査データが「穴有り」であり未黒化検査データが「未黒化部無し」であれば，当該穴候補検査データによる穴はそのまま穴として認識する。また，穴候補検査データが「穴有り」であり未黒化検査データが「未黒化部有り」であれば，当該穴候補検査データによる穴は誤認識であり未黒化の部分として認識する。これにより，穴候補の誤認識およびその原因を知ることができる。また，消失欠陥となったセルの未黒化検査データが「未黒化部有り」であれば，当該消失欠陥の原因は未黒化によるものと認識できる。なお，穴候補として認識されたセルもしくは消失欠陥となったセル以外のセルについては，黒化の有無の影響はないため未黒化検査データとの比較を行わなくてもよい。
【００４５】
かくして消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥は，消失・過剰検出部３３から検出結果処理部３４へ送られる。検出結果処理部３４は，受け取った消失欠陥および過剰欠陥について，虚報を排除する処理を行う。そして，虚報が排除された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥が，検出結果処理部３４からコンピュータ端末４１へ出力される。するとコンピュータ端末４１では，報告された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥の情報を画面に表示する。これにより，検査対象品のプリント配線板１０が合格品か否かについて，オペレータが判断することができる。また，オペレータは必要に応じて，当該欠陥を含む部位の画像を，像モニタ４２にて目視で確認することもできる。
【００４６】
以上詳細に説明したように本実施の形態では，プリント配線板１０のパターンを撮像するテーブルカメラ２１において，照明器２１２とパターン面との間に拡散板２１３を配置することとしている。これにより，プリント配線板１０のパターン面を拡散光で照らしながら撮像することとしている。このため，スパッタの放射部６２とリング部６１との間に明確なコントラストが得られる。よって，２値化する際に放射部６２を除去でき，リング部６１のみの形状を認識できる。かくして，スパッタの飛び散りに影響されることのないパターン検査装置およびパターン検査方法が実現されている。
【００４７】
さらに，読み取って得た２値画像について，検査部３０の穴認識部３１では，図６のフォームを用いて穴候補の認識を行うこととしている。さらに，図３のフォームを用いて未黒化候補の認識を併せて行うこととしている。すなわち，図５の（ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）のような穴の異常を検出するだけでなく，図５の（ｇ）や図９のような穴と誤認識してしまう形状も異常として検出できる。このため，穴候補に加えて未黒化部についても認識することができる。かくして，欠陥形状を高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法が実現されている。
【００４８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，黒化処理直後に黒化処理そのものの良否を検査することもできる。この場合は，未黒化処理部があるか否かの検査のみを行う。
【００４９】
また，本形態では，穴認識部３１において未黒化候補を全領域について検査することとしているが，穴候補として認識された箇所に対してのみ未黒化候補の認識を行ってもよい。これでも，穴認識部３１において穴候補として認識されているが，未黒化であり誤認識している箇所を認識するには十分である。
【００５０】
また，本形態では，未黒化部分があればすべて黒化欠陥としたため，未黒化候補のマスタデータを作成する必要がなかった。しかし，意図的に黒化しない部分を形成し，当該部分の良否を検査する場合には，未黒化候補のマスタデータを作成する。そして，マスタデータと検出したデータとを消失・過剰検出部３３で照合する。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，銅の飛び散りに影響されず，欠陥形状について高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法およびその方法により検査されたプリント配線板が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係るパターン検査装置の構成図である。
【図２】 実施の形態に係るテーブルカメラ部の構成図である。
【図３】 実施の形態に係る穴認識のフォームを示す概念図である。
【図４】 検査対象であるプリント配線板に係るレーザ加工部の断面図である。
【図５】 穴として認識される画像例と認識されない画像例を示す説明図である。
【図６】 従来の検査方法における穴認識のフォームを示す概念図である。
【図７】 ダイレクトレーザ法により穴あけを行った配線板の表面を示す概念図である。
【図８】 穴候補と誤認識するパターンの一例を示す概念図である。
【図９】 穴候補と誤認識するパターンの一例にフォームを適用した概念図である。
【図１０】 穴認識のフォームの一例を示す概念図（その１）である。
【図１１】 穴認識のフォームの一例を示す概念図（その２）である。
【符号の説明】
１０ プリント配線板
２０ 撮像部
２１ テーブルカメラ部
２１１ 検査カメラ
２１２ 照明器
２１３ 拡散板
３０ 検査部
３１ 穴認識部
６１ リング部
６２ 放射部
７１ 十字線部
７２ 点部
【発明の属する技術分野】
本発明は，パターンの良否を検査するパターン検査装置およびパターン検査方法に関する。さらに詳細には，パターン中に含まれる特定の図形について，消失や過剰等の欠陥を良好に検出できるパターン検査装置およびパターン検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板においては，その表面のパターンに特定の図形が含まれることがある。例えば，レーザ加工によるビアホール形成のため，上層配線板に開けられる穴がその例である。この穴は，位置，形状，径が仕様どおりに正しく形成されていないと，層間接続の失敗等の不良を引き起こすことになる。このため，穴あけ後に，穴が正しく形成されているか否かを検査する必要がある。
【０００３】
この検査のための手法としては，特開２００１−５０９０６号公報に記載されている方法が挙げられる。この方法では，図６に示すように，プリント配線板の配線パターンを２値化したパターン画像に大臨界円５２および小臨界円５１を当てはめる。このとき，小臨界円５１の内部の領域５３の画素がすべて「暗」であり，大臨界円５２の外側を沿う領域５４の画素がすべて「明」であれば，領域５３の暗画素およびこれに連続する暗画素を穴と認識する手法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の検査手法には次のような問題点があった。すなわち，ダイレクトレーザ法により穴あけを行った場合，開けられた穴の周辺には，図７に示すような，銅の飛び散り（以下，「スパッタ」という）が生じる。このスパッタは，穴加工される部分の銅が飛び散ることで形成される。スパッタは，加工した穴６０を囲むリング部６１と，銅の飛び散り部分である放射部６２とで構成されており，それぞれの形状は一定していない。そのため，従来の手法で必要なリング形状を安定して認識できない。
【０００５】
また，ダイレクトレーザ加工の前段階に行われる銅箔表面の黒化処理において，ごみ等の付着により黒化処理されない箇所が生じることがある。そのような箇所として，例えば図８に示すような撮像結果が得られる場合がある。図８の例では，黒化されていない環状の部分の中に黒化された部分や汚れおよび凹んで影になる部分が存在している。従来の手法で図９のように小臨界円５１，大臨界円５２を適用すると，小臨界円５１の内部の画素がすべて「暗」であり，大臨界円５２の外側を沿う領域の画素がすべて「明」となり，穴と認識する条件を満たすこととなる。そのため，穴あけがされた箇所として誤認識してしまう。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，銅の飛び散りに影響されず，欠陥形状について高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のパターン検査装置は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンに基づく画像データを取得する画像データ取得部と，画像データ取得部が取得した画像データを２値化する２値化部と，２値化部により２値化された画像データを用いて，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，取得した対象物の表面パターンのリング部を検査する検査部とを有し，画像データ取得部は，対象物を照らす照明光源と，照明光源と対象物との間に位置し照明光源からの光を拡散させる拡散手段と，対象物の表面パターンを撮像する撮像カメラとを有するものである。
【０００８】
また，本発明のパターン検査方法は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法であって，拡散光で照らされた対象物の表面パターンを撮像カメラで撮像し，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む画像データを取得する画像データ取得ステップと，取得した画像データを２値化する２値化ステップと，２値化された画像データを用い，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，対象物のリング部の表面パターンを検査する検査ステップとを有している。
【０００９】
【００１０】
このパターン検査装置およびパターン検査方法では，対象物の表面パターンを拡散光で照らしている。すなわち，対象物の表面パターンは，単一方向の光ではなく，方向分布を有する光により照らされている。この対象物の表面パターンを撮像して画像データを取得し，取得した画像データを２値化する。そして，２値化された画像データを用いて対象物の表面パターンを検査する。例えば，対象物の表面にスパッタがある場合，そのリング部と放射部とでは，撮像カメラから見て明度が異なる。このため，リング部と放射部との間で明確なコントラストが得られる。そして，取得した画像データを適切な閾値で２値化することにより，リング部のみの形状を認識できる。これにより，リング部のみの形状による検査ができる。
【００１１】
また，本発明の別のパターン検査装置は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得部と，画像データ取得部が取得した画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識することにより対象物の表面パターンを検査する検査部とを有し，検査部における第１の検出条件は，第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値である。
【００１２】
また，本発明の別のパターン検査方法は，ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法であって，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得ステップと，画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識する欠陥抽出により対象物の表面パターンを検査する検査ステップとを有し，欠陥抽出における第１の検査条件として，第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを用いる。
【００１３】
【００１４】
このパターン検査装置およびパターン検査方法では，第１の被検図形の第１の検出条件として，星形部と複数の点部とで構成されるすべての位置で画像データが所定の値であることを用いる。この第１の検出条件により，所定の範囲以上に同じ値が連続している箇所を検出する。例えば，黒化処理後の対象物を撮像した画像データに対して，所定の値を「明」として第１の条件を満たす箇所は，黒化処理されていない箇所として認識することができる。これにより，黒化処理が実施されているか否かを検査することができる。
【００１５】
さらに，このパターン検査装置において，画像データ取得部は，対象物を照らす照明光源と，照明光源と対象物との間に位置し照明光源からの光を拡散させる拡散手段と，対象物の表面パターンを撮像する撮像カメラとを有するものであるとよりよい。また，このパターン検査方法において，画像データ取得ステップは，拡散光で照らされた対象物の表面パターンを撮像カメラで撮像して画像データを取得するとよりよい。
【００１６】
この画像データ取得部および画像データ取得ステップでは，対象物の表面パターンを拡散光で照らしている。すなわち，対象物の表面パターンは，単一方向の光ではなく，方向分布を有する光により照らされている。この対象物の表面パターンを撮像して得られた画像データを用いて対象物の表面パターンを検査する。例えば，対象物の表面にスパッタがある場合，そのリング部と放射部とでは，撮像カメラから見て明度が異なる。このため，リング部と放射部との間で明確なコントラストが得られる。そして，取得した画像データを適切な閾値で２値化することにより，リング部のみの形状を認識できる。これにより，リング部のみの形状を認識でき，併せて対象物の黒化処理されていない箇所も認識する検査をすることができる。
【００１７】
さらに，第２の検出条件として，第２の被検図形に許容される最小サイズに相当する小臨界の内部の全域で画像データが所定の値であり，第２の被検図形に許容される最大サイズに相当する大臨界に沿う領域のすべての位置で画像データが別の所定の値であることを用い，第２の被検図形の存在または消失が検出された位置について第１の被検図形候補であるか否かを判断することとするとよりよい。
【００１８】
この第２の検査条件を用いることにより，一定のエリアを穴あけされている箇所として認識することができる。そして，穴の存在が検出された位置について第１の検査条件を当てはめることにより，所定の範囲以上に同じ値が連続している箇所，例えば黒化処理されていない箇所を穴として誤認識しているか否かを判断することが出来る。また，穴の存在が消失した位置について第１の条件を当てはめることにより，消失した原因が例えば黒化処理されていないことであるか否かを認識することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，プリント配線板の表面パターンを検査するパターン検査装置，およびその装置により実行されるパターン検査方法として本発明を適用したものである。特には，プリント配線板の製造途上で，上層銅箔に黒化処理を行った後，ダイレクトレーザ加工により上層銅箔に開けられた穴の検査のための装置および方法である。なお，本形態の検査対象物は最終製品ではなく，製造途上での中間品であるが，以下，この対象物をプリント配線板として説明する。
【００２０】
本形態に係るパターン検査装置は，図１に示すように，撮像部２０と検査部３０とを有している。さらに，全体の統括制御を行うとともに，オペレータによる操作や検査結果の表示等を行うコンピュータ端末４１が設けられている。また，コンピュータ端末４１には，それ自身の表示画面の他に像モニタ４２が付設されている。
【００２１】
まず，撮像部２０について説明する。撮像部２０は，プリント配線板１０上にレーザ加工等で形成されたパターン１１を読み取ってパターン画像を取得する機能を有している。詳細には，パターンを撮像するテーブルカメラ部２１と，アナログ画像をデジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換部２２と，デジタル信号を２値化する２値化部２３とを有している。すなわち，２値化部２３から出力される画像は，暗画素と明画素とからなる２値画像である。この画像は，おおむね，黒化処理が行われている場所やレーザ加工により開けられた穴の部分の画素が暗画素であり，それ以外の場所の画素が明画素である。ここで，それ以外の場所とは，ダイレクトレーザ加工により発生するスパッタの部分や，ごみ等により黒化処理が行われなかった部分等である。なお，本形態では，１画素のサイズを１５μｍ四方としている。
【００２２】
次に，検査部３０について説明する。検査部３０は，撮像部２０からパターン画像を受け取り，穴の形成の良否を検査する機能を有している。詳細には，パターン画像の入力を受けてその中に含まれる穴の候補（以下，「穴候補」という）を認識する穴認識部３１と，検査のためのマスタデータを記憶するマスタデータメモリ部３２と，穴認識部３１での認識結果とマスタデータとを照合して穴の消失や過剰を検出する消失・過剰検出部３３と，検出結果を処理して虚報を排除する検出結果処理部３４とを有している。
【００２３】
次に，撮像部２０の各構成部について説明する。まず，テーブルカメラ部２１は，プリント配線板のパターン面を撮像する機能を有している。テーブルカメラ部２１は，図２に示すように，パターン面を撮像する検査カメラ２１１と，光源となる照明器２１２と，入射した光を拡散させる拡散板２１３とを有している。検査カメラ２１１および照明器２１２は，垂線からの傾斜角がほぼ同じになるように配置されている。また，拡散板２１３は，照明器２１２とパターン面との間に配置されている。この拡散板２１３としては，すりガラス等が使用可能である。なお，拡散板２１３の材質はガラスに限るものではない。
【００２４】
次に，Ａ／Ｄ変換部２２は，テーブルカメラ部２１で撮影したアナログ画像データをデジタル画像データに変換する機能を有している。次に，２値化部２３は，入力されたデジタル信号を２値化する機能を有している。なお，２値化のための閾値は，コンピュータ端末４１を用いて変更することができる。
【００２５】
次に，検査部３０の各構成部について説明する。穴認識部３１は，パターン画像の中の穴候補および黒化処理が行われていない部分（以下，「未黒化候補」という）を認識する機能を有している。まず，穴候補の認識は，図６に示すように，小臨界円５１および大臨界円５２からなるフォームを用いて行われる。小臨界円５１は，穴の径の許容範囲の最小限に相当する。大臨界円５２は，穴の径の許容範囲の最大限に相当する。これらは，ほぼ同心円状に配置されている。そして，次の２つの条件により穴候補の認識がなされる。第１の条件（以下，「内条件」という）は，小臨界円５１の内部の領域５３の画素がすべて暗画素であることである。第２の条件（以下，「外条件」という）は，大臨界円５２の外側の全周にわたる領域５４の画素がすべて明画素であることである。これら２つの条件がともに満たされるときに，領域５３およびそれに暗画素が連続している範囲が穴候補として認識される。なお，小臨界円５１と大臨界円５２との間の領域５５や，領域５４の外側の領域５６は，判断の対象外であり，暗画素でも明画素でもかまわない。
【００２６】
一方，未黒化候補の認識は，図３に示すような４つの点部７２と，十字線部７１とからなるフォームを用いて行われる。当該フォームは，十字線部７１がフォームの中心部から４方に引かれた直線で構成され，当該十字線部７１で区切られたエリア内に点７２が一つずつ存在するように構成されている。また，当該フォームの最大幅は，スパッタのリング部６１（図７）を未黒化処理候補と認識しないようにするため，リング部６１の幅より大きい。そして，未黒化候補とする認識条件としては，十字線部７１およびすべての点部７２が明画素であることである。本条件を満たすことにより，十字線部７１，点部７２，およびそれらに明画素が連続し，ある程度の大きさをもつ範囲が未黒化候補として認識される。なお，十字線部７１および点部７２以外の領域７３は判断の対象外であり，暗画素でも明画素でもかまわない。
【００２７】
なお，図３のフォームの変形例として，図１０に示すようなフォーム８１を用いることも考えられないわけではない。しかし，フォーム８１では次のような問題点がある。すなわち，２値化部２３での閾値によっては，未黒化部分であっても暗画素を含む場合もある。この場合にフォーム８１を用いると，その暗画素の部分のため，未黒化の部分を正しく検出できない。このため，フォーム内の直線部をあまりに増加させるのは妥当ではない。
【００２８】
また，図３のフォームの変形例として，図１１に示すようなフォーム９１を用いることも考えられないわけではない。しかし，フォーム９１では次のような問題点がある。すなわち，未黒化部分以外でも明画素が散在する場合がある。フォーム９１を用いると，そのような明画素のため，未黒化部分でない箇所を未黒化部分を誤認識するおそれがある。このため，フォーム内の直線部をなくすのは妥当ではない。
【００２９】
このようにしてなされる穴候補であるか否かの認識，および未黒化候補であるか否かの認識は，フォームを縦横に１画素ずつずらしつつパターン画像の全領域の各画素について行われる。なお，各フォームの大きさや形状等は，コンピュータ端末４１を用いて設定することができる。
【００３０】
次に，マスタデータメモリ部３２は，穴候補の認識のためのマスタデータを記憶する機能を有している。マスタデータとは，検査対象であるプリント配線板１０において，穴が存在するはずの位置を示すデータである。マスタデータを用意する方法としては，プリント配線板１０の標準品を用意してこれについてのパターン画像から作成する方法がある。標準品としては，穴が設計仕様通りに正しく形成されていることが別の方法で確認されている良品のプリント配線板１０を用いることができる。また，同一の製造ロットで製造された多数の同一品種のプリント配線板１０のうちの最初のものを用いてもよい。また，ＣＡＤデータより作成することも可能である。
【００３１】
マスタデータメモリ部３２では，マスタデータの記憶を，１２０μｍ（１５μｍ×８画素）四方を１セルとして１セル毎に行う。すなわち，１セルには６４個（８×８）の画素が含まれる。そして，６４個のうち，標準品のパターン画像において穴であると認識された画素が１つでも含まれていれば，そのセルはマスタデータ上，「穴あり」として扱われる。一方，６４個のうち，標準品のパターン画像において穴であると認識された画素が１つも含まれていなければ，そのセルはマスタデータ上，「穴なし」として扱われる。なお，未黒化候補については，通常，全面黒化処理が施されているものが標準品に該当するため，マスタデータを作成しない。また，マスタデータと検査対象品の認識結果のデータとの対比も，セル単位に行われる。なお，セルのサイズは，コンピュータ端末４１を用いて変更することができる。
【００３２】
次に，消失・過剰検出部３３は，前述のように穴認識部３１での認識結果と，マスタデータとをセル単位で照合して穴の消失・過剰を検出する機能を有している。さらには，未黒化部分を検出する機能を有している。詳細には，消失・過剰検出部３３は，消失出力機能と，過剰出力機能とを有している。消失出力機能では，マスタデータによれば穴があるはずなのに穴候補の認識データがないセルを出力する。そして，その出力を消失欠陥とする。一方，過剰出力機能では，マスタデータによれば穴ではないはずなのに穴候補の認識データがあるセルを出力する。そして，それら出力を過剰欠陥とする。また，未黒化候補の認識データが含まれるセルを黒化欠陥として出力する。
【００３３】
次に，検出結果処理部３４は，消失・過剰検出部３３の検出結果を処理して虚報を排除する機能を有している。検出結果処理部３４は，消失・過剰検出部３３から出力された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥のうち消失欠陥について，虚報を排除して真に消失欠陥であると考えられるもののみを抽出する処理を行う。以上が，検査部３０である。なお，着目セルの周囲を考慮する範囲は，コンピュータ端末４１を用いて設定することができる。
【００３４】
次に，図１のパターン検査装置により実行されるパターン検査方法を説明する。このパターン検査方法は大別して，プリント配線板の標準品によるマスタデータの作成と，そのマスタデータを用いて行うプリント配線板の検査対象品の検査との２段階に分けられる。
【００３５】
マスタデータの作成は，次のようにして行われる。まず，撮像部２０において，テーブルカメラ部２１（図２参照）の撮影位置にプリント配線板１０の標準品を設置する。次に，照明器２１２により，プリント配線板１０に対して光を照射する。プリント配線板１０は，上層銅箔を黒化処理した後，ダイレクトレーザ加工によって穴が開けられた状態である。そのため，上層表面の穴の周辺には，スパッタ（図７）が生じている。このスパッタは，図４に示すように，上層面上に銅が付着した状態となっている。すなわち，もともと穴加工部にあった銅箔が飛び散り，リング部６１および放射部６２を形成している。なお，リング部６１の表面には凹凸があり，鏡面にはなっていない。
【００３６】
次に，照明器２１２から射出された光は，拡散板２１３によって拡散される。このためプリント配線板１０は，拡散光により照らされる。すると，検査カメラ２１１には，スパッタのリング部６１については，ある程度の光量の光が得られる。一方，スパッタの放射部６２からは光がほとんど得られない。このため，後述する２値化部２３の閾値を適切に設定することにより放射部６２を除去した画像を作成できる。
【００３７】
そして，テーブルカメラ部２１からの出力画像が，Ａ／Ｄ変換部２２でデジタルデータ化され，さらに２値化回路２３で２値化される。このとき，２値化回路２３の閾値をリング部６１からの光量より小さく放射部６２からの光量より大きい値に設定することにより，光のほとんど得られない放射部６２は除去される。すなわち，スパッタの放射部６２を除くリング部６１のみの画像を得ることができる。そして，２値化された状態のパターン画像が，検査部３０の穴認識部３１に入力される。
【００３８】
穴認識部３１では，受け取ったパターン画像について，図６に示した小臨界円５１および大臨界円５２を用いて，穴候補の認識が行われる。例えば，図５の（ａ）のように本来の寸法通りに正常に形成されている穴を図６に当てはめると，内条件と外条件とがともに満たされる。「暗」の領域と「明」の領域との境界が，小臨界円５１と大臨界円５２との間に来るからである。よって，「暗」の領域内の画素が穴候補として認識される。一方，標準品のプリント配線板１０であっても，異なる寸法の穴が，レーザ加工用以外の用途のために設けられている場合がある。しかしながら，図５の（ｂ）のように大きい穴については，外条件が満たされない。よって，その場合には穴候補が認識されない。なお，ここで想定している穴の径は，１００〜２００μｍ程度である。よって，標準品における１つの穴に対し，１つのセルのみが「穴あり」として記憶されることもあれば，隣接する２つないし４つのセルのみが「穴あり」として記憶されることもある。
【００３９】
かくして作成されたマスタデータは，通常，当該標準品を含む１ロットのプリント配線板１０に対して有効とされる。ただし，ロット間のバラツキが小さい場合には，同一の仕様のすべてのプリント配線板１０に対して有効として取り扱ってもよい。
【００４０】
検査対象品の検査は，次のようにして行われる。まず，撮像部２０において，テーブルカメラ部２１の撮影位置にプリント配線板１０の検査対象品を設置する。このとき検査対象品は，マスタデータ作成時の標準品と同様にアライメントされなければならないことはいうまでもない。検査対象品が正しく設置されたら，マスタデータ作成時と同様に，パターン１１が撮像され，そして２値化されたパターン画像が穴認識部３１に入力される。
【００４１】
穴認識部３１では，マスタデータ作成時の穴候補の認識処理と同様の処理が行われる。すなわち，図５の（ａ）のように本来の寸法通りに正常に形成されている穴を図６に当てはめると，内条件と外条件とがともに満たされ，「暗」の領域内の画素が穴候補として認識される。しかしながら，図５の（ｂ）のように大きい穴については，外条件が満たされない。よって，その場合には穴候補が認識されない。また，図５の（ｃ）のように小さい穴，もしくは，図５の（ｄ）のように黒化処理が不十分でつぶれている穴については，内条件が満たされない。この場合についても穴候補が認識されない。また，図５の（ｅ）のように本来あるべき位置に穴がない，もしくは，図５の（ｆ）のように穴がある位置がずれている場合は，外条件が満たされない。当然，穴候補として認識されない。
【００４２】
さらに，穴認識部３１では，図３に示したフォームを用いて，未黒化候補の認識処理が行われる。当該フォームは，フォームの中心部から臨界までに引かれた４本の直線で構成される十字線部７１と，当該十字線部７１で区切られたエリア内に一つずつ存在している点７２とで構成されている。当該フォームは，当該フォームの許容される幅は，スパッタ（図７）のリング部６１の幅より大きい。そして，未黒化候補とする認識条件としては，十字線部７１およびすべての点部７２が明画素であることである。本条件を満たすことにより，十字線部７１，点部７２，およびそれらに明画素が連続し，ある程度の大きさをもつ範囲が未黒化候補として認識される。十字線部７１および点部７２のそれぞれの大きさなどの認識条件は，コンピュータ端末４１を用いてあらかじめ設定しておく。これにより，例えば，図５の（ｇ）のように異物等により未黒化部となっている箇所に図３に当てはめると，未黒化候補となるための条件が満たされる。十字線部７１および点部７２がすべて「明」の領域となるからである。また，図９のように異物等により穴と誤認識してしまう箇所の未黒化部分に図３に当てはめると，未黒化候補となるための条件が満たされる。十字線部７１および点部７２がすべて「明」の領域となるからである。よって，図９のようなセルは，穴候補かつ未黒化候補として認識される。
【００４３】
穴候補か否かの認識は，図６の小臨界円５１および大臨界円５２を縦横に１画素ずつずらしつつパターン画像の全域の各画素について行われる。各画素についての穴候補の認識の有無のデータ（以下，「穴候補検査データ」という）は，消失・過剰検出部３３に送られる。また，未黒化部か否かの認識は，図３の十字線部７１および点部７２を縦横に１画素ずつずらしつつ該当セルの全域の各画素について行われる。各画素についての未黒化候補の認識の有無のデータ（以下，「未黒化検査データ」という）は，消失・過剰検出部３３に送られる。
【００４４】
消失・過剰検出部３３では，穴認識部３１から未黒化検査データおよび穴候補検査データを受け取るとともに，マスタデータメモリ部３２からマスタデータを受け取る。そして，穴候補検査データとマスタデータとをセル単位で比較する。これにより，消失欠陥および過剰欠陥が認識できる。また，穴候補として認識されたセルおよび消失欠陥となったセルについて，当該セルの穴候補検査データと未黒化検査データとを比較する。もし，穴候補検査データが「穴有り」であり未黒化検査データが「未黒化部無し」であれば，当該穴候補検査データによる穴はそのまま穴として認識する。また，穴候補検査データが「穴有り」であり未黒化検査データが「未黒化部有り」であれば，当該穴候補検査データによる穴は誤認識であり未黒化の部分として認識する。これにより，穴候補の誤認識およびその原因を知ることができる。また，消失欠陥となったセルの未黒化検査データが「未黒化部有り」であれば，当該消失欠陥の原因は未黒化によるものと認識できる。なお，穴候補として認識されたセルもしくは消失欠陥となったセル以外のセルについては，黒化の有無の影響はないため未黒化検査データとの比較を行わなくてもよい。
【００４５】
かくして消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥は，消失・過剰検出部３３から検出結果処理部３４へ送られる。検出結果処理部３４は，受け取った消失欠陥および過剰欠陥について，虚報を排除する処理を行う。そして，虚報が排除された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥が，検出結果処理部３４からコンピュータ端末４１へ出力される。するとコンピュータ端末４１では，報告された消失欠陥，過剰欠陥および黒化欠陥の情報を画面に表示する。これにより，検査対象品のプリント配線板１０が合格品か否かについて，オペレータが判断することができる。また，オペレータは必要に応じて，当該欠陥を含む部位の画像を，像モニタ４２にて目視で確認することもできる。
【００４６】
以上詳細に説明したように本実施の形態では，プリント配線板１０のパターンを撮像するテーブルカメラ２１において，照明器２１２とパターン面との間に拡散板２１３を配置することとしている。これにより，プリント配線板１０のパターン面を拡散光で照らしながら撮像することとしている。このため，スパッタの放射部６２とリング部６１との間に明確なコントラストが得られる。よって，２値化する際に放射部６２を除去でき，リング部６１のみの形状を認識できる。かくして，スパッタの飛び散りに影響されることのないパターン検査装置およびパターン検査方法が実現されている。
【００４７】
さらに，読み取って得た２値画像について，検査部３０の穴認識部３１では，図６のフォームを用いて穴候補の認識を行うこととしている。さらに，図３のフォームを用いて未黒化候補の認識を併せて行うこととしている。すなわち，図５の（ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）のような穴の異常を検出するだけでなく，図５の（ｇ）や図９のような穴と誤認識してしまう形状も異常として検出できる。このため，穴候補に加えて未黒化部についても認識することができる。かくして，欠陥形状を高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法が実現されている。
【００４８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，黒化処理直後に黒化処理そのものの良否を検査することもできる。この場合は，未黒化処理部があるか否かの検査のみを行う。
【００４９】
また，本形態では，穴認識部３１において未黒化候補を全領域について検査することとしているが，穴候補として認識された箇所に対してのみ未黒化候補の認識を行ってもよい。これでも，穴認識部３１において穴候補として認識されているが，未黒化であり誤認識している箇所を認識するには十分である。
【００５０】
また，本形態では，未黒化部分があればすべて黒化欠陥としたため，未黒化候補のマスタデータを作成する必要がなかった。しかし，意図的に黒化しない部分を形成し，当該部分の良否を検査する場合には，未黒化候補のマスタデータを作成する。そして，マスタデータと検出したデータとを消失・過剰検出部３３で照合する。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，銅の飛び散りに影響されず，欠陥形状について高精度に特定できるパターン検査装置およびパターン検査方法およびその方法により検査されたプリント配線板が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係るパターン検査装置の構成図である。
【図２】 実施の形態に係るテーブルカメラ部の構成図である。
【図３】 実施の形態に係る穴認識のフォームを示す概念図である。
【図４】 検査対象であるプリント配線板に係るレーザ加工部の断面図である。
【図５】 穴として認識される画像例と認識されない画像例を示す説明図である。
【図６】 従来の検査方法における穴認識のフォームを示す概念図である。
【図７】 ダイレクトレーザ法により穴あけを行った配線板の表面を示す概念図である。
【図８】 穴候補と誤認識するパターンの一例を示す概念図である。
【図９】 穴候補と誤認識するパターンの一例にフォームを適用した概念図である。
【図１０】 穴認識のフォームの一例を示す概念図（その１）である。
【図１１】 穴認識のフォームの一例を示す概念図（その２）である。
【符号の説明】
１０ プリント配線板
２０ 撮像部
２１ テーブルカメラ部
２１１ 検査カメラ
２１２ 照明器
２１３ 拡散板
３０ 検査部
３１ 穴認識部
６１ リング部
６２ 放射部
７１ 十字線部
７２ 点部
Claims (8)
- ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置において，
穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンに基づく画像データを取得する画像データ取得部と，
前記画像データ取得部が取得した画像データを２値化する２値化部と，
前記２値化部により２値化された画像データを用いて，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，対象物の表面パターンのリング部を検査する検査部とを有し，
前記画像データ取得部は，
対象物を照らす照明光源と，
前記照明光源と対象物との間に位置し，前記照明光源からの光を拡散させる拡散手段と，
対象物の表面パターンを撮像する撮像カメラとを有することを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項１に記載するパターン検査装置において，
前記検査部は，画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識することにより対象物の表面パターンを検査するものであり，
前記検査部における第１の検査条件は，
第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって前記星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，
前記星形部および前記点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを特徴とするパターン検査装置。 - ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査装置において，
穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得部と，
前記画像データ取得部が取得した画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識することにより対象物の表面パターンを検査する検査部とを有し，
前記検査部における第１の検出条件は，
第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって前記星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，
前記星形部および前記点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを特徴とするパターン検査装置。 - 請求項２または請求項３に記載するパターン検査装置において，
前記検査部における第２の検出条件は，
第２の被検図形に許容される最小サイズに相当する小臨界の内部の全域で画像データが所定の値であり，
第２の被検図形に許容される最大サイズに相当する大臨界に沿う領域のすべての位置で画像データが別の所定の値であることであり，
前記検査部は，第２の被検図形の存在または消失が検出された位置について第１の被検図形候補であるか否かを判断することを特徴とするパターン検査装置。 - ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法において，
拡散光で照らされた対象物の表面パターンを撮像カメラで撮像し，穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む画像データを取得する画像データ取得ステップと，
取得した画像データを２値化する２値化ステップと，
２値化された画像データを用い，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによってリング部を認識し，対象物のリング部の表面パターンを検査する検査ステップとを有することを特徴とするパターン検査方法。 - 請求項５に記載するパターン検査方法において，
前記検査ステップでは，
画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識する欠陥抽出を行い，
前記欠陥抽出における第１の検査条件として，
第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，
星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを用いることを特徴とするパターン検査方法。 - ダイレクトレーザ加工で穴あけされた対象物の表面パターンを検査するパターン検査方法において，
穴の周囲に位置するリング部と放射部とを含む対象物の表面パターンのうち，リング部と放射部とのコントラストの差により，適切な閾値で２値化することによって当該リング部を認識した画像データを取得する画像データ取得ステップと，
画像データ中の各位置に所定の検出条件を当てはめ，検出条件に合致した場合にその位置を被検図形候補であると認識し，検出条件に合致しない場合に被検図形候補でないと認識する欠陥抽出により対象物の表面パターンを検査する検査ステップとを有し，
前記欠陥抽出における第１の検査条件として，
第１の被検図形に許容される最小エリアの外周に配置された複数の位置と被検図形の中心とを結んだ星形部と，第１の被検図形に許容される最小エリア内であって星形部により区画された各領域内にそれぞれ配置された複数の点部とについて，
星形部および点部を構成するすべての位置で画像データが所定の値であることを用いることを特徴とするパターン検査方法。 - 請求項６または請求項７に記載するパターン検査方法において，
前記欠陥抽出における第２の検出条件として，
第２の被検図形に許容される最小サイズに相当する小臨界の内部の全域で画像データが所定の値であり，
第２の被検図形に許容される最大サイズに相当する大臨界に沿う領域のすべての位置で画像データが別の所定の値であることを用い，
前記検査ステップでは，第２の被検図形の存在または消失が検出された位置について第１の被検図形候補であるか否かを判断することを特徴とするパターン検査方法。
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| WO2021203965A1 (zh) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 上海博茵堡电子科技有限公司 | 一种带摄像头的电路通断检查仪 |
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