JP4519272B2 - Pattern inspection apparatus and pattern inspection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,例えばプリント配線板などの検査対象物であってその表面に配線パターンのようなパターンを有するものについて,その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,複雑で微細なパターンを持つ対象物についても,過度に大量のメモリまたはロジック資源を要することなく,かつ,パターン認識の柔軟性をも有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ものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線板は,その表面のパターンが仕様通りに正しく形成されない場合がある。もちろんこのようなプリント配線板は不良品であり,製品から排除しなければならない。このためにプリント配線板の製品は検査される。このための検査では,不良個所に現れる図形をあらかじめ指定しておく。そして,プリント配線板のパターン中にその図形が発見されなければ,そのプリント配線板は良品であるとする。むろん,パターン中にその図形が発見されれば,そのプリント配線板は不良品とされる。
【0003】
ここで,不良個所の典型例は,ライン間の短絡やあるいはラインの断線である。これらは,必ずある決まった図形をしているわけではない。言い換えるとこれら不良個所の形状には多くのバリエーションがある。よって,パターン検査のための図形認識もバリエーションに対応できる方法でしなければならない。
【0004】
そのための一般的な方法の1つを,図19,図20により説明する。この方法では,図19に示す認識パターンを使用する。図19には,ライン間の短絡を認識するための認識パターンの例が描かれている。すなわち,図19における左辺のアルファベット文字および上辺の数字は,132 画素の領域内の画素を特定するための座標値である。そして,「1」と記載されている6つの画素は,図形の認識のためには2値化値が「1」であることを要する画素である。「0」と記載されている3つの画素は,図形の認識のためには2値化値が「0」であることを要する画素である。これら9つ以外の空白の領域は,2値化値が「0」と「1」とのどちらであっても図形の認識に影響しない画素の領域である。空白の領域があるのは,短絡の形状のバリエーションに対応するためである。
【0005】
図19の認識パターンを実際に画像データに当てはめた例が図20である。図20では,グレーの画素はパターン部分の画素(2値化値が「1」)を示し,白色の画素は基材が露出している部分の画素(2値化値が「0」)を示している。そして,「1」と記載されている画素はすべてグレーであり,「0」と記載されている画素はすべて白色である。すなわち,上述の条件がすべて満たされている。このため,画像データ中のこの場所にライン間の短絡があると認識される。もし,「0」または「1」と記載されている画素が1つでも上述の条件を満たさない場合には,その場所に短絡があるとは認識されない。
【0006】
このような手法による図形認識は例えば,ロジックゲートにより実現している。すなわち,図19中「1」と記載されている各画素の信号と,図19中「0」と記載されている各画素の反転信号との多入力ANDをとるのである。これにより,上述の条件がすべて満たされている場合に限り,パターン認識信号が出力される。なお一般的には,図19の認識パターンとその左右反転パターン(あるいは90°ごとの回転パターン)とのORがとられる。また,ロジックゲートに代えて高速メモリを用いたルックアップテーブルを用いることもできる。
【0007】
短絡以外の種類の欠陥を認識するための認識パターンの例として,図22に示されるものがある。これは,配線の太さが仕様より細くなってしまっているいわゆる「線細り」を認識するパターンである。「0」,「1」の意味は図19の場合と同じである。この認識パターンでは,線幅が3画素幅以下になってしまっている箇所が認識される。図23が,実際に線細りが認識される例である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,近年ではプリント配線板のパターンの形状がたいへんに複雑でかつ微細なものとなっている。このため前記した従来の方法で複雑かつ微細なパターンに対応しようとすると,相当に大量のロジック資源を必要とする。さもないと形状認識の柔軟性が低下して,バリエーション対応が不十分となる。このため,バリエーションによっては図21や図24に示すように,短絡もしくは線細りであるとの認識ができない場合がある。すなわち図21のケースでは,短絡があるにもかかわらず,画像データと認識パターンとをどのように当てはめてみても短絡を認識できない。また,図24のケースは,線の屈曲部分の近傍に線細りがあるケースであるが,図22の認識パターンでは認識できないのである。ルックアップテーブルを用いる場合でも大量のメモリ資源を必要とすることから同様の問題を有する。
【0009】
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,複雑で微細なパターンを持つ対象物についても,過度に大量のメモリまたはロジック資源を要することなく,かつ,パターン認識の柔軟性をも有す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。
【0010】
【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,プリント配線板の配線パターンを撮像して得た画像信号から,欠陥箇所に現れる欠陥箇所形状を抽出するものであって,欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化しない基本部分を認識する基本認識部と,欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化するバリエーション部分を認識するバリエーション認識部とを有し,画像信号について前記基本認識部が欠陥箇所形状の基本部分を認識し,かつ前記バリエーション認識部が欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションのいずれかを認識した場合に,当該画像信号中に欠陥箇所形状が存在すると認識するものである。
【0011】
また,本発明のパターン検査方法では,目標形状のうちバリエーションにより変化しない基本部分を認識する基本認識部と,目標形状のうちバリエーションにより変化するバリエーション部分を認識するバリエーション認識部とを用意し,画像信号について基本認識部が基本部分を認識し,かつバリエーション認識部がバリエーションのいずれかを認識した場合に,当該画像信号中に目標形状が存在すると認識する。
【0012】
すなわち本発明では,取得した画像信号について,基本認識部での処理とバリエーション認識部での処理とが行われる。基本認識部では,目標形状のうちバリエーションにより変化しない基本部分の認識が行われる。このため基本認識部には一般的に,基本部分を認識するためのパターンが定義されている。すなわち,基本部分を認識するために,特定のデータ値を有すべき画素がいくつか定められている。それらの画素のデータ値がすべて条件に合致している場合に目標形状の基本部分が認識されるとするのが一般的である。
【0013】
バリエーション認識部では,目標形状のうちバリエーションにより変化するバリエーション部分の認識が行われる。すなわち,画像信号のうちバリエーション部分に相当する領域について,目標形状のバリエーションのいずれかに該当するか否かが判断される。そして,画像信号について基本認識部が基本部分を認識し,かつ,バリエーション認識部がバリエーションのいずれかを認識した場合に,当該画像信号中に目標形状が存在すると認識される。基本認識部とバリエーション認識部との一方でも否定的な結果であった場合には,当該画像信号中に目標形状が存在するとの認識はされない。なお一般的には,上記のようにして目標形状が認識されても,その後さらにマスクデータとの比較等による絞り込みが行われる。
【0014】
この方式での基本認識部は,目標形状の全体をカバーしている必要がない。例えば目標形状が短絡である場合には,前提としてのラインの形状と,短絡の起点であるラインから出っ張り部分とをカバーしていれば十分である。そして,バリエーションの部分は,基本認識部ではなくバリエーション認識部が担当している。これにより,バリエーションの部分を含めてすべてを単一のパターン認識手段が担当する場合と比較して,必要なコンピュータ資源が少なくて済む。また,バリエーションの多様さに対応するための柔軟性も優れている。
【0015】
本発明において,バリエーション認識部には,欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションに該当する各パターンを記憶し,画像信号が記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力するルックアップテーブルを備えることが望ましい。特にこれを1メモリで構成し,1メモリで処理できるバリエーションとなるよう考え得るすべてのバリエーションを格納すると,高速な処理が可能である。
【0016】
例えばルックアップテーブルは,バリエーションに該当する各パターンとそれ以外のパターンとで異なる値を出力するものとするのがよい。こうすると,ルックアップテーブルの出力値により,バリエーション部分の画像信号が目標形状のバリエーションとして認識されるものであるか否かが表されるからである。
【0017】
さらに,ルックアップテーブルとしては,高速性,書き換え性といった観点から,SRAMにより,入力アドレス端子に画像信号中の前記バリエーション認識部の担当領域内の画像信号を受けるとともに,受けた画素信号の組合せが,記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力端子から出力するように構成されたものを用いることが望ましい。
【0018】
【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。本実施の形態は,プリント配線板のパターン検査装置およびその装置により実行される検査方法として本発明を具体化したものである。本実施の形態に係るパターン検査装置は,検査対象物たるプリント配線板の表面パターンに,パターン形成上の欠陥箇所が含まれているか否かを検査するものである。
【0019】
(第1の形態)
本形態では,典型的な欠陥個所として線間の短絡を例に挙げて説明する。本パターン検査装置は,図1に示すように,照明光源と1次元カメラと検査テーブル(走査機能つき)とを有する撮像部1と,撮像部1で得られたアナログの画像データをデジタル化するA/D変換部2と,A/D変換部2で得られた多階調画像データを2値化する2値化部3と,2値化部3で得られた2値画像データについて後述する形状認識処理を行い欠陥候補情報を抽出する形状認識部4と,形状認識部4で得られた欠陥候補情報を集計し,不要なものの整理・削除,その他統計処理等を行う欠陥情報集計部5と,欠陥情報集計部5から出力される欠陥情報について,座標や種類の個別表示や統計表示等を行う欠陥表示用端末6と,欠陥個所の画像を目視で確認するための欠陥確認装置7とを有している。
【0020】
形状認識部4は,図2に示すように構成されている。形状認識部4は,画像2次元展開部41と,ロジカル認識部42とに大別される。画像2次元展開部41は,2値化部3から入力される2値画像データを2次元展開する部分である。本実施の形態の画像2次元展開部41では,2値画像データを13行(A〜M,副走査方向)×13列(1〜13,主走査方向)に展開する。このため画像2次元展開部41には,ラインメモリおよびシフトレジスタ(図中「SR」と表記)が多数設けられている。ラインメモリが行方向の遅延展開を担当し,シフトレジスタが列方向の遅延展開を担当している。
【0021】
ロジカル認識部42は,画像2次元展開部41で展開された2次元展開画像(以下,単に2次元展開画像という)について形状認識処理を行う部分である。ロジカル認識部42は,図3に示すように構成されている。すなわちロジカル認識部42は,基本認識部421と,バリエーション認識部422と,論理演算部423とを有している。基本認識部421は,2次元展開画像に,短絡の前提としての線の形状があり,かつ,短絡の起点としてその線からの出っ張り形状があるか否かを識別する部分である。バリエーション認識部422は,2次元展開画像が短絡のとりうるバリエーションのいずれかに適合しているか否かを識別する部分である。基本認識部421とバリエーション認識部422とは,短絡の形状がバリエーションにより変化しない部分と変化する部分とをそれぞれ担当している。そして論理演算部423は,基本認識部421およびバリエーション認識部422の出力についてロジック処理を行い,欠陥候補情報として欠陥情報集計部5へ出力する部分である。
【0022】
基本認識部421には,パターンA認識回路4211と,パターンB認識回路4212とが含まれている。パターンA認識回路4211は,図4に示す認識パターンAを認識するための回路であり,ロジックICにより図5のように多入力AND回路で構成されている。ロジックICとしては,書き換え可能でゲート規模の大きいCPLDやFPGAを用いると便利で,かつ比較的コンパクトに回路を構成できる。図4における左辺のアルファベット文字および上辺の数字は,図19の場合と同様に座標値である。「1」,「0」や空白の意味も図19の場合と同様である。空白の領域の中でも特に太線で囲まれた領域T(画素数は15)は,バリエーション認識部422により担当される領域である。そして図5のパターン認識回路では,多入力AND回路に,図4中「1」と記載されている各画素の信号が正入力され,図4中「0」と記載されている各画素の信号が反転入力されている。これにより,図4の「1」および「0」がすべて満されている場合に限り,パターン認識信号が出力されるようにしているのである。
【0023】
パターンB認識回路4212は,図6に示す認識パターンBを認識するための回路である。図6の認識パターンBは,図4の認識パターンAを左右反転したパターンである。よってパターンB認識回路4212は,図7に示す構成である。
【0024】
バリエーション認識部422には,パターンA用ルックアップテーブル回路4221と,パターンB用ルックアップテーブル回路4222とが含まれている。パターンA用ルックアップテーブル回路4221は,図4中の領域Tについて,短絡の形状がバリエーションによりとりうるパターンを格納している。同様にパターンB用ルックアップテーブル回路4222は,図6中の領域Tについて,短絡の形状がバリエーションによりとりうるパターンを格納している。
【0025】
そして,論理演算部423には,パターンA認識回路4211の出力と,パターンA用ルックアップテーブル回路4221の出力とを受けるAND回路4231が設けられている。これにより,図4の認識パターンAにおいて,領域Tの内外でともに条件が満たされた場合にのみAND回路4231の出力がオンするようになっている。同様に,パターンB認識回路4212の出力と,パターンB用ルックアップテーブル回路4222の出力とを受けるAND回路4232が設けられている。これにより,図6の認識パターンBにおいても,領域Tの内外でともに条件が満たされた場合にのみAND回路4232の出力がオンするようになっている。さらに,AND回路4231の出力と,AND回路4232の出力とを受けるOR回路4233が設けられている。これにより,図4の認識パターンAと図6の認識パターンBとのいずれか一方で内外の条件が満たされれば,OR回路4233から欠陥情報集計部5へ欠陥候補情報が出力されるようにしている。
【0026】
パターンA用ルックアップテーブル回路4221についてさらに説明する。パターンA用ルックアップテーブル回路4221に格納されているバリエーションパターンの例(すべてではない)を図8に示す。このように,短絡の形状には実に多くのバリエーションがある。領域Tの左辺から右辺までつながっているいかなるパターンでも,「短絡」に該当するからである。なお,パターンB用ルックアップテーブル回路4222には,図8に示す各バリエーションパターンを左右反転したバリエーションパターンが格納されている。
【0027】
パターンA用ルックアップテーブル回路4221は,図9に示すように構成されている。すなわち,配置設定回路10と,マルチプレクサ11と,高速SRAM12と,ゲート13とを有している。このうちマルチプレクサ11,高速SRAM12,ゲート13には,CPUから制御信号(アドレス信号等を含む)を受けるようになっている。
【0028】
図9に示される回路構成のうち,ルックアップテーブルとしての主要部はむろん高速SRAM12である。そのアドレスA0〜A14が図4中の領域T内の15画素に対応する。また,入出力I/O0がAND回路4231への出力端子である。残り7ビット(I/O1〜I/O7)は予備である。配置設定回路10は,画像2次元展開部41から入力される2次元展開画像のうち目的に応じて適宜の画素を選択し,高速SRAM12に供給するものである。むろん,領域T内の15画素すべてが選択される。その15画素の信号は,マルチプレクサ11を介して高速SRAM12のA0〜A14端子に入力される。マルチプレクサ11およびゲート13は,高速SRAM12の内容設定の際にCPUからの操作を行うためのものである。すなわちマルチプレクサ11は,高速SRAM12のA0〜A14端子への入力信号を,配置設定回路10からの画素信号とするかCPUからのアドレス信号とするかを選択するものである。また,ゲート13は,高速SRAM12のI/O0〜I/O7端子に対するCPUからの信号入力をオンオフするものである。
【0029】
通常の検査モードでは,高速SRAM12のA0〜A14端子には,配置設定回路10の出力画素信号が入力されている。また,ゲート13はオフである。一方,高速SRAM12の内容設定を行う際,すなわち,図8に例示したような各バリエーションを高速SRAM12に格納する際(もしくは内容を変更する際)には,CPUのアドレスが高速SRAM12のA0〜A14端子に入力される。また,ゲート13がオンとされる。
【0030】
高速SRAM12においては,図10に示すように,A0〜A14端子への入力値のあらゆる組み合わせに対して,I/O0端子の出力値(「0」または「1」)を設定することが可能である。そこで,図8に例示したような,領域Tの左辺から右辺までつながっているパターンに相当するすべての組み合わせには出力値「1」を充てている。そしてそれ以外のすべての組み合わせには出力値「0」を充てている。これにより,短絡の形状のあらゆるバリエーションに対して1メモリで対応できるようにしているのである。
【0031】
図1に戻って,欠陥情報集計部5は,形状認識部4から出力される欠陥候補情報のうち不要なものを削除するためのマスクデータを有している。プリント配線板の仕様上,あたかも短絡のように見える形状が正しいパターンとして含まれている場合があるからである。
【0032】
次に,本パターン検査装置によるパターン検査の手順を説明する。本パターン検査装置でパターン検査を実行する場合には,撮像部1の検査テーブル(図1参照)上に検査対象物たるプリント配線板を載置する。そして,プリント配線板を照明光源で照らしつつカメラで撮像し,画像データを得る。この画像データはアナログであるため,A/D変換部2でデジタル化される。さらに2値化部3で2値化される。かくして得られた2値画像データが,形状認識部4に入力される。すると形状認識部4では,2値画像データを画像2次元展開部41(図2参照)で2次元(13行×13列)に遅延展開する。
【0033】
かくして得られた2次元展開画像は,ロジカル認識部42において,基本認識部421とバリエーション認識部422とに並列して入力される。2次元展開画像はさらに,基本認識部421においてパターンA認識回路4211とパターンB認識回路4212とに並列して入力される。バリエーション認識部422においても,パターンA用ルックアップテーブル回路4221とパターンB用ルックアップテーブル回路4222とに並列して入力される。以下,代表してパターンAの方で説明する。
【0034】
パターンA認識回路4211は,図4中「1」と記載されている各画素の2値化値がすべて「1」であり,かつ,「0」と記載されている各画素の2値化値がすべて「0」である場合には,パターン認識信号を出力する(図5参照)。パターンA認識回路4211からパターン認識信号が出力される場合には,2次元展開画像中に,短絡の前提としての線の形状と,短絡の起点としての出っ張り形状とが含まれていることを意味している。図4中「1」または「0」と記載されている各画素のいずれか1つでも上述の条件に合わない場合には,パターンA認識回路4211はパターン認識信号を出力しない。
【0035】
パターンA用ルックアップテーブル回路4221は,図4中の領域T内の各画素の2値化値の組み合わせが,図10中の出力値が「1」である場合にパターン認識信号を出力する。すなわち,パターンA用ルックアップテーブル回路4221からパターン認識信号が出力される場合には,領域Tの左辺から右辺まで2値化値が「1」である画素で図8に例示したようにつながっていることを意味している。
【0036】
そして,パターンA認識回路4211とパターンA用ルックアップテーブル回路4221とがともにパターン認識信号を出力している場合に,AND回路4231の出力がオンとなる。例えば,図11に示す例では,パターンA認識回路4211とパターンA用ルックアップテーブル回路4221との両者の認識条件がともに満たされている。このため,AND回路4231の出力がオンとなり,OR回路4233から欠陥情報集計部5へ欠陥候補情報が出力される。図11の例における2次元展開画像は,従来技術で説明したものでは短絡として認識できなかった図21のものと同じである。すなわち,本実施の形態のものではバリエーションの柔軟性が飛躍的に向上していることを示している。
【0037】
むろん,パターンBの方で各条件が合致した場合でも,同様にOR回路4233から欠陥情報集計部5へ欠陥候補情報が出力される。
【0038】
そして欠陥情報集計部5では,形状認識部4のOR回路4233から出力された欠陥候補情報をマスクデータと比較する。不要なものを削除するためである。ここで削除されずに残ったものが欠陥情報である。欠陥情報集計部5ではさらに,欠陥情報について種類ごとの統計処理などを行う。欠陥情報集計部5に集計された欠陥情報については,欠陥表示用端末6に座標や種類の個別表示や統計表示を行うことができる。また,欠陥確認装置7で欠陥個所の画像を目視で確認することもできる。
【0039】
以上詳細に説明したように本形態では,形状認識部4のロジカル認識部42に,基本認識部421とバリエーション認識部422とを設けている。そして,論理回路により構成される基本認識部421には,2次元展開画像に短絡の前提としての線の形状および短絡の起点としての出っ張り形状があるか否かを識別する役割を与えている。また,高速SRAM12を用いたルックアップテーブルとして構成されるバリエーション認識部422には,領域T内の2値化画像が,短絡の形状のとりうるバリエーションのいずれかに該当するか否かを識別する役割を与えている。そして,両者がともに認識信号を出力した場合にそこに短絡があるとして欠陥候補情報が出力されるようにしている。
【0040】
これにより,認識パターン1つ当たり,ロジックICとメモリ(高速SRAM)1つずつで適切に短絡形状を認識できるようにしている。すなわち,いかなるバリエーション形状の短絡でも認識漏れなく確実に認識できる。そして論理回路やメモリの必要容量も最小限に抑えている。これに対し,従来技術で説明したもののように論理回路ですべてを担当しようとすると,多彩なバリエーションへの対応(柔軟性)が不十分なために認識漏れが生じてしまうのである。一方,逆にすべてをルックアップテーブルで処理しようとすると,極度に大容量のメモリが必要になってしまう。必要なメモリ量は,画素数が増えるたびに2の階乗で増えてしまうからである。本実施の形態では,両者を併用して要所にルックアップテーブルを配置することにより,この難点を克服しているのである。また,ルックアップテーブルを高速SRAMで構成しているので,処理速度が速く,撮像部1における撮像の実時間で処理可能である。また必要に応じて内容の変更を許容するフレキシビリティーも有している。
【0041】
(第2の形態)
次に,短絡以外の種類の欠陥箇所として線細りを認識するものを説明する。図1,図2の構成はむろん第1の形態のものと共通である。また,図9の構成もほぼ共通である。
【0042】
そしてロジカル認識部42は,図3の構成の代わりに図12に示す構成とされている。すなわち,基本認識部421には,パターンA認識回路4211およびパターンB認識回路4212の代わりに,パターンC認識回路4213が設けられている。また,バリエーション認識部422には,パターンA用ルックアップテーブル回路4221およびパターンB用ルックアップテーブル回路4222の代わりに,上用ルックアップテーブル回路4223および下用ルックアップテーブル回路4224が設けられている。また,論理演算部423には,AND回路4231およびAND回路4232およびOR回路4233の代わりに,3入力AND回路4234が設けられている。3入力AND回路4234には,パターンC認識回路4213,上用ルックアップテーブル回路4223,および下用ルックアップテーブル回路4224のそれぞれの出力が入力されるようになっている。
【0043】
パターンC認識回路4213は,図13に示す認識パターンCを認識するための回路であり,ロジックICにより図14のように多入力AND回路で構成されている。図13における座標表示や「1」,「0」,空白の意味は図4の場合と同様である。図13において空白の領域の中には,バリエーション認識部422により担当される2つの領域T1,T2が設定されている。そして,論理演算部423の上用ルックアップテーブル回路4223が領域T1を,下用ルックアップテーブル回路4224が領域T2を,それぞれ担当するようになっている。このため,上用ルックアップテーブル回路4223には,図15に例示するバリエーションパターン(すべてではない)が格納されている。同様に下用ルックアップテーブル回路4224には,図15の各バリエーションパターンを上下反転したバリエーションパターンが格納されている。
【0044】
本形態では,パターンC認識回路4213と上用ルックアップテーブル回路4223と下用ルックアップテーブル回路4224との3つすべてがパターン認識信号を出力している場合に,論理演算部423の3入力AND回路4234から欠陥情報集計部5へ欠陥候補情報が出力される。本形態では,図16に示すように,従来技術で説明したものでは線細りとして認識できなかった形状(図24参照)でも線細りとして認識される。
【0045】
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,検査の目標図形たる欠陥は,線間の短絡や線細りに限らず他の種類の欠陥(断線等)でもよい。また検査対象物自体も,プリント配線板に限らず他のものであってもよい。また,検査に用いる画像データは,その都度撮像部1で撮像したものに限らず,あらかじめ記憶媒体に適宜のファイル形式で記憶してあるものを読み出したものであってもよい。また,第1の形態のロジカル認識部42では,互いに左右反転の関係にある2つのパターンの認識結果のORをとるようにしたが,これも必須ではない。いずれか一方のみでもよいし,90°ごとの回転パターン等をさらにORで結びつけるようにしてもよい。また,撮像部1において,検査テーブルを固定のものとしてその代わりにカメラを2次元カメラとしてもよい。
【0046】
さらに,ロジカル認識部42の基本認識部421は,本実施の形態で説明したロジックIC方式に限らず,メモリ方式でもよい。図17はその場合の具体的回路例である。すなわち,図9に示したものとほぼ同様の回路を13系統(A列〜M列分)用意し,各系統の高速SRAMの出力線を各行ごとに集約するのである。この構成で,各高速SRAMの内容設定により,図4,図6,図13のパターン認識結果が出力されるようにすることができる。
【0047】
また,バリエーション認識部422についても変形が考えられる。第1の変形は,高速SRAMに代えてROMを用いることである。ただしこの場合,内容の変更は一般的にはできない。EEPROMなら内容の変更が可能ではあるが,書き換えタクト時間はSRAMの方が有利である。また,処理速度を少々犠牲にしてもよければ,DRAMでもよい。ただしその場合,プリチャージ動作やリフレッシュ動作を考慮してインターリーブ式にする等の工夫が必要である。また,内容は固定となるが,ルックアップテーブルの機能をカスタムICに組み込んでもよい。
【0048】
また,図4に示した例(図6も同様)では,13行×13列の2次元展開画像中に,ルックアップテーブルにより処理される領域Tを1箇所のみ配置している。しかし欠陥の種類によっては,図13のように2つ配置することも考えられるし,あるいは3つ以上ということも考えうる。その場合,各領域Tの形状や画素数,内容は同じでなくてもよい。さらに,2以上の領域Tに主従関係を設けることも考えられる。図18がその例である。すなわち,主領域T1における認識結果に応じて,従領域T2の位置を変更するのである。このようにすると,線間の幅が広い箇所での短絡を,1領域あたりの画素数をあまり増やさずに効率よく認識できる。
【0049】
【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,複雑で微細なパターンを持つ対象物についても,過度に大量のメモリまたはロジック資源を要することなく,かつ,パターン認識の柔軟性をも有するパターン検査装置およびパターン検査方法が提供されている。
【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ブロック構成図である。
【図2】形状認識部の構成図である。
【図3】短絡認識用のロジカル認識部の構成図である。
【図4】パターンA認識回路の認識パターンを示す図である。
【図5】図4の認識パターンをロジックゲートにより実現した回路図である。
【図6】パターンB認識回路の認識パターンを示す図である。
【図7】図6の認識パターンをロジックゲートにより実現した回路図である。
【図8】短絡の形状のバリエーションを例示する図である。
【図9】ルックアップテーブルを高速SRAMにより実現した回路図である。
【図10】図9中の高速SRAMのコードパターン表である。
【図11】短絡の認識例を示す図である。
【図12】線細り認識用のロジカル認識部の構成図である。
【図13】パターンC認識回路の認識パターンを示す図である。
【図14】図13の認識パターンをロジックゲートにより実現した回路図である。
【図15】線細りの形状のバリエーションを例示する図である。
【図16】線細りの認識例を示す図である。
【図17】基本認識部をメモリで実現した例の回路図である。
【図18】2つのルックアップテーブル主従関係を設けた例を示す図である。
【図19】従来の検査方法における短絡の認識パターンを示す図である。
【図20】図19の認識パターンによる短絡の認識例を示す図である。
【図21】図19の認識パターンでは短絡を認識できないケースを示す図である。
【図22】従来の検査方法における線細りの認識パターンを示す図である。
【図23】図22の認識パターンによる線細りの認識例を示す図である。
【図24】図22の認識パターンでは線細りを認識できないケースを示す図である。
【符号の説明】
12 高速SRAM
41 画像2次元展開部
42 ロジカル認識部
421 基本認識部
422 バリエーション認識部
4221 ルックアップテーブル回路
4222 ルックアップテーブル回路
4223 ルックアップテーブル回路
4224 ルックアップテーブル回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method for inspecting the quality of a test object such as a printed wiring board having a pattern such as a wiring pattern on its surface. More specifically, the present invention relates to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method that do not require an excessively large amount of memory or logic resources and have pattern recognition flexibility even for an object having a complicated and fine pattern. is there.
[0002]
[Prior art]
The printed circuit board may not be formed correctly according to specifications. Of course, such a printed wiring board is a defective product and must be excluded from the product. For this purpose, printed wiring board products are inspected. In the inspection for this purpose, the figure appearing at the defective part is designated in advance. If the figure is not found in the pattern of the printed wiring board, the printed wiring board is assumed to be good. Of course, if the figure is found in the pattern, the printed wiring board is considered defective.
[0003]
Here, a typical example of a defective part is a short circuit between lines or a disconnection of lines. These are not necessarily certain figures. In other words, there are many variations in the shape of these defective portions. Therefore, figure recognition for pattern inspection must be a method that can cope with variations.
[0004]
One common method for this purpose will be described with reference to FIGS. In this method, the recognition pattern shown in FIG. 19 is used. FIG. 19 shows an example of a recognition pattern for recognizing a short circuit between lines. That is, the alphabetic characters on the left side and the numbers on the upper side in FIG. 2 This is a coordinate value for specifying a pixel in the pixel area. The six pixels described as “1” are pixels that require a binarized value of “1” in order to recognize a figure. The three pixels described as “0” are pixels that require a binarized value of “0” in order to recognize a graphic. The blank areas other than these nine are pixel areas that do not affect the recognition of the figure regardless of whether the binarized value is “0” or “1”. The reason for the blank area is to accommodate variations in the shape of the short circuit.
[0005]
FIG. 20 shows an example in which the recognition pattern of FIG. 19 is actually applied to image data. In FIG. 20, the gray pixel indicates the pixel of the pattern portion (binarization value is “1”), and the white pixel indicates the pixel of the portion where the base material is exposed (binarization value is “0”). Show. The pixels described as “1” are all gray, and the pixels described as “0” are all white. That is, all the above conditions are satisfied. For this reason, it is recognized that there is a short circuit between lines at this location in the image data. If even one pixel described as “0” or “1” does not satisfy the above condition, it is not recognized that there is a short circuit at that location.
[0006]
Graphic recognition by such a method is realized by, for example, a logic gate. That is, the multi-input AND of the signal of each pixel described as “1” in FIG. 19 and the inverted signal of each pixel described as “0” in FIG. As a result, the pattern recognition signal is output only when all the above conditions are satisfied. In general, the OR of the recognition pattern of FIG. 19 and its left / right inversion pattern (or rotation pattern every 90 °) is taken. In addition, a look-up table using a high-speed memory can be used instead of the logic gate.
[0007]
An example of a recognition pattern for recognizing a type of defect other than a short circuit is shown in FIG. This is a pattern for recognizing so-called “line thinning” in which the thickness of the wiring is thinner than the specification. The meanings of “0” and “1” are the same as those in FIG. In this recognition pattern, a portion where the line width is 3 pixels or less is recognized. FIG. 23 shows an example in which line thinning is actually recognized.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the pattern shape of the printed wiring board has become very complicated and fine. Therefore, a considerable amount of logic resources are required to deal with complicated and fine patterns by the conventional method described above. Otherwise, the flexibility of shape recognition will be reduced, and variations will be insufficient. For this reason, depending on variations, as shown in FIGS. 21 and 24, it may not be possible to recognize that the short circuit or the wire is thin. That is, in the case of FIG. 21, although there is a short circuit, the short circuit cannot be recognized no matter how the image data and the recognition pattern are applied. Further, the case of FIG. 24 is a case where there is a thin line near the bent portion of the line, but it cannot be recognized by the recognition pattern of FIG. Even when a lookup table is used, a large amount of memory resources are required, and thus the same problem occurs.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the subject is a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method that do not require an excessively large amount of memory or logic resources and have pattern recognition flexibility even for an object having a complicated and fine pattern. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The pattern inspection apparatus of the present invention made for the purpose of solving this problem is: Obtained by imaging the wiring pattern of the printed wiring board From image signal , Defect location that appears in the defect location Extract the shape, Defective part A basic recognition unit that recognizes the basic part of the shape that does not change due to variations; Defective part A variation recognizing unit for recognizing a variation portion that changes depending on the variation of the shape, and the basic recognizing unit Defect shape Recognize the basic part and the variation recognition part Of the variation part of the defect part shape When one of the variations is recognized, Defective part It recognizes that a shape exists.
[0011]
In the pattern inspection method of the present invention, a basic recognition unit for recognizing a basic part that does not change due to variations among the target shapes and a variation recognition unit for recognizing a variation part that changes with variations among the target shapes are prepared. When the basic recognition unit recognizes the basic portion of the signal and the variation recognition unit recognizes any of the variations, it recognizes that the target shape exists in the image signal.
[0012]
That is, in the present invention, the processing in the basic recognition unit and the processing in the variation recognition unit are performed on the acquired image signal. The basic recognition unit recognizes a basic part that does not change due to variations in the target shape. Therefore, a pattern for recognizing the basic part is generally defined in the basic recognition unit. That is, in order to recognize the basic part, some pixels that should have a specific data value are defined. In general, it is assumed that the basic portion of the target shape is recognized when the data values of these pixels all meet the conditions.
[0013]
The variation recognizing unit recognizes a variation portion that changes depending on the variation in the target shape. That is, it is determined whether or not the region corresponding to the variation portion of the image signal corresponds to one of the target shape variations. When the basic recognition unit recognizes the basic portion of the image signal and the variation recognition unit recognizes any of the variations, it is recognized that the target shape exists in the image signal. If either of the basic recognition unit and the variation recognition unit gives a negative result, it is not recognized that the target shape exists in the image signal. In general, even if the target shape is recognized as described above, further narrowing down by comparison with mask data or the like is performed thereafter.
[0014]
The basic recognition unit in this method does not need to cover the entire target shape. For example, when the target shape is a short circuit, it is sufficient to cover the line shape as a premise and the protruding portion from the line that is the starting point of the short circuit. And the variation recognition part is in charge of the variation part instead of the basic recognition part. As a result, less computer resources are required as compared to the case where a single pattern recognition unit is in charge of everything including variations. In addition, the flexibility to cope with the variety of variations is also excellent.
[0015]
In the present invention, the variation recognition unit includes Of the variation part of the defect part shape Each pattern corresponding to the variation The Memory The pattern recognition signal is output only when the image signal corresponds to one of the stored patterns. It is desirable to provide a lookup table. In particular, when this is configured with one memory and all the variations that can be processed with one memory are stored, high-speed processing is possible.
[0016]
For example, the lookup table may output different values for each pattern corresponding to the variation and other patterns. This is because the output value of the lookup table indicates whether the image signal of the variation part is recognized as a variation of the target shape.
[0017]
Furthermore, as a lookup table, SRAM is used from the viewpoint of high speed and rewriteability. The pattern recognition signal is received only when the input address terminal receives the image signal in the area in charge of the variation recognition unit in the image signal and the combination of the received pixel signals corresponds to one of the stored patterns. To output from the output terminal It is desirable to use a configured one.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment embodies the present invention as a printed wiring board pattern inspection apparatus and an inspection method executed by the apparatus. The pattern inspection apparatus according to the present embodiment inspects whether or not a surface pattern of a printed wiring board, which is an inspection object, includes a defective portion in pattern formation.
[0019]
(First form)
In this embodiment, a short circuit between lines will be described as an example of a typical defect portion. As shown in FIG. 1, this pattern inspection apparatus digitizes analog image data obtained by the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The pattern
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The pattern A
[0027]
The pattern A
[0028]
Of the circuit configuration shown in FIG. 9, the main part as a lookup table is of course the
[0029]
In the normal inspection mode, the output pixel signal of the
[0030]
In the high-
[0031]
Returning to FIG. 1, the defect
[0032]
Next, a pattern inspection procedure by the pattern inspection apparatus will be described. When pattern inspection is executed by this pattern inspection apparatus, a printed wiring board as an inspection object is placed on an inspection table (see FIG. 1) of the
[0033]
The two-dimensional developed image thus obtained is input in parallel to the
[0034]
The pattern
[0035]
The pattern A look-up
[0036]
When both the pattern A
[0037]
Of course, even when each condition is matched in the pattern B, defect candidate information is similarly output from the
[0038]
The defect
[0039]
As described above in detail, in this embodiment, the
[0040]
As a result, the short-circuit shape can be appropriately recognized by one logic IC and one memory (high-speed SRAM) per recognition pattern. In other words, any variation-shaped short circuit can be reliably recognized without omission. The required capacity of logic circuits and memories is also kept to a minimum. On the other hand, when trying to take charge of everything in the logic circuit as described in the prior art, recognition failure occurs due to insufficient response (flexibility) to various variations. On the other hand, if you try to process everything with a lookup table, an extremely large amount of memory is required. This is because the required amount of memory increases by a factorial of 2 each time the number of pixels increases. In the present embodiment, this difficulty is overcome by using a combination of both and arranging a lookup table at a key point. Further, since the lookup table is composed of a high-speed SRAM, the processing speed is high and processing can be performed in real time of imaging in the
[0041]
(Second form)
Next, what recognizes a thin line as a defect location other than a short circuit will be described. The configuration of FIGS. 1 and 2 is of course common to that of the first embodiment. The configuration of FIG. 9 is also almost common.
[0042]
The
[0043]
The pattern
[0044]
In this embodiment, when all three of the pattern
[0045]
Note that this embodiment is merely an example and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the defect that is the target figure for inspection is not limited to a short circuit or thin line between lines, but may be other types of defects (disconnection, etc.). Further, the inspection object itself is not limited to the printed wiring board, but may be another object. Further, the image data used for the inspection is not limited to the image captured by the
[0046]
Furthermore, the
[0047]
Further, the
[0048]
In the example shown in FIG. 4 (also in FIG. 6), only one region T to be processed by the look-up table is arranged in a 13-row × 13-column two-dimensional developed image. However, depending on the type of defect, it is possible to arrange two as shown in FIG. 13, or three or more. In that case, the shape, the number of pixels, and the contents of each region T may not be the same. Furthermore, it is conceivable to provide a master-slave relationship in two or more regions T. An example is shown in FIG. That is, the position of the sub area T2 is changed according to the recognition result in the main area T1. In this way, it is possible to efficiently recognize a short circuit at a portion where the width between the lines is wide without increasing the number of pixels per region.
[0049]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, even an object having a complicated and fine pattern does not require an excessively large amount of memory or logic resources, and has a pattern recognition flexibility. An inspection apparatus and a pattern inspection method are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a pattern inspection apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a shape recognition unit.
FIG. 3 is a configuration diagram of a logical recognition unit for short circuit recognition.
FIG. 4 is a diagram showing a recognition pattern of a pattern A recognition circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram in which the recognition pattern of FIG. 4 is realized by a logic gate.
FIG. 6 is a diagram showing a recognition pattern of a pattern B recognition circuit.
7 is a circuit diagram in which the recognition pattern of FIG. 6 is realized by a logic gate.
FIG. 8 is a diagram illustrating variations in the shape of a short circuit.
FIG. 9 is a circuit diagram in which a lookup table is realized by a high-speed SRAM.
10 is a code pattern table of the high-speed SRAM in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating a recognition example of a short circuit.
FIG. 12 is a configuration diagram of a logical recognition unit for line thinning recognition.
FIG. 13 is a diagram showing a recognition pattern of a pattern C recognition circuit.
FIG. 14 is a circuit diagram in which the recognition pattern of FIG. 13 is realized by a logic gate.
FIG. 15 is a diagram illustrating a variation in the shape of a thin line.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of recognition of line thinning.
FIG. 17 is a circuit diagram of an example in which a basic recognition unit is realized by a memory.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which two lookup table master-slave relationships are provided.
FIG. 19 is a diagram showing a short-circuit recognition pattern in a conventional inspection method.
20 is a diagram showing a recognition example of a short circuit by the recognition pattern of FIG.
FIG. 21 is a diagram illustrating a case where a short circuit cannot be recognized in the recognition pattern of FIG.
FIG. 22 is a diagram showing a line thinning recognition pattern in a conventional inspection method.
23 is a diagram showing an example of line thinning recognition based on the recognition pattern of FIG.
24 is a diagram illustrating a case where thin lines cannot be recognized with the recognition pattern of FIG.
[Explanation of symbols]
12 High-speed SRAM
41 Two-dimensional image development unit
42 Logical recognition unit
421 Basic recognition unit
422 Variation recognition unit
4221 Look-up table circuit
4222 Look-up table circuit
4223 Look-up table circuit
4224 lookup table circuit
Claims (6)
欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化しない基本部分を認識する基本認識部と,
欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化するバリエーション部分を認識するバリエーション認識部とを有し,
画像信号について前記基本認識部が欠陥箇所形状の基本部分を認識し,かつ前記バリエーション認識部が欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションのいずれかを認識した場合に,当該画像信号中に欠陥箇所形状が存在すると認識することを特徴とするパターン検査装置。 In a pattern inspection device that extracts the shape of a defective part that appears at a defective part from an image signal obtained by imaging a wiring pattern of a printed wiring board ,
A basic recognition unit for recognizing a basic part that does not change due to variations in the shape of the defect part ;
A variation recognizing unit that recognizes a variation part that varies depending on the variation of the defect location shape,
When the basic recognition unit recognizes the basic part of the defect location shape for the image signal, and the variation recognition unit recognizes any of the variations of the variation portion of the defect location shape, the defect location shape is included in the image signal. A pattern inspection apparatus characterized by recognizing that it exists.
前記バリエーション認識部は,欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションに該当する各パターンを記憶し,画像信号が記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力するルックアップテーブルを有することを特徴とするパターン検査装置。The pattern inspection apparatus according to claim 1,
The variation recognizing unit stores each pattern corresponding to the variation of the variation portion of the defect location shape, and outputs a pattern recognition signal only when the image signal corresponds to one of the stored patterns. A pattern inspection apparatus comprising:
前記ルックアップテーブルは,SRAMにより,
入力アドレス端子に画像信号中の前記バリエーション認識部の担当領域内の画像信号を受けるとともに,
受けた画素信号の組合せが,記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力端子から出力するように構成されたものであることを特徴とするパターン検査装置。The pattern inspection apparatus according to claim 2 ,
The lookup table is based on SRAM .
The input address terminal receives the image signal in the area in charge of the variation recognition unit in the image signal,
A pattern inspection apparatus configured to output a pattern recognition signal from an output terminal only when a combination of received pixel signals corresponds to one of stored patterns.
欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化しない基本部分を認識する基本認識部と,
欠陥箇所形状のうちバリエーションにより変化するバリエーション部分を認識するバリエーション認識部とを用い,
画像信号について前記基本認識部が欠陥箇所形状の基本部分を認識し,かつ前記バリエーション認識部が欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションのいずれかを認識した場合に,当該画像信号中に欠陥箇所形状が存在すると認識することを特徴とするパターン検査方法。 In a pattern inspection method for extracting a defect part shape that appears in a defect part from an image signal obtained by imaging a wiring pattern of a printed wiring board,
A basic recognition unit for recognizing a basic part that does not change due to variations in the shape of the defect part ;
Variations portion varies with variations of the defective portion shapes have use a variation recognition unit that recognizes,
When the basic recognition unit recognizes the basic part of the defect location shape for the image signal, and the variation recognition unit recognizes any of the variations of the variation portion of the defect location shape, the defect location shape is included in the image signal. A pattern inspection method characterized by recognizing that it exists.
前記バリエーション認識部として,欠陥箇所形状のバリエーション部分のバリエーションに該当する各パターンを記憶し,画像信号が記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力するたルックアップテーブルを有するものを用いることを特徴とするパターン検査方法。In the pattern inspection method according to claim 4 ,
As the variation recognition unit, a lookup that stores each pattern corresponding to a variation of the variation portion of the defect portion shape, and outputs a pattern recognition signal only when the image signal corresponds to any of the patterns stored pattern inspection method comprising Rukoto have use those having a table.
前記ルックアップテーブルとして,SRAMにより,
入力アドレス端子に画像信号中の前記バリエーション認識部の担当領域内の画像信号を受けるとともに,
受けた画素信号の組合せが,記憶している各パターンのいずれかに相当する場合に限りパターン認識信号を出力端子から出力するように構成されたものを用いることを特徴とするパターン検査方法。The pattern inspection method according to claim 5 ,
As the lookup table, by SRAM ,
The input address terminal receives the image signal in the area in charge of the variation recognition unit in the image signal,
What is claimed is: 1. A pattern inspection method comprising: a pattern recognition signal output from an output terminal only when a combination of received pixel signals corresponds to one of stored patterns.
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