JP6167608B2 - パターン検査システム、パターン検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材に形成されたパターンの検査を行うパターン検査システム等に関する。

半導体デバイスなど、ウェブ状の基材に回路などのパターンを形成した製品では、製造時に外観検査を行い、パターンの短絡等の欠陥を検出する必要がある。

例えば、特許文献１に記載の自動光学検査システムでは、印刷回路基板を撮影した画像データのヒストグラムを用いて、欠陥部の明るさにより良品か不良品かを判別する方法が開示されている。

特開２００５−２８３５８３号公報

通常、このような外観検査は、検査対象を搬送しつつ撮影を行い、その画像を用いて行われる。しなしながら、検査対象の伸縮、搬送時のバタつき、蛇行等の外乱により、パターンが歪んで撮影されてしまう恐れがあり、これにより欠陥の検出精度が影響されることがある。

例えば正常時のパターンの画像と比較して外観検査を行う場合では、上記の外乱によりパターンが画像上で歪むと、実際には正常であるにも関わらず欠陥があると誤検出する可能性がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外乱の影響を受けることなく高精度な外観検査が可能なパターン検査システム等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、パターン配列方向に間隔を空けて並んだストライプ状部分を有するパターンを基材に形成した検査対象を撮影する撮影装置と、前記検査対象を撮影した画像を二値化し、二値化画像上の前記ストライプ状部分を含む領域をパターン配列方向、および前記パターン配列方向と直交するパターン軸方向とに膨張させた後、膨張させた前記領域をパターン配列方向のみに収縮させ、前記ストライプ状部分を消去する画像処理装置と、を具備することを特徴とするパターン検査システムである。

第１の発明のパターン検査システムでは、上記のようにストライプ状部分を含む領域の膨張と収縮を行うことで、パターンのストライプ状部分を消去する一方、パターンの短絡等の欠陥部を残すことができるので、これにより欠陥部を検出できる。また、検査対象の伸縮、搬送時のバタつき、蛇行等によりストライプ状部分が歪んでいる場合でも、歪みのない場合と同様にストライプ状部分を消去し、欠陥部のみを残すことができ、高精度に欠陥部を検出することができる。

前記画像処理装置は、前記領域を膨張させる際、前記領域を、パターン配列方向、および前記パターン配列方向と直交するパターン軸方向とに膨張させるので、欠陥部をさらに強調させ、微細な欠陥部も検出することが可能となる。

前記撮影装置は、搬送中の前記検査対象を撮影するものであることが望ましい。
外観検査では、生産性の観点から検査対象を搬送しながら検査対象の撮影を行う場合が多いが、このような場合には検査対象の伸縮、搬送時のバタつきや蛇行によりパターンが歪んで撮影されることが多いので、本発明を適用することが特に有効である。
また、前記パターン軸方向の膨張量が、前記パターン配列方向の膨張量よりも大きいことが望ましい。

第２の発明は、撮影装置が、パターン配列方向に間隔を空けて並んだストライプ状部分を有するパターンを基材に形成した検査対象を撮影するステップと、画像処理装置が、前記検査対象を撮影した画像を二値化し、二値化画像上の前記ストライプ状部分を含む領域をパターン配列方向、および前記パターン配列方向と直交するパターン軸方向とに膨張させた後、膨張させた前記領域をパターン配列方向のみに収縮させ、前記ストライプ状部分を消去するステップと、を具備することを特徴とするパターン検査方法である。

本発明により、外乱の影響を受けることなく高精度な外観検査が可能なパターン検査システム等を提供することができる。

パターン検査システム１を示す図 画像処理装置６のハードウエア構成を示す図 検査対象２を示す図 画像１０を示す図 検査手順を示すフローチャート 画像１０を示す図 画像１０を示す図 画像１０を示す図

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（１．パターン検査システム１）
図１は、本発明の実施形態に係るパターン検査システム１の概要を示す図である。図１に示すパターン検査システム１は、検査対象２をローラー３で搬送しつつ外観検査を行うものであり、光源４、撮影装置５、画像処理装置６等から構成される。

光源４は、ローラー３により搬送される検査対象２の下方に配置され、検査対象２に向けて光を照射する。光源４としては、例えばＬＥＤランプ等を用いることができる。

撮影装置５は、検査対象２の上方に配置され、光源４により照明された検査対象２を撮影し、撮影した画像を画像処理装置６に送る。撮影装置５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやレンズなどを備えたエリアセンサであるが、これに限ることはない。

画像処理装置６は、撮影装置５から送られた画像に対し画像処理を行って検査対象２の欠陥検出を行う。

図２は、画像処理装置６のハードウエア構成を示す図である。画像処理装置６は、例えば、制御部２１、記憶部２２、入力部２３、表示部２４、通信部２５等が、バス２６を介して接続されて構成された一般的なコンピュータで実現できる。

制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される。ＣＰＵは、記憶部２２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス２６を介して接続された各部を駆動制御し、画像処理装置６が行う後述する処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、プログラムやデータ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部２２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部２１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部２２は、ハードディスクドライブ等であり、制御部２１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ等が格納される。プログラム等は、制御部２１により必要に応じて読み出されＲＡＭに移されて実行される。

入力部２３は、データの入力を行い、例えば、タッチパネル、キー等の入力装置を有する。入力部２３を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部２４は、液晶パネル等のディスプレイ装置、およびディスプレイ装置と連携して表示機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

通信部２５は、ネットワークを介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置等と通信を行う。
バス２６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

（２．検査対象２）
図３は、検査対象２の例を示す図である。本実施形態では、検査対象２を、ウェブ状の半透明の基材１３上に金属等からなる配線部１１のパターンを形成した回路形成フィルムとする。なお、本実施形態では、検査対象２を図の左右方向に搬送しつつ、外観検査を行うものとする。

配線部１１は、一対の櫛状部分を互いに接触しない状態でかみあわせたパターンを有する。このパターンは、検査対象２の搬送方向に間隔を空けてストライプ状に並んだ、該搬送方向と直交する方向の直線部分（ストライプ状部分）を有する。

本実施形態では図の８で示す撮影範囲を撮影し、この直線部分の外観検査を行うものとする。以下、上記の直線部分が並んだ方向をパターン配列方向といい、これと直交する、上記の直線部分に沿った方向をパターン軸方向という。

図４は、上記の撮影範囲８を撮影装置５により撮影した画像１０の例を示す。本実施形態では、光源４からの光を透過する基材１３の部分が明るく表れる一方、配線部１１は光源４からの光を透過せず暗く現れる。

また、図の１５はパターンの欠陥部を示す。この欠陥部１５は配線部１１が短絡した短絡欠陥であり、光源４からの光を透過せず画像上で暗く現れる。

（３．パターン検査システム１による検査手順）
次に、図５等を参照しながら、パターン検査システム１における検査対象２の検査手順について説明する。図５は、検査対象２の検査手順を示すフローチャートである。

前記したように、本実施形態では、検査対象２をローラー３で搬送しつつ、撮影装置５により検査対象２の撮影を行う。撮影装置５は、検査対象２を撮影した画像１０を画像処理装置６に送る（Ｓ１０１）。

画像処理装置６は、画像１０の二値化処理を行い、図６（ａ）に示すように、基材部分を白、配線部１１の直線部分と欠陥部１５を黒とした二値化画像を取得する。そして、配線部１１の直線部分と欠陥部１５を含む黒の画素の領域を、パターン軸方向とパターン配列方向に膨張させる（Ｓ１０２）。これにより、図６（ｂ）に示すように、画像１０の黒の画素の領域が、パターン軸方向とパターン配列方向に所定数のピクセル分だけ膨張する。

Ｓ１０２では、画像１０上の白の画素の領域の収縮処理を行うことで、黒の画素の領域を膨張させることができる。この収縮処理は画像処理において既知の手法であるが、簡単に説明すると、白の画素について、パターン軸方向、パターン配列方向に隣り合う画素に黒の画素があれば、白の画素を黒とするものである。この処理をパターン軸方向、パターン配列方向に関し所定数繰り返すことで、黒の画素の領域が、所定数のピクセル分、パターン軸方向、パターン配列方向に膨張する。これにより、欠陥部１５が強調された状態となる。

次に、画像処理装置６は、黒の画素の領域を膨張させた後の画像１０に対し、黒の画素の領域をパターン配列方向に収縮させる（Ｓ１０３）。これにより、図６（ｃ）に示すように、配線部１１の直線部分が消去され欠陥部１５が残る。図６（ｃ）において、点線は収縮前の画像１０（図６（ｂ）参照）における黒の画素の領域を示す。

Ｓ１０３では、画像１０上の白の画素の領域の膨張処理を行うことで、黒の画素の領域を収縮させることができる。膨張処理も画像処理において既知の手法であるが、簡単に説明すると、黒の画素について、パターン配列方向に隣り合う画素に白の画素があれば、黒の画素を白とするものである。この処理を所定数繰り返すことで、黒の画素の領域が、所定数のピクセル分、パターン配列方向に収縮する。

図６（ｃ）のＡ、Ｂに示すように、収縮前の画像１０の配線部１１の直線部分と欠陥部１５とでは、パターン配列方向に連続する黒の画素数が大きく異なるため、上記の処理を行うと先に配線部１１の直線部分が消去され、図６（ｃ）に示すように、欠陥部１５のみが残ることになる。

最後に、画像処理装置６は、残った欠陥部１５を検出し、その位置等を特定し（Ｓ１０４）、処理を終了する。欠陥部１５は白の画素と黒の画素の輝度差により容易に検出できる。あるいは、欠陥部１５の検出を目視によって行うこともできる。

なお、Ｓ１０２において黒の画素の領域をパターン軸方向、パターン配列に膨張させるピクセル数や、Ｓ１０３において黒の画素の領域をパターン配列方向に収縮するピクセル数は、配線部１１の直線部分の太さや間隔に応じて適宜調整することにより、適切に欠陥検出が可能となる。例えば膨張させるピクセル数は直線部分の間隔の１／２未満とし、収縮させるピクセル数は、直線部分の太さの１／２に、膨張させるピクセル数を加えたものとしておく。

本実施形態では、上記のように配線部１１と欠陥部１５を含む黒の画素の領域の膨張と収縮を行い欠陥部１５を検出するので、検査対象２の伸縮、搬送時のバタつき、蛇行等により、図７に示すように画像１０上で配線部１１の直線部分が歪んでいる場合でも、その太さは変わらないことから、上記と同様の処理により欠陥部１５のみを残し、高精度に欠陥部１５を検出することができる。あるいは、直線部分の太さが変わっていても、膨張させるピクセル数や収縮させるピクセル数を調整することで欠陥部１５を検出することができる。

また、図８に示すように、欠陥部１５が、配線部１１の直線部分の間に付着した、光を透過しないゴミである場合も、二値化画像の黒の画素の領域をパターン配列方向に膨張させると直線部分とつながるので、以降は上記と同様の処理により欠陥部１５を残すことができ、欠陥部１５が同様に検出可能である。

以上の通り、パターン検査システム１では、上記のように配線部１１と欠陥部１５を含む黒の画素の領域の膨張と収縮を行うことで、配線部１１のパターンの直線部分を消去する一方、パターンの短絡等の欠陥部１５を残すことができるので、これにより欠陥部１５を検出できる。また、検査対象２の伸縮、搬送時のバタつき、蛇行等により配線部１１の直線部分が歪んでいる場合でも、歪みのない場合と同様に配線部１１の直線部分を消去し、欠陥部１５のみを残すことができ、高精度に欠陥部１５を検出することができる。

また、本実施形態では、配線部１１の直線部分と欠陥部１５を含む黒の画素の領域を、パターン配列方向とパターン軸方向とに膨張させるので、欠陥部１５をさらに強調させ、微細な欠陥部１５も検出することが可能となる。

また、パターン検査システム１では、生産性の観点から検査対象２を搬送しながら検査対象２の撮影を行っている。このような場合では検査対象２の伸縮、搬送時のバタつきや蛇行などにより配線部１１のパターンが歪んで撮影されることが多いので、本発明を適用することが特に有効である。

ただし、本発明はこれに限ることはない。例えば本発明の別の例として、前記のＳ１０２において、パターン軸方向に膨張させるピクセル数とパターン配列方向に膨張させるピクセル数を異ならせてもよい。パターン軸方向に膨張させるピクセル数を大きくすることで、欠陥部１５をより強調できる。

また、Ｓ１０２ではパターン軸方向あるいはパターン配列方向のみ膨張させても欠陥部１５の強調効果が得られる。但し、両方向を膨張させておくことで、欠陥部１５がより強調され検出しやすくなる効果がある。

加えて、撮影装置５では、光源４から照射され検査対象２を透過した光を受光して撮影を行うが、検査対象２を反射した光を受光して撮影を行うようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………パターン検査システム
２………検査対象
３………ローラー
４………光源
５………撮影装置
６………画像処理装置
１０………画像
１１………配線部
１５………欠陥部

Claims (4)

1. パターン配列方向に間隔を空けて並んだストライプ状部分を有するパターンを基材に形成した検査対象を撮影する撮影装置と、
   前記検査対象を撮影した画像を二値化し、二値化画像上の前記ストライプ状部分を含む領域をパターン配列方向、および前記パターン配列方向と直交するパターン軸方向とに膨張させた後、膨張させた前記領域をパターン配列方向のみに収縮させ、前記ストライプ状部分を消去する画像処理装置と、
   を具備することを特徴とするパターン検査システム。
2. 前記撮影装置は、搬送中の前記検査対象を撮影するものであることを特徴とする請求項１に記載のパターン検査システム。
3. 前記パターン軸方向の膨張量が、前記パターン配列方向の膨張量よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン検査システム。
4. 撮影装置が、パターン配列方向に間隔を空けて並んだストライプ状部分を有するパターンを基材に形成した検査対象を撮影するステップと、
   画像処理装置が、前記検査対象を撮影した画像を二値化し、二値化画像上の前記ストライプ状部分を含む領域をパターン配列方向、および前記パターン配列方向と直交するパターン軸方向とに膨張させた後、膨張させた前記領域をパターン配列方向のみに収縮させ、前記ストライプ状部分を消去するステップと、
   を具備することを特徴とするパターン検査方法。

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