JPH02335A - 面付パターンの欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＣ用リードフレームなどフォトエツチング
工程で用いられるフォトマスク、ＩＣ製造工程で用いら
れるフォトマスク及び製品など、単位パターンが複数配
置された構造を有する工業製品のキズ、ピンホール、黒
点、ゴミなどの欠陥を検査する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記のような工業製品の欠陥検査は裸眼又は、顕
微鏡などを用いて視角的に行われているのが通例である
が、多数の製品を検査するためには多大の人手を必要と
し、また官能検査であるために検査暗度及び信頼性に欠
けるという問題があった。

この様な問題を解決するために、例えば、■Ｃ用フォト
マスクのように等ピッチで単位パターンが配列された面
付パターンの欠陥検査に関しては、配列されている単位
パターンの内、２つの単位パターンの対応する部分の各
々をラインセンサーなどの撮像手段で撮像して得られる
信号を所定の闇値と比較して２値化し、この信号を互い
に比較して相異がある部分を欠陥として認識して、欠陥
検査を行う装置などが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような２値化画素同士を直接比較する従来の面付パ
ターンの欠陥検査方法は、原理的に検出すべき欠陥の大
きさよりも、撮像系の画素を小さく設定しなければなら
ず、この条件で良好な検出動作を行わせるためには、操
作中の機械系の誤差を画素よりも充分に小さ（なるよう
にしなければならず、極めて高精度の装置となり高価と
なってしまう、また、等ピッチ配列の誤差が大きい場合
や、等ピッチ配列でない場合は検査ができないし、さら
に２値代闇値に至らない程度の欠陥は検出できないなど
欠点が多かった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、面付精度
や配列に影響されず、高い精度で面付パターンの欠陥を
短時間に検査することできる面付パターンの欠陥検査装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の面付パターンの欠陥検査装置は、単位パターン
を複数個配置した面付パターンの欠陥を検査する装置に
おいて、前記面付パターンの一部を撮像する手段と、前
記面付パターンと撮像手段を相対的に移動する手段と、
撮像する単位パターンと撮像手段の相対位置を計測する
手段と、撮像して得られる画像データを処理する画像処
理手段とを備え、撮像するパターンと撮像手段の相対位
置が互いに等しくなる様にして、Ｉ最像して得られる画
像データにもとづいて欠陥を検出すること、また、撮像
して得られる画像データが、フレーム積分した画像デー
タであり、撮像するパターンとｔｉ像手段との相対位置
を計測する手段は、パターンを撮像して得られる画像信
号に基づいて相対位置を計測すること、また前記撮像手
段により各撮像位置において透過部の領域も撮像し、撮
像結果に基づいて画像処理手段は、光源の光量変動を検
出して単位パターンの画像データを補正することを特徴
とする。

〔作用］ 本発明の面付パターンの欠陥検査装置は、撮像するパタ
ーンと揚像部との相対位置を、単位パターンに対して設
定した各エツジ領域の画素データの合計値を比較するこ
とにより計測し、計測結果により撮像するパターンと撮
像部の相対位置が互いに等しくなるようにしたとき撮像
して得られる画像データを取り込み、取り込んだ単位パ
ターン同士の画像データを比較することにより回付パタ
ーンの欠陥を検出することができる。また、各撮像位置
において透過部の領域の画像データを取り込むことによ
り光量変動を求め、単位パターンの画像データを光量変
動により補正して単位パターン同士の画像ゾーンを比較
することにより光量変動の影響を除去することができる
。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による面付パターンの検査装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は面付パターンの一例を示
す図、同図（ａ）は単位パターンを示す図、同図（ｂ）
は単位パターン（ａ）が複数個所に配置されている面付
パターンを示す図、同図（Ｃ）は単位パターンに対して
設定したエツジ領域を示す図、第３図は本発明の欠陥検
出動作を示す説明図である。なお、図中１は面付パター
ン、２はｘＹステージ、３は照明部、４は電源、５は撮
像レンズ、６はビームスプリッタ、７は拡大レンズ、８
．９は撮像素子、１０．１１は撮像素子駆動回路、１２
は欠陥検出用画像処理装置、１３は位置検出用画像処理
装置、１４はＸＹステージ駆動回路、１５は制御部であ
る。

面付パターンｌの一部を直流安定化電源４で点灯される
照明部３で照明し、撮影レンズ５による光学像を撮像素
子駆動回路１０の駆動によって、撮像素子８で撮像する
。画像処理装置１２は撮像素子８からのビデオ信号をＡ
／Ｄ変換した画像データに基づいて、欠陥を検出するも
のである。１３は撮像パターンと撮像部の相対位置を計
測するための画像処理装置で、撮影レンズ５による光学
像をビームスプリッタ６で分離し、この像をレンズ７に
よって拡大し、撮像素子駆動回路１１の駆動によって撮
像素子９でｔｉｔ像して得られるビデオ信号をＡ／Ｄ変
換した画像データから、上記相対位置を求め制御部１５
に出力する。制御部１５はＸＹステージ駆動回路１４、
画像処理装置１２．１３などシステム全体を制御し、検
査動作を行うものである。

次にこの実施例により面付パターンの欠陥を検出する動
作について説明する。まず、制御部１５でＸＹステージ
駆動回路１４によりＸＹステージ２を駆動して第２図（
ｂ）で破線で示した領域Ａ、が撮像素子８の撮像領域と
なるようにして撮像し、画像処理装置１２の画像メモリ
に単位パターンの画像データを取り込む。また、この位
置で撮像素子９から得られる画像データに対して第２図
（ｃ）に示すような縦及び横方向に隣接するパターンの
両エツジを含むようにあらかじめエツジ領域ＷＸＩ、Ｗ
Ｘ□　ＷＶ、、Ｗ、を設定し、このエツジ領域中でパタ
ーンにより隠れる部分を画素毎に、例えば８ビツトデー
タとして階調表現し、その数値の合計を各エツジ領域毎
に求めておく。次に単位パターンの配列の設計値に基づ
きＸＹステージを駆動して、次の単位パターンが撮像領
域となるＡ２に面付パターンを移動する。ところが、こ
のようにパターンの設計値に基づいてＸＹステージなど
の機構を用いて撮像する領域を１つの単位パターンから
他の単位パターンへ移動させると、移動機構の誤差、パ
ターンの面付位置誤差、パターンをステージ等に装着す
るときの誤差などがあるため領域Ａ、とＡ２でのパター
ンと揚傷系の相対位置再現性は充分でなく、大きな誤差
を生ずることがある。このように相対位置が異なる状態
で撮像した画像データ同志の比較では位置誤差が欠陥信
号となってしまうため、微細な欠陥を検出することがで
きない。

このような相対位置の誤差を補正するため、領域Ａ２に
おいて、領域Ａ、で行ったのと同様にエツジ領域ｗＸ、
、ｗ、、、Ｗｖ、、Ｗｖｚ各々について８ビット画素デ
ータの合計を求める。このように各エツジ領域毎に画素
データの合計値を求めることによりエツジのギザギザ等
の影響を減少させることができる。さらにＷ、、−Ｗ、
１．、ＷＹＩ　−ｗｖｚを計算するとパターンとＩ最像
系の相対位置情報が得られ、領域Ａ１での値と比較する
と相対位置のズレの方向とおよその大きさが得られる。

この処理は、限られた領域の画素データ演算であるため
数１０ｍ５で結果を得ることができる。そして、この結
果に基づいてＸＹステージにフィードバックして位置補
正を行い、相対位置誤差を位置検出精度のオーダーまで
減少できる。この方式の位置検出精度は、画素サイズや
ビデオ信号Ｓ／Ｈの影響を受けるが、画素サイズは第１
回のように、位置検出用の撮像素子９の撮像倍率をレン
ズ７によって上げることで小さくでき、また、ビデオ信
号に含まれるノイズの影響は多数の画素データの合計を
求めることで、また、ノイズ成分の比率は、合計する画
素数をＮとして、１／Ｒに低減でき検出精度が向上でき
る。例えば、ＷＸ＋の縦方向の画素数が１００とすると
ノイズ成分は１７７′Ｔｉ５Ｔ−１／１０に減少し、１
フレームの画像データの場合、画素ごとのデータに５％
の変化があったとしても１００画素の加算による平均化
で０．５％程度となり、他の誤差を考慮しても画素サイ
ズの数％程度、すなわち画素サイズが５０μｍのとき、
１〜２μｍの精度で位置を検出することができる。この
位置検出処理の対象画像データがフレーム積分したデー
タであれば、さらにノイズ成分が減少できるし、また、
Ｗつ、Ｗｖのエッヂ領域数を多く設定して画素数を増加
しても同様な効果が得られる。また、この方法は単位パ
ターンの両端に設定したエッヂ領域の画素データ合計の
差をとるため、２つの単位パターンにパターン中の差が
あったり、各々の撮像時に多少の照明強度の変動があっ
ても相殺されて、検出誤差にならない利点がある。

以上の相対位置補正動作を行った後、領域ＡＩと同様に
領域Ａオで画像データを取り込み、両データの差から欠
陥を検出する。第３図は欠陥の検出方法を説明するもの
で、（ａ）は欠陥Ｐ、Ｑを含む部分、（ｂ）は欠陥のな
い場合で、（ａ）と対応する部分である。（ａ）の欠陥
上を通る走査線の１フレームの画像データはｖｏ、対応
する部分の（ｂ）上のデータは■１．のようになる。こ
の１フレ一ム分のデータは時間的にランダムなノイズが
数％含まれるのが通例であるため、両データの差分デー
タＳＩからは画素面積の数％すなわち画素が１００μｍ
のとき数１００μポ以上の欠陥だけが検出可能となる。

ところが、領域Ａｔ、Ａ２での画像データが複数フレー
ムに渡るフレーム積分したデータであれば、上記ランダ
ムノイズが積分フレーム数Ｎとして、ｓ／（Ｆｒに減少
してＳ／Ｎが向上し、Ｖ、、、、Ｖ工のようにノイズに
埋もれた欠陥信号が現れ、両データの差をとると、（ｈ
）に示す３つのように微細な欠陥まで検出できることに
なる。

以上の実施例により面付パターンの欠陥検査を実施した
例を示すと、１画素１００μｍで５０ｍ／ｍ角の領域を
撮像し、３０フレームの積分を行った画像データから直
径１５μｍの欠陥を検出することができた。

ところで、上記実施例においては、光源の明るさの変動
等があると、第４図（ａ）に示すような単位パターンに
対して、欠陥Ｐ上を通る走査線の画像データは、フレー
ム積分データとして図示すると第５図（ａ）のｖｌのよ
うになり、第４図（ｂ）に示す欠陥のない位置の走査に
よる画像データは、ＶＺ　　（第５図（ｂ））のように
なる。そして、これらの差Ｖｄ（第５図（Ｃ））には、
欠陥以外にも光源の明るさの変動による分も検出されて
欠陥として認識されてしまう場合がある。

そこで、第１図の位置検出用画像処理装置１３で、例え
ば第４図の破線で示すウィンドＷを設定して透過部（白
部）の画像データ、即ち、第４図（ａ）の領域における
ウィンドＷでの画素値の平均１ｍ、第４図（ｂ）の領域
におけるウィンドＷでの画素値の平均Ｉ３を検出し、α
＝　Ｉ　Ａ／　Ｉ　ｍを補正値として求め、制御部１５
で次式のような演算を行う。

■２′＝αＶｔ　　（第６図（ｂ）） Ｖｄ’＝Ｖ、−ｖｔ　′（第６図（Ｃ））この処理によ
り、第６図（ｃ）に示すように光源の明るさの変動等に
よる画像データの差が差分画像に出ないようにすること
ができ、その結果微細な欠陥まで検出することが可能と
なる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、面付パターンをも
つ工業製品の微細な欠陥を面付位置精度、配列方法、機
械精度などに影響されず自動的に検出することができ、
検査精度、信頼性、能率向上などの効果が得られる。ま
た、各単位パターンを撮像した画像データを比較すると
きに照明部の画像データの変化を補正した後、画像デー
タの差を閾値と比較することにより微細な欠陥まで検出
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による面付パターンの欠陥検査装置の一
実施例を示すブロック図、第２図は面付パターンの一例
を示す図、同図（ａ）は単位パターンを示す図、同図（
ｂ）は単位パターンが複数個所に配置されている面付パ
ターンを示す図、同図（Ｃ）は単位パターンに対して設
定したエッヂ領域を示す図、第３図は本発明の欠陥検出
動作を示す説明図、第４図は欠陥のある位置とない位置
における単位パターンを示す図、第５図は光量変動があ
る場合の画像データを示す図、第６図は光量変動の影響
を補正した場合の画像データを示す図である。 １・・・面付パターン、２・・・ＸＹステージ、３・・
・照明部、４・・・電源、５・・・撮像レンズ、６・・
・ビームスプリッタ、７・・・拡大レンズ、８．９・・
・撮像素子、１０．１１・・・撮像素子駆動回路、１２
・・・欠陥検出用画像処理装置、１３・・・位置検出用
画像処理装置、１４・・・ＸＹステージ駆動回路、１５
・・・制御部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）単位パターンを複数個配置した面付パターンの欠
   陥を検査する装置において、前記面付パターンの一部を
   撮像する手段と、前記面付パターンと撮像手段を相対的
   に移動する手段と、撮像する単位パターンと撮像手段の
   相対位置を計測する手段と、撮像して得られる画像デー
   タを処理する画像処理手段とを備え、撮像するパターン
   と撮像手段の相対位置が互いに等しくなる様にして、撮
   像して得られる画像データにもとづいて欠陥を検出する
   ことを特徴とする面付パターンの欠陥検査装置。
2. （２）前記撮像して得られる画像データが、フレーム積
   分した画像データである特許請求の範囲第１項記載の面
   付パターンの欠陥検査装置。
3. （３）撮像するパターンと撮像手段との相対位置を計測
   する手段は、パターンを撮像して得られる画像信号に基
   づいて相対位置を計測する請求項１または２記載の面付
   パターンの欠陥検査装置。
4. （４）前記撮像手段により各撮像位置において透過部の
   領域も撮像し、撮像結果に基づいて画像処理手段は、光
   源の光量変動を検出して単位パターンの画像データを補
   正する請求項１ないし３のうち何れか１項記載の面付パ
   ターンの欠陥検査装置。