JPH0325304A - パターン位置合わせ方法 - 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、プリント基板や半導体集積回路等における配
線パターンを自動的に検査するに際し、彼検査パターン
と基準となるパターンとを正確に位置合わせする方法に
関する。

（従来の技術） プリント基板や半導体集積回路等における配線パターン
を自動的に形状検査する方法として、被検査パターンと
基準となるパターンとを相互に比較して、所定基準以上
の相違点が発見されれば彼検査パターンに欠陥があると
判定する方法が良く用いられる。この検査法による場合
、被検査パターンと基準となるパターンとを正確に位置
合わせすることが極めて重要であり、この位置合わせを
行うために、基準パターンと被検査パターンの画像の排
他的論理和（以下ＥＸＯＲ）演算を行い、両者の不一致
部分一を求め、その不一致部面積が最小となるように位
置合わせを行う方法が従来行われている。しかしこの位
置合わせ方法には次のような問題があった。

（１）　　！ｅ像したパターンに特定方向のみの線分し
か無かった場合、パターンに垂直な方向への位置合わせ
は容易にできるが、パターンの線分方向への位置合わせ
は不一致部分の面積の変化量が小さいために量子化誤差
やパターンの微細な凹凸の影響を大きくうけ、撮像領域
に関しては不一致部分の面積が最も小さく位置合わせで
きていても、パターン全体に関しては撮像面の線分方向
に位置ずれがおこる。従って、特定方向の線分をｔ，１
７っ撮像パターンが連続して入力された後に、他方向の
線分をもつ撮像領域が入力された場合、畝置合わせでき
ない程の累積された位置ずれをもち、欠陥と判定してし
まう可能性がある。

（２〉　　基準パターンと被検査パターンとの間にパタ
ーンの太さの差がある場合、両パターンの中心を正確に
一致させることができない。従って、パターンの中心が
ずれた状態でパターンの比較をすることになり、許容で
きる欠陥を検出したり、逆に検出すべき欠陥を見逃して
しまう可能性がある。

第１の問題点について第７図を用いて説明を行う。第７
図に於いて、（ａ）は基準パターンと撮像領域を示して
おり、〈ｂ）は被検査パターンと撮像領域を示している
。基準パターンと被検査パターンは、相互にＸ，　Ｙ両
方向についてＯ．±１．±２，±３ビットだけずらした
計４９通りのケースについてＥＸＯＲ演算が行われ、撮
像領域における両パターン間の差がカウントされる。第
７図（ｅ）にこれら４９通りのカウント値が示されてい
る。

（ｅ）の表に於いて、被検査パターンを右側に移動させ
る方向がΔＸは正であり、被検査パターンを上側に移動
させる方向ΔＹは正である。（Ｃ）の表によると、二画
像の差異が最小となるところが最もα置合わせができて
いるものと判断するならば、位置ずれ量としてΔＸ−−
１，　　ΔＹ一−２が１１られる。しかしながらΔＸ−
−１は正しくパターンの位置ずれ量を表しているものの
、ΔＹ−−２は画陳の微細な凹凸もしくは量了化誤差に
よってたまたま得られた値であってパターンの位置ずれ
量を正しく表しているものではない。このようにＹ方向
の線分方向しかもたないパターンについてはｙ方向の位
置ずれ測定量に基づいて位置修正を行うと思った修正を
行うことになる。なお念のため付け加えると、第７図で
は分り易くするために撮像領域を２０Ｘ２０画素のエリ
アで示してあるが、この領域のサイズは装置により最適
に選ばれるものであって、数百×数百画素以上になる場
合も普通であり、その場合は、その中に入っているパタ
ーンは第７図よりはるかに複雑である。特開昭６１　−
　１７１１２５号公報にはこの問題を解決するための方
法が撮案されており、以下第７図によりその方法を説明
する。第７図（Ｃ）に於いて、Ｙは横方向に７個ずつの
カウント値を足し合わせたものであり、Ｘは縦方向に７
個ずつのカウント値を足し合わせたものである。位置ず
れは次のようにして判断される。即ち、Ｘの最大値Ｘ．
，．と最小値Ｘ　ｍ　ｌ　ｎを選びだし、Ｘ　ａｍ　ａ
　ｍ　　Ｘ　ｍ　＋　ａが一定値より大きい時そのＸ　
ｓ　ｌ　ａをとる位置ずれ量ΔＸをＸ方向の位置ずれ量
と判断する。もしＸ　ｍａ、Ｘ，．，が一定値より小さ
ければノ｛ターンの位置ずれ計測は不可能と判断して位
置ずれ量は０のままとする。Ｙ方向についても同様であ
る。第７図の？合、Ｘ　ｓａ　ｘ　−　Ｘ　ｓ　＋　ａ
は十分大きいのでＸ　ａｍ　ｌ　ｎをとる位置ずれ量と
してΔＸ−−１が得られるが、Ｙ■ｘ　　ｙｍｌｍは僅
か６と小さいのでＹ方向の修正は不可能と判断してΔＹ
−０のままとする。このように、特開昭８１　−　１７
１１２５号公報に示された方法で第一の問題点、即ち、
特定方向のパターンしか含まない場合に、量子化誤差や
パターンの微細な凹凸の影響による誤った位置合わせを
行う恐れがあるという点を解決することができた。しか
しながら、この方法でも第二の問題点、即ち、被検査パ
ターンと基準パターンの間に太さの違いがあるとき両パ
ターンの中心を正確に一致させることができないという
問題は解決できなかった。第８図に例として示したもの
は、被検査パターンより基準パターンが太い場合である
。簗８図において（ａ−１）．　　（ｂ−１）は基準パ
ターンを示し、（ａ−２）．　　（ｂ−２）は被検査パ
ターンを示している。また、第８図の（ａ−３）．　　
（ｂ−３）は基準パターンと被検査パターンのＥＸＯＲ
演算結果を示している。第８図（ａ）は基準パターンと
被検査パターンの中心が一致している場合であり、第８
図（ｂ）は基準パターンと被検査パターンの中心が一致
していなくて、被検査パターンが基準パターンの左端に
寄っている場合である。第８図（ａ）．（ｂ）いずれの
場合でも、不一致画素数は４０であり、不一致画素数を
最小にする方法では両パターンの中心を一致させること
はできない。

このことは、特開昭Ｏｆ　−　１７１１２５号公報に示
された方法についても全く同じである。第９図は基準パ
ターンと被検査パターンの中心が一致していない状態で
比較検査を行った場合に、検出すべき欠陥を見落とす例
を説明したものである。第９図で（ａ）はパターン中心
が一致している場合、　（ｂ）はパターン中心が一致し
ていずに、被検査パターンが基準パターンの左端に寄っ
ている場合である。

また第９図において（ａ−１）．（ｂ−１）は基準パタ
ーン、（ａ−２），　　（ｂ−２）は被検査パターン、
（ａ−３），　　（ｂ−３）はＥＸＯＲ演算の結果であ
る。さらに第９図の（ａ　−　１）　．（ａ−３）及び
（ｂ−１），　　（ｂ−３）には、破線で欠陥の許容範
囲が示されている。第９図（ａ）の場合は、ＥＸＯＲ演
算の粘果が許容範囲からはみ出すために欠陥か正し《検
出される。しかしながら第９図（ｂ）の場合はＥＸＯＲ
演算の結果が全て許容範囲西に入ってしまい、欠陥が見
落とされてしまう。以上述べたような、第二の間題点は
従来方法では解決することができなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、特定方向の線分を多くもつ被検査パタ
ーンであっても正しく位置合わせを行えることは′！Ａ
論、被検査パターンと基準パターンとの間に太さの違い
があっても正しくパターンの中心位置を合わせることが
できる位置合わせ方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の位置合わせ方法で
は、従来例のように小一致吻素数をカウントするのでは
なく、パターンのエッジに着目し、パターンの線分方向
と直角にｉｌｌ１１つたエツジ位置ずれ瓜を求めて、｛
口対するエッジの位置ずれ量からパターン中心の位置ず
れ量を求める。即ち、Ｘ方向の線分方向をもつパターン
については上側のエッジ及び下側のエッジについてそれ
ぞれエッジの上下方向（Ｙ方向）の位置ずれ量を求め、
次に上側エッジの上下方向位置ずれ瓜と下側エッジの上
下方向位置ずれ量の平均を求め、それをパターン中心の
Ｙ方向の位置ずれ瓜とする。同様にしてＹ方向の線分方
向を持つパターンの右側エッジ及び左側エッジの左右方
向（Ｘ方向）位置すれ量を平均してパターン中心のＸ方
向の位置ずれ量を求める。もし、ある特定のエッジが極
端に頻度が少ない場合は、そのエッジに関するα置ずれ
量を求めることは不可能と判断して、位置ずれ量は０と
して、計算を進める。このようにすれば、線分方向と直
角な方向の位置ずれ量を求めているので、特定方向の線
分しかもたないパターンに対しても線分方向に誤った位
置修正量を出力することがなく、またパターンの両側エ
ッジの位置ずれ量の牢均を求めているので、基牛パター
ンと峻検査パターンの間に太さの差があっても１Ｅシ＜
パターン中心の位置ずれ量を測ることが可能となる。

（作用，丈施例） 以下、本発明の一丈施例を図により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の比較方式によるパターン検
査装置におけるパターン位置合わせ機構の構Ｉ戊図であ
る。同図において、同一のパターンである基準パターン
１と被検査パターン２は、ｌ．：ｉＪ一部分を撮像装置
３，４で撮像される。撮像装置３，４からの画像信号は
二値化回路５，６で二値両像信号に変換され画像切り出
し回路７．８により局部が切り出される。画像切り出し
回路７で切り出された基準パターンはエッジ検出回路９
により上側エッジ、下側エッジ、左側エッジ、右側エッ
ジがそれぞれ別個に検出される。一方、画像切り出し回
路８で切り出された被検査パターンはエッジ位置測定回
路１０に入り、エッジ検出回路って基準パターンのエッ
ジが検出された時に、そのエッジに対応する被検査パタ
ーンのエッジの位置が計測される。位置ずれ量演算部１
ｌは、エッジ検出回路９からの各エッジ検出信号を個別
にカウントするとともに、エッジ位置４−１定圓路１０
からの各エッジ位置を積算し、各エッジ種毎にエッジ検
出１回当たりの位置ずれ量を計算する。さらに位置ずれ
ｍ演算部Ｈは、エッジ検出１回当たりの上側エッジ位置
ずれユと下側エッジ位置ずれ瓜を平均してパターン中心
の上下方向（Ｙ方向）の位置ずれ量ΔＹを求める。同様
にエッジ検出１回当たりの左側エッジ位置ずれエと右側
エッジ位置ずれユを平均して、左右方向（Ｘ方向）のパ
ターン中心位置ずれ量ΔＸを求める。もし、上側エッジ
の検出頻度が所定の回数以下であれば上側エッジに関す
る位置情報は不確実と判断してそのエッジ位置ずれ量は
Ｏのままとする。他の３種のエッジについても同様であ
る。位置ずれ量演算部ｌ１で求められた位置ずれ量ΔＸ
及びΔＹに基づいて、位置合わせ用モータ１２，　１３
が駆動され位置合わせが行われる。このようにして位置
合わせが行われている状態で基準パターンの二値画像と
被検査パターンの二値画像が欠陥判定回路１４で比較さ
れ欠陥が検出される。

第２図は画像切り出し回路７．８及びエッジ検出回路９
、エッジ位置測定回路１０の詳細を説明する図である。

画像切り出し回路７．８はいずれもシフトレジスタ列に
よって構或されＡチャンネル側（基準パターン側）の３
×３ビットの画像切り出し回路２０−１〜２０−３と、
Ｂチャンネル側（被検査パターン側）の７×７ビットの
画像切り出し回路２ｌ−１〜２ｌ−７は、位置ずれが無
い特中火のビットが亙いに同一位置に対応するようにな
っている。エッジ検出回路９は、４組の論理回路２２−
１〜２２−４で構成され、それぞれは左側エッジ、右側
エッジ、上側エッジ、下側エッジを検出した時に論理「
１」を出力する。

第３図は、エッジ検出回路９の働きを説明するための図
である。３×３ビット画像切り出し回路の内容が昂３図
（ａ）のようになった時に論理回路２２−１は「１」を
出力する。ここで斜線部は基準パターンの値が「１」で
あることを示し、白色部は基準パターンの値が「０」で
あることを示している。同様に論理回路２２−　２．２
２−　３．２２−４は３×３ビット圃像切り出し回路の
内容がそれぞれ第３図（ｂ）　＝　（ｃ）　，　（ｄ）
のようになった時に「１」を出力する。

第２図において、エッジ位置ｉ１１１］定回路１０は、
左側エッジ位置測定回路２３−１、右側エッジ位置測定
回路２３−２、上側エッジ位置７ｌｌｌｌ定凹路２３−
３、下側エッジ位置測定回路２３−４で構成される。以
下これらエッジ位置側定回路の働きについて説明する。

第４図（ａ）は左側エッジ位置測定口路２３−１の働き
を説明する図である。第４図（ａ　−　１）のように、
基準パターンの左側エッジが左側エッジ検出用論理回路
２２−１で検出された時に、左側エッジ位置測定回路２
３−１は−３から＋３までの値を出力する。例えば被検
査パターンの左側エッジ位置が第４図（ａ　−　２）の
ように基準パターンの左側エッジ位置と一致していると
０が出力される。例えば、第４図（ａ−３）のように被
検査パターンの左側エッジ位置が基準パターンの左側エ
ッジ位置より右に１ビットずれている時は＋１が、第４
図（ａ４）のように被検査パターンの左側エッジ位置が
基準パターンの左側位置より左に１ビットずれている時
は−１が出力される。第４図（ｂ）は右側エッジ位置測
定回路２３−２の働きを説明するための図で第４図（ｂ
−１）のように右側エッジ検出用論理回路２２−２で基
準パターンの右側エッジが検出されたｎＩに、右側エッ
ジ位置測定回路２３−２は、第４図（ｂ　−　２）のよ
うに右側エッジ位置が合っている時は０を、第４図＜ｂ
　−　３）のように被検査パターンの右側エッジ位置が
基準パターンの右側エッジ位置より右に１ビットずれて
いる時は＋１を、第４図（ｂ−４）のように被検査パタ
ーンの右側エッジ位置が基準パターンの右側エッジ位置
より左に１ビットずれている時は−１を出力する。上側
エッジ位置測定回路２３−３、下側エッジ位置測定回路
２３−４の機能も縦横の方向が異なるだけで全く同じで
ある。

エッジ検出用論理回路２２−１〜２２−４の出力が論理
「０」の時はエッジ位置δＩ１定回路２３−１〜２３−
４からは値Ｏが出力されるようになっている。

第５図は位置ずれ量演算部ｌ１の詳細を示す図である。

位置ずれ量演算部１ｌはＸ方向位置ずれ量演算部３０と
Ｙ方向位置ずれ量演算部３１とから構成される。構成、
働き共にどちらも同じであるので、以下Ｘ方向位置ずれ
量演算部３０についてのみ説明を行う。

左側エッジ検出用論理回路２２−１の出力はカウンタ２
５−１に入り左側エッジ検出の頻度が累計される。一方
、左側エッジ位置測定回路２３−１の出力は加減算器２
４−１で累計される。撮像領域の最後までの走査が終わ
った時点で、加減算器２４−１で積算された累積の左側
エッジ位置ずれ息は除算器２７−１によりカウンタ２５
−１の値で除されて左側エッジ検出１回当たりの左側エ
ッジ位置ずれ量が求められる。但しカウンタ２５−１の
累積値が所定の値より小さい場合は判定回路２Ｂ−１の
出力によって選択回路２８−１が働き、除算器２７−１
の出力でなく鎮Ｏが選ばれることになる。全く同様にし
て選択回路２８−２からは右側エッジ位置ずれ量が出力
される。選択回路２８−１の出力であるｋ側エッジ位置
ずれ量と選択回路２８−２の出力である右側エッジ位置
ずれ量は平均化回路２９に入り両名の平均が求められる
。

以下第６図によって本実施例の働きを説明する。

第６図に於いて（ａ）は１０ビットの幅をもち線分方向
がＹ方向である基準パターンであり、　（ｂ）は１３ビ
ットの幅をもち同じく線分方向がＹ方向である被検査パ
ターンであり、被検査パターンの中心は右に０．５ビッ
トずれている。さて、第６図（ａ）のように基準パター
ンの左側エッジ及び右側エッジがそれぞれ検出された時
、被検査パターンの左側エッジ位置は基準パターンの左
側エッジ位置より左に１ビットずれており、また被検査
パターンの右側エッジ位置は基やパターンの右側エッジ
位置より右に２ビットずれているので、左側エッジ位置
測定回路２３−１の出力は−１となり右側エッジ位置測
定回路２３−２の出力は＋２となる。撮像領域全体にわ
たってパターンがそのようであるとすると、エッジ検出
１回当たりのエッジ位置測定結果もまた左側エッジ位置
については−１、右側エッジ位置については＋２となる
。平均化回路２９の出力は０．５となり、被検査パター
ンの中心位置のずれ．Ｉｋ　０．５ビットが測定された
ことになる。平均化回路２９の出力ΔＸ　−　０．５は
Ｘ方向位置合わせ用モータ１２に送られ０．５ビット分
のＸ方向位置修正が行われる。撮像領域全体が第６図の
ような線分方向がＹ方向であるパターンであると、上側
エッジや下側エッジは検出されないのでＹ方向に関する
位置測定結集はΔＹ−０となり、線分方向に誤った修正
を行うこともない。

本発明においては、Ｘ方向に関するパターン中心の位置
測定結果ΔＸ及びＹ方向に関するパターン中心の位置測
定結果ΔＹは撮像領域全体の平均として得られることに
なるので、微細な四＾によってエッジを検出することが
部分的にできなくても、また、局所的な欠陥等により部
分的にエッジ位置１１？１定結果がばらついても撮像領
域全体としては正しくパターンの中心位置を測定できる
。

このように、本実施例によると撮像領域に特定の線分方
向のパターンしか無い場合でも線分方向に誤った位置修
正を行うことが無く、さらに基準パターンと被検査パタ
ーンに太さの違いがある場合でも正しくパターンの中心
位置を合わせることができる。さらに言うなれば、位置
合わせ用モータ１２．　１３が十分に精度よく制御され
れば、位置合わせを±１ビット以下の高い精度で行うこ
とも可能である。

（発明の効果） 以上のように、この発明のパターン位置合わせ方法によ
れば、パターンの方向性や太さの影響を受けること無く
±１ビット以下の高い精度で位置合わせができるので、
基準パターンと彼検査パターンの比較を行うことにより
欠陥検査を行う装置における欠陥の見落としや過剰な検
出を大幅に減らすことが可能となり、欠陥検査装置の性
能を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるパターン検査装置の構
成図、第２図及び第５図は位置ずれ検出回路の詳細な構
成図、第３図はエッジ検出回路の働きを示す説明図、第
４図はエッジ位置？Ｊト１定回路の働きを示す説明図、
第６図はパターン中心位置が正確に測定されることを説
明するための説明図、第７図、第８図及び第９図は従来
の実施例とそれらの問題点を説明するための説明図であ
る。 １・・・基準パターン　　　　２・・・被検査パターン
３．４・・・撮像装置　　　　５．６・・・二値化回路
７．８・・・幽像切り出し回路 ９・・・エッジ検出回路 Ｏ・・・エッジ位置δ−１ｆ回路 Ｌ・・・位置ずれ量演算部 ２．１３・・・位置合わせ用モータ ４・・・欠陥判定回路 ５・・・位置ずれ量検出回路 ６．　１７・・・撮像領域移動用モータ８，ｌ９・・・
シフトレジスター群 ２０．　２１・・・７ビットシフトレジスター群２２・
・・エッジ検出用論理回路 ２３−１・・・左側エッジ位置測定回路２３−２・・・
右側エッジ位置測定回路２３−３・・・上側エッジ位置
測定回路２３−４・・・下側エッジ位置ａ−１定回路２
４・・・加減算器　　　　　　２５・・・カウンタ２Ｂ
・・・↑Ｉ１定回路　　　　　　２７・・・除算器２８
・・・選択回路　　　　　　２９・・・平均化口路３０
・・・Ｘ方向位置ずれ量演算部 ３ｌ・・・Ｙ方向位置ずれ瓜演算部 ３２・・・撮像領域　　　　　　３３・・・許容範囲３
４・・・欠陥部 ＣＣ） （ｉノ 復代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検査パターンの二値画像を基準パターンの二値画像と
   比較することによって欠陥の検出を行うに際し、 基準パターンのエッジを検出するエッジ検出回路と、基
   準パターンのエッジに対する被検査パターンのエッジの
   位置ずれ量をパターンの線分方向と直角な方向に計測す
   るエッジ位置測定回路の組み合わせを、左右方向（Ｘ方
   向）に線分方向をもつパターンの上下各エッジに対応し
   て１組ずつ計２組、上下方向（Ｙ方向）に線分方向をも
   つパターンの左右各エッジに対応して１組ずつ計２組設
   け、 撮像エリア内の走査が終わった時点で、エッジ検出回路
   とエッジ位置測定回路の前記それぞれの組ごとに、エッ
   ジ検出１回当たりの、パターンの線分方向と直角な方向
   に測った被検査パターンのエッジ位置ずれ量を求め、 ある組のエッジ検出の頻度が所定の回数より少ない場合
   には、その組のエッジ検出１回当たりのエッジ位置ずれ
   量は０とし、 被検査パターンの、上側エッジのエッジ検出１回当たり
   の上下方向エッジ位置ずれ量と下側エッジのエッジ検出
   １回当たりの上下方向エッジ位置ずれ量とを平均してパ
   ターン中心の上下方向エッジ位置ずれ量を求め、左側エ
   ッジのエッジ検出１回当たりの左右方向エッジ位置ずれ
   量と右側エッジのエッジ検出１回当たりの左右方向エッ
   ジ位置ずれ量とを平均してパターン中心の左右方向エッ
   ジ位置ずれ量を求め、 上記で得られたパターン中心の左右方向（Ｘ方向）位置
   ずれ量と上下方向（Ｙ方向）位置ずれ量に基づいて位置
   修正を行うことを特徴とするパターン位置合わせ方法。