JPH0438574A - パターン検査装置 - 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） 本発明はパターン検査装置、特にプリント基板のパター
ンを光学的に読み取り、これをプリント基板作成時の設
計データから抽出したパラメータと比較して欠陥を検査
する装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、パターン検査においては、予め記憶した正常パタ
ーンと被検査パターンとを対応する画素毎に逐一照合す
る、いわゆる比較法と、パターンを構成する線の巾や角
度といった特徴を被検査パターンから抽出し、パターン
設計ルールから外れたものを検出する、いわゆる特徴抽
出法とが一般的に採用されている。また、最近ではパタ
ーンにラベリング処理を施して端点同士の接続状態を表
す接続リストを作成し、これを設計データから抽出した
ものと比較して異なるものを欠陥として検出する方法も
開発されている。

（発明が解決しようとする課題） パターン検査は限られた時間で大量の画像データを扱う
必要から、比較法にしても特徴抽出法にしても、大部分
がいわゆるリアルタイム・パイプライン構造のハードウ
ェアで実現されている。これは概念的には２次元のマト
リックスによる線形処理を、画素単位に移動しながら繰
り返すことに相当する。したがって、原理的に局所性、
均一性の強い処理方法である。

しかし、一般に検査基準はプリント基板全体に亘って均
一ではなく、パターン巾やパターン間隔、パターン形状
やパターンを流れる電気信号の種類などによって変わる
ため、場所に応じた処置が必要となる。さらに、その場
所にどの検査基準を通用すれば良いかを判断するために
は、周囲の状況を広く把握しなければならない。すなわ
ち、より広域的で柔軟な特性を持った処理方法が望まれ
ている。

実際に人間が目視検査を行う場合、始めはプリント基板
の端から順にパイプライン式に見ていくが、欠陥らしい
箇所を見つけるとそこで一旦視線を止め、次にその周囲
を見渡して隣のパターンまでのマージンや電気的特性を
調べ、それらのデータを総合して真の欠陥かどうかを判
断している。

人間に近い柔軟な検査を自動的に行うためには、このよ
うな視線の移動に対応するプロセスが必要になるが、こ
れをそのままパターン検査装置に適用しようとすると、
周囲を調べるプロセスがリアルタイム・パイプライン構
造に適合せず、ソフトウェア的に処理する必要があるた
め速度が極度に遅くなる欠点がある。すなわち、検査の
広域性や柔軟性と、処理速度は背反するものであり、こ
れら両者の要求を満たすべく、画像平面を複数の小平面
に分割し、それぞれの小平面に対して独立した処理ユニ
ットを設けた並列構造が提案されているが、処理ユニッ
ト間の通信が複雑になるとともにコストも著しく増大す
るという欠点がある。

最近に到り、処理速度と判定の柔軟さとを両立するため
に、設計データを参照する方法が開発されている。この
方法では、設計データから予め抽出したパターン巾、パ
ターン間隔などのパラメータを積極的に活用することで
周囲を調べる手間を省き、パイプライン構造で柔軟な判
定をしようとするものである。

このような方法の代表的なものが、被検査パターンの端
点の接続リストを設計データのそれと比較する方法であ
る。パターンの端点（導線接続用パッド）の位置と接続
リストを設計データから予め抽出しておき、ラベリング
処理した被検査パターンと上記の端点の位置データを重
ね合わせて被検査パターンの端点接続リストを作成し、
設計データの接続リストと照合して異なるものを欠陥と
判定するものである。

しかし、この方法では端点の個数が増えていくと接続リ
ストの照合、すなわちマツチング処理回数が２乗関数的
に増大し、非常に時間がかかるという欠点がある。さら
に、ラベリング処理自体が原理的には１回の画像操作で
は終了せず、２回走査またはソフトウェアによる補正が
必要となるためいずれにしてもリアルタイム処理は不可
能となる欠点がある。

本発明は上述した従来の欠点を除去し、設計データを有
効に利用することにより柔軟な欠陥判定をほぼリアルタ
イムで高速に実現することができるパターン検査装置を
提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明による
パターン検査装置は、 被検査パターンを作成するための設計データを受けて検
査に必要な端点、屈曲点などの特徴点のパラメータを抽
出して記憶する手段と、 被検査パターンを光学的に読み取って画像信号を発生す
る手段と、 読み取った被検査パターンの中に、設計データから抽出
したパターンの端点、屈曲点などの特徴点が存在するか
否かを調べ、存在しないときには被検査パターンを欠陥
有りと判定する第１の判定手段と、 この第１の判定手段によって特徴点があると判定された
被検査パターンに対し、検査基準および設計データ中の
パターン巾およびパターン間隔を参照して、２次元の拡
大、縮小処理を施す手段と、設計データ中の特徴点につ
いて、互いに連結されている特徴点をまとめてグループ
とし、グループ毎に付けた固有の識別番号を、拡大した
被検査パターンの各特徴点の位置に埋め込む手段と、設
計データ中の特徴点毎に付けた固有の識別番号を、縮小
した被検査パターンの各特徴点の位置に埋め込む手段と
、 拡大、縮小した被検査パターンのそれぞれに対し、識別
番号の伝播処理を行う伝播処理手段と、拡大、縮小され
た被検査パターンのそれぞれに対し、伝播処理の過程で
同一の画素に異なる識別番号が重複して付けられた場合
にこれを検出し、拡大された被検査パターンに対しては
そのまま欠陥有りと判定し、縮小された被検査パターン
に対しては設計データ中の特徴点の接続リストと照合し
て異なるものを欠陥有りと判定する第２の判定手段とを
具えることを特徴とするものである。

このような本発明のパターン検査装置においては、先ず
、被検査パターン中に所定の特徴点が所定の位置に存在
しているか否かを検査することによって第１次の欠陥判
定を行い、さらに被検査パターンを設計ルールに基づい
た所定の寸法だけ拡大したパターンを作成し、この拡大
パターンに対して特徴点に付けられた識別番号を伝播処
理し、１つの画素に異なる識別番号が付与されたときは
所定の最小絶縁中を満たしていないと判定し、被検査パ
ターンを所定の寸法だけ縮小したパターンを作成し、こ
の縮小パターンに対して識別番号の伝播処理を施し、１
つの画素に異なる識別番号が付与されたときは設計デー
タ中の特徴点の接続リストと照合して異なる場合に欠陥
と判定する第２次欠陥判定を行うものであるから、欠陥
判定の柔軟性、広域性が得られるとともに高速の判定が
可能となる。また、後述する実施例のように被検査パタ
ーンを通常のＴＶスキャンで走査して画像信号を読み取
る場合、識別番号の伝播処理を４方向からではなく３方
向から行うようにすれば、高速処理ができるとともに画
像信号の記憶容量を少なくすることができる。

（実施例） 第１図は本発明によるパターン検査装置の１実施例の構
成を示すブロック図である。検査すべきプリント基板、
すなわち被検査基板１１をＸＹ子テーブル２の上に載置
し、このテーブルの上方にはＣＣＤラインセンサを有す
るテレビカメラ１３を配置し、被検査パターンを通常の
ＴＶスキャンモードで走査する。すなわち、主走査をテ
レビカメラ１３のＣＣＤを走査することによって行い、
これと直交する副走査をＸＹ子テーブル２を移動させる
ことによって行う。このようにテレビカメラ１３での走
査とＸＹ子テーブル２での走査との同期を取るために、
同期制御部１４を設け、これにより駆動回路１５を介し
てχＹ子テーブル２の駆動を制御して被検査基板１１の
所定の部位を撮像するようにするとともにテレビカメラ
１３の読み出し回路１６を制御する。この読み出し回路
１６には、テレビカメラ１３で読み出した画像信号の補
正を行うとともに画像信号を２値化する機能も有してい
る。本例では、プリント基板１１のパターンを検査する
ものであるから、導体部とそれ以外の部分とが識別でき
ればよいので、２値化した画像信号を取り扱えばよい。

プリント基板１１を作成する際に使用した設計データを
、例えば磁気テープ１７からパラメータ抽出部１８に供
給し、ここでパターンデータを解析して予め必要なパラ
メータ、すなわちパターンの端点、屈曲点などの特徴点
のデータを抽出する。このように設計データから抽出し
たパラメータは制御部１９に供給してここに記憶してお
く。また、制御部１９には端末２０を接続し、オペレー
タとの間で信号のやりとりを行うようする。一方、読み
出し回路１６から出力される２値化された画像信号を特
徴点マツチング部２１に供給する。この特徴点マツチン
グ部２１は第１の判定手段を構成するものであり、ここ
には制御部Ｉ９から、設計データから抽出したパラメー
タから作成される特徴点のデータを供給する。特徴点マ
ツチング部２１においては、被検査パターンから抽出し
た特徴点の種類および位置と、設計データから抽出した
パラメータから作成される特徴点の種類および位置とを
比較し、これらが一致しないときには被検査パターンに
欠陥有りと判定する。

第２図はパターンの設計例を示すものであり、斜線を施
した部分が導体部分である。第３図はこのような設計デ
ータからパラメータ抽出部１８で抽出したパス（独立し
た導体部分の塊）や特徴点を示している。すなわち、２
個のパスを有し、右側のパスは２個の端点を有し、左側
のパスは２個の端点と１個の屈曲点を有している。第４
図は被検査基板１１の対応する部分を撮像して得られる
２値化された画像信号を示し、本例では２つのパスの間
の間隔が最小絶縁中よりも短くなっている欠陥を有する
ものである。この最小絶縁中とは、設計データあるいは
検査基準によって指定された最小限必要なパターン間隔
を意味するものである。同様に、最小限必要なパターン
の巾を最小接続中と称する。

特徴点マツチング部２１においては、上述したよう番こ
先ず被検査パターンを有するプリント基板１１を撮像し
て得られる画像信号を処理し、所定の特徴点が所定の位
置に存在しているか否かを検査し、設計データから抽出
された特徴点が所定の位置に存在していない場合には直
ちにこの部分に欠陥があると判断する。第４図に示した
例では、所定の特徴点を有しているので、ここでは欠陥
と判定されない。

このように欠陥と判定されなかった場合には、画像信号
をさらに拡大部２２に供給し、第５図に示すように設計
データおよび検査基準によって予め指定される巾だけ拡
大する。最小絶縁中を満たさない欠陥の場合、このパタ
ーン拡大処理によって、第５図に示すように２個のパス
は連結されることになる。

このように拡大したパターンの画像信号を次に識別番号
埋め込み部２３に供給して、そのパターン上の第３図の
特徴点の位置に、その特徴点が属するパスの番号、すな
わち識別番号を埋め込む。このように識別番号を埋め込
んだ状態を第６回に示す。次に、このように特徴点に識
別番号を埋め込んだ画像信号を伝播処理部２５に供給し
て識別番号を導体上で上下左右に伝播する。すなわち、
識別番号を隣接する画素に次々とコピーして行き、第７
図に示すように導体内の画素に識別番号を付与する。た
だし、導体上にない画素には伝播しないようにする。第
１図においては、識別番号埋め込み部２３と伝播処理部
２５との間に画像変形部２４が設けられているが、この
画像変形部については後に説明する。このような伝播処
理を行うと、第８図に示すようにパターン拡大によって
連結された部分では１つの画素に異なる識別番号（第８
図に示す例ではｌと２）が付与されることになる。この
ように、拡大されたパターンにおいて、１つの画素に異
なる識別番号が付与された場合には、これを欠陥と判定
することができる。このような欠陥の判定を行うために
、伝播処理部２５で処理した画像信号を第２の判定手段
を構成する欠陥検出部３゜に供給し、上述した手法にし
たがって欠陥の検出を行う。

以上のような原理で欠陥を検出することができるが、実
際にはこのまま装置に適用することは難しい。その理由
は、第７図の右上に示した上下左右の伝播処理が、１画
素づつ入力する通常の画像読み取り方法では上手くいか
ないためである。本例では、２次元の画像を読み取るた
めに、第９図に示すように、通常のＴＶスキャンと同様
に高速の水平走査を垂直方向に低速で移動して行ってい
る。

したがって、この走査方向と同じ方向、すなわち上から
下、左から右の伝播はきわめて簡単に行うことができる
が、逆方向、すなわち下から上、右から左の伝播は時間
軸を遡って行わなければならないので、簡単に行うこと
はできない。水平方向の逆方向、すなわち右から左の伝
播は水平走査数回分の比較的小規模の記憶容量で実現で
きるが、垂直方向における逆方向、すなわち下から上へ
の伝播はタイムスケールが長いため、全画素の数倍の記
憶容量が必要になる。したがって、処理時間もそれだけ
長くかかることになる。このように、画像を取り込むた
めの走査方向とは逆の方向の伝播処理は非常に困難とな
る。

第８図に示す欠陥は識別番号ｌおよび２の両方から伝播
してきて欠陥の部分で接触したものであるが、欠陥の有
無を調べるだけならば、片方だけからの伝播でもどこか
で異なる識別番号が接触するので初期の目的を達成する
ことができる。第８図は水平方向での伝播による接触で
あるが、垂直の場合、上と下の両方向から伝播しなくて
も、つまり下からの伝播を省略して上からの伝播のみを
行っても欠陥の位置は多少不正確になるが、どのパスと
どのパスとの間に欠陥があるということはわかる。

以上のことから、本実施例においては、第７図の４方向
からの伝播を行う代わりに、第１０図に示すように、下
方向、右方向および左方向の３方向への伝播を行う。第
１１図に示すようにこのような伝播処理によっても１つ
の画素に異なる識別番号が付与されることになるので、
欠陥の検出が可能である。

第１２図はパターンの巾が最小接続中に満たない場合の
欠陥、すなわち導体が切れかかっている欠陥を検出する
処理を示すものである。この場合の欠陥検出の原理は上
述した最小絶縁中に満たない欠陥の検出原理とほとんど
同じであるが、この場合には画像の拡大を行う代わりに
縮小を行う。このために、第１図に示すように特徴点マ
ツチング部２１から画像信号を縮小部２６に供給して予
め指定した巾だけ縮小する。このような縮小処理を行う
と、最小接続中を満たさない箇所は第１２図に示すよう
に切断されることになる。すなわち、本来１個のパスで
あるべき部分が２個のパスに分割されてしまう。次に、
このように縮小した画像信号を識別番号埋め込み部２７
に供給し、各特徴点毎に異なる識別番号を付与する。こ
のような処理を行う以前に第１２図に示すように、本来
接続されるべき識別番号の組み合わせ、すなわち各パス
の特徴部に付与される識別番号の組み合わせを表すチエ
ツクリストを制御部１９において作成し、書込み可能な
記憶素子（ＲＡＭ）に記憶しておく。検査を行うに当た
っては、このチエツクリストの記入欄は予めクリアして
おく。そして伝播処理部２９において、第１０図と同様
に３方向からの伝播処理を施し、識別番号が重複したと
ころでチエツクリストのその組み合わせの欄に適当なマ
ークを記入する。全体の検査が終了した時点でチエツク
リストにマークされていない欄があれば、その識別番号
を付けた特徴点の間に欠陥があることがわかる。すなわ
ち、第１２図に示した例では、識別番号２と３の組み合
わせは検出されるのでマークが付されているが、識別番
号ｌと２との間ではパターンが切断されているので該５
欄にはマークが付されないことになり、この部分に欠陥
が有ると判定することができる。

本来４方向から伝播すべきところを３方向からの伝播と
して１方向分省略することによって問題が生ずるとすれ
ば、第１３図に示すような場合である。これは左から識
別番号ｌが伝播し、右から識別番号２が伝播していくも
のであるが、途中導体にくびれがあり、上方向の伝播処
理を行わないため接触せず、誤検出となってしまう。こ
のような誤検出の可能性がある場合、画像変形部２４お
よび２８において画像変形を行うことにより解決するこ
とができる。この画像変形部ではくびれを埋める処理を
するものであるが、例えば第１４図に示すようなオペレ
ータを使用して画像をスキャンして第１３図に示すよう
なくびれの画素を導体画素に順次置き換え、第１５図に
示すように底辺が平坦な画像に変形する。このように変
形した画像であれば、３方向の伝播でも何ら支障が発生
することなく、識別番号の重複を検出することができる
。

第１６図は識別番号が埋め込まれた画像信号に対して伝
播を行うとともに識別番号の重複を検出する部分の回路
構成の一例を示すものである。簡単のために水平方向左
から右だけの伝播を行うものとする。先ず、第６図に示
すように拡大または縮小の後、特徴点に識別番号を埋め
込んだ画像信号を走査順に入力端子３１に供給する。こ
の場合、識別番号が付いている画素はその数値を持って
おり、識別番号のない画素は便宜上数値０を有している
ものとする。

入力端子３１に供給される画素信号を、１画素遅延素子
３２によって遅延された画素信号、すなわち一つ前の画
素信号とともに疑似論理和回路３３に供給する。例えば
、入力された画素の識別番号が０で１つ前の画素の識別
番号がＸであるとすると、疑似論理和回路の出力はＸと
なる。この疑似論理和回路３３の出力信号を疑似論理積
回路３４に供給する。この疑似論理積回路３４には、入
力端子３５から当該画素が導体を表す信号である場合に
は１を、または導体でない部分を表す信号の場合には０
を供給する。したがって、導体でない部分の出力信号は
すべて０となる。この疑似論理積回路３４の出力信号を
１画素遅延素子３２にフィードバックし、次の画素信号
が入力された時点で１つ前の画素信号となる。このよう
に１画素遅延素子３２、疑似論理和回路３３および疑似
論理積回路３４は一種のリピータを構成し、入力信号列
がＯの連続でも、どこかにＸが入るとそれ以降は導体で
ある限りすべてＸとなる。

入力画素信号と１つ前の画素信号が０以外の異なる識別
番号を有するときは、比較器３６の出力は１となり、そ
こが導体であればＡＮＤ回路３７を通って識別信号重複
検出信号として出力端子３８に出力される。

なお、主走査方向と逆方向、すなわち水平方向布から左
に伝播処理を行う場合には、第１６図に示す回路の前後
に１走査分の容量を持つ後入れ先出し記憶素子を配置し
て処理中の画素の流れを逆にすれば良い。また、副走査
方向上から下へ伝播を行う場合には、第１６図に示す回
路の１画素遅延素子３２０代わりに１走査線分の記憶素
子を配置し、疑似論理和回路３４および比較器３６に一
緒に入力するように構成すれば良い。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上述した実
施例では被検査パターンと通常のＴシスキャンに従って
走査して画像信号を読み出し、識別番号の伝播処理を３
方向から行うようにしたが、被検査パターンの走査を適
当に変えることによって４方向からの伝播を行うことも
できる。そのような場合には、第１図に示した画像変形
部２４．２８を省くことができる。

（発明の効果） 上述したように本発明のパターン検査装置によれば、設
計データから抽出したパラメータの中の特徴点のデータ
と被検査パターンを光学的に読み取って得られる画像信
号から抽出した特徴点のデータを参照して欠陥の検出を
行うものであるから、人間が目視で欠陥を見つけるのと
同しような広域性および柔軟性が得られるとともに処理
速度を増大することができ、はぼリアルタイムでの検査
を行うことができる。また、上述した実施例のように、
識別番号の伝播処理を４方向から行わずに３方向から行
うようにすることによって処理速度をさらに改善するこ
とができるとともに記憶手段の記憶容量を少なくするこ
とができ、構成を簡単とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン検査装置の一例の構成を
示すブロック図、 第２図は検査すべきパターンの一例を示す平面図、 第３図は同じくその設計データを示す線図、第４図は最
小絶縁中を満たさない欠陥を有するパターンを示す平面
図、 第５図は第４図に示したパターンを拡大したパターンを
示す線図、 第６図は拡大パターンの特徴点に識別番号を埋め込んだ
状態を示す線図、 第７図は第６図に示した拡大パターンに４方向の伝播処
理を施している途中の状態を示す線図、第８図は４方向
の伝播処理を終了した状態を示す線図、 第９図は被検査パターンを走査する方法を示す線図、 第１０図は３方向の伝播処理をしている途中の状態を示
す線図、 第１１図は３方向の伝播処理を終了した状態を示す線図
、 第１２図は縮小パターンに対する欠陥検出の手法を示す
図、 第１３図は３方向の伝播処理を行うときに誤検出される
恐れのあるくびれを有するパターンを示す線図、 第１４図はくびれを補償するためのオペレータを示す線
図、 第１５図は第１４図に示すオペレータによって処理され
たパターンを示す線図、 第１６図は識別番号の伝播処理および重複されて識別番
号が付与されるのを検出する回路の一例の構成を示す回
路図である。 １１・・・被検査パターンを有するプリント基板１２・
・・χＹ子テーブル　　１３・・・テレビカメラ１６・
・・読み出し回路 １７・・・設計データを記憶した磁気テープ１８・・・
パラメータ抽出部 １９・・・制御部　　　　　２１・・・特徴点マツチン
グ部２２・・・拡大部 ２４・・・画像変形部 ２６・・・縮小部 ２８・・・画像変形部 ３０・・・欠陥検出部 ２３・・・識別番号埋め込み部 ２５・・・伝播処理部 ２７・・・識別番号埋め込み部 ２９・・・伝播処理部 第４図 第５図 第６図 第７図 キ 第１４図 ｃ−ｃ　ｏＲ（ａｍｏｂＡｎｏｔｉ　）ｄ−ｄ　Ｏｇ（
ａＡＮＤｈＡＮＤｃ） 第１５図 第１６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　被検査パターンを作成するための設計データを受
   けて検査に必要な端点、屈曲点などの特徴点のパラメー
   タを抽出して記憶する手段と、 被検査パターンを光学的に読み取って画像 信号を発生する手段と、 読み取った被検査パターンの中に、設計 データから抽出したパターンの端点、屈曲点などの特徴
   点が存在するか否かを調べ、存在しないときには被検査
   パターンを欠陥有りと判定する第１の判定手段と、 この第１の判定手段によって特徴点がある と判定された被検査パターンに対し、検査基準および設
   計データ中のパターン巾およびパターン間隔を参照して
   、２次元の拡大、縮小処理を施す手段と、 設計データ中の特徴点について、互いに連 結されている特徴点をまとめてグループとし、グループ
   毎に付けた固有の識別番号を、拡大した被検査パターン
   の各特徴点の位置に埋め込む手段と、 設計データ中の特徴点毎に付けた固有の識 別番号を、縮小した被検査パターンの各特徴点の位置に
   埋め込む手段と、 拡大、縮小した被検査パターンのそれぞれ に対し、識別番号の伝播処理を行う伝播処理手段と、 拡大、縮小された被検査パターンのそれぞ れに対し、伝播処理の過程で同一の画素に異なる識別番
   号が重複して付けられた場合にこれを検出し、拡大され
   た被検査パターンに対してはそのまま欠陥有りと判定し
   、縮小された被検査パターンに対しては設計データ中の
   特徴点の接続リストと照合して異なるものを欠陥有りと
   判定する第２の判定手段とを具えることを特徴とするパ
   ターン検査装置。
2. ２．前記伝播処理手段を、拡大、縮小されたそれぞれの
   被検査パターンに対し、３方向から識別番号の伝播処理
   を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の
   パターン検査装置。