JPH0552988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、放射状測長センサを用いてICなど
の配線パターンの線幅方向の中心検出と、各中心
位置での各放射方向とその測長データの組み合せ
をコード化して辞書を作成し、配線パターンの欠
陥検査を行なうパターン検査装置において、互い
に180゜異なる２放射方向毎の測長値の和を量子化
し、同時に各２放射方向の測長値が互いに近い値
であるかどうか（対称性があるかどうか）、及び
近い値でない場合に何れの放射方向の測長値の方
が長いかを判定する手段を有し、上記量子化測長
値及び方向性判定結果をまとめてコード化し配線
パターンの欠陥検査に用いることにより、ICパ
ターンなどのように配線の太り、欠け、及びＴ字
配線などが混在する配線パターンの欠陥検査を可
能にするパターン検査装置である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、配線パターンの２値化データから欠
陥検査を行なうパターン検査技術のうち放射状測
長センサを用いた適用範囲の広い汎用パターン検
査装置に係り、特にICパターンなどのように
様々な形状を有する配線パターンにも柔軟に対応
することのできる２次元パターン検査装置に関す
る。

〔従来の技術〕

プリント配線板パターン及びICパターン等の
良否の検査は、それを用いたシステム製品の信頼
性向上のために不可欠の要素となつている。

従来、このような検査は顕微鏡による目視に頼
つてきたが、パターン形状の複雑化、精密化に伴
い、自動検査技術の開発が望まれている。

現在、プリント板及びICパターン等の自動欠
陥検査を行なう技術としては、配線パターンを光
学的に読みとり電気信号に変換した後、二値化を
行なつて記憶回路に取り込み、この二値化パター
ンデータに特定形状の空間フイルタをかけること
により特徴抽出を行ない、パターン形状の異常を
検出する方式がある。この場合の空間フイルタと
は、対象パターンに発生しうる欠陥形状に等しい
もので、この空間フイルタと入力パターンに同一
部分（重なる部分）があるかどうかを検査し、こ
れを複数の空間フイルタに対して行なつてその重
なり具合を定量的に判定し欠陥を検出するもので
ある。

しかし、上記従来例のようなパターン検査装置
は、所定の配線パターン専用の特定形状の空間フ
イルタを用いているため、異種パターンに対して
適用範囲が狭く汎用的でないという問題点を有し
ていた。さらに、上記空間フイルタは２次元形状
を有しているため、各入力パターンに対する空間
フイルタの配置の最適化が難しく、誤判別をしや
すいという問題点を有していた。

上記問題点を除くために本出願人らは、特願昭
61−107407において、欠陥検査を行なう場合の特
徴量としての配線パターンの各中心位置に置いた
放射状測長センサからの各放射方向及び長さデー
タの組み合わせ情報を用い、これにより良品パタ
ーンに対する辞書の自動作成及びそれに基づく自
動欠陥検査を可能にし、異種のプリント板パター
ンに対して適用範囲の広い汎用的なパターン検査
装置を実現した。このパターン検査装置は、辞書
パターンとして特定形状の空間フイルタは用い
ず、各配線パターン位置における各放射方向及び
長さデータのコード化した組み合わせを用いてい
るため、異種パターンに対する辞書作成が容易で
あり、非常に汎用性が高いという特徴を有してい
る。

上記測長方式においては、まず各配線パターン
上の線幅方向の中心位置Ｏを見つけた後、第９図
ａ〜ｄに示すように各中心位置Ｏに放射状測長セ
ンサを置き、ａ〜ｐに示す８放射方向について、
中心位置Ｏから各方向の配線パターンの端までの
測長値、、、、、、、
を求め
る。次に、上記８方向ａ〜ｐを互いに180゜異なる
方向毎にまとめ、ａ−ｉ、ｃ−ｋ、ｅ−ｍ、ｇ−
ｐの４方向とし、各方向毎に測長値の和を求め
る。即ち、ａ−ｉ方向は＋、ｃ−ｋ方向は
oc＋、ｅ−ｍ方向は＋、ｇ−ｐ方向は
＋を求める。次にこれら４つの測長値和を最
小値で正規化した後、以下に示す手順で各測長で
各測長値和をコード化する。

まず、W_M（最小値）＜W_a＜W_Sなる閾値を用
意し、各４方向毎に測長値和がW_M以上でW_aよ
り小さければ“Ｃ”、W_a以上でW_Sより小さけ
れば“Ｌ”、W_S大きければ“Ｏ”なるコードを
付与する。

次に、各４方向毎に互いに180゜異なる２放射
方向の各測長値がかなり異なる場合にはコード
“Ｎ”を付与する。

上記各手順に従つて、例えば第９図ａの欠け部
分の配線パターンをコード化した場合、ａ−ｉ方
向は“Ｃ”、ｃ−ｋ方向は“NL”、ｅ−ｍ方向は
“Ｏ”、ｇ−ｐ方向は“NL”というコードが付与
される。即ち、ａ−ｉ方向は測長値和＋が
W_a以下で、かつ、との値はほぼ同じである
ことを示し、またｇ−ｐ方向は測長値和＋
がW_a以上W_S以下で、かつ、との値はかなり
異なつていることを示す。このコード化により、
第９図ａの欠け部分の配線パターンは上記４方向
をまとめて、“Ｃ、NL、Ｏ、NL”というコード
で表わされる。

上記コード化を良品パターンについて行なつて
辞書を作成した後、未知のパターンのコード化を
行ないそのコードが良品パターン辞書にあるか否
かを調べることにより、配線パターンの欠陥検査
を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記従来例により各配線パターンのコー
ド化を行なつた場合、第９図ａに示す欠け部分と
同図ｂに示す太り部分は同図に示すように同じコ
ードになつてしまう。また、第９図ｃに示す断線
部分と同図ｄに示すＴ字配線部分も同じコードに
なてしまう。そしてこの方式を一般的なプリント
基板上の配線パターンの欠陥検査に用いた場合に
は、第９図ａの欠け欠陥と同図ｂの太り欠陥を区
別しなくてよい場合が多く、また第９図ｄのＴ字
配線パターンを許さなければ上記方式は問題なく
適用できる。しかし、ICパターンなどの場合に
は、第９図ａ〜ｄの各パターンは区別する必要が
あり、上記従来例を直接適用できないという問題
点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するために、互いに
180゜異なる２放射方向の各測長値がかなり異なる
場合（コード“Ｎ”が付与された場合）に、何れ
の放射方向の方が長いかという方向性をコード化
して付与することにより、欠けと太り、断線とＴ
字配線などを区別してコード化することを可能と
し、ICパターンなどのように様々な形状を有す
る配線パターンにも対応できる２次元パターン検
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〕

本発明は上記問題点を解決するために、第１図
に示すような基本構成を有する。すなわち、配線
パターンの各中心位置における各放射方向毎の測
長値４を180゜異なる２放射方向毎にその和を計算
して量子化を行なう測長値量子化手段１、その場
合に上記各２放射方向の測長値が互いに近い値で
あるかどうか、及び近い値でない場合に何れの放
射方向の測長値の方が長いかを判定する方向性判
定手段２、及び測長値量子化手段１からの量子化
測長値５と方向性判定手段２からの方向性判定出
力データ６のコード化を行ないコード出力７とし
て出力するコード化手段３によつて構成される。

〔作用〕

上記構成において、測長値４は180゜異なる２放
射方向毎にまとめられ測長値量子化手段１により
量子化され、コード化手段３でコード化されると
共に、各２放射方向の測長値が近い値であるかど
うか、及び近い値でない場合に何れの放射方向の
測長値の方が長いかという方向性が、方向性判定
手段２において判定され、その出力である方向性
判定出力データ６がコード化手段３で同時にコー
ド化される。このようにコード化において、測長
値の方向性を付加することにより、より多くの種
類の配線パターンを区別してコード化することが
可能となり、ICパターンの欠けと太り、断線と
Ｔ次配線なども適切に判別することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行な
う。

先ず、第２図は本発明による２次元パターン検
査装置の全体の構成図である。レンズ１０及び
CCD１１からなるラインセンサが検査試料８上
を走査することにより、該試料８上の各３次元パ
ターンが電気信号に変換される。この信号は高さ
検知回路１２に入力し、ここで前記被検査試料８
上の配線パターン９が検知され、フイルター回路
１３により部分的に誤つて配線パターンとして検
知された領域が除去された後、２次元パターン変
換回路１４にて２次元パターンに変換され、さら
に二値化回路１５により二値化された後、記憶回
路１６に格納される。記憶回路１６からの二値化
パターン出力２０は測長部１７に送られ、測長部
１７からのコード出力２１は参照辞書記憶回路１
９または比較判定回路１８に送られる。比較判定
回路１８は測長部１７からのコード出力２１と参
照辞書記憶回路１９からの良品コード出力２３と
の比較を行ない、欠陥検出結果の出力２２として
出力する。

次に、第３図は、本発明に直接係る測長部１７
（第２図）の構成図である。記憶回路１６（第２
図）からの二値化パターン２０は測長センサ２４
に入力し、ここで同図に模式的に示すようにａ〜
ｒの16方向の測長が行なわれる。次に、測長セン
サ２４の各測長出力２５は、中心検出回路２６に
おいて中心検出が行なわれた後、配線パターンの
各中心位置における測長値２７（第１図４に対
応）は、最小測長値検出回路２８及び測長値正規
化回路３０に送られる。そして、最小測長値検出
回路２８において上記測長値２７の最小測長値和
２９が求められ、測長値正規化回路３０において
上記測長値２７が上記最小測長値和２９で除算さ
れ、正規化測長値３１が出力される。

正規化測長値３１（第１図４に対応）は破線で
示される測長コード作成部３２に入力し、コード
化される。測長コード作成部３２は量子化回路３
３（第１図１に対応）、方向性判定回路３４（第
１図２に対応）、及びコード化回路３５（第１図
３に対応）からなる。まず、量子化回路３３には
正規化測長値３１が入力し、180゜異なる放射方向
毎（後述する）の測長値和が別に入力する閾値
W_a，W_Sに従つて量子化測長値３６（第１図５に
対応）として出力される。一方、方向性判定回路
３４には測長値２７が入力し、上記180゜異なる各
放射方向の測長値の差がある閾値以下であるかど
うか、すなわち近い値であるかどうかが判定さ
れ、対称性データ３７（第１図６の一部に対応）
として出力される。また、同時に上記差が閾値以
上の場合、何れの放射方向の測長値の方が長いか
が判定され、方向性データ３８（第１図６の一部
に対応）として出力される。そして上記量子化回
路３３からの量子化測長値３６、及び方向性判定
回路３４からの対称性データ３７、方向性データ
３８は、コード化回路３５に入力しコード化さ
れ、コード出力２１として出力される。

続いて、第４図ａは、第３図の測長センサ２４
の構成説明図である。測長センサ２４は第４図ａ
に示すような放射状のビツトメモリセルにより形
成されるゲート回路を有しており、これが入力パ
ターンの各方向の測長を行なう測長センサとな
る。この測長センサ２４は第４図ｂに示すような
16方向に対して、同図ａに示すように、中心ビツ
トＸからなる放射状に伸びるデイジタル直線によ
つて形成され、各ビツトは同図ａに例として示す
ように各方向毎に中心ビツトＸからのビツト距離
が割当てられている。本発明の論理ではこの測長
センサにより、パターン各位置における各方向の
長さの特徴を捉え、欠陥診断を行なつているため
測長センサの形状は入力パターンの形状に対して
全く独立であるという特徴を有する。

次に、上記構成のパターン検査装置の動作につ
き、詳細に説明を行なう。

まず、被検査試料８上の配線パターン９（第２
図）は、例えば“１”、それ以外の空域は例えば、
“０”というように符号化され２値化パターン２
０として記憶回路１６に記憶される。

上記二値化パターン２０は、第２図の測長部１
７に送られ、まず、第３図の測長センサ２４によ
る測長動作、及び中心検出回路２６による中心検
出動作が行なわれる。これは、配線パターンの幅
方向の中心位置を見つけるための処理であり、第
４図ａで説明した測長センサ２４の全てのビツト
メモリセルを用いて行なう。そのために特願昭61
−107407において述べたように、まず第３図の記
憶回路１６からの二値化パターン２０のうち、配
線パターン上の各ビツト位置（例えば“１”で表
わされるビツト位置）に前記測長センサ２４の中
心ビツトＸ（第４図ａ参照）を合わせ、各16方向
毎に中心ビツトＸから最初のビツト転換点（“１”
から“０”に変化するビツト）までのビツト距離
を検出する。今、各方向ａ、ｂ、ｃ、…ｒ（第４
図ｂ参照）の16本のセンサによる各センサ出力を
各々r₁、r₂、…r₁₆（第３図２５）とした時、該各
センサ出力２５は中心検出回路２６に入力し、次
に示す動作を行なう。すなわち、ここでは各方向
のセンサ出力すなわち測長値が以下に示す(1)〜(3)
式の関係を全て同時に満たす時に、その方向につ
いて中心条件が成立したと判定する。

｜r_o−r_o+8｜≦Cmgn ……(1) r_o≦Smax ……(2) r_o+8≦Smax ……(3) ここで、Cmagは180゜方向が異なる測長値の差
に対するマージンであり、Smaxは測長可能な最
大値、すなわちセンサ長であり、第４図ａの場合
１６である。今、中心ビツトＸが配線パターンの
中心にある場合には、互いに180゜異なる方向の測
長値はほぼ同じ値になり上記中心条件を満たして
いる。そして、上記中心条件を満たす各方向に対
して、さらに以下(4)式を満たす時に測長センサ２
４の中心ビツトＸが示す位置が配線パターン中心
と判定される。

（中心条件が成立する方向数） ≧C_piar（C_pair≦８） ……(4) 上記の処理を繰り返すことにより配線パターン
の検出中心線が決定される。

上記処理により配線パターンの中心線が検出さ
れた位置における測長センサ２４（第３図）の各
センサ出力の測長値の組み合わせを用いることに
より、様々な配線パターンの検査を行なうことが
できるが、センサ出力２５（第３図）のうち用い
るものは、特願昭61−107407で述べたように第４
図ｂで示した16方向全てではなく、第５図ａに示
すように180゜異なる方向毎に１方向にまとめ、さ
らに45゜ずつの４方向に単純化する。この時の測
長値和をl₁、l₃、l₅、l₇とすると、 l_2o-1＝r_2o-1＋r_2o+7−１（ｎ＝１〜４）……(5) によつて、測長値和が決定される。これを45゜系
センサと呼ぶ。しかし、配線パターンの傾斜が
22.5゜付近になる場合には、第５図ａに示した45゜
系センサのみでは正しいパターン検査を行なえな
い場合があるため、特願昭61−142940において述
べた技術により、第５図ｂに示すように同図ａの
45゜系センサと22.5゜方向の異なる22.5系センサを
用いる。この測長値和をl₂、l₄、l₆、l₈とすると、 l_2o＝r_2o＋r_2o+8−１（ｎ＝１〜４） ……(6) によつて、測長値和が決定される。すなわち、測
長値２７のうちl₁、l₃、l₅、l₇、又はl₂、l₄、l₆、l₈
の何れか４方向ずつの測長値和が用いられる。そ
のための選択は、特には図示しないが最小測長値
検出回路２８内において、特願昭61−142940で述
べたように、オーバーフローの検知されるセンサ
出力の方向を判定することにより行なわれる。

次に、上記測長値和の正規化を行なう。一般
に、ICパターンの配線幅は一様ではなく、様々
な種類の配線幅が存在する。このため、測長値和
をコード化する場合には、その正規化を行なう必
要がある。この場合、太い線幅の配線パターンに
対しては比較的大きい欠陥まで許し、小さい線幅
の配線パターンに対しては小さい欠陥のみ許すよ
うにするのが望ましい。従つて、l₁、l₃、l₅、l₇、
又は、l₂、l₄、l₆、l₈の何れか４方向の測長値和が
求まつたら、４方向の中の最小値が線幅であると
判定して、その最小値で正規化するのが妥当であ
る。そこで、４方向の測長値和に対して、特願昭
61−302802で述べた技術に従つて最小測長値検出
回路２８において４方向の中の最小測長値和２９
（第３図）が検出される。そして、測長値正規化
回路３０において、上記各測長値和が最小測長値
和２９で除算され、正規化測長値３１に変換され
る。

続いて上記正規化測長値３１は、測長コード作
成部３２（第３図）に入力し、コード化される。
l₁、l₃、l₅、l₇、又は、l₂、l₄、l₆、l₈の何れか４方
向の各測長値和に対応する正規化測長値３１は、
まず量子化回路３３（第３図）に入力し以下に示
すように量子化される。

まず、第６図ａ，ｂに示すように放射状に伸び
た各センサ（第６図ａ，ｂの場合、16方向で表し
てある）に、量子化のための閾値として３つの距
離のリングを設ける。Ｍリングの直径は最小線幅
で正規化した時の最小値１であり、Ａリング、Ｓ
リングの直径はＭリングに対する倍率W_a、W_sで
与えられ、Ｓリングがセンサの測長限界である。
これにより、第６図ａ，ｂに示すように、配線パ
ターンの線幅により各リングの大きさが可変する
ことになる。これを用いて、l₁、l₃、l₅、l₇、又
は、l₂、l₄、l₆、l₈の何れか４方向の測長値和から
求まつた正規化測長値３１を、 ｛ｌ≦W_a W_a＜ｌ＜W_S W_s≦ｌ （ｌ：正規化測長値３１）｝ に示すように３レベルに量子化し、量子化測長値
３６（第３図）として出力する。

一方、上記l₁、l₃、l₅、l₇、又は、l₂、l₄、l₆、l₈
の何れか４方向の測長値和に対応する各正規化測
長値３１が量子化回路３３に入力するのに対応し
て、上記各測長値和を形成する互いに180゜異なる
放射方向の測長値２７、すなわち前記(5)式又は(6)
式より、r₁−r₉、r₃−r₁₁、r₅−r₁₃、r₇−r₁₅、又は
r₂−r₁₀、r₄−r₁₂、r₆−r₁₄、r₈−r₁₆が方向性判定
回路３４に入力し、各組毎に前記(1)〜(3)式の中心
条件を満たしているかどうかが判定される。そし
て中心条件を満たしている（これをPairと呼ぶ）
状態か、満たしていない（これをNon−pairと呼
ぶ）状態かの幾れかの情報が対称性データ３７と
して出力される。

さらに、上記判定によりNon−pairが出力され
た場合に、上向きの放射方向の測長値、すなわ
ち、第４図ｂのセンサａ〜ｈ方向に対応する測長
値r_1〜r₈の方が、下向きの放射方向の測長値、す
なわち、センサｉ〜ｒ方向に対応する測長値r₉〜
r₁₆より長ければ状態１が、逆に下向きの方が長
ければ状態２が方向性データ３８として出力され
る。すなわち、方向性判定回路３４においては、
互いに180゜異なる放射方向の測長値がPair〜Non
−pairか、及びNon−pairである場合に上向きの
放射方向と下向きの放射方向とで何れの測長値の
方が長いかという情報が、各４方向l₁、l₃、l₅、
l₇、又は、l₂、l₄、l₆、l₈毎に判定され出力される。

次に、前記量子化回路３３からの量子化測長値
３６、及び前記方向性判定回路３４からの対称性
データ３７、方向性データ３８が前記各４方向毎
にコード化回路３５に入力し、コード化される。
第７図に各方向毎の分類コードを示す。すなわ
ち、前記各４方向毎に、Pairである場合３レベ
ル、Non−pairである場合６レベル、合計９レベ
ルの何れか１つにコード化される。

第８図に各配線パターンに対するコード化例を
示す。同図ａの欠け部分においては、ａ−ｉ方向
l₁については正規化測長値３１は“Ｃ”（Pairか
つCorrectであり、ｃ−ｋ方向l₃については、
“NL₂”（Non−pairかつLongerかつ下方向、す
なわちｋ方向が長い）であり、ｅ−ｍ方向l₅につ
いては“Ｏ”（PairかつOverFlow）、ｇ−ｐ方向
（l₇）については“NL₁”（Non−pairかつLonger
かつ上方向、すなわちｇ方向が長い）となる。従
つて欠け部分のコード出力は、（Ｃ、NL₂、Ｏ、
NL₁）となる。そしてこのコードは、数字に置き
かえられてコード出力２１（第３図）として出力
される。これに対して、第８図ｂの太り部分にお
いてコード出力２１は（Ｃ、Ｏ、NL₂、NL₂）と
なり、同図ａの欠け部分の場合とは異なつたコー
ドが出力されることがわかる。このようにNon−
pairとなる場合に、互いに180゜異なる上向きと下
向きの放射方向の何れの測長値の方が長いかとい
う方向性を付加したことにより、欠けと太りを区
別してコード化することが可能となる。これは第
９図の従来例では、同図ａとｂに示すように欠け
と太りが同じコードになつてしまうのと比較する
と、コード化能力が改善されていることがわか
る。第８図ｃは断線部分のコード化例であり、
（Ｃ、NO₂.NC₂.NC₂）というコード出力２１が出
力され、第８図ｄのＴ字配線部分では、（Ｃ、
NO₂、NC₁、NC₁）というコード出力２１が出力
されることがわかる。このように断線とＴ字配線
も明確に区別してコード化することができ、第９
図ｃ、ｄの従来例の問題点が改善されている。

以上の例の他にも、方向性を付加することによ
り区別してコード化できる配線パターン数が大幅
に増えるため、第２図の比較判定回路１８におい
て予め良品パターンから作成しておいた良品コー
ド出力２３と比較する場合の比較能力が向上し、
ICパターンなどに対しても正しい欠陥検出結果
の出力２２を得ることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放射状測長センサを用いた２
次元パターン検査装置の汎用性の高さという利点
に加え、測長値の方向性を付加してコード化する
ことにより、従来困難であつた欠けと太り、及び
断線とＴ次配線などを区別してコード化すること
が可能となり、ICパターンなどのように様々な
配線パターンの欠陥検査にも柔軟に対処すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成図、第２図は、本
発明による２次元パターン検査装置の全体構成
図、第３図は、測長部の構成図、第４図ａ，ｂ
は、測長センサの構成説明図、第５図ａ，ｂは、
45゜系センサと22.5゜系センサの説明図、第６図ａ，
ｂは、測長リングの説明図、第７図は、測長値・
方向性と分類コードの対応図、第８図ａ〜ｄは、
配線パターンのコード化例の説明図、第９図ａ〜
ｄは、従来例における配線パターンのコード化例
とその問題点の説明図である。 １……測長値量子化手段、２……方向性判定手
段、３……コード化手段、４……各中心位置にお
ける放射状測長センサの各放射方向毎の測長値、
５……量子化測長値、６……方向性判定出力デー
タ、７……コード出力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査試料から光学的検知手段により得た二
   値化配線パターンデータから、該配線パターンの
   各位置における放射状に伸びた複数方向の長さを
   放射状測長センサを用いて測長し、該各測長から
   前記配線パターンの線幅方向の中心検出を行い、
   各中心位置における前記各放射方向及び測長値の
   組み合せをコード化して辞書を作成し前記配線パ
   ターンの欠陥検査を行なう２次元パターン検査装
   置において、 前記各中心位置における前記放射状測長センサ
   の各放射方向毎の測長値４において180゜異なる２
   放射方向毎の測長値の和を量子化し量子化測長値
   ５として出力する測長値量子化手段１と、 該各２放射方向の測長値が互いに近い値である
   かどうか、及び近い値でない場合に前記２放射方
   向のうち何れの放射方向の測長値の方が長いかを
   判定し方向性判定出力データ６として出力する方
   向性判定手段２と、 前記測長値量子化手段１からの量子化測長値５
   及び前記方向性判定手段２からの方向性判定出力
   データ６をコード化し、前記配線パターンの欠陥
   検査に用いるためのコード出力７を出力するコー
   ド化手段３とを有することを特徴とする２次元パ
   ターン検査装置。