JPH0575965B2 - - Google Patents

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、、
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被
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
ような問題があつた。

(1) 撮像したパターンに特定方向のみの線分しか
無かつた場合、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。従つて、特定方向の
線分を持つ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、位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。従つ
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。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０，±１，±２，±３
ビツトだけずらした計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ｃにこれら
49通りのカウント値が示されている。ｃ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
〓Ｘは正であり、被検査パターンを上側に移動さ
せる方向〓Ｙ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位置合わせが
できているものと判断するならば、位置ずれ量と
して〓Ｘ＝−１，〓Ｙ＝−２が得られる。しかし
ながら〓Ｘ＝−１は正しくパターンの位置ずれ量
を表しているものの、〓Ｙ＝−２は画像の微細な
凹凸もしくは量子化誤差によつてたまたま得られ
た値であつ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誤つた修
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20
×20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つて、
数百×数百画素以上になる場合も普通であり、そ
の場合は、その中に入つ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提案され
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_naxと最小値X_nioを選びだし、
X_nax−X_nioが一定値より大きい時そのX_nioをとる
位置ずれ量〓ＸをＸ方向の位置ずれ量と判断す
る。もしX_nax−X_nioが一定値より小さければパタ
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図の場合、X_nax−X_nioは十分大きいので
X_nioをとる位置ずれ量として〓Ｘ＝−１が得られ
るが、X_nax−Y_nio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〓Ｙ＝０のままとする。
このように、特開昭61−171125号公報に示された
方法で第一の問題点、即ち、特定方向パターンし
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つ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つた。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。第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つている場
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61−171125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つた場合に、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つている場合であ
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演算の結果が許容範囲か
らはみ出すために欠陥が正しく検出される。しか
しながら第９図ｂの場合はEXOR演算の結果が
全て許容範囲内に入つてしまい、欠陥が見落とさ
れてしまう。以上述べたような、第二の問題点は
従来方法では解決することができなかつた。

（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
検査パターンであつても正しく位置合わせを行え
ることは勿論、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つ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、従来例のように不一致画素数をカウ
ントするのではなく、パターンのエツジに着目
し、パターンの線分方向と直角に測つたエツジ位
置ずれ量を求て、相対するエツジの位置ずれ量か
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
エツジ及び下側のエツジについてそれぞれエツジ
の上下方向（Ｙ方向）の位置ずれ量を求め、次に
上側エツジの上下方向位置ずれ量と下側エツジの
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方向の位置ずれ量とする。同様にして
Ｙ方向の線分方向を持つパターンの右側エツジ及
び左側エツジの左右方向（Ｘ方向）位置ずれ量を
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、ある特定のエツジが極端が頻度が少
ない場合は、そのエツジに関する位置ずれ量を求
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
線分方向に誤つ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ツジの位置ずれ量の平
均を求めているでの、基準パターンと被検査パタ
ーンの間に太さの差があつても正しくパターン中
心の位置ずれ量を測ることが可能となる。

（作用、実施例） 以下、本発明の一実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
の構成図である。同図において、同一のパターン
である基準パターン１と被査パターン２は、同一
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
画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ツジ検出回路９によ
り上側エツジ、下側エツジ、左側エツジ、右側エ
ツ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
ツジ位置測定回路１０に入り、エツジ検出回路９
で基準パターンのエツジが検出された時に、その
エツジに対応する被検査パターンのエツジの位置
が計測される。位置ずれ量演算部１１は、エツジ
検出回路９からの各エツジ検出信号を個別にカウ
ントするとともに、エツジ位置測定回路１０から
の各エツジ位置を積算し、各エツジ種毎にエツジ
検出１回当たりの位置ずれ量を計算する。さらら
に位置ずれ量演算部１１は、エツジ検出１回当た
りの上側エツジ位置ずれ量と下側エツジ位置ずれ
量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〓Ｙを求める。同様にエツジ検出１
回当たりの左側エツジ位置ずれ量と右側エツジ位
置ずれ量を平均して、左右方向（Ｘ方向）のパタ
ーン中心位置ずれ量〓Ｘを求める。もし、上側エ
ツジの検出頻度が所定の回数以下であれば上側エ
ツジに関する位置情報は不確実と判断してそのエ
ツジ位置ずれ量は０のままとする。他の３種のエ
ツジについても同様である。位置ずれ量演算部１
１で求められた位置ずれ量〓Ｘ及び〓Ｙ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及びエツジ検
出回路９、エツジ位置測定回路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つて構成されＡチヤンネ
ル側（基準パターン側）の３×３ビツトの画像切
り出し回路２０−１〜２０−３と、Ｂチヤンネル
側（被検査パターン側）の７×７ビツトの画像切
り出し回路２−１〜２１−７は、位置ずれが無い
時中央のビツトが互いに同一位置に対応するよう
になつている。エツジ検出回路９は、４組の論理
回路２２−１〜２２−４で構成され、それぞれは
左側エツジ、右側エツジ、上側エツジ、下側エツ
ジを検出した時に論理「１」を出力する。

第３図は、エツジ検出回路９の働きを説明する
ための図である。３×３ビツト画像切り出し回路
の内容が第３図ａのようになつた時に論理回路２
２−１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２２−２，２２−３，２２
−４は３×３ビツト画像切り出し回路の内容がそ
れぞれ第３図ｂ，ｅ，ｄのようになつた時に
「１」を出力する。

第２図において、エツジ位置測定回路１０は、
左側エツジ位置測定回路２３−１、右側エツジ位
置測定回路２３−２、上側エツジ位置回路２３−
３、下側エツジ位置測定回路２３−４で構成され
る。以下これらエツジ位置測定回路の働きについ
て説明する。

第４ａ図は左側エツジ位置測定回路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ツジが左側エツジ検出
用論理回路２２−１で検出された時に、左側エツ
ジ位置測定回路２３−１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ツジ
位置が第４図ａ−２のように基準パターンの左側
エツ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
側エツジ位置が基準パターンの左側エツジ位置よ
り右に１ビツトずれている時は＋１が、第４図ａ
−４のように被検査パターンの左側エツジ位置が
基準パターンの左側位置より左に１ビツトずれて
いる時は−１が出力される。第４図ｂは右側エツ
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のように右側エツジ検出用論理
回路２２−２で基準パターンの右側エツジが検出
された時に、右側エツジ位置測定回路２３−２
は、第４図ｂ−２のように右側エツジ位置が合つ
ている時は０を、第４図ｂ−３のように被検査パ
ターンの右側エツジ位置が基準パターンの右側エ
ツジ位置より右に１ビツトずれている時は＋１
を、第４図ｂ−４のように被検査パターンの右側
エツジ位置が基準パターンの右側エツジ位置より
左に１ビツトずれている時は−１を出力する。上
側エツジ位置測定回路２３−３、下側エツジ位置
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。エツジ検出用論理回路２２
−１〜２２−４の出力が論理「０」の時はエツジ
位置測定回路２３−１〜２３−４からは値０が出
力されるようになつている。

第５図は位置ずれ量演算部１１の詳細を示す図
である。位置ずれ量演算部１１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。

左側エツジ検出用論理回路２２−１の出力はカ
ウンタ２５−１に入り左側エツジ検出の頻度が累
計される。一方、左側エツジ位置測定回路２３−
１の出力は加減算器２４−１で累計される。撮像
領域の最後までの走査が終わつた時点で、加減算
器２４−１で積算された累積の左側エツジ位置ず
れ量は除算器２７−１によりカウンタ２５−１の
値で除されて左側エツジ検出１回当たりの左側エ
ツジ位置ずれ量が求められる。但しウンタ２５−
１の累積値が所定の値より小さい場合は判定回路
２６−１の出力によつて選択回路２８−１が働
き、除算器２７−１の出力でなく値０が選ばれる
ことになる。全く同様にして選択回路２８−２か
らは右側エツジ位置ずれ量が出力される。選択回
路２８−１の出力である左側エツジ位置ずれ量と
選択回路２８−２の出力である右側エツジ位置ず
れ量は平均化回路２９に入り両者の平均が求めら
れる。

以下第６図によつて本実施例の働きを説明す
る。第６図に於いてａは10ビツトの幅をもち線分
方向がＹ方向である基準パターンであり、ｂは13
ビツ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、被査パターンの中心は右
に、0.5ビツトずれている。さて、第６図ａのよ
うに基準パターンの左側エツジ及び右側エツジが
それぞれ検出された時、被検査パターンの左側エ
ツジ位置は基準パターンの左側エツジ位置より左
に１ビツトずれており、また被検査パターンの右
側エツジ位置は基準パターンの右側エツジ位置よ
り右に２ビツトずれているので、左側エツジ位置
測回路２３−１の出力は−１となり右側エツジ位
置測定回路２３−２の出力は＋２となる。撮像領
域全体にわたつてパターンがそのようであるとす
ると、エツジ検出１回当たりのエツジ位置測定結
果もまた左側エツジ位置については−１、右側エ
ツジ位置については＋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
のずれ量0.5ビビツトが測定されたことになる。
平均化回路２９の出力〓Ｘ＝0.5はＸ方向位置合
わせ用モータ１２に送られ0.5ビツト分の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、
上側エツジや下側エツジは検出されないのでＹ方
向に関する位置測定結果は〓Ｙ＝０となり、線分
方向に誤つ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
心位置測定結果〓Ｘ及びＹ方向に関するパターン
中心の位置測定結果〓Ｙは撮像領域全体の平均と
して得られることになるので、微細な凹凸によつ
てエツ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ツジ
位置測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
に誤つ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ビツ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ビツト以下の高い精度で位置
合わせができるので、基準パターンと被検査パタ
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図はエツジ検出回路の
働きを示す説明図、第４図はエツジ位置測定回路
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……画像切り出し回路、９……エツジ検出
回路、１０……エツジ位置測定回路、１１……位
置ずれ量演算部、１２，１３……位置合わせ用モ
ータ、１４４……欠陥判定回路、１５……位置ず
れ量検出回路、１６，１７……撮像領域移動用モ
ータ、１８，１９……シフトレジスタ一群、２
０，２１……７ビツトシフトレジスタ一群、２２
……エツジ検出用論理回路、２３−１……左側エ
ツジ位置測定回路、２３−２……右側エツジ位置
測定回路、２３−３……上側エツジ位置測定回
路、２３−４……下側エツジ位置測定回路、２４
……加減算器、２５……カウンタ、２６……判定
回路、２７……除算器、２８……選択回路、２９
……平均化回路、３０……Ｘ方向位置ずれ量演算
部、３１……Ｙ方向位置ずれ量演算部、３２……
撮像領域、３３……許容範囲、３４……欠陥部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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つて欠陥の検出を行
   うに際し、 基準パターンのエツジを検出するエツジ検出回
   路と、基準パターンのエツジに対する被検査パタ
   ーンのエツ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ツ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ツジに対応して１組ずつ計
   ２組、上下方向（Ｙ方向）に線分方向をもつパタ
   ーンの左右各エツジに対応して１組ずつ計２組設
   け、 撮像エリア内の走査が終わつた時点で、エツジ
   検出回路とエツジ位置測定回路の前記それぞれの
   組ごとに、エツジ検出１回当たりの、パターンの
   線分方向と直角な方向に測つた被検査パターンの
   エツジ位置ずれ量を求め、 ある組のエツジ検出の頻度が所定の回数より少
   ない場合には、その組のエツジ検出１回当たりの
   エツジ位置ずれ量は０とし、 被検査パターンの、上側エツジのエツジ検出１
   回当たりの上下方向エツジ位置ずれ量と下側エツ
   ジのエツジ検出１回当たりの上下方向エツジ位置
   ずれ量とを平均してパターン中心の上下方向エツ
   ジ位置ずれ量を求め、左側エツジのエツジ検出１
   回当たりの左右方向エツジ位置ずれ量と右側エツ
   ジのエツジ検出１回当たりの左右方向エツジ位置
   ずれ量とを平均してパターン中心の左右方向エツ
   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。