JPH0726827B2

JPH0726827B2 - パターン検査装置

Info

Publication number: JPH0726827B2
Application number: JP14169489A
Authority: JP
Inventors: 淳晴山本; 正金子; 秀実高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH036410A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、プリント基板やホトマスクにおける配線パタ
ーンの欠陥検査を行うパターン検査装置に関するもので
ある。

従来の技術プリント基板への電子部品実装の高密度化に伴い、基板
の配線パターンの細密化、複雑化が進んでいる。この配
線パターンの欠陥検査は目視による外観検査が行われて
きたが、配線パターンの高密度化に伴い目視による検査
作業が困難になってきている。このような背景のもと配
線パターンを正確かつ迅速に検査するパターン検査装置
の開発が要求されている。

従来のパターン検査装置は、原画像を走査分解して得ら
れた２値データに対し、大別して比較法と設計ルール法
と呼ばれる検査方式で欠陥検出処理が行われている。比
較法は良品パターンあるいはCADによる配線パターンの
設計データと検査基板の配線パターンとのパターンマッ
チングを行うもので、精密な位置合わせを必要とする反
面正確な検査が可能となる。（例えば特開昭60−263807
号公報）一方、設計ルール法は配線幅やパターンの配置
位置などのパターン設計上のルールに対し、検査パター
ンの幅やパターン間の関係を示す特徴量を計測し前記設
計ルールに違反していないかどうかを検査する方式で、
標準パターンを準備しなくても最初の１枚から検査でき
るという特長を有する。（例えば特開昭62−299711号公
報）発明が解決しようとする課題しかし、上述した比較法は標準パターンを記憶するため
の大容量の記憶装置もしくは標準パターンと検査パター
ンを同時入力するための２系統の入力装置が必要となり
大規模装置構成となる。また設計ルール法は欠陥パター
ンの有する特徴量と一定の設計基準とを照合するため
に、外層板のように表面実装部品用の特殊なパターンや
文字記号が存在する場合、これらのパターンを欠陥とし
て検出するため検査開始時に該当領域をマスクする作業
が必要となる。

本発明は以上のような課題を解消するもので、誤報のな
い正確な検査が可能なパターン検査装置を提供するもの
である。

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は、対象基板の配線パ
ターンを光学的に検知し光電変換を行うパターン検知手
段と、前記光電変換した入力信号を２値画像データに変
換する２値化手段と、前記２値データを走査窓で走査し
その窓の中心位置がパターンのエッジを検出したとき窓
内パターンの凹凸形状の判定を行うパターン形状判定手
段と、前記パターンのエッジを検出した窓走査位置で窓
の中心を通る直線上のパターンの連続する長さを測長し
標準の線幅との大小比較判定を行うパターン幅判定手段
と、前記パターン形状とパターン幅判定結果の組み合せ
から当該走査位置が欠陥パターンの特徴を有するかどう
かを判定し欠陥である場合その判定コードと位置情報を
特徴データとして出力する特徴判定手段と、入力パター
ンが標準パターンか検査パターンかによって前記特徴デ
ータの記憶先を切り替える特徴データ切替手段と、前記
標準パターンの特徴データを記憶する手段と、前記検査
パターンの特徴データを記憶する手段と、前記記憶され
ている標準パターン及び検査パターンの特徴データを比
較し同じ位置に同じ特徴が存在しない場合欠陥と判定す
る比較判定手段とを設けたものである。

作用本発明は上記構成により、パターン形状判定手段により
パターンの凹凸形状を検出し、パターン幅判定手段によ
りパターンの線幅を検出し、特徴判定手段においてパタ
ーン形状と線幅の組み合わせから欠陥の特徴を判定し、
その位置情報を検出し、標準パターンと検査パターンの
各々について検査した欠陥の特徴と位置情報に関して、
比較判定手段において標準パターンと検査パターンを比
較し、欠陥の特徴あるいは位置情報が相異なる点を検出
することにより、検査対象に文字記号等の特殊パターン
が存在してもマスク作業を必要とせず誤報の少ない正確
の検査が可能となる。また標準データ記憶手段と検査デ
ータ記憶手段に記憶されるデータはイメージデータでは
なく欠陥の特徴と位置情報であるため厳密な位置補正や
大容量の記憶装置を必要とせず、またイメージデータの
直接比較では判定できない欠陥の特徴を検出するため、
欠陥の種類の識別が可能となり、柔軟性の高い検査が実
現できる。

実施例第１図は本発明の一実施例におけるパターン検査装置の
構成図である。第１図において、１は対象基板の配線パ
ターンを光学的に検知し光電変換を行うパターン検知手
段、２はその光電変換された入力信号を所定ピッチでサ
ンプリングし一定レベルのしきい値で２値化する２値化
手段、３はその２値データを走査窓で走査し窓の中心位
置がパターンのエッジを検出したとき窓内パターンの形
状と所定の論理との比較を行いパターンのエッジの凹凸
形状を判定するパターン形状判定手段、４はそのパター
ンのエッジを検出した窓走査位置で窓の中心を通る直線
上のパターンの連続する長さを測長し所定の条件との一
致判定を行うパターン幅判定手段、５はそのパターン形
状とパターン幅判定結果の組み合せから当該走査位置が
欠陥パターンの特徴を有するかどうかを判定し欠陥であ
る場合その判定コードと位置情報を特徴データとして出
力する特徴判定手段、６は入力パターンが標準パターン
か検査パターンかによって前記判定コード及び位置情報
の記憶先を切り替える特徴データ切替手段、７は標準パ
ターンの特徴データを記憶する標準データ記憶手段、８
は検査パターンの特徴データを記憶する検査データ記憶
手段、９はその標準データ及び検査データの各記憶手段
７、８に記憶された特徴データを比較し相違を判定する
比較判定手段である。

上記構成において、以下その動作についてその詳細構成
とともに説明する。第２図はパターン検知手段１及び２
値化手段２の具体的構成図である。第２図において、11
は試料基板、12はxyテーブル、13は照明ランプ、14は検
査パターン結像用のレンズ、15は試料基板11の反射光を
光電変換するCCDラインセンサ、16はCCDラインセンサ15
にクロックパルスを供給するクロックパルス発生回路、
17はCCDラインセンサ15で光電変換されたアナログ画信
号、18はアナログ比較器、19はアナログ比較器18に比較
基準電位を供給する端子、20は２値画像データの出力端
子、21及び22は後述する画信号処理系に対しライン同期
クロック及び画素転送クロックを供給する端子、23及び
24は試料基板11をxyテーブル12に固定する固定ピンであ
る。上記構成により試料基板11を搭載したxyテーブル12
は端子21から供給されるライン同期クロックに同期して
ｙ方向に移動し、基板の方向の走査が終了するとｘ方向
へＬ移動する。移動御再びｙ方向への前回の走査と逆向
きに走査し基板全面を走査する。Ｌはレンズ14の結像倍
率ｋとCCDラインセンサ15の素子数ｍに基づき次式によ
り決定される。

Ｌ＝ｋ・δ・（ｍ−m₀） …… （ここにδはCCDラインセンサの素子サイズ、m₀はオー
バーラップ走査の画素数を示す。）試料基板11はランプ
13で照明され、反射光がレンズ14によりCCDラインセン
サ15に拡大結像される。アナログ画信号17はアナログ比
較器18へ入力され端子19より供給される所定のしきい値
レベルで２値化され、黒画素を論理値１、白画素を論理
値０とする２値画像に変換される。

次にパターン形状判定手段３、パターン幅判定手段４、
特徴判定手段５、特徴データ切替手段６、標準データ記
憶手段７及び検査データ記憶手段８における画信号処理
について第３図を参照しながら説明する。まず端子31か
ら入力された２値画像データはｎ×ｎ走査窓で走査され
窓内のパターン形状及びパターン幅がパターン形状判定
手段３及びパターン幅判定手段４により判定される。な
お、２値化手段２におけるラインメモリとシフトレジス
タを用いた窓走査回路は公知の技術であり説明は省略す
る。第４図にパターン形状判定手段３の具体的判定方法
を示す。第４図（ａ）はパターン形状判定マスクであ
る。まず３×３マスク52において次式により配線パター
ンのエッジを検出する。

第式の値が１の時、窓の中心位置（d₀の位置）は配線
パターンのエッジ上にある。このときリング領域51にお
けるパターンの配置関係で当該エッジの形状を直線、
凹、凸あるいは不規則パターンのいずれかに分類する。
同図ではリングの半径が３の場合を示している。いまリ
ング領域に連続する黒画素領域が１個所だけあるとき、
黒領域と白領域の画素数の差をもとに第４図（ｆ）のパ
ターン形状判定テーブルに示すように形状を分類する。
リング領域51に複数の黒領域がある時（同図（ｅ））、
不規則パターンと判定する。第４図の（ｂ）、（ｃ）及
び（ｄ）は各々直線、凹及び凸形状の場合を示してい
る。前記パターン形状判定テーブルの判定結果は、２ビ
ットのコードでROMに書き込んでおり、リング領域の構
成画素a₀〜a₁₅をアドレスとしてROMを参照し判定結果を
出力する。

第５図にパターン幅判定手段４の具体的判定方法を示
す。本実施例ではパターン幅は６〜７画素、クリアラン
スは８画素以上の場合を正常とする。第５図（ａ）はパ
ター幅判定マスクである。窓中心位置（同図斜線位置）
が配線パターンのエッジ上にあるとき、中心画素から８
方向にパターン検出画素を配置する。そして各方向に連
続する黒画素をカウントしカウント値を比較しパターン
幅を決定する。第５図（ｂ）にその具体的構成図を示
す。A₀及びB₀をMSBとして比較器61でA₀〜A₉とB₀〜B₉の
大小を比較し、大きい方の値をセレクタ67で選択する。
同様に比較器62とセレクタ68でC₀〜C₉とD₀〜D₉の大小を
比較し、大きい方の値を選択する。セレクタ67と68で選
択された２つの値はさらに、比較器65とセレクタ71で小
さい方の値が選択され、プライオリティエンコーダ73に
より測長値に変換される。45度、135度、225度及び315
度方向についても同様に比較器63、64、66、セレクタ6
9、70、72及びプライオリティエンコーダ74を用いてE₀
〜〜E₆とF₀〜F₆の最大値と、G₀〜G₆とH₀〜H₆の最大値か
ら最小の測長値を求める。OR回路76及びゲート回路77は
最小クリアランス違反をチェックするために設けてあ
り、例えばA₀が０からA₈が１のときは最小クリアランス
違反として検出する。プライオリティエンコーダ73の出
力４ビット、プライオリティエンコーダ74の出３ビット
及びOR回路76の出力１ビットの合計８ビットを用いてパ
ターン幅判定テーブル75を参照する。判定内容は次表に
示すように２ビットコードでROMに書き込まれている。

さて、第３図において特徴判定手段５は、パターン形状
判定手段３及びパターン幅判定手段４で判定したパター
ン形状とパターン幅を用いて、当該パターンが欠陥の特
徴パターンかどうかを判定し、欠陥の特徴を有する場合
その判定コードを座標カウント値とともに標準データ記
憶手段７あるいは検査データ記憶手段８に記憶する。特
徴データ切替手段６は、入力パターンが標準基板か検査
基板かによって、判定結果の記憶先を標準データ記憶手
段７あるいは検査データ記憶手段８に切り替えるために
設けてあり。その制御は、ライン周期クロック端子34か
らＹカウンタ35を介して、また画素転送クロック端子36
からＸカウンタ37を介して実施される。そして、外部か
ら端子33に切替信号を与えることにより記憶先を切り替
える。

第６図に特徴判定手段５の具体的判定内容を示す。形状
判定コードを上位２ビット、線幅判定コードを下位２ビ
ットとして合計４ビットで当該パターンが欠陥特徴を有
するか否かを判定する。第６図に示すように判定コード
が0001、0010、0101、1001、1010の場合と上位２ビット
あるいは下位２ビットが11の場合欠陥特徴があると判定
する。

第７図（ａ）、（ｂ）に標準データ及び検査データを記
憶する標準データ記憶手段７のメモリ及び検査データ記
憶手段８のメモリの記憶内容を示す。走査線番号と判定
コードを１ワード、ｙ座標を１ワード、ｘ座標を１ワー
ドの合計３ワードを１組の特徴データとして走査順に記
憶する。その走査線番号は第７図（ｃ）に示すように、
試料基板11におけるCCDラインセンサ15の走査線の番号
を示すものである。

第１図における比較判定手段９においては、マイクロコ
ンピュータにより標準データ記憶手段７のメモリ及び検
査データ記憶手段８のメモリをアクセスし、特徴データ
の比較判定を行う。第８図に比較判定の処理手順を示
す。まず81において標準データ記憶手段７のメモリ及び
検査データ記憶手段８のメモリから最初の標準データ
（判定コードC_H、ｘ座標X_H、ｙ座標Y_H）及び検査データ
（判定コードC_K、ｘ座標X_K、ｙ座標Y_K）を読む。次に82
で標準データと検査データの位置座標の大小を比較し標
準データの位置が検査データの位置を越えている場合、
83において未判定の標準データが標準データ記憶手段７
のメモリに残っているかどうかを判定し、残っている場
合に84で次の標準データを読み込み再び82の判定にかけ
る。82の判定で検査データの位置が標準データの位置に
達するかあるいは達しない場合、85において標準データ
と検査データの一致判定を行い一致しない場合、86は未
判定の検査データが検査データ記憶手段８のメモリに残
っているかどうかを判定し、残っている場合に87で次の
検査データを読み込み再び82の判定にかける。85の判定
で標準データと検査データが一致した場合、当該標準デ
ータ及び検査データをメモリから消去する。そして89に
おいて未判定の標準データ及び検査データが標準データ
記憶手段７のメモリ及び検査データ記憶手段８のメモリ
に残っているかどうかを判定し、残っている場合に90で
次の標準データ及び検査データを読み込み再び82の判定
にかける。82と85における位置座標の大小比較は、座標
を示す２値データの所定の上位ビットに関して行うこと
により、標準基板と検査基板の微少な位置ずれの影響を
受けずに判定することができる。以上の処理を未判定の
特徴データがなくなるまで繰り返し、最終的に標準デー
タ記憶手段７のメモリ及び検査データ記憶手段８のメモ
リに残った特徴データが欠陥の位置及び特徴を示すもの
である。

発明の効果以上のように本発明は標準基板と検査基板の両方につい
て、配線パターンの形状及び幅に関する特徴を検出し、
その特徴を組み合せで欠陥パターンの有する特徴かどう
かを判定し、欠陥の特徴があると判定された場合その位
置座標及び判定結果を記憶し、記憶された標準データと
検査データを比較することにより、検査基板上の特殊パ
ターンや文字記号の存在による誤報を防ぎ正確な検査が
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるパターン検査装置の
ブロック結線図、第２図は同装置における要部パターン
検知手段及び２値化手段のブロック結線図、第３図は同
装置における要部パターン形状判定手段、パターン幅判
定手段、特徴判定手段、特徴データ切替手段、標準デー
タ記憶手段及び検査データ記憶手段のブロック結線図、
第４図はパターン形状判定手段における判定方法を示す
概念図、第５図（ａ）、（ｂ）は同パターン幅判定手段
における判定方法を示す概念図及び詳細ブロック結線
図、第６図は同特徴判定手段における判定方法を示す概
念図、第７図は同標準データ記憶手段及び検査データ記
憶手段における特徴データの記憶内容を示す概念図、第
８図は同比較判定手段における処理手順を示す流れ図で
ある。１……パターン検出手段、２……２値化手段、３……パ
ターン形状判定手段、４……パターン幅判定手段、５…
…特徴判定手段、６……特徴データ切替手段、７……標
準データ記憶手段、８……検査データ記憶手段、９……
比較判定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−162904（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−288106（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−30750（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板あるいはホトマスクに形成さ
れた配線パターンを光学的に検知し光電変換するパター
ン検知手段と、前記パターン検知手段からの信号を所定
の閾値で２値化する２値化手段と、前記２値化手段から
の２値画像を窓走査して窓の中心画素がパターンのエッ
ジ上に位置するとき、前記中心画素に対し所定サイズの
リング状に配置した画素群において白画素及び黒画素の
画素数の割合からパターンの凹凸形状を検出するパター
ン形状判定手段と、前記２値化手段からの２値画像を窓
走査して窓の中心画素がパターンのエッジ上に位置する
とき、前記中心画素から放射状に配置した画素群におい
て直線上で連続する黒画素数をカウントし、各方向での
画素数を比較して線幅を決定し、標準の線幅との比較を
行うことにより不良の線幅を検出するパターン幅判定手
段と、前記パターン形状とパターン幅判定結果の組み合
わせから欠陥パターンか否かを判定して欠陥パターンの
場合、その判定コード及び位置情報を特徴データとして
出力する特徴判定手段と、標準パターンの入力と検出パ
ターンの入力の各々の特徴データの記憶先を切り替える
特徴データ切替手段と、標準パターンの特徴データを記
憶する標準データ記憶手段と、検査パターンの特徴デー
タを記憶する検査データ記憶手段と、前記標準データ記
憶手段及び前記検査データ記憶手段に記憶された特徴デ
ータを比較し相違を判定する比較判定手段とを具備する
パターン検出装置。