JPH08194734A

JPH08194734A - 微細パターン寸法画像計測装置

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Publication number: JPH08194734A
Application number: JP7005338A
Authority: JP
Inventors: Toshio Motegi; 敏雄茂出木; Akira Sato; 佐藤　　明; Akira Takakura; 章高倉; Teruaki Iinuma; 輝明飯沼; Masataka Yamaji; 山地　　正高
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1995-01-17
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】高能率、高精度で微細パターンの寸法計測と
公差判定を行う。【構成】現物（リードフレーム）の微細パターンをデ
ィジタル画像として入力し、画像入力した撮り込み領域
全体のラスタデータをベクタデータに変換して現物対応
ＣＡＤデータを作成し、そのＣＡＤデータを基に微細パ
ターンの寸法を画像計測する微細パターン寸法画像計測
装置であり、装置上で設計パーターン対応するＣＡＤデ
ータに対して公差範囲の領域分（外側Ａ、内側Ｂ）の図
形データを付加すると共に、該ＣＡＤデータに対して画
像入力したリードフレーム全体像に当る現物対応ＣＡＤ
データＣを位置合せし、表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレーム等の精
密パータンを有するエッチング製品の寸法計測に適用し
て好適な微細パターン寸法画像計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング製品としては、搭載するＩＣ
（集積回路）チップと電気的に接続するために用いるリ
ードフレームがある。

【０００３】図１８は、一方の面から見た１チップ分の
リードフレームの一例を示したもので、中心にはチップ
（図示せず）を取り付けるためのダイパッド（アイラン
ド）１０が位置し、該ダイパッド１０は、外枠１２にタ
ブ吊りバー１４を介して支持されており、その周囲には
インナリード１６が先端をダイパッド１０に近接させて
配置されていると共に、該インナリード１６に連続する
アウタリード１８がダムバー２０等を介して上記外枠１
２に支持されている。又、上記インナリード１６には、
該リード１６の変形を防止するためにプラスチックから
なる固定用テープ２２が貼り付けられている。なお、図
中破線はモールドラインである。

【０００４】上記リードフレームを例に、エッチング製
品の設計から製品完成までの工程の概略を示すと、図１
９のようになる。

【０００５】リードフレームのパターン設計はＣＡＤ
（Ｃomputer Ａided Ｄesign ）を用いて行われ、まず
ＣＡＤ１の製品パターン設計工程で目標とする製品の寸
法と同一の（Ａ）製品寸法ＣＡＤデータを作成し、次い
でＣＡＤ２のエッチング補正工程で、実際のエッチング
工程でレジストパターンの幅より余分に削られてしまう
サイドエッチング分の補正代を、上記（Ａ）製品寸法Ｃ
ＡＤデータに加算してレジストパターンの原型となる
（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータを作成し、次のパターン製
造工程でこの加工寸法ＣＡＤデータをレーザプロッタで
描画し、描画したパターンをガラス乾板に焼付けて
（Ｃ）ガラス原版パターンを作成する。この原版パター
ンは、リードフレームの表裏両面についてそれぞれ作成
される。

【０００６】その後、上記ガラス原版をマスクとして用
いて、リードフレームの基材である銅板等の金属材料に
コーティングされているレジストを露光（焼付け）し、
現像し、バーニング（硬化）して（Ｄ）製版パターン
（レジストパターン）を作成し、次いで露出部分の金属
材料を除去するエッチングを行い、その後付着している
レジストを剥離することにより、最終的にリードフレー
ム、即ち（Ｅ）製品パターンが得られる。

【０００７】上記リードフレームの製造工程では、
（Ｅ）製品パターンは、設計パターンである（Ａ）製品
寸法ＣＡＤデータと同一になることが望ましい。そのた
めにこの（Ａ）に補正代を加えて設計される（Ｂ）加工
寸法ＣＡＤデータ（これは（Ｃ）ガラス原版パターン、
（Ｄ）製版パターンと基本的に同一寸法パターンであ
る）と上記（Ｅ）との寸法差は大きく、通常数十μｍの
差がある。

【０００８】同様に微細加工される他のエッチング製品
として、カラーテレビ用のシャドウマスクがあるが、こ
れに比較してリードフレームは形状が不規則である上
に、エッチング終了後に行う後工程が複雑であるという
特徴を有している。

【０００９】又、リードフレームの特徴として、チップ
が取り付けられるアイランド１０とワイヤボンディング
されるインナリードの先端との間にギャップ（エッチン
グ除去される空間）があり、そこにエッチング液が入り
易いために、インナリードの先端部のエッチングが進み
易く、先細りになり易い反面、ワイヤボンディングのた
めには十分な先端幅の寸法が要求される。

【００１０】このように加工が難しいリードフレームを
エッチングする際のマスクとなる（Ｄ）の製版パターン
を作成するための（Ｂ）加工寸法ＣＡＤデータは、上述
した如くレジストパターンより余分にサイドエッチング
される寸法を、補正代として（Ａ）の製品寸法ＣＡＤデ
ータに加算する補正を行って作成される。従来は、上記
エッチング補正に使用する補正代は、経験に基づいて設
定されていた。

【００１１】又、実際に作成された製品について、例え
ばインナリード先端部の寸法が、公差（目標値からの許
容範囲）内であることを認証する等のために寸法測定を
行う必要がある。この場合、従来は一部のリードについ
て行う局所的な寸法計測を行うことが多いが、中には全
リードについての要望もある。

【００１２】リードフレーム等のエッチング製品の微細
パターンの寸法計測には、アナログ方式の（１）拡大投
影機による測定方法、（２）スケール付光学顕微鏡によ
る測定方法、それにディジタル方式の（３）測定顕微鏡
による測定方法が知られている。

【００１３】具体的には、上記（１）は、実際の現物パ
ターンを透過光で拡大投影し、その投影図に定規を当て
て寸法を計測する方法で、上記（２）は、スケールが付
設されている光学顕微鏡と簡単な画像処理を組合せ、パ
ターン像を拡大しながら計測する方法である。又、上記
（３）は、光学顕微鏡とＸＹステージとが連動し、且つ
撮り込んだ拡大画像を画像処理してディジタル計測を行
う方法で、撮り込み領域を予めティーチングしておくこ
とにより、目標の領域を画像計測できるようになってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）、（２）のアナログ計測方式の場合は、測定精度
が悪い上に、オペレータが試料を手作業でセットし、移
動させて視野を目標位置に一致させなければならないた
め、作業効率が悪い。

【００１５】又、前記（３）のディジタル計測方式は、
測定したい点を指示してティーチングしてやれば、自動
的に計測できるが、指示した点しか電子フィルムに保存
されないため、計測もれがあった場合には、再度試料を
セットして計測操作をやり直す必要がある。又、試料が
リードフレームで、その全てのリードについて検査が要
求された場合には、計測データと設計寸法のＣＡＤ図面
とを重ね合せる照合を行い、各リードの計測データが公
差（許容寸法）内に入っているか否かの判定を手作業で
行わなければならないため、作業負荷が極めて大きいと
いう問題もある。

【００１６】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、能率良く、しかも高精度で微細パタ
ーンの寸法計測を行うことができる微細パターン寸法画
像計測装置を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、微細パターン
寸法画像計測装置において、現物試料の微細パターンを
ディジタル画像として撮り込む画像入力手段と、現物試
料の撮り込み領域全体を画像入力し、そのラスタデータ
をベクタデータに変換して現物対応ＣＡＤデータを作成
するラスタ・ベクタ変換手段と、作成された現物対応Ｃ
ＡＤデータを基に微細パターンの寸法を画像計測する計
測手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したも
のである。

【００１８】本発明は、又、上記画像計測装置におい
て、画像入力手段が、寸法計測に必要な分解能で拡大入
力する光学顕微鏡を備えており、ＸＹステージにセット
された試料を、光学顕微鏡を介して撮り込まれる視野を
基準とする所定ピッチで該ＸＹステージを移動させ、該
試料の撮り込み領域全体をディジタル画像入力するよう
にしたものである。

【００１９】本発明は、又、上記画像計測装置におい
て、現物試料の設計パターンに対応するＣＡＤデータに
対して公差範囲の領域分の図形データを付加すると共
に、該ＣＡＤデータに対して画像入力した試料全体像に
当る現物対応ＣＡＤデータを位置合せして重ね合せる機
能を有するようにしたものである。

【００２０】本発明は、又、上記画像計測装置におい
て、前記公差範囲の領域分の図形データと現物対応ＣＡ
Ｄデータとを重ねて画面上に表示し、且つ、該図形デー
タから外れたＣＡＤデータ部分をその内側部分と異なる
形態で表示するようにしたものである。

【００２１】

【作用】本発明においては、現物試料の撮り込み領域の
全体像を計測に充分な解像度で画像入力し、そのラスタ
画像データをベクタデータに変換して、該全体像に対応
する現物対応ＣＡＤデータを作成し、それを電子ファイ
ル化できるようにしたので、該ＣＡＤデータを用いるこ
とにより、ＣＡＤ装置上で該装置が有する計測機能によ
り、希望する任意の点について寸法計測ができる。

【００２２】又、本発明において、画像入力手段が、寸
法計測に必要な分解能で拡大入力する光学顕微鏡を備え
ており、ＸＹステージにセットされた試料を、光学顕微
鏡を介して撮り込まれる視野を基準とする所定ピッチで
該ＸＹステージを移動させ、該試料の撮り込み領域全体
をディジタル画像入力する場合には、リードフレームの
ように極めて微細なパターンをも、視野単位で繰り返し
画像入力することができるため、その全体像を確実に入
力することができる。

【００２３】又、本発明において、現物試料の設計パー
タンに対応するＣＡＤデータに対して公差範囲の領域分
の図形データを付加すると共に、該ＣＡＤデータに対し
て画像入力した試料全体像に当る現物対応ＣＡＤデータ
を位置合せして重ね合せる機能を有している場合には、
少なくとも図形データと試料全体像に当るＣＡＤデータ
とを、例えば画面表示したり、ハードコピーで出力した
りすることができる。

【００２４】更に、本発明において、前記公差範囲の領
域分の図形データと現物対応ＣＡＤデータとを重ねて画
面上に表示し、且つ、該図形データから外れたＣＡＤデ
ータ部分をその内側部分と異なる形態で表示する場合に
は、画面上で公差幅領域から外れた不良部分を視覚的に
容易に認識することができ、これをハードコピーで出力
することにより、該コピー上でも同様に認識できる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２６】図１は、本発明に係る一実施例のＣＡＤシ
ステム（微細パターン寸法画像計測装置）の概略構成を
示すブロック図である。

【００２７】上記ＣＡＤシステムは、サンプル（現物）
を装着するサンプル装着装置３０と、該装着装置３０に
セットされたサンプルを拡大する光学顕微鏡３２と、該
顕微鏡３２による観察像を受光してカラーのビデオ信号
に変換するＣＣＤカメラ３４と、該ＣＣＤカメラ３４か
らのカラービデオ信号を処理する画像処理装置３６と、
該画像処理装置３６で処理した画像データをカラー表示
できるＴＶモニタ３８と、通常の作図機能の他に上記画
像処理装置３６から入力される画像データからＣＡＤデ
ータを生成させるためのラスタ・ベクタ変換機能や、２
以上のＣＡＤデータの重ね合せや、それらの相互の位置
移動（シフト）、寸法測定等の機能を有するＣＡＤ装置
を構成するエンジニアリングワークステーション（ＥＷ
Ｓ）４０とを備えている。

【００２８】又、上記ＣＡＤシステムでは、サンプル装
着装置３０が、サンプル装着部（図示せず）を有する手
動の回転ステージ４２と、サンプルを平面方向に移動さ
せるＸＹステージ４４と、サンプルを垂直方向に移動さ
せるＺステージ４６で構成され、ＸＹステージ４４及び
Ｚステージ４６は、ワークステーション４０からインタ
フェイスＲＳ２３２Ｃを介して指令を受けて作動するＸ
Ｙステージコントローラ４８及びオートフォーカスコン
トローラ５０によりそれぞれ駆動制御されるようになっ
ている。又、上記ＸＹステージ４４にはレーザ位置検出
器が取り付けられ、そのＸＹ方向の位置計測が同じくワ
ークステーション４０からの指令により作動するレーザ
スケールカウンタ５２により行われ、その実測値がワー
クステーション４０にフィードバックされ、ＸＹステー
ジコントローラ４８によるＸＹステージ４４の位置計測
値の修正が行われるようになっている。

【００２９】又、上記オートフォーカスコントローラ５
０には、ＣＣＤカメラ３４からオートフォーカスに使用
する画像信号が直に入力されるようになっており、顕微
鏡３２を介して取り込まれた画像を別に設けてあるオー
トフォーカス用モニタ（図示せず）で直接見ることがで
きるようになっていると共に、該オートフォーカスコン
トローラ５０からＴＶモニタ３８にもモノクロ（Ｂ／
Ｗ）のビデオ信号が入力されるようになっている。

【００３０】図２は、上記装着装置３０、光学顕微鏡３
２及びＣＣＤカメラ３４の外観を示した斜示図であり、
前記図１に示したＸＹステージ４４は、Ｘステージ４４
ＡとＹステージ４４Ｂからなり、それぞれ前記ステージ
コントローラ４８に接続されているＸ駆動モータ５４
Ａ、Ｙ駆動モータ５４ＢによりＸ方向、Ｙ方向に移動可
能になされ、Ｙステージ４４Ｂの上にはサンプルを装着
する回転ステージ４２が取り付けられ、手動で回転でき
るようになっている。

【００３１】又、Ｘステージ４４Ａ及びＹステージ４４
Ｂの側面には、それぞれ微細回折格子からなるスケール
パターン５６Ａ、５６Ｂが付設され、且つ上記Ｘ駆動モ
ータ５４Ａ、Ｙ駆動モータ５４Ｂで移動された両ステー
ジ４４Ａ、４４Ｂの位置をレーザ光をスケールパターン
５６Ａ、５６Ｂに照射して検出するためのＸ位置検出器
５８Ａと、Ｙ位置検出器５８Ｂとが設置され、これら両
検出器５８Ａ、５８Ｂは前記レーザスケールカウンタ５
２に接続されている。

【００３２】又、上記Ｘステージ４４Ａの下には、前記
Ｚステージ４６が配置され、該Ｚステージ４６はＺ駆動
モータ５４Ｃにより垂直方向に進退動可能になってお
り、該Ｚ駆動モータ５４Ｃは前記オートフォーカスコン
トローラ５０に接続され、該コントローラ５０からの制
御信号に基づいて光学顕微鏡３２の対物レンズ３２Ａと
サンプルとの間の距離を増減して、該顕微鏡３２に対す
るオートフォーカスが行われるようになっている。

【００３３】又、上記Ｚステージ４６の下には支持台を
兼ねた透過光源ユニット６０が配置され、該ユニット６
０には顕微鏡３２に対して下から投光する透過光源（図
示せず）が内蔵され、且つその側壁には透過光源スイッ
チ６０Ａと光量調整ボリューム６０Ｂとが付設されてい
る。

【００３４】更に、前記顕微鏡３２には落射光源ユニッ
ト６２が取り付けられ、該ユニット６２には落射光源
（図示せず）が内蔵され、該ユニット６２の側壁には落
射光源スイッチ６２Ａと光量調整ボリューム６２Ｂとが
付設されている。

【００３５】従って、サンプルの顕微鏡画像をＣＣＤカ
メラ３４で取り込む際には、透過及び落射の少なくとも
一方の光源を使用することが可能になっている。

【００３６】次に、図３を用いて前記画像処理装置３６
の構成の特徴と処理機能について説明する。なお、この
処理装置３６としては、画像入力・処理・２値化の処理
機能を有する、例えば、セイコー電子工業（株）製のＳ
Ｖ−２１１０（商品名）を利用することができる。

【００３７】この画像処理装置３６は、ＣＣＤカメラ３
４から入力されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各信
号を１画面毎に記憶することができる、それぞれ四角形
で囲んで示すＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像用の３つのフレー
ムメモリと、Ｙ（輝度）信号を記憶するモノクロのＢ／
Ｗ画像用の１つのフレームメモリと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信
号を３×３マトリックス演算部で処理して得られるＨ
（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（輝度）のそれぞれの画像デ
ータを記憶するＨ、Ｓ、Ｖの各画像用の３つのフレーム
メモリと、Ｒ信号とＢ信号を画像算術演算部で処理して
得た両者の差分画像データを記憶するＲ−Ｂ差分画像用
フレームメモリの、合計８個のフレームメモリを備えて
いる。

【００３８】このように異なる色信号を採用する理由
は、図４の表に示すように、現物試料（現物パターン）
によって使用されている材料や要求される画像の種類が
異なることがあるため、使用に適した光源の種類や最適
な色信号が異なることにある。

【００３９】即ち、原版パターンは、リードフレームの
表用と裏用の２種類あり、いずれもガラス乾板（ガラス
板に不透明なフィルムでパターンが形成されている）で
あるため、白黒の透過像が良好なコントラストで得られ
ることから、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリが最適プレー
ンである。

【００４０】又、製版パターンは、リードフレームの表
面及び裏面に形成されるレジストパターンであるため、
金属材料及びレジストの種類によって異なると共に、落
射光源を使用して反射像を受光する必要がある。

【００４１】レジストとしてカゼインを使用している場
合には、現像後の加熱硬化の段階でレジストが赤系統の
色になっているため、材料が銀白色の４２アロイでは最
適プレーンとしてＢ画像のフレームメモリを使用できる
が、銅（Ｃｕ）材ではそれ自体が赤系統の色であるた
め、Ｂ画像ではその差が明瞭でないため、Ｖ画像のフレ
ームメモリが最適のプレーンとなる。

【００４２】又、レジストとしてブルー系のドライフィ
ルムを使用する場合は、４２アロイではＲ画像が最適で
あるが、銅材ではＲ−Ｂ差分画像のフレームメモリが最
適プレーンとなる。

【００４３】エッチングが終了し、レジスト膜を除去し
た後の製品パターンの場合は、貫通形状の透過像と表裏
両面それぞれの反射像とを受光することができ、透過像
は前述した如く黒白のＢ／Ｗ画像が、反射像の場合はＨ
（色相）画像が最適プレーンとなる。

【００４４】又、製品パターンの中でも、前記図１８に
示したようにインナリードにポリイミド樹脂からなる固
定用テープ２２（表にはＴＰと記す）が貼り付けられて
いる場合には、テープは赤系統で透明度が高いため、テ
ープが画像入力されない完全透過像を得るためには、Ｂ
／Ｗ画像が最適プレーンとなる。但し、後述する２値化
の閾値を適切に設定する必要がある。

【００４５】逆に、テープを含めた透過像を撮り込むた
めには、テープに対しても不透過のブルーが好適である
ため、Ｂ画像が最適プレーンとなる。

【００４６】更に、テープ部分のみを撮り込みたい場合
は、落射光源を用いる反射像に対してＨ画像が最適プレ
ーンとなる。

【００４７】上述した如く、画像として撮り込む対象に
応じて最適な使用プレーンを選択すると、前記８個のフ
レームメモリの中から対応する画像信号が２値化処理部
に入力される。この２値化処理部で入力された画像デー
タについて２値化処理を行う。その際に設定する閾値
は、例えば０から２５５の階調値の中から任意に設定す
ることができる。

【００４８】上記２値化処理部で２値化された画像デー
タに対して、現物パターンの表面の微細な粗さ等が原因
で生じる画像上の黒スポット又は白スポットを除去する
ためのモフォロジー処理を行う。但し、透過像の場合は
このようなスポットは発生しないので行う必要はない。

【００４９】除去する対象のスポットが白又は黒のいず
れであるかを設定し、所定のモフォロジー回数を設定し
て、その回数の画像の膨脹・収縮処理を行ってスポット
の除去を行う。

【００５０】次いで、上記処理を行って得られた２値画
像は、ＣＡＤ装置として機能するワークステーション４
０に入力され、ここで該２値画像をラスタ・ベクタ変換
部で処理してＣＡＤデータに変換する。このワークステ
ーション４０としては、通常のＣＡＤソフトと現物照合
ＣＡＤソフト（例えばコンピュータビジョン社のＣＡＤ
ソフトＭedusa （商品名））で起動される、例えばサン
マイクロシステムズ社のＳparc Ｓtation１０（商品
名）を利用することができる。

【００５１】上記ラスタ・ベクタ変換部には、一般的な
アウトラインのＣＡＤデータに変換する方式と、詳細説
明は省略するが、白又は黒の領域の画像データを台形エ
リアのＣＡＤデータに変換する方式とがある。このラス
タ・ベクタ変換部で信号の変換処理を行う場合には、直
線近似の精度を決めるためのＲＶ頂点間引係数を設定す
る。この係数が小さい程アウトラインの場合は、線のギ
ザギザが少なく、台形エリアの場合は抽出される台形を
細かくすることができる。

【００５２】又、上記２つの変換方式のいずれかを選定
すると共に、台形エリア変換方式を選定する場合には、
白又は黒のいずれかを選定し、台形エリア処理の対象領
域を決めてやる必要がある。

【００５３】更に、本実施例のＣＡＤシステムは、後に
詳述するＣＣＤカメラ３４の視野に当るメッシュ単位で
画像を撮り込む操作を１チップ分のリードフレーム全体
について実行して、該リードフレームの全体像の画像デ
ータをラスタデータからベクタデータに変換した後、Ｃ
ＡＤ装置（ワークステーション４０）上で画像計測がで
きるようになっている。

【００５４】そして、元から持っているリードフレーム
の設計寸法に当る設計パターン対応ＣＡＤデータに対し
て、後述する図１７に示すように、公差範囲の領域分の
図形データを付加すると共に、該ＣＡＤデータに画像入
力した上記リードフレームの全体像に当るＣＡＤデータ
を位置合せして重ね合せる機能を有している。

【００５５】又、上記公差範囲の領域分の図形データと
リードフレームの全体像に当る現物対応ＣＡＤデータと
を重ねて画面上に表示し、且つ、該図形データから外れ
た現物対応ＣＡＤデータ部分をその内側部分と異なる形
態（例えば色）で表示する機能を有している。

【００５６】次に、本実施例の作用を、図５のフローチ
ャート等を参照しながら説明する。

【００５７】まず、具体的な操作を開始する前に、シス
テムの機能の基本的な設定と調整とを行っておく。特
に、顕微鏡３２のレンズやカメラ３４を交換したときに
は、カメラ３４とＸＹステージ４４の直交調整を行う必
要がある。これはカメラマウント部を手動で回転させて
行う。この直交調整は、図６にモニタ画面を模式的に示
すように、サンプル装着部にある、×印で示す微小なマ
ーク（微小なゴミでもよい）を基準点とし、これがモニ
タ画面から外れない範囲で左右のＸ方向に水平移動させ
た場合に、モニタ上の基準線（水平線）から上記基準点
がズレなければＯＫとすることで行うことができる。

【００５８】又、画像計測機能を与えるために、１画素
当りの寸法と、画面送りピッチを測定しておく必要があ
る。これは、１画面サイズ（本実施例では、５１２×４
８０画素）に対応するステージ送り値を測定することに
あたり、具体的には、モニタ３８の画面を示した図７に
示すように、×印で示す基準点を、画面上のＸ方向及び
Ｙ方向のいずれにも１／４、３／４の位置にある基準線
上の４ポイントに動かし、そのときのＸ方向、Ｙ方向の
ステージ移動距離を、前記レーザスケールカウンタ５２
によるカウント値を用いることにより高精度に測定する
ことができる。この場合、１画素当りの寸法はＸｓ／２
５６、Ｙｓ／２４０となり、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの
画面送りピッチは２Ｘａ、２Ｙｓとして計算される。な
お、上記寸法、ピッチの測定には、レーザスケールカウ
ンタを使用せずに、ＸＹステージの駆動モータ（ステッ
プモータ）による送りピッチ、例えば１μｍを使用して
もよい。

【００５９】以上の準備操作が完了していることを前提
に、ステップＳ１でサンプルのセッティングを行う。具
体的には、前記図２に示したように、回転ステージ４２
の所定位置にサンプル（リードフレーム）を装着し、オ
ペレータがモニタ３８に表示されているカメラ３４から
撮り込まれたサンプルの画像を見ながら、上記回転ステ
ージ４２を操作して、サンプルの直交調整を行う。

【００６０】上述したＸＹステージ４４との直交調整が
既に終了しているＣＣＤカメラ３４により入力されたサ
ンプルの水平エッジを表示したモニタ画面が、図８のよ
うであるとすれば、ＸＹステージ４４をＸ軸方向に大き
く動かした場合でも水平基準線から上記エッジがズレな
いような位置に、回転ステージ４２を手動で回転させ、
サンプルとＸＹステージ４４との間の直交調整を行う。

【００６１】次いで、ステップＳ２で、使用光源の選択
と、その光量調整を行う。即ち、スイッチ６０Ａ又は６
２Ａのいずれかをオンにすることにより、透過光源又は
落射光源を選択する。希望する光源を選択し、オートフ
ォーカス装置のモニタを見て輝度信号が規定範囲に入る
ように６０Ｂ又は６２Ｂの光量ボリュームにより、光量
の調整を行う。なお、場合によっては上記両光源を同時
に使用することもできる。

【００６２】次のステップＳ３からＳ６までは、例えば
図９〜図１１に模式的に示したような、モニタ画面に表
示されるメニュー画面（それぞれ同一画面にウィンドウ
表示することもできる）でメニューを選択することによ
り実行される。

【００６３】まず、ステップＳ３で、画像として取り込
まれたアイランド（ダイパッド）の中心指定を行う。

【００６４】本実施例では、図１２にアイランド１０を
拡大して示すと共に、その右側にモニタ画面を示すよう
に、該アイランド１０の上端の点Ｐ_T、及び下端の点Ｐ
_Bをそれぞれカメラ入力画面のＹ軸方向中心に一致させ
て入力することにより、それぞれのＹ座標値Ｙ_T、Ｙ_B
が算出され、左側端の点Ｐ_L及び右側端の点Ｐ_Rをそれ
ぞれ画面のＸ方向中心に一致させて入力することによ
り、それぞれＸ座標値Ｘ _L、Ｘ_Rが算出されるようにな
っている。従って、これら４箇所の白黒（黒の部分は斜
線で示した）の境界にあたるエッジ位置の座標値から、
位置合せ原点となるアイランド中心の座標（Ｘ、Ｙ）が
次式で算出される。

【００６５】Ｘ＝（Ｘ_R＋Ｘ_L）／２，Ｙ＝（Ｙ_T＋Ｙ_B）／２

【００６６】なお、ＣＡＤシステムにエッジ検出機能が
ある場合には、上述のように左右上下の白黒の境界のエ
ッジ部を、画面上のＸ座標、Ｙ座標の中心に一致させな
くとも、同様の中心指定を行うことができる。このよう
に入力画像のアイランドの中心を特定することにより、
該中心をＣＡＤデータの設計パターンのアイランドの中
心に一致させる重ね合せ表示を正確に行うことが可能と
なる。

【００６７】次のステップＳ４では、サンプルの撮り込
みエリアを指定する。

【００６８】１チップ分の、例えば前記図１７に示した
リードフレームを撮り込む場合であれば、ＸＹステージ
４４を移動させながら、カメラ３４から入力され、モニ
タ上に映し出されているリードフレームの左右上下の端
部を順次画面内に移動させて、例えばカーソルでそれぞ
れの点（矩形領域を規定する４端点）を指定することに
より、撮り込みエリアを指定することができる。その
際、部分的な領域（例えばインナリードのボンディング
エリア）を含む複数のエリアを指定することもできる。

【００６９】又、製品設計寸法のＣＡＤデータが入力さ
れている場合には、そのＣＡＤデータから寸法を読み取
り、その寸法値を使って４端点の座標を、例えば自動設
定できるようにして撮り込みエリアを指定することもで
きる。この場合は、短時間でエリア指定ができると共
に、後に実行するＣＡＤデータの設計パターンと画像入
力された現物パターンの重ね合せの際の位置合せが容易
になる。

【００７０】以上のステップＳ３、Ｓ４で指定された画
像上のアイランドの中心と撮り込みエリアに関する情報
は、設定ファイルＸＹに格納される。

【００７１】次いで、ステップＳ５でオートフォーカス
（ＡＦ）の条件設定を行う。ここでは、モードを選択
し、リミット値を設定する。このモードには、平坦なサ
ンプルに適用するＺ軸方向に１つの基準点（位置）を決
め、その点から上下にＺステージ４６を微小移動させな
がら合焦させる２ＷＡＹ方式と、凹凸の大きい表面に適
用する、合焦点を越える所定の下方位置迄Ｚステージ４
６を下降させた状態から、該ステージ４６を徐々に上昇
させてサンプルをレンズに近付けて合焦させる１ＷＡＹ
方式と、対物レンズ（本実施例では５種類）の中からの
使用レンズの選択とがある。

【００７２】リミットは、オートフォーカス時にレンズ
とサンプルとの衝突を防止するために設定する接近限界
距離である。なお、ここでは、モードとして凹凸の激し
い製品サンプルでは１ＷＡＹを、激しくない場合は２Ｗ
ＡＹを選択する、レンズとして分解能１μｍ／１画素で
取り込むために２０倍対物レンズを用い、そのためのフ
ォーカスパラメータ設定ファイルを使用する、リミット
値として原点より２ｍｍ、フォーカス作動距離の最大値
をリミットの１／２にする、等の通常デフォルト値を設
定する。このステップで設定した条件は、設定ファイル
ＡＦに格納される。

【００７３】ＡＦモードとして２ＷＡＹ方式を選択する
場合、試料のエッジ部分が画面に入るようにし、オート
フォーカスを起動するか、あるいはマニュアルでＺステ
ージ４６を移動するかして、フォーカス原点（基準点の
Ｚ座標値）も設定する。オートフォーカスは、上述の如
くこの位置を基準にＺステージ４６を上下微小移動して
実行される。

【００７４】次のステップＳ６では、画像処理の条件を
設定する。その内容は、使用する色が異なる前記図３に
示した８種類の画像フレームメモリの中から使用する入
力プレーンの選択と、２値画像を作成する際の２値化閾
値の設定、白又は黒の不要な点を画像データから除くた
めに行うモフォロジー条件及びラスタ・ベクタ（ＲＶ）
変換条件である。このステップで設定した条件は、設定
ファイルＳＶに格納される。

【００７５】以上の操作で各設定ファイルへの条件の格
納が終了した後、ラスタ・ベクタ変換方式（アウトライ
ン（輪郭）モード又は台形エリアモード）の選択を行
う。

【００７６】輪郭モードを選択するステップＳ７、台形
モードを選択するステップＳ８のバッチ処理がワークス
テーション４０内で自動的に実行され、画像入力された
撮り込み領域全体のラスタデータがベクタデータに変換
されて作成されるＣＡＤデータは、出力ファイルＬＦＸ
に格納されると共に、ステップＳ９で各種ＣＡＤシステ
ムのフォーマットへデータ変換され、種々の照合処理が
行われる。この照合（重ね合せ）処理はワークステーシ
ョンの画面上のメニューを選択することによって行われ
る。

【００７７】次に、ＣＡＤ装置（ワークステーション４
０）の内部で実行される上記ステップＳ７、Ｓ８のバッ
チ処理を、図１３のフローチャートに従って説明する。

【００７８】まず、ステップＳ１１で、前述した各設定
ファイルＸＹ、ＡＦ、ＳＶ等から前記操作で格納したデ
ータ等の読み込みと共に、撮り込みエリアのセル分割の
計算を行う。

【００７９】ここで読み込まれる各設定ファイル内容を
以下に例示する。

【００８０】ファイルＸＹ・アイランド４辺の位置（アイランド中心）・入力指定エリア数・各矩形エリアの座標値ファイルＳＶ・入力カラープレーン番号・２値化閾値・モフォロジー方向と回数（＋：白〜黒、−：黒〜白）・ＲＶ間引係数ファイルＡＦ（通常固定）・セル単位実行か、固定フォーカス選択・ＡＦモード（レンズ５種類に各２モード（１又は２Ｗ
ＡＹ））・ソフトリミット値（Ｚステージ上限、下限）レンズファイル（固定）・レンズ別視野寸法・５１２×４８０画素の実寸法（非矩形歪みを含む）

【００８１】なお、ファイルＳＶの内容でモフォロジ−
方向の＋は白い画像から黒点を除く場合、−は黒い画像
から白点を除く場合を意味する。又、ファイルＡＦの内
容で、「セル単位実行」は１回の画像撮り込み毎にオー
トフォーカスを実行することで、例えばリードフレーム
のように微小凹凸があるサンプルに適用し、固定フォー
カスはガラス原版のように平坦度が高いものに適用す
る。ソフトリミット値は、前記ステップ５で設定したリ
ミット値と同様で、オペレータがサンプルとレンズが衝
突しないように設定するＺステージの移動上限値や、必
要以上に下がらないようにするための下限値である。

【００８２】又、レンズファイルには、上記５種類の対
物レンズについて、それぞれの視野寸法、本実施例に採
用されているＣＣＤカメラ３４の全画素に対応する実寸
法（レンズによる歪み分を補正した４点の寸法）とが格
納されている。

【００８３】同じくステップＳ１１で実行する前記セル
分割の計算は、例えば１チップ分のリードフレームが４
０ｍｍ×４０ｍｍであり、ＣＣＤカメラ３４の５１２×
４８０画素による視野寸法が４９６μｍ×４６４μｍで
あるとして説明すると、図１４に示すように、リードフ
レームを８０×８６の単位（セル）に分割することを意
味し、セルはＸＹステージ４４をＸ方向、Ｙ方向に順次
移動させてリードフレーム全体を画像入力する際の入力
単位であり、又、次のセルに送る際の送りピッチ（オフ
セット量）でもある。但し、実際には、各撮り込み画像
の境界を鮮明にするために、通常はオフセット量をセル
寸法の９０％程度に設定する。

【００８４】ステップＳ１１のセル分割数の計算が終わ
ると、ステップＳ１２で、ワークステーションからの指
令によりＸＹステージコントローラ４８がＸＹステージ
４４を移動させて、光学顕微鏡３２の視野を最初の撮り
込み位置に設定する。その際、レーザスケールカウンタ
５２で実際に計測した実測位置（Ｘ、Ｙ座標値にあた
る）をワークステーション４０にフィードバックする。

【００８５】次いで、ステップＳ１３で、上記カメラ設
定位置でワークステーション４０からの指令に基づいて
オートフォーカスコントローラ５０によりオートフォー
カスが実行されると共に、該コントローラ５０で合焦位
置のＺ座標値を読み込み、それをワークステーション４
０に送信する。

【００８６】その後、ステップＳ１４で、ワークステー
ション４０から画像処理装置３６（ＳＶ）へ指令がなさ
れ、画像処理装置３６が起動して、ＣＣＤカメラ３４か
ら該処理装置３６へ画像フレームの入力が行われ、入力
されたラスタ画像に対する２値化と、不要な点を画像か
ら除くモフォロジー処理が行われて２値画像を生成す
る。

【００８７】次いで、ステップＳ１５で、ラスタ・ベク
タ変換が実行される。まず、ステップＳ１４で生成した
上記２値画像のデータが画像処理装置３６からワークス
テーション４０に読み込まれ、該データをＲＶ変換部で
ベクタデータに変換し、それを再び画像処理装置３６に
送信して、ＴＶモニタ３８に表示させると共に、ベクタ
データをＣＡＤデータに変換し、それをファイルに格納
すると同時に、ＸＹステージを送った１回のオフセット
量やスケーリングを演算して次のセルに移動し、前記ス
テップＳ１２に戻って該セルに対してステップＳ１５ま
での処理が実行され、この処理が繰り返される。

【００８８】なお、図１３に破線で示したように、上記
ステップＳ１４が終了した時点で、ＸＹステージコント
ローラ４８、オートフォーカスコントローラ５０に次の
セルへ移動させるためのコマンドを発行し、先準備を行
うことにより、ＲＶ変換処理とＸＹステージ移動と、オ
ートフォーカス処理を並行処理で行うことができるよう
になっている。

【００８９】以上の画像撮り込みを、例えば前記図１４
の全領域について実行することにより、１チップ分のリ
ードフレーム全体をベクタデータでモニタ３８上に表示
でき、且つリードフレームのＣＡＤデータを生成するこ
とができる。

【００９０】このように作成したＣＡＤデータを前記図
５のフローチャートのステップＳ９で示したように、各
種ＣＡＤシステムのフォーマットへデータ変換すると、
モニタ３８の画面にもともとＣＡＤデータとして入力さ
れている製品設計寸法データや、それに補正代を加えた
加工寸法データを、図形パターンとして表示すると共
に、これらデータに本実施例で画像入力データからＣＡ
Ｄデータに変換したリードフレームの製品パターンを重
ねて表示させることができる。

【００９１】図１５は、１つのリードフレームの画面上
の照合例を示したものであり、外側の線画Ａが加工寸法
パターン、その内側のＢが補正してＡにする前の製品設
計パターン、Ｃが実際にエッチングして得られた現物の
製品パターン（インナリード）である。この製品パター
ンは、Ｂ／Ｗ画像のフレームメモリを使用した貫通像で
ある。この図１５から、補正代の設定がほぼ適切である
ことが分かる。

【００９２】又、図１６は、同じくインナリードの先端
部近傍を画面表示したもので、外側の線画Ｄは表側の反
射像、その内側のＥは裏側の反射像をそれぞれ重ね合せ
て表示した画像の照合例である。

【００９３】この図から、透過像からは把握できない表
側と裏側のエッチングの程度の差が明瞭に把握すること
ができる。リードフレームのエッチングは、通常、チッ
プが搭載される側の表面を下にして、上下両方向からエ
ッチング液を吹き付けて行う。表面側を下にする理由
は、インナリード先端部の表面にワイヤボンディングの
ために十分な幅を確保する必要があるのに、上の面の方
がエッチングが進み易いことにある。この図１６から、
表裏両面にエッチングの違いがあることが、はっきりと
理解することができる。

【００９４】更に、本実施例においては、図１７に示す
モニタ画面にインナリードについて拡大表示して示した
ように、リードフレームの設計寸法に当る破線で示した
設計パターン対応ＣＡＤデータと、該破線に対して外側
及び内側に対してそれぞれ公差範囲の領域分に当る図形
Ａ及びＢを付加し、且つ該設計パターン対応ＣＡＤデー
タと重心が一致するように、画像入力データからラスタ
・ベクタ変換により作成した現物対応のＣＡＤデータＣ
を重ねて表示することができる。なお、この図では、パ
ターンの角部分には通常大きな公差が許容されるため、
Ａ、Ｂにも大きく設定してある状態が示されている。

【００９５】上記図１７より、画面を見て、公差範囲を
外れているインナリード（製品パターン）が容易に分か
る。その際、公差範囲、即ち図形Ａ又はＢから外れた部
分（図１７で右側パターンの斜線部分）を、形態を変え
て、例えば色を変えて表示するようにして、一層視覚的
に容易に認識することもできる。こうすることにより公
差判定を一目瞭然で行うことが可能となる。

【００９６】又、ＣＡＤ端末でモニタ画面上の２点を、
例えばカーソルでその点に一致させて位置座標を入力す
ることにより、ＣＡＤ装置が有する前述した計測機能に
より、２点間の寸法を正確に算出することもできる。

【００９７】従って、本実施例によれば、リードフレー
ム（試料）全体像の画像入力を一度済ませてしまえば、
試料は不要になり、電子ファイルに保存してあるディジ
タルデータ（ＣＡＤデータ）だけで、製品管理が可能と
なる。又、ＣＡＤ端末だけがあれば、いつでも製品形状
を見ることができ、且つ寸法計測もできる。

【００９８】又、リードフレームの全リードについての
検査を視覚的に行うことが可能となるため、各リード毎
に数値を照合する従来方法に比べ、作業負荷が激減し、
しかもリードの検査もれや、ミスが生じることも有効に
防止することができる。

【００９９】以上詳述した本実施例のＣＡＤシステムに
ついて、その基本的特徴と性能を簡単にまとめると、次
のようになる。

【０１００】フルカラー画像入力処理が可能であるた
め、レジストパターン、製品の表裏別パターンを、相互
に、あるいは設計パターン等と重ね合せて照合すること
が可能になるため、寸法比較や計測が可能となり、公差
判定も容易になることから、エッチングの客観的評価が
可能となる。独自の自動位置決め機能を有するため、ア
イランドのセンターを自動算出することができる。各種
市販ＣＡＤシステム、例えば前記コンピュータビジョン
社のＭedusa （商品名）等に対してインタフェイスとし
て機能する。

【０１０１】又、測定性能としては、分解能：１μｍ、
測定精度：１μｍ保証、視野寸法：４９６×４６４μｍ
（５１２×４８０画素）、測定寸法：２００ｍｍ角（拡
張可能）、測定対象：製品（透過像、表裏別反射像）、
製版（レジスト反射像）、ガラス原版（透過像）を挙げ
ることができる。

【０１０２】従って、本実施例のＣＡＤシステムは、エ
ッチング補正代の自動算出、製造工程毎の寸法管理、製
品の寸法検査等の品質管理、エッチングシミュレータ
等、研究開発へのデータ提供等の用途に利用できる。

【０１０３】以上詳述した如く、本実施例によれば、リ
ードフレーム等の微細パターンの全体像を計測に充分な
解像度で画像入力し、そのラスタ画像データをベクタデ
ータに変換して、全体像に対応するＣＡＤデータを作成
し、それを電子ファイル化できるようにしたので、該Ｃ
ＡＤデータを用いることにより、ＣＡＤ装置上で該装置
が有する計測機能により、希望する任意の点について高
精度で寸法計測ができる。

【０１０４】又、エッチング補正代を客観的データによ
り定量化することが可能となることから、試行錯誤によ
る補正代の入れ直しを減らすことが可能となり、結果と
して納期を短縮することができる。

【０１０５】又、公差判定をまとめて、しかも自動的に
行うことが可能となるため、その認証の手間を大幅に省
くことが可能となり、しかも見落としがなくなるため、
精度を向上することができる。

【０１０６】更に、ＣＡＤパターン、原版パターン、製
版パターン、製品パターンの間の相互比較が可能となる
ため、製造ラインの精度把握や品質保全が工程別に行う
ことが可能となる。

【０１０７】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【０１０８】例えば、サンプルはリードフレームに限定
されるものでなく、例えばカラーテレビ用のシャドウマ
スクでもよい。

【０１０９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、リードフレー
ム等の微細パターンの全体像を計測に充分な解像度で画
像入力し、そのラスタ画像データをベクタデータに変換
して、全体像に対応するＣＡＤデータを作成し、それを
電子ファイル化できるようにしたので、該ＣＡＤデータ
を用いることにより、ＣＡＤ装置上で該装置が有する計
測機能により、希望する任意の点について高精度で寸法
計測ができる。

【０１１０】請求項２の発明によれば、リードフレーム
のように極めて微細なパターンをも、視野単位で繰り返
し画像入力することができるため、その全体像を確実に
入力することができる。

【０１１１】請求項３の発明によれば、少なくとも図形
データと試料全体像に当るＣＡＤデータとを、例えば画
面表示したり、ハードコピーで出力したりすることがで
きる。

【０１１２】請求項４の発明によれば、画面上で公差幅
領域から外れた不良部分を視覚的に容易に認識すること
ができ、これをハードコピーで出力することにより、該
コピー上でも同様に認識できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のＣＡＤシステムの概略
構成を示すブロック図

【図２】ＣＡＤシステムのサンプル装着装置、顕微鏡、
ＣＣＤカメラを示す斜示図

【図３】ＣＡＤシステムの画像処理装置が有するフレー
ムメモリと、処理機能を示すブロック図

【図４】サンプル別の最適入力プレーンを求めて示す図
表

【図５】実施例の作用を示すフローチャート

【図６】カメラとＸＹステージの直交調整時のモニタ画
面を示す説明図

【図７】画素当りの寸法と画面送りピッチの算出時のモ
ニタ画面を示す説明図

【図８】サンプルとＸＹステージの直交調整時のモニタ
画面を示す説明図

【図９】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する説明
図

【図１０】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する他
の説明図

【図１１】ＣＡＤシステムのメニュー画面を例示する更
に他の説明図

【図１２】アイランドの中心指定の方法の一例を示す説
明図

【図１３】ＣＡＤ装置内部で実行されるバッチ処理の手
順を示すフローチャート

【図１４】セル分割の計算方法を示す説明図

【図１５】複数パターンを重ね合せ表示した画面の一例
を示す説明図

【図１６】複数パターンを重ね合せ表示した画面の他の
一例を示す説明図

【図１７】インナリード先端の公差判定の画面表示例を
拡大表示した説明図

【図１８】リードフレームの一例を示す平面図

【図１９】リードフレームの製造過程を概念的に示す説
明図

【符号の説明】

３０…サンプル装着装置３２…光学顕微鏡３４…ＣＣＤカメラ３６…画像処理装置３８…ＴＶモニタ４０…ワークステーション（ＥＷＳ）４２…回転ステージ４４…ＸＹステージ４４Ａ…Ｘステージ４４Ｂ…Ｙステージ４６…Ｚステージ４８…ＸＹステージコントローラ５０…オートフォーカスコントローラ５２…レーザスケールカウンタ５４Ａ…Ｘ駆動モータ５４Ｂ…Ｙ駆動モータ５４Ｃ…Ｚ駆動モータ５６Ａ、５６Ｂ…スケールパターン５８Ａ…Ｘ位置検出器５８Ｂ…Ｙ位置検出器６０…透過光源ユニット６０Ａ…透過光源スイッチ６０Ｂ…光量調整ボリューム６２…落射光源ユニット６２Ａ…落射光源スイッチ６２Ｂ…光量調整ボリューム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯沼輝明東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者山地正高東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現物試料の微細パターンをディジタル画像
として撮り込む画像入力手段と、現物試料の撮り込み領域全体を画像入力し、そのラスタ
データをベクタデータに変換して現物対応ＣＡＤデータ
を作成するラスタ・ベクタ変換手段と、作成された現物対応ＣＡＤデータを基に微細パターンの
寸法を画像計測する計測手段と、を備えていることを特
徴とする微細パターン寸法画像計測装置。
【請求項２】請求項１において、画像入力手段が、寸法計測に必要な分解能で拡大入力す
る光学顕微鏡を備えており、ＸＹステージにセットされた試料を、光学顕微鏡を介し
て撮り込まれる視野を基準とする所定ピッチで該ＸＹス
テージを移動させ、該試料の撮り込み領域全体をディジ
タル画像入力するようになされていることを特徴とする
微細パターン寸法画像計測装置。
【請求項３】請求項１において、現物試料の設計パータンに対応するＣＡＤデータに対し
て公差範囲の領域分の図形データを付加すると共に、該
ＣＡＤデータに対して画像入力した試料全体像に当る現
物対応ＣＡＤデータを位置合せして重ね合せる機能を有
していることを特徴とする微細パターン寸法画像計測装
置。
【請求項４】請求項３において、前記公差範囲の領域分の図形データと現物対応ＣＡＤデ
ータとを重ねて画面上に表示し、且つ、該図形データか
ら外れたＣＡＤデータ部分をその内側部分と異なる形態
で表示するようになされていることを特徴とする微細パ
ターン寸法画像計測装置。