JPH10170241A - 図形パターンの公差判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品上に形成された図形パターンの実寸が、
設計図上の公差範囲のものか否かを自動的に判定する。 【解決手段】 設計図上の図形パターンＰを、寸法およ
び公差ｄとともに設計データの形式で用意する。この図
形パターンＰの輪郭線を公差ｄに相当する寸法だけ外方
に膨脹させてマックス公差図形Ｍａｘを発生させ、公差
ｄに相当する寸法だけ内方に収縮させてミニマム公差図
形Ｍｉｎを発生させる。一方、製品上の実際の図形パタ
ーンを、実寸図形Ｑを示す画像データとしてＣＣＤカメ
ラで取り込む。実寸図形Ｑとマックス公差図形Ｍａｘと
を重ね合わせ、前者が後者に包含されるか否かを示す判
定結果を提示し、実寸図形Ｑとミニマム公差図形ｍｉｎ
とを重ね合わせ、後者が前者に包含されるか否かを示す
判定結果を提示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、図形パターンの公
差判定装置に関し、特に、半導体集積回路をはじめとす
る微細な電子機器部品の製造プロセスにおいて、物理的
に形成された図形パターンの実寸が、設計図上の公差範
囲内の寸法になっているか否かを自動的に判定するのに
適した公差判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、精密な寸法が要求される製品に
ついては、設計図上で、寸法値とともに公差の値が指定
される。この公差の値は、許容誤差の範囲を示すもので
あり、実際の製品の寸法が公差範囲内であれば、その製
品は良品として認められる。たとえば、設計図におい
て、寸法値１０．０ｍｍ、公差±０．１ｍｍなる指定が
あった場合、実際の製品における寸法値の許容範囲は、
９．９ｍｍ〜１０．１ｍｍの範囲ということになる。一
般に、この寸法値の許容範囲の最小値９．９ｍｍは「ミ
ニマム公差」、最大値１０．１ｍｍは「マックス公差」
と呼ばれている。

【０００３】半導体集積回路をはじめとする微細な電子
機器部品では、かなり高い寸法精度をもった製品が要求
される。このため、製造プロセスの最終段階において、
全品検査もしくは抜取検査により、検査対象の製品が設
計図で指定された公差範囲内の寸法値を有するか否かを
判定する公差判定が行われる。通常は、測定器を用いて
実際の製品の所定箇所の実寸を測定し、この実寸値が公
差範囲内のものか否かを判定する作業が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た測定器を用いた従来の一般的な公差判定方法には、作
業者に多大な労力を課し、多大な時間を要するという問
題がある。特に、半導体集積回路には非常に微細かつ複
雑なパターンが多数形成されており、測定対象となる箇
所も膨大な数になり、公差判定を行う作業者の労働負担
は極めて重いものになる。また、個々の場所ごとにそれ
ぞれ異なる公差が設定されているような場合、各場所ご
とに異なる公差値を考慮した判定作業が必要になり、作
業負担が重い上に、判定ミスも発生しやすいという問題
もある。更に、全品検査を行う場合、個々の製品につい
ての検査に時間がかかるため、製造ライン上でのリアル
タイムでの測定が困難になり、生産能力の増加に対応で
きないという問題も生じている。

【０００５】そこで本発明は、製品上に形成された図形
パターンの実寸が、設計図上の公差範囲のものか否かを
自動的に判定することが可能な図形パターンの公差判定
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

(1) 本発明の第１の態様は、所定の図形パターンなら
びにその寸法および公差に関する情報が示された設計図
に基づいて、実際に製品を製造する際に、製品上に形成
された図形パターンの実寸が、設計図によって示された
公差範囲内の寸法に合致するか否かを判定する装置にお
いて、設計図によって示される情報をデジタル化された
設計データの形式で供給する設計データ供給手段と、こ
の設計データに基づいて、図形パターンの輪郭線を公差
に相当する寸法だけ外方に膨脹させることによりマック
ス公差図形を発生させるとともに、図形パターンの輪郭
線を公差に相当する寸法だけ内方に収縮させることによ
りミニマム公差図形を発生させる公差図形発生手段と、
製品上に形成された図形パターンを、実寸図形を示す画
像データとして取り込む画像入力手段と、実寸図形とマ
ックス公差図形とを対応位置に重ね合わせ、前者が後者
に包含されるか否かを示す判定結果を提示するととも
に、実寸図形とミニマム公差図形とを対応位置に重ね合
わせ、後者が前者に包含されるか否かを示す判定結果を
提示する判定結果提示手段と、を設けたものである。

【０００７】(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１
の態様に係る公差判定装置において、判定結果提示手段
に、実寸図形のうちマックス公差図形に包含されない部
分を他の部分に対して識別可能な態様で提示する機能
と、ミニマム公差図形のうち実寸図形に包含されない部
分を他の部分に対して識別可能な態様で提示する機能
と、を設けたものである。

【０００８】(3) 本発明の第３の態様は、上述の第２
の態様に係る公差判定装置において、判定結果提示手段
が、図形間における論理演算を行うことにより、一方の
図形に包含されない他方の図形の一部分を求める処理を
行うようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。図１は、本発明に係る図形パター
ンの公差判定装置の利用形態を説明するための概念図で
ある。ここでは、設計図１００上に、所定の図形パター
ンＰならびにその寸法および公差ｄに関する情報が示さ
れているものとし、この設計図１００に基づいて実際の
製品２００が製造されたものとする。そして、この製品
２００上に形成された図形パターンＱ（図形パターンＰ
に対応する図形パターン）の実寸が、設計図１００によ
って示された公差ｄの範囲内の寸法に合致するか否かを
判定する場合を例にとり、この公差判定装置の動作を説
明する。

【００１０】図２は、本発明の一実施形態に係る図形パ
ターンの公差判定装置の基本構成を示すブロック図であ
る。この装置の基本構成要素は、設計データ供給手段１
０と、公差図形発生手段２０と、画像入力手段３０と、
判定結果提示手段４０とである。設計データ供給手段１
０は、設計図１００によって示される情報をデジタル化
された設計データＧの形式で供給する機能を有する。半
導体集積回路などの複雑な装置についての設計図１００
は、ＣＡＤ装置など、コンピュータを利用した設計装置
によって作成されるのが一般的である。したがって、本
発明にいう「設計図」とは、必ずしも紙媒体上に表現さ
れたものに限られるものではなく、ディスプレイ画面上
に表示されたものや、磁気記録媒体や光記録媒体などに
記録された状態のものまでも広く含むものである。そこ
で、本実施形態の公差判定装置では、設計図作成用に用
いたＣＡＤ装置をそのまま設計データ供給手段１０とし
て用いている。設計データ供給手段１０から供給される
設計データＧには、少なくとも、設計図上に示される図
形パターン、寸法、公差に関する情報が含まれていれば
よい。設計図作成用に用いたＣＡＤ装置を設計データ供
給手段１０として用いれば、このような情報を含んだ設
計データＧを簡単に用意することができる。

【００１１】公差図形発生手段２０は、本発明特有の構
成要素であり、設計データ供給手段１０から供給された
設計データＧに基づいて、個々の図形パターンＰの輪郭
線を公差ｄに相当する寸法だけ外方に膨脹させることに
よりマックス公差図形Ｍａｘを発生させるとともに、図
形パターンＰの輪郭線を公差に相当する寸法ｄだけ内方
に収縮させることによりミニマム公差図形Ｍｉｎを発生
させる処理を行う。この処理を、図３に示す具体例に基
づいて説明する。いま、設計図１００上で、図３の左上
に示すような図形パターンＰが、所定の寸法値および所
定の公差ｄとともに定義されていたものとする。もちろ
ん、実際の半導体集積回路などの設計図では、より複雑
な形状の図形パターンが多数定義されていることになる
が、ここでは便宜上、単純な矩形状の図形パターンＰの
みが設計図上に定義されているものとして、以下の説明
を行うことにする。この矩形状の図形パターンＰに対し
て、公差ｄをもったマックス公差図形Ｍａｘは、図３に
一点鎖線で示すようなひとまわり大きな矩形となり、公
差ｄをもったミニマム公差図形Ｍｉｎは、図３に破線で
示すようなひとまわり小さな矩形となる。こうして発生
させたマックス公差図形Ｍａｘおよびミニマム公差図形
Ｍｉｎは、いずれも図形データの形式で公差図形発生手
段２０から出力される。

【００１２】もとの図形パターンＰに基づいてマックス
公差図形Ｍａｘを発生させる具体的な手法を図４に示
す。ここでは、図形パターンＰとして四角形ＡＢＣＤが
与えられたときに、この四角形ＡＢＣＤに対して公差ｄ
をもったマックス公差図形Ｍａｘを発生させる場合を考
える。まず、上辺ＡＢを外方に公差ｄだけ移動させて辺
Ａ１Ｂ１を作成する。すなわち、辺Ａ１Ｂ１は、上辺Ａ
Ｂを辺に対して垂直な方向に公差ｄだけ移動させること
により得られる。同様に、右辺ＢＣを外方に公差ｄだけ
移動させて辺Ｂ２Ｃ２を作成し、下辺ＣＤを外方に公差
ｄだけ移動させて辺Ｃ３Ｄ３を作成し、左辺ＤＡを外方
に公差ｄだけ移動させて辺Ｄ４Ａ４を作成する。こうし
て新たに作成した辺（図に一点鎖線で示す４つの辺）だ
けでは閉じた図形を構成しないので、開いた部分につい
ては、補間を行って閉じた図形を構成すればよい。

【００１３】補間法の一例としては、各辺を直線のまま
延長する方法を採ればよい。たとえば、辺Ａ１Ｂ１と辺
Ｂ２Ｃ２との間を補間するのであれば、辺Ａ１Ｂ１の延
長線Ｌ１と辺Ｂ２Ｃ２の延長線Ｌ２との交点Ｌを求め、
この交点Ｌまで各辺を伸ばして補間を行うことができ
る。あるいは、辺Ｂ２Ｃ２と辺Ｃ３Ｄ３との間を補間す
るために、点Ｃを中心とした円弧Ｆを用いることも可能
である。補間にどのような方法を採用するかは、公差の
定義の仕方を考慮して適宜定めればよい。

【００１４】もとの図形パターンＰに基づいてミニマム
公差図形Ｍｉｎを発生させる具体的な手法もほぼ同様で
ある。すなわち、各辺を内方に公差ｄだけ移動させ、各
辺の交点を頂点とする新たな図形を発生させればよい。

【００１５】一方、画像入力手段３０は、製品２００上
に形成された図形パターンＱを、実寸図形を示す画像デ
ータとして取り込む処理を実行する。ここでは、図３の
左上に示す図形パターンＰに基づいて、実際に製品２０
０上に形成された図形パターンＱが、図３の右上に示す
ような歪んだ図形パターンであったとしよう（ここで
は、説明の便宜上、図形パターンＱの歪曲状態を誇張し
て示してある）。画像入力手段３０は、このような製品
２００上の図形パターンＱを、その実寸の情報をもった
まま画像データとして取り込む機能を有する。ここで
は、こうして取り込んだ画像データによって示される図
形を実寸図形Ｑと呼ぶことにする。この実施形態では、
一般的なＣＣＤカメラを画像入力手段３０として用い、
実寸図形Ｑを画像データとして取り込んでいる。もちろ
ん、銀塩写真フィルムを用いた通常のカメラで図形パタ
ーンＱを撮影し、フィルムスキャナなどの装置を画像入
力手段３０として用いて実寸図形Ｑの画像データを用意
してもかまわない。重要な点は、実寸の情報をもった形
式で実寸図形Ｑの画像データを用意する点である。した
がって、撮影時やスキャナ入力時には、画像の取り込み
倍率などのスケーリング要素をデータとして保存してお
く必要がある。

【００１６】判定結果提示手段４０は、こうして用意さ
れた実寸図形Ｑ、ならびにマックス公差図形Ｍａｘおよ
びミニマム公差図形Ｍｉｎに基づいて、公差判定を行う
処理を実行する。そのために、判定結果提示手段４０の
内部において、図３の下段に示すような図形の重ね合わ
せ処理が実行される。このとき、各図形はそれぞれ所定
の対応位置に重ね合わされる。相互の対応位置を合わせ
るための位置合わせを行うには、もとの設計図１００
に、何らかの位置合わせ指標を設けておき、製品２００
上にも、この位置合わせ指標が具現化されるようにして
おくのが好ましい。もちろん、ジグ穴など、位置合わせ
指標として利用できるものがもともと設計図中に存存す
る場合には、特別な指標を別途設けずに、このジグ穴な
どを位置合わせの指標として利用することもできる。こ
のような位置合わせ指標を用いれば、実寸図形Ｑ、マッ
クス公差図形Ｍａｘ、ミニマム公差図形Ｍｉｎのいずれ
の図形も、共通の位置合わせ指標からの相対位置を情報
としてもつことができ、この情報に基づいて、各図形を
対応位置に重ね合わせる処理を行うことができる。

【００１７】この判定結果提示手段４０の第１の機能
は、実寸図形Ｑとマックス公差図形Ｍａｘとを対応位置
に重ね合わせ、前者が後者に包含されるか否かを示す判
定結果を提示する機能である。図５は、この第１の機能
を説明する図である。実線で示す実寸図形Ｑと一点鎖線
で示すマックス公差図形Ｍａｘとが対応位置に重ね合わ
されているが、この例の場合、図にハッチングを施した
エラー領域Ｅ１については、実寸図形Ｑがマックス公差
図形Ｍａｘから食み出している。したがって、実寸図形
Ｑはマックス公差図形Ｍａｘに包含されないとの判定結
果が提示されることになる。

【００１８】この判定結果提示手段４０の第２の機能
は、実寸図形Ｑとミニマム公差図形Ｍｉｎとを対応位置
に重ね合わせ、後者が前者に包含されるか否かを示す判
定結果を提示する機能である。図６は、この第２の機能
を説明する図である。実線で示す実寸図形Ｑと破線で示
すミニマム公差図形Ｍｉｎとが対応位置に重ね合わされ
ているが、この例の場合、図にハッチングを施したエラ
ー領域Ｅ２については、ミニマム公差図形Ｍｉｎが実寸
図形Ｑから食み出している。したがって、ミニマム公差
図形Ｍｉｎは実寸図形Ｑに包含されないとの判定結果が
提示されることになる。

【００１９】このように、第１の機能あるいは第２の機
能における判定処理で、否定的な判定結果が提示された
場合、実寸図形Ｑは図形パターンＰの公差範囲を越えた
誤差をもった図形であると判断することができる。判定
結果の最も単純な提示方法は、否定的な判定結果が得ら
れたか否か（別言すれば、エラー図形Ｅ１あるいはＥ２
が存在するか否か）のみをオペレータに知らせる方法で
ある。たとえば、生産ラインの最終段階にこの判定装置
を設置しておき、製造された製品の画像を逐一ＣＣＤカ
メラなどで取り込んで判定処理をリアルタイムで行って
ゆくような場合、否定的な判定結果が出たときにはブザ
ーの鳴動などによりオペレータに報知する機能を設けて
おけば、ブザーが鳴動するたびに、該当製品を不良品と
して製造ラインから除去する処理を行うことができる。

【００２０】ここに示す実施形態の装置では、オペレー
タに対してより詳細な判定結果を提示できるようにして
いる。すなわち、この装置における判定結果提示手段４
０は、図５に示すように、実寸図形Ｑのうちマックス公
差図形Ｍａｘに包含されない部分（エラー領域Ｅ１）を
他の部分に対して識別可能な態様で提示する機能と、図
６に示すように、ミニマム公差図形Ｍｉｎのうち実寸図
形Ｑに包含されない部分（エラー領域Ｅ２）を他の部分
に対して識別可能な態様で提示する機能と、を有してい
る。具体的には、これらエラー領域の部分を、他の部分
とは異なる色で表示するとか、異なる輝度で表示すると
いった方法を採れば、オペレータはどの部分についてエ
ラーが生じているのかを視覚的に認識することが可能に
なる。

【００２１】このようなエラー領域を求めるには、図形
間の論理演算を実行すればよい。たとえば、図５に示す
例では、図形Ｍａｘと図形Ｑとの間で下記の論理演算を
実行することにより、エラー領域Ｅ１に対応する図形を
求めることができ、図６に示す例では、図形Ｍｉｎと図
形Ｑとの間で下記の論理演算を実行することにより、エ
ラー領域Ｅ２に対応する図形を求めることができる。

【００２２】 Ｅ１＝（（Ｍａｘ）ＸＯＲ（Ｑ））ＡＮＤ（Ｑ） Ｅ２＝（（Ｍｉｎ）ＸＯＲ（Ｑ））ＡＮＤ（Ｍｉｎ）

【００２３】

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る図形パターン
の公差判定装置を用いれば、個々の製品については画像
入力を行うだけで公差判定を自動的に行うことが可能に
なり、オペレータの作業負担は大幅に軽減される。ま
た、生産ライン上でのリアルタイムでの公差判定を行う
ことも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る図形パターンの公差判定装置の利
用形態を説明するための概念図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る図形パターンの公差
判定装置の基本構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示す装置における公差判定処理の基本原
理を説明するための概念図である。

【図４】もとの図形パターンＡＢＣＤに基づいてマック
ス公差図形を発生させる具体的な手法を示す図である。

【図５】図２に示す装置の判定結果提示手段４０によっ
て実行される実寸図形Ｑとマックス公差図形Ｍａｘとの
間の判定処理を説明する図である。

【図６】図２に示す装置の判定結果提示手段４０によっ
て実行される実寸図形Ｑとミニマム公差図形Ｍｉｎとの
間の判定処理を説明する図である。

【符号の説明】

１０…設計データ供給手段 ２０…公差図形発生手段 ３０…画像入力手段 ４０…判定結果提示手段 １００…設計図 ２００…製品 ｄ…公差 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…もとの図形パターンの頂点 Ａ１，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ２，Ｃ３，Ｄ３，Ｄ４，Ａ４…マ
ックス公差図形上の点 Ｅ１，Ｅ２…エラー領域 Ｆ…マックス公差図形を構成する円弧 Ｇ…設計データ Ｌ…マックス公差図形の頂点 Ｌ１，Ｌ２…辺の延長線 Ｍａｘ…マックス公差図形 Ｍｉｎ…ミニマム公差図形 Ｐ…設計図上の図形パターン Ｑ…製品上の図形パターン（実寸図形）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四元 雄一郎 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の図形パターンならびにその寸法お
   よび公差に関する情報が示された設計図に基づいて、実
   際に製品を製造する際に、製品上に形成された図形パタ
   ーンの実寸が、設計図によって示された公差範囲内の寸
   法に合致するか否かを判定する装置であって、 設計図によって示される情報をデジタル化された設計デ
   ータの形式で供給する設計データ供給手段と、 前記設計データに基づいて、図形パターンの輪郭線を公
   差に相当する寸法だけ外方に膨脹させることによりマッ
   クス公差図形を発生させるとともに、図形パターンの輪
   郭線を公差に相当する寸法だけ内方に収縮させることに
   よりミニマム公差図形を発生させる公差図形発生手段
   と、 製品上に形成された図形パターンを、実寸図形を示す画
   像データとして取り込む画像入力手段と、 前記実寸図形と前記マックス公差図形とを対応位置に重
   ね合わせ、前者が後者に包含されるか否かを示す判定結
   果を提示するとともに、前記実寸図形と前記ミニマム公
   差図形とを対応位置に重ね合わせ、後者が前者に包含さ
   れるか否かを示す判定結果を提示する判定結果提示手段
   と、 を備えることを特徴とする図形パターンの公差判定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、判定結
   果提示手段が、実寸図形のうちマックス公差図形に包含
   されない部分を他の部分に対して識別可能な態様で提示
   する機能と、ミニマム公差図形のうち実寸図形に包含さ
   れない部分を他の部分に対して識別可能な態様で提示す
   る機能と、を有することを特徴とする図形パターンの公
   差判定装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、判定結
   果提示手段が、図形間における論理演算を行うことによ
   り、一方の図形に包含されない他方の図形の一部分を求
   めることを特徴とする図形パターンの公差判定装置。