JPS62263404A - パタ−ン検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　要〕 本発明は、プリント板の配線パターンの二値化データか
ら欠陥検査を行うパターン検査装置において、前記配線
パターンの各位置における所定方向の長さを測定する測
長手段を有し、該測長手段からの方向及び長さデータに
より、良品パターンに対する辞書の自動作成、ならびに
該辞書内容と入力パターンの各位置における方向及び長
さデータとの比較による自動欠陥検出を可能にし、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するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板の配線パターンの二値化データか
ら欠陥検査を行うパターン検査技術に係り、特に異種の
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
ターン検査装置に関する。

〔従来の技術〕

プリント配線板パターンの良否の検査は、それを用いた
システム製品の信頬性向上のために不可欠の要素となっ
ている。

従来、このような検査は顕微鏡による目視に鎖ってきた
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、プリント板の自動欠陥検査を行う技術としては、
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
、二値化を行っ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ィルタをかけることによ
り特徴抽出を行い、パターン形状の異状を検出する方式
がある。この場合の空間フィルタとは、対象パターンに
発生しうる欠陥形状に依存したもので、この空間フィル
タと入力パターンとの重なり具合を検査し、これを複数
の空間フィルタに対して行って重なりのある入力パター
ンがあった場合にそれを欠陥として検出するものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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ィルタを用いて
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
ィルタは２次元形状を有しているため、各入力パターン
に対する空間フィ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。

本発明は上記問題点を除くために、欠陥検査を行う場合
の特徴量として配線パターンの各位置における所定方向
の長さ情報を用い、この方向及び長さデータの組み合わ
せから、良品パターンに対する辞書の自動作成及びそれ
に基づ（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、配線パターンの
各位置における所定方向の長さを測定する測長手段（１
１）　、良品パターンについて上記方向及び長さデータ
を記憶する辞書記憶手段（１３）　、入力パターンの上
記方向及び長さデータについて上記辞書記憶手段（１３
）の内容と比較をし欠陥検出を行う比較判定手段（１２
）を有する。

〔作　　用〕

上記手段において、まず良品パターンについて前記測長
手段（１１）により各位置における所定方向の長さを測
定し、方向及び長さデータの組み合わせとして前記辞書
記憶手段（１３）に記憶させる。これを多数の良品パタ
ーンについて行い良品パターン辞書とする。

次に、検査を行うべき入力パターンについて良品パター
ンの場合と同様にして前記測長手段（１１）により各位
置における方向及び長さデー夕を得る。そして、各位置
毎に前記比較判定手段（１２）によって前記辞書記憶手
段（１３）に記憶された内容と比較を行い、欠陥検出を
行う。

配線パターンが変更された場合には、上記手続きにより
良品パターン辞書を作り直せばよく、異種のプリント板
パターンに対しても柔軟に適応することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。

（パターン検査装置の構成（第１図））第１図は、本発
明によるパターン検査装置の構成図である。レンズ１５
およびＣＣＤ１６からなるラインセンサが被検査試料１
４上を走査することにより、該試料上の配線パターンが
電気信号に変換される。この信号は二値化回路１７によ
り二値化された後、記憶回路１８に格納される。記憶回
路１８の出力は測長回路１１に送られ、測長回路１１の
出力は参照辞書記憶回路１３又は比較判定回路１２に送
られる。比較判定回路１２は測長回路１１からのデータ
と参照辞書記憶回路１３の内容との比較を行い、欠陥検
出結果の出力１９として出力する。

（パターン検査装置による前処理動作及びリード部中心
検出動作（第２図〜第４図）） 上記パターン検査装置の動作につき、以下に詳細に説明
を行う。まず、第２図は本発明による欠陥検出動作の説
明図である。まず、ＣＣＤ１６（第１図）によって得ら
れる配線パターンの検知信号（Ｓ１）は、二値化回路１
７（第１図）により二値化され原バイナリパターンに変
換される（Ｓ２）。原バイナリパターンは例えば検知信
号の明るい部分は“１”、暗い部分は“０°というよう
に符号化された信号で、これにより配線パターン部分で
あるリード部と周囲の絶縁部分であるランド部とがほぼ
分離される。しかし、実際には二値化が完全でない場合
又は、ノイズ等の影響により、部分的に孤立して誤って
符号化されてしまうことがあるため、このような孤立ビ
ットは二値化回路１７内において原バイナリパターンを
得た後、論理処理により除去され、記憶回路１８（第１
図）に格納される（Ｓ３）。

次に上記前処理によって記憶回路１８に格納された二値
化パターンデータに対して、配線パターン部分であるリ
ード部の検査Ａと、絶縁部分であるランド部の検査Ｂと
が行われるが、ランド部検査Ｂは本発明には直接には関
連しないため説明を省略する。リード部検査Ａはビット
反転しないで行う場合（３４〜Ｓ８）と、ビットを反転
して行う場合（３９〜５１４）とがあるが、後者につい
ては、後述することとし、まず８４〜Ｓ８の処理動作に
つき説明を行う。

記憶回路１８に格納されている二値化パターンデータは
測長回路１１に送られ、まずリード部中心検出（Ｓ４）
が行われる。本発明においては、測長回路１１内に第３
図（ａ）に示すような放射状のビッ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う測長センサとなる。この測長セ
ンサは第３図山）に示すような１６方向に対して、同図
（ａｌに示すように、中心ビットＸからなる放射状に伸
びるディジタル直線によって形成され、各ビットには同
図（ａ）に例として示すように中心ビットＸがらのビッ
ト距離が割り当てられている。ここで同じ位置に黒マー
クがついているビットは、同一直線上にあることを示し
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
断を行っているため　　゛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
。

前記測長センサを用いてリード部中心を検出するために
は、まず記憶回路１８からの二値化パターンデータのう
ち、リード部の各ビット位置く例えば“ｌ”で表わされ
るビット位置）に前記測長センサの中心ビットＸを合わ
せ、各１６方向毎に中心ピッ）Ｘから最初のビット転換
点（“１”から“Ｏ”に変化するビット）までのビット
距離を検出する。今、各方向ａ、ｂ、ｃ・・・、ｒの１
６本のセンサによる各測長値を各々ｒ、　、ｒｚ　、・
・・ｒ＋ｈとした時、各方向の測長値が以下に示す（１
）〜（３）式の関係を全て同時に満す時に、その方向に
ついて中心条件が成立したと判定する。

ｌｒ、、　ｒｎ＋ａｌ≦Ｃ＋ｎｇ＋％　　　　・・・・
・・（１）ｒ１１≦Ｓ、、、　　　　　　　　　・・・
−・１２）ｒ　ｎｕｌｌ≦Ｓ　ｍａｘ　　　　　　　　
　・・・・・・（３）ここで、Ｃ１９７は１８０°方向
が異なる測長値の差に対するマージンであり、Ｓ　＋ｓ
ｍｘは測長可能な最大値、すなわちセンサ長であり、第
３図の場合１６である。今、中心ビットＸが第４図に示
すようにリード部の中心にある場合には、互いに１８０
＠異なる方向の測定値はほぼ同じ値になり上記中心条件
を満している。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）式を満す時に測長センサの中
心ビットｘが示す位置がリード部中心と判定される。

（中心条件が成立する方向数）≧Ｃｐｉ＝ｒ（Ｃｐｍｔ
ｒ≦８）・・・・・（４） 第４図の例の場合、ａとｉ、ｂとｊ、Ｃとに、　ｇとｐ
、ｈとｒの方向の組に対して上記条件が成立しているこ
とがわかる。

以上の処理を繰り返すことにより、第４図に示すような
検出中心線が決定される。

（測長・コード化動作（第５図、第６図））次に、以上
のようにしてリード部中心が検出された位置の測長値と
方向の組み合わせを測長回路１１　（第１図）において
コード化する（第２図８５）。この場合、測長センサは
第３図に示したセンサと同じものを用いるが、その方向
は１６方向ではなく、第５図に示すように４５°ずつの
４方向に単純化し、その時の各リード径ｌを１１、！！
３．１、．１２．とすると、 １ｚｎ−Ｉ＝ｒｚｎ−＋＋ｒｚｎ＋７１　　　（ｎ＝１
〜４）・・・・（５） として計算を行い、各方向について前記（１１〜（３）
式の中心条件を満している場合（ＰＡＩＲ）と満してい
ない場合（ＮＯＮ−ＰＡＩＲ）の各場合について、上記
各リード径ｌを第５図及び第６図に示すように各々４段
階、計８段階（Ｓ、　Ｃ，Ｌ、　Ｏ。

ＮＳ、ＮＣ，ＮＬ、Ｎｏ）と分類してコード化を行う。

（良品パターンに対する辞書コードの作成動作第７図、
第８図）） 次に、参照辞書記憶回路１３（第１図）に格納する良品
パターンに対する辞書コードの作成動作について説明を
行う。まず、良品パターンを人力しく第２図３１〜Ｓ３
）、前記リード部中心検出（第２図３４）を行った後、
リード部中心における前記測長・コード化（第２図３５
）を行う。この場合、第５図及び第６図で説明したよう
に４方向の各測長値に対して８段階の分類が行われるた
め、第６図の各分類に対応して第７図（ａｌのような割
り当てを行う。この割り当ては３ビ・７トで表現できる
ため、４方向全てに対しては３Ｘ４＝１２ビツトで表現
できることになる。今、例えば第７図（′ｂ）に示すよ
うなリードパターンに対する測長センサの出力は、第６
図より４方向に対して０ＬＣ３となり同図（ａ）にもと
づいてコード化を行うと４５６５となる。これを参照辞
書記憶回路１３内の参照アドレスとして、そのアドレス
の値を“１”とする。すなわち、良品パターンに対する
測長センサ出力の方向と測長値の組み合わせは、それに
対応する参照辞書記憶回路１３内のアドレスの値を“１
”にすることにより表現される。

上記動作を第８図に示すように、いくつかの良品パター
ン入力に対して繰り返すことにより、所定の良品パター
ンに対する測長センサ出力の方向と測長値の組み合わせ
の辞書が作成される。この場合、新たな良品パターンコ
ード（漏れコード）を追加する時に、第８図に示すよう
にユーザーがブラウン管などを見て目視によって判断が
加えられるようにすることもできる。

（欠陥検査動作（第９図）） 次に、上記動作により作成された参照辞書を用いて欠陥
検査を行う場合の動作について説明を行う。まず、ある
入力パターンに対して、測長回路１１　（第１図）にお
いて前記リード部中心検出（第２図３４）を行った後、
リード部中心における前記測長コード化（第２図３５）
を行う。この場合の４方向の各測長値に対する分類及び
コード化は、前記第６図及び第７図（ａ）に従って行う
。今、第９図に示すような断線欠陥パターン部分が入力
され測長センサによる測長が行われると、その出力（第
６図による）はＮＯＮＣＣＮＣとなり、対応アドレス（
第７図（ａ）による）は０６２６となる。

比較判定回路１２（第１図）は、このアドレスで参照辞
書記憶回路１３（第１図）を検索しその値が“０”であ
ることを検知することにより、上記方向と測長値の組み
合わせが良品パターンにおいては存在しないことを知り
、欠陥であると判定して欠陥を示す出力１９を出力する
。参照したアドレスの値が“１”であれば、そのパター
ンは正常であるとして正常を示す出力１９を出力する。

（ビット反転による欠陥検査動作（第２図））以上の動
作により、リード部の欠陥検査を行うことができるが、
隣りあうリード部分が接近している場合には、そのすき
間の絶縁部のほうから判定したほうがよい場合もあるた
め、入力パターンのピントを反転しリード部とランド部
を逆として欠陥検査を行うことによりさらに精度のよい
自動検査が可能となる。この場合は、第２図の処理Ｓ９
によってビット反転を行った後、前記３４〜Ｓ８の処理
と同様にしてＳＩＯ〜Ｓ１４の欠陥検査の処理を行えば
よい。この場合作成される参照辞書は、当然ビット反転
パターン専用の辞書となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、測長手段を有することにより方向及び
測長値の組み合わせとして良品パターンの辞書を構成す
ることができ、これにより入力パターンの形状に左右さ
れない精度の高い欠陥検査を行うことができる。

また、特徴量としてパターン中心からの方向及び測長値
の組み合わせたものを用いることにより、異種パターン
に対しても容易に辞書を作り直すことが可能となり、汎
用性を格段に向上させることが可能となる。

さらに、方向および測長値の組み合わせをコード化しそ
れを辞書のアドレスとして対応させることにより、検索
は非常に早く行うことができ検査時間を短縮させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるパターン検査装置の構成図、 第２図は、本発明による欠陥検査の動作説明図、第３図
（ａ）、（ｂ）は、測長センサの説明図、第４図は、リ
ード部中心検出動作の説明図、第５図は、測長動作に用
いる測長センサの説明図、 第６図は、測長値の分類動作の説明図、第７図（ａ）、
、　ｔｂ）は、辞書コード作成動作の説明図、第８図は
、辞書コード作成動作の流れ図、第９図は、欠陥検査動
作の説明図である。 １１・・・測長回路、 １２・・・比較判定回路、 １３・・・参照辞書記憶回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検査試料（１４）の配線パターンを光学的検知手
   段（１６）により電気信号として検知し二値化を行った
   後検査を行うパターン検査装置において、 該二値化データから前記配線パターンの各位置における
   所定方向の長さを測定し、方向及び長さデータの組み合
   わせとして出力する測長手段（１１）と、良品パターン
   について該測長手段（１１）によって得られる各位置に
   おける方向及び長さデータを記憶する辞書記憶手段（１
   ３）と、入力パターンについて前記測長手段（１１）か
   ら得られる各位置における方向及び長さデータと前記辞
   書記憶手段（１３）に記憶された前記良品パターンの各
   記憶内容とを比較し欠陥検出を行う比較判定手段（１２
   ）とを有することを特徴とするパターン検査装置。 ２）前記測長手段（１１）は複数方向に放射状に配置さ
   れた測長センサによって構成され、該測長センサは前記
   配線パターンの各中心位置からの前記複数方向毎の長さ
   を測定した後互いに方向が１８０°異なる組毎に各長さ
   の和及び差を演算し各々所定値毎に量子化して出力する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパターン
   検査装置。 ３）前記良品パターンに対する前記測長手段（１１）か
   らの各位置における方向及び長さデータは、量子化及び
   コード化を行い該コードを前記辞書記憶手段（１３）に
   おける参照アドレスとして該アドレスの値を変更するこ
   とにより辞書登録を行うことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のパターン検査装置。 ４）前記比較判定手段（１２）は、前記入力パターンに
   対する前記測長手段（１１）からの各位置における方向
   及び長さデータを量子化及びコード化し、該コードを前
   記辞書記憶手段（１３）における参照アドレスとして該
   アドレスの値が変更されているかどうかを検知すること
   により欠陥検出を行うことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のパターン検査装置。