JPS63156288A - 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】 〔（既　　　　　要〕 本発明は、放射状測長センサを用いてＩＣなどの配線パ
ターンの線幅方向の中心検出と、各中心位置での各放射
方向とその測長データの組み合わせをコード化して辞口
を作成し、配線パターンの欠陥検査を行なうパターン検
査装置において、前記各中心位置における各放射方向毎
の測長値から最小値を求め、該最小値により前記各測長
値を正規化し、コード化を行なう手段を有することによ
り、ＩＣ′／＜ターンなどのように様々な幅の配線が１
チツプ上に存在するパターンの欠陥検査を可能にするパ
ターン検査装置である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板等の配線パターンの二値化データ
から欠陥検査を行なうパターン検査技術のうち放射状測
長センサを用いた異種のプリント板パターンに対して適
用範囲の広い汎用パターン検査装置に係り、特に多種の
線幅を有する配線パターンにも柔軟に対応することので
きるパターン検査装置に関する。

〔従来の技術〕

プリント配線板バクーン及びＩＣパターン等の良否の検
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頬ってきた
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、プリント板及びＩＣパターン等の自動欠陥検査を
行なう技術としては、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、二値化を行なって記憶回路に取
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ない、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等しい
もので、この空間フィルタと入カバターンに同一部分（
重なる部分）があるかどうかを検査し、これを複数の空
間フィルタに対して行なってその重なり具合を定量的に
判定し欠陥を検出するものである。

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、各入カバターン
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。

上記問題点を除くために本出願人は、特願昭６１−１０
７４０７において、欠陥検査を行なう場合の特徴量とし
ての配線パターンの各中心位置に置いた放射状測長セン
サからの各放射方向及び長さデータの組み合わせ情報を
用い、これにより良品パターンに対する辞書の自動作成
及びそれに基づく自動欠陥検査を可能にし、異種のプリ
ント仮パターンに対して適用範囲の広い汎用的なパター
ン検査装置を実現した。このパターン検査装置は、辞書
パターンとして特定形状の空間フィルタは用いず、各配
線パターン位置における各放射方向及び長さデータのコ
ード化した組み合わせを用いているため、異種パターン
に対する辞書作成が容易であり、非常に汎用性が高いと
いう特徴を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記イザターン検知装置においては、放射状測
長センサの分解能が固定されているため、特にＩＣパタ
ーンなどのように同じ試料の中に多種の線幅を有するパ
ターンが混在するような場合には、その適用力に限界が
あるという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するために、配線パターンの
各中心位置における放射状測長センサからの各測長値を
その最小値で正規化し、コード化を行なうことにより、
多種の線幅が存在するパターンの欠陥検査を可能にする
パターン検査装置を提供することを口約とする。

ｃ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、第１図に示す基
本構成を有する。すなわち、配線パターンの各中心位置
における各放射方向毎の測長値３から最小測長値４を求
める最小測長値検出手段１と、該最小測長値４により前
記各測長値３を除算して各正規化測長値５を出力する測
長値正規化手段２とによって構成される。

〔作　　　用〕

上記手段において、配線パターンの各中心位置における
各放射方向毎の測長値３は、その最小値により正規化さ
れて正規化測長値５に変換される。

この正規化測長値５を用いてコード化、辞書作成、及び
欠陥検査の各動作を行なうことにより、ＩＣパターンな
どのように様々な線幅を有するパターンに対しても、安
定した欠陥検査を行なうことが可能となる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行なう。

（本発明によるパターン検査装置の構成（第２図〜第４
図（ａ）、（ｂ））） まず、第２図は本発明による２次元パターン検査装置の
全体の構成図である。レンズ１１及びＣＧＤ１２からな
るラインセンサが被検査試料９上を走査することにより
、該被検査試料９上の各３次元パターンが電気信号に変
換される。この信号は高さ検知回路１３に入力し、ここ
で前記被検査試料９上の配線パターン１０が検知され、
フィルター回路１４により部分的に誤って配線パターン
として検知された領域が除去された後、２次元パターン
変換回路１５にて２次元パターンに変換され、さらに二
値化回路１６により二値化された後、記憶回路１７に格
納される。記憶回路１７からの二値化パターン１８は測
長部６に送られ、測長部６からのコード出力１９は参照
辞θ記ｔａ回路８又は比較判定回路７に送られる。比較
判定回路７は測長部６からのコード出力１９と参照辞書
記憶回路８からのコード出力２８との比較を行ない、欠
陥検出結果の出力２９として出力する。

次に、第３図は、本発明に直接係る測長部６（第２図）
の構成図である。記憶回路１７（第２図）からの二値化
パターン１８は測長センサ６′に入力し、ここで同図に
模式的に示すようにａ〜ｒの１６方向の測長が行なわれ
る。次に、測長センサ６′の各測長出力２４は、中心検
出回路２０において中心検出が行なわれた後、配線パタ
ーンの各中心位置における測長値２５　（第１図３に対
応）は、最小測長値検出回路２１　（第１図１に対応）
及び測長値正規化回路２２（第１図２に対応）に送られ
る。そして、最小測長値検出回路２１において上記測長
値２５の最小測長値２６（第１図４に対応）が求められ
、測長値正規化回路２２において上記測長値２５が上記
最小測長値２６で除算され、正規化測長値２７（第１図
５に対応）が出力される。正規化測長値２７はコード化
回路２３においてコード化され、コード出力１９として
出力される。コード化回路２３には、あらかじめ測長リ
ング倍率Ｗ１．６が設定される。

続コ）て、第４図（ａ）は、第３図の測長センサ６′の
構成説明図である。測長センサｅ′は第４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
ート回路を存しており、これが入カバターンの各方向の
測長を行なう測長センサとなる。

この測長センサ６′は第４図（ｂ）に示すような１６方
向に対して、同図（ａ）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
、各ビットは同図（ａ）に例として示すように各方向毎
に中心ビットＸからのビット距離が割当てられている。

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カバターンの形状に対
して全く独立であるという特徴を有する。

（パターン検査装置の動作（第５図〜第１０図））次に
、上記構成のパターン検査装置の動作につき、詳細に説
明を行なう。

まず、第５図は二値化され記憶回路１７（第２図）に記
憶された二値化パターン１８の例を示した図である。同
図に示すように、被検査試料９上の配線パターン１０　
（第２図）は、例えば“１”、それ以外の空域は例えば
“０”というように符号化される。

上記二値化パターン１８は、第２図の測長部６に送られ
、まず、第３図の測長センサ６′による測長動作、及び
中心検出回路２０による中心検出動作が行なわれる。こ
れは、配線パターンの幅方向の中心位置を見つけるため
の処理であり、第４図（ａ）で説明した測長センサ６′
の全てのビットメモリセルを用いて行なう。そのために
特願昭６１−１０７４０７において述べたように、まず
第３図の記憶回路１７からの二値化パターン１８のうち
、配線パターン上（第５図参照）の各ビット位置（例え
ば“１”で表わされるビット位置）に前記測長センサ６
′の中心ビットＸ（第４図（ａ）参照）を合わせ、各１
６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ａｓｂ、Ｃ・・・、ｒ　（第４図（
ｂ）参照）の１６本のセンサによる各測長値を各々ｒｌ
、ｒ！、・・・ｒＩｈｃ第３図２４）とした時、該各測
長（！Ｅ２４は中心検出回路２０に入力し、次に示す動
作を行なう、すなわち、ここでは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たす時に
、その方向について中心条件が成立したと判定する。

ｌｒｇｒ＋ｔ−ｍｌ≦Ｃ，、、・・・−−−・＋１）ｒ
、≦ＳＩ％□　　　　　　・・・・・・・（２）ｒ、、
≦３□８　　　　　・・・・・・・（３）ここで、Ｃｍ
ｇｎ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　ｓｅｘは測長可能な最大値、すなわちセ
ンサ長であり、第４図（ａ）の場合１６である。今、中
心ビットＸが配線パターンの中心にある場合には、互い
に１８０°異なる方向の測長値はほぼ同じ値になり上記
中心条件を満たしている。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）式を満たす時に測
長センサ６′の中心ビットＸが示す位置が配線パターン
中心と判定される。

（中心条件が成立する方向数） ≧Ｃ□ｉ（Ｃ□行≦８）・・・・・・（４）上記の処理
を繰り返すことにより配線パターンの検出中心線が決定
される。

上記処理により配線パターンの中心線が検出された位置
における測長センサ６′　（第３図）の各測長出力を用
いて、例えば第６図に示すようにセンサ出力がオーバー
フローした２方向が配線の長手方向であると判断するこ
とができる。その他、各センサ出力の測長値の組み合わ
せを用いることにより、様々な配線パターンの検査を行
なうことができるが、用いる測長値２５（第３図）は、
特願昭６１−１０７４０７で述べたように、第４図（ｂ
）で示した１６方向全てではなく、第７図（ａ）に示す
ように１８０°異なる方向毎に１方向にまとめ、さらに
４５＠ずつの４方向に単純化する。この時のセンサ出力
を１ｔ　、　ｉｓ　、ｉｓ　、Ｉｌｔ　とすると、１ｚ
ｎ−１＝ｒ！、１−１＋ｒ！ｎ＋ｔ　　１　　（ｎ−１
〜４）・　・　・　・　・　・（５） によって、測長値２５　（第３図）が決定される。

これを４５°系センサと呼ぶ、しかし、配線パターンの
傾斜が２２．５　ｅ付近になる場合には、第７図（ａ）
に示した４５°系センサのみでは正しいパターン検査を
行なえない場合があるため、特願昭６１−１４２９４０
において述べた技術により、第７回出）に示すように同
図（ａｌの４５°系センサと２２．５°方向の異なる２
２．５°系センサを用いる。このセンサ出力を１！、、
１４、！４．１８とすると、 １ｚｎ−ｒｚ＋ｓ”ｒ＊、ｌＩｓ　　１　　（ｎ＝１〜
４）・　・　・　・　・　・（６） によって、測長値２５（第３図）が決定される。

すなわち、測長値２５としては適応的にｌＩ、ｌｌ、β
Ｓ、ｌ？、又はＩｌｔ、ｌａ、Ｉ！ｈ、１ｍの幾れか４
方向ずつの各センサ出力が出力される。

そのための選択は、特願昭６１−１４２９４０で述べた
ように、オーバーフローの検知されるセンサ出力の方向
を判定することにより行なわれる。

次に、上記測長値２５の正規化を行なう。一般に、ＩＣ
パターンの配線幅は一様ではなく、様々な種類の配線幅
が存在する。このため、測長値２５をコード化する場合
には、その正規化を行なう必要がある。この場合、太い
線幅の配線パターンに対しては比較的大きい欠陥まで許
し、小さい線幅の配線パターンに対しては小さい欠陥の
み許すようにするのが望ましい。従って、測長値２５と
して１１．１３．２６、ｅ７、又はＮ、　、Ｎ、、ｌ５
、ｌｌＩの幾れか４方向のセンサ出力が求まったら、４
方向の中の最小値が線幅であると判定して、その最小値
で正規化するのが妥当である。そこで、４方向の測長値
２５は、最小測長値検出回路２１に人力し、４方向の中
の最小測長値２６（第３図）が検出される。そして、測
長値正規化回路２２において、上記各測長値２５が最小
測長値２６で除算され、正規化測長値２７に変換される
。

続いて、コード化回路２３（第３図）において上記正規
化測長値２７のコード化を行なう、この場合、第８図に
示すように放射状に伸びた各センサ（第８図の場合、１
６方向で表わしである）に、コード化のための闇値とし
て３つの距離のリングを設ける。Ｍリングの直径は最小
線幅で正規化した時の最小値１であり、Ａリング、Ｓリ
ングの直径はＭリングに対する倍率Ｗ、、Ｗｓで与えら
れ、Ｓリングがセンサの測長限界である。これにより、
第８図（ａ）、（ｂ）に示すように、配線パターンの線
幅により各リングの大きさが可変することになる。

これを用いて、ｊ’ｌ　ｓ　ｌ１３ｓ　ｊ１５、Ｊ？、
又は２□、Ｉｔｓ　、ｌｂ　、Ｉｔｓの幾れか４方向の
センサ出力から求まった正規化測長値２７を、第９図に
示すようにコード化する。この場合、（Ｐａ　ｉｒ）は
、各方向（１８０°方向の異なる２方向の組）について
前記（１１〜（３）式の中心条件を満たしている場合で
あり、（Ｎｏｎ−Ｐａｉ’ｒ）は満たしていない場合で
ある。

このように、正規化測長値２７は、各方向毎に６段階に
コード化され、コード出力１９　（第３図）として出力
される。この時同時に、各４方向も方向番号１〜４にコ
ード化され出力される。そして、この４方向と各方向の
コードの組み合わせが、配線パターン形状の特徴コード
となる。

以上の処理は、まず複数の良品パターンについて行われ
、コード出力１９は数字コードに変換された後参照辞書
記憶回路８　（第２図）に格納され、良品パターン辞書
となる。続いて、ある入カバターンに対して上記と同様
の処理が行なわれ、比較判定回路７（第２図）において
測長部６からのコード出力１９と参照辞書記憶回路８か
らのコード出力２８とが比較され、同回路８の良品パタ
ーン辞書にないパターンが、欠陥出力２９として出力さ
れる。

第１０図に、コード出力の例を示す。同図（ａ）は正常
な配線パターンの場合で、ＣＩ＋　、／３、Ｉｔｓ　、
ｉｔ　）に対応するコード出力は（Ｃ，Ｃ１０、Ｃ）と
なる。一方、同図中）は鋭い欠は欠陥を有する配線パタ
ーンの場合で、（ｊｌ＋　、ｌｓ、ｉｓ　、ｉｔ　）に
対応するコード出力は（ＣＳＮＬｏｒＮｏ、０、ＮＬｏ
ｒＮＯ）となる。このように、欠陥がある場合には良品
パタニンの場合と異なるコードを出力するので、予め良
品パターンから作成しておいた辞書と比較することによ
り、欠陥を検出することができる。なお、第１０回出）
のような鋭い欠は欠陥の場合には、辞書と比較すること
なく、２方向２．．２．の測長値がＡリングの直径Ｗ１
を越え゛たという簡単な条件判断でただちに検出するこ
とができる。この場合、Ａリングの直径Ｗ、は、鋭い欠
は欠陥に対して、与えられた仕様値より大きな欠けが検
出できる値に設定しておく。

なお、上記説明は配線パターンが欠けていた場合である
が、配線パターンの太りに対する検査は、特願昭６１−
１０７４０７において述べたように、二値化パターンの
ビットを反転し、第５図の空域部を配線部と見なして、
空域がどの程度欠けているかを検査することにより検出
することができる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、放射状測長センサを用いた２次元パタ
ーン検査装置の汎用性の高さという利点に加え、配線パ
ターンの線幅が常に正規化されて測長、コード化が行な
われるため、それに基く欠陥検査動作が配線パターンの
線幅の影響を受けず、ＩＣパターンなどのように多種の
線幅を有するパ′ターンに柔軟かつ安定に適応すること
が可能となる。

それに加え、鋭い欠は欠陥の場合には、辞書との比較を
行なうことなく、即座に欠陥検出を行なうことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成図、 第２図は、本発明によるパターン検査装置の全体構成図
、 第３図は、測長部の構成図、 第４図（ａ）、（ｂ）は、測長センサの構成説明図、第
５図は、二値化パターンの例を示した図、第６図は、配
線方向の検知原理の説明図、第７図（ａｌ、（′ｂ）は
、４５＠系センサと２２．５　＠系センサの説明図、 第８図（ａｌ、（ｂ）は、測長リングの説明図、第９図
は、測長値と分類コードの対応図、第１０図（ａ）、　
（ｂｌは、コード出力例を示した図である。 １・・・最小測長値検出手段、 ２・・・測長値正規化手段、 ３・・・測長値、 ４・・・最小測長値、 ５・・・正規化測長値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被検査試料から光学的検知手段により得た二値化配線
   パターンデータから、該配線パターンの各位置における
   放射状に伸びた複数方向の長さを放射状測長センサを用
   いて測長し、該各測長値から前記配線パターンの線幅方
   向の中心検出を行ない、各中心位置における前記各放射
   方向及び測長値の組み合わせをコード化して辞書を作成
   し前記配線パターンの欠陥検査を行なうパターン検査装
   置において、 前記各中心位置における各放射方向毎の測長値（３）よ
   り最小となる測長値（４）を検出する最小測長値検出手
   段（１）と、 該最小測長値（４）により前記各測長値（３）を除算す
   ることにより該各測長値（３）の正規化を行ない各正規
   化測長値（５）を出力する測長値正規化手段（２）とを
   有し、該各正規化測長値（５）を用いて前記コード化、
   辞書作成、ならびに欠陥検査の各動作を行なうことを特
   徴とするパターン検査装置。