JPS63229310A

JPS63229310A - パタ−ン検査装置

Info

Publication number: JPS63229310A
Application number: JP6108887A
Authority: JP
Inventors: Moritoshi Ando; 護俊安藤; Koji Oka; 浩司岡; Satoshi Iwata; 敏岩田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-26

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、光切断法を利用して被検査対象上のパターン
の幅および高さを検出するパターン検査装置において、
光切断法で得られた光切断像を上下に分割し、かつ高さ
方向に圧縮したものを、２つのＣＣＤラインセンサでそ
れぞれ検知するようにしたことにより、被検査対象の上
下動に影響されない、高速のパターン検査を可能にした
ものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えばＩＣ内やプリント板上の配線パターン
等を、光切断法を利用して検査するパターン検査装置に
関する。

この種のパターン検査装置における現在の課題は、パタ
ーンの三次元形状（幅および高さ）の計測、および検査
時間の高速化を同時に実現することにある。

〔従来の技術〕

従来、三次元形状を持ったパターンを検査する装置とし
ては、第４図に示すような、光切断法を利用したものが
提案されている。これは、例えば配線パターンＱの形成
されたプリント板Ｐ上に、上方から線状の光ビームＬを
照射し、その反射光をレンズ１で結像し、これを二次元
センサ（例えば二次元ＣＣＤセンサ）２で検知するもの
である。

この時、二次元センサ２からは、プリント板Ｐ上の凹凸
に応じた段差のある光切断画像が得られる。

この光切断画像から、配線パターンＱの幅および高さを
知ることができる。

また、第５図に示すように、第４図の二次元センサ２の
代りにＣＣＤラインセンサ３を使用した装置も提案され
ている。この場合は、レンズｌによって結像された光切
断像上の所定の高さ位置に上記ＣＣＤラインセンサ３を
配置し、その中の各ＣＯＤ出力を見ることにより、配線
パターンＱの幅および高さを知ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した前者の装置では、二次元センサ２を用いている
ため、任意位置における高さ情報を得るには、二次元セ
ンサ２の高さ方向の画素（例えば５００画素）を全て見
なければならない。従って、検査速度が例えば２０に画
素７秒と遅（、検査対象の画素数が１〜１０Ｇ画素にも
達することを考えると、この速度では実用的な装置を構
成できない。

一方、上述した後者の装置では、ＣＣＤラインセンサ３
を用いたことで高速の検査が可能になる。

しかし、高さ方向には１個のＣＣＤＬかないために、光
切断像のごく一部しか検知できない。よって、例えばプ
リント板Ｐが微小に上下動したよう゛な場合であっても
、光切断像とＣＣＤラインセンサ３との高さ方向の相対
位置がずれてしまい、もはやＣＣＤラインセンサ３によ
る光検知が困難になってしまうという問題点があった。

そこで、光切断像が上述した上下動に伴って移動する許
容範囲をｔとすると、第６図に示すように、個々のＣＯ
Ｄの長さをｔとした２つのＣＣＤラインセンサ４．５を
、それぞれプリント板Ｐの基板面と配線パターンＱの上
面に対応する位置に設けるようにすることも考えられる
が、残念ながらそのようなＣＣＤラインセンサ４．５は
今のところ実存しない。

本発明は、上記問題点に鑑み、三次元形状を持つパター
ンの幅と高さとを、被検査対象の上下動に影響されるこ
とな（、しかも高速に検査できる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〕

本発明のパターン検査装置は、光切断法によって得られ
た光切断像を分割プリズムで上部と下部とに分割し、そ
のそれぞれの像の高さ方向だけをシリンドリカルレンズ
で圧縮して２つのＣＣＤラインセンサ上にそれぞれ結像
させ、互いの出力差を判定して、被検査対象上のパター
ンの幅と高さを検出するようにしたものである。

〔作　　　用〕

本発明では、光切断像が分割プリズムで上部（高い部分
）と下部（低い部分）とに２分割されると、もとの光切
断像の半分の高さを持つ２つの像が得られる。続いて、
これらの像の高さ方向だけをシリンドリカルレンズで圧
縮すれば、横方向に対して高さ方向の著しく短かい線状
の像が得られる。このような線状の像は、ＣＣＤライン
センサ上に、高さ方向に余裕を持って結像される。よっ
て、被検査対象の上下動に伴って光切断像の位置が高さ
方向に変動したとしても、上記線状の像はＣＣＤライン
センサ上から外れることがなく、十分に検知可能である
。すなわち、通常のＣＣＤラインセンサを用いて、第６
図に示したようなＣＣＤラインセンサ４．５を用いた場
合と同様な効果が得られる。

また、２つのＣＣＤラインセンサ上に結像された線状の
像は、被検査対象上の高い部分と低い部分にそれぞれ対
応した光強度分布を持っている。

よって、２つのＣＣＤラインセンサの出力差を判定手段
で判定すれば、所定の高さのパターンがどの位置にある
かがわかる。すなわち、パターンの幅と高さを検出する
ことができる。なお、ＣＣＤラインセンサを用いたこと
により、検査時間の高速化も実現される。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、発明の一実施例に係る光学系を示す斜視図で
ある。本実施例の・光学系は、レーザ１１、ミラー１２
および光ビーム拡大系（シリンドリカルレンズ１３ａ、
１３ｂ）１３からなる光照射系と、結像用のレンズ１４
、分割プリズム１５．４個のシリンドリカルレンズ１６
〜１９および２個のＣＣＤラインセンサ２０．２１から
なる光検知系とから構成されている。なおここでは、プ
リント板Ｐ上の配線パターンＱを検知する場合を例にと
って述べる。

まず、レーザ１１から出力されたレーザ光をミラー１２
を介して、２枚のシリンドリカルレンズ１３ａ、１３ｂ
からなる光ビーム拡大系１３に入射させ、線状の光ビー
ムＬを作成する。この線状の光ビームＬをプリント板Ｐ
上に上方から照射する。その反射光をレンズ１４で集光
し、分割プリズム１５の前面に結像させる。するとそこ
には、プリント板Ｐ上の凹凸に対応した上下の段差を持
つ光切断像Ｍが形成される。

分割プリズム１５は、その頂線１５ａが光切断像Ｍの上
部（高さの高い部分に対応する像）と下部（高さの低い
部分に対応する像）とを分割する中央位置に来るように
、矢印Ａ方向に適宜移動可能となっている。この移動は
、例えば第２図に示すように、予め分割プリズム１５を
ピエゾ素子２２に取付けておき、高さキ★知器２３でプ
リント仮Ｐの上下動を検知し、その検知結果に応じコン
トローラ２４でピエゾ素子２２を駆動して分割プリズム
１５を矢印Ａ方向に移動させることによって行うことが
できる。

上記のように配置された分割プリズム１５によって、光
切断像Ｍの上部と下部とが別々の方向に反射される。そ
こで、上部の像Ｍ＋を、互いに直交するように配置され
た２つのシリンドリカルレンズ１６．１７によってＣＣ
Ｄラインセンサ２０上に結像する。一方、下部の像Ｍ２
を、やはり互いに直交するように配置された２つのシリ
ンドリカルレンズ１８．１９によって、もう一方のＣＣ
Ｄラインセンサ２１上に結像する。この時、シリンドリ
カルレンズ１６．１７および１８．１９の焦点距離をそ
れぞれ互いに異ならせ、ＣＣＤラインセンサ２０．２１
のライン方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）の倍率を大きく、その
直角方向の倍率を小さくするように設定しておく。この
ようにすることにより、上記の像Ｍ、　、Ｍ２の高さ方
向だけを圧縮し、線状の像としてＣＣＤラインセンサ２
０．２１上に結像させることができる。

このような線状の像は、ＣＣＤラインセンサ２０．２１
上において、高さ方向に余裕を持って結像される。よっ
て、プリント板Ｐの上下動に伴って光切断像Ｍの位置が
矢印Ａ方向に変動したとしても、上記線状の像はＣＣＤ
ラインセンサ２０．２１上から外れることがない。更に
本実施例では、第２図に示したように、プリント板Ｐの
上下動に応じて分割プリズム１５を適切位置（光切断像
Ｍの中央位置）に移動できるので、プリント板Ｐの予想
以上の大きな上下動に対しても十分に対応できる。

次に、本実施例に係る信号処理系を第３図に示す。

２つのＣＣＤラインセンサ２０．２１からは、上述した
ようにして分割された像Ｍ、　、Ｍ、のそれぞれの光強
度分布に応じた出力が得られる。そこで、ＣＣＤライン
センサ２０．２１の出力を取出し、対応する画素毎にそ
れぞれアンプ２５．２６を介してコンパレータ２７で比
較する。コンパレータ２７による比較結果は、画像メモ
リ２８に記憶する。互いに対応する任意の画素において
、ＣＣＤラインセンサ２０の出力の方が大きい時は、そ
の画素と対応する位置に配線パターンＱの上部が存在す
ることを示し、一方、ＣＣＤラインセンサ２１の出力の
方が大きい時は、プリント板Ｐの基板面が存在すること
を示す。このように、２つのＣＣＤラインセンサ２０．
２１の出力差を判定することにより、所定の高さの配線
パターンがプリント板戸上のどの位置にあるか（すなわ
ち配線パターンＱの幅と高さ）がわかる。

以上のように本実施例では、三次元形状を持つ配線パタ
ーンＱの幅と高さとを、ＣＣＤラインセンサ２０，２１
を用いたことにより高速に検査できると共に、プリント
板Ｐの大きな上下動にも影響されることのない確実な検
査が可能になる。

なお、上記実施例ではプリント板戸上の配線パターンＱ
を検査する場合を例にとって述べたが、本発明によって
検査し得る対象はこの他にも各種様々であり、例えばＩ
Ｃ内の配線パターン等の微細なパターンをも含んでいる
。

〔発明の効果〕

本発明のパターン検査装置によれば、光切断像の分割お
よび圧縮等を行ってＣＣＤラインセンサで検知するよう
にしたので、三次元形状を持つパターンの幅と高さとを
、被検査対象の上下動に影響されることなく、しかも高
速に検査することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光学系を示す斜視図、第２図は分割プリズム１５の移動手段の一例を概略的に
示す正面図、第３図は上記実施例に係る信号処理系を示す図、第４図
〜第６図は従来のパターン検査装置の光学系を示す概略
斜視図である。１１・・・レーザ、１３・・・光ビーム拡大系、１４・・・結像用のレンズ、１５・・・分割プリズム、１５ａ・・・頂線、１６．１７．１８．１９・・・シリンドリカルレンズ、２０．２１・・・ＣＣＤラインセンサ、２２・・・ピエ
ゾ素子、２３・・・高さ検知器、２４・・・コントローラ、２７・・・コンパレータ、２８・・・画像メモリ、Ｌ・・・線状の光ビーム、Ｍ・・・光切断像、Ｐ・・・プリント板、Ｑ・・・配線パターン。

Claims

【特許請求の範囲】１）被検査対象上に線状の光ビーム（Ｌ）を照射し、そ
の反射光を検知することにより、前記被検査対象上に形
成されたパターンの幅および高さを検出するパターン検
査装置において、前記反射光を結像レンズ（１４）で結像して得られた光
切断像（Ｍ）を上部と下部とに分割する分割プリズム（
１５）と、該分割プリズムで分割されたそれぞれの像（Ｍ＿１、Ｍ＿２）の高さ方向だけを圧縮するシリンド
リカルレンズ（１６、１７；１８、１９）と、該シリン
ドリカルレンズで圧縮されたそれぞれの像を検知する２
つのＣＣＤラインセンサ（２０、２１）と、該２つのＣＣＤラインセンサの互いの出力差を判定する
判定手段とを備え、該判定手段の判定結果に基づいて前記パターンの幅およ
び高さを検出することを特徴とするパターン検査装置。２）前記分割プリズム（１５）は、前記被検査対象の上
下動に応じて適切位置に移動され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）前記適切位置は、前記分割プリズムの頂線（１５ａ
）が前記光切断像（Ｍ）の中央の高さに来る位置である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のパターン
検査装置。４）前記分割プリズム（１５）の移動はピエ
ゾ素子（２２）によって行われることを特徴とする特許
請求の範囲第２項または第３項記載のパターン検査装置
。５）前記判定手段は、前記２つのＣＣＤラインセンサ（
２０、２１）の各画素毎の出力を比較するコンパレータ
（２７）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第４項のいずれか１つに記載のパターン検査装置。６）前記パターンはＩＣ内の配線パターンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
１つに記載のパターン検査装置。７）前記パターンはプリント板（Ｐ）上の配線パターン
（Ｑ）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第５項のいずれか１つに記載のパターン検査装置。