JPS6378009A - 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、放射状測長センサを用いて配線パターンの線
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書を作成し配
線パターンの欠陥検査を行うパターン検査装置において
、前記測長動作における分解能を変化させながら配線パ
ターンの線幅を検知し、その検知結果から最適な分解能
を決定する手段を有し、その分解能に対応する測長値を
用いて前記パターン検査動作を行うことにより、様々な
線幅を有する配線パターンにも適切に対応することので
きるパターン検査装置を提供するものである。

〔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〕

プリント配線板パターン及び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頼性向上のために
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頼ってきた
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らは、特願昭６１−１
０７４０７において、欠陥検査を行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〕

しかし一１上記パターン検査装置においては、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、放射状測長セン
サを用いたパターン検査装置において、分解能を可変し
ながら配線パターンの線幅を検知して最適な分解能を決
定し、その分解能に対応する測長値を欠陥検知動作を行
うことにより、多種の線幅を有するパターンに柔軟に適
応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〕

本発明は第１図に示すように、各放射方向の測長動作を
分解能を可変して行う測長手段１０〜１２と、それによ
り得られる各分解能毎の前記配線パターンの線幅を検知
することにより最適な分解能を決定し対応する測長値を
出力する線幅判定手段１３とを有する。

〔作　　用〕

上記手段において、まず測長手段１０〜１２により分解
能が可変されるから、放射状測長センサにより配線パタ
ーンの各位置での測長が行われる。

続いてこの出力結果を用いて、線幅判定手段１３により
各分解能の配線パターンの線幅が検知され、その値が所
定値以下になるように最適な分解能が決定される。そし
て最適な分解能に対応する各放射方向の測長値が出力さ
れ、配線パターンの中心検出動作及びコード化動作が行
われ、辞書の作成及び欠陥検査が行われる。これにより
、配線パターンの線幅が広い範囲で変化しても、分解能
を可変して最適な測長動作が行われるため、柔軟性の高
いパターン検査を行うことができる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。

（本発明によるパターン検査装置の構成（第１図〜第３
図（ａ）、（ｂ））） まず、第２図は、本発明によるパターン検査装置の全体
の構成図である。レンズ５およびＣＣＤ６からなるライ
ンセンサが被検査試料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７により二値化された後、記憶回路８に格
納される。記憶回路８の出力は測長部１に送られ、測長
部１の出力は参照辞書記憶回路３又は比較判定回路２に
送られる。比較判定回路２は測長部工からのデータと参
照辞書記憶回路３の内容との比較を行い、欠陥検出結果
の出力９として出力する。

次に、第１図は、本発明に直接係る測長部１の構成図で
ある。この回路は、各分解能Ｒ１，Ｒ２゜Ｒ３，・・・
毎に分解能変換回路１０−１゜１０−２．１０−３を介
して記憶回路８の二値化データ出力の分解能が変換され
、各々シフトレジスタ１１−１．１１−２．１１−３．
　　・・・に順次送り込まれた後、各測長回路１２−１
．１２−２．１２−３．　　・・・に入力される。また
、最小分解能Ｒｓｉｎに対応して記憶回路８の二値化デ
ータ出力がそのままシフトレジスタ１１−〇に順次送り
込まれ、測長回路１２−０に入力される。測長回路１２
−０．１２−１．１２−２．１２−３゜・・・の出力は
、各々線幅判定回路１３−０．１３−１．１３−２．１
３−３に入力し、まず、測長回路１２−０で測長された
最小分解能Ｒ、ｉｎの配線パターンの線幅が線幅判定回
路１３−０で判定され、適当な値であれば最小分解能Ｒ
，，７の測長値を用いて中心検出回路１４における線幅
方向の中心検出、及びコード化回路１５における上記測
長値の各放射方向毎のコード化が行われる。

これに対して、線幅判定回路１３−０において、パター
ン幅が太き（最小分解能Ｒｆｉｉ、で適切でないと判定
されると、線幅判定回路１３−Ｏから次段の測長回路１
２−１が起動され、一段階粗い分解能（Ｒ１）のシフト
レジスタ１１−１が参照されて測長が行われる。そして
前記と同様にして、線幅判定回路１３−１において線幅
の判定が行われる。このように各線幅判定回路１３−０
．１３−１．１３−２．　　・・・が次段の測長回路１
２−１．１２−２．１２−３．　　・・・を順次起動す
る構成を有することにより、分解能Ｒ＋ａｉｎｌＲＩ＋
ＲＺ＋　　・・・と順次粗くされてゆき、線幅が所定値
の範囲内に入った時の分解能における測長値が、中心検
出回路１４、コード化回路１５に出力される。

次に、第３図（ａ）は、第１図の測長回路１２−０゜１
２−１．１２−２．　　・・・内において用いられる測
長センサ１２１の構成説明図である。測長センサ１２１
は第３図（ａｌ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、これが入カ
バ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（ｂｌ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中心ビットＸから
のビット距離が割当てられている。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２図、第３図（ａ）　、　（ｂ）、第４図〜第６図
））本発明の動作について、詳細に説明を行うまえに、
上記パターン検査装置の動作につき、説明を行う。

まず、第４図は本発明による欠陥検出動作の説明図であ
る。ＣＣＤ６　（第２図）によって得られる配線パター
ンの検知信号（Ｔ１）は、二値化回路７　（第２図）に
より二値化され原バイナリパターンに変換される（Ｔ２
）。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と周囲の絶縁部分と
がほぼ分離される。しかし、実際には二値化が完全でな
い場合または、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
な小さい孤立ビットは二値化回路７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８　（第２図）に格納される（Ｔ３）。

次に上記前処理によって記憶回路８に格納された二値化
パターンデータは、測長部１に送られまず分解能変換動
作と測長動作が行われる（Ｔ４）。

この動作は本発明に直接係る部分であるため、後に詳述
する。これにより得られた測長値に基いて、次に測長部
１内の中心検出回路１４（第１図）において中心検出動
作が行われる（Ｔ５）。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３図（ａｌを
説明した測長センサ１２１の全てのビットメモリセルを
用いて行う。そのために特願昭６１−１０７４０７にお
いて述べたように、まず第１図の測長回路１２からの二
値化パターンデータのうち、配線パターン上の各ビット
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１２１の中心ビットＸを合わせ、各１６方向毎
に中心ビットＸから最初のビット転換点く“１”から“
０”に変化するピント）までのビット距離を検出する。

今、各方向ａ、ｂ、ｃ・・・、ｒの１６本のセンサによ
る各測長値を各々ｒｌ＋ｒ２＋　　・・・ｒＩ６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。

１ｒｎｒｎ＊ｓｌ　≦Ｃ，，，・−−−−・−（Ｌ）ｒ
ｌ、≦Ｓ□ａｘ　　　　　　　　　　　・　・　・　・
　・　・　・（２）ｒＩ、４１１≦Ｓ、、、　　　　　
　　　　　　−・・−・・・（３）ここで、Ｃイ、。は
１８００方向が異なる測長値の差に対するマージンであ
り、８つ、Ｘ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、中心ピッｌ−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１２
１の中心ピッ＋−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） ≧Ｃｐａｉｒ　（Ｃｐｐｍｔｒ≦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。

次に、以上のようにして配線パターン中心が検出された
位置の測長値と方向の組み合わせを測長部１内のコード
化回路１５　（第１図）においてコード化する（第４図
Ｔ６）。

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、その方向は特願昭６１−１０７４０７で
述べたように１６方向ではなく、第５図に示すように４
５°ずつの４方向に単純化し、その時の各リード径ｌを
１．、Ｉ！３．ｊ２ｓ、Ｉ！ｔ　とすると、Ｒｚ　ｎ−
１＝　ｒｚ　ｎ−１＋ｒｚ　１１４７　　１　　（ｎ＝
　１〜４）・　・　・　・　・　・（５） として計算を行い、各方向について前記（１）〜（３）
式の中心条件を満たしている場合（ＰＡＩＲ）と満たし
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（ａｌ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。

さらに、このように分類されたコードは、各方向毎に第
６図（ｂ）に示すようにＯ〜７　（３ピント）の数字で
おきかえられ、４方向全てに対して３×４＝１２ビツト
の数字コードで表現される。

以上の処理は、まず複数の良品パターンについて行われ
、コード化された方向及び測長データは、参照辞書記憶
回路３　（第２図）に格納され、良品パターン辞書とな
る（第４図Ｔ７）。この時、前記４方向の測長コード１
２ビツトの数字をアドレスとするメモリ位置の値を“１
″とすることにより辞書が作成される。

続いて、ある入カバターンに対して前記Ｔ１〜Ｔ６　（
第４図）までの処理が同様に行われ、上記良品パターン
辞書との比較が行われて、欠陥検査が実行され（Ｔ８）
、欠陥検出が行われる。

（本発明の詳細動作（第１図、第７図〜第９図））次に
、本発明に直接係る第１図の測長部１における分解能変
換・測長動作（第４図Ｔ４）につき詳述する。

第７図は、本発明による分解能変換・測長動作の詳細な
動作フローチャートである。まず、記憶回路８　（第２
図）により二値化パターンデータが、シフトレジスタ１
１−０内に順次送り込まれる。

この時、同時に分解能変換回路１０−１．１０−２．１
０−３．　　・・・によって上記二値化パターンデータ
の分解能が、最小分解能Ｒ＋ａｉ、がら順次Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３，・・・と粗（され、各シフトレジスタ１１−１
．１１−２．１１−３．　　・・・に送り込まれる。こ
こで分解能の変換動作は、二値化パターンデータを間引
くことにより実現される。

続いて、測長回路１２−０においてシフトレジスタ１１
−〇の内容が順次取り込まれ、第３図（ａｌに示した測
長センサ１２１を用いて８方向の測長が行われる（第７
図ＳＬ）。この時、８方向の各測長値は、第３図（ａ）
の１６方向の各測長センサ出力のうち、４５″ずつ方向
が異なる８方向（ａ、ｃ。

ｅ、ｇ、ｉ、に、ｍ、ｐ）のセンサ出力である。

次に、線幅判定回路１３−０において上記８方向測長値
のオーバーフロー（ＯＶＦ）の検出が行われる（第７図
Ｓ２）。今、オーバーフローが１つも検出されなければ
、配線パターンの線幅が狭く最小分解能Ｒ１，、で十分
圧しい測長が行われたとして、測長回路１２−０の各測
長値が中心検出回路１４（第１図）に出力される（第７
図３３−Ｏ−３８）。また、オーバーフローが２つより
多く検出された場合には、配線パターンの線幅が広く最
小分解能Ｒｆｆ１ｉｎでは細かすぎると判定され、分解
能の変換が行われて一段粗い分解能Ｒ１の測長回路１２
−１が起動される（第７図３３７０−３７−０）。これ
に対して、オーバーフローが１つまたは２つ検出された
場合には、第８図に示すような状態になっているため、
まずオーバーフローの方向ｅとｍが配線パターンの結線
方向として検出され（第７図３３−Ｏ−３４−０）　、
続いて結線方向と直角な方向ａとｉ　（第８図）が線幅
方向として検出される（Ｓ５−０）。線幅判定回路１３
−０は、次にこの線幅方向ａとｉの測長値の和があらか
じめ決められた設定値の範囲に入っているかどうかを判
定し、範囲内であれば最小分解能Ｒｍｉ。で十分にカバ
ーできる線幅であるとして各８方向の測長値を出力する
（Ｓ６−０−３８）。

これは、配線パターンの線幅が第９図（ａ）に示すよう
に十分に狭い場合に相当する。これに対して、線幅が設
定値の範囲に入らない場合には、最小分解能Ｒｍｉｎで
はカバーしきれないと判定し、分解能Ｒ１の測長回路１
２−１が起動される（Ｓ　６−０→Ｓ７−０）。

以上の動作によりパターン幅が広く分解能がＲ６□０か
らＲ１に変換されると、上記動作と全く同様として５１
−１〜５７−１において、分解能Ｒ１での測長動作と線
幅の判定が行われる。このようにして、第９図（ｂ）、
（Ｃ１に示すように配線パターンの線幅が広くなるに従
って、分解能がＲ１−Ｒ２と順次粗くなってゆき、オー
バーフローがなくなるか又は線幅が設定値以下になった
時点での分解能で各８方向の測長値が出力される。

以上のように、本発明では線幅がかなり広い範囲で変化
しても、それに従って、分解能が自動的に変換され、対
応する測長値が出力されるため、それに基く中心検出、
コード化動作、及び辞書作成、比較判定動作が配線パタ
ーンの線幅の変化に影響されないことになり、安定した
欠陥検出を行えることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放射状測長センサを用いたパターン検
査装置の汎用性の高さという利点に加え、分解能を適時
可変しながら配線パターンの線幅を検知し最適な分解能
を決定してから測長動作を行うため、それ以後の結果検
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になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による測長部の構成図、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（ａ）、（ｂ）は、測長センサの説明図、第４図
は、本発明による欠陥検査の動作説明図、第５図は、測
長動作に用いる測長センサの説明図、 第６図（ａ）、０））は、測長値のコード化動作の説明
図、 第７図は、本発明による分解能変換・測長動作の詳細な
動作フローチャート、 第８図は、線幅判定動作の説明図、 第９図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は、配線パターンの線幅
と分解能の関係の説明図である。 １・・・測長部、 １０−１．１０−３・・・分解能変換回路、１１−０〜
１１−３・・・シフトレジスタ、１２−０〜１２−３・
・・測長回路、 １３−０〜１３−３・・・線幅判定回路、１２１・・・
測長センサ。

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うパターン検査装置に
   おいて、 前記各放射方向の測長動作を分解能を可変して行う測長
   手段（１０〜１２）と、 該測長手段（１０〜１２）によって得られる各分解能毎
   の前記配線パターンの線幅を検知することにより最適な
   分解能を決定し対応する測長値を出力する線幅判定手段
   （１３）とを有し、該測長値を用いて前記配線パターン
   の中心検出動作及びコード化動作を行うことを特徴とす
   るパターン検査装置。