JP3447538B2 - パターン検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グリーンシートあ
るいはフィルムキャリア等に形成されたパターンを検査
する検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩの多ピン化要求
に適した実装技術として、ＰＧＡ（Pin Grid Array）が
知られている。ＰＧＡは、チップを付けるパッケージの
ベースとしてセラミック基板を用い、リード線の取り出
し位置まで配線を行っている。このセラミック基板を作
るために、アルミナ粉末を液状のバインダで練り合わせ
てシート状にしたグリーンシートと呼ばれるものが使用
され、このグリーンシート上に高融点の金属を含むペー
ストがスクリーン印刷される。そして、このようなシー
トを必要枚数積み重ねて焼成することにより、グリーン
シートを焼結させると共にペーストを金属化させる、い
わゆる同時焼成が行われる。

【０００３】また、その他の実装技術として、ＴＡＢ
（Tape Automated Bonding）が知られている。ＴＡＢ法
は、ポリイミド製のフィルムキャリア（ＴＡＢテープ）
上に形成された銅箔パターンをＩＣチップの電極に接合
して外部リードとする。銅箔パターンは、フィルムに銅
箔を接着剤で貼り付け、これをエッチングすることによ
って形成される。

【０００４】このようなグリーンシートあるいはフィル
ムキャリアでは、パターン形成後に顕微鏡を用いて人間
により目視でパターンの検査が行われる。ところが、微
細なパターンを目視で検査するには、熟練を要すると共
に、目を酷使するという問題点があった。そこで、目視
検査に代わるものとして、フィルムキャリア等に形成さ
れたパターンをＴＶカメラで撮像して自動的に検査する
技術が提案されている（例えば、特開平７−１１０８６
３号公報）。

【０００５】図８は特開平７−１１０８６３号公報に記
載された突起あるいは欠損を検出する従来の検査方法を
説明するための図である。この検査方法では、ＴＶカメ
ラで撮像した画像から抽出した被測定パターンＰａの突
起の先端部の誤差量ａが所定のしきい値以上のとき、あ
るいは被測定パターンＰｃの欠損の最深部の誤差量ｂが
所定のしきい値以上のとき、欠陥ありと判定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の検
査方法では、検査の基準となるマスタパターンと被測定
パターンの誤差量により被測定パターンの突起あるいは
欠損を検出していた。しかし、このような検査方法で
は、突起の誤差量ａに比較して隣接被測定パターンＰｂ
とのギャップ量Ａが充分大きく、電気的に問題がないよ
うな場合でも、欠陥として検出してしまうという問題点
があった。同様に、欠損の誤差量ｂに比較してパターン
残量Ｂが充分大きく、電気的に問題がないような場合で
も、欠陥として検出してしてしまうという問題点があっ
た。したがって、このような過検出により、従来の検査
方法では、製品の歩留りが低下するという問題点があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、パターンの欠陥の過検出を防ぐことができるパター
ン検査方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、被測定パターンの濃淡画像からパターンエ
ッジを示すエッジデータを抽出し、検査の基準となるマ
スタパターンとエッジデータの誤差量を求め、この誤差
量に基づいて被測定パターンの欠陥候補となる突起を検
出し、欠陥候補を中心とする所定の領域において上記誤
差量が最大値ａをとる被測定パターンのエッジデータを
突起の先端部とし、この突起の先端部からの距離が最小
となる隣接被測定パターンのエッジデータを探して、こ
のときの距離を隣接被測定パターンとのギャップＡと
し、上記誤差量とギャップ残存率ａ／Ａに基づき、欠陥
候補が欠陥であるか否かを判定するようにしたものであ
る。マスタパターンを作成する際に、パターンエッジを
示す直線の集合として登録されたマスタパターンにおい
てパターンの両エッジを示す対向する２直線の中心線を
求めておく。マスタパターンの連続する２直線がつくる
角を２等分する２等分線を求めて、この２等分線によっ
てマスタパターンの直線の周囲を各直線にそれぞれ所属
する領域に分割し、各領域内に存在する被測定パターン
のエッジデータをその領域が属するマスタパターンの直
線と対応付けする。被測定パターンのエッジデータより
下ろした垂線とマスタパターンの直線との交点から該エ
ッジデータまでの距離が、マスタパターンとエッジデー
タとの誤差量である。

【０００８】また、請求項２に記載のように、被測定パ
ターンの濃淡画像からパターンエッジを示すエッジデー
タを抽出し、検査の基準となるマスタパターンとエッジ
データの誤差量を求め、この誤差量に基づいて被測定パ
ターンの欠陥候補となる欠損を検出し、欠陥候補を中心
とする所定の領域において上記誤差量が最大値ｂをとる
被測定パターンのエッジデータを欠損の最深部とし、こ
の欠損の最深部と対向し該最深部と共に被測定パターン
の両エッジを構成するエッジデータと上記最深部との距
離をパターンの残量Ｂとし、上記誤差量とパターン残存
率ｂ／Ｂに基づき、上記欠陥候補が欠陥であるか否かを
判定するようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態となるパターン検査方法を示すフローチャート
図、図２はこの検査方法で用いるパターン検査装置のブ
ロック図である。図２において、１はグリーンシート、
２はグリーンシート１を載せるＸ−Ｙテーブル、３はグ
リーンシート１を撮像するラインセンサカメラ、４はカ
メラ３によって得られた濃淡画像から被測定パターンの
エッジを示すエッジデータを抽出して、マスタパターン
と被測定パターンの誤差を求めることにより、被測定パ
ターンを検査する画像処理装置、５は装置全体を制御す
るホストコンピュータ、６は検査結果を表示するための
表示装置である。

【００１０】最初に、検査の前に予め作成しておくマス
タパターンについて説明する。ホストコンピュータ５
は、ＣＡＤ（Computer Aided Design ）システムによっ
て作成され例えば磁気ディスクに書き込まれたグリーン
シートの設計値データ（以下、ＣＡＤデータとする）を
図示しない磁気ディスク装置によって読み出す（図１ス
テップ１０１）。そして、読み出したＣＡＤデータから
パターンのエッジデータを抽出し、これを検査の基準と
なるマスタパターンとする（ステップ１０２）。この抽
出したマスタパターンのエッジデータは、パターンエッ
ジを示す直線の集合である。

【００１１】なお、上記ＣＡＤデータに基づいて、グリ
ーンシート１が作製されシート１上にパターンがスクリ
ーン印刷されることは言うまでもない。続いて、ホスト
コンピュータ５は、マスタパターンの両エッジを示す対
向する２直線Ａ１とＡ２の中心線Ｌ１を図３のように求
める。中心線Ｌ１に垂直な垂線Ｈ１を引いたとき、この
垂線Ｈ１が直線Ａ１，Ａ２と交わる交点間の長さがマス
タパターンの幅Ｗ０である。こうして、ホストコンピュ
ータ５は、マスタパターンの中心線及び幅をマスタパタ
ーンの各直線ごとに求め、これらを上記エッジデータと
共に記憶する。

【００１２】次に、被測定パターンの検査について説明
する。まず、グリーンシート１をカメラ３によって撮像
する。そして、画像処理装置４は、カメラ３から出力さ
れた濃淡画像をディジタル化して、図示しない内部の画
像メモリにいったん記憶する（ステップ１０３）。カメ
ラ３は、Ｘ方向に画素が配列されたラインセンサなの
で、Ｘ−Ｙテーブル２あるいはカメラ３をＹ方向に移動
させることにより、２次元の画像データが画像メモリに
記憶される。

【００１３】次いで、画像処理装置４は、画像メモリに
記憶した被測定パターンの位置決めマークとホストコン
ピュータ５から送出されたマスタパターンの位置決めマ
ークとを合わせることにより、被測定パターンとマスタ
パターンの位置合わせを行う（ステップ１０４）。

【００１４】位置合わせを行った後、画像処理装置４
は、被測定パターンの濃淡画像を２値化する（ステップ
１０５）。被測定パターンの濃淡画像データには、パタ
ーンとそれ以外の背景（基材）とが含まれているが、パ
ターンと背景には濃度差があるので、パターンの濃度値
と背景の濃度値の間の値をしきい値として設定すれば、
パターンは「１」に変換され、背景は「０」に変換され
る。こうして、パターンエッジとその内側が画素「１」
で塗りつぶされた被測定パターンを得ることができる。

【００１５】続いて、画像処理装置４は、２値画像中の
連結した画素に同じラベル（名前）を与えるラベリング
処理により、被測定パターンのエッジ座標を示すエッジ
データを抽出する（ステップ１０６）。図４はラベリン
グ処理を説明するための図である。ここでは、パターン
を白丸で表し、背景（基材）を黒丸で表している。

【００１６】例えば、図４に示すような２値画像からエ
ッジデータを抽出する場合、この２値画像をＴＶのラス
タ方向（図４では左→右）に順次走査して、まだ境界追
跡がなされていない境界点を見つけ、これを新しい追跡
開始点ｎ１とすると共に、そのＸ、Ｙ座標を記憶する。
そして、この追跡開始点ｎ１から例えば時計回りで連結
した境界点を探し、この境界点のＸ、Ｙ座標を記憶する
ことを追跡開始点ｎ１に戻るまで繰り返す。

【００１７】ｎ１，ｎ２，ｎ３・・・という境界点を抽
出し、１本のパターンの境界追跡が完了すると、再び境
界追跡がなされていない境界点を探し、次のパターンの
境界を追跡する。こうして、被測定パターンは次々とラ
ベリングされる。なお、本実施の形態では、上記ラスタ
方向に走査したとき、黒→白に立ち上がる場合は白の画
素を上記境界点とし、白→黒に立ち下がる場合は黒の画
素を境界点としている。

【００１８】次いで、画像処理装置４は、こうして抽出
した被測定パターンのエッジデータｎ１，ｎ２，ｎ３・
・・とマスタパターンの直線との対応付けを行う（ステ
ップ１０７）。この対応付けを行うために、図５に示す
ように、マスタパターンの連続する直線Ａ１とＡ２、Ａ
２とＡ３・・・がつくる角をそれぞれ２等分する２等分
線Ａ２’、Ａ３’・・・を求める。

【００１９】この２等分線Ａ２’、Ａ３’・・・によっ
てマスタパターンの直線Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・の周囲
は、各直線にそれぞれ所属する領域に分割される。これ
により、各領域内に存在する被測定パターンのエッジデ
ータｎ１，ｎ２，ｎ３・・・は、その領域が属するマス
タパターンの直線Ａ１，Ａ２，Ａ３・・・とそれぞれ対
応付けられたことになる。例えば図５において、エッジ
データｎ１〜ｎ３は、直線Ａ１と対応付けられ、エッジ
データｎ４〜ｎ６は、直線Ａ２と対応付けられる。

【００２０】次に、画像処理装置４は、マスタパターン
と被測定パターンの誤差量Δｄを求め、この誤差量Δｄ
に基づいて被測定パターンの欠陥候補を検出する（ステ
ップ１０８）。図６は、誤差量Δｄの算出方法を説明す
るための図である。

【００２１】まず、被測定パターンの各エッジデータｎ
１，ｎ２，ｎ３・・・から前記対応付けされた直線Ａ１
に対して垂線を下ろす。被測定パターンのエッジデータ
ｎ１より下ろした垂線とマスタパターンの直線Ａ１との
交点からエッジデータｎ１までの距離が、マスタパター
ンとエッジデータｎ１との誤差量Δｄ（図６ではΔｄ
１）であり、エッジデータｎ２より下ろした垂線と直線
Ａ１との交点からエッジデータｎ２までの距離が、マス
タパターンとエッジデータｎ２との誤差量Δｄ（図６で
はΔｄ２）である。その他のエッジデータについても同
様にして誤差量Δｄを求めることができる。

【００２２】画像処理装置４は、誤差量Δｄが小さい場
合には欠陥なしと判定する。また、画像処理装置４は、
あるエッジデータの誤差量Δｄが所定のしきい値Ｅ以上
の場合、このエッジデータを欠陥候補と判定し、欠陥候
補と認識した位置を記憶する。

【００２３】以上のような検査を被測定パターン全体に
ついて行った後、画像処理装置４は、欠陥候補を中心と
する所定の大きさの領域について、突起の先端部あるい
は欠損の最深部を探す（ステップ１０９）。図７は、突
起の先端部及び欠損の最深部の探索方法と、後述するギ
ャップ残存率及びパターン残存率の算出方法を説明する
ための図である。図７（ａ）において、対向する２直線
Ａ１とＡ２、Ａ５とＡ６は、マスタパターンの両エッジ
を示す直線である。ここでは、直線Ａ１とＡ２で両エッ
ジが構成されるマスタパターンと直線Ａ５とＡ６で両エ
ッジが構成されるマスタパターンとが互いに平行となっ
ている。同様に、図７（ｂ）において、対向する２直線
Ａ３とＡ４は、マスタパターンの両エッジを示す直線で
ある。

【００２４】図７（ａ）に示すように、対向する２直線
Ａ１，Ａ２が両エッジを示すマスタパターンにおいて、
マスタパターンの幅は、あらかじめＷ０と求められてい
る。ここで、被測定パターンのエッジデータｎからマス
タパターンの中心線Ｌ１に対して垂線を下ろすことによ
り、被測定パターンの対向するエッジデータ間の距離を
求める。これが、被測定パターンの幅Ｗである。被測定
パターンの幅Ｗがマスタパターンの幅Ｗ０より大きいと
き、この欠陥候補の位置に突起が存在すると判断でき
る。

【００２５】そして、画像処理装置４は、突起と認識し
た欠陥候補を中心とする所定の大きさの領域において、
誤差量Δｄが最大値ａをとるエッジデータを突起の先端
部ｎａとする。一方、図７（ｂ）に示すように、被測定
パターンの幅Ｗがマスタパターンの幅Ｗ０より小さいと
きは、この欠陥候補の位置に欠損が存在すると判断でき
る。そこで、画像処理装置４は、欠損と認識した欠陥候
補を中心とする所定の大きさの領域において、誤差量Δ
ｄが最大値ｂをとるエッジデータを欠損の最深部ｎｂと
する。

【００２６】次に、画像処理装置４は、突起の先端部ｎ
ａと隣接被測定パターンとの最小ギャップ量Ａを求め
て、ギャップ残存率ａ／Ａを算出すると共に、欠損部の
最小パターン残量Ｂを求めて、パターン残存率ｂ／Ｂを
算出する（ステップ１１０）。まず、画像処理装置４
は、図７（ａ）に示すように、突起の先端部ｎａからマ
スタパターンの中心線Ｌ１に垂線を下ろした後、この垂
線を中心線Ｌ１と反対の方向（つまり、隣接する被測定
パターンの方向）に延ばす。

【００２７】続いて、画像処理装置４は、突起の先端部
ｎａを中心とし、中心線Ｌ１と反対の方向に延ばした垂
線の先端と先端部ｎａとの距離を半径Ｒとする円弧状に
隣接被測定パターンのエッジデータを探す。エッジデー
タが見つからない場合は、半径Ｒを一定量増やして同様
の走査を繰り返す。なお、このときの走査角度は、図７
（ａ）に示すように、垂線を中心とする±θの範囲とす
る。

【００２８】画像処理装置４は、半径Ｒを増やしながら
同様の走査を繰り返して、隣接する被測定パターンのエ
ッジデータｎｃを発見すると、このときの半径Ｒを隣接
被測定パターンとの最小ギャップ量Ａとする。こうし
て、ギャップ残存率ａ／Ａを算出することができる。な
お、隣接する被測定パターンを円弧状に探すのは、突起
が存在する被測定パターンとこのパターンに隣接する被
測定パターンとが平行であるとは限らないからである。

【００２９】また、画像処理装置４は、図７（ｂ）に示
すように、欠損の最深部ｎｂからマスタパターンの中心
線Ｌ２に垂線を下ろして、この垂線を最深部ｎｂと反対
の方向に延ばすことにより、最深部ｎｂと共に被測定パ
ターンの両エッジを構成する反対側のエッジデータを探
す。画像処理装置４は、最深部ｎｂと対向するエッジデ
ータｎｄを発見すると、このエッジデータｎｄと最深部
ｎｂとの距離を欠損部における最小パターン残量Ｂとす
る。こうして、パターン残存率ｂ／Ｂを算出することが
できる。

【００３０】次に、画像処理装置４は、誤差量Δｄと、
ギャップ残存率ａ／Ａ及びパターン残存率ｂ／Ｂに基づ
き、被測定パターンが正常かどうかを判定する（ステッ
プ１１１）。つまり、画像処理装置４は、誤差量Δｄが
所定のしきい値Ｅより小さい場合には正常と判定する。

【００３１】一方、画像処理装置４は、突起による誤差
量Δｄが所定のしきい値Ｅ以上であっても、ギャップ残
存率ａ／Ａが所定のしきい値Ｆより小さい場合には正常
と判定する。同様に、画像処理装置４は、欠損による誤
差量Δｄが所定のしきい値Ｅ以上であっても、パターン
残存率ｂ／Ｂが所定のしきい値Ｇより小さい場合には正
常と判定する。

【００３２】また、画像処理装置４は、誤差量Δｄがし
きい値Ｅ以上で、ギャップ残存率ａ／Ａがしきい値Ｆ以
上の場合又はパターン残存率ｂ／Ｂがしきい値Ｇ以上の
場合、欠陥ありと判定する。

【００３３】以上のように、本発明では、突起の誤差量
がしきい値Ｅ以上であっても、先端部の誤差量ａに対し
て隣接被測定パターンとのギャップ量Ａが充分大きい
（つまり、ギャップ残存率ａ／Ａがしきい値Ｆより小さ
い）場合には、正常と見なす。同様に、欠損の誤差量が
しきい値Ｅ以上であっても、欠損の最深部の誤差量ｂに
対して欠損部のパターン残量Ｂが充分大きい（パターン
残存率ｂ／Ｂがしきい値Ｇより小さい）場合には、正常
と見なす。こうして、過検出を防止することができる。

【００３４】ＴＡＢテープのようなエッチングされた回
路パターンでは、図８（ａ）に示すようなファインショ
ートＳが発生する。ファインショートＳの部分は、０．
５〜数μｍの幅しかなく、カメラによって正確な画像を
得るには分解能が不足する。そのため、図８（ａ）の領
域をカメラで撮像すると、図８（ｂ）のような画像が得
られる。しかし、図８（ｂ）の画像には、隣り合う２つ
のパターンに突起が存在することから、図８（ｃ）のよ
うな単独の突起の場合と比べて、ギャップ量Ａが小さ
い。したがって、本発明のようにギャップ残存率を調べ
ることにより、従来検出することができなかったファイ
ンショートを検出することができる。

【００３５】なお、本実施の形態では、ＣＡＤデータか
らマスタパターンを作成しているが、良品と判定された
被測定パターンを撮像し、この被測定パターンからエッ
ジデータを抽出して、これを直線化することによってマ
スタパターンを作成するようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、誤差量とギャップ残存率に基づいて被測定パターン
の検査を行うことにより、突起の誤差量としては欠陥で
あっても、突起の先端部の誤差量ａに対して隣接被測定
パターンとのギャップＡが充分大きい場合には、被測定
パターンを正常とみなすので、過検出を防止することが
でき、製品の歩留りを向上させることができる。また、
従来検出することができなかったファインショートを検
出することができる。

【００３７】また、請求項２に記載のように、誤差量と
パターン残存率に基づいて被測定パターンの検査を行う
ことにより、欠損の誤差量としては欠陥であっても、欠
損の最深部の誤差量ｂに対して欠損部のパターン残量Ｂ
が充分大きい場合には、被測定パターンを正常とみなす
ので、過検出を防止することができ、製品の歩留りを向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態となるパターン検査方法
を示すフローチャート図である。

【図２】 パターン検査装置のブロック図である。

【図３】 マスタパターンの幅を求めるための説明図で
ある。

【図４】 被測定パターンのラベリング処理を説明する
ための図である。

【図５】 被測定パターンのエッジデータとマスタパタ
ーンの直線との対応付けを説明するための図である。

【図６】 マスタパターンと被測定パターンの誤差量を
求める方法を説明するための図である。

【図７】 突起の先端部及び欠損の最深部の探索方法
と、ギャップ残存率及びパターン残存率の算出方法を説
明するための図である。

【図８】 隣接パターン間にファインショートが存在す
る様子を示す図及びファインショートをカメラで撮像し
た場合の画像を示す図である。

【図９】 従来の検査方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１…グリーンシート、２…Ｘ−Ｙテーブル、３…ライン
センサカメラ、４…画像処理装置、５…ホストコンピュ
ータ、６…表示装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定パターンの濃淡画像からパターン
   エッジを示すエッジデータを抽出し、 検査の基準となるマスタパターンと前記エッジデータの
   誤差量を求め、この誤差量に基づいて被測定パターンの
   欠陥候補となる突起を検出し、 欠陥候補を中心とする所定の領域において前記誤差量が
   最大値ａをとる被測定パターンのエッジデータを突起の
   先端部とし、 この突起の先端部からの距離が最小となる隣接被測定パ
   ターンのエッジデータを探して、このときの距離を隣接
   被測定パターンとのギャップＡとし、 前記誤差量とギャップ残存率ａ／Ａに基づき、前記欠陥
   候補が欠陥であるか否かを判定することを特徴とするパ
   ターン検査方法。
2. 【請求項２】 被測定パターンの濃淡画像からパターン
   エッジを示すエッジデータを抽出し、 検査の基準となるマスタパターンと前記エッジデータの
   誤差量を求め、この誤差量に基づいて被測定パターンの
   欠陥候補となる欠損を検出し、 欠陥候補を中心とする所定の領域において前記誤差量が
   最大値ｂをとる被測定パターンのエッジデータを欠損の
   最深部とし、 この欠損の最深部と対向し該最深部と共に被測定パター
   ンの両エッジを構成するエッジデータと前記最深部との
   距離をパターンの残量Ｂとし、 前記誤差量とパターン残存率ｂ／Ｂに基づき、前記欠陥
   候補が欠陥であるか否かを判定することを特徴とするパ
   ターン検査方法。