JP3857668B2 - パターンの位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
【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パターン検査方法に係り、特にマスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ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。
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。
【０００３】
このようなグリーンシート又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パターン検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなパターン検査方法においては、カメラで取り込んだ被測定パターンとマスタパターンとを比較するために、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせが必要である。そして、この位置合わせは、マスタパターンに予め設けられた位置決めマークと、これに対応する被測定パターンの位置決めマークの位置を一致させることで行っていた。
また、この位置合わせ方法では、他のパターンから独立した位置決めマークが存在しないマスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができないので、ランドの中心やパターンの角を位置決めマークとして用いる位置合わせ方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３１６９７７号公報
【特許文献２】
特許第２９３９５８２号公報
【特許文献３】
特開２０００−１４９０２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の位置合わせ方法では、予め登録されたマスタパターンの位置決めマークに対して、これに対応する被測定パターンの位置決めマークを探索し、マスタパターンと被測定パターンの位置を合わせるようにしていた。このため、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを予め装置に登録しておく必要があり、この登録に時間がかかるという問題点があった。
また、ランドの中心やパターンの角を位置決めマークとして用いる場合、位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないマスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができないという問題点があった。
これらの問題点は、マスタパターンと被測定パターンをそれぞれ複数の領域に分割して、分割領域毎に位置を合わせる場合により顕著となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、位置決めマークの登録の手間を軽減することができ、位置決めマークあるいは位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないパターンであっても、位置合わせを行うことができる位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基準となるマスタパターンの画像とカメラで撮像した被測定パターンの画像とを比較することにより被測定パターンを検査するパターン検査方法において、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法であって、前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせ用の位置決めマークの位置を合わせることにより前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、前記マスタパターン中に設定された分割領域毎に、この分割領域からＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第１の位置決めマークの座標とする第１の選定手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域から前記Ｘ方向と垂直のＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第２の位置決めマークの座標とする第２の選定手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第１の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第１の位置決めマークに対応する被測定パターンの第１の位置決めマークとする第１の探索手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第２の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第２の位置決めマークに対応する被測定パターンの第２の位置決めマークとする第２の探索手順と、前記マスタパターンの分割領域中の第１の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第１の位置決めマークの位置を合わせると共に、前記マスタパターンの分割領域中の第２の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第２の位置決めマークの位置を合わせることにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを分割領域毎に行う位置合わせ手順とを有するものである。
【０００９】
また、本発明のパターンの位置合わせ方法の１構成例において、前記位置合わせ手順は、前記マスタパターンの第１の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第１の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第１の位置決めマークの座標を算出する第１の座標算出手順と、前記マスタパターンの第２の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第２の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第２の位置決めマークの座標を算出する第２の座標算出手順と、前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第１の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＹ方向の座標変換式を決定する第１の決定手順と、前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第２の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＸ方向の座標変換式を決定する第２の決定手順と、前記マスタパターンを前記Ｘ方向およびＹ方向の座標変換式によって変換することにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを行う変換手順とからなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、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を示すパターン検査方法のフローチャート、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はグリーンシート等の検査ワーク、２は検査ワーク１を載せるＸ−Ｙテーブル、３は検査ワーク１を撮像するラインセンサカメラ、４は基準となるマスタパターンとカメラ３で撮像した被測定パターンとを比較して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。
【００１２】
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２値化処理手段と、マスタパターンの第１の位置決めマークに対応する被測定パターンの第１の位置決めマークを探索する第１の探索手段と、マスタパターンの第２の位置決めマークに対応する被測定パターンの第２の位置決めマークを探索する第２の探索手段と、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ手段と、被測定パターンとマスタパターンとを比較して被測定パターンを検査する検査手段とを構成している。第１、第２の探索手段、位置合わせ手段および検査手段の少なくとも一部は、コンピュータによって構成される。
【００１３】
ホストコンピュータ５は、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして選定する第１の選定手段と、マスタパターンから前記Ｘ方向と垂直のＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして選定する第２の選定手段とを構成している。ホストコンピュータ５および画像処理装置４内のコンピュータは、例えば演算装置、記憶装置及びインタフェースを備えたハードウェア資源とこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
【００１４】
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検査ワークの設計値データ（以下、ＣＡＤデータとする）を図示しない磁気ディスク装置等によって読み出す（図１ステップ１０１）。
【００１５】
そして、ホストコンピュータ５は、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する。エッジデータは、パターンエッジを示す画素「１」の集合である。そして、パターンエッジを示す画素「１」で囲まれた領域を「１」で塗りつぶし、この画素「１」で塗りつぶされたパターン（パターン以外の背景は「０」）を検査の基準となるマスタパターンとする（図１ステップ１０２）。このように本実施の形態では、正確なマスタパターンを作成するために、検査ワーク１の製造上のマスタとなったＣＡＤデータを用いる。
【００１６】
次に、被測定パターンの検査について説明する。まず、検査ワーク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（図１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。
【００１７】
続いて、画像処理装置４は、画像メモリに記憶された被測定パターンの濃淡画像データを２値化する（図１ステップ１０４）。被測定パターンの濃淡画像データには、パターン（銅箔パターン等の導体）とそれ以外の背景（導体が形成されるグリーンシート等の基材）とが含まれているが、一般に導体と基材には濃度差があるので、画像データの濃度の頻度を示す濃度ヒストグラムを作成すると、このヒストグラムは、周知のように基材に対応する頻度と導体に対応する頻度という２つの極大値を有する双峰性を示す。濃淡画像データを２値化するには、一般に、この２峰の間の谷点をしきい値とすればよい。２値化処理は、例えばしきい値よりも高い濃度値を「１」に変換し、しきい値以下の濃度値を「０」に変換するので、これにより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。
【００１８】
次いで、画像処理装置４は、２値化処理した被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせを行う（図１ステップ１０５）。図３はこの位置合わせ方法を説明するための図である。マスタパターンＭには、図３（ａ）に示すように予め位置決めマーク（第３の位置決めマーク）Ｔｍが設定されている。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Ｐにおいて、位置決めマークＴｍに対応する領域を探索することで、図３（ｂ）のように位置決めマークＴｍに対応する位置決めマーク（第３の位置決めマーク）Ｔｐを検出する。
【００１９】
そして、画像処理装置４は、被測定パターンＰとマスタパターンＭの各々について、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離ＤＸｐ、ＤＸｍを求める。なお、マーク間距離は、２つの位置決めマークの重心間の距離である。続いて、画像処理装置４は、求めたマーク間距離から拡大／縮小率（ＤＸｐ／ＤＸｍ）を算出し、この拡大／縮小率によりマスタパターンのマーク間距離が被測定パターンのマーク間距離と一致するように、マスタパターンＭを全方向に拡大又は縮小する。
【００２０】
次いで、画像処理装置４は、拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’と被測定パターンＰのそれぞれについて、Ｙ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離ＤＹｍ、ＤＹｐを図３（ｃ）、図３（ｄ）のように求める。そして、被測定パターンのマーク間距離がマスタパターンのマーク間距離と一致するように、ラインセンサカメラ３と検査ワーク１（Ｘ−Ｙテーブル２）の相対速度を調整して、シート１を再度撮像する。Ｙ方向の画像分解能は、ラインセンサカメラ３の画素の大きさと上記相対速度によって決定される。したがって、Ｘ−Ｙテーブル２あるいはラインセンサカメラ３の移動速度を変えることにより、Ｙ方向の画像分解能を調整し、マーク間距離を一致させることができる。
【００２１】
次に、画像処理装置４は、こうして撮像して得られた被測定パターンＰ’の位置決めマーク位置と拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’の位置決めマーク位置により、図３（ｅ）のようにパターンＰ’、Ｍ’の角度ずれθを求め、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンＭ’を回転させる。最後に、画像処理装置４は、互いのマーク位置が一致するように、マスタパターンＭ’と被測定パターンＰ’の位置を合わせる。
【００２２】
このように、被測定パターンとマスタパターンのそれぞれについて、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにマスタパターンを拡大又は縮小し、被測定パターンと拡大／縮小補正したマスタパターンのそれぞれについて、Ｙ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにラインセンサカメラと被測定パターンの相対速度を調整して、被測定パターンを再び撮像し、撮像した被測定パターンと上記拡大／縮小補正したマスタパターンの角度ずれを求めて、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンを回転させることにより、マスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができる。以上のように本実施の形態では、ラインセンサカメラ３の画素数によって決定されるＸ方向の画像分解能に対し、カメラ３の取り込み速度を変えてＹ方向の画像分解能を調整することにより、縦（Ｙ）、横（Ｘ）の比率を１：１にすることができる。
【００２３】
実際の検査においては、縦、横の比率が完全な１：１にならない場合がある。例えば、グリーンシートにスクリーン印刷されるパターンは、印刷される方向により伸びた状態で印刷されることがある。したがって、良品ではあっても規格に対して許容できる範囲内の伸びが存在するパターンでは、縦、横の比率が完全な１：１とはならない。本実施の形態では、カメラ３の取り込み速度を変えてＹ方向のマーク間距離を一致させるため、許容範囲内で縦、横のスケールが異なる被測定パターンをマスタパターンに一致させることができ、形成時のパターン位置の変化に対して自動的にパターンの位置補正を行うことができる。
【００２４】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせを行う（図１ステップ１０６）。図４はこの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図、図５、図６はこの位置合わせ方法を説明するための図である。
【００２５】
まず、ホストコンピュータ５は、図５（ａ）に示すようにマスタパターンＭ中に複数の分割領域Ｅｍを予め設定しており、さらに図５（ｂ）に示すように４箇所以上の第１の位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）および４箇所以上の第２の位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）を分割領域Ｅｍごとに予め設定している。なお、各分割領域の位置と大きさは予め設定されているが、各分割領域の大きさは一定でなくてもよい。
【００２６】
画像処理装置４は、ホストコンピュータ５によってマスタパターンＭ中に予め設定された複数の分割領域Ｅｍに対して、これら分割領域Ｅｍに対応する複数の分割領域Ｅｐを図５（ｃ）のように被測定パターンＰ中に設定し、マスタパターンＭから１つの分割領域Ｅｍを切り出すと共に、この分割領域Ｅｍに対応する分割領域Ｅｐを被測定パターンＰから切り出す（図４ステップ２０１）。
【００２７】
続いて、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍ中に予め設定された位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）に対応する第１の位置決めマークＦｐｘ（Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６）および位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）に対応する第２の位置決めマークＦｐｙ（Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６）を被測定パターンＰの対応分割領域Ｅｐにおいて図５（ｄ）のように探索する（図４ステップ２０２，２０３）。
【００２８】
ここで、位置決めマークＦｍｘ，Ｆｍｙ，Ｆｐｘ，Ｆｐｙの設定方法を図６を用いて説明する。本実施の形態では、分割領域ＥｍにおいてＸ方向に平行なパターンを位置決めマークＦｍｘとし、このパターンの幅Ｗｍｘの中心Ｃｍｘの座標を位置決めマークＦｍｘの座標とする。また、分割領域ＥｍにおいてＹ方向に平行なパターンを位置決めマークＦｍｙとし、このパターンの幅Ｗｍｙの中心Ｃｍｙの座標を位置決めマークＦｍｙの座標とする。
【００２９】
ホストコンピュータ５は、分割領域Ｅｍにおいて４箇所以上の位置決めマークＦｍｘおよび４箇所以上の位置決めマークＦｍｙを自動的に選定する。
位置決めマークＦｍｘの幅Ｗｍｘは、図６（ａ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＹ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｍｘのＹ座標は、幅Ｗｍｘの中心ＣｍｘのＹ座標である。位置決めマークＦｍｘのＸ座標については、位置決めマークＦｍｘ上で任意に選択してよい。
【００３０】
一方、位置決めマークＦｍｙの幅Ｗｍｙは、図６（ｂ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＸ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｍｙのＸ座標は、幅Ｗｍｙの中心ＣｍｙのＸ座標である。位置決めマークＦｍｙのＹ座標については、位置決めマークＦｍｙ上で任意に選択してよい。
【００３１】
そして、ホストコンピュータ５は、マスタパターンＭの作成時に、位置決めマークＦｍｘのＸ，Ｙ座標および位置決めマークＦｍｙのＸ，Ｙ座標を記憶しておく。以上のような位置決めマークＦｍｘ，Ｆｍｙの設定を分割領域Ｅｍ毎に行えばよい。
【００３２】
次に、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍに対応する被測定パターンＰの分割領域Ｅｐにおいて、図６（ｃ）に示すように位置決めマークＦｍｘの座標と同一座標の点Ｃｍｘ’に最も近い距離のパターンを探す（ステップ２０２）。このパターンが位置決めマークＦｍｘに対応する位置決めマークＦｐｘである。このような位置決めマークＦｐｘの探索を分割領域Ｅｍ中の位置決めマークＦｍｘ毎に行えばよい。
【００３３】
また、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍに対応する被測定パターンＰの分割領域Ｅｐにおいて、図６（ｄ）に示すように位置決めマークＦｍｙの座標と同一座標の点Ｃｍｙ’に最も近い距離のパターンを探す（ステップ２０３）。このパターンが位置決めマークＦｍｙに対応する位置決めマークＦｐｙである。このような位置決めマークＦｐｙの探索を分割領域Ｅｍ中の位置決めマークＦｍｙ毎に行えばよい。
【００３４】
なお、位置決めマークＦｍｘに最も近い距離のパターンを位置決めマークＦｐｘとし、位置決めマークＦｍｙに最も近い距離のパターンを位置決めマークＦｐｙとしてよい理由は、ステップ１０５の処理により被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせが終了しているためである。
【００３５】
続いて、画像処理装置４は、探索した位置決めマークＦｐｘ，Ｆｐｙの座標を算出する（図４ステップ２０４，２０５）。
位置決めマークＦｐｘの幅Ｗｐｘは、図６（ｃ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＹ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｐｘのＹ座標は、幅Ｗｐｘの中心ＣｐｘのＹ座標であり、位置決めマークＦｐｘのＸ座標は、位置決めマークＦｍｘのＸ座標と同一である（ステップ２０４）。
【００３６】
一方、位置決めマークＦｐｙの幅Ｗｐｙは、図６（ｄ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＸ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｐｙのＸ座標は、幅Ｗｐｙの中心ＣｐｙのＸ座標であり、位置決めマークＦｐｙのＹ座標は、位置決めマークＦｍｙのＹ座標と同一である（ステップ２０５）。
【００３７】
座標算出後、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐｘ（Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６）の座標により、被測定パターンとマスタパターンとの間の式（１）のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０６）。
Ｙｍ＝ＤＸｐ＋ＥＹｐ＋Ｆ ・・・（１）
【００３８】
また、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐｙ（Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６）の座標により、被測定パターンとマスタパターンとの間の式（２）のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０７）。
Ｘｍ＝ＡＸｐ＋ＢＹｐ＋Ｃ ・・・（２）
ここで、Ｘｍ，ＹｍはマスタパターンのＸ，Ｙ座標、Ｘｐ，Ｙｐは被測定パターンのＸ，Ｙ座標、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは定数である。
【００３９】
次に、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐｘ１〜Ｆｐｘ６のうちの任意の位置決めマーク、例えば位置決めマークＦｐｘ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（１）の座標変換式に代入し、座標Ｙｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐｘ１に対応する位置決めマークＦｍｘ１のＹ座標と算出した座標Ｙｍとの偏差を求める。このような偏差の計算を各位置決めマークＦｐｘ毎に行う（ステップ２０８）。
【００４０】
また、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐｙ１〜Ｆｐｙ６のうちの任意の位置決めマーク、例えば位置決めマークＦｐｙ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（２）の座標変換式に代入し、座標Ｘｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐｙ１に対応する位置決めマークＦｍｙ１のＸ座標と算出した座標Ｘｍとの偏差を求める。このような偏差の計算を各位置決めマークＦｐｙ毎に行う（ステップ２０９）。
【００４１】
続いて、画像処理装置４は、算出した各偏差が所定のしきい値より大きいか否かを判定する（ステップ２１０）。
全ての偏差が所定のしきい値以下の場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲内で、かつ導出した座標変換式が適正であると判断し、この座標変換式を用いて分割領域Ｅｍ内のマスタパターンの座標変換を行う（ステップ２１１）。
【００４２】
また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲外であり、検査ワーク１が不良であると判断する（ステップ２１２においてＹＥＳ）。
一方、画像処理装置４は、しきい値以下の偏差としきい値より大きい偏差が混在する場合、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを除外した上で（ステッ２１３）、残りの位置決めマークの座標により、式（１）、式（２）の座標変換式を再び求める（ステップ２０６，２０７）。
【００４３】
偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｘ６とこれに対応するＦｐｘ６であるとすれば、これらを除外した上で、残りの位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ５，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ５の座標により式（１）の座標変換式を求める。偏差がしきい値以下である位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ６，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６について式（２）の座標変換式を求め直す必要はない。
【００４４】
偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｙ６とこれに対応するＦｐｙ６であるとすれば、これらを除外した上で、残りの位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ５，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ５の座標により式（２）の座標変換式を求める。偏差がしきい値以下である位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ６，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６について式（１）の座標変換式を求め直す必要はない。
【００４５】
また、偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｘ６，Ｆｐｘ６とＦｍｙ６，Ｆｐｙ６であるとすれば、これらを除外した上で、位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ５，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ５の座標により式（１）の座標変換式を求め、位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ５，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ５の座標により式（２）の座標変換式を求める。
【００４６】
以上のようなステップ２０６〜２１０，２１２，２１３の処理を各偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返す。こうして、式（１）、式（２）の座標変換式を決定し、ステップ２１１のマスタパターンの変換を行うことができる。式（１）、式（２）のような座標変換式を用いることは、所謂アフィン変換（affine transformation ）を行うことを意味し、これにより分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐの位置ずれを補正することができる。
本実施の形態では、偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返して、座標変換式を決定することにより、座標変換式の精度を上げることができ、高精度な位置あわせを行うことができる。
【００４７】
なお、式（１）の座標変換式を求めるには、マスタパターン及び被測定パターン共に最低３点ずつの位置決めマークＦｍｘ，Ｆｐｘが必要である。しかし、３点ずつでは座標変換式の精度が悪くなるため、最低４点ずつの位置決めマークＦｍｘ，Ｆｐｘを指定して、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを座標変換式の導出から除外するようにしている。式（２）の座標変換式についても同様に最低４点ずつの位置決めマークＦｍｙ，Ｆｐｙが必要である。
したがって、マスタパターン及び被測定パターン共に位置決めマークが３点ずつとなっても、各偏差がしきい値以下とならない場合には、位置決めマークを２点ずつにして座標変換式を求めることはできないので、この場合も検査ワーク１が不良であると判断する。
【００４８】
ステップ１０６の位置合わせ処理が終了した後、画像処理装置４は、位置合わせした分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐとを比較して被測定パターンを検査する（図１ステップ１０７）。ハードウェアによる論理演算によって被測定パターンを高速に検査する方法については例えば特開平１０−１４１９３０号公報に開示され、被測定パターンの断線や短絡をソフトウェアで検出する方法については例えば特開平６−２７３１３２号公報に開示され、被測定パターンのパターン幅をソフトウェアで検出する方法については前述の特許文献１に開示されているので、詳細な説明は省略する。ハードウェアによる検査によって被測定パターンの欠陥候補を検出して、検出した欠陥候補を含む所定の大きさの領域だけソフトウェアによる検査を行うようにしてもよい。
【００４９】
以上のようなステップ１０６，１０７の処理を未検査の分割領域がなくなるまで（ステップ１０８）、分割領域毎に行う。
本実施の形態によれば、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして自動的に選定すると共に、マスタパターンからＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして自動的に選定するようにしたことにより、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを装置に登録する必要がなくなる。
【００５０】
また、前述の特許文献３のようにパターンの角を位置決めマークとして用いる場合、マスタパターンの幅に対する被測定パターンの幅の誤差が大きいと、この誤差の影響を受けやすくなり、位置合わせを行うことができなくなる。これに対して、本実施の形態では、第１の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第１の位置決めマークの座標とし、第２の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第２の位置決めマークの座標としたので、マスタパターンに対する被測定パターンの幅の誤差の影響を受けにくくなる。
【００５１】
また、マスタパターンと被測定パターンの全体の位置合わせのみを行う従来の位置合わせ方法では、検査ワークに局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、マスタパターンとの局所的なずれが発生し、このずれが欠陥として検出されてしまう。これに対して本実施の形態では、検査ワーク１の局所的な歪みが許容範囲内（つまり、上記偏差がしきい値以下）であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによって検査ワーク１の局所的な歪みを吸収するので、この歪みが欠陥として検出されることがなくなる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、全体の位置合わせのためにマスタパターンの第３の位置決めマークＴｍを予め登録しておく必要があるが、この第３の位置決めマークＴｍは少数でよいので、この登録に時間がかかることはない。
また、図５（ａ）、図５（ｃ）では、各分割領域の重なりが存在しないが、実際の各分割領域は左右上下が他の分割領域と重なるように設定される。これは、各分割領域のつながり具合を検査するためである。各分割領域を左右上下が他の分割領域と重なるように設定することにより、各分割領域の境界の部分の歪みが許容範囲内か否かを隣り合う複数の分割領域の偏差によって判断することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして自動的に選定すると共に、マスタパターンからＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして自動的に選定するようにしたことにより、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを装置に登録する必要がなくなるので、位置決めマークの登録に要する時間を削減することができる。また、Ｘ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとし、Ｙ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとすることにより、他のパターンから独立した位置決めマークあるいは位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないパターンであっても、位置合わせを行うことができる。また、第１の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第１の位置決めマークの座標とし、第２の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第２の位置決めマークの座標としたので、パターンの角を位置決めマークとして用いる場合等に比べて、マスタパターンに対する被測定パターンの幅の誤差が大きい場合であっても、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行うことができる。
【００５４】
また、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うことにより、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正して検査を行う行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示すパターン検査方法のフローチャートである。
【図２】 本発明の実施の形態で用いるパターン検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 被測定パターンとマスタパターンの全体の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図４】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図５】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を説明するための図である。
【図６】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…検査ワーク、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。
【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パターン検査方法に係り、特にマスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ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。
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。
【０００３】
このようなグリーンシート又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パターン検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなパターン検査方法においては、カメラで取り込んだ被測定パターンとマスタパターンとを比較するために、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせが必要である。そして、この位置合わせは、マスタパターンに予め設けられた位置決めマークと、これに対応する被測定パターンの位置決めマークの位置を一致させることで行っていた。
また、この位置合わせ方法では、他のパターンから独立した位置決めマークが存在しないマスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができないので、ランドの中心やパターンの角を位置決めマークとして用いる位置合わせ方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３１６９７７号公報
【特許文献２】
特許第２９３９５８２号公報
【特許文献３】
特開２０００−１４９０２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の位置合わせ方法では、予め登録されたマスタパターンの位置決めマークに対して、これに対応する被測定パターンの位置決めマークを探索し、マスタパターンと被測定パターンの位置を合わせるようにしていた。このため、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを予め装置に登録しておく必要があり、この登録に時間がかかるという問題点があった。
また、ランドの中心やパターンの角を位置決めマークとして用いる場合、位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないマスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができないという問題点があった。
これらの問題点は、マスタパターンと被測定パターンをそれぞれ複数の領域に分割して、分割領域毎に位置を合わせる場合により顕著となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、位置決めマークの登録の手間を軽減することができ、位置決めマークあるいは位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないパターンであっても、位置合わせを行うことができる位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基準となるマスタパターンの画像とカメラで撮像した被測定パターンの画像とを比較することにより被測定パターンを検査するパターン検査方法において、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法であって、前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせ用の位置決めマークの位置を合わせることにより前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、前記マスタパターン中に設定された分割領域毎に、この分割領域からＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第１の位置決めマークの座標とする第１の選定手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域から前記Ｘ方向と垂直のＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第２の位置決めマークの座標とする第２の選定手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第１の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第１の位置決めマークに対応する被測定パターンの第１の位置決めマークとする第１の探索手順と、前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第２の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第２の位置決めマークに対応する被測定パターンの第２の位置決めマークとする第２の探索手順と、前記マスタパターンの分割領域中の第１の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第１の位置決めマークの位置を合わせると共に、前記マスタパターンの分割領域中の第２の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第２の位置決めマークの位置を合わせることにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを分割領域毎に行う位置合わせ手順とを有するものである。
【０００９】
また、本発明のパターンの位置合わせ方法の１構成例において、前記位置合わせ手順は、前記マスタパターンの第１の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第１の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第１の位置決めマークの座標を算出する第１の座標算出手順と、前記マスタパターンの第２の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第２の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第２の位置決めマークの座標を算出する第２の座標算出手順と、前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第１の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＹ方向の座標変換式を決定する第１の決定手順と、前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第２の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＸ方向の座標変換式を決定する第２の決定手順と、前記マスタパターンを前記Ｘ方向およびＹ方向の座標変換式によって変換することにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを行う変換手順とからなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、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を示すパターン検査方法のフローチャート、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はグリーンシート等の検査ワーク、２は検査ワーク１を載せるＸ−Ｙテーブル、３は検査ワーク１を撮像するラインセンサカメラ、４は基準となるマスタパターンとカメラ３で撮像した被測定パターンとを比較して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。
【００１２】
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２値化処理手段と、マスタパターンの第１の位置決めマークに対応する被測定パターンの第１の位置決めマークを探索する第１の探索手段と、マスタパターンの第２の位置決めマークに対応する被測定パターンの第２の位置決めマークを探索する第２の探索手段と、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ手段と、被測定パターンとマスタパターンとを比較して被測定パターンを検査する検査手段とを構成している。第１、第２の探索手段、位置合わせ手段および検査手段の少なくとも一部は、コンピュータによって構成される。
【００１３】
ホストコンピュータ５は、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして選定する第１の選定手段と、マスタパターンから前記Ｘ方向と垂直のＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして選定する第２の選定手段とを構成している。ホストコンピュータ５および画像処理装置４内のコンピュータは、例えば演算装置、記憶装置及びインタフェースを備えたハードウェア資源とこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
【００１４】
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検査ワークの設計値データ（以下、ＣＡＤデータとする）を図示しない磁気ディスク装置等によって読み出す（図１ステップ１０１）。
【００１５】
そして、ホストコンピュータ５は、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する。エッジデータは、パターンエッジを示す画素「１」の集合である。そして、パターンエッジを示す画素「１」で囲まれた領域を「１」で塗りつぶし、この画素「１」で塗りつぶされたパターン（パターン以外の背景は「０」）を検査の基準となるマスタパターンとする（図１ステップ１０２）。このように本実施の形態では、正確なマスタパターンを作成するために、検査ワーク１の製造上のマスタとなったＣＡＤデータを用いる。
【００１６】
次に、被測定パターンの検査について説明する。まず、検査ワーク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（図１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。
【００１７】
続いて、画像処理装置４は、画像メモリに記憶された被測定パターンの濃淡画像データを２値化する（図１ステップ１０４）。被測定パターンの濃淡画像データには、パターン（銅箔パターン等の導体）とそれ以外の背景（導体が形成されるグリーンシート等の基材）とが含まれているが、一般に導体と基材には濃度差があるので、画像データの濃度の頻度を示す濃度ヒストグラムを作成すると、このヒストグラムは、周知のように基材に対応する頻度と導体に対応する頻度という２つの極大値を有する双峰性を示す。濃淡画像データを２値化するには、一般に、この２峰の間の谷点をしきい値とすればよい。２値化処理は、例えばしきい値よりも高い濃度値を「１」に変換し、しきい値以下の濃度値を「０」に変換するので、これにより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。
【００１８】
次いで、画像処理装置４は、２値化処理した被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせを行う（図１ステップ１０５）。図３はこの位置合わせ方法を説明するための図である。マスタパターンＭには、図３（ａ）に示すように予め位置決めマーク（第３の位置決めマーク）Ｔｍが設定されている。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Ｐにおいて、位置決めマークＴｍに対応する領域を探索することで、図３（ｂ）のように位置決めマークＴｍに対応する位置決めマーク（第３の位置決めマーク）Ｔｐを検出する。
【００１９】
そして、画像処理装置４は、被測定パターンＰとマスタパターンＭの各々について、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離ＤＸｐ、ＤＸｍを求める。なお、マーク間距離は、２つの位置決めマークの重心間の距離である。続いて、画像処理装置４は、求めたマーク間距離から拡大／縮小率（ＤＸｐ／ＤＸｍ）を算出し、この拡大／縮小率によりマスタパターンのマーク間距離が被測定パターンのマーク間距離と一致するように、マスタパターンＭを全方向に拡大又は縮小する。
【００２０】
次いで、画像処理装置４は、拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’と被測定パターンＰのそれぞれについて、Ｙ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離ＤＹｍ、ＤＹｐを図３（ｃ）、図３（ｄ）のように求める。そして、被測定パターンのマーク間距離がマスタパターンのマーク間距離と一致するように、ラインセンサカメラ３と検査ワーク１（Ｘ−Ｙテーブル２）の相対速度を調整して、シート１を再度撮像する。Ｙ方向の画像分解能は、ラインセンサカメラ３の画素の大きさと上記相対速度によって決定される。したがって、Ｘ−Ｙテーブル２あるいはラインセンサカメラ３の移動速度を変えることにより、Ｙ方向の画像分解能を調整し、マーク間距離を一致させることができる。
【００２１】
次に、画像処理装置４は、こうして撮像して得られた被測定パターンＰ’の位置決めマーク位置と拡大／縮小補正したマスタパターンＭ’の位置決めマーク位置により、図３（ｅ）のようにパターンＰ’、Ｍ’の角度ずれθを求め、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンＭ’を回転させる。最後に、画像処理装置４は、互いのマーク位置が一致するように、マスタパターンＭ’と被測定パターンＰ’の位置を合わせる。
【００２２】
このように、被測定パターンとマスタパターンのそれぞれについて、Ｘ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにマスタパターンを拡大又は縮小し、被測定パターンと拡大／縮小補正したマスタパターンのそれぞれについて、Ｙ方向に並んだ２つの位置決めマーク間の距離を求め、求めたマーク間距離が一致するようにラインセンサカメラと被測定パターンの相対速度を調整して、被測定パターンを再び撮像し、撮像した被測定パターンと上記拡大／縮小補正したマスタパターンの角度ずれを求めて、この角度ずれがなくなるようにマスタパターンを回転させることにより、マスタパターンと被測定パターンの位置を合わせることができる。以上のように本実施の形態では、ラインセンサカメラ３の画素数によって決定されるＸ方向の画像分解能に対し、カメラ３の取り込み速度を変えてＹ方向の画像分解能を調整することにより、縦（Ｙ）、横（Ｘ）の比率を１：１にすることができる。
【００２３】
実際の検査においては、縦、横の比率が完全な１：１にならない場合がある。例えば、グリーンシートにスクリーン印刷されるパターンは、印刷される方向により伸びた状態で印刷されることがある。したがって、良品ではあっても規格に対して許容できる範囲内の伸びが存在するパターンでは、縦、横の比率が完全な１：１とはならない。本実施の形態では、カメラ３の取り込み速度を変えてＹ方向のマーク間距離を一致させるため、許容範囲内で縦、横のスケールが異なる被測定パターンをマスタパターンに一致させることができ、形成時のパターン位置の変化に対して自動的にパターンの位置補正を行うことができる。
【００２４】
次に、画像処理装置４は、被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせを行う（図１ステップ１０６）。図４はこの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャート図、図５、図６はこの位置合わせ方法を説明するための図である。
【００２５】
まず、ホストコンピュータ５は、図５（ａ）に示すようにマスタパターンＭ中に複数の分割領域Ｅｍを予め設定しており、さらに図５（ｂ）に示すように４箇所以上の第１の位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）および４箇所以上の第２の位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）を分割領域Ｅｍごとに予め設定している。なお、各分割領域の位置と大きさは予め設定されているが、各分割領域の大きさは一定でなくてもよい。
【００２６】
画像処理装置４は、ホストコンピュータ５によってマスタパターンＭ中に予め設定された複数の分割領域Ｅｍに対して、これら分割領域Ｅｍに対応する複数の分割領域Ｅｐを図５（ｃ）のように被測定パターンＰ中に設定し、マスタパターンＭから１つの分割領域Ｅｍを切り出すと共に、この分割領域Ｅｍに対応する分割領域Ｅｐを被測定パターンＰから切り出す（図４ステップ２０１）。
【００２７】
続いて、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍ中に予め設定された位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）に対応する第１の位置決めマークＦｐｘ（Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６）および位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）に対応する第２の位置決めマークＦｐｙ（Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６）を被測定パターンＰの対応分割領域Ｅｐにおいて図５（ｄ）のように探索する（図４ステップ２０２，２０３）。
【００２８】
ここで、位置決めマークＦｍｘ，Ｆｍｙ，Ｆｐｘ，Ｆｐｙの設定方法を図６を用いて説明する。本実施の形態では、分割領域ＥｍにおいてＸ方向に平行なパターンを位置決めマークＦｍｘとし、このパターンの幅Ｗｍｘの中心Ｃｍｘの座標を位置決めマークＦｍｘの座標とする。また、分割領域ＥｍにおいてＹ方向に平行なパターンを位置決めマークＦｍｙとし、このパターンの幅Ｗｍｙの中心Ｃｍｙの座標を位置決めマークＦｍｙの座標とする。
【００２９】
ホストコンピュータ５は、分割領域Ｅｍにおいて４箇所以上の位置決めマークＦｍｘおよび４箇所以上の位置決めマークＦｍｙを自動的に選定する。
位置決めマークＦｍｘの幅Ｗｍｘは、図６（ａ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＹ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｍｘのＹ座標は、幅Ｗｍｘの中心ＣｍｘのＹ座標である。位置決めマークＦｍｘのＸ座標については、位置決めマークＦｍｘ上で任意に選択してよい。
【００３０】
一方、位置決めマークＦｍｙの幅Ｗｍｙは、図６（ｂ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＸ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｍｙのＸ座標は、幅Ｗｍｙの中心ＣｍｙのＸ座標である。位置決めマークＦｍｙのＹ座標については、位置決めマークＦｍｙ上で任意に選択してよい。
【００３１】
そして、ホストコンピュータ５は、マスタパターンＭの作成時に、位置決めマークＦｍｘのＸ，Ｙ座標および位置決めマークＦｍｙのＸ，Ｙ座標を記憶しておく。以上のような位置決めマークＦｍｘ，Ｆｍｙの設定を分割領域Ｅｍ毎に行えばよい。
【００３２】
次に、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍに対応する被測定パターンＰの分割領域Ｅｐにおいて、図６（ｃ）に示すように位置決めマークＦｍｘの座標と同一座標の点Ｃｍｘ’に最も近い距離のパターンを探す（ステップ２０２）。このパターンが位置決めマークＦｍｘに対応する位置決めマークＦｐｘである。このような位置決めマークＦｐｘの探索を分割領域Ｅｍ中の位置決めマークＦｍｘ毎に行えばよい。
【００３３】
また、画像処理装置４は、マスタパターンＭから切り出した分割領域Ｅｍに対応する被測定パターンＰの分割領域Ｅｐにおいて、図６（ｄ）に示すように位置決めマークＦｍｙの座標と同一座標の点Ｃｍｙ’に最も近い距離のパターンを探す（ステップ２０３）。このパターンが位置決めマークＦｍｙに対応する位置決めマークＦｐｙである。このような位置決めマークＦｐｙの探索を分割領域Ｅｍ中の位置決めマークＦｍｙ毎に行えばよい。
【００３４】
なお、位置決めマークＦｍｘに最も近い距離のパターンを位置決めマークＦｐｘとし、位置決めマークＦｍｙに最も近い距離のパターンを位置決めマークＦｐｙとしてよい理由は、ステップ１０５の処理により被測定パターン全体とマスタパターン全体の位置合わせが終了しているためである。
【００３５】
続いて、画像処理装置４は、探索した位置決めマークＦｐｘ，Ｆｐｙの座標を算出する（図４ステップ２０４，２０５）。
位置決めマークＦｐｘの幅Ｗｐｘは、図６（ｃ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＹ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｐｘのＹ座標は、幅Ｗｐｘの中心ＣｐｘのＹ座標であり、位置決めマークＦｐｘのＸ座標は、位置決めマークＦｍｘのＸ座標と同一である（ステップ２０４）。
【００３６】
一方、位置決めマークＦｐｙの幅Ｗｐｙは、図６（ｄ）に示すようにパターンエッジ間の距離をＸ方向に沿って計測することにより求めることができる。位置決めマークＦｐｙのＸ座標は、幅Ｗｐｙの中心ＣｐｙのＸ座標であり、位置決めマークＦｐｙのＹ座標は、位置決めマークＦｍｙのＹ座標と同一である（ステップ２０５）。
【００３７】
座標算出後、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍｘ（Ｆｍｘ１〜Ｆｍｘ６）の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐｘ（Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６）の座標により、被測定パターンとマスタパターンとの間の式（１）のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０６）。
Ｙｍ＝ＤＸｐ＋ＥＹｐ＋Ｆ ・・・（１）
【００３８】
また、画像処理装置４は、位置決めマークＦｍｙ（Ｆｍｙ１〜Ｆｍｙ６）の座標とこれに対応する位置決めマークＦｐｙ（Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６）の座標により、被測定パターンとマスタパターンとの間の式（２）のような座標変換式を最小２乗法によって求める（ステップ２０７）。
Ｘｍ＝ＡＸｐ＋ＢＹｐ＋Ｃ ・・・（２）
ここで、Ｘｍ，ＹｍはマスタパターンのＸ，Ｙ座標、Ｘｐ，Ｙｐは被測定パターンのＸ，Ｙ座標、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは定数である。
【００３９】
次に、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐｘ１〜Ｆｐｘ６のうちの任意の位置決めマーク、例えば位置決めマークＦｐｘ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（１）の座標変換式に代入し、座標Ｙｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐｘ１に対応する位置決めマークＦｍｘ１のＹ座標と算出した座標Ｙｍとの偏差を求める。このような偏差の計算を各位置決めマークＦｐｘ毎に行う（ステップ２０８）。
【００４０】
また、画像処理装置４は、位置決めマークＦｐｙ１〜Ｆｐｙ６のうちの任意の位置決めマーク、例えば位置決めマークＦｐｙ１の座標をＸｐ，Ｙｐとして式（２）の座標変換式に代入し、座標Ｘｍを算出する。そして、座標変換式に代入した位置決めマークＦｐｙ１に対応する位置決めマークＦｍｙ１のＸ座標と算出した座標Ｘｍとの偏差を求める。このような偏差の計算を各位置決めマークＦｐｙ毎に行う（ステップ２０９）。
【００４１】
続いて、画像処理装置４は、算出した各偏差が所定のしきい値より大きいか否かを判定する（ステップ２１０）。
全ての偏差が所定のしきい値以下の場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲内で、かつ導出した座標変換式が適正であると判断し、この座標変換式を用いて分割領域Ｅｍ内のマスタパターンの座標変換を行う（ステップ２１１）。
【００４２】
また、全ての偏差が所定のしきい値より大きい場合は、被測定パターンの分割領域Ｅｐの歪みが許容範囲外であり、検査ワーク１が不良であると判断する（ステップ２１２においてＹＥＳ）。
一方、画像処理装置４は、しきい値以下の偏差としきい値より大きい偏差が混在する場合、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを除外した上で（ステッ２１３）、残りの位置決めマークの座標により、式（１）、式（２）の座標変換式を再び求める（ステップ２０６，２０７）。
【００４３】
偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｘ６とこれに対応するＦｐｘ６であるとすれば、これらを除外した上で、残りの位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ５，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ５の座標により式（１）の座標変換式を求める。偏差がしきい値以下である位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ６，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ６について式（２）の座標変換式を求め直す必要はない。
【００４４】
偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｙ６とこれに対応するＦｐｙ６であるとすれば、これらを除外した上で、残りの位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ５，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ５の座標により式（２）の座標変換式を求める。偏差がしきい値以下である位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ６，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ６について式（１）の座標変換式を求め直す必要はない。
【００４５】
また、偏差がしきい値より大となる位置決めマークが例えばＦｍｘ６，Ｆｐｘ６とＦｍｙ６，Ｆｐｙ６であるとすれば、これらを除外した上で、位置決めマークＦｍｘ１〜Ｆｍｘ５，Ｆｐｘ１〜Ｆｐｘ５の座標により式（１）の座標変換式を求め、位置決めマークＦｍｙ１〜Ｆｍｙ５，Ｆｐｙ１〜Ｆｐｙ５の座標により式（２）の座標変換式を求める。
【００４６】
以上のようなステップ２０６〜２１０，２１２，２１３の処理を各偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返す。こうして、式（１）、式（２）の座標変換式を決定し、ステップ２１１のマスタパターンの変換を行うことができる。式（１）、式（２）のような座標変換式を用いることは、所謂アフィン変換（affine transformation ）を行うことを意味し、これにより分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐの位置ずれを補正することができる。
本実施の形態では、偏差が所定のしきい値より大きい位置決めマークを被測定パターンとマスタパターンの双方から除外して座標変換式を再び求めることを全ての偏差が所定のしきい値以下となるまで繰り返して、座標変換式を決定することにより、座標変換式の精度を上げることができ、高精度な位置あわせを行うことができる。
【００４７】
なお、式（１）の座標変換式を求めるには、マスタパターン及び被測定パターン共に最低３点ずつの位置決めマークＦｍｘ，Ｆｐｘが必要である。しかし、３点ずつでは座標変換式の精度が悪くなるため、最低４点ずつの位置決めマークＦｍｘ，Ｆｐｘを指定して、偏差がしきい値より大となる位置決めマークを座標変換式の導出から除外するようにしている。式（２）の座標変換式についても同様に最低４点ずつの位置決めマークＦｍｙ，Ｆｐｙが必要である。
したがって、マスタパターン及び被測定パターン共に位置決めマークが３点ずつとなっても、各偏差がしきい値以下とならない場合には、位置決めマークを２点ずつにして座標変換式を求めることはできないので、この場合も検査ワーク１が不良であると判断する。
【００４８】
ステップ１０６の位置合わせ処理が終了した後、画像処理装置４は、位置合わせした分割領域Ｅｍと分割領域Ｅｐとを比較して被測定パターンを検査する（図１ステップ１０７）。ハードウェアによる論理演算によって被測定パターンを高速に検査する方法については例えば特開平１０−１４１９３０号公報に開示され、被測定パターンの断線や短絡をソフトウェアで検出する方法については例えば特開平６−２７３１３２号公報に開示され、被測定パターンのパターン幅をソフトウェアで検出する方法については前述の特許文献１に開示されているので、詳細な説明は省略する。ハードウェアによる検査によって被測定パターンの欠陥候補を検出して、検出した欠陥候補を含む所定の大きさの領域だけソフトウェアによる検査を行うようにしてもよい。
【００４９】
以上のようなステップ１０６，１０７の処理を未検査の分割領域がなくなるまで（ステップ１０８）、分割領域毎に行う。
本実施の形態によれば、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして自動的に選定すると共に、マスタパターンからＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして自動的に選定するようにしたことにより、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを装置に登録する必要がなくなる。
【００５０】
また、前述の特許文献３のようにパターンの角を位置決めマークとして用いる場合、マスタパターンの幅に対する被測定パターンの幅の誤差が大きいと、この誤差の影響を受けやすくなり、位置合わせを行うことができなくなる。これに対して、本実施の形態では、第１の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第１の位置決めマークの座標とし、第２の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第２の位置決めマークの座標としたので、マスタパターンに対する被測定パターンの幅の誤差の影響を受けにくくなる。
【００５１】
また、マスタパターンと被測定パターンの全体の位置合わせのみを行う従来の位置合わせ方法では、検査ワークに局所的な伸び縮み等の歪みが存在する場合、マスタパターンとの局所的なずれが発生し、このずれが欠陥として検出されてしまう。これに対して本実施の形態では、検査ワーク１の局所的な歪みが許容範囲内（つまり、上記偏差がしきい値以下）であれば、座標変換式による分割領域ごとの位置合わせによって検査ワーク１の局所的な歪みを吸収するので、この歪みが欠陥として検出されることがなくなる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、全体の位置合わせのためにマスタパターンの第３の位置決めマークＴｍを予め登録しておく必要があるが、この第３の位置決めマークＴｍは少数でよいので、この登録に時間がかかることはない。
また、図５（ａ）、図５（ｃ）では、各分割領域の重なりが存在しないが、実際の各分割領域は左右上下が他の分割領域と重なるように設定される。これは、各分割領域のつながり具合を検査するためである。各分割領域を左右上下が他の分割領域と重なるように設定することにより、各分割領域の境界の部分の歪みが許容範囲内か否かを隣り合う複数の分割領域の偏差によって判断することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、マスタパターンからＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして自動的に選定すると共に、マスタパターンからＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして自動的に選定するようにしたことにより、パターン検査装置の作業員がマスタパターンの位置決めマークを装置に登録する必要がなくなるので、位置決めマークの登録に要する時間を削減することができる。また、Ｘ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとし、Ｙ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとすることにより、他のパターンから独立した位置決めマークあるいは位置決めマークの代わりとなり得るようなランドやパターンの角が存在しないパターンであっても、位置合わせを行うことができる。また、第１の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第１の位置決めマークの座標とし、第２の位置決めマークとして選定したパターンの幅の中心座標を第２の位置決めマークの座標としたので、パターンの角を位置決めマークとして用いる場合等に比べて、マスタパターンに対する被測定パターンの幅の誤差が大きい場合であっても、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行うことができる。
【００５４】
また、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを分割領域ごとに行うことにより、マスタパターンの分割領域と被測定パターンの分割領域の微妙な位置ずれを補正して検査を行う行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示すパターン検査方法のフローチャートである。
【図２】 本発明の実施の形態で用いるパターン検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 被測定パターンとマスタパターンの全体の位置合わせ方法を説明するための図である。
【図４】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図５】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を説明するための図である。
【図６】 被測定パターンとマスタパターンの分割領域ごとの位置合わせ方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…検査ワーク、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)
- 基準となるマスタパターンの画像とカメラで撮像した被測定パターンの画像とを比較することにより被測定パターンを検査するパターン検査方法において、マスタパターンと被測定パターンの位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせ用の位置決めマークの位置を合わせることにより前記マスタパターンと前記被測定パターンの全体の位置合わせを行った後に、
前記マスタパターン中に設定された分割領域毎に、この分割領域からＸ方向に平行な複数のパターンを第１の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第１の位置決めマークの座標とする第１の選定手順と、
前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域から前記Ｘ方向と垂直のＹ方向に平行な複数のパターンを第２の位置決めマークとして選定し、この選定したパターンの幅の中心座標を前記第２の位置決めマークの座標とする第２の選定手順と、
前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第１の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第１の位置決めマークに対応する被測定パターンの第１の位置決めマークとする第１の探索手順と、
前記マスタパターンの分割領域毎に、この分割領域に対応する前記被測定パターンの分割領域において前記マスタパターンの第２の位置決めマークに最も近い距離のパターンを探索して、このパターンを前記マスタパターンの第２の位置決めマークに対応する被測定パターンの第２の位置決めマークとする第２の探索手順と、
前記マスタパターンの分割領域中の第１の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第１の位置決めマークの位置を合わせると共に、前記マスタパターンの分割領域中の第２の位置決めマークとこれに対応する前記被測定パターンの分割領域中の第２の位置決めマークの位置を合わせることにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを分割領域毎に行う位置合わせ手順とを有することを特徴とするパターンの位置合わせ方法。 - 請求項１記載のパターンの位置合わせ方法において、
前記位置合わせ手順は、
前記マスタパターンの第１の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第１の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第１の位置決めマークの座標を算出する第１の座標算出手順と、
前記マスタパターンの第２の位置決めマークの座標を算出すると共に、この第２の位置決めマークに対応する前記被測定パターンの第２の位置決めマークの座標を算出する第２の座標算出手順と、
前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第１の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＹ方向の座標変換式を決定する第１の決定手順と、
前記算出したマスタパターンおよび被測定パターンの第２の位置決めマークの座標より前記マスタパターンと前記被測定パターンとの間のＸ方向の座標変換式を決定する第２の決定手順と、
前記マスタパターンを前記Ｘ方向およびＹ方向の座標変換式によって変換することにより、前記マスタパターンと前記被測定パターンの位置合わせを行う変換手順とからなることを特徴とするパターンの位置合わせ方法。
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