JPS6228647A - プリント基板等におけるパタ−ンの検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント基板や半導体集積回路等における印
刷パターン検査装置に関する。

（従来の技術） プリント基板や半導体集積回路等においては、その製造
技術の進歩が激しく、これに伴ってパターン欠陥検査技
術の高度化が要求されている。特に、半導体集積回路に
おいては、その回路が極めて微細であるため、その欠陥
検査は相当の精度が要求されている。この場合の欠陥と
しては、ピンホール、ブリードやショート等のパターン
くずれ、付着物、断線等がある。

この種の欠陥検査は、初期においてはオペレータが光学
顕微鏡を用いて目視判断をしていたが、検査パターンの
微細化、検査所要時間の増大等もあって、近年において
はこれらの検査の機械化。

省力化が促進されてきている０機械による検査にあって
は、被検査物のパターンを何等かの方法で標準パターン
と比較し、その差を検出しなければならないが、その方
法として既に多くの提案がなされてきている０例えば、
特開昭５９−１３８９０７号公報、特開昭５９−１６７
７８２号公報、特開昭５９−１６８３１２号公報、特開
昭５９−１６８３１３号公報等がそれである。

特開昭５９−１３８９０７号公報に示された方法は、同
一物体を別々のスライスレベルにて２値化し、これらの
２値化画像を比較判別するものである。すなわち、この
方法は、複数のスライスレベルで２値化し、欠陥の持つ
明るさ付近のスライスレベルで２値化された場合に欠陥
検出を精度よく行なうものである。

しかし、この方法によれば、基準パターンと検査パター
ンとを複数のレベルにて撮像して比較するため相当な時
間がかかる。また、この方法によれば、特にパターンの
周縁部分における光学的なノイズに非常に弱く、カメラ
のシェーディング等を考えると正確な形状欠陥検出は相
当困難であると思われる。

特開昭５９−１６７７８２号公報に示された方法によれ
ば、境界を検出することにより良φ不良を判定するもの
であるが、この場合には検出可能となる位置が限定され
複雑な配線パターン全域にわたっての検出には応用する
ことが困難であり、実用的ではないと考えられる。また
、配線パターンにはポジのテンション及びペーストの粘
度により不良とならない程度の線巾の膨張・収縮が存在
し、この線巾の膨張−収縮を考慮した上で配線パターン
の密度に合わせて許容範囲を設定することは、配線パタ
ーンが微細になるに従って事実上不可能であると思われ
る。

特開昭５９−１６８３１２号公報及び特開昭５９−１６
８３１３号公報に示された方法は、いずれも所謂パター
ンマツチング方法であり、検査パターンが微細になるに
従って検査時間が相当かかることになるのは、上記の特
開昭５９−１３８９０７号公報に示された方法と同様で
ある。

発明者等は、実際のプリント基板等の製品においてはピ
ンホール、ブリードやショート等のパターンくずれ、付
着物、断線等はある程度の許容範囲があるのであり、こ
れらを完全な状態で検出する必要性がないことに着目し
て、従来既に提案されたこれらの技術資料を検討し上述
のような検討結果を得たのである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は以上のような実状に鑑みてなされたもので、そ
の解決しようとする問題点は、欠陥検査時間の遅延及び
検査の複雑化である。

そして、本発明の目的とするところは、短時間内に精度
の高い欠陥検査を行なうことのできる検査装置を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するために本発明が採った装置の構
成を第４図に示す、以下、第４図に従って本発明の内容
を述べると、本装置の構成は、ａ）グリーンシートを拡
大撮影するカメラ（２２）ｂ）グリーンシートの拡大像
を画像処理して２値化像を得るカメラコントローラ（３
１） Ｃ）検査パターンの基準となる基準のグリーンシートの
２値化像を複数のセグメントに区画し、更に、セグメン
ト内のパターン素および／またはこれらパターン素間に
位置する空間であって、検査に最小限必要なものを選択
する標準パターン作成器（２２） ｄ）標準パターン作成器で選択されたパターン素内、お
よび／または空間内に、これらの空間および／または前
記パターン素のそれぞれの各外周より少なくとも一画素
分内側にそれぞれ対応する基準ウィンドを形成する標準
ウィンド作成器ｅ）各基準ウィンド内に前記パターン素
が入るかあるいは空間が入るかを画像処理して２値化し
、この作業を前記各セグメントの全てにわたって行なっ
て、これらの設定位置及びｚ値化値を記憶手段によって
記憶する標準パターン記憶装置ｆ）検査すべきグリーン
シートの画像に対して、前記基準パターンの各セグメン
トに対応して区画形成したセグメント内に、前記基準パ
ターンの各基準ウィンドに対応する検査ウィンドを区画
形成して、当該検査ウィンド内に完全にパターン素があ
るかあるいは完全に空間になっているかを画像処理して
ｚ値化する試験パターンデータ検出器（３３） ｇ）検査すべきグリーンシートにおける各セグメント内
の検査ウィンドの２値化信号を、これに対応する前記基
準ウィンドの前記記憶工程にて記憶されている２値化信
号と比較して記憶する判定回路（３６） ｈ〕検査すべきグリーンシートにおける各セグメント内
での判定をグリーンシート全面にわたって行うために検
査するセグメントを順次グリーンシート上で移動する為
のＸ−Ｙテーブルコントローラ（３７）及び判定の終了
をトリガーとしてＸ−Ｙテーブルコントローラ（３７）
への信号及びカメラへ撮像指示を出力するスケジューラ
（３８）ｉ）検査すべきグリーンシート全面にわたる撮
像、判定が終了後、不良部分の位置を表示する出力装置
（３９） とから成っている。

次に、この検査装置に採用した原理を第１ＩＩ〜第３図
に従って説明する。

第１図は、グリーンシー）　（１０）上に多数印刷され
た印刷パターン（１１）を複数に区画して選択した一個
のセグメント（１２）に対応する基準パターンを模式的
に示したものであり、この基準セグメント（１２）内に
４個のパターン素（１３ａ）　〜（１３ｄ）が示しであ
る。これら各パターン素（１３ａ）〜（１３’ｄ）は所
定距離離れて位置しており、それぞれの間には空間（１
４ａ）〜（１４ｃ）がある。

第２図には各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ）及び空
間（１４ａ）　〜（１４ｃ）に対応した基準ウィンド（
１５ａ）を設定した状態が二点鎖線にて示しである。こ
の場合、各基準ウィンド（１５ａ）の大きさは、各パタ
−ン素（１３ａ）　〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ）　
〜（１４ｃ）　（７）周縁よりそれぞれ少し小さくしで
ある。また、各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ）に対
する基準ウィンド（１５ａ）と、各空間（１４ａ）　〜
（１４ｃ）に対する基準ウィンド（１５ａ）とは互いに
交差はしないものとしておく。換言すれば、印刷パター
ン（１１）を撮像した場合、パターン素（１３ａ）〜（
１３ｄ）に対応する基準ウィンド（１５ａ）内にあって
は、例えば完全な黒い部分として出、また空間（１４ａ
）〜（１４ｃ）に対応する基準ウィンド（１５ａ）にあ
っては完全な白い部分として出るようにするわけである
。

第３図には検査すべき印刷パターン（１１）の第１図及
び第２図に対応した検査セグメン）　（１２）の設定例
が示してあり、このセグメント（１２）内の各パターン
素（１３ａ）　〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ）　〜（
１４ｃ）には具体例として次のような不良部分が存在し
ているものとする。すなわち、パターン素（１３ａ）に
はピンホール（ｌｅａ）があり、またパターン素（１３
ｄ）には欠け（ｌｅｄ）がある、さらに、パターン素（
１３ｂ）には図示右方に流れ出したブリード（ｔ６ｂ）
があり、パターン素（１３ｂ）とパターン素（１３ｃ）
　との間にはショート（１ｆｌｃ）がある、そして、各
パターン票（１３ａ）　〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ
）　〜（１４ｃ）については検査ウィンド（１５ｂ）が
設定しである。

このようにしておいて、第２図に示した各パターン素（
１３ａ）　〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ）　〜（１４
ｃ）に対する基準ウィンド（１５ａ）の位置を設定し、
これら各基準ウィンド（１５ａ）内においてパターン素
（１３ａ）〜（１３ｄ）によって全て埋まっているか（
完全に黒い部分となっているか）、あるいは各基準ウィ
ンド（１５ａ）内が完全な空間となっているか（完全に
白い部分となっているか）を２値化データとして記憶す
る。このように準備をしておいて、第３図に示した各検
査パターン稟（１３ａ）〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ
）〜（１４ｃ）に対する各検査ウィンド（１５ｂ）内の
撮像を行ない、上記の基準２値化データにそれぞれ完全
に対応するか否かを判定するのである。

すなわち、第３図に示したように、検査ウィンド（１５
ｂ）によってパターン素（１３ａ）を見たとき。

その一部にピンホール（１８ａ）があることによって完
全な黒い状態とはならないのであり、また検査ウィンド
（１５ｈ）によって空間（１４ｂ）を見たときにはブリ
ード（１８ｂ）及びショート（ｌＥｌｃ）があることに
よって完全な白い状態とはならないのである。

パターン素（１３ｄ）においても同様に欠け（ｌｅｄ）
があることによって完全な黒い状態とはならないのであ
る０以上のことを以って不良部分があると判定する訳で
ある。

このような良、不良の検査を、各印刷パターン（１１）
の同一位置にある各セグメン）　（１２）について順次
行なうことにより、多数の印刷パターン（１１）を有す
るグリーンシート（１０）の検査を完了するのである。

（発明の作用） 本発明が以上のような手段を採ることによって以下のよ
うな作用がある。

上述したように、第３図に示した各セグメント（１２）
の場合、そのパターン素（１３ａ）内にはピンホール（
ｌｅａ）があるのであるが、このパターン素（１３ａ）
に対する基準２値化データでは完全な黒い状態となって
いなければならないのに、ピンホール（１８ａ）がある
ことによって完全な黒い部分としては表われないのであ
る。従って、このセグメント（１２）は次の検査を行な
うまでもなく、不良なものとなる。同様に、空間（１４
ｂ）に対応する検査ウィンド（１５ｂ）にあってはブリ
ード（１８ｂ）やショート（１８ｃ）があるため、本来
ならば完全臼の状態として検出されなければならないも
のが、ブリード（１ｅｂ）ショー）　（１８ｃ）による
黒い部分が検出されるから、これによって当該セグメン
）　（１２）は不良として判定される。また、欠け（ｌ
ｅｄ）があるパターン素（１３ｄ）のような場合も、本
来ならば完全黒い状態となっていなければならないもの
が、当該欠け（］６ｄ）によってその一部に白い部分が
表われてこの場合も不良と判定されるのである。

ところで、通常プリント基板や半導体集積回路等におけ
る印刷パターンは、各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ
）または空間（１４ａ）　〜（１４ｃ）は必要最小限の
ものとしては形成されてはおらず、結線または電気接触
をそれぞれ容易に行なうため、または精度上の問題等か
ら比較的大きめに形成しである。

つまり、各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ）または空
間（１４ａ）〜（１４ｃ）は必要最小限のものよりも少
し大きめに形成しであるのである。従って、各基準ウィ
ンド（１５ａ）または検査ウィンド（１５ｂ）は、各パ
ターン素（１３ａ）　〜（１３ｄ）または空間（１４ａ
）　〜（１４ｃ）の形状と全く同一にする必要はなく、
これよりも少し小さめにすれば十分である。このように
各基準ウィンド（１５ａ）または検査ウィンド（１５ｂ
）を設定することによって、特にパターン素（１３ａ）
〜（１３ｄ）の周縁部の検出または検査を避けることが
でき、パターンの周縁部分における光学的なノイズを回
避できるのである。

また、各基準ウィンド（１５ａ）及び検査ウィンド（１
５ｂ）内を、その中の各パターン素（１３ａ）　〜（１
３ｄ）または空間（１４ａ）〜（１４ｃ）の有無に対応
した状態に２値化して、それを各基準ウィンド（１５ａ
）及び検査ウィンド（１５ｂ）に対応させれば、各パタ
ーン素（１３ａ）　〜（１３ｄ）及び空間（１４ａ）　
〜（１４ｃ）の形状または面積を完全に把握する必要は
全くない。

換言すれば、各検査ウィンド（１５ｂ）内が単に完全に
白の状態か黒の状態かを把握するのみでよいのである。

さらに、グリーンシート（１０）上に多数ある各印刷パ
ターン（１１）の同一位置にある各セグメント（１２）
を全ての印刷パターン（１１）に対して行なった後ニ１
次の同一位置にある印刷パターン（１１）について同様
な検査を行なうようにすることによって、各基準ウィン
ド（１５ａ）と検査ウィンド（１５ｂ）とを対応させる
場合に、グリーンシー）　（１０）上の一番目の印刷パ
ターン（１１）の検査完了後に次の印刷パターン（１１
）の検査を行なうのに比して効率が良くなっているので
ある。

すなわち、通常各セグメン）　（１２）毎にその印刷パ
ターン（１１）が変わるが、各基準ウィンド（１５ａ）
と検査ウィンド（１５ｂ）とを対応させる場合に、一番
目の印刷パターン（１１）の全ての検査完了後に次の印
刷パターン（１１）の検査を行なうのには、各セグメン
ト（１２）に対応する異なったデータを順次印刷パター
ン（１１）の数だけ繰り返えし読み込みながら行なわな
ければならない、しかしながら、本発明のようにすれば
、一枚のグリーンシート（ｌｏ）についての、各セグメ
ント（１２）に対応するデータの読み込みは一度で済む
のである。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、この説明
において、上記原理の説明の部分で説明した事柄と重複
する部分については省略する。

第４図には本発明を実施するにあたって使用される検査
装置の概略構成図が示しである。この検査装置は、グリ
ーンシート（１０）を所定位置に移動させるｘ−ｙステ
ージ（２１）と、このｘ−ｙステージ（２１）によって
位置設定がなされたグリーンシート（１０）を撮像する
カメラ（２２）と、このカメラ（２２）によって撮像さ
れた画像を総合的に判定する装置（８１）〜（８９）と
を備えている。また、カメラ（２２）のレンズの周囲は
、第５図に示すように、ファイバー照明リング（２２ａ
）・が配置してあり、このファイバー照明リング（２２
ａ）によって均一な照明を行なうことにより、欠陥検出
をさらに精度良く行なうようになっている。

ｘ−ｙステージ（２１）は、グリーンシート（１０）上
に多数印刷した同一の印刷パターン（１１）を、例えば
第６図（Ａ）又は第６図（Ｂ）に示した順序で、カメラ
（２２）による撮像ができるようにグリーンシート（１
０）を移動させるものである。このため、本発明に係る
装置においては、印刷パターン（１１）の一番目のセグ
メン）　（１２）について各印刷パターン（１１）の全
ての検査を行なった後、次のセグメント（１２）につい
て各印刷パターン（１１）の全ての検査を行なうもので
あるから、第６図の（Ａ）又は（Ｂ）に示した移動を分
割されたセグメント（１２）の数だけ繰り返してトレー
スすることになる。

カメラ（２２）により各パターン素（１３ａ）　〜（１
３ｄ）を撮像する場合、各パターン素（１３ａ）〜（１
３ｄ）の境界におけるノイズを避けるため、本発明にお
いては上述したように、次のような方法を採っている０
通常、各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ）の境界にお
いては、第７５！Ｊに示したような複雑になった部分、
つまりノイズ（２０を完全に無くすことは困難であるカ
ドこのノイズ（２４）は各パターン素（１３ａ）〜（１
３ｄ）の幅の１／１０程度のものであると解釈しておけ
ば十分である。逆にこのノイズ（２４）が各パターン素
（１３ａ）　〜（１３ｄ）の幅の１／１０以上あれば、
そのときには当該境界には不良部分があると考えてよい
、従って、カメラ（２２）によって撮像されたものの基
準ウィンド（１５ａ）　、または検査ウィンド（１５ｂ
）を形成するにあたっては、少なくともＩ画素分の境界
をノイズ緩衝用として設定し、その内側に各基準ウィン
ド（１５ａ）または検査ウィンド（１５ｂ）を設定して
おくのである。勿論、各パターン素（１３ａ）　〜（１
３ｄ）または空間（１４ａ）　〜（１４ｃ）によっては
その幅の１０００以上の部分をノイズ緩衝用として設定
する場合もある。

なお、基準パターンに対する基準ウィンド（１５ａ）の
設定、及び検査すべきパターンに対する検査ウィンド（
１５ｂ）の設定は、必要があれば重複して行なってもよ
い０例えば、各パターン素（１３ａ）〜（１３ｄ）が複
数の分割セグメントにわたって存在しているときには、
各セグメントについて重複して検査するようにすれば、
検査漏れを生じるようなことはなくなる。

以下第４図に示した構成の各部のｍきを具体的な検査の
流れに従って述べる。

先ず、Ｘ−Ｙステージ（２１）上に基準となるグリーン
シート（１０）を置き、印刷パターン（１１）を必要な
数に分割したセグメン）　（１２）毎に基準ウィンド（
１５ａ）を作成し、各ウィンド（１５ａ）内のデータを
２値化して記憶する。

この場合、各基準ウィンド（１５ａ）によって区画され
た部分内に、例えば第１図に示したパターン素（１３ａ
）があれば（実際には黒く撮像される）。

当該基準ウィンド（１５ａ）の部分の基準値としては自
＝Ｏとして定義しておく、このようにするのは後述の比
較判定の際に、当該基準ウィンド（１５ａ）に対応する
被検査印刷パターン（１１）の部分内にピンホール（ｌ
ｅａ）等があればこれが白い画素として検出される。と
ころが、当該基準ウィンド（１５ａ）に対応する検査ウ
ィンド（１５ｂ）内においては白＝０でなければならな
いから、このような白い部分が一画素でもあれば、当該
検査部分は不良部分を含んでいると判定できるのである
。これとは逆に、各基準ウィンド（１５ａ）によって区
画された部分内に空間（１４ａ）があれば（実際には白
く撮像される）、当該基準ウィンド（１５ａ）の部分の
基準値としては黒≠Ｏとして定義しておく。当該基準ウ
ィンド（１５ａ）に対応する検査すべき検査ウィンド（
１５ｂ）内にブリード（１８ｂ）あるいはショート（１
６ｃ）等に対応する黒い部分が一画素でもあれば、当該
検査部分は不良部分を含んでいると判定できるのである
。

以上の設定処理を標準パターン作成器（３２）と基準パ
ターン作成器（３０により全てのセグメント（１２）に
ついて行うと共に、標準パターン記憶装置（３５）にて
記憶する。

次に・検査すべきグリーンシー）　（１０）ヲＸ　−Ｙ
ステージ（２１）にのせる、先ず、１番目のセグメント
（１２）を撮像し、この画像内の予め基準パターン作成
器（３２）で設定した各ウィンド（１５ａ）毎のデータ
を試験パターンデータ検出器（３３）で読み取る。

そして、この値を標準パターン記憶装置（３２）に記憶
されているデータと比較することにより、欠陥の有無を
判定回路にて判定する。

この判定動作をＸ−Ｙステージ（２１）を動かしながら
、全セグメントについて実施する。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明に係る検査装置によれば、
検査領域を予め必要最小限の範囲に設定しておき、この
設定範囲内に基準情報と一部（１画素分）でも矛盾する
データが読み込まれれば、その部分は不良部分であると
判定するようにしたので、その検査時間を大幅に短縮す
ることができるとともに、正確な検査を効率良く行なう
ことができる。

具体的には、各基準ウィンド（１５ａ）及び検査ウィン
ド（１５ｂ）を、実際のセグメン）　（１２）の各パタ
ーン素（１３ａ）　〜（１３ｄ）または空間（１４ａ）
　〜（１４ｃ）に対して、少なくとも１画素分の緩衝部
分を置いて設定するとともに必要最小限部分としたので
、検査部分が非常に少なくなる。また、例えば、検査処
理する過程において、設定した２値化値と少しでも矛盾
した部分があると、七の部分を含むセグメントは不良で
あると判定するので、検査時間を相当短縮することがで
きるのである。換言すれば、従来の主な検査装置におい
ては、基準となるパターンの像そのものを記憶するとと
もに、検査したパターンを撮像したままの像として把握
し、両者を比較することによって行なわれていたのに対
し、本発明にあっては像の形状は全く関係なく、その基
準ウィンドおよび検査ウィンド内の２値化された信号に
よってのみ比較するのである。従って、従来不必要な部
分をも検査していたのと比較すると、検査効率が非常に
向上したのである。

また、本発明においては、基準パターンを２値化像とし
て記憶するのではないため、その基準パターンを記憶す
るための記憶波、置の容量を少なくすることができるも
のである。従って、検査装置そのものを簡略化すること
ができるとともに、検査すべきプリント基板等がさらに
複雑化しても、これに十分対処することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の詳細な説明するための平面図
であり、第１図は基準セグメントの一部を例示した平面
図、第２図は第１図の平面図に基準ウィンドを設定した
状態を示す平面図、第３図は検査すべきセグメントの第
１図に対応したものを示す平面図である。 １４図は本発明の検査装置の概略構成図、第５図はカメ
ラの近傍を拡大して示した斜視図、第６図の（Ａ）及び
（Ｂ）はグリーンシート上に印刷された各印刷パターン
の検査順序を例示した平面図、第７図は各パターン素を
拡大して例示した平面図である。 符　　　号　　　の　　　説　　　明 ＩＯ・・・グリーンシート、１１・・・印刷パターン、
１２・・・セグメント、　１３ａ〜　１３ｄ・・・パタ
ーン素、　１４ａ〜　１４Ｃ・・・空間、　１５ａ・・
・基準ウィンド、　１５ｂ・・・検査ウィンド、　＋６
ａ・・・ピンホール、２０・・・検査装置、２１・・・
Ｘ−Ｙステージ、２２・・・カメラ、２３・・・マイク
ロプロセッサ・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一枚のグリーンシート上に多数印刷形成した同一パタ
   ーンを検査する装置であって、 ａ）グリーンシートを拡大撮像して画像処理により２値
   化画面を得る装置 ｂ）検査パターンの基準となる基準パターンの画像を複
   数のセグメントに区画する装置 ｃ）上記ｂ）の装置で区画されたセグメント内のパター
   ン素および／またはこれらパターン素間に位置する空間
   であって、検査に最小限必要なものを選択する装置 ｄ）上記ｃ）の装置で区画されたパターン素内、および
   ／または空間内に、これらの空間および／または前記パ
   ターン素のそれぞれの各外周より少なくとも一画素分内
   側にそれぞれ対応する基準ウインドを形成する装置 ｅ）各基準ウインドの位置設定を行なうとともに、その
   各ウインド内に前記パターン素が入るかあるいは空間が
   入るかを画像処理して２値化し、この作業を前記各セグ
   メントの全てにわたって行なって、これらの設定位置及
   び２値化値を記憶手段によって記憶する装置 ｆ）検査すべきグリーンシートを撮像して得られた各パ
   ターンの、前記基準パターンの各セグメントに対応して
   区画形成したセグメント内に、前記基準パターンの各基
   準ウインドに対応する検査ウインドを区画形成して、当
   該検査ウインド内に完全にパターン素があるかあるいは
   完全に空間になっているかを画像処理して２値化する装
   置 ｇ）上記ｆ）の装置で得られた２値化信号を、これに対
   応する前記基準ウインドについて前記記憶装置で記憶さ
   れている２値化信号と比較して記憶する装置 ｈ）検査すべきグリーンシートに多数印刷形成したパタ
   ーンについて、上記ｆ）、ｇ）の装置を用いて、順次標
   準パターンとの差異の有無を記憶していく為に、グリー
   ンシートが載っているＸ−Ｙステージとカメラを制御す
   る装置 ｉ）１枚のグリーンシート全面について標準パターンと
   の差異を出力する装置 とからなるプリント基板等におけるパターン検査装置。