KR101227343B1 - 검사 시스템 - Google Patents

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다다시 이이다
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

고다층 프린트 배선 기판의 배선 패턴을 검사할 때에 오보고가 적은 캘리브레이션 위치를 결정함과 함께, 그 검사성을 평가하고 베리파이 작업 시간을 예측할 수 있는 검사 시스템을 제공한다. 검사 시스템에서, 검사 대상의 프린트 배선 기판을 구성하는 각 층의 CAD 데이터와 그 층 구성 정보에 기초하여 검사면으로부터 투시한 휘도 성분 맵을 생성한다. 그리고 검사면을 구성하는 휘도 성분의 조를 구하고, 전체 조를 망라하는 1개 이상의 휘도 평가 영역을 결정한 후, 검사 장치에 의해 영역을 촬상, 각 휘도 성분에 대응하는 통계 휘도값을 구하고 휘도 성분 맵에 대입하여, 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하여 검사를 행한다.

Description

검사 시스템{INSPECTION SYSTEM}
본 발명은, 고다층 프린트 배선 기판과 같은 복수의 층을 갖는 프린트 배선 기판에 형성된 배선 패턴의 결함을 화상 처리에 의해 검사하는 검사 시스템에 관한 것으로, 특히, 검사 파라미터 설정 방법과 그 검사성(난이도)을 평가하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 프린트 배선 기판 제조에서는, 그 제조 과정에서 배선 패턴의 단선이나 이지러짐, 돌기나 쇼트 등의 배선 패턴 결함이 생긴다. 이들 결함은 주로 검사 장치를 이용하여 그 양부를 검사 사양에 기초하여 판별하고, 의심되는 결함 부위에 대해서는 결함 후보로서 그 화상을 표시하고, 인간의 목시 확인(이하, 베리파이 작업이라고 칭함)에 의한 최종 합격 여부 판정을 행하고 있다.
검사 장치에서는 특정 부위의 배선 패턴을 CCD 카메라에 의해 촬상하고, 그 화상을 A/D 변환부에 출력한다. A/D 변환부에서 화상을 다계조 디지털 화상 데이터로 변환하고, 그 데이터로부터 휘도 히스토그램을 생성한다.
휘도 히스토그램으로부터 필요에 따라서 임의의 휘도 피크값, 주로, 저휘도측의 피크값과 고휘도측의 피크값을 이용하여 각 휘도의 농도 변화를 행하는 캘리브레이션 작업을 통하여 콘트라스트가 양호한 화상을 얻는다. 이 화상으로부터 휘도 히스토그램을 생성하고 검사 임계값을 결정한다.
후에 프린트 배선 기판의 검사 대상 범위를 CCD 카메라에 의해 주사하고, 얻어진 화상을 검사 임계값에 따라서 윤곽화하여 윤곽 데이터를 작성한다. 또한, CAD 데이터와 윤곽 데이터를 비교하고, 그 차로부터 결함 후보를 결정함과 함께 결함 후보의 화상을 모니터에 표시한다.
예를 들면, 일본 특개 2000-329532호 공보(특허 문헌 1)에 기재된 발명에서는, 암시야 조명과 현미경 및 CCD 카메라에 의해 배선 패턴을 촬상하여, 배선 패턴의 농도 단면을 얻음과 함께 검사 임계값을 결정하고, 이 검사 임계값에 따라서 윤곽화함으로써 촬상 위치의 영향이 없이 안정된 검사가 가능한 방법이 기재되어 있다.
한편, 일본 특개 2008-144071호 공보(특허 문헌 2)에는 콘트라스트가 양호한 화상을 제공하는 프린트 배선 기판 재료의 구성 수지 조성물의 기재가 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2000-329532호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 2008-144071호 공보
그러나, 최근의 전자 기기의 고기능화 및 단납기화의 요구에 수반하여 프린트 배선 기판의 고다층화, 고밀도화는 현저하고, 또한 내열성이나 전기 절연성이라고 하는 특성도 중요시되어 오고 있다.
이들 요구 하에 제조된 고다층 프린트 배선 기판은 다양한 재료로 구성되고, 신호나 전원층 도체 두께 및 절연층간 두께 및 절연 재료종 등 층 구성의 조합은 복잡하다. 이와 같은 층 구성을 갖는 프린트 배선 기판의 대부분은 다양한 휘도 성분을 갖고 있어, 배선 패턴의 검사에서는 배선 패턴과 절연 재료의 각 휘도를 분리하는 검사 임계값의 결정이 중요하다.
그런데, 암시야 조명을 갖는 현미경이나 CCD 카메라를 이용하여 검사 임계값을 결정하는 특허 문헌 1에서는, 다양한 휘도 성분의 분리가 곤란하며, 또한 현미경이라고 하는 미시 영역을 주사하는 방법에서는 대형 기판의 검사에 다대한 시간을 요하여, 단납기화의 요구에는 부적합하다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 콘트라스트를 개선한 수지 조성물을 채용하기 위해서는 많은 제조 프로세스의 변경이나 조정이 필요함과 함께, 재료 코스트의 면에서 그 용도는 한정된다.
어떠한 경우에서도, 검사 임계값의 설정을 잘못하여 배선 패턴을 윤곽화한 경우, 검사 장치는 배선 패턴 이외의 부위, 예를 들면 클리어런스 등도 배선 패턴으로 간주하여 윤곽화하여, 결함 후보가 증대됨과 함께, 베리파이 작업에는 다대한 시간을 요하게 된다.
한편, 검사 공정은 프린트 배선 기판에 부가 가치를 생성하지 않기 때문에, 검사 공정의 리드 타임은 경시되기 쉬워, 충분한 검사 시간을 제조 계획에 설정하고 있지 않은 경우가 많다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다양한 휘도 성분을 나타내는 고다층 프린트 배선 기판을 검사할 때에 오보고가 적은 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하고, 또한, 사전에 검사성을 평가함으로써 베리파이 작업 시간을 예측하기 위한 검사 파라미터 설정 방법, 검사성 평가 방법 및 검사 시스템을 제공 하는 것에 있다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백하게 것이다.
본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 다음과 같다.
즉, 대표적인 것의 개요는, 검사 대상의 프린트 배선 기판을 구성하는 각 층의 CAD 데이터와 그 층 구성 정보에 기초하여 CAD 데이터를 합성하고, 검사면으로부터 투시한 휘도 성분 맵을 생성한다. 검사면의 도체가 두꺼운 경우에는 필요에 따라서 설정한 검사면의 에칭 팩터에 기초하여 CAD 데이터를 보정하고, 휘도 성분 맵을 생성한다. 휘도 성분 맵으로부터 검사면을 구성하는 휘도 성분의 조를 구하고, 전체 조를 망라하는 1개 이상의 휘도 평가 영역을 결정한다. 그리고 휘도 평가 영역을 검사 장치에 의해 촬상하고, 각 휘도 성분에 대응하는 휘도 데이터를 취득 해석하여 각 통계 휘도값을 구한다.
본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.
즉, 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과는, 다양한 휘도 성분을 나타내는 고다층 프린트 배선 기판을 검사할 때에 오보고가 적은 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하고 또한, 베리파이 작업 시간을 예측함으로써 검사성을 향상시킴과 함께 검사 공정의 리드 타임을 최적화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 검사의 처리 수순을 설명하는 플로우차트.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 최적 캘리브레이션 위치를 결정하는 처리 수순을 설명하는 플로우차트.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 오보고 밀도를 결정하는 처리 수순을 설명하는 플로우차트.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 구성을 도시하는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 검사 장치 스테이지 부분의 단면을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 층 구성 정보를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 층 구성 정보를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 층 구성 정보를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 에칭 팩터에 기초하여 CAD 데이터를 보정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 에칭 팩터에 기초하여 CAD 데이터를 보정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 3×3 주사자를 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 휘도 평가 영역을 결정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 휘도 평가 영역을 결정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 19는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 최적 캘리브레이션 영역을 결정하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 20은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 베리파이 작업 시간을 예측하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 21은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 베리파이 작업 시간을 예측하는 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에서, 동일한 부재에는 원칙적으로 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
도 1∼도 3에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 처리 수순에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 검사의 처리 수순을 설명하는 플로우차트, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 최적 캘리브레이션 위치를 결정하는 처리 수순을 설명하는 플로우차트, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 오보고 밀도를 결정하는 처리 수순을 설명하는 플로우차트이다.
우선, 검사 시스템의 검사의 처리 수순은 도 1에 도시한 바와 같이, 처음에 검사 장치에 검사 대상으로 되는 프린트 배선 기판의 검사 데이터를 검사 장치에 읽어들인다(스텝 140). 여기서의 검사 데이터에는, 검사 대상으로 되는 프린트 배선 기판의 윤곽화한 CAD 데이터와 검사 사양을 포함하고, 기판을 얼라인먼트하기 위한 위치 정보나 촬상 화상을 캘리브레이션하기 위한 특정 부위의 위치 정보 등이 포함된다.
그리고, 검사 대상으로 되는 프린트 배선 기판을 검사 장치에 세트한다(스텝 125). 그리고, 검사 정보로부터 얻은 얼라인먼트 위치 정보에 기초하여 검사 기판의 복수 개소의 화상을 촬상하고, 얻은 화상 데이터를 윤곽화하고, 대응하는 CAD 데이터의 동 위치와 위치 정렬을 하는 얼라인먼트 처리를 행한다(스텝 126).
이 기판 세트(스텝 125)부터 얼라인먼트(스텝 126)까지의 처리를 초기 설정 단계(스텝 127)라고 칭한다.
그리고, 검사 임계값을 결정하기 위해서, 검사 데이터에 등록된 특정한 캘리브레이션 위치를 검사 장치에 설정한다(스텝 128). 이 캘리브레이션 위치는, 검사 대상인 프린트 배선 기판의 CAD 데이터에 의해, 가장 배선 패턴의 밀도가 미세한 부위에 설계 단계에서 설정되는 경우가 많다.
그리고, 특정 부위의 배선 패턴을 CCD 카메라에 의해 촬상하고, 그 화상을 A/D 변환부에 출력한다. A/D 변환부에서 화상을 다계조 디지털 화상 데이터로 변환하고, 그 데이터로부터 휘도 히스토그램을 생성한다. 휘도 히스토그램으로부터 필요에 따라서 임의의 휘도 피크값, 주로, 저휘도측의 피크값과 고휘도측의 피크값을 이용하여 각 휘도의 농도 변화를 행하는 캘리브레이션 작업(스텝 129)을 통하여, 콘트라스트가 양호한 화상을 얻는다.
이 화상으로부터 휘도 히스토그램을 생성하고, 배선 패턴을 검사할 때에 알맞은 검사 임계값을 결정한다(스텝 130). 후에 프린트 배선 기판의 검사 대상 범위를 CCD 카메라에 의해 주사하여 기판을 촬상하여 배선 패턴의 화상을 얻는다(스텝 131).
그리고, 얻어진 화상을 스텝 130에서 결정한 검사 임계값에 따라서 윤곽화하고 윤곽 데이터를 작성한다(스텝 132). 또한, CAD 데이터와 윤곽 데이터를 비교하고, 그 차로부터 결함 후보를 결정하는 윤곽 비교 검사를 행하고(스텝 133), 얻어진 결함 후보의 화상을 모니터에 표시한다(스텝 134).
캘리브레이션(스텝 129)부터 결함 후보 화상 표시(스텝 134)까지의 처리를 검사 단계(스텝 135)라고 칭한다.
그리고, 모니터에 표시된 결함 후보 화상을 인간이 목시 확인하는 베리파이 작업을 행하고(스텝 136), 결함의 합격 여부를 판정한다(스텝 137). 결함의 종류에 따라, 수정 가능이라고 판단된 결함 부위에는 안표로 되는 시일 등이 붙여지고, 후속의 제조 공정에서 배선 패턴을 수정하는 경우도 많다.
마지막으로, 검사 결과의 통계 정보로 되는 실보고 건수와 오보고 건수를 등록하고(스텝 138), 검사가 종료된다. 베리파이(스텝 136)부터 실보고/오보고 건수의 등록(스텝 138)까지의 처리를 베리파이 작업 단계(스텝 139)라고 칭한다.
또한, 도 1에 도시한 초기 설정 단계(스텝 127) 후에 행하는 캘리브레이션 위치 설정(스텝 128)을 보충하는 최적 캘리브레이션 위치를 결정하는 처리 수순은 도 2에 도시한 바와 같이, 처음에, 검사 대상으로 되는 프린트 배선 기판의 층 구성표를 검사 시스템에 읽어들인다(스텝 101).
그리고, 층 구성표에서 정의된 각 층의 CAD 데이터를 읽어들이고(스텝 102), 읽어들여진 CAD 데이터와 CCD 카메라의 해상도에 따라서, CAD 데이터를 분할하기 위한 픽셀 사이즈를 설정한다(스텝 103). 그리고, 설정한 픽셀 사이즈로 CAD 데이터를 분할하고, 분할된 CAD 데이터의 픽셀마다 계조 정보에 기초하여 2치화를 행한다(스텝 104).
본 실시 형태에서 이용하는 CAD 데이터는, 배선 패턴은 흑색으로 계조수 0을 갖고, 미배선 영역은 백색으로 계조수 255를 갖고, 예를 들면, 흑(0), 백(1)과 같이 계조수 0과 계조수 255 사이에서 2치화 처리를 행한다. 검사 공정의 전공정인 배선 형성 공정에서의 웨트 에칭 프로세스에서, 배선 패턴의 단면이 사다리꼴 형상으로 되는 경우, 배선 표면의 패턴 CAD 데이터에서는 패턴 치수에 차가 생기기 때문에, 에칭 보정의 유무를 지정한다(스텝 105).
스텝 105에서 에칭 보정 있음의 경우는, CAD 데이터를 팽창 수축 처리(스텝 106)하여, 배선 패턴의 사다리꼴 형상을 표현한다. 웨트 에칭 프로세스에서 과도하게 에칭되어 있는 경우에는 CAD 데이터의 수축 처리를 행하고, 반대로 에칭량이 적은 경우, 배선 패턴은 CAD 데이터보다도 굵어지기 때문에, 팽창 처리를 행한다.
그리고, 지정한 픽셀 사이즈로 2치화한 CAD 데이터로부터 메쉬도를 작성한다(스텝 107). 다음으로, 검사 대상으로 되는 프린트 배선 기판의 검사면을 설정하고(스텝 108), 설정된 검사면에 따라서 검사면으로부터 투시한 휘도 성분 맵을 생성한다(스텝 109).
또한, 층 구성 정보와 휘도 성분 맵에 의해 설정된 휘도 성분 번호를 이용하여 휘도 성분표를 출력한다(스텝 110). 또한, CCD 카메라에 의해 촬상되는 각 픽셀의 휘도값을 상정하고, 스텝 110에서 출력된 휘도 성분표를 재조합한다(스텝 111). 그리고, 재조합된 휘도 성분표로부터, 배선 패턴 면적을 계산한다(스텝 112).
그리고, 스텝 111의 휘도 성분표에서 정의된 휘도 성분 번호에 기초하여, 이미 정보로서 라이브러리에 등록되어 있는지를 확인한다(스텝 113). 스텝 113에서, 라이브러리에 등록이 없는 경우, 스텝 111의 휘도 성분표에 따라서 휘도 성분 맵을 생성한다(스텝 114).
그리고, 휘도 성분 맵을 주사하기 위한 주사자 사이즈를 설정한다(스텝 115). 주사자 사이즈는 CCD 카메라가 갖는 최대 소자 사이즈를 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, 주사자 사이즈에 기초하여 스텝 114에서 생성된 휘도 성분 맵을 주사(스텝 116)하여, 휘도 평가 영역을 결정한다(스텝 117).
그리고, 실제로 CCD 카메라에 의해 휘도 평가 영역을 촬상하고(스텝 118), 휘도 데이터표를 작성한다(스텝 119). 라이브러리에 휘도 성분 번호가 이미 등록되어 있던 경우, 휘도 성분 맵 생성(스텝 114)부터 휘도 데이터표 작성(스텝 119)의 처리는 불필요하고, 휘도 데이터표를 참조하여, 라이브러리의 등록값을 사용한다(스텝 120).
그리고, 휘도 데이터표로부터 통계 휘도를 해석함과 함께, 검사 우도를 해석한다(스텝 121). 해석으로부터 얻은 통계 휘도에 기초하여 스텝 114에서 생성한 휘도 성분 맵을 변환하고(스텝 122), 이 휘도 성분 맵을 주사하여(스텝 123), 최적 캘리브레이션 위치를 결정한다(스텝 124).
또한, 오보고 밀도를 결정하는 처리 수순은, 도 3에 도시한 바와 같이, 도 1에 도시한 베리파이 작업 단계(스텝 139)를 거친 후, 확률 밀도 분포 계산을 행한다(스텝 141).
그리고, 휘도 성분으로서, 2종의 휘도 성분 번호를 설정하고(스텝 142), 검사 우도를 계산한다(스텝 143). 그리고, 도 2에 도시한 스텝 112에서 결정한 배선 패턴 면적을 읽어들이고(스텝 144), 도 1에 도시한 스텝 138에서 등록된 오보고 건수를 취득한다(스텝 145).
그리고, 배선 패턴 면적과 오보고 건수로부터 오보고 밀도를 계산하고(스텝 146), 검사 우도와 오보고 밀도를 라이브러리에 등록한다.
다음으로, 도 4 및 도 5에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 구성을 도시하는 구성도, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 검사 장치 스테이지 부분의 단면을 도시하는 도면이다.
도 4에서, 검사 시스템은, 검사 대상의 검사를 행하는 검사 장치(1), CAD 데이터를 관리하는 CAD 관리 시스템(2), 층 구성 정보를 관리하는 층 구성 정보 관리 시스템(3), 각종 데이터나 라이브러리가 저장되는 기억 장치인 하드디스크 장치(HDD)(6), 메모리(ROM/RAM)(7), 연산 장치인 CPU(8), 모니터(9), 키보드(10), 프린터(11), 인터페이스(I/F)(5)로 구성되고, 하드디스크 장치(HDD)(6), 메모리(ROM/RAM)(7), CPU(8), 표시 장치인 모니터(9), 키보드(10), 및 프린터(11)는 버스(12)를 통하여 접속되고, 검사 장치(1), CAD 관리 시스템(2), 및 층 구성 정보 관리 시스템(3)과 하드디스크 장치(HDD)(6), 메모리(ROM/RAM)(7), CPU(8), 모니터(9), 키보드(10), 및 프린터(11)는 인터페이스(I/F)(5)를 통하여 접속되어 있다.
또한, 검사 장치(1), CAD 관리 시스템(2), 및 층 구성 정보 관리 시스템(3)은, 제조 LAN(4)에 접속되어 있다.
검사 장치(1)에 의해 촬상한 데이터 및 CAD 데이터 관리 시스템(2)이나 층 구성 정보 관리 시스템(3)으로부터 얻은 데이터는, 인터페이스(I/F)(5)를 통하여 기억 장치인 하드디스크 장치(HDD)(6)에 축적된다.
연산 장치인 CPU(8)는, 하드디스크 장치(HDD)(6)에 축적된 데이터를 메모리(ROM/RAM)(7)에 적절히 저장하고, 이것을 CPU(8)가 실행하는 프로그램에 의해 참조하여 연산하고, 그 결과를 하드디스크 장치(HDD)(6)나 메모리(ROM/RAM)(7)에 저장한다.
또한, 필요에 따라서 연산 결과를 모니터(9)나 프린터(11) 등의 표시 장치에 출력한다. CPU(8)가 실행하는 프로그램은, 조작자가 키보드(10)로부터 기동 명령을 입력하거나, 해당 프로그램의 자동 기동 기능에 의해 실행 개시된다.
또한, 각 부의 사이의 데이터의 전송은, 버스(12)를 통하여 행해진다. 또한, 이들 데이터나 연산 결과의 정보는, 검사 장치(1)를 통하여 제조 LAN(4)에 접속한 다른 검사 장치나 제조 장치에서도 참조 가능하게 된다.
이와 같은 본 실시 형태의 검사 시스템의 구성은, 기존의 시스템을 이용하면서 구축 가능하다. 이 시스템 구성에 의해, 다양한 휘도 성분을 나타내는 고다층 프린트 배선 기판을 검사할 때에 오보고가 적은 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하고 또한, 사전에 검사성을 평가함으로써 베리파이 작업 시간을 예측하는 것이 가능하게 된다.
또한, 검사 장치(1)의 스테이지의 단면 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, 스테이지(17) 상에는 복수개의 흡착 구멍(16)이 형성되어, 기판을 흡착한다. 스테이지(17)는 리니어 헤드(구동용 리니어 모터)(19)에 의해 가이드(18)를 따라서 X, Y 방향으로 이동한다.
또한, 스테이지(17) 상에 흡착된 기판의 배선 패턴을 스테이지(17)의 이동에 맞추어 조명(14)을 갖는 CCD 카메라(13)가 촬상한다. 촬상한 데이터는 A/D 변환부(15)에 출력되어 다계조 디지털 화상 데이터로 변환되고, 인터페이스(I/F)(5)를 통하여 하드디스크 장치(HDD)(6)에 축적된다.
다음으로, 도 6∼도 8에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 층 구성 정보에 대하여 설명한다. 도 6∼도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 층 구성 정보를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 이하의 표 1에 나타내는 층 구성표에 기초하는 3층 프린트 배선 기판의 층 구성도를 도시하는 도면이다. 각 층을 L1층, L2층, L3층이라고 칭하고, L1 층 도체 재료(201)로 이루어지는 신호층과 L2층 배선 패턴(203) 및 L2층 절연 재료(204)로 이루어지는 전원층 및 L3층 도체 재료(206)로 이루어지는 신호층으로 구성되고, L1층과 L2층의 층 사이에 L1-2층간 절연 재료(202)를 배치하고, L2층과 L3층의 층 사이에 L2-3층간 절연 재료(205)를 나타낸다.
이 층 구성에 의해 짜여진 프린트 배선 기판은 후속의 적층 프레스 공정에서 가열 압착되어, 도 7에 도시한 적층 후의 3층 프린트 배선 기판으로 된다. 또한, 표면 연마 공정, 배선 형성 공정 등의 제조 프로세스를 거쳐, 도 8에 도시한 L1층 배선 패턴(207) 및 L3층 배선 패턴(208)이 형성된다.
이들 배선 패턴은 배선 형성 공정에서의 웨트 에칭 프로세스에서, 그 단면 형상이 사다리꼴로 되는 경우가 많다. 이 경우 L1층 배선 패턴 폭(216)과 L1층 배선 표면 패턴 폭(217)의 차를 구하고, 그 차의 절반의 역수를 L1층 배선 도체 두께(218)에 곱한 에칭 팩터를 이용하여 사다리꼴 형상을 나타낸다.
Figure 112012052933313-pat00001
다음으로, 도 9∼도 13에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터에 대하여 설명한다. 도 9∼도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템에서 사용되는 CAD 데이터를 설명하기 위한 프린트 배선 기판의 각 층의 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 3층 프린트 배선 기판의 L1층 CAD 데이터를 도시하는 도면으로, L1층 배선 패턴(207) 및 미배선 영역(215)을 포함하는 L1층 CAD도(210)에 의해 구성된다.
또한, 도 11은 도 8에 도시한 3층 프린트 배선 기판의 L2층 CAD 데이터를 도시하는 도면으로, L2층 배선 패턴(203) 및 미배선 영역(215)을 포함하는 L2층 CAD도(212)에 의해 구성된다.
또한, 도 12는 도 8에 도시한 3층 프린트 배선 기판의 L3층 CAD 데이터를 도시하는 도면으로, L3층 배선 패턴(208) 및 미배선 영역(215)을 포함하는 L3층 CAD도(213)에 의해 구성된다.
또한, 도 10은 도 9에 도시한 L1층 CAD 데이터를 화상 처리에서 수축 처리 표현하고 에칭 팩터를 고려한 L1층 CAD도로, 에칭 팩터를 고려한 L1층 배선 표면 패턴(209)과 미배선 영역(215)으로 구성된다.
또한, 도 13은 도 9∼도 12를 이용하여 L1층으로부터 투시한 L1층∼L3층 CAD도를 도시하는 것으로, 본 실시 형태에서는, L1층을 검사층으로 한다.
다음으로, 도 14∼도 21에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 처리에 의한 구체예에 대하여 설명한다.
도 14∼도 21은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 시스템의 처리에 의한 구체예를 설명하기 위한 도면으로, 도 14 및 도 15는 에칭 팩터에 기초하여 CAD 데이터를 보정하는 예를 설명하기 위한 도면, 도 16은 3×3 주사자를 도시하는 도면, 도 17 및 도 18은 휘도 평가 영역을 결정하는 예를 설명하기 위한 도면, 도 19는 최적 캘리브레이션 영역을 결정하는 예를 설명하기 위한 도면, 도 20 및 도 21은 베리파이 작업 시간을 예측하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 14는 도 9에 도시한 L1층 CAD 데이터를 X방향 기판 사이즈와 Y방향 기판 사이즈를 지정 픽셀(302)로 픽셀 분할한 L1층 CAD 데이터의 메쉬도이다. 이 경우, L1층 배선 패턴(207)은 흑색이며 각 픽셀은 계조수 0을 갖고, 미배선 영역(215)은 백색이며 각 픽셀에는 계조수 255가 저장된다.
도 16은 3×3 주사자를 도시한 것이다. 이 주사자에 의해 도 14를 좌측 위부터 우측 아래까지 주사한다. 이 때에 주목 픽셀(314)의 주변 8개의 픽셀이 갖는 계조값을 평가하고, 1개라도 미배선 영역(215)의 계조수인 255를 갖는 경우, 주목 픽셀(314)을 미배선 영역(215)의 계조수로 변환함으로써, 도 10에 도시한 에칭 팩터를 고려한 L1층 CAD도가 완성된다.
주사자나 픽셀의 사이즈는, 평가 대상에 맞추어 임의로 정하여, 정확한 정보를 얻는 것이 필요하다. 또한, 소정의 에칭 보정량을 만족시키기 위해서 팽창 수축 처리를 복수회 실시하는 경우도 있다.
도 15는 도 14와 마찬가지로 도 11, 도 12도 메쉬 표현하고, 각각 메쉬 표현된 도면을, 도 16에 도시한 3×3 주사자에 의해 주사하고, L1층으로부터 투시하였을 때의 각 픽셀 위치에서의 하층의 상태(배선 패턴, 절연 재료)를 구분하고, 이하의 표 2에 기재된 휘도 성분표에 기초하여 레벨링한 것이다.
도 15에 도시한 도면에서는, L1층 배선 패턴, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(304), L1층 배선 패턴, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분(305), L1층 배선 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(306), L1층 배선 표면 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(307), L1층 배선 표면 패턴, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분(308), L1층 배선 표면 패턴, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(309), L1층 절연 재료, L2층 배선 패턴, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분(310), L1층 절연 재료, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(311), L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분(312), L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(313)의 10종의 휘도 성분으로 구성되어 있다.
Figure 112012052933313-pat00002
다음으로, 도 15 및 표 2에 기초하여, 실제로 검사하였을 때에 CCD 카메라(13)에 의해 촬상되는 각 픽셀의 휘도값을 상정하여, 도 17에 도시한 재조합 후의 휘도 성분 맵을 생성한다.
도 15 및 표 2에서 L1층에 배선 패턴이나 배선 표면 패턴을 나타내는 픽셀 위치에서는, 검사 시의 조명(14)에 의해 발하여진 광은 L1층에서 반사되어, L2층이나 L3층 등의 하층의 영향을 받지 않는다. 따라서, 표 2는 이하의 표 3에 나타내는 재조합 후의 휘도 성분표로 재분류할 수 있다.
최종적으로, 생성된 도 17에 도시한 재조합 후의 휘도 성분 맵이, 본 실시 형태에서의 검사면으로부터 투시한 휘도 성분 맵으로 된다.
이 경우, L1층 배선 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(306), L1층 배선 표면 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(307), L1층 절연 재료, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(311), L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분(312), L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분(313)의 5종의 휘도 성분으로 집약된다.
Figure 112012052933313-pat00003
또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 5종의 휘도 성분으로 집약된 도 17에 도시한 재조합 후의 휘도 성분 맵을, 도 16에 도시한 3×3 주사자의 사이즈를 50×50으로 하여 화상을 좌측 위부터 우측 아래까지 주사한다.
이 주사자 사이즈는 가능하면 CCD 카메라(13)가 갖는 최대 소자 사이즈를 만족시키는 것이 바람직하다. 이 주사자에 의해 화상의 좌측 위부터 우측 아래까지 이르는 전체 픽셀을 주사할 때에, 각 주목 픽셀에서 주사자 내에 포함되는 각 휘도 성분의 수(각 휘도 성분 면적)와 휘도 성분의 종류를 카운트한다.
전체 픽셀의 주사가 종료되었을 때에, 주목 픽셀마다 각 휘도 성분 면적과 휘도 성분의 종류를 평가하고, 각 휘도 성분 면적의 변동이 적고, 휘도 성분의 종류가 가장 많은 주목 픽셀의 X좌표, Y좌표를 휘도 평가 영역의 중심으로 하여, 휘도 평가 영역(316)을 결정한다.
그러나, 이 방법에 의해, 상기 표 3에 기재된 휘도 성분수 5종을 포함하는 휘도 평가 영역을 결정할 수 없었던 경우에는, 부족한 휘도 성분의 종류를 포함하는 2번째로 휘도 성분의 종류가 많은 휘도 평가 영역을 평가하면 된다.
또한, 각 휘도 평가 영역에서의 휘도 성분은 중복되어도 된다. 이 방법에 의해 모든 휘도 성분의 종류를 포함하는 휘도 평가 영역을 1개 이상 결정한다. 다음으로, 검사 장치에 검사 대상 기판을 세트하고, 결정한 휘도 평가 영역을 촬상한다. 그리고, 이하의 표 4에 나타내는 각 휘도 성분에 대한 휘도 데이터표를 작성한다.
Figure 112012052933313-pat00004
그리고, 각 휘도 성분 번호에 대응하는 휘도 데이터의 종합의 평균과 표준 편차값을 계산하고, 이하의 표 5에 나타내는 각 휘도 성분에 대한 통계 휘도값을 산출한다.
Figure 112012052933313-pat00005
이 통계 휘도값에서의 평균값을 도 17에 도시한 재조합 후의 휘도 성분 맵에서의 각 휘도 성분 번호에 대입하고, 재차, 도 16에 도시한 주사자를 이용하여 화상의 좌측 위부터 우측 아래까지에 이르는 전체 픽셀을 주사한다. 이 경우도 도 18과 마찬가지로, 주사자 사이즈를 50×50으로 하고 있다.
주사자 사이즈는 가능하면 CCD 카메라(13)가 갖는 최대 소자 사이즈를 만족시키는 것이 바람직하다. 이 주사자에 의해 주사할 때에, 각 주목 픽셀에서 주사자 내에 포함되는 각 휘도 성분의 수(각 휘도 성분 면적)와 휘도 성분의 종류, 표준 편차값 및 최대값, 최소값으로부터 구한 레인지를 카운트한다. 전체 픽셀의 주사 종료 후, 표준 편차값과 레인지가 가장 크고 또한 휘도 성분의 종류가 많은 주목 픽셀을 1개 결정하고, 최적 캘리브레이션 위치로 한다.
도 19에 최적 캘리브레이션 위치를 도시한다. 최적 캘리브레이션 위치(501)를 중심으로 캘리브레이션 영역(502)을 결정하였다. 또한, 캘리브레이션 영역(502)은 주사자 사이즈이다.
이하의 표 6에 본 실시 형태에서의 각 휘도 성분과 면적을 나타낸다. 도 19에 도시한 최적 캘리브레이션 위치를 결정할 때에, 도 16에 도시한 주사자를 이용하여 카운트한 각 휘도 성분의 수를 픽셀 단위로 휘도 성분 면적으로서 출력하고, 검사면 L1층의 배선 패턴 면적 요컨대 휘도 성분 번호(306, 307)의 합을 본 실시 형태에서의 배선 패턴 면적으로 한다.
Figure 112012052933313-pat00006
도 20은 각 휘도 성분에서의 확률 밀도 분포와 검사 우도를 도시하고 있으며, 횡축을 휘도로 하고, 종축을 확률 밀도로 한 경우, 부호 601, 602, 603, 604, 605는 각각, 휘도 성분 번호(312, 311, 313, 306, 307)에 대응하는 확률 밀도 분포를 나타내고, 그 분포는 이하의 수학식 1의 식의 정규 분포 형상으로 표현된다.
Figure 112012052933313-pat00007
도 20에 도시한 부호 607은 확률 밀도 분포(603)의 플러스 방향측 아랫자락의 위치를 나타내고, 휘도 성분 번호(313)의 평균값 +3σ 위치를 나타낸다.
또한, 부호 608은 확률 밀도 분포(604)의 마이너스 방향측 아랫자락의 위치를 나타내고, 휘도 성분 번호(306)의 평균값 -3σ 위치를 나타낸다. 부호 608로부터 부호 607의 휘도 위치를 뺀 크기를 검사 우도로서 부호 606으로 표현한다.
도 21은 라이브러리에 등록된 검사 우도와 오보고 밀도를, 횡축에 검사 우도, 종축에 오보고 밀도를 취하여 플롯한 도면이다. 도 21의 부호 701은, 검사 우도가 0 미만인 검사 우도와 오보고 밀도와의 관계를 나타내는 1차 근사식이고, 부호 702는 각 플롯이다. 각 플롯에서 검사 우도를 나타내는 횡축을 (x1, x2, …)로 하고, 종축은 오보고 밀도(y1, y2, …)로 하면, 1차 근사식은 이하의 수학식 2의 식으로 표현된다.
실제로 검사 대상의 프린트 배선 기판에서의 검사 우도와 배선 패턴 면적을 전술한 방법으로 구하고, 검사 우도를 이하의 수학식 2의 식에 대입하여 오보고 밀도를 구하고, 이하의 수학식 3의 식에 구한 오보고 밀도와 배선 패턴 면적을 대입하여, 베리파이 작업 시간을 계산한다. 이하의 수학식 3의 식의 베리파이 시간은 제조에서 표준 작업 시간으로서 정의되는 결함 1건당의 확인자의 확인 시간이다.
Figure 112012052933313-pat00008
Figure 112012052933313-pat00009
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 다양한 휘도 성분을 나타내는 고다층 프린트 배선 기판을 검사할 때에 오보고가 적은 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하고 또한, 베리파이 작업 시간을 예측함으로써 검사성을 향상시킴과 함께 검사 공정의 리드 타임을 최적화하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은, 고다층 프린트 배선 기판과 같은 복수의 층을 갖는 프린트 배선 기판에 형성된 배선 패턴의 결함을 화상 처리에 의해 검사하는 검사 시스템 등에 널리 적용 가능하다.
1 : 검사 장치
2 : CAD 관리 시스템
3 : 층 구성 정보 관리 시스템
4 : 제조 LAN
5 : 인터페이스(I/F)
6 : 하드디스크 장치(HDD)
7 : 메모리(ROM/RAM)
8 : CPU
9 : 모니터
10 : 키보드
11 : 프린터
12 : 버스
13 : CCD 카메라
14 : 조명
15 : A/D 변환부
16 : 흡착 구멍
17 : 스테이지
18 : 가이드
19 : 리니어 헤드
201 : L1층 도체 재료
202 : L1-2층간 절연 재료
203 : L2층 배선 패턴
204 : L2층 절연 재료
205 : L2-3층간 절연 재료
206 : L3층 도체 재료
207 : L1층 배선 패턴
208 : L3층 배선 패턴
209 : 에칭 팩터를 고려한 L1층 배선 표면 패턴
210 : L1층 CAD도
212 : L2층 CAD도
213 : L3층 CAD도
215 : 미배선 영역
216 : L1층 배선 패턴 폭
217 : L1층 배선 표면 패턴 폭
218 : L1층 배선 도체 두께
302 : 픽셀
304 : L1층 배선 패턴, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
305 : L1층 배선 패턴, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분
306 : L1층 배선 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
307 : L1층 배선 표면 패턴, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
308 : L1층 배선 표면 패턴, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분
309 : L1층 배선 표면 패턴, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
310 : L1층 절연 재료, L2층 배선 패턴, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분
311 : L1층 절연 재료, L2층 배선 패턴, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
312 : L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 배선 패턴으로 이루어지는 휘도 성분
313 : L1층 절연 재료, L2층 절연 재료, L3층 절연 재료로 이루어지는 휘도 성분
314 : 주목 픽셀
316 : 휘도 평가 영역
501 : 최적 캘리브레이션 위치
502 : 캘리브레이션 영역
601 : 휘도 성분 번호(312)의 확률 밀도 분포
602 : 휘도 성분 번호(311)의 확률 밀도 분포
603 : 휘도 성분 번호(313)의 확률 밀도 분포
604 : 휘도 성분 번호(306)의 확률 밀도 분포
605 : 휘도 성분 번호(307)의 확률 밀도 분포
607 : 확률 밀도 분포(603)의 플러스 방향측 아랫자락의 위치
608 : 확률 밀도 분포(604)의 마이너스 방향측 아랫자락의 위치
606 : 검사 우도
701 : 검사 우도와 오보고 밀도와의 관계를 나타내는 1차 근사식
702 : 검사 우도와 오보고 밀도의 플롯

Claims (3)

  1. 복수의 층을 갖는 프린트 배선 기판에 형성된 배선 패턴의 결함을 화상 처리에 의해 검사하는 검사 시스템으로서,
    상기 프린트 배선 기판을 검사하는 검사 장치와,
    상기 프린트 배선 기판을 구성하는 각 층의 CAD 데이터와 그 층 구성 정보를 읽어내어 기억함과 함께, 휘도 성분 맵, 에칭 팩터, 각 휘도 성분, 상기 각 휘도 성분에 대응하는 휘도 데이터와 통계 휘도값, 상기 각 휘도 성분에 대응하는 검사 우도와 오보고 밀도를 기억하는 기억 장치와,
    상기 기억 장치에 기억된 정보에 기초하여, 상기 휘도 성분 맵, 휘도 성분의 조, 상기 통계 휘도값, 상기 검사 우도, 상기 오보고 밀도, 휘도 평가 영역, 최적 캘리브레이션 위치를 연산하는 연산 장치와,
    상기 연산 장치의 연산 결과를 표시하는 표시 장치를 구비하고,
    상기 연산 장치는, 상기 프린트 배선 기판을 구성하는 각 층의 상기 CAD 데이터 및 그 층 구성 정보에 기초하여, 상기 CAD 데이터를 합성하고, 합성한 CAD 데이터를 상기 에칭 팩터에 기초하여 보정하여 검사면으로부터 투시한 상기 휘도 성분 맵을 생성하고, 상기 휘도 성분 맵에 기초하여 상기 검사면을 구성하는 상기 휘도 성분의 조를 구하고, 전체 조를 망라하는 1개 이상의 상기 휘도 평가 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 휘도 평가 영역을 촬상하고, 각 휘도 성분에 대응하는 휘도 데이터를 취득 해석하여 각 통계 휘도값을 구하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 각 통계 휘도값을 상기 휘도 성분 맵에 대입하여, 검사 임계값을 결정하기 위한 최적 캘리브레이션 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
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