(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたパターン領域の形成状態を検査する基板検査装置において、
検査対象となるパターン領域の内側の輝度に関する検査データおよび外側の形状に関する検査データを生成する検査データ生成手段と、
前記検査データ生成手段によって生成されたパターン領域の内側の輝度に関する検査データとあらかじめ設定された内側の輝度に関する基準検査データとを比較するとともに、前記外側の形状に関する検査データとあらかじめ設定された外側の形状に関する基準検査データとを比較することによって当該パターン領域の良否を判定する判定手段と、
を備えてなることを特徴とする基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に形成されたパッドや配線パターンなどの形成状態を検査する基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板には、その表面にパッド、配線パターン、レジスト、シルク印刷などが設けられており、これらのパッドや配線パターンなどは、基板検査装置に取り付けられることによって検査される。このプリント基板のパッドや配線パターンなどを検査する基板検査装置については、従来より種々のものが提案されており、例えば、下記の特許文献１に記載されるような装置などが存在する。
【０００３】
この特許文献１に記載された基板検査装置は、撮像されたプリント基板の画像に対して、プリント基板上のパターン領域を識別する領域識別部と、各パターン領域に対し欠陥の検出処理を行う検査処理部を有する検査部を備えてなるもので、領域分割部で各パターン領域毎に異なる色に基づいて領域情報を作成した後、検査処理部で各パターン領域毎の異なるデザインルールの適用や、正規の参照画像と比較することによって各パターン領域毎の欠陥検出を行えるようにしたものである。そして、このように構成することによって、微細な欠陥をも問題とされるパターン領域に対しては厳しい検査基準を適用し、また、比較的大きな欠陥が許容されるパターン領域に対しては緩やかな検査基準を適用して欠陥検出を効率よく行えるようにしたものである。
【特許文献１】特開平１１―３３７４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プリント基板上に形成されたパッドや配線パターン（以下、「パターン領域」と称する）には、生成過程においてその表面に擦り傷やムラを生じ、また、輪郭部分に欠けや突出部分などを生ずることが多い。そして、このうち輪郭部分に生じた欠けや突出部分については、隣接するパッドや配線パターンなどと短絡を生ずる可能性があるため、より厳密に検査する必要がある一方、パッドの表面については、ある程度の擦り傷などが存在していても品質上問題がなければこれを良品として取り扱いたい場合がある。これに対して、従来のプリント基板の検査方法では、パターン領域を全体としてしか検査していなかったため、パターン領域の内側部分と外側部分とをそれぞれ別に細かく検査することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、基板の表面に形成されたパターン領域をより精密に、かつ、効率よく検査できる基板検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、基板上に形成されたパターン領域の形成状態を検査する基板検査装置において、検査対象となるパターン領域の内側の輝度に関する検査データおよび外側の形状に関する検査データを生成する検査データ生成手段と、前記検査データ生成手段によって生成されたパターン領域の内側の輝度に関する検査データとあらかじめ設定された内側の輝度に関する基準検査データとを比較するとともに、前記外側の形状に関する検査データとあらかじめ設定された外側の形状に関する基準検査データとを比較することによって当該パターン領域の良否を判定する判定手段とを設けるようにしたものである。
【０００７】
このように構成すれば、内側部分については輝度に関するデータに基づいて擦り傷の有無などを正確に検査することができ、また、外側部分については形状に関するデータに基づいてパッドの欠けや突出などを正確に検査することができるようになる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、基板上に形成されたパターン領域の形成状態を検査する基板検査装置において、検査対象となるパターン領域の内側の輝度に関する検査データおよび外側の形状に関する検査データを生成する検査データ生成手段と、前記検査データ生成手段によって生成されたパターン領域の内側の輝度に関する検査データとあらかじめ設定された内側の輝度に関する基準検査データとを比較するとともに、前記外側の形状に関する検査データとあらかじめ設定された外側の形状に関する基準検査データとを比較することによって当該パターン領域の良否を判定する判定手段とを設けるようにしたので、内側部分については輝度に関するデータに基づいて擦り傷の有無などを正確に検査することができ、また、外側部分については形状に関するデータに基づいてパッドの欠けや突出などを正確に検査することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における基板検査装置１のブロック図を示し、図２は、内側領域データ生成手段７のブロック図の詳細を示したものである。また、図３は、プリント基板２上に形成されたパターン領域と検査領域との関係を示し、図３（ａ）は基準となるプリント基板（以下「基準プリント基板」と称する）２ａと内側領域および外側領域の位置関係を示す図である。また、図３（ｂ）は検査対象となるプリント基板２ｂと内側領域および外側領域の関係を示す図である。さらに、図４は、内側領域の形成状態を判別する際に利用されるヒストグラムを示す図である。また、図５は、外側領域における位置−輝度グラフを示すものであり、この座標系におけるパターン領域の輪郭部分の位置を算出するものである。さらに、図６および図７はこの基板検査装置１の動作を示すフローチャートを示したものである。
【００１０】
この実施形態における基板検査装置１は、カメラなどの撮像手段３を用いてプリント基板２のパターン領域２０（図３参照）の画像を取得し、そのパターン領域２０の内側と外側とを異なる検査基準で検査するようにしたものである。なお、図３において、太い実線およびその内側が、プリント基板２上に形成されたパターン領域２０を示す。以下、本実施の形態における基板検査装置１の構成について詳細に説明する。
【００１１】
図１において、撮像手段３は、検査対象となるプリント基板２、もしくは、基準となるプリント基板２ａの表面を撮像するもので、この実施の形態では、２５６階調のグレースケールによってその表面の画像を取得する。
【００１２】
前処理手段４は、このＣＣＤカメラによって撮像されたプリント基板２の画像についてＡ／Ｄ変換などの処理を行い、この処理されたデータを一旦画像メモリ５に記憶する。
【００１３】
輪郭抽出手段６は、前処理手段４で処理された画像データからパターン領域２０の輪郭２０ａを抽出するもので、取得された２５６階調のグレースケールの画像を所定の閾値を用いて二値化し、この二値化された画像について黒から白、もしくは白から黒へ変化する部分を輪郭２０ａ部分として、その位置に関するデータを生成する。
【００１４】
内側領域データ生成手段７は、この抽出された輪郭２０ａ部分を内側に縮小処理し、図３（ａ）の内側破線部分の内側領域２１ｂ内（右斜下方向の斜線部）の輝度に関するデータを生成する。具体的には、縮小処理された内側領域２１ｂについてのヒストグラムを生成し、このヒストグラムのうち、あらかじめ明るい側と暗い側に設定された２つの基準値と比較するためのデータを生成する。図２に、この内側領域データ生成手段７の詳細のブロック図を示す。この内側領域データ生成手段７は、第一の計数手段７０と、ヒストグラム修正手段７１と、第二の計数手段７２とを備えてなる。
【００１５】
このうち第一の計数手段７０は、この画像メモリ５に記憶されているプリント基板２の画像のうち、例えば、輝度１５０から２５０までの画素を抽出してそれぞれ計数し、基準プリント基板２ａのヒストグラムおよび、検査対象となるプリント基板２ｂのヒストグラムを生成する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にこのヒストグラムを示す。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）において、細い実線は基準プリント基板２ａのヒストグラムを示し、また、太い実線は検査対象となるプリント基板２ｂのヒストグラムを示す。そして、この基準プリント基板２ａのヒストグラムは記憶手段８に記憶され、一方、検査対象のプリント基板２ｂのヒストグラムについては、次のヒストグラム修正手段７１によって基材の色、レジストの色、パッドの表面の擦り傷の有無などに基づいて修正処理がなされる。
【００１６】
このヒストグラム修正手段７１は、基準プリント基板２ａに対するヒストグラムの基準平均輝度Ａｖｅ０を算出するとともに、検査対象となるプリント基板２ｂのヒストグラムの平均輝度Ａｖｅ１を算出し、この平均輝度Ａｖｅ１をＡｖｅ０に合致させるように検査対象のプリント基板２ｂの各輝度の画素数を修正する。これを図４（ｂ）（ｃ）の太い実線で示されるヒストグラムに基づいて説明すると、まず、δ＝Ａｖｅ０−Ａｖｅ１を算出し、検査対象となるプリント基板２ｂの各画素の輝度をδだけシフトさせて、太い実線のヒストグラムを太い破線で示されるようなヒストグラムにシフトさせる。そして、この修正されたヒストグラムに基づき、基準プリント基板２ａのヒストグラムに比べてどの程度明るい側にシフトしているかを示すためのデータ、もしくは、どの程度暗い側にシフトしているかを示すためのデータである内側基準データを生成する。
【００１７】
第二の計数手段７２は、具体的には、まず、ヒストグラムのシフトの許容範囲を示すための内側基準データを生成する。具体的には、図４（ａ）に示すように、基準プリント基板２ａのヒストグラムに対してあらかじめ暗い側に設定された第一の輝度Ｐ１の画素数を計数し、その画素数に輝度１５０からＰ１までの輝度幅を乗じた値Ｓ１（図４における矩形状面積部分）を演算するとともに、第二の輝度Ｐ２に対する画素数を計数し、その画素数に輝度Ｐ２から２５０までの輝度幅を乗じた値Ｓ２（同じく矩形状面積部分）を演算する。そして、これを内側基準データとして記憶手段８に格納する。そして、検査対象となるプリント基板２ｂについては、修正されたヒストグラムを用い、前記第一の輝度Ｐ１よりも暗い各輝度の画素数をそれぞれ計数して加算し、これをＳ１'として記憶手段８に格納するとともに、第二の輝度Ｐ２よりも明るい各輝度の画素数をそれぞれ計数して加算し、これをＳ２'とする。そして、このＳ１'、Ｓ１およびＳ２'、Ｓ２を用いて内側領域２１ｂの形成状態の良否を判定できるようにする。
【００１８】
内側判定手段９は、この第二の計数手段７２によって計数された基準プリント基板２ａの内側基準データである画素数Ｓ１・Ｓ２と、検査対象となるプリント基板２ｂの内側検査データである画素数Ｓ１'・Ｓ２'とを比較する。そして、画素数Ｓ１よりもＳ１'の方が大きい場合は、不良品である旨を出力手段１２を介して出力し、また、画素数Ｓ２よりもＳ２'の方が大きい場合も同様に不良品である旨を出力手段を介して出力する。
【００１９】
次に、外側領域データ生成手段１０の構成について説明する。外側領域データ生成手段１０は、パターン領域２０の輪郭２０ａ部分の形成状態を判定するためのデータを生成するもので、基準となる外側領域データ（以下、「外側基準データ」と称する）と、検査対象のプリント基板２ｂの外側検査データを生成する。図３を用いてこの外側領域データ生成手段１０の処理の概要を示す。
【００２０】
外側領域データ生成手段１０は、まず、外側基準データを生成すべく、図３（ａ）の外側破線部分に示すように輪郭２０ａを外側に拡大処理するとともに、前記輪郭抽出手段６で抽出された輪郭２０ａ部分についてのスプライン２０ｂを生成し、そのスプライン２０ｂの法線方向２０ｃにおける前記内側領域２１ｂと拡大処理された輪郭２２ａと間の領域（以下「リング状領域」と称する）２２ｂにおける輝度に関するグラフを生成する。図５にこの位置−輝度に関するグラフを示す。図５において、原点は内側領域２１ｂの輪郭２０ａ部分に設定され、外側領域の方向をプラス側に設定している。通常、パターン領域２０の内側は金属で形成されているため輝度が高くなり、逆に、パターン領域２０の外側はレジストなどで形成されているため輝度が小さくなる。そして、このグラフの変曲点、がパターン領域２０の輪郭２０ａ部分となる。そして、外側領域データ生成手段１０は、スプライン２０ｂ方向に数画素ずつずらした全ての座標系における変曲点を検出して、これを外側基準データとして記憶手段８に格納する。
【００２１】
次に、この外側領域データ生成手段１０は、検査対象となるプリント基板２ｂの外側検査データを生成する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、前記リング状領域２２ｂを検査対象のパターン領域２０に重ね合わせ、図５に示すように、前記スプライン２０ｂの法線方向２０ｃの輝度に関するグラフを生成する。そして、そのグラフの変曲点ｘ、すなわち、検査対象となるパターン領域２０のこの座標系における輪郭２０ａの位置を検出し、スプライン２０ｂ方向に数画素ずつずらしたそれぞれの座標系における変曲点ｘの位置を検出して外側検査データを生成する。
【００２２】
外側判定手段１１は、このように生成された外側基準データと外側検査データとを比較し、各法線方向２０ｃにおけるそれぞれの変曲点ｘ０、ｘの距離｜ｘ―ｘ０｜があらかじめ定められた基準値δ０内に収まっているか否かを判定する。そして、｜ｘ―ｘ０｜>δ０である場合は、輪郭２０ａ部分に欠けや突出部分を生じているとして不良品である旨を出力手段１２を介して出力し、また、｜ｘ―ｘ０｜≦δ０である場合は、輪郭２０ａ部分に欠けや突出部分を生じていないとして良品である旨を出力手段１２を介して出力する。
【００２３】
次に、このように構成された基板検査装置１の処理フローについて図６、図７を用いて説明する。まず、図６に、検査対象となるプリント基板２ｂを検査する際に必要となる基準データを生成するフローを示し、図７に、検査対象となるプリント基板２ｂを検査する場合のフローを示す。
<内側基準データの生成および外側基準データの生成フロー>
【００２４】
まず、内側基準データを生成する場合、基準プリント基板２ａを、その表面に形成された図示しない基準マークなどを用いて所定の基板検査装置１の位置に取り付け、撮像手段３を用いてその基準プリント基板２ａの表面の画像を取得する（ステップＳ１）。そして、この取得された画像を前処理手段４によってＡ／Ｄ変換し（ステップＳ２）、その変換した画像情報を画像メモリ５に書き込む。そして、このように取得された画像を所定の輝度値を用いて二値化し、黒から白、もしくは、白から黒に変化する部分を輪郭２０ａ部分として記憶手段８に格納する（ステップＳ３）。
【００２５】
次に、この輪郭２０ａ部分について縮小処理を行い（ステップＳ４）、この縮小された内側領域２１ｂについて２５６階調のグレースケールのうち輝度１５０から２５０までの輝度の各画素数を計数し、図４（ａ）に示すようなヒストグラムを生成する（ステップＳ５）。次いで、まず、この生成されたヒストグラムから基準平均輝度Ａｖｅ０を求める（ステップＳ６）。そして、あらかじめ設定された第一の輝度Ｐ１および第二の輝度Ｐ２に対して、その第一の輝度Ｐ１・第二の輝度Ｐ２の画素数を計数し、第一の輝度Ｐ１の画素数に輝度１５０からＰ１までの輝度幅を乗じた画素数Ｓ１、および、第二の輝度Ｐ２の画素数に輝度Ｐ２から２５０までの輝度幅を乗じた画素数Ｓ２を演算し（ステップＳ７）、これらの画素数Ｓ１・Ｓ２を内側基準データとして記憶手段８に格納する（ステップＳ８）。
【００２６】
次に、外側基準データを生成するに際しては、まず、輪郭２０ａ部分について拡大処理を行い（ステップＳ９）、縮小領域から外側のリング状領域２２ｂの画素に関する情報を収集する。そして、図５に示すように、輪郭２０ａのスプライン２０ｂの法線方向２０ｃについての位置−輝度グラフを生成し（ステップＳ１０）、このグラフのうち、輝度の微分値が最も大きく変化する変曲点の位置ｘ０を演算する。そして、これをスプライン２０ｂ方向に数画素ずつずらした各座標系における変曲点の位置に関する情報を外側基準データとして記憶手段８に格納する（ステップＳ１１）。
【００２７】
そして、この基準プリント基板２ａを基板検査装置１から取り外し、検査対象となるプリント基板２ｂの検査を行えるようにする。
<検査対象となるプリント基板２の検査処理>
【００２８】
次に、検査対象となるプリント基板２ｂの形成状態を検査する場合、同様にして、まず、基準マークを用いて基板検査装置１の所定の位置に取り付け、そのプリント基板２ｂの表面の画像を取得する（ステップＴ１）。そして、この取得された画像を前処理手段４によってＡ／Ｄ変換し（ステップＴ２）、その情報を画像メモリ５に書き込む。
【００２９】
そして、既に記憶手段８に格納されている基準プリント基板２ａの内側領域２１ｂの位置情報を読み出し、これを検査対象となるプリント基板２ｂのパターン領域２０に重ね合わせて（ステップＴ３）、その内側の画素に関する情報を収集する。そして、同様に、この領域について２５６階調のグレースケールにて輝度１５０から２５０までの輝度の画素数を計数し、図４（ｂ）（ｃ）の太い実線に示すようなヒストグラムを生成するとともに（ステップＴ４）、この生成されたヒストグラムから平均輝度Ａｖｅ１を算出する（ステップＴ５）。次いで、この算出された平均輝度Ａｖｅ１と前記基準プリント基板２ａの基準平均輝度Ａｖｅ０との差δを計算し、ステップＴ３で生成されたヒストグラムの各輝度をこのδ分だけシフトさせた修正処理を行う（ステップＴ６）。そして、この修正されたヒストグラムに基づき、あらかじめ設定されている第一の輝度Ｐ１よりも暗い輝度の各画素数Ｓ１'を計数するとともに、第二の輝度Ｐ２よりも明るい輝度の各画素数Ｓ２'を計数し（ステップＴ７）、内側基準データＳ１、Ｓ２との判定により（ステップＴ８）、そのプリント基板２ｂが不良品である旨の出力を行う（ステップＴ９）。また、検査対象となるプリント基板２ｂの画素数Ｓ２'が基準プリント基板２ａの画素数Ｓ２よりも大きい場合も同様に（ステップＴ７）、そのプリント基板２ｂについて不良品である旨の出力を行う（ステップＴ９）。すなわち、第一の基準画素数Ｓ１よりもＳ１'の方が大きい場合は、研磨によるスリ傷以上に欠損を生じている可能性が高いため、これを不良品であると判定し、また、第二の基準画素数Ｓ２よりもＳ２'の方が大きい場合は、パッドに突起などが存在している可能性が高いため、これを不良品と判定する。一方、Ｓ１'≦Ｓ１、かつ、Ｓ２'≦Ｓ２であれば（ステップＴ８）、そのプリント基板２ｂは良品であると判定し、その旨を出力する（ステップＴ１０）。
【００３０】
次に、輪郭２０ａ部分の形成状態を検査すべく、基準プリント基板２ａのリング状領域２２ｂを検査対象のパターン領域２０ｂに重ね合わせたリング状領域内２２ｂの画素に関する情報を収集する（ステップＴ１１）。そして、このリング状領域２２ｂについて、基準プリント基板２ａのスプライン２０ｂの法線方向２０ｃの輝度に関する位置−輝度グラフを生成し（ステップＴ１２）、そのグラフにおける変曲点を検出する（ステップＴ１３）。これと同様の処理をスプライン２０ｂ方向に数画素ずつずらして行い、この検出された変曲点の位置ｘと既に記憶手段８に格納されている変曲点の位置ｘ０との距離δ０との比較判定を行い（ステップＴ１４）、この距離が所定の閾値δ０を超えている場合は、不良品である旨の出力を行い（ステップＴ１５）、一方、この検出された変曲点の位置と既に記憶手段８に格納されている変曲点との距離が所定の閾値δ０の範囲内である場合は、良品である旨の出力を行う（ステップＴ１６）。
【００３１】
このように上記実施形態によれば、プリント基板２ｂ上に形成されたパッドや配線パターンなどのパターン領域２０の形成状態を検査する基板検査装置１において、検査対象となるパターン領域２０の内側領域２１ｂの輝度に関する検査データを生成する内側領域データ生成手段７と、外側のリング状領域２２ｂの形状に関する検査データを生成する外側領域データ生成手段１０と、この生成された内側領域データとあらかじめ設定された内側基準データとを比較するとともに、外側領域と外側領域基準データとを比較することによってこのパターン領域２０の良否を判定する内側判定手段９・外側判定手段１１とを設けるようにしたので、比較的大きな欠陥が許容されるパターン領域２０の内側領域２１ｂについては緩やかな検査基準を適用し、また、微細な欠陥も問題とされるパターン領域２０のリング状領域２２ｂについては厳しい検査基準を適用することにより、プリント基板２ｂの欠陥検出を精密かつ効率よく行うことができるようになる。更に、内側領域２１ｂの擦り傷やムラなどを正確に検査することができ、また、外側領域データの種類を輪郭２０ａの位置に関するデータとしたので、輪郭２０ａ部分におけるパッドの欠けや突出部分などを正確に検査することができるようになる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
【００３３】
例えば、上記実施の形態では、プリント基板２の検査を例にあげて説明したが、これに限らず、ガラス基板のパターンを検査する場合についても適用することもできる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、内側領域データとしてヒストグラムのシフトを示すデータとし、また、外側領域データとしてパターン領域２０の輪郭２０ａの位置を示すデータとしたが、これに限らず、内側と外側の領域を異なる基準値を用いて検査するような方法であれば、どのような方法を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における基板検査装置のブロック図
【図２】同形態における内側領域データ生成手段の詳細ブロック図
【図３】同形態におけるパターン領域と検査領域との関係を示す図
【図４】同形態における内側領域のヒストグラムを示す図
【図５】同形態における外側領域の位置―輝度グラフを示す図
【図６】同形態における基準データを生成するためのフローチャート
【図７】同形態におけるプリント基板を検査する際のフローチャート
【符号の説明】
【００３６】
１・・・基板検査装置
２ａ、２ｂ・・・プリント基板（２ａ：基準プリント基板、２ｂ：検査対象となるプリント基板）
７・・・内側領域データ生成手段
９・・・内側判定手段
１０・・・外側領域データ生成手段
１１・・・外側判定手段
２０・・・パターン領域
２１ａ・・・内側領域の輪郭
２１ｂ・・・内側領域
２２ａ・・・外側領域の輪郭
２２ｂ・・・リング状領域
【要約】
【課題】基板の表面に形成されたパターン領域をより精密に、かつ、効率よく検査できる基板検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】プリント基板１上に形成されたパターン領域２０の形成状態を検査する基板検査装置１において、検査対象となるパターン領域２０の内側領域２１ｃの検査データを生成する内側領域データ生成手段７と、外側のリング状領域２２ｂにおける検査データを生成する外側領域データ生成手段１０と、この生成された内側領域データ・外側領域データとあらかじめ設定された基準データとを比較してパターン領域の良否を判定する内側・外側判定手段９、１１とを設けるようにしたので、比較的大きな欠陥が許容されるパターン領域２０の内側について緩やかな基準を適用し、また、微細な欠陥も問題とされるパターン領域２０の外側について厳しい基準を適用することにより、欠陥検出を適切に行う。
【選択図】図３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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