(57)【要約】【課題】  検査対象のうち過剰に多くの製品が異常であると検出されないように、かつ、パターンに欠陥がある製品が正常であると検出されることがないように、最適な基準画像を作成して、安定した製品パターン検査を行うことを可能とする基準画像作成方法と、これを用いた製品パターン検査方法および装置を提供する。【解決手段】  パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、パターンをそれぞれ撮像し、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行った後、重ね合わせ処理を行い、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行い、製品パターン検査に用いる基準画像を得る。得られた基準画像を用いて、検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像についてパターンのマッチング検査を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、パターンをそれぞれ撮像する手順と、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う手順と、該複数のパターン画像において重ね合わせ処理を行う手順と、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行い、パターンのマッチング検査に用いる基準画像を得る手順とからなる製品パターン検査用の基準画像作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基準画像作成方法により得られた基準画像と、検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像との間で、パターンのマッチング検査を行う手順を有する製品パターン検査方法。
【請求項３】
パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、パターンをそれぞれ撮像する手段と、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う手段と、該複数のパターン画像において重ね合わせ処理を行う手段と、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行う手段と、得られた基準画像、および検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像によるパターンのマッチング検査を行う手段とを備えることを特徴とする製品パターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品パターン検査に用いる基準画像を得る基準画像作成方法と、これを用いた製品パターン検査方法および装置に関し、特に、プリント基板、リードフレーム、またはテープ上のパターンなどについて、断線またはショートのようなパターンの欠陥を、基準画像と検査対象画像とのマッチングにより検出するために用いられる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、プリント基板、リードフレーム、ＴＡＢ、ＣＳＰ等の半導体キャリヤテープなどの製品パターン検査には、パターンの微細化に伴い、顕微鏡や画像処理検査機などを用いている。
【０００３】
製品パターン検査方法としては、広域なパターン全体を高速かつ高精度に検査することが可能で、カメラで取り込んだ（撮像した）検査対象画像と、基準画像との重ね合わせ処理によるパターンのマッチング検査（画像比較検査）が有効である。
【０００４】
このようなパターンのマッチング検査においては、理想的なパターンに対して基準画像のパターンが、いかに正確であるかが重要となる。例えば、基準画像に何らかの異常が含まれる場合、検査対象画像にパターンの欠陥がなくても、パターンのマッチング検査の結果として、検査対象の製品に異常があると検出されてしまう。
【０００５】
製品パターン検査に用いる基準画像を得る方法として、ＣＡＤなどの設計データをもとに、設計通りの正確なパターンを使用する方法と、あらかじめ良品と確認された実際の製品に表れるパターンを撮像し、取り込まれた画像を基準画像にする方法とがある。
【０００６】
前者においては、設計されたパターンに対して正確なパターンを有する基準画像を作成できる。しかし、実際の製品に表れるパターンは、エッチングやプレスなどの製造工程の影響を受ける。そのため、ほとんどの製品は、パターンの角の形状や、配線幅あるいは全体の大きさなどが、製品としての規格内にありながら、設計されたパターンとは明確に異なる場合がある。従って、製品パターン検査では、検査対象の製品に表れるパターンに欠陥がなくても、基準画像と検査対象画像との間に不一致が生じ、検査対象のうち、過剰に多くの製品が異常であると検出されるおそれが高くなる。
【０００７】
また、後者においては、完全に良品と確認された実際の製品に表れるパターンであっても、撮像時に、異物、ソルダーレジストあるいはバリ等の影響を受け、撮像して取り込まれた画像にパターンの欠陥が生じることが多い。従って、製品パターン検査において、同様に、検査対象の製品に表れるパターンに欠陥がなくても、検査対象のうち、過剰に多くの製品が異常であると検出されたり、検査対象の製品に表れるパターンに欠陥があっても、製品が正常であると検出されることがある。このような状況を生じないように、基準画像の作成後に、基準画像に含まれるパターンの欠陥を修正する必要が生じる。
【０００８】
さらに両者とも、製造ロットにおける製造条件等の違いの影響で、同一パターンを持つ２つの製品の間で、パターンの細部にわずかな違いが生じる。この違いにより、製品パターン検査において、過剰に多くの製品が異常であると検出されることになり、製造ロットが変わるたびに、基準画像を修正する必要性が頻繁に発生する。
【０００９】
これに対して、特開平８−２２１５６９号公報に記載された「物品の形状判定における基準画像作製方法」のように、あらかじめ基準画像にパターンの欠陥が生じる場所を特定できる場合には、その場所を検査の対象外とすることにより対処することは可能である。しかし、撮像される範囲において、不規則にパターンの欠陥が生じる場合には、前述の問題に対する対処が困難である。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２２１５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、検査対象のうち過剰に多くの製品が異常であると検出されないように、かつ、パターンに欠陥がある製品が正常であると検出されることがないように、最適な基準画像を作成して、安定したパターンのマッチング検査を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の製品パターン検査用の基準画像作成方法は、パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、パターンをそれぞれ撮像する手順と、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う手順と、該複数のパターン画像において重ね合わせ処理を行う手順と、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行い、パターンのマッチング検査に用いる基準画像を得る手順とからなる。
【００１３】
本発明の製品パターン検査方法は、前記の基準画像作成方法により得られた基準画像と、検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像との間で、パターンのマッチング検査を行う手順を有する。
【００１４】
本発明の製品パターン検査装置は、パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、パターンをそれぞれ撮像する手段と、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う手段と、該複数のパターン画像において重ね合わせ処理を行う手段と、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行う手段と、得られた基準画像、および検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像によるパターンのマッチング検査を行う手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、最適な基準画像を作成し、安定したマッチング検査を行うことが可能となり、検査対象のうち過剰に多くの製品が異常であると検出されることがなくなり、かつ、パターンに欠陥がある製品が正常であると検出されることがなくなった。
【００１６】
また、基準画像を手動で加工したり、製造ロット毎に基準画像を修正する必要がほとんどなくなるという効果を得られたので、製品パターン検査のための段取り時間を大幅に短縮することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図５は、製品パターン検査の概略を示す斜視図である。
【００１８】
本発明の製品パターン検査装置は、少なくとも、画像カメラ（１３）と、画像キャプチャ、画像メモリおよび画像処理装置（１４）を備える例えばコンピュータ（１４）とからなる。製品（１１）は、テープ搬送装置（１２）により、画像カメラ（１３）の視野へ自在にパターンが送られて停止するように、構成される。
【００１９】
画像カメラ（１３）は、パターンがはっきり撮像可能であればよく、例えば、モノクロカメラ（ダルサ社製カメラなど）でよく、検査対象である複数の製品（１１）から、所定範囲のパターンをそれぞれ撮像できるように配置される。
【００２０】
画像キャプチャは、画像カメラからの信号を任意の形式のパターン画像に変換することが可能であればよく、例えば、マトロックス社製、メテオ２などでよい。
【００２１】
画像メモリは、任意の形式のパターン画像を保存可能であればよく、一般的なパソコン、例えば、エプソンダイレクト社製、ＥＴ−７５００などでよい。
【００２２】
画像処理装置を含むコンピュータは、取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う手段と、重ね合わせ処理を行う手段と、重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行う手段とを備えればよく、例えば、マトロックス社製、画像ライブラリなどを使うとよい。
【００２３】
以下に、基準画像作成を行う手順について、説明する。
【００２４】
［１］基準画像作成
（１−１）パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から、所定範囲のパターンをそれぞれ撮像する工程
基準画像作成用に、検査対象である複数の製品を準備する。
【００２５】
基準画像作成用に準備する製品は、後述する製品パターン検査の対象となる製品から選択すればよいが、同一製造ロット内から、複数の製品を使用することが好ましい。また、製品として欠陥がないと確認されていなくてもよく、また、異物などが完全に除去されている必要もない。
【００２６】
例えば、図１に各画像を示したように、画像カメラ（１３）により、４つの製品から、パターンをそれぞれ１つずつ撮像し、画像キャプチャにより、任意の形式のパターン画像を作成して、画像メモリに保存する。撮像するパターンは、製品に表れるパターンの全部でもよいし、一部でもよいが、検査対象全体を含む必要がある。
【００２７】
パターン画像における各画素においては、パターンと地とが、０の輝度レベルと２５５の輝度レベルになるように調整されることが好ましいが、境界部ではその中間の輝度値になり得る。
【００２８】
（１−２）取り込まれた複数のパターン画像に対して位置補正処理を行う工程
画像メモリに保存されたパターン画像から、一部のパターンを利用した位置検出手法により、重ねるパターン画像と重ねられるパターン画像のずれを検出し、重ねるパターン画像の座標を補正して、補正後のパターン画像を画像メモリに保存する。
【００２９】
（１−３）重ね合わせ処理を行う工程
まず、画像メモリに保存されたパターン画像における各画素の輝度レベルを、重ね合わせる数により割る補正をする。０から２５５の輝度である、各画素の輝度レベルを、重ね合わせる数により割る補正をすることが好ましい。
【００３０】
輝度レベルが補正されたパターン画像を、図２に示す。これにより、重ね合わせた時に、最大の輝度レベルが許容可能な最大値を超えないようにする。
【００３１】
次に、各パターン画像の同一位置の輝度値をそれぞれ足し込むことにより、図３にパターン画像を示したように、輝度レベルが数段階に分かれたパターン画像を合成することができる。
【００３２】
合成されたパターン画像は、個々の画像に存在するパターンの欠陥、異物、バリ、レジストの影響などが全て含まれる。しかし、重ね合わせたことにより、撮像された１つのパターン画像のみに存在していたパターンの違いは、その部分の輝度レベルが、非常に低くなるか、最大の輝度レベルとほとんど変わらなくなる。
【００３３】
（１−４）重ね合わされたパターン画像の各画素において輝度レベルに関する２値化処理を行い、製品パターン検査に用いる基準画像を得る工程
合成されたパターン画像に対して、特定の輝度レベルでパターン画像の各画素を２値化処理することにより基準画像を得る。特定の輝度レベルは、最大の輝度と最小の輝度の中間とすることが好ましい。このような２値化処理を行うと、低い輝度レベルとなったパターンのはみ出しや島は消去され、最大の輝度レベルとほとんど変わらない画素は補正される。
【００３４】
得られた基準画像は、パターンのマッチング検査を行う前の複数の製品から作成されているため、製造ロット毎に異なり、製造条件の違いで生じるわずかなばらつきが反映されており、パターンのマッチング処理で過剰に異常を検出しにくくなる。また、基準画像を、複数のパターン画像から合成することにより、個別のパターンの欠陥、異物などの影響をほとんどなくすことができる。
【００３５】
以上により、設計通りのパターンを実質的に再現したものであるが、製造上の不可避的な誤差やずれを包含し、パターンのマッチング検査に最適な基準画像を作成することができる。
【００３６】
説明のために、４つのパターンから基準画像を作成したが、少なくとも３つのパターンから基準画像を作成すればよい。さらに、基準画像を作成するためのパターンの数は、多い方がよいが、パターンの数が多ければ、基準画像の作成に時間がかかるので、４つないしそれ以上で適宜、決定すればよい。
【００３７】
以下に、製品パターン検査を行う手順について、説明する。
【００３８】
［２］製品パターン検査
（２−１）前述のような基準画像を作成した後、得られた基準画像、および検査対象の製品毎に撮像される検査対象画像によるパターンのマッチング検査を行う工程
基準画像作成と同様に、検査対象の製品から、所定範囲の画像を撮像する。
【００３９】
得られた検査対象画像と、前記基準画像との間で、パターンのマッチング検査を行う。パターンのマッチング検査は、公知の技術のいずれかを採用して行う。例えば、マトロックス社製、画像ライブラリが使用可能である。
【００４０】
基準画像と検査対象画像との比較により、パターン間の共通部と非共通部を認識し、非共通部の割合が所定以上の場合に欠陥として検出し、所定未満の場合に良品と判断する。
【実施例】
【００４１】
以下のように、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープについて、基準画像作成および製品パターン検査を行った。ＴＡＢテープは、両端に開けられた搬送用の孔（スプロケットホール）の間に、パターンが加工されることにより配線されて、通常は１つのパターンが１つの製品になっており、１本のＴＡＢテープに多数の製品が等間隔で並んで存在している。
【００４２】
最初に操作者の手で、図５に示すように、検査を行うＴＡＢテープ（１１）をセットし、基準画像を撮像するための最初のパターンが、画像カメラ（１３）の視野に入る位置まで、テープ搬送装置（１２）により、ＴＡＢテープ移動方向（１５）へ、ＴＡＢテープ（１１）を移動した。
【００４３】
まず、画像カメラ（１３）により、パターンを撮像し、画像キャプチャにより、ＲＡＷ形式のパターン画像を作成して、画像メモリに保存した。輝度レベルは０から２５５であるグレー画像とした。
【００４４】
その後、基準画像を撮像するための次のパターンが、画像カメラ（１３）の視野に入る位置まで、テープ搬送装置（１２）により、ＴＡＢテープ移動方向（１５）へ、ＴＡＢテープ（１１）を移動し、画像キャプチャにより、ＲＡＷ形式のパターン画像を作成して、画像メモリに保存した。この動作を、３回、繰り返したことにより、図１に示すように、４つのパターン画像を保存した。
【００４５】
次に、画像メモリに保存された４つのパターン画像から、一部のパターンを利用した位置検出手法により、重ねるパターン画像と重ねられるパターン画像のずれを検出し、重ねるパターン画像の座標を補正して、パターン画像を画像メモリに保存した。
【００４６】
その後、画像メモリに保存されたパターン画像における各画素の輝度レベルを、重ね合わせる数の４により割る補正をした。従って、輝度レベルは、０から６３となった。輝度レベルが下がった４つのパターン画像を、図２に示す。これにより、重ね合わせた時に、最大の輝度レベルは２５２となり、許容可能な最大値の２５５を超えないようにすることができた。
【００４７】
さらに、４つのパターン画像の同一位置の輝度値をそれぞれ足し込むことにより、図３に示したようなパターン画像を合成した。
【００４８】
本実施例では、高輝度と低輝度との丁度、中間である１２８の輝度レベルで、パターン画像の各画素を２値化処理することにより、輝度レベルが０または１のモノクロであり、図４に示すような基準画像を作成した。
【００４９】
続いて、製品パターン検査を行った。
【００５０】
図５に示すように、検査を行うＴＡＢテープ（１１）をセットし、検査をするための最初のパターンが、画像カメラ（１３）の視野に入る位置まで、テープ搬送装置（１２）により、ＴＡＢテープ移動方向（１５）へ、ＴＡＢテープ（１１）を移動した。
【００５１】
画像カメラ（１３）により、パターンを撮像し、画像キャプチャにより、ＲＡＷ形式のパターン画像を作成して、画像メモリに保存した。
【００５２】
その後、検査するための次のパターンが、画像カメラ（１３）の視野に入る位置まで、テープ搬送装置（１２）により、ＴＡＢテープ移動方向（１５）へ、ＴＡＢテープ（１１）を移動し、画像キャプチャにより、ＲＡＷ形式のパターン画像を作成して、得られた検査対象画像と、前記基準画像との間で、パターンのマッチング検査を、１万パターンについて行った。
【００５３】
検査における異常の判定は、一致しない部分の面積が４画素以上という規定以上の場合とした。
【００５４】
さらに、製品として良品とはできない異常を含む製品のみを異常として検出するために、欠陥部分について光学顕微鏡を用いて目視にて再確認を行った。
【００５５】
（比較例）
また、比較のために、実施例と同一のＴＡＢテープについて、設計データから基準画像を作成して、製品パターン検査を行った。
【００５６】
比較例の製品パターン検査で異常と判断されたパターンの数は、実施例の製品パターン検査で異常と判断されたパターンの数の約３倍以上であり、比較例においては目視で正常であると判断されたパターンが数多くあった。そのため、実施例で最終的に異常と判断されたパターンと、比較例で最終的に異常と判断されたパターンとは、一致していた。
【００５７】
以上のように、比較例の製品パターン検査における目視検査の回数に対して、実施例の製品パターン検査における目視検査の回数は３分の１以下となり、検査時間は、３分の１以下に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】パターンのマッチング検査前の複数の製品から、撮像して得られた４つのパターン画像である。
【図２】図１に示されたパターン画像に対して、画像数に従い、それぞれ輝度レベルを補正した４つの画像である。
【図３】図２に示された４つのパターン画像を使用して、重ね合わせ処理を行って得られたパターン画像である。
【図４】図３に示されたパターン画像に対して、２値化処理して得られた基準画像を示す画像である。
【図５】本発明の製品パターン検査を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１、２、３、４、５  パターンの欠陥
１１  ＴＡＢテープ
１２  テープ搬送装置
１３  撮像カメラ
１４  画像キャプチャ、画像メモリおよび画像処理装置
１５  ＴＡＢテープ移動方向
【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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