(57)【要約】【課題】検査ワークの欠陥を正しく検出する。【解決手段】Ｘ−Ｙテーブル２は、検査ワーク１の第１、第２の撮像領域の線方向と直角のＹ方向に移動する。照明装置４ａ，４ｂは第１の撮像領域に光ビームを照射し、照明装置４ｃ，４ｄは第２の撮像領域に光ビームを照射する。第１のラインセンサカメラ３ａは第１の撮像領域を撮像し、第２のラインセンサカメラ３ｂは第２の撮像領域を撮像する。第１の撮像領域は、検査ワーク１の基材面に設定され、第２の撮像領域は、検査ワーク１の導体の上面に設定される。【選択図】  図２
2006170932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の照明手段から検査ワークの第１の撮像領域に第１の光ビームを照射しながら、前記第１の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させる第１の照明手順と、
第２の照明手段から前記検査ワークの第２の撮像領域に第２の光ビームを照射しながら、前記第２の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させる第２の照明手順と、
前記第１の照明手段と同期して第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させながら、前記第１の撮像領域を前記第１のラインセンサカメラで撮像する第１の撮像手順と、
前記第２の照明手段と同期して第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させながら、前記第２の撮像領域を前記第２のラインセンサカメラで撮像する第２の撮像手順と、
前記第１のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第１の濃淡画像を得ると共に、前記第２のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第２の濃淡画像を得る記憶手順と、
前記第１の濃淡画像を２値化して第１の被測定パターンを生成すると共に、前記第２の濃淡画像を２値化して第２の被測定パターンを生成する２値化処理手順と、
前記第１の被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較して前記第１の被測定パターンを検査する第１の検査手順と、
前記第２の被測定パターンと前記マスタパターンとを比較して前記第２の被測定パターンを検査する第２の検査手順とを有し、
前記第１の撮像領域は、前記検査ワークの基材面に設定され、前記第２の撮像領域は、前記検査ワークの導体の上面に設定されることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
請求項１記載のパターン検査方法において、
前記第１の照明手順は、前記検査ワークの線状の第１の撮像領域に対してこの第１の撮像領域と平行な線状の第１の光ビームを照射しながら、前記第１の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第１の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させ、
前記第２の照明手順は、前記検査ワークの線状の第２の撮像領域に対してこの第２の撮像領域と平行な線状の第２の光ビームを照射しながら、前記第２の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第２の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させ、
前記第１の撮像手順は、前記第１の撮像領域を前記第１の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像しながら、前記第１の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させ、
前記第２の撮像手順は、前記第２の撮像領域を前記第２の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像しながら、前記第２の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項３】
検査ワークの第１の撮像領域に第１の光ビームを照射する第１の照明手段と、
前記検査ワークの第２の撮像領域に第２の光ビームを照射する第２の照明手段と、
前記第１の撮像領域を撮像する第１のラインセンサカメラと、
前記第２の撮像領域を撮像する第２のラインセンサカメラと、
前記第１の照明手段および第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させる第１の移動手段と、
前記第２の照明手段および第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させる第２の移動手段と、
前記第１のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第１の濃淡画像を得ると共に、前記第２のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第２の濃淡画像を得る記憶手段と、
前記第１の濃淡画像を２値化して第１の被測定パターンを生成すると共に、前記第２の濃淡画像を２値化して第２の被測定パターンを生成する２値化処理手段と、
前記第１の被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較して前記第１の被測定パターンを検査する第１の検査手段と、
前記第２の被測定パターンと前記マスタパターンとを比較して前記第２の被測定パターンを検査する第２の検査手段とを有し、
前記第１の撮像領域は、前記検査ワークの基材面に設定され、前記第２の撮像領域は、前記検査ワークの導体の上面に設定されることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
請求項３記載のパターン検査装置において、
前記第１の照明手段は、前記検査ワークの線状の第１の撮像領域に対してこの第１の撮像領域と平行な線状の第１の光ビームを照射し、
前記第２の照明手段は、前記検査ワークの線状の第２の撮像領域に対してこの第２の撮像領域と平行な線状の第２の光ビームを照射し、
前記第１のラインセンサカメラは、前記第１の撮像領域を前記第１の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像し、
前記第２のラインセンサカメラは、前記第２の撮像領域を前記第２の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像し、
前記第１の移動手段は、前記第１の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第１の照明手段および第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させ、
前記第２の移動手段は、前記第２の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第２の照明手段および第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させることを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリーンシートあるいはフィルムキャリア等に印刷又はエッチングにより形成されたパターンを検査するパターン検査方法およびパターン検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、ポリイミド製のテープキャリア（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、テープキャリア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あるいはテープキャリアでは、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。しかしながら、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、テープ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）。このパターン検査方法では、カメラで撮像した被測定パターンの濃淡画像を２値化して、２値化処理した被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較して被測定パターンを検査していた。
【０００４】
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。
【特許文献１】特許第３３１６９７７号公報
【特許文献２】特許第３０４９４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２に開示された従来のパターン検査方法では、光源からの光を拡散光の状態で検査ワークに照射して、単一のカメラで検査ワークを撮像していた。しかしながら、このような検査方法では、検査ワークの立体的な欠陥、例えば図２２のようにグリーンシート等の基材１１上に形成される導体１２の上部のみが欠けている上部欠損や、図２３のように導体１２が底部で短絡している底部短絡などを安定的に検出できない可能性があった。また、拡散光の照射方法を工夫して上部欠損を検出しようとすると、底部短絡が検出できなくなり、底部短絡を検出しようとすると、上部欠損が検出できなくなる可能性があった。すなわち、従来のパターン検査方法では、３次元パターンをカメラを通して２次元画像に変換しているため、欠陥部における３次元情報が欠落してしまい、欠陥を判定するための３次元情報を得ることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検査ワークの３次元形状を欠陥も含めて２次元の濃淡画像に置き換え、検査ワークの欠陥を正しく検出することができるパターン検査方法およびパターン検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパターン検査方法は、第１の照明手段から検査ワークの第１の撮像領域に第１の光ビームを照射しながら、前記第１の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させる第１の照明手順と、第２の照明手段から前記検査ワークの第２の撮像領域に第２の光ビームを照射しながら、前記第２の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させる第２の照明手順と、前記第１の照明手段と同期して第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させながら、前記第１の撮像領域を前記第１のラインセンサカメラで撮像する第１の撮像手順と、前記第２の照明手段と同期して第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させながら、前記第２の撮像領域を前記第２のラインセンサカメラで撮像する第２の撮像手順と、前記第１のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第１の濃淡画像を得ると共に、前記第２のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第２の濃淡画像を得る記憶手順と、前記第１の濃淡画像を２値化して第１の被測定パターンを生成すると共に、前記第２の濃淡画像を２値化して第２の被測定パターンを生成する２値化処理手順と、前記第１の被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較して前記第１の被測定パターンを検査する第１の検査手順と、前記第２の被測定パターンと前記マスタパターンとを比較して前記第２の被測定パターンを検査する第２の検査手順とを有し、前記第１の撮像領域は、前記検査ワークの基材面に設定され、前記第２の撮像領域は、前記検査ワークの導体の上面に設定されるようにしたものである。
例えば第２の被測定パターンの検査しきい値をＳ１、第１の被測定パターンの検査しきい値Ｓ２としたとき、前記マスタパターンは、基準となる第１のマスタパターンを左右両側でそれぞれＳ１だけ収縮させた第２のマスタパターンと、前記第１のマスタパターンを左右両側でそれぞれＳ２だけ膨張させた第３のマスタパターンとからなり、前記第１の検査手順は、前記第１の被測定パターンと前記第３のマスタパターンとの論理積をとり、前記第２の検査手順は、前記第２の被測定パターンと前記第２のマスタパターンとの論理積をとる。あるいは、前記第１の検査手順は、前記マスタパターンの幅に対する前記第１の被測定パターンの欠け量を検査しきい値と比較し、前記第２の検査手順は、前記マスタパターンの幅に対する前記第２の被測定パターンの突起量を検査しきい値と比較する。
【０００８】
また、本発明のパターン検査方法の１構成例において、前記第１の照明手順は、前記検査ワークの線状の第１の撮像領域に対してこの第１の撮像領域と平行な線状の第１の光ビームを照射しながら、前記第１の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第１の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させ、前記第２の照明手順は、前記検査ワークの線状の第２の撮像領域に対してこの第２の撮像領域と平行な線状の第２の光ビームを照射しながら、前記第２の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第２の照明手段を前記検査ワークに対して相対的に移動させ、前記第１の撮像手順は、前記第１の撮像領域を前記第１の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像しながら、前記第１の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させ、前記第２の撮像手順は、前記第２の撮像領域を前記第２の光ビームの照射方向とは異なる方向から撮像しながら、前記第２の撮像領域の線方向と直角の方向に前記第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明のパターン検査装置は、検査ワークの第１の撮像領域に第１の光ビームを照射する第１の照明手段と、前記検査ワークの第２の撮像領域に第２の光ビームを照射する第２の照明手段と、前記第１の撮像領域を撮像する第１のラインセンサカメラと、前記第２の撮像領域を撮像する第２のラインセンサカメラと、前記第１の照明手段および第１のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させる第１の移動手段と、前記第２の照明手段および第２のラインセンサカメラを前記検査ワークに対して相対的に移動させる第２の移動手段と、前記第１のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第１の濃淡画像を得ると共に、前記第２のラインセンサカメラから順次出力される信号を記憶して、前記検査ワークを撮像した第２の濃淡画像を得る記憶手段と、前記第１の濃淡画像を２値化して第１の被測定パターンを生成すると共に、前記第２の濃淡画像を２値化して第２の被測定パターンを生成する２値化処理手段と、前記第１の被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較して前記第１の被測定パターンを検査する第１の検査手段と、前記第２の被測定パターンと前記マスタパターンとを比較して前記第２の被測定パターンを検査する第２の検査手段とを有し、前記第１の撮像領域は、前記検査ワークの基材面に設定され、前記第２の撮像領域は、前記検査ワークの導体の上面に設定されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検査ワークの基材面に第１の撮像領域を設定して、第１の照明手段から第１の撮像領域に第１の光ビームを照射して、第１の撮像領域を第１のラインセンサカメラで撮像することにより、例えば底部短絡のような基材に近い部分の欠陥を検出することができる。また、検査ワークの導体の上面に第２の撮像領域を設定して、第２の照明手段から第２の撮像領域に第２の光ビームを照射して、第２の撮像領域を第２のラインセンサカメラで撮像することにより、例えば上部欠損のような導体上部の欠陥を検出することができる。その結果、本発明によれば、被測定パターンの欠陥を正しく検出することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、第１、第２の照明手段から検査ワークの線状の第１、第２の撮像領域に対して平行な線状の第１、第２の光ビームを照射しながら、第１、第２の撮像領域と直角の方向に第１、第２の照明手段を検査ワークに対して相対的に移動させると共に、第１、第２の照明手段と同期して第１、第２のラインセンサカメラを検査ワークに対して相対的に移動させながら、第１、第２の撮像領域を第１、第２の光ビームの照射方向とは異なる方向から第１、第２のラインセンサカメラで撮像することにより、検査ワークの３次元形状を欠陥も含めて２次元の濃淡画像に置き換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１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は本発明の第１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、３ａ，３ｂは検査ワーク１を撮像するラインセンサカメラ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは検査ワーク１を照らす照明装置、５は基準となるマスタパターンとラインセンサカメラ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、６は装置全体を制御するホストコンピュータ、７は検査結果を表示するための表示装置である。
【００１３】
画像処理装置５は、マスタパターンと被測定パターンとの位置合わせを行う位置合わせ手段と、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、後述する第１の被測定パターンと基準となるマスタパターンとを比較する第１の検査手段と、後述する第２の被測定パターンとマスタパターンとを比較する第２の検査手段とを構成している。位置合わせ手段および第１、第２の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。
【００１４】
ホストコンピュータ６および画像処理装置５内のコンピュータは、例えばＣＰＵ、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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って以下で説明するような処理を実行する。
【００１５】
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６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によって読み出す（図１ステップ１０１）。
【００１６】
そして、ホストコンピュータ６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第１の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。
【００１７】
次に、被測定パターンの検査について図２を用いて説明する。まず、検査ワーク１を第１の照明装置４ａ，４ｂで照らし、第１のラインセンサカメラ３ａによって撮像すると共に、検査ワーク１を第２の照明装置４ｃ，４ｄで照らし、第２のラインセンサカメラ３ｂによって撮像する。
【００１８】
このとき、第１の照明装置４ａ，４ｂは、それぞれ検査ワーク１の線状の第１の撮像領域に対してこの第１の撮像領域と平行な線状の第１の光ビームを互いに異なる照射方向から斜方照射する。第１の撮像領域は、検査ワーク１の基材１１の面に設定されている。すなわち、照明装置４ａからの光ビームと照明装置４ｂからの光ビームは、検査ワーク１の基材面で重なる。そして、第１のラインセンサカメラ３ａの焦点は、この第１の撮像領域に合うように設定されている。
【００１９】
一方、第２の照明装置４ｃ，４ｄは、それぞれ検査ワーク１の線状の第２の撮像領域に対してこの第２の撮像領域と平行な線状の第２の光ビームを互いに異なる照射方向から斜方照射する。第２の撮像領域は、検査ワーク１の導体１２の上面に設定されている。すなわち、照明装置４ｃからの光ビームと照明装置４ｄからの光ビームは、検査ワーク１の導体１２の上面で重なる。そして、第２のラインセンサカメラ３ｂの焦点は、この第２の撮像領域に合うように設定されている。
【００２０】
図３は、照明装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの構成を示す図である。照明装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれ図示しないハロゲンランプ等の光源と、複数本の光ファイバを束ねた光ガイド４０と、第１のシリンドリカルレンズ４１と、スリット４２が設けられたガラスマスク４３と、第２のシリンドリカルレンズ４４とを有する。光源から発せられた光は、光ガイド４０で束ねられた複数本の光ファイバによって第１のシリンドリカルレンズ４１に導かれ、第１のシリンドリカルレンズ４１とスリット４２と第２のシリンドリカルレンズ４４を通って検査ワーク１に照射される。ガラスマスク４３は、スリット４２の部分のみ光を透過させ、その他の部分は光を遮る構造となっている。以上の構成により、長さＬＢが例えば３５ｍｍ、幅ＷＢが５μｍの線状の光ビームが生成される。
【００２１】
ラインセンサカメラ３ａ，３ｂは、光ビームの照射方向とは異なる方向から第１、第２の撮像領域を撮像する。図４に示すように、照明装置４ａから照射される光ビームをＩＢａ、照明装置４ｂから照射される光ビームをＩＢｂ、ラインセンサカメラ３ａに向かう反射光をＯＢａとすると、光ビームＩＢｂが反射光ＯＢａを挟んで光ビームＩＢａと異なる側から照射されるように照明装置４ａ，４ｂが配置される。同様に、照明装置４ｃから照射される光ビームをＩＢｃ、照明装置４ｄから照射される光ビームをＩＢｄ、ラインセンサカメラ３ｂに向かう反射光をＯＢｂとすると、光ビームＩＢｄが反射光ＯＢｂを挟んで光ビームＩＢｃと異なる側から照射されるように照明装置４ｃ，４ｄが配置される。２つの照明装置４ａ，４ｂを使って、対向する２方向から斜方照射するのは、検査ワーク１上の導体によって陰ができないようにするためである。照明装置４ｃ，４ｄを用いる理由も同じである。
【００２２】
図５（Ａ）は第１の照明装置４ａ，４ｂから検査ワーク１上に照射された光ビームと第１のラインセンサカメラ３ａの第１の撮像領域を示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の検査ワーク１の断面図である。光ビームＩＢａ，ＩＢｂが検査ワーク１に対して斜め上方から照射されることと、図５（Ｂ）に示すように検査ワーク１の導体１２が台形状の断面形状をしていることから、検査ワーク１に当たったときの光ビームＩＢａ，ＩＢｂは図５（Ａ）のような形状となる。このとき、第１のラインセンサカメラ３ａから出力される画像信号は図６のようになる。図６において、Ｓ１１は画像信号のうち基材１１に相当する部分、Ｓ１２は導体１２に相当する部分である。図５（Ａ）に示すラインセンサカメラ３ａの撮像領域のうち導体１２の部分には光ビームＩＢａ，ＩＢｂが当たっていないので、画像信号の導体１２に相当する部分Ｓ１２は暗くなり、基材１１に相当する部分Ｓ１１は明るくなる。
【００２３】
図７は第２の照明装置４ｃ，４ｄから検査ワーク１上に照射された光ビームと第２のラインセンサカメラ３ｂの第２の撮像領域を示す平面図である。図７の検査ワーク１の断面は図５（Ｂ）に示したとおりである。検査ワーク１に当たったときの光ビームＩＢｃ，ＩＢｄは図７のような形状となる。このとき、第２のラインセンサカメラ３ｂから出力される画像信号は図８のようになる。図７に示すラインセンサカメラ３ｂの撮像領域のうち基材１１の部分には光ビームＩＢｃ，ＩＢｄが当たっていないので、画像信号の基材１１に相当する部分Ｓ１１は暗くなり、導体１２に相当する部分Ｓ１２は明るくなる。
【００２４】
画像処理装置５は、第１のラインセンサカメラ３ａから出力された画像信号をディジタル化して、記憶手段となる内部の画像メモリ（不図示）にいったん記憶すると共に、第２のラインセンサカメラ３ｂから出力された画像信号をディジタル化して、画像メモリに記憶する（図１ステップ１０３）。カメラ３ａ，３ｂは、図５（Ａ）、図７に示す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３ａ，３ｂをＹ方向に移動させることにより、２次元の濃淡画像データが画像メモリに記憶されることになる。例えば、図５（Ａ）に示した検査ワーク１をラインセンサカメラ３で走査した場合、図９のような濃淡画像が得られる。ただし、図９では、記載を容易にするために３階調に簡略化しており、黒地の領域は暗い部分、白地の領域は明るい部分、梨地の領域は中間階調の部分である。
【００２５】
前述のように、特許文献１や特許文献２に開示された従来のパターン検査方法では、上部欠損や底部短絡などを安定的に検出できない可能性があった。すなわち、従来のパターン検査方法では、例えば数μｍ〜数十μｍの厚みを持つ立体的な導体１２が形成された検査ワーク１を平面的に処理することには限界があった。そこで、本実施の形態では、光切断法を用いて、検査ワーク１の欠陥を立体的に判断できるようにしている。
【００２６】
例えば図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のように導体１２に底部短絡が生じている検査ワーク１を第１のラインセンサカメラ３ａで撮像すれば、第１のラインセンサカメラ３ａから出力される画像信号では図１１に示すように底部短絡に相当する部分が暗くなる。また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のように導体１２に上部欠損が生じている検査ワーク１を第２のラインセンサカメラ３ｂで撮像すれば、第２のラインセンサカメラ３ｂから出力される画像信号では図１３に示すように上部欠損に相当する部分が暗くなる。
【００２７】
こうして、本実施の形態では、検査ワーク１の３次元形状を欠陥も含めて２次元の画像に置き換えることができる。本実施の形態は、検査ワーク１を立体的に見て欠陥を検出しようとするものであるから、近年多くなりつつある、基材１１の両面に導体１２を形成するものや、基材１１が非常に薄いもの（例えば２０μｍ程度）であっても、影響を受けずに欠陥を検出することが可能である。検査ワーク１が両面パターンの場合、前述の特許文献１や特許文献２の方式で検査ワーク１を撮像すると、裏側の導体１２が透けて見えて正確な欠陥検出ができない可能性があるが、本実施の形態によればこのような問題を解決することができる。
【００２８】
なお、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）のように導体１２に断線が生じている検査ワーク１を第１のラインセンサカメラ３ａで撮像すれば、第１のラインセンサカメラ３ａから出力される画像信号では図１５に示すように断線に相当する部分が明るくなる。また、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示した検査ワーク１を第２のラインセンサカメラ３ｂで撮像したときの平面図は図１６のようになり、このとき第２のラインセンサカメラ３ｂから出力される画像信号では図１７に示すように断線に相当する部分が暗くなる。したがって、第１のラインセンサカメラ３ａからの画像信号あるいは第２のラインセンサカメラ３ｂからの画像信号のうちどちらか一方で断線を検出できることが分かる。
【００２９】
次に、画像処理装置５は、被測定パターンの濃淡画像と第１のマスタパターンとの位置合わせを行う（図１ステップ１０４）。図１８はこの位置合わせ方法を説明するための図である。第１のマスタパターンＭには、図１８（Ａ）に示すように予め位置決めマークＴｍが設定されている。画像処理装置５は、ステップ１０３で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１８（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Ｔｐを検出する。
【００３０】
そして、画像処理装置５は、被測定パターンＰと第１のマスタパターン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５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、第１のマスタパターンＭを全方向に拡大又は縮小する。
【００３１】
次いで、画像処理装置５は、拡大／縮小補正した第１のマスタパターン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１８（Ｃ）、図１８（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３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂ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。
【００３２】
次に、画像処理装置５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／縮小補正した第１のマスタパターンＭ’の位置決めマーク位置により、図１８（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第１のマスタパターンＭ’を回転させる。最後に、画像処理装置５は、互いのマーク位置が一致するように、第１のマスタパターンＭ’と被測定パターンＰ’の位置を合わせる。
【００３３】
なお、ここでは説明を簡単にするために１種類の被測定パターンＰ及びＰ’で説明したが、実際の被測定パターンは第１のラインセンサカメラ３ａで撮像した第１の被測定パターンと第２のラインセンサカメラ３ｂで撮像した第２の被測定パターンの２つがある。したがって、図１８（Ａ）〜図１８（Ｅ）を用いて説明した位置合わせ処理を第１の被測定パターンと第２の被測定パターンの各々について別々に行うことになる。
【００３４】
ステップ１０４の位置合わせ処理が終了した後、画像処理装置５は、画像メモリに記憶された第１の被測定パターンと第２の被測定パターンの濃淡画像を２値化する（図１ステップ１０５，１０６）。被測定パターンの濃淡画像データには、導体１２に相当する部分と基材１１に相当する部分とが含まれているが、導体１２と基材１１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１１に対応する頻度と導体１２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、導体１２の濃度値と基材１１の濃度値の間の値を２値化しきい値ＳＨ１として設定すればよい。
【００３５】
ただし、第１のラインセンサカメラ３ａで撮像した第１の被測定パターンでは、図６に示すように導体１２に相当する部分Ｓ１２が暗くなり、基材１１に相当する部分Ｓ１１が明るくなるのに対し、第２のラインセンサカメラ３ｂで撮像した第２の被測定パターンでは、図８に示すように導体１２に相当する部分Ｓ１２が明るくなり、基材１１に相当する部分Ｓ１１が暗くなるといったように、第１の被測定パターンと第２の被測定パターンでは明暗が逆転している。
【００３６】
そこで、画像処理装置５は、２値化しきい値ＳＨ１に基づいて第１の被測定パターンの濃淡画像データを２値化した後、２値化した被測定パターンを論理反転して、画像メモリに格納する（図１ステップ１０５）。２値化処理は、２値化しきい値ＳＨ１よりも高い濃度値を「１」に変換し、２値化しきい値以下の濃度値を「０」に変換するので、２値化後に論理反転すれば、パターンエッジとその内側が画素「１」で塗りつぶされた第１の被測定パターンの２値化画像を得ることができる。このとき、図１１に示した画像信号を２値化した後に論理反転すると、導体１２が底部で短絡している底部短絡については導体を示す値「１」に変換される。突起や飛び散りといった欠陥についても同様である。また、図１５に示した画像信号を２値化した後に論理反転すると、断線については基材を示す値「０」に変換される。
【００３７】
また、画像処理装置５は、２値化しきい値ＳＨ１に基づいて第２の被測定パターンの濃淡画像データを２値化し、画像メモリに格納する（図１ステップ１０６）。これにより、パターンエッジとその内側が画素「１」で塗りつぶされた第２の被測定パターンの２値化画像を得ることができる。このとき、図１３に示した画像信号を２値化すると、導体１２の上部のみが欠けている上部欠損については基材を示す値「０」に変換される。ピンホールや断線といった欠陥についても同様である。こうして、第１の被測定パターンのみ論理反転することで、第１の被測定パターンと第２の被測定パターンの明暗の逆転を解消することができる。
【００３８】
次に、画像処理装置５は、２値化処理した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。本実施の形態では、ハードウェアによって被測定パターンの欠陥候補を検出して（一次検査）、検出した欠陥候補を含む所定の小領域だけソフトウェアによって検査する（二次検査）。
まず、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一次検査について説明する。
【００３９】
ホストコンピュータ６は、ステップ１０２で作成した第１のマスタパターンＭｏを中心線と直角の方向に収縮処理して、第２の被測定パターンとの比較用の第２のマスタパターンＭｃを予め作成しておく（図１９（Ａ））。図１９（Ａ）の例では、直線Ａ１とＡ４（中心線はＬ１）および直線Ａ２とＡ３（中心線はＬ２）からなる第１のマスタパターンＭｏを収縮処理して第２のマスタパターンＭｃを作成している。
【００４０】
第２のマスタパターンＭｃによる欠陥検出の精度は第１のマスタパターンＭｏをどれだけ収縮させるかによって決まる。一次検査欠損設定値Ｓ１［画素］以上の欠損が存在するときに欠陥と認識したい場合は、第１のマスタパターンＭｏを左右両側でそれぞれＳ１だけ収縮させればよい。こうして、ホストコンピュータ６は、第２のマスタパターンＭｃを作成する（図１ステップ１０７）。２値化した第２の被測定パターンと第２のマスタパターンＭｃとの論理積演算を行うことにより、一次検査欠損設定値Ｓ１以上の欠損を検出することができる。
【００４１】
また、ホストコンピュータ６は、第１のマスタパターンＭｏを中心線と直角の方向に膨張処理して、第１の被測定パターンとの比較用の第３のマスタパターンＭｐを予め作成しておく（図１９（Ｂ））。図１９（Ｂ）において、実際に第３のマスタパターンＭｐになるのは、膨張処理した結果を論理反転した領域、すなわち直線Ａ５〜Ａ８からなるマスタパターンＭｏａと、直線Ａ９〜Ａ１２からなるマスタパターンＭｏｂとをそれぞれ膨張処理して生じた２つのパターンに挟まれた領域である。
【００４２】
第３のマスタパターンＭｐによる欠陥検出の精度は、第１のマスタパターンをどれだけ膨張させるかによって決まる。一次検査突起設定値Ｓ２［画素］以上の突起が存在するときに欠陥と認識したい場合は、第１のマスタパターンＭｏを左右両側でそれぞれＳ２だけ膨張させればよい。こうして、ホストコンピュータ６は、第３のマスタパターンＭｐを作成する（図１ステップ１０８）。２値化した第１の被測定パターンと第３のマスタパターンＭｐとの論理積演算を行うことにより、一次検査突起設定値Ｓ２以上の突起を検出することができる。
【００４３】
なお、前述のとおり、実際に第３のマスタパターンＭｐになるのは、膨張処理した結果を論理反転したときに「１」となる領域である。また、第２のマスタパターンＭｃおよび第３のマスタパターンＭｐは、第１のマスタパターンＭｏを収縮／膨張させて作成したものなので、第２のマスタパターンＭｃおよび第３のマスタパターンＭｐと被測定パターンとの位置合わせを改めて行う必要はない。
【００４４】
次に、画像処理装置５は、２値化した第１、第２の被測定パターンとマスタパターンＭｃ，Ｍｐとを比較して、被測定パターンを検査する（図１ステップ１０９）。まず、第２のマスタパターンＭｃと第２の被測定パターンとの比較による検査について説明する。図２０（Ａ）はこの検査方法を説明するための図である。なお、図２０（Ａ）の例では、梨地で示すパターンＮＰを除いた部分が第２の被測定パターンＰである。画像処理装置５は、２値化した第２の被測定パターンＰと第２のマスタパターンＭｃとを図２０（Ａ）のように比較する。ただし、実際に比較するのは、第２の被測定パターンＰを論理反転したパターンＮＰと第２のマスタパターンＭｃである。
【００４５】
パターンＮＰと第２のマスタパターンＭｃとの論理積をとると、この論理積の結果は、第２の被測定パターンＰに欠損や断線があるか否かによって異なる。例えば、第２の被測定パターンＰがその値として「１」を有し、同様に第２のマスタパターンＭｃが「１」を有するとき、第２の被測定パターンＰに欠損や断線がない場合は、パターンＮＰと第２のマスタパターンＭｃが重なることがないので、この論理積の結果は「０」となる。
【００４６】
これに対して、図２０（Ａ）のように第２の被測定パターンＰに欠損Ｃがあると、この部分でパターンＮＰと第２のマスタパターンＭｃが重なるので、論理積の結果が「１」となる。これは、第２の被測定パターンにピンホールＨや断線がある場合も同様である。こうして、第２の被測定パターンの欠損、ピンホールあるいは断線を検出することができる。画像処理装置５は、論理積の結果が「１」となって欠陥候補と認識した位置（図２０（Ａ）では、Ｃ，Ｈの位置）を記憶する。
【００４７】
次に、第３のマスタパターンＭｐと第１の被測定パターンとの比較による検査について説明する。図２０（Ｂ）はこの検査方法を説明するための図である。画像処理装置５は、２値化した第１の被測定パターンＰと第３のマスタパターンＭｐとを図２０（Ｂ）のように比較する。上記と同様に、第１の被測定パターンＰａ、Ｐｂと第３のマスタパターンＭｐの論理積をとると、この論理積の結果は、第１の被測定パターンＰａ、Ｐｂに突起や短絡があるか否かによって異なる。つまり、第１の被測定パターンＰａ、Ｐｂに突起や短絡がない場合は、論理積の結果は「０」となる。
【００４８】
これに対して、図２０（Ｂ）のように第１の被測定パターンＰａに突起Ｋがあると、この部分で第１の被測定パターンＰａと第３のマスタパターンＭｐが重なるので、論理積の結果が「１」となる。同様に、第１の被測定パターンＰａ、Ｐｂ間に短絡Ｓが存在すると、論理積の結果が「１」となる。これは、第１の被測定パターンに飛び散りが存在する場合も同様である。こうして、第１の被測定パターンの突起、飛び散りあるいは短絡を検出することができる。画像処理装置５は、論理積の結果が「１」となって欠陥候補と認識した位置（図２０（Ｂ）では、Ｋ，Ｓの位置）を記憶する。
【００４９】
以上のような一次検査を行った後、画像処理装置５は、記憶した欠陥候補の位置をアドレス情報とする。そして、画像処理装置５は、前記アドレス情報が示す位置の欠陥候補を中心とする、所定の大きさの領域について、被測定パターンと第１のマスタパターンとを比較して誤差を求めることにより、被測定パターンの二次検査を行う。
【００５０】
図２１（Ａ）は欠損を検出する二次検査の方法を説明するための図、図２１（Ｂ）は突起を検出する二次検査の方法を説明するための図である。なお、図２１では、記載を容易にするため、第１のマスタパターンＭｏの幅Ｗ１と２値化しきい値ＳＨ１に相当する高さにおける導体１２の線幅Ｗｏとが等しいものとしている。二次検査の検査しきい値としては、二次検査欠損設定値Ｓ４および二次検査突起設定値Ｓ６が予め設定されている。
【００５１】
画像処理装置５は、前記欠陥候補を中心とする所定の大きさの領域において、第１のマスタパターンの幅Ｗ１と２値化した第２の被測定パターンの幅との誤差量（欠け量）を求め、この欠け量が最大となる点を欠損Ｃの先端とする。この最大の誤差量をａとすると、ａ≧Ｓ４のとき欠陥と認識する（図２１（Ａ））。
【００５２】
また、画像処理装置５は、前記欠陥候補を中心とする所定の大きさの領域において、第１のマスタパターンの幅Ｗ１と２値化した第１の被測定パターンの幅との誤差量（突起量）を求め、この突起量が最大となる点を突起Ｋの先端とする。この最大の誤差量をｂとすると、ｂ≧Ｓ６のとき欠陥と認識する（図２１（Ｂ））。
こうして、画像処理装置５は、第１、第２の被測定パターンと第１のマスタパターンとを比較して誤差を求めることにより、第１、第２の被測定パターンの二次検査を行う（図１ステップ１１０）。
【００５３】
以上のように、本実施の形態では、検査ワーク１の基材面に第１の撮像領域を設定して、第１の照明装置４ａ，４ｂから第１の撮像領域に第１の光ビームを照射して、第１の撮像領域を第１のラインセンサカメラ３ａで撮像することにより、例えば底部短絡のような基材に近い部分の欠陥を検出することができる。また、検査ワーク１の導体の上面に第２の撮像領域を設定して、第２の照明装置４ｃ，４ｄから第２の撮像領域に第２の光ビームを照射して、第２の撮像領域を第２のラインセンサカメラ３ｂで撮像することにより、例えば上部欠損のような導体上部の欠陥を検出することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、第１、第２の移動手段となるＸ−Ｙテーブル２をＹ方向に移動させることにより、ラインセンサカメラ３ａ，３ｂと照明装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを検査ワーク１に対して相対的に移動させているが、第１、第２の移動手段を別に設けて、第１の移動手段によりラインセンサカメラ３ａと照明装置４ａ，４ｂをＹ方向に移動させ、第２の移動手段によりラインセンサカメラ３ｂと照明装置４ｃ，４ｄをＹ方向に移動させるようにしてもよい。
また、本発明に使用できる照明は実施の形態で示すものに限らず、レーザ光なども使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
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印刷又はエッチングにより形成されたパターンの検査に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１の実施の形態におけ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】本発明の第１の実施の形態における照明装置の構成を示す図である。
【図４】検査ワークに入射する光ビームと反射光の関係を説明するための図である。
【図５】第１の照明装置から検査ワーク上に照射された光ビームと第１のラインセンサカメラの第１の撮像領域を示す平面図及び検査ワークの断面図である。
【図６】図５の検査ワークを撮像したときに第１のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図７】第２の照明装置から検査ワーク上に照射された光ビームと第２のラインセンサカメラの第２の撮像領域を示す平面図である。
【図８】図７の検査ワークを撮像したときに第２のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図９】図５の検査ワークをラインセンサカメラで撮像したときの２次元画像を示す図である。
【図１０】導体に底部短絡が生じている検査ワークの平面図及び断面図である。
【図１１】図１０の検査ワークを撮像したときに第１のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図１２】導体に上部欠損が生じている検査ワークの平面図及び断面図である。
【図１３】図１２の検査ワークを撮像したときに第２のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図１４】導体に断線が生じている検査ワークの平面図及び断面図である。
【図１５】図１４の検査ワークを撮像したときに第１のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図１６】導体に断線が生じている検査ワークの平面図及び断面図である。
【図１７】図１６の検査ワークを撮像したときに第２のラインセンサカメラから出力される画像信号の波形図である。
【図１８】被測定パターンとマスタパターンの位置合わせ方法を説明するための図である。
【図１９】欠損、ピンホール又は断線検出用のマスタパターンと突起、飛び散り又は短絡検出用のマスタパターンの作成方法を説明するための図である。
【図２０】マスタパターンと被測定パターンとの論理演算によって被測定パターンの欠陥を検出する一次検査の方法を説明するための図である。
【図２１】欠損および突起を検出する二次検査の方法を説明するための図である。
【図２２】検査ワークの欠陥の１例である導体の上部欠損を示す断面図である。
【図２３】検査ワークの欠陥の他の例である導体の底部短絡を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…検査ワーク、２…Ｘ−Ｙテーブル、３ａ、３ｂ…ラインセンサカメラ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…照明装置、５…画像処理装置、６…ホストコンピュータ、７…表示装置、４０…光ガイド、４１、４４…シリンドリカルレンズ、４２…スリット、４３…ガラスマスク。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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