СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШИРИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ ТОПОЛОГИИ
METHOD OF MONITORING WIDTH OF TOPOLOGICAL FEATURES

Предлагаемый способ может быть использован для проверки топологии фотошаблонов, печатных плат, микросхем на наличие дефектов, а именно: недопустимое сужение элементов топологии и изоляционных промежутков между ними.
Известен способ по авторскому свидетельству [1] изображение топологии дискретизуется, то есть определяется на сетке с выбранным шагом. Точкам элементов приписывается значение (яркость) 1, а точкам фона 0. Изображение сканируется, то есть просматривается точка за точкой по строке слева направо и по строкам, строка за строкой сверху вниз. В процессе сканирования производится индексация. Каждой точке элемента топологии, имеющей яркость 1, присваивается цифровой индекс по следующему правилу. Очередной точке элемента присваивается индекс предшествующей соседней точки по строке. Если же предшествующая точка по строке имеет яркость 0 и не имеет индекса, то присваивается индекс предшествующей соседней точки по столбцу. Если предшествующая соседняя точка по столбцу тоже имеет яркость 0 и не имеет индекса, то текущей точке с яркостью 1 присваивается очередной индекс. Если для некоторой точки с яркостью 1 индексы предшествующих соседних точек по столбцу и по строке различные, то больший индекс заменяется на меньший во всех точках индексированных большим индексом. В результате все точки с яркостью 1 будут иметь индексы. Причем все точки, принадлежащие одному изолированному элементу, будут иметь одинаковые индексы, отличающиеся от индексов других элементов топологии. На каждом из элементов топологии выбираются (задаются) контрольные точки (две и более), координаты которых запоминаются. После индексации контрольные точки, принадлежащие одному элементу, будут иметь одинаковые индексы, а контрольные точки различных, не связанных между собой элементов, будут иметь различные индексы. Если две какие-либо контрольные точки связаны на эталонном изображении и не связаны на контролируемом, то имеет место разыв между ними. Если две какие-либо контрольные точки на эталоне не связаны, а на проверяемом изображении связаны, то имеет место закоротка [2].
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mi>v</mi></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>j</mi><mo>−</mo><mi>m</mi></mrow><mo>|</mo></mrow><mo><</mo><mi>d</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
Этот способ можно использовать не только для проверки наличия обрывов и закороток, но и для проверки ширины элементов, если его дополнить операцией расширения или сжатия. Операция сжатия заключается в том, что в процессе сканирования яркость точки с координатами ij изображения принимает значение 0, если существует точка с координатами v, m исходного изображения
, с яркостью 0. После операции сжатия границы каждого элемента смещаются внутри элемента на величину d. Происходит сжатие. Если допустимая ширина элемента Н и
, то после этой операции элемент оказывается разорван, если его ширина в наиболее узком месте меньше Н. Последнее обнаруживается путем вышеописанной процедуры проверки связности [1, 3]. Аналогично проводится проверка ширины изоляции. Только в этом случае операция сжатия заменяется противоположной-расширением, а контроль обрывов - контролем закороток. Однако описанный способ приводит к неверным результатам при наличии раковин (проколов), то есть внутренних областей с яркостью точек 0 на элементах топологии, так как в этом случае происходит двойное сжатие и со строны границы и со стороны раковины.
Задача данного изобратения - обеспечение точного контроля ширины элементов и изоляционных промежутков топологии, в том числе при наличии проколов и вкраплений.
Суть данного изобратения заключается в следующем.
Задают контрольные точки на элементах топологии и на участках фона согласно эталону, причем точкам фона, связанным с контрольными точками, приписывается индекс ноль, выполняют операцию сжатия на величину, равную половине допустимой ширины элемента топологии, однослойным окном [4], яркость центральной точки которого заменяется нулем, если в окне имеется точка с индексом ноль, после проведения числа циклов индексации сжатия, равного половине числа дискрет допустимой ширины элемента топологии, проводят контроль связности.
Ширина элементов в самом узком месте есть сумма расстояний от края элемента до прокола и расстояний между проколами.
После одного цикла индексация-сжатие удаляются две граничные точки со стороны фона. Если в результате определенного числа циклов произойдет соединение раковины с фоном, то точки раковины будут проиндексированы как точки фона. В результате кратчайшее расстояние уменьшится ровно на две дискреты.
<mrow><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
Контрольные точки проводника остаются связными после
циклов сжатия тогда и только тогда, если минимальная ширина проводника больше Н, где Н - допустимая ширина элемента топологии в дискретах. Аналогично для проверки расстояний между элементами. В качестве примера приведем последовательное сжатие элемента.
На фиг.1. представлена последовательность сжатия элемента, где:
1. I - вырыв, II - раковина (прокол), III - контрольные точки,
2. 1, 2, 3 - последовательно удаляемые слои,
3. L1+L2+L3 - минимальная ширина элемента.
<mrow><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>3</mn></mrow>
Проверка допустимой ширины элемента показана на фиг.1. Ширина проводника равна 12 дискретам. Допустимая минимальная ширина равна 6 дискретам. Минимальная ширина складывается из расстояний L1, L2, L3 между краем проводника и дефектами. Тогда
. На фиг.1 показаны последовательные этапы сжатия 1,2,3.
В результате первого этапа уменьшаются на одну дискрету расстояния L1 и L3. В результате второго этапа уменьшаются до нуля расстояния L1 и L3 и происходит соединение раковин с фоном.
После этого точки раковин получают индексы точек фона после переиндексации. В результате третьего этапа исчезает промежуток L3. При этом контрольные точки на проводнике оказываются несвязными и следовательно условие допустимости не выполнено.
<mrow><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mi>v</mi></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>j</mi><mo>−</mo><mi>m</mi></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>≤</mo><mn>1</mn></mrow>
Контрольные точки задаются не только на элементах топологии, но и в точках фона. Индексируются не только точки элементов топологии, но и точки фона по методу, описанному в прототипе (с инверсией единиц и нулей). Точкам фона, имеющим одинаковые индексы с контрольными точками фона, приписывается индекс 0. В результате все точки, принадлежащие одной фигуре топологии, будут иметь одиноковые индексы, а точки, принадлежащие разным фигурам - разные индексы, все точки фона, не принадлежащие раковинам будут индексированы нулем, а точки раковин - индексами различными для раковин. Проводится операция сжатия. Каждой точке с координатами ij приписывается яркость 0, если существует точка с индексом 0 и координатами v, m;
.
<mrow><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
<mrow><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mi>v</mi></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>j</mi><mo>−</mo><mi>m</mi></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>≤</mo><mn>1</mn></mrow>
В результате проведения цикла индексация-сжатие ширина в каждом сечении элемента топологии уменьшается ровно на 2 дискреты. Цикл индексация-сжатие проводится
раз, где Н - допустимая ширина элемента топологии в дискретах. После
циклов производится индексация и проверка связности контрольных точек. Для проверки допустимости изоляционных промежутков выполняется операция расширения в каждой точке с координатами ij и приписывается яркость 1, если существует точка с координатами v, m;
, имеющая дополнительный индекс 1.
Каждой точке с яркостью 1, имеющей индекс, одинаковый с индексом контрольной точке элемента топологии, приписывается дополнительный индекс 1.
Данный способ позволяет расширить область проверки и обеспечить правильный контроль ширины элементов и изоляционных промежутков также и при наличии проколов и вкраплений.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1136191. Устройство для распознавания дефектов изображений объектов / В.И. Дубицкий.
2. Авторское свидетельство №1188765. Устройство для селекции изображений объектов / В.И. Дубицкий.
3. Дубицкий В.И. Метод автоматического контроля топологии соединений БИС по внешнему виду. Сборник научных трудов. Сер. Метод и оборудование контроля интегральных микросхем высокой функциональной сложности. - М.,  МИЭТ, 1982, - 117 с., с. 3-11.
4. Методы компьютерной обработки изображений. Под ред. В.А. Сойфера. - 2-е изд., испр - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 784 с. - ISBN 5-9221-0270-2.