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JP3480641B2 - パターンの検査方法 - Google Patents

パターンの検査方法

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JP3480641B2
JP3480641B2 JP11607296A JP11607296A JP3480641B2 JP 3480641 B2 JP3480641 B2 JP 3480641B2 JP 11607296 A JP11607296 A JP 11607296A JP 11607296 A JP11607296 A JP 11607296A JP 3480641 B2 JP3480641 B2 JP 3480641B2
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新一 服部
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Nippon Avionics Co Ltd
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Nippon Avionics Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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形成されたパターンを検査
する検査方法に係り、特にパターンの断線を検査する検
査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】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
トを必要枚数積み重ねて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。
【0003】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、ポリイミド製のフィルムキャリア(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、フィルムに銅
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。
【0004】このようなグリーンシートあるいはフィル
ムキャリアでは、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。ところが、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、フィルム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
技術が提案されている(例えば、特開平6−27313
2号公報)。
【0005】図8、図9は特開平6−273132号公
報に記載された従来の検査方法を説明するための図であ
る。良品と判定された被測定パターンを撮像することに
よって作成されたマスタパターンは、パターンエッジを
示す直線の集合として登録される。また、被測定パター
ンは、パターンを撮像した濃淡画像から抽出したパター
ンエッジを示すエッジデータ(エッジ座標)の集合とし
て入力される。そして、抽出した被測定パターンのエッ
ジデータn1、n2、n3・・・とマスタパターンの直
線との対応付けを行う。この対応付けを行うために、図
8に示すように、マスタパターンの連続する直線A1と
A2、A2とA3・・・がつくる角をそれぞれ2等分す
る2等分線A2’、A3’・・・を求める。
【0006】この2等分線A2’、A3’・・・によっ
てマスタパターンの直線A1、A2、A3・・・の周囲
は、各直線にそれぞれ所属する領域に分割される。これ
により、各領域内に存在する被測定パターンのエッジデ
ータn1、n2、n3・・・は、その領域が属するマス
タパターンの直線A1、A2、A3・・・とそれぞれ対
応付けられたことになる。例えば図8において、エッジ
データn1〜n3は、直線A1と対応付けられ、データ
n4〜n6は、直線A2と対応付けられる。次に、被測
定パターンのエッジデータとマスタパターンとを比較
し、被測定パターンが断線しているかどうかを検査す
る。
【0007】この検査は、被測定パターンの連結したエ
ッジデータn1〜n9を追跡することにより、パターン
エッジを追跡するラベリング処理によって実現される。
このとき、被測定パターンの先端に生じた断線により、
この断線部でエッジデータが連結しないため、マスタパ
ターンの直線A3〜A5に対応するエッジデータが存在
しない。こうして、被測定パターンの断線を検出するこ
とができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の検
査方法では、被測定パターンのエッジデータとマスタパ
ターンの直線との対応付けを行って被測定パターンの断
線を検査しており、この対応付けの処理に時間がかかる
ため、断線の検査に時間がかかってしまうという問題点
があった。本発明は、上記課題を解決するためになされ
たもので、パターンの断線を高速に検査することができ
る検査方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定パター
ンと比較するための基準となるマスタパターンの画像に
所定の大きさの検査範囲を設定し、この検査範囲内のマ
スタパターンのパターンエッジを追跡して、検査範囲の
各辺と交わるパターンに順次番号を付与すると共に、連
結したパターンエッジからなる1つのパターンに対して
は付与する番号を同一とし、被測定パターンの画像から
マスタパターンの検査範囲に該当する被測定パターンの
検査範囲を取り出し、この検査範囲内の被測定パターン
のパターンエッジを追跡して、検査範囲の各辺と交わる
パターンに順次番号を付与すると共に、連結したパター
ンエッジからなる1つのパターンに対しては付与する番
号を同一とし、マスタパターンに付与された番号と被測
定パターンに付与された番号とを比較して、被測定パタ
ーンの断線を検査するようにしたものである。このよう
にマスタパターンと被測定パターンのそれぞれにおい
て、検査範囲の各辺と交わるパターンに順次番号を付与
すると共に、連結したパターンエッジからなる1つのパ
ターンに対しては付与する番号を同一とする。被測定パ
ターンに断線が存在すると、この断線部でパターンエッ
ジが連結しなくなり、断線部によって両断された本来同
一であるべき2つのパターンに異なる番号が付与され
る。よって、マスタパターンに付与された番号との間で
相違が生じるため、これによって被測定パターンの断線
を検出することができる。
【0010】また、被測定パターンと比較するための基
準となるマスタパターンの画像に所定の大きさの検査範
囲を設定し、この検査範囲内のマスタパターンのパター
ンエッジを追跡し、検査範囲の辺と交わらないパターン
先端を検出して、この先端の座標を先端点とし、被測定
パターンの画像からマスタパターンの検査範囲に該当す
る被測定パターンの検査範囲を取り出し、この検査範囲
内の被測定パターンの連結したパターンエッジを追跡し
て、この連結したパターンエッジが先端点を中心とする
所定の範囲内を通過するかどうかにより、被測定パター
ンの断線を検査するようにしたものである。このよう
に、マスタパターンにおいて検査範囲の辺と交わらない
パターン先端を検出して、この先端の座標を先端点と
し、被測定パターンの連結したパターンエッジが先端点
を中心とする所定の範囲内を通過するかどうかを判定す
る。被測定パターンに断線が存在すると、この断線部で
パターンエッジが連結しなくなるため、連結したパター
ンエッジを追跡する際に断線部の先に存在するはずの所
定の範囲内をパターンエッジが通過しない。これによ
り、被測定パターンの断線を検出することができる。
【0011】また、パターン先端の検出は、検査範囲の
辺とパターンエッジとの1交点を基準点とし、この基準
点からの距離が極大値を示すパターンエッジをパターン
先端とするようにしたものである。このように検査範囲
の辺とパターンエッジとの1交点を基準点として設定す
ると、パターンの先端では、増加しつつあった基準点か
らの距離が減少に向かう。これにより、パターンの先端
を検出することができる。また、被測定パターンの断線
を検出した際に、基準点からの距離が極大値を示すパタ
ーンエッジのうち先端点として登録されていないものが
断線部を示す。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
となる検査方法を示すフローチャート図である。最初
に、マスタパターンの登録について説明する。まず、予
め良品と判定されているパターンをカメラによって撮像
し、カメラから出力された濃淡画像をA/D変換器でデ
ィジタル化して、画像メモリにいったん記憶させる(ス
テップ101)。
【0013】続いて、画像メモリに記憶された多階調の
濃淡画像データからマスタパターンのエッジデータ(エ
ッジ座標)を以下のように抽出する(ステップ10
2)。図2はエッジデータの抽出方法を説明するための
図である。ここでは、パターンを濃度の高い画素として
白丸で表し、基材(グリーンシートあるいはフィルムキ
ャリア等)を濃度の低い画素として黒丸で表すことにす
る。
【0014】上記濃淡画像データには、パターンとそれ
以外の背景(基材)とが含まれているが、一般にパター
ンと背景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、周知のように背景に対応する頻度とパターンに
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、この2峰の間の
谷点をしきい値Sとすればよい。
【0015】こうして決定されるしきい値Sが濃淡画像
においてパターンエッジを示すとすれば、しきい値Sを
境界とする両隣の濃、淡の画素からしきい値SのX、Y
座標を求めることでマスタパターンのエッジ座標を求め
ることができる。例えば、図2(a)のCの箇所でエッ
ジ座標を求める場合、座標X2、Y1の画素と座標X
1、Y1の画素から図2(b)に示すような濃度勾配を
求め、この濃度勾配がしきい値Sと交差する点の座標X
を算出すればよい(Y座標はY1)。こうして、マスタ
パターンのエッジデータを抽出することができる。
【0016】次いで、マスタパターンに所定の大きさの
検査範囲(以下、ウインドとする)を設定し、このウイ
ンドによってマスタパターンの画像を切り出す(ステッ
プ103)。そして、ウインドによって切り出されたマ
スタパターンの連結したエッジデータを追跡するラベリ
ングにより、ウインドの各辺と交わるマスタパターンに
番号を付与する(ステップ104)。
【0017】図3はこのナンバリング処理を説明するた
めの図であり、W1はウインド、P1〜P4はパターン
である。なお、マスタパターンはパターンエッジを示す
点(エッジデータ)の集合であるが、ここではパターン
エッジを直線で表している。ナンバリング処理では、ウ
インドW1の左上を開始点とし、図3のように時計回り
にマスタパターンを走査する。そして、各パターンに与
えられる後述する番号もこの順番で付与される。
【0018】マスタパターンをウインドW1の左上から
走査すると、ウインドW1の辺と交わる最初のパターン
としてパターンP1が検出される。これにより、図3に
示すように、ウインドW1の上辺と交わるパターンP1
の端部に「1」番が付与される。続いて、この端部を開
始位置として、開始位置から時計回りに連結したエッジ
データを次々と探すことでパターンP1のエッジを追跡
する(つまり、図3の矢印で示すようにパターンP1の
右側のエッジを追跡する)。
【0019】パターンP1の場合、この追跡中にウイン
ドW1の下辺と突き当たるので、ウインドW1の下辺と
交わるパターンP1の端部にも同様に「1」番を付与す
る。さらに、パターンP1のエッジを追跡し(つまり、
パターンP1の左側のエッジを追跡する)、開始位置に
戻ることでパターンP1の境界追跡が終了する。
【0020】次に、マスタパターンをウインドW1の左
上から走査すると、境界追跡がなされていない次のパタ
ーンとしてパターンP2が検出される。パターンP2は
パターンP1と連結していない異なるパターンなので、
ウインドW1の上辺と交わるパターンP2の端部に次の
番号として「2」番が付与され、ウインドW1の下辺と
交わるパターンP2の端部にも同様に「2」番が付与さ
れる。このようなナンバリング処理がパターンP3、パ
ターンP4についても同様に実施され、それぞれ「3」
番、「4」番が付与される。
【0021】以上のようなナンバリング処理を各ウイン
ドごとに繰り返すことにより(ステップ103〜10
5)、マスタパターンの全範囲に番号が付与される。次
に、被測定パターンの検査を説明する。まず、被測定パ
ターンをカメラによって撮像し、カメラから出力された
濃淡画像をA/D変換器でディジタル化して画像メモリ
にいったん記憶させる(ステップ106)。画像メモリ
に記憶された多階調の濃淡画像データは、マスタパター
ンとの位置合わせが実施された後に、2値化される(ス
テップ107)。
【0022】続いて、被測定パターンの2値画像中から
マスタパターンのウインドに該当する位置のウインドを
切り出し、このウインドによって切り出された被測定パ
ターンの連結した画素を追跡するラベリングにより、ウ
インドの各辺と交わる被測定パターンに番号を付与する
(ステップ108)。図4は被測定パターンのナンバリ
ング処理を説明するための図である。
【0023】被測定パターンのナンバリング処理もマス
タパターンの場合とほぼ同様であり、被測定パターンを
ウインドW2の左上から走査すると、ウインドW2の辺
と交わる最初のパターンとして上記のパターンP1に該
当するパターンP11が検出される。これにより、図4
に示すように、ウインドW2の上辺と交わるパターンP
11の端部に「1」番が付与される。
【0024】続いて、この端部を開始位置として、開始
位置から時計回りに連結した境界点を次々と探すことで
パターンP11のエッジを追跡する。パターンP11の
場合、この追跡中にウインドW2の下辺と突き当たるの
で、ウインドW2の下辺と交わるパターンP11の端部
にも「1」番を付与する。さらに、パターンP11のエ
ッジを追跡し、開始位置に戻ることでパターンP11の
境界追跡が終了する。
【0025】なお、本実施の形態では、パターンが白画
素、基材が黒画素で表される被測定パターンの2値画像
中において、左から右に走査したとき、黒→白に立ち上
がる場合は白の画素を上記境界点とし、白→黒に立ち下
がる場合は黒の画素を境界点としている。
【0026】次に、上記のP2に該当するパターンは、
断線によってパターンP12、P16に両断されてい
る。これにより、この断線部で境界点が連結しなくなる
ため、境界追跡がなされていない次のパターンとしてパ
ターンP12を検出してその境界点を追跡したとき、図
4の矢印に示すように、断線によって生じたエッジを追
跡した後に、左側のエッジを追跡して開始位置に戻る。
【0027】したがって、パターンP12に付与される
番号は、ウインドW2の上辺と交わる端部に付与される
「2」番だけである。上記のP3に該当するパターン
は、断線によってパターンP13、パターンP15に両
断されており、パターンP13については、パターンP
12と同様の処理により、ウインドW2の上辺と交わる
端部に「3」番が付与される。そして、パターンP14
についてはパターンP11と同様の処理がなされる。
【0028】次いで、被測定パターンをウインドW2の
左上から時計回りに走査すると、ウインドW2の下辺と
交わるパターンとしてパターンP15が検出される。こ
れにより、ウインドW2の下辺と交わるパターンP15
の端部に「5」番が付与される。続いて、この端部を開
始位置として、開始位置から時計回りに連結した境界点
を次々と探すことでパターンP15のエッジを追跡する
(つまり、図4の矢印で示すようにパターンP15の左
側のエッジを追跡する)。
【0029】このとき、パターンP12の場合と同様
に、パターンP13側の境界点を連結した境界点とは見
なさないため、図4の矢印に示すように、断線によって
生じたエッジを追跡した後に、右側のエッジを追跡して
開始位置に戻る。したがって、パターンP15に付与さ
れる番号は、ウインドW2の下辺と交わる端部に付与さ
れる「5」番だけである。パターンP16については、
パターンP15と同様の処理により、ウインドW2の下
辺と交わる端部に「6」番が付与される。
【0030】以上のようなナンバリング処理を行った
後、マスタパターンに付与された番号と被測定パターン
に付与された番号とをウインドの辺ごとに比較する(ス
テップ109)。
【0031】
【表1】
【0032】ウインドの上辺で付与されたマスタパター
ンと被測定パターンの番号には相違がなく、全て正常と
判断される(表1では○)。これに対し、ウインドの下
辺で付与されたマスタパターンと被測定パターンの番号
には不一致があるので、この部分に断線があると判断さ
れる(表1では×)。以上のような処理を全ウインドに
ついて繰り返すことにより(ステップ108〜11
0)、被測定パターンの全ての断線を検査することがで
きる。
【0033】このように本実施の形態では、被測定パタ
ーンのエッジデータとマスタパターンの直線との対応付
けを行う必要がないため、検査時間(ステップ106以
降の処理にかかる時間)を短縮することができる。
【0034】第1の実施の形態では、パターンの両端が
ウインドの辺に突き当たっている場合は断線を検査する
ことができるが、パターンの一端がウインドの辺に突き
当たらない場合は検査することができないので、このよ
うな場合にはその他の検査方法が必要となる。図5は本
発明の第2の実施の形態となる検査方法を示すフローチ
ャート図である。
【0035】まず、ステップ201〜203について
は、図1のステップ101〜103と同様である。続い
て、ウインドによって切り出されたマスタパターンの連
結したエッジデータを追跡するラベリング処理により、
ウインドの辺と交わらないパターンの先端を検出して、
これを記憶する(ステップ204)。図6はこのマーキ
ング処理を説明するための図である。
【0036】マーキング処理では、ウインドW3の左上
から時計回りにマスタパターンを走査する。これによ
り、ウインドW3の辺と交わる最初のパターンエッジと
して点Oが検出され、この基準点Oの座標が記憶され
る。そして、この基準点Oを開始位置として、開始位置
から時計回りに連結したパターンエッジを図6の矢印の
ように追跡する。
【0037】このとき、基準点Oからの距離が極大値を
示すパターンエッジをパターン先端とする。例えば、点
M1では、増加しつつあった基準点Oからの距離が減少
に向かう。これにより、この点M1をパターンP7の先
端として検出し、その座標を記憶する。同様に、点M2
でも、再び増加しつつあった基準点Oからの距離が減少
に向かう。これにより、この点M2をパターンP7の先
端としてその座標を記憶する。その他の点M3、M4に
ついても同様である。
【0038】以上のようなマーキング処理を各ウインド
ごとに繰り返すことにより(ステップ203〜20
5)、マスタパターンの全範囲でパターンの先端がマー
キングされる。次に、被測定パターンの検査を説明す
る。ステップ206、207については図1のステップ
106、107と同様である。
【0039】続いて、被測定パターンの2値画像中から
マスタパターンのウインドに該当する位置のウインドを
切り出し、このウインドによって切り出された被測定パ
ターンの連結した画素を追跡するラベリングにより、連
結したパターンエッジが記憶した先端点を中心とする所
定の範囲内を通過するかどうかを判定する(ステップ2
08)。図7はこの通過判定処理を説明するための図で
ある。
【0040】通過判定処理では、被測定パターンをウイ
ンドW4の左上から時計回りに走査して、連結した境界
点を次々と探すことでパターンP17のエッジを図7の
矢印のように追跡する。最初のパターンの先端では、マ
スタパターンにてマーキングした先端点M1を中心とす
る所定の範囲R1内をパターンエッジが通過するため、
正常と判断される。2番目のパターンの先端でも同様で
ある。
【0041】3番目の先端に関しては、断線により、マ
ーキングされた先端点M3を中心とする所定の範囲R3
が設定されている先端部とその途中の部分とに両断され
ている。これにより、この断線部で境界点が連結しなく
なり、図7の矢印に示すように、断線によって生じたエ
ッジが追跡されるため、断線部の先に存在するはずの所
定の範囲R3内を通過しない。こうして、被測定パター
ンの断線を検出することができる。
【0042】また、パターンエッジの追跡の結果、断線
を検出した場合には、基準点Oからの距離が極大値を示
すパターンエッジのうち先端点として登録されていない
ものが断線部を示すため、断線部の位置を正確に知るこ
とができる。つまり、断線によって生じたエッジを追跡
した際に、基準点Oからの距離が極大値を示すが、この
位置は記憶された先端点M1〜M4の何れでもないた
め、これを断線部として認識することができる。以上の
ような処理を全ウインドについて繰り返すことにより
(ステップ208、209)、被測定パターンの全ての
断線を検査することができる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、マスタパターンと被測
定パターンのそれぞれにおいて、検査範囲の各辺と交わ
るパターンに順次番号を付与すると共に、連結したパタ
ーンエッジからなる1つのパターンに対しては付与する
番号を同一とすることにより、被測定パターンに断線が
存在すると、マスタパターンに付与された番号との間で
相違が生じるので、被測定パターンの断線を検出するこ
とができる。よって、従来のように被測定パターンのエ
ッジデータとマスタパターンの直線との対応付けを行う
必要がないので、被測定パターンの断線を高速に検査す
ることができる。
【0044】また、マスタパターンにおいて検査範囲の
辺と交わらないパターン先端を検出して、この先端の座
標を先端点とし、被測定パターンの連結したパターンエ
ッジが先端点を中心とする所定の範囲内を通過するかど
うかを判定することにより、被測定パターンに断線が存
在すると、断線部の先に存在するはずの所定の範囲内を
パターンエッジが通過しないので、被測定パターンの断
線を検出することができる。よって、従来のように被測
定パターンのエッジデータとマスタパターンの直線との
対応付けを行う必要がないので、被測定パターンの断線
を高速に検査することができる。
【0045】また、検査範囲の辺とパターンエッジとの
1交点を基準点として設定することにより、パターンの
先端を容易に検出することができ、断線部の位置を正確
に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態となる検査方法を
示すフローチャート図である。
【図2】 マスタパターンのエッジデータの抽出方法を
説明するための図である。
【図3】 マスタパターンのナンバリング処理を説明す
るための図である。
【図4】 被測定パターンのナンバリング処理を説明す
るための図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態となる検査方法を
示すフローチャート図である。
【図6】 マスタパターンのマーキング処理を説明する
ための図である。
【図7】 被測定パターンの通過判定処理を説明するた
めの図である。
【図8】 従来の検査方法を説明するための図である。
【図9】 従来の検査方法を説明するための図である。
【符号の説明】
P1〜P4、P7、P11〜P17…パターン、W1〜
W4…ウインド、M1〜M4…先端点。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/64 - 21/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定パターンと比較するための基準と
    なるマスタパターンの画像に所定の大きさの検査範囲を
    設定し、 この検査範囲内のマスタパターンのパターンエッジを追
    跡して、検査範囲の各辺と交わるパターンに順次番号を
    付与すると共に、連結したパターンエッジからなる1つ
    のパターンに対しては付与する番号を同一とし、 被測定パターンの画像から前記マスタパターンの検査範
    囲に該当する被測定パターンの検査範囲を取り出し、 この検査範囲内の被測定パターンのパターンエッジを追
    跡して、検査範囲の各辺と交わるパターンに順次番号を
    付与すると共に、連結したパターンエッジからなる1つ
    のパターンに対しては付与する番号を同一とし、 前記マスタパターンに付与された番号と被測定パターン
    に付与された番号とを比較して、被測定パターンの断線
    を検査することを特徴とするパターンの検査方法。
  2. 【請求項2】 被測定パターンと比較するための基準と
    なるマスタパターンの画像に所定の大きさの検査範囲を
    設定し、 この検査範囲内のマスタパターンのパターンエッジを追
    跡し、検査範囲の辺と交わらないパターン先端を検出し
    て、この先端の座標を先端点とし、 被測定パターンの画像から前記マスタパターンの検査範
    囲に該当する被測定パターンの検査範囲を取り出し、 この検査範囲内の被測定パターンの連結したパターンエ
    ッジを追跡して、この連結したパターンエッジが前記先
    端点を中心とする所定の範囲内を通過するかどうかによ
    り、被測定パターンの断線を検査することを特徴とする
    パターンの検査方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のパターンの検査方法にお
    いて、 前記パターン先端の検出は、検査範囲の辺とパターンエ
    ッジとの1交点を基準点とし、この基準点からの距離が
    極大値を示すパターンエッジをパターン先端としたもの
    であることを特徴とするパターンの検査方法。
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