▶ ヴェロシティ・イメージ・プロセッシング・エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-25
(45)【発行日】2024-05-08
(54)【発明の名称】部品の検査中における参照位置ずれの補償
(51)【国際特許分類】
G06T 7/00 20170101AFI20240426BHJP
G01N 21/956 20060101ALI20240426BHJP
G06T 7/13 20170101ALI20240426BHJP
G06T 7/60 20170101ALI20240426BHJP
【ＦＩ】
G06T7/00 610C
G01N21/956 A
G01N21/956 B
G06T7/13
G06T7/60 180B
【請求項の数】
26
(21)【出願番号】P 2021545361
(86)(22)【出願日】2019-10-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-19
(86)【国際出願番号】 US2019055350
(87)【国際公開番号】W WO2020076919
(87)【国際公開日】2020-04-16
【審査請求日】2022-10-06
(31)【優先権主張番号】62/744,746
(32)【優先日】2018-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/357,590
(32)【優先日】2019-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521151463
【氏名又は名称】ヴェロシティ・イメージ・プロセッシング・エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100220489
【弁理士】
【氏名又は名称】笹沼 崇
(72)【発明者】
【氏名】ビショップ・ロバート・ピー
【審査官】吉川 康男
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２２１２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】安藤 護俊, 岡 浩司, 岡田 英夫, 坂下 頼弘, 渋谷 伸実，CADを利用した自動ベリファイ技術，電子情報通信学会論文誌D-II，日本，電子情報通信学会，1998年06月25日，Vol. J81-D-II, No. 6 ('98/6)，pp. 1213-1223
【文献】Ahmed M. Darwish, Anil K. Jain，A Rule Based Approach for Visual Inspection，IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，米国，IEEE，1998年01月，pp. 56-68，https://ieeexplore.ieee.org/document/3867/
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ ７／００
Ｇ０１Ｎ ２１／９５６
Ｇ０６Ｔ ７／１３
Ｇ０６Ｔ ７／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
部品のフィーチャーを欠陥について検査する方法であって、ａ. コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データの使用、又は１つ若しくは複数の既知の良質部品の走査と組み合わせることにより、部品を検査するためのパラメータの作成に用る参照データを作成し（図７Ａ）、
ｂ．検査対象となる１つ以上のフィーチャーについて、許容可能な公差の部品を検査のため走査した際に、走査された各フィーチャーが、対応する前記参照データの公差帯域により規定される公差帯域内に収まるように、各フィーチャーの周りで前記参照データ中に１つ以上の公差帯域を設定し（図７～１２）、
ｃ．前記参照データにおいて、各フィーチャーの外周に沿ってエッジピクセルの位置を特定し（図７Ａ、７Ｂ）、
ｄ．位置特定された各エッジピクセルについて、当該エッジピクセルを始点として前記フィーチャーの反対側を指し示し、前記外周に対して垂直に又は所定の角度に配向することにより、前記フィーチャーのエッジの方位も示し、ベクトル長が前記フィーチャーの反対側における前記エッジピクセルまでの距離となる計測ベクトル、を作成し（図７Ａ、７Ｂ）、
ｅ．各計測ベクトルについて、ベクトル長と、ベクトル方位と、始端ピクセル座標と、終端ピクセル座標とを表し、前記部品を後で検査する際にフィーチャーエッジ位置の特定に用いられる計測位置を規定する情報、を記憶し（図７Ａ、７Ｂ）、
ｆ．前記部品を後で検査する際に各計測ベクトルの各始端ピクセル及び終端ピクセルの位置を特定するために用いられる線状探索範囲を、
ｉ．各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有し（図８）、
ｉｉ．前記探索軸に沿った一方向における探索限界は各エッジピクセルから離れるように延び、当該一方向における限界は、当該エッジピクセルに最も近い公差帯域によって設定された境界まで又は前記境界を超えて延びており（図８）、
ｉｉｉ．当該同じエッジピクセル用の限界であって前記探索軸に沿った他方の方向における限界は、前記フィーチャーの反対側において前記探索軸に沿って存在する前記エッジピクセルとその最も近い公差帯域との間の最短距離と等しい又はそれよりも長い（図８）、
ものとして定め（図８）、
ｇ．期待される各始端ピクセル位置及び終端ピクセル位置に対応する探索範囲を記憶し（図１１Ｂ）、
ｈ．前記参照データにおける各フィーチャーを、その公差帯域内の全ての位置で移動させ、
ｉ．前記フィーチャーの各位置について、各前もって記憶された始端ピクセル計測位置及び終端ピクセル計測位置において、特定された前記探索範囲内で前記フィーチャーのエッジピクセルを、
ｉ．前記フィーチャー上でエッジピクセルが見出された場合、
Ａ．計測ベクトルの長さを、見出された前記エッジピクセルから、事前に記憶された計測角度で、前記フィーチャーの反対側におけるエッジピクセルまで測定した長さとして演算し、
Ｂ．各計測位置と関連付けられる計測ベクトルについて、演算された前記長さを許容可能な結果として記憶し、
Ｃ．計測ベクトルの長さが最大計測可能値を超えた際に、この結果の代表値を許容可能な結果として記憶し（図１３、１６Ａ、１６Ｂ）、
ｉｉ．前記フィーチャー上でエッジピクセルが見つからない場合、この結果の代表値を許容可能な結果として記憶する（図１２Ａ、１２Ｂ）、
ことにより探索し、
ｊ．空間的に固定された各計測位置について、前記フィーチャーの公差帯域内における複数の位置に対応する、最小許容ベクトル長及び最大許容ベクトル長とそれらの許容可能な代表値とを記憶し（図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ）、
ｋ．前記参照データによって定められ、部品上のフィーチャーの検査に用いるために記憶されたパラメータからなり、各計測ベクトルについて、
ｉ. 許容可能な最小ベクトル長及び最大ベクトル長、又は、前記計測ベクトルの長さが最大計測可能値を超えるとき若しくはエッジピクセルが見つからないことを示すベクトル長の代表値と、
ｉｉ. ベクトル方位と、
ｉｉｉ．探索範囲と、
ｉｖ. 始端ピクセル位置及び終端ピクセル位置と、
を表す情報を含む、
検査パラメータリスト（図１１Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂ）を作成し、
ｌ．前記部品の検査中の許容可能なプロセス変動を容認するため、前記検査パラメータリストにおける各最小許容ベクトル長及び最大許容ベクトル長を修正し（図１５Ｃ）、
ｍ．走査画像から前記部品を検査する工程であって、
前記検査パラメータリストにおける各計測位置について、
ｉ．前記検査パラメータリストにおいて指定された前記期待される始端ピクセル位置及び終端ピクセル位置の周りの前記探索範囲内において、フィーチャーのエッジを探索し（図１２Ａ、１２Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ）、
Ａ．前記走査画像においてエッジが見出された場合、前記検査パラメータリストにおいて指定された前記計測角度でベクトル計測を行い（図１２Ａ、１２Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ）、
Ｂ．前記計測ベクトルの長さが最大計測可能値を超えた場合、この結果の代表値を記憶し、
Ｃ．前記走査画像においてエッジピクセルが見つからない場合、この結果の代表値を記憶し、
ｉｉ．計測されたベクトルの長さを、前記検査パラメータリストにおいて指定された前記許容可能な最小長さ及び最大長さの値又はそれらの許容可能な代表値と比較し（図１５Ｂ、１５Ｃ）、
ｉｉｉ．前記検査パラメータリストにおける前記許容可能な最小長さ若しくはその代表値よりも小さい、又は、前記検査パラメータリストにおける前記許容可能な最大長さ若しくはその代表値よりも大きいベクトル長を欠陥として報告する（図１５Ｂ、１５Ｃ）、
ことによって前記検査を行うことを含む、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、ソーベル又はプレウィット型フィルタ等であるがこれらに限定されないエッジ探索フィルタを用いてエッジピクセル位置をサブピクセル精度で演算する工程（図１８Ａ～１８Ｅ）、
をさらに含む方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法において、欠陥を見つけるため、前記部品の前記走査画像を参照画像と比較する工程（図２４、２５、２６、２９）、
をさらに含む方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法において、ａ．前記ＣＡＤデータをグレースケール画像に変換し、
ｂ．２次元フィルタを介して前記グレースケール画像を畳み込み又は加工処理し、撮像光学系のぼかし機能を模倣して、前記参照データを前記走査画像により良く一致させる工程（図２０Ａ、２１Ａ、２１Ｂ）、
をさらに含む方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法において、前記部品が、走査カメラ画像において互いに区別され得る導体及び絶縁体を含む（図５、６、１２Ａ、１５Ａ）、方法。
【請求項6】
請求項１に記載の方法において、ａ．走査画像からの部品の検査中に、フィーチャー依存計測値が演算される前記参照データにおけるフィーチャーの位置に対応する複数の計測位置について、
ｉ．前記参照データにおいて特定された前記期待されるエッジピクセル位置の周辺の前記探索範囲内で、前記走査画像における当該フィーチャーのエッジピクセルを探索し（図３１、３２、３３）、
ｉｉ．各フィーチャーと関連付けて見出された前記エッジピクセルの位置を、分析用のフィーチャー形状プロセッサに提示し（図３４、３５）、その後、
ｂ．前記フィーチャー形状プロセッサを用いて、さらに
ｉ．１つ以上のフィーチャー寸法を計測し、見出されたエッジピクセルの所定の期待される形状までの距離、又は、前記フィーチャーの最も広い寸法、最も狭い寸法、若しくは中心のうちの少なくとも１つを計測し（図３５）、
ｉｉ．所定の値を超える計測されたフィーチャー寸法を欠陥として報告する（エッジピクセル３５０４、図３５）、
工程をさらに含む方法。
【請求項7】
電子部品に対して自動化メトロロジー計測を行って、部品全体、部品の一部、部品上の各ダイ、又は部品上の各ダイの一部に対して演算された、フィーチャーサイズ、線幅、及びスペース計測値の、最小値、最大値、平均値、及び標準偏差等であるがこれらに限定されない統計データを得るための方法であって、ａ．コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データを用いること又は１つ若しくは複数の既知の良質部品の走査と組み合わせることのいずれかにより、部品を計測するためのパラメータの作成に用いられる参照データを作成し（図７Ａ）、
ｂ． 計測対象となる１つ以上のフィーチャーについて、許容可能な公差の部品を走査した際には、走査された各フィーチャーが、対応する前記参照データの公差帯域により規定される公差帯域内に収まるように、各フィーチャーの周りで前記参照データ中に１つ以上の公差帯域を設定し（図７Ａ、８、２７Ａ）、
ｃ．前記参照データにおいて、各フィーチャーの外周に沿ってエッジピクセルの位置を特定し（図７Ａ、２７Ａ）、
ｄ．位置特定された各エッジピクセルについて、当該エッジピクセルを始点として前記フィーチャーの反対側を指し示し、前記外周に対して垂直に又は所定の角度に配向することによってエッジ方位も示し、ベクトル長が前記フィーチャーの反対側における前記エッジピクセルまでの距離となる計測ベクトルを作成し（図７Ａ、２７Ａ）、
ｅ．各計測ベクトルについて、ベクトル長と、ベクトル方位と、始端ピクセル座標と、終端ピクセル座標とを表し、前記部品を後で計測する際にフィーチャーエッジ位置の特定に用いられる計測位置を規定する情報、を記憶し（図７Ａ、７Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ）、
ｆ．前記部品を後で計測する際に各計測ベクトルの各始端ピクセル及び終端ピクセルの位置を特定するために用いられる線状探索範囲を、
ｉ．各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有し（図２８Ａ）、
ｉｉ．前記探索軸に沿った一方向における探索限界は各エッジピクセルから離れるように延び、当該一方向における限界は、当該エッジピクセルに最も近い公差帯域によって設定された境界まで又は前記境界を超えて延びており（図２８Ａ）、
ｉｉｉ．当該同じエッジピクセル用の限界であって前記探索軸に沿った他方の方向における限界は、前記フィーチャーの反対側において前記探索軸に沿って存在する前記エッジピクセルとその最も近い公差帯域との間の最短距離と等しい又はそれよりも長い（図２８Ａ）、
ものとして定め（図２７Ｂ、２８ＡにおけるＳｒ）、
ｇ．期待される各始端ピクセル位置及び終端ピクセル位置に対応する探索範囲を記憶し（図２７Ｂ）、
ｈ．前記参照データにおける各フィーチャーを、その公差帯域内で全ての位置に移動させ、前記フィーチャーの各位置について、各前もって記憶された始端ピクセル計測位置及び終端ピクセル計測位置において、特定された前記探索範囲内で前記フィーチャーのエッジピクセルを、
ｉ．前記フィーチャー上でエッジピクセルが見出された場合、
Ａ．計測ベクトルの長さを、見出された前記エッジピクセルから、事前に記憶された計測角度で、前記フィーチャーの反対側におけるエッジピクセルまで測定した長さとして演算し、
Ｂ．各計測位置と関連付けられる計測ベクトルについて、計測された前記長さを、許容可能な結果として記憶し、
Ｃ．計測ベクトルの長さが最大計測可能値を超えた際に、この結果の代表値を許容可能な結果として記憶し（図１３、１６Ａ、１６Ｂ）、
ｉｉ．前記フィーチャー上でエッジピクセルが見つからない場合、この結果の代表値を許容可能な結果として記憶し（図１２Ａ、１２Ｂ）、
ｉ．空間的に固定された各計測位置について、前記フィーチャーの公差帯域内における複数の位置に対応する、最小許容ベクトル長及び最大許容ベクトル長とそれらの許容可能な代表値表とを記憶し（図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ）、
ｊ．各フィーチャーがその対応する公差帯域内で移動しても長さが変化しない又は小さな定められた最小臨界幅公差内でのみ変化する、臨界幅ベクトルと称するベクトル用のエッジピクセル計測位置を、計測パラメータリストに記憶して表示し（図２７Ｂ）、
ｋ．走査画像から部品上のフィーチャーを計測する際、各臨界幅ベクトルについて、前記特定された始端ピクセル計測位置及び終端ピクセル計測位置の周辺の前記探索範囲内でフィーチャーの前記エッジピクセルを探索し、これら２つの見出されたエッジ間の長さとして定義されるベクトル長計測値を演算し（図２８Ａ）、
ｌ．これらのベクトル長計測値から、フィーチャータイプの関数として統計データを演算し、
その統計データは、特定のフィーチャータイプを、前記参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって代表させ、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイの一部に対して演算され（図２８Ｃ）、
ｍ．フィーチャータイプに対し演算される前記統計データは、最小値、最大値、平均値、標準偏差、又はその他の統計値のうちの少なくとも１つであり（図２８Ｃ）、
ｎ．前記部品をキャラクタライズするために又はプロセス制御のために、前記統計データを報告すること（図２８Ｃ）、
を含む方法。
【請求項8】
請求項７に記載の方法において、ソーベル又はプレウィット型フィルタ等であるがこれらに限定されないエッジ探索フィルタを用いてエッジピクセル位置をサブピクセル精度で演算する工程（図１８Ａ～１８Ｅ）、
をさらに含む方法。
【請求項9】
請求項７に記載の方法において、欠陥を見つけるため、前記部品の前記走査画像を参照画像と比較する工程（図２４、２５、２６、２９）、
をさらに含む方法。
【請求項10】
請求項７に記載の方法において、ａ．前記ＣＡＤデータをグレースケール画像に変換する工程と、
ｂ．２次元フィルタを介して前記グレースケール画像を畳み込み又は加工処理し、撮像光学系のぼかし機能を模倣して前記参照データを前記走査画像により良く一致させる工程（図２０Ａ、２１Ａ、２１Ｂ）と、
をさらに含む方法。
【請求項11】
請求項７に記載の方法において、前記部品が、走査カメラ画像において互いに区別され得る導体及び絶縁体を含む（図５、６、１２Ａ、１５Ａ）、方法。
【請求項12】
請求項７に記載の方法において、ａ．走査画像からの部品の検査中に、フィーチャー依存計測値が演算される前記参照データにおけるフィーチャーの位置に対応する複数の計測位置について、
ｉ．前記参照データにおいて特定された前記期待されるエッジピクセル位置の周辺の前記探索範囲内で、前記走査画像における当該フィーチャーのエッジピクセルを探索し（図３１、３２、３３）、
ｉｉ．各フィーチャーと関連付けて見出されたエッジピクセルの位置を、分析用のフィーチャー形状プロセッサに提示し（図３４、３５）、
ｉｉｉ．前記フィーチャー形状プロセッサがその後、１つ以上のフィーチャー寸法を計測し、見出されたエッジピクセルの所定の期待される形状までの距離、又は、前記フィーチャーの最も広い寸法、最も狭い寸法、若しくは中心のうちの少なくとも１つを計測し（図３５）、
ｂ．これらのフィーチャー寸法から、前記参照データにおける同じ形状及びサイズのフィーチャーの統計データを、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイにおける一部に対して、演算し、
ｃ．前記部品を特徴付けるために又はプロセス制御のために、前記統計データを報告すること（図３５）、
をさらに含む方法。
【請求項13】
請求項１に記載の方法において、ａ．各フィーチャーが前記参照データにおけるその対応する公差帯域内で移動しても長さが変化しない又は小さな定められた最小臨界幅公差内でのみ変化する、臨界幅ベクトルと称する追加的ベクトルを前記検査パラメータリストに記憶して表示し（図２７Ｂ）、
ｂ．走査画像から部品上のフィーチャーを計測する際、各臨界幅ベクトルについて、前記特定された始端ピクセル計測位置及び終端ピクセル計測位置の周辺の前記探索範囲内でフィーチャーの前記エッジピクセルを探索し、これら２つの見出されたエッジ間の長さとして定義されるベクトル長計測値を演算し（図２８Ａ）、
ｃ．これらの臨界幅ベクトルのベクトル長計測値から、フィーチャータイプの関数として統計データを演算し、
その統計データは、特定のフィーチャータイプを、前記参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって代表させ、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイにおける一部に対して演算され（図２８Ｃ）、
ｄ．フィーチャータイプに対し演算される前記統計データは、最小値、最大値、平均値、及び標準偏差の統計値のうちの少なくとも１つであり、
ｅ．前記部品をキャラクタライズするために又はプロセス制御のために、前記統計データを報告すること（図２８Ｃ）、
をさらに含む方法。
【請求項14】
欠陥について部品におけるフィーチャーを検査する方法であって、ａ．参照データを特定し、
ｂ．１つ以上のフィーチャーが前記参照データから空間的にどれ程ずれてもよいかを指定する公差帯域を設定し、
ｃ．各フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルを作成し、
ｄ．各計測ベクトルにより、前記参照データにおける前記フィーチャーの寸法であって、前記外周上の一方のポイントから前記外周上の他方のポイントまでの指定された角度で測定される寸法を表し、
ｅ．各固定空間位置の周辺に、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく線状探索範囲を設定し、
ｆ．各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有し、
ｇ．検査される各フィーチャーについて、前記フィーチャーの公差帯域内の複数の位置に前記フィーチャーを移動させ、
ｈ．前記フィーチャーの各位置について、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、前記定められた線状探索範囲内で前記フィーチャーの前記外周に沿ってポイントを探索し、
ｉ．ポイントが見出された場合、
Ａ．前記対応する計測ベクトルによって指定された前記角度でベクトル長を計測し、
Ｂ．前記ベクトル長又は前記計測ベクトルの長さが最大計測可能値を超えるときを示す代表値を、許容可能なものとして記憶し、
ｉｉ．ポイントが見つからなかった場合、この結果の代表値を、許容可能なものとして記憶し、
ｉ．各空間的に固定された計測位置について、前記フィーチャーの前記公差帯域内の前記フィーチャーの前記複数の位置に対応する、最小及び最大許容ベクトル長とそれらの許容可能代表値とを記憶し、
ｊ．前記部品の検査中に許容可能なプロセス変動を可能にする分散値を加えることで各最小許容ベクトル長及び最大許容ベクトル長又はその代表値を修正し、
ｋ．走査画像から部品を検査する際、各計測ベクトルについて、当該ベクトルの前記定められた線状探索範囲内において、フィーチャーの前記外周に沿ってポイントを探索し、
ｉ．ポイントが位置特定されない場合、前記外周上のポイント見つからないことを示す代表値を生成し、
ｉｉ．ポイントが位置特定された場合、当該ベクトル用に指定された前記角度でベクトルの長さを計測し、前記長さが最大計測可能値を超えるときを示す代表値を生成し、
ｌ．前記最小許容ベクトル長若しくはその代表値よりも小さい、又は、前記最大許容ベクトル長若しくはその代表値よりも大きいベクトル長を、欠陥として報告すること、
を含む方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法において、フィーチャーの前記外周に沿ったポイントの位置が、ソーベル又はプレウィット型フィルタ等であるがこれらに限定されないエッジ探索フィルタを用いてサブカメラピクセル精度で演算される（図１８Ａ～１８Ｅ）、方法。
【請求項16】
請求項１４に記載の方法において、欠陥を見つけるべく前記部品の前記走査画像を参照画像と比較する工程（図２４、２５、２６、２９）、
をさらに含む方法。
【請求項17】
請求項１４に記載の方法において、ａ．コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データをグレースケール画像に変換する工程と、
ｂ．２次元フィルタを介して前記グレースケール画像を畳み込み又は加工処理し、撮像光学系のぼかしを模倣することで前記参照データを前記走査画像により良く一致させる工程（図２０Ａ、２１Ａ、２１Ｂ）と、
をさらに含む方法。
【請求項18】
請求項１４に記載の方法において、前記部品が、走査カメラ画像において互いに区別され得る導体及び絶縁体を含む（図５、６、１２Ａ、１５Ａ）、方法。
【請求項19】
請求項１４に記載の方法において、ａ．走査画像からの部品の検査中に、フィーチャー依存計測値が演算される前記参照データにおけるフィーチャーの位置に対応する複数の計測位置について、
ｉ．前記参照データにおいて指定された期待されるエッジピクセル位置の周辺の前記探索範囲内で、前記走査画像における当該フィーチャーのエッジピクセルを探索し（図３１、３２、３３）、
ｉｉ．各フィーチャーと関連付けて見出されたエッジピクセルの位置を、分析用のフィーチャー形状プロセッサに提示し（図３４、３５）、
ｉｉｉ．前記フィーチャー形状プロセッサがその後、１つ以上のフィーチャー寸法を計測し、見出されたエッジピクセルの所定の期待される形状までの距離、又は、前記フィーチャーの最も広い寸法、最も狭い寸法、若しくは中心のうちの少なくとも１つを計測し（図３５）、
ｂ．所定の値を超える計測されたフィーチャー寸法を欠陥として報告すること（エッジピクセル３５０４、図３５）、
をさらに含む方法。
【請求項20】
部品におけるフィーチャーを計測する方法であって、ａ．参照データを特定し、
ｂ．１つ以上のフィーチャーが前記参照データから空間的にどれ程ずれてもよいかを指定する公差帯域を設定し、
ｃ．各フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルを作成し、
ｄ．各計測ベクトルにより、前記参照データにおける前記フィーチャーの寸法であって、前記外周上の一方のポイントから前記外周上の他方のポイントまでの指定された角度で測定される寸法、を表し、
ｅ．各固定空間位置の周辺に、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく線状探索範囲を定め、
ｆ．各線状探索範囲が、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有し、
ｇ．計測される各フィーチャーについて、前記フィーチャーの公差帯域内の複数の位置に前記フィーチャーを移動させ、
ｈ．前記フィーチャーの各位置について、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、前記定められた線状探索範囲内で前記フィーチャーの前記外周に沿ってポイントを探索し、
ｉ．ポイントが見出された場合、
Ａ．前記対応する計測ベクトルによって指定された前記角度でベクトル長を計測し、
Ｂ．前記ベクトル長又は前記計測されたベクトルの長さが最大計測可能値を超えるときを示す代表値を、許容可能なものとして記憶し、
ｉｉ．ポイントが見つからなかった場合、この結果の代表値を、許容可能なものとして記憶し、
ｉ．各空間的に固定された計測位置について、前記フィーチャーの前記公差帯域内の前記フィーチャーの前記複数の位置に対応する、最小許容ベクトル長及び最大許容ベクトル長とそれらの許容可能な代表値とを記憶し、
ｊ．各フィーチャーがその対応する公差帯域内で移動しても長さが変化しない又は定められた最小臨界寸法公差内でのみ変化する計測ベクトルを、臨界幅ベクトルとしてさらに記憶して表示し、
ｋ．走査画像から部品を計測する際、各臨界幅ベクトルについて、
ｉ．当該ベクトルの前記定められた線状探索範囲内で前記フィーチャーの前記外周に沿ったポイントの位置を特定し、
ｉｉ．そのような位置特定された外周ポイントのそれぞれについて、前記参照データから算出されるその対応する計測ベクトルの角度と同じ角度でベクトルの長さを計測し、
ｌ．前記臨界幅ベクトルの計測された長さから、フィーチャータイプの関数として、統計データを演算し、
その統計データは、特定のフィーチャータイプを、前記参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって代表させ、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイにおける一部に対して演算され、
ｍ．フィーチャータイプに対し演算される前記統計データは、最小値、最大値、平均値、及び標準偏差の統計値のうちの少なくとも１つであり、
ｎ．前記部品をキャラクタライズするために又はプロセス制御のために用いられる前記統計データを報告すること、
を含む方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の方法において、フィーチャーの前記外周に沿ったポイントの位置が、ソーベル又はプレウィット型フィルタ等であるがこれらに限定されないエッジ探索フィルタを用いてサブカメラピクセル精度で演算される（図１８Ａ～１８Ｅ）、方法。
【請求項22】
請求項２０に記載の方法において、欠陥を見つけるべく前記部品の前記走査画像を参照画像と比較する工程（図２４、２５、２６、２９）、
をさらに含む方法。
【請求項23】
請求項２０に記載の方法において、ａ．コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データをグレースケール画像に変換する工程と、
ｂ．２次元フィルタを介して前記グレースケール画像を畳み込み又は加工処理し、撮像光学系のぼかしを模倣することで前記参照データを前記走査画像により良く一致させる工程（図２０Ａ、２１Ａ、２１Ｂ）と、
をさらに含む方法。
【請求項24】
請求項２０に記載の方法において、前記部品が、走査カメラ画像において互いに区別され得る導体及び絶縁体を含む（図５、６、１２Ａ、１５Ａ）、方法。
【請求項25】
請求項２０に記載の方法において、ａ．走査画像からの部品の検査中に、フィーチャー依存計測値が演算される前記参照データにおけるフィーチャーの位置に対応する複数の計測位置について、
ｉ．前記参照データにおいて指定された期待されるエッジピクセル位置の周辺の前記探索範囲内で、前記走査画像における当該フィーチャーのエッジピクセルを探索し（図３１、３２、３３）、
ｉｉ．各フィーチャーと関連付けて見出されたたエッジピクセルの位置を、分析用のフィーチャー形状プロセッサに提示し（図３４、３５）、
ｉｉｉ．見出されたエッジピクセルの所定の期待される形状までの距離、又は、前記フィーチャーの最も広い寸法、最も狭い寸法、若しくは中心のうちの少なくとも１つを計測することを含む、前記フィーチャー形状プロセッサがその後１つ以上のフィーチャー寸法を計測し（図３５）、
ｂ．これらのフィーチャー寸法から、前記参照データにおける同じ形状及びサイズのフィーチャーの統計データを、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイにおける一部に対し、前記計測されたフィーチャー寸法の最小値、最大値、平均値、及び標準偏差のうちの少なくとも１つについて演算し、
ｃ．前記部品を特徴付けるために又はプロセス制御のために用いられる前記統計データを報告すること（図３５）、
をさらに含む方法。
【請求項26】
請求項１４に記載の方法において、ａ．各フィーチャーが前記参照データにおけるその対応する公差帯域内で移動しても寸法が変化しない又は小さな定められた最小臨界寸法公差内でのみ変化する計測ベクトル（臨界幅ベクトルと呼ぶ）をさらに記憶して表示し、
ｂ．走査画像から部品を計測する際、各臨界幅ベクトルについて、
ｉ．当該ベクトルの前記探索範囲内で、前記フィーチャーの前記外周に沿ったポイントを位置特定し、
ｉｉ．そのような位置特定された外周ポイントのそれぞれにおいて、前記参照データにおけるその対応する計測ベクトルの角度と同じ角度でベクトル長を計測する工程と
ｃ．前記ベクトル長計測値から、フィーチャータイプの関数として統計データを演算し、
その統計データは、特定のフィーチャータイプを、前記参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって代表させ、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは前記部品上の異なるダイにおける一部に対して演算され、
ｄ．前記統計データは、異なるフィーチャータイプの最小値、最大値、平均値、及び標準偏差のフィーチャーサイズ（これらに限定されない）について演算され、
ｅ．前記部品をキャラクタライズするために又はプロセス制御のために用いられる前記統計データを報告すること、
をさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本願は、２０１８年１０月１２日に出願された「SUB MICRON INSPECTION」（サブミクロン検査）というタイトルの同時係属中の米国仮特許出願第６２／７４４，７４６号の利益を主張する。当該仮特許出願の全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本特許は、半導体ウェーハ、高密度回路ボード、多層基板、内層基板、ガラス上クロム（ｃｈｒｏｍｅ ｏｎ ｇｌａｓｓ）マスク、及びその他の精密部品等の部品の光学検査及び／又はメトロロジー法に関する。
【背景技術】
【0003】
図１Ａに示すように多数のダイを有する多層半導体又は回路ボード等の例示的精密部品を考える。そのような部品は、典型的には、それぞれが金属導体を含む複数の層同士を積層することで製造される。各層は、まず層をレジストで被覆し、層の異なる位置又は一部に、１つ又は複数のダイを含む画像を光学的に投影し、その後金属をエッチングして所望の金属回路導体を形成することで、製作される。この手順は、典型的にはステップアンドリピート方式の投影という。現在の製法上の制約から、投影されたパターンの配置は、異なる時点で製造された同一デザインの層間で、又は同じ製造ロットにおける層間でも、僅かにばらつくことが知られている。これは、薄いフレキシブル有機基板上に製造される大型回路パネルに特にあてはまる。これら基板には、現在、５００ミリメートル×５００ミリメートル台のサイズを有するものがある。
【0004】
基板上の全てのダイの製造及び光学検査を容易にするため、しばしば整列マークが各個別ダイパターンにおいて度々配置される。検査処理中において、基板は通常、検査カメラの下方で基板を機械的に移動させること、基板の上方でカメラを移動させること、又はそれらのいくつかの組み合わせ、のいずれかによってスキャンされる。各ダイ又はダイの一部分内の整列マーク又は特有の導体パターンの位置は、走査画像内で特定され、走査画像を良質のダイ又はダイの一部分について記録された参照画像と位置あわせするために用いられる。位置あわせがされると、これらの画像が重なり合い、記憶された参照画像と走査カメラ画像とが異なる位置について、欠陥が報告される。例えば図１Ｂは、導体の参照画像を黒で示す。図１Ｃは、穴の空いた導体の走査カメラ画像を灰色で示す。図１Ｄは、図１Ｂの参照画像上に位置合わせされた図１Ｃの走査カメラ画像の完全な重ね合わせを示す。穴１０１は、重なり合う画像が異なる場合に欠陥として検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許第６４２７０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
参照画像に対して走査画像を重ね合わせることによる欠陥検出には多数の制約がある。これらの制約について図２Ａ～２Ｄ、図３Ａ～３Ｄ、及び図４を用いて説明する。第１の例として、図２Ａに黒色で示すのは既知の良質の回路の参照パターン２０１であり、図２Ｂに灰色で示すのは、当該参照に対して重ねられたパターンの走査カメラ画像２０２である。製造プロセス上の制約、撮像光系の非線形性、ステージの振動、及びステージの非線形性などに起因する走査画像上の誤差により、この比較の精度ひいては検出可能な最小の欠陥のサイズが制限される。その結果、走査画像と参照画像を重ね合わせた際に、完全には一致しない領域がでてくる。そのような不一致に対応するために、従来技術のシステムは、最小サイズを超えるパターン差異のみが報告されるように公差（許容誤差）帯域（複数可）を設けている。そのような公差帯域２０３は図２Ａ～２Ｅにおいて外周境界破線で示される。走査パターンが図２Ｃに示すように公差帯域外となる場合にのみ、図２Ｄに示すように欠陥２０４として報告される。
【0007】
カメラピクセル量子化は、走査画像と参照パターンとがどれ程正確に比較され得るかを制限し、ひいては検出可能な最小の欠陥のサイズを制限する別の要素である。Ｂｉｓｈｏｐに対する米国特許６，４２７，０２４、「概略参照検査とプログラム可能な整列公差及び検出パラメータとを用いた、欠陥について電子回路ボード、ウェーハ等の欠陥の自動光学検査の装置及び方法」を一例とする、多くの従来技術のシステムでは、この検査処理は、まず走査画像における各カメラピクセルを導体又は絶縁体として区分けし、その後区分けされたピクセルを、参照画像との比較し得る形で処理すること、を伴う。カメラピクセル量子化の例として、図３Ａは、撮像カメラ上に投影された、幅が２．７カメラピクセルに等しい導体３０１の光学画像を表す。個別のカメラピクセルが２次元グリッドによって表される。この例では、ピクセルの五十パーセント以上（Ｐ≧５０％）が導体の特徴強度で照明されている場合は、当該ピクセルは導体として区分けされる。この強度で照明されている部分が、ピクセルの五十パーセント未満（Ｐ＜５０％）の場合は、当該ピクセルは基板として区分けされる。図３Ａでは、導体３０１の左エッジがピクセル１（一番左の列のピクセル）の百パーセント（１００％）をカバーし、ピクセル２（右隣のピクセル）の百パーセント（１００％）をカバーし、ピクセル３（第３の列のピクセル）の七十パーセント（７０％）をカバーする。従って、上記５０％閾規則を用いると、導体３０１は、図３Ｂの区分けされた導体３０２で示されるように幅が３カメラピクセルであるものとして区分けされる。一方、カメラ上に投影された導体パターンが図３Ｃの導体３０３で表されるように右に１ピクセルのわずかな部分だけずれると、同じ導体が今度は、図３Ｄの導体３０４で表されるように幅が２カメラピクセルのみであるものとして区分けされる。この区分けされた線幅の減少が生じるのは、図３Ｃの導体３０３の画像が今度はカメラピクセル１の３５％、カメラピクセル２及び３の１００％、カメラピクセル４の３５％をカバーすることによりピクセル２及び３のみがピクセルの５０パーセントより多くを照射するためである。従って、図３Ａ～３Ｄで示されたように、カメラのピクセルに対する導体の相対的な位置により、カメラピクセル全体分まで、導体の計測幅は著しく変化し得る。これは走査画像と参照画像とが比較された場合、さらに差異に寄与する。
【0008】
図２Ａ～２Ｄに示されるような走査画像と参照画像とのそのような差異及び位置ずれによって引き起こされる誤った報告の数を最小化するために、従来技術のシステムでは、比較の感度を減少させるべく公差帯域のサイズを大きくしている。しかし、こうすると、公差帯域内に現れる実際の欠陥が見落とされる。例えば、図２Ｅに示すような、小さな切れ込み欠陥２０４や小さな突起欠陥２０５は検出されない。そのような欠陥を見落とすことが、従来技術のシステムの重大な限界である。
【0009】
走査画像と参照画像との重ね合いによる欠陥検出の別の制約は、走査画像と参照画像との位置合わせの精度よりも高い精度で導体線幅を検査又は認証することができない、ということである。
【0010】
例として、図４の導体４０１及び４０２で表される２μｍの線幅を有する回路を考える。両導体は同じカメラ視野内にある。走査画像における導体４０１は、位置ずれを示す矢印４０６で示されるように、参照画像における導体４０５と、ずれ０．１μｍ以内で位置合わせされる。一方、同じ走査画像における導体４０２は、位置ずれを示す矢印４０８で示されるように、同じ参照画像における導体４０７と、ずれ１μｍ以内で位置合わせされる。この例では、走査画像は、両導体４０１及び４０２の線幅が＋／－０．１μｍ以内で正確であるという点（この点は、高周波インピーダンスを制御して電気的要件を満たすために求められる）と、走査画像と参照画像との間の空間的位置ずれが１．０μｍ以内で正確である点（この点は、製品の異なる層間での回路網の位置合わせを保証するために求められる）と、において製造要件を満たしている。
【0011】
しかし、従来技術の検査方法を用いると、適切な線幅を調べるために参照導体４０５及び４０７の＋／－０．１μｍ以内に公差帯域が配置された場合、参照導体４０７に対する走査画像導体４０２の１．０μｍの位置ずれが誤ってエラーとして報告される。一方、導体の位置ずれを調べるために参照導体４０５及び４０７から１．０μｍ離れて公差帯域が配置された場合、１．０μｍ未満の導体４０１及び４０２の線幅におけるエラーが検出されない。よって、上述したように、走査画像と参照画像とを重ね合わせる従来技術のシステムは、走査画像と参照画像との位置合わせの精度よりも高い精度で導体線幅を認証することはできない。
【0012】
計測する必要のある導体の数が少ない場合、従来技術は、部品上の「サンプリングされた位置」における線幅及び臨界寸法を計測するための自動化システムを発展させている。そのようなシステムの例としては、イスラエルのヤブネにあるオルボテック社から入手可能な、２Ｄメトロロジー能を備えたＯｒｂｏｔｅｃｈ(R) Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＩＩ、Ｏｒｂｏｔｅｃｈ Ｆｕｓｉｏｎ、及びＯｒｂｏｔｅｃｈ Ｕｌｔｒａ Ｆｕｓｉｏｎである（Ｏｒｂｏｔｅｃｈはオルボテック社の登録商標である）がある。しかし、正確にサンプリングされる所定位置のうちの１つにおいて欠陥が生じない限り、欠陥は検出されない。欠陥の位置は未知であるため、そのようなサンプリングベースのシステムは概してプロセス制御に向いており、ランダムな欠陥の検出には適しても向いてもいない。例えば、０．７μｍカメラピクセルを用いて走査された３００ミリメートルの円形ウェーハは、１．４×１０１１より多くのピクセルを含む。欠陥を検出するためのそのような従来技術の技術を用いてそのような部品上のあらゆる位置において導体幅及び臨界寸法を計測するには、数日でないにしても何時間もかかると思われる。従って、そのような従来技術の技術では検査処理量に対する今日の要求を満たしえない。
【0013】
これに対し、本明細書に記載された方法及びシステムは、記憶された参照パターンに走査画像を細かく位置合わせする必要もなく、生産速度で部品が走査されながらリアルタイムで当該部品におけるあらゆる導体の全長又は全外周に沿ってサブミクロンの精度で導体線幅及びスペーシングを計測することで部品を検査し、メトロロジーの計測を行い、フィーチャーサイズ統計を計算することができる。
【0014】
行われる計測回数が多いため、参照ファイルから計測値を抽出し、製造公差を追加し、臨界寸法の計測を行うのに最適な位置を決定する自己学習自動化アルゴリズムも記載される。
【課題を解決するための手段】
【0015】
一実施形態では、欠陥について部品における特徴を検査する方法又はシステムは、参照データを探し出し、その後、１つ以上のフィーチャーが参照データから空間的にどれ程ずれてもよいかを指定する公差帯域（複数可）を設定することを含む。その後、各フィーチャーの外周周辺の固定された空間位置に所謂計測ベクトルが作成される。各計測ベクトルは、参照データにおけるフィーチャーの寸法であって、外周上の一方のポイントから外周上の他方のポイントまでの指定された角度での寸法、を表す。各固定空間位置のまわりには、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく線状の探索範囲も定められる。各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有する。
【0016】
次に、検査される各フィーチャーについて、フィーチャーの公差帯域内において、複数の位置にフィーチャーが移動させられる。フィーチャーのそのような位置のそれぞれについて、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、指定された探索範囲内でフィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される。外周上でポイントが見出された場合、対応する計測ベクトルによって指定された角度でベクトル寸法が計測される。結果として得られる寸法は許容可能なものとして記憶される。ベクトル計測値が最大計測可能値を超えた場合、又は、外周上でポイントが見つからなかった場合、この結果も許容可能なものとして記憶される。各空間的に固定された計測位置について、フィーチャーの公差帯域内のフィーチャーの複数の位置に対応する、許容可能な最小及び最大ベクトル寸法が記憶される。これらの最小及び最大ベクトル寸法又はそれらの代表値は、その後部品の検査中における容認可能なプロセス変動を可能にすべく修正される。
【0017】
走査画像から部品を検査するプロセスは、その後以下のように続く。次に、各計測ベクトルについて、当該ベクトルの探索範囲内において、フィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される。ポイント位置が特定されない場合、外周上のポイントが見つからないことを示す代表値が生成される。ポイント位置が特定された場合、当該ベクトル用に指定された角度でベクトル寸法が計測され、寸法が最大計測可能値を超えるときを示す代表値が生成される。その後、最小許容寸法（若しくはその代表値）よりも小さい又は最大許容寸法（若しくはその代表値）よりも大きいベクトル寸法について、欠陥が報告される。
【0018】
別の実施形態では、部品におけるフィーチャーを計測する方法が、参照データを探し出
し、１つ以上のフィーチャーが参照データから空間的にどれ程ずれ得るかを指定する公差帯域（複数可）を設定することにより開始される。フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルが作成される。各計測ベクトルは、参照データにおけるフィーチャーの寸法であって、外周上の一方のポイントから外周上の他方のポイントまでの指定された角度での寸法、を表す。各固定空間位置の周辺の線状探索範囲も、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく定められる。各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有する。
し、１つ以上のフィーチャーが参照データから空間的にどれ程ずれ得るかを指定する公差帯域（複数可）を設定することにより開始される。フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルが作成される。各計測ベクトルは、参照データにおけるフィーチャーの寸法であって、外周上の一方のポイントから外周上の他方のポイントまでの指定された角度での寸法、を表す。各固定空間位置の周辺の線状探索範囲も、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく定められる。各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有する。
【0019】
次に、検査される各フィーチャーについて、フィーチャーの公差帯域内の複数の位置にフィーチャーが移動される。フィーチャーのそのような位置のそれぞれについて、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、指定された探索範囲内でフィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される。外周上でポイントが見出された場合、対応する計測ベクトルによって指定された角度でベクトル寸法が計測される。結果として得られる寸法は許容可能なものとして記憶される。ベクトル計測値が最大計測可能値を超えた場合、又は、外周上でポイントが見つからなかった場合、この結果も許容可能なものとして記憶される。各空間的に固定された計測位置について、フィーチャーの公差帯域内のフィーチャーの複数の位置に対応する、許容可能な最小及び最大ベクトル寸法が記憶される。
【0020】
各フィーチャーがその対応する公差帯域内で移動しても寸法が変化しない又は定められた最小臨界寸法公差内でのみ変化する計測ベクトルは、臨界寸法ベクトルとして記憶される。
【0021】
その後、走査画像から部品を計測するプロセスは、各臨界寸法ベクトルについて、当該ベクトルの探索範囲内で、フィーチャーの外周に沿ったポイント位置を特定することで継続する。そのような位置特定された外周ポイントのそれぞれにおいて、その対応する計測ベクトルの角度と同じ角度でベクトル寸法が計測される。
【0022】
その後、ベクトル寸法計測値から統計データがフィーチャータイプの関数として演算される。当該統計データは、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは部品上の異なるダイ内の一部に対して、演算される。特定のフィーチャータイプが、参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって表される。統計データは、最小値、最大値、平均値、及び標準偏差の統計値のうちの少なくとも１つであるフィーチャータイプについて演算されてもよい。最後に、統計データは、部品の特徴付け用途又はプロセス制御のために報告される。
【図面の簡単な説明】
【0023】
下記記載は添付の図面を参照する。図面は以下の通りである。
【図1A】多数のダイを有する回路ボード基板のウェーハの図である。
【図1B】導体の参照画像の図である。
【図1C】導体の走査カメラ画像の図である。
【図1D】欠陥を示す、参照画像に対する走査カメラ画像の完全な重ね合わせの図である。
【図2A】従来技術の検査システムで用いられるパターンマッチングの制約を示す図である。
【図2B】従来技術の検査システムで用いられるパターンマッチングの制約を示す図である。
【図2C】従来技術の検査システムで用いられるパターンマッチングの制約を示す図である。
【図2D】従来技術の検査システムで用いられるパターンマッチングの制約を示す図である。
【図2E】従来技術の検査システムで用いられるパターンマッチングの制約を示す図である。
【図3A】グレースケールカメラピクセルがどのように導体又は絶縁体として区分けされるかを示す図である。
【図3B】グレースケールカメラピクセルがどのように導体又は絶縁体として区分けされるかを示す図である。
【図3C】グレースケールカメラピクセルがどのように導体又は絶縁体として区分けされるかを示す図である。
【図3D】グレースケールカメラピクセルがどのように導体又は絶縁体として区分けされるかを示す図である。
【図4】ＣＡＤデータと比較される走査画像の一部分を示す図である。
【図5】導体の全長に沿って計測された導体の幅と導体間のスペースとを示すベクトルを用いた図である。
【図6】計測が公差帯域内の動きに影響されないことを示す図である。
【図7A】参照データから演算されたベクトル計測値を示す図である。
【図7B】参照データから作成された計測値をリスト表示する表である。
【図8】走査画像におけるエッジを見つける探索範囲を示す図である。・
【図9】参照画像が右横方向且つ縦下方向にずれている図である。
【図10A】ずれた参照画像において見出されたフィーチャーエッジを示す図である。
【図10B】ずれた参照画像から生成された計測値をリスト表示する表である。
【図11A】不確定領域を示す、各ベクトルの周辺の境界ボックスを示し、有効なベクトル値の範囲を示す図である。
【図11B】導体エッジ位置、計測角度、及び許容可能ベクトル長の検査パラメータリストを有する表である。
【図12A】狭線欠陥と広線欠陥とを含む走査画像の図である。
【図12B】検査パラメータリストと検査結果とを示す図である。
【図13】最大計測可能距離を超えるベクトル計測値の図である。
【図14A】１ピクセルと近い計測スペーシングを伴って計測がフィーチャーの全外周に亘ってどのように行われるかを示す図である。
【図15A】走査画像配置における不確定性が突起物、切れ目、及び不確定領域よりも小さい欠陥を検出する能力に影響を与えない又は当該能力を損なわないことを示す図である。
【図15D】製造公差内の突起物及び切れ目に加え欠陥を含むフィーチャーを示す図である。
【図16A】２つの導体間の絶縁体の参照データを示す図である。
【図17A】２つの導体間の絶縁体の走査画像の図である。
【図18A】導体及び絶縁体のエッジをサブピクセル精度で見つけるために用いられる信号及び画像を示す図である。
【図18B】導体及び絶縁体のエッジをサブピクセル精度で見つけるために用いられる信号及び画像を示す図である。
【図18C】導体及び絶縁体のエッジをサブピクセル精度で見つけるために用いられる信号及び画像を示す図である。
【図18D】導体及び絶縁体のエッジをサブピクセル精度で見つけるために用いられる信号及び画像を示す図である。
【図18E】導体及び絶縁体のエッジをサブピクセル精度で見つけるために用いられる信号及び画像を示す図である。
【図19A】試験対象１の走査されたガラス上クロムのグレースケール画像を示す図である。
【図19B】ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）勾配アルゴリズムを用いて試験対象１上の線幅を計測した結果を示す表である。
【図20A】ＣＡＤデータを参照グレースケールピクセルに変換する方法を示す図である。
【図20B】サンプルライン全体に亘る参照ピクセル位置に対する参照ピクセル強度のプロットを示す図である。
【図21A】ターゲット２の走査カメラ画像を示す図である。
【図21B】カメラレンズぼかし機能を用いて畳み込まれた、ターゲット２のグレースケール変換されたＣＡＤデータを示す図である。
【図22A】金属導体を示す走査蛍光画像であり、金属導体は明るく蛍光発光する基板上の黒色部分として示されている。
【図23】参照データにおける余分金属欠陥を示す図である。
【図24】大きなエリアの絶縁体における余分金属欠陥を示す図である。
【図25】複数の余分金属欠陥を示す図である。
【図26】大きなエリアの金属におけるホール欠陥を示す図である。
【図27A】不確定領域を表しベクトル値の範囲を示す、各ベクトルの周辺の境界ボックスを用いた図である。
【図28A】見出されたフィーチャーエッジと演算された臨界幅ベクトルとを示す、部品の走査画像である。
【図29】フィーチャーの反対側まで延びている計測ベクトルを用いた、参照データと比較された走査画像の図である。
【図30】楕円形パッドのエッジピクセル及びベクトルを示す参照データの図である。
【図31】楕円形パッドのエッジピクセル及び探索範囲を示す参照データの図である。
【図32】走査データにおける楕円を特定すために用いられる、期待されるエッジピクセル位置及び探索範囲を示す参照データの図である。
【図33】探索範囲を伴う、期待されるエッジピクセル位置に重なり合う欠陥パッドの走査画像の図である。
【図34】探索範囲内に位置するエッジピクセルを有する欠陥パッドの走査画像の図である。
【図35】フィーチャー形状プロセッサの図である。
【図36】システムブロック図である。
【図37】例示的検査のプロセス図である。
【図38】例示的計測のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
上述したように、本発明は、ウェーハ、高密度回路ボード、多層基板、内層基板、ガラス上クロムマスク、及びその他の微細線製品等の精密部品の検査法の向上に関する。本方法では、部品を生産速度でリアルタイムに走査しながら、数十億の２次元導体幅及美スペースメトロロジーの計測がサブカメラピクセル・サブミクロン以内の精度で行われる。
【0025】
この方法を用いると、サブカメラピクセル・サブミクロンでの幅及びスペースメトロロジー計測の精度が導体の配置精度によって制限されない。その結果、製造プロセスにおける制約又は検査走査プロセスにおける制約のいずれかに起因する部品の走査画像における導体配置のバラつきが、導体幅又はスペースの計測の精度を制限せず低下させない。
【0026】
全ての演算をアルタイムで行いながら、上記サブカメラピクセル・サブミクロンの精度で、部品上のあらゆる導体の全長又は全外周に沿ったあらゆるピクセル位置において数十億のメトロロジー計測を行うことができる。正しい導体幅及びスペーシングの要件をサブミクロンの精度で認証する我々の新たな方法では、走査画像の記憶された参照パターンに対する細かな位置合わせによる比較をする必要もなく当該数十億のメトロロジー計測が行われる。
【0027】
簡単に言えば、部品を検査するために、本方法又は装置は、まず各フィーチャーを位置特定するために走査画像に対して探索を行い、各フィーチャーが位置特定されると、続けて各フィーチャーのサイズを計測して、フィーチャーサイズ統計を演算する。メトロロジー計測及び欠陥検出は、部品を走査しながらリアルタイムで同時に行うことができる。異なるフィーチャータイプの例は、例えば、２μｍ線、５μｍ線、２０μｍ径パッド、５０μｍ径パッド、等の異なる幅及び直径の線及びパッドである。
【0028】
典型的には部品全体に亘って行う必要がある数十億の計測により、自己学習自動化方法又は装置が、許容された製造公差の定め方を含むコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイル又は参照データから計測値を抽出する。
【0029】
さらに、統計データが演算され得る。当該統計データは、以下に限定されるものではないが、部品全体、部品の一部、部品上の各ダイ、又は各ダイの一部に対して且つ部品上のフィーチャーの最大百パーセントに対して演算された、フィーチャーサイズ、線幅、及びスペースの計測値についての最小値、最大値、平均値、及び標準偏差等であってもよい。部品上の数十億の位置に基づいて統計を生成することに加え、リアルタイムで部品を走査しながら、統計データの算出に用いられる計測を行うために最適な位置を決定できる。このような自動設定は、異なる部品を大量に扱う工場にとって有利である。
【0030】
さらに具体的には、基板を生産速度で走査しながら、リアルタイムで、ダイにおけるあらゆる導体線の全長に沿って導体幅が計測され、部品上の全てのダイに対して導体間のスペースが計測される。そのような導体幅及びスペースの計測がサブカメラピクセル・サブミクロンの精度で行われる。部品が走査される際に、この方法では、まず各フィーチャーの位置を特定すべく探索を行い、次いで特定がなされると、そのサイズを計測する。計測は、部品上のあらゆるフィーチャーに対して行ってもよい。よって、線幅、スペース、及び臨界寸法を計測する数十億の演算を全て、部品を走査しながらリアルタイムで行うことができる。
【0031】
さらに具体的には、図５の例では、黒色の導体上の灰色の矢印が線幅計測を表し、導体間の白色領域における黒色の矢印がラインスペース計測を表す。灰色の双方向矢印５０１は１つの線幅計測の例であり、黒色の双方向矢印５０２は１つのラインスペース計測の例である。線幅計測及びスペース計測は共に、各導体の全長に沿って、且つ回路におけるあらゆる導体に対して行われる。さらに、計測値は、好ましくは各導体の全長又は全外周に沿ったあらゆるピクセル位置において演算される。これらの計測値はその後、ＣＡＤデータ又は既知の良質部品の走査画像から前もって演算された、期待される又は正しい計測値のリストと比較される。さらに、そのような計測は、部品上のフィーチャー配置のバラつきによって損なわれることなくサブピクセル・サブミクロンの精度で行われる。
【0032】
例えば、図６は、どのようにして、導体６０１及び６０２の空間位置が、各導体を囲む破線で示された指定公差帯域６０３内で独立して変化してもなお、（黒色の導体内、及び導体間の両矢印ベクトル線で示されるように）サブピクセル・サブミクロンの精度で計測できるのかを示す。全てのベクトルは、導体の一方のエッジから、公差帯域をバイパスする導体の他方のエッジまで延びる。ベクトル６０４は、導体線幅の計測に用いられるベクトルの例である。ベクトル６０５は、導体スペーシングの計測に用いられるベクトルの例である。
【0033】
次いで、図７Ａ～１１を参照しつつ、下記のステップにより、許容し得る幅計測値のリストが、どのように参照データから生成されてその後部品を検査するために用いられるのかを説明する。
【0034】
ａ．図７Ａに示すように、ＣＡＤデータ又は優れた既知の良質部品の走査画像のいずれかが識別され、完全な部品とみなされるものの参照データ７０１として用いられる。
ｂ．参照データ７０１から、参照データ内の全てのフィーチャー又は少なくともフィーチャーのサブセットについて、各フィーチャーの全外周に沿ってエッジ（境界）ピクセルの位置が特定される。図７Ａでは、ポイント１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、及び５Ａ、５Ｂがエッジピクセルの例である。
各フィーチャーの幅は、フィーチャーの外周に沿って計測され、開始ピクセル位置及び終端ピクセル位置のセットが記録される。これらの位置は、各計測の幅及び角度を演算するために用いられる。この計測は、通常、それぞれのエッジピクセルに垂直に行ってもよく、又は他の所定の角度で行ってもよい。この計測はその他の手法で行ってもよい。そのような計測の例は、対応する角度とともに、図７Ａ及び表７（図７Ｂ）におけるベクトルＶ１～Ｖ５で表される。
図７Ａの例示的参照データでは、表７（図７Ｂ）に示すように、ポイント１Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント１Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度は水平面に対してゼロ度であり、Ｒ１は計測されたベクトルＶ１の長さ又は距離に等しい。第２の例として、ポイント３Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント３Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度が水平面に対して４５度であり、Ｒ３が計測されたベクトルＶ３の長さ又は距離に等しい。第３の例として、ポイント４Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント４Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度が水平面に対して９０度であり、Ｒ４が計測されたベクトルＶ４の長さ又は距離に等しい。
ｃ．次のステップは、参照データと走査画像との間で検査時に許容される最大オフセット又は空間的ずれを示す、参照データにおけるフィーチャーの周辺の不確定帯域又は公差帯域を設定するステップである。そのような公差帯域７０２は図７Ａにおける破線の境界線で示される。
ｄ．参照データにおける開始ピクセル位置及び終了ピクセル位置のそれぞれについて、その後走査画像におけるエッジを探索するため検査時に用いる「線状探索範囲」が定められる。各線状探索範囲は、参照データにおける開始及び終了ピクセル位置によって定められたベクトルと同じ計測角度に沿って配向される。図８では、探索範囲が双方向矢印を有する実線で示される。例えば、ピクセル位置５ｂの周辺の線状探索範囲はＳｒである。各線状探索範囲は、検査時に導体が不確定領域又は公差帯域内で移動した際でも走査画像において確実にエッジを見つけられるように、図８で破線で示された公差帯域のエッジを超えて又は少なくとも当該エッジまで延びるべきである。
ｅ．ベクトル長計測値が検査時に走査画像配置のこのような不確定性にどのように影響されるのかをシミュレーションするために、そのような動きをシミュレーションすべく参照データが公差帯域内で移動させられ、結果として得られるベクトル長計測値が参照データの各位置について記憶される。
ｂ．参照データ７０１から、参照データ内の全てのフィーチャー又は少なくともフィーチャーのサブセットについて、各フィーチャーの全外周に沿ってエッジ（境界）ピクセルの位置が特定される。図７Ａでは、ポイント１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、及び５Ａ、５Ｂがエッジピクセルの例である。
各フィーチャーの幅は、フィーチャーの外周に沿って計測され、開始ピクセル位置及び終端ピクセル位置のセットが記録される。これらの位置は、各計測の幅及び角度を演算するために用いられる。この計測は、通常、それぞれのエッジピクセルに垂直に行ってもよく、又は他の所定の角度で行ってもよい。この計測はその他の手法で行ってもよい。そのような計測の例は、対応する角度とともに、図７Ａ及び表７（図７Ｂ）におけるベクトルＶ１～Ｖ５で表される。
図７Ａの例示的参照データでは、表７（図７Ｂ）に示すように、ポイント１Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント１Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度は水平面に対してゼロ度であり、Ｒ１は計測されたベクトルＶ１の長さ又は距離に等しい。第２の例として、ポイント３Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント３Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度が水平面に対して４５度であり、Ｒ３が計測されたベクトルＶ３の長さ又は距離に等しい。第３の例として、ポイント４Ａが開始ベクトル位置であり、ポイント４Ｂが終了ベクトル位置であり、ベクトル計測の角度が水平面に対して９０度であり、Ｒ４が計測されたベクトルＶ４の長さ又は距離に等しい。
ｃ．次のステップは、参照データと走査画像との間で検査時に許容される最大オフセット又は空間的ずれを示す、参照データにおけるフィーチャーの周辺の不確定帯域又は公差帯域を設定するステップである。そのような公差帯域７０２は図７Ａにおける破線の境界線で示される。
ｄ．参照データにおける開始ピクセル位置及び終了ピクセル位置のそれぞれについて、その後走査画像におけるエッジを探索するため検査時に用いる「線状探索範囲」が定められる。各線状探索範囲は、参照データにおける開始及び終了ピクセル位置によって定められたベクトルと同じ計測角度に沿って配向される。図８では、探索範囲が双方向矢印を有する実線で示される。例えば、ピクセル位置５ｂの周辺の線状探索範囲はＳｒである。各線状探索範囲は、検査時に導体が不確定領域又は公差帯域内で移動した際でも走査画像において確実にエッジを見つけられるように、図８で破線で示された公差帯域のエッジを超えて又は少なくとも当該エッジまで延びるべきである。
ｅ．ベクトル長計測値が検査時に走査画像配置のこのような不確定性にどのように影響されるのかをシミュレーションするために、そのような動きをシミュレーションすべく参照データが公差帯域内で移動させられ、結果として得られるベクトル長計測値が参照データの各位置について記憶される。
【0035】
例えば、図９は、図７Ａに示された基準の参照データ位置に対して、グリッドボックスの半分だけ下にずれてグリッドボックスの半分だけ右にずれた参照データを示す。実際の部品の検査中に走査画像に対して行われる計測プロセスをシミュレーションするために、図９において双方向矢印を有する実線で示されるように、エッジ１Ａ、１Ｂ～５Ａ、５Ｂが各ピクセルの周囲の線状探索範囲内で探索される。例えば、図９におけるＳｒ９０２は、エッジピクセル５Ｂの周辺の線状探索範囲を示す。ずれた参照のエッジがこの線状探索で見つけられると、図１０Ａに丸（〇）で示される位置で各ベクトルの長さが計測される。例えば、丸（〇）１００１は、位置２ＢＦで見出されたエッジピクセルに対応する。図１０Ｂにおける表１０は、図１０Ａの例で見出されたエッジピクセルであって結果として得られるエッジピクセルのそれぞれの位置を、対応する計測角度及び計測されたベクトルの長さと共にリスト表示する。
【0036】
図１０Ａ及び表１０で示されるように、ベクトル計測の軸に沿った方向へのパターンの動きは、計測されたベクトル長に影響を与えない。さらに、一定フィーチャー幅の領域における計測の軸外の動きも、報告されたベクトル長に影響を与えない。例えば、図１０Ａ及び１１ＡにおけるベクトルＶ２、Ｖ３、及びＶ４は一定フィーチャー幅の領域にある。これは、参照データが公差帯域内でずれても、これらのベクトルの値が変化しないためである。これらの一定幅領域は、ベクトルＶ２、Ｖ３、及びＶ４の周辺に描かれた実線の長方形１１０２、１１０３、及び１１０４で図１１Ａにおいて図示される。
【0037】
よって、表１０（図１０Ｂ）に示されるように、ベクトルＶ２、Ｖ３、及びＶ４の値はそのようなパターンの動きに影響されず、参照データがずれる前に計測された、表７（図７Ｂ）にリスト表示された値に従う。しかし、急なフィーチャー幅変化の起こる領域におけるベクトルＶ１及びＶ５は、参照データがずれた際に影響される。例えば、ベクトル１の長さは、図７Ｂの表７におけるＲ１から図１０Ｂの表１０におけるゼロまで減少する。なぜなら、フィーチャーの先端におけるエッジ１Ａ及び１Ｂは、図１０Ａに示すように、参照データがずれた際には見つからないためである。同様に、ベクトルＶ５の幅は、（図７Ｂの表１０における）Ｒ５から（図１０Ｂの表１０における）Ｒ５＋Ｄまで増加する。なぜなら、このベクトルも、フィーチャー幅の変化する領域にあるためである。
【0038】
図１１Ａにおいてそれぞれ矢印１１０１、１１０２、１１０３、及び１１０４で表されるベクトルＶ１～Ｖ４を囲む長方形及び矢印１１０５で表されるベクトルＶ５を囲む四角形は、参照データが公差帯域内周辺で動く際に計測される各ベクトルの計測値の範囲を図示する。図１１Ｂの表１１は、走査画像から部品を検査するために用いられる検査リストの例である。当該リストは、各ベクトルについて、期待される始端側導体エッジ位置、期待される終端側導体エッジ位置、ベクトル計測の角度、線状探索範囲の長さ、最小許容ベクトル長、及び最大許容ベクトル長を含む。
【0039】
その後、プロセスは以下のように続く。
ｆ．検査に先立って各ベクトルの有効な幅計測範囲のリストを作成するために、参照データが、（図９、１０Ａ、１１Ａに示すように）公差帯域内で「移動させられて」検査中の走査画像の動きをシミュレーションする。各指定線状探索範囲内でフィーチャーのエッジを探索して位置を特定し、その後、エッジ間の長さの計測（例えば、エッジの方向に垂直に行われる計測）を行うことで、参照データにおける各位置についてベクトル長が計測される（図９、１０Ａ、１１）。
ｇ．同じエッジの発見及び計測手順が、検査リストを生成するために参照データ画像に対して用いられる。当該検査リストは後で、検査時にベクトル長を計測するために走査画像に対して用いられる。その後、計測される全てのベクトルを含む検査パラメータリストが作成される（図１１Ｂ）。そのような計測ベクトルのそれぞれについて、検査パラメータリスト内の入力は、当該ベクトルの期待される始端位置、期待される終端位置、計測角度、線状探索領域の長さ、最小許容ベクトル長、及び最大許容ベクトル長を含む。
尚、始端位置、計測角度、最小ベクトル長、及び最大ベクトル長が検査パラメータリストに含まれていれば、終端位置をこのリストに含ませることは冗長情報を提供することになるので省略可能である。
ｈ．検査パラメータリストが作成されると、当該検査パラメータリストは検査処理中に用いられて、図１２Ａ及び１２Ｂを用いて記載するように全ての重要なフィーチャーの線幅を計測したり欠陥を検出するために用いられる。
ｆ．検査に先立って各ベクトルの有効な幅計測範囲のリストを作成するために、参照データが、（図９、１０Ａ、１１Ａに示すように）公差帯域内で「移動させられて」検査中の走査画像の動きをシミュレーションする。各指定線状探索範囲内でフィーチャーのエッジを探索して位置を特定し、その後、エッジ間の長さの計測（例えば、エッジの方向に垂直に行われる計測）を行うことで、参照データにおける各位置についてベクトル長が計測される（図９、１０Ａ、１１）。
ｇ．同じエッジの発見及び計測手順が、検査リストを生成するために参照データ画像に対して用いられる。当該検査リストは後で、検査時にベクトル長を計測するために走査画像に対して用いられる。その後、計測される全てのベクトルを含む検査パラメータリストが作成される（図１１Ｂ）。そのような計測ベクトルのそれぞれについて、検査パラメータリスト内の入力は、当該ベクトルの期待される始端位置、期待される終端位置、計測角度、線状探索領域の長さ、最小許容ベクトル長、及び最大許容ベクトル長を含む。
尚、始端位置、計測角度、最小ベクトル長、及び最大ベクトル長が検査パラメータリストに含まれていれば、終端位置をこのリストに含ませることは冗長情報を提供することになるので省略可能である。
ｈ．検査パラメータリストが作成されると、当該検査パラメータリストは検査処理中に用いられて、図１２Ａ及び１２Ｂを用いて記載するように全ての重要なフィーチャーの線幅を計測したり欠陥を検出するために用いられる。
【0040】
例えば、図１２Ａは、減少線幅（切れ目）欠陥１２０２（ベクトルＶ３）と広線突起欠陥１２０３（ベクトルＶ４）とを有する走査されたフィーチャーを示す。両欠陥は、許容された公差帯域内に収まる。これらのタイプの欠陥（広線突起物及び狭線切れ目）は、図２Ｅに示すようにこれらの欠陥が公差帯域内に収まる場合は従来技術の検査技術では検出不可能であった。
【0041】
さらに具体的には、我々の向上した方法では、走査画像の検査中に、図１２Ｂの表１２にリスト表示された各始端ピクセル位置１Ａ～５Ａの周辺の線状探索範囲Ｓｒ（図８を参照）内でフィーチャーエッジが探索される。図１２Ａに示されるように、指定された探索範囲内のいずこかにおける実際の位置２ＡＦ～５ＡＦに導体エッジが見つけられる。見出されたエッジのそれぞれについて、ベクトル計測Ｖ２～Ｖ５がそれぞれ対向エッジ２ＢＦ～５ＢＦで終端することに伴い、フィーチャー幅が実際の始端２ＡＦ～５ＡＦに垂直に計測される。走査画像において見出された実際の始端位置及び終端位置には、図１２Ａに示すように、ベクトルＶ２～Ｖ５の始点及び終点における丸（〇）で印付けられている。例えば、丸（〇）１２０４は、位置２ＢＦで見出されたエッジピクセルに対応する。
ｉ．尚、表１２（図１２Ｂ）における位置１Ａ及び１Ｂに対応するエッジは、図１２Ａにおける下にずれた走査画像では見つからないため、表１２におけるベクトルＶ１は、計測値がゼロ（Ｖ１＝０）である。よって、次のステップでは、検査中に生成されたベクトル長Ｖ１～Ｖ５が、検査に先立って作成された対応する最小及び最大許容値と比較される。例えば、ゼロである計測ベクトル長Ｖ１（Ｖ１＝０）は、図１２Ｂの表１２にリスト表示された、ゼロである最小許容ベクトル長及びＲ１である最大許容ベクトル長と比較される。走査部品の検査中に計測されたゼロであるベクトル長（Ｖ１＝０）がリスト表示された許容可能範囲内であるため、欠陥は報告されない。一方、ベクトルＶ３（その値は（Ｒ３－Ｄ１）である）が表１２にリスト表示されたＲ３である最小許容値と比較された場合、（Ｒ３－Ｄ１）＜Ｒ３であるため、狭導体欠陥（その値は（Ｒ３－Ｄ１）である）が表１２（図１２Ｂ）の分類列で報告される。同様に、部品の検査中におけるベクトルＶ４（その値はＲ４＋Ｄ２である）が表１２にリスト表示されたＲ４である最大許容長さと比較された場合、表１２の分類列に示されるように、広導体欠陥（その長さが（Ｒ４＋Ｄ２）である）が報告される。
ｉ．尚、表１２（図１２Ｂ）における位置１Ａ及び１Ｂに対応するエッジは、図１２Ａにおける下にずれた走査画像では見つからないため、表１２におけるベクトルＶ１は、計測値がゼロ（Ｖ１＝０）である。よって、次のステップでは、検査中に生成されたベクトル長Ｖ１～Ｖ５が、検査に先立って作成された対応する最小及び最大許容値と比較される。例えば、ゼロである計測ベクトル長Ｖ１（Ｖ１＝０）は、図１２Ｂの表１２にリスト表示された、ゼロである最小許容ベクトル長及びＲ１である最大許容ベクトル長と比較される。走査部品の検査中に計測されたゼロであるベクトル長（Ｖ１＝０）がリスト表示された許容可能範囲内であるため、欠陥は報告されない。一方、ベクトルＶ３（その値は（Ｒ３－Ｄ１）である）が表１２にリスト表示されたＲ３である最小許容値と比較された場合、（Ｒ３－Ｄ１）＜Ｒ３であるため、狭導体欠陥（その値は（Ｒ３－Ｄ１）である）が表１２（図１２Ｂ）の分類列で報告される。同様に、部品の検査中におけるベクトルＶ４（その値はＲ４＋Ｄ２である）が表１２にリスト表示されたＲ４である最大許容長さと比較された場合、表１２の分類列に示されるように、広導体欠陥（その長さが（Ｒ４＋Ｄ２）である）が報告される。
【0042】
そのような検査システムを実現するために、幅が検査システムの計測可能な最大距離を超え得るフィーチャーが常にいくつか存在し得ることを理解していなければならない。これは、双方向矢印１３０１で示された最大計測可能距離（ＤＭＡＸ）を超える図１３におけるベクトルＶ３で示される。これが発生すると、ＤＭＡＸであるベクトル長計測値又はそれと同等の指標が、許容可能ベクトル長の検査リストに入力される。
【0043】
図７～１３を用いて記載されたベクトル計測手順は、全ての欠陥が検出されることを保証するために部品上のあらゆる位置で行われ得る。なぜなら欠陥の位置は検査前には未知であるためである。これは、部品上の所定の位置でのみサンプリング計測を行う従来技術のシステムに対する別の主要な差異である。
【0044】
例えば、図１４は、参照データにおける各フィーチャーのエッジに沿ったあらゆるピクセル位置が計測されて図１４Ｂに示される表１４の検査パラメータリストが作成されるアルゴリズムの好ましい実施を示す。表１４に示される例示的リストは、計測されたあらゆるベクトルについて、その始端側導体エッジ位置、終端側導体エッジ位置、計測角度、探索範囲の長さ、最小許容ベクトル長、及び最大許容ベクトル長を含む。
【0045】
例えば、表１４では、ベクトルＨ１は、期待される始端側導体エッジ位置がｘ＝４、ｙ＝１１であり、期待される終端側導体エッジ位置がｘ＝６、ｙ＝１１であり、水平面に対する計測角度がゼロ度であり、走査画像におけるエッジを探索するための線状探索範囲が期待される始端側及び終端側導体エッジ位置の周辺で計測単位の＋／－１/２であり、最小許容計測ベクトル長が０であり、最大許容ベクトル長がＷ１である。
【0046】
【0047】
図１５Ａに示された高密度の空間的計測は、冗長性を提供して欠陥の検出を大いに向上させる。例えば、図１５ＡのベクトルＨ２及びＶ２の交点におけるピンホール欠陥はベクトルＨ２及びＶ２の両方で見つけられる。表１５－１（図１５Ｂ）の「計測ベクトル長」列におけるベクトルＨ２（その値はＷ１の１／２である）が最小許容値Ｗ１よりも小さく、ベクトルＶ２（その値はＬ１－Ｄ２である）が最小許容値Ｌ１よりも小さい。
【0048】
ベクトルＨ５及びＶ６の交点におけるフィーチャー幅の減少（切れ目）は、そのような冗長性がなぜ必要なのかを示している。図１５Ｂの表１５－１におけるベクトルＨ５（その値はＬ２－Ｄ３である）が確実にこの欠陥と交わるが、この計測値は、図１５Ｂの表１５－１にリスト表示された最小許容ベクトル長の値Ｗ１を下回らない（この計測値がＷ１を下回り得るのは、図１４Ａに示された公差帯域で表される最下位置にまで走査画像が下にずれた場合である）。その結果、Ｌ２－Ｄ３であるベクトル長Ｈ５によっては、この欠陥は知らされない。しかし、冗長性により、検査中の（図１５Ａ及び表１５－１（図１５Ｂ）における）ベクトルＶ６（その値はＷ２－Ｄ５である）がる最小許容ベクトル長Ｗ２よりも小さい。よって、表１５－１（図１５Ｂ）に示されるように、この欠陥がベクトルＶ６によって検出されて幅Ｗ２－Ｄ５の減少線幅欠陥として報告される。
【0049】
そのような冗長性がなぜ有益なのかを示す別の例が、ベクトルＨ６及びＶ１０の交点における減少線幅（切れ込み）欠陥によってさらに明示される。
【0050】
図１５Ａ及び表１５－１（図１５Ｂ）におけるベクトルＶ１０（その値はＷ２－Ｄ６である）が確実にこの欠陥と交わるが、この計測値は、表１５－１にリスト表示された最小許容ベクトル長の値ゼロを下回らない（この計測値がゼロを下回り得るのは、図１４Ａに示された公差帯域で表される最も左の位置にまで走査画像がずれた場合である）。その結果、Ｗ２－Ｄ６であるベクトルＶ１０によっては、この欠陥は知らされない。しかし、冗長性により、検査中の（図１５Ａ及び表１５－１（図１５Ｂ）における）ベクトルＨ６（その値はＬ２－Ｄ４である）が最小許容ベクトル長Ｌ２よりも小さい。よって、表１５－１（図１５Ｂ）の「計測ベクトル長」列に示されるように、この欠陥がベクトルＨ６によって検出されて幅Ｌ２－Ｄ４の減少線幅欠陥として報告される。
【0051】
別の例では、図１５ＡのベクトルＶ１の終点における広線突起欠陥が見つけられる。なぜなら、表１５－１（図１５Ｂ）にリスト表示されるように最小許容長さがゼロであり最大許容可長さがＬ１であっても、Ｌ１＋Ｄ１であるＶ１の計測長が、Ｌ１であるリスト表示された最大許容長さを超えるためである。
【0052】
製造での適用において、典型的には、製造プロセスにおける変動を可能にするために、ＣＡＤ又は参照データで指定された寸法に対する許容された導体サイズ公差がいくつか存在する。そのような製造分散値が、検査リスト中に入力され得る。例えば、図１４Ａに示されたフィーチャー並びに（図１４Ｂで示された）表１４の対応する検査リストは、２つの導体幅Ｗ１及びＷ２と２つの導体長さＬ１及びＬ２とを含む。導体の幅の許容可能な製造分散値が＋／－αであり導体の長さの許容可能な製造分散値が＋／－βである場合、表１４の検査リストが、表１５－２（図１５Ｃ）に示されるようにこれらの許容可能な製造分散値を含むように修正され得る。当該修正は、表１５－２の「最小ベクトル長」及び「最大ベクトル長」という名称の列に入力される。図１５Ｄに示されるフィーチャーを検査するための分散値修正パラメータを用いると、表１５－２（図１５Ｃ）の「図１５Ｄの検査中に生成された下記情報」というタイトルの列で示された結果が得られる。表１５－２を参照すると、フィーチャーの左上隅における長さＤ０の小さな突起物により、ベクトルＶ１の値は（Ｌ１＋Ｄ０）である。Ｄ０＜βであれば、（Ｌ１＋Ｄ０）＜（Ｌ１＋β）である（表１５－２を参照）ため、製造分散値内に収まったこの製造異常は欠陥として知らされない。同様に、ベクトルＶ６の値が、このベクトルの矢印近くの深さＤ８の小さな切れ目により、（Ｗ２－Ｄ８）である。Ｄ８＜αであれば、（Ｗ２－α）＜（Ｗ２－Ｄ８）＜（Ｗ２＋α）であるため、この別の製造異常も表１５－２において欠陥として知らされない。しかし、ベクトルＨ２及びＶ２の交点におけるピンホール及びベクトルＨ６の矢印の端における大きな切れ目等の本当の欠陥は、表１５－２に示されるように欠陥として知らされる。
【0053】
部品においてフィーチャーの幅を計測することで欠陥を見つけることに加え、図５、６、１６、及び１７に示されるように、フィーチャー間のスペースを同時に計測することも可能である。図５及び６では、白色の領域における黒色の双方向矢印は、黒色の導体として示されたフィーチャー間のベクトルスペース計測を表す。
【0054】
ここでは、図１６Ａ～１８Ｅを用い、検査処理中にこれらのスペース計測ベクトルがどのように生成されてスペースが計測されるかを説明する。
ｊ．図１６Ａで、参照データ１６０１は、導体金属(灰色)で囲まれた絶縁体（白色）の一部を示す。絶縁体を囲む破線の境界は、検査中の参照データに対する走査画像の位置的配置の不確定帯域又は公差帯域（不確定帯域）１６０２を表す。
ｋ．絶縁体を検査するため、検査に先立って参照データから検査パラメータリストが作成される。その作成には、導体の検査リストを作成するための方法としてすでに記載された手順と同じで手順を用いるが、ここでは絶縁体を対象フィーチャーとする。
ｊ．図１６Ａで、参照データ１６０１は、導体金属(灰色)で囲まれた絶縁体（白色）の一部を示す。絶縁体を囲む破線の境界は、検査中の参照データに対する走査画像の位置的配置の不確定帯域又は公差帯域（不確定帯域）１６０２を表す。
ｋ．絶縁体を検査するため、検査に先立って参照データから検査パラメータリストが作成される。その作成には、導体の検査リストを作成するための方法としてすでに記載された手順と同じで手順を用いるが、ここでは絶縁体を対象フィーチャーとする。
【0055】
例えば、図１６Ａは、白色の絶縁体によって隔てられた２つの灰色の導体を含む部品の参照データを示す。絶縁体の検査用の検査パラメータリストを作成するために、ベクトル幅の計測が、図１６Ａに示すように絶縁体の全長に沿ったあらゆるピクセルエッジ位置において行われる。検査中に起こり得る参照データに対する走査画像の位置ずれをシミュレーションするために、ベクトル幅の計測が、導体用にすでに記載された手順と同じ手順に従って、図１６Ａに示される公差帯域１６０２内で参照データのあらゆる可能な位置に対して行われる。各ベクトル計測について、検査パラメータリストは、ベクトル始端位置と、ベクトル終端位置と、計測角度と、探索範囲の長さと、最小許容ベクトル長と、最大許容ベクトル長と、を含む。
【0056】
表１６（図１６Ｂ）に示されるように、ベクトルＨ１は、期待される絶縁体始端位置がｘ＝６、ｙ＝１５であり、期待される絶縁体終端位置がｘ＝８、ｙ＝１５であり、水平面に対する計測角度が０度であり、走査画像におけるエッジを探索するための線状探索範囲が期待される始端及び終端位置の周辺で計測単位の＋／－１/２であり、最小許容計測ベクトル長がＷ３であり、最大許容ベクトル長がＷ３である。別の例として、表１６におけるベクトルＨ１１は、期待される始端位置がｘ＝６、ｙ＝６であり、期待される終端位置が「ＤＭＡＸ」である。これは、位置ｘ＝６、ｙ＝６における始端から０度である角度で探索した際に、可能な最大計測可能ベクトル距離内において参照データにおいて絶縁体の終端が見つからなかったことを示す。しかし、画像が公差帯域内で１ピクセル位置分下にずれた場合、Ｈ１０の値はＷ３になるであろう。従って、表１６におけるベクトルＨ１０の、最小許容長さはＷ３に等しく設定され最大許容値はＤＭＡＸに等しく設定される。これは、走査画像のこの空間位置については、参照データにおける計測可能範囲内で絶縁体のエッジ又は終端が見つからない又は存在しないことを示す。
【0057】
検査パラメータリストは、走査される部品を検査するために次のステップで用いられる。図１７Ａ及び１７Ｂを参照すると、この検査ステップ中において、走査される部品からのベクトル長計測値は、前もって生成された期待値のリストと比較される。例えば、表１７において、左側は、図１６Ａにおける参照データ１６０１から生成された表１６からの期待されるベクトル長の値を含み、右側は、部品の検査中に得られた、図１７Ａに示された走査画像１７０１から計測されたベクトル長を含む。
【0058】
この検査ステップ中に、図１７Ａに示される高密度の空間的計測が行われると、冗長性が提供されて絶縁体における欠陥の検出が大いに向上する。第１の例として、図１７Ａにおける余分導体欠陥１７０２がベクトルＨ１１及びＶ９の両方によって見つけられる。表１７の「計測ベクトル長」列におけるベクトルＨ１１（その値はＬ１である）が最小許容値ＤＭＡＸよりも小さく、ベクトルＶ９（その値はＷ４－Ｓ１である）は最小許容値Ｗ４よりも小さい。
【0059】
そのような冗長性がどのように欠陥検出を高めるかを示す第２の例として、図１７ａのベクトルＨ１０及びＶ７の交点における絶縁体の幅の減少を考える。表１７におけるベクトルＨ１０（その値は（Ｗ３＋Ｐ２）である）が確実にこの欠陥と交わるが、この計測値は、表１７にリスト表示されたＷ３である最小許容ベクトル長の値を下回らない（この計測値がＷ３を下回り得るのは、図１６Ａに示された公差帯域で表される最下位置にまで走査画像が下にずれた場合である）。その結果、ベクトル長Ｈ１０（＝Ｗ３＋Ｐ２）によっては、この欠陥は知らされない。しかし、冗長性により、検査中の（図１７ａ及び表１７における）ベクトルＶ７（その値はＷ４－Ｐ１である）が最小許容ベクトル長Ｗ４よりも小さい。よって、表１７に示されるように、この欠陥がベクトルＶ７によって検出されて幅Ｗ４－Ｐ１の狭絶縁体欠陥として報告される。
【0060】
第３の例では、図１７ａのベクトルＨ６の終端において広絶縁体欠陥が見つけられる。なぜなら、Ｗ３＋Ｎ１であるＨ６の計測長が、リスト表示された最大許容幅Ｗ３を超えるためである。
【0061】
導体線幅計測の精度は、導体エッジ位置を計測し得る精度に比例する。ＣＡＤデータから抽出される際に各エッジの正確な位置は非常に正確に分かっているが、図３Ａ～３Ｄにて上記で説明され示されたように、そのようなエッジ位置が走査イメージから抽出される場合はカメラ量子化が位置的な不確定性をもたらす。そのようなピクセル量子化は、ベクトルの計測長において最大で１カメラピクセル分のエラーをもたらし得る。
【0062】
より高いベクトル計測精度を達成してサブピクセル・サブミクロン解像度で走査画像内のベクトル長を計測するために、追加的な二段階プロセスが行われてもよい。
ｌ．まず、グレースケールカメラ信号が２次元エッジフィルタを通過し、エッジ遷移領域を特定する。
ｍ．その後、多項式曲線が当該エッジフィルタの出力にフィットされ、通常、カメラピクセル間のどこかに存在する、エッジの正確な位置を特定する。
ｌ．まず、グレースケールカメラ信号が２次元エッジフィルタを通過し、エッジ遷移領域を特定する。
ｍ．その後、多項式曲線が当該エッジフィルタの出力にフィットされ、通常、カメラピクセル間のどこかに存在する、エッジの正確な位置を特定する。
【0063】
この二段階プロセスは、図１８Ａ～１８Ｅを用いて詳細に説明される。図１８Ａは、有機絶縁体上の金属導体を有する、薄いフレキシブル回路パネルの実際の走査蛍光画像を示す。図１８Ａには、蛍光発光しない金属導体が黒色で、蛍光発光する絶縁体が明色で表示される。図１８Ａ及び１８Ｂには両方とも、始端位置Ｘ及び終端位置Ｙを有する金属導体と交わる走査線１８０１が示されている。走査線１８０１は、図１８Ａ、１８Ｂ、及び１８Ｃに示されるようにカメラピクセルＡからカメラピクセルＢまで延びる。
【0064】
図１８Ｂは、図１８Ａの画像を処理した２次元エッジフィルタの出力画像を示す。図１８Ｂ内の位置「ｘ」において水平走査１８０１と交わる導体トレースの左エッジにおける当該エッジフィルタの出力は暗い色をしており、これが明るい色の絶縁体から暗い色の導体への変化であることを示す。位置「ｙ」において走査線１８０１に沿ったこの導体の右エッジにおける当該フィルタの出力は、明るい色をしており、これが暗い色の導体から明るい色の絶縁体への変化であることを示す。２次元エッジフィルタの出力は、各エッジの配向も表す。
【0065】
図１８Ｃは、図１８Ａ内の走査線１８０１全体に亘るカメラピクセル強度１８０２とエッジフィルタ１８０３からの対応する出力信号との両方のプロットを示す。各カメラピクセル強度値は、実線の黒色曲線１８０２上の黒点で示される。この黒点に対応するエッジフィルタ出力値は、灰色の実線曲線１８０３上に灰色の点で示されている。
【0066】
図１８Ａ及び１８Ｂにおける左エッジｘ及び右エッジｙの大まかな位置は、図１８Ｃに示されたエッジフィルタ出力曲線１８０３における正の最大データポイント及び負の最大データポイントの空間位置にそれぞれ対応する。カメラ及びエッジフィルタの出力が提供するのは、図１８Ｃ内に黒色の点及び灰色の点で示される離散的な空間的ピクセル位置における強度値のみであるため、実際の導体のエッジ位置は、これらの離散的位置間のどこにも存在する可能性がある。
【0067】
サブカメラピクセル精度でエッジ位置を推定するために、二次多項式（放物線）１８０４及び１８０５が、それぞれ、エッジフィルタの出力データの負の最大ピーク及び正の最大ピークを囲む領域において、エッジフィルタの出力データにフィットされる。その後、ベストフィットした多項式１８０４及び１８０５について導関数が演算され、正確なエッジ位置が、当該多項式（放物線）の勾配又は導関数がゼロに等しくなる座標として定義される。
【0068】
例えば、図１８Ｃでは、黒色の破線として描かれた２つのベストフィット放物線１８０４及び１８０５が、図１８Ｂ及び１８Ｃにおけるエッジｘ及びｙに対応する周囲のエッジフィルタデータポイントに独立してフィットされる。図１８Ｄ及び１８Ｅは、図１８Ｃに示されたベストフィット放物線１８０４及び１８０５のピーク周辺の拡大図である。図１８Ｄ及び１８Ｅの両方において、導体エッジは、ベストフィット多項式の導関数がゼロとなり、多項式のピーク値に対応するポイントとして定義される。
【0069】
例えば、図１８Ｄは、カメラピクセル位置２０及び２１に対応するエッジフィルタ出力値を示し、ベストフィット放物線の負のピークはこれらの離散的値間でカメラピクセル位置ｘ＝２１．５３４７４ピクセルにおいて現れる。同様に、図１８Ｅは、カメラピクセル位置３３及び３４に対応するエッジフィルタ出力値を示し、ベストフィット放物線の正のピークはこれらの離散的値間でカメラピクセル位置ｘ＝３３．６４８８ピクセルにおいて現れる。
【0070】
図１８Ｂ～１８Ｄに示された画像及びデータは、業界に知られているソーベル型エッジフィルタを用いて生成され、エッジフィルタの出力データに対する２つのベストフィット多項式は、二次放物線多項式を用いて生成された。例えば、ソーベル、キャニー（Ｃａｎｎｅｙ）、及びプレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）等の、業界に知られている多数の２次元エッジフィルタがある。これらのフィルタ及びその他の類似のエッジフィルタも本願に組み込まれ得る。さらに、この例においては二次放物線多項式がエッジフィルタの出力データのベストフィットに用いられたが、より高次の多項式も本願のために代用され得る。
【0071】
図１９Ａは、２つの試験パターンを示すガラス上クロムの較正ターゲット（対象１）の走査画像を示す。一方の試験パターンは２０３本／ｍｍの線を含み、他方の試験パターンは２２８本／ｍｍの線を含む。２０３本／ｍｍの線のパターンは２．４６μｍに等しい線及びスペース幅を有し、２４６本の線／ｍｍのパターンは２．２０μｍの線幅及びスペース幅を有する。２つの試験パターンを、ソーベルエッジフィルタと導関数がゼロとなるベストフィット放物曲線のピークとして推定されたエッジ位置とを用いて計測した際、両パターン用に計測された線幅は、表１９（図１９Ｂ）に示されるように、既知の正しい値の＋／－０．０３５ｕｍ以内で正確であった。
ｎ．正確な計測値の検査及び認証を可能にするために、走査画像において計測されたベクトル長は、検査に先立って参照データから生成されたベクトル長と、指定された公差内で一致しなければならない。参照データ（参照画像を生成するために、既知で良質の完全な「優れた部品」を走査する）から検査パラメータリスト（その例が図１４Ｂの表１４及び図１５Ｃの表１５－２に示されている）における計測ベクトルを生成する手法が少なくとも３つある。この走査されたグレースケール参照画像に基づいて、エッジフィルタ（求められる計測ベクトルをサブピクセル精度で演算するための、図１８Ａ～１８Ｄに関連して記載したベストフィット多項式手順）を用いる。
ｎ．正確な計測値の検査及び認証を可能にするために、走査画像において計測されたベクトル長は、検査に先立って参照データから生成されたベクトル長と、指定された公差内で一致しなければならない。参照データ（参照画像を生成するために、既知で良質の完全な「優れた部品」を走査する）から検査パラメータリスト（その例が図１４Ｂの表１４及び図１５Ｃの表１５－２に示されている）における計測ベクトルを生成する手法が少なくとも３つある。この走査されたグレースケール参照画像に基づいて、エッジフィルタ（求められる計測ベクトルをサブピクセル精度で演算するための、図１８Ａ～１８Ｄに関連して記載したベストフィット多項式手順）を用いる。
【0072】
参照画像がＣＡＤデータから生成された場合、このデータのフォーマットはすでに、これらのベクトル長をサブカメラピクセル精度で直接的に演算することを可能にするベクトルフォーマットであってもよい。その場合、ＣＡＤデータをグレースケール参照画像に変換し、図２０Ａを用いて説明されるように検査カメラの出力をシミュレーションする。その後、エッジフィルタ（図１８Ａ～１８Ｄで記載されたベストフィット多項式の手順）を用いてこのグレースケール参照画像から計測ベクトルを算出する。
【0073】
ＣＡＤデータをグレースケール参照画像に変換する好ましい一方法では、グレースケール参照画像の各ピクセルの強度値が以下のように演算される。
ｉ．図２０Ａにおいて矢印２００１で指し示されている例示的な６×８グリッドで示されるように、参照ピクセルのグリッドを作成する。ここで、各参照ピクセルのサイズはカメラピクセルのサイズと等しい。
ｉｉ．参照グリッド２００１を同等以上の解像度のＣＡＤデータに対して重ね合わせ、図２０Ａに示すように、各参照ピクセルが、典型的には、複数のＣＡＤデータポイントからなり、又は複数のＣＡＤデータポイントを含むものとする。図２０Ａの例では、各参照ピクセルは２５個のＣＡＤデータポイントを含む。ここで、単一のＣＡＤデータポイントが矢印２００２で指し示されている。
ｉｉｉ．図２０Ａにおける各参照ピクセルのグレースケール強度値（参照ピクセル強度）が以下によって与えられる：
参照ピクセル強度＝ＣＡＤ導体データを含む参照ピクセルの面積／参照ピクセルの総面積
ｉ．図２０Ａにおいて矢印２００１で指し示されている例示的な６×８グリッドで示されるように、参照ピクセルのグリッドを作成する。ここで、各参照ピクセルのサイズはカメラピクセルのサイズと等しい。
ｉｉ．参照グリッド２００１を同等以上の解像度のＣＡＤデータに対して重ね合わせ、図２０Ａに示すように、各参照ピクセルが、典型的には、複数のＣＡＤデータポイントからなり、又は複数のＣＡＤデータポイントを含むものとする。図２０Ａの例では、各参照ピクセルは２５個のＣＡＤデータポイントを含む。ここで、単一のＣＡＤデータポイントが矢印２００２で指し示されている。
ｉｉｉ．図２０Ａにおける各参照ピクセルのグレースケール強度値（参照ピクセル強度）が以下によって与えられる：
参照ピクセル強度＝ＣＡＤ導体データを含む参照ピクセルの面積／参照ピクセルの総面積
【0074】
例えば、図２０Ａにおける６×８グリッド２００１の大きな四角形がそれぞれ、カメラピクセルのサイズと等しい参照ピクセルのサイズを表す。各大きな四角形内の小さな四角形はＣＡＤデータの解像度を表す。この例では、各参照ピクセルが２５個のＣＡＤデータポイントを含む。グレースケール強度値も各参照ピクセルにリスト表示される。当該グレースケール強度値は、導体によりカバーされる参照ピクセルの面積を参照ピクセルの総面積で割った値と等しい。言い換えると、図２０Ａにおいて各参照ピクセルに記載される数値は、当該ピクセルのグレースケール強度値を表す。図２０Ｂは、図２０Ａに描かれた走査線２００３に沿った８個の参照ピクセルのグレースケール強度値を示す。
【0075】
その後、検査パラメータリストにおける各計測ベクトルが、エッジフィルタ（図１８Ａ～１８Ｄに関連して上述されたようなベストフィット多項式曲線手順）を用いてグレースケール参照画像における強度値から算出される。
【0076】
走査カメラ画像から算出されるベクトル計測値と検査リストにおけるベクトル計測値とのさらにより近い一致を達成するための別の方法では、まずカメラ撮像レンズのぼかし機能を用いてグレースケール参照画像を畳み込むことで、結果として得られる参照データが検査カメラの実際の出力をより良くシミュレーションするようにし、その後エッジフィルタを使用し、この畳み込まれた画像に対しベストフィット多項式演算を行って、計測ベクトルの検査リストを演算する。
【0077】
例えば、図２１Ａは、図示されるように、１．９５μｍ及び２．１９μｍのラインスペースを含む較正ターゲット（ターゲット２）の走査カメラ画像を示す。図２１Ｂは、ターゲット２に対応するグレースケール変換されたＣＡＤデータを、カメラレンズのぼかし機能（ターゲット２のイメージをカメラに取り込むために用いられる）により畳み込んだ結果を示す。図２１Ｂの畳み込まれた参照画像が図２１Ａの実際の走査カメラ画像といかによく一致しているかに注目されたい。図２１Ａ及び２１Ｂに走査線２１０１及び２１０３についての強度波形２１０２及び２１０４がそれぞれ示されており、畳み込まれた参照強度波形と走査されたカメラ強度波形とがいかに近く一致するかを示している。
【0078】
その後、ベクトル長計測値が、図２１Ｂの畳み込まれた参照画像から算出され、図２１Ａの走査カメラ画像を検査するために必要な計測ベクトルの検査リストが作成される。ターゲット２のＣＡＤデータからの既知のラインスペース幅、並びに、図２１Ｂの畳み込まれた参照画像から演算されたベクトル長と図２１Ａの走査カメラ画像から演算されたベクトル長との差異が、対比のため図２１Ｃの表２１に示される。
【0079】
電子部品の検査を意味のあるものとするために、検査システムは、許容し得る公差を特定する手段を、製造業者に提供しなければならない。本明細書に記載された検査技術に関しては、２種類の公差パラメータがある。
図８の矢印Ｓｒで示されるような、走査カメラ画像におけるフィーチャーのエッジを探す探索範囲を指定するための公差、及び
図１５Ｃの表１５における公差値α及びβで示されるような、走査画像において見出された各ベクトル計測の容認可能な長さの範囲を指定するための公差。
図８の矢印Ｓｒで示されるような、走査カメラ画像におけるフィーチャーのエッジを探す探索範囲を指定するための公差、及び
図１５Ｃの表１５における公差値α及びβで示されるような、走査画像において見出された各ベクトル計測の容認可能な長さの範囲を指定するための公差。
【0080】
表１５－２に示されるように、異なるタイプのフィーチャーに対しては、異なる公差値を設定できる。例えば、２μｍのラインスペースに対しては、容認可能なベクトル長計測公差は＋／－０．２μｍに設定されてもよく、探索範囲（Ｓｒ）は＋／－１．０μｍに設定されてもよい。一方、１０μｍのラインスペースに対しては、計測長公差は＋／－１．０μｍに定されてもよく、探索範囲は＋／－３μｍに設定されてもよい。
【0081】
図２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃは、蛍光発光する薄いフレキシブル有機基板の実際の検査から得られた例であり、２μｍのラインスペースを有する基板の一部を検査した結果を示す。ここでは、探索範囲（Ｓｒ）は２．１μｍに設定し、計測ベクトル長公差は０．２μｍに設定した。図２２Ａは、薄いフレキシブル蛍光発光有機基板の走査画像を示し、金属導体は黒色で、蛍光発光する基板は明色で示されている。図２２Ｂは導体線幅違反を示し、図２２Ｃはスペーシング違反を示す。線及びスペースのずれが指定されたベクトル長公差（０．２μｍ）よりも大きいがこの公差の２倍（０．４μｍ）未満である位置は、符号１で標記される。線及びスペースのずれが指定されたベクトル長公差の２倍（＞０．４μｍ）よりも大きいが当該線及びスペースが指定された探索範囲（２．１μｍ）内で見つかる位置は、符号２で標記される。線及びスペースが指定された探索範囲（Ｓｒ＝２．１μｍ）内で見つからない位置は、符号３で標記される。
【0082】
図２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃは、検査パラメータリストのパラメータに違反する欠陥が本明細書に記載された技術を用いてどのように検出されるのかを明確に示している。しかし、図２３に矢印２３０１で示されるような大きなエリアの絶縁体の中央部における余計な金属（導体）からなる欠陥、又は、大きなエリアの金属の中央部における余計な絶縁体からなる欠陥（穴）は検出されない。なぜなら、参照データはこのエリアにフィーチャーを有しておらず、従ってこれらのエリアをチェックするために計測ベクトルが検査パラメータリスト内に作成されないためである。
【0083】
走査画像におけるそのような異常（異地）フィーチャー状の欠陥を検出可能にするために、走査データが参照データの画像とも比較される。一方、そのような比較は、走査画像と参照画像との細かな整列をする必要もなく行うことができる。例えば、図２４の走査画像における異常金属欠陥２４０１と図２５の走査画像における異常金属欠陥２５０１とを考える。
【0084】
そのような欠陥は、検査時に、走査画像で異常金属フィーチャーが見出された座標と同じ参照データ内座標の周囲の隣接領域内に何らかの金属が見出されるかどうかを探索するこで、検出できる。例えば、図２４における破線の長方形２４０２及び図２５における破線の長方形２５０２により設定された探索エリアの境界内では参照データに金属が存在しないため、走査画像における異常金属フィーチャーが欠陥として検出されて区分けされる。しかし、走査画像におけるそのような異常フィーチャーが、図２５における欠陥２５０３等のように参照データにおけるフィーチャーに近い（例えば、離間距離が、図１３に定められたような距離Ｄｍａｘ未満）場合、この異常金属欠陥２５０３はスペース違反として検出される。なぜなら、ベクトル２５０５がＤｍａｘよりも短いためである。
【0085】
図２６における穴２６０１等の、大きなエリアの金属内で絶縁体を露出させる穴状の走査画像内欠陥は、検査時に探索エリア２６０２内で参照データに対して探索を行って、走査画像における穴の座標と同じ参照データ内座標の周辺の絶縁材を探すことで類似の手法で検出される。探索領域２６０２内で参照データに穴が見つからなければ、図２６の走査画像における穴は欠陥として区分けされる。
【0086】
図２３、２４、及び２５は絶縁基板（白色）上に導体（黒色）が存在することを図示するが、本明細書に記載された方法は、導体が絶縁体と区別され得るいかなる部品にも適用可能である。例えば、図２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃは、明色の蛍光発光基板上にある黒色の金属導体を示す。図１９Ａは、暗色のガラス絶縁基板上にある明色のクロム導体を示す。その他の例は、金属上にある明色で蛍光発光するレジストパターン、及び、非反射性の又は反射性がごく小さい基板上にある明色の反射性金属導体、である。導体を走査カメラ画像において絶縁体と区別し得る限り、本明細書に記載された部品検査方法を適用できる。
【0087】
その他の応用では、ウェーハ、回路ボード、基板、内層、及びマスク等であるがこれらに限定されない電子部品に対して自動化メトロロジー計測を行い、（以下に限るものではないが）部品全体、部品の一部、部品上の各ダイ、又は各ダイの一部に対して且つ部品上のフィーチャーの最大百パーセントに対して演算された、フィーチャーサイズ、線幅、及びスペース計測値などの最小値、最大値、平均値、及び標準偏差などの統計データが得られる。部品上の数十億の位置に基づいて統計を行うことに加え、本明細書に記載された方法ではまた、リアルタイムで部品を走査しながら、統計データ算出に用いる計測を行うために最適な位置を自動的に決定する。そのような自動設定は、異なる部品を多量に扱う工場には必須である。
【0088】
そのような自動セットアップがどのように行われ得るかを説明するために、図２７Ａに示された参照データにおけるフィーチャー２７０１と図２７Ｂの表２７における計測パラメータリストとを考える。表２７には、フィーチャー２７０１を有する参照データを図２７Ａに示された公差帯域２７０２によって設定された不確定領域内で移動させた際に生成された、導体計測エッジ位置とベクトル計測の角度と最小及び最大許容ベクトル長とをリスト表示する。部品を走査しながら正確なメトロロジー計測を行って正確なフィーチャー幅を算出するために、本システムは、例えば（以下に限るものではないが）、ステージの振動、ステージの非線形性、及びステージの繰り返し動作上の制約などに惹起される、システムの不正確性により、報告されたベクトル計測値が悪影響を受けたり誤って報告されたりしないことを保証するように設計されることが好ましい。
【0089】
統計を演算するためのデータを計測するよう自動的に選択された部品上の位置は、臨界幅ベクトル位置と呼ぶ。これらの位置は、フィーチャーがその公差帯域内で移動させられても大きさが変化しない又は小さな定められた最小臨界幅公差内でのみ変化するベクトル（臨界幅ベクトルと呼ぶ）に対応する。例えば、フィーチャーは、その公差帯域内で異なる方向に＋／－１μｍ移動させられてもよいが、導体の幅の臨界幅公差は、臨界幅ベクトルとして適切となる導体のベクトルに対して０．２μｍに設定されてもよい。例えば、表２７では、参照データが公差帯域内で動いても、ベクトルＶ２、Ｖ３、Ｖ４及びＶ５は一定のままであり、よって、これらのベクトルを臨界幅の計測に用いることができる。一方で、ベクトルＶ１及びＶ６は、臨界幅を計測するために有効なベクトルとして適切ではない。なぜなら、参照データが公差帯域内で動くと、０とＲ１との間で変動するベクトルＶ１並びにＲ６－ＤとＲ６＋Ｄとの間で変動するベクトルＶ６は大きさが変化するためである。ベクトルＶ１及びＶ６は、部品が走査されるのに伴い、システムの不確定性により値が変化し得るため、これらのベクトルは統計を算出するためには用いられない。
【0090】
図２７Ｂの表２７は、そのようなベクトルの例をリスト表示し、どれが統計上の計測値を演算するために用いられ得る臨界幅ベクトルなのかを示す。
【0091】
図２８Ａは、臨界幅ベクトルの導体エッジが位置２ＡＦ、２ＢＦ、３ＡＦ、３ＢＦ、４ＡＦ、４ＢＦ、及び５ＡＦ、５ＢＦにおいて見出された走査カメラ画像を表す。これらの位置は図２８Ａにおいて円（〇）で図示される。走査画像において見出されたそのような臨界幅ベクトルには、ベクトル名の前に文字「ＣＷ」が付される。例えば、以下のベクトルを参考にされたい：Ｖ２＝ＣＷ－Ｖ２、Ｖ３＝ＣＷ－Ｖ３、Ｖ４＝ＣＷ－Ｖ４、及びＶ５＝ＣＷ－Ｖ５。
【0092】
走査される部品の統計データを演算するために、参照データにおける同じデザインサイズの全てのフィーチャー（同じサイズの線、同じサイズのスペース、及び同じサイズのパッド等）をグループ化してもよい。例えば、許容可能な最小及び最大の大きさがＷ１である全ての臨界幅ベクトル（図２７Ａ及び２７Ｂを参照）をグループ化して、フィーチャーサイズ又は線幅Ｗ１の統計データを演算してもよい。同様に、許容可能な最小及び最大の大きさがＷ２である全ての臨界幅ベクトルをグループ化して、フィーチャーサイズ、線幅Ｗ２等の統計データを演算してもよい。
【0093】
このグループ化の結果、リアルタイムで部品を走査しながら数十億の臨界幅計測を行うことができる。表２７（図２７Ｂ）の最終列に示されるようにどのベクトルが臨界幅ベクトルであるかを含む検査パラメータリストに提供される全ての情報を用いると、数十億のサブミクロン解像度の計測に基づいて臨界幅統計を同時に演算でき、部品上の欠陥（これもサブミクロン解像度で計測される）を同時に見つけることができる。
【0094】
図２８Ｃの表２８－２は、図２８Ａにおけるフィーチャー２８０１に対して演算された統計の例である。表２８－２は、フィーチャー全体に亘って計測された臨界幅ベクトルから算出した結果、得られる、導体Ｗ１及びＷ２の最小、平均、最大、及び標準偏差の値を示す。一般的に、そのような統計は、部品全体、部品の一部、部品上の各ダイ、又は各ダイの一部に対して且つ部品上のフィーチャーの最大百パーセントに対して演算され得る。
【0095】
検査時に、部品が走査される際、走査画像からベクトル長を演算するための２つの好ましい方法がある。これら２つの方法は以下のように定められる。
【0096】
ベクトル長方法１では、走査画像から計測されたベクトルの長さを、指定された探索範囲内で見出されたエッジの１つと、ベクトル計測の軸に沿って次に材料が変化する位置との間の長さとして、定める。例えば、図１５Ａでは、検査時に演算されたベクトルＨ２は、フィーチャーの一方のエッジからフィーチャーの中心に位置する（材料の変化によって表される）ピンホールまで延びる。
【0097】
ベクトル長方法２では、走査画像から計測されたベクトルの長さを、指定された探索範囲内でベクトル計測の軸に沿ってフィーチャーの両側で見出された２つのエッジピクセル位置の二乗の和の平方根として、定める。例えば、図２８Ａ及び表２８（図２８Ｂ）におけるベクトルＣＷ－Ｖ２Ｆの長さは以下によって与えられる。
ここで、フィーチャーの一方のエッジはピクセル位置（２ＡＦｘ、２ＡＦｙ）に位置し、フィーチャーの他方のエッジはピクセル位置（２ＢＦｘ、２ＢＦｙ）に位置する。
【数1】
【0098】
ベクトル長方法１は、フィーチャーの中央部の欠陥が検出されるという利点を有するが、ベクトルの長さに沿った全てのピクセルを分析する必要がある。これに対し、方法２は演算がより単純になる。なぜなら、フィーチャーの幅全体に亘るベクトル長を演算するために、エッジピクセル位置のみが処理されるためである。しかし、ベクトル長方法２だけでは、ピンホール等のフィーチャーの中央部にある欠陥は検出されない。しかし、本検査システムが、（図２４、２５、及び２６に示されるように）走査画像を参照データと比較して余計な及び不足するフィーチャーを見つけることと組み合わせて、方法２を組み込んでフィーチャー幅を計測する場合、ベクトルＨ２及びＶ２の交点における図２９のパターン一致探索エリア２９０１で示されるように、（図２４、２５、及び２６にも示されるような）パターン一致探索エリアが小さく、フィーチャーの境界内に収まれば、ピンホールは線の中央部の異常位絶縁体欠陥として検出され得る。
【0099】
検査の目的が全ての欠陥を見つけ、同時に統計上の線幅及びラインスペースのデータを収集することである場合、導体のライン／スペースサイズがシステム上誤差オーダーのものである製品に対しては、図２９に示すように導体の境界内に留まるパターン一致探索エリアを作成することができない可能性があるので、導体の中央部の欠陥を検出できるベクトル長方法１が好ましい。一方、ライン／スペース幅がパターン一致探索エリアを導体線内に確実に配置し得るほど十分大きい場合、ベクトル長方法２が適用可能である。さらに、統計上の線幅／スペースデータのみが対象である用途においても、ベクトル長方法２が適用可能である。
【0100】
線形計測は導体線及びスペースをキャラクタライズするための好ましい手段である一方、ビア及びパッドをキャラクタライズするためには円形及び楕円形計測がより適している。参照データがＣＡＤデータから生成される際、ビア及びパッド等のフィーチャーが度々、別々のデザインファイル層上に提供されるか、ＣＡＤファイルデータ内で一意的に識別される。この情報により、部品上のどこにそのようなフィーチャーが位置するかを本検査システムが知ることができるため、そのようなフィーチャーを分析するためにフィーチャー形状プロセッサを用いることができる。
【0101】
例えば、図３０は、ＣＡＤガーバー（Ｇｅｒｂｅｒ）フォーマットで提供される参照データから生成された楕円形状のパッドのエッジピクセルを示す。矢印３００１はエッジピクセルのうちの１つを指し示す。参照データにおける楕円上の各エッジピクセルに対して、線状導体及びスペースフィーチャー用の図７及び８に示された手順と同じこれらのベクトルを生成する手順を用いて、典型的には当該エッジに垂直に、楕円の反対側のエッジを指し示し当該反対側のエッジまで延びているベクトルが作成される。
【0102】
楕円の各エッジピクセルに対して、線状エッジフィーチャー用の図８に示された手順と同じ手順を用いて、図３１に示されるように探索範囲Ｓｒ３１０１が定められる。図３２は、検査時に走査画像において、エッジピクセルが物理的スペース内のどこで探されるかを示す。図３３は、エッジに欠陥３３０１を有する欠陥パッドの走査画像を示す。図３３は、本システムが走査画像においてエッジピクセルを見つけることを期待する探索範囲Ｓｒ３１０１を示す。図３４は、エッジピクセルが走査画像内のどこで見つけられてフィーチャー形状プロセッサに提示されるのかを示す。
【0103】
図３５は、楕円形及び円形パッドの分析用に最適化されたフィーチャー形状プロセッサ３５０１を表す。尚、円形パッドは、長軸と短軸とが等しい楕円である。この例では、フィーチャー形状プロセッサ３５０１は、図３５に示すように走査データエッジピクセル３５０３に対するベストフィット楕円（ＢＦＥ）３５０２を演算する。その後、フィーチャー形状プロセッサ３５０１は、走査データピクセル３５０３とＢＦＥ３５０２との間の標準偏差（ＳＴＤ）と、各エッジピクセルがＢＦＥとどれ程異なるかと、を演算する。走査エッジピクセルの差異が所定の値を超える場合、図３５に示されるようなＢＦＥ３５０２から距離「Ｄ」だけ異なるエッジピクセル３５０４で表されるように、エラーが報告される。
【0104】
フィーチャー形状プロセッサによって算出され得るその他の計測値は、例えば長軸及び短軸と楕円の中心とであるが、これらに限定されない。部品上の同じサイズの全ての楕円及び円の統計データが演算され得る。当該統計データは、楕円形パッドの長軸と短軸とのＳＴＤ並びに楕円形及び円形パッドの中心からのＳＴＤ等であるがこれらに限定されない。さらに、追加的フィーチャー形状プロセッサが本システムに追加され得る。各追加的フィーチャー形状プロセッサは異なる形状の分析用に最適化される。例えば、一フィーチャー形状プロセッサは三角形パッド用に最適化され得るし、他のフィーチャー形状プロセッサは涙滴形状パッド等用に最適化され得る。一般的に、フィーチャー形状プロセッサは、フィーチャー依存計測を行う必要がある際に組み込まれ得る。
【0105】
前述のように、好ましい実施形態では、全ての演算は部品を走査しながらリアルタイムで行われ、フィーチャー形状プロセッサは、参照データとの比較と同時にパッド及びビアの両方に対してその処理を行い、そのような処理はまた、部品上のあらゆるフィーチャーの全長に沿った、部品上のあらゆる線及びスペースの任意の長さ及び幅計測と同時に行われる。
【0106】
図３６は、そのようなリアルタイム処理を提供し好ましいシステムのブロック図の一例である。本システムは、カメラ３６０３の下方の部品３６０２を走査する並進ステージ３６０１を含む。カメラ３６０３は次に、画像をフレームグラバ３６０４に転送する。その後、フレームグラバ３６０４は、当該画像を処理及び分析用のフィールドプログラマブルゲートアレイ１（ＦＰＧＡ１）３６０５にとって利用可能にする。当該処理及び分析は、ＦＰＧＡ２（３６０６）によって行われる任意の追加的処理及び分析を伴う場合がある。ＦＰＧＡからの処理済データは、さらなる処理及び分析用のグラフィックスプロセッシングユニット１（ＧＰＵ－１）３６０７及び任意にＧＰＵ－２（３６０８）に転送される。ＦＰＧＡ及びＧＰＵからのデータは、追加的処理及び分析用のＣＰＵ３６０９に転送される。全てのＦＰＧＡ、ＧＰＵ、及びＣＰＵはコンピュータバス３６１０に接続される。
【0107】
部品が走査されながらリアルタイムで数十億の計測を行うために求められるデータレート及び演算能力を達成するために、以下のハードウェアモジュールが一実施において組み込まれてもよい。カメラ３６０３はビューワークス（Ｖｉｅｗｏｒｋｓ）製モデルＶＴ－９Ｋ７Ｘ０Ｈ２５０であり、２５０ＫＨｚのラインレート及び２．２３ギガピクセル／秒のデータレートを有する８９１２ピクセル×１２８ラインのＴＤＩセンサである（Ｖｉｅｗｏｒｋｓは大韓民国の京畿道にあるビューワークス社の商標である）。フレームグラバ（３６０４）はボード上で実現される。当該ボードは、複数のＡｌｔｅｒａ ＦＰＧＡチップを含むＧｉｄｅｌ製モデルＰｒｏｃ １０Ａである（ＧｉｄｅｌはイスラエルのオルアキバにあるＧｉｄｅｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌの商標であり、Ａｌｔｅｒａはカリフォルニア州のサンノゼにあるアルテラ社の商標である）。フレームグラバ３６０６は当該Ａｌｔｅｒａ ＦＰＧＡチップのうちの１つで実現され、図３６のＦＰＧＡ－１（３６０５）は同じボード上のその他のチップで実現される。例えば、複数のＡｌｔｅｒａ ＦＰＧＡボードを含むＧｉｄｅｌ Ｐｒｏｃ １０Ａは、毎秒約５テラバイト（５×１０１２バイト）のデータに対応している。
【0108】
このアーキテクチャはまた、図３６にＦＰＧＡ－２（３６０６）で示されるように、複数のＦＰＧＡと複数のＧｉｄｅｌ Ｐｒｏｃ １０Ａプロセッサとをサポートしている。高速データ転送ライン３６１１が、フレームグラバ３６０４、ＦＰＧＡ－１（３６０５）、ＦＰＧＡ－２（３６０６）、ＧＰＵ－１（３６０７）、及びＧＰＵ－２（３６０８）間で信号を伝送する。ＧＰＵ－１（３６０７）及びＧＰＵ２（３６０８）は、Ｎｖｉｄｉａ Ｔｅｓｌａ Ｐ１００及び／又はＮｖｉｄｉａ Ｔｅｓｌａ Ｖ１００の処理加速カードを用いて実現される。Ｎｖｉｄｉａ Ｔｅｓｌａ Ｐ１００は１６ビット浮動小数点（ＦＰ１６）の２１テラフロップスよりも高い性能を提供し、ＮＶＩＤＩＡ Ｔｅｓｌａ Ｖ１００のテンサーコアは、本願出願時ではＡＩ（人工知能）、高性能演算（ＨＰＣ）、及びグラフィックを加速させるためにこれまで作られた中で最先端のデータセンターＧＰＵである。当該テンサーコアは、ＮＶＩＤＩＡのＶｏｌｔａアーキテクチャを動力源とし、１６及び３２ＧＢ構成であり、単一のＧＰＵで最大１００個のＣＰＵの性能を提供する。
【0109】
この想像を絶する演算能力を伴い、当該アーキテクチャは、単一のＧＰＵにおける最大１００個のＣＰＵと、毎秒最大約５テラバイト（５×１０１２バイト）のデータを処理できるＦＰＧＡと、本明細書に記載された処理及びプロセッサをリアルタイムで実現することを可能にする２．２３ギガピクセル／秒のデータレートで走査するカメラと、からなる。
【0110】
全ての高速ハードウェアモジュール（カメラ、ＦＰＧＡ、及びＧＰＵ）は、ＰＣＩＥコンピュータバス３６１０を介して汎用のＣＰＵ３６０９と通信する。ＣＰＵ３６０９は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ製Ｗｉｎｄｏｗｓ１０のオペレーティングシステムで動くＩｎｔｅｌ製Ｘｅｏｎプロセッサで実現される。
【0111】
以下に重点をおくことが重要である。この極めて高速な処理ハードウェアをもってしても、検査の前に参照データを前処理して上記検査パラメータリスト及び計測パラメータリストを生成することは、必須の構成要素である。当該構成要素は、そのような高速ハードウェアと組み合わせて、部品を走査しながらリアルタイムで数十億のメトロロジー計測を行うことを可能にする。
【0112】
これで、図３６に示された本システムのアーキテクチャが上記検査及び／又は計測技術のうち１つ以上を実現するために用いられ得ることが理解できる。
【0113】
一例として、図３７は、欠陥について部品におけるフィーチャーを検査する方法の実行フローを示す。第１のステップ（ステップ３７０１）では、参照データが探し出され、その後、１つ以上のフィーチャーが参照データから空間的にどれ程ずれてもよいかを指定する公差帯域（複数可）が作成される（３７０２）。その後、各フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルが作成される（３７０３）。各計測ベクトルは、参照データにおけるフィーチャーの寸法であって、外周上の一方のポイントから外周上の他方のポイントまでの指定された角度での寸法、を表す。各固定空間位置の周辺には、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく線状探索範囲も定められる（３７０４）。各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有する。
【0114】
次に、検査される各フィーチャーについて、フィーチャーの公差帯域内の複数の位置にフィーチャーが移動される（３７０５）。フィーチャーの各位置について、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、指定された探索範囲内でフィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される（３７０６）。外周上でポイントが見出された場合、対応する計測ベクトルによって指定された角度でベクトル寸法が計測される（３７０７）。結果として得られる寸法は許容可能なものとして記憶される（３７０８）。ベクトル計測値が最大計測可能値を超えた場合、又は、外周上でポイントが見つからなかった場合、この結果も許容可能なものとして記憶される（３７０８）。各空間的に固定された計測位置について、フィーチャーの公差帯域内のフィーチャーの複数の位置に対応する、許容可能な最小及び最大ベクトル寸法が記憶される（３７０８）。これらの最小及び最大ベクトル寸法又はそれらの代表値はその後、部品の検査中における容認可能なプロセス変動を可能にすべく修正される（３７０９）。
【0115】
走査画像から部品を検査するプロセス（ステップ３７１０）は、その後以下のように続く。各計測ベクトルについて、当該ベクトルの探索範囲内において、フィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される（３７１１）。ポイント位置が特定されない場合、外周上のポイントが見つからないことを示す代表値が生成される（３７１１）。ポイント位置が特定された場合、当該ベクトル用に指定された角度でベクトル寸法が計測され（３７１３）、寸法が最大計測可能値を超えるときを示す代表値が生成される（３７１３）。その後、最小許容寸法若しくはその代表値よりも小さい又は最大許容寸法若しくはその代表値よりも大きいベクトル寸法について、欠陥が報告される（３７１４）。
【0116】
図３８に図示される別の例示的プロセスでは、フィーチャーを計測する方法が行われてもよい。このプロセスも、参照データを探し出すことで開始し（３８０１）、１つ以上のフィーチャーが参照データから空間的にどれ程ずれ得るかを指定する公差帯域（複数可）が設定される（３８０２）。各フィーチャーの外周周辺の固定空間位置において計測ベクトルが作成される（３８０３）。各計測ベクトルは、参照データにおけるフィーチャーの寸法であって、外周上の一方のポイントから外周上の他方のポイントまでの指定された角度での寸法、を表す。各固定空間位置の周辺の線状探索範囲も、各計測ベクトルの始端ポイント及び終端ポイントを見つけることを可能にすべく定められる（３８０４）。各線状探索範囲は、その対応する計測ベクトルの方位角と同じ方位角に向けられた探索軸を有する。計測される各フィーチャーについて、フィーチャーの公差帯域内の複数の位置にフィーチャーが移動させられる（３８０５）。フィーチャーの各位置について、各前もって作成された空間的に固定された計測位置において、指定された探索範囲内でフィーチャーの外周に沿ってポイントが探索される（３８０６）。外周に沿ってポイントが見出された場合、対応する計測ベクトルによって指定された角度でベクトル寸法が計測され（３８０７）、当該ベクトル寸法又はその計測寸法が最大計測可能値を超えるときを示す代表値が、許容可能なものとして記憶される（３８０８）。外周に沿ってポイントが見つからない場合、この結果の代表値も許容可能なものとして記憶される（３８０８）。その後、空間的に固定された各計測位置について、公差帯域内のフィーチャーの上記複数の位置に対応する、許容可能な最小及び最大ベクトル寸法とその許容可能代表値とが記憶される（３８０８）。各フィーチャーがその対応する公差帯域内で移動しても寸法が変化しない又は小さな定められた最小臨界寸法公差内でのみ変化する計測ベクトルは、臨界寸法ベクトルとして記憶されて標記される（３８０９）。
【0117】
その後、走査画像から部品を計測するプロセス（３８１０）では、各臨界寸法ベクトルに対して（３８１１）、当該ベクトルの探索範囲内で（３８１１）、フィーチャーの外周に沿ったポイントを探索する（３８１１）。そのような位置を特定された外周ポイントのそれぞれにおいて、その対応する計測ベクトルの角度と同じ角度でベクトル寸法が計測される（３８１２）。
【0118】
その後、ベクトル寸法計測値から統計データがフィーチャータイプの関数として演算される（３８１３）。当該統計データは、部品全体に亘って、或いは、部品の一部に対して又は部品上の異なるダイ若しくは部品上の異なるダイ内の一部に対して、演算される。特定のフィーチャータイプが、参照データにおける同じ寸法のフィーチャーによって表される。統計データは、最小値、最大値、平均値、及び標準偏差の統計値のうちの少なくとも１つであるフィーチャータイプについて演算されてもよい。最後に、当該統計データは、部品の特徴付け用途又はプロセス制御のために報告される（３８１４）。
【結論】
【0119】
まとめると、上記方法では、ウェーハ及び高密度回路ボード等の電子部品に対して数十億の２次元導体幅及びスペースメトロロジー計測がサブカメラピクセル・サブミクロン以内の精度で行われて、部品上のあらゆる導体及びフィーチャーの全長又は全外周に沿ったあらゆるピクセル位置においてそのような計測値を演算する。
【0120】
サブカメラピクセル・サブミクロンでの線幅及びスペースメトロロジー計測の精度は、部品上の又は検査中の部品の一部分における導体の配置精度によって制限されない。
【0121】
部品を検査するために、本方法では、まず各フィーチャーを位置特定すべく走査画像に対して探索を行い、フィーチャーが位置特定されるとそのサイズを計測し、フィーチャーサイズ統計を演算する。部品が走査されながら、メトロロジー計測及び欠陥検出がリアルタイムで同時に行われる。
【0122】
典型的には部品全体に亘って行う必要のある数十億の計測により、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイル又は参照データから計測値を抽出する自己学習自動化方法が、許容された製造公差を提供する。
【0123】
さらに、この技術では、部品全体、部品の一部、部品上の各ダイ、又は各ダイの一部に対して且つ部品上のフィーチャーの最大百パーセントに対して演算された、（以下に限定されるものではないが）最小値、最大値、平均値、及び標準偏差のフィーチャーサイズ、線幅、及びスペース計測値等の統計データを演算できる。部品上の数十億の位置に基づいて統計を作成することに加え、本方法ではまた、リアルタイムで部品を走査しながら、統計データを算出するために用いる計測を行うために最適な位置が自動的に決定される。そのような自動セットアップは、異なる部品を大量に扱う工場にとって好ましい。
【0124】
例示的実施形態の上記記載は、検査及びメトロロジーツールを実現するシステム及び方法を示して記載するが、網羅的であること、または開示された正確な形態に限定されること、を意図していない。
【0125】
ある部分は、１つ以上の機能を行う「ロジック」として実現されてもよい。このロジックは、ハードワイヤードロジック、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、グラフィックプロセッシングユニット等のハードウェアを含んでもよく、また、ソフトウェア指示を実行するプロセッサを全体的又は部分的に含んでもよい。従って、このロジックの一部又は全ては、１つ以上の有形の非一時的コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよく、コンピュータ、データ処理システム、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、又は任意のその他の状態機械により実行され得るコンピュータ実行可能な指示を含んでもよい。コンピュータ実行可能な指示は、本明細書に記載された１つ以上の実施形態を実現する指示を含んでもよい。
【0126】
ブロック及びプロセスフローチャートがより多くの又はより少ない要素を含んだり、異なるように配置されたり、又は異なるように表されたりしてもよいことも理解されるべきである。例えば、フローチャートに関して一連のステップが上記に記載されたが、ステップの順番は同じ結果を達成するよう変更されてもよい。加えて、工程、動作、及びステップは、その他のモジュール又は構成要素を形成すべく組み合わせ又は分離され得る、追加の又はその他の、ハードウェアモジュール若しくはソフトウェアモジュール又はハードウェア構成要素若しくはソフトウェア構成要素により行われてもよい。例えば、一連のステップがある図に関連して記載されたが、ステップの順番はその他の相反しない実施において変更されてもよい。さらに、独立のステップを平行して行ってもよい。さらに、開示された実施は、ハードウェア又はソフトウェアの特定の組み合わせのいずれにも限定されない。
【0127】
よって、その他のバリエーション及び変更が記載された実施形態に対して成されてそれらの利点のいくつか又は全てを達成してもよいことは明白である。従って、添付の特許請求の範囲の目的は、本明細書の開示の真の趣旨及び範囲に収まる全てのそのようなバリエーション及び変更とそれらの同等物とを網羅することである。
【符号の説明】
【0128】
１０１ ホール欠陥
２０１ 参照パターン
２０２ 走査パターン
２０３，６０３，７０２ 公差帯域
２０４ 切れ込み欠陥
２０５ 突起欠陥
３０１，３０２，３０３，３０４，４０１，４０２，６０１，６０２ 導体
４０５，４０７，７０１ 導体の参照データ
１６０１ 参照データ
１６０２ 絶縁体の公差帯域
１７０１ 走査画像
２７０１，２８０１ フィーチャー
２７０２ 公差帯域
２０１ 参照パターン
２０２ 走査パターン
２０３，６０３，７０２ 公差帯域
２０４ 切れ込み欠陥
２０５ 突起欠陥
３０１，３０２，３０３，３０４，４０１，４０２，６０１，６０２ 導体
４０５，４０７，７０１ 導体の参照データ
１６０１ 参照データ
１６０２ 絶縁体の公差帯域
１７０１ 走査画像
２７０１，２８０１ フィーチャー
２７０２ 公差帯域
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図18E】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】
【図28C】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】