JP2008122382A - 光学検査システム及び光学検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物（フレキシブルプリント回路基板）の過検出を減らすことができるプリント回路基板の自動光学検査方法を提供する。
【解決手段】前記プリント回路基板上に形成されたパターン検査時に、一次に斜線方向に光を照射して得た第１反射イメージを用いて、パターン成分と空間成分をまず区別してパターン形状検査をまず行い、２次に垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージを用いて、前記第１反射イメージから得たパターン成分の領域を参考にして表面の窪みを中心に検査する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学検査方法に関し、特に、検査対象物（フレキシブルプリント回路基板等）の過検出を減らすことができるプリント回路基板の自動光学検査方法に関する。

液晶表示装置のドライバー集積回路、メモリなどの各種半導体デバイスの製造に用いられる主要材料の一つであるプリント回路基板には、半導体デバイスの小型化、軽量化傾向に伴い、フィルム、テープタイプなどのフレキシブルプリント回路基板が多く用いられている。フレキシブル形態のプリント回路基板の中には、例えば、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）基板などがあり、露光、現像、エッチング工程などにより、基板に微細回路パターンが形成される。したがって、フレキシブルプリント回路基板の生産業体では、製品の出射前の検査において、製品のメッキ領域、ソルダレジスト（ｓｏｌｄｅｒ ｒｅｓｉｓｔ）領域、半導体ウエハなどが実装される領域（内部リード部）等の外観検査が核心的な検査項目となっている。

すなわち、半導体ＩＣ製造用フレキシブルプリント回路基板の生産業体では、前記検査項目の効果的かつ迅速な検査が生産性及び品質管理の鍵となっている。

最近では、既存の製品より生産性を高めるために、３００ｍｍ以上の広幅の基板を用いてプリント回路基板を生産するため、既存の１６０ｍｍ幅のプリント回路基板よりさらに平坦度を維持しなければならない必要がある。特に、検査過程において、プリント回路基板が平坦度を維持しなければ、光を用いた検査が正常に行われないくなる。したがって、プリント回路基板の平坦度を確保するために、プリント回路基板の底面にステンレス材質の平坦維持用フィルムが付着される。

しかしながら、このようなタイプのプリント回路基板には、底面に不透明な平坦維持用フィルムが提供されるため、透過光を用いた検査が不可能となり、ほぼ垂直に入射する光を使用して合線、短絡、突起、窪み（側面）だけでなく、平面部分の窪みまでも一度に検出しているのが現状である。しかしながら、平面の窪みについては、その程度が弱い場合、正常であるにも拘わらず、上記のような構造では窪みの程度を判別することができないから、全て不良と検出している。したがって、検査の正確性が３０％程度に過ぎず、後に作業者が不良部分をカラーイメージなどで再検査しなければならないという問題が発生する。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透過光検査が不可能なプリント回路基板における過検出を防止することができるプリント回路基板の自動光学検査方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、透過光検査が不可能なプリント回路基板でのパターン形状を検査するためのプリント回路基板の自動光学検査方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明のプリント回路基板の光学検査方法は、前記プリント回路基板上に形成されたパターンに対して斜め方向に光を照射して得た第１反射イメージと、前記パターンに対して垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージとを用いて検査する。

本実施の形態において、前記プリント回路基板の自動光学検査方法は、前記プリント回路基板の底面に平坦度を維持するための平坦維持用フィルムが付着された状態で検査が行われる。

本実施の形態において、前記平坦維持用フィルムは、不透明の材質からなる。

本実施の形態において、前記第１反射イメージに対する検査がまず行われた後、前記第２反射イメージに対する検査が行われる。

本実施の形態において、前記プリント回路基板は、フィルムまたはテープ形態のフレキシブル基板であり、複数の前記基板が並列に配置されて同時に検査が行われ、前記複数の基板の平坦度を維持するために、前記基板の底面には平坦度を維持するための平坦維持用フィルムが付着された状態で検査が行われる。

本実施の形態において、前記プリント回路基板のパターン検査項目には、前記基板の表面の窪みの不良検査が含まれ、前記第１反射イメージにおいて前記窪みが検出されず、前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出されれば、良品性表面の窪みと検出する。

本実施の形態において、前記プリント回路基板のパターン検査項目には、前記基板の表面の窪みの不良が含まれ、前記第１反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出され、且つ前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以上に検出されれば、表面の窪み性不良と判断し検出する。

上記の目的を達成すべく、本発明のプリント回路基板の自動光学検査方法は、前記プリント回路基板のパターン検査項目には、パターン形状の不良検査が含まれ、前記第１反射イメージにおいて窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以上に検出されれば、パターン形状性不良と検出する。

本実施の形態において、プリント回路基板の自動光学検査方法であって、前記プリント回路基板上に形成されたパターンに、斜め方向に光を照射して得た第１反射イメージを用いて、パターン成分と空間成分とをまず区別してパターン形状検査をまず行った後、前記パターンに対して垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージを用いて、前記第１反射イメージから得たパターン成分の領域を参照して表面の窪みを中心に検査する。

本実施の形態において、前記プリント回路基板は、平坦度を維持するために、底面に平坦維持用フィルムが付着された状態で検査が行われ、前記平坦維持用フィルムは、不透明の金属材質である。

本実施の形態において、前記第１反射イメージは、前記プリント回路基板の一方向へ移動しながら斜線方向に光を照射することによって得られ、前記第２反射イメージは、前記プリント回路基板を前記一方向と逆方向へ移動しながら垂直方向に光を照射して得る。

本実施の形態において、前記プリント回路基板のパターン検査項目には、表面の窪みの不良検査が含まれ、前記第１反射イメージにおいて前記窪みが検出されず、前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出されれば、良品性表面の窪みと検出する。

本発明によれば、透過光検査が不可能なプリント回路基板における過検出を減らすことができるという格別の効果を奏する。また、本発明は、透過光検査が不可能なプリント回路基板におけるパターン形状検査を、斜線方向に光を照射して得た第１反射イメージと、垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージとを用い、良品性窪み、深い不良性窪み、パターン形状性窪みを正確に判別することにより、反射光を用いた場合と同程度に検査品質を高めることができるという格別の効果を奏する。

本発明の実施の形態は、様々な形態に変形され得、本発明の範囲は、以下で詳説する実施の形態によって限定されるものと解釈されてはならない。本実施の形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張されている場合がある。

本発明の実施の形態を、添付した図１〜図６に基づいて詳細に説明する。また、図面において同じ機能を有する構成要素に対しては。同じ参照番号を付する。

本発明の検査方法は、メッキで銅を成長させるセミアディティブ法（Ｓｅｍｉ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて微細パターンを形成したフレキシブルプリント回路基板を検査するのに極めて適している。特に、本発明の検査方法は、金属材質の平坦維持用フィルムが付着され、透過光を使用した検査が不可能なフレキシブルプリント回路基板においてパターン形状の不良を検査するのに極めて適している。

図１は、本発明の実施の形態による自動光学検査システムの構成を説明するための図であり、図２は、２個のカメラが備えられた検査部を示す図である。図３は、検査対象物を示す図である。

図１に示すように、本発明の自動光学検査システム１００は、フレキシブルプリント回路基板ユニットが連続して形成されたフィルム、テープタイプなどの検査対象物１０をラインスキャンカメラと２種類の反射光照明（斜線光（斜め光）及び垂直光）を用いて自動検査するシステムである。添付した図１において示された実線矢印符号は、検査対象物の移動経路を示したものであり、点線の矢印符号は、信号送信を示したものである。

光学自動検査システム１００は、大きく、巻出部（ｆｅｅｄ ｒｏｌｌｅｒ、ｌｏａｄｅｒ）１０２、検査部１１０、及び巻取部（ｗｉｎｄｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ、ｕｎｌｏａｄｅｒ）１０６からなる。

巻出部１０２には、検査対象物がリール１０４に巻かれており、巻出部１０２から送出された検査対象物１０は、案内ローラ１０５を経て検査部１１０に供給される。検査対象物は、検査部１１０、巻取部１０６のリール１０８に巻かれる。もちろん、必要によって検査部と巻取部との間に作業者が不良部分をカラーイメージなどで再検査する再検査部とマーキング部などを追加してもよい。

図３に示すように、本発明で検査する対象物１０は、多数のプリント回路基板ユニット１２が並列に並んだ広幅（３００ｍｍ以上）タイプの製品であって、このような広幅タイプの検査対象物１０は、底面に平坦度を維持するための不透明の平坦維持用フィルム１８が付着された状態で検査を行う。ここで、不透明の平坦維持用フィルム１８は、広幅の検査対象物の平坦度を維持するために、ｓｕｓ（ステンレススチール）材質のフィルムを用いることが好ましい。このように、金属材質の平坦維持用フィルムが付着された検査対象物は、透過光を使用した検査が不可能で、反射光のみを使用した検査のみが可能である。このような理由から、金属材質の平坦維持用フィルムが付着された検査対象物のパターン検査の信頼性が顕著に低くならざるをえない。しかしながら、本発明のように、斜線光と垂直光とを用いた検査方法は、金属材質の平坦維持用フィルムが付着された検査対象物のパターン不良に対する過検出を防止して、検査信頼性を高めることができる。例えば、検査対象物は、セミアディティブ法を用いて微細パターンを形成したフレキシブルプリント回路基板である。

検査部１１０は、一個のカメラ１１２、検査対象物１０に斜線光を照射する斜線照明部材１１４、検査対象物に垂直光を照射する同軸落射照明部材１１６、及びカメラ１１２、同軸落射照明部材１１６、斜線照明部材１１４を移動させる移動部材１２０を含む。カメラ１１２と斜線／同軸落射照明部材１１４、１１６は、移動部材１２０により検査対象物１０の長さ方向（図面において矢印で表示された方向）に予め設定された距離分だけ前後移動する。ここで、移動部材１２０は、油圧を利用したシリンダー方式またはモータ、ボールスクリュー、そして移送ナットを利用した多様な方式を用いることができる。

本実施の形態では、一個のカメラ、斜線照明部材、及び同軸落射照明部材が一つのモジュールからなるように示しているが、図２のように、２個のカメラ１１２に斜線照明部材１１４と同軸落射照明部材１１６をそれぞれ設置して用いることもでき、この場合には、移動部材を省略することができる。さらに他の例として、まず検査対象物を、斜線照明部材を用いて１次に撮像した後、検査対象物を反対方向に巻きながら同軸落射照明部材を用いて２次に撮像する方法を用いることもできる。この方法を用いる場合にも、移動部材を省略することができる。例えば、カメラ１１２は、ラインスキャンカメラを用いることができ、検査部１１０には、後に検査対象物の検査条件及びユーザの要求事項によってさらにカメラと照明部材とを設置することができる。検査部１１０は、カメラ１１２から撮像されたイメージが提供される処理部１３０を有する。処理部１３０は、典型的なコンピュータシステム（別称、マイコン）に備えられて、自動光学検査に応じる諸動作を制御、処理する。そして、処理部１３０は、カメラ１１２から第１反射イメージと第２反射イメージとを受けて、１次反射検査と２次反射検査を統合してパターン不良を検出する。

また、図１に示すように、カメラ１１２が移動ユニット１２０により予め設定された距離分だけ前進移動するときには、斜線照明部材１１４から斜線方向へ光が照射される。カメラ１１２が移動ユニット１２０により前進移動した距離分だけ後進移動するときには、同軸落射照明部材１１４から垂直方向へ光が照射される。このように、本発明では、一個のカメラ１１２が前後移動する動作により斜線方向に光を照射して得た第１反射イメージと、垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージとを順次得ることができるため、検査時間を短縮することができるだけでなく、装備の空間活用度も向上することができる。

特に、本発明におけるパターン検査は、一次に斜線方向に光を照射して得た第１反射イメージを用いて、パターン成分と空間成分とをまず区別して、パターン形状検査（単線、合線、突起、窪み）をまず行う（１次反射検査）。そして、２次に垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージを用いて、第１反射イメージから得たパターン成分の領域を参照して、表面の窪みを重点的に検査する（２次反射検査）。もちろん、空間成分に第１反射イメージから検出されない部分が第２反射イメージから見える可能性もあるが、２次反射検査では、主に表面の窪みを集中的に検査する。すなわち、以下の図４〜図６に示すように、表面の窪みの検査信頼性を高めるためには、必ず垂直方向の光を照射して得た２次反射イメージが必要である。

具体的に説明すれば、斜線照明部材１１４から斜線方向へ照射される光は、垂直光より表面の窪みの不良を実際より小さく見えるようにし（その理由は、表面の窪み内で散乱を起こして、その部分が明るく見えるためである）、浅い表面の窪み（深くない表面の窪み）などはほとんど輪郭が現れないが、パターン形状性の不良（図６に示す不良）の場合は、輪郭が明確に現れる。反対に、同軸落射照明部材１１６から垂直方向へ照射される光は、良品性表面の窪み（表面の窪みの深さが浅いもの）までも全て実際の不良と同様に輪郭（窪み）が現れる。したがって、このような特性のある２種類の照明から得たイメージを用いると、表面の窪みが良品性であるか、または不良であるか、そしてパターン形状性窪みであるかを明確に判別できるものである。例えば、本発明において、斜線方向の光と垂直方向の光とが照射される順序は変更され得る。

図４〜図６は、窪みの類型に応じる第１反射イメージと第２反射イメージとを示す図である。ここで、第１、２反射イメージにおいて白い部分は、パターン成分、暗い部分は空間成分を示す。

図４に示すように、（ａ）は、上部表面の窪みがあるパターン断面を示し、（ａ−１）及び（ａ−２）は、上部表面に良品性窪みがあるパターン断面（ａ）を斜線方向と垂直方向から光を照射して得た第１反射イメージと第２反射イメージとをそれぞれ示す。

まず、第１反射イメージ（ａ−２）では、窪みの幅分だけの窪みが現れるが、第１反射イメージ（ａ−１）では、上部表面に小さな窪みがあっても、窪みが現れない。これは、上述のように、斜線方向の光は、平面部分のエッジに規格上良品に属する小さな窪みに対しては、窪んだ部分の内部から光の散乱が起きて光がカメラに伝達されるとき、明るい部分と認識されて窪みがよく見えないためである。したがって、正常な線間幅と測定される。このように、（ａ）のような場合、第１反射イメージから不検出、第２反射イメージから検出された窪みが基準パターン幅に対して１／２以下であるから、良品と検出される。

例えば、第１反射イメージから窪みが検出されず、第２反射イメージから検出された窪みが基準パターン幅に対して１／２以上である場合にも、第１反射イメージから窪みが検出されないということは、その深さが深くないとの意味であり、したがって、窪みが広くても深さが深くない場合には、良品と検出され得る。

図５に示すように、（ｂ）は、表面に深い窪みがあるパターン断面を示し、（ｂ−１）と（ｂ−２）は、パターン断面（ｂ）を斜線方向と垂直方向から光を照射して得た第１反射イメージと第２反射イメージをそれぞれ示す。

まず、第１反射イメージ（ｂ−１）では窪みが現れ、これは、パターンに形成された窪みの深さが深いか、またはパターン形状性不良であることを意味すると判断できる。したがって、念のために、第２反射イメージを確認しなければならない。第２次反射イメージでは、窪みの幅がパターン幅に対して１／２以上と現れた。結果的に、（ｂ）の場合、窪みの深さが深いため、表面の窪み性不良と検出される。

図６に示すように、（ｃ）は、パターンの一側面が完全に落ちたパターン断面を示し、（ｃ−１）及び（ｃ−２）は、パターン断面（ｃ）を斜線方向と垂直方向から光を照射して得た第１反射イメージと第２反射イメージをそれぞれ示す。まず、第１反射イメージ（ｃ−１）では、パターンがなくなった幅分だけ窪みが現れ、第２反射イメージ（ｃ−２）でも、第１反射イメージとほぼ同様に窪みが現れる。この場合には、第１反射検査において基準パターン幅に対して１／３以上が検出され、第２反射検査においても、ほぼ同じ窪みが現れたため、パターン形状性不良と確定できる。

検査基準を説明すると、パターン形状性不良は、基準パターン幅に対して１／３以上を検出、表面の窪み性不良は、基準幅に対して１／２以上を検出するようになる。すなわち、本発明では、１次反射検査においてパターン形状性不良が検出されない部分に２次反射検査においてイメージ不良がある場合、既存の線間幅に対して１／２以上の差だけを検出すればよいので、過検出を大幅減らすことができる。

上述のように、本発明の検査部は、反射光を使用しなくてもプリント回路基板上に形成されたパターンを検査するとき、斜線方向に光を照射して得た第１反射イメージと、垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージとを用いて良品性窪み、深い不良性窪み、パターン形状性窪みを正確に判別して、反射光を用いることと同じ程度の検査品質を高めることができるという格別の効果を奏する。

上述した本発明の好ましい実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

本発明の実施の形態による自動光学検査システムの構成を説明するための図である。 ２個のカメラが備えられた検査部を示す図である。 検査対象物を示す図である。 窪みの類型に応じる第１反射イメージと第２反射イメージを示す図である。 窪みの類型に応じる第１反射イメージと第２反射イメージを示す図である。 窪みの類型に応じる第１反射イメージと第２反射イメージを示す図である。

符号の説明

１０２ 巻出部
１０６ 巻取部
１１０ 検査部
１１２ カメラ
１１４ 斜線照明部材
１１６ 同軸落射照明部材

Claims (13)

1. プリント回路基板の光学検査方法において、
   前記プリント回路基板上に形成されたパターンに対して斜め方向に光を照射して得た第１反射イメージと、前記パターンに対して垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージとを用いて検査することを特徴とするプリント回路基板の光学検査方法。
2. 前記プリント回路基板の光学検査方法は、
   前記プリント回路基板の底面にフィルムが付着された状態で検査が行われることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
3. 前記フィルムは平坦度を維持するための平坦維持用フィルムであることを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
4. 前記平坦維持用フィルムは、不透明の材質からなることを特徴とする請求項３に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
5. 前記第１反射イメージに対する検査を行った後、前記第２反射イメージに対する検査を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
6. 前記プリント回路基板は、フィルムまたはテープ形態のフレキシブル基板であり、複数の前記基板が並列に配置されて同時に検査が行われ、
   前記複数の基板の平坦度を維持するために、前記基板の底面には平坦度を維持するための平坦維持用フィルムが付着された状態で検査が行われることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれかの１つに記載のプリント回路基板の光学検査方法。
7. 前記プリント回路基板のパターン検査項目には、前記基板の表面の窪みの不良検査が含まれ、
   前記第１反射イメージにおいて前記窪みが検出されず、且つ、
   前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出されれば、良品性表面の窪みと判断することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
8. 前記プリント回路基板のパターン検査項目には、前記基板の表面の窪みの不良検査が含まれ、
   前記第１反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出され、且つ
   前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以上に検出されれば、表面の窪み性不良と判断することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
9. 前記プリント回路基板のパターン検査項目には、パターン形状の不良検査が含まれ、
   前記第１反射イメージにおいて窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以上に検出されれば、パターン形状の不良と判断することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
10. プリント回路基板の光学検査方法において、
    前記プリント回路基板上に形成されたパターンに対して、斜め方向に光を照射して得た第１反射イメージを用いて、パターン成分と空間成分とを区別してパターン形状検査を行った後、
    前記パターンに対して垂直方向に光を照射して得た第２反射イメージを用いて、前記第１反射イメージから得たパターン成分の領域を参照して表面の窪みを検査することを特徴とするプリント回路基板の光学検査方法。
11. 前記プリント回路基板は、平坦度を維持するために、底面に平坦維持用フィルムが付着された状態で検査が行われ、
    前記平坦維持用フィルムは、不透明の金属材質であることを特徴とする請求項１０に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
12. 前記第１反射イメージは、前記プリント回路基板を一方向へ移動させながら斜め方向に光を照射することによってして得られ、前記第２反射イメージは、前記プリント回路基板を前記一方向と逆方向へ移動しながら垂直方向に光を照射して得られることを特徴とする請求項１０または１１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
13. 前記プリント回路基板のパターン検査項目には、表面の窪みの不良検査が含まれ、
    前記第１反射イメージにおいて前記窪みが検出されず、
    前記第２反射イメージにおいて前記窪みがパターン幅に対して予め設定された幅以下に検出されれば、良品性表面の窪みと判断することを特徴とする請求項１０または１１に記載のプリント回路基板の光学検査方法。
    

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