JP2010169651A - 基板検査装置及び検査治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査の際のセットアップ時間を短縮する。
【解決手段】 検査治具３２は、検査基板２１の配線パターンの検査点に接触させて、配線パターンを検査するための複数の検査用プローブ３５を備える、また、基板検査装置１に取り付けられて用いられる。その検査治具は、さらに、複数の検査用プローブを保持するための保持板３２Ｈと、基板検査装置１の制御装置１１によってデータの書込み及び読出しが行われる記憶手段３７とを備える。保持板３２Ｈに検査治具の位置決めのための治具位置決めマーク３６Ａを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリント配線基板に形成された配線パターンに接触子を接触させて当該配線パターンを検査する自動位置合せ機能を有する基板検査装置及び検査治具に関する。

なお、ここにおいてはＩＣやコンデンサー、抵抗を既に実装された実装基板を回路基板とし、ＩＣやコンデンサー、抵抗等が未だ実装されていない状態の裸基板をプリント配線基板とする。

そして、本発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板や半導体ウエハなどに形成される電気的配線の検査に適用できる。この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。

実登第２５１７２７７号公報 特開平５−３０２９５２号公報 特許第３３１３０８５号公報 特許文献１は、基板の検査対象の配線パターンの検査点に検査治具の接触子の先端を当接させた状態で、基板上の基準マークと検査治具の基準孔とをカメラで読み込んでそれらの位置のずれを検出し、当接を解除してその位置ずれを補正し再当接して検査する構成を開示する。

特許文献２は、基板の表面と検査部の接触子が植設されている面との間に一対のカメラを挿入し、その一対のカメラによって、基板の表面上の位置決めマークと検査部のその面上の位置決めマークとを同時に観察して、それらが光学的同軸上にない場合には位置ずれがあるとして、検査治具を移動して位置ずれを補正する構成を開示する。

特許文献３は、主カメラで、テーブル位置決めマークを読み取って座標の基準を定め、さらに、基板位置決めマークを読み取ることで基板の位置を認識し、さらに、搬送テーブルに保持された補助カメラによって治具位置決めマークを読み取って検査治具の位置を認識する構成を開示する。それによると、主カメラと補助カメラとの位置関係が基板検査装置の固有定数ということを利用して、基板と検査治具との位置関係を計算して位置ずれを算出し、それを補正して一致させることにより、基板上の検査点と検査治具の接触子との位置の整合を図っている。

上記の特許文献による位置合せ方式では、共通して、基板の位置決めマークと検査治具の位置決めマークとを使用し、基板検査装置の本体のカメラが各々のマークを読み、基板と検査治具との相対的位置関係を認識することにより位置ずれを補正している。

この方式では、検査治具に位置決めマークを持たずに基板の位置決めマークのみを読み込んで位置合せをする方式よりも、検査治具の位置が認識できるので簡単で正確に光学位置合わせをすることができる。

しかしながら、特許文献１乃至３の位置合せの方式では、位置合わせをした位置から少しシフトした位置に電気検査に適合するＰＡＳＳが出易い基板の検査点と検査治具の接触子とが整合する位置が存在することがある。その為に、光学位置合わせをした位置の周辺を探査してそのような電気検査の適合位置を確認し、その適合位置が光学位置合わせの位置と相違している場合には、適合位置が位置合せの目標位置になるように、基板検査装置の検査データを修正して対処する必要があった。

この光学位置合せの光学位置と電気検査に適合する適合位置の差は僅かであるが検査治具の個々に拠って異なり、同じ製品名の基板であっても複数の検査治具で異なることがあり、ＰＡＳＳが出ない場合もあり、適合位置の探査をして修正していた。

そのため、複数の基板検査装置と複数の検査治具とを用いる場合には、それらの組み合わせを変更するたびに適合位置とのずれを修正する必要があるため、検査治具の変更の際のセットアップ時間が長くなっていた。

本発明は、上記の観点から、各検査治具に記憶手段を設けて、それに基板検査装置の位置合せ関するデータを記録し、それを読み出すことによって、一度適合位置の確認及び修正が行われたものについては、その記憶させているデータを用いることによって、製品名の変更の際のセットアップ時間を短縮することのできる検査治具及びそれを備える基板検査装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、すべての基板検査装置の位置の基準となるマスタースケールを用いることによって、それぞれの基板検査装置の固有の誤差を除くことのできる基板検査装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る検査治具は、検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するための基板検査装置に用いられる検査治具であり、検査基板の配線パターン上の検査点に接触させて検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するための複数の検査用プローブと、複数の検査用プローブを保持するための保持板と、基板検査装置の制御装置によってデータの書込み及び読出しが行われる記憶手段とを備えることを特徴とする。

その検査治具に、検査治具が基板検査装置に取り付けられた際の検査治具の位置決めのために保持板に設けられた複数の治具位置決めマークを設けてもよい。

その検査治具において、記憶手段に、基板検査装置における基板位置決めマークと治具位置決めマークから光学的位置合せした位置から検査点における電気検査に適合する位置との差を表すデータを保存してもよい。

その検査治具において、記憶手段に、検査治具を用いて検査基板を検査する際の検査データを保存してもよい。

また、本発明に係る検査治具を搭載する基板検査装置は、検査治具を移動させるための検査治具移動部と、検査基板を保持する基板保持部と、基板保持部に配置されるマスタースケール上の位置の基準を認識するカメラ装置と、カメラ装置によって認識されたマスタースケール上の位置の基準を示す印を基板検査装置の光学的位置合せ位置の原点として位置決めを行う制御装置とを備え、制御装置は、光学的位置合せ位置と検査点の電気検査に適合する位置との差を表すデータを制御装置の主記憶部または外部の記憶手段に個々の検査治具と１対１に書込み及び読出を行い、差を表すデータに基づいて位置合せして検査することを特徴とする。

その基板検査装置において、記憶手段は着脱可能またはＬＡＮ接続の記憶部であってもよい。

その基板検査装置において、スケールはガラス板材からなるマスタースケールでもよい。

その基板検査装置に、さらに、アンテナを備える読取及び書込装置を備え、また、記憶手段がアンテナ及び半導体メモリを備え、読取及び書込装置を介して記憶手段の半導体メモリに対し非接触でデータの書き込み及び読み出しを行うことができる。

検査治具において、記憶手段はアンテナ及び半導体メモリを備え、基板検査装置の読取及び書込装置を介して記憶手段の半導体メモリに対し非接触でデータの書き込み及び読み出しを行ってもよい。

また、基板検査装置において検査治具の位置合わせを行う方法が、カメラ装置によって基板保持部に配置されるマスタースケール上の位置の基準を認識する工程と、制御装置によって、カメラ装置によって認識されたマスタースケール上の位置の基準を示す印を基板検査装置の光学的位置合せ位置の原点として位置決めを行う工程と、制御装置によって、光学的位置合せ位置と検査点の電気検査に適合する位置との差を表すデータを制御装置の主記憶部または外部の記憶手段に個々の検査治具と１対１に書込み及び読出を行なう工程と、差を表すデータに基づいて検査治具の位置合せをして検査基板の検査をする工程とを含むことを特徴とする。

請求項１、２及び４の発明によれば、複数の基板検査装置と複数の検査基板の種類があっても、検査基板と検査治具の検査に関するデータを直接に記憶手段に書込みと読出しができて、セットアップの操作が簡単である。そして複数を一括して制御装置に記憶させたデータでは取り違えることがあるが、そのようなデータの取り違えを完全に排除することができる。

請求項３の発明によれば、複数の同じ検査治具があっても、個々に固有の誤差データが検査治具の記憶手段から読出しが可能でセットアップの操作が簡単で正確である。

請求項５及び１０の発明によれば、複数の同じ検査治具があっても、個々に固有の誤差データを１対１に取り扱い、主記憶部または記憶手段から読出しが可能でセットアップの操作が簡単である。

請求項６の発明によれば、検査治具の個々に固有の誤差データの保存を使用の態様に合わせて運用できるので、セットアップの操作が現場と適応する。

請求項７の発明によれば、基板検査装置の固有の誤差をキャリブレーションすることができるので、検査治具のセットアップの時間を短縮することができる。

上記の様に、本発明によると一度電気検査に適合した位置を探査して検査した検査基板を再度検査する際の基板検査装置における基板のセットアップ時間を短縮することができる。

また、請求項８及び９の発明によれば、検査対象に関するデータと検査治具の種別等とを照合すること、記憶手段に格納されているパラメータ等のデータを自動的に読み出すこと、検査対象の不良個所の確認及び表示、検査対象の切り換え時の時間の短縮、検査治具のメンテナンス時期の管理の効率化等を図ることができる。

さらに、光学的位置合せの位置と電気検査の適合位置との差を個々の検査治具に依存するデータとして取り扱うことで検査の信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る基板検査装置を示す側面図である。 図２は、図１の基板検査装置の検査治具及び搬送テーブルの一部の拡大側面図である。 図３は、基板検査装置における電気的制御系の概要を示すブロック図である。 図４は、図１の基板検査装置の検査治具及び搬送テーブルの一部の拡大斜視図である。 図５は、補助カメラ保持部及び補助カメラの一部拡大断面側面図である。 図６は、図１の基板検査装置の検査治具及び搬送テーブルの一部の拡大側面図である。 図７Ａは、検査基板を搬送テーブルに取り付けた状態を示す上面図である。 図７Ｂは、検査治具の複数の検査用プローブの保持板と検査治具ベース板の上側からの透視部を示す。 図８Ａは、測定位置と設計位置との位置ずれを説明するための概念図である。 図８Ｂは、測定位置と設計位置との位置ずれを修正した状態を説明するための概念図である。 図８Ｃは、測定位置と設計位置との位置ずれを修正した光学位置と電気的な適合位置との間での位置ずれを説明するための概念図である。 図９は、検査治具及び検査基板の位置合わせを行うための工程のフローチャートである。 図１０は、検査治具及び検査基板の位置合わせを行うための他の工程のフローチャートである。 図１１は、検査治具を検査装置に取り付ける際（セットアップ）の際の修正データの用い方の一例を示す図である。 図１２は、マスタースケールを用いて、検査装置の誤差を求める際の基準を共通化して、検査装置の間での個性を無くすキャリブレーションを行う実施例を説明するための図である。 図１３は、ネットワークで接続された顧客側の基板検査装置システムを示す簡略化したブロック図である。

以下に、添付図面に基づいて、本発明の望ましい実施形態に係る基板検査装置及び検査治具について説明を行う。

なお、各添付図において、各部材の厚さ、長さ、形状、部材同士の間隔等は、理解の容易のために、拡大・縮小・変形・簡略化等を行っている。

［基板検査装置の概略の構成］
図１は、本発明の一実施例に係る基板検査装置１を示す側面図である。その図には、搬送テーブル２０と第１及び第２の検査治具移動部３０，４０との移動方向を明確にする観点からＸＹＺ軸による直交座標系を示す。Ｙ軸は、図１の紙面の表側から裏側に向かう方向が正方向である。他の図面においても、方向を示す場合には、そのＸＹＺ軸による直交座標系に基づくものとする。

基板検査装置１は、搬送テーブル２０をＸ軸に沿って移動するための基板移動部６０と、基板検査用プローブ３５が取り付けられた検査治具３２，４２をＹＺ面内で移動するための第１及び第２の検査治具移動部３０，４０とを備える。第１及び第２の検査治具移動部３０，４０は、ＸＹ面に関して対称に配置されている。

搬送テーブル２０は、検査基板２１を載置するための基板保持部２２と、その下面に固定された円筒状のブラケット６３とを備える。円筒状のブラケット６３には長手方向に貫通するネジ孔が形成されている。また、搬送テーブル２０には、後述するように検査治具３２、４２の位置を特定する補助カメラ５５（図４）を保持するための補助カメラ保持部２２ａを備える。

基板移動部６０は、ブラケット６３のネジ孔と螺合するボールネジ６２と、そのボールネジ６２を回転する駆動部６１とを備える。ボールネジ６２上のねじ山及びねじ溝は簡略化のために図示していない。駆動部６１によってボールネジ６２が回転すると、その回転量及び回転方向に応じて、ブラケット６３、つまり、搬送テーブル２０のＸ軸に沿った方向への移動量及び移動方向が決まる。

第１の検査治具移動部３０は検査治具保持部３３を備えており、その検査治具保持部３３は、基板検査用の複数のプローブ３５が取り付けられた検査治具３２を保持するとともに、その検査治具３２を移動して検査用基板２１上の検査対象の配線パターンの検査点に基板検査用の複数のプローブ３５を当接させるように機能する。また検査治具保持部３３を経由して、基板検査用の複数のプローブ３５等が、基板の検査及び測定を行うためのスキャナ１４等（図３）に電気的に接続される。

また、第２の検査治具移動部４０は、第１の検査治具移動部３０の検査治具保持部３３と同様の検査治具保持部４３を備えており、その検査治具保持部４３は、検査治具保持部３３と同様に機能する。

第１及び第２の検査治具移動部３０，４０と基板移動部６０との移動の制御は、基板検査装置１の制御装置１１（図３）によって行われる。

また、第１及び第２の検査治具移動部３０，４０には、それぞれ、検査基板２１及び搬送テーブル２０の位置を特定するための主カメラ３４，４４が取り付けられている。

図示していないが、検査治具３２，４２のそれぞれの近くには、図３に示す読取及び書込装置３８のアンテナが配置されていて、後述する検査治具３２，４２の記憶手段３７に対しデータの書き込み及び読み込みを行うことができる。

図２は、図１における基板検査装置１の第１の検査治具移動部３０の検査治具３２と搬送テーブル２０の一部とを説明するための概略側面図である。

検査治具３２には、複数の検査用プローブ（接触子）３５が取り付けられているが、図２には、概略的に２本の検査用プローブ３５のみを示す。図中の「・・・・」により単に他の検査用プローブは省略してあることを示す。また、内部には、記憶手段３７が配置されている。

検査治具３２は、検査治具移動部３０の機能を概念的に表したＹ軸駆動部、Ｚ軸駆動部及びθ駆動部に接続された検査治具保持部３３に保持されていて、後述の制御装置１１（図３）によって、Ｙ軸方向及びＺ軸方向への移動並びに所定角度（∠θ）の回転が行われる。搬送テーブル２０はＸ軸駆動部に接続されていて、同様に、後述の制御装置１１（図３）によって、Ｘ軸方向への移動が行われる。主カメラ３４はＹ軸駆動部に固定されている。

図２においては、制御駆動部の構成は下からＸ軸、Ｚ軸、θ及びＹ軸駆動部となっているが、その組み合わせは変えても良い。

基板保持部２２の補助カメラ保持部２２ａには、テーブル位置決めマーク２６が設けられており、その位置を基板検査装置のＸＹＺ座標軸上の基準の位置として用いる。それを基準にして検査基板２１及び検査治具３２の位置を特定する。

つまり、設計上、テーブル位置決めマーク２６と基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂ（図６）との間の距離はあらかじめ明らかである。そのため、テーブル位置決めマーク２６の位置から基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂの位置を算出することができる。

また、検査治具３２には治具位置決めマーク３６Ａ、３６Ｂが設けられている。テーブル位置決めマーク２６と後述する補助カメラ５５の光学的軸線（図５に示す「Ｌ」）の位置との距離は予め明らかであるため、テーブル位置決めマーク２６の位置を基準にして検査治具３２の位置を特定することができる。

図２においては、テーブル位置決めマーク２６と治具位置決めマーク３６Ａ、３６Ｂは、ピン状のものを植え込んだものであるように示しているが、後述する主カメラ３４及び補助カメラ５５によって認識できるものであれば、基板位置決めマーク２Ａと同様な表面が平面であることが好ましい。

治具位置決めマーク３６Ａ、３６Ｂは、補助カメラ保持部２２ａに取り付けられる補助カメラ５５（図５）によって読み取られ、テーブル位置決めマーク２６及び検査基板２１の基板位置決めマーク２Ａは、主カメラ３４によって読み取られる。

そして、主カメラ３４及び補助カメラ５５によって読み取ったデータから求めた検査治具３２のＸＹＺ座標軸上の位置等のデータは制御装置１１の主記憶部（図示せず）に記憶される。

図３は、基板検査装置１における電気的制御系の概要を示すブロック図である。その図に示すように、基板検査装置１は制御装置１１を備えており、制御装置１１には、検査治具３２の記憶手段３７、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ駆動系、操作パネル１２、テスターコントローラー１３、スキャナ１４及び画像処理部１５が接続されている。記憶手段３７には、アンテナ及び半導体メモリが設けられている。また、制御装置１１には、その記憶手段３７の半導体メモリに対し所定のデータを非接触で書き込み及び読み出すことのできる読取及び書込装置３８が接続されている。制御装置１１は、読取及び書込装置３８を介して、記憶手段３７に所定のデータを書き込んだりそれから必要なデータを読み出したりすることができる。データとして、検査治具の識別番号、検査治具の組み合わせの確認済みの検査装置の識別番号、各種パラメータ、ワーク設定のためのデータ、アライメントデータ、修正マークの位置データ、不良個所のデータ、検査実の交換済み又は予定時期に関するデータ等があるが、それらに限定されるものではない。

主カメラ３４によって、基板保持部２２に固定されている補助カメラ保持部２２a上のテーブル位置決めマーク２６及び検査基板２１上の基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂが読み取られ、また、補助カメラ５５によって、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂが読み取られると、それぞれの中心位置が画像処理部３０で処理されて位置データに変換されて制御装置１１の主記憶部に記憶される。

操作パネル１２は、作業者が基板検査装置１を操作するためのインターフェースとして機能する。

テスターコントローラー１３及びスキャナ１４は、検査治具３２の検査用プローブ３５を検査基板２１の検査対象の配線パターンに接触させて検査を行う際に、その検査用プローブ３５と制御装置１１との間での信号の送受信を制御するために用いられる。

記憶手段３７には、詳しくは後述するように、基板検査装置１、検査治具３２及び検査基板の識別番号と、後述する電気検査の位置等の補正のための値と、検査治具３２に関する検査データ等とが記憶される。

図４から図６は、図１に示す検査治具３２と基板保持部２２の一部とを説明するためのより詳細な斜視図又は側面図である。

図４に示すように、基板保持部２２には３つの係合ピン５３が設けられていて、それらに、検査基板２１の側面が係合するとともに、その係合ピンと対向する方向から、図示せぬ付勢手段によってその検査基板２１を係合ピン５３側に付勢することによって、検査基板２１が、基板保持部２２上の適切な位置に保持される。このように、テーブル位置決めマーク２６の位置から基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂまでの距離は設計上予め定められている。

基板保持部２２には貫通開口５４が形成されており、そこから、その保持された検査基板２１の下面の回路パターンが検査治具４２によって検査される。

また、補助カメラ保持部２２ａには補助カメラ５５が取り付けられていて、それによって検査治具３２に形成された治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂ（図４には３６Ａのみを示す）が撮像される。補助カメラ５５に並設されている補助カメラ５６は−Ｚ方向にある検査治具４２の治具位置決めマークを撮像するために用いる。補助カメラ５５，５６は同一構成を有しているため、ここでは、補助カメラ５５の構成について説明し、補助カメラ５６の構成についての説明は省略する。

図５に示すように、補助カメラ５５は、補助カメラ保持部２２ａの上面５２ａに照明ユニット５５１を備える。照明ユニット５５１は、内面が光を反射する外部金属筒５５１ａとアクリル樹脂またはガラスのような透明材料からなる内部光発散部５５１ｂとからなる。光源５５１ｃから発生した光は、グラスファイバーのような材料から構成された光案内部５５１ｄを通過して内部光発散部５５１ｂに到達し、内部光発散部５５１ｂで発散され、さらに、内部光発散部５５１ｂの上端部で拡散されて、リング状の光となって、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂに向けて照射される。照明ユニット５５１の中心は補助カメラ５５の光軸Ｌと一致する。

また、補助カメラ保持部２２ａの内部では、照明ユニット５５１から補助カメラ保持部２２ａの内部に入射した光は、レンズ５５５を介してＣＣＤ５５６に結像される。

そのため、検査治具３２の治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂが照明ユニット５５１の直上に配置されていて、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂの中心が補助カメラ５５の焦点と一致するときに、補助カメラ５５によって、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂの画像を得る。

主カメラ３４も、補助カメラ５５と同様に、撮像するための対物レンズ及びＣＣＤを備える。

図６は、基板保持部２２上に検査基板２１を載置した状態を示す概略斜視図である。検査基板２１は係合ピン５３及び図示せぬ付勢手段によって基板保持部２２上の所定の位置に保持されている。また、主カメラ３４が基板位置決めマーク２Ａを検出するためにそのマークの真上に位置している。

次に、図７Ａ及び図７Ｂに基づいて光学位置合わせの説明を行う。

図７Ａは、検査基板２１を搬送テーブル２０に取り付けた状態を示す。検査基板２１は、３つの係合ピン５３と図示せぬ付勢手段とによって適切な位置に保持されている。

まず、テーブル位置決めマーク２６が主カメラ３４の真下に移動して主カメラ３４によって読み取りが行われる。その測定位置は、制御装置１１によってＸ−Ｙ座標系のＸ，Ｙにて制御装置１１の主記憶部（図示せず）に記憶される。また、その測定位置は、設計上の座標位置と比較されて差（ずれ）（Ｘｄｎ，Ｙｄｎ）が算出され、その差の値は第１の差（Ｘｄ１，Ｙｄ１）として主記憶部に記憶される。その第１の差に基づいてその測定位置を補正してその補正した位置を基板検査装置の基準の位置として用いる。この誤差は基板検査装置１の本体に固有値として存在する。

次に、図６に示すように、搬送テーブル２０を移動して基板位置決めマーク２Ａを主カメラ３４の真下に配置して、主カメラ３４によって基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂを読み取る。主カメラ３４が、テーブル位置決めマーク２６から基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂまで移動した位置はＸ，Ｙ座標値として求めることができる。一方、テーブル位置決めマーク２６の位置から基板位置決めマーク２Ａまでの移動距離は、設計上予め明らかである。そのため、その測定位置と設計上の位置との差を第２の差として求める。その第２の差（Ｘｄ２，Ｙｄ２）は主記憶部に記憶される。それぞれのマークの位置から検査基板２１の位置は極座標系で特定する場合には、第２の差は極座標系におけるＸ，Ｙ，θで表す。この誤差の主要因は、検査基板２１の外径加工の加工誤差である。そのため、その誤差の大きさは各検査基板２１毎に拠り異なる。

それから、その第２の差（Ｘｐ，Ｙｐ，∠θｐ）を用いてその位置を補正するように、Ｘ軸駆動部、Ｙ軸駆動部及びθ駆動部の駆動量を補正して、検査基板２１の設計位置からの位置ずれを補正することができる。

図７Ｂは検査治具３２の複数の検査用プローブ３５の保持板３２Ｈを検査治具ベース板３２Ｂの上側から見た透視図を示す。そこでは、簡略化して検査用プローブ３５を２本のみ示す。その検査治具ベース板３２Ｂには、検査治具３２を第１の検査治具保持部３３に取り付けるための２つの位置決め孔３２ｆが形成されていて、それらに検査治具保持部３３のピン（図示せず）が挿入されることによって機械的位置決めがされる。

ただし、機械的な固定の繰り返し誤差を取り除くことは困難であり、また、検査治具３２を組み立てる際の各部材の連結の際に誤差が発生することがある。この誤差は検査治具３２を基板検査装置１の本体に搭載する毎に異なる。

そのような、検査治具３２に関する機械的な誤差を検出するためには、先ず、図４に示すように、搬送テーブル２０を主カメラ３４の真下に移動して、主カメラ３４によって基板保持部２２のテーブル位置決めマーク２６を読み取り、その読み取った位置を基準点（Ｘ０，Ｙ０）とし、次に、搬送テーブル２０を移動して、補助カメラ５５の上面５２aの照明ユニット５５１の開口を治具位置決めマーク３６Ａの真下に移動して、補助カメラ５５によってその治具位置決めマーク３６Ａを読み取る。

補助カメラ５５とテーブル位置決めマーク２６とは固定的な位置関係にあるので、治具位置決めマーク３６Ａの位置は基準点（Ｘ０，Ｙ０）からＸ，Ｙ座標点で表すことができる。

また、治具位置決めマークは、３６Ａ，３６Ｂのように少なくとも２点設けられているので、それらのマークの平面位置を極座標Ｘ，Ｙ，θに変換し、それに基づいて設計段階で特定した設計位置から位置ずれ（Ｘｊ，Ｙｊ，∠θｊ）を算出する。

その位置ずれ（Ｘｊ，Ｙｊ，∠θｊ）は、Ｘ軸駆動部、Ｙ軸駆動部及びθ駆動部の駆動量を補正して制御することによって除くことができる。

しかしながら、図７Ｂの保持板３２Ｈ上の治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂと複数の検査用プローブ３５との孔加工誤差等の相対的ずれが僅かであるが残存している。

治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂは保持板３２Ｈに保持されることが好ましいが、検査治具３２内の他所に固定されていても良い。

図８Ａは、主カメラ３４及び補助カメラ５５によって、それぞれ、基板位置決めマーク２Ａ及び治具位置決めマーク３６Ａを読み取った場合に、その読み取った画像が設計段階での設計中心と比べてどのようにずれているのかを概念的に説明するための図である。

主カメラ３４で基板位置決めマーク２Ａを読み取った場合には、図８Ａにおいて、横方向の直線Ｘｓと縦方向の直線Ｙｓとの交点が実際にその基板位置決めマーク２Ａの中心を示す。一方、他の横方向の直線Ｘｒと縦方向の直線Ｙｒとの交点は設計中心である。そのように、Ｘ直線方向に沿った位置ずれＸｄ２とＹ直線方向に沿った位置ずれＹｄ２とが両者の交点の位置ずれを表している。

また、補助カメラ５５で治具位置決めマーク３６Ａを読み取った場合には、図８Ａにおいて、横方向の直線Ｘｓと縦方向の直線Ｙｓとの交点が実際にその治具位置決めマーク３６Ａの中心を示す。一方、他の横方向の直線Ｘｒと縦方向の直線Ｙｒとの交点は設計中心である。そのように、Ｘ直線方向に沿った位置ずれＸｄ３とＹ直線方向に沿った位置ずれＹｄ３とが両者の交点の位置ずれを表している。

図８Ｂにおいては、横方向の直線ＸｒとＸｓとが重なっており、また、縦方向の直線ＹｒとＹｓとも重なっている。それらから、実際に測定したマークの中心と設計中心とが一致していることがわかる。これは、上記の位置ずれを補正するように搬送テーブル２０及び検査治具移動部３０を制御した結果である。

しかし、上記のように位置合わせをした場合、その光学位置合わせをした光学位置の周辺を機械的に走査して電気検査をすると、その光学位置からわずかにずれた位置に電気に適合する適合位置を発見することがある。

図８Ｃは、図８Ｂに示すように位置ずれを補正した光学位置と電気検査の結果判明した適合位置とにずれがある状態を示すための図である。その図に示すように、横方向の直線Ｘｃと縦方向の直線Ｙｃとの交点が電気検査の適合位置を示しており、その適合位置と図８Ｂに示すように位置ずれを補正した光学位置との間に、Ｘ直線方向における修正量ＸａｊとＹ直線方向における修正量Ｙａｊとが存在する。それらの値が第４の差としての修正値として主記憶部と記憶手段３７に記憶される。その際、制御装置１１は記憶手段３７の近くに配置されている読取及び書込装置３８のアンテナを経由してその記憶手段３７の半導体メモリに修正値のデータを書き込む。

その修正値は、治具位置決めマーク３６Ａ、３６Ｂと複数の検査用プローブ３５及び検査基板２１の光学的位置合せ位置からの誤差を特定することになる。

図９は上記の第１から第４の差の位置ずれの値及び補正値を求める際の諸ステップを示す。

図９の工程は、新たな検査治具３２及び検査基板２１を基板検査装置１にセットした場合に実施される。その図において、最初に、ステップＳ１０に示すように、操作パネル１２から、セット予定の検査基板２１を特定する識別記号や製品名等を入力する。

次に、ステップＳ２０に示すように、特定する製品名に該当する検査治具３２を検査治具保持部３３に搭載する。

ステップＳ３０では、検査治具３２の搭載時の位置ずれを補正する為に、操作パネル１２を操作して検査治具３２の位置合せ工程を開始する。つまり、まず、基板検査装置１の制御装置１１が、自動的に補正機能を開始して、搬送テーブル２０を移動して主カメラ３４によってテーブル位置決めマーク２６を読み込んで画像処理してその測定位置を求める。その測定値を設計位置と比較して第１の差を求め、その差（Ｘｄ１，Ｙｄ１）を考慮して、ＸＹ軸座標系の基準点を求める。その第１の差のデータは主記憶部に記憶する。

次に、搬送テーブル２０を移動して補助カメラ５５で複数の治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂを読み取って画像処理して、検査治具３２の位置すなわち検査用プローブ３５の位置を特定する。

その特定した位置と設計位置との間の相違した量が第３の差としての位置ずれ（Ｘｄ３，Ｙｄ３）となる。複数のマークの位置を確認した後に、平面の極座標系（Ｘ，Ｙ，∠θ）に変換する。その位置ずれ（Ｘｄ３，Ｙｄ３）も極座標系での位置ずれ（Ｘｊ，Ｙｊ，∠θｊ）として算出する。第３の差のデータは主記憶部に記憶する。

その位置ずれのデータを用いて実際に測定した位置を補正するように搬送テーブル２０及び検査治具移動部３０の動きを制御することによって、補助カメラ５５の測定値と設計値とを一致させる。

次に、ステップＳ４０では、新たな検査基板２１を搬送テーブル２０にセットして、操作パネル１２を操作して検査基板２１の位置合せ工程を開始する。

それにより、基板検査装置１は、自動的に次の工程を開始する。つまり、まず、搬送テーブル２０を移動して主カメラ３４によって複数の基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂを読み取って画像処理して検査基板２１の位置の特定を行い、設計値と比較することによって、検査基板２１の極座標系での第２の差としての位置ずれ（Ｘｐ，Ｙｐ，∠θｐ）を求める。

次に、その位置ずれ（Ｘｐ，Ｙｐ，∠θｐ）に、先に求めて記憶部３７に記憶してある検査治具３２の第２の差の位置ずれ（Ｘｊ，Ｙｊ，∠θｊ）を加算すると、相対的ずれ量を求めることができるので、それにより位置の補正値を求めて制御装置１１の主記憶部に記憶する。ただし、検査治具３２の位置を既に補正している場合の補正位置との関係では、第２の差のみを考慮すれば足りる。第２の差のデータは主記憶部に記憶する。

上記のように補正後の位置に基づいて、搬送テーブル２０と検査治具移動部３０との移動を制御すると、検査基板２１と検査治具３２の間の位置ずれをなくすことができる。これで光学的な位置合せは完了したことになる。

ステップＳ５０において、検査基板２１の検査予定の配線パターンの検査点に検査治具３２の検査用プローブ３５の先端を当接して検査基板２１の電気検査を行い良否の判定を行う。そして上記の光学的な位置合せを完了した光学位置の周辺を走査して電気的に適合する位置を探索し、光学位置と異なる位置に電気検査に適合する適合位置を発見した場合には、それらの間の位置の差（Ｘａｊ，Ｙａｊ，∠θａｊ）を第４の差として求めて主記憶部と記憶手段３７に記憶し、その値に基づいて、検査治具３２及び搬送テーブル２０の移動を制御装置１１によって制御することによって直接に適合位置に位置合せすることができる。

ステップＳ６０においては、適合位置を位置合せの目標位置として検査基板２１の検査を行なう。

上記の適合位置と光学位置との差（Ｘａｊ，Ｙａｊ，∠θａｊ）は、検査治具３２の個々によって僅かであるが異なる。この主な要因は検査治具３２の部材孔加工等の製作時の固有な特性値であるので、データ化して検査治具３２と１対１で取り扱うことにより、個々の検査治具３２の誤差特性の修正値（第４の差）とすることができる。そのため、図１０に基づいて後述するように、それらの修正値を用いることによって、後続の検査基板２１の変更の作業が簡単にできるようになる。

図１０は、検査基板２１を他の検査対象の以前に検査した検査基板２１に取り換えて検査を行う際の工程のフローチャートを示す。ただし、図１０のステップＳ１１及びＳ２１は、図９のＳ１０及びＳ２０と同一なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ３１では、まず、基板検査装置１が読取及び書込装置３８によって検査治具３２の記憶手段３７にアクセスして、そこに記憶されている検査治具３２及び検査基板２１の識別データを読み取る。それらがＳ１１で組み込んだ検査治具３２と一致する場合には、そこに記憶されている第４の差のデータを読み出して主記憶部に記憶する。

その後は、ステップＳ３０と同様に、テーブル位置決めマーク２６を主カメラ４４によって読み取ってその測定位置を求める。第１の差のデータに基づいてその測定位置を補正して基準の位置を求める。

そして、補助カメラ５５によって治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂを読み取ってそれらの測定位置を求め、第３の差のデータに基づいて、それらの補正位置を求める。

ステップＳ４１では、ステップＳ４０と同様に該当する検査基板を取り付けて、主カメラ３４によって基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂを読み取ってそれらの測定位置を求め、第２の差のデータに基づいて、それらの補正位置を求める。

ステップＳ５１では、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂと基板位置決めマーク２Ａ，２Ｂの補正位置に基づいて特定された光学位置にステップＳ３１で読み出した第４の差を加算して補正して電気適合位置を求める。

ステップＳ６１では、検査基板２１の電気検査を行う。

上記のように、図１０の工程では、ステップＳ３１からステップＳ５１において、既に記憶手段３７に記憶してある第４の差の修正値を読み出してそれに基づいて補正位置を求めるとともに検査点の電気適合位置を求めている。

そのように、上記の実施例では、個々の検査治具３２の記憶手段３７に、読取及び書込装置３８によって、検査基板２１の検査の検査治具３２に関するデータである第３から第４の差の補正値を書き込み、また、それを更新することができる。後続の工程において、既に検査を行った検査治具３２及び検査基板２１の場合には、それらのデータを読み出して用いればよいので、適合位置の探査工程を省略したり簡略化したりすることができる。

図１１は、検査治具１１０を検査装置に取り付ける際（セットアップ）の際の修正データ１１５，１１６，１１７等の用い方の一例を示す図である。修正データ１１５等は、検査治具１１０をある検査装置に取り付けた場合と、検査治具１１０を他の検査装置に取り付けた場合とでは、それぞれ相違している。そのように相違が生じるのは、上記のとおり、検査装置や検査治具が加工や組み立ての際に設計値から外れてしまうことによる誤差を含むことがあるからである。

図１１に示すように、ある検査装置に検査治具１１０が組み込まれると、その検査装置の制御装置１１（図３）が、読取及び書込装置３８によって、その検査治具１１０の記憶手段３７（図３）に記憶されているデータから、過去にそれらの検査装置に検査治具１１０の組み合わせがないか否かを検索し、該当する組合せを発見した場合には、その組み合わせの場合における第３及び第４の差に関するデータを読み出す。

制御装置１１は、第３の差に基づいて、その組み合わせに係る検査治具１１０に関して、治具位置決めマーク３６Ａ，３６Ｂの位置の誤差を修正する。また、第４の差に基づいて、検査点の電気的適合位置の誤差を修正する。このように、検査装置と検査治具１１０との組み合せごとに、個別に誤差を修正する。

図１２は、マスタースケール（MASTER SCALE）１２０を用いて、基板検査装置の測定の基準を共通化して、各基板検査装置の固有の誤差を取り除くキャリブレーションを行う一例を示す。

マスタースケール１２０は、例えばガラスから作られた板形状の大きさのスケールである。ガラス板を用いると、温度や湿度の変化の影響を受けず膨張や収縮による誤差が生じにくいため、ガラス板のマスタースケールは、位置の基準となるスケールとして望ましい。

マスタースケール１２０上には、直交する縦線及び横線がそれぞれ等間隔で引かれていて、基板検査装置の位置の基準となる所定の部位の位置の特定が行いやすくしてある。

キャリブレーションを行うにあたっては、まず、マスタースケール１２０を基板検査装置の検査基板を固定する位置、例えば、基板保持部２２に配置する。次に、主カメラ３４によってマスタースケール１２０の所定の位置、例えば、所定の縦線及び横線の１つの交点を計測し、その位置を検査装置の原点と定める。それを基準にして、検査装置のすべての位置をＸＹ座標系のＸＹ値によって表すことができる。

そのように、基準を共通化すると、どの検査装置においてもマスタースケール１２０の所定の位置を基準に検査装置の各部位の位置を特定することができるようになる。つまり、基板検査装置のキャリブレーションが行われた後には、基板保持部２２に基板を配置したときには、キャリブレーション後の原点を基準に、基板上の所定の位置を特定することができる。

図１２では、図示せぬ５台の基板検査装置に対し、マスタースケール１２０を用いて、＃Ｘ１から＃Ｘ５までのキャリブレーションを行う。それにより、それぞれの基板検査装置に関して、ΔＸ１ΔＹ１からΔＸ５ΔＹ５までの誤差を求めることができる。それらの誤差は、マスタースケール１２０に対する検査装置の相対的誤差であるため、各検査装置において、設計値に対する誤差を求める必要がなくなる。

図１２において、所定のＩＤを有する検査治具を各検査装置にセットアップする場合には、上記のとおり、マスタースケール１２０に対する検査装置の相対的誤差であるΔＸ１ΔＹ１からΔＸ５ΔＹ５の誤差を考慮して位置の修正を行えばよい。

なお、マスタースケール１２０を用いて測定した誤差を別のマスタースケール（NEXSIV）で測定した誤差にも利用することができる。マスタースケール自体は誤差を生じさせないため、それらのマスタースケール同士の相関関係をあらかじめ求めておけばよいからである。そのため、一方のマスタースケールを用いて誤差を求めた場合には、他方のマスタースケールとの相関関係を利用してその誤差を修正すればよい。そのような修正は、基板検査装置を提供する会社においてマスタースケールを用いて誤差を修正した後に、顧客側において別のマスタースケールを用いて誤差の再確認を行う場合に利用することができる。

［基板検査装置システム］
図１３は、ネットワークで接続された顧客側の基板検査装置システム３００を示す。その基板検査装置システム３００では、ライン３５０のノード１５１，１５２，１５３，１５４から分岐されたラインのそれぞれに基板検査装置（GATS78XX#1、GATS221X#1、GATS222X#1）３１０，３２０，３３０が接続されている。ライン３５０にはさらに治具メンテナンスステージの不良解析ステージ３４０が接続されている。一方、基板検査装置及び検査治具の供給者２００からは、顧客に対し、記憶装置ＦＤに保存したネットデータ、マップデータ等の検査条件や、検査装置の種別データや検査治具の固有のデータ等が提供される。

図１３に示されているように、基板検査の際には、例えば、基板検査装置３１０からライン３５０を経由して検査基板上のパターン厚み等の情報が、治具メンテナンスステージの不良解析ステージ３４０のデータサーバに送信される。治具メンテナンスステージの不良解析ステージ３４０からは、パターン抵抗値の設計値や計算式等の情報が基板検査装置３１０等に送信される。

基板検査装置３１０等を顧客側に取り付けた後に、それらの基板検査装置３１０にマスタースケール１２０を取り付けて、それらの装置のキャリブレーションを行ってもよい。これにより客観側でも適切なキャリブレーションを行うことができる。

図１３において、「ＩＤ」と表示した記憶装置は、上記の記憶手段３７に相当するものである。これまでの実施形態のように、その記憶装置に、機種等のデータをあらかじめ書き込んでおくことができる。また、上記の実施形態のような読取及び書込装置３８に相当する装置を用いて非接触でデータを書き込んだり、それから読み出したりすることができる。

［他の実施形態］
上記の実施形態では、第１から第４の差のデータを基板検査装置の制御装置の主記憶部又は検査治具の記憶手段に格納したが、すべての差のデータを主記憶部に記憶させた上で、必要なデータのみを検査治具の記憶手段に記憶させるようにしてもよい。

また、第１から第４の差のデータをＸＹ座標系から極座標系に変換した実施形態を説明したが、ＸＹ座標系でのデータ表示のままで演算処理をすることもできる。

上記の実施形態に代えて、送受信器を検査治具３２と基板検査装置１とに設けてもよい。

また、上記の実施形態では、記憶手段３７に対し読取及び書込装置３８によって非接触でデータを書き込んだり読み込んだりした。それにより、記憶手段と制御装置１１との間でのデータの送受信のためのケーブルやコネクタ等の部品を不要にすることができた。ただし、データの送受信量に応じては、それに代えて、記憶手段３７と読取及び書込装置３８との接触接点を設けて接触式によってデータ読取及び書込を行ってもよい。また、記憶手段３７にデータの通信用の光ファイバーケーブルを直接に接続してデータの送受信を行ってもよい。その場合には、雑音に強いデータ通信の信頼性を確保することができるようになる。

記憶手段３７を検査治具３２に付属して保管して、検査治具３２を基板検査装置１に搭載した時に、記憶手段３７内の記憶媒体を基板検査装置１の制御装置１１に直接セットして記憶してあるデータを読み出すようにしてもよい。例えば、記憶手段３７の記憶媒体が汎用の記憶媒体のフレキシブルディスク等のようは可搬性の記憶媒体の場合にはそのような利用が可能になる。

複数の基板検査装置１の制御装置１１をＬＡＮに接続して、それに接続されたサーバに、各基板検査装置１の検査治具３２に設けられた記憶手段３７に記憶されているデータを一括して保存するようにしてもよい。また、この場合、各検査治具３２の記憶手段３７をなくして、制御装置１１から直接サーバにデータを保存したり、制御装置１１が直接にサーバから該当するデータを読み出したりするようにしてもよい。

そして、基板検査装置１が１台等で多くない場合、ＬＡＮのサーバを使用せず制御装置１１の主記憶部を使用しても良い。

さらに、操作パネル１２の操作によって、検査基板２１の配線データ等の共通の検査データと修正値の様な個々の検査治具に関する固有データの両方を書き込み及び読み出し可能にして、データの選択と読み出しの作業の煩雑性を無くすようにすることもできる。

また、マスタースケールとしてガラス製の板材を用いた例を示したが、温度や湿度等の変化のような環境の変化を受けにくい素材ものであればそれ以外の材料の板材を用いてもよい。

以上、本発明に係る基板検査用の検査治具のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に拘束されるものではなく、当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれるものであり、また、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められることを承知されたい。

１・・・基板検査装置
２Ａ，２Ｂ・・・基板位置決めマーク
１１・・・制御装置
２０・・・搬送テーブル
２１・・・検査基板
２２・・・基板保持部
２６・・・テーブル位置決めマーク
３０・・・第１の検査治具移動部
３２・・・検査治具
３４・・・主カメラ
３５・・・検査用プローブ
３６Ａ，３６Ｂ・・・治具位置決めマーク
３７・・・記憶手段
３８・・・読取及び書込装置
４０・・・第２の検査治具移動部
５５・・・補助カメラ
１１０・・・検査治具
１１２・・・記憶手段
１１５，１１６，１１７・・・修正データ
１２０・・・マスタースケール
３００・・・基板検査装置システム

Claims (10)

1. 検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するための基板検査装置に用いられる検査治具であって、
   前記検査基板の配線パターン上の検査点に接触させて該検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するための複数の検査用プローブと、
   該複数の検査用プローブを保持するための保持板と、
   前記基板検査装置の制御装置によってデータの書込み及び読出しが行われる記憶手段とを備える、検査治具。
2. 請求項１の検査治具において、さらに、該検査治具に、該検査治具が前記基板検査装置に取り付けられた際の該検査治具の位置決めのために前記保持板に設けられた複数の治具位置決めマークが設けられている、検査治具。
3. 請求項２の検査治具において、前記記憶手段に、前記基板検査装置における基板位置決めマークと前記治具位置決めマークから光学的位置合せした位置から前記検査点における電気検査に適合する位置との差を表すデータが保存される、検査治具。
4. 請求項３の検査治具において、前記記憶手段に、該検査治具を用いて検査基板を検査する際の検査データが保存される、検査治具。
5. 請求項１の検査治具を搭載する基板検査装置であって、
   前記検査治具を移動させるための検査治具移動部と、
   前記検査基板を保持する基板保持部と、
   該基板保持部に配置されるマスタースケール上の位置の基準を認識するカメラ装置と、
   該カメラ装置によって認識された前記マスタースケール上の位置の基準を示す印を該基板検査装置の光学的位置合せ位置の原点として位置決めを行う制御装置とを備え、
   該制御装置は、光学的位置合せ位置と前記検査点の電気検査に適合する位置との差を表すデータを該制御装置の主記憶部または外部の記憶手段に個々の前記検査治具と１対１に書込み及び読出を行い、
   該差を表すデータに基づいて位置合せして検査する基板検査装置。
6. 請求項５の基板検査装置において、前記記憶手段は着脱可能またはＬＡＮ接続の記憶部である、基板検査装置。
7. 請求項５の基板検査装置において、前記スケールはガラス板材からなるマスタースケールである、基板検査装置。
8. 請求項５の基板検査装置において、さらに、アンテナを備える読取及び書込装置を備え、また、前記記憶手段はアンテナ及び半導体メモリを備え、前記読取及び書込装置を介して前記記憶手段の前記半導体メモリに対し非接触でデータの書き込み及び読み出しを行う、基板検査装置。
9. 請求項１の検査治具において、前記記憶手段はアンテナ及び半導体メモリを備え、前記基板検査装置の読取及び書込装置を介して前記記憶手段の前記半導体メモリに対し非接触でデータの書き込み及び読み出しが行われる、検査治具。
10. 請求項５の検査治具を搭載する基板検査装置において検査治具の位置合わせを行う方法であって、
    前記カメラ装置によって前記基板保持部に配置されるマスタースケール上の位置の基準を認識する工程と、
    前記制御装置によって、前記カメラ装置によって認識された前記マスタースケール上の位置の基準を示す印を該基板検査装置の光学的位置合せ位置の原点として位置決めを行う工程と、
    前記制御装置によって、光学的位置合せ位置と前記検査点の電気検査に適合する位置との差を表すデータを該制御装置の主記憶部または外部の記憶手段に個々の前記検査治具と１対１に書込み及び読出を行なう工程と、
    前記差を表すデータに基づいて前記検査治具の位置合せをして前記検査基板の検査をする工程とを含む、検査治具の位置合わせを行う方法。

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