JP2019211407A - 移動装置、基板検査装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触対象に対するプローブの先端部の接触状態が規定状態となったことを正確に判別する。【解決手段】プローブを移動させる第２移動機構１２と、第２移動機構１２の作動に伴って変化する被検出量を検出する荷重検出部１４および電流検出部１５と、第２移動機構１２に供給する電源のパラメータを第１規定値に規定して第２移動機構１２を制御すると共に検出された被検出量に基づいて特定した接触対象に対するプローブの先端部の接触状態が規定状態となったと判別したときにパラメータを第２規定値に規定して第２移動機構１２を制御して接触対象にプローブをプロービングさせるコントローラ１８と、検出された被検出量から接触対象とプローブの先端部との接触によって生じるプローブの振動に伴う被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行する処理部１６ａ，１６ｂとを備え、コントローラ１８は除去処理後の被検出量に基づいて接触状態を特定する。【選択図】図３

Description

本発明は、プローブを移動させる移動機構と移動機構を制御する制御部とを備えた移動装置、その移動装置を備えた基板検査装置、およびプローブを移動させる移動機構を制御する制御方法に関するものである。

この種の基板検査装置として、下記特許文献１に開示された配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する装置（以下、単に「装置」ともいう）が知られている。この装置は、ベルトによって配線基板に対して垂直方向に移動する台と、台にバネ構造体を介して取り付けれた検査プローブと、検査プローブ（検査プローブが取り付けられているバネ構造体）の移動量に応じたレベルの出力信号を出力するセンサとを備え、配線基板に設けられている配線における欠陥の有無を検査可能に構成されている。この場合、検査点の表面に酸化被膜が存在している場合においても検査プローブと検査点との間の電気的接続を良好に維持するため、検査プローブを検査点に対して所定の圧力で押圧する必要がある。このため、この装置では、センサから出力される出力信号のレベルから圧力を特定（推定）し、特定した圧力と所定の圧力とを比較して、特定した圧力が所定の圧力となったと判別したときに、検査プローブの移動を停止させ、検査プローブを介して入出力する電気信号に基づいて配線基板の検査を行う。ここで、検査プローブおよびバネ構造体が加速度移動（または減速度移動）している状態では、検査プローブおよびバネ構造体に慣性力が作用するため、加速度移動状態（または減速度移動状態）で特定した圧力が、定速度移動状態または停止状態で特定した圧力とは異なる値となることとなる。このため、この装置では、検査プローブが加速度移動（または減速移動）をしているときはセンサからの出力信号を無効とし、検査プローブが定速度移動をしているかまたは停止しているときの出力信号を有効とすることで、特定した圧力が不正確となることを防止している。

特開２００４−６９４２９号公報（第３−５頁、第１−７図）

ところが、上記の装置には、解決すべき以下の課題がある。具体的には、上記の装置では、特定した圧力が不正確となることを防止するため、検査プローブが定速度移動をしているかまたは停止しているときの出力信号を有効としてる。しかしながら、例えば、定速度移動している検査プローブが配線基板に接触したときには、配線基板から加わる力によって検査プローブおよびバネ構造体が振動し、この振動に伴って検査プローブが配線基板を押圧する圧力が変動することとなる。一方、基板検査は、検査プローブが振動していない状態で行うため、検査プローブと検査点との間の電気的接続を良好に維持するために必要な圧力として規定された「所定の圧力」も、検査プローブが振動していない状態における圧力として規定されている。このため、所定の圧力となったか否かを判定するために出力信号のレベルから特定する圧力も、検査プローブが振動していない状態における圧力である必要がある。しかしながら、上記の装置では、検査プローブの振動に伴う圧力の変動を考慮していないため、検査プローブの振動に伴う変動成分が特定した圧力に含まれて、検査プローブが振動していない状態における圧力とは異なる圧力を特定している可能性がある。したがって、上記の装置には、検査プローブが配線基板を押圧する圧力が所定の圧力となったことを正確に判別することが困難となる可能性があり、この点の改善が望まれている。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、接触対象に対するプローブの先端部の接触状態が規定状態となったことを正確に判別し得る移動装置、基板検査装置および制御方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の移動装置は、プローブを移動させる移動機構と、当該移動機構の作動に伴って変化する被検出量を検出する検出部と、前記移動機構に供給する作動用電源のパラメータを第１規定値に規定して当該移動機構を制御すると共に、前記検出部によって検出された前記被検出量に基づいて接触対象に対する前記プローブの先端部の接触状態を特定して、当該接触状態が予め規定された規定状態となったと判別したときに、当該パラメータを当該第１規定値とは異なる第２規定値に規定して当該移動機構を制御して当該接触対象に当該プローブをプロービングさせる制御部とを備えた移動装置であって、前記検出部によって検出された前記被検出量から、前記接触対象と前記先端部との接触によって生じる前記プローブの振動に伴う当該被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行する処理部を備え、前記制御部は、前記除去処理後の前記被検出量に基づいて前記接触状態を特定する。

また、請求項２記載の移動装置は、請求項１記載の移動装置において、互いに異なる複数種類の前記被検出量を検出する複数の前記検出部を備え、前記制御部は、前記複数種類のうちのいずれか１種類についての前記除去処理後の被検出量基づいて前記接触状態を特定する。

また、請求項３記載の移動装置は、請求項１または２記載の移動装置において、前記制御部は、前記先端部が前記接触対象を押圧する圧力が予め規定された規定圧力となったときに前記規定状態となったと判別する。

また、請求項４記載の移動装置は、請求項１から３のいずれかに記載の移動装置において、前記処理部は、人工知能による機械学習によって特定された前記被検出量の変動パターンに基づいて前記除去処理を実行する。

また、請求項５記載の基板検査装置は、請求項１から４のいずれかに記載の移動装置と、当該移動装置の前記移動機構によって移動させられて前記接触対象としての基板に前記先端部が接触した前記プローブを介して入出力する電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている。

また、請求項６記載の制御方法は、プローブを移動させる移動機構の作動に伴って変化する被検出量を検出し、前記移動機構に供給する作動用電源のパラメータを第１規定値に規定して当該移動機構を制御すると共に、前記検出した被検出量に基づいて接触対象に対する前記プローブの先端部の接触状態を特定して、当該接触状態が予め規定された規定状態となったと判別したときに、当該パラメータを当該第１規定値とは異なる第２規定値に規定して当該移動機構を制御して当該接触対象に当該プローブをプロービングさせる制御方法であって、前記検出した被検出量から、前記接触対象と前記先端部との接触によって生じる前記プローブの振動に伴う当該被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行し、前記除去処理後の前記被検出量に基づいて前記接触状態を特定する。

請求項１記載の移動装置、請求項５記載の基板検査装置、および請求項６記載の制御方法では、検出した被検出量から接触対象とプローブの先端部との接触によって生じる振動に伴う被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行し、除去処理後の被検出量に基づいて接触対象に対するプローブの先端部の接触状態が規定状態となったか否かを判別する。このため、この移動装置、基板検査装置および制御方法によれば、プロービングにおいてプローブの先端部と接触対象との接触によって生じるプローブの振動に伴って被検出量が変動したとしても、プローブが振動していないとしたときにプローブの先端部が接触対象を押圧する圧力を正確に特定することができる。このため、この移動装置、基板検査装置および制御方法によれば、接触対象に対するプローブの先端部の接触状態が規定状態となったか否かを正確に判別することができる結果、プロービングの際の第１規定値から第２規定値へのパラメータの移行を正確なタイミングで行うことができる。

また、請求項２記載の移動装置、および請求項５記載の基板検査装置では、互いに異なる複数種類のうちのいずれか１種類についての除去処理後の被検出量基づいて接触対象に対するプローブの先端部の接触状態を特定する。このため、この移動装置および基板検査装置によれば、例えば、複数種類の被検出量のうちのプローブの先端部が接触対象に接触した後に最も先に値の増加（または減少）が開始された１種類についての除去処理後の被検出量に基づいて処理接触対象に対する先端部の接触状態を特定することで、接触状態が規定状態となったと判別するまでの処理時間を短縮することができる。

また、請求項３記載の移動装置、および請求項５記載の基板検査装置では、プローブの先端部が接触対象を押圧する圧力が予め規定された規定圧力となったときに接触対象に対する先端部の接触状態が規定状態となったと判別する。このため、この移動装置および基板検査装置によれば、規定圧力以上の圧力によってプローブの先端部で接触対象を押圧することができるため、先端部を接触対象に確実に接触させることができる。

また、請求項４記載の移動装置、および請求項５記載の基板検査装置によれば、人工知能による機械学習によって特定された被検出量の変動パターンに基づいて除去処理を実行する。この場合、人工知能による機械学習では、例えば、シミュレーションプログラムにプローブの振動に関するパラメータを入力して変動パターンを得る手法と比較して、より正確な（実際の挙動により近い）変動パターンを得ることができる。このため、この移動装置および基板検査装置によれば、検出した被検出量からの変動成分の除去を正確に行うことができる結果、接触対象に対する先端部の接触状態が規定状態となったことをより正確に判別することができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 基板保持部２および移動装置３の平面図である。 移動装置３の構成を示す構成図である。 第２移動機構１２の斜視図である。 プロービング処理７０のフローチャートである。 除去処理８０のフローチャートである。 振動に伴う変動がない場合の荷重および電流値の経時変化を説明する説明図である。 振動に伴う荷重および電流値の変動パターンを説明する説明図である。 検出値Ｐｄの経時変化を示す波形図である。 除去処理９０のフローチャートである。 検出値Ｉｄの経時変化を説明する説明図である。

以下、移動装置、基板検査装置および制御方法の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、「基板検査装置」の一例としての図１に示す基板検査装置１の構成について説明する。基板検査装置１は、同図に示すように、基板保持部２、移動装置３、表示部４、操作部５および主制御部６を備えて、基板１００に対する検査を実行可能に構成されている。

基板保持部２は、図２に示すように、基板１００を載置可能な載置台２ａと、載置台２ａに載置された基板１００を固定するクリップ２ｂとを備えて基板１００を保持可能に構成されている。

移動装置３は、検査用のプローブ５１（図１，４参照）を移動させてプローブ５１の先端部５１ａを接触対象としての基板１００の表面１０１に接触（プロービング）させる「移動装置」の一例であって、図３に示すように、第１移動機構１１、第２移動機構１２、ドライバ１３、荷重検出部１４、電流検出部１５、処理部１６ａ，１６ｂ、記憶部１７およびコントローラ１８を備えて構成されている。なお、移動装置３は、第１移動機構１１および第２移動機構１２をそれぞれ複数備えて、複数のプローブ５１を移動可能に構成されているが、発明の理解を容易とするため、第１移動機構１１および第２移動機構１２をそれぞれ１つだけ図示して以下説明する。

第１移動機構１１は、ドライバ１３からの作動用電源の供給によって作動し、図２に示すように、基板保持部２における載置台２ａの載置面（基板保持部２によって保持されている基板１００の表面１０１）に平行な方向（同図に示すＸＹ方向）にプローブ５１を移動させる。この場合、第１移動機構１１は、一例として、同図に示すように、アクチュエータ２１、ガイドレール２２、スライダ２３およびアクチュエータ２４を備えて構成されている。

アクチュエータ２１は、図２に示すように、同図におけるＸ方向に沿って配設されている。また、アクチュエータ２１は、ボールねじ２１ａと、ボールねじ２１ａの回転に伴ってボールねじ２１ａの長さ方向（同図におけるＸ方向）に移動するスライダ２１ｂと、ボールねじ２１ａを回転させるモータ２１ｃとを備えて構成されている。

ガイドレール２２は、図２に示すように、アクチュエータ２１と平行に（同図に示すＸ方向に沿って）配設され、スライダ２３は、ガイドレール２２上を移動可能に構成されている。

アクチュエータ２４は、図２に示すように、同図におけるＹ方向に沿ってアクチュエータ２１のスライダ２１ｂとスライダ２３との間に掛け渡されている。また、アクチュエータ２４は、ボールねじ２４ａと、ボールねじ２４ａの回転に伴ってボールねじ２４ａの長さ方向（同図におけるＹ方向）に移動するスライダ２４ｂと、ボールねじ２４ａを回転させるモータ２４ｃとを備えて構成されている。

第２移動機構１２は、「移動機構」の一例であって、図３に示すように、ドライバ１３から出力されて電流検出部１５を経由して供給される作動用電源によって作動して、基板保持部２における載置台２ａの載置面（基板保持部２によって保持されている基板１００の表面１０１）に直交する方向（図４に示すＺ方向）にプローブ５１を移動させる。また、第２移動機構１２は、一例として、同図に示すように、アクチュエータ３１、支持部３２およびコイルばね３３を備えて構成されている。

アクチュエータ３１は、図４に示すように、同図におけるＺ方向に沿って配設されている。また、アクチュエータ３１は、ボールねじ３１ａと、ボールねじ３１ａの回転に伴ってボールねじ３１ａの長さ方向（同図におけるＺ方向）に移動するスライダ３１ｂと、ボールねじ３１ａを回転させるモータ３１ｃとを備えて構成されている。

支持部３２は、図４に示すように、プローブ５１の基端部５１ｂ側を収容可能な収容部３２ａが形成され、収容部３２ａ内に基端部５１ｂ側を収容した状態でプローブ５１を支持する。なお、同図における支持部３２の拡大部分（円で囲んだ部分）は、収容部３２ａ内を透過した状態で図示している。また、支持部３２は、アクチュエータ３１のスライダ３１ｂに取り付けられて、スライダ３１ｂと共に同図におけるＺ方向に移動する。

コイルばね３３は、支持部３２の収容部３２ａ内に配設されて、基板保持部２における載置台２ａの載置面（基板保持部２によって保持されている基板１００の表面１０１）に向かう向き（同図に示すＺ１の向き）にプローブ５１を付勢する。

ドライバ１３は、作動用電源を出力する図外の電源部を備えて構成され、コントローラ１８の制御に従って第１移動機構１１および第２移動機構１２に供給する作動用電源のパラメータ（電圧値、電流値、極性および周波数）を規定することにより、第１移動機構１１および第２移動機構１２を制御する。

荷重検出部１４は、図４に示すように、支持部３２の収容部３２ａ内に配設されて、コイルばね３３（この例では、圧縮コイルばね）を介してプローブ５１に加わる荷重（第２移動機構１２の作動に伴って変化する被検出量の一例）を検出して検出値Ｐｄ（図９参照）を示す検出信号Ｓ１を出力する（図３参照）。なお、荷重検出部１４には、コイルばね３３の初期圧縮分に対応するコイルばね３３の初期反力（初期反力は設計値から算出可能）、およびプローブ５１に加わる荷重の合力が加わるが、この例では、コイルばね３３の初期反力を差し引いた荷重（つまり、プローブ５１に加わる荷重のみ）を示す検出信号Ｓ１が荷重検出部１４から出力されるものとする。

電流検出部１５は、ドライバ１３から第２移動機構１２に供給される作動用電源の電流値（第２移動機構１２の作動に伴って変化する被検出量の他の一例）を検出して検出値Ｉｄ（図１１参照）を示す検出信号Ｓ２を出力する（図３参照）。

処理部１６ａは、荷重検出部１４から出力される検出信号Ｓ１（荷重検出部１４によって検出された荷重）から基板１００とプローブ５１の先端部５１ａとの接触によって生じるプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う荷重の変動成分を除去する除去処理８０（図６参照）を実行する。また、処理部１６ｂは、電流検出部１５から出力される検出信号Ｓ２（電流検出部１５によって検出された電流値）から基板１００とプローブ５１の先端部５１ａとの接触によって生じるプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う電流値の変動成分を除去する除去処理９０（図１０参照）を実行する。

記憶部１７は、基板１００における被接触点１０２の位置情報を含む基板１００についての基板データＤｂを記憶する。また、記憶部１７は、処理部１６ａ，１６ｂによってそれぞれ実行される除去処理８０，９０（図６，１０参照）において用いる変動データＤｆを記憶する。この変動データＤｆには、第２移動機構１２によって移動させられているプローブ５１の先端部５１ａと基板１００との接触によって生じる生じるプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う荷重および電流値の変動パターン（図８参照）を示す情報が含まれている。

なお、この移動装置３では、人工知能（ＡＩ）による機械学習（深層学習）によって得られた変動パターンＤｆが用いられている。この場合、変動パターンＤｆを得る他の手法として、シミュレーションプログラムにプローブ５１およびコイルばね３３の振動に関するパラメータを入力して変動パターンを得る手法が考えられるが、この手法では、シミュレーション用の近似式等にパラメータを代入して変動パターンを演算によって得るため、近似式の選択によっては、得られた変動パターンが実際の挙動とは大きく異なることがある。これに対して、人工知能による機械学習では、例えば、多くのデータに基づいて人工知能が最適な近似式を見つけ出す処理等を行うため、シミュレーションプログラムによって変動パターンを得る手法と比較して、より正確な（実際の挙動により近い）変動パターンを得ることが可能となっている。

コントローラ１８は、ドライバ１３と共に「制御部」を構成し、「制御方法」に従い、ドライバ１３から第１移動機構１１および第２移動機構１２に供給する作動用電源のパラメータを規定することによって第１移動機構１１および第２移動機構１２を制御し、基板１００に対してプローブ５１をプロービングさせるプロービング処理７０（図５参照）を実行する。

また、コントローラ１８は、プロービング処理７０において、第１移動機構１１を制御して、図２に示すように、基板保持部２における載置台２ａの載置面（基板保持部２によって保持されている基板１００の表面１０１）に平行な方向（同図に示すＸＹ方向）にプローブ５１を移動させる。

また、コントローラ１８は、プロービング処理７０において、第２移動機構１２を制御して、図４に示すように、基板保持部２における載置台２ａの載置面に直交する方向（同図に示すＺ方向）にプローブ５１を移動させる。この場合、コントローラ１８は、ドライバ１３から第２移動機構１２に供給する作動用電源のパラメータを第１規定値に規定して、プローブ５１をＺ１の向きに定速（一定速度）で移動させるように第２移動機構１２を制御する。また、コントローラ１８は、荷重検出部１４および電流検出部１５から出力されて処理部１６ａ，１６ｂによって除去処理８０，９０がされた検出信号Ｓ１，Ｓ２のいずれか一方に基づいて基板１００に対するプローブ５１の先端部５１ａの接触状態を特定し、接触状態が規定状態となったと判別したときに作動用電源のパラメータを第２規定値に規定して、プローブ５１の移動速度を減速させた後に停止させるように第２移動機構１２を制御する。この場合、この移動装置３では、一例として、プローブ５１およびコイルばね３３が振動していない状態においてプローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態を規定状態としている。

表示部４は、主制御部６によって実行される検査の結果などの各種の情報や画像を表示する。

操作部５は、検査の実行を指示する操作ボタンなどの各種の操作ボタンを備え、これらの操作ボタンが操作されたときに操作信号を出力する。

主制御部６は、操作部５から出力される操作信号に従って基板検査装置１を構成する各構成要素を制御する。また、主制御部６は、検査部として機能し、基板１００に接触したプローブ５１を介して入出力する電気信号に基づいて基板１００を検査する検査処理を実行する。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００を検査する方法、およびその際の基板検査装置１の各部の動作について、図面を参照して説明する。

まず、図２に示すように、基板保持部２の載置台２ａの載置面における予め決められた位置（例えば、中央部）に基板１００を載置する。次いで、基板保持部２のクリップ２ｂで基板１００の縁部を挟み込んで基板１００を載置台２ａに固定する。これにより、基板１００が基板保持部２に保持される。

続いて、操作部５を操作して、検査処理の実行を指示する。この際に、操作部５が、操作信号を出力し、主制御部６が、操作信号に従って検査処理を実行する。この検査処理では、主制御部６は、移動装置３のコントローラ１８に対して基板１００に対するプローブ５１のプロービングを指示し、これに応じて、コントローラ１８が、図５に示すプロービング処理７０を実行する。

このプロービング処理７０では、コントローラ１８は、記憶部１７から基板データＤｂを読み出す（ステップ７１）。次いで、コントローラ１８は、基板データＤｂに基づいて基板１００における被接触点１０２の位置を特定する（ステップ７２）。

続いて、コントローラ１８は、第１移動機構１１を制御して（ステップ７３）、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００の被接触点１０２の上方に位置するように、図２に示すＸＹ方向にプローブ５１を移動させる。この場合、コントローラ１８は、第１移動機構１１を構成するアクチュエータ２１のモータ２１ｃ、およびアクチュエータ２４のモータ２４ｃに対してドライバ１３から供給する作動用電源のパラメータ（電圧値、電流値、極性および周波数）を制御することにより、第１移動機構１１によるプローブ５１の移動の向き、移動量および移動速度を制御する。

次いで、コントローラ１８は、第２移動機構１２を制御して、図４に示すＺ１の向きのプローブ５１の移動を開始させる。この場合、コントローラ１８は、第２移動機構１２を構成するアクチュエータ３１のモータ３１ｃに対してドライバ１３から供給する作動用電源のパラメータ（電圧値、電流値、極性および周波数）を制御することにより、プローブ５１をＺ１の向きに定速（一定速度）で移動させる（ステップ７４）。

一方、プロービング処理７０の開始に連動して、荷重検出部１４が、コイルばね３３を介して加わる力（この例では、コイルばね３３の初期反力とプローブ５１が受ける荷重の合力）を検出して検出値Ｐｄ（この例では、初期反力と荷重の合力から初期反力を差し引いた値：図９参照）を示す検出信号Ｓ１を処理部１６ａに出力する。

また、処理部１６ａが、検出信号Ｓ１を入力して図６に示す除去処理８０を実行する。この除去処理８０では、処理部１６ａは、記憶部１７から変動データＤｆを読み出す（ステップ８１）。続いて、処理部１６ａは、検出信号Ｓ１によって示される荷重の検出値Ｐｄの変動状態に基づいてプローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触したかを判別する（ステップ８２）。この場合、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触することなく、プローブ５１に荷重が加わっていない状態（図９に示す期間Ｌ１）では、同図に示すように、検出値Ｐｄが０（または、ほぼ０）で変動しない（または、変動が少ない）ため、処理部１６ａは、ステップ８２において、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触していないと判別し、荷重検出部１４から入力した検出信号Ｓ１をそのままコントローラ１８に出力し（ステップ８３）、次いで、ステップ８２を再び実行する。つまり、処理部１６ａは、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触していない状態では、荷重検出部１４から入力した検出信号Ｓ１をそのままコントローラ１８に出力する処理を継続する。

また、第２移動機構１２に対するドライバ１３からの作動用電源の供給開始（上記したステップ７４の実行）に伴い、電流検出部１５が、ドライバ１３から第２移動機構１２に供給している作動用電源の電流値を検出して検出値Ｉｄ（図１１参照）を示す検出信号Ｓ２を処理部１６ｂに出力する。

また、処理部１６ｂが、検出信号Ｓ２を入力して図１０に示す除去処理９０を実行する。この除去処理９０では、処理部１６ｂは、記憶部１７から変動データＤｆを読み出す（ステップ９１）。続いて、処理部１６ｂは、検出信号Ｓ２によって示される電流の検出値Ｉｄの変動状態に基づいてプローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触したかを判別する（ステップ９２）。この場合、アクチュエータ３１がプローブ５１をＺ１の向きに定速で移動させ、かつプローブ５１が基板１００に接触していない状態、つまりアクチュエータ３１のモータ３１ｃにかかる負荷が一定の状態（図１１に示す期間Ｌ１）では、同図に示すように、検出値Ｉｄが変動しない（または、変動が少ない）ため、処理部１６ｂは、ステップ９２において、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触していないと判別し、電流検出部１５から入力した検出信号Ｓ２をそのままコントローラ１８に出力し（ステップ９３）、次いで、ステップ９２を再び実行する。つまり、処理部１６ｂは、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触していない状態では、電流検出部１５から入力した検出信号Ｓ２をそのままコントローラ１８に出力する処理を継続する。

続いて、コントローラ１８は、プロービング処理７０において、処理部１６ａから出力される検出信号Ｓ１に基づいてプローブ５１に加わる荷重の検出値Ｐｄを特定すると共に、処理部１６ｂから出力される検出信号Ｓ２に基づいて作動用電源の電流の検出値Ｉｄを特定し、特定した検出値Ｉｄ，Ｐｄに基づいてプローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となったか否か（基板１００に対する先端部５１ａの接触状態が規定状態となったか否か）を判別する（ステップ７５）。

具体的には、コントローラ１８は、ステップ７５において、検出信号Ｓ１によって示される検出値Ｐｄが規定値Ｐｒ（図９参照）以上であるか否かを判別する。ここで、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力が増加するに従ってプローブ５１に加わる荷重（基板１００を押圧する圧力の反力）が増加する。このため、規定値Ｐｒを規定圧力に規定し、検出値Ｐｄが規定値Ｐｒ以上であるか否かを判別することで、プローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となったか否かを判別することができる。

この場合、プローブ５１がＺ１の向きに定速で移動し、かつプローブ５１が基板１００に接触していない状態（図９に示す期間Ｌ１）では、同図に示すように、検出値Ｐｄが規定値Ｐｒよりも低い値となる。このため、この状態では、コントローラ１８は、ステップ７５において、プローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となっていないと判別する。

また、コントローラ１８は、ステップ７５において、検出信号Ｓ２によって示される検出値Ｉｄが規定値Ｉｒ（図１１参照）以上であるか否かを判別する。ここで、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力が増加するに従ってプローブ５１に加わる荷重（基板１００を押圧する圧力の反力）が増加し、これに伴ってプローブ５１を移動させる第２移動機構１２におけるアクチュエータ３１のモータ３１ｃに加わる負荷も増加する結果、モータ３１ｃに供給している作動用電源の電流値が増加する。このため、作動用電源の電流の規定値Ｉｒを規定圧力に対応する値に規定し、検出値Ｉｄが規定値Ｉｒ以上であるか否かを判別することで、プローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となったか否かを判別することができる。

この場合、プローブ５１がＺ１の向きに定速で移動し、かつプローブ５１が基板１００に接触していない状態（図１１に示す期間Ｌ１）では、同図に示すように、検出値Ｉｄが規定値Ｉｒよりも低い値となる。このため、この状態では、コントローラ１８は、ステップ７５において、プローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となっていないと判別する。

この場合、コントローラ１８は、上記したように、ステップ７５において、検出値Ｉｄ，Ｐｄのいずれに基づいての判別においても、プローブ５１の先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となっていないと判別したときには、予め決められた時間間隔でステップ７５を繰り返して実行する。

次いで、Ｚ１の向きの定速でのプローブ５１の移動によってプローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触したときには、プローブ５１に荷重が加わり、この荷重が、図７に示すように、プローブ５１の移動量の増加（つまり、時間経過）に伴って徐々に増加する。また、プローブ５１に加わった荷重（以下、この荷重を「第１の荷重」ともいう）は、コイルばね３３を介して荷重検出部１４に作用する。

ここで、プローブ５１の速度が高い大きいときには、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触する際の衝撃によってプローブ５１およびコイルばね３３が振動することがある。この場合、この振動は、プローブ５１およびコイルばね３３と支持部３２との摩擦等の作用によって次第に減衰する減衰振動となる。このため、図８に示すように、プローブ５１およびコイルばね３３の減衰振動に伴って変動する荷重（以下、この荷重を「第２の荷重」ともいう）がコイルばね３３を介して荷重検出部１４に作用する。つまり、上記した第１の荷重に加えて第２の荷重が荷重検出部１４に作用する。このため、荷重検出部１４は、図９に示すように、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触した時点以降の期間Ｌ２では、第１の荷重および第２の荷重を合成した合成荷重の検出値Ｐｄを示す検出信号Ｓ１を処理部１６ａに出力する。

また、処理部１６ａは、検出信号Ｓ１によって示される検出値Ｐｄが０から増加したときには、除去処理８０のステップ８２において、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触したと判別し、続いて、検出信号Ｓ１によって示される検出値Ｐｄに含まれているプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う荷重（被検出量）の変動成分の除去を行う（ステップ８４）。具体的には、処理部１６ａは、上記したステップ８１において読み出した変動データＤｆから、プローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う荷重の変動パターン（図８参照）を特定する。次いで、処理部１６ａは、同図に示すように、変動パターンに基づき、予め決められた周期ｔ（サンプリング周期）毎の荷重の変動量Ｐｆを特定する。続いて、処理部１６ａは、図９に示すように、検出信号Ｓ１によって示される各周期ｔにおける検出値Ｐｄから各周期ｔにおける変動成分である変動量Ｐｆを差し引いて（検出値Ｐｄから変動量Ｐｆを除去した）処理値Ｐｐを算出し、各処理値Ｐｐを示す変動成分除去後の検出信号Ｓ１をコントローラ１８に出力する（ステップ８５）。

また、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触して、プローブ５１に加わる荷重が、プローブ５１の移動量の増加（つまり、時間経過）に伴って徐々に増加することにより、アクチュエータ３１のモータ３１ｃにかかる負荷（以下、この負荷を「第１の負荷」ともいう）が徐々に増加するため、図７に示すように、モータ３１ｃに供給する作動用電源の電流値も徐々に増加する。また、プローブ５１の先端部５１ａと基板１００との接触によってプローブ５１およびコイルばね３３が振動したときには、プローブ５１およびコイルばね３３の減衰振動に伴って変動する負荷（以下、この負荷を「第２の負荷」ともいう）がモータ３１ｃにかかるため、図８に示すように、モータ３１ｃに供給する作動用電源の電流値も変動する。このため、電流検出部１５は、図１１に示すように、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触した時点以降の期間Ｌ２では、第１の負荷および第２の負荷を合成した合成負荷に対応する検出値Ｉｄを示す検出信号Ｓ２を処理部１６ｂに出力する。

また、処理部１６ｂは、検出信号Ｓ２によって示される検出値Ｉｄが上昇したときには、除去処理９０のステップ９２において、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触したと判別し、次いで、検出信号Ｓ２によって示される検出値Ｉｄに含まれているプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う電流値（被検出量）の変動成分の除去を行う（ステップ９４）。具体的には、処理部１６ａは、上記したステップ９１において読み出した変動データＤｆから、プローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う電流値の変動パターン（図８参照）を特定する。続いて、処理部１６ａは、同図に示すように、変動パターンに基づき、周期ｔ毎の変動量Ｉｆを特定する。次いで、処理部１６ｂは、図１１に示すように、検出信号Ｓ２によって示される各周期ｔにおける検出値Ｉｄから各周期ｔにおける変動成分である変動量Ｉｆを差し引いて（検出値Ｉｄから変動量Ｉｆを除去した）処理値Ｉｐを算出し、各処理値Ｉｐを示す変動成分除去後の検出信号Ｓ２をコントローラ１８に出力する（ステップ９５）。

一方、コントローラ１８は、上記したプロービング処理７０のステップ７５において、除去処理後の検出信号Ｓ１および検出信号Ｓ２に基づいて荷重および電流値のいずれかの増加（または減少）が開始されたか否かを判別し、増加（または減少）が開始されたと判別したときには、除去処理後の検出信号Ｓ１および検出信号Ｓ２のいずれか一方（いずれか一方の被検出量）に基づいて先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となった（接触状態が規定状態となった）か否かを判別する。この場合、荷重および電圧値のどちらが先に増加（または減少）を開始するかは、荷重検出部１４および電流検出部１５の検出特性、プローブ５１の移動速度、およびコイルばね３３の物理的特性等によって異なり、この例では、コントローラ１８は、除去処理後の検出信号Ｓ１および検出信号Ｓ２のうちの、先に増加（または減少）が開始された被検出量を示す除去処理後の検出信号に基づいて先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となったか否かを判別する。具体的には、コントローラ１８は、除去処理後の検出信号Ｓ１に基づいて判別を行うときには、除去処理後の検出信号Ｓ１によって特定される処理値Ｐｐが規定圧力に対応する規定値Ｐｒ（図９参照）となったときに、先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となった（接触状態が規定状態となった）と判別する。また、コントローラ１８は、除去処理後の検出信号Ｓ２に基づいて判別を行うときには、除去処理後の検出信号Ｓ２によって特定される処理値Ｉｐが規定圧力に対応する規定値Ｉｒ（図１１参照）となったときに、先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となった（接触状態が規定状態となった）と判別する。

続いて、コントローラ１８は、ステップ７５において先端部５１ａが規定圧力で基板１００を押圧する状態となったと判別したときには、ドライバ１３から第２移動機構１２に供給している作動用電源のパラメータを第１規定値から第１規定値とは異なる第２規定値に切り替えさせることにより、プローブ５１の移動速度を徐々に減速させて停止させるように第２移動機構１２を制御する（ステップ７６）。

次いで、コントローラ１８は、プローブ５１が停止したときに、プロービング処理７０を終了する。この移動装置３および制御方法では、上記したように、コントローラ１８が、処理部１６ａ，１６ｂによってそれぞれ実行される除去処理８０，９０によってプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う変動成分が除去された除去処理後の被検出量（処理値Ｐｐ，Ｉｐ）に基づいて、被接触点１０２に対する先端部５１ａの圧力が規定圧力となったか否か（接触状態が規定状態となったか否か）を判別している。この場合、プローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う変動成分が除去されていない被検出量（図９，１１に示す検出値Ｐｄ，Ｉｄ）に基づいて、被接触点１０２に対する先端部５１ａの圧力が規定圧力となったか否かを判別する構成および方法では、両図に示すように、プローブ５１が振動していない状態における被検出量（図９，１１に示す処理値Ｐｐ，Ｉｐ）が規定圧力に対応する規定値Ｐｒ，Ｉｒよりも低いにも拘わらず、出値Ｐｄ，Ｉｄが規定値Ｐｒ，Ｉｒ以上となることがあるため、その時点で、被接触点１０２に対する先端部５１ａの圧力が規定圧力となったと誤って判別される可能性がある。これに対して、この移動装置３および制御方法では、検出された被検出量からプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴う変動成分が除去されているため、接触状態が規定状態となったか否かを正確に判別することができる。したがって、この移動装置３および制御方法では、基板１００の被接触点１０２をプローブ５１の先端部５１ａによって規定圧力以上の圧力で確実に押圧することが可能となっている。

続いて、主制御部６は、図外の検査用信号供給部を制御して検査用信号を出力させてプローブ５１を介して基板１００の被接触点１０２に供給させ、その際にプローブ５１を介して入力した被検出信号を検出する。この場合、この基板検査装置１では、上記したように、移動装置３によってプローブ５１の先端部５１ａを基板１００の被接触点１０２に規定圧力以上の圧力で確実に押圧させることができる。このため、この基板検査装置１では、プローブ５１の先端部５１ａが被接触点１０２に確実に電気的に接続されて、検査用信号の供給および被検出信号の入力が確実に行われる。

次いで、主制御部６は、検査用信号の物理量（例えば、電流値）と入力した被検出信号の物理量（例えば、電圧値）とに基づいて抵抗値を算出し、その抵抗値に基づいて、基板１００の良否（例えば、基板１００における各導体パターンの絶縁状態の良否や導通状態の良否）を検査する。続いて、主制御部６は、検査結果を表示部４に表示させる。次いで、主制御部６は、プローブ５１の初期位置への復帰を移動装置３に指示し、これに応じて、移動装置３は、プローブ５１を初期位置に移動させる。以上により、検査処理が終了する。

このように、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法では、検出した荷重および電流値（被検出量）から基板１００とプローブ５１の先端部５１ａとの接触によって生じる振動に伴う荷重および電流値（被検出量）の変動成分を除去する除去処理８０，９０を実行し、除去処理後の荷重および電流値に基づいてプローブ５１が基板１００を押圧する圧力が規定圧力となったか否か（基板１００に対する先端部５１ａの接触状態が規定状態となったか否か）を判別する。このため、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、プロービングにおいて先端部５１ａと基板１００との接触によって生じるプローブ５１およびコイルばね３３の振動に伴って荷重および電流値が変動したとしても、プローブ５１およびコイルばね３３が振動していないとしたときにプローブ５１の先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力を正確に特定することができる。このため、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力が規定圧力となったか否か（基板１００に対する先端部５１ａの接触状態が規定状態となったか否か）を正確に判別することができる結果、プロービングの際の第１規定値から第２規定値へのパラメータの移行を正確なタイミングで行うことができる。

また、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法では、荷重および電圧値（異なる複数種類の被検出量）のうちのいずれか１つ（１種類）についての除去処理後の被検出量に基づいて基板１００に対する先端部５１ａの接触状態を特定する。このため、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、例えば、２つの被検出量のうちのプローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触した後に最も先に値の増加（または減少）が開始された１つについての除去処理後の被検出量に基づいて処理基板１００に対する先端部５１ａの接触状態を特定することで、接触状態が規定状態となったと判別するまでの処理時間を短縮することができる。

また、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法では、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力が予め規定された規定圧力となったときに基板１００に対する先端部５１ａの接触状態が規定状態となったと判別する。このため、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、規定圧力以上の圧力によってプローブ５１の先端部５１ａで基板１００を押圧することができるため、先端部５１ａを基板１００に確実に接触させることができる。

また、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、人工知能による機械学習によって特定された荷重および電流値（被検出量）の変動パターンに基づいて除去処理８０，９０を実行する。この場合、人工知能による機械学習では、例えば、シミュレーションプログラムにプローブ５１およびコイルばね３３の振動に関するパラメータを入力して変動パターンを得る手法と比較して、より正確な（実際の挙動により近い）変動パターンを得ることができる。このため、この移動装置３、基板検査装置１および制御方法によれば、検出した荷重および電流値からの変動成分の除去を正確に行うことができる結果、基板１００に対する先端部５１ａの接触状態が規定状態となったことをより正確に判別することができる。

なお、移動装置、基板検査装置および制御方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、検査用信号を供給するためのプローブ５１を接触対象としての基板１００に接触させる移動装置３、およびその移動装置３を備えた基板検査装置１に適用した例について上記したが、他の接触対象に接触させるプローブを移動させる移動装置や、その移動装置を備えた各種の装置に適用することができる。具体的には、接触対象としての物品の寸法を測定したり、接触対象としての物品の形状を特定したりするために、プローブを移動させて物品の表面にプローブの先端部を接触させる移動装置、およびその移動装置を備えた形状特定装置や３次元測定装置に適用することができる。

また、この変動データＤｆに含まれている変動パターンは、人工知能（ＡＩ）による機械学習（深層学習）によって得られた変動パターンを用いる構成および方法について上記したが、シミュレーションによって得られた変動パターンを用いる構成および方法を採用することもできる。具体的には、コイルばね３３のばね定数、コイルばね３３およびプローブ５１の質量、コイルばね３３およびプローブ５１が振動する際の支持部３２との摺動によって生じる抵抗値等をパラメータとする運動方程式を作成し、その運動方程式を解いてプローブ５１およびコイルばね３３の減衰振動を示す関数を算出し、この関数から荷重および電流値の減衰波形を得る一連の工程をシミュレーションプログラムを用いて行い、得られた減衰波形を変動パターンとして用いる構成および方法を採用することができる。

また、第２移動機構１２に供給する作動用電源の電流値、およびプローブ５１が受ける荷重を被検出量として検出する例について上記したが、他の被検出量を検出する構成および方法を採用することもできる。例えば、第２移動機構１２に供給する作動用電源の電圧値、プローブ５１の速度や加速度、およびプローブ５１の変位量（Ｚ方向の位置の変化量）を被検出量として検出する構成および方法を採用することもできる。

また、２種類の被検出量のうちのいずれか１種類についての除去処理後の被検出量に基づいて基板１００に対するプローブ５１の先端部５１ａの接触状態を特定する例について上記したが、３種類以上の被検出量のうちのいずれか１種類についての除去処理後の被検出量に基づいて接触状態を特定する構成および方法を採用することもできる。この構成および方法によれば、例えば、３種類以上の被検出量のうちのプローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触した後に最も先に値の増加（または減少）が開始された１種類についての除去処理後の被検出量に基づいて処理基板１００に対する先端部５１ａの接触状態を特定することで、接触状態が規定状態となったと判別するまでの処理時間をさらに短縮することができる。

また、基板１００に対するプローブ５１の先端部５１ａの接触状態を１種類の被検出量だけに基づいて特定する構成および方法を採用することもできる。

また、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触して先端部５１ａが基板１００を押圧する圧力が規定圧力となったときに規定状態となったと判別する例について上記したが、他の接触状態となったときに規定状態となったと判別する構成および方法を採用することもできる。例えば、プローブ５１の先端部５１ａが基板１００に接触した時点（基板１００に対する先端部５１ａ押圧が開始された時点）から予め決められた距離だけプローブ５１をＺ１の向きに移動させたときに規定状態となったと判別する構成および方法を採用することもできる。

また、第２制御においてＺ１の向きのプローブ５１の移動速度を徐々に低下させて停止させるように作動用電源のパラメータの第２規定値を規定する例について上記したが、プローブ５１をＺ１の向きに予め決められた長さだけ定速でさらに移動させて停止させるようにパラメータの第２規定値を規定する構成および方法や、Ｚ２の向き（Ｚ１とは逆の向き）に予め決められた長さだけ定速で移動させて停止させるようにパラメータの第２規定値を規定する（この例では、作動用電源の極性を反転させる）構成および方法を採用することもできる。

また、コイルばね３３を介してプローブ５１を支持部３２に支持させる構成例について上記したが、他の構成を採用することもできる。例えば、弾性を有する板状体の先端部側や、弾性を有する板状体を複数組み合わせたリンク機構の先端部側にプローブ５１を固定すると共に、板状体やリンク機構の基端部側を支持部３２に固定してプローブ５１を支持する構成を採用することもできる。

１ 基板検査装置
３ 移動装置
６ 処理部
１２ 第２移動機構
１３ 電源部
１４ 荷重検出部
１５ 電流検出部
１６ａ，１６ｂ 処理部
１８ コントローラ
５１ プローブ
５１ａ 先端部
１００ 基板
Ｓ１，Ｓ２ 検出信号

Claims (6)

1. プローブを移動させる移動機構と、当該移動機構の作動に伴って変化する被検出量を検出する検出部と、前記移動機構に供給する作動用電源のパラメータを第１規定値に規定して当該移動機構を制御すると共に、前記検出部によって検出された前記被検出量に基づいて接触対象に対する前記プローブの先端部の接触状態を特定して、当該接触状態が予め規定された規定状態となったと判別したときに、当該パラメータを当該第１規定値とは異なる第２規定値に規定して当該移動機構を制御して当該接触対象に当該プローブをプロービングさせる制御部とを備えた移動装置であって、
   前記検出部によって検出された前記被検出量から、前記接触対象と前記先端部との接触によって生じる前記プローブの振動に伴う当該被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行する処理部を備え、
   前記制御部は、前記除去処理後の前記被検出量に基づいて前記接触状態を特定する移動装置。
2. 互いに異なる複数種類の前記被検出量を検出する複数の前記検出部を備え、
   前記制御部は、前記複数種類のうちのいずれか１種類についての前記除去処理後の被検出量基づいて前記接触状態を特定する請求項１記載の移動装置。
3. 前記制御部は、前記先端部が前記接触対象を押圧する圧力が予め規定された規定圧力となったときに前記規定状態となったと判別する請求項１または２記載の移動装置。
4. 前記処理部は、人工知能による機械学習によって特定された前記被検出量の変動パターンに基づいて前記除去処理を実行する請求項１から３のいずれかに記載の移動装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の移動装置と、当該移動装置の前記移動機構によって移動させられて前記接触対象としての基板に前記先端部が接触した前記プローブを介して入出力する電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている基板検査装置。
6. プローブを移動させる移動機構の作動に伴って変化する被検出量を検出し、前記移動機構に供給する作動用電源のパラメータを第１規定値に規定して当該移動機構を制御すると共に、前記検出した被検出量に基づいて接触対象に対する前記プローブの先端部の接触状態を特定して、当該接触状態が予め規定された規定状態となったと判別したときに、当該パラメータを当該第１規定値とは異なる第２規定値に規定して当該移動機構を制御して当該接触対象に当該プローブをプロービングさせる制御方法であって、
   前記検出した被検出量から、前記接触対象と前記先端部との接触によって生じる前記プローブの振動に伴う当該被検出量の変動成分を除去する除去処理を実行し、前記除去処理後の前記被検出量に基づいて前記接触状態を特定する制御方法。

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