JP2824351B2 - プリント回路基板に形成されたパターンの位置ずれを分析する装置とその方法 - Google Patents

プリント回路基板に形成されたパターンの位置ずれを分析する装置とその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント回路基板の製
造工程の統計的工程管理に関し、特に、プリント回路基
板に形成される構成要素及びその特徴（パターン）の位
置ずれの原因となる工程誤差を検出修正する計測システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，７９３，０５２号（発明
の名称「プリント回路基板の位置決め方法」）に、プリ
ント回路基板に形成された孔との係合を利用するプリン
ト回路基板位置決め方法が開示されている。これらの孔
は、プリント回路基板上に固定点及び軸に対して対称の
位置に形成されている。この位置決め配置方法は、プリ
ント回路基板を作業面上に位置決めして固定する際に、
これらの孔に作業面の係合部（例：棒）を係合して配置
する。
【０００３】プリント回路基板にパターンを形成する際
に複数の異なった（例えば写真工具の）パターンを重ね
合わせて行うには、極めて多数の作業動作を引き続いて
行う必要があり、その際に、製造工程の初めから終りま
での間、プリント回路基板と写真工具との相互位置を正
確に維持しなければならない。この製造工程の間、種々
の工作機械（例：スクリーン印刷工具）・写真工具
（例：写真フィルム）とプリント回路基板の相互位置決
めを繰り返し行う必要がある。そして、この位置決めに
ついてその有効性を繰り返し確認する必要があり、作業
面に対し、（例えば写真工具の）パターンとプリント回
路基板との間に位置ずれが発生した場合には、製造工程
を修正しなければならない。
【０００４】望ましい位置決め精度を維持できるような
製造工程を得るには、位置ずれを検出する精密な検査
と、それに続く適正な製造工程修正措置に頼ることとな
る。これには、発生する位置ずれにについて考えられる
原因について正確な理解が要求される。この理解を得る
たには、製造工程の間、プリント回路基板がどのように
加工処理され、工作機械と写真工具がプリント回路基板
にどの様に重ね合わされるかについての知識と、パター
ンの位置ずれと寸法変化とがプリント回路基板に形成さ
れる特徴の位置ずれにどのように影響を及ぼすかについ
ての知識とが基本となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プリント回路基板は、
それ自身の温度と湿度によって寸法変化が生じる。プリ
ント回路基板と写真工具との間の相対的な寸法変化によ
っても形成される特徴の位置ずれが発生する。写真工具
及び機械類の取付誤差が、位置ずれの別の原因となる。
長期間にわたる使用による写真工具及び加工処理機械の
摩耗も、位置決めに悪影響をもたらす。多くの誤差が同
時発生した場合には、それらの影響が合成されて現れる
ため、個々の原因が隠されてしまうという問題点があっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、プリン
ト回路基板製造工程において生じるプリント回路基板に
形成されるパターンの位置ずれの計測分析と原因解明を
行い、プリント回路基板製造工程の修正のための適切な
情報を与える装置及び方法を提供することにある。
【０００７】プリント回路基板そのものあるいはそのパ
ターンの位置ずれを、物理的に顕著なモデルに置き換え
ることにより、基準部変位の計測値をパラメータに変換
し、これらのパラメータを操作して、位置ずれの原因を
正確に指摘することができる。
【０００８】本発明の装置は、プリント回路基板の中心
を基準とする位置決め技術を用いたプリント回路基板位
置設定機構と、プリント回路基板の中心に対して対称な
角部の作業基準部に重ね合わされるその表面に記入され
且つその中心に対して対称な角部に位置する標準基準部
を有する透明な基準面と、プリント回路基板中心を基準
とする位置決め技術を用いて前記基準面上に重ね合わせ
る装置と、からなるプリント回路基板製造工程における
パターン位置分析装置である。
【０００９】前記装置は更に、前記作業基準部の前記標
準基準部からの変位量を計測するために配置された計測
装置と、前記計測された変位量を前記計測装置から受け
るように接続され、前記計測された変位量をデータベー
スとして記憶するメモリを有するコンピュータシステム
を有する。
【００１０】前記コンピュータシステムは、前記メモリ
に記憶されている前記変位量を剛体の変位に起因する剛
体パラメータ及び材料変形に起因する変形パラメータに
分解する命令を含む内蔵制御プログラムを有し、前記コ
ンピュータの前記内蔵制御プログラムは更に、前記剛体
パラメータ及び変形パラメータを、前記剛体パラメータ
の平均値及び偏差値と、前記変形パラメータの平均値及
び偏差値とを含む高次パラメータに変換する。
【００１１】前記コンピュータシステムの前記メモリ
は、前記高次パラメータの各々に対する制御限界値を有
し、前記制御プログラムは更に、前記高次パラメータを
前記制御限界値と比較する命令を有し、前記内蔵制御プ
ログラムは更に、前記高次パラメータが前記制御限界値
を超えた場合にこれに応答して、プリント回路基板製造
工程の特定の動作及び状況をプリント回路基板のパター
ンの位置ずれの原因として特定する命令を有し、前記コ
ンピュータシステムは、前記特定された原因を操作員に
連絡する情報出力表示装置を有する。
【００１２】本発明の方法は、プリント回路基板中心を
基準とする位置決め技術を用いて、前記プリント回路基
板を基準面上に重ね合わせるとともに、前記プリント回
路基板の作業基準部が前記基準面の標準基準部から変位
する変位量を計測する過程とからなるプリント回路基板
のパターン位置決め分析方法である。
【００１３】前記方法は更に、前記計測された変位量を
データベースとしてメモリに記憶するとともに、前記変
位量を、剛体パラメータ及び変形パラメータに分解する
ために、内蔵制御プログラムを利用する過程と、前記剛
体パラメータ及び変形パラメータを、分析すべきサンプ
ルロットの複数のパターンに関連付けて、前記剛体パラ
メータの平均値及び偏差値と、前記変形パラメータの平
均値及び偏差値とを含む高次パラメータに変換する前記
内蔵制御プログラムを利用する過程とからなる。
【００１４】前記方法は更に、前記高次パラメータを前
記制御限界値の各々と比較するために、前記内蔵制御プ
ログラムを利用する過程と、前記高次パラメータが前記
制御限界値を超えた場合にこれに応答して、プリント回
路基板製造工程の特定の動作及び状況をプリント回路基
板のパターンの位置ずれの原因として特定するために、
前記内蔵制御プログラムを利用する過程と、からなる。
【００１５】
【作用】変位量は、作業標準部を標準基準板上に刻入さ
れた標準基準部と対比して計測する。この計測は、計測
装置を用いて行われ、コンピュータ制御システムにより
処理される。計測されるプリント回路基板は、プリント
回路基板中心位置決め手段により、プリント回路基板中
心を標準基準板の中心に位置合わせされる。変位、回転
等の位置ずれデータは、コンピュータ制御のもとにメモ
リに入力され、内蔵制御プログラムにより、パラメータ
モデルに基づくパラメータに変換され分析される。
【００１６】
【実施例】プリント回路基板位置ずれのパラメータを図
１から図８に図式的に示す。これらのパラメータは、８
個のパラメータを用いたモデル又は枠組みにおいて本発
明に基づいて設定されたパラメータである。
【００１７】この、８個のパラメータを用いた位置ずれ
モデルは、本明細書において説明する工程モニター制御
システムに用いられるもので、このモデルによって、プ
リント回路基板のパターンの位置の状態を知ることがで
き、位置ずれの原因が判定しやすくなる。（プリント回
路基板上のパターンには、ドリル孔、銅製特徴、はんだ
付けマスク特徴があり、写真工具上のパターンには、写
真工具上にすり込まれた不透明特徴がある。）本発明に
おいて、これら８個のパラメータは、２つの主な類別、
すなわち、剛体としての変位（位置ずれ）と、材料変形
による寸法変化とに分類される。
【００１８】これらの内、剛体変位は、方向性を持った
移動（シフト）で、その種類が、ｘ軸シフト、ｙ軸シフ
ト、回転がある。水平方向の位置ｘの変化、即ちｘ軸シ
フト（ΔＸで表す）を図１に示す。パターンの中心原点
１０１と点１０２とはΔＸだけ変位している。実線１１
０は、本来あるべき正確な位置を示し、破線１１１は、
配置位置がずれたパターンを表す。
【００１９】次に、垂直水平方向の位置ｙの変化、即ち
ｙ軸シフト（ΔＹで表す）を図２に示す。ここでは、実
際のパターン２１１（点線）は、実線で表された基準境
界線２１０からΔＹだけ変位している。ΔＸとΔＹと
は、一方の位置ｘ又はｙの変化が、他方の位置ｙ又はｘ
の変化にそれぞれ直接影響を与えないという意味で、互
いに独立である。パターンの中心点と基準面の中心点と
は互いに位置がずれているが、パターンの形状と面積と
は、不変のままである。
【００２０】第３の剛体パラメータは、図３に示すよう
な、パターンの単純な回転変位（回転角）θである。も
し回転だけが生じた場合、パターンと基準面との中心点
３１０は、影響を受けず、一致している。回転はしばし
ば、ｘ軸シフト及びｙ軸シフトと関連して生じる。
【００２１】変形による寸法変化のパラメータ（変形パ
ラメータ）は、パターンの形状寸法の変化に関連してい
る。図４及び図５に示すような２つの種類の変形パラメ
ータを、アルファ（α）パラメータ及びベータ（β）パ
ラメータと称する。これらのパラメータは、図示のよう
に、パターンの同一軸に沿い且つ対向する２辺上での伸
長、収縮にそれぞれ対するものである。図４のα変形に
おいて、上辺４０１は伸び、下辺４０２は縮んでいる。
又、図５のβ変形においては、左辺５０２が縮み、右辺
５０３が伸びている。
【００２２】別の変形パラメータである、せん断につい
ては、図６に示すように、垂直軸６０１が破線６０２の
位置まで水平方向に斜めに変形した状況を対象とする。
この変形を、符号γｘｙで表す。尚、この変形の結果、
直角平行四辺形が、斜めの平行四辺形となる。
【００２３】図７及び図８は、それぞれｘ軸及びｙ軸方
向の膨張によるパターンの寸法変化を扱うもので、パタ
ーンの中心点及び基準面の中心点（７０１、８０１）は
一致している。これらの寸法変化（それぞれεＸ及びε
Ｙで表す）は、通常、パターン全体にわたって均一であ
る。これらの寸法変化は、温度、湿度に起因し、ｘ軸及
びｙ軸方向それぞれの寸法変化をもたらす。
【００２４】これら８個のパラメータは、プリント回路
基板製造工程中の種々の段階でプリント回路基板や関連
する写真工具及び工作機械に生じる種々の変化について
の寸法的分析から得られたものである。プリント回路基
板の一般的な変形例を、図９に示す。この変形は、プリ
ント回路基板の角部の座標位置が、９０１〜９０４の点
が９１１〜９１４の点にそれぞれ変位したものとして表
されている。各角部のシフトは水平方向シフトＵと垂直
方向シフトＶとで形成される。８個のパラメータを用い
たこの位置ずれモデルによれば、これらの基本的寸法変
化Ｕ及びＶは、このモデルの基になる多項展開式によっ
て定義できる。
【００２５】実施例に用いられる基準部パターンの例を
図１０に示す。以下、これについて説明する。４個の基
準部について計測が行われ、それぞれについてＵ，Ｖの
変位が与えられると、多項式によって８個のパラメータ
の解が得られる。一つのパターンと別のパターンとの間
の位置決め状態を物理的に顕著に表すように、４個の係
数値を選び、これらの係数値を用いてＵ，Ｖの変位をそ
れぞれ表す。それには、２つの多項式を用いる。重ね合
わせた２つのパターン上の対応する点間の変位はすべ
て、これらのパターンについての、剛体としての平行移
動と回転との組み合せと、材料変形の形式とに関連して
いる。
【００２６】水平方向のシフト（変位）Ｕは、４種類の
値で決まり、これを式で表すと、次の（１）式となる。 Ｕ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｙ＋ａ３ｘｙ （１）
【００２７】垂直方向のシフト（変位）Ｖは、４種類の
値で決まり、これを式で表すと、次の（２）式となる。 Ｖ＝ｂ０＋ｂ１ｘ＋ｂ２ｙ＋ｂ３ｘｙ （２）
【００２８】上記８個のパラメータは、上記の式（１）
及び（２）の係数項に関連する。これを対照表に示すと
次の通りとなる。
【００２９】
【００３０】図示の実施例において、位置ずれの発生
は、標準基準面に対する４個の基準部の変位によって検
出される。実施例において、基準となるガラス板上に
は、標準基準部が刻入されている。本実施例に用いた標
準基準部は、図１０に示すように、基準ガラス１０００
の面上に刻印された、符号１００１〜１００４までの４
個の正方形のマーカ（即ち標準基準部）から構成され
る。符号１０１１〜１０１４で示された矩形箱形部は、
プリント回路基板の上に形成され、標準基準部（符号１
００１〜１００４）と比較される作業用の基準部であ
る。第１０図では、符号１０１１〜１０１４で示された
矩形箱形部は、符号１００１〜１００４の標準基準部内
にある。
【００３１】標準基準面（基準ガラス板）の座標中心点
１０１０は、標準（マスター）基準枠中心点で、水平及
び垂直方向の変位は、この点から計測される。位置合わ
せしやすいことと、正確な位置決めが、プリント回路基
板全体にわたって、均等に得られることとから、この基
準枠中心点が、本実施例における制御用基準点に選ばれ
た。
【００３２】プリント回路基板と機械基準面とを共通の
中心点１０１０及び共通の軸１０２０に位置合わせする
装置は、本願の発明者が発明者となっている上記の米国
特許第４，７９３，０５２号（１９８８年１２月２７日
発行）に、プリント回路基板を位置決めする方法として
開示されている。同特許において、位置決め装置は、機
械工具段の取り用特徴（係合部）をプリント回路基板
（孔）に係合させて、プリント回路基板を機械基準面へ
位置合わせし固定している。
【００３３】同特許の方法においては、１本の主軸とプ
リント回路基板の中心に置いた１個の基準原点とが用い
られている。この中心原点を用いる方が、プリント回路
基板特徴に生じる変位は他の基準原点を用いる位置決め
システムの場合よりも、概して小さい。その理由は、中
心原点が、種々の変形によって生じる位置決め誤差の最
大値を最も小さくできるからである。この方法の別の利
点は、多くの機械的位置決め機構の欠点である位置決め
の誤差（バックラッシュ）を実質上除去できることであ
る。このバックラッシュ除去によって、ここに開示する
計測法の性能が顕著に向上する。
【００３４】図１１に示す加工用の一般的なプリント回
路基板レイアウトには、複数の別々のプリント回路基板
レイアウト１１０１〜１１０５が１個のプリント回路基
板上に、配置されている。又、上記米国特許第４，７９
３，０５２号に開示されている方法のように、プリント
回路基板上の対向する両縁部に各１対の孔である工具段
取り用特徴１１１０を設けることによって加工用の位置
決めが可能となる。
【００３５】本発明の計測システムにおいては、最初
に、プリント回路基板の基準部が標準基準部からずれて
いる量を計測する。これらのずれは、１つの単体プリン
ト回路基板の剛体位置変位と変形とのモデルのパラメー
タに変換される。そして、これらのずれの計測値をより
高次のパラメータ（平均と範囲）に更に変換することに
よって、位置のずれの物理的原因が解明される。長期間
にわたる傾向については、いくつものロットサンプルの
全体集合に対してこれらより高次のパラメータを分析す
ることによって解明できる。
【００３６】本計測プロセスの流れ図を図１２に示す。
このプロセスは、図１６に示す内蔵制御プログラムを用
いた制御システムの形で行ってもよい。計測用のロット
サンプルはステップ１２０３の命令によって定まる。計
測プロセスは、ステップ１２０５において始まり、ここ
で、プリント回路基板の角部にある基準部の位置と絶対
的な標準基準部の位置とを比較する。ステップ１２０５
の命令により、４箇所の角部の各々について、標準基準
部とのずれＵ，Ｖを計測し、データベースとしてメモリ
に記録する。実施例においては、このデータベースは、
データ処理計算装置に記憶される。これらの計測は、判
定ステップ１２０５によってロットサンプル全体の計測
が終了したと判定されるまで、繰り返し行われる。
【００３７】これらの計測値Ｕ，Ｖは、ステップ１２０
９の命令によって、上記（１），（２）の式で定まる８
個のパラメータのモデルに変換される。ａｎ及びｂｎの
値は、式（１），（２）を解くことによって得られる。
これら８個の値によって、上記計測モデルのパラメータ
が定まる。
【００３８】これらパラメータの値は、ステップ１２１
１の命令によって、高次パラメータ（平均と範囲）に変
換される。この変換に際してのステップ１２１１のプロ
セスの詳細は、図１３及び図１４の流れ図に示す通り
で、これについて後述する。種々の計測値及びパラメー
タ計算の結果は、ステップ１２１３によって、位置ずれ
の傾向を評価するため、表及び制御チャートを作成する
のに用いられる。
【００３９】高次パラメータを求めるためと、検出され
た位置ずれの原因を分析するための流れ図を、図１３及
び図１４に示す。まず、ステップ１３０３の命令によ
り、ずれの計測値をデータベースから読み取り、パラメ
ータに変換する。次に、ステップ１３０５の命令によ
り、これらのパラメータを用いて、剛体変位を表すΔ
Ｘ、ΔＹ、θから各々のロット内の平均値を求める。こ
のような平均値（アベレージ）を、符号、｛ΔＸａ、Ｙ
ａ、θａ｝、又は、（ΔＸ、ΔＹ、θ）の上に横線を引
いた符号で表す。（横線式符号は図１３及び図１４に示
す。）
【００４０】範囲（最大値と最小値の差）と標準偏差と
は、統計学的には異なるが、或るデータの組の中での変
化に対しては比例関係の尺度である。標準偏差値と範囲
とのどちらを用いるかの選択は、生産工程の物理的要求
と工程操作員の訓練レベルとによって決まる。ロット範
囲（ロット中の最大値と最小値の差）は一般には、操作
員レベルの管理図に用いられている。標準偏差値は、長
期傾向分析に用いられる。これについては、後述する。
【００４１】ロット範囲は、ステップ１３０７の命令に
よって計算される。このようなロット範囲値（レンジ）
を、ＲΔＸ、ＲΔＹ、Ｒθで表す。
【００４２】次に、許容範囲を超えた（受け入れ不可能
な）位置ずれが存在するかどうかを判定して、これら位
置のずれの考えられる原因を表示するために、これらの
高次パラメータ計算値の評価を行う。｛ΔＸａ、Δ
Ｙａ、θａ｝の平均値と、｛ＲΔＸ、ＲΔＹ、Ｒθ｝が
すべて計算されると、これらの値は、制御限界値と称す
る統計的に定められたしきい値と自動的に比較される。
そして、これら６個の値は、制御限界値と共に操作員に
対し自動的に表示される。又、制御限界値から外れる値
は自動的に、悪い値として印が付けられる。
【００４３】変形パラメータ（εＸ、εＹ、γＸＹ、
α、β）から計算される高次パラメータは、ステップ１
３１１の命令によって得られる。これらの高次パラメー
タは、変形パラメータ（εＸ、εＹ，γＸＹ、α、β）
の平均値であり、符号は、｛εＸａ、εＹａ、
γＸＹａ、αａ、βａ｝又は（εＸ、εＹ、γＸＹ、
α、β）の上にそれぞれ横線を引いた符号を用いる。
（横線式符号は図１３及び図１４に示す。）又、高次パ
ラメータ、ＲεＸ、ＲεＹ，ＲγＸＹ，Ｒα、Ｒβ（パ
ラメータのロット範囲）は、ステップ１３１３の命令に
より計算される。
【００４４】図１４の判断ステップ１３１７において
は、平均値であるΔＸｍ、ΔＹｍ、θｍが制御限界値を
超えるかどうかを調査する。これらの制限値は、前のデ
ータから選択し又は計算する。もしこれらの制限値を超
える場合は、受け入れ不可能な位置ずれ状態があること
が検出される。繰り返し発生するおそれのあるハードウ
エアと手順との両方又は一方に関する問題を表す取付誤
差の有無が、ステップ１３１９の命令によって、考えら
れる原因の１つとして調査される。
【００４５】ステップ１３２１においては、その命令に
よって、考えられる原因が列記（リストアップ）され、
工程手順とハードウエア修正とについての、修正処置が
示唆される。
【００４６】プロセスは次に、ステップ１３２３の判断
分岐点に進む。ここでは、ロット範囲ＲΔＸ、ＲΔＹ、
Ｒθが制御限界値を超えるかどうかを判定する。これら
の制限限界値は前のデータから選択し又は計算する。ロ
ット範囲が制限限界値を超える場合は、プロセスはステ
ップ１３２５に進み、考えられる原因として段取り誤差
があるのではないかを調査するため、データを評価す
る。原因としては、プリント回路基板取付の不正確又は
緩みが考えられる。これらの項目については、ステップ
１３２７の命令に応じてリストアップされた考えられる
原因に関して、係員が機械による検査を行う。
【００４７】次に、許容範囲を超えた（受け入れ不可能
な）材料変形状態が存在するかどうかを判定して、これ
ら変形の考えられる原因を表示するために、これらの高
次パラメータ計算値の評価を行う。｛εｘａ、εＹａ、
γＸＹａ、αａ、βａ｝の平均値と｛ＲεＸ、ＲεＹ、
ＲγＸＹ、Ｒα、Ｒβ｝が計算されると、これらの値
は、下記の統計的に定められた制御限界値と自動的に比
較される。制御限界値を超えた値は自動的に表示され
る。
【００４８】次に、プロセスはステップ１３２９に進
み、変形パラメータ｛εｘａ、εＹａ、γＸＹａ、
αａ、βａ｝の平均値を表す高次パラメータの値のどれ
かが、計算又は事前選択によって得られる制御限界値、
を超えるかどうかを判断する。変形パラメータの平均値
が制御限界値を超える場合は、プロセスはステップ１３
３１に進み、原因が平均変形パラメータの誤差ではない
かどうかについて、評価を行う。原因には、プリント回
路基板、製造機械の標準的でない環境条件も考えられ
る。これらの考えられる原因は、ステップ１３３３の命
令によってリストアップされる。
【００４９】この後、プロセスは判断分岐であるステッ
プ１３３５に進み、ここでロット範囲｛ＲεＸ、Ｒ
εＹ、ＲγＸＹ、Ｒα、Ｒβ｝を計算又は事前選択され
た制御限界値と比較する。もし制御限界値を超えている
場合は、ステップ１３３７の命令により、プリント回路
基板製造工程中でこのように急速に変化する環境条件
（例えば、温度及び湿度）下でランダム変形誤差の原因
を評価する。
【００５０】長期傾向についての分析は、複数のロット
サンプルについて収集されたデータに基づいている。こ
の長期傾向についての分析によって、全ての位置決め工
程の評価及び微細な調整が可能となる。この分析は、図
１５の流れ図に基づいて行われる。多数のロットからの
データを用いることによって、検査（診断）の統計的精
度が上がり、漸次的変化及び小さいが統計的には顕著な
変更の識別が容易となる。
【００５１】複数のロットサンプルから計測され記憶さ
れた変位計測値は、ステップ１５０３の命令によって累
積される。必要により、メニュー駆動方式のステップ１
５０５の命令を用いて、例えば製品群（両面基板と多層
基板）のような、種々の基準を必要に組み合わせた基準
セットに基づいてロットを仕分けすることにより、特定
のロットを選び出したり削除したりすることができる。
【００５２】次に、ステップ１５０７の命令により、延
長期間パラメータを上記累積データ用に計算する。これ
らの値は、８個のパラメータの各々、例えばΔＸごとに
３つの基本形式に分けられる。第１は、集団平均（アン
サンブルアベレージ）である（ΔＸに対しては、符号、
［ΔＸ］ａａ、又は、ΔＸの上に横二重線を引いた符
号、で表す）。これは長期間平均偏りを示す。第２は、
ロット平均の集団標準変差値である（符号σ［Δ
Ｘ］ａ、又は、符号σΔＸのΔＸの部分の上に横線を引
いた符号、で表す）。これは、１つのロット内の平均値
の標準偏差値を表し、長期間の、ロット間の変動を表
す。
【００５３】第３は、ロット標準偏差値の集団平均であ
る（符号［σΔＸ］ａ、又は、符号σΔＸの上全体に横
線を引いた符号、で表す）。これは、１つのロット内の
平均変動性の値を多数のロットにわたって平均したもの
を示す。計算結果を、ステップ１５０９の命令によっ
て、人と機械の両方が読める形式のファイルに保管す
る。
【００５４】ステップ１５０７において計算された複数
のロットパラメータは、処置判断ステップ１５１１にお
いて、制御限界値と比較される。もしこれら制限限界値
のどれかを超える場合、ステップ１５１５の命令によっ
て、その超過に関連するパラメータと制御限界値とが、
考えられる誤差原因と共にリストアップされる。
【００５５】剛体パラメータ｛ΔＸ、ΔＹ、θ｝の集団
平均（例えば、［ΔＸ］ａａ）及びロット標準偏差値の
集団平均（例えば、［σΔＸ］ａ）の原因としては、ス
テップ１３２１及び１３２７においてそれぞれリストア
ップされた原因を含むが、これに限らない。
【００５６】変形パラメータ（εＸ、εＹ、γＸＹ、
α、β）の集団平均（例えば、［εＸ］ａａ）及び、ロ
ット標準偏差値の集団平均（例えば、［σεＸ］ａ）の
原因としては、ステップ１３３３及び１３３９において
それぞれリストアップされた原因を含むが、これに限ら
ない。長期傾向分析の結果は、ステップ１５１５により
記録要約され、ステップ１５１９によって表示される。
【００５７】上記の計測分析装置での使用に適する計測
システムの一例として、機械式視覚方式計測装置計測シ
ステム１６００を、図１６に示す。４つの角部に標準基
準部１６１１〜１６１４が設けられた透明な基準面を有
する基準板１６１０が、４台のビデオカメラ１６２１〜
１６２４の上方に、これらの標準基準部１６１１〜１６
１４がこれらのビデオカメラ１６２１〜１６２４の視野
に入るように取り付けられている。パターンが刻印され
るべき部材であるプリント回路基板１６３０には、その
各角部に自らの補足的な作業基準部１６３１〜１６３４
が、形成されている。
【００５８】計測にあたっては、作業基準部１６３１〜
１６３４の位置が、基準板１６１０の標準基準部１６１
１〜１６１４の位置に対して計測され、変位Ｕ及びＶが
判定される。
【００５９】計測のためにまず、プリント回路基板１６
３０が基準板１６１０の上面に置かれ、前記米国特許第
４，７９３，０５２号に開示されている方法によって位
置決めされる。この米国特許第４，７９３，０５２号に
開示されているような機構で制御される係合部１６９１
〜１６９４を、プリント回路基板に打ち抜き又はドリル
加工によってあけた孔に係合させることにより、位置決
めする。この位置決めは、プリント回路基板１６３０の
中心及びこの中心を通る軸が、基準板１６１０の中心及
びこの中心を通る軸と一致するように行う。位置決め機
構及び位置決め操作の詳細は、前記米国特許第４，７９
３，０５２号を参照されたい。
【００６０】プリント回路基板の基準部の標準基準部か
らの変位は、ビデオカメラ１６２１〜１６２４によって
生成されるビデオ画像からコンピュータ制御システム１
６５０によって計測される。このコンピュータ制御シス
テム１６５０は、計測された基準部変位データを収集す
るデータ入力手段１６５１と、操作員の入力を受け入れ
る制御端末１６５２とから構成されている。更に、この
コンピュータ制御システム１６５０には、基本計測値、
計算結果及びそのグラフ表示を示すディスプレイ端末１
６５３が設けられている。又、母線１６５５が、これら
のユニットを相互に、そしてＣＰＵ（中央演算装置）１
６５６、内蔵制御プログラム１６５７、メモリ部１６５
８に接続している。
【００６１】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００６２】尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は
発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を制限する
よう解釈されるべきではない。
【００６３】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、プ
リント回路基板製造工程におけるパターン位置ずれ原因
分析に際し、複数の位置ずれ計測パラメータに関する単
純モデル上に位置ずれ計測値を置き換えるようにしてい
る。したがって、基準部変位の計測値をこれらパラメー
タに変換し、これらのパラメータを、内蔵制御プログラ
ムを用いて操作することにより、従来技術では解明に問
題のあった、多数の複雑原因が結合して発生するパター
ン位置ずれ状態について、その原因を正確に指摘するこ
とができる。したがって、位置ずれに対する、プリント
回路基板製造工程の修正措置も、迅速適切に実施でき
る。
【００６４】剛体・変形パラメータを高次パラメータ
（平均と範囲）に変換するようにしているので、このプ
ロセスにより、プリント回路基板位置決めについての長
期的傾向分析も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の位置のず
れと変形とを略図で示す説明図である。
【図２】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の位置のず
れと変形とを略図で示す説明図である。
【図３】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図４】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図５】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図６】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図７】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図８】プリント回路基板製造工程中に発生し、位置決
めに悪影響を及ぼすプリント回路基板の種々の、位置の
ずれと変形とを略図で示す説明図である。
【図９】位置のずれの一般的なパターンを略図で示す説
明図である。
【図１０】位置のずれの計測を容易にするために、基準
デバイスに追加した基準部と、写真工具と、プリント回
路基板とを略図で示す説明図である。
【図１１】プリント回路基板又は写真工具のレイアウト
と、計測及び加工処理に際してこれらの位置決めを容易
にするために含めた加工工具特徴とを略図で示す説明図
である。
【図１２】プリント回路基板加工処理システムにおい
て、位置決めをモニターするために用いられる工程全体
の制御の流れ図である。
【図１３】検出された、位置のずれについての、考えら
れる原因を識別するためのプロセスの流れ図である。
【図１４】検出された、位置のずれについての、考えら
れる原因を識別するためのプロセスの流れ図である。
【図１５】検出された、位置のずれについての、考えら
れる原因を識別するための、プリント回路基板製造工程
の周期的傾向分析を行うための流れ図である。
【図１６】プリント回路基板位置決め計測及び分析のプ
ロセス制御に用いられる処理用工具と支援装置を略図で
示す説明図である。
【符号の説明】
１０１、３１０、７０１、８０１ パターンの中心原点 １０２ 点（点１０１からの水平方向変位点） １１０ 左右端垂直部の正確な位置 １１１ 左右端垂直部の変位位置（線１１０からの水平
方向変位） ２１０ 上下端水平部の基準境界線の位置 ２１１ 上下端水平部の変位位置（線２１０からの垂直
方向変位） ４０１ 上辺（伸長） ４０２ 下辺（収縮） ５０２ 左辺（収縮） ５０３ 右辺（伸長） ６０１ 垂直軸 ６０２ 傾斜変形位置 ９０１、９０２、９０３、９０４ 変位前の角部位置 ９１１、９１２、９１３、９１４ 変位後の角部位置 １０００ 基準板 １００１、１００２、１００３、１００４ 標準基準部 １０１０ 標準基準面の座標中心点（共通の中心点） １０１１、１０１２、１０１３、１０１４ 作業基準部 １０２０ 共通の軸 １１０１、１１０２、１１０３、１１０４、１１０５
プリント回路基板レイアウト １１１０ 工具段取り用特徴 １６００ 機械式視覚方式計測装置 １６１０ 基準板 １６１１、１６１２、１６１３、１６１４ 標準基準部 １６２１、１６２２、１６２３、１６２４ ビデオカメ
ラ １６３０ パターン １６３１、１６３２、１６３３、１６３４ 作業基準部 １６５０ コンピュータ制御システム １６５１ データ入力部 １６５２ 制御端末 １６５３ ディスプレイ端末 １６５５ 母線 １６５６ ＣＰＵ（中央演算装置） １６５７ 内蔵制御プログラム １６５８ メモリ部 １６９１、１６９２、１６９３、１６９４ 係合部 ΔＸ 水平方向変位（ｘ軸シフト） ΔＹ 垂直方向変位（ｙ軸シフト） θ 回転変位 α アルファ変形 β ベータ変形 γＸＹ せん断変形 εＸ ｘ軸方向膨張変形 εＹ ｙ軸方向膨張変形 ｕ、Ｕ 水平方向変位 ｖ、Ｖ 垂直方向変位 Δｘａ、ΔＹａ、θａ ｛ΔＸ）ΔＹ、θ｝についての
ロット内の平均値 εＸａ、εＹａ、γＸＹａ、αａ、βａ ｛εＸ、
εＹ、γＸＹ、α、β｝についてのロット内の平均値 ＲΔＸ、ＲΔＹ、Ｒθ ｛ΔＸ、ΔＹ、θ｝についての
ロット範囲値 ＲεＸ、ＲεＹ、ＲγＸＹ、Ｒα、Ｒβ ｛εＸ、
εＹ、ｙＸＹ、α、β｝についてのロット範囲値 ［ΔＸ］ａａ ｛ΔＸ｝についての集団平均 σ［ΔＸａ］ ｛ΔＸ｝についてのロット平均の集団標
準変差値 ［σΔＸ］ａ ロット標準偏差値の集団平均
フロントページの続き (72)発明者 リチャード エフ．コーバクス アメリカ合衆国 07950 ニュージャー ジィ、モーリス プレインズ、ロカスト ドライブ ６ (72)発明者 ヘンリー バルドゥイン ミックス ジ ュニア アメリカ合衆国 23229 バージニア、 リッチモンド、フォーレスト アベニュ ー 918 (72)発明者 ジェイミー ポテチン アメリカ合衆国 07438 ニュージャー ジィ、オーク リッジ、オールド フォ ース ドライブ 20 (72)発明者 イブレット シモンズ アメリカ合衆国 07927 ニュージャー ジィ、シィダー ノールズ、クロス ロ ード 75 (72)発明者 リチャード チャールズ ステインズ アメリカ合衆国 23221 バージニア 、 リッチモンド、ウエスト グレイス ス トリート 3210 (72)発明者 ジョン ジー．テッツ アメリカ合衆国 07876 ニュージャー ジィ、サッカスナ マーク レーン ７ ビー (56)参考文献 特開 昭63−93548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310116（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−28650（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 41/08,17/24,17/20 H01L 21/02,21/68 G06F 17/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路基板に形成されたパターン
    の位置ずれを分析する装置（１６００）において、 （Ａ） 前記プリント回路基板（１６３０）の中心を基
    準とする位置決め技術を用いて、プリント回路基板（１
    ６３０）を前記パターン位置分析装置（１６００）上に
    搭載する機構と、 （Ｂ） 前記プリント回路基板（１６３０）の中心に対
    して対称な角部に位置する作業基準部（１６３１−１６
    ３４）に重ね合わされる、基準面の中心に対して対称な
    角部に位置する標準基準部（１６１１−１６１４）を有
    する透明な基準面（１６１０）と、 （Ｃ） 前記（Ａ）搭載機構を用いて、前記プリント回
    路基板（１６３０）を基準面（１６１０）上に重ね合わ
    せる装置と、 （Ｄ） 前記作業基準部（１６３１−１６３４）が前記
    標準基準部（１６１１−１６１４）から変位している変
    位量を計測する計測装置（１６２１−１６２４）と、 （Ｅ） 前記計測装置（１６２１）に接続され、前記計
    測された変位量をデータベースとして記憶するメモリ
    （１６５８）と制御プログラム（１６５７）を有するコ
    ンピュータシステム（１６５０）と、 からなり、 前記（Ｅ）コンピュータシステムの前記メモリ（１６５
    ８）は、前記高次パラメータの各々に対する制御限界値
    を内蔵し、 前記制御プログラム（１６５７）は、 （Ｘ１） 前記メモリ（１６５８）に記憶されている前
    記変位量（Ｕ，Ｖ）を、前記プリント回路基板（１６３
    ０）の配置位置のずれによる剛体パラメータ（ΔＸ，Δ
    Ｙ，θ）とその構成材料の変形による変形パラメータ
    （ε Ｘ 、ε Ｙ 、γ ＸＹ ，α、β）とに分解し、 （Ｘ２） 前記剛体パラメータ（ΔＸ，ΔＹ，θ）と変
    形パラメータ（ε Ｘ ，ε Ｙ 、γ ＸＹ 、αβ）を、分析す
    べきサンプルロットである複数のプリント回路基板（１
    ６３０）に関連付けて、前記剛体パラメータの平均値及
    び偏差値と前記変形パラメータの平均値及び偏差値であ
    る複数の高次のパラメータに変換し、 （Ｘ３） 前記高次パラメータを前記制御限界値と比較
    し、 前記内蔵制御プログラム（１６５７）は、前記高次パラ
    メータが前記制御限界値を超えた場合にこれに応答し
    て、前記プリント回路基板（１６３０）の製造工程の特
    定の動作及び状況をプリント回路基板（１６３０）のパ
    ターンの位置ずれの原因として特定し、 前記コンピュータシステム（１６５０）は、前記特定さ
    れた原因を操作員に連絡する情報出力表示装置（１６５
    ３）を有することを特徴とするプリント回路基板のパタ
    ーンの位置ずれを分析する装置。
  2. 【請求項２】 前記メモリ（１６５８）が、サンプルロ
    ット全体のデータについて計測された変位量を記憶し、 前記前記内蔵制御プログラム（１６５７）が、プリント
    回路基板のパターンの位置ずれ傾向を分析するために、
    サンプルロット全体のデータについての前記変位量を長
    期傾向分析用パラメータに変換することを特徴とする請
    求項２の装置。
  3. 【請求項３】 プリント回路基板（１６３０）の分析測
    定装置（１６００）において、 （Ａ） 前記プリント回路基板（１６３０）の中心に対
    して対称な角部に位置する作業基準部（１６３１−１６
    ３４）に重ね合わされる、基準面の中心に対して対称な
    角部に位置する標準基準部（１６１１−１６１４）を有
    する透明な基準面（１６１０）と、 （Ｂ） 前記プリント回路基板（１６３０）を基準面
    （１６１０）上に重ね合わせる装置と、 （Ｃ） 前記作業基準部（１６３１−１６３４）が前記
    標準基準部（１６１１−１６１４）から変位している変
    位量を計測する計測装置（１６２１−１６２４）と、 （Ｄ） 前記計測装置（１６２１）に接続され、前記計
    測された変位量をデータベースとして記憶するメモリ
    （１６５８）と内蔵制御プログラム（１６５７）とを有
    するコンピュータシステム（１６５０）と、 からなり、 前記コンピュータシステムの前記メモリ（１６５８）
    は、前記高次パラメータの各々に対する制御限界値を内
    蔵し、 前記内蔵制御プログラム（１６５７）は、 （Ｘ１） 前記メモリ（１６５８）に記憶されている前
    記変位量を、前記プリント回路基板（１６３０）の配置
    位置のずれによる剛体パラメータ（（ΔＸ，ΔＹ，θ）
    とその構成材料の変形による変形パラメータ（ε Ｘ 、ε
    Ｙ 、γ ＸＹ 、α、β）とに分解し、 （Ｘ２） 前記剛体パラメータ（ΔＸ，ΔＹ，θ）と変
    形パラメータ（ε Ｘ 、ε Ｙ 、γ ＸＹ 、α、β）を、分析
    すべきサンプルロットである複数のプリント回路基板
    （１６３０）に関連付けて、前記剛体パラメータの平均
    値及び偏差値と前記変形パラメータの平均値及び偏差値
    である複数の高次のパラメータに変換し、 （Ｘ３） 前記高次パラメータを前記制御限界値と比較
    し、 （Ｘ４） 前記高次パラメータが前記制御限界値を超え
    た場合にこれに応答して、前記プリント回路基板（１６
    ３０）の製造工程の特定の動作及び状況をプリント回路
    基板（１６３０）の位置のずれの原因として特定し、 前記コンピュータシステム（１６５０）は、前記特定さ
    れた原因を操作員に連絡する情報出力表示装置（１６５
    ３）を有することを特徴とするプリント回路基板の分析
    測定装置。
  4. 【請求項４】 （Ａ） プリント回路基板（１６３０）
    に、その中心に対して対称な角部に位置する作業基準部
    （１６３１−１６３４）を形成するステップと、 （Ｂ） その中心に対して対称な角部に位置する標準基
    準部（１６１１−１６１４）を有する透明な基準面（１
    ６１０）を用意するステップと、 （Ｃ） 前記プリント回路基板（１６３０）を基準面
    （１６１０）に重ね合わせるステップと、 （Ｄ） 前記作業基準部（１６３１−１６３４）が前記
    標準基準部（１６１１−１６１４）から変位している変
    位量を計測するステップと、 （Ｅ） 前記計測された変位量を収集するステップと、 （Ｆ） 前記計測された変位量を表示するステップと、 （Ｇ） 前記計測された変位量をメモリ（１６５８）に
    記憶するステップと、 （Ｈ） 前記メモリ（１６５８）に記憶されている前記
    変位量を、前記プリント回路某板（１６３０）の配置位
    置のずれによる剛体パラメータ（ΔＸ，ΔＹ，θ）とそ
    の構成材料の変形による変形パラメータ（εＸ、εＹ、
    γＸＹ、α、β）とに分解するステップと、 （Ｉ） 前記剛体パラメータ（ΔＸ，ΔＹ，θ）と変形
    パラメータ（εＸ、εＹ、γＸＹ、α、β）を、分析す
    べきサンプルロットである複数のプリント回路基板（１
    ６３０）に関連付けて、前記剛体パラメータの平均値及
    び偏差値と前記変形パラメータの平均値及び偏差値であ
    る複数の高次パラメータに変換するステップと、 （Ｊ） 前記高次パラメータを前記メモリ（１６５８）
    が内蔵している制御限界値と比較するステップと、 （Ｋ） 前記高次パラメータが前記制御限界値を超えた
    場合にこれに応答して、前記プリント回路基板（１６３
    ０）の製造工程の特定の動作及び状況をプリント回路基
    板（１６３０）のパターンの位置ずれの原因として特定
    するステップと、 （Ｌ） 前記特定された原因を出力表示するステップ
    と、 を有することを特徴とするプリント回路基板のパターン
    の位置ずれを分析する方法。
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