JP4479383B2 - パターン検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯状のワークに形成されたパターンを検査する装置に関し、例えばテープキャリア方式によるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープに照明光を照射し、ＴＡＢテープ上に形成された配線などのパターンを、撮像手段により撮像し基準パターンと比較することにより外観検査を自動で行なう、パターン検査装置に関するものである。

半導体デバイスは、高集積化と高密度実装の要求に対応して、リードの多ピン化と微小化が進んでいる。この多ピン化や微小化に有利なことから、半導体チップをフィルム状のＴＡＢテープに設けた多数のリード線と接続する方法が採用されている。

図８は、パターンが形成されたＴＡＢテープの例を示す図である。
同図において、ＴＡＢテープ１０１は、厚さ２０〜１５０μｍ程度（多くは２５〜７５μｍ）の樹脂フィルム１０２上に、パーフォレーションホール１０３が形成される幅方向両側のエッジを除いて、銅箔などの金属箔が貼りつけられ、この金属箔（銅箔）を露光およびエッチングにより加工し、配線などのパターンを形成する。

同図のように、ＴＡＢテープ１０１には、同一の回路を１ピースとして複数連続して製作される。同図の内部の白い長方形は、半導体チップを取り付ける開口部（デバイスホール）１１０であり、１１１は回路の配線パターンである。
このようなＴＡＢテープ１０１の製造工程においては、配線パターン１１１が、正しく形成されているかどうかを検査する必要があり、パターン検査装置によって検査が行なわれる。

パターン検査装置は、検査するＴＡＢテープ１０１を照明光で照明し、配線などのパターンの状態（外観）を撮像装置または目視にて検出し、基準パターンと比較して形成されたパターンの良否を判定する。
近年は、あらかじめ検査装置の制御部の記憶部に基準パターンを記憶させておき、記憶している基準パターンと、撮像装置により撮像した実際のパターンとを比較し、自動的に良否を判定する自動検査装置も用いられるようになってきた。

パターンを撮像するために、ＴＡＢテープに対し照明光を照射する方法には、反射光を用いる方法と、透過光を用いる方法とがある。
反射光を用いる方法の場合は、ＴＡＢテープの配線が形成されている面側から照明光を照射し、照明光が照射される側から、ＴＡＢテープからの反射光によるパターン像を観察する。
一方、透過光を用いる方法の場合は、ＴＡＢテープに照明光を照射し、テープに対し照明光が照射される側とは反対側から、ＴＡＢテープを透過した透過光によるパターン像を観察する。

また、反射照明光と透過照明光の両方を用いて、ＴＡＢテープを検査するものも提案されている。
例えば、特許文献１に記載のものは、ＴＡＢテープを配線パターンが形成されている表面側から照明する落射（反射）照明装置と、裏面側から照明する透過照明装置、および落射（反射）照明によるパターンの画像（落射（反射）照明画像）と透過照明によるパターンの画像（透過照明画像）を撮像する撮像装置を設け、撮像した落射（反射）照明画像と透過照明画像に基づきパターンの検査を行なうものである。

図９に、従来の透過照明によりパターンの検査を行なう装置の概略構成を示す。
５２は透過照明装置であり、ＴＡＢテープ１０１の図面下方から照明光を照射する。５３は例えばＣＣＤカメラのような撮像装置であり、ＴＡＢテープ１０１に対し照明光が照射される側とは反対側（図面上方）からＴＡＢテープ１０１を透過した光によるパターン像を撮像する。
撮像装置５３により撮像したパターンの透過照明画像は制御部５４に送られ、制御部５４において、あらかじめ記憶されているパターンの基準パターン５５と比較され、良否が判定される。

撮像装置５３により透過照明画像を撮像するとき、撮像した画像がぼけていたのでは検査できない。そのため、ＴＡＢテープ１０１の検査する個所を撮像装置５３の焦点深度内に維持しておく必要があるが、ＴＡＢテープ１０１は、厚さが薄いものは自重によりたわんだり、配線パターンを形成する露光、現像、エッチングの工程で反りや凹凸が発生したりすることがある。
したがって、テープに生じるたわみや反り凹凸を矯正して平面に保持するための手段が必要になるが、透過照明により検査を行なうためには、不透明なステージを透過照明の光路内に配置することができない。

したがって、特許文献１に示された装置においては、テープの搬送方向に対しては、テープを搬送する機構によりテンションをかけ、テープの幅方向（搬送方向に対する直角方向）に対しては、テープの両エッジを挟持して幅方向に引っ張るテープ引っ張り機構５０によりテンションをかけて、ＴＡＢテープ１０１の検査する個所を撮像装置５３の焦点深度内に維持している。

特開２００４−２８５９７

従来、ＴＡＢテープの幅は３０ｍｍのものが主流であったが、最近は７０ｍｍ〜１６０ｍｍといった幅の広いテープを使い、一本のテープに複数列のパターンを形成するようなプロセスも採用されるようになってきた。このため、検査装置も様々な幅のＴＡＢテープに対応できるようにすることが望まれているが、テープの幅が広くなるにつれて、次のような問題が生じるようになった。

上記従来例に示したような、テープを引っ張って平面に保持する場合、テープの幅が広くなるにつれて、より強い力で幅方向に引っ張らなければならない。しかし、テープの幅方向にテンションをかけるテープ引っ張り機構５０は、グリップ５１によりテープのエッジのみを挟持する構造であるので、十分なテンションを与えるのが難しくなる。

特に、露光、現像、エッチングの工程を複数回繰り返してパターンを形成したＴＡＢテープの場合、テープに生じている反りや凹凸は大きくまた強固になり、テープのエッジを挟持して引っ張るだけでは、ＴＡＢテープの検査する個所を、撮像装置の焦点深度内に維持できるほど十分な平面とすることが、ますます困難になる。

また、図９に示されるように、ＴＡＢテープ１０１が搬送される時、テープのエッジは、テープ引っ張り機構５０のテープを挟持するためのグリップ５１の間を搬送されるが、テープの幅が広がるにつれて、テープエッジは、点線で示すように、グリップ５１の間からの脱落が頻繁に生じるようになった。
テープエッジが脱落してしまうと、グリップ５１はエッジを挟持できないので、テープ引っ張り機構５０はテープにテンションをかけることができなくなる

テープの幅が従来の３０ｍｍ程度のときは、グリップ５１の間からの脱落は生じなかったが、幅が７０ｍｍ以上になると、テープの自重たわみにより、脱落しやすくなったものと考えられる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、透過照明によりパターンの検査を行なう装置において、幅の広いワークや、反りや凹凸が生じたワークであっても、検査する個所を撮像装置の焦点深度内に維持することができ、また、搬送中に、ワークのエッジが、該エッジを挟持してテンションを与えるワーク引っ張り機構から脱落することのないパターン検査装置を提供することである。

上記課題を本発明においては、次のようにして解決する。
フィルム状の帯状ワークに形成されたパターンを、透過照明光により撮像し、該パター
ンの外観を検査するパターン検査装置において、上記帯状ワークの幅方向にテンションを
与えるワーク引っ張り機構と、上記帯状ワークを、パターンが撮像される際には吸着保持し、搬送される際にはエアーを吹き出すことにより浮上させるステージとを備える。

このステージは、長辺が帯状ワークの幅方向に、短辺が長手方向に対応する長方形状であり複数設ける。

ステージの表面には、ワークを吸着保持するための真空吸着孔または溝が形成されている。パターンを撮像する際には、ワーク引っ張り機構によりテンションが与えられた帯状ワークの、検査する個所の搬送方向上流側と下流側の部分が、このステージに吸着保持される。したがって、帯状ワークに反りや凹凸が生じていたとしても、検査する個所を撮像装置の焦点深度内に維持することができる。

また、ステージは、帯状ワークの両側にあるワーク引っ張り機構の間に、検査するパターンの帯状ワーク長手方向の長さに応じた間隔を開けて複数設けるので、検査を行なう個所には、ステージとステージの間から、透過照明光を照射することができる。
さらに、ステージは交換可能とし、長辺の長さが異なるものを準備しておけば、検査を行なう帯状ワークの幅に応じて交換することにより、幅の異なる帯状ワークの検査も可能になる。

さらに、ステージには、帯状ワークを吸着保持するための真空源とエアーを供給するエアー源とが接続され、切り換えバルブにより、ステージに供給する真空とエアーとを切り換える。

帯状ワークを搬送する際、切り換えバルブによりステージに供給される真空をエアーに切り換え、ステージの真空吸着孔または溝からエアーを吹き出させる。これにより、ワークの搬送中、幅の広いワークであっても、自重によるたわみを防ぎ、ワークのエッジがワーク引っ張り機構から脱落するのを防ぐことができる。
また、帯状ワークの裏面がステージ表面とこすれて、ワーク裏面に傷がつくのを防ぐことができる。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
帯状ワークを吸着保持するステージを設けたので、ワーク引っ張り機構によりテンションが与えられた帯状ワークをステージに吸着保持することにより、帯状ワークに反りや凹凸が生じていたとしても、パターンを検査する個所を撮像装置の焦点深度内に維持することができる。

ステージは、長辺が帯状ワークの幅方向に、短辺が長手方向に対応しているので、検査するパターンの帯状ワーク長手方向の長さに応じた間隔を開けて複数設けることにより、ステージとステージの間から帯状ワークに対して透過照明光を照射することができる。
また、ステージが交換可能であるので、長辺の長さが異なるステージを準備しておけば、検査を行なう帯状ワークの幅に応じて交換することにより、一つの装置で幅の異なる帯状ワークの検査を行なうことができる。

さらに、ステージには、帯状ワークを吸着保持するための真空源とエアーを供給するエアー源とが接続され、切り換えバルブにより、ステージに供給する真空とエアーとを切り換えることができるので、帯状ワークの搬送時、ステージからエアーを吹き出させることにより、ワークの自重によるたわみを防ぎ、ワークのエッジがワーク引っ張り機構から脱落するのを防ぐことができる。
また、帯状ワークの裏面がステージ表面とこすれて、ワーク裏面に傷がつくのを防ぐことができる。

以下に、図面に基づいて本発明の実施例の形態を具体的に説明する。
図１は検査装置における、ワークの保持手段となるワーク引っ張り機構１０とステージ２０を示す斜視図、図２は図１の矢印Ａ（ワークの搬送）方向から見た断面図、図３は図１の矢印Ｂ（ワークの幅）方向から見た断面図、図４は図１の矢印Ｃ（上）方向から見た平面図である。
なお、検査を行なう回路パターンが形成された帯状ワークであるＴＡＢテープ１は、図１および図２において点線で示され、図１において矢印Ｇで示した方向に、不図示のドライブローラとブレーキローラの組み合わせにより搬送される。

これらの図において、１１，１２はＴＡＢテープ１を狭持する第１および第２のグリップ部であり、帯状ワークであるＴＡＢテープ１の両側に設けられる。１３，１４はグリップ用上部材およびグリップ用下部材であり、グリップ用上部材１３の狭持面４１とグリップ用下部材１４の狭持面４２とによりＴＡＢテープ１のエッジを狭持する。
１５はグリップ駆動部であり、グリップ用上部材１３を上下に移動させる。これによりＴＡＢテープ１のエッジは狭持または開放される。

１６はリニアガイドであり、第２のグリップ部１２は、リニアガイド１６上を不図示の駆動手段により自在に移動する。第１のグリップ部１１と第２のグリップ部１２がＴＡＢテープ１を狭持した状態で、第２のグリップ部１２がリニアガイド１６上をＴＡＢテープ１の幅を広げる方向に移動することにより、ＴＡＢテープ１にテンションがかかる。なお、第１のグリップ部１１は、装置の基台に固定されており移動しない。

ワーク引っ張り機構１０は、これらの第１第２のグリップ部１１，１２、グリップ部のグリップ用上部材および下部材１３，１４、グリップ駆動部１５、リニアガイド１６等により構成されている。
２０，２０’はステージであり、ワーク引っ張り機構１０によりテンションがかけられたＴＡＢテープ１を吸着保持する。ステージ２０は長方形状で、長辺をＴＡＢテープ１の幅方向に、短辺をテープの長手方向に対応させ、第１のグリップ部１１と第２のグリップ部１２の間に複数設けられる。

ステージ２０と２０’を設ける間隔は、ＴＡＢテープ１上に形成されている一つの回路パターン（図８に点線で囲まれた１ピース）の、テープ長手方向の長さよりも長くする。
この間隔で設けられたステージ２０と２０’の間から、検査を行なうＴＡＢテープに対して透過照明光が照射される。

なお、回路パターンのテープ長手方向の長さは、製作される回路の種類により異なるが、現状長いものでも５０ｍｍ程度なので、それ以上に間隔であれば問題ない。本実施例では、ステージ２０と２０’は約１００ｍｍの間隔で設けた。

また、ステージ２０の表面は精度の良い平面加工がなされており、ＴＡＢテープ１の裏面を吸着し保持するための真空吸着孔または溝が形成されている。
また、ステージ２０の表面の高さ方向の位置は、ＴＡＢテープ１の透過照明画像を撮像する撮像装置（不図示）の焦点位置になるように、支柱２１により支持されている。

図５は、ステージ２０と支柱２１の構成の詳細を示す図であり、テープの搬送方向から見た断面図である。
図５（ａ）に示すように、ステージ２０は支柱２１に対し、位置決めピン２３により位置決めされ、固定ねじ２４により固定される。

上記したように、ステージ２０の表面には真空吸着孔または溝２２が形成されており、支柱２１を介して、ＴＡＢテープ１を吸着保持するための真空が供給される。
ステージ２０は、図５（ｂ）に示すように、取り外しが可能であり、図５（ｃ）に示すように、幅の広いＴＡＢテープに対応した長辺の長いステージ２５に交換することができる。

図６および図７は、長辺の長いステージ２５に交換した場合のワークの保持手段の状態を示す図である。図６は図３と同じ方向から見た断面図、図７は図４と同じ方向から見た平面図である。
第２のグリップ部１２を、図中矢印方向に移動させて、第１のグリップ部１１との間隔を広げ、幅の広いＴＡＢテープ１’に対応したステージ２５を支柱２１に取り付ける。

図５（ｃ）に戻り、支柱２１を介してステージ２０や２５に真空を供給する配管には、真空を供給する真空源である真空ポンプ３０だけでなく、エアー源である圧縮エアー３１も接続されており、装置の制御部が切り換えバルブ３２を切り換えることにより、ステージ２０や２５にエアーを供給することができる。エアーが供給されると、ステージ２０や２５の真空吸着孔または溝２２からはエアーが吹き出される（バックブローされる）。

次に、ワーク引っ張り機構１０とステージ２０の動作について説明する。
検査を行なうＴＡＢテープ１の幅に合わせて、引っ張り機構１０の第２のグリップ部１２を、リニアガイド１６上で移動させ、第１のグリップ部１１との間隔を設定する。即ち、図２に示すように、ＴＡＢテープ１のエッジ部分が、グリップ用上部材１３の狭持面４１とグリップ用下部材１４の狭持面４２の間にあるが、グリップ用下部材１４の段差の側面４３には触れないような間隔にする。テープ幅が広くなれば、図６のように、間隔が広がるように第２のグリップ部１２を移動させる。

ＴＡＢテープ１は、不図示のドライブローラとブレーキローラの組み合わせにより、図１の矢印Ｇ方向に搬送される。この時、ステージ２０，２０’にはエアー源から圧縮エアー３１が供給され、真空吸着孔または溝２２からは、エアーがバックブローされる。これにより、ＴＡＢテープ１はステージ２０，２０’に対して浮上する。
図２は、ＴＡＢテープ１が、エアーのバックブローによりステージ２０に対して浮上している状態を示している。同図に示すように、ＴＡＢテープ１はステージ２０に対して浮上するが、同時にテープのエッジ部分もグリップ用下部材１４の狭持面４２に対して浮上する。

このように、ステージ２０，２０’からエアーがバックブローされることにより、ＴＡＢテープ１には持ち上げられる力が働くので、自重によるたるみが発生せず、したがって、テープのエッジは、第１および第２のグリップ部１１，１２のグリップ用上部材１３の狭持面４１とグリップ用下部材１４の狭持面４２の間に保持され、この間から脱落することなく搬送される。

検査を行なう回路の配線パターンの個所が、ステージ２０，２０’の間に搬送されると、ＴＡＢテープ１の搬送が停止し、ドライブローラとブレーキローラにより、テープの長さ方向に対してテンションがかけられる。
一方、テープの幅方向に関しては、グリップ駆動部１５によりグリップ用上部材１３が下降し、エープのエッジがグリップ用上部材１３の狭持面４１とグリップ用下部材１４の狭持面４２とにより狭持され、第２のグリップ部１２がリニアガイド１６上をテープ幅方向（図２における矢印Ｐ方向）に移動することによりテンションがかけられる。

ステージ２０，２０’には、切り換えバルブ３２が切り換えられることにより、圧縮エアー３１に換えて真空ポンプ３０から真空が供給され、長さ方向にも幅方向にもテンションがかけられたＴＡＢテープ１の検査を行なう回路の周辺部、即ち検査する個所の搬送方向上流側と下流側の部分が吸着保持される。
これにより、ＴＡＢテープ１は平面に保持される。上記したように、ＴＡＢテープは露光、現像、エッチング等の各工程により反りや凹凸が発生していることが多いが、このように検査を行なう回路パターンの周辺をステージ２０，２０’に保持させることにより反りや凹凸が矯正され、検査を行なう回路の配線パターンの部分を、撮像装置の焦点深度内に維持することができる。

この状態で、ステージ２０と２０’の間から、ＴＡＢテープ１に対して透過照明光が照射される。撮像手段が、テープを透過した光を受像することにより、配線パターンの透過照明画像が撮像される。
装置の制御部は、撮像した配線パターンの透過照明画像と、あらかじめ記憶しておいた基準パターンとを比較し良否を判定する。

配線パターンの撮像が終わると、グリップ駆動部１５によりグリップ用上部材１３が上昇し、ＴＡＢテープ１のエッジが開放される。また、切り換えバルブ３２が切り換えられ、ステージ２０，２０’には真空に換えてエアーが供給される。ステージ２０，２０’からはエアーがバックブローされ、ドライブローラによるテープの搬送が再開される。

なお、上記のようなワーク引っ張り機構とステージを組み合わせたワーク保持手段を、１台の検査装置に複数設けることにより、テープの複数個所の回路のパターンを同時に検査することができる。

以上、本実施例は、検査を行なう帯状ワークとしてＴＡＢテープを例にして説明したが、それ以外の帯状ワーク、例えばフレキシブルプリント（ＦＰＣ）基板の検査を行なう場合であっても、同様に適用することができる。

ワーク引っ張り機構とステージを示す斜視図である。 図１のワークの搬送方向から見た断面図である。 図１のワークの幅方向から見た断面図である。 図１の上方向から見た平面図である。 ステージと支柱の構成の詳細を示す図である。 長辺の長いステージに交換した場合のワークの保持手段の状態を示す断面図である。 長辺の長いステージに交換した場合のワークの保持手段の状態を示す平面図である。 パターンが形成されたＴＡＢテープの例を示す図である。 従来の透過照明によりパターンの検査を行なう装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１，１’ ＴＡＢテープ
１１ 第１のグリップ部
１２ 第２のグリップ部
１３ グリップ用上部材
１４ グリップ用下部材
１５ グリップ駆動部
１６ リニアガイド
２０，２０’ ステージ
２１ 支柱
２２ 真空吸着孔または溝
２３ 位置決めピン
２４ 固定ねじ
２５ 長辺の長いステージ
３０ 真空ポンプ
３１ 圧縮エアー
３２ 切り換えバルブ
４１，４２ 狭持面
５０ テープ引っ張り機構
５１ グリップ
５２ 透過照明装置
５３ 撮像装置
５４ 制御部
５５ マスターデータ
１０１ ＴＡＢテープ
１０２ 樹脂フィルム
１０３ パーフォレーションホール
１１０ デバイスホール
１１１ 配線パターン

Claims (2)

1. フィルム状の帯状ワークに形成されたパターンを、透過照明光により撮像し、該パターンの外観を検査するパターン検査装置において、
   上記帯状ワークの幅方向にテンションを与えるワーク引っ張り機構と、上記帯状ワークを、パターンが撮像される際には吸着保持し、搬送される際にはエアーを吹き出すことにより浮上させるステージとを備え、上記ステージは、長辺が帯状ワークの幅方向に短辺が長手方向に対応する長方形状であり、帯状ワークの検査する個所の搬送方向上流側と下流側に設けられ、ステージとステージの間から帯状ワークに対して透過照明光を照射することを特徴とするパターン検査装置。
2. 上記ステージは、交換可能であることを特徴とする請求項１に記載のパターン検査装置。

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