JP6498564B2 - 処理装置、基板検査装置、処理方法および基板検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象基板における測定用プローブを接触させる接触位置を特定する処理を実行する処理装着、その処理装着を備えた基板検査装置、検査対象基板における測定用プローブを接触させる接触位置を特定する処理を実行する処理方法、およびその処理方法を用いる基板検査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において出願人が開示した回路基板検査装置が知られている。この回路基板検査装置は、被検査基板を保持する保持部と、ガイドレール部および可動アーム部等を有して２つのプローブを移動させる機構とを備えて、被検査基板の測定ポイントにプローブを接触させて被検査基板の検査を実行可能に構成されている。また、この回路基板検査装置では、被検査基板に配設されている３つの基準位置マークを位置補正用カメラで撮像して基準位置マークの位置を測定し、基準位置マークの設計上の位置と測定した位置との差に基づいて基板や実装部品の位置ずれを特定して、プローブを移動させる際の移動量の補正を行うことで、測定ポイントにプローブを接触させることが可能となっている。

特許第３５０９０４０号公報（第３−５頁、第１−８図）

ところが、上記の回路基板検査装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この回路基板検査装置では、３つの基準位置マークを測定することで、基板や実装部品の位置ずれを特定することが可能となっている。しかしながら、上記の回路基板検査装置が行っている処理では、基板の線形変換（拡大縮小、剪断、回転）および平行移動による位置ずれを補正することができるものの、基板自体が変形しているとき、具体的には、設計どおりに形成されているときには長方形をなす基板が、対向する２組の辺がいずれも平行ではなく、かつ隣り合う辺同士がいずれも直交しない形状に変形しているときには、位置ずれを補正して正しい測定ポイントを特定することが困難であるという課題が存在する。

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、検査対象基板が変形している場合においても測定用プローブの接触位置を正確に特定し得る処理装置、基板検査装置、処理方法および基板検査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記載の処理装置は、複数のマークが設けられると共に設計上の外形が長方形をなす検査対象基板を検査場所に配置した配置状態において当該検査対象基板の当該マークの位置を測定した第１位置と、前記検査対象基板を設計どおりに形成した基準基板を前記検査場所の基準位置に配置した基準状態における前記マークの位置である第２位置と、前記基準状態の前記基準基板における測定用プローブを接触させる接触位置である第３位置とに基づき、前記検査対象基板における前記第３位置に対応する第４位置を特定する処理を実行する処理部を備えた処理装置であって、前記処理部は、前記検査対象基板の外形である四角形における連続する３つの辺に相当する３つのベクトルを含んで構成される数式であって３つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置を代入して当該各ベクトルを求めて作成した当該数式に前記第３位置を代入して第５位置を求め、前記３つのマークを除く他の１つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置に基づいて前記配置状態における前記検査対象基板の前記基準位置からの位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量で前記第５位置を補正して前記第４位置を特定する。なお、長方形には正方形が含まれるものとする。

また、請求項２記載の処理装置は、請求項１記載の処理装置において、前記第１位置を測定する測定部を備えている。

また、請求項３記載の基板検査装置は、請求項１または２記載の処理装置と、前記測定用プローブを移動させる移動機構と、当該移動機構を制御して前記処理装置によって特定された前記第４位置に前記測定用プローブを接触させる制御部と、前記測定用プローブを介して入出力する電気信号に基づいて前記検査対象基板を検査する検査部とを備えている。

また、請求項４記載の処理方法は、複数のマークが設けられると共に設計上の外形が長方形をなす検査対象基板を検査場所に配置した配置状態において当該検査対象基板の当該マークの位置を測定した第１位置と、前記検査対象基板を設計どおりに形成した基準基板を前記検査場所の基準位置に配置した基準状態における前記マークの位置である第２位置と、前記基準状態の前記基準基板における測定用プローブを接触させる接触位置である第３位置とに基づき、前記検査対象基板における前記第３位置に対応する第４位置を特定する処理を実行する処理方法であって、前記検査対象基板の外形である四角形における連続する３つの辺に相当する３つのベクトルを含んで構成される数式であって３つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置を代入して当該各ベクトルを求めて作成した当該数式に前記第３位置を代入して第５位置を求め、前記３つのマークを除く他の１つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置に基づいて前記配置状態における前記検査対象基板の前記基準位置からの位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量で前記第５位置を補正して前記第４位置を特定する。

また、請求項５記載の基板検査方法は、請求項４記載の処理方法によって特定した前記第４位置に前記測定用プローブを接触させ、前記測定用プローブを介して入出力する電気信号に基づいて前記検査対象基板を検査する。

請求項１記載の処理装置、請求項３記載の基板検査装置、請求項４記載の処理方法、および請求項５記載の基板検査方法では、処理部が、３つのマークの第１位置および第２位置を代入して求めた検査対象基板の３辺に相当する各ベクトルを含んで構成される数式に第３位置を代入して第５位置を求め、１つのマークの第１位置および第２位置に基づいて求めた検査対象基板の位置ずれ量で第５位置を補正して第４位置を特定する。このようにして第４位置を特定することにより、この処理装置、基板検査装置、処理方法、および基板検査方法によれば、検査対象基板が変形している場合においても、第４位置を正確に特定することができる。したがって、この基板検査装置および基板検査方法によれば、各第４位置に各プローブを確実に接触させることができる結果、物理量の測定、およびその物理量に基づく検査対象基板の検査を正確に行うことができる。

また、請求項２記載の処理装置、および請求項３記載の基板検査装置によれば、測定部が第１位置を測定することにより、第１位置を測定する処理とその第１位置を用いて第４位置を特定する処理を一貫して行うことができるため、例えば、処理装置や基板検査装置以外の外部装置を用いて第１位置を測定する構成と比較して、処理効率を十分に向上させることができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 保持台２１に配置された検査対象基板５０ａの平面図である。 保持台２１に配置された基準基板５０ｂの平面図である。 特定処理７０のフローチャートである。 特定処理７０を説明する第１の説明図である。 特定処理７０を説明する第２の説明図である。

以下、本発明に係る処理装置、基板検査装置、処理方法および基板検査方法の実施の形態について、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、移動機構３、カメラ４、一対のプローブ５、記憶部６および処理部７を備えて、後述する基板検査方法に従って基板５０（図２，３も参照）を検査可能に構成されている。なお、移動機構３、カメラ４、記憶部６および処理部７により、後述する特定処理７０（処理方法に従った処理）を実行する処理装置が構成される。

ここで、基板５０は、図３に示すように、設計どおりに形成されたときの外形が長方形をなすように構成されている。また、基板５０には、図２，３に示すように、基板５０の位置や形状を特定する際に用いる複数（例えば、４つ）のマークＭが予め設けられている。また、基板５０には、検査の際にプローブ５を接触させるべき複数の接触位置（図３に示す複数の第３位置Ｐ３）が規定されている。なお、以下の説明において、設計どおりに形成された基板５０（理論上の基板）を基準基板５０ｂ（図３参照）ともいい、検査対象の基板５０（実基板）を検査対象基板５０ａ（図２参照）ともいう。

基板保持部２は、基板５０が配置される保持台２１（図２参照）と、保持台２１に配置された基板５０を固定する図外の固定部とを備えて、基板５０を保持可能に構成されている。移動機構３は、ガイドレール、スライダおよび上下動機構（いずれも図示を省略する）を備えて構成され、処理部７の制御に従い、カメラ４およびプローブ５を移動させる。

カメラ４は、処理部７の制御に従って検査対象基板５０ａのマークＭを撮像する。プローブ５は、移動機構３によって移動させられて、検査対象基板５０ａにおける第４位置Ｐ４（上記した第３位置Ｐ３に対応する位置：図２参照）に先端部が接触させられる。

記憶部６は、各種のデータを記憶する。具体的には、記憶部６には、処理部７によって実行される特定処理７０（図４参照）において用いられる第２位置データＤ２および第３位置データＤ３が予め記憶されている。この場合、第２位置データＤ２は、図３に示すように、基板保持部２における保持台２１（検査場所に相当する）の規定位置に配置された状態（以下、「基準状態」ともいう）の基準基板５０ｂにおけるマークＭの位置（設計上の位置）である第２位置Ｐ２を示すデータである。また、第３位置データＤ３は、基準状態の基準基板５０ｂにおけるプローブ５を接触させるべき接触位置である複数の第３位置Ｐ３（同図参照）を示すデータである。

また、記憶部６は、特定処理７０を実行する過程で処理部７によって生成される第１位置データＤ１、第４位置データＤ４、第５位置データＤ５を記憶する。この場合、第１位置データＤ１は、図２に示すように、基板保持部２の保持台２１に配置した状態（以下、「配置状態」ともいう）の検査対象基板５０ａにおけるマークＭの位置（処理部７によって測定される位置）である第１位置Ｐ１を示すデータである。また、第４位置データＤ４は、上記した各第３位置Ｐ３にそれぞれ対応する検査対象基板５０ａにおける位置である第４位置Ｐ４を示すデータであり、第５位置データＤ５は、第４位置Ｐ４を求めるために特定処理７０において求められる第５位置Ｐ５を示すデータである。

処理部７は、制御部として機能し、移動機構３によるカメラ４およびプローブ５の移動を制御する。また、処理部７は、検査部として機能し、プローブ５を介して入出力する電気信号に基づいて検査対象基板５０ａを検査する。また、処理部７は、移動機構３およびカメラ４と共に測定部として機能し、検査対象基板５０ａに設けられているマークＭの位置である第１位置Ｐ１を測定する測定処理を実行する。また、処理部７は、検査対象基板５０ａを検査する際に、図４に示す特定処理７０（処理方法に従った処理）を実行して、第４位置Ｐ４を特定する。

次に、基板検査装置１を用いて検査対象基板５０ａを検査する基板検査方法、およびその際の基板検査装置１を構成する各構成要素の動作について、図面を参照して説明する。

最初に、検査対象基板５０ａを基板保持部２に保持させる。具体的には、図２に示すように、基板保持部２における保持台２１に検査対象基板５０ａを配置し、次いで図外の固定部で基板５０を固定する。

続いて、図外の操作部を操作して、検査の開始を指示する。これに応じて、処理部７は、第４位置Ｐ４を特定する特定処理７０（図４参照）を実行する。この特定処理７０では、処理部７は、４つのマークＭの第１位置Ｐ１を測定する測定処理を実行する（ステップ７１）。この測定処理では、処理部７は、カメラ４を制御して撮像を開始させると共に、移動機構３を制御して、カメラ４の中心（撮像画像の中心）が検査対象基板５０ａにおけるマークＭの中心と一致するようにマークＭの上方にカメラ４を移動させる。また、処理部７は、移動機構３によるカメラ４の移動距離に基づいてマークＭの第１位置Ｐ１を測定する。以下、同様にして、処理部７は、各マークＭの第１位置Ｐ１を測定し、各第１位置Ｐ１を示す第１位置データＤ１を生成して記憶部６に記憶させる。

次いで、処理部７は、各マークＭについての第２位置データＤ２を記憶部６から読み出す（ステップ７２）。続いて、処理部７は、第４位置データＤ４の特定に必要な第５位置Ｐ５を求めるための数式（１）を作成する（ステップ７３）。

ここで、図６に示すように、基準基板５０ｂの外形である長方形の辺Ａｂが水平で、辺Ａｂ，Ｃｂの交点ＡＣｂが基準点Ｐ０（保持台２１上に設けられた点）に位置している基準状態であると仮定したときの基準基板５０ｂにおける任意の点Ｐｆの位置を位置Ｐｂとする。また、図５に示すように、検査対象基板５０ａの外形である四角形の辺Ａａが水平で、辺Ａａ，Ｃａの交点ＡＣａが基準点Ｐ０に位置している基準状態であると仮定する。一方、同図に示すように、検査対象基板５０ａが変形している（長方形ではない）ときには、基準基板５０ｂにおける上記した点Ｐｆの位置Ｐａは、位置Ｐｂとは異なることとなる。この場合、図５に示すように、上記した検査対象基板５０ａの四角形における連続する３つの辺Ａａ，Ｂａ，Ｃａに相当する３つのベクトル↑α，↑β，↑γ（「↑」は、ベクトルを表す）を想定し、図６に示すように、上記した基準基板５０ｂの長方形の辺Ａｂ，ＣｂをそれぞれＸ軸、Ｙ軸とする直交座標系における位置ＰｂのＸＹ座標をｘｂ，ｙｂとすると、検査対象基板５０ａにおける点Ｐｆの位置Ｐａは、次の数式（１）で表される。
Ｐａ（ｘａ，ｙａ）＝ｘｂ・↑α＋ｙｂ・↑γ＋ｘｂ・ｙｂ・（↑β−↑α）・・・・数式（１）

上記の数式（１）では、３つのベクトル↑α，↑β，↑γが含まれている。このため、これらを変数とする３つの方程式からなる連立方程式を解いてベクトル↑α，↑β，↑γを求めることで、基準基板５０ｂにおける任意の点Ｐｆの位置Ｐｂ（ＸＹ座標）から、検査対象基板５０ａの点Ｐｆの位置Ｐａ（ＸＹ座標）を求めることが可能な上記数式（１）を作成することができる。

上記の連立方程式を構成する３つの方程式を作成するには、４つのマークＭのうちの３つのマークＭ（例えば、図２，３における左下のマークＭを除く３つのマークＭ）の第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２を用いる。まず、これらの３つのマークＭのうちの１つのマークＭについての第１位置データＤ１を記憶部６から読み出して、その第１位置データＤ１に示される第１位置Ｐ１を上記の数式（１）のＰａに代入すると共に、ステップ７２で読み出したそのマークＭについての第２位置データＤ２に示される第２位置Ｐ２のＸＹ座標を数式（１）のｘｂ，ｙｂに代入して１つの方程式を作成し、次いで、同様にして、上記した３つのマークＭのうちの他の２つのマークＭについての第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２を数式（１）にそれぞれ代入して２つの方程式を作成する。

続いて、上記した３つの方程式からなる連立方程式を解いてベクトル↑α，↑β，↑γを求める。これにより、第４位置データＤ４の特定に必要な第５位置Ｐ５を求めるための数式としての数式（１）が作成される。

次いで、処理部７は、第３位置データＤ３を記憶部６から読み出す（ステップ７４）。続いて、処理部７は、第３位置データＤ３に示される複数の第３位置Ｐ３のＸＹ座標を上記の数式（１）のｘｂ，ｙｂに代入して、各第３位置Ｐ３にそれぞれ対応する第５位置Ｐ５（この場合、数式（１）のＰａが第５位置Ｐ５となる）を算出して（ステップ７５）、第５位置Ｐ５を示す第５位置データＤ５を生成して記憶部６に記憶させる。

次いで、処理部７は、各第５位置Ｐ５から各第４位置Ｐ４を特定する（ステップ７６）。この場合、上記の数式（１）は、検査対象基板５０ａおよび基準基板５０ｂの双方が基準状態である（検査対象基板５０ａの交点ＡＣａおよび基準基板５０ｂの交点ＡＣｂが共に基準点Ｐ０に位置している）ことを前提としている。このため、検査対象基板５０ａの交点ＡＣａが基準点Ｐ０から離間した位置に位置しているとき、つまり、図２に示すように、検査対象基板５０ａが基準位置から位置ずれして、基準状態ではないときには、上記した連立方程式の作成に用いた３つのマークＭを除く他の１つのマークＭ（この例では、図２，３における左下のマークＭ）の第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２に基づいて位置ずれ量Ｌ（同図参照）を求め、その位置ずれ量Ｌで各第５位置Ｐ５を補正して各第４位置Ｐ４を特定する。

続いて、処理部７は、第４位置Ｐ４を示す第４位置データＤ４を生成して（ステップ７７）、記憶部６に記憶させ、特定処理７０を終了する。

次いで、処理部７は、最初に接触させるべき一対の第４位置Ｐ４の第４位置データＤ４を記憶部６から読み出し、続いて、移動機構３を制御して、各第４位置Ｐ４に各プローブ５をそれぞれ接触させる。この場合、この基板検査装置１では、上記した特定処理７０によって第４位置Ｐ４を特定しているため、検査対象基板５０ａが変形している場合においても、第４位置Ｐ４を正確に特定することができる。したがって、この基板検査装置１では、各第４位置Ｐ４に各プローブ５を確実に接触させることが可能となっている。

次いで、処理部７は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部７は、各プローブ５を介して測定用の電気信号（例えば、電流）を各第４位置Ｐ４に供給すると共に、測定用の電気信号の供給に伴って各プローブ５を介して入力した電気信号（例えば、電圧）に基づいて物理量（例えば、抵抗）を測定する。続いて、処理部７は、測定した物理量に基づいて検査対象基板５０ａを検査する。この場合、この基板検査装置１では、上記したように各第４位置Ｐ４に各プローブ５を確実に接触させることが可能となっているため、物理量の測定、およびその物理量に基づく検査対象基板５０ａの検査を正確に行うことが可能となっている。

このように、この処理装置、基板検査装置１、処理方法および基板検査方法では、処理部７が、３つのマークＭの第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２を代入して求めた検査対象基板５０ａの３辺に相当する各ベクトル↑α，↑β，↑γを含んで構成される数式（１）に第３位置Ｐ３を代入して第５位置Ｐ５を求め、１つのマークＭの第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２に基づいて求めた検査対象基板５０ａの位置ずれ量Ｌで第５位置Ｐ５を補正して第４位置Ｐ４を特定する。このようにして第４位置Ｐ４を特定することにより、この処理装置、基板検査装置１、処理方法および基板検査方法によれば、検査対象基板５０ａが変形している場合においても、第４位置Ｐ４を正確に特定することができる。したがって、この基板検査装置１によれば、各第４位置Ｐ４に各プローブ５を確実に接触させることができる結果、物理量の測定、およびその物理量に基づく検査対象基板５０ａの検査を正確に行うことができる。

また、この処理装置、基板検査装置１、処理方法および基板検査方法によれば、移動機構３、カメラ４および処理部７によって構成される測定部が第１位置Ｐ１を測定することにより、第１位置Ｐ１を測定する処理とその第１位置Ｐ１を用いて第４位置Ｐ４を特定する処理を一貫して行うことができるため、例えば、処理装置や基板検査装置１以外の外部装置を用いて第１位置Ｐ１を測定する構成および方法と比較して、処理効率を十分に向上させることができる。

なお、処理装置、基板検査装置１、処理方法および基板検査方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、上記の例では、特定処理７０において、４つのマークＭの第１位置Ｐ１を測定し、そのうちの１つのマークＭの第１位置Ｐ１に基づいて求めた位置ずれ量で第５位置Ｐ５を補正して第４位置Ｐ４を特定しているが、５つ以上のマークＭの第１位置Ｐ１を測定し、数式（１）の作成に用いる３つのマークＭ以外の２つ以上のマークＭの第１位置Ｐ１に基づいて位置ずれ量を求めて、第５位置Ｐ５を補正する構成および方法を採用することもできる。

１ 基板検査装置
２ 基板保持部
３ 移動機構
４ カメラ
５ プローブ
７ 処理部
２１ 保持台
５０ａ 検査対象基板
５０ｂ 基準基板
７０ 特定処理
Ｌ 位置ずれ量
Ｍ マーク
Ｐ０ 基準点
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｐ３ 第３位置
Ｐ４ 第４位置
↑α，↑β，↑γ ベクトル

Claims (5)

1. 複数のマークが設けられると共に設計上の外形が長方形をなす検査対象基板を検査場所に配置した配置状態において当該検査対象基板の当該マークの位置を測定した第１位置と、前記検査対象基板を設計どおりに形成した基準基板を前記検査場所の基準位置に配置した基準状態における前記マークの位置である第２位置と、前記基準状態の前記基準基板における測定用プローブを接触させる接触位置である第３位置とに基づき、前記検査対象基板における前記第３位置に対応する第４位置を特定する処理を実行する処理部を備えた処理装置であって、
   前記処理部は、前記検査対象基板の外形である四角形における連続する３つの辺に相当する３つのベクトルを含んで構成される数式であって３つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置を代入して当該各ベクトルを求めて作成した当該数式に前記第３位置を代入して第５位置を求め、前記３つのマークを除く他の１つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置に基づいて前記配置状態における前記検査対象基板の前記基準位置からの位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量で前記第５位置を補正して前記第４位置を特定する処理装置。
2. 前記第１位置を測定する測定部を備えている請求項１記載の処理装置。
3. 請求項１または２記載の処理装置と、前記測定用プローブを移動させる移動機構と、当該移動機構を制御して前記処理装置によって特定された前記第４位置に前記測定用プローブを接触させる制御部と、前記測定用プローブを介して入出力する電気信号に基づいて前記検査対象基板を検査する検査部とを備えている基板検査装置。
4. 複数のマークが設けられると共に設計上の外形が長方形をなす検査対象基板を検査場所に配置した配置状態において当該検査対象基板の当該マークの位置を測定した第１位置と、前記検査対象基板を設計どおりに形成した基準基板を前記検査場所の基準位置に配置した基準状態における前記マークの位置である第２位置と、前記基準状態の前記基準基板における測定用プローブを接触させる接触位置である第３位置とに基づき、前記検査対象基板における前記第３位置に対応する第４位置を特定する処理を実行する処理方法であって、
   前記検査対象基板の外形である四角形における連続する３つの辺に相当する３つのベクトルを含んで構成される数式であって３つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置を代入して当該各ベクトルを求めて作成した当該数式に前記第３位置を代入して第５位置を求め、前記３つのマークを除く他の１つの前記マークについての前記第１位置および前記第２位置に基づいて前記配置状態における前記検査対象基板の前記基準位置からの位置ずれ量を求め、当該位置ずれ量で前記第５位置を補正して前記第４位置を特定する処理方法。
5. 請求項４記載の処理方法によって特定した前記第４位置に前記測定用プローブを接触させ、前記測定用プローブを介して入出力する電気信号に基づいて前記検査対象基板を検査する基板検査方法。

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