JPH02298095A - Measuring method for substrate surface in direct drawing device - Google Patents

Measuring method for substrate surface in direct drawing device

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JPH02298095A
JPH02298095A JP11988589A JP11988589A JPH02298095A JP H02298095 A JPH02298095 A JP H02298095A JP 11988589 A JP11988589 A JP 11988589A JP 11988589 A JP11988589 A JP 11988589A JP H02298095 A JPH02298095 A JP H02298095A
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Abstract

PURPOSE:To enable the drawing of a thick-film circuit pattern of high quality in any time by measuring strength of reflected light as well as height of the whole surface of a substrate by scanning the whole surface of the substrate by a height sensor and by correcting the height data according to the measured intensity of the reflected light. CONSTITUTION:An X-Y table 2 is driven and a height sensor 10 scans over almost the whole surface of a substrate 1 in a predetermined pitch. The data of reflected light intensity in a plurality of points are gathered and are stored temporarily in a RAM inside. After setting a predetermined height correcting quantity according to a distribution state of the gathered data of reflected light intensity, said data are stored in a microcomputer 20 as the data for recognizing materials. Next, the height sensor 10 scans the whole surface of the substrate 1 by a predetermined pitch which is smaller than that of the last time so as to measure the height data and the reflected light intensity data at the same time. The height data are corrected by using a correcting quantity corresponding to each region stored in the microcomputer 20 previously, namely, a material. The corrected height dat are stored in a distance data map storage 31 of a memory 30. Lastly, by using the corrected height data stored in the memory 30, a drawing with a motor controller driver 9 is effected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ノズルと基板とを相対移動させながら、ノ
ズルから厚膜回路形成用ペーストを吐出させて基板上に
厚膜回路を形成するようにした直接描画装置における基
板表面計測方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides a method for forming a thick film circuit on a substrate by discharging a paste for forming a thick film circuit from a nozzle while moving the nozzle and the substrate relative to each other. The present invention relates to a method for measuring a substrate surface in a direct writing apparatus.

(従来の技術〕 直接描画装置を用いてアルミナ基板等の耐熱性セラミッ
ク基板上に厚膜回路形成用ペースト(以下「ペースト」
という)を吐出させて所定の回路を描画した後、これを
高温焼成して厚膜回路パターンを形成することが行われ
ている。
(Prior art) Thick film circuit forming paste (hereinafter referred to as "paste") is applied onto a heat-resistant ceramic substrate such as an alumina substrate using a direct writing device.
After drawing a predetermined circuit by discharging a thick film, a thick film circuit pattern is formed by firing it at a high temperature.

そして、ノズルから吐出するペーストの種類によって導
電体、抵抗体、絶縁体等の種々の形状の厚膜を形成する
ことができる。
Depending on the type of paste discharged from the nozzle, thick films of various shapes such as conductors, resistors, and insulators can be formed.

このような厚膜回路形成技術は、ハイブリッドICの製
造に用いられており、高密度化、多層化の要求に応じて
絶縁体を挾んで複数の導体パターンを多層に積層する構
造のものが多用されている。
This type of thick film circuit formation technology is used in the manufacture of hybrid ICs, and in response to the demands for higher density and multilayering, structures in which multiple conductor patterns are stacked in multiple layers with an insulator sandwiched in between are often used. has been done.

直接描画装置を用いて厚膜回路を形成するには、回路を
形成しようとする基板をX、Y方向に移動可能なXYテ
ーブル上に固設し、この基板に垂直に上下に移動可能な
ペースト吐出用ノズルを設け、ノズルからペーストを吐
出しなからXYテーブルを予め定められたプログラムに
応じて数値制御して移動させることによって行うことが
できる。
To form a thick film circuit using a direct drawing device, the substrate on which the circuit is to be formed is fixed on an XY table that can be moved in the X and Y directions, and a paste that can be moved up and down perpendicular to this substrate is This can be done by providing a discharge nozzle and moving the XY table under numerical control according to a predetermined program while discharging the paste from the nozzle.

その際、ノズルと基板との距離は数十ミクロン程度に維
持することが要求され、それよりも距離が小さくなると
形成される回路の膜厚が薄くなり、逆に大きくなると描
画ラインが途中で切れたり蛇行したりして、いずれも描
画品質が低下する。
At that time, it is required to maintain the distance between the nozzle and the substrate at about several tens of microns; if the distance is smaller than that, the thickness of the circuit formed will be thinner, and if it is larger, the drawn line will break midway. In either case, the drawing quality deteriorates.

一方、基板の素材となるセラミック板は、1インチ当り
甚だしい場合には80μm近くの反りを有し、また、す
でにパターンが描画あるいは印刷されている基板では、
そのパターンが導体である場合には10〜20μm、ガ
ラス等の絶縁体である場合には40〜50μmの厚みが
生じている。
On the other hand, the ceramic plate that is the material of the board has a warp of nearly 80 μm per inch in severe cases, and if the board has already been drawn or printed with a pattern,
When the pattern is a conductor, the thickness is 10 to 20 μm, and when it is an insulator such as glass, the thickness is 40 to 50 μm.

したがって、このような基板に厚膜回路を描画するため
には、従来、レーザ光を利用した光学的な高さセンサを
設け、実際の描画に先立ってこの高さセンサを走査し、
基板表面の高さを全面に亘って所定のピッチで測定して
各部の高さデータをマイクロコンピュータのRAM内に
格納し、描画時に基板の凹凸状態に応じてノズルを上下
させて描画するようにしている。
Therefore, in order to draw thick film circuits on such substrates, conventionally, an optical height sensor using laser light is provided, and the height sensor is scanned prior to the actual drawing.
The height of the substrate surface is measured at a predetermined pitch over the entire surface, the height data of each part is stored in the RAM of the microcomputer, and the nozzle is moved up and down according to the irregularity of the substrate during drawing. ing.

第7図は、レーザスポット光を用いた三角測量方式の高
さセンサの測距原理を示すものである。
FIG. 7 shows the distance measurement principle of a triangulation type height sensor using a laser spot light.

この高さセンサ10は、小型で高出力の半導体レーザ1
1と、高分解能で高速応答性を有する半導体装置検出器
(Position 5ensitive Devic
e :以下rPSDJという)12とを組合わせたもの
であり、光源である半導体レーザ11からのレーザ光を
投光レンズ13によって集光して、測定すべき基板1上
にスポット光f1として照射し、基板1からの反射光f
2を、投光レンズ13から所定の間隔を置いて配設した
受光レンズ14によってPSD12の受光面上の一点に
集光して受光させる構造になっている。
This height sensor 10 uses a small, high-output semiconductor laser 1.
1 and a semiconductor device detector with high resolution and high speed response (Position 5 sensitive device detector).
e: hereinafter referred to as rPSDJ) 12, the laser beam from the semiconductor laser 11 that is the light source is focused by the projection lens 13 and irradiated onto the substrate 1 to be measured as spot light f1. , reflected light f from the substrate 1
2 is condensed and received at one point on the light receiving surface of the PSD 12 by a light receiving lens 14 disposed at a predetermined distance from the light projecting lens 13.

そして、基板1の矢示方向の変位によって、受光レンズ
14で集光される反射光f2の角度Oが変化するため、
PSD12上の集光スポットの重心位置、すなわち受光
位置Xがそれに比例して変位する。この受光位置Xは、
PSD12によって容易に検出することができる。
Then, as the substrate 1 is displaced in the direction of the arrow, the angle O of the reflected light f2 focused by the light receiving lens 14 changes.
The position of the center of gravity of the focused spot on the PSD 12, that is, the light receiving position X, is displaced in proportion to this. This light receiving position X is
It can be easily detected by PSD12.

いま、投光レンズ13と受光レンズ14どの光軸間隔を
d、受光レンズ14とPSDI2との間隔をFとすると
、基板1までの距離りを次式によって求めることができ
る。
Now, if the distance between the optical axes of the light projecting lens 13 and the light receiving lens 14 is d, and the distance between the light receiving lens 14 and the PSDI 2 is F, then the distance to the substrate 1 can be determined by the following equation.

L=d −F/X        (1)〔発明が解決
しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の直接描画装置における
基板表面計測方法にあって、基板上にすでに厚膜回路パ
ターンが形成されている場合には、そのパターンを形成
するベースI−の素材によって、基板表面の実際の高さ
計測値にその素材特有の誤差を生じ、このような実測値
をそのまま描画時の高さ制御データとして用いると、必
ずしも所期の描画品質が得られない場合があった。
L=d -F/X (1) [Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional method for measuring the substrate surface using a direct writing device, it is difficult to measure the surface of a substrate when a thick film circuit pattern has already been formed on the substrate. If so, the material of the base I- that forms the pattern will cause an error specific to that material in the actual height measurement value of the substrate surface, and such actual measurement value may be used as height control data during drawing. When used, the desired drawing quality may not always be obtained.

すなわち、第8図に示すようにセラミックの素材からな
る基板1の表面1aに例えば金、銀、白金、銀パラジウ
ム、銅等の金属を多量に含んだ導体パターン101と絶
縁ガラスからなる絶縁体パターン102を形成した場合
、基板表面1aとそれぞれのパターン101,102の
表面101a。
That is, as shown in FIG. 8, a conductive pattern 101 containing a large amount of metal such as gold, silver, platinum, silver palladium, copper, etc. and an insulating pattern made of insulating glass are formed on the surface 1a of a substrate 1 made of a ceramic material. 102, the substrate surface 1a and the surfaces 101a of the respective patterns 101 and 102.

102aとの高さ計測値は図で仮想線S′で示すように
実際の表面状態(実線Sで示す)とは異なる結果となる
The height measurement value with respect to 102a is different from the actual surface condition (indicated by solid line S), as shown by virtual line S' in the figure.

その理由は次のように考えられる。The reason may be as follows.

導体パターン101の表面は極めて密で且つ平坦である
ので、第7図に示した高さセンサ10の半導体レーザ1
1からのレーザ光はす入てその表面Iotaから反射し
てPSD12に達し、パターン表面101aの実際の高
さLは前述の(1)式を用いて求めることができる。
Since the surface of the conductive pattern 101 is extremely dense and flat, the semiconductor laser 1 of the height sensor 10 shown in FIG.
The laser beam from the pattern surface 101a enters and is reflected from the surface Iota to reach the PSD 12, and the actual height L of the pattern surface 101a can be determined using the above-mentioned equation (1).

これに対し、基板1の表面1aは細かな凹凸があって投
光されたレーザ光の一部は表面1aの最高部から反射す
るが、他の多くはそれより低い部分から反射するので、
PSDI2上の集光スポットの重心位置は表面1aの最
高部より低い面に対応する位置となり、実際の高さより
低い値が計測される。
On the other hand, since the surface 1a of the substrate 1 has fine irregularities, some of the projected laser light is reflected from the highest part of the surface 1a, but most of the other light is reflected from the lower parts.
The center of gravity of the focused spot on the PSDI 2 corresponds to a surface lower than the highest part of the surface 1a, and a value lower than the actual height is measured.

また、絶縁体パターン102の場合は、素材である絶縁
ガラスの厚さが40〜50μIと極めて薄く、着色ガラ
スであってもほぼ透明とみなし得るので、投光されたレ
ーザ光の入射角がガラスの臨界角(約42度)より小さ
い場合には、パターン102の表面102aと裏面10
2bでの反射光が共にPSD12に入射し、その集光ス
ポットの重心位置は、表面102aより低い面に対応す
る位置となり、この場合にも実際の高さより低い値が計
測される。
In addition, in the case of the insulator pattern 102, the thickness of the insulating glass that is the material is extremely thin at 40 to 50 μI, and even colored glass can be considered almost transparent, so the incident angle of the projected laser beam is is smaller than the critical angle (approximately 42 degrees), the front surface 102a and back surface 10 of the pattern 102
Both of the reflected lights from 2b enter the PSD 12, and the center of gravity of the focused spot corresponds to a surface lower than the surface 102a, and in this case as well, a value lower than the actual height is measured.

したがって、パターンの形成されていない基板上に新た
に厚膜回路パターンを描画する場合には、高さ計測値を
一様に補正すればよいので問題が生じないが、すでに厚
膜回路パターンが形成されている場合には、そのパター
ンの素材に応じて実測した高さデータの補正量を変化さ
せなければならないという問題点があった。
Therefore, when drawing a new thick film circuit pattern on a substrate on which no pattern has been formed, no problem will occur because the height measurement value can be uniformly corrected, but if a thick film circuit pattern has already been formed, no problem will occur. In this case, there is a problem in that the amount of correction of the actually measured height data must be changed depending on the material of the pattern.

この発明は、このような従来の問題点を解決し、基板上
に形成されたパターンの素材を自動的に識別し、その素
材に応じて高さデータを補正し得る直接描画装置におけ
る基板表面計測方法を提供することを目的とする。
This invention solves these conventional problems and provides a method for measuring the surface of a substrate in a direct writing device that can automatically identify the material of the pattern formed on the substrate and correct the height data according to the material. The purpose is to provide a method.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するため、この発明による直接描画装
置における基板表面計測方法は、ノズルと基板とを相対
移動させながら、予め高さセンサによって計測した基板
表面の高さデータに基いてノズルの高さを制御し、ノズ
ルからペーストを吐出させて基板上に厚膜回路を形成す
る直接描画装置において、上記高さセンサによって基板
の全表面を走査してその高さと共に反射光強度を計測し
、計測した反射光強度に応じて高さデータを、補正する
ものである。
In order to achieve the above object, the method for measuring the surface of a substrate in a direct writing apparatus according to the present invention is to adjust the height of the nozzle based on the height data of the substrate surface measured in advance by a height sensor while moving the nozzle and the substrate relative to each other. In a direct writing device that controls the height and discharges paste from a nozzle to form a thick film circuit on a substrate, the height sensor scans the entire surface of the substrate and measures the height and the intensity of reflected light, The height data is corrected according to the measured reflected light intensity.

また、高さ計測に先立ち、基板をほぼ全面に亘って走査
して複数点の反射光強度を計測し、その反射光強度の分
布状態により所定の高さ補正量を設定した後、基板の全
表面を再走査してその高さと共に反射光強度を計測し、
その反射光強度に対応する上記高さ補正量により計測し
た高さデータを補正することも可能である。
In addition, prior to height measurement, the board is scanned over almost the entire surface to measure the reflected light intensity at multiple points, and a predetermined height correction amount is set based on the distribution of the reflected light intensity. The surface is rescanned and the reflected light intensity is measured along with its height.
It is also possible to correct the measured height data using the above-mentioned height correction amount corresponding to the reflected light intensity.

〔作 用〕[For production]

上記のような方法により、基板全表面の高さと共にその
反射光強度が計測される。
By the method described above, the height of the entire surface of the substrate and the intensity of the reflected light are measured.

この反射光強度は、基板及び基板上に形成したパターン
の素材によってそれぞれ特定の領域内に収束することが
確認されているので、反射光強度からその素材を識別し
、予め各素材毎に実測された所定の高さ補正量を知るこ
とができる。
It has been confirmed that the intensity of this reflected light converges within a specific area depending on the substrate and the material of the pattern formed on the substrate, so the material can be identified from the intensity of the reflected light and actual measurements for each material have been carried out in advance. The predetermined height correction amount can be known.

したがって、その補正量によって実測した高さデータを
補正してノズルを上下させるようにすれば、常に高品質
な厚膜回路パターンを描画することが可能になる。
Therefore, by correcting the actually measured height data using the correction amount and moving the nozzle up and down, it becomes possible to always draw high-quality thick film circuit patterns.

また、高さ計測に゛先立ち、基板のほぼ全面に亘る複数
点の反射光強度を計測すれば、基板素材やペーストのロ
ット間の変動や経時変化、あるいは高さセンサの性能低
下等の理由により、反射光強度やその分布状態が高低い
ずれかの方向ヘシフトした場合にも、各素材の種類を識
別して高さデータを正確に補正することができる。
In addition, if you measure the reflected light intensity at multiple points over almost the entire surface of the board before measuring the height, it will be possible to avoid problems such as variations between lots of the board material or paste, changes over time, or deterioration in the performance of the height sensor. Even if the reflected light intensity or its distribution state shifts in either the vertical direction, the type of each material can be identified and the height data can be accurately corrected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面の第1図乃至第6図を参照してこの発明
の詳細な説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawings.

まず、第2図及び第3図によってこの発明に用いる直接
描画装置の概略を説明する。
First, the outline of the direct writing apparatus used in this invention will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は直接描画装置の構成を示す斜視図であり、基板
1は、X、Y方向に移動し得るxy子テーブル上の所定
の位置に複数の位置決めピンで位置決めして固定されて
いる。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the direct writing apparatus, in which the substrate 1 is positioned and fixed at a predetermined position on an xy child table movable in the X and Y directions using a plurality of positioning pins.

このXYテーブル2に対して垂直にインクペン3のノズ
ル4が配設され、モータ5によってXY平面に重直なZ
軸方向に駐動されるリニアスライダ6に保持されてノズ
ル4から基板1上にペースト7を吐出する。
A nozzle 4 of an ink pen 3 is arranged perpendicularly to this XY table 2, and a Z
A paste 7 is discharged onto a substrate 1 from a nozzle 4 held by a linear slider 6 that is parked in the axial direction.

装置固定部には、前述の高さセンサ10が固設され、基
板1の高さを計測してその表面の凹凸を検出すると共に
、基板1の表面の反射光強度を計測することができ、X
Yテーブル2上にはこれに対応して高さデータ較正用の
光量基準片8を設けている。
The above-mentioned height sensor 10 is fixedly installed in the device fixing part, and can measure the height of the substrate 1 and detect irregularities on the surface thereof, as well as measure the intensity of reflected light on the surface of the substrate 1. X
Correspondingly, a light amount reference piece 8 for calibrating height data is provided on the Y table 2.

第3図は上記直接描画装置の制御系を含むシステム構成
図であり、高さセンサ10は第7図に示したものとほぼ
同様であるが、この実施例では投光Iノンズ13及び受
光レンズ14の基板1側に偏光フィルタ15.16をそ
れぞれの偏光軸を平行にして設け、外光による誤作動を
防止している。
FIG. 3 is a system configuration diagram including the control system of the above-mentioned direct drawing apparatus, and the height sensor 10 is almost the same as that shown in FIG. Polarizing filters 15 and 16 are provided on the substrate 1 side of 14 with their respective polarization axes parallel to each other to prevent malfunction due to external light.

そして、半導体レーザ11からのレーザ光が投光レンズ
13.偏光フィルタ15を通って基板1に照射され、そ
の反射光が、偏光フィルタ1日。
Then, the laser beam from the semiconductor laser 11 is transmitted to the projection lens 13. The light is irradiated onto the substrate 1 through the polarizing filter 15, and the reflected light passes through the polarizing filter 15.

受光レンズ14を通ってPSD12上に集光スポットと
して結像する。
The light passes through the light receiving lens 14 and is focused on the PSD 12 as a focused spot.

PSD12は、その集光スポットの重心位置にその強度
に応じた電荷が発生し、その電荷による光電流の電流値
tl T L2が両端の電極までの距離に逆比例して出
力される。
In the PSD 12, a charge corresponding to the intensity is generated at the center of gravity of the focused spot, and a current value tl T L2 of a photocurrent due to the charge is output in inverse proportion to the distance to the electrodes at both ends.

したがって、基板1からの反射光による集光スポットの
重心位置がPSD12の中央にある時には電流値t1.
i2が等しくなり、また基板1の表面と異なる高さの面
で反射された場合には、その結像点が中央からずれるの
で、そのずれ量に従って電流値L1p4.2に差が生じ
る。
Therefore, when the center of gravity of the condensed spot by the reflected light from the substrate 1 is at the center of the PSD 12, the current value t1.
When i2 is equal and the light is reflected from a surface at a different height from the surface of the substrate 1, the imaging point is shifted from the center, so a difference occurs in the current value L1p4.2 according to the amount of shift.

この時、基板1からの高さ方向の距離は(il−iz)
/ (ix +iz)に比例し、PSDI2が受ける反
射光強度に応じた光量は(tx+iz)に比例するので
、演算部18.17により距離データ及び光量データを
求めることができる。
At this time, the distance in the height direction from the substrate 1 is (il-iz)
/ (ix + iz), and the amount of light according to the intensity of reflected light received by the PSDI 2 is proportional to (tx+iz), so distance data and light amount data can be obtained by the calculation unit 18.17.

一方、基板1を固定したXYテーブル2は、モータコン
トローラドライバ9によって制御されるモータ2a、 
2bに駆動されてX、Y方向に移動し、このモータコン
トローラドライバ9によりノズル4を上下方向に駆動す
るモータ5も制御され、そのモータコントローラドライ
バ9はマイクロコンピュータ(以下「マイコン」と略称
する)20によって制御される。
On the other hand, the XY table 2 to which the board 1 is fixed has a motor 2a controlled by a motor controller driver 9,
2b to move in the X and Y directions, and this motor controller driver 9 also controls the motor 5 that drives the nozzle 4 in the vertical direction.The motor controller driver 9 is a microcomputer (hereinafter abbreviated as "microcomputer"). 20.

また、演算部17.18によって得られた光量データ及
び距離データは、110部21を介してマイコン20に
入力され、そこで後述するようにその光量データにより
距離データ(高さデータ)の補正が行われる。
Further, the light amount data and distance data obtained by the calculation units 17 and 18 are inputted to the microcomputer 20 via the 110 unit 21, where the distance data (height data) is corrected using the light amount data as described later. be exposed.

そのため、XYテーブル2のXY方向の移動により、基
板1と相対的に移動する高さセンサ10が基板1をライ
ン状に走査して得られる光量データ及び距離データが順
次マイコン20内のRAMに格納される。
Therefore, as the XY table 2 moves in the XY directions, the height sensor 10 that moves relative to the substrate 1 scans the substrate 1 in a line, and the light amount data and distance data obtained are sequentially stored in the RAM in the microcomputer 20. be done.

大容量のRAMあるいはハードディスク等によるメモリ
30は、マイコン20によって補正された高さデータを
格納する距離データマツプ格納部31と1図示しない外
部コントローラから入力される描画データを格納する描
画データ格納部32として使用され、ここに格納された
描画データがマイコン20に読み込まれ、そのXYテー
ブル・インクベンコントロールモータ制御機f7Iによ
り、XYテーブル2の移動データ並びにインクベン3を
上下させるモータ5の制御データを処理して、そのデー
タをモータコントローラドライバ9に出力してインクベ
ン3を所定の高さに保持しながら基板1を移動させ、ノ
ズル4から基板1上にペースト7を吐出させて描画が行
われる。
A memory 30 such as a large-capacity RAM or hard disk serves as a distance data map storage section 31 that stores height data corrected by the microcomputer 20, and a drawing data storage section 32 that stores drawing data input from an external controller (not shown). The drawing data used and stored here is read into the microcomputer 20, and the XY table/ink van control motor controller f7I processes the movement data of the XY table 2 and the control data of the motor 5 that moves the ink van 3 up and down. Then, the data is output to the motor controller driver 9, the substrate 1 is moved while the ink vane 3 is held at a predetermined height, and the paste 7 is discharged onto the substrate 1 from the nozzle 4, thereby performing drawing.

なお、ノズル4からのペーストの吐出は空気圧等によっ
て制御するが、従来と同様であるのでここでは説明を省
略する。
Note that the discharge of the paste from the nozzle 4 is controlled by air pressure or the like, but since it is the same as the conventional method, the explanation will be omitted here.

次に、このような構成からなるこの実施例のマイコン2
0による基板表面計測処理を、第1図に示すフロー図に
従って第4図乃至第6図も参照しながら説明する。
Next, the microcomputer 2 of this embodiment having such a configuration will be explained.
The substrate surface measurement process by 0 will be explained according to the flowchart shown in FIG. 1 while also referring to FIGS. 4 to 6.

まずステップ1で、第4図に矢示Aで示すようにXYテ
ーブル2を駆動して、高さセンサ10により基板1の表
面をほぼ全面に亘って所定のピッチで走査し、多数点(
例えば50+l1lIl角で2,500点)の反射光強
度データ(光量データ)を収集(サンプリング)して内
部のRAMに一時記憶する。なお、この時は高さデータ
は取得しない。
First, in step 1, the XY table 2 is driven as shown by arrow A in FIG.
For example, reflected light intensity data (light amount data) of 2,500 points at 50+l1lIl angles are collected (sampled) and temporarily stored in an internal RAM. Note that height data is not acquired at this time.

ステップ2では、この収集した反射光強度データ群の最
大値と最小値を求め、その間をn個(例えば30個)に
等分する。
In step 2, the maximum and minimum values of the collected reflected light intensity data group are determined, and the values are equally divided into n pieces (for example, 30 pieces).

ステップ3では、集取した多数の反射光強度データを強
度レベル別にnランクに分類し、その各ランクのデータ
数すなわち発生頻度Fを反射光強度順に並べて第5図に
示すようなヒストグラムを作成する。
In step 3, the collected reflected light intensity data is classified into n ranks by intensity level, and the number of data for each rank, that is, the frequency of occurrence F, is arranged in order of reflected light intensity to create a histogram as shown in Figure 5. .

このようにすると、第5図から分るように発生頻度Fの
高い山の部分が複数箇所(図では3箇所)に現れ、実験
の結果、これらが例えばセラミック素地、絶縁ガラス及
び導体にそれぞれ対応することが確認されている。
When this is done, as can be seen from Figure 5, peaks with a high frequency of occurrence F appear in multiple locations (three locations in the figure), and as a result of the experiment, these correspond to, for example, ceramic substrates, insulating glass, and conductors, respectively. It has been confirmed that

なお、これらの処理はソフトウェアを用いてマイコン2
0で行われるので、このようなヒストグラムを作成して
使用者に提示することは必ずしも必要としない。
Note that these processes are performed by microcontroller 2 using software.
0, it is not necessarily necessary to create such a histogram and present it to the user.

ステップ4では、このようにして作成したヒストグラム
の山と山との間の谷間Tt + TZ r・・・・・・
を見つけてこれを材質の識別データとして記憶する。
In step 4, the valley between the peaks of the histogram created in this way is Tt + TZ r...
is found and stored as material identification data.

この過程において1通常基板1に形成されている厚膜回
路パターンは、導体パターンと#@縁ガラスとである場
合が多いので、これに基板1の素材であるセラミック素
地を加えた3者を識別できればよく、第5図に示すよう
に谷間はT 1 + T 2の2点が検出できれば充分
である。
In this process, the thick film circuit pattern normally formed on the substrate 1 is often a conductor pattern and #@ edge glass, so the three types are identified by adding the ceramic base material that is the material of the substrate 1. It is sufficient if the valley can be detected at two points T 1 + T 2 as shown in FIG.

次に、ステップ5で高さセンサ10により基板1の全表
面をステップ1より小さい所定のピッチで走査して、高
さデータと反射光強度データを同時に計測する。
Next, in step 5, the entire surface of the substrate 1 is scanned by the height sensor 10 at a predetermined pitch smaller than that in step 1, and height data and reflected light intensity data are simultaneously measured.

そして、ステップ6で、反射光強度Tが第5図のヒスト
グラムのいずれの領域にあるか、すなわち、T<Tx 
+T1<T<TZ 、TZ <Tのいずれに相当するか
によって、予めマイコン20のROM内に格納されてい
るその各領域すなわち材質に対応する補正量を用いて高
さデータを補正し、その補正した高さデータをメモリ3
0の距離データマツプ格納部31に格納する。
Then, in step 6, it is determined in which region of the histogram in FIG. 5 the reflected light intensity T is located, that is, T<Tx
Depending on whether it corresponds to +T1<T<TZ or TZ<T, the height data is corrected using the correction amount corresponding to each area, that is, the material, which is stored in advance in the ROM of the microcomputer 20, and the correction is performed. Save the height data to memory 3
0 in the distance data map storage section 31.

最後に、そのメモリ30に格納した補正後の高さデータ
を用いて、モータコントローラドライバ9によりXYテ
ーブル2を移動させると同時にモータ5の回転を制御し
、ノズル4を上下動させて描画を行う。
Finally, using the corrected height data stored in the memory 30, the motor controller driver 9 moves the XY table 2, simultaneously controls the rotation of the motor 5, and moves the nozzle 4 up and down to draw. .

ここで、ステップ5.6における高さデータ補正につい
て第6図に示す例に従って詳細に説明する。
Here, the height data correction in step 5.6 will be explained in detail according to the example shown in FIG.

同図で上段に示すように、セラミック素材からなる基板
1の表面1aには、貴金属を多量に含む導体パターン1
01と絶縁ガラスからなる絶縁体パターン102とが形
成されているものとする。
As shown in the upper part of the figure, a conductor pattern 1 containing a large amount of precious metal is formed on the surface 1a of a substrate 1 made of a ceramic material.
01 and an insulator pattern 102 made of insulating glass are formed.

ステップ5において、XYテーブル2を離動して、高さ
センサ10で基板1の全表面を走査して反射光強度Tと
高さHとを計測して同図の中段及び下段に示すような実
測曲線t、hを得る。
In step 5, the XY table 2 is moved away, the height sensor 10 scans the entire surface of the substrate 1, and the reflected light intensity T and height H are measured. Obtain measured curves t and h.

この中段に示す反射光強度Tの線図に反射光強度TI及
びTZに相当する線を引くと、実測曲線tには、反射光
強度TがT<Tl 、Tt <T<TZ 、TZ <T
の3領域が存在し、予め実測されたデータから、T<T
Iの領域は基板1の素材であるセラミック素地からの反
射域、Tl <T<TZの領域は絶縁体パターン102
の素材である絶縁ガラスからの反射域、TZ <Tの領
域は導体パターン101からの反射域であると判断され
る。
When lines corresponding to the reflected light intensities TI and TZ are drawn on the diagram of the reflected light intensity T shown in the middle row, the reflected light intensities T of the measured curve t are T<Tl, Tt<T<TZ, TZ<T
There are three regions, and from the data measured in advance, T<T
The region I is the reflection region from the ceramic base material of the substrate 1, and the region Tl<T<TZ is the insulator pattern 102.
It is determined that the region where TZ<T is the region where TZ<T is the region where the reflection from the insulating glass which is the material of the conductor pattern 101 is reflected.

そして、これらの各領域で実測した高さデータに対応す
る補正量は、予め実験により求めてマイコン20のRO
M内に格納しておく。
Then, the correction amount corresponding to the height data actually measured in each of these areas is determined in advance through experiments and is calculated by the RO of the microcomputer 20.
Store it in M.

例えば、導体パターンの場合を基準値Oとして、セラミ
ック素地の場合は+50μm、in体パターンの場合は
+40μ通の補正値を格納しておけば、マイコン20内
で直ちに実測高さデータをその補正値だけ補正して補正
データh′を得ることができ、その補正データをメモリ
30内の距離データマツプ格納部31に格納する。
For example, if you store correction values of +50μm for a ceramic substrate and +40μm for an in-body pattern with the reference value O for a conductor pattern, the microcomputer 20 can immediately change the actual measured height data to the correction value. Corrected data h' can be obtained by correcting the distance data h', and the corrected data is stored in the distance data map storage section 31 in the memory 30.

これにより、ステップ7ではその格納した補正後の高さ
データを用いてノズル4を上下させて描画することがで
きる。
Thereby, in step 7, drawing can be performed by moving the nozzle 4 up and down using the stored corrected height data.

なお、上記の実施例においては、セラミック素 。In addition, in the above embodiment, ceramic element is used.

材の基板上に形成されるパターンとして最も一般的な導
体パターンと絶縁体パターンを例にとって説明したが、
これ以外の形成可能な素材についての反射光強度とその
補正量もすべてマイコン20のROM内に格納して、高
さセンサ10による反射光強度計測により自動的に補正
量を選択して、あるいは特殊な材質の場合には使用者が
図示しないキーボード等からI10部21を通じて入力
する補正値により、実測した高さデータを補正すること
も可能である。
The explanation was given using conductor patterns and insulator patterns, which are the most common patterns formed on material substrates, as examples.
All reflected light intensities and correction amounts for materials that can be formed other than this are also stored in the ROM of the microcomputer 20, and the correction amounts are automatically selected by measuring the reflected light intensity by the height sensor 10, or special If the material is made of a similar material, it is also possible to correct the actually measured height data using a correction value input by the user through the I10 unit 21 from a keyboard (not shown) or the like.

また、上記実施例では、高さセンサによる基板全表面の
高さ測定に先立ち、ステップ1〜4で基板表面の複数点
の反射光強度を計測してヒストグラムを作成し、こわに
より各部の材質を識別してそれぞれの補正量を選択する
ようにしたが、基板に形成されているパターンの材質が
常用されているものであって、その反射光強度の分布域
が予め判明している場合には、この過程は必ずしも必要
とするものではない。
In addition, in the above embodiment, before the height sensor measures the height of the entire surface of the substrate, in steps 1 to 4, the reflected light intensity at multiple points on the substrate surface is measured to create a histogram, and the material of each part is determined based on the stiffness. Although it is possible to identify and select the respective correction amount, if the material of the pattern formed on the substrate is commonly used and the distribution range of the reflected light intensity is known in advance, , this process is not necessarily required.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によれば基板の凹凸を計測
する高さセンサにより、高さと共にその反射光強度を計
測するので、計測した反射光強度により基板及びその表
面に形成されたパターンの材質を識別して、それぞれの
材質毎に適正な補正値で高さデータを補正することがで
き、その補正した高さデータを用いてノズルを上下動さ
せることにより、ノズルと基板表面との間隔を常に適正
に保って高品質な描画パターンを形成することが可能に
なる。
As described above, according to the present invention, the height sensor that measures the unevenness of the substrate measures the height as well as the intensity of the reflected light. By identifying the material and correcting the height data with the appropriate correction value for each material, by moving the nozzle up and down using the corrected height data, the distance between the nozzle and the substrate surface can be adjusted. This makes it possible to always maintain an appropriate level and form high-quality drawing patterns.

また、高さデータの検出に先立ち、基板全面の多数箇所
の反射光強度を計測して、その分布状態により反射光強
度に対する補正量を設定することにより、基板素材やペ
ース1−の四ツ1−間変動や経時変化、あるいは高さセ
ンサの性能低下等の理由により、反射光強度やその分布
状態がシフトした場合にも、高さデータを正確に補正す
ることができる。
In addition, prior to detecting height data, by measuring the reflected light intensity at multiple locations on the entire surface of the board and setting the amount of correction for the reflected light intensity depending on the distribution state, it is possible to The height data can be accurately corrected even if the reflected light intensity or its distribution state shifts due to fluctuations in the height, changes over time, or deterioration in the performance of the height sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による基板表面計測処理の
フロー図、 第2図はこの発明を適用した直接描画装置の外観を示す
斜視図、 第3図は同じくその制御系を含むシステム構成図、第4
図は同じくその高さセンサによる基板表面計測状態を示
す拡大斜視図、 第5図は基板表面の反射光強度の分布状態を例示するヒ
ストグラム、 第6図は高さセンサにより計測した反射光強度と高さデ
ータ補正量との関係を示す線図、第7図は高さセンサの
潤距原理を示す説明図。 第8図は基板表面の断面形状と実測した高さデータとの
関係を示す線図である。 1・・・基板       2・・・XYテーブル3・
・・インクベン    4・・・ノズル7・・・ペース
ト     10・・・高さセンサ20・・・マイクロ
コンピュータ 30・・・メモリ     101・・・導体パターン
102・・・絶縁体パターン ′s4図 第6図
Fig. 1 is a flowchart of substrate surface measurement processing according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing the external appearance of a direct writing apparatus to which this invention is applied, and Fig. 3 is a system configuration including its control system. Figure, 4th
The figure is an enlarged perspective view showing the state of measurement of the substrate surface by the height sensor, Figure 5 is a histogram illustrating the distribution of the reflected light intensity on the substrate surface, and Figure 6 is the reflected light intensity measured by the height sensor. A diagram showing the relationship with the height data correction amount, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the distance principle of the height sensor. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the cross-sectional shape of the substrate surface and actually measured height data. 1... Board 2... XY table 3.
... Ink ben 4 ... Nozzle 7 ... Paste 10 ... Height sensor 20 ... Microcomputer 30 ... Memory 101 ... Conductor pattern 102 ... Insulator pattern 's4 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ノズルと基板とを相対移動させながら、予め高さセ
ンサによつて計測した基板表面の高さデータに基づいて
ノズルの高さを制御し、ノズルからペーストを吐出させ
て基板上に厚膜回路を形成する直接描画装置において、 前記高さセンサによつて前記基板の全表面を走査してそ
の高さと共に反射光強度を計測し、計測した反射光強度
に応じて高さデータを補正することを特徴とする基板表
面計測方法。 2 ノズルと基板とを相対移動させながら、予め高さセ
ンサによつて計測した基板表面の高さデータに基づいて
ノズルの高さを制御し、ノズルからペーストを吐出させ
て基板上に厚膜回路を形成する直接描画装置において、 前記高さセンサによつて前記基板をほぼ全面に亘つて走
査して多数点の反射光強度を計測し、その反射光強度の
分布状態により所定の高さ補正量を設定した後、前記基
板の全表面を再走査してその高さと共に反射光強度を計
測し、その反射光強度に対応する前記高さ補正量により
、計測した高さデータを補正することを特徴とする基板
表面計測方法。
[Claims] 1. While moving the nozzle and the substrate relative to each other, the height of the nozzle is controlled based on the height data of the substrate surface measured in advance by a height sensor, and the paste is discharged from the nozzle. In a direct writing apparatus for forming a thick film circuit on a substrate, the height sensor scans the entire surface of the substrate to measure the height and the intensity of reflected light, and the height sensor measures the intensity of reflected light according to the measured intensity of reflected light. A substrate surface measurement method characterized by correcting the data. 2 While moving the nozzle and the substrate relative to each other, the height of the nozzle is controlled based on the height data of the substrate surface measured in advance by a height sensor, and paste is discharged from the nozzle to form a thick film circuit on the substrate. In a direct writing device for forming a substrate, the height sensor scans almost the entire surface of the substrate to measure reflected light intensity at multiple points, and a predetermined height correction amount is determined based on the distribution state of the reflected light intensity. After setting, the entire surface of the substrate is rescanned to measure the height and reflected light intensity, and the measured height data is corrected by the height correction amount corresponding to the reflected light intensity. Characteristic substrate surface measurement method.
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