JPS5852481Y2 - パタ−ン検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はパターン検査装置に関し、とくに光透過性基板
面に形成されたパターンの幅や長さを測定するパターン
検査装置に関する。

電子機器には通常大量のプリント基板が用いられており
、これらプリント基板に載置される集積回路（ＩＣ）や
トランジスタ抵抗等の電子素子の接続用としてプリント
基板の両面には導電体のパターンが形成されており、こ
れらプリント基板に載置される集積回路（ＩＣ）やトラ
ンジスタ、抵抗等の電子素子の相互接続用として、又他
の電子部品や電子装置との接続用に供される。

ところでこれら導電体層パターンは予め設計によって幅
が定められておりとくに細幅のパターン部においては製
造工程における作業不良によって線切れ状態つまりパタ
ーン幅が所定値以下になっており電気導体としての機能
を有しない部分が生じプリント基板の機能が失われる。

これら導電体層パターンのパターン幅は通常極めて狭く
、かつパターンは微細であって目視による検査は不可能
であり、パターン検査の作業の効率化上検査の機械化を
望まれる。

このような要望に応えるため極めて簡単な構成の装置で
プリント基板に形成された導電体層パターンの幅や長さ
を測定できる方法が先に提案されスポット径の小さい光
ビームでパターンが形成されたプリント基板上を走査し
、その透過光強度分布よりパターンの検査を行うように
したものである。

第１図ａ、ｂは先に提案されたパターン検査方法を説明
するための図であって、同図ａはプリント基板の要部断
面図、同図すは同図ａのパターンを図面の左右方向にス
ポット径の小さい光スポットで矢印方向から光走査した
場合の透過光の強度の測定値を示す。

同図ａＶｃおいて１は先側過性を有するプリント基板で
あって、該プリント基板の両面には幅Ｗ１゜Ｗ２．Ｗ３
．Ｗ４の導電体層３１，３２，３３，３４が形成されて
おりこれら導電体層は前述の電子素子の接続用に供され
、図面に垂直方向に延びており同図はその長手方向に垂
直な切断縁に沿う断面図である。

導電体層３１，３２，３３はプリント基板の光源側の面
（Ａ面と呼ぶ）Ｋ形成されており、導電体層３４は前記
導電体層３１〜３３の形成面とは反対側の面（８面と呼
ぶ）ｖｃ影形成れている。

走査用光スポットのスポット径は導電体層の幅Ｗ１〜Ｗ
４Ｖｃ比して十分小さいものとする。

第１図すは光スポットをプリント基板に照射して得られ
る透過光強度分布図であって縦軸は透過光強度、横軸は
時間軸であって、光スポットの走査方向のプリント基板
の尺度と比例関係にある。

つまりプリント基板の領域Ｐ□ｔＰ２ｔＰ３・・・・・
・Ｐ９に対応して第１図ｂ＆Ｃ示した透過光の強度分布
の時間域Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３・・・・・・Ｔ９が対応する
。

すなわちプリント基板領域Ｐ１を光スポットで走査して
得られる透過光強度分布は時間域ＴＩＶｃおける曲線で
表され、光スポットでプリント基板領域Ｐ２を走査して
得られる透過光の強度分布は時間域Ｔ２における曲線で
表される。

以下同様であってプリント基板領域Ｐ９を光スポットで
走査して得られる透過光の強度分布は時間領域Ｔ９ｖｃ
おげろ曲線で表される。

第１図すの透過光強度分布より判るようにプリント基板
の光源側の面つまりＡ面の導電体層形成領域Ｐ２．Ｐ４
．Ｐ６ｖｃ対応する透過光強度分布曲線は立上り立下り
特性が急峻である。

つまり、第１図すの透過光強度分布においてＡ面の導電
体層形成領域に対応する透過光強度分布の時間域とこれ
に隣接する時間域との境界における透過光強度分布曲線
勾配はプリント基板のＢ面に形成されている導電体層形
成領域に対応する透過光強度分布の時間域とこれに隣接
する時間域との境界における透過光強度分布曲線の勾配
に比して急峻である。

この現象は、次の様に考えられる。

即ち、第６図に示す如く、光スポット２１をプリント基
板１に照射した場合、照射光はプリント基板１内で拡散
され、光の透過面では相当広い面積となっている。

そして、プリント基板１０表面は、微細な凹凸となって
いることと、プリント基板１内での拡散光が種々の方向
に向いていることから、透過光２１１は各方向に放射さ
れる。

従って、この透過光２１１を検知する光検知器は原理的
にはどこに設けても良く、いかなる形状でも良いが、一
般的には、透過光が最も良く検知できる様、適当な面積
を有する光検知を透過光の最下になる様設置するのが好
ましい。

しかして、第６図ａに示す如く、光スポット２１を矢印
Ｘ方向に移動、又は、プリント基板１を矢印Ｘとは逆方
向に移動させた場合、光スポット２１の先端が導電体層
３３の左端に接した状態から、完全に光スポット２１の
先端が導電体層３３で隠されるまでの短い時間で光検知
器３の出力は底に達する。

ところが、第６図すに示す如く、Ｂ面に導電体層３４が
ある場合は、光の透過面を導電体層３４が覆うまでの時
間、即ち、上記に比べ長い時間にわたって、始めて光検
知器３の出力は底に達する。

これにより、第１図すに示す如く透過光強度分布曲線の
勾配に相違がでてくる。

従って第１図すの透過光強度分布を用いてパターン幅Ｗ
□〜Ｗ４を測定する場合、測定結果は不正確なものとな
る。

例えば第１図すの透過光強度分布の導電体層形成領域対
応期間によりプリント基板に形成された導電体層幅を定
める場合、透過光強度分布曲線における半値幅を用いる
ものとする。

つまり透過光強度のピーク値Ｉの７値と透過光強度分布
曲線との交点を似て半値幅算定の基準とすると第１図す
を参照して導電体層３１に対してはその幅Ｗ□′はＷ１
′−Ｔ２となる。

他方プリント基板のＢ面に形成された前記導電体層３１
と同幅を有する導電体層３４に対しては光透過強度分布
より幅を測定するとその測定幅Ｗ４′はＷ４”” ｔ
３ （＜Ｔ ２ ）となる。

このように本来同一の測定値を得るべきにもか工わらず
導電体層３４の測定幅Ｗ４′は導電体層３１の測定幅Ｗ
１′に比して狭くなる。

このような不都合を避けるため本考案に係るパターン検
査はまず透過光強度分布より光源側のプリント基板に形
成された導電体層のみの幅を測定し、つづいてプリント
基板を裏返しにして同様な方法で光スポットの透過光強
度分布より、光源側に形成された導電体層の幅を測定す
る。

導電体層パターンの形成面を判別する方法として透過光
強度分布曲線の勾配のちがいを利用し、曲線の勾配を比
較するため一次微係数を求め、その微分値の大小よりパ
ターン形成面を判別する方法がある。

第２図は前述の測定方法の具体的回路構成を示し、１は
導電体層パターンが形成されたプリント基板、２はレー
ザ光源、３はレーザ光源からのレーザビームスポットを
プリント基板に照射しプリント基板を透過した光を検知
する光検知器、４ａｔ４ｂは前記プリント基板を図面の
左方向へ移動せしめ、光源１のレーザビームスポットで
該プリント基板上を走査するためのプリント基板移動手
段である。

５は高域通過フィルタであって、周知のように入力信号
波形の微分値を出力する。

６，７はコンパレータであって前記高域通過フィルタ５
の出力を１片の入力の入力端子より入力し他の入力端子
にはそれぞれ電圧値ｖ１およびｖ２の基準電源Ｅ１およ
びＥ２が接続される。

８はカウンタであってクロック信号源９のクロック信号
を受けて計数動作を実行する。

該カウンタ８には前記コンパレータ６．７の出力端子が
接続され、コンパレータ６のＨ←バイ）レベルの出力信
号を受けてカウンタ８は計数動作を開始し、コンパレー
タ７のＨレベルの出力信号を受けてカウンタ８は計数動
作を停止する。

次にこの装置を用いたパターン検査方法を説明する。

レーザ光源２から光ビームスポットをプリント基板ＩＫ
照射しつつ、プリント基板１を移動手段４ａ、４ｂによ
り図面の左方へ一定速度で移動せしめ、光検出器３でプ
リント基板１の透過光を受けて電気信号に変換しこれを
高域通過フィルタ５へ入力する。

光検知器３の出力信号は第１図ｂＫ示したような波形に
なる。

ところで導電体層が形成されていないプリント基板の領
域Ｐ １ 、Ｐ ３２ Ｐ ５２Ｐ７．Ｐ９と導電体層
が形成されたプリント基板の領域Ｐ２．Ｐ４．Ｐ６．Ｐ
８の境界領域では前述のように透過光強度は一定でなく
、急激に変化しており高域通過フィルタ５の出力信号は
第１図ｃＫ示すように、導電体層形成領域と導電体層が
形成されていない領域の境界ではその透過光強度分布曲
線の勾配に比例した出力信号が得られる。

導電体層形成領域および導電体層が形成されていない領
域では透過光強度はほぼ一定であって高域通過フィルタ
５の出力信号レベルははｇ零である。

前述のように透過光強度分布曲線の導電体層形成領域対
応部と導電体層非形成領域対応部の境界領域での勾配が
導電体層がプリント基板の光源側に形成されている場合
と光検知器側に形成されている場合とで異なるため高域
通過フィルタ５の出力信号レベルが異なりそれぞれに０
およびに２である。

従ってまず前記高域通過フィルタ５の出力信号がコンパ
レータ６に入力すると、コンパレータ６では絶対値がＶ
□なるレベル以上の信号が入力した時出力信号レベルは
Ｈレベルとなるので第１の入力パルス信号Ｈ１がコンパ
レータ６に入力するとそのＨレベルの出力信号を受けて
カウンタ８が計数動作を開始する。

なおコンパレータ７は負極性の入力信号に対しては信号
出力は零レベルである。

つづいて期間Ｔ２の後高域通過フィルタ５の出力信号で
ある正のパルス信号Ｈ２がコンパレータ６．７に入力す
ると該パルス信号Ｈ２のピークレベルは基準信号電圧値
ｖ２以上であるのでコンパレータＴの出力信号レベルは
Ｈレベルとなり、これがカウンタＢＶＣ入力するのでこ
の時点でカウンタ８はその計数動作を停止する。

従ってカウンタ８の計数値は２つの入カパルス信号Ｈ１
，Ｈ２０時間間隔Ｔ２なる計数値を計数し、この計数値
とレーザビームスポットによるプリント基板の走査速度
より導電体層３１の線幅が求まる。

プリント基板１のＡ面に形成されている導電体層３２，
３３についても同様にその線幅を求めることができる。

ところでプリント基板１０Ｂ面にある導電体層３４の場
合はカウンタ８は動作せず従ってその線幅は計測されな
い。

以下にその理由を説明する。

レーザビームスポットによってプリント基板１の領域Ｐ
７ｔＰ８ｔＰ９を走査し、透過光強度分布Ｔ７ｔＴ８．
Ｔ９を得るがこの信号を高域通過型フィルタ５に入力し
て得られる出力信号のピークレベルはプリント基板のＡ
面に形成された導電体層の場合より低くコンパレータ６
．７０基準信号電圧レベルに満たないためコンパレータ
６．７の出力信号レベルは零である。

従ってカウンタ８は計数動作を行なわずＢ面に形成され
た導電体層の線幅は計測されない。

このようにしてプリント基板の両面に形成された導電体
層のうちＡ面つまり光走査用の光源側に形成された導電
体層の線幅が計測され、Ｂ面つまり光走査用光の透過光
の検知器側に形成された導電体層の線幅は計数されない
。

プリント基板のＢ面に形成された導電体層の線幅を計測
するために前記プリント基板１を裏返しにし、Ｂ面を光
源側にそしてＡ面を光検知器側に配置し前述の計測操作
を行ないＢ面に形成された導電体層３４の線幅の計測を
行なう。

このようにして光透過性を有するプリント基板の両面に
形成された導体層パターン幅を測定できるが、光スポッ
トを照射して得られるプリント基板の透過光強度分布曲
線の勾配がプリント基板のパターン形成面によって顕著
な差異を生じることが必要となる。

つまりプリント基板のＢ面に形成された導電体層に対応
する透過光強度分布曲線の勾配がゆるやかであることが
望ましく、そのために光検知器の受光面積を広くしてプ
リント基板の透過光の散乱角の大きい光線を検知するよ
うにしている。

第３図ａはこのようすを示す図であってプリント基板１
０Ｂ面に形成された導体層３４上に時刻ｔ３４に照射さ
れるレーザビームスポットの光線りは基板１中の微粒子
によって散乱され散乱角θを有する透過光Ｌ′となって
光検知器３に入力する。

この場合、プリント基板透過光強度は第３図ｂＫ示すよ
うに時刻ｔ３４で透過光強度はほぼ零となり同図ｂＫ鎖
線で示すような強度分布となる。

この透過光強度分布は、プリント基板１のＡ面に形成さ
れた導電体層３１〜３３にレーザビームスポットを照射
して得られる透過光強度分布にある程度類似したもので
あって導電体層の形成面の判別が困難となる。

このように検知器１での透過光強度が低下する理由は、
散乱角θの大きい光線Ｌ′に対して光検知器３の感度が
低下するためである。

プリント基板透過光の散乱角θが大きくなると、光検知
器１の受光面へ斜めに透過光が入力するため、周知のよ
うに光電子増幅器等の光検知器では受光面に対する光の
入射角によって検知感度がことなり、受光面に垂直に入
射する光に対しては光検知器は最大の感度を有し、第３
図ａＫ示したようにプリント基板透過光の散乱角θが大
きくなり検知器３の受光面に斜めに入射する場合、光検
知器３の感度が低下する。

従って第３図すの鎖線で示すような比較的勾配の急峻な
透過光強度分布曲線となりＡ面に形成されている導電体
層との判別マージンが広くとれない。

本考案はかかる点に鑑みなされたものであって簡単な構
成で信頼性のすぐれたパターン検査装置を提供すること
を目的とし、光検知器と基板の間に放物面鏡を設は基板
の透過光を該放物面鏡で集光し、光検知器の受光面に入
射せしめるようにしたことを特徴とする。

以下図面を参照しながら本考案の好ましい実施例を詳細
に説明する。

第４図は本考案の一実施例構成を示す図であって、第２
図と同等部分には同一符号を付した。

第４図においてＭは放物面鏡であって、放物面鏡片Ｍ１
２Ｍ２から成り光源２からのレーザビームスポットに照
射される前記プリント基板部位を焦点とする。

従ってプリント基板ＬＫ照射されたレーザビームは該プ
リント基板１を透過後はこれら放物面鏡片Ｍ□２Ｍ２で
反射され大半の光が照射されたレーザビームに平行な光
線となって光検知器３の受光面に垂直に近い状態で入射
する。

５１ｔ８２はそれぞれ放物面鏡片Ｍ１２Ｍ２を保持する
保持体である。

第５図は前記放物面鏡Ｍの概観図であって、放物面鏡片
Ｍ□２Ｍ２は所定の間隔をおいて、配置されているため
空隙を有し、光源２かも照射されプリント基板１を透過
した光はこの空隙を通り放物面鏡片Ｍ□２Ｍ２で反射さ
れて、光検知器３に入射する。

前述のように放物面鏡Ｍの焦点はプリント基板１のレー
ザビームスポットの照射部位であるから第４図に示すよ
うに光源２により照射されプリント基板１を透過した光
線のうち、散乱角の大きい透過光線Ｌ′は放物面鏡片Ｍ
２で反射された後、前記光源２からのレーザビームに平
行な光線Ｌ”となる。

従って光検知器３の受光面に対してこれら散乱角の大き
い光線Ｌ’［垂直又は垂直に近い状態で入射する。

つまりこれら散乱角の大きい透過光線Ｌ′は光検知３の
最良の光検知感度で該光検知器３で検知される。

つまり本考案にかかるパターン検査装置では、プリント
基板１０表面に形成されたパターン部に照射され、該プ
リント基板を透過した透過光を散乱角の広い範囲にわた
って等しい感度で検知できるため、両面にパターンが形
成されているプリント基板のパターン部に光スポットを
照射して得られる透過光強度分布は第３図すに実線で示
したように散乱角θの大きい透過光Ｌ′もθの小さい透
過光と同一の感度で検出されるため時刻ｔ３４において
も■。

なる透過光強度を有し、プリント基板のパターン形成面
による立上り特性、立下り特性の勾配の差異が容易とな
ってプリント基板の光源側に形成されているパターンに
ついてのみそのパターン幅の測定を行うことが容易であ
って正確な信頼性の高いパターン検査を行うことができ
る。

以上の説明から明らかなように本考案に係るパターン検
査装置はプリント基板のパターンの形成面の判別が容易
となり所望の基板面のパターンについてそのパターン幅
の測定ができるため正確で信頼性のあるパターン検査が
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は先に提案されたパターン検査方法の説
明図、第４図は本考案の一実施例構成図、第５図は放物
鏡の概観図、第６図は第１図の特性原理図である。 １ニブリント基板、２：レーザ光源、３：光検知器、４
ａ ｔ ４ ｂ ニブリント基板移動手段、５：カウ
ンタ、６，７：コンパレータ、８：カウンタ、９：クロ
ックパルス発生器、Ｍ：放物面鏡。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 遮光材層のパターンが両面に形成された光透過性を有す
   るプリント基板にパターン形成面の一側からパターン巾
   より充分小さな径の光スポットを照射し、前記基板から
   の透過光を光検知器で受けて得られる透過光強度分布曲
   線の勾配より、前記基板の一方の面にのみ形成された遮
   光材層のパターンを選択して該一方の面の遮光材層パタ
   ーン幅を測定するパターン検査装置において前記光検知
   器と基板の間に放物面鏡を設は基板の透過光を該放物面
   鏡で集光し、該光検知器の受光面に入射せしめるように
   したことを特徴とするパターン検査装置。