JPS5852482Y2 - 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
検査の装置に関する。

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。

このような要望に対応して、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パターン検
査方法が先に提案されｔも第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ａ［おいて１は光透過性を有するプリント基板にあ
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
な切断線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（Ｂ面と呼
ぶ）Ｋ形成されている。

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Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３・・・・・
・Ｐ８に対応して第１図すに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Ｔ１における曲線で表
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Ｔ９にお
ける曲線で表される。

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．Ｐ、
ＰｏｖＣ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７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７図ａＫ、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Ｔ図ｂＫ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ｂＫ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
１〜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ｌのｉ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Ｗ□
′＝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′＝ｔｓ（
＜Ｔ２）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
□′に比して狭くなる。

このような不都合を避けるため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提案されている。

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、４ａ。

４ｂ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Ｅ□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８Ｖｃ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（・・イ）レベルの出
力信号を受けてカウンタ８は計数動作ヲ開始し、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１に
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、光検知器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図すに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Ｐ１．Ｐ３．Ｐ５゜Ｐ７．Ｐ９と導電体層が形成され
たプリント基板の領域Ｐ２．Ｐ４．Ｐ６．Ｐ８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ｃＶ
Ｃ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１
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６Ｖｃ入力すると、コノパレータ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７の出力信号レベルは
Ｈレベルとなり、これがカウンタ８に人力するのでこの
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つの入力パルス信号Ｈ□
、Ｈ２の時間間隔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１のＢ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
７．Ｐ８．Ｐ９を走査し、透過光強度分布Ｔ７゜Ｔ８．
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繰作
を行ないＢ面に形成された導電体層３４０線幅の計測を
行なう。

以上は１次微係数値よりプリント基板１の導電体層の線
幅を計測したがこれとは別に透過光強度分布曲線におけ
る透過光強度の最大値から最小値に到る所要時間の長短
から導電体層のプリント基板での形成面を判別し、かつ
、その導電体層の線幅を計測することもできる。

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８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面に形成された導電層３４上に時刻ｔ３４上に照射
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（′！、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３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ａｖｃ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の感度は低下する。

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、集光用ファイバ束の受光面が凹型になる
ように該ファイバ束を構成するそれぞれのファイバを配
設し、散乱角θの大きい透過光をも前記集光用ファイバ
束によって光検知器の受光面に垂直に入射するようにし
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ＦＢは集光用ファイバ束であって、該フ
ァイバ束の断面を第５図に示す。

同図においてＦ１〜Ｆｎはガラスファイバであってそれ
ぞれのファイバの一方の端面ばプリント基板面側に配置
され、もう一方の端面ば光検知器の受光面に対向して配
置されている。

そしてプリント基板面側に配置されている各ガラスファ
イバの端面ば光源２によりプリント基板に照射された光
スポットの透過光線に対して垂直になるように配置され
ておりガラスファイバ束の受光面は第５図に示すように
凹型となる。

同図から明らかなように光源により照射され、プリント
基板を透過した光線のうち散乱角の大きい透過光線Ｌ１
．Ｌ２．Ｌ３に対しては、これら透過光線に垂直にその
端面が配設されているガラスファイバＦｌ、Ｆ２．Ｆ３
！ｌｃよって受光されて光検知器３へ導かれる。

つまり、プリント基板透過光に対しては散乱角の大小に
、かかわらず全てガラスファイバの端面に垂直又は垂直
に近い状態で入力し、ガラスファイバ中を光検知器３へ
導かれるため、前述のプリント基板透過光は光検知器３
へ最良の感度となるような状態、つまり光検知器３の受
光面に垂直又は垂直に近い状態で入射する。

第６図は光電子増幅管の感度をプリント基板透過光の散
乱角に対して測定した図であって、縦軸に光電子増幅管
の出力信号電圧レベルを任意スケールで示し、横軸にプ
リント基板透過光散乱角θを示す。

同図において実線は本考案に係るファイバ束を用いてプ
リント基板透過光を光検知器３に導いた場合の出力信号
レベルの測定グラフ、鎖線はプリント基板透過光をプリ
ント基板面に近接配置された光検知器３によって受光し
た場合の光検知器３の出力信号レベルの測定図である。

第６図のグラフから明らかなように本考案に係るパター
ン検査装置では、プリント基板表面に形成されたバタン
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出できるために
バタンか形成されているプリント基板のバタン部に光ス
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ｔ３
４ニおいても■。

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従来のバ
タン検査装置に比して顕著になる。

従って、バタンの形成面の判別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バタンについてのみその
バタン幅の測定を行うことが容易であって、正確な信頼
性の高いバタン検査を行のことができる。

以上の説明から明らかなように本考案ｔｇ係るバタン検
査装置はプリント基板のバタン形成面の判別が容易とな
り所望の基板面のバタンについてそのバタン幅の測定が
できるため、正確で信頼性のあるバタン検査ができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはプリント基板の要部断面図、第１図す、ｃは
先に提案されたバタン検査方法を説明するための図、第
２図は先に提案されたバタン検査方法によるバタン検査
装置の構成図、第３図ａは基板透過光の散乱角を説明す
るための図、第３図すは透過光強度分布図、第４図は本
考案に係るバタン検査装置の一実施例構成図、第５図は
光学ファイバ束の断面図、第６図は光電子増幅管の光感
度曲線図、第７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、ＦＢ：ファイバ束、Ｆ１〜Ｆｎ：光
学ファイバ。

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信
   号より前記基板の一方の面に形成された遮光材層のパタ
   ーン幅のみを選択的に測定するパターン検査装置におい
   て、複数本の光学ファイバのそれぞれの一方の端面で受
   光した前記基板の透過光をこれら複数の光学ファイバで
   導き、それぞれの光学ファイバの他方の端面から前記光
   検知器の受光面へ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。