JPS6234245Y2 - - 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−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。

ところでこれらの導電体層パターンは予め設計
によつ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つ
て線切れ状態つまりパターン幅が所定値以下にな
つ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つて目視によ
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。

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た。この方法はスポツト形の
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
ンの検査を行うものである。

以下図面を参照しながら本考案の好ましい実施 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つて、同図ａはプリン
ト基板の要部断面図、同図ｂは同図ａのパターン
を図面の左右方向にスポツト径の小さい光スポツ
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において１は光透過性を有するプリント
基板であつて、該プリント基板の両面には幅
W₁，W₂，W₃，W₄の導電体層３１，３２，３
３，３４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）に形成
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）に形
成されている。走査用光スポツトのスポツト径は
導電体層の幅W₁〜W₄に比して十分小さいものと
する。

第１図ｂは光スポツ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つて縦軸は透過
光強度、横軸は時間軸であつて、光スポツトの走
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…P₉に対
応して第１図ｂ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を光スポツトで走
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、光スポツ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。

以下同様であつてプリント基板領域P₉を光スポ
ツ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ｂ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，P₆に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ｂ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５図に示す如く、光スポツト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
い面積となつている。そして、プリント基板１の
表面は、微細な凹凸となつていることと、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。
従つて、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５図ａに示す如く、光スポツト２
１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、光スポツト２
１の先端が、導電体層３３の左端に接した状態か
ら、完全に光スポツト２１の先端が、導電体層３
３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５図ｂ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
わたつて、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ｂに示す如く透過光強度分
曲線の勾配に相違がでてくる。

従つて第１図ｂの透過光強度分布を用いてパタ
ーン幅W₁〜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ｂ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の1/2値と透過
光強度分布曲線との交点を以て半値幅算定の基準
とすると第１図ｂを参照して導電体層３１に対し
てはその幅W₁′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′＝T₈
（＜T₂）となる。

このように本来同一の測定値を得るべきにも
かゝわらず導電体層３４の測定幅W₄′は導電体層
３１の測定幅W₁′に比して狭くなる。このような
不都合を避けるため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ツ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
て第１に透過光強度分布曲線の透過光強度の差異
を利用する方法がある。

つまり第１図ａからわかるようにプリント基板
のＡ面に形成されている導電体層３１，３２，３
３…に光スポツトを照射した場合、透過光強度は
_A、プリント基板のＢ面に形成されている導電
体層３４，…に光スポツトを照射した場合、透過
光強度は_Bであるのでこの強度差を利用する。

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
ーザビームスポツ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、４
ａ，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ツトで該プ
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。６はコンパレータであつて前記光検
知器３の出力を１方入力端子より入力し他の入力
端子には電圧値V₁の基準電源E₁が接続される。
８はカウンタであつてクロツク信号源９のクロツ
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の出力端
子が接続され、コンパレータ６のＨ（ハイ）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６のＬ（ロー）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。

なおＬは集光レンズである。

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から光ビームスポツトをプリント
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コンパレータ６へ入
力する。光検知器３の出力信号は第１図ｂに示し
たような波形になる。

つまり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
つてそれぞれ_Aおよび_Bである。そしてコンパ
レータ６の出力信号レベルは次のようになる。

該コンパレータ６への光検知器３からの入力信
号レベルがＡの場合、つまりレーザビームスポ
ツトがプリント基板１のＡ面の導電体層形成領域
P₂，P₄，P₆を走査している期間T₂，T₄，T₆…の
場合、_A＜V₁であるためコンパレータ６の出力
信号レベルはＨ（ハイ）レベルであり、該コンパ
レータ６への光検知器３からの入力信号レベルが
_Bの場合、つまりレーザビームスポツトがプリ
ント基板１のＢ面の導電体層形成領域P₈を走査し
ている期間T₈の場合_B＞V₁であるためコンパレ
ータ６の出力信号レベルはＬ（ロー）レベルであ
る。

従つて、期間T₂において光検知器３の出力信
号レベルがV₁以下となる期間ではコンパレータ
６の出力信号レベルはＨレベルである。この期間
T₂ではカウンタ８は計数動作を続け、期間T₂を
計数する。このカウンタ８の計数値T₂′とプリン
ト基板１の走査速度よりプリント基板１のＡ面に
形成された導電体層３１の線幅が測定された。

同様の方法によつてプリント基板１のＡ面に形
成された導電体層３２，３３の線幅を測定するこ
とができる。

ところでプリント基板１のＢ面に形成された導
電体層３４に対応する透過光強度分布曲線に相当
する光検知器３の出力が第３図に示した装置に入
力しても導電体層の線幅は測定されない。という
のはプリント基板１のＢ面に形成された導電体層
３４をレーザビームスポツトで走査している期間
T₈では、光検知器３の出力信号レベルは_Bであ
り、コンパレータ６の基準電圧V₁より大きいた
め該コンパレータ６の出力信号レベルは期間T₈
ではＬレベルとなり、カウンタ８は計数動作を停
止したまゝであり、前記導電体層３４の線幅は測
定されない。プリント基板１のＢ面に形成された
他の導電体層についてもその線幅は測定されな
い。

このように両面に導電体層パターンが形成され
ているパターン幅を測定する場合、まずパターン
形成面つまりＡ面、Ｂ面を判別し、Ａ面のみのパ
ターン幅を選択的に測定する方法が行われている
が、パターン形成面の判別には、光検知器の出力
信号レベルの差異を利用することは前述した通り
である。

従つてＡ面，Ｂ面に形成されている導電体層の
光走査期間における光検知器の出力信号レベル
_A，_Bの差異が顕著であることが望ましい。

ところが従来_Aと_Bの差異は僅少であつて、
導電体層の形成面の判別が困難であつた。

以下この理由を第３図を参照しながら説明す
る。

第３図において、第２図と同等部分には同一符
号を付した。光源２からプリント基板１のＡ面に
形成された導電体層３１に照射されたレーザビー
ム光は該導電体層で反射されて反射光R₁，R₂と
なる。このうち反射光R₁は集光レンズＬで反射
され再反射光R₁′となつて再びプリント基板１に
入射し該プリント基板を透過して光検知器３の受
光面に入射する。他方反射光R₂は前記集光レン
ズＬで反射された後再び導電体層３１で反射され
るためプリント基板１に再入射することはない。

従つて第３図の場合、再反射光R₁によりプリ
ント基板１の透過光が、光検知器３で検知される
ことになり、該光検知器３の出力レベルは高くな
る。

今までの説明では光源からプリント基板１のＡ
面に形成された導電体層３１に照射されたレーザ
ビーム光が該導電体層３１での反射光は集光レン
ズＬでのみ再反射されて、この再反射光がプリン
ト基板１に再入射し透過光となつて光検知器３の
受光面に入力するものとしたが、導電体層３１に
照射されたレーザビーム光が反射されて前記集光
レンズＬ以外に例えば集光レンズ保持体や光源２
の筐体等の測定器で反射され、この再反射光が再
びプリント基板１に入射して透過光となつて光検
知器の受光面に入力する。

このような事情によりプリント基板１のＡ面に
形成された導電体層３１にレーザビームスポツト
を照射した場合、透過光強度は強くなり例えば時
刻T₃₁では第３図ｂに示すように_Aとなり、Ｂ
面に形成された導電体層３４を光照射した時の透
過光強度_Bとの差異は僅少なものとなる。

このような理由により、プリント基板１におけ
る導電体層の形成面であるＡ面、Ｂ面の判別が困
難となるため、正確な導電体層幅の測定が困難で
あつた。

本考案ではかゝる点に鑑みなされたもので、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、基板のパターン形成面
の法線を前記光スポツトの光軸に対して傾きをも
たせたことを特徴とする。

以下図面を参照しながら本考案の実施例につい
て詳細に説明する。第４図は本考案の一実施例構
成を示す図であつて、第２図と同等部分には同一
符号を付した。本実施例は、第２図のパターン検
査装置において、プリント基板１を傾斜させたも
のであつて光源２から照射されるレーザビームの
光軸Ｒに対してプリント基板のパターン形成面の
法線ＮをＯだけ傾けたものである。

本実施例においては、前記プリント基板のパタ
ーン形成面に傾斜をもたせるためプリント基板１
の移動手段４ａ，４ｂの高さを違えそれぞれ
Ha，Hbである。光源２から照射されたレーザビ
ームはプリント基板１に表面に形成された導電体
層３１で反射されるがこの反射光は反射光R₁を
中心とする一定の立体角Ωの範囲内に存在する。
本実施例の場合、プリント基板１の導電体層３１
からの反射光は第４図に示したように、反射光
R₃，R₄がこの立体角Ωの境界を示す。従つて反
射光R₁を中心として立体角Ωの範囲内に集光レ
ンズＬや該集光レンズ支持体やその他の測定器等
の反射体を配置しないようにすれば上述したよう
なプリント基板面の導電体層３１による照射光ス
ポツトの反射光のプリント基板への再入射が防止
される。

また逆に、反射光R₁を中心とする立体角Ωの
範囲内に導電体層からの反射光を再反射する反射
体が存在しないようにプリント基板を傾けてもよ
い。

なお、光源２からプリント基板１の導電体層へ
照射する光スポツトを導電体層形成面に斜めに照
射してもよい。つまり光スポツトの光軸をプリン
ト基板１の法線Ｎに対して、所定角Ｏだけ傾けて
もよい。

このようにすれば第３図ｂに示すようにプリン
ト基板１のＡに形成された導電体層３１の時刻
T₃₁における透過光強度は′Ａとなり、従来の
パターン検査装置における透過光強度_Aに比し
て低下し、Ｂ面に形成された導電体層３１を光照
射した時の透過光強度_Bとの差異は顕著なもの
となりパターン幅、測定時におけるＡ面とＢ面の
判別は容易となる。

なお今まで説明した実施例ではプリント基板の
両面にパターンが形成されているとしたが片面に
のみパターンが形成されていてもよい。

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に形成された導電
体層による光走査用スポツト光の反射光がプリン
ト基板に再入射しないためプリント基板のパター
ン形成面の判別が容易となるため正確なパターン
検査を行うこと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
方法を説明するための図、第４図は本考案の一実
施例構成図、第５図は、第１図の特性原理図であ
る。 １……プリント基板、２……レーザ光源、３…
…光検知器、４ａ，４ｂ……プリント基板移動手
段、６……コンパレータ、８……カウンタ、９…
…クロツクパルス発生器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 遮光材層のパターンが形成された光透過性を有
   するプリント基板表面一側からパターン巾より充
   分小さな径の光スポツトを照射し、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
   分布曲線より、基板面に形成された遮光材層パタ
   ーン幅を測定するようにしたパターン検査装置に
   おいて、基板のパターン形成面の法線を前記光ス
   ポツトの光軸に対して傾きをもたせ、該基板の遮
   光材層への照射光の反射光が基板に再入力して透
   過光となり光検知器の受光面に入射するのを防止
   するようにしたことを特徴とするパターン検査装
   置。