KR20010015372A

KR20010015372A - 레이저 검사장치

Info

Publication number: KR20010015372A
Application number: KR1020000041348A
Authority: KR
Inventors: 후나오카코지; 사사이히로시; 사카모도마사히코; 다케노쇼즈이
Original assignee: 다니구찌 이찌로오; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 기타오카 다카시
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2001-02-26
Also published as: JP2001033220A; US6690024B1; KR100428727B1; JP3820806B2; TW448293B

Abstract

확실하게 또는 고속으로 기판에 구비된 오목부의 검사가 될수 있는 레이저검사장치를 제공한다.

이 레이저검사장치는, 레이저광을 출력하는 광원(13)과, 이 광원(13)에서 출력되는 레이저광(7)을 피검사체(21)의 소망의 위치에 조사하는 조사수단(5,33,35)과, 레이저광(7)이 조사된 피검출체(21)에서 발생하는 형광(8)을 검출하는 제1의 검출수단(2)과, 레이저광(7)이 조사된 피검출체(21)의 표면에서 산란된 반사광(8)을 검출하는 제2의 검출수단(3)과를 구비하고 있다.

Description

레이저 검사장치{LASER INSPECTION APPARATUS}

본 발명은 레이저검사장치에 관한 것이며, 예로서, 프린트기판으로 불리우는 적층배선판에의 블라인드 바이야홀(BVH)가공의 작업중에 있어서, 블라인드바이야홀의 전면에 잔류한 미제거재료의 검출, 두께측정등의 검사기능을 가진것이다.

최근의 전자기기의 고성능화에 따라, 배선의 고밀도화가 요구되고 있다.

이 요구를 충족하기 위하여 프린트기판의 다층화, 소형화가 진행되고 있다.

이 기술의 1개로 블라인드 바이야홀(BVH)로 불리우는 공경 150㎛정도의 층간도통접속용의 미세그침구멍의 형성이 필수적으로 된다.

그러나, 현재의 드릴가공에서는 φ0.2mm이하의 구멍뚤기, 및 그침구멍가공은 곤란한것에 부가하여, 고밀도 프린트기판에서는 절연층의 두께가 100㎛이하로 되어, 이정도에서는 깊이의 제어를 하는 것이 곤란하게 되므로, 드릴가공에서는 미세 BVH형성은 불가능하게 되어 있다.

이 드릴가공에 대치되는 BVH형성방법으로서 레이저빔을 응용하는 방법이 주목되고 있다.

이 가공방법은 프린트 기판을 형성하는 절연재료인 수지나 유리섬유와 도체층인 동에 대한 광에너지의 흡수율의 차를 이용한 것이다.

레이저광의 광원으로서는 단산가스가 일부 실용화되고 있다.

도 1에 나타난것같이 가공부의 내부에 내장동박(24)을 미리 적층하여 놓으면 절연부재의 분해제거는 내층동박(24)에서 정지하므로, 내층동작(24)에서 확실하게 정지하는 그침구멍(6)을 형성할 수 있다.

이와같이 가공한 구멍을 특히 다이렉트이매지공으로 부른다.

또 도 12에 나타난것같이 표면에 있는 기판에서, 필요한 공경의 동박제거부를 에칭등에 의하여 형성하여, 이 제거부보다도 큰 빔경의 레이저광(20)을 조사하여, 가공구멍(6)을 형성할 수도 있다.

이와같이 가공한 구멍을 특히 콘 포멀이매지공으로 부른다.

도 11및 도 12와 같이 동박에서 정지하는 그침구멍을 단산가스레이저로 가공한 경우, 충분히 레이저빔을 조사하여도 두께 1㎛이하의 절연부재인 수지가 내층동박으로 잔류된다.

이때문에, 레이저가공후 잔류수지를 과망강산등으로 에칭하여 잔류수지를 완전히 제거할 필요가 있다.

이때 그침구멍이 100㎛정도까지 작게되며는 에칭액이 구멍내까지 가게됨으로, 레이저가공조건등의 불량으로 잔류수지의 두께가 1㎛를 넘어 두껍게 되거나 하면 잔류수지를 완전히 제거할 수 없는 구멍이 발생한다.

이 상태에서 도금을 하여 BVH전극을 형성하며는, 도금막과 내층동박간에 일부수지가 잔류한 채로 있게 된다.

여기서 열사이클 등에 의해 응력이 가해지며는 이것을 기점으로 하여 도금막이 벗겨져 버린다.

이때문에 레이저가공후에는 잔류수지의 두께의 검사가 필요하게 된다.

도 13은 숏트(shot)수를 변경했을때의 잔류수지의 분포를 나타내고 있다.

잔류수지는 구멍의 중심부근에서는 작고, 구멍의 벽면부근에 쉽게 남게되는 것을 알수 있다.

숏트수 5펄스의 구멍과 같이 중심위치에 수지가 적어도 주위에 많게되어 불량으로 되는 경우가 있다.

따라서, 잔류수지의 두께를 검사하는 경우, 중심에서 주변에 걸쳐서 넓은 범위를 검사할 필요가 있다.

종래의 검사장치는 도 14에 나타난것같이 광학현미경을 사용하여 가공부의 검사를 행하였다.

일계 사이엔스 1990 년 10월 호 제 45 페이지에 기재된 종래의 광학현미경에서는 10㎛정도이상의 수지가 남아 있는 경우에는 검출되나, 상기와 같은 수 ㎛정도의 잔류수지의 검출정도가 나쁘고, 양산에서는 적용이 어려우며, 도금후의 가공부를 절단·연마후 단면관찰에 의해 잔류수지의 두께를 검사할 수밖에 없으며, 검사하는 시간이 걸림과 동시에 전수검사가 불가능한 과제가 있었다.

이와같이 종래의 광학현미경이 수지를 검출할 수 없는 이유에 대하여 설명한다.

종래의 광학현미경은 도 15에 나타난것같이 구성되어 있다.

조명용 백색광(38)은 빔스플리터(25)에 의해 대물렌즈(5)를 경유하여 프린트기판(21)에 조사된다.

프린트기판(21)에서의 반사광은 대물렌즈(5)에 의해 확대한 도립실상을 결상렌즈(9)의 전방에 만들어, 그 실상을 CCD카메라가 (11)로 검출한다.

여기서 도 16에 나타난것같이 광학현미경의 조명광인 백색광(38)이 잔류수지 (22)의 표면에 조사되면 일부는 반사되며, 기타는 잔류수지(22)를 통과하여 전면의 동박(24)에 도달하여, 반사된다.

따라서, 동박상의 두께의 엷은 수지에 대하여는, 백색광(38)을 조명광으로서 조명하며는 대부분의 반사광이 동박(24)에서 되돌아오므로, 잔류수지(22)가 보이지 않게 되어 버린다.

또, 일본국 특개평 7-83841 호 공보의 실시예에 기재된 검사장치를 도 17에 나타낸다.

도에서 43은 자외레이저광원, 45는 콜리메이션 렌즈(collimation lens), 44는 거울, 25는 빔스플리터, 46은 회전타면경, 21은 검사대상의 프린트기판, 9는 재결상용렌즈, 48은 핀홀, 47은 광전자증배관이다.

다음에 종래예의 동작에 대해서 설명한다.

자외레이저광원(43)이 발생하는 레이저광을 콜리메이터렌즈(45)를 사용하여 확대한다.

확대된 레이저광을 회전다면경(46)을 사용하여 주사하고, 대물렌즈(5)에 의해 프린트기판(21)상에 집광한다.

레이저광의 조사에 의해 프린트기판(21)에서 발생한 자외광을 입사경로를 역으로 찾아가서, 재귀적으로 귀환되어 광로중에 배치된 빔스플리터(25)에 의해 재귀반사검지계에 유도된다.

이 자외반사광은, 결상렌즈(9)에 의해 결상된다.

결상면에서는 검사대상의 프린트기판의 레이저광의 조사점부근의 화상이 관찰된다.

도 15및 도 16에 나타난 종래의 검출장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 상기에 설명한 것같이 잔류수지가 엷은 경우는 반사광이 강하여 잔류수지의 검출이 불가능한 문제가 있다.

또, 도 17에 나타낸 검사장치는 회전다면경에서 레이저주사하고 있으나, 그침구멍의 위치차이, 및 주사장치의 정도악화등으로, 레이저광의 주사선이 그침구멍과 같이 구멍의 중심선에서 벗어나는 경우가 있다.

예로서 쇼트수 5펄스의 그침구멍과 같이, 구멍중심부근은 잔류수지가 적고 양품레벨이나 주변이 불량품인 경우, 주사선 벗어남에 따라 양품을 불량품으로 오판정하는 문제가 있다.

이것을 방지하기 위하여는 주사선의 간격을 공경보다 충분히 작게하여 구멍 밑전면을 주사할 필요가 있으나, 검사에 방대한 시간이 걸리는 문제가 있다.

또, 콘포멀기판을 검사하는 경우, 기판표면에 동방이 있음으로, 그침구멍이외에 레이저광이 조사되어도 형광이 발생않으므로, 양품으로 오판정하는 문제가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것임으로, 확실하게 또 고속으로 이 오목부의 검사가 되는 검사장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 레이저검사장치는 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 피검출체의 소망의 위치에 조사하는 소자수단과, 상기 레이저광의 조사된 피검출체에서 발생하는 형광을 검출하는 제1의 검출수단과, 상게 레이저광이 조사된 피검출체의 표면에서 산란된 반사광을 검출하는 제2의 검출수단과를 구비한 것이다.

또, 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하며, 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출신호에 의거하여 상기 조사수단을 제어하는 제어수단과를 구비하며, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 조사하고, 상기 검출수단은 이 레이저광의 조사에 의해 상기 기판에서 발생한 형광의 강도변화를 검출하여 검출신호를 출력하며 상기 제어수단은 이 검출신호에 의거하여 조사선상에 있는 상기오목부의 일시적 중심위치를 산출하고, 계속하여 상기 조사수단은 상기 제어수단에 의해 제어되며, 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사하는 것이다.

또, 제어수단은 검출신호를 이산화하고 이 이산화된 데이터를 상기 검출신호의 레벨의 순으로 재배치하며, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로써 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것이다.

또, 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사되는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하여 제1의 검출신호를 출력하는 제1의 검출수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판의 표면에서 산란된 반사광을 검출하고, 제2의 검출신호를 출력하는 제2의 검출수단과, 상기 제1및 제2의 검출신호에 의거하여 상기 조사수단을 제어하는 제어수단과를 구비하고, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 주사하며 상기 제1의 검출수단은 이 레이저광의 주사에 의해 상기 기판으로 발생하는 형광의 강도변화를 검출하여 제1의 검출신호를 출력하고, 상기 제2의 검출수단은 상기 레이저광의 주사에 의해 상기기판에서 산란된 반사광의 강도변화를 검출하여 제2의 검출신호를 출력하고, 상기 제어수단은 상기 제1및 제2의 검출신호에 의거하여 주사선상에서 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하고, 계속하여 상기 조사수단은 상기 제어수단에 의해 제어되여, 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사하는 것이다.

또, 제어수단은 제1의 검출신호를 이산화하여, 이 이산화된 데이터를 상기 제1의 검출신호의 레벨순으로 재배치하며, 또한, 미리 기억되어 있는 오복부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것이다.

또, 제어수단은 제2의 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 제2의 검출신호의 레벨순으로 재배치하며, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것이다.

또, 제2의 검출기는 기판면에서의 각도가 오목부의 가로세로비 이하로 되도록 배치되어 있는 것이다.

또, 제2의 검출기는 링상으로 배치되어 있는 것이다.

또, 제어수단은 제1및 제2의 검출신호를 합성하는 것이다.

또, 제어수단은 제1및 제2의 검출신호를 합성함으로써 얻어지는 합성신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 합성신호의 레벨순으로 재배치하며, 또한 이미 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것이다.

또, 조사수단은 동일방향의 주사를 복수회 행하는 것이다.

또, 레이저주사시의 실주사위치를 검출하는 위치검출수단을 구비한 것이다.

도 1은 실시의 형태 1의 구조를 나타내는 구성도이다.

도 2는 형광강도의 비교를 나타내는 도이다.

도 3은 잔류수지의 검사수순을 설명하는 도이다.

도 4는 형광신호에서 구멍위치를 검출하는 방법을 설명하는 도이다.

도 5는 실시의 형태 2의 구조를 나타내는 구성도이다.

도 6은 실시의 형태3의 구조를 나타내는 구성도이다.

도 7은 형광신호와 반사광신호에서 구멍위치를 검출하는 방법을 설명하는 도이다.

도 8은 이 산화·소트처리에 의한 구멍위치의 검출수순을 설명하는 도이다.

도 9는 이 산화회로를 설명하는 도이다.

도 10은 실시의 형태 4의 구조를 나타내는 구성도이다.

도 11은 프린트기판의 레이저가공에 대하여 나타내는 모식도이다.

도 12는 프린트기판의 레이저가공에 대하여 나타내는 모식도이다.

도 13은 잔류수지의 분포를 나타내는 모식도이다.

도 14는 종래의 검사장치를 나타내는 모식도이다.

도 15는 종래의 검사장치를 나타내는 모식도이다.

도 16은 백광색의 수지부에의 조사상황을 나타내는 개략도이다.

도 17은 종래의 검사장치를 나타내는 모식도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:광원, 2:형광용검출기,

3:반사광용검출기, 4:색선별거울,

5:대물렌즈, 6:구멍가공부,

7:여기광, 8:반사광,

9:결상렌즈, 10:필터,

11:CCD캐메라, 12:화상처리장치,

13:레이저, 14:전사마스크,

15:위치결정거울, 16:전사렌즈,

17:가공테이블, 18:에폭시수지,

19:유리에폭시, 20:레이저빔,

21:프린트기판, 22:잔류수지,

23:링라이트 가이드, 24:동박,

25:빔스플리터, 26:갈바노메타,

27:도립실상, 28:갈바노위치검출기,

29:수지표면반사광, 30:동박표면반사광,

31:중앙처리실, 32:그침구멍저부에서의 반사광,

33:제1의 갈바노거울, 34:제2의 갈바노거울,

35:광섬유무끔 36:동박제거부,

37:가공구멍, 38:백색광,

39:제1의 주사선, 40:제2의 주사선,

41:기판표면의 동박에서의 산란광,

42:그 침구멍 저부의 동박에서의 산란광,

43:자외 레이저광원, 44:거울,

45:콜리메이션(collimation)렌즈, 46:회전다면경,

47:광전자증배관, 48:핀홀,

49:반사광용 광검출기부착각도, 50:클록발생기,

51:래치회로.

실시예 1

도 1은 발명의 1실시예를 나타내는 구성도이다.

도에서, 13은 레이저발진기, 4는 레이저발진기(13)에서 나오는 레이저광을 반사하는 색선별거울(dichroic mirror), 33 및 34는 레이저광을 각각 XY방향으로 주사하기 위한 갈바노거울, 5는 주사된 레이저광을 프린트기판(21)상에 집광시키는 대물렌즈, 10은 레이저광이 조사된 프린트기판(21)에 색선별거울(4)을 통과하여 오는 형광의 파장을 선택하기 위한 필터, 9는 상기 형광을 전사하는 절연렌즈, 2는 형광을 검출하는 검출기이다.

중앙처리실(31)은 갈바노미터(26)에 주사위치를 지령하여 구동한다.

형광용검출기(2)의 신호는 중앙처리실(31)에 입력되어 판정된다.

다음에, 도 1에 나타난 발명의 동작에 대하여 설명한다.

종래예와 마찬가지로 수지부 및 그침구멍의 수지잔류부에 레이저광이 조사되며는 형광이 발생한다.

여기서, 형광은 레이저광보다 긴파장(일반적으로 가시광)이다.

색선별거울(4)은 레이저장치(13)에서 나오는 레이저광을 반사하나 그 이외의 파장은 통과하도록 구성되어 있다.

또, 필터(10)는 검출기(2)에 들어오는 광을 검사대상의 파장만을 선택하는 경우에 사용한다.

본 발명의 구성에서는, 레이저장치(13)는 파장 473nm , 30mW의 고체레이저를 사용하였다.

종래 형광관찰을 위하여는 자외광쪽이 동일출력에서는 형광강도가 높게 관찰됨으로, 자외광이 일반적으로 사용되어 왔으나, 자외광은 석영유리 등 특수한 광학계를 사용않으면 흡수가 크고, 손실이 큼으로, 또 광학계가 고가로 됨으로, 피장 473nm의 레이저광을 사용하였다.

탄산가스레이저의 숏트수를 변화시켜서, 수은램프의 경우와 30mW의 고체레이저광의 경우와 프린트기판이 발생하는 형광의 광강도(도 2에서는 노광시간(초)으로 기재되어 있음으로 광강도는 수치의 역수로 된다)를 비교한것이 도 2이다.

또한 이 프린트기판에서는 숏트수 7펄스가공후 데스미어(desmear)처리함으로써 잔류수지 나머지가 관측되지 않았다.

프린트기판의 그침구멍 저부의 수지잔류가 0.2㎛~0.6㎛정도이며는 후공정의 데스미어처리에서 잔류수지를 제거되는 것이 확인되어 있다.

도 2에 의하면 수은램프의 경우는 불량품도 양품도 발생하는 형광의 광강도가 거이 변하지 않으나, 상기 고체레이저광을 사용한 경우는 불량품과 양품에서 10배정도의 형광강도차가 나온것을 알수가 있다.

종래예에서 설명한 것같이 탄산가스레이저가공이 정상으로 완료되어도, 그침구멍저부에 1㎛미만의 수지잔류물이 발생하게 된다.

그때문에 위상이 일치하지 않은 램프등에서는, 광이 매우 엷은 수지를 통과하게되여 형광이 발생안되어 검사가 되지 않는다.

또한 전체적으로 형광자체의 강도도 너무 낮음으로 판정이 어려운것이 판명되었다.

한편, 단색성과 위상이 맞는 레이저광은 파장정도의 매우 엷은 수지이라도 레이저광을 흡수하여 형광이 발생함으로 검사가 가능하게 된다.

따라서 구멍저부에 있는 0.6㎛정도의 잔류수지는 데스미어처리후에 제거됨으로, 탄산가스레이저가공후 데스미어처리전에 가공불량을 검출하기 위하여 상기 레이저광을 사용하는 것이 유효인것이 판명되었다.

또한 우리들의 실험에서는 파장 473nm의 레이저광을 사용하였으므로, 실제 0.5㎛이상의 잔류수지가 충분히 검출되게 된다.

본 발명의 구성에서는 갈바노거울을 2매 사용하여, 주사광학계를 구성하였으므로 최초부터 그침구멍에 이동하여 그침구멍주변만을 검사가능함으로, 검사가 고속이다.

이것에 대하여, 예로서 일본국 특개평 7-83841 기재의 종래의 관찰장치에서는 회전다면경에 의한 주사방법이 기재되어 있으나, 프린트기판상을 자디잔 주사선간격에서 전면주사하지 않으면 않됨으로, 매우 시간이 걸린다.

또한 본 발명의 구성에 있어서, 그침구멍의 프린트기판(21)상의 위치는, 중앙처리실(32)에 미리 등기되어 있다.

그침구멍의 가공시의 위치이동 및 주사장치의 정도를 고려하며는, 등기된 그침구멍위치에 이동시켜도 레이저조사위치와 그침구멍 중심위치간에 어긋남이 발생한다.

도 3은 이 어긋남을 검출하고 그침구멍에 대하여 정확하게 레이저광을 조사시키기 위한 주사방식을 설명하는 도이다.

등기된 그침구멍위치에 이동시킨(ⓛ)후, 먼저 그 위치를 중심으로 길이가 구멍직경의 2배의 Y방향 주사선분(39)상을 레이저주사시켜(②), 형광검출기(2)에서 검출된 신호에서 일시적 구멍중심위치를 검출한다(③), 참구멍 중심위치는, 일시적 구멍중심위치를 통하여 Y주사선분(39)과 직교하는 X방향의 선상에 있으므로, X주사선분(40)상을 레이저주사시키면, 그침구멍중심선상의 형광신호가 검출되며(④), 또한 그의 검출신호에서 구멍중심위치가 검출된다(⑤).

이상의 2회의 주사에서 구멍중심선상의 형광강도와 구멍중심위치가 검출되어 있으므로, 이들의 검출치에서 중심선상의 특정영역의 잔류수지레벨을 검사하는 (⑥)것이 가능하다.

본 발명의 구성에서는 구멍중심선상의 형광신호를 구멍중심위치를 중심으로 평가영역분적분하여 잔류수지레벨을 검출하고 있다.

잔류수지가 중심과 주변에서 차가 있는 그침구멍을 검사하는 경우에도, 레이저조사위치와, 그침구멍위치의 차이를 검출하고 그침구멍저부의 특정위치를 검사하기 위해 변동이 작은 신뢰성이 높은 검사가 된다.

또한, 본 발명의 구성에 있어서, 평가영역을 구멍직경정도로 크게 하며는, 구멍벽면부근을 검사할 수 있으므로, 숏트수 5펄스의 구멍과 같이 구멍중심부근은 양품레벨이나 주변에 수지가 있으므로 불량하게 되는 가능성이 있는 구멍도 확실하게 검사할수가 있다.

또, 상기 검사는 2회의 주사로 실현됨으로, 매우 고속이다.

우리의 실험장치에서는 1초간에 90개의 구멍을 검사할 수 있는 것이 확인되었다.

만일 더욱 고정도인 잔류수지레벨의 검사가 유구되는 경우는, 도 3의 ④~⑥의 레이저주사와 잔류수지검출을 복수회 행하여도 좋으며, 그 출력을 평균하독하여도 좋다.

일반적으로 불규칙잡음에 대하여는 n회의 반복에 의해, n의 평방근에 비례하여 S/N비가 향상되는 것이 알려저 있다.

도 4는 상기 ③ 및 ⑤에서 형광신호에서 구멍중심위치를 검출하는 예를 설명하는 도이다. 다이렉트이매지기판의 표면은 두꺼운 수지로 덮여 있으며, 그침구멍저부에만 수지가 적음으로 레이저광을 주사시킨때의 형광신호는 구멍저부에서 레벨이 낮은 신호로 된다. 이 신호를 2치화하여 레벨이 낮은측의 중심위치를 계산하며는 구멍중심위치를 검출할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 갈바노거울을 예로 들어 설명하였으나, AO(음향광학소자) 및 EO(전자기광학소자)등을 사용하여 주사하여도 동일한 효과가 있다.

실시예 2

콘폼말기판에서는, 표면이 동박이므로 형광이 발생하지 않음으로 그침구멍의 검출이 되지 않았다. 도 5는 실시예 2를 나타낸 구성도이며, 콘폼말기판에서 표면의 동박과 그침구멍 저부의 동박과를 구별하기 위한 광학계를 설명하는 도이다.

구성은 도 1의 레이저검사장치에 광검출기(3)를 부착한 것이다. 광검출기(3)는 그침구멍에 대하여 경사된 방향으로 설치되어 있다.

동박에는 미세한 거칠음이 있으며, 레이저광(7)이 조사되면 산란한 반사광이 발생한다.

41은 레이저광이 프린트기판(21)의 표면에 있는 동박에 조사되어 산란한 반사광이며, 42는 레이저광이 그침구멍저부에 조사되어 산란한 반사광이다.

기판표면의 동박에서의 반사광(41)은 검출기(3)에서 검출되나, 구멍저부에서의 반사광(42)은 구멍벽면에서 차폐되어 검출기(3)에서 검출되지 않는다.

따라서, 검출기(3)의 검출신호 레벨에서 레이저조사위치가 기판표면의 동박인가 구멍저부의 동박인가 구별된다.

어떠한 이유에 따라 레이저조사위치와 그침구멍위치가 크게 어긋나도, 반사광레벨이 한계치보다 큰 경우, 구멍저부아니라고 판단됨으로 양품으로 오판정하는 것을 없이할 수가 있다. 또, 그침구멍위를 레이저주사시켜, 반사광용 광검출기(3)의 검출신호를 2치화하면 그침구멍의 검출이 가능하게 된다. 또 형광강도와 반사광강도를 동시에 검출할 수 있음으로 고속으로 검사된다.

또한, 콘폼말기판에 있어서, 레이저조사위치와 그침구멍위치와의 차이를 검출하고, 그침구멍에 대하여 정확하게 레이저광을 조사시키려면, 도 3, 도 4에서 설명한 주사방식을 행하면 좋다. 그러나 도 4의 구멍중심위치 검출의 경우에는, 형광신호대신에 반사광신호를 사용한다. 콘폼말구멍 주사시의 반사광신호는 직접구멍주사시의 형광신호와 동일하게 구멍저부에서 레벨이 낮아짐으로, 동일방식으로 구멍위치검출이 되는 것이다.

또한, 반사광용 광검출기(3)의 취부각도(49)를 ATAN(aspect ratio of blind hole, 그침구멍의 가로세로비)이하로 하며는, 구멍저부에서의 반사광(42)은 완전히 구멍벽면에서 차폐됨으로, 보다 확실하게 구멍저부의 동박과 기판표면의 동박을 구별할 수 있다.

또한, 반사광용 광검출기(3)를 그침구멍 둘러싸도록 복수개 배치하면, 검출신호의 주사방향성이 없어진다.

즉, 어느 방향으로 주사하여도 확실하게 구멍저부의 동박과 기판표면의 동박을 구별할 수 있다.

또, 광화이버를 주위에 배치하고 집광된 반사광을 검출기(3)에서 검출하는 구성으로 하면 검출계가 단일하게 저가로 된다.

실시예 3

도 6의 제 3의 실시예에서는 반사광의 집광용에 링라이트가이드(23)을 사용하고 있으며, 기타의 구성은 도 5의 실시예 2와 동일하다. 링라이트가이드(23)는 본래 조명용으로 개발된 것이나, 파이버가 링상으로 배치되어 있어, 용이하게 취부각도(49)를 작게할 수 있음으로 금회의 용도에 적합하며, 확실하게 구멍저부의 동박과 기판표면의 동박을 구별할 수 있다.

그침구멍에는, 직접구멍 및 콘폼말구멍이외에 기판표면의 동박에 에칭가공된 직경보다도 작은 빔직경으로 가공한 특수한 그침구멍이 있다.

그리고, 이들의 구멍이 1매의 프린트기판에 혼재하고 있는 경우가 있다. 도 7은 이와 같은 기판에 대해서 형광신호와 반사광신호에서 그침구멍을 검출하는 수순을 설명하는 도이다. 구멍저부에서는 어느형의 그침구멍이라도, 형광신호와 반사광신호의 레벨은 낮게된다. 기판표면에서는 수지의 경우 형광신호의 레벨이 높고, 동박의 경우 반사광 신호의 레벨이 높게된다. 따라서 2개의 검출신호를 합성(합)한 신호는 어느형의 구멍이라도 구멍저부만큼 기판표면보다도 레벨이 낮게 된다. 따라서 합성신호를 어느 한계치로 2치화하면 구멍저부의 검출이 되는 것이다.

그 결과, 직접구멍 및 코폼말구멍이 혼재한 프린트기판에서도 어떠한 이유로 레이저조사장치와 그침구멍위치가 크게 어긋나도, 구멍저부가 아니면 판단될수 있음으로, 양품으로 오판정하는 것을 없앨수가 있다. 또, 그침구멍위를 레이저주사시켜, 합성신호를 2치화하고 레벨이 낮은측의 중심위치를 계산하며는 구멍중심위치를 검출할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 도 3, 도 4에서 설명한 주사를 행하며는 직접구멍 및 콘폼말구멍이 혼재한 프린트기판에서도, 그침구멍의 구멍중심을 검출하여 그침구멍에 대해서 정확하게 레이저광을 조사시킨 검사가 가능하게 된다.

도 4의 구멍중심위치검출의 경우에는 형광신호 대신에 합성신호를 사용하면 좋다.

도 8, 도 9는 본 실시예에서 다른 구멍중심위치 검출방법을 설명하는 도이다. 도 8은 이산화ㆍ소트처리에 의한 구멍중심위치 검출수순을 설명하는 도이며, 도 9는 이산화회로의 1예를 나타내는 도이다. 도 9에 있어서, 50은 클록발신기, 51은 래치회로이다.

레이저광이 기판표면에 조사되어 있는 경우, 강한형광 또는 반사광이 검출되나 동시에 레이저발진기의 출력변동 및 수지에 포함되는 포함물의 영향에서 큰 잡음성분도 검출된다.

이것에 비하여 구멍저부의 동박에서는 형광도 반사광도 거의 검출되지 않음으로 잡음성분도 작다.

따라서 구멍저부의 검출신호를 사용하며는 확실하게 구멍중심위치를 검출할 수 있는 것이다.

구체적으로는, 도 8에 나타난것 같이, 먼저 레이저광을 등속으로 주사하면서 검출된 합성신호와 주사위치신호를 동일클록으로 래치함으로서 이산화한다. 다음이 이산화데이터를 합성신호의 레벨이 작은 순으로 재배치한다.

그리고 선두로부터 구멍저부 직경에 상당하는 개수의 주사위치 데이터를 평균하여 구멍중심위치를 검출한다.

우리의 실험에서는, 검출신호에 잡음이 많은 경우 2치화 방식보다도 보다 확실하게 그침구멍 중심위치를 검출되는 것이 확인되었다.

물론 직접구멍만의 기판을 검사하는 경우는, 합성신호 대신에 형광신호를 구멍위치검출용 신호로서 사용하여도 된다.

실시예 4

도 10은 실시예 4를 나타내는 구성도이다. 이것은 실시예 3에 있어서 갈바노 거울의 위치검출기(28)에서 검출한 주사위치신호를 직접 중앙사령실(31)에 입력하도록 한 것이며, 실시예 1 및 2에 대해서도 응용될수 있는것은 말할 필요도 없다.

갈바노거울을 구동하는 갈바노미터(26)는 주사위치를 제어하기 위해 서보계 (servo system)가 구성되어 있다.

일반적으로 위치서보계에서는 주사속도에 비례한 추종지연(follow-up lag)이 생김으로, 특히 주사속도가 빠른 경우, 주사지령위치와 실제의 주사위치가 어긋나서 구멍위치검출정도가 악화한다.

본 실시예에서는 위치검출기(28)에서 실제의 주사위치를 검출하도록 하였음으로, 고속주사시켜도 어긋남이 없는 고정도의 구멍위치검출이 가능하게 되어 고속에서 신뢰성이 높은 잔류수지검사가 된다.

본 발명에 의한 레이저검사장치는, 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 피검출체의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 피검출체에서 발생하는 형광을 검출하는 제 1의 검출수단과, 상기 레이저광이 조사된 피검출체의 표면에서 산란된 반사광을 검출하는 제 2의 검출수단과를 구비하였음으로, 형광강도와 반사광강도의 양방을 사용하여 피검출체의 표면을 검사할 수 있음으로, 피검출체의 표면의 형상을 정확하게 검출할 수 있다.

또, 형광강도와 반사광강도는 1회의 레이저주사에서 양방 동시에 검출됨으로, 고속으로 검사된다.

또, 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하고, 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출신호에 의거하여, 상기 조사수단을 제어하는 제어수단과를 구비하고, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 주사하여, 상기 검출수단은 이 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 발생하는 형광의 강도변화를 검출하여 검출신호를 출력하고, 상기 제어수단은 이 검출신호에 의거하여 주사선상에 있는 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하고, 계속하여, 상기 조사수단은 상기 제어수단에 의해 제어되어, 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사함으로, 상기 오목부의 중심을 지나는 선상을 확실하게 주사하여 이 오목부의 검사가 된다. 또, 상기 검사는 2회의 주사로 실현됨으로 고속의 검사가 가능하다.

또, 제어수단은 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 검출신호의 레벨순으로 재배치하며, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출함으로, 기판표면의 신호의 잡음이 큰 경우에도, 확실하게 오목부의 중심위치를 검출하고, 이 오목부의 중심선상을 검사함으로 신뢰성이 높은 검사가 실현된다.

또, 레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을, 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하고, 제 1의 검출신호를 출력하는 제 1의 검출수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판의 표면에서 산란된 반사광을 검출하여, 제 2의 검출신호를 출력하는 제 2의 검출수단과, 상기 제 1 및 제 2의 검출신호에 의거하여, 상기 조사수단을 제어하는 제어수단과를 구비하고, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 주사하여, 상기 제 1의 검출수단은 이 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 발생하는 형광의 강도변화를 검출하여 제 1의 검출신호를 출력하며, 상기 제 2의 검출수단은 상기 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 산란된 반사광의 강도변화를 검출하여 제 2의 검출신호를 출력하고, 상기 제어수단은 상기 제 1 및 제 2의 검출신호에 의거하여 주사선상에 있는 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하고, 계속하여 상기 조사수단에 의해 제어되고, 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사함으로, 기판 상부표면과 오목부의 저부와를 구성하는 재료가 동일할지라도, 이들을 구별할 수 있는 신호가 얻어짐으로 상기 오목부의 검출이 가능하게 된다.

그 때문에, 어떠한 이유에서 레이저조사위치와 오목부의 위치가 크게 어긋나도, 오목부가 아닌것으로 판담됨으로, 양품으로 오판정하는 것을 없게 할 수 있다. 또, 형광강도와 반사광 강도는 1회의 레이저주사로 양방을 동시에 검출함으로 고속으로 검사할 수 있다.

또, 제어수단은 제 1의 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 제 1의 검출신호의 레벨순으로 재배치하고, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출함으로 기판표면의 신호의 잡음이 큰 경우라도, 확실하게 오목부의 중심위치를 검출하고, 이 오목부의 중심선상을 검사함으로, 신뢰성이 높은 검사가 실현된다.

또, 제어수단은 제 2의 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 제 2의 검출신호의 레벨순으로 재배치하고, 또한 미리 기어되어있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출함으로, 기판표면의 신호의 잡음이 큰 경우에도, 확실하게 오목부의 중심위치를 검출하고 이 오목부의 중심선상을 건사함으로, 신뢰성 높은 검사가 실현된다. 또 제 2의 검출기는 기판면에서의 각도가 오목부의 가로세로비 이하로 되도록 배치되어 있음으로, 보다 확실하게 오목부의 검출이 가능하게 되어 레이저조사위치와 오목부의 위치차이에 의한 오판정을 억제할 수 있다.

또, 제 2의 검출기는 링상으로 배치되어 있음으로, 어느 방향으로 주사하여도 확실하게 오목부의 검출이 가능하게 되여 레이저조사위치와 오목부의 위치차이에 의한 오판정을 억제할 수 있다.

또, 제어수단은 제 1 및 제 2의 검출신호를 합성함으로, 기판 상부표면과 오목부의 저부와를 구성하는 재질이 같다하여도, 상이하여도, 또 이들이 혼재되어 있어도, 기판상부표면과 오목부의 저부와를 구별할 수 있는 신호가 얻어져, 상기 오목부의 검출이 가능하게 되어, 레이저조사위치와 그침구멍의 차이에 의한 오판정을 억제할 수 있다.

또, 제어수단은 제 1 및 제 2의 검출신호를 합성함으로서 얻어지는 합성신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 합성신호의 레벨의 순으로 재배치하며, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출함으로 기판표면의 신호의 잡음이 큰 경우에도, 확실하게 오목부의 중심위치를 검출하며, 이 오목부의 중심선상을 검사함으로 신뢰성 높은 검사가 실현될 수 있다.

또, 조사수단은 같은 방향의 주사를 복수회 행함으로, 변화가 작은 고정도의 검사가 될 수 있다.

또, 레이저 주사시의 실주사위치를 검출하는 위치검출수단을 구비하였음으로, 조사위치에 의한 오목부의 위치검출정도가 악화하는 것을 방지할 수 있으며, 주사속도를 높일수가 있다.

Claims

레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 피검출체의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 피검출체에서 발생하는 형광을 검출하는 제 1의 검출수단과, 상기 레이저광이 조사된 피검출체의 표면에서 산란된 반사광을 검출하는 제 2의 검출수단과를 구비한 레이저 검사장치.
레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을, 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하고 검출신호를 출력하는 검출수단과, 이 검출신호에 의거하여, 상기 조사수단을 제어하는 제어수단을 구비하며, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 주사하며, 상기 검출수단은 이 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 발생하는 형광의 강도변화를 검출하여 검출신호를 출력하고, 상기 제어수단은 이 검출신호에 의거하여 주사선상에 있는 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하며, 계속하여 상기 조사수단은 상기 제어수단에 의해 제어되어 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 2항에 있어서,

제어수단은, 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 검출신호의 레벨의 순으로 재배치하고, 또한, 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
레이저광을 출력하는 광원과, 이 광원에서 출력되는 레이저광을 오목부가 형성된 기판상의 소망의 위치에 조사하는 조사수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판에서 발생하는 형광을 검출하고, 제 1의 검출신호를 출력하는 제 1의 검출수단과, 상기 레이저광이 조사된 기판의 표면에서 산란된 반사광을 검출하고, 제 2의 검출신호를 출력하는 제 2의 검출수단과, 상기 제 1 및 제 2의 검출신호에 의거하여, 상기 조사수단을 제어하는 제어수단과를 구비하고, 상기 조사수단은 상기 오목부의 근방에서 소정의 방향으로 레이저광을 주사하며, 상기 제 1의 검출수단은 이 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 발생하는 형광의 강도변화를 검출하고 제 1의 검출신호를 출력하며, 상기 제 2의 검출수단은 상기 레이저광의 주사에 의해 상기 기판에서 산란된 반사광의 강도변화를 검출하고 제 2의 검출신호를 출력하며, 상기 제어수단은 상기 제 1 및 제 2의 검출신호에 의거하여 주사선상에서 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하고, 계속하여 상기 조사수단은 상기 제어수단에 의해 제어되어, 산출된 일시적 중심위치를 지나 상기 주사선과 직교하는 방향으로 레이저광을 주사하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 4항에 있어서,

제어수단은 제 1의 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 제 1의 검출신호의 레벨순으로 재배치하고, 또한 미리 기억되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 4항에 있어서,

제어수단은 제 2의 검출신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 제 2의 검출신호레벨의 순으로 재배치하고, 또한 미리 기억되어있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중심위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 4항에 있어서,

제 2의 검출기는 기판면에서의 각도가 오목부의 가로세로비 이하로 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 4항에 있어서,

제 2의 검출기는 링상으로 배치된것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 4항에 있어서,

제어수단은 제 1 및 제 2의 검출신호를 합성하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 9항에 있어서,

제어수단은 제 1 및 제 2의 검출신호를 합성함으로서 생성되는 합성신호를 이산화하고, 이 이산화된 데이터를 상기 합성신호의 레벨의 순으로 재배치하고, 또한 미리 기어되어 있는 오목부의 직경과 비교함으로서, 상기 오목부의 일시적 중앙위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 2항에 있어서,

조사수단은 동일방향의 주사를 복수회행하는 것을 특징으로 하는 레이저 검사장치.
제 1항에 있어서,

레이저 주사시의 실주사위치를 검출하는 위치검출수단을 구비한 레이저 검사장치.