KR20060043034A - 인쇄땜납 검사장치 - Google Patents

Abstract

2개의 광으로 프린트기판을 주사하여 주사효율을 좋게 한다. 한편, 2개의 광의 광학적 특성의 차이에 의한 측정치로의 영향을 방지한다.

땜납이 인쇄된 프린트기판상의 주사대상범위에 걸쳐, 편광기(4)에 의해, 빔 A 및 빔 B의 2개의 광을 다른 소정의 입사각으로 받아, 상기 대상범위방향으로 편향시켜 광을 출사하여 주사한다. 그 때, 빔 A 및 빔 B의 편광 및 파워를, 분기부(1b), 가변수단(1c)에 의해 같게 되도록 조정가능한 구성으로 하였다.

Description

인쇄땜납 검사장치{Print-Soldering Inspection Apparatus}

도 1은, 실시형태 1에 관한 기능블록을 나타낸 도면이다.

도 2는, 투광부의 2개의 빔의 광학적 특성의 차이에 의한 검사장치로의 영향을 설명하는 도면이다.

도 3은, 실시형태 2에 관한 기능블록을 설명하는 도면이다.

도 4는, 실시형태 2의 광발생부의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 5는, 실시형태 2의 광발생부의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 6은, 실시형태 2의 광발생부의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 7은, 실시형태 3에 있어서의 보정을 설명하는 도면이다.

도 8a는, 실시형태 3에 있어서의 주사되는 빔의 검출의 방법을 설명하는 도면이다.

도 8b는, 실시형태 3에 있어서의 주사되는 빔의 검출의 방법을 설명하는 도면이다.

도 9a는, 실시형태 3에 있어서 빔을 식별한 타이밍신호의 생성방법을 설명하는 도면이다.

도 9b는, 실시형태 3에 있어서 빔을 식별한 타이밍신호의 다른 생성방법을 설명하는 도면이다.

도 10은, 본 발명의 도 1에 관한 실시형태 1의 다른 예를 나타내는 도면으로, 일련의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은, 도 10에 있어서의 2개 빔의 주사를 설명함과 함께, 2개의 광의 검출을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 도면이다.

도 13은, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 도면이다.

도 14는, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 도면이다.

도 15는, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 도면이다.

도 16은, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 도면이다.

도 17은, 도 10의 2개의 빔에 의한 주사를 설명하기 위한 그림이다.

도 18은, 종래 기술의 투광부의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 19는, 도 18의 투광부에서의 주사를 설명하는 그림이다.

[부호의 설명]

1 : 광발생부 1a: 광원(LD광원)

1b : 광분기부 1c: 제 2의 편광판(가변수단)

1d : 제 1의 편광판(편광수단) 1f : 제 3의 편광판

2 : 조사부 2A : 하프미러

2B : 미러 3 : 투광부

4 : 편향기 5 : 수속렌즈

8 : 수광부 8a : 수광면

9 : 식별용 미러 10 : 프린트기판

10a : 대상면 51 : 투광계 (광주사장치)

52 : 광원 53 : 편향기

53a : 거울면부 54 : 렌즈

55 : 수광계 56 : 집광렌즈 어레이

57 : 결상렌즈 58 : 수광소자

60 : 측정대상물 61 : 측정대

100 : 측정제어부 101 : 주주사 제어부

102 : 미러 구동부 103 : 부주사 제어부

104 : 부주사부 105 : 형상재생부

105a : 데이터 변환부 107 : 주사광 검출부

108 : 보정부 109 : 표시부

본 발명은, 검사대상물인, 땜납이 인쇄된 프린트기판에 광을 편향주사시켜 변위량을 측정하고, 그 측정으로부터 땜납등의 형상을 검사하는 인쇄땜납 검사장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 광을 사용하여 편향을 효율좋게 행하면서 검사할 수 있는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 형상을 측정하는 데에 변위측정장치가 사용된다. 그 변위측정장치로서는, 삼각측량의 원리에 근거하여, 측정대상물의 대상면의 변위를 측정하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 도 18은 특허문헌 1의 것을 변형한 변위측정장치의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 18에 나타내는 변위측정장치는, 투광계(51)(광주사장치)와, 수광계(55)로 대략 구성되어 있다.

투광계(51)는, 광원(52), 편향기(53), 렌즈(54)로 측정대상물(60)을 조사하도록 개략적으로 구성되어 있다. 광원(52)은, 예컨대 레이저 다이오드등으로 구성되고, 편향기(53)에 대하여 빔(beam)을 출사한다. 편향기(53)로서는, 도 18의 예에서는, 폴리곤 미러가 채용되어 있다. 폴리곤 미러는, 원반형상의 주위에 복수의 거울면부(53a)를 가지고, 그 회전에 의해서 광원(52)으로부터 입사된 빔을 편향시켜, 적어도 측정대상물을 포함하는 원하는 주사대상범위(도 19에서 나타내는 H)를 주사한다. 이 폴리곤 미러로 이루어지는 편향기(53)에서는, 하나의 거울면으로 1개의 빔에 의해 주사대상범위를 1회 편도주사한다. 렌즈(54)는, 편향기(53)에 의해 부채꼴로 주사되는 빔을, 평행하게 되도록 수속시킨다.

수광계(55)는, 집광렌즈 어레이(56), 결상렌즈(57), 수광소자(58) [PSD(Position Sensitive Detector)]로 구성되어 있다. 집광렌즈 어레이(56)는, 서로 같은 촛점거리 f1 (예를 들면 20 mm)를 갖는 복수(도 18에서는 6개)의 집광렌즈부(56a)∼(56f)가 일렬로 줄을 잇도록 합성수지 또는 글래스로 형성되어 있다. 각 집광렌즈부(56a)∼(56f)는, 그 광축에 직교하는 면이 구면형상으로 형성되어, 측정광을 광축주위로 균등하게 집중하여 넣을 수 있는 렌즈이다.

결상렌즈(57)는, 조사점 S 의 주사폭보다 큰 지름을 가지고, 집광렌즈 어레이(56)부터의 빔을 수속하여, 수광소자(58)의 수광면(58a) 상에 결상시킨다.

이와 같은 변위측정장치는, 측정대상물(60)의 Z축방향의 변위량을 편향기(53)에 의한 X축방향으로 주사[주주사(主走査)]된 빔으로 얻는다. 이 때, 측정대(61)를 Y축방향으로 이동시키는[부주사(副走査)]것에 의해, X-Y의 이차원의 위치에 있어서의 각 조사점 S의 Z 방향의 변위량을 얻을 수 있다. 이 결과, 삼차원의 거리데이터를 얻을 수 있어서, 예를 들면, 인쇄된 땜납의 형상의 측정이 가능해진다. 인쇄땜납 검사장치는, 이와 같이 측정한 데이터로부터 형상을 재생하고, 미리 준비된 레퍼런스의 형상데이터를 비교하여, 좋은지 나쁜지의 판정을 하고 있다.

그리고, 상술한 종래의 광주사장치[투광계(51)]에서는, 도 19(a)∼(c)에 나타낸 바와 같이, 편향기(53)로서의 폴리곤 미러가, 그 회전에 즈음하여 각 거울면부(53a)로 입사된 빔을 원하는 주사대상범위 H로 주사한다.

(특허문헌1)

일본국 특허공개 2000-97631 호 공보(단락[0028]-[0033], 도 4)

그렇지만, 상기 변위측정장치에서는, 1거울면으로 주사대상범위를 1편향주사(1주주사)를 하고 있지만 1개의 거울면부(53a)에서의 편향각 (1거울면의 회전으로 편향가능한 각도의 범위)의 전체를 이용할 수는 없다. 이때문에, 도 19(d),(e) 에 나타낸 바와 같이, 1개의 거울면부(53a)에서 편향주사되는 빔이, 대상면(60a)에 관한 주사대상범위 H로부터 벗어나고, 다음의 거울면부(53a)에 의해서 편향주사되 는 빔이 다음의 주사대상범위 H내에 이를 때 까지의 간격이 열려서, 빔의 주사가 단속적으로 된다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 주주사마다 측정대상물의 다음 주사대상범위로 부주사를 행하지만, 그 부주사의 이동속도를 빔의 주주사속도에 맞추어 느리게 되지 않을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

이것을 해결하는 하나의 방법으로, 폴리곤 미러의 거울면을 필요한 편광방향에 맞추어 가느다랗게 하여 다수 구비하도록 하는 것도 생각할 수 있지만, 폴리곤 미러의 제조상의 정밀도에 한계가 있다. 더구나, 원하는 주사폭을 얻기 위해서는, 폴리곤 미러의 복수의 거울면부에 일정한 폭을 갖게 할 필요가 있어, 이것을 다면화하면, 편향기의 크기가 커져서, 결과적으로 장치의 크기가 대형화 된다.

본 발명의 목적은, 편향기에 의한 편향각을 유효하게 이용함으로써 주사의 효율을 올려서, 검사속도를 개선한 인쇄땜납 검사장치를 제공하는 것이다. 그리고, 그 편향기의 유효한 이용을 꾀하여, 주사의 효율을 좋게하기 위한 달성수단으로서, 복수의 광을 각각 다른 입사각으로 편향기에 입사시키도록 한다. 예를 들어, 상기한 바와 같이 1개의 광으로 1개의 거울면에서 소정의 주사대상범위를 주주사할 때에 거울면의 50%밖에 이용할 수 없는 경우에, 다른 광을 사용하여 나머지 거울면의 50%를 이용하여 주사대상범위를 주주사할 수 있도록, 상기 1개의 광과 다른 각도로 편향기에 입사시킨다. 그리고 그 주주사할 때마다 부주사하면 검사장치전체로서의 효율을 좋게 할수 있다.

한편으로, 이와 같이 복수의 광을 사용하여 주사효율을 좋게 하고자 하면, 이번에는, 복수의 광이 갖는 특성의 차이에 의해 오차가 생겨난다. 예를 들어, 1개 의 광에 의한 주주사의 측정치와 다른 광의 주주사에의한 측정치의 사이에서 오차가 생겨서 인쇄땜납의 형상검사에 악영향을 미치게 할 가능성이 있다.

그래서, 본 발명의 더 한층의 목표는, 측정의 정밀도를 유지하면서, 복수의 광의 주사에 의한 주사효율의 개선, 굳이 말하면 검사속도의 개선을 도모하는 기술의 제공이다. 바꿔 말하면, 복수의 광으로 주사효율을 개선하면서, 그 복수의 광의 특성차에 의한 측정치로의 영향을 방지하는 기술의 제공이다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 1에 기재된 발명은, 땜납이 인쇄된 프린트기판의 소정의 주사대상범위에 걸쳐 광을 출사하여 주사하는 투광부(3)와, 상기 프린트기판으로부터의 반사광을 수광하는 수광부(8)를 가지며, 상기 땜납의 인쇄상태를 검사하는 인쇄땜납 검사장치에 있어서, 상기 투광부는, M (복수)개의 광을 출사하는 광발생부(1)와, 상기 M 개의 광을 다른 입사각으로 받고, 상기 대상범위방향으로 편향시켜서, 상기 프린트기판의 상기 주사대상범위를 순차적으로 주사하는 편향기(4)를 구비하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 편향기는, 그 주위를 따라 N(복수)각형 형상으로 거울면을 가지고 회전에 의해서 상기 주사를 행하는 폴리곤 미러로서, 상기 광발생부로부터의 복수의 광을 360도/[NM] 씩 다른 입사각으로 받아, 거의 360도/[2NM]의 회전마다 순차적으로 상기 주사대상범위를 주사하는 구성으로 하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 편향기가 거의 360도/[2NM] 회전할 때마다, 상기 투광부와 상기 프린트기판을 상기 주사의 방향과 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써 부주사를 하는 부주사부(104)와, 상기 수광부가, 상기 편향기에 의한 주주사및 부주사부에 의한 부주사의 타이밍에 따라서 출력하는 수광량 및 수광한 위치에 따라서 출력하는 전기신호를 기초로, 상기 프린트기판상의 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)를 구비하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1, 2또는 3에 기재된 발명에 있어서, 상기 광발생부는, 그 출사하는 M 개의 광이, 동일편광방향이며, 상기 프린트판의 주사되는 면에서 거의 동일한 파워로 되도록 되어 있는 구성으로 하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1, 2, 3 또는 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 M 개의 광은 두개의 광이며, 상기 광발생부는, 광을 출사하는 하나의 광원(la)과, 그 광원부터의 광을 각각 서로 직교하는 편광방향으로 이루어지는 2개의 분기광으로 분기하는 편광분기부(1b)와, 2개의 분기광의 한쪽을 받아서 다른 쪽과 같은 편광방향으로 하는 제 1의 편광판(ld)과, 상기 광원과 편광분기부의 사이에 설치되고, 상기 제 1의 편광판으로부터 출력되는 한쪽의 분기광과 상기 다른 쪽의 분기광의 파워가 상기편향기를 경유하여 투광되는 상기 프린트판의 주사되는 면에서, 거의 동일하게 되도록 조정하기 위한 제2의 편광판(1c)을 구비하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1, 2, 3 또 는 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 M 개의 광은 두개의 광이며, 상기 광발생부는, 광을 출사하는 하나의 광원(la)과, 그 광원부터의 광을 2개의 분기광으로 분기하는 분기부(lb)와, 두개의 분기광의 한쪽을 받아서, 다른 쪽과 같은 편광방향으로 출력하는 제 1의 편광판(ld)과, 두개의 분기광의 다른 쪽을 받아서, 상기 분기광의 한쪽과 함께 상기 편향기를 경유하여 투광되는 상기 프린트판의 주사되는 면에서, 상기 2개의 분기광의 파워가 거의 동일하게 되도록 조정하기 위한 제 3의 편광판(lf)을 구비하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1, 2, 3 또는 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 수광부로부터 출력되는 전기신호로부터 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)와, 상기 편향기에 의하여 M 개의 광을 순차로 투광한 때에, 상기 M 개의 광의 특성의 차이에의한 상기 수광기에 의한 수광량으로의 영향을 방지하기 위하여, 미리 보정용데이터를 투광하는 광에 대응하여 기억해 놓고, 상기 수광부로부터 상기 형상재생부로 입력되는 전기신호를 해당 투광된 광의 상기 보정용데이터로 보정시키는 보정부(108)를 구비하였다.

상기 과제를 해결하기 위한, 청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 수광부로부터 출력되는 전기신호를 소정의 역치로 비교하여 2치화하고, 2치화한 데이터로부터 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)와, 상기 편향기에 의해 M 개의 광을 순차 투광한 때에, 상기 M 개의 광의 특성의 차이에 의한 상기 수광기에 의한 수광량으로의 영향을 방지하기 위하여, 미리 보정용데이터를 투광하는 광에 대응하여 기억해 놓고, 상기 역치를 해당 투광된 광 의 상기 보정용데이터로 보정시키는 보정부(108)를 구비하였다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명은, 복수의 광(이하, 광, 또는 빔이라고 하지만 같은 것이다)을 사용하여 편향기에 의한 주사의 효율을 좋게 하여, 인쇄땜납의 검사속도 향상을 도모하려고 하는 기술에 관하는 것이다. 우선, [실시형태 1]에서, 그 발명의 구성에 관해서 설명하고, 다음에 그 복수의 광의 광학적 특성의 차에 의한 측정치로의 악영향을 방지하는 기술에 관해서 [실시형태 2] 및 [실시형태 3]에서 설명한다. 실시형태 1에서 설명하는 기술은, 측정하기 전에 복수의 광의 광학적특성의 일치를 도모하려고 하는 기술이고, 실시형태 2에서 설명하는 기술은, 복수의 광의 광학적 특성의 차이를 측정후에 후발적으로 전기적으로 보정하고자 하는 기술이다.

[실시형태 1]

도 1은, 본 발명의 구성(실시형태 3의 구성을 포함한다)의 기능을 모식적으로 도시한 도면이다. 도면중의 굵은 선은 광로(光路)를 나타내는 선이다. 실제로는, 광은 빔이지만, 도 1에서는, 광로를 이해하기 위하여 단선으로 단순화하여 나타내고 있다.

도 1에 있어서, 투광부(3)는, 광발생부(1), 조사부(2), 편향기(4) 및, 수속렌즈(5: fθ 렌즈라고도 한다)등으로 구성된다. 도 1의 광발생부(1)는, 2개의 광을 출사하는 예를 나타낸다. 광발생부(1)에서는, 본 예에서는, 광원(1a)이 1개의 레이저반도체(LD)를 포함하여 구성되어 1개의 광을 출력하며, 그 광을 받은 분기부(1b)가 2개의 광으로 분기하고 있다. 분기부(1b)는, 광의 일부를 통과하여 다른 일부 의 광을 반사하는 하프미러와, 반사된 다른 일부의 광(빔 A로 된다)를 다시 반사하는 미러를 구비하고 있다. 복수 M 개의 광을 내는 경우는, 분기부(1b)가 그 수만큼 필요하게 되지만, 광원을 M 개 갖추어도 좋다.

조사부(2)는, 광발생부(1)로부터의 2개의 광을 미러(2a),(2b)에서 받고, 빔 B 및 빔 A를 서로간에 거의 각도 β로 교차하는 각도로 편향기(4)에 입사시킨다. 편향기(4)는, 본 예에서는 N 각형의 변에 N 개의 거울면을 배치하여 회전가능하게 지지되어 있는 폴리곤 미러이다. 여기에서, 각도 β는 거의 360도/N 이다.

이들 빔 A 와 빔 B 의 입사각, 폴리곤 미러, 및 그 회전각도의 관계를 설명한다. 편향기(4)가, 도 1의 실선의 회전위치에 있을 때, 빔 A는, 편향기(4)의 거울면의 끝단부근에서 반사하고, 반사한 빔 A(1)는, 주주사의 종점에 위치[도 1에서 수속렌즈(5)의 하단]하고, 최종적으로는 주사대상범위 H내의 검사대상인 프린트기판(10)의 한편쪽으로 투광되고 있다. 그 때 빔 B는, 편향기(4)의 거울면의 중앙부근에서 반사하고, 반사한 빔 B(1)는, 주주사의 개시점에 위치[도 1에서 수속렌즈(5)의 상단]하고, 최종적으로는 주사대상범위인 프린트기판(10)의 다른편 측으로 투광되고 있다. 여기서, 미러를 360도/2 N의 각도만큼 도 1의 회전방향으로 회전하였을 때, 즉 도 1에서 편향기(4)가 점선의 위치로 회전하였을 때, 빔 A는, 편향기(4)의 거울면의 중앙부근에서 반사하고, 반사한 빔 A(2)(점선)는, 주주사의 개시점에 위치[도 1에서 수속렌즈(5)의 상단]하고, 최종적으로는 주사대상범위인 프린트기판(10)의 다른편 쪽측에 투광되고 있다. 그 때 빔 B는, 편향기(4)의 거울면의 끝단부근에서 반사하고, 반사한 빔 B(2)(점선)은, 주주사의 종점에 위치[도 1에서 수속렌즈(5)의 하단]하고, 최종적으로는 주사대상범위 H인 프린트기판(10)의 한편쪽으로 투광되고 있다. 도 1의 편향기(4)가 실선의 위치로부터 β/2회전하여 점선의 위치로 오기까지의 사이는, 빔 B(1)로부터 빔 B(2)에 걸쳐서 주주사방향으로 주사되고, 주사대상범위 H에 있는 프린트기판(10)상을 주사한다. 그 사이에, 빔 A(1)로부터 빔 A(2)에 걸쳐서는, 주사대상범위 H 밖을 주사하고 있다. 편향기(4)의 회전이 도 1의 점선으로부터 더욱 β/2회전하면, 이번에는, 빔 A(2)로부터 빔 A(1) 에 걸쳐서 주사대상범위 H를 주사하고, 빔 B(2)로부터 빔 B(1)에 걸쳐서는 주사대상범위 H 밖으로 된다. 상기 빔 B(1)∼(2)의 사이의 편향각, 빔 A(2)∼(1)의 사이의 편향각은, 거의 β이다. 상기한 바와 같이 β/2, 요컨대 편향기(4)의 거울면이 중심축에 대하여 점유하는 각도 β의 반으로 1주주사할 수 있다. 다시 바꿔 말하면 1거울면으로 2주주사할 수 있기 때문에 효율적이다.

또한, 상기 설명에서 각도를 설명함에 있어 「거의」라고 표현하고 있는데, 실제의 각도는, 주주사와 다음 주주사의 사이에는 부주사해야 하는 것, 주사대상범위 H에 대하여 여유가 있는 주사를 할 필요가 있는 것등을 고려하여 결정되기 때문이다. 도 1의 주사대상범위 H 는, 검사대상물을 적어도 포함하는 범위이다. 일반적으로는, 프린트기판(10)의 전부를 범위로 포함한다. 프린트기판이 크고, 그 중의 일부에 인쇄땜납 부위가 탑재되어 있는 것과 같은 경우는, 그 인쇄땜납 부위가 주사대상범위 H에 포함하고, 프린트기판의 일부가 범위밖으로 되는 적도 있다.

상기는, 2개의 빔으로 설명하였지만, M 개의 빔을 사용하여 거의 360도/NM의 각도마다 주주사하는 것이 가능하다. 그 경우는, M 개의 빔을 상호간에 인접한 광 끼리의 입사각도의 차를 거의 360도/NM의 2배의 각도로 함 과 동시에, 그들의 빔의 입사의 위치를, 1거울면을 주사방향으로 M 개로 분할한 각각의 영역에 1개의 빔이 들어가도록 같은 간격정도로 하여 입사하는 것이 필요하게 된다.

수속렌즈(5)는, fθ 렌즈로 구성되며, 편향기(4)에 의해서 부채꼴로 주사되는 빔 A, B를 평행 빔으로 하여, 프린트기판상에 투광한다.

부주사부(104)는, 상기 편향기(4)가 1주주사할 때마다, 그것이 폴리곤미러라면, 거의 β/2각도 회전할 때마다, 투광부(3)와 검사대상인 프린트기판(10)과의 관계를 주주사하는 방향과 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 다음에 주주사하는 부위를 어긋나게 한다. 도 1의 부주사부(104)는, 이해하기 쉽도록 하기 위하여 프린트기판(10)의 장소에 설치되어 있다. 이 경우의 부주사는, 프린트기판(10)을 고정하여 놓고, 투광부(3)나 수광부(8)쪽의 센서관계를 일체로 구성하고, 동작시킴으로써 행해진다. 또한, 부주사부(104)는, 프린트기판(10)을 지지하고, 상기 편향기(4)가 1주사할 때마다, 편향기(4)에 의해서 주주사되는 방향과 직교하는 방향으로 이동시켜도 좋다.

집광렌즈 어레이(6)는, 상호간에 같은 촛점거리를 갖는 복수의 작은 렌즈를 주주사방향으로 배열한 것으로서, 그 작은 렌즈는, 그 광축이 직교하는 면이 구면형상으로 되고, 프린트기판(10)으로부터의 반사광을 광축주위에 균등하게 집중하여 넣어 결상렌즈(7)에 입사시킨다. 결상렌즈(7)는, 수광부(8)의 수광면에 결상시킨다.

수광부(8)는, PSD(Position Sensitive Detector)로서, 프린트기판(10)으로 부터의 반사광을 결상한 위치 및 그 광량(파워, 혹은 강도라고도 한다)을 검출한다. 그 검출하여 얻어진 광량(수광량)을 그 위치에 있어서의 수광량의 크기에 따른 크기를 갖는 전기신호로서 출력한다(수광량이나 전기신호를 묶어, 측정치라고 하는 수도 있다).

형상재생부(105)는, 데이터변환부(105a)에서, 수광부(8)로부터의 얻어진 아날로그의 전기신호를 소정의 역치와 비교함으로써 2치화(「0, 1」또는「L, H」)하여 디지탈적인 신호로 변환한다. 그리고, 그 2치화한 값으로부터 땜납영역을 추출하고, 프린트기판(10)상의 인쇄땜납의 형상에 관한 면적, 또는 부피등을 구한다. 또한, 프린트기판(10)상의 구조부분, 예를 들면, 땜납 부분, 레지스트부분, 패드부분등으로 식별한다.

또한, 상기 데이터변환부(105a)에서의 2치화처리는, 수광부(8)로부터의 수광량(power)에 따라서, 수광량이 적은 땜납부위 및 레지스트갭과, 수광량이 많은 레지스트 및 배선패턴을 구별하기 위해서, 어떠한 역치(파라미터로서 기억하고 있다)를 가지고 2치화한다.

2치화에 따라서 추출된 땜납 및 레지스트갭은, 수광부(8)로부터의 변위량에 근거해서, 기준의 변위량을 식별점으로 하여, 그 식별점이하의 변위량이 적은 레지스트갭부를 제거하고, 식별점이상의 땜납만의 영역을 추출한다.

이 형상재생부(105)는, 이와 같이 2치화된 값에 의해 구해진 상기 레지스트 및 배선패턴의 영역에서의 변위량의 평균치를, 높이의 기준치로서 구한다. 그리고 형상재생수단(105)은, 상기 땜납영역에서의 변위량과 높이의 기준치와의 차로부터 땜납의 높이를 구하고, 그 높이와 땜납만의 영역(면적)으로부터땜납의 부피를 산출한다.

판정부(106)는, 땜납부위의 위치에 있어서의 땜납량을 나타내는 면적또는 부피등의 데이터를 미리 레퍼런스로서 기억하여 놓고, 형상재생부(105)가 산출한 동일 땜납부위에서의 면적이나 부피와 비교하여, 좋고 나쁘고의 판정을 한다.

측정제어부(100)는, 전체를 통일적으로 관리제어하고, 이에 따라 주주사 제어부(101)가 미러구동부(102)에 대하여 소정타이밍으로 제어한다. 미러구동부(103)는, 모우터로 이루어져 편향기(4)를 회전시킨다. 부주사 제어부(103)는, 편향기(4)가 각도β/2의 회전마다 타이밍신호를 부주사부(104)에 보내어 프린트기판(10)을 이동시켜서, 부주사시킨다. 표시부(109)는, 조작, 입력, 측정치의 육안확인등을 행하기 위한 것이다.

식별용 미러(9), 주사광검출부(107), 보정부(108)는, 빔 A와 빔 B의 광학적 특성의 차이에 의한 측정결과로의 영향을 없애기 위해서 보정하는 것으로, 상세하게는 [실시형태3]에서 후기하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

본 발명에서는, 투광부(3)에 있어서, 편향기(4)의 1거울면으로 각도β/2마다 회전하여 2회의 주주사를 행할 수 있기 때문에, 부주사부(104)의 부주사의 이동속도도 2배 빠르게 되고, 전체로서 고속의 검사가 달성될 수 있다. 예를 들어, 실장하는 것으로, 편향기(4)가 15각형으로 15면의 거울면을 갖는 장치에서, 1개의 광원으로 거울면의 이용효율이 43퍼센트의 효율이던 것을 86%로 할 수 있었다.

다음에, 투광부(3)에 있어서의, 일련의 주주사에 대한 동작을 도 12∼도17을 이용함으로써 상세하게 설명한다. 이들 도면에서는 도 1과는 달리, 하프미러(2A) 및 미러(2B)에 의해서, 빔 A와 빔 B가 만들어지고 있다. 도 12에 있어서, 하프미러(2A)에 의해서 편향기(폴리곤 미러)(4)에 입사된 빔 A는, 주사대상의 대상면(10a)에 관한 주사대상범위 H내에 있다. 또한, 미러(2B)에 의해서 편향기(4)에 입사된 빔 B는, 주사대상범위 H로부터 벗어나 있다. 이 경우에는, 빔 A의 반사광이 수광부(8)의 수광면(8a)에 결상된다.

이어서, 도 13에 도시한 바와 같이, 편향기(4)를 서서히(각도 β/2이하) 회전시킴으로써 빔 A가 주사대상범위 H 내를 주주사한다. 이 때, 편향기(4)에 의해서 빔 B는 주사대상범위 H로부터 벗어나 확산되고 있다. 즉, *연속한 빔 A의 반사광이 수광부(8)의 수광면(8a)에 결상된다.

이어서, 도 14에 도시한 바와 같이, 편향기(4)의 회전각도가 거의 각도 β/2에 가까워지면, 빔 A가 주사대상범위 H내를 다시 주주사하지만, 편향기(4)에 의해서 빔 B는 주사대상범위 H의 앞에 조사된다.

또한, 도 12에 있어서, 주사대상범위 H의 안쪽에서, 빔 B가 조사되는 광로에 배치된 식별용 미러(9)가, 빔 B의 조사광을 반사시켜 주사광검출부(107)로 향하여 조사시킨다. 주사광검출부(107)는, 빔 B가 주사대상범위 H의 안쪽에 있는 것이 검지되고, 그 타이밍으로부터 빔 B의 주주사위치가 인식가능하다.

이어서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 편향기(4)의 β/2의 각도이상의 회전에 의해 빔 A가 주사대상범위 H로부터 벗어난다. 그리고, 부주사부(104)가, 대상면(10a)를 주주사하는 방향과 직교하는 방향으로 이동시킨다. 그 새로운 주사대상범 위 H내를 빔 B가 주주사한다. 그리고 빔 B의 반사광이 수광부(8)의 수광면(8a)에 결상된다.

이어서, 도 16에 도시한 바와 같이, 편향기(4)가 더욱 (β/2+Δα<β)의 각도만 회전함으로써, 빔 B에서 주사대상범위 H내가 주주사된다. 이 때, 빔 A는, 주사대상범위 H로부터 벗어나서 확산되고 있다.

이어서, 도 17에 도시한 바와 같이, 편향기(4)의 회전각도가 β에 가깝게 될 때까지 빔 B가 주사대상범위 H내를 더욱 주주사한다. 빔 A는, 주사대상범위 H의 앞에 조사된다.

또, 도 15에 있어서, 주사대상범위 H의 바깥쪽에서, 빔 A의 조사광이, 식별용미러(9)에 의해서 반사되고, 주사광검출부(107)로 향하여 조사됨으로써, 빔 A가 주사대상범위 H에 바깥쪽에 있는 것이 검지되고, 그 타이밍부터의 경과된 시간에서의 빔 A의 주사위치가 인식될 수 있다. 이하, 편향기(4)의 회전에 수반하여 상기 도 12∼도 17의 동작이 반복된다(주주사와 부주사가 반복된다).

상술한 투광부(3)에서는, 조사부(2)의 하프미러(2A) 및 미러(2B)에서 거의 β만큼 입사각이 다른 2개의 빔 A, B를 출사하여, 편향기(4)로 각 빔 A, B를 각각 편향시켜 원하는 주사대상범위 H로 주사하고, 수속렌즈(5)에서 주사하는 각 빔 A, B를 평행으로 한다. 이것에 의하여, 편향기(4)에 의한 1주사분의 편향동작중에 한편의 빔 A(B)가 주사대상범위 H로부터 벗어날 때에 다른 쪽의 빔 B(A)가 주사대상범위 H내에서 주사되기 때문에, 편향기(4)의 편광각을 효율적으로 주사에 이용할 수 있다.

도 10은, 도 1을 실장에 맞추어 표현한 구성예이다. 조사부(2)는, 도 12 의 것과 동일하다. 조사부(2)로부터 조사된 2개의 조사광이, 다른 두개의 입사각으로 편향기(4)로 출사된다. 각 조사광은, 편향기(4)에 의해 각각 굴곡되고, 소정의 스트로크로 주사된다. 주사된 조사광은 수속렌즈(5)로 입사되고, 평행하게 이동하는 빔으로 되어, 대상면(1Oa)상에 조사점 S를 형성한다. 조사광은 조사점 S 마다 반사 또는 산란하여, 그 반사, 산란광(측정광)이 수광부(8)측으로 입사한다.

조사점 S는 주사되어, 집광렌즈 어레이(6)의 한 끝단에 있는 집광렌즈부(6a)에 대향하는 위치로 이동한다. 조사점 S 로부터의 측정광은, 집광렌즈부(6a)에 의해서 거의 평행한 빔으로 되어 수속한다. 수속된 측정광은, 결상렌즈부(7)의 광축에 대하여 각도가 있는 상태로 결상렌즈부(7)에 입사된다.

결상렌즈부(7)는, 집광렌즈부(6a)에 입사된 측정광의 방향을 바꿔, 수광면(8a)의 주사폭방향의 한 끝단측의 위치에 측정광을 결상시킨다. 조사점 S 로부터의 측정광은, 옆쪽(도 10중 X방향)으로부터 보더라도, 집광렌즈부(6a)에 의해서 거의 평행으로 수속되고, 결상렌즈부(7)에 의해서 수광부(8)의 수광면(8a)상에 결상된다.

이 때문에, 수광부(8)의 수광면(8a)에는, 조사점 S의 높이에 정확하게 대응한 위치에 점형상 상 K(결상점)이 형성되고, 그 위치에 대응한 전기신호(전류)가 전극으로부터 출력된다. 그리고, 상기 편향기(4)에 의한 프린트기판(10)상의 조사점 S를 주사 하는 것으로, 수광부(8)의 수광면(8a)에 결상되는 상 K의 위치가 프린트기판(10)의 높이에 따라서 변한다.

이와 같이, 조사점 S가 집광렌즈부(6a)에 대향하는 범위내에서 이동하면, 수광면(8a)상의 상 K의 위치는, 수광면(8a)의 주주사폭 W의 한 끝단측에서 다른 끝단측으로 이동하는 것이 된다.

그리고, 프린트기판(10)상의 조사점 S의 주사에 수반하여, 조사점 S가 높이 (Z)방향으로 이동하면, 수광부(8)의 수광면(8a)상의 상 K가 어긋나서, 그 위치에 대응하는 전기신호가 출력된다. 그리고, 이 전기신호로부터 이동한 조사점 S의 기준면으로부터의 높이가 검출되고, 이동전의 조사점 S의 높이와의 차(변위)가 판단된다. 이들은 형상재생부(105)에서 처리된다.

이렇게 하여, 프린트기판(10)의 Z축방향의 변위량을 X축방향(주주사방향)에 주사된 빔으로 얻을 수 있다. 또한, 부주사부(104)가 투광부(3)및 수광부(8)등의 센서부분을 프린트기판(10)이 지지되어 있는 측정대(61)에 대하여 Y축방향 (부주사방향)으로 이동시킴으로써, X-Y-Z의 삼차원의 거리데이터를 얻을 수 있다. 이들 데이터는, 형상재생부(105)에서 생성된다.

[실시형태1에 있어서의 복수의 광에 의한 영향]

여기서, 투광부(3)가 2개의 빔으로 동일한 프린트기판(10)의 형상을 측정하려고 하였을 때, 2개의 빔의 광학적 특성의 차이가 측정치에 나타나기때문에, 형상의 좋고나쁨판정에 영향을 미치는 것이 문제로 된다. 도 2는, 그 2개의 빔 A와 B에 의해서 측정한 데이터의 영향을, 프린트기판(10)상의 레지스트부분, 땜납부, 매트부분등의 식별에 어떻게 영향을 주는 가를 모델적으로 나타낸 것이다. 도 2(a) 와 (b)는, 빔 A와 B의 각각으로 측정된 데이터로서, 어느 쪽의 횡축도 각각의 수광부 (8)에서 받은 수광량(파워)을 나타내며, 종축은 동일수광량에 있어서의 돗수를 나타내는 것이다. 이 데이터는, 예를 들면, 땜납부위, 레지스트부위, 패드부위의 식별에 이용할 수 있는 데이터이다.

도 2(a) 와 (b)에서는, 땜납부위, 레지스트부위, 패드의 각부의 위치가 어긋나 있지만, 이들의 큰 이유는, 빔 A와 B의 파워에 차이가 있는 것과, 편광이 다른 것에 있다. 특히 전자는, 횡축위치를 직접적으로 어긋나도록 해버린다. 후자는, 도 2의 수광량(강도)-돗수로 나타내는 파형의 형상에 차이가 나고, 결과적으로 어긋나버린다. 따라서, 상기 형상재생부(105)에서 도 2와 같이 땜납과 레지스트의 식별점 XA를 형성하고 구별하여 땜납부위를 추출하려 하여도, 빔 A로는, 식별할 수 있지만, 빔 B로는, 식별할 수 없다. 도 2는, 빔 A만, 또는 빔 B만으로 단순화하여 설명하고 있으나, 상기한 바와 같이, 실제로는, 빔 A와 B에서는, 교대로 부주사마다 주주사되고, 그들이 합성되어 검사에 이용되기 때문에, 보다 복잡한 문제로 된다.

이 2개의 빔의 광학적 특성의 차이에 의한 검사로의 영향을 방지하는 기술이, 다음에 설명하는 실시형태 2 또는 실시형태 3에서 설명하는 기술이다.

[실시형태 2]

본 실시형태 2는, 상기 2개의 광, 예를 들어 빔 A 및 빔 B의 광학적특성의 차이를 투광부(3), 특히 광발생부(1)에서 없애고자 하는 것이다. 특히, 여기서 대상으로 하는 광학적 특성은, 파워와 편광이다. 도 3에 실시형태 2의 전체 구성을 나타내고 있고, 도 1 과 다른 요부로서, 광발생부(1)에, 빔 B를 빔 A와 같은 편광으로 하기 위한 편광수단(1d)과, 빔 A와 B의 파워가 프린트기판(10)의 표면에서 같 게 되도록 조정하기 위한 가변수단(1c)(편광기능도 포함함)를 구비하고 있다. 이것의 상세한 설명을 도 4를 이용하여 행한다. 도 5, 도 6은, 그 변형예이다.

도 4에 있어서, LD광원(1a)의 빔은, 파워가 a로, 직교하는 편광의 성분, P성분 또는 S성분만을 갖는 것으로 한다. LD광원(1a)로부터의 빔은, 콜리메이터 렌즈(1e)에 의해서 평행광으로 된다. 여기서 가변수단(1c)은 λ/2파장판[이하, λ/2파장판(1c)라 한다)으로서 P성분 또는 S성분만의 빔을 P성분과 S성분의 쌍방을 가지는 빔으로 한다. 분기수단(1ba)은 편광빔 스플릿터로서, P성분을 통과하고, S성분을 반사한다. 통과한 P성분은, 편광수단(1d)[이것도 λ/2파장판으로, 이하, λ/2파장판(1d)라 한다)에서 S성분으로 변경된다. 이러한 구성에서, λ/2파장판(1c)의 통과시의 S성분과 P성분의 파워비 S/P= r로 하면, 분기수단(lba)의 통과(반사) 후의 빔 A 및 B의 파워는, 다음 식으로 표시된다.

빔 A (S성분) : r×a/(1+r)

빔 B [P성분을 λ/2파장판(1d)에서 변경한 S성분) : (1-q)×a/(1+r)

여기서, q는, λ/2파장판(1d)의 손실이다.

이러한 구성에 있어서, 다음과 같은 조정을 행한다.

분기수단(1ba)의 출력후의 P성분을 λ/2파장판(1d)을 회전시켜서 S 성분만으로 조정한다. 이 조정은, λ/2파장판(1d)으로부터 반사되는 P성분의 파워를 측정하여, 그 값이 0가 되도록 회전시킴으로써 행해진다.

그 후, λ/2파장판(1c)을 회전시켜 비율 r를 가변하고, 프린트기판(10)의 대신에 파워미터를 놓고, 빔 A와 B의 파워가 같게 되도록 조정한다. 요컨대, r=1-q 로 되도록 조정한다.

또한, 상기한 바와 같이 프린트기판(10)의 위치에, 빔 A와 B의 파워를 같게 하는 이유는, 도중에 끼어드는 미러(1bb), 편향기(4), 수속렌즈(5)등의 편광특성에 의한 손실이 있기 때문에, 그것을 고려한 조정방법이다.

도 5는, 도 4의 변형예이지만, 도 4의 분기수단(1ba) 의 앞에 있던 λ/2파장판(1c)을 빼내고, λ/2파장판(1f)을 분기수단(1ba) 뒤의 빔 A측으로 가져온 것이다. 이 경우, 분기수단(1ba)는, 편광에 관계없이 단순히 분기하는 것, 예를 들어, 하프미러라도 좋다.

도 5의 경우는, λ/2파장판(1f)과 λ/2파장판(1d)에서 분기수단(1ba)으로부터 각각 받은 빔 A와 빔 B를 각각 S 편광으로 변환한다. 그 때, 어느쪽인가 파워가 적은 쪽, 예를 들면 빔 B라면, λ/2파장판(1d)를 회전시켜 빔 B의 전체를 모두를 S 편광으로 한다. 그 후, λ/2파장판(1f)를 회전시켜서 빔 A의 파워를 프린트기판(10)의 위치에서 측정하고, 빔 B와 같은 파워가 되도록 조정한다. 따라서, λ/2파장판(1f)는, 분기수단(1ba)으로부터 받은 빔의 일부를 P 편광으로서 반사하여 손실케 함으로써, 파워를 조정하는 것이 된다.

도 6은, 2개의 LD광원(1aa),(1ab)를 가진 예를 나타내는 도면이다. LD광원(1aa),(1ab) 각각으로부터의 광은, 각각 콜리메이터 렌즈(1ea),(1eb)에서 평행광으로 되고, 다시 λ/2파장판(1d),(1g)에 의해서, S편광으로 변환되어 빔 A, B로서 출력된다. 파워의 조정은, 도 4와 마찬가지로, 파워가 적은 쪽이 빔 B라면, λ/2파장판(1d)를 회전시켜 빔 B의 전부를 S 편광으로 하고, λ/2파장판(1g)을 회전시켜 빔 A의 파워를 프린트기판(10)의 위치에서 측정하고, 빔 B와 같은 파워가 되도록 조정한다.

상기의 방법에 의해, 2개의 빔의 파워와 편광에 관한 차이를 적게 할 수 있기 때문에 수광부(8)에 있어서의 측정치의 차이도 적어진다. 따라서, 상기 도 2에서 설명한 바와 같이, 프린트기판(10)의 각부의 식별, 또는 형상재생부(105)에 있어서의 면적, 부피의 산출오차에 대한 영향을 방지할 수 있다.

[실시형태 3]

상기한 바와 같이, 2개의 광으로 주사한 때에, 그들의 광학적 특성의 차이에 의한 영향으로 측정치에도 차이가 날 가능성이 있다. 실시형태 3에서는, 투광부(3)가, 도 1에서와 같이, 2개의 광의 광학적 특성의 차이에 의한 영향을 측정치측에서 보정하고자 하는 기술을 설명한다. 그 구성은, 도 1에 있어서의 구성중, 식별용 미러(9), 주사광검출부(107), 보정부(108)는, 파형재생부(105)[데이터변환부(105a)를 포함함)에 의해서, 예를 들면, 빔 A와 빔 B의 광학적 특성의 차이에 의한 영향을 받은 측정결과를 보정하는 구성으로 하고 있다.

또한, 본출원인은, 출원하고 있는 일본국 특원 2003-195006 호에 있어서도 보정하고 있지만, 이 경우의 보정은, 2개의 광의 광로의 차이에 의한 보정이고, 본 발명의 경우는, 2개의 광이 가지고 있는 특성에 기인한 보정이다.

도 1을 사용하여, 보정의 개요를 설명하고, 그 후에 각부의 상세를 설명한다. 도 1의 식별용 미러(9)는, 주주사의 광이 2개의 광중 어느 쪽의 광인가를 구별하기위한 것으로, 주주사의 광이 주사대상범위 H로부터 약간 벗어난 위치에 배치 되고, 적어도 어느 한편의 광만을 주사광검출부(107)로 반사한다. 주사광검출부(107)는, 식별용 미러(9)로부터의 반사광을 받아 2치화하고, 예를 들어 빔 A 에 의한 주사시간을 H 로 하며, 빔 B 에 의한 주사시간은 L로 하는 펄스상태의 타이밍신호를 생성한다. 그리고, 보정부(108)는, 주사광검출부(107)로부터의 신호를 받아, 주주사하는 광이 빔 A 또는 빔 B에 따라서, 데이터변환부(105a)에 대하여, 수광부(8)로부터 받은 전기신호를 보정시키던가, 또는 상기한 데이터변환부(105a)에서의 2치화할 때 사용하는 역치를 보정시키던가 하여, 형상재생부(105)에 있어서의 처리결과에 빔 A와 빔 B 에 의한 차이를 생기지 않도록 한다.

식별용 미러(9)의 예를 도 11에 나타낸다. 도 11에서는, 식별용 미러(9)는, 검출용 미러(9a) 및 나이프에지(9b)로 구성되어 있다. 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 편도주사되는 각 빔의 종점측으로 되는 상기 주사대상범위 H의 안쪽에 검출용 미러(9a)가 배치되어 있다. 주사대상범위 H로부터 안쪽으로 벗어난 빔은, 검출용 미러(9a)에서 되돌려지고, 파형정형을 위한 나이프에지(9b)를 앞면에 배치된 주사광검출부(포토다이오드를 가짐)(107)에 조사된다. 나이프에지(9b)를 설치함으로써, 주사광이 가로지르는 스피드에 의해 전기신호로 변환하였을 때의 신호파형(이하, 타이밍신호라 함)를 급준하게 할 수 있다. 이것에 의하여, 각 빔이 주사대상범위 H의 안쪽에 있는 것이 검지되고, 그 타이밍신호의 시간위치에 대응하여 주사가 종료한 각 빔을 인식할 수 있다. 또, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 검출용 미러(9a)를 종점측에 한하지 않고, 시점측에 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 각 빔이 주사대상범위 H의 앞에서 검지된다. 요컨대 타이밍신호로부터는, 주사를 개시하는 각 빔을 인식할 수 있다.

각 빔의 검출을 더욱 상세하게 설명하기 위한 도면이, 도 8a 및 도 9a, 도 9b이다. 편광기에서 편향될 때의 각 빔의 위치는 도 8a에 도시한 바와 같이 다소 주사방향으로 옵셋되어 있고(어긋나 있고), 이 광이 검출용 미러(9a)에서 반사되어, 주사광검출부(107)내의 수광수단(107a)에서 검출되고, 증폭수단(107b)에서 증폭된다. 그 때의 검출용 미러(9a)에 출입하는 각 빔의 모양(도 8a의 일점쇄선으로 둘러싼 부분)을 나타낸 것이 도 8b 이다.

도 8b에서는, 빔 A 및 B의 조사위치에 따른 차이에 의해서, 검출용 미러(9a)에서 반사되고 수광수단(107a)에 의해 수광되는 광의 영역으로서, 빔 A만의 영역 F1, 빔 A, B의 영역 F2, 빔 B 만의 영역 F3가 존재하는 것을 나타낸다.

거기에서, 수광수단(107a)로서는, 2개의 수광면을 갖고 있다. 이 2개의 수광면으로서, 빔 A 만의 영역 F1으로부터의 빔 A를 수광하고 있는 수광검출부(107aa)(도시하지 않음), 빔 A,B의 영역 F2로부터의 빔 A,B를 수광하고 있는 수광검출부(107ab)(도시하지 않음)으로 구성된다. 이 조합은 상기에 한하는 것이 아니며, 영역 F1, F2, F3의 광의 임의의 2조를 검출할 수 있으면 좋다.

주사광검출부(107)는, 또한 수광검출부(107aa)와 수광검출부(107ab)의 출력으로부터 상기한 빔 A 에 의한 주주사인지 빔 B 에 의한 주주사인지를 식별할 수 있는 타이밍신호를 생성한다. 도 9a에, 주사광검출부(107)에서, 수광검출부(107aa)로부터의 빔 A에 근거한 타이밍신호와 수광검출부(107ab)로부터의 빔 A,B에 근거한 타이밍신호를 받아서 판별한 결과, 즉 주사하는 각 빔의 식별결과를 나타낸다. 도 9b에는, 빔 A(영역 F1)와, 빔 A, B(영역 F2)를 사용하여 판별하였을 때의 판별결과를 나타낸다. 상기 어느 쪽의 예에서도, 판별결과인 타이밍신호는, H 레벨로 빔 B를 나타내고, L 레벨로 빔 A를 나타내고 있다. 도 9a,b의 판별결과는, 수광검출부(107aa)와 수광검출부(107ab)로부터의 각 타이밍신호를 각종 논리소자로 구성한 논리회로로 생성할 수 있다.

보정부(108)는, 주사광검출부(107)의 출력을 받아서 빔 A 에 대한 측정치의 보정, 빔 B 에 대한 측정치의 보정지시를 형상재생부(105)에 대하여 행한다. 이 때, 반드시 양쪽의 지시를 필요로 하는 것은 아니며, 최소한, 한편의 빔에 대하는 보정을 지시하면 좋다. 보정은, 어디까지나, 한편의 빔에 있어서의 측정치를 다른쪽의 빔의 측정치에 합치기 위한 것이다. 따라서, 보정부(108)는, 보정에 필요한 보정데이터를 미리 기억하는 기억수단(108a)을 갖고 있다(도 7).

보정수단(108)이 보정지시하는 주된 내용은, 다음의 것이다. 상기에서는, 「측정치를 보정한다」고 기술하였으나, 하기와 같이, 측정치에는 수광량, 역치로 2치화되는 값도 측정치에 포함되는 것으로 한다.

수광부(8)가 받은 수광량의 이득, 옵셋을 보정한다.

도 7에 그 보정하는 회로예를 도시한다.

예를 들어, 빔 A의 수광량이 빔 B의 수광량에 비해 작은 경우는, 보정수단(108)이, 상기 타이밍신호가 L 레벨인 시간대에서, 데이터변환부(105a)에 대하여, 데이터변환하기 전에, 빔 A인 때의 전기신호의 증폭기 L의 이득을 빔 B측의 전기신호의 이득에 비교하여 광량의 차에 따라서 증대시킨다. 즉, 도 7에 있어서, 타이밍 신호의 L 레벨에 의해 스위치 B(L측)를 통해 보정이득가변치 A를 기초로 저항 R을 가변하고 이득을 올린다.

또한, 빔 A의 수광량의 그 분포가, 빔 B의 수광량의 분포에 비교하여 수광량이 많은 쪽으로 쉬프트하고 있는 경우는, 도 9b에서의 타이밍신호가 L 레벨의 시간대에서, 증폭기 L의 입력에 상기 쉬프트에 있던 쉬프트량만큼 아래쪽으로 빔 A 측의 전기신호의 크기를 쉬프트시킨다. 요컨대, 도 7에 있어서, 타이밍신호의 L 레벨에 의해 스위치 A(L 측)를 통해 보정 옵셋치 A를 증폭기 L에 부여하여 전기신호를 옵셋한다. 이 상기한 바와 같은 보정에 필요한 이득(도 2의 보정 옵셋치 A, B), 쉬프트량(도 7의 보정이득치 A, B)은, 도 1에 있어서 프린트판(10)의 대신에 기준으로 되는 프린트기판을 두고, 교정하여 보는 것에 의해, 미리 알 수 있기 때문에, 그 교정시의 값에 근거하여 상기 타이밍신호로 읽어낼 수 있도록 하여 기억수단(108a)에 기억해 놓는 것으로 달성할 수 있다. 또, 상기의 이득보정 및 옵셋보정의 쌍방을 행하는 것도 가능하다.

[데이터변환시의 2치화의 경계치의 보정]

데이터변환부(105a)에서의 상기 데이터변환시의 2치화는 일반적으로 비교기에서 수광부(8)로부터의 수광량의 크기에 따른 전기신호와 역치를 비교하여 행하여진다. 그러나 빔 A와 B의 광학적 특성, 그 중에서도 파워나 편광의 차이에 의해, 수광부(8)의 수광량이 빔 A 에 의한 경우와, 빔 B 에의한 경우가 다르고, 굳이 말하자면, 같은 역치로 2치화하면 한쪽이 2치화되고, 다른쪽은 2치화되지 않은 경우가 생겨난다. 그 때문에, 뒤의 판정부(106)에서의 판정결과에 의해 오류판단이 될 수도 있다. 그래서 보정이 필요하게 된다. 이 보정의 방법은, 도 7에서 설명한 옵셋과 동일하며 설명을 생략한다. 또한, 2치화의 경우는, 도 7의 증폭기 L이 상기 비교기로서 동작한다. 그리고, 저항 R이 무한대로 되어 증폭기 L의 이득은 최대로 설정된다.

여기서, 다시 도 2로 되돌아가 설명한다. 도 2는, 설명을 위하여 빔 A 또는 빔 B 하나로 측정한 예이고, 땜납과 레지스트의 식별점이, XA-XB 만큼 어긋나 있다. 실제는, 주주사, 부주사마다 빔 A와 빔 B가 교대로 측정되고, 그것들이 합쳐져서 형상이 구해진다. 그러나, 상기한 바와 같이 형상재생부(105)의 입력시점에서, 도 9b의 타이밍신호에 따라, 같은 대상이라면 빔 A와 빔 B의 각각에 의한 수광량(그에 근거한 전기신호의 크기)의 차가 없어지도록 보정이 되기 때문에, 땜납과 레지스트의 식별점을 XA=XB로 할 수 있기 때문에, 오판정을 방지할 수 있다. 요컨대, 이후에 땜납부위의 면적, 부피(형상)을 계산하지만, 땜납부위의 데이터에 레지스트에 관한 데이터가 혼재하여 잘못된 계산을 하는 것을 방지할 수 있다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 편향기가, 상기 M 개의 광을 다른 입사각으로 받아, 순차 주사하는 구성이므로, 주사의 속도가 M 배 좋아진다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, N(복수)각형 형상으로 거울면을 갖는 폴리곤 미러로서, 상기 광발생부로부터의 두개의 광을 다른 입사각으로 받아, 거의 360도/[2NM]의 회전마다 순차 주사함으로써, 예컨대, 폴리곤 미러에 의한 편향기에 있어서는, 회전주기에 대한 주사주기가 M 배로 되기때문에, 주사속도를 빠르게 할 수가 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 주주사를 효율좋게 하는 것으로부터 부주사의 이동속도도 빠르게 하고, 인쇄땜납의 형상을 재생할 수 있는 구성이기 때문에, 인쇄땜납 검사장치전체의 검사속도를 개선할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 광발생부가 출사하는 M 개의 광은, 동일 편광방향이고, 상기 프린트판의 주사되는 면에서 거의 동일한 파워로 되도록 구성되어 있기 때문에, 검사대상인 인쇄땜납면에서, M 개의 광의 특성 중, 파워와 편광에 의한 측정으로의 영향을 방지하고 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

청구항 5 또는 6에 기재된 발명에 의하면, M 개의 광이 2개의 광인 경우, 간단한 구성으로 2개의 광의 동일화를 달성하여, 2개의 광의 특성의 차이에 의한 측정으로의 영향을 방지할 수 있다,

청구항 7 또는 8에 기재된 발명에 의하면, 보정부에 의해, 상기 M 개의 광의 차이에 의한 상기 반사광으로의 영향을 방지하고, 미리 보정용데이터를 투광하는 광에 대응하고 기억해 놓고, 상기 형상재생부로 입력되는 전기신호 또는 2치화할 때의 역치를 상기 보정용데이터로 보정하는 구성으로 하였기 때문에, 청구항 4∼6에 기재된 바와 같이 복수의 광의 특성을 동일화하는 광학계를 갖지 않더라도, 복수의 광의 차이에 의한 검사로의 영향을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 변위측정장치에 의하면, 측정대상물에 조사되는 2개의 광(빔)을 판별하고, 이 판별결과에 기초하여 최적의 보정데이터에 의해 각종 보정을 빔마다 행할 수 있다.

Claims (8)

1. 땜납이 인쇄된 프린트기판의 소정의 주사대상범위에 걸쳐 광을 출사하여 주사하는 투광부(3)와, 상기 프린트기판으로부터의 반사광을 수광하는 수광부(8)를 가지며, 상기 땜납의 인쇄상태를 검사하는 인쇄땜납 검사장치에 있어서,

   상기 투광부는, M(복수)개의 광을 출사하는 광발생부(1)와, 상기 M 개의 광을 다른 입사각으로 받고, 상기 주사대상범위 방향으로 편향시켜서, 상기 프린트기판의 상기 주사대상범위를 순차적으로 주사하는 편향기(4)를 구비한 것을 특징으로 하는 인쇄땜납 검사장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 편향기는, 그 주위를 따라 N(복수)각형 형상으로 거울면을 가지고 회전에 의해서 상기 주사를 행하는 폴리곤 미러이며, 상기 광발생부로부터의 복수의 광을 360도/[NM] 씩 다른 입사각으로 받아, 거의 360도/[2NM]의 회전(β/2)마다 순차적으로 상기 주사대상범위를 주사하는 것을 특징으로 하는 인쇄땜납 검사장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 편향기가 거의 360도/[2NM] 회전(β/2)할 때마다, 상기 투광부와 상기 프린트기판을 상기 주사의 방향과 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써 부주사를 행하는 부주사부(104)와, 상기 수광부가, 상기 편향기에 의한 주주사및 부주사부에 의한 부주사의 타이밍에 따라서 출력하는 수광량 및, 수광한 위치에 따라서 출력하는 전기신호를 기초로, 상기 프린트기판상의 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)를 구비한 인쇄땜납 검사장치.
4. 청구항 1, 2 또는 3에 있어서, 상기 광발생부는, 그 출사하는 M 개의 광이, 동일 편광방향이며, 상기 프린트기판의 주사되는 면에서 거의 동일한 파워로 되도록 되어 것을 특징으로 하는 인쇄땜납 검사장치.
5. 청구항 1, 2, 3 또는 4에 있어서, 상기 M 개의 광은 두개의 광이며, 상기 광발생부는, 광을 출사하는 하나의 광원(la)과, 그 광원부터의 광을 각각 서로 직교하는 편광방향으로 이루어지는 2개의 분기광으로 분기하는 편광분기부(1b)와, 2개의 분기광의 한쪽을 받아서 다른 쪽과 같은 편광방향으로 하는 제 1의 편광판(ld)과, 상기 광원과 편광분기부의 사이에 설치되고, 상기 제 1의 편광판으로부터 출력되는 한쪽의 분기광과 상기 다른 쪽의 분기광의 파워가 상기 편향기를 경유하여 투광되는 상기 프린트판의 주사되는 면에서, 거의 동일하게 되도록 조정하기 위한 제 2의 편광판(1c)을 구비하는 인쇄땜납 검사장치.
6. 청구항 1, 2, 3 또는 4에 있어서, 상기 M 개의 광은 두개의 광이며, 상기 광발생부는, 광을 출사하는 하나의 광원(la)과, 그 광원부터의 광을 2개의 분기광으로 분기하는 분기부(lb)와, 두개의 분기광의 한쪽을 받아서, 다른 쪽과 같은 편광방향으로 출력하는 제 1의 편광판(ld)과, 두개의 분기광의 다른 쪽을 받아서, 상기 분기광의 한쪽과 함께 상기 편향기를 경유하여 투광되는 상기 프린트판의 주사되는 면에서, 상기 2개의 분기광의 파워가 거의 동일하게 되도록 조정하기 위한 제 3의 편광판(lf)을 구비한 인쇄땜납 검사장치.
7. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 수광부로부터 출력되는 전기신호로부터 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)와, 상기 편향기에 의하여 M 개의 광을 순차로 투광한 때에, 상기 M 개의 광의 특성의 차이에 의한 상기 수광부에 의한 수광량으로의 영향을 방지하기 위하여, 미리 보정용데이터를 투광하는 광에 대응하여 기억해 놓고, 상기 수광부로부터 상기 형상재생부로 입력되는 전기신호를 해당 투광된 광의 상기 보정용데이터로 보정시키는 보정부(108)를 구비한 인쇄땜납 검사장치.
8. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 수광부로부터 출력되는 전기신호를 소정의 역치로 비교하여 2치화하고, 2치화한 데이터로부터 인쇄땜납의 형상을 재생하는 형상재생부(105)와, 상기 편향기에 의해 M 개의 광을 순차 투광한 때에, 상기 M 개의 광의 특성의 차이에 의한 상기 수광기에 의한 수광량으로의 영향을 방지하기 위하여, 미리 보정용데이터를 투광하는 광에 대응하여 기억해 놓고, 상기 역치를 해당 투광된 광의 상기 보정용데이터로 보정시키는 보정부(108)를 구비한 인쇄땜납 검사장치.

Images