KR20140012984A

KR20140012984A - 검사 장치

Info

Publication number: KR20140012984A
Application number: KR1020137022885A
Authority: KR
Inventors: 다케시 아라이
Original assignee: 가부시키가이샤 디제이테크
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2014-02-04
Also published as: JP5945386B2; WO2012108483A1; CN103384812B; CN103384812A; KR101877592B1; JP2012167967A

Abstract

땜납의 촬상 화상의 결락을 없애는 것이 가능한 인쇄 땜납 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.　인쇄 땜납 검사 장치의 촬상 소자(70)는 주사 방향의 수선에 대해서 이루는 각 θ가 0°를 넘고 90° 미만으로 되도록 기울어지고, 그 촬상 영역의 긴 방향과 슬릿 조명의 긴 방향이 평행으로 되도록 조사하고 주사했을 때, 이 때의 각도를 존재율이 낮거나 혹은 존재하지 않는 장방형이나 타원형 등의 상기 땜납의 회전각도로 설정되어 있다. 이에 의해 조사광의 긴 방향 중심축과 땜납의 짧은 방향 중심축을 평행으로 되지 않게 하고, 밝기가 떨어지는 장소가 매우 길어지는 현상의 발생을 방지하고, 또 세처레이션부의 결락 화상의 보간을 가능하게 한다.

Description

인쇄 땜납 검사 장치{PRINTED SOLDER INSPECTION DEVICE}

본 발명은 기판에 대해 조명하고 촬상하여 당해 기판에 인쇄된 땜납을 검사하는 인쇄 땜납 검사 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는 영역 카메라, 링(ring) 형상 다단 조명, 및 화상 처리 장치를 가진 검사 장치에 의해 기판에 인쇄된 땜납의 2차원(이하, 2D라고 함)의 검사가 가능하다고 하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 땜납 인쇄란 메탈 마스크(metal mask)로 불리는 얇은 금속판에 설치된 개구부를 통해 페이스트(paste) 형상의 땜납(크림(cream) 땜납)을 기판의 패드(pad) 상에 전사하는 공정을 말한다. 따라서, 기판에 인쇄된 크림 땜납에는 통상 100㎛~150㎛ 정도의 두께가 있다. 이러한 두께 방향의 전사 상황까지 확실하게 파악하기 위해서는 당연히 3차원(이하, 3D라고 함) 측정 기술이 필요하다.

그렇지만 3D 측정은 측정 대상의 높이를 계측하는 기술이며, 그 높이를 구성하는 재료의 차이를 식별하는 것은 아니고, 따라서 크림 땜납이 패드 상에 얇게 퍼지는 「번짐」이라고 불리는 인쇄 불량의 검출이 곤란하다고 하는 한계를 안고 있다. 한편, 2D 측정은 조명색과 조명의 조사 방향의 최적화에 의해 크림 땜납과 패드 혹은 기판 면을 휘도의 차이, 색의 차이, 표면 상태의 차이로 식별한다고 하는 수법이며, 패드 상에 얇게 퍼진 크림 땜납을 추출할 수 있다고 하는 3D 측정에 대한 보완성을 가지고 있다.

특허 문헌 2에는 영역 카메라, 링(ring) 형상 다단 조명, 슬릿(slit) 광 조명, 및 화상 처리 장치를 가진 검사 장치에 의해 기판에 인쇄된 땜납의 2D 혹은 3D의 검사가 가능하다고 하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허 문헌 3에는 슬릿(slit) 광을 비스듬한 방향으로부터 조사하고, 기판의 요철에 의해 발생하는 슬릿 광적(光跡)의 요철 정보를 바로 위에 설치된 촬상 장치로 촬상함으로써 기판에 인쇄된 땜납의 3D의 검사가 가능하다고 하는 것이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 2003-224353호 공보 일본국 특허공개 2004-317126호 공보 일본국 특허공개 2005-207918호 공보

상술한 특허 문헌 2, 3에 기재의 인쇄 땜납 검사 장치에서는, 1개의 광학계에 2D 검사용의 다단 링 조명과 3D 검사용의 슬릿 조명을 실장함으로써 2D 검사와 3D 검사의 양방이 실시 가능하다. 그렇지만, 3D 검사가 슬릿(slit) 광을 조사하면서 검사 대상을 연속 스캔함으로써 촬상하는 방식인데 반해, 2D 검사는 다단 링 조명을 조사, 정지한 상태의 검사 대상을 촬상한다고 하는 방식이며, 그 동작이 다르기 때문에 동시 실행은 곤란하였다. 그 때문에, 공용 광학계 구성을 채용해도 3D 검사와 2D 검사는 개별적으로 실시 하지 않을 수 없어, 2D 검사와 3D 검사의 양방을 실시하는 경우, 검사 대상인 기판을 2회 검사해야 한다고 하는 검사 시간면에서의 문제점을 안고 있었다.

그래서, 예를 들면, 도 15의 3D용의 조명(11a, 11b), 2D용의 조명(21a, 21b), 조명(31a, 31b), 및 조명(41a, 41b)과 같이 2방향으로부터 마주보도록 조사하고, 또 각각의 조명광의 장축 방향의 중심은 촬상용 렌즈(60)및 카메라(50)의 광축을 일직선으로 통과하도록 배치되어 있는 구성의 인쇄 땜납 검사 장치가 본 출원인으로부터 제안되어 있다(일본국 특허공개 2009-36736호 공보 참조). 이 2방향으로부터의 조사는, 도 16에 나타내듯이, 주사함으로써 조사 대상물인 땜납 A의 전주(全周)를 조사하는 것을 목적으로 하고 있다. 그렇지만, 엄밀하게는 이 2방향으로부터의 조사만으로는 땜납 A 등의 입체물에 대해 사각 또는 조도가 촬상 곤란한 밝기까지 떨어지는 장소가 발생하고, 촬상 화상의 결락이 일어나 땜납의 올바른 형상의 촬상을 할 수 없는 사례가 발생하였다.

즉, 도 17에 나타내듯이, 슬릿 조명에서의 땜납 조사 상태는, 슬릿 조명 단축 방향은 마주보는 쌍으로 되는 라인 조명을 주사시킴으로써 주사 방향에 대해 전후를 모두 조사할 수가 있다. 슬릿 광의 구조로서 장축 방향은 조사폭보다 짧은 폭의 광원으로부터 조사광이 조사되고 있기 때문에, 조사광에 퍼짐 각도가 발생하고, 땜납 A 등의 입체물에 대해 슬릿 조명의 장축 방향에 사각 또는 조도가 촬상 곤란한 밝기까지 떨어지는 장소(도시 굵은 선 부분 B를 제외한 부분(땜납 A의 저면에 가까운 부분))이 발생하고, 촬상 화상의 결락이 일어나 땜납의 올바른 형상의 촬상을 할 수 없는 경우가 있다. 직접 반사에 의한 세처레이션(saturation)으로 색정보 등이 소실되는 문제도 포함하고 있다.

또, 이 현상은 장방형이나 타원형 등과 같이 종횡비가 다르고, 직선 또는 직선에 가까운 장변을 가지는 땜납 등의 입체물에 대해 현저하고 땜납 기판의 기판 각도에 의해 검출되는 면적이 달라져 버리는 경우가 있다.

구체적으로는, 도 18과 같은 땜납 기판으로 예를 든 경우, 도 18(a)의 기판 각도 0° 회전과 도 18(b)의 기판 각도 90° 회전에서 검출되는 면적이 달라 버린다. 도 18(a)의 조사광 L의 긴 방향 중심축 a1과 땜납 A의 장방형이나 타원형 등의 짧은 방향의 중심축 a2가 평행으로 되는 경우는, 도 18(b)의 조사광 L의 긴 방향 중심축 a1과 땜납 A의 장방형이나 타원형 등의 짧은 방향 중심축 a2가 직교하는 경우와 비교하여 밝기가 떨어지는 장소(도시 굵은 선 부분 b1)가 매우 길어지기 때문이다. 또한, 도시 점부분 b2는 점이다.

또, 땜납 인쇄 검사 장치에 대해 검사 택트(tact)의 고속화가 요구되고 있다. 그 검사 택트 중의 촬상 카메라로부터 데이터 처리 장치로의 데이터 전송에 걸리는 시간이 카메라(50)의 수광 소자(70)의 화소수(데이터 전송량)에 의해 결정되어 버린다. 즉, 도 19에 나타내듯이, 지금까지의 2D와 3D의 동시 촬상에 사용되고 있는 카메라(50)의 촬상 소자(70)의 촬상 영역의 배치는, 2D 검사에서 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 삼원색(RGB)의 조명용으로 각 1라인(합계 3라인)(71R, 71G, 71B), 3D 검사에서 안쪽용, 앞쪽용으로 각 40라인(합계 80라인)(72, 73)으로 되어 있다. 2D 검사의 RGB의 조명용의 촬상 영역에서는, 이미지 화상을 취하기 위해 1라인으로 촬상 가능하지만, 3D 검사용의 촬상 영역에서는 광 절단법에 의한 높이 계측이기 때문에, 촬상 영역에 조사된 촬상 영역의 장축 방향을 횡단하는 라인 조명광이 연속한 단축 방향의 변위량의 데이터가 필요하기 때문에 40라인의 폭을 필요로 하고 있다. 이에 의해 2D 검사용의 촬상 영역으로부터 데이터 전송량이 큰 폭으로 증가하고 있다.

또, 종래, 기판에 형성된 막 또는 층의 위치 관리와 두께의 관리가 곤란하였기 때문에 기판에 형성된 막 또는 층의 충분한 관리를 할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 땜납의 촬상 화상의 결락을 없애는 것이 가능한 인쇄 땜납 검사 장치를 제공하는 것에 있다.

또, 촬상 화상의 데이터 전송량의 삭감이 가능한 인쇄 땜납 검사 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적 달성을 위해, 본 발명의 인쇄 땜납 검사 장치에서는, 기판에 대해 조명하고 촬상하여 상기 기판에 인쇄된 땜납을 검사하는 인쇄 땜납 검사 장치로서, 촬상 소자를 주사 방향의 수선에 대해서 이루는 각이 0°를 넘고 90° 미만으로 되도록 기울이고, 그 촬상 영역의 긴 방향과 슬릿 조명의 긴 방향이 평행으로 되도록 조사하고 주사시키고, 이 때의 각도를 존재율이 낮거나 혹은 존재하지 않는 장방형이나 타원형 등의 상기 땜납의 회전각도로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 의해 조사광의 긴 방향 중심축과 땜납의 짧은 방향 중심축을 평행으로 되지 않게 하고, 밝기가 떨어지는 장소가 매우 길어지는 현상의 발생을 방지하고, 또 세처레이션부(saturation part)의 결락 화상의 보간을 가능하게 한다.

또, 2D·3D 동시 촬상용 광학계의 촬상 영역과 슬릿 조명군을 2식(式) 사용하고, 촬상 소자의 조작 방향과 직교하는 방향의 중심에 대해 경사지게 한 1식째의 촬상 영역의 밝기가 떨어지는 장소나 세처레이션에 의해 색정보 등을 소실하는 부분을 촬상할 수 있는 각도로 경사지게 한 2식째의 촬상 영역에서 촬상하여 주사시키고, 취득한 화상 데이터를 합산함으로써, 1회의 주사에 의해 상기 땜납의 실질적인 전주(全周) 조사에서의 촬상 데이터를 얻는 것을 특징으로 하고 있다.

종래, 영역 카메라에서의 4방향으로부터의 조사 기술의 경우, 4개의 조명을 시간차로 전환할 필요가 있고, 전환 시간이 검사 택트에 가산되어 버린다. 또, 조명 전환에 의한 시야 단위의 스텝 동작은, 정제(錠劑)와 같이 연속적으로 촬상을 행하지 않으면 택트가 늦은 검사로의 전용의 장해로 된다. 이에 반해 본 발명은 조명은 항상 점등이 가능하고 연속적인 라인 스캔 방식이기 때문에 정제 검사에의 전용도 용이하게 된다.

또, 슬릿 조명을 촬상 렌즈 광축에 대해 외측으로 기울이는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 의해 땜납의 측면의 반사 강도를 높일 수가 있다.

또, 3D 검사부에 위상 쉬프트법에 의한 높이 측정을 채용하는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 의해 종래에 비해 큰 폭으로 데이터 전송량을 삭감할 수 있어 검사 택트의 단축을 할 수 있다.

또, 다른 2개소의 촬상 영역을 마주본 2방향으로부터의 위상 슬릿 조명으로 조사함으로써, 1회의 촬상 동작에 의해 전주(全周)의 3D 검사를 행하고, 동시에 RGB 화상을 취득하고, 그것들을 합산하여 실질적인 칼라 화상을 취득하는 것을 특징으로 하고 있다. 칼라 화상에서, 2D 검사(위치 결정 처리를 포함함)나 검사 정보의 칼라 표시를 행하는 것도 포함한다.

또, 2D·3D 동시 촬상용 광학계의 촬상 영역과 슬릿 조명군을 2식 사용하고, 일방을 적색~적외의 장파장 광, 타방을 자외~청색의 단파장 광의 조명으로 함으로써, 2D 화상에서 미리 기판에 형성된 막 또는 층의 장소를 특정하고, 일방의 조명으로 막 또는 층의 하층의 높이를 계측하고, 그 높이를 높이의 기준으로 하여 타방의 조명으로 막 또는 층의 상면의 높이를 계측하고, 막 또는 층의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 의해 기판에 형성된 막 또는 층의 위치 관리와 두께의 관리를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시의 형태와 관련되는 인쇄 땜납 검사 장치의 촬상 소자를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 인쇄 땜납 검사 장치의 슬릿 조명을 나타내는 사시도이다.
도 3은 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 제1의 도이다.
도 4는 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 제2의 도이다.
도 5는 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 제3의 도이다.
도 6은 다른 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 제1의 도이다.
도 7은 다른 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 제2의 도이다.
도 8은 또 다른 슬릿 조명에 의한 작용을 나타내는 도이다.
도 9는 촬상 소자의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 10은 촬상 소자의 또 다른 예를 나타내는 도이다.
도 11은 도 1의 인쇄 땜납 검사 장치의 다른 슬릿 조명을 나타내는 도이다.
도 12는 도 1의 인쇄 땜납 검사 장치의 또 다른 슬릿 조명을 나타내는 도이다.
도 13은 촬상 소자를 고속 데이터 처리화한 예를 나타내는 도이다.
도 14는 레지스트 높이의 측정을 나타내는 도이다.
도 15는 본 발명에 적용 가능한 종래의 인쇄 땜납 검사 장치의 사시도이다.
도 16은 종래의 문제점을 나타내는 제1의 도이다.
도 17은 종래의 문제점을 나타내는 제2의 도이다.
도 18은 종래의 문제점을 나타내는 제3의 도이다.
도 19는 종래의 촬상 소자를 나타내는 도이다.

본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는 특허 청구의 범위와 관련되는 발명을 한정하는 것은 아니고, 또 실시 형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.

(1) 수법 1

도 1에 나타내듯이, 촬상 소자(70)를 주사 방향의 수선에 대해서 이루는 각θ가 「0°를 넘고 90° 미만」으로 되도록 기울인다. 이 때의 각도 θ를 존재율이 낮거나 혹은 존재하지 않는 장방형이나 타원형 등의 땜납의 회전각도로 설정함으로써, 실용상, 땜납을 촬상계의 광축을 축으로 회전해도 회전하기 전과 동등한 촬상 화상을 얻을 수 있다.　수법 1은, 도 2에 나타내듯이, 슬릿 조명 L1, L2의 장축 방향의 조사를 2방향으로 함으로써, 장축 방향의 촬상의 밝기가 떨어지는 장소를 감소시킨다. 그 결과, 고정밀의 검사 결과를 얻을 수 있고, 또 땜납을 촬상계의 광축을 축으로 회전해도 회전하기 전과 동등한 촬상 화상을 얻을 수 있다.

수법 1은 장방형이나 타원형 등과 같이 종횡비가 다르고, 직선 또는 직선에 가까운 장변을 가지는 땜납 등의 입체물에 특히 유효하다.

구체적으로는, 도 18에 나타내는 땜납 A가 만일 45° 회전한 것이 다수를 차지한 경우, 도 2의 조명과 촬상 소자의 회전각도(이루는 각)를 45°로 해 버리면 도 18의 문제가 발생해 버린다. 땜납 A로서 만일 30° 회전한 것, 45° 회전한 것, 회전 없음의 3종류가 많이 존재하고 있는 경우는, 도 1의 촬상 소자(70)의 회전각도 θ를 20°로 하면, 땜납 A의 짧은 방향 중심축과 평행으로는 되지 않기 때문에 밝기가 떨어지는 장소가 매우 길어지는 현상은 일어나지 않게 된다.

촬상 소자(70)의 촬상 영역의 긴 방향과 조명의 긴 방향이 평행으로 되도록 조명은 조사되기 때문에, 존재율이 낮거나 혹은 존재하지 않는 각도에 도 1의 촬상 소자(70)의 회전각도 θ를 설정하면, 땜납 A의 짧은 방향 중심축과 평행으로는 되지 않는다.

도 1의 햇칭부(71R, 71G, 71B)의 2D 촬상 영역의 1식째의 장축 방향으로 조명광 L1의 장축 방향이 평행으로 되도록 2D 조명의 일방측을 조사한다. 햇칭부(71R, 71G, 71B)의 2D 촬상 영역의 2식째의 장축 방향으로 조명광 L2의 장축 방향이 평행으로 되도록 2D 조명의 반대측을 조사한다. 햇칭부의 2D 촬상 영역의 1식째와 2식째는 평행 관계로 된다. 따라서, 2D 조명광의 일방측과 반대측과 촬상 영역의 1식째와 2식째는 모두 평행 관계로 된다. 도 2에 있어서 마주보는 1쌍의 조명이 조명 1식이다.

또, 2D 촬상 영역만 2식, 조명을 1식 준비하고, 일방측에서 후방(이 경우 기울기 후방)으로부터의 조사 화상, 반대측에서 전방(이 경우 기울기 전방)으로부터의 조사 화상을 취득함으로써, 도 3과 같이 밝기가 떨어지는 장소 c1, c2의 보간뿐만이 아니라, 세처레이션부 d1, d2의 결락 화상의 보간이 가능하게 된다. 도 3으로부터 알 수 있듯이, 세처레이션부 d1, d2의 결락 화상의 보간을 하기 위해서는, 일방측과 반대측에서 각각 다른 촬상 화상이 필요하고, 그 결과, 촬상 영역이 2식 필요하다.

3D 촬상에 대해서는, 촬상 영역 2개소(1식)와 조명 1식이므로, 원래 일방측에서 후방(이 경우 기울기 후방)으로부터의 조사 화상, 반대측에서 전방(이 경우 기울기 전방)으로부터의 조사 화상을 취득할 수가 있다.

수법 1의 메카니즘에 대해 상세하게 설명한다.

슬릿 조사광의 긴 방향 중심축과 평행으로 되는 부분이 밝기가 떨어지는 장소로 된다. 그 이유는 도 4와 같이 슬릿 조명광은 긴 방향 중심축 방향의 광 La(조사 대상의 짧은 방향 중심축 a2와 평행한 면과 교차하는 일은 없음(조사하지 않음))와 장축 방향의 외측을 향하는 광 Lb(조사 대상의 짧은 방향 중심축 a2와 평행한 면과 교차하는 일은 없음(조사하지 않음))와 단축 방향으로 퍼지는 광 Lc(조사 대상의 짧은 방향 중심축 a2와 평행한 면과 교차하는 일은 없음(조사하지 않음))의 성분밖에 존재하지 않는다. 따라서, 주사 시켜도 슬릿 조사광의 긴 방향 중심축과 평행으로 되는 땜납 A의 짧은 방향 중심축과 평행한 면을 향하는 방향의 광이 존재하지 않기 때문에 밝기가 떨어지는 장소로 된다.

도 5, 도 6의 조사 방식의 경우, 먼저 말한 슬릿 조명광의 성질로 긴 방향 중심축 방향의 광 La와 장축 방향의 외측을 향하는 광 Lb와 단축 방향으로 퍼지는 광 Lc가 존재하고 있다. 도 5, 도 6과 같이 슬릿 조명광의 긴 방향 중심축 방향의 광 La와 단축 방향으로 퍼지는 광 Lc가 땜납 A의 좌측의 면에 교차한다(조사한다). 도 2와 같이 조명을 배치하므로 반대측의 슬릿 조명광의 긴 방향 중심축 방향의 광 La와 단축 방향으로 퍼지는 광 Lc가 땜납 A의 우측의 면에 교차한다(조사한다). 또, 주사함으로써 일방측은 땜납 A의 중심보다 좌측을 조사하고, 반대측에서 땜납 A의 중심보다 우측을 조사하는 것이 가능하여 실질적으로 전주에 걸쳐 촬상 가능한 밝기의 땜납 화상으로 된다.

기판 회전시의 밝기가 떨어지는 장소에 대해서는, 도 7과 같이 슬릿 조명 일방측과 타방측에서 기판 회전시의 밝기가 떨어지는 장소 c3의 위치가 다른 화상을 취득할 수 있기 때문에, 일방측의 화상과 타방측의 화상으로 서로 보간함으로써 기판 회전시의 밝기가 떨어지는 장소를 검사 결과에 영향을 주지 않을 정도로 작게 할 수가 있다. 이에 반해 c1, c2는 밝기가 떨어지는 장소가 길어진다.

도 6과 같이 단축 방향으로 퍼지는 광 Lc는 긴 방향 전체에 존재하기 때문에 긴 방향 중심축으로부터 떨어진 위치에 땜납 A가 있는 경우라도 긴 쪽 중심축과 같은 효과가 얻어진다.

(2) 수법 2

수법 2는 형상에 관계없이 모든 형상의 땜납 등의 입체물에 유효하다.

수법 2에서는 슬릿 조명을 2식 사용한다. 1식째의 슬릿 조명 L1, L2의 밝기가 떨어지는 곳과 다른 장소에서, 밝기가 떨어지는 각도로 경사진 2식째의 슬릿 조명 L1, L2에 의해 조사하여 촬상한다. 이들의 얻어진 화상 데이터를 합산함으로써 각각의 슬릿 조명 L1, L2에서 발생하는, 작은 밝기가 떨어지는 장소 c3을 더 안정된 밝기로 촬상할 수 있고, 세처레이션에 의한 색정보의 소실 장소 d1, d2를 서로 보간함으로써 실질적으로 전주 조사된 촬상 화상을 얻을 수 있다(도 8 참조).

상기 수법 2를 실현하는데 있어서 필요한 현행의 2D·3D 동시 촬상 땜납 인쇄 검사 장치의 개조 내용으로서, 촬상 카메라의 FPG 프로그램 등을 변경하고, 촬상 소자(70)에 도 9와 같은 2D·3D 동시 촬상의 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)에 경사지게 한 상태로 2식분 작성하는 것이 필요하다. 또, 2D·3D 동시 촬상에 사용되는 슬릿 조명도 마찬가지로 2식 사용하고, 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)의 장축 방향의 중심과 슬릿 조명광의 장축 방향의 중심이 평행이고, 또한 슬릿 조명광이 촬상 영역을 조사하도록 한다.

1식째의 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)의 경사는 촬상 소자(70)의 Y축 중심에 대해 이루는 각 θ가 「0°를 넘고 90° 미만」으로 하고, 1식째의 촬상 화상의 사각을 촬상 가능한 각도가 되도록 2식째의 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)을 마련한다.

또한, 도 8에서 설명한 것처럼 세처레이션에 의한 색정보의 소실 장소 d1, d2를 서로 보간할 수가 있으므로, 도 9에 나타내듯이, 각각의 햇칭부에 있어서 2D 촬상 영역(71R, 71G, 71B)은 1식 있으면 좋다.

또한, 도 9와 같은 촬상 소자(70)의 방향에서 기울기의 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)을 확보하는 것은 촬상 소자(70)의 설계가 필요하기 때문에 대체안으로서 도 10과 같이 2개의 촬상 소자(70)를 1개의 카메라(50)에 실장하고, 수법 2의 촬상 영역(71R, 71G, 71B, 72, 73)의 배치를 실현할 수 있다.

(3) 수법 3

수법 3은 형상에 관계없이 모든 형상의 땜납 A 등의 입체물에 유효하다.

수법 3으로 하고 마주보는 1식의 슬릿 조명 L1, L2의 긴 방향 중심축을 a측과 b측에서 촬상 렌즈 광축 LA를 축으로 하여 선대칭으로 되도록 비켜 놓음으로써 조사의 퍼짐 각도로 a측은 왼쪽 사이드를 조사하고, b측은 오른쪽 사이드를 조사하도록 함으로써 장축 방향의 조사 사각을 없앨 수가 있다(도 11 참조).

이 때에 슬릿 조명광 L1, L2는 a측의 긴 방향 중심축이 촬상 영역의 좌단에 오도록 하고, b측의 긴 방향 중심축이 촬상 영역의 우단에 오도록 한다. 즉, 각 슬릿 조명광 L1, L2의 유효 선 길이가 촬상 영역의 2배 이상의 길이인 것이 필요하게 된다.

또, 이 광축을 비켜 놓음과 아울러, 도 12와 같이 a, b측 양방의 슬릿 조명을 촬상 렌즈 광축 LA에 대해 외측으로 기울임으로써 땜납 A의 측면의 반사 강도를 높일 수가 있다.

또, RGB로 조사 각도를 가지런히 하고, 땜납 A의 색을 충실히 재현하고, 색상 데이터와 명암을 모두 사용하는 화상 인식을 채용함으로써 조도 얼룩짐에 의한 명암의 화상의 오판정을 방지할 수가 있다.

(4) 위상 쉬프트법

3D 검사의 높이 측정의 수법을 촬상 영역이 4라인으로 해결되는 위상 쉬프트법(일본국 특허공개 2003-121115호 공보 참조)으로 변경함으로써, 현행의 방식에 비해 데이터 전송량을 큰 폭으로 삭감한다(도 13 참조). 상기 수법을 실현하는데 있어서 필요한 현행의 2D·3D 동시 촬상 땜납 인쇄 검사 장치의 개조 내용으로서 촬상 카메라의 FPG 프로그램 등을 변경하고, 3D-1, 3D-2용으로 각 4라인의 촬상 영역(72, 73)을 만들 수 있도록 한다. 또, 도 15의 슬릿 조명(10a, 10b)을 위상 슬릿 조명으로 치환하는 것이 필요하다. 상기 수법에 의해 위상 슬릿 조명의 조사 위치가 각각 다른 촬상 영역을 조사하기 때문에, 마주본 2방향으로부터의 조사를 행할 수 있기 때문에 1회의 촬상 동작에 의해 전주(全周)의 3D 검사를 행할 수 있게 된다.

(5) 기판에 형성된 막 또는 층의 높이의 측정

3D 계측용 조명에서 「적색~적외의 장파장 광은 레지스트(resist)를 투과한다」, 「자외~청색의 단파장 광은 레지스트를 투과하지 않는다」라고 하는 특성이 기재되어 있다(일본국 특허 제3878165호 공보 참조). 이 특성으로부터 도 15의 슬릿 조명(11a)을 적색~적외의 장파장 광, 슬릿 조명(11b)을 자외~청색의 단파장 광의 조명으로 함으로써 2D 화상으로 미리 레지스트층 R의 장소를 특정해 둔다. 촬상 자체는 3D 화상 취득과 동시도 가능하다. 즉, 동일 촬상 소자에서 2D용, 3D용의 촬상 영역을 마련하고 있고, 주사시키면서 화상 데이터를 2D용과 3D용이 1대 1로 되도록 취득하고 있기 때문에, 1회의 주사 동작에서 2D용, 3D용의 화상 데이터의 취득이 가능하고, 레지스트층 R의 장소를 특정하는 처리의 전용에 별도 화상을 취득하는 동작은 불필요하다. 슬릿 조명(11a)으로 레지스트층 R의 하층 R1의 높이를 계측하고, 그 높이를 높이의 기준(높이 0), 슬릿 조명(11b)으로 레지스트층 R의 표면 R2의 높이를 계측하고, 레지스트층 R의 두께 Rh를 측정할 수가 있다(도 14 참조).

이것은 본래 기판의 절연 처리 목적인 레지스트의 위치 관리와 두께를 관리함으로써, 기판의 레지스트 개구부의 생산에의 피드백과 기판의 레지스트부의 절연 성능을 안정시키기 위한 관리를 행할 수 있다.

- 레지스트층의 높이 측정의 구체적 순서 -

1. 적색~적외의 장파장 광의 촬상 대상의 높이가 0일 때 조사되는 포지션을 결정해 둔다. 포지션의 결정 방식에 대해 광학계는 촬상면에 평행한 평면(이후 조립 기준면이라고 함)에서 촬상 렌즈의 초점이 맞는 곳을 기준으로 하여 조립한다. 세라믹판 등과 같은 플랫(flat)인 판을 준비하고, 그 상면이 조립 기준면에 대해 높이가 0으로 되도록 설치한다. 그 상태로 플랫인 판을 조사했을 때에, 예를 들어, 11a의 라인이 촬상 화상의 212화소째를 조사하도록 설치한다. 또, 11b에 있어서 812화소째를 조사하도록 설치한다. 이에 의해 촬상 대상의 높이가 바뀌면, 예를 들어 11a의 조사 위치가 204화소째, 11b의 조사 위치가 820화소째로 이동한다. 조사 각도와 1화소 근처의 거리를 기초로 조사 포지션의 이동량으로부터 높이를 측정할 수 있다. 적색~적외의 광원과 자외~청색의 광원은 각각의 파장을 조사하는 광원이지만 백색과 같은 복수 파장으로 이루어지는 광원의 광을 사용하고 필터를 이용하여 적색~적외 혹은 자외~청색만을 투과시키고 조사를 한다. 혹은, 촬상 카메라측에서 필터를 이용하여 적색~적외 혹은 자외~청색의 파장만을 투과시키고 수광시키는 방법도 가능하다.

2. 자외~청색의 단파장 광의 촬상 대상의 높이가 0일 때 조사되는 포지션을 결정해 둔다.

3. 먼저 산출한 레지스트층의 위치에서 적색~적외의 장파장 광의 포지션 이동량으로부터 높이를 산출한다. 예를 들어, 40㎛이다.

4. 먼저 산출한 레지스트층의 위치에서 자외~청색의 단파장 광의 포지션 이동량으로부터 높이를 산출한다. 예를 들어, 100㎛이다.

5. 적색~적외의 장파장 광에 있어서, 40㎛의 높이가 측정되고 있기 때문에, 이 기판은 이 지점에서는 40㎛ 부풀어 올라 있기 때문에, 자외~청색의 단파장 광의 높이 100㎛로부터 40㎛를 빼면 레지스트의 두께 60㎛를 알 수 있다.

상술한, 기판에 형성된 막 또는 층의 높이의 측정 기술은 전자 기판에 도포된 레지스트층뿐만 아니라, 자외~청색을 투과하지 않고, 적색~적외를 투과하는 재질로 이루어지는 막 또는 층이면 마찬가지로 그 막 또는 층의 두께를 측정할 수가 있다.

예로서 리플로우(reflow) 후의 완성 기판에 강성 강화와 방습 등의 기판 보호를 목적으로 한 투명 또는 반투명인 코팅층이 형성되는 경우가 있다. 본 기술이 탑재된 장치를 전자 기판 생산 공정의 코팅 공정의 하류에 설치함으로써, 상기 코팅층의 2차원적인 유무, 칠 얼룩짐 이외, 두께 측정을 기초로 한 검사를 위해 두께의 얼룩짐이나 코팅층의 이물질 파묻힘 두께의 관리가 가능하다.

이 예의 경우에 측정되는 두께는 레지스트층과 코팅층의 합산된 두께로 되기 때문에 코팅층만의 두께의 관리가 필요한 경우는, 전공정(예를 들어 본 기술이 탑재된 인쇄 땜납 검사 장치)의 레지스트층의 두께 정보를 취득하고, 측정된 두께로부터 레지스트층의 두께를 뺀 값을 코팅층의 두께로 하는 것이 필요하다.

단, 리플로우 후의 코팅층의 도포 상황의 관리가 중요하게 되는 부분은, 칩의 리브(rib)의 부분 등의 레지스트가 잘라내어진 개구부로 되기 때문에, 그 부분만의 코팅층의 두께의 측정이면 전공정(前工程)의 레지스트층의 두께의 정보는 필요없게 된다.

이상과 같이 기판에 형성된 막 또는 층의 높이의 측정 기술은 자외~청색을 투과하지 않고, 적색~적외를 투과하는 재질로 이루어지는 막 또는 층의 두께를 측정할 수가 있다.

L1, L2　슬릿 조명
50 카메라 60 렌즈
70 촬상 소자

Claims

기판에 대해 조명하고 촬상하여 상기 기판에 인쇄된 땜납을 검사하는 인쇄 땜납 검사 장치로서,
촬상 소자를 주사 방향의 수선에 대해서 이루는 각이 0°를 넘고 90° 미만으로 되도록 기울이고, 그 촬상 영역의 긴 방향과 슬릿 조명의 긴 방향이 평행으로 되도록 조사하고 주사시키고, 이 때의 각도를 존재율이 낮거나 혹은 존재하지 않는 장방형이나 타원형 등의 상기 땜납의 회전각도로 설정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
2차원·3차원 동시 촬상용 광학계의 촬상 영역과 슬릿 조명군을 2식 사용하고, 촬상 소자의 조작 방향과 직교하는 방향의 중심에 대해 경사지게 한 1식째의 촬상 영역의 밝기가 떨어지는 장소나 세처레이션에 의해 색정보 등을 소실하는 부분을 촬상할 수 있는 각도로 경사지게 한 2식째의 촬상 영역에서 촬상하여 주사시키고, 취득한 화상 데이터를 합산함으로써, 1회의 주사에 의해 상기 땜납의 실질적인 전주 조사에서의 촬상 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
2차원·3차원 동시 촬상용 광학계가 마주본 쌍의 슬릿 조명으로 상기 땜납의 주사 방향의 전후를 조사하고, 상기 2차원·3차원 동시 촬상용 광학계가 마주본 쌍의 슬릿 조명의 긴 방향 중심축을 촬상 렌즈의 주사 방향의 광축을 축에 선대칭으로 되도록 비켜 놓고, 퍼짐을 가지는 슬릿 조명광의 장축 방향의 광축으로부터 우측의 조사 성분으로 상기 땜납의 중심으로부터 좌측을 조사하고, 장축 방향의 광축으로부터 좌측의 조사 성분으로 상기 땜납의 중심으로부터 우측을 조사함으로써, 주사시키고 촬상하고, 취득한 화상 데이터를 합산함으로써, 2개의 슬릿 조명으로, 상기 땜납의 실질적인 전주 조사에서의 촬상 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
제3항에 있어서,
슬릿 조명을 촬상 렌즈 광축에 대해 외측으로 기울이는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
3차원 검사부에 위상 쉬프트법에 의한 높이 측정을 채용하는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
다른 2개소의 촬상 영역을 마주본 2방향으로부터의 위상 슬릿 조명으로 조사함으로써, 1회의 촬상 동작에 의해 전주의 3D 검사를 행하고, 동시에 RGB 화상을 취득하고, 그것들을 합산하여 실질적인 칼라 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
2차원·3차원 동시 촬상용 광학계의 촬상 영역과 슬릿 조명군을 2식 사용하고, 일방을 적색~적외의 장파장 광, 타방을 자외~청색의 단파장 광의 조명으로 함으로써, 2D 화상에서 미리 기판에 형성된 막 또는 층의 장소를 특정하고, 일방의 조명으로 상기 막 또는 층의 하층의 높이를 계측하고, 그 높이를 높이의 기준으로 하여 타방의 조명으로 상기 막 또는 층의 상면의 높이를 계측하고, 상기 막 또는 층의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 땜납 검사 장치.