JPH04294203A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線パターン
等に対する外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の外観検査装置の光学系斜
視図である。

【０００３】試料１０はプリント配線板であり、基板１
０ａ上にプリント配線パターン１０ｂが形成されている
。基板１０ａはポリミド樹脂等の透明に近い半透明物質
であり、プリント配線パターン１０ｂに比し反射率が極
めて小さい。また、基板１０ａに光ビームを垂直照射し
、斜め方向から散乱光を検出して基板１０ａの高さを計
測すると、基板１０ａ内部からの拡散光により、計測高
さは実際よりも低くなり、測定精度が悪くなる。一方、
プリント配線パターン１０ｂの厚みは５μｍ程度であり
、プリント配線パターン１０ｂの窪み欠陥等を検出する
には０．５μｍ程度の分解能が必要となる。

【０００４】そこで、試料１０に対し斜め方向に光ビー
ムを照射して、その正反射光を検出することにより、高
さを計測する必要がある。

【０００５】光源１４から射出された光ビームは、ポリ
ゴンミラー１６ａ、折曲げミラー１６ｂで反射され、ｆ
θレンズ１６ｃを通って試料１０上に一定の入射角で斜
め照射され、試料１０上に収束される。ポリゴンミラー
１６ａを回転させると、光照射点は二点鎖線で示すよう
な直線を描く。光照射点からの正反射光は、集光レンズ
２２を通ってビームスプリッタ２４の近くに結像される
。ビームスプリッタ２４は、矩形ガラス板を２分した一
方の面に反射膜を被着したものであり、透明部２４ａと
反射部２４ｂとからなる。集光レンズ２２を通った光は
、この透明部２４ａと反射部２４ｂの境界の両側を通り
、透明部２４ａを透過した光は光検出器２６Ａで検出さ
れ、反射部２４ｂで反射された光は光検出器２６Ｂで検
出される。

【０００６】光検出器２６Ａ及び２６Ｂの出力をそれぞ
れＡ、Ｂとすると、光照射点の明るさは（Ａ＋Ｂ）で表
され、光照射点の高さは（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で表さ
れる。基板１０ａとプリント配線パターン１０ｂとは明
るさ（Ａ＋Ｂ）によりを識別でき、プリント配線パター
ン１０ｂの厚みは、プリント配線パターン１０ｂの高さ
（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）と基板１０ａの高さ（Ａ−Ｂ）
／（Ａ＋Ｂ）との差から検出することができる。

【０００７】折曲げミラー１６ｂの側方には光検出器１
８が配置されており、１ラインの光走査終了が光検出器
１８で検出される。光検出器１８の出力はステージ制御
回路２０に供給され、これに応答して、Ｘ−Ｙステージ
１２は光走査方向に直角な方向（副走査方向）へ１ライ
ン幅だけステップ駆動される。

【０００８】プリント配線パターン１０ｂの幅は例えば
３０μｍであり、幅方向の分解能を３μｍ程度にする必
要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試料１０に対
し光を斜め照射するので、図７（Ａ）に示す如く、基板
１０ａの反りにより試料面Ｓ１がΔｈだけ高くなって試
料面Ｓ２となると、入射角が４５゜の場合、試料面Ｓ２
上の光照射点は試料面Ｓ１上の光照射点から副走査方向
へΔｈだけずれる。このため、図７（Ｂ）に示す如く、
光走査線のピッチが一定にならず、隣合う光走査線間に
隙間ができたり、隣合う光走査線が重なったりしする。

【００１０】高さ（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）及び明るさ（
Ａ＋Ｂ）は、画像メモリに格納された後、画像処理され
るが、光走査線のピッチが変動するため、画像と実物と
の対応が不正確になり、高精度測定が要求される高密度
プリント配線パターン等の３次元外観検査が不正確にな
った。

【００１１】本発明の目的は、このような問題点に鑑み
、副走査を正確に行うことにより、外観検査をより正確
に行うことが可能な外観検査装置を提供することにある
。

【００１２】

【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、本
発明に係る外観検査装置の原理構成図である。

【００１３】この外観検査装置は、基板１ａ上に検査対
象物１ｂが配置された試料１が、移動ステージ２上に載
置され、光走査手段４で、光源３から放射された光ビー
ムを試料１に対し入射角を鋭角にして照射しかつ走査さ
せて試料１上に光走査線を形成し、制御手段５で、移動
ステージ２をステップ駆動して試料１を光走査線に直角
な方向へ移動させ、明るさ・高さ検出手段６で、試料１
上の光照射点からの光を受光して該光照射点の明るさ及
び高さを検出し、該明るさ及び高さに基づいて試料１を
外観検査する。本発明の特徴は、次のような構成要素を
備えたことにある。

【００１４】７は基板部平均高さ演算手段であり、所定
範囲内、例えば１走査ライン分の検出された明るさ及び
高さに基づいて、試料１の基板部の平均高さを求める。

【００１５】８は補正手段であり、基板部平均高さに基
づいて、該光走査線のピッチを一定にするための移動ス
テージ２のステップ駆動量補正値を求め、該補正値を制
御手段５へ供給する。

【００１６】光源３から放射された光ビームを試料１に
対し入射角を鋭角にして照射するので、基板１ａの反り
によりその高さが変動すると、例えば図１の２点鎖線で
示す如く、光走査線のピッチが変動する。例えば、試料
１に対する入射角が４５゜の場合、基板１ａの高さがΔ
ｈ変化すると、光走査線のピッチがΔｈ変化する。しか
し、本発明では、基板部平均高さに基づいて移動ステー
ジ２のステップ駆動量を補正し、光走査線のピッチを一
定にする。したがって、明るさ画像及び高さ画像が正確
となり、試料１０の外観検査をより正確に行うことがで
きる。

【００１７】移動ステージ２は、例えば、第１移動ステ
ージと、試料１が載置され第１移動ステージに対して移
動する第２移動ステージとを有し、制御手段５は、第１
移動ステージ又は第２移動ステージの一方を一定量だけ
ステップ駆動し、かつ、第１移動ステージ又は第２移動
ステージの他方を上記補正値だけ微動させることにより
、上記光走査線のピッチを一定にする。第１及び第２の
移動ステージは、例えば、図５に示すＸ−Ｙステージ１
２及び微動Ｘステージ１２Ａである。図５と逆に、微動
Ｘステージ１２Ａ上にＸ−Ｙステージ１２を設けてもよ
い。

【００１８】この構成の場合、微動ステージを用いて補
正することができるので、光走査線のピッチを精度よく
一定にすることが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００２０】（１）第１実施例 図２は外観検査装置要部構成図である。図３は図２の装
置の光学系斜視図である。図６と同一構成要素には同一
符号を付してその説明を省略する。

【００２１】図３において、光源１４から射出された光
ビームは、補正ミラー２８で反射された後、ポリゴンミ
ラー１６ａに入射する。補正ミラー２８は微動θステー
ジ３０で微小回転可能となっており、補正ミラー２８を
回転させると、ポリゴンミラー１６ａ上の光照射点は、
ポリゴンミラー１６ａの軸方向と平行な図示矢印方向へ
移動する。他方、ビームスプリッタ２４は、微動Ｘステ
ージ３２で集光レンズ２２の光軸方向へ移動可能となっ
ている。補正ミラー２８とビームスプリッタ２４とは、
後述の如く連動される。

【００２２】この連動の必要性及びＸ−Ｙステージ１２
のステップ駆動量の補正の必要性を、図４に基づいて説
明する。

【００２３】試料面Ｓ１に対し入射光Ｌ１を照射すると
、照射点での反射光は集光レンズ２２でビームスプリッ
タ２４の近くの点Ｆ１に結像される。ビームスプリッタ
２４と点Ｆ１との間隔を大きくし過ぎると、高さ測定精
度が悪くなり、この間隔を小さくし過ぎると、測定可能
な高さの範囲が狭くなり過ぎる。このため、この間隔を
適当な値に保持する必要がある。

【００２４】試料面Ｓ１がΔｈだけ高くなって試料面Ｓ
２となった場合、試料面Ｓ２上の光照射点が焦点深度外
となって、光照射点が大きくなり、分解能が低下する。 これを避けるため、図３に示す補正ミラー２８を微小回
転させて、入射光Ｌ１を入射光Ｌ２にする。これにより
、点Ｆ１が集光レンズ２２の光軸上の点Ｆ２に移動する
ので、補正ミラー２８と連動してビームスプリッタ２４
を集光レンズ２２の光軸方向へ平行移動させる必要があ
る。この移動量は、集光レンズ２２による光照射点の結
像倍率をｍとすると、入射角が４５°の場合、点Ｆ１と
点Ｆ２間の距離２１／２　ｍ２Δｈに等しい。

【００２５】また、試料面Ｓ２上の光照射点の位置が試
料面Ｓ１上の光照射点の位置から副走査方向へずれるの
で、Ｘ−Ｙステージ１２のステップ駆動量を補正する必
要がある。このずれは、入射光Ｌ１、Ｌ２の入射角が４
５゜の場合、Δｈに等しい。

【００２６】試料面Ｓ１がΔｈだけ低くなって試料面Ｓ
３となると、補正ミラー２８及びビームスプリッタ２４
を上記と反対方向へ連動させる必要がある。この場合の
光走査線の副走査方向へのずれは−Δｈとなる。

【００２７】図２において、基板１０ａの高さ変動に伴
うビームスプリッタ２４及び補正ミラー２８の連動、並
びに、Ｘ−Ｙステージ１２のステップ駆動の補正は、次
のようにして行われる。

【００２８】光検出器２６Ａ及び２６Ｂの出力Ａ、Ｂは
、明るさ・高さ演算回路３４へ供給され、試料１０上の
光照射点の明るさ（Ａ＋Ｂ）及び高さ（Ａ−Ｂ）／（Ａ
＋Ｂ）が演算される。これら明るさ及び高さは、基板平
均高さ演算回路３６に供給される。基板平均高さ演算回
路３６は、光検出器１８からのパルス毎に、すなわち、
一走査毎に、明るさ（Ａ＋Ｂ）で基板１０ａとプリント
配線パターン１０ｂとを識別し、１走査ライン分の基板
１０ａの高さの平均値ｈａを演算する。このｈａは、減
算器３７に供給されて、設定値ｈ０との差が演算され、
その結果が累積加算器３８に供給されて累積加算される
。累積加算器３８の出力Ｈ及び明るさ・高さ演算回路３
４の出力（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は、加算器４４に供給
されて加算され、計測高さとして出力される。

【００２９】累積加算器３８の出力Ｈは、補正ミラー２
８の回転角の目標値及びビームスプリッタ２４の位置の
目標値としてステージ制御回路４０及び４２に供給され
る。ステージ制御回路４０は、この目標値Ｈに応答して
、微動θステージ３０を介し補正ミラー２８を回転させ
、補正ミラー２８の角度を初期位置に対しαＨとする。 ステージ制御回路４２は、この目標値Ｈに応答して、微
動Ｘステージ３２を介しビームスプリッタ２４を移動さ
せ、ビームスプリッタ２４の位置を初期位置に対しβＨ
とする。また、減算器３７の出力（ｈａ−ｈ０）はステ
ージ制御回路２０Ａに供給され、ステージ制御回路２０
Ａは、光検出器１８からのパルスに応答して、ΔＸ＋γ
（ｈａ−ｈ０）だけステージ制御回路２０をステップ駆
動する。これらα、β、γ及びΔＸは適当な定数である
。

【００３０】このような制御により、試料１０上の光照
射点の径が一定となり、加算器４４から出力される高さ
が正確となり、かつ、試料１０上の光照射点のピッチが
一定となる。

【００３１】したがって、明るさ（Ａ＋Ｂ）及び高さＨ
＋（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を画像メモリに格納して所定
の画像処理を行えば、プリント配線パターン１０ｂの３
次元外観検査を正確に行うことができる。

【００３２】（２）第２実施例 図５は第２実施例の外観検査装置要部構成図である。図
２と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略
する。

【００３３】この外観検査装置では、Ｘ−Ｙステージ１
２上に微動Ｘステージ１２Ａを載置し、微動Ｘステージ
１２Ａ上に試料１０を搭載している。Ｘ−Ｙステージ１
２は、従来と同様に、光検出器１８からのパルスに応答
して、ステージ制御回路２０により一定距離ΔＸだけス
テップ駆動される。一方、減算器３７の出力はステージ
制御回路２０Ｂに供給され、ステージ制御回路２０Ｂは
、光検出器１８からのパルスに応答して、微動Ｘステー
ジ１２Ａをγ（ｈａ−ｈ０）だけステップ駆動させる。 他の点は上記第１実施例と同一である。

【００３４】本第２実施例では、微動Ｘステージ１２Ａ
を用いているので、光走査線のピッチを第１実施例の場
合よりも精度良く一定にすることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る外観検
査装置では、基板部平均高さに基づいて移動ステージの
ステップ駆動量を補正し、光走査線のピッチを一定にす
るので、明るさ画像及び高さ画像が正確となり、試料の
外観検査をより正確に行うことができるという優れた効
果を奏し、微細なプリント配線パターン等の検査の質の
向上に寄与するところが大きい。

【００３６】移動ステージを、第１移動ステージと、試
料が載置され第１移動ステージに対して移動する第２移
動ステージとを備えた構成とし、制御手段を、第１移動
ステージ又は第２移動ステージの一方を一定量だけステ
ップ駆動し、かつ、第１移動ステージ又は第２移動ステ
ージの他方を補正値だけ微動させることにより、光走査
線のピッチを一定にする構成とすれば、微動ステージを
用いて補正することができるので、光走査線のピッチを
精度よく一定にすることが可能となるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外観検査装置の原理構成図

【図２
】本発明の第１実施例の外観検査装置要部構成図である
。

【図３】図２の装置の光学系斜視図である。

【図４】作用説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の外観検査装置要部構成図
である。

【図６】従来の外観検査装置の光学系斜視図である。

【図７】（Ａ）は光走査線のずれが生ずる原因を示し、
（Ｂ）は光走査線の空きと重なりを示す、従来技術の問
題点説明図である。

【符号の説明】

１０　　試料 １０ａ　　基板 １０ｂ　　プリント配線パターン １２　　Ｘ−Ｙステージ １２Ａ、３２　　微動Ｘステージ １４　　光源 １６　　光走査光学系 １６ａ　　ポリゴンミラー １６ｂ　　折曲げミラー １６ｃ　　ｆθレンズ １８、２６Ａ、２６Ｂ　　光検出器 ２０、２０Ａ、２０Ｂ、４０、４２　　ステージ制御回
路２２　　集光レンズ ２４　　ビームスプリッタ ２４ａ　　透明部 ２４ｂ　　反射部 ２８　　補正ミラー ３０　　微動θステージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板（１ａ）上に検査対象物（１ｂ）
   が配置された試料（１）が、移動ステージ（２）上に載
   置され、光走査手段（４）で、光源（３）から放射され
   た光ビームを該試料に対し入射角を鋭角にして照射しか
   つ走査させて該試料上に光走査線を形成し、制御手段（
   ５）で、該移動ステージをステップ駆動して該試料を光
   走査線に直角な方向へ移動させ、明るさ・高さ検出手段
   （６）で、該試料上の光照射点からの光を受光して該光
   照射点の明るさ及び高さを検出し、該明るさ及び高さに
   基づいて該試料を外観検査する外観検査装置において、
   所定範囲内の検出された明るさ及び高さに基づいて該試
   料の基板部の平均高さを求める基板部平均高さ演算手段
   （７）と、該基板部平均高さに基づいて、該光走査線の
   ピッチを一定にするための該移動ステージのステップ駆
   動量補正値を求め、該補正値を該制御手段へ供給する補
   正手段（８）と、を有することを特徴とする外観検査装
   置。
2. 【請求項２】　　前記移動ステージ（２）は、第１移動
   ステージ（１２）と、前記試料（１）が載置され該第１
   移動ステージに対して移動する第２移動ステージ（１２
   Ａ）とを有し、前記制御手段（５）は、該第１移動ステ
   ージ又は第２移動ステージの一方を一定量だけステップ
   駆動し、かつ、該第１移動ステージ又は第２移動ステー
   ジの他方を前記補正値だけ微動させることにより、前記
   光走査線のピッチを一定にすることを特徴とする請求項
   １記載の外観検査装置。
3. 【請求項３】　　前記基板（１ａ）部平均高さに基づい
   て、前記試料（１）上の光照射点の大きさをほぼ一定に
   する光ビーム補正手段（２８、３０、４０）を備えたこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。