JPS5856403B2 - パタ−ン検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターン検査方法に関し、とくに光透過性基板
面に形成されたパターンの幅や長さを測定するパターン
検査方法に関する。

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、油化の電子部
品や電子装置との接続用に供される。

ところでこれら導電体層パターンは予め設計によって幅
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って線切れ状態つ１リパタ
一ン幅が所定値以下になっており電気導体としての機能
を有しない部分が生シフ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っ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１れる。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので極めて簡単
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を提供することを目的
とし、スポット径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ことを特徴とする。

以下図面を参照しながら本発明の好ましい実施ｆｌｋつ
いて詳細に説明する。

第１図ａ、ｌ）は本発明に係るパターン検査方法を説明
するための図であって、同図ａはプリント基板の要部断
面図、同図すは同図ａのパターンを図面の左右方向にス
ポット径の小さい光スポッ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
って、該プリント基板の両面には幅Ｗ１゜ＷＥ 、Ｗ３
、Ｗ４の導電体層３１，３２，３３゜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。

走査用光スポットのスポット径は導電体層の幅Ｗ１〜Ｗ
４に比して十分小さいものとする。

第１図すは光スポッ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って縦軸は透過光強度、横軸は
時間軸であって、光スポッ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１リプリント基板の領域Ｐ０ 、Ｐ２ 、Ｐ３・・・
Ｐ９に対応して第１図すに示した透過光の強度分布め時
間域Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３・・・Ｔ９が対応する。

すなわちプリント基板領域Ｐ１を光スポットで走査して
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、光スポットでプリント基板類ｊｔ？２を走査して
得られる透過光の強度分布は時間で２における曲線で表
される。

以下同様であってプリント基板領域Ｐ９を光スポットで
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図すの透過光強度分布より判るようにプリント基板
の光源側の面つ捷り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１す、第１図す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４図に示す
如く、光スポット２１をフリント基板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、相当広い面積となっている。

そして、プリント基板１の表面は、微細な凹凸となって
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。

従って、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
積を有する光検知器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４図ａに示す如く、光スポット２１を矢印
×方向に移動又は、プリント基板１を矢印×とは逆方向
に移動させた場合、光スポット２１の先端が、導電体層
３３の左端に接した状態から、完全に光スポット２１の
先端が、導電体層３３で隠される筐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４図すに示す如く、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が覆う昔での時
間、即ち、上記に比べ長い時間にわたって、始めて光検
知器３の出力は底に達する。

これにより、第１図すに示す如く透過光強変分曲線の勾
配に相違がでてくる。

従って第１図すの透過光強度分布を用いてパターン幅Ｗ
１〜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図す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
ものとすす る。

つ渣り透過光強度のピーク値■の７値と透過光強度分布
曲線との交点を似て半値幅算定の基準とすると第１図す
を参照して導電体層３１に対してはその幅Ｗ’ＨＩはＷ
Ｅ ＝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Ｗ′４はＷ′４−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Σわらず
導電体層３４の測定幅Ｗ４ｔは導電体層３１の測定幅Ｗ
１ｔに比して狭くなる。

このような不都合を避けるため本発明に係るパターン検
査方法は１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ットの透過
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勾配のちがいを利用し、曲線の勾
配を比較するため一次微係数を求め、その微分値の大小
よりパターン形成面を判別する方法および第２に透過光
強度の最大値から最小値に到る１での所要時間の長短を
比較する方法がある。

１ず第１の方法によるパターン幅測定方法について説明
する。

第２図は前述の第１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
ッ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、４ａ、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
ッ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。

５は高域通過フィルタであって、周知のように入力信号
波形の微分値を出力する。

６，７はコンパレータであって前記高域通過フィルタ５
の出力を１片の入力の入力端子より入力し他の入力端子
にはそれぞれ電圧値ｖ１およびＶ２の基準電源Ｅ１およ
びＥ２が接続される。

８はカウンタであってクロック信号源９のクロック信号
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６．７の出力端子が
接続され、コンパレータ６のＨ（バイ）レベルの出力信
号を受けてカウンタ８は計数動作全開始し、コンパレー
タ７のＨ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。

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から光ビームスポットをプリント基板１に
照射しつつ、プリント基板１を移動手段４ａ 、４ｂに
より図面の左右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
を高域通過フィルタ５へ入力する。

光検知器３の出力信号は第１図すに示したような波形に
なる。

ところで導電体層が形成されていないプリント基板の領
域Ｐ１ 、Ｐ３゜Ｐ５ 、Ｐ７ 、Ｐ９と導電体層が形
成されたプリント基板の領域Ｐ２．Ｐ４．Ｐ６．Ｐ８の
境界領域では前述のように透過光強度は一定でなく、急
激に変化しており高域通過フィルタ５の出力信号は第１
図Ｃに示すように、導電体層形成領域と導電体層が形成
されていない領域の境界ではその透過光強度分布曲線の
勾配に比例した出力信号が得られる。

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って高域通過フィルタ
５の出力信号レベルはは！零である。

前述のように透過光強度分布曲線の導電体層形成領域対
応部と導電体層非形成領域対応部の境界領域での勾配が
導電体層がプリント基板の光源側に形成されている場合
と光検知器側に形成されている場合とで異なるため高域
通過フィルタ５の出力信号レベルが異なりそれぞれに１
およびに２である。

従って曾ず前記高域通過フィルタ５の出力信号がコンパ
レータ６に入力すると、コンパレータ６では絶対値がＶ
ｌなるレベル以上の信号が入力した時出力信号レベルは
Ｈレベルとなるので第１の入力パルス信号Ｈ１がコンパ
レータ６に入力するとそのＨレベルの出力信号を受けて
カウンタ８が数計動作を開始する。

なおコンパレータ７は負極性の入力信号に対しては信号
出力は零レベルである。

つづいて期間Ｔ２の後高域通過フィルタ５の出力信号で
ある正のパルス信号Ｈ２がコンパレータ６．７に入力す
ると該パルス信号Ｈ２のピークレベルは基準信号電圧値
Ｖ２以上であるのでコンパレータ７の出力信号レベルは
Ｈレベルとなり、これがカウンタ８に入力するのでこの
時点でカウンタ８はその計数動作を停止する。

従ってカウンタ８の数計値は２つの入力パルス信号Ｈ１
，Ｈ２の時間間隔Ｔ２なる計数値を計数し、この計数値
とレーザビームスポットによるプリント基板の走査速度
より導電体層３１の線幅が求する。

プリント基板１のＡ面に形成されている導電体層３２，
３３についても同様にその線幅を求めることができる。

ところでプリント基板１０Ｂ面にある導電体層３４の場
合はカウンタ８は動作せず従ってその線幅は計測されな
い。

以下にその理由を説明する。

レーザビームスポットによってプリント基板１の領域Ｐ
７ 、Ｐ８ 、Ｐ９を走査し、透過光強度分布Ｔ７ 、
Ｔ８ 、Ｔ９を得るがこの信号を高域通過型フィルタ５
に入力して得られる出力信号のピ−フレベルはプリント
基板のＡ面に形成された導電体層の場合より低くコンパ
レータ６．７の基準信号電圧レベルに満たないためコン
パレータ６．７の出力信号レベルは零である。

従ってカウンタ８は計数動作を行なわずＢ面に形成され
た導電体層の線幅は計測されない。

このようにしてプリント基板の両面に形成された導電体
層のうちＡ面つ１り光走査用の光源側に形成された導電
体層の線幅が計測され、Ｂ面つ１り光走査用光の透過光
の検知器側に形成された導電体層の線幅は計数されない
。

プリント基板のＢ面に形成された導電体層の線幅を計測
するために前記プリント基板１を裏返しにし、Ｂ面を光
源側にそしてＡ面を光検知器側に配置し前述の計測操作
を行ないＢ面に形成された導電体層３４の線幅の計測を
行なう。

以上は１次微係数値よりプリント基板１の導電体層の線
幅を計測したがこれとは別に透過光強度分布曲線におけ
る透過光強度の最大値から最小値に到る所要時間の長短
から導電体層のプリント基板での形成面を判別し、かつ
、その導電体層の線幅を計測することもできる。

以下にその方法について詳しく説明する。

第３図はこの測定方法により線幅を計測するための装置
であって、第２図と同等部分には同一符号を付した。

１０．１１はコンパレータであって、それぞれの一方の
入力端子は光検知器３の出力端子に接続され、他の入力
端子にはそれぞれ電圧値Ｖ３ｔＶ４の基準電源Ｅ３ 。

Ｅ４が接続され、コンパレータ１０では、前記基準電圧
値■３以上の入力信号に対して出力信号レベルがＨレベ
ルとなす、コンパレータ１１でハ絶対値が前記基準電圧
値Ｖ４以下の負パルス信号の入力に対してＨレベルの信
号を出力する。

１２はカウンタであってクロック信号源１３のクロック
パルスの計数を行う。

１４は比較器であってカウンタ１２の計数値と基準器１
５に設定されている基準計数値とを比較し、カウンタ１
２の計数値が基準計数値より大きい場合、比較器１４の
出力レベルはＨ（ハイ）レベルとなる。

１６はクロック信号源１７のクロックパルスの計数を行
うカウンタであって前記比較器１４のＨレベルの出力信
号を受けて計数動作を開始しコンパレータ１８のＨレベ
ルの出力信号によってその計数動作を停止する。

コンパレータ１８の一方の入力端子は光検知器３の出力
端子に接続し、他の入力端子は電圧ｖ５の基準電源Ｅ５
に接続し基準電圧レベル■５以上の入力信号に対してＨ
レベルの信号を出力し、この信号を受けてカウンタ１６
はその計数動作を停止する。

次にこの装置の動作を説明する。

光源２からの光ビームスポットをプリント基板に照射し
、透過光強度分布を得ることは前述の通りであるが、光
検知器３の出力信号をコンパレータ１０，１１゜１８に
入力する。

コンパレータ１０は第１図すのＡ点を検出して出力信号
レベルがＬレベルからＨレベルに反転する。

このためカウンタ１２ばその計数動作を開始する。

このカウンタ１２の計数動作は第１図すの透過光強度分
布曲線上のＢ点が光検知器３により出力されコンパレー
タ１１に入力−する一ｔで続＜。

コンパレータ１１は前述の透過光強度分布曲線上のＢ点
を検出してその出力信号レベルをＬレベルからＨレベル
へ反転スる。

このレベル変動によりカウンタ１２は計数動作を停止す
る。

つ１り該カウンタ１２の計数値は透過光強度分布の最大
値■の８０％に相当する透過光強度点Ａから最大値の１
０饅に相当する透過光強度点Ｂに到る１での所要時間を
計数したことになる。

この計数値は比較器１４で基準値と比較されるが基準値
として前記計数値の５〜６倍の値が設定されているため
比較器１４の出力レベルはＬレベルからＨレベルに反転
し、カウンタ１６は計数動作を開始する。

この後第１図すに示した透過光強度分布曲線のＤ点に到
る１でカウンタ１６はその計数動作を続行する。

透過光強度分布曲線のＤ点に到達スると、コンパレータ
１８の出力はＬレベルからＨレベルに反転し、これに伴
いカウンタ１６は計数動作を停止する。

このようにしてカウンタ１６は透過光強度分布曲線にお
けるＢ点から９点１での光走査の所要時間を計測する。

とのカウンタ１６の計数値とプリント基板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。

同様に方法によってプリント基板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１０Ｂ面に形成された導電体層３
４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。

以下にその理由を説明する。

第１図すの透過光強度分布曲線においてカウンタ１２で
該分布曲線のＥ点からＦ点に到る光走査の所要時間が計
数されることは前述の通りであるが比較器１４では基準
値が前記計数値より小さく設定されているので比較器１
４の出力レベルはＬレベルの１＼であるためカウンタ１
６は計数動作を開始しない。

従ってプリント基板１０Ｂ面に形成されている導電体層
３４０線幅は計数されない。

このプリント基板１０Ｂ面に形成された導電体層３４の
線幅を計測するためには該プリント基板１を裏返し、光
源側にＢ面をそして光検知器側にＡ面を設定し前述の操
作と同様にしてプリント基板１のＢ面に形成された導電
体層３４の線幅を計測する。

以上の説明から明らかなように本発明に係るパターン検
査方法はプリント基板の両面に形成された導電体層の線
幅を正確に測定することができ、ＩＣ用やＬＳＩ用の高
密度プリント基板の配線パターンが設計値通りに形成さ
れているかどうかの判別に用いて極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはプリント基板の要部断面図、第１図す、ｃは
本発明の詳細な説明するための図、第２図は本発明に係
る検査法の一実施例構成図、第３図は本発明の他の実施
例構成図、第４図は本発明の原理説明図である。 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、５・・・・・・カウンタ、６
，７・・・・・・コンパレータ、８・・・・・・カウン
タ、９・・・・・・クロックパルス発生器、１０．１１
・・・・・・コンパレータ、１２・・・・・・カウンタ
、１３・・・・・・クロック信号源、１４・・・・・・
コンパレータ、１５・・・・・・クロック信号源、１６
・・・・・・カウンタ、１７・・・・・・クロック信号
源、１８・・・・・・コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遮光材層のパターンが両面に形成された光透過性を
   有するプリント基板にパターン形成面の一側からパター
   ン巾より充分小さな径の光スポットを照射し、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
   布曲線の勾配より、前記基板の一方の面にのみ形成され
   た遮光材層のパターンを選択して該一方の面の遮光材層
   パターン幅を測定するようにしたことを特徴とするパタ
   ーン検査方法。 ２ 前記透過光検知器の出力を高域通過フィルタに人力
   して透過光強度分布曲線の勾配に比例した出力を得るよ
   うにし、基板に形成されたパターンに対応して得られる
   透過光強度分布曲線の立下りの勾配を表す負極性のパル
   ス信号と前記透過光強度分布曲線の立上りの勾配を表す
   正極性のパルス信号のうちこれら立下りおよび立上り特
   性の所定の大きさの勾配に対応する規格値を満足するレ
   ベルのパルス信号を前記高域通過フィルタの出力端子に
   接続されたコンパレータで判別し、この規格値を満足す
   る相続く一対の負極性パルス信号と正極性のパルス信号
   のパルス間隔をカウンタで計測して前記基板の光源側の
   面に形成された遮光材層のパターン幅を測定するように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のパ
   ターン検査方法。