JPS60219504A

JPS60219504A - 基板上の回路素子の高さ測定装置

Info

Publication number: JPS60219504A
Application number: JP59243547A
Authority: JP
Inventors: ロバート．マール．クラブ; スチーブン．マイケル．デイフオスター; ノーマン．アール．リツテンハウス; マーク．アレン．ウエスト; リチヤード．アンソニー．ジーグラー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1985-11-02
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: DE3572023D1; EP0160781A1; JPH06103165B2; US4650333A; EP0160781B1

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、基板上の回路素子の高さを測定するための装
置に係り、更に具体的に云えば、プリント回路板上の電
気的導体の欠陥をそれらに接触せずに検出及び測定する
ための装置に係る。

〔従来技術〕

複雑な素子の製造に於ては、製品の欠陥及びより大きな
組立体に於ける製品の適切な配置を検査することは、時
間を要するが、必要な工程である場合が多い。電子的構
成素子に於ける従来の検査及び測鎗装置は、人間が顕微
鏡又は他のより複雑な装置を用いて検出するというもの
であった。

そのような装置は、勿論、労働力を要し、人間の視覚及
び判断に依存するので、オペｌ／−夕によるエラーを生
じ易い。更に、構成素子の検出及び測定の過程で、製品
を物理的に取扱うことにより、製品自体を損傷させる可
能性がある。実際に於て、形成された配線の完全性を決
定するための成る方法は、試料に対していわゆる破壊的
テストを行なう。製造した製品と同時に形成した試料が
そのような破壊的テスト方法を通過したならば、その製
品自体は欠陥を有していないものと仮定される。

この仮定は、場合によっては、保証されない。

手作業を最小限にするとともに検査中に製品に損傷を与
える可能性を最小限にし、且つ検査の精度を高めて、迅
速に製品を検査する方法が必要とされている。具体的に
云えば、電子的構成素子の寸法及び配向状態を検出及び
測定し、又プリント回路板上に配線の欠陥があれば、そ
れらを検出するために、非接触型の方法を用いることが
好ましい。

電子的構成素子の寸法及び配線又はリードの厚さは減少
しつつある。それに伴って、構成素子及び配線が装着さ
れている回路板又は基板に関するそれらの位置の厳密さ
はより厳しいものになってきている。従って、検査方法
は増々正確でなければならない。

配線に於ける欠陥が比較的小さいものであっても、その
配線の寸法が減少するとともに、その問題はより大きく
なる。配線の寸法が比較的大きがった以前の装置に於て
は、その中の小さな欠陥は装置全体ま性能に重大な影響
を与えなかった。しかしながら、複雑なコンピュータ・
システムのサブアーセンブリに用いられる配線の寸法が
減少するとともに、比較的小さな欠陥も性能を劣化させ
ることになる。従って、以前の検査装置に於ては検出さ
れなかった欠陥を検出して、製造された組立体が適切に
動作するように修正しなければならな１１１゜ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｓｃｌｏｃｕｒｅ　
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　、第１４巻、第１２号、１９７２年
５月に於けるＳ、１１．Ｃａｍｐｂｅｌｌ等による”Ｎ
ｏｎｃｏｎｔａｃｔ；　Ｔｅ５ｊ　ＳｙｓＬｅｍ”と題
する論文は、幾何学的素子の二次元的寸法及び／若しく
はそれらの配置を測定するための装置について記載され
ている。この装置は、走査装置により発生されたデータ
を分析するためにＣＰ　ｔＪを用いている。その走査装
置は、照射源の光で照射された物体に於て反射され光を
受取る。

特開昭５８−１４６８４４号公報に於ては、基板上に於
ける回路の配置を測定するためのテスト装置が記載され
ている。この装置に於ては、光学的走査ヘッドが、相互
に隣接して配置された２組の直線的ダイオード配列体を
含んでいる。一方のダイオード配列体は、ベース・プレ
ートから反射された光を受取り、他方のダイオード配列
体は、導体の表面が所望の正規の高さにある限りに於て
、該表面から反射された光を受取る。検出された欠陥は
マークを付され、テレビジョンのスクリーン上に表示さ
れてもよい。

光は、その反射に於ける不均一性に応答する成る製品の
欠陥を検出するためにも用いられている。

例えば、米国特許第３７１２４６６号明細書は、所定の
経路上を連続的に移送されているシェル・ケーシングを
光学的に検出するための装置を開示している。光電管及
びレンズ装置が、上記シェルから反射された光を検出し
、その反射された光ｄレベルに於ける不均一性により、
傷又は欠陥が存在するか否かを決定する。

米国特許第４３３９６６４号明細書は、溶鉱炉中に装置
装填された物質をトポグラフィ的に測定するための方法
及び装置を開示している。充填物の上面に対する直接の
反射を検出するために、炉の上部近傍に距離計が設けら
れている９、その距離計は、上記上面の選択さ判部分の
測定値を測定することができるように、照準装置を有し
ている。

成る表面に関する対象物又はターゲットの高さを測定す
るための装置も、従来用いられている。

そのような装置はレーダー装置に多く用いられている。

そのようなターゲットと表面との間の距離を測定するた
めに可視光線も用いられる。例えば、米国特許第３６６
９５４０号明細書は、海の深さ又は水中の対象物の深さ
を測定するために、ヘリコプタに搭載されたレーザを用
いる技術を開示している。この技術に於ては、レーザ・
パルスが送られてから海面で反射したエネルギが検出さ
れる迄の時間間隔を測定することにより、ヘリコプタの
高度が決定される。その相対的深さをめるために、レー
ザ・パルスが送られてから海面で反射したエネルギが検
出される迄の時間間隔が、レーザ・パルスが送られてか
ら海底又は水中の対象物で反射したエネルギが検出され
る迄の時間間隔と比較される。そのような装置は、光の
速度を係数として用いて、時間を正確に測定することを
必要とする。

又、更に複雑な光検出装置とともに用いられる装置も開
示されている。光えば、米国特許第４３４９２７７号明
細書は、表面プロフィルを測定及びマツピングするため
のパララックス装置を開示しており、その場合には光ビ
ームが各々異なる周波数を有する２本のビームに分割さ
れる。２つの像がカラー・パターン上に投影され、パタ
ーンと光源との間の相対的距離の変位が検出されて、粗
さの変動が示される。

米国特許第４０１７１８８号明細書は、スリットを経て
レンズにより焦結された点の２つの別個の像を観察する
２つの光検出器を含む、表面の粗さを判定するための光
学的装置を開示している。

各々の検出器の信号は、その比率に対応する信号を生じ
るように分割され、それらは照射された点が表面上を走
査されるに従って生じる表面の高さの変動に対応する。

同様に、米国特許第３７１３７３９号明細書は、光ビー
ムがロール状製品の両面にぶつかって、電子ビーム管の
２つの別個のスクリーン上に像を生ぜしめる装置を開示
している。それらの像の間の距離が測定されて、ロール
状製品の直線的縦断面の寸法の距離を導き出すために用
いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、複雑な光学的装置又は時間測定装置を
用いることを必要とせずに、基板上の回路素子の高さを
測定するための非接触型光学的装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、基板によるエネルギの反射と回路
素子によるエネルギの反射とを識別することができる単
一の像形成素子を用いて、二次元の光学的測定を行うた
めの装置を提供することである。

本発明の他の目的は、光が反射する時間に関係なく、そ
して／又は実質的に即時に、そのような測定を行うため
の装置を提供することである。

本発明の他の目的は、回路素子が装着されている実質的
に平坦であるが不均一な基板に関してそのような回路素
子の高さを測定するための装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、反射光の強度レベルを用いて
、回路素子の高さを決定し、それとともにそれらが装着
されている基板の上面に於ける非直線性を検出及び補償
するための装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕本発明は、プリント回路配線の欠陥を検出し。

基板に関する回路素子の高さを測定するための非接触型
装置を提供する。この装置は、基板及び該基板上の回路
素子を照射するためのエネルギ源と、上記基板及び上記
回路素子の近傍に配置されており、上記基板及び上記回
路素子から反射されたエネルギを受取って、その反射さ
れたエネルギの強度に従って変化する信号姿その反射さ
れたエネルギに応答して発演する走査手段とを有する。

その発生された信号を、上記基板に関連する上記回路素
子の高さを表わす測定値に関連付けるために。

分析手段が上記走査手段に接続されている。

更に、上記回路素子が装着されている上記基板表面に関
する該回路素子の高さが正確に測定されるように、曲が
り、歪み又は他の原因による基板表面の変動及び不均一
性が説明される。

〔実施例〕

第２図は、米国特許第３８４４７９９号及び第４１５２
４６７号の明細書に記載されている如きアデイテブな（
付加的）めっき方法により形成された電気的導体線の如
き、３つの回路素子を示している分解斜視である。他の
型のアデイテブ法又は他の回路形成方法による製品も、
前述の如き欠陥を生じがちであり、それらの全ての′欠
陥が本発明の装置によって検出及び測定可能である。

第２図の回路素子は、３次元の欠陥を有している。回路
素子１０は１通常は基板に接着されてから適切にエツチ
ングされて、銅の如きベース材料１２上に装着されてい
る。イ１加的めつき方法に於て、上記ベース材料１２上
に更に材料１４が付着される。材料１４は、好実施例に
於ける銅の如き導電材である。プリント回路形成プロセ
スの間に、例えば付加的めっき技術に於て周知である多
数の原因のうち１つによって、不規則な形状の３次元の
欠陥１６が生じることがある。そのような欠陥１６は、
一般に“ディツシュ・ダウン（ｄｉｓｈ　ｄｏｗｎ）″
と呼ばれている。

欠陥の他の例として、同様にベース材料１２上に装着さ
れている回路素子１８は、一般に″ネック・ダウン（ｎ
ｅｃｋ　ｄｏｗｎ）”と呼ばれる一対の欠陥２０ａ及び
２０ｂを有している。又、ベース材料１２上に装着され
ている回路素子２２は、一般に″ピンホール″と呼ばれ
ている欠陥２４を有している。

上記欠陥は最も一般的に生じるものであるが、余分な銅
等から形成される小塊の如き他の型の欠陥も、付加的方
法に於て生じることがある。本発明は、そのような欠陥
を検出及び測定することを意図している。

第３図は、電気的導電線の如き回路素子３１が配置又１
よ形成されている、プリント回路板の如き基板３０を示
している。それらの回路素子は、プリント回路板３０上
に埋設されていても、又は積層化されていてもよい。回
路素子３１は、第３図には示されていないが、本発明の
装置によって検出及び測定可能である、前述の如き欠陥
を有している場合がある。

光のスリット３４が、光源（図示せず）により、適当な
光学レンズ組立体３２を経て発生される。

光学レンズ組立体３２は、当技術分野に於て周知の、一
般的に用いられている、多素子レンズ又は一連のレンズ
であることができる。好実施例に於ては、約０．０１３
ｍｍの幅及び約２．８ｃｍの長さを有する光のスリット
３４を投影するために、円柱状の光学レンズ組立体３２
が用いられる。好実施例に於て、光のスリット３４は、
高さの寸法に沿って測定された素子の真の比率を表わす
光を供給するために、入射角がプリ２１〜回路板３ｏの
平面に関して４５″になるように、プリント回路板３０
上に投影される。しかしながら、コントラストを最適化
し、又他の設計条件を充たすために、４５″よりも小さ
い又は大きい角度を用いることもできる。

集光レンズ３６が、プリント回路板３０からその平面に
関して４５°の角度で反射された光を受取るために、光
学レンズ組立体３２に対向して配置されている。集光レ
ンズ３６に光学的に関連して、電荷結合型素子（ＣＯＤ
）３８、又はＦａｉｒｃｈｉｌｄ　Ｃａｍｅｒａ　ａｎ
ｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製のＭｏｄｅｌＮｏ、　１
６０　ＯＲ（商品名）の如き像形成素子が、プリント回
路板上に投影されて反射されたスリット３４の像を受取
るために配置されている。

プリント回路板３０は、その平面に平行な方向（即ち、
Ｘ及びＹ方向）に、適当な手段により、光源及び光学レ
ンズ組立体に関して移動されるように適合されている。

しかしながら、回路板３０は、レンズ組立体３２がその
上を通、過する間、静止しているようにすることもでき
る。同様に、第３図の於ては１つのＣＣＤ３８Ｌか示さ
れていないが、その装置を、ＣＣＤ又は同様の光検出素
子の配列体とともに用いられるように適合させることも
できる。ＣＯＤの配列体は、各ＣＣＤが個々にアクセス
され、該ＣＣＤからのデータが将来の分析に有用なフォ
ーマットに適切に構成されるように、記録することもで
きる。

第４図は、基板５２上にめっきされた電気的導体５０及
びベース材料５１を示す分解斜視図である。光のスリッ
ト５４が基板５２上に投影される。

導体５０の上面によりさえぎられた部分の光のスリット
が参照番号５６により示されている。

第５図は、導体５０及び基板５２の両方の上に投影され
た光のスリット５４を示す上図面である。

光のスリット５４が、第３図に示されている如く、プリ
ント回路板３０即ち基板５２の平面に関して４５°の角
度で投影されたとき、導体５０上に投影された光のスリ
ット５６と、基板５Ｓ（上に投影された光のスリット５
４との間の距離Ｘは、基板５２に関する導体５０の高さ
に等しい。

第６図は、ディツシュ・ダウン型の不規則な形状を有す
る欠陥６２が生じている、もう１つの電気的導体即ち回
路素子６０及びそのベース材料６１を示している。

第７図は、回路素子６０が配置されている基板６５上に
投影された光のスリット６４を示す上面図である。回路
素子６０の上面に投影された部分の光のスリットが参照
番号６６により示されている。光のスリット６６が投影
されている欠陥６２の部分が参照番号６８により示され
ている。

第８図は、回路素子７４及び７６が配置されているプリ
ント回路板７０を示す縦断面図である。

回路板７０は、Ｘ軸（垂直方向の寸法）に沿って歪を有
している上面７２を有している。即ち、プリン１〜回路
板７０の上面７２は、一方の側７８が他方の側７９より
も高い。

両回路素子７４及び７６は、Ｘ方向に同一の寸法を有し
ているが、最初の基準レベルＩから測定された回路素子
７４の全体的高さが、上記基準レベルＩから測定された
回路素子７６の全体的高さよりも高く、基板７０上に配
置されている。従って、各回路素子７４及び７６の高さ
を決定するためには、各回路素子７４及び７６の基部の
近傍に於ける部分７８及び７９に於ける基板の上面の高
さも測定して、各基準レベルエに関する回路素子の上瞼
の全体的測定値から上記測定値を減じなければならない
ことが理解される。

第９図は、平坦でない即ち不均一な基板３０の高さ及び
該基板上の回路素子の高さを水平方向の距離に亘って表
わしているグラフである。線８０は、基板３０の上面の
プロフィルを示している。

線８２は、回路素子の上面のプロフィルを示している。

全ての高さの測定値は、最初の基準レベルエに関して測
定されている。

第９図のグラフは、測定されるべき領域に沿って２．５
４ｃｍの長さに亘り、高さの区画（ｈｅｉｇｈｔｓｌｉ
ｃｅｓ）を表わしている。好実施例に於ては、基板３０
の上面の下から回路素子の上面の」二速の距離を区切る
ために、相互に０．０１２７＋ｎｍの距離で離隔された
１２個の区画が必要である。

しかしながら、他の状況に於ては、８１す定される回路
素子の寸法及び必要とされる精度に応じて、０．０１２
７ｍｍ以外の任意の離隔距離の区画を選択することもで
きることを理解されたい。更に選択される離隔距離が全
ての状況に於て均一である必要はない。同様に、他の状
況に於て用いられる区画の数は、空間及び精度のパラメ
ータに応じて異なってもよい。

第９図に示されている例に於ては、最初の基準レベルＩ
に関してＯＩＩＩＩｇ又は０．０１２７ｍｍの高さのレ
ベルに於ては、光は基板３ｏがら反射していない。これ
は、基準レベル■が基板３ｏの上面の下にありそしてそ
の高さに於ける平面が像を受取るＣＣＤ３８に関しては
実在していないので、当然のことである。基準レベルＩ
　（Ｏｍｍ）に於ける像は実在しない。従って、基部の
線８ｏ及び銅線である回路素子の上面の線８２のいずれ
も、０ｗ＋ｍ又はＯ，０１２７ｍｍのレベルには現われ
ていない。

しかしながら、０．０２５４ｍｍの高さに於ては、光の
スリット３４が基板３０の上面から反射されて、グラフ
の左端に於てＣＣＤ、３８上に記録されている。

高さの寸法は、０．０１２７ｍｍの離隔距離の間隔で増
分的に増加しているので、もう１つの反射率は０．０７
６２ｍｍの高さに達する迄見出されない。そのレベルに
於ける、より高い反射率の強度は、最初の基準レベルエ
から０．０７６２ｍｍの高さに回路素子が存在している
ことを示す。従って、回路素子の相対的高さは、０．０
７６２ｍｍから０゜０２５４ｍｍを減じて、０．０５０
８ｍｍとなる。

光学的装置が試料を更に走査するに従って、この例に於
ては、基板３０が参照番号８４により示されている０、
０３８１ｍｍのレベルの部分迄上方に歪んでいる。回路
素子の高さは基準レベルから比例して変位しており、２
．５４ｃｍの長さに沿う光のスリット３４の全ての位置
に於てｏ、ｏｓ。

８ｍｍである。

再び第３図に於て、光のスリン１−３４が光学レンズ組
立体３２を経て基板３０に方向付けられたとき、Ｃ０Ｄ
３８は前述の如く反射光を受取るように適合されている
。ＣＣＤ３８は、受取られた光の強度に従って変化する
信号を発生する。

ＣＣ０３８には、反射光の強度に応答して該ＣＣＤ３８
により発生された信号を分析するために、電気的回路（
第３図には示されていない）が接続されている。後に詳
述するが、その回路は、ＣＣＤの信号を識別して、実質
的に零のレベルの反射率を表わすものと、比較的低いレ
ベルの反射率を表わすものと、比較的高いレベルの反射
率を表わすものとの３つの状態のうちの１つに従って、
上記信号を分類することができる。

上記の３つの反射率のレベルを区切るためには、２つの
閾値のレベルが必要である。第１の閾値のレベルは、実
質的に零の反射率のレベルと、比較的低い反射率のレベ
ルとの間を区切り、第２の閾値のレベルは、比較的低い
反射率のレベルと、比較的高い反射率のレベルとの間を
区切る。

第１閾値は基板３０の上面の反射率を表わし、第２閾値
は、回路素子の上面の閾値を表わす。したがって、第１
閾値レベルよりも低い反射率の強度は、光源及びＣ０Ｄ
３８の組合せが基板３０の上面に未だ達していないこと
を示す。同様に、第１閾値レベルよりも高いが第２閾値
レベルよりも低い反射率の強度は、光のスリット３４が
基板３０の上面により反射されていることを示す。最後
に、第２閾値レベルより、高い反射率の強度は、回路素
子が光のスリット３４を反射していることを示す。

反射される光ビームの強度は、それを反射する材料の関
数である。勿論、銅線である回路素子の反射率は、基板
の反射率よりも相当に高い。閾値レベルを適切に設定す
ることにより、基板３０の上面及び回路素子３１の上面
を検出して、相互に識別することができる。

この材料の識別と、各閾値レベルに達する高さとを相互
に関連付けることにより、基板３０の上面に関する回路
素子３１の高さを正確に決定するために用いることがで
きるデータが得られる。更に１反射の予測されない高さ
に於て反射光を検出することにより、又は１反射の予測
される高さに於て反射光を検出することができないこと
によって、プリント回路配線の欠陥を識別することも可
能である。

第１図は１本発明による装置を示すブロック図である。

Ｌｅｘｅ１社製のＭｏｄｅｌ　Ｈａ　６５　（商品名）
のレーザの如き光源１００が照射のに用いられている。

レーザは、輝く集束された光を発生し、又テストされる
材料に最も適合する光周波数を発生するように選択する
ことが可能であるので、好ましい光源である。

光学レンズ組立体３２は、前述の如く、光のス番リット３４を形成する。光学レンズ組立体３２に近接し
て、光のスリット３４を偏向させるために用いられる電
気−光学的素子である、Ｉｎｔｒａａｃｔｉｏｎ社製のＭｏｄｅｌ　Ｎ（ＬＡ　
ＯＭ　−８０（商品名）の如き、音響光学変調器（ＡＯ
Ｍ）１０４が装着されている。

テストされるプリント回路板３０を支持し、該回路板３
０をＸ軸及びＹ軸の両方に沿って移動させるために、数
値制御される。テーブル１０６が設けられている。像形
成素子即ちＣ０Ｄ３８は、回路板３０から反射された光
を受取り、その像に応答して、上記反射光の強度に従っ
て変化するように適合された信号を発生するために、設
けられている。

動的閾値電気回路１１２がＣ０Ｄ３８に接続されており
、ＣＤ３Ｂから電気信号を受取る。回路１１２は、前述
の＃＜、２つの閾値レベルを有している。一方の閾値レ
ベルは基板の反射率を表わし、他方の閾値レベルは回路
素子の反射率を表わす。それらの閾値レベルは又、動的
である。即ち、それらは、同一の回路板３０上の回路素
子３１の異なる反射率を説明するために、即時に調節可
能である。そのような反射率の変動は、酸化により、又
は他の化学的或は機械的原因によっ１＝生じる。

予め選択されたアナログ電圧の銅線の回路素子の反射率
のレベル１１４が動的閾値回路１１２に入力さハる。同
様に、アナログ電圧の基板の反射率のレベル１１６も動
的閾値回路１１２に入力される。

動的閾値回路１ｊ２に゛は、６にバイトのメモリを含む
１２−ラインの圧縮バッファ１１８が接続されている。

バッファ１１８は、最終的な像の各々の単一の線に対す
る所定数の区画に対応する視覚情報を記憶することがで
きる。典型的には、１０×１２個の２０４８Ｘ１の絵素
の区画がバッファ１１８に記憶されるが、そのバッファ
１１８の大きさ及び使用は設計の問題であり、各々の装
置パラメータ及び条件に従って調節可能であることを理
解されたい。

１つの絵素に対して２ビツトの反射率に関する情報がバ
ッファ１１８に記憶される。好実施例に於ては、各絵素
について一意的であるように各反射率の範囲を表わすた
めに、２ビツトの情報が必要である。好実施例に於て、
最も低い反射率即ち強度のレベルを有する絵素は、任意
に、２進値にＯＯによって表わされる。次に高い反射率
のレベルは２進値０１によって表わされ、最も高い反射
率のレベルは２進値１１によって表わされる。勿論、必
要とされるビットの数は分析されている閾値レベルの数
に依存し、閾値レベルの数はテストされる材料に依存す
る。銀、白金又は金の如き、異なる型の材料は、異なる
量の光を反射する。同様に、１つ材料の異なる状態（不
純物、酸化物等）も、異なる強度の光を反射する。従っ
て、成る装置に於ては、全ての必要な反射率の強度レベ
ルを識別するために、２つ以上の２進ビツトの情報を要
する場合がある。それらのピッ１−に対して選択される
２進値の割当ては、コンピュータ・プログラム技術分野
に於ける業者によって、任意に設定される。

高さに関するデータを１ラインのデータに圧縮するため
に、分析回路１２０が用いられている。

回路素子の高さを決定するために、各々の高さの区画を
複数の列に分割しそして基板３０と回路素子３１との間
の区画を数えることにより高さの区画が分析される。処
理速度を速めるために、Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ社製のＭｏｄｅｌ　Ｎａ　７４３１８１の如く、
演算論理機構（Ａ　Ｌ　Ｕ）を、分析回路１２０に組込
むことができる。各ＡＬＵは、１つ又はそれ以上の列を
分析して回路素子の高さを決定するため、加算、除算、
及び比較の如き演算処理を行うために用いられる。それ
らのＡＩ、Ｕは、スループットを増すために、好実施例
に於ては並列に動作する。

マルチプレクサ１２２が、同一のメモリ・フレーム素子
１２４及び１２６に接続されている。メモリ・フレーム
素子１２４及び１２６は各々、２ＫＸ２にの絵素の視覚
的な像を記憶する。１フレームは、好実施例に於ては、
テストされている基板の２．５４ｃｍの平方の像として
示される。各メモリ・フレーム素子１２４及び１２６は
、必要な４１９４３０４個（２０４８Ｘ２０４８）の絵
素の情報を記憶しそして個々にアドレスすることができ
る、独立した位置である。

メモリ・フレーム素１２４及び１２６に記憶された絵素
のデータは、人間のＩ！察により、又はルールに基く手
順或はデータに基く手順で動作するコンピュータにより
、更に分析を行うために用いることができる。

メモリ・フレーム素子１２４及び１２６は、直接メモリ
・アクセス装置（ＤＭＡ）１３１を有する任意のパーソ
ナル・コンピュータの如きＣＰＵ１３０に接続されてい
る。ＣＰＵ１３０は、各メモリ・フレーム素子１２４及
び１２６に記憶されたデータがそれらから順次的に取出
されることを可能にする。

Ｃｏｎｔ’ｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＡＲＴＩＳＴ
　Ｉ（商品名）の如き、一般に入手可能なグラフィック
表示カード１２８がＣＰＵ１３０に接続されている。

グラフィック表示の主要目的は、診断的評価及び展開を
行うことである。コンピュータによる像の分析には、そ
れを用いる必要はない。グラフィック表示カード１２８
は、ＣＰＵ１３０の制御の下で、高さに関する情報を、
地勢図の如き、トポグラフィ的表現に変える。異なる高
さの情報を異なる色により表わすことができる。それら
の色は、ＡＬＵ１２０により発生された３ビツトの組合
せによって一意的に識別されて、マルチプレクサ１２２
に転送される。３ビツトの高さの情報は、各々単一の高
さに対応する８色を表わすことができる。

ＣＰＵ１３０からの信号出力又は、数値制御されるテー
ブル１０６を動作させて、回路板３０を必要に応じてＸ
軸、Ｙ軸、又はそれらの両方に沿つて移動させる。

Ｍｏｔｏｒｏｌａ社製のＭｏｄｅｌ　Ｎｎ６８０００　
（商品名）の１６ビツトのマイクロプロセッサの如き、
マイクロプロセッサ１３２が、１２ラインの圧縮バッフ
ァ１１８へのアドレス線入力を制御するために、又該マ
イクロプロセッサ１３２に接続されている、Ｍｏｄｅｌ
　Ｎ（１６８０９（商品名）の如き、１つ又はそれ以上
の８ビツトのマイクロプロセッサ１３４を制御するため
に、設けられている。マイクロプロセッサ１３４は高さ
のデータを圧縮するために列を形成するＡＬＵＩ２０の
動作を調和させる。マイクロプロセッサ１３２は又、光
のスリット３４（第３図）を偏向させるために、ＡＯＭ
　１０４を制御する−０第１０図は、本発明による検出及び測定装置とともに用
いられる手順のステップを示す流れ図である。

動作に於て、レーザ１００は光学レンズ組立体３２を経
てコヒーレントな光ビームを発生する。

光学レンズ組立体３２は、ＡＯＭ１０４を経て回路板３
０及びその上の回路素子にぶつかるように方向付けられ
る光のスリットに、上記光ビームを成形する。ＣＣＤ３
８は、回路板３０の平面に対して実質的に平行であり、
その表面よりもわずかに下にある平面に焦点を合わせら
れる（ステップ２００）。反射光が生じた場合には、そ
の反射光に応答して、ＣＣＤ３８により信号が動的閾値
回路１１２に加えられる。ＣＣＤ３８により発生された
信号が漸次、動的閾値回路１１２に入力される。

動作的閾値回路１１２は、ＣＣＤ３８から受取った信号
に依存する信号を発生する。動作的閾値回路１１２は、
入力信号を分析して、該信号が第１閾値（基板３０の上
面から反射された光を表わす）よりも低いか、第２閾値
（回路素子３１の上面から反射された光を表わす）より
も高いか、またはそれらの２つの閾値の中間であるかを
決定する。

２進値が、動作的閾値回路１１２により、各絵素のデー
タ項目に割当てられる（ステップ２０４）。

それらの２進値が、閾値回路１１２から１２ラインの圧
縮バッファ１１８に転送されて、記憶される（ステップ
２０６）。

１２ラインのバッファ１１８に於けるカウンタが、高さ
の区画が完全か（即ち、２０４８個の絵素のデータ項目
を含むか）を決定する（ステップ２０７）。その高さの
区画が完全でない場合には、ＣＣ０３Ｂは、回路板３０
により反射された光を再び走査する（ステップ２００）
。

次に、ＡＯＭ１０４を変調させることにより。

焦結面が歩進される（ステップ２０８）。マイクロプロ
セッサ１３２は、光のスリット３４　（第３図）が偏向
されてプリント回路板３０にぶつかるように、ＡＯＭ　
１０４を方向付け、ＣＣＤ３８と関連して、プリント回
路板の平面に平行な異なる平面に沿って光のスリット３
４を焦結させて、最初の焦結面（レベル１）から予定の
回路素子３１の上面よりも上の最上面（レベル１２）迄
、焦結面を増分的に上昇させる。

１２ラインの圧縮バッファ１１８は絶えずロードされる
。バッファ１１８が完全にロードされていない場合には
（ステップ２１０）、走査が継続される（ステップ２０
０）。バッファ１１８の全てのラインがロードされた場
合には（ステップ２１０）、バッファ１１８からのデー
タがＡ　Ｌ　Ｕ　１２０に転送されて、■ラインの情報
に圧縮される（ステップ２１２）。

圧縮されたデータ・ラインがマルチプレクサ１２２に転
送され、それからメモリ・フレーム素子１２４及び１２
６の一方に転送される（ステップ２１４）・。数値制御
されるテーブル１０６が歩進され、ＣＰＵ１３０の指示
により、再配置される（ステップ２１５）。第１メモリ
・フレーム素子１２４は、２０４８の圧縮されたデータ
・ラインの容量を有する。メモリ・フレーム素子１２４
が一杯でない場合には（ステップ２１６）、走査が継続
される（ステップ２００）。しかしながら、第１メモリ
・フレーム素子１２４が２０４８の圧縮されたデータ・
ラインを含んでいる場合には（ステップ２１６）、その
メモリ・フレーム素子１２４に於けるデータを分析する
ことができる（ステップ２１８）、走査がステップ２０
０から続けられ、装置は次の組の１２のレベルの分析を
開始する。従って、成る時間間隔に亘り、プリント回路
板３０の全体が１２の平面のレベルの各々について観察
される。

新しい絵素のデータ項目がＣ０Ｄ３８により受取られる
に従って、閾値回路１１２は、各絵素のデータ項目に２
進値を割当てて、１２ラインの圧縮バッファ１１８にロ
ードし、該バッファ１１８はそのデータを圧縮のために
ＡＬＵ１２０に供給する。この時点に於て、マイクロプ
ロセッサ１３２はマルチプレクサ１２２に信号を発生し
、マルチプレクサ１２２は、２０４８の圧縮されたデー
タ・ラインの像のデータが第１メモリ・フレーム素子１
２４に記憶されたときに、第１メモリ・フレーム素子１
２４を第２メモリ・フレーム素子１２６にスイッチング
される（ステップ２２２）。

第２メモリ・フレーム素子１２６が、２０４８の圧縮さ
れたデータ・ラインが記憶される迄、充たされる（ステ
ップ２１６）。次に、マルチプレクサ１２２が、ＡＬＵ
１２０の出力を第１メモリ・フレーム素子１２４に再び
スイッチングさせる（ステップ２２２）。このようにし
て、マルチプレクサ１２２はピン・ボン式にメモリ・フ
レーム素子１２４及び１２６をロードし、従って装置の
スループツ１〜を増加させる。一方のメモリ・フレーム
素子１２４にＡＬＵにより圧縮されたデータがロードさ
れている間に、他のメモリ・フレーム素子１２６に記憶
されたデータをアクセスして、図示されていないが、別
個の像分析装置によりそれらを分析することができる。

ＣＰＵ１３０は、特定のメモリ・フレーム素子がＡＬＵ
１２０からのデータにより充たされていないとき、その
メモリ・フレーム素子１２４又は１２６をＤＭＡにより
アクセスすることができる。

像分析装置がＡＬ、Ｕ／メモリ・フレーム素子のサブシ
ステムよりも相当に速く動作する場合には、３つ以上の
メモリ・フレーム素子を用いることができる。同様に、
接続されている像分析装置がＦＩＦＯ又は部分的メモリ
・アクセス方式で動作し、ＡＬＵ／メモリ・フレーム素
子のサブシステムに適合できるように充分に迅速に応答
する場合には、１つのメモリ・フレーム素子だけを用い
ればよい。

マイクロプロセッサ１３．２は又、分析されている平面
をＡＯＭ　１０４に関連付けるアドレス情報を、圧縮バ
ッファ１１８に供給する。このようにして、分析されて
いる各平面レベルからのデータを、動的閾値回路１１２
及び該回路に於ける閾値レベルに関連付けることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複雑な光学的装置又は時間測定装置を
用いることを必要とせずに、基板上の回路素子の高さを
測定するための非接触型光学的装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検出及び測定装置を示すブロック
図、第２図は付加的めっき方法により形成された欠陥を
有する３つの回路素子を示してぃろ仝Ｍ、斜卯Ｍ−筑３
ＭＬ士回蕗オガ乃１ＦＨ蛤去簗ト１−投影された光のス
リットを示している斜視図、第４図は、回路素子上に投
影された光のスリットを示している斜視図、第５図は、
回路素子上に投影された光のスリットを示している上面
図、第６図は欠陥を有する回路素子上に投影された光の
スリン１〜を示している斜視図、第７図は欠陥を有する
回路素子上に投影された光のスリットを示している上面
図、第８図は不均一なプリント回路板の一部を示してい
る縦断面図、第９図は不均一な回路板上に於ける基板の
基部及び回路素子の高さを分析しているグラフ、第１０
図は本発明による検出及び測定装置とともに用いられる
手順のステップを示す流れ図である。１Ｏ１１８，２２，３１，５０，６０，７４，７６・・
・・回路素子（電気的導体）、１２．５１．６１・・・
・ベース材料、１４・・・・材料、１６．２゜ａ、２０
ｂ、２４．６２．６８・・・・欠陥、３０．５２．６５
．７０・・基板（プリント回路板）、＃３２・・・・光
学レンズ組立体、３４．５４．５Ｇ、６４．６６・・・
・光のスリット、３６・・・・集光レンズ、３８・・・
・ＣＣＤ、７２．７８．７９・・・・プリント回路板の
表面、１００・・・・光源（レーザ）、１０４・・・・
音響光学変調器（ＡＯＭ）、ｌ　Ｏ６・・・・数値制御
されるテーブル、１１２・・・・動的閾値回路、１１４
・・・・アナログ電圧の回路素子の反射率のレベル、１
１６・・・・アナログ電圧の基板の反射率のＬ／／’Ｃ
ル、１１８・・・・圧縮バッファ、１２０・・・・分析
回路（ＡＬＵ）　、１２２・・・・マルチプレクサ、１
２４．１２６・・・・メモリ・フレーム素子、１２８・
・・・グラフィック表示カード、１３０・・・・ＣＰＵ
、１３１・・・・直接メモリ・アクセス装置（ＤＭＡ）
、１３２・・・・１６ビツトのマイクロプロセッサ、１
３４・・・・８ビツトのマイクロプロセッサ出願人　イ
ンターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレー
ション代理人　弁理士　岡　１）　次　生（外１名）第２図第３ｖ？Ｊ第８図第１頁の続き［相］発明者　ノーマン、アール、リ　アラテンハウス
　− ０発　明　者　マーク、アレン、ウニ　アスト　ス＠発明者　リチャード、アンソニ　アー、ジーグラ−トメリーンｌω メリカ合衆国ニューヨーク州ピンガムトン、モンタク。トリートｌ幡地メリカ合衆国ニューヨーク州ベスタル、サウスウツド。ライブ２０１番地

Claims

【特許請求の範囲】基板及び該基板上の回路素子を照射するためのエネルギ
源と、上記基板及び上記回路素子の近傍に配置されており、上
記基板及び上記回路素子から反射されたエネルギを受取
って、上記反射されたエネルギの強度に従って変化する
信号を該エネルギに応答して発生する走査手段と、上記走査手段から受取った上記信号を、上記基板に関゛
する上記回路素子の高さを表わす測定値に関連付けるた
めの、上記走査手段に接続されている分析手段とを含む
、基板上の回路素子の高さ測定装置。