专利名称：配线基板的检查方法、制造方法和检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及配线基板的检查方法、配线基板的制造方法和配线基板的检查装置。
背景技术：
特开平7-83841号公报[专利文献2]特开平11-94762号公报[专利文献3]特开平11-166903号公报[专利文献4]特开平11-271233号公报[专利文献5]特开2002-122554号公报IC或微处理器等半导体芯片近年来由于高集成化的快速进展，芯片的输入输出部的端子数也在大幅度地增加。受此影响，用来连接这种芯片的电子电路基板的线路导体的数量也在急剧增加，通过由高分子材料构成的电介质层，将多层配线层进行层叠后的所谓的积层(build-up)基板也增加了。在积层基板中，为了对配线层之间进行电连接，可在电介质层的必要位置上形成贯通该电介质层的通路孔，通路孔的内面通过电镀形成有通路导体。
以往，该通路导体，大多数形成为所谓的保形(コンフォ一マル)通路导体CV，该保形通路导体CV，如图14所示，沿着通路孔的内面形成电镀层，其内侧留有空隙UJ。这种情况下，当在其上面再重叠另外的通路而形成与上层一侧的配线层连接的结构时，如果上侧的通路导体与下侧的通路导体的空隙重叠，就会导致产生通路的电镀不良甚至导通不良等，因此，在形成时将位置错开，以使得上侧的通路导体和下侧的通路导体不会相互重叠。
但是，随着配线集成密度的提高，如上所述的保形通路导体，在上下的通路连接结构上会产生空间上的制约，因此，最近如图15所示，将通路导体的内侧进行电镀填充的填充通路导体134s开始得到采用。填充通路导体134s由于在通路的内部不会残留空隙，所以能够形成将上下通路导体重叠的所谓的堆叠式通路，是一种更有利于通路或配线的高密度配置的结构。
如图16所示，填充通路导体134s是将通路孔的内部用电镀金属填充而成，如果在电镀过程中有异物等附着而妨碍填充电镀层的生长，有时就会留下空隙，而在通路的顶面产生凹状缺陷。填充通路导体134s的这种凹状缺陷，以往是利用放大镜，通过目测观察来进行检查，但是可想而知缺乏效率和精度。因此，当然就考虑到通过对通路导体的顶面进行图像摄影，并对该图像进行解析，来判定凹状缺陷。
然而，由于通路导体呈金属光泽，因此会产生如下难点即使产生了凹状缺陷，一旦照上照明光，缺陷周围和缺陷内面都会产生强烈的反射光，缺陷区域及其周围区域之间没有明显的对比度，从而缺乏缺陷的检测精度。另外，在专利文献1～5中，公开了通过光学方法进行积层基板的通路检查的各种装置，但是，都是用来针对通路导体形成前的通路孔，检查其内部的树脂残留缺陷的装置，并没有公开适合填充通路导体的凹状缺陷的检查方法。
发明内容
本发明的课题，在于提供一种能够准确并且高效率地发现由于电镀不良等原因而在填充通路导体内部产生的凹状缺陷的配线基板的检查方法，和采用了这种方法的配线基板的制造方法以及配线基板的检查装置。
为了解决上述课题，本发明的配线基板的检查方法，该配线基板具有金属配线层和由聚合物材料构成的电介质层交替层叠、并且将夹着上述电介质层在层叠方向相邻的金属配线层之间用内部填充有金属的填充通路导体进行连接的结构的配线层叠部，该配线基板的检查方法的特征在于对上述填充通路导体的顶面露出在上面的状态的被检查基板体，以相对于基板主表面法线、从其一侧以倾斜的角度入射的照明光照射上述填充通路导体的顶面区域，同时拍摄该顶面区域的图像，并根据拍摄的图像上的顶面区域产生的阴影信息，对上述填充通路导体由于金属填充不良而产生的凹状缺陷的发生状态进行检查。
另外，本发明的配线基板的制造方法，其特征在于制造由配线基板、或其中间产品构成的被检查基板体的基板制造工序，配线基板具有金属配线层和由聚合物材料层构成的电介质层交替层叠、并且将夹着上述电介质层在层叠方向相邻的金属配线层之间用内部填充有金属的填充通路导体进行连接的结构的配线层叠部；用上述本发明的检查方法对该被检查基板体进行检查的检查工序；和根据该检查的结果，将上述被检查基板体分选成良品和次品的分选工序。
另外，本发明的配线基板的检查装置，是上述本发明的制造方法中使用的装置，其特征在于照明装置，对上述被检查基板体，以相对于基板主表面法线、从其一侧以倾斜的角度入射的照明光照射上述填充通路导体的顶面区域；摄影装置，拍摄上述顶面区域的图像；和输出装置，输出上述图像。
根据上述本发明的检查方法和装置，以从基板主表面法线的一侧以倾斜的角度入射的照明光对产生了凹状缺陷的填充通路导体进行照射。如图7所示，在这种倾斜的照明光的作用下，在填充通路导体中产生的凹状缺陷的内侧，会产生照明光被遮住而变成阴影的区域。因此，尽管凹状缺陷的内部被反射率较高的金属覆盖着，由于形成了上述的阴影，也能够容易地识别凹状缺陷，从而能够准确而且高效率地发现在填充通路导体的内部产生的该凹状缺陷。并且，根据该检查方法，并根据进行基板产品分选的本发明的配线基板的制造方法，能够提高凹状缺陷的检测精度，能够准确地排除次品，所以，能够降低出厂基板的次品率。
另外，在专利文献4的检查装置中，公开了用倾斜的照明光进行通路孔检查的装置，但如上所述，该装置的检查对象是通过电镀形成通路导体之前的通路孔中的腐蚀树脂残渣，与以检测填充通路导体内的凹状缺陷为目的的本发明不同。而且是相对于基板法线，从两侧照射倾斜的照明光，所以，将其应用于本发明的解决课题时，因一侧的倾斜光而产生的阴影区域会被另一侧的倾斜光消除，从而达不到借助阴影区域来检测凹状缺陷的目的。
图像的摄影光轴方向，也可以在比照明光的倾斜角度更小的范围，使之相对于基板主表面法线倾斜，但是，从高精度地检测阴影区域的观点来看，优选的是图像的摄影光轴方向与基板主表面法线一致。
照明光相对于基板主表面法线的倾斜角度，特别是设定为20°以上80°以下时，提高凹状缺陷检测精度的效果会增加。该倾斜角度，更优选的是设定为20°以上40°以下。
在本发明的装置中，也可以采用用二维CCD传感器等二维图像传感器，对摄影区域进行二维照射的面型照明，但是，用面型照明时，因照射区域上的位置不同，照明光的角度也不同，有可能阴影的形成会不明显，另外，在各位置处的照明光的光量也容易不足。因此，如果将摄影装置构成为具有线传感器摄像机，取得在被检查基板体上的摄影区域、在面内第一方向设定的线状摄影信息；线照明，对线状摄影信息的取得位置进行选择性照明；摄影扫描部，在面内与第一方向垂直相交的第二方向扫描摄影区域的线传感器摄像机的摄影位置；和图像信息生成机构，将经过该扫描而顺次得到的线状摄影信息在面内进行合成，得到与摄影区域相对应的二维图像信息，即可将照明光集中在线状的摄影区域，形成更明显的阴影，因此能够提高缺陷检测精度。这种情况下，线传感器摄像机和照明装置的位置固定，如果将摄影扫描部构成为具有对被检查基板体向第二方向扫描移动的基板扫描移动部的物体，即可从摄像机光学系统去除用来扫描的驱动机构，从而不容易产生光轴抖动或焦点偏移等问题。
在本发明的装置中，还可以是在图像上目测观察阴影区域来判定缺陷的方式，但是，如果设置检查解析部，根据产生在摄影图像上的顶面区域上的阴影信息，对填充通路导体因金属填充不良而产生的凹状缺陷的发生状态进行解析，即可进一步提高缺陷判定的效率。
关于凹状缺陷的检查，具体而言，借助照明光的照度，将图像上的区域以预先设定的阈值为界限，区分成明区域和暗区域，根据在填充通路导体的顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸的信息，能够对凹状缺陷的形成程度进行判定。此时，在本发明的装置中，上述的检查解析部构成为具有以下部分的物体暗区域运算机构，根据上述照明光的照度，以预先设定的阈值为界限，将上述图像上的区域区分为明区域和暗区域，并对上述填充通路导体的上述顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸进行运算；和判定机构，根据上述暗区域的面积或尺寸，对上述凹状缺陷的形成程度进行判定。
如果构成为如上所述，不仅能够定性地评价有无凹状缺陷，还能够根据暗区域的面积或尺寸，对形成的凹状缺陷的程度进行定量评价。其结果，能够准确地发现超出容许范围的凹状缺陷，另外，能够排除不会真正导致问题的轻微的凹状缺陷，因此，还能够适当降低分选工序的次品率。
对于开口尺寸差不多的凹状缺陷，如图7所示，缺陷越深，阴影区域也会越大，因此能够判定暗区域的面积或尺寸越大，凹状缺陷的深度也越大。对于装置，将上述的判定机构构成为当暗区域的面积或尺寸大于预先设定的标准值时，就判定该填充通路导体为次品。堆叠通路的导通不良等，比起缺陷的开口面积，受缺陷深度的影响更大，所以，能够准确地排除深缺陷的上述方法更为有效。具体而言，当暗区域的面积或尺寸大于预先设定的基准值时，就判定该填充通路导体为次品，判定计算也简单，有利于提高检查效率。
图1是表示本发明的检查装置的一种实施方式的正面示意图。
图2是表示将大张基板工件设置在X-Y工作台上的状态的示意图。
图3是表示图1的检查装置的电气结构的一个示例的框图。
图4是产品类通路位置数据的概念图。
图5是通路不良判定结果数据的概念图。
图6是基板挠曲变形量的测量概念图。
图7是本发明的检查方法的原理说明图。
图8是进行通路检查结果的映射的概念图。
图9是表示图像取得处理流程的流程图。
图10是表示图9的初始设定处理的详细内容的流程图。
图11是表示通路合格与否判定处理流程的流程图。
图12是表示图11的判定处理的详细内容的第一例的流程图。
图13是表示图11的判定处理的详细内容的第二例的流程图。
图14是保形通路的概念图。
图15是填充通路导体和采用该填充通路导体的堆叠式通路的概念图。
图16是表示填充通路导体上凹状缺陷的发生状况的示意图。
图17是表示作为本发明适用对象的配线基板的剖视面结构的示意图。
具体实施例方式
下面，参照附图，说明本发明的实施方式。
图17是表示作为本发明的检查方法、装置和制造方法的对象的配线基板100的剖视面构造的示意图。该配线基板100，在由耐热性树脂板(例如双马来酰亚胺三嗪树脂板)、纤维强化树脂板(例如玻璃纤维强化环氧树脂)等构成的板状芯体102的两个表面，分别以预定的图形形成有构成配线金属层的芯体导体层M1、M11。该芯体导体层M1、M11形成为面导体图形，被覆板状芯体102的大部分表面，用作电源层或接地层。另一方面，板状芯体102上，形成有由钻头等凿穿的通孔112，其内壁面上形成有通孔导体130，该通孔导体130使芯体导体层M1、M11相互导通。另外，通孔112用环氧树脂等树脂制填孔材131进行了填充。
另外，在芯体导体层M1、M11的上层，形成有配线层叠部L1、L2。具体而言，分别形成有由感光性树脂组成物106构成的第一电介质层(积层层电介质层)V1、V11，在其表面，分别经过镀铜形成有具有金属配线107的第一导体层M2、M12。另外，芯体导体层M1、M11和第一导体层M2、M12，分别由通路134进行了层间连接。同样地，在第一导体层M2、M12的上层，分别形成有采用感光性树脂组成物106的第二电介质层(积层层电介质层)V2、V12。在其表面，形成有具有金属端子衬垫(パッド)108、118的第二导体层M3、M13。该第一导体层M2、M12和第二导体层M3、M13，分别经由通路134进行层间连接。通路134如图17所示，具有通路孔134h及其内周面上设置的填充通路导体134s；设置在底面侧、与填充通路导体134s导通的通路衬垫134p；和在与通路衬垫134p相反的一侧、从通路导体134s的开口周缘向外伸出的通路衬垫1341。
填充通路导体134s，作为内部用电镀金属填充的填充通路导体而形成，以横跨相邻电介质层的形状，形成将两个或两个以上的多个填充通路导体134s以在面内相互产生重叠的形状重叠的堆叠式通路。
在板状芯体102的第一主表面MP1上，芯体导体层M1、第一电介质层V1、第一导体层M2和第二电介质层V2形成了第一配线层叠部L1。另外，在板状芯体102的第二主表面MP2上，芯体导体层M11、第一电介质层V11、第一导体层M12和第二电介质层V12形成了第二配线层叠部L2。二者与第一主表面CP形成在电介质层上一样，均为电介质层和导体层交互层叠而形成的物体，在该第一主表面CP上，分别形成了多个的金属端子衬垫110至117。第一配线层叠部L1一侧的金属端子衬垫110，构成焊锡衬垫，该焊锡衬垫作为用来对集成电路芯片等进行倒装片连接的衬垫。另外，第二配线层叠部L2一侧的金属端子衬垫117，是用作对配线基板自身在母板等上通过针脚栅格阵列(PGA)或球状栅格阵列(BGA)进行连接的反面衬垫的物体。
电介质层V1、V11、V2、V12和阻焊层108、118，例如，如下所述来制造。即，将透明掩模(例如为玻璃掩模)重叠曝光，该透明掩模将使感光性树脂组成物清漆薄膜化后的感光性粘结薄膜进行叠层(粘贴在一起)，具有与通路孔134h相对应的图形。通路孔134h以外的薄膜部分，因该曝光的作用而硬化，另一方面，通路孔134h部分未被硬化而依然残留，因此只要将其溶入溶剂予以去除，即可简单地以预期的图形形成通路孔134h(所谓的光通路工艺)。其次，用感光型耐电镀抗蚀剂树脂形成掩模，该掩模形成为配线形状的图形，并实行公知的无电解铜镀，由此镀形成配线图形，并且将通路孔134h的内部用电镀金属填充，形成填充通路导体134s。重复上述过程，从而能够分别形成配线层叠部L1、L2。
每层电介质层上形成有填充通路导体134s，每在一层电介质层上形成填充通路导体134s，均对是否因电镀填充不良而产生凹状缺陷进行检查。因此，被检查基板体，不是图17的最终产品的配线基板100，而是作为检查对象的、以在电介质层上形成有填充通路导体134s的状态下中断了工序的产品，可以说是中间产品。下面，说明基于本发明的该检查方法的详细内容，和其中使用的装置结构。
图1是形成本发明的一种实施方式的检查装置1的示意图。该检查装置1，是用相对于被检查基板体W的主表面法线、从其一侧以倾斜的角度入射的照明光(光束)LB，如图7所示，对填充通路导体134s的顶面区域进行照射，并且对该顶面区域的图像进行摄影，并根据摄影图像上的顶面区域中产生的阴影区域DA的信息，对填充通路导体134s因金属填充不良而产生的凹状缺陷PF的发生状态进行检查的装置，具有用来产生照明光LB的照明装置25、和对顶面区域的图像进行摄影的摄影装置13c。如图7所示，在本实施方式中，图像的摄影光轴CA的方向和基板主表面法线一致。并且，如图1所示，照明光LB相对于基板主表面法线的倾斜角度θ，设定为在20°以上、80°以下(优选的是20°以上、40°以下，例如30°)的范围内倾斜。
摄影装置13c，具有在被检查基板体W上的摄影区域、取得设定为面内第一方向(X方向)的线状摄影信息的线传感器摄像机13c；对线状摄影信息的取得位置进行选择性照明的线照明25；在摄影区域将线传感器摄像机13c的摄影位置，在面内与第一方向垂直相交的第二方向(Y方向)上扫描的摄影扫描部23；和将经该扫描而顺次得到的线状摄影信息在面内进行合成，得到与摄影区域对应的二维图像信息的图像信息生成部12(图3)。线传感器摄像机13c和照明装置25的位置固定，摄影扫描部由使被检查基板体W向第二方向扫描移动的基板扫描移动部23构成。在本实施方式中，线传感器摄像机13c是在一维CCD传感器上附加了摄影光学系统的市场上销售的数字线传感器摄像机，图像信息生成部12也采用了市场上销售的数字线传感器摄像机用图像处理模块(例如，AVAL DATA CORPORATION制PSM-330D/APC332，PCI总线对应)。另外，基板扫描移动部23由公知的X-Y工作台构成(下面，也称为X-Y工作台23)。
在本实施方式中，被检查基板体W，如图2所示，为多张被检查基板体SB1、SB2…以在面内被分离的形态一体化而成的大张基板工件W。如图1所示，在检查装置1上设有支撑该大张基板工件W的基板工件支撑部50、52；和使该基板工件支撑部50、52相对于摄像机13c和照明装置25移动，以使摄像机13c的摄影位置相对于该基板工件支撑部50、52上的多张被检查基板体SB1、SB2…顺次移动的工件相对移动部23。由此能够以分离前的大张基板工件W的状态对各个被检查基板体SB1、SB2…进行顺次检查，也可以节省将被检查基板体SB1、SB2…一张一张地固定在检查装置上的劳力和时间，因此效率很高。上述X-Y工作台23兼作工件相对移动部。
多张薄的被检查基板体SB1、SB2…集合而成的大张基板工件W容易产生挠曲变形，容易对摄影装置13c的焦点偏移产生影响。此时，为了消除该问题，如图2所示，设置了挠曲变形矫正部60，该挠曲变形矫正部60对基板工件支持部50、52上的基板工件W的挠曲变形进行矫正。基板工件支持部50、52均配置在X-Y工作台23上，挠曲变形矫正部60构成为具有以下部分的部件固定保持部50，该固定保持部50保持在基板工件支持部50、52上的基板工件W的面内预先设定的施力方向的、该基板工件W的一边的端部边缘；可动保持部52，该可动保持部52配置在基板工件支持部50、52上，在施力方向可动，保持基板工件W在该施力方向的另一边的端部边缘；和通过将该可动保持部52向施力方向拉伸施力，使基板工件W伸展，以矫正挠曲变形的伸展施力机构53。通过拉伸不形成被检查基板体SB1、SB2…的基板工件W的端部，对其进行伸展矫正，能够有效地消除挠曲变形，另外，参与矫正的部件不会与被检查基板体SB1、SB2…的摄影区域互相干涉，所以不会妨碍检查。
固定保持部50，通过螺旋夹等固定在X-Y工作台23上，上面作为基板工件W的端部边缘的支持面。而且，在该上面上，为了扣合保持基板工件W和定位，突出设置了定位扣合销51，该定位扣合销51可贯穿设置在不形成被检查基板体SB1、SB2…的基板工件W的端部边缘区域的贯通孔SH中。另一方面，可动保持部52，设置在X-Y工作台23上，可以滑动，在上面设有同样的定位扣合销51。如果将基板工件W的贯通孔SH贯穿各定位扣合销51，借助形成伸展施力机构的汽缸53对可动保持部52向离开固定保持部50的方向施力，即可对基板工件W添加挠曲变形矫正的伸展力。
回到图1，摄影装置13c是焦点距离预先固定设定的摄像机13c。另外，设有测量到基板工件W的被检查面的距离的距离测量部21；和根据该距离测量部21测量的距离，调整该摄像机13c的光轴方向的位置，使摄像机13c的焦点在被检查面上一致的摄像机13c位置调整机构61。由此能够有效地防止因焦点距离的变化而导致图像倍率变化的问题。
在本实施方式中，构成为上述摄像机13c以其焦点对准基板工件支持部50、52的被检查面的方式配置，照明装置25，以相对于摄像机13c的摄影光轴倾斜的状态，向摄像机13c在被检查面上对准焦点的位置照射照明光束，并且在利用摄像机13c位置调整机构61使摄像机13c向光轴方向移动时，照明装置25与摄像机13c在该光轴方向一起移动。
具体的结构如下。检查装置1，具有设置用的基座29，并形成有上部框32结合在支柱31、31的上端的门型框架结构，该支柱31、31竖立设置在该基座29上。在上部框32的下方，配置有可沿支柱31、31升降的升降框33。升降框33，以贯通其升降方向的状态设有阴螺纹40、40，分别与螺旋轴34、34进行螺合。这些螺旋轴34、34，在基座29内，通过锥齿轮35和连接轴36能够连动旋转，在设置在上部框32上的摄像机对焦用驱动马达19的作用下旋转驱动，使升降框33升降。
在升降框33上，安装有摄像机13c、由激光距离传感器等构成的距离测量部21和照明装置25，在螺旋轴34、34的驱动下，它们与升降框33一起升降。作为线照明而构成的照明装置25，通过连接部件38与摄像机13c结合在一起，使其照明光束LB朝着摄像机13c的焦点位置。照明装置25配置在滑块39上，该滑块39能够固定在连接部件38上通过上述焦点位置与摄像机光轴CA垂直相交的轴线周围的任意位置，照明光束LB和摄像机光轴CA的角度θ能够调整。
如图6所示，将支持在基板工件支持部50、52上的基板工件W的挠曲变形测量基准位置(例如工件的中心位置)定位在距离测量部21的正下方，测量至该基准位置的距离K。在该测量之前，预先测量至相当于挠曲变形为零的水平基准面P0的距离K0，并驱动螺旋轴34、34，对摄像机13c进行预定位，使焦点位置预先位于该水平基准面P0。然后，能够通过K-K0算出挠曲变形量D，进一步驱动螺旋轴34、34，使摄像机13c的焦点向下方移动挠曲变形量D的距离，来进行定位。
图3是表示检查装置1的一例的电气结构的框图。检查装置1具有对填充通路导体因金属填充不良而产生的凹状缺陷的发生状态进行解析的检查解析部2。该检查解析部2，由兼作检查装置的驱动控制部的微型多用计算机(或者工作站)构成(下面也称微型多用计算机2)。微型多用计算机2的基本部分，由CPU4、存储了计算机控制用基本程序的ROM5、构成CPU4的工作区域的RAM6和输入输出部7构成，它们通过主机总线3连接在一起。
另外，主机总线3上，通过PCI电桥10连接PCI总线11，在设置于该PCI总线11上的卡插槽上，连接有形成上述图像信息生成部的图像处理模块12的基板。另外，线传感器摄像机13c，与该图像处理模块12连接。
图1的X-Y工作台，是向水平面内的X方向和与之垂直相交的Y方向独立地移动驱动固定在工作台上的被检查基板体W，并使之能够在规定范围内的任意的X-Y坐标位置定位的部件，具有X驱动马达14和Y驱动马达18。如图3所示，X驱动马达14和Y驱动马达18，通过组装有伺服控制机构的马达驱动器15与微型多用计算机2的输入输出部7连接。X驱动马达14和Y驱动马达18，均具有用来检出其旋转角度位置(付与马达驱动量中反映出的被检查基板体W的X-Y定位坐标)的编码器16。马达驱动器15的作用是，从微型多用计算机2接受用来定位的X坐标指令值和Y坐标指令值，将其与从编码器16反馈的各马达14、18的现在的角度位置进行比较，并驱动各马达14、18，使被检查基板体W移动到X坐标指令值和Y坐标指令值付与的目标位置。标号17，是用来使编码器16的脉冲信号的边缘陡化的施密特触发器。另外，为了在微型多用计算机2侧掌握被检查基板体W的位置，X驱动马达14和Y驱动马达18的各编码器16的信号也输入到输入输出部7中。另外，上述摄像机对焦用驱动马达19通过马达驱动器20，和距离测量部21共同与输入输出部7连接。
来自线传感器摄像机13c的一维图像信号，在被检查基板体W上规定的摄影区域(例如，具有只包括一个填充通路导体的纵横尺寸的区域)上的X方向上取得。然后，通过交替地重复进行被检查基板体W向Y方向的步进移动和一维图像信号的取得，能够以对摄影区域向Y方向扫描的方式顺次取得一维图像信号。来自线传感器摄像机13c的一维图像信号，作为一连串的像素数据列被转送到图像处理模块12，每完成1个像素数据列的转送，就发送同步信号。图像处理模块12，根据来自X-Y工作台23的Y方向的编码器16的信号输入，掌握一维图像信号的Y方向扫描位置，并且根据来自线传感器摄像机13c的同步信号，识别像素数据列的裂缝，将Y方向的各位置的一维图像信号在模块内的图像存储器内进行合成，生成与摄影区域对应的二维图像数据。该二维图像数据通过PCI总线11成批转送给微型多用计算机2，并存储在RAM6内的图像存储器6d中。另外，该二维图像数据，作为图像数据22d，存储在连接在微型多用计算机2上的由HDD等构成的外部存储装置22中。
在外部存储装置22中，安装有管理检查装置1的基本动作的控制软件22a，和根据上述取得的二维图像数据对填充通路导体进行缺陷检查解析的解析软件22b，在RAM6内的控制/解析软件运行存储器6a上由CPU4运行。
利用上述检查装置1，在进行如图7所示的凹状缺陷PF的检查时，利用照明光LB的照度，将图像上的区域以预先设定的阈值区分成明区域和暗区域，并根据填充通路导体134s的顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸信息，对凹状缺陷PF的形成程度进行判定。检查解析部2通过运行上述解析软件22b，借助照明光LB的照度，将图像上的区域以预先设定的阈值区分成明区域和暗区域，并且实现以下各种功能对填充通路导体134s的顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸进行计算的暗区域计算单元；和根据暗区域的面积或尺寸，对凹状缺陷PF的形成程度进行判定的判定单元。
来自线传感器摄像机13c的一维图像信号中包含的像素，能够作为多位的灰度像素数据而取得，例如越是照度高的区域，对该区域的像素设定的亮度就越大。只要将像素的亮度设定值设成一定的阈值，即可通过公知的方法，简单地将灰度图像数据转换成二值图像数据。图像上的明区域，能够确定成该二值图像数据中与“明”状态对应的第一像素集合区域，另外，暗区域能够确定成与“暗”状态对应的第二像素集合区域。
并且，用上述暗区域的面积判定凹状缺陷PF的形成程度时，对形成第二像素集合区域的像素数进行计数，即可简单地计算该暗区域的面积。另一方面，用尺寸判定时，通过在第二像素集合区域确定尺寸测量方向，计算沿该尺寸测量方向的第二像素的连续数的最大值，即可求出暗区域的尺寸。处理的算法在后面讲述。
对于开口尺寸差不多的凹状缺陷PF的情况，如图7所示，缺陷越深，阴影区域DA也会越大，因此能够判定暗区域的面积或尺寸越大，凹状缺陷PF就越深。此时，能够通过计算将暗区域的尺寸转换成凹状缺陷PF的深度H。如图7所示，将照明光倾斜的光轴方向投影在基板主表面，将该方向设定为尺寸测量方向，在图像上求出该尺寸测量方向的暗区域即阴影区域DA的最大尺寸L，如果照明光的光轴相对于基板主表面法线的倾斜角度为θ，那么，凹状缺陷PF的深度H能够通过Lcotθ来推定。
当算出的暗区域(阴影区域DA)的面积S或尺寸L大于基准值(S0、L0)时，就视同取得了该暗区域的填充通路导体134s上产生了超过允许范围的凹状缺陷，从而能够将其判定为次品。另外，还用一种不甚严谨的判定方法也可以进行判定，即将阈值设定得稍微大一些，进行图像二值化，根据是否存在形成暗区域(阴影区域DA)的像素，不算出暗区域的面积S或尺寸L就进行次品判定。此时，只有在所有的像素都是明区域时，才判定为良品(合格)，因此只要对图像在规定区域内的像素设定值的积进行计算，根据其结果进行判定即可。
其次，在图3的检查装置1中，设有将填充通路导体在被检查基板体上的形成位置信息和填充通路导体合格与否判定结果相对应地进行存储的判定结果存储部22；和将合格与否判定结果映射输出到设定在输出区域上的基板区域的与各填充通路导体134s对应的位置上的判定结果输出部8、9。这样即可一目了然地掌握在被检查基板体SB1、SB2…的哪个位置存在被判定为次品的填充通路导体134s。填充通路导体在被检查基板体上的形成位置信息，作为产品类通路位置数据22c存储在外部存储装置22中。如图4所示，该数据22c，按照配线基板的型号(品种)分别准备，为了分别掌握每层电介质层不同的通路位置，电介质层的每层都含有各填充通路导体的配置位置的坐标数据(例如圆形的通路区域的中心位置坐标)。
并且，判定结果存储部，在外部存储装置22中，形成为通路不良判定结果数据22e的存储部。如图5所示，填充通路导体的检查判定结果，以与配线基板的型号、大张基板工件W的批号(批次特定信息)、大张基板工件W内的基板号(基板特定信息)和填充通路导体所处的电介质层的层号(层特定信息)相对应的方式，存储着各填充通路导体的缺陷面积、缺陷深度和合格与否判定结果。另外，也一并存储着各填充通路导体的摄影图像数据(图3的标号22d)。
从产品类通路位置数据22c，读出指定层的填充通路导体的坐标数据，从通路不良判定结果数据22e(判定结果存储部22)，读出各填充通路导体的合格与否判定结果，如图8所示，在输出区域内的对应的坐标位置，将各填充通路导体的判定结果以能够互相识别合格与否结果的图形(例如根据良品判定VA和不良判定VR改变描绘点的颜色或形状等)进行映射。该映射结果，在图3中，能够从与输入输出部7连接的、作为判定结果输出部的监视器8或打印机9输出。
下面，利用流程图说明检查装置1的图像取得处理的流程。图9是表示图像取得处理流程的图，由图3的控制软件22a来运行。首先，将大张基板工件W设置在X-Y工作台23的基板工件支持部50、52上，起动处理后，首先，挠曲变形矫正部60动作，使大张基板工件W伸展，对挠曲变形进行矫正(参照图2)。其次，图9的S1初始设定处理起动。
图10是表示其详细内容的图，在S51，输入基板的型号和批号，在S52，输入作为检查对象的层的层号，并且从产品类通路位置数据22c(图4)读出该层内的填充通路导体的配置位置。其次，在S53，驱动X-Y工作台23，使大张基板工件W向原点位置移动，在S54，使摄像机位置调整机构61动作，进行高度方向的位置配合，使摄像机13c的焦点与原点位置(图6的水平基准面P0)一致。再次，进入S56，由距离测量部21测量至大张基板工件W的距离L，在S57，算出应当调整的摄像机移动量L-L0(前述)，在S58，按照算出的移动量下降摄像机13c，向基板工件W表面进行对焦。
按照以上内容结束初始设定处理，进入图9的S2，对被检查基板体的型号进行初始化。然后，在S3，用X-Y工作台23移动大张基板工件W，将摄像机13c的位置对准大张基板工件W内指定号码的被检查基板体的基板内原点位置(例如，能够根据基板上形成的校准标志等识别)，在S4，将图3的X计数器6b和Y计数器6c复位。
然后，在S5，对通路号码进行初始化。在S6，将摄像机13c的位置对准指定号码的填充通路导体，在S7，设定摄影视野，使该填充通路导体的整体都收在内侧。然后，在S8，按照已经说明的方法拍摄填充通路导体的图像，在S9，存储该摄影图像。即不是对被检查基板体的全面进行图像摄影，而是在基板内填充通路导体的每个形成位置，设定涵盖该填充通路导体的有限的摄影视野，分别进行图像摄影处理。由此能够排除不存在填充通路导体的浪费的图像区域，即使提高填充通路导体的摄影图像的分辨率，图像尺寸也不会变得巨大。
其次，在S10，判定有无下面的通路，如果有，则进入S11，增加通路的号码，再回到S6，重复下面至S10的处理。如果在S10没有下面的通路，就结束该被检查基板体的摄影处理，并进入S12，调查在大张基板工件W上有无未摄影的被检查基板体残留。如果有，则进入S13，增加被检查基板体的号码，再回到S3，重复下面至S12的处理。如果在S12没有了下面的被检查基板体，则结束图像取得处理。
图11是表示利用取得的图像进行填充通路导体合格与否判定处理的流程的图。首先，在S101，输入作为判定对象的被检查基板体的特定信息(型号、批号、基板号和层号)，在S102，读出对应层的填充通路导体的图像数据。在S103，将通路号码初始化，在S104，将指定号码的填充通路导体的图像二值化。然后，在S105，用该二值化后的图像数据进行判定处理。
图12是表示根据阴影区域的面积进行该判定处理时的处理流程的图。首先，在S201，在二值化后的图像上，设阴影区域的像素的设定状态为“1”，阴影区域外的像素的设定状态为“0”(当在填充通路导体的外形轮廓线的外侧存在暗的背景区域时，按照公知的图像处理法抽出该背景区域和填充通路导体区域的边缘线，仅将该边缘线的内侧作为判定对象区域)，求出图像上为“1”的像素的总和，将其作为阴影区域的面积参数S。其次，在S202，将该面积参数S与合格与否判定的基准值S0进行比较，如果S≤S0，就判定该填充通路导体合格，如果S＞S0，就判定为不合格，并将结果如图5所示进行存储(S203～S205)。
另一方面，图13是表示从阴影区域求出缺陷深度H，并根据该缺陷深度H进行判定时的处理流程的图。其主体内容是参照图7已经说明过的、将尺寸测量方向设定为X方向，对该X方向的每个像素(像素)列，求属于阴影区域(即“1”)的像素的连续数的处理。具体而言，在S251，对Y方向位置进行初始化，在S252，求出具有指定Y坐标的X方向像素列的、形成阴影区域的像素的连续数L’，在S253，对Y方向位置顺次增加，同时重复S252的处理。针对图像区域所有的像素列结束上述处理后，从S254进入S255，求出形成阴影区域的像素的连续数L’的最大值，将其确定为尺寸测量方向的阴影区域的尺寸L。然后，在S256，通过H＝Lcotθ算出缺陷深度H，在S257，将其与基准值H0进行比较。如果H≤H0，则判定该填充通路导体合格，如果H＞H0，则判定为不合格，并将结果如图5所示进行存储(S258～S260)。另外，如果照明角度θ一定，由于cotθ为常数，所以，将阴影区域的尺寸L本身与基准值L0进行比较的处理，在数学的角度是等价的，也可以以此来进行判定。
将如图5所示统计的通路不良判定结果数据22e从图3的监视器8或打印机9输出。如图11的S107～S108所示，通过读出每个通路的位置，在映射区域与通路对应的位置描绘出判定结果，即可得到如图8所示的输出结果。然后，参照该输出结果，对各被检查基板体的批次，即每个大张基板工件，在被判定为次品的被检查基板体上，用墨水做标记等形成表示次品的标记。检查后的大张基板工件，切断分离成各个配线基板，通过目测的手工作业或者采用公知的分选装置，能够将带有次品标记的被检查基板体从没有次品标记的被检查基板体中分选、分离出来。
下面，说明为了确认本发明的检查方法的妥当性而进行的实验结果。准备大约10000个形成有高35～40μm、直径约80μm的填充通路的各种配线基板的中间产品，预先用光学显微镜详细地确定了产生有深15μm以上的凹状缺陷的填充通路。其次，利用图1的检查装置，对线照明的角度θ进行各种变更，同时确定产生有深15μm以上的凹状缺陷的填充通路，并且与用光学显微镜观察的检查结果进行对照，对照一致则为成功，不一致则为不成功，这样重复地检查判定。另外，检查装置的各部分的规格如下(线传感器摄像机)·像素数4096像素/线·分辨率5μm/像素·焦距125mm(线照明)·卤素光、使用聚光距离100mm的镜头以上的结果如表1所示。
根据上述结果，照明的角度θ在20°以上80°以下时，检查的成功概率较高，在20°以上60°以下时，成功概率更高。并且，可知在20°以上60°以下时几乎得到了100％的成功概率。
权利要求
1.一种配线基板的检查方法，该配线基板具有金属配线层和由聚合物材料构成的电介质层交替层叠、并且将夹着上述电介质层在层叠方向相邻的金属配线层之间用内部填充有金属的填充通路导体进行连接的结构的配线层叠部，该配线基板的检查方法的特征在于对上述填充通路导体的顶面露出在上面的状态的被检查基板体，以相对于基板主表面法线、从其一侧以倾斜的角度入射的照明光照射上述填充通路导体的顶面区域，同时拍摄该顶面区域的图像，并根据拍摄的图像上的顶面区域产生的阴影信息，对上述填充通路导体由于金属填充不良而产生的凹状缺陷的发生状态进行检查。
2.根据权利要求1所述的配线基板的检查方法，其特征在于根据上述照明光的照度，以预先设定的阈值为界限，将上述图像上的区域区分为明区域和暗区域，并根据上述填充通路导体的上述顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸信息，对上述凹状缺陷的形成程度进行判定。
3.根据权利要求1或2所述的配线基板的检查方法，其特征在于上述照明光相对于上述基板主表面法线的倾斜角度设定为20°以上、80°以下。
4.一种配线基板的制造方法，其特征在于具有制造由配线基板、或其中间产品构成的被检查基板体的基板制造工序，配线基板具有金属配线层和由聚合物材料层构成的电介质层交替层叠、并且将夹着上述电介质层在层叠方向相邻的金属配线层之间用内部填充有金属的填充通路导体进行连接的结构的配线层叠部；用如权利要求1至3中任一项所述的检查方法对该被检查基板体进行检查的检查工序；和根据该检查的结果，将上述被检查基板体分选成良品和次品的分选工序。
5.一种在如权利要求1至3中任一项所述的检查方法中使用的配线基板的检查系统，其特征在于具有照明装置，对上述被检查基板体，以相对于基板主表面法线、从其一侧以倾斜的角度入射的照明光照射上述填充通路导体的顶面区域；摄影装置，拍摄上述顶面区域的图像；和输出装置，输出上述图像。
6.根据权利要求5所述的配线基板的检查系统，其特征在于上述摄影装置具有线传感器摄像机，取得在上述被检查基板体上的摄影区域、在面内第一方向设定的线状摄影信息；线照明，对上述线状摄影信息的取得位置进行选择性照明；摄影扫描部，在上述面内与上述第一方向垂直相交的第二方向扫描上述摄影区域的上述线传感器摄像机的摄影位置；和图像信息生成机构，将经过该扫描而顺次得到的上述线状摄影信息在面内进行合成，得到与上述摄影区域相对应的二维图像信息。
7.根据权利要求5或6所述的配线基板的检查系统，其特征在于具有检查解析部，根据摄影图像上的顶面区域产生的阴影信息，对上述填充通路导体由于金属填充不良而产生的凹状缺陷的发生状态进行解析。
8.根据权利要求7所述的配线基板的检查系统，其特征在于上述检查解析部具有暗区域运算机构，根据上述照明光的照度，以预先设定的阈值为界限，将上述图像上的区域区分为明区域和暗区域，并对上述填充通路导体的上述顶面区域出现的暗区域的面积或尺寸进行计算；和判定机构，根据上述暗区域的面积或尺寸，对上述凹状缺陷的形成程度进行判定。
9.根据权利要求8所述的配线基板的检查系统，其特征在于当上述暗区域的面积或尺寸大于预先设定的基准值时，上述判定装置判定该填充通路导体为次品。
10.根据权利要求9所述的配线基板的检查系统，其特征在于具有判定结果存储部，相对应地存储上述填充通路导体在被检查基板体上的形成位置信息与上述填充通路导体的合格与否判定结果的；和判定结果输出部，在输出区域上设定的基板区域的与各填充通路导体对应的位置，映射输出上述合格与否判定结果。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的配线基板的检查系统，其特征在于具有基板工件支撑部，对多个上述被检查基板体在面内以被分离形态一体化后的大张基板工件进行支撑；和工件相对移动部，使该基板工件支撑部相对于上述摄影装置和照明装置相对移动，以使上述摄影装置的摄影位置相对于上述基板工件支撑部上的多个被检查基板体顺次移动。
全文摘要
提供一种能够准确而且高效率地发现因电镀不良而在填充通路导体内部产生的凹状缺陷的配线基板的检查方法。对填充通路导体(134s)的顶面露出在上面的状态的被检查基板体，以相对于基板主表面法线，从其一侧以倾斜的角度入射的照明光(LB)照射填充通路导体(134s)的顶面区域，同时拍摄该顶面区域的图像。然后，根据摄影图像上的顶面区域产生的阴影信息，对填充通路导体(134s)由于金属填充不良而产生的凹状缺陷(PF)的发生状态进行检查。
文档编号H05K3/00GK1752744SQ20051010996
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者山田康晴, 岩松荣治, 堀井宏祐 申请人:日本特殊陶业株式会社