DE112016002874T5

DE112016002874T5 - Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung

Info

Publication number: DE112016002874T5
Application number: DE112016002874.1T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Ohyama; Norihiko Sakaida; Takahiro Mamiya; Hiroyuki Ishigaki
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US20180112974A1; JP6110897B2; US10161744B2; CN107407556A; TW201700952A; JP2017009442A; TWI568988B; CN107407556B; WO2016208207A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, welche eine dreidimensionale Messung durch ein Phasenverschiebungsverfahren mit einer höheren Genauigkeit in einer kürzeren Zeitperiode erlaubt. Eine Substratinspektionsvorrichtung 8 enthält eine Beleuchtungsvorrichtung 10, die dazu konfiguriert ist, eine Leiterplatte 1 mit einem vorab bestimmten Lichtmuster zu bestrahlen, eine Kamera 11, die dazu konfiguriert ist, ein Bild eines bestrahlten Teils, der mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen, und eine Steuerungsvorrichtung 12, die dazu konfiguriert ist, verschiedene Steuerungen, eine Bildverarbeitung und Berechnungen durchzuführen. Die Steuerungsvorrichtung 12 führt eine dreidimensionale Messung einer Lotfläche basierend auf vier unterschiedlichen Bilddaten durch, welche durch ein Abstrahlen eines ersten Lichtmusters einer ersten Luminanz entsprechend der Lotfläche in vier unterschiedlichen Phasen aufgenommen sind, und die erfasst eine Beziehung zwischen einer Verstärkung und einem Versatz, welche gemäß einer vorab bestimmten Bildgebungsbedingung ermittelt wird, basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten. Die Steuerungsvorrichtung 12 führt nachfolgend eine dreidimensionale Messung einer Hintergrundfläche unter Verwenden der erfassten Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten durch, welche durch ein Abstrahlen eines zweiten Lichtmusters einer zweiten Luminanz entsprechend der Hintergrundfläche in zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen sind.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, die dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung durchzuführen, indem das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird.
Hintergrund
Im Allgemeinen enthält eine Leiterplatte bzw. Printed Circuit Board ein Elektrodenmuster, welches auf einem Basissubstrat bereitgestellt ist, welches aus einem Glas-Epoxidharz und einem Resist-Film, der zum Schützen der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist, gemacht ist. Wenn elektronische Komponenten an dieser Leiterplatte anzubringen sind, wird zuerst eine Lotpaste an vorab bestimmten Positionen an dem Elektrodenmuster ohne einen Schutz des Resist-Films gedruckt. Die elektronischen Komponenten werden dann vorübergehend an der Leiterplatte mittels der Viskosität der Lotpaste befestigt. Die Leiterplatte wird dann in einen Wiederaufschmelzofen bzw. Reflow-Ofen eingeführt, und sie wird einem vorab bestimmten Wiederaufschmelzprozess unterworfen, welcher das Löten erreicht. In letzter Zeit hat es einen Bedarf danach gegeben, den Druckzustand der Lotpaste in einer Phase vor dem Einführen in den Wiederaufschmelzofen zu inspizieren. Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann für diese Inspektion verwendet werden.
In einer Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, welche das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein Messungsobjekt (in diesem Fall die Leiterplatte) mit einem Lichtmuster bestrahlt, das von einem Bestrahler ausgestrahlt bzw. emittiert wird, der konfiguriert ist durch eine Kombination einer Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, ein vorab bestimmtes Licht auszustrahlen, und eines Gitters, das dazu konfiguriert ist, das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht in ein Lichtmuster umzuwandeln bzw. zu konvertieren, welches eine sinusoidale (gestreifte) Lichtintensitätsverteilung aufweist. Punkte auf dem Substrat werden mit einer Bildgebungseinheit beobachtet, welche unmittelbar über dem Substrat angeordnet ist. Die Bildgebungseinheit kann zum Beispiel eine CCD-Kamera sein, welche eine Linse, ein Bildgebungselement und dergleichen enthält.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist eine Intensität (Luminanz) I des Lichts an den jeweiligen Koordinaten (Pixeln) auf durch die Bildgebungseinheit aufgenommenen Bilddaten durch eine nachfolgend angegebene Gleichung (T1) gegeben: I = f·sinφ + e (T1), wobei f eine Verstärkung bezeichnet, e einen Versatz bezeichnet, und φ eine Phase des Lichtmusters bezeichnet.
Die Phase des Lichtmusters wird in zum Beispiel vier unterschiedlichen Stufen (φ + 0, φ + 90°, φ + 180° und φ + 270°) durch eine Umschaltungssteuerung des vorstehenden Gitters geändert, und Bilddaten, welche diesen Phasen entsprechende Intensitätsverteilungen I0, I1, I2 und I3 aufweisen, werden aufgenommen. Die Phase φ wird ermittelt, indem sich f (Verstärkung) und e (Versatz) gemäß einer nachfolgend angegebenen Gleichung (T2) aufheben: φ = tan^–1[(I₁ – I₃)/(I₂ – I₀)] (T2)
Eine Höhe (Z) an jeder Koordinate (X, Y) auf einem Messungsobjekt wird durch Verwenden dieser Phase φ basierend auf dem Prinzip der Triangulation ermittelt.
Die Peripherie (im Folgenden als eine Hintergrundfläche bezeichnet) eines bedruckten Bereichs der Lotpaste auf der Leiterplatte kann in verschiedenen Farben vorliegen. Dies kommt daher, dass verschiedene Farben für das Glas-Epoxidharz und den Resist-Film verwendet werden. In einer Hintergrundfläche einer relativ dunklen Farbe, wie beispielsweise schwarz, weisen durch die Bildgebungseinheit aufgenommene Bilddaten einen kleinen Kontrast auf. Mit anderen Worten, die Bilddaten weisen einen kleinen Unterschied zwischen Hell und Dunkel des Lichtmusters (einen kleinen Luminanzunterschied) auf. Dies kann es schwierig machen, eine Höhenmessung der Hintergrundfläche durchzuführen. Im Hinblick auf ein Messen der Höhe der auf ein Substrat gedruckten Lotpaste mit der höheren Genauigkeit ist es ursprünglich wünschenswert, in dem Substrat eine Höhenreferenz einzustellen. Die Hintergrundfläche ist jedoch nicht angemessen als die Höhenreferenzoberfläche nutzbar. Dies kann ein Problem darin verursachen, die Höhenreferenz in dem Substrat nicht eingestellt werden kann.
Unter In-Betracht-Ziehen des Vorgenannten ist kürzlich eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung vorgeschlagen worden, um eine Messung unter Verwenden zweier unterschiedlicher Lichtmuster unterschiedlicher Luminanzen durchzuführen (wie es zum Beispiel in der Patentliteratur 1 beschrieben wird). Genauer gesagt, die vorgeschlagene Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung führt eine dreidimensionale Messung einer Inspektionsobjektfläche (Lotfläche) auf der Leiterplatte basierend auf Bilddaten durch, welche durch eine Abstrahlung eines Lichtmusters einer ersten Luminanz gewonnen werden, und sie führt eine dreidimensionale Messung einer Messungsreferenzfläche (Hintergrundfläche) auf der Leiterplatte basierend auf Bilddaten durch, welche durch eine Abstrahlung eines Lichtmusters einer zweiten Luminanz gewonnen werden. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung misst dann die Höhe oder das Volumen der Lotpaste in der Inspektionsobjektfläche unter Verwenden der Messungsreferenzfläche als der Höhenreferenzoberfläche.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2006-300539A

Kurzfassung
Technisches Problem
Bei der das Phasenverschiebungsverfahren verwendenden Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung des Standes der Technik gibt es jedoch einen Bedarf danach, die Phase des abgestrahlten Lichtmusters in vier unterschiedlichen Stufen (oder drei unterschiedlichen Stufen) zu ändern, und vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder aufzunehmen.
In dem Fall einer Messung mit dem Umschalten zweier unterschiedlicher Lichtmuster unterschiedlicher Luminanzen bestrahlt die Prozedur zuerst ein erstes Lichtmuster einer ersten Luminanz, ändert sie die Phase des ersten Lichtmusters in vier unterschiedlichen Stufen (oder in drei unterschiedlichen Stufen), und nimmt sie vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder unter dem ersten Lichtmuster der unterschiedlichen Phasen auf. Nachfolgend ändert die Prozedur die Luminanz, bestrahlt sie ein zweites Lichtmuster einer zweiten Luminanz, ändert sie die Phase des zweiten Lichtmusters in vier unterschiedlichen Stufen (oder in drei unterschiedlichen Stufen), und nimmt sie vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder unter dem zweiten Lichtmuster der unterschiedlichen Phasen auf. Dies benötigt insgesamt acht (oder sechs) Bildgebungsoperationen, vier (oder drei) Bildgebungsoperationen unter dem Lichtmuster jeder Luminanz. Dies kann die Bildgebungszeit signifikant erhöhen.
Wenn eine große Zahl von Messungsobjektflächen auf einer einzelnen Leiterplatte eingestellt ist, wird eine vielfache Zeitperiode für eine Messung der einzelnen Leiterplatte benötigt. Demgemäß gibt es einen Bedarf nach einem weiteren Kürzen der Messungszeit.
Das vorstehende Problem ist nicht charakteristisch für die Höhenmessung von zum Beispiel der auf die Leiterplatte gedruckten Lotpaste, sondern es kann ganz allgemein in dem Gebiet anderer Vorrichtungen zur dreidimensionalen Messung gefunden werden.
Indem die vorstehend beschriebenen Umstände in Betracht gezogen werden, ist eine Aufgabe der Offenbarung, eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung vorzusehen, welche eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren mit der höheren Genauigkeit in der kürzeren Zeitperiode ermöglicht.
Lösung des Problems
Das Folgende beschreibt jeweils verschiedene Aspekte, die adäquat vorgesehen sind, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen. Funktionen und vorteilhafte Effekte, welche für einen jeweiligen der Aspekte charakteristisch sind, sind nach Angemessenheit beschrieben.
Aspekt 1. Vorgesehen wird eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, aufweisend einen Bestrahler, der dazu konfiguriert ist, eine Lichtquelle, welche ein vorab bestimmtes Licht ausstrahlt, und ein Gitter, welches das Licht von der Lichtquelle in ein Lichtmuster aufweisend eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung bzw. Lichtdichteverteilung umwandelt, zu enthalten, und ein Messungsobjekt, welches zumindest eine erste Messungsobjektfläche und eine zweite Messungsobjektfläche enthält, mit dem Lichtmuster zu bestrahlen, eine Luminanzsteuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Luminanz des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts zu ändern, eine Phasensteuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Überführen bzw. einen Transfer oder ein Umschalten des Gitters zu steuern, und eine Phase des von dem Bestrahler abgestrahlten Lichtmusters in einer Vielzahl von Phasenleveln zu ändern, eine Bildgebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Bild des reflektierten Lichts von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messungsobjekt aufzunehmen, und einen Bildprozessor, der dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung des Messungsobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren basierend auf durch die Bildgebungseinheit aufgenommenen Bilddaten durchzuführen. Der Bildprozessor weist auf eine erste Messungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung der ersten Messungsobjektfläche basierend auf einer vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher Bilddaten, die durch ein Abstrahlen eines ersten Lichtmusters einer ersten Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche in einer vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher Phasen aufgenommen werden, durchzuführen, eine Beziehungserfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Beziehung zwischen einer Verstärkung und einem Versatz bzw. Ordinatenabstand bzw. Offset, welche gemäß einer vorab bestimmten Bildgebungsbedingung ermittelt bzw. bestimmt werden, basierend auf der vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher, unter dem ersten Lichtmuster aufgenommener Bilddaten zu erfassen, und eine zweite Messungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung der zweiten Messungsobjektfläche basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, die durch ein Abstrahlen eines zweiten Lichtmusters einer zweiten Luminanz entsprechend der zweiten Messungsobjektfläche in zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, indem Werte einer Verstärkung und eines Versatzes mit Bezug zu jedem Pixel verwendet werden, welche gemäß einem Luminanzwert eines jeweiligen bzw. jedes Pixels in den zwei unterschiedlichen Bilddaten und der durch die Beziehungserfassungseinheit erfassten Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz ermittelt werden.
Die „erste Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche” und die „zweite Luminanz entsprechend der zweiten Messungsobjektfläche” können im Voraus eingestellt sein, oder sie können zu jeder Zeit einer separaten Messung ermittelt werden. In dem Fall einer bekannten „ersten Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche” kann die „erste Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche” im Voraus eingestellt sein, und kann die „zweite Luminanz entsprechend der zweiten Messungsobjektfläche” basierend auf Bilddaten mit der „ersten Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche” ermittelt werden.
Wie es vorstehend beschrieben wird, ist es gemäß der Technik aus dem Stand der Technik bei einem Bildgeben zu dem Zweck einer Messung der ersten Messungsobjektfläche (zum Beispiel der Lotfläche) wahrscheinlich, dass die zweite Messungsobjektfläche (zum Beispiel die Hintergrundfläche) der Bilddaten eine übermäßig hohe Luminanz, eine übermäßig geringe Luminanz oder einen kleinen Unterschied zwischen hell und dunkel (kleinen Luminanzunterschied) aufweist. Es ist wahrscheinlich, dass dies eine signifikante Verringerung bei der Messungsgenauigkeit bezüglich der zweiten Messungsobjektfläche verursacht.
Der vorstehende Aspekt 1 ist dazu konfiguriert, die dreidimensionale Messung der ersten Messungsobjektfläche (zum Beispiel eines hellen Bereichs mit einer relativ hohen Helligkeit) basierend auf den Bilddaten durchzuführen, welche mit der Abstrahlung des ersten Lichtmusters der ersten Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche aufgenommen ist, und die dreidimensionale Messung der zweite Messungsobjektfläche (zum Beispiel eines dunklen Bereichs mit einer relativ geringen Helligkeit) basierend auf den Bilddaten durchzuführen, welche mit der Abstrahlung des zweiten Lichtmusters der zweiten Luminanz entsprechend der zweiten Messungsobjektfläche aufgenommen ist. Diese Konfiguration erlaubt eine dreidimensionale Messung sowohl der ersten Messungsobjektfläche als auch der zweiten Messungsobjektfläche basierend auf Bilddaten, die unter den Lichtmustern der jeweiligen verschiedenen adäquaten Luminanzen aufgenommen sind. Dies führt zu einem Hemmen einer Verringerung bei einer Messgenauigkeit.
Zusätzlich ist dieser Aspekt dazu konfiguriert, die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B (zum Beispiel A = K (proportionale Konstante) × B), welche gemäß der vorab bestimmten Bildgebungsbedingung ermittelt wird, basierend auf der vorab bestimmten Zahl von Bilddaten, welche zu dem Zweck der Messung der ersten Messungsobjektfläche aufgenommen werden, zu erfassen.
Die Konfiguration dieses Aspekts erlaubt eine dreidimensionale Messung an Messungsobjektkoordinaten (x, y) durch das Phasenverschiebungsverfahren basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten, welche unter einem Lichtmuster aufgenommen sind, welches die Phase in zwei unterschiedlichen Phasenleveln ändert, indem die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B des Lichtmusters verwendet wird, welche gemäß der vorab bestimmten Bildgebungsbedingung und dem Wert einer Verstärkung A(x, y) oder eines Versatzes B(x, y) des Lichtmusters an den Messungsobjektkoordinaten (x, y), welche bzw. welcher aus einem Luminanzwert V(x, y) der Messungsobjektkoordinaten (x, y), der Bilddaten ermittelt wird, ermittelt wird.
Die Konfiguration dieses Aspekts ermöglicht demgemäß, dass eine dreidimensionale Messung der Messungsobjektfläche durch das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt wird, indem einfach zwei unterschiedliche Bilddaten gewonnen werden, welche unter dem zweiten Lichtmuster aufgenommen werden, welches die Phase in zumindest zwei unterschiedlichen Phasenleveln ändert.
Wenn zum Beispiel vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder mit einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters der ersten Luminanz in vier unterschiedlichen (oder drei unterschiedlichen) Phasen aufgenommen werden, und nachfolgend zwei unterschiedliche Bilder mit einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters der zweiten Luminanz in zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, beträgt die gesamte Zahl der Bildgebungsoperationen sechs Mal (oder fünf Mal). Dies verringert die Bildgebungszeit signifikant.
Verglichen mit einer Technik des Standes der Technik, welche eine dreidimensionale Messung bezüglich unterschiedlicher Flächen auf einem Messungsobjekt mit einem Ändern der Luminanz des Lichtmusters durchführt, erfordert die Konfiguration dieses Aspekts eine geringere Gesamtzahl an Bildgebungsoperationen, und kürzt sie daher die Bildgebungszeit. Dies führt zu einem bemerkenswerten Verkürzen der Messungszeit.
Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht wird abgeschwächt, wenn es durch das Gitter passiert, es wird nachfolgend abgeschwächt, wenn es durch das Messungsobjekt reflektiert wird, und es wird ein letztes Mal während einer A/D-Umwandlung (entlang zu einer digitalen Umwandlung) in der Bildgebungseinheit abgeschwächt, und es wird dann als ein Luminanzwert jedes Pixels in den Bilddaten gewonnen.
Der Luminanzwert jedes Pixels in den durch die Bildgebungseinheit aufgenommenen Bilddaten kann daher ausgedrückt werden, indem zum Beispiel die Luminanz der Lichtquelle, die Abschwächungsrate, wenn das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht durch das Gitter passiert, der Reflexionsgrad, wenn das Licht durch das Messungsobjekt reflektiert wird, und die Umwandlungseffizienz während der A/D-Umwandlung (Analog-zu-digital-Umwandlung) in der Bildgebungseinheit multipliziert werden.
Zum Beispiel wird eine Luminanz der Lichtquelle (uniformes Licht) durch L repräsentiert, und wird ein Transmissionsgrad des Gitters als G = αsinθ + β ausgedrückt, wobei α und β beliebige Konstanten bezeichnen.
Ein Reflexionsgrad an Koordinaten (x, y) des Messungsobjekts wird durch R(x, y) repräsentiert, eine Umwandlungseffizienz jedes Pixels der Bildgebungseinheit (Bildgebungselement) wird durch E repräsentiert, ein Luminanzwert eines Pixels auf einem Bild entsprechend den Koordinaten (x, y) auf dem Messungsobjekt wird durch V(x, y) repräsentiert, eine Verstärkung des Lichtmusters an den Koordinaten (x, y) auf dem Messungsobjekt wird durch A(x, y) repräsentiert, und ein Versatz des Lichtmusters an den Koordinaten (x, y) des Messungsobjekts wird durch B(x, y) repräsentiert. In diesem Fall kann der Luminanzwert jedes Pixels durch eine nachstehend angegebene Gleichung (F1) ausgedrückt werden:
[Math. 1]

V(x, y) = L × G × R(x, y) × E = A(x, y)sinθ + B(x, y) (F1)

Die Verstärkung A(x, y) kann durch einen Unterschied zwischen einem Luminanzwert V(x, y)_MAX mit einem Licht bzw. einer Helligkeit gemäß ”sinθ = 1” und einem Luminanzwert V(x, y)_MIN mit einem Licht gemäß ”sinθ = –1” ausgedrückt werden. Wenn zum Beispiel ein Transmissionsgrad des Gitters an θ = 0 (= Durchschnittstransmissionsgrad) durch G_θ=0 ausgedrückt wird, ein Transmissionsgrad des Gitters an θ = π/2 (= maximaler Transmissionsgrad) durch G_θ=π/2 repräsentiert wird, und ein Transmissionsgrad des Gitters an θ = –π/2 (= minimaler Transmissionsgrad) durch G_θ=-π/2 repräsentiert wird, kann die Verstärkung A(x, y) durch die nachfolgend gegebene Gleichung (F2) ausgedrückt werden:
[Math. 2]

A(x, y) = {(L × G_θ=π/2 × R(x, y) × E) – (L × G_θ=-π/2 × R(x, y) × E)}/2 = {(L × R(x, y) × E) × (G_θ=π/2 – G_0=-π/2)}/2 (F2)

Der Versatz B(x, y) ist gleich wie ein Luminanzwert V(x, y) mit einem Licht gemäß ”sinθ = 0” und er ist ein Durchschnittswert des Luminanzwerts V(x, y)_MAX mit dem Licht von ”sinθ = 1” und des Luminanzwerts V(x, y)_MIN mit dem Licht gemäß ”sinθ = –1”. Der Versatz B(x, y) kann durch eine nachfolgend angegebene Gleichung (F3) ausgedrückt werden:
[Math. 3]

B(x, y) = L × G_θ=0 × R(x, y) × E = {(L × G_θ=π/2 × R(x, y) × E) + (L × G_θ=-π/2 × R(x, y) × E)}/2 = {(L × R(x, y) × E) × (G_θ=π/2 + G_θ=-π/2)}/2 (F3)

Der Maximalwert V(x, y)_MAX, der Minimalwert V(x, y)_MIN und der Durchschnittswert V(x, y)_AV können jeweils durch nachfolgend angegebenen Gleichungen (F4), (F5) und (F6) ausgedrückt werden, und sie können eine solche Beziehung, wie die in dem Graph der 11 gezeigte, vorsehen.
[Math. 4]

V(x, y)_MAX = (L × G_θ=π/2 × R(x, y) × E) = B(x, y) + A(x, y) (F4)
V(x, y)_MIN = (L × G_θ=-π/2 × R(x, y) × E) = B(x, y) – A(x, y) (F5)
V(x, y)_AV = (L × R(x, y) × E) × (G_θ=π/2 + G_θ=-π/2)/2 = B(x, y) (F6)

Wie es aus der 11 ersichtlich ist, ist der Durchschnittswert V(x, y)_AV des Maximalwerts V(x, y)_MAX des Luminanzwerts und der Minimalwert V(x, y)_MIN des Luminanzwerts an vorab bestimmten Koordinaten (x, y) gleich dem Versatz B(x, y). Der Unterschied zwischen dem Versatz B(x, y) und dem Maximalwert V(x, y)_MAX und der Unterschied zwischen dem Versatz B(x, y) und dem Minimalwert V(x, y)_MIN sind jeweils als die Verstärkung A(x, y) gegeben.
Der Luminanzwert V(x, y) ändert sich in Proportionalbeziehung zu der Luminanz L oder dem Reflexionsgrad R(x, y) der Lichtquelle. Der Wert der Verstärkung A oder des Versatzes B wird demgemäß zum Beispiel an einer Koordinatenposition, welche die Hälfte des Reflexionsgrads R aufweist, halbiert.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (F7) wird erhalten, indem die vorstehend angegebenen Gleichungen (F2) und (F3) mit nachfolgend gegebenen Gleichungen (F2') und (F3') substituiert werden, und diese Gleichungen (F2') und (F3') gemeinsam umgestellt bzw. neu geordnet werden:
[Math. 5]

2A(x, y)/(G_θ=π/2 – G_θ=-π/2) = (L × R(x, y) × E) (F2')
2B(x, y)/(G_θ=π/2 + G_θ=-π/2) = (L × R(x, y) × E) (F3')
2A(x, y)/(G_θ=π/2 – G_θ=-π/2) = 2B(x, y)/(G_θ=π/2 + G_θ=-π/2) (F7)

Zusätzlich wird eine nachfolgend angegebene Gleichung (F8) erhalten, indem eine vorstehend angegebene Gleichung (F7) bezüglich A(x, y) gelöst wird, und sie wird wie in dem Graph der 12 gezeigt ausgedrückt:
[Math. 6]

A(x, y) = B(x, y) × (G_θ=π/2 – G_θ=-π/2 ₂)/(G_θ=π/2 + G_θ=-π/2) = K × B(x, y) (F8) wobei eine proportionale Konstante K = (G_θ=π/2 – G_θ=-π/2)/(G_θ=π/2 – G_θ=-π/2).

Ein Ändern eines der Werte Luminanz L und Reflexionsgrad R(x, y) der Lichtquelle während eines Festhaltens des anderen Wertes, erhöht oder verringert den Versatz B(x, y), und es erhöht oder verringert die Verstärkung A(x, y) in Proportionalbeziehung zu dem Versatz B(x, y). Gemäß dieser Gleichung (F8) ist der andere der Werte Verstärkung A und Versatz B ermittelbar, indem einer der Werte Verstärkung A und Versatz B ermittelt wird. Die proportionale Konstante K wird gemäß dem Transmissionsgrad G des Gitters unabhängig von der Luminanz L und dem Reflexionsgrad R der Lichtquelle ermittelt. Dies kann als nachfolgend beschriebene Aspekte 2 und 3 ausgedrückt werden.
Ein Ändern der Luminanz L der Lichtquelle (zum Beispiel ein Ändern von der ersten Luminanz zu der zweiten Luminanz) ändert den Luminanzwert V(x, y) an den Messungsobjektkoordinaten (x, y) auf den Bilddaten, d. h. die Werte der Verstärkung A(x, y) und des Versatzes B(x, y) des Lichtmusters an den Messungsobjektkoordinaten (x, y), während die proportionale Konstante K ungeändert gehalten wird, welche nicht von der Luminanz L der Lichtquelle abhängt. Demgemäß weisen das erste Lichtmuster und das zweite Lichtmuster, welches durch Verwenden desselben Gitters ausgestrahlt wird, unterschiedliche Werte der Verstärkung A und des Versatzes B auf, aber halten sie die proportionale Konstante K unverändert.
Eine Konfiguration, bei der ein Messungsobjekt gleichzeitig mit einer Vielzahl von Lichtmustern unterschiedlicher Phasen bei unterschiedlichen Wellenlängen (bezüglich RGB-Komponenten) bestrahlt wird, ermöglicht, dass drei unterschiedliche Bilddaten, welche unterschiedliche Phasen aufweisen, durch eine Bildgebungsoperation gewonnen werden. Bei dieser Konfiguration weisen jedoch die jeweiligen Lichtmuster der RGB-Komponenten zum Beispiel unterschiedliche Luminanzen der Lichtquelle, unterschiedliche Reflexionsgrade an dem Messungsobjekt, unterschiedliche Transmissionsgrade des Gitters und unterschiedliche Umwandlungseffizienzen bzw. Konversionseffizienzen der Bildgebungselemente auf, und demgemäß weisen sie unterschiedliche Werte der Verstärkung A und des Versatzes B bezüglich den jeweiligen Lichtmustern der RGB-Komponenten auf. Bei der dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren basierend auf den drei unterschiedlichen Bilddaten, welche durch eine Bildgebungsoperation gewonnen werden, wird eine Berechnung unter Ignorieren der Fehler unter der Annahme durchgeführt, dass die jeweiligen Lichtmuster der RGB-Komponenten die gleichen Werte der Verstärkung A und des Versatzes B bereitstellen bzw. vorsehen. Es ist wahrscheinlich, dass dies eine signifikante Verringerung bei einer Messungsgenauigkeit verursacht. Die Konfiguration des Aspekts 1 ermöglicht andererseits, eine Vielzahl von Bilddaten, welche unterschiedliche Phasen aufweisen, zu gewinnen, ohne Unterschiede bei der Verstärkung A und dem Versatz B zu verursachen. Dies hemmt demgemäß eine Verringerung bei der Messungsgenauigkeit.
Aspekt 2: Bei der in dem vorstehenden Aspekt 1 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann die Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz eine Beziehung sein, welche gegenseitig unzweideutig die Verstärkung und den Versatz bestimmt bzw. ermittelt.
Wenn die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B eine Beziehung ist, welche gegenseitig unzweideutig die Verstärkung A und den Versatz B bestimmt, kann der Versatz B gemäß der Verstärkung A ermittelbar sein, oder kann die Verstärkung A gemäß dem Versatz B ermittelbar sein, indem zum Beispiel auf eine zahlenmäßige Tabelle oder Tabellendaten Bezug genommen wird, welche vorgesehen sind, um die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B anzuzeigen.
Aspekt 3: Bei der in dem vorstehenden Aspekt 1 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann die Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz eine Beziehung sein, welche die Verstärkung und den Versatz proportional zueinander ergibt bzw. vorgibt bzw. gibt.
Wenn die Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz eine Beziehung ist, welche die Verstärkung und den Versatz proportional zueinander vorgibt, kann der Versatz B gemäß der Verstärkung A ermittelbar sein, oder kann die Verstärkung A gemäß dem Versatz B ermittelbar sein, indem zum Beispiel auf eine relationale Gleichung Bezug genommen wird, wie beispielsweise A = K × B (wobei K eine proportionale Konstante bezeichnet). Dies kann durch eine solche Konfiguration implementiert sein, wie diejenige des nachfolgend beschriebenen Aspekts 4.
Aspekt 4: In der in einem beliebigen der vorstehenden Aspekte 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann die zweite Messungseinheit eine Phase θ berechnen, welche die Beziehungen der nachfolgend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) bei der Messung der zweiten Messungsobjektfläche erfüllt: V₀ = Asinθ + B (1) V₁ = Asin(θ + γ) + B (2) A = KB (3), wobei V₀ und V₁ jeweils Luminanzwerte jedes bzw. eines jeweiligen Pixels in den zwei unterschiedlichen Bilddaten bezeichnen, wenn das zweite Lichtmuster die Phase in den zwei unterschiedlichen Phasen ändert, welche jeweils als Relativphasen 0 und γ, γ ≠ 0 ausgedrückt werden, wobei A die Verstärkung bezeichnet, wobei B den Versatz bezeichnet, und wobei K eine proportionale Konstante bezeichnet.
Bei der vorstehenden Konfiguration des Aspekts 4, wird eine nachfolgend angegebene Gleichung (4) abgeleitet, indem die vorstehend angegebene Gleichung (3) in die vorstehend angegebene Gleichung (1) substituiert wird: V₀ = KBsinθ + B (4)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (5) wird erhalten, indem die Gleichung (4) bezüglich des Versatzes B gelöst wird: B = V₀/(Ksinθ + 1) (5)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (6) wird erhalten, indem die vorstehend gegebene Gleichung (3) in die vorstehend gegebene Gleichung (2) substituiert wird: V₁ = KBsin(θ + γ) + B (6)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (7) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (6) in die vorstehend angegebene Gleichung (5) substituiert wird, und die Gleichung, wie durch die nachfolgend angegebene [Math. 7] gezeigt, umgestellt wird:
[Math. 7]

V₁ = K × {V₀/(Ksinθ + 1)}sin(θ + γ) + {V₀/(Ksinθ + 1)} V₁ × (Ksinθ + 1) = KV₀sin(θ + γ) + V₀ = KV₀{sinθcosγ + sinγcosθ} + V₀ – V₁Ksinθ + KV₀cosγsinθ + KV₀sinγcosθ + V₀ – V₁ = 0 K(V₀cosγ – V₁)sinθ + KV₀sinγcosθ + (V₀ – V₁) = 0 (V₀cosγ – V₁)sinθ + V₀sinγcosθ +(V₀ – V₁)/K = 0 (7)

Die vorstehend angegebene Gleichung (7) kann als eine nachfolgend angegebene Gleichung (8) umgeschrieben werden, wenn ”V₀cosγ – V₁ = a”, ”V₀sinγ = b” und ”(V₀ – V₁)/K = c”: asinθ + bcosθ + c = 0 (8)
Die durch die nachfolgend angegebene [Math. 9] gezeigte Gleichung (9) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (8) bezüglich der Phase θ gelöst wird, wie durch die nachfolgend gegebene [Math. 8] gezeigt wird: [Math. 8]
[Math. 9]
Die Konfiguration eines ”Berechnens der Phase θ, welche die Beziehungen der Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt” in dem vorstehend beschriebenen Aspekt 4 kann daher angesehen werden als die Konfiguration eines ”Berechnens der Phase θ gemäß der Gleichung (9)”. Der Algorithmus zum Gewinnen der Phase θ ist nicht notwendigerweise auf die vorstehend gegebene Gleichung (9) begrenzt, sondern eine beliebige andere Konfiguration, welche die Beziehungen der vorstehend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt, kann eingesetzt werden.
Aspekt 5: In der in dem vorstehenden Aspekt 4 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann γ gleich 180 Grad sein.
Die Konfiguration dieses Aspekts 5 verursacht, dass zwei Bildgebungsoperationen unter dem zweiten Lichtmuster zweier unterschiedlicher Phasen, welche sich um 180 Grad unterscheiden, durchgeführt werden.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (10) wird erhalten, indem in der vorstehend angegebenen Gleichung (2) γ = 180 Grad substituiert wird: V₁ = Asin(θ + 180°) + B = –Asinθ + B (10)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (11) wird aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (1) und (10) erhalten, und eine nachfolgend angegebene Gleichung (12) wird erhalten, indem die Gleichung (11) hinsichtlich des Versatzes B gelöst wird: V₀ + V₁ = 2B (11) B = (V₀ + V₁)/2 (12)
Zusätzlich wird eine nachfolgend angegebene Gleichung (13) erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (12) in die vorstehend angegebene Gleichung (3) substituiert wird: A = KB = K(V₀ + V₁)/2 (13)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (1') wird gewonnen, indem die vorstehend angegebene Gleichung (1) mit Bezug zu ”sinθ” umgestellt bzw. umarrangiert wird: sinθ = (V₀ – B)/A (1')
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (14) wird erhalten, indem die vorstehend angegebenen Gleichungen (12) und (13) in die vorstehend angegebene Gleichung (1') substituiert werden: sinθ = {V₀ – (V₀ + V₁)/2}/{K(V₀ + V₁)/2} = (V₀ – V₁)/K(V₀ + V₁) (14)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (15) wird erhalten, indem eine vorstehend angegebene Gleichung (14) mit Bezug zu der Phase θ gelöst wird: θ = sin^–1[(V₀ – V₁)/K(V₀ + V₁)] (15)
Die Phase θ kann daher durch die bekannten Luminanzwerte V₀ und V₁ und die Konstante K spezifiziert sein.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die vorstehende Konfiguration des Aspekts 5, dass die Phase θ durch eine relative einfache arithmetische Gleichung ermittelt wird, und erhöht sie ferner eine Verarbeitungsgeschwindigkeit bei einer dreidimensionalen Messung des Messungsobjekts.
Aspekt 6: In der in dem vorstehenden Aspekt 4 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann γ gleich 90 Grad sein.
Die Konfiguration dieses Aspekts 6 verursacht, dass zwei Bildgebungsoperationen unter dem zweiten Lichtmuster zweier unterschiedlicher Phasen, die sich um 90 Grad unterscheiden, durchgeführt werden.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (16) wird erhalten, indem in der vorstehend gegebenen Gleichung (2) γ = 90 Grad bzw. Y = 90 Grad substituiert wird. V₁ = Asin(θ + 90°) + B = Acosθ + B (16)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (17) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (16) mit Bezug zu ”cosθ” umgestellt wird: cosθ = (V₁ – B)/A (17)
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird eine nachfolgend angegebene Gleichung (1') gewonnen, indem die vorstehend angegebene Gleichung (1) mit Bezug zu ”sinθ” umgestellt wird: sinθ = (V₀ – B)/A (1')
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (19) wird erhalten, indem die vorstehend angegebenen Gleichungen (1') und (17) in eine nachfolgend angegebene Gleichung (18) substituiert werden, und eine nachfolgend angegebene Gleichung (20) wird erhalten, indem diese Gleichung (19) umgestellt wird: sin²θ + cos²θ = 1 (18) {(V₀ – B)/A}² + {(V₁ – B)/A}² = 1 (19) (V₀ – B)² + (V₁ – B)² = A² (20)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (21) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (3) in die vorstehend angegebene Gleichung (20) substituiert wird, und eine nachfolgend angegebene Gleichung (22) wird erhalten, indem diese Gleichung (21) umgestellt wird: (V₀ – B)² + (V₁ – B)² = K²B² (21) (2 – K²)B² – 2(V₀ + V₁)B + V₀ ²V₁ ² = 0 (22)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (23) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (22) mit Bezug zu dem Versatz B gelöst wird: [Math. 10]
wobei B > 0.
Der Versatz B kann daher durch die bekannten Luminanzwerte V₀ und V₁ und die Konstante K spezifiziert sein.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (25) wird erhalten, indem die vorstehend angegebenen Gleichungen (1') und (17) in die vorstehend angegebene Gleichung (24) substituiert werden, und eine nachfolgend angegebene Gleichung (26) wird abgeleitet, indem diese Gleichung (25) umgestellt wird: tanθ = sinθ/cosθ (24) = {(V₀ – B)/A}/{(V₁ – B)/A} (25) = (V₀ – B)/(V₁ – B) (26)
Eine nachfolgend angegeben Gleichung (27) wird erhalten, indem die vorstehend angegebene Gleichung (26) mit Bezug zu der Phase θ gelöst wird: 0 = tan^–1{(V₀ – B)/(V₁ – B)} (27)
Die Phase θ kann daher durch die bekannten Luminanzwerte V₀ und V₁ und die Konstante K gemäß der vorstehend gegebenen Gleichung (23) spezifiziert sein.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die vorstehende Konfiguration des Aspekts 6, dass die Phase θ durch eine arithmetische Gleichung unter Verwenden von ”tan^–1” ermittelt wird. Dies erlaubt Messungen der Höhe in dem Bereich von 360 Grad von –180 Grad bis 180 Grad, und es erweitert weiter den Messungsbereich.
Aspekt 7: In der in einem beliebigen der vorstehenden Aspekte 1 bis 6 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann eine der Messungsobjektflächen erste Messungsobjektfläche und zweite Messungsobjektfläche eine Inspektionsobjektfläche sein, und kann die andere eine Messungsreferenzfläche sein.
Diese Konfiguration des Aspekts 7 stellt eine noch angemessenere Messung der Inspektionsobjektfläche unter Verwenden der Messungsreferenzfläche als die Referenzoberfläche sicher, und dadurch verbessert sie die Messungsgenauigkeit. Es ist jedoch bevorzugbar, dass die erste Messungsobjektfläche, welche der größeren Zahl an Bildgebungsoperationen unterworfen ist, die ”Inspektionsobjektfläche” ist, und zwar zu dem Zwecke, die Messgenauigkeit der ”Inspektionsobjektfläche” weiter zu verbessern.
Aspekt 8: In der in einem beliebigen der vorstehenden Aspekte 1 bis 7 beschriebenen Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann das Messungsobjekt entweder eine Leiterplatte bzw. gedruckte Schaltung mit einer daran gedruckten Lotpaste oder ein Wafer-Substrat einer daran gebildeten Loterhebung bzw. einen daran gebildeten Lottropfen sein.
Diese Konfiguration des Aspekts 8 erlaubt Messungen der Höhe beispielsweise der auf die Leiterplatte gedruckten Lotpaste oder der an dem Wafer-Substrat gebildeten Loterhebung. Diese Konfiguration ermöglicht auch, die gute/schlechte Qualität der Lotpaste oder der Loterhebung zu ermitteln, und zwar basierend auf dem Messwert bei einer Inspektion der Lotpaste oder der Loterhebung. Diese Konfiguration stellt demgemäß die Funktionen und die vorteilhaften Effekte der jeweiligen vorstehend beschriebenen Aspekte in dieser Inspektion sicher, und sie erlaubt die Ermittlung der guten/schlechten Qualität mit einer hohen Genauigkeit. Dies hat ein Verbessern der Inspektionsgenauigkeit bei einer Lotdruckinspektionsvorrichtung oder bei einer Loterhebungsinspektionsvorrichtung zur Folge.
Zum Beispiel wenn das Messungsobjekt eine Leiterplatte ist, kann die vorstehende ”Inspektionsobjektfläche (zum Beispiel erste Messungsobjektfläche)” eine ”Lotfläche” sein, in welcher eine Lotpaste gedruckt ist. Die ”Messungsreferenzfläche (zum Beispiel die zweite Messungsobjektfläche)” kann eine ”Hintergrundfläche”, die eine andere als die Lotfläche ist, sein. Die ”Hintergrundfläche” kann zum Beispiel ein Bereich sein, wo ein Elektrodenmuster ohne ein Drucken einer Lotpaste ausgesetzt wird, ein Bereich, wo ein zum Beispiel aus einem Glas-Epoxidharz gemachtes Basissubstrat ausgesetzt wird, ein Bereich eines Resist-Films, der zum Bedecken des Elektrodenmusters angeordnet ist, oder ein Bereich eines Resist-Films, der zum Bedecken des Basissubstrats angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Substratinspektionsvorrichtung schematisch illustriert,
2 ist eine teilweise vergrößerte ausgeschnittene Ansicht, welche eine Leiterplatte illustriert,
3 ist ein Blockdiagramm, welches die elektrische Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung illustriert,
4(a) ist ein Diagramm, welches eine Lottabelle illustriert, und 4(b) ist ein Diagramm, welches eine Substrattabelle illustriert,
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Luminanzeinstellungsprozess zeigt,
6 ist ein Diagramm, welches ein Anzeigefenster einer Typinfomation illustriert,
7 ist ein Diagramm, welches eine Auswahl einer Luminanz in dem Anzeigefenster der Typinformation illustriert,
8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Bildgebungsprozess gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt,
9 ist ein Diagramm, welches eine Korrektur der Luminanz illustriert,
10 ist ein Diagramm, welches ein Anzeigefenster einer Typinformation gemäß einer anderen Ausführungsform illustriert,
11 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Luminanz oder einem Reflexionsgrad einer Lichtquelle und einem Luminanzwert zeigt, und
12 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Verstärkung und einem Versatz zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Das Folgende beschreibt eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Konfiguration einer Leiterplatte als ein zu messendes Objekt, das ein Inspektionsobjekt ist, wird zuerst detailliert beschrieben.
Wie es in der 2 gezeigt wird, enthält die Leiterplatte 1 ein Elektrodenmuster 3, das aus einer Kupferfolie gemacht ist, und das auf einem flachen, Scheibenähnlichen, Basissubstrat 2 bereitgestellt wird, das zum Beispiel aus einem Glas/Epoxidharz gemacht ist. Eine Lotpaste 4 ist ferner auf das vorab bestimmte Elektrodenmuster 3 gedruckt.
Im Folgenden wird eine Fläche, wo diese Lotpaste 4 gedruckt ist, eine ”Lotfläche” genannt. Ein verbleibender Teil, der ein anderer als die Lotfläche ist, wird im Allgemeinen eine ”Hintergrundfläche” genannt. Diese Hintergrundfläche enthält eine Fläche, wo das Elektrodenmuster 3 ausgesetzt ist (durch ein Symbol PA gezeigt), eine Fläche, wo das Basissubstrat 2 ausgesetzt ist (durch ein Symbol PB gezeigt), eine Fläche, wo ein Resist-Film 5 angeordnet ist, um das Basissubstrat 2 zu bedecken (durch ein Symbol PC gezeigt), und eine Fläche, wo ein Resist-Film 5 angeordnet ist, um das Elektrodenmuster 3 zu bedecken (durch ein Symbol PD gezeigt). Die Oberfläche der Leiterplatte 1 ist mit dem Resist-Film 5 beschichtet, um zu verhindern, dass die Lotpaste 4 an einem beliebigen anderen Teil als einem vorab bestimmten Kontaktteil bzw. Leitungsteil angebracht wird.
Das Folgende beschreibt im Detail eine Substratinspektionsvorrichtung 8, die mit einer Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dieser Ausführungsform ausgestattet ist. Die 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches die Substratinspektionsvorrichtung 8 schematisch illustriert. Wie es in diesem Diagramm illustriert wird, enthält die Substratinspektionsvorrichtung 8 einen Befestigungstisch 9, der dazu konfiguriert ist, die Leiterplatte 1 darauf anzuordnen, eine Beleuchtungsvorrichtung 10 als einen Bestrahler, der dazu konfiguriert ist, die Oberfläche der Leiterplatte 1 schräg abwärts mit einem vorab bestimmten Lichtmuster zu bestrahlen, eine Kamera 11 als eine Bildgebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Bild eines bestrahlten Teils, der mit dem Lichtmuster auf der Leiterplatte 1 bestrahlt wird, aufzunehmen, und eine Steuerungsvorrichtung 12, die dazu konfiguriert ist, verschiedene Steuerungen, Bildverarbeitungen und Berechnungen in der Substratinspektionsvorrichtung 8 durchzuführen.
Der Befestigungstisch 9 ist mit Motoren 15 und 16 versehen. Die Motoren 15 und 16 werden durch die Steuervorrichtung 12 angetrieben und gesteuert, um die auf dem Befestigungstisch 9 angeordnete Leiterplatte 1 in einer willkürlichen Richtung (X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung) zu verschieben.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 enthält eine Lichtquelle 10a und ein Flüssigkristallgitter 10b, das dazu konfiguriert ist, ein Licht von der Lichtquelle 10a in ein Lichtmuster aufweisend eine sinusoidale (gestreifte) Lichtintensitätsverteilung umzuwandeln. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist dazu konfiguriert, das gestreifte Lichtmuster, welches eine Phase aufweist, die sich in mehreren unterschiedlichen Weisen ändert, schräg abwärts hin zu der Leiterplatte 1 abzustrahlen.
Genauer gesagt, in der Beleuchtungsvorrichtung 10 wird das von der Lichtquelle 10a ausgestrahlte Licht durch eine optische Faser in ein Paar Kondensorlinsen geführt, um zu parallelen Lichtern umgewandelt zu werden. Die parallelen Lichter werden über das Flüssigkristallgitter 10b in eine Projektionslinse geführt. Das gestreifte Lichtmuster wird dann von der Projektionslinse hin zu der Leiterplatte 1 abgestrahlt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist ferner dazu konfiguriert, die Luminanz des von der Lichtquelle 10a ausgestrahlte Lichts zu ändern. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein später beschriebener Luminanzeinstellungsprozess durchgeführt, um die Luminanz zumindest zwischen einer Lotluminanz für den Lotbereich und einer Hintergrundluminanz für den Hintergrundbereich umzuschalten. Die „Lotluminanz” entspricht der „ersten Luminanz” gemäß dieser Ausführungsform, und die „Hintergrundluminanz” entspricht der „zweiten Luminanz” gemäß dieser Ausführungsform.
Das Flüssigkristallgitter 10b enthält eine Flüssigkristallschicht, die zwischen einem Paar transparenter Substrate gebildet ist, eine gemeinsame Elektrode, die an einem der transparenten Substrate angeordnet ist, und eine Vielzahl an Streifenelektroden, die an dem anderen transparenten Substrat angeordnet sind, um der gemeinsamen Elektrode gegenüber zu liegen. Eine Antriebsschaltung bzw. Drive-Schaltung steuert einschaltende und ausschaltende Elemente (zum Beispiel Dünnschichttransistoren), die jeweils mit den jeweiligen Streifenelektroden verbunden sind, und sie steuert Spannungen, welche den jeweiligen Streifenelektroden aufzubringen sind, um die Lichtdurchlässigkeiten jeweiliger Gitterlinien, die entsprechend den jeweiligen Streifenelektroden vorgesehen sein, umzuschalten, und dadurch ein gestreiftes Gittermuster enthaltend „helle Abschnitte” der höheren Lichtdurchlässigkeit und „dunkle Abschnitte” der niedrigen Lichtdurchlässigkeit zu bilden. Das auf die Leiterplatte 1 über das Flüssigkristallgitter 10b ausgestrahlte Licht ist ein Lichtmuster, das wegen einer durch einen Brechungseffekt verursachten Unschärfe oder dergleichen eine sinusoidale Lichtintensitätsverteilung aufweist.
Die Kamera 11 ist dazu konfiguriert, eine Linse, ein Bildgebungselement und dergleichen zu enthalten. Ein CMOS-Sensor wird als das Bildgebungselement eingesetzt. Das Bildgebungselement ist jedoch nicht auf den CMOS-Sensor beschränkt, sondern es kann zum Beispiel ein CCD-Sensor oder dergleichen sein. Ein durch die Kamera 11 aufgenommenes Bild wird innerhalb der Kamera 11 in digitale Signale umgewandelt, es wird in der Form der digitalen Signale in die Steuerungsvorrichtung 12 eingegeben, und es wird in einer später beschriebenen Datenspeichervorrichtung 24 gespeichert. Die Steuerungsvorrichtung 12 führt zum Beispiel eine Bildverarbeitung und einen Inspektionsprozess, wie später beschrieben, auf der Basis der Bilddaten durch. In dieser Hinsicht ist die Steuerungsvorrichtung 12 als der Bildprozessor konfiguriert.
Das Folgende beschreibt die elektrische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 12. Wie es in der 3 gezeigt ist, enthält die Steuerungsvorrichtung 12 eine CPU und Eingangs-/Ausgangs-Schnittstellen 21 (auf die im Folgenden als eine „CPU und dergleichen 21” Bezug genommen wird), die dazu konfiguriert sind, die gesamte Substratinspektionsvorrichtung 8 zu steuern, eine Eingabevorrichtung 22, die durch eine Tastatur und eine Maus oder durch ein Touchpanel bzw. Berührungsfeld konfiguriert ist, als die „Eingabeeinheit”, eine Anzeigevorrichtung 23, die als die „Anzeigeeinheit” konfiguriert ist, welche einen Anzeigebildschirm, wie beispielsweise einen CRT oder einen Flüssigkristallbildschirm enthält, eine Datenspeichervorrichtung 24, die dazu konfiguriert ist, durch die Kamera 11 aufgenommene Bilddaten und verschiedene Berechnungsdaten zu speichern, eine Vorrichtung für eine dreidimensionale Arithmetik 25, die als die „Einheit für eine dreidimensionale Arithmetik” konfiguriert ist, um die Höhe und das Volumen der Lotpaste 4 oder dergleichen zu messen, eine Inspektionsergebnisspeichervorrichtung 26, die konfiguriert ist, um Inspektionsergebnisse zu speichern, und eine Datenbank 27, die dazu konfiguriert ist, verschiedene für die Inspektion erforderlich Daten im Voraus zu speichern. Diese Vorrichtungen 22 bis 27 sind mit der CPU und dergleichen 21 elektrisch verbunden.
Die Datenbank 27 speichert eine Lottabelle 27A, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Lotfläche (Typ der Lotpaste 4) und der Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 zeigt, und eine Substrattabelle 27B, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Hintergrundfläche (Typ der Leiterplatte 1) und der Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 zeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist, wie in der 4(a) gezeigt, die Lottabelle 27A dazu konfiguriert, eine Entsprechungsbeziehung zwischen Herstellern der in der Lotfläche gedruckten Lotpaste 4, wie zum Beispiel einer Firma a, einer Firma b und einer Firma c, und Werten der Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 zu zeigen. Wie in der 4(b) gezeigt ist, ist die Substrattabelle 27B dazu konfiguriert, eine Entsprechungsbeziehung zwischen den Farben der Hintergrundfläche, wie beispielsweise grün, blau und schwarz, und Werten der Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 zu zeigen.
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 5 und die Diagramme der 6 und der 7 einen Luminanzeinstellungsprozess, der durch die Steuerungsvorrichtung 12 durchgeführt wird, um die Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 einzustellen. Der Luminanzeinstellungsprozess wird im Ansprechen auf eine auswählende Betätigung eines auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigevorrichtung 23 angezeigten „Einstellen”-Knopfes wiederholt durchgeführt. Die auswählende Betätigung des „Einstellen”-Knopfes wird über die Eingabevorrichtung 22 bereitgestellt, und sie kann zum Beispiel durch eine Konfiguration eines auswählenden Betätigens des „Einstellen”-Knopfes mit einer Zeigevorrichtung, wie beispielsweise einer Maus, oder durch eine Konfiguration eines auswählenden Betätigens des „Einstellen”-Knopfes an einem in der Anzeigevorrichtung 23 integrieren Touchpanels implementiert sein.
In einem ersten Schritt (im Folgenden wird Schritt einfach durch ein Bezugszeichen S ersetzt) 100 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 12, ob der Typ der Leiterplatte 1 als ein Inspektionsobjekt eingegeben ist. Eine Inspektionsfläche und der gleichen sind mit Bezug zu der Leiterplatte 1 im Voraus entsprechend einem jeweiligen identifizierten Typ der Leiterplatte 1 eingestellt. Wenn es ermittelt wird, dass der Typ der Leiterplatte 1 eingegeben ist (S100: Ja), zeigt die Steuerungsvorrichtung 12 in S110 eine Typeninformation an, und schreitet sie zu S120 fort. Wenn es ermittelt wird, dass der Typ der Leiterplatte 1 nicht eingegeben ist (S100: Nein), beendet andererseits die Steuerungsvorrichtung 12 diesen Zyklus des Luminanzeinstellungsprozesses ohne ein Ausführen einer nachfolgenden Reihe an Prozessen.
Ein Beispiel einer Anzeige dieser Typinformation in S110 wird in der 6 gezeigt. Dieses illustrierte Beispiel zeigt den Fall, wo ein „Typ J” gewählt ist. Genauer gesagt, ein Fenster W1 ist geöffnet. Dieses Fenster W1 besteht aus Fenstern W2 und W3. Das Fenster W2 zeigt eine Information über die Lotfläche, und das Fenster W3 zeigt eine Information über die Hintergrundfläche. Die Fenster W2 und W3 enthalten jeweils gesamte Bilder PG1 und PG2 der Leiterplatte 1. Die gesamten Bilder PG1 und PG2 werden im Voraus bereitgestellt. Die gesamten Bilder PG1 und PG2 können andernfalls basierend auf einem Bildgeben durch die Kamera 11 gewonnen werden.
Das Bild PG1 bezüglich eines Lötens, das in dem Fenster W2 angezeigt wird, zeigt Inspektionsobjektflächen 31 (mit schrägen Linien gefüllte Flächen in dem Fenster W2) an, welche Lotflächen sind, die durch ein Drucken der Lotpaste 4 bereitgestellt werden, und die als Inspektionsobjekte spezifiziert sind. Die „Inspektionsobjektfläche” entspricht der „ersten Messungsobjektfläche” gemäß dieser Ausführungsform.
Das Bild PG2 bezüglich eines Hintergrunds, das in dem Fenster W3 angezeigt wird, zeigt andererseits Messungsreferenzflächen 32 (mit schrägen Linien gefüllte Flächen in dem Fenster W3) an, die ein Teil der Hintergrundfläche sind, und die als ein Kriterium einer Höhenmessung und dergleichen spezifiziert sind. Die „Messungsreferenzfläche 32” entspricht der „zweiten Messungsobjektfläche” gemäß dieser Ausführungsform.
Das Fenster W2 enthält auch ein Eintragungsfeld 33 für eine Lotluminanz, und das Fenster W3 enthält ein Eintragungsfeld 34 für eine Hintergrundluminanz. Standardluminanzwerte können in diesen Eintragungsfeldern 33 und 34 angezeigt werden, oder die Eintragungsfelder 33 und 34 können als leere Felder in der Phase bzw. Stufe von S110 vorgesehen sein.
Wieder unter Bezugnahme auf die 5, ermittelt die Steuerungsvorrichtung 12, ob das Eintragungsfeld 33 für die Lotluminanz in S120 gewählt ist. Eine Wahl des Eintragungsfelds 33 für die Lotluminanz wird durch die wählende Betätigung über die Eingabevorrichtung 22 implementiert. Genauer gesagt, wie die vorstehend beschriebene wählende Betätigung des „Einstellen-Knopfes” kann die Wahl des Eintragungsfelds 33 zum Beispiel durch eine Konfiguration eines wählenden Betätigens des Eintragungsfelds 33 mit einer Zeigevorrichtung, wie beispielsweise einer Maus, oder durch eine Konfiguration eines wählenden Betätigens des Eintragungsfelds 33 an einem in der Anzeigevorrichtung 23 integrierten Touch-Panel implementiert werden. Dasselbe trifft auf die wählenden Betätigungen an dem Anzeigebildschirm in der nachfolgenden Beschreibung zu. Wenn es ermittelt wird, dass das Eintragungsfeld 33 gewählt ist (S120: Ja) stellt die Steuerungsvorrichtung 12 eine Liste von Optionen (später beschrieben) in S130 dar, und fährt sie mit S140 fort. Wenn es andererseits ermittelt wird, dass das Eintragungsfeld 33 nicht gewählt ist (S120: Nein), fährt die Steuerungsvorrichtung 12 mit S160 fort.
Die Steuerungsvorrichtung 12 ermittelt in S140, ob ein Luminanzwert aus der Liste von Optionen gewählt ist. Wenn es ermittelt wird, dass ein Luminanzwert gewählt ist (S140: Ja), führt die Steuerungsvorrichtung 12 einen Prozess eines Einstellens der Lotluminaz in S150 durch, und fährt sie mit S160 fort. Wenn es andererseits ermittelt wird, dass kein Luminanzwert gewählt ist (S140: Nein), wiederholt die Steuerungsvorrichtung 12 dieses Ermittlungsprozess. Wenn auch nach einem Verstreichen einer vorab bestimmten Zeitperiode kein Luminanzwert gewählt worden ist, kann der Prozess beendet werden, oder kann ein Alarm oder dergleichen ausgegeben werden (dasselbe trifft auf S180 zu).
Die Steuerungsvorrichtung 12 ermittelt in S160, ob das Eintragungsfeld 34 für die Hintergrundluminanz gewählt ist. Eine Wahl des Eintragungsfelds 34 für die Hintergrundluminanz wird durch eine wählende Betätigung über die Eingabevorrichtung 22 implementiert. Wenn es ermittelt wird, dass das Eintragungsfeld 34 gewählt ist (S160: Ja), stellt die Steuerungsvorrichtung 12 in S170 eine später beschriebene Liste von Optionen dar, und fährt sie mit S180 fort. Wenn es andererseits ermittelt wird, dass das Eintragungsfeld 34 nicht gewählt ist (S160: Nein), fährt die Steuerungsvorrichtung mit S200 fort.
Die Steuerungsvorrichtung 12 ermittelt in S180, ob ein Luminanzwert aus der Liste von Optionen gewählt ist. Wenn es ermittelt wird, dass ein Luminanzwert gewählt ist (S180: Ja), führt die Steuerungsvorrichtung 12 einen Prozess eines Einstellens der Hintergrundluminanz in S190 durch, und fährt sie mit S200 fort. Solange kein Luminanzwert gewählt ist (S180: Nein), wiederholt andererseits die Steuerungsvorrichtung 12 diesen Ermittlungsprozess.
Die Steuerungsvorrichtung 12 ermittelt in S200, ob eine Endanweisung gegeben ist. Diese Endanweisung wird durch eine wählende Betätigung eines „Ende”-Knopfes an dem nicht illustrierten Bildschirm gegeben. Wenn es ermittelt wird, dass eine Endanweisungen gegeben ist (S200: Ja), beendet die Steuerungsvorrichtung 12 diesen Luminanzeinstellungsprozess. Wenn es andererseits ermittelt wird, dass keine Endanweisung gegeben ist (S200: Nein), wiederholt die Steuerungsvorrichtung 12 die Serie bzw. Reihe von Prozessen des S120 und nach S120.
Das Folgende beschreibt die vorstehende Wahl und die vorstehende Einstellung des Luminanzwerts (S120 bis S190) unter Bezugnahme auf ein konkretes Beispiel. Die folgende Beschreibung betrifft die Wahl und die Einstellung der Hintergrundluminanz (S160 bis S190). Dasselbe trifft auf die Wahl und die Einstellung der Lotluminanz (S120 bis S150) zu.
Die folgende Beschreibung beruht auf der Annahme, dass die Information über den Typ J der Leiterplatte 1 wie in der 6 gezeigt angezeigt wird. Die Liste von Optionen in S170 kann in einer in der 7 gezeigten Konfiguration angezeigt werden. Genauer gesagt, wenn das Eintragungsfeld 34 für die Hintergrundluminanz gewählt ist (S160: Ja), wird ein neues Fenster W4 unter dem Eintragungsfeld 34 geöffnet. Der Inhalt der angezeigten Liste von Optionen zeigt die Entsprechungsbeziehung zwischen der Farbe und der Luminanz in der in der 4(b) gezeigten Substrattabelle. Wenn ein Luminanzwert (der in dem Diagramm zum Beispiel durch geschlossene Dreiecke angezeigt wird) in dieser Liste von Optionen gewählt ist (S180: Ja), wird der gewählte Luminanzwert eingestellt (S190), und wird er in dem Eintragungsfeld 34 für die Hintergrundluminanz gezeigt. Der Luminanzwert wird in S180 gewählt. Gemäß einer Modifikation kann jedoch ein Substrattyp (eine Farbe) wie beispielsweise „grün”, „blau” oder „schwarz” gewählt werden, oder kann einer der Werte Luminanzwert und Substrattyp gewählt werden.
Auf einen Abschluss der Einstellung der Lotluminanz und der Hintergrundluminanz hin ist eine Inspektion der Leiterplatte 1 zum Start bereit.
Das Folgende beschreibt eine Prozedur einer Inspektion der Leiterplatte 1 durch die Substratinspektionsvorrichtung 8 basierend auf einer für jede Inspektionsfläche durchgeführten Inspektionsroutine. Diese Inspektionsroutine wird durch die Steuerungsvorrichtung 12 (CPU und dergleichen 21) durchgeführt.
Zuerst treibt die Steuerungsvorrichtung 12 die Motoren 15 und 16 an und steuert sie diese, um die Leiterplatte 1 zu bewegen, und das Sichtfeld der Kamera 11 zu einer vorab bestimmten Inspektionsfläche (einem Messungsbereich) auf der Leiterplatte 1 einzustellen. Die Inspektionsfläche bezeichnet eine Teilfläche von Teilflächen, die durch ein Unterteilen der Oberfläche der Leiterplatte 1 im Voraus vorgesehen bzw. bereitgestellt werden, wobei die Größe des Sichtfelds der Kamera 11 als eine Einheit eingestellt wird.
Die Steuerungsvorrichtung 12 führt nachfolgend einen Einstellungsprozess der Beleuchtungsvorrichtung 10 durch. Genauer gesagt, die Steuerungsvorrichtung 12 führt einen Umschaltungssteuerungsprozess der Luminanz der Lichtquelle 10a und einen Umschaltungssteuerungsprozess des Flüssigkristallgitters 10b durch. Konkret beschrieben, die Luminanz des von der Lichtquelle 10a ausgestrahlten Lichts wird umgeschaltet, und sie wird gleich der Lotluminanz (ersten Luminanz), die im Voraus durch den vorstehend beschriebenen Luminanzeinstellungsprozess ermittelt wird, eingestellt, und die Umschaltungssteuerung des Flüssigkristallgitters 10b stellt die Position eines in dem Flüssigkristallgitter 10b gebildeten Gitters auf eine vorab bestimmte Referenzposition (welche eine Phase von „0 Grad” aufweist) ein. Die Funktion der Steuerungsvorrichtung 12 zum Durchführen des Umschaltungssteuerungsprozesses der Luminanz der Lichtquelle 10 ist als die „Luminanzsteuerungseinheit” gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert, und die Funktion der Steuerungsvorrichtung 12 zum Durchführen des Umschaltungssteuerungsprozesses des Flüssigkristallgitters 10b ist als die „Phasensteuerungseinheit” gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert.
Auf einen Abschluss des Umschaltungseinstellens der Lichtquelle 10a und des Flüssigkristallgitters 10b hin steuert die Steuerungsvorrichtung 12 die Lichtquelle 10a der Beleuchtungsvorrichtung 10, um ein Ausstrahlen eines ersten Lichtmusters für die Lotluminanz zu starten, und verschiebt sie sequentiell die Phase des ersten Lichtmusters um 90 Grad jeweils in vier unterschiedlichen Phasenleveln (einer Phase von „0 Grad”, einer Phase von „90 Grad”, einer Phase von „180 Grad” und einer Phase von „270 Grad”).
Jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, treibt die Steuerungsvorrichtung 12 die Kamera 11 an und steuert sie diese, um ein Bild eines Inspektionsflächenbereichs, der mit dem ersten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen. Demgemäß werden vier unterschiedliche Bilddaten, die unter dem Lichtmuster mit der um 90 Grad verschobenen Phase aufgenommen sind, jeweils bezüglich der vorab bestimmten Inspektionsfläche gewonnen. Die durch die Kamera 11 aufgenommenen Bilddaten werden zu der Datenspeichervorrichtung 24 übertragen und darin gespeichert.
Die Steuerungsvorrichtung 12 (Vorrichtung für dreidimensionale Arithmetik 25) berechnet nachfolgend eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters mit Bezug zu jedem Pixel aus den vorstehenden vier unterschiedlichen Bilddaten (Luminanzwerten) durch das Phasenverschiebungsverfahren.
Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vorstehenden vier unterschiedlichen Bilddaten mit Bezug zu jedem Pixel werden durch die nachfolgend angegebenen Gleichungen (H1), (H2), (H3) und (H4) ausgedrückt:
[Math. 11]

V₁₀ = A₁sinθ₁ + B₁ (H1)
V₁₁ = A₁sin(θ₁ + 90°) + B₁ = Acosθ₁ + B₁ (H2)
V₁₂ = A₁sin(θ₁ + 180°) + B₁ = –Asinθ₁ + B₁ (H3)
V₁₃ = A₁sin(θ₁ + 270°) + B₁ = –Acosθ₁ + B₁ (H4)

A₁ bezeichnet eine Verstärkung des ersten Lichtmusters, und B₁ bezeichnet einen Versatz des ersten Lichtmusters.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (H5) wird durch Lösen der vorstehend angegebenen Gleichungen (H1), (H2), H3) und (H4) bezüglich der Phase θ₁ erhalten:
[Math. 12]

θ₁ = tan^–1{(V₁₀ – V₁₂)/(V₁₁ – V₁₃)} (H5)

Die Steuerungsvorrichtung 12 berechnet nachfolgend Höhendaten (z) mit Bezug zu jedem Pixel (x, y) in der Inspektionsobjektfläche 31 unter Verwenden der wie vorstehend berechneten Phase θ₁ basierend auf dem Triangulationsprinzip, und sie speichert die berechneten Höhendaten (z) in die Inspektionsergebnisspeichervorrichtung 26. Diese Serie an Prozessfunktionen ist als die erste Messungseinheit gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert.
Die Steuerungsvorrichtung 12 erfasst dann eine Beziehung zwischen einer Verstärkung A₁ und einem Versatz B₁ mit Bezug zu jedem Pixel aus den vorstehenden vier unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster aufgenommen sind, und sie speichert die erfasste Beziehung in die Datenspeichervorrichtung 24. Diese Prozessfunktion ist als die Beziehungserfassungseinheit gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert. Der Prozess eines Erfassens der Beziehung zwischen der Verstärkung A₁ und dem Versatz B₁ wird parallel zu dem Prozess eines Berechnens der Höhendaten mit Bezug zu der Inspektionsobjektfläche 31 durchgeführt, nachdem die vier unterschiedlichen Bilddaten gewonnen sind (nach einem Bildgeben).
Ein Prozedur eines Erfassens der Beziehung zwischen der Verstärkung A₁ und dem Versatz B₁ oder, genauer gesagt, eine Prozedur eines Berechnens einer proportionalen Konstante K der Verstärkung A₁ und des Versatzes B₁ wird detaillierter beschrieben. Die vorstehend angegebenen Gleichungen (H1) bis (H4) zeigen Beziehungen der Verstärkung A₁ und des Versatzes B₁ zu dem Luminanzwerten V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier unterschiedlichen Bilddaten mit Bezug zu jedem Pixel.
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (H6) wird durch ein Aufsummieren der Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier unterschiedlichen Bilddaten und ein Umstellen der vorstehend angegebenen Gleichungen erhalten, wie es in der nachfolgend angegebenen [Math. 13] gezeigt wird:
[Math. 13]

V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃ = (A₁sinθ₁ + B₁) + (A₁cosθ₁ + B₁) + (–A₁sinθ₁ + B₁) + (–A₁cosθ₁ + B₁) = 4B₁ B₁ = (V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃)/4 (H6)

Die nachfolgen angegebene Gleichung (H7) wird aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (H1) und (H3) erhalten:
[Math. 14]

aus V₁₀ – V₁₂ = 2A₁sinθ₁, sinθ₁ = (V₁₀ – V₁₂)/2A₁ (H7)

Eine nachfolgend angegebene Gleichung (H8) wird aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (H2) und (H4) erhalten:
aus V₁₁ – V₁₃ = 2A₁cosθ₁, cosθ₁ = (V₁₁ – V₁₃)/2A₁ (H8)
Eine nachfolgend angegebene Gleichung (H10) wird erhalten, indem die vorstehend angegebenen Gleichungen (H7) und (H8) in eine nachfolgend angegebene Gleichung (H9) substituiert werden, und diese Gleichungenm wie in der nachfolgend angegebenen [Math. 16] gezeigt, umgestellt werden: [Math. 16]
Die proportionale Konstante K der Verstärkung A₁ und des Versatzes B₁ wird gemäß einer nachfolgend angegebenen Gleichung (H11) berechnet, indem sie aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (H6) und (H10) erhalten wird: [Math. 17]
Die proportionale Konstante K der Verstärkung A₁ und des Versatzes B₁, welche wie vorstehend angegeben mit Bezug zu jedem Pixel berechnet ist, wird in der Datenspeichervorrichtung 24 gespeichert.
Die Steuerungsvorrichtung 12 startet nachfolgend einen Bildgebungsprozess mit Bezug zu der Messungsreferenzfläche 32. Der Bildgebungsprozess mit Bezug zu der Messungsreferenzfläche 32 wird unmittelbar nach einem Abschluss der Serie von Bildgebungsprozessen mit Bezug zu der Inspektionsobjektfläche 31 gestartet. Demgemäß wird der Bildgebungsprozess mit Bezug zu der Messungsreferenzfläche 32 parallel zu dem Prozess des Berechnens der Höhendaten mit Bezug zu der Inspektionsobjektfläche 31 und dem Prozess des Berechnens der proportionalen Konstante K der Verstärkung A₁ und des Versatzes B₁, wie vorstehend angegeben, durchgeführt.
Genauer gesagt, die Steuerungsvorrichtung 12 führt den Umschaltungssteuerungsprozess der Luminanz der Lichtquelle 10a und den Umschaltungssteuerungsprozess des Flüssigkristallgitters 10b durch. Konkret beschrieben, die Luminanz des von der Lichtquelle 10a ausgestrahlten Lichts wird umgeschaltet, und sie wird gleich der Hintergrundluminanz (zweiten Luminanz) eingestellt, welche im Voraus durch den vorstehend beschriebenen Luminanzeinstellungsprozess ermittelt wird, und die Umschaltungssteuerung des Flüssigkristallgitters 10b stellt die Position eines in dem Flüssigkristallgitter 10b gebildeten Gitters zu einer vorab bestimmten Referenzposition (welche die „0 Grad” aufweist) ein.
Auf einen Abschluss des Umschaltungseinstellens der Lichtquelle 10a und des Flüssigkristallgitters 10b hin steuert die Steuerungsvorrichtung 12 die Lichtquelle 10a der Beleuchtungsvorrichtung 10, um ein Ausstrahlen eines zweiten Lichtmusters für die Hintergrundluminanz zu starten, und verschiebt sie sequentiell die Phase des zweiten Lichtmisters in zwei unterschiedlichen Phasenleveln (Phase von „0 Grad” und Phase von „180 Grad”).
Jedes Mal, wenn die Phase des zweiten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, treibt die Steuerungsvorrichtung die Kamera 11 an und steuert sie diese, um ein Bild eines Inspektionsflächenbereichs, der mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen. Demgemäß werden zwei unterschiedliche Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster mit der um 180 Grad verschobenen Phase aufgenommen werden, mit Bezug zu der vorab bestimmten Inspektionsfläche gewonnen. Die durch die Kamera 11 aufgenommenen Bilddaten werden zu der Datenspeichervorrichtung 24 übertragen und darin gespeichert.
Die Steuerungsvorrichtung 12 berechnet nachfolgend eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters mit Bezug zu jedem Pixel in der Messungsreferenzfläche 32 aus den vorstehenden zwei unterschiedlichen Bildern durch das Phasenverschiebungsverfahren.
Konkret beschrieben, die Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters wurd durch die nachfolgend angegebene Gleichung (15') baserend auf der vorstehend angegebenen Gleichung (15) ausgedrückt, wenn V₂₀ und V₂₁ jeweils Luminanzwerte der vorstehenden zwei unterschiedlichen Bilddaten mit Bezug zu jedem Pixel bezeichnen: θ₂ = sin^–1[(V₂₀ – V₂₁)/K(V₂₀ + V₂₁)] (15') wobei K eine proportionale Konstante bezeichnet.
Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Beziehung zwischen einer Verstärkung A₂ und einem Versatz B₂ (proportionale Konstante K = A₂/B₂) mit Bezug zu jedem Punkt in den unter dem zweiten Lichtmuster aufgenommenen vorstehenden zwei unterschiedlichen Bilddaten gleich der Beziehung zwischen der Verstärkung A₁ und dem Versatz B₁ (proportionale Konstante K = A₁/B₁) mit Bezug zu jedem Pixel in den unter dem ersten Lichtmuster aufgenommenen vier unterschiedlichen Bilddaten. Ein in der Datenspeichervorrichtung 24 gespeicherter bekannter Wert wird demgemäß als die proportionale Konstante K verwendet (wie es in der vorstehend angegebenen Gleichung (H11) gezeigt wird).
Die Steuerungsvorrichtung 12 berechnet nachfolgend Höhendaten (z) mit Bezug zu jedem Pixel (x, y) in der Messungsreferenzfläche 32 unter Verwenden der wie vorstehend beschriebenen Phase θ₂ basierend auf dem Triangulationsprinzip, und sie speichert die berechneten Höhendaten (z) in die Inspektionsergebnisspeichervorrichtung 26. Diese Serie von Prozessfunktionen ist als die zweite Messungseinheit gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert.
Die Steuerungsvorrichtung 12 berechnet nachfolgend die Höhe, das Volumen, den Druckbereich und dergleichen der Lotpaste 4 in der Inspektionsobjektfläche 31 relativ zu der Messungsreferenzfläche 32 als der Höhenreferenzoberfläche. Die Steuerungsvorrichtung 12 vergleicht die somit berechneten Daten, wie beispielswese die Position, die Fläche, die Höhe oder das Volumen der Lotpaste 4 mit im Voraus gespeicherten Referenzdaten, und sie ermittelt die gute/schlechte Qualität des Druckzustands der Lotpaste 4 in der Inspektionsfläche basierend darauf, ob das Ergebnis des Vergleichs innerhalb eines erlaubbaren Bereichs liegt. Das Inspektionsergebnis wird in der Inspektionsergebnisspeichervorrichtung 26 gespeichert.
Während dieses Prozesses treibt die Steuerungsvorrichtung 12 die Motoren 15 und 16 an und steuert sie diese, um die Leiterpatte 1 zu bewegen und eine nächste Inspektionsfläche einzustellen. Die vorstehende Serie von Prozessen wird dann wiederholt mit Bezug zu allen Inspektionsflächen durchgeführt, sodass eine Inspektion der gesamten Leiterplatte 1 abgeschlossen wird.
Wie es vorstehend im Detail beschrieben ist, ist diese Ausführungsform dazu konfiguriert, die dreidimensionale Messung der Inspektionsobjektfläche 31 basierend auf durch ein Abstrahlen des ersten Lichtmusters der ersten Luminanz entsprechend der Inspektionsobjektfläche 31 aufgenommenen Bilddaten durchzuführen, und die dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf durch ein Abstrahlen des zweiten Lichtmusters der zweiten Luminanz entsprechend der Messungsreferenzfläche 32 aufgenommenen Bilddaten durchzuführen. Diese Konfiguration ändert die Luminanzen für die Inspektionsobjektfläche 31 und die Messungsreferenzfläche 32, und sie erlaubt die dreidimensionale Messung basierend auf unter den Lichtmustern jeweiliger adäquater Luminanzen aufgenommenen Bilddaten. Im Ergebnis hemmt dies eine Abnahme der Messungsgenauigkeit.
Darüber hinaus ist diese Ausführungsform dazu konfiguriert, die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B (proportionale Konstante K) des Lichtmusters, welche gemäß der vorab bestimmten Bildgebungsbedingung ermittelt wird, aus den für den Zweck der Messung der Inspektionsobjektfläche 31 aufgenommenen vier unterschiedlichen Bilddaten zu erfassen, und die dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 durch das Phasenverschiebungsverfahren basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, die unter dem Lichtmuster aufgenommen sind, das die zwei unterschiedlichen Phasenänderungen aufweist, indem die erfasste Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B dieses Lichtmusters und die Werte der Verstärkung A und des Versatzes B des Lichtmusters mit Bezug zu jedem Pixel, welche gemäß dem Luminanzwert V jedes Pixels auf den Bilddaten ermittelt werden, verwendet werden.
Demgemäß ist diese Ausführungsform dazu konfiguriert, vier unterschiedliche Bilddaten aufzunehmen, indem das erste Lichtmuster der ersten Luminanz in vier unterschiedlichen Phasen abgestrahlt wird, und zwei unterschiedliche Bilddaten aufzunehmen, indem das zweite Lichtmuster der zweiten Luminanz in zwei unterschiedlichen Phasen abgestrahlt wird. Die erforderliche Zahl der Bildgebungsoperationen ist somit in Summe sechs Male. Dies verringert die Bildgebungszeit signifikant.
Demgemäß reduziert diese Ausführungsform die gesamte Zahl der Bildgebungsoperationen und verkürzt sie die Bildgebungszeit. Im Ergebnis verkürzt dies die Messungszeit bemerkenswert.
Diese Ausführungsform ist dazu konfiguriert, eine dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten aufweisend um 180 Grad unterschiedliche Phasen durchzuführen. Dies sieht einen relativ engen Messungsbereich von 180 Grad, d. h. von –90 Grad bis 90 Grad, vor. Die Messungsreferenzfläche 32 als die Referenzoberfläche ist jedoch flach, und sie weist eine näherungsweise gleichförmige Höhe auf. Der enge Messungsbereich verursacht demgemäß kein signifikantes Problem.
Darüber hinaus ist gemäß dieser Ausführungsform die dem Substrattyp (der Substratfarbe) „schwarz” entsprechende Luminanz in der Substrattabelle 27B, die in der 4(b) gezeigt wird, vorgesehen. Wenn die Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) in schwarz oder in grau relativ nahe zu schwarz vorliegt, ist es wahrscheinlicher, dass die mit der zu der Inspektionsobjektfläche 31 entsprechenden Luminanz aufgenommenen Bilddaten einen kleinen Unterschied zwischen hell und dunkel (Luminanzunterschied) in der Messungsreferenzfläche 32 aufweisen. Die Konfiguration dieser Ausführungsform weist demgemäß deutlich vorteilhafte Effekte auf, wenn die Messungsreferenzfläche 32 in schwarz oder in grau relativ nahe zu schwarz vorliegt.
[Zweite Ausführungsform]
Das Folgende beschreibt eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Komponenten, welche zu denjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden durch die ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf deren detaillierte Beschreibung wird verzichtet. Die Teile, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben.
Diese Ausführungsform ist dazu konfiguriert, basierend auf durch ein Abstrahlen des Lichtmusters der ersten Luminanz entsprechend der Inspektionsobjektfläche 31 aufgenommenen Bilddaten zu ermitteln, ob eine dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 möglich oder unmöglich ist, und die erste Luminanz zu der zweiten Luminanz entsprechend der Messungsreferenzfläche 32 zu korrigieren, und das Lichtmuster der zweiten Luminanz abzustrahlen, wenn es ermittelt wird, dass die dreidimensionale Messung möglich ist.
Das Folgende beschreibt im Detail eine Serie von Bildgebungsprozessen mit Bezug zu einer Messung der Inspektionsobjektfläche 31 und der Messungsreferenzfläche 32 mit Bezug zu dem Flussdiagramm der 8.
In einem ersten Schritt (im Folgenden wird Schritt einfach durch das Bezugszeichen S repräsentiert) 200 stellt die Steuerungsvorrichtung 12 die Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß der Lotpaste 4 ein. Diese Luminanz wird im Voraus als die Lotluminanz (erste Luminanz) ermittelt.
In einem nachfolgenden S210 erleuchtet die Steuerungsvorrichtung 12 die Beleuchtungsvorrichtung 10, um die eingestellte Lotluminanz aufzuweisen, und sie bestrahlt sie die Oberfläche der Leiterplatte 1 schräg abwärts mit dem ersten Lichtmuster der ersten Luminanz. Jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, treibt die Steuerungsvorrichtung 12 die Kamera 11 an und steuert sie diese, um ein Bild eines Inspektionsflächenbereichs, der mit dem ersten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen. Dies stellt vier unterschiedliche Bilddaten bereit, die unter dem ersten Lichtmuster aufweisend die jeweils um 90 Grad verschobene Phase aufgenommen sind.
In einem nachfolgenden S220 berechnet die Steuerungsvorrichtung 12 eine Durchschnittsluminanz der Hintergrundfläche basierend auf den in S210 aufgenommenen Bilddaten.
In einem nachfolgenden S230 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 12, ob ein Unterschied zwischen einer Sollluminanz der Hintergrundfläche und der in S220 berechneten Durchschnittsluminanz gleich wie oder größer als ein Schwellwert ist. Wenn es ermittelt wird, dass der Unterschied gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230: Ja), fährt die Steuerungsvorrichtung 12 mit S240 fort. Wenn der Unterschied andererseits kleiner als der Schwellwert ist (S230: Nein), beendet die Steuerungsvorrichtugn 12 diesen Bildgebungsprozess ohne ein Ausführen einer nachfolgenden Serie an Prozessen.
Die Steuerungsvorrichtung 12 korrigiert die Luminanz in S240, wenn es ermittelt wird, dass der Unterschied gleich wie oder größer als der Schwellwert ist. Genauer gesagt, die Luminanz der Beleuchtungsvorrichtung 10 wird basierend auf einem Verhältnis der in S220 berechneten Durchschnittsluminanz zu der Sollluminanz korrigiert und eingestellt. Demgemäß korrigiert diese die Lotluminanz (erste Luminanz), und stellt sie die Hintergrundluminanz (zweite Luminanz) ein.
In S250 erleuchtet die Steuerungsvorrichtung 12 die Beleuchtungsvorrichtung 10, um die korrigierte Hintergrundluminanz aufzuweisen, und bestrahlt sie die Oberfläche der Leiterplatte 1 schräg abwärts mit dem zweiten Lichtmuster der zweiten Luminanz. Jedes Mal, wenn die Phase des zweiten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, treibt die Steuerungsvorrichtung 12 die Kamera 11 an und steuert sie diese, um ein Bild eines Inspektionsflächenbereichs, der mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen. Dies stellt zwei unterschiedliche Bilddaten bereit, die unter dem zweiten Lichtmuster aufweisend die um 180 Grad verschobene Phase aufgenommen sind.
Ein konkretes Beispiel wird nachfolgend beschrieben, um ein Verständnis des vorstehenden Bildgebungsprozesses zu erleichtern.
Die 9 ist ein Graph, der schematisch eine Variation in der Luminanz des Lichtmusters in der Hintergrundfläche illustriert. Eine ideale Variation in der Luminanz für eine dreidimensionale Messung der Hintergrundfläche (Messungsreferenzfläche 32) wird durch eine Zwei-Punkt-Strichlinienkurve an dem oberen Teil des Graphen gezeigt. Im Fall der Abstrahlung des gestreiften Lichtmusters ist die Luminanzvariationskurve vorzugsweise eine Sinuskurve aufweisend eine bestimmte Amplitude. Wenn die Hintergrundfläche in einer relativ dunklen Farbe vorliegt, ist es jedoch wahrscheinlich, dass eine Bildgebung mit der der Lotfläche (Inspektionsobjektfläche 31) entsprechenden Luminanz eine Sinuskurve mit einer kleinen Amplitude ergibt, wie durch eine Volllinienkurve an dem unteren Teil des Graphen gezeigt ist. Dies stellt einen kleinen Unterschied zwischen hell und dunkel (Luminanzunterschied) bereit.
In dem vorstehenden Bildgebungsprozess berechnet die Steuerungsvorrichtung 12 die Durchschnittsluminanz der Hintergrundfläche (S220 in der 8), ermittelt sie, ob der Unterschied zwischen der berechneten Durchschnittsluminanz und der Sollluminanz gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230), und korrigiert sie die Lotluminanz, und stellt sie die Hintergrundluminanz ein (S240), wenn der Unterschied gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230: Ja). Unter Bezugnahme auf das Beispiel der 9 berechnet die Steuerungsvorrichtung 12 den Durchschnittswert der Luminanz der Hintergrundfläche, d. h. eines Durchschnittswert N der Sinuskurve in dem unteren Teil des Graphen (S220), und ermittelt sie, ob ein Unterschied D zwischen dem berechneten Durchschnittswert N und einem Sollwert M, der ein im Voraus bestimmter Durchschnittswert einer idealen Luminanz ist, gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230). Wenn der Unterschied D gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 12 die Lotluminanz, und stellt sie die Hintergrundluminanz basierend auf einem Verhältnis des Durchschnittswerts N zu dem Sollwert M ein. Genauer gesagt, die Hintergrundluminanz wird durch ein Multiplizieren der Lotluminanz mit einem (M/N)-Fachen eingestellt.
Die Steuerungsvorrichtung 12 führt dann eine dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf den durch das Bestrahlen mit der Hintergrundluminanz gewonnenen Bilddaten durch, und sie führt die dreidimensionale Messung der Inspektionsobjektfläche 31 basierend auf den durch eine Abstrahlung mit der Lotluminanz gewonnenen Bilddaten durch.
Wenn andererseits eine Beleuchtung oder eine Bildgebung nicht mit der Hintergrundluminanz durchgeführt wird, führt die Steuerungsvorrichtung 12 eine dreidimensionale Messung der Inspektionsobjektfläche 31 und der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf durch eine Abstrahlung mit der Lotluminanz gewonnenen Bilddaten durch.
Die Steuerungsvorrichtung 12 misst dann die Höhe und das Volumen der Lotpaste 4 in der Inspektionsobjektfläche 31 relativ zu der Messungsreferenzfläche 32 als der Höhenreferenzoberfläche.
Wie es vorstehend im Detail beschrieben ist, weist diese Ausführungsform Funktionen und vorteilhafte Effekte auf, die denjenigen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Zusätzlich erleuchtet gemäß dieser Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 12 die Beleuchtungsvorrichtung 10 mit der Lotluminanz, die im Voraus erntsprechend der Lotfläche (Inspektionsobjektfläche 31) ermittelt ist, und führt sie eine Bildgebung (S200 und S210 in der 8) unter der Annahme durch, dass die Farbe der Lotpaste 4 sich zwischen Herstellern nicht signifikant unterscheidet. Die Steuerungsvorrichtung 12 führt eine dreidimensionale Messung der Inspektionsobjektfläche 31 basierend auf unter dem ersten Lichtmuster dieser Lotluminanz aufgenommenen Bilddaten durch. Nachfolgend berechnet die Steuerungsvorrichtung 12 den Durchschnittswert der Luminanz in der Hintergrundfläche basierend auf den unter diesem ersten Lichtmuster aufgenommenen Bilddaten (S220), und korrigiert sie die Lotluminanz und stellt sie die Hintergrundluminanz unter Verwenden des Verhältnisses des Durchschnittswerts zu dem Sollwert ein (S240), wenn der Unterschied zwischen dem berechneten Durchschnittswert und dem Sollwert der Luminanz gleich wie oder größer als der Schwellwert ist (S230: Ja). Nach einem Einstellen der Hintergrundluminanz erhellt die Steuerungsvorrichtung 12 die Beleuchtungsvorrichtung 10 mit dieser Hintergrundluminanz, und führt sie ein Bildgeben durch (S250). Dies erlaubt eine dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf den unter dem zweiten Lichtmuster dieser Hintergrundluminanz aufgenommenen Bilddaten.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist es dann, wenn die Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) in schwarz oder in grau relativ nahe zu schwarz vorliegt, wahrscheinlicher, dass die mit der Luminanz entsprechend der Inspektionsobjektfläche 31 aufgenommenen Bilddaten einen kleinen Unterschied zwischen hell und dunkel (Luminanzunterschied) in der Hintergrundfläche aufweisen. In diesem Fall erlaubt die Konfiguration dieser Ausführungsform die dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 mit einem Korrigieren der Luminanz mit dem Verhältnis des Durchschnittswerts der Istluminanz zu dem Sollwert. Dies gibt herausragende vorteilhafte Effekte, wenn die Messungsreferenzfläche 32 in schwarz oder in grau relativ nahe zu schwarz vorliegt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern sie kann zum Beispiel durch die nachfolgend beschriebenen Konfigurationen implementiert werden. Die vorliegende Offenbarung kann natürlich auch durch andere Anwendungen und Modifikationen als die nachfolgend illustrierten implementiert werden.

(a) Gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung in der Substratinspektionsvorrichtung 8 ausgeführt, die dazu konfiguriert ist, die Höhe oder dergleichen der auf die Leiterplatte 1 gedruckten und gebildeten Lotpaste 4 zu messen. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung kann zum Beispiel in einer Konfiguration eines Messens der Höhe eines anderen Objekts, wie beispielsweise eine auf ein Substrat gedruckt Loterhebung oder eine an einem Substrat angebrachte elektronische Komponente, ausgeführt sein. Zum Beispiel in dem Fall eines Wafer-Substrats kann die Oberfläche eines Oxidfilms als die Referenzhöhe verwendet werden, und können die Höhe, die Form, das Volumen und dergleichen der Loterhebung berechnet werden.
(b) Die vorstehende Ausführungsform setzt das Flüssigkristallgitter 10b als das Gitter ein, das dazu konfiguriert ist, das Licht von der Lichtquelle 10a in ein gestreiftes Lichtmuster umzuwandeln, und sie ist dazu konfiguriert, die Phase des Lichtmusters durch eine Umschaltungssteuerung des Flüssigkristallgitters 10b zu verschieben. Diese Konfiguration ist jedoch nicht beschränkend. Eine Modifikation kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, ein Gitterteil durch eine Bewegungseinheit, wie beispielsweise einen piezoelektrischen Aktor, zu bewegen, um die Phase des Lichtmusters zu verschieben.
(c) Die vorstehende Ausführungsform ist dazu konfiguriert, eine dreidimensionale Messung der ersten Messungsobjektfläche (Inspektionsobjektfläche 31) mit dem ersten Lichtmuster durch das Phasenverschiebungsverfahren basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten durchführen, die unter dem ersten Lichtmuster aufweisend die vier unterschiedlichen Phasen, welche sich um jeweils 90 Grad unterscheiden, aufgenommen sind. Diese Konfiguration ist jedoch nicht beschränkend. Eine Modifikation kann zum Beispiel dazu konfigurieret sein, eine dreidimensionale Messung basierend auf drei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, welche unter dem ersten Lichtmuster aufweisend drei unterschiedliche Phasen, welche sich jeweils um 120 Grad unterscheiden, aufgenommen sind. Demgemäß kann die „vorab bestimmte Zahl”, welche die Zahl der Bildgebungsoperationen in der ersten Messungsobjektfläche unter dem ersten Lichtmuster ist, eine beliebige Zahl sein, welche zumindest eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren erlaubt.
(d) Die vorstehende Ausführungsform ist dazu konfiguriert, eine dreidimensionale Messung der zweiten Messungsobjektfläche (Messungsreferenzfläche 32) mit dem zweiten Lichtmuster basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, welche unter dem zweiten Lichtmuster aufweisend die zwei unterschiedlichen Phasen, welche sich um 180 Grad unterscheiden, aufgenommen sind. Diese Konfiguration kann zum Beispiel durch eine Modifikation ersetzt werden, welche dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, welche unter einem Lichtmuster aufweisend zwei unterschiedliche Phase, die sich um 90 Grad unterscheiden, aufgenommen sind. In dieser Modifikation kann die Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters in jedem Pixel aus den Luminanzwerten V₂₀ und V₂₁ in jedem Pixel der zwei unterschiedlichen Bilddaten und der bekannten proportionalen Konstante K gemäß der vorstehend angegebenen Gleichungen (23) und (27) berechnet werden.

Diese modifizierte Konfiguration ermittelt die Phase θ₂ gemäß der arithmetischen Gleichung unter Verwenden von „tan^–1”. Dies erlaubt eine Messung der Höhe in dem 360 Grad-Bereich von –180 Grad bis 180 Grad, und es erweitert darüber hinaus den Messungsbereich.
Eine beliebige andere Konfiguration, welche die Beziehungen der vorstehend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt, kann ebenfalls eingesetzt werden. Ein Beispiel der allgemeinen Gleichung zum Gewinnen der Phase θ₂ ist die vorstehend angegebene Gleichung (9) (wie in [Math. 9] gezeigt).

(e) Die Konfiguration der Beziehungserfassungseinheit zum Erfassen der Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt.

Zum Beispiel kann es sein, dass die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B nicht als eine Gleichung spezifiziert ist, sondern kann sie so konfiguriert sein, dass der Versatz B gemäß der Verstärkung A ermittelbar ist, oder die Verstärkung A gemäß dem Versatz B ermittelbar ist, und zwar durch Bezugnahme auf eine zahlenmäßige bzw. numerische Tabelle oder Tabellendaten, die vorgesehen ist oder sind, um die Beziehung zwischen der Verstärkung A und dem Versatz B anzuzeigen.

(f) Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform ist dazu konfiguriert, die Lottabelle 27A enthaltend die Luminanzwerte, welche sich zwischen den Herstellern unterscheiden, zu speichern. Wenn die Farbe der Lotfläche (der Fläche, in welche die Lotpaste 4 gedruckt ist) relativ stabil ist, kann die Lottabelle 27A weggelassen werden. Mit anderen Worten, wie bei der zweiten Ausführungsform kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 mit einer vorab bestimmten Luminanz beim Bildgeben zu dem Zweck der Messung der Inspektionsobjektfläche 31 erhellt werden, wobei die Tatsache in Betracht gezogen wird, dass sich die Farbe der Lotpaste zwischen den Herstellern nicht signifikant unterscheidet.
(g) Die vorstehende Ausführungsform ist dazu konfiguriert, eine identische Hintergrundluminanz für eine Vielzahl an Messungsreferenzflächen 32 (Hintergrundflächen) einzustellen, und eine Bildgebung durch eine Abstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung 10 mit dieser Hintergrundluminanz durchzuführen.

Eine Modifikation kann dazu konfiguriert sein, Bilder der Vielzahl an Messungsreferenzflächen 32 durch eine Abstrahlung mit unterschiedlichen Luminanzen aufzunehmen. Dies liegt daran, dass die Vielzahl an Messungsreferenzflächen 32 nicht notwendigerweise in derselben Farbe vorliegen. Wie es in der 10 gezeigt ist, kann eine Modifikation dazu konfiguriert sein, Symbole, wie beispielsweise U1 bis U5, den jeweiligen Messungsreferenzflächen 32 bei der Anzeige einer Typinformation zuzuweisen, und zu erlauben, dass die Hintergrundluminanz entsprechend jeder der Messungsreferenzflächen 32 eingestellt wird. Ein Eintragungsfeld 35 wird zum Beispiel entsprechend den in dem Bild PG2 der Leiterplatte 1 angezeigten Zeichen bereitgestellt.

(h) Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform ist dazu konfiguriert, die Lotluminanz mit dem Verhältnis des Durchschnittswerts der Luminanz der Hintergrundfläche in den Bilddaten zu dem Sollwert zu korrigieren. Diese Konfiguration verursacht, dass die Lotluminanz durch eine relativ einfache mathematische Gleichung korrigiert wird. Die Istluminanz und die Luminanz der Bilddaten sind zueinander jedoch nicht vollständig linear proportional.

Gemäß einer Modifikation kann eine Korrekturinformation im Voraus in der Datenbank 27 gespeichert werden. Die Korrekturinformation kann zum Beispiel ein Korrekturfaktor der Lotluminanz gemäß dem Durchschnittswert der Luminanz in der Hintergrundfläche sein. Auf eine Ermittlung, dass es unmöglich ist, eine dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 basierend auf einer Bildgebung mit dem ersten Lichtmuster durchzuführen, hin wird die Hintergrundluminanz eingestellt, indem auf diese Korrekturinformation Bezug genommen wird, und wird die Lotluminanz korrigiert. Dies stellt das noch angemessenere Einstellen der Hintergrundluminanz sicher, und es ermöglicht, dass die dreidimensionale Messung der Messungsreferenzfläche 32 durch ein Bildgeben mit der Hintergrundluminanz verlässlich durchgeführt wird.

(i) Die Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform weist hervorragend vorteilhafte Effekte auf, wenn die Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) in schwarz oder in grau relativ nahe zu schwarz vorliegt, wie vorstehend beschrieben ist. Wenn die Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) in weiß oder in grau relativ nahe zu weiß vorliegt, ist es wahrscheinlicher, dass die mit der Luminanz entsprechend der Inspektionsobjektfläche 31 (Lotfläche) aufgenommenen Bilddaten eine übermäßig hohe Luminanz in der Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) ergeben, und eine Sättigung verursachen. Demgemäß weist die vorliegende Konfiguration auch hervorragend vorteilhafte Effekte auf, wenn die Messungsreferenzfläche 32 (Hintergrundfläche) in weiß oder in grau nahe zu weiß vorliegt.

Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: Basissubstrat
3: Elektrodenmuster
4: Lotpaste
5: Resist-Film
8: Substratinspektionsvorrichtung
10: Beleuchtungsvorrichtung
10a: Lichtquelle
10b: Flüssigkristallgitter
11: Kamera
12: Steuerungsvorrichtung
24: Datenspeichervorrichtung
25: Vorrichtung für dreidimensionale Arithmetik
26: Inspektionsergebnisspeichervorrichtung
27: Datenbank
27A: Lottabelle
27B: Substrattabelle
31: Inspektionsobjektfläche
32: Messungsreferenzfläche
A₁, A₂: Verstärkungen
B₁, B₂: Versatze
K: proportionale Konstante

Claims

Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, aufweisend: einen Bestrahler, der dazu konfiguriert ist, eine Lichtquelle, die ein vorab bestimmtes Licht ausstrahlt, und ein Gitter, welches das Licht von der Lichtquelle in ein Lichtmuster aufweisend eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung umwandelt, zu enthalten, und ein Messungsobjekt, das zumindest eine erste Messungsobjektfläche und eine zweite Messungsobjektfläche enthält, mit dem Lichtmuster zu bestrahlen, eine Luminanzsteuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Luminanz des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts zu ändern, eine Phasensteuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Überführen oder eine Umschaltung des Gitters zu steuern, und eine Phase des von dem Bestrahler abgestrahlten Lichtmusters in einer Vielzahl von Phasenleveln zu ändern, eine Bildgebungseinheit, die dazu konfiguriert ist, ein Bild eines reflektierten Lichts von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messungsobjekt aufzunehmen, und einen Bildprozessor, der dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung des Messungsobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren basierend auf durch die Bildgebungseinheit aufgenommenen Bilddaten durchzuführen, wobei: der Bildprozessor aufweist: eine erste Messungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung der ersten Messungsobjektfläche basierend auf einer vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher Bilddaten, die durch ein Abstrahlen eines ersten Lichtmusters einer ersten Luminanz entsprechend der ersten Messungsobjektfläche in einer vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher Phasen aufgenommen werden, durchzuführen, eine Beziehungserfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Beziehung zwischen einer Verstärkung und einem Versatz, die gemäß einer vorab bestimmten Bildgebungsbedingung ermittelt werden, basierend auf der vorab bestimmten Zahl unterschiedlicher unter dem ersten Lichtmuster aufgenommener Bilddaten zu erfassen, und eine zweite Messungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine dreidimensionale Messung der zweiten Messungsobjektfläche basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, die durch ein Abstrahlen eines zweiten Lichtmusters einer zweiten Luminanz entsprechend der zweiten Messungsobjektfläche in zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, indem Werte einer Verstärkung und eines Versatzes mit Bezug zu jedem Pixel verwendet werden, die gemäß einem Luminanzwert eines jeweiligen Pixels in den zwei unterschiedlichen Bilddaten und der durch die Beziehungserfassungseinheit erfassten Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz ermittelt werden.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 1, wobei die Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz eine Beziehung ist, die gegenseitig unzweideutig die Verstärkung und den Versatz bestimmt.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 1, wobei die Beziehung zwischen der Verstärkung und dem Versatz eine Beziehung ist, welche die Verstärkung und den Versatz proportional zueinander ergibt.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Messungseinheit eine Phase θ berechnet, welche die Beziehungen der nachfolgend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) bei einer Messung der zweiten Messungsobjektfläche erfüllt: V₀ = Asinθ + B (1) V₁ = Asin(θ + γ)+ B (2) A = KB (3) wobei V₀ und V₁ jeweils Luminanzwerte jedes Pixels in den zwei unterschiedlichen Bilddaten bezeichnen, wenn das zweite Lichtmuster die Phase in den zwei unterschiedlichen Phasen ändert, die jeweils als relative Phasen 0 und γ, γ ≠ 0 ausgedrückt werden, wobei A die Verstärkung bezeichnet, wobei B den Versatz bezeichnet, und wobei K eine proportionale Konstante bezeichnet.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 4, wobei γ gleich 180 Grad ist.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 4, wobei γ gleich 90 Grad ist.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine der Messungsobjektflächen erste Messungsobjektfläche und zweite Messungsobjektfläche eine Inspektionsobjektfläche ist, und wobei die andere eine Messungsreferenzfläche ist.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Messungsobjekt entweder eine Leiterplatte mit einer daran gedruckten Lotpaste oder ein Wafer-Substrat mit einer daran gebildeten Loterhebung ist.