JP2018179522A - Inspection equipment and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.
半導体生産現場において、半導体チップ実装後の高さを検出する手段として、スリット光を対象物に照射し、センサで撮像した画像を利用する装置が一般に知られている（例えば特許文献１〜３）。高さが所定の値かどうかを判定することで実装が正しくできたかどうかを管理することで製造品質を向上させることができる。 As a means for detecting the height after mounting a semiconductor chip in a semiconductor production site, an apparatus that irradiates slit light to an object and uses an image captured by a sensor is generally known (for example, Patent Documents 1 to 3) . By determining whether the height is a predetermined value or not, it is possible to improve manufacturing quality by managing whether or not the implementation is correct.
また、実装後に生じるチップ表面の異物やチップの搭載におけるフィルム材料のはみ出し量を厳密に管理するため、可視光による表面観察も重要な管理項目である。通常高さ計測用のユニットと表面観察用のユニットは別ユニットで構成されるため、装置のコストが高くなる問題がある。また、測定のためセンサ上に対象物を移動しなければならないため、移動距離が増加することになり、検査時間の増加の要因となりえる。 In addition, in order to strictly control the amount of protrusion of the film material during mounting of a foreign substance on the chip surface or a chip that occurs after mounting, surface observation with visible light is also an important management item. Since the unit for height measurement and the unit for surface observation are usually configured as separate units, there is a problem that the cost of the apparatus becomes high. In addition, since the object has to be moved on the sensor for measurement, the movement distance is increased, which can be a factor of an increase in inspection time.
なお、特許文献１は、スリット光を投影し高さを取得する構成を開示する。また、特許文献２は、スリット光を複数本投影し相対位置で高さ推定する構成を開示する。また、特許文献３は、赤外線スリット光を照射することでシリコンを透過した下の高さを推定する構成を開示する。 In addition, patent document 1 discloses the structure which projects slit light and acquires height. Further, Patent Document 2 discloses a configuration in which a plurality of slit lights are projected and the height is estimated at a relative position. Moreover, patent document 3 discloses the structure which estimates the lower height which permeate | transmitted silicon by irradiating infrared slit light.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で対象物高さと表面状態を同時に取得することができる検査装置および検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of simultaneously acquiring an object height and a surface state with a simple configuration.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、対象物を保持し、前記対象物を移動させる移動装置と、光源と、前記光源が発した光をスリット光に変換する第１領域と、前記第１領域に対して前記対象物の移動の方向に配列され、前記光源が発した前記光の量を制限して透過させる第２領域とを有する投光マスクパターンとを有し、前記光源が発した前記光を前記投光マスクパターンを通過させることで生成した測定光を前記対象物に対して投光する投光用照明装置と、前記対象物に投光された前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記対象物の高さと表面状態とを検出する検出装置と、を備える検査装置である。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a moving device for holding an object and moving the object, a light source, and a first region for converting light emitted by the light source into slit light. A light projection mask pattern having a second region arranged in the direction of movement of the object with respect to the first region and limiting and transmitting the amount of light emitted by the light source; A light projecting illumination device for projecting the measurement light generated by passing the light emitted by the light projection mask pattern onto the target object, and reflection of the measurement light projected onto the target object It is an inspection device provided with the detection apparatus which light-receives light and detects the height and surface state of the said target object based on the said reflected light.
また、本発明の一態様は、上記検査装置であって、前記第２領域が、前記光の透過特性が異なる２以上の部分領域を、前記移動の方向に配列することで形成されている。 Moreover, 1 aspect of this invention is the said test | inspection apparatus, Comprising: The said 2nd area | region is formed by arranging two or more partial area | regions from which the transmission characteristic of the said light differs in the direction of the said movement.
また、本発明の一態様は、上記検査装置であって、前記移動装置が、前記対象物を等速で移動させる。 Moreover, one aspect of the present invention is the inspection apparatus, wherein the moving device moves the object at constant velocity.
また、本発明の一態様は、上記検査装置であって、前記２以上の部分領域が、グレースケールまたはハーフトーンで濃淡が異なる複数の部分領域を含む。 Moreover, 1 aspect of this invention is the said test | inspection apparatus, Comprising: The said 2 or more partial area | region contains several partial area | regions in which gradation differs by gray scale or halftone.
また、本発明の一態様は、上記検査装置であって、前記光源が、白色光源であり、前記２以上の部分領域が、赤フィルタの部分領域、緑フィルタの部分領域および青フィルタの部分領域を含む。 One embodiment of the present invention is the inspection apparatus, wherein the light source is a white light source, and the two or more partial regions are a partial region of a red filter, a partial region of a green filter and a partial region of a blue filter including.
また、本発明の一態様は、上記検査装置であって、前記２以上の部分領域が、偏光の方向が異なる偏光子を形成する複数の部分領域を含む。 Moreover, 1 aspect of this invention is the said test | inspection apparatus, Comprising: The said 2 or more partial area | regions contain several partial area | region which forms the polarizer from which the polarization direction differs.
また、本発明の一態様は、対象物を保持し、前記対象物を移動させる移動装置と、光源と、前記光源が発した光をスリット光に変換する第１領域と、前記第１領域に対して前記対象物の移動の方向に配列され、前記光源が発した前記光の量を制限して透過させる第２領域とを有する投光マスクパターンとを有し、前記光源が発した前記光を前記投光マスクパターンを通過させることで生成した測定光を前記対象物に対して投光する投光用照明装置と、を用い、検出装置によって、前記対象物に投光された前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記対象物の高さと表面状態とを検出する検査方法である。 In one embodiment of the present invention, a moving device for holding an object and moving the object, a light source, a first area for converting light emitted from the light source into slit light, and the first area And a light projection mask pattern having a second region arranged in the direction of movement of the object and limiting and transmitting the amount of light emitted by the light source, and the light emitted by the light source And an illumination device for projecting the measurement light generated by passing the projection mask pattern onto the object, the measurement light projected onto the object by the detection device The reflected light is received, and the inspection method detects the height and the surface state of the object based on the reflected light.
本発明によれば、１台の投光用照明装置からなる簡単な構成で対象物高さと表面状態を同時に取得することができる。 According to the present invention, the object height and the surface state can be simultaneously acquired with a simple configuration including one light emitting illumination device.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る実装検査装置１０の基本的構成例を示すブロック図である。図２は、図１に示す実装検査装置１０の構成例を模式的に示す斜視図である。図３および図４は、図２に示す実装検査装置１０の平面図および正面図である。図５は、図２に示す投光マスクパターン２２の構成例を模式的に示す平面図である。また、図９は、図２に示す実装検査装置１０の変形例を実装検査装置１０ａとして模式的に示す正面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration example of a mounting inspection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration example of the mounting inspection apparatus 10 shown in FIG. 3 and 4 are a plan view and a front view of the mounting inspection apparatus 10 shown in FIG. FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration example of the light projection mask pattern 22 shown in FIG. FIG. 9 is a front view schematically showing a modification of the mounting inspection apparatus 10 shown in FIG. 2 as the mounting inspection apparatus 10a.
図１に示す実装検査装置１０（検査装置）は、移動装置１と、投光用照明装置２と、検出装置３と、制御装置４を備える。制御装置４は、移動装置１、投光用照明装置２および検出装置３の動作を制御したり、各装置間の情報をやりとりを仲介したり、検出装置３が取得した情報に基づき対象物７の実装状態の合否を判定したりする。移動装置１は、図２に示すように、ステージ１１上に対象物７を保持し、ステージ１１を矢印１０１で示す移動方向に等速で移動させることで、対象物７を移動させる。図２に示す例において、対象物７は、印刷基板７１であり、印刷基板７１上には複数の半導体チップ７２が実装されている。ただし、対象物７は、この例に限定されない。移動装置１は、ステージ１１の移動位置を示す座標情報を、制御装置４を介して検出装置３へ送信する。検出装置３は、ステージ１１の移動位置を示す座標情報に同期して画像取り込みタイミングを得る。 The mounting inspection apparatus 10 (inspection apparatus) illustrated in FIG. 1 includes a moving device 1, a lighting device 2 for light projection, a detection device 3, and a control device 4. The control device 4 controls the operation of the moving device 1, the illumination device 2 for light projection, and the detection device 3, mediates exchange of information between the devices, or the object 7 based on the information acquired by the detection device 3. It is judged whether the mounting condition of As shown in FIG. 2, the moving apparatus 1 holds the object 7 on the stage 11 and moves the stage 7 at a constant velocity in the movement direction indicated by the arrow 101 to move the object 7. In the example shown in FIG. 2, the object 7 is a print substrate 71, and a plurality of semiconductor chips 72 are mounted on the print substrate 71. However, the subject 7 is not limited to this example. The movement device 1 transmits coordinate information indicating the movement position of the stage 11 to the detection device 3 via the control device 4. The detection device 3 obtains an image capture timing in synchronization with coordinate information indicating the movement position of the stage 11.
投光用照明装置２は、例えば図２および図４に示すように、光源２１と、投光マスクパターン２２と、レンズ２３とを備える。光源２１は、可視光レーザ、ＬＥＤ（発光ダイオード）等から構成される。レンズ２３は、例えばテレセントリックレンズを用いて構成することができる。 For example, as shown in FIGS. 2 and 4, the light projection illumination device 2 includes a light source 21, a light projection mask pattern 22, and a lens 23. The light source 21 is configured of a visible light laser, an LED (light emitting diode) or the like. The lens 23 can be configured using, for example, a telecentric lens.
投光マスクパターン２２は、例えば図５に示すように、遮光領域５０と第１領域５１と第２領域５２を有する。第１領域５１と第２領域５２は、対象物７の移動方向（矢印１０１）に沿って配列されている。遮光領域５０は、光源２１が発した光を遮光する。第１領域５１は、複数のスリット５１１を有し、複数のスリット５１１に光源２１が発した光を通過させることで、光源２１が発した光を複数のスリット光に変換する。第１領域５１によって生成されたスリット光は、特許文献１〜３等に示されている光切断法による高さ検出に使用される。第２領域５２は、光源２１が発した光の量を、一定の広さの範囲の画像（通常の２次元画像）を撮像するのに適した量に制限して透過させる。光切断法に用いされるスリット光としては比較的大きい光量が求められる。一方、通常の画像撮像用にはスリット光の光量より小さい、比較的小さい光量が適している場合が多い。そこで、本実施形態では、第２領域５２における光の透過率（透過特性の一要素）を調整することで、第２領域５２を透過する光の量を制限している。投光用照明装置２は、光源２１が発した光を投光マスクパターン２２およびレンズ２３を通過させることで生成した測定光２００を対象物７に対して投光する。 The light projection mask pattern 22 has a light shielding area 50, a first area 51, and a second area 52, for example, as shown in FIG. The first area 51 and the second area 52 are arranged along the moving direction (arrow 101) of the object 7. The light blocking area 50 blocks the light emitted by the light source 21. The first region 51 has a plurality of slits 511 and converts the light emitted from the light source 21 into a plurality of slit lights by causing the light emitted from the light source 21 to pass through the plurality of slits 511. The slit light generated by the first region 51 is used for height detection by the light cutting method disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like. The second region 52 restricts and transmits the amount of light emitted by the light source 21 to an amount suitable for capturing an image of a certain range (a normal two-dimensional image). A relatively large amount of light is required as slit light used in the light cutting method. On the other hand, a relatively small light amount smaller than the light amount of slit light is often suitable for normal image pickup. Therefore, in the present embodiment, the amount of light transmitted through the second region 52 is limited by adjusting the light transmittance (one element of the transmission characteristic) in the second region 52. The light projection illumination device 2 projects the measurement light 200 generated by passing the light emitted from the light source 21 through the light projection mask pattern 22 and the lens 23 onto the object 7.
なお、図５に示す投光マスクパターン２２では、第２領域５２が、光の透過特性が異なる複数の部分領域５２１〜５２３で形成されている。これらの部分領域５２１〜５２３は、対象物７の移動方向（矢印１０１）に配列されている。部分領域５２１〜５２３は、グレースケールまたはハーフトーンで濃淡が他の部分領域と異なるように形成されている。この場合、部分領域５２１〜５２３は、光の透過率が他の部分領域と異なる。部分領域５２１〜５２３毎の透過率は一定である。部分領域５２１〜５２３毎に透過率を異ならせることで対象物７に投光される光の光量を一定の範囲毎に変化させることができる。この構成によれば、対象物７を移動させるだけで対象物７からの反射光３００の光量を変化させることができる。対象物７上の部分や異物、汚損、クラック等は異なる光の反射率を有する場合があるが、検出装置３では、観察対象の部分や異物、汚損、クラック等の検出に適した明るさの画像を得ることができる。 In the light projection mask pattern 22 shown in FIG. 5, the second area 52 is formed of a plurality of partial areas 521 to 523 having different light transmission characteristics. These partial areas 521 to 523 are arranged in the moving direction (arrow 101) of the object 7. The partial areas 521 to 523 are formed in gray scale or halftone so that shading is different from that of the other partial areas. In this case, the partial regions 521 to 523 have a light transmittance different from that of the other partial regions. The transmittance of each of the partial regions 521 to 523 is constant. By making the transmittances different for each of the partial regions 521 to 523, it is possible to change the light amount of the light projected onto the object 7 in a predetermined range. According to this configuration, it is possible to change the light amount of the reflected light 300 from the object 7 only by moving the object 7. The portion on the object 7, foreign matter, stain, crack, etc. may have different light reflectances, but the detection device 3 has a brightness suitable for detecting the portion, foreign matter, stain, crack, etc. to be observed. You can get an image.
なお、第２領域５２は、１つの領域のみから構成されていてもよいし、２または４以上の部分領域を有して構成されていてもよい。また、第１領域５１は、スリット５１１を１本のみ有していてもよいし、移動方向（矢印１０１）に対して垂直方向に長手方向を有するものに限らず、例えば格子状に垂直方向および水平方向に複数本のスリットを有していてもよい。 The second area 52 may be configured of only one area, or may be configured to have two or four or more partial areas. Further, the first region 51 may have only one slit 511, and is not limited to one having a longitudinal direction in a direction perpendicular to the movement direction (arrow 101). It may have a plurality of slits in the horizontal direction.
検出装置３は、１または複数の撮像装置（カメラ）と画像処理装置を有し、対象物７に投光された測定光２００の反射光３００を受光し、反射光３００に基づいて対象物７の高さと表面状態とを検出する。図２〜図４に示す例では、検出装置３が、移動方向（矢印１０１）に対して垂直に配列された３台の撮像装置３１〜３３を有している。撮像装置３１〜３３は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサカメラやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサカメラであり、光学系にテレセントリックレンズを備えている。なお、図１に示す実装検査装置１０の構成は、図２〜図４に示す構成に限定されず、例えば図９に実装検査装置１０ａとして示す構成であってもよい。図９に示す実装検査装置１０ａでは、投光用照明装置２からの測定光２００を真上から対象物７に照射する。また、実装検査装置１０ａでは、移動方向（矢印１０１）の前後に検出装置３の撮像部３−１および３−２を配置している。撮像部３−１および３−２は例えばそれぞれ図２に示す撮像装置３１〜３３を有し構成されている。図９に示す実装検査装置１０ａによれば、測定不可部分（オクルージョンと呼ばれる）を減らすことができる。なお、図９において、図２〜図４に示すものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。 The detection device 3 includes one or more imaging devices (cameras) and an image processing device, receives the reflected light 300 of the measurement light 200 projected onto the object 7, and generates the object 7 based on the reflected light 300. Detect the height and surface condition of the In the example illustrated in FIGS. 2 to 4, the detection device 3 includes three imaging devices 31 to 33 arranged perpendicularly to the moving direction (arrow 101). The imaging devices 31 to 33 are, for example, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor camera or a charge coupled device (CCD) sensor camera, and the optical system includes a telecentric lens. The configuration of the mounting inspection apparatus 10 illustrated in FIG. 1 is not limited to the configurations illustrated in FIGS. 2 to 4, and may be, for example, a configuration illustrated as the mounting inspection apparatus 10 a in FIG. 9. In the mounting inspection apparatus 10 a shown in FIG. 9, the measurement light 200 from the light emitting illumination device 2 is irradiated onto the object 7 from directly above. Moreover, in the mounting inspection apparatus 10a, the imaging parts 3-1 and 3-2 of the detection apparatus 3 are arrange | positioned before and behind a moving direction (arrow 101). The imaging units 3-1 and 3-2 each include, for example, the imaging devices 31 to 33 shown in FIG. According to the mounting inspection apparatus 10a shown in FIG. 9, it is possible to reduce the non-measurable part (called occlusion). In FIG. 9, the same components as those shown in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
撮像装置３１〜３３は、図５に示す第２領域５２を透過した測定光２００の反射光３００を撮像することで、明るさの異なる３枚の画像（２次元画像）を生成することができる。検出装置３は、明るさの異なる３枚の画像に基づき、例えば既知の画像認識処理を実行することで、対象物７の表面状態を検出する。また、撮像装置３１〜３３は、図５に示す第１領域５１を透過した測定光２００の反射光３００を撮像することで、図８に示すような画像７００を生成する。図８は、検出装置３の動作例を説明するための図であり、撮像装置３１〜３３が撮像した画像７００と、画像７００等に基づいて検出装置３が生成した対象物７の３次元画像７０１と、３次元画像７０１に対する判定結果の例を示す。画像７００には、印刷基板７１と半導体チップ７２上にスリット光２０１が投光された状態が示されている。スリット光２０１は、測定光２００のうち、図５に示す第１領域５１内のスリット５１１で生成された光である。検出装置３は、複数の画像７００と、ステージ１１（対象物７）の座標情報（位置情報）等に基づき、光切断法によって３次元画像７０１を生成する。３次元画像７０１は、画像７００に対して高さの情報を所定色のグラデーションで付加した画像（あるいはマップ）である。検出装置３（あるいは制御装置４）は、３次元画像７０１に基づき、半導体チップ７２の実装状態が所定の基準と比較して、例えば傾斜角が小さい場合や高さが範囲内の場合に、当該半導体チップ７２の実装状態が合格（ＯＫ）であると判定し、それ以外の場合に不合格（ＮＧ）であると判定することができる。なお、撮像装置３１〜３３が有する撮像素子の各画素とステージ１１の座標情報とを予め較正しておくことで、検出装置３は、第１領域５１を通過した測定光２００の反射光３００に基づく画像と、第２領域５２を通過した測定光２００の反射光３００に基づく画像とを位置合わせすることができる。したがって、検出装置３は、例えば対象物７の高さの情報と表面状態の検出結果とを紐づけて実装状態を判定することができる。 The imaging devices 31 to 33 can generate three images (two-dimensional images) having different brightness by imaging the reflected light 300 of the measurement light 200 transmitted through the second region 52 illustrated in FIG. 5. . The detection device 3 detects the surface state of the object 7 by executing, for example, a known image recognition process based on the three images having different brightness. Further, the imaging devices 31 to 33 capture the reflected light 300 of the measurement light 200 transmitted through the first area 51 shown in FIG. 5 to generate an image 700 as shown in FIG. 8. FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of the detection device 3 and is a three-dimensional image of the object 7 generated by the detection device 3 based on the image 700 captured by the imaging devices 31 to 33 and the image 700 and the like. An example of determination results for the three-dimensional image 701 is shown. The image 700 shows a state in which the slit light 201 is projected onto the print substrate 71 and the semiconductor chip 72. The slit light 201 is light of the measurement light 200 generated by the slit 511 in the first region 51 shown in FIG. 5. The detection device 3 generates a three-dimensional image 701 by a light cutting method based on a plurality of images 700, coordinate information (position information) of the stage 11 (object 7), and the like. The three-dimensional image 701 is an image (or a map) in which height information is added to the image 700 with a gradation of a predetermined color. Based on the three-dimensional image 701, the detection device 3 (or the control device 4) compares the mounting state of the semiconductor chip 72 with a predetermined reference, for example, when the inclination angle is small or the height is within the range. It can be determined that the mounting state of the semiconductor chip 72 is pass (OK), and it can be determined otherwise (NG). Note that the detection device 3 converts the reflected light 300 of the measurement light 200 that has passed through the first area 51 by calibrating in advance each pixel of the imaging device of the imaging devices 31 to 33 and the coordinate information of the stage 11. It is possible to align the base image with the image based on the reflected light 300 of the measurement light 200 that has passed through the second region 52. Therefore, the detection device 3 can determine the mounting state by, for example, correlating the information on the height of the object 7 with the detection result of the surface state.
ここで図１０〜図１４を参照して、本実施形態における光切断法による対象物７の高さの計測手法について説明する。なお、図１０〜図１２において図２〜図４に示すものと同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。図１０〜図１２は、投光用照明装置２と検出装置３と対象物７の一例である印刷基板７１との位置関係を模式的に示す。図１０〜図１２に示す位置関係は同一である。図１０〜図１２に示す例では、投光用照明装置２の光源２１から対象物７へ投光されたスリット光２００ａが正反射され、検出装置３で撮像される。この例では、投光用照明装置２から投光されたスリット光２００ａの印刷基板７１に対する投光角度θと検出装置３の反射光３００ｂに対する印刷基板７１に対する撮像角度θは同一である。すなわち、垂直方向の軸Ｚに対する光源２１および検出装置３の成す角はθで同一である。ただし、投光角度と撮像角度は同一である場合に限定されない。また、図１０は、スリット光２００ａが印刷基板７１の表面に投光されていて検出装置３が印刷基板７１の表面からの反射光３００ａを撮像している状態を示す。図１１は、スリット光２００ａが印刷基板７１に実装されている半導体チップ７２の表面に投光されていて検出装置３が半導体チップ７２の表面からの反射光３００ｂを撮像している状態を示す。半導体チップ７２の高さはｚであるとする。図１２は、図１１と同一の状態を示す。 Here, with reference to FIG. 10 to FIG. 14, a method of measuring the height of the object 7 by the light cutting method in the present embodiment will be described. In FIGS. 10 to 12, the same or corresponding components as or to those shown in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description will be appropriately omitted. FIGS. 10 to 12 schematically show the positional relationship between the light projecting illumination device 2, the detection device 3, and the print substrate 71 which is an example of the object 7. The positional relationships shown in FIGS. 10 to 12 are the same. In the example illustrated in FIGS. 10 to 12, the slit light 200 a emitted from the light source 21 of the light emitting illumination device 2 to the object 7 is specularly reflected, and is imaged by the detection device 3. In this example, the projection angle θ of the slit light 200a emitted from the light projection illumination device 2 to the printing substrate 71 and the imaging angle θ of the reflected light 300b of the detection device 3 to the printing substrate 71 are the same. That is, the angle between the light source 21 and the detector 3 with respect to the vertical axis Z is the same at θ. However, the projection angle and the imaging angle are not limited to the same case. Further, FIG. 10 shows a state in which the slit light 200 a is projected onto the surface of the print substrate 71 and the detection device 3 picks up the reflected light 300 a from the surface of the print substrate 71. FIG. 11 shows a state in which the slit light 200a is projected onto the surface of the semiconductor chip 72 mounted on the print substrate 71, and the detection device 3 picks up the reflected light 300b from the surface of the semiconductor chip 72. The height of the semiconductor chip 72 is assumed to be z. FIG. 12 shows the same state as FIG.
図１１に示すように、対象物７の高さが変化したとき、検出装置３の検出位置はｖだけ変化する。検出位置の変化ｖと高さｚとの関係は次式（１）で与えられる。なお、印刷基板７１の高さ（Ｚ軸の値）は「０」である。 As shown in FIG. 11, when the height of the object 7 changes, the detection position of the detection device 3 changes by v. The relationship between change in detection position v and height z is given by the following equation (1). The height (the value of the Z axis) of the print substrate 71 is “0”.
また、図１２に示すように、スリット光２００ａが高さｚの半導体チップ７２で反射される位置と、スリット光２００ａの印刷基板７１からの反射光３００ａが高さｚを通過する位置との距離ａは次式（２）で与えられる。 Further, as shown in FIG. 12, the distance between the position where the slit light 200a is reflected by the semiconductor chip 72 with the height z and the position where the reflected light 300a from the print substrate 71 of the slit light 200a passes the height z a is given by the following equation (2).
式（１）と式（２）から、変化ｖは次式で求められる。 From equation (1) and equation (2), the change v can be obtained by the following equation.
一方、検出装置３において反射光３００ｂは、図１３および図１４に示すように、一定の輝度分布を有して（すなわち一定の幅を持った帯状の光として）撮像される。図１３は、検出装置３の撮像面をＵ−Ｖ座標系とする場合に半導体チップ７２からの反射光３００ｂの撮像画像を模式的に示す図である。Ｕ−Ｖ座標系のＵ軸とＶ軸は図１１および図１２に矢印Ｕおよび矢印Ｖで示す通りである。ここでＶ軸方向はスリット方向（スリット光２００ａの長手方向）と垂直であり、Ｕ軸方向は水平であって図に対して鉛直方向である。図１３において横軸はＶ軸の座標値であり、縦軸はＵ軸の座標値である。図１３は、各画素の輝度をグレースケールの明度で示す。この場合、黒に近いほど輝度が高い。また、座標値ｖｂａｓｅは印刷基板７１からの反射光３００ａの輝度分布に対応する。座標値ｖｂｉと座標値ｖｔｉは、図１４に示すＵ軸の座標値ｕｉにおける反射光３００ｂの輝度分布の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジに対応する。 On the other hand, in the detection device 3, as shown in FIGS. 13 and 14, the reflected light 300 b is imaged with a constant luminance distribution (that is, as a strip of light with a constant width). FIG. 13 is a view schematically showing a captured image of the reflected light 300 b from the semiconductor chip 72 when the imaging surface of the detection device 3 is a UV coordinate system. The U axis and the V axis of the U-V coordinate system are as shown by arrows U and V in FIGS. Here, the V-axis direction is perpendicular to the slit direction (longitudinal direction of the slit light 200a), and the U-axis direction is horizontal and perpendicular to the figure. In FIG. 13, the horizontal axis is coordinate values of the V axis, and the vertical axis is coordinate values of the U axis. FIG. 13 shows the luminance of each pixel in gray scale lightness. In this case, the closer to black the higher the luminance. The coordinate value vbase corresponds to the luminance distribution of the reflected light 300 a from the print substrate 71. The coordinate value vbi and the coordinate value vti correspond to the rising edge and the falling edge of the luminance distribution of the reflected light 300b at the coordinate value ui of the U axis shown in FIG.
反射光３００ｂの撮像位置は、例えば、スリット方向と垂直なＶ軸方向の断面（Ｐｒｏｆｉｌｅ）の重心あるいは半値幅の平均で得られる。図１４は、Ｕ軸の座標値ｕｉにおける反射光３００ｂの撮像画像の輝度分布を示す。横軸はＶ軸の座標値（Ｕ軸は座標値ｕｉで一定）であり、縦軸は輝度値Ｇ（Ｕ−Ｖ座標系における各画素の輝度値）である。図１４に示すように、座標値ｕｉの位置の半値幅の平均座標値ｖａｉは、立ち上がりエッジの座標値ｖｂｉと立下りエッジの座標値ｖｔｉから次式で求められる。 The imaging position of the reflected light 300 b is obtained, for example, by the center of gravity or the half width of the cross section (Profile) in the V axis direction perpendicular to the slit direction. FIG. 14 shows the luminance distribution of the captured image of the reflected light 300b at the coordinate value ui of the U axis. The horizontal axis is the coordinate value of the V axis (the U axis is constant at the coordinate value ui), and the vertical axis is the luminance value G (the luminance value of each pixel in the U-V coordinate system). As shown in FIG. 14, the average coordinate value vai of the half value width of the position of the coordinate value ui is obtained from the coordinate value vbi of the rising edge and the coordinate value vti of the falling edge by the following equation.
よって、３次元高さｚｉは、式（３）と式（４）に基づき次式で求められる。 Therefore, the three-dimensional height zi can be obtained by the following equation based on the equations (3) and (4).
なお、実際にはレンズ歪みやスリット光の明るさ変動による誤差成分が重畳されているため、例えば、既知の高さの対象物にスリット光を照射し半値幅の平均座標値ｖａｉを求めておくことで校正する。 In addition, since an error component due to lens distortion or brightness fluctuation of the slit light is actually superimposed, for example, the slit light is irradiated to an object of known height to obtain the average coordinate value vai of the half width. Calibrate by.
以上のように本実施形態の実装検査装置１０は、光切断法を用いた半導体実装後のチップ高さの取得と、表面状態の検査用の画像の取得とを同時に実行することができる。すなわち、本実施形態によれば、対象物７の高さと表面状態を同時に取得、検査することができる。したがって、センサ上に移動する距離が短縮され、測定時間の短縮につながる。また、ハーフトーンあるいはグレートーンを配置することにより異なる反射率を有する対象物でも明るさを調整することなく一度に検査が可能となる。 As described above, the mounting inspection apparatus 10 of the present embodiment can simultaneously execute acquisition of the chip height after semiconductor mounting using the light cutting method and acquisition of an image for inspection of the surface state. That is, according to the present embodiment, the height and the surface state of the object 7 can be simultaneously acquired and inspected. Therefore, the distance traveled on the sensor is shortened, which leads to shortening of the measurement time. Also, by arranging halftones or gray tones, even objects having different reflectances can be inspected at once without adjusting the brightness.
なお、本実施形態において、移動装置１による対象物７の移動は等速に限定されない。等速で移動させない場合でも、移動装置１の座標情報に基づけば、図８を参照して上述したように光切断法によって３次元画像７０１を生成することができる。 In the present embodiment, the movement of the object 7 by the movement device 1 is not limited to the equal velocity. Even in the case where movement is not performed at constant velocity, based on the coordinate information of the movement device 1, the three-dimensional image 701 can be generated by the light cutting method as described above with reference to FIG.
次に、図６を参照して、図５に示す投光マスクパターン２２の変形例について説明する。図６に示す投光マスクパターン２２ａは、図５に示す投光マスクパターン２２の変形例である。図６において、図５に示すものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を適宜省略する。図６に示す投光マスクパターン２２ａは、第２領域５２が、移動方向（矢印１０１）に配列された、赤フィルタの部分領域５２４、緑フィルタの部分領域５２５および青フィルタの部分領域５２６から構成されている。赤フィルタ、緑フィルタおよび青フィルタは原色フィルタであり、光源２１を白色光源とした場合、検出装置３は、各色フィルタを透過した測定光２００の反射光３００を部分領域５２４〜５２６に対応させて合成することで、カラー画像を生成することができる。なお、各部分領域５２４〜５２６は、光源２１が発した光の量を一定の広さの範囲の画像を撮像するのに適した量に制限して透過させる透過率を有する。 Next, with reference to FIG. 6, the modification of the light projection mask pattern 22 shown in FIG. 5 is demonstrated. The light projection mask pattern 22a shown in FIG. 6 is a modification of the light projection mask pattern 22 shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. In the projection mask pattern 22a shown in FIG. 6, the second area 52 is composed of the partial area 524 of the red filter, the partial area 525 of the green filter, and the partial area 526 of the blue filter arranged in the moving direction (arrow 101). It is done. When the red filter, the green filter and the blue filter are primary color filters and the light source 21 is a white light source, the detection device 3 makes the reflected light 300 of the measurement light 200 transmitted through each color filter correspond to the partial areas 524 to 526 By combining, a color image can be generated. In addition, each partial area 524 to 526 has a transmittance that limits and transmits the amount of light emitted from the light source 21 to an amount suitable for capturing an image in a certain range.
次に、図７を参照して、図５に示す投光マスクパターン２２の他の変形例について説明する。図７に示す投光マスクパターン２２ｂは、図５に示す投光マスクパターン２２の変形例である。図７において、図５に示すものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を適宜省略する。図７に示す投光マスクパターン２２ｂは、第２領域５２が、移動方向（矢印１０１）に配列された、偏光の方向が異なる偏光子を形成する複数の部分領域５２７および部分領域５２８を含む。部分領域５２７および部分領域５２８は、例えば垂直または水平方向に直線偏光した光を透過させる。検出装置３は、部分領域５２７および部分領域５２８を透過した測定光２００の反射光３００を撮像することで、測定光２００を複数の所定の方向の直線偏光に限定させて対象物７の表面状態を撮像することができる。なお、各部分領域５２７および５２８は、光源２１が発した光の量を一定の広さの範囲の画像を撮像するのに適した量に制限して透過させる透過率を有する。 Next, with reference to FIG. 7, another modification of the light projection mask pattern 22 shown in FIG. 5 will be described. The light projection mask pattern 22b shown in FIG. 7 is a modification of the light projection mask pattern 22 shown in FIG. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. The projection mask pattern 22b shown in FIG. 7 includes a plurality of partial regions 527 and partial regions 528 in which the second regions 52 are arranged in the moving direction (arrow 101) and form polarizers with different polarization directions. The partial region 527 and the partial region 528 transmit, for example, linearly polarized light in the vertical or horizontal direction. The detection device 3 images the reflected light 300 of the measurement light 200 transmitted through the partial region 527 and the partial region 528 to limit the measurement light 200 to linearly polarized light of a plurality of predetermined directions, and the surface state of the object 7 Can be taken. Each of the partial regions 527 and 528 has a transmittance that limits and transmits the amount of light emitted from the light source 21 to an amount suitable for capturing an image of a certain size range.
上記実施形態または変形例によれば、移動装置１が、対象物７を保持し、等速で対象物７を移動させ、投光用照明装置２が、光源２１と、光源２１が発した光をスリット光に変換する第１領域５１と、第１領域５１に対して対象物７の移動の方向に配列され、光源２１が発した光の量を制限して透過させる第２領域５２とを有する投光マスクパターン２２とを有し、光源２１が発した光を投光マスクパターン２２を通過させることで生成した測定光２００を対象物７に対して投光するので、１台の投光用照明装置からなる簡単な構成で対象物高さと表面状態を同時に取得することができる。 According to the above embodiment or the modification, the moving device 1 holds the object 7 and moves the object 7 at the same speed, and the light emitting illumination device 2 emits the light source 21 and the light emitted from the light source 21. And a second region 52 arranged in the direction of movement of the object 7 with respect to the first region 51 and limiting and transmitting the amount of light emitted by the light source 21 And the measurement light 200 generated by passing the light emitted from the light source 21 through the light projection mask pattern 22 onto the object 7 so that one light is emitted. The object height and the surface condition can be acquired simultaneously with a simple configuration of the illumination device.
以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることができ、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態およびその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While certain embodiments of the invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
１０ 実装検査装置
１ 移動装置
２ 投光用照明装置
３ 検出装置
４ 制御装置
２１ 光源
２２ 投光マスクパターン
５１ 第１領域
５１１ スリット
５２ 第２領域
５２１〜５２８ 部分領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mounting inspection apparatus 1 Movement apparatus 2 Illumination apparatus 3 for light projection 3 Detection apparatus 4 Control apparatus 21 Light source 22 Light projection mask pattern 51 1st area 511 Slit 52 2nd area 521-528 Partial area
Claims (7)
光源と、前記光源が発した光をスリット光に変換する第１領域と、前記第１領域に対して前記対象物の移動の方向に配列され、前記光源が発した前記光の量を制限して透過させる第２領域とを有する投光マスクパターンとを有し、前記光源が発した前記光を前記投光マスクパターンを通過させることで生成した測定光を前記対象物に対して投光する投光用照明装置と、
前記対象物に投光された前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記対象物の高さと表面状態とを検出する検出装置と、
を備える検査装置。 A moving device for holding an object and moving the object;
A light source, a first region for converting light emitted by the light source into slit light, and a direction of movement of the object relative to the first region, and limiting the amount of light emitted by the light source And a projection mask pattern having a second region to be transmitted, and the measurement light generated by causing the light emitted from the light source to pass through the projection mask pattern is projected to the object A lighting device for floodlighting;
A detection device that receives the reflected light of the measurement light projected onto the object, and detects the height and the surface state of the object based on the reflected light;
Inspection device provided with
請求項１に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1, wherein the second region is formed by arranging two or more partial regions having different light transmission characteristics in the direction of the movement.
請求項１または２に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1, wherein the movement device moves the object at a constant velocity.
請求項２または３に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 2, wherein the two or more partial areas include a plurality of partial areas having different shades of gray scale or halftone.
前記２以上の部分領域が、赤フィルタの部分領域、緑フィルタの部分領域および青フィルタの部分領域を含む
請求項２または３に記載の検査装置。 The light source is a white light source,
The inspection apparatus according to claim 2, wherein the two or more partial regions include a partial region of a red filter, a partial region of a green filter, and a partial region of a blue filter.
請求項２または３に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 2, wherein the two or more partial regions include a plurality of partial regions forming polarizers having different polarization directions.
光源と、前記光源が発した光をスリット光に変換する第１領域と、前記第１領域に対して前記対象物の移動の方向に配列され、前記光源が発した前記光の量を制限して透過させる第２領域とを有する投光マスクパターンとを有し、前記光源が発した前記光を前記投光マスクパターンを通過させることで生成した測定光を前記対象物に対して投光する投光用照明装置と、
を用い、
検出装置によって、前記対象物に投光された前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記対象物の高さと表面状態とを検出する
検査方法。 A moving device for holding an object and moving the object;
A light source, a first region for converting light emitted by the light source into slit light, and a direction of movement of the object relative to the first region, and limiting the amount of light emitted by the light source And a projection mask pattern having a second region to be transmitted, and the measurement light generated by causing the light emitted from the light source to pass through the projection mask pattern is projected to the object A lighting device for floodlighting;
Using
An inspection method comprising: receiving a reflected light of the measurement light projected onto the object by a detection device, and detecting a height and a surface state of the object based on the reflected light.
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2017
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| KR20180112655A (en) | 2018-10-12 |
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