JPH0267904A - Device for inspecting three-dimensional shape - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To inspect a specimen of a three-dimensional shape with high accuracy by a method wherein a relatively bright portion in the specimen is positively utilized and the degree of height histogram corresponding to the portion is increased. CONSTITUTION:A three-dimensional shape of a specimen 2 is optically measured by an optical system 3, and a signal S0 indicating the shape is output. A signal processing circuit 4, using the signal S0 from the optical system 3, calculates height data S1 and brightness data S2 per measured position of the specimen 2, and the calculated data is stored in a corresponding memory region in an image memory 1. Then in a circuit 5 for increasing/decreasing height histogram, the degree of the height histogram is increased/decreased according to the amount of brightness per measured position of the specimen 2 at the time of producing height histogram with respect to the height data in the memory 1. In a height identification circuit 6, the height of the specimen 2 is calculated based on the increased/decreased height histogram and whether or not the calculated height satisfies the specified conditions is identified.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要］ ３次元形状検査装置、特に、基板表面に実装された回路
素子等のチップ部品の高さを計測することにより該チッ
プ部品の実装状態を検査する技術に関し、 検査対象の明るさの分布状態にかかわらずその高さの計
測精度を向上させ、ひいては検査対象の３次元形状を高
精度に検査することを目的とし、画像メモリと、検査対
象の３次元形状を光学的に計測して該形状を指示する信
号を出力する光学系と、該光学系からの信号を用いて前
記検査対象の計測位置毎に高さデータと明るさデータを
演算し、該演算されたデータを前記画像メモリ内の対応
する記憶領域に格納する信号処理回路と、前記画像メモ
リ内の高さデータに対して高さヒストグラムを作成する
際に、前記検査対象の計測位置毎に明るさの大小に応じ
て対応する高さヒストグラムの度数を増減する高さヒス
トグラム増減回路と、該増減された高さヒストグラムに
基づき前記検査対象の高さを算出し、該算出された高さ
が所定の条件を満たす高さであるか否かを判定する高さ
判定回路とを具備し、該高さ判定回路の出力に基づいて
前記検査対象の３次元形状を検査するように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a three-dimensional shape inspection device, particularly a technology for inspecting the mounting state of a chip component such as a circuit element mounted on the surface of a substrate by measuring the height of the chip component. , aims to improve the accuracy of measuring the height of the object to be inspected regardless of its brightness distribution state, and ultimately to inspect the 3D shape of the object with high precision. an optical system that optically measures and outputs a signal indicative of the shape; and an optical system that uses the signals from the optical system to calculate height data and brightness data for each measurement position of the inspection target; a signal processing circuit that stores the measured data in a corresponding storage area in the image memory; a height histogram increase/decrease circuit that increases or decreases the frequency of a corresponding height histogram according to the magnitude of the height; and a height determination circuit for determining whether the height satisfies the condition, and is configured to inspect the three-dimensional shape of the inspection target based on the output of the height determination circuit.

［産業上の利用分野］ 本発明は、３次元形状検査装置に関し、より詳細には、
基板表面に実装された回路素子等のチップ部品の高さを
計測することにより該チップ部品の実装状態、例えばチ
ップの有無、位置ずれ、実装方向、欠けや浮き上がり等
、を検査する技術に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a three-dimensional shape inspection device, and more specifically,
The present invention relates to a technique for inspecting the mounting state of chip components such as circuit elements mounted on the surface of a substrate, such as the presence or absence of chips, misalignment, mounting direction, chipping, lifting, etc., by measuring the height of the chip components.

概して、チップの搭載されたプリント、ｇ板には反りが
あるため、チップの高さを計測する際には、常にチップ
周辺の基板面の高さとチップ面の高さの双方を計測し、
その相対値からチップの高さを求める必要がある。この
場合の高さ計測は、計測する対象がプリント基板や各種
のチップ部品等明るさ（光反射率）の異なる物に対して
も、精度良く行えることが要求されている。In general, the printed circuit boards and g-boards on which the chip is mounted are warped, so when measuring the height of the chip, always measure both the height of the board surface around the chip and the height of the chip surface.
It is necessary to find the height of the chip from that relative value. In this case, the height measurement is required to be able to be performed with high accuracy even when the object to be measured has different brightness (light reflectance) such as a printed circuit board or various chip parts.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

基板表面に実装されたチップ部品の高さを計測する技術
として、既に本出願人によって提案されたような（特願
昭６３−１４４８４６号参照）、レーザビーム走査と三
角測量法に基づいた光学系およびＰＳＤ（位置感応性デ
バイス；　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅ
ｖｉｃｅ）を用いた手法が知られている。以下、この方
法について第９図の従来形装置の構成例を参照しながら
説明する。As a technique for measuring the height of chip components mounted on the surface of a substrate, an optical system based on laser beam scanning and triangulation, as already proposed by the applicant (see Japanese Patent Application No. 144846/1983). and PSD (Position Sensitive Device;
A method using ``vice'' is known. This method will be described below with reference to an example of the configuration of a conventional device shown in FIG.

光学系１３は半導体レーザ等の光源１４およびＰＳＤ等
の光検出器１５を含み、該光源から出射された光ビーム
は、ステージ１２上に載置された検査対象１１（この場
合には複数のチップ部品が搭載されたプリント基板）上
に照射され、そこで反射されて光検出器１５で検出され
る。この際、光ビームは、コリメートレンズや偏向ミラ
ー（図示せず）等により検査対象ｌｌ上でＸ座標方向に
走査される。これによって光学系１３は、光検出器１５
上に入射された光の位置と強度に応じて、２種類の検出
信号ｔｌｓｉ！を出力する。なお、ステージ１２からは
、光ビームが検査対象１１上のどの位置に照射されてい
るかを指示する情報（Ｙ座標情報）が出力される。信号
処理回路１６は、２種類の検出信号１１．１２に基づき
検査対象の高さおよび明るさを演算し、該演算されたデ
ータ（それぞれＳ、、Ｓ、とする）を光ビーム走査系の
Ｘ座標とステージ１２から供給されるＹ座標情報に基づ
きそれぞれ高さ画像メモリ１７、明るさ画像メモリ１８
の対応するメモリ領域に格納する。The optical system 13 includes a light source 14 such as a semiconductor laser and a photodetector 15 such as a PSD. The light is irradiated onto a printed circuit board (on which components are mounted), is reflected there, and is detected by a photodetector 15. At this time, the light beam is scanned in the X coordinate direction on the inspection object 11 by a collimating lens, a deflection mirror (not shown), or the like. This allows the optical system 13 to detect the photodetector 15.
Depending on the position and intensity of the incident light, two types of detection signals tlsi! Output. Note that the stage 12 outputs information (Y coordinate information) indicating which position on the inspection object 11 is irradiated with the light beam. The signal processing circuit 16 calculates the height and brightness of the inspection target based on the two types of detection signals 11 and 12, and uses the calculated data (S, , S, respectively) as the Based on the coordinates and Y coordinate information supplied from the stage 12, a height image memory 17 and a brightness image memory 18 are stored, respectively.
Store it in the corresponding memory area.

ヒストグラム作成回路１９”は、高さ画像メモリｌ７の
メモリ領域上で１つのチップ部品の画像データを含むよ
うに所定の大きさの記憶領域を設定しく具体的には第４
図（ａ）に示されるようにチップ部品４１の周囲に検査
窓４０を切り出す）、該検査窓内の高さ画像データに対
して第１０図に示されるような高さヒストグラムを作成
し、それを高さヒストグラムメモリ２０に格納する。高
さ判定回路２１は、高さヒストグラムメモリ２０の内容
（第１０図に示す関係）からチップ部品４１の面の高さ
と基板部４３の面の高さを求め、両者の差からチップ部
品４１自体の高さを算出して、その高さが所定の条件を
満たす高さであるか否かを指示する信号（高さ判定結果
）Ｈを出力する。この出力された信号Ｈに基づいて、チ
ップ部品の有無、欠け、浮き上がり等を検査し、ひいて
は該チップ部品と基板を含む検査対象の３次元形状を検
査することができる。制御部２２は以上の各回路の動作
を制御している。The histogram creation circuit 19'' sets a storage area of a predetermined size on the memory area of the height image memory l7 to include the image data of one chip component.
An inspection window 40 is cut out around the chip component 41 as shown in Figure (a)), and a height histogram as shown in Figure 10 is created for the height image data within the inspection window. is stored in the height histogram memory 20. The height determination circuit 21 determines the height of the surface of the chip component 41 and the height of the surface of the substrate portion 43 from the contents of the height histogram memory 20 (the relationship shown in FIG. 10), and calculates the height of the surface of the chip component 41 from the difference between the two. , and outputs a signal (height determination result) H indicating whether the height satisfies a predetermined condition. Based on this output signal H, it is possible to inspect the presence or absence of chip components, chipping, lifting, etc., and further inspect the three-dimensional shape of the inspection object including the chip components and the board. The control unit 22 controls the operation of each of the circuits described above.

なお、信号処理回路１６において演算される検査対象の
高さＳＮおよび明るさＳＢはそれぞれ、Ｓｕ　＝　（ｉ
ｔ　　ｉｔ）　／　（ｉ＋＋ｉｔ）、Ｓ　ｇ　　”’　
ｉ　（＋　３２、 で表される。Note that the height SN and brightness SB of the inspection object calculated in the signal processing circuit 16 are respectively Su = (i
t it) / (i++it), S g ”'
i (+32, expressed as

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来形の装置では、信号処理回路１６において
高さＳｎは（Ｌ　　ｔｚ）　／　（ｉｔ　＋　ｉｔ）で
演算され、その分母に明るさＳ、を指示する因子（ｉｔ
＋１２）を含んでいるため、高さ計測精度は検査対象（
チップ部品、基板）の明るさに影響される。In the conventional device described above, the height Sn is calculated in the signal processing circuit 16 as (L tz) / (it + it), and the denominator is a factor (it) indicating the brightness S.
+12), so the height measurement accuracy depends on the inspection target (
It is affected by the brightness of the chip components, substrate).

従って、光反射率の比較的大きい（明るい）チップ部品
に対しては、その高さ計測を行った場合、第１０図の右
側のピークに示されるように高さのばらつきは比較的小
さく、高さの計測精度は良くなる。Therefore, when measuring the height of a chip component with a relatively large (bright) light reflectance, the variation in height is relatively small, as shown by the peak on the right side of Figure 10. The accuracy of the measurement will be improved.

しかしながら、光反射率の比較的小さい（暗い）基板に
対しては、その高さ計測を行った場合、第１０図の左側
のピークに示されるように高さのばらつきは比較的大き
くなる。一般のプリント基板は、第４図（ａ）に示され
るように暗い基板部４３の部分と明るいシルク印刷の白
線部４４の部分が混在して成るが、基板部４３の面積の
方が大きいため、基板面の光反射率は概して小さい。そ
のため、高さ判定回路２１においてチップ面と基板面の
差からチップ部品の高さを算出する場合に、基板面高さ
のばらつきが大きいと該基板面の高さを高精度で決定す
ることが困難になり、ひいてはチップ部品の高さを高精
度で算出することが出来ないという不都合が生じる。However, when the height of a substrate with a relatively low light reflectance (dark) is measured, the variation in height becomes relatively large, as shown by the peak on the left side of FIG. 10. A general printed circuit board has a dark board part 43 and a bright silk-printed white line part 44 mixed together, as shown in FIG. 4(a), but since the board part 43 has a larger area. , the light reflectance of the substrate surface is generally small. Therefore, when calculating the height of a chip component from the difference between the chip surface and the substrate surface in the height determination circuit 21, if the variation in the substrate surface height is large, it is difficult to determine the height of the substrate surface with high accuracy. This results in the inconvenience that the height of the chip component cannot be calculated with high precision.

このように従来形の装置では、比較的明るさが小さい（
暗い）検査対象に対しては、高さ計測のばらつきが大き
くなることに起因して高さ判定回路の演算精度が悪くな
り、そのため、高さ計測精度が低下するという欠点があ
った。In this way, conventional devices have relatively low brightness (
For inspection objects (dark), the calculation accuracy of the height determination circuit deteriorates due to the increased variation in height measurement, resulting in a disadvantage in that the height measurement accuracy decreases.

本発明は、上述した従来技術における課題に鑑み創作さ
れたもので、検査対象の明るさの分布状態にかかわらず
その高さの計測精度を向上させ、ひいては検査対象の３
次元形状を高精度に検査することができる３次元形状検
査装置を提供することを目的としている。The present invention was created in view of the above-mentioned problems in the prior art, and improves the accuracy of measuring the height of an object to be inspected regardless of its brightness distribution.
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape inspection device that can inspect dimensional shapes with high precision.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述した従来技術における課題は、高さ計測において高
さ計測精度が比較的良好である、検査対象の中の比較的
明るい部分を積極的に活用することにより、解決される
。The above-mentioned problems in the conventional technology can be solved by actively utilizing a relatively bright part of the inspection object where the height measurement accuracy is relatively good.

従って、第１図の原理ブロック図に示されるように、本
発明によれば、画像メモリ１と、検査対象２の３次元形
状を光学的に計測して該形状を指示する信号Ｓ０を出力
する光学系３と、該光学系からの信号を用いて前記検査
対象の計測位置毎に崗さデータＳｌと明るさデータＳｔ
を演算し、該演算されたデータを前記画像メモリ内の対
応する記憶ｉｌ域に格納する信号処理回路４と、前記画
像メモリ内の高さデータに対して高さヒストグラムを作
成する際に、前記検査対象の計測位置毎に明るさの大小
に応じて対応する高さヒストグラムの度数を増減する高
さヒストグラム増減回路５と、該増減された高さヒスト
グラムに基づき前記検査対象の高さを算出し、該算出さ
れた高さが所定の条件を満たす高さであるか否かを判定
する高さ判定回路６とを具備し、該高さ判定回路の出力
Ｓ３に基づいて前記検査対象の３次元形状を検査するよ
うにしたことを特徴とする３次元形状検査装置が提供さ
れる。Therefore, as shown in the principle block diagram of FIG. 1, according to the present invention, the image memory 1 and the three-dimensional shape of the inspection object 2 are optically measured and a signal S0 indicating the shape is output. An optical system 3 and a signal from the optical system are used to generate roughness data Sl and brightness data St for each measurement position of the inspection target.
and a signal processing circuit 4 for calculating the calculated data in a corresponding storage area in the image memory; A height histogram increase/decrease circuit 5 increases or decreases the frequency of the corresponding height histogram according to the magnitude of brightness for each measurement position of the inspection target, and calculates the height of the inspection target based on the increased or decreased height histogram. , a height determination circuit 6 that determines whether the calculated height is a height that satisfies a predetermined condition, and based on the output S3 of the height determination circuit, the three-dimensional A three-dimensional shape inspection device is provided, which is characterized in that it inspects a shape.

〔作　用］ 上述した構成によれば、画像メモリｌ内の高さデータに
対して高さヒストグラムを作成する際に、検査対象２の
計測位置毎に明るさの量（大小）に応じてそれぞれ対応
する高さヒストグラムの度数が増減されるようになって
いる。[Function] According to the above-described configuration, when creating a height histogram for the height data in the image memory l, the height histogram is created for each measurement position of the inspection object 2 according to the amount of brightness (large or small). The frequency of the corresponding height histogram is increased or decreased.

従って、比較的暗い検査対象であっても、その中の比較
的明るい部分に対する高さデータの高さヒストグラムの
度数を大きくすることで、高さ計測のばらつきを小さく
抑制することができる。その結果、高さ判定回路６にお
ける演算精度の低下・を防止し、高さ計測精度を向上さ
せることが可能となる。これは、検査対象の３次元形状
の検査の高精度化に寄与するものである。Therefore, even if the object to be inspected is relatively dark, by increasing the frequency of the height histogram of the height data for the relatively bright portion of the object, variations in height measurement can be suppressed to a small level. As a result, it is possible to prevent a decrease in calculation accuracy in the height determination circuit 6 and improve height measurement accuracy. This contributes to higher accuracy in inspecting the three-dimensional shape of the inspection target.

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。Note that other structural features and details of the operation of the present invention will be explained using the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

〔実施例］ 第２図には本発明の一実施例の構成が一部模式的にブロ
ック図の形態で示される。なお、同図の構成は基本的に
は第９図（従来形）の構成と同様であり、対応する部分
は同じ参照符号で示されている。[Embodiment] FIG. 2 partially schematically shows the configuration of an embodiment of the present invention in the form of a block diagram. The configuration in this figure is basically the same as the configuration in FIG. 9 (conventional type), and corresponding parts are indicated by the same reference numerals.

まず、基本的な構成について説明する。First, the basic configuration will be explained.

１１は複数のチップ部品が搭載されたプリント基板、す
なわち検査対象、１２は検査対象またはサンプル（後述
）を搭載するためのステージ、１３は光学系であって、
検査対象またはサンプルに光ビームを照射するための半
導体レーザ等の光源１４と、該光ビームをＸ軸方向に走
査するためのコリメートレンズや偏向ミラー（図示せず
）等と、反射された光を検出するためのＰＳＤ等の光検
出器１５とを含んでいる。光学系１３は、光検出器１５
上に入射された光の位置と強度に応じて、２種類の検出
信号ｉ４．１２を出力する。また、ステージ１２からは
、光ビームが検査対象１１またはサンプル１０上のどの
位置に照射されているかを指示する情報（Ｙ座標情報）
が出力される。１６は信号処理回路であって、２種類の
検出信号１１、ｉｚに基づき検査対象またはサンプルの
高さおよび明るさを演算し、その演算されたデータ（そ
れぞれＳｎ、Ｓｓとする）を光走査系のＸ座標とステー
ジ１２からのＹ座標情報に基づきそれぞれ高さ画像メモ
リ１７、明るさ画像メモリ１８の対応するメモリ領域に
格納する。11 is a printed circuit board on which a plurality of chip components are mounted, that is, an object to be inspected; 12 is a stage for mounting an object to be inspected or a sample (described later); 13 is an optical system;
A light source 14 such as a semiconductor laser for irradiating a light beam onto an inspection object or sample, a collimating lens or a deflection mirror (not shown), etc. for scanning the light beam in the X-axis direction, and It includes a photodetector 15 such as a PSD for detection. The optical system 13 includes a photodetector 15
Two types of detection signals i4.12 are output depending on the position and intensity of the light incident thereon. In addition, from the stage 12, information (Y coordinate information) indicating which position on the inspection object 11 or sample 10 is irradiated with the light beam is transmitted.
is output. 16 is a signal processing circuit that calculates the height and brightness of the inspection object or sample based on the two types of detection signals 11 and iz, and sends the calculated data (Sn and Ss, respectively) to the optical scanning system. Based on the X coordinate information and the Y coordinate information from the stage 12, the images are stored in the corresponding memory areas of the height image memory 17 and the brightness image memory 18, respectively.

なお、信号処理回路１６において演算される検査対象ま
たはサンプルの高さＳＨおよび明るさＳ。Note that the height SH and brightness S of the inspection object or sample are calculated in the signal processing circuit 16.

はそれぞれ、 Ｓｓ　＝　（ｉｔ　　ｉｔ）　／　（ｉ＋＋Ｌ）、Ｓ、
　＝ｉ、＋ｉ、。are respectively Ss = (it it) / (i++L), S,
=i, +i,.

で表される。It is expressed as

１９はヒストグラム作成回路であって、高さ画像メモリ
１７のメモリ領域上で１つのチップ部品の画像データを
含むように所定の大きさの記憶領域を設定しく具体的に
は第４図（ａ）に示されるようにチップ部品４１の周囲
に検査窓４０を切り出す）、該検査窓内の高さ画像デー
タに対して高さヒストグラムを作成し、それを高さヒス
トグラムメモリ２０に格納する。２１は高さ判定回路で
あって、高さヒストグラムメモリ２０の内容からチップ
面の高さと基板面の高さを求め、両者の差からチップ部
品自体の高さを算出して、その高さが所定の条件を満た
す高さであるか否かを指示する信号（高さ判定結果）Ｈ
を出力する。また、２２は以上の各回路の動作を制御す
るための制御部である。Reference numeral 19 denotes a histogram creation circuit which sets a storage area of a predetermined size on the memory area of the height image memory 17 so as to contain the image data of one chip component. Specifically, as shown in FIG. 4(a). An inspection window 40 is cut out around the chip component 41 as shown in FIG. Reference numeral 21 denotes a height determination circuit, which calculates the height of the chip surface and the height of the substrate surface from the contents of the height histogram memory 20, calculates the height of the chip component itself from the difference between the two, and determines the height. A signal indicating whether the height satisfies predetermined conditions (height judgment result) H
Output. Further, 22 is a control section for controlling the operation of each of the above circuits.

次に、本実施例の特徴部の構成について説明する。Next, the configuration of the characteristic portion of this embodiment will be explained.

１０は検査対象１１の高さを判定する際に用いられる参
照データ（後述する重み付ヒストグラム）を作成するた
めのサンプルを示す。本実施例では検査対象１１の検査
に先立って予め、サンプル１０に対して高さデータおよ
び明るさデータを測定しておき、その測定されたデータ
はそれぞれ高さ画像メモリ１７、明るさ画像メモリ１８
の対応するメモリ領域に格納されている。Reference numeral 10 indicates a sample for creating reference data (weighted histogram to be described later) used when determining the height of the inspection object 11. In this embodiment, height data and brightness data are measured for the sample 10 in advance before the inspection of the inspection object 11, and the measured data is stored in the height image memory 17 and the brightness image memory 18, respectively.
is stored in the corresponding memory area.

２３は高さばらつき測定回路であって、メモリ１７およ
び１８に格納されているサンプルのデータに基づき、第
５図に示されるような、明るさに対する高さ計測のばら
つきを測定する機能を有している。Reference numeral 23 denotes a height variation measuring circuit, which has a function of measuring variations in height measurement with respect to brightness, as shown in FIG. 5, based on the sample data stored in the memories 17 and 18. ing.

なお第５図において、（ａ）は高さ計測のばらつきが大
きい場合を示し、これは、計測対象が暗い場合（光反射
率が比較的小さい場合）に相当している。逆に、（ｂ）
は高さ計測のばらつきが小さい場合を示し、これは、計
測対象が明るい場合（光反射率が比較的大きい場合）に
相当している。２４は高さばらつき測定回路２３におい
て測定された明るさおよび高さばらつきの相関関係（第
６図参照）を記憶しておくための明るさ／高さばらつき
変換メモリを示す。In FIG. 5, (a) shows a case where the variation in height measurement is large, and this corresponds to a case where the measurement target is dark (a case where the light reflectance is relatively small). On the contrary, (b)
indicates a case where the variation in height measurement is small, and this corresponds to a case where the measurement target is bright (a case where the light reflectance is relatively large). Reference numeral 24 denotes a brightness/height variation conversion memory for storing the correlation between brightness and height variation (see FIG. 6) measured by the height variation measuring circuit 23.

ヒストグラム作成回路１９は適用型重み付ヒストグラム
作成部２５を有し、該適用型重み付ヒストグラム作成部
は、明るさ／高さばらつき変換メモリ２４内の相関関係
（第６図に示す関係）と明るさ画像メモリ１８内の明る
さデータを参照しながら対応の高さヒストグラムの度数
を増減する機能を有している。この場合、重み付高さヒ
ストグラムの作成は以下のようにして行われる。The histogram creation circuit 19 has an adaptive weighted histogram creation section 25, and the adaptive weighted histogram creation section is configured to calculate the correlation between the brightness/height variation conversion memory 24 (the relationship shown in FIG. 6) and the brightness. It has a function of increasing or decreasing the frequency of the corresponding height histogram while referring to the brightness data in the image memory 18. In this case, the weighted height histogram is created as follows.

■ヒストグラム作成回路１９は、第４図（ａ）に示され
るように、検査対象チップ４１の周囲に検査窓４０を切
り出す。(2) The histogram creation circuit 19 cuts out an inspection window 40 around the chip 41 to be inspected, as shown in FIG. 4(a).

■ヒストグラム作成回路１９は、メモリ１７および１８
から検査窓４０内の高さデータＳ□（ｘ、ｙ）と対応の
明るさデータＳｙｒ　（ｘ、ｙ）とを１画素ずつ、例え
ば左上から、順に読出す。■The histogram creation circuit 19 is connected to the memories 17 and 18.
The height data S□ (x, y) and the corresponding brightness data Syr (x, y) within the inspection window 40 are read out pixel by pixel, for example, sequentially from the upper left.

■適用型重み付ヒストグラム作成部２５は、メモリ２４
内の相関関係（第６図に示す関係）とメモリ１８内の明
るさデータＳａ　（ｘ、ｙ）を参照しながら、以下の式
； ％式％ によって規定されるαの値を、高さヒストグラムメモリ
２０内の高さデータＳ　）ｌ　（ｘ、　ｙ）に相当する
配列内の計数値（度数）に加える。■The adaptive weighted histogram creation unit 25 uses the memory 24
The value of α defined by the following formula; Add to the count value (frequency) in the array corresponding to the height data S)l (x, y) in the memory 20.

ここで、Ｓは第６図においてサンプルの明るさデータＳ
ｓ　（ｘ、ｙ）に対する高さ計測ばらつきを示す。Here, S is the sample brightness data S in FIG.
The height measurement variation for s (x, y) is shown.

高さ計測ばらつきＳは、第５図（ａ）および（ｂ）に示
したように、計測対象が暗いほど大きく、逆に計測対象
が明るいほど小さい。言い換えると、上述のαの値は、
計測対象が明るいほど相対的に大きくなり、逆に計測対
象が暗いほど相対的に小さくなる。As shown in FIGS. 5(a) and 5(b), the height measurement variation S increases as the measurement target becomes darker, and conversely, the height measurement variation S decreases as the measurement target becomes brighter. In other words, the value of α mentioned above is
The brighter the object to be measured, the larger it will be, and conversely, the darker the object to be measured, the smaller it will be.

従って、計測対象として比較的暗い基板に対してその高
さ計測を行った場合、従来例では第１０図に示したよう
に高さ計測のばらつきが比較的大きく、それ故、高さ計
測精度が悪かったものでも、本実施例によれば、基板の
中の明るいシルク印刷の白線部分を活用し、その部分に
対応の高さデータに相応の重みαを付けて高さ判定を行
うようにしているので、従来形に比して高さ計測精度を
格段に向上させることができる。第８図には、本実施例
において作成された高さヒストグラムの一例が示される
。従来例（第１Ｏ図参照）の場合と比較すると、基板部
の高さ計測において、高さばらつきが小さく抑制されて
いることが分かるであろう。Therefore, when measuring the height of a relatively dark board as a measurement target, in the conventional example, the variation in height measurement is relatively large as shown in Figure 10, and therefore the height measurement accuracy is low. Even if it is bad, according to this embodiment, the height is determined by utilizing the white line part of the bright silk-screen printing inside the board and attaching a corresponding weight α to the height data corresponding to that part. Therefore, the height measurement accuracy can be significantly improved compared to the conventional type. FIG. 8 shows an example of a height histogram created in this example. When compared with the conventional example (see FIG. 1O), it will be seen that the height variation in the height measurement of the substrate portion is suppressed to a small level.

このように本実施例では、検査対象の明るさを考慮した
重みを高さヒストグラムに付加し、それに基づいて高さ
判定（信号Ｈ）を行うことにより、基板上におけるチッ
プ部品の有無、欠け、浮き上がり等を検査し、ひいては
該チップ部品と基板を含む検査対象の３次元形状を高精
度に検査することができる。In this way, in this embodiment, by adding a weight that takes into account the brightness of the object to be inspected to the height histogram and determining the height (signal H) based on the weight, it is possible to determine the presence or absence of chip components on the board, chipping, etc. It is possible to inspect lifting, etc., and in turn, the three-dimensional shape of the inspection object including the chip component and the board can be inspected with high precision.

次に、本発明の他の実施例について第３図を参照しなが
ら説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例の装置が第２図実施例の装置と構成上具なる点
は、■サンプル１０を用いていないこと、■高さばらつ
き測定回路２３および明るさ／高さばらつき変換メモリ
２４を不要にしていること、■適用型重み付ヒストグラ
ム作成部２５を有するヒストグラム作成回路１９の代わ
りに、重み付ヒストグラム作成部２５ａを有するヒスト
グラム作成回路１９ａを備えていること、である。The apparatus of this embodiment differs in structure from the apparatus of the embodiment shown in FIG. (2) Instead of the histogram creation circuit 19 having the adaptive weighted histogram creation unit 25, a histogram creation circuit 19a having a weighted histogram creation unit 25a is provided.

本実施例と第２図実施例との間の作用上の相違点は、前
述したαの値の決定の仕方にある。すなわち、第３図実
施例によれば、重み付ヒストグラム作成部２５ａは、明
るさ画像メモリ１８内の明るさデータのみを参照しなが
ら対応の高さヒストグラムの度数を増減する機能を有し
ている。この場合、重み付高さヒストグラムの作成は以
下のようにして行われる。The operational difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 2 lies in how the value of α mentioned above is determined. That is, according to the embodiment shown in FIG. 3, the weighted histogram creation section 25a has a function of increasing or decreasing the frequency of the corresponding height histogram while referring only to the brightness data in the brightness image memory 18. . In this case, the weighted height histogram is created as follows.

■ヒストグラム作成回路１９ａは、第４図（ａ）に示さ
れるように、検査対象チップ４１の周囲に検査窓４０を
切り出す。(2) The histogram creation circuit 19a cuts out an inspection window 40 around the chip 41 to be inspected, as shown in FIG. 4(a).

■ヒストグラム作成回路１９ａは、メモリ１７および１
８から検査窓４０内の高さデータ５Ｎ（ｘ、ｙ）　と対
応の明るさデータＳｓ　（ｘ、ｙ）　とを１画素ずつ、
順に読出す（第７図（ａ）　、　（ｂ）参照）。■The histogram creation circuit 19a includes memories 17 and 1.
8, the height data 5N (x, y) in the inspection window 40 and the corresponding brightness data Ss (x, y) are calculated pixel by pixel.
They are read out in order (see FIGS. 7(a) and (b)).

■重み付ヒストグラム作成部２５ａは、メモリ１８内の
明るさデータ５ｓ（ｘ、ｙ）のみを参照しながら、以下
の式； ％式％ によって規定されるαの値を、高さヒストグラムメモリ
２０内の高さデータＳ。（ｘ、ｙ）に相当する配列内の
計数値（度数）に加える。■The weighted histogram creation unit 25a, while referring only to the brightness data 5s(x,y) in the memory 18, calculates the value of α defined by the following formula; height data S. Add to the count value (frequency) in the array corresponding to (x, y).

ここで、ｉは明るさデータＳＲ（ｘ、ｙ）　、Ｃは定数
を示す。この場合１、検査対象１１の中で明るさが最小
となっている部分を基準（α＝１）にすると、定数Ｃは
、 Ｃ＝α／ｉ０、 ただし、１０は検査対象１１の中で明るさが最小となっ
ている部分の明るさデータ、で表される。Here, i represents brightness data SR(x, y) and C represents a constant. In this case 1, if the part of the inspection object 11 with the lowest brightness is used as the reference (α=1), the constant C is C=α/i0, where 10 is the brightest part of the inspection object 11. It is expressed as the brightness data of the part where the brightness is the minimum.

このように、本実施例も第２図実施例と同様に、検査対
象１１の計測位置毎に明るさの大小に応じて頻度を制御
しているので、検査対象の中の明るい部分に対応の高さ
データは、暗い部分に対応の高さデータに比して、より
大きな重みが付加されることになる。In this way, like the embodiment shown in FIG. 2, this embodiment also controls the frequency according to the brightness level for each measurement position of the inspection object 11, so that the frequency is controlled according to the brightness level of the inspection object 11. A larger weight is added to the height data than height data corresponding to a dark portion.

例えば、第７図（ａ）〜（ｃ）を参照すると、最初の画
素については、高さデータの値ｒｌｏ」　（第７図（ａ
）参照）に対応する頻度、すなわちヒストグラムは、対
応の明るさデータの値ｒｌｏ」　（第７図（ｂ）参照）
を所定の値（この場合は１０）で除した値、すなわち「
１」で表される。次の画素については、高さデータの値
「１１」に対応するヒストグラムは、対応の明るさデー
タの値ｒ２００」を所定の値１０で除した値、つまり「
２０」となる。このようにして以下同様に、高さヒスト
グラムは作成される。For example, referring to FIGS. 7(a) to 7(c), for the first pixel, the height data value rlo'' (FIG. 7(a)
)), the frequency corresponding to the histogram is the corresponding brightness data value rlo'' (see Figure 7(b)).
divided by a predetermined value (10 in this case), that is, "
1”. For the next pixel, the histogram corresponding to the height data value "11" is the value obtained by dividing the corresponding brightness data value "r200" by the predetermined value 10, that is, "
20". In this way, height histograms are created in the same way.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、比較的暗い検査対
象であっても、その中の比較的明るい部分を積極的に活
用し、その部分に対応する高さヒストグラムの度数を大
きくすることにより、高さ計測のばらつきを小さく抑制
することができる。As explained above, according to the present invention, even if the object to be inspected is relatively dark, it is possible to actively utilize the relatively bright part of the object and increase the frequency of the height histogram corresponding to that part. , variations in height measurement can be suppressed to a small level.

これによって、検査対象の明るさの分布状態にかかわら
ずその高さの計測精度を向上させることが可能となり、
ひいては検査対象の３次元形状を高精度に検査すること
ができる。This makes it possible to improve the accuracy of measuring the height of the object to be inspected, regardless of its brightness distribution.
In turn, the three-dimensional shape of the object to be inspected can be inspected with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明による３次元形状検査装置の原理ブロッ
ク図− 第２図は本発明の第１実施例の構成を一部模式的に示し
たブロック図、 第３図は本発明の第２実施例の構成を一部模式的に示し
たブロック図、 第４図（ａ）および（ｂ）は各実施例における検査対象
を含む画像データの一例を示す図で、（ａ）はパターン
図、（ｂ）は（ａ）を模式的に示した断面図、第５図（
ａ）および（ｂ）はそれぞれ明るさに対する高さの計測
ばらつきと頻度の関係を示す図、第６図は第１実施例に
おけるサンプルに対して計測された明るさと高さばらつ
きの関係を示す図、第７図（ａ）〜（ｃ）は第２実施例
における高さヒストグラム作成を説明するための図、 第８図は各実施例において作成された高さヒストグラム
の一例を示す図、 第９図は従来形の３次元形状検査装置の一構成例を一部
模式的に示したブロック図、 第１０図は従来形装置において作成された高さヒストグ
ラムの一例を示す図、 である。 （符号の説明） １・・・画像メモリ、　　２・・・検査対象、３・・・
光学系、 ４・・・信号処理回路、 ５・・・高さヒストグラム増減回路、 ６・・・高さ判定回路、 Ｓｏ・・・３次元形状指示信号、 Ｓ、・・・高さデータ、 Ｓ２・・・明るさデータ、　Ｓ３・・・高さ判定出力。Fig. 1 is a block diagram of the principle of a three-dimensional shape inspection device according to the present invention; Fig. 2 is a block diagram partially schematically showing the configuration of a first embodiment of the present invention; 4(a) and (b) are diagrams showing an example of image data including an inspection target in each embodiment; (a) is a pattern diagram; (b) is a cross-sectional view schematically showing (a), and FIG.
a) and (b) are diagrams showing the relationship between measurement variation in height and frequency with respect to brightness, respectively, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between brightness and height variation measured for the sample in the first example. , FIGS. 7(a) to (c) are diagrams for explaining height histogram creation in the second embodiment, FIG. 8 is a diagram showing an example of the height histogram created in each embodiment, and FIG. 9 The figure is a block diagram partially schematically showing a configuration example of a conventional three-dimensional shape inspection device, and FIG. 10 is a diagram showing an example of a height histogram created in the conventional device. (Explanation of symbols) 1... Image memory, 2... Inspection object, 3...
Optical system, 4... Signal processing circuit, 5... Height histogram increase/decrease circuit, 6... Height judgment circuit, So... Three-dimensional shape instruction signal, S... Height data, S2 ...brightness data, S3...height judgment output.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、画像メモリ（１）と、 検査対象（２）の３次元形状を光学的に計測して該形状
を指示する信号（Ｓ＿０）を出力する光学系（３）と、 該光学系からの信号を用いて前記検査対象の計測位置毎
に高さデータ（Ｓ＿１）と明るさデータ（Ｓ＿２）を演
算し、該演算されたデータを前記画像メモリ内の対応す
る記憶領域に格納する信号処理回路（４）と、 前記画像メモリ内の高さデータに対して高さヒストグラ
ムを作成する際に、前記検査対象の計測位置毎に明るさ
の大小に応じて対応する高さヒストグラムの度数を増減
する高さヒストグラム増減回路（５）と、 該増減された高さヒストグラムに基づき前記検査対象の
高さを算出し、該算出された高さが所定の条件を満たす
高さであるか否かを判定する高さ判定回路（６）とを具
備し、 該高さ判定回路の出力（Ｓ＿３）に基づいて前記検査対
象の３次元形状を検査するようにしたことを特徴とする
３次元形状検査装置。 ２、前記検査対象の検査に先立ち予めサンプル（１０）
に対して測定された高さデータおよび明るさデータに基
づき明るさに対する高さばらつきを測定する回路（２３
）と、該測定された明るさおよび高さばらつきの相関関
係を記憶しているメモリ（２４）をさらに具備し、 前記高さヒストグラム増減回路は、該メモリ内の相関関
係と前記画像メモリ内の明るさデータを参照しながら高
さヒストグラムの度数を増減し、該増減は、次式； α＝１／ｓ、 ただし、ｓはサンプルの高さばらつき、 によって規定されるαの値を対応する高さヒストグラム
の度数に加えることにより行われることを特徴とする請
求項１に記載の装置。 ３、前記高さヒストグラム増減回路は、前記画像メモリ
内の明るさデータを参照しながら高さヒストグラムの度
数を増減し、該増減は、次式；α＝Ｃ×ｉ、 ただし、Ｃは定数、ｉは明るさ、 によって規定されるαの値を対応する高さヒストグラム
の度数に加えることにより行われることを特徴とする請
求項１に記載の装置。[Claims] 1. An image memory (1); an optical system (3) that optically measures the three-dimensional shape of the inspection object (2) and outputs a signal (S_0) indicating the shape; Using signals from the optical system, height data (S_1) and brightness data (S_2) are calculated for each measurement position of the inspection target, and the calculated data is stored in the corresponding storage area in the image memory. a signal processing circuit (4) for storing, when creating a height histogram for the height data in the image memory, a height histogram corresponding to each measurement position of the inspection target according to the magnitude of brightness; a height histogram increase/decrease circuit (5) that increases/decreases the frequency of the height histogram; and a height histogram increase/decrease circuit (5) that calculates the height of the inspection target based on the increased/decreased height histogram, and the calculated height is a height that satisfies a predetermined condition. and a height determination circuit (6) for determining whether or not the height determination circuit (S_3) is configured to inspect the three-dimensional shape of the inspection target based on the output (S_3) of the height determination circuit. Dimensional shape inspection device. 2. Sample (10) in advance prior to the inspection of the subject to be inspected.
A circuit (23) that measures height variation with respect to brightness based on height data and brightness data measured for
) and a memory (24) storing the correlation between the measured brightness and height variation, and the height histogram increase/decrease circuit stores the correlation in the memory and the correlation in the image memory. The frequency of the height histogram is increased or decreased while referring to the brightness data, and the increase or decrease is calculated using the following formula; α = 1/s, where s is the sample height variation, 2. A device according to claim 1, characterized in that the calculation is carried out by adding the frequency of the histogram to the frequency of the histogram. 3. The height histogram increase/decrease circuit increases/decreases the frequency of the height histogram while referring to the brightness data in the image memory, and the increase/decrease is calculated by the following formula; α=C×i, where C is a constant; 2. A device according to claim 1, characterized in that the step is performed by adding the value of α defined by i to the frequency of the corresponding height histogram, where i is the brightness.