JPH10510366A - 三角測量法に基づく３次元画像化のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 従来の三角測量法に基づくレーザライン走査システムによる集積回路の内部接続を含む対象物の３次元画像化の効率を改善するための方法およびシステムが開示される。走査ビーム（１）は、Ｘ、Ｙ検査平面に対して直角に入射され、走査ラインは、第一の移動の方向を定義する軸線に対して斜めに４５°に向けられる。画像ヘッド（１０）をこの軸線に沿って移動することで非直交座標系にて表現されるライン走査画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 三角測量法に基づく３次元画像化のための方法およびシステム 技術分野 本発明は、三角測量法に基づく３次元画像化方法およびシステムに係わり、よ り詳細には、放射線エネルギー、例えば、レーザ光線の走査ビームをある角度で 利用する改善された三角測量法に基づく３次元画像化方法およびシステムに関す る。 背景技術 ３次元センサに対する性能仕様は、大きく異なり、良さの指標は、しばしば特 定の要件に基づいて決定される。多くの用途では、検査領域全体を１００％カバ ーすることが必要とされ、しかも、これを、迅速なデータ速度で、ミクロン単位 あるいはそれより細かな測定精度にて達成することが必要とされる。他の幾つか のケースにおいては、関心のある領域では非常に高速な検査が必要とされるが、 他の領域は無視できる。 小型化への傾向が増しているために、超小型電子回路アセンブリや小型パーツ の製造業者は、自動３次元光学検査装置に対して、しばしば、非常に精密な測定 あるいは欠陥検出能力を要求する。視野、スポットサイズ、深さ感度、測定速度 などの間にはトレードフオが存在し、これら要件全部を同時に満たすことは困難 である。このために、１００％検査にも利用できれるシステムを、必要に応じて 、関心のある領域のみを画像化できるよう調節でき（最適化でき）、“デッド（ dead）”領域は避けるようにできれば、このシステムは、通常関心のある領域の みが監視されるプロセス監視のための非常に有効な解決手段となり得る。 超小型電子回路アセンブリや他の小型パーツの検査においては、データ速度は 重要なパラメータである。達成可能な検査速度は、検査すべきパターンに依存す る。図１は、検査サイトが“ランダム”に配列されている場合を示す。検査タス クは、全ての回路トレースの、高さと幅の測定であったり、半田の高さの測定で あったり、他の要素の寸法の測定であったりする。余分な材料、材料の欠損、デ バイスの配列の誤りなどの欠陥についても検出することが要求される。このよう な欠陥が図１に点線の“ボックス”によって示される。この場合は、検査システ ムによって無視することができる“デッド領域”は非常に少ない。図１に示され る領域が、密集したウェーハの小さな区間（例えば、０.２５ｃｍ×０.２５ｃｍ ；０.１インチ×０.１インチ）を表すものと想定する。検査システムが、典型的 な自動フォーカスプローブを利用する場合は、秒当たり１０００個のデータが得 られる。この表面全体から２.５ｕｍ×２.５ｕｍのサンプル（これは、このよう なデバイスの検査ではまばらな方である）が取られるものと想定する。すると、 １５ｃｍ×１５ｃｍ（６”×６”）の対象物に対する検査時間は、なんと、１. ３ヵ月にもなる。一方、現在市販されている三角測量法に基づくポイントセンサ では、約１０，０００ポイント／秒にて動作でき、検査時間は数日に短縮される 。さらに、特別な設計を用いた場合は、約１００ＫＨｚのデータ速度を達成する ことができる。このポイントプローブのデータ速度をビデオ速度にまで増加する こと（１０００倍の改善）も可能であるが、ただし、必要とされる移動機構の要 件が大変で、恐らくこの点で実現不可能であると思われる。 他方において、全ての超小型電子回路アセンブリの多くの部分は、通常は長方 形あるいは正方形の辺に沿って縦横に規則的に配列された検査サイトを持つ。図 ２から図５は、重要な幾つかのケースを示す。これらパターンには、大きな寸法 の広がりを持ち、リードの幅では、数ミル（１ミル＝０.００１”＝約０.００３ ｃｍ）程度のものから数十ミルに至るものまであり、ボール（やバンプ）の直径 であれば、１０ミクロン(バンプ式のダイ)程度のものから約１ｍｍ(ＢＧＡ２２ ５)に至るものまで見られる。相互接続パターンもこれらと類似する寸法を持つ 。ただし、カバレッジ要件の低減は、必ずしも、データ速度要件（平方センチ（ インチ）／秒、サイト数／秒など）の大幅な低減を保障するものではない。ある ビデオ速度のシステムを用いた場合、ウェーハの１００％検査を遂行するために は、数分かかるが、リードあるいはボンディングサイト（電気的相互接続）の１ ００％検査では、数秒で済む。このような領域の検査では、通常は、リード（ボ ールあるいはパッド）の形状、同一平面性、幅などを３次元測定することが必要 とされる。これの検査は、生産ライン内で、“in-line(インライン)”（一度に １チップの形式で）にて行なわれることも、あるいは、“イン−トレイ（in-tra y）” （図６）にて行なわれることもあり、例えば、取り付け後のＩＣのリードおよび 半田パッド（図５）の３次元構造が検査される。（３次元における）配列の誤り は、半田付け後でなければ明らかにならない欠陥の原因となり、このために、基 板スクラップと手直しコストを大きく増加させる。この検査には、高い解像度と 、約３〜４秒／チップの非常に高いデータ速度が要求され、加えて、生産能力に 影響を与えることなく、基板上の全てのサイトを検査できることが要求される。 超小型電子回路における類似の条件を要求する（あるいはこれより小さな寸法を 要求する）他の検査としては、ワイヤボンドやバンプ式ウェーハのパターンの３ 次元検査などが含まれる。 １００％の検査（良さの指標は、平方センチ（インチ）／秒あるいはサイト／ 秒）が可能であり、しかも、規則的な反復性のパターンの検査（良さの指標は、 典型的には、サイト／秒）に対しても、最適化できる３次元ライン走査センサが あれば、検査システムの有効性を大幅に増することができるものと思われる。精 度と高速性は、互いに矛盾するパラメータではあるが、検査システムの投資効果 を最大化するため、および検査装置を産業界に広く普及させるためには共に要求 される事項である。 米国特許第5,024,529 号において開示されるビデオ速度に迫る３次元三角測量 法に基づくセンサは、上述のサンプルの１００％検査を、多くの設備において許 容できる、数分までに短縮する。この特許がここに参照の目的で組み入れられる 。 ３次元画像化に対して知られている全ての方法の中で、三角測量法は、高速性 と精度との積（良さの指標）の点で、最も実際的な方法である。ただし、同じ三 角測量法に基づくシステムであっても、ポイントセンサと異なり、レーザライン 走査システムは、回転対称性を持たない。走査ラインは、（好みによって）縦方 向あるいは横方向からビューするように方位され、いずれの場合も、高さは、位 置感知軸線に沿っての幾何学的関係から計算される。任意のビューポイントで得 られた高さの値の間の正確な整列を与える数学的変換式を導き出することも可能 であるが、この要件をサポートするためのハードウエアおよびソフトウエアを実 現するためには、大変な追加の努力が必要とされる。 画像化速度は非常に重要であるが、精度も同様に重要な問題である。三角測量 法に基づくセンサは、照射軸線とビューイング軸線をずれるように構成すること に加えて、深さ感知軸線に沿っての拡張された瞬間的視野（ＩＦＶＯ）を必要と される。幾つかのパーツの形状は、これとの関連で、視野の妨害とスプリアス反 射の問題を起こす。 図７は、ＩＣのリードを検査するときに発生する問題を示す。より詳細には、 図７は、周囲の領域が平坦なとき（３次元構造を持たないとき）のＩＣの画像化 における視野の妨害と二次鏡面反射の複雑な問題を示す。この問題は、追加の表 面（例えば、パーツを収納するトレーの壁）が加えられたときはさらに複雑にな る。ＩＣリードは、金属製であり、外側が滑らかでぴかぴかなことがある。この ような場合、この方位にて、これら両方のセンサから有効なデータを得るために は、比較的狭いビューイング角度（２０度以下）が要求される。幾つかの形状に おいては、第一のセンサが部分的に視野を妨害され、第二のセンサが二次反射に よって駄目にされるために幾つかの異常が発生する。ただし、これと同一のリー ドを、直交する方向から見た（検査した）場合は、これら二つの問題は“解消さ れる”。二次鏡面反射は、いずれのセンサによっても受光されず、検査能力に悪 影響を与えるような視野の妨害もなくなる。こうして、画像化における幾何構成 の選択によって、検査能力に大きな差異が生ずる。 図８は、ボール格子配列（ＢＧＡ）を持つ円対称なバンプあるいは結合パッド に共通な、上の例とは幾分異なる、シナリオを示す。検出器１は、表面の方位（ 影になる）のために、弱い信号を受光し、他方、検出器２は、ぴかぴかの結合パ ッドからの二次反射のために（誤った）強い信号を受光する。湾曲した表面、ぴ かぴかの仕上げ、部分的な視野の妨害などのより複雑な問題を扱うためには、複 数のセンサの使用、非線形なパターン認識、複数チャネル推定技法などによって 対応することを要求されるが、これらにおいては、強度とレンジ情報の両方が読 みにおける誤差を除去するために用いられる。このアプローチは、本出願人と譲 受人を同一とする米国特許出願第08/245,864号において開示されている。 高い測定速度と改善された精度の両方を達成することが可能な、三角測量法に 基づく、多様な要件に対応できる３次元画像化システムを開発できれば、これは 、３次元自動測定の用途を増加することを期待できる。 Sternらの米国特許第5,371,375号は、センサの視野(ＦＯＶ)の制約を克服する ために、２経路アプローチを使用して、トレー内に置かれたＩＣリードを走査す るための方法およびシステムを開示する。第一の経路において、センサが要素を 追跡するために用いられ、これから必要な並進と回転が計算され、これが第二の 経路に対して用いられる。次に、３次元センサによって、リードの寸法が測定さ れる。小さな視野は、電荷結合素子（ＣＣＤ）あるいは光ダイオードアレイを使 用する場合は、読出しの制約（標準ビデオでは６０フィールド／秒）のために必 須の要件である。小さなアレイ（例えば、６４×６４）の使用で、データ速度を 、最大４０００ライン／秒程度に増加させ、リード検査に対する典型的な要件を 満たすことが可能である。ただし、このＴＶセンサ技術は、高速１００％検査の ためには十分ではない。例えば、これら標準のアレイをワイドフィールド走査に 対して使用した場合、ライン速度は、約６０ライン／秒に低減される。 Chenらの米国特許第5,118,192 号は、独立して旋回することができる投影軸と ビューイング軸を持つように構成された三角測量法に基づく走査システムを開示 し、これによって、不規則な対象物を検査および測定するための柔軟性を確保し ている。この３次元走査法は、同時に、トレイ内に入れたＩＣリード、半田の接 合部、その他規則的に配列されたパターンを検査するために使用することもでき る。この走査システムは、照射とビューイングのための複数の軸線を用意する。 また、この旋回動作のために、ヘッドを９０°動的に回転するための回転機構を 提供すれば、三角測量法に基づく測定も可能である。 Tokuraの米国特許第5,192,982 号は、半田付けしたリードを検査するためのレ ーザ走査法について開示する。指向性の反射（非対称性）と、結果としてデータ の誤差が検出され、照射方向とビューイング方向がこれに基づいて選択される。 このシステムは、主として、滑らかでぴかぴかの表面仕上げを持つ半田すみ肉の 外観を調べるために設計されたものである。 Maruyamaらの米国特許第5,200,799 号は、ＰＣＢ上にパッケージ化されたパー ツを検査するための３次元走査システムについて開示する。このシステムは、一 対の位置感知検出器と、画像処理システムを利用する。画像処理システムは、マ ルチセンサ前処理回路を含む。開示される実施例は、多角形レーザ走査システム と、広い視野（ＦＯＶ）カバレッジを達成するための大きなレンズを含み、回路 基板を最大で１００％カバーすることを目指す。ただし、回転ミラーの慣性のた めに、“関心のある領域”のみを走査すること、つまり、ランダムアクセス走査 は不可能である。この走査法においては、回路基板がＹ軸に沿って移動され、走 査ビームがＸ軸に沿って移動させる。この典型的な走査法では、システムのビュ ーポイントが制限され、図７に示すような問題が発生する。また、広いフィール ドカバレッジ、解像度、および有効なデータ速度の間にはトレードオフが存在す るが、これに関しては後に触れられる。 Rayの米国特許第5,058,178号は、半田バンプの欠損あるいは欠陥を検出するた めの画像化システムについて開示する。このシステムは、暗いフィールド照射と 、ＴＶカメラを使用する。このシステムは、３次元データを得ることはできず、 このために、このシステムは、同一平面性について測定する能力はない。このシ ステムは、また、金属表面によく見かけられる反射率の大きなバラツキと背景の バラツキに非常に敏感である。このシステムは、材料の欠損あるいは大まかな半 田の欠陥を比較的速いデータ速度で検出するのには成功している。 Merryらの米国特許第4,700,045号は、表面上のランダムな継目を追跡するため に、音響光学的なデフレクタを用いて、走査幅を調節する方法について開示する 。ステージの走査速度と各走査ライン当たりに集められるポイント数との間で、 選択が可能である。（市販の）音響光学的なデフレクタの性質のために、つまり 、偏向は加えられる周波数に比例し、周波数はコンピュータ制御を通じてプログ ラム（調節）できるために、これは、“ウインド処理”能力を持つ。これら音響 光学的なデフレクタが望ましいが、検流計に基づくデフレクタを使用してランダ ムなビーム偏向を達成することも可能である。ただし、後者においては、移動部 の機械パーツと、安定化および位置の修正のための追加の回路あるいは他の手段 が必要とされる。市販のシステム ： ＩＣＯＳリードインスペクタ：市販のシステムで、ＩＣリードの同一平面性と 、幅とを調べる。４つの光源（正方形の各角に１つ）が、順番に、パーツ上に投 影される。そして、つや消ししたプレート上に投影された影の画像を分析するこ と によりリードの寸法情報が得られる。影の長さの幾何学的な計算によってリード の位置が求められる。画像は、標準のビデオカメラと、フレームグラッバシステ ムを用いて得られる。この実現には、単一の視野のみが必要とされる。このシス テムには、画像領域の大部分がチップ本体を含むため制約がある。リードのピッ チが小さくなり、リードの数が増加すると、システムは限界に達する。画像の解 像度にも制約があり、典型的には、画像データがリード付近に集中されるシステ ムによって得られ解像度と比較して、４〜８倍粗い。この概念は、粗いピッチの デバイスや、“合否”の検査には適する。プロセス制御のためには、複数のカメ ラあるいはより大きなアレイが必要となり、より高価な設計となる。この方法は 、影の投影が不可能な“in-tray”検査には適さない。これは、トレー背景の反 射率が低く、影の測定におけるコントラストが悪くなるためである。また、トレ ー形状には一貫性がなく、これが影の長さの測定に影響を与えることもある。 モジュールビジョンシステム（ＭＶＳ）：ＩＣパーツのリードの寸法を、トレ ー内に入れてあるいはその他の構成で検査するためのリードスキャナが、LaserV isionシリーズ(９０年代の初期に導入)として販売されている。このシステムは 、検査のために、複数のＣＣＤカメラと、レーザ光の直交するラインを使用する 。このシステムは、全てのカメラに基づく構造光を用いるシステムと同様に、解 像度と速度の積には制約があり、概ね６０ライン／秒が限界である。これとは対 照的に、ビームデフレクタを採用するレーザライン走査システムでは、約１５０ ００ライン／秒を達成でき、このために、パーツをもっと細かな解像度で検査す ることができる。さらに、ランダムアクセスあるいは“ウインドウ処理”機能を 付ければ、もっと高いデータ速度を達成することが可能である。光の直交するラ インと、複数のカメラを用いることで、画像ヘッドを動的に回転する必要はなく なることは確かである。ただし、ＣＩＤ Technolgies社によって提唱されている 純粋な“ランダムアクセス”カメラは、将来的には改善の余地があるとしても、 “全フィールド”検査を行なうためには、ビームデフレクタを採用するレーザラ イン走査システムと比較して、データ速度がかなり劣り、深度レンジも劣るもの と見込まれる。また、このシステムは、密集パターンの１００％検査には速度が 低すぎる。 Cyber-Optics：リードの同一平面性を検査するためのシステム（Fujiから供給 されるモードＦＩＰ−II）を販売している。このシステムは、ＩＣＯＳの場合と 同様に、リードを検査するためにクロスビームを用いる。検査は、典型的には、 “ピック後搭載前(after pick and before place)”方式で行なわれる。つまり 、要素がＰＣ基板に搭載される直前に検査される。走査要件を満たすために、パ ーツハンドラによって、各デバイスが、９０度回転される。このシステムは、透 過照明を必要とし、“in-tray ”検査システム、あるいは、密集パターンの１０ ０％カバレッジのために機能するようにするためには、生産工程の大幅な修正が 必要である。 発明の要約 本発明の一般的な目的は、（裸の銅あるいはスズめっきした銅から成る）リー ド、パッド、（大きな鏡面反射要素を持たない）半田ペースト、半田ペースト内 に置かれた再固化前のリードなどの多様な検査に対応できる検査能力を持ち、放 射エネルギーがある角度に利用される方法およびシステムを提供することにある 。この斜めの走査を利用するシステムは、半田隅肉や、導線のトレースパターン についての有益な情報を得るために使用することも可能である。 本発明のもう一つの目的は、非直交座標系を使用することで、縦と横の配列さ れた対象物の走査に対称性を導入し、これによって、縦と横にまばらに配列され た対象物の３次元検査を改善し、同時に、動作の際にパーツあるいは画像ヘッド を動的に回転する必要性（及びこれと関連する誤差）並びに直交ビューを得るた めに複数のセンサおよびスキャナ（あるいはプロジュクタ）を使用する必要性を 排除することが可能な方法およびシステムを提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、バンプ式のウェーハからＰＣＢに至るまでの超小 型電子アセンブリ並びにその他の縦と横に配列された小型の産業パーツやパター ン化されたアセンブリ上の、ＩＣリード、結合サイト、パッド、バンプなどのパ ターンを効率的に走査することが可能な方法およびシステムを提供することにあ る。 本発明のもう一つの目的は、調節可能なビームデフレクタを使用することで走 査の効率をさらに向上させる方法およびシステムを提供することにある。この調 節可能なビームデフレクタは、データの収集を関心のある領域にのみ制限するた めに使用されるとともに、二つの選択された直交方向のいずれかにおいて走査の 速度を変更するのに使用される。データ収集速度はビデオ速度を実質的に超える ことが目指され、これによって、検査の解像度を上げるとともに、サイクル時間 要件を満たすことが可能となる。 本発明のもう一つの目的は、走査方向を変更するときの“デッド時間”を小さ くするとともに、画像ヘッドあるいは検査すべきパーツを急速に加速することに 対する要件を緩和する走査方法を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、特に“in-tray ”検査において、センサ軸に沿っ てのリードと本体の形状と関連する典型的な視野の妨害やスプリアスな二次反射 の影響（図７）を低減できるような走査方法を利用することで、超小型電子回路 パッケージのために用いられる３次元システムの測定精度を改善する方法とシス テムを提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、鏡面反射によって生成されるデータポイントの数 を低減させることで、要求されるセンサの動的レンジを小さく押さえることが可 能な方法およびシステムを提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、一貫性のあるリード方位を提供し、データ補正要 件を軽減することで、測定システムの信頼性と精度を向上させる方法とシステム を提供することにある。 本発明の上述の目的やその他の目的を遂行することで、対象物と関連する寸法 情報を得るために、のぞきステーションに置かれた対象物を自動的に高速３次元 画像化するための従来の三角測量法に基づく方法に対する改善が達成される。こ の対象物は、第一のセットの検査サイトを持つ。この方法は、放射エネルギーの 集束ビームを走査することで、所定の方位に向けられた走査ラインを生成し、こ れを第一のセットの検査サイトの対応する表面上の複数のポイントに照射するス テップと、この走査ビームを第一のセットの検査サイトに対して、移動の第一の 軸線を定義する第一の方向に並進（移動）させるこで対応する反射光信号を生成 するステップを含む。この方法はさらに、この反射光信号内のエネルギーの量を 検出することで対応する電気信号を生成するステップと、電気信号を処理するこ とで対応する表面上の複数のポイントの高さを含む寸法情報を表す第一のセット のデータを得るステップを含む。本発明の改良点は、前記の走査ラインの所定の 方位が、第一の方向に対して所定の鋭角をなすことである。 この方法は、好ましくは、さらに、走査ビームを、対象物の第二のセットの検 査サイトに対して第一の方向に対して実質的に直角な移動の第二の軸線を定義す る方向に並進させるステップを含む。 前記の所定の鋭角は、好ましくは、約４ ５度とされる。 さらに、本発明の上述およびその他の目的を達成するために、上述の方法のス テップを遂行するためのシステムが提供される。 従来の典型的な検査システムでは、カメラアレイが利用されるか、ライン走査 システムが利用されるかに関係なく、データは、直交デカルト座標(Ｘ、Ｙ、Ｚ) にて収集される。伝統的には、直交座標が使用されるが、必ずしも直交座標が最 適なわけではない。事実、例外も存在する。例えば、可視紫外空中スキャナは、 しばしば、各デフレクタに対する移動の一連の助変数方程式によって記述される ビューの一連の走査フィールド（これは単一のポイントであることも、画像であ ることもある）を生成するために回転くさびを利用する。そして、このようなシ ステムを使用すると、可変な角度カバレッジを達成できる多数の走査パターンを 生成することが可能である。 ここに開示される発明は、縦と横のまばらな配列に規則性が存在する場合は、 この規則性を活用する走査方法に関する。一方、密集したパターンの１００％検 査が要求される場合は、このシステムは、通常の“へび状（serpentine）”形式 にてデータを収集するために、より長い走査ラインを持つように動的に構成され る。走査軸線は、二つの直交する方向に沿っての正と負の両方の方向に対応する 。 本発明によると、通常の三角測量法に基づくライン走査システムには見られな い、水平方向と垂直方向における対称性が、直交するパターンに縦と横に配列さ れた対象物を検査するために導入される。図９は、本発明による三角測量法に基 づくレーザライン走査システム（Ｘ’、Ｙ、Ｚ）を簡略的に示す。ここで、Ｘ’ 軸１８は、走査ビームと平行であり、好ましくは、直交基準座標系１９、２０に 対して、４５°回転される。この好ましい検出システムは、任意の瞬間において 走査ポイントを中心に対称となるように配列された２つの受光器を利用すること で、実質的に空間的にマッチし、Ｘ’方向に沿って走査ポイントの位置に対して 不定な、受光ビームと、これを処理して得られる電気信号を提供する。検出器２ １、２２のための光供給手段を含む、これらの受光器として使用するのに適する 光学系が米国特許第5、024、529号において開示されている。 検査領域の１００％のカバレッジから、利用可能なスキャナの視野の小さなセ クションに対応する関心のある単一あるいは複数の領域に至るまでの幅広い検査 に対応できるように、走査ラインの長さを変更するための調節可能なデフレクタ が使用される。 本発明を具現するシステムは、図１０ｂ〜１１ｂに示すような走査パターンを 生成するためにプログラマブルムなＸ、Ｙ移動ステージを利用する。以下に、多 様な検査要件を説明するための、二つの極端なケースについて示す：（ ）第一 は、リードチップの検査で、この場合は、ＩＣ本体と背景は無視され；（ ）第 二は、ピン格子配列（ＢＧＡ）あるいはバンプ式のダイの検査であり、この場合 は、検査領域をほぼ１００％を走査することが要求される。調節可能な高速デフ レクタは、リードやパッドサイトの検査から、密集したパターンの１００％検査 に至るまでの幅広い検査要件に合わせて走査効率を最適化するようにプログラム される。 本発明の上述の目的やその他の目的、特徴、および長所は、本発明を実施する ための最良の態様に関しての以下の詳細な説明を付録の図面との関連で読むこと によって容易に理解できるものである。 図面の簡単な説明 図１は、典型的な超小型電子回路アセンブリを示す図であり； 図２は、典型的なピン格子配列（ＰＧＡ）を示す図であり； 図３は、典型的なボール格子配列（ＢＧＡ）を示す図であり； 図４は、テープ自動結合（ＴＡＢ）の相互接続パターンを示す図であり； 図５は、一般的なリードとパッド間の要件を示す拡大部分斜視図であり； 図６は、トレー内に置かれたＩＣの配列を示す正面図であり； 図７は、三角測量法に基づくシステムにおいて発生する異常を示す概略側面図 であり； 図８は、図７に類似するＢＧＡにおいて発生する異常を示す概略側面図であり ； 図９は、多くの半導体パターンを検査するための本発明の好ましい座標系を示 す拡大部分斜視図であり； 図１０ａは、本発明によるＩＣリードを“in-tray（イントレー）”検査する ための走査経路を示す平面図であり； 図１０ｂは、本発明のシステムの概略ブロック図であり； 図１１ａは、本発明によるＢＧＡを“in-tray（イントレー）”検査するため の走査経路を示す図１０に類似する平面図であり； 図１１ｂは、本発明によってＢＧＡを検査するときの様子を示す図１０ａと図 １０ｂを結合したものに類似する図であり； 図１１２、走査ヘッドを変換された座標系内に持つ本発明のシステムの概略図 であり； 図１３は、調節可能な走査機構の使用の効用を示す概略図である。 発明を実施するための最良の態様 一般的には、本発明の方法およびシステムは、３次元自動検査のために、三角 測量法に基づく線形ライン走査システムを使用することに関する。典型的には、 超小型電子回路パターンあるいはパッケージが検査あるいは測定されるが、これ らは、まばらで規則的に配列されていることも、あるいは、密集しほぼランダム に配列されていることもある。典型的なまばらなパターンとしては、集積回路パ ッケージ上のリードの配列があるが、これらのリードは、通常、長方形領域の各 辺に配列されている。ウェーハ上の一連の半田バンプや、結合サイトなども、ま ばらなパターンを持つが、これらは、縦と横の格子パターンとして配列されてい る。一方、密集したパターンとしては、細かいピッチの相互接続パターンや、ト レースの不規則な配列などがある。同様にして、パーツは、トレーに入れて運ば れることも、あるいは、ウェーハあるいは要素ハンドラを使用して、一度に一つ づつ運ばれる場合もある。 ここに開示される発明は、長方形の周辺に沿って配列されたサイトを検査する ために必要とされる対称性を導入する非直交な座標系内に実現され、動的な回転 手段、複数のカメラ、および、複数の光線は使用しない方法に関する。この構成 は、また、視野の妨害あるいは反射の結果として発生するスプリアスなデータポ イトンを大幅に低減する。この高速走査システムは、高速なアクセス時間を持つ デフレクタを使用する。このデフレクタは、検査対象のパターンが密集している か、まばらであるかに応じて視野を最適化するために、走査ラインの長さを変更 するようにプログラムすることが可能であり、これによって、検査の速度と精度 の両方を含む良さの指標が最大化される。 図１から図６は、検査システムの速度および倍率要件に影響を与える、検査要 件の多様性を一般的に示す。図７から図８は、三角測量法に基づくシステムの精 度に影響を及ぼす重要な問題を示す。図９から図１１ｂは、データ収集速度と精 度の改善を図るために開発された本発明の主要な要素を示し、図１２は、実際的 な半導体検査ユニットとしての一つの実施形態を示す。図１３は、走査ライン長 を調節可能な高速デフレクタの効用を示す。 より詳細には、図１は、ランダムな欠陥の検査、半導体パターンの高さおよび 幅の寸法の測定、並びに要素の配置の検証のために１００％のカバレッジを要求 する典型的な超小型電子回路アセンブリを示す。全体としての検査能力を最大化 するためには、完全に整列された強度（あるいは色）と高さ情報の組み合わせが 理想とされる。 図２は、現在のマイクロプロセッサにおいて使用されている５.１ｘ５.１ｃｍ （２”ｘ２”）ピン格子アレイ（ＰＧＡ）を示す。これらピン（円）は、基板か ら上に（紙面を出るように）延びる。ピンのチップは、同一の平面内にあること （同一平面性）が要求され、これら要素は、折れ曲がっていてはならない。半田 ボール格子配列（ＢＧＡ）およびワイヤ結合パッドにも類似する配列が見られる 。 図３は、典型的なボール格子配列(ＢＧＡ)、あるいは、これより細かな寸法の バンプ式のウェーハを示す。今日の製造においては、典型的なアレイは、２.５ ４平方ｃｍ（１平方インチ）当たり約２２５個のサイトを持つ。ただし、技術の 進歩とともに、密度が増しており、バンプ式のウェーハでは、２.５４平方ｃｍ （１平方インチ）当たり、約１２、０００個のサイトを持つものもある。これは 、極 めて高いセンサ速度と、精度を要求する。システム構成としては、“in-line（ インライン）”方式と、“in-tray（イントレー）方式がある。“in-line”方式 では、パーツが、検査時に、一つづつ、ハンドラによって供給される。一方、“ in-tray 方式では、数千もの検査サイトを含むＢＧＡあるいはバンプ式のダイが トレーに入れて運ばれ、１００％のカバレッジが要求される。 図４は、テープ自動結合（ＴＡＢ）の相互接続パターンを示す。重要な検査基 準は、リードのパッドへの整合と、リードの同一平面性である。現在の内側リー ドの結合パターンは、０.００８ｃｍ（０.００３インチ）という、細かなリード と、間隔を持つ。この場合は、“関心のある領域”においてのみ、高い精度と解 像度が要求される。ワイヤ結合や、バンプ式のダイでも類似する配列が見られる 。 図５は、リードとパッドの間の一般的な要件を“拡大”図にて示す。これは、 ＴＡＢに加えて、ＰＣＢの製造においても見られる。リードとパッドの整合や、 ペーストとリードの厚さによって、半田結合の完全性が決定される。この検査に は、比較的高い倍率が必要であり、関心のある領域に画像解像度を集中させるこ とが重要である。 図６は、トレーに入れられたＩＣの配列を示す。典型的な半導体製造工程にお ける検査の対象は、ＩＣリード、ＢＧＡ、ＰＧＡなどである。リードや結合サイ トなどは、１００％の検査を達成することが要求される。パターンとしては、ま ばらな場合（リードのチップなど）も、密集している場合（ＢＧＡやバンプ式ダ イなど）もある。このような状況では、検査システムは、遭遇されるあらゆるケ ースを効率的に扱うように構成されることを要求される。 図７は、瞬間的視野が位置（深さ）の感知軸に沿って二次鏡面反射を許すよう に構成されている三角測量法に基づくシステムにおいて発生する異常を示す。リ ード仕上げが完全な鏡面でない場合でも、この二次反射エネルギーは、関心のあ るポイントから得られる信号を十分に妨害し得る。この妨害は、視点を、対角あ るいは直交位置にシフトすることで大幅に低減することができる。ビューイング 角度が広すぎる場合は、チップの“上方の”第二のセンサの視野が妨害されるこ とがある。 図８は、ＢＧＡと結合パッドにおいて発生する類似の（円対称な）妨害を示す が、このような場合は、複数のセンサが必要とされる。円対称が存在するために 、単一のビューポイントからはどうしてもこのあいまいさはを解決することは不 可能である。このタイプの問題を解決するための最も有効な方法は、複数のセン サと、関連する論理および数値変換を用いて、視野の妨害、自身の影、鏡面反射 、多重反射などに起因する異常をフィルタすることである。 図９は、多くの半導体パターンやアセンブリを検査するのに好ましい座標系を 示す。水平方向と垂直方向に沿って対称性が存在する。これは、回転機構あるい は複数のカメラおよびプロジェクタを使用することなく、縦と横を効率的に走査 することを可能にする。関心の領域が限られている場合は、プログラマブル（調 節可能な）走査幅を使用することで処理能力を向上させることができる。この方 位は、図７に示す問題（リードの検査）を克服する。鏡面反射、および強い二次 鏡面反射成分は、センサを避ける方向に向う。視野の妨害も、通常のへび状走査 方法によるデータの収集と比較して低減する。 図１０ａは、ＩＣリードの代表的な縦と横の配列を“in-tray（イントレー） ”方式で検査するための走査経路を示す。リードのチップの検査の場合は、視野 の要件が低減されるために、データ速度は大幅に増加する。図１０ｂは、パター ンがまばらなＩＣリードを走査する際にセンサによって導入される変換を拡大し て示す。この例では、視野は、１２８個の走査要素をカバーするようにプログラ ムされ、（典型的なデフレクタでは、１０２４個がカバーされる）、これによっ て、テーブル走査の速度が８倍に増加される(これは、機械的な限界に接近する) 。 図１１ａは、ほぼトレーの１００％カバレッジを必要とされるＢＧＡの“in-t ray”検査のための走査経路を示す。図１１ｂは、ＢＧＡが画像化されるときに センサによって導入される変換を示す。ＢＧＡパターンは、密集しており、１０ ２４個全部の視野が調べられる。このように広い視野が用いられるために、複数 のパスと関連する（つまり、１つの横列当たり一度の走査）オーバヘッドと迅速 な加速が回避され、データ速度（走査の効率）が大幅に改善されるとともに、性 能は、機械的な制約ではなく、画像化システム（電子的な捕捉速度）の限界に達 する。円対称性と検査ポイントが密集していることから直交走査は必要とされな い。 図１２は、本発明によるあるタイプの半導体検査システム内に統合された変換 された座標系内における走査ヘッドを示す。この画像化システムは、Ｚ軸線が、 検査ステージと垂直となり、Ｘ’軸線が、公称上のＸ、Ｙ検査平面に対して４５ °回転するように搭載される。 より詳細には、図１２は、直交するＸ検査基準軸線１２とＹ検査基準軸線１３ に対して４５°の角度を持つように搭載された画像ヘッド１０を示す。この例で は、集積回路デバイスを含むパーツのトレー１４が走査され、リードのチップに 関する情報が得られる。別のケースとして、このトレーは、ＢＧＡあるいはバン プ式ダイを含むこともできる。これらの場合は、密集したパターンを持つために 、実質的に１００％のカバレッジを要求され、幾分低速な検査速度が用いられる 。 多くの用途においては、検査すべき対象物を移動すること（特に急速に加速す ること）はは回避することが望ましい。画像ヘッド１０は、パーツの上側（ある いは下側）を、Ｘ移動ステージ１５とＹ移動ステージ１６によって並進される。 好ましくは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸線に対して１ｕｍより細かな精度を持ち、異なる速度 にプログラムすることが可能な精密移動サーボシステムが用いられる。Ｚ軸移動 ステージ１７も、画像化システムの深さのレンジと、パーツの平坦度の仕様との 間の終局的なトレードオフを扱うための便利な手段として設けられる。 画像ヘッド１０は、米国特許第5,024,529 号において開示されている三角測量 原理に基づいて深さの情報を得るための光線デフレクタ、テレセントリック送受 オプティクス、および位置感知検出器を含む。高さの情報に加えて、このセンサ は、標準のビデオカメラによって得られるのと類似する完全に整列されたグレー スケール（レーザ強度）データを生成する。走査用のレーザ光線は、典型的には 、Ｙ、Ｙ検査平面に垂直な方向に（つまり、Ｚ軸線と平行に）当てられる。ビデ オ速度（１Ｍｈｚのサンプリング）に接近する用途に対しては、ビーム偏向機構 には、回転多角形ミラー、ホロゴン、共振スキャナ、あるいは音響光学デフレク タが使用される。ただし、音響光学デフレクタは、フライバック（リトレース） が高速にできること（高い衝撃係数）、調節可能であること、外部から同期させ て、広いレンジに渡って有効走査速度を変化させることができることなどの長所 を持つ。可変なライン幅を用いての走査に対しては、音響光学デフレクタは、回 転ミ ラーシステムと比較して、非常に高い走査効率を持つ。 通常の動作においては、移動ステージが、パーツあるいは画像ヘッドを単一の Ｙ軸線内で移動するために用いられ、音響光学的な偏向が、Ｘ’軸線に沿っての 高速（つまり、疑似ビデオ）走査のために用いられる。直交走査が必要とされる 場合（つまり、正方形の辺を走査する場合）は、ステージは、最初に２つの軸線 の一つに沿って（ＸあるいはＹ軸線に沿って、正あるいは負の方向に）移動され る。直交する方向を変える場合は、Ｘ’軸は固定され、Ｘ軸とＹ軸（ステージ移 動）の機能が入れ替えられる。 図９に示すように、走査軸線Ｘ’１８は、それぞれ、参照符号１９と２０によ って示されるシステムのＸ軸とＹ軸に対して公称上は４５度の角度（つまり、α の角度）を持つように設定される。画像ヘッド１０は、この場合は、視野の妨害 を排除し、スプリアスなデータを低減するために２つの実質的に同一の受光器２ １、２２を含む。画像ヘッド１０は、加工されたくさび板に取り付けられ、この 画像ヘッドアセンブリは、Ｚ軸のプレート２３に搭載される。これは、モジュー ル化を可能にし、この画像ヘッドを標準の直交デカルト座標が必要とされる他の 用途にも使用できるようにする。別の方法として、Ｚ−軸プレートが、“組み込 まれた”４５度のくさびを持つように設計することも可能である。後者の方が、 組立時間が少なく、大容量の用途に対しては、好ましい場合がある。ただし、幾 分かさばる傾向がある。同様に、ミラーとプリズムを含む光学要素の組合せを様 々に配列し、画像ヘッドの“波形率”を変えることも可能である。４５度搭載の 静的（通常の公差の積み重ね）誤差を除去するために利用できる校正ソフトウエ アが市販されている（これは任意の方位に適用できる）。 このアプローチにおいて考慮されるべき一つの制約は、走査ラインの４０％の フォアショートニング（Ｘ軸線あるいはＹ軸線への投影）である。ただし、高速 画像化システム（つまり、１Ｍｈｚ以上の疑似ビデオ速度）を使用するものと想 定すると、走査ラインの長さを増加させることで、空間解像度を犠牲にすること なく、この欠点を緩和することが可能である。例えば、基本的なセンサのデータ 速度が１０Ｍｈｚである場合は、有効データ速度は、約７Ｍｈｚになる。音響光 学デフレクタを調節して、スポットの数を増す（例えば、１０２４のスポットに する）ことで、走査効率を改善することも可能である。加えて、このシステムは 、より少ないスポット（例えば、リードのチップの検査に最低限必要とされる３ ２スポット）に動的に選択することも可能である。 図１３は、“デッド領域”を回避するため、および検査サイトの規則性を活用 するための調節可能な走査機構の利用について示す。このようなパターンは、Ｂ ＧＡあるいはバンプ式のウェーハでしばしば見られる。 より詳細には、図１３は、画像ヘッド内に設置された調節可能なビームデフレ クタの使用について示す。このビームデフレクタは、多数のスポットを、比較的 短い“アクセス時間”にて走査できるものと想定される。一般的には、音響光学 デフレクタは、走査位置がランダム、あるいは、不連続に取られた場合は、（し ばしば、“フィル時間（fill time）”あるいは“開口時間（aperture time）” と呼ばれる）走査速度上の制約が存在する。典型的なデフレクタは、２５マイク ロ秒の開口時間と、これと関連する数の解像可能なスポットを持つ。ただし、走 査ラインに沿っての検査サイトの配列がまばらな場合は、“デッド領域(dead ar eas)”を無視し、この領域に対する“開口時間”に対応する遅延を排除すことで 、関心のある領域を高速で走査することが可能になる。 例えば、互い違いにバンプ式に接合されたウェーハパターンの縦と横の配列を 、非直交座標系内で走査したいが、関心のある領域がバンプの近くに制限されて いるものと想定する。ここで、このデフレクタが、１０００のスポットをカバー でき、データ速度は、５Ｍｈｚ（２００ナノ秒／サンプル）であるものと想定す る。すると、各ラインに対する走査時間は、（２５マイクロ秒の“開口時間”を 含めて）２２５マイクロ秒となり、４４４４／秒のライン速度となる。このよう な場合は、関心のある領域に対して要求される有効検査時間は、この２２５マイ クロ秒のライン時間よりずっと小さく、次の関心のある領域に“ジャンプ”する ときの２５マイクロ秒の遅延は殆ど問題にならない。一方、６４個の画素の検査 を必要とする３つのサイトが存在するような場合は、有効ライン速度は、概ね２ 倍（８８１７ライン／秒）あるいはそれ以上となり、この場合は、標準のビデオ システムと関連する“フライバック時間”の場合と同様に、“開口時間”がライ ン速度のかなりの割合を占めるようになる。 このアプローチのもう一つの長所は、視野の狭いセンサ（つまり、６４画素あ るいは１バンプ程度に限定された視野のセンサ）と関連する機械的なステージの 移動と、急速な加速に対する要件を緩和できることである。移動システムの速度 は、停止した後、次の列（行）に進んむことなどと関連するオーバヘッドの存在 を考慮に入れると、少なくとも３倍は速いことが要求される。これを考えると、 幾つかの超小型電子回路数の検査用途に対して要求される速度と精度の要件を同 時に満足する移動ステージを得ることは殆ど現実不可能である。 検査速度に加えて、超小型電子回路の検査においては注目すべき幾つかの考慮 事項が存在する。図７と図８に示すように、視野の閉塞を回避するためには、狭 い三角測量角度が好ましい。トレー内に入れられたＩＣリードを検査するために は、約２０度以下のビューイング角度が好ましい。三角測量法においては、深さ の解像度とビューイング角度との間に生来的なトレードオフが存在する。米国特 許第5,024,529号において開示される実施形態は、より広い視野を通じて精密な 深さ解像度を達成でき、同時に、３次元走査技術に精通した者によく知られた“ 同期走査”アプローチにおいてはパーツの移動が必要となるがこのパーツの移動 の必要性を回避するシステムを提供する方法について述べる。パーツの移動を回 避する結果として、解像度は、カメラベースの構造化された光を用いるシステム によって達成できるよりもかなり改善される。 ３次元のグレースケールデータから寸法情報を決定するためのデータ処理シス テムが必要である。典型的なパラメータとしては、リードあるいは半田バンプの 同一平面性の測定、同一幅／直径の測定、半田ペーストの容積／面積の測定、欠 陥の検出などが含まれる。（Ｘ’Ｙ、Ｚ）座標系から得られたデータ２４（図１ １ｂ）に関しての変換は、データを、Intel Pentium Processor(テンテル社製の ペンティマムプロセッサ)のような高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含むプロ セッサに送ることによって、ハードウエアおよびソフトウエア内で遂行される。 （Ｘ’、Ｙ、Ｚ）座標系からの変換を行なうために使用される標準の数学的変換 式は、ＸとＺの位置に対する校正テーブルにて補強され、移動システムによって 提供される速度情報が、静的動的の両方のシステム変動に対して補正される。こ の補正には、Ｙ’の位置の変化をＹ走査速度の関数として補正する幾何学的変 換が含まれる。この補正は、ウインドウサイズが減少すると、走査速度が増加し 、走査ラインの有効傾きが変動するために必要とされる。さらに、関心のある領 域内の要素の位置を追跡し、位置決めやパーツ位置のランダムエラーを補正する ための画素位置追跡モジュールが含まれる。 当業者においては、本発明の精神の範囲内で実現が可能な上述の発明の方法お よびシステムに対する幾つかのバリエーションを認識できるものである。例えば 、ビームデフレクタの代わりに、投影された光のラインと、一対の３２×３２ア レイを持つ高速位置感知ダイオードを用いることも可能である。この構成では、 最大、１５０００ライン／秒のライン速度を達成するこができる。ただし、この 場合は、視野は、３２ポイント（フォアショートニングを考慮すると、約２２の 有効ポイント）に制限される。一方、本発明を実施する最良の方法では、これと ほぼ同一の１５０００ライン速度にて、この方法よりかなり広い視野を走査する ことができ、多様な用途の検査に対応できるとともに、製造速度あるいはこれに 近い速度での１００％カバレッジも可能である。 画像化システムには、基準データから対象物の位置を抽出するための手段（つ まり、ＣＡＤ）、および、走査長を少なくとも一つの所定のセグメントに細分割 するための手段を含む。これによって、関心のある領域のみからデータを集める ような走査ビームを生成し、“デッド領域”を無視することで、データ収集時間 が低減される。 走査される対象物としては、ウェーハ上の、リード、結合箇所、トレース、あ るいは、バンプのパターンなどが考えられる。この走査方法は、これら対象物の 多くに見られる規則性を利用する。幾つかの対象物、つまり、ＰＱＦＰリードや パッドなどは、“主軸線”を持ち、テーブルの移動は、この主軸線に直交するよ うに行なわれる。検査サイトは、さまざまな形状を持つ。ただし、通常は、これ らは、反復的な格子パターンに配列されており、しばしば、これら対象物は、正 方形あるいは長方形の辺に沿って配列されている。 “ＢＧＡ（ボール格子配列）の検査”も、同一のシステムで行なわれる。ただ し、この場合は、レーザ走査は、ＢＧＡパッケージに対して対角線に向けられ、 第一の方向に沿っての走査される。密集したアレイでは、複数のスキャンを使用 する利点はない。例えば、密集したＢＧＡのパターンなどは、１：１の縦横比を 持ち、方位に対して敏感でない。 ただし、検出サイトがまばらなパターンを持つ場合は、ＢＧＡの検査あるいは 類似の規則性を持つパターンの検査でも、音響光学デフレクタによる電子的ウイ ンド処理によって、“複数のポイント”を選択的に検査することが可能である。 この場合、検査サイトを持たない複数の領域が無視されるために、（つまり、複 数の領域が“飛ばされる）”ために検査の効率が改善される。 “検査および信号処理手段”は、複数の検出器を含む。 パーツは、超小型電子回路アセンブリであることも考えられる。そして、これ は（図１２に示すように）“in-tray（イントレー）”方式にて、“パーツのバ ッチ”として検査することも、あるいは、“in-line（インライン）”方式にて 、一度に一つのパーツをロードおよび検査することも考えられる。“in-line” 構成においては、図１２は、パーツが以下のオプションを使用して並進（移動） されるように修正される。 走査方法（並進ステージ）に対するオプション： ・ビームが一方の方向に並進され、パーツが反対の方向に並進される； ・ビームは固定され、パーツが両方向に走査される： ・ビームを両方向に並進される。 移動ステージの代わりに、ビームデフレクタを用いることも可能である。移動 ステージの移動距離は、１インチの数分の一という小さな値にすることも、トレ ーの全長に相当するサイズ（典型的には、最大３９ｃｍ（１５インチ）あるいは それ以上にすることも考えられる。例えば、バンプ式のダイを検査するための一 つの他の実施形態においては、トレーによる運搬の代わりに、検査されるべきパ ーツが、パーツハンドラを用いて、Ｘ、Ｙステージアセンブリ上にロードされる 。そして、図１２に示される画像ヘッド１０を移動させるステージ１２、１３の 代わりに、パーツを直交する軸線に沿って移動させる小型のＸ、Ｙステージが用 いられる。画像ヘッド１０は、Ｚ軸線１７に取り付けたままとされる。支持ベー スの基本的な設計は同一とされるが、ただし、検査システムのサイズは、この他 の実施形態では、大幅に小さくされる。 スキャナによって集束されるスポットのサイズは、バンプ式あるいはパターン 化されたウェーハを検査する場合は、１ミクロンの数分の一程度とされ、まばら なピッチのリードを検査する場合は、０.０２５ｃｍ（０.００１インチ）以上と される。 ビームの入射角度は、（図示されるように）表面に対して垂直にされる。検出 器は、オフアックスにされる。つまり、鏡面照射とビューにおいて同一の角度を 持つように方位された少なくとも一つの受光器に対して、ある角度にて入射する ようにされる。このような構成は、幾つかの表面検査用途に対しては有利である 。 レーザシステムは、パーツのタイプの差異に応じて、露出を制御するための自 動ビーム制御を含む。 ステージの速度は、高い倍率での検査では、１.２７ｃｍ（０.５インチ）／秒 程度とされ、まばらな検査では、５１ｃｍ（２０インチ）／秒程度にされる。 例えば、ＴＡＢアセンブリ（図４）の検査の場合は、内側のリード接合領域が 、縦横の対象物の配列に沿って、対称性の走査構成を使用して、約０.６４〜１. ２７ｃｍ（０.２５〜０.５インチ）の速度にて走査される。一方、外側のリード の接合領域を走査する場合は、Ｘ、Ｙステージの走査速度は、４倍に増加され、 まばらな２５ミル（１ミル＝１００００分の１インチ）ピッチのリードが迅速に 検査される。このケースでは、ウインドウ処理と、直交対称性を利用するある角 度からの走査による時間の制約の効果が顕著である。 処理手段は、非直交座標系からＸ、Ｙ座標への座標変換を行なうためのハード ウエアを含む。 第三の軸（図面におけるＺ軸）は、一度あるいは複数回の走査 によるリードのチップ、表面からの浮き、および肩を検出するために使用したり 、あるいは、深さの解像度を犠牲にすることなく、深さの有効レンジを拡大する ために使用される。 好ましくは、ビューイング角度は、“狭く”され、好ましくは、１５°から４ ５°の範囲とされる。 センサのデータ速度は、好ましくは、１Ｍｈｚから２０Ｍｈｚの範囲とされる 。 本発明を実施するための最良の態様が詳細に説明されたが、当業者においては 、本発明を実施するためのさまざまな他の設計と態様が考えられるものであり、 本 発明は、以下の請求の範囲によってのみ規定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノブレット ディヴィッド エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92301 アゴーラ スモークトゥリー ア ベニュー 6394 (72)発明者 ジャクソン ロバート エル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 93021 ムーアパーク ローレルハースト ロード 13676

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．覗きステージに置かれた対象物を自動的に高速３次元画像化することにより 、前記対象物に関する寸法情報を得るための方法であって、前記対象物が第一の セットの検査サイトを持ち、この方法が、この第一のセットの検査サイトの対応 する表面上に複数のポイントを生成するために所定の方位に向けられたエネルギ ーの集束ビームを投影するステップと、対応する反射信号を生成するために、移 動の第一の軸線を定義する第一の方向に前記第一のセットの検査サイトに対して 前記のエネルギーの集束ビームを相対的に並進（移動）させるステップと、対応 する電気信号を生成するために前記反射信号内のエネルギーの量を検出するステ ップと、及び、前記の対応する表面上の前記複数のポイントの高さを含む前記の 寸法情報を表す第一のセットのデータを得るために前記電気信号を処理するステ ップを有し、前記エネルギーの集束ビームの前記の所定の方位が、前記第一の方 向に対して所定の鋭角をなすように向けられることを特徴とする方法。 ２．さらに、前記の対象物の第二のセットの検査サイトに対して、前記第一の方 向に実質的に垂直な移動の第二の軸線を定義する方向に前記エネルギーの集束ビ ームを相対的に並進させるステップを有することを特徴とする請求項１記載の方 法。 ３．前記所定の鋭角が約４５°であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．前記第一のセットのデータが、非直交座標系にて表現され、この方法がさら に前記第一のセットのデータを直交座標系にて表現された第二のセットのデータ に変換するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。 ５．前記第一のセットの検査サイトが電気的な相互接続サイトであることを特徴 とする請求項１記載の方法。 ６．前記複数のポイントが、８〜４０９６個の範囲で調節可能であることを特徴 とする請求項１記載の方法。 ７．覗きステージに置かれた対象物を自動的に高速３次元画像化することにより 、前記対象物に関する寸法情報を得るためのシステムであって、前記対象物が第 一のセットの検査サイトを持ち、このシステムが、この第一のセットの検査サ イトの対応する表面上に複数のポイントを生成するために所定の方位に向けられ たエネルギーの集束ビームを投影する手段と、対応する反射信号を生成するため に、移動の第一の軸線を定義する第一の方向に前記第一のセットの検査サイトに 対して前記のエネルギーの集束ビームを相対的に並進（移動）させる手段と、対 応する電気信号を生成するために前記反射信号内のエネルギーの量を検出する手 段と、及び、前記の対応する表面上の前記複数のポイントの高さを含む前記の寸 法情報を表す第一のセットのデータを得るために前記電気信号を処理する手段と をを有し、前記エネルギーの集束ビームの前記の所定の方位が、前記第一の方向 に対して所定の鋭角をなすように向けられることを特徴とするシステム。 ８．前記相対的に並進（移動）させる手段が、さらに、前記エネルギーの集束ビ ームを、前記の対象物の第二のセットの検査サイトに対して、前記第一の方向に 実質的に垂直な移動の第二の軸線を定義する方向にも相対的に並進させることを 特徴とする請求項７に記載のシステム。 ９．前記所定の鋭角が約４５°であることを特徴とする請求項７記載のシステム 。 10．前記第一のセットのデータが非直交座標系にて表現され、このシステムがさ らに前記第一のセットのデータを直交座標系にて表現された第二のセットのデー タに変換するための手段を含むことを特徴とする請求項７記載のシステム。 11．前記第一のセットの検査サイトが電気的な相互接続サイトであることを特徴 とする請求項７記載のシステム。 12．前記並進（移動）手段が３次元レーザスキャナから成り、前記の検出手段が 画像センサから成り、前記の処理手段が画像処理システムから成ることを特徴と する請求項７記載のシステム。 13．前記の３次元レーザスキャナが位置決めシステムに所定の鋭角をなすように 搭載され、前記位置決めシステムが前記３次元レーザスキャナを対象物に対して 移動させることを特徴とする請求項12記載のシステム。 14．前記走査システムが、前記複数のポイントの数を調節するための調節可能な ビームデフレクタを含むことを特徴とする請求項７記載のシステム。 15．前記複数のポイントの数が、８〜４０８６個の範囲で調節可能であることを 特徴とする請求項14記載のシステム。 16．前記の相対的に並進（移動）させる手段が、前記対象物を前記の投影手段に 対して移動させることを特徴とする請求項７記載のシステム。