(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易なキャリブレーションによって三次元形状計測を実行可能な技術を提供する。【解決手段】少なくとも物体側がテレセントリック光学系である光学系によって、位相が異なる複数の縞模様のパターンである測定パターンを投影部６０に投影させ、撮影部７０で撮影された前記測定パターンの画像に基づいて、撮像素子の座標毎の位相を測定位相として取得し、予め特定された位相とＺ方向の位置との関係に基づいて、測定位相に対応したＺ方向の位置を特定し、検査対象のＺ方向の位置として取得し、撮像素子の座標と、Ｘ方向およびＹ方向の位置と、が予め一対一に対応づけられており、当該対応に基づいて、前記撮像素子の各座標に撮影された前記検査対象の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置を取得する基板検査装置が構成される。【選択図】図２
0003235083.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
縞模様のパターンを検査対象に投影する投影部と、
少なくとも物体側がテレセントリック光学系である光学系によって撮像素子に結像させて前記検査対象を撮影する撮影部と、
前記テレセントリック光学系の光軸に対して平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に対して垂直なＸ方向と、前記Ｚ方向および前記Ｘ方向に垂直なＹ方向と、に前記検査対象を移動させる移動ステージと、
位相が異なる複数の前記縞模様のパターンである測定パターンを前記投影部に投影させ、前記撮影部で撮影された前記測定パターンの画像に基づいて、前記撮像素子の座標毎の位相を測定位相として取得し、予め特定された位相と前記Ｚ方向の位置との関係に基づいて、前記測定位相に対応した前記Ｚ方向の位置を特定し、前記検査対象の前記Ｚ方向の位置として取得する高さ取得部と、
前記撮像素子の座標と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置と、が予め一対一に対応づけられており、当該対応に基づいて、前記撮像素子の各座標に撮影された前記検査対象の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置を取得する水平位置取得部と、
を備える基板検査装置。
【請求項２】
前記縞模様のパターンは、特定の方向において正弦波状に強度が変化し、前記特定の方向に垂直な方向に強度が変化しないパターンである、
請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
位相と前記Ｚ方向の位置との関係を示す情報と、
前記撮像素子の座標と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置と、を一対一に対応づけた情報と、
を記憶する記憶部、をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記投影部は、周期が異なる前記測定パターンを投影可能であり、
前記高さ取得部は、一方の前記測定パターンの投影結果に基づいて前記検査対象の前記Ｚ方向の位置が属する範囲を限定し、当該範囲内の前記Ｚ方向の位置を他方の前記測定パターンの投影結果に基づいて取得する、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の基板検査装置。
【請求項５】
位相と前記Ｚ方向の位置との関係を示す情報は、
第１の周期の１周期分の位相よりも広い範囲の位相の値と、
前記第１の周期の前記測定パターンに基づいて１周期分の位相で測定可能な前記Ｚ方向の範囲よりも広い範囲における前記Ｚ方向の位置と、
の関係が、前記第１の周期の前記測定パターンの投影結果に基づいて決定された関係を含み、
前記高さ取得部は、
前記第１の周期より大きい第２の周期の前記測定パターンの画像に基づいて特定された位相に基づいて、前記情報において参照すべき位相の値を特定し、当該位相の値に基づいて前記Ｚ方向の位置を取得する、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の基板検査装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上の検査対象を検査するための技術として、位相シフト法を用いた三次元形状測定技術が知られている。位相シフト法は、位相シフト量が異なる複数の縞模様のパターンを検査対象に投影し、カメラで撮影して位相を特定することによって、撮影された検査対象の三次元形状を測定する技術である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０３８６７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の三次元形状測定技術においては、測定開始前のキャリブレーションの手間が大きかった。例えば、特許文献１に開示された技術においては、位相φと高さｚとの関係をキャリブレーションによって特定した後、ｚ座標とｘ座標との関係およびｚ座標とｙ座標との関係をキャリブレーションによって特定する必要がある。ｚ座標とｘ座標との関係およびｚ座標とｙ座標との関係は、基準グリッド平板をステップ移動させて撮影することにより、ｚ座標毎にｘ座標およびｙ座標を特定する作業が必要である。
本考案は、前記課題にかんがみてなされたもので、簡易なキャリブレーションによって三次元形状計測を実行可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、基板検査装置は、縞模様のパターンを検査対象に投影する投影部と、少なくとも物体側がテレセントリック光学系である光学系によって撮像素子に結像させて前記検査対象を撮影する撮影部と、前記テレセントリック光学系の光軸に対して平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に対して垂直なＸ方向と、前記Ｚ方向および前記Ｘ方向に垂直なＹ方向と、に前記検査対象を移動させる移動ステージと、位相が異なる複数の前記縞模様のパターンである測定パターンを前記投影部に投影させ、前記撮影部で撮影された前記測定パターンの画像に基づいて、前記撮像素子の座標毎の位相を測定位相として取得し、予め特定された位相と前記Ｚ方向の位置との関係に基づいて、前記測定位相に対応した前記Ｚ方向の位置を特定し、前記検査対象の前記Ｚ方向の位置として取得する高さ取得部と、前記撮像素子の座標と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置と、が予め一対一に対応づけられており、当該対応に基づいて、前記撮像素子の各座標に撮影された前記検査対象の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の位置を取得する水平位置取得部と、を備える。
【０００６】
以上説明した基板検査装置においては、少なくとも物体側がテレセントリック光学系である光学系を用いた撮影部によって検査対象を撮影する。また、移動ステージのＺ方向（高さ方向）は、テレセントリック光学系の光軸に平行である。従って、移動ステージによって検査対象がＺ方向に移動されたとしても、撮像素子の特定の座標において撮影される検査対象の部位は、変化しない。すなわち、Ｚ方向に垂直な面内（Ｘ−Ｙ面内）の特定の位置と、当該特定の位置が撮影される撮像素子の座標と、は一対一に対応し、Ｚ方向の位置に依存しない。
【０００７】
このため、撮像素子の座標と、Ｘ方向およびＹ方向の位置と、が予め一対一に対応づけられていれば、検査対象がＺ方向においてどの位置に存在しても、常にこの対応関係を利用して任意の座標に撮影された部位がＸ−Ｙ面内のどの位置に存在するのか特定することができる。従って、従来技術のように、Ｚ座標毎にＸ座標およびＹ座標を特定するキャリブレーションは必要ない。このため、簡易なキャリブレーションによって三次元形状計測を実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】基板検査装置のブロック図である。
【図２】撮影部と投影部と検査対象との関係を示す図である。
【図３】図３Ａは位相とＺ方向の位置との関係を示す図、図３Ｂは撮像素子の座標と水平方向の位置との関係を示す図である。
【図４】キャリブレーション処理のフローチャートである。
【図５】図５Ａは第１の測定パターンによる測定位相とＺ方向の位置との関係を示す図、図５Ｂはシフト後の位相とＺ方向の位置との関係を示す図である。
【図６】検査処理のフローチャートである。
【図７】図７Ａは第２の測定パターンによる測定位相とＺ方向の位置との関係を示す図、図７Ｂはシフト後の位相とＺ方向の位置との関係を示す図、図７Ｃは位相−Ｚ位置情報３０ｂにおける位相と第２の測定位相との関係を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
ここでは、下記の順序に従って本考案の実施の形態について説明する。
（１）基板検査装置の構成：
（２）キャリブレーション処理：
（３）検査処理：
（４）他の実施形態：
【００１０】
（１）基板検査装置の構成：
図１は、本実施形態にかかる基板検査装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態において基板検査装置１０は、制御部２０と記憶部３０と表示装置４０と入力装置５０と投影部６０と撮影部７０と移動ステージ８０とを備えている。本実施形態においては、投影部６０と、撮影部７０と、移動ステージ８０とが連携して基板上の検査対象を撮影する。
【００１１】
図２は、投影部６０と、撮影部７０と、移動ステージ８０との関係を示す斜視図である。移動ステージ８０は、検査対象が実装された基板ＰＢが載置されるステージであり、制御部２０の制御の下で基板ＰＢを当該基板ＰＢの面方向および面方向に垂直な方向に移動させる。基板ＰＢの面方向に垂直な方向は、基板ＰＢ上に実装された部品の高さ方向になるため、本明細書では、基板ＰＢの面方向に垂直な方向を高さ方向と呼ぶ。また、基板ＰＢの面方向を水平方向と呼ぶ。さらに、高さ方向をＺ方向とも呼び、水平方向において直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とも呼ぶ。
【００１２】
投影部６０は、光軸方向に任意の画像を出力し、光軸と交わる面に当該画像を投影するプロジェクタである。プロジェクタの方式は限定されないが、本実施形態においては、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）である。図２においては、投影部６０の光軸Ａｘを実線で示しており、図２に示すように、投影部６０の光軸Ａｘは、Ｚ方向に対して傾斜している。投影部６０は、任意の画像を出力することが可能であるが、本実施形態において、検査対象の三次元形状測定を行う際には、縞模様のパターンを検査対象に投影する。本実施形態において、縞模様のパターンは、特定の方向において正弦波状に強度が変化し、特定の方向に垂直な方向に強度が変化しないパターンである。パターンの詳細は後述する。
【００１３】
撮影部７０は、撮像素子を備えており、基板ＰＢ上の撮影領域Ｖを撮影する撮影装置である。多くの場合、撮影領域Ｖは、基板ＰＢの部品実装面より狭いが、移動ステージ８０により基板ＰＢを移動させることによって基板ＰＢ上の任意の位置を撮影領域Ｖとすることができる。本実施形態において、撮影部７０は、物体側がテレセントリック光学系である。従って、物体側から撮影部７０に入射し、撮像素子に結像する光は、撮影部７０の外部において全て平行の光路を通る。図２においては、テレセントリック光学系においてレンズの中央を通る光軸Ｂｘを実線の矢印で示している。なお、本実施形態において、テレセントリック光学系の光軸Ｂｘは、Ｚ方向に対して平行である。
【００１４】
図１に示す制御部２０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭやＲＡＭで構成されるコンピュータであり、記憶部３０に記憶された各種情報を用いて基板検査に必要な処理を実行する。本実施形態において制御部２０は、基板検査を行うための基板検査プログラム２１を実行する。基板検査プログラム２１のソフトウェア構成については後述する。
【００１５】
記憶部３０は、基板情報３０ａと位相−Ｚ位置情報３０ｂと座標−水平位置情報３０ｃとを記憶する。基板情報３０ａは、基板ＰＢ上に実装された部品の位置および形状を示しており、検査対象となる部品を示す情報も含まれている。本実施形態においては、検査対象となる部品が撮影部７０の視野に入るように撮影領域が決められる。
【００１６】
位相−Ｚ位置情報３０ｂは、撮影部７０で撮影された画像の座標毎に特定される位相と、当該座標に写っている検査対象のＺ方向の位置との関係を示す情報であり、位相とＺ方向の位置との関係は、予めキャリブレーションによって特定される。キャリブレーションの詳細は後述する。キャリブレーションが行われると、撮影部７０の撮像素子の位置を示す座標毎に、位相とＺ方向の位置とが対応づけられる。
【００１７】
図３Ａは、位相とＺ方向の位置との関係を説明する図であり、Ｘ−Ｚ平面に垂直な方向から投影部６０や撮影部７０を眺めた状態を示している。図３Ａにおいては、投影部６０からパターンＰｔが投影される状況を模式的に示しており、パターンＰｔを投影する際の代表的な光路を３カ所抜き出して実線Ｌｃ1〜Ｌｃ3で示している。
【００１８】
撮影部７０の物体側は、テレセントリック光学系であり、その光軸がＺ方向に平行であるため、ある水平方向の特定の位置と、当該特定の位置が撮影される撮像素子の座標と、は一対一に対応し、Ｚ方向の位置に依存しない。例えば、図３Ａに示すある位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）と、当該位置Ｐ0からＺ方向に移動した位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）とを想定する。この場合、位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）からの光が撮影部７０の撮像素子７０ａに達する際の位置に相当する座標Ｓ0（ｍ0，ｎ0）と、位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）からの光が撮像素子７０ａに達する際の位置に相当する座標Ｓ0（ｍ0，ｎ0）とは同一である。位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）と、位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）は、水平方向の座標（Ｘ0，Ｙ0）が同一であるため、水平方向の位置は同一である。従って、水平方向の位置（Ｘ0，Ｙ0）と、当該位置（Ｘ0，Ｙ0）が撮影される撮像素子の座標（ｍ0，ｎ0）と、は一対一に対応している。
【００１９】
一方、投影部６０から投影されたパターンが位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）に投影されている場合、投影部６０からの光が位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）に到達する際の光路はＬｃ2であり、投影部６０から投影されたパターンが位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）に投影されている場合、投影部６０からの光が位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）に到達する際の光路はＬｃ1である。このように、投影部６０からの光路が異なると、図３Ａにおいて模式的に示されているように光路上の光によって投影されるパターンＰｔの位相が異なるため、位相シフト法によって複数のパターンから導出される位相も異なる。従って、投影先のＺ方向の位置が異なると、投影されたパターンから導出される位相が異なる。
【００２０】
このように、投影先のＺ方向の位置が異なることによって、位相が異なることを利用すると、位相に基づいて、Ｚ方向の位置を特定することができる。例えば、パターンが位置Ｐ0（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）に投影されている状態で撮像素子の座標（ｍ0，ｎ0）に撮影された画像から導出された位相が位相φp0であることが予めわかっていれば、投影によって得られた位相が位相φp0である場合に、パターンが投影された部位のＺ方向の位置はＺ0であると特定することができる。また、パターンが位置Ｐ1（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ1）に投影されている状態で撮像素子の座標（ｍ0，ｎ0）に撮影された画像から導出された位相が位相φp1であることが予めわかっていれば、投影によって得られた位相が位相φp1である場合に、パターンが投影された部位のＺ方向の位置はＺ1であると特定することができる。本実施形態においては、このような位相とＺ方向の位置との関係が、後述するキャリブレーションによって撮像素子の座標毎に予め特定され、位相−Ｚ位置情報３０ｂとして定義され、記憶部３０に記憶されている。
【００２１】
位相−Ｚ位置情報３０ｂは、位相とＺ方向の位置との関係を示していれば良く、どのような態様で定義されていても良い。例えば、多項式によって定義されても良いし、代表的な位相とＺ方向の位置とを対応づけたテーブルによって定義されても良く、種々の構成を採用可能である。多項式で位相とＺ方向の位置との関係を定義する場合、例えば、以下の式（１）によって当該多項式を表現できる。
【数１】
0003235083.tif 000003
ここで、ｚはＺ方向の位置、φは位相、ｊは多項式の次数である。多項式の次数ｊは限定されないが、例えば、３次（ｊ＝３）等を採用可能である。
【００２２】
測定パターンの投影によって測定可能なＺ方向の範囲は、位相の変化幅２πに対応している。例えば、投影対象のＺ方向の位置をステップ変化させながら、測定パターンを投影し、位相を導出すると、Ｚ方向の位置が既定範囲変化する過程で、位相は−φから＋φまで変化する。測定パターンが投影されて導出される位相φは、φ＋２Ｎπ（Ｎは自然数）の位相と等価である。従って、特定の周期の測定パターンを用いて測定可能なＺ方向の範囲は測定パターンの周期（位相２π分の変化）に応じた範囲に限定される。
【００２３】
第１の測定パターンの投影結果に基づいて測定されるＺ方向の範囲が、例えば、３ｍｍである場合、８倍の周期を持つ第２の測定パターンの投影結果に基づいて測定されるＺ方向の範囲は、８倍の２４ｍｍとなる。図２においては、第１の測定パターンと、第２の測定パターンとを模式的に示している。測定パターンを構成する各パターンは、上述のように、特定の方向において正弦波状に強度が変化し、特定の方向に垂直な方向に強度が変化しないパターンである。
【００２４】
図２においては、矩形の枠内に第１の測定パターンと第２の測定パターンとを示しており、白黒の濃淡で強度を示している。また、図２においては、投影部６０によって投影される画像の座標系を、直交するｕ軸、ｖ軸で構成される座標系で模式的に示している。これらの模式図で示されるように、測定パターンは、ｕ軸方向において、正弦波状に強度が変化するが、ｖ軸方向には強度が変化しない。
【００２５】
本実施形態において、第１の測定パターンは、周期が同一であり、位相シフト量が異なる４つのパターンで構成される。第２の測定パターンも、周期が同一であり、位相シフト量が異なる４つのパターンで構成される。但し、第１の測定パターンと、第２の測定パターンと、では、周期が異なっている。具体的には、第２の測定パターンを構成するパターンのｕ軸方向の変化がｓｉｎ(ｕ＋α)と表現される場合、第２の測定パターンは、図２に示されるように、位相シフト量αがα＝０，π／２，π，３π／２である４つのパターンで構成される。位相シフト量は、最も位相が近いパターン同士での位相差が等間隔になるように設定されていれば良く、これらの値に限定されない。
【００２６】
第１の測定パターンは、第２の測定パターンと比較して周期が１／８のパターンであり、第１の測定パターンを構成するパターンのｕ軸方向の変化はｓｉｎ(８ｕ＋α)と表現される。本実施形態において、位相シフト量は第２の測定パターンと同一であり、位相シフト量αがα＝０，π／２，π，３π／２である４つのパターンによって第１の測定パターンが構成される。
【００２７】
以上のように、周期が異なる測定パターンを比較すると、周期が長い測定パターンの方が測定可能なＺ方向の範囲が大きくなる。一方、測定可能なＺ方向の範囲が大きくなると、測定精度は低下する。そこで、本実施形態においては、第１の周期の測定パターンと、第１の周期よりも大きい第２の周期のパターンである第２の測定パターンと、を併用する。この結果、第１の測定パターンでの測定精度で、第１の測定パターンで測定可能なＺ方向の範囲より広い範囲の測定を実施することができる。
【００２８】
このような測定を実現するため、記憶部３０には、第１の測定パターンに対応する位相−Ｚ位置情報３０ｂが記憶される。但し、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいては、第１の測定パターンの周期である第１の周期の１周期分の位相よりも広い範囲の位相の値と、第１の周期である第１の測定パターンに基づいて１周期分の位相で測定可能なＺ方向の範囲よりも広い範囲におけるＺ方向の位置とが対応づけられている。具体的には、本実施形態においては１６π（＝２π×８）の位相変化に応じた２４ｍｍのＺ方向の範囲について、位相とＺ方向の位置とが対応づけられている。一方、第２の測定パターンによって投影を行えば、２πの位相変化に応じたＺ方向の範囲である２４ｍｍの値について位相を導出することができる。そこで、本実施形態においては、第２の測定パターンの投影によって導出される位相に基づいて、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて参照すべき位相が１６πの範囲の中から選定されるように構成される（詳細は後述）。
【００２９】
座標−水平位置情報３０ｃは、撮像素子の座標と、水平位置と、を一対一に対応づけた情報である。テレセントリック光学系を利用した本実施形態においては、視野内に含まれる水平方向の任意の位置と、当該位置が撮影される撮像素子の座標と、が一対一に対応する。例えば、図３Ａに示すように、水平方向の位置（Ｘ0，Ｙ0）と、当該位置（Ｘ0，Ｙ0）が撮影される撮像素子の座標（ｍ0，ｎ0）と、は一対一に対応している。また、図３Ｂにおいては、水平位置が同一で、Ｚ方向の位置が異なる３カ所の位置Ｐ2（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ0），位置Ｐ3（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ1），位置Ｐ4（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）が示されているが、これらの位置が撮影部７０の撮像素子７０ａに撮影される際の光路は、実線の矢印で示す光路になる。従って、いずれの位置Ｐ2，位置Ｐ3，位置Ｐ4も、撮像素子において同一の座標（ｍ1，ｎ1）において撮影される。
【００３０】
このように、本実施形態において、任意の水平位置が撮影される撮像素子上の座標は、Ｚ方向の位置に依存しない。そこで、本実施形態においては、予め撮像素子の座標と、水平位置と、が一対一に対応づけられ、座標−水平位置情報３０ｃとして記憶部３０に記憶されている。なお、座標−水平位置情報３０ｃは、各種の手法で定義されて良く、例えば、予めキャリブレーションによって特定される構成等を採用可能である。キャリブレーションは、例えば、格子点など、２次元的に分布するパターンが投影部６０によって水平方向に平行な平板に投影され、撮影部７０で撮影され、撮影された画像のいずれの座標に、パターンのどの部分が該当するのか特定する処理等によって実施可能である。
【００３１】
以上のように、任意の水平位置が撮影される撮像素子上の座標は、Ｚ方向の位置に依存しないが、この関係は、撮影部７０においてテレセントリック光学系が採用されていることによって実現される。すなわち、撮影部７０において非テレセントリック光学系が採用されていると、撮影部７０の撮像素子に入射する光の光路がＺ方向に対して傾斜した状態になり得る。このため、異なる水平位置からの光が撮像素子の同一の座標で検出され得る。この場合、従来技術のように、Ｚ方向の位置毎に、水平位置と撮像素子の座標とを対応づける必要があり、キャリブレーションの負荷が大きい。しかし、本実施形態においては、撮影部７０においてテレセントリック光学系が採用されているため、簡易な処理によって座標−水平位置情報３０ｃを定義することができる。
【００３２】
座標−水平位置情報３０ｃは、撮像素子の座標と、水平方向の位置と、を一対一に対応づけた情報であれば良く、どのような態様で定義されていても良い。例えば、多項式によって定義されても良いし、代表的な位相とＺ方向の位置とを対応づけたテーブルによって定義されても良く、種々の構成を採用可能である。
【００３３】
表示装置４０は、制御部２０の制御の下で各種画像を表示するディスプレイである。入力装置５０は、ユーザの操作を受け付ける装置であり、マウスやキーボードやタッチパネル等であってもよい。ユーザは、入力装置５０を操作し、基板検査の開始指示などの各種の入力を行うことができる。
【００３４】
次に、基板検査プログラム２１のソフトウェア構成について説明する。基板検査プログラム２１は、撮影領域取得部２１ａと、高さ取得部２１ｂと、水平位置取得部２１ｃと、基板検査部２１ｄとを含む。撮影領域取得部２１ａは、基板情報３０ａに基づいて、基板ＰＢ上の検査対象を撮影するための撮影領域を取得する機能を制御部２０に実行させる。
【００３５】
制御部２０は、撮影領域取得部２１ａの機能により、基板情報３０ａに基づいて、検査対象の部品を特定する。また、制御部２０は、撮影領域取得部２１ａの機能により、検査対象を撮影するための撮影領域を特定する。撮影領域は、少なくとも、基板ＰＢ上の全ての検査対象を撮影できるように、決定されれば良く、１カ所の撮影領域で全ての検査対象を撮影できなければ、撮影領域が複数個設定される。むろん、基板ＰＢ上の全ての部位を網羅して撮影できるように、撮影領域が取得されても良い。
【００３６】
高さ取得部２１ｂは、位相シフト法に基づいて、検査対象のＺ方向の位置を取得する機能を制御部２０に実行させる。具体的には、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、未撮影の撮影領域が撮影部７０の視野内に含まれるように、移動ステージ８０に制御指示を出力する。この結果、移動ステージ８０は、当該未撮影の撮影領域が撮影される位置となるように、基板ＰＢを水平方向に移動させる。なお、この際、基板ＰＢのＺ方向の位置は、既定の位置（例えば、Ｚ方向の移動範囲の最も下端側の位置等）となるように位置が設定される。
【００３７】
また、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、投影部６０に測定パターンを投影させる。本実施形態においては、周期が異なる第１の測定パターンと第２の測定パターンとが投影される。すなわち、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第１の測定パターンに含まれる４つのパターンを順番に投影し、第２の測定パターンに含まれる４つのパターンを順番に投影する。この結果、撮影領域内の検査対象に各パターンが投影される。
【００３８】
測定パターンが投影されると、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、撮影部７０を制御し、撮影領域の画像を撮影する。この結果、撮影部７０は、第１の測定パターンに含まれる４つのパターン、第２の測定パターンに含まれる４つのパターンのそれぞれが、検査対象に投影された状態の画像を出力する。制御部２０は、これらの画像を取得し、図示しないＲＡＭ等のメモリに記憶させる。
【００３９】
各パターンの画像が取得されると、制御部２０は、第２の測定パターンの投影結果を示す画像に基づいて検査対象のＺ方向の位置が属する範囲を限定し、当該範囲内のＺ方向の位置を第１の測定パターンの投影結果を示す画像に基づいて取得する。具体的には、高さ取得部２１ｂの機能により、第１の測定パターンの投影結果を示す画像に基づいて、撮影部７０の撮像素子の座標毎に、位相を導出する。当該位相を第１の測定位相と呼ぶ。また、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第２の測定パターンの投影結果を示す画像に基づいて、撮影部７０の撮像素子の座標毎に、位相を導出する。当該位相を第２の測定位相と呼ぶ。そして、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第１の測定位相および第２の測定位相に基づいて、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて参照すべき位相の値を特定し、当該位相の値に基づいてＺ方向の位置を取得する。以上の結果、撮像素子の座標毎に、各撮像素子に写っている検査対象のＺ方向の位置を取得することができる。なお、以上の処理の詳細は後述する。
【００４０】
水平位置取得部２１ｃは、撮影部７０の撮像素子の各座標に撮影された検査対象のＸ方向およびＹ方向の位置を取得する機能を制御部２０に実行させる。すなわち、制御部２０は、水平位置取得部２１ｃの機能により、座標−水平位置情報３０ｃを参照し、撮像素子の各座標に対応したＸ方向の位置およびＹ方向の位置を取得し、検査対象の水平位置として取得する。上述のように、座標−水平位置情報３０ｃは、Ｚ方向の位置に依存せずに、撮像素子の各座標に対応した水平位置を対応づけることができる。従って、本実施形態においては、Ｚ方向の位置によらずに検査対象の水平位置を特定することができ、容易に、水平位置を特定することができる。
【００４１】
基板検査部２１ｄは、検査対象の検査を行う機能を制御部２０に実行させる。すなわち、制御部２０は、基板検査部２１ｄの機能により、撮像素子の座標毎に特定された高さおよび水平位置に基づいて、検査対象の三次元形状を特定する。三次元形状は、検査対象の検査に必要な特徴量であれば良く、例えば、半田や部品の形状が、基板情報３０ａに規定された形状であるか否かを、高さ、大きさ、断面積、曲率等で特定する場合、これらの量が特定されれば良い。
【００４２】
検査対象の三次元形状が特定されると、制御部２０は、基板検査部２１ｄの機能により、各検査対象について検査を行う。検査結果が得られると、制御部２０は、表示装置４０に対して、検査対象を示す識別情報と、検査結果とを対応づけて表示させる。検査項目や、検査に必要な特徴量は、公知の技術を流用することができる。
【００４３】
（２）キャリブレーション処理：
図４は、キャリブレーション処理のフローチャートである。キャリブレーション処理は、基板検査装置１０による検査が行われる際に、予め実施される。本実施形態において、キャリブレーション処理は、キャリブレーション用に予め用意された平板が移動ステージ８０にセットされた状態で実施される。平板は、平面を有し、当該平面に測定パターンが投影された場合に、その強度を取得できる板状の部材である。従って、平面の色は限定されないが、例えば、白色の平面が好ましい。本実施形態においては、移動ステージ８０によってＺ方向に基板を移動させることが可能な範囲が決められている。平板が移動ステージ８０にセットされた状態で移動ステージ８０が平板をＺ方向に移動させると、測定パターンが投影される平面は、Ｚ方向における基板の実装面の測定可能範囲に渡って移動する。すなわち、Ｚ方向の位置の最下端Ｚminから最上端Ｚmaxまで平板の平面が移動する。なお、上述のように、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいては、１周期分の位相である２πの範囲の位相で測定可能なＺ方向の範囲よりも広い範囲である１６πの範囲に対して、Ｚ方向の位置が対応づけられる。本実施形態において１６π（＝２π×８）の位相変化に応じたＺ方向の範囲は２４ｍｍであるため、Ｚmax−Ｚminは２４ｍｍである。
【００４４】
キャリブレーション処理が開始されると、制御部２０は、平板が撮影領域に配置される（ステップＳ１００）。すなわち、制御部２０は、移動ステージ８０を制御し、移動ステージ８０にセットされた平板の平面が撮影部７０で撮影されるような水平位置に平板を移動させる。
【００４５】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、Ｚ方向の位置を設定する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部２０は、移動ステージ８０を制御し、平板の平面がＺ方向の既定の位置となるように制御する。本実施形態において、ステップＳ１０５〜Ｓ１３５はループ処理になっており、制御部２０は、当該ループ処理によってＺ方向の位置の最下端Ｚminから最上端Ｚmaxまで既定ステップ単位で移動させ、各ステップにおいてステップＳ１１０以降の処理を行う。このため、ステップＳ１０５が最初に実行される際、制御部２０は、平板の平面が最下端Ｚminとなるように移動ステージ８０を制御する。以後、ループ処理の過程で、ステップＳ１０５が実行される度に、制御部２０は、移動ステージ８０を制御し、平板の平面を１ステップ分上方に移動させる。
【００４６】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第１の測定パターンを平板に投影させる（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２０は、投影部６０を制御し、第１の測定パターンの中の一つを平板に投影させる。次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、撮影を行う（ステップＳ１１５）。すなわち、制御部２０は、撮影部７０を制御し、第１の測定パターンの中の一つが投影された状態の平板の画像を撮影させる。撮影が行われると、撮影部７０は、撮影された画像を示す画像データを出力するので、制御部２０は、当該画像データを取得し、ＲＡＭ等の図示しないメモリに記憶させる。
【００４７】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、全パターンの撮影が終了したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。すなわち、第１の測定パターンは複数個（本例では４個）のパターンを含むため、第１の測定パターンを構成する複数のパターンの中で、ステップＳ１１０で投影されていないパターンが存在しない場合に、制御部２０は、全パターンの撮影が終了したと判定する。ステップＳ１２０において、全パターンの撮影が終了したと判定されない場合、制御部２０は、ステップＳ１１０の処理を実行し、未撮影のパターンの投影および撮影を行う。
【００４８】
ステップＳ１２０において、全パターンの撮影が終了したと判定された場合、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、位相を取得する（ステップＳ１２５）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ１１５で撮影された座標毎に、位相シフト法によって位相を取得する。具体的には、本実施形態において第１の測定パターンは、図２に示されるようにα＝０，π／２，π，３π／２である４つのパターンによって構成されるため、ステップＳ１１５は、Ｚ方向の各位置について４回実行される。
【００４９】
各画像データは、撮像素子の座標毎の光の強度を示しており、α＝０，π／２，π，３π／２である４つのパターンのそれぞれを投影した場合にある座標において得られる強度がＩ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3とすると、以下の式（２）に基づいて、位相φを導出することができる。
【数２】
0003235083.tif 000004
そこで、制御部２０は、ステップＳ１１５で撮影された画像の撮像素子の座標毎に、光の強度を取得し、式（２）で得られた値をｔａｎの逆関数によって変換することにより、座標毎の位相を取得する。なお、位相φと位相φ＋２Ｎπ（Ｎは自然数）は、等価であるため、本実施形態において制御部２０は、ステップＳ１２５において−πからπの範囲で位相φを取得する。なお、位相ソフト法による位相の導出は、式（２）による導出に限定されず、例えば、積分型位相シフト法、フーリエ変換位相シフト法等が利用されても良い。
【００５０】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、位相とＺ方向の位置とを対応づけて記憶させる（ステップＳ１３０）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ１２５で取得された、撮像素子の座標毎の位相と、ステップＳ１０５で設定されたＺ方向の位置とを対応づける情報を生成し、ＲＡＭ等の図示しないメモリに記憶させる。
【００５１】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、Ｚ方向の全範囲の測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３５）。すなわち、制御部２０は、現在のＺ方向の位置が最上端Ｚmaxである場合に、Ｚ方向の全範囲の測定が終了したと判定する。ステップＳ１３５において、Ｚ方向の全範囲の測定が終了したと判定されない場合、制御部２０は、ステップＳ１０５以降の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ１３５において、Ｚ方向の全範囲の測定が終了したと判定された場合、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、位相−Ｚ位置情報３０ｂを記憶部３０に記憶させる。（ステップＳ１４０）。上述のように、Ｚ方向の測定可能範囲であるＺmax−Ｚminは２４ｍｍであり、第１の測定パターンの１周期分の位相φの範囲（２πの範囲）で測定可能な３ｍｍよりも広い範囲が測定可能範囲である。このため、位相−Ｚ位置情報３０ｂを定義する際には、位相を０〜１６πの範囲の位相に変換し、Ｚmin〜Ｚmaxの範囲のＺ方向の位置と一対一に対応づける。
【００５３】
図５Ａは、ステップＳ１０５〜Ｓ１３５のループ処理が終了した段階で、図示しないメモリに記憶されている位相φとＺ方向の位置（高さ）との関係を模式的に例示した図である。なお、位相φ（ｍ，ｎ）という表記は、撮像素子のある座標（ｍ，ｎ）における位相であることを示している。図５Ａに示す例において、Ｚ方向の位置が最下端Ｚminである場合に、ある座標（ｍ，ｎ）にて導出される位相は位相φ0である。当該位相φ0を初期位相と呼ぶ。
【００５４】
ステップＳ１０５〜Ｓ１３５の処理が繰り返されると、Ｚ方向の位置がＺminからＺmaxに向けて変化していく。この際、ステップＳ１２５で導出される位相φは、初期位相φ0からπに向けて変化し、位相πに対応したＺ方向の位置を過ぎると、位相は−πとなり、再び徐々に上昇する。この後、Ｚ位置の変化に応じて位相φは−πからπへの変化を繰り返す。このため、一つの位相、例えば、位相φ1に対して、Ｚ方向の複数の位置が対応する。
【００５５】
そこで、本実施形態においては、一つの位相に対して、Ｚ方向の位置が一つ対応するように、位相とＺ方向の位置との関係を修正する。修正は、図５Ａに示す関係を位相軸方向にシフトさせることによって実現される。まず、制御部２０は、初期位相φ0〜πまでの位相はシフトさせず、位相が初めてπを超えた後、Ｍ個目（Ｍは１以上の整数）の２π分の位相を２πＭだけ上方にシフトさせる。例えば、図５Ａにおいては、１個目の２π分の位相をＰｈ1，２個目の２π分の位相をＰｈ2として例示しており、これらの例であれば、Ｐｈ1は２π、Ｐｈ2は４πだけ上方にシフトされる。
【００５６】
図５Ｂにおいては、図５Ａに示す位相がこのようにしてシフトされた後の関係を一点鎖線で示している。本実施形態において、制御部２０は、さらに、Ｚ方向の位置の下端Ｚminに対応する位相φが０になるように（初期位相φ0と位相０との差分を解消するように）位相をシフトさせる。このシフトが行われれた後の位相は、元の位相φ−初期位相φ0と表現される。図５Ａに示す例において、初期位相φ0は負の値であるため、図５Ａに示す位相の関係であれば、上方にシフトされる。
【００５７】
以上のようなシフトが行われると、図５Ｂにおいて実線で示すような位相φとＺ方向の位置との関係が得られる。この関係は、上述のように、０〜１６πの範囲の位相とＺmin〜Ｚmaxの範囲のＺ方向の位置とを一対一に対応づけた関係である。ステップＳ１４０において制御部２０は、当該関係を位相−Ｚ位置情報３０ｂとして記憶部３０に記憶させる。
【００５８】
（３）検査処理：
次に、検査処理を説明する。図６は検査処理を示すフローチャートである。検査処理は、位相−Ｚ位置情報３０ｂおよび座標−水平位置情報３０ｃが記憶部３０に記憶された状態で実行される。検査処理が行われる場合、検査対象が実装された基板ＰＢが移動ステージ８０にセットされ、当該基板ＰＢの基板情報３０ａが基板ＰＢに記憶される。なお、検査が行われる際、移動ステージ８０は、基板Ｎの実装面をＺmax〜Ｚminの間の任意の位置にセットし、Ｚ方向に基板Ｎを移動させない。
【００５９】
検査処理が開始されると、制御部２０は、撮影領域取得部２１ａの機能により、撮影領域を特定する（ステップＳ２００）。すなわち、制御部２０は、基板情報３０ａに基づいて、検査対象の部品を特定し、当該検査対象を撮影するための撮影領域を特定する。次に、制御部２０は、撮影領域取得部２１ａの機能により、撮影対象となる撮影領域を選択する（ステップＳ２０５）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ２００で特定された撮影領域の中から、撮影対象となる領域を一つ選択する。
【００６０】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、撮影対象の撮影領域を撮影可能な水平位置に基板を移動させる（ステップＳ２１０）。すなわち、制御部２０は、移動ステージ８０に対して制御信号を出力し、ステップＳ２０５で選択された撮影領域を撮影する位置になるように、基板ＰＢを水平方向に移動させる。
【００６１】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、投影部６０に、第１の測定パターンを投影させる（ステップＳ２１５）。すなわち、制御部２０は、位相−Ｚ位置情報３０ｂを作成する際に平板に投影した第１の測定パターンと同一の複数のパターンから、未投影のパターンを一つ選択し、投影部６０に投影させる。この結果、基板ＰＢ上において立体的な構造を有する検査対象に第１の測定パターンが投影される。
【００６２】
第１の測定パターンが投影されると、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、撮影部７０を制御し、撮影を行う（ステップＳ２２０）。撮影された画像を示す画像データは、ＲＡＭ等の図示しないメモリに記憶される。
【００６３】
次に、制御部２０は、全パターンの撮影が終了したか否か判定する（ステップＳ２２５）。すなわち、第１の測定パターンは複数個（本例では４個）存在するため、制御部２０は、その全てについて撮影が終了したか否か判定する。ステップＳ２２５において、全パターンの撮影が終了したと判定されない場合、制御部２０は、ステップＳ２１５以降の処理を繰り返す。
【００６４】
ステップＳ２２５において、全パターンの撮影が終了したと判定された場合、制御部２０は、ステップＳ２３０〜Ｓ２４０において、第２の測定パターンの投影および撮影を行う。ステップＳ２３０〜Ｓ２４０の処理は、投影、撮影されるパターンが第２の測定パターンである点が、ステップＳ２１５〜Ｓ２２５と異なるが、他の点では同一である。従って、ステップＳ２４０において、全パターンの撮影が終了したと判定された場合、第２の測定パターンを構成する各パターンが検査対象に投影された状態の画像を示す画像データがＲＡＭ等の図示しないメモリに記憶されている。
【００６５】
次に、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第１の測定位相、第２の測定位相を取得する（ステップＳ２４５）。ここで、測定位相は、−πからπまでの範囲の位相値であり、制御部２０は、上述の式（２）に基づいて第１の測定位相、第２の測定位相を導出する。
【００６６】
具体的には、第１の測定位相φは、第１の測定パターンの投影によって得られた強度Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が式（２）に代入され、得られた値がｔａｎの逆関数によって変換されることにより取得される。第２の測定位相Φは、第２の測定パターンの投影によって得られた強度Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が式（２）に代入され、得られた値がｔａｎの逆関数によって変換されることにより取得される。なお、ステップＳ２４５からＳ２６５の処理は、撮像素子の座標のそれぞれについて実施される。
【００６７】
本実施形態において、第２の測定パターンの周期は、図２に示すように、第１の測定パターンの周期よりも大きく、８倍である。このため、第２の測定パターンにおいて２πの位相の範囲に対応したＺ方向の範囲（２４ｍｍ）は、第１の測定パターンにおいて２πの位相の範囲に対応したＺ方向の範囲（３ｍｍ）より広い。本実施形態において、第２の測定パターンにおいて２πの位相の範囲に対応したＺ方向の範囲は、第１の測定パターンの撮影によって測定対象となるＺ方向の範囲Ｚmin〜Ｚmaxと一致している。
【００６８】
図７Ａは、仮に、Ｚ方向の測定可能な全範囲Ｚmin〜Ｚmaxについて第２の測定位相Φを測定した場合に得られる、測定位相ΦとＺ方向の位置との関係を模式的に示す図である。図７Ａに示す例において、Ｚ方向の位置が最下端Ｚminである場合に、撮像素子のある座標（ｍ，ｎ）にて導出される第２の測定位相がΦ0である。当該位相Φ0を初期位相と呼ぶ。図７Ａに示す例において第２の測定位相Φは、Ｚ方向の範囲の最下端の位置Ｚminにおいて初期位相Φ0であり、Ｚ方向の位置が上端の位置Ｚmaxに向かって変化すると、第２の測定位相Φは徐々に大きくなる。第２の測定位相Φがπである場合、位相は−πと等価であるため、第２の測定位相ΦがπであるＺ方向の位置よりも、さらに位置が上昇すると、第２の測定位相は−πから徐々に上昇する。但し、本実施形態において、第２の測定パターンにより、２πの位相の範囲で測定可能な範囲はＺ方向の全範囲Ｚmin〜Ｚmaxに対応している。従って、第２の測定パターンにおいては、−π〜πの位相が、Ｚ方向の全範囲Ｚmin〜Ｚmaxに対応している。
【００６９】
従って、第１の測定パターンと第２の測定パターンとの双方で同じ検査対象について測定位相を導出すると、第２の測定位相Φに基づいて、第１の測定パターンについて規定された位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて参照すべき位相の値を特定することができる。参照すべき位相の値の特定を行うために、本実施形態において制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、第２の測定位相をシフトさせ、８倍する（ステップＳ２５０）。具体的には、制御部２０は、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて定義されているように、位相０を最小とし、徐々に位相が増加する特性となるように、第２の測定位相をシフトさせる。
【００７０】
すなわち、制御部２０は、まず、初期位相Φ0〜πまでの位相はシフトさせず、位相が初めてπを超えた後の位相を２πだけ上方にシフトさせる。図７Ｂにおいては、このようにして得られた位相とＺ方向の位置との関係を一点鎖線によって示している。さらに、制御部２０は、Ｚ方向の位置の下端Ｚminに対応する位相Φが０になるように（初期位相Φ0と位相０との差分を解消するように）位相をシフトさせる。図７Ｂにおいては、このようにして得られた位相とＺ方向の位置との関係を実線によって示している。
【００７１】
図７Ｃは、シフトされた後の第２の測定位相Φ（ｍ，ｎ）とＺ方向の位置との関係、および、位相−Ｚ位置情報３０ｂに規定された第１の測定位相φ（ｍ，ｎ）とＺ方向の位置との関係を示している。図７Ｃに示すように、第２の測定位相においては、０から２πの位相の範囲が、Ｚ方向の全範囲Ｚmin〜Ｚmaxに対応しているが、位相−Ｚ位置情報３０ｂが示す関係においては、０から１６πの位相の範囲が、Ｚ方向の全範囲Ｚmin〜Ｚmaxに対応している。そして、第２の測定パターンの周期は、第１の測定パターンの周期の８倍であるため、あるＺ方向の位置に対応する第２の測定位相を８倍すれば、当該Ｚ方向の位置に第１の測定パターンを投影した場合に得られる位相に近い値となる。
【００７２】
例えば、Ｚ方向の位置Ｚsに対応する第２の測定位相Φsを８倍すれば、Ｚ方向の位置Ｚsに対応する位相φsに近い値となる。一方、ステップＳ２４５で取得された第１の測定位相φは、２πの整数倍のシフトおよび初期位相φ0によるシフトが行われていない値である。従って、位相−Ｚ位置情報３０ｂを参照する際に参照すべき位相の正確な値は、ステップＳ２４５で取得された第１の測定位相φに対して、２πの整数倍のシフトおよび初期位相φ0によるシフトを実施した値である。そして、当該正確な値は、第２の測定位相Φsを８倍して得られる位相φsに近い値である。
【００７３】
そこで、制御部２０は、第１の測定位相φ−初期位相φ0＋２πｋ（ｋは０以上の整数）が、第２の測定位相Φsを８倍して得られる位相φsに最も近くなるようにｋを取得する（ステップＳ２５５）。そして、制御部２０は、高さ取得部２１ｂの機能により、当該ｋに基づいて取得された位相に対応するＺ方向の位置を取得する（ステップＳ２６０）。すなわち、制御部２０は、ステップＳ２５５で取得したｋに基づいて、第１の測定位相φ−初期位相φ0＋２πｋを演算し、得られた位相を参照すべき位相と見なす。そして、制御部２０は、参照すべき位相に対応するＺ方向の位置を、位相−Ｚ位置情報３０ｂに基づいて（すなわち、式（１）の多項式に基づいて）取得する（ステップＳ２６０）。
【００７４】
以上の構成において、第１の測定パターンを利用すると、第２の測定パターンを利用した場合よりもＺ方向の位置の測定精度が高い。従って、第１の測定パターンに基づいて決められた位相−Ｚ位置情報３０ｂから、Ｚ方向の位置を特定する本実施形態によれば、第２の測定パターンに基づいてＺ方向の位置を特定する構成よりも、高精度のＺ方向の位置を特定することができる。一方、第１の測定パターンのみを利用した場合、２πの位相の範囲に対応するＺ方向の範囲が第２の測定パターンを利用した場合より狭いが、本実施形態においては、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて参照可能な位相の範囲が２πよりも拡張してある。そして、拡張した位相の範囲のどの値を参照すべきであるのかは、第２の測定パターンに基づいて決定することができる。従って、第１の測定パターンのみで測定を行う場合と比較して、Ｚ方向において測定可能な範囲を広げることができる。
【００７５】
次に、制御部２０は、座標−水平位置情報３０ｃの機能により、座標−水平位置情報３０ｃを参照し、撮像素子の各座標において撮影された検査対象の水平位置を取得する（ステップＳ２６５）。
【００７６】
以上の処理により、検査対象の三次元形状、すなわち、検査対象の表面のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置が特定された状態になる。そこで、制御部２０は、基板検査部２１ｄの機能により、検査対象の検査を行う（ステップＳ２７０）。すなわち、制御部２０は、検査対象の三次元形状が、既定の範囲内にあるか否か等に基づいて検査対象の良否を検査する。検査結果が得られると、制御部２０は、表示装置４０を制御し、検査結果を表示させる。
【００７７】
次に、制御部２０は、全撮影領域の検査が終了したか否か判定し（ステップＳ２７５）、終了したと判定されない場合、制御部２０は、ステップＳ２００以降の処理を繰り返す。ステップＳ２７５において、終了されたと判定された場合には、検査処理が終了する。
【００７８】
（４）他の実施形態：
前記実施形態において、測定パターンは例であり、パターンの態様は限定されない。例えば、パターンの周期や位相は限定されない。また、位相シフト量も限定されない。さらに、正弦波状に強度が変化する方向が異なっていても良く、例えば、図２に示す上下方向に強度が変化する構成であっても良い。さらに、検査において水平方向の位置の特定が不要であれば、水平位置取得部２１ｃによる水平方向の位置の特定は省略されても良い。さらに、上述の実施形態において、Ｚ方向の位置変化に対する位相の変化の態様は例示であり、他の種々の態様があり得る。例えば、パターンの投影順序が逆であり、位相が右下がりに変化するような構成であっても良い。
【００７９】
さらに、基板検査装置１０の装置構成は図１に示す構成に限定されない。例えば、基板検査装置１０は、複数の装置（サーバとクライアント等）によって構成されても良いし、基板検査を行う装置と、高さおよび水平位置を取得する装置とが異なっていてもよい。さらに、基板検査装置１０の構成要素が上述の構成と異なっていてもよい。例えば、投影部６０が複数個存在し、異なる方向から検査対象に測定パターンを投影可能であっても良い。また、キャリブレーションが行われる場合と、検査が行われる場合とで、基板検査装置１０の動作が異なっていてもよい。例えば、キャリブレーションが行われる場合には、移動ステージ８０がＺ方向のみに移動し、検査が行われる場合には、移動ステージ８０が水平方向のみに移動する構成であっても良い。さらに、キャリブレーションにおける移動ステージ８０の移動方向は、逆でも良い。すなわち、ＺmaxからＺminに向けて移動させながらキャリブレーションが行われてもよい。
【００８０】
さらに、上述の実施形態においては、第２の測定パターンによって導出された位相に基づいて、位相−Ｚ位置情報３０ｂにおいて参照すべき位相が特定されるが、第１の測定パターン、第２の測定パターンのそれぞれを単独で利用して測定が行われてもよい。この構成は、位相と、Ｚminから３ｍｍの範囲におけるＺ方向の位置との関係を規定した第１の測定パターン用の位相−Ｚ位置情報３０ｂと、位相と、Ｚminから２４ｍｍの範囲におけるＺ方向の位置との関係を規定した第２の測定パターン用の位相−Ｚ位置情報３０ｂと、を定義することによって実現可能である。
【００８１】
投影部においては、縞模様のパターンを検査対象に投影することができればよい。すなわち、投影部は、縞模様のパターンの位相シフト量を変化させて検査対象に測定パターンを投影することにより、検査対象に投影された測定パターンの強度から位相を特定する位相シフト法による測定を行うことができればよい。縞模様は、上述のようなパターンに限定されず、強度の変化は正弦波に限定されない。また、強度の変化方向は１方向に限定されず、例えば、２方向に強度が変化する２次元格子等のパターンであっても良い。
【００８２】
検査対象は、基板上の任意の部位であって良い。例えば、基板に実装された各種の部品、基板に設けられた穴など、種々の部位が検査対象となり得る。検査の態様も限定されず、例えば、形状や傾斜の良否判定や大きさの良否判定、位置の良否判定であっても良いし、他の任意の検査についての検査対象が基板検査装置における検査対象となり得る。
【００８３】
投影部の態様も限定されず、上述の実施形態のようなＤＭＤ方式の投影部に限定されない。例えば、液晶プロジェクタ等によって投影部が構成されても良いし、測定パターンを投影可能な各種の態様の投影部が採用されてよい。
【００８４】
撮影部は、少なくとも物体側がテレセントリック光学系である光学系によって撮像素子に結像させて検査対象を撮影することができればよい。すなわち、撮影部においては、水平方向の特定の位置を撮影する撮像素子の座標が光軸方向の位置に応じて変化しないように撮影を行うことができればよい。従って、このような構成である限り、他の光学系、例えば、物体側と像側の両方がテレセントリック光学系である両側テレセントリック光学系が採用されてもよい。
【００８５】
移動ステージは、直交する３軸方向に検査対象を移動させることが可能であればよい。但し、３軸の中の１軸は、テレセントリック光学系の光軸に平行に向けられ、当該軸の方向がＺ方向（高さ方向）となる。なお、移動ステージは、検査対象を、少なくとも撮影部に対して相対的に移動させることができればよく、撮影部が固定され、検査対象が移動する上述の実施形態と異なる構成であっても良い。例えば、撮影部が移動し、検査対象が固定されていても良いし、撮影部と検査対象との双方が移動しても良い。
【００８６】
位相シフト量は、基準の位相からのシフト量である。縞模様は、周期的なパターンであり、強度が周期変化する場合におけるどの強度であるのかが位相によって特定される。測定パターンには、基準の位相のパターンと、基準の位相に対して位相シフト量が加えられた位相のパターンと、の複数のパターンが含まれる。位相シフト量は、当該位相シフト量が異なる複数のパターンのそれぞれを撮影して得られた強度に基づいて、測定位相を導出できるように決められていれば良い。従って、位相シフト量は、上述の実施形態のようにπ／２、π、３π／２に限定されない。例えば、π／４、３π／４、５π／４のような値であっても良い。また、測定パターンに含まれるパターンの数は４個に限定されず、３個以上の任意の数であって良い。
【００８７】
座標−水平位置情報３０ｃが示す座標と水平方向の位置との関係は、上述の実施形態のように、キャリブレーションによって決定されても良いし、他の構成によって決定されても良い。例えば、光線追跡によって決定されても良いし、撮影部の仕様によって予め決められていても良い。
【００８８】
投影部によって投影可能な測定パターンの周期は、２種類に限定されない。すなわち、３種類以上の周期の測定パターンが投影可能であっても良い。また、周期は、複数の縞模様のパターンからなる測定パターン毎に一定であるが、その大きさは限定されず、例えば、ユーザの指示等によって可変であっても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１０…基板検査装置、２０…制御部、２１…基板検査プログラム、２１ａ…撮影領域取得部、２１ｂ…高さ取得部、２１ｃ…水平位置取得部、２１ｄ…基板検査部、３０…記憶部、３０ａ…基板情報、３０ｂ…Ｚ位置情報、３０ｃ…水平位置情報、４０…表示装置、５０…入力装置、６０…投影部、７０…撮影部、７０ａ…撮像素子、８０…移動ステージ
【図１】
0003235083.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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