(57)【要約】  薄い基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定方法は、基板の選択部分体積部の画像を、基板の厚さより深い被写界深度を有する光学システムを用いて取得する工程を含む。取得した画像を処理して、望ましい幾何学的パラメータを特定する。
2019522797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定方法において、
イメージセンサ、および、前記基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラを、測定ステーションに配置する工程と、
前記基板の選択部分体積部を、前記カメラの視野内、かつ、前記被写界深度内に、配置する工程と、
前記選択部分体積部を照らす工程と、
前記選択部分体積部の画像を、前記イメージセンサに取得する工程と、
前記画像を処理して、前記選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの幾何学的パラメータは、前記少なくとも１つの貫通孔の有効口径サイズである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レンズは、テレセントリックレンズであり、
前記選択部分体積部を照らす工程は、平行光を用いる工程を含むものである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記選択部分体積部を配置する工程は、前記前面を、前記レンズに対向するように配置する工程を含み、
前記選択部分体積部を照らす工程は、光を、該選択部分体積部の前記前面に向ける工程を含むものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記選択部分体積部を照らす工程は、該選択部分体積部の前記後面に載置されたミラーを用いて、前記光を、該選択部分体積部の中に反射する工程を、
更に含むものである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記選択部分体積部を配置する工程は、前記前面を、前記レンズに対向するように配置する工程を含み、
前記選択部分体積部を照らす工程は、光を、該選択部分体積部の前記後面に向ける工程を含むものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定システムにおいて、
イメージセンサ、および、前記基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラであって、該基板の選択部分体積部が、前記カメラの視野内、かつ、前記被写界深度内になるように、該基板に対して選択作動距離に配置された該カメラと、
前記選択部分体積部を照らすための照明配列部と、
画像データを、前記カメラから受信し、更に、前記画像データから、前記選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定するように構成された処理部と、
を含むシステム。
【請求項８】
前記レンズは、テレセントリックレンズであり、
前記照明配列部は、平行光照明配列部である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記前面は、前記レンズに対向し、
前記照明配列部は、光ビームを前記選択部分体積部の前記後面に向けるように配置された光源を含むものである、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記前面は、前記レンズに対向し、
前記照明配列部は、前記レンズに光学的に連結された同軸光源を含むものである、請求項７または８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年６月２９日出願の米国仮特許出願第６２／３５６、０９１号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、基板の貫通孔の幾何学的パラメータの測定に関する。
【背景技術】
【０００３】
典型的には、１００マイクロメートル未満の直径を有する小さい幾何学的特徴物は、顕微鏡または光学座標測定機（ＯＣＭＭ）を用いて測定される。これらのシステムは、典型的は、高い光学倍率の対物レンズを用いて、小さい特徴物を解像しており、そのようなレンズの被写界深度は浅いので、測定は、被測定物の表面か表面近くに限定されてしまう。顕微鏡の対物レンズは、特定の共役点で機能するように設計されており、対物レンズが他の距離で用いられた場合には、その収差補正は非常に大きな影響を受け、結果的に、歪んだ像を生じる。通常、被測定物の深さまたは形状情報は、走査電子顕微鏡または３Ｄ共焦点顕微鏡を用いて取得しうるが、これらの方法は、破壊的であると共に、時間か掛かり、数千もの特徴物を迅速に検査するのに使用することができない。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書において、薄い基板の貫通孔の幾何学的パラメータを測定する方法およびシステムを開示する。その方法は、非破壊的であり、方法およびシステムを自動化して、わずか数分で、数百から数千個の孔を検査しうる。その方法およびシステムを用いて、直線状、先細、砂時計のようにくびれた形状など、全てのタイプの孔のプロファイルの有効口径サイズなどの幾何学的パラメータを、測定しうる。「有効口径」という用語は、光が孔に垂直に入射した状態で、孔を通り抜けるように見た場合に、遮られない有効開口部のことを称する。孔の直径が一定である直線状の孔について、有効口径サイズは、孔の直径と同じである。砂時計のようにくびれた形状の孔、または、先細の孔などの他のタイプの孔について、有効口径サイズは、その孔の最小横寸法によって画定される。最小横寸法は、孔の最も狭い箇所、または、くびれ部に位置しうる。方法およびシステムは、各孔の有効口径サイズを、その有効口径を生じた深さに関係なく、測定しうる。有効口径サイズおよび深さが、基板に亘って大きく変化しても、その方法およびシステムは、測定中に、調節することも、再び合焦させることも、必要としない。
【０００５】
第１の態様において、基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定方法は、イメージセンサ、および、基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラを、測定ステーションに配置する工程を含む。その方法は、基板の選択部分体積部を、カメラの視野内、かつ、被写界深度内に、配置する工程を含む。方法は、選択部分体積部を照らす工程を含む。方法は、選択部分体積部の画像を、イメージセンサに取得する工程と、画像を処理して、選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する工程とを含む。
【０００６】
本開示の第２の態様は、第１の態様に記載の方法を含み、少なくとも１つの幾何学的パラメータは、少なくとも１つの貫通孔の有効口径サイズである。
【０００７】
本開示の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の方法を含み、基板は、１ｍｍ以下の厚さを有する。
【０００８】
本開示の第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１つに記載の方法を含み、レンズは、テレセントリックレンズである。
【０００９】
本開示の第５の態様は、第４の態様に記載の方法を含み、選択部分体積部を照らす工程は、平行光を用いる工程を含むものである。
【００１０】
本開示の第６の態様は、第１から第５の態様のいずれか１つに記載の方法を含み、選択部分体積部は、前面および後面を有し、前面は、レンズに対向するように配置され、選択部分体積部は、光を選択部分体積部の前面に向けることによって照らされるものである。
【００１１】
本開示の第７の態様は、第５の態様に記載の方法を含み、光を、テレセントリックレンズを通して、選択部分体積部の前面へと通過させることによって、光を選択部分体積部の前面に向けるものである。
【００１２】
本開示の第８の態様は、第４または第５の態様に記載の方法を含み、選択部分体積部を照らす工程は、選択部分体積部の後面に載置されたミラーを用いて、光を、選択部分体積部の中に反射する工程を、更に含むものである。
【００１３】
本開示の第９の態様は、第１から第５の態様のいずれか１つに記載の方法を含み、選択部分体積部は、前面および後面を有し、前面を、レンズに対向するように配置し、選択部分体積部は、光を選択部分体積部の後面に向けることによって照らされるものである。
【００１４】
本開示の第１０の態様は、第１から第９の態様のいずれか１つに記載の方法を含む。第１０の態様は、カメラと基板の相対移動を有効にして、基板の新たな部分体積部を、カメラの視野内、かつ、被写界深度内に、配置する工程を、更に含む。
【００１５】
本開示の第１１の態様は、第１０の態様に記載の方法を含む。第１１の態様は、新たな部分体積部を光で照らし、新たな部分体積部の画像をイメージセンサに取得し、新たな部分体積部の画像を処理して、新たな部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する工程を、更に含む。
【００１６】
本開示の第１２の態様は、第１１の態様に記載の方法を含み、新たな部分体積部を照らす工程は、上記光の光源と基板の相対移動を有効にして、新たな部分体積部が、光の照射体積部内になるようにする工程を含むものである。
【００１７】
本開示の第１３の態様は、第１から第１２の態様のいずれか１つに記載の方法を含み、画像を処理する工程は、画像のコントラストの変化を検出する工程を含むものである。
【００１８】
本開示の第１４の態様において、基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定システムは、イメージセンサ、および、基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラを含む。そのカメラは、基板の選択部分体積部が、カメラの視野内、かつ、被写界深度内になるように、基板に対して配置されている。そのシステムは、選択部分体積部を照らすための照明配列部を含む。システムは、画像データを、カメラから受信し、画像データから、選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定するように構成された処理部を、更に含む。
【００１９】
本開示の第１５の態様は、第１４の態様に記載のシステムを含み、レンズは、テレセントリックレンズである。
【００２０】
本開示の第１６の態様は、第１４または第１５の態様に記載のシステムを含み、照明配列部は、平行光照明配列部である。
【００２１】
本開示の第１７の態様は、第１４から第１６の態様のいずれか１つに記載のシステムを含み、選択部分体積部は、前面および後面を有し、前面は、レンズに対向し、照明配列部は、光ビームを選択部分体積部の後面に向けるように配置された光源を含むものである。
【００２２】
本開示の第１８の態様は、第１４から第１６の態様のいずれか１つに記載のシステムを含み、選択部分体積部は、前面および後面を有し、前面は、レンズに対向し、照明配列部は、レンズに光学的に連結された同軸光源を含むものである。
【００２３】
本開示の第１９の態様は、第１８の態様に記載のシステムを含み、照明配列部は、選択部分体積部の後面に接触して載置されたミラーを、更に含むものである。
【００２４】
本開示の第２０の態様は、第１９の態様に記載のシステムを含み、ミラーは、選択部分体積部の後面を含む基板の後面に亘って、延伸するものである。
【００２５】
本開示の第２１の態様は、第１４から第２０の態様のいずれか１つに記載のシステムを含む。第２１の態様は、基板に連結されて、基板をカメラに対して平行移動するように動作自在である平行移動機構を、更に含む。
【００２６】
本開示の第２２の態様は、第１４から第２１の態様に記載のシステムを含み、処理部は、画像データから、少なくとも１つの貫通孔の有効口径サイズを特定するように構成されたものである。
【００２７】
次に、添付の図面を説明する。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、明確かつ簡潔に示すために、いずれかの図面、および、図面のいずれかの図は、縮尺を強調しているか、または、概略的に示していることがありうる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】貫通孔を有する例示的な基板の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの基板の上面図である。
【図２Ａ】基板の貫通孔の幾何学的パラメータを測定するシステムの図である。
【図２Ｂ】図２Ａのシステムの上面図である。
【図３】図１Ａ、１Ｂの方法で取得した孔の画像である。
【図４】基板の貫通孔の幾何学的パラメータを測定する他のシステムの図である。
【図５Ａ】テレセントリック光学部材を用いずに取得した基板の選択部分体積部の画像である。
【図５Ｂ】テレセントリック光学部材を用いて取得した基板の選択部分体積部の画像である。
【図６Ａ】図５Ａの６Ａ部分の拡大図である。
【図６Ｂ】図５Ｂの６Ｂ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本明細書に開示した方法およびシステムを説明するために、図１Ａ、１Ｂは、例示的な基板１２に形成された例示的な貫通孔１０の幾何学的パラメータを示している。貫通孔１０は、基板１２の厚さ（Ｔ）に沿って、または、基板１２の前面１２Ａから基板１２の後面１２Ｂまで延伸する孔である。基板１２の厚さ（Ｔ）に沿って、つまり、Ｚ軸に沿って、貫通孔１０は、直線状、先細状、砂時計のようにくびれた形状など、任意の望ましい形状を有しうる。基板１２の平面において、つまり、ＸＹ平面において、貫通孔１０は、円形、正方形、または、楕円形など、任意の望ましい断面形状を有しうる。それらの孔の測定しうる幾何学的パラメータの１つは、有効口径サイズである。貫通孔の有効口径は、光が遮られずに進行可能な貫通孔を通り抜ける光路の口径である。貫通孔１０の有効口径サイズは、貫通孔１０の最小距離直径、または、最小横寸法（Ｃ）として、定義しうる。孔の測定しうる例示的な他の幾何学的パラメータは、貫通孔１０の最大直径（ｄ１）、貫通孔１０の平均直径、貫通孔１０のアスペクト比、および、貫通孔１０の長軸の方向である。
【００３０】
図２Ａは、一実施形態による基板の貫通孔の画像を取得する撮像装置１０４を含む測定システム１０１を示している。撮像装置１０４によって取得された画像を処理して、上記のような孔の幾何学的パラメータのいずれかを特定しうる。図示するために、図２Ａは、貫通孔１０２、および、貫通孔１０２の深さでもある厚さＴ１を有するサンプルである基板１００を示している。基板１００には、少数の貫通孔１０２だけを示しているが、通常、サンプルである基板は、数十から数千の範囲の孔など多数の貫通孔を有することが多い。測定システム１０１は、基板１００のいずれの数の貫通孔にも限定されない。貫通孔１０２を、円形断面を有する直線状の孔として示しているが（図２Ｂを参照）、測定システム１０１は、貫通孔の特定の形状にも、基板内での貫通孔の向きにも限定されない。基板１００の貫通孔は、上記の任意の形状、および、具体的に記載していない他の形状を有しうる。一実施形態において、基板１００は、１ｍｍ以下の厚さを有する薄い基板であるが、基板の厚さは、概して、撮像装置１０４の被写界深度のみによって、限定されるだろう。図２Ａにおいて、貫通孔１０２のサイズ（直径）を、撮像装置１０４の視野と比べて誇張して示している。測定システムの費用が妥当な利用例のほとんどについて、サンプルである基板１００の貫通孔１０２のサイズは、典型的には、マイクロメートルレベルであるが、貫通孔１０２のサイズは、概して、撮像装置１０４の視野および解像度のみによって限定される。
【００３１】
一実施形態において、撮像装置１０４は、カメラ１０６およびバックライト照射部１０８を含み、それらは、基板の反対を向いた面の方に、特に、基板１００の対象部分体積部１０９の反対を向いた面の方に、各々配置されている。対象部分体積部１０９は、幾何学的パラメータを測定すべき１つ以上の貫通孔１０２を含む。一実施形態において、カメラ１０６は、イメージセンサ１１０、および、イメージセンサ１１０に光学的に連結された対物レンズ１１２を含む。一実施形態において、イメージセンサ１１０は、少なくとも１０メガピクセル（ＭＰ）の画素数を有し、カメラ１０６が高解像度の画像を取得するのを可能にする。しかしながら、イメージセンサ１１０のサイズは、概して、要求される測定精度によって決定される。例えば、１００マイクロメートルの幾何学的特徴物を１マイクロメートルの精度で測定すべき場合には、画像の画素サイズは、１マイクロメートル近くであるべきである。画像の画素数は、イメージセンサの画素の物理的サイズ、および、対物レンズの倍率の関数である。いくつかの実施形態において、対物レンズ１１２は、テレセントリックレンズである。テレセントリックレンズを対物レンズ１１２として選択する理由を、次に記載する。
【００３２】
従来のレンズは、角度がついた視野を有し、それは、レンズと物体の間の距離が増加するにつれて、倍率が減少することを意味する。この角度がついた視野は、結果的に、パースペクティブエラーとしても知られる視差エラーを生じる。テレセントリックレンズは、一定で角度がつかない視野を有することによって、この視差エラーをなくす。テレセントリックレンズを用いた場合には、物体の位置がずれても、物体がテレセントリック範囲に留まる限り、倍率は一定のままである。「テレセントリック範囲」、または、「テレセントリック深さ」、または、「被写界深度（ＤＯＦ）」という用語を、テレセントリックレンズについて用いた場合、物体の上下で、合焦すると共に倍率が一定のままである全距離のことを称する。テレセントリック範囲は、画像サイズの変化が１マイクロメートル未満となる、軸上における、ずれ範囲として定義しうる。テレセントリックレンズのテレセントリック範囲（または、テレセントリック深さ、または、ＤＯＦ）は、レンズ製造会社から取得するか、または、テレセントリックレンズの仕様書に含められうる。
【００３３】
テレセントリックレンズを、対物レンズ１１２として用いることによって、一実施形態によれば、実質的に歪みのない像を取得して、基板１００の貫通孔の望ましい幾何学的パラメータを正確に特定しうる。一実施形態において、テレセントリックな対物レンズ１１２は、基板１００の厚さＴ１より大きいテレセントリック範囲（図２ＡのＴＲ）を有する。テレセントリックな対物レンズ１１２を選択する手順は、上記のようなテレセントリック範囲の要件を満たすテレセントリックレンズを、市販品（例えば、Ｏｐｔｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）から探すことを含む。このテレセントリックレンズの群から、最も倍率が高いテレセントリックレンズを、テレセントリックな対物レンズ１１２として使用するために選択しうる。選択したテレセントリックレンズを用いて、孔の幾何学的パラメータを測定するには、基板１００の対象部分体積部１０９がテレセントリック範囲にすっかり位置するように、テレセントリックレンズ１１２の前面と基板１００の前面１００Ａの間の距離である作動距離ＷＤを調節する。製造会社によるテレセントリックレンズの仕様書は、典型的には、選択した倍率での作動距離、および、テレセントリック範囲（または、ＤＯＦ、または、テレセントリック深さ）を含むだろう。
【００３４】
一実施形態において、バックライト照射部１０８を用いて、測定すべき孔の鮮明な輪郭像を生成する。テレセントリックレンズ１１２の場合には、バックライト照射部１０８は、特にテレセントリックレンズと作動するように設計された平行光照射部である、テレセントリック照射部でありうる。テレセントリック照射部は、市販品（例えば、Ｏｐｔｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）から入手可能である。テレセントリック照射部１０８は、基板１００の対象部分体積部１０９を、平行光ビームで均一に照らすだろう。照射体積は、対象部分体積部１０９のサイズ以上で、全視野を確実に照らさなくてはならない。図２Ａに示したような配置の場合、バックライト照射部１０８の光軸とテレセントリックレンズ１１２の光軸は、一直線に並んでいる。基板１００の後面１００Ｂからバックライト照射部１０８への距離ＢＤは、基板１００の対象部分体積部１０９を望ましい態様で照らすように、選択しうる。
【００３５】
図３は、例示的な輪郭像を示しており、対象部分体積部内の貫通孔が、透明基板１２４内の濃いリング１２２に囲まれた光スポット１２０として現れている。濃いリング１２２は、孔を覗き込んだ時に、側壁が重なり合った領域である。側壁が先細になり、明らかに円筒から異なるほど、画像に現れる濃いリングは、より厚くなる。直線状の孔の場合には、光スポット１２０の直径１２６は、孔の有効口径サイズを示すものとなる。有効口径サイズは、直径１２６に対応する画素を数えることによって、測定しうる。
【００３６】
図４は、変更したシステム１０１Ａを示し、テレセントリックレンズ１１２と共に使用しうる異なる照明配列部を含んでいる。異なる照明配列部は、基板１００のカメラ１０６’と同じ側に配置された同軸光源１３０を含む。同軸光源１３０は、光源１３０Ａ、および、光源１３０Ａからの光をテレセントリックレンズ１１２の光軸１１５に略平行な方向に合わせるための光学モジュール１３０Ｂを含む。例えば、光学モジュール１３０Ｂは、ビームスプリッタを含みうる。光学モジュール１３０Ｂは、図４に示したように、テレセントリックレンズ１１２およびイメージセンサ１１０と一列に配置しうる。異なる照明配列部は、基板１００の後面１００Ｂに接触して配置されたミラー１３４を、更に含みうる。ミラー１３４は、光学モジュール１３０Ｂからの光を、測定すべき基板１００の対象部分体積部１０９内に反射する。ミラー１３４は、基板１００の後面１００Ｂに亘って延伸し、基板１００と一体に移動自在でありうる。
【００３７】
図２Ａと図４に示した照明配列部の両方を、ガラスなどの透明基板の貫通孔のパラメータを測定する場合に使用しうる。図２Ａと図４に示した照明配列部の両方は、不透明な基板と共に用いるのにも適している。しかしながら、図２Ａに示した照明配列部の方が、コントラストが高いので、不透明な基板の場合には、よりよく作動しうる。図４に示した照明配列部は、基板が固体チャックに置かれた場合、または、基板の後面の後方に、バックライト照射部を配置するのに十分な空間がない場合など、基板の後面へ接近できない場合に有利である。
【００３８】
図２Ａに戻ると、カメラ１０６（図４では、１０６’）の視野は、テレセントリックレンズ１１２の前面（つまり、基板１００に対向するレンズの表面）の直径に限定される。カメラ１０６（図４の１０６’）の視野、および、テレセントリックレンズ１１２のテレセントリック範囲が、基板の対象部分体積部を画定し、その画像が、いつでも取得される。しかしながら、基板を走査することで、基板の全ての孔、または、基板の望ましい体積部内の全ての孔を測定することが可能になる。走査は、基板１００と撮像装置１０４の間で相対移動を提供する工程を含む。一実施形態において、基板１００を、カメラ１０６の光軸１１５に垂直な平面（つまり、図２ＢのＸＹ平面）で平行移動する間、カメラ１０６、および、バックライト照射部１０８（若しくは、図４の実施形態における、カメラ１０６’および同軸光源１３０）を固定位置に保持しうる。これにより、走査期間に亘って、基板１００の異なる部分体積部をカメラ１０６の視野内に移動することが可能になる。平行移動ステージ１１７を、基板１００に連結し、基板を望ましい方向または平面で平行移動するように動作させうる。カメラ１０６およびバックライト照射部１０８（若しくは、図４の実施形態のカメラ１０６’および同軸光源１３０）を、基板１００に対して平行移動する間、基板１００を固定して保持することも可能である。
【００３９】
制御部１４０を、カメラ１０６（図４の１０６’）に連結して、カメラ１０６から画像データを受信しうる。制御部１４０は、受信した画像データを記憶するためのメモリ装置１４２、および、画像データを処理するための処理部１４４を含みうる。処理部１４４は、画像データを処理して、画像データに表された貫通孔の有効口径サイズなどの１つ以上の幾何学的パラメータを特定するように構成されうる。処理部１４４は、画像データの分析および画像データから望ましい幾何学的パラメータの抽出が可能な、市販品から入手可能である画像処理ソフトウェアを、作動させうる。適切な市販の画像処理ソフトウェアパッケージの例は、ＭＶＴｅｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＧｍｂＨのＨＡＬＣＯＮ、ＭａｔｈＷｏｒｋｓのＭＡＴＬＡＢ、ＭａｔｒｏｘのＭａｔｒｏｘ  Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍａｔｒｏｘ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｉｂｒａｒｙ、および、Ｎａｔｉｏｎａｌ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＮＩ  Ｖｉｓｉｏｎを含むが、それらに限定されない。測定した幾何学的パラメータは、後で用いるために、メモリ装置１４２、または、他の適切な記憶装置に保存しうる。制御部１４０は、基板１００を走査する間に、基板１００の平行移動も制御しうる。例えば、処理部１４４は、カメラ１０６（図４の１０６’）が対象部分体積部について取得した画像データを処理した後に、平行移動ステージ１１７にコマンドを発行して、次の対象部分体積部を、カメラ１０６（図４の実施形態では、カメラ１０６’）の視野内に移動しうる。
【００４０】
次の表１は、薄い基板の貫通孔の画像を取得するためのテレセントリックレンズの選択肢の例を示している。
【００４１】
【表１】
2019522797.tif 000003
【００４２】
図５Ａは、ＶＩＥＷ  Ｓｕｍｍｉｔ６５０  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ（ＯＣＭＭ）を用いて取得した３×４の孔の画像を示している。図５Ｂは、表１の選択肢１に挙げたテレセントリック光学部材を用いた１０メガピクセルのカメラで取得した３×４の孔の画像を、示している。図５Ａ、５Ｂの両方の画像とも、１×の光学倍率で、緑色のバックライト照明で取得したものである。図５Ｂの画像の場合、バックライトは、テレセントリック（つまり、平行光の）光源だった。図６Ａは、図５Ａの孔のうち４つをズームで拡大して示している。図６Ｂは、図５Ｂの孔のうち４つをズームで拡大して示している。テレセントリック光学部材を用いて取得した図６Ｂの画像は、ＯＣＭＭを用いて取得した図６Ａの画像より、くっきりとした輪郭を示している。図６の画像を取得するのに用いたＯＣＭＭ測定システムの被写界深度が非常に浅いことで、異なる深さのくびれ部が同時に合焦されるのを防いだ。
【００４３】
基板の貫通孔の１つ以上の幾何学的パラメータを測定する手順は、特定の基板厚さのための対物レンズを選択する工程を含みうる。対物レンズの例を表１に示している。対物レンズを選択した後に、基板の孔の有効口径サイズなどの望ましい幾何学的パラメータを、次に記載するような少数の簡単な工程で、短時間で測定しうる。
【００４４】
基板を、図２Ａに示したシステムでは、バックライト照射部１０８とカメラ１０６の間に（または、図４に示したシステムでは、同軸光源１３０とカメラ１０６’の下方に）移動して、基板の対象部分体積部を、カメラの視野の中に配置する。
【００４５】
対象部分体積部を照らして、対象部分体積部の画像を取得する。
【００４６】
取得した画像を処理して、対象部分体積部の各貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する。処理は、取得した画像内の光レベルまたはコントラストの変化を検出する工程を含む。コントラストの変化は、画像の中の境界または線を画定しうる。これらの線は、延伸して、線分、円、楕円などの物を生成し、次に、直径または距離などのパラメータを抽出しうる。典型的には、市販の画像分析ソフトウェアを用いて、取得した画像を、コンピュータで処理する。適切な市販の撮像処理ソフトウェアパッケージの例は、ＭＶＴｅｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＧｍｂＨのＨＡＬＣＯＮ、ＭａｔｈＷｏｒｋｓのＭＡＴＬＡＢ、ＭａｔｒｏｘのＭａｔｒｏｘ  Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍａｔｒｏｘ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｌｉｂｒａｒｙ、および、Ｎａｔｉｏｎａｌ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＮＩ  Ｖｉｓｉｏｎを含むが、それらに限定されない。
【００４７】
各孔の幾何学的パラメータの値を記録する。高解像度の画像は、かなりデータ量が大きいことがありうるので、幾何学的パラメータ値を記録した後に、取得した画像を破棄して、記憶領域を節約しうる。
【００４８】
次に、基板を、カメラおよび照明配列部に対して平行移動し、その基板の他の対象部分体積部を、カメラの視野内、かつ、照明配列部によって提供される照明体積部内に、配置する。対象部分体積部の画像を取得する工程、画像を処理する工程、および、対象部分体積部内の各孔についての幾何学的パラメータを記録する工程を、新たな対象部分体積部について、繰り返す。
【００４９】
上記のような手順を自動で行って、基板全体か、または、基板内の小さい領域を走査しうる。測定を行う期間は、視野内の孔の数ではなく、主に、基板を平行移動しうる速度、および、画像を取得して処理しうる速度によって、決定されうる。数百から数千の範囲の孔を有する基板を、自動化された手順、および、図２Ａ、図４で記載したような構成のいずれかを用いて、迅速に測定しうる。いくつかの実施形態において、多数のカメラ１０６、１０６’を用いて、基板の走査速度を高めうる。いくつかの実施形態において、多数の照射部１０８を、多数のカメラと共に用いうる。いくつかの実施形態において、基板とカメラ１０６、１０６’を一定に相対移動させて、照射部１０８または光源１３０を、カメラ１０６、１０６’に対して、規則的間隔で、オン／オフさせて（例えば、ストロボ）、画像を取得しうる。
【００５０】
本発明を、限られた数の実施形態について記載したが、当業者であれば、本開示の恩恵を受けて、本明細書に開示した本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態を想到しうることが分かるだろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項のみによって限定されるべきである。
【００５１】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５２】
実施形態１  
基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定方法において、
イメージセンサ、および、前記基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラを、測定ステーションに配置する工程と、
前記基板の選択部分体積部を、前記カメラの視野内、かつ、前記被写界深度内に、配置する工程と、
前記選択部分体積部を照らす工程と、
前記選択部分体積部の画像を、前記イメージセンサに取得する工程と、
前記画像を処理して、前記選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する工程と、
を含む方法。
【００５３】
実施形態２  
前記少なくとも１つの幾何学的パラメータは、前記少なくとも１つの貫通孔の有効口径サイズである、実施形態１に記載の方法。
【００５４】
実施形態３  
前記基板は、１ｍｍ以下の厚さを有するものである、実施形態１または２に記載の方法。
【００５５】
実施形態４  
前記レンズは、テレセントリックレンズである、実施形態１から３のいずれか１つに記載の方法。
【００５６】
実施形態５  
前記選択部分体積部を照らす工程は、平行光を用いる工程を含むものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の方法。
【００５７】
実施形態６  
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記選択部分体積部を配置する工程は、前記前面を、前記レンズに対向するように配置する工程を含み、
前記選択部分体積部を照らす工程は、光を、該選択部分体積部の前記前面に向ける工程を含むものである、実施形態１から５のいずれか１つに記載の方法。
【００５８】
実施形態７  
前記光を前記選択部分体積部の前記前面に向ける工程は、光ビームを、前記レンズを通して、該選択部分体積部の該前面へと通過させる工程を含むものである、実施形態６に記載の方法。
【００５９】
実施形態８  
前記選択部分体積部を照らす工程は、該選択部分体積部の前記後面に載置されたミラーを用いて、前記光を、該選択部分体積部の中に反射する工程を、更に含むものである、実施形態６に記載の方法。
【００６０】
実施形態９  
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記選択部分体積部を配置する工程は、前記前面を、前記レンズに対向するように配置する工程を含み、
前記選択部分体積部を照らす工程は、光を、該選択部分体積部の前記後面に向ける工程を含むものである、実施形態１から５のいずれか１つに記載の方法。
【００６１】
実施形態１０  
前記カメラと前記基板の相対移動を有効にして、該基板の他の部分体積部を、該カメラの前記視野内、かつ、前記被写界深度内に、配置する工程を、
更に含む、実施形態１から９のいずれか１つに記載の方法。
【００６２】
実施形態１１  
前記他の部分体積部を光で照らし、該他の部分体積部の画像を前記イメージセンサに取得し、該他の部分体積部の前記画像を処理して、該他の部分体積部の少なくとも１つの孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定する工程を、
更に含む、実施形態１０に記載の方法。
【００６３】
実施形態１２  
前記他の部分体積部を照らす工程は、前記光の光源と前記基板の相対移動を有効にして、該他の部分体積部が、該光の照射体積部内になるようにする工程を含むものである、実施形態１１に記載の方法。
【００６４】
実施形態１３  
前記画像を処理する工程は、前記画像内のコントラストの変化を検出する工程を含むものである、実施形態１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【００６５】
実施形態１４  
基板の貫通孔の幾何学的パラメータ測定システムにおいて、
イメージセンサ、および、前記基板の厚さより深い被写界深度を有するレンズを含むカメラであって、該基板の選択部分体積部が、前記カメラの視野内、かつ、前記被写界深度内になるように、該基板に対して選択作動距離に配置された該カメラと、
前記選択部分体積部を照らすための照明配列部と、
画像データを、前記カメラから受信し、更に、前記画像データから、前記選択部分体積部の少なくとも１つの貫通孔の少なくとも１つの幾何学的パラメータを特定するように構成された処理部と、
を含むシステム。
【００６６】
実施形態１５  
前記レンズは、テレセントリックレンズである、実施形態１４に記載のシステム。
【００６７】
実施形態１６  
前記照明配列部は、平行光照明配列部である、実施形態１４または１５に記載のシステム。
【００６８】
実施形態１７  
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記前面は、前記レンズに対向し、
前記照明配列部は、光ビームを前記選択部分体積部の前記後面に向けるように配置された光源を含むものである、実施形態１４から１６のいずれか１つに記載のシステム。
【００６９】
実施形態１８  
前記選択部分体積部は、前面および後面を有し、
前記前面は、前記レンズに対向し、
前記照明配列部は、前記レンズに光学的に連結された同軸光源を含むものである、実施形態１４から１６のいずれか１つに記載のシステム。
【００７０】
実施形態１９  
前記照明配列部は、前記選択部分体積部の前記後面に接触して載置されたミラーを、更に含むものである、実施形態１８に記載のシステム。
【００７１】
実施形態２０  
前記ミラーは、前記選択部分体積部の前記後面を含む前記基板の後面に亘って、延伸するものである、実施形態１９に記載のシステム。
【００７２】
実施形態２１  
前記基板に連結されて、該基板を前記カメラに対して平行移動するように動作自在である平行移動機構を、
更に含む、実施形態１４から２０のいずれか１つに記載のシステム。
【００７３】
実施形態２２  
前記処理部は、前記画像データから、前記少なくとも１つの貫通孔の有効口径サイズを特定するように構成されたものである、実施形態１４から２１のいずれか１つに記載のシステム。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１００  貫通孔
１２、１０２  基板
１０４  撮像装置
１０６  カメラ
１０８  照射部
１０９  対象部分体積部
１１０  イメージセンサ
１１２  レンズ
１１７  平行移動ステージ
１３０  光源
１４０  制御部
１４２  メモリ装置
１４４  処理部
【図１Ａ】
2019522797.tif 000004
【図１Ｂ】
2019522797.tif 000005
【図２Ａ】
2019522797.tif 000006
【図２Ｂ】
2019522797.tif 000007
【図３】
2019522797.tif 000008
【図４】
2019522797.tif 000009
【図５Ａ】
2019522797.tif 000010
【図５Ｂ】
2019522797.tif 000011
【図６Ａ】
2019522797.tif 000012
【図６Ｂ】
2019522797.tif 000013
【国際調査報告】
2019522797.tif 000014
2019522797.tif 000015
2019522797.tif 000016