(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と検査装置との間の相対運動の間に検査装置によって基板上の対象物を非接触検査する方法において、
−  １個以上の対象物を含む基板の少なくとも一部を第１の放射手段によって照射し、前記第１の放射手段によって照射された前記１個以上の対象物の少なくとも１個をセンサ手段上に像形成することによって対象物の高さ情報を含む第１の像を生じさせる段階と、
−  １個以上の対象物を含む基板の少なくとも一部を第２の放射手段によって照射し、前記第２の放射手段によって照射された前記１個以上の対象物の少なくとも１個を前記センサ手段上に像形成することによって対象物の面積情報を含む第２の像を生じさせる段階と、
−  前記センサ手段によって前記第１の像から対象物の高さ情報を抽出する段階と、
−  前記センサ手段によって前記第２の像から対象物の面積情報を抽出する段階とを含み、
前記センサ手段が二次元マトリックスセンサ手段であり、該二次元マトリックスセンサ手段は、一度にマトリックス全体のうちの一部を読み出すこと、および異なる仕事に対してピクセル要素の異なる組み合わせを割り当てることを可能にする、ピクセル要素の部分別にアドレス可能なマトリックスを有し、また
前記第１と第２の像とをそれぞれ前記センサ手段の分離した部分上に像形成することによって前記第１の像を第２の像から分離する段階を更に含む、対象物を非接触検査する方法。
【請求項２】
前記第１の像を生じさせる段階が前記第２の像を生じさせる段階と時間的に分離されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１と第２の放射手段で基板の種々の部分をそれぞれ照射することによって第１の像を第２の像から分離する段階を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
それぞれ第１と第２の周波数範囲において前記第１と第２の放射手段から発生した放射線を分離し、そして前記第１と第２の周波数範囲の一方の範囲内の放射線が通され、前記第１と第２の周波数範囲の他方の範囲内の放射線が止められるように前記センサ手段の第１の部分に当る放射線を少なくとも濾過することによって、前記第１の像を前記第２の像から分離することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
対象物の体積を計算するために前記面積および高さ情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
対象物の位置を計算するために前記面積情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
対象物の外形を計算するために前記面積情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
対象物の直径を計算するために前記面積情報を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
少なくともある信号処理がオンチップで実行されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記面積および高さ情報の抽出をオンチップで実行する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記高さおよび面積情報をそれぞれ得るために第１と第２の像を交互に処理する段階を含むことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記高さおよび面積情報をそれぞれ得るために前記第１と第２の像を平行処理する段階を含むことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板がシート状光照射の形態で前記第１の放射手段によって照射されることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
面積情報を抽出する前記段階が線走査によって行われることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
高さ情報を抽出する前記段階が三角測量法によって行われることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
変化する状況に応じて前記第１と第２の放射手段の少なくとも一方を適合調整することを特徴とする請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
基板と検査装置との間の相対運動の間に基板上の対象物を検査する装置において、
−  ピクセル要素の部分別にアドレス可能なマトリックスを有し、それによって一度にマトリックス全体のうちの一部を読み出すこと、および異なる仕事に対してピクセル要素の異なる組み合わせを割り当てることが可能な二次元マトリックスセンサ手段と、
−  第１の放射手段と、
−  第２の放射手段と、
−  対象面から生じる放射線をセンサ手段上に像形成する像形成手段とを含み、
前記第１の放射手段は、１個以上の対象物を含む前記基板が前記対象面内にあるとき、該基板の少なくとも一部を照射するように配設され、前記像形成手段がそれによって、対象物の高さ情報を含む、前記１個以上の対象物の少なくとも１個の第１の像を生じさせ、
前記第２の放射手段は、１個以上の対象物を含む前記基板が前記対象面内にあるとき、該基板の少なくとも一部を照射するように配設され、それによって前記像形成手段が、対象物の面積情報を含む、前記１個以上の対象物の少なくとも１個の第２の像を生じさせ、
前記センサ手段が、前記第１の像から対象物の高さ情報を抽出し且つ前記第２の像から対象物の面積情報を抽出する抽出手段を含み、また
前記センサ手段が、少なくとも第１の像を受け取る第１の部分と、前記第１の部分から分離され、第２の像を受け取る第２の部分とを備えていることを特徴とする対象物を検査する装置。
【請求項１８】
前記センサ手段がオンチップ信号処理能力を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記オンチップ信号処理能力が少なくとも前記抽出手段によって提供されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記オンチップ信号処理能力が更に前記対象物の高さ情報および前記対象物の面積情報の少なくともいずれかによって１個以上の対象物の特性を計算するオンチップ手段によって提供されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
第１の像の発生が第２の像の発生から時間的に分離されていることを特徴とする請求項１７から２０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の放射手段が、第１の周波数範囲内で放射線を生じるように設けられ、前記第２の放射手段が第２の周波数範囲内で放射線を生じるように設けられ、前記装置が、前記第１および第２の周波数範囲の一方の範囲内で放射線を通し且つ前記第１と第２の周波数範囲の他方の範囲内で放射線を止める少なくとも第１のフィルタ手段であって、前記センサ手段の第１の部分を覆うフィルタ手段を更に含むことを特徴とする請求項１７から２１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
線走査によって対象物の面積情報を抽出するように設けられていることを特徴とする請求項１７から２２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の放射手段がシート状光によって放射線を生じさせるレーザからなることを特徴とする請求項１７から２３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記放射手段が発光ダイオード（LEDｓ）からなることを特徴とする請求項１７から２３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
各ピクセル要素が個々にアドレス可能であることを特徴とする請求項１７から２５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記放射手段の少なくとも１個が適合調整可能であることを特徴とする請求項１７から２６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
ピクセル要素の全体マトリックスに対応する基板の面積を照射する第３の放射手段を特徴とする請求項１７から２７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１と、第２と、第３の放射手段のうちの少なくとも１つが第１の偏光子を備え、前記センサ手段の少なくとも一部が、前記第１の偏光子に対して垂直に配設された第２の偏光子を備えていることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
基板上の堆積物の体積を測定する請求項１７から２９までのいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に基板と検査装置との間の相対運動の間に基板上の対象物を非接触検査する方法と装置とに関する。
【０００２】
（技術の背景）
基板上に対象物を配置させる場合、その対象物の幾何学的およびその他の特性は結果的に出来上がった製品の性能に対して重要である。従って、これらの特性の自動的な検査を迅速かつ正確に実行できることが望ましい。幾何学的特性は、例えば、体積、基板上の位置、直径、外形、掻き傷、表面粗さ等である。その他の特性は色などがありうる。該特性の自動的な検査は高速および高精度で実行することは難しい。例えば、はんだペーストを分与するなどして基板上にはんだペーストを供給する過程において、その結果作られるはんだペーストの堆積物の特性、例えば、体積や位置はその後の処理段階や最終の歩留まりにとって重要である。
【０００３】
従来技術は一般に、２次元像処理、パターン認識および（または）３次元光学三角測量法、ステレオ写真、モアレ法および白色光インターフェロメトリーのような種々の像形成技術に基づいている。
【０００４】
対象物の高さ情報を得るために、例えば米国特許第５，１３４，６６５号に開示されたはんだプリントを検査する装置および方法におけるようにレーザ三角測量法がよく使用されている。一般にレーザである放射源はセンサからある側方距離をおいて位置し、一方向から検査すべき対象物を照射している。対象物は例えば屈折光学装置のような放射線集光要素を介してセンサ上に像形成される。最も一般的な三角測量法は単一スポット、シート状光線あるいはマルチストリップ状光線三角法による照射を採用している。センサは対象物が照射されるのとは別な方向から対象物を観察し、従って対象物から反射あるいは再入射された放射線を検出する。センサは二次元であり、かつ放射源およびセンサの位置並びに対象物の基本面が既知であるので、センサに入射する放射線の方向を検出することによって対象物の高さを検出することができる。
【０００５】
更に、対象物全体を走査し、多数の高さの点すなわち高さ輪郭を検出することによって、対象物の大体の体積を検出することが可能である。
【０００６】
しかしながら、従来技術による方法や装置に関しては問題がある。全く同一の配置において速度と融通性とを組み合わせることが望ましい。一般に、従来技術の方法と装置は単一の仕事に専用にされ、現在および将来の要求に対応する程十分高速でないことが多い。
【０００７】
前述の米国特許第５，１３４，６６５号において、基板の一型式であるプリント回路板（PCB）上のはんだペーストプリントを検査する装置が開示されている。その他の型式の基板としては、例えばボールグリッドアレイ（BGA）、チップスケールパッケージ（CSP）、クオッドフラットパッケージ（QFP）、およびフリップチップ用の基板がある。本装置はPCBに形成されたパッドにプリントされたはんだペーストのプリントのずれ、膜厚、およびプリントパターンを測定する。高さ測定はPCBを点で照射するレーザ光線によって実行される。本装置とPCBとを相互に動かすことにより、レーザの点は単一のはんだレーザ対象物上で走査される。対象物を対角のＸ−およびＹ−方向に走査することによって、対象物の投影ははんだペーストの対象物とその下に位置するパッドとの双方を示すＸ−方向およびＹ−方向の輪郭ラインの形で得られる。この周知の装置により、予めプリントしたパッドに対する、スクリーン印刷されたはんだペーストの位置と厚さとが検出可能である。この周知の装置の欠点はその用途が限定されていることである。例えば、この装置では双方向に膨大な数の走査を必要とするので、正確な体積の測定も正確な面積の測定も実行可能でない。
【０００８】
PCB上のはんだペーストプリントの検査専用の別な解決はトリスキャン（TriScan）と称されフィリップス社（Philips）によって製造されている装置である。トリスキャン装置は毎秒５０回転までの極めて高速で回転している２０面の多角形ミラーからなる最新の光学走査装置を使用している。レーザ光線がミラー上に投影され、それによってレーザの点が毎秒１０００回までの光線走査速度で対象物の上で走査される。最新セットのミラーによって対象物は前記のように走査され、反射された光線が捕捉され、センサまで導かれる。本装置は数種の物性を高速で検査できるようにするが一方、それは複雑であり、全ての検出のための基準として高さ輪郭の測定のみを実行する。高さ輪郭測定に対する制限により精度も限定される。輪郭を極めて細かく測定することにより、ある程度の精度の向上は得られる。しかしながら、このためには高速の測定を要し、それは達成が困難である。
【０００９】
（発明の要約）
本発明の一つの目的は検査装置と基板との間の相対運動の間に基板上の対象物を検査する検査装置と、そのような検査装置によって基板上の対象物を検査する方法とであって、前記装置と方法とが改良された方法で高速および低コストで検査精度と多数の仕事の実行可能性とを組み合わせる装置と方法とを提供することである。
【００１０】
前記目的は特許請求の範囲に記載の本発明の局面によって達成される。
【００１１】
一局面において、本発明は基板と検査装置との間の相対運動の間検査装置によって基板上の対象物を非接触検査する方法に関する。本方法は、
−  １個以上の対象物を含む基板の少なくとも一部を第１の放射手段によって照射し、前記第１の放射手段によって照射された前記１個以上の対象物の少なくとも１個をピクセル要素の部分別にアドレス可能なマトリックスを有する二次元のマトリックスセンサ上に像形成することによって対象物の高さ情報を含む第１の像を発生させる段階と、
−  １個以上の対象物を含む基板の少なくとも一部を第２の放射手段によって照射し、前記第２の放射手段によって照射された前記１個以上の対象物の少なくとも１個を前記センサ手段上に像形成することによって対象物の面積情報を含む第２の像を発生させる段階と、
−  前記センサ手段によって前記第１の像から対象物の高さ情報を抽出する段階と、
−  前記センサ手段によって前記第２の像から対象物の面積情報を抽出する段階とを含む。
【００１２】
別な局面において、本発明は前述の方法を実行する装置に関する。本装置はピクセル要素の部分別にアドレス可能なマトリックスを有する二次元のマトリックスセンサと、第１の放射手段と、第２の放射手段と、対象物面から発生する放射線をセンサ手段上に像形成する像形成手段とを含む。前記第１の放射手段は、前記基板が前記対象面にあるときに１個以上の対象物を含む基板の少なくとも一部を照射するように配置され、そのため前記像形成手段が対象物の高さ情報を含む、前記１個以上の対象物の少なくとも１個の第１の像を発生させる。前記第２の放射手段は、前記基板が前記対象面にあるときに１個以上の対象物を含む基板の少なくとも１個を照射するように配置され、それによって前記像形成手段は対象物の面積情報を含む、前記１個以上の対象物の少なくとも１個の第２の像を発生させる。前記センサ手段は前記第１の像から対象物の高さ情報を抽出し、前記第２の像から対象物の面積情報を抽出する手段を含む。
【００１３】
ピクセル要素の部分別にアドレス可能なマトリックスを有するマトリックスセンサ手段の採用とそれぞれ組み合わせて対象物の高さ情報と対象物の面積情報とを抽出するために使用される第１と第２の像を発生させることは、１個以上の対象物の特性を検査し、検出するために発生された像情報を効率的かつ融通のきく使用をもたらす。そのようなセンサ手段の特性はピクセル要素のマトリックスであり、一度にマトリックス全体の中の極く一部をアドレスし、そして読み出すことができることである。一度に少なくとも１個のピクセルとして部分別に解釈が行われる。このような可能性は異なる仕事に対してピクセル要素の種々の組み合わせを割り当てるために本発明によって採用されたものである。前記第１と第２の放射手段によって二種類の像を発生させることにより、多重能力が本発明より効率的に使用されている。
【００１４】
米国特許第５，１３４，６６５号に記載の前述した装置および方法と比較すれば、本発明は基板と検査装置とを相対的に運動させながら、概ね同時に対象物の二次元および三次元の双方の検査を行う。
【００１５】
「基板上の対象物」という表現は、例えば、接着剤、フラックス、導電性接着剤、はんだ付けされた継ぎ目、電子要素、はんだ付けされた電子要素、隆起、ピンのような多種の対象物、および特に例えば単一あるいは一群のはんだペーストあるいは接着剤のボタン（ｄｏｔ）のような堆積物を含む。堆積物は、またサテライト、すなわち分与過程からの分与されたはんだペースト、接着剤、導電性接着剤などの望ましくない滴も含みうる。
【００１６】
「放射線」という用語によって、例えば、可視光線、赤外線、紫外線などの種々の型式の光線を意味し、「周波数」という用語によって放射線の波の周波数を意味する。「周波数」の代わりに、「波長」という用語が同等に使用可能である。
【００１７】
本発明の有利な実施例において、センサはオンチップ信号処理能力を含む。その結果、信号処理はピクセル要素が形成されるのと同じチップの上で実行され、これが外部の処理手段に供給する必要のある出力の量を減少させることによって本装置の速度を速めている。
【００１８】
本発明の有利な実施例において、前記第１と第２の像は部分づつに交互に処理され、すなわち、像は部分別に処理され、処理は２個の像の間であちこちと飛び交う。このような処理方法はそれぞれ高さおよび幅情報の並列処理と近似する。特に進歩したセンサ手段を採用することによって、本発明の別な実施例においては真正な並列の処理、すなわちそれぞれ面積および高さ情報の同時処理を実行することさえ可能である。
【００１９】
本発明の更に別な実施例において、第１と第２の像の処理は更に分離される。
【００２０】
分離の一局面は第１と第２の像の発生を時間的に分離し、それにより第１と第２の像がセンサの面上で重なった場合センサ上で一方の像に関連した放射線が他方の像に関連した放射線と干渉する有り得る困難性を最小にすることである。この時間的な分離はむしろ、双方の像を感知する同じセンサ面積の使用をもたらすが、これは場合により有利なことである。更に、対象面における放射線の干渉の危険性なしで基板の同じ面積を照射する可能性が高められる。
【００２１】
別な局面の分離はそれぞれ第１と第２の像によって照射されるセンサ手段の、異なる、すなわち幾何学的に分離した部分を有することにより第１の像を第２の像から分離することである。その結果、干渉の危険性は概ね排除され、このようにして異なる像に対して異なるセンサ要素を使用することにより、発生する像の全体速度が増大しうる。
【００２２】
分離の別な局面は前記第１と第２の放射手段から発生する放射線をそれぞれ第１と第２の周波数範囲において分離し、前記第１と第２の周波数範囲の一方の範囲内の放射線が通され、前記第１と第２の周波数範囲のうちの他方の範囲における放射線が止められるようにセンサ手段の第１の部分に衝突する放射線を少なくとも濾過することによって第１の像を第２の像から分離することである。高められた分離の前記利点の他に、この局面は前記第１の部分の寸法を限定することによって少なくともある程度まで基板上で検査された面積を限定する可能性を提供する。任意に、センサ手段の２個以上の部分は種々の周波数範囲内で放射線を通過させるフィルタによって覆われている。
【００２３】
本発明のその他の目的や利点は実施例によって以下説明する。
【００２４】
（実施例の詳細説明）
本発明の実施例による装置が図１に示されている。本装置１は検査すべき対象物２を担持した基板の上方に配置されている。前記装置１と対象物２とは矢印Aで指示するように相互に対して運動する。対象物２は前述したように多くの異なる種類のものである。しかしながら、説明を簡単にするために、以下においては対象物２は４で指示する基板の面に堆積されたはんだペーストの堆積物であると想定する。一般に、照射された検査領域に含まれる検査対象物２は数個のボタンからなる堆積物を含むが、分かり易くするために図面には１個のみのボタン２が示されている。
【００２５】
本装置１は第１の範囲の周波数または波長の放射線を発生させる第１の放射手段３と、第２の範囲の周波数の放射線を発生させる第２の放射手段５とを含む。本実施例において、第１の放射手段３は２個の類似の放射線発生器６，８すなわち好ましくはレーザダイオードである第１のレーザ源７と、好ましくは円柱レンズである第１の光学屈折手段９と、第１の放射線指向手段１１とからなる第１の放射線発生器６と、同様に第２のレーザ源１３と、第２の光学屈折手段１５と、第２の放射線指向手段１７とからなる第２の放射線発生器８とを含む。発生した放射線を基板４へ導く放射線指向手段１１，１７は可撓性で軽量のミラーから構成することが好ましい。しかしながら、例えばプリズムのようないくつかの代替物が可能である。第２の放射手段５は第３、第４、および第５の放射線発生器１９，２０，２１をそれぞれ含む。図示した好適実施例において、第３と、第４と、第５の放射線発生器１９，２０，２１の各々は一組あるいは一群のLED（発光ダイオード）要素、および屈折光学装置（別別に図示せず）によって構成されたLED源を含む。
【００２６】
更に、本装置１は複数の個々のLEDｓ２３および屈折光学装置（別個に図示せず）からなるリング状の放射線発生器によって構成されるのが好ましい第３の放射手段２２を含む。
【００２７】
種々の型式の放射線発生器の好適な選択は以下詳細に説明する。
【００２８】
本装置１は、更に対象物２の像を検出するように配置されたセンサ手段あるいは単にセンサ２３と、前記対象物２をセンサ２３上に像形成することによって前記対象物の像を形成する像形成手段２５とを含む。センサ２３はオンチップ信号処理能力を有する二次元マトリックスのセンサであることが好ましい。図７および図８に示すように、センサ２３は支持体２７と、該支持体２７によって支持された集積回路すなわちチップ２９とを含む。チップ２９は２個の部分３１，３３、すなわち図４ｂにも示すように放射線感知装置３１を構成する第１の部分と、一組の処理装置３３を構成する第２の部分とを担持している。
【００２９】
本実施例において、前記像形成手段２５は屈折光学装置、すなわちレンズ系によって構成されている。レンズ系２５は対象物２から発生した放射線をセンサ２３へ光学的に送るように配置されている。換言すれば、レンズ系２５は図２および図３に示すように対象面３２を像面上に像形成するように配置されている。対象物２から発生する放射線は最初は放射線発生器６，８，１９，２０，２１，２２よって発生し、対象物２によって反射されるか、再放射される。
【００３０】
放射線発生器６および８は相互から距離をおいて配置され、対象物２を異なる方向、好ましくは反対方向から照射し、本実施例においては図１に示すように異なる入射角、すなわち対象面３２に対する異なる角度で配置されている。入射角の選択と関連した少なくとも３個の重要な特性がある。それらは閉塞、垂直方向の解像力、および垂直方向測定の動的範囲である。異なる角度を選択することによって、異なる対象物を検査するための異なる解像力と、異なる動的範囲とを選択することが可能である。残念ながら、閉塞の問題がある。他方、代替実施例の場合であるが、同等の角度が選択される場合、閉塞は実質的に回避され、他方、解像力と動的範囲が固定される。
【００３１】
第３、第４および第５の放射線発生器１９−２１は相互から距離をおいて配置され、対象物２を異なる方向から、そして好ましくは対象面３２に対して異なる角度で照射している。しかしながら、これらの放射線発生器は対象物２の同じ領域を照射する。
【００３２】
第３の放射手段２２は、とりわけ放射線感知装置３１上に像形成された基板の全表面領域を均等に照射するために使用される。前記放射手段は検査すべき対象面とそれに最も近い背景との間のコントラストを高める。更に、第３の放射手段２２は検査装置１に対して基板を整合できるようにし、かつ光学装置を較正するために基板４上の基準すなわち基準マークを照射するために使用される。
【００３３】
図４ａと図４ｂに示すように、センサ２３、特に放射線感知装置３１に入射する放射線は放射線感知装置３１の面にマトリックス状に配置された放射線感知要素すなわちピクセル３５によって感知される。ピクセル３５は、少なくとも一度にその部分組みが、各処理装置３３が単一のピクセル３５を処理している一組の処理装置３３に接続可能である。例えば、MAPP２２００と称され、IVP社によって製造されているセンサにおいて、一度に一列の全てのピクセルが処理装置のアレイによって並列に扱われる。どの列を分析すべきかは随意である。
【００３４】
別な例として、能動ピクセルセンサの略である所謂APSにおいては、全てのピクセル要素は個々にアドレス可能である。APSは、またピクセルがチップに配置されているマトリックスセンサでもある。ピクセル出力信号の信号処理のための手段がオンチップで集積されている。出力ピクセル信号を更に処理するDSP（デジタル信号処理装置）が使用される。APSの好適実施例において、DSPもオンチップで集積されている。典型的には、双方のセンサ型式も相補型金属酸化膜半導体（CMOS）技術によって製造されるが、その他の製造方法も随意に使用可能である。
【００３５】
各ピクセル要素は入射放射線を電子電荷に変換し、該電荷は次にオンチップハードウエアによって処理される。このように、電荷の値は閾値化あるいはＡ／Ｄ変換によってデジタル化される。
【００３６】
更に、センサ２３のオンチップハードウエアは少なくともそれがMAPP２２００型である場合、有用な像情報を取得するために実行が必要な追加の仕事を扱うことができる。これらの仕事はノイズを低減し、あるいは対象物のエッジを向上させるデータ縮約およびテンプレートマッチングすなわち濾過作用を含む。
【００３７】
センサの能力は本装置によって本発明により採用している。対象物２のそれぞれの特性を検出するのに要する像情報は面積関連情報あるいは高さ関連情報あるいはそれらの双方である。センサ２３、特に放射線感知装置３１は各々が多数のピクセル、好ましくは１列以上のピクセルを含む種々の下位面積に分割可能である。種々の下位面積は面積関連情報あるいは高さ関連像情報のいずれかの抽出に専ら使用される。
【００３８】
この好適実施例において、放射線感知装置３１は高さ情報を抽出する第１と第２の下位面積３７，３９および図５に示すように面積情報を抽出する第３の下位面積に分割される。以下説明する理由から、放射線感知装置３１の分割は図６に示すように物理的に実行されることが好ましい。フィルタ手段すなわちフィルタ層４２が放射線感知装置３１の面に配設されている。フィルタ手段４２には第１の狭い全通過部分３４と、第１の放射手段３６から放射される前記１の範囲の周波数を通し、前記第２の放射手段５から放射される前記第２の範囲の周波数を止める第２の部分とを設けられている。したがって、このフィルタ手段４２を完全に使用するには、第１と第２の周波数の範囲が離されており、すなわち本発明の要約で前述した分離局面の一つが本実施例に採用されており、このことは以下詳細に説明する。
【００３９】
第１と第２の放射手段３，５はセンサ２３にそれぞれ第１と第２の像を提供するようにされ、前記第１の像は概ね高さ情報を含むように生じ、第２の像は概ね面積情報を含むように生じる。これらの異なる像を得るために、一方では前記第１の放射手段３によって発生する放射線が前記第１の周波数範囲のレーザ放射線であり、対象面３２に達すると、線状、あるいはシート状にされる。これは、またシート状光線照射と称されている。他方、前記第２の放射手段５によって発生する放射線は対象面３２に達すると形状の制限が少ないLED放射線である。シート状光線照射は図２に示され、LED照射は図３に示している。明確にするために、双方の図面において、単一の発生器の放射が示されている。
【００４０】
第１と第２の放射線発生器６，８は基板４の第１の部分を図示するように配設され、第３から第５までの放射線発生器１９，２９および２１が基板４の第２の部分を照射するように配置されている。照射された第１と第２の部分とを分離する理由はそれぞれ高さ情報と面積情報の抽出に否定的に影響する放射線の干渉を阻止することである。しかしながら、例えば前述のように時間分離を提供するような代替実施例は同じ部分の照射を可能にする。前記分離は、フィルタ４２を使用するのと組み合わせて周波数の第１と第２の周波数範囲を分離することによって向上され、一方代替実施例は重ねられた周波数範囲を採用する。
【００４１】
種々の型式の放射線発生器６，８および９−２１の選択はそれぞれセンサ２３の構造、放射線感知装置３１の分割、および抽出される種々の型式の像情報に依存する。対象物２の高さは三角測量によって検出されるので、対象物２の高さ輪郭はセンサ２３によって生じ、使用される下位面積３７，３９はそのような輪郭を囲むのに十分大きいことを必要とし、典型的には数個の隣接するピクセルの列が採用される。シート状の光線は各々１個の輪郭を生じる。従って、図５に示すように、本実施例においては、２個の輪郭３８，４０がそれぞれ生じる。図示のように、基板４上の照射された面積はそれぞれ第１と第２の放射線発生器６および８について異なるので、輪郭３８，４０は異なる対象物あるいは単一の対象物の異なる部分に関連する。典型的には、要求された特性を検出しうるようにするために面積情報と組み合わせて十分な高さ情報を得るのに対象物１個当り数個の輪郭で十分である、
【００４２】
面積情報は線走査によって達成され、このことは対象物２が隣接している線毎に走査されることを意味する。典型的には、１つの線は放射線感知装置３１上の単一のピクセル列に対応し、該列の全てのピクセルは平行に処理される。感知装置３１に入射する放射線のそのような細い線状の放射線を達成するため、レーザ光源を使用して対応の狭い面積において対象物を照射することは当然である。しかしながら、このことは対象物２における局部的な干渉によって誘発するスペックルノイズにより困難なことが分かっている。スペックルノイズの問題はLEDｓによって発生するような非干渉放射線を使用することによって排除され、したがってこれが好ましい。他方、LEDsを使用する場合、照射面積を限定する上で困難が生じることがある。センサ２３上の面積情報を受け取るのに使用される下位面積４１を、例えば単一列のピクセルに制限することによって、後者の問題は回避される。しかしながら、依然として、第３から第５の放射線発生器１９−２１のLED源によって照射される対象面３２の領域は、それぞれ第１と第２の放射線発生器６および８のレーザ源７，１３によって照射される面積から分離するために屈折光学装置によって制限される。屈折光学装置によって面積を制限する別な目的は基板４の照射領域内でより高い放射線強さを達成することである。前述のスペクトルフィルタは分離を高めるために採用されることが好ましい。
【００４３】
高さ情報を得るためには、たとえシート状の光あるいはレーザの線の幅が、例えば３−５列のようなピクセルの数列に達するとしても良好な解像力を得ることが出来る。それによって、スペックルノイズのインパクトは著しく減少し、このことはレーザ源７，１３の使用を可能にする。
【００４４】
更に、第１と第２の放射線発生器６，８の各々は図５に示すようにそれぞれ放射線感知装置の個々の部分、すなわち第１と第２の下位面積３７，３９上に像形成される個々のレーザ線を発生させる。従って、異なる解像力、すなわちピクセルの列の数を採用しうる。
【００４５】
このように、本装置１に対して対象物２を動かしながら、下位面積４１を形成するピクセルの列は連続してサンプル採集され、処理され線毎に対象物の面積情報を抽出する。この処理は他の下位面積３７，３９のピクセルの列を対応してサンプル採集することによって集められた高さ情報の処理と組み合わされる。面積情報と高さ情報とはセンサの全能力を利用するため交互に抽出されることが好ましい。交互に検出することは、主としてジョッブを刻み、かくして全体の線および面積の部分を交互に実行することによって並行に実行される。それによって、高水準に精度を保ちながら、高速の運動を可能にする。
【００４６】
高速運動での効果を高めるために、放射線発生器６，８，１９，２０，２１は好ましくはパルス化するか、あるいは放射された放射線がパルス化され、それによって放射線発生器が放射線を放射している間の運動によって生じるボケを最小にする。
【００４７】
前述の説明から明らかなように、センサ２３はデジタル出力信号を発生させる。これらの出力信号はCPU（中央処理装置）（図示せず）のような制御手段に伝達され、更にその出力信号を処理する。出力信号は対象物２の制御装置により使用されて種々の特性を検出する高さ情報出力と面積情報出力とを含む。更に、制御手段は使用者によって使用されてセンサ２３をプログラム化する。プログラム化は、例えば種々の下位面積３７，３９，４１を画定すること、および例えば対象物の縁部をシャープにするような種々の像処理能力を開始することを含む。センサ２３がオンチップハードウエア化され、および（または）プログラム化された信号の処理能力を有するために、センサ２３と制御手段との間で交換されるデータの量は減少し、より高速な対象物検査方法を可能にする。MAPP２２００型のような進歩したセンサを使用する際、オンチップ能力は、オンチップで実行された信号処理が像処理であることを主張するのに十分に複雑である。
【００４８】
本発明は基板上の対象物、特に基板の上に分与されたはんだペーストの堆積物２を検査するために提供されている。要素を表面実装要素用に配設された基板は該要素の接続端子を受け入れるためのプリントされたプラットフォームあるいはパッドを設けられている。前記要素ははんだ付けによりパッドに接続されている。はんだペーストは例えばスクリーン印刷あるいは分与のような一般的な方法によってパッドに予め付与される。その後の要素の実装およびはんだ付けが首尾よく行われるためには、以下単に堆積物と称するはんだペーストの堆積物が正確に形成され、位置決めされ、はんだペーストの離散部分が全く発生しないことが重要である。
【００４９】
典型的にはミリメートルの数分の１程度である、堆積物の小さい寸法のため、検査装置には高い分解能の正確な測定が要求される。品質上の要件のため、基板上のどの堆積物は分与された後検査されることが望ましい。更に、分与速度は速く、かつ連続して増大しており、その結果検査も高速で行い得ることが望ましい。更に、例えば前述したような種々の特性を検出し得ることが望ましい。
【００５０】
本発明により、独創的にセンサ２３を使用することによって高速が可能になる。検出したい種々の特性に関して、面積情報は前述のように一線ずつ得られる。前述したMAPP２２００型センサは時折の正しくないピクセルに対して修正され、かつ堆積物と周囲のパッドとの間の明確な限界を有する隣接の面積の線を生じることができる。線はCPUに出力され、該CPUは堆積物それ自体の面積を計算する。同様に、これもオンチップで、あるいは代替的に本装置１の内部あるいは外部で別な方法によって予め処理された多数の高さ輪郭がCPUに出力される。面積および高さ出力はセンサに関連した位置であり、それによりCPUは体積などを検出するために同じ堆積物に関連した高さおよび面積情報を組み合わせることができる。将来の更に進歩したセンサは多分オンチップで更に多くの計算を実行することが可能であろうし、センサは一列のピクセルの数に対応する多数の処理装置の代わりにピクセル当り１個の処理装置を含むことになることが考えられる。
【００５１】
本装置１は信号処理を容易にし、確実で正確な情報抽出を可能にするために検査中の当該対象物２の特性に応じて、放射線発生器６，８，１９−２２の放射された放射線を適合させることにより、照射を適合させる。適合された照射の典型的な目標は対象物とその周りの背景との間のコントラストを強調することである。適合可能なパラメータは少なくとも以下のものである。
＊十分高いレベルのコントラストを得るために放射線の強さが調整される。
＊コントラストを強調するために対象物への入射角が使用可能である。
＊放射線の偏光が例えば明るい対象物からの輝きを低減するために効率的に使用可能である。この目的のために、１個の偏光子が放射線発生器６，８，１９−２２と基板４、特にその上にある対象物との間に設けられている。更に、センサ２３の前に別な偏光子が設けられており、その方向は最初に述べた偏光子に対して垂直である。その結果、直接的である、すなわち第１の偏光子によって生じた偏光を変化させない全ての反射が次に第２の偏光子によって遮断される。他方、対象物２の表面に拡散された放射線は偏光のランダムな寄与を与えられ、それにより放射線感知装置３１に達する。
＊放射線の周波数／波長。
【００５２】
本発明による装置は独立した装置として、あるいははんだペーストの分与、スクリーン印刷、要素実装などのための機械の一部として実行可能である。
【００５３】
本発明のいくつかの実施例を前述した。これは単に非限定的な例と考えるべきである。特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内で更に多数の修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例による装置の概略図である。
【図２】  図１に示す装置によって採用された範囲像形成技術の概略図である。
【図３】  図１に示す装置によって採用された線走査技術の概略図である。
【図４ａ】  図１に示す装置に含まれたセンサ手段の放射線感知面の概略図である。
【図４ｂ】  図１に示す装置に含まれたセンサ手段の放射線感知面の概略図である。
【図５】  図４に示すセンサ手段の放射線感知面の下位面積への分割を示す。
【図６】  下位面積へ分割されたフィルタ手段を示す。
【図７】  その構造を示すセンサ手段の概略斜視図である。
【図８】  図７に示すセンサ手段の拡大し詳細に示す概略斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ−ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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