CN101815925B

CN101815925B - 光学检验方法

Info

Publication number: CN101815925B
Application number: CN2007801009552A
Authority: CN
Inventors: 林双根; 李相允; 姜珉求; 张锡俊
Original assignee: Intek Plus Co Ltd
Current assignee: Intek Plus Co Ltd
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: CN101815925A; EP2195607A1; JP2010540955A; WO2009044944A1

Abstract

一种光学检验方法，该方法不仅用于获得在规则反射表面上具有低的规则反射率的图像，还用于获得清楚地看见其上的在规则反射表面附近的周围的晶格面的周围的图像，使用所获取的图像，以及改善要被测量的目标图像的精确度。所述光学检验方法在其上形成3D图像的目标对象上投射晶格图案，将由目标对象的形状修改的光学信号与参考图案进行比较，并根据比较结果确定在目标对象中是否存在缺陷。

Description

光学检验方法

技术领域

本发明涉及光学检验方法，更具体地，涉及这样一种光学检验方法，该光学检验方法不仅仅用于获得在规则反射表面上具有低的规则反射率的图像，还用于获得周围的图像，在该周围的图像上清楚地看见在规则反射表面附近的周围的晶格面，使用所获取的图像，以及改善要被测量的目标图像的精确度，从而能够解决在包括多个台阶的规则反射表面上的图像精确度降低的问题。

背景技术

通常，为了核查各种电子组件(例如半导体存储器模块)的制造状态，电子组件的各种项应该被测量，例如大小、形状、表面粗糙度精度。

当前，广泛使用光学方法来测量三维形状，该方法为从光源生成的光学信号设置参考图案，将光学信号施加到要被测量的目标对象，将由目标对象的形状修改的光学信号与参考图案进行比较，并测量要被测量的目标对象的形状，从而测量目标对象的三维形状。

上述用于测量三维形状的光学方法需要高速、高精度和非接触测量。目前，上述用于测量三维形状的光学方法的代表性示例是使用莫尔(moiré)图案的用于测量三维形状的光学方法。

莫尔图案是表示当至少两个周期图案彼此重叠时形成的干涉图案。莫尔方案根据形成莫尔图案的方法被分成阴影莫尔方案和投影莫尔方案。

投影莫尔方案将光学信号或光束施加到要被测量的目标对象中，从而将晶格图案施加到目标对象上。投影莫尔方案允许由目标对象的形状修改的晶格图像与具有与提供晶格图像的晶格相同间距的参考晶格相重叠，从而能够获得莫尔图案。

然而，上述用于测量三维形状的光学方法具有这样的缺点，即这种方法很难通过三维表面的规则反射来准确地获得规则反射表面的图像。

例如，在检验BGA封装时，BGA封装在球的中心圆表面上产生严重的反射，从而上述光学测量方法很难准确地获得中心圆表面上的图像。

为了解决上述问题，提出了用于通过调整滤波器或者光量以降低规则反射表面的规则反射率从而获得图像的另一个方法。在这种情况下，在具有高的规则反射率的3D表面上的晶格图案变得很突出，然而，在周围区域上的其它晶格图案变得不可见，从而降低了测量精确度。

发明内容

所以，鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种光学检验方法，该光学检验方法用于获得第一图像，在所述第一图像中在具有高的规则反射率的3D表面上的照明饱和区域减少；获得第二图像，在所述第二图像中晶格图像在3D表面的周围区域上变得突出；将第一图像和第二图像混合；以及将所产生的混合图像与参考图像相比较来确定在其上形成3D形状的目标中是否存在缺陷，从而获得准确的图像。

根据本发明，通过提供光学检验方法可以完成上述和其它目的，所述光学检验方法在其上形成3D图像的目标对象上投射晶格图案，将由目标对象的形状修改的光学信号与参考图案进行比较，以及根据比较结果确定在目标对象中是否存在缺陷，所述方法包括：通过调整照明值以降低目标对象的3D表面的规则反射率使得降低的规则反射率可以降低饱和区域，以此来获得第一图像；通过调整照明值以在目标对象的3D表面的周围区域上形成晶格图案，以此来获得第二图像；将第一图像和第二图像进行混合；以及通过分析第一和第二图像的混合图像来确定在目标对象中是否存在缺陷。

附图说明

可以根据下面结合附图的详细描述来更好地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，在附图中：

图1是示出了根据本发明的光学检验方法的流程图；

图2是示出了根据本发明的用于光学检验方法的光学检验设备的示意图；

图3显示了根据光学检验方法的示例性的照片图像，每个照片图像具有在3D表面上的低的饱和度；

图4显示了根据光学检验方法的示例性的照片图像，每个照片图像具有3D表面的周围区域上的低的饱和度；以及

图5显示了根据本发明的由光学检验方法获得的图像的混合图像。

具体实施方式

现在，将要参考附图详细描述本发明的优选实施方式。在附图中，即使在不同的附图中，相同或相似的元素由相同的参考标记指示。在下面的描述中，当在此包含的已知功能和配置可能使本发明的主题不太清楚时，会省略对其的详细描述。

图1是示出了根据本发明的光学检验方法的流程图。

参考图1，根据本发明的光学检验方法在目标对象上投射晶格图案，在该目标对象上形成3D图像，将由目标对象的形状所修改的光学信号与参考图案进行比较，以及根据比较结果确定在目标对象中是否存在缺陷。在步骤S100，上述光学检验方法通过调整照明值以降低目标对象的3D表面的规则反射率来获得第一图像；在步骤S200，通过调整照明值以在目标对象的3D表面的周围区域上清楚地形成晶格图案来获得第二图像；在步骤S300，将第一图像和第二图像进行混合；以及在步骤S400，通过分析第一图像和第二图像的混合图像来确定在目标对象中是否存在缺陷。

在这种情况下，可以通过使用单个灯或者光照调整光量来为获得第一和第二图像实施对照明值的调整，或者可以通过使用特定的BPF(带通滤波器)降低饱和区域的大小来为获得第一和第二图像实施对照明值的调整。

使用上述特定的BPF对照明值的调整可以由彩色滤波器或者极化滤波器来实施。

如果当获得了每个上述图像时通过光量的调整来调整照明值，优选地，可以使用比第二图像的光量少的光量来获得第一图像。

图2是示出了用于根据本发明的光学检验方法的光学检验设备的示意图。

参考图2，光学检验系统包括照明单元1、要被检验的目标对象2、图像获取单元3以及分析单元4。

照明单元1作为用于照明要被检验的目标对象2上的光学信号的单元。照明弹元1包括光源11、带通滤波器(BPF)12、晶格单元13、用于聚焦由光源11生成的光的投射光学系统14以及反射镜15等。

BPF可以是彩色滤波器或者极化滤波器。

例如，目标对象2可以是装备有球的半导体封装。虽然在附图中没有显示半导体封装，但是半导体封装被提供和安排在检验台上。

图像获取单元3被用作图像接收元件，用于获取从目标对象2的表面反射的图像。图像获取单元3包括CCD相机32和用于在CCD相机上聚焦光的图像光学系统31，该图像获取单元3将由CCD相机32获取的图像传输到分析单元4。

如果由图像获取单元3获取的图像的模拟信号经由帧接受器被转换成数字信号，且该数字信号被施加到分析单元4，该分析单元4分析所接收的信号，将所分析的图像与参考图像进行比较，并根据比较结果确定在相应的目标对象中是否存在缺陷。通常，可以利用计算机来实现分析单元4。

用于上述光学检验设备的检验方法将在后面详细描述。为了便于描述，装备有球的半导体封装示例性地被用做要被检验的目标对象。

图3A～3C显示了根据光学检验方法的示例性的照片图像，每个照片图像具有在3D表面上的低的饱和度。参考图3A，检验方法调整照明值以从要被提供到检验台上的目标对象2的3D表面去除规则反射点(即，发生许多规则反射的部分)。检验方法获得由CCD相机32获取的图像，如图3B～3C中所示，从而描绘相图和可视图。

在这种情况下，可以通过调整从光源11或滤波器12生成的光量来调整照明值。

图4A～4C显示了根据光学检验方法的示例性的照片图像，每个照片图像具有在3D表面的周围区域上的低的饱和度。

参考图4A，检验方法调整照明值以在3D表面的周围区域上清楚地显示晶格图像。检验方法获得由CCD相机32所获取的图像，并获得如图4B～4C中所示的相图和可视图。

然后，检验方法使用分析单元4搜索具有好的可视度的3D图像，并选择第一图像。检验方法搜索具有好的可视度的3D图形的周围区域的图像，选择第二图形，并计算每个图像的相图。如图5所示，检验方法将单个图像的相图混合起来，分析混合的图像，并确定在要检验的相应的目标对象中是否存在缺陷。图5显示了根据本发明的由光学检验方法获得的图像的混合图像。

在这种情况下，应该注意，通过将所获取的目标对象的图像与参考图像进行比较来确定是否存在缺陷的方法对于本领域的技术人员来说是公知的，从而上述确定方法的详细描述在此被省略以便于描述。

根据上述描述显而易见的是，根据本发明的光学检验方法使用光量或滤波器来调整照明值以去除由3D表面的闪光部分引起的规则反射点，从而获得具有较小的照明饱和区域的3D表面图像。并且，光学检验方法使用光量或滤波器来调节照明值，从而在3D表面的周围区域上清楚地显示晶格图像，获得周围区域的图像，从一些图像中选择具有好的可视度的特定图像，将3D表面图像与选择的图像进行混合，并将参考图像与混合的图像进行比较以确定在目标对象中是否存在缺陷。所以，上述光学检验方法防止在3D表面上的规则反射降低检验精确度，从而提高检验可靠性。

虽然为了示出的目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以做出各种修改、添加和替代。

Claims

1.一种光学检验方法，该方法在目标对象上投射晶格图案，将由目标对象的形状修改的光学信号与参考图案进行比较，并根据比较结果确定在所述目标对象中是否存在缺陷，其中3D图像在所述目标对象上被形成，所述方法包括：

通过调整照明值以降低所述目标对象的3D表面的规则反射率从而使得降低后的规则反射率减少饱和区域，来获得第一图像；

通过调整照明值以在所述目标对象的3D表面的周围区域上清楚地形成晶格图案来获得第二图像；

将所述第一图像和所述第二图像进行混合；以及

通过分析所述第一图像和所述第二图像的混合图像来确定在所述目标对象中是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

通过调整光量来实施照明值的调整以获得所述第一图像和所述第二图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

使用比所述第二图像的光量少的光量来获得所述第一图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

通过使用带通滤波器减少饱和区域来实施照明值的调整以获得所述第一图像和所述第二图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述带通滤波器为彩色滤波器或极化滤波器。