CN102538681A

CN102538681A - 检验基板的方法

Info

Publication number: CN102538681A
Application number: CN2011103764846A
Authority: CN
Inventors: 郑仲基
Original assignee: Koh Young Technology Inc
Current assignee: Gaoying Technology Co ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: KR101547218B1; US20120127461A1; DE102011086467B4; KR20120054453A; US8730464B2; JP2012112954A; CN102538681B; JP5411914B2; DE102011086467A1

Abstract

本发明公开了一种检验基板的方法。该检验基板的方法包括：使多个投射部依次将图案光束投射在形成有目标物的基板上，以获得与所述基板有关的每个投射部的相位数据；利用所述每个投射部的相位数据来获得与所述基板有关的每个投射部的高度数据；将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部；以所述基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据；以及利用修正后的高度数据获得整合高度数据。

Description

检验基板的方法

技术领域

本发明涉及检验基板的方法，或者更具体而言，涉及能够使检验安装在基板上的部件状态的处理的可靠性得到提高的检验基板的方法。

背景技术

通常，在将电子器件安装在基板上之前和之后，需要执行检验处理，以对安装有电子器件的基板的可靠性进行检验。例如，在将电子器件安装在基板上之前检验基板的焊点区域，以便检验用于将电子器件安装在基板上的焊料的状态，并且在将电子器件安装在基板上之后检验电子器件的状态，以检验电子器件安装得是否适当。

近来，已经在使用一种利用检验三维形状的装置来检验目标(对象)物的三维形状的检验基板的方法，该检验三维形状的装置包括采集目标物图像的照相机以及多个投射部，各个投射部包括光源和将图案光投射在目标物上的光栅。

为了检验目标物的三维形状，需要获取目标物的高度数据。通过将基板的背景区域设为基准来计算目标物的高度。然而，基板的背景区域包括噪声，从而难以获得可靠的高度数据。此外，在一些情况下，多个目标物密集地布置，因此背景区域的数据量可能不足，或者背景区域的数据量可能因阴影区域而不足。尤其，当目标物为具有高度的电子器件时，电子器件可能会产生阴影，从而使可靠的背景区域数据量不足。结果，降低了目标物高度的可靠性。

发明内容

因此，本发明示例性实施例提供这样一种检验基板的方法：即使由多个投射部获得的背景区域的数据量不足，该方法也能够通过用目标物区域和背景区域修正高度数据来提高整合高度数据的可靠性。

此外，本发明示例性实施例提供一种能够通过将由多个投射部获得的多个高度数据整合来提高整合高度数据可靠性的检验基板的方法。

此外，本发明示例性实施例提供这样一种检验基板的方法：该方法能够通过选择可靠性最高的投射部并且以该可靠性最高的投射部的高度数据为基准修正其余投射部的高度数据来提高整合高度数据的可靠性。

此外，本发明示例性实施例提供这样一种检验基板的方法：该方法能够通过以基板的背景区域和检验区域中变化最小的区域为基准修正每个投射部的高度数据来提高整合高度数据的可靠性。

本发明的其它特征将在以下描述中进行说明，并且部分特征能通过以下描述容易地理解到，或者能通过实践本发明而获悉。

本发明示例性实施例公开了一种检验基板的方法，包括：使多个投射部依次将图案光束投射在形成有目标物的基板上，以获得与所述基板有关的每个投射部的相位数据；利用所述每个投射部的相位数据来获得与所述基板有关的每个投射部的高度数据；将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部；以所述基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据；以及利用修正后的高度数据获得整合高度数据。

例如，在将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为所述基准投射部的步骤中，可以利用以高度、信噪比(SNR)、幅值、平均强度作为参数的可见度信息和灰度信息中的至少一个来评估可靠性。

例如，以所述基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据的步骤可以包括：以所述基准投射部的高度数据为基准获得关于其余投射部的高度数据的高度偏差；以及用其余投射部的高度数据中的每个高度数据减去所述高度偏差。

所述高度偏差可以利用背景区域和所述目标物的上部区域中的至少一个区域来获得。

例如，所述方法还可以包括：在获得所述每个投射部的高度数据的步骤之前，将所述基板划分成背景区域和形成有目标物的目标物区域；将所述背景区域中的频数最大的相位数据设定为与各个投射部有关的表现背景相位；以及对所述每个投射部的相位数据进行变换，以使与各个投射部有关的表现背景相位变为0。

本发明的另一个示例性实施例公开了一种检验基板的方法，包括：使多个投射部依次将图案光束投射在形成有目标物的基板上，以获得与所述基板有关的每个投射部的相位数据；利用所述每个投射部的相位数据来获得与所述基板有关的每个投射部的高度数据；将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部；以所述目标物的上部区域为基准相对于所述基准投射部的高度数据修正其余投射部的高度数据；以及利用以所述目标物的上部区域为基准而修正的高度数据来获得整合高度数据。

例如，在将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部的步骤中，利用以高度、信噪比(SNR)、幅值、平均强度作为参数的可见度信息和灰度信息中的至少一个来评估可靠性。

例如，获得所述整合高度数据的步骤可以包括：以所述基板的背景区域为基准再次修正所述每个投射部的高度数据。

根据该检验基板的方法，将利用多个投射部获得的多个高度数据整合，以获得目标物的整合高度数据。因此，提高了整合高度数据的可靠性。

此外，即使当多个目标物密集布置而导致背景区域不足时，也能利用目标物区域和背景区域的数据来提高整合高度数据的可靠性。

此外，即使因噪声数据、目标物区域而导致利用多个投射部获得的背景区域的数据不足时，也能利用目标物区域和背景区域的数据来提高整合高度数据的可靠性。

此外，即使因诸如阴影区域等不可测量区域而导致利用多个投射部获得的背景区域的数据不足时，也能利用目标物区域和背景区域的数据来提高整合高度数据的可靠性。

此外，在修正利用多个投射部获得的测量数据时，利用每个投射部的高度数据来修正测量数据，以使基板的所有区域均可以用作用于进行修正的基准区域。因此，与仅利用背景区域的相位数据的情况相比，可以增加数据量，从而提高了每个投射部的相位数据或者每个投射部的高度数据的可靠性。

此外，在修正每个投射部的高度数据时，以可靠性最高的投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据，以提高整合高度数据的可靠性。

此外，通过以与背景区域相比高度变化较小的所述目标物的上部区域为基准修正每个投射部的高度数据来提高整合高度数据的可靠性。

应该理解，上文的概述和下文的详述是为了进行举例说明，并且是想参照权利要求书对本发明作进一步的解释。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，用于更充分地理解本发明且被纳入说明书中以构成说明书的一部分，并且与下文中的描述一起说明本发明的原理。

图1是示出基板检验装置的示意图。

图2是示出根据本发明示例性实施例检验基板的方法的流程图。

图3A和图3B分别是示出形成有目标物的基板的剖视图和平面图。

图4A和图4B分别示出了与第一投射部CH1和第二投射部CH2对应的高度数据。

图5示出了图4A和图4B中的高度数据均得到修正时的高度数据。

图6A至图6H示出了根据本发明示例性实施例生成基板的整合高度数据的处理。

具体实施方式

下面参考附图更全面地描述本发明，其中附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以用很多不同的方式来实现，而不能认为限于本文中所提到的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使公开充分，并且向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。为清晰起见，附图中可能放大某些层和区域的尺寸和相对尺寸。在附图中用相似的附图标号表示相似的部件。

下面，将参考附图详细说明本发明。

图1是示出基板检验装置的示意图。

参考图1，根据本发明示例性实施例的基板检验装置100包括：架部140，其支撑并传送形成有目标物的基板150；多个投射部110，其将图案光投射在基板150上；以及照相机130，其采集(拍摄)基板150的图像。可选地，基板检验装置100还可以包括照明部120，照明部120布置在架部140附近以便区别于投射部110地照射基板150。

投射部110将图案光投射在基板150上，以便测量形成在基板150上的目标物的三维形状。例如，投射部110包括：光源112，其产生光；光栅114，其将光源112产生的光转变成图案光；光栅移动器116，其移动光栅114；以及透镜118，其将经光栅114转变的图案光会聚在目标物上。光栅114可以借助于诸如压电致动器(PZT)等光栅移动器116偏移2π/N(N是大于2的自然数)，以移动图案光的相位。具有上述结构的投射部110相对于照相机130沿圆周布置成，投射部110彼此间隔开以提高精度。多个投射部110相对于基板150倾斜地布置，以便将图案光沿多个方向投射在基板150上。

照明部120可以为圆形，并且布置在架部140附近。照明部120照射基板150，以用于基板150的初始对准或者设置检验区域。例如，照明部120可以包括产生白光的荧光灯，或者分别产生红光、绿光和蓝光的红光LED、绿光LED和蓝光LED。

当投射部110将图案光投向基板150时，并且当照明部120照射基板150时，照相机130采集基板150的图像。例如，照相机130设置在基板150正上方。照相机130可以包括CCD照相机或CMOS照相机。

具有上述结构的基板检验装置100分别在投射部110将图案图像投向基板150时以及在照明部120照射基板150时，利用照相机130采集图像来测量三维图像和二维图像。

当基板检验装置100采用多个投射部110时，由于位置和特征的偏差而导致利用多个投射部110中的每一个测得的诸如相位数据和高度数据等数据可能会彼此不同。因此，需要将与多个投射部110对应的数据整合，以获得形成在基板150上的目标物的准确的整合高度数据。

图2是示出根据本发明示例性实施例的检验基板的方法的流程图，并且图3A和图3B分别是示出形成有目标物的基板的剖视图和平面图。

参考图1、图2、图3A和图3B，为了获得具有目标物152的基板150的整合高度数据，通过利用多个投射部110将图案光投向具有目标物152的基板150并且移动图案光的相位，来获得每个投射部的相位数据(S110)。例如，目标物152可以为具有高度的电子器件。

具体而言，当多个投射部110中的一个投射部将图案光投向基板150且移动图案图像的相位时，照相机130依次采集图像，并且使多个投射部110中的其它一个投射部和照相机130执行相同的处理以获得每个投射部的相位数据。例如，基板检验装置100可以利用相移莫尔法来获得每个投射部的相位数据。例如，在将图案光N次投向基板150、用各个投射部110移动图案光的相位并且采集基板150的图像之后，通过N桶算法(N-bucket algorithm)利用图像获得每个投射部的相位数据。

接着，利用每个投射部的相位数据来获得与具有目标物152的基板150有关的每个投射部的高度数据(S120)。例如，可以通过将与各投射部110对应的比例因子乘以每个投射部的相位数据，来获得每个投射部的高度数据。

图4A和图4B分别示出了与第一投射部CH1和第二投射部CH2对应的高度数据。图4A中示出了与第一投射部CH1对应的高度数据，而图4B中示出了与第二投射部CH2对应的高度数据。

参考通过将比例因子与每个投射部的相位数据相乘所获得的每个投射部的高度数据，每个投射部的高度数据之间存在偏差。这是由于每个投射部的相位数据之间因噪声、阴影等引起的数据差异而有所不同。在图4A和图4B中，为了便于说明仅仅示出了每个投射部的高度数据中的两个，然而也可以根据投射部110的数量而增多每个投射部的高度数据。

因此，为了将与多个投射部110对应的每个投射部的高度数据整合，以获得整合高度数据，需要对具有不同偏差的每个投影部的高度数据进行修正。

当与多个投影部110中的每一个对应的相位数据基本上都要进行修正时，只能够使用背景区域的相位数据。这是因为每一个投射部110的光栅114具有不同的波长，从而每一个投射部110的比例因子彼此不同。因此，可以以作为测量高度基准的表现背景相位(representative ground phase)为基准，通过用各个投射部110中每个投射部的相位数据减去表现背景相位，来对在乘以比例因子之前的每个投射部的相位数据进行变换，但是多个投射部110中的每个投射部的相位数据不能进行相互比较或运算。因此，根据本发明，用一个高度数据作为基准来修正每个投射部的高度数据，以便多个投射部的高度数据可以进行相互比较或运算，从而获得具有更高可靠性的整合高度数据。

为了修正每个投射部的高度数据，首先将具有最佳可靠性的投射部设为多个投射部110中的基准投射部(S130)。投射部110的可靠性可以利用可见度信息和灰度信息中的至少一个进行评估，可见度信息和灰度信息是以高度、信噪比(SNR)、幅值、平均强度作为参数的函数。

在实际情况中，由照相机130采集的每个投射部的图像包括由异物、半透明区域等引入的物理噪声区域，或者因超出强度正态分布而引入的噪声区域。这种噪声可能使目标物152的高度测量失真。因此，在利用可见度信息和灰度信息来获得噪声区域之后，将具有最小噪声区域的投射部110设为基准投射部，可见度信息和灰度信息是以每个投射部110上所获得的高度、信噪比(SNR)、幅值、平均强度作为参数的函数。

在设定基准投射部之后，以基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据(S140)。

参考图4A、图4B和图5，在根据关于投射部110的可靠性评估结果将第一投射部CH1设为基准投射部时，以第一投射部CH1的高度为基准来修正其余投射部CH2的高度数据。例如，在以基准投射部CH1的高度数据为基准获得其余投射部CH2的高度数据的偏差之后，通过用其余投射部CH2的高度数据减去该偏差来修正其余投射部CH2的高度数据。

另一方面，在以基准投射部CH1的高度数据为基准获得其余投射部CH2的高度偏差时，可以利用目标物152的上部区域IR和基板150的背景区域BR中的至少一个作为基准。

作为示例性实施例，通过将目标物152的上部区域IR设为基准来获得其余投射部CH2相对于基准投射部CH1高度的高度偏差。在实际情况中，基板150的背景区域BR包括引起较大高度变化的布线图案、丝网图案、阻焊剂等，但目标物152的上部区域IR具有较小的高度变化。因此，当以目标物152的上部区域IR为基准获得高度偏差时，能提高修正高度数据的可靠性。

另一方面，当基板150的背景区域BR中的高度变化平稳时，也可以将该背景区域BR用作高度偏差的计算区域。在目标物152的上部区域IR和基板150的背景区域BR之间选择高度偏差的计算区域时，高度偏差的计算区域可以由操作员手动进行选择或者通过计算高度偏差来自动选择。即，可以通过实时计算目标物152的上部区域IR和基板150的背景区域BR的高度变化而使用高度变化较小的区域。可选地，当两个区域的高度变化均较小时，两个区域均可以使用。

在修正了每个投射部的高度数据之后，利用修正后的高度数据来获得与形成有目标物152的基板150有关的整合高度数据(S150)。整合高度数据可以通过对修正后的高度数据求平均值、求加权平均值或者求逻辑中值来获得。

另一方面，当利用目标物152的上部区域IR作为基准来修正每个投射部的高度数据时，背景区域BR的每个投射部的高度数据仍可能具有微小的高度偏差。因此，在通过对背景区域BR的高度数据求平均值、求加权平均值或者求逻辑中值来获得表现背景高度之后，可以利用表现背景高度作为基准来再次修正每个投射部的高度数据，以便进一步提高高度数据的可靠性。

另外，当仅仅使用可靠性相对较高的数据时，就修正每个投射部的高度数据方面而言整合高度数据的可靠性会进一步得到提高。

另一方面，在获得每个投射部的高度数据之前，可以修正每个投射部110的相位数据。为此，在基板150上设置形成有目标物152的目标物区域IR和未形成有目标物152的背景区域BR。

例如，可以基于通过接收照向基板150并被基板150反射的光而获得的图像数据，或者基于基板150的基准数据来设置目标物区域IR和背景区域BR。可选地，目标物区域IR和背景区域BR可以设在预先设于基板150中的检验区域上。

可以利用包含与基板150有关的基本信息的CAD数据作为基准数据。此外，可以利用从PCB设计文件中提取的制造PCB的设计数据、制造数据、格伯(Gerber)数据、PCB设计文件、标准式和非标准式的各种数据(ODB++或者每个CAD设计工具的提取文件)作为基准数据。另外，可以利用从裸板或安装板的由照相机采集的图像文件中获得的信息作为基准数据。基准数据包含形成在基板150上的焊点、导电图案、导通孔、目标物等的位置信息。因此，可以利用基准数据来评估并设置基板150的背景区域BR。

接着，将频数最大的背景区域BR的相位数据设定为各个投射部110的表现背景相位。接着，对于各个投射部110，通过用每个投射部的相位数据减去表现背景相位来对每个投射部的相位数据进行变换，以使表现背景相位变为0。如上所述，当在修正每个投射部的高度数据之前针对每个投射部的相位数据中的每一个将背景区域BR的相位调整至0时，可以大大提高最后获得的整合高度数据的可靠性。

图6A至图6H示出了根据本发明示例性实施例的生成基板的整合高度数据的处理。

参考图1、图3和图6A至图6H，多个投射部110依次将图案光照射在形成有目标物152的基板150上，以获得基板150的每个投射部的相位数据(图6A和图6B)。

接着，将基板150中形成有目标物152的目标物区域IR和背景区域BR区分开。接着，将频数最大的相位数据设定为与每个投射部110有关的背景区域BR的表现背景相位。接着，对每个投射部的相位数据进行变换，以使与每个投射部110有关的表现背景相位变为0(图6C至图6D)。

接着，利用变换后的每个投射部的相位数据来获得与基板150有关的每个投射部的高度数据(图6E和图6F)。在该情况下，每个投射部的高度数据之间可能存在偏差，从而需要修正每个投射部的高度数据，以获得可靠的整合高度数据。

为了修正每个投射部的高度数据，将多个投射部110中具有最佳可靠性的投射部设为基准投射部。通过利用以高度、信噪比(SNR)、幅值、平均强度作为参数的可见度信息和灰度信息中的至少一个评估可靠性来设定基准投射部。接着，基于用作基准的基准投射部的高度数据来修正其余投射部的高度数据(图6G至图6H)。在该情况下，可以基于用作基准的目标物152的上部区域IR来修正高度数据。可选地，可以基于基板150的背景区域BR来修正高度数据，或者可以基于包括目标物区域IR和背景区域BR在内的基板150的全部区域来修正高度数据。可选地，可以基于检验区域中的目标物区域和背景区域来修正高度数据。

接着，利用修正后的高度数据来获得整合高度数据。

根据本发明，在修正利用多个投射部测得的数据时，利用每个投射部的高度数据来提高可靠性。即，在修正高度数据时，可以利用基板的背景区域和目标物区域两者作为基准区域。因此，与仅使用背景区域的相位的情况相比，增加了数据量，从而可以提高每个投射部的相位数据或每个投射部的高度数据的修正精度。另外，在修正每个投射部的高度数据时，以具有最高可靠性的投射部为基准来修正其余投射部的高度数据，以便进一步提高整合高度数据的可靠性。此外，以高度变化比背景区域的高度变化小的目标物的上部区域为基准来修正每个投射部的高度数据，以便进一步提高整合高度数据的可靠性。

显然，对于本领域的技术人员而言，可以在不脱离本发明主旨和范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。从而，其意图在于使本发明涵盖落入所附权利要求书及其等同内容的范围内的本发明的修改和变型。

本申请要求2010年11月19日提交的韩国专利申请No.10-2010-0115832的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims

1.一种检验基板的方法，包括：

使多个投射部依次将图案光束投射在形成有目标物的基板上，以获得与所述基板有关的每个投射部的相位数据；

利用所述每个投射部的相位数据来获得与所述基板有关的每个投射部的高度数据；

将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部；

以所述基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据；以及

利用修正后的高度数据获得整合高度数据。

2.根据权利要求1所述的检验基板的方法，其中，在将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部的步骤中，利用以高度、信噪比、幅值、平均强度作为参数的可见度信息和灰度信息中的至少一个来评估可靠性。

3.根据权利要求1所述的检验基板的方法，其中，以所述基准投射部的高度数据为基准来修正其余投射部的高度数据的步骤包括：

以所述基准投射部的高度数据为基准获得关于其余投射部的高度数据的高度偏差；以及

用其余投射部的高度数据中的每个高度数据减去所述高度偏差。

4.根据权利要求3所述的检验基板的方法，其中，所述高度偏差利用背景区域和所述目标物的上部区域中的至少一个区域来获得。

5.根据权利要求1所述的检验基板的方法，还包括：在获得所述每个投射部的高度数据的步骤之前，

将所述基板划分成背景区域和形成有目标物的目标物区域；

将所述背景区域中的频数最大的相位数据设定为与各个投射部有关的表现背景相位；以及

对所述每个投射部的相位数据进行变换，以使与各个投射部有关的表现背景相位变为0。

6.一种检验基板的方法，包括：

将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部；

以所述目标物的上部区域为基准相对于所述基准投射部的高度数据修正其余投射部的高度数据；以及

利用以所述目标物的上部区域为基准而修正的高度数据来获得整合高度数据。

7.根据权利要求6所述的检验基板的方法，其中，在将所述多个投射部中可靠性最高的投射部设为基准投射部的步骤中，利用以高度、信噪比、幅值、平均强度作为参数的可见度信息和灰度信息中的至少一个来评估可靠性。

8.根据权利要求6所述的检验基板的方法，还包括：在获得所述每个投射部的高度数据的步骤之前，

将所述基板划分成背景区域和形成有目标物的目标物区域；

9.根据权利要求6所述的检验基板的方法，其中，获得所述整合高度数据的步骤包括：

以所述基板的背景区域为基准再次修正所述每个投射部的高度数据。