CN104380035A - 利用频率扫描干涉仪的形状测量装置 - Google Patents

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Abstract

形状测量装置包括光源部、光分离部、基准镜、光接收部及处理部。光源部用于产生光，并能够改变光的波长。光分离部用于将从光源部产生的光至少分离为基准光及测量光。基准镜用于反射基准光。光接收部用于接收基准光及测量光，上述基准光以借助基准镜来形成基准光程的方式反射，上述测量光以借助形成于基板上并具有光透过性的测量对象物来形成测量光程的方式反射。处理部基于借助光接收部来接收的基准光及测量光之间的光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算测量对象物的形状，并计算测量对象物的第一区域的绝对高度及测量对象物中相对于第一区域的第二区域的相对高度，并将第一区域的绝对高度及第二区域的相对高度相匹配，来计算测量对象物的形状。由此，能够有效地测出测量对象物的形状。

Description

利用频率扫描干涉仪的形状测量装置
技术领域
本发明涉及形状测量装置，更具体地涉及利用频率扫描干涉仪的形状测量装置。
背景技术
通常，在电子装置内部具有至少一个印刷电路板(printed circuitboard；PCB)，这种印刷电路板上装配有电路图形、连接焊盘部、与上述连接焊盘部形成电连接的驱动芯片等各种电路元件。
通常，在印刷电路板上装配有电子部件的装配基板用于各类电子产品。这种装配基板在基板的焊盘区域等进行焊接后，以将电子部件的端子与焊接区域相结合的方式制造。
为了执行这种焊接，主要使用助焊剂，上述助焊剂应以适当量形成于基板的所需位置。因此，需要一种能够准确测量上述助焊剂的三维形状的测量装置及测量方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供可利用频率扫描干涉仪来有效地测量测量对象物的三维形状的形状测量装置。
根据本发明的示例性的一实施例的形状测量装置包括：光源部、光分离部、基准镜、光接收部及处理部。上述光源部用于产生光并能够改变上述光的波长。上述光分离部用于将从上述光源部产生的光至少分离为基准光及测量光。上述基准镜用于反射上述基准光。上述光接收部用于接收上述基准光及上述测量光，上述基准光以借助上述基准镜来形成基准光程的方式反射，上述测量光以借助形成于基板上并具有光透过性的测量对象物来形成测量光程的方式反射。上述处理部能够基于借助上述光接收部来接收的上述基准光及上述测量光之间的上述光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算上述测量对象物的形状，并计算上述测量对象物的第一区域的绝对高度及上述测量对象物中相对于上述第一区域的第二区域的相对高度，并将上述第一区域的绝对高度及上述第二区域的相对高度相匹配，来计算上述测量对象物的形状。
例如，上述测量对象物能够具有粘性，当俯视观测时，上述测量对象物可呈点状。这时，上述第一区域可包括上述测量对象物的最高点，上述第二区域可包括位于上述最高点的周围的倾斜面上的多个倾斜点。
在本发明的一实施例中，上述基板可包括基底基板、不导电层以及导电层，上述不导电层形成于上述基底基板上，并形成有至少一个孔，上述导电层与上述孔相对应，上述导电层的厚度小于上述不导电层的厚度；上述测量对象物至少可包括形成于上述导电层上的助焊剂。形成于上述导电层上的助焊剂，能够以可填补上述孔的至少一部分并覆盖与上述孔相邻的上述不导电层的一部分的方式形成。
在本发明的一实施例中，上述处理部可利用第一光程差和第二光程差来计算上述第一区域的绝对高度，上述第一光程差是在上述测量光中从上述测量对象物的第一区域直接反射的光及上述基准光之间的光程差，上述第二光程差是在上述测量光中穿透上述测量对象物的第一区域后从上述导电层反射的光和上述基准光之间的光程差。
在本发明的一实施例中，上述处理部可利用第三光程差来计算上述第二区域的相对高度，上述第三光程差是在上述测量光中，在穿透上述测量对象物的第二区域后，从上述导电层反射的光及上述基准光之间的光程差。
根据本发明的示例性的再一实施例的形状测量装置包括：光源部、光分离部、基准镜、光接收部及处理部。上述光源部用于产生光并能够改变上述光的波长。上述光分离部用于将从上述光源部产生的光至少分离为基准光及测量光。上述基准镜用于反射上述基准光。上述光接收部用于接收上述基准光及上述测量光，上述基准光以借助上述基准镜来形成基准光程的方式反射，上述测量光以借助形成于特定物质的表面上的具有光透过性的测量对象物来形成测量光程的方式反射。上述处理部基于借助上述光接收部来接收的上述基准光及上述测量光之间的上述光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算上述测量对象物的形状，并基于上述测量对象物的折射率来计算出绝对高度，从而计算出形状。
例如，上述特定物质可包括金属、塑料、皮肤中的一个，上述测量对象物为具有预定的粘性及预定的折射率的物质。
在本发明的一实施例中，在上述光分离部到上述基准镜的距离大于上述基准镜到上述测量对象物的距离的情况下，上述处理部对于所计算出的上述测量对象物的形状，能够以已设定的基准线为准执行上下反转。
根据本发明，利用频率扫描干涉仪，可有效地测出测量对象物的三维形状。将上述测量对象物按区域区分，在第一区域中测量绝对高度，在第二区域中测量相对高度，并通过将上述绝对高度及上述相对高度相匹配，来计算出上述测量对象物的形状。
并且，在上述测量对象物为形成于金属、塑料、皮肤等之上，且为具有预定的折射率的物质的情况下，通过基于上述测量对象物的折射率来计算绝对高度，从而能够准确地计算出上述测量对象物的形状。
附图说明
图1为表示根据本发明的一实施例的利用频率扫描干涉仪的形状测量装置的概念图。
图2为表示图1的测量对象物的具体一例的立体图。
图3为表示将图2的测量对象物按I-I’切割的剖视图。
图4为用于说明由图1的处理部基于针对测量对象物的测量光的移动来计算出测量对象物的形状的过程的示意图。
图5为用于说明由图1的处理部基于针对测量对象物的再一例的测量光的移动来计算出测量对象物的形状的过程的示意图。
具体实施方式
本发明能够实施各种变更并能够具有各种形态，在图中将例示特定实施例并在本文中进行详细说明。但是，这并非用于将本发明限定于特定的公开形态，而应理解为其包含在本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案以及代替技术方案。
第一、第二等术语能够用于说明各种结构要素，但上述结构要素不能限定于上述术语。上述术语仅用于将一个结构要素区别于另一结构要素。例如，在不超出本发明保护范围的情况下，第一结构要素可以命名为第二结构要素，类似地，第二结构要素也能够命名为第一结构要素。
在本申请中所使用的术语仅仅用于说明特定实施例，并非用于限定本发明。除非在上下文中有明确表示，单数形态包括复数形态。在本申请中，“包括”或“具有”等术语是用于指定说明书中所提及的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在，并非表示事先排除一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。
除非另行定义，包括技术术语或科学术语的在此使用的所有术语与由本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的术语具有相同的含义。
在通常使用的词典中已有定义的术语应解释为具有与相关技术的上下文中所表示的含义具有相同的含义，除非本申请中明确定义，否则，不应解释为理想化或者过于形式化的含义。
下面将参照附图，对本发明的优选实施例进行更加详细的说明。
图1为表示根据本发明的一实施例的利用频率扫描干涉仪的形状测量装置的概念图。
参照图1，根据一实施例的形状测量装置100包括：光源部110，光分离部120，基准镜130，光接收部140及处理部150。
上述光源部110用于产生光，并能够改变上述光的波长。
本发明的一实施例的上述光源部110可包括例如可调谐激光器(tunable laser)的波长可变激光装置。
例如，上述波长可变激光装置能够产生激光，所产生的上述激光在特定波长范围内可具有连续性或非连续性的值。
上述光分离部120能够将从上述光源部110产生的光至少分离为基准光(RL)及测量光(ML)。
例如，上述光分离部120能够包括分束器(beam splitter)。
在本发明的一实施例中，上述光分离部120能够使从上述光源部110产生的光的至少一部分穿透，所穿透的上述基准光(ML)能够用于后述的基准镜130。并且，上述光分离部120能够反射从上述光源部110产生的光的至少一部分，所反射的上述测量光(ML)能够提供给需要测量形状的测量对象物10。
上述基准镜(mirror)130反射上述基准光(RL)。
所反射的上述基准光(RL)能够返回至上述光分离部120，向后述的光接收部140进行反射。
上述光接收部140接收上述基准光(RL)及上述测量光(ML)。
上述基准光(RL)以借助上述基准镜130来形成基准光程的方式反射。例如，上述基准光(RL)的基准光程能够以图1中的虚线箭头所示的形式构成。
上述测量光(ML)以借助上述测量对象物10来形成测量光程的方式反射。例如，上述测量光(ML)的测量光程能够以图1中的实线箭头所示的形式构成。
上述测量对象物10形成于基板20上，并具有光透过性。因此，上述测量光程能够以借助上述测量对象物10来反射的方式形成，并且穿透后以借助上述基板20来反射的方式形成。
例如，上述测量对象物10可具有粘性，当俯视观测时，上述测量对象物10可呈点(dot)状。
图2为表示图1的测量对象物的具体一例的立体图，图3为表示将图2的测量对象物按I-I’切割的剖视图。
参照图2及图3，在本发明的一实施例中，上述测量对象物10能够在上述基板20上以类似半球的形状、凸出的伞的形状等构成，具体的形状可由上述测量对象物10的表面张力及粘结力的大小而决定。
上述基板20包括基底基板22、不导电层24以及导电层26，上述不导电层24形成于上述基底基板22上，并形成有至少一个孔(hole)(HL)，上述导电层与上述孔(HL)相对应，上述导电层26的厚度小于上述不导电层24的厚度。
例如，上述不导电层24能够包括阻焊剂(solder resist)，上述导电层26能够包括铜(copper)。
在本发明的一实施例中，上述测量对象物10至少包括形成于上述导电层26上的助焊剂(flux)。上述助焊剂可用于焊接。
形成于上述导电层26上的助焊剂，以能够填补上述孔(HL)的至少一部分的方式形成，也能够以覆盖与上述孔(HL)相邻的上述不导电层24的一部分的方式形成。并且，上述助焊剂以能够填补上述孔(HL)的全部的方式形成，从而亦可覆盖上述导电层26。在图2及图3中，作为本发明的一实施例，上述助焊剂以能够填补上述孔(HL)的全部的方式形成。
上述处理部150基于借助上述光接收部140来接收的上述基准光(RL)及上述测量光(ML)之间的干涉的变化来计算上述测量对象物的形状。这时，上述干涉的变化随着上述光的波长的变化而变化。
上述处理部150计算上述测量对象物10的第一区域(AR1)的绝对高度及上述测量对象物10中相对于上述第一区域(AR1)的第二区域(AR2)的相对高度，并将上述第一区域(AR1)的绝对高度及上述第二区域(AR2)的相对高度相匹配(matching)，来计算上述测量对象物10的形状。
上述第一区域(AR1)可以是由上述光接收部140能够接收借助上述测量对象物10来反射的光的区域，上述第二区域(AR2)可以是由上述光接收部140无法正常接收借助上述测量对象物10来反射的光的区域。并且，上述第一区域(AR1)及上述第二区域(AR2)都可以是穿透上述测量对象物10之后，可由上述光接收部140接收从上述导电层26反射的反射光的区域。
上述第一区域(AR1)可包括上述测量对象物10的最高点(PP)，上述第二区域(AR2)可包括位于上述最高点(PP)的周围的倾斜面上的多个倾斜点(SP)。
上述处理部150能够利用第一光程差及第二光程差来计算上述第一区域的绝对高度。上述第一光程差是在上述测量光(ML)中从上述测量对象物10的第一区域反射的光及在上述测量光(ML)中从位于上述测量对象物10周边的基准区域(RAR)反射的光之间的光程差，上述第二光程差是在上述测量光(ML)中穿透上述测量对象物10的第一区域后从上述导电层26反射的光及在上述测量光(ML)中从上述基准区域(RAR)反射的光之间的光程差。
上述基准区域(RAR)作为能够以用于计算上述测量对象物的形状为基准而设定的区域，例如，如图2所示，上述基准区域(RAR)可以是上述基板20的上表面。
图4为用于说明由图1的处理部基于针对测量对象物的测量光的移动来计算出测量对象物的形状的过程的示意图。
参照图4，上述测量光(ML)可以借助上述测量对象物10来以第一测量光(M1)、第二测量光(M2)及第三测量光(M3)的形态反射。并且，上述测量光(ML)能够从位于上述测量对象物10周边的预定的基准区域进行反射，如图4所示，能够借助上述基板20的上表面并以基准测量光(RML)的形状进行反射。
上述处理部150能够利用从上述光接收部140接收的上述第一测量光、第二测量光及第三测量光(M1，M2，M3)来计算上述测量对象物10的形状。
在本发明的一实施例中，上述处理部150能够借助后述的数学式1至数学式5来计算上述第一区域(AR1)的绝对高度。
数学式1
O＝2L
数学式2
O1′＝2(L-h)
数学式3
Δ1＝O-O1′＝2h，h＝Δ1/2
在数学式1至数学式3中，○为基准测量光程，○1’为第一测量光程，△1为第一光程差。
上述基准测量光程是由上述测量光(ML)借助上述测量对象物10来反射形成，作为图1中以实线箭头图示的形状构成的测量光程中的一个，只要是与上述测量对象物10无关的固定不变的路径即可。在本发明的一实施例中，上述基准测量光程是借助如图4所示的上述基准测量光(RML)来形成的路径。
上述第一测量光程作为如图1中以实线箭头所示形状构成的测量光程中的一个，是由上述测量光(ML)以借助上述测量对象物10来反射的上述第一测量光(ML1)的形状构成的路径。
上述第一光程差作为上述基准测量光程和上述第一测量光程之间的光程差，可以借助上述光接收部140来获得。
如此，由于上述第一测量光程差为光程之间的差，因此，在图1的光学系统的结构中移动的上述测量光(ML)移动路径中，共同的路径可以在计算上述第一测量光程差时忽略不计，能够基于预定的基础线(BL)来表现。例如，上述基础线(BL)可以是相当于在图1中以虚线表示的与上述基准光程相同大小的光程的临界线。即，上述测量光(ML)的路径大于上述基准光程，两者相差上述测量光(ML)在上述基础线(BL)下方移动的距离。
参照数学式1，上述基准测量光程可以表示为两次移动上述基础线(BL)与上述基板20的上表面之间的距离(L)的2L。
参照数学式2，上述第一测量光程借助上述测量对象物10被反射并返回，可以表示为两次移动上述基础线(BL)与上述测量对象物10的最高点(PP)之间的距离(L-h)的2(L-h)。其中，h为上述最高点(PP)与上述基板20的上表面之间的距离。
因此，参照数学式3，上述第一光程差可以表示为2L-2(L-h)，由此，可以计算出h(＝△1/2)。
上述基准测量光程和上述第一测量光程不穿透上述测量对象物10，而在空气中形成光程，因此，不会因上述测量对象物10而导致光的进行速度降低。由此，光程不会因受到测量对象物10的折射率的影响而增加，以实际光移动的距离表示。
数学式4
O2′＝2(L-h)+2nh+2nd
数学式5
Δ2＝O-O2′＝2h-2nh-2nd
d＝[2h(1-n)-Δ2]/2n
在数学式1、数学式4及数学式5中，○为基准测量光程，○2’为第二测量光程，△2为第二光程差。
上述基准测量光程如上所述。
上述第二测量光程作为图1中以实线箭头所示形状构成的测量光程中的一个，是上述测量光(ML)在穿透上述测量对象物10后，以借助上述导电层26反射的上述第二测量光(ML2)的形状构成的路径。
上述第二光程差为上述基准测量光程和上述第二测量光程之间的光程差，可以借助上述光接收部140获得。
如此，由于上述第二测量光程差为光程之间的差，因此，在图1的光学系统结构中移动的上述测量光(ML)在移动路径中，共同的路径可以在计算上述第二测量光程差时忽略不计，且能够基于预定的基础线(BL)来表现。例如，上述基础线(BL)可以是相当于在图1中以虚线表示的与上述基准光程具有相同大小的光程的临界线。即，上述测量光(ML)的路径大于上述基准光程，两者相差上述测量光(ML)在上述基础线(BL)下方移动的距离。
参照数学式1，上述基准测量光程可以表示为两次移动上述基础线(BL)与上述基板20的上表面之间的距离(L)的2L。
参照数学式4，上述第二测量光程可以表示为“2(L-h)+2nh+2nd”。由于上述第二测量光程(ML2)穿透上述测量对象物10后借助上述导电层26被反射并返回，因此，分别移动两次上述基础线(BL)和上述测量对象物10的最高点(PP)之间的距离(L-h)、上述最高点(PP)和上述基板20的上表面之间的距离(h)及上述基板20的上表面和对应于上述最高点(PP)的最低点(BP)之间的距离(d)。这时，对于第一个距离，由于不穿透上述测量对象物10而在空气中形成光程，因此，光程表示为L-h，对于第二个和第三个距离，由于穿透上述测量对象物10并在上述测量对象物10内形成光程，因此，光程增加乘以折射率n的量，分别表示为nh、nd。因此，上述第二测量光程可以表示为“2(L-h)+2nh+2nd”。
因此，参照数学式5，上述第二光程差可以表示为2L-{2(L-h)+2nh+2nd}，由此，可以计算出d(＝[2h(1-n)-△2]/2n)。这时，在上述测量对象物10为已知物质的情况下，可以借助物性值来容易地获知折射率n，在上述测量对象物10非为已知物质的情况下，可以通过借助样品事先得知折射率n。参照数学式5,可知，借助上述光接收部140来获得的△2为负值。因此，上述d将符号从负转为正。
最终，利用数学式3和数学式5来相加h和d，从而可以获得上述测量对象物10的绝对高度。
一方面，上述测量对象物10能够以多个阵列形态形成。在这种情况下，若借助上述第一测量光(ML1)的第一光程差被检查出超出了预定的基准值，则可以利用从周围的测量对象物10中获得的d。这时，利用从周围的测量对象物10中获得的d和折射率n的信息及数学式5，可获得高度h，通过相加h和d，来获得上述测量对象物10的绝对高度。
在本发明的一实施例中，上述处理部150可以利用第三光程差来计算上述第二区域(AR2)的相对高度，上述第三光程差是在上述测量光(ML)中，在穿透上述测量对象物10的第二区域(AR2)后，从上述导电层(26)反射的光及上述基准光(RL)之间的光程差。
例如，上述处理部150能够借助后述的数学式6至数学式8来计算出上述第二区域(AR2)的相对高度。
数学式6
O3′＝2(L-hSP)+2ndSP
数学式7
Δ3＝O-O3′＝2hSP(1-n/cosθ)
数学式8
hSP＝Δ3/2(1-n/cosθ)
hSP∝Δ3cosθ/(cosθ-n)
在数学式6至数学式8中，○为基准测量光程，○3’为第三测量光程，△3为第三光程差。
上述基准测量光程如上所述。
上述第三测量光程作为图1中以实线箭头所示形状构成的测量光程中的一个，是上述测量光(ML)折射并穿透上述测量对象物10后，以借助上述导电层26来反射的上述第三测量光(ML3)的形状构成的路径。
上述第三光程差为上述基准测量光程和上述第三测量光程之间的光程差，可以借助上述光接收部140来获得。
如此，由于上述第三测量光程差为光程之间的差，因此，在图1的光学系统结构中移动的上述测量光(ML)移动路径中，共同的路径可以在计算上述第二测量光程差时忽略不计，能够基于预定的基础线(BL)来表现。例如，上述基础线(BL)可以是相当于在图1中以虚线表示的与上述基准光程相同大小的光程的临界线。即，上述测量光(ML)的路径大于上述基准光程，两者相差上述测量光(ML)在上述基础线(BL)下方移动的距离。
参照数学式1，上述基准测量光程可以表示为两次移动上述基础线(BL)与上述基板20的上表面之间的距离(L)的2L。
参照数学式6，上述第三测量光程可以表示为“2(L-hsp)+2ndSP”。上述第三测量光程(ML3)穿透上述测量对象物10后借助上述导电层26被反射并返回，因此，分别移动两次上述基础线(BL)和上述测量对象物10的倾斜点(SP)之间的距离(L-hSP)及上述倾斜点(SP)和从上述倾斜点(SP)折射后再到上述导电层26的距离(dSP)。这时，对于第一个距离，由于不穿透上述测量对象物10而在空气中形成光程，因此，光程表示为L-hSP，对于第二个距离，由于穿透上述测量对象物10并在上述测量对象物10内形成光程，因此，光程增加乘以折射率n的量，表示为ndSP。因此，上述第二测量光程可以表示为“2(L-hsp)+2ndSP”。
因此，参照数学式7，dSP为hsp/cosθ,因此，上述第三光程差可以表示为2hsp(1-n/cosθ)。
参照数学式8，hsp可以表示为△3/2(1-n/cosθ),由此可知，hsp与△3cosθ/(cosθ-n)形成比例。
因此，根据上述倾斜点(SP)的位置，θ不会发生很大变化，绝对高度hsp和△3大体上形成比例。最终，大部分的倾斜点(SP)的相对高度能够由借助上述光接收部140来获得的△3而决定。即，将上述倾斜点(SP)的相对高度以已获得的上述第一区域的(AR1)的最高点(PP)为基准进行匹配时，能够获得上述第二区域(AR2)的高度轮廓(profile)。
一方面，参照数学式7可知，借助上述光接收部140来获得的△3为负值。因此，在上述匹配之前，对于多个倾斜点(SP)的△3的值，将符号全部从负转为正。
再次参照图1至图3，上述处理部150能够计算出上述测量对象物10的第三区域(AR1)的预测高度，由此，可以利用上述第一区域(AR1)的绝对高度、上述第二区域(AR2)的相对高度及上述第三区域(AR3)的预测高度来计算出上述测量对象物10的形状。
具体而言，上述处理部150利用上述第二区域(AR2)的绝对高度来设定上述第三区域(AR3)，基于上述第二区域(AR2)的高度分布来预测上述第三区域(AR3)的高度分布，进而计算上述预测高度。
上述第三区域(AR3)无法接收借助上述测量对象物10而被反射的光，上述测量光(ML)在穿透上述测量对象物10后，因上述不导电层24而无法到达上述导电层26，从而同样属于无法接收从上述导电层26反射的光的区域。因此，可以将上述第三区域(AR3)设定为无法接收上述测量光(ML)的区域，或者可以将上述第三区域(AR3)的内侧边界和外侧边界设定为以非连续方式出现的地点。
在再一实施例中，可从在上述测量对象物10的上方拍摄的二维平面影像中导出上述第三区域(AR3)的外侧边界。即，由于在上述二维平面影像中出现上述测量对象物10的平面形状，因此，可以设定上述第三区域(AR3)的外侧边界。
如此，在设定上述第三区域(AR3)后，将上述第三区域(AR3)的内侧边界的高度设定为与上述第二区域(AR2)的高度相同，上述第三区域(AR3)的外侧边界的高度可以设定为0。
接着，上述处理部150基于上述第二区域(AR2)的高度信息并适用外推法(extrapolation)，可计算出上述第三区域(AR3)的预测高度。如上所述，上述第二区域(AR2)的高度信息是将上述第二区域(AR2)的相对高度及上述第一区域(AR1)的绝对高度相匹配而计算出的对于上述第二区域(AR2)的绝对高度的信息。
与此不同，上述第三区域(AR3)的范围不大，相对于整体，相当于上述第三区域(AR3)的上述测量对象物10的体积并不大，因此，上述处理部150也可以将上述内侧边界及上述外侧边界之间的上述第三区域(AR3)的高度分布假设为线形来进行计算。
如上所述，上述处理部150能够计算出上述第一区域(AR1)、上述第二区域(AR2)及上述第三区域(AR3)的高度，由此，可以测出基于上述测量对象物10的高度的三维形状。
图5为用于说明由图1的处理部基于针对测量对象物的再一例的测量光的移动来计算出测量对象物的形状的过程的概念图。
参照图5，测量对象物10a不以能够填补上述孔(HL)的全部的方式构成，而是以能够填补上述孔(HL)的一部分的方式构成，上述测量对象物10a的一部分以覆盖与上述孔(HL)相邻的上述不导电层24的一部分的方式构成。
如图2至图4所示，上述测量光(ML)能够借助上述测量对象物10a以第一测量光(ML1)、第二测量光(ML2)及第三测量光(ML3)的形态反射。并且，上述测量光(ML)能够从位于上述测量对象物10a周围的预定的基准区域进行反射，如图4所示，能够借助上述基板20的上表面以基准测量光(RML)的形态进行反射。不仅如此，上述测量光(ML)还能够在没有填补上述测量对象物10a的上述孔(HL)的一部分，即，在上述导电层26露出的部分以第四测量光(ML4)的形态进行反射。
上述处理部150利用在上述光接收部140获得的上述第一测量光、第二测量光及第三测量光(ML1、ML2、ML3)来测量上述测量对象物10a的形状的过程与图4中说明的过程实质上相同，因此，省略重复的具体说明。但是，与图4不同的是，上述测量对象物10a的一部分不覆盖上述不导电层24，与此相对应的上述测量对象物10a的区域(图5中右侧倾斜面的末端)不相当于上述第三区域(AR3)，而相当于上述第二区域(AR2)。
图5中，上述处理部150可利用由上述光接收部140获得的上述第四测量光(ML4)来计算出与上述测量对象物10相邻并露出的上述导电层26的绝对高度，具体地，可以通过与前述的数学式3类似的如下数学式9及数学式10来进行测量。
数学式9
O4′＝2(L-LCL)
数学式10
Δ4＝O-O4′＝2LCL，LCL＝Δ4/2
在数学式9及数学式10中，○为基准测量光程，○4’为第四测量光程，△4’为第四光程差。
上述基准测量光程如上所述。
上述第四光程作为图1中以实线箭头所示形状构成的测量光程中的一个，是上述测量光(ML)以借助上述导电层26反射的上述第四测量光(ML4)的形状构成的路径。
上述第四光程差为上述基准测量光程和上述第一测量光程之间的光程差，可以借助上述光接收部140获得。
利用数学式9及数学式10，可以以与上述的求出h的方法相同方法来计算上述基础线(BL)和上述导电层26的上表面之间的距离(LCL)。
如上所述，上述处理部150能够计算出上述第一区域(AR1)、上述第二区域(AR2)及上述第三区域(AR3)的高度，由此可以测出基于上述测量对象物10的高度的三维形状。
根据如上所述的形状测量装置，能够利用频率扫描干涉仪来有效地测出测量对象物的三维形状。将上述测量对象物按区域区分，在第一区域中测量绝对高度，在第二区域测量相对高度，并将上述绝对高度和上述相对高度进行匹配，进而可计算上述测量对象物的形状。
如上所述的实施例是针对在不导电层24和导电层26都包括在内的基板20上已形成测量对象物10的状态下用于测量测量对象物10的形状的情况，但作为再一实施例，在特定物质表面上已形成测量对象物的情况下，也能够进行测量。测量对象物10不仅可以是助焊剂，只要是具有预定的折射率的物质都可以适用。即，优选地，适用于具有预定的粘性及透过性的液相物质的测量。
其中，上述特定物质可以是具有散射性质的金属、塑料、皮肤等，但不限定于此。在利用频率扫描测量仪来测量形成于这种特定物质表面的特定对象物的情况下，根据频率扫描测量仪的特点，测量对象物的形状的高度可能被测量为负值。即，根据测量对象物的折射率，因测量对象物的上下反转，比起特定物质表面的基准点或基准线会显得更加位于内侧。
具体地，从光分离部到基准镜的距离比从基准镜到测量对象物的距离近的情况下，对比于基准线形成上下反转，而从光分离部到基准镜的距离比从基准镜到测量对象物的距离远的情况下，能够提取具有一定高度的形状。
在此情况下，在利用已设定的基准点完成上下反转的情况下，需要再次进行上下反转才能得到正常的形状。即，上下反转在形状的高度被测量为负值的情况下，可以使用再次乘以负值或者在负值高度上适用绝对值(例如︱h︱)的方式，由此，与从基准镜到测量对象物之间的距离无关，测量对象物的形状可以显示为与基准线相比的正值高度。
对此，从上述数学式4及数学式5中排除d值(2nd项)来进行计算时，能够得知测量对象物的绝对高度(h)，基于测量对象物的绝对高度，并适用在上述的图1至图5中说明的方式，则能够测出测量对象物的整体形状。
根据如上所述形状测量装置，在上述测量对象物为形成于金属、塑料、皮肤等之上的具有预定的折射率的物质的情况下，也能够基于上述测量对象物的折射率来测出绝对高度，并由此准确地计算出上述测量对象物的形状。
在上述的有关本发明的具体的说明中，虽已参照本发明的优选实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的熟练技术人员或者本发明所属领域的普通技术人员能够在不超出权利要求书中所记载的有关本发明的思想及技术领域的情况下对本发明进行各种修改及变更。因此，上述的说明及下面的附图并非限定本发明的技术思想，而应被解释为是对本发明所进行的示例。

Claims (11)

1.一种形状测量装置，其中，包括：
光源部，用于产生光，并能够改变上述光的波长；
光分离部，用于将从上述光源部产生的光至少分离为基准光及测量光；
基准镜，用于反射上述基准光；
光接收部，用于接收上述基准光及上述测量光，上述基准光以借助上述基准镜来形成基准光程的方式反射，上述测量光以借助形成于基板上并具有光透过性的测量对象物来形成测量光程的方式反射；以及
处理部，基于借助上述光接收部来接收的上述基准光及上述测量光之间的上述光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算上述测量对象物的形状，并计算上述测量对象物的第一区域的绝对高度及上述测量对象物中相对于上述第一区域的第二区域的相对高度，并将上述第一区域的绝对高度及上述第二区域的相对高度相匹配，来计算上述测量对象物的形状。
2.根据权利要求1所述的形状测量装置，其中，
上述测量对象物具有粘性，当俯视观测时，上述测量对象物呈点状。
3.根据权利要求2所述的形状测量装置，其中，
上述第一区域包括上述测量对象物的最高点，上述第二区域包括位于上述最高点的周围的倾斜面上的多个倾斜点。
4.根据权利要求1所述的形状测量装置，其中，
上述基板包括基底基板、不导电层以及导电层，上述不导电层形成于上述基底基板上，并形成有至少一个孔，上述导电层与上述孔相对应，上述导电层的厚度小于上述不导电层的厚度；
上述测量对象物至少包括形成于上述导电层上的助焊剂。
5.根据权利要求4所述的形状测量装置，其中，
形成于上述导电层上的助焊剂，以能够填补上述孔的至少一部分并覆盖与上述孔相邻的上述不导电层的一部分的方式形成。
6.根据权利要求1所述的形状测量装置，其中，
上述处理部利用第一光程差和第二光程差来计算上述第一区域的绝对高度，上述第一光程差是在上述测量光中从上述测量对象物的第一区域反射的光和在上述测量光中从位于上述测量对象物周边的基准区域反射的光之间的光程差，上述第二光程差是在上述测量光中穿透上述测量对象物的第一区域后从上述导电层反射的光和在上述测量光中从上述基准区域反射的光之间的光程差。
7.根据权利要求6所述的形状测量装置，其中，
上述处理部利用第三光程差来计算上述第二区域的相对高度，上述第三光程差是在上述测量光中，在穿透上述测量对象物的第二区域后，从上述导电层反射的光及在上述测量光中从上述基准区域反射的光之间的光程差。
8.一种形状测量装置，其中，包括：
光源部，用于产生光，并能够改变上述光的波长；
第一光程变更部，用于使作为从上述光源部产生的光的至少一部分的第一光具有第一光程；
第二光程变更部，用于使作为从上述光源部产生的光的至少一部分且与上述第一光不同的第二光，借助形成于基板上的具有光透过性的测量对象物反射而具有第二光程；
光接收部，用于接收经过上述第一光程的第一光及经过上述第二光程的第二光；以及
处理部，基于借助上述光接收部来接收的上述第一光及上述第二光之间的上述光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算上述测量对象物的形状，并计算上述测量对象物的第一区域的绝对高度及上述测量对象物中相对于上述第一区域的第二区域的相对高度，并将上述第一区域的绝对高度及上述第二区域的相对高度相匹配，来计算上述测量对象物的形状。
9.一种形状测量装置，其中，包括：
光源部，用于产生光，并能够改变上述光的波长；
光分离部，用于将从上述光源部产生的光至少分离为基准光及测量光；
基准镜，用于反射上述基准光；
光接收部，用于接收上述基准光及上述测量光，上述基准光以借助上述基准镜来形成基准光程的方式反射，上述测量光以借助形成于特定物质的表面上的具有光透过性的测量对象物来形成测量光程的方式反射；以及
处理部，基于借助上述光接收部来接收的上述基准光及上述测量光之间的上述光的波长的变化所带来的干涉的变化，来计算上述测量对象物的形状，并基于上述测量对象物的折射率来计算出绝对高度，从而计算出形状。
10.根据权利要求9所述的形状测量装置，其中，
上述特定物质包括金属、塑料、皮肤中的一个，上述测量对象物为具有预定的粘性及预定的折射率的物质。
11.根据权利要求9所述的形状测量装置，其中，
在上述光分离部到上述基准镜的距离大于上述基准镜到上述测量对象物的距离的情况下，上述处理部对于所计算出的上述测量对象物的形状，以已设定的基准线为准执行上下反转。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108225209A (zh) * 2017-12-04 2018-06-29 中国特种飞行器研究所 一种立体视觉腐蚀形貌检测装置及检测方法
CN109786276A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 矽品精密工业股份有限公司 感测装置及感测方法
CN110118533A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种三维检测方法及检测装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584723B1 (ko) * 2014-12-05 2016-01-15 경남대학교 산학협력단 국부영역의 곡률값을 이용한 자유곡면 형상 측정 방법
JP7069062B2 (ja) 2019-02-20 2022-05-17 富士フイルム株式会社 内視鏡装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597460B2 (en) * 2000-05-19 2003-07-22 Zygo Corporation Height scanning interferometer for determining the absolute position and surface profile of an object with respect to a datum
US20060262321A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 De Groot Peter Method and system for analyzing low-coherence interferometry signals for information about thin film structures
WO2010011656A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-28 Optovue, Inc. Extended range imaging
CN102341669A (zh) * 2009-01-30 2012-02-01 康宁股份有限公司 利用频率扫描干涉仪对多表面测试物体的测量
US20130038863A1 (en) * 2010-04-26 2013-02-14 Nanotec Solution Optical device and method for inspecting structured objects

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5064291A (en) * 1990-04-03 1991-11-12 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for inspection of solder joints utilizing shape determination from shading
US5495424A (en) * 1990-04-18 1996-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for inspecting solder portions
JP3344637B2 (ja) * 1994-12-06 2002-11-11 オークマ株式会社 光干渉式位置計測装置
WO2001059402A2 (en) 2000-01-25 2001-08-16 Zygo Corporation Optical systems for measuring form and geometric dimensions of precision engineered parts
JP4597467B2 (ja) * 2000-05-19 2010-12-15 ザイゴ コーポレーション 基準面に対する物体の絶対位置及び表面プロファイルを測定するための高さ走査干渉計
JP5149486B2 (ja) 2005-05-18 2013-02-20 株式会社ミツトヨ 干渉計、形状測定方法
JP2009115503A (ja) 2007-11-02 2009-05-28 Lasertec Corp 粗さ測定方法及び粗さ測定装置
WO2009079334A2 (en) 2007-12-14 2009-06-25 Zygo Corporation Analyzing surface structure using scanning interferometry
US8649016B2 (en) * 2009-06-23 2014-02-11 Rudolph Technologies, Inc. System for directly measuring the depth of a high aspect ratio etched feature on a wafer
EP2327953B1 (en) 2009-11-20 2013-06-19 Mitutoyo Corporation Apparatus and method for determining a height map of a surface through both interferometric and non interferometric measurements.
US9714825B2 (en) * 2011-04-08 2017-07-25 Rudolph Technologies, Inc. Wafer shape thickness and trench measurement
KR101379043B1 (ko) * 2011-08-05 2014-03-28 한국과학기술원 펄스 레이저 반복률 주사 기반 고속 고정밀 표면형상 측정 간섭계
KR101501914B1 (ko) * 2012-11-12 2015-03-12 주식회사 고영테크놀러지 솔더 조인트 검사방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597460B2 (en) * 2000-05-19 2003-07-22 Zygo Corporation Height scanning interferometer for determining the absolute position and surface profile of an object with respect to a datum
US20060262321A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 De Groot Peter Method and system for analyzing low-coherence interferometry signals for information about thin film structures
WO2010011656A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-28 Optovue, Inc. Extended range imaging
CN102341669A (zh) * 2009-01-30 2012-02-01 康宁股份有限公司 利用频率扫描干涉仪对多表面测试物体的测量
US20130038863A1 (en) * 2010-04-26 2013-02-14 Nanotec Solution Optical device and method for inspecting structured objects

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109786276A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 矽品精密工业股份有限公司 感测装置及感测方法
CN109786276B (zh) * 2017-11-15 2020-11-03 矽品精密工业股份有限公司 感测装置及感测方法
CN108225209A (zh) * 2017-12-04 2018-06-29 中国特种飞行器研究所 一种立体视觉腐蚀形貌检测装置及检测方法
CN110118533A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种三维检测方法及检测装置
CN110118533B (zh) * 2018-02-05 2021-08-03 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种三维检测方法及检测装置

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