CN1609550A - 凸起形状测量装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供结构简单并能迅速高精度测量导通连接所需的凸起参数的凸起形状测量技术和凸起形状测量装置，备有：对在由该载物台所移动的上述基板上所配置的凸起用对于上述基板的面有低倾斜角度的照明光轴进行照明的光学系统；用对于上述基板的面有比上述照明光低的倾斜角度还高的倾斜角度的检测光轴聚光来自凸起的反射光来检测凸起的图像信号的检测光学系统；根据所检测并A/D变换过的凸起数字图像信号得到凸起的至少尖端部和底部的图像信号计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓，根据该计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓计算出凸起的至少位置和高度的组成几何学特征量的图像处理部；将该计算的有关凸起的几何学特征量的信息显示在显示装置上的主控制部。

Description

凸起形状测量装置及其方法
技术领域
本发明，例如，涉及测量在制造多层印刷基板时和安装半导体器件时在基板上所形成的凸起形状的凸起形状测量装置及其方法，再者，还涉及包含了凸起形状管理的多层印刷基板的制造方法。
背景技术
在近年来的印刷基板的制造中，为了实现高精度化·高密度化，微细化·多层化技术在大踏步前进。在多层印刷基板的层间连接，用钻头或激光等在连接部分设置孔、并用电镀来实现导通的方式曾是主流。但是，近年来，伴随着上述的高密度化和低成本化，在不断采用使用凸起的连接方式。
另一方面，作为用摄像机对在半导体元件等中所形成的突起状的凸起电极进行摄像后由图像处理来判定其是否良好的技术，已知的有：在特开平11-26534号公报的第4页、第4图(现有技术1)和自动化Vol.46 No.4(2001.4)、第16页-17页、第4、5图(现有技术2)中所记述的技术。
在现有技术1中，记述了：将由与电路部件的主面平行前进的光线或将具有与主面平行成分的光线形成的照明光投射到凸起电极，让向与上述照明光的上述主面垂直方向的反射光入射到摄像装置，比较由该摄像装置所得到的检测图像数据和预先在存储装置中所存储的基准图像数据，根据一致的程度来判定凸起电极是否良好。
在现有技术2中，作为由图像测量凸起高度的方法，记述了：将来自斜方向的照明照射到凸起，来检测该影的长度的方法。
为了制造多层印刷基板，在使用采用了凸起的连接方式的场合中，为了确保高的合格率，在下层的印刷基板形成凸起的过程的之后，要立刻用凸起形状测量装置来确认是否在基板的整个面上按设计制造了凸起的位置和高度或底部直径等的形状，作为其结果，在对下层的印刷基板和上层的印刷基板加压来进行依靠凸起的导通连接时，需要消除引起导通不良的可能性。
另一方面，采用了这种多层印刷基板的产品，例如，多数是诸如手机或数字照相机等要求小型高密度安装的产品，并且为了通过产品的廉价化降低印刷基板本身的成本，所以，要求凸起形状测量装置也是价廉的，而且能迅速准确地对印刷基板的高可靠性进行高精度地测量。
但是，在上述的现有技术1、2中，并未充分考虑这些要求。
发明内容
本发明，提供：做成为结构简单并能迅速且高精度地测量为确实地导通连接所需的凸起的参数的凸起形状测量装置及其方法。
另外，本发明，提供：能提示在凸起制造装置中为控制制造条件所需的有关凸起数据的凸起形状测量装置及其方法。
另外，本发明的再一个目的是，提供：能以无导通不良的高可靠性、且以高合格率、并且可提高产量来制造采用了凸起的连接方式的多层印刷基板的多层印刷基板的制造方法。
亦即，在本发明中，配备有下述部分而构成了凸起形状测量装置，配备有：
载置配置了作为被测量对象物的多个凸起的基板并使其移动的载物台；
对在由该载物台所移动的上述基板上所配置的凸起、用对于上述基板的面具有低倾斜角度的照明光轴照明照明光的照明光学系统；
对于上述基板的面用比上述照明光低的倾斜角度高的倾斜角度的检测光轴聚光来自用该照明光学系统所照明的凸起的反射光来检测凸起的图像信号的检测光学系统；
对由该检测光学系统所检测的凸起的图像信号进行A/D变换、根据依据该A/D变换过的凸起数字图像信号所得到的凸起的至少尖端部和底部的图像信号、计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓，根据所计算出的凸起的至少尖端部和底部的轮廓、计算出由凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量的图像处理部；和
将由该图像处理部所计算出的有关凸起的几何学的特征量的信息显示在显示装置上的主控制部。
另外，在本发明中，配备有下述部分而构成了凸起形状测量装置，配备有：
载置配置了作为被测量对象物的多个凸起的基板并使其移动的载物台；
对在由该载物台所移动的上述基板上所配置的凸起、用对于上述基板的面具有低倾斜角度的照明光轴照明照明光的照明光学系统；
用对于上述基板的面用比上述照明光低的倾斜角度高的倾斜角度的检测光轴聚光来自用该照明光学系统所照明的凸起的反射光来检测凸起的图像信号的检测光学系统；
对由该检测光学系统所检测的凸起的图像信号进行A/D变换、根据依据该A/D变换过的凸起数字图像信号所得到的凸起的至少尖端部和底部的图像信号、计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓，根据所计算出的凸起的至少尖端部和底部的轮廓、计算出由凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量、根据该所计算出的该凸起的几何学的特征量来判断凸起是否良好的图像处理部；和
输出由该图像处理部所判定的凸起是否良好的信息的主控制部。
另外，在本发明中，拥有下述工程而构成了多层印刷基板的制造方法，拥有：
在下层印刷基板上形成凸起的凸起制造工程；
对由该凸起制造工程所形成的凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量进行光学测量来判断凸起是否良好的凸起形状测量工程；
在形成了由凸起形状测量工程所判定的良好的凸起的下层的印刷基板上使凸起的尖端部突出来形成层间绝缘膜的层间绝缘膜形成工程；和
通过在由用该层间绝缘膜形成工程所形成的层间绝缘膜所突出的凸起的尖端部的上面对准位置装上上层的印刷基板后加压、将层间绝缘膜夹在下层的印刷基板和上层的印刷基板之间、由上述凸起来进行导通连接的加压工程。
依据本发明，收到这样的效果：可以使结构简单、迅速且高精度地测量为确实导通连接所需的凸起的参数。
另外，依据本发明，可以实现能提示在凸起制造装置中为控制制造条件所需的有关凸起数据的凸起形状测量装置。
依据本发明，收到这样的效果：通过将所测量到的凸起的高度分布和位置偏移依次反馈到凸起制造装置，能以无导通不良的高可靠性、且以高合格率、并且可提高产量来制造采用了凸起的连接方式的多层印刷基板。
本发明的上述这些以及其他的目的和特征、优点，从附图所示的以下更详细的实施例子的说明中会更加清楚。
附图说明
图1，是使用本发明涉及的凸起连接方法的多层印刷基板制造工程的一
实施例的说明图。
图2，是表示本发明涉及的凸起形状测量装置的第1实施例的构成图。
图3，是由图2所示的检测光学系统所检测的图像信号和在图像处理部的图像处理的说明图。
图4(a)，是用颜色、浓淡、形状等表示凸起的几何学特征量的分布图，图4(b)，是用三维向量表示凸起的几何学特征量的分布图，图4(c)，是表示将针对几何学特征量的凸起的频度(个数)做成了曲线的直方图的图，图4(d)，是在所检测出的凸起的图像信号上附加辅助线后表示出的图。图4(e)，表示不良凸起的检测图像，图4(f)，是表示凸起的几何学特征量的时效变化图。
图5，是将本发明涉及的凸起形状测量装置适用于凸起制造装置和CAD系统时的说明图。
图6，是表示与图2所示的检测光学系统的第1实施例不同的第2实施例的斜视图。
图7，是图6所示的检测光学系统的第2实施例的平面图。
图8，是表示与照明光学系统的第1和第2实施例不同的第3实施例的斜视图。
图9，是图8所示的照明光学系统的第3实施例的平面图。
图10，是表示与图2所示的检测光学系统的第1实施例不同的第2实施例的正面图。
图11(a)，是表示用图10所示的检测光学系统将焦点对准凸起的尖端部第1线性图像传感器摄像的状态图，图11(b)，是表示用图10所示的检测光学系统将焦点对准凸起的基部第2线性图像传感器摄像的状态图。
图12，是表示与检测光学系统的第1和第2实施例不同的第3实施例的正面图。
图13，是表示用图12所示的检测光学系统将焦点对准凸起的尖端部第1线性图像传感器摄像的、将焦点对准凸起的基部第2线性图像传感器摄像的状态图。
图14，是表示本发明涉及的凸起形状测量装置的第2实施例的构成图。
图15，是用图14所示的凸起形状测量装置进行的凸起形状测量和孔形状测量的说明图。
图16，是成为用图14所示的凸起形状测量装置测量的被测量对象的多层印刷基板的制造过程的说明图。
具体实施方式
下面，用附图对本发明的实施例进行说明。
在近年的印刷基板制造中，为了实现高精度化·高密度化，微细化·多层化技术在大踏步前进。特别是在笔记本电脑、PDA、移动电话用的印刷基板领域，在与部件的高安装密度的同时，基板上的布线和基板层间的连接也在进行高密度化·微细化。
于是，伴随着这样的高密度化和低成本化，在持续不断适用图1所示的使用凸起的连接方式。首先，如图1(a)所示，在形成布线的下层的印刷基板170上连接到上层的基板的点上，形成具有铜或银等的高度为200μm的模拟圆锥形状的凸起171。当然，在下层的印刷基板170上，在形成凸起171的位置，要形成由布线连接的基座。这个凸起171，通过用溶剂将铜或银等的粒子做成糊状，用网版印刷等来印刷银或铜等的糊剂，并使其干燥来形成。此外，也可以将银或铜等的糊剂涂布到下层的印刷基板170上，使其干燥后用光处理后通过蚀刻来形成。
在这个阶段中，为了做到凸起171能确实地与下层的印刷基板170和上层的印刷基板173导通连接、且相邻的之间不短路，亦即，为了消除引起导通不良的可能性，模拟圆锥形状的凸起171至少高度、基部的直径和XY方向的位置等，必须要在所希望的范围内。因此，在图1(b)所示的凸起形状测量工程100中，为了确认凸起171至少高度、基部的直径和XY方向的位置等在基板整个面中是否是按照设计被制造的，要用本发明涉及的凸起形状测量装置进行测量，所有的凸起是良好的OK的下层的印刷基板170，被送入到下个工程。另一方面，存在不良的凸起的NG的下层的印刷基板170，要废弃或对不良的凸起进行修正，同时，被反馈到网版印刷等的制造条件或设计将使其后所制造的凸起改进成合格品。
在下个工程中，如图1(c，)所示，例如将聚酰亚胺膜等层间绝缘膜172涂布或做成薄板状装在由合格的凸起171所形成的下层的印刷基板170上，在薄板状层间绝缘膜172的场合通过付加压力来开孔获得凸起的尖端部从层间绝缘膜172稍微突出的状态。这时，层间绝缘膜172的厚度，决定使凸起的尖端部从层间绝缘膜172稍微突出。在涂布层间绝缘膜172的场合，需要除去进行蚀刻等而在凸起的尖端部附着的树脂膜。
接着，如图1(d)所示，在形成用来连接配线和凸起171的基座的上层印刷基板173，在与下层的印刷基板170之间被定位在XY方向后被装到凸起的尖端部之上。
接着，如图1(e)所示，通过将上层的印刷基板173与下层的印刷基板170对齐、加压，压缩凸起来实现与上层的印刷基板173的导通连接。由此，通过在下层的印刷基板170和上层的印刷基板173之间的层间绝缘膜172中所填入的良好的凸起可实现导体连接。
接着，通过重复图1(a)～图1(e)所示的工程，就可以用高合格率来制造被微细化·多层化的多层印刷基板。
在依靠这样的凸起的连接方法中，与依靠传统的孔加工电镀的连接相比，可以期望实现微细化·低成本化。
下面，就其在凸起形状测量中工程100所使用的本发明涉及的凸起形状测量装置的实施例进行说明。
图2，是表示本发明涉及的凸起形状测量装置的第1实施例的构成图。
被形成了多个作为被测量对象的凸起171的印刷基板(基板)1，被吸附搭载到在XYZ的3个方向可移动的载物台2上。载物台2这样地吸附保持印刷基板1，为的是消除印刷基板1的翘曲。由于这样来消除翘曲，而且凸起171的高度大约是200μm左右，所以，也可以不设置针对印刷基板1的表面的聚光透镜6的自动对焦控制系统。当然，通过设置自动对焦控制系统，即使印刷基板1的厚度变化，也能由聚光透镜6在图像检测摄像机上使相同凸起的图像成像。再者，例如从卤素灯等光源3射出的白色光，经由光纤5，入射到照明透镜系统4。作为照明光学系统，是由光源3、光纤5和照明透镜系统4构成。
在印刷基板1上形成铜等的布线图，作为凸起171是银凸起的场合，为了得到比凸起171背景更高对比度的图像，作为照明光的波长最好是570nm(绿)以下的短波长。当然，也可以是这样地包含有许多上述波长成分的上述白色光。总而言之，作为照明光通过利用白色光或570nm(绿)以下的波长的光就能对于背景清楚显现凸起。照明透镜系统4，如图3的放大图220中所示，由对于印刷基板1只在垂直的方向聚光成细带状光束(狭缝状光束)231的例如圆柱透镜构成。而且，照明透镜系统4，对于印刷基板1以α为30度以下的低角度照射照射光14。然而，由于凸起171被高密度地配置在印刷基板1上的原因，若将照明角度(照明主光线对着照明光轴的角度)α做成过低的角度，会引起对相邻凸起的影响。通过这样地以30度以下的低角度α照射照射光14，由于包括基座在印刷基板1的表面的反射的大部分为正反射而不被入射到聚光透镜6作为背景被黑暗地检测，由于在凸起171表面的散乱光的大部分近于正反射光而被入射到聚光透镜6故被明亮地检测。由于从凸起171的表面的反射散乱强度强，所以与成为背景的印刷基板1的对比度就变高，可只清楚地显现凸起171。
来自由照明光14所照明的凸起171的表面的反射散乱光的大部分入射到聚光透镜6，这样，就可以用例如由CCD线性传感器组成的图像检测摄像机7对在黑暗的背景上明亮地清楚地显现的凸起171的图像进行摄像。图像检测摄像机7，为了对包含更多的凸起171的高度信息的图像进行摄像，相对于凸起171使检测光轴倾斜角度β，例如以β＝30～50度的角度来检测凸起171的图像。检测光轴相应于聚光透镜的6的光轴。另外，图像检测摄像机7，例如是CCD线性传感器，通过载物台控制部12和主控制部13，如图3的放大图220中所记述的、CCD线性传感器的摄像区域(摄像视场)241与箭头表示的载物台2的扫描同步连续地移动、来检测图像检测区域的201的图像信号。这时，载物台控制部12，输入用在XYZ载物台2所设置的位移计所测量的XYZ的位移，所以，对于主控制部13提供XYZ载物台的位移量。而后，由图像检测摄像机7所检测出的图像信号8被送入到图像处理部9。
图像处理部9，由以下部分构成：
将所检测出的图像信号8进行A/D变换的A/D变换部9；存储该A/D变换过的浓淡值(浓淡等级值)图像信号F(x，y)202的图像存储器92；从该图像存储器92所存储的浓淡值图像信号F(x，y)202、根据凸起的排列设计数据切出每个凸起的浓淡值信号[P1(i，j)～Pn(i，j)](从检测图像中只包含凸起的区域的图像)204的切出电路93；依据由该切出电路93在每个凸起所切出的浓淡值信号[P1(i，j)～Pn(i，j)]204计算凸起的高度、底部(基部)的直径、其中心位置等的几何形状数据、将该计算出的凸起的几何形状数据与判定基准进行比较来进行是否良好的判定、并将上述算出的凸起的几何形状数据和是否良好的判定结果等输出给主控制部13的主图像处理部94。
图像数据保存部11，由图像存储器92通过切出电路93将关于从主控制部13所得到的至少不良的凸起的浓淡值图像信号Pk(i，j)切出并长期保存。因此，主控制部13可以根据用户的要求将关于不良凸起的浓淡值图像信号Pk(i，j)再次显示到显示装置20上。另外，主控制部13，可以将关于在图像数据保存部11所保存的至少不良凸起的浓淡值图像信号Pk(i，j)提供给凸起制造装置111。
再者，切出电路93，不一定对在印刷基板上所形成的所有的凸器都进行切出，可以对被作为代表的凸起进行切出即可。代表的凸起，例如，如图4(a)所示，通过利用显示装置20上所显示的在过去所测量的结果进行指定来获得。另外，代表的凸起，也可以根据制造条件作为测量秘诀来进行指定。
另外，显示装置20，显示各种各样的测量结果和测量秘诀、测量条件等。
输入装置21，输入有关被测量对象的测量秘诀(如图5所示，例如，有关从CAD系统110所得到的、包含印刷基板1的种类的印刷基板1的设计数据和在也包含凸起的种类的印刷基板上所排列的设计数据116(例如网版印刷的印刷模式所对应的)以及从凸起制造装置111所获得的凸起的制造条件115)，测量条件(例如，判定凸起是否良好的判定基准或良好凸起和不良凸起的指定)，以及显示或输出测量结果的显示或输出方式的选择指令。
输出装置22，也包括反馈到图5表示的凸起制造装置111和CAD系统110等的网络等。
接着，用图3来说明本发明涉及的凸起形状测量的处理的流程。起初，主控制部13，根据用输入装置21所输入的印刷基板的凸起配置数据，来设定图像检测区域201以便可高效检测配置有作为测量对象的凸起171的区域。吸附保持印刷基板1的载物台2，通过根据来自主控制部13的指令的载物台控制部2的控制，按照所指定的顺序，在XYZ方向移动以使图像检测摄像机7的线性传感器的摄像区域241扫描摄像检测区域201来进行摄像。同时，由照明透镜系统4，将白色光或570nm以下的波长的光，做成狭缝状光束231来进行照射以使从移动方向、以30度以下的低角度α、照射上述摄像区域241。其结果，将由图像检测摄像机7与载物台扫描同步所获得的图像信号在A/D变换部91变换为数字图像信号后作为图像信号202存储到图像存储器92。
接下来，切出电路93，由在图像存储器92中所存储的图像信号202，通过参照从主控制部13获得的凸起位置CAD数据(凸起配置数据)203，抽出(切出)仅一个凸起的图像数据Pk(i，j)204。做成为这样用切出电路93抽出(切出)仅一个凸起的图像数据Pk(i，j)204，使在主图像处理部94中进行图像处理变得容易，如果对每个凸起底部位置和高度以及底部直径都合乎要求，就未必有此必要。
接下来，主图像处理部94，对于所抽出的一个凸起图像数据Pk(i，j)204适用图像处理算法。图像检测摄像机7，在移动方向、以45度的倾斜角度β来摄像，所以，由一个凸起获得以背景(基座和印刷基板1的表面)作为暗部的、由明部组成的图像数据Pk(i，j)204。因此，通过对该图像数据Pk(i，j)204以某个阈值进行2值化、来获得凸起的边缘(轮廓)坐标数据。另外，通过对上述图像数据Pk(i，j)204进行微分处理求取峰值的坐标可以获得凸起的边缘(轮廓)坐标数据。
接下来，在图像数据上，例如，由凸起尖端部的边缘点的集合(轮廓)205，计算出2次近似曲线或椭圆近似曲线208，由凸起的基部的底部和棱线的边缘点的集合(轮廓)206、207a、207b，计算出2次近似曲线或椭圆近似曲线209、210a、210b，由此，稳定地检测从30～50度的倾斜角度β观察凸起时的2维的几何学形状。通过计算从这些计算出的曲线208的最上点与曲线209的最下点的距离，就可以求取在图像数据上的凸起的高度H。另外，可以求取在图像数据上的底部直径(基部的直径)D。另外，通过求取计算出的曲线209和曲线210a、210b的交点坐标的中点坐标、可以求取作为基部的中心位置212的凸起的位置坐标。
在想求取实际的凸起的高度尺寸、底部直径的尺寸的场合，只要乘以基于检测角度β成分的修正系数即可。作为修正系数的求取方法，可以根据对于代表的凸起用测量工具实际测量出的结果和如上所述在图像数据上所测量的凸起的高度H和底部直径D来进行计算。
如上所述，为了能确认做成为凸起171与下层的印刷基板170和上层的印刷基板173确实地能导通连接、且相邻之间不短路，由于凸起171的形状是模拟圆锥形状，所以，作为凸起形状测量装置的测量结果，至少要获得是必需的凸起的高度H和凸起底部直径D以及凸起的位置212。通过得到这些凸起的高度H和凸起底部直径(基部的直径)D以及凸起的底部(基部)位置212，就可以判定不发生导通不良的凸起是否良好。凸起的高度H和凸起的底部(基部)位置212，是为要将与上层的印刷基板173的底座的导通连接做的坚实。凸起底部直径D和凸起的底部(基部)位置212，是为要将与下层的印刷基板170的底座的导通连接做的坚实。
作为凸起的几何形状，此外，要考虑尖端部的形状(模拟圆锥角度)和体积。尖端部的形状(模拟圆锥角度)，可以由计算出的2次近似曲线或椭圆近似曲线208来求取。体积，可以根据底部直径D、高度和尖端部的形状(模拟圆锥角度)来求取。但是，在作为网版印刷形成凸起171的场合，显然，凸起的高度和尖端部的形状(模拟圆锥角度)间具有关联，所以，如果用凸起的高度信息来进行是否良好的判定通常就足够了。
接下来，对向主控制部13进行的凸起形状测量结果的显示装置20或输出装置22的输出方式进行说明。图4(a)，是作为主控制部13测量的结果数据，作为印刷基板上的各凸起的几何特征量的高度、底部直径、底部位置等的分布120，在显示装置20的画面上表示的结果。该分布120，遵照来自设计值的位移量来改变各凸起121的颜色或浓淡或形状。另外，主控制部13，同时也可以将区分高度、底部直径、底部位置的各自的不良、而被判定为不良的凸起显示在显示装置20的画面上。通过这样地显示区分每个不良种类(高度、底部直径、底部位置)、而被判定为不良的凸起，可以容易地找出不良发生的原因。
另外，图4(b)，是作为主控制部13测量的结果数据，将作为印刷基板上的各凸起的几何特征量的高度、底部直径、底部位置等的分布130，用3维向量131、显示在显示装置20的画面上的结果。这样，通过用印刷基板上的分布状态表示测量结果，就可以容易地掌握在图1(a)所示的凸起制造工程中的状态。
这样，图4(a)和(b)，是作为有关凸起的几何特征量(高度、底部直径、底部位置等)的信息，表示出了印刷基板上的凸起的几何特征量的分布120、130。
另外，图4(c)，是作为主控制部13测量的结果数据，在整个印刷基板或每个特定区域、将在横轴取凸起的高度、底部直径或位置等与设计值的偏离量、在纵轴取频度(个数)的直方图140显示在了显示装置20的画面上的结果。通过这样显示直方图140，可以掌握在整个印刷基板或每个特定区域判定是否良好的判定基准(设计公差)141内的个数及其分布，所以，可以进行例如作为测量秘诀的判定基准(设计公差)的设定的重新评估。另外，在进行直方图显示时，也可以与直方图显示一起显示图4(a)、(b)上所示的凸起的位移量的分布或3维向量。这样一来，就可以发现由于凸起的高度、底部直径、底部位置等而加大散差的原因。
这样，图4(c)，作为有关凸起的几何特征量(高度、底部直径、底部位置等)的信息，表示出了印刷基板上的凸起的几何特征量的凸起的发生频度140。
如果对每个凸起制造装置(例如网版印刷机)显示以上说明过的图4(a)、(b)、(c)所示的画面，就可以掌握凸起制造装置的机械误差。
另外，图4(d)，是通过例如在用显示装置20显示了图4(a)所示的画面的状态下用输入装置21指定某个区域、将用补助线附加了在所指定的区域中在图像数据保存部11中所保存的凸起本身的图像和由该图像在主图像处理部94中所计算出的凸起边缘(轮廓)的凸起，显示在了显示装置20的画面上的结果。由于这样地表示将补助线附加到了边缘上的凸起的图像，所以，可以观察实际的凸起的状态。所检测的凸起的图像，相对于背景得到了高的对比度，所以，不一定非要显示补助线。
另外，图4(e)，是通过例如在用显示装置20显示图4(a)所示的表示不良的凸起的画面的状态用输入装置21指定不良凸起，主控制部13从图像数据保存部11所保存的图像中选出上述所指定的不良凸起图像150后显示在了显示装置20上的结果。通过这样表示不良凸起的图像，所以，可以确认是否正确地进行了判定是否良好等测量秘诀。
另外，图4(f)，是主控制部13以印刷基板单位或批量单位计算存储在存储装置23中凸起形状测量结果的时效变化、并将该算出的时效变化显示在显示装置20的画面上。即，图4(f)，是作为有关凸起的几何特征量(高度、底部直径、底部位置等)的信息、表示出了关于凸起的几何特征量的时效变化。作为计算时效变化的凸起形状测量结果，要考虑凸起的高度、底部直径、底部位置等的平均值和凸起的高度、底部直径、底部位置等的散差。通过输出这样凸起的形状的时效变化，可以掌握例如在网版印刷的场合由于产生网眼堵塞等而时效变化渐渐增加造成接近判定基准(设计公差)内的情况，在大量发生不良凸起之前，可以事前发出警告(报警)事前采取对策。另外，通过将这个时效变化反馈到凸起制造工程，使其与凸起的制造条件的变化对应，由此，可以探寻发生不良的制造条件。
以上说明的构成如图5所示的凸起形状测量装置112，可以监控凸起的制造过程的状态。亦即，凸起形状测量装置112，主控制部13，作为凸起形状测量结果，例如，在印刷基板1上的特定的区域判定为凸起的高度、底部直径等比设计容许值(判定基准)不足的场合，输出向该区域的凸起材料的供应量不足等报警信息，经由网络等的输出装置22将该输出结果113提供给凸起制造装置111，由此，在凸起制造装置111可以发出警报。这样，凸起形状测量装置112的主控制部13，通过将在存储装置23和图像数据保存部11中存储的凸起测量结果向凸起制造装置(例如网版印刷机)111中的制造条件(环境(温度、湿度、气压)、材料(种类、溶媒的浓度)、装置No.)进行反馈113，在凸起制造装置111中控制上述制造条件，由此，可以进行稳定的凸起制造。
另外，在即使向凸起制造装置111进行反馈也不能改善的场合，凸起形状测量装置112，通过将凸起形状测量结果114提供给CAD系统110，CAD系统110，也可以进行向更稳定的凸起的配置(密度)等的设计条件变更的支援。这种场合，凸起形状测量装置112，依据如图4(c)所示测量对象项目的直方图等，来把握设计公差(判定基准)141内的个数及其分布，由此，使重新评估设计公差的设定变得容易。另外，凸起制造装置111，在即使控制凸起制造条件也不能改善发生不良的场合，根据凸起制造条件找出不发生不良的设计条件后将其对CAD系统110进行反馈，由此来进行设计变更。
接着，利用图6和图7对本发明涉及的凸起形状测量装置中的照明光学系统的第2实施例进行说明。亦即，在第2实施例中，与图2所示的第1实施例的不同点，在于：对于作为被测量对象物的印刷基板1上的凸起171，设置了从多个方向的至少2个方向照明的两个照明光学系统(照明元件)302和303。两个照明光学系统302和303的仰角α，是比检测透镜(聚光透镜)6的角度β更低的角度，例如10度左右，两照明间的角度γ是比180度还窄的角度，例如150度。另外，显然，作为照明光学系统，也可以是两个以上的多个。
用图7来说明这个例子。图7是从上方观察图6的照明系统斜视图。对于对象凸起171用两个照明系统302和303从左右方向来进行照明。由此，对整个凸起进行照明，且仰角α是比检测光学系统6更低的角度，因此，检测透镜6，相对于背景可以只清楚地显现并检测具有凸起的高度信息的部分。通过这样从2个方向照明，可以使具有模拟圆锥形状的凸起171的棱线与背景相比变得显著明亮。
接下来，利用图8和图9对本发明涉及的凸起形状测量装置中的照明光学系统的第3实施例进行说明。亦即，在第3实施例中，与第1和第2实施例的不同点，是做成了：在照明元件或照明光学系统图501的前方设置扩散透镜502，将来自照明元件或照明光学系统图501的照明光向水平方向扩张，使扩散光503不仅照射到凸起171的前面，也照射到侧面。照明元件或照明光学系统图501的仰角α，是比检测透镜6更低的角度，例如10度。图9是从上方观察图8的照明系统斜视图。对于被测量对象凸起171从检测透镜6的方向用照明元件或照明光学系统图501和扩散透镜502来进行照明。由此，对整个凸起进行照明，且仰角α是比检测光学系统6更低的角度，因此，检测透镜6，相对于背景可以只清楚地显现并检测具有凸起的高度信息的部分。
接着，利用图10和图11对本发明涉及的凸起形状测量装置中的检测光学系统的第2实施例进行说明。亦即，在第2实施例中，与图2所示的第1实施例的不同点，在于：设置有将焦点对准凸起171的尖端部的成象透镜703和线性敏感摄像机704(例如CCD线性图像传感器)、和将焦点对准凸起171的底部(基部)的成象透镜705和线性敏感摄像机706(例如CCD线性图像传感器)。通过这样地构成，线性敏感摄像机704对于凸起171的尖端部来拍摄鲜明的图像，而线性敏感摄像机706对于凸起171的底部来拍摄鲜明的图像。亦即，对于做为被测量对象的基板1上的凸起171，由照明光学系统的第1～第3的实施例以上述角度α来进行照明。
检测透镜701(6)，以与图2所示的检测光学系统的第1实施例同样的仰角β被设置。由检测透镜701所检测的来自凸起的反射光707，用分光系统702被分离成第1光708和第2光709。第1光708用成象透镜703在线性敏感摄像机704上成象。另外，同样，第2光709用成象透镜705在线性敏感摄像机706上成象。
图11(a)表示由成象透镜703用线性敏感摄像机704将凸起171的尖端部做成对焦状态所拍摄的例子，图11(b)表示由成象透镜705用线性敏感摄像机706将凸起171的底部做成对焦状态所拍摄的例子。视场801，表示用线性敏感摄像机704所拍摄的视场。而且，为了使线性敏感摄像机704在可检测区域803中在检测位置805扫描时对凸起的尖端部进行摄像，要将成象透镜703调整成使其凸起的尖端部为对焦。另外，视场802，表示用线性敏感摄像机706所拍摄的视场。而且，为了使线性敏感摄像机706在可检测区域804中在检测位置806扫描时对凸起的底部进行摄像，要将成象透镜705调整成使其凸起的底部为对焦。
这样，通过在不同的焦平面检测图像，即使在加大检测透镜701(6)的放大率而提高了凸起171的形状的测量精度的场合，也能防止由聚焦深度不足而产生的图像模糊。当然，在凸起171的高度变高了的场合，也对凸起的尖端部和凸起的底部的各自调成对焦状态下进行摄像，所以，可以以高分辨率正确地检测凸起的形状，结果，可以提高凸起171的形状的测量精度。
接着，利用图12和图13对本发明涉及的凸起形状测量装置中的检测光学系统的第3实施例进行说明。亦即，在第3实施例中，与第2实施例的不同点，在于：用线性敏感元件902对由成象透镜901所成像的凸起171的尖端部的图像进行摄像，用线性敏感元件903对由成象透镜901所成像的凸起171的底部(基部)的图像进行摄像。亦即，线性敏感元件902的受光面被设置成使其凸起的尖端部为对焦状态，线性敏感元件903的受光面被设置成使其凸起的底部为对焦状态。在图13上表示出线性敏感元件902和903摄像的例子。视场101，表示用线性敏感元件902和903所拍摄的视场。在可检测区域102中构成了使其用线性敏感元件902取得包含凸起的尖端部的经由线103的图像，构成了使其用线性敏感元件903取得包含凸起的底部的经由线104的图像。这样，在第3实施例中也同样在不同的焦平面检测图像，所以，可以获得与第2实施例同样的效果。
接着，利用图14、图15以及图16对本发明涉及的凸起形状测量装置的第2实施例进行说明。第2实施例，相对与第1实施例来说，追加了也能对在印刷基板10上所形成的贯穿孔(孔)进行检查的照明光学系统和检测光学系统。作为被测量对象的印刷基板10的之一，对于用图1所示的方法所制造的图16(a)所示的多层印刷基板，如图16(b)所示要考虑在不形成凸起的区域用钻头或激光加工的贯穿孔(孔)180。另外，作为被测量对象的印刷基板10以外的，也可以是形成通常的贯穿孔的印刷基板。
亦即，第2实施例，相对与第1实施例来说，追加例如从上方对多层印刷基板10进行环状照明的照明光学系统17、和由从上方聚光由多层印刷基板10所得到的反射光的检测透镜16和接收由该检测透镜16所获得的多层印刷基板10的模式图(贯穿孔)180的光图像的检测摄像机15所构成的检测光学系统，并做成为从上方也可以检测多层印刷基板10的图像的结构。通过做成这样的结构，图像处理部9就可以用由线性敏感摄像机7、704、706、902、903所检测的图像信号8来测量在印刷基板1上所形成的凸起171的位置和形状，再者，图像处理部9还可以用由检测摄像机15所获得的图像信号8测量在多层印刷基板10内所加工的贯穿孔(孔)180的位置和形状。
接着，利用图15对第2实施例的活用例子进行说明。对于装载了被测量对象的凸起印刷基板1，根据由线性敏感摄像机7、704、706、902、903所检测的图像信号8由图像处理部9和主控制部13来测量凸起171的位置和形状。对于开孔后的多层印刷基板10，根据由检测摄像机15所得到的图像信号8由图像处理部9和主控制部13来测量孔180的位置和形状。检测摄像机15，用暗部的图像信号检测圆形的孔部，用明部的图像信号检测圆形孔部的周边，所以，在主图像处理部94，例如将被A/D变换后被存储到图像存储器92的孔附近区域(也可以是对每个孔所切出的区域)的图像信号投影到X轴方向和Y轴方向(对图像信号进行积分)，用Y轴方向的两边缘间的距离求取Y轴方向的直径，通过求取其中心位置可以求取Y轴方向的位置坐标，用X轴方向的两边缘间的距离求取X轴方向的直径，通过求取其中心位置可以求取X轴方向的位置坐标。
主控制部13，将用测量装置(未图示)所测量并被存储在存储装置23的基准标记位置作为基准、来比较两者的位置信息，由此，获得作为凸起状态的测量结果155的在印刷基板1上的凸起的位置156和作为开孔状态的测量结果157的在多层印刷基板10上的孔的位置158之间的相互关联，可以容易地把握在多层印刷基板10上的两者位置的偏离量。另外，是做成：在印刷基板1和多层印刷基板10双方上形成基准标记。
这样，在所测量的多层印刷基板10的孔180中，如图16(c)所示其后通过电镀等形成贯穿孔导体181。因此，在高密度地配置导体(凸起171或贯穿孔导体181)的场合，例如，通过确认与贯穿孔导体最接近的凸起的距离，可以消除短路或接近短路的状态。
如上说明过的，依据本实施例，在印刷基板上制造凸起的方法和生产线中，可以以短时间简单地测量凸起几何形状分布。因此，例如，在凸起形成后进行测量，通过依次将凸起的高度分布和位置偏离反馈到凸起制造装置，可以稳定地进行在凸起制造过程中的装置管理和生成过程管理。另外，通过将凸起测量数据和设计数据进行比较，对于制造·仿真的精度提高是有用的，还可以进行凸起形状的设计变更的最优化。
另外，依据本实施例，在用依靠凸起的连接方法制造多层印刷基板时，可以高合格率来制造具有高可靠性的多层印刷基板，而且可以提高产量，可以谋求整个过程的生产量的提高。
另外，作为凸起，就其被装载到印刷基板上的情况作了说明，此外，也包括被装载到半导体极板和半导体芯片上的凸起、和球形凸起等。
本发明，在不脱离其宗旨或基本特征的情况下可以以其他特殊方式实施。本实施方式，必须考虑所有有关说明和在与要实施的权利要求等效的意义和范围内的所有变种，而不局限于权利要求。

Claims (22)

1.一种凸起形状测量装置，其特征在于，
包含有：
载置配置了作为被测量对象物的多个凸起的基板并使其移动的载物台；
对在由该载物台所移动的上述基板上所配置的凸起、用对于上述基板的面具有低倾斜角度的照明光轴进行照明的照明光学系统；
用对于上述基板的面具有比上述照明光低的倾斜角度还高的倾斜角度的检测光轴聚光来自由该照明光学系统所照明的凸起的反射光来检测凸起的图像信号的检测光学系统；
对由该检测光学系统所检测的凸起的图像信号进行A/D变换、根据依据该A/D变换过的凸起数字图像信号所得到的凸起的至少尖端部和底部的图像信号、计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓，根据该所计算出的凸起的至少尖端部和底部的轮廓、计算出由凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量的图像处理部；和
将由该图像处理部所计算出的有关凸起的几何学的特征量的信息显示在显示装置上的主控制部。
2.根据权利要求1所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
在上述图像处理部中，作为上述计算出的凸起的几何学的特征量，还包括凸起的基部的直径。
3.根据权利要求1所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
在上述图像处理部中，还根据所计算出的凸起的几何学的特征量判定凸起是否良好，并将该判定结果提供给上述主控制部。
4.根据权利要求1所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述检测光学系统，具有：
对各凸起的反射光进行聚光的聚光透镜；和
受光由该聚光透镜所聚光的各凸起的反射光并变换成图像信号的线性图像传感器。
5.根据权利要求1所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述照明光学系统，被构成为对于上述各凸起能从多个方向被上述照明光照明。
6.根据权利要求1所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述照明光学系统，作为上述照明光照明扩散照明光。
7.一种凸起形状测量装置，其特征在于，
包含有：
载置配置了作为被测量对象物的多个凸起的基板并使其移动的载物台；
对在由该载物台所移动的上述基板上所配置的凸起、用对于上述基板的面具有低倾斜角度的照明光轴进行照明的照明光学系统；
用对于上述基板的面具有比上述照明光低的倾斜角度还高的倾斜角度的检测光轴聚光来自由该照明光学系统所照明的凸起的反射光来检测凸起的图像信号的检测光学系统；
对由该检测光学系统所检测的凸起的图像信号进行A/D变换、根据依据该A/D变换过的凸起数字图像信号所得到的凸起的至少尖端部和底部的图像信号、计算凸起的至少尖端部和底部的轮廓，根据该所计算出的凸起的至少尖端部和底部的轮廓、计算出由凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量、根据所计算出的该凸起的几何学的特征量来判断凸起是否良好的图像处理部；和
输出由该图像处理部所判定的凸起是否良好的信息的主控制部。
8.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
在上述图像处理部中，作为上述计算出的凸起的几何学的特征量，还包括凸起的基部的直径。
9.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述主控制部，构成为能将关于由上述图像处理部所计算出的凸起的几何学的特征量的信息显示到显示装置上。
10.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
在上述主控制部中，作为让上述显示装置所显示的关于凸起的几何学的特征量的信息，包含对于在上述基板上的凸起的几何学的特征量的分布或几何学的特征量的凸起的发生频度或凸起的几何学的特征量的时效变化之中的任意一个以上。
11.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
还具有保存由上述图像处理部得到的至少作为不良被判定的凸起的被A/D变换过的图像信号的图像数据保存部。
12.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
在上述照明光学系统中，上述照明光是具有白色光或570nm以下的波长的光。
13.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述检测光学系统，具有对各凸起的反射光进行聚光的聚光透镜；和
受光由该聚光透镜所聚光的各凸起的反射光并变换成图像信号的线性图像传感器。
14.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述照明光学系统，被构成为对于上述各凸起能从多个方向被上述照明光照明。
15.根据权利要求7所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述照明光学系统，作为上述照明光照明扩散照明光。
16.根据权利要求13所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述线性图像传感器，由将焦点对准各凸起的尖端部而受光的第1线性图像传感器，和将焦点对准各凸起的基部而受光的第2线性图像传感器构成。
17.根据权利要求13所述的凸起形状测量装置，其特征在于，
上述照明光学系统，被构成为对于上述各凸起对应上述线性图像传感器的受光区域进行细带状地照明。
18.一种凸起形状测量测量方法，其特征在于，
具有以下步骤：
从对于该基板的面低的第1角度照明基板上所配置的凸起；
通过在对于上述基板的面比上述第1角度还高的第2角度方向检测从该第1角度方向所照明由上述凸起所反射的反射光获得上述凸起的图像信号；
处理由该检测获得的上述凸起的图像信号、并计算出包含上述凸起的至少位置和高度信息的几何学的特征量；而后，
将关于该计算出的上述凸起的几何学的特征量的信息显示到画面上。
19.根据权利要求18所述的凸起形状测量方法，其特征在于，
在从第1角度方向照明上述基板的步骤和在第2角度方向检测上述反射光获得图像信号的步骤中，要在至少1方向上连续地移动上述基板。
20.根据权利要求18所述的凸起形状测量方法，其特征在于，
在显示到上述画面的步骤中，作为关于上述凸起的几何学的特征量的信息，将关于上述凸起的高度、底部直径以及位置的在上述基板上的分布的信息显示到上述画面上。
21.根据权利要求18所述的凸起形状测量方法，其特征在于，
在显示到上述画面的步骤中，作为关于上述凸起的几何学的特征量的信息，将关于上述凸起的高度、底部直径以及位置的各自的不良的信息显示到上述画面上。
22.根据权利要求18所述的凸起形状测量方法，其特征在于，
所谓计算出包含上述凸起的至少位置和高度信息的几何学的特征量，是根据上述检测得到的上述凸起的图像信号中至少上述凸起的尖端部和基部的图像信号、来计算出凸起的至少尖端部和基部的轮廓和根据该计算出的上述凸起的至少尖端部和基部的轮廓、计算出上述凸起的至少位置和高度组成的几何学的特征量。
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