DE112016005425T5

DE112016005425T5 - Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung

Info

Publication number: DE112016005425T5
Application number: DE112016005425.4T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Umemura; Tsuyoshi Ohyama; Norihiko Sakaida; Manabu Okuda
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-08-16
Also published as: CN107923736A; WO2017090268A1; CN107923736B; TWI610061B; JP6062523B1; TW201719112A; MX2018001490A; MX366402B; JP2017096866A

Abstract

Vorgesehen wird eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, die dazu in der Lage ist, eine Messungsgenauigkeit dramatisch zu verbessern, wenn eine dreidimensionale Messung unter Verwenden eines Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt wird. Eine Substratinspektionsvorrichtung 1 enthält eine Beleuchtungsvorrichtung 4, eine Kamera 5 und eine Steuerungsvorrichtung 6. Die Beleuchtungsvorrichtung 4 projiziert ein vorab bestimmtes Streifenmuster von einer schräg aufwärtigen Richtung auf die Oberfläche eines gedruckten Substrats 2. Die Kamera bildet den projizierten Bereich des Streifenmusters auf dem gedruckten Substrat 2 ab. Die Steuerungsvorrichtung 6 führt verschiedene Steuerungen, eine Abbildungsverarbeiten und eine Berechnungsverarbeiten in der Substratinspektionsvorrichtung 1 durch. Ferner bewegt die Substratinspektionsvorrichtung 1 das auf das gedruckte Substrat 2 projizierte Streifenmuster, bildet das sich bewegende Streifenmuster eine Vielzahl von Malen ab, addiert sie jeden Pixelluminanzwert einer Serie der aufgenommenen Bilddatensätze, und berechnet sie einen Mittelwert davon.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, um eine dreidimensionale Messung unter Verwenden eines Phasenverschiebungsverfahrens durchzuführen.
Technischer Hintergrund
Im Allgemeinen wird in dem Fall, wo elektronische Komponenten auf einem gedruckten Substrat angebracht werden, zuerst ein Pastenlot auf ein vorab bestimmtes Elektrodenmuster gedruckt, welches an dem gedruckten Substrat angeordnet ist. Als Nächstes werden die elektronischen Komponenten basierend auf einer Viskosität des Pastenlots vorübergehend auf dem gedruckten Substrat befestigt. Dann wird das gedruckte Substrat zu einem Aufschmelzofen geführt, und wird ein Löten durchgeführt, indem ein vorab bestimmter Aufschmelzprozess durchlaufen wird. In den letzten Jahren ist es notwendig, den gedruckten Zustand des Pastenlots in einem Zustand, bevor dieser zu dem Aufschmelzofen hingeführt wurde, zu inspizieren, und kann eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung für eine solche Inspektion verwendet werden.
In den letzten Jahren sind verschiedene Vorrichtungen zur berührungslosen dreidimensionalen Messung, welche ein Licht verwenden, vorgeschlagen worden. Unter diesen ist eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, welche ein Phasenverschiebungsverfahren verwendet, gut bekannt.
In der Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, welche das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein vorab bestimmtes Streifenmuster auf ein zu vermessendes Objekt durch eine vorab bestimmte Projektionseinheit projiziert. Die Projektionseinheit enthält eine Lichtquelle zum Emittieren eines vorab bestimmten Lichts und ein Gitter zum Umwandeln eines Lichts von der Lichtquelle in ein Streifenmuster.
Das Gitter weist eine Konfiguration auf, in welcher ein Licht-durchlassender Bereich zum Durchlassen eines Lichts und ein Licht-abschirmender Bereich zum Abschirmen eines Lichts alternierend angeordnet sind.
Dann wird das Streifenmuster, welches auf das zu vermessende Objekt projiziert wird, abgebildet, indem eine Abbildungseinheit verwendet wird, welche direkt über dem zu vermessenden Objekt angeordnet ist. Als die Abbildungseinheit wird beispielsweise eine CCD-Kamera enthaltend eine Linse und einen Abbildungssensor verwendet.
Herkömmlicher Weise ist eine Technik bekannt, welche ein Streifenmuster, das eine mittels des Gitters umgewandelte Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform aufweist, als ein Streifenmuster aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung projiziert, indem ein zu vermessendes Objekt projiziert wird, während bzw. wobei der Fokus verschoben wird (siehe zum Beispiel die Patentliteratur 1).
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Lichtintensität (Luminanz) I jedes Pixels der durch die Abbildungseinheit aufgenommenen Bilddatensätze durch die folgende Gleichung (U1) gewonnen. $I = f \cdot sin φ + e$
Dabei bezeichnet f eine Verstärkung, bezeichnet e einen Versatz, und bezeichnet φ die Phase eines Streifenmusters.
Dann wird die Phase φ basierend auf der folgenden Formel (U2) erlangt, indem die Phase eines Streifenmusters zu zum Beispiel vier Leveln (φ+0, φ+90°, φ+180° und φ+270°) verschoben bzw. verändert wird, indem das Gitter bewegt und gesteuert wird, und indem sequentiell Bilddatensätze aufgenommen werden, welche Intensitätsverteilungen I₀, I₁, I₂ und I₃ aufweisen, welche den Phasen entsprechen. $ϕ = {tan}^{- 1} [(I_{1} - I_{3}) / (I_{2} - I_{0})]$
Indem diese Phase φ verwendet wird, kann die Höhe (Z) an jeder Koordinate (X und Y) auf einem zu vermessenden Objekt auf der Basis des Prinzips der Triangulation gewonnen werden.
Zitateliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2007-85862 A
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Anders als in dem Fall eines Fokussierens ist es jedoch sehr schwierig, den Zustand eines Außer-Fokus-Seins eines Streifenmusters in einem gewünschten Zustand beizubehalten und zu verwalten, und eine Lichtintensitätsverteilung (Wellenform) des auf ein zu vermessendes Objekt projizierten Streifenmusters kollabiert leicht. Daher kann es ein, dass eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung nicht erlangt wird.
Zusätzlich variiert der Grad eines Außer-Fokus-Seins eines Streifenmusters in Abhängigkeit von der relativen positionsmäßigen Beziehung mit einem zu vermessenden Objekt. Falls sich die relative positionsmäßige Beziehung mit dem zu vermessenden Objekt ändert, kann es daher sein, dass sich auch eine Lichtintensitätsverteilung (Wellenform) des Streifenmusters ändert.
Weil das Streifenmuster außer Fokus projiziert wird, kann ferner nicht ein telezentrisches optisches System verwendet werden, um das Streifenmuster zu projizieren.
Im Ergebnis kann es sein, dass die Messungsgenauigkeit bei der dreidimensionalen Messung verringert ist.
Das vorstehend beschriebene Problem ist übrigens nicht notwendigerweise auf die Höhenmessung von beispielsweise einem auf ein gedrucktes Substrat gedrucktes Pastenlot beschränkt, und es kann auch dem Feld anderer Vorrichtungen zur dreidimensionalen Messung innewohnen.
Die vorliegende Erfindung ist im Ansehen der vorstehenden Umstände gemacht worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung vorzusehen, welche dazu in der Lage ist, eine Messungsgenauigkeit beim Durchführen einer dreidimensionalen Messung unter Verwenden eines Phasenverschiebungsverfahrens dramatisch zu verbessern.
Lösung des Problems
Im Folgenden werden jeweilige Mittel, die zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems geeignet sind, separat erläutert werden. Betriebsmäßige Effekte, welche für die entsprechende Mittel besonders sind, werden nach Notwendigkeit hinzugefügt.
Mittel 1. Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, aufweisend:

eine Projektionseinheit enthaltend eine Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, ein vorab bestimmtes Licht zu emittieren, ein Gitter, das dazu konfiguriert ist, ein Licht von der Lichtquelle in ein vorab bestimmtes Streifenmuster umzuwandeln bzw. zu konvertieren, und eine Antriebseinheit, die dazu in der Lage ist, das Gitter zu bewegen, wobei die Projektionseinheit dazu in der Lage ist, das Streifenmuster auf ein zu vermessendes Objekt (zum Beispiel ein gedrucktes Substrat) zu projizieren,
eine Abbildungseinheit, die dazu in der Lage ist, Bilder des zu vermessenden Objekts, auf welches das Streifenmuster projiziert wird, aufzunehmen,
eine Bilderlangungseinheit, die dazu konfiguriert ist, die Projektionseinheit und die Abbildungseinheit zu steuern, wobei die Bilderlangungseinheit dazu in der Lage ist, eine Vielzahl von Bilddatensätzen aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen zu erlangen, und
eine Bildverarbeitungseinheit, die dazu in der Lage ist, eine dreidimensionale Messung des zu vermessenden Objekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren basierend auf einer durch die Bilderlangungseinheit erlangten Vielzahl von Bilddatensätzen auszuführen,
wobei die Bilderlangungseinheit ein Bewegungsverarbeiten zum Bewegen des Gitters ausführt, um einen Bilddatensatz aus der Vielzahl von Bilddatensätzen zu erlangen, und sie auch ein Abbildungsverarbeiten zum kontinuierlichen Abbilden (Exponieren bzw. Aussetzen) in einer vorab bestimmten Periode, welche zumindest teilweise mit einer Bewegungsperiode des Gitters überlappt, ausführt,
oder alternativ,
wobei die Bilderlangungseinheit ein Abbildungsverarbeiten zum Abbilden (Exponieren bzw. Aussetzen) eine Vielzahl an Malen in einer vorab bestimmten Periode, welche zumindest teilweise mit einer Bewegungsperiode des Gitters überlappt bzw. überlappen, ausführt, und sie ein Verarbeiten zum Addieren oder Mitteln der Abbildungsergebnisse für jedes Pixel (jeden Pixelluminanzwert einer Vielzahl der aufgenommenen Bilddatensätze) ausführt.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Mittel 1 wird ein auf ein zu vermessendes Objekt projiziertes vorab bestimmtes Streifenmuster (zum Beispiel ein Streifenmuster, welches eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform aufweist) bewegt, und wird das sich bewegende Streifenmuster bzw. bewegte Streifenmuster kontinuierlich abgebildet. Alternativ wird das Streifenmuster eine Vielzahl an Malen abgebildet. Dann werden die Abbildungsergebnisse für jedes Pixel addiert oder gemittelt.
Wenn eine dreidimensionale Messung durch ein Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt wird, um einen Bilddatensatz aus der Vielzahl von Bilddatensätzen aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen zu erlangen, ist es im Ergebnis möglich, Bilddatensätze bzw. einen Bilddatensatz, welche bzw. welcher eine Lichtintensitätsverteilung nahe zu einer idealen sinusförmigen Welle aufweist, im Vergleich mit dem Fall zu gewinnen, in dem einfach ein vorab bestimmtes Streifenmuster projiziert und abgebildet wird.
Hierin bedeutet „sinusförmig“ eine „Form ähnlich einer sinusförmigen Welle“, und bedeutet es nicht nur eine ideale „Form ähnlich einer sinusförmigen Welle“, sondern auch „eine sinusförmige Welle“, welche eine Näherung enthält (dasselbe trifft zu auf andere „nicht-sinusförmige“ wie beispielsweise eine „rechteckige Wellenform“, welche später zu beschreiben ist), wenn der Einfachheit halber der Begriff „sinusförmig“ verwendet wird.
Das vorstehend beschriebene „vorab bestimmte Streifenmuster“ enthält auch „ein Streifenmuster aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung“. Das heißt, es wird ein Streifenmuster projiziert, welches eine Lichtintensitätsverteilung aufweist, welche zu einer sinusförmigen Welle angenähert ist, welche nicht eine ideale „sinusförmige Welle“ ist, um Bilddatensätze zu erlangen, welche eine Lichtintensitätsverteilung aufweisen, die sich noch näher an einer idealen sinusförmigen Welle befindet.
Gemäß diesem Mittel können Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung erlangt werden, auch falls ein Streifenmuster in einem fokussierten Zustand projiziert wird. Indem es möglich gemacht wird, ein Streifenmuster in einem fokussierten Zustand zu projizieren, kann eine Lichtintensitätsverteilung (Wellenform) des Streifenmusters leicht beibehalten werden. Ferner wird es auch möglich, ein Streifenmuster unter Verwenden eines telezentrischen optischen Systems zu projizieren.
Wenn eine dreidimensionale Messung unter Verwenden eines Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt wird, wird es im Ergebnis möglich, die Messungsgenauigkeit dramatisch zu verbessern.
Die Bewegung eines Gitters in einem „Bewegungsverarbeiten“ kann eine kontinuierliche Bewegung sein, in welcher sich das Gitter kontinuierlich bewegt, oder sie kann eine intermittierende Bewegung sein, in welcher sich das Gitter intermittierend bewegt (es sich um einen vorab bestimmten Betrag bewegt).
Zusätzlich enthält eine Ausführung eines „Abbildungsverarbeitens, bei welchem ein Abbilden in einer vorab bestimmten Periode kontinuierlich durchgeführt wird, welche zumindest teilweise mit einer Bewegungsperiode des Gitters überlappt (oder ein Abbilden eine Vielzahl an Malen durchgeführt wird)“ den Fall, in dem das Abbildungsverarbeiten gestartet wird, während das Gitter gestoppt ist, bevor es damit startet, sich zu bewegen, sowie den Fall, in dem das Abbildungsverarbeiten beendet wird, während das Gitter gestoppt ist, nachdem es damit gestoppt hat, sich zu bewegen. Daher kann es zum Beispiel sein, dass die Bewegung des Gitters startet, nachdem das Abbildungsverarbeiten gestartet ist, während das Gitter gestoppt ist bzw. war, und kann es sein, dass das die Abbildungsverarbeiten endet, nachdem die Bewegung des Gitters gestoppt hat.
Mittel 2. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Mittel 1, wobei sie dazu konfiguriert ist, das Abbildungsverarbeiten simultan zu einem Starten des Bewegungsverarbeitens des Gitters oder während des Bewegungsverarbeitens zu starten, sowie dazu, das Abbildungsverarbeiten simultan zu einem Stoppen des Bewegungsverarbeitens des Gitters oder während des Bewegungsverarbeitens zu beenden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Mittel 2 wird die Position (Phase) eines Streifenmusters, welches während einer vorab bestimmten Periode abgebildet wird, immer geändert. Dies macht es möglich, Bilddatensätze, welche eine Lichtintensitätsverteilung nahe zu einer idealen sinusförmigen Welle aufweisen, im Vergleich mit dem Fall zu erlangen, in dem Daten eines Streifenmusters enthalten sind, welches sich nicht bewegt. Im Ergebnis ist es möglich, die Messungenauigkeit weiter zu verbessern.
Mittel 3. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß den Mitteln 1 oder 2, wobei das vorab bestimmte Streifenmuster ein Streifenmuster aufweisend eine nicht-sinusförmige Lichtintensitätsverteilung ist.
Das vorstehend beschriebene „nicht-sinusförmig“ bedeutet eine vorab bestimmte Welle, welches nicht eine „sinusförmige Welle“ ist, wie beispielsweise eine „rechteckige Welle“, eine „trapezförmige Welle“, eine „dreieckige Welle“ und eine „Sägezahnwelle“.
Im Allgemeinen wird die Messungsgenauigkeit in dem Fall, in dem ein Streifenmuster aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung projiziert und eine dreidimensionale Messung durchgeführt wird, im Vergleich mit dem Fall, in dem ein Streifenmuster aufweisend eine nicht-sinusförmige Lichtintensitätsverteilung (z. B. eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform) projiziert und die dreidimensionale Messung durchgeführt wird, weiter verbessert.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist es jedoch sehr schwierig, ein Streifenmuster aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung durch die Projektionseinheit zu erzeugen, und daher kann eine mechanische Konfiguration kompliziert sein.
In dieser Hinsicht können gemäß dem Mittel 3 Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung durch ein relativ einfaches Steuerungsverarbeiten und Berechnungsverarbeiten gewonnen werden, während bzw. wobei ein Streifenmuster aufweisend eine nicht-sinusförmige Lichtintensitätsverteilung (zum Beispiel eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform), welche nicht eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung ist, projiziert wird, ohne die mechanische Konfiguration der Projektionseinheit zu komplizieren. Im Ergebnis ist es möglich, die Komplizierung der mechanischen Konfiguration zu verhindern, und auch Herstellungskosten zu reduzieren.
Mittel 4. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß den Mitteln 1 bis 3, wobei das Gitter eine Anordnungskonfiguration aufweist, in welcher ein Licht-durchlassender Bereich, der dazu konfiguriert ist, ein Licht durchzulassen, und ein Licht-abschirmender Bereich, der dazu konfiguriert ist, ein Licht abzuschirmen, alternierend bzw. abwechselnd angeordnet sind.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Mittel 4 kann der gleiche betriebsmäßige Effekt wie bei dem vorstehend beschriebenen Mittel 3 gewonnen werden. Indem wie bei dem vorliegenden Mittel ein binäres Gitter verwendet wird, kann ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung projiziert werden, welche zumindest einen Flachspitzenbereich bzw. Bereich mit flachem Spitzenwert (auf den sich im Folgenden als ein „heller Bereich“ bezogen wird) aufweisend die maximale und konstante Luminanz und einen Flachspitzenbereich aufweisend die minimale und konstante Luminanz (auf den sich im hier Folgenden als einen „dunklen Bereich“ bezogen wird) enthält. Das heißt, ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform oder einer trapezförmigen Wellenform kann projiziert werden.
Im Allgemeinen ist ein durch ein Gitter hindurch tretendes bzw. passierendes Licht nicht ein perfekt paralleles Licht, und wegen beispielsweise einem Brechungseffekt an einem Randbereich zwischen dem Licht-durchlassenden Bereich und dem Licht-abschirmenden Bereich kann es sein, dass ein Zwischengradationsbereich bzw. eine Zwischengradationsregion in einem Randbereich zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ des Streifenmusters erzeugt wird. Daher kann nicht eine Lichtintensitätsverteilung mit einer perfekten rechteckigen Wellenform gewonnen werden.
Obwohl es von der Konfiguration, wie beispielsweise Anordnungsintervallen des Licht-durchlassenden und des Licht-abschirmenden Bereichs in dem Gitter, abhängt, weist hier in dem Fall, wo der Luminanzgradient in dem Zwischengradationsbereich an dem Randbereich zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ steil ist, ein Streifenmuster eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform auf, und weist in dem Fall, wo der Luminanzgradient in dem Zwischengradationsbereich niedrig bzw. flach bzw. gering ist, das Streifenmuster eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform auf.
Mittel 5. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem beliebigen der Mittel 1 bis 4, wobei das zu vermessende Objekt ein gedrucktes Substrat ist, auf welches ein Pastenlot bzw. eine Lotpaste gedruckt ist, oder ein Waver-Substrat, auf welchem Lottropfen bzw. Lotflecken gebildet sind.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Mittel 5 ist es möglich, die Höhe eines auf ein gedrucktes Substrat gedruckten Pastenlots oder eines an einem Waver-Substrat gebildeten Lottropfens zu messen. Infolgedessen kann bei einer Inspektion des Pastenlots oder des Lottropfens die Qualität des Pastenlots oder des Lottropfens basierend auf den gemessenen Werten ermittelt werden. Daher werden bei einer solchen Inspektion Betriebseffekte jeweiliger der vorstehend beschriebenen Mittel ausgenutzt, und kann eine hoch-genaue Qualitätsermittlung durchgeführt werden. Im Ergebnis kann die Inspektionsgenauigkeit einer Lotdruckinspektionsvorrichtung oder einer Lottropfeninspektionsvorrichtung verbessert sein.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches schematisch eine Substratinspektionsvorrichtung anzeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine elektrische Konfiguration der Substratinspektionsvorrichtung anzeigt.
3 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Ausführungsform eines auf ein gedrucktes Substrat projizierten Streifenmusters anzeigt.
4 ist ein Zeitpunktdiagramm zum Beschreiben von Verarbeitungsbetätigungen einer Kamera und einer Beleuchtungsvorrichtung.
5 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X1 bis X8) eines Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in einer ersten Simulation anzeigt.
6 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X9 bis X16) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der ersten Simulation anzeigt.
7 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X17 bis X24) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der ersten Simulation anzeigt.
8 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X25 bis X32) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der ersten Simulation anzeigt.
9 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X33 bis X36) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der ersten Simulation anzeigt.
10 ist Tabellen betreffend die erste Simulation. 10(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X1 bis X10) des Abbildungssensors anzeigt. 10(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte von Luminanzwerten für jedes Pixel anzeigt. 10(c) ist eine Tabelle, welche den Unterschied zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
11 ist Tabellen betreffend die erste Simulation. 11(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X11 bis X20) des Abbildungssensors anzeigt. 11(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte für jedes Pixel anzeigt. 11(c) ist eine Tabelle, welche den Unterschied zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
12 ist Tabellen betreffend die erste Simulation. 12(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X21 bis X30) des Abbildungssensors anzeigt. 12(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte für jedes Pixel anzeigt. 12(c) ist eine Tabelle, welche den Unterschied zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
13 ist Tabellen betreffend die erste Simulation. 13(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X31 bis X36) des Abbildungssensors anzeigt. 13(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte für jedes Pixel anzeigt. 13(c) ist eine Tabelle, welche den Unterschied zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
14 ist ein Graph, welcher eine Lichtintensitätsverteilung eines Streifenmusters gemäß der ersten Simulation anzeigt.
15 ist ein Graph, welcher eine Lichtintensitätsverteilung der idealen sinusförmigen Welle anzeigt, welche in den Tabellen (a) der 10 bis 13 angezeigt wird.
16 ist ein Graph, welcher die verschiedenen Mittelwerte darstellt, welche in den Tabellen (b) der 10 bis 13 angezeigt werden.
17 ist ein Graph, welcher Unterschiede zwischen den verschiedenen Mittelwerten und den Idealwerten darstellt, welche in den Tabellen (c) der 10 bis 13 angezeigt werden.
18 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X1 bis X8) eines Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in einer zweiten Simulation anzeigt.
19 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X9 bis X16) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der zweiten Simulation anzeigt.
20 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X17 bis X24) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der zweiten Simulation anzeigt.
21 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X25 bis X32) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der zweiten Simulation anzeigt.
22 ist eine Tabelle, welche Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X33 bis X36) des Abbildungssensors zu jeder vorab bestimmten Zeit in der zweiten Simulation anzeigt.
23 ist Tabellen betreffend die zweite Simulation. 23(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X1 bis X10) des Abbildungssensors anzeigt. 23(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte in jedem Pixel anzeigt. 23(c) ist eine Tabelle, welche einen Unterschied zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
24 ist Tabellen betreffend die zweite Simulation. 24(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X11 bis X20) des Abbildungssensors anzeigt. 24(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte für jedes Pixel anzeigt. 24(c) ist eine Tabelle, welche Unterschiede zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
25 ist eine Tabelle betreffend die zweite Simulation. 25(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X21 bis X30) des Abbildungssensors anzeigt. 25(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte für jedes Pixel anzeigt. 25(c) ist eine Tabelle, welche Unterschiede zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
26 ist eine Tabelle betreffend die zweite Simulation. 26(a) ist eine Tabelle, welche ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung (Koordinaten X31 bis X36) des Abbildungssensors anzeigt. 26(b) ist eine Tabelle, welche verschiedene Mittelwerte der Luminanzwerte in jedem Pixel anzeigt. 26(c) ist eine Tabelle, welche Unterschiede zwischen den Idealwerten und den verschiedenen Mittelwerten anzeigt.
27 ist ein Graph, welcher eine Lichtintensitätsverteilung eines Streifenmusters gemäß der zweiten Simulation anzeigt.
28 ist ein Graph, welcher die ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilung anzeigt, welche in den Tabellen (a) der 23 bis 26 angezeigt wird.
29 ist ein Graph, welcher verschiedene Mittelwerte darstellt, welche in den Tabellen (b) der 23 bis 26 angezeigt werden.
30 ist ein Graph, welcher Unterschiede zwischen den verschiedenen Mittelwerten und den Idealwerten darstellt, welche in den Tabellen (c) der 23 bis 26 angezeigt werden.
31(a) bis 31(d) sind Zeitpunktdiagramme zum Erläutern von Verarbeitungsbetätigungen einer Kamera und einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Substratinspektionsvorrichtung 1 versehen mit einer Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß der Ausführungsform schematisch anzeigt. Wie es in der 1 angezeigt wird, enthält die Substratinspektionsvorrichtung 1 ein Anbringungsgestell 3, eine Beleuchtungsvorrichtung 4, eine Kamera 5 und eine Steuerungsvorrichtung 6. Ein gedrucktes Substrat 2 wird auf dem Anbringungsgestell 3 als ein zu vermessendes Objekt angeordnet bzw. platziert, auf welchem ein Pastenlot K (siehe die 3) als ein Vermessungsziel gedruckt ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 4 wird als eine Projektionseinheit zum Projizieren eines vorab bestimmten Streifenmusters (gestreiften Lichtmusters) aus einer schräg aufwärtigen Richtung mit Bezug zu einer Oberfläche des gedruckten Substrats 2 verwendet. Die Kamera 5 wird als eine Abbildungseinheit zum Aufnehmen eines Bildes eines projizierten Bereichs des Streifenmusters auf dem gedruckten Substrat 2 verwendet. Die Steuerungsvorrichtung 6 führt verschiedene Steuerungen, ein Abbildungsverarbeiten und ein Berechnungsverarbeiten in der Substratinspektionsvorrichtung 1, wie beispielsweise eine Antriebssteuerung der Beleuchtungsvorrichtung 4 und der Kamera 5, aus. Die Steuerungsvorrichtung 6 enthält eine Bilderlangungseinheit und eine Bildverarbeitungseinheit in der Ausführungsform.
Motoren 15 und 16 sind an dem Anbringungsgestell 3 vorgesehen, und dann, wenn die Motoren 15 und 16 durch die Steuerungsvorrichtung 6 Antriebs-gesteuert werden, bewegt sich das auf dem Anbringungsgestell 3 angeordnete gedruckte Substrat 2 in einer willkürlichen Richtung (der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung).
Die Beleuchtungsvorrichtung 4 enthält eine Lichtquelle 4a und eine Gitterscheibe 4b. Die Lichtquelle 4a emittiert ein vorab bestimmtes Licht. Die Gitterscheibe 4b wandelt ein Licht von der Lichtquelle 4a in ein Streifenmuster um. Die Beleuchtungsvorrichtung 4 wird durch die Steuerungsvorrichtung 6 antriebs-gesteuert. Hier wird das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht zu einer (nicht illustrierten) Kondensorlinse geführt, in paralleles Licht umgewandelt, über die Gitterscheibe 4d zu einer (nicht illustrierten) Projektionslinse geführt, und auf das gedruckte Substrat 2 als ein Streifenmuster projiziert.
Ein telezentrisches optisches System kann in einem optischen System der Beleuchtungsvorrichtung 4 verwendet werden, wie beispielsweise eine Kondensorlinse oder eine Projektionslinse. Die Höhenposition des gedruckten Substrats kann sich geringfügig ändern, wenn sich das gedruckte Substrat in einer Inspektionsfläche bewegt. Ein Verwenden des telezentrischen optischen Systems macht es möglich, akkurat zu messen, ohne durch solche Änderungen beeinflusst zu werden.
Die Gitterscheibe 4b weist eine Anordnungskonfiguration auf, in welcher ein linearer Licht-durchlassender Bereich, welcher ein Licht durchlässt, und ein linearer Licht-abschirmender Bereich, welcher ein Licht abschirmt, in einer vorab bestimmten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse der Lichtquelle 4a abwechselnd angeordnet sind. Im Ergebnis ist es möglich, ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform oder einer trapezförmigen Wellenform auf das gedruckte Substrat 2 zu projizieren. Wie es in der 3 illustriert wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Streifenmuster projiziert, in welchem eine Streifenrichtung zu der X-Achsen-Richtung senkrecht und zu der Y-Achsen-Richtung parallel ist.
Im Allgemeinen ist ein durch die Gitterscheibe 4b hindurch tretendes Licht ein nicht perfekt paralleles Licht, und wegen beispielsweise einem Brechungseffekt an einem Randbereich zwischen dem Licht-durchlassenden und dem Licht-abschirmenden Bereich kann es sein, das ein Zwischengradationsbereich in einem Randbereich zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ des Streifenmusters erzeugt wird. Daher kann nicht eine Lichtintensitätsverteilung mit einer perfekt rechteckigen Wellenform gewonnen werden. In der 3 jedoch wird zur Vereinfachung der Zwischengradationsbereich weggelassen, und wird das Streifenmuster mit einem gestreiften Muster von hell-und-dunkel-binär angezeigt.
Obwohl es von der Konfiguration, wie beispielsweise Anordnungsintervallen des Licht-durchlassenden Bereichs und des Licht-abschirmenden Bereichs in der Gitterplatte 4b, abhängt, weist hier ein Streifenmuster dann, wenn der Luminanzgradient in dem Zwischengradationsbereich an dem Randbereich zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ steil ist, eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform auf (siehe die 14), und weist das Streifenmuster dann, wenn der Luminanzgradient in dem Zwischengradationsbereich gering ist, eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform auf (siehe die 27).
Weiters enthält die Beleuchtungsvorrichtung 4 eine Antriebseinheit (nicht illustriert), wie beispielsweise einen Motor, um die Gitterscheibe 4b zu bewegen. Indem die Antriebseinheit gesteuert wird, kann die Steuerungsvorrichtung 6 ein Bewegungsverarbeiten für ein kontinuierliches Bewegen der Gitterscheibe 4b bei einer konstanten Geschwindigkeit in der vorab bestimmten Richtung senkrecht zu der optischen Achse der Lichtquelle 4a durchführen. Im Ergebnis kann das Streifenmuster auf das gedruckte Substrat 2 projiziert werden, um sich entlang der X-Achsen-Richtung zu bewegen.
Die Kamera 5 enthält zum Beispiel eine Linse und einen Abbildungssensor. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein CCD-Sensor als ein Abbildungssensor verwendet. Der Abbildungssensor gemäß dieser Ausführungsform weist beispielsweise eine Auflösung von 512 Pixel in der X-Achsen-Richtung (horizontalen Richtung) und 480 Pixeln in der Y-Achsen-Richtung (vertikalen Richtung) auf.
Die Kamera 5 wird durch die Steuerungsvorrichtung 6 angetrieben und gesteuert. Genauer gesagt, auf der Basis eines Signals von einem (nicht illustrierten) Encoder, welcher in der Antriebseinheit der Gitterscheibe 4b vorgesehen ist, führt die Steuerungsvorrichtung 6 das Abbildungsverarbeiten durch, indem der Zeitpunkt eines Bewegens der Gitterscheibe 4b und der Zeitpunkt eines Aufnehmens eines Bildes durch die Kamera 5 synchronisiert werden.
Die durch die Kamera 5 aufgenommen Bilddatensätze werden innerhalb der Kamera 5 in ein digitales Signal umgewandelt, dann werden sie in der Form eines digitalen Signals in die Steuerungsvorrichtung 6 eingegeben, und werden sie in einer später zu beschreibenden Bilddatensätzespeichervorrichtung 24 gespeichert. Basierend auf den Bilddatensätze führt die Steuerungsvorrichtung 6 dann beispielsweise ein Bildverarbeiten und ein Berechnungsverarbeiten, wie später zu beschreiben ist, durch.
Hier wird eine elektrische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 6 beschrieben werden. Wie es in der 2 illustriert wird, enthält die Steuerungsvorrichtung 6 eine CPU und eine Eingabe-/Abgabe-Schnittstelle 21 (auf die im hier Folgenden als eine „CPU oder dergleichen 21“ Bezug genommen wird), welche die gesamte Substratinspektionsvorrichtung 1 steuert, eine Eingabevorrichtung 22 als „eine Eingabeeinheit“, welche beispielsweise eine Tastatur, eine Maus und ein Touchpanel enthält, eine Anzeigevorrichtung 23 als „eine Anzeigeeinheit“ aufweisend einen Anzeigebildschirm, wie beispielsweise einen CRT und ein Flüssigkristall, eine Bilddatensätzespeichervorrichtung 24 zum Speichern von beispielsweise durch die Kamera 5 aufgenommen Bilddatensätzen, eine Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25 zum Speichern verschiedener Berechnungsergebnisse und eine Einstellungsdatensätzespeichervorrichtung 26, um vorab verschiedene Informationen, wie beispielsweise Entwurfsdaten bzw. Designdaten, zu speichern. Diese Vorrichtungen 22 bis 26 sind übrigens mit der CPU oder dergleichen 21 elektrisch verbunden.
Als Nächstes wird eine Inspektionsroutine, welche für jede Inspektionsfläche des gedruckten Substrats 2 durch die Substratinspektionsvorrichtung 1 durchgeführt wird, detailliert unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben werden. Die 4 ist ein Zeitpunktdiagramm zum Beschreiben von Verarbeitungsbetätigungen der Kamera 5 und der Beleuchtungsvorrichtung 4.
Eine solche Inspektionsroutine wird durch die Steuerungsvorrichtung 6 (die CPU oder dergleichen 21) ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform werden vier Typen von Bilddatensätzen aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen erlangt, indem ein Bilderlangungsverarbeiten zu vier Zeiten bzw. vier Male durchgeführt wird.
Zuerst treibt die Steuerungsvorrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert sie diese, um das gedruckte Substrat 2 zu bewegen, und stellt sie das Sichtfeld (den Abbildungsbereich) der Kamera 5 auf eine vorab bestimmte Inspektionsfläche auf dem gedruckten Substrat 2 ein. Die Inspektionsfläche ist übrigens eine Fläche von Flächen auf der Oberfläche des gedruckten Substrats 2, welche vorab mit der Größe des Sichtfeldes der Kamera 5 als einer Einheit geteilt wurde.
Nachfolgend treibt die Steuerungsvorrichtung 6 die Beleuchtungsvorrichtung 4 an und steuert sie diese, um die Position der Gitterscheibe 4b zu der ersten initialen Einstellungsposition (zum Beispiel der Position der Phase „0°“) einzustellen, und startet sie das erste Bilderlangungsverarbeiten. Die initiale Einstellungsposition unterscheidet sich bei jedem der Bilderlangungsverarbeitungen, welche vier Male durchgeführt werden, und die Phase des Streifenmuster an der initialen Einstellungsposition wird eingestellt, um sich um 90° (eine Viertelteilung zu einer Zeit) zu verschieben.
Wenn das erste Bilderlangungsverarbeiten startet, verursacht die Steuerungsvorrichtung 6, dass die Lichtquelle 4a der Beleuchtungsvorrichtung 4 ein Licht emittiert, und zwar zu einem vorab bestimmten Zeitpunkt M1, startet sie bzw. startet eine Projektion des Streifenmusters, und startet sie bzw. startet das Bewegungsverarbeiten der Gitterschiebe 4b. Im Ergebnis bewegt sich das auf die Inspektionsfläche projizierte Streifenmuster kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der X-Achsen-Richtung.
Zusätzlich Antriebs-steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Kamera 5, und startet sie ein Abbildungsverarbeiten zu einem vorab bestimmten Zeitpunkt N1. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch der Startzeitpunkt M1 des Bewegungsverarbeitens der Gitterscheibe 4b und der Startzeitpunkt N1 des Abbildungsverarbeitens durch die Kamera 5 eingestellt, um an demselben Zeitpunkt vorzuliegen.
Wenn das Abbildungsverarbeiten gestartet wird, wird ein Abbilden (Exponieren) durch die Kamera 5 eine Vielzahl an Malen während der Ausführungsperiode durchgeführt. Genauer gesagt, jedes Mal, wenn das Streifenmuster um einen vorab bestimmten Betrag Δx (zum Beispiel einen Abstand, welcher einer Phase von 10° des Streifenmusters entspricht) bewegt ist, d. h. jedes Mal, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht, wird das gedruckte Substrat 2 abgebildet. Hier wird der durch die Kamera 5 jedes Mal dann, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht, aufgenommene Bilddatensatz zu jeder bzw. einer beliebigen Zeit zu der Bilddatensätzespeichervorrichtung 24 übertragen und gespeichert.
Dann bei dem Zeitpunkt M2 nach dem Verstreichen einer vorab bestimmten Zeit ab dem Zeitpunkt M1 endet die Steuerungsvorrichtung 6 das Bewegungsverarbeiten der Gitterscheibe 4b, und endet die Projektion des Streifenmusters. Zusätzlich endet die Steuerungsvorrichtung 6 das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 zu dem Zeitpunkt N2 nach dem Verstreichen einer vorab bestimmten Zeit ab dem Zeitpunkt N1. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch der Endzeitpunkt M2 des Bewegungsverarbeitens der Gitterscheibe 4b und der Endzeitpunkt N2 des Abbildungsverarbeitens durch die Kamera 5 eingestellt, um an demselben Zeitpunkt vorzuliegen.
Auf einen Abschluss des Abbildungsverarbeitens durch die Kamera 5 hin führt die Steuerungsvorrichtung 6 ein vorab bestimmtes Berechnungsverarbeiten basierend auf durch das Abbildungsverarbeiten gewonnenen Abbildungsergebnissen aus. Genauer gesagt, die Steuerungsvorrichtung 6 addiert jeden Pixelluminanzwert einer Serie aufgenommener Bilddatensätze, welche in dem Abbildungsverarbeiten aufgenommen wird bzw. werden (eine Vielzahl von Bilddatensätzen, die jedes Mal dann aufgenommen werden, wenn ein Streifenmuster um einen vorab bestimmten Betrag Δx bewegt wird), für jedes Pixel, und führt sie ein Mittlungsverarbeiten zum Berechnen eines Mittelwertes aus. Im Ergebnis wird ein Bilddatensatz erlangt, welcher eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung aufweist.
Dann speichert die Steuerungsvorrichtung 6 den bzw. die durch das Mittlungsverarbeiten erlangten Bilddatensatz bzw. Bilddatensätze in der Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25, und beendet sie das erste Bilderlangungsverarbeiten.
Andererseits antriebs-steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Beleuchtungsvorrichtung 4 nach dem Ende des ersten Bilderlangungsverarbeitens oder während der Ausführung des Mittlungsverarbeitens gemäß dem ersten Bilderlangungsverarbeiten, und stellt sie die Position der Gitterscheibe 4 auf die zweite initiale Einstellungsposition ein (zum Beispiel die Position der Phase „90°“, an welcher die Phase des Streifenmusters um eine Viertelteilung von der ersten Einstellungsposition verschoben ist).
Dann startet die Steuerungsvorrichtung 6 das zweite Bilderlangungsverarbeiten. Da die Prozedur des zweiten Bilderlangungsverarbeitens die gleiche wie bei dem ersten Bilderlangungsverarbeiten ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet werden (das Gleiche trifft auch auf das dritte und das vierte Bilderlangungsverarbeiten zu).
Wenn die Steuerungsvorrichtung 6 Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung in dem zweiten Bilderlangungsverarbeiten erlangt, speichert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bilddatensätze in der Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25, und beendet sie das zweite Bilderlangungsverarbeiten.
Die Steuerungsvorrichtung 6 antriebs-steuert die Beleuchtungsvorrichtung 4 nach dem Ende des zweiten Bilderlangungsverarbeitens oder während der Ausführung des Mittlungsverarbeitens gemäß dem zweiten Bilderlangungsverarbeiten, sie stellt die Position der Gitterscheibe 4b auf die dritte initiale Einstellungsposition (zum Beispiel die Position der Phase „180°“, an welcher die Phase des Streifenmusters um eine Viertelteilung von der zweiten initiale Einstellungsposition verschoben ist) ein, und startet sie das dritte Bilderlangungsverarbeiten.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 6 Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung in dem dritten Bilderlangungsverarbeiten erlangt, speichert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bilddatensätze in der Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25, und beendet sie das dritte Bilderlangungsverarbeiten.
Die Steuerungsvorrichtung 6 Antriebs-steuert die Beleuchtungsvorrichtung 4 nach dem Ende des dritten Bilderlangungsverarbeitens oder während der Ausführung des Mittlungsverarbeitens gemäß dem dritten Bilderlangungsverarbeiten, sie stellt die Position der Gitterscheibe 4b auf die vierte initiale Einstellungsposition ein (zum Beispiel die Position der Phase „270°“, an welcher die Phase des Streifenmusters um eine Viertelteilung von der dritten initiale Einstellungsposition verschoben ist) ein, und sie startet das vierte Bilderlangungsverarbeiten.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 6 Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung in dem vierten Bilderlangungsverarbeiten erlangt, speichert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bilddatensätze in der Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25, und beendet sie das vierte Bilderlangungsverarbeiten.
Wie es vorstehend beschrieben ist, werden vier Typen von Bilddatensätzen aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen erlangt, indem das Bilderlangungsverarbeiten an vier Zeiten bzw. vier Male durchgeführt wird. Im Ergebnis ist es möglich, Bilddatensätze zu erlangen, welche den vier Typen von Bilddatensätzen ähnlich sind, welche aufgenommen werden, indem die Phase des Streifenmusters aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung vier Male zu einer Zeit um 90° verschoben wird.
Nachfolgend führt die Steuerungsvorrichtung 6 eine dreidimensionale Messung (Höhenmessung) durch das bekannte Phasenverschiebungsverfahren, welches auch im technischen Hintergrund beschrieben wird, auf der Basis der vier Typen von Bilddatensätzen (jedem Pixelluminanzwert), welche wie vorstehend beschrieben erlangt werden, durch, und speichert sie die Messungsergebnisse in der Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25.
Als Nächstes führt die Steuerungsvorrichtung 6 ein Qualitätsermittlungsverarbeiten des Pastenlots K basierend auf dem dreidimensionalen Messungsergebnis (Höhendaten an jeder Koordinate) durch. Genauer gesagt, die Steuerungsvorrichtung 6 erfasst basierend auf den wie vorstehend beschrieben gewonnenen Messungsergebnissen der Inspektionsfläche einen Druckbereich des Pastenlots K, welcher höher als eine Referenzoberfläche ist, und berechnet sie die Menge des gedruckten Pastenlots K durch ein Integrieren der Höhe jeden Bereichs innerhalb dieses Bereichs.
Nachfolgend vergleicht und ermittelt die Steuerungsvorrichtung 6 Daten der Position, der Fläche, der Höhe, des Betrags oder dergleichen des Pastenlots K, welche auf diese Weise berechnet sind, und Referenzdaten (wie beispielsweise Gerberdaten), welche im Voraus in der Einstellungsdatenspeicherungsvorrichtung 26 gespeichert sind. Dann ermittelt Steuerungsvorrichtung 6 die Qualität eines Druckzustands des Pastenlots K in der Inspektionsfläche in Abhängigkeit davon, ob Vergleichsergebnisse innerhalb eines erlaubbaren Bereichs liegen.
Während ein solches Verarbeiten durchgeführt wird, Antriebs-steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Motoren 15 und 16, um das gedruckte Substrat 2 zu der nächsten Inspektionsfläche zu bewegen. Danach wird die vorstehend beschriebene Serie der Verarbeitung wiederholt in allen Inspektionsflächen ausgeführt, und wird die Inspektion des gesamten gedruckten Substrats 2 beendet.
Im Folgenden werden durch eine Simulation Ergebnisse eines Verifizierens der betriebsmäßigen Effekte der Substratinspektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angezeigt werden. Zunächst werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 17 Simulationsergebnisse (erste Simulation) in dem Fall eines Projizierens eines ersten Streifenmusters aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform beschrieben werden.
In dieser Simulation wird 36 Pixel in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors als ein Zyklus eingestellt, wird ein Streifenmuster projiziert, welches eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform aufweist, und welches einen Zwischengradationsbereich (Luminanzgradienten) für zwei Pixel an dem Rand zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ enthält, und wird das Streifenmuster in der X-Achsen-Richtung um ein Pixel (um die Phase von zehn Grad des Streifenmusters) jedes Mal dann bewegt, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht.
Die 5 bis 9 sind Tabellen, welche die Beziehung zwischen einer Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors und einem Luminanzwert des Streifenmusters, welcher sich mit dem Verstreichen der Zeit (vertikale Achse: Zeit t1 - t36) ändert, anzeigen. Mit anderen Worten, die Tabellen zeigen Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors jedes Mal dann an, wenn eine vorab bestimmte Zeit verstreicht. Die Simulation ist jedoch durchgeführt, wobei angenommen wird, dass der Luminanzwert des „hellen Bereichs“ mit einer maximalen Luminanz „1“ beträgt, und der Luminanzwert des „dunklen Bereichs“ mit einer minimalen Luminanz „0“ beträgt.
Die 5 bis 9 zeigen nur einen Zyklus des Streifenmusters (36 Pixel in der X-Achsen-Richtung) an. In Realität liegen jedoch Streifenmuster einer Vielzahl von Zyklen kontinuierlich in der X-Achsen-Richtung vor. Das heißt, die in dem Bereich der Koordinaten X1 bis X36 angezeigte Lichtintensitätsverteilung liegt wiederholt vor.
Wie es in den 5 bis 9 angezeigt wird, ist an dem Abbildungszeitpunkt t1 der Bereich der Koordinaten X2 bis X17 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X20 bis X35 der „dunkle Bereich“ des Luminanzwerts „0“. Jede der Koordinaten X36 und X1 und der Koordinaten X18 und X19, welche dem Rand zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ entsprechen, enthält einen Zwischengradationsbereich für zwei Pixel, deren Luminanzwert sich allmählich ändert. Das heißt, die Lichtintensitätsverteilung des Streifenmusters an dem Abbildungszeitpunkt t1 ist wie in dem Graph der 14 angezeigt.
Dann ist an dem Abbildungszeitpunkt t2, an welchem die vorab bestimmte Zeit Δt seit dem Abbildungszeitpunkt t1 verstrichen ist, der Bereich der Koordinaten X3 bis X18 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X21 bis X36 der „dunkle Bereich“ mit dem Luminanzwert „0“. Ferner ist an dem Abbildungszeitpunkt t3, an welchem die vorab bestimmte Zeit Δt seit dem Abbildungszeitpunkt t2 verstrichen ist, der Bereich der Koordinaten X4 bis X19 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X22 bis X1 der „dunkle Bereich“ mit dem Luminanzwert „0“.
Auf diese Weise bewegt sich die Lichtintensitätsverteilung des Streifenmusters jedes Mal dann, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht, um ein Pixel nach rechts bzw. hin zu der rechten Seite in den 5 bis 9.
Als Nächstes wird das Streifenmuster verifiziert werden, während es mit der idealen sinusförmigen Lichtintensitätsverteilung verglichen wird. Die Tabellen (a) der 10 bis 13 zeigen die Beziehung zwischen der Koordinatenposition (Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors und der idealen sinusförmigen Lichtintensitätsverteilung (Idealwert) an. Hier zeigen die Tabellen eine ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilung an, deren Zyklus, Amplitude und Phase gleich wie das Streifenmuster sind, welches die Lichtintensitätsverteilung der rechteckigen Wellenform aufweist, und zwar an dem Abbildungszeitpunkt t1. Eine ideale sinusförmige Welle an dem Abbildungszeitpunkt t1 ist wie in dem Graph der 15 angezeigt.
Die Tabellen (b) der 10 bis 13 zeigen Ergebnisse eines Mittlungsverarbeitens (Mittelwerte) einer Vielzahl von Bilddatensätzen (Luminanzwerten für jedes Pixel) an, welche innerhalb der vorab bestimmten Zeitperiode vor und nach den Bilddatensätze aufgenommen sind, welche an dem Abbildungszeitpunkt t1 aufgenommen werden. Diese Ergebnisse werden für jede Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors angezeigt.
Noch spezifischer beschrieben, die Tabellen (b) der 10 bis 13 zeigen in der obersten Zeile als ein Vergleichsbeispiel die Bilddatensätze (Luminanzwert für jedes Pixel) an, welche an dem Abbildungszeitpunkt t1 in dem Fall aufgenommen werden, wo das Mittlungsverarbeiten nicht durchgeführt wird.
Die zweite Zeile von oben zeigt einen Datensatz jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Drei-Datensätze-Mittelwert an, welcher gewonnen wird, indem drei an den Abbildungszeitpunkten t36 bis t2 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die dritte Zeile von oben zeigt zwei Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Fünf-Datensätze-Mittelwert an, der gewonnen wird, indem fünf an den Abbildungszeitpunkten t35 bis t3 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die vierte Zeile von oben zeigt drei Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Sieben-Datensätze-Mittelwert an, der gewonnen wird, indem sieben an den Abbildungszeitpunkten t34 bis t4 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die fünfte Zeile von oben zeigt vier Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Neun-Datensätze-Mittelwert an, der gewonnen wird, indem neun an den Abbildungszeitpunkten t33 bis t5 aufgenommenen Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die sechste Zeile von oben zeigt fünf Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Elf-Datensätze-Mittelwert an, der gewonnen wird, indem elf an den Abbildungszeitpunkten t32 bis t 6 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) ermittelt werden.
Die siebte Zeile von oben zeigt sechs Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt, einen Dreizehn-Datensätze-Mittelwert, an, der gewonnen wird, indem dreizehn an den Abbildungszeitpunkten t31 bis t7 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Dann zeigt der Graph der 16 die Ergebnisse des Darstellens jedes der Mittelwerte an, welche in den Tabellen (b) der 10 bis 13 angezeigt werden.
Die Tabellen (c) der 10 bis 13 zeigen den Unterschied zwischen den Idealwerten, welche in den Tabellen (a) der 10 bis 13 angezeigt werden, und den jeweiligen Mittelwerten an, welche in den Tabellen (b) der 10 bis 13 angezeigt werden, für jede Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) für jedes Pixel in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors an.
Noch spezifischer beschrieben, die Tabellen (c) der 10 bis 13 zeigen in der obersten Zeile als ein Vergleichsbeispiel den Unterschied zwischen jedem Idealwert und den an dem Abbildungszeitpunkt t1 (Luminanzwert für jedes Pixel) in dem Fall, wo das Mittlungsverarbeiten nicht durchgeführt wird, aufgenommenen Bilddatensätze an.
Die zweite Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Drei-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die dritte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Fünf-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die vierte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Sieben-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die fünfte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Neun-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die sechste Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Elf-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die siebte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Dreizehn-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an.
Dann zeigt der Graph der 17 die Ergebnisse des Darstellens jedes der in den Tabellen (c) der 10 bis 13 angezeigten Werte an. Ferner zeigt das rechte Ende der 13(c) das Mittel jedes der vorstehend beschriebenen Mittelwerte, welche für jedes Pixel (Koordinaten X1 bis X36) in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors angezeigt werden, und den Maximalwert jedes Mittelwerts an.
Wie aus zum Beispiel dem rechten Ende der 13(c) und den 16 und 17 ersehen werden kann, verringert sich der Unterschied von der idealen sinusförmigen Welle (dem Idealwert) so, wie sich die Mittlungszahl erhöht, zum Beispiel ist der Unterschied in dem Fünf-Datensätze-Mittelwert geringer als derjenige in dem Drei-Datensätze-Mittelwert, und ist der Unterschied in dem Sieben-Datensätze-Mittelwert geringer als derjenige in dem Fünf-Datensätze-Mittelwert. Der Unterschied in dem Dreizehn-Datensätze-Mittelwert ist minimal. Daher ist es in dieser Simulation ferner bevorzugbar, dass der Dreizehn-Datensätze-Mittelwert in der dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf die 18 bis 30 Simulationsergebnisse (zweite Simulation) in dem Fall eines Projizierens eines Streifenmusters aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform beschrieben werden.
In dieser Simulation sind 36 Pixel in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors als ein Zyklus eingestellt, wird ein Streifenmuster projiziert, welches eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform aufweist, und welches einen Zwischengradationsbereich (Luminanzgradienten) für 12 Pixel an dem Rand zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ enthält, und wird das Streifenmuster in der X-Achsen-Richtung jedes Mal dann, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht, um ein Pixel (um die Phase von zehn Grad des Streifenmusters) bewegt.
Die 18 bis 22 sind Tabellen, welche die Beziehung zwischen einer Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors und einem Luminanzwert des Streifenmusters, welcher sich mit dem Verstreichen der Zeit ändert (vertikale Achse: Zeit t1 bis t36), anzeigen. Mit anderen Worten, die Tabellen zeigen Lichtintensitätsverteilungen in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors jedes Mal dann, wenn eine vorab bestimmte Zeit verstreicht, an. Die Simulation wird jedoch unter der Annahme durchgeführt, dass der Luminanzwert des „hellen Bereichs“ mit maximaler Luminanz „1“ ist, und dass der Luminanzwert des „dunklen Bereichs“ mit minimaler Luminanz „0“ ist.
Die 18 bis 22 zeigen nur einen Zyklus des Streifenmusters (36 Pixel in der X-Achsen-Richtung) an. In der Realität liegen jedoch Streifenmuster einer Vielzahl an Zyklen kontinuierlich in der X-Achsen-Richtung vor. Das heißt, die in dem Bereich der Koordinaten X1 bis X36 angezeigte Lichtintensitätsverteilung liegt wiederholt vor.
Wie es in den 18 bis 22 angezeigt wird, ist an dem Abbildungszeitpunkt t1 der Bereich der Koordinaten X7 bis X12 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X25 bis X30 der „dunkle Bereich“ mit dem Luminanzwert „0“. Jede der Koordinaten X31 bis X6 und der Koordinaten X13 und X24 entsprechend dem Rand zwischen dem „hellen Bereich“ und dem „dunklen Bereich“ enthält einen Zwischengradationsbereich für 12 Pixel, dessen Luminanzwert sich allmählich ändert. Das heißt, die Lichtintensitätsverteilung des Streifenmusters an dem Abbildungszeitpunkt t1 ist wie in dem Graph der 27 angezeigt.
Dann ist an dem Abbildungszeitpunkt t2, an welchem die vorab bestimmte Zeit Δt seit dem Abbildungszeitpunkt t1 verstrichen ist, der Bereich der Koordinaten X8 bis X13 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X26 bis X31 der „dunkle Bereich“ mit dem Luminanzwert „0“. Weiters ist an dem Abbildungszeitpunkt t3, an welchem die vorab bestimmte Zeit Δt seit dem Abbildungszeitpunkt t2 verstrichen ist, der Bereich der Koordinaten X9 bis X14 der „helle Bereich“ mit dem Luminanzwert „1“, und ist der Bereich der Koordinaten X27 bis X32 der „dunkle Bereich“ mit dem Luminanzwert „0“.
Auf diese Weise bewegt sich die Lichtintensitätsverteilung des Streifenmusters jedes Mal dann, wenn die vorab bestimmte Zeit Δt verstreicht, um ein Pixel hin nach rechts in den 18 bis 22.
Als Nächstes wird das Streifenmuster verifiziert werden, während es mit der idealen sinusförmigen Lichtintensitätsverteilung verglichen wird. Die Tabellen (a) der 23 bis 26 zeigen die Beziehung zwischen der Koordinatenposition (Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors und der idealen sinusförmigen Lichtintensitätsverteilung (Idealwert) an. Hier zeigen die Tabellen eine ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilung an, deren Zyklus, Amplitude und Phase gleich wie das Streifenmuster sind, welches die Lichtintensitätsverteilung der trapeziodalen Wellenform aufweist, und zwar an dem Abbildungszeitpunkt t1. Die ideale sinusförmige Welle an dem Abbildungszeitpunkt t1 ist wie in dem Graph der 28 angezeigt.
Die Tabellen (b) der 23 bis 26 zeigen Ergebnisse eines Mittlungsverarbeitens (Mittelwerte) einer Vielzahl von Bilddatensätzen (Luminanzwerte für jedes Pixel) an, welche innerhalb der vorab bestimmten Zeitperiode vor und nach den an dem Abbildungszeitpunkt t1 aufgenommenen Bilddatensätzen aufgenommen werden. Die Ergebnisse werden für jede Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) jedes Pixels in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors angezeigt.
Noch spezifischer beschrieben, die Tabellen (b) der 23 bis 26 zeigen in der obersten Zeile als ein Vergleichsbeispiel die Bilddatensätze (Luminanzwert für jedes Pixel) an, welche in dem Fall, wo das Mittlungsverarbeiten nicht durchgeführt wird, an dem Abbildungszeitpunkt t1 aufgenommen werden.
Die zweite Zeile von oben zeigt einen Datensatz jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Drei-Datensätze-Mittelwert an, welcher gewonnen wird, indem drei an den Abbildungszeitpunkten t36 bis t2 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die dritte Zeile von oben zeigt zwei Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Fünf-Datensätze-Mittelwert an, welcher gewonnen wird, indem fünf an den Abbildungszeitpunkten t35 bis t3 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die vierte Zeile von oben zeigt drei Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Sieben-Datensätze-Mittelwert an, welcher gewonnen wird, indem sieben an den Abbildungszeitpunkten t34 bis t4 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Die fünfte Zeile von oben zeigt vier Datensätze jeweils vor und nach dem Abbildungszeitpunkt t1, das heißt einen Neun-Datensätze-Mittelwert an, welcher gewonnen wird, indem neun an den Abbildungszeitpunkt t33 bis t5 aufgenommene Bilddatensätze (Luminanzwert jedes Pixels) gemittelt werden.
Dann zeigt der Graph der 29 die Ergebnisse eines Darstellens jedes der in den Tabellen (b) der 23 bis 26 angezeigten Mittelwerte an.
Die Tabellen (c) der 23 bis 26 zeigen den Unterschied zwischen den Idealwerten, welche in den Tabellen (a) der 23 bis 26 angezeigt werden, und den jeweiligen Mittelwerten, welche in den Tabellen (b) der 23 bis 26 angezeigt werden, für jede Koordinatenposition (horizontale Achse: Koordinaten X1 bis X36) für jedes Pixel in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors an.
Noch spezifischer beschrieben, die Tabellen (c) der 23 bis 26 zeigen in der obersten Zeile als ein Vergleichsbeispiel den Unterschied zwischen jedem Idealwert und dem an dem Abbildungszeitpunkt t1 in dem Fall, wo das Mittlungsverarbeiten nicht durchgeführt wird, aufgenommenen Bilddatensatz (Luminanzwert für jedes Pixel) an.
Die zweite Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Drei-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die dritte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Fünf-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die vierte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Sieben-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an. Die fünfte Zeile von oben zeigt den Unterschied zwischen dem vorstehend beschriebenen Neun-Datensätze-Mittelwert und jedem Idealwert an.
Dann zeigt der Graph der 30 die Ergebnisse eines Darstellens jedes der in den Tabellen (c) der 23 bis 26 angezeigten Werte an. Weiters zeigt das rechte Ende der 26(c) das Mittel jedes der vorstehend beschriebenen Mittelwerte, welche für jedes Pixel (Koordinaten X1 bis X36) in der X-Achsen-Richtung des Abbildungssensors angezeigt werden, und dem Maximalwert jeden Mittelwerts an.
Wie es aus dem rechten Ende der 26(c) und den 29 und 30 ersehen werden kann, ist der Unterschied von der idealen sinusförmigen Welle (dem Idealwert) in dem Fünf-Datensätze-Mittelwert der kleinste. Daher ist es in dieser Simulation ferner bevorzugbar, dass der Fünf-Datensätze-Mittelwert in der dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird.
Die Unterschiede von dem Idealwert in den anderen Mittelwerten Drei-Datensätze-Mittelwert, Sieben-Datensätze-Mittelwert und Neun-Datensätze-Mittelwert sind in dieser Simulation jedoch geringfügig größer als der Unterschied in dem Fünf-Datensätze-Mittelwert, und diese Werte sind hinreichend nahe an dem Idealwert. Auch falls die Werte in der dreidimensionalen Messung verwendet werden, ist es daher möglich, eine akkurate Messung durchzuführen.
Wie es vorstehend detailliert beschrieben worden ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn ein Streifenmuster bewegt wird, das eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform oder eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform aufweist, und das auf das gedruckte Substrat 2 projiziert wird, das sich bewegende Streifenmuster eine Vielzahl an Malen abgebildet, und indem jeder Pixelluminanzwert einer Serie der aufgenommenen Bilddatensätze für jedes Pixel addiert wird, wird der Mittelwert berechnet.
Dann, wenn die dreidimensionale Messung durch ein Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt wird, um einen Bilddatensatz aus einer Vielzahl der Bilddatensätze aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen zu erlangen, ist es infolgedessen möglich, einen Bilddatensatz zu gewinnen, welcher eine Lichtintensitätsverteilung aufweist, die näher zu einer idealen sinusförmigen Welle als in dem Fall ist, in dem einfach ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform oder eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform projiziert und abgebildet wird.
Auch falls ein Streifenmuster in einem fokussierten Zustand projiziert wird, können ferner gemäß der Ausführungsform Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung erlangt werden. Indem es möglich gemacht wird, ein Streifenmuster in einem fokussierten Zustand zu projizieren, kann eine Lichtintensitätsverteilung (Wellenform) des Streifenmusters leicht beibehalten werden.
Wenn die dreidimensionale Messung unter Verwendung eines Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt wird, ist es im Ergebnis möglich, eine Messungsgenauigkeit dramatisch zu verbessern.
Ferner können gemäß der Ausführungsform Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung durch ein relativ einfaches Steuerungsverarbeiten und ein Berechnungsverarbeiten gewonnen werden, während ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform oder eine Lichtintensitätsverteilung mit einer trapezförmigen Wellenform, welche nicht eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung ist, projiziert wird, ohne eine mechanische Konfiguration zu komplizieren. Im Ergebnis ist es möglich, das Komplizieren der mechanischen Konfiguration zu verhindern, und auch Herstellungskosten zu verringern.
Es sollte festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt ist, und dass zum Beispiel das Folgende angewendet werden kann. Ferner sind auch andere Anwendungsbeispiele und Modifikationen, welche nicht nachfolgend beispielhaft verdeutlicht werden, anwendbar.

(a) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung als die Substratinspektionsvorrichtung 1 zum Messen der Höhe des auf das gedruckte Substrat 2 gedruckten und darauf gebildeten Pastenlots K ausgeführt bzw. verkörpert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Konfiguration kann zum Messen der Höhe beispielsweise eines auf ein Substrat gedruckten Löttropfens und einer auf einem Substrat angebrachten elektronischen Komponente ausgeführt werden.
(b) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden bei der dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren vier Typen von Bilddatensätzen gewonnen, in welchen sich die initiale Phase eines Streifenmusters um 90° unterscheidet. Die Frequenz und der Betrag der Phasenverschiebungen sind jedoch nicht auf das Vorstehende beschränkt. Solange die dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren möglich ist, können die Frequenz und der Betrag geändert werden. Zum Durchführen der dreidimensionalen Messung können zum Beispiel drei Typen von Bilddatensätzen gewonnen werden, deren Phasen sich um 120° (oder 90°) unterscheiden, oder können Typen von Bilddatensätzen gewonnen werden, deren Phasen sich um 180° (oder 90°) unterscheiden.
(c) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen oder trapezförmigen Wellenform projiziert, um Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung zu erlangen.

Alternativ kann es sein, dass ein Streifenmuster aufweisend eine nicht-sinusförmige Lichtintensitätsverteilung, wie beispielsweise eine Lichtintensitätsverteilung mit einer dreieckigen Wellenform oder eine Lichtintensitätsverteilung mit einer Sägezahnwellenform, projiziert wird, um Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung zu erlangen. Falls es möglich ist, kann es sein, dass ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer rechteckigen Wellenform, in welcher ein Zwischengradationsbereich (Luminanzgradient) nicht enthalten ist, projiziert wird, um Bilddatensätze aufweisend eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung zu erlangen.
Ferner kann es sein, dass ein Streifenmuster aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer annähernd sinusförmigen Welle (eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung), welche nicht eine ideale „sinusförmige Welle“ ist, projiziert wird, um Bilddatensätze aufweisend eine Lichtintensitätsverteilung mit einer annähernd idealen sinusförmigen Wellenform zu erlangen.

(d) Die Projektionseinheitskonfiguration ist nicht auf die Beleuchtungsvorrichtung 4 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt.

Zum Beispiel wird in der vorstehenden Ausführungsform die Gitterscheibe 4b als ein Gitter zum Umwandeln eines Lichts von der Lichtquelle 4a in ein Streifenmuster verwendet.
Alternativ kann es ein, dass zum Beispiel ein Flüssigkristallpaneel als ein Gitter verwendet wird. Ein Flüssigkristallpaneel enthält eine gemeinsame Elektrode und Streifenelektroden. An der gemeinsamen Elektrode ist eine Flüssigkristallschicht zwischen einem Paar transparenter Substrate gebildet, und die gemeinsame Elektrode ist an einem der transparenten Substrate angeordnet. Eine Vielzahl der Streifenelektroden ist parallel an dem anderen transparenten Substrat angeordnet, um der gemeinsamen Elektrode gegenüber zu liegen. Das Flüssigkristallpaneel steuert ein EIN/AUS eines Schaltelements (beispielsweise eines Dünnfilmtransistors), welcher mit einer jeweiligen der Streifenelektroden verbunden ist, und zwar durch eine Antriebsschaltung. Durch ein Steuern einer auf eine jeweilige der Streifenelektroden aufgebrachte Spannung wird eine Lichtdurchlässigkeit einer jeweiligen bzw. jeder Gitterlinie, welche einer jeweiligen der Streifenelektroden entspricht, geschaltet, und wird ein Streifenmuster gebildet, in welchem ein Licht-durchlassender Bereich mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit und ein Licht-abschirmender Bereich mit einer geringen Lichtdurchlässigkeit alternierend angeordnet werden. Durch ein Schalten und Steuern der Positionen des Licht-durchlassenden Bereichs und des Licht-abschirmenden Bereichs kann dann ein Bewegungsverarbeiten des Gitters durchgeführt werden.
Es kann sein, dass anstelle des Flüssigkristallpaneels ein DLP (eingetragene Marke) unter Verwendung einer digitalen Spiegelvorrichtung als ein Gitter verwendet wird.

(e) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein binäres Gitter (Gitterscheibe 4b) verwendet, in welchem der Licht-durchlassende Bereich und der Licht-abschirmende Bereich alternierend angeordnet sind. Das binäre Gitter wird jedoch nicht notwendiger Weise verwendet, und zum Beispiel kann es sein, dass ein Multilevelgittermuster, in welchem sich die Durchlässigkeit in drei Leveln oder mehr unterscheidet, an einer Gitterscheibe oder einem Flüssigkristallpaneel gebildet wird.
(f) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind ein Startzeitpunkt M1 des Bewegungsverarbeitens der Gitterscheibe 4b und der Startzeitpunkt N1 des Abbildungsverarbeitens durch die Kamera 5 eingestellt, um an demselben Zeitpunkt vorzuliegen. Ferner sind der Endzeitpunkt M2 des Bewegungsverarbeitens der Gitterscheibe 4b und der Endzeitpunkt N2 des Abbildungsverarbeitens durch die Kamera 5 eingestellt, um zu derselben Zeit vorzuliegen.

Wie es in der 31(a) angezeigt wird, kann es alternativ hierzu sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 startet (Startzeitpunkt N1), nachdem die Gitterscheibe 4b ein Bewegen startet (Startzeitpunkt M1), und kann es sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 endet (Endzeitpunkt N2), bevor die Gitterscheibe 4b ein Bewegen stoppt (Endzeitpunkt M2).
Wie es in der 31(b) angezeigt wird, kann es des Weiteren sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 startet (Startzeitpunkt N1), bevor die Gitterscheibe 4b ein Bewegen startet (Startzeitpunkt M1), und kann es sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 endet (Endzeitpunkt N2), wenn oder bevor die Gitterscheibe 4b ein Bewegen startet (Endzeitpunkt M2).
Wie es in der 31(c) angezeigt wird, startet des Weiteren das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 (Startzeitpunkt N1), wenn oder nachdem die Gitterscheibe 4b ein Bewegen startet (Startzeitpunkt M1), und kann es sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 endet (Endzeitpunkt N2), nachdem die Gitterscheibe 4b ein Bewegen stoppt (Endzeitpunkt M2).
Wie es in der 31(d) angezeigt wird, kann es des Weiteren sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 startet (Startzeitpunkt N1), bevor die Gitterscheibe 4b ein Bewegen startet (Startzeitpunkt M1), und kann es sein, dass das Abbildungsverarbeiten durch die Kamera 5 endet (Endzeitpunkt N2), nachdem die Gitterscheibe 4b ein Bewegen stoppt (Endzeitpunkt M2).

(g) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird bei jedem Bilderlangungsverarbeiten ein Bewegungsverarbeiten zum kontinuierlichen Bewegen der Gitterscheibe 4b mit einer konstanten Geschwindigkeit durch eine Antriebseinheit, wie beispielsweise einen Motor, durchgeführt. Die Antriebseinheit der Gitterscheibe 4b ist nicht notwendiger Weise eine Einheit zum kontinuierlichen Bewegen der Gitterscheibe 4b, wie ein Motor. Zum Beispiel kann es sein, dass beispielsweise ein Piezoelement verwendet wird, welches die Gitterscheibe 4b intermittierend bewegt (jedes Mal um einen vorab bestimmten Betrag bewegt).

In dem Fall, wo die Gitterscheibe 4b durch die Antriebseinheit, wie beispielsweise das Piezoelement, bewegt wird, kann es zum Beispiel sein, dass in dem ersten Bewegungsverarbeiten die Gitterscheibe 4b einmal intermittierend bewegt wird oder eine Vielzahl an Malen intermittierend bewegt wird, und zwar um einen vorab bestimmten Betrag.
In der vorstehend beschrieben Ausführungsform stoppt die Gitterscheibe 4b in jedem Abbildungsverarbeiten. Es kann jedoch sein, dass sich die Gitterscheibe 4b kontinuierlich bewegt, während das Bilderlangungsverarbeiten vier Male durchgeführt wird.

(h) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in jedem Bilderlangungsverarbeiten ein Abbilden (Exponieren) eine Vielzahl an Malen während der Bewegung der Gitterscheibe 4b durchgeführt, und wird jeder Pixelluminanzwert eine Serie der aufgenommenen Bilddatensätze für jedes Pixel addiert, und wird ein Mittelwert berechnet.

Alternativ kann es sein, dass das Verarbeiten zum Berechnen des Mittelwerts weggelassen wird, und kann es sein, dass die dreidimensionale Messung basierend auf den addierten Daten (Bilddatensätzen) durchgeführt wird, welche gewonnen werden, indem jeder Pixelluminanzwert einer Serie von Bilddatensätzen für jedes Pixel addiert wird.
Ferner kann es in jedem Bilderlangungsverarbeiten sein, dass ein Abbilden (Exponieren) während der Bewegung der Gitterscheibe 4b kontinuierlich durchgeführt wird, und kann es sein, dass die dreidimensionale Messung basierend auf den aufgenommenen Bilddatensätzen durchgeführt wird.
Da sich im Allgemeinen die Menge an durch einen Abbildungssensor empfangenem Licht (Menge an empfangenem Licht) erhöht, ist es möglich, ein Bild mit einer höheren bzw. überlegenen Bildqualität, welche bzw. welches für die Messung geeignet ist, das heißt ein Bild mit weniger Einfluss eines Rauschens oder Quantisierungsfehlers, zu gewinnen. Falls die Abbildungszeit (Expositionszeit) lang ist, erreicht der Abbildungssensor jedoch einen Sättigungslevel, und wird das Bild „weiß ausgeblendet“ bzw. ein „white-out“. Andererseits wird, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, ein Abbilden (Exponieren) eine Vielzahl von Malen wiederholt durchgeführt, wobei sich die Gitterscheibe 4b bewegt, und werden Luminanzwerte für jedes Pixel addiert. Im Ergebnis kann ein Bild, welches ausreichend Licht erhält, gewonnen werden, ohne das Bild zu sättigen.
Solange der Abbildungssensor den Sättigungslevel nicht erreicht, verringert sich andererseits eine Verarbeitungslast in dem Fall noch weiter, wo ein Abbilden (Exponieren) kontinuierlich durchgeführt wird, während sich die Gitterscheibe 4b bewegt.

(i) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein CCD-Sensor als ein Abbildungssensor der Kamera 5 verwendet. Der Abbildungssensor ist jedoch nicht auf den CCD-Sensor beschränkt, und kann es sein, dass beispielsweise ein CMOS-Sensor verwendet wird.

Wenn eine allgemeine CCD-Kamera oder dergleichen verwendet wird, wird, da während des Exponierens ein Datentransfer nicht durchgeführt werden kann, ein Abbilden (Exponieren) eine Vielzahl an Malen durchgeführt, während sich die Gitterscheibe 4b bewegt, und zwar wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. In einem solchen Fall ist es notwendig, einen Datentransfer (ein Lesen) während der Zeit durchzuführen.
In dem Fall, wo als die Kamera 5 beispielsweise eine CMOS-Kamera und eine CCD-Kamera aufweisend eine Funktion, die während eines Datentransfers zum Exponieren in der Lage ist, verwendet wird, werden andererseits ein Abbilden (Exponieren) und ein Datentransfer teilweise überlappt. Daher kann eine Messungszeit verkürzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Substratinspektionsvorrichtung
2: Gedrucktes Substrat
4: Beleuchtungsvorrichtung
4a: Lichtquelle
4b: Gitterscheibe
5: Kamera
6: Steuerungsvorrichtung
24: Bilddatensätzespeichereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007085862 A [0012]

Claims

Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, aufweisend: eine Projektionseinheit enthaltend eine Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, ein vorab bestimmtes Licht zu emittieren, ein Gitter, das dazu konfiguriert ist, ein Licht von der Lichtquelle in ein vorab bestimmtes Streifenmuster umzuwandeln, und eine Antriebseinheit, die dazu in der Lage ist, das Gitter zu bewegen, wobei die Projektionseinheit dazu in der Lage ist, das Streifenmuster auf ein zu vermessendes Objekt zu projizieren, eine Abbildungseinheit, die dazu in der Lage ist, ein Bild des zu vermessenden Objekts, auf welches das Streifenmuster projiziert wird, aufzunehmen, eine Bilderlangungseinheit, die dazu konfiguriert ist, die Projektionseinheit und die Abbildungseinheit zu steuern, wobei die Bilderlangungseinheit dazu in der Lage ist, eine Vielzahl von Bilddatensätzen aufweisend unterschiedliche Lichtintensitätsverteilungen zu erlangen, und eine Bildverarbeitungseinheit, die dazu in der Lage ist, eine dreidimensionale Messung des zu vermessenden Objekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren basierend auf der durch die Bilderlangungseinheit erlangten Vielzahl von Bilddatensätzen auszuführen, wobei die Bilderlangungseinheit ein Bewegungsverarbeiten ausführt, um das Gitter zu bewegen, um einen Bilddatensatz aus der Vielzahl von Bilddatensätzen zu erlangen, und sie auch ein Abbildungsverarbeiten zum kontinuierlichen Aufnehmen von Bildern in einer vorab bestimmten Periode, welche zumindest teilweise mit einer Bewegungsperiode des Gitters überlappt, ausführt, oder alternativ, wobei die Bilderlangungseinheit ein Abbildungsverarbeiten zum Aufnehmen von Bildern eine Vielzahl an Malen in einer vorab bestimmten Periode, welche zumindest teilweise mit einer Bewegungsperiode des Gitters überlappt, ausführt, und sie ein Verarbeiten zum Addieren oder Mitteln der Abbildungsergebnisse für jedes Pixel ausführt.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 1, welche dazu konfiguriert ist, das Abbildungsverarbeiten simultan zu einem Starten des Bewegungsverarbeitens des Gitters oder während des Bewegungsverarbeitens zu starten, sowie dazu, das Abbildungsverarbeiten simultan zu einem Stoppen des Bewegungsverarbeitens des Gitters oder während des Bewegungsverarbeitens zu beenden.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei das vorab bestimmte Streifenmuster ein Streifenmuster aufweisend eine nicht-sinusförmige Lichtintensitätsverteilung ist.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gitter eine Anordnungskonfiguration aufweist, in welcher ein Licht-durchlassender Bereich, der dazu konfiguriert ist, ein Licht durchzulassen, und ein Licht-abschirmender Bereich, der dazu konfiguriert ist, ein Licht abzuschirmen, alternierend angeordnet sind.
Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zu vermessende Objekt ein gedrucktes Substrat, auf welches ein Pastenlot gedruckt ist, oder ein Waver-Substrat, auf welchem Lottropfen gebildet sind, ist.