JP6749814B2 - 高さ検出装置およびそれを搭載した塗布装置 - Google Patents

Description

この発明は高さ検出装置およびそれを搭載した塗布装置に関し、特に、対象物の高さを検出する高さ検出装置に関する。より特定的には、この発明は、金属、樹脂、およびそれらの加工品の形状を検査したり、半導体基板、プリント基板、フラットパネルディスプレイなどの基板表面の形状を検査するための高さ検出装置に関する。

特許文献１には、基板の表面に塗布されたインクからなるインク塗布部の上方に二光束干渉対物レンズを位置決めした後、Ｚステージを移動させながら干渉光の画像を撮像し、撮像した画像を構成する複数の画素の各々についてコントラスト値がピークとなるＺステージの位置を求め、求めたＺステージの位置に基づいてインク塗布部の高さを求める高さ検出方法が開示されている。

特開２０１５−７５６４号公報 特開２００７−２６８３５４号公報

しかし、金属膜の高さを基準とし、ペースト膜（対象物）の相対高さを検出する場合（図８参照）、例えば、以下の問題が発生する場合がある。金属膜の粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍと小さい場合、その表面は滑らかであり、正反射光が容易に得られ、干渉光の強度は高くなる。これに対して、ペーストに含まれる材料の粒径が大きい場合、表面の凹凸により、反射光が散乱するので、干渉光の強度は低くなる。

このような場合、金属膜とペースト膜では、干渉光の強度に大きな差が生じる。ペースト膜に対応する干渉光の強度を高めるために白色光の明るさを上げると、金属膜に対応する干渉光の強度が高くなり過ぎて干渉光の画像の明るさが飽和する場合がある。画像の明るさが飽和した状態では、コントラスト値のピークを正確に検出することはできず、金属膜の表面を基準としたペースト膜の高さを正確に検出することができない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、対象物の高さを正確に検出することが可能な高さ検出装置を提供することである。

この発明に係る高さ検出装置は、対象物の高さを検出する高さ検出装置であって、白色光を出射する光源と、光源から出射された白色光を二光束に分離し、一方の光束を対象物に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、対象物からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を得る二光束干渉対物レンズと、二光束干渉対物レンズによって得られた干渉光を撮影する撮像装置と、対象物に対して二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させるＺステージと、光源、撮像装置、およびＺステージを制御して対象物の高さを求める制御装置とを備えたものである。制御装置は、対象物に対して二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させながら、Ｚステージの位置に応じて白色光の明るさを第１〜第Ｋのレベルに順次変化させるとともに干渉光の画像を撮影し、撮影した画像の各画素について、白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に干渉光の強度が最大となるＺステージの位置を合焦位置として検出し、検出結果に基づいて対象物の高さを求める。Ｋは２以上の整数であり、ｋは１からＫまでのいずれかの整数である。

この発明に係る高さ検出装置では、対象物に対して二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させながら、Ｚステージの位置に応じて白色光の明るさを第１〜第Ｋのレベルに順次変化させるとともに干渉光の画像を撮影し、撮影した画像の各画素について、白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に干渉光の強度が最大となるＺステージの位置を合焦位置として検出し、検出結果に基づいて対象物の高さを求める。したがって、対象物およびその周辺の性状に応じて白色光の明るさのレベルを設定することにより、対象物の高さを正確に検出することができる。

この発明の一実施の形態による高さ検出装置の構成を示すブロック図である。 図１に示した二光束干渉対物レンズの構成を示す図である。 図１に示した二光束干渉対物レンズ、観察光学系などの光学素子のレイアウトを示す図である。 図３に示したＺステージ７の位置と干渉光の強度との関係を示す図である。 図１に示した制御装置の構成を示すブロック図である。 図５に示した制御装置の動作を示すフローチャートである。 指令値対応テーブルを例示する図である。 被検査部品の構成を例示する図である。 Ｚステージの位置と干渉光の輝度との関係を例示する図である。 位置指令値配列および照明指令値配列を例示する図である。 合焦位置を検出する方法を説明するための図である。 本実施の形態に従う高さ検出装置が搭載された塗布装置の全体構成を示す斜視図である。 観察光学系および塗布機構の要部を示す斜視図である。 図１３のＡ方向から要部を見た図である。 塗布動作の詳細を説明するための図である。 塗布待機中のペーストの挙動を説明するための図である。 塗布待機時間と塗布量との関係の一例を示す図である。 塗布針の接触時間と塗布量との関係の一例を示す図である。 塗布動作時の塗布針の押込みを説明するための図である。 塗布針の押込量と塗布量との関係の一例を示す図である。 塗布領域を上方から見た図である。 本塗布装置において実行されるペーストの塗布および塗布量調整処理を説明するためのフローチャートである。

[高さ検出装置の構成]
図１は、この発明の一実施の形態による高さ検出装置１の構成を示すブロック図である。図１において、この高さ検出装置１は、光源２、光源制御器３、二光束干渉対物レンズ４、観察光学系５、撮像装置６、Ｚステージ７、Ｚステージ制御器８、支持部材９、ベース板１０、制御装置１１、キーボード１２、マウス１３、およびモニタ１４を備える。観察光学系５は、支持部材９を介してベース板１０に固定される。平板状の被検査部品１５は、ベース板１０の表面に搭載される。高さ検出装置１は、被検査部品１５表面の対象物の高さを検出する（図８参照）。

光源２は、観察光学系５の側面に設けられ、白色光を出射する。光源制御器３は、光源２に接続され、制御装置１１からの照明指令値配列（第２の指令値配列）に従って白色光の明るさを制御する。光源制御器３は、たとえば光源２に供給される電流を制御することにより、白色光の明るさを制御する。光源２から出射された白色光は、観察光学系５を介して二光束干渉対物レンズ４に入射される。

二光束干渉対物レンズ４は、Ｚステージ７を介して観察光学系５の下端に設けられ、光源２からの白色光を二光束に分離し、一方の光束を被検査部品１５の表面に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、被検査部品１５の表面からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を生成する。

観察光学系５は、二光束干渉対物レンズ４によって生成された干渉光を観察するために設けられている。撮像装置６は、制御装置１１によって制御され、観察光学系５を介して干渉光の画像を一定周期で撮影し、撮影した画像を制御装置１１に与える。

Ｚステージ７は、観察光学系５の下端に設けられ、二光束干渉対物レンズ４を上下動させる。Ｚステージ制御器８は、制御装置１１からの位置指令値配列（第１の指令値配列）に従ってＺステージ７を上下方向に移動させる。

制御装置１１は、たとえばパーソナルコンピュータによって構成されている。制御装置１１には、キーボード１２、マウス１３、およびモニタ１４が接続されている。高さ検出装置１の使用者は、キーボード１２およびマウス１３を用いて、高さ検出の開始、終了などを制御装置１１に指令する。制御装置１１は、キーボード１２、マウス１３などからの信号に従って、高さ検出装置１全体を制御し、被検査部品１５の高さを求める。モニタ１４には、操作者からの指令の内容、検出された高さなどが表示される。

[高さ検出の原理]
本実施の形態では、二光束干渉対物レンズ４としてミラウ型干渉対物レンズを用いた場合について説明する。本実施の形態では、ミラウ型干渉対物レンズを用いるが、マイケルソン型やリニーク型の干渉対物レンズを用いてもよい。光源２としては白色光源を用いる。干渉光の明るさは、レーザなどの単一波長の光源と異なりレンズの焦点位置でのみ最大になるため、高さを測定するのに白色光が適しているからである。

二光束干渉対物レンズ４は、図２に示すように、レンズ２１、参照鏡２２、およびビームスプリッタ２３を含む。参照鏡２２は、レンズ２１の下面の中央部に設けられている。ビームスプリッタ２３は、レンズ２１の下方に設けられている。レンズ２１に入射した光は、ビームスプリッタ２３によって被検査部品１５の方向に通過する光と参照鏡２２の方向に反射する２つの光に分けられる。被検査部品１５の表面で反射した光Ｌ１と参照鏡２２の表面で反射した光Ｌ２は再びビームスプリッタ２３で合流し、レンズ２１によって集光される。

図３は、二光束干渉対物レンズ４、観察光学系５などの光学素子のレイアウトを示す図である。図３において、観察光学系５は、集光レンズ３１、ハーフミラー３２、および結像レンズ３３を含む。二光束干渉対物レンズ４の光軸と、結像レンズ３３の光軸とは、一致しており、ともに垂直方向（上下方向）に向けられて撮像装置６の撮像面６ａの中心を貫通している。光源２の光軸と、結像レンズ３３の光軸とは、一致しており、ともに水平方向（横方向）に向けられて、二光束干渉対物レンズ４の光軸と直交している。ハーフミラー３２は、光源２の光軸と二光束干渉対物レンズ４の光軸との交差点に設けられ、光源２の光軸および二光束干渉対物レンズ４の光軸の各々に対して４５度の角度で配置されている。光源２と集光レンズ３１の間に、不要な波長の光を除去するためのフィルタ３４が設けられている。

光源２から出射されてフィルタ３４を通過した光は、ハーフミラー３２によってレンズ２１の方向に反射される。レンズ２１に入射した光は、ビームスプリッタ２３によって被検査部品１５の方向に通過する光と参照鏡２２の方向に反射する２つの光に分けられる。被検査部品１５および参照鏡２２の表面で反射した光は再びビームスプリッタ２３で合流し、レンズ２１によって集光される。この後、レンズ２１から出た光は、ハーフミラー３２を通過した後、結像レンズ３３を経て撮像装置６の撮像面６ａに入射する。

撮像面６ａには、被検査部品１５の表面で反射した光Ｌ１と参照鏡２２の表面で反射した光Ｌ２との干渉光が結像される。干渉光の強度は、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２の光路長差に応じて変化し、二光束干渉対物レンズ４を光軸方向に移動させると図４で示されるように変化する。

図４の横軸は光軸方向の座標（Ｚステージ７の位置）を示し、図４の縦軸は干渉光の強度を示している。干渉光の強度は、Ｚステージ７の位置に応じて、ある値を中心にして一定周期で振動する。干渉光の強度の振幅は、Ｚステージ７の位置がある位置になったときに最大になる。干渉光の強度が最大となる点Ｐでは、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２の光路長差はゼロである。また、このとき被検査部品１５の表面に二光束干渉対物レンズ４の焦点が合っている。

そこで本実施の形態では、Ｚステージ７によって二光束干渉対物レンズ４を光軸方向に移動させながら撮像装置６によって画像を撮影し、その画像を処理し、干渉光の強度が最大になる光軸方向のＺステージ７の位置を各画素について求める。この位置を画素間で比較することにより、被検査部品１５の２つの位置の相対高さが得られる。

なお、Ｚステージ７によって二光束干渉対物レンズ４を移動させる代わりに、被検査部品１５自身をテーブルで上下させたり、観察光学系５または支持部材９の連結部にピエゾテーブルなどを取り付けて二光束干渉対物レンズ４の上下位置を調整してもよい。

[制御装置の構成]
図５は、制御装置１１の構成を示すブロック図である。図５において、制御装置１１は、演算処理部４１、画像入力部４２、データ記憶部４３、位置制御値出力部４４、照明制御値出力部４５を含む。

演算処理部４１は、キーボード１２、マウス１３などを用いて与えられた情報に基づいて、Ｚステージ７が一定速度で移動するようにＺステージ７の位置を制御するための位置指令値配列と、Ｚステージ７の位置に応じて白色光の明るさを制御するための照明指令値配列とを生成し、生成した位置指令値配列および照明指令値配列をデータ記憶部４３に書き込む。

位置制御値出力部４４は、データ記憶部４３から読み出される位置指令値配列に従って制御電圧ＥＺを出力する。Ｚステージ制御器８は、位置制御値出力部４４から出力される制御電圧ＥＺに応じた位置にＺステージ７を移動させる。なお、ここでは、制御電圧ＥＺによってＺステージ７の位置を制御しているが、これに限定されるものではなく、Ｚステージ制御器８が受付可能な形式であればどのような形式でも構わない。

照明制御値出力部４５は、データ記憶部４３から読み出される照明指令値配列に従って、制御電圧ＥＬを出力する。光源制御器３は、照明制御値出力部４５から出力される制御電圧ＥＬに応じて、白色光の明るさを変化させる。なお、ここでは、制御電圧ＥＬによって白色光の明るさを制御しているが、これに限定されるものではなく、光源制御器３が受付可能な形式であればどのような形式でも構わない。

画像入力部４２は、撮像装置６によって撮影された画像を一定周期でサンプリングし、サンプリングした画像をデータ記憶部４３に格納する。演算処理部４１は、データ記憶部４３に格納された複数の画像に基づいて、被検査部品１５の高さを求める。

[高さ検出処理動作]
図６は、制御装置１１の動作を示すフローチャートである。図６において、制御装置１１は、ステップＳ１において位置指令値配列および照明指令値配列を作成し、ステップＳ２において干渉光の画像を撮影し、ステップＳ３において各画素における合焦位置を検出し、ステップＳ４において被検査部品１５表面の対象物の高さを検出する。以下、ステップＳ１〜Ｓ４の各々について詳細に説明する。

まず、指令値配列を作成するステップＳ１について説明する。ステップＳ１において演算処理部４１は、たとえば図７で示される指令値対応テーブルに基づいて、制御電圧ＥＺ，ＥＬを対応付ける指令値配列を作成し、作成した指令値配列をデータ記憶部４３に格納する。なお、指令値対応テーブルはデータ記憶部４３に格納されている。

図７の指令値対応テーブルは、Ｚステージ７の座標値Ｚ（光軸方向の位置）が所定値Ｚｐに達したとき、アイリス値Ｉを対応する値Ｉｐに変更することを示している。たとえば、Ｚステージ７の座標値Ｚが１０μｍに達したときアイリス値Ｉを１５から２５に変更する。白色光の明るさのレベルは、アイリス値Ｉに応じて変更される。なお、図７では、アイリス値Ｉを２段階で変更させる場合が示されているが、これに限定されるものではなく、アイリス値Ｉを３段階以上の任意の段階で変更させても構わない。すなわち、アイリス値Ｉは、Ｋ段階（ただし、Ｋは２以上の整数である）で変更可能になっている。白色光の明るさのレベルは、Ｋ段階で変更可能になっている。

また、図７の指令値対応テーブルは、たとえば、図８に示すような立体的な構造の被検査部品１５の高さの測定を想定している。図８において、被検査部品１５は、基板５１を含む。基板５１の表面には、複数の金属膜５２が形成され、各金属膜５２の中央部にペースト膜５３が形成されている。金属膜５２の膜厚の設計値は３μｍであり、ペースト膜５３の膜厚の設計値は１０μｍである。実際にはペースト膜５３は、金属膜５２の表面を基準として、１０μｍ±１μｍの精度で作成されている。

本実施の形態では、金属膜５２の表面を基準としてペースト膜５３の高さ（金属膜５２の表面からペースト膜５３の表面５３ａまでの距離）を検出する。ペースト膜５３の表面は金属膜５２の表面よりも粗いので、ペースト膜５３と金属膜５２に同じ明るさの白色光を照射すると、ペースト膜５３に対応する干渉光の強度は金属膜５２に対応する干渉光の強度よりも小さくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、金属膜５２の表面から５μｍ下方の位置Ｚ０から測定を開始し、Ｚステージ７の座標Ｚが１０μｍに達した位置Ｚ１でアイリス値Ｉを１５から２５に変更し、さらに１０μｍ移動した位置Ｚ２で測定を終了する。測定後、金属膜５２の表面の高さを基準としてペースト膜５３の表面５３ａの相対高さを検出する。

このように、干渉光の強度が小さくなる位置ではアイリス値Ｉを大きな値に変更することにより、干渉光の強度変化を強調することができ、干渉光の強度のピークを容易に検出することが可能となる。

図９（ａ）（ｃ）は、干渉光の画像のうちのペースト膜５３の表面５３ａに対応する画素の輝度Ｇと、Ｚステージ７の位置Ｚとの関係を示す図である。図９（ｂ）（ｄ）は、干渉光の画像のうちの金属膜５２の表面に対応する画素の輝度Ｇと、Ｚステージ７の位置Ｚとの関係を示す図である。なお、図９（ａ）〜（ｄ）の位置Ｚは、金属膜５２の表面から５μｍ下方の位置Ｚ０を原点としている。

図９（ａ）（ｂ）は、比較例であって、０〜２０μｍの全区間（Ｚ０〜Ｚ２）においてアイリス値Ｉを一定値（１５）に維持する例を示している。図９（ｃ）（ｄ）は、本願発明であって、０〜１０μｍの前半区間（Ｚ０〜Ｚ１）ではアイリス値Ｉを１５にし、１０〜２０μｍの後半区間（Ｚ１〜Ｚ２）ではアイリス値Ｉを２５に増大させる例を示している。

図９（ａ）に示すように、ペースト膜５３の表面５３ａに対応する画素の輝度Ｇの振幅は、Ｚステージ７の位置Ｚが１５μｍを過ぎた辺りで増大し、輝度ＧはＺ≒１５．５μｍの位置で最大になった。図９（ｂ）に示すように、金属膜５２の表面に対応する画素の輝度Ｇの振幅は、Ｚステージ７の位置Ｚが３μｍを過ぎた辺りで増大し、輝度ＧはＺ≒４μｍの位置で最大になった。

図９（ａ）（ｂ）では、全区間（０〜２０μｍ）においてアイリス値Ｉを一定値（１５）に維持したので、画素の輝度Ｇの振幅の中心はほぼ一定になっている。金属膜５２の対応する画素では輝度Ｇの振幅は大きいが、ペースト膜５３の対応する画素では輝度Ｇの振幅は小さい。画素の輝度Ｇの振幅が小さいと、輝度Ｇの最大点を検出し難い。

図９（ｃ）でも、図９（ａ）と同様に、ペースト膜５３の表面５３ａに対応する画素の輝度Ｇの振幅は、Ｚステージ７の位置Ｚが１５μｍを過ぎた辺りで増大し、輝度ＧはＺ≒１５．５μｍの位置で最大になった。図９（ｄ）でも、図９（ｂ）と同様に、金属膜５２の表面に対応する画素の輝度Ｇの振幅は、Ｚステージ７の位置Ｚが３μｍを過ぎた辺りで増大し、輝度ＧはＺ≒４μｍの位置で最大になった。

図９（ｃ）（ｄ）では、Ｚ＝１０μｍの位置（Ｚ１）でアイリス値Ｉを１５から２５に変更したので、画素の輝度Ｇの振幅の中心はＺ＝１０μｍの位置（Ｚ１）で増大している。図９（ｃ）における画素の輝度Ｇの振幅（円Ｂで囲まれた部分参照）は、図９（ａ）における画素の輝度Ｇの振幅（円Ａで囲まれた部分参照）よりも大きくなっている。画素の輝度Ｇの振幅が大きいと、輝度Ｇの最大点を検出し易い。図９（ｄ）では、１０〜２０μｍの後半区間では画素の輝度Ｇが飽和しているが、この区間において金属膜５２に対応する画素の輝度Ｇの振幅が最大になることはないので問題ない。

Ｚステージ７の座標値Ｚと制御電圧ＥＺは、次式（１）で関連付けられる。
ＥＺ＝Ｚ（ＥＺmax−ＥＺmin）／（Ｚmax−Ｚmin） …（１）
本実施の形態では、ＥＺmax＝１０（Ｖ）、ＥＺmin＝０（Ｖ）、Ｚmax＝１００（μｍ）、Ｚmin＝０（μｍ）である。したがって、ＥＺ＝Ｚ／１０である。

また、アイリス値Ｉと制御電圧ＥＬは、次式（２）で関連付けられる。
ＥＬ＝Ｉ（ＥＬmax−ＥＬmin）／（Ｉmax−Ｉmin） …（２）
本実施の形態では、ＥＬmax＝５（Ｖ）、ＥＬmin＝０（Ｖ）、Ｉmax＝２５５、Ｉmin＝０である。したがって、ＥＬ＝Ｉ／５１である。

上記の値と図７の設定とに基づき、次のように指令値配列を作成する。すなわち、Ｚステージ７は、画像を撮影する間、一定の速度ｖ（μｍ／秒）で移動し、撮影の途中で停止しないものとする。一定の時間間隔をΔｔとし、指令値配列の要素を示す番号をｉとおくと、Ｚ＝ｉ×Δｔ×ｖとなる。これを上式（１）に代入すると、ｉ番目の位置指令値ＥＺ［ｉ］は次式（３）で表される。

ＥＺ［ｉ］＝ｉ×Δｔ×ｖ（ＥＺmax−ＥＺmin）／（Ｚmax−Ｚmin）…（３）
なお、配列の要素の個数Ｎ（整数）は、Ｚステージ７の移動距離をＤ（μｍ）とおくと、Ｎ＝Ｄ／（Δｔ×ｖ）である。

また、図７においてＺｐ≦Ｚを満足する最小のアイリス値Ｉｐを返す関数をＩｆ（Ｚ）とおくと、ｉ番目の照明指令値ＥＬ［ｉ］は次式（４）で表される。
ＥＬ［ｉ］＝Ｉｆ（Ｚ）×（ＥＬmax−ＥＬmin）／（Ｉmax−Ｉmin） …（４）
図１０（ａ）は位置指令値配列を例示する図であり、図１０（ｂ）は照明指令値配列を例示する図である。図１０（ａ）の横軸は位置指令値配列の要素を示す番号ｉを示し、縦軸は位置指令値ＥＺ[ｉ]を示している。位置指令値ＥＺ[ｉ]はｉに比例して増大する。図１０（ｂ）の横軸は照明指令値配列の要素を示す番号ｉを示し、縦軸は照明指令値ＥＬ[ｉ]を示している。ｉが０〜１２４である区間では照明指令値ＥＬ[ｉ]は３００に維持され、ｉが１２５〜２５０である区間では照明指令値ＥＬ[ｉ]は５００に維持される。すなわち、照明指令値ＥＬ[ｉ]は、ｉが１２５になると、３００から５００に変更される。なお、図１０（ａ）（ｂ）において、位置指令値ＥＺ[ｉ]および照明指令値ＥＬ[ｉ]の各々の単位はミリボルトである。

次に、画像を撮影するステップＳ２について説明する。ステップＳ２において制御装置１１は、ステップＳ１で作成した位置指令値配列および照明指令値配列に基づいてＺステージ７の位置と白色光の明るさを制御しながら、干渉光の画像を撮影する。

すなわち、演算処理部４１からの開始トリガに応答して、位置制御値出力部４４および照明制御値出力部４５は、それぞれ制御電圧ＥＺ，ＥＬの出力を開始する。位置制御値出力部４４は、位置指令値配列を先頭から順次参照し、一定の時間間隔Δｔ（秒）で制御電圧ＥＺを変更する。位置指令値配列の最後の要素番号ｉに達したら、位置制御値出力部４４は制御電圧ＥＺの出力を終了する。制御電圧ＥＺは、図１０（ａ）で示される位置指令値ＥＺ[ｉ]と同様に、時間の経過に伴って一定の割合で増大する。

照明制御値出力部４５は、照明指令値配列を先頭から順次参照し、一定の時間間隔Δｔ（秒）で制御電圧ＥＬを変更する。照明指令値配列の最後の要素番号ｉに達したら、照明制御値出力部４５は制御電圧ＥＬの出力を終了する。制御電圧ＥＬは、図１０（ｂ）で示される照明指令値ＥＬ[ｉ]と同様に、時間の経過に伴って２段階に変更される。

画像入力部４２は、演算処理部４１からの上記の開始トリガに応答して、撮像装置６からの画像の取り込みを開始し、取り込んだ画像を順にデータ記憶部４３に格納する。撮像装置６は、一定周期ΔＴ（秒）で画像を出力する。この画像を画像入力部４２は撮像装置６と同じ周期ΔＴ（秒）で取り込み、取り込んだ画像をデータ記憶部４３に転送する。データ記憶部４３への画像転送にはＤＭＡ（Direct Memory Access）転送方式を用いる。ＤＭＡ転送は、上記一定周期ΔＴと比較して短い時間で完了する。演算処理部４１は、データ記憶部４３に画像を転送した後、ΔＴ（秒）のうちのＤＭＡ転送に要した時間を除いた空き時間を利用して以下の処理を実行する。

演算処理部４１は、初期化処理として、開始トリガを出力する前に以下の処理を実行する。まず、画像上の画素の位置を（ｘ，ｙ）とし、画素の輝度をＧ［ｎ］（ｘ，ｙ）とし、各画素の最大輝度を格納する二次元配列をＧmax［ｋ］（ｘ，ｙ）とし、最大輝度を示す画像の番号を格納する二次元配列をＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）する。ここで、ｋは図７の番号に対応している。この番号ｋは１から順に付けられる。

また、データ記憶部４３に転送する画像には転送した順に番号ｎを付ける。ｎは画像が転送される度に１だけ増加する。現在のＺステージ７の位置Ｚは、Ｚ＝（ｎ−１）×ΔＴ×ｖとなる。

ここで、図７において、Ｚｐ≦Ｚを満足する最大のＺｐを返す関数をＺｆ（Ｚ）とおき、初期状態として、ｎ＝１とし、Ｚを上記式（Ｚ＝（ｎ−１）×ΔＴ×ｖ）に基づいて算出し、Ｚｃ＝Ｚｆ（Ｚ）とする。また、Ｇmax［ｋ］（ｘ，ｙ）の各要素を０に初期化し、ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）の各要素を−１に初期化する。なお、Ｚ＝０のとき、Ｚｐ≦０を満足する最大のＺｐは、図７から０となる。Ｚ＝１０のとき、Ｚｐ≦１０を満足する最大のＺｐは、図７から０となる。Ｚ＝１１のとき、Ｚｐ≦１１を満足する最大のＺｐは、図７から１０となる。

以上のように初期化処理した後、演算処理部４１は、データ記憶部４３に画像が転送されるたびに、各画素について、ＧＬ≦Ｇ［ｎ］（ｘ，ｙ）−Ｇ［ｎ−１］（ｘ，ｙ）を満足するＧ［ｎ］（ｘ，ｙ）をＧmax［ｋ］（ｘ，ｙ）と比較し、Ｇmax［ｋ］（ｘ，ｙ）＜Ｇ［ｎ］（ｘ，ｙ）を満足するとき、Ｇmax［ｋ］（ｘ，ｙ）をＧ［ｎ］（ｘ，ｙ）に置き換えるとともにＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）をｎに置き換える。この処理を、現在のＺｃがＺｆ（Ｚ）と一致している間繰り返す。ＧＬは輝度（干渉光強度）の変化量の下限値である。なお、Ｚが０〜１０である場合はＺｆ（Ｚ）＝０となり、Ｚが１１以上である場合はＺｆ（Ｚ）＝１０になるので、Ｚ＝１１になったとき、現在のＺｃ＝０がＺｆ（Ｚ）＝１０となり不一致となる。

ＺｃとＺｆ（Ｚ）が一致しなくなったとき、Ｚｃ＝Ｚｆ（Ｚ）とし、ｋを１だけ増加する。また、Ｇmax［ｋ］（ｘ，ｙ）の各要素を０に初期化し、ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）の各要素を−１に初期化する。ｋが図７の最大番号（すなわち２）よりも大きくなった場合は、このステップを終了する。Ｇmax［ｋ］（ｘ，ｙ）には、図７の各番号の区間において、各画素の輝度の最大値、または０が格納される。ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）には、輝度が最大となる画像の番号、または−１が格納される。

次に、合焦位置を検出するステップＳ３について説明する。ステップＳ３において演算処理部４１は、ステップＳ２で求めたＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）に基づいて、各画素の正確な合焦位置を検出する。この処理は、ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）に輝度が最大となる画像の番号が格納されている画素について実行され、ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）に−１が格納されている画素については実行されない。

すなわち、演算処理部４１は、各ｋについて次の処理を実行する。ｍ＝ＩＤmax［ｋ］（ｘ，ｙ）とする。（ｍ−Ｍ）番目から（ｍ＋Ｍ）番目の画像ｊについて、次式（５）のＭ[ｊ]（ｘ，ｙ）を画像上の各画素（ｘ，ｙ）について計算する。Ｍは、正の整数であり、たとえば５である。

Ｍ[ｊ]（ｘ，ｙ）は、図１１に示すように、Ｚステージ７の光軸方向の座標値Ｚと干渉光の強度との関係を示す曲線の包絡線を示す。次に、上記のＭ[ｊ]（ｘ，ｙ）を用い、次式（６）に基づいて、各画素の合焦位置ｆ［ｋ］（ｘ，ｙ）を求める。

上記式（２）は、包絡線の重心を求めるための計算式である。図１１の包絡線のように頂点を中心とした左右対称のデータの場合、重心はその中心位置を示す。ここで、画像の撮影周期ΔＴと、Ｚステージ７の移動速度ｖ（μｍ／秒）を用いると、ｆ［ｋ］（ｘ，ｙ）における合焦位置配列Ｆ［ｋ］（ｘ，ｙ）は、Ｆ［ｋ］（ｘ，ｙ）＝ΔＴ×ｖ×ｆ［ｋ］（ｘ，ｙ）となる。

最後に、高さを検出するステップＳ４について説明する。ステップＳ４において演算処理部４１は、先に説明した金属膜５２の表面を基準としてペースト膜５３の表面５３ａの高さを検出する。すなわち、演算処理部４１は予め、図７の段階毎に、金属膜５２の表面に対応する画像領域とペースト膜５３の表面５３ａに対応する画像領域とを設定しておく。これらの領域は、画像上のある基準位置を原点とする座標値で指定され、基準位置は、たとえば公知のパターンマッチング法によって検出する。

本実施例では、段階１に対応して金属膜５２の表面を設定し、段階２に対応してペースト膜５３の表面５３ａを設定した。金属膜５２の表面については、段階１のＩＤmax［１］を用いて、ＩＤmax［１］≠−１なる画素（ｘ，ｙ）の合焦位置から高さを求めた。ペースト膜５３の表面５３ａについては、段階２のＩＤmax［２］を用いて、ＩＤmax［２］≠−１なる画素（ｘ，ｙ）の合焦位置から高さを求めた。金属膜５２については、座標配列Ｆ［１］において金属膜５２の表面に対応する領域の平均値Ｚａｒを算出し、座標配列Ｆ［２］においてペースト膜５３の表面５３ａに対応する領域の最大値Ｚｈを算出する。最終的に求める相対高さΔＺは、ΔＺ＝Ｚｈ−Ｚａｒとなる。

なお、ペースト膜５３の表面５３ａが平面である場合は、平均値を用いてもよい。この場合、ペースト膜５３の表面５３ａに対応する領域の座標配列Ｆ［２］の平均値Ｚａを算出する。求める相対高さΔＺは、ΔＺ＝Ｚａ−Ｚａｒとなる。

この実施の形態では、ペースト膜５３に対して二光束干渉対物レンズ４を光軸方向に相対移動させながら、Ｚステージ７の位置に応じて白色光の明るさを第１のレベルから第２のレベルに順次変化させるとともに干渉光の画像を撮影し、撮影した画像の各画素について、白色光の明るさが第１または第２のレベルに設定されている期間に干渉光の強度が最大となるＺステージ７の位置を合焦位置として検出し、検出結果に基づいてペースト膜５３の高さを求める。したがって、ペースト膜５３およびその周辺の金属膜５２の性状に応じて白色光の明るさのレベルを適切に設定することにより、ペースト膜５３の高さを正確に検出することができる。

［塗布装置の構成］
図１２は、本実施の形態に従う高さ検出装置１を搭載した塗布装置１００の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態に従う塗布装置１００は、被検査部品（基板）１５の主面上に透明のペースト（液状材料）を複数層に亘って塗布可能に構成されている。図１２を参照して、塗布装置１００は、観察光学系５、撮像装置（ＣＣＤカメラ）６、カット用レーザ装置１６、塗布機構６０、および硬化用光源２０から構成される塗布ヘッド部と、この塗布ヘッド部を全体を塗布対象の基板１５に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺテーブル７０と、Ｚテーブル７０を搭載してＸ軸方向に移動させるＸテーブル７２と、基板１５を搭載してＹ軸方向に移動させるＹテーブル７４と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ（制御装置）１１と、ＣＣＤカメラ６によって撮影された画像などを表示するモニタ１４と、制御用コンピュータ１１に作業者からの指令を入力するための操作パネル１７とを備える。

観察光学系５は、照明用の光源を含み、基板１５の表面状態や、塗布機構６０によって塗布されたペーストの状態を観察する。観察光学系５によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ６により電気信号に変換され、モニタ１４に表示される。カット用レーザ装置１６は、観察光学系５を介して基板１５上の不要部にレーザ光を照射して除去する。

塗布機構６０は、基板１５の主面上にペーストを塗布する。硬化用光源２０は、たとえばＣＯ２レーザを含み、塗布機構６０によって塗布されたペーストにレーザ光を照射して硬化させる。

なお、この装置構成は一例であり、たとえば、観察光学系５などを搭載したＺテーブル７０をＸテーブルに搭載し、さらにＸテーブル７２をＹテーブルに搭載し、Ｚテーブル７０をＸＹ方向に位相可能とするガントリー方式と呼ばれる構成でもよく、観察光学系５などを搭載したＺテーブル７０を、対象の基板１５に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。

本実施の形態に従う高さ検出装置１のヘッド部（図３）は、たとえば塗布装置１００の観察光学系５に設けられている。制御用コンピュータ１１は、塗布機構６０を制御してペーストの塗布動作を行なった後、Ｘテーブル７２、Ｙテーブル７４、およびＺテーブル７０を移動させることによってヘッド部をペースト塗布部（透明膜）の表面上方の所定位置に位置決めする。制御用コンピュータ１１はさらに、Ｚステージ７を基板１５に対して相対的に移動させながら、ＣＣＤカメラ６により干渉光の画像を撮影する。制御用コンピュータ１１は、画素ごとに干渉光強度がピークとなるＺステージ位置を検出し、検出したＺステージ位置を用いてペースト塗布部（透明膜）の膜厚または凹凸部の高さを算出する。

次に、複数の塗布針を用いた塗布機構の例について説明する。図１３は、観察光学系５および塗布機構６０の要部を示す斜視図である。図１３を参照して、この塗布装置１００は、可動板６１と、倍率の異なる複数（たとえば５個）の対物レンズ６２と、異なる材質からなるペーストを塗布するための複数（たとえば５個）の塗布ユニット６３とを備える。

可動板６１は、観察光学系５の観察鏡筒５ａの下端と基板１５との間で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられている。また、可動板６１には、たとえば５個の貫通孔６１ａが形成されている。

対物レンズ６２は、Ｙ軸方向に所定の間隔で、それぞれ貫通孔６１ａに対応するように可動板６１の下面に固定されている。５個の塗布ユニット６３は、それぞれ５個の対物レンズ６２に隣接して配置されている。可動板６１を移動させることにより、所望の塗布ユニット６３を対象の基板１５の上方に配置することが可能となっている。

図１４は、図１３のＡ方向から要部を見た図であって、ペーストの塗布動作を示す図である。塗布ユニット６３は、塗布針６４とペースト６６を蓄えておくためのタンク６５とを含む。また、図１５は、塗布動作における塗布針６４およびタンク６５の動作を拡大して示したものである。

図１４および図１５を参照して、まず図１４（ａ）および図１５（ａ）に示すように、所望の塗布ユニット６３の塗布針６４を、塗布対象の基板１５の上方に位置決めする。このとき、塗布針６４の先端部は、タンク６５内のペースト６６内に浸漬されている。

次いで図１４（ｂ）および図１５（ｂ）に示すように、塗布針６４を下降させてタンク６５の底の孔から塗布針６４の先端部を突出させる。このとき、塗布針６４の先端部にはペースト６６が付着しているが、先端部は基板１５にはまだ接していない。この状態において、後述するように、塗布量を調整するために所定時間（たとえば、０〜３００ｍｓｅｃ程度）塗布を待機する（図１５（ｃ））。

所定時間経過後、図１４（ｃ）および図１５（ｄ）に示すように、塗布ユニット６３を下降させて塗布針６４の先端部を基板１５に接触させ、基板１５にペースト６６を塗布する。なお、このときにも、塗布針６４と基板１５との接触時間を調整することによって、塗布量を調整することが可能である。

所定の接触時間が経過すると、塗布ユニット６３を上昇させるとともに（図１５（ｅ））、塗布針６４を上昇させて塗布動作が終了する（図１５（ｆ））。

図１５（ｃ），（ｄ）で説明した塗布量の調整について、以降の図１６〜２０を用いて説明する。図１５（ｃ）において、塗布針６４をタンク６５の底の孔から突出させた状態で塗布動作を待機させたときの、ペースト６６の挙動を図１６に示す。

図１６（ａ）に示すように、塗布針６４がタンク６５の底の孔から突出した直後においては、ペースト６６が塗布針６４の下方側に付着した状態となっており、ペースト６６の粘性と表面張力の影響により、時間とともにペースト６６が塗布針６４を伝って上方へと移動する（図１６（ｂ））。この状態においては、塗布針６４の先端部に付着しているペーストが、塗布針６４の側面部分に付着しているペーストとつながっている。そのため、この状態で塗布針６４を基板１５に接触させると、塗布針６４の先端部に付着しているペーストに加えて、側面部分に付着しているペーストの一部も、基板１５上に塗布される。

一方で、十分な塗布待機時間が経過した場合には、図１６（ｃ）に示されるように、塗布針６４の側面部分のペーストがさらに上昇し、塗布針６４の先端部分に付着しているペーストと切り離された状態となる。この状態で塗布針６４を基板１５に接触させた場合には、塗布針６４の側面部分に付着しているペーストは基板１５上には塗布されず、塗布針６４の先端部分に付着しているペーストのみが基板１５に塗布される。すなわち、塗布待機時間を調整することによって、塗布量を調整することができる。

図１７は、塗布針６４の塗布待機時間と塗布量との関係の一例を示す図である。図１７においては、横軸には塗布待機時間が示され、縦軸には基板１５に塗布される塗布量が示される。なお、図１７においては、塗布針６４と基板１５との接触時間は同じ状態とされているものとする。

図１７に示されるように、塗布量は、待機時間が長くなるにつれて、待機時間がゼロの場合の塗布量Ｐｗ０の状態（図１６（ａ）に対応）から徐々に減少する。待機時間が図中のＷＴ１以降においては、図１６（ｃ）のように、塗布針６４の先端部分に付着しているペーストと側面部分に付着しているペーストとが切り離されるため、塗布量はほぼ一定となる。

装置のタクトタイムの観点からは、待機時間は短いことが望ましいので、待機時間がゼロの場合を初期状態とすると、待機時間を調整（長く）することによって、塗布量の減少側の調整が可能となる。

図１８は、塗布針６４と基板１５との接触時間と塗布量との関係の一例を示す図である。図１８においては、横軸には塗布針６４と基板１５との接触時間が示され、縦軸には基板１５に塗布される塗布量が示される。なお、図１８においては、上記の塗布待機時間は一定とされているものとする。

図１８を参照して、塗布針６４と基板１５との最小接触時間をＣＴ０とした場合、接触時間が長くなるにつれて、初期の塗布量Ｐｃ０から徐々に増加し、接触時間がＣＴ１を超えるとほぼ一定の塗布量となっている。これも、ペースト６６の粘性と表面張力の影響によるものであり、接触時間が長くなると、塗布針６４に付着しているペーストが基板１５に沿って拡がりやすくなるためである。

接触時間についても、装置のタクトタイムの観点からは短くする方が好ましいため、最小接触時間がＣＴ０の場合の塗布量Ｐｃ０を初期状態とすると、接触時間を調整（長く）することによって、塗布量の増加側の調整が可能となる。

接触時間を調整するパラメータとしては、たとえば、基板１５と塗布針６４とが接触した時点からのタイムカウントとすることができる。この場合、基板１５と塗布針６４との接触の判断は、たとえば接触圧力や電気抵抗値、あるいはＺステージの位置変化に基づいて行なうことができる。また、これに代えて、塗布ユニット６３を下降させるときの、塗布針６４の「押込量」をパラメータとすることも可能である。

ここで、塗布針６４の「押込量」とは、図１９に示されるように、基板１５と塗布針６４とが接触した状態から、さらに塗布ユニット６３が下方に下降する量である。あるいは、塗布針６４がタンク６５に押し戻される量と言うこともできる。塗布針６４には図示しないスライド機構が設けられており、塗布ユニット６３の下降によって図１９のような押込状態となった場合に印加される力を逃がす構造となっている。この押込量ｄをパラメータとすることによって、時間のパラメータをＺステージの移動距離（すなわち位置）のパラメータとすることができる。

図２０は、塗布針６４の押込量ｄと塗布量との関係の一例を示す図である。図２０においては、横軸に押込量が示され、縦軸には基板１５に塗布される塗布量が示される。ここで、図２０には、押込量が負である場合の塗布量が示されている。これは、塗布針６４が基板１５に実際に接触していない場合でも、先端部からのペーストの突出量によってペーストが基板１５に接触する状態となり得るためである。

塗布針６４と基板１５とを確実に接触させて塗布不良を防止するために、一般的には、押込量ｄはゼロよりもやや正の値ｄ０（たとえば、５０μｍ）とされる。そのため、この状態の塗布量Ｐｄ０を初期状態とすると、押込量ｄを大きくすることで塗布量の増加側の調整が可能となる。

なお、複数の塗布針を用いた塗布機構は、この他にも様々な技術が知られている（たとえば特許文献２）。塗布装置１００は、たとえば上記に示すような機構を塗布機構６０として用いることにより、複数のペーストのうちの所望のペーストを塗布することができ、また、複数の塗布針のうち所望の塗布径の塗布針を用いてペーストを塗布することができる。

［ペーストの塗布方法］
次に、図２１および図２２を用いて、具体的なペーストの塗布および塗布量調整の方法について説明する。図２１は、図８に示された２つの対象物の内の一方をペースト膜５３の上方から見た図である。ここで、上述した段階１に対応した金属膜５２の表面を図２１の表面ＡＲ１，ＡＲ２とする。また、段階２に対応したペースト膜５３の表面５３ａを図２１の表面ＡＲ３とする。また、図２２は、本塗布装置における制御用コンピュータ１１で実行されるペーストの塗布および塗布量調整処理を説明するためのフローチャートである。

図２１において、表面ＡＲ１〜ＡＲ３は矩形とし、図２１中における表面ＡＲ１〜ＡＲ３の各領域の左上端座標Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を、膜５４の左上端Ｐを原点とする座標値とし、それぞれＰ１（ｘ１，ｙ１），Ｐ２（ｘ２，ｙ２），Ｐ３（ｘ３，ｙ３）とする。また、表面ＡＲ１〜ＡＲ３の矩形の寸法（縦，横）を（ｗ１，ｗ１），（ｗ２，ｗ２），（ｗ３，ｗ３）とする。同様に、ペースト塗布位置Ｐｐを、膜５４の左上端Ｐを原点とする座標値とし、Ｐｐ（ｘｐ，ｙｐ）とする。なお、これらの座標値はＣＣＤカメラ６の画像の座標である。そして、膜５４の左上端Ｐの座標値、ペースト塗布位置Ｐｐ（ｘｐ，ｙｐ）、および、各領域の左上端の座標値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）、Ｐ３（ｘ３，ｙ３）を、塗布装置１００の制御用コンピュータ１１に予め保存しておく。

塗布装置１００の制御用コンピュータ１１は、Ｚステージ７を制御して基板１５の表面に焦点を合わせる（ステップＳ１００）。ここでは、たとえば特許文献１（特開２０００−５６２１０号公報）に記載の方法で焦点を合わせる。

次に、制御用コンピュータ１１は、膜５４の左上端Ｐの位置を検出する。この検出には、正規化相関法や残差逐次検定法など公知のパターンマッチング法を用いることができる。ただし、膜表面に出現する干渉縞のパターンは、最初に実行する焦点合わせの検出精度の影響により、Ｚステージ７が毎回同じ位置に停止するとは限らず、そのためいつも同じパターンが出現するとは限らない。このため、パターンマッチングの実施中に干渉縞が発生すると、テンプレートの濃淡が生じてしまい、パターンが不一致と判定されてしまう可能性がある。したがって、Ｚステージ７を微動させ、膜表面の干渉縞が消滅した状態でパターンマッチングを行うことが好ましい。

図４で説明したように、干渉光の強度は焦点に近づくと振動し、振幅は焦点位置でピークとなる。振動が現れる光軸方向の距離は数μｍ程度であり、本実施の形態ではこの距離のことを「可干渉距離」と呼ぶこととすると、たとえばＺステージ７を少なくとも可干渉距離と同程度移動させることにより、干渉縞を消滅した状態にすることができる。なお、可干渉距離は、図４の波形をあらかじめ取得して計測し、適切な移動量を可干渉距離として制御用コンピュータ１１に保存しておくようにしてもよい。

制御用コンピュータ１１は、Ｚステージ７を可干渉距離だけ移動し（ステップＳ１１０）、その後パターンマッチングを実行してペースト塗布位置ＰｐのＸＹステージ座標を算出する（ステップＳ１２０）。パターンマッチングでは、膜５４の左上端Ｐの座標を検出する。なお、ここではこの左上端Ｐの座標を（ｘ，ｙ）とする。また、ＣＣＤカメラ６の解像度を（ｗ，ｈ）、１画素の寸法をｍ（画素は正方形とし、ｍ＞０）、Ｘテーブル７２およびＹテーブル７４の現在位置を（ｘｓ，ｙｓ）とする。ここで、ＸＹステージ位置（ｘｓ，ｙｓ）がＣＣＤカメラ６の中心位置に対応すると仮定すると、ペースト塗布位置ＰｐのＸＹステージ座標は、次式（７）のように表すことができる。

（ｘｓ＋ｍ×（ｘ＋ｘｐ−ｗ／２），ｙｓ−ｍ×（ｙ＋ｙｐ−ｈ／２））
…（７）
パターンマッチング実施後、制御用コンピュータ１１は、Ｚステージ７をもとの位置に戻し（ステップＳ１３０）、その後、式（７）を用いて算出した座標にＸテーブル７２とＹテーブル７４を移動する。これにより、ＣＣＤカメラ６の中心にペースト塗布位置Ｐｐが位置決めされる。

その後、制御用コンピュータ１１は、金属膜５２の表面ＡＲ１に焦点を合わせる（ステップＳ１４０）。表面ＡＲ１の各画素の明るさは図４のように変化する。また、表面ＡＲ１は同一平面上にあるため、図４のピークも光軸上のほぼ同じ個所に現れる。そこで、制御用コンピュータ１１は、Ｚステージ７を上下方向に移動し、明るさが最大になるときのＺステージ位置を表面ＡＲ１の各画素について求める。そして、表面ＡＲ１の全画素について明るさが最大になるときのＺステージ位置の平均値を算出し、当該平均値が示す位置にＺステージ７を移動する。これにより、金属膜５２の表面ＡＲ１は干渉縞が出現した状態になる。

上記の後、制御用コンピュータ１１は、金属膜５２上にペーストを塗布する（ステップＳ１５０）するとともに、塗布されたペースト膜５３の高さを検出する（ステップＳ１６０）。具体的には、制御用コンピュータ１１は、金属膜５２の表面ＡＲ１，ＡＲ２の高さの平均値Ｚａｒを合焦位置配列Ｆ［１］から算出するとともに、ペースト膜５３の表面ＡＲ３の高さの最大値Ｚｈを合焦位置配列Ｆ［２］から算出する。そして、制御用コンピュータ１１は、ペースト膜５３と金属膜５２との相対高さΔＺを、ΔＺ＝｜Ｚｈ−Ｚａｒ｜として算出する（ステップＳ１７０）。

なお、ペースト粘度の経時変化により、時間の経過とともにペースト膜５３の膜厚が変動する場合があるため、相対高さΔＺが所定の下限値ＺＬを下回ったとき、あるいは所定の上限値ＺＨを超過したときには、制御用コンピュータ１１は、以降で説明するように塗布条件を変更する。

より具体的には、制御用コンピュータ１１は、相対高さΔＺが下限値ＺＬを下回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。相対高さΔＺが下限値ＺＬを下回っている場合（ステップＳ１８０にてＹＥＳ）は、制御用コンピュータ１１は、塗布量が不足していると判定し、次回の塗布動作において塗布量を増量するようにパラメータを調整する（ステップＳ１９０）。具体的には、図１８および図２０で説明したように、制御用コンピュータ１１は、塗布針６４と基板１５との接触時間ＣＴ、あるいは、塗布針６４の押込量ｄが大きくなるようにパラメータを調整する。

相対高さΔＺが下限値ＺＬ以上の場合（ステップＳ１８０にてＮＯ）は、制御用コンピュータ１１は、次に、相対高さΔＺが上限値ＺＨを超過しているか否かを判定する（ステップＳ１８５）。相対高さΔＺが上限値ＺＨを超過している場合（ステップＳ１８５にてＹＥＳ）は、制御用コンピュータ１１は、塗布量が過大であると判定し、次回の塗布動作において塗布量を減量するようにパラメータを調整する（ステップＳ１９５）。具体的には、図１７で説明したように、次回の塗布動作において塗布待機時間ＷＴを長くするようにパラメータを調整する。相対高さΔＺが上限値ＺＨ以下である場合（ステップＳ１８５にてＮＯ）は、制御用コンピュータ１１は、塗布量が適量であるとして処理を終了する。

なお、上記のステップＳ１９０，Ｓ１９５においては、各パラメータが初期状態である場合（すなわち、塗布待機時間は０、接触時間はＣＴ０、押込量はｄ０）からの塗布量の調整を前提として説明したが、たとえば、前回までの判定において塗布量を減量するために塗布待機時間ＷＴを長くするようにパラメータを調整していた場合において、今回の判定で塗布量の増量が必要とされる場合には、まず塗布待機時間ＷＴを短くすることを優先し、それでも必要とされる塗布量に満たない場合に、接触時間ＣＴあるいは押込量ｄを調整することが望ましい。

制御用コンピュータ１１において、以上のような処理に従って制御を行なうことによって、所望の位置へのペーストの塗布と塗布量の調整を行なうことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 高さ検出装置、２ 光源、３ 光源制御器、４ 二光束干渉対物レンズ、５ 観察光学系、５ａ 観察鏡筒、６ 撮像装置、７ Ｚステージ、８ Ｚステージ制御器、９ 支持部材、１０ ベース板、１１ 制御装置、１２ キーボード、１３ マウス、１４ モニタ、１５ 被検査部品（基板）、１６ カット用レーザ装置、１７ 操作パネル、２０ 硬化用光源、２１ レンズ、２２ 参照鏡、２３ ビームスプリッタ、３１ 集光レンズ、３２ ハーフミラー、３３ 結像レンズ、３４ フィルタ、４１ 演算処理部、４２ 画像入力部、４３ データ記憶部、４４ 位置制御値出力部、４５ 照明制御値出力部、５１ 基板、５２ 金属膜、５３ ペースト膜、５３ａ，ＡＲ１〜ＡＲ３ 表面、５４ 膜、６０ 塗布機構、６１ 可動板、６１ａ 貫通孔、６２ 対物レンズ、６３ 塗布ユニット、６４ 塗布針、６５ タンク、６６ ペースト、７０ Ｚテーブル、７２ Ｘテーブル、７４ Ｙテーブル、１００ 塗布装置。

Claims (15)

1. 対象物の高さを検出する高さ検出装置であって、
   白色光を出射する光源と、
   前記光源から出射された白色光を二光束に分離し、一方の光束を前記対象物に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、前記対象物からの反射光と前記参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を得る二光束干渉対物レンズと、
   前記二光束干渉対物レンズによって得られた干渉光を撮影する撮像装置と、
   前記対象物に対して前記二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させるＺステージと、
   前記光源、前記撮像装置、および前記Ｚステージを制御して前記対象物の高さを求める制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記対象物に対して前記二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させながら、前記Ｚステージの位置に応じて前記白色光の明るさを第１〜第Ｋのレベルに順次変化させるとともに前記干渉光の画像を撮影し、撮影した画像の各画素について、前記白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に前記干渉光の強度が最大となる前記Ｚステージの位置を合焦位置として検出し、検出結果に基づいて前記対象物の高さを求め、Ｋは２以上の整数であり、ｋは１からＫまでのいずれかの整数である、高さ検出装置。
2. 前記制御装置は、前記白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に、前記Ｚステージの位置と前記干渉光の強度との関係を示す曲線の包絡線の重心に対応する前記干渉光の強度を最大強度として検出し、検出した最大強度に対応する前記Ｚステージの位置を前記合焦位置とする、請求項１に記載の高さ検出装置。
3. 前記制御装置は、それぞれ前記第１〜第Ｋのレベルに対応する第１〜第Ｋの処理領域を画像に設定し、各処理領域毎に合焦位置の頂点または平均値のうちの少なくともいずれか一方を検出し、検出結果に基づいて前記対象物の高さを求める、請求項１または請求項２に記載の高さ検出装置。
4. 前記制御装置は、
   前記Ｚステージが一定速度で移動するように前記Ｚステージの位置を指令するための第１の指令値配列と、前記Ｚステージの位置に応じて前記白色光の明るさが前記第１〜第Ｋのレベルに順次変化するように前記白色光の明るさを指令するための第２の指令値配列とを生成する第１のステップと、
   前記第１および第２の指令値配列基づいて前記Ｚステージの位置および前記白色光の明るさを制御しながら、前記撮像装置によって撮影された画像を一定周期で取り込み、取り込んだ画像の各画素について、前記白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に画素の輝度が最大になる画像の番号を求める第２のステップと、
   画像の各画素について、前記画像の番号と、取り込んだ画像の輝度を用いて、前記Ｚステージの位置と前記干渉光の強度との関係を示す曲線の包絡線を求め、前記包絡線が最大となる画像の番号を求め、求めた画像の番号を前記Ｚステージの位置に換算したものを合焦位置として検出する第３のステップと、
   画像の各画素について求めた合焦位置に基づいて前記対象物の高さを求める第４のステップとを実行する、請求項１または請求項２に記載の高さ検出装置。
5. 前記第２のステップでは、各一定周期内において、今回取り込んだ画像における画素の輝度と前回取り込んだ画像における画素の輝度との差が予め定められたしきい値以上で、かつ最大となる画像の番号を求めることにより、前記白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間において画素の輝度が最大になる画像の番号を求める、請求項４に記載の高さ検出装置。
6. 前記第３のステップでは、前記包絡線の重心に対応する画像の番号を求め、求めた画像の番号を前記Ｚステージの位置に換算したものを合焦位置として検出する、請求項４または請求項５に記載の高さ検出装置。
7. 前記第４のステップでは、それぞれ前記第１〜第Ｋのレベルに対応する第１〜第Ｋの処理領域を画像に設定し、各処理領域毎に合焦位置の頂点または平均値のうちの少なくともいずれか一方を検出し、検出結果に基づいて前記対象物の高さを求める、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の高さ検出装置。
8. 対象物の表面に液状材料を塗布する塗布装置であって、
   塗布針を有し、前記塗布針の先端部に付着した液状材料を前記対象物の表面に塗布する塗布ユニットと、
   白色光を出射する光源と、前記光源から出射された白色光を二光束に分離し、一方の光束を前記対象物に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、前記対象物の表面からの反射光と前記参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を得る二光束干渉対物レンズと、前記二光束干渉対物レンズによって得られた干渉光を観察するための観察光学系と、前記観察光学系を介して前記干渉光によって生じる干渉縞の画像を撮影する撮像装置とを含んで構成されるヘッド部と、
   前記対象物に対して前記二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させるＺステージと、
   前記ヘッド部と前記対象物とを相対移動させて前記ヘッド部を前記対象物の表面の上方の所望の位置に位置決めする位置決め装置と、
   前記光源、前記撮像装置、および前記Ｚステージを制御して前記対象物の高さを求める制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記対象物に対して前記二光束干渉対物レンズを光軸方向に相対移動させながら、前記Ｚステージの位置に応じて前記白色光の明るさを第１〜第Ｋのレベルに順次変化させるとともに前記干渉光の画像を撮影し、撮影した画像の各画素について、前記白色光の明るさが第ｋのレベルに設定されている期間に前記干渉光の強度が最大となる前記Ｚステージの位置を合焦位置として検出し、検出結果に基づいて前記対象物の高さを求め、Ｋは２以上の整数であり、ｋは１からＫまでのいずれかの整数である、塗布装置。
9. 前記制御装置は、前記対象物に塗布した液状材料の高さに応じて、次回の塗布動作における塗布量を調整する、請求項８に記載の塗布装置。
10. 前記制御装置は、前記対象物に塗布した前記液状材料の高さが下限値を下回ったときは前記塗布量を増加させるようにパラメータを調整し、前記対象物に塗布した前記液状材料の高さが上限値を超過したときは前記塗布量を減少させるようにパラメータを調整する、請求項８または請求項９に記載の塗布装置。
11. 前記塗布ユニットは、前記液状材料を蓄えておくタンクを含み、
    前記パラメータは、前記タンクの底の孔から前記塗布針を突出させた状態で塗布動作を待機させる待機時間であり、
    前記制御装置は、前記塗布量を減少させる場合には前記待機時間を長くし、前記塗布量を増加させる場合には前記待機時間を短くする、請求項１０に記載の塗布装置。
12. 前記パラメータは、前記対象物と前記塗布針との接触時間であり、
    前記制御装置は、前記塗布量を減少させる場合には前記接触時間を短くし、前記塗布量を増加させる場合には前記接触時間を長くする、請求項１０に記載の塗布装置。
13. 前記パラメータは、前記対象物と前記塗布針とが接触した状態から、前記塗布ユニットがさらに下降する押込量であり、
    前記制御装置は、前記塗布量を減少させる場合には前記押込量を少なくし、前記塗布量を増加させる場合には前記押込量を多くする、請求項１０に記載の塗布装置。
14. 前記制御装置は、前記対象物の表面に焦点を合わせた後、前記白色光の可干渉距離に相当する距離だけ前記Ｚステージを移動させてから前記塗布ユニットの塗布位置を検出する、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の塗布装置。
15. 前記制御装置は、前記対象物の表面上に設定された基準面について、前記基準面の各画素の干渉強度がピークになるときの前記Ｚステージの座標を求め、それらの平均座標を合焦位置とする、請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の塗布装置。