JPH11148807A - バンプ高さ測定方法及びバンプ高さ測定装置 - Google Patents

バンプ高さ測定方法及びバンプ高さ測定装置

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JPH11148807A
JPH11148807A JP10211110A JP21111098A JPH11148807A JP H11148807 A JPH11148807 A JP H11148807A JP 10211110 A JP10211110 A JP 10211110A JP 21111098 A JP21111098 A JP 21111098A JP H11148807 A JPH11148807 A JP H11148807A
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JP
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shadow
image signal
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height
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JP10211110A
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English (en)
Inventor
Mitsuji Inoue
三津二 井上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワーク表面上に形成された突起状のバンプの高
さを高速かつ高精度に測定することができるバンプ高さ
測定方法を提供すること。 【解決手段】基板ＷのバンプＢを含む領域に対して所定
の仰角で、かつ、相対する二方向から光を照明し、バン
プＢの影を基板Ｗ上に投影する照明工程と、この照明工
程で照明されている基板Ｗ上の領域Ｒを撮像してバンプ
Ｂの影を有する画像信号を出力する撮像工程と、画像信
号からバンプＢの影のみが抽出された二値化画像信号を
出力する影抽出工程と、二値化影画像信号からバンプＢ
の二方向の影の先端間の長さＬを求め、得られた影の長
さと仰角からバンプの高さを求める影長さ演算工程とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク表面上に形
成された突起状のバンプ高さを測定するバンプ高さ測定
方法及びバンプ高さ測定装置に関し、特に回路基板やＬ
ＳＩチップ等に形成された微小なバンプの高さを高速か
つ高精度に測定するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】物体表面上の突起物の高さを測定する方
法に関しては、光切断法や共焦点法が一般的に知られて
いる。光切断法は、突起物の表面に帯状の照明光を斜め
から照射し、上方から観察したときに物体表面と突起物
表面とで生じる帯状光のずれ量から突起物の高さを求め
る方法である。
【０００３】共焦点法は、光を被測定対象物の表面でス
ポット状に結像させ、その反射光をピンホールを介して
受光した光量が合焦点位置で最大になることを利用し、
物体の基準面と突起物の二箇所について検出光学系又は
ワークを上下に移動して合焦点位置を探索したときの上
下移動量からバンプの高さを求める方法である。
【０００４】これらの高さ測定方法で、数百ミクロン程
度の高さの突起物を高精度に測定するには、次のような
工夫を要する。すなわち、光切断法の場合は、帯状光の
幅を細くしたり、帯状光を低角度から照射したり、帯状
光のずれを検出する分解能を上げる等する。また、共焦
点法の場合は、スポット光を小さく絞ったり、上下移動
分解能を上げる等する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高さ測定方法で広範囲に散らばった数万点の突起
物を短時間に測定しようとすると次のような問題があっ
た。すなわち、照射光の高精度な位置決めを１点ずつ行
わなくてはならず、測定効率が非常に低いという問題が
あった。
【０００６】そこで本発明は、ワーク表面上に形成され
た突起状のバンプの高さを高速かつ高精度に測定するこ
とができるバンプ高さ測定方法及びバンプ高さ測定装置
を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、ワーク
の表面に形成された突起状のバンプの高さを測定するバ
ンプ高さ測定方法において、上記ワークの上記バンプを
含む領域に対して所定の仰角で、かつ、相対する二方向
から光を照明し、上記バンプの影を上記ワーク上に投影
する照明工程と、この照明工程で照明されている上記ワ
ーク上の上記領域を撮像して上記バンプの影を有する画
像信号を出力する撮像工程と、この撮像工程で得られた
上記画像信号から上記バンプの影のみが抽出された二値
化画像信号を出力する影抽出工程と、この影抽出工程で
抽出された上記二値化影画像信号から上記バンプの二方
向の影の先端間の長さを求め、得られた影の長さと上記
仰角から上記バンプの高さを求める影長さ演算工程とを
備えるようにした。
【０００８】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記照明工程は、上記照明を
上記二方向から交互に行うものであり、上記撮像工程
は、上記照明毎に画像信号を出力するものである。
【０００９】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記照明工程は、隣接したバ
ンプの影が重複した場合にその照明方向を変える工程を
含んでいる。
【００１０】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、画像の膨張と収縮とを同一回
数行って分離している上記二方向の影を連結する連結工
程を備えている。
【００１１】請求項５に記載された発明は、請求項４に
記載された発明において、上記連結工程は、上記画像の
膨張と収縮は上記影の投影方向成分のみに行う。請求項
６に記載された発明は、請求項１に記載された発明にお
いて、上記影抽出工程は、上記照明毎の画像信号につい
て対応する画素毎に減算して上記バンプの影以外の画像
信号を相殺した後、得られた画像信号の絶対値をバンプ
の影と他の部分とで分離できるしきい値で二値化して出
力する。
【００１２】請求項７に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記影抽出工程は、上記照明
毎の画像信号について対応する画素毎に加算すること
で、得られた画像信号をバンプの影と他の部分とで分離
できるしきい値で二値化して出力する。
【００１３】請求項８に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記照明工程において、上記
照明は同時に、かつ、異なる波長で行う。請求項９に記
載された発明は、請求項２に記載された発明において、
上記撮像工程において、一画面に上記バンプの二方向の
影を記録する。
【００１４】請求項１０に記載された発明は、ワークの
表面に形成された突起状のバンプの高さを測定するバン
プ高さ測定方法において、上記ワークの上記バンプを含
む領域に対して所定の仰角で、かつ、相対する二方向か
ら交互に光を照明し、上記バンプの影を上記ワーク上に
投影する照明工程と、この照明工程で照明されている上
記ワーク上の上記領域を撮像して上記バンプの影を有す
る２つの画像信号を上記照明毎にそれぞれ出力する撮像
工程と、この撮像工程で得られた上記２つ画像信号から
上記バンプの影のみがそれぞれ抽出された２つの二値化
画像信号を出力する影抽出工程と、この影抽出工程で抽
出された上記２つの二値化影画像信号から上記バンプの
二方向の影の先端位置をそれぞれ求め、これら先端位置
間の長さを影長さとし、この影長さと上記仰角から上記
バンプの高さを求める影長さ演算工程とを備えるように
した。
【００１５】請求項１１に記載された発明は、ワークの
表面に形成された突起状のバンプの高さを測定するバン
プ高さ測定装置において、上記ワークを保持して相対的
に位置決めする保持部と、この保持部に保持された上記
ワークの上記バンプを含む領域に対して所定の仰角で、
かつ、相対する二方向から光を照明し、上記バンプの影
を上記ワーク上に投影する照明部と、この照明工程で照
明されている上記ワーク上の上記領域を撮像して上記バ
ンプの影を有する画像信号を出力する撮像部と、この撮
像工程で得られた上記画像信号から上記バンプの影のみ
が抽出された二値化画像信号を出力する影抽出部と、こ
の影抽出工程で抽出された上記二値化影画像信号から上
記バンプの二方向の影の先端間の長さを求め、得られた
影の長さと上記仰角から上記バンプの高さを求める影長
さ演算部とを備えるようにした。
【００１６】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、照
明工程でワークのバンプを含む領域に対して所定の仰角
で、かつ、相対する二方向から光を照明し、バンプの影
をワーク上に投影し、撮像工程でワーク上の領域を撮像
してバンプの影を有する画像信号を出力し、影抽出工程
で画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像
信号を出力し、影長さ演算工程で二値化影画像信号から
バンプの二方向の影の先端間の長さを求め、得られた影
の長さと仰角からバンプの高さを求めるようにしてい
る。このため、ワークを高精度に位置決めしたり、測定
機器の分解能を向上させることがない。したがって、容
易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定すること
ができる。
【００１７】請求項２に記載された発明では、照明工程
は、照明を二方向から交互に行うものであり、撮像工程
は、照明毎に画像信号を出力するものであるから、各バ
ンプについて２枚の画像を得ることとなり、バンプの影
の判断が容易となる。
【００１８】請求項３に記載された発明では、照明工程
は、隣接したバンプの影が重複した場合に、その照明方
向を変えることで測定対象となるバンプの影に隣接した
バンプの影が重複しないようにすることができる。
【００１９】請求項４に記載された発明では、影抽出工
程は、画像の膨張と収縮とを同一回数行って分離してい
る上記二方向の影を連結するので高精度の測定が可能と
なる。
【００２０】請求項５に記載された発明では、連結工程
は、画像の膨張と収縮は影の投影方向成分のみに行うこ
とで、影の投影方向と直交する方向に隣接したバンプの
影の重複を低減することができる。
【００２１】請求項６に記載された発明では、影抽出工
程は、照明毎の画像信号について対応する画素毎に減算
してバンプの影以外の画像信号を相殺した後、得られた
画像信号の絶対値をバンプの影と他の部分とで分離でき
るしきい値で二値化して出力するので、容易にバンプの
影のみを抽出することができる。
【００２２】請求項７に記載された発明では、影抽出工
程は、照明毎の画像信号について対応する画素毎に加算
することで、得られた画像信号をバンプの影と他の部分
とで分離できるしきい値で二値化して出力するので、容
易にバンプの影のみを抽出することができる。
【００２３】請求項８に記載された発明では、照明工程
において、照明は同時に、かつ、異なる波長で行ってい
るので、一度に二方向の影を撮像することができ、測定
時間をさらに短縮することができる。
【００２４】請求項９に記載された発明では、撮像工程
において、一画面にバンプの二方向の影を記録している
ので、２方向の影を合成する工程が不要となり、演算時
間を短縮することができる。
【００２５】請求項１０に記載された発明は、バンプを
相対する二方向から交互に照明することで、２つの画像
信号を得て、これらの画像信号からバンプの影のみを抽
出した２つの二値化画像信号に基づいて、バンプの二方
向の影の先端位置をそれぞれ求め、これら先端位置間の
長さを影長さとし、この影長さと仰角からバンプの高さ
を求めるようにした。
【００２６】このため、ワークを高精度に位置決めした
り、測定機器の分解能を向上させることがない。したが
って、容易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定
することができる。
【００２７】請求項１１に記載された発明では、バンプ
を相対する二方向から照明することで、ワーク上に投影
されたバンプの二方向の影を撮像し、この画像信号から
バンプの影のみを二値化して抽出し、この二値化画像信
号から二方向の影の先端間の長さを求めることで、バン
プの高さを求めることができる。
【００２８】このため、ワークを高精度に位置決めした
り、測定機器の分解能を向上させることがない。したが
って、容易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定
することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係るバンプ高さ測定装置１０の構成を示すブロック
図、図２の（ａ），（ｂ）はバンプ高さ測定装置１０の
要部を示す図であって、図２の（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中Ａ−Ａ′線で切断した断面図でる。なお、図
２中Ｗは基板（ワーク）、Ｂは基板Ｗ上に突起状に形成
されたバンプを示している。また、図２中矢印ＸＹは互
いに直交する水平方向の軸を示している。
【００３０】バンプ高さ測定装置１０は、基板Ｗを水平
に保持するとともに後述するＣＣＤカメラ３１に対して
相対的に位置決めする保持部２０と、この保持部２０の
上方に配置された光学系部（照明部及び撮像部）３０
と、保持部２０及び光学系部３０を制御する制御部４０
とを備えている。
【００３１】保持部２０は、その上面に基板Ｗを吸着保
持するとともに位置決めするＸＹテーブル２１を備えて
いる。光学系部３０は、ＸＹテーブル２１に対向配置さ
れたＣＣＤカメラ３１と、このＣＣＤカメラ３１の撮像
領域を照明する平行照明光源である第１の基本光源３２
ａ，第２の基本光源３２ｂ及び第１の予備光源３３ａ，
第２の予備光源３３ｂとを備えている。
【００３２】第１の基本光源３２ａ，第２の基本光源３
２ｂはＣＣＤカメラ３１の撮像領域Ｒを挟んで相対して
配置されるとともに、それぞれＸ軸に対して３０度回転
した位置に、かつ、基板Ｗに対して３０度の仰角をもっ
て配置されている。
【００３３】第１の予備光源３３ａ，第２の予備光源３
３ｂはＣＣＤカメラ３１の撮像領域Ｒを挟んで相対して
配置されるとともに、それぞれＹ軸に対して３０度回転
した位置に、かつ、基板Ｗに対して３０度の仰角をもっ
て配置されている。
【００３４】制御部４０は、ＣＰＵ４１と、このＣＰＵ
４１に接続された画像処理回路４２、バンプ高さデータ
を表示するＣＲＴ等の表示部４３と、バンプ高さデータ
を記憶するハードディスク等のデータ記憶部４４とを備
えている。
【００３５】ＣＰＵ４１は、画像処理回路４２から得ら
れた影の長さのデータＬ及び第１の基本光源３２ａ，第
２の基本光源３２ｂの仰角からバンプ高さを演算すると
ともに予め格納されているプログラムにしたがって保持
部２０、光学系部３０及び画像処理回路４２を後述する
ように制御する機能を有している。また、画像処理回路
４２は、ＣＣＤカメラ３１からの画像信号、すなわち第
１の基本光源３２ａと基本光源３２ｂとを交互に点灯さ
せたときの画像信号がそれぞれ入力され、これらを画像
処理演算して影を抽出し、影の長さのデータＬを出力す
る機能を有している。画像処理演算については後述す
る。
【００３６】このように構成されたバンプ高さ測定装置
１０では、次のようにして基板Ｗ表面上のバンプＢの高
さを計測する。なお、基板Ｗは例えば５４０ｍｍ×４４
０ｍｍ、厚さ３５μｍの銅箔である。また、バンプＢは
例えば高さ１００〜３００μｍ、直径１００〜３００μ
ｍの円錐状に形成されたものが約２万個配置されてい
る。
【００３７】保持部２０のＸＹテーブル２１をＣＣＤに
測定対象となる基板Ｗを吸着保持させ、予めＣＰＵ４１
にプログラムされた視野座標に基づいて、ＣＣＤカメラ
３１の視野位置にＸＹテーブル２１を位置決めする。
【００３８】図３の（ａ）に示すように画像同期信号
（ＶＤ）により第１の基本光源３２ａを所定時間点灯
（右ストロボ）し、ＣＣＤカメラ３１で撮像し、画像処
理回路４２内の画像メモリＭ１に記憶する。図４の
（ａ）は画像メモリＭ１に記憶された画像の模式図であ
る。なお、図４の（ａ）中Ｓ１はバンプＢの影部分、Ｔ
１は影以外の部分を示している。また、図４中破線はバ
ンプＢの位置を示している。
【００３９】なお、ＣＣＤカメラ３１の視野内には複数
のバンプＢが存在するが、ここでは１個のバンプＢにつ
いてのみ説明する。次に図３の（ｂ）に示すように画像
同期信号（ＶＤ）により第２の基本光源３２ｂを所定時
間点灯（左ストロボ）し、同様に画像を画像メモリＭ２
に記憶する。図４の（ｂ）は画像メモリＭ２に記憶され
た画像の模式図である。なお、図４の（ｂ）中Ｓ２はバ
ンプＢの影部分、Ｔ２は影以外の部分を示している。
【００４０】次に画像処理回路４２内の画像メモリＭ
１，Ｍ２に記憶された画像を対応する画素毎に絶対値減
算し、画像処理回路４２内の画像メモリＭ３に記憶す
る。図４の（ｃ）は画像メモリＭ３に記憶された画像の
模式図である。
【００４１】なお、画像メモリＭ１に記憶された画像と
画像メモリＭ２に記憶された画像において、バンプの影
以外の部分Ｔ１，Ｔ２はほぼ同じ階調レベルであるため
絶対値減算することにより影以外の部分Ｔ１，Ｔ２の階
調レベルをほぼ０とすることができる。このため、影部
分Ｓ，Ｓ′のみが他方の画像で影以外の部分Ｔ１，Ｔ２
の階調レベル分残ることによって２方向の影画像Ｓを得
ることができる。
【００４２】次に得られた階調レベルを有する影画像Ｓ
を画像処理回路４２で影画像Ｓのみを抽出できる所定レ
ベルで二値化する。この後、影画像Ｓが図４の（ｃ）に
示すように分離している場合があるので、図４の
（ｄ），（ｅ）に示すように画像処理で膨張・収縮を同
回数ずつ（例えば、膨張、膨張、収縮、収縮のように）
行って連結を行う。さらに、この膨張・収縮は、影の投
影方向に行うことで、影の投影方向と直交する方向に隣
接したバンプの影の重複を低減させることができる。な
お、膨張・収縮を行う回数は、分離している影が間違い
なくバンプの影であることを保証する分離間隔を連結で
きる回数とする。
【００４３】画像処理回路４２では、図４の（ｆ）に示
すように影Ｓの先端位置２箇所（ｘ１，ｙ１）と（ｘ
２，ｙ２）を外接長方形処理によって求める。さらにこ
の影の先端位置間の長さＬを次式で算出する。
【００４４】 Ｌ＝√（（ｘ２−ｘ１）2 ＋（ｙ１−ｙ２）2 ） …（１） 次に式（１）で算出した影の長さＬと第１の基本光源３
２ａ，第２の基本光源３２ｂの仰角θ（この場合には３
０度）から次式でバンプ高さＨを算出する。すなわち、 Ｈ＝（Ｌ／２）×ｔａｎθ …（２） なお、ＣＣＤカメラ３１の視野には複数のバンプＢがあ
るため、各バンプの影画像にラベリング処理を施し、予
めＣＰＵ４１内に記憶されているバンプＢの位置座標と
照合する。そして、視野内の全てのバンプＢについて同
様の処理を行い、各バンプ高さＨを求め、データ記憶部
４４に記憶する。
【００４５】次に、予めプログラムされた通りにＸＹテ
ーブル２１を作動し、基板Ｗの次の領域がＣＣＤカメラ
３１の視野領域Ｒに入るように移動し、同様の測定を繰
り返す。
【００４６】なお、図５の（ａ）に示すように隣接する
バンプＢの影同士が重なって先端部分が検出できないと
きには、第１の予備光源３３ａ及び第２の予備光源３３
ｂを点灯することで、図５の（ｂ）に示すように良好な
影画像が得られるようにする。なお、図５中破線はバン
プＢの位置を示している。
【００４７】上述したように本第１の実施の形態に係る
バンプ高さ測定装置１０では、バンプＢに相対する二方
向から照明し、その二方向の影を含む画像を別々に撮像
し、この２つの画像に基づいてバンプＢの高さを測定す
るようにしている。したがって、基板を高精度に位置決
めする必要がなく、また、分解能の高い測定機器が不要
である。このため、高速、かつ、高精度に測定を行うこ
とができる。
【００４８】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
バンプ高さ測定装置１０Ａによって得られる画像の一例
を示す図である。なお、バンプ高さ測定装置１０Ａの構
成はバンプ高さ測定装置１０と同様の構成しているが、
カメラは色画像を撮像できるカラーＣＣＤカメラを使用
している。
【００４９】バンプ高さ測定装置１０Ａでは、第１の基
本光源３２ａと第２の基本光源３２ｂとの照明波長が例
えば緑色及び赤色というように異なっている。また、第
１の基本光源３２ａと第２の基本光源３２ｂとは同時に
バンプＢを照明する。
【００５０】このように構成されていると、第１の基本
光源３２ａにより照明されたバンプＢの影Ｓ３は図６の
（ａ）に示すようなものとなる。なお、影Ｓ３以外の部
分は緑色部Ｔ３となる。一方、第２の基本光源３２ｂに
より照明されたバンプＢの影Ｓ４は図６の（ｂ）に示す
ようなものとなる。なお、影Ｓ４以外の部分は赤色部Ｔ
４となる。図６中破線はバンプＢの位置を示している。
【００５１】ここで、第１の基本光源３２ａにより形成
された影Ｓ３は第２の基本光源３２ｂにより照明される
ことになるが、影Ｓ３を生成した第１の基本光源３２ａ
とは波長が異なるため緑色部Ｔ３とは明らかに画像信号
値が異なる。同様に影Ｓ４も同様に赤色部Ｔ４とは画像
信号値が異なる。
【００５２】したがって、ＣＣＤカメラ３１で撮像され
た画像は図６の（ｃ）に示すように影Ｓ３及び影Ｓ４の
みを抽出することができる。すなわち、抽出された影画
像に基づいてバンプ高さ測定装置１０と同様にしてバン
プ高さを算出することができる。
【００５３】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る
バンプ高さ測定装置１０Ｂの動作タイミングを示す説明
図である。なお、バンプ高さ測定装置５０の構成はバン
プ高さ測定装置１０Ｂと同様の構成しているので詳細な
説明は省略する。
【００５４】バンプ高さ測定装置１０Ｂでは、２回分の
画像同期信号（ＶＤ）の間に第１の基本光源３２ａによ
る右ストロボと第２の基本光源３２ｂにより左ストロボ
を順次行い、一画面に画像入力し、図４の（ｃ）に示す
ようなバンプＢ二方向の影を一度に得るようにしてい
る。
【００５５】このため、バンプ高さ測定装置１０に比べ
画像を合成する処理を行う必要がないため、演算時間を
短縮することができる。図８は、本発明の第４の実施の
形態に係るバンプ高さ測定装置１０Ｃによって得られる
画像の一例を示す図である。なお、バンプ高さ測定装置
１０Ｃの構成はバンプ高さ測定装置１０と同様の構成し
ている。
【００５６】バンプ高さ測定装置１０Ｃでは、次のよう
にして基板Ｗ表面上のバンプＢの高さを計測する。保持
部２０のＸＹテーブル２１をＣＣＤに測定対象となる基
板Ｗを吸着保持させ、予めＣＰＵ４１にプログラムされ
た視野座標に基づいて、ＣＣＤカメラ３１の視野位置に
ＸＹテーブル２１を位置決めする。
【００５７】図３の（ａ）に示すように画像同期信号
（ＶＤ）により第１の基本光源３２ａを所定時間点灯
（右ストロボ）し、ＣＣＤカメラ３１で撮像し、影のみ
を抽出できる所定レベルで二値化し、画像処理回路４２
内の画像メモリＭ１に記憶する。図８の（ａ）は画像メ
モリＭ１に記憶された画像の模式図である。なお、図８
の（ａ）中Ｓ１はバンプＢの影部分、Ｔ１は影以外の部
分を示している。
【００５８】次に図３の（ｂ）に示すように画像同期信
号（ＶＤ）により第２の基本光源３２ｂを所定時間点灯
（左ストロボ）し、ＣＣＤカメラ３１で撮像し、影のみ
を抽出できる所定レベルで二値化し、画像を画像メモリ
Ｍ２に記憶する。図８の（ｂ）は画像メモリＭ２に記憶
された画像の模式図である。なお、図８の（ｂ）中Ｓ２
はバンプＢの影部分、Ｔ２は影以外の部分を示してい
る。
【００５９】また、図８中破線はバンプＢの位置を示し
ている。なお、ＣＣＤカメラ３１の視野内には複数のバ
ンプＢが存在するが、ここでは１個のバンプＢについて
のみ説明する。
【００６０】次に画像処理回路４２では、画像メモリＭ
１について図８の（ｃ）に示すように影Ｓ１の先端位置
（ｘ２，ｙ２）を外接長方形処理によって求める。同様
に画像メモリＭ２についても図８の（ｄ）に示すように
影Ｓ２の先端位置（ｘ１，ｙ１）を外接長方形処理によ
って求める。
【００６１】次に、影Ｓ１の先端位置（ｘ２，ｙ２）と
相対する影Ｓ２の先端位置（ｘ１，ｙ１）からバンプＢ
の高さを求めるには２つの座標がバンプＢの影であるこ
とを関連付ける。
【００６２】まず、図８の（ｅ）に示すように画像メモ
リＭ１から影Ｓ１の外接長方形において影の先端位置
（ｘ２，ｙ２）を示すコーナー座標と対角の座標（ｘ２
ａ，ｙ２ａ）を示すコーナ座標と対角の座標（ｘ２ａ，
ｙ２ａ）に最も近い（ｘ１ａ，ｙ１ａ）がある外接長方
形を影Ｓ２とする。
【００６３】ここでバンプＢの相対する２つの影の長さ
Ｌは、影Ｓ１の先端位置（ｘ２，ｙ２）と影Ｓ２の先端
位置（ｘ１，ｙ１）を結ぶ直線の長さであり、次式で算
出できる。
【００６４】 Ｌ＝√（（ｘ２−ｘ１）2 ＋（ｙ１−ｙ２）2 ） …（３） 次に式（３）で算出した影の長さＬと第１の基本光源３
２ａ，第２の基本光源３２ｂの仰角θ（この場合には３
０度）から次式でバンプ高さＨを算出する。すなわち、 Ｈ＝（Ｌ／２）×ｔａｎθ …（４） なお、ＣＣＤカメラ３１の視野には複数のバンプＢがあ
るため、各バンプの影画像にラベリング処理を施し、予
めＣＰＵ４１内に記憶されているバンプＢの位置座標と
照合する。そして、視野内の全てのバンプＢについて同
様の処理を行い、各バンプ高さＨを求め、データ記憶部
４４に記憶する。
【００６５】次に、予めプログラムされた通りにＸＹテ
ーブル２１を作動し、基板Ｗの次の領域がＣＣＤカメラ
３１の視野領域Ｒに入るように移動し、同様の測定を繰
り返す。
【００６６】上述したように本第４の実施の形態に係る
バンプ高さ測定装置１０Ｃでは、上述したバンプ高さ測
定装置１０と同様の効果が得られるとともに、相対する
２つの影の先端位置を別々に認識するので、影の投影方
向への挟ピッチバンプ配置に対応できる。
【００６７】なお、本発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではない。すなわち、上述したバンプ高さ測定
装置ではバンプ同士の影が干渉するときに基本光源の代
わりに予備光源を使用するようにしているが、基本光源
やＸＹテーブルを回転させて影の干渉を解消するように
してもよい。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００６８】
【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、照
明工程でワークのバンプを含む領域に対して所定の仰角
で、かつ、相対する二方向から光を照明し、バンプの影
をワーク上に投影し、撮像工程でワーク上の領域を撮像
してバンプの影を有する画像信号を出力し、影抽出工程
で画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像
信号を出力し、影長さ演算工程で二値化影画像信号から
バンプの二方向の影の先端間の長さを求め、得られた影
の長さと仰角からバンプの高さを求めるようにしてい
る。このため、ワークを高精度に位置決めしたり、測定
機器の分解能を向上させることがない。したがって、容
易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定すること
ができる。
【００６９】請求項２に記載された発明によれば、照明
工程は、照明を二方向から交互に行うものであり、撮像
工程は、照明毎に画像信号を出力するものであるから、
各バンプについて２枚の画像を得ることとなり、バンプ
の影の判断が容易となる。
【００７０】請求項３に記載された発明によれば、照明
工程は、隣接したバンプの影が重複した場合に、その照
明方向を変えることで測定対象となるバンプの影に隣接
したバンプの影が重複しないようにすることができる。
【００７１】請求項４に記載された発明によれば、影抽
出工程は、画像の膨張と収縮とを同一回数行って分離し
ている二方向の影を連結するので高精度の測定が可能と
なる。
【００７２】請求項５に記載された発明では、連結工程
は、画像の膨張と収縮は影の投影方向成分のみに行うこ
とで、影の投影方向と直交する方向に隣接したバンプの
影の重複を低減することができる。
【００７３】請求項６に記載された発明によれば、影抽
出工程は、照明毎の画像信号について対応する画素毎に
減算してバンプの影以外の画像信号を相殺した後、得ら
れた画像信号の絶対値をバンプの影と他の部分とで分離
できるしきい値で二値化して出力するので、容易にバン
プの影のみを抽出することができる。
【００７４】請求項７に記載された発明によれば、影抽
出工程は、照明毎の画像信号について対応する画素毎に
加算することで、得られた画像信号をバンプの影と他の
部分とで分離できるしきい値で二値化して出力するの
で、容易にバンプの影のみを抽出することができる。
【００７５】請求項８に記載された発明によれば、照明
工程において、照明は同時に、かつ、異なる波長で行っ
ているので、一度に二方向の影を撮像することができ、
測定時間をさらに短縮することができる。
【００７６】請求項９に記載された発明によれば、撮像
工程において、一画面にバンプの二方向の影を記録して
いるので、２方向の影を合成する工程が不要となり、演
算時間を短縮することができる。
【００７７】請求項１０に記載された発明は、バンプを
相対する二方向から交互に照明することで、２つの画像
信号を得て、これらの画像信号からバンプの影のみを抽
出した２つの二値化画像信号に基づいて、バンプの二方
向の影の先端位置をそれぞれ求め、これら先端位置間の
長さを影長さとし、この影長さと仰角からバンプの高さ
を求めるようにした。
【００７８】このため、ワークを高精度に位置決めした
り、測定機器の分解能を向上させることがない。したが
って、容易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定
することができる。
【００７９】請求項１１に記載された発明によれば、バ
ンプを相対する二方向から照明することで、ワーク上に
投影されたバンプの二方向の影を撮像し、この画像信号
からバンプの影のみを二値化して抽出し、この二値化画
像信号から二方向の影の先端間の長さを求めることで、
バンプの高さを求めることができる。
【００８０】このため、ワークを高精度に位置決めした
り、測定機器の分解能を向上させることがない。したが
って、容易に高速、かつ、高精度にバンプの高さを測定
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置の構成を示すブロック図。
【図２】同バンプ高さ測定装置の要部を示す図。
【図４】同バンプ高さ測定装置の動作タイミングを示す
説明図。
【図４】同バンプ高さ測定装置における画像の一例を示
す図。
【図５】同バンプ高さ測定装置における画像の別の例を
示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置における画像の一例を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置の動作タイミングを示す説明図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置における画像の一例を示す図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…バンプ高さ測定装置 ２０…保持部 ２１…ＸＹテーブル ３０…光学系部 ３１…ＣＣＤカメラ（撮像部） ３２ａ，３２ｂ…基本光源 ３３ａ，３３ｂ…予備光源 ４０…制御部 ４１…ＣＰＵ ４２…画像処理回路 ４３…表示部 ４４…データ記憶部 Ｗ…基板 Ｂ…バンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置の構成を示すブロック図。
【図２】同バンプ高さ測定装置の要部を示す図。
【図３】同バンプ高さ測定装置の動作タイミングを示す
説明図。
【図４】同バンプ高さ測定装置における画像の一例を示
す図。
【図５】同バンプ高さ測定装置における画像の別の例を
示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置における画像の一例を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置の動作タイミングを示す説明図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るバンプ高さ測
定装置における画像の一例を示す図。
【符号の説明】 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…バンプ高さ測定装置 ２０…保持部 ２１…ＸＹテーブル ３０…光学系部 ３１…ＣＣＤカメラ（撮像部） ３２ａ，３２ｂ…基本光源 ３３ａ，３３ｂ…予備光源 ４０…制御部 ４１…ＣＰＵ ４２…画像処理回路 ４３…表示部 ４４…データ記憶部 Ｗ…基板 Ｂ…バンプ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワークの表面に形成された突起状のバンプ
    の高さを測定するバンプ高さ測定方法において、 上記ワークの上記バンプを含む領域に対して所定の仰角
    で、かつ、相対する二方向から光を照明し、上記バンプ
    の影を上記ワーク上に投影する照明工程と、 この照明工程で照明されている上記ワーク上の上記領域
    を撮像して上記バンプの影を有する画像信号を出力する
    撮像工程と、 この撮像工程で得られた上記画像信号から上記バンプの
    影のみが抽出された二値化画像信号を出力する影抽出工
    程と、 この影抽出工程で抽出された上記二値化影画像信号から
    上記バンプの二方向の影の先端間の長さを求め、得られ
    た影の長さと上記仰角から上記バンプの高さを求める影
    長さ演算工程とを備えていることを特徴とするバンプ高
    さ測定方法。
  2. 【請求項２】上記照明工程は、上記照明を上記二方向か
    ら交互に行うものであり、 上記撮像工程は、上記照明毎に画像信号を出力するもの
    であることを特徴とする請求項１に記載のバンプ高さ測
    定方法。
  3. 【請求項３】上記照明工程は、隣接したバンプの影が重
    複した場合にその照明方向を変える工程を含むことを特
    徴とする請求項１に記載のバンプ高さ測定方法。
  4. 【請求項４】上記影抽出工程は、画像の膨張と収縮とを
    同一回数行って分離している上記二方向の影を連結する
    連結工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載
    のバンプ高さ測定方法。
  5. 【請求項５】上記連結工程は、上記画像の膨張と収縮は
    上記影の投影方向成分のみに行うことを特徴とする請求
    項４に記載のバンプ高さ測定方法。
  6. 【請求項６】上記影抽出工程は、上記照明毎の画像信号
    について対応する画素毎に減算して上記バンプの影以外
    の画像信号を相殺した後、得られた画像信号をバンプの
    影と他の部分とで分離できるしきい値で二値化して出力
    することを特徴とする請求項１に記載のバンプ高さ測定
    方法。
  7. 【請求項７】上記影抽出工程は、上記照明毎の画像信号
    について対応する画素毎に加算することで、得られた画
    像信号をバンプの影と他の部分とで分離できるしきい値
    で二値化して出力することを特徴とする請求項１に記載
    のバンプ高さ測定方法。
  8. 【請求項８】上記照明工程において、上記照明は同時
    に、かつ、異なる波長で行うことを特徴とする請求項１
    に記載のバンプ高さ測定方法。
  9. 【請求項９】上記撮像工程において、一画面に上記バン
    プの二方向の影を記録することを特徴とする請求項２に
    記載のバンプ高さ測定方法。
  10. 【請求項１０】ワークの表面に形成された突起状のバン
    プの高さを測定するバンプ高さ測定方法において、 上記ワークの上記バンプを含む領域に対して所定の仰角
    で、かつ、相対する二方向から交互に光を照明し、上記
    バンプの影を上記ワーク上に投影する照明工程と、 この照明工程で照明されている上記ワーク上の上記領域
    を撮像して上記バンプの影を有する２つの画像信号を上
    記照明毎にそれぞれ出力する撮像工程と、 この撮像工程で得られた上記２つ画像信号から上記バン
    プの影のみがそれぞれ抽出された２つの二値化画像信号
    を出力する影抽出工程と、 この影抽出工程で抽出された上記２つの二値化影画像信
    号から上記バンプの二方向の影の先端位置をそれぞれ求
    め、これら先端位置間の長さを影長さとし、この影長さ
    と上記仰角から上記バンプの高さを求める影長さ演算工
    程とを備えていることを特徴とするバンプ高さ測定方
    法。
  11. 【請求項１１】ワークの表面に形成された突起状のバン
    プの高さを測定するバンプ高さ測定装置において、 上記ワークを保持して相対的に位置決めする保持部と、 この保持部に保持された上記ワークの上記バンプを含む
    領域に対して所定の仰角で、かつ、相対する二方向から
    光を照明し、上記バンプの影を上記ワーク上に投影する
    照明部と、 この照明工程で照明されている上記ワーク上の上記領域
    を撮像して上記バンプの影を有する画像信号を出力する
    撮像部と、 この撮像工程で得られた上記画像信号から上記バンプの
    影のみが抽出された二値化画像信号を出力する影抽出部
    と、 この影抽出工程で抽出された上記二値化影画像信号から
    上記バンプの二方向の影の先端間の長さを求め、得られ
    た影の長さと上記仰角から上記バンプの高さを求める影
    長さ演算部とを備えていることを特徴とするバンプ高さ
    測定装置。
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