JPS60134390A - パタ−ン読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明はパターン読取り装置、詳しくはレンズ等の光学
的な手段により撮像素子上に光学像を結びパターン特に
物品の高さを読み取るための撮像素子のダイナミックレ
ンジを広げる機能を具備した装置に関する。

（２）技術の背景 物体認識や検査に関する技術が開発され、平面パターン
の認識技術はかなり一般的になっているが、三次元の物
品の高さや形状を知る技術は未だ十分に開発されていな
い状態にある。印刷基板を例にとると、括板上にｔｌｉ
ｌ′ｆｔ３で配線パターンが形成され、そのパターンの
上に集積回路が形成されたチップやコンデンサー（以下
には物品と略称する）がのせられ印刷基板は所定の機能
を果すものとなっている。

かかる印刷基板においては、物品が間違って実装されて
いないかどうか、すなわち実装されるべきところに物品
が実装されなかったかまたは実装すべきでないところに
物品が実装されたかどうかを知ることが重要である。

（３）従来技術と問題点 前記した如き組立の誤りの検査は従来人手によってなさ
れてきたもので、それの自動化が要望されている。物品
の特徴はそれが高さをもっていることであるので、物品
の高さの検知が重要な課題であることはいうまでもない
。また例えば印刷基板において物品が正しい位置ではあ
っても正常に取り付けられずに物品が浮いた状態にある
場合、印刷基板を所定の容器に収めたときに浮いた物品
が隣の印刷基板に衝突し事故を起すこともある。

そこで、正常な物品が取り付けられたか否かだけでなく
、物品が正常に取り付けられたか否かの検査においても
高さ情報の検知が重要である。

物品の高さ情報を検知するについて、従来は光切断法が
用いられてきた。その方法によると、ある高さをもった
物品に対して線状の光を投入すると、物品上に明るい基
線が見える。照明は垂直方向からなし、斜め方向からこ
の基線を見ると、この基線が直線でなくなった分だけ物
品の高さが変位していることになる。そこで基線からず
れた量を検知することによって物品の高さをめるのであ
る。

かかる方法において反射光の光量の問題がある。

例えば印刷基板において各部分ごとに光の反射量が異な
り、また同′じＩＣパッケージにおいても、例えば黒地
の部品に白で文字や記号が捺印されていると、黒の部分
と白の部分では光の反射量が異なる。ここで、弱い光に
信号レベルを合せると強い反射率をもったところからは
光量の大なる反射光が生じ、光検知器を飽和させそれが
働かないことになる。他方強い光に信号レベルを合せる
と、反射率の低いところからくる光はノイズに埋もれて
高さ情報を検知できないことになる。

従来の撮像素子のダイナミックレンジは１：１０００程
度であった。高さを読み取るべき試料の反射率が１〜１
００倍に変動する場合、大なる反射率をもった部分に感
度を合せると、小なる反射率の部分からの信号のダイナ
ミックレンジば１：１０になり十分な信号の分析がなさ
れない。かくして、試料の高さを検知するため物品に光
を当て、その光を観測する方法において、種々の反射率
をもつ部分を扱うために撮像素子が広いダイナミックレ
ンジをもつことが要望されている。

（４）発明の目的 本発明は上記従来の問題に鑑み、レンズ等の光学的な手
段により撮像素子上に光学像を結びパターンを読み取り
高さ情報を検知するパターン読取り装置において、撮像
素子のダイナミ・ツクレンジが広げられ、反射率が部分
によって異なる物品の高さ情報を正確かつ迅速に読み取
ることを可能にする装置を提供することを目的とする。

（５）発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば、光学的手段により撮
像素子上に試料の光学像を結びパターンを読み取って試
料の高さ情報を検知する装置において、走査したパター
ンのパターン強度を記憶する手段を設け、前記撮像素子
の感度を、記憶したパターンの明るさに応じ調整する構
成としたことを特徴とするパターン読取り装置を提供す
ることによって達成される。

（６）発明の実施例 以下本発明実施例を図面によって詳説する。

前記した如く試料の各点での光強度はそれぞれ異なって
いる。本発明においては試料の各部分における反射率の
如何にかかわらず検知に用いるビームスポットがどの位
置にあるかを検知する。そのために、センナの感度を試
料の反射率に応じて変えるのである。すなわち、明るい
ところ（光反射率の大なるところ）ではセンサにおける
蓄積時間を短くし、反対に光反射率の小なるところでは
長い時間光を蓄積し、弱い光からも電気的信号を取り出
すことを本発明者は考えた。そのためには、１度走査し
て得られたデータを記憶しζおき、高さを知るための２
回目の走査を行う。そして最初に走査した光量の値によ
り２回目の走査にお６ノるセンサでの蓄積時間を変えセ
ンサの感度を制御する。いいかえると、１度目の走査に
より得られたパターンの明るさ情報をもとにし、２度目
の走査時に以前読み取ったパターンの明るさ情報により
撮像系の感度調節を行い撮像系のダイナミックレンジを
広げるものである。

第１図に本発明の第１実施例を示す。回転ミラー１によ
り試料２の表面を光ビーム（例えばレーザからのスポッ
トビーム）３で走査する。試料２からの反射光は円筒レ
ンズ４により線状に斜め方向から結像される。この線は
光ビームの当る高さにより点線で示される位置に平行移
動する。そこでこの線に直角にラインセンサ５を置き、
ピーク検出回路９により信号のく−クを検出し、計数回
路１０でピークが現れるまでのクロックを数え光ビーム
の当っている点の高さを知る。ここで第１回目の走査で
は光ビーム３が試料２の面上のある点に当っている間に
ラインセンサ５の一走査を完了させその信号を＾／Ｄコ
ンバータ６によりディジタル化し、ラインセンサ５の走
査毎に最大値を記憶回路７に記憶する。次に試料面上の
同一ラインを再度光ビームで走査し各点での信号強度を
記憶回路７から読み出し、この値を可変周波数発振器（
ＶＦＯ）８に加え、記４．ｆｌされた値が大きい時、発
振周波数を上げラインセンサのＭ積降間を短くしライン
センサ５の感度を下げて、その点の反射光信号を読み取
りラインセンサーの飽和を防ぐようにしたものである。

第２図には本発明の第２実施例が示される。この実施例
では第１実施例の記憶回路７の代りにレジスタ１１を設
け、ある点での反射信号を読み取ると、その値をレジス
タ１１に入れ、即その値により感度調整を行うものであ
る。第１実施例の記憶回路７においては、１度走査した
データを記憶する容量の大なる記憶回路が必要であった
が、レジスタ１１はある時点で走査したデータを記憶す
るだけでよいから、記憶容量の小なるもので足りる。更
にこの実施例は、走査がある点にあるうちに走査速度を
変えて読取りを行う利点がある。

第３図には本発明の第３実施例が示される。基本原理は
上記の実施例と同じであるが、レンズ４の前面に液晶モ
ジュレータ（シャッタ）１２を置き、記憶した反射強度
情報を基にモジュレータ１２の光透過率（または液晶シ
ャッタの開孔量）を制御して光量を制御する。

（７）発明の効果 以上詳細に説明した如く本発明によれば、光学的手段に
より撮像素子上に被撮像体の光学像を結びパターンを読
み取って被撮像体の高さ情報を検知するパターン読取り
装置において、パターンを走査しパターン強度を記憶し
た後に、記１、Ｑシたパターンの明るさに応し撮像素子
の感度または結像光学系の透過率を調整することにより
撮像素子のダイナミックレンジを広げることが可能にな
り、それによって被撮像の高さ情報が正確、迅速、自動
的に得られることになり、半導体装置の組立の自動化さ
れた検査を可能にするについて効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明の第１、第２および第３
実施例のシステムを示す部分的には部品を示す回路図で
ある。 １一回転ミラー、２−試料、３−＝光ビーム、４−円筒
レンズ、５−　ラインセンサ、６−　Δ／Ｄコンバータ
、７−記１．ａ回路、８−可変周波数発振器、９−ピー
ク検出回路、１０−計数回路、１１−・レジスタ、１２
一液晶シャソタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１光学的手段により撮像素子上に試料の光学像を結
   びパターンを読み取って試料の高さ情報を検知する装置
   において、走査したパターンのパターン強度を記憶する
   手段を設げ、前記撮像素子の感度を、記憶したパターン
   の明るさに応じ調整する構成としたことを特徴とするパ
   ターン読取り装置。 （２）結像光学系の光透過率を、記憶したパターンの明
   るさに応じパターン走査中に調整する構成としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパターン読取り
   装置。