TW201643370A - 三維測量裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供在利用相移法進行高度測量時利用週期相異的複數種光謀求量程的擴大並且謀求測量時間的短縮化之三維測量裝置。 本發明的基板檢查裝置1係具備：照明裝置4，係能夠對印刷基板2從斜上方照射兩種光圖案；攝像機5，係對印刷基板2上受到光圖案照射的部分進行攝像；及控制裝置6，係實施基板檢查裝置1內的各種控制、圖像處理、演算處理。控制裝置6係根據照射第1週期的第1光圖案而得的圖像資料取得第1高度測量值，從該圖像資料取得增益及偏差之值。接著，根據照射第2週期的第2光圖案而得的圖像資料，利用前述增益和偏差之值取得第2高度測量值。接著，取得根據第1測量值及第2測量值所特定出的高度資料作為真正的高度資料。

Description

三維測量裝置

本發明係有關利用相移(phase shift)法進行高度測量的三維測量裝置。

一般而言，在將電子零件安裝至印刷基板上時，先是將焊膏(cream solder)印刷至配設在印刷基板上的預定之電極圖案(pattern)上。接著，利用該焊膏的黏性，將電子零件初步固定在印刷基板上。然後，將前述印刷基板送進迴焊(reflow)爐，經預定之迴焊步驟，藉此而進行焊接。最近，有必須在送進迴焊爐前的階段檢查焊膏的印刷狀態而於進行該檢查時使用三維測量裝置。

近年來，提出有許多種使用光的所謂非接觸式的三維測量裝置被，例如提出有使用相移法的三維測量裝置的相關技術。

在該利用相移法的三維測量裝置中，係由光源與光柵之組合構成照射手段，藉由照射手段，將光圖案照射至被測量物(在本例中為印刷在印刷基板的焊膏)其中，該光源係發出預定之光、該光柵係將來自該光源的光轉換成具正弦波狀(條紋狀)光強度分布的光圖案。接著，使用配置在正上方的攝像手段觀測基板上的點。 就攝像手段而言，使用由透鏡(lens)及攝像元件等構成的CCD(Charge Coupled Device；電荷耦合元件)攝像機(camera)等。

在上述構成下，藉由攝像手段拍攝到的圖像資料上的各座標(像素)的光的強度(亮度)I係以下式(R1)給定。

I=f．sin +e...(R1)

式中，f：增益(gain)，e：偏差(offset)，：光圖案的相位。

此處，藉由對上述光柵進行切換控制，令光圖案的相位例如以四步(+0、+90°、+180°、+270°)變化，取得具有與該些四步變化對應的強度分布I₀、I₁、I₂、I₃之圖像資料，根據下式(R2)而消除f(增益)與e(偏移)，求取相位。

=tan^-1[(I₁-I₃)/(I₂-I₀)]...(R2)

接著，使用該相位，根據三角量測的原理，求取焊膏等被測量物上的各座標(X,Y)的高度(Z)。

然而，實際的被測量物有高有低。例如就焊膏而言，有薄膜狀者，也有呈圓錐台狀突起者。於是，當配合這些被測量物當中的最大高度而擴大所照射的光圖案的週期(條紋的間隔)，解析度便會變低，而有測量精度惡化之虞。相對於此，縮窄光圖案的週期能夠謀求精度的提升，但有高度的可測量量程(range)變得不足( 條紋級序改變了)之虞。

有鑒於此，近年來，為了解決量程不足的問題，有提出一種利用週期相異的兩種光圖案進行測量的三維測量裝置(參照例如下述之專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-167464號公報

然而，如同上述，在利用相移法的三維測量中，係必須令所照射的光圖案的相位以四步(或三步)變化，拍攝四張(或三張)圖像。

因此，當使用週期相異的兩種光圖案時，係例如先照射第1週期的第1光圖案，令其相位以四步(或三步)變化，在該些相位的第1光圖案下拍攝四張(或三張)圖像，然後照射第2週期的第2光圖案，令其相位以四步(或三步)變化，在該些相位的第2光圖案下拍攝四張(或三張)圖像，如此，必須針對各光圖案逐一拍攝四次(或三次)，共計拍攝八次(或六次)，而有攝像時間大幅增加之虞。

此外，當為在一片印刷基板上設定有許多測量對象範圍時，該一片印刷基板的測量所須花費的時間更會成為數倍之多。因此，係冀盼測量時間的進一步短縮化。

另外，上述課題未必僅會存在於印刷在印刷基板上的焊膏等的高度測量，亦存在於其他三維測量裝置的領域裡。

本發明乃係鑒於上述情事而研創，目的在於提供能夠在利用相移法進行高度測量時利用週期相異的複數種光謀求量程的擴大並且謀求測量時間的短縮化之三維測量裝置。

以下，針對解決上述課題的各較佳手段，分項進行說明。另外，視需要，為相對應的手段附註其特有的作用效果。

手段1.一種三維測量裝置，係具備：照射手段，係能夠對至少被測量物照射具條紋狀光強度分布且週期(條紋間距(pitch))相異的複數種光圖案；相位控制手段，係能夠將從前述照射手段照射的前述光圖案的相位變化複數種；攝像手段，係能夠拍攝來自受到前述光圖案照射的前述被測量物之反射光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述攝像手段拍攝到的圖像資料而藉由相移法執行前述被測量物的三維測量；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係根據將第1週期的第1光圖案以第1預定數之種類(例如三種或四種)的相位照射而所拍攝到的前述第1預定數之張數的圖像資料，進行該圖像 資料上的被測量座標(像素)的測量，取得該測量值(高度測量值或相位測量值)作為前述被測量座標的第1測量值；增益偏差取得手段，係根據在前述第1光圖案下拍攝到的前述第1預定數之張數的圖像資料，取得前述被測量座標的增益及/或偏差之值；第2測量值取得手段，係根據將與前述第1週期相異的第2週期的第2光圖案以比前述第1預定數之種類少的第2預定數之種類(例如一種或兩種)的相位照射而所拍攝到的前述第2預定數之張數的圖像資料，利用藉由前述增益偏差取得手段取得的增益及/或偏差之值，進行前述被測量座標的測量，取得該測量值(高度測量值或相位測量值)作為前述被測量座標的第2測量值；及高度資料取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及前述第2測量值特定出的高度資料作為前述被測量座標的高度資料。

依據上述手段1，係根據對被測量物照射第1週期的第1光圖案而得的圖像資料進行三維測量，取得該測量值作為第1測量值，並且根據對被測量物照射第2週期的第2光圖案而得的圖像資料等進行三維測量，取得該測量值作為第2測量值。接著，取得根據第1測量值及第2測量值特定出的高度資料作為被測量座標的真正的高度資料。藉此，能夠獲得下述兩者效果：屬於利用長週期光圖案之優點的能夠擴大高度的可測量量程之效果、及屬於利用短週期光圖案之優點的能夠實現解析度高的高精度的測量之效果。就結果而言，能夠以寬的量程進行 高解析度的測量，從而能夠實現更高精度的測量。

此外，在本手段中，係利用根據以第1光圖案進行之測量時所拍攝到的圖像資料而得的各座標的增益和偏差之值，藉此，在進行以第2光圖案進行之測量時，在第2光圖案下應要拍攝的圖像張數(攝像次數)可比在第1光圖案下應要拍攝的圖像張數少。

例如，當為將第1光圖案以四種相位照射，在該些相位的第1光圖案下拍攝到四張圖像後，將第2光圖案以一種相位照射，在該相位的第2光圖案下拍攝一張圖像，此時，攝像次數共計五次，攝像時間大幅減少。

因此，相較於單單僅是使用週期相異的兩種光圖案的習知技術，總攝像次數可較少，從而能夠縮短攝像時間。就結果而言，能夠飛躍性地縮短測量時間。

手段2.如前述手段1之三維測量裝置，其中當前述第2預定數為1時，前述第2測量值取得手段係於取得前述第2測量值時，算出至少滿足下式(S1)之關係的前述第2光圖案的相位θ。

V₀=A sin θ+B...(S1)

其中，V₀：被測量座標的亮度值，A：被測量座標的增益，B：被測量座標的偏差。

依據上述手段2，在第2光圖案下的攝像次數只需一次，因此上述手段1的作用效果更加奏效。

針對「sin θ」整理上述式(S1)，即成為如下式(S2)。

sin θ=(V₀-B)/A...(S2)

此處，針對相位θ解上述式(S2)，即能夠導出下式(S3)。

θ=sin^-1{(V₀-B)/A}...(S3)

如上述，相位θ係能夠藉由以第2光圖案取得之既知的亮度值V₀及以第1光圖案取得之既知的增益A及偏差B來特定出。

手段3.如前述手段1之三維測量裝置，其中當前述第2預定數為2時，前述第2測量值取得手段係於取得前述第2測量值時，算出至少滿足下式(T1)、(T2)之關係的前述第2光圖案的相位θ。

V₀=A sin θ+B...(T1)

V₁=A sin(θ+90°)+B...(T2)

其中，V₀、V₁：兩張圖像資料的被測量座標的亮度值，A：被測量座標的增益，B：被測量座標的偏差。

依據上述手段3，僅需在相位相差90°的兩種第2光圖案下進行兩次攝像，因此上述手段1的作用效果更加奏效。

從上述式(T2)導出下式(T3)。

V₁=A sin(θ+90°)+B =A cos θ+B...(T3)

針對「cos θ」整理上述式(T3)，形成如下式(T4)。

cos θ=(V₁-B)/A...(T4)

此外，針對「sin θ」整理上述式(T1)，形成如下式(T5)。

sin θ=(V₀-B)/A...(T5)

接著，將上述式(T4)、(T5)代入下式(T6)，即導出下式(T7)。

tan θ=sin θ/cos θ...(T6) ={(V₀-B)/A}/{(V₁-B)/A} =(V₀-B)/(V₁-B)...(T7)

此處，針對相位θ解上述式(T7)，即能夠導出下式(T8)。

θ=tan^-1{(V₀-B)/(V₁-B)}...(T8)

如上述，相位θ係能夠藉由以第2光圖案取得之既知的亮度值V₀、V₁及以第1光圖案取得之既知的偏差B來特定出。

此外，依據上述手段3，係能夠根據使用「tan^-1」的演算式求取相位θ，因此能夠以-180°至180°的360°之範圍進行高度測量，從而能夠更擴大量程。

手段4.如前述手段1至3中任一手段之三維測量裝置，其中前述被測量物為印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓(wafer)基板的焊料凸塊(solder bump)。

依據上述手段4，係能夠進行印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓基板的焊料凸塊的高度測量等。更 甚者，係能夠在焊膏或焊料凸塊的檢查中，根據其測量值進行焊膏或焊料凸塊的良否判定。因此，在該檢查中，便達到前述各手段的作用效果，從而能夠高精度地進行良否判定。就結果而言，能夠謀求焊料印刷檢查裝置或焊料凸塊檢查裝置的檢查精度之提升。

1‧‧‧基板檢查裝置

2‧‧‧印刷基板

4‧‧‧照明裝置

4a‧‧‧光源

4b‧‧‧液晶光柵

5‧‧‧攝像機

6‧‧‧控制裝置

22‧‧‧照明控制手段

24‧‧‧圖像資料記憶手段

25‧‧‧增益/偏差記憶手段

26‧‧‧三維測量手段

27‧‧‧測量值記憶手段

28‧‧‧高度資料取得手段

A‧‧‧增益

B‧‧‧偏差

第1圖係示意性顯示基板檢查裝置之概略構成圖。

第2圖係顯示基板檢查裝置的電性構成之方塊(block)圖。

第3圖係顯示藉由各光圖案達到的解析度等之說明圖。

以下，針對一實施形態，參照圖式進行說明。第1圖係示意性顯示具備本實施形態的三維測量裝置之基板檢查裝置1之概略構成圖。如第1圖所示，基板檢查裝置1係具備：載置台3，係用以載置印刷有作為被測量物的焊膏之印刷基板2；作為照射手段的照明裝置4，係對印刷基板2表面從斜上方照射預定之光圖案；作為攝像手段的攝像機5，係用以對印刷基板2上受到光圖案照射的部分進行攝像；及控制裝置6，係用以實施基板檢查裝置1內的各種控制、圖像處理、演算處理。

在載置台3係設有馬達(motor)15、16，該馬達15、16由控制裝置6(馬達控制手段23)驅動控制，藉此，驅使載置在載置台3上的印刷基板2往任意方向(X軸方 向及Y軸方向)滑移(slide)。

照明裝置4係具備發出預定之光的光源4a及將來自該光源4a的光轉換成具正弦波狀(條紋狀)光強度分布的光圖案之液晶光柵4b，能夠對印刷基板2從斜上方照射相位變化複數種的條紋狀的光圖案。

更詳言之，從光源4a發出的光係藉由光纖而導往一對集光透鏡(lens)，藉此形成為平行光。該平行光經過液晶光柵4b導往投影透鏡。接著，從投影透鏡對印刷基板2照射條紋狀的光圖案。

關於液晶光柵4b，係在一對透明基板間形成液晶層，並且具備配置在其中一方透明基板上的共同電極及以與該共同電極對向之方式並列設置在另一方透明基板上的複數個帶狀電極；藉由驅動電路，對分別連接至各帶狀電極的開關(switching)元件(薄膜電晶體等)進行導通/關斷(on/off)控制來控制施加至各帶狀電極的電壓，藉此，切換與各帶狀電極對應的各光柵線(line)的光透射率，形成由光透射率高的「亮部」與光透射率低的「暗部」構成的條紋狀的光柵圖案。接著，經由液晶光柵4b照射至印刷基板2上的光係因繞射作用致生的朦朧化等而成為具正弦波狀光強度分布的光圖案。

此外，照明裝置4係構成為能夠切換週期(條紋間距)相異的複數種光圖案進行照射。在本實施形態中係構成為能夠切換週期600μm的第1光圖案與週期800μm的第2光圖案兩種光圖案進行照射。此處，「600μm」相當於「第1週期」，「800μm」相當於「第2週期」。

更詳言之，係控制液晶光柵4b而例如產生以六條光柵線之寬度(三條光柵線之寬度的「亮部」與三條光柵線之寬度的「暗部」)為一週期的正弦波狀的光圖案，藉此而能夠照射週期600μm的第1光圖案。

另一方面，產生以八條光柵線之寬度(四條光柵線之寬度的「亮部」與四條光柵線之寬度的「暗部」)為一週期的正弦波狀的光圖案，藉此而能夠照射週期800μm的第2光圖案。

攝像機5係由透鏡和攝像元件等構成。就攝像元件而言，係採用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor；互補式金屬氧化物半導體)感測器。當然，攝像元件並不以此為限，例如亦可採用CCD感測器等。藉由攝像機5拍攝到的圖像資料係在該攝像機5內部轉換成數位訊號後，以數位訊號的形式輸入至控制裝置6(圖像資料記憶手段24)。接著，控制裝置6係根據該圖像資料，實施如後述的圖像處理和檢查處理等。從這層意義來看，控制裝置6係構成圖像處理手段。

接著，針對控制裝置6的電性構成進行說明。如第2圖所示，控制裝置6係具備：攝像機控制手段21，係控制攝像機5的攝像時序(timing)；照明控制手段22，係控制照明裝置4；馬達控制手段23，係控制馬達15、16；圖像資料記憶手段24，係記憶藉由攝像機5拍攝到的圖像資料(亮度資料)；增益/偏差記憶手段25，係記憶根據前述圖像資料算出的後述增益A及偏差B之值；三維測量手段26，係根據至少前述圖像資料進行三維測量；測 量值記憶手段27，係記憶該三維測量手段26的測量結果；高度資料取得手段28，係根據記憶在該測量值記憶手段27的測量值取得真正的高度資料(絕對高度資料)；及判定手段30，係根據藉由該高度資料取得手段28取得的高度資料檢測焊膏4的印刷狀態。藉由對照明裝置4(液晶光柵4b)進行控制的照明控制手段22，構成本實施形態的相位控制手段。

另外，雖省略圖示，但基板檢查裝置1係具備以鍵盤(keyboard)和觸控面板(touch panel)構成的輸入手段、具有CRT(Cathode Ray Tube；陰極射線管)或液晶等顯示畫面的顯示手段、供儲存檢查結果等之用的記憶手段、對焊料印刷機等輸出檢查結果等的輸出手段等手段。

接著，針對基板檢查裝置1進行的印刷基板2的檢查程序，根據按各檢查區域(area)進行的檢查例常作業(routine)詳細進行說明。此檢查例常作業乃係在控制裝置6執行。

控制裝置6(馬達控制手段23)係首先對馬達15、16進行驅動控制，令印刷基板2移動，使攝像機5的視野對準印刷基板2上的預定之檢查區域(測量範圍)。另外，檢查區域乃係以攝像機5的視野大小為一單位而預先分割印刷基板2表面的其中一個區域。

接著，控制裝置6係對照明裝置4的液晶光柵4b進行切換控制，將形成在該液晶光柵4b的光柵的位置設定為預定之基準位置(相位「0°」)，並且將其間距設定為與第1光圖案對應的週期600μm。

當液晶光柵4b的切換設定完成，控制裝置6便首先藉由照明控制手段22令照明裝置4的光源4a發光，開始進行第1光圖案(週期600μm)的照射，並且藉由攝像機控制手段21對攝像機5進行驅動控制，拍攝受該第1光圖案照射的檢查區域部分。此處，由攝像機5拍攝到的圖像資料係傳送到圖像資料記憶裝置24予以記憶。

在相位逐一移位90°而得的三種(相位「90°」、相位「180°」、相位「270°」)第1光圖案下同樣地進行上述一連串的攝像處理。藉此，針對預定之檢查區域，取得在相位逐一移位90°而得的第1光圖案下拍攝到的四張圖像資料。

接著，控制裝置6(三維測量手段26)係藉由相移法，根據上述四張圖像資料(亮度值)算出各座標的第1光圖案的相位θ₁。

此處，上述四張圖像資料的各座標的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃係能夠藉由下式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)表示。

[數學式1]V₁₀=A sin θ ₁+B‧‧‧(H1) V₁₁=A sin(θ ₁+90°)+B=A cos θ ₁+B‧‧‧(H2) V₁₂=A sin(θ ₁+180°)+B=-A sin θ ₁+B‧‧‧(H3) V₁₃=A sin(θ ₁+270°)+B=-A cos θ ₁+B‧‧‧(H4)式中，A：增益，B：偏差。

針對相位θ₁解上述式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)，即能夠導出下式(H5)。

[數學式2]θ ₁=tan^-1{(V₁₀-V₁₂)/(V₁₁-V₁₃)}‧‧(H5)

接著，使用如上述算出的相位θ₁，根據三角測量的原理，算出各座標的第1高度測量值，將該第1高度測量值作為第1測量值記憶至測量值記憶手段27。因此，上述一連串的處理功能構成本實施形態的第1測量值取得手段。

接著，根據在第1光圖案下拍攝到的上述四張圖像資料特定出各座標的增益A及偏差B。相關處理功能構成本實施形態的增益偏差取得手段。其中，增益A及偏差B的算出處理係在取得上述四張圖像資料後，與上述第1高度測量值的算出處理並行進行。

此處，針對算出增益A及偏差B的程序，更進一步詳細說明。四張圖像資料的各座標的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃與增益A及偏差B之關係係如同上述式(H1)至(H4)。

此處，將四張圖像資料的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃加起來，如下述[數學式3]整理上述式(H1)至(H4)，即能夠導出下式(H6)。

[數學式3]V₁₀+V₁₁+V₁₂+V₁₃=(A sin θ ₁+B)+(A cos θ ₁+B)+(-A sin θ ₁+B)+(-A cos θ ₁+B)=4B B=(V₁₀+V₁₁+V₁₂+V₁₃)/4‧‧‧(H6)

此外，根據上述式(H1)、(H3)，能夠導出下 式(H7)。

[數學式4]V₁₀-V₁₂=2 A sin θ ₁ sin θ ₁=(V₁₀-V₁₂)/2A‧‧‧(H7)

此外，根據上述式(H2)、(H4)，能夠導出下式(H8)。

[數學式5]V₁₁-V₁₃=2 A cos θ ₁ cos θ ₁=(V₁₁-V₁₃)/2A‧‧‧(H8)

接著，如下述[數學式6]所示，將上述式(H7)、(H8)代入下式(H9)，整理後即能夠導出下式(H10)。

如上述算出的各座標的增益A及偏差B係記憶至增益/偏差記憶手段25。

接著，控制裝置6係開始進行第2光圖案(週期800μm)的攝像處理。其中，第2光圖案的攝像處理係在第1光圖案的一連串的攝像處理結束後立即開始。亦即，係與上述第1高度測量值的算出處理以及增益A及偏差B的 算出處理並行進行。

更詳言之，控制裝置6係對照明裝置4的液晶光柵4b進行切換，將形成在該液晶光柵4b的光柵的位置再次設定為基準位置(相位「0°」)，並且將其間距設定為與第2光圖案對應的週期800μm。

當液晶光柵4b的切換設定完成，控制裝置6便首先藉由照明控制手段22令照明裝置4的光源4a發光，開始進行第2光圖案(週期800μm)的照射，並且藉由攝像機控制手段21對攝像機5進行驅動控制，拍攝受該第2光圖案照射的檢查區域部分。此處，由攝像機5拍攝到的圖像資料係傳送到圖像資料記憶裝置24予以記憶。

另外，本實施形態的第2光圖案的攝像處理係僅有在相位「0°」的第2光圖案下進行的一次。亦即，在本實施形態中，針對預定之檢查區域，僅取得在相位「0°」的第2光圖案下拍攝到的一張圖像資料。

接著，控制裝置6(三維測量手段26)係根據在第2光圖案下拍攝到的一張圖像資料(亮度值)與記憶在增益/偏差記憶手段25的增益A及偏差B之值，算出各座標的第2光圖案的相位θ₂。

此處，上述一張圖像資料的各座標的亮度值V₂₀係能夠藉由下式(H11)表示。

[數學式7]V₂₀=A sin θ ₂+B‧‧‧(H11)

針對相位θ₂解上述式(H11)，即能夠導出下式 (H12)。

[數學式8]sin θ ₂=(V₂₀-B)/A θ ₂=sin^-1{(V₂₀-B)/A}‧‧‧(H12)

接著，使用如上述算出的相位θ₂，根據三角測量的原理，算出各座標的第2高度測量值，將該第2高度測量值作為第2測量值記憶至測量值記憶手段27。因此，上述一連串的處理功能構成本實施形態的第2測量值取得手段。

接著，控制裝置6(高度資料取得手段28)係根據記憶在測量值記憶手段27的各座標的第1測量值及第2測量值，取得該座標的真正的高度資料。相關處理功能構成本實施形態的高度資料取得手段。

此處，針對高度資料的取得方法，根據第3圖所例示的具體例進行說明。在該例中，藉由第1光圖案(週期600μm)，能夠以「100(μm)」的單位精度測量在「-300(μm)」至「+300(μm)」之範圍內的高度，如「-300(μm)」、「-200(μm)」、「-100(μm)」……。另外，「+300(μm)」係相當於前個條紋級序的「-300(μm)」。

另一方面，藉由第2光圖案(週期800μm)，能夠以「100(μm)」的單位精度測量在「-400(μm)」至「+400(μm)」之範圍內的高度，如「-400(μm)」、「-300(μm)」、「-200(μm)」……。另外，「+400(μm)」係相當於前個條紋級序的「-400(μm)」。

接著，關於預定之被測量座標，當作為第1測量值取得的值為例如「+100(μm)」時，該被測量座標的真正的高度資料的候補係為條紋級序[1]的「+100(μm)」、條紋級序[2]的「+700(μm)」或條紋級序[3]的「+1300(μm)」。

此處，針對同一個被測量座標，當作為第2測量值取得的值為例如「-100(μm)」時，該被測量座標的真正的高度資料係特定出為與條紋級序[2]的第1測量值對應的值即「+700(μm)」。

此外，控制裝置6(判定手段30)係根據如上述獲得的檢查區域的各座標的真正的高度資料，檢測比基準面高之焊膏的印刷範圍，對該範圍內的各部位的高度進行積分，藉此算出所印刷的焊膏之量。

接著，控制裝置6(判定手段30)係將如上述求得的焊膏的位置、面積、高度或量等資料與預先記憶的基準資料進行比較判定，依據該比較結果是否落在容許範圍內來判定該檢查區域的焊膏的印刷狀態之良否。

在進行上述處理的期間，控制裝置6係對馬達15、16進行驅動控制而令印刷基板2移動至下一個檢查區域，之後，在全部的檢查區域重覆進行上述一連串的處理，據此，整個印刷基板2的檢查便結束。

如以上詳述，依據本實施形態，係根據將第1週期(週期600μm)的第1光圖案照射至印刷基板2而得的圖像資料進行三維測量，取得該測量值作為第1測量值，並且根據將第2週期(週期800μm)的第2光圖案照射至印 刷基板2而得的圖像資料等進行三維測量，取得該測量值作為第2測量值。接著，取得根據第1測量值及第2測量值特定出的高度資料作為真正的高度資料。藉此，能夠獲得下述兩者效果：屬於利用長週期的第2光圖案之優點的能夠擴大高度的可測量量程之效果、及為屬於週期短的第1光圖案之優點的能夠實現解析度高的高精度的測量之效果。就結果而言，能夠以寬量程進行高解析度的測量，從而能夠實現更高精度的測量。

此外，在本實施形態中，係利用根據以第1光圖案進行之測量時所拍攝到的圖像資料而得的各座標的增益A與偏差B之值，藉此，在進行以第2光圖案進行之測量時，在第2光圖案下應要拍攝的圖像張數(攝像次數)可比在第1光圖案下應要拍攝的圖像張數少。

具體而言，係構成為將第1光圖案以四種相位照射，在該些相位的第1光圖案下拍攝到四張圖像後，將第2光圖案以一種相位照射，在該相位的第2光圖案下拍攝一張圖像，因此，攝像次數共計五次，攝像時間大幅減少。

因此，相較於單單僅是使用週期相異的兩種光圖案的習知技術，可以較少的總攝像次數完成，從而能夠縮短攝像時間。就結果而言，能夠飛躍性地縮短測量時間。

另外，並不限於上述實施形態的記載內容，例如亦可實施如下述。當然，亦能夠為未例示於以下的其他應用例、變更例。

(a)在上述實施形態中，係將三維測量裝置具體化為對印刷形成在印刷基板2的焊膏的高度進行測量的基板檢查裝置1，但並不以此為限，例如亦可具體化為對印刷在基板上的焊料凸塊(solder bump)和安裝在基板上的電子零件等其他物品的高度進行測量之構成。

(b)在上述實施形態中，係構成為藉由液晶光柵4b來構成用以將來自光源4a的光轉換成條紋狀的光圖案之光柵，並且藉由對液晶光柵4b進行切換控制來令光圖案的相移。但並不以此為限，例如採用藉由壓電致動器(piezo actuator)等移送手段來移送光柵構件而令光圖案的相移之構成。

(c)在上述實施形態中，係構成為在以第1光圖案進行的測量時根據在相位逐一相差90°的四種第1光圖案下拍攝到的四張圖像資料，藉由相移法來進行高度測量，但並不以此為限，例如亦可採用根據在相位逐一相差120°的三種第1光圖案下拍攝到的三張圖像資料來進行高度測量之構成。亦即，在第1光圖案下的攝像次數，亦即「第1預定數」，係只要至少為能夠藉由相移法執行高度測量的數目即可。

(d)在上述實施形態中，係構成為在以第2光圖案進行的測量時，不進行相移，根據照射一種相位的第2光圖案而得的一張圖像資料，利用既知的增益A及偏差B之值來行高度測量。但並不以此為限，例如亦可採用根據在相位相異的兩種第2光圖案下拍攝到的兩張圖像資料，利用既知的增益A及/或偏差B之值來進行高度測量 之構成。

亦即，在第2光圖案下的攝像次數，亦即「第2預定數」，係只要為至少比在第1光圖案下的攝像次數即「第1預定數」少的數目即可。例如亦可採用當構成為在以第1光圖案進行的測量時是根據在四種相位的第1光圖案下拍攝到的四張圖像資料來進行高度測量時，在以第2光圖案進行的測量時是根據以在三種相位的第2光圖案下拍攝到的三張圖像資料，利用既知的增益A及/或偏差B之值來進行高度測量之構成。此時，同樣地相較於習知技術，能夠根據較簡單的演算式來求取第2光圖案的相位θ₂，使處理能夠高速化。

(e)就根據在以相位相異的兩種第2光圖案下拍攝到的兩張圖像資料來進行高度測量之構成而言，例如可舉出根據在相位相差90°的兩種第2光圖案下拍攝到的兩張圖像資料來進行高度測量之構成。

依據上述構成，各座標的第2光圖案的相位θ₂係能夠藉由以第2光圖案取得的兩張圖像資料上的各座標的既知的亮度值V₂₀、V₂₁、及以第1光圖案取得的既知的偏差B來特定〔參照上述式(T8)〕。此外，依據上述構成，係能夠根據使用「tan^-1」的演算式求取相位θ₂，因此能夠以-180°至180°的360°之範圍進行高度測量，從而能夠擴大量程。

當然，並不限於根據在相位相差90°的兩種第2光圖案下拍攝到的兩張圖像資料來進行高度測量之構成，例如亦可採用根據在相位相差180°的兩種第2光圖案 下拍攝到的兩張圖像資料來進行高度測量之構成。

(f)在上述實施形態中，係構成為以短週期的第1光圖案(週期600μm)進行第1測量(取得第1測量值)，以長週期的第2光圖案(週期800μm)進行第2測量(取得第2測量值)，但並不以此為限，亦可採用以長週期的光圖案進行第1測量，以短週期的光圖案進行第2測量之構成。

(g)在上述實施形態中，係例示組合週期600μm的第1光圖案與週期800μm的第2光圖案來進行高度至1500μm的測量時的情形，當然各光圖案的週期、解析度、測量範圍並不以此為限。例如，亦可採用將第1光圖案的週期(例如400μm)進一步縮短而能夠以第1光圖案的條紋級序成為4以上之範圍來進行測量之構成。

(h)在上述實施形態中，係構成為將高度測量值記憶至測量值記憶手段27作為第1測量值及第2測量值，但並不以此為限，亦可為採用記憶相位測量值(相位θ₁,θ₂)作為第1測量值及第2測量值之構成。

(i)在上述實施形態中，係構成為照射週期相異的兩種光圖案來擴大量程之構成，但並不以此為限，亦可採用照射週期相異的三種以上的光圖案來擴大量程之構成。

例如照射三種類(週期α,β,γ)的光圖案時，若將當中的週期α的光圖案視為「第1光圖案」，則能夠將週期β及/或週期γ的光圖案視為「第2光圖案」。其中，以週期α的光圖案進行的測量並不限於是三種類的測量之中第一個進行的測量，亦可為第二個進行的測量。當 以週期α的光圖案進行的測量為第二個進行的測量時，在以第三個進行的週期β或週期γ的光圖案進行的測量中，便是利用藉由週期α的光圖案而取得的增益A及/或偏差B。

1‧‧‧基板檢查裝置

2‧‧‧印刷基板

3‧‧‧載置台

4‧‧‧照明裝置

4a‧‧‧光源

4b‧‧‧液晶光柵

5‧‧‧攝像機

6‧‧‧控制裝置

15、16‧‧‧馬達

Claims (4)

1. 一種三維測量裝置，係具備：照射手段，係能夠對至少被測量物照射具條紋狀光強度分布且週期相異的複數種光圖案；相位控制手段，係能夠將從前述照射手段照射的前述光圖案的相位變化複數種；攝像手段，係能夠拍攝來自受到前述光圖案照射的前述被測量物之反射光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述攝像手段拍攝到的圖像資料而藉由相移法執行前述被測量物的三維測量；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係根據將第1週期的第1光圖案以第1預定數之種類的相位照射而所拍攝到的前述第1預定數之張數的圖像資料，進行該圖像資料上的被測量座標的測量，取得該測量值作為前述被測量座標的第1測量值；增益偏差取得手段，係根據在前述第1光圖案下拍攝到的前述第1預定數之張數的圖像資料，取得前述被測量座標的增益及/或偏差之值；第2測量值取得手段，係根據將與前述第1週期相異的第2週期的第2光圖案以比前述第1預定數之種類少的第2預定數之種類的相位照射而所拍攝到的前述第2預定數之張數的圖像資料，利用藉由前述增益偏差取得手段取得的增益及/或偏差之值，進行前述被測量 座標的測量，取得該測量值作為前述被測量座標的第2測量值；及高度資料取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及前述第2測量值特定出的高度資料作為前述被測量座標的高度資料。
2. 如請求項1之三維測量裝置，其中當前述第2預定數為1時，前述第2測量值取得手段係於取得前述第2測量值時，算出至少滿足下式(S1)之關係的前述第2光圖案的相位θ；V₀=A sin θ+B...(S1)其中，V₀：被測量座標的亮度值，A：被測量座標的增益，B：被測量座標的偏差。
3. 如請求項1之三維測量裝置，其中當前述第2預定數為2時，前述第2測量值取得手段係於取得前述第2測量值時，算出至少滿足下式(T1)、(T2)之關係的前述第2光圖案的相位θ；V₀=A sin θ+B...(T1) V₁=A sin(θ+90°)+B...(T2)其中，V₀、V₁：兩張圖像資料的被測量座標的亮度值，A：被測量座標的增益，B：被測量座標的偏差。
4. 如請求項1至3中任一項之三維測量裝置，其中前述被測量物為印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓基板的焊料凸塊。