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Dokumentenidentifikation DE69736165T2 26.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000848245
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Höhe eines Gegenstands
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Hashimoto, Yutaka, Atsugi-shi, JP;
Sasaki, Hideaki, Hadano-shi, JP;
Kazui, Shinichi, Hadano-shi, JP
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69736165
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.12.1997
EP-Aktenzeichen 971211628
EP-Offenlegungsdatum 17.06.1998
EP date of grant 21.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2007
IPC-Hauptklasse G01N 21/88(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01B 11/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G01R 31/309(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Höhe der Oberfläche eines Objekts. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Meßverfahren, das zur Messung der Höhe eines kugeligen Objekts wie zum Beispiel einer im TAB-Verfahren (automatisches Filmboden) ausgebildeten Lötperle auf einer elektronischen Komponente oder auf einem Halbleitermodul wie einem LSI geeignet ist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Meßverfahren für die Höhe des Scheitels eines kugeligen Objekts, dessen Position nicht genau festgelegt ist und das einen Oberflächenzustand aufweist, der aufgrund von kleinen Rauhigkeiten und Verfärbungen nicht gleichmäßig ist.

Beim CBB-Bonden und dergleichen wird auf einer elektronischen Komponente wie einem LSI in Gitterform eine große Anzahl von kleinen kugeligen Lötperlen aufgebracht, die als Elektroden verbunden werden. Um eine zuverlässige Verbindung sicherzustellen, ist es daher unerläßlich, die Höhe der einzelnen Lötperlen vor der Verbindung zu prüfen. Es ist daher erforderlich, die Höhe des Scheitels eines kugeligen Objekts mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit zu messen.

Es sind verschiedene Verfahren zum kontaktfreien Messen der Höhe eines Objekts mittels des Triangulationsverfahrens mit einem Lichtstrahl bekannt. Bei diesen Verfahren wird zum Messen der Höhe des Scheitels eines Objekts, das kugelig ist und dessen Position nicht genau bekannt ist, das heißt wobei die Position des Scheitels des Objekts nicht genau bekannt ist, die X-, Y- und Z-Achse von dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten festgelegt, und es erfolgt eine Abtastung durch einen optischen Strahl relativ zur Richtung der X-Achse des Objekts, wie es in der 8A gezeigt ist (801). Aus der Menge des reflektierten Lichts wird mit einem Verfahren, das später noch beschrieben wird, die Position des Umlenkpunktes auf der abgetasteten Linie ermittelt. Dann erfolgt relativ zur Richtung der Y-Achse unter Einschluß des Umlenkpunktes mit dem optischen Strahl eine weitere Abtastoperation (802), um wieder durch die Menge des reflektierten Lichts die Position des Umlenkpunktes auf der abgetasteten Linie zu erhalten. Diese Position wird dann als die Position 803 des Scheitels des Objekts definiert, wie es in der 8B gezeigt ist, um die Höhe an dieser Stelle als die Höhe des Objekts festzulegen.

Bei diesem Festlegungsverfahren zum Erhalten des Umlenkpunktes aus der Menge des reflektierten Lichts wird die Mittenposition zwischen der Position, an der die reflektierte Lichtmenge einen vorgegebenen Entscheidungspegel übersteigt, und der Position, an der die Menge des reflektierten Lichts auf den Entscheidungspegel oder darunter abgefallen ist, als Umlenkpunkt festgelegt.

Ein Verfahren dieser Art ist zum Beispiel in der JP-A-60-196608 beschrieben.

Die US-A-5 064 291 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Integrität von Lötverbindungen durch Bestrahlen eines Lötpunktes unter verschiedenen Winkeln, Messen der Intensität des reflektierten Lichts und Vergleichen der Meßwerte mit vorgegebenen Kriterien.

Die US-A-5 023 916 beschreibt ein Verfahren zum Untersuchen von Anschlüssen von elektrischen Komponenten auf gedruckten Leiterplatten durch Aufnehmen einer Abbildung jedes der Anschlüsse, Projizieren von Pixelintensitätswerten innerhalb jedes Polygons, das ein Segment der Abbildung darstellt, auf eine axiale Dimension, um eine Meßwellenform zu erhalten, und Vergleichen der Meßwellenform mit einer Modell-Wellenform.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei dem beschriebenen Stand der Technik wird der Oberflächenzustand des Objekts nicht in Betracht gezogen. Wenn auf der Oberfläche des Objekts ein Abschnitt verfärbt oder rauh ist, wird die Reflektion des Lichts an der Oberfläche des Objekts gestört, so daß in der reflektierten Lichtmenge eine Anzahl von Spitzen erscheint. Die Position des Umlenkpunktes wird daher falsch festgelegt, und die Höhe des Scheitels kann nicht mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Höhe des Scheitels eines Objekts mit hoher Genauigkeit zu schaffen, ohne daß der Oberflächenzustand des Objekts darauf einen Einfluß hat.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 und der Vorrichtung nach Patentanspruch 6 gelöst.

Wie es genauer weiter unten beschrieben wird, werden eine Wellenform, die aus digitalen Daten erhalten wird, die die Höhe des Objekts anzeigen und die vom Kopfabschnitt eines Detektors erfaßt werden, und eine vorher erstellte Standard-Wellenform miteinander verglichen, während die Wellenformen in den vertikalen und horizontalen Richtungen verschoben und an den verschobenen Positionen Korrelationskoeffizienten berechnet werden, so daß die Höhe des Scheitels des Objekts auf der Basis des Ausmaßes der Verschiebung mit dem größten Korrelationskoeffizienten aus den berechneten Ergebnissen und die Höhe vor der Verschiebung der Standard-Wellenform bestimmt werden kann.

Entsprechend läßt sich die Höhe des Scheitels aus der gesamten erfaßten Wellenform bestimmen, ohne daß lokale Unregelmäßigkeiten in der Wellenform der reflektierten Lichtmenge aufgrund von kleinen Rauhigkeiten oder Verfärbungen an der Oberfläche des Objekts darauf einen Einfluß haben.

Beim Vergleichen der Wellenformen werden für jedes Objekt auf der Basis der Daten über die reflektierte Lichtmenge (digitale Daten) der Objekte die Breiten der zu vergleichenden Wellenformen bestimmt.

Die zum Vergleich herangezogene Standard-Wellenform wird wie folgt erstellt:

Wenn zum Beispiel eine Anzahl von kugeligen Objekten zu vermessen ist, die in der Form eines Gitters auf einer Basis angeordnet sind, etwa Lötperlen auf einer elektronischen Komponente, wird die Standard-Wellenform aus den Höhendaten der Anzahl Objekte gebildet, die erhalten werden, wenn die Objekte in einer vorgegebenen Richtung in einer Reihe abgetastet werden, wobei bei jedem Abtasten einer Reihe eine Aktualisierung erfolgt. Auch wenn durch eine Änderung innerhalb einer Herstellungsserie, in einem Herstellungsprozeß und dergleichen sich die Krümmung, der Glanz und dergleichen der Oberfläche der einzelnen Objekte ändert, kann die Standard-Wellenform daher den Änderungen folgen, so daß eine stabile Messung erhalten wird.

Da bei dem Meßverfahren die Bezugsdaten der Standard-Wellenform nicht vorher festgelegt werden, sondern für jede Abtastreihe erstellt werden, können mit dem gleichen Verfahren und der gleichen Vorrichtung Objekte mit verschiedenen Höhen und Durchmessern gemessen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung des Prinzips des Wellenformabgleichs gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt die Konturlinien, die die Verteilung der Korrelationskoeffizienten in jeder Verschiebung ausdrücken;

3 ist eine Darstellung der Variationen und der erhaltenen Lichtmengen, wenn Erhebungen in einer Reihe abgetastet werden;

4 eine Darstellung zur Erläuterung des Rechenprinzips an effektiven Daten, die bezüglich einer Erhebung in der Reihe von abgetasteten Erhebungen die Originaldaten für die Standard-Wellenform sind;

5 ist ein Flußdiagramm für die Prozedur bei der Erstellung einer Standard-Wellenform;

6 eine schematische Darstellung einer Höhenmeßvorrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;

7 eine Darstellung zur Erläuterung des Abtastverfahrens in einer Stufe; und

8A und 8B sind Darstellungen zum herkömmlichen Meßverfahren.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

Die Beschreibung erfolgt für den Fall, daß bei der Ausführungsform eine große Anzahl von Lötperlen vermessen wird, die in Gitterform auf einer Basis angeordnet sind, etwa bei einer elektronischen Komponente, wobei die Höhe des Scheitels der Lötperlen gemessen wird.

Die 6 zeigt schematisch eine Höhenmeßvorrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Auf einer Basis 602 befindet sich eine Anzahl von kugeligen Erhebungen 601, die zu messen sind. Die Erhebungen 601 sind in der Form eines Gitters nahe beieinander angeordnet.

Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die zu messenden Erhebungen einen Durchmesser von etwa 100 &mgr;m und einen Abstand von etwa 300 &mgr;m.

Ein Detektor 603 umfaßt einen Detektorkopf zum Messen der Höhe und eine Lichtquelle zum Aussenden eines optischen Strahls in schräger Richtung sowie ein Element zum Erfassen der Position des reflektierten Lichts. Der Abstand zwischen der Erhebung 601 und dem Detektor 603 wird nach dem Triangulationsverfahren gemessen, und die Höhe der Erhebung wird auf der Basis des Meßwerts und des Abstands von Detektor 603 und Basis 602 bestimmt.

Von einer Meßeinrichtung 604 wird ein Signal 608 über die reflektierte Lichtmenge und das am Detektor 603 erfaßte Höhensignal 609 zu einer Steuerung 607 mit einem Speicher 605 und einer Feststellungseinrichtung 606 gesendet. Die Basis 602 kann durch Bewegen eines X-Tisches 610 und eines Y-Tisches 611 in Reaktion auf entsprechende Befehle von der Steuerung 607 relativ zum Detektor 603 in der X- und der Y-Richtung bewegt werden.

Die 7 zeigt das Abtastverfahren zum Vermessen der Erhebungen 601 mit dem Detektor 603.

Der Detektor 603 tastet die Umgebung der Scheitel der Erhebungen 601 auf der Basis 602 für jede Reihe in der X-Richtung mehrmals ab und nimmt die Signale 608 für die reflektierte Lichtmenge und die Höhensignale 609 für eine Reihe auf. Die Signale werden in der Steuerung 607 gespeichert. Diese Abtastoperation wird wiederholt, während der Y-Tisch 611 zu jeder Reihe von Erhebungen verfahren wird, um alle Erhebungen 601 auf der Basis 602 abzutasten.

Die 1 ist eine Darstellung zum Erläutern des Prinzips zur Festlegung des Scheitels bei der Ausführungsform.

Die Variationswellenform 102 entspricht dem Höhensignal einer Erhebung 601. Die Standard-Wellenform 101 ist eine Wellenform nach einem Standardmodell in der Umgebung des Scheitels der Erhebung, die mit dem später beschriebenen Verfahren erstellt wird. Die vorläufige Mittenposition 104 der Variationswellenform 102 stellt die vorläufige Mittenposition dar, die auf der Basis einer vorgesehenen Position berechnet wird, wenn die Erhebung abgetastet wird und die Höheninformation und die Information über die reflektierte Lichtmenge mit einem herkömmlichen Verfahren erhalten werden.

Zuerst wird die Position 103 des Scheitels der Standard-Wellenform und die Position 105 des vorläufigen Scheitels der Variationswellenform 102 überlagert, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen. Die Scheitelposition 103 der Standard-Wellenform zu dem Zeitpunkt, wenn die Mittelachse der Standard-Wellenform mit der Mittelachse der Variationswellenform ausgerichtet ist, wird als Ursprung festgelegt, und in der Abtastrichtung des Detektors bzw. in der Höhenrichtung wird die X-Achse bzw. die Z-Achse festgelegt. Der Korrelationskoeffizient wird aus den Werten der X-Koordinaten der Standard-Wellenform und der Variationswellenform berechnet, die Ansammlungen von Datenpunkten sind, und die Werte für die Z-Koordinaten bei den X-Koordinaten und das berechnete Ergebnis wird im Speicher 605 der Steuerung 607 gespeichert.

Der Korrelationskoeffizient gibt den Grad der Übereinstimmung in der Form der Variationswellenform 102 und der Standard-Wellenform 101 quantitativ wieder, und ein großer Korrelationskoeffizient zeigt an, daß die beiden Wellenformen einander sehr ähnlich sind.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde die Breite in der X-Koordinate auf 2 &mgr;m eingestellt. Die Breite kann jedoch entsprechend der Größe der Erhebung und der Genauigkeit auf jeden Wert eingestellt werden.

Des weiteren wird die Standard-Wellenform 101 in der X- oder Z-Richtung verschoben. Das heißt, daß eine Schnittposition im Bereich des Vergleichs mit der Variationswellenform 102 in vertikaler Richtung oder in horizontaler Richtung verschoben und wieder der Korrelationskoeffizient berechnet wird. Der Vergleich und die Berechnung werden bei jeder Verschiebung in vertikaler und horizontaler Richtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs wiederholt, und in den einzelnen Fällen werden die Korrelationskoeffizienten berechnet. Die Summe des Verschiebungsausmaßes in der Z-Richtung vom Ursprung zu der Position mit dem größten Korrelationskoeffizienten der berechneten Werte wird bestimmt, und die Höhe der Position 103 des Scheitels der Standard-Wellenform 101 wird als die Höhe des Scheitels der Erhebung auf der Abtastlinie festgelegt.

Der Verschiebungsbereich in der Z-Richtung wird vorher entsprechend der Genauigkeit der Vorrichtung zum Ausbilden der Lötperlen bestimmt. Zum Beispiel wird der Verschiebungsbereich auf das etwa anderthalbfache des Unterschieds der mit einer Lötperlen-Ausbildungsvorrichtung erzeugten niedrigsten und höchsten Lötperle eingestellt. Der Verschiebungsabstand wird auf etwa die Meßauflösung des Detektors 603 eingestellt.

Bei der Ausführungsform werden, da wie in der 7 gezeigt der Abtastvorgang für die Lötperlen einer Reihe drei Mal wiederholt wird, für eine Erhebung drei Scheitelhöhenwerte erhalten. Als wirkliche Scheitelhöhe wird der Scheitelhöhenwert mit der größten Breite der Lichtmengenwellenform über einem Schwellenwert der reflektierten Lichtmenge angenommen, wie es in der 4 gezeigt ist.

Die 2 zeigt ein Beispiel für die Relation der Korrelationskoeffizienten, die mit dem obigen Verfahren und dessen Positionen durch eine ±5-fache Verschiebung in der X- und der Z-Richtung erhalten werden.

In der 2 geben die mit A, B, C, D und E (A > B > C > D > E) bezeichneten Abschnitte Punkte an, die die Korrelationskoeffizienten anzeigen, die im wesentlichen für jeden Buchstaben identisch sind und die durch X- und Z-Verschiebungsausmaße ausgedrückt werden. Die Korrelationskoeffizienten sind in konzentrischen Kreisen um die Position A (201) mit dem größten Korrelationskoeffizienten verteilt.

Die reflektierten Lichtmengen an den einzelnen Stellen werden in dem zu vergleichenden Bereich der Variationswellenform 102 geprüft, so daß die Höhensignale von Positionen, die einen vorher eingestellten Bezugswert nicht erreichen, nicht dem Vergleich und der Berechnung unterworfen werden. Dadurch wird eine Herabsetzung der Entscheidungsgenauigkeit durch falsche Signale verhindert.

Anhand der 3, 4 und 5 wird nun ein Verfahren zum Erstellen der Standard-Wellenform 101 beschrieben.

Die 3 zeigt Variationswellenformen 301, 302, 303 und 304 und eine Lichtmengen-Wellenform 311 von Erhebungen, die durch Abtasten von Erhebungen in einer Reihe (n Erhebungen) erhalten wird. Die 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Wellenform einer Erhebung. Die 5 ist ein Floßdiagramm für die Prozedur bei der Erstellung der Standard-Wellenform.

Das grundlegende Prinzip bei der Erstellung der Standard-Wellenform als Modell für den Vergleich und die Entscheidung ist das Mitteln der Wellenformen von zu vergleichenden und zu messenden Erhebungen.

Es werden nun die effektiven Daten zum Erhalten der Standard-Wellenform beschrieben.

In der 4 bezeichnet das Bezugszeichen 403 eine erfaßte Variationswellenform und das Bezugszeichen 404 die Wellenform einer reflektierten Lichtmenge. Es werden nur die durch die Wellenform 404 ausgedrückten reflektierten Lichtmengen für die effektiven Variationsdaten zum Erhalten der Standard-Wellenform verwendet, die über einem zweiten Schwellenwert 406 für die effektiven Daten liegen. Variationsdaten, die unter dem zweiten Schwellenwert 406 liegen, werden nicht für die effektiven Daten verwendet. Das heißt, daß in der 4 für die effektiven Daten zum Erstellen der Standard-Wellenform nur die Abschnitte 401(a) und 401(b) verwendet werden, bei denen die reflektierten Lichtmengen über dem zweiten Schwellenwert 406 liegen. Die Variationsdaten der anderen Abschnitte werden nicht für die effektiven Daten zur Erstellung der Standard-Wellenform verwendet.

Es wird nun die Prozedur zum Erstellen der Standard-Wellenform beschrieben.

Zuerst werden in jeder Reihe die Variationen und reflektierten Lichtmengen der Erhebungen erfaßt, um Variationswellenformen und Lichtmengen-Wellenformen abzuleiten (501). Zum Beispiel werden die Variationswellenformen und die Lichtmengen-Wellenformen für die in der 3 mit 301, 302, 303 und 304 bezeichneten Erhebungen abgeleitet. In der 3 sind in einer Reihe nur vier Erhebungen dargestellt. Tatsächlich gibt es jeweils einige zehn bis einige hundert Erhebungen.

Dann wird die Position eines vorläufigen Scheitels für jede Wellenform ermittelt (502). In der 4 wird die vorläufige Mittenposition 402 als die Mittenposition für die Breite der Wellenform bis zum Abfallen der reflektierten Lichtmenge unter einen ersten Schwellenwert 405 erhalten. Die Mittenposition wird aus dem Überschreiten des ersten Schwellenwertes 405 durch die reflektierte Lichtmenge festgelegt, und der Schnittpunkt der Mittenposition und der Variationswellenform wird als vorläufige Scheitelposition definiert.

In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Schwellenwerte für die Festlegung der effektiven Daten und die Festlegung der Mittenposition aus der reflektierten Lichtmenge verwendet. Bei den effektiven Daten sollte die reflektierte Lichtmenge so groß wie möglich sein, um die Genauigkeit zu erhöhen. Wenn ein solcher hoher Schwellenwert für die Mittenposition verwendet wird, kann jedoch möglicherweise keine genaue Mittenposition bestimmt werden, da, wenn in der reflektierten Lichtmenge aufgrund des Oberflächenzustands einer Erhebung zwei oder mehr Spitzen auftreten, für jede Spitze eine Mittenposition erhalten wird. Zur Festlegung der Mittenposition wird daher ein kleinerer Schwellenwert verwendet, so daß für jede Erhebung nur eine Mittenposition erhalten wird. Der Schwellenwert kann jedoch auch auf einen Zwischenwert eingestellt werden, der die Funktionen beider Schwellenwerte für die Festlegung der effektiven Daten und der Mittenposition übernimmt.

Der zweite Schwellenwert wird zum Ableiten der effektiven Daten aus der abgeleiteten Wellenform verwendet. Die effektiven Daten 321, 322, 323 und 324 werden für alle Erhebungen der abgetasteten Reihe addiert und gemittelt (503, 504). Das Additions- und Mittelungsverfahren ist folgendes: Die X-Achse (der Ursprung O ist die vorläufige Mittenposition) wird in die Abtastrichtung gelegt und die Z-Achse (der Ursprung O ist die Basisebene) in die Höhenrichtung. Die Werte der Z-Koordinaten der effektiven Daten für jede der X-Koordinaten werden für alle Erhebungen addiert (503) und die Summe dann durch die Anzahl der addierten Koordinaten geteilt (504). Wenn zum Beispiel die Z-Koordinaten (Z1 ... Zn) für eine bestimmte X-Koordinate X1 von 100 Erhebungen in einer Reihe für 80 Erhebungen effektive Daten sind, werden die jeweiligen Werte der 80 Z-Koordinaten addiert und die Summe dann durch 80 geteilt. In der 3 werden die Werten von Z1, Z2 und Zn addiert und die Summe dann durch 3 geteilt, da nur Z1, Z2 und Zn effektive Daten sind und Z3 nicht zu den effektiven Daten gehört.

Wie oben angegeben bildet die Sammlung der addierten und gemittelten Werte der Z-Koordinaten der effektiven Daten in den X-Koordinaten die Standard-Wellenform.

Wenn die Standard-Wellenform erstellt ist, wird sofort die oben genannte Vergleichsoperation durchgeführt und der Korrelationskoeffizient berechnet, während die erfaßte Variationswellenform und die Standard-Wellenform verschoben werden. Wenn die Vergleichsoperation in der Abtastreihe vollständig durchgeführt ist, werden die gespeicherten Daten über die Standard-Wellenform gelöscht und der Abtastvorgang für die nächste Reihe ausgeführt, um für die nächste Reihe die Standard-Wellenform zu erstellen und die Vergleichsoperation durchzuführen. Dieser Vorgang wird für alle Erhebungsreihen wiederholt.

In der 4 werden die effektiven Daten in zwei Abschnitte unterteilt, während die Mittelung für die effektiven Daten für alle Punkte aller Erhebungen einer Reihe erfolgt, so daß die Unterteilung der effektiven Daten kein Problem ist. Auch wenn die schließlich erstelle Standard-Wellenform unterteilt wird, wird sie als Zusammenstellung von Punkten für den Vergleich und die Berechnung behandelt, so daß eine Unterteilung der Standard-Wellenform kein Hindernis darstellt.

Die Standard-Wellenform für den Vergleich wird aus den Höhendaten einer Anzahl von Erhebungen erstellt, die erhalten werden, wenn die Lötperlen einer Reihe abgetastet werden, wobei für jede Abtastung der Reihe eine Aktualisierung erfolgt, so daß auch dann, wenn die Krümmung, der Glanz und dergleichen der Oberfläche der Erhebung sich aufgrund von Änderungen in der Herstellungsserie, im Herstellungsprozeß und dergleichen ändern, die Standard-Wellenform den Änderungen folgen kann und so eine stabile Messung erreicht wird. Bei dem vorliegenden Meßverfahren werden die Daten für die Bezugs-Standard-Wellenformn nicht vorher festgelegt, sondern für jede Abtastung der Reihe erstellt. Erhebungen mit verschiedenen Höhen und Durchmessern können so mit dem gleichen Verfahren und der gleichen Vorrichtung vermessen werden.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Vergleichen der Standard-Wellenform mit der Variationswellenform in der Umgebung des Scheitels die Höhe des Scheitels des Objekts wie zum Beispiel einer kugeligen Lötperle bestimmt wird, statt die Wellenform der reflektierten Lichtmenge zu verwenden, hat die Festlegung der Höhe keinen Bezug zu Störungen der Wellenform der reflektierten Lichtmenge und wird von der Rauhigkeit der Oberfläche des Objekts nicht beeinflußt. Da die Standard-Wellenform keine absolute Referenz darstellt und in Echtzeit aus dem zu messenden Objekt selbst erstellt wird, reagiert sie flexibel auf Änderungen in der Art des Objekts und dergleichen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Messen der Höhe eines von mehreren Objekten, wobei

unter Verwendung von Licht Daten abgeleitet werden, die die Höhe der Objektoberfläche (601) angeben;

die relativen Positionen einer Standard-Wellenform (101) bezüglich einer aus den Höhendaten erhaltenen Variations-Wellenform (102) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs willkürlich geändert werden;

Korrelationskoeffizienten für die Variations-Wellenform und die Standard-Wellenform bei jeder der erhaltenen geänderten Positionen berechnet werden;

als Ursprung die Position (103) des Scheitels der Standard-Wellenform (101) zu dem Zeitpunkt definiert wird, zu dem ihre Mittelachse mit einer vorläufigen Mittelachse der Variations-Wellenform (102) ausgerichtet ist; und

die Höhe des Scheitels des Objektes aus der Summe des Ausmaßes der vertikalen Verschiebung vom Ursprung zu der Position mit dem größten Korrelationskoeffizient und der Höhe der Position (103) des Scheitels der Standard-Wellenform (101) berechnet wird,

wobei die Standard-Wellenform (101) vorher dadurch erzeugt wird,

daß die mehreren Objekte mit Licht abgetastet werden,

Positionen von von den Objektoberflächen reflektiertem Licht und reflektierte Lichtmengen erfaßt werden, um die Höhe der Objektoberflächen angebende Daten und Lichtmengendaten abzuleiten,

einen vorgegebenen Pegel überschreitende Lichtmengendaten aus den Höhendaten der Objektoberflächen als effektive Daten abgeleitet werden, und

die effektiven Daten addiert und gemittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Ableiten der die Höhe der Objektoberflächen (601) angebenden Höhendaten

das Objekt (601) mit Licht bestrahlt wird;

Positionen des von der Objektoberfläche reflektierten Lichts erfaßt werden; und

die Höhe der Objektoberfläche aus den erfaßten Positionen ermittelt wird.
Verfahren zum Messen der Höhe mehrerer auf der Oberseite einer Unterlage in Reihen angebrachter Objekte, wobei jede Reihe mit Licht abgetastet und auf jedes Objekt das Verfahren nach Anspruch 2 angewendet wird, wobei die Standard-Wellenform (101) für jede Reihe durch Abtasten der Objekte in der Reihe mit Licht erzeugt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Ändern der Positionen

eine Mittenposition der Variations-Wellenform (102) der Mittenposition der Standard-Wellenform (101) überlagert wird;

die Variations- oder die Standard-Wellenform aus der überlagerten Position in beliebiger Richtung um ein beliebiges Maß bewegt wird; und

die Bewegung der Variations- oder der Standard-Wellenform beliebig oft wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Bewegung der Standard-Wellenform aus der überlagerten Position in vertikaler oder horizontaler Richtung um eine vorgegebene Strecke erfolgt. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignete Vorrichtung zum Messen der Höhe eines von mehreren Objekten, mit

einer Einrichtung zum vorherigen Erzeugen einer Standard-Wellenform (101), die aufweist

eine Einrichtung zum Abtasten der mehreren Objekte mit Licht,

eine Einrichtung zum Erfassen von Positionen von von Objektoberflächen reflektiertem Licht und reflektierten Lichtmengen, um die Höhe der Objektoberflächen angebende Daten und Lichtmengendaten abzuleiten,

eine Einrichtung zum Ableiten von Daten, die einen vorgegebenen Pegel überschreitenden Lichtmengendaten entsprechen, aus den Höhendaten der Objektoberflächen als effektive Daten, und

eine Einrichtung zum Addieren und Mitteln der effektiven Daten; mit

einer Einrichtung (604) zum Ableiten von die Höhe der Objektoberfläche (601) angebenden Daten unter Verwendung von Licht;

einer Einrichtung (606) zum willkürlichen Ändern relativer Positionen der Standard-Wellenform (101) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gegenüber einer aus den Höhendaten abgeleiteten Variations-Wellenform (102);

einer Einrichtung zum Berechnen von Korrelationskoeffizienten der Variations-Wellenform und der Standard-Wellenform an jeder der erhaltenen geänderten Positionen;

einer Einrichtung zum Definieren der Position (103) des Scheitels der Standard-Wellenform (101) als Ursprung zu dem Zeitpunkt, zu dem ihre Mittelachse mit einer vorläufigen Mittelachse der Variations-Wellenform (102) ausgerichtet ist; und mit

einer Einrichtung zum Berechnen der Höhe des Scheitels des Objektes aus der Summe des Ausmaßes der vertikalen Verschiebung vom Ursprung zu der Position mit dem größten Korrelationskoeffizient und der Höhe der Position (103) des Scheitels der Standard-Wellenform (101).






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