專利名稱：檢測物體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及在襯底和檢測裝置相對運動的條件下，無接觸地檢測在襯底上物體的方法和裝置。
背景技術：
當把物體安置在一襯底上，物體的幾何性質(zhì)和其他性質(zhì)對于所得產(chǎn)品的性能是重要的。因而要求能夠?qū)@些性質(zhì)快速和準確地進行自動檢測。幾何性質(zhì)可以例如是體積，在襯底上的位置，直徑，外廓形狀，劃痕，表面粗糙度等等。其他性質(zhì)可以是顏色等。這些性質(zhì)的自動檢測難于高速和高準確度地完成。例如，在襯底上加焊膏的過程中，配送(dispensing)或其他類似方法所得到的焊膏沉積物的性質(zhì)，例如體積和位置，對于后繼過程步驟及最后產(chǎn)品是重要的。
現(xiàn)有技術通?；诓煌某上蠹夹g，例如二維象處理，模式識別和/或三維光學三角測量術，立體照相，莫爾方法和白光干涉量度學。
為了得到一個物體的高度信息，常常用激光三角測量術，如在US-5134 655中披露的檢測焊料印刷的裝置和方法那樣。一個輻射源，通常是一個激光器，位于離開傳感器某一側(cè)向距離上，并從某一方向照射被檢測的物體。該物體通過如折射光學系統(tǒng)這樣一個輻射聚焦單元，成象在傳感器上。最普通的三角測量照射方法用單個光斑照射，片狀光照射或多條光照射三角測量術。傳感器從物體被照射的方向的另一個方向?qū)χ矬w，從而檢測從物體反射的或再發(fā)射的輻射。因為傳感器是二維的以及因為輻射源和傳感器和物體基平面的位置是已知的，因此就可以從確定入射到傳感器的輻射的方向來確定物體的高度。
另外，通過掃描整個物體以確定很多個高度點或高度分布，就可以確定物體的近似體積。
然而，現(xiàn)有技術的方法和裝置存在著一些問題。人們要求把速度和靈活性結(jié)合在同一個裝置中。一般講，現(xiàn)有技術的方法和裝置都只能用于單一的任務，另外它們常常不夠快以滿足現(xiàn)在和將來的需求。
在前面所述的US-5 134 655中，公開了一個在印刷電路板(PCB)上檢測焊膏印刷的設備，這印刷電路板是一種類型的襯底，其他類型的襯底是，例如，球柵陣列(BGA)，芯片規(guī)模封裝(CSP)，四方扁平封裝(QFP)，倒裝片等的襯底。該設備測量印刷偏差，薄膜厚度，印在PCB上的焊盤(pad)上的焊膏的印刷圖形。用激光逐點照射PCB來進行高度測量。通過相對移動該裝置的PCB，激光光點就掃過單一的焊膏物體。通過在互相正交的x-和y-方向掃描該物體，就得到了物體的投影，它是以x方向和y方向的分布線的形式給出的，這些分布線既顯示了焊膏物體，也顯示了下方的焊盤。通過這個已知的裝置，絲網(wǎng)印刷的焊膏物體相對于此前印刷的焊盤的位置和厚度就可以確定。這個已知設備的缺點是它的有限用途。例如，它既不能進行準確的體積測量也不能進行準確的面積測量，至少不能合理地快，因為這要求在二個方向上很大數(shù)目的掃描。
另一個為了檢測在PCB上焊膏印刷的解決辦法是由菲力浦公司生產(chǎn)的設備，稱作TriScan，TriScan設備用了一種先進的光學掃描系統(tǒng)，它包含一個20邊多角形鏡子，該多角形鏡以高達每秒50圈的非常高的速度旋轉(zhuǎn)。一激光束投射到鏡子上，因而激光光點掃過物體，其速率高達每秒1000次光掃描。用先進的鏡面組，物體被所述的光掃描照射，而反射光被捕捉并導向一傳感器。雖然此設備使高速檢測幾種類型的性質(zhì)成為可能，然而該設備是復雜的，并且只能完成高度分布的測量并把它作為確定其他性質(zhì)的基礎。限制在高度分布的測量就限制了準確度。通過非常緊密的測量分布，可以得到準確性的某種改善。然而，這要求難以達到測量的高速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種檢測裝置，以在裝置和襯底之間有相對運動的條件下，檢測襯底上的物體，以及用這樣一種檢測裝置對襯底上物體進行檢測的方法，而所述裝置和所述方法以一種改進了的方式，把檢測的準確性和多任務功能結(jié)合起來，還具有高速和低成本的優(yōu)點。
該目的通過所附權利要求書中所確定的本發(fā)明的各個方面所達到。
本發(fā)明的一個方面涉及用一種檢測裝置，在襯底和檢測裝置相對運動的條件下無接觸地檢測在襯底上物體的一種方法。該方法包含下述步驟-用第一輻射裝置照射至少一部分襯底，該襯底包含一個或更多的物體，使被所述第一輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少有一個物體成象于一個二維陣列傳感器裝置上，該裝置具有局部(分部)可訪問(尋址)的象素陣列，從而產(chǎn)生包含高度信息的第一個像。
-用第二輻射裝置照射至少一部分襯底，襯底上包含一個或更多的物體，使被所述第二輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少有一個物體成象于所述傳感器裝置上，從而產(chǎn)生包含物體面積信息的第二個象。
-用所述傳感器裝置，從所述第一個象，提取物體的高度信息；以及-用所述傳感器裝置，從所述第二個象，提取物體面積信息。
本發(fā)明的另一個方面涉及完成上述方法的一種裝置，該裝置包含一個二維陣列傳感器裝置，它有局部可訪問的象素陣列；一個第一輻射裝置；一個第二輻射裝置；以及把物平面發(fā)出的輻射成象在傳感器裝置上的成象裝置。所述第一輻射裝置被安置來照射至少一部分襯底，該襯底包含一個或更多的物體，當襯底位于所述的物平面內(nèi)，所述成象裝置就產(chǎn)生所述一個或更多物體中至少一個物體的第一個象，所述第一個象包含物體高度信息。所述第二輻射裝置被安置來照射至少一部分襯底，該襯底包含一個或更多的物體，當襯底位于所述的物中面內(nèi)，所述成象裝置就產(chǎn)生所述一個或更多物體中至少一個物體的第二個象，所述第二個象包含物體的面積信息。所述傳感器裝置包含從所述第一個象提取物體高度信息，和從所述第二個象提取物體面積信息的提取裝置。
用來分別提取物體高度信息和物體面積信息的第一個和第二個象的產(chǎn)生與有局部可訪問象素陣列的陣列傳感器裝置一起，提供了所產(chǎn)生的象信息的一種有效的和靈活的運用以檢測和確定一個或更多物體的性質(zhì)。這樣一種傳感器裝置的特征是象素陣列和訪問的可能性，從而在某一時刻，只讀出整個陣列的一部分。部分(分部)可訪問(尋址)應被理解為某一時刻至少一個象素被訪問(尋址)。這種可能性被開創(chuàng)性地用于對于不同任務給出象素的不同組合。通過用所述第一和第二輻射裝置來產(chǎn)生二個不同的象，多任務功能得以開創(chuàng)性地并有效地應用。
與上面所描述過的US-5 134 665的裝置和方法比較，本發(fā)明可以在襯底和裝置相對運動時，對物體多少同時地進行二維和三維檢測。
“襯底上的物體”這一陳述包含許多不同可能的物體，象例如粘合劑，焊劑，導電粘合劑，焊縫，電子元件，焊好的電子元件，凸塊，管腳，以及特別是沉積物，像單個或一群焊膏或粘合劑小滴。沉積物也包含伴隨物，也即配送的焊膏，粘合劑，導電粘合劑等等在配送過程中形成的不需要的小滴。
“輻射”這個詞表示不同類型的光，像可見光，紅外光，紫外光等等；以及“頻率”表示輻射波的頻率。“波長”這個詞能夠等效地用來代替“頻率”。
在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，傳感器包含在片(on-chip)信號處理功能。因而信號處理是在形成象素的同一芯片上進行的，這就減少了必須供給外部處理裝置的輸出量，從而提高了裝置的速率。
在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，所述第一和第二個象是輪流地一部分一部分處理，也即這二個象被分部地處理，而處理過程在二個象之間跳來跳去。這種處理方式接近于并行地分別處理高度和面積信息。在本發(fā)明另一個實施方案中通過使用特別先進的傳感器裝置，甚至可能對面積和高度信息進行真正并行的，也即同時的，分別處理。
在本發(fā)明的又一個實施方案中，第一個和第二個象被額外地的分開。
分開的一個方法是把產(chǎn)生第一個象和第二個象從時間上分開，從而把在第一個象和第二個象在傳感器表面上相互重迭的情況下，在傳感器表面上，第一個象相關的輻射與第二個象相關的輻射發(fā)生干涉這種可能的困難減至最小。這種時間分開還可以用同一傳感器的區(qū)域來感受二個象，這在某些情況下是有利的。另外，照射襯底的同一區(qū)域而又不冒在物平面上輻射干涉的危險的可能性加強了。
另外一個分開的方法是通過第一個和第二個象分別照射在傳感器裝置的不同部位，也即幾何上分開，來把第一個象和第二個象分開。其結(jié)果是干涉的危險性基本被清除，以及以這樣的方式對不同的象用不同的傳感器元素，產(chǎn)生象的總速率能夠提高。
分開的又一種方法是通過把從所述第一和第二輻射裝置發(fā)出的輻射分別分開在第一和第二頻率范圍，并用濾光器至少過濾入射在傳感器裝置的第一部分的輻射，使得在所述第一和第二頻率范圍中一個頻率范圍內(nèi)的輻射得以通過而在所述第一和第二頻率范圍中另一個頻率范圍內(nèi)的輻射被擋住從而把第一個象和第二個象分開。除了上述增強分開的優(yōu)點以外，這種方法還提供了一種可能性，至少在一定程度上用限制所述第一部分的尺寸來限制在襯底上被檢測的區(qū)域?；蛘?，也可以讓傳感器裝置上二個或更多的部分復蓋上讓不同頻率范圍內(nèi)的輻射通過的多個濾光器。
本發(fā)明的其他目標和優(yōu)點將用示范性的實施方案在下面加以討論。


圖1是按照本發(fā)明的一個實施方案的裝置的示意圖；圖2是在圖1裝置所用的距離成象技術示意圖；圖3是在圖1裝置中所用的線掃描技術的示意圖；圖4a-b是包含在圖1裝置中傳感器的輻射敏感表面的示意圖；
圖5畫出了把圖4傳感器裝置的輻射敏感表面分成分區(qū)；圖6畫出分成分區(qū)的濾光器裝置；圖7是傳感器裝置的一個示意透視圖，以說明其結(jié)構(gòu)；以及圖8是圖7傳感器裝置一個把細節(jié)放大了的示意透視圖。
具體實施例方式
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的裝置。裝置1安置在載著被檢測物件2的襯底的上方。裝置1和物體2是作相對運動，這由箭頭A表示。物體2可以是如前所述許多不同類型的物體。然而為了說明簡單起見，在以下讓我們假定物體2是已經(jīng)配送在襯底4表面上的焊膏沉積物。一般講，被照射檢測區(qū)域復蓋著的被檢測物體2是包含好幾個小點的沉積物，但為了清晰起見，在圖中只給出了一點。
裝置1包含一第一輻射裝置3，它產(chǎn)生第一頻率范圍內(nèi)的，或第一波長范圍內(nèi)的輻射，以及一第二輻射裝置5，它產(chǎn)生第二頻率范圍內(nèi)的輻射。在本實施方案中，第一輻射裝置3包含二個相同的輻射發(fā)生器6，8，其第一個輻射發(fā)生器6包含一第一激光光源7，最好是一個激光二極管，一第一光學折射裝置9，最好是一對圓柱形透鏡，以及一第一輻射導向裝置11；其第二輻射發(fā)生器8，同樣包含了一第二激光光源13，一第二光學折射裝置15，和一第二輻射導向裝置17。把產(chǎn)生的輻射導向襯底4的輻射導向裝置11，17最好包含靈活輕質(zhì)的鏡子。然而，也可以用若干替代方法，例如用棱鏡。第二輻射裝置5包含一個第三，一個第四，以及一個第五輻射發(fā)生器分別用19，20，21表示。在該示出的優(yōu)選實施方案中，第三，第四和第五輻射發(fā)生器19，20，21中每一個都包含一個LED光源，它由一組或一套LED(發(fā)光二極管)元素組成，以及光學折射裝置(沒有單獨示出)。
另外，裝置1還包含一第三輻射裝置22，它最好由包含眾多單獨的發(fā)光二極管24和光學折射裝置(沒有單獨畫出)的環(huán)狀輻射發(fā)生器組成。
不同類型的輻射發(fā)生器的優(yōu)先選擇將在下面進一步解釋。
裝置1還包含傳感器裝置或只是一個傳感器23，用來檢測物體2的象，以及成象裝置25，它通過把物體2成象在傳感器23上來建立所述象，傳感器23最好是一個二維陣列傳感器，它有在片信號(on-chip signal)處理能力。如圖7和8中所示，傳感器23包含一個支架27和由支架支撐著的一集成電路或芯片29。芯片29載有二部分31，32，其第一部分是輻射敏感單元31，其第二部分是一組處理單元33，亦如圖4b所示。
在這個實施方案中，所述成象裝置25由折射光學，也即一透鏡系統(tǒng)組成。透鏡系統(tǒng)25安置成把從物體2發(fā)出的輻射光學地送至傳感器23。換言之，透鏡系統(tǒng)被安置成把物平面32成象于象平面，如圖2和3所示。從物體2發(fā)出的輻射，最初是從輻射發(fā)生器6，8，19，20，21，22產(chǎn)生，而由物體2反射或再發(fā)射。
輻射發(fā)生器6和8安置成相互離開一定距離，它們從不同方向，最好是相對的方向，以及在此實施方案中，如圖1所示，以不同的入射角，也即對于物平面32的角度，照射物體2。與入射角的選擇相關的至少有三個重要性質(zhì)。它們是阻擋性(occlusion)，垂直分辨率和垂直測量的動態(tài)范圍。通過選擇不同的角度，對于不同物體的檢測，就可能選擇不同的分辨率和不同的動態(tài)范圍。遺憾的是，這將有某些阻擋性問題。反之，如果角度選成相等，這是另一個實施方案，阻擋性基本避免，但分辨率和動態(tài)范圍卻固定了。
第三，第四，第五輻射發(fā)生器19-21安置成相互隔開一定距離，從不同方向，最好以對于物平面不同的角度來照射物體2。然而這些輻射發(fā)生器照射物體2的相同區(qū)域。
除了其他用途以外第三輻射裝置22的一個用途是對成象于輻射敏感單元31上的整個襯底表面區(qū)域提供均勻的照射。它使要檢測的物體表面和它最鄰近的背景對比度增強。另外，第三輻射裝置22還用來照射在襯底4表面上的基準或參照標志，以使襯底4能對準檢測裝置1，以及能作光學標定。
如圖4a和圖4b所示，入射在傳感器23上，更具體地講，入射在輻射敏感單元31上的輻射，被輻射敏感單元31的表面上安置成陣列的輻射敏感元素或像素35所感知。這些像素35可以被聯(lián)接到，至少在一定時刻有一組象素可以被聯(lián)接到一組處理單元33，在其中每一處理單元33處理單一的像素35。例如，在名為MAPP2200并由IVP制造的傳感器中，所有在同一排的像素在同一時刻被一處理單元陣列平行地處理。哪一行要被分析是可任意選擇的。
作為另一個例子，在所謂APS中，即主動象素傳感器(active pixelsensor)的縮寫，所有的象素都是可以單獨尋址的。APS也是一個陣列傳感器，其象素被安置在一芯片上。象素輸出信號的某些信號處理裝置被集成在芯片上。一DSP(數(shù)字信號處理器digital signal processor)被用來進一步處理輸出象素信號。在APS的一個優(yōu)選實施方案中，DSP也被集成在芯片上。兩種類型的傳感器典型地都用互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術來制作，雖然其他制作方法也可選擇地應用。
每一個象素把入射輻射轉(zhuǎn)化為電荷，該電荷再進行在片硬件處理。從而用閾值處理或A/D轉(zhuǎn)換法把電荷的值數(shù)字化。
另外，傳感器23上的在片硬件，至少當傳感器是MAPP2200類型時，具備為了得到有用的象信息所必需完成的處理附加任務的能力。這些任務包括數(shù)據(jù)簡化(data reduction)和模板區(qū)配(templatematching)或篩選操作(filtering operations)，這些操作可以減少噪聲式增強物體邊緣。
這些傳感器的功能被本裝置創(chuàng)造性地應用。為確定物體2不同性質(zhì)所需的象信息或者是與面積有關的信息，或者是與高度有關的信息或者兩者都是。傳感器23，更具體地講，輻射敏感單元31是可以分成不同的子區(qū)域，每個子區(qū)域包含一定數(shù)目的象素，最好是一行或數(shù)行象素。不同的子區(qū)域用于提取面積有關或高度有關的象信息。
在此優(yōu)選的實施方案中，輻射敏感單元31分成第一個和第二個子區(qū)域37，39，以提取高度信息和第三個子區(qū)域41，以提取面積信息，如圖5中所示。由于下面將要敘述的理由，最好如圖6所示那樣對輻射敏感單元31進行物理劃分。一濾光器裝置或濾光器層42被安置在輻射敏感單元31的表面。濾光裝置42有第一層狹窄的全通部分34，和第二部分36，它通過從第一輻射裝置3射出的在所述第一頻率范圍內(nèi)的輻射而擋住從第二輻射裝置5射出的在所述第二頻率范圍內(nèi)的輻射。因而為了充分使用該濾光裝置42，第一和第二頻率范圍是分開的，也即，在本發(fā)明簡述中提到的一種把象分別處理的方法在這個實施方案中被使用了，這將在下面進一步討論。
第一和第二輻射裝置3，5是適合于分別向傳感器23提供第一個和第二個象，產(chǎn)生第一個象以基本包含高度信息，產(chǎn)生第二個象以基本包含面積信息。為了得到這些不同的象，一方面由所述第一輻射裝置3產(chǎn)生的輻射是在所述頻率范圍內(nèi)的激光輻射，在到達物平面32時已成形為線狀或片狀。這也稱為片狀光照射。而另一方面，由所述第二輻射裝置5產(chǎn)生的輻射是LED輻射，當?shù)竭_物平面32時它有較少限制的形狀。片狀光照射在圖2中畫出，而LED照射在圖3中畫出。為了清晰起見，在兩個圖中，只給出了單個發(fā)生器的輻射。
第一和第二輻射發(fā)生器6，8是被安置來照射襯底4的第一部分而第三到第五輻射發(fā)生器19，20和21是被安置來照射襯底的第二部分的。把被照射的第一部分和第二部分分開的理由是防止輻射干涉對分別提取高度信息和面積信息的負面影響。然而，其他一些實施方案，例如，如前所述在時間上分開的實施方案，就能夠在同一部分照射。把第一頻率和第二頻率范圍在頻率上分開和使用濾光器42結(jié)合起來，就可以增強分開的效果，而替代的實施方案使用重迭的頻率范圍。
輻射發(fā)生器6，8和19-21的不同類型的分別選取依賴于傳感器23的結(jié)構(gòu)，輻射敏感單元31的分區(qū)和被提取象信息的不同類型。因為物體的高度是用三角測量術來確定的，物體2的高度分布是通過傳感器23產(chǎn)生出來的，它要求所用的子區(qū)域37，39足夠大，通常要用幾個鄰近的象素行，以包容這樣的分布。每一片狀光產(chǎn)生一個分布。因而，如圖5所示，在這個實施方案中，分別產(chǎn)生了兩個分布38和40。正如示出的那樣，因為對于第一和第二輻射發(fā)生器6和8在襯底4上分別照射的區(qū)域是不同的，分布38，40是對應于不同的物體或?qū)谕晃矬w的不同部分。一般講，為了得到足夠的高度信息每個物體2幾個分布已經(jīng)夠了，把高度信息與面積信息結(jié)合起來，就能夠確定所要的性質(zhì)。
面積信息用線掃描來得到，這意味著物體2被一條線一條線地掃描，這些線是鄰近的。一般講，每一條線對應于輻射敏感單元上的一象素行，該行的所有的象素被平行地處理。為了在敏感單元31上得到這樣一條細線的入射輻射，自然會想到要用激光光源在相應狹窄的區(qū)域上來照射物體。然而由于在物體2上局部干涉而引起的斑點噪聲，這樣做法被證明是困難的。斑點噪聲的問題用非相干輻射，例如由LEDS產(chǎn)生的輻射可以消除。因而LEDS是優(yōu)選的。然而當用LEDS時，又會出現(xiàn)在限制照射區(qū)域方面的困難。而通過把在傳感器23上接受面積信息的子區(qū)域41限制到，例如，只有一行象素，后面的問題就可以避免。然而被第三到第五輻射發(fā)生器19-21LED光源所照射的象平面32的區(qū)域，也要用折射光學系統(tǒng)來加以限制，以使該區(qū)域與由第一和第二輻射發(fā)生器6，8的激光器光源7，13分別照射的區(qū)域分開。用折射光學系統(tǒng)來限制照射區(qū)域的另一個目的是在襯底4的被照射區(qū)域內(nèi)得到更高的輻射強度。最好用前面所述的光譜濾光器以增強這種分開。
為了得到高度信息，即使片狀光或激光線的寬度等于幾行象素，例如3-5行，仍可能得到好的分辨率。因而斑點噪聲的影響大大減少，這就使應用激光光源7，13成為可能。
另外，第一和第二輻射發(fā)生器6，8中每一個產(chǎn)生一單獨的激光線，它成象在輻射敏感單元的不同的部位，也即分別在第一和第二個子區(qū)域37，39，如圖5所示。因而，可以使用不同的分辨率，也即象素行的數(shù)目。
這樣，當使物體2相對于裝置1運動時，構(gòu)成子區(qū)域41的象素行被連續(xù)地采樣和處理以逐行提取物體的面積信息。該處理與相應采樣其他子區(qū)域37，39的象素行從而收集到的高度信息的處理一起進行。最好面積信息和高度信息輪流提取以充分利用傳感器的能力。這種輪流確定原則上是通過暫斷任務并行地運行，從而輪流分別執(zhí)行整條線和面積的各個部分。因而使高速運動而又把準確性保持在高水平上成為可能。
為了使在高速運動下結(jié)果更好，輻射發(fā)生器6，8，19，20，21最好是脈沖的，或者講發(fā)射的輻射是脈沖的，從而把在輻射發(fā)生器發(fā)射輻射時由于物體的運動引起的模糊減至最小。
如從上可以顯而易見的那樣，傳感器23產(chǎn)生數(shù)字輸出信號，這些輸出信號送至一控制裝置，例如一個CPU(中央處理單元)(圖中沒有畫出)，來進一步處理所述輸出信號。這輸出信號包含高度信息輸出和面積信息輸出，控制裝置用它來確定物體2的不同性質(zhì)。另外，使用者用這控制裝置來對傳感器23來編程。編程可以包括，例如，定義不同的子區(qū)域37，39，41和在其中創(chuàng)建不同的象處理功能，例如使圖象邊緣銳化的功能。由于傳感器23的在片硬聯(lián)接的和/或編程的信號處理功能，在傳感器23和控制裝置之間數(shù)據(jù)交換量就減少了，從而使更快的物體檢測過程成為可能。當用一先進的傳感器，例如MAPP2200，它的在片功能是足夠復雜的以至足以認為在片進行的信號處理是一種圖象處理。
本發(fā)明是用來檢測在襯底上的物體，特別是檢測配送在襯底上的焊膏沉積物2。用于表面安裝元件的襯底具有印刷平臺或焊盤來接受元件聯(lián)接端點。元件通過焊接被聯(lián)接到印刷版上。焊膏是通過幾種通常的方法，如絲網(wǎng)印刷或配送(dispense)事先加在焊盤上。為了元件以后的安裝和焊接能夠成功，焊膏沉積物，后面簡稱沉積物，要有正確的形狀和正確的定位，沒有產(chǎn)生焊膏伴隨物等是重要的。
由于沉積物的小的尺寸，通常只有幾分之一毫米的量級，對檢測裝置要求有高分辨率的準確測量。由于質(zhì)量要求，需要在配送以后對在襯底上的每一個沉積物進行檢測。另外，配送速率很高并且還不斷增加，因而要求也能夠以高速率完成檢測。另外還要求能夠確定不同的性質(zhì)，例如在前面提到的那些性質(zhì)。
由于開創(chuàng)性地應用傳感器23，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高速率。至于要確定的不同性質(zhì)，面積信息是逐行地得到，如前所述。前面提到的MAPP2200傳感器能夠產(chǎn)生相鄰區(qū)域的線，對于偶而出錯的象素，這些線已經(jīng)過修正，這些線對于沉積物和周圍的一個或多個焊盤有清晰的界限。這些線輸出到CPU，在CPU中計算沉積物的正確面積。同樣，在片上予處理了的，或者以其他方式在裝置1內(nèi)部或外部予處理了的一定數(shù)目的高度分布輸出到CPU。傳感器給出的面積和高度輸出是位置相關的，因而CPU能夠把對于同一沉積物的高度信息和面積信息結(jié)合起來以確定體積及其他性質(zhì)。將來甚至更先進的傳感器很可能能夠完成更多的在片計算，大概可以相信傳感器對于每一個象素都包含一個處理單元，而不是一定數(shù)目的處理單元對應于每行中象素的數(shù)目。
裝置1根據(jù)當前被檢測物體2的性質(zhì)通過調(diào)整輻射發(fā)生器6，8，19-22發(fā)射的輻射來調(diào)整照射以有利于信號處理并使可靠而準確的信號提取成為可能?？烧{(diào)整照射的一個典型的目的是提高物體和它鄰近背景之間的對比度?？烧{(diào)整的參數(shù)至少有以下幾種*調(diào)整輻射的強度以得到足夠高的對比度等級*為了強調(diào)對比度，入射到物體上的角度是有用的。
*為了減少例如從明亮物體的閃光，可以有效使用輻射的偏振。為此目的，在輻射發(fā)生器6，8，19-22和襯底4，更具體地講和襯底上的物體之間放置一偏振器。另外，在傳感器23前面放另一偏振器，該偏振器的取向垂直于前述的第一編振器。其結(jié)果是，所有直接反射，也即不改變第一偏振器引起的偏振的反射，被第二偏振器擋住。而另一方面，在物體2的表面散開的輻射，偏振是混亂的，從而能到達輻射敏感單元31。
*輻射的頻率/波長本發(fā)明的裝置可以作為獨立存在的裝置起作用，也可以作為用以配送焊膏，絲網(wǎng)印刷，安裝元件等的機器一部分起作用。
本發(fā)明的若干實施方案已在上面描述，這應當只看成是一個非限制性的例子。在由權利要求書所確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)可能作許多附加的修正。
權利要求
1.用一種檢測裝置，在襯底和檢測裝置相對運動的條件下，無接觸地檢測襯底上物體的一種方法，它以如下步驟作為其特征-用第一輻射裝置照射至少一部分襯底，襯底上包含一個或更多的物體，使被所述第一輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少一個物體成象于一個二維陣列傳感器裝置上，該裝置具有分部可尋址的象素陣列，從而產(chǎn)生包含物體高度信息的第一個象；-用第二輻射裝置照射至少一部分襯底，襯底上包含一個或更多的物體，使被所述第二輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少一個物體成象于所述傳感器裝置上，從而產(chǎn)生包含物體面積信息的第二個象；-用所述傳感器裝置，從所述第一個象，提取物體高度信息；以及-用所述傳感器裝置，從所述第二個象，提取物體面積信息。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于產(chǎn)生第一個象的步驟與產(chǎn)生第二個象的步驟在時間上是分開的。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征在于通過把第一個象和第二個象分別成象在所述傳感器裝置的不同部分上從而把第一個象和第二個象分開的步驟。
4.按照權利要求1，2或3的方法，其特征在于通過用所述第一和第二輻射裝置分別照射襯底不同的部分從而把第一個象和第二個象分開的步驟。
5.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于通過把所述第一和第二輻射裝置發(fā)出的輻射分別設置在第一和第二頻率范圍，并用濾光器至少過濾照射到傳感器裝置第一部位的輻射以使在所述第一和第二頻率范圍的一個中的輻射可以通過，而在所述第一和第二頻率范圍的另一個中的輻射被擋住，從而把第一個象和第二個象分開的步驟。
6.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于用所述面積和高度信息來計算物體體積的步驟。
7.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于用所述面積信息來計算物體位置的步驟。
8.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于用所述面積信息來計算物體外廓形狀的步驟。
9.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于用所述面積信息來計算物體直徑的步驟。
10.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于至少某些信號處理是在芯片上進行的。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于在芯片上進行所述面積和高度信息提取的步驟。
12.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于交替處理所述第一和所述第二個象，以分別得到所述高度和面積信息的步驟。
13.按照權利要求1-11中任一項的方法，其特征在于并行處理所述第一和所述第二個象以分別得到所述高度和面積信息。
14.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于用所述第一輻射裝置照射襯底的輻射是面狀光形式的照射。
15.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于所述提取面積信息的步驟是用線掃描來執(zhí)行的。
16.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于所述提取高度信息的步驟是用三角測量法來執(zhí)行的。
17.按照如上任一項權利要求的方法，其特征在于適應性地調(diào)整所述第一和第二輻射裝置中至少一個裝置以響應變化的條件。
18.在襯底和檢測裝置相對運動的條件下，檢測襯底上物體的一種裝置，其特征在于-一個二維陣列傳感器裝置，它有分部可尋址的象素陣列；-一個第一輻射裝置；-一個第二輻射裝置；以及-把物平面發(fā)出的輻射成象在傳感器裝置上的成象裝置；所述第一輻射裝置被安置來照射至少一部分襯底，該襯底包含一個或更多的物體，當襯底位于所述物平面內(nèi)，所述成象裝置就產(chǎn)生所述一個或更多物體中至少一個物體的第一個象，所述第一個象包含物體高度信息；所述第二輻射裝置被安置來照射至少一部分襯底，該襯底包含一個或更多的物體，當襯底位于所述物平面內(nèi)，所述成象裝置就產(chǎn)生所述一個或更多物體中至少一個物體的第二個象，所述第二個象包含物體的面積信息；所述傳感器裝置包含從所述第一個象提取物體高度信息，和從所述第二個象提取物體面積信息的提取裝置。
19.按照權利要求18的裝置，其特征在于傳感器包含在片信號處理能力。
20.按照權利要求19的裝置，其特征在于所述在片信號處理能力至少可以由所述提取裝置提供。
21.按照權利要求20的裝置，其特征在于所述在片信號處理能力還進一步由在片計算裝置來提供，該裝置通過所述物體高度信息和所述物體面積信息的至少一種來計算一種或多種物體性質(zhì)。
22.按照權利要求18-21中任意一項的裝置，其特征在于第一個象的產(chǎn)生在時間上與第二個象的產(chǎn)生是分開的。
23.按照權利要求18-22中任意一項的裝置，其特征在于傳感器至少提供了為接受第一個象的第一部分，和為接受第二個象的和第一部分分開的第二部分。
24.按照權利要求18-23中任意一項的裝置，其特征在于第一輻射裝置被提供用來產(chǎn)生在第一頻率范圍內(nèi)的輻射，而第二輻射裝置被提供用來產(chǎn)生在第二頻率范圍內(nèi)的輻射，以及該裝置還進一步至少包含一第一濾光器裝置，它讓所述第一和第二頻率范圍中某一個頻率范圍內(nèi)的輻射通過，而把所述第一和第二頻率范圍中另一個頻率范圍內(nèi)的輻射擋住，所述濾光器裝置復蓋在所述傳感器裝置的第一部分上。
25.按照權利要求18-24中任意一項的裝置，其特征在于它被安置成用線掃描來提取物體面積信息。
26.按照權利要求18-25中任意一項的裝置，其特征在于所述第一輻射裝置包含一個激光器，該激光器以片狀光的形式產(chǎn)生輻射。
27.按照權利要求18-25中任意一項的裝置，其特征在于所述輻射裝置包含發(fā)光二極管(LEDs)。
28.按照權利要求18-27中任意一項的裝置，其特征在于每一個象素都是可以單獨被尋址的。
29.按照權利要求18-28中任意一項的裝置，其特征在于至少一個所述輻射裝置是適應性地可調(diào)整的。
30.按照權利要求18-29中任意一項的裝置，其特征在于一個第三輻射裝置，用以照射對應于全部象素陣列的襯底區(qū)域。
31.按照權利要求30的裝置，其特征在于所述第一個，第二個和第三個輻射裝置中至少有一個輻射裝置配以第一偏振器，至少傳感器的一部分配以和第一偏振器正交的第二偏振器。
32.用按照權利要求18-31中任一項的裝置來測量在襯底上沉積物的體積。
全文摘要
本發(fā)明涉及用一種檢測裝置,在襯底和檢測裝置相對運動的條件下,對襯底上的物體進行無接觸檢測的方法。該方法包含以下步驟:用第一輻射裝置照射至少一部分襯底,襯底上包含一個或更多的物體,使被所述第一輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少一個物體成象于一個二維陣列傳感器裝置上,該裝置具有分部可尋址的象素陣列,從而產(chǎn)生包含物體高度信息的第一個象;用第二輻射裝置照射至少一部分襯底,襯底上包含一個或更多的物體,使被所述第二輻射裝置照射的所述一個或更多的物體中至少一個物體成象于所述傳感器上,從而產(chǎn)生包含物體面積信息的第二個象;用所述傳感器裝置,從所述第一個象,提取物體高度信息;用所述傳感器裝置,從所述第二個象,提取物體面積信息。本發(fā)明還涉及實現(xiàn)本方法的一種裝置。
文檔編號G06T1/00GK1333869SQ9981559
公開日2002年1月30日 申請日期1999年12月14日 優(yōu)先權日1999年1月18日
發(fā)明者古納·伯斯特羅姆, 馬蒂爾斯·約翰內(nèi)森, 西蒙·桑德格倫, 漢斯·埃赫倫 申請人:麥戴塔自動控制股份公司