JP2002090315A - Method and device for surface inspection - Google Patents
Method and device for surface inspectionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、部品実装
済みの回路基板、液晶パネル素子、半導体ウエハあるい
は電子部品単体などの被検査物の表面に光走査して、そ
の被検査物の表面から反射した散乱反射光に基づいて被
検査物の表面状態、特に、回路基板に実装済み電子部品
の位置ずれ、欠落、半田付け不良、半田付け前の部品の
浮き上がりまたは部品の形状不良などを検査するのため
の表面検査方法および表面検査装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for optically scanning a surface of an object such as a circuit board, a liquid crystal panel element, a semiconductor wafer or a single electronic component on which components have been mounted, from the surface of the object. Inspecting the surface condition of the inspection object based on the reflected scattered reflected light, in particular, displacement, omission, defective soldering, floating of the component before soldering or defective shape of the component, etc., of the electronic component mounted on the circuit board. And a surface inspection apparatus for the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年では、電子部品が実装された回路基
板の表面状態を検査するに際して、レーザスキャン方式
の表面検査装置が多く用いられるようになっている。こ
の表面検査装置は、一般に、図6および図7に示すよう
な構成になっている。すなわち、図6は正面から見た概
略構成図、図7は右側面から見た概略構成図をそれぞれ
示し、これらの図において、半導体レーザ素子1から放
射されたレーザ光L1は、コリメータレンズ2を経て投
光ビームL2とされたのちに、多角形形状のポリゴンミ
ラー4の周囲に8つ設けられたうちの何れかの鏡面4a
に入射されて、その鏡面4aから反射される。2. Description of the Related Art In recent years, when inspecting the surface condition of a circuit board on which electronic components are mounted, a laser scanning type surface inspection apparatus has been widely used. This surface inspection apparatus is generally configured as shown in FIGS. That is, FIG. 6 is a schematic configuration diagram as viewed from the front, and FIG. 7 is a schematic configuration diagram as viewed from the right side. In these drawings, the laser beam L1 emitted from the semiconductor laser element 1 passes through the collimator lens 2. After being converted into the light beam L2, any one of eight mirror surfaces 4a provided around the polygon mirror 4 having a polygonal shape is provided.
And is reflected from the mirror surface 4a.
【0003】ポリゴンミラー4は図7に示す平面対向型
フラットモータ7によって回転軸3回りに図示矢印方向
に一定速度で回転される。それにより、ポリゴンミラー
4における回転軸3の軸方向に対しそれぞれ平行な配置
となった8つの矩形状の鏡面4aは、回転軸3回りに回
動され、この回動する鏡面4aに対して投光ビームL2
が回転軸3に対し直交する方向から入射される。したが
って、上記鏡面4aで反射された光は、図5(b)に破
線で示すように、鏡面4aの回転に伴いI矢印で示す一
方向に偏向されていく。The polygon mirror 4 is rotated at a constant speed in the direction indicated by an arrow in the figure around the rotation axis 3 by a flat opposed flat motor 7 shown in FIG. As a result, the eight rectangular mirror surfaces 4a of the polygon mirror 4, which are arranged in parallel to the axial direction of the rotating shaft 3, are rotated around the rotating shaft 3, and are projected onto the rotating mirror surface 4a. Light beam L2
Is incident from a direction orthogonal to the rotation axis 3. Therefore, the light reflected by the mirror surface 4a is deflected in one direction indicated by an arrow I with the rotation of the mirror surface 4a as shown by a broken line in FIG. 5B.
【0004】上記のように偏向された光は、図6および
図7に示すように、同軸配置された複数枚(図では3枚
の場合を例示)のレンズ9,10,11からなる光走査
用fθレンズ系8によって偏向および集光されたのち
に、被検査物として例示した実装回路基板12の表面1
2aに結像される。このようにして実装回路基板12の
表面12aに結像された走査光L3は、ポリゴンミラー
4の回転に伴って実装回路基板12の表面12aに光走
査される。この光走査によって実装回路基板12の表面
12aで反射された散乱反射光L4は、図7に明示する
ように、走査光L3の光軸に対し両側の対称位置にそれ
ぞれ配置された集光レンズ13で集光されたのちに、対
向する光検出器14の受光面14aに入射する。As shown in FIGS. 6 and 7, the light deflected as described above is scanned by a plurality of (three in FIG. 3) lenses 9, 10, and 11 arranged coaxially. After being deflected and condensed by the fθ lens system 8, the surface 1 of the mounting circuit board 12 exemplified as the object to be inspected is
2a is imaged. The scanning light L3 imaged on the surface 12a of the mounting circuit board 12 in this manner is optically scanned on the surface 12a of the mounting circuit board 12 as the polygon mirror 4 rotates. As shown in FIG. 7, the scattered reflected light L4 reflected on the surface 12a of the mounting circuit board 12 by this light scanning is collected by the condensing lenses 13 arranged at symmetrical positions on both sides with respect to the optical axis of the scanning light L3. After the light is condensed by the light, the light is incident on the light receiving surface 14a of the opposing photodetector 14.
【0005】なお、この表面検査装置では、走査光L3
の光軸に対し両側の対称位置にそれぞれ集光レンズ13
および光検出器14が配置されているので、検査対象の
電子部品18の段差で散乱反射光L4が遮られて、一方
の光検出器14に散乱反射光L4が入射しないような事
態が生じた場合にも、他方の光検出器14で検出できる
ようになっている。In this surface inspection apparatus, the scanning light L3
Focusing lenses 13 at symmetrical positions on both sides with respect to the optical axis of
Further, since the photodetector 14 is disposed, the scattered reflected light L4 is blocked by the step of the electronic component 18 to be inspected, and the scattered reflected light L4 does not enter one of the photodetectors 14. In such a case, the other photodetector 14 can detect the light.
【0006】上記光検出器14は、入射した散乱反射光
L4を光電変換するとともに、受光面14aにおける散
乱反射光L4の光照射位置に対応した電気信号を演算装
置17に対し出力する。演算装置17では、光検出器1
4から入力した電気信号に基づいて、公知の三角測距法
で実装回路基板12の表面12aに実装された検査対象
物である電子部品18の表面の高さ位置を演算により算
出する。The photodetector 14 photoelectrically converts the incident scattered reflected light L4, and outputs an electric signal corresponding to the light irradiation position of the scattered reflected light L4 on the light receiving surface 14a to the arithmetic unit 17. In the arithmetic unit 17, the photodetector 1
On the basis of the electric signal input from step 4, the height position of the surface of the electronic component 18 which is the inspection object mounted on the surface 12a of the mounting circuit board 12 is calculated by a known triangulation method.
【0007】一方、被検査物の実装回路基板12は、自
動ステージ19上に設置されて、この自動ステージ19
によって走査光L3による光走査方向に対し直交方向
(図6における前後方向であって、図7における左右方
向)に一定速度で移動されていく。なお、自動ステージ
19の直線移動機構20としては、モータによりボール
ねじを回転駆動する構成またはリニアモータなどが一般
的に用いられている。On the other hand, the circuit board 12 to be inspected is placed on an automatic stage 19,
6 moves at a constant speed in a direction perpendicular to the light scanning direction by the scanning light L3 (the front-back direction in FIG. 6 and the left-right direction in FIG. 7). As the linear movement mechanism 20 of the automatic stage 19, a configuration in which a ball screw is rotationally driven by a motor, a linear motor, or the like is generally used.
【0008】上記自動ステージ19には、これが移動開
始する原点位置に達したのを検出して第1の同期信号を
出力する移動原点検出用センサ21が配設されている。
また、ポリゴンミラー4に対する所定の相対位置には、
図5に示すように、ポリゴンミラー4の各鏡面4aがそ
れぞれ光走査を開始する原点位置において反射する原点
光L5を検出して第2の同期信号を出力する光走査原点
検出用センサ22が配設されている。The automatic stage 19 is provided with a movement origin detecting sensor 21 for detecting that the automatic stage 19 has reached the origin position at which movement is started and outputting a first synchronization signal.
Also, at a predetermined relative position with respect to the polygon mirror 4,
As shown in FIG. 5, an optical scanning origin detecting sensor 22 for detecting the origin light L5 reflected at the origin position at which each mirror surface 4a of the polygon mirror 4 starts optical scanning and outputting a second synchronization signal is provided. Has been established.
【0009】そして、測定視野つまり電子部品18の高
さ測定のデータを有効に取り込むための有効測定領域
は、上記第1および第2の同期信号がそれぞれ出力され
た時点からの待機時間によって設定される。すなわち、
自動ステージ19が移動を開始して原点位置に達したと
きには、移動原点検出用センサ21から図4(a)に示
す第1の同期信号が出力される。この第1の同期信号が
出力された時点から所定の待機時間Tが経過したときに
は、同図(b)に示すように、この時点から所定時間が
経過するまでの間を移動方向有効領域Aとして設定され
る。続いて、ポリゴンミラー4の或る鏡面4aが原点位
置に達したときには、光走査原点検出用センサ22が原
点光L5を検出して、同図(c)に示す第2の同期信号
が出力される。この第2の同期信号が出力された時点か
ら所定の待機時間tが経過したときには、同図(d)に
示すように、この時点から所定時間が経過するまでの間
を光走査方向有効領域Bとして設定される。The measurement field of view, that is, the effective measurement area for effectively taking in the height measurement data of the electronic component 18 is set by the waiting time from the time when the first and second synchronization signals are respectively output. You. That is,
When the automatic stage 19 starts moving and reaches the origin position, the movement origin detection sensor 21 outputs a first synchronization signal shown in FIG. When a predetermined standby time T elapses from the time when the first synchronization signal is output, as shown in FIG. 4B, a period from this time until a predetermined time elapses is set as a movement direction effective area A. Is set. Subsequently, when a certain mirror surface 4a of the polygon mirror 4 reaches the origin position, the optical scanning origin detection sensor 22 detects the origin light L5, and the second synchronization signal shown in FIG. You. When a predetermined standby time t has elapsed from the time when the second synchronization signal was output, as shown in FIG. 4D, a period from this time until the predetermined time has elapsed is the optical scanning direction effective area B. Is set as
【0010】演算装置17は、上記光走査方向有効領域
Bの期間において、所定のサンプリングクロックに基づ
く所定の等間隔で光検出器14から電気信号を取り込ん
で、その電気信号を演算して電子部品18の高さ位置を
算出する。1番目の光走査方向有効領域Bが終了する
と、自動ステージ19の駆動によって実装回路基板12
が所定距離だけ間欠移動される。The arithmetic unit 17 fetches an electric signal from the photodetector 14 at predetermined regular intervals based on a predetermined sampling clock during the period of the effective area B in the optical scanning direction, calculates the electric signal, and calculates the electric signal. The height position of No. 18 is calculated. When the first effective area B in the light scanning direction is completed, the automatic stage 19 is driven to drive the mounting circuit board 12.
Is intermittently moved by a predetermined distance.
【0011】つぎに、第2の同期信号が出力された時点
から待機時間tが経過したときに設定される2番目の光
走査方向有効領域Bにおいても、演算装置17は、上述
と同様に、所定のサンプリングクロックに基づく所定の
等間隔で光検出器14から電気信号を取り込んで、その
電気信号を演算して電子部品18の高さ位置を算出す
る。上述の測定動作と実装回路基板12の間欠移動とを
移動方向有効領域Aの期間内において交互に繰り返すこ
とにより、実装回路基板12上に設定された有効測定領
域の全体に存在する各電子部品18の高さ位置が、マト
リックス状に設定された測定点に基づき測定され、三次
元座標の集合である測定データが得られる。演算装置1
7は、その得られた三次元座標の集合である測定データ
に基づき各電子部品18の状態を判別する。Next, in the second effective area B in the light scanning direction which is set when the standby time t has elapsed from the time when the second synchronizing signal is output, the arithmetic unit 17 operates in the same manner as described above. An electric signal is taken in from the photodetector 14 at predetermined regular intervals based on a predetermined sampling clock, and the height of the electronic component 18 is calculated by calculating the electric signal. By repeating the above-described measurement operation and the intermittent movement of the mounting circuit board 12 alternately within the period of the movement direction effective area A, each electronic component 18 existing in the entire effective measurement area set on the mounting circuit board 12 is Is measured based on the measurement points set in a matrix, and measurement data as a set of three-dimensional coordinates is obtained. Arithmetic unit 1
7 determines the state of each electronic component 18 based on the obtained measurement data, which is a set of three-dimensional coordinates.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記表
面検査装置では、被検査物の表面状態を、走査光L3が
検査対象物で反射した散乱反射光L4を光電変換するこ
とにより、非接触で効果的に検査できる利点を有してい
る反面、光走査範囲とサンプリング分解能が一定である
ため、特に、被検査物が小さい場合には、測定ポイント
数が少なくなるのに伴って有効な測定データが少なくな
るので、測定誤差が大きくなって正確な検査結果を得る
ことができないという問題がある。However, in the above-described surface inspection apparatus, the surface state of the inspection object can be effectively measured in a non-contact manner by photoelectrically converting the scattered reflected light L4 of the scanning light L3 reflected by the inspection object. On the other hand, since the optical scanning range and the sampling resolution are constant, effective measurement data can be obtained as the number of measurement points decreases, especially when the object to be inspected is small. Since the number of measurements is reduced, there is a problem that a measurement error increases and an accurate inspection result cannot be obtained.
【0013】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、被検査物の形状の大小に拘わらず測
定精度を向上させて被検査物を正確に検査することので
きる表面検査方法および表面検査装置を提供することを
目的とするものである。In view of the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a surface inspection capable of improving the measurement accuracy and accurately inspecting an object to be inspected regardless of the size of the object to be inspected. It is an object to provide a method and a surface inspection device.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面検査方法は、被検査物の表面に対する
走査光の一方向への光走査と、前記被検査物の前記光走
査方向に対し直交方向への間欠的な相対移動とを交互に
行いながら、前記走査光が前記被検査物の表面で反射し
た散乱反射光を光電変換した電気信号の演算に基づく測
定によって前記被検査物の表面状態などを検査するに際
して、前記走査光の光走査速度、前記被検査物または前
記走査光の相対移動速度および前記散乱反射光をサンプ
リングする間隔の少なくとも一つを任意に可変するよう
にした。In order to achieve the above object, a surface inspection method according to the present invention comprises a method of optically scanning a surface of an object to be inspected in one direction with scanning light and a method of optically scanning the object to be inspected. The intermittent relative movement in the direction perpendicular to the direction is alternately performed, and the inspection light is measured based on a calculation based on an electric signal obtained by photoelectrically converting the scattered and reflected light reflected on the surface of the inspection object. When inspecting the surface condition of the object, at least one of the optical scanning speed of the scanning light, the relative movement speed of the object to be inspected or the scanning light, and the sampling interval of the scattered reflected light is arbitrarily variable. did.
【0015】この表面検査方法では、被検査物の形状が
小さい場合に、走査光の光走査速度、被検査物または走
査光の相対移動速度または散乱反射光をサンプリングす
る間隔の少なくとも一つを、被検査物の形状に対応して
小さい値に可変設定することにより、測定ポイント数の
間隔を小さく設定することができる。それにより、被検
査物の形状が小さいにも拘わらず測定ポイント数が減少
しないことから、サンプリング分解能を低下させること
なく測定することができ、測定データの減少を招かない
ことから測定誤差を小さく抑えることができ、測定精度
が従来に比較して格段に向上する。In this surface inspection method, when the shape of the inspection object is small, at least one of the light scanning speed of the scanning light, the relative movement speed of the inspection object or the scanning light, or the interval at which the scattered reflected light is sampled is set as follows. By variably setting the value to a small value corresponding to the shape of the inspection object, the interval between the number of measurement points can be set small. Accordingly, since the number of measurement points does not decrease despite the shape of the inspection object being small, the measurement can be performed without lowering the sampling resolution, and the measurement error is reduced because the measurement data does not decrease. And the measurement accuracy is significantly improved as compared with the related art.
【0016】上記表面検査方法において、被検査物およ
び走査光が相対移動を開始する原点位置を検出した時点
からの第1の待機時間と、走査光が光走査を開始する原
点位置を検出した時点からの第2の待機時間とを任意に
設定して、前記両待機時間が経過した時点からサンプリ
ングした散乱反射光による電気信号のみを有効として演
算を行うことが好ましい。In the above-described surface inspection method, a first standby time from when the inspection object and the scanning light detect the origin position at which the relative movement starts, and at a time when the scanning light detects the origin position at which the optical scanning starts. It is preferable that the second standby time is set arbitrarily, and only the electric signal based on the scattered reflected light sampled from the time when the two standby times have elapsed is used for the calculation.
【0017】これにより、被検査物の形状が小さい場合
には、その形状に対応する小さな面積の有効検査領域を
設定することができるので、実際に光走査される全体の
測定視野自体は従来と同様であるが、そのうちの有効検
査領域として設定した一部分のデータ入力のみを有効と
することができる。そのため、被検査物の形状が小さい
場合には、余分なサンプリングによる不要な測定データ
を除外して、検査効率が格段に向上する。Accordingly, when the shape of the object to be inspected is small, an effective inspection area having a small area corresponding to the shape can be set. Similarly, only a part of data input set as an effective inspection area can be made effective. For this reason, when the shape of the inspection object is small, unnecessary measurement data due to extra sampling is excluded, and the inspection efficiency is significantly improved.
【0018】また、本発明の表面検査装置は、レーザ光
を放射するレーザ素子と、周面が複数の鏡面で形成され
た多角形を有し、回転軸回りに回転しながら前記回転軸
の軸心に対し直交方向から前記鏡面に入射する前記レー
ザ光を反射させた走査光を被検査物の表面に光走査させ
る偏向走査用ミラーと、前記偏向走査用ミラーの回転速
度を任意に可変設定する回転速度設定部と、前記走査光
が前記被検査物の表面で反射した散乱反射光を受光する
光検出器と、前記被検査物または走査光を光走査方向に
対し直交方向に相対移動させる自動ステージと、前記自
動ステージの移動速度を任意に可変設定する移動速度設
定部と、前記自動ステージが移動を開始する原点位置を
検出して第1の同期信号を出力する移動原点検出部と、
前記偏向走査用ミラーが光走査を開始する原点位置を検
出して第2の同期信号を出力する光走査原点検出部と、
前記第1および第2の同期信号が出力した時点から所定
の待機時間が経過したのちに前記光検出器からの電気信
号を所定のサンプリング間隔で取り込み、前記光検出器
の受光面に対する前記散乱反射光の入射位置に基づき演
算して前記被検査物の表面状態を算出する演算装置とを
備えて構成されている。Further, the surface inspection apparatus of the present invention has a laser element that emits a laser beam, and a polygon having a peripheral surface formed by a plurality of mirror surfaces. A deflection scanning mirror for optically scanning the surface of the inspection object with scanning light that reflects the laser light incident on the mirror surface from a direction perpendicular to the center, and a rotation speed of the deflection scanning mirror is variably set. A rotation speed setting unit, a photodetector that receives scattered reflected light in which the scanning light is reflected on the surface of the inspection object, and an automatic detector that relatively moves the inspection object or the scanning light in a direction orthogonal to the optical scanning direction. A stage, a moving speed setting unit that arbitrarily sets the moving speed of the automatic stage, a moving origin detecting unit that outputs a first synchronization signal by detecting an origin position at which the automatic stage starts moving,
An optical scanning origin detecting unit that detects an origin position at which the deflection scanning mirror starts optical scanning and outputs a second synchronization signal;
After a predetermined standby time has elapsed from the time when the first and second synchronization signals have been output, an electric signal from the photodetector is taken in at a predetermined sampling interval, and the scattered reflection on the light receiving surface of the photodetector is obtained. And an arithmetic unit for calculating the surface state of the inspection object by calculating based on the incident position of the light.
【0019】この表面検査装置では、偏向走査用ミラー
の回転速度を任意に可変設定する回転速度設定部と、自
動ステージの移動速度を任意に可変設定する移動速度設
定部とを備えているので、走査光の光走査速度および被
検査物または走査光の相対移動速度を任意に可変して設
定することができるとともに、移動原点検出部と光走査
原点検出部とを備えていることによって任意の面積を有
する有効検査領域を設定することができるので、本発明
の表面検査方法を忠実に具現化して表面検査方法と同様
の効果を確実に得ることができる。This surface inspection apparatus is provided with a rotation speed setting unit for arbitrarily setting the rotation speed of the deflection scanning mirror and a movement speed setting unit for setting the movement speed of the automatic stage arbitrarily. The optical scanning speed of the scanning light and the relative moving speed of the inspection object or the scanning light can be set arbitrarily variably, and an arbitrary area can be obtained by including the moving origin detecting unit and the optical scanning origin detecting unit. Therefore, the surface inspection method of the present invention can be faithfully embodied, and the same effect as the surface inspection method can be reliably obtained.
【0020】上記表面検査装置において、演算装置のサ
ンプリング間隔を任意に可変設定する可変サンプリング
回路を有していることが好ましい。これにより、散乱反
射光をサンプリングする間隔を任意に可変して設定する
ことができ、本発明の表面検査方法を一層忠実に具現化
することができる。It is preferable that the surface inspection apparatus has a variable sampling circuit for arbitrarily setting a sampling interval of the arithmetic unit. Thus, the sampling interval of the scattered reflected light can be arbitrarily changed and set, and the surface inspection method of the present invention can be more faithfully embodied.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明
の一実施の形態に係る表面検査方法を具現化した表面検
査装置を正面から見た概略構成図、図2は同表面検査装
置の右側面から見た概略構成図をそれぞれ示し、これら
の図において、図6および図7と同一若しくは同等のも
のには同一の符号を付して、その説明を省略する。この
実施の形態の表面検査装置が従来の表面検査装置と相違
する点は、平面対向型フラットモータ7が、クロック制
御部23に可変設定された制御クロックの周波数に基づ
いてポリゴンミラー4の回転速度を可変制御する構成
と、演算装置17が可変サンプリング回路24に可変設
定されたサンプリングクロックに基づく等間隔で光検出
器14から電気信号を取り込んで演算を行う構成と、直
線移動機構20が移動速度設定部27に可変設定された
移動速度で自動ステージ19を移動制御するようになっ
た構成のみである。したがって、光走査によって検査対
象物の高さなどを測定する動作は、従来の表面検査走査
で説明した通りであるので、その説明を省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a surface inspection device embodying a surface inspection method according to an embodiment of the present invention as viewed from the front, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the surface inspection device as viewed from the right side. In these drawings, the same or equivalent components as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The point that the surface inspection apparatus of this embodiment differs from the conventional surface inspection apparatus is that the flat facing motor 7 rotates the polygon mirror 4 based on the frequency of the control clock variably set in the clock control unit 23. , The arithmetic device 17 fetches electric signals from the photodetector 14 at equal intervals based on a sampling clock variably set in the variable sampling circuit 24, and performs the arithmetic operation. This is the only configuration in which the movement of the automatic stage 19 is controlled at the movement speed variably set in the setting unit 27. Therefore, the operation of measuring the height or the like of the inspection object by optical scanning is the same as that described in the conventional surface inspection scanning, and the description thereof will be omitted.
【0022】平面対向型フラットモータ7は、クロック
制御部23に可変設定される制御クロックの周波数に基
づいて5000rpm〜40000 rpmの範囲内のうちの一定
回転速度でポリゴンミラー4を回転制御するようになっ
ている。また、可変サンプリング回路24は、分周回路
で基準のサンプリングクロックの周波数を1/2、1/
4といったように可変した周波数を設定して、これらの
可変設定した周波数のうちの所定のものがスイッチで択
一的に選択されて出力するようになっている。移動速度
設定部27は、上記クロック制御部23に可変設定され
た制御クロックの周波数または可変サンプリング回路2
4で選択されたサンプリングクロックの周波数に対応す
る移動速度で自動ステージ19を移動制御する。The flat opposed flat motor 7 controls the rotation of the polygon mirror 4 at a constant rotation speed within a range of 5000 rpm to 40,000 rpm based on the frequency of the control clock variably set in the clock control unit 23. Has become. The variable sampling circuit 24 sets the frequency of the reference sampling clock in the frequency dividing circuit to 1/2, 1 /
A variable frequency such as 4 is set, and a predetermined one of these variably set frequencies is selectively selected and output by a switch. The moving speed setting section 27 controls the frequency of the control clock variably set in the clock control section 23 or the variable sampling circuit 2.
The movement of the automatic stage 19 is controlled at a movement speed corresponding to the frequency of the sampling clock selected in step 4.
【0023】この表面検査装置は、上記構成を設けたこ
とにより、被検査物の形状が小さくなるのに対応して、
従来の表面検査装置に対し測定ポイント数を減らすこと
なく測定の視野つまり有効検査領域を従来装置の検査有
効領域に対し1/4、1/16、1/64といったよう
に小さく設定できるように切り換えられることを特徴と
している。従来の技術の説明において参照した図4およ
び図5(b)は、基準検査有効領域を設定した場合のタ
イミングチャートおよび有効な測定ポイントとなる走査
光L3の光学説明図である。これに対し、図3のタイミ
ングチャートは、小さな被検査物に対応して、有効検査
領域を基準検査有効領域に対し1/4に小さく設定した
ものであり、図5(a)はその有効検査領域を設定した
ときに有効な測定ポイントとなる走査光L3の光学説明
図である。This surface inspection apparatus is provided with the above-described structure, and can cope with a reduction in the shape of the inspection object.
Switching so that the visual field of measurement, that is, the effective inspection area, can be set to 1/4, 1/16, 1/64 smaller than the inspection effective area of the conventional apparatus without reducing the number of measurement points compared to the conventional surface inspection device. It is characterized by being able to. FIGS. 4 and 5B referred to in the description of the related art are a timing chart when a reference inspection effective area is set and an optical explanatory view of the scanning light L3 serving as an effective measurement point. On the other hand, in the timing chart of FIG. 3, the effective inspection area is set to be smaller than the reference inspection effective area by one-fourth corresponding to a small inspection object. FIG. FIG. 7 is an optical explanatory diagram of a scanning light L3 serving as an effective measurement point when an area is set.
【0024】すなわち、自動ステージ19が移動を開始
して原点位置に達したときに移動原点検出用センサ21
から図3(a)に示す第1の同期信号が出力された時点
からの待機時間Tを図4の場合に比較して長く設定する
ことにより、同図(b)に示す移動方向有効領域Aを基
準に対し1/2に短く設定している。さらに、ポリゴン
ミラー4の或る鏡面4aが原点位置に達したときに光走
査原点検出用センサ22から同図(c)に示す第2の同
期信号が出力された時点からの待機時間tも図4の場合
に比較して長く設定することにより、同図(d)に示す
光走査方向有効領域Bを図4の基準に対し1/2に短く
設定している。これにより、実際に光走査される全体の
測定視野自体は従来装置と同様であるが、そのうちの有
効検査領域として設定した一部分のデータ入力のみを有
効とする。That is, when the automatic stage 19 starts moving and reaches the origin position, the movement origin detection sensor 21
By setting the standby time T from the point of time when the first synchronization signal shown in FIG. 3A is output to longer than that in FIG. 4, the movement direction effective area A shown in FIG. Is set to 短 く shorter than the reference. Further, when a certain mirror surface 4a of the polygon mirror 4 reaches the origin position, the standby time t from the time when the second synchronization signal shown in FIG. 4, the effective area B in the light scanning direction shown in FIG. 4D is set to be shorter than the reference in FIG. 4 by half. As a result, the entire measurement visual field itself actually scanned by light is the same as that of the conventional apparatus, but only a part of data input set as an effective inspection area is valid.
【0025】図3のタイミングチャートでは、ポリゴン
ミラー4の回転速度を基準の有効検査領域を設定した場
合の回転速度と同一に設定して、可変サンプリング回路
24のサンプリングクロックの周波数が、光走査方向有
効領域Bが基準に対し1/2に短くなったのに対応して
1/2に切り換え設定されているとともに、自動ステー
ジ19の移動速度が、移動方向有効領域Aが基準に対し
1/2に短くなったのに対応して移動速度設定部27に
よって1/2に切り換え設定されている。In the timing chart of FIG. 3, the rotation speed of the polygon mirror 4 is set to be the same as the rotation speed when the effective inspection area is set as a reference, and the frequency of the sampling clock of the variable sampling circuit 24 is changed in the light scanning direction. In response to the effective area B being shortened by half with respect to the reference, the switching is set to 1 /, and the moving speed of the automatic stage 19 is reduced by the fact that the moving direction effective area A is に 対 し with respect to the reference. The moving speed setting unit 27 has switched the setting to し て in response to the shortening.
【0026】図5(a)は、光走査方向有効領域Bを上
述のように設定したときの有効な測定ポイントとなる走
査光L3を示した光学説明図であり、同図(b)との比
較から明らかなように、光走査方向有効領域Bは狭くな
っているが、有効な走査光L3の数つまり測定ポイント
数は減少していない。これにより、被検査物が形状の小
さなものであっても、有効検査領域を被検査物の形状に
応じた最適な範囲に設定しながらも、測定ポイント数が
減少しないことから、サンプリング分解能を低下させる
ことなく測定することができるので、測定データの減少
を招かないことから測定誤差を小さく抑えることがで
き、測定精度が従来装置に比較して格段に向上する。FIG. 5A is an optical explanatory view showing the scanning light L3 serving as an effective measurement point when the effective area B in the light scanning direction is set as described above. As is clear from the comparison, the effective area B in the light scanning direction is narrow, but the number of effective scanning lights L3, that is, the number of measurement points is not reduced. As a result, even if the object to be inspected has a small shape, the effective inspection area is set to an optimum range according to the shape of the object to be inspected, but the number of measurement points does not decrease, thereby lowering the sampling resolution. Since the measurement can be performed without causing the measurement data to decrease, the measurement error can be reduced because the measurement data does not decrease, and the measurement accuracy is remarkably improved as compared with the conventional apparatus.
【0027】なお、上記実施の形態では、ポリゴンミラ
ー4の回転速度を基準と同一に固定して、可変サンプリ
ング回路24のサンプリングクロックの周波数および自
動ステージ19の移動速度をそれぞれ1/2に可変設定
し、有効検査領域を基準の有効検査領域に対し1/4に
小さく設定した場合について説明したが、被検査物がさ
らに形状の小さなものである場合には、可変サンプリン
グ回路24のサンプリングクロックの周波数および自動
ステージ19の移動速度をそれぞれ1/4または1/8
に可変設定して、有効検査領域を基準の有効検査領域に
対し1/16または1/64に小さく設定することがで
き、この何れの場合にも測定ポイント数は基準の場合と
同一である。In the above embodiment, the rotation speed of the polygon mirror 4 is fixed at the same level as the reference, and the frequency of the sampling clock of the variable sampling circuit 24 and the moving speed of the automatic stage 19 are variably set to 1/2. Although the case where the effective inspection area is set to be smaller than the reference effective inspection area by 1/4 has been described, when the inspection object has a smaller shape, the frequency of the sampling clock of the variable sampling circuit 24 is changed. And the moving speed of the automatic stage 19 is 1/4 or 1/8, respectively.
, The effective inspection area can be set to be 1/16 or 1/64 smaller than the reference effective inspection area. In each case, the number of measurement points is the same as that of the reference.
【0028】また、上記実施の形態では、クロック制御
部23を備えてポリゴンミラー4の回転速度を可変設定
できるので、有効検査領域を1/4、1/16または1
/64の何れかに設定した場合に、可変サンプリング回
路24のサンプリングクロックの周波数を基準と同一に
固定して、ポリゴンミラー4の回転速度および自動ステ
ージ19の移動速度をそれぞれ基準に対し1/2、1/
4または1/8の何れかに設定することにより、上述と
同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, the clock control unit 23 is provided so that the rotation speed of the polygon mirror 4 can be variably set, so that the effective inspection area can be reduced to 1/4, 1/16 or 1
/ 64, the frequency of the sampling clock of the variable sampling circuit 24 is fixed to be the same as the reference, and the rotation speed of the polygon mirror 4 and the moving speed of the automatic stage 19 are each reduced by half with respect to the reference. , 1 /
By setting to either 4 or 1/8, the same effect as described above can be obtained.
【0029】さらに、ポリゴンミラー4の回転速度の基
準に対する倍率aと、可変サンプリング回路24のサン
プリングクロックの周波数の基準に対する倍率bとを同
時に切り換えた場合には、自動ステージ19の移動速度
cを、c=a×bに設定することで、c×c倍の測定視
野を得ることができる。このとき、2種の待機時間T,
tを適当な値に選定することにより、被検査物の形状に
対応した最適の有効検査領域を設定することができる。
上述の何れの場合においても、被検査物の形状に対応し
た検査有効領域を設定しながら一定の測定ポイント数に
よる測定が可能である。Further, when the magnification a with respect to the reference of the rotation speed of the polygon mirror 4 and the magnification b with respect to the reference of the frequency of the sampling clock of the variable sampling circuit 24 are simultaneously switched, the moving speed c of the automatic stage 19 is changed to By setting c = a × b, a measurement field of view that is c × c times can be obtained. At this time, two types of standby time T,
By selecting t to an appropriate value, an optimal effective inspection area corresponding to the shape of the inspection object can be set.
In any of the above cases, it is possible to perform measurement with a fixed number of measurement points while setting an inspection effective area corresponding to the shape of the inspection object.
【0030】検査対象の電子部品18の高さ位置の測定
などによる表面検査の手順は、従来の技術で説明した通
りであり、自動ステージ19による被検査物の間欠移動
と、走査光L3による光走査とを交互に行うことによ
り、実装回路基板12の表面12aなどの被検査物の表
面検査を行うことができる。但し、被検査物を静止させ
て、半導体レーザ素子1、コリメータレンズ2、ポリゴ
ンミラー4、fθレンズ系8、集光レンズ13および光
検出器14などからなる光学的検査機構を移動させるよ
うにしてもよい。The procedure of the surface inspection by measuring the height position of the electronic component 18 to be inspected is the same as that described in the prior art. The intermittent movement of the inspection object by the automatic stage 19 and the light by the scanning light L3 are performed. By alternately performing the scanning, the surface inspection of the inspection object such as the surface 12a of the mounted circuit board 12 can be performed. However, the object to be inspected is stationary, and the optical inspection mechanism including the semiconductor laser element 1, the collimator lens 2, the polygon mirror 4, the fθ lens system 8, the condenser lens 13, the photodetector 14, and the like is moved. Is also good.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上のように本発明の表面検査方法によ
れば、被検査物の形状が小さい場合に、走査光の光走査
速度、被検査物または走査光の相対移動速度または散乱
反射光をサンプリングする間隔の少なくとも一つを、被
検査物の形状に対応して小さい値に可変設定できるよう
にしたので、測定ポイント数の間隔を小さく設定するこ
とができる。それにより、被検査物の形状が小さいにも
拘わらず測定ポイント数が減少しないことから、サンプ
リング分解能を低下させることなく測定することがで
き、測定データの減少を招かないことから測定誤差を小
さく抑えることができ、測定精度が従来に比較して格段
に向上する。As described above, according to the surface inspection method of the present invention, when the shape of the inspection object is small, the light scanning speed of the scanning light, the relative moving speed of the inspection object or the scanning light, or the scattered reflection light. Can be variably set to a small value corresponding to the shape of the inspection object, so that the interval of the number of measurement points can be set small. Accordingly, since the number of measurement points does not decrease despite the shape of the inspection object being small, the measurement can be performed without lowering the sampling resolution, and the measurement error is reduced because the measurement data does not decrease. And the measurement accuracy is significantly improved as compared with the related art.
【0032】また、本発明の表面検査装置によれば、偏
向走査用ミラーの回転速度を任意に可変設定する回転速
度設定部と、自動ステージの移動速度を任意に可変設定
する移動速度設定部とを備えた構成としたので、走査光
の光走査速度および被検査物または走査光の相対移動速
度を任意に可変して設定することができ、また、移動原
点検出部と光走査原点検出部とを備えた構成としたの
で、任意の面積を有する有効検査領域を設定することが
できる。したがって、本発明の表面検査方法を忠実に具
現化して表面検査方法と同様の効果を確実に得ることが
できる。Further, according to the surface inspection apparatus of the present invention, a rotation speed setting unit for arbitrarily setting the rotation speed of the deflection scanning mirror and a moving speed setting unit for arbitrarily setting the movement speed of the automatic stage are provided. Since the optical scanning speed of the scanning light and the relative moving speed of the inspection object or the scanning light can be arbitrarily changed and set, and the moving origin detecting unit and the optical scanning origin detecting unit are provided. Thus, an effective inspection area having an arbitrary area can be set. Accordingly, the surface inspection method of the present invention can be faithfully embodied, and the same effect as the surface inspection method can be reliably obtained.
【図1】本発明の一実施の形態に係る表面検査方法を具
現化した表面検査装置を正面から見た概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a surface inspection apparatus embodying a surface inspection method according to an embodiment of the present invention as viewed from the front.
【図2】同上表面検査装置の右側面から見た概略構成
図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the same surface inspection apparatus as viewed from the right side.
【図3】同上表面検査装置で形状の小さな被検査物の表
面検査を行う場合のタイミングチャート。FIG. 3 is a timing chart in a case where a surface inspection of an object having a small shape is performed by the surface inspection apparatus.
【図4】同上表面検査装置で基準形状の被検査物の表面
検査を行う場合のタイミングチャート。FIG. 4 is a timing chart in a case where the surface inspection apparatus performs a surface inspection of an inspection object having a reference shape.
【図5】(a),(b)はそれぞれ同上表面検査装置に
おける形状の小さな被検査物の表面検査を行う場合およ
び基準形状の被検査物の表面検査を行う場合の測定ポイ
ントの走査光を示す光学説明図。FIGS. 5 (a) and 5 (b) show scanning light at a measurement point when performing a surface inspection on an object having a small shape and a surface inspection on an object having a reference shape in the surface inspection apparatus. FIG.
【図6】従来の表面検査装置の正面から見た概略構成
図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional surface inspection apparatus viewed from the front.
【図7】同上の表面検査装置の右側面から見た概略構成
図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the surface inspection apparatus of the above, viewed from the right side.
1 半導体レーザ素子(レーザ素子) 3 回転軸 4 ポリゴンミラー(偏向走査用ミラー) 4a 鏡面 12 実装回路基板(被検査物) 12a 表面 14 光検出器 14a 受光面 17 演算装置 19 自動ステージ 21 移動原点検出用センサ(移動原点検出部) 22 光走査原点検出用センサ(光走査原点検出部) 23 クロック制御部(回転速度設定部) 24 可変サンプリング回路 27 移動速度設定部 L1 レーザ光 L3 走査光 L4 散乱反射光 I 光走査方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser element (laser element) 3 Rotation axis 4 Polygon mirror (deflection scanning mirror) 4a Mirror surface 12 Mounted circuit board (inspected object) 12a Surface 14 Photodetector 14a Light receiving surface 17 Arithmetic unit 19 Automatic stage 21 Moving origin detection Sensor (moving origin detecting unit) 22 Optical scanning origin detecting sensor (optical scanning origin detecting unit) 23 Clock control unit (rotation speed setting unit) 24 Variable sampling circuit 27 Moving speed setting unit L1 Laser light L3 Scanning light L4 Scattering reflection Light I Light scanning direction
Claims (4)
への光走査と、前記被検査物の前記光走査方向に対し直
交方向への間欠的な相対移動とを交互に行いながら、前
記走査光が前記被検査物の表面で反射した散乱反射光を
光電変換した電気信号の演算に基づく測定によって前記
被検査物の表面状態などを検査する方法において、 前記走査光の光走査速度、前記被検査物または前記走査
光の相対移動速度および前記散乱反射光をサンプリング
する間隔の少なくとも一つを任意に可変するようにした
ことを特徴とする表面検査方法。1. The method according to claim 1, wherein the optical scanning in one direction of scanning light on the surface of the inspection object and the intermittent relative movement of the inspection object in a direction orthogonal to the optical scanning direction are alternately performed. In a method for inspecting the surface state of the inspection object by measurement based on an operation of an electric signal obtained by photoelectrically converting scattered reflected light reflected by the surface of the inspection object, the optical scanning speed of the scanning light, A surface inspection method, wherein at least one of a relative moving speed of an inspection object or the scanning light and an interval of sampling the scattered reflected light is arbitrarily changed.
する原点位置を検出した時点からの第1の待機時間と、
走査光が光走査を開始する原点位置を検出した時点から
の第2の待機時間とを任意に設定して、 前記両待機時間が経過した時点からサンプリングした散
乱反射光による電気信号のみを有効として演算を行うよ
うにした請求項1に記載の表面検査方法。2. A first waiting time from a point of time when an inspection object and a scanning light detect an origin position at which relative movement starts, and
The second standby time from the time when the scanning light detects the origin position at which the optical scanning starts to be started is arbitrarily set, and only the electric signal based on the scattered reflected light sampled from the time when the two standby times have elapsed is validated. The surface inspection method according to claim 1, wherein the calculation is performed.
りに回転しながら前記回転軸の軸心に対し直交方向から
前記鏡面に入射する前記レーザ光を反射させた走査光を
被検査物の表面に光走査させる偏向走査用ミラーと、 前記偏向走査用ミラーの回転速度を任意に可変設定する
回転速度設定部と、 前記走査光が前記被検査物の表面で反射した散乱反射光
を受光する光検出器と、 前記被検査物または走査光を光走査方向に対し直交方向
に相対移動させる自動ステージと、 前記自動ステージの移動速度を任意に可変設定する移動
速度設定部と、 前記自動ステージが移動を開始する原点位置を検出して
第1の同期信号を出力する移動原点検出部と、 前記偏向走査用ミラーが光走査を開始する原点位置を検
出して第2の同期信号を出力する光走査原点検出部と、 前記第1および第2の同期信号が出力した時点から所定
の待機時間が経過したのちに前記光検出器からの電気信
号を所定のサンプリング間隔で取り込み、前記光検出器
の受光面に対する前記散乱反射光の入射位置に基づき演
算して前記被検査物の表面状態を算出する演算装置とを
備えて構成されていることを特徴とする表面検査装置。3. A laser element for emitting laser light, wherein the peripheral surface has a polygon formed by a plurality of mirror surfaces, and the mirror surface rotates in a direction perpendicular to the axis of the rotation axis while rotating around a rotation axis. A scanning mirror that optically scans the surface of the inspection object with the scanning light that reflects the laser light incident on the mirror; a rotation speed setting unit that arbitrarily variably sets a rotation speed of the deflection scanning mirror; A photodetector that receives scattered reflected light whose light is reflected on the surface of the inspection object, an automatic stage that relatively moves the inspection object or the scanning light in a direction orthogonal to the optical scanning direction, and movement of the automatic stage A moving speed setting unit that arbitrarily sets a speed; a moving origin detecting unit that detects an origin position at which the automatic stage starts moving and outputs a first synchronization signal; and the deflection scanning mirror performs optical scanning. The starting point An optical scanning origin detecting unit for detecting a position and outputting a second synchronization signal; and an electric signal from the photodetector after a predetermined standby time has elapsed from the time when the first and second synchronization signals are output. An arithmetic unit that captures a signal at a predetermined sampling interval and calculates a surface state of the inspection object by calculating based on an incident position of the scattered reflected light on a light receiving surface of the photodetector. Surface inspection equipment characterized by the above-mentioned.
変設定する可変サンプリング回路を有している請求項3
に記載の表面検査装置。4. A variable sampling circuit for arbitrarily setting a sampling interval of an arithmetic unit.
Surface inspection apparatus according to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000286251A JP2002090315A (en) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | Method and device for surface inspection |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002090315A true JP2002090315A (en) | 2002-03-27 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009047493A (en) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Murata Mfg Co Ltd | Measuring method, measuring apparatus, and program |
-
2000
- 2000-09-21 JP JP2000286251A patent/JP2002090315A/en active Pending
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JP2009047493A (en) * | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Murata Mfg Co Ltd | Measuring method, measuring apparatus, and program |
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