JP3251276B2 - 外観検査方法及びその装置 - Google Patents
外観検査方法及びその装置Info
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Description
本発明は、プリント基板等のはんだ付部を検査するは
んだ付部の外観検査方法及びその装置に関する。
んだ付部の外観検査方法及びその装置に関する。
従来のはんだ付部の外観検査装置としては、特開昭58
−60593号公報等に示すようなものが知られていた。こ
の方法ははんだ付部の点状のスポットを照明し、このス
ポットを走査することによりはんだ付部の光切断線を抽
出するものである。 この方法により、はんだ表面の状態に係らず、はんだ
の断面形状を計測できるのではんだ無し、はんだ過多等
の不良を検査することができる。 また、特開昭61−121022号公報には、共焦点の光学系
を用いて、立体形状を測定できる装置が紹介されてい
る。この方法は、光束を進行方向に垂直な平面内でxy方
向に走査して検出した光強度信号から２次元のイメージ
を作成し、更にＺ方向には、試料を載置したステージを
走査し、各（x,y）座標毎に検出した光強度を最大とす
るＺの値を求め、これにより、Ｚ方向のプロファイルを
検出するものである。
−60593号公報等に示すようなものが知られていた。こ
の方法ははんだ付部の点状のスポットを照明し、このス
ポットを走査することによりはんだ付部の光切断線を抽
出するものである。 この方法により、はんだ表面の状態に係らず、はんだ
の断面形状を計測できるのではんだ無し、はんだ過多等
の不良を検査することができる。 また、特開昭61−121022号公報には、共焦点の光学系
を用いて、立体形状を測定できる装置が紹介されてい
る。この方法は、光束を進行方向に垂直な平面内でxy方
向に走査して検出した光強度信号から２次元のイメージ
を作成し、更にＺ方向には、試料を載置したステージを
走査し、各（x,y）座標毎に検出した光強度を最大とす
るＺの値を求め、これにより、Ｚ方向のプロファイルを
検出するものである。
前者の従来技術では、はんだ面の断面形状のみ利用し
ているため、はんだ量の計測ができず、はんだ過多、過
少の評価を正確にできないという課題を有していた。 また後者の従来技術は、共焦点光学系が高分解能であ
ることを利用した顕微鏡であるため、測定範囲が小さい
という課題を有していた。またはんだ表面は鏡面に近い
ため、測定面の角度によって反射光が検出器に戻ってこ
なくなり、また角度によってはほぼ100％検出器に戻っ
てくる。従って検出器に何桁ものダイナミックレンジが
必要となるという課題を有していた。 本発明の目的は、上記課題を解決すべく、はんだ付部
の立体形状を求め、はんだ無し、はんだ過多・過少、は
んだ付部のショート等の欠陥を高速度で、且つ高信頼度
でもって検査できるようにしたはんだ付部の外観検査方
法及びその装置を提供することにある。
ているため、はんだ量の計測ができず、はんだ過多、過
少の評価を正確にできないという課題を有していた。 また後者の従来技術は、共焦点光学系が高分解能であ
ることを利用した顕微鏡であるため、測定範囲が小さい
という課題を有していた。またはんだ表面は鏡面に近い
ため、測定面の角度によって反射光が検出器に戻ってこ
なくなり、また角度によってはほぼ100％検出器に戻っ
てくる。従って検出器に何桁ものダイナミックレンジが
必要となるという課題を有していた。 本発明の目的は、上記課題を解決すべく、はんだ付部
の立体形状を求め、はんだ無し、はんだ過多・過少、は
んだ付部のショート等の欠陥を高速度で、且つ高信頼度
でもって検査できるようにしたはんだ付部の外観検査方
法及びその装置を提供することにある。
本発明では、上記目的を達成するために、外観を検査
する方法において、ステージ上に載置した試料に直線偏
光の微小スポット光をN.A.が0.2以下の対物レンズを通
して試料の表面近傍に集光させて試料の表面を２次元的
に走査しながら照射し、この照射により試料の表面から
反射して対物レンズを透過した光のうち散乱光を集光さ
せた試料表面の近傍と共役な位置に配置した光電変換手
段により検出し、この検出した信号に基づいて試料の表
面の外観を検査するようにした。 また、本発明では、上記目的を達成するために、ステ
ージ上に載置した試料の表面に集束させたレーザビーム
を２次元的に走査しながら照射し、この照射による試料
表面からの反射光を共焦点光学系を介して検出し、この
検出して得た信号に基づいて試料の表面の外観を検査す
る方法において、レーザビームの照射により試料の表面
で反射した反射光のうち正反射光成分を空間フィルタで
除去して検出するようにした。 また、本発明では、上記目的を達成するために、外観
を検査する装置を、試料を載置するステージ手段と、N.
A.が0.2以下の対物レンズ手段と、この対物レンズ手段
を介してステージ手段上に載置した試料の表面に直線偏
光の微小スポット光を２次元的に走査しながら照射する
照射主手段と、試料表面と共役な位置に配置され照射手
段により照射されて試料の表面から反射して対物レンズ
を透過した光のうちの散乱光の像を検出する光電変換手
段と、この光電変換手段で検出した散乱光の像の信号に
基づいて試料の表面の外観を検査する検査手段とを備え
て構成した。 また、本発明では、上記目的を達成するために、外観
を検査する装置を、試料を載置して平面内で移動可能な
ステージ手段と、このステージ手段上に載置した試料の
表面に集束させたレーザビームを２次元的に走査しなが
ら照射するレーザビーム照射手段と、このレーザビーム
照射手段により照射されて試料表面で反射した反射光の
うち正反射光成分を遮光する空間フィルタ手段と、この
空間フィルタ手段で正反射光を遮光された試料表面から
の反射光を検出する検出手段とを備えて構成した。
する方法において、ステージ上に載置した試料に直線偏
光の微小スポット光をN.A.が0.2以下の対物レンズを通
して試料の表面近傍に集光させて試料の表面を２次元的
に走査しながら照射し、この照射により試料の表面から
反射して対物レンズを透過した光のうち散乱光を集光さ
せた試料表面の近傍と共役な位置に配置した光電変換手
段により検出し、この検出した信号に基づいて試料の表
面の外観を検査するようにした。 また、本発明では、上記目的を達成するために、ステ
ージ上に載置した試料の表面に集束させたレーザビーム
を２次元的に走査しながら照射し、この照射による試料
表面からの反射光を共焦点光学系を介して検出し、この
検出して得た信号に基づいて試料の表面の外観を検査す
る方法において、レーザビームの照射により試料の表面
で反射した反射光のうち正反射光成分を空間フィルタで
除去して検出するようにした。 また、本発明では、上記目的を達成するために、外観
を検査する装置を、試料を載置するステージ手段と、N.
A.が0.2以下の対物レンズ手段と、この対物レンズ手段
を介してステージ手段上に載置した試料の表面に直線偏
光の微小スポット光を２次元的に走査しながら照射する
照射主手段と、試料表面と共役な位置に配置され照射手
段により照射されて試料の表面から反射して対物レンズ
を透過した光のうちの散乱光の像を検出する光電変換手
段と、この光電変換手段で検出した散乱光の像の信号に
基づいて試料の表面の外観を検査する検査手段とを備え
て構成した。 また、本発明では、上記目的を達成するために、外観
を検査する装置を、試料を載置して平面内で移動可能な
ステージ手段と、このステージ手段上に載置した試料の
表面に集束させたレーザビームを２次元的に走査しなが
ら照射するレーザビーム照射手段と、このレーザビーム
照射手段により照射されて試料表面で反射した反射光の
うち正反射光成分を遮光する空間フィルタ手段と、この
空間フィルタ手段で正反射光を遮光された試料表面から
の反射光を検出する検出手段とを備えて構成した。
ところで、はんだ試料14のように表面に微小凹凸があ
り、はんだ試料表面から散乱反射された散乱反射光には
直線偏光（Ｓ偏光）の10〜20％の成分が90゜回転した方
向の偏光成分（Ｐ偏光）に変換されている。またはんだ
試料14の表面に微小な凹凸があるため、入射方向に対し
て−180゜の方向まで散乱する光が存在する。本発明で
は、低N.A.の対物レンズを用いて偏光を利用することに
より、正反射光が検出系に入る場合と入らない場合との
両方の光を同時に検出するために検出系が必要とするダ
イナミックレンジを３〜４桁減らすことができる。従っ
て、Ｚ方向に走査した場合のはんだ試料の表面が鏡面に
近い状態でもはんだ試料から検出される光の強度を強め
ることができ、センサから得られる信号のピーク位置を
検査手段は正しく求めることができ、その結果はんだ試
料の表面の３次元形状を正しく算出することができる。 また、正反射光の遮光を、偏光素子によらなくても空
間フィルタによっても実現することができる。 またはんだ試料の表面形状を検出する際、はんだ試料
の表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高くして正
反射光の成分を低くするためには、照明光の波長を可視
光（700〜400nm）を含め可視光より短くした方（700nm
以下）が望ましい。
り、はんだ試料表面から散乱反射された散乱反射光には
直線偏光（Ｓ偏光）の10〜20％の成分が90゜回転した方
向の偏光成分（Ｐ偏光）に変換されている。またはんだ
試料14の表面に微小な凹凸があるため、入射方向に対し
て−180゜の方向まで散乱する光が存在する。本発明で
は、低N.A.の対物レンズを用いて偏光を利用することに
より、正反射光が検出系に入る場合と入らない場合との
両方の光を同時に検出するために検出系が必要とするダ
イナミックレンジを３〜４桁減らすことができる。従っ
て、Ｚ方向に走査した場合のはんだ試料の表面が鏡面に
近い状態でもはんだ試料から検出される光の強度を強め
ることができ、センサから得られる信号のピーク位置を
検査手段は正しく求めることができ、その結果はんだ試
料の表面の３次元形状を正しく算出することができる。 また、正反射光の遮光を、偏光素子によらなくても空
間フィルタによっても実現することができる。 またはんだ試料の表面形状を検出する際、はんだ試料
の表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高くして正
反射光の成分を低くするためには、照明光の波長を可視
光（700〜400nm）を含め可視光より短くした方（700nm
以下）が望ましい。
以下、本発明のはんだ付外観検査方法及びその装置の
一実施例を図１及び図２に基いて説明する。即ち、本発
明のはんだ付外観検査方法及びその装置は、大別してス
テージ部10、走査光作成部30、光学系部50、検出部70、
及び検出信号処理部90から構成される。ステージ10は、
立体形状のはんだ付部を有する試料14を載置支持する試
料支持台11、該試料支持台11を載置し、且つX,Y,Z方向
に移動するＸ・Ｙ・Ｚステージ12、及びＸ・Ｙ・Ｚステ
ージ12を制御するＸ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13か
ら構成される。Ｘ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13は、
検出信号処理部90内のマイクロコンピュータ91からの信
号によって、予めプログラムされた試料14の検査箇所を
光学系部50の検査可能エリアに自動的に運ぶ（位置決め
する）。走査光作成部30は、例えばHe−Neレーザ光源3
1、ビームエキスパンダ32、Ｘ走査駆動系（Ｘ走査駆動
源及びその制御装置）36、Ｘ走査ミラー33、偏光ビーム
スプリッタ34、Ｙ走査駆動系（Ｙ走査駆動源及びその制
御装置）37、Ｙ走査ミラー35より構成される。ここで例
えばHe−Neレーザ光源31は、この他にArレーザ光源やHe
−Cdレーザ光源等のように短波長のレーザ光を出力する
ものが望ましい。即ちレーザ光源31として、可視光（70
0〜400nm）を含め可視光より短くした波長（700nm以
下）のレーザ光を出射するものが望ましい。しかしなが
ら、本発明のようにはんだ付部の立体形状を検査する上
では、He−Neレーザ光（633nm）でも十分である。また
ビームエキスパンダ32は、光学系部50に特定の拡がりを
もった光束を送るためのものである。この光束の拡がり
は、本発明の思想の核になっている入射光のN.A.（Nume
rical Aperture）を決定するものである。Ｘ走査駆動
系36、Ｙ走査駆動系37、Ｘ走査ミラー33、Ｙ走査ミラー
35は、ここではガルバノミラーを用いているが、必ずし
もガルバノミラーである必要はなく、ポリゴンミラー、
ホログラフィックスキャナー、音響光学素子等の他の光
走査手段であってもよい。また走査範囲を大きくして視
野を大きくするために、Ｙ走査ミラー35をＸ方向に長い
ものを用いている。これも他の走査方向により短くする
ことが可能である。また図２に示したように、走査ミラ
ー38をＸ走査駆動系36で回転走査し、更にこの系をＹ走
査駆動系37で回転走査する構成でもよい。この方法は、
Ｘ走査駆動系36の高い再現精度が要求される。逆に言う
と、図１に示した方法は、CCDリニアセンサよりＸ座標
が決まるため、Ｘ走査駆動系36に、高い再現精度が要求
されないという利点を有する。 光学系部50は、集光レンズ51、フィールドレンズ52、
対物レンズ53、Ｚ方向走査レンズ54、及びＺ方向走査レ
ンズ54をＺ方向に移動走査させるＺ方向走査駆動系55に
より構成される。 走査光作成部30によりX,Y方向に走査された光は、集
光レンズ51によりフィールドレンズ52上に集光される。
この像が、対物レンズ53及びＺ方向走査レンズ54によ
り、はんだ試料14付近に結像される。 ここで、対物レンズ53とＺ方向走査レンズ54の間の光
束は、平行光束となるように設計されている。これによ
り、Ｚ方向走査レンズ54から試料付近の集光点までの距
離Ｌは常に一定に保たれている。即ち、Ｚ方向走査レン
ズ54をＺ方向に走査することにより、はんだ試料14と集
光点とのＺ方向の相対位置を走査（移動）することがで
きる。 しかしながら、Ｚ方向の走査は、必ずしもこのＺ方向
走査レンズ54を用いる必要はなく、対物レンズ53とＺ方
向走査レンズ54を一つのレンズとして固定してしまい、
Ｚ方向の走査（移動）は、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ12のＺス
テージを用いても良い。 上記集光レンズ51及びフィールドレンズ52は、必要な
観察視野を得るためのものである。しかし、視野を十分
取れるのであれば、集光レンズ51及びフィールドレンズ
52を用いずに、直接対物レンズ53に入射させてもよいこ
とは明らかである。 検出部70は、結像レンズ71、一次元リニアセンサ72よ
り構成される。ここで、結像レンズ71は、Ｚ方向走査レ
ンズ54、対物レンズ53、フィールドレンズ52、集光レン
ズ51と組み合わされ、試料付近の集光位置と検出器（一
次元リニアセンサ）72の受光面とは共役な関係、即ち結
像関係になっている。即ち上記光学系は共焦点光学系を
形成している。そして一次元リニアセンサ72は、Ｘ走査
ミラー33の走査に合わせた向きに配置されている。とこ
ろで、図２に示すように、Ｘ走査ミラー35を同一の走査
ミラー38で行う場合には、一次元リニアセンサ72に代え
てピンホール73と検出器74を用いる。 更に、上記偏光ビームスプリッタ34により、はんだ試
料14から戻ってくる光と、偏光ビームスプリッタ34で反
射して一次元リニアセンサ72に入る光との干渉を抑える
効果を有する。 検出信号処理部90は、マイクロコンピュータ91、通常
のメモリ等で形成された検出信号記憶手段92、比較器9
3、及びＺ座標記憶手段74等から構成される。 上記検出信号記憶手段92は、光束のX,Y走査に合わせ
て、それぞれのx,yの座標に対応して一次元リニアセン
サ72より検出される信号の値を記憶すると共に比較器93
から出力される値に更新して記憶するフレームメモリで
ある。上記比較器93は、Ｚ方向の走査（移動）のたびに
各x,y座標毎に、一次元リニアセンサ72より検出される
それぞれの検出信号と、上記検出信号記憶手段92に記憶
された同じx,y座標に対応した信号の値とを比較し、大
きい方の値を出力し、上記検出信号記憶手段92の値を書
き換えると同時にそのときのＺ（x,y）座標をＺ座標記
憶手段94に出力する。これにより、検出信号が最大とな
るＺ（x,y）座標が、それぞれのx,y座標毎に、上記Ｚ座
標記憶手段94に記憶される。従って、該Ｚ座標記憶手段
94に、x,y座標毎、記憶されたＺ（x,y）座標は、そのま
まはんだ試料14の３次元プロファイルを示すことにな
る。 そこで、予めプログラムされたX,Y座標の位置Ｚ（x,
y）座標を次式のように、積分すれば、それが体積Ｖ、
即ちはんだ付部のはんだ量になる。 Ｖ＝∬Ｚ（x,y）dxdy 以上本発明は、はんだ付部の表面に微小な凹凸がある
ことを利用している。そのため、微小な凹凸が多い方
が、高い精度で検査をすることができる。そこで、はん
だ付けの処理直後に、酸素ガスを送り、はんだ付け表面
を酸化させ、酸化膜による表面の凹凸を増してはんだ検
査をしやすくすることができる。このようにはんだ表面
を酸化させることによって微小な凹凸が増してはんだ表
面が鏡面状態からくすんできて散乱光が生じやすくな
る。 また、はんだの表面の酸化を促進させる方法として、
上記はんだに酸化剤を混入させる方法がある。このよう
にはんだに酸化剤を混入させることによってはんだ表面
を酸化しやすくして微小な凹凸を形成し、散乱光を生じ
やすくすることができる。 次に上記実施例の作用・動作について具体的に説明す
る。即ち、はんだ試料14をステージ部10に載置する。こ
の際、予め設計データ等に基いて作成され、且つ入力さ
れたプログラムによりマイクロコンピュータ91は指令を
Ｘ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13に与え、Ｘ・Ｙ・Ｚ
ステージコントローラ13はステージ10を制御してはんだ
試料14をプログラムされたｘ・ｙ・ｚ位置（各はんだ試
料14毎の位置）に動かす。そしてマイクロコンピュータ
91は駆動指令をＸ走査駆動系36とＹ走査駆動系37とに与
え、Ｘ走査駆動系36はＸ走査ミラー33を回動させ、Ｙ走
査駆動系37はＹ走査ミラー35を回動させる。一方例えば
He−Neレーザ光源31から発振されたHe−Neレーザビーム
は、ビームエキスパンダ32で特定の拡がりをもった光束
（ビーム）に変換されてＸ走査ミラー33でＸ方向に走査
され、特定方向に直線偏光したレーザビームだけが偏光
ビームスプリッタ34を通過してＹ走査ミラー35でＹ方向
に走査され、光学系部50に入射する。入射された直線偏
光（例えばＳ偏光）されたレーザビームが集光レンズ51
によりフィールドレンズ52上に集光され、この像が対物
レンズ53及びＺ方向走査（移動）レンズ54によりはんだ
試料14付近に結像される。ここで、対物レンズ53とＺ方
向走査（移動）レンズ54との間の直線偏光レーザ光束
（ビーム）は、平行光束になるように形成されているの
で、Ｚ方向走査（移動）レンズ54からはんだ試料14上の
集光点までの距離Ｌは常に一定に保たれている。そして
はんだ試料14の表面から発生する正反射光と散乱反射光
とが生じる。しかし、正反射光は上記照射集光された直
線偏光（例えばＳ偏光）として戻っていき、散乱反射光
は上記直線偏光成分（例えばＳ偏光）と該直線偏光に対
して直角な偏光成分（例えばＰ偏光）を有して戻ってい
く。従って、はんだ試料の表面で反射して戻る光の像は
フィールドレンズ52上に結像され、集光レンズ51を通し
てＹ走査ミラー35で反射走査され、偏光ビームスプリッ
タ34により正反射光であるＳ偏光は遮光され、散乱反射
光に含まれるＰ偏光のみが反射されて検出部70に入射
し、結像レンズ71により一次元リニアセンサ72上に結像
され、一次元リニアセンサ72により光像が受光され、一
次元リニアセンサ72から信号が検出される。 はんだ試料14からの反射光を検出し、検出信号記憶手
段92に記憶する。 更に、Ｚ方向走査駆動系55により、集光点をＺ方向に
１ステップ走査し、上記のX,Y走査をする。このとき、
検出信号と、既に記憶されている検出信号とを比較器93
により比較し、大きな方の値を検出信号記憶手段92に記
憶し、同時にその時のＺの値Ｚ（x,y）をＺ座標記憶手
段94に記憶する。 以下、この動作をＺを１ステップずつ走査しながら繰
り返す。こうして作られた３次元形状から所定欠陥のは
んだ量を積分により算出する。 上記走査光作成部30及び光学系部50に形成された共焦
点光学系を用いた光走査形顕微鏡部は、照明光束の開口
数（N.A.:Numerical Aperture）によって焦点深度が決
定される。焦点位置からはんだ試料面が正負のいずれの
方向でも遠ざかった場合には、検出信号が弱くなる。従
って、はんだ試料14と光焦点位置を相対的にＺ方向に走
査（移動）して検出信号が最大となる位置のＺ座標を検
出信号処理部90において検出すれば、はんだの表面のＺ
座標Ｚ（x,y）となる。本発明のようにはんだ付部の検
査では、x,y方向に10μｍ程度Ｚ方向に、数μｍ程度の
分解能であれば良く、また検査対象の大きさから数mm〜
数10mm程度の視野が必要となる。 この視野と分解能を得るために、対物レンズ53として
顕微鏡用の対物レンズではなく、フィルム転写用のレン
ズを用いている。具体的には、例えば波長λ＝633nmのH
e−Neレーザを用い、対物レンズ53としてN.A.＝0.15の
レンズを用いた場合の焦点深度△Ｚは次の式（１）で算
出できる。 △Ｚ＝0.5X（λ/N.A.）２≒8.9（μｍ） （１） 次に、はんだ表面が鏡面に近いために、正反射光が検
出器に入ってくる場合と、入って来ない場合で、何桁も
のダイナミックレンジが必要になるという課題を解決す
るための、He−Neレーザ光源31、ビームエキスパンダ3
2、及び偏光ビームスプリッタ34からなる偏光照明と、
Ｚ方向走査レンズ54、対物レンズ53、フィールドレンズ
52、集光レンズ51、偏光ビームスプリッタ34、結像レン
ズ71、及び一次元リニアセンサ72よりなる偏光検出系と
の作用について説明する。即ち、照明された表面が理想
的な鏡面の場合、その反射光は入射・射出角度と、材料
の屈折率により決定される方向に偏光して反射する。 これの偏光角を、上記の例について計算してみる。入
射角θｉ、入射面と入射光束の偏光面のなす角をαｉ、
はんだの屈折率をnsとしたとき、反射光束の偏光面と入
射面とのなす角度α０は以下の（２）式で算出できる。 Ｓ＝sinαｉ・（−sin（θｉ−θｉ′）/sin（θｉ＋θｉ′） ｐ＝cosαｉ・（tan（θｉ−θｉ′）/tan（θｉ＋θｉ′） ｎ sinθｉ′＝sinθｉ tanα０＝S/p ・・・（２） そこで対物レンズ53がN.A.＝0.15の場合、正反射光が
レンズ内に戻ってくるθｉの最大値は8.6゜である。こ
のときはんだの屈折率を4.0としてα０−αｉは、αｉ
＝45゜のとき最大となり、α０−ai＝0.32゜となる。こ
の角度変化は、以下の式（３）に示される成分だけ偏光
が乱される sin（α０−ai）≒0.0055 ・・・（３） 即ち、偏光が乱される成分ははずか0.5％である。こ
の事実に着目すると、検出光学系側に偏光フィルタ34を
設置すると、正反射光の99.5％まで遮光することができ
る。ここで、式（２）において、θｉが例えば60゜の場
合、 α０−αｉ＝20゜ sin（α０−αｉ）＝0.34 となり、偏光フィルタを入れても、正反射光の66％しか
遮光できないことを考えると、本発明が照明光学系のN.
A.も考慮に入れた特殊な条件（上記の関係から対物レン
ズ53として視野を拡大して対物レンズ53のN.A.を0.2程
度以下にした。）のときに成立するものであることがわ
かる。即ち、はんだ試料14のように表面に微小凹凸があ
り、実験によるとはんだ試料表面から散乱反射された散
乱反射光には直線偏光（Ｓ偏光）の10〜20％の成分が90
゜回転した方向の偏光成分（Ｐ偏光）に変換されてい
る。またはんだ試料14の表面に微小な凹凸があるため、
入射方向に対して−180゜の方向まで散乱する光が存在
する。（E.Wolf 他:Principles of Optics pp950−
962参照） 以上前記実施例のように、偏光を利用した場合、はん
だ試料14の表面で反射した正反射光が検出部70に入る場
合と入らない場合とのダイナミックレンジを３〜４桁減
らすことができる。従って、Ｚ方向に走査した場合のは
んだ試料14の表面から検出される光の強度を強めること
ができ、センサ72から得られる信号のピーク位置を比較
手段93は正しく求めることができ、その結果メモリ94は
はんだ試料14の表面の３次元形状を正しく算出すること
ができる。 またはんだ試料14の表面形状を検出する際、はんだ試
料14の表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高くし
て正反射光の成分を低くするためには、照明光の波長を
短く（可視光より波長を短く700nm以下）して散乱光強
度を高くした方が望ましい。これは前記式（２）及び
（E.Wolf 他:Principles of Optics pp950−962）
から明らかである。 次に前記のようにして検出されたはんだ試料14の３次
元形状から、はんだ検査をするアルゴリズムの１例を図
５乃至図７を用いて説明する。 図５ははんだ試料14の斜視図である。正常部121、は
んだ少量部122、はんだ多量部123、はんだ不良部124が
存在する。図６は図５の側面図である。ウインドウ12
5、126、127、128及び切り出し線129、130、131、132を
重ねて示してある。図７（ａ）は正常部121の断面図、
同図（ｂ）ははんだ少量部122の断面図、同図（ｃ）は
はんだ多量部123の断面図、同図（ｄ）ははんだ不良部1
24の断面図である。また、図８は切り出し線129、130、
131、132部の本発明による検出結果である。図９は図８
の微分値である。これは閾値133により良否を判定する
ことができる。 図５に示したはんだ試料14を検査する場合を考える。
マイクロコンピュータ91には、予めプリント基板の設計
データから検査すべきはんだ付部の位置がプログラムさ
れている。 このプログラムに従って、メモリ94上に生成された３
次元形状の所定の位置に、ウインド125〜128を設けて、
ウインド内の体積をＺ値Ｚ（x,y）を積分することによ
って算出する。 この値が所定の範囲にあれば、良品とする。更にウイ
ンド内の切り出し線129〜132の形状を求めて、その微分
値が図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように不連続に変わ
っている場合を不良とし、同図（ａ）に示すように、滑
らかに変化している場合を良品とする。 図３に本発明の第３の実施例を示す。第１の実施例は
正反射光を偏光板により遮光したのに対し、第３の実施
例は正反射光を積極的に取り込んでいる。即ち図３に示
したように、球面ミラー56をその中心が集光点57に一致
するように設定し、はんだ試料14の表面上の対物レンズ
58による集光点57から対物レンズ58に入射しない方向に
射出した光束を球面ミラー56で集光点57に向かって反射
させて対物レンズ58の視野内に戻す構成とした。この構
成により、はんだ試料14の表面の向きに対するダイナミ
ックレンジを緩和した。即ち、はんだ試料14の表面の向
きに影響されることなく、乱反射した光の殆ど全てが対
物レンズ58の視野内に入り込み、はんだ試料表面の３次
元形状を高感度で検出することができる。ここで集光点
57は、固定してはんだ試料14を有する配線基板をした試
料支持台11をＸ・Ｙ・Ｚステージ12を駆動制御して走査
（移動）させる必要がある。従ってＸ走査駆動系36、Ｙ
走査駆動系37、Ｚ走査駆動系55を省くことができる。ま
た対物レンズ53とＺ方向走査レンズ54は、合せて対物レ
ンズ58とすることができる。この方法は、はんだ試料14
を有する配線基板を載せた試料支持台11をＸ・Ｙ・Ｚス
テージ12を駆動制御して走査するため、このＸ・Ｙ・Ｚ
ステージ12として大きく、且つ高精度のものが要求され
る。 図４に本発明の第４の実施例を示す。即ち、第４の実
施例は、第１及び第２の実施例に示す偏光素子（偏光ビ
ームスプリッタ34）の代わりに正反射光を空間フィルタ
59によって遮光するものである。これにより、はんだ試
料表面上の集光点からの散乱反射光の像がセンサ（検出
器）74によって検出され、図１及び図２に示した装置と
同様な作用効果を有する。即ち例えばHe−Neレーザ光源
31より射出したレーザ光は、ビームエキスパンダ32によ
りビーム径が拡大されて対物レンズ53とＺ方向走査レン
ズ54との間に設置されたミラー（空間フィルタの役目も
する。）59により反射して、Ｚ走査駆動系55で走査駆動
されるＺ方向走査レンズ54を介してはんだ試料14の表面
上に集光する。ここで、He−Neレーザ31、ビームエキス
パンダ32、ミラー59、対物レンズ53、及びＺ方向走査レ
ンズ54を２次元的（Ｘ方向、及びＹ方向）に固定した場
合、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ12をＸ方向、及びＹ方向に走査
しても良いことは明らかである。また、検出系70は、図
２に示す実施例と同様に、ピンホール73、及びセンサ74
を用いている。このセンサ74は一次元リニアセンサであ
る必要もないことは明らかである。
一実施例を図１及び図２に基いて説明する。即ち、本発
明のはんだ付外観検査方法及びその装置は、大別してス
テージ部10、走査光作成部30、光学系部50、検出部70、
及び検出信号処理部90から構成される。ステージ10は、
立体形状のはんだ付部を有する試料14を載置支持する試
料支持台11、該試料支持台11を載置し、且つX,Y,Z方向
に移動するＸ・Ｙ・Ｚステージ12、及びＸ・Ｙ・Ｚステ
ージ12を制御するＸ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13か
ら構成される。Ｘ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13は、
検出信号処理部90内のマイクロコンピュータ91からの信
号によって、予めプログラムされた試料14の検査箇所を
光学系部50の検査可能エリアに自動的に運ぶ（位置決め
する）。走査光作成部30は、例えばHe−Neレーザ光源3
1、ビームエキスパンダ32、Ｘ走査駆動系（Ｘ走査駆動
源及びその制御装置）36、Ｘ走査ミラー33、偏光ビーム
スプリッタ34、Ｙ走査駆動系（Ｙ走査駆動源及びその制
御装置）37、Ｙ走査ミラー35より構成される。ここで例
えばHe−Neレーザ光源31は、この他にArレーザ光源やHe
−Cdレーザ光源等のように短波長のレーザ光を出力する
ものが望ましい。即ちレーザ光源31として、可視光（70
0〜400nm）を含め可視光より短くした波長（700nm以
下）のレーザ光を出射するものが望ましい。しかしなが
ら、本発明のようにはんだ付部の立体形状を検査する上
では、He−Neレーザ光（633nm）でも十分である。また
ビームエキスパンダ32は、光学系部50に特定の拡がりを
もった光束を送るためのものである。この光束の拡がり
は、本発明の思想の核になっている入射光のN.A.（Nume
rical Aperture）を決定するものである。Ｘ走査駆動
系36、Ｙ走査駆動系37、Ｘ走査ミラー33、Ｙ走査ミラー
35は、ここではガルバノミラーを用いているが、必ずし
もガルバノミラーである必要はなく、ポリゴンミラー、
ホログラフィックスキャナー、音響光学素子等の他の光
走査手段であってもよい。また走査範囲を大きくして視
野を大きくするために、Ｙ走査ミラー35をＸ方向に長い
ものを用いている。これも他の走査方向により短くする
ことが可能である。また図２に示したように、走査ミラ
ー38をＸ走査駆動系36で回転走査し、更にこの系をＹ走
査駆動系37で回転走査する構成でもよい。この方法は、
Ｘ走査駆動系36の高い再現精度が要求される。逆に言う
と、図１に示した方法は、CCDリニアセンサよりＸ座標
が決まるため、Ｘ走査駆動系36に、高い再現精度が要求
されないという利点を有する。 光学系部50は、集光レンズ51、フィールドレンズ52、
対物レンズ53、Ｚ方向走査レンズ54、及びＺ方向走査レ
ンズ54をＺ方向に移動走査させるＺ方向走査駆動系55に
より構成される。 走査光作成部30によりX,Y方向に走査された光は、集
光レンズ51によりフィールドレンズ52上に集光される。
この像が、対物レンズ53及びＺ方向走査レンズ54によ
り、はんだ試料14付近に結像される。 ここで、対物レンズ53とＺ方向走査レンズ54の間の光
束は、平行光束となるように設計されている。これによ
り、Ｚ方向走査レンズ54から試料付近の集光点までの距
離Ｌは常に一定に保たれている。即ち、Ｚ方向走査レン
ズ54をＺ方向に走査することにより、はんだ試料14と集
光点とのＺ方向の相対位置を走査（移動）することがで
きる。 しかしながら、Ｚ方向の走査は、必ずしもこのＺ方向
走査レンズ54を用いる必要はなく、対物レンズ53とＺ方
向走査レンズ54を一つのレンズとして固定してしまい、
Ｚ方向の走査（移動）は、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ12のＺス
テージを用いても良い。 上記集光レンズ51及びフィールドレンズ52は、必要な
観察視野を得るためのものである。しかし、視野を十分
取れるのであれば、集光レンズ51及びフィールドレンズ
52を用いずに、直接対物レンズ53に入射させてもよいこ
とは明らかである。 検出部70は、結像レンズ71、一次元リニアセンサ72よ
り構成される。ここで、結像レンズ71は、Ｚ方向走査レ
ンズ54、対物レンズ53、フィールドレンズ52、集光レン
ズ51と組み合わされ、試料付近の集光位置と検出器（一
次元リニアセンサ）72の受光面とは共役な関係、即ち結
像関係になっている。即ち上記光学系は共焦点光学系を
形成している。そして一次元リニアセンサ72は、Ｘ走査
ミラー33の走査に合わせた向きに配置されている。とこ
ろで、図２に示すように、Ｘ走査ミラー35を同一の走査
ミラー38で行う場合には、一次元リニアセンサ72に代え
てピンホール73と検出器74を用いる。 更に、上記偏光ビームスプリッタ34により、はんだ試
料14から戻ってくる光と、偏光ビームスプリッタ34で反
射して一次元リニアセンサ72に入る光との干渉を抑える
効果を有する。 検出信号処理部90は、マイクロコンピュータ91、通常
のメモリ等で形成された検出信号記憶手段92、比較器9
3、及びＺ座標記憶手段74等から構成される。 上記検出信号記憶手段92は、光束のX,Y走査に合わせ
て、それぞれのx,yの座標に対応して一次元リニアセン
サ72より検出される信号の値を記憶すると共に比較器93
から出力される値に更新して記憶するフレームメモリで
ある。上記比較器93は、Ｚ方向の走査（移動）のたびに
各x,y座標毎に、一次元リニアセンサ72より検出される
それぞれの検出信号と、上記検出信号記憶手段92に記憶
された同じx,y座標に対応した信号の値とを比較し、大
きい方の値を出力し、上記検出信号記憶手段92の値を書
き換えると同時にそのときのＺ（x,y）座標をＺ座標記
憶手段94に出力する。これにより、検出信号が最大とな
るＺ（x,y）座標が、それぞれのx,y座標毎に、上記Ｚ座
標記憶手段94に記憶される。従って、該Ｚ座標記憶手段
94に、x,y座標毎、記憶されたＺ（x,y）座標は、そのま
まはんだ試料14の３次元プロファイルを示すことにな
る。 そこで、予めプログラムされたX,Y座標の位置Ｚ（x,
y）座標を次式のように、積分すれば、それが体積Ｖ、
即ちはんだ付部のはんだ量になる。 Ｖ＝∬Ｚ（x,y）dxdy 以上本発明は、はんだ付部の表面に微小な凹凸がある
ことを利用している。そのため、微小な凹凸が多い方
が、高い精度で検査をすることができる。そこで、はん
だ付けの処理直後に、酸素ガスを送り、はんだ付け表面
を酸化させ、酸化膜による表面の凹凸を増してはんだ検
査をしやすくすることができる。このようにはんだ表面
を酸化させることによって微小な凹凸が増してはんだ表
面が鏡面状態からくすんできて散乱光が生じやすくな
る。 また、はんだの表面の酸化を促進させる方法として、
上記はんだに酸化剤を混入させる方法がある。このよう
にはんだに酸化剤を混入させることによってはんだ表面
を酸化しやすくして微小な凹凸を形成し、散乱光を生じ
やすくすることができる。 次に上記実施例の作用・動作について具体的に説明す
る。即ち、はんだ試料14をステージ部10に載置する。こ
の際、予め設計データ等に基いて作成され、且つ入力さ
れたプログラムによりマイクロコンピュータ91は指令を
Ｘ・Ｙ・Ｚステージコントローラ13に与え、Ｘ・Ｙ・Ｚ
ステージコントローラ13はステージ10を制御してはんだ
試料14をプログラムされたｘ・ｙ・ｚ位置（各はんだ試
料14毎の位置）に動かす。そしてマイクロコンピュータ
91は駆動指令をＸ走査駆動系36とＹ走査駆動系37とに与
え、Ｘ走査駆動系36はＸ走査ミラー33を回動させ、Ｙ走
査駆動系37はＹ走査ミラー35を回動させる。一方例えば
He−Neレーザ光源31から発振されたHe−Neレーザビーム
は、ビームエキスパンダ32で特定の拡がりをもった光束
（ビーム）に変換されてＸ走査ミラー33でＸ方向に走査
され、特定方向に直線偏光したレーザビームだけが偏光
ビームスプリッタ34を通過してＹ走査ミラー35でＹ方向
に走査され、光学系部50に入射する。入射された直線偏
光（例えばＳ偏光）されたレーザビームが集光レンズ51
によりフィールドレンズ52上に集光され、この像が対物
レンズ53及びＺ方向走査（移動）レンズ54によりはんだ
試料14付近に結像される。ここで、対物レンズ53とＺ方
向走査（移動）レンズ54との間の直線偏光レーザ光束
（ビーム）は、平行光束になるように形成されているの
で、Ｚ方向走査（移動）レンズ54からはんだ試料14上の
集光点までの距離Ｌは常に一定に保たれている。そして
はんだ試料14の表面から発生する正反射光と散乱反射光
とが生じる。しかし、正反射光は上記照射集光された直
線偏光（例えばＳ偏光）として戻っていき、散乱反射光
は上記直線偏光成分（例えばＳ偏光）と該直線偏光に対
して直角な偏光成分（例えばＰ偏光）を有して戻ってい
く。従って、はんだ試料の表面で反射して戻る光の像は
フィールドレンズ52上に結像され、集光レンズ51を通し
てＹ走査ミラー35で反射走査され、偏光ビームスプリッ
タ34により正反射光であるＳ偏光は遮光され、散乱反射
光に含まれるＰ偏光のみが反射されて検出部70に入射
し、結像レンズ71により一次元リニアセンサ72上に結像
され、一次元リニアセンサ72により光像が受光され、一
次元リニアセンサ72から信号が検出される。 はんだ試料14からの反射光を検出し、検出信号記憶手
段92に記憶する。 更に、Ｚ方向走査駆動系55により、集光点をＺ方向に
１ステップ走査し、上記のX,Y走査をする。このとき、
検出信号と、既に記憶されている検出信号とを比較器93
により比較し、大きな方の値を検出信号記憶手段92に記
憶し、同時にその時のＺの値Ｚ（x,y）をＺ座標記憶手
段94に記憶する。 以下、この動作をＺを１ステップずつ走査しながら繰
り返す。こうして作られた３次元形状から所定欠陥のは
んだ量を積分により算出する。 上記走査光作成部30及び光学系部50に形成された共焦
点光学系を用いた光走査形顕微鏡部は、照明光束の開口
数（N.A.:Numerical Aperture）によって焦点深度が決
定される。焦点位置からはんだ試料面が正負のいずれの
方向でも遠ざかった場合には、検出信号が弱くなる。従
って、はんだ試料14と光焦点位置を相対的にＺ方向に走
査（移動）して検出信号が最大となる位置のＺ座標を検
出信号処理部90において検出すれば、はんだの表面のＺ
座標Ｚ（x,y）となる。本発明のようにはんだ付部の検
査では、x,y方向に10μｍ程度Ｚ方向に、数μｍ程度の
分解能であれば良く、また検査対象の大きさから数mm〜
数10mm程度の視野が必要となる。 この視野と分解能を得るために、対物レンズ53として
顕微鏡用の対物レンズではなく、フィルム転写用のレン
ズを用いている。具体的には、例えば波長λ＝633nmのH
e−Neレーザを用い、対物レンズ53としてN.A.＝0.15の
レンズを用いた場合の焦点深度△Ｚは次の式（１）で算
出できる。 △Ｚ＝0.5X（λ/N.A.）２≒8.9（μｍ） （１） 次に、はんだ表面が鏡面に近いために、正反射光が検
出器に入ってくる場合と、入って来ない場合で、何桁も
のダイナミックレンジが必要になるという課題を解決す
るための、He−Neレーザ光源31、ビームエキスパンダ3
2、及び偏光ビームスプリッタ34からなる偏光照明と、
Ｚ方向走査レンズ54、対物レンズ53、フィールドレンズ
52、集光レンズ51、偏光ビームスプリッタ34、結像レン
ズ71、及び一次元リニアセンサ72よりなる偏光検出系と
の作用について説明する。即ち、照明された表面が理想
的な鏡面の場合、その反射光は入射・射出角度と、材料
の屈折率により決定される方向に偏光して反射する。 これの偏光角を、上記の例について計算してみる。入
射角θｉ、入射面と入射光束の偏光面のなす角をαｉ、
はんだの屈折率をnsとしたとき、反射光束の偏光面と入
射面とのなす角度α０は以下の（２）式で算出できる。 Ｓ＝sinαｉ・（−sin（θｉ−θｉ′）/sin（θｉ＋θｉ′） ｐ＝cosαｉ・（tan（θｉ−θｉ′）/tan（θｉ＋θｉ′） ｎ sinθｉ′＝sinθｉ tanα０＝S/p ・・・（２） そこで対物レンズ53がN.A.＝0.15の場合、正反射光が
レンズ内に戻ってくるθｉの最大値は8.6゜である。こ
のときはんだの屈折率を4.0としてα０−αｉは、αｉ
＝45゜のとき最大となり、α０−ai＝0.32゜となる。こ
の角度変化は、以下の式（３）に示される成分だけ偏光
が乱される sin（α０−ai）≒0.0055 ・・・（３） 即ち、偏光が乱される成分ははずか0.5％である。こ
の事実に着目すると、検出光学系側に偏光フィルタ34を
設置すると、正反射光の99.5％まで遮光することができ
る。ここで、式（２）において、θｉが例えば60゜の場
合、 α０−αｉ＝20゜ sin（α０−αｉ）＝0.34 となり、偏光フィルタを入れても、正反射光の66％しか
遮光できないことを考えると、本発明が照明光学系のN.
A.も考慮に入れた特殊な条件（上記の関係から対物レン
ズ53として視野を拡大して対物レンズ53のN.A.を0.2程
度以下にした。）のときに成立するものであることがわ
かる。即ち、はんだ試料14のように表面に微小凹凸があ
り、実験によるとはんだ試料表面から散乱反射された散
乱反射光には直線偏光（Ｓ偏光）の10〜20％の成分が90
゜回転した方向の偏光成分（Ｐ偏光）に変換されてい
る。またはんだ試料14の表面に微小な凹凸があるため、
入射方向に対して−180゜の方向まで散乱する光が存在
する。（E.Wolf 他:Principles of Optics pp950−
962参照） 以上前記実施例のように、偏光を利用した場合、はん
だ試料14の表面で反射した正反射光が検出部70に入る場
合と入らない場合とのダイナミックレンジを３〜４桁減
らすことができる。従って、Ｚ方向に走査した場合のは
んだ試料14の表面から検出される光の強度を強めること
ができ、センサ72から得られる信号のピーク位置を比較
手段93は正しく求めることができ、その結果メモリ94は
はんだ試料14の表面の３次元形状を正しく算出すること
ができる。 またはんだ試料14の表面形状を検出する際、はんだ試
料14の表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高くし
て正反射光の成分を低くするためには、照明光の波長を
短く（可視光より波長を短く700nm以下）して散乱光強
度を高くした方が望ましい。これは前記式（２）及び
（E.Wolf 他:Principles of Optics pp950−962）
から明らかである。 次に前記のようにして検出されたはんだ試料14の３次
元形状から、はんだ検査をするアルゴリズムの１例を図
５乃至図７を用いて説明する。 図５ははんだ試料14の斜視図である。正常部121、は
んだ少量部122、はんだ多量部123、はんだ不良部124が
存在する。図６は図５の側面図である。ウインドウ12
5、126、127、128及び切り出し線129、130、131、132を
重ねて示してある。図７（ａ）は正常部121の断面図、
同図（ｂ）ははんだ少量部122の断面図、同図（ｃ）は
はんだ多量部123の断面図、同図（ｄ）ははんだ不良部1
24の断面図である。また、図８は切り出し線129、130、
131、132部の本発明による検出結果である。図９は図８
の微分値である。これは閾値133により良否を判定する
ことができる。 図５に示したはんだ試料14を検査する場合を考える。
マイクロコンピュータ91には、予めプリント基板の設計
データから検査すべきはんだ付部の位置がプログラムさ
れている。 このプログラムに従って、メモリ94上に生成された３
次元形状の所定の位置に、ウインド125〜128を設けて、
ウインド内の体積をＺ値Ｚ（x,y）を積分することによ
って算出する。 この値が所定の範囲にあれば、良品とする。更にウイ
ンド内の切り出し線129〜132の形状を求めて、その微分
値が図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように不連続に変わ
っている場合を不良とし、同図（ａ）に示すように、滑
らかに変化している場合を良品とする。 図３に本発明の第３の実施例を示す。第１の実施例は
正反射光を偏光板により遮光したのに対し、第３の実施
例は正反射光を積極的に取り込んでいる。即ち図３に示
したように、球面ミラー56をその中心が集光点57に一致
するように設定し、はんだ試料14の表面上の対物レンズ
58による集光点57から対物レンズ58に入射しない方向に
射出した光束を球面ミラー56で集光点57に向かって反射
させて対物レンズ58の視野内に戻す構成とした。この構
成により、はんだ試料14の表面の向きに対するダイナミ
ックレンジを緩和した。即ち、はんだ試料14の表面の向
きに影響されることなく、乱反射した光の殆ど全てが対
物レンズ58の視野内に入り込み、はんだ試料表面の３次
元形状を高感度で検出することができる。ここで集光点
57は、固定してはんだ試料14を有する配線基板をした試
料支持台11をＸ・Ｙ・Ｚステージ12を駆動制御して走査
（移動）させる必要がある。従ってＸ走査駆動系36、Ｙ
走査駆動系37、Ｚ走査駆動系55を省くことができる。ま
た対物レンズ53とＺ方向走査レンズ54は、合せて対物レ
ンズ58とすることができる。この方法は、はんだ試料14
を有する配線基板を載せた試料支持台11をＸ・Ｙ・Ｚス
テージ12を駆動制御して走査するため、このＸ・Ｙ・Ｚ
ステージ12として大きく、且つ高精度のものが要求され
る。 図４に本発明の第４の実施例を示す。即ち、第４の実
施例は、第１及び第２の実施例に示す偏光素子（偏光ビ
ームスプリッタ34）の代わりに正反射光を空間フィルタ
59によって遮光するものである。これにより、はんだ試
料表面上の集光点からの散乱反射光の像がセンサ（検出
器）74によって検出され、図１及び図２に示した装置と
同様な作用効果を有する。即ち例えばHe−Neレーザ光源
31より射出したレーザ光は、ビームエキスパンダ32によ
りビーム径が拡大されて対物レンズ53とＺ方向走査レン
ズ54との間に設置されたミラー（空間フィルタの役目も
する。）59により反射して、Ｚ走査駆動系55で走査駆動
されるＺ方向走査レンズ54を介してはんだ試料14の表面
上に集光する。ここで、He−Neレーザ31、ビームエキス
パンダ32、ミラー59、対物レンズ53、及びＺ方向走査レ
ンズ54を２次元的（Ｘ方向、及びＹ方向）に固定した場
合、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ12をＸ方向、及びＹ方向に走査
しても良いことは明らかである。また、検出系70は、図
２に示す実施例と同様に、ピンホール73、及びセンサ74
を用いている。このセンサ74は一次元リニアセンサであ
る必要もないことは明らかである。
本発明によれば、基板上のはんだ付部の外観検査にお
いて、低N.A.の対物レンズを用いた共焦点光学系を有す
る顕微鏡で、正反射光を偏光素子または空間フィルタに
より遮光して鏡面に近いはんだ試料表面の立体形状を計
測するようにしたので、はんだ量を算出でき、信頼性の
高く、且つ高速度ではんだ付部について検査することが
できる効果を奏する。
いて、低N.A.の対物レンズを用いた共焦点光学系を有す
る顕微鏡で、正反射光を偏光素子または空間フィルタに
より遮光して鏡面に近いはんだ試料表面の立体形状を計
測するようにしたので、はんだ量を算出でき、信頼性の
高く、且つ高速度ではんだ付部について検査することが
できる効果を奏する。
【図１】本発明のはんだ付部の外観検査装置の一実施例
を示した構成図。
を示した構成図。
【図２】本発明のはんだ付部の外観検査装置の第２の実
施例を示した構成図。
施例を示した構成図。
【図３】本発明のはんだ付部の外観検査装置の第３の実
施例を示した構成図。
施例を示した構成図。
【図４】本発明のはんだ付部の外観検査装置の第３の実
施例を示した構成図。
施例を示した構成図。
【図５】本発明に係るはんだ試料を示した斜視図。
【図６】図５の平面図。
【図７】本発明に係るはんだ試料を示した側面図。
【図８】図７に示すはんだ試料を本発明により算出され
た形状信号波形を示す図。
た形状信号波形を示す図。
【図９】図８に示す形状信号を微分して得られる微分信
号波形を示す図。
号波形を示す図。
【符号の説明】10……ステージ部、11……試料支持台、
12……Ｘ・Ｙ・Ｚステージ、13……Ｘ・Ｙ・Ｚステージ
コントローラ、14……はんだ試料、30……走査光作成
部、31……レーザ光源、32……ビームエキスパンダ、33
……Ｘ走査ミラー、34……偏光ビームスプリッタ、35…
…Ｙ走査ミラー、50……光学系部、51……集光レンズ、
52……フィールドレンズ、53……対物レンズ、54……Ｚ
方向走査レンズ、70……検出部、71……結像レンズ、72
……一次元リニアセンサ、90……検出信号処理部、91…
…マイクロコンピュータ
12……Ｘ・Ｙ・Ｚステージ、13……Ｘ・Ｙ・Ｚステージ
コントローラ、14……はんだ試料、30……走査光作成
部、31……レーザ光源、32……ビームエキスパンダ、33
……Ｘ走査ミラー、34……偏光ビームスプリッタ、35…
…Ｙ走査ミラー、50……光学系部、51……集光レンズ、
52……フィールドレンズ、53……対物レンズ、54……Ｚ
方向走査レンズ、70……検出部、71……結像レンズ、72
……一次元リニアセンサ、90……検出信号処理部、91…
…マイクロコンピュータ
フロントページの続き (72)発明者 伏見 智 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 石井 恭三 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会 社日立製作所東海工場内 (72)発明者 林 恒男 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 昭59−231402（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−123102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230048（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/24 G01N 21/89
Claims (8)
- 【請求項１】ステージ上に載置した試料に直線偏光の微
小スポット光をN.A.が0.2以下の対物レンズを通して前
記試料の表面近傍に集光させて前記試料の表面を２次元
的に走査しながら照射し、該照射により前記試料の表面
から反射して前記対物レンズを透過した光のうち散乱光
を前記集光させた試料表面の近傍と共役な位置に配置し
た光電変換手段により検出し、該検出した信号に基づい
て上記試料の表面の外観を検査することを特徴とする外
観検査方法。 - 【請求項２】前記２次元的に走査しながら照射すること
を、前記試料の表面に垂直な方向に前記微小スポット光
と前記試料とを相対的に移動させて繰り返して行うこと
を特徴とする請求項１記載の外観検査方法。 - 【請求項３】前記２次元的な走査をXY方向に行い、前記
試料の表面に垂直なＺ方向に前記微小スポット光と前記
試料とを相対的に移動させて各Ｚ方向の位置での前記XY
方向の走査により前記検出した信号のうち最大となる信
号をもたらすＺ方向の位置に基づいて前記試料表面の高
さを求めることを特徴とする請求項２記載の外観検査方
法。 - 【請求項４】試料を載置するステージ手段と、N.A.が0.
2以下の対物レンズ手段と、該対物レンズ手段を介して
前記ステージ手段上に載置した前記試料の表面に直線偏
光の微小スポット光を２次元的に走査しながら照射する
照射手段と、前記試料表面と共役な位置に配置され前記
照射手段により照射されて前記試料の表面から反射して
前記対物レンズを透過した光のうちの散乱光の像を検出
する光電変換手段と、該光電変換手段で検出した前記散
乱光の像の信号に基づいて上記試料の表面の外観を検査
する検査手段とを備えたことを特徴とする外観検査装
置。 - 【請求項５】前記ステージ手段はXYZの３軸方向に移動
可能であり、前記検査手段は前記ステージ手段をＺ方向
に移動させて各Ｚ方向の位置で前記照射手段による前記
微小なスポット光の前記試料上のXY面内での２次元的な
走査を行って得られる光電変換手段からの信号に基づい
て、前記試料表面の高さを検出する高さ検出部を有する
ことを特徴とする請求項４記載の外観検査装置。 - 【請求項６】ステージ上に載置した試料の表面に集束さ
せたレーザビームを２次元的に走査しながら照射し、該
照射による前記試料表面からの反射光を共焦点光学系を
介して検出し、該検出して得た信号に基づいて上記試料
の表面の外観を検査する方法であって、前記レーザビー
ムの照射により前記試料の表面で反射した反射光のうち
正反射光成分を空間フィルタで除去して検出することを
特徴とする外観検査方法。 - 【請求項７】試料を載置して平面内で移動可能なステー
ジ手段と、該ステージ手段上に載置した試料の表面に集
束させたレーザビームを２次元的に走査しながら照射す
るレーザビーム照射手段と、該レーザビーム照射手段に
より照射されて前記試料表面で反射した反射光のうち正
反射光成分を遮光する空間フィルタ手段と、該空間フィ
ルタ手段で正反射光を遮光された前記試料表面からの反
射光を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする外
観検査装置。 - 【請求項８】前記集束させたレーザビームを照射する試
料の表面と前記検出手段の前記反射光を検出する面と
が、結像関係にあることを特徴とする請求項７記載の外
観検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02601690A JP3251276B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 外観検査方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02601690A JP3251276B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 外観検査方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001107932A Division JP3314781B2 (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | はんだ付部の外観検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231105A JPH03231105A (ja) | 1991-10-15 |
| JP3251276B2 true JP3251276B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=12181900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02601690A Expired - Fee Related JP3251276B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 外観検査方法及びその装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP2862833B2 (ja) * | 1996-04-22 | 1999-03-03 | 株式会社シム | 半田付外観検査装置 |
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-
1990
- 1990-02-07 JP JP02601690A patent/JP3251276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03231105A (ja) | 1991-10-15 |
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