JP3264634B2 - 表面検査装置及び方法 - Google Patents
表面検査装置及び方法Info
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- JP3264634B2 JP3264634B2 JP03350697A JP3350697A JP3264634B2 JP 3264634 B2 JP3264634 B2 JP 3264634B2 JP 03350697 A JP03350697 A JP 03350697A JP 3350697 A JP3350697 A JP 3350697A JP 3264634 B2 JP3264634 B2 JP 3264634B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検査物表面を走
査してその表面状態を検査する表面検査装置及び表面検
査方法に関する。特に、本発明は、部品を実装した基
板、液晶パネル素子、半導体ウエハあるいは電子部品単
体等の表面を光走査し、それらの表面状態、特に、実装
された部品の位置ずれ、部品の欠落、半田付け不良、半
田付け前の部品の浮き上がり、部品の形状不良等を検査
する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
査してその表面状態を検査する表面検査装置及び表面検
査方法に関する。特に、本発明は、部品を実装した基
板、液晶パネル素子、半導体ウエハあるいは電子部品単
体等の表面を光走査し、それらの表面状態、特に、実装
された部品の位置ずれ、部品の欠落、半田付け不良、半
田付け前の部品の浮き上がり、部品の形状不良等を検査
する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、部品が実装された実装基板の表面
状態を検査する方法として、レーザスキャン方式の表面
検査装置が多く用いられている。該表面検査装置は、図
８に示すように構成されている。即ち、半導体レーザ素
子１から放射されたレーザ光はコリメータレンズ２を経
て投光ビーム３となる。該投光ビーム３は、周囲が多角
形であり各周囲面が鏡面４ａにてなり周囲方向へ中心軸
１０の回りに回転するポリゴンミラー４へ入射され、鏡
面４ａにて反射して反射光５となる。尚、各鏡面４ａは
中心軸１０の軸方向に平行な面であり、鏡面４ａに対し
て投光ビーム３は、中心軸１０に直交する方向から入射
する。ポリゴンミラー４は投光ビーム３が鏡面４ａに入
射しながら中心軸１０の軸回りに矢印方向へ回転するの
で、反射光５は、図３に矢印Iにて示す一方向へ偏向さ
れる。このように偏向された反射光５は、同軸配置され
た複数枚のレンズからなる光走査用のfθレンズ系６に
入射し、該fθレンズ系６によって偏向、集光されて、
被検査物たる実装基板７の表面７ａに結像される。この
ようにして表面７ａに結像された走査光は、ポリゴンミ
ラー４の回転に従い表面７ａを光走査する。この光走査
によって実装基板７の表面７ａにて反射した散乱反射光
８は、図８の側面図である図９に示すように、上記走査
光の光軸を挟み例えば１８０度離れた上記光軸に対称位
置に配置される２つの光検出器９，９の受光面に、レン
ズ１１にて集光され入射される。光検出器９，９は、上
記受光面に入射した散乱反射光８を光電変換するととも
に、上記受光面における光照射位置に対応した電気信号
を演算装置１３へ送出する。演算装置１３では、光検出
器９，９から供給された上記電気信号に基づき公知の三
角測距法に基づき上記表面７ａ上の被測定物１２の高さ
を演算する。尚、図９に示すように、光検出器９，９は
２方向に配置されているので、実装基板７に実装された
被測定物１２の段差により散乱反射光８が遮られ、一方
の光検出器９に散乱反射光８が到達しない場合であって
も、他方の光検出器８にて検出が可能である。
状態を検査する方法として、レーザスキャン方式の表面
検査装置が多く用いられている。該表面検査装置は、図
８に示すように構成されている。即ち、半導体レーザ素
子１から放射されたレーザ光はコリメータレンズ２を経
て投光ビーム３となる。該投光ビーム３は、周囲が多角
形であり各周囲面が鏡面４ａにてなり周囲方向へ中心軸
１０の回りに回転するポリゴンミラー４へ入射され、鏡
面４ａにて反射して反射光５となる。尚、各鏡面４ａは
中心軸１０の軸方向に平行な面であり、鏡面４ａに対し
て投光ビーム３は、中心軸１０に直交する方向から入射
する。ポリゴンミラー４は投光ビーム３が鏡面４ａに入
射しながら中心軸１０の軸回りに矢印方向へ回転するの
で、反射光５は、図３に矢印Iにて示す一方向へ偏向さ
れる。このように偏向された反射光５は、同軸配置され
た複数枚のレンズからなる光走査用のfθレンズ系６に
入射し、該fθレンズ系６によって偏向、集光されて、
被検査物たる実装基板７の表面７ａに結像される。この
ようにして表面７ａに結像された走査光は、ポリゴンミ
ラー４の回転に従い表面７ａを光走査する。この光走査
によって実装基板７の表面７ａにて反射した散乱反射光
８は、図８の側面図である図９に示すように、上記走査
光の光軸を挟み例えば１８０度離れた上記光軸に対称位
置に配置される２つの光検出器９，９の受光面に、レン
ズ１１にて集光され入射される。光検出器９，９は、上
記受光面に入射した散乱反射光８を光電変換するととも
に、上記受光面における光照射位置に対応した電気信号
を演算装置１３へ送出する。演算装置１３では、光検出
器９，９から供給された上記電気信号に基づき公知の三
角測距法に基づき上記表面７ａ上の被測定物１２の高さ
を演算する。尚、図９に示すように、光検出器９，９は
２方向に配置されているので、実装基板７に実装された
被測定物１２の段差により散乱反射光８が遮られ、一方
の光検出器９に散乱反射光８が到達しない場合であって
も、他方の光検出器８にて検出が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の表面検査装置２０の場合、実装基板７等の表面状
態を光電的に検査できるものの、光検出器９を２方向に
設けているので、それぞれの光検出器９の受光面におけ
る光照射位置が一致していない場合には、両光検出器９
から出力される信号に差異が生じることから、測定誤差
が生じるという問題がある。特に、上述のように反射光
８が遮られ検出する光検出器９の切り換えが行われる場
合に測定誤差が大きくなるという問題があった。本発明
は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、表面検査における測定精度を向上させる表面検査装
置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
従来の表面検査装置２０の場合、実装基板７等の表面状
態を光電的に検査できるものの、光検出器９を２方向に
設けているので、それぞれの光検出器９の受光面におけ
る光照射位置が一致していない場合には、両光検出器９
から出力される信号に差異が生じることから、測定誤差
が生じるという問題がある。特に、上述のように反射光
８が遮られ検出する光検出器９の切り換えが行われる場
合に測定誤差が大きくなるという問題があった。本発明
は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、表面検査における測定精度を向上させる表面検査装
置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１態様である
表面検査装置は、レーザ光を放射するレーザ素子と、周
囲が多角形であり各周囲面が鏡面にてなり周囲方向へ中
心軸回りに回転し上記鏡面に対して上記中心軸に直交す
る方向から入射する上記レーザ光を上記中心軸回りに回
転しながら反射する偏向走査用ミラーと、上記偏向走査
用ミラーにて反射した反射光による被検査物の表面の光
走査によって上記被検査物表面にて反射した散乱反射光
を検出し、かつ走査光の光軸を挟み対称位置に設置され
る２つの光検出器と、を備え上記光検出器のそれぞれの
受光面における光照射位置に基づき上記被検査物表面の
検査を行う表面検査装置であって、上記偏向走査用ミラ
ーと上記被検査物との間に配置され、上記偏向走査用ミ
ラーにて反射した反射光の光軸を移動させて上記２つの
光検出器のそれぞれの上記受光面における光照射位置を
一致又はほぼ一致させ上記表面検査の誤差を最小にする
光学素子をさらに備えたことを特徴とする。
表面検査装置は、レーザ光を放射するレーザ素子と、周
囲が多角形であり各周囲面が鏡面にてなり周囲方向へ中
心軸回りに回転し上記鏡面に対して上記中心軸に直交す
る方向から入射する上記レーザ光を上記中心軸回りに回
転しながら反射する偏向走査用ミラーと、上記偏向走査
用ミラーにて反射した反射光による被検査物の表面の光
走査によって上記被検査物表面にて反射した散乱反射光
を検出し、かつ走査光の光軸を挟み対称位置に設置され
る２つの光検出器と、を備え上記光検出器のそれぞれの
受光面における光照射位置に基づき上記被検査物表面の
検査を行う表面検査装置であって、上記偏向走査用ミラ
ーと上記被検査物との間に配置され、上記偏向走査用ミ
ラーにて反射した反射光の光軸を移動させて上記２つの
光検出器のそれぞれの上記受光面における光照射位置を
一致又はほぼ一致させ上記表面検査の誤差を最小にする
光学素子をさらに備えたことを特徴とする。
【０００５】又、本発明の第２態様である表面検査方法
は、周囲面が鏡面にてなる多角形形状であり周囲方向へ
中心軸回りに回転する偏向走査用ミラーに対して、該偏
向走査用ミラーの回転中に上記中心軸に直交する方向か
らレーザ光を上記鏡面に照射して反射させ、該反射した
走査光にて被検査物の表面を走査し、該走査により上記
被検査物の表面にて反射した散乱反射光を、上記走査光
の光軸を挟み対称位置に設置される２つの光検出器にて
検出して上記被検査物表面の検査を行う表面検査方法で
あって、上記走査光について、上記２つの光検出器のそ
れぞれの受光面における光照射位置が一致又はほぼ一致
させ表面検査の誤差を最小になるように上記被検査物表
面への上記走査光の光軸を移動させて上記被検査物表面
へ照射することを特徴とする。
は、周囲面が鏡面にてなる多角形形状であり周囲方向へ
中心軸回りに回転する偏向走査用ミラーに対して、該偏
向走査用ミラーの回転中に上記中心軸に直交する方向か
らレーザ光を上記鏡面に照射して反射させ、該反射した
走査光にて被検査物の表面を走査し、該走査により上記
被検査物の表面にて反射した散乱反射光を、上記走査光
の光軸を挟み対称位置に設置される２つの光検出器にて
検出して上記被検査物表面の検査を行う表面検査方法で
あって、上記走査光について、上記２つの光検出器のそ
れぞれの受光面における光照射位置が一致又はほぼ一致
させ表面検査の誤差を最小になるように上記被検査物表
面への上記走査光の光軸を移動させて上記被検査物表面
へ照射することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態である表面検
査装置、及び表面検査方法について、図を参照しながら
以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分につい
ては同じ符号を付している。又、上記表面検査方法は、
上記表面検査装置にて実行されるものである。又、偏向
走査用ミラーの機能を果たす一実施形態がポリゴンミラ
ー４に相当する。又、本実施形態では、被検査物として
電子部品が実装された実装基板を例にとるが、被検査物
はこれに限定されるものではない。
査装置、及び表面検査方法について、図を参照しながら
以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分につい
ては同じ符号を付している。又、上記表面検査方法は、
上記表面検査装置にて実行されるものである。又、偏向
走査用ミラーの機能を果たす一実施形態がポリゴンミラ
ー４に相当する。又、本実施形態では、被検査物として
電子部品が実装された実装基板を例にとるが、被検査物
はこれに限定されるものではない。
【０００７】図１及び図２に示すように、本実施形態の
表面検査装置５０においても従来の表面検査装置２０と
同様に、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６、２つの光検出器９，
９、及びレンズ１１，１１を備える。これらの構成部分
は表面検査装置２０に備わる構成部分と同一であるので
その説明は省略する。表面検査装置５０と表面検査装置
２０との相違点は、ｆθレンズ系６と実装基板７との間
に、ｆθレンズ系６から出射された反射光３１を実装基
板７の表面７ａへ向けて走査光３２として反射する光学
素子２５を配置した点である。該光学素子２５は、当該
光学素子２５に備わる反射面の傾斜角度を変更すること
で上記走査光３２の光軸を移動させ、これによって上記
２つの光検出器９，９から出力されるそれぞれの被検査
物表面情報信号を一致又はその差を最小にするためのも
のである。このような光学素子２５は図４及び図５に示
すような構造にてなる。
表面検査装置５０においても従来の表面検査装置２０と
同様に、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６、２つの光検出器９，
９、及びレンズ１１，１１を備える。これらの構成部分
は表面検査装置２０に備わる構成部分と同一であるので
その説明は省略する。表面検査装置５０と表面検査装置
２０との相違点は、ｆθレンズ系６と実装基板７との間
に、ｆθレンズ系６から出射された反射光３１を実装基
板７の表面７ａへ向けて走査光３２として反射する光学
素子２５を配置した点である。該光学素子２５は、当該
光学素子２５に備わる反射面の傾斜角度を変更すること
で上記走査光３２の光軸を移動させ、これによって上記
２つの光検出器９，９から出力されるそれぞれの被検査
物表面情報信号を一致又はその差を最小にするためのも
のである。このような光学素子２５は図４及び図５に示
すような構造にてなる。
【０００８】即ち、光学素子２５は、反射面２５１を有
する反射体２５２と、反射面２５１の傾斜角度を変更す
る反射角度変更部材２５３とを備える。上記反射体２５
２は、幅１０〜２０ｍｍ程度、長さ５０〜６０ｍｍ程度
の短冊形状のガラスにてなり、反射面２５１は鏡面にて
形成されている。このような反射体２５２は、その長手
方向の両端部分を押え部材２５６，２５６にて押圧され
ることで台座２５４に形成されたＶ字状の切欠２５５に
保持される。それぞれの押え部材２５６は、段違いにて
平行でかつ同方向にそれぞれ延在し薄い金属板にてなる
押圧部２５６ａ及び固定部２５６ｂと、これら押圧部２
５６ａ及び固定部２５６ｂにおけるそれぞれの端部どう
しを連結する連結部２５６ｃとから構成され、これら押
圧部２５６ａ、固定部２５６ｂ及び連結部２５６ｃを一
体的に形成したものである。このような押え部材２５
６，２５６において、反射体２５２の長手方向と各押圧
部２５６ａ及び各固定部２５６ｂの延在方向とを一致さ
せ、かつ各押圧部２５６ａと切欠２５５との間に反射体
２５２を挟んだ状態にて、各固定部２５６ｂが取付けネ
ジ２５７，２５７にて切欠２５５に取り付けられる。よ
ってこのような押え部材２５６は、取付けネジ２５７を
支点として反射体２５２の長手方向の両端部分を弾性的
に台座２５４へ押圧して、反射体２５２を台座２５４へ
保持する。よって、後述のように反射角度変更部材２５
３にて反射面２５１の傾斜角度が変更可能なように、反
射体２５２は揺動可能である。又、上記切欠２５５は、
上述のように反射体２５２が揺動可能なような形状にて
形成されている。
する反射体２５２と、反射面２５１の傾斜角度を変更す
る反射角度変更部材２５３とを備える。上記反射体２５
２は、幅１０〜２０ｍｍ程度、長さ５０〜６０ｍｍ程度
の短冊形状のガラスにてなり、反射面２５１は鏡面にて
形成されている。このような反射体２５２は、その長手
方向の両端部分を押え部材２５６，２５６にて押圧され
ることで台座２５４に形成されたＶ字状の切欠２５５に
保持される。それぞれの押え部材２５６は、段違いにて
平行でかつ同方向にそれぞれ延在し薄い金属板にてなる
押圧部２５６ａ及び固定部２５６ｂと、これら押圧部２
５６ａ及び固定部２５６ｂにおけるそれぞれの端部どう
しを連結する連結部２５６ｃとから構成され、これら押
圧部２５６ａ、固定部２５６ｂ及び連結部２５６ｃを一
体的に形成したものである。このような押え部材２５
６，２５６において、反射体２５２の長手方向と各押圧
部２５６ａ及び各固定部２５６ｂの延在方向とを一致さ
せ、かつ各押圧部２５６ａと切欠２５５との間に反射体
２５２を挟んだ状態にて、各固定部２５６ｂが取付けネ
ジ２５７，２５７にて切欠２５５に取り付けられる。よ
ってこのような押え部材２５６は、取付けネジ２５７を
支点として反射体２５２の長手方向の両端部分を弾性的
に台座２５４へ押圧して、反射体２５２を台座２５４へ
保持する。よって、後述のように反射角度変更部材２５
３にて反射面２５１の傾斜角度が変更可能なように、反
射体２５２は揺動可能である。又、上記切欠２５５は、
上述のように反射体２５２が揺動可能なような形状にて
形成されている。
【０００９】又、反射体２５２に対する押え部材２５６
の取り付け形態は、上述した形態に限定されるものでは
なく、例えば図７に示すように反射体２５２の長手方向
に対して押圧部２５８ａ及び各固定部２５８ｂの延在方
向を直交させるようにして押え部材２５８を台座２５４
に取り付けてもよい。しかしながら、ガラスにてなる反
射体２５２と金属材にてなる押え部材２５８との熱膨張
係数の相違により、図７に示す形態では反射体２５２と
押え部材２５８との延在方向が異なるので雰囲気温度の
上昇に伴い反射体２５２と押え部材２５８と膨張量に差
異が生じる。よって、反射面２５１の傾斜角度が変化し
てしまう可能性がある。その点、図４に示すように反射
体２５２の長手方向に対して各押圧部２５６ａ及び各固
定部２５６ｂの延在方向を一致させた場合は、そのよう
な問題が生じず図７の形態に比べてより好ましい。
の取り付け形態は、上述した形態に限定されるものでは
なく、例えば図７に示すように反射体２５２の長手方向
に対して押圧部２５８ａ及び各固定部２５８ｂの延在方
向を直交させるようにして押え部材２５８を台座２５４
に取り付けてもよい。しかしながら、ガラスにてなる反
射体２５２と金属材にてなる押え部材２５８との熱膨張
係数の相違により、図７に示す形態では反射体２５２と
押え部材２５８との延在方向が異なるので雰囲気温度の
上昇に伴い反射体２５２と押え部材２５８と膨張量に差
異が生じる。よって、反射面２５１の傾斜角度が変化し
てしまう可能性がある。その点、図４に示すように反射
体２５２の長手方向に対して各押圧部２５６ａ及び各固
定部２５６ｂの延在方向を一致させた場合は、そのよう
な問題が生じず図７の形態に比べてより好ましい。
【００１０】反射角度変更部材２５３は、台座２５４に
形成され切欠２５５に開口する貫通穴２５９に螺合し、
切欠２５５に設置された反射体２５２の反射面２５１に
対向する背面２５２ａに対して鋭角に進退するネジであ
る。このような反射角度変更部材２５３を上記背面２５
２ａに対して進退させることで、切欠２５５に設置され
た反射体２５２は支点２５８を中心に微小角度にて揺動
可能となり、その結果反射面２５１の傾斜角度を変化さ
せることができる。本実施形態では、反射面２５１の角
度調整が容易なように、反射角度変更部材２５３は反射
体２５２の長手方向における中央部に当接するように一
つのみ配置されている。反射角度変更部材２５３が一つ
のみであっても、反射面２５１の全面にわたりゆがみな
く反射体２５２を揺動させることができる。
形成され切欠２５５に開口する貫通穴２５９に螺合し、
切欠２５５に設置された反射体２５２の反射面２５１に
対向する背面２５２ａに対して鋭角に進退するネジであ
る。このような反射角度変更部材２５３を上記背面２５
２ａに対して進退させることで、切欠２５５に設置され
た反射体２５２は支点２５８を中心に微小角度にて揺動
可能となり、その結果反射面２５１の傾斜角度を変化さ
せることができる。本実施形態では、反射面２５１の角
度調整が容易なように、反射角度変更部材２５３は反射
体２５２の長手方向における中央部に当接するように一
つのみ配置されている。反射角度変更部材２５３が一つ
のみであっても、反射面２５１の全面にわたりゆがみな
く反射体２５２を揺動させることができる。
【００１１】このように構成される光学素子２５は、図
１及び図２に示すように、ｆθレンズ系６の出射側に配
置され、図４及び図５に示すようにｆθレンズ系６から
出射された反射光３１を反射面２５１にて反射し走査光
３２として実装基板７の表面７ａへ照射する。尚、光学
素子２５の配置位置は、本実施形態の配置位置に限定さ
れず、ポリゴンミラー４とｆθレンズ系６との間に配置
してもよい。一方、実装基板７の表面７ａ上における走
査光３２の走査線が直線とならずに湾曲してしまうこと
から、半導体レーザ素子１とポリゴンミラー４との間に
光学素子２５を配置するのは好ましくない。
１及び図２に示すように、ｆθレンズ系６の出射側に配
置され、図４及び図５に示すようにｆθレンズ系６から
出射された反射光３１を反射面２５１にて反射し走査光
３２として実装基板７の表面７ａへ照射する。尚、光学
素子２５の配置位置は、本実施形態の配置位置に限定さ
れず、ポリゴンミラー４とｆθレンズ系６との間に配置
してもよい。一方、実装基板７の表面７ａ上における走
査光３２の走査線が直線とならずに湾曲してしまうこと
から、半導体レーザ素子１とポリゴンミラー４との間に
光学素子２５を配置するのは好ましくない。
【００１２】上述の配置位置に配置された光学素子２５
における動作を説明する。光学素子２５を図１に実線に
て示す設置位置２６に対して、反射角度変更部材２５３
にて、図１に示すような揺動位置２６ａに反射体２５２
を位置させ反射面２５１の傾斜角度を変更したときに
は、上記設置位置２６に対する走査光３２の光軸が移動
して走査光３２ａとなり、又、揺動位置２６ｂに示すよ
うに反射面２５１の傾斜角度を変更したときには、上記
走査光３２の光軸が移動し走査光３２ｂとなる。このよ
うに走査光３２の光軸が移動することで、実装基板７の
表面７ａにて反射した散乱反射光８の光軸も移動し、２
つの光検出器９，９のそれぞれの受光面９１，９１に対
する光照射位置が矢印３３にて示す方向に移動する。し
たがって２つの光検出器９，９において、上記設置位置
２６に対応する上記走査光３２による各散乱反射光８，
８がそれぞれの受光面９１，９１へ照射されたとき、受
光面９１，９１における光照射位置が異なり２つの光検
出器９，９から出力されるそれぞれの被検査物表面情報
信号が異なるような場合には、２つの光検出器９，９の
受光面９１，９１に対する各光照射位置が一致又はほぼ
一致するように、反射角度変更部材２５３にて反射体２
５２の反射面２５１の角度を変化させる。それによって
走査光３２の光軸を移動させて散乱反射光８，８のそれ
ぞれの光軸を移動させる。このように操作することで、
２つの光検出器９，９の受光面９１，９１における各光
照射位置を一致又はほぼ一致させることができ、よって
２つの光検出器９，９の上記被検査物表面情報信号を一
致又はその差を最小にすることができる。
における動作を説明する。光学素子２５を図１に実線に
て示す設置位置２６に対して、反射角度変更部材２５３
にて、図１に示すような揺動位置２６ａに反射体２５２
を位置させ反射面２５１の傾斜角度を変更したときに
は、上記設置位置２６に対する走査光３２の光軸が移動
して走査光３２ａとなり、又、揺動位置２６ｂに示すよ
うに反射面２５１の傾斜角度を変更したときには、上記
走査光３２の光軸が移動し走査光３２ｂとなる。このよ
うに走査光３２の光軸が移動することで、実装基板７の
表面７ａにて反射した散乱反射光８の光軸も移動し、２
つの光検出器９，９のそれぞれの受光面９１，９１に対
する光照射位置が矢印３３にて示す方向に移動する。し
たがって２つの光検出器９，９において、上記設置位置
２６に対応する上記走査光３２による各散乱反射光８，
８がそれぞれの受光面９１，９１へ照射されたとき、受
光面９１，９１における光照射位置が異なり２つの光検
出器９，９から出力されるそれぞれの被検査物表面情報
信号が異なるような場合には、２つの光検出器９，９の
受光面９１，９１に対する各光照射位置が一致又はほぼ
一致するように、反射角度変更部材２５３にて反射体２
５２の反射面２５１の角度を変化させる。それによって
走査光３２の光軸を移動させて散乱反射光８，８のそれ
ぞれの光軸を移動させる。このように操作することで、
２つの光検出器９，９の受光面９１，９１における各光
照射位置を一致又はほぼ一致させることができ、よって
２つの光検出器９，９の上記被検査物表面情報信号を一
致又はその差を最小にすることができる。
【００１３】このように構成される本実施形態の表面検
査装置５０の動作について説明する。尚、表面検査装置
５０の基本的な動作は従来の表面検査装置２０に同一で
あるので、上記説明は略説する。表面検査装置５０につ
いて一応の組み立てが終了した時点で、仮の実装基板７
として均一な表面状態をもつセラミックの平板を実装基
板設置位置に配置し、該セラミック平板へ試験的にレー
ザ光の照射を行う。尚、上記セラミック平板上への試験
照射にて得られる高さ情報は、検査可能範囲の中央付近
に相当する高さ情報が得られるように設定するのが好ま
しい。上記試験照射により、２つ光検出器９，９から出
力されるそれぞれの上記被検査物表面情報信号が一致又
はその差が最小であるか否かを確認する。もし、上記被
検査物表面情報信号が一致又はその差が最小でない場合
には、上述したように反射角度変更部材２５３を進退さ
せることで反射体２５２の反射面２５１の傾斜角度を変
化させ、走査光３２の光軸、ひいては散乱反射光８，８
のそれぞれの光軸を移動させることで、２つの光検出器
９，９の受光面９１，９１に対する光照射位置を一致又
はほぼ一致させ、２つの光検出器９，９の上記被検査物
表面情報信号を一致又はその差を最小にさせる。これに
て表面検査装置５０の組み立てが終了し、上記セラミッ
ク基板を取り除いた後、以下のようにして表面検査を実
行する。
査装置５０の動作について説明する。尚、表面検査装置
５０の基本的な動作は従来の表面検査装置２０に同一で
あるので、上記説明は略説する。表面検査装置５０につ
いて一応の組み立てが終了した時点で、仮の実装基板７
として均一な表面状態をもつセラミックの平板を実装基
板設置位置に配置し、該セラミック平板へ試験的にレー
ザ光の照射を行う。尚、上記セラミック平板上への試験
照射にて得られる高さ情報は、検査可能範囲の中央付近
に相当する高さ情報が得られるように設定するのが好ま
しい。上記試験照射により、２つ光検出器９，９から出
力されるそれぞれの上記被検査物表面情報信号が一致又
はその差が最小であるか否かを確認する。もし、上記被
検査物表面情報信号が一致又はその差が最小でない場合
には、上述したように反射角度変更部材２５３を進退さ
せることで反射体２５２の反射面２５１の傾斜角度を変
化させ、走査光３２の光軸、ひいては散乱反射光８，８
のそれぞれの光軸を移動させることで、２つの光検出器
９，９の受光面９１，９１に対する光照射位置を一致又
はほぼ一致させ、２つの光検出器９，９の上記被検査物
表面情報信号を一致又はその差を最小にさせる。これに
て表面検査装置５０の組み立てが終了し、上記セラミッ
ク基板を取り除いた後、以下のようにして表面検査を実
行する。
【００１４】即ち、半導体レーザ１から放射されたレー
ザ光はコリメータレンズ２を介して投光ビーム３とな
り、ポリゴンミラー１４の鏡面４ａに当たり反射光５と
なる。ポリゴンミラー４は中心軸１０の軸回りに回転す
るので、反射光５は一方向に偏向され、光走査用のfθ
レンズ系６に入射する。fθレンズ系６は、図３に示す
ような集束レンズ作用を反射光５に与える。尚、図３に
は、fθレンズ系６として便宜上一つのレンズのみを図
示しているが、実際には図２に示すように同軸配置され
た複数枚のレンズからなるものである。fθレンズ系６
から出射された反射光３１は、上述のように予め反射面
２５１の傾斜角度が調整された光学素子２５にて反射
し、走査光３２となって実装基板７の表面７ａに常に直
角に入射し、その表面を光走査する。このため、実装基
板７の表面７ａに被測定物１２が存在するにもかかわら
ず、入射する走査光３２に死角を生じさせることはな
い。この光走査によって実装基板７の表面７ａに生じた
散乱反射光８，８は、受光レンズ１１，１１を介して２
つの光検出器９，９の受光面９１，９１に入射する。
尚、受光レンズ１１，１１は、光検出器９，９に対して
光走査幅をカバーする視野角をもち、実装基板７上の被
測定物１２における高さに応じて、光検出器９，９の受
光面９１，９１上において、光照射位置が矢印３３，３
３方向に移動するように散乱反射光８，８を合焦する作
用を有する。受光面９１，９１への光照射により、光検
出器９，９は、矢印３３方向の光照射位置の移動量に比
例した被検査物表面情報信号を光走査に同期して、時系
列に出力する。上記被検査物表面情報信号は演算装置１
３へ供給され、実装基板７への光走査による実装基板１
７における被測定物１２の３次元形状が検査される。
ザ光はコリメータレンズ２を介して投光ビーム３とな
り、ポリゴンミラー１４の鏡面４ａに当たり反射光５と
なる。ポリゴンミラー４は中心軸１０の軸回りに回転す
るので、反射光５は一方向に偏向され、光走査用のfθ
レンズ系６に入射する。fθレンズ系６は、図３に示す
ような集束レンズ作用を反射光５に与える。尚、図３に
は、fθレンズ系６として便宜上一つのレンズのみを図
示しているが、実際には図２に示すように同軸配置され
た複数枚のレンズからなるものである。fθレンズ系６
から出射された反射光３１は、上述のように予め反射面
２５１の傾斜角度が調整された光学素子２５にて反射
し、走査光３２となって実装基板７の表面７ａに常に直
角に入射し、その表面を光走査する。このため、実装基
板７の表面７ａに被測定物１２が存在するにもかかわら
ず、入射する走査光３２に死角を生じさせることはな
い。この光走査によって実装基板７の表面７ａに生じた
散乱反射光８，８は、受光レンズ１１，１１を介して２
つの光検出器９，９の受光面９１，９１に入射する。
尚、受光レンズ１１，１１は、光検出器９，９に対して
光走査幅をカバーする視野角をもち、実装基板７上の被
測定物１２における高さに応じて、光検出器９，９の受
光面９１，９１上において、光照射位置が矢印３３，３
３方向に移動するように散乱反射光８，８を合焦する作
用を有する。受光面９１，９１への光照射により、光検
出器９，９は、矢印３３方向の光照射位置の移動量に比
例した被検査物表面情報信号を光走査に同期して、時系
列に出力する。上記被検査物表面情報信号は演算装置１
３へ供給され、実装基板７への光走査による実装基板１
７における被測定物１２の３次元形状が検査される。
【００１５】演算装置１３において、２つの光検出器
９，９のどちらの信号を採用するかは受光量にしきい値
を設け、供給された上記被検査物表面情報信号が上記し
きい値以上かどうかにて決定する。双方共にしきい値以
上の場合は、両方の信号の平均値を採用する。又、双方
共にしきい値以下の場合はエラーとする。
９，９のどちらの信号を採用するかは受光量にしきい値
を設け、供給された上記被検査物表面情報信号が上記し
きい値以上かどうかにて決定する。双方共にしきい値以
上の場合は、両方の信号の平均値を採用する。又、双方
共にしきい値以下の場合はエラーとする。
【００１６】このように本実施形態の表面検査装置５０
によれば、走査光３２の光軸を微小角度調整できる光学
素子２５を設けたことで、２つの光検出器９，９が出力
するそれぞれの上記被検査物表面情報信号を一致又はそ
の差が最小となるように調整することができ、表面検査
の検査精度を向上することができる。
によれば、走査光３２の光軸を微小角度調整できる光学
素子２５を設けたことで、２つの光検出器９，９が出力
するそれぞれの上記被検査物表面情報信号を一致又はそ
の差が最小となるように調整することができ、表面検査
の検査精度を向上することができる。
【００１７】尚、走査光３２の光軸を移動させる手法と
しては、本実施形態における光学素子２５を設けずに、
ポリゴンミラー４の回転軸１０を傾かせることでポリゴ
ンミラー４そのものを傾かせる方法が考えられるが、こ
の方法は投光ビーム３が回転軸１０の軸方向に対して直
交する方向にてポリゴンミラー４の鏡面４ａに入射せ
ず、よって実装基板７の表面７ａ上における走査光３２
による走査線が直線とならずに湾曲してしまうので好ま
しくない。
しては、本実施形態における光学素子２５を設けずに、
ポリゴンミラー４の回転軸１０を傾かせることでポリゴ
ンミラー４そのものを傾かせる方法が考えられるが、こ
の方法は投光ビーム３が回転軸１０の軸方向に対して直
交する方向にてポリゴンミラー４の鏡面４ａに入射せ
ず、よって実装基板７の表面７ａ上における走査光３２
による走査線が直線とならずに湾曲してしまうので好ま
しくない。
【００１８】又、走査光３２の光軸を移動させる光学素
子としては、本実施形態における反射体２５２以外に、
図６に示すような、くさび形のプリズム３５が使用可能
である。但し、該プリズム３５は平行光でない光束中に
挿入すると収差が発生し、被測定物１２への走査光３２
のスポット形状を悪化させるので注意が必要である。
子としては、本実施形態における反射体２５２以外に、
図６に示すような、くさび形のプリズム３５が使用可能
である。但し、該プリズム３５は平行光でない光束中に
挿入すると収差が発生し、被測定物１２への走査光３２
のスポット形状を悪化させるので注意が必要である。
【００１９】実装基板７の表面７ａの全面を表面検査す
る場合には、リニアモータや、モータとボールネジ駆動
等の基板移動装置にて光走査と直角方向へ基板７を移動
させる動作と、上記光走査とを交互に行うことでなされ
る。もちろん基板７を静止して、検査装置を移動させて
もよい。
る場合には、リニアモータや、モータとボールネジ駆動
等の基板移動装置にて光走査と直角方向へ基板７を移動
させる動作と、上記光走査とを交互に行うことでなされ
る。もちろん基板７を静止して、検査装置を移動させて
もよい。
【００２０】上述した実施形態では、被検査対象物が実
装基板７の場合を例に採ったが、これに限定されるもの
ではなく、本実施形態の表面検査装置は、部品を実装す
る前の回路基板や電子部品、液晶パネルの他、３次元形
状の測定が必要な対象物に適用できる。
装基板７の場合を例に採ったが、これに限定されるもの
ではなく、本実施形態の表面検査装置は、部品を実装す
る前の回路基板や電子部品、液晶パネルの他、３次元形
状の測定が必要な対象物に適用できる。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明の第１態様
の表面検査装置、及び第２態様の表面検査方法によれ
ば、偏向走査用ミラーにて反射した反射光の光軸を移動
可能とする光学素子を備え、上記反射光の光軸を移動さ
せることで２つの光検出器から出力されるそれぞれの被
検査物表面情報信号を一致又はその差を最小にすること
ができ、表面検査における測定精度を向上することがで
きる。
の表面検査装置、及び第２態様の表面検査方法によれ
ば、偏向走査用ミラーにて反射した反射光の光軸を移動
可能とする光学素子を備え、上記反射光の光軸を移動さ
せることで２つの光検出器から出力されるそれぞれの被
検査物表面情報信号を一致又はその差を最小にすること
ができ、表面検査における測定精度を向上することがで
きる。
【図１】 本発明の一実施形態の表面検査装置の構成を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図２】 図１に示す表面検査装置の平面図である。
【図３】 図１に示すポリゴンミラーの回転方向と基板
上の光走査方向との示す図である。
上の光走査方向との示す図である。
【図４】 図１に示す光学素子の斜視図である。
【図５】 図４に示す光学素子の断面図である。
【図６】 図１に示す光学素子の他の実施形態を示す図
である。
である。
【図７】 図１に示す光学素子の反射体を台座へ押圧す
る押え部材の他の取り付け状態を示す斜視図である。
る押え部材の他の取り付け状態を示す斜視図である。
【図８】 従来の表面検査装置の構成を示す図である。
【図９】 図８に示す表面検査装置の側面図である。
１…半導体レーザ素子、４…ポリゴンミラー、６…ｆθ
レンズ系、７…実装基板、９…光検出器、２５…光学素
子、３５…プリズム、２５１…反射面、２５２…反射
体、２５３…反射角度変更部材 ２５６…押え部材、２５６ａ…押圧部、２５６ｂ…固定
部。
レンズ系、７…実装基板、９…光検出器、２５…光学素
子、３５…プリズム、２５１…反射面、２５２…反射
体、２５３…反射角度変更部材 ２５６…押え部材、２５６ａ…押圧部、２５６ｂ…固定
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/24 G01N 21/88 H05K 13/08
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光を放射するレーザ素子（１）
と、周囲が多角形であり各周囲面が鏡面にてなり周囲方
向へ中心軸回りに回転し上記鏡面に対して上記中心軸に
直交する方向から入射する上記レーザ光を上記中心軸回
りに回転しながら反射する偏向走査用ミラー（４）と、
上記偏向走査用ミラーにて反射した反射光による被検査
物の表面の光走査によって上記被検査物表面にて反射し
た散乱反射光を検出し、かつ走査光の光軸を挟み対称位
置に設置される２つの光検出器（９）と、を備え上記光
検出器のそれぞれの受光面における光照射位置に基づき
上記被検査物表面の検査を行う表面検査装置であって、 上記偏向走査用ミラーと上記被検査物との間に配置さ
れ、上記偏向走査用ミラーにて反射した反射光の光軸を
移動させて上記２つの光検出器のそれぞれの上記受光面
における光照射位置を一致又はほぼ一致させ上記表面検
査の誤差を最小にする光学素子（２５，３５）をさらに
備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 【請求項２】 上記光学素子（２５）は、上記偏向走査
用ミラーにて反射した反射光を反射する反射面（２５
１）と、上記反射面における上記反射光の反射角度を変
化させて上記反射光の光軸を移動させる反射角度変更部
材（２５３）とを備える、請求項１記載の表面検査装
置。 - 【請求項３】 上記光学素子（２５）は、短冊状の板状
体であり、２つの押え部材（２５６）にて当該光学素子
の両端部を台座（２５４）へ押圧されて保持され、それ
ぞれの上記押え部材は、薄板にてなり一端部に上記光学
素子を押圧する押圧部（２５６ａ）を有し他端部に上記
台座へ固定される固定部（２５６ｂ）を有し、それぞれ
上記光学素子の軸方向に沿って延在して設置される、請
求項１又は２記載の表面検査装置。 - 【請求項４】 上記光学素子（３５）は、くさび形の断
面にてなるプリズムである、請求項１記載の表面検査装
置。 - 【請求項５】 周囲面が鏡面にてなる多角形形状であり
周囲方向へ中心軸回りに回転する偏向走査用ミラー
（４）に対して、該偏向走査用ミラーの回転中に上記中
心軸に直交する方向からレーザ光を上記鏡面に照射して
反射させ、該反射した走査光にて被検査物の表面を走査
し、該走査により上記被検査物の表面にて反射した散乱
反射光を、上記走査光の光軸を挟み対称位置に設置され
る２つの光検出器にて検出して上記被検査物表面の検査
を行う表面検査方法であって、 上記走査光について、上記２つの光検出器のそれぞれの
受光面における光照射位置が一致又はほぼ一致させ表面
検査の誤差を最小になるように上記被検査物表面への上
記走査光の光軸を移動させて上記被検査物表面へ照射す
ることを特徴とする表面検査方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03350697A JP3264634B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 表面検査装置及び方法 |
| DE69832225T DE69832225T2 (de) | 1997-02-18 | 1998-02-05 | Vorrichtung und Verfahren für Oberflächeninspektionen |
| EP98101936A EP0865072B1 (en) | 1997-02-18 | 1998-02-05 | Apparatus and method for surface inspection |
| SG1998000265A SG65050A1 (en) | 1997-02-18 | 1998-02-06 | Apparatus and method for surface inspection |
| US09/023,565 US5920387A (en) | 1997-02-18 | 1998-02-13 | Apparatus and method for surface inspection |
| MYPI98000652A MY118374A (en) | 1997-02-18 | 1998-02-17 | Apparatus and method for surface inspection |
| CN98105304A CN1065955C (zh) | 1997-02-18 | 1998-02-18 | 用于表面检查的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03350697A JP3264634B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 表面検査装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227621A JPH10227621A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3264634B2 true JP3264634B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=12388440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03350697A Expired - Lifetime JP3264634B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 表面検査装置及び方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5920387A (ja) |
| EP (1) | EP0865072B1 (ja) |
| JP (1) | JP3264634B2 (ja) |
| CN (1) | CN1065955C (ja) |
| DE (1) | DE69832225T2 (ja) |
| MY (1) | MY118374A (ja) |
| SG (1) | SG65050A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6901160B2 (en) * | 2000-04-28 | 2005-05-31 | Electro Scientific Industries | Directional lighting and method to distinguish three dimensional information |
| JP2003097924A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置および測定方法 |
| DE10146583A1 (de) * | 2001-09-21 | 2003-04-17 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum optischen Abtasten einer Substratscheibe |
| JP2005030891A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Toshiba Corp | 表面非破壊検査装置および表面非破壊検査方法 |
| CN100395587C (zh) * | 2005-05-23 | 2008-06-18 | 友达光电股份有限公司 | 液晶显示器的检查装置 |
| US7492450B2 (en) * | 2005-10-24 | 2009-02-17 | General Electric Company | Methods and apparatus for inspecting an object |
| US7898651B2 (en) * | 2005-10-24 | 2011-03-01 | General Electric Company | Methods and apparatus for inspecting an object |
| JP4697110B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2011-06-08 | パナソニック株式会社 | ３次元撮像装置および撮像方法、部品実装装置 |
| CN101690445B (zh) * | 2007-05-24 | 2012-10-10 | 松下电器产业株式会社 | 元件安装方法及元件安装机 |
| KR101078781B1 (ko) | 2010-02-01 | 2011-11-01 | 주식회사 고영테크놀러지 | 3차원 형상 검사방법 |
| JP6524803B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-06-05 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | ブレイクシステム |
| KR20180077898A (ko) * | 2016-12-29 | 2018-07-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | 검사장치 및 이를 이용한 검사방법 |
| CN109341578B (zh) * | 2018-10-22 | 2021-03-02 | 东旭光电科技股份有限公司 | 测量装置及曲面玻璃的测量方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333834A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Canon Inc | 表面状態検査装置 |
| US4740708A (en) * | 1987-01-06 | 1988-04-26 | International Business Machines Corporation | Semiconductor wafer surface inspection apparatus and method |
| JPH06258235A (ja) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Canon Inc | 面検査装置 |
| JPH07159336A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Canon Inc | 表面状態検査装置及びそれを用いた露光装置 |
-
1997
- 1997-02-18 JP JP03350697A patent/JP3264634B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-02-05 EP EP98101936A patent/EP0865072B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-05 DE DE69832225T patent/DE69832225T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-02-06 SG SG1998000265A patent/SG65050A1/en unknown
- 1998-02-13 US US09/023,565 patent/US5920387A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-17 MY MYPI98000652A patent/MY118374A/en unknown
- 1998-02-18 CN CN98105304A patent/CN1065955C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| DE69832225D1 (de) | 2005-12-15 |
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| US5920387A (en) | 1999-07-06 |
| CN1191967A (zh) | 1998-09-02 |
| JPH10227621A (ja) | 1998-08-25 |
| EP0865072A1 (en) | 1998-09-16 |
| DE69832225T2 (de) | 2006-08-03 |
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