JPH04299238A - 光束による物体中の欠陥検査装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光束による物体中の欠
陥検査装置と方法に係り、より詳細には、例えば、紫外
線消去型半導体装置用のパッケージキャップのウインド
におけるキズ、カケ、シミ、アワ等の欠陥の存在を光学
的手法により検出できる透光性部を有する被検査物体の
欠陥検査装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】グレーズ基板、ＵＶウインド付パッケー
ジキャップ等の半導体パッケージは、表面の疵や清浄度
、フラットネス等について厳しく規定されている。そこ
で、かかる疵等の欠陥を検出する方法として、その検出
の簡便さ等の観点より光学的手段を用いたものが多く提
案されている。

【０００３】例えば、■　　図７に示すように、レーザ
ａの発するスポット光を回転多面鏡ｂ、円錐鏡ｃを介し
て被検査物体ｄに順次照射すると共に、該各照射部から
の正反射光ｅを正反射用受光器ｆで、乱反射光ｇを乱反
射用受光器ｈでそれぞれ別個に受光させ、該受光器にお
ける欠陥部と良好部とを受光変化量を電気信号に変換し
て欠陥を検出する構成（特開昭５２ー１０７９３号公報
参照）。■　　図８に示すように、被検査物体ｄの表面
に光源ｉより帯状の照射光ｊを一定の角度φで照射し、
その照射部全体からの散乱光のみを照射光の反射と異な
った角度θから光電素子を備えた受光器ｋで受光して欠
陥を検出する構成（特開昭５３ー６５７７７号公報参照
）。 等が知られている。

【０００４】そして、これらの装置は被検査物体の表面
上の疵等の欠陥検出を光学的に行うことにより、小さな
疵であっても検出できるという利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの欠陥
検査装置の場合、被検査物体における小さな疵等の欠陥
の検出はできるものの、緩やかな凹凸等の欠陥形状、検
査境界領域についての検出が難しいという問題があるた
め、該欠陥検査の現場では、検査作業員による目視検査
に依存しているのが現状である。

【０００６】ところで、検査作業員が、ＵＶウインド付
パッケージキャップ等の表面に透光性部を有する半導体
パッケージを検査をする場合、■欠陥の存在を照射光に
よる反射、屈折、透過、散乱等の光現象の組み合わせで
、■検査領域、検査境界領域を、光透過部か非光透過部
かの区別、あるいは形状によって、目視検査を行ってい
る。

【０００７】そこで、本発明者は、以上の点に鑑み、種
々、研究検討した結果、光学的検査方法において、その
照射光として異なる光学特性を有する光束を用いて、該
光束の光束径を変えて、同心円状等に集束・複合させた
集束光束とし、該集束光束の内外方向の特性の異なる光
束で、検査領域を特定し、該領域内における反射光を検
出することで欠陥検査を行えることを究明した。

【０００８】ところで、このような種類の集束光束、す
なわち円形光源等による内外方向で濃度の異なる濃度ま
たはエネルギー分布パターンを用いて、表面にガラスコ
ーティング等の施されたグレーズ基板の表面欠陥検査を
する方法が、特開昭６３ー１０６５４６号において提案
されている。そして、この方法によれば、基板表面にお
ける、疵、凹凸等を、該パターンの歪み等で容易に検出
できる。

【０００９】本発明は、上述した点に対処して創案した
ものであって、その目的とする処は、透光性部を有する
半導体パッケージキャップ等の被検査物体を欠陥検査装
置と方法であって、集束光束を簡単に得ることができ、
該集束光束を用いて検査領域の特定と、該検査領域内に
おける疵等の欠陥検査を並行して行えるようにした光束
による物体中の欠陥検査装置と方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解決
するための手段としての本発明の光束による物体中の欠
陥検査装置は、透光性部を有する被検査物体の欠陥検査
装置であって、光学特性の異なる複数の光束発生器を有
する光束発生部と、該光束発生部より発生照射される複
数の光束中の一個または複数個の光束の光束寸法を変え
て、該光束を同心円等のように閉曲線内に集束・複合す
る光束集束部と、該光束集束部で集束・複合された集束
光束の光路方向に対して交叉する方向に被検査物体を載
置する被検査物体載置部と、該被検査物体載置部に載置
した被検査物体に照射される上記集束光束による表面反
射光または散乱光を受光する光束受光器と、透過光を受
光する光束受光器とを備えた光束検出部とを有し、該光
束検出部で検出される受光光束の種類と光量でもって被
検査物体の欠陥を検出できるようにした構成よりなる。

【００１１】また、本発明の別の光束による物体中の欠
陥検査装置は、上記構成において、光束集束部と被検査
物体載置部との間に光束集束部よりの光束を被検査物体
に対して相対的に移動・走査させる光束走査部を設け、
該光束走査部に走査位置検出器を設け、また該被検査物
体載置部をコンベアによって形成し、該コンベアに被検
査物移動量検出器を設け、該両検出器による検出信号を
演算し、被検査物体の欠陥（光学異物等）の発生位置を
自動的に判別するようにした構成を含む。

【００１２】更に、本発明の光束による物体中の欠陥検
査方法は、光学特性の異なる光束を同心円等のように閉
曲線内に集束・複合し内外方向で異なる光学特性を持つ
集束光束とし、該集束光束を透光性部を有する被検査物
体に対して照射し、該集束光束による表面反射光で被検
査物体の透光性部における欠陥を検出し、また光学特性
の異なる内外方向の光束による透過光によって検査領域
を検出するようにした構成よりなる。

【００１３】

【作用】上記構成に基づく本発明の光束による物体中の
欠陥検査装置と方法は、光学特性の異なる複数の光束を
被検査物体に対して照射し、該光束中の一個または複数
個の光束の光束寸法を変えて、同心円等のように閉曲線
内に集束・複合し内外方向で異なる光学特性を持つ集束
光束とし、該集束光束による表面反射光（散乱光を含む
）、透過光（散乱透過光を含む）を検出し、これによっ
て検査領域と、該検査領域における欠陥を並行して検出
できるように作用する。

【００１４】ここで、上記集束光束の外側に位置する光
束による透過光、透過散乱光の受光量によって検査領域
内、領域外、或いは境界領域であるかを判別し、該境界
領域内で、該集束光束の内側に位置する光束による表面
反射光の有無で被検査物体の欠陥を検出する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を具体化
した実施例について説明する。ここに、図１〜図５は、
本発明の一実施例を示し、図１は概略構成図、図２は被
検査物体の平面図、図３は被検査物体の正面図、図４は
被検査物体の移動方向、光束の走査方向および集束光束
を説明するための部分拡大平面図、図５は信号処理用の
ブロック図、図６は、他の実施例の概略構成図である。

【００１６】本実施例の欠陥検査装置は、ＵＶウインド
付パッケージキャップにおけるウインドの疵、カケ、シ
ミ、気泡等の欠陥検査装置であって、概略すると、光束
発生部１と、光束集束部２と、被検査物体載置部３、お
よび光束検出部４との四つの部分より構成されている。

【００１７】光束発生部１は、光学特性の異なる二つの
光束発生器５、６より構成されている。ここで、光束発
生器５は半導体レーザー発生器よりなり、また光束発生
器６はＨｅ−Ｎｅレーザー発生器によって構成され、そ
れぞれ光束を調整する光束調整器７、８を有し、その光
束寸法（光線径）の異なる光束９、１０となるようにさ
れている。そして、光束発生器５、６で発生・照射した
光束９、１０は、光束集束部２で集束・複合されるよう
に構成されている。

【００１８】光束集束部２は、光束発生器５、６より照
射された光束９、１０を同心円状光束よりなる集束光束
１１にするためのものであって、コールドミラー１２に
よって構成されている。集束光束１１は、図４に示すよ
うに半導体レーザー光束１０を外側光束１３とし、Ｈｅ
−Ｎｅレーザー光束９を内側光束１４としている。また
、光束集束部２は、集束光束１１を走査するための走査
器１５を有し、走査器１５は走査用多面体プリズム１６
とモーター１７およびロータリーエンコーダ１８とより
構成され、走査用多面体プリズム１６によって、被検査
物体載置部３に載置したＵＶウインド付パッケージキャ
ップ１９のウインド２０に対して集束光束１１の照射位
置を移動、走査できるようにされている。

【００１９】被検査物体載置部３は、被検査物体である
パッケージキャップ１９を検査位置、すなわち、集束光
束１１の光束路を切るように置くためのもので、コンベ
ア２１によって構成されている。コンベア２１は、二本
のコンベアベルト２２を間隔をおいて左右プーリー２３
、２３間に懸架、緊張し、一定速度で連続移動もしくは
間歇移動するようにされ、またコンベア位置検出ロータ
リーエンコーダ２４が設けられていて、その移動位置を
検出できるようにされている。また、二本のコンベアベ
ルト２２の間隔は、パッケージキャップ１９のウインド
２０に対して照射される集束光束１１の透過を阻害しな
く、かつパッケージキャップ１９が落下することがない
間隔とされている。そして、被検査物体載置部３に載置
されたパッケージキャップ１９のウインド２０に照射さ
れた集束光束１１の表面反射光、散乱光、透過光、透過
散乱光を光束検出部４で受光できるようにされている。

【００２０】光束検出部４は、四個の光束受光（捕捉）
器２５、２６、２７、２８とホットミラー２９とによっ
て構成されている。光束受光器２５、２６、２７、２８
は、それぞれ光信号ー電気信号変換素子付積分球によっ
て構成され、光束受光器２５は集束光束１１のウインド
２０での表面反射光および散乱光を受光（捕捉）する受
光器、光束受光器２６は透過散乱光を受光（捕捉）する
受光器、光束受光器２７は内側光束１４であるＨｅ−Ｎ
ｅレーザー光束１０の透過光を受光（捕捉）する受光器
、また光束受光器２８は外側光束１３である半導体レー
ザー光束９の透過光を受光（捕捉）する受光器として構
成されている。

【００２１】また、光束受光器２５は、被検査物体載置
部３の上方に配置され、光束受光器２６、２７、２８は
、被検査物体載置部３の下方に配置され、光束受光器２
５、２６、２８は、集束光束１１の光束直線路中に位置
し、光束受光器２７はホットミラー２９を介して該光束
直線路に対して直角方向に位置するように配置されてい
る。また、各光束受光器２５、２６、２７、２８は、そ
れぞれ演算部、欠陥有無検出・表示部（図示せず）に接
続され、パッケージキャップ１９のウインド２０に疵等
の欠陥の有無を視覚或いは聴覚的手段でもって認識でき
るようにされている。また、ロータリーエンコーダ１８
、２４で構成されている走査位置検出器と、コンベア移
動位置検出器とは、演算、制御部（図示せず）に接続さ
れ、その位置を制御、あるいは位置確認を行えるように
されている。

【００２２】次に、上述した本実施例の欠陥検査装置を
用いて、その検出方法について説明する。まず、被検査
物体（本実施例においては、ＵＶウインド付パッケージ
キャップ１９）の形状、大きさに応じて被検査物体載置
部３のコンベア２１の移動速度、コンベアベルト間隔を
調整し、更に、被検査物体の種類に応じて光束として使
用する種類（何種類の光学特性の異なる光束発生器を使
用するか、どの種類の光束発生器を使用するか等につい
て）を選定し、また集束光束１１の光束径（全体の光束
径と、内外方向における各光束の径・幅）等について、
被検査物体の欠陥検査に最適条件を設定する。

【００２３】この状態において、二個の光学特性の異な
る光束発生器５、６より照射された光束（半導体レーザ
ー光束９、Ｎｅ−Ｈｅレーザー光束１０）とは、それぞ
れ光束調整器９、１０で光束寸法を調整（必要に応じて
、両方あるいは一方のみ調整）され、かつコールドミラ
ー１２で同心円状の集束光束１１とされ、その集束光束
１１は、被検査物体載置部３にパッケージキャップ１９
がない状態であるので、コンベアベルト２２、２２の間
隔を介して光束受光器２５、２６を通過し、ホットミラ
ー２９を介して、外側光束１３である半導体レーザー光
束９は光束受光器２８で受光・捕捉され、また内側光束
１４であるＮｅ−Ｈｅレーザー光束１０は、光束受光器
２７に受光・捕捉される。この場合、図４に示す信号処
理用のブロック図において、光束受光器２５、２６での
検出信号が入力されないので欠陥検出信号がえられない
。

【００２３】そして、次に、被検査物体載置部３のコン
ベア２１のコンベアベルト２２、２２の間隔中に、パッ
ケージキャップ１９のウインド２０が位置するように載
置し、コンベア２１を作動させて、ウインド２０が集束
光束１１を鎖交する位置に移動すると、集束光束１１が
ウインド２０を透過し、ウインド２０に疵等の欠陥がな
い場合は、光束受光器２７、２８で外側光束１３、内側
光束１４による透過光量が受光され、演算部、欠陥有無
検出・表示部（図示せず）で欠陥のないことが確認でき
る。

【００２４】更に、図４に示すように、コンベア２１の
移動、走査器１５による走査でもって、ウインド２０に
欠陥があると、光束受光器２５で、該欠陥によって生じ
る表面反射光または散乱光が受光され、また光束受光器
２６で透過散乱光が受光される。ここで、光束受光器２
７、２８には、それぞれ内側光束１４、外側光束１３に
よる透過光量が受光されると、ウインドが検査領域にあ
ることとなり、光束受光器２５、２６、２７、２８によ
の検出信号でもって演算部、欠陥有無検出・表示部（図
示せず）が欠陥信号を出力することになる。

【００２５】反対に、光束受光器２７、２８における受
光量がないときは、透光性部であるウインド２０が集束
光束１１を鎖交していないこと、すなわち検査領域外に
あることを確認でき、また光束受光器２７の受光量が減
っている場合は、外側光束１３が検査境界領域を走査し
ていることが確認できる。従って、光束受光器２７、２
７における光量信号と、光束受光器２５、２６の光量信
号を演算することで検出領域内のみの欠陥検査を行える
ように作用する。

【００２６】また、ロータリーエンコーダ１８、２４で
構成されている走査位置検出器と、コンベア移動位置検
出器とによって得られる位置信号と、上記光量信号とを
演算することで、欠陥位置を検出できる。このようにし
て、本実施例の場合、一つの集束光束１１でもって、検
査領域を特定し、該検査領域における欠陥検査を行える
ように作用する。

【００２７】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できるものを含む。因みに、光束受光器として図
６に示すようなレンズ系を用いて、反射散乱光、透過散
乱光を捕捉するようにした構成としてもよい。また、上
述した実施例では、ＵＶウインド付パッケージキャップ
におけるウインドの疵等の欠陥検査の場合について説明
したが、他の透過性物、例えば、自動車用ウインドガラ
ス、その他一般ガラス等の検出を行う構成としてもよい
。更に、光束、集束光束の大きさ、形状については被検
査物体に応じて任意に変更選択使用できることは当然で
あり、必要に応じて、光束受光器を三種類以上用いて任
意の径を有する閉曲線内に集束・複合させ、集束光束を
得るようにしてもよい。因みに、本発明の欠陥検査装置
、方法は、非透明体の表面欠陥検査にも利用できる。 また、光束検出部におけるホットミラーの代わりにコー
ルドミラーを用いてもよい、この場合は、内側光束の透
過光検出用の光束受光器と、外側光束の透過光検出用の
光束受光器との位置を変える構成として用いる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の光束による物体中の欠陥検査装置と方法によれば、光
学特性の異なる複数の光束を被検査物体に対して照射し
、該光束中の一個または複数個の光束の光束寸法を変え
て、同心円等のように閉曲線内に集束・複合し内外方向
で異なる光学特性を持つ集束光束とし、該集束光束によ
る表面反射光または散乱光、透過光を検出することで、
透光性部を有する被検査物体の検査をするようにした構
成であるので、光学特性の異なる集束光束が簡単に得ら
れ、該集束光束の内外方向における光束の特性差による
透過光で検査領域が特定できると共に、該検査領域内で
の欠陥のみを並行して検出できるという効果を有する。

【００２９】従って、本発明によれば、目視検査による
検査制度のバラツキや品質低下等の問題が解消でき、生
産性を一層向上できるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】　　被検査物体の平面図である。

【図３】　　被検査物体の正面図である。

【図４】　　被検査物体の移動方向、光束の走査方向お
よび集束光束を説明するための部分拡大平面図である。

【図５】　　信号処理用のブロック図である。

【図６】　　他の実施例の概略構成図である。

【図７】　　従来例の概略構成図である。

【図８】　　従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透光性部を有する被検査物体の欠陥検
   査装置であって、光学特性の異なる複数の光束発生器を
   有する光束発生部と、該光束発生部より発生照射される
   複数の光束中の一個または複数個の光束の光束寸法を変
   えて、該光束を同心円等のように閉曲線内に集束・複合
   する光束集束部と、該光束集束部で集束・複合された集
   束光束の光路方向に対して交叉する方向に被検査物体を
   載置する被検査物体載置部と、該被検査物体載置部に載
   置した被検査物体に照射される上記集束光束による表面
   反射光または散乱光を受光する光束受光器と、透過光を
   受光する光束受光器とを備えた光束検出部とを有し、該
   光束検出部で検出される光束の種類と光量でもって被検
   査物体の欠陥を検出するようにしたことを特徴とする光
   束による物体中の欠陥検査装置。
2. 【請求項２】　　光束集束部と被検査物体載置部との間
   に光束集束部よりの光束を被検査物体に対して相対的に
   移動・走査させる光束走査部を設け、該光束走査部に走
   査位置検出器を設け、また該被検査物体載置部をコンベ
   アによって形成し、該コンベアに被検査物移動量検出器
   を設け、該両検出器による検出信号を演算し、被検査物
   体の欠陥の発生位置を自動的に判別する請求項１に記載
   の光束による物体中の欠陥検査装置。
3. 【請求項３】　　光学特性の異なる光束を同心円等のよ
   うに閉曲線内に集束・複合し内外方向で異なる光学特性
   を持つ集束光束とし、該集束光束を透光性部を有する被
   検査物体に対して照射し、該集束光束による表面反射光
   で被検査物体の透光性部における欠陥を検出し、また光
   学特性の異なる内外方向の光束による透過光量によって
   検査領域を検出するようにしたことを特徴とする光束に
   よる物体中の欠陥検査方法。