JPH0452619A - 光学走査方法およびその装置 - 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】 〔概要〕 光学検査方法およびその装置に関し、 ホログラムディスクを利用することにより、装置コスト
を低減しつつ、分解能を向上することを目的とし、 その光学走査方法は、回転方向に複数個のホログラムフ
ァセットを形成したホログラムディスクに、第１光軸固
定の第ル−ザビームに加え、少なくとも該第１光軸と異
なる第２光軸固定の第２レーザビームを照射し、該ホロ
グラムディスクを通過した前記レーザビーム毎の回折光
を光学系によってそれぞれ所定の走査線上に導くと共に
、各走査線からの反射光を前記ホログラムディスクを介
して検出することを特徴とし、 また、その光学走査装置は、周方向を多分割して各分割
部にホログラムファセットを形成するホログラムディス
クと、該ホログラムディスクを一方向に回転駆動する駆
動手段と、第１光軸固定の第ル−ザビームに加え、少な
くとも該第１光軸と異なる第２光軸固定の第２レーザビ
ームを発生してこれらの複数のレーザビームを前記ホロ
グラムディスク上に照射する光源と、前記ホログラムデ
ィスクを通過した前記レーザビーム毎の第１および第２
回折光をそれぞれ所定の第１および第２走査線上に導く
第」および第２光学系と、各走査線からの反射光を前記
ホログラムディスクを介して検出する第１および第２検
出手段と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、ホログラムディスクを通過した回折
光を走査線上に照射すると共に、該走査線からの反射光
を光学系を介してホログラムディスクに導き、該ホログ
ラムディスクを通過した収束光を検出手段で検出するよ
うように構成してもよい。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光学検査方法およびその装置に関し、特に限
定されないが、ｒｃピンの接合部形状を自動検査する装
置に用いられる光学検査方法およびその装置に関する。

近年、ＩＣは一段と多機能化の傾向にあり、信号人・出
力用ピンの微細化やピン間隔の狭隘化が著しい。また、
パッケージの４辺にピンが並ふＱＦ　Ｐ　（Ｑｕａｄ　
Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ　）など多ビン化の傾向もあ
る。こうした傾向は、不本意ながらも製造工程における
ピン形状不良や接合部不良等の製造ミスを生起させる要
因ともなっており、信鯨性確保の面から、ピン形状等を
高精度に検査する必要に迫られている。

かかる検査を目視で行う場合には、検査精度を一定に保
つのが困難であり、また、多量のＩＣを検査する際の検
査員の疲労が大きい等の問題から、目視検査には限界が
あり、機械的な検査装置の実用化が望まれている。

〔従来の技術〕

この種の検査装置としては、例えば第４図に示すものが
知られている。この装置では、光源１０からのレーザビ
ーム１１をふた組の光走査スキャナ１２．１３で走査し
て、直交するふたつの走査線１４．１５を検査テーブル
上に形成し、これらの走査線１４．１５からの反射光１
６．１７を集光レンズ１８．１９によりＰＳ　Ｄ　（Ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　
）　２０％　２１に導いている。

走査線１４．１５の高さ変化に応じてＰＳＤ２０．２１
の出力信号が変化し、この出力信号を処理することで走
査線１４．１５の高さ変化プロフィールを測定して検査
テーブル上に載置したＩＣピン形状の良否判定を行う。

第５図はその測定概念図である。２２〜２５はふた組の
光走査スキャナ１２．１３で走査されたレーザビームを
表している。ビーム２２からビーム２３までが一方の光
走査スキャナ１２によって線走査され、これと直交する
ように、ビーム２４からビーム２５までが他方の光走査
スキャナ１３によって線走査される。

各々の走査線から多方向に反射する光のうち、上記ビー
ム２２〜２５の光軸と角度θで斜交する光（反射光１６
．１７）を測定光として取り出し、三角測量の原理で走
査線の高さ、すなわちＩＣビンの高さ形状を測定する。

２木の走査線が直交しているので、通常のＩＣに加え、
パッケージの４辺にピンが並ふＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌ
ａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）も測定することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来の光学検査装置にあっては、
各走査線毎に光走査スキャナ機構を備える構成となって
いたため、あえて説明を加えるまでもなく装置コストが
かさむといった第１の問題点があった。また、ＰＳＤの
受光面積を走査線長に合わせて大きくしなければならず
分解能を向上できないといった第２の問題点があった。

第２の問題点について説明すると、第４図中、ｎｘｍで
示されるＰＳＤ２１の受光面は、その−辺長ｍを走査線
１５の全長をカバーできる程度に設定すると共に、他辺
長ｎを走査線１５の高さ変化の最大値をカバーできる程
度に設定するのが望ましいが一般に、ＰＳＤはその受光
面を略正方形、したがってほぼｎ＝ｍの形状で提供され
るから、実際に使用するＰＳＤはｍの大きさで決まり、
ｎはそれに付随するものであった。その結果、走査線の
高さ変化が走査線長よりも漏かに小さい値にも拘らず、
ｎが過大となってしまい分解能を向上することができな
かった。因みに、高さ変化の最大値をαとすると、ｎを
αよりも僅かに大きくしたときが最も高分解能を得るこ
とができる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ホログラムディスクを利用することにより、装置コスト
を低減しつつ、分解能を向上することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、その光学走査方
法は、回転方向に複数個のホログラムファセットを形成
したホログラムディスクに、第１光軸固定の第ル−ザビ
ームに加え、少なくとも該第１光軸と異なる第２光軸固
定の第２レーザビームを照射し、該ホログラムディスク
を通過した前記レーザビーム毎の回折光を光学系によっ
てそれぞれ所定の走査線上に導くと共に、各走査線から
の反射光を前記ホログラムディスクを介して検出するこ
とを特徴とし、 また、光学走査装置はその概念図を第１図に示すように
、周方向を多分割して各分割部にホログラムファセット
３０を形成するホログラムディスク３１と、該ホログラ
ムディスク３１を一方向に回転駆動する駆動手段３２と
、第１光軸固定の第２レーザビーム３３に加え、少なく
とも該第１光軸と異なる第２光軸固定の第２レーザビー
ム３３′を発生してこれらの複数のレーザビームを前記
ホログラムディスク３１上に照射する光源３４．３４゛
　　と、前記ホログラムディスク３工を通過した前記レ
ーザビーム毎の第１および第２回折光３５．３５゛　を
それぞれ所定の第１および第２走査線３６．３６゛上に
導く第１および第２光学系３７．３７゛　と、各走査線
からの反射光３８．３８゛を前記ホログラムディスク３
１を介して検出する第１および第２検出手段３９．３９
゛　と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、ホログラムディスクを通過した回折
光を走査線上に照射すると共に、該走査線からの反射光
を光学系を介してホログラムディスクに導き、該ホログ
ラムディスクを通過した収束光を検出手段で検出するよ
うように構成してもよい。

〔作用〕

本発明では、ホログラムディスク（以下、単にディスク
ともいう）を通過した第１および第２レーザビーム毎の
回折光がディスクの回転に伴って走査され、ディスクの
接線方向にレーザビーム毎の走査線が形成される。

ここで、走査線の方向は、第２図＜ａ＞に示すように、
ディスクの回転中心Ｏと、ホログラムディスクのレーザ
ビーム（例えば第ル−ザビーム）照射位置Ｐを結ぶ直線
りと直交する方向となり、例えば、同図（ｂ）に示すよ
うに、レーザビームの照射位置をずらすことにより、方
向を異にする新たな走査線を容易に形成できる。すなわ
ちこの場合、照射位置をずらしたレーザビームが第２レ
ーザビームとなる。

したがって、光スキヤナ機構を要することなく、任意方
向の複数走査線が容易に形成され、しかも、例えばふた
つのレーザビームをディスク回転角度で略９０度異なら
せて同時に照射すれば、直交するふたつの走査線が容易
に得られる。

また、本発明では、走査線からの反射光がホログラムデ
ィスクによって集束の後、検出手段で検出される。した
がって、走査線長に制限されることなく、検出手段（Ｐ
　Ｓ　Ｄ）の受光面積が決定され、走査線の高さ変化に
対する分解能が向上される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明に係る光学検査方法およびその装置の一
実施例を示す図である。

第３図において、レーザ源４０からのレーザビーム４１
は、制御信号ＣＩに従って高速に光路が切り換わる光シ
ャッタ４２を通り、分割プリズム４３のふたつの反射面
に交互に入射する。分割されたふたつのレーザビーム４
４．４５は、第１分割ミラー４６および第２分割ミラー
４７で反射し、各々の光軸（第１光軸４８および第２光
軸４９）を固定状態としてホログラムディスク５０に照
射する。上記のレーザ源４０、光シャッタ４２および分
割プリズム４３は一体として、光軸固定のレーザビーム
４４．４５を発生する光源５１を構成する。

モータ等の駆動手段Ｍによって一定方向に回転駆動され
る上記ホログラムディスク５０は、その周方向をほぼ同
一面積に多分割してなり、各分割部には周知のホログラ
ムファセット５２を形成している。

ここで、前記ふたつのレーザビーム４４．４５は共にホ
ログラムディスク５０の回転面にほぼ垂直で入射するが
、一方の入射位置Ｐａと他方の入射位置Ｐｂとの関係は
、ホログラムディスク５０の回転角でほぼ９０度異なっ
ているのが望ましい。

ホログラムディスク５０を通過したふたつの回折光（第
１回折光および第２回折光）５３．５４は、各々第１反
射ミラー（第１光学系）５５および第２反射ミラー（第
２光学系）５６で反射され、Ｘ−Ｙテーブル５７上に載
置された図示しないＩＣパンケージのピン配列方向に沿
ってふたつの走査線（第１走査線および第２走査線）５
８．５９を形成する。

各走査線５８．５９からの反射光（図面の輻較を避ける
ために省略）は、再びホログラムディスク５０を通過し
た後、集光レンズ６０．６１を介してふたつのＰＳＤ　
（第１検出手段および第２検出手段）６２．６３に導か
れ、ＰＳＤ６２．６３からは各々、Ｘ−Ｙテーブル５７
上の走査線５８．５９の高さを示す一対の信号ＡＩ、Ｂ
ｌ（Ａ２、Ｂ２）が出力される。

二組の信号Ａ１、Ｂｌ（Ａ２、Ｂ２）は、前記制御信号
Ｃ１と同期した制御信号Ｃ２を受けて高速に接点を切り
換えるスイッチ７０によって交互に選択され、バッファ
アンプ７１を介して高さ判別回路７２に入力される。高
さ判別回路７２は、次式■に従って走査線５８（および
５９）の高さ測定値Ｈを逐次演算し、その結果を画像入
力回路７３を介して画像識別回路７４に送出する。

Ｈ−（Ａ、−Ｂ、）／　（Ａ□十Ｂ、）・・・・・・■
但し、ｉ　：１または２ 画像識別回路７４は、高さ判別回路７２から′送られて
きたデータを蓄積すると共に、蓄積データに基づき、前
記走査線５８．５９で仮想的にカントされたＩＣピンの
３次元断面形状を再生処理し、所定の基準画像ないしは
基準高さと比較してＩＣピンの良否判定を実行し、その
判定結果を表示装置やプリンタ等の出力部７５に出力す
る。なお、８０は制御信号Ｃ１を発生する光シヤツタド
ライバ、８１は制御信号Ｃ２を発生するスイッチドライ
バ、８２は装置内各部の動作を制御するコントローラ、
８３はふたつの走査線５８．５９が、目的とするＩＣピ
ンに位置するようにＸ−Ｙテーブル５７を粗動したり、
目的のＩＣピンに位置した後、当該ＩＣピンの平面走査
を行うためにＸ−Ｙテーブル５７を微動したりするＸ−
Ｙテーブル駆動部である。

このような構成において、ふたつのレーザビームをホロ
グラムディスク５０の位置Ｐａとｐｂとに光軸固定で入
射し、且つ、Ｐａとｐｂとをホログラムディスク５０の
回転角でほぼ９０度異ならせると、ホログラムディスク
５０を通過したふたつの回折光（第１回折光５３および
第２回折光５４）によって形成されるＸ−Ｙテーブル５
７上のふたつの走査線（第１走査線５８および第２走査
線５９）をほぼ直交させることができる。

これは、第１走査線５８が、ホログラムディスク５０の
回転中心と位置Ｐａとを結ぶ直線と交差する関係で形成
されると共に、第２走査線５９が、ホログラムディスク
５０の回転中心と位置ｐｂとを結ぶ直線と交差する関係
で形成され、位置Ｐａとｐｂとがホログラムディスク５
０の回転角でほぼ９０度異なっているからである。この
角度を変更することにより、任意の走査線交差角を容易
に得ることができる。

このように、本実施例によれば従来例のような光走査ス
キャナを必要とせずに任意角度の複数走査線を容易に形
成でき、装置コストを抑えることができる。

また、ホログラムディスク５０を通過した光をＰＳＤに
与えているので、走査線長に制限されることなく　ＰＳ
Ｄ受光面積を決定でき、走査線の高さ変化の最大値を考
慮した最適なＰＳＤを選択でき、分解能を向上できる。

なお、上記実施例では、ふたつのレーザビームから直交
するふたつの走査線を形成しているが、これは特にＱＦ
Ｐの検査に望ましい態様例であって、ピン配列が交差し
ない一般的なＩＣを検査する場合には、勿論ひとつのレ
ーザビームでひとつの走査線を形成するようにしてもよ
く、あるいは用途によってはふたつ以上の複数走査線を
形成してもよい。

走査線の数はレーザービームの数に対応して設定できる
。例えば測定方向が多方向にわたる場合には、その方向
の数だけの走査線を形成することになる。これは、ホロ
グラムディスクに要求走査線数だけのレーザービームを
照射すると共に、その照射位置を各走査線方向に応して
設定することにより達成できる。

また、ホログラムディスク５０からの回折光を直接Ｘ’
−Ｙテーブル５７に照射して走査線を形成し、この走査
線からの反射光を反射ミラーで反射させた後、ホログラ
ムディスクを介してＰＳＤに取り込むようにしてもよい
。すなわち上記実施例の・光の進行方向を逆向きにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の原理図であり、 第１図はその原理構成図、 第２図はその作用説明図、 第３図は本発明に係る光学検査方法およびその装置の一
実施例を示すそのブロック構成図である。 第４．５図は従来例を示す図であり、 第４図はその概念構成図、 第５図はその測定概念図である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、複数のレーザビームをホログラムディ
スクに照射すると共に、各レーザビーム毎の照射位置を
異ならせたので、光走査スキャナを用いることなく、複
数走査線を容易に形成でき、装置コストを低減すること
ができる。 また、走査線からの反射光をホログラムディスクを介し
てＰＳＤに取り込むようにしたので、走査線長に制限さ
れずにＰＳＤの受光面積を設定でき、分解能を向上する
ことができる。 ３０・・・−・・ホログラムファセット、３１・・・・
・・ホログラムディスク、３２・・・・・・駆動手段、 ３３．３３゛　・・・・・・レーザビーム、３４．３４
゛　・・・・・・光源、 ３５．３５゛　・・・・・・回折光、 ３６．３６′　・・・・・・走査線、 ３７．３７゛　・・・−・・光学系、 ３８．３８゛　・・・・・・反射光、 ３９．３９゛　・・・・・・検出手段、Ｍ・・・・・・
駆動手段、 ４４・・・・・・レーザビーム（第２レーザビーム）、
４５・・・・・・レーザビーム（第２レーザビーム）、
４８・・・・・・第１光軸、 ４９・・・・・・第２光軸、 ５０・・・・・・ホログラムディスク、５１・・・・・
・光源、 ５２・・・・・・ホログラムファセット、５３・・・・
・・第１回折光、 ５４・・・・・・第２回折光、 ５５・・・・・・第１反射ミラー（第１光学系）、５６
・・・・・・第２反射ミラー（第２光学系）、５７・・
・・・・ｘ−ｙテーブル、 ５８・・・・・・第１走査線、 ５９・・・・・・第２走査線、 ６２・・・−・・ＰＳＤ　（第１検出手段）、６３・・
・・・・ＰＳＤ　（第２検出手段）。 ３２：駆動手段 ３３．３３　　　レーザビーム ３４．３４゛：光源 二反射光 検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転方向に複数個のホログラムファセットを形成
   したホログラムディスクに、第１光軸固定の第１レーザ
   ビームに加え、少なくとも該第１光軸と異なる第２光軸
   固定の第２レーザビームを照射し、 該ホログラムディスクを通過した前記レーザビーム毎の
   回折光を光学系によってそれぞれ所定の走査線上に導く
   と共に、 各走査線からの反射光を前記ホログラムディスクを介し
   て検出することを特徴とする光学走査方法。
2. （２）周方向を多分割して各分割部にホログラムファセ
   ットを形成するホログラムディスクと、該ホログラムデ
   ィスクを一方向に回転駆動する駆動手段と、 第１光軸固定の第１レーザビームに加え、少なくとも該
   第１光軸と異なる第２光軸固定の第２レーザビームを発
   生してこれらの複数のレーザビームを前記ホログラムデ
   ィスク上に照射する光源と、 前記ホログラムディスクを通過した前記レーザビーム毎
   の第１および第２回折光をそれぞれ所定の第１および第
   ２走査線上に導く第１および第２光学系と、 各走査線からの反射光を前記ホログラムディスクを介し
   て検出する第１および第２検出手段と、 を備えたことを特徴とする光学走査装置。
3. （３）ホログラムディスクを通過した回折光を走査線上
   に照射すると共に、 該走査線からの反射光を光学系を介してホログラムディ
   スクに導き、 該ホログラムディスクを通過した収束光を検出手段で検
   出するように構成したことを特徴とする請求項２記載の
   光学走査装置。