JPH10122831A - 表面検査装置 - Google Patents
表面検査装置Info
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- JPH10122831A JPH10122831A JP32680096A JP32680096A JPH10122831A JP H10122831 A JPH10122831 A JP H10122831A JP 32680096 A JP32680096 A JP 32680096A JP 32680096 A JP32680096 A JP 32680096A JP H10122831 A JPH10122831 A JP H10122831A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光を被検査物に照射し、被検査物の表
面に生じた散乱反射光を検出して光電変換する表面検査
装置において、被検査物の表面高さが変化しても常に最
小のビームスポットで投光し、被検査物の表面状態を高
い精度で検査する。 【解決手段】 投光光路を逆行してきた散乱反射光１６
を分岐するための偏光ビームスプリッタ１３と波長板１
４を組合せて成る散乱反射光１６の分岐手段１５と、分
岐された散乱反射光１６の焦点ずれを検出するための焦
点ずれ検出手段１７と、検出された焦点ずれに応じてコ
リメータレンズ２を駆動する駆動手段１８とを備え、投
光光路を逆行してきた散乱反射光１６を用いて検出した
焦点ずれに応じてコリメータレンズ２を駆動して被検査
物７の表面に焦点を合わせるようにした。
面に生じた散乱反射光を検出して光電変換する表面検査
装置において、被検査物の表面高さが変化しても常に最
小のビームスポットで投光し、被検査物の表面状態を高
い精度で検査する。 【解決手段】 投光光路を逆行してきた散乱反射光１６
を分岐するための偏光ビームスプリッタ１３と波長板１
４を組合せて成る散乱反射光１６の分岐手段１５と、分
岐された散乱反射光１６の焦点ずれを検出するための焦
点ずれ検出手段１７と、検出された焦点ずれに応じてコ
リメータレンズ２を駆動する駆動手段１８とを備え、投
光光路を逆行してきた散乱反射光１６を用いて検出した
焦点ずれに応じてコリメータレンズ２を駆動して被検査
物７の表面に焦点を合わせるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を実装し
た配線基板（実装基板）、液晶パネル素子または半導体
ウエハ等の表面を光走査して、それらの表面状態、特に
実装された部品の位置ずれ、部品の欠陥、半田付け不
良、半田付け前部品の浮き上がり等を検査する表面検査
装置に関するものである。
た配線基板（実装基板）、液晶パネル素子または半導体
ウエハ等の表面を光走査して、それらの表面状態、特に
実装された部品の位置ずれ、部品の欠陥、半田付け不
良、半田付け前部品の浮き上がり等を検査する表面検査
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、実装基板の表面検査を行うのにレ
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。この方式の表面検査装置は、図５に示すように構成
されており、半導体レーザ素子４１から放射されたレー
ザ光はコリメータレンズ４２を経て投光ビーム４３とな
り、ポリゴンミラー４４の鏡面に当たって反射光４５と
なる。ポリゴンミラー４４は軸回転するので、反射光４
５は一方向へ偏向され、光走査用のｆθレンズ系４６に
よって偏向、集光されて、被検査物たる実装基板４７の
表面に結像し、この表面を光走査する。この光走査によ
って実装基板４７の表面上に生じた散乱反射光４８が光
検出器４９に入射して光電変換される。
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。この方式の表面検査装置は、図５に示すように構成
されており、半導体レーザ素子４１から放射されたレー
ザ光はコリメータレンズ４２を経て投光ビーム４３とな
り、ポリゴンミラー４４の鏡面に当たって反射光４５と
なる。ポリゴンミラー４４は軸回転するので、反射光４
５は一方向へ偏向され、光走査用のｆθレンズ系４６に
よって偏向、集光されて、被検査物たる実装基板４７の
表面に結像し、この表面を光走査する。この光走査によ
って実装基板４７の表面上に生じた散乱反射光４８が光
検出器４９に入射して光電変換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
表面検査装置を用いると、被検査物４７のビーム照射位
置における高さが丁度投光ビーム４３の焦点位置に一致
するときにのみビームスポットが最小になる。被検査物
４７のビーム照射位置における高さが変化し、投光ビー
ム４３の焦点位置からずれるに従って、ビームスポット
が次第に大きくなる。この結果、高い精度での検査が望
めないという問題がある。
表面検査装置を用いると、被検査物４７のビーム照射位
置における高さが丁度投光ビーム４３の焦点位置に一致
するときにのみビームスポットが最小になる。被検査物
４７のビーム照射位置における高さが変化し、投光ビー
ム４３の焦点位置からずれるに従って、ビームスポット
が次第に大きくなる。この結果、高い精度での検査が望
めないという問題がある。
【０００４】また、光検出器４９はｆθレンズ系４６を
避けた位置に光軸を傾けて配設されているので、被検査
物４７の表面状態が鏡面に近い場合には、光検出器４９
の受光量が極端に少なくなり、被検査物４７の表面状態
を検査できなくなるという問題がある。
避けた位置に光軸を傾けて配設されているので、被検査
物４７の表面状態が鏡面に近い場合には、光検出器４９
の受光量が極端に少なくなり、被検査物４７の表面状態
を検査できなくなるという問題がある。
【０００５】図６（ａ）は、投光ビーム４３の焦点位置
が一定の場合の、被検査物４７の高さと照射ビームスポ
ット形状の関係を示す。このように、被検査物４７のビ
ーム照射位置における高さが変化すると、投光ビーム４
３の焦点位置からずれるため、ビームスポットが大きく
なる。これを、図６（ｂ）に示すように、被検査物４７
の高さに応じて投光ビーム４３の焦点を調整して、常に
最小のビームスポットで投光することが要請される。
が一定の場合の、被検査物４７の高さと照射ビームスポ
ット形状の関係を示す。このように、被検査物４７のビ
ーム照射位置における高さが変化すると、投光ビーム４
３の焦点位置からずれるため、ビームスポットが大きく
なる。これを、図６（ｂ）に示すように、被検査物４７
の高さに応じて投光ビーム４３の焦点を調整して、常に
最小のビームスポットで投光することが要請される。
【０００６】図７（ａ）は、被検査物４７が散乱性の高
い表面状態を持つ場合の散乱反射光の強度分布を示す。
この場合には、ｆθレンズ系４６を避けた位置に配設さ
れた光検出器４９は、被検査物４７の表面の高さを求め
るのに十分な光量の散乱反射光４８を受光する。ところ
が、図７（ｂ）に示すように、被検査物４７の表面状態
が鏡面に近い場合には、前記の光検出器４９での散乱反
射光４８の受光量が極端に少なくなるので、被検査物４
７の表面の高さを求められない。この場合には、投光光
路を逆行していく散乱反射光を用いて被検査物４７の表
面の高さを求めることが要請される。
い表面状態を持つ場合の散乱反射光の強度分布を示す。
この場合には、ｆθレンズ系４６を避けた位置に配設さ
れた光検出器４９は、被検査物４７の表面の高さを求め
るのに十分な光量の散乱反射光４８を受光する。ところ
が、図７（ｂ）に示すように、被検査物４７の表面状態
が鏡面に近い場合には、前記の光検出器４９での散乱反
射光４８の受光量が極端に少なくなるので、被検査物４
７の表面の高さを求められない。この場合には、投光光
路を逆行していく散乱反射光を用いて被検査物４７の表
面の高さを求めることが要請される。
【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、被検
査物の表面高さが変化しても常に最小のビームスポット
で投光し、被検査物の表面状態を高い精度で検査するこ
とができる表面検査装置を提供することを目的としてい
る。
査物の表面高さが変化しても常に最小のビームスポット
で投光し、被検査物の表面状態を高い精度で検査するこ
とができる表面検査装置を提供することを目的としてい
る。
【０００８】また、被検査物の表面状態が鏡面に近い場
合にも、被検査物の表面状態を高い精度で検査すること
ができる表面検査装置を提供することを目的としてい
る。
合にも、被検査物の表面状態を高い精度で検査すること
ができる表面検査装置を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の表面検査装置
は、レーザ光をコリメータレンズに通して投光ビームと
して被検査物に照射し、被検査物の表面に生じた散乱反
射光を検出して光電変換する表面検査装置において、投
光光路を逆行してきた散乱反射光を分岐する分岐手段
と、分岐された散乱反射光の焦点ずれを検出するための
焦点ずれ検出手段と、検出された焦点ずれに応じてコリ
メータレンズを駆動する駆動手段とを備えていることを
特徴とする。
は、レーザ光をコリメータレンズに通して投光ビームと
して被検査物に照射し、被検査物の表面に生じた散乱反
射光を検出して光電変換する表面検査装置において、投
光光路を逆行してきた散乱反射光を分岐する分岐手段
と、分岐された散乱反射光の焦点ずれを検出するための
焦点ずれ検出手段と、検出された焦点ずれに応じてコリ
メータレンズを駆動する駆動手段とを備えていることを
特徴とする。
【００１０】本発明の表面検査装置によれば、投光光路
を逆行してきた散乱反射光を用いて検出した焦点ずれに
応じて、コリメータレンズを駆動して被検査物の表面に
焦点を合わせることができるので、被検査物の表面高さ
が変化しても常にその表面に最小のビームスポツトで投
光することができ、これによって被検査物の表面状態を
高い精度で検査することができる。
を逆行してきた散乱反射光を用いて検出した焦点ずれに
応じて、コリメータレンズを駆動して被検査物の表面に
焦点を合わせることができるので、被検査物の表面高さ
が変化しても常にその表面に最小のビームスポツトで投
光することができ、これによって被検査物の表面状態を
高い精度で検査することができる。
【００１１】分岐手段は、偏光ビームスプリッタと波長
板を組合せて構成でき、また焦点ずれ検出手段は、２つ
の円柱面レンズと四分割光検出器にて構成したり、散乱
反射光を収束光にする集光レンズと、収束光を２方向に
分岐するハーフミラーと、分岐された一方の収束光の焦
点位置の手前に配設されたピンホールと光検出器と、分
岐された他方の収束光の焦点の後ろ側に配設されたピン
ホールと光検出器にて構成することができる。
板を組合せて構成でき、また焦点ずれ検出手段は、２つ
の円柱面レンズと四分割光検出器にて構成したり、散乱
反射光を収束光にする集光レンズと、収束光を２方向に
分岐するハーフミラーと、分岐された一方の収束光の焦
点位置の手前に配設されたピンホールと光検出器と、分
岐された他方の収束光の焦点の後ろ側に配設されたピン
ホールと光検出器にて構成することができる。
【００１２】又、本発明の表面検査装置において、散乱
反射光を光電変換した信号と焦点ずれ検出手段が検出し
た投光ビームの焦点ずれに基づく信号とによって被検査
物の表面の高さを求める信号処理手段を備えるように構
成すると、上記と同様の作用効果を得られるとともに、
投光光路を逆行してきた散乱反射光を利用して、投光ビ
ームの焦点ずれに基づく信号によって被検査物の表面の
高さを求めることができるので、被検査物の表面状態が
鏡面に近いために、投光光路を避けた位置に配設された
散乱反射光の受光量が極端に少ない場合にも、被検査物
の表面状態を検査することができる。
反射光を光電変換した信号と焦点ずれ検出手段が検出し
た投光ビームの焦点ずれに基づく信号とによって被検査
物の表面の高さを求める信号処理手段を備えるように構
成すると、上記と同様の作用効果を得られるとともに、
投光光路を逆行してきた散乱反射光を利用して、投光ビ
ームの焦点ずれに基づく信号によって被検査物の表面の
高さを求めることができるので、被検査物の表面状態が
鏡面に近いために、投光光路を避けた位置に配設された
散乱反射光の受光量が極端に少ない場合にも、被検査物
の表面状態を検査することができる。
【００１３】焦点ずれ検出手段は、分岐された散乱反射
光から投光ビームの焦点ずれとその光量とを検出するよ
うに構成し、信号処理手段は、散乱反射光の光量の方が
焦点ずれ検出手段が検出した光量よりも少ない場合には
コリメータレンズの駆動位置に対応した信号を、前記以
外の場合には散乱反射光を光電変換した信号を、それぞ
れ選択して被検査物の表面の高さを求めるように構成し
たり、散乱反射光の光量をＬ1 、焦点ずれ検出手段が検
出した光量をＬ2 、散乱反射光を光電変換した信号をＨ
1 、コリメータレンズの駆動位置に対応した信号をＨ2
とするとき、次の式Ｈ＝（Ｌ1 ×Ｈ1 ＋Ｌ2 ×Ｈ2 ）／
（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）による信号Ｈに基づいて被検査物の表面
の高さを求めるように構成してもよい。
光から投光ビームの焦点ずれとその光量とを検出するよ
うに構成し、信号処理手段は、散乱反射光の光量の方が
焦点ずれ検出手段が検出した光量よりも少ない場合には
コリメータレンズの駆動位置に対応した信号を、前記以
外の場合には散乱反射光を光電変換した信号を、それぞ
れ選択して被検査物の表面の高さを求めるように構成し
たり、散乱反射光の光量をＬ1 、焦点ずれ検出手段が検
出した光量をＬ2 、散乱反射光を光電変換した信号をＨ
1 、コリメータレンズの駆動位置に対応した信号をＨ2
とするとき、次の式Ｈ＝（Ｌ1 ×Ｈ1 ＋Ｌ2 ×Ｈ2 ）／
（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）による信号Ｈに基づいて被検査物の表面
の高さを求めるように構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の表面検査装置の一
実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。
実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】表面検査装置の全体構成を示す図１、図２
において、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となり、ポリ
ゴンミラー４の鏡面に当たって反射光５となる。ポリゴ
ンミラー４は軸回転するので、反射光５は一方向ヘ偏向
され、光走査用のｆθレンズ系６により偏向、集光され
て、被検査物である実装基板７の表面に結像し、その表
面を光走査する。
において、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となり、ポリ
ゴンミラー４の鏡面に当たって反射光５となる。ポリゴ
ンミラー４は軸回転するので、反射光５は一方向ヘ偏向
され、光走査用のｆθレンズ系６により偏向、集光され
て、被検査物である実装基板７の表面に結像し、その表
面を光走査する。
【００１６】この光走査によって実装基板７の表面に生
じた散乱反射光８は、図２に示すように、第１及び第２
の光検出器１１、１２にそれぞれの集束レンズ９、１０
を経て結像する。集束レンズ９と第１の光検出器１１か
らなる第１の光検出手段、及び集束レンズ１０と第２の
光検出器１２からなる第２の光検出手段は、ともにｆθ
レンズ系６を避けた位置にそれぞれ光軸を傾斜させて設
けられており、両光検出器１１、１２から光電変換信号
Ｈ1 と検出光量Ｌ1 とが信号処理手段１９へ時系列的に
出力される。また、両集束レンズ９、１０の各視野角
は、実装基板７の全表面を対象に設定されているので、
第１及び第２の光検出手段を二者択一的に使用できる。
さらに、第１の光検出手段はＹ軸上に位置し、第２の光
検出手段はＸ軸上に位置しているので、両光検出手段を
同時に使用すると、散乱反射光をより確実に検出するこ
とができる。
じた散乱反射光８は、図２に示すように、第１及び第２
の光検出器１１、１２にそれぞれの集束レンズ９、１０
を経て結像する。集束レンズ９と第１の光検出器１１か
らなる第１の光検出手段、及び集束レンズ１０と第２の
光検出器１２からなる第２の光検出手段は、ともにｆθ
レンズ系６を避けた位置にそれぞれ光軸を傾斜させて設
けられており、両光検出器１１、１２から光電変換信号
Ｈ1 と検出光量Ｌ1 とが信号処理手段１９へ時系列的に
出力される。また、両集束レンズ９、１０の各視野角
は、実装基板７の全表面を対象に設定されているので、
第１及び第２の光検出手段を二者択一的に使用できる。
さらに、第１の光検出手段はＹ軸上に位置し、第２の光
検出手段はＸ軸上に位置しているので、両光検出手段を
同時に使用すると、散乱反射光をより確実に検出するこ
とができる。
【００１７】第１及び第２の光検出手段のいずれか一方
から時系列的に取りだした光電変換信号を標準となる電
気信号と比較することによって、実装基板７の表面状態
を光電的に検査することができる。また、両光検出器１
１、１２の各光電変換出力から実装基板７の表面に存在
する凹凸の高さを求めることができるので、それを数値
化するための補正回路は必要としない。
から時系列的に取りだした光電変換信号を標準となる電
気信号と比較することによって、実装基板７の表面状態
を光電的に検査することができる。また、両光検出器１
１、１２の各光電変換出力から実装基板７の表面に存在
する凹凸の高さを求めることができるので、それを数値
化するための補正回路は必要としない。
【００１８】投光ビーム３は、偏光ビームスプリッタ１
３に対してＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１
３をそのまま透過したビーム光は、λ／４波長板１４に
よって円偏光となり、実装基板７の表面に照射される。
その際、実装基板７の表面上に生じて投光光路を逆行す
る散乱反射光１６は投光の円偏光とは逆向きの円偏光で
λ／４波長板１４に入射し、Ｓ偏光になって偏光ビーム
スプリッタ１３に入射し、この偏光ビームスプリッタ１
３で反射して折り曲げられ、折り曲げられた散乱反射光
１６が焦点ずれ検出手段１７に到達する。これら偏光ビ
ームスプリッタ１３とλ／４波長板１４は散乱反射光分
岐手段１５を構成している。焦点ずれ検出手段１７は、
散乱反射光１６から投光ビーム３の焦点ずれを検出し、
検出した焦点ずれ量を電気信号としてコリメータレンズ
２に取付けられた駆動手段１８に送り、駆動手段１８は
その電気信号に応じてコリメータレンズ２を適切な位置
に移動させる。
３に対してＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１
３をそのまま透過したビーム光は、λ／４波長板１４に
よって円偏光となり、実装基板７の表面に照射される。
その際、実装基板７の表面上に生じて投光光路を逆行す
る散乱反射光１６は投光の円偏光とは逆向きの円偏光で
λ／４波長板１４に入射し、Ｓ偏光になって偏光ビーム
スプリッタ１３に入射し、この偏光ビームスプリッタ１
３で反射して折り曲げられ、折り曲げられた散乱反射光
１６が焦点ずれ検出手段１７に到達する。これら偏光ビ
ームスプリッタ１３とλ／４波長板１４は散乱反射光分
岐手段１５を構成している。焦点ずれ検出手段１７は、
散乱反射光１６から投光ビーム３の焦点ずれを検出し、
検出した焦点ずれ量を電気信号としてコリメータレンズ
２に取付けられた駆動手段１８に送り、駆動手段１８は
その電気信号に応じてコリメータレンズ２を適切な位置
に移動させる。
【００１９】このようにして、実装基板７の表面高さの
変化により生じた投光ビームスポットの焦点ずれは、そ
のずれ量を焦点ずれ検出手段１７によって検出し、検出
されたずれ量に応じてコリメータレンズ２を移動させる
ことによって、実装基板７上の投光照射位置における表
面高さに常に投光ビーム３の焦点を合わせることができ
る。すなわち、実装基板７上のいかなる高さの部分に対
しても常に最小スポットの投光ビーム３を照射すること
ができる。
変化により生じた投光ビームスポットの焦点ずれは、そ
のずれ量を焦点ずれ検出手段１７によって検出し、検出
されたずれ量に応じてコリメータレンズ２を移動させる
ことによって、実装基板７上の投光照射位置における表
面高さに常に投光ビーム３の焦点を合わせることができ
る。すなわち、実装基板７上のいかなる高さの部分に対
しても常に最小スポットの投光ビーム３を照射すること
ができる。
【００２０】また、駆動手段１８からはコリメータレン
ズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ２が、焦点ずれ検出手
段１７からは焦点ずれ検出手段１７が検出した光量Ｌ２
が、それぞれ信号処理手段１９へ時系列的に出力され
る。
ズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ２が、焦点ずれ検出手
段１７からは焦点ずれ検出手段１７が検出した光量Ｌ２
が、それぞれ信号処理手段１９へ時系列的に出力され
る。
【００２１】ここで、図７（ａ）のように実装基板７が
散乱性の高い表面状態を持つ場合には、光検出器１１、
１２の受光量が実装基板７の表面の高さを求めるのに十
分であるので、光検出器１１、１２が光電変換した信号
Ｈ1 を用いて実装基板７の表面の高さを求める。他方、
図７（ｂ）のように実装基板７の表面状態が鏡面に近い
ため、ｆθレンズ系６を避けた位置に配設された光検出
器１１、１２の受光量が極端に少なくなりＬ1 ＜Ｌ2 と
なった場合には、光検出器１１、１２が光電変換した信
号Ｈ1 の信頼性が低くなるので、駆動手段１８が出力し
たコリメータレンズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ2 を
用いて実装基板７の表面の高さを求める。このようにし
て、実装基板７の表面状態が鏡面に近い場合にも、実装
基板７の表面状態を検査することができる。
散乱性の高い表面状態を持つ場合には、光検出器１１、
１２の受光量が実装基板７の表面の高さを求めるのに十
分であるので、光検出器１１、１２が光電変換した信号
Ｈ1 を用いて実装基板７の表面の高さを求める。他方、
図７（ｂ）のように実装基板７の表面状態が鏡面に近い
ため、ｆθレンズ系６を避けた位置に配設された光検出
器１１、１２の受光量が極端に少なくなりＬ1 ＜Ｌ2 と
なった場合には、光検出器１１、１２が光電変換した信
号Ｈ1 の信頼性が低くなるので、駆動手段１８が出力し
たコリメータレンズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ2 を
用いて実装基板７の表面の高さを求める。このようにし
て、実装基板７の表面状態が鏡面に近い場合にも、実装
基板７の表面状態を検査することができる。
【００２２】図３に、焦点ずれ検出手段１７の一例を示
す。２つの円柱面レンズ（シリンドリカルレンズ）２
１、２２はそれぞれの円柱面の母線が互いに直交するよ
うに設置されている。そして、第１の円柱面レンズ２１
によって散乱反射光１６の紙面方向の成分は２３の位置
で収束し、第２の円柱面レンズ２２によって散乱反射光
１６の紙面と垂直な方向の成分は２５の位置で収束する
ように構成されており、それによってビームの形状は２
５の位置では紙面方向に長い楕円、２３の位置では紙面
と垂直な方向に長い楕円、２４の位置では円になる。こ
の２４の位置に、四分割光検出器２６をその受光面に散
乱反射光１６が垂直に入射するように設置されている。
す。２つの円柱面レンズ（シリンドリカルレンズ）２
１、２２はそれぞれの円柱面の母線が互いに直交するよ
うに設置されている。そして、第１の円柱面レンズ２１
によって散乱反射光１６の紙面方向の成分は２３の位置
で収束し、第２の円柱面レンズ２２によって散乱反射光
１６の紙面と垂直な方向の成分は２５の位置で収束する
ように構成されており、それによってビームの形状は２
５の位置では紙面方向に長い楕円、２３の位置では紙面
と垂直な方向に長い楕円、２４の位置では円になる。こ
の２４の位置に、四分割光検出器２６をその受光面に散
乱反射光１６が垂直に入射するように設置されている。
【００２３】四分割光検出器２６の４個の感光素子Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に検出される光量をそれぞれｊ
１、ｊ２、ｊ３、ｊ４とすると、ｄ１＝（ｊ１＋ｊ３）
−（ｊ２＋ｊ４）を計算する。ここで、実装基板７上の
投光照射位置における表面高さが高くなると、２４の位
置でのビームの形状が紙面と垂直な方向に長い楕円にな
り、ｄ１の値が大きくなる。逆に、実装基板７上の投光
照射位置における表面高さが低くなると、２４の位置で
のビームの形状が紙面方向に長い楕円になり、ｄ１の値
が小さくなる。このように、実装基板７上の投光照射位
置における表面高さとｄ１の値とを対応させることがで
きる。
１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に検出される光量をそれぞれｊ
１、ｊ２、ｊ３、ｊ４とすると、ｄ１＝（ｊ１＋ｊ３）
−（ｊ２＋ｊ４）を計算する。ここで、実装基板７上の
投光照射位置における表面高さが高くなると、２４の位
置でのビームの形状が紙面と垂直な方向に長い楕円にな
り、ｄ１の値が大きくなる。逆に、実装基板７上の投光
照射位置における表面高さが低くなると、２４の位置で
のビームの形状が紙面方向に長い楕円になり、ｄ１の値
が小さくなる。このように、実装基板７上の投光照射位
置における表面高さとｄ１の値とを対応させることがで
きる。
【００２４】図４に焦点ずれ検出手段１７の他の例を示
す。散乱反射光１６は軸対称の集光レンズ３１によって
収束光３０となり、ハーフミラー３２によって等しい光
量で２方向に分岐される。収束光３０のハーフミラー３
２を透過した成分は、その焦点位置の手前に置かれたピ
ンホール３３を経て光検出器３４に到達する。一方、収
束光３０のハーフミラー３２で反射した成分は、その焦
点位置の後側に置かれたピンホール３５を経て光検出器
３６に到達する。２つの光検出器３４、３６に検出され
る光量をそれぞれｊ５、ｊ６とすると、ｄ２＝ｊ５−ｊ
６を計算する。
す。散乱反射光１６は軸対称の集光レンズ３１によって
収束光３０となり、ハーフミラー３２によって等しい光
量で２方向に分岐される。収束光３０のハーフミラー３
２を透過した成分は、その焦点位置の手前に置かれたピ
ンホール３３を経て光検出器３４に到達する。一方、収
束光３０のハーフミラー３２で反射した成分は、その焦
点位置の後側に置かれたピンホール３５を経て光検出器
３６に到達する。２つの光検出器３４、３６に検出され
る光量をそれぞれｊ５、ｊ６とすると、ｄ２＝ｊ５−ｊ
６を計算する。
【００２５】ここで、実装基板７上の投光照射位置にお
ける表面高さが高くなると、散乱反射光１６の焦点がピ
ンホール３５の位置に近づき、ｄ２の値が小さくなる。
逆に実装基板７上の投光照射位置における表面高さが低
くなると、前記焦点がピンホール３３の位置に近づき、
ｄ２の値が大きくなる。
ける表面高さが高くなると、散乱反射光１６の焦点がピ
ンホール３５の位置に近づき、ｄ２の値が小さくなる。
逆に実装基板７上の投光照射位置における表面高さが低
くなると、前記焦点がピンホール３３の位置に近づき、
ｄ２の値が大きくなる。
【００２６】図３や図４に示すような構成の焦点ずれ検
出手段１７によって検出した焦点ずれ量に基づいて駆動
手段１８がコリメータレンズ２を適切な位置へ移動させ
ることによって、実装基板７上の投光照射位置における
表面高さに常に投光ビーム３の焦点を合わせることがで
きる。具体的には、実装基板７上の投光照射位置におけ
る表面高さが投光ビーム３の焦点位置よりも高くなれ
ば、コリメータレンズ２を半導体レーザ素子１に近づけ
ることによって、高くなった照射位置に投光ビーム３の
焦点を合わせることができる。逆に、実装基板７上の投
光照射位置における表面高さが投光ビーム３の焦点位置
よりも低くなれば、コリメータレンズ２を半導体レーザ
素子１から遠ざけることによって、低くなった照射位置
に投光ビーム３の焦点を合わせることができる。
出手段１７によって検出した焦点ずれ量に基づいて駆動
手段１８がコリメータレンズ２を適切な位置へ移動させ
ることによって、実装基板７上の投光照射位置における
表面高さに常に投光ビーム３の焦点を合わせることがで
きる。具体的には、実装基板７上の投光照射位置におけ
る表面高さが投光ビーム３の焦点位置よりも高くなれ
ば、コリメータレンズ２を半導体レーザ素子１に近づけ
ることによって、高くなった照射位置に投光ビーム３の
焦点を合わせることができる。逆に、実装基板７上の投
光照射位置における表面高さが投光ビーム３の焦点位置
よりも低くなれば、コリメータレンズ２を半導体レーザ
素子１から遠ざけることによって、低くなった照射位置
に投光ビーム３の焦点を合わせることができる。
【００２７】上記実施形態においては、信号処理手段１
９において、第１及び第２の光検出器１１、１２が検出
した光量Ｌ1 と焦点ずれ検出手段１７が検出した光量Ｌ
2 との大きさを比較して、Ｌ1 ≧Ｌ2 の場合には第１及
び第２の光検出器１１、１２が光電変換した信号Ｈ1
を、Ｌ1 ＜Ｌ2 の場合にはコリメータレンズの駆動位置
に対応した信号Ｈ2 を、それぞれ選択して実装基板７の
表面高さを求めたが、本発明はこれに限定されず、その
代わり信号処理手段１９において、式Ｈ＝（Ｌ1×Ｈ1
＋Ｌ2 ×Ｈ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）による信号を合成して
実装基板７の表面高さを求めてもよい。
９において、第１及び第２の光検出器１１、１２が検出
した光量Ｌ1 と焦点ずれ検出手段１７が検出した光量Ｌ
2 との大きさを比較して、Ｌ1 ≧Ｌ2 の場合には第１及
び第２の光検出器１１、１２が光電変換した信号Ｈ1
を、Ｌ1 ＜Ｌ2 の場合にはコリメータレンズの駆動位置
に対応した信号Ｈ2 を、それぞれ選択して実装基板７の
表面高さを求めたが、本発明はこれに限定されず、その
代わり信号処理手段１９において、式Ｈ＝（Ｌ1×Ｈ1
＋Ｌ2 ×Ｈ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）による信号を合成して
実装基板７の表面高さを求めてもよい。
【００２８】上記実施形態においては、駆動手段１８か
らコリメータレンズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ2
が、信号処理手段１９へ時系列的に出力されるように構
成したが、本発明はこれに限定されず、この信号Ｈ2 に
代えて、焦点ずれ検出手段１７からその焦点ずれ量に応
じた信号を信号処理手段１９へ時系列的に出力されるよ
うに構成してもよい。
らコリメータレンズ２の駆動位置に対応した信号Ｈ2
が、信号処理手段１９へ時系列的に出力されるように構
成したが、本発明はこれに限定されず、この信号Ｈ2 に
代えて、焦点ずれ検出手段１７からその焦点ずれ量に応
じた信号を信号処理手段１９へ時系列的に出力されるよ
うに構成してもよい。
【００２９】また、実装基板７の表面状態が散乱性が高
いか鏡面に近いかを予め判断して、信号Ｈ1 、Ｈ2 のど
ちらの信号を用いるかを決めてから検査を開始してもよ
い。
いか鏡面に近いかを予め判断して、信号Ｈ1 、Ｈ2 のど
ちらの信号を用いるかを決めてから検査を開始してもよ
い。
【００３０】上記実施形態での被検査物は実装基板７て
あったが、本発明の表面検査装置は部品を実装する前の
回路基板や、液晶パネルや、半導体ウエハ等の表面検査
にも適用できる。
あったが、本発明の表面検査装置は部品を実装する前の
回路基板や、液晶パネルや、半導体ウエハ等の表面検査
にも適用できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の表面検査装置によれば、投光光
路を逆行してきた散乱反射光を用いて検出した焦点ずれ
に応じて、コリメータレンズを駆動して被検査物の表面
に焦点を合わせることができるので、被検査物の表面高
さが変化しても常にその表面に最小のビームスポツトで
投光することができ、これによって被検査物の表面状態
を高い精度で検査することができる。
路を逆行してきた散乱反射光を用いて検出した焦点ずれ
に応じて、コリメータレンズを駆動して被検査物の表面
に焦点を合わせることができるので、被検査物の表面高
さが変化しても常にその表面に最小のビームスポツトで
投光することができ、これによって被検査物の表面状態
を高い精度で検査することができる。
【００３２】本発明の表面検査装置において、散乱反射
光を光電変換した信号と焦点ずれ検出手段が検出した投
光ビームの焦点ずれに基づく信号とによって被検査物の
表面の高さを求める信号処理手段を備えるように構成す
ると、上記と同様の作用効果を得られるとともに、投光
光路を逆行してきた散乱反射光を利用して、投光ビーム
の焦点ずれに基づく信号によって被検査物の表面の高さ
を求めることができるので、被検査物の表面状態が鏡面
に近いために、投光光路を避けた位置に配設された散乱
反射光の受光量が極端に少ない場合にも、被検査物の表
面状態を検査することができる。
光を光電変換した信号と焦点ずれ検出手段が検出した投
光ビームの焦点ずれに基づく信号とによって被検査物の
表面の高さを求める信号処理手段を備えるように構成す
ると、上記と同様の作用効果を得られるとともに、投光
光路を逆行してきた散乱反射光を利用して、投光ビーム
の焦点ずれに基づく信号によって被検査物の表面の高さ
を求めることができるので、被検査物の表面状態が鏡面
に近いために、投光光路を避けた位置に配設された散乱
反射光の受光量が極端に少ない場合にも、被検査物の表
面状態を検査することができる。
【図１】本発明の一実施形態の表面検査装置の構成図で
ある。
ある。
【図２】同実施形態の表面検査装置の斜視図である。
【図３】同実施形態における焦点ずれ検出手段の一例の
構成図である。
構成図である。
【図４】同実施形態における焦点ずれ検出手段の他の例
の構成図である。
の構成図である。
【図５】従来例の表面検査装置の構成図である。
【図６】被検査物の表面高さと投光ビームスポットの大
きさとの関係を説明する図で、（ａ）は投光ビームの焦
点高さを一定とした場合を、（ｂ）は投光ビームの焦点
高さを被検査物の表面高さに一致させた場合を、それぞ
れ示す概略図である。
きさとの関係を説明する図で、（ａ）は投光ビームの焦
点高さを一定とした場合を、（ｂ）は投光ビームの焦点
高さを被検査物の表面高さに一致させた場合を、それぞ
れ示す概略図である。
【図７】被検査物の表面状態による散乱反射光の反射方
向とその強度との関係を説明する図で、（ａ）は被検査
物の表面状態が散乱性大の場合を、（ｂ）は被検査物の
表面状態が鏡面に近い場合を、それぞれ示す概略図であ
る。
向とその強度との関係を説明する図で、（ａ）は被検査
物の表面状態が散乱性大の場合を、（ｂ）は被検査物の
表面状態が鏡面に近い場合を、それぞれ示す概略図であ
る。
１ 半導体レーザ素子 ２ コリメータレンズ ３ 投光ビーム ７ 実装基板（被検査物） ８ 散乱反射光 １３ 偏光ビームスプリッタ １４ λ／４波長板 １５ 分岐手段 １６ 投光光路を逆行する散乱反射光 １７ 焦点ずれ検出手段 １８ 駆動手段 １９ 信号処理手段 ２１、２２ 円柱面レンズ ２６ 四分割光検出器 ３１ 集光レンズ ３２ ハーフミラー ３３、３５ ピンホール ３４、３６ 光検出器 Ｌ1 光検出器が検出した光量 Ｌ2 焦点ずれ検出手段が検出した光量 Ｈ 信号処理手段で合成された信号 Ｈ1 光検出器が光電変換した信号 Ｈ2 コリメータレンズの駆動位置に対応した信号
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ光をコリメータレンズに通して投
光ビームとして被検査物に照射し、被検査物の表面に生
じた散乱反射光を検出して光電変換する表面検査装置に
おいて、投光光路を逆行してきた散乱反射光を分岐する
分岐手段と、分岐された散乱反射光から投光ビームの焦
点ずれを検出するための焦点ずれ検出手段と、検出され
た焦点ずれに応じてコリメータレンズを駆動する駆動手
段とを備えていることを特徴とする表面検査装置。 - 【請求項２】 分岐手段は、偏光ビームスプリッタと波
長板を組合せて成ることを特徴とする請求項１記載の表
面検査装置。 - 【請求項３】 焦点ずれ検出手段は、２つの円柱面レン
ズと四分割光検出器から成ることを特徴とする請求項１
記載の表面検査装置。 - 【請求項４】 焦点ずれ検出手段は、散乱反射光を収束
光にする集光レンズと、収束光を２方向に分岐するハー
フミラーと、分岐された一方の収束光の焦点位置の手前
に配設されたピンホールと光検出器と、分岐された他方
の収束光の焦点の後ろ側に配設されたピンホールと光検
出器とから成ることを特徴とする請求項１記載の表面検
査装置。 - 【請求項５】 散乱反射光を光電変換した信号と焦点ず
れ検出手段が検出した投光ビームの焦点ずれに基づく信
号とによって被検査物の表面の高さを求める信号処理手
段を備えたことを特徴とする請求項１記載の表面検査装
置。 - 【請求項６】 焦点ずれ検出手段は、分岐された散乱反
射光から投光ビームの焦点ずれとその光量とを検出し、
信号処理手段は、散乱反射光の光量の方が焦点ずれ検出
手段が検出した光量よりも少ない場合にはコリメータレ
ンズの駆動位置に対応した信号を、前記以外の場合には
散乱反射光を光電変換した信号を、それぞれ選択して被
検査物の表面の高さを求める請求項１記載の表面検査装
置。 - 【請求項７】 信号処理手段は、散乱反射光の光量をＬ
1 、焦点ずれ検出手段が検出した光量をＬ2 、散乱反射
光を光電変換した信号をＨ1 、コリメータレンズの駆動
位置に対応した信号をＨ2 とするとき、次の式 Ｈ＝（Ｌ1 ×Ｈ1 ＋Ｌ2 ×Ｈ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ） による信号Ｈに基づいて被検査物の表面の高さを求める
請求項６記載の表面検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32680096A JP3507262B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-12-06 | 表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22972396 | 1996-08-30 | ||
| JP8-229723 | 1996-08-30 | ||
| JP32680096A JP3507262B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-12-06 | 表面検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122831A true JPH10122831A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3507262B2 JP3507262B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=26528952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32680096A Expired - Fee Related JP3507262B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-12-06 | 表面検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507262B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011141296A (ja) * | 2003-11-19 | 2011-07-21 | New Index As | 近接度検出器 |
| WO2019180899A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5532792B2 (ja) * | 2009-09-28 | 2014-06-25 | 富士通株式会社 | 表面検査装置及び表面検査方法 |
-
1996
- 1996-12-06 JP JP32680096A patent/JP3507262B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011141296A (ja) * | 2003-11-19 | 2011-07-21 | New Index As | 近接度検出器 |
| WO2019180899A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3507262B2 (ja) | 2004-03-15 |
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Effective date: 20031209 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
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