JPH11248437A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単且つ短時間に、曲面を有する多数の測定対
象物の頂点座標（ピーク位置）を検出することが可能で
あって、また、この頂点座標に基づいて測定対象物の形
状寸法を効率良く正確に測定することが可能な測定装置
を提供する。 【解決手段】互いに直交する第１及び第２の走査方向Ｌ
１，Ｌ２に沿って、曲面を有するボール半田１を載置し
たＸＹステージとレーザー光とを相対的に走査させる移
動手段と、ボール半田へ照射したレーザー光の反射光を
受光し、電気信号に変換する光電変換手段と、この光電
変換手段からの電気信号に所定の信号処理を施す信号処
理系と、この信号処理系からの電気信号に所定の演算処
理を施すことによって、第１及び第２の走査方向におけ
るボール半田の高さ方向の第１及び第２のピーク位置Ｔ
１，Ｔ１を夫々算出し、これら算出結果に基づいてボー
ル半田の最高部の位置を検出することが可能なＣＰＵと
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばボールグリ
ッドアレイ（ＢＧＡ：Ball Grid Array)型パッケージ実
装技術によって基板上に形成されたボール半田等の微小
測定対象物の形状寸法（具体的には、高さ寸法）を測定
する測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装技術の分野では、高密度実装を
実現するために、ワイヤーボンディング実装技術に代え
て、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、基板（例
えば、半導体基板）２上に形成したボール半田１を相互
に接合することによって高集積率で基板２同士を連結さ
せるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型パッケージ実装
技術（以下、単にＢＧＡ技術という）が開発されてい
る。

【０００３】このようなＢＧＡ技術を適用した実装技術
分野では、その実装表面の検査工程において、基板２上
に形成したボール半田１の形状寸法（具体的には、高さ
寸法Ｈ）が測定されている（図５（ｂ）参照）。

【０００４】実装表面検査行程では、例えば図７に示す
ような測定装置が用いられている。まず、接眼レンズ１
０と対物レンズ１５とを備えた観察光学系を用いて基板
２上のボール半田１（図５参照）を観察しながら、手動
操作によってＸＹステージ１６を駆動して、測定対象物
であるボール半田１を対物レンズ１５の観察視野内（光
軸上）に位置付ける。

【０００５】この状態において、半導体レーザ１１から
出射されたレーザー光は、偏光ビームスプリッタ１２か
ら反射された後、λ／４板１３からダイクロイックミラ
ー１４を介して対物レンズ１５に導光され、この対物レ
ンズ１５によってボール半田１に照射される。

【０００６】なお、λ／４板１３は、その光学軸がレー
ザー光の偏光方向に対して４５°傾斜するように配置さ
れており、ダイクロイックミラー１４は、特定波長帯域
の光（この場合、半導体レーザ１１の波長帯域に対応し
たレーザー光）のみを反射して、その他の波長帯域の光
を透過するように構成されている。また、ダイクロイッ
クミラー１４は、モータ駆動系２５からの制御信号に基
づいてモータ２４を駆動することによって、回転軸１４
１を中心に所定方向に所定角度で回転制御されている。

【０００７】この場合、ダイクロイックミラー１４を回
転制御することによって、レーザー光をボール半田１に
沿って走査させることができる。このとき、ボール半田
１から対物レンズ１５を介して取り込まれた反射光（ボ
ール半田１からの反射光）は、ダイクロイックミラー１
４から反射した後、λ／４板１３を介して偏光ビームス
プリッタ１２に導光される。

【０００８】λ／４板１３を透過した反射光は、その偏
光方向が９０°回転しているため、偏光ビームスプリッ
タ１２を透過した後、ビームスプリッタ１８によって２
方向に振り分けられる。

【０００９】ビームスプリッタ１８を透過した反射光
は、その集光点Ｐの前側において、第１の絞り１９を介
して第１の受光素子２０に入射し、一方、ビームスプリ
ッタ１８から反射した反射光は、その集光点Ｐの後側に
おいて、第２の絞り２１を介して第２の受光素子２２に
入射する。

【００１０】このとき、第１及び第２の受光素子２０，
２２からは、夫々、受光量に対応した電気信号Ａ，Ｂが
出力される。信号処理系２３は、走査中、第１及び第２
の受光素子２０，２２から出力される電気信号Ａ，Ｂに
基づいて、和信号Ｓ１（＝Ａ＋Ｂ）を算出すると共に、
焦点ずれ信号Ｓ２（＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））を算出
する。

【００１１】この場合、信号処理系２３は、和信号Ｓ１
の値が最も大きくなったときに、ボール半田１の最も高
い位置にレーザー光が照射されているものと判定し、そ
の判定時におけるダイクロイックミラー１４の角度（向
き）を例えばモータ２４の回転数に基づいて算出する。
そして、この算出結果に基づいて、モータ駆動系２５を
介してモータ２４を制御し、和信号Ｓ１が最大になるよ
うにダイクロイックミラー１４の角度（向き）を調整す
る。

【００１２】この結果、ダイクロイックミラー１４から
のレーザー光をボール半田１の最も高い位置に照射させ
ることができる。この状態において、焦点ずれ信号Ｓ２
が、Ｓ２＝０となるように、手動操作によって対物レン
ズ１５をＺ方向に移動させて、Ｓ２＝０になったときの
対物レンズ１５の移動量をカウントする。そして、この
ような合焦制御中にカウントされたカウント値に基づい
て、ボール半田１の高さ寸法Ｈが測定される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボール半田
１は、その直径が極めて小さく（約１００〜２００μｍ
程度）且つ曲面状を成しているため、測定個所が数μｍ
ずれただけで測定値が大きく変化してしまう。このた
め、対物レンズ１５及びＸＹステージ１６の位置決めや
合焦制御には、高い位置決め精度が要求される。例え
ば、合焦制御は、約１５μｍ程度の極めて小さい範囲で
行われる。

【００１４】しかしながら、上述したように従来では、
対物レンズ１５及びＸＹステージ１６の位置決めや合焦
制御は、微妙な手動操作によって行われているため、位
置決め操作時において測定者に負担や手間がかかると共
に、位置決め操作時間もかかり、測定対象物であるボー
ル半田１を効率良く測定することが困難になる。このよ
うに、個々のボール半田１に対する測定時間が長引くた
め、基板２上の多数のボール半田１を全て測定する場合
には、長時間を要し、その結果、測定効率が大幅に低減
してしまう。

【００１５】本発明は、このような問題を解決するため
に成されており、その目的は、簡単且つ短時間に、曲面
を有する多数の測定対象物の頂点座標（最後部の位置）
を検出することが可能であって、また、この頂点座標に
基づいて測定対象物の形状寸法を効率良く正確に測定す
ることが可能な測定装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の測定装置は、曲面を有する測定対象
物と、前記測定対象物を載置するためのステージと、前
記測定対象物にレーザー光を照射するためのレーザー光
照射手段と、互いに直交する第１及び第２の走査方向に
沿って前記ステージとレーザー光とを相対的に走査させ
ることが可能な移動手段と、前記移動手段によって前記
ステージと前記レーザー光とを第１及び第２の走査方向
に沿って相対的に移動させた際に、前記測定対象物へ照
射したレーザー光の反射光を受光し、電気信号に変換す
る光電変換手段と、前記光電変換手段からの電気信号に
所定の信号処理を施す信号処理系と、前記信号処理系か
らの電気信号に所定の演算処理を施して、第１及び第２
の走査方向における前記測定対象物の高さ方向のピーク
位置を夫々算出し、これら算出結果に基づいて、前記測
定対象物の最高部の位置を検出することが可能な演算処
理装置とを備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る測定装置について、添付図面を参照して説明する。な
お、本実施の形態の説明に際し、図５及び図７に示した
構成と同一の構成には、同一符号を付して、その説明を
省略する。

【００１８】図１に示すように、本実施の形態の測定装
置において、信号処理系２３によって算出された和信号
Ｓ１（＝Ａ＋Ｂ）並びに焦点ずれ信号Ｓ２（＝（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））は、ＣＰＵ３１に入力される。更
に、信号処理系２３において和信号Ｓ１に微分処理が施
され、その微分信号Ｓ３が、演算処理装置即ちＣＰＵ３
１に入力される。

【００１９】また、本実施の形態の測定装置には、対物
レンズ１５をＺ方向に移動させるためのＺモータ３６
と、対物レンズ１５のＺ方向の移動量を計測するための
スケール３７とが設けられている。

【００２０】Ｚモータ３６は、Ｚ駆動系３２を介してＣ
ＰＵ３１に接続されており、スケール３７は、Ｚ軸移動
量カウンタ３３を介してＣＰＵ３１に接続されている。
この構成によれば、ＣＰＵ３１からの制御信号に基づい
て、Ｚ駆動系３２がＺモータ３６を駆動することによっ
て、対物レンズ１５をＺ方向に移動させる。このとき、
スケール３７の計測値に基づいて、Ｚ軸移動量カウンタ
３３が対物レンズ１５の移動量をカウントすることによ
って、対物レンズ１５のＺ方向の移動量が、ＣＰＵ３１
に入力される。

【００２１】また、本実施の形態の測定装置には、ＸＹ
ステージ１６をＸ方向（第１の走査方向）に移動させる
ためのＸモータ３８と、ＸＹステージ１６をＹ方向（第
２の走査方向）に移動させるためのＹモータ３９と、Ｘ
Ｙステージ１６のＸ，Ｙ方向の移動量を計測するための
ステージスケール４０とが設けられている。

【００２２】Ｘモータ３８及びＹモータ３９は、共に、
ステージ駆動系３４を介してＣＰＵ３１に接続されてお
り、ステージスケール４０は、ステージ移動量カウンタ
３５を介してＣＰＵ３１に接続されている。

【００２３】この構成によれば、ＣＰＵ３１からの制御
信号に基づいて、ステージ駆動系３４がＸモータ３８及
びＹモータ３９を適宜選択的に駆動することによって、
ＸＹステージ１６をＸ，Ｙ方向に移動（走査）させるこ
とが可能である。このとき、ステージスケール４０の計
測値に基づいて、ステージ移動量カウンタ３５がＸＹス
テージ１６の移動量をカウントすることによって、ＸＹ
ステージ１６のＸ，Ｙ方向の移動量が、ＣＰＵ３１に入
力される。

【００２４】なお、その他の構成は、図７に示した従来
の構成と同一であるため、その説明は省略する。次に、
ＢＧＡ技術によって基板（例えば、半導体基板）２上に
形成した複数のボール半田１を測定対象物とし、これら
測定対象物の頂点座標（最高部の位置）を検出し、この
頂点座標に基づいて形状寸法、即ち高さ寸法Ｈ（図５
（ｂ）参照）を測定する場合を例にとって、本実施の形
態の動作について、図１〜図４及び図６を参照して説明
する。

【００２５】まず、対物レンズ１５からのレーザー光
が、予め設定したボール半田１の測定基準高さ位置Ｚｋ
（図２（ａ）参照）に集光するように、スケール３７で
計測しながら、Ｚモータ３６によって対物レンズ１５を
Ｚ方向に移動させる（図６のステップＳ１）。

【００２６】更に、観察照明系（図示しない）によって
基板２上のボール半田１を照射した際に、このボール半
田１からの反射光（像光）が、対物レンズ１５からダイ
クロイックミラー１４を介して接眼レンズ１０に入射す
るように、ステージスケール４０で計測しながら、Ｘモ
ータ３８及びＹモータ３９によってＸＹステージ１６を
Ｘ，Ｙ方向に移動させる。なお、接眼レンズ１０は、Ｃ
ＣＤカメラ（図示しない）と組み合わせても良く、この
場合、ＴＶモニタ（図示しない）を介して試料像を得る
ことができる。

【００２７】この状態において、半導体レーザ１１から
レーザー光を出射すると、このレーザー光は、偏光ビー
ムスプリッタ１２から反射された後、λ／４板１３から
ダイクロイックミラー１４を介して対物レンズ１５に導
光され、この対物レンズ１５によってボール半田１に照
射される。

【００２８】続いて、Ｘモータ３８及びＹモータ３９を
適宜選択的に駆動させて、ＸＹステージ１６をＸ，Ｙ方
向に移動させることによって、第１の走査方向Ｌ１（図
２（ｂ），（ｃ）参照）に沿って、対物レンズ１５から
のレーザー光を複数のボール半田１上に走査させる（図
６のステップＳ２）。

【００２９】この場合、第１の走査方向Ｌ１は、対物レ
ンズ１５からのレーザー光が少なくともボール半田１の
一部を横断し、且つ、ボール半田１からの反射光が対物
レンズ１５に入射するように設定される。

【００３０】このとき、個々のボール半田１から対物レ
ンズ１５を介して取り込まれた反射光（ボール半田１か
らの反射光）は、夫々、ダイクロイックミラー１４で反
射された後、λ／４板１３を介して偏光ビームスプリッ
タ１２に導光される。

【００３１】λ／４板１３を透過した反射光は、その偏
光方向が９０°回転しているため、偏光ビームスプリッ
タ１２を透過した後、ビームスプリッタ１８によって２
方向に振り分けられる。

【００３２】ビームスプリッタ１８を透過した反射光
は、その集光点Ｐの前側において、第１の絞り１９を介
して第１の受光素子２０に入射し、一方、ビームスプリ
ッタ１８から反射した反射光は、その集光点Ｐの後側に
おいて、第２の絞り２１を介して第２の受光素子２２に
入射する。

【００３３】このとき、第１及び第２の受光素子２０，
２２からは、夫々、受光量に対応した電気信号Ａ，Ｂが
出力される。信号処理系２３は、走査中、第１及び第２
の受光素子２０，２２から出力される電気信号Ａ，Ｂに
基づいて、和信号Ｓ１（＝Ａ＋Ｂ）を算出すると共に、
焦点ずれ信号Ｓ２（＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））、並び
に、和信号Ｓ１の微分信号Ｓ３を算出して、各々の信号
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＣＰＵ３１に出力する（図６のステ
ップＳ３）。

【００３４】個々のボール半田１は、夫々、球体状を成
しているため、第１の走査方向Ｌ１に沿ってＸＹステー
ジ１６を走査した際、レーザー光が照射された個々のボ
ール半田１からの反射光に基づく和信号Ｓ１（＝Ａ＋
Ｂ）の信号レベルは、夫々、走査方向に沿って最初小さ
く次第にピークに向かい再び小さくなるような特性（図
４（ａ）参照）を有する。

【００３５】また、微分信号Ｓ３は、Ｓ３＝０を通る特
性（図４（ｂ）参照）を有し、このＳ３＝０は、和信号
Ｓ１のピークを示しており、このピークは、第１の走査
方向Ｌ１における各ボール半田１の高さ方向のピーク位
置Ｔ１（図２（ｃ）参照）を示している（図６のステッ
プＳ４）。

【００３６】ＣＰＵ３１は、和信号Ｓ１及び微分信号Ｓ
３に基づいて、和信号Ｓ１の信号レベルが予め設定した
閾値Ｖ１を越え且つ微分信号Ｓ３がＳ３＝０となったと
き、タイミング信号（図４（ｃ）参照）を記憶部３１１
に出力する。なお、閾値Ｖ１は、有効測定信号の範囲を
明確にする値であり、測定目的や測定環境等によって任
意に設定される。

【００３７】即ち、ＣＰＵ３１からのタイミング信号に
同期して、そのときのＸＹステージ１６のＸ，Ｙ方向の
ステージ位置（ＸＹステージ１６の移動量）が、ステー
ジスケール４０の計測値に基づいて、ＣＰＵ３１の記憶
部３１１に入力される（図６のステップＳ５）。

【００３８】具体的には、記憶部３１１には、第１の走
査方向Ｌ１における個々のボール半田１の高さ方向のピ
ーク位置Ｔ１に対応したステージ位置（以下、仮に第１
のステージ位置という）が入力される。

【００３９】次に、第１の走査方向Ｌ１に直交する方向
であって、且つ、この第１の走査方向Ｌ１における個々
のボール半田１のピーク位置Ｔ１（和信号Ｓ１のピー
ク、即ち微分信号Ｓ３＝０）を通過するように、第２の
走査方向Ｌ２（図２（ｂ），（ｃ）参照）に沿ってＸＹ
ステージ１６を移動し、対物レンズ１５からのレーザー
光を複数のボール半田１上に走査させる（図６のステッ
プＳ６）。

【００４０】このとき、個々のボール半田１から対物レ
ンズ１５を介して取り込まれた反射光（ボール半田１か
らの反射光）は、夫々、ダイクロイックミラー１４から
反射した後、λ／４板１３を介して偏光ビームスプリッ
タ１２に導光される。

【００４１】λ／４板１３を透過した反射光は、その偏
光方向が９０°回転しているため、偏光ビームスプリッ
タ１２を透過した後、ビームスプリッタ１８によって２
方向に振り分けられる。

【００４２】ビームスプリッタ１８を透過した反射光
は、その集光点Ｐの前側において、第１の絞り１９を介
して第１の受光素子２０に入射し、一方、ビームスプリ
ッタ１８から反射した反射光は、その集光点Ｐの後側に
おいて、第２の絞り２１を介して第２の受光素子２２に
入射する。

【００４３】このとき、第１及び第２の受光素子２０，
２２からは、夫々、受光量に対応した電気信号Ａ，Ｂが
出力される。信号処理系２３は、走査中、第１及び第２
の受光素子２０，２２から出力される電気信号Ａ，Ｂに
基づいて、和信号Ｓ１（＝Ａ＋Ｂ）を算出すると共に、
焦点ずれ信号Ｓ２（＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））、並び
に、和信号Ｓ１の微分信号Ｓ３を算出して、各々の信号
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＣＰＵ３１に出力する（図６のステ
ップＳ７）。

【００４４】個々のボール半田１は、夫々、球体状を成
しているため、第２の走査方向Ｌ２に沿ってＸＹステー
ジ１６を走査した際、レーザー光が照射された個々のボ
ール半田１からの反射光に基づく和信号Ｓ１（＝Ａ＋
Ｂ）の信号レベルは、夫々、走査方向に沿って最初小さ
く次第にピークに向かい再び小さくなるような特性（図
４（ａ）参照）を有する。

【００４５】また、微分信号Ｓ３は、Ｓ３＝０を通る特
性（図４（ｂ）参照）を有し、このＳ３＝０は、和信号
Ｓ１のピークを示しており、このピークは、第２の走査
方向Ｌ２における各ボール半田１の高さ方向のピーク位
置Ｔ２（図２（ｃ）参照）を示している（図６のステッ
プＳ８）。

【００４６】ＣＰＵ３１は、和信号Ｓ１及び微分信号Ｓ
３に基づいて、和信号Ｓ１の信号レベルが予め設定した
閾値Ｖ１を越え且つ微分信号Ｓ３がＳ３＝０となったと
き、タイミング信号（図４（ｃ）参照）を記憶部３１１
に出力する。なお、閾値Ｖ１は、測定目的や測定環境等
によって任意に設定される。

【００４７】即ち、ＣＰＵ３１からのタイミング信号に
同期して、そのときのＸＹステージ１６のＸ，Ｙ方向の
ステージ位置（ＸＹステージ１６の移動量）が、ステー
ジスケール４０の計測値に基づいて、記憶部３１１に入
力される。

【００４８】具体的には、記憶部３１１には、第２の走
査方向Ｌ２における個々のボール半田１の高さ方向のピ
ーク位置Ｔ２に対応したステージ位置（以下、仮に第２
のステージ位置という）が入力される。

【００４９】本実施の形態では、第２のステージ位置
は、先に入力された第１のステージ位置に基づいて決定
されることになり、個々のボール半田１の高さ方向の最
高点に対応したステージ位置となる。

【００５０】この後、ＣＰＵ３１が、Ｘモータ３８及び
Ｙモータ３９を適宜選択的に駆動させて、ＸＹステージ
１６をＸ，Ｙ方向に移動させる。この結果、個々のボー
ル半田１の最高点に対応した夫々の第２のステージ位置
が、対物レンズ１５の光軸上に自動的に位置付けられ
る。つまり、ボール半田１の最高点が、焦点位置を通る
対物レンズ１５の光軸上に位置付けられる（図６のステ
ップＳ９）。

【００５１】そして、焦点ずれ信号Ｓ２（＝（Ａ−Ｂ）
／（Ａ＋Ｂ））がＳ２＝０となるように、ＣＰＵ３１
が、Ｚモータ３６を介して対物レンズ１５をＺ方向に移
動させて、ボール半田１の最高点に対する合焦制御を行
う（図６のステップＳ１０）。

【００５２】この合焦制御中、スケール３７の計測値に
基づいて、Ｚ軸移動量カウンタ３３が対物レンズ１５の
移動量をカウントすることによって、対物レンズ１５の
Ｚ方向の移動量が、ＣＰＵ３１に入力される。

【００５３】ＣＰＵ３１は、入力した移動量に基づい
て、個々のボール半田１の最高点（即ち、高さ寸法）を
算出する（図６のステップＳ１１）。このように本実施
の形態の測定装置によれば、第１の走査方向Ｌ１におけ
る各ボール半田１の高さ方向のピーク位置Ｔ１（和信号
Ｓ１のピーク、即ち、微分信号Ｓ３＝０）を通過するよ
うに、第２の走査方向Ｌ２に沿ってＸＹステージ１６を
移動して、レーザー光がボール半田１上を走査すること
によって、簡単且つ短時間に正確に個々のボール半田１
の最高点を算出することができる。

【００５４】そして、個々のボール半田１の最高点に対
応したステージ位置を記憶部３１１に入力（記憶）し
て、この位置に基づいて、ＸＹステージ１６をＸ，Ｙ方
向に移動させることによって、対物レンズ１５の焦点位
置をボール半田１の最高点に対して自動的に且つ正確に
位置付けることができる。また、この状態において、対
物レンズ１５をＺ方向に移動させることによって、ボー
ル半田１の最高点に対する合焦制御（即ち、ボール半田
１の高さ測定）を自動的に且つ正確に行うことができ
る。この結果、測定時の測定者の負担が軽減され、測定
効率を向上させることが可能となる。

【００５５】なお、上述した実施の形態では、図２
（ｂ）に示すように、第１の走査方向Ｌ１における個々
のボール半田１のピーク位置Ｔ１（和信号Ｓ１のピー
ク、即ち、微分信号Ｓ３＝０）を通過するように、第２
の走査方向Ｌ２に沿ってＸＹステージ１６を移動して、
レーザー光をボール半田１上に走査させているが、この
ような測定方法に代えて、以下のような測定方法を適用
しても上述した実施の形態と同様の作用効果を実現する
ことができる。

【００５６】まず、第１の走査方向Ｌ１（図２（ｃ）及
び図３参照）に沿ってＸＹステージ１６を移動して、対
物レンズ１５からのレーザー光を複数のボール半田１上
に走査させる。そして、第１の走査方向Ｌ１における各
ボール半田１の高さ方向のピーク位置Ｔ１（図２（ｃ）
参照）に対応したステージ位置を記憶部３１１に入力す
る。

【００５７】更に、第１の走査方向Ｌ１に直交する第２
の走査方向Ｌ２（図２（ｃ）及び図３参照）に沿ってＸ
Ｙステージ１６を移動して、対物レンズ１５からのレー
ザー光を複数のボール半田１上に走査させる。そして、
第２の走査方向Ｌ２における各ボール半田１の高さ方向
のピーク位置Ｔ２（図２（ｃ）参照）に対応したステー
ジ位置を記憶部３１１に入力する。

【００５８】この場合において、第１及び第２の走査方
向Ｌ１，Ｌ２は、夫々、対物レンズ１５からのレーザー
光が少なくともボール半田１の一部を横断し、且つ、ボ
ール半田１からの反射光が対物レンズ１５に入射するよ
うに設定される。

【００５９】つまり、上述の実施の形態と異なる点は、
第１及び第２の走査方向Ｌ１，Ｌ２に連続してＸＹステ
ージ１６を移動して、レーザー光がボール半田１上を走
査するように構成している点であり、第１の走査方向Ｌ
１にボール半田１を走査していたときのピーク位置Ｔ１
を第２の走査方向Ｌ２は必ずしも通過していない。ま
た、このような理由から第２の走査方向Ｌ２のピーク位
置Ｔ２は、上述の実施の形態と異なり、ボール半田１の
高さ方向の最高点であるとは必ずしも言えない。この変
形例におけるボール半田１の高さ方向の最高点測定につ
いては、以下に記載する。

【００６０】この変形例では、ＣＰＵ３１において、第
１の走査方向Ｌ１に直交し且つピーク位置Ｔ１を通る第
１の座標軸（図示しない）が規定されると共に、第２の
走査方向Ｌ２に直交し且つピーク位置Ｔ２を通る第２の
座標軸（図示しない）が規定される。そして、これら第
１及び第２の座標軸の交点を算出すると、この算出結果
は、個々のボール半田１の高さ方向の最高点に対応した
ステージ位置となる。

【００６１】そして、個々のボール半田１の最高点に対
応したステージ位置に基づいて、ＸＹステージ１６を
Ｘ，Ｙ方向に移動させることによって、対物レンズ１５
の焦点位置がボール半田１の最高点に対して自動的に且
つ正確に位置付けられ、また、対物レンズ１５をＺ方向
に移動させることによって、ボール半田１の最高点に対
する合焦制御（ボール半田１の高さ測定）が自動的に且
つ正確に行われる。

【００６２】更に、第１及び第２の走査方向Ｌ１，Ｌ２
に連続してＸＹステージ１６を移動して、レーザー光が
ボール半田１上を走査する走査方向における各ボール半
田１のピーク位置Ｔ１，Ｔ２に対応したステージ位置を
記憶部３１１に記憶しているので、ボール半田１の最高
点に対応したステージ位置並びに最高点の高さ測定をよ
り効率的に素早く検出することが可能である。

【００６３】なお、上述の第１及び第２の実施の形態に
おいては、Ｘモータ３８及びＹモータ３９によってＸＹ
ステージ１６をＸ，Ｙ方向に移動し、実質的にレーザー
光がボール半田１上を走査するように構成したが、測定
対象物が載置されたＸＹステージ１６とレーザー光とが
相対的に走査される構成であれば、本発明は、上述した
実施の形態の構成に限られるものではない。

【００６４】例えば、従来技術で説明した構成であるダ
イクロイックミラー１４、モータ２４、モータ駆動系２
５及び本実施の形態で説明した構成であるＸＹステージ
１６の機能を組み合わせれば、第１及び第２の実施の形
態で説明した構成と同様に、レーザー光を互いに直交す
る２方向にボール半田１上を走査させることが可能であ
ることは容易に考えられる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、簡単且つ短時間に、曲
面を有する多数の測定対象物の頂点座標（最高部の位
置）を検出することが可能であって、また、この頂点座
標に基づいて測定対象物の形状寸法を効率良く正確に測
定することが可能な測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る測定装置の構成を
示す図。

【図２】（ａ）は、レーザー光がボール半田の測定基準
高さ位置に集光するように、対物レンズを移動させた状
態を示す図、（ｂ）は、第１及び第２の走査方向に沿っ
て基板上のボール半田にレーザー光を走査している状態
を示す図、（ｃ）は、第１の走査方向におけるボール半
田の高さ方向のピーク位置と、第２の走査方向における
ボール半田の高さ方向のピーク位置との関係を示す図。

【図３】本発明の他の測定方法に適用したレーザー光の
走査状態を示す図。

【図４】（ａ）は、第１及び第２の走査方向に沿ってレ
ーザー光を走査した際、ボール半田からの反射光に基づ
いて算出される和信号の特性を示す図、（ｂ）は、和信
号に微分処理を施して算出した微分信号の特性を示す
図、（ｃ）は、微分信号がゼロになったときに出力され
るタイミング信号を示す図。

【図５】（ａ）は、ＢＧＡ技術によって基板上に複数の
ボール半田が形成された状態を示す斜視図、（ｂ）は、
同図（ａ）の側面図。

【図６】本発明の測定方法の動作を示すフローチャー
ト。

【図７】従来の測定装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１ ボール半田 Ｌ１ 第１の走査方向 Ｌ２ 第２の走査方向 Ｔ１ 第１のピーク位置 Ｔ２ 第２のピーク位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲面を有する測定対象物と、 前記測定対象物を載置するためのステージと、 前記測定対象物にレーザー光を照射するためのレーザー
   光照射手段と、 互いに直交する第１及び第２の走査方向に沿って前記ス
   テージとレーザー光とを相対的に走査させることが可能
   な移動手段と、 前記移動手段によって前記ステージと前記レーザー光と
   を第１及び第２の走査方向に沿って相対的に移動させた
   際に、前記測定対象物へ照射したレーザー光の反射光を
   受光し、電気信号に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段からの電気信号に所定の信号処理を施
   す信号処理系と、 前記信号処理系からの電気信号に所定の演算処理を施し
   て、第１及び第２の走査方向における前記測定対象物の
   高さ方向のピーク位置を夫々算出し、これら算出結果に
   基づいて、前記測定対象物の最高部の位置を検出するこ
   とが可能な演算処理装置とを備えていることを特徴とす
   る測定装置。
2. 【請求項２】 前記移動手段は、前記測定対象物が載置
   された前記ステージを第１の走査方向に沿って走査さ
   せ、更に、前記第１の走査方向に直交する方向であって
   且つ前記演算処理装置によって算出された前記第１の走
   査方向における前記測定対象物の高さ方向のピーク位置
   を通過するように、第２の走査方向に沿って前記ステー
   ジを走査させ、 前記演算処理装置は、前記第２の走査方向における前記
   測定対象物の高さ方向のピーク位置を算出し、この算出
   結果に基づいて、前記測定対象物の最高部の位置及びそ
   の位置における高さ寸法を測定することを特徴とする請
   求項１に記載の測定装置。
3. 【請求項３】 前記演算処理装置は、前記第１及び第２
   の走査方向における前記測定対象物の高さ方向のピーク
   位置を夫々算出すると共に、これらピーク位置を通り且
   つ第１及び第２の走査方向に直交する座標軸を規定し、
   且つ、これら座標軸の交点を算出し、この算出結果に基
   づいて、前記測定対象物の高さ寸法を測定することを特
   徴とする請求項１に記載の測定装置。