JPS58200138A - 表面検査装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、平面に生じた欠陥を検査する表面検査装置
に関する。。

〔発明の技術的背景及びそのり照点〕

樹脂モールドされたＩＣ等の電子部品の外観にはドの表
面に深い傷又は亀裂は、電子部品の耐湿性を着しく劣下
させ、耐年性、耐猿境性に問題が生じる。第２に、樹脂
モールドの表面に大きな汚れがあると、使用者に無用な
不安感及び不快感を抱かせ不良品扱いされてしまう。但
し、このような汚れは、電子部品の特性には何ら影響を
及ぼすものではない１゜ そこで、従来、高信頼性を有する電子部品の多くは、目
視による外観検査を行っていた。人間の良品を検出でき
る８、シかし、目視による検査では、判定に個人差が大
キく、バラツキが生じてしまう１更に、欠陥等の大きさ
は非常に小さいため、眼梼疲労が激しく、長時間に亘、
って検査全行うと、検査精度がより低Ｆしてしまトた。

それに応じて、検査に対する信頼性も低下し、検査が意
味のないものとなってしまった。、 一方、シリコンウェハー、鋼板、プリント基板特開昭５
８−２００１３８（２） ４’ｃは、欠陥検査を、レーザー光の反射光を用いて行
う技術がある。これらの技術は、「欠陥」の有無を情報
として得るものである。ところが、樹脂モールドされた
ＩＣ等の電子部品の外観検査によって求められる情報は
、単なる汚れ及び埃等の付着物と明確に区別された傷及
び亀裂についての深さについてである。このような情報
は、従来技術では得られなかった。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の欠点を除去し、外観に関する情報の
中から、傷及び亀裂の深さについての情報を峻別して得
ることができる表面検査装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

この発明は、被検査領域上をレーザー光で走査し、この
レーザー光の散乱される側に、照射レーザー光を挟むよ
うにして２個の光電変換器を設は散乱光を２個の光電変
換器で受光する。そして、　　　′１これらの２個の光
電変換器からの出力信号を用いて、欠陥解析を行うこと
を特徴とする。

〔発明の効果〕

被検査体上での同一の欠陥の端に於いて、散乱されたレ
ーザー光は、方向性を有するので、この散乱光を２個の
光電変換器で受光するというこの発明では、２個の光電
変換器からの電気信号の表われ方には、欠陥の種類とｌ
対ｌの対応がある、。

従って、２個の光電変換器からの電気信号を用いれば欠
陥の検出及び種類の識別ができる。

〔発明の実施例〕

次に、この発明の実施例を図面に従って説明する。この
実施例は、フォトカップラーを被検査体とする表面検査
装置に係わる。

フォトカップラーの外観は、第゛１図に示すように、略
直方体であり、一対の側面（１１）からピン（１２）が
出ている。ビン（１２）の設けられていない両端面（１
３）表面に傷及び亀裂（１４）　、汚れ（１５）　、埃
り（突起欠陥）（１６）が製造過程で生ずることが多い
。この実施例では、この両端面（１３）を被検査表面と
する。

このような表面を被検査体とする実施例の詳細な説明に
先立ち、まず、発明の詳細な説明する。

第２図に示すように、略垂直壁を有する深さｔの絹み（
２２）を有する被検査表面（２１）に垂直に光電変換器
（２３）を設ける。この充電変換器（２３）の出力を増
幅器（２４）で増幅し、オシロスコープ（２５）で１ｊ
Ｉｌｊ定を行う。

この実施例での外観検査装置は、微少な欠陥を検出する
ことを目的とし、窪み（２２）は小さいとする。但し、
後述するように、この発明では、窪み（２２）の縁の検
出と同等であ抄、いくら大きい窪み（２２）でも検出可
能である。

さてこのような被検査表面（２１）上をレーザービーム
（２６）で矢印（２７）に示される方向に走査する。

被検査表面（２１）は、樹脂であるので、レーザービー
ム（２６）は、はぼ全方向均一に散乱される。

このときの散乱光のうち光電変換器（２３）で受光され
る光量（以下受光量と呼ぶ。）は、窪み（２２）の有無
によって変化する。特に、レーザービーム（２６）が窪
み（２２）の壁面のうち、光電変換器（２３）　＠の壁
面付近の場合、散乱光は、この壁面に当ってしまい、光
電変換器＜２３’）　Ｋ達する光量は著しく減少し、最
小値ｌｍ１ｎとなる。

オシロスコープ（２５）の出力図を示す第３図も以上の
ことを示している。この場合光電変換器（２３）には、
受光量に比例した電流が生じるので、第３図の縦軸は受
光量Ｉを示している。

受光量■の大きな変化は、窪み（２２）の壁面で生じて
いる。正常な表面からの受光量を便宜上ＩｍＪＩＸとす
る。レーザービーム（２６）が、正常な表面から窪み（
２６）に移動する際に、受光量Ｉが、突起状に増加する
のは特徴的である。これは、光電変換器（２３）に対向
する位置にある壁面に散乱光が当って、散乱光が方向性
を持ってしまうためでらる。

一方、第４図に示されるように１被検査表面（２１）上
に、直方体状の埃（２８）がある場合を説明する。

埃（２８）以外の構成は、窪み（２２）の場合と同一で
ある。この時のオシロスコープ（２５）ｌ・の出力図を
第５図に示す。埃（２８）の壁面のうち、光電変換器（
２３）に対して遠い側の壁面付近にレーザービーム（２
６）が位置すると受光量が最小値ｌｍ１ｎとなる。反対
側の壁面では、突起状に増加する。前述のように、埃（
２８）のない正常な表面からの受光量は１ｍ１Ｘと呼ぶ
。

次に、第６図に示されるように、被検査表面（２１）上
に、汚れ（２９）がある場合を説明する。汚れ（２９）
以外の測定系の配置は、第２図と同一である。この時の
オシロスコープ（２５）の出力図を第７図に示す。

汚れ（２９）は、平面的に一様でア邊ので、この図から
もわかるように、単に散乱される割合が、正常な表面に
比べ低いだけである。

以上のように、レーザービーム（２６）と光電変換器（
２３）を用いることにより、オシロスコープ（２５）の
出力で被検査表面（２１）の状態がわかる。即ち、欠陥
の種類及び大きさである。欠陥の大きさは、信号の凹に
なっている領域の時間幅によって測定される。

では゛、次に、このような原理を用い友好ましい実施例
を詳細に説明する。この実施例での外観検査装置は、第
８図に示されるように、レーザー駆動源（８１）により
駆動されるレーザー源（８２）と、このレーザー光源（
８２）からのレーザー光のビーム径を変換するコリメー
タ系（８３）と、このコリメータ系（８３）からのレー
ザービームを一直線上に振るガルバノミラ−（８４）と
、このガルバノミラ−（８４）を駆動する駆動回路（８
５）と、ガルバノミラ−（８４）により振られたレーザ
ービームの走査を受けるフォトカップラ（８６）と、こ
のフォトカップラ（８６）の走査面を挾むようにして、
レーザービームが照射すれる側であって、互いに対向し
て設けられた第１及び第２の光電変換器（８７）、　（
８８）と、この第１及び第２の光電変換器（８７）、　
（８８）の設けられている側と反対側に設けられた第３
の光電変換器（８９）と、これら第１乃至第３の充電変
換器（８７）、　（８８）、　（８９）からの出力信号
を各々増幅する第１乃至第３の増幅器（９０）、　（９
１）、　（９２）と、これら第１乃至第３の増幅器（イ
）からの各々の出力信号が供給される信号処理回路（９
３）と、この信号処理回路（９３）からの出力信号が供
給される駆動回路（８５）　、表示装置（９４）及び振
り分は装置（９５）と、第１及び第２の光電変換装置Φ
７）−（８８）と第３の光電変換装置（８９）との間に
設けられ、フォトカップラ（８６）を搬送させるベルト
コンベヤー　（９６）とから成る。この外観検査装置は
、欠陥の大きさが０．１１１１φ以上のものを対象とし
て、約０．３秒で１個のフォトカップラーの検査を行う
。

さて、第１乃至第３の光電変換器（８７）、　（８Ｂ）
、　（８９）の配置は重要である゛。レーザービームは
、第８図又は第９図の矢印（９７）　Ｋ示されるように
、ベルトコンベヤ（９６）の搬送方向（矢印（９８）で
示される。）と垂直方向に往復走査される。このレーザ
ービームが照射される側に、第１及び第２の光電変換器
（８７）、　（８８）をベルトコンベヤ（９６）の搬送
方向と平行に設け、レーザービームの走査距離以上に距
離をおいて受光面が向き合うようにする。第３の光電変
換器（８９）は、レーザービームが走査される直紡と平
行に、ベルトコンベヤ（９６）を介し第１及び第２０光
電変換器（８７）、　（８Ｂ）とは反対側に設けられる
。

この実施例での第１及第３の光電変換器は、太陽電池で
ある。第１及び第２の光電変換器（８７）、　（８Ｂ）
は、散乱光を受光する。第３の光電変換器（８９）は、
後述するように、フォトカップラ（８６）の輪廓を決定
するために、被検査裏面としてのフォトカップラ（８６
）の側面（９８）で散乱されないレーザービームを受光
する。

レーザー光源（８２）は、Ｎｅ　−Ｈｅレーザーを用い
ている。このＮｅ　−Ｈｅレーザーからのレーザー光が
ガルバノミラ−（８４）により、矢印（９７）で示され
る方向に蛋られる。説明の都合上、第２の光電変換器（
８８）から第１の光電変換器（８７）へ向かう走査を往
路と呼び、逆方向を復路と呼ぶ。レーザービームの受光
量について、図面に従って説明する。

まず、被検査表面上に、窪み（２２）があり、レーザー
ビーム（２６）が往路走査の場合の測定について説明す
る。

第２の光電変換器（８８）での受光量■！は、第１１図
（ｂ）に示すように、窪み（２２）の壁面のうち第２の
光電変換器（８８）側の側面（２２−’、）で最小値を
とり、反対側の側面（２２ｂ）で最大値をとる。

同時に、第１０光電変換器（８７）での受光量Ｉ、は、
第１１図（Ｃ）に示すように、窪み（２２）の側［（２
２ａ）で最大値をとり、側面（２２ｂ）で最小値をとる
。第１及び第２の光電変換器（８７）、　（８Ｂ）に於
ける最小値の出現の時間差が、窪み（２２）の大きさに
対応している。

又、第３の光電変換器（８９）での受光量■、は、第１
１図（ｄ）に示されるようにレーザービーム（２６）カ
、フォトカップラ（８６）で散乱され直進しない時は、
パックグラウンドの影響のみで最小値をとる。レーザー
ビーム（２６）は、フォトカップラ（８６）がなく直進
して光電変換器（８９）に受光されると、受光量は最大
値となる。このように、受光量Ｉｓは、最大値及び最小
値のいずれかをとるだけであり、フォトカップラ（８６
）の存在位置を示す。この受光ｔＩｓに関する情報がな
いと、信号処理する際に、受光量Ｉ、及びＩ！に関する
情報のうち、フォトカップラ（８６）からの散乱光の寄
与がどの部分であるか正確に決定することが・、できな
い。

例えば、第１２図（ａ）及び伽）に示されるように、第
　　１１の光電変換器（８７）での受光量１１が、工、
ジの部分で、異常値を示した場合、どヒまでの信号が、
フォトカップラ（８６）からの情報かこの信号だけでは
区別できない。領域（１００）及び（１０１）に示され
る異常は、フォトカップラ（８６）の被検査表面からの
散乱光の寄与であるかどうかである。

この時、受光量１１が最小値をとった場合には、フォト
カップラ（８６）にレーザービーム（２６）が照射され
ていることを示し、受光量Ｉｓが最大値をとった場合に
は、照射されていないことが示される。

従って、受光量Ｉａを参照信号とし、この信号に基づい
て、受光量Ｉ、及びＩ、を扱えばよい。

第１２図（Ｊｌ）に示されるような波形が得られた場合
、領域（１００）は、受光量Ｉ、が最小値をとっている
時間帯に出現しているので、被検査表面についての情報
である。

一方、第１２図Φ）に示されるような波形が得られた場
合、領域（１０１）は、受光量Ｉ、が最大値をとってい
る時間帯に出現しているので、被検査表面についての情
報ではなく１、フォトカップラ（８６）の上側面に付着
した埃等の影響である。

とζろで、第１又は第２の光電変換器（８７）、　（８
８）単独からの信号１１．Ｉ、よりも、（Ｉｓ　　Ｉｔ
）という１ｄ号を用いた方が異常検出がよシ容易である
。受光１ｔｌ＋及びＩ！は、最大値及び最小値をとるタ
イミングが互いに反対であるから、第１３図（ｄ）　Ｋ
示されるように、　　（Ｉｔ　　Ｉｔ）という波形にお
いては、ノイズに対して、異常信号が正負にわたって突
出し、最小値が負、最大値が正となる。

次に、被検査表面に、埃（２８）が付着している際の測
定結果について説明する。レーザービーム（２６）の走
査方向は、第１０図に示される場合と同一であり、往路
である。第２０光電変換器（８８）での受光量Ｉ、は、
第１４図（ｂ）に示されるように、第２の光電変換器（
８８）に最も近い壁面（２８ｍ）付近にレーザービーム
（２６）が照射され友際に、突出し九波形をとり、最大
値をとる。第１の光電変換＠Ｓ　（８７）に最も近い壁
面（２８ｂ）付近にレーザービームが照射された際に最
小値をとる。

第１の光電変換器（８７）での費光量工１は、壁面（２
８ａ）付近で最小値をとシ、壁面（ｚｓｂ　）付近で最
大値をとる。この時にも第１４図に）に示される（Ｉｓ
　　Ｌ）という信号が、異常を検出するのに適している
。

被検査表面に、汚れ（２９）が付着している際の測定結
果について説明する。これもレーザービーム（２６）が
往路走査の場合である。汚れ（２９）は、レーザービー
ム（２６）の被検査表面での等方散乱性を乱さず、第１
及び第２の光電変換器（８７）、　（８８）での受光量
１１及びＩｔは、第１５図（ｂ）及び（Ｃ）に示される
ように同一波形となる。従って、第１５図（ｄ）Ｋ示さ
れるように（Ｉｔ　　Ｉｓ）は零となる。

第１３図乃至第１５図からもわかるように、欠陥に基づ
＜（Ｉｔ　’Ｌ）に表われる異常被形の区別は、■！又
は工、の単独で行うよりも容易である。又、復路の場合
には往路に対しレーザービーム（２６）の走査方向が反
対になるので、第１及び第２０光電変換器（８７）、　
（８８）での出力も反対になる。

信号処理回路（９３）は、このような事情を考慮して設
計されている。この信号処理回路（９３）は、被検査表
面の異常が、窪み（２２）であるか、埃（２８）である
か、汚れ（２９）でらるかを判別し、同時に、この異常
が、不良品と判定すべきかどうかを判別する。

異常の識別は、第１３図（ｄ）、第１４図（ｄ）、第１
５図（ｄ）に示されるように、（ＩＬＬ）という信号を
用いる。往路走査に於いて信号が負から正へ変化してい
る時は、窪み（２２）であることがわかる。同じく信号
が正から亀へ変化している時は、埃（２８）であること
がわかる。（ＩｘＩｔ）が零であり、（Ｉ、＋Ｉ鵞）が
異常に突出している時は、汚れ（２８）でちる。

不良品と判定されるのは、深い窪み（２２）　、大きな
埃（２Ｂ）　、埃（２９）がある場合である。これは（
Ｘ１＋Ｘｔ）という儒家又は後述するＳ値）の大きさＫ
よって判定すればよい。

次に、信号処理回路（９３）の具体例について説明する
。但し、この具体例では（ＩｘＩｔ）という信号を用い
ず、Ｉｉ、Ｉｔという単独の信号を用いる。

この信号処理回路（９３）は、不良品判定部（星）と、
欠陥検出部（１０６）と−ｊ為４成る。まず、不良品判
定部（１０５）から説明する。この不良品判定部（１０
５）は第１及び第２の増幅器（９０）、　（９１）から
の出力信号を加算する加算回路（１１１）と、第３の増
幅器（９２）からの出力信号が閾値以上ならｒｌＪを出
力し、閾値以下なら「０」を出力する第１の比較回路（
１１２）と、この第１の比較回路（１１２）からの出力
が陽」の時導通し、「１」の時蓮断され加算回路（１１
１）の出力が入力信号となる第１のアナログスイッチ（
１１３）と、この第１のアナログスイッチ（１１３）か
らの出力信号が供給され、この出力信号の絶対値が第２
乃至第４の閾値Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、よりも大きい時に「１
」を出力し、閾値よりも小さい時印」を出力する第２及
び第４の比較回路（１１４）、　（１１５）、　（１１
６）と、これらの比較回路（１１４）、　（１１５）、
　（１１６）からの出力等を基にして不良品識別信号を
送出する論理回路（１１７）とから成る。

第１のアナログスイッチ（１１３）からの出力信号は、
レーザービーム（２６）が、フォトカップラ（２６）の
被検査表面上を走査している時にのみ出力がある。この
出力は窪み（２２）　、埃ＣＡＢ＞　、汚れ（２９）に
対して第１３図乃至第１５図の（ｅｌ）　Ｋ示されるよ
うに凹状の波形となる。

第２乃至第４の比較回路（１１４）、　（１１５）、　
（１１６）では、各々第２乃至第４の閾値Ｔ、　、　Ｔ
、　、　Ｔ、が設定されている。これらの値には、第１
７図に示されるようにＴｔ　＞　Ｔａ　＞−という関係
がある。

前述したように、不良品と識別されるのは、汚れ（２９
）が非常に大きい場合、埃（２８）等の突起が大きい場
合、窪み（０）があっても、浅くて非常に小さい場合は
、良品としてよいだろう。これらの基準は、専ら利用者
の要求に依存する。

まず、第２の比較回路（１１４）では、（Ｉｔ＋Ｉｔ）
という信号の絶対値が、第２の閾値Ｔ、よシ大きい場合
、出力ＣＩは口」でおる。この時には、当然、第３及び
第４の比較回路（１１５）、　（１１６）の出力Ｃ１゜
Ｃ３も「ｌ」である。

同様にして、第３の比較回路（ｏ５）では（Ｉｔ＋Ｉｔ
）という信号の絶対値が、第３の閾値Ｔ１より大きい場
合出力Ｃ！は「１」である。この時には、第４の比較回
路（１１６）の出力Ｃ＄もｒｌＪである。

笥４の比較回路（１１６）では、（■１＋Ｉりという信
号の絶対値が、第４の閾値Ｔ４より大きい場合、出力Ｃ
ｓはｒｌＪである。

このような信号と、後述するような欠陥検出信号ＤＩ、
Ｄ！、Ｄｓが論理回路（１１７）に入力され不良品であ
るか否かの判定を行う。Ｄ、は、欠陥が窪み（２２）で
あるとｒｌＪで、その他の時１．「０」である。Ｄｔは
、欠陥が汚れ（２９）であると「１」で、その他の時ｒ
ＯＪである。Ｄａは、欠陥が埃（２８）等の突起である
と「１」で、その他の時はｒＯＪである。

論理回路（１１７）の出力は、次の時「１」となる。

即ち、（１）　（Ｃｘ、Ｃｔ、Ｃ５）＝（１，１，１）
かっ、（Ｄｌ。

Ｄａ、Ｄｍ　）　＝　（０，０，１）の場合。

（ｉｉ）　（ＣｈＣ鵞、Ｃｓ）　＝　（ｏ、　１．１）
、　（１，１，ｔ）かっ、（Ｄｌ、　Ｄｔ　、Ｄｍ）　
＝　（０，１，Ｏ）ノｔ４１合。

（ｉｎ）　（Ｃｔ、Ｃｔ、Ｃｓ　）　＝（０＊　０−１
　）、（０−１，１）、（１ｅｌ、１）かつ、（Ｄｔ、
Ｄｔ、Ｄｓ）＝（１，Ｏ，Ｏ）の場合。

である。

（Ｉ）の場合、欠陥が突起である。これは、突起が非常
に大きく、閾値Ｔｔｚ’！ｙ　４ｂ　（Ｉｔ　＋　Ｉｔ
　）　カ大１い場合にのみ不良品とみなすことを表わし
ている。

（−）の場合、欠陥が汚れ（２９）である。これは、汚
れ（２９）が大きく、閾値Ｔ、よりも（Ｉｔ＋Ｉ＊）が
大きい場合にのみ不良品とみなすことを表わしてい・入 る。

（ｉｉｉ）の場合、欠陥が窪み（２２）である。これは
、　□閾値Ｔ４よシも（Ｉ＋　＋　Ｉｔ　）が大きい場
合には、窪み（２２）があると不良品とみなすことを表
わしている。

逆に言うと、窪み（２２）があっても非常に小さい場合
、即ち、（Ｌ＋Ｉ＊）という信号が非常に小さい場合、
良品とみなすことを表わしている。

念のため、良品と判断され、論理回路（１１７）の出力
が「０」の場合を列挙すると、 （１）　（Ｄｌ、Ｄｔ＊Ｄｉ）＝（’、０．０）かつ、
（Ｃｔ、　Ｃｔ、　Ｃｍ　）＝（ｏ。

０．０） （ｌｉ）　（Ｄｌ、Ｄｔ、ＤＩ）＝（０，１，０）かつ
、（Ｃｔ、Ｃｔ、Ｃ５）−（０，０，１） （Ｉｌｌ）　ＣＤｉ、　Ｄｔ、Ｄａ）　＝　（０，０，
１）かつ、（Ｃｔ、Ｃｔ、Ｃ５）＝（０，１，１） ｆ４６．　　　″□゛、１ 人出力関係され明確になれば、論理回路（１１７）の設
計は、当業者にとって容易外ので省略する。

久に、欠陥検出部（１０６）を説明する。欠陥検出部（
１０６）は、第１及び第２の増幅器（９０）、　（９１
）からの出力信号を第１の比較回路（１１２）からの出
力が「０」の時導通させ、［ＪＯ時遮断させる第２及び
第３のアナログスイッチ（ｕｓ）、　（１１９）と、こ
の第２及び第３のアナログスイッチ（１１８）、　（１
１９）からの出力波形のイエ−ディングを補正するバイ
パスフィルタ（１２０）、　（１２１）と、このバイパ
スフィルタ（１２０）、　（１２１）からの出力信号が
第５の閾値Ｔ６よりも大きい時、「０」を小さい時は「
ｌ」を出力する第５及び第６の比較回路（１２２）、　
（１２３）と、この第５及び第６の比較回路（１２２）
、　（１２３）の出力信号をレーザービームの走査方向
に合わせて切り替える第１及び第２のスイッチング素子
（１２４）、　（１２５）と、この第１のスイッチング
素子（１２４）からの出力信号が「ｌ」からｒＯＪに変
化する際にトリガーがかかりパルス信号を出力する第１
の単安定マルチバイブレータ（ＭＭ）　（１２６）と、
この第１の単安定マルチバイブレータ（１２６）の出力
が「ｌ」の時開状態となり、入力信号である第２のスイ
ッチング素子（１２５）からの信号を出力する第１のマ
ルチプレクサ（ｉ２７）と、第２のスイッチング素子（
１２５）からの信号が「ｌ」から「０」に変化する際に
トリガーがかかりパルス信号を出力する第２の単安定マ
ルチバイブレータ（Ｍ、Ｍ、８１２ｇ）と、この第２の
単安定マルチバイブレータ（１２ｇ）からの出力が「１
」の時開状態となり、入力信号である第１のスイッチン
グ素子（１２４）からの信号を出力する第２のマルチプ
レクサ（１２９）と、第１及び第２のマルチプレクサ（
１２７）、　（１２９）からの出力のアンドをとるアン
ド回路（１３０）と、このアンド回路（１３０）の出力
信号り、の状態を反転させるインバータ（１３１）と、
このインバータ（１３１）の出力信号と第１のマルチプ
レクサ（１２７）の出力信号とのアンドをとる第２の７
７　）’回路（１３２）と、インバータ（１３１）の出
力信号と第２のマルチプレクサ（１２９）の出力信号と
のアンドをとる第３のアンド回路（１３３）とから成る
。

但し、第１及び第２のスイッチング素子（１２４）、　
（１２５）の切抄替えは、フリップフロップ（１３１）
からの出わ、１号ｔ４：ＪＩＪいる、７このフリップフ
ロップ（１３１）は、その入力として第１の比較回路（
１１２）からの出力を用いている。

この欠陥検出部（１０６）では、欠陥が窪み（２２）の
場合、第２のアンド回路（１３２）からの出力り、が「
ｌ」となる。欠陥が突起の場合、第３のアンド回路（１
３３）からの出力Ｄｓが「ｌ」となる。欠陥が汚れ（２
９）の場合、アンド回路（１３０）からの出力Ｄ２がｒ
ｌＪとなる。

以下、この様子を詳述する。第２及び第３のアナログス
イッチ（１１８）、　（１１９）は、第１の比較回路（
１１２）の出力によって導通、遮断が制御されている。

従ってレーザービーム（２６）が、被検査表面上を往復
走査している時にだけ、第１及び第２の増幅ＩＩＩ（９
０）、　（９１）からの信号が出力される。

これらの出力信号は、バイパスフィルタ（１２０）。

０２１）を通過すると、例えば、第１８図（ａ）、（ｂ
）に示される波形となる。この波形には、レーザービー
ム（２６）の走査に伴うシェーディンイに対して補正□
、・ が施されている。この波形に対して、第１８図（Ｊｌ）
、（ｂ）に示されるような第５の蘭値が設定される。第
１８図（ａ）、伽）は、第１３図（ｂ）、（Ｃ）に示さ
れる状況と同一状況下の波形であって、被検査表面に窪
み（２２）がある場合である。この波形の特徴は前述し
たように、最小値出現の時間遅れである。第５及び第６
の比較回路（１２２）、　（１２３）からの出力は、第
１８図（Ｃ）。

（ｄ）に示されるように、波形の最小値の出現時間を情
報として保持している。従って、これらの出力信号にも
、最小値出現の時間遅れが明確に表わされている。絡１
８図（Ｃ）は第５の比較回路（１２２）の出力を示して
いる。第１８図（ｄ）は、第６の比較回路（１２Ｂ）の
出力を示している。

一方ｓ　＄１！　１の比較回路（１１２）からの出力は
、レーザービーム（２６）が被検査表面上を走査してい
る際には、「Ｏ」であシ、それ以外の場合は「１」であ
る。この信号は、第１９図に示されるように検査をして
いる間、同期的に出力され、レーザービーム（２６）の
往路、復路に対応した信号が交互に表われる。

このような信号が７リツプフロツプ（１３１）　Ｋ供給
されるので、レーザービームの往路、復路に対応して、
フリップフロップ（１３１）からの出力がｒＯＪ　ｒｌ
Ｊに変化する。

このフリップフロップ（１３１’）からの出力を用いて
、次のように第１及び第２のスイッチング素子（１２４
）、　（１２５）を切り替える。

（１）往路の場合；第１のスイッチング素子（１２４）
は、第５の比較回路（１２２）の出力端子と第１の単安
定マルチバイブレータ（１２６）及び第２のｆ／Ｉ／？
プレクサ（１２９）の入力端子とを接続する。第２のス
イッチング素子（１２５）は、第６の比較回路（１２３
）の出力端子と第１のマルチプレクサ（１２７）及び第
２の単安定マルチバイブレータ（１２８）の入力端子を
接続する。

１）復路の場合；第１のスイッチング素子（１２４）は
、第６の比較回路（１２３）の出力端子と第１の単安定
マルチバイブレータ（１２６）及び第２のマルチプレク
サ（１２９）の入力端子とを接続する。第２のスイッチ
ング素子（１２５）は、嬉５の比較回路（１２２）の出
力端子と、第１のマルチプレクサ（１２７）及び第２の
単安定マルチバイブレータ（１２８）の入力端子とを接
続する。

まず、往路の場合を説明する。館１の単安定マルチバイ
ブレータ（１２６）に、第成図（Ｃ）　ｔｃ示される信
号が入力されると、信号がｒｘＪからｒＯＪへ降下する
際に、パルス信号が発生する。このパルス信ｌが、第ｘ
のマルチプレクサ（１２７）を開状態とする。第１のマ
ルチプレクサ（１２７）には、入力信号として、嬉厖図
け）に示されるように第６の比較回＠　（１２３）の出
力信号が供給される。

今、−み（２２）の場合を説明する。この時には、第５
の比較回路（１２ｇ）　ｔ）出力信号の方が、第６の比
較回路（１２３）の出力信号よ）も先にｒｌＪとなる。

この出力信号ｒｌＪが、第１の単安定マルチバイブレー
タ（１２Ｇ）からパルス信号を出力させる。このパルス
信号により、５ｘ１ｏマルテプレクナ（１２７）が開状
態となる。ζＯ嬉ｌｏ−＠ｆルテプレクサ（１２７）が
開状態となるのを待って、第６の比較回路（１２３）か
ら出力信号ｒｌＪが供給される。よって、第１のマルチ
プレクサ（１２７）の出力信号はｒｌＪとなる。

一方、第５の比較回ＫＩ（１２２）の出力信号は、第２
のマルチプレクサ（１２９）に供給される。この第２の
マルチプレクサ（１２９）は、第２の単安定マルチバイ
ブレータ（１２Ｂ）のパルス信号によってｔＳＷ＋され
る。この第２の単安定マルチバイブレータ（１２８）か
らのパルス信号は、第６の比較回路（１２３）からの出
力信号「１」によって誘起される。従って第２のマルチ
プレクサ（１２９）に第５の比較回路。

（１２２）からの出力信号ｒｌＪが供給される際には、
第２のマルチプレクサ　（１２９）は閉状態であり、こ
の第２のマルチプレクｆ　（１２９）からの出力信号紘
ｒＯＪである。又、第１及び第２のマルチプレクサ（１
２７）、　（１２９）からの出力信号の和を取るアンド
回路（１３Ｇ）の出力信号Ｄ！も「０」である。

この出力信号り、がインバータ（１３１）を介して、第
２及び第３のアンド回路（１３２）、　（１３３）に供
給される。従って、ｊｌＩ２及び第３のアンド回路（１
３２）。

（１３３）の出力ＤｈＤｓは、各々、第１及び＠２のマ
ルチプレクサ（１２７）、　（１２９）からの出力信号
となる。

：′： 即ち、Ｄｓ＝　ｒｌＪ　−Ｄａ＝　ｒＯＪとなる。

次に、汚れ（２９）の場合を説明する。この時には、第
５及び第６の比較回路（１２２）、　（１２３）から同
時に出力信号ｒｌＪが供給される。従って、第１及び第
２のマルチプレクサ（１２））、　（１２９）から同時
に「１」が出力され、アンドＢ１ｍ１（１３Ｇ）からの
出力信号り。

は「１」となる。従りて、第２及び第３のアンド回路啼
（１３２）、　（１３３）からの出力信号Ｄ１．Ｄ、は
共に「０」となる。

埃（謡）等の突起の場合を説明する。この時には、纂６
の比Ｉ！回路（１２Ｂ）からの出力信号の方が先にｒｌ
Ｊと愈る。従りて、菖２のマルチプレク？（１２９）か
らＯ出力信号がｒｌＪとなり、第１のマルチプレク？　
（１２７）からの出力信号は「０」となる。アンド回路
（１３０）の出力信号Ｄ！は「０」である。よって、第
２のアンド回路（１３２）の出力信号Ｄ１は「０」であ
り、第３のアンド回路（１３Ｂ）の出力信号Ｄｓはｒｘ
Ｊである。

さて、次に、復路の場合を説明する。この時には、レー
ザービーム（纂）の走査方向が、第１０図の矢印（９７
）に宗さ□れる方向と反対になる。第１の光　１電変換
器（ｖ）から第２０光電変換器（８８）へ向って、レー
ザービーム（２６）が走査する。例えば、第１１図（ｅ
）に示されるよう被検査表面上に窪み（２２）が存在し
、矢印（１４０）Ｋ向かって、レーザービーム（２６）
が走査する場合を説明する。第２の充電変換器（財）で
の出力信号は、第１１図（ｆ）に示されるように、最大
値を示した後に最小値が表われる。第１の光電変換器（
８７）での出力信号は、最小値が表われ友後に最大値を
示す。これは、第１１図（ｂ）及び（Ｃ）に示される第
２及び第１０光電変換器（８Ｂ）、　（８７）での出力
信号に於いて、最小値の出現タイミングが逆になりてい
る。ところが、第１及び第２のスイッチング素子（１２
４）、　（１２５）では、レーザービーム（２６）の復
路走査時に、第５の比較回路（１２２）の出力信号を、
前述のように第１のマルチプレクｆ　（１２７）及び第
２の単安定マルチバイブレータ−（１２ｇ）に供給する
。又、第６の比較回路（１２３）の出力信号を、第１の
単安定マルチバイブレータ（１２６）及び第２のマルチ
プレクサ（１２９）に供給する。従っテ、出力信号り、
、Ｄ、、Ｄ、と欠陥の種類との関係は同一である。

結局、論理回路（１１７）の出力がｒｌＪの時被検査体
に欠陥が存在する。この出力が、信号処理装置（９３）
の出力となる。こＯ出力「１」は振り分は装置（８４）
に供給されると、被検査体であるフオＦカップラ（８６
）を、不良品として良品と別個に集めていて。又、表示
装置（９５）　Ｋ於いて、不良品であることを表示する
。

又、信号処理装置（９８）の処理速度はＧＭ駆動回路（
８５）と同期をとることが好ましい。更に、この実施例
でのガルバノＺラー（８４）の周波数は２００Ｈ１であ
る。

次に、−１定本度について説明する。この実施例での欠
陥検査装置の感ＷＬａ、 中レーザービーム径 （１１）被検査表面と第１及び第２０光電変換器（８７
）。

（８８）との位置関係 とに依存する。これを以下詳述する。

まず、被検査表面上に、第１０図に示すように深さＩの
窪み（２２）がある場合を説明する。この窮み（２２）
　Ｋ対して、被検査表ｉ［拡充分大きく、窪み（２２）
から第１の光電変換器（８７）迄の距離をχ、レーザー
ビーム（２６）のビーム径を６．平行に設けられた第１
及び第２の光電変換器（８７）、　（８Ｂ）の距離を１
゜被検査表面から第１の光電変換器（ｖ）の下端迄の距
離をνｈ上端迄の距離をｈとする。

又、充電変換器（８７）、　（８８）、　（８９）　Ｋ
発生する電流は、これらの光電変換器（８７）、　（＄
８）、　（８９）から見える散乱領域の藺積Ｋｆｉぼ比
例する。レーザービーム（２６）が、欠陥のない表面に
ある場合の光電変換ＩＩ（８７）。

（８８）からの信号なＩ霞、レーザービーム（２６）が
欠陥ＫＴｏる場合の信号の最小値をＩ−とする。このＸ
ｌ及びＩ−は前述の面領に比例する。そして、欠陥検出
感度Ｓを と定義する。この式は、Ｉ−とＩ−の差が大きければ欠
陥が見つけやすいことを示している。

まず、第１の光電変換器（８７）での信号について説明
する。但し、便宜上、散乱領−竺線状であると仮定する
。即ち、レーザービーＡ　（２６）の径全体の寄与を計
算するのではなく、走査線上からの寄与のみを考慮する
。

（１）欅さ４が小さく第１０光電変換器（＄７）の受光
曹全菖に−み（２２）から０ＩＩＣ乱光が入射する場合
。

Ｉ−を求めるには、第１０光電変換器（８７）の受光面
上Ｏ黴小線素今を考える。この線素ｄｌから見た散乱領
域の面積は・である。従って ＝’（ｈ　ｈ）　　　　　・・・・・・・・・　（２）
次にＩ−を求める。この時のレーザービームに）は、ｌ
Ｉみ（２２）の壁面（２２ｂ）に締するように位置する
。Ｉｋ＆領域のうち線素りから見て、壁面（２２ｂ）に
よって遮蔽される長さを第゛２１図に示されるように４
とする。すると、 ｄＩｏｃ　（ａ　−４）今　　　　・・・・・・・・・
・・　（３）となゐ。又、４は三角形の相似から ル：４冨ｊ＝１ 、”、　４　＝　−Ａ　　　　　　　・・・・・・・・
・・・　（４）でおる。従りて、（３）　、　（４）式
によυｊＩｏｃ（必−一）１リ　　　・・・・・・・・
・　（５）ν １０、 となる。

９Ｌ−）てＳは（１）　、　（２）　、　（６）式より
ν鵞 ＬＬｔｐ− ν１ と亀る。

ｌ）深さ４が（１）の場合よ〉深く、光電変換器の受光
面の一部にしか窪み（２２）からの散乱光が入射する場
合。

第ｎ図に示されるように、最小値Ｉ―の評価に際し第１
の光電変換器（ｓ７）の１６以上は散乱光が入射し、ｈ
〜ν、迄はｌ１ＥＩＬ光が入射しないとすると、ｙ、　
：　ｊｌ　ｍ　４　：畠 へｔ、諺−１・・・・・・・・・・・・・・・　（８）
となる。

そこでＩ−は（５）、（ａ）式より ν１ ＝・（ｈ　　ｐｅ　）　　ｍＡ　Ｊ→−・・・・・・・
・・（９）ν・ となる。

（ＩＩ）深さシが大きく、光電変換器の受光面には、散
乱光が全く入射しない場合。

これは０１）の特殊な場合であり、１゜→ν雪とすれば
よい。よって、 ８＝１　　　　　　　　・・・・・・・・・・・　Ｑｌ
）となる。第２０光電変換器（８８）での欠陥検出感度
Ｓは、（７）、　００，０９式で１を（１−リにすれば
よい。

第ｎ図に°は、欠陥検出感度Ｓと窪み（２２）の深さ直
との関係をレーザービーム径の諸値について示している
。この時の測定系は、第ｎ図に示される窪み（２２）の
端とＰｏとを結ぶ曲線と被検査表面とのなす角θ＝　３
３０　、χ＝１２．５■、ｊｇ＝２５１１１１１である
。

曲線（２００）は、ａ＝Ｑ、１ｍ、曲線（２０１）は、
ａ　＝　Ｑ、２ｍ。

曲線（２０２）は、ａ　＝　Ｑ、３　ｗｘ　、曲線（２
０３）は１．　＝　９．４　ａｌｌ。

“：。

曲ＩＩＩ　（２０４）は、ａ＝９．５ｍの場合である。

これらの曲線よシパラメータを適切に遺べば、欠陥検出
信号Ｓと窪み（２２）の深さ１との間に比例関係が存在
することがわかる。従って、欠陥検出信号８から、窪み
（２２）の深さ４が測定宴れる。

又、レープ−ビームｌｋＫよ抄欠陥検出信号８０傾きが
変化する。第謁−によると、レーザービーム径が小さく
なると、信号Ｓの傾きが急になり、同一の膳みＣ２２）
　Ｋ対しては感度が上昇する。即ち、小さい窪み（２２
）迄を検出しうる。第ｎ図（ａ）はＡ　Ｍ　０．２１１
１゜Ｓ匈０．５１１．４岬ｏ、ｏｓｍの場合の第１の光
電変換器０３７）の出力波形を示している。

第δｌ−）は、ａ、Ｉｗｏ、３１ｍ、　８＆ｔ０．４６
　、４４０．０８ｓａｉの場合、第６図（Ｃ）は、ａｊ
ｖＯ，ｓｍ、　ｓｈｇｏ、ｉｏ、　ｚ＝ｏ、ｏｓｍの場
合の測定結果である。１が小さい程波形に凹凸が激しく
、情報量が多い。

次に、光電変換器（＄７）と被検査表面との位置関係と
欠陥検出感度Ｓとの関連について説明する。

第ｎ図に示され為よう′＆一定系において、廖＝１２．
５諺。

ａζ０．３腸としてＰｏを変化させる。この時の欠陥検
出感度８は、第４図に示されるように、νｏ；３．Ｑ　
ｇｌ　　　、　。

の場合には、曲＠　（２０５）と、ＰＩｇ　＆、５　ｗ
ｓ　（Ｄ場合Ｋａ、曲線（２０６）と、ｉｆ＠　−＆Ｏ
ＩＩＩの場合には、曲線（２０７）と、νｅ　ｘ　１１
．５ｍの場合には、ａｌｌ（２０ｇ）となった。

又、第１の光電変換器（８７）からの出力波形は、）＠
　＃　５．５闘Ｃｅ−２３°）　、　８＝０．６４．　
Ｊ＝０．０８簡の場合、第Ｕ図（ａ）に示されるような
波形が、ｈζ８．０■（０耽３３°）。

８　＝　０．４８　、　Ｊ　＝　０．０８１１ｉ１の場
合、第四図Φ）に示されるような波形が、ン◎叫１１．
５　Ｍ　（θζ４３°）、Ｓ舛０．３３゜ｊ＝０．０８
ｓａｍの場合、第四図（Ｃ）に示されるような波形が各
々得られた。

これらの結果からもわかるように、光電変換器と被検査
表面とが近づくと、感度が上昇する。

又、この実施例での測定系では、焦点深度が比較的大き
くなるので、被検査表面の位置設定はラフで喪い。シェ
ーディングは、１個の光電変換器からの波形には生じて
しまう。又、第１及び第２０光電変換器（８７）、　（
８Ｂ）からの出力波形の変化は、その位置関係からもわ
かるように、互に反対である。そこで、第１及び第２の
光電変換器（８７）、　（８８）の出力波形を加え合わ
せると、シェーディングが補正される。第１６図に示さ
れる不良品判定部（１０５）で、第１及び第２の光電変
換ａ　（８７）、　（８Ｂ）の出力の和をとっているの
で、シェーディングが補正され良信号によって判定を行
っている。

この実施例での外観検査装置の特徴は、以下のとおりで
ある。

（１）肉隈では見にくい浅い欠陥（４〜０．１１Ｅｌ）
迄検出可能である。

（２）第１及び第２０光電変換器（８７）、　（８Ｂ）
の差信号により欠陥の種別（凹、凸、汚れ）判定が可能
である。

（３１＠　１　及び第２の光電変換ＩＩ（８７）、　（
１１ｇ）の和信号により、散乱光のシェーディングが補
正される。

（４）測定系のパラメータ（レーザービームｌｉ及び光
電変換器の位置）により、欠陥の検出感度、即ち、検出
限界を制御しうる。

（５）被検査表面の位置設定はラフで嵐い。

〔発明の他の実施例〕

他の実施例として第９図に示されるように、被検査体（
８６）を固定し２債のガルパノミテー（８４Ｍ）。

（８４ｂ）を用いて、レーザービームを２次元走査を行
ってもよい。この場合には、被検査体（８６）を、駆動
源（３００）　Ｋようで回転する回転テーブル（３０１
）の上に設けると、４方向の面の検査が行える。

ガルバノミラー（８４ｂ）は、第四図の矢印（３０２）
に示される方向にレーず−ビームを振る。ガルノ（ノン
ラー（８４ｍ）は、矢印（２９）と―直な方向にレーザ
ービームな振る。その他の構成は、前述の実施例と同様
である。

次に、両側面検査可能な装置について説明する。

仁の装置は、第（資）図に示されるように、レーザー光
源（３０５）と、このレーザー光源（３０５）からのレ
ーザービームを平行線束にするコリメータ系（３０６）
と、このコリメータ系（３０Ｇ）からのレーザービーム
を一次元的に走査させるガルバノミラ−（３０７）と、
このガルバノミラ−（３０７）によって−次元走査され
るレーザービームの一部を直進させ、残り゛を反射させ
、光路を２分割するハーフミラ−（３０８）と、このハ
ーフミラ−（３０ｇ）によって分割されたレーザービー
ムを反射させ被検岸Ｋ　（３０９）　Ｏ２（１１面上に
照射させる第１及び第２のｔ　：Ｗ　−（３１０ａ）。

（３１０ｂ）と、被検査体（３０９）の２側面を見込む
ようにして配置される２対の光電変換器（３１１ａ）、
　（３１１ｂ）。

（３１２ｍ）、　（３１２ｂ）とから成る。

ハーラミラー（＄０４１）を用いてレーザービームを２
方向に分割し九点に４１１徴がある。信号処理は、前述
の実施例と同様である。

以上、この発明についていくつかの実施例を示し九が、
この発＠拡、これらの実施例に何等拘束されるものでは
ない。例えば、２個の光電変換器の位置は、レーザービ
ームの走査開始側及び走査終了側に設ければよい、又、
必ずしも被検査表間に垂直でなくとも、ＩｋｌＬ光を受
光できる位置に設ければよい。対称に設ける必要もきい
、但し、増幅器の増幅率を適尚に調整することが好まし
い。

光学系も、実施例に限定されることなく、レーザービー
ムの走査方法は任意である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被検査体であるフォトカップ２−の外観を示
す斜視図、第２図乃至第７図はこの発明の詳細な説明す
る九−の図、第８図乃至第（資）同社、実施例を説明す
る図である。 （８２）・・・レーず一光源 （８３）・・・コリメータ系 （８４）・・・ガルバノメータ （８７）・・・第１８光電変換器 （８８）・・〜第２０光電変換器 （９３）・・・信号処理装置 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図 第３図 ■ 第４図 第５図 第６図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 （Ｄ＋） 第１１図 第１２図 第１３図　第１４図　第１５図 第１６図 第１７　ｉ！！Ｑ 第１８図 ＬＡ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｌム
ノ第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図 第２４図 第２５図 （久） （ムノ （Ｃ〕 第２８図 （久） 第２９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー光源と、このレーザー光源からのレーザ
   ービームを被検査体上に走査させる光学系と、この光学
   系からのレーザービームが前記被検査体によって散乱さ
   れる狽すであって、前記レーザービームの走査開始側及
   び走査終了側に設けられ前記散乱されるレーザービーム
   を受光し電気信号に変換する第１及び第２の光電変換器
   と、この第１及び第２０光電変換器からの電気信号を用
   いて、欠陥の種類及び大きさを識別する信号処理装置と
   を備えることを特徴とする表面検査装置。
2. （２）信号処理装置を、第１及び第２の光電変換器から
   の電気信号の最小値を検出する第１及び第２の検出部と
   、この第１及び第２の検出装置によ抄検出された前記第
   １及び第２の光電変換器からの電気信号の最小値の出現
   時刻に基づいて、欠陥の種類を識別する判定部とから構
   成することを特徴とする特、−！ｌ：請求の範囲第１項
   記載の表面検査装置。
3. （３）信号処理装置を、第１及び第２の光電変換器から
   の電気信号の最小値を測定し欠陥の大きなを測定する不
   良品判定部から構成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の表面検査装置。
4. （４）信号処理装置を、欠陥の種類を識別する判定部と
   、欠陥の大きなを測定する不良品判定部とから構成し、
   欠陥の種類及び欠陥の大きさに応じて、被検査体の艮又
   は不良の判定を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の表面検査装置。
5. （５）レーザー光源からのレーザービームの径を、検出
   する欠陥の大きさにより変化させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の表面検査装＃５゜