(57)【要約】【課題】撮像距離及びタイムタクトを短くした外観検査装置及び外観検査方法の提供。【解決手段】走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズのうち、任意のテレセントリックレンズ１８ｃ及び１８ｄを移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置し、他のテレセントリックレンズ１８ａ及び１８ｂを移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したことにより、移動ステージ上の被検査対象物に対する走査線を走査方向に対して密接して配置することができ、これによりラインセンサ１３の視野間隔を短くしたもの。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被検査対象物上の走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズを用いて被検査対象物を撮像検査する外観検査装置であって、
前記板状の被検査対象物を搭載してＸＹ方向に移動する平板状の移動ステージと、
該移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置した複数の垂直配置テレセントリックレンズと、
該移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置した複数の平行配置テレセントリックレンズと、
前記複数の垂直配置テレセントリックレンズから出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、
前記複数の水平配置テレセントリックレンズから出射した走査光を入射して反射する複数の反射鏡と、
該複数の反射鏡が反射した出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、
前記複数のラインセンサにより光電変換した画像信号を入力として被検査対象物の画像信号を処理する画像処理部とを備えた外観検査装置。
【請求項２】
前記複数の垂直配置テレセントリックレンズが被検査対象物の隣接する２つの所定の走査領域を走査する位置に配置され、
前記複数の平行配置テレセントリックレンズが前記垂直配置テレセントリックレンズが走査する所定の走査領域と隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置された請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記複数の垂直配置テレセントリックレンズと前記複数の平行配置テレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に配置した請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記垂直配置テレセントリックレンズが被検査対象物の所定の走査領域を走査する位置に配置され、
前記平行配置テレセントリックレンズが前記垂直配置テレセントリックレンズが走査する所定の走査領域と隣接する走査領域を走査する位置に配置された請求項１記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記垂直配置テレセントリックレンズと前記の平行配置テレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に複数配置された請求項４記載の外観検査装置。
【請求項６】
板状の被検査対象物上の走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズと、前記板状の被検査対象物を搭載してＸＹ方向に移動する平板状の移動ステージと、前記複数のテレセントリックレンズから出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、前記複数のラインセンサにより光電変換した画像信号を入力として被検査対象物の画像信号を処理する画像処理部とを備えた外観検査装置の外観検査方法であって、
前記複数のテレセントリックレンズのうち、任意のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置し、他のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置し、前記平行に配置したテレセントリックレンズに被検査対象物から反射した走査光を反射して入光する反射鏡とを設け、前記移動ステージを移動させながら被検査対象物から反射された走査光をテレセントリックレンズを介してラインセンサに入光させながら外観検査を行う外観検査方法。
【請求項７】
前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズを被検査対象物の隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置し、
前記移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズを前記走査した走査領域と隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置した請求項６記載の外観検査方法。
【請求項８】
前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズと移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に配置した請求項６記載の外観検査方法。
【請求項９】
前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズを被検査対象物の所定の走査領域を走査する位置に配置し、
前記移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズを前記所定の走査領域と隣接する走査領域を走査する位置に配置した請求項６記載の外観検査方法。
【請求項１０】
前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズと移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に複数配置した請求項９記載の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細部品の外観を光学的に検査することができる外観検査装置及び外観検査方法に係り、特に工程作業時間（タクトタイム）を短縮することができる外観検査装置及び外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子部品は微細化しており、例えばＬＳＩのリード端子を基板に接続するＬＳＩパッドは、幅２７０μｍ、奥行き１９０μｍ、高さ４５μｍの立方体形状を成し、凹凸、付着物、欠け、張り出し等の形状の異常がないか否かを１０μｍ以上の精度で外観検査を行う必要が有る。
【０００３】
従来技術による外観検査装置は、図７に示す如く、ＬＳＩバッド１０を２０００個を一群として６箇所に形成されたベース１１上に複数のラインセンサ１３を配置し、このラインセンサ１３を矢印Ａ方向に走査することによって光学的検査を行う様に構成されている。
【０００４】
このラインセンサ１３は、図６に示す如く、同軸照明１７を有するテレセントリックレンズ１８を介して走査線９１を光学的に矢印Ａ方向に走査する。このテレセントリックレンズとは、主光線が焦点を通るように配列したことにより、主光線が光軸に対して平行なレンズ（画角が０゜となるレンズ）であり、通常のレンズでは物体が光軸方向に移動すると像の大きさが変わるために測定誤差が発生するものであるのに対して物体の位置が移動しても像の大きさが変わらない特性と、視差による画像の歪みが生じない特性と、同軸照明１７との併用によって平板な板状のワークについて安定した画像が取り込める特性とを有する。
【０００５】
尚、前述の微細部品の外観を光学的に検査することができる外観検査装置が記載された文献としては、下記特許文献１が挙げられ、この特許文献１には、平板状の検査対象物を方向Ａに沿って移動させる移動手段と、検査対象物の移動平面に対して平行に間隔をあけかつ検査対象物の移動方向Ａに交差する方向に沿って配置された直線状の照明手段と、該照明手段から出射される光を、検査対象物の移動方向Ａに向かって斜め前方または斜め後方またはその両方向から入射させる入射方向設定手段と、検査対象物で反射された光を撮像するラインセンサカメラを具備する構成とすることによって、部品の装着方向に影響されることなく、精度の高い検査を可能とする技術が記載されているものの、比較的大径のテレセントリックレンズを用いた検査装置については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平１１−１６００３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したテレセントリックレンズを用いた外観検査装置は、テレセントリックレンズ１８が、走査を行う視野幅（走査線の長さ）Ｌ０４に対してレンズ筒が倍の寸法（例えば視野幅Ｌ０４＝２０ｍｍに対して全画素幅Ｌ０２＝４０ｍｍ）が必要となり、このため図７に示したＬＳＩパッド群が３×３配置されたベース１１上を走査するためには、テレセントリックレンズ１８の円筒幅が図に円形で示した如く６箇所に配置され、ベース１１を複数のテレセントリックレンズ１８に対して相対的に８５．４ｍｍ移動させなければならず、このため１つのラインセンサの視野間隔が冗長となって撮像距離及びタイムタクトが長くなると言う不具合があった。
【０００８】
本発明の目的は、ラインセンサの視野間隔を短くすることにより撮像距離及びタイムタクトを短くすることができる外観検査装置及び外観検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、板状の被検査対象物上の走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズを用いて被検査対象物を撮像検査する外観検査装置であって、
前記板状の被検査対象物を搭載してＸＹ方向に移動する平板状の移動ステージと、
該移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置した複数の垂直配置テレセントリックレンズと、
該移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置した複数の平行配置テレセントリックレンズと、
前記複数の垂直配置テレセントリックレンズから出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、
前記複数の水平配置テレセントリックレンズから出射した走査光を入射して反射する複数の反射鏡と、
該複数の反射鏡が反射した出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、
前記複数のラインセンサにより光電変換した画像信号を入力として被検査対象物の画像信号を処理する画像処理部とを備えたことを第１の特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記第１の特徴の外観検査装置において、前記複数の垂直配置テレセントリックレンズが被検査対象物の隣接する２つの所定の走査領域を走査する位置に配置され、前記複数の平行配置テレセントリックレンズが前記垂直配置テレセントリックレンズが走査する所定の走査領域と隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置されたことを第２の特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記第２の特徴の外観検査装置において、前記複数の垂直配置テレセントリックレンズと前記複数の平行配置テレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に配置したことを第３の特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記第１の特徴の外観検査装置において、前記垂直配置テレセントリックレンズが被検査対象物の所定の走査領域を走査する位置に配置され、前記平行配置テレセントリックレンズが前記垂直配置テレセントリックレンズが走査する所定の走査領域と隣接する走査領域を走査する位置に配置されたことを第４の特徴とする。
【００１３】
また本発明は、該第４の特徴の外観検査装置において、前記垂直配置テレセントリックレンズと前記の平行配置テレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に複数配置されたことを第５の特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、板状の被検査対象物上の走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズと、前記板状の被検査対象物を搭載してＸＹ方向に移動する平板状の移動ステージと、前記複数のテレセントリックレンズから出射した走査光を入射して画像信号に光電変換を行う複数のラインセンサと、前記複数のラインセンサにより光電変換した画像信号を入力として被検査対象物の画像信号を処理する画像処理部とを備えた外観検査装置の外観検査方法であって、
前記複数のテレセントリックレンズのうち、任意のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置し、他のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置し、前記平行に配置したテレセントリックレンズに被検査対象物から反射した走査光を反射して入光する反射鏡とを設け、前記移動ステージを移動させながら被検査対象物から反射された走査光をテレセントリックレンズを介してラインセンサに入光させながら外観検査を行うことを第６の特徴とする。
【００１５】
また本発明は、該第６の特徴の外観検査方法において、前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズを被検査対象物の隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置し、前記移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズを前記走査した走査領域と隣接する２つの走査領域を走査する位置に配置したことを第７の特徴とする。
【００１６】
また本発明は、該第７の特徴の外観検査装置において、前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズと移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に配置したことを第８の特徴とする。
【００１７】
また本発明は、該第６の特徴の外観検査方法において、前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズを被検査対象物の所定の走査領域を走査する位置に配置し、前記移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズを前記所定の走査領域と隣接する走査領域を走査する位置に配置したことを第９の特徴とする。
【００１８】
また本発明は、該第９の特徴の外観検査装置において、前記移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置したテレセントリックレンズと移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したテレセントリックレンズとを走査方向と垂直方向に交互に複数配置したことを第１０の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による外観検査装置及び外観検査方法は、走査線幅に比べて全画素幅が大きい複数のテレセントリックレンズのうち、任意のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が垂直になるように配置し、他のテレセントリックレンズを移動ステージの面に対して光軸が移動ステージの面と平行になるように配置したことにより、移動ステージ上の被検査対象物に対する走査線を走査方向に対して密接して配置することができ、これによりラインセンサの視野間隔を短くすることにより撮像距離及びタイムタクトを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による外観検査装置の全体構成を示す図。
【図２】本実施形態による外観検査装置の全体構成配置を示す図。
【図３】本実施形態による外観検査装置の走査を説明するための図。
【図４】本実施形態による外観検査装置の光学系を示す図。
【図５】本実施形態による外観検査装置の構成部位を示す図。
【図６】テレセントリックレンズを説明するための図。
【図７】従来技術による外観検査装置の走査を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態による外観検査装置を図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態による外観検査装置の全体構成は、図１に示す如く、ＬＳＩパッド走査領域９０に対して分割して走査する４つのラインセンサ１３と、該ラインセンサ１３中の２つの走査線上の光を反射する２つの反射鏡１６と、後述する画像処理部３０による画像の解析と、該画像処理部３０により入力した解析結果の表示を行うパーソナルコンピュータ５０とから構成される。
【００２２】
前記外観検査装置の全体構成配置は、図２に示す如く、第１の走査領域を光学的に走査するための第１光学系と、第２の走査領域を光学的に走査するための第２光学系と、第３の走査領域を光学的に走査するための第３光学系と、第４の走査領域を光学的に走査するための第４光学系とから構成される。
【００２３】
前記第１光学系は、同軸照明１７ａから照射した光を第１照射領域に照射し、その反射光を受光してレンズ光軸に対して平行に偏光して出射するテレセントリックレンズ１８ａと、第１照射領域からの反射光を入反射して前記テレセントリックレンズ１８ａに入射する反射鏡１６ａと、前記テレセントリックレンズ１８ａから出射した走査光を受光するラインセンサ１３ａとから構成される。
【００２４】
前記第２学系は、同軸照明１７ｂから照射した光を第２照射領域に照射し、その反射光を受光してレンズ光軸に対して平行に偏光して出射するテレセントリックレンズ１８ｂと、第２照射領域からの反射光を入反射して前記テレセントリックレンズ１８ｂに入射する反射鏡１６ｂと、該反射鏡１６ｂから反射した走査光を受光するラインセンサ１３ｂとから構成される。
【００２５】
前記第３光学系は、同軸照明１７ｃから照射した光を第３照射領域に照射し、その反射光を受光してレンズ光軸に対して平行に偏光して出射するテレセントリックレンズ１８ｃと、前記テレセントリックレンズ１８ｃから出射した光を受光するラインセンサ１３ｃとから構成される。
【００２６】
前記第４光学系は、同軸照明１７ｄから照射した光を第４照射領域に照射し、その反射光を受光してレンズ光軸に対して平行に偏光して出射するテレセントリックレンズ１８ｄと、該テレセントリックレンズ１８ｄから出射した光を受光するラインセンサ１３ｄとから構成される。
【００２７】
特に本実施形態による光学系は、第１走査領域を走査する第１光学系と該第１走査領域と隣接する第２走査領域を走査する第２光学系とを走査領域面に対して平行な方向に配置すると共に、前記第３走査領域を走査する第３光学系と該第３領域と隣接する第４領域を走査する第４光学系とを走査領域面に対して垂直方向に配置するように構成している。
【００２８】
前記第１及び第２光学系は、図４（ａ）に示す如く、被検査物（ベース１１）の移動方向に対して走査領域が重複しないように対向して配置され、被検査物からの反射光を反射鏡１６ａ及び１６ｂによって９０度偏光し、それぞれの光をテレセントリックレンズ１８ａ及び１８ｂに入射し、該テレセントリックレンズ１８ａ及び１８ｂから出射した走査光をラインセンサ１３ａ及び１３ｂが入射することによって、隣接した第１及び第２領域を光学的に走査することができる。尚、走査領域は後述する画像処理部により削除できるため重複しても良い。
【００２９】
前記第３及び第４光学系は、図４（ｂ）に示す如く、被検査物（ベース１１）の移動方向に対して走査領域が重複しないように垂直に配置され、被検査物からの反射光をテレセントリックレンズ１８ｃ及び１８ｄに入射し、該テレセントリックレンズ１８ｃ及び１８ｄから出射した光をラインセンサ１３ｃ及び１３ｄが入射することによって、隣接した第３及び第４領域を光学的に走査することができる。尚、走査領域は後述する画像処理部により削除できるため重複しても良い。
【００３０】
本実施形態による外観検査装置全体の構成部位は、図５に示す如く、第１の光学系部２０ａと、該第１光学系部２０ａから出射した反射光を入力するラインセンサ１３ａと、該ラインセンサ１３ａが光電変換により電気信号により変換した画像データを入力し、ＬＳＩパッドの画像を抽出する画像処理部３０ａと、第２の光学系部２０ｂと、該第１光学系部２０ｂから出射した走査光を入力するラインセンサ１３ｂと、該ラインセンサ１３ｂが光電変換により電気信号により変換した画像データを入力し、ＬＳＩパッドの画像を抽出して形状異常を判定する画像処理部３０ｂと、図示しない第３及び第４の光学系／ラインセンサ／画像処理部と、前記該画像処理部３０ａ他から出力された判定結果と形状異常部位の画像をＬＡＮ４０を介してＬＡＮインタフェース５１を介して入力し、ＬＳＩパッドの形状異常を表示するパーソナルコンピュータ５０と、該パーソナルコンピュータ５０のモータコントローラ５２によりモータドライバ５４及び５５を制御して被検査物（ベース１１）をＸＹ方向に移動するＸＹステージとを備える。
【００３１】
前述のように構成された本実施形態による外観検査装置は、図３に示す如く、被検査物（ベース１１）の上面側から観た場合、テレセントリックレンズ１８ａ及び１８ｂの軸方向が被検査物の面に対して平行に配置し、テレセントリックレンズ１８ｃ及び１８ｄを被検査物の面に対して垂直に配置したことによって、視野間隔を図７に示した従来に比べて半分（４２．７ｍｍ）にすることにより撮像距離及びタイムタクトを短くすることができる。
【００３２】
即ち、本実施形態による外観検査装置は、被検査対象物上の視野幅Ｌ０４に比べて全画素幅Ｌ０２が大きい構造の複数のテレセントリックレンズを、光軸がベース面に対して垂直及び水平になるように配置することによって、ラインセンサの走査線を従来と比較して密接して配することができ、これによって撮像距離及びタイムタクトを短くすることができる。
【００３３】
尚、本実施形態においては、２つのテレセントリックレンズを同一の配置として交互に配置する例を説明したが、本発明はこれら限られるものではなく、例えば垂直と水平配置のテレセントリックレンズを交互に配置する等の他の配置を行っても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１３、１３ａ〜１３ｄ：ラインセンサ、１６、１６ａ、１６ｂ：反射鏡、１７、１７ａ〜１７ｄ：同軸照明、１８、１８ａ〜１８ｄ：テレセントリックレンズ、２０ａ、２０ｂ：光学系部、３０、３０ａ、３０ｂ：画像処理部、５０：パーソナルコンピュータ、５１：ＬＡＮインタフェース、５２：モータコントローラ、５４：モータドライバ、９０：パッド走査領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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