Sachverhalt: A. X._, geb. 1973, verging sich Ende August 2006 an der achtjährigen A._. Er lockte sie in eine Baubaracke, gab ihr einen Zungenkuss, griff sie an Scheide und After aus, leckte sie an der Scheide und versuchte, mit seinem Glied in den After einzudringen bzw. drang in den Scheidenvorhof ein. Anschliessend veranlasste er das Opfer, ihn manuell bis zum Samenerguss zu befriedigen. B. Das Obergericht des Kantons Solothurn verurteilte X._ am 14. April 2010 zweitinstanzlich wegen Vergewaltigung, sexueller Handlungen mit einem Kind und mehrfacher Übertretung des Betäubungsmittelgesetzes zu einer Freiheitsstrafe von 5 Jahren und zu einer Busse von Fr. 200.--. Es ordnete eine stationäre therapeutische Massnahme in einer geeigneten Einrichtung an. C. Gegen dieses Urteil wendet sich X._ mit Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, die vom Obergericht ausgesprochene stationäre Massnahme sei aufzuheben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Beiordnung seines Rechtsvertreters als unentgeltlicher Rechtsvertreter.