JPH095048A

JPH095048A - 表面形状測定装置

Info

Publication number: JPH095048A
Application number: JP7150037A
Authority: JP
Inventors: Minako Sugiura; 美奈子杉浦; Shigeo Kubota; 重夫久保田; Naoya Eguchi; 直哉江口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1997-01-10
Also published as: US6459493B1

Abstract

(57)【要約】【構成】第２高調波発生素子２は、基板表面７に向け
て波長１０６４ｎｍの基本波レーザ光の第２高調波光と
なる波長５３２ｎｍのレーザ光を出射する。照射光学系
３は、上記レーザ光を垂直に基板表面７に線状に照射す
る。観測系８は、照射光学系３の光軸Ｌ_i方向と異なる
方向に光軸Ｌ_oを有し、かつ基板表面７の高さ方向であ
る厚み方向と共役となるように配置された２次元撮像装
置であるＣＣＤ撮像素子１０を備えて、照射光学系３が
基板表面７に照射した上記線状光の形成する光切断像を
観測する。そして、画像処理系は、観測系８が観測した
上記光切断像の画像データに画像処理を施す。【効果】表面形状をＳ／Ｎの劣化を抑制し正確に測定
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物面に光を照射
し、該面により生じる反射光の変化に応じて上記被測定
物面形状を測定する表面形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラ一体型ビデオテープレコーダ，ワ
イドテレビジョン受像機に代表される電子機器の小型，
高性能化に伴い、電子部品の高密度実装技術が注目され
ている。このため、例えば回路基板におけるクリームハ
ンダ塗布後のハンダ厚測定や部品実装後の実装状態の検
査等に正確さが要求されるようになっている。

【０００３】例えば、クリームハンダ塗布直後のハンダ
厚検査はレーザダイオードやＨｅ−Ｎｅレーザから波長
６３０ｎｍ〜８１０ｎｍのレーザ光をハンダが塗布され
た被測定物面に照射し、その反射光を電荷結合素子（Ch
arged Coupled Devaice、ＣＣＤ）を用いた撮像素子や
位置検出センサで検出しハンダ厚みを測定している。

【０００４】このようなハンダ厚みを測定するハンダ厚
測定装置のような表面形状測定装置について図８を参照
しながら説明する。この表面形状測定装置５０は、レー
ザ光源５１が出射した波長６３２．８ｎｍ〜８３０ｎｍ
の拡散レーザ光をコリメータレンズ５２で平行レーザ光
とした後、凹状シリンドリカルレンズ５３，凸状シリン
ドリカルレンズ５４を用いて被測定物面５５に垂直に線
状に照射する。コリメータレンズ５２，凹状シリンドリ
カルレンズ５３，凸状シリンドリカルレンズ５４が構成
する照明光学系の光軸に対して斜め方向に反射した被測
定物面５５からの反射光は、結像用レンズ５６を介して
２次元撮像素子であるＣＣＤ撮像素子５７に垂直に入射
する。ＣＣＤ撮像素子５７は、上記反射光から被測定物
面５５の形状により生ずる輝線の形状を検出する。

【０００５】上記検出情報は、例えば画像処理用のコン
ピュータに取り込まれる。画像処理用のコンピュータ
は、位置が異なる２つの観測点と１つの被測定点に三角
測量法を適用して、被測定点の座標と観測点間の距離と
視覚から上記測定物面の形状を演算処理して求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、表面形状測
定装置５０は、ＣＣＤ撮像素子５７を上記反射光の光軸
に対して垂直に配置し、被測定物５５に照射される上記
レーザ光の光軸に対しては斜めに配置して、被測定物面
形状により生ずる輝線の形状を検出している。

【０００７】このため、ＣＣＤ撮像素子５７上には、被
測定物面５５の基準面からの高さ（厚み）による上記レ
ーザ光の照射線状の幅の変化、及びＣＣＤ撮像素子５７
上の像位置の違いによるピンボケが重なり、光切断像が
大きく拡大される。したがって、表面形状測定装置５０
では、厚みの異なる面での光切断像の信号強度の差異が
非常に大きくＳ／Ｎが悪くなり、測定分解能が低下し、
正確な演算処理が行えなくなるので、上記測定物面の形
状の正確な測定ができない。

【０００８】また、上記表面形状測定装置５０で上記ク
リームハンダ塗布後のハンダ厚測定をしようとすると、
ハンダに隣接するレジスト面を基準面とするために、信
頼性の高い形状測定ができなくなる。

【０００９】これは、上記レーザ光源５１から出射され
る波長６３２．８ｎｍ〜８３０ｎｍの上記レーザ光のレ
ジスト成分に対する反射率と、ハンダ部分に対する反射
率とが大きく異なるためである。図９に、レジスト成分
に対する反射率分光特性を示す。上記波長のレーザ光の
上記レジスト成分に対する反射率は、０．５％以下であ
る。一方、ハンダ部分の反射率は約７０％であり、その
差は１００倍以上である。このため、ハンダ部分のビデ
オ信号が飽和しないように設定した場合、レジスト部分
とハンダ部分のビデオ信号強度の差異が非常に大きく、
Ｓ／Ｎが悪くなりレジスト部のビデオ信号が正確に検出
できなくなり、信頼性の高い形状測定が不可能となる。

【００１０】また、上記レーザ光を線状に集光した場
合、レジスト部分とハンダ部分で線幅にも大きな差異が
できるため測定精度が悪くなる。

【００１１】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、高い信頼性でかつ高精度のもとに被測定物面形
状の測定を行える表面形状測定装置の提供を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面形状測
定装置は、上記課題を解決するために、光を出射する光
源と、上記光源からの上記光を垂直に上記被測定物面に
線状に照射する照射光学系と、上記照射光学系の光軸方
向と異なる方向に光軸を有し、かつ上記照射光学系の光
軸方向である被測定物高さ方向と共役となるように配置
された２次元撮像素子を備えて、上記照射光学系が上記
被測定物面に照射した線状光の形成する光切断像を観測
する観測系と、上記観測系が観測した上記光切断像の画
像データに画像処理を施す画像処理系とを備えて成る。
ここで、上記光源は、波長域４７５〜５６０ｎｍの光を
出射する。

【００１３】また、本発明に係る表面形状測定装置は、
上記課題を解決するため光を出射する光源と、上記光源
からの上記光を斜めに上記被測定物面に線状に照射する
照射光学系と、上記被測定物面に対して垂直な方向に配
置した２次元撮像素子を備えて、上記照射光学系が上記
被測定物面に照射した線状光の形成する光切断像を観測
する観測系と、上記観測系が観測した上記光切断像の画
像データに画像処理を施す画像処理系とを備えて成る。
ここで、上記光源は、波長域４７５〜５６０ｎｍの光を
出射する。

【００１４】

【作用】本発明に係る表面形状測定装置は、照明光学系
に光源からの上記光を垂直に上記被測定物面に線状に照
射させ、観測系に照射光学系の光軸方向と異なる方向に
光軸を持たせ、かつ上記照射光学系の光軸方向（被測定
物高さ方向）と共役となるように配置した２次元撮像素
子を備えさせて上記被測定物面に照射された上記線状光
の形成する光切断像を観測させる。このため、被測定物
面で基準面からの高さに大きな差異がある場合でも、光
切断像の線幅に大きな差異を生じさせない。

【００１５】また本発明に係る表面形状測定装置は、照
射光学系に光源からの上記光を斜めに上記被測定物面に
線状に照射させ、観測系に上記被測定物面に対して垂直
な方向に配置した２次元撮像素子を備えさせて上記被測
定物面に照射された上記線状光の形成する光切断像を観
測させる。このため、上記光切断像は、上記２次元撮像
素子上で縦横等倍に拡大され、上記被測定物面の厚みに
応じて上記２次元撮像素子の撮像面上の異なる位置に現
れる。

【００１６】また、これらの表面形状測定装置では、レ
ジスト成分に対する反射率強度がその最大値に対して７
５％以上である波長域４７５〜５６０ｎｍの光を出射す
る光源を用いるので、レジスト部での反射光強度が従来
に比べ２０ｄＢ以上改善され、レジスト部以外の部分の
反射率との差異も縮小される。また、上記光が被測定物
上に線状に集光されたとき線幅に大きな差異が発生しな
い。このため、面形状の正確な測定が可能となる。

【００１７】また、上記光源の出射する上記光は、可視
域レーザー光であるため被測定物面上での照射部分が見
える。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る表面形状測定装置の実施
例について図面を参照しながら説明する。この実施例
は、クリームハンダ塗布後の基板表面にレーザ光を照射
し、該基板表面により生じる反射レーザ光の変化に応じ
て上記ハンダの厚みを測定するようなハンダ厚測定装置
である。

【００１９】図１に示すように、このハンダ厚測定装置
１は、上記基板表面７に向けて波長１０６４ｎｍの基本
波レーザ光の第２高調波光となる波長５３２ｎｍのレー
ザ光を出射する第２高調波発生素子２と、この第２高調
波発生素子２からの上記レーザ光を垂直に基板表面７に
線状に照射する照射光学系３と、この照射光学系３の光
軸Ｌ_i方向と異なる方向に光軸Ｌ_oを有し、かつ基板表面
７の高さ方向（厚み方向）と共役となるように配置され
た２次元撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素
子１０を備えて、照射光学系３が基板表面７に照射した
上記線状光の形成する光切断像を観測する観測系８と、
観測系８が観測した上記光切断像の画像データに画像処
理を施す画像処理系とを備えて成る。

【００２０】ここで、照射光学系３は、第２高調波発生
素子２から出射される上記レーザ光を平行光束とするコ
リメータレンズ４と、このコリメータレンズ４を介した
平行レーザ光の一方向を拡大するシリンドリカルレンズ
５と、このシリンドリカルレンズ５を介した上記レーザ
光の上記一方向を基板表面７上で拡大し、かつ拡大した
方向と垂直をなす方向のレーザ光を基板表面７上で集光
する集光レンズ６からなる。

【００２１】また、観測系８は、基板表面７からの反射
レーザ光をＣＣＤ撮像素子１０上に結像する倍率１×、
作動距離３０〜５０ｍｍの結像レンズ９と、２／３イン
チサイズのＣＣＤ撮像素子１０からなる。

【００２２】第２高調波発生素子２は、半導体レーザか
ら出射された波長８１０ｎｍの励起光を固体レーザであ
るＮｄ：ＹＡＧレーザや、同じく固体レーザであるＮ
ｄ：ＹＶＯ₄レーザに照射し、該Ｎｄ：ＹＡＧ又はＮ
ｄ：ＹＶＯ₄レーザが発生した１０６４ｎｍの基本波を
例えば共振器構造内のＫＴＰのような非線形光学結晶素
子を通すことにより、波長５３２ｎｍの第２高調波レー
ザ光とする。第２高調波発生素子２が出射する波長５３
２ｎｍのレーザ光のレジスト成分に対する反射率は、上
記図９に示すように最大値３．２％に対して約８３％の
約２．６６％程である。これは、波長６３２．８ｎｍ〜
８３０ｎｍの上記レーザ光のレジスト成分に対する反射
率に比べると、約２０ｄＢ大きくなった値である。した
がって、レジスト面からの反射光強度も約２０ｄＢ向上
し、基板全面にわたって反射光の検出が可能となり、レ
ジスト面を基準としたハンダ厚みの測定が可能となる。

【００２３】第２高調波発生素子２内には、図示しない
ビームエキスパンダが備えられており、該ビームエキス
パンダで拡散された波長５３２ｎｍのレーザ光は、コリ
メータレンズ４で平行光束とされる。そして、平行光束
とされた上記レーザ光は、シリンドリカルレンズ５，集
光レンズ６を介して、ＮＡ約０．０２０，焦点深度約６
６５μｍ，集光点から光軸方向±４ｍｍ範囲の線幅３０
〜１６０μｍ，線長方向９〜１０ｍｍの線状のレーザビ
ームとなり、基板表面７に集光される。基板表面７での
上記レーザ光の照射光量は、線幅３０μｍで線長方向に
５０μＷ／ｍｍである。基板表面７からの反射レーザ光
は、結像レンズ９によりＣＣＤ撮像素子１０上に結像さ
れる。観測系８の光軸Ｌ_oは、照射光学系３の光軸Ｌ_iに
対して４５度の角度をなす。

【００２４】観測系８の配置について図２を参照しなが
ら説明する。基板表面７の紙面上の高さ方向の物体面
７’の延長線（光軸Ｌ_iと同一）と、ＣＣＤ撮像素子１
０上の像面１０’の延長線Ｌ_Qの交点Ｏに結像レンズ９
の光軸Ｌ_oに垂直なレンズ面の延長線Ｌ_pが交わるように
レンズ光軸Ｌ_oを傾けると、物体面７’と像面１０が共
役関係となり、物体面７’の全体にピントが合う。

【００２５】このとき、結像レンズ９のレンズ光軸Ｌ_O
と物体面７’の成す角度θと、像面１０’の延長線Ｌ_Q
と結像レンズ９の延長線Ｌ_pの成す角度Φと、結像レン
ズ９の倍率Ｍとの間には、ＴＡＮθ＝Ｍ／ＴＡＮΦ の関係が成り立つ。このような関係は、一般的にシャイ
ンプルフの法則と呼ばれる。

【００２６】そして、ハンダ厚測定装置１では、物体面
７’を照射光学系３の光軸Ｌ_i方向、つまり被測定物面
である基板表面７の高さ方向（厚み方向）にとり、ＣＣ
Ｄ撮像素子１０を像面１０’、θを４５度、レンズ倍率
Ｍを１にし、角度Φを４５度としている。これにより、
基板表面７の高さ方向（厚み方向）全てにピントが合
う。

【００２７】このハンダ厚測定装置１では、形状測定方
法として光切断法を用いている。線状に集光した光を基
板表面７に垂直に照射し、光の切断像を作り、それを斜
めの方向に置いたＣＣＤ撮像素子１０上に結像し、基板
表面７の微小な凹凸，段差等の高さの変化を観測してい
る。

【００２８】ＣＣＤ撮像素子１０上に結像された像の具
体例を図３に示す。基板表面７の凹凸の光切断像は、図
３のように基準面（ここではレジスト面）１１の線像１
２に対して横ずらしされた線像１２’としてＣＣＤ撮像
素子１０上に現れる。

【００２９】ＣＣＤ撮像素子１０は、線像１２，１２’
をビデオ信号に変換する。基準面１１の水平ラインＡ上
のビデオ信号と、凹凸面１１’の水平ラインＢ上のビデ
オ信号は、画像処理系により比較される。具体的に、画
像処理系は、上記基準面１１の水平ラインＡ上のビデオ
信号と、凹凸面１１’の水平ラインＢ上のビデオ信号を
内蔵するフレームメモリに取り込み、１ライン毎に処理
する。

【００３０】そして、画像処理系は、図４に示すよう
に、２つのＨラインでの輝度のピークＹ_A，Ｙ_Bの時間差
Ｔを高さ（物体厚み）の情報として求める。本実施例で
は、基準部分におけるＨシンクと輝線を表すピーク間の
画素数Ｖ_A、測定物高さ面におけるＨシンクと輝線を表
すピーク間の画素数Ｖ_Bを各々読み取り、Ｖ_AとＶ_Bの差
から演算処理によりハンダの厚みを算出している。

【００３１】そして、このハンダ厚測定装置１は、図示
しない自動制御装置により、被測定物となる基板表面７
全体に動かされて、基板表面７上の全ハンダの厚みを測
定する。

【００３２】このため、本実施例のハンダ厚測定装置１
によれば、基板表面７を高さ方向（厚み）に数十μｍの
精度で測定可能となる。

【００３３】ここで、ハンダ厚測定装置１は、波長５３
２ｎｍのレーザ光を出射する第２高調波発生素子２を使
用しているため、従来例と比較してレジスト成分に対す
る反射率を約２０ｄＢ改善でき、Ｓ／Ｎを良くし、正確
な測定を可能とする。

【００３４】また、観測系８の配置にシャインプルフの
法則を適用し基板表面７の高さ方向とＣＣＤ撮像素子１
０の像面とを常に共役関係にするため、像面の中心から
離れた位置ではピンボケは起こらず、従来例と比較して
光切断像の線幅、強度の変化が小さく、Ｓ／Ｎの劣化な
く正確な測定が行える。

【００３５】なお、本発明に係る表面形状測定装置は、
上記実施例にのみ限定されるものではない。以下、本発
明に係る表面形状測定装置の他の実施例について説明す
る。この他の実施例も、クリームハンダ塗布後の基板表
面にレーザ光を照射し、該基板表面により生じる反射レ
ーザ光の変化に応じて上記ハンダの厚みを測定するよう
なハンダ厚測定装置である。

【００３６】図５に示すように、このハンダ厚測定装置
２０は、上記基板表面２６に向けて波長５３２ｎｍのレ
ーザ光を出射する第２高調波発生素子２１と、この２高
調波発生素子２１からの上記レーザ光を例えば４５度の
角度で斜めに基板表面２６に線状に照射する照射光学系
２２と、基板表面２６に対して垂直な方向に配置したＣ
ＣＤ撮像素子２９を備えて、照射光学系２２が基板表面
２６に照射した線状光の形成する光切断像を観測する観
測系２７と、観測系２７が観測した上記光切断像の画像
データに画像処理を施す画像処理系とを備えて成る。

【００３７】ここで、照射光学系２２は、第２高調波発
生素子２１から出射された上記レーザ光を平行光束とす
るコリメータレンズ２３と、このコリメータレンズ２３
を介した平行レーザ光の一方向を拡大するシリンドリカ
ルレンズ２４と、このシリンドリカルレンズ２４を介し
た上記レーザ光の上記一方向を基板表面２６上で拡大
し、かつ拡大した方向と垂直をなす方向のレーザ光を基
板表面２６上で集光する集光レンズ２５からなる。

【００３８】また、観測系２７は、基板表面２６からの
反射レーザ光をＣＣＤ撮像素子２９上に結像する倍率４
×、作動距離３０〜５０ｍｍの結像レンズ２８と、２／
３インチサイズのＣＣＤ撮像素子２９からなる。

【００３９】第２高調波発生素子２１は、上記第２高調
波発生素子２と同様の構造である。第２高調波発生素子
２１内には、図示しないビームエキスパンダが備えられ
ており、該ビームエキスパンダで拡散された波長５３２
ｎｍのレーザ光は、コリメータレンズ２３で平行光束と
される。そして、平行光束とされた上記レーザ光は、集
光レンズ２４，円筒レンズ２５を介して、ＮＡ約０．０
２７，焦点深度は実装基板面２６と垂直な方向に対して
２６０μｍ，集光点から実装基板面２６と垂直な方向±
０．７５ｍｍ範囲の線幅３５〜８０μｍ，線長方向３〜
４ｍｍの線状のレーザビームとなり、基板表面２６に集
光される。基板表面２６での上記レーザ光の照射光量
は、線幅３５μｍで線長方向に５０μＷ／ｍｍである。

【００４０】基板表面２６からの反射レーザ光は、結像
レンズ２８によりＣＣＤ撮像素子２９上に結像される。
観測系２７の光軸Ｌ_oは、基板表面２６に対し垂直な方
向に設置される。

【００４１】このハンダ厚測定装置２０でも、形状測定
方法として光切断法を用いている。線状に集光した光を
基板表面２６に４５度の角度で斜めに照射し、光の切断
像を作り、それを基板表面２６に対して垂直方向におい
たＣＣＤ撮像素子２９上に結像し、基板表面２６のハン
ダの微小な凹凸，段差等の高さの変化を観測する。

【００４２】ＣＣＤ撮像素子２９上に結像された像の具
体例を図６に示す。基板表面２６の凹凸の光切断像は、
図６のように基準面３１の線像３２に対して横ずらしさ
れた線像３２’としてＣＣＤ撮像素子２９上に現れる。

【００４３】ＣＣＤ撮像素子２９は、線像３２，３２’
をビデオ信号に変換する。基準面３１の水平ラインＡ上
のビデオ信号と、凹凸面３１’の水平ラインＢ上のビデ
オ信号は、画像処理系により比較される。具体的に、画
像処理系は、上記基準面３１の水平ラインＡ上のビデオ
信号と、凹凸面３１’の水平ラインＢ上のビデオ信号を
内蔵するフレームメモリに取り込み、１ライン毎に処理
する。

【００４４】そして、画像処理系は、図７に示すよう
に、２つのＨラインでの輝度のピークＹ_A，Ｙ_Bの時間差
Ｔを高さ（物体厚み）の情報として求める。この他の実
施例でも、基準部分におけるＨシンクと輝線を表すピー
ク間の画素数Ｖ_A、測定物高さ面におけるＨシンクと輝
線を表すピーク間の画素数Ｖ_Bを各々読み取り、Ｖ_AとＶ
_Bの差から演算処理によりハンダの厚みを算出してい
る。

【００４５】そして、このハンダ厚測定装置２０は、図
示しない自動制御装置により、被測定物となる基板表面
２６全体に動かされて、基板表面２６上の全ハンダの厚
みを測定する。

【００４６】このため、他の実施例のハンダ厚測定装置
２０によれば、基板表面２６を高さ方向（厚み）に数十
μｍの精度で測定可能となる。

【００４７】ここで、ハンダ厚測定装置２０は、波長５
３２ｎｍのレーザ光を出射する第２高調波発生素子２１
を使用しているため、従来例と比較してレジスト成分に
対する反射率を約２０ｄＢ改善でき、Ｓ／Ｎが良くし、
り正確な測定を可能とする。

【００４８】また、上記レーザ光を基板表面２６に対し
て斜め方向より照射し、基板表面２６に対して垂直方向
に置いたＣＣＤ撮像素子２９で観測するので、ＣＣＤ撮
像素子２９の撮像面上で光切断像は縦横等倍に拡大さ
れ、基板表面２６の高さ方向に応じてＣＣＤ撮像素子２
９の撮像面上の異なる位置に現れる。したがって、ハン
ダ厚測定装置２０によれば、測定の簡易化、画像処理の
簡素化、高速化が可能となる。また、レーザー光を斜め
より照射しているため、前記光切断像はＣＣＤ撮像素子
２９を用いず、直接人間の目で観測できる。すなわち、
撮像面上と同様に凹凸を観測できる。

【００４９】また、本発明に係る表面形状測定装置は、
５３２ｎｍの第２高調波レーザ光を出射する第２高調波
発生素子の他、波長４７５〜５６０ｎｍのレーザー光を
出射する他の光源を用いても良い。例えば、波長４７７
ｎｍ，４８８ｎｍ，４９７ｎｍ，５０２ｎｍ，５１５ｎ
ｍのレーザ光を出射するＡｒII気体レーザや、波長５２
１ｎｍ，５３１ｎｍのレーザ光を出射するＫｒII気体レ
ーザがある。また、波長４７５〜５６０ｎｍのレーザ光
を出射する半導体レーザや、波長４７５〜５６０ｎｍの
光を出射するＬＥＤでもよい。

【００５０】また、レーザーパワーは、輝線部分を表わ
すビデオ信号が飽和せず、その強度中心が検出できる範
囲なら良い。

【００５１】また、上記光源からの上記レーザ光を被測
定物面に線状に集光するための照射光学系に用いるレン
ズの枚数は何枚でもよい。

【００５２】また、ハンダ厚測定装置１において結像レ
ンズ９の光軸の角度は、被測定物の面によるレーザー光
輝線形状が隣接する凸部の影にならず、ＣＣＤ撮像素子
カメラで撮影できる角度であればよい。

【００５３】また、ハンダ厚測定装置１において、観測
系８は照射光学系３の光軸に対して左右対象に２箇所以
上設置してもよい。

【００５４】また、ハンダ厚測定装置２０において、照
射光学系の光軸角度は、被測定物の面によるレーザー光
輝線形状が隣接する凸部の影にならず、観測系のＣＣＤ
撮像素子で撮影できる角度であればよい。

【００５５】また、観測系の結像レンズの作動距離、倍
率は装置全体の性能、大きさを満たす範囲であればどの
ような値でもよい。

【００５６】また、ＣＣＤ撮像素子の大きさは２／３イ
ンチに限定するものではない。

【００５７】また、ＣＣＤ撮像素子の代わりにＣＣＤ撮
像素子ラインセンサー、光学的位置センサーを用いても
よい。

【００５８】さらに、本発明に係る表面形状測定装置
は、回路基板における部品実装後の実装状態の検査を行
う実装基板検査装置に適用してもよい。また、実装して
いないチップコンデンサ，チップ抵抗のような微小な部
品単体の形状、厚さを測定する実装部品検査装置に適用
してもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明に係る表面形状測定装置は、照射
光学系に光源からの上記光を垂直に上記被測定物面に線
状に照射させ、観測系に照射光学系の光軸方向と異なる
方向に光軸を持たせ、かつ上記照射光学系の光軸方向で
ある被測定物面高さ方向と共役となるように配置した２
次元撮像素子を備えさせて上記被測定物面に照射された
上記線状光の形成する光切断像を観測させるので、像面
の中心から離れた位置でもピンボケを抑制でき、従来例
と比較して光切断像の線幅、強度の変化が小さく、Ｓ／
Ｎの劣化なく正確な測定が行える。また、従来と比較し
て、レジスト部分での反射率が増大する結果、レジスト
部分でのビデオ信号が増大し強度分布がＳ／Ｎよく検出
できるようになり面形状測定の信頼性が上がり、正確な
実装基板の面形状測定も可能になる。また、従来と比較
して、可視レーザ光のため参照光が不必要になり、部品
点数が減り、小型化が図れる。

【００６０】また、本発明に係る表面形状測定装置は、
照射光学系に光源からの上記光を斜めに上記被測定物面
に線状に照射させ、観測系に上記被測定物面に対して垂
直な方向に配置した２次元撮像素子を備えさせて上記被
測定物面に照射された上記線状光の形成する光切断像を
観測させるので、従来と比較して、光切断像の線幅、強
度分布の変化が非常に小さく、Ｓ／Ｎよく検出できるよ
うになり表面形状測定の信頼性があがり、正確な実装基
板の面形状測定も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面形状測定装置の実施例となる
ハンダ厚測定装置の概略構成図である。

【図２】上記ハンダ厚測定装置の観測系の配置を説明す
るための模式図である。

【図３】上記ハンダ厚測定装置におけるＣＣＤ撮像素子
の認識画像を示す模式図である。

【図４】上記ハンダ厚測定装置で得られるビデオ信号の
波形図である。

【図５】本発明に係る表面形状測定装置の他の実施例と
なるハンダ厚測定装置の概略構成図である。

【図６】上記他の実施例となるハンダ厚測定装置におけ
るＣＣＤ撮像素子の認識画像を示す模式図である。

【図７】上記他の実施例となるハンダ厚測定装置で得ら
れるビデオ信号の波形図である。

【図８】従来の表面形状測定装置の概略構成図である。

【図９】レジスト成分の反射率分光特性図である。

【符号の説明】

１ハンダ厚測定装置２第２高調波発生素子３照射光学系７基板表面８観測系９結像レンズ１０ＣＣＤ撮像素子面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物面に光を照射し、該物面により
生じる反射光の変化に応じて上記被測定物面形状を測定
する表面形状測定装置において、上記光を出射する光源と、上記光源からの上記光を垂直に上記被測定物面に線状に
照射する照射光学系と、上記照射光学系の光軸方向と異なる方向に光軸を有し、
かつ上記照射光学系の光軸方向である被測定物高さ方向
と共役となるように配置された２次元撮像素子を備え
て、上記照射光学系が上記被測定物面に照射した線状光
の形成する光切断像を観測する観測系と、上記観測系が観測した上記光切断像の画像データに画像
処理を施す画像処理系とを備えて成ることを特徴とする
表面形状測定装置。
【請求項２】上記観測系は、上記２次元撮像素子の
他、上記光切断像を上記２次元撮像素子に集光する結像
レンズを有して成り、上記被測定物の高さ方向の面であ
る物体面の延長線と上記２次元撮像素子上の像面の延長
線の交点に、上記結像レンズの光軸に垂直となるレンズ
面の延長線が交わるように上記結像レンズの光軸を傾け
ることを特徴とする請求項１記載の表面形状測定装置。
【請求項３】上記光源は、波長域４７５〜５６０ｎｍ
の光を出射することを特徴とする請求項１記載の表面形
状測定装置。
【請求項４】被測定物面に光を照射し、該物面により
生じる反射光の変化に応じて上記被測定物面形状を測定
する表面形状測定装置において、上記光を出射する光源と、上記光源からの上記光を斜めに上記被測定物面に線状に
照射する照射光学系と、上記被測定物面に対して垂直な方向に配置した２次元撮
像素子を備えて、上記照射光学系が上記被測定物面に照
射した線状光の形成する光切断像を観測する観測系と、上記観測系が観測した上記光切断像の画像データに画像
処理を施す画像処理系とを備えて成ることを特徴とする
表面形状測定装置。
【請求項５】上記光源は、波長域４７５〜５６０ｎｍ
の光を出射することを特徴とする請求項４記載の表面形
状測定装置。