WO2006112315A1

WO2006112315A1 - 外観検査装置及び方法

Info

Publication number: WO2006112315A1
Application number: PCT/JP2006/307722
Authority: WO
Inventors: Yuji Ono
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2006-10-26
Also published as: CN101080608A; KR101204585B1; CN100541115C; JPWO2006112315A1; JP4874103B2; KR20070120086A; DE112006000841T5

Abstract

　回転多面鏡（１１）を、等角速度の回転に伴い走査光束の集光点が副走査方向（Ｙ）にずれるように、回転軸（１１ｂ）と鏡面とのなす角度（γ）が各鏡面ごとに異なるように構成するとともに、前記集光点が高さ方向Ｚの検査範囲Ｚｒで移動するように集光点位置形成用光学系（２，１７）を構成し、回転多面鏡の等角速度の回転に同期して、副走査方向及び高さ方向にずらした前記集光点が検査対象物（３）の高さ方向に直線状に走査されるように、検査対象物を副走査方向に移動させて、ＸＹＺ走査を行い、共焦点法により検査対象物の外観の位置座標を求めて外観を検査する。

Description

明細書

外観検査装置及び方法

技術分野

[0001] 本発明は検査対象物の外観検査装置及び方法に関するものであり、さらに詳しくはレーザなどのスポット光（照射光）を、ポリゴンミラー（以下、回転多面鏡という）と走查集光レンズを有する焦点位置形成用光学系により検査対象物に照射及び直線走查し、検査対象物により反射されて焦点位置形成用光学系を経由して、回転多面鏡の鏡面に偏向される反射光 (落射反射光)の光強度を光電変換して、共焦点法の原理で外観の位置座標を求めることにより、検査対象物の外観を検査する装置に関するものである。

[0002] 特に、高速に検査対象物の外観検査を行うにあたり、回転多面鏡の回転による直線走査動作中に検査対象物の共焦点関係を変更できるため、光学系や検査対象物を高さ方向に動かす必要がなぐ簡単な構成で高速に検査対象物の検査を実現するものである。

背景技術

[0003] 従来、立体形状を幾何光学的に測定し検査する方法として、さまざまな光を物体に投影して、その反射光を光検出器で測定して検査する方法と、自然光や一般的な照明下で物体を複数の方向からカメラで測定し複数の画像間の相関により立体形状を求めて検査する方法の、大きく分けて 2つの方法が存在して、る。

[0004] そして前者は更に、光の投影方法と光検出器の種類、さらにその間の位置関係などにより、さまざまに分類され、それらの分類の中に図 11 Aに示すような、共焦点光学系による反射光の集光状態を検出し、焦点合致位置を探して検査対象物の高さ情報を得て検査する方式がある。

図 11Aにおいて、光源 101から射出される照射光は、点線で示すように検査対象物 103に向けて、つまり照射方向に射出され、光分離鏡 104を透過して、集光レンズ 121により検査対象物 103上の集光点 Paにて集光される。検査対象物 103の表面の集光点 Paで反射された反射光のうち、照射方向と逆方向に反射された反射光 (落射反射光）は、再び集光レンズ 121に入射し、光分離鏡 104により照射方向と直交する方向に反射されて反射光集光レンズ 105に入射し、反射光集光レンズ 105により遮蔽板 106の微***内に集光点 Qaが形成されて遮蔽板 106の微***を通過し、光検出器 107に入射して、光検出器 107により光強度が光電変換信号出力 laに光電変換される。ここで、照射光集光レンズ 121の集光点 Paと反射光集光レンズ 105の集光点 Qa (つまり遮蔽板 106の微***）とは、光学的に共焦点の関係にある。

[0005] 検査対象物 103が、照射光集光点 Paから照射方向に移動量 zで移動して検査対象物 103— 1の位置に位置する場合、検査対象物 103— 1の表面で反射された反射光は破線で示すようになり、反射光の集光点は、点 Qaから、反射光集光レンズ 105 に近づく方向に離れた点 Qa—1に移動する。そのため、遮蔽板 106上の反射光の像のサイズが大きくなり、反射光集光レンズ 105で集光された反射光が遮蔽板 106 の微***を通過する光量が減り、光検出器 107の光電変換信号出力 laが減少する。

[0006] 図 11Bに検査対象物 103の移動量 zaと光検出器 107の光電変換信号出力 laとの関係を示す。光電変換信号出力 laは、検査対象物 103の反射点が照射光集光点 P aと一致する za = 0の位置で最も大きくなり、 zaが 0から離れると光電変換信号出力 la は小さくなる。つまり、検査対象物 103を、照射方向又は照射方向と逆方向（以下、 Z 方向という）に動力て、光電変換信号出力 laが最も大きくなる移動量 zaを求めることで、検査対象物 103の照射光集光点 Paにおける高さ情報を得て外観を検査することができる。

[0007] 図 11Aでは、検査対象物 103のみを動かす方式の例を示したが、照射光の集光点 Paと検査対象物 103の Z方向の位置を変更（以下、 Z走査という）すれば、同様の効果が得られる。こうした Z走査方式として、検査対象物 103を固定し、光学系全体を動かす方式が、検査対象物 103のみを動かす方式と同等の効果があるのは明らかである。それらの方式以外の Z走査方式を、図 12A及び図 12Bに示す。

[0008] 図 12Aは、光学系中の照射光集光レンズ 121のみを Z方向に動かすことで、照射光集光点 Paを点 Pa— 1に移動させ、 Z走査を実現する方式を示している。この方式は、照射光集光レンズ 121に入射する照射光が平行光に近い場合に有効であり、移動物が照射光集光レンズ 121のみで、照射光集光レンズ 121が通常、軽量であるので、高速測定及び機構簡易化が図れる (例えば特許文献 1参照)。

[0009] 図 12Bは、照射光集光レンズ 121と検査対象物 103との間に、厚み ta、屈折率 n の平行ガラス 110を挿入することで、照射光集光レンズ 121と検査対象物 103との間の光学的距離 daを変化させて照射光集光点 Paを点 Pa— 2に移動させ、 Z走査を実現する方式を示している。この方式では、照射光集光レンズ 121と検査対象物 103との間に、厚み又は屈折率の異なる複数の平行ガラスが順次挿入されるように、前記複数の平行ガラスを配置した円盤を高速回転させることにより、 Z走査の高速ィ匕を図ることができる（例えば特許文献 2参照)。

[0010] また、検査対象物 103からの反射光を、複数の光分離鏡 104で複数に分岐して、各分岐反射光ごとに、反射光集光レンズ 105からの距離が異なる位置に設置された複数の、遮蔽板 106及び光検出器 107により、各分岐反射光の光電変換信号出力 I aを同時測定することで、 Z走査方式と同等な光学系を形成し、 Z走査に要する時間（例えば、検査対象物 103を移動させたり、照射光集光レンズ 121を移動させる時間）を省いて、より高速な Z走査を実現することもできる（例えば特許文献 3参照)。

[0011] このように、共焦点法において Z走査を行うことで、照射光集光点 Paにおける検査対象物 103の高さ情報を得ることができる。さらに、検査対象物 103を、 Z方向と直交し且つ互!、に直交する X方向と Y方向とに移動させて、検査対象物 103に対する照射光集光点 Paの位置を X方向に変更（以下、 X走査という）するとともに、検査対象物 103に対する照射光集光点 Paの位置を Y方向に変更（以下、 Y走査と、う）することで、検査対象物 3の立体座標 (位置座標）を得ることができ、その外観を検査することができる (例えば特許文献 1参照)。当然、検査対象物 103を固定して光学系全体を X方向及び Y方向に移動させても、あるいは、検査対象物 103を X方向又は Y方向に移動させるとともに、光学系全体を X方向又は Y方向に移動させても、同様に、検査対象物 103の位置座標を得て外観を検査することができる。

[0012] X走査及び Y走査の高速化を図る手段としては、上記光学系内に、照射光を走査する新たな光学系を設けて、 X走査及び Y走査を実現する方式がある（例えば特許文献 4参照)。また、測定光学系内に、光源 101〜光検出器 107からなる共焦点光学系を多数並べて、 XY格子状に多点同時測定する方式もある（例えば特許文献 5参照)。

[0013] 特許文献 1：特開昭 62— 245949号公報

特許文献 2：特開平 9— 126739号公報

特許文献 3 :特開平 5— 40035号公報

特許文献 4：特開平 3 - 231105号公報

特許文献 5：特開平 9 - 257440号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] し力しながら、従来の構成では、 XY走査と Z走査に対して別個の方式をとつており、高速ィ匕を図るために XY走査と z走査を同時に実現しょうとすると、部品点数が増加し構造が複雑になり、コストの上昇、信頼性の低下、サイズの大型化といった課題を有していた。

[0015] 本発明は、従来の課題を解決するために、 XY走査機構中に Z走査を組み込むことにより、簡単な機構により外観検査の高速化を実現する、外観検査装置及び方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。

本発明の第 1態様によれば、光束を射出する光源と、

外周部に少なくとも 3つの鏡面を有し、回転軸まわりに等角速度で回転可能に配置され、前記光源から射出された前記光束を前記夫々の鏡面により検査対象物に向けて偏向し、前記回転により前記光束を主走査方向に直線状に走査可能な回転多面鏡と、

前記回転多面鏡の回転により、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を集光点で集光させつつ前記集光点を前記検査対象物の前記主走査方向と直交する高さ方向の検査範囲を移動させる集光点位置形成用光学系と前記集光点位置形成用光学系を通過したのち、前記検査対象物により反射されて、前記集光点位置形成用光学系を経由して、前記回転多面鏡の前記鏡面で偏向される反射光の光強度であって前記集光点と前記光束の前記検査対象物での反射点との距離に依存する光強度を、光電変換信号出力に光電変換する光検出器と、前記回転多面鏡の前記等角速度の回転に同期して、前記検査対象物を前記主走查方向及び前記高さ方向と直交する副走査方向に移動させる検査対象物移動装置と、

前記光検出器により光電変換された前記反射光の前記光電変換信号出力に基づいて、前記検査対象物の外観の位置座標を求め、前記検査対象物の外観の検査を行う演算部と、を備え、

前記回転多面鏡は、前記等角速度の回転に伴い、前記光束の前記集光点を前記副走査方向にずらすように、当該回転多面鏡の回転軸と前記鏡面とのなす角度である鏡面角度が各鏡面ごとに異なるように構成され、

前記検査対象物移動装置は、前記回転多面鏡が前記等角速度で 1回転する間、前記集光点位置形成用光学系により前記高さ方向の前記検査範囲で移動されるとともに前記夫々の鏡面により前記副走査方向にずらされた前記集光点が、前記検査対象物の前記高さ方向に直線状に走査されるように、前記検査対象物を前記副走查方向に移動させるとともに、前記回転多面鏡が前記等角速度でさらに 1回転を開始する前に、前記副走査方向に前記検査対象物を移動させて、前記主走査方向の直線状の走査及び前記高さ方向の前記検査範囲での前記集光点の移動による外観検査を、前記回転多面鏡の前記 1回転での外観検査と前記検査対象物上の異なる部分で行うように構成されて!ヽることを特徴とする外観検査装置を提供する。

[0017] 本発明の第 2態様によれば、前記集光点位置形成用光学系は、光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向に対して傾斜するように配置され、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を前記集光点で集光させる走査集光レンズを備えて、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲を移動することを特徴とする第 1態様に記載の外観検査装置を提供する。

[0018] 本発明の第 3態様によれば、前記集光点位置形成用光学系は、

光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向と平行になるように配置され、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を前記集光点で集光させる走査集光レンズと、

前記走査集光レンズと前記検査対象物との間に、入射面と射出面とが前記主走査方向と平行になるように配置され、前記入射面から入射する光束を屈折させて前記射出面力射出するプリズムとを備えて、

前記走査集光レンズを通過した光束が、前記プリズムの前記入射面から入射し、屈折されて前記射出面から射出されて、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲を移動することを特徴とする第 1態様に記載の外観検査装置を提供する。

[0019] 本発明の第 4態様によれば、さらに、前記回転多面鏡が少なくとも 1回転する間の、前記光検出器から出力された前記反射光の前記光電変換信号出力を記憶するデータ記憶部を備え、

前記演算部は、前記データ記憶部に記憶された前記光電変換信号出力に基づいて、前記検査対象物の前記高さ方向の位置を求めて前記検査対象物の外観の位置座標を求め、前記検査対象物の外観の検査を行うことを特徴とする第 1態様に記載の外観検査装置を提供する。

[0020] 本発明の第 5態様によれば、外周部に少なくとも 3つの鏡面を有するとともに回転軸と前記鏡面とのなす角度である鏡面角度が各鏡面ごとに異なるように構成された回転多面鏡を前記回転軸まわりに等角速度で回転させて、光源から前記鏡面へ射出された光束を検査対象物に向けて偏向させつつ主走査方向に直線状に走査させ、前記偏向走査において、集光点位置形成用光学系により、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を集光点で集光させつつ前記集光点を前記検査対象物の前記主走査方向と直交する高さ方向の検査範囲で移動させるとともに、前記鏡面角度が異なる前記夫々の鏡面により前記主走査方向及び前記高さ方向と直交する副走査方向ずらされた前記集光点が、前記検査対象物の前記高さ方向に直線状に走査されるように、前記検査対象物を前記副走査方向に移動させ、前記副走査方向に移動する前記検査対象物により反射されて、前記集光点位置形成用光学系を経由して、前記回転多面鏡の前記鏡面に偏向される反射光の光強度であって前記集光点と前記光束の前記検査対象物の反射点との距離に依存する光強度を光電変換信号出力に光電変換し、前記光電変換信号出力に基づ!、て前記検查対象物の外観の位置座標を求め、前記検査対象物の外観の検査を行、、次いで、前記回転多面鏡が前記等角速度でさらに 1回転を開始する前に、前記副走査方向に前記検査対象物を移動させ、

次いで、前記主走査方向の直線状の走査及び前記高さ方向の前記検査範囲での前記集光点の移動による外観検査を、前記回転多面鏡の前記 1回転での外観検査と前記検査対象物上の異なる部分で行うことを特徴とする外観検査方法を提供する

[0021] 本発明の第 6態様によれば、前記偏向走査において、前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向に対して傾斜されるように配置された走査集光レンズにより、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束が前記集光点に集光されながら、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲で移動するように集光されることを特徴とする第 5態様に記載の外観検査方法を提供する。

[0022] 本発明の第 7態様によれば、前記偏向走査において、前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向と平行になるように配置された走査集光レンズにより、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束が前記集光点で集光され、

前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ前記走査集光レンズと前記検査対象物との間に入射面と射出面とが前記主走査方向と平行になるように配置されたプリズムにより、前記走査集光レンズを通過した前記光束が、前記プリズムの前記入射面から入射し、屈折されて前記射出面から射出され、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲で移動するように集光されることを特徴とする第 5態様に記載の外観検査装置を提供する。

発明の効果

[0023] 本発明の第 1又は 5態様によれば、回転多面鏡を、等角速度の回転に伴い走査光束の集光点が副走査方向にずれるように回転軸と鏡面とのなす角度である鏡面角度が各鏡面ごとに異なるように構成するとともに、前記集光点が高さ方向の検査範囲を移動するように集光点位置形成用光学系を構成し、前記回転多面鏡の等角速度の回転に同期して、前記高さ方向の前記検査範囲を移動されるとともに副走査方向にずらされた前記集光点が、前記検査対象物の前記高さ方向に直線状に走査されるように、前記検査対象物を前記副走査方向に移動させるようにしたので、前記検査対象物に対して、回転多面鏡の回転動作中に、 1つの鏡面により主走査方向の走査（ X走査）を行い、前記鏡面角度を異ならせた前記夫々の鏡面が前記回転多面鏡の 1 回転中に切り替わることにより高さ方向の走査 (Z走査）を行い、前記検査対象物を副走査方向に移動させながら前記回転多面鏡を複数回回転させることにより副走査方向の走査 (Y走査）を行うことができる。つまり、 XY走査機構中に Z走査を組み込むことができ、上記のような簡単な機構により外観検査の高速ィ匕を実現することができる。

[0024] なお、本発明の第 1態様により検査対象物の外観検査を行う場合には、前記演算部により検査対象物の外観の位置座標を、例えば、主走査方向に 2点（立体的な外観の位置座標を求めるには少なくとも 2点必要である力 X分解能を高める場合には 3点以上が好ましい）、副走査方向に 2点（立体的な外観の位置座標を求めるには少なくとも 2点必要である力 Y分解能を高めるためには 3点以上が好ましい）、及び高さ方向に 3点（回転多面鏡の鏡面数によるが最低 3面）の合計（2 X 2 X 3 = ) 12点、求めることで、検査対象物の外観を立体的に検査することができる。

[0025] これに対して、特許文献 1にお、て、 Z走査を行うためには、 XY走査を行う駆動機構とは別に、照射光集光レンズを高さ方向 (Z方向）に移動させる駆動機構が必要となり、また、照射光集光レンズを高さ方向に移動させると、その停止時に振動等が生じ、検査精度が低下する恐れがある。本発明の第 1又は 5態様によれば、照射光集光レンズ等を高さ方向に移動させる駆動機構を必要としないので、検査精度が低下するのを防ぐことができる。

また、特許文献 3において、 Z走査を行うためには、光分離鏡、遮蔽板及び光検出器を夫々、複数配置する必要がある。本発明の第 1又は 5態様によれば、光分離鏡、遮蔽板及び光検出器は夫々、 1つあればよいので、部品点数の増加を抑えて、コストの上昇、サイズの大型化を防ぐことができる。図面の簡単な説明

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施の形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、

[図 1A]図 1Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の光学系および機構系の構成を示す概略斜視図であり、

[図 1B]図 1Bは、図 1 Aの部分拡大斜視図であり、

[図 2]図 2は、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の光学系の構成を、副走査方向から見た概略図であり、

[図 3A]図 3Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の回転多面鏡の鏡面角度の効果を説明する図であり、

[図 3B]図 3Bは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の走査集光レンズの設置角度の効果を説明する図であり、

[図 4A]図 4Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の回転多面鏡の鏡面角度の変化を示す側面図であり、

[図 4B]図 4Bは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の回転多面鏡の鏡面角度の変化を示す断面図であり、

[図 4C]図 4Cは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の回転多面鏡の形状例を示す斜視図であり、

[図 5A]図 5Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の照射光集光点の鏡面による変化を示す側面図であり、

[図 5B]図 5Bは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の照射光集光点の鏡面による変化を示す斜視図であり、

[図 6A]図 6Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の、副走査方向の送り動作とデータ処理について説明するための、構成を示す概略斜視図であり、 [図 6B]図 6Bは、図 6Aの部分拡大図であり、

[図 7A]図 7Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法のテーブル送り装置による副走査方向位置への検査対象物の送り量の制御を示す図であり、 [図 7B]図 7Bは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の検査対象物に対する YZ走査の原理を示す図であり、

[図 8Α]図 8Αは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法のデータ記憶部の記憶内容の模式図であり、

[図 8Β]図 8Βは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の外観位置座標演算部の演算方法の原理を示す図であり、

[図 8C]図 8Cは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の検査対象物に対する ΥΖ走査の一例を示す図であり、

[図 8D]図 8Dは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法のデータ記憶部の記憶内容の一例を示す模式図であり、

[図 8Ε]図 8Εは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置及び方法の外観位置座標演算部の演算方法の一例を示す図であり、

[図 9Α]図 9Αは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置及び方法の光学系の構成を副走査方向から見た概略図であり、

[図 9Β]図 9Βは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置及び方法の光学系の構成を主走査方向から見た概略図であり、

[図 10A]図 10Aは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置及び方法の長尺プリズムの作用を説明する図であり、

[図 10B]図 10Bは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置及び方法の長尺プリズムによる照射光集光点の移動を説明する図であり、

[図 11A]図 11Aは、従来の共焦点法の外観検査装置の光学系の構成図であり、 [図 11B]図 11Bは、従来の共焦点法の外観検査装置における光検出器 7の光電変換信号出力 Iと検査対象物の位置関係を示す図であり、

[図 12A]図 12Aは、従来の共焦点法の外観検査装置における Ζ走査の例 1 (集光レンズの移動）を示す図であり、

[図 12B]図 12Bは、従来の共焦点法の外観検査装置における Ζ走査の例 2 (平行ガラスの挿入)を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。

以下に、本発明の実施形態の外観検査装置及び方法を図面とともに詳細に説明する。

[0028] 《第 1実施形態》

図 1Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の光学系および機構系についての構成を示す概略斜視図であり、図 1Bは、検査対象物 3を示す、図 1Aの部分拡大斜視図である。また、図 2は同じ光学系を副走査方向から見た概略図である。

[0029] まず、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の基本構成を、図 1A及び図 1 Bを用いて説明する。

本発明の第 1実施形態における外観検査装置は、光源 1と、回転多面鏡 11と、モータ 11aと、集光点位置形成用光学系の一例を構成する走査集光レンズ 2と、光分離鏡 4と、反射光集光レンズ 5と、遮蔽板 6と、光検出器 7と、検査対象物移動装置の一例であるテーブル送り装置 12と、記憶部の一例であるデータ記憶部 13と、演算部 14と、出力部 15と、制御部 16とを備えている。

[0030] 光源 1は、例えばレーザなどの光束を照射光として回転多面鏡 11に向けて射出する。

回転多面鏡 11は、多角柱 (例えば 6角柱)の形状に形成され外周部に鏡面角度が互いに異なる複数の鏡面 1 lc (反射面）を有し、モータ 1 laにより一方向に等角速度で回転可能に構成されている。回転多面鏡 11は、各鏡面 11cにより光源 1の照射光を検査対象物 3 (例えば、基板上に装着される電子部品や、基板と電子部品とを接合するクリームはんだ）に向けて（高さ方向 Z (図 1の上下方向の上向きの方向）と逆方向（図 1の上下方向の下向きの方向））に偏向できるように構成されている。

走査集光レンズ 2は、回転多面鏡 11と検査対象物 3との間に配置され、回転多面鏡 11で偏向された照射光を検査対象物 3上の近傍の点 Pに集光する（以下、回転多面鏡 11で偏向された照射光が走査集光レンズ 2により集光された集光点を照射光集光点という)。

[0031] 光分離鏡 4は、矩形板形状を有し、光源 1と回転多面鏡 11との間に配置され、走査集光レンズ 2で検査対象物 3上の近傍に集光され検査対象物 3に高さ方向 Zに反射されて前記照射光と逆経路を進んで光源 1へ戻る反射光を、光源 1の照射光から分離して、つまり光源 1の照射光の照射経路上力も離脱させて、円盤状の反射光集光レンズ 5に入射させる。

反射光集光レンズ 5は、光分離鏡 4で分離された反射光を矩形板形状の遮蔽板 6 に形成された微***の近傍に集光させる。

光検出器 7は、遮蔽板 6の微***を通過して入射した反射光の光強度を光電変換信号出力 Iに光電変換する。

[0032] テーブル送り装置 12は、高さ方向 Z及び主走査方向 Xと直交する副走査方向 Yに延在するように配置される駆動軸 12aと、駆動軸 12aに螺合されて駆動軸 12aが正逆回転することにより駆動軸 12a上を進退移動可能なナット部材 12bと、ナット部材 12b に固定され、検査対象物 3が載置される基板 3Aを保持可能な矩形板形状のテープル 12cと、駆動軸 12aを正逆回転させる駆動用モータ 12dと、を備えている。テープル送り装置 12は、制御部 16により駆動用モータ 12dが駆動されて、駆動軸 12aが正逆回転し、ナット部材 12b及びナット部材 12bに固定されるテーブル 12cが Y方向に進退移動することで、検査対象物 3を Y方向に進退移動可能に構成されてヽる。

[0033] 制御部 16は、光源 1、光検出器 7、モータ l la、駆動用モータ 12d及びデータ記憶部 13と接続され、データ記憶部 13に予め記憶された動作プログラムに基づいて、光源 1、光検出器 7、モータ 11a及び駆動用モータ 12dの駆動を制御する。

データ記憶部 13は、各装置の動作プログラムを記憶するとともに、光検出器 7で光電変換されて出力された反射光の光電変換信号出力 Iを記憶する。

演算部 14は、データ記憶部 13に接続される抽出部 14aと、抽出部 14aに接続される外観位置座標演算部 14bを備え、データ記憶部 13に記憶された反射光の光電変換信号出力 I〖こ基づいて、検査対象物 3の外観の位置座標を求めるように構成されている。

出力部 15は、例えばディスプレイにより構成され、外観位置座標演算部 14bに接続され、外観位置座標演算部 14bで演算された検査対象物 3の外観の位置座標を出力して表示する。

[0034] 本発明の第 1実施形態における外観検査装置は、以上のように基本的な構成をされている。

以下、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の詳細な構成を動作とともに説明する。

[0035] 図 1A、図 IBおよび図 2において、まず、制御部 16に駆動を制御されて光源 1から光束が射出される。光源 1から照射光として射出された光束は、回転多面鏡 (ポリゴンミラー） 11の 1つの鏡面 11cにより偏向されて、走査集光レンズ 2に入射し、集束光束として射出されて、検査対象物 3上の近傍の点 Pで集光する走査光束となる。ここで、光源 1から射出された光束は、制御部 16に駆動を制御されて回転多面鏡 11が回転することにより、走査集光レンズ 2に入射する走査光束の角度が変化し、照射光集光点 Pは点 P1〜点 P2〜点 P3と連続的に移動し、検査対象物 3を主走査方向 Xに直線状に走査する（以下、 X走査という）。検査対象物 3に照射されて検査対象物 3により反射される反射光のうち、高さ方向 Z (走査光束方向とも!、う）の反射光 (落射反射光 )は、走査集光レンズ 2を通過し、回転多面鏡 11へと走査光束と逆向きの経路を迪り、光分離鏡 4で走査光束と分離された後、従来例と同様の共焦点光学系 (反射光レンズ 5及び遮蔽板 6)を経由して光検出器 7に到達する。このようにして、回転多面鏡 11を回転させることにより、検査対象物 3の走査直線上の落射反射光の光強度から光検出器 7にて求められた光電変換信号出力 Iを得ることができる。

[0036] このとき、制御部 16は、回転多面鏡 11の回転に同期して、テーブル送り装置 12の駆動用モータ 12dの駆動を制御して、テーブル 12cに保持された検査対象物 3を主走査方向 Xおよび高さ方向 Zの両方に直交する方向（以下、副走査方向 Yという）に移動させる。

なお、回転多面鏡 11の回転速度が一般的に一定であり、主走査方向 Xの走査光束の移動速度（走査速度）を等速にするために、走査集光レンズ 2としては、図 2に示すように、入射角の変化角度 Θ (回転多面鏡 11による偏向角の変化角度 δの 2倍)と走査位置変化 Xとの関係が、焦点距離 fを比例係数とする直線比例関係 (X =f X Θ d d

： f 0特性という）となる、 f 0レンズが一般的に用いられる。本第 1実施形態では、以下

、走査集光レンズ 2を f Θレンズとする。なお、図 2においては、一例として、点 P2が点 P1と点 P3との中央付近に位置するように記載した力点 P2は点 P1から点 P3の走査範囲上の任意の位置に位置するものである。

[0037] 図 3A及び図 3Bは、本第 1実施形態例における光学系を主走査方向 Xから見た図であり、光学系による効果を説明している。

[0038] 図 3Aにおいて、回転多面鏡 11の鏡面 11cが回転多面鏡 11の回転軸 l ibとなす角 λ (以下、鏡面角度えという）が λ = α /2の場合、回転多面鏡 1 1の反射面で偏向される光源 1の光束は、回転多面鏡 11の回転軸 l ibに垂直な平面となす角が ocになり、その結果、検査対象物 3における走査光束の集光位置は、走査集光レンズ 2の f Θ特性により、 a = 0の場合の照射光集光点 Pに対して、図 3Aの点線に示すように、副走査方向 Yに y =f X αずれた点 P— 2となる。さらに、図 3Bに示すように、走査

d

集光レンズ 2の光軸が回転多面鏡 11の回転軸 l ibに直交する平面となす角が βの場合、走査集光レンズ 2の集光平面が回転多面鏡 11の回転軸 l ibとなす角が βとなるため、走査光束の照射光集光点は、 α = β = 0の場合の照射光集光点 Ρに対して、副走査方向 Υに y =f X α、高さ方向 Zに z =f X a X tan( j8 )だけずれた点 P— 1と

d d

なる。回転多面鏡 11の鏡面角度えは、同じ鏡面 1 1cで走査中は回転多面鏡 11の回転角が変化してもほぼ一定であるので、どの主走査方向位置 Xでも高さ方向 Zのず

dj

れ zはほぼ一定になる。つまり、こうした光学系の構成により、回転多面鏡 11の鏡面 d

角度えにより、検査対象物 3に対して、走査光束の照射光集光点 Pの軌跡がなす走查直線全体を高さ方向 Zにずらすことができる。

[0039] 図 4A〜図 4Cは、回転多面鏡 11の、各鏡面角度えを変更した場合の効果を示している。図 4Aに示すように、 n個の鏡面 11cを有する回転多面鏡 11の鏡面角度えを鏡面 11c毎に変更しておくと、回転多面鏡 11の 1回転中に照射光焦光点 Pの高さ方向位置 z を n回変更することができる。すなわち、鏡面角度え（= « /2)の第1鏡面1 di i i lc (iは、 n個のうちの任意の鏡面番号であって、 l〜nのうちの整数である）による走查線の副走査方向位置 yおよび高さ方向位置 z は、それぞれ、 y =f X a , z =f

di di di i di

X a X tai iS )となり、回転多面鏡 11の 1回転により、副走査方向位置 yと高さ方向 i di 位置 z 力 = l〜nまで n回変化する。つまり、回転多面鏡 11の回転により、検査対象 di

物 3に対する、 X走査と YZ走査を同時に実施することが可能になる。

[0040] 図 4Cに、こうした回転多面鏡 11の形状例として、鏡面数が 6面で (言い換えれば鏡面番号 iが 1〜6の場合で）、各鏡面角度え = α /2)が鏡面番号 iに比例して増加する場合の斜視図を示す。併せて、比較例として回転多面鏡 l lzの鏡面角度えが全て 0 (つまり回転軸と平行なので、六角柱になる）の場合を、二点鎖線で示す。回転多面鏡 11は、図 4Cに示すように、第 1鏡面 11c力第 6鏡面 11cにかけて徐々に鏡面 1

1 6

lcの角度が変化しており、図 4Cにおいて第 1鏡面 11c〜第 3鏡面 11cまでは下向

1 3

き、第 4鏡面 11c力第 6鏡面 11cが上向きである。各鏡面 11cは平面のため、隣鏡

4 6

面との境界で三角形を二つ組合せた断面があり、特に第 1鏡面 11cと第 6鏡面 11c

1 6 の角度差が最も大きくなつており、そのため、境界の断面も最も大きくなる。つまり、第 1鏡面 11cと第 6鏡面 11cの間を除く隣接鏡面間の角度差をとすると、各鏡面角

1 6

度えは次式のようになる。

[0041] λ = (ί-3.5) Χ ά λ

ここで、 iは鏡面番号で 1〜6の整数で、第 1鏡面 11cの鏡面角度えは 2.5 X d

1 1

、第 6鏡面 11cの鏡面角度えは + 2.5 X d となり、第 1鏡面 11cと第 6鏡面 11cの

6 6 1 6 角度差は 5 X dえとなる。

[0042] 以下、特に断りのない限り、回転多面鏡 11は図 4Cで示す形状 (鏡面数 6、隣接面間角度変化 d λで一定)として説明を行う。

なお、回転多面鏡 11の鏡面数は、最低 3面あればよいが、鏡面数が多い程、主走查方向 Xに照射光集光点 Ρをずらして検査対象物 3の外観検査をするための位置座標のサンプル点数を増やすことができ、外観検査精度を高くすることができるので好ましい。

また、前記では第 1鏡面 11c力第 6鏡面 11cにかけて徐々に鏡面 11cの角度が

1 6

変化するように、例えば、鏡面 11cの角度が + 1° 、 +0. 5° 、0° 、—0. 5° —1° と変化するように、回転多面鏡 11を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、鏡面角度が + 1° 、 -0. 5° 、0° 、 - 1° 、 +0. 5° とランダムに変化するように構成しても、前記構成と同様の効果を得ることができる。

[0043] 図 5A及び図 5Bを用いて、回転多面鏡 11の回転による、走査線の YZ走査の状態を以下に詳細に示す。図 5Aは、図 3Bと同じ主走査方向 Xから見た図である。なお、ここで、回転多面鏡 11は、光源 1の光束の偏向動作を第 1鏡面 11cから開始するように制御部 16により回転駆動を制御されている。回転多面鏡 11は、 1回転することにより、第 1鏡面 11c力第 6鏡面 11cの順で、光源 1からの光束を偏向させる。

1 6

[0044] 回転多面鏡 11の光源 1からの光束を偏向させる鏡面 11cが、回転多面鏡 11の回転動作により第 1鏡面 11c〜第 6鏡面 11cへと変化すると、照射光集光点の位置が

1 6

点 Px〜点 Pxと 5回変化する（なお、図 5Aに示す点 Pは鏡面角度えが 0° 、つまり

1 6

回転多面鏡 11の鏡面 1 lcが回転軸 1 lbに平行の場合の照射光集光点である)。点 Px〜点 Pxおよび点 Pは、走査光束に垂直な平面 31と角度 |8なす面上にあり、点 P

1 6

は平面 31との交点となっている。ここで、平面 31は、検査対象物 3に対して予め設定された高さ方向 Zの検査範囲 Zrの中間（例えば中央)を通る平面 (仮想的な検査基準面）である。高さ方向 Zの検査範囲 Zrは、検査対象物 3の全体を検査するために、検査対象物 3の最上部よりも高、位置から、検査対象物 3の最下部と同じか又は最下部より低、位置にわたるように設定されるのが好ま、。

回転鏡 11の鏡面角度えは、図 4Cに示したように、鏡面番号 iに比例して増加するので、点 Pから各照射光集光点の副走査方向位置 y

diと高さ方向位置 z

diは、それぞれ次式となる。

[0045] y =fX a = (i-3.5) XfXda

di i

z =f X a Xtan(j8)= (i-3.5) Xf Xda Xtan(j8)

di i

なお、 dひ =2Xdえで一定値のため、各照射光集光点の副走査方向位置 yと高さ di 方向位置 _Z diは鏡面番号 iに比例して変化し、その変化間隔は一定で、副走査方向 Y 力 Xda、高さ方向 Z力 ¾ Xda Xtan(j8)となる。

[0046] 図 5Bは、図 5Aと同様の状態を斜視図で示している。ただし、回転多面鏡 11の回転動作による直線走査動作を示すために、走査開始時の照射光集光点を P1とし、走査終了時の照射光集光点を P3としている（iは面番号で i=l〜6)。つまり、図 5A における点 Pxとは、図 5Bにおける点 P1〜点 P3間の直線走査における照射光集光点の軌跡全体を示しており、点 Px〜点 Pxも同様である（ただし、点 Pは前述のと

2 6

おり点 P1〜点 P3の直線走査の照射光集光点の軌跡を示している）。

[0047] 次に、回転多面鏡 11の回転による照射光集光点の位置の経時的変化を以下に述ベる。まず、回転多面鏡 11の回転により、光源 1の光束が第 1鏡面 11 で反射され始めると、点 P1で走査開始となり、点 P3まで直線走査する。続いて、回転多面鏡 11の回転により、光源 1の光束を反射する面が第 2鏡面 11cに切り替ると、点 P1で走査

2 2 開始となり点 P3まで直線走査する。以下、回転多面鏡 11の回転により、光源 1の光

2

束の反射面が第 3鏡面 11c〜第 4鏡面 11cと変化すると、照射光集光点も点 P1か

3 6 3 ら点 P3、点 P1力点 P3、点 P1力点 P3、点 P1から点 P3と変化する。ここで、

3 4 4 5 5 6 6

図 5B中では実線矢印で示している点 P1力も点 P3、点 P1力も点 P3、点 P1から

3 3 4 4 5 点 P3は照射光集光点の移動による直線走査を示している。図 5B中では点線矢印

5

で示している点 P3と点 P1との間、点 P3と点 P1との間、及び点 P3と点 P1との間

3 4 4 5 5 6 は、照射光集光点が存在していない状態、つまり直線走査されていない状態を示している。

さらに、回転多面鏡 11が 1回転して、第 6鏡面 11c力第 1鏡面 11cに光源 1の光

6 1

束の反射面が切り替り、光源 1の光束力再び、第 1鏡面 11cに反射されて、走査が開始されると、点 P3 点 P1力点 P3 点 P1 …と変化し、点 P1力もの走査開始か

6、 1 1、 2 1

ら、前記と同様の動作が繰り返される。こうして、回転多面鏡 11による 1回転で点 P1 〜点 P3 1

6まで照射光集光点が移動し、回転多面鏡 1 が連続回転することで、点 P1

1

〜点 P3の同じ径路を繰返し走査することになる。

6

[0048] なお、走査開始点である照射光集光点 P1での回転多面鏡 11の状態から回転多面鏡 11がさらに回転して、回転多面鏡 11の鏡面 11cの偏向角の変化角度 δが変化し、つまり同一鏡面 1 lc上における回転多面鏡 11の光源 1の光束を反射する位置が変化し、照射光集光点 P2になった場合、主走査方向 Xの変化間隔 (例えば点 P1 力点 P1までの距離) Xは、前記のとおり走査集光レンズ 2の ί θ特性力 X =f X 2

2 d d

X δ =f X Θとなる。なお、 Θは入射角の変化角度を示し、 θ = 2 Χ δである。

[0049] 以上、説明したように、図 4Cに示したような回転多面鏡 11の各鏡面 11cの角度えをお互、に違えるように構成したことにより、 1つの鏡面 1 lcにより光源 1の光束を反射することで照射光集光点の主走査方向位置 Xを変化させて直線走査 (X走査)を dj

実施し、回転多面鏡 11を回転させて光源 1の光束を反射する鏡面 1 lcを切替えることで副走査方向位置 yと高さ方向位置 zを変化させて 2つの走査 (YZ走査）を同時に実施することができる。

[0050] 次に、図 6A及び図 6Bを用いて、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の検査対象物 3の副走査方向 Yの送り動作とデータ処理について説明する。図 6Aは、本発明の第 1実施形態における外観検査装置の、検査対象物 3の副走査方向 Yの送り動作とデータ処理について説明するための、構成を示す概略斜視図である。図 6 Bは、検査対象物 3を示す、図 6Aの部分拡大斜視図である。

[0051] 制御部 16は、テーブル送り装置 12の駆動用モータ 12aの駆動を制御して、回転多面鏡 11の各鏡面 11cの走査開始に同期して、駆動軸 12aを回転させてナット部材 1 2b及びナット部材 12bに固定されたテーブル 12cを副走査方向 Yに移動させ、テーブル 12cに保持された基板 3A上の検査対象物 3を副走査方向 Yに移動させる。また、制御部 16は、走査光束が検査対象物 3を直線走査している間、走査光束の主走查方向位置 X

diが一定間隔になるような時間間隔で、光検出器 7の光電変換信号出力 Iを、回転多面鏡 11の 1回転分以上の間（つまり、点 P1

1〜点 P3

6の走査の間）、データ記憶部 13に記憶させる。また、制御部 16は、抽出部 14aによりデータ記憶部 13 内に記憶された光検出器 7の光電変換信号出力 Iを抽出し、抽出部 12aが抽出した光検出器 7の光電変換信号出力 Iに基づいて、外観位置座標演算部 14bにより、検查対象物 3の外観の位置座標を演算して求める。

[0052] 次に、図 7A及び図 7Bを用いて、テーブル送り装置 12による副走査方向 Yへの検查対象物 3の送り量 Ytの制御、及び、検査対象物 3に対する YZ走査の原理について説明する。図 7Aにおいて、 6個の鏡面 11cを有する回転多面鏡 11の 1回転中に、走査線の副走査方向位置 yは、前記のように y ,y ,..y と 5回変化する。このとき、

di dl d2 d6

テーブル送り装置 12の送り量 Ytを、回転多面鏡 11の各鏡面 11cによる走査動作に同期して、走査線の副走査方向位置 y

diの変化量と同じ値変化させると、検査対象物

3に対して走査線は常に副走査方向位置 y に関して、常に同じ位置を走査すること

di

になる。つまり、照射光集光点は、テーブル送り装置 12が停止した状態では、図 7A に示すように、副走査方向 Yに向力うに従、検査対象物 3に近づく方向に（図 7Aの右斜め下方向に）走査するが、テーブル送り装置 12により検査対象物 3が副走査方向 Yに送られると、図 7Bに示すように、高さ方向 Zと逆方向に（図 7Bの下方向）に走查することになる。前述のとおり回転多面鏡 11の光源 1の光束を偏向する鏡面 l ie が切り替つた時の副走査方向位置 yの増分は f X d aで一定なので、送り量 Ytも一

di

定増分 f X d aで Yt〜Ytと 5回変化させると、検査対象物 3も検査対象物 3— 1の位

1 6

置から検査対象物 3— 6の位置へと変化する。一方、走査線の照射光集光点の高さ方向位置 z は、前述のように、 z ,ζ ,..ζ と一定間隔 f X d a Xtan( |8 )で 5回変化す di dl d2 d6

る。

[0053] 上記のようにテーブル送り装置 12の送り量 Ytを制御することにより、回転多面鏡 11 を 1回転させる間、検査対象物 3に対して高さ方向 Zと平行に照射光集光点を変化させ、 Z走査を実現することができる。

また、テーブル送り装置 12の駆動用モータ 12a及び回転駆動鏡 11のモータ 11aが同期してさらに駆動されると、回転多面鏡 11が 2回転目に入る。つまり、回転多面鏡 11が光源 1の光束を、第 1鏡面 11c力も第 6鏡面 11cで順次反射し、再び、第 1鏡

1 6

面 11cで反射するとともに、テーブル送り装置 12が一定送り間隔 f x d aで検査対象物 3を副走査方向 Yに送る。これにより、検査対象物 3は検査対象物 3— 7の位置に位置し、照射光集光点は高さ方向 Zには高さ方向位置 z 〖こ位置することとなる。すな dl

わち、照射光集光点が、高さ方向位置 z

dl力も高さ方向位置 z

d6まで変化して、再び高さ方向位置 z に変化するまでの間に、テーブル送り装置 12は、検査対象物 3を、副 dl

走査方向 Yに走査間隔 Υρ ( = Υ分解能） =6 X f X d aだけ移動させて検査対象物 3 1の位置力検査対象物 3— 7の位置まで移動させる。

[0054] 図 7Bは、こうした回転多面鏡 11とテーブル送り装置 12の制御動作による、検査対象物 3に対する走査線の照射光集光点の高さ方向 Z及び副走査方向 Yの変化を示している。

なお、図 7Bにおいては、複数の電子部品（図 7Bの斜線部）を装着した基板を検査対象物 3として示している。検査対象物 3に対する高さ方向 Zの検査範囲 Zrは、上述したように、複数の電子部品のうちの最も高い電子部品の最上面よりも高い位置から、基板と同じか又は基板より低い位置にわたるように設定されるのが好ましい。したがつて、図 7Bにおいては、点 Px 、点 Px · · ·点 Px を電子部品よりも高い位置に設

11 12 15

定し、点 Px 、点 Px · · ·点 Px を基板よりも低い位置に設定している。また、図 7Bにおいて、黒丸は、走査集光レンズ 2により実際に集光された走査光束の集光点を示し、点線の白丸は、走査集光レンズ 2により集光される前に走査光束が検査対象物 3の表面に反射され、実際には集光されていない仮想の集光点を示している。

[0055] 回転多面鏡 11の第 1鏡面 11c力始まる 1回転目においては、照射光集光点が副走査方向 Yには同じ位置で点 Px 〜点 Px まで、高さ方向位置 z 力〜z と 5回

11 61 di dl d6 変化して Z走査される。さらに、回転多面鏡 11が回転して、再度、第 1鏡面 11cの走查が始まると、副走査方向位置 yが副走査方向 Yと逆方向に Ypだけ変化して、照射

di

光集光点が Px 〜Ρχ と変化して Ζ走査する。以下、同様にして、回転多面鏡 11の

12 62

1回転毎に、副走査方向位置 yが一定間隔 Ypで変化する。つまり、検査対象物 3に

di

対しては、回転多面鏡 11の 1回転毎に一定間隔 Ypで Y走査を実現していることになる。

すなわち、本第 1実施形態の外観検査装置及び方法においては、検査対象物 3に対して、回転多面鏡 11の回転動作中に、 1つの鏡面走査で X走査を行い、鏡面角度 λを異ならせた複数の鏡面 1 lcが回転多面鏡 11の 1回転中に切り替わることにより Ζ 走査を行い、検査対象物 3を副走査方向 Yに移動させながら回転多面鏡 11を複数回回転させることにより Y走査を行うことができる。

[0056] なお、光源 1から射出される光束の、検査対象物 3に照射された時点でのスポット径 dは、検査対象物 3の高さ方向 Zの検査範囲 Zrにより変わる。光源 1から射出される光束の光強度がガウス分布 (正規分布)であり、波長が λ aの場合、検査範囲 Zr及びスポット径 dは、おおよそ次式の関係にある。

Zr= π /4÷ l a X d²

例えば、波長 λ aが 600nmの場合では、（d、 Zr) = (30 /z m、 1. 2mm)、（10 m 、 131 m)、（5 m、 32. 7 m)、（1 m、 1. 31 m)などのスポット径 dと検查範囲 Zrとの設定例が挙げられる。例えば、検査対象物 3が基板に塗布された複数のタリームはんだである場合、高さ方向 Zの検査範囲 Zrは、複数のクリームはんだのうちの最も高いクリームはんだの最上面よりも高い位置から、基板と同じか又は基板より低い位置にわたるように設定されるのが好ましい。このような場合、クリームはんだの厚みは、最大でも 0. 2mm程度であることから、スポット径 dは 15 μ m、検査範囲 Zrは 0 . 3mm程度に設定すればよい。

但し、前記はあくまで理論値であり、光束の強度分布や検査対象物 3の反射状態に応じて、最適な設定値を設定すればよい。

[0057] 次に、回転多面鏡 11の 1回転中の検査対象物 3の同一の副走査方向位置 y にお di ける、 X走査と Z走査によって、共焦点光学系（反射光レンズ 5及び遮蔽板 6)を介した反射光が光検出器 7に入射して得られる光電変換信号出力 Iから、検査対象物 3の高さ情報を求める演算方法の原理を、図 8A及び図 8Bにより説明する。

[0058] 図 8Aは、データ記憶部 13における、光検出器 7の光電変換信号出力 Iの記憶内容を模式的に示したものである。

データ記憶部 13は、回転多面鏡 11の 1つの鏡面 1 lcの回転による検査対象物 3に対する X走査中に、主走査方向位置 Xが一定間隔（=X分解能）になるようなサンプ dj

リング間隔で、光検出器 7の光電変換信号出力 I (i, j)を m個だけ、制御部 16の制御により記憶するよう構成されている。ここで、 jを X方向のサンプリング番号 (j = l〜m、 mは整数)とすると、主走査方向位置 X は X ,χ となる。

dj dl d2 dm

また、データ記憶部 13は、 6個の鏡面 11cを有する回転多面鏡 11の 1回転により、検査対象物 3の同一の副走査方向位置 y における、照射光集光点の高さ方向位置 di

z を 5回変更して、光検出器 7の光電変換信号出力 I (i, j)を 6 X m個記憶する。言い di

換えれば、鏡面番号 iは 1〜6であるので、副走査方向位置 Y 〜Y まで検査を行う dl d6

と、光検出器 7の光電変換信号出力 I (i, j)を 6 X mX 6個、データ記憶部 13に記憶する。

[0059] なお、図 8Aにおいて、光検出器 7の光電変換出力 1 (1, 1)〜I (1, m)を短い点線で結ぶ折れ線グラフは、第 1鏡面 11cによる走査光束の光強度を示している。また、光検出器 7の光電変換出力 1 (2, 1)〜I (2, m)を長い点線で結ぶ折れ線グラフは、第 2鏡面 11cによる走査光束の主走査方向位置 X における光強度を示している。光

2 dj

検出器 7の光電変換出力 1 (6, 1)〜I (6, m)を実線で結ぶ折れ線グラフは、第 6鏡面 11cによる走査光束の主走査方向位置 X における光強度を示している。

6 dj

[0060] 図 8Bは、演算部 14における、データ記憶部 13で記憶している回転多面鏡 11の 1 回転分の 6 X m個の光電変換信号出力 I (i, から、各主走査方向位置 X における dj 測定高さ Z を求める処理方法を模式的に示したものである。

mj

主走査方向位置 X における光検出器 7の 6個の光電変換信号出力 1 (1, 1)〜1 (6 dl

, 1)の分布は、検査対象物 3の主走査方向位置 Xと副走査方向位置 yとが同一の

dj di 点における z走査による光電変換信号出力 Iになるので、共焦点法の原理により、図

8Bの長い点線で示すように、主走査方向位置 X における検査対象物 3の高さ Z1に dl

最も近い照射光焦光点の高さ方向位置 z での

d2 光電変換信号出力 Iが最大になる曲線になる。演算部 14の抽出部 14aは、この最大になる高さ方向位置 z を、測定高さ d2

Z として抽出する。

ml

[0061] また、主走査方向位置 X における光検出器 7の光電変換信号出力 1 (1, 2)〜1 (4 d2

, 2)の分布は、検査対象物 3の主走査方向位置 Xと副走査方向位置 yとが同一の

8Bの短い点線で示すように、主走査方向位置 X における検査対象物 3の高さ Z2に d2

最も近い照射光焦光点の高さ方向位置 z での

dl 光電変換信号出力 Iが最大になる曲線になる。演算部 14の抽出部 14aは、この最大になる高さ方向位置 z を、測定高さ dl

Z として抽出する。

また、主走査方向位置 X における光検出器 7の光電変換信号出力 1 (2, 3)〜1 (6 d3

, 3)の分布は、検査対象物 3の主走査方向位置 Xと副走査方向位置 yとが同一の

8Bの実線で示すように、主走査方向位置 X における検査対象物 3の高さ Z3に最も d3

近い照射光焦光点の高さ方向位置 z での光電変換信号出力 Iが最大になる曲線に d4

なる。演算部 14の抽出部 14aは、この最大になる高さ方向位置 z を、測定高さ z と d4 m3 して抽出する。

以下、同様にして、各主走査方向位置 X における各測定高さ Ζ を抽出することで、 dj mj

検査対象物 3の走査線上の高さ情報を得ることができる。

[0062] 次に、図 2、図 8C〜図 8Eを用いて、検査対象物 3の高さ情報を求める演算方法について、より詳しく説明する。ここでは、図 2に示すように基板 3Aに装着された電子部品を検査対象物 3として説明する。図 8Cは、検査対象物 3に対する XZ走査の一例を示す図であり、図 8Dは、データ記憶部 13の記憶内容の一例を示す模式図であり、図 8Eは、外観位置座標演算部 14bの演算方法の一例を示す図である。

[0063] なお、図 8Cにおいて、黒丸は、走査集光レンズ 2により実際に集光された走査光束の集光点を示し、点線の白丸は、走査集光レンズ 2により集光される前に走査光束が検査対象物 3の表面に反射され、実際には集光されていない仮想の集光点を示している。すなわち、図 8Cにおいて、走査光束は、高さ方向位置 z ,主走査方向位置 X d4 d 及び X のとき、高さ方向位置 Z ,主走査方向位置 X 及び X のとき、及び高さ方向

2 d3 d2 d2 d3

位置 z ,主走査方向位置 x 〜χ のとき、走査集光レンズ 2により集光される前に検 d6 dl dm

查対象物 3の表面に反射される。

また、図 8Cにおいて、高さ方向位置 z における X走査は回転多面鏡 2の第 1鏡面 dl

11cにより行われ、高さ方向位置 z における X走査は第 2鏡面 11cにより行われ、

1 d2 2

同様にして、高さ方向位置 z 〜における X走査は第 2鏡面 11c〜第 6鏡面 11cに d3 d6 2 6 より行われている。

[0064] 光検出器 7が受光する落射反射光の光強度は、走査集光レンズ 2により集光される走査光束が集光点の近くで検査対象物 3に反射されればされるほど強くなる。すなわち、図 8Cにおいては、受光強度 1のとき、光検出器 7が受光する落射反射光の光強度は最も強ぐ受光強度 1から離れるほど、つまり受光強度 2、受光強度 3 · "になるほど光検出器 7が受光する落射反射光の光強度は弱くなる。

したがって、例えば、主走査方向位置 X において、高さ方向位置 z では受光強度 d3 dl

3で集光され、高さ方向位置 z では受光強度 2で集光され、高さ方向位置 z では受 d2 d3 光強度 1で集光されて走査光束の集光点が形成される。ところが、高さ方向位置 _Z d4 では受光強度 1で集光され、高さ方向位置 _Z では受光強度 2で集光され、高さ方向 d5

位置 _Z では受光強度 3で集光されるはずが、実際には、検査対象物 3の表面に走査 d6

光束がそれぞれ反射されるため、仮想の走査光束の集光点となっている。

[0065] 図 8Dは、図 8Cに示す受光強度 1〜5を光検出器 7で光電変換して得られる光電変換信号出力 Iと主走査方向位置 Xとの関係を示すグラフである。図 8Dにおいて、光 dj

検出器 7の光電変換信号出力 1 (1, 1)〜I (1, m)を結ぶ長い点線は、第 1鏡面 11c による走査光束の主走査方向位置 X における光強度を示している。また、光検出器 7の光電変換信号出力 I (2, 1)〜I (2, m)を結ぶ短い点線は、第 2鏡面 11cによる

2 走査光束の主走査方向位置 X における光強度を示している。また、光検出器 7の光 dj

電変換信号出力 1 (3, 1)〜I (3, m)を結ぶ一点鎖線は、第 3鏡面 11cによる走査光

3

束の主走査方向位置 X における光強度を示している。また、光検出器 7の光電変換 dj

信号出力 1 (4, 1)〜1 (4、 m)を結ぶ 2点鎖線は、第 4鏡面 11cによる走査光束の主

4

走査方向位置 X における光強度を示している。また、光検出器 7の光電変換信号出 dj

力 1 (5, 1)〜I (5, m)を結ぶ直線は、第 5鏡面 11cによる走査光束の主走査方向位

5

置 X における光強度を示している。また、光検出器 7の光電変換信号出力 1 (6, 1)〜 dj

1 (6, m)を結ぶ太い直線は、第 6鏡面 11cによる走査光束の主走査方向位置 X に

6 dj おける光強度を示している。

[0066] 図 8Eは、各主走査方向位置 X毎に、各高さ方向位置 z における光電変換信号出 dj di

力 Iをマークし、そのマークをなめらかな曲線で結んだグラフである。主走査方向位置

X のときの各高さ方向位置 z (第 1鏡面 11c力第 6鏡面 11cの走査)の光電変換 dl di 1 6

信号出力 1 (1, 1)〜I (6, 1)を、図 8E中では三角形のマークで示している。同様にして、主走査方向位置 X のときの各高さ方向位置 z の光電変換信号出力 1 (2, 1)〜工 d2 di

(2, 6)を、図 8E中では四角形のマークで示し、主走査方向位置 X のときの各高さ d3

方向位置 z の光電変換信号出力 1 (3, 1)〜（3, 6)を、図 8E中では円形のマークで di

示している。

[0067] 図 8Eに示すように、主走査方向位置 X (三角形)のとき、光電変換信号出力 Iは、 dl

高さ方向位置 z と高さ方向位置 _Z との間で最大値となる。演算部 14の抽出部 14a d5 d6

は、高さ方向位置 z と高さ方向位置 z との間の高さを、検査対象物 3の主走査方向 d5 d6

位置 X における測定高さ Z として抽出する。また、主走査方向位置 X (四角形)又 dl ml d2

は主走査方向位置 χ

d3 (円形)のとき、光電変換信号出力 Iは、高さ方向位置 z

d3と高さ方向位置 z との間で最大値となる。演算部 14の抽出部 14aは、高さ方向位置 z と d4 d3 高さ方向位置 z との間の高さを、検査対象物 3の主走査方向位置 X 又は X におけ d4 d2 d3 る測定高さ z 又は _Z して抽出する。以下、同様にして抽出部 14aにより、各主走査 m2 ml 3

方向位置 χ における測定高さ位置 z を抽出していくことで、検査対象物 3の走査線 dj mj

上の高さ情報を得ることができる。 [0068] なお、高さ方向位置 z は、前述の通り間隔 f x d a X tan( |8 )で離散的に変化するの

di

で、抽出部 14aで、上記の通り、最大値になる高さ方向位置 zを抽出すると、測定高

di

さ z の間隔も f X d a X tan( |8 )の離散値となる（つまり、測定高さ分解能力 ¾ X d a X ta η( ι8 )となる)。しかし、多項式補間などの演算処理を外観位置座標演算部 14aで行うことにより、各高さ方向位置 z 間の中間点を測定高さ z として求めることができ、高さ

di mi

分解能を小さくすることが可能になる。

[0069] また、こうした演算処理を行うには、データ記憶部 13に記憶された光検出器 7の光電変換信号出力 Iと回転多面鏡 11の鏡面番号 iとの関連付けが必要になる。そのために、制御部 16により、回転多面鏡 11の回転と同期をとる信号 (以下、回転同期信号という）を 1回転に 1回、外観位置座標演算部 14bに出力させる。また、制御部 16 により、各鏡面 11cによる走査動作と同期を取る信号 (以下、走査同期信号という）を各鏡面走査毎に 1回、外観位置座標演算部 14bに出力させる。そして、外観位置座標演算部 14bにより、回転同期信号と走査同期信号とを組合せることで、光検出器 7 の光電変換信号出力 Iと回転多面鏡 11の鏡面番号 iとの関連付けを行うことが可能になる。

[0070] 以上、本第 1実施形態の外観検査装置及び方法によれば、回転多面鏡 11の 1回転における光検出器 7の光電変換信号出力 Iのデータをデータ記憶部 13に記憶させ、演算部 14より、そのデータ記憶部 13が記憶するデータのうち、主走査方向位置 X

dj と副走査方向位置 y

diとが同一の点における光電変換信号出力 Iが最大になる高さ方向位置 z を求めることで、検査対象物 3の走査直線上の高さ情報（つまりは、 XZ断面 di

形状)を得ることができる。

さらに、本第 1実施形態の外観検査装置及び方法によれば、図 7Bで示したように、制御部 16により、テーブル送り装置 12の送り量 Ytを、回転多面鏡 11の等角速度の回転に同期させて、各鏡面による複数の照射光集光点が、検査対象物 3の高さ方向 Zに夫々位置するように制御することにより、検査対象物 3の XY走査範囲における、各主走査方向位置 Xと各副走査方向位置 yでの高さ方向位置 z の情報（つまりは

dj di mi

、位置座標)を得ることができる。

なお、本第 1実施形態の外観装置及び方法によれば、前記演算部 14により検査対象物 3の外観の位置座標を、例えば、図 7B及び図 8Aにおいては、主走査方向に m 点（主査走査方向 Xのサンプリング数）、副走査方向に 5点（回転多面鏡 11の回転数 )、及び高さ方向に 6点（回転多面鏡の鏡面数)の合計 (m X 5 X 6 = ) 30 X m点、求めることで、検査対象物の外観を立体的に検査することができる。

[0071] 以上、本第 1実施形態では、テーブル送り装置 12により検査対象物 3を副走査方向 Yに移動する方式について述べたが、検査対象物 3は固定で、光学系全体を副走查方向 Yに移動する方式でも、同様の効果を得ることができる。また、本第 1実施形態では、走査集光レンズ 2を f 0レンズとして説明したが、主走査方向位置 X と入射角 Θの関係が直線比例関係にない場合 (たとえば、 X =f X sin( Θ )や X =f X tan( Θ ) d d

など)の場合でも、同様の効果を得ることができる。

[0072] 《第 2実施形態》

図 9Aは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置及び方法の光学系の構成を副走査方向 Yから見た概略図である。図 9Bは、本発明の第 2実施形態における外観検査装置の光学系の構成を主走査方向 Xから見た概略図である。

[0073] 本発明の第 2実施形態の外観検査装置及び方法は、図 9A及び図 9Bに示すように、走査集光レンズ 2の光軸を回転多面鏡 11の回転軸 1 lbと直交する平面力角度 β 、傾斜させることなぐ高さ方向 Ζに平行に配置された走査集光レンズ 2Αを備えるとともに、走査集光レンズ 2Αと検査対象物 3との間に、集光点位置形成用光学系の一例を構成する、主走査方向 Xと平行な入射面と射出面を持つ楔形の長尺プリズム 15をさらに備える点で、本発明の第 1実施形態の外観検査装置と異なる。それ以外の点については、本発明の第 1実施形態の外観検査装置及び方法と同様であるので、重複する説明は省略する。

[0074] 図 9Α及び図 9Βに示すように、長尺プリズム 17の入射面 17aと射出面 17bとが主走查方向 Xに平行に配置されているため、走査光束は、長尺プリズム 17を通過し、副走査方向 Yと垂直な面内では曲がらず、屈折の作用により、主走査方向 Xと垂直な面内でのみ角度 γで折れ曲がり、照射光集光点 Pbで集光される。そして、集光点 P bで集光された走査光束は、回転多面鏡 11の回転により、検査対象物 3を主走査方向 Xに直線走査する。回転多面鏡 11の鏡面角度が λ = « Ζ2の場合、走査集光レンズ 2から射出される走査光束は、第 1実施形態と同様に、副走査方向 Yに距離 y

in

=f X αだけ平行移動して、長尺プリズム 17に入射する。長尺プリズム 17に入射した走査光束は、長尺プリズム 17の作用により、平行移動量が距離 yから距離 yに変化

m d し、照射光集光点 Pb— 1の位置が走査集光レンズ 2の光軸中心を通過する際の照射光集光点 Pbに対して、副走査方向 Yに対して距離 yずれ、高さ方向 Zに距離 zだ

d d けずれる。

[0075] 本第 2実施形態の第 1実施形態との相違点は、長尺プリズム 17を新たに設けた点と、走査集光レンズ 2の傾き βをなくした点の 2点であるが、第 1及び第 2実施形態とも、回転多面鏡 11の鏡面角度えにより、検査対象物 3に対して X走査と ΥΖ走査とを同時に実施でき、同様の効果を発揮することができる。

[0076] 次に、図 10A及び図 10Bを用いて、長尺プリズム 17の作用について、詳細に説明する。図 10Aは、長尺プリズム 17の作用を説明する図であり、図 10Bは、長尺プリズム 17による照射光集光点の移動を説明する図である。

図 10Aに示すように、長尺プリズム 17の頂角を a、屈折率を nとし、光源 1の光束が長尺プリズム 17の入射面 17a上の点 A2から入射し、射出面 17b上の点 C2から射出される場合、 snellの法則及び幾何的な関係により、走査集光レンズ 2から射出された走査光束が長尺プリズム 17により折れ曲がる角度 (以下、折れ曲がり角度という） γ は、次式のようになる。ここで、走査集光レンズ 2から射出され長尺プリズム 17に入射する走査光束 (以下、入射光と!ヽぅ）が入射面 17aとなす角度 (以下、入射角という）を bl lとする。また、長尺プリズム 17内に入射した走査光束が、入射面 17aとなす角度を bl2とし、射出面 17bとなす角度を b21とする。また、長尺プリズム 17から射出された走査光束 (以下、射出光という）が射出面 17bとなす角度を b22とする。

[0077] sin(bl2) = sin(bl l)/n (点 A2における snellの法則）

sin(b22) = sin(b21) X n (点 C2における snellの法則）

a=b21 +bl2 (三角形の幾何的な関係）

γ = (bl l -bl2) - (b21 -b22) (幾何的な関係）

=bl l +b22-a=fl(a, n、 bl l)

つまり、折れ曲がり角度 γは、頂角 a,屈折率 η ,入射角 bl lの関数 fl(a、 n、 bl l) となる。したがって、副走査方向 Yに距離 yだけ平行移動した点 A1〜点 C1を通過する走査光束も、点 A2〜点 C2を通過する走査光束と同じ入射角 bllであるので、折れ曲がり角度は γとなる。つまり、点 A1〜点 C1を通過し点 C1から射出された射出光は、点 Α2〜点 C2を通過し点 C2から射出された射出光と平行になる。

[0078] 点 C1から射出された射出光と点 C2から射出された射出光との距離 yは、点 A1に

d

入射する入射光と点 A2に入射する入射光の距離 yと直線比例関係にあり、その比

m

例係数は、 snellの法則力も次式のようになり、結局、頂角 a'屈折率 n '入射角 bllの関数 f2(a、 n、 bll)となる。

[0079] y /γ = cos(b 12)/cos(b 11) X cos(b22)/cos(b21) = f 2 (a, n、 bll)

d in n

この作用により、図 9Bに示すように、照射光集光点 Pbは、走査光束の進行方向に距離 yだけ移動して照射光集光点 Pb— 1に移動する。

d

[0080] 次に、長尺プリズム 17による、照射光集光点 Pbの高さ方向 Zの移動について述べる。図 10Bに示すように、厚み f屈折率 nの長尺プリズム 17に集束角 Θが小さい走查光束が入射すると、 snellの法則および近軸近似 (sin( θ)^ Θ )により、照射光集光点は点 Dから点 Εへ、走査光束の進行方向に dz=tX (l-1/n )だけ移動する。そのため、図 10Aにおいて、点 A1に入射する入射光力長尺プリズム 17を通過しなければ、点 A1から L1の距離にある点 B1で集光する入射光であった場合、点 A1〜点 C1を通過し点 C1から射出される射出光の照射光集光点 E1は、長尺プリズム 17により折れ曲がる走査光束の径路に沿って点 A1から距離 L1をとつた点 D1 (距離 A1B1 =距離 A1C1 +距離 C1D1=L1)に対して、距離 dz =t X (1— lZn )だけ走査光束の進行方向に移動する (t =距離 A1C1)。

[0081] 同様に、点 A2に入射する入射光の照射光集光点は、距離 =t X (l-1/n )

2 2 n だけ移動し点 E2となる。つまり、長尺プリズム 17を通過しなければ、照射光集光点までの距離が同じである走査光束でも、長尺プリズム 17の入射面 17aに対する入射位置が異なる（例えば点 A1と点 A2)と、走査光束の進行方向における照射光集光点の位置が z =(t— t )X (1-1/n )だけ異なる。ここで、長尺プリズム 17中を通過す

d 2 1 n

る距離の差 (t一 t )は、三角形の幾何的な関係から明らかに、点 A1と点 A2の距離 c

2 1

12と直線比例し、その比例係数は頂角 aと入射角 bl2の関数となる。さらに、 cl2=y Zcos(bl l)の関係があるので、結局、 zは距離 y と直線比例し、その比例係数は頂 n d m

角 a、屈折率 n 入射角 bl lの関数 f3となる。

、

[0082] z /y =f3 (aゝ n 、 bl l)

d in n

以上の関係により、走査光束は、図 9Bに示すように、長尺プリズム 17の作用により、角度 γだけ折れ曲がり、照射光集光点の点 Pbから点 Pb— 1'へ（副走査方向 Υへ距離 y、高さ方向 Zへ距離 z )移動し、点 Pbと点 Pb— 1とを結ぶ直線は走査光束の d d

進行方向に垂直な面に対して、次式の角度 βだけ傾く。

[0083] tan( j8 ) = z /y =f3 (a、 n 、 bl l) /f2 (aゝ n 、 bl l)

d d n n

つまり、長尺プリズム 17の 3つのパラメータ (頂角 a、屈折率 n_n、入射角 bl l)を変更することにより、検査対象物 3に対する高さ方向位置 z と副走査方向位置 yを変更

di di することができ、自由度の高い設計が可能になる。

[0084] なお、前記様々な実施の形態のうち任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏することができる。

[0085] 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとつては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

[0086] 2005年 4月 14曰に出願された曰本国特許出願 No. 2005— 116869号の明細書

、図面、および特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

産業上の利用可能性

[0087] 本発明にかかる外観検査装置及び方法は、回転多面鏡による直線走査光学系に簡単な機能を付加することで、高速及び高精度に検査対象物の外観座標を求められる効果を有しており、特に平面上に広がる物体の外観検査装置として有用であり、具体的には、実装基板のはんだ付け工程における電子部品の実装状態やクリームはんだの塗布状態を検査する外観検査装置及び方法に有用である。

Claims

請求の範囲

光束を射出する光源と、

前記検査対象物移動装置は、前記回転多面鏡が前記等角速度で 1回転する間、前記集光点位置形成用光学系により前記高さ方向の前記検査範囲で移動されるとともに前記夫々の鏡面により前記副走査方向にずらされた前記集光点が、前記検査対象物の前記高さ方向に直線状に走査されるように、前記検査対象物を前記副走查方向に移動させるとともに、前記回転多面鏡が前記等角速度でさらに 1回転を開始する前に、前記副走査方向に前記検査対象物を移動させて、前記主走査方向の直線状の走査及び前記高さ方向の前記検査範囲での前記集光点の移動による外観検査を、前記回転多面鏡の前記 1回転での外観検査と前記検査対象物上の異なる部分で行うように構成されて!ヽることを特徴とする外観検査装置。

[2] 前記集光点位置形成用光学系は、光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向に対して傾斜するように配置され、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を前記集光点で集光させる走査集光レンズを備えて、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲を移動することを特徴とする請求項 1に記載の外観検査装置。

[3] 前記集光点位置形成用光学系は、

前記走査集光レンズを通過した光束が、前記プリズムの前記入射面から入射し、屈折されて前記射出面から射出されて、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲を移動することを特徴とする請求項 1に記載の外観検査装置。

[4] さらに、前記回転多面鏡が少なくとも 1回転する間の、前記光検出器から出力された前記反射光の前記光電変換信号出力を記憶するデータ記憶部を備え、

前記演算部は、前記データ記憶部に記憶された前記光電変換信号出力に基づいて、前記検査対象物の前記高さ方向の位置を求めて前記検査対象物の外観の位置座標を求め、前記検査対象物の外観の検査を行うことを特徴とする請求項 1に記載の外観検査装置。

[5] 外周部に少なくとも 3つの鏡面を有するとともに回転軸と前記鏡面とのなす角度である鏡面角度が各鏡面ごとに異なるように構成された回転多面鏡を前記回転軸まわりに等角速度で回転させて、光源から前記鏡面へ射出された光束を検査対象物に向けて偏向させつつ主走査方向に直線状に走査させ、前記偏向走査において、集光点位置形成用光学系により、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束を集光点で集光させつつ前記集光点を前記検査対象物の前記主走査方向と直交する高さ方向の検査範囲で移動させるとともに、前記鏡面角度が異なる前記夫々の鏡面により前記主走査方向及び前記高さ方向と直交する副走査方向ずらされた前記集光点が、前記検査対象物の前記高さ方向に直線状に走査されるように、前記検査対象物を前記副走査方向に移動させ、前記副走査方向に移動する前記検査対象物により反射されて、前記集光点位置形成用光学系を経由して、前記回転多面鏡の前記鏡面に偏向される反射光の光強度であって前記集光点と前記光束の前記検査対象物の反射点との距離に依存する光強度を光電変換信号出力に光電変換し、前記光電変換信号出力に基づ!ヽて前記検査対象物の外観の位置座標を求め、前記検査対象物の外観の検査を行い、

次いで、前記回転多面鏡が前記等角速度でさらに 1回転を開始する前に、前記副走査方向に前記検査対象物を移動させ、

次いで、前記主走査方向の直線状の走査及び前記高さ方向の前記検査範囲での前記集光点の移動による外観検査を、前記回転多面鏡の前記 1回転での外観検査と前記検査対象物上の異なる部分で行うことを特徴とする外観検査方法。

[6] 前記偏向走査において、前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向に対して傾斜されるように配置された走査集光レンズにより、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束が前記集光点に集光されながら、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲で移動するように集光されることを特徴とする請求項 5に記載の外観検査方法。

[7] 前記偏向走査において、前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ光軸が前記回転多面鏡の前記回転軸と直交する方向と平行になるように配置された走査集光レンズにより、前記回転多面鏡の前記夫々の鏡面により偏向走査された前記光束が前記集光点で集光され、前記集光点位置形成用光学系を構成し且つ前記走査集光レンズと前記検査対象物との間に入射面と射出面とが前記主走査方向と平行になるように配置されたプリズムにより、前記走査集光レンズを通過した前記光束が、前記プリズムの前記入射面から入射し、屈折されて前記射出面から射出され、前記集光点が前記主走査方向に直線状に移動しつつ前記高さ方向の前記検査範囲で移動するように集光されることを特徴とする請求項 5に記載の外観検査方法。