(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアイメージセンサ又は高アスペクト比領域イメージセンサの細長い視野を照明する方法であって、
複数の離散光源により、細長い領域形状の照明を供給する工程と、
撮像される対象物に前記照明を投射する工程と、
二直交平面のいずれにおいても、前記対象物を撮像する撮像ユニットの結像レンズ入射瞳に、投射された前記照明を結像する工程と、
を有し、
前記対象物に投射された前記照明は、前記二直交平面のいずれにおいても、当該対象物上の前記細長い領域形状に沿った強度及び角分布について、実質的に空間不変である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記結像レンズ入射瞳の径は、前記対象物及び前記結像レンズ間の距離と比較して、少なくとも一桁小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記イメージセンサの前記視野のアスペクト比は、４０：１以上であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記照明は、前記細長い視野において口径食を生じないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記照明は、前記細長い視野の非テレセントリック撮像に適用されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記照明は、空間光変調器（ＳＬＭ）から出力されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記照明は、環状角分布を有する暗視野照明であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
細長い領域形状を有する前記照明は、レンズアレイを介して投射される光源アレイにより得られ、前記レンズアレイに含まれるレンズは、互いに隙間なく隣接することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
各光源及び対応するレンズは、前記光源の形状に実質的に類似した形状を有する前記細長い視野に向けて、別個の部分の照明を投射し、前記別個の部分の照明は、実質的に隙間なく連続し、前記細長い視野に照明を供給することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
光源アレイの各光源から、レンズアレイの対応するレンズを介して投射された照明は、ケーラーライク照明であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズアレイの全てのレンズを介して投射された照明を、イメージセンサの結像レンズ開口に向ける工程を更に有することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記照明は、視野レンズにより前記結像レンズ開口に向けられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記視野レンズは、平凸レンズであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記視野レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記アレイの前記光源は、それぞれ、２５〜３０°の角度範囲に射出する狭角光源であることを特徴とする請求項８乃至１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記レンズアレイのアスペクト比は、１０：１以下であることを特徴とする請求項８乃至１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記光源アレイはＬＥＤランプアレイであることを特徴とする請求項８乃至１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記光源アレイは、光ファイバ束アレイから投射されることを特徴とする請求項８乃至１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
単一の中心光源から全ての前記光ファイバ束を送り出す工程を更に有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記中心光源は、当該中心光源によって射出される光の形状を定義するＳＬＭを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記光源アレイは、集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭにより形成されることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＳＬＭは、明視野照明及び暗視野照明の何れかを供給することを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された環状照明により暗視野照明を供給することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記環状照明の内径は、前記細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以上となるべく定義されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された円形照明により明視野照明を供給し、前記円形照明の径は、前記細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以下となることを特徴とする請求項２０乃至２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
リニアイメージセンサ又は高アスペクト比領域イメージセンサの細長い視野を照明する照明システムであって、
レンズが互いに隙間なく隣接するレンズアレイと、
各光源が形状を有し、前記レンズアレイの対応するレンズを介して光を投射すべく配置される光源アレイと、
を備え、
各光源及び対応するレンズは、前記光源の前記形状に実質的に類似した形状を有する細長い視野に向けて、別個の部分の照明を投射し、前記別個の部分の照明は、実質的に隙間なく連続し、前記細長い視野に照明を供給することを特徴とする照明システム。
【請求項２７】
前記光源アレイの各光源及び前記レンズアレイの対応するレンズは、ケーラーライク照明を供給することを特徴とする請求項２６に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記アレイの前記光源は、それぞれ、２５〜３０°の角度範囲に射出する狭角光源であることを特徴とする請求項２６又は請求項２７に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記細長い視野のアスペクト比は、４０：１以上であることを特徴とする請求項２６乃至２８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３０】
前記レンズアレイのアスペクト比は、１０：１以下であることを特徴とする請求項２９に記載の照明システム。
【請求項３１】
前記光源アレイからの前記照明は、対象物を撮像する撮像ユニットの結像レンズ入射瞳に結像し、前記入射瞳の径は、前記対象物及び前記結像レンズ間の距離と比較して、少なくとも一桁小さいことを特徴とする請求項２６乃至３０の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３２】
前記レンズアレイの全てのレンズを介して投射された照明を、イメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく適用される視野レンズを更に含むことを特徴とする請求項２６乃至３１の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３３】
前記視野レンズは、平凸レンズであることを特徴とする請求項３２に記載の照明システム。
【請求項３４】
前記視野レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項３２に記載の照明システム。
【請求項３５】
前記光源アレイは、照明をイメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく三日月形状に曲げられることを特徴とする請求項２６乃至２８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３６】
前記レンズアレイは、照明をイメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく三日月形状に曲げられることを特徴とする請求項３５に記載の照明システム。
【請求項３７】
前記光源アレイは、ＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項２６乃至３５の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３８】
前記光源アレイは、光ファイバ束アレイから出力されることを特徴とする請求項２６乃至３６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項３９】
前記アレイに含まれる全ての光ファイバ束は、中心光源から送り出された照明を投射することを特徴とする請求項３８に記載の照明システム。
【請求項４０】
前記中心光源はＳＬＭを含み、射出された光は前記ＳＬＭにより定義される形状を有することを特徴とする請求項３９に記載の照明システム。
【請求項４１】
前記光源アレイは、ＳＬＭアレイから出力されることを特徴とする請求項２６乃至３６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４２】
前記光源アレイは、集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭにより形成されることを特徴とする請求項２６乃至３６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４３】
前記ＳＬＭは、明視野照明及び暗視野照明の何れかを供給することを特徴とする請求項４０乃至４２の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４４】
前記ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された環状照明により暗視野照明を供給することを特徴とする請求項４３に記載の照明システム。
【請求項４５】
前記環状照明の内径は、前記細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以上となるべく定義されることを特徴とする請求項４４に記載の照明システム。
【請求項４６】
前記ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された円形照明により明視野照明を供給し、前記円形照明の径は、前記細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以下となることを特徴とする請求項４３乃至４５の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４７】
前記アレイに含まれる全ての前記光源は同一であることを特徴とする請求項２６乃至４６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４８】
前記アレイに含まれる全ての前記レンズは同一であることを特徴とする請求項２６乃至４７の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項４９】
前記アレイに含まれる前記レンズは、球面レンズであることを特徴とする請求項２６乃至４８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項５０】
前記細長い視野の非テレセントリック撮像に適用されることを特徴とする請求項２６乃至４９の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項５１】
自動光学検査システムにおける基板を走査する方法であって、
基板を供給する工程と、
前記基板を請求項１乃至２５の何れか１項に記載の方法に基づき照明する工程と、
前記基板を撮像する工程と、
前記撮像工程からの出力を解析し、前記基板の欠陥を同定する工程と、
前記欠陥を報告する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項５２】
複数の照明配置で前記基板を照明する工程を更に有することを特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記複数の照明配置は、暗視野照明及び明視野照明の中少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
少なくとも一つのカメラと、請求項２６乃至５０の何れか１項に基づく少なくとも一つの照明ユニットとを有する撮像ユニットと、
検査される基板及び前記撮像ユニット間の翻訳を供給する走査ユニットと、
前記走査ユニットの翻訳、前記少なくとも一つの照明ユニットの照明及び前記少なくとも一つのカメラの画像取り込みを調整するコントローラと、
を備えることを特徴とする自動光学検査システム。
【請求項５５】
前記少なくとも一つの照明ユニットは、複数の照明配置を供給すべく適用されることを特徴とする請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記複数の照明配置は、暗視野照明及び明視野照明の中少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
リニアイメージセンサ又は高アスペクト比領域イメージセンサの細長い視野を照明する照明システムであって、
レンズが互いに隙間なく隣接するレンズアレイと、
各光源が形状を有し、前記レンズアレイの対応するレンズを介して光を投射すべく配置される光源アレイと、
を備え、
各光源及び対応するレンズは、前記光源の前記形状に実質的に類似した形状を有する細長い視野に向けて、別個の部分の照明を投射し、前記別個の部分の照明は、実質的に隙間なく連続し、前記細長い視野に照明を供給し、
前記光源アレイからの前記照明は、二直交平面のいずれにおいても、対象物を撮像する撮像ユニットの結像レンズ入射瞳に結像することを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路の自動光学検査（ＡＯＩ）用照明に関し、特に、ＡＯＩに使用されるリニアセンサ用又は遅延時間集積（ＴＤＩ）型センサ用の照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント回路基板（ＰＣＢ）や、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、チップキャリア、集積回路等を含む電子回路の検査に、自動光学検査（ＡＯＩ）が使用されている。このＡＯＩシステムでは、検査対象の特徴を増幅しノイズを抑制するために実施される画像の前処理に、照明が使用される。照明技術の進歩により、ビジョンコンピュータに必要な演算処理が減じられ、ビジョンシステムの能力が向上している。これは、照明の理想的な組み合わせにより、画像品質が向上され、ＡＯＩシステムにおける意思決定処理の効率が向上されることを意味する。ＡＯＩシステムでは、従来、動作モード及び検査対象製品の型に応じて、照明の組み合わせが決定されていた。
【０００３】
対象物に対する光源の位置は、重要である。検査アルゴリズムには、測定の精度を高めるべく、照明角度が取り込まれている。また、周囲の物体がターゲットへの照明を妨げるような場合には、特に、照明角度が重要となり得る。例えば、回路基板に高さのある部品がある場合、照明又はカメラシステムがターゲットの部品を照明する／撮像することを妨げる場合がある。また、はんだ層が対象物の構成の視覚化を妨げる例もある。
【０００４】
ケーラー照明は、透過光型又は落射光型顕微鏡で用いられる標本照明方法である。顕微鏡写真を撮る際に、影、反射及び不適切なコントラストを回避するためには、光の均一性が重要である。ケーラー照明は、平行光を作って標本を通過させることにより、初期の方法における限界を克服した。すなわち、標本を通過する光線が平行であるので、標本の像を形成する際に焦点が合わず、電球のフィラメント像を排除可能となる。
【０００５】
本来のケーラー照明は、光源を対象物に対して無限遠に結像させることによって得られる。ケーラー照明は、クリティカル照明と呼ばれる既知の顕微鏡の照明アーキテクチャとは全く異なる。クリティカル照明では、対象物の表面に光源が結像されることとなる。
【０００６】
従来の顕微鏡では、ケーラー型の照明は、物理的な光源（例えば、電球のフィラメント）を対物レンズの後焦点面に結像させることにより得られる。大多数の顕微鏡では、対物レンズの射出瞳もまたこの面に位置すべく光学設計されているので、良好な設計の顕微鏡は、しばしばテレセントリック撮像素子となる。定義上は、入射瞳が光学的に無限遠に形成される場合、撮像はテレセントリックとなる。厳密に言えば、テレセントリック撮像は、入射瞳の径よりも小さな視野においてのみ可能である。このような状況は、小さな対象物の顕微鏡検査では、非常に一般的である。
【０００７】
光学検査システムでは、テレセントリック撮像には多くの利点があるが、実際のＰＣＢ又はＦＰＤ検査システムでは、概して、カメラの視野が結像レンズの入射瞳よりも非常に広いため、めったにテレセントリックにはならない。ＦＰＤのように鏡面反射する対象物が、狭角の光源により照明される場合、照明が周縁に向かって徐々に低下する口径食が生じる。その結果、視野内の各部分は、異なる角度範囲の光源により結像されることとなる。また、口径食を抑えるために、しばしば、光源の角度範囲が過度に広くとられるが、これは、コントラストの損失、光の使用効率の低下及び多量の迷光を導くこととなる。
【０００８】
明視野照明又は暗視野照明を選択可能なこともまた、多くの入射光型顕微鏡に見られる有用な特性である。定義上、明視野照明は、照明光線が基板で鏡面反射した後、結像レンズの入射瞳に全て入射するといったありふれた状況に対応している。一方、平面基板で反射した後、入射瞳の外側で反射された光線のみにより、基板が照らされる場合、暗視野照明となる。暗視野モードでは、周縁及び他の表面の凹凸により反射された光線のみがカメラに入射するため、検査対象の特徴の増幅に有用である。
【０００９】
細長い形状の照明を作成するためのエネルギー効率の良い既知の照明アーキテクチャでは、有効光源が、例えば円筒形のコンセントレータを用いることにより、少なくとも一方向にはかなり焦束される。このような従来の照明器は、一方向に「クリティカル」な特徴を有すると言える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施の形態は、リニアカメラ又はＴＤＩ型カメラの視野のように細長い視野に、擬似ランバート放射する照明システムを提供することを目的とする。本発明の実施の形態によれば、ケーラーライク照明のアレイにより、細長い視野への投射が行われる。ケーラーライク照明とは、ここで定義するように、どの方向においてもクリティカルでない照明を指す。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る照明は、物理的な光射出面、例えば有効光源（必ずしもそれ自身が物理的光源である必要はない）が対象物の表面に結像されるのと対照的に、結像レンズに結像されるという意味で、ケーラーライクである。本実施の形態では、有効光源は、結像レンズの入射瞳に結像される。すなわち、有効光源の結像は無限遠に位置しない。結果として、有効光源からの光線は、対象物に入射する際に厳密には平行ではなく、平行にもされず、むしろ結像レンズの入射瞳に集光される。
【００１２】
通常、ターゲットと結像レンズの入射瞳との間の距離は、入射瞳の径よりも実質的に大きく、例えば一桁大きいので、ケーラーライク照明は実質的に平行であると考えられる。
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、ケーラーライク照明は、細長い領域にわたり均一であり、且つ口径食を生じない。細長い領域は、ここで定義されるように、１０：１又はそれ以上のアスペクト比、例えば６：１以上のアスペクト比を有する領域である。通常、ターゲットは、カメラの視野にまたがり且つ機械的及びシステム的な公差のための安全マージンを超える領域にわたり照明される。通常、この超える領域の大部分は、より狭い範囲に沿っている。安全マージンは、この狭い範囲よりも例えば２倍から１００倍或いはそれ以上大きくしても良い。例えばリニアセンサの場合、視野は１０μｍの狭い範囲である一方、対象物上の照明領域における狭い範囲は１ｍｍの長さである。別の例では、ＴＤＩセンサ又は例えば１００ラインのセンサの場合、視野は約１ｍｍの狭い範囲である一方、対象物上の照明領域における狭い範囲は、約２〜３ｍｍの長さである。また、例えば離散光源アレイにおける離散光源の数を増やすことにより、より大きなアスペクト比で、上記した超える部分を少なくすることもできる。
【００１４】
本実施の形態では、ケーラーライク照明のアレイは、離散光源アレイにレンズアレイを組み合わせて構成される。通常、アレイに含まれるレンズは、細長い視野にわたり実質的に空間不変な照明を得るべく、互いに隙間なく並べて配置される。ここで用いられるように、空間不変な照明とは、照明領域内のどの点から観測したときも、当該照明領域内の全ての点が同じとなる角度領域を有する照明或いは「照明の空」を意味する。
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、アレイに含まれる各ケーラーライク照明は、ターゲットに、光源の形状と同じ形状を有する別個の部分の「照明の空」を投射する。それぞれの離散光源が同じ形状及び強度で射出する場合、結果は連続的になり、例えば、照明領域上の各点で同じ照明を受けるターゲットから観測したときも、空間不変な角度領域となる。
【００１６】
本実施の形態では、離散光源アレイは空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイと置き換えられ及び／又は組み合わせられる。ＳＬＭは、異なるアプリケーションでの必要に応じて、光源の特性を任意に変更する。または、ＳＬＭを用いて、撮像中の明視野照明及び／又は暗視野照明を得ても良い。
【００１７】
本発明の実施の形態によれば、照明システムは、レンズアレイを介して射出された照明を曲げて撮像システムの結像瞳に向ける視野レンズを含む。
【００１８】
本発明の実施の形態は、リニアイメージセンサ又は高アスペクト比領域イメージセンサの細長い視野を照明する方法であって、複数の離散光源により、細長い領域形状の照明を供給する工程と、撮像される対象物に照明を投射する工程とを有し、対象物に投射された照明は、当該対象物上の細長い領域形状に沿った強度及び角分布について、実質的に空間不変である方法を提供することを目的とする。
【００１９】
上記した方法に、対象物を撮像する撮像ユニットの結像レンズ入射瞳に、投射された照明を結像する工程を更に設け、入射瞳の径を、対象物及び結像レンズ間の距離と比較して、少なくとも一桁小さくしても良い。
【００２０】
イメージセンサの視野のアスペクト比を、４０：１以上としても良い。
【００２１】
照明を、細長い視野において口径食を生じないようにしても良い。
【００２２】
また、照明を、細長い視野の非テレセントリック撮像に適用しても良い。
【００２３】
更に、照明を、ＳＬＭから出力しても良い。
【００２４】
照明は、環状角分布を有する暗視野照明でも良い。
【００２５】
細長い領域形状を有する照明は、レンズアレイを介して投射される光源アレイにより得られ、レンズアレイに含まれるレンズは、互いに隙間なく隣接させても良い。
【００２６】
各光源及び対応するレンズは、光源の形状に実質的に類似した形状を有する細長い視野に向けて、別個の部分の照明を投射し、別個の部分の照明は、実質的に隙間なく連続し、細長い視野に照明を供給しても良い。
【００２７】
光源アレイの各光源から、レンズアレイの対応するレンズを介して投射された照明は、ケーラーライク照明でも良い。
【００２８】
上記した方法に、レンズアレイの全てのレンズを介して投射された照明を、イメージセンサの結像レンズ開口に向ける工程を更に設けても良い。
【００２９】
視野レンズにより照明を結像レンズ開口に向けても良い。
【００３０】
視野レンズは、平凸レンズでも良い。
【００３１】
視野レンズは、フレネルレンズでも良い。
【００３２】
アレイの光源は、それぞれ、２５〜３０°の角度範囲に射出する狭角光源でも良い。
【００３３】
レンズアレイのアスペクト比を、１０：１以下としても良い。
【００３４】
光源アレイは、ＬＥＤランプアレイでも良い。
【００３５】
光源アレイは、光ファイバ束アレイから投射されても良い。
【００３６】
上記した方法に、単一の中心光源から全ての光ファイバ束を送り出す工程を更に設けても良い。
【００３７】
中心光源は、当該中心光源によって射出される光の形状を定義するＳＬＭを含んでも良い。
【００３８】
光源アレイは、集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭにより形成されても良い。
【００３９】
ＳＬＭは、明視野照明及び暗視野照明の何れかを供給しても良い。
【００４０】
ＳＬＭは、ＳＬＭにより形成された環状照明により暗視野照明を供給しても良い。
【００４１】
環状照明の内径を、細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以上となるべく定義しても良い。
【００４２】
ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された円形照明により明視野照明を供給し、円形照明の径は、細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以下としても良い。
【００４３】
本発明の実施の形態は、リニアイメージセンサ又は高アスペクト比領域イメージセンサの細長い視野を照明する照明システムであって、レンズが互いに隙間なく隣接するレンズアレイと、各光源が形状を有し、レンズアレイの対応するレンズを介して光を投射すべく配置される光源アレイとを備え、各光源及び対応するレンズは、光源の形状に実質的に類似した形状を有する細長い視野に向けて、別個の部分の照明を投射し、別個の部分の照明は、実質的に隙間なく連続し、細長い視野に照明を供給する照明システムを提供することを目的とする。
【００４４】
光源アレイの各光源及びレンズアレイの対応するレンズは、ケーラーライク照明を供給しても良い。
【００４５】
アレイの光源は、それぞれ、２５〜３０°の角度範囲に射出する狭角光源でも良い。
【００４６】
細長い視野のアスペクト比を、４０：１以上としても良い。
【００４７】
レンズアレイのアスペクト比を、１０：１以下としても良い。
【００４８】
光源アレイからの照明を、対象物を撮像する撮像ユニットの結像レンズ入射瞳に結像させ、入射瞳の径を、対象物及び結像レンズ間の距離と比較して、少なくとも一桁小さくしても良い。
【００４９】
上記した照明システムに、レンズアレイの全てのレンズを介して投射された照明を、イメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく適用される視野レンズを更に含んでも良い。
【００５０】
視野レンズは、平凸レンズでも良い。
【００５１】
視野レンズは、フレネルレンズでも良い。
【００５２】
照明をイメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく、光源アレイを三日月形状に曲げても良い。
【００５３】
照明をイメージセンサの結像レンズ開口に向けるべく、レンズアレイを三日月形状に曲げても良い。
【００５４】
光源アレイは、ＬＥＤアレイでも良い。
【００５５】
光源アレイは、光ファイバ束アレイから出力されても良い。
【００５６】
アレイに含まれる全ての光ファイバ束は、中心光源から送り出された照明を投射しても良い。
【００５７】
中心光源はＳＬＭを含み、射出された光はＳＬＭにより定義される形状を有しても良い。
【００５８】
光源アレイは、ＳＬＭアレイから出力されても良い。
【００５９】
光源アレイは、集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭにより形成されても良い。
【００６０】
ＳＬＭは、明視野照明及び暗視野照明の何れかを供給しても良い。
【００６１】
ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された環状照明により暗視野照明を供給しても良い。
【００６２】
環状照明の内径を、細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以上となるべく定義しても良い。
【００６３】
ＳＬＭは、当該ＳＬＭにより形成された円形照明により明視野照明を供給し、円形照明の径は、細長い視野を結像する結像レンズの入射瞳以下としても良い。
【００６４】
アレイに含まれる全ての光源を同一としても良い。
【００６５】
アレイに含まれる全てのレンズを同一としても良い。
【００６６】
アレイに含まれるレンズは、球面レンズでも良い。
【００６７】
上記した照明システムを、細長い視野の非テレセントリック撮像に適用しても良い。
【００６８】
本発明の実施の形態は、自動光学検査システムにおける基板を走査する方法であって、基板を供給する工程と、上記した方法に基づき基板を照明する工程と、基板を撮像する工程と、撮像工程からの出力を解析し、基板の欠陥を同定する工程と、欠陥を報告する工程とを含む方法を提供することを目的とする。
【００６９】
上記した方法に、複数の照明配置で基板を照明する工程を更に設けても良い。
【００７０】
複数の照明配置は、暗視野照明及び明視野照明の中少なくとも一つを含んでも良い。
【００７１】
本発明の実施の形態は、少なくとも一つのカメラ及び上記した少なくとも一つの照明ユニットを有する撮像ユニットと、検査される基板及び撮像ユニット間の翻訳を供給する走査ユニットと、走査ユニットの本百、少なくとも一つの照明ユニットの照明及び少なくとも一つのカメラの画像取り込みを調整するコントローラとを備える自動光学検査システムを提供することを目的とする。
【００７２】
少なくとも一つの照明ユニットを、複数の照明配置を供給すべく適用しても良い。
【００７３】
複数の照明配置は、暗視野照明及び明視野照明の中少なくとも一つを含んでも良い。
【００７４】
他に定義されていない限り、ここで使用される技術的及び／又は科学的用語は全て、当業者により通常理解されるのと同じ意味を有する。以下では、例示的な方法及び／又は材用について記載するが、ここで記載された方法及び材料と均等或いは同一のものを、発明の実施の形態を実施或いはテストする際に使用できる。矛盾する場合、定義を含む特許明細書を参照する。加えて、材料、方法及び例は、例証的に過ぎず、必ずしも限定を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
ここで、関連する図面を参照しながら、単に一例として、本発明の実施の形態を示す。特に図面を詳細に参照するに際し、示した事項は一例であり、本発明の実施の形態について例証的に議論するためのものである。この点について、本発明の実施の形態がどのように実施可能であるかは、図面を用いた説明から、当業者には明白である。
【図１】本発明の実施の形態に係る細長い視野を照明する照明システムの光学部品の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る照明及び撮像システムの二直交平面における光学設計の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る照明システムの代替光学部品の概略図である。
【図４】２つの異なる平面における代替光学部品に基づく光学設計の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る照明システムのビームスプリッタを用いる場合の光学設計の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る照明システムのビーム分割が不要な場合の光学設計の簡略化された概略図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態に係る照明システムの光ファイバユニットの概略図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態に係る照明システムの機械構成の概略図（その１）である。
【図７Ｃ】本発明の実施の形態に係る照明システムの機械構成の概略図（その２）である。
【図７Ｄ】本発明の実施の形態に係る光ファイバ束の概略断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態に係る細長い視野を照明するための照明システムに基づくＳＬＭの光学部品の概略図である。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態に係る照明システムの光ファイバ束に光を送り込むＳＬＭ光源の光学部品の概略図である。
【図８Ｃ】本発明の実施の形態に係る暗視野照明を得るために使用されるＳＬＭ画像を示す図である。
【図８Ｄ】本発明の実施の形態に係る明視野照明を得るために使用されるＳＬＭ画像を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態に係る照明システムの２つの隣り合うレンズ間で面するターゲット上の領域における照明システムに基づくＳＬＭの光路の概略図である。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態に係る照明システムの２つの隣り合うレンズ間で面するターゲット上の領域における照明システムに基づくＳＬＭの出力の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る集積放射型光エンジンを有する光システムに基づくＳＬＭの概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る照明システムを含むＡＯＩ用走査システムのブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る照明システムを用いるシミュレーションにおいて入射瞳への放射照度を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【００７７】
本発明は、電子回路の自動光学検査（ＡＯＩ）用照明に関し、特に、ＡＯＩに通常使用されるリニアセンサ又はＴＤＩ型センサに適用される照明に関するが、これに限定されない。
【００７８】
照明に関して、エネルギー効率が良く、プログラム可能なことは、ＡＯＩの重要な態様である。エネルギー効率について言えば、ＡＯＩの実施中、検査対象基板の画像は、リニアセンサ又はＴＤＩ型センサにより、ライン毎に連続的に取り込まれる。検査対象基板は、通常、０．５ｍ×０．５ｍ〜３ｍ×３ｍの間であるのに対して、これらのセンサの瞬間的な視野は、通常、幅４０ｍｍ〜１００ｍｍ×長さ０．００５μｍ〜１０００μｍの間であり、更に長い又は小さい基板に対しても、本発明を適用可能である。したがって、照明される細長い領域は、一般的に、４０：１〜１５０：１のアスペクト比を有する。
【００７９】
照明領域の形状がカメラの視野の細長い形状に合わない場合、照明に使用されるエネルギーの多くが無駄になり、照明システムのエネルギー効率は著しく低下することとなる。例えば、照明領域が細長い領域を覆う単一の円形領域の場合、照明に使用されるエネルギーのほとんどが無駄になってしまう。
【００８０】
ＡＯＩ用照明の重要な態様の一つに、光の均一性がある。光の均一性は、通常、パネルの適切な検査を妨げる影、反射及び不適切なコントラストを回避するうえで重要である。ケーラー照明は、顕微鏡検査において使用され、例えば顕微鏡写真を撮る際に、平行光線を作って標本を通過させることにより、上記した問題を解消する。通常、顕微鏡検査において照明に必要とされる視野は、円形の視野及び／又はアスペクト比が約１の視野である。
【００８１】
ＡＯＩ用照明のもう一つの重要な態様は、汎用性である。通常、アプリケーションのタイプに応じて、必要とされる照明のタイプが異なる。例えば、明視野照明を必要とするアプリケーションもあれば、暗視野照明を必要とするアプリケーションもある。更に、アプリケーションに応じて、異なる波長及び照明強度の組み合わせが使用される。顕微鏡照明の開口面において、概して透過型ＬＣＤタイプである空間光変調器（ＳＬＭ）を組み込むことにより、検査対象の基板に投影される光の角度範囲を、プログラムにより選択可能となる。
【００８２】
本発明の実施の形態の目的は、二次元の細長い領域にわたり実質的に空間不変な細長い領域形状を有する照明を得ることにある。本発明の実施の形態によれば、この細長い領域形状は、関連する撮像素子の視野の形状及びサイズに実質的に合う。通常、細長い領域形状は、関連する撮像素子の視野よりも広い領域をカバーする。
【００８３】
本発明の実施の形態によれば、細長い照明領域の各点において、実質的に同一の角度範囲の照明が得られる。この照明は、照明領域において実質的に均一であることが望ましい。この細長い形状の照明は、ケーラーライク照明のアレイとして実現される。
【００８４】
本実施の形態では、各ケーラーライク照明は、レンズに離散光源を組み合わせて構成される。これらの実施の形態に基づき形成された照明は、各離散光源が結像レンズの入射瞳に結像される点で、ケーラーライクである。通常、約２０ｍｍの入射瞳が、対象物から約２５０ｍｍ離れた距離に位置する。この距離は、通常、瞳と比較して一桁大きいため、照明は実質的に平行であると考えられる。発明者は、更に照明に口径食が比較的生じ難い実施の形態では、実質的にシフト不変であり、例えば明視野モードと暗視野モードとの間で明瞭な切替があることを見出した。
【００８５】
本発明の実施の形態によれば、ケーラーライク照明のアレイに含まれるレンズは、各レンズ間に隙間のないユニタリアレイに配列され、離散光源により、細長い視野において実質的に空間不変な照明を実現する。ここで、レンズアレイとして、射出成型により製造された一組のレンズアレイを用いても良い。本発明者は、ケーラーライク照明のアレイにより、細長い照明領域において良好な光効率が得られることを見出した。
【００８６】
本発明の実施の形態によれば、離散光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び／又はＬＥＤランプである。光源として、狭角光源、例えば２５〜３０°の角度範囲に射出するランプ／リフレクタを組み合わせた光ファイバ照明ガイドを用いても良い。本発明者は、狭角光源を用いることにより、照明の角度範囲の制御性が改善されることを見出した。本発明の実施の形態によれば、照明システムは、照明システムに関連する照明光学系を変更することなく、照明のパラメータ、例えば光の色、形状及び強度を容易に変更可能とする。本発明の実施の形態によれば、照明システムにおいて、光源から受ける照明の角度範囲は、実質的に一定に維持される。
【００８７】
本発明の実施の形態によれば、離散光源のアレイはＳＬＭのアレイに置換及び／又は結合される。ＳＬＭを、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、シリコン上液晶（ＬＣｏＳ）型及び／又はＬＣＤの一つとしても良い。本発明の実施の形態によれば、ＳＬＭは、要求に応じて異なる角度範囲、例えば暗視野照明及び／又は明視野照明を投射するために用いられる。本発明者は、ここで記述されるように、ＳＬＭのアレイと特別に設計された光アーキテクチャとを組み合わせた照明により、細長い領域内部の各点において、完全にプログラム可能な、例えばソフトウェアによりプログラム可能な角度範囲及び／又は光範囲が得られることを見出した。ソフトウェアによりプログラム可能な光は、機械的に動く構成及び／又は異なる光学アッセンブリを必要としないため、概して良好なフィールド信頼性を得ることができる。
【００８８】
本実施の形態では、各離散光源は、集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭからなる。集積放射型光エンジンに基づくＳＬＭを用いる実施の形態では、リレーレンズを用いて、レンズアレイに含まれる各レンズに対応する位置に、実像又は虚像の何れかを形成しても良い。
【００８９】
本発明の実施の形態によれば、照明システムは、更に、レンズアレイからの多数の照明セグメントを結像レンズの開口に集光させるための視野レンズを含み、非テレセントリック結像レンズを使用する際も、細長い領域にわたりケーラーライク照明効果が得られる。視野レンズを省き、代わりに光源及び／又はＳＬＭを曲げて、結像レンズの開口に向けても良い。更に、レンズアレイに含まれるレンズの光学特性を調整し、結像レンズの開口に照明を向けるべく、アレイを湾曲させても良い。本実施の形態では、ビームスプリッタを用いてターゲット領域に照明が当てられる。ビームスプリッタに代えて、斜めの光軸を用いても良い。
【００９０】
他の実施の形態では、有効光源が、検査対象に比べて十分遠くに結像される。したがって、光源の像は、定義上、結像レンズの後焦点面に形成される。なお、後焦点面は必ずしも射出瞳に一致しない。このような実施の形態では、光源の各点が、平行平面波の検査対象への入射を引き起こす。ＳＬＭとの組み合わせでは、各ＳＬＭ画素が明瞭に定義された照射角を生成するので、角張った形状の入射照明を正確に制御するには、このようなアーキテクチャが有用である。このような照明モードには、例えば空間及び角度均一性の低下といった口径食から生じる限界がある。
【００９１】
ここで、図１を参照する。図１は、本発明の実施の形態に係る細長い視野を照明する照明システムの光学部品の概略図である。本発明の実施の形態によれば、ＡＯＩ用照明システムは、光ファイバ束アレイ２０を介してレンズアレイ３０に向けて光を射出する一つ又は複数の光源１０を含む。光ファイバ束２０からの出力は、物理的な光源１０によって照明される場合、有効光源となる。本発明の実施の形態によれば、光ファイバ束アレイ２０は、光ファイバ束２１・・・２８を含み、レンズアレイ３０は、対応するレンズ３１・・・３８のアレイを含む。基板、例えばパネルを走査するために用いられるリニアセンサ等の細長い視野５５５を照明するために、４〜１２のアレイ、例えば８の有効光源及びレンズを使用しても良い。また、各光ファイバ束は、５〜１６の光ファイバ及び／又は光学光ガイド端、例えば８の光ファイバを含んでも良い。光ファイバ束は、１〜３ｍｍの直径、例えば１．４ｍｍの直径を有しても良い。更に、有効光源は、ファイバ束端の前方のピンホールアレイにより規定され、当該ファイバ束端により照明されても良い。また、隣り合う光源／レンズの組間におけるクロストークや光の漏れを最小限にするために、光ファイバ束２０（ここでは離散有効光源とも呼ぶ）を、適切な光吸収バッフル（不図示）により離散させても良い。各束における光ファイバは、通常、円状の横断面を有するように配置される。また、光ファイバは、通常、光源１０と同一の角分布を有する光を伝導する。
【００９２】
本発明の実施の形態によれば、レンズアレイ３０は、同様の球面レンズ３１・・・３８を隙間なく並べたアレイからなる。レンズは、非球面や平球面でも良く、両面非球面まで良い。本実施の形態では、アレイに含まれるレンズは、線状に配置される。レンズアレイのアスペクト比は、通常約１：１０であり、一般的なカメラの視野のアスペクト比よりも一桁小さい。レンズアレイが著しく小さなアスペクト比を有することは、機械的な組立上の要請が緩和されるという利点をもたらすと同時に、エネルギーの無駄は比較的小さい。本発明の実施の形態によれば、レンズアレイ３０は、例えば射出成型により製造されたシングルユニットとすることができる。
【００９３】
本発明の実施の形態によれば、各光ファイバ束（有効光源）、例えば対応するレンズを介して射出された光ファイバ束２１・・・２８からの出力により、ケーラーライク照明が得られ、レンズアレイ３０を介して射出される光ファイバ束アレイ２０からの出力により、ケーラーライク照明のアレイが得られる。アレイに含まれる各ケーラーライク照明セグメントは、ターゲット５０（例えばパネル、基板）の部分領域を照明する。照明セグメントは、その範囲に所在する観測者に対し、有効光源の照明形状と同一の形状を有する角度領域に投射する。本発明の実施の形態によれば、離散照明領域は、隙間なく連続した領域である。本発明の実施の形態によれば、例えばファイバ２１・・・２８の出力端によって形成された全ての有効光源は、実質的に同一の形状を有する。このような実施の形態では、連続した対象領域に投射された全ての角度領域が継ぎ目なく繋がり、照明領域全体にわたる単一のシフト不変角度領域となる。以下、これについて詳しく説明する。
【００９４】
本発明の実施の形態によれば、視野レンズ４０はレンズアレイ３０からの光を受け、これらの光を照明システムの結像レンズ１１０の入射瞳（図２（ａ））へと向ける。本実施の形態では、視野レンズ４０は、レンズアレイ３０に含まれる全てのレンズからの光を導く単一の球面帯状レンズである。視野レンズ４０は、通常、平凸レンズである。本実施の形態では、視野レンズ４０は、フレネルレンズであり、コストの低減及び軽さが売りである一方、投影された光源像の品質の劣化を招く。視野レンズ４０は、レンズアレイ３０とターゲット５０との間に位置すべく図示されるが、ターゲット５０と撮像システムの入射瞳との間に配置しても良い。本発明の実施の形態によれば、光源が撮像システムの入射瞳の平面に結像されるように、レンズアレイ３０と視野レンズ４０との相対的な位置を調整することにより、照明範囲のサイズが調節される。
【００９５】
次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る照明及び撮像システムの二直交平面における光学設計の概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、光路及び結像経路は、理解のため広げて示される。本発明の実施の形態によれば、球面レンズアレイ３０と球面帯状視野レンズ４０との組み合わせの効果により、有効光源２０が結像レンズ１１０の開口に結像される。レンズ３０は、非球面や他の形状、例えば平球面又は両面非球面でも良い。本発明の実施の形態によれば、ターゲット５０から鏡面反射された照明光線１５０は、結像レンズ１１０の開口に集光され、リニアセンサ１２０に結像する。本実施の形態では、視野レンズ４０が無くとも、全ての光源が互いに平行方向に、光軸２２２の両側において、結像レンズ１１０の開口平面に結像される。本実施の形態では、視野レンズ４０は、全ての光源像を結像レンズ１１０の開口に集めるので、非テレセントリック結像レンズを使用した場合も、細長い領域において光源１０及びレンズアレイ３０によりケーラーライク照明効果を得ることが可能となる。
【００９６】
本発明の実施の形態によれば、結像レンズは、走査されるターゲット５０の一部をリニアセンサ１２０に結像する。パネルの結像される部分は、所望の角度範囲を有する細長い連続領域にわたり全体的に照明される。ターゲットの走査される部分からの光は、結像レンズ１１０の入射瞳を介してリニアセンサ１２０に向けられる。結像レンズ１１０上の光源像が結像レンズ１１０に関連する入射瞳に等しいかそれより小さい場合、明視野照明が得られる。暗視野照明は、対象物からの鏡面反射では入射瞳に到達しない照明である。本発明の実施の形態によれば、結像レンズ１１０の開口を含む平面で結像される環状の光源の内径が、結像レンズ１１０の入射瞳に等しいかそれより大きくなるように、光源の環から形成される一般的な環状照明により、暗視野照明がもたらされる。定義上は、結像レンズ１１０の入射瞳は、結像レンズによって光が集められる有効な「窓」（又は開口）である。異なる形状の照明については、以下により詳しく議論する。
【００９７】
次に、図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照する。図３は、本発明の実施の形態に係る照明システムの代替光学部品の概略図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、２つの異なる平面における代替光学部品に基づく光学設計の概略図である。本発明の実施の形態によれば、照明は、ターゲット５０の鏡面反射後、視野レンズを必要とすることなく、結像レンズ１１０及び／又は結像レンズ開口に向けられる。本発明の実施の形態によれば、各離散光源アレイ２００と、対応するレンズアレイ３００とは、結像レンズ１１０に向けて照明を集めるために、三日月形状に配置される。本実施の形態では、離散光源アレイ２００に含まれる離散光源２０１・・・２０８は、ハウジング１７７のレンズアレイ３００に向けて内側にわずかに湾曲する表面に据え付けられる。なお、離散光源２０１・・・２０８は、ＬＥＤランプ、光ファイバ又は他の均質化光ガイドの物理的出力端、物理的ＳＬＭの実平面、及び／又は、物理的ＳＬＭの実像又は虚像の一つにより形成される有効光源を表す。本実施の形態では、レンズアレイ３００に含まれるレンズ３０１・・・３０８は、同一でないレンズであり、個々の光学特性により、撮像光学系に向けて光が曲げられる。本実施の形態では、レンズアレイ３００は、レンズが隙間なく並ぶ完全なアレイである。また、レンズアレイ３００は、樹脂射出成型で製造された完全シングルユニットでも良い。本発明の実施の形態によれば、レンズアレイ３００を介して射出された光線錐２６０は、結像レンズ１１０の入射瞳に向けて徐々に曲がる。
【００９８】
次に、図５を参照する。図５は、本発明の実施の形態に係る照明システムのビームスプリッタを用いる場合の光学設計の概略図である。本発明の実施の形態によれば、照明システムの光軸はターゲット５０に垂直であり、照明光源１０からの照明をターゲット５０に向けると共に、ターゲット５０から反射された光をビームスプリッタ７０を介して撮像ユニットに投射すべく、リフレクタ６０及びビームスプリッタ７０が配置される。
【００９９】
次に、図６を参照する。図６は、本発明の実施の形態に係る照明システムのビーム分割が不要な場合の光学設計の簡略化された概略図である。本発明の実施の形態によれば、ビームスプリッタを不要とすべく、照明の光軸は、ターゲットに対して垂直よりむしろ斜めにされる。ビームスプリッタを取り除くことにより、光効率が実質的に改善される。本実施の形態では、ビームスプリッタを取り除くことにより、効率が約４倍改善される。
【０１００】
本発明の実施の形態によれば、有効光源アレイ２０は、レンズアレイ３０を介して光を射出し、任意で視野レンズ４０を介して、当該光を反射面６５に向ける。そして、照明がそのまま入射せずターゲット５０に向かうように、反射面６５が、当初は方向１４５に伝播する光を方向１６５に沿って曲げる。反射面６５は、４５°よりも多少大きな角度１６６で配置しても良い。ターゲット５０の範囲に反射されると、光線は、結像レンズ及び撮像センサの方向１９０に、斜めの角度で向けられる。
【０１０１】
本発明の実施の形態によれば、上記した斜め（ビームスプリッタ無し）の検査アーキテクチャは、リニアアレイセンサとの組み合わせで特に有用であり、上記した垂直のアーキテクチャの有用な照明特性を全て含む。更に、上記した斜め（ビームスプリッタ無し）の検査アーキテクチャは、或いは適当な自動フォーカス機構との組み合わせで、非常に平らな表面の撮像に特に適している。
【０１０２】
次に、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄを参照する。図７Ａは、本発明の実施の形態に係る照明システムの光ファイバユニットの概略図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは、本発明の実施の形態に係る照明システムの機械構成の概略図である。また、図７Ｄは、本発明の実施の形態に係る光ファイバ束の概略断面図である。本発明の実施の形態によれば、走査中に一つ又は複数のカメラの視野を照明すべく、一つ又は複数の光ファイバ束アレイ２０が設けられる。本発明の実施の形態によれば、各光ファイバ束アレイ２０は、光ファイバ束２１・・・２８を含む。各光ファイバ束、例えばファイバ束２１は、１０００〜２０００の光ファイバ及び／又は光学光ガイド端、例えば８の光ファイバ９２１・・・９２８（簡単のため、８の光ファイバのみを図示する）を含んでも良い。また、束が実質的に円形の断面を有するように、束内の光ファイバを配置しても良い（図７Ｄ）。
【０１０３】
本発明の実施の形態によれば、光ファイバ束への入力として、所定の形状及び角度分布を有する単一の光源２１０が用いられる。本実施の形態では、光源２１０は撮像場所から遠く離れ、光ファイバ束２９は当該撮像場所に向けて照明を伝導し、その端部２０は上記したように本発明の様々な実施の形態で有効光源を構成する。本発明の実施の形態によれば、複数のカメラ、例えばカメラアレイが、ターゲットの走査中に用いられ、各光ファイバ束アレイ２０が、ハウジング２７８に収容された光学系と共に、一つのカメラの視野を照明する。
【０１０４】
本発明の実施の形態によれば、ハウジング２７８は、光学システムと共に、各ファイバ束を受け入れてアレイ２０に整列させるための複数の貫通孔２２１・・・２２８を特徴とする光ファイバ束受入ユニット２２０を含む。ハウジング２７８は、通常、レンズアレイ３０を受け入れて整列させるための溝と、視野レンズ４０とを含む。本実施の形態では、ハウジング２７８は、図５に模式的に示すように、更に折り曲げ鏡６０及びビームスプリッタ７０を収容する。図５に示されるように、折り曲げ鏡、例えば通常の平面鏡は、光を元の水平伝播からずらして、ビームスプリッタの方向に投射する。光干渉を最小にするために、ビームスプリッタを光軸に関して最小の斜角で据え付けても良い。本実施の形態では、折り曲げ鏡は用いられず、その代わりに、ビームスプリッタによる反射又は伝導の何れかにより、パネルが直接照明される。
【０１０５】
次に、図８Ａを参照する。図８Ａは、本発明の実施の形態に係る細長い視野を照明するための照明システムに基づくＳＬＭの光学部品の概略図である。本発明の実施の形態によれば、有効光源アレイは、ＳＬＭアレイ５００の実平面から、或いはＳＬＭの実像或いは虚像のアレイから得られる。本実施の形態では、照明システムに基づくＳＬＭの光学構造は、光ファイバ束アレイについて記述した光学設計と同様である。アレイ５００のＳＬＭ５０１・・・５０８からの出力がレンズアレイ３０を介して射出されることにより、ケーラーライク照明のアレイが得られる。本発明の実施の形態によれば、更に又は代わりに、個別にアドレス指定可能なＬＥＤアレイにより、有効光源が得られる。ＬＥＤアレイのこのような使用例は、２０１０年１月２８日に刊行されたＷＯ２０１０／０１０５５６号において、特に図１６に示されており、ここではその全体を参照することとする。ＳＬＭアレイ５００からの出力により、継ぎ目ない細長い照明領域を得られるように、レンズアレイ３０に含まれるレンズは、隙間なく並べて配置される。図１を参照して説明したように、隣り合う光源／レンズの組間におけるクロストークや光の漏れを最小限にするために、ＳＬＭ５００からの光線を、適切な光吸収バッフル（不図示）により離散させても良い。また、ターゲット表面の反射後、ケーラーライク照明のアレイを光学結像レンズに向けて集光するために、視野レンズ４０を用いても良い。
【０１０６】
本実施の形態では、ＳＬＭアレイ５００は一列に、それぞれがレンズアレイ３０の対応するレンズの前に据え付けられる。ＳＬＭは、コンピュータ制御による操作に必要な電源及び信号を供給するＰＣＢ上に、それぞれ据え付けても良い。また、全てのＳＬＭを一つのＰＣＢ上に据え付けても良い。
【０１０７】
ＳＬＭは、ＤＭＤ型ＳＬＭ用斜入射照明や、偏光ビームスプリッタを用いるＬＣｏＳ装置用通常入射偏光照明のように、周知技術である適切な照明を備える。
【０１０８】
次に、図８Ｂを参照する。図８Ｂは、本発明の実施の形態に係る照明システムの光ファイバ束に光を送り込むＳＬＭ光源の光学部品の概略図である。光源システム２５０は、ＳＬＭ、例えばＤＭＤ５０１を含み、例えば、ここで参照する米国特許６，４６４，６３３号に記載されたＳＬＭにより定義された形状の光を射出しても良い。
【０１０９】
本実施の形態では、光源システム２５０は、照明光を射出するランプ２４１と、ランプ２４１に電源を供給するランプ電源２４０と、赤外透過特性を有し、光源ランプ２４１から射出された照明光を平行光として出力するフィルムによりコートされた放物面鏡２４２と、放物面鏡２４２からの平行光を反射して、レンズ５１５を介して当該平行光を光ガイド２８の入射端に集光するＤＭＤ５０１とを含む。ＤＭＤ駆動回路２４５は、通常、ＤＭＤ５０１の動作を制御する。
【０１１０】
次に、図８Ｃ及び図８Ｄを参照する。図８Ｃ及び図８Ｄは、本発明の実施の形態に係る暗視野照明及び明視野照明をそれぞれ得るために使用されるＳＬＭ画像を示す図である。本発明の実施の形態によれば、各ＳＬＭは、予め決められた形状の照明を実現すべくプログラム可能である。本発明の実施の形態によれば、各ＳＬＭが同じ画像を投影する場合、照明領域全体にわたる照明は、照射角領域が同じになるように、空間不変となる。本実施の形態では、ＳＬＭは、ＳＬＭ画像５８０により環状照明を得るべくプログラムされ、環の暗い部分の内径が、結像レンズの入射瞳によって入った光錐と等しいかそれより大きくなる。本実施の形態では、要求に応じて、環状照明により暗視野照明を得ることができる。明視野照明は、結像レンズの入射瞳によって入った光錐の径と等しいかそれより小さい径を有する円形照明によって得ることができる。本実施の形態では、ＳＬＭ画像５７０は、明視野照明を得るために用いられる。図８Ａの直接的なＳＬＭ照明構成は、ＳＬＭへの「書き込み」が可能な任意の形状の角度領域への投影を許可する。対照的に、図８Ｂの構成と組み合わせられたファイバ光は、ファイバの「円形化」特性のため、円対称な形状の角度領域に限定される。
【０１１１】
次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照する。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施の形態に係る照明システムの２つの隣り合うレンズ間で面するターゲット上の領域における照明システムに基づくＳＬＭの光路及び出力の概略図である。図解のため、光源アレイが、２つの色を交互に有し、文字「Ｆ」に似た特別な空間的形状１１（１１Ｒ及び１１Ｂ）に投射する様子を示す。「Ｆ」の形状は、その非対称性ゆえ、光学システムの動作の図解にしばしば用いられる。図９Ｂに示される「Ｆ」の形状は、隣り合う２つの光源から入射され、隣り合うレンズ３４、３５を介して投射される光線９１１Ｂ及び９１１Ｒによって、光源の形状が結像レンズ１１０の入射瞳の平面上にどのように結像されるかを示す。
【０１１２】
本発明の実施の形態によれば、照明システム１０００の照明構成の正味の効果は、ターゲット５０の細長い検査領域内の各点において、「Ｆ」の形状の明視野角分布を形成することである。理解できるように、アレイ３０のレンズの一つの中心部の右下に位置する基板点において、例えば光線束９１１Ｒ又は９１１Ｂの一つからの照明が、レンズの前方の据え付けられた一つの対応する光源（１１Ｒ又は１１Ｂの何れか）により得られ、「Ｆ」の形状の明視野角分布が、交互の色の一つにより形成される。
【０１１３】
本発明の実施の形態によれば、アレイ３０のレンズの一つの中心部からずれた基板上のサブ領域５１、例えばレンズ３４の中心とレンズ３５の中心との間の領域に、２つの隣り合う光源による照明が得られる。本発明の実施の形態によれば、二つの異なる光源から光を受けるが、照射角領域は同じであり、完全な「Ｆ」の形状の角度領域が得られる。異なる色は、各レンズからの異なる寄与を示し、継ぎ目なく繋がって単一の領域を形成する。図９Ｂに示されるように、領域５１を通過する光線によって形成された光源１１Ｂ及び１１Ｒの個別の「Ｆ」の形状の像は、撮像ユニットの結像レンズ開口内に形成され、照明領域に沿って連続的な空間不変照明を与える。図９Ｂは、実際のシミュレーションの結果を示し、すなわち、シミュレーションに用いた光線の数が有限であることのみによる明らかな「ノイズ」を表す。
【０１１４】
本実施の形態では、結像レンズ開口にそれぞれ結像されるように光源を配置した結果、このように継ぎ目なく空間不変な角度領域が得られる。これにより、鏡表面の広い視野の撮像で通常起こり得る口径食が回避されるので、視野の全ての点を確実に均一に照らすことができる。この意味において、このシステムは擬似テレセントリックシステムとして動作する一方、厳密にテレセントリックなシステムでは、入射瞳が無限遠に配置される。このような均一性の特徴は、更に、隣り合うレンズ間に隙間のないレンズアレイの設計によるものである。ＳＬＭを用いることにより、検査対象基板上のどの点においても、任意のシフト不変な角度領域が投射され得る。
【０１１５】
また、光源の空間的形状を変えることにより、他の任意の角照明分布、例えば明視野、暗視野及びこれらの任意の組み合わせを得ることもできる。
【０１１６】
次に、図１０を参照する。図１０は、本発明の実施の形態に係る集積放射型光エンジンを有する光システムに基づくＳＬＭの概略図である。本発明の実施の形態によれば、各離散光源は、集積放射型光エンジン４００に基づくＳＬＭを用いて有効に形成される。利用可能な集積光エンジンは、Ｙｏｕｎｇ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｃｈｉｎａによる光エンジンに基づくＤＭＤと、Ｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ＬＬＣ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＳによる光エンジンに基づくＬＣｏＳとを、適宜含む。
【０１１７】
放射型光エンジン４００は、通常、ＬＥＤ又はダイオードレーザからなり、しばしば赤、緑、青の三原色の光を放射する光源アッセンブリを含む。光１０は、通常、ＳＬＭ装置５０１、例えばビーム分割プリズム５０５を有するＤＭＤに突き当たるように入射する。放射光システムの既知のアプリケーションでは、映写レンズ５２０は、通常、プロジェクタ装置から０．５ｍから２ｍの範囲の距離の表示スクリーンに、ＳＬＭ表面の画像を形成する。本発明の実施の形態によれば、光エンジンは、（レンズアレイ３０の）レンズ３１に対応する適当な位置に、リレーレンズ５４０を用いて実像又は虚像の何れかの画像を形成することにより、ＡＯＩ用照明システムとして使用すべく構成される。本発明の実施の形態によれば、レンズ３１は、一つで又は視野レンズ４０との組み合わせで、上記したように、結像レンズの開口絞りの平面にＳＬＭの画像を結像すべく動作する。本実施の形態では、暗視野照明を必要とするアプリケーションについては、開口内で結像される画素はＯＦＦの位置に変えられ、開口外で結像される画素はＯＮの位置に変えられる。なお、明確な理解のため、一つの光エンジン４００及び一つのレンズ３１のみが図示されるが、本発明に係る細長い照明領域は、上記したように、レンズアレイ３０に放射する光エンジン４００のアレイにより得られる。
【０１１８】
次に、図１１を参照する。図１１は、本発明の実施の形態に係る照明システムを含む自動光学検査（ＡＯＩ）用走査システムのブロック図である。本発明の実施の形態によれば、ＡＯＩシステムは、画像収集サブシステム４５０と、ステージ（不図示）のようなハンドリングシステムとを含む。画像収集サブシステム４５０は、通常、走査中にターゲット５０の画像を取り込むためのイメージセンサ１２０及び関連する撮像光学系１１２と、イメージセンサ１２０の視野を照明するための照明器１９及び関連する照明光学系３９とから構成される。照明器１９は、異なるアプリケーションの必要に応じて、属性、例えばその光源の角度形状を変更するための一つ又は複数のＳＬＭ５０２を含んでも良い。
【０１１９】
画像収集サブシステム４５０は、通常、照明器１９の照明周期及びイメージセンサ１２０による画像の取り込みのみならず、ターゲット５０と画像収集サブシステム４５０との相対的な配置及び動作を調整するためのコントローラ４６０を含む。本発明の実施の形態によれば、動作中、ターゲット５０、例えば検査対象のパネルは、ＡＯＩシステムに挿入され、画像収集サブシステム４５０により走査される。パネルが進んだ後、異なる照明構成を使用して画像を収集しても良い。本発明の実施の形態によれば、イメージセンサ１２０からの出力は解析され、例えば欠陥報告の形式で報告される。
【０１２０】
本発明の実施の形態によれば、照明器１９は、一つ又は複数のＬＥＤランプ（例えばアレイ）、光ファイバ束アレイ及び／又は集積放射型光エンジンのアレイを含む。本発明の実施の形態によれば、照明光学系３９は、ケーラーライク照明のアレイを実現するレンズアレイを含む。照明光学系３９は、更に、撮像光学系１１２の入射瞳に反射光を向けるための視野レンズを含んでも良い。通常、照明光学系は、更に、照明器１９からの照明をターゲット５０に向け、ターゲット５０から反射された光をイメージセンサ１２０に投射する位置に、リフレクタ及び／又はビームスプリッタを含む。
【０１２１】
本発明の実施の形態によれば、イメージセンサ１２０は、望ましくは４０：１又はそれ以上のアスペクト比を有する細長い視野の画像を取り込むリニアセンサ又はＴＤＩ型イメージセンサである。本発明の実施の形態によれば、照明器１９及び照明光学系３９は、イメージセンサ１２０の視野として、実質的には更に小さいアスペクト比を有する範囲に照明を与える。本発明の実施の形態によれば、与えられる照明は、照明された範囲内の全ての点に対して角度領域が同一であるという意味で、照明範囲にわたり空間不変である。
【０１２２】
次に、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る照明システムを用いるシミュレーションにおいて入射瞳への放射照度を比較する図である。シミュレーションでは、結像レンズ、例えば結像レンズ１１０の入射瞳（図２（ａ）及び図２（ｂ））の平面における８の円形光源アレイ２０の画像の重ね合わせを計算した。画像は、検査対象表面において、４８ｍｍ×１ｍｍの視野から集められた光線によって形成された。このような視野は、ＴＤＩ型リニアカメラに特有である。レンズの開口は、検査対象表面から約２５０ｍｍに位置する。解析は、光源の一部におけるランバート角分布放射（例えばＬＥＤ照明）及びガウス角分布放射の両方について実行された。図が明瞭に示すように、両方の場合において、対象物に５°の角度で対向する完全な明視野照明に対応して、はっきりした円形の画像が形成された。ランバート放射源は、そのより「平らな」水平断面図及び鉛直断面図によって明示されるように、より均等に照明された瞳をもたらした。これは、発明に基づき構築された照明システムが、非テレセントリック結像レンズを用いて、細長い視野にわたり口径食のない擬似テレセントリックなケーラーライク照明を生み出す能力を有することを示す。
【０１２３】
用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」及びこれらの同根語は、「含むが限定されない」を意味する。
【０１２４】
用語「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」は、「含み且つ限定される」を意味する。
【０１２５】
用語「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」は、構成、方法又は構造が付加的構成要素、工程及び／又は部品を含み得るが、付加的構成要素、工程及び／又は部品が、請求項の構成、方法又は構造の基本的且つ新規な特徴を実質的に変更しない場合に限られることを意味する。
【０１２６】
明確化のため、別個の実施の形態において記載された本発明の種々の特徴は、単一の実施の形態において組み合わせても得ることができると認められる。逆に言えば、簡略化のため、単一の実施の形態において記載された本発明の様々な特徴は、他の実施の形態においても、別個に、又は任意の適当な組み合わせで、得ることができる。様々な実施の形態において記載された種々の特徴は、実施の形態がそれなしでは実施不能でない限り、当該実施の形態の本質的な特徴であるとみなされることはない。
【符号の説明】
【０１２７】
１９   照明器
３９   照明光学系
５０   ターゲット
１１２ 撮像光学系
１２０ イメージセンサ
４５０ 画像収集サブシステム
４６０ コントローラ
５０２ ＳＬＭ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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