(57)【要約】本発明は、非自明双方向反射分布機能および公称照明角度を含む物体の照明を改善する光源を提供する。物体が公称照明角度において照明されるように、２次元光源が、公称照明角度に相補的である角度に配置される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を照明する方法であって、
前記物体について公称照明角度を決定し、
前記物体の前記公称照明角度に相補的な角度に光源を配置することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記公称照明角度が、経験的に決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記公称照明角度が、数学的に決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記光源が、前記物体全体より小さく範囲を定めるように配置されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
非自明双方向反射分機能を有し、かつ公称照明角度を含む物体を照明するための、製造検査システムの光源であって、
２次元に構成され、前記公称照明角度に相補的な角度に配置される複数の個別光源を備えることを特徴とする光源。
【請求項６】
前記個別光源が、ＬＥＤであることを特徴とする請求項５記載の光源。
【請求項７】
前記ＬＥＤが、フレキシブル印刷回路基板に実装され、前記回路基板が、円錐の形状であり、それにより、前記円錐の面が、前記公称照明角度に相補的な角度に配置されることを特徴とする請求項６記載の光源。
【請求項８】
前記ＬＥＤが、少なくともとも２つの剛性回路基板に実装され、前記剛性回路基板が、前記公称照明角度に相補的な角度において前記物体の回りに対称に配置されることを特徴とする請求項６記載の光源。
【請求項９】
非自明双方向反射分布機能を含み、かつ公称照明角度を含む半導体装置を検査するための装置であって、該装置が、感知要素およびレンズ構成を含み、改良が、
前記公称照明角度に相補的な角度に配置される２次元光源を備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記光源が、ＬＥＤの２次元集合体であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ＬＥＤの前記集合体が、円錐として構成されることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体が光を反射する方式は、当技術分野においてランバーシアン（ランベルトに因む）として既知の完全拡散から完全鏡面（スペキュラム、鏡に因む）まで変化することができる。
【０００３】
表面が角度に本質的に無関係な効率で光を反射するという点で、物体がほぼランバーシアンの性質である場合、そのような物体の照明は、比較的簡単である。そのような場合、物体の像の一様性は、入射照明の一様性および強度にのみ依拠する。ランバーシアン物体の例は紙であり、紙は、光の単一点状源によって適切に照明することができる。
【０００４】
物体が、ほぼ鏡面であり、所望の照明が、明るい場の照明である場合、光源は、観測者によって直接見られることになる。これは、鏡面物体に関する反射角度が入射角度を補完するのと同じように、入射角度光源のオフ角度と同じであるオフ角度にカメラを配置することによって達成することができる。そのような場合、源自体は、ランバーシアンエミッタの特性を有さなければならず、保護された視野を包含しなければならない。
【０００５】
ほぼ拡散反射ランバーシアン物体とほぼ鏡面反射物体との間には、表面がほぼランバーシアンでもなく、ほぼ鏡面でもない非常に大きなクラスの物体が存在する。この物体では、光源から観測者または感知装置に反射される光の量は、入射照明の強度および入射角度の両方に依拠する。
【０００６】
スレイルキル（Ｔｈｒａｉｌｋｉｌｌ）への「Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」という名称の米国特許第５８２２０５３号明細書は、所与の領域上において入射強度がほぼ一様である発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する照明システムを構築する装置を記載する。スレイルキルによるこの発明は、前記照明の入射角度の一様性は考慮しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査される物体をより精確に照明する改良照明装置を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、物体の公称照明角度を決定し、物体の公称照明角度に相補的な角度に光源を配置する、物体を照明する方法を提供する。
【０００９】
本発明は、製造検査システムの光源をも提供する。光源は、非自明な双方向反射分布機能を有し、かつ公称照明角度を含む物体を照明する。光源は、２次元において構成され、かつ公称照明角度に相補的な角度に配置される複数の個別光源を含む。
【００１０】
本発明は、半導体装置を検査する装置をも提供する。半導体装置は、非自明な反射分布機能および公称照明角度を含む。検査装置は、感知要素およびレンズ構成を有する。２次元光源が、公称照明角度に相補的な角度に配置される。
【００１１】
本明細書の記述は、同じ参照符合がいくつかの図にわたって同じ部分を指す添付の図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の目的は、検査のために観察される物体をより一様に照明することである。非一様な照明は、観察されている物体の非一様性と間違われる可能性があるので、一様な照明は観察には重要である。同様に、照明の非一様性は、欠陥となる可能性がある物体の非一様性を覆い隠すことがある。従来の技術とは異なり、本発明は、物体上の位置に関係なく、ほぼ一定角度の物体の照明を提供する。したがって、本発明は、非自明な双方向反射分布機能（ＢＲＤＦ）（すなわち、ランバーシアンと鏡面との間のある箇所）を有する物体の有効な照明に備える。
【００１３】
通常、本発明の照明装置は、製造部品の自動特徴付けおよび／または検査に使用されるが、本発明は、そのように限定されるものではない。これらの製造部品は、半導体を含む。半導体のクラスは、非一様な双方向反射分布機能を有することが可能であり、それにより、ランバーシアンから鏡面まで変化する照明特性を呈示する。半導体などのある製造部品を精確に検査するために必要な時間は、生産率全体の効率を低減するあらゆるエラーで限定される。本発明は、照明に関連する検査のエラーを提言し、それにより、製造プロセスの全効率に寄与する。
【００１４】
ここで図１を参照すると、従来の技術の照明装置が示される。具体的には、感知要素１２、レンズ１３、および環状照明装置１４を含む撮像装置１０が全体的に示される。環状照明装置は、物体１６に対称に照準されるＬＥＤ１５のリングを含む。ＬＥＤ１５からのフラックス１５’が、物体１６の位置に応じて、法線から測定して異なる鋭角１７および１８で物体１６に入射する。本発明は、従来の技術において提供される変動照明角度と比較して、ほぼ一定の照明角度に備える。
【００１５】
図２を参照すると、本発明による照明システムを構築する方法の基本的な態様を示すフロー図が示される。２０において、使用者は、まず、物体の視野を選択する。視野は、物体全体の範囲を定めることが好ましいが、視野は、より小さくすることができる、たとえば、物体の半分の範囲を定めるとすることができることが理解される。２２において、公称照明角度が、撮像される特定の物体について選択される。公称照明角度は、この例では物体に垂直な面から測定される照明角度であり、考慮されている物体を最も有効に照明する。公称照明角度は、撮像される物体の質に応じて変化する。
【００１６】
公称照明角度は、好ましい照明効果を提供するように、経験的に決定されることが可能である；物体、光源、および感知装置を数学的にモデリングすることによって決定されることが可能である；または、照明システムに利用可能な空間によって特定の公称値に制約されることが可能である。経験的な決定は、最適な照明角度を決定するために、物体に対する試行錯誤を含む。数学的手法の例は、モンテカルロレイトレーシングである。モンテカルトレイトレーシングは、モンテカルロレイトレーシングを創出する無作為可変パッケージの使用を含む。そのような数学的モデリングをすることができるソフトウエアパッケージの例は、Ｔｒａｃｅ  Ｐｒｏの名称でラムダリサーチコーポレーション（Ｌａｍｂｄａ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）［マサチューセッツ州リトルトン所在］によって販売されている。
【００１７】
引続き図２を参照すると、視野の最大寸法（すなわち、視野が矩形である場合は対角寸法）は、２４において光源の深度を提供する公称照明角度に向けて投影される。これにより、光が構築されるとき、光が意図した視野の範囲を定めることが保証される。具体的には、光源は、物体上の選択領域を照明するのに十分な寸法を有し、かつ十分な表面積である。したがって、光源は２次元であり、光源が２次元であるために必要なすべては、公称照明角度に相補的な角度を決定する深度である。２６において、光源は、公称照明角度に相補的である角度に配置される。光源をこのように配置することにより、物体上の各点が、公称照明角度とほぼ同じ角度において照明されることが保証される。
【００１８】
図３を参照すると、本発明による照明および撮像装置３４の概略図が示される。撮像装置３４は、感知要素３２、レンズ構成３６、および光源３８を含む。感知要素３２およびレンズ構成３６は、従来のものおよび従来ではないものを含めて、任意の構成とすることが可能である。たとえば、レンズ構成３６は、光線の発散原理を有することが可能であり、またはテレセントリックとすることが可能である。
【００１９】
光源３８は、４４および４６において示されるほぼ同じ角度において、物体１６のすべての点を照明するように配置される。図示するように、個別光源４８からの光線またはフラックス４２が、角度が測定される位置に関係なく、物体１６上にほぼ同じ角度４４、４６ですべて入射する。したがって、近側で測定される角度である角度４４、および遠側で測定される角度である角度４６は、同じである。物体を横断して同じ入射角度を有する照明を提供することにより、任意の角度に対して鏡面である物体の照明が改善される。
【００２０】
引続き図３を参照すると、光源３８は、物体１６に対称に照準されることが好ましい。対称照準は、光源３８が垂直に対して角度４７に配置され、角度４７が公称角度４４、４６に対して相補的であるということを指す。
【００２１】
図３に示すように、光源３８は、投影寸法の範囲を定めるように構築され、物体を囲む。照明装置は、投影寸法の範囲を完全に定めるように構築することができることが理解される。物体の投影寸法の範囲を定めるために、光源３８は、十分な表面積を有することが理解される。光源３８は、円対称、２回転対称、４回転対称、または物体および利用可能空間に最適である任意の他の構成とすることが可能である。しかし、最も一般的な場合は、円形対称であることが理解される。
【００２２】
図３乃至図５を参照すると、光源３８は、４０として全体的に示されるエミッタを含む。エミッタ４０は、任意の広範なタイプとすることが可能である。たとえば、エミッタは、エレクトロルミネセンス表面または形成ポリマ発光ダイオード表面などの大型エミッタとすることが可能である。第１の好ましい実施形態では、エミッタ４０は、複数のより小さい個別光源４８から製作されることが可能である。個別光源４８は、事前に実装されたＬＥＤであることが好ましい。
【００２３】
図４を参照すると、個別光源４８は、円錐５０に形成されたフレキシブル印刷回路基板上に事前実装されたＬＥＤであることが好ましい。円錐５０は、完全な対称性および物体１６の意図した部分の範囲を定めるのに十分な深度を有する。図５を参照すると、複数の個別光源４８を、２回転対称として示されるアレイの中に傾斜させることができる複数の剛性印刷回路基板５２上に実装することができる。剛性印刷回路基板５２は、物体１６の意図した部分の範囲を定めるのに十分な深度ｄおよび幅ｗを有する。剛性印刷回路基板５２は、アレイの幾何学的形状に構成することができることが理解される。
【００２４】
本発明について、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考慮されるものに関して記述してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の照明装置の断面図である。
【図２】本発明の方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の照明装置の断面図である。
【図４】本発明の第１の好ましい実施形態の角度照明装置の分解図である。
【図５】本発明の第２の好ましい実施形態の角度照明装置の分解図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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