JP2002174514A - 自動高速光学検査装置 - Google Patents
自動高速光学検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＤＩセンサ手段を用い基板の表面特性を検
査する装置を提供すること。 【解決手段】 基板の表面特性を検査する検査装置であ
る。この装置は、少なくとも１つの基板の表面の検査し
ようとしている領域において第１、第２のパターンを同
時にほぼ均質に照明する照明手段と、前記第１、第２の
パターンを順次に撮像する一対のＴＤＩセンサ手段と、
これら対のＴＤＩセンサ手段に基づき、撮像した第１、
第２のパターンを比較する比較手段３１９と、第１およ
び第２のパターンの位置とともに比較結果を記憶する記
憶手段３２０とを包含する。
査する装置を提供すること。 【解決手段】 基板の表面特性を検査する検査装置であ
る。この装置は、少なくとも１つの基板の表面の検査し
ようとしている領域において第１、第２のパターンを同
時にほぼ均質に照明する照明手段と、前記第１、第２の
パターンを順次に撮像する一対のＴＤＩセンサ手段と、
これら対のＴＤＩセンサ手段に基づき、撮像した第１、
第２のパターンを比較する比較手段３１９と、第１およ
び第２のパターンの位置とともに比較結果を記憶する記
憶手段３２０とを包含する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願は、１９８８年２月
１９日に出願され、通し番号１５８，２８９を与えら
れ、本願と同じ譲受人に譲渡された、「自動高速光学検
査装置」という名称の別の特許出願と関連したものであ
る。
１９日に出願され、通し番号１５８，２８９を与えら
れ、本願と同じ譲受人に譲渡された、「自動高速光学検
査装置」という名称の別の特許出願と関連したものであ
る。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】本発明は
プリント配線板等のような表面の自動検査に関し、一層
詳しくは、検査器としてＴＤＩセンサを用いている表面
の自動高速検査に関する。
プリント配線板等のような表面の自動検査に関し、一層
詳しくは、検査器としてＴＤＩセンサを用いている表面
の自動高速検査に関する。
【０００３】プリント配線板（ｐｗｂ）は、非導電性基
板（ＦＲ−４エポキシ・ガラス繊維複合材のような材料
で作ってある）上に存在する或るパターンの導電体（厚
さ１．４ミルの銅等の材料で作ってある）を有してい
る。プリント配線板の製作時、導電性材料の頂面を意図
的に粗面加工して、導電体へのフォトレジストの接合を
助けることが多い。粗面加工方法には、機械的研磨法、
科学的エッチング法、電気メッキにより粗い表面層を付
加する方法（たとえば、いわゆる「二重処理銅」で行な
われる）がある。それぞれの粗面加工法はそれぞれ独特
の表面組織を生じさせる。
板（ＦＲ−４エポキシ・ガラス繊維複合材のような材料
で作ってある）上に存在する或るパターンの導電体（厚
さ１．４ミルの銅等の材料で作ってある）を有してい
る。プリント配線板の製作時、導電性材料の頂面を意図
的に粗面加工して、導電体へのフォトレジストの接合を
助けることが多い。粗面加工方法には、機械的研磨法、
科学的エッチング法、電気メッキにより粗い表面層を付
加する方法（たとえば、いわゆる「二重処理銅」で行な
われる）がある。それぞれの粗面加工法はそれぞれ独特
の表面組織を生じさせる。
【０００４】したがって、プリント配線板の光学検査用
の機械の設計では、種々の表面組織を効果的に処理でき
るようにすることが必要である。また、できるだけ用途
上の融通性を与えるために、導電体が滑らかな表面を有
するプリント配線板も正しく検査できるようにすること
が望ましい。
の機械の設計では、種々の表面組織を効果的に処理でき
るようにすることが必要である。また、できるだけ用途
上の融通性を与えるために、導電体が滑らかな表面を有
するプリント配線板も正しく検査できるようにすること
が望ましい。
【０００５】検査のために不透明な光学面を照明する最
も普及した簡単な方法では、被検査面を観察するのに用
いるのと同じレンズを通して照明を行ない、また、その
レンズで表面から反射あるいは散乱してきた光を集光し
ている。この方法は明視野垂直照明として広く知られて
おり、簡単には、明視野照明と呼ばれている。
も普及した簡単な方法では、被検査面を観察するのに用
いるのと同じレンズを通して照明を行ない、また、その
レンズで表面から反射あるいは散乱してきた光を集光し
ている。この方法は明視野垂直照明として広く知られて
おり、簡単には、明視野照明と呼ばれている。
【０００６】図２は、プリント配線板を検査するのに明
視野照明を用いるときに特有の問題を示している。銅製
導電体８（断面で示す）は絶縁基板９上にある。導電体
８の頂面は粗い状態で示してある（ここでは、説明のた
めに粗さ程度はかなり誇張してある）。照明はレンズ１
１を通して行なわれ、このレンズは表面から反射あるい
は散乱してきた光を観察するのにも用いられる。
視野照明を用いるときに特有の問題を示している。銅製
導電体８（断面で示す）は絶縁基板９上にある。導電体
８の頂面は粗い状態で示してある（ここでは、説明のた
めに粗さ程度はかなり誇張してある）。照明はレンズ１
１を通して行なわれ、このレンズは表面から反射あるい
は散乱してきた光を観察するのにも用いられる。
【０００７】今ここで、導電体表面上の或る特定の点１
３を検査するときのこのシステムの動作を考える。点１
３は、説明の便宜上、水平面からかなり傾斜した小さな
領域内にあるものとして選んだ。照明光線１、２はレン
ズ１１の周縁から点１３に到達する。点１３に達する他
のすべての光線は光線１、２間の角度で到達する。点１
３のところの表面の傾斜は、光線１が反射して光線３と
なり、光線２が反射して光線４となり、これらの光線
３、４が共にレンズ１１の開口部の外側に位置するよう
に決めてある。他のすべての照明光線は光線３、４の間
のどこかに反射することになる。すなわち、照明光がレ
ンズ１１に向って反射することがないということであ
る。レンズ１１の上方に設置してあって戻ってくる光線
を観察するようになっている任意の光学的センサは点１
３を黒点として見る。これは点１３を出た光がいずれも
レンズを通らないからである。
３を検査するときのこのシステムの動作を考える。点１
３は、説明の便宜上、水平面からかなり傾斜した小さな
領域内にあるものとして選んだ。照明光線１、２はレン
ズ１１の周縁から点１３に到達する。点１３に達する他
のすべての光線は光線１、２間の角度で到達する。点１
３のところの表面の傾斜は、光線１が反射して光線３と
なり、光線２が反射して光線４となり、これらの光線
３、４が共にレンズ１１の開口部の外側に位置するよう
に決めてある。他のすべての照明光線は光線３、４の間
のどこかに反射することになる。すなわち、照明光がレ
ンズ１１に向って反射することがないということであ
る。レンズ１１の上方に設置してあって戻ってくる光線
を観察するようになっている任意の光学的センサは点１
３を黒点として見る。これは点１３を出た光がいずれも
レンズを通らないからである。
【０００８】ここで説明している一般的な観点は、粗面
を明視野垂直照明で観察したときにその表面の急傾斜部
分が暗く見えがちであり、表面の全体的に様相が変化の
大きいまだらとなるということにある。
を明視野垂直照明で観察したときにその表面の急傾斜部
分が暗く見えがちであり、表面の全体的に様相が変化の
大きいまだらとなるということにある。
【０００９】光学検査機械にとっては、銅領域と絶縁材
領域を区別できることが必要である。これは、しばし
ば、導電性領域が少なくとも選定した波長では絶縁領域
よりも反射性が高いという事実の利点を採用することに
よって行なわれる。電子ロジックを用いることにより、
暗領域を絶縁性と識別し、暗領域を導電性と識別するこ
とができる。もし、照明光学系が原因となって導電性領
域にまだらが出現すると、導電性領域の或る部分が絶縁
性であると誤って認識されることになる。
領域を区別できることが必要である。これは、しばし
ば、導電性領域が少なくとも選定した波長では絶縁領域
よりも反射性が高いという事実の利点を採用することに
よって行なわれる。電子ロジックを用いることにより、
暗領域を絶縁性と識別し、暗領域を導電性と識別するこ
とができる。もし、照明光学系が原因となって導電性領
域にまだらが出現すると、導電性領域の或る部分が絶縁
性であると誤って認識されることになる。
【００１０】この問題についての公知の解決策は、比較
的大きい領域にわたって観察した反射率値を平均し、粗
い組成の銅の場合でも、平均反射率が基板材料の平均反
射率よりも高いことが多いという事実の利点を採用する
ことである。しかしながら、この方法は平均化する領域
よりも小さいサイズの実際に銅の欠けている欠陥を検出
することはできないという欠点を有する。
的大きい領域にわたって観察した反射率値を平均し、粗
い組成の銅の場合でも、平均反射率が基板材料の平均反
射率よりも高いことが多いという事実の利点を採用する
ことである。しかしながら、この方法は平均化する領域
よりも小さいサイズの実際に銅の欠けている欠陥を検出
することはできないという欠点を有する。
【００１１】従来方法での照明器の開口数（ＮＡ）、す
なわち、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ）を定義した場合（ここで、
θは表面に直角な光線と一番端の照明光線との角度であ
る）、照明のＮＡは少なくとも約０．７ＮＡでなければ
ならず、０．８ＮＡより大きいと好ましい。さらに、照
明はあらゆる入射角にわたって一定の強さ（ワット／ス
テラジアン／ｃｍ2）でなければならない（すなわち、
準ランベルト）。
なわち、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ）を定義した場合（ここで、
θは表面に直角な光線と一番端の照明光線との角度であ
る）、照明のＮＡは少なくとも約０．７ＮＡでなければ
ならず、０．８ＮＡより大きいと好ましい。さらに、照
明はあらゆる入射角にわたって一定の強さ（ワット／ス
テラジアン／ｃｍ2）でなければならない（すなわち、
準ランベルト）。
【００１２】本発明の功績は、粗い組成の表面の見掛上
のまだら模様を光学的に減らすことによって、大面積の
平均化を避けることを可能にし、その結果、導電性を欠
いた材料のより小さな領域を検出するのを可能としたこ
とにある。
のまだら模様を光学的に減らすことによって、大面積の
平均化を避けることを可能にし、その結果、導電性を欠
いた材料のより小さな領域を検出するのを可能としたこ
とにある。
【００１３】０．９を超えることすらある開口数まで広
範囲の角度から合焦照明を行なうことは新しいことでは
ない。たとえば、高ＮＡ対物レンズを用いる高倍率顕微
鏡で用いられる明視野垂直照明でこのような照明が行な
われる。このような顕微鏡の最良のものでは、０．９５
のオーダーの照明ＮＡを得ている。しかしながら、この
ような顕微鏡での照明の強度は入射角と無関係ではな
い。大きな角度では強い湾曲のレンズ要素の透過率が低
下するので、このような対物レンズで行なう照明は直角
から外れた角度になるにつれてかなり弱くなる。
範囲の角度から合焦照明を行なうことは新しいことでは
ない。たとえば、高ＮＡ対物レンズを用いる高倍率顕微
鏡で用いられる明視野垂直照明でこのような照明が行な
われる。このような顕微鏡の最良のものでは、０．９５
のオーダーの照明ＮＡを得ている。しかしながら、この
ような顕微鏡での照明の強度は入射角と無関係ではな
い。大きな角度では強い湾曲のレンズ要素の透過率が低
下するので、このような対物レンズで行なう照明は直角
から外れた角度になるにつれてかなり弱くなる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図示実施例によれば、本
発明は基板の表面特性を検査する装置および方法を提供
する。各構成において、少なくとも１つのＴＤＩセンサ
が用いられ、基板の当該部分を結像し、これらの部分が
ほぼ均一な照明で照明される。
発明は基板の表面特性を検査する装置および方法を提供
する。各構成において、少なくとも１つのＴＤＩセンサ
が用いられ、基板の当該部分を結像し、これらの部分が
ほぼ均一な照明で照明される。
【００１５】第１実施例では、被検査基板の特性と記憶
手段にあらかじめ記憶してあった特性とをチェックす
る。次に、被検査基板が結像されたとき、この像は記憶
手段に記憶されている特性と比較される。
手段にあらかじめ記憶してあった特性とをチェックす
る。次に、被検査基板が結像されたとき、この像は記憶
手段に記憶されている特性と比較される。
【００１６】第２実施例において、少なくとも１つの基
板の表面のある領域における第１、第２のパターンにつ
いて、一方のパターンを他方のパターンと比較し、これ
らのパターンが互いに一致するかどうかを知ることによ
って、予想パターンを予め記憶することなく、検査され
るようになっている。これを行うには、少なくともこれ
ら２つのパターンを照明し、第１パターンを結像すると
共にその特性を一時メモリに記憶し、次いで第２パター
ンを結像し、それを一時メモリに記憶されていた特性と
比較する。この比較によって２つのパターンが一致する
かどうかが示される。次いで、次の結像／比較シーケン
スでは上記第２パターンを第１パターンとし、新しい第
２パターンと比較することとして、順次比較を続ける。
比較が行われる毎に、２つのパターン間に一致があった
かどうか、そして、どの２つのパターンが比較されたか
が記憶される。すべてのパターンを順次比較した後、こ
のテストプロセスにおいて他のパターンと大きく異なる
パターンを識別することによって悪いパターンが識別さ
れる。この検査技術はダイ毎の検査を行うのには有用で
あり、また、同じダイ内でパターン検査を繰り返すにも
有用である。
板の表面のある領域における第１、第２のパターンにつ
いて、一方のパターンを他方のパターンと比較し、これ
らのパターンが互いに一致するかどうかを知ることによ
って、予想パターンを予め記憶することなく、検査され
るようになっている。これを行うには、少なくともこれ
ら２つのパターンを照明し、第１パターンを結像すると
共にその特性を一時メモリに記憶し、次いで第２パター
ンを結像し、それを一時メモリに記憶されていた特性と
比較する。この比較によって２つのパターンが一致する
かどうかが示される。次いで、次の結像／比較シーケン
スでは上記第２パターンを第１パターンとし、新しい第
２パターンと比較することとして、順次比較を続ける。
比較が行われる毎に、２つのパターン間に一致があった
かどうか、そして、どの２つのパターンが比較されたか
が記憶される。すべてのパターンを順次比較した後、こ
のテストプロセスにおいて他のパターンと大きく異なる
パターンを識別することによって悪いパターンが識別さ
れる。この検査技術はダイ毎の検査を行うのには有用で
あり、また、同じダイ内でパターン検査を繰り返すにも
有用である。
【００１７】第３実施例は第２実施例に類似している。
この実施例では、２つのＴＤＩセンサを用いて第１、第
２のパターンを同時に結像することにより、一時メモリ
の必要性をなくしている。この実施例では、２つのパタ
ーンは同時に結像されて比較され、次いで、次の２つの
パターンが、同じ要領で、比較の結果と順次に比較さ
れ、記憶されていたパターン位置が、すべてのパターン
の検査が完了したときにどのパターンが不合格であるか
を決定する。
この実施例では、２つのＴＤＩセンサを用いて第１、第
２のパターンを同時に結像することにより、一時メモリ
の必要性をなくしている。この実施例では、２つのパタ
ーンは同時に結像されて比較され、次いで、次の２つの
パターンが、同じ要領で、比較の結果と順次に比較さ
れ、記憶されていたパターン位置が、すべてのパターン
の検査が完了したときにどのパターンが不合格であるか
を決定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１には本発明の検査装置１０の
全体的なブロック図が示してある。この検査装置１０に
おけるテスト法は、基本的には、第１の基板の表面とこ
の第１基板と同じと考えられる第２基板の表面との比較
（ダイ毎）、反復パターンを有する１枚の基板における
この基板上のこれらのパターンのうちの１つと同じ基板
上の他のパターンの比較、あるいはメモリ（データベー
ス）に格納された予想パターンの基本的特性との比較で
ある。
全体的なブロック図が示してある。この検査装置１０に
おけるテスト法は、基本的には、第１の基板の表面とこ
の第１基板と同じと考えられる第２基板の表面との比較
（ダイ毎）、反復パターンを有する１枚の基板における
この基板上のこれらのパターンのうちの１つと同じ基板
上の他のパターンの比較、あるいはメモリ（データベー
ス）に格納された予想パターンの基本的特性との比較で
ある。
【００１９】最初の比較（ダイ毎の比較）は、基板、例
えば、半導体ウェハが互いに同じと考えられる複数のダ
イを包含するときに有用である。この状況において、２
つのダイは同時に観察され、一方のダイの特性が他方の
ダイの特性と比較される。もしずれがある場合には、２
つのダイの間にずれが存在することがわかる。このプロ
セスは各ダイ毎に２回ずつ観察を行いながら、検査経路
の最初と最後のダイを例外として続けられる。この検査
法では、悪いダイは、通常１以上の一致しない対として
現れ、これにより選抜される。この検査モードでは、各
ダイの予想特性は、データベースに記憶されない。この
方法は、例えば２つ以上のプリント配線板に別々に形成
されている「ダイ」にも使用され得る。実際に検査を実
行している際、一致した対の光学経路と、コンパレータ
に同時に送られる出力信号を有するセンサとで検査を実
行するか、あるいは、単一の光学経路と、第２ダイが結
像されるときに第１ダイの像特性を一時的に記憶し、コ
ンパレータに送るセンサとで検査を実行するか、いずれ
かを選択できる。次に、一時メモリ内の第１ダイの像特
性が第２ダイの特性に書き換えられ、プロセスは上述と
同様に続けられる。
えば、半導体ウェハが互いに同じと考えられる複数のダ
イを包含するときに有用である。この状況において、２
つのダイは同時に観察され、一方のダイの特性が他方の
ダイの特性と比較される。もしずれがある場合には、２
つのダイの間にずれが存在することがわかる。このプロ
セスは各ダイ毎に２回ずつ観察を行いながら、検査経路
の最初と最後のダイを例外として続けられる。この検査
法では、悪いダイは、通常１以上の一致しない対として
現れ、これにより選抜される。この検査モードでは、各
ダイの予想特性は、データベースに記憶されない。この
方法は、例えば２つ以上のプリント配線板に別々に形成
されている「ダイ」にも使用され得る。実際に検査を実
行している際、一致した対の光学経路と、コンパレータ
に同時に送られる出力信号を有するセンサとで検査を実
行するか、あるいは、単一の光学経路と、第２ダイが結
像されるときに第１ダイの像特性を一時的に記憶し、コ
ンパレータに送るセンサとで検査を実行するか、いずれ
かを選択できる。次に、一時メモリ内の第１ダイの像特
性が第２ダイの特性に書き換えられ、プロセスは上述と
同様に続けられる。
【００２０】データベースを用いた比較では、被検査基
板の像特性は予めメモリに格納されており、このメモリ
データは良基板すなわち「黄金ボード」であるとわかっ
ている基板を用いて、光学結像以外の手段で生成され
る。このようなデータベースを生成する最も普通の方法
は、当初に基板を設計したＣＡＤシステムによる方法で
ある。このようなデータベースは、手動で生成し得る
が、これはたいていの用途にとって非常に効率が悪い。
データベースを用いた比較では、作動にあたって被検査
基板を光学的に結像し、結像された特性をデータベース
に格納されていた特性と比較する。ここで、特性が一致
しない基板は不合格として自動的に識別される。
板の像特性は予めメモリに格納されており、このメモリ
データは良基板すなわち「黄金ボード」であるとわかっ
ている基板を用いて、光学結像以外の手段で生成され
る。このようなデータベースを生成する最も普通の方法
は、当初に基板を設計したＣＡＤシステムによる方法で
ある。このようなデータベースは、手動で生成し得る
が、これはたいていの用途にとって非常に効率が悪い。
データベースを用いた比較では、作動にあたって被検査
基板を光学的に結像し、結像された特性をデータベース
に格納されていた特性と比較する。ここで、特性が一致
しない基板は不合格として自動的に識別される。
【００２１】２個の反復パターンを同時に観察するとき
は、一方のパターンの特徴を他方のパターンの特徴と比
較する。ずれがある場合には、２個の反復パターンの間
にずれが存在するということがわかる。プロセスは続け
られ、反復パターンの各々が２回ずつ観察されるが、検
査経路の最初と最後のパターンは例外となる。この検査
法では、悪い「パターン」は、通常２対以上の一致しな
い対として現れることにより、選抜され得る。この検査
モードにおいて、パターンの予想特性は、いずれも、デ
ータベースには予格納されない。実際の検査の実行時、
一致した対の光学経路と、コンパレータに同時に送られ
る出力信号を持つセンサとで検査を実行するか、あるい
は、単一の光学経路と、第１の反復パターンの像特性を
一時的に記憶し、第２反復パターンが結像されたときに
コンパレータに送るセンサとで検査を実施するか、いず
れかが選ばれる。次に、一時メモリにある第１反復パタ
ーンの像特性は、第２の反復パターンの像特性に書き換
えられ、プロセスは上述と同様に継続する。
は、一方のパターンの特徴を他方のパターンの特徴と比
較する。ずれがある場合には、２個の反復パターンの間
にずれが存在するということがわかる。プロセスは続け
られ、反復パターンの各々が２回ずつ観察されるが、検
査経路の最初と最後のパターンは例外となる。この検査
法では、悪い「パターン」は、通常２対以上の一致しな
い対として現れることにより、選抜され得る。この検査
モードにおいて、パターンの予想特性は、いずれも、デ
ータベースには予格納されない。実際の検査の実行時、
一致した対の光学経路と、コンパレータに同時に送られ
る出力信号を持つセンサとで検査を実行するか、あるい
は、単一の光学経路と、第１の反復パターンの像特性を
一時的に記憶し、第２反復パターンが結像されたときに
コンパレータに送るセンサとで検査を実施するか、いず
れかが選ばれる。次に、一時メモリにある第１反復パタ
ーンの像特性は、第２の反復パターンの像特性に書き換
えられ、プロセスは上述と同様に継続する。
【００２２】本出願人は、ここに開示したシステムを、
同じパターンが多数回繰り返される基板（たとえば、半
導体メモリチップ）を含む、ウェハ、マスク、プリント
配線板、ホトツール等の検査に応用した。
同じパターンが多数回繰り返される基板（たとえば、半
導体メモリチップ）を含む、ウェハ、マスク、プリント
配線板、ホトツール等の検査に応用した。
【００２３】本発明の実施例における検査装置１０はＣ
ＰＵ２６を有するコンピュータ制御システムであり、こ
のＣＰＵはデータバス４０を経てシステムの他の種々の
構成要素と連絡している。データバス４０に接続した検
査装置中の他の構成要素としては、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ
３２、モニタ３４、ＸＹサーボ制御器３６、位置センサ
３８および画像処理装置２５がある。検査装置に使用者
が働きかけることができるようにキーボード２８が設け
てあり、基板１４の検査を手動で制御できるようになっ
ている。さらに、基板１４の現在観察されている領域を
使用種に視覚を通じてフィードバックさせるためにモニ
タ３４が設けてある。ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３０はＣＰＵ
制御システムにおける通常の機能を行なうために設けて
ある。ＸＹサーボ制御器３６は少なくとも１個以上のＸ
Ｙステージ１２に機械的に連結してあってそれ以上の数
の基板１４をＣＰＵ２６の制御の下に所望位置まで移動
させる。位置センサ３８はステージ１２のＸ位置とＹ位
置を決定するための線形スケールである。基板１４のす
ぐ上には光学照明器２０が装着してあるが、これは基板
１４の表面を光線１６で照明するものであり、また、こ
の照明器を通じて基板の表面を光線１８、１８′を介し
てセンサ２４で観察されるようになっている。センサ２
４は、基板１４の表面の観察像を画像処理装置２５に送
る電気信号に変換する。画像処理装置２５は、どの作動
モードが使用されているかということに依存して、セン
サ２４からの信号を処理して検出された像を増幅すると
共に、データを変換してそれを圧縮し、ＲＡＭ３２で受
け取ったデータを格納するに必要な記憶量を最小限に抑
える。
ＰＵ２６を有するコンピュータ制御システムであり、こ
のＣＰＵはデータバス４０を経てシステムの他の種々の
構成要素と連絡している。データバス４０に接続した検
査装置中の他の構成要素としては、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ
３２、モニタ３４、ＸＹサーボ制御器３６、位置センサ
３８および画像処理装置２５がある。検査装置に使用者
が働きかけることができるようにキーボード２８が設け
てあり、基板１４の検査を手動で制御できるようになっ
ている。さらに、基板１４の現在観察されている領域を
使用種に視覚を通じてフィードバックさせるためにモニ
タ３４が設けてある。ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３０はＣＰＵ
制御システムにおける通常の機能を行なうために設けて
ある。ＸＹサーボ制御器３６は少なくとも１個以上のＸ
Ｙステージ１２に機械的に連結してあってそれ以上の数
の基板１４をＣＰＵ２６の制御の下に所望位置まで移動
させる。位置センサ３８はステージ１２のＸ位置とＹ位
置を決定するための線形スケールである。基板１４のす
ぐ上には光学照明器２０が装着してあるが、これは基板
１４の表面を光線１６で照明するものであり、また、こ
の照明器を通じて基板の表面を光線１８、１８′を介し
てセンサ２４で観察されるようになっている。センサ２
４は、基板１４の表面の観察像を画像処理装置２５に送
る電気信号に変換する。画像処理装置２５は、どの作動
モードが使用されているかということに依存して、セン
サ２４からの信号を処理して検出された像を増幅すると
共に、データを変換してそれを圧縮し、ＲＡＭ３２で受
け取ったデータを格納するに必要な記憶量を最小限に抑
える。
【００２４】データベース・モードでの作動にあたっ
て、使用者は、まず、検査しようとしている基板１４の
表面上のパターンの設計上の特性をＲＡＭ３２に記憶さ
せる。これらの特性は位置、機構的な特性、接続の情報
を含んでいる。これはパターンを発生させるのに用いら
れるデータベースと一緒に行われ得る。
て、使用者は、まず、検査しようとしている基板１４の
表面上のパターンの設計上の特性をＲＡＭ３２に記憶さ
せる。これらの特性は位置、機構的な特性、接続の情報
を含んでいる。これはパターンを発生させるのに用いら
れるデータベースと一緒に行われ得る。
【００２５】選んだ影像センサ、たとえば、ＴＤＩセン
サとの組合わせで以下に述べる種々の照明技術を使用す
ることによって、プリント配線板のような基板の表面
は、毎秒２５インチ（６３．５センチメートル）の速度
で基板を照明器の下の直線路に沿って移動させながら検
査することができる。
サとの組合わせで以下に述べる種々の照明技術を使用す
ることによって、プリント配線板のような基板の表面
は、毎秒２５インチ（６３．５センチメートル）の速度
で基板を照明器の下の直線路に沿って移動させながら検
査することができる。
【００２６】［光学照明器］本発明の基本的な実施例の
１つは、検査しようとしている加工片上方にできるかぎ
り均一な照明野を与え、まだら模様の影響を最大限に抑
えることのできる照明装置である。
１つは、検査しようとしている加工片上方にできるかぎ
り均一な照明野を与え、まだら模様の影響を最大限に抑
えることのできる照明装置である。
【００２７】本発明の光学照明器２０は図２の照明光線
５を考察することによって理解して貰えよう。この光線
はレンズ１１の開口の外側から、或る角度で照明システ
ム（図示せず）によって与えられる。光線５は点１３の
ところで傾斜面によって反射されて光線６となり、この
光線はレンズ１１に入射する。この光線は、センサ上に
結像したとき、点１３まわりの表面領域を明領域とする
ように作用する。図２についての説明で例示する理論
は、粗面のまだら模様が、大きな角度で照明光線を与え
ることによってかなり減少するかあるいは除去され、表
面のどの特定領域の局部的な傾斜であっても、観察用レ
ンズに反射させようとしている適切な角度で利用できる
照明光線が常に存在するということを照明することにあ
る。
５を考察することによって理解して貰えよう。この光線
はレンズ１１の開口の外側から、或る角度で照明システ
ム（図示せず）によって与えられる。光線５は点１３の
ところで傾斜面によって反射されて光線６となり、この
光線はレンズ１１に入射する。この光線は、センサ上に
結像したとき、点１３まわりの表面領域を明領域とする
ように作用する。図２についての説明で例示する理論
は、粗面のまだら模様が、大きな角度で照明光線を与え
ることによってかなり減少するかあるいは除去され、表
面のどの特定領域の局部的な傾斜であっても、観察用レ
ンズに反射させようとしている適切な角度で利用できる
照明光線が常に存在するということを照明することにあ
る。
【００２８】表面の或る部分が傾斜として生じ得る各角
度について、或る特定の照明光線群がその表面から観察
用レンズに反射させられることになる。種々の角度で傾
斜した表面がセンサにとって均一な明るさであると判断
できるようにするためには、種々の光線群がすべて同じ
強度であることが重要である。処理しようとしている表
面上に位置し、光を見ている仮想観察者を想定すれば、
光が均等な強度であらゆる方向から到達すること、すな
わち、観察者が均一な輝度の天井の下に位置しているこ
とは明らかである。
度について、或る特定の照明光線群がその表面から観察
用レンズに反射させられることになる。種々の角度で傾
斜した表面がセンサにとって均一な明るさであると判断
できるようにするためには、種々の光線群がすべて同じ
強度であることが重要である。処理しようとしている表
面上に位置し、光を見ている仮想観察者を想定すれば、
光が均等な強度であらゆる方向から到達すること、すな
わち、観察者が均一な輝度の天井の下に位置しているこ
とは明らかである。
【００２９】ランベルト拡散面、たとえば、乳白色ガラ
ス片が観察者のすぐ上に位置しており、また、空間的に
均一な照明光がこの表面を貫いて送られてくる場合、上
記の照明条件が関係してくる。ランベルト面は等しい光
学的なパワー密度を等しい立体角で照射するものであ
り、任意の方向から表面を見ている観察者は同じ明るさ
を見ることになる。加工片上に位置する仮想観察者は乳
白色ガラス天井を見上げており、その見ている方向がど
の方向であろうと、この観察者は彼が見ている点のとこ
ろで乳白色ガラスの頂点に当る光の強度に比例する強度
の光を見ることになる。したがって、乳白色ガラスの頂
面に入射する光の空間的な均一性は観察領域で見られる
光の角度の均一性となろう。
ス片が観察者のすぐ上に位置しており、また、空間的に
均一な照明光がこの表面を貫いて送られてくる場合、上
記の照明条件が関係してくる。ランベルト面は等しい光
学的なパワー密度を等しい立体角で照射するものであ
り、任意の方向から表面を見ている観察者は同じ明るさ
を見ることになる。加工片上に位置する仮想観察者は乳
白色ガラス天井を見上げており、その見ている方向がど
の方向であろうと、この観察者は彼が見ている点のとこ
ろで乳白色ガラスの頂点に当る光の強度に比例する強度
の光を見ることになる。したがって、乳白色ガラスの頂
面に入射する光の空間的な均一性は観察領域で見られる
光の角度の均一性となろう。
【００３０】このような照明器は、乳白色ガラスが対象
物の観察を妨げるという理由のためだけで使用できな
い。本発明の照明器は理想的なランベルト照明器を有用
な程度まで近づける実用的な照明器である。これは準ラ
ンベルト照明器と呼ぶことができる。
物の観察を妨げるという理由のためだけで使用できな
い。本発明の照明器は理想的なランベルト照明器を有用
な程度まで近づける実用的な照明器である。これは準ラ
ンベルト照明器と呼ぶことができる。
【００３１】まだら模様をまったく抑制できないいくつ
かの粗面形態がある。これは図３を考察することによっ
て理解できる。導電体８の表面上の点２０５は天井照明
に接近し難いほど水平面からかなり傾斜している。光線
２０１、２０２は点２０５からレンズ１１の境界面まで
延びている。光線２０３、２０４は反射して光線２０
１、２０２となるように与えた照明光線である。これら
の光線は導電体８の内部から来るものであるか（これは
不可能である）、あるいは、導電体表面上の他の点から
の反射した後に点２０５に到達したものであるはずであ
る。表面材料の反射率が不完全であるから、点２０５の
ように間接照明点は天井によって直接照明される点より
も暗く見えることになる。
かの粗面形態がある。これは図３を考察することによっ
て理解できる。導電体８の表面上の点２０５は天井照明
に接近し難いほど水平面からかなり傾斜している。光線
２０１、２０２は点２０５からレンズ１１の境界面まで
延びている。光線２０３、２０４は反射して光線２０
１、２０２となるように与えた照明光線である。これら
の光線は導電体８の内部から来るものであるか（これは
不可能である）、あるいは、導電体表面上の他の点から
の反射した後に点２０５に到達したものであるはずであ
る。表面材料の反射率が不完全であるから、点２０５の
ように間接照明点は天井によって直接照明される点より
も暗く見えることになる。
【００３２】まだら模様を完全に抑制することが理論的
にできないということにもかかわらず、本発明者等は、
加工片上方の天井照明を均一にすればするほど、より効
果的にまだら模様を抑制できることを経験的に観察し
た。まだら模様抑制を最適に行なった場合、暗い銅領域
を絶縁材と誤認識することによる失敗なしに導電体パタ
ーンにあり得る最小の欠陥も見出せるように検査アルゴ
リズムを調節することができる。
にできないということにもかかわらず、本発明者等は、
加工片上方の天井照明を均一にすればするほど、より効
果的にまだら模様を抑制できることを経験的に観察し
た。まだら模様抑制を最適に行なった場合、暗い銅領域
を絶縁材と誤認識することによる失敗なしに導電体パタ
ーンにあり得る最小の欠陥も見出せるように検査アルゴ
リズムを調節することができる。
【００３３】準ランベルト照明器を用いた実験で収集し
たデータに基いて、図４のヒストグラムは銅で覆われた
対象物（プリント配線板から切り出した小片サンプル）
の領域に対する画素強度の分布と、絶縁ＦＲ４基板が露
出した領域に対する別の分布状態とを示している。本発
明者等は、照明の開口数を変えながら、銅ピークの幅を
その平均値の関数として観察した。この関数は図５にプ
ロットしてある。
たデータに基いて、図４のヒストグラムは銅で覆われた
対象物（プリント配線板から切り出した小片サンプル）
の領域に対する画素強度の分布と、絶縁ＦＲ４基板が露
出した領域に対する別の分布状態とを示している。本発
明者等は、照明の開口数を変えながら、銅ピークの幅を
その平均値の関数として観察した。この関数は図５にプ
ロットしてある。
【００３４】ここで明らかなように、開口数が実験の限
界まで大きくなるにつれてピークは狭くなる。これらの
データは、銅粗面の見掛上のまだら模様を最小限に抑え
るという観点から、可能性のある最高の照明開口数を持
ち、開口数が少なくとも０．７ＮＡを超え、好ましくは
０．８ＮＡを超えることが望ましいことを示している。
界まで大きくなるにつれてピークは狭くなる。これらの
データは、銅粗面の見掛上のまだら模様を最小限に抑え
るという観点から、可能性のある最高の照明開口数を持
ち、開口数が少なくとも０．７ＮＡを超え、好ましくは
０．８ＮＡを超えることが望ましいことを示している。
【００３５】また、図２、図３が或る特定の横断面にお
いて照明が均一であるように示してある横断面を示して
いるが、対象物のまわりのあらゆる方向で均一性を持つ
ことが望ましいことも了解されたい。これを行なわなか
った場合、たとえば、北方向で法線から４０度傾斜した
小さい表面領域は東方向に傾斜した基本表面領域と異な
った見掛上の輝度を持つことになる。
いて照明が均一であるように示してある横断面を示して
いるが、対象物のまわりのあらゆる方向で均一性を持つ
ことが望ましいことも了解されたい。これを行なわなか
った場合、たとえば、北方向で法線から４０度傾斜した
小さい表面領域は東方向に傾斜した基本表面領域と異な
った見掛上の輝度を持つことになる。
【００３６】実験から得た一般法則は、天井のあらゆる
部分ができるかぎり最大の程度まで均一に光で満たされ
ていて粗面の見掛上のまだら模様を最小限に抑えなけれ
ばならないということである。
部分ができるかぎり最大の程度まで均一に光で満たされ
ていて粗面の見掛上のまだら模様を最小限に抑えなけれ
ばならないということである。
【００３７】準ランベルト照明には、まだら模様の低減
という利点に加えて、光学検査システムで導電線の底線
を見る能力を改善できるという利点がある。
という利点に加えて、光学検査システムで導電線の底線
を見る能力を改善できるという利点がある。
【００３８】図２を参照して、ここでは、導電線の縁７
が垂直面に対して或る角度で傾斜していて、導電線の幅
が頂面よりも底面で大きくなっているということに注目
されたい。普通の検査要件は、底のところで隣り合った
導電体間のギャップを決定することにある。なぜなら
ば、底のところで最も接近距離が小さくなり、導電体が
短絡する可能性が大きいからである。明視野照明は、普
通は、７のような縁を暗く見せ、縁７が観察用レンズに
明視野光線を反射しないために基板材料と区別できなく
なる。したがって、導電体の頂面しか見えないので頂面
のところで導電体の幅を測定させるという傾向が明視野
照明にはある。プリント配線板上に見える種々の縁輪郭
の多くにとって、導電体縁を見えるようにする光線を与
え、導電体の幅および間隔を導電体輪郭の底で測定でき
るようにするという点で準ランベルト照明の使用が役立
つことは理解できよう。
が垂直面に対して或る角度で傾斜していて、導電線の幅
が頂面よりも底面で大きくなっているということに注目
されたい。普通の検査要件は、底のところで隣り合った
導電体間のギャップを決定することにある。なぜなら
ば、底のところで最も接近距離が小さくなり、導電体が
短絡する可能性が大きいからである。明視野照明は、普
通は、７のような縁を暗く見せ、縁７が観察用レンズに
明視野光線を反射しないために基板材料と区別できなく
なる。したがって、導電体の頂面しか見えないので頂面
のところで導電体の幅を測定させるという傾向が明視野
照明にはある。プリント配線板上に見える種々の縁輪郭
の多くにとって、導電体縁を見えるようにする光線を与
え、導電体の幅および間隔を導電体輪郭の底で測定でき
るようにするという点で準ランベルト照明の使用が役立
つことは理解できよう。
【００３９】照明器についての一般的な要件は、光学視
野における光強度がＴＤＩセンサの長さ（Ｙ方向）に沿
ってほぼ均一であるということである。しかしながら、
Ｘ方向、すなわち、（ＴＤＩセンサの長軸に対して直角
な）、ステージの移動方向で均一である必要はない。こ
れはこの方向におけるＴＤＩセンサの積分特性による。
この特性により、センサ視野を横切る積分した全エネル
ギが視野の長さに沿って均一であるかぎり、光はＸ方向
において任意の強度分布を持つことができる。これによ
り、ＴＤＩセンサについての照明器の構造は、両軸にお
いてほぼ一定の光を必要とする従来の面積センサよりも
かなり簡単になる。この積分特性は、センサの面にある
画素閉塞ちり粒子についてのシステム公差を与える。こ
れらの効果はＴＤＩセンサによって簡単に積分される。
野における光強度がＴＤＩセンサの長さ（Ｙ方向）に沿
ってほぼ均一であるということである。しかしながら、
Ｘ方向、すなわち、（ＴＤＩセンサの長軸に対して直角
な）、ステージの移動方向で均一である必要はない。こ
れはこの方向におけるＴＤＩセンサの積分特性による。
この特性により、センサ視野を横切る積分した全エネル
ギが視野の長さに沿って均一であるかぎり、光はＸ方向
において任意の強度分布を持つことができる。これによ
り、ＴＤＩセンサについての照明器の構造は、両軸にお
いてほぼ一定の光を必要とする従来の面積センサよりも
かなり簡単になる。この積分特性は、センサの面にある
画素閉塞ちり粒子についてのシステム公差を与える。こ
れらの効果はＴＤＩセンサによって簡単に積分される。
【００４０】ａ．合焦点式準ランベルト照明 たいていの拡散型照明の欠点、特に、準ランベルト型照
明のたいていの結像実効の際の欠点は光の無駄が多いと
いう点にある。
明のたいていの結像実効の際の欠点は光の無駄が多いと
いう点にある。
【００４１】高速光学検査機械の設計では、システム性
能は利用できる光の量によって制限されることが多い。
もし大量の光を犠牲にして準ランベルト照明を行なう場
合、機械の速度を落して最適な信号対ノイズの比を維持
する必要があるかも知れない。
能は利用できる光の量によって制限されることが多い。
もし大量の光を犠牲にして準ランベルト照明を行なう場
合、機械の速度を落して最適な信号対ノイズの比を維持
する必要があるかも知れない。
【００４２】本発明の本質的な特徴は、少なくとも１つ
の軸線に焦点合せ要素を設置し、非観察領域を照明する
という光の無駄を最小限に抑えながらセンサによって観
察しようとしている限られた領域内で準ランベルト照明
を行なうということにある。
の軸線に焦点合せ要素を設置し、非観察領域を照明する
という光の無駄を最小限に抑えながらセンサによって観
察しようとしている限られた領域内で準ランベルト照明
を行なうということにある。
【００４３】また、準ランベルト照明を制限するように
照明制御用スリットを設けることによってノイズを抑え
るばかりでなく信号を強めることによって信号・ノイズ
比をさらに軽減することができることも明らかであろ
う。これは本発明の第２の利点である。
照明制御用スリットを設けることによってノイズを抑え
るばかりでなく信号を強めることによって信号・ノイズ
比をさらに軽減することができることも明らかであろ
う。これは本発明の第２の利点である。
【００４４】さらに、後に明らかにするように、ほぼ線
形の検出器アレイと共に作動するように設計した本発明
の特別の実施例では非常に長い視野にわたって効果的な
合焦点高ＮＡ照明を達成できる。
形の検出器アレイと共に作動するように設計した本発明
の特別の実施例では非常に長い視野にわたって効果的な
合焦点高ＮＡ照明を達成できる。
【００４５】本発明の基本は合焦点準ランベルト照明の
提供にあるが、本発明の検査システムの有用性を最適化
するように設計に組み込むべき付加的な設計原理もあ
る。本発明の光学照明器２０の設計では、観察用レンズ
は０．０６のＮＡを持ち、照明ＮＡは約０．９である。
提供にあるが、本発明の検査システムの有用性を最適化
するように設計に組み込むべき付加的な設計原理もあ
る。本発明の光学照明器２０の設計では、観察用レンズ
は０．０６のＮＡを持ち、照明ＮＡは約０．９である。
【００４６】周知のように、熱力学第２法則に則って、
照明光学系は発光源よりも大きい見掛上の輝度を得るこ
とはできない。実際面では、このことは、或る系で用い
られる光源が１０平方インチ（６４．５平方センチメー
トル）の表面積を持つとすれば、最も効率的な照明光学
系があるとしてそれは発せられた光のすべてを１０平方
インチの面積に送ることになるが、実際に入手できるた
いていの照明器は１０平方インチより大きい面積に光を
広げてしまうことになる。したがって、或る準ランベル
ト型照明器の設計で効率を最大にしても、光源は照明し
ようとしている面積に等しいかあるいはそれよりも小さ
い寸法としなければならないと結論できる。
照明光学系は発光源よりも大きい見掛上の輝度を得るこ
とはできない。実際面では、このことは、或る系で用い
られる光源が１０平方インチ（６４．５平方センチメー
トル）の表面積を持つとすれば、最も効率的な照明光学
系があるとしてそれは発せられた光のすべてを１０平方
インチの面積に送ることになるが、実際に入手できるた
いていの照明器は１０平方インチより大きい面積に光を
広げてしまうことになる。したがって、或る準ランベル
ト型照明器の設計で効率を最大にしても、光源は照明し
ようとしている面積に等しいかあるいはそれよりも小さ
い寸法としなければならないと結論できる。
【００４７】効率的な準ランベルト型照明器の設計にお
ける第２の要件は、少なくとも１つの軸線に焦点合せ手
段を設け、光源から自然に発散する光線が照明しようと
している対象物に向って再収束するようにしなければな
らないということである。
ける第２の要件は、少なくとも１つの軸線に焦点合せ手
段を設け、光源から自然に発散する光線が照明しようと
している対象物に向って再収束するようにしなければな
らないということである。
【００４８】第３の要件は、照明器に設けられたいかな
る焦点合せ要素と非焦点合せ要素の組合わせも対象物上
方の天井が１横断面からばかりでなくあらゆる角度から
ほぼ均一に見えることを確保できるものでなければなら
ないということである。この原理の或る応用例を合焦点
準ランベルト型照明器の特別の白熱ランプについて以下
に説明する。
る焦点合せ要素と非焦点合せ要素の組合わせも対象物上
方の天井が１横断面からばかりでなくあらゆる角度から
ほぼ均一に見えることを確保できるものでなければなら
ないということである。この原理の或る応用例を合焦点
準ランベルト型照明器の特別の白熱ランプについて以下
に説明する。
【００４９】本発明の照明器では、焦点合せ用光学要素
は楕円形の円筒であり、これらは１つの平面においての
み収束を行なう（図６のミラー９０１、９０２、９０３
参照）。平らな端ミラー１１０２、１１０３（図７）が
ランプ・フィラメント（９０７ａ、９０８ａ、９０９
ａ）に対して直角にかつミラー９０１、９０２、９０３
の楕円形円筒の軸線に対して直角に設けてあり、これら
の端ミラーは楕円体の多重反射を行ない、ランプは非常
に長いランプと均等となり、プリント配線板ターゲット
から見たときに楕円形の反射器となる。したがって、端
ミラー（１１０２、１１０３）と円筒形の焦点合せ用ミ
ラー（９０１、９０２、９０３）の組合わせは対象物で
あらゆる方向において均一な天井が見えるという効果を
奏する。
は楕円形の円筒であり、これらは１つの平面においての
み収束を行なう（図６のミラー９０１、９０２、９０３
参照）。平らな端ミラー１１０２、１１０３（図７）が
ランプ・フィラメント（９０７ａ、９０８ａ、９０９
ａ）に対して直角にかつミラー９０１、９０２、９０３
の楕円形円筒の軸線に対して直角に設けてあり、これら
の端ミラーは楕円体の多重反射を行ない、ランプは非常
に長いランプと均等となり、プリント配線板ターゲット
から見たときに楕円形の反射器となる。したがって、端
ミラー（１１０２、１１０３）と円筒形の焦点合せ用ミ
ラー（９０１、９０２、９０３）の組合わせは対象物で
あらゆる方向において均一な天井が見えるという効果を
奏する。
【００５０】表面検査の合焦点準ランベルト型照明器の
設計において、設計原理は加工片から照明光を発するフ
ィラメントに戻る光線を追跡することにある。システム
製作公差を考慮して、このような光線がすべてフィラメ
ントの占有する領域に均等に入射し、表面反射によって
光線の蒙る正味損失が２０％を超えず、好ましくは、１
０％を超えないようにしなければならない。
設計において、設計原理は加工片から照明光を発するフ
ィラメントに戻る光線を追跡することにある。システム
製作公差を考慮して、このような光線がすべてフィラメ
ントの占有する領域に均等に入射し、表面反射によって
光線の蒙る正味損失が２０％を超えず、好ましくは、１
０％を超えないようにしなければならない。
【００５１】本発明の照明器においては予想もしなかっ
たことであるが、ほぼ線形の光源に対して効率の良い光
学結合を行なうことによって非常に大きい線形視野にわ
たって効率の良い合焦点高ＮＡ照明を得ることができ
る。また、本発明の照明器が両座標軸においてほぼ均一
な高ＮＡ照明を行ない、照明光が影像センサ上に像を形
成するのに用いるのと同じレンズを通す必要なしに少な
くとも１つの座標軸に対して合焦することも予想しなか
ったことである。これは最適な設計を可能とし、センサ
・レンズのコストを低減する。
たことであるが、ほぼ線形の光源に対して効率の良い光
学結合を行なうことによって非常に大きい線形視野にわ
たって効率の良い合焦点高ＮＡ照明を得ることができ
る。また、本発明の照明器が両座標軸においてほぼ均一
な高ＮＡ照明を行ない、照明光が影像センサ上に像を形
成するのに用いるのと同じレンズを通す必要なしに少な
くとも１つの座標軸に対して合焦することも予想しなか
ったことである。これは最適な設計を可能とし、センサ
・レンズのコストを低減する。
【００５２】ｂ．信号対ノイズ比を改善する取り外し自
在のスリット 開口数が非常に高い照明を行なってプリント配線板を検
査する場合、驚くべき現象が生じる。これは高角度照明
を用いようとしている場合には克服しなければならな
い。この現象は図８、図９に示してある。
在のスリット 開口数が非常に高い照明を行なってプリント配線板を検
査する場合、驚くべき現象が生じる。これは高角度照明
を用いようとしている場合には克服しなければならな
い。この現象は図８、図９に示してある。
【００５３】スリット組立体６０７が存在しないものと
して図８を参照すると、合焦点準ランベルト照明システ
ムは多くの角度で光線を与える。照明光は光学センサで
観察される領域６０２に入射し、また、照明器の不完全
さのために、領域６０２の外側の領域にも入射する。光
の無駄を防ぐために余分な照明面積はできるだけ小さく
しなければならないが、すべての光を領域６０２内に入
射させるのは不可能である。
して図８を参照すると、合焦点準ランベルト照明システ
ムは多くの角度で光線を与える。照明光は光学センサで
観察される領域６０２に入射し、また、照明器の不完全
さのために、領域６０２の外側の領域にも入射する。光
の無駄を防ぐために余分な照明面積はできるだけ小さく
しなければならないが、すべての光を領域６０２内に入
射させるのは不可能である。
【００５４】光線６０４、６０５、６０６はシステム内
に存在する多くの光線の例として選んである。光線６０
４は導電体６０３の一部に入射し、この導電体の影響を
形成するように作用する角度で反射するものとして示し
てある。光線６０５はガラス繊維基板に入射し、基板材
料を貫いて無作為に拡散し、被観察領域６０２内の一点
で出射する。ここで、この光線は出射点での基板の見掛
上の明るさに貢献する。光線６０６は被観察領域６０２
の外側の一点で基板に入射し、被観察領域に拡散してか
ら出射する。したがって、光線６０６も被観察領域６０
２において基板の見掛上の明るさに貢献する。
に存在する多くの光線の例として選んである。光線６０
４は導電体６０３の一部に入射し、この導電体の影響を
形成するように作用する角度で反射するものとして示し
てある。光線６０５はガラス繊維基板に入射し、基板材
料を貫いて無作為に拡散し、被観察領域６０２内の一点
で出射する。ここで、この光線は出射点での基板の見掛
上の明るさに貢献する。光線６０６は被観察領域６０２
の外側の一点で基板に入射し、被観察領域に拡散してか
ら出射する。したがって、光線６０６も被観察領域６０
２において基板の見掛上の明るさに貢献する。
【００５５】ガラス繊維製基板上の銅製導電体のパター
ンを観察する通常モードは銅の見掛上の明るさがガラス
繊維基板の見掛上の明るさを超えるという事実に依存す
る。今、照明光の開口数を高めることについての、銅／
ガラス繊維コントラストに対する影響を考える。ＮＡが
低いとき、銅の、ほぼ水平であると思われる或る領域は
明るく見えることになる。水平面から傾斜した領域は暗
く見えることになる。したがって、銅の反射率のヒスト
グラムは、図９の条件１でわかるように、広がったもの
となる。
ンを観察する通常モードは銅の見掛上の明るさがガラス
繊維基板の見掛上の明るさを超えるという事実に依存す
る。今、照明光の開口数を高めることについての、銅／
ガラス繊維コントラストに対する影響を考える。ＮＡが
低いとき、銅の、ほぼ水平であると思われる或る領域は
明るく見えることになる。水平面から傾斜した領域は暗
く見えることになる。したがって、銅の反射率のヒスト
グラムは、図９の条件１でわかるように、広がったもの
となる。
【００５６】この同じ低ＮＡ照明条件の下で、ガラス繊
維基板に入射する光線の大部分は光学系から逃げる角度
で出射することになる。これらの光線のうちの無作為な
サンプルは、拡散後に、観察され得るような位置および
角度で出射することになる。基端内を移動しているとき
にすべての光線が多重反射するために、光の強さは全体
的に無作為となり、基板の全体的な明るさはむしろ均一
に見えることになる。拡散光の少なくとも半分が基板の
被観察面よりもむしろ背面に向かって無作為に通過する
ために、そして、若干の光線が基板材料から出射するこ
となく吸収されるために、基板は全体的に銅よりも暗く
見える。基板の均質性および暗さは図９の条件１では、
基板材料に対応するヒストグラム・ピークの狭さおよび
小さい平均輝度として現われる。
維基板に入射する光線の大部分は光学系から逃げる角度
で出射することになる。これらの光線のうちの無作為な
サンプルは、拡散後に、観察され得るような位置および
角度で出射することになる。基端内を移動しているとき
にすべての光線が多重反射するために、光の強さは全体
的に無作為となり、基板の全体的な明るさはむしろ均一
に見えることになる。拡散光の少なくとも半分が基板の
被観察面よりもむしろ背面に向かって無作為に通過する
ために、そして、若干の光線が基板材料から出射するこ
となく吸収されるために、基板は全体的に銅よりも暗く
見える。基板の均質性および暗さは図９の条件１では、
基板材料に対応するヒストグラム・ピークの狭さおよび
小さい平均輝度として現われる。
【００５７】次に照明システムの開口数が大きくなると
状況がどう変わるかを考察する。最初から明るかった銅
領域は、ほぼ水平な領域に入射した付加的な高角度光線
が光学系の外に反射するために、明るさに大きな変化は
ない。最初から暗かった銅領域は先に説明したように明
るさを高める傾向にある。これの正味の効果は、まだら
模様を減らすことであるが、銅領域から見たピーク輝度
のレベルを大きく高めることはない。条件２のヒストグ
ラムについての効果は、銅ピークは狭くなるが、輝度軸
線上で右にさらに移行することはない。
状況がどう変わるかを考察する。最初から明るかった銅
領域は、ほぼ水平な領域に入射した付加的な高角度光線
が光学系の外に反射するために、明るさに大きな変化は
ない。最初から暗かった銅領域は先に説明したように明
るさを高める傾向にある。これの正味の効果は、まだら
模様を減らすことであるが、銅領域から見たピーク輝度
のレベルを大きく高めることはない。条件２のヒストグ
ラムについての効果は、銅ピークは狭くなるが、輝度軸
線上で右にさらに移行することはない。
【００５８】拡散性基板材料への影響は異なる。基板の
拡散作用のために、材料に入射した光線は光学系で観察
されるような角度でのほぼ一定の出射変化を有する。与
えられた照明角度の範囲が広がるにつれて、基板に入射
する光の全量が増大し、それに比例して観察される明る
さも増大する。この状況は観察領域の外側で基板に入射
する、光線６０６のような光線によって促進される。し
たがって、これらの光線は導電体の見掛け輝度にはなん
ら貢献せず、拡散のために基板の見掛け輝度のみを増大
させることになる。
拡散作用のために、材料に入射した光線は光学系で観察
されるような角度でのほぼ一定の出射変化を有する。与
えられた照明角度の範囲が広がるにつれて、基板に入射
する光の全量が増大し、それに比例して観察される明る
さも増大する。この状況は観察領域の外側で基板に入射
する、光線６０６のような光線によって促進される。し
たがって、これらの光線は導電体の見掛け輝度にはなん
ら貢献せず、拡散のために基板の見掛け輝度のみを増大
させることになる。
【００５９】照明開口数を大きく高めるという正味の効
果は、図９の条件２に示すように基板ピークが銅ピーク
に重なるというヒストグラムである。換言すれば、基板
上の最も明るい点は銅上の最も暗い点よりも明るく見え
るのである。こうなると、コンピュータは銅と基板を明
確に区別することはできない。本発明者等は、ヒストグ
ラムにおける銅ピークを狭くしてみたが、かえって別の
非常に望ましくない影響を引き出してしまった。
果は、図９の条件２に示すように基板ピークが銅ピーク
に重なるというヒストグラムである。換言すれば、基板
上の最も明るい点は銅上の最も暗い点よりも明るく見え
るのである。こうなると、コンピュータは銅と基板を明
確に区別することはできない。本発明者等は、ヒストグ
ラムにおける銅ピークを狭くしてみたが、かえって別の
非常に望ましくない影響を引き出してしまった。
【００６０】この現象を解決するには、基板上の狭い領
域に照明光を制限し、望ましくない影響のみを与える光
線６０６のような光線を排除する手段を加えるとよい。
図８に示すスリット組立体６０７がこのような手段の１
つである。０．９ＮＡを用いた或る実験では、１．６ｍ
ｍのスリットを０．８ｍｍのスリットに変えることによ
って、許容不可の条件２のヒストグラムから図９の条件
３におけるような望ましいヒストグラムへの変化を見
た。
域に照明光を制限し、望ましくない影響のみを与える光
線６０６のような光線を排除する手段を加えるとよい。
図８に示すスリット組立体６０７がこのような手段の１
つである。０．９ＮＡを用いた或る実験では、１．６ｍ
ｍのスリットを０．８ｍｍのスリットに変えることによ
って、許容不可の条件２のヒストグラムから図９の条件
３におけるような望ましいヒストグラムへの変化を見
た。
【００６１】ｃ．スペクトル選択フィルタ付きの白色光
源 プリント配線板のための光学検査機械を設計するにあた
っては、センサで検知される光の色を変えて特定の検査
用途においてコントラストを最適化することができると
望ましい。たとえば、エッチングの前に銅上のパターン
化したフォトレジストを検査すると望ましいことがとき
にはある。フォトレジスト・パターンに欠陥が発見され
たならば、フォトレジストを剥ぎ取って交換すれば基板
を無駄にすることがない。フォトレジストは数種類の色
で供給されるので、検査を上手にやるには、検査光波長
を選択してフォトレジストと銅のコントラストを最適化
する必要がある。
源 プリント配線板のための光学検査機械を設計するにあた
っては、センサで検知される光の色を変えて特定の検査
用途においてコントラストを最適化することができると
望ましい。たとえば、エッチングの前に銅上のパターン
化したフォトレジストを検査すると望ましいことがとき
にはある。フォトレジスト・パターンに欠陥が発見され
たならば、フォトレジストを剥ぎ取って交換すれば基板
を無駄にすることがない。フォトレジストは数種類の色
で供給されるので、検査を上手にやるには、検査光波長
を選択してフォトレジストと銅のコントラストを最適化
する必要がある。
【００６２】たとえば、図１０はＤｕｐｏｎｔ Ｒｉｓ
ｔｏｎ（ＴＭ）２１５Ｒ（市販の赤色フォトレジスト
材）の透過スペクトルを示している。５００〜５７５ｎ
ｍの範囲に検査波長を制限することによって、フォトレ
ジストは暗く見え、銅は明るく見えるようにすることが
できる。この場合、銅の反射率は５００ｎｍにおける約
６３％から５７５ｎｍにおける約８０％まで変化する。
ｔｏｎ（ＴＭ）２１５Ｒ（市販の赤色フォトレジスト
材）の透過スペクトルを示している。５００〜５７５ｎ
ｍの範囲に検査波長を制限することによって、フォトレ
ジストは暗く見え、銅は明るく見えるようにすることが
できる。この場合、銅の反射率は５００ｎｍにおける約
６３％から５７５ｎｍにおける約８０％まで変化する。
【００６３】光学検査機械がプリント配線板の検査にお
いて最高の適応性を持つためには、次の構成要素が考え
られる。
いて最高の適応性を持つためには、次の構成要素が考え
られる。
【００６４】（ａ）．種々の材料の検査を最適化するた
めに種々のフィルタの選択を行なえるようにした互換性
のある色フィルタ（図６の９１５）。
めに種々のフィルタの選択を行なえるようにした互換性
のある色フィルタ（図６の９１５）。
【００６５】（ｂ）．広いスペクトル範囲、たとえば、
５００〜７００ｎｍにわたってかなりのエネルギを利用
できる光源。
５００〜７００ｎｍにわたってかなりのエネルギを利用
できる光源。
【００６６】（ｃ）．光源の全有効スペクトル帯域にわ
たって応答性を持つ影像センサ。
たって応答性を持つ影像センサ。
【００６７】（ｄ）．狭い帯域のフィルタ（たとえば、
ＴＤＩセンサ）と、物理的な寸法が本発明のフォトセン
サで観察される領域の寸法と同じである光源と、合焦光
照明器との使用に伴って信号レベルの損失が生じても装
置が高速で運転できるように、信号対ノズル比を改善し
た補助補強手段。
ＴＤＩセンサ）と、物理的な寸法が本発明のフォトセン
サで観察される領域の寸法と同じである光源と、合焦光
照明器との使用に伴って信号レベルの損失が生じても装
置が高速で運転できるように、信号対ノズル比を改善し
た補助補強手段。
【００６８】これらの特徴を互いに組合わせれば、５０
０〜５７５ｎｍの放射線のみをセンサに到達させるよう
にすえ付けたフィルタを用いている場合でも、１００Ｍ
ｐｉｘｅｌ／秒での動作は十分可能である。
０〜５７５ｎｍの放射線のみをセンサに到達させるよう
にすえ付けたフィルタを用いている場合でも、１００Ｍ
ｐｉｘｅｌ／秒での動作は十分可能である。
【００６９】フィルタ付きの光源を設けることは新規で
はない。たとえば、Optrotech Vision 105は互換性のあ
るフィルタを備えている。しかしながら、これを本発明
の装置と比較した場合、Optrotechは高効率ナトリウム
・アーク・ランプを用いて充分な光を与え、装置を１０
Ｍｐｉｘｅｌ／ｓで作動させ続ける必要がある。このラ
ンプは約５５０ｎｍより低い波長範囲では実質的な放射
線を与えることはない。本発明では、もっと効率の低
い、５００ｎｍまでの有用エネルギ量しか与えられない
ランプ（タングステン・ハロゲン）を用いることができ
る。これは、本発明では、光の使用効率を高める上記種
々の技術を利用しているからである。フィルタ付きの広
帯域光源と効率増強用構成要素とを組合わせて上記のよ
うな光源を高速の検査に使用できるようにしたことは新
規である。
はない。たとえば、Optrotech Vision 105は互換性のあ
るフィルタを備えている。しかしながら、これを本発明
の装置と比較した場合、Optrotechは高効率ナトリウム
・アーク・ランプを用いて充分な光を与え、装置を１０
Ｍｐｉｘｅｌ／ｓで作動させ続ける必要がある。このラ
ンプは約５５０ｎｍより低い波長範囲では実質的な放射
線を与えることはない。本発明では、もっと効率の低
い、５００ｎｍまでの有用エネルギ量しか与えられない
ランプ（タングステン・ハロゲン）を用いることができ
る。これは、本発明では、光の使用効率を高める上記種
々の技術を利用しているからである。フィルタ付きの広
帯域光源と効率増強用構成要素とを組合わせて上記のよ
うな光源を高速の検査に使用できるようにしたことは新
規である。
【００７０】６４列ＴＤＩセンサを用いて通常のセンサ
の６４倍の効率を得るということがタングステン・ハロ
ゲン・ランプ（図６の９０７、９０８、９０９）の使用
を可能とするのである。
の６４倍の効率を得るということがタングステン・ハロ
ゲン・ランプ（図６の９０７、９０８、９０９）の使用
を可能とするのである。
【００７１】ｄ．多重線形タングステン・フィラメント
・ランプでの実施 図６、７、１１は本発明の一実施例を示している。この
照明器の光源は３つの線形タングステン式タングステン
・ハロゲン・ランプ９０７、９０８、９０９である。各
ランプはそれぞれ一本のフィラメント（それぞれ、９０
７ａ、９０８ａ、９０９ａで示してあり、管状ガラス覆
いのほぼ中央に設置してある）を有している。各ランプ
・フィラメントは検査領域９１２において結像される。
フィラメント９０８ａは楕円ミラー９０１によって結像
され、フィラメント９０９ａは楕円ミラー９０２によっ
て結像され、フィラメント９０７ａは楕円ミラー９０３
とビームスプリッタ９０４の組合わせで結像される。
・ランプでの実施 図６、７、１１は本発明の一実施例を示している。この
照明器の光源は３つの線形タングステン式タングステン
・ハロゲン・ランプ９０７、９０８、９０９である。各
ランプはそれぞれ一本のフィラメント（それぞれ、９０
７ａ、９０８ａ、９０９ａで示してあり、管状ガラス覆
いのほぼ中央に設置してある）を有している。各ランプ
・フィラメントは検査領域９１２において結像される。
フィラメント９０８ａは楕円ミラー９０１によって結像
され、フィラメント９０９ａは楕円ミラー９０２によっ
て結像され、フィラメント９０７ａは楕円ミラー９０３
とビームスプリッタ９０４の組合わせで結像される。
【００７２】ランプ９０９のフィラメントは楕円ミラー
９０２の第１焦点にあり、線形照明領域９１２は同じ楕
円ミラーの第２焦点に位置する。したがって、楕円形の
周知の結像特性により、フィラメント９０９から出てミ
ラー９０２に入射する光は領域９１２に沿って線状に合
焦点する。ミラー９０１によるフィラメント９１０の結
像もミラー９０２によるフィラメント９０２の結像とま
ったく同じである。同様に、フィラメント９０７は上方
の楕円ミラー９０３の第１焦点に位置し、領域９１２は
ビームスプリッタ９０４から反射されてミラー９０３の
第２焦点に位置する。
９０２の第１焦点にあり、線形照明領域９１２は同じ楕
円ミラーの第２焦点に位置する。したがって、楕円形の
周知の結像特性により、フィラメント９０９から出てミ
ラー９０２に入射する光は領域９１２に沿って線状に合
焦点する。ミラー９０１によるフィラメント９１０の結
像もミラー９０２によるフィラメント９０２の結像とま
ったく同じである。同様に、フィラメント９０７は上方
の楕円ミラー９０３の第１焦点に位置し、領域９１２は
ビームスプリッタ９０４から反射されてミラー９０３の
第２焦点に位置する。
【００７３】この光学系では任意のほぼ線形の光源を使
用できる。その一例として、毛管アーク・ガス放電ラン
プがある。
用できる。その一例として、毛管アーク・ガス放電ラン
プがある。
【００７４】検査領域９１２はビームスプリッタ９０４
を通してレンズ９０６で観察される。このレンズの機能
はフォトセンサ（図示せず）上にセンサ・レンズ系９０
６を介して領域９１２の像を形成することにある。効率
を最良のものとするためには、センサは後述するような
ＴＤＩ式のものとなる。上述したように、スリット組立
体９１０が設けてあって、銅とガラス繊維材とのコント
ラストを改善する。端ミラー１１０２、１１０３（図７
の展開図に示す）がランプ・フィラメントが無限遠にあ
るかのように見せるべく設置してある。これらの端ミラ
ーのために、端ミラーから領域９１２まで１回以上の反
射が行なわれてスキュー光線（図７に光線１１０１とし
て示す）が被観察領域９１２に入射する。
を通してレンズ９０６で観察される。このレンズの機能
はフォトセンサ（図示せず）上にセンサ・レンズ系９０
６を介して領域９１２の像を形成することにある。効率
を最良のものとするためには、センサは後述するような
ＴＤＩ式のものとなる。上述したように、スリット組立
体９１０が設けてあって、銅とガラス繊維材とのコント
ラストを改善する。端ミラー１１０２、１１０３（図７
の展開図に示す）がランプ・フィラメントが無限遠にあ
るかのように見せるべく設置してある。これらの端ミラ
ーのために、端ミラーから領域９１２まで１回以上の反
射が行なわれてスキュー光線（図７に光線１１０１とし
て示す）が被観察領域９１２に入射する。
【００７５】端ミラー１１０２、１１０３が存在するこ
とにより、本照明器は図６、１１の横断面のみならず、
直角な平面およびあらゆる中間の平面においてもほぼ均
一の照明光を送ることができる。これは効率の良い準ラ
ンベルト照明を行ないたい場合に必要である。被観察領
域９１２上に立ち、天井を見ている仮想観察者は表面法
線からθ3の角度まであらゆる方向においてランプ・タ
ングステンの表面を見ることになる。図１１はその平面
でミラー９０１、９０２の縁によって限界角θ 3が定め
られることを示している。図７は端ミラー１１０２、１
１０３の下線１１０４、１１０５によって直角平面に限
界角θ3が定められていることを示している。
とにより、本照明器は図６、１１の横断面のみならず、
直角な平面およびあらゆる中間の平面においてもほぼ均
一の照明光を送ることができる。これは効率の良い準ラ
ンベルト照明を行ないたい場合に必要である。被観察領
域９１２上に立ち、天井を見ている仮想観察者は表面法
線からθ3の角度まであらゆる方向においてランプ・タ
ングステンの表面を見ることになる。図１１はその平面
でミラー９０１、９０２の縁によって限界角θ 3が定め
られることを示している。図７は端ミラー１１０２、１
１０３の下線１１０４、１１０５によって直角平面に限
界角θ3が定められていることを示している。
【００７６】角θ1とθ2の関係も重要である。θ1はセ
ンサ・レンズ９０６が光を集める表面法線からの角度で
ある。この角度は、普通は、約５．７４度（０．１Ｎ
Ａ）までの範囲にあるが、おそらくはそれよりも幾分大
きいかも知れない。角θ2は法線からミラー９０２、９
０１の内縁までの角度であり、θ1よりは大きく、した
がって、ミラー内縁が被観察領域９１２から観察レンズ
９０６まで走行する光線を妨害することはない。表面法
線からミラーの外縁までの角度θ3は照明光が天井全体
に均一に接近する程度を定める。普通の設計では、この
角度は約７０度であり、これは０．９４の開口数に等し
い。
ンサ・レンズ９０６が光を集める表面法線からの角度で
ある。この角度は、普通は、約５．７４度（０．１Ｎ
Ａ）までの範囲にあるが、おそらくはそれよりも幾分大
きいかも知れない。角θ2は法線からミラー９０２、９
０１の内縁までの角度であり、θ1よりは大きく、した
がって、ミラー内縁が被観察領域９１２から観察レンズ
９０６まで走行する光線を妨害することはない。表面法
線からミラーの外縁までの角度θ3は照明光が天井全体
に均一に接近する程度を定める。普通の設計では、この
角度は約７０度であり、これは０．９４の開口数に等し
い。
【００７７】ミラーから被観察領域までの途中でランプ
囲いを通過するように反射させられる光線９１６（図１
１）のような照明光線はこのランプ囲いによって幾分そ
らされることがあり、その強さはガラス／空気境界毎に
部分的に反射するために幾分減少することになる。した
がって、本発明のこの好ましい実施例の特徴は、ランプ
・フィラメントが限界照明角θ3に近い方位角に位置す
るということにある。したがって、ガラス囲いの偏光作
用、強度減少作用が限界角度光線に集中する。経験によ
れば、これらの光線は粗面の見掛上のまだら模様を減ら
すという点では法線入射に近い状態で対象物に入射する
光線に比べて重要度は少ない。
囲いを通過するように反射させられる光線９１６（図１
１）のような照明光線はこのランプ囲いによって幾分そ
らされることがあり、その強さはガラス／空気境界毎に
部分的に反射するために幾分減少することになる。した
がって、本発明のこの好ましい実施例の特徴は、ランプ
・フィラメントが限界照明角θ3に近い方位角に位置す
るということにある。したがって、ガラス囲いの偏光作
用、強度減少作用が限界角度光線に集中する。経験によ
れば、これらの光線は粗面の見掛上のまだら模様を減ら
すという点では法線入射に近い状態で対象物に入射する
光線に比べて重要度は少ない。
【００７８】楕円ミラーの合焦点作用により、この照明
器は合焦点作用を行なわない照明器よりもかなり効率が
良い。不完全なミラーおよびビームスプリッタの反射率
によって生じる損失や非直線ランプ・フィラメントによ
る照明の不完全さを考えなければ、仮想観察者の経験す
る明るさはその上方の天井全体が３１００Ｋを超えるこ
ともある色温度の白熱タングステンで満たされている場
合と同じである。
器は合焦点作用を行なわない照明器よりもかなり効率が
良い。不完全なミラーおよびビームスプリッタの反射率
によって生じる損失や非直線ランプ・フィラメントによ
る照明の不完全さを考えなければ、仮想観察者の経験す
る明るさはその上方の天井全体が３１００Ｋを超えるこ
ともある色温度の白熱タングステンで満たされている場
合と同じである。
【００７９】３つの単軸合焦点ミラーおよび１つのビー
ムスプリッタをほぼ線形の光源およびこれらの光源を無
限遠にあるかのように見せる端ミラーと組合わせた配置
は革新的であると考えられる。
ムスプリッタをほぼ線形の光源およびこれらの光源を無
限遠にあるかのように見せる端ミラーと組合わせた配置
は革新的であると考えられる。
【００８０】また、単軸合焦点照明器および線形光源を
天井が次のような２つの部分、すなわち、ミラーが完全
に反射を行なう外側天井部分と、少なくとも１つの部分
透過対象物（たとえば、ビームスプリッタ９０４）を照
明器を通して観察用レンズで観察するのに必要とする内
側天井部分とに分割するように配置することも革新的で
あると考えられる。
天井が次のような２つの部分、すなわち、ミラーが完全
に反射を行なう外側天井部分と、少なくとも１つの部分
透過対象物（たとえば、ビームスプリッタ９０４）を照
明器を通して観察用レンズで観察するのに必要とする内
側天井部分とに分割するように配置することも革新的で
あると考えられる。
【００８１】顕微鏡照明器の命名法を用いて本発明の照
明器をほぼ内側観察コーン内で光線を与える「明視野」
部分と、このコーンの外側の光線を与える「暗視野」部
分とからなるものとして説明したい誘惑を感じる。しか
しながら、これは図７でわかるように厳密には正しくは
ない。線状の被観察領域９１２の長軸に沿った方向にお
いては、上方のランプ・ミラー系は観察コーン９１７の
内側の角度の光線とーコーン９１７外側に離れて位置す
る光線の両方を与える。したがって、上方照明器９０７
は若干の明視野特性と若干の暗視野特性とを共有する。
明器をほぼ内側観察コーン内で光線を与える「明視野」
部分と、このコーンの外側の光線を与える「暗視野」部
分とからなるものとして説明したい誘惑を感じる。しか
しながら、これは図７でわかるように厳密には正しくは
ない。線状の被観察領域９１２の長軸に沿った方向にお
いては、上方のランプ・ミラー系は観察コーン９１７の
内側の角度の光線とーコーン９１７外側に離れて位置す
る光線の両方を与える。したがって、上方照明器９０７
は若干の明視野特性と若干の暗視野特性とを共有する。
【００８２】或る種の環境で有用である本発明の設計の
１つの変更例として、天井を本当の明視野部分と暗視野
部分とに分けてしまう配置がある。これ（図１２）を行
なうには、ビームスプリッタ９０４をレンズ９０６′上
方に置き、このレンズを通して明視野照明を与える。ミ
ラー９０１′、９０２′が中間で角度θ1の開放円形領
域９１８と交差するように設けてあって、レンズ９０
６′で照明されないすべての領域で広角暗視野照明を行
なう。
１つの変更例として、天井を本当の明視野部分と暗視野
部分とに分けてしまう配置がある。これ（図１２）を行
なうには、ビームスプリッタ９０４をレンズ９０６′上
方に置き、このレンズを通して明視野照明を与える。ミ
ラー９０１′、９０２′が中間で角度θ1の開放円形領
域９１８と交差するように設けてあって、レンズ９０
６′で照明されないすべての領域で広角暗視野照明を行
なう。
【００８３】ビームスプリッタ９０４がセンサ・レンズ
９０６の下方にある図６の光学配置の１つの利点は、レ
ンズからセンサに迷光を反射させる機会がまったくない
ということにある。高速検査装置で非常に高い照明レベ
ルが用いられるために、このような迷光の制御は重要で
ある。
９０６の下方にある図６の光学配置の１つの利点は、レ
ンズからセンサに迷光を反射させる機会がまったくない
ということにある。高速検査装置で非常に高い照明レベ
ルが用いられるために、このような迷光の制御は重要で
ある。
【００８４】照明器の反射面が波長依存性を持つと望ま
しい。各タングステン・ランプのフィラメントは主とし
て可視波長および赤外波長の広範囲の波長を発するが、
或る選ばれたスペクトル部分、普通は、５００〜７００
ｎｍ範囲のスペクトルのみが有用である。他の波長は反
射させられて被観察領域９１２上に合焦した場合、プリ
ント配線板を加熱するという望ましくない結果を招く。
しい。各タングステン・ランプのフィラメントは主とし
て可視波長および赤外波長の広範囲の波長を発するが、
或る選ばれたスペクトル部分、普通は、５００〜７００
ｎｍ範囲のスペクトルのみが有用である。他の波長は反
射させられて被観察領域９１２上に合焦した場合、プリ
ント配線板を加熱するという望ましくない結果を招く。
【００８５】波長選択の１つの方法は、ミラーをガラス
で作り、ミラー・コーティングを多層絶縁冷ミラーと
し、当該波長を反射し、他の波長を透過させるように設
計することである。ミラー基板を電鋳ニッケルのような
不透明な材料で作った場合に適している別の方法は暗色
ミラー・コーティングを用いることである。暗色ミラー
・コーティングは選定した波長を反射し、他の波長を基
板材料に効率良く入射させて吸収させるように設計した
多層コーティングでもある。
で作り、ミラー・コーティングを多層絶縁冷ミラーと
し、当該波長を反射し、他の波長を透過させるように設
計することである。ミラー基板を電鋳ニッケルのような
不透明な材料で作った場合に適している別の方法は暗色
ミラー・コーティングを用いることである。暗色ミラー
・コーティングは選定した波長を反射し、他の波長を基
板材料に効率良く入射させて吸収させるように設計した
多層コーティングでもある。
【００８６】いずれにしても、非反射エネルギが冷却空
気流に効率良く運び去られるようにする必要がある（図
１３参照）。暗色ミラーの場合、望ましくないエネルギ
がミラー基板を加熱するように作用する。基板のすぐ上
を流れる空気は熱を吸収し、運び去ることになる。
気流に効率良く運び去られるようにする必要がある（図
１３参照）。暗色ミラーの場合、望ましくないエネルギ
がミラー基板を加熱するように作用する。基板のすぐ上
を流れる空気は熱を吸収し、運び去ることになる。
【００８７】冷却空気流に伝えなければならない無駄な
エネルギ量を最小限に抑えるために、ランプの管状囲い
に絶縁コーティングを設け、所望の可視波長を透過さ
せ、望ましくない長い波長の放射線の少なくとも一部を
タングステンに反射させるように設計すると望ましい。
このようなランプは、たとえば、登録商標「Wattmise
r」でGeneral Electric.から市販されている。
エネルギ量を最小限に抑えるために、ランプの管状囲い
に絶縁コーティングを設け、所望の可視波長を透過さ
せ、望ましくない長い波長の放射線の少なくとも一部を
タングステンに反射させるように設計すると望ましい。
このようなランプは、たとえば、登録商標「Wattmise
r」でGeneral Electric.から市販されている。
【００８８】ランプ囲いを囲んで補助チューブを設け、
この補助チューブに赤外線反射コーティングを設けるの
も望ましい。この方法では、低コスト被覆無しランプを
使用できるという利点がある。比較的高価なランプ・コ
ーティングが補助チューブにあるために周期的な交換が
不要となる。
この補助チューブに赤外線反射コーティングを設けるの
も望ましい。この方法では、低コスト被覆無しランプを
使用できるという利点がある。比較的高価なランプ・コ
ーティングが補助チューブにあるために周期的な交換が
不要となる。
【００８９】ビームスプリッタ９０４が部分的に透過性
となっているために、無駄なエネルギのビームはビーム
スプリッタを透過する。図６の光線９２０はこのビーム
の最上方光線である。設計上の重要な特徴は、センサ・
レンズ９０６が充分な高さに設置してあって、無駄なエ
ネルギ・ビームがレンズ・ハウジングに入射しないとい
うことにある。ビーム９２０が入射すると、ハウジング
内部をはねまわって影像に迷光生成物を生じさせがちと
なる。
となっているために、無駄なエネルギのビームはビーム
スプリッタを透過する。図６の光線９２０はこのビーム
の最上方光線である。設計上の重要な特徴は、センサ・
レンズ９０６が充分な高さに設置してあって、無駄なエ
ネルギ・ビームがレンズ・ハウジングに入射しないとい
うことにある。ビーム９２０が入射すると、ハウジング
内部をはねまわって影像に迷光生成物を生じさせがちと
なる。
【００９０】図６、７、１１に示す照明器設計の重要な
特徴は、ビームスプリッタ９０４が光軸に対して比較的
小さい角度で傾いているということにある。垂直照明器
を構成するもっと普通の方法はビームスプリッタを４５
度にするということである。本発明の照明器では、レン
ズ９０６が比較的高い開口数（ＮＡ０．１まで）を持
ち、低い光学収差を持つ必要がある。さらに、低収差性
能はかなりの焦点深度にわたって±０．００２インチの
オーダーに維持しなければならない。４５度に傾斜した
１ｍｍ厚のビームスプリッタを用いると、観察用光学系
にかなりの収差を与えて完全なレンズでも解像度と焦点
深度の必要な組合わせを達成できなくなることがわかっ
た。
特徴は、ビームスプリッタ９０４が光軸に対して比較的
小さい角度で傾いているということにある。垂直照明器
を構成するもっと普通の方法はビームスプリッタを４５
度にするということである。本発明の照明器では、レン
ズ９０６が比較的高い開口数（ＮＡ０．１まで）を持
ち、低い光学収差を持つ必要がある。さらに、低収差性
能はかなりの焦点深度にわたって±０．００２インチの
オーダーに維持しなければならない。４５度に傾斜した
１ｍｍ厚のビームスプリッタを用いると、観察用光学系
にかなりの収差を与えて完全なレンズでも解像度と焦点
深度の必要な組合わせを達成できなくなることがわかっ
た。
【００９１】傾斜したガラス板では、傾斜角を減らすに
つれて収差は小さくなる。したがって、他の設計条件と
矛盾しないかぎりできるだけ角度を小さくするとよいこ
とがわかった。これは約２０度の傾斜の選定に通じる。
つれて収差は小さくなる。したがって、他の設計条件と
矛盾しないかぎりできるだけ角度を小さくするとよいこ
とがわかった。これは約２０度の傾斜の選定に通じる。
【００９２】たとえガラス板がまったく傾斜していない
場合でも、或る程度の球面収差は残るが、これはレンズ
９０６を適切に設計することによって補正できるので重
要な問題ではない。ガラス板を傾斜させることから生じ
る非点収差はレンズの設計では容易に補正できない（傾
斜したレンズ要素による部分的な補正は可能であるかも
知れないが、高価となる）。したがって、このような傾
斜は最小限に抑えなければならない。
場合でも、或る程度の球面収差は残るが、これはレンズ
９０６を適切に設計することによって補正できるので重
要な問題ではない。ガラス板を傾斜させることから生じ
る非点収差はレンズの設計では容易に補正できない（傾
斜したレンズ要素による部分的な補正は可能であるかも
知れないが、高価となる）。したがって、このような傾
斜は最小限に抑えなければならない。
【００９３】後にさらに説明するように、照射器を通じ
て冷却空気を流し、ランプの発生した熱を運び去り、観
察光路におけるシュリーレン現象を抑えることは望まし
いことである。窓９０５は空気流を閉じこめ、レンズ９
０６で検査領域９１２を観察させながらビームスプリッ
タ９０４に塵埃が侵入するのを防ぐのに役立つ。
て冷却空気を流し、ランプの発生した熱を運び去り、観
察光路におけるシュリーレン現象を抑えることは望まし
いことである。窓９０５は空気流を閉じこめ、レンズ９
０６で検査領域９１２を観察させながらビームスプリッ
タ９０４に塵埃が侵入するのを防ぐのに役立つ。
【００９４】スリット組立体９１０の重要な特徴は、そ
れが取り外し自在であり、照明器のハウジングと無関係
に被検査面上方で一体空気軸受上に浮いているというこ
とである。大きな反りがある多層板のような或る種のプ
リント配線板の検査に際して、被検査面は配線板を光学
検査ヘッドの下で操作しているときに光学焦点深度より
も長い距離にわたって上下に動かすことができる。検査
機械は光学ヘッドを上下に動かして配線板の動きに追従
させるように設計した焦点合せ機構を包含している。
れが取り外し自在であり、照明器のハウジングと無関係
に被検査面上方で一体空気軸受上に浮いているというこ
とである。大きな反りがある多層板のような或る種のプ
リント配線板の検査に際して、被検査面は配線板を光学
検査ヘッドの下で操作しているときに光学焦点深度より
も長い距離にわたって上下に動かすことができる。検査
機械は光学ヘッドを上下に動かして配線板の動きに追従
させるように設計した焦点合せ機構を包含している。
【００９５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は本発明
のスリット組立体９１０を一体空気軸受と共に示してい
る。スリット９２２はスリット組立体の全長にわたって
延びており、スリット組立体を照明器２０の下にすえ付
けたとき、ランプ９０７〜９１０のタングステンに対し
て平行な光学視野とほぼ同じ長さとなる。スリット組立
体９１０はスリット９２２に対して平行に空気流路９２
４も構成しており、この空気流路は６０ｐｓｉ（４．２
ｋｇ／ｃｍ2）空気供給源（図示せず）に接続していて
スリット組立体に正圧の空気流を供給する。スリット組
立体９１０の底面を貫いて延びかつ空気流路９２４の１
つに接続して選定間隔の空気出口オリフィス９２６があ
る。したがって、空気出口オリフィス９２６の寸法、間
隔、数および空気流路９２４に供給される空気圧力に応
じて、スリット組立体９１０は被検査面９１１の上方に
接近して浮かぶことに保ったならば、被検査面９１１と
スリット組立体９１０の間隔はほぼ一定に留まる。
のスリット組立体９１０を一体空気軸受と共に示してい
る。スリット９２２はスリット組立体の全長にわたって
延びており、スリット組立体を照明器２０の下にすえ付
けたとき、ランプ９０７〜９１０のタングステンに対し
て平行な光学視野とほぼ同じ長さとなる。スリット組立
体９１０はスリット９２２に対して平行に空気流路９２
４も構成しており、この空気流路は６０ｐｓｉ（４．２
ｋｇ／ｃｍ2）空気供給源（図示せず）に接続していて
スリット組立体に正圧の空気流を供給する。スリット組
立体９１０の底面を貫いて延びかつ空気流路９２４の１
つに接続して選定間隔の空気出口オリフィス９２６があ
る。したがって、空気出口オリフィス９２６の寸法、間
隔、数および空気流路９２４に供給される空気圧力に応
じて、スリット組立体９１０は被検査面９１１の上方に
接近して浮かぶことに保ったならば、被検査面９１１と
スリット組立体９１０の間隔はほぼ一定に留まる。
【００９６】図１３および図１４は照明器２０から熱お
よびシュリーレン現象を除くための適当な空気流冷却シ
ステム２２を示している。典型的な照明器２０は３キロ
ワットのオーダーの熱を発散させることができ、この場
合、排出空気の望ましくない温度上昇をなくすべく熱を
除去するのに約３００立方フィート／分（８．４ｍ3／
分）の空気流を必要とする。空気流冷却システム２２は
ブロワ１３０１、空気フィルタ１３０２、入口空気ダク
ト１３０３、１４０７、１４０８のような流れ方向付け
用バッフルおよび排気ダクト１３０４を包含する。
よびシュリーレン現象を除くための適当な空気流冷却シ
ステム２２を示している。典型的な照明器２０は３キロ
ワットのオーダーの熱を発散させることができ、この場
合、排出空気の望ましくない温度上昇をなくすべく熱を
除去するのに約３００立方フィート／分（８．４ｍ3／
分）の空気流を必要とする。空気流冷却システム２２は
ブロワ１３０１、空気フィルタ１３０２、入口空気ダク
ト１３０３、１４０７、１４０８のような流れ方向付け
用バッフルおよび排気ダクト１３０４を包含する。
【００９７】羽根１４０７、１４０８は光路を通って空
気を下方に導くように作用する。これらの羽根は対象物
から観察用レンズ９０６までの最外方光線のすぐ外側に
それに平行に位置している。ここで、羽根が楕円形ミラ
ー９０１、９０２のやや下に突出していることに注目さ
れたい。照明された線上にいる観察者は、羽根１４０
７、１４０８の平面が視野の中央で出発する視線に沿っ
て位置するので、これらの羽根の縁しか見えないことに
なる。このことは羽根の存在によって暗くなる天井の部
分を最小限にする。これらの羽根によって導かれた空気
流れは光路から熱い乱流の空気を払拭して観察用光学系
の経路に沿った熱勾配を最小にし、したがって、シュリ
ーレン現象を抑えるように作用する。（シュリーレン現
象というのは、光が通る空気の屈折率の熱による変動に
よる光線の屈折のことである。）冷却システムの設計上
の１つの特徴は、空気流路が充分に機密性を保たれて機
械内部に暖かい空気がほとんど放出されないということ
にある。暖気は機械の外に導かれ、結像光学系の性能に
影響を与えることはない。
気を下方に導くように作用する。これらの羽根は対象物
から観察用レンズ９０６までの最外方光線のすぐ外側に
それに平行に位置している。ここで、羽根が楕円形ミラ
ー９０１、９０２のやや下に突出していることに注目さ
れたい。照明された線上にいる観察者は、羽根１４０
７、１４０８の平面が視野の中央で出発する視線に沿っ
て位置するので、これらの羽根の縁しか見えないことに
なる。このことは羽根の存在によって暗くなる天井の部
分を最小限にする。これらの羽根によって導かれた空気
流れは光路から熱い乱流の空気を払拭して観察用光学系
の経路に沿った熱勾配を最小にし、したがって、シュリ
ーレン現象を抑えるように作用する。（シュリーレン現
象というのは、光が通る空気の屈折率の熱による変動に
よる光線の屈折のことである。）冷却システムの設計上
の１つの特徴は、空気流路が充分に機密性を保たれて機
械内部に暖かい空気がほとんど放出されないということ
にある。暖気は機械の外に導かれ、結像光学系の性能に
影響を与えることはない。
【００９８】冷却システムの設計上の別の要件はランプ
囲いを過冷却してはならないということである。タング
ステン・ハロゲン・ランプの寿命を長くするためには、
タングステンが全力作動温度にあるときにランプの壁温
度を約２５０℃より低くしてはいけないということは知
られている。もし壁がこのレベルより低い温度になった
ならば、ランプ壁からタングステンに戻るように付着タ
ングステンを移動させる化学サイクルの抑制が生じる。
その結果、ランプ壁が黒くなり、タングステンが燃え尽
きることになる。
囲いを過冷却してはならないということである。タング
ステン・ハロゲン・ランプの寿命を長くするためには、
タングステンが全力作動温度にあるときにランプの壁温
度を約２５０℃より低くしてはいけないということは知
られている。もし壁がこのレベルより低い温度になった
ならば、ランプ壁からタングステンに戻るように付着タ
ングステンを移動させる化学サイクルの抑制が生じる。
その結果、ランプ壁が黒くなり、タングステンが燃え尽
きることになる。
【００９９】図１３、図１４に示すダクト・パターンは
シュリーレン現象抑制要件に合わせながらこのランプ温
度要件に合わせて経験で開発したものである。
シュリーレン現象抑制要件に合わせながらこのランプ温
度要件に合わせて経験で開発したものである。
【０１００】ランプ温度要件を満たす別の配置として
は、ランプ囲いを補助ガラスチューブ、たとえば、上述
した赤外線反射用補助チューブで取り囲むことがある。
このチューブの存在で、ランプ囲いを直接の空気流の衝
突から保護し、したがって、ランプ囲いの温度を下げる
ことなく空気流速度をかなり高くすることができる。
は、ランプ囲いを補助ガラスチューブ、たとえば、上述
した赤外線反射用補助チューブで取り囲むことがある。
このチューブの存在で、ランプ囲いを直接の空気流の衝
突から保護し、したがって、ランプ囲いの温度を下げる
ことなく空気流速度をかなり高くすることができる。
【０１０１】照明器２０を効果的に使用するのに必要な
システム設計特徴は３つのランプの各々によって生じる
光の強さのバランスを取る装置にある。粗面上のまだら
模様を最適に抑制するには、被観察領域上方の天井のす
べての部分をほぼ均一な明るさにしなければならない。
これを達成する１つの方法は、被観察領域に均一な拡散
サンプルを置き、一度に１つずつランプを点灯させ、ラ
ンプの振幅を調整してそれぞれの場合に見えるピーク輝
度が所定値に達するようにすることがある。
システム設計特徴は３つのランプの各々によって生じる
光の強さのバランスを取る装置にある。粗面上のまだら
模様を最適に抑制するには、被観察領域上方の天井のす
べての部分をほぼ均一な明るさにしなければならない。
これを達成する１つの方法は、被観察領域に均一な拡散
サンプルを置き、一度に１つずつランプを点灯させ、ラ
ンプの振幅を調整してそれぞれの場合に見えるピーク輝
度が所定値に達するようにすることがある。
【０１０２】ｅ．非干渉性蛍光照明器 これは本発明の第２実施例である。
【０１０３】上記の説明の中心は合焦点準ランベルト照
明を用いて光学的に検査しようとしている粗面材料上の
表面まだら模様を抑制することにあった。この目的を達
成する別の方法としては、短波長放射線、たとえば、４
００〜５００ｎｍの範囲にある放射線でプリント配線板
を照明し、短波長放射線で励起された蛍光体から生じた
より長い波長の放射線を観察するということがある。
明を用いて光学的に検査しようとしている粗面材料上の
表面まだら模様を抑制することにあった。この目的を達
成する別の方法としては、短波長放射線、たとえば、４
００〜５００ｎｍの範囲にある放射線でプリント配線板
を照明し、短波長放射線で励起された蛍光体から生じた
より長い波長の放射線を観察するということがある。
【０１０４】多くのタイプのプリント配線板基板材料は
或る程度まで蛍光を発するが、清浄な金属導電体面はそ
んなことはないので、そうした場合、導電体が黒く見
え、基板材料が明るく見える高コントラスト像を得るこ
とができる。導電体が黒いために、その表面のまだら模
様は見えない。或る場合には、基板に蛍光染料を加える
ことによって基板の蛍光発生効率をかなり増大させ、信
号対ノイズ比を改善するのが実際的である。
或る程度まで蛍光を発するが、清浄な金属導電体面はそ
んなことはないので、そうした場合、導電体が黒く見
え、基板材料が明るく見える高コントラスト像を得るこ
とができる。導電体が黒いために、その表面のまだら模
様は見えない。或る場合には、基板に蛍光染料を加える
ことによって基板の蛍光発生効率をかなり増大させ、信
号対ノイズ比を改善するのが実際的である。
【０１０５】この原理を利用する光学検査装置は公知で
ある。Lincoln Laser Corporationが励起放射線をヘリ
ウム・カドミウム・レーザーからの走査４４２ｎｍビー
ムによって与えられる蛍光ベースのプリント配線板検査
機械を販売している。この機械はFrank H. Blitchingto
n＆David B.Haughtに１９８５年１２月５日に発行され
た米国特許第４，５５６，９０３号に記載されている。
ある。Lincoln Laser Corporationが励起放射線をヘリ
ウム・カドミウム・レーザーからの走査４４２ｎｍビー
ムによって与えられる蛍光ベースのプリント配線板検査
機械を販売している。この機械はFrank H. Blitchingto
n＆David B.Haughtに１９８５年１２月５日に発行され
た米国特許第４，５５６，９０３号に記載されている。
【０１０６】レーザーを使用して蛍光体を励起すること
には、励起手段として非干渉性照明を使用できる場合に
は克服できるようないくつかの欠点がある。非干渉性照
明の利点は次の通りである。
には、励起手段として非干渉性照明を使用できる場合に
は克服できるようないくつかの欠点がある。非干渉性照
明の利点は次の通りである。
【０１０７】（ａ）．非干渉性光源は、特に送られた光
のワットあたりのコストを基準に比較した場合、レーザ
ー光源よりも安価である。
のワットあたりのコストを基準に比較した場合、レーザ
ー光源よりも安価である。
【０１０８】（ｂ）．非干渉性照明および固体検出器ア
レイに基く結像システムはレーザー・スキャナで普通に
使用されている回転多面ミラーのような可動部品とすべ
ての光源との組合わせが不正確であるためにレーザー・
スキャナよりも位置精度を高くするようにより経済的に
作ることができる。
レイに基く結像システムはレーザー・スキャナで普通に
使用されている回転多面ミラーのような可動部品とすべ
ての光源との組合わせが不正確であるためにレーザー・
スキャナよりも位置精度を高くするようにより経済的に
作ることができる。
【０１０９】（ｃ）．非干渉性照明器ではレーザー照明
器よりも波長融通性を得るのが容易である。これは、種
々の材料が種々の励起波長に適切に応答することができ
るために望ましい。
器よりも波長融通性を得るのが容易である。これは、種
々の材料が種々の励起波長に適切に応答することができ
るために望ましい。
【０１１０】蛍光性プリント配線板検査に非干渉性照明
を応用するときの困難さは、高速検査に利用できる光が
少なすぎるように思えるということであった。レーザー
スペースのシステムはレーザーの比較的弱い光出力（約
１０ｍＷ）のすべてを１つの非常に小さいスポット（直
径１ミルの数分の１ほどの小ささ）に集中させることが
でき、このスポットから発する蛍光の大部分を大開口検
出器光学系に収束させることができるという利点を持
つ。高圧短アーク・ランプ（容易に入手困難な最大輝度
の非干渉性光源）からの光は、原則として、アークの表
面積よりも小さい面積に集中することができず（実際、
実用システムではアーク面よりもかなり大きな面積のと
ころに光を集中させることができるだけである）、ま
た、蛍光を集める結像レンズの開口は蛍光放射線の１％
またはそれ以下をセンサ・アレイに送れるほど充分に小
さくしなければならないのが普通である。
を応用するときの困難さは、高速検査に利用できる光が
少なすぎるように思えるということであった。レーザー
スペースのシステムはレーザーの比較的弱い光出力（約
１０ｍＷ）のすべてを１つの非常に小さいスポット（直
径１ミルの数分の１ほどの小ささ）に集中させることが
でき、このスポットから発する蛍光の大部分を大開口検
出器光学系に収束させることができるという利点を持
つ。高圧短アーク・ランプ（容易に入手困難な最大輝度
の非干渉性光源）からの光は、原則として、アークの表
面積よりも小さい面積に集中することができず（実際、
実用システムではアーク面よりもかなり大きな面積のと
ころに光を集中させることができるだけである）、ま
た、蛍光を集める結像レンズの開口は蛍光放射線の１％
またはそれ以下をセンサ・アレイに送れるほど充分に小
さくしなければならないのが普通である。
【０１１１】本出願人等は、非干渉性蛍光システムの潜
在的な利点が１グループの効率強化装置のうちの１つま
たはそれ以上の装置と非干渉性蛍光源を組合わせること
によって実現できることを見出したのである。
在的な利点が１グループの効率強化装置のうちの１つま
たはそれ以上の装置と非干渉性蛍光源を組合わせること
によって実現できることを見出したのである。
【０１１２】このような装置の第１のものは時間遅延積
分型センサ（ＴＤＩセンサ）であり、これを自動光学検
査に応用した例を以下に説明する。ＴＤＩセンサの利点
を考える方法の１つは、解像可能な画素の幅の多倍数
（少なくとも６４個分の画素幅）の面積から効率良く光
を集めることを認めることである。したがって、蛍光体
励起源からの光のすべてを１つの画素の幅の６４倍の面
積に集中させることができるならば、たとえその光のす
べてが普通の線形アレイ・センサのための１つの画素幅
に集中したとしても結果は良好である。これは小さい面
積に非干渉性光を合焦点させる困難を克服するに充分で
ある。
分型センサ（ＴＤＩセンサ）であり、これを自動光学検
査に応用した例を以下に説明する。ＴＤＩセンサの利点
を考える方法の１つは、解像可能な画素の幅の多倍数
（少なくとも６４個分の画素幅）の面積から効率良く光
を集めることを認めることである。したがって、蛍光体
励起源からの光のすべてを１つの画素の幅の６４倍の面
積に集中させることができるならば、たとえその光のす
べてが普通の線形アレイ・センサのための１つの画素幅
に集中したとしても結果は良好である。これは小さい面
積に非干渉性光を合焦点させる困難を克服するに充分で
ある。
【０１１３】別の効率強化手段としては、上述したよう
な集中照明システムがある。
な集中照明システムがある。
【０１１４】図１６（ａ）、図１６（ｂ）は本発明によ
る蛍光照明器の第１実施例を示している。この実施例は
ほぼ線形の観察領域について使用するようになっている
集中照明システムを包含し、また、これはＴＤＩセンサ
を包含していてもよい。図１６（ａ）は中間横断面であ
り、図１６（ｂ）は照明器の斜視図である。
る蛍光照明器の第１実施例を示している。この実施例は
ほぼ線形の観察領域について使用するようになっている
集中照明システムを包含し、また、これはＴＤＩセンサ
を包含していてもよい。図１６（ａ）は中間横断面であ
り、図１６（ｂ）は照明器の斜視図である。
【０１１５】領域１５０１は非検査対象物上で照明され
ることになっている線である。ＴＤＩセンサを用いてい
る場合、この領域は２０００画素のオーダーの長さと６
４画素分の幅とを有し、ここでは、１つの画素は所望の
解像度に応じて０．００１インチ（０．０３ミリメート
ル）以下となる。短波長光は光ファイバー束１５０２、
１５０３によって照明器に送られる。これらの光ファイ
バー束の出射端は図１６（ａ）で見て狭くなっており
（たとえば、高さが約０．００５インチ＝０．１２７ｍ
ｍ）、図１６（ａ）の断面に対して直角の方向において
観察線１５０１と同じ幅となっている。
ることになっている線である。ＴＤＩセンサを用いてい
る場合、この領域は２０００画素のオーダーの長さと６
４画素分の幅とを有し、ここでは、１つの画素は所望の
解像度に応じて０．００１インチ（０．０３ミリメート
ル）以下となる。短波長光は光ファイバー束１５０２、
１５０３によって照明器に送られる。これらの光ファイ
バー束の出射端は図１６（ａ）で見て狭くなっており
（たとえば、高さが約０．００５インチ＝０．１２７ｍ
ｍ）、図１６（ａ）の断面に対して直角の方向において
観察線１５０１と同じ幅となっている。
【０１１６】ミラー１５０４は楕円円筒形の断面であ
り、その焦点は線１５０１のところと光ファイバー束１
５０３の出射端のところにある。ミラー１５０４は円形
円筒形の断面に近くてもよい。同様に、ミラー１５０５
は光ファイバー束１５０２の出射端と線１５０１に焦点
を持つ楕円円筒形の断面となっており、このミラーも最
適楕円に近い円形円筒形の断面であってもよい。
り、その焦点は線１５０１のところと光ファイバー束１
５０３の出射端のところにある。ミラー１５０４は円形
円筒形の断面に近くてもよい。同様に、ミラー１５０５
は光ファイバー束１５０２の出射端と線１５０１に焦点
を持つ楕円円筒形の断面となっており、このミラーも最
適楕円に近い円形円筒形の断面であってもよい。
【０１１７】レンズ１５０６は観察用レンズであり、こ
れはセンサ（図示せず）上に線１５０１の蛍光像を合焦
する。このセンサは普通の固体線形ダイオード・アレイ
式センサであってもよいし、ＴＤＩセンサであってもよ
い。
れはセンサ（図示せず）上に線１５０１の蛍光像を合焦
する。このセンサは普通の固体線形ダイオード・アレイ
式センサであってもよいし、ＴＤＩセンサであってもよ
い。
【０１１８】フィルタ１５１２はレンズ１５０６に直接
基板から散乱し得る光源１５１１からの短波長光を阻止
するが、基板の蛍光材からの生じた可視光は通すフィル
タである。
基板から散乱し得る光源１５１１からの短波長光を阻止
するが、基板の蛍光材からの生じた可視光は通すフィル
タである。
【０１１９】図１６（ｂ）に示すように、光ファイバー
束１５０２、１５０３はその全長にわたって再整形され
ており、その入射端１５０９、１５１０はほぼ円形とな
っている。これは短波長光源から集めた光（たとえば、
高圧水銀アークからの３６５ｎｍ放射線）で効率良くフ
ァイバーの入射端を照明するのに便利である。円形の光
スポットを生じさせるに効率の良い照明器を構成するこ
とについての詳細は周知のことであるから、システムの
この部分は詳しくは図示しておらず、ブロック１５１１
としてのみ示してある。
束１５０２、１５０３はその全長にわたって再整形され
ており、その入射端１５０９、１５１０はほぼ円形とな
っている。これは短波長光源から集めた光（たとえば、
高圧水銀アークからの３６５ｎｍ放射線）で効率良くフ
ァイバーの入射端を照明するのに便利である。円形の光
スポットを生じさせるに効率の良い照明器を構成するこ
とについての詳細は周知のことであるから、システムの
この部分は詳しくは図示しておらず、ブロック１５１１
としてのみ示してある。
【０１２０】このシステムの設計では、光ファイバー束
１５０２、１５０３の出射端を出た光のかなりの部分が
検出器上に結像されることになっている領域に送られる
ことが重要である。この目的を達成しようとする場合、
第１の要件は、ミラー１５０４、１５０５の円弧長は光
ファイバー束を出た光線の発散角に良く整合し、束を出
た光線のほとんどすべてがこれらのミラーによって捕え
られ、線１５０１に向って収束するようにすることであ
る。光ファイバー束を出た光線の発散角が入射光線の収
束角にほぼ等しくなるので、この要件は光源１５１１の
光学的設計をミラー１５０４、１５０５の角度範囲に正
しく合わせるのに適っている。
１５０２、１５０３の出射端を出た光のかなりの部分が
検出器上に結像されることになっている領域に送られる
ことが重要である。この目的を達成しようとする場合、
第１の要件は、ミラー１５０４、１５０５の円弧長は光
ファイバー束を出た光線の発散角に良く整合し、束を出
た光線のほとんどすべてがこれらのミラーによって捕え
られ、線１５０１に向って収束するようにすることであ
る。光ファイバー束を出た光線の発散角が入射光線の収
束角にほぼ等しくなるので、この要件は光源１５１１の
光学的設計をミラー１５０４、１５０５の角度範囲に正
しく合わせるのに適っている。
【０１２１】図１６（ａ）および図１６（ｂ）の蛍光照
明器の設計における第２要件は、被照明線１５０１の幅
が検出器で観察される領域よりもかなり大きいというこ
とである。順次、これは、光ファイバー束１５０２、１
５０３の出射端の高さを領域１５０１の幅よりもかなり
小さくすることを必要とする。さらに、これは光ファイ
バー束の出射端１５０９、１５１０の直径に制限がある
ことを意味する。
明器の設計における第２要件は、被照明線１５０１の幅
が検出器で観察される領域よりもかなり大きいというこ
とである。順次、これは、光ファイバー束１５０２、１
５０３の出射端の高さを領域１５０１の幅よりもかなり
小さくすることを必要とする。さらに、これは光ファイ
バー束の出射端１５０９、１５１０の直径に制限がある
ことを意味する。
【０１２２】ここで、効率良く設計した光源は被照明領
域の面積と収束照明ビームの開口数の二乗の積である或
る種の特徴を持つことは周知である。ファイバー・アー
ク・ランプ照明器からの光をすべて集めようとする場
合、設計者は小さいＮＡで大きなファイバー束を照明す
るも、大きなＮＡで小さなファイバー束を照明するも自
由であるが、面積とＮＡの両方を勝手に選ぶことはでき
ない。領域１５０１の幅が被照明面積の仕様を決めるの
で、ファイバー束に入射する光のＮＡは決っている。光
ファイバー束を出たときと同じ角度で発散することにな
るので、これがミラー円弧１５０４、１５０５の角度範
囲についての要件を意味することになる。これらの円弧
が充分に長ければ、光ファイバー束１５０２、１５０３
の出射高さについて制限があっても、光源１５１１で送
り出される光のほとんどすべてが領域１５０１に送られ
得る。
域の面積と収束照明ビームの開口数の二乗の積である或
る種の特徴を持つことは周知である。ファイバー・アー
ク・ランプ照明器からの光をすべて集めようとする場
合、設計者は小さいＮＡで大きなファイバー束を照明す
るも、大きなＮＡで小さなファイバー束を照明するも自
由であるが、面積とＮＡの両方を勝手に選ぶことはでき
ない。領域１５０１の幅が被照明面積の仕様を決めるの
で、ファイバー束に入射する光のＮＡは決っている。光
ファイバー束を出たときと同じ角度で発散することにな
るので、これがミラー円弧１５０４、１５０５の角度範
囲についての要件を意味することになる。これらの円弧
が充分に長ければ、光ファイバー束１５０２、１５０３
の出射高さについて制限があっても、光源１５１１で送
り出される光のほとんどすべてが領域１５０１に送られ
得る。
【０１２３】通常は、各光ファイバー束１５０２、１５
０３の端から出射する光はほぼ円錐形に発散するのが本
当である。もし束が被照明線の長さとほぼ同じ幅に作っ
てあるならば（照明の効率と均一性にとって望まし
い）、領域１５０１の端付近のファイバーはミラー１５
０４、１５０５によって合焦点される光線を領域１５０
１を越えた領域に運ぶ方向にかなりの出力部分を放射す
ることになる。この理由のために、本発明者等は、端ミ
ラー１５０７、１５０８をこれらの光線を領域１５０１
に向って再方向付けるように設けた。光学設計の当業者
には明らかなように、端ミラー１５０７、１５０８の効
果は束１５０２、１５０３から発するほとんどすべての
放射線を捕え、それを必要な領域１５０１に向けること
にある。
０３の端から出射する光はほぼ円錐形に発散するのが本
当である。もし束が被照明線の長さとほぼ同じ幅に作っ
てあるならば（照明の効率と均一性にとって望まし
い）、領域１５０１の端付近のファイバーはミラー１５
０４、１５０５によって合焦点される光線を領域１５０
１を越えた領域に運ぶ方向にかなりの出力部分を放射す
ることになる。この理由のために、本発明者等は、端ミ
ラー１５０７、１５０８をこれらの光線を領域１５０１
に向って再方向付けるように設けた。光学設計の当業者
には明らかなように、端ミラー１５０７、１５０８の効
果は束１５０２、１５０３から発するほとんどすべての
放射線を捕え、それを必要な領域１５０１に向けること
にある。
【０１２４】本発明の蛍光照明器の第２実施例が図１７
に概略的に示してある。この実施例はほぼ線形の領域１
６０１の効率の良い照明を行なうようにもなっている。
これは、主として、円筒形レンズ１６０４をミラー１５
０４、１５０５の代りに用いたという点で図１６のシス
テムと異なる。光は束１５０２、１５０３のそれと同様
に図示した横断面図の平面で短いが、被照明領域１６０
１の長さにほぼ等しい直角方向において或る幅となって
いる出射形状を有する単一のファイバー束１６０２によ
って短波長光源（図示せず）からシステムに送られる。
に概略的に示してある。この実施例はほぼ線形の領域１
６０１の効率の良い照明を行なうようにもなっている。
これは、主として、円筒形レンズ１６０４をミラー１５
０４、１５０５の代りに用いたという点で図１６のシス
テムと異なる。光は束１５０２、１５０３のそれと同様
に図示した横断面図の平面で短いが、被照明領域１６０
１の長さにほぼ等しい直角方向において或る幅となって
いる出射形状を有する単一のファイバー束１６０２によ
って短波長光源（図示せず）からシステムに送られる。
【０１２５】ビームスプリッタ１６１２は二色性であ
り、すなわち、蛍光体を励起するのに用いられる短波長
でほぼ１００％反射率となり、観察しようとしている蛍
光のより長い波長でほぼ１００％の透過性となるように
設計している。
り、すなわち、蛍光体を励起するのに用いられる短波長
でほぼ１００％反射率となり、観察しようとしている蛍
光のより長い波長でほぼ１００％の透過性となるように
設計している。
【０１２６】レンズ１６０６は或るセンサ（図示しない
が、ＴＤＩセンサでもよい）上に領域１６０１の像を形
成する。
が、ＴＤＩセンサでもよい）上に領域１６０１の像を形
成する。
【０１２７】望ましい整合を得るための要件はミラー１
５０４、１５０５の寸法に影響すると同じ方法でレンズ
１６０４の寸法に影響する。
５０４、１５０５の寸法に影響すると同じ方法でレンズ
１６０４の寸法に影響する。
【０１２８】図１６（ａ）および図１６（ｂ）における
と同じ理由のために端ミラー（図示せず）が図１７のシ
ステムに設けてある。
と同じ理由のために端ミラー（図示せず）が図１７のシ
ステムに設けてある。
【０１２９】ｆ．組合わせ照明器 図６に示す照明器は蛍光モードあるいは可視モードのい
ずれでも作動するように改造することができる。これは
図１７（ｂ）に示すように行なわれる。この照明器のす
べての構成要素の位置および作用は図６に示す可視光照
明器にほとんど同じである。違っているのは次の点だけ
である。
ずれでも作動するように改造することができる。これは
図１７（ｂ）に示すように行なわれる。この照明器のす
べての構成要素の位置および作用は図６に示す可視光照
明器にほとんど同じである。違っているのは次の点だけ
である。
【０１３０】すなわち、空冷式白熱ランプ９０８、９０
９が水冷式銀毛管アーク・ランプ１６０１、１６０２に
取り替えられており、また、取り外し自在のフィルタ９
１３、９１４が加えられている。さらに、ビームスプリ
ッタ９０４も取り外し自在となっている。
９が水冷式銀毛管アーク・ランプ１６０１、１６０２に
取り替えられており、また、取り外し自在のフィルタ９
１３、９１４が加えられている。さらに、ビームスプリ
ッタ９０４も取り外し自在となっている。
【０１３１】フィルタ９１３、９１４はランプ１６０
１、１６０２から可視光を遮るように挿入してあり、短
波長光（５００ｎｍ未満）のみを基板に入射させるよう
になっている。この照明器が蛍光モードで作動している
とき、ランプ９０７はオフとなっており、フィルタ９１
３、９１４、９１５は所定位置にある。
１、１６０２から可視光を遮るように挿入してあり、短
波長光（５００ｎｍ未満）のみを基板に入射させるよう
になっている。この照明器が蛍光モードで作動している
とき、ランプ９０７はオフとなっており、フィルタ９１
３、９１４、９１５は所定位置にある。
【０１３２】フィルタ９１５は可視光フィルタであり、
蛍光は通すが、フィルタ９１３、９１４を通ってきた短
波長光は遮る。
蛍光は通すが、フィルタ９１３、９１４を通ってきた短
波長光は遮る。
【０１３３】この照明器が準ランベルト可視光モードで
作動しているときには、フィルタ９１３、９１４は除か
れるかあるいは可視光フィルタと交換され、ビームスプ
リッタ９０４が挿入され、ランプ９０７はオンとされ
る。
作動しているときには、フィルタ９１３、９１４は除か
れるかあるいは可視光フィルタと交換され、ビームスプ
リッタ９０４が挿入され、ランプ９０７はオンとされ
る。
【０１３４】この照明器によれば、単一の基板を可視モ
ード、蛍光モードで順次に検査できる。それ故、このシ
ステムでは、各モードで別個の組の欠陥を見付けだすこ
とができる。各組の欠陥は或る割合の「偽」欠陥（シス
テムでは観察されるが、現実には存在しない欠陥）を含
んでいる。
ード、蛍光モードで順次に検査できる。それ故、このシ
ステムでは、各モードで別個の組の欠陥を見付けだすこ
とができる。各組の欠陥は或る割合の「偽」欠陥（シス
テムでは観察されるが、現実には存在しない欠陥）を含
んでいる。
【０１３５】たとえば、可視モードでは、「偽」欠陥は
銅内の深いすり傷や胴上の暗色酸化物パッチから生じる
可能性があり、これらの欠陥は共に或る線における破断
個所と考えることができる。同様に、蛍光モードでは、
或る線を横切って位置する１つの塵が蛍光を発し、機械
が破断個所として示すのかも知れない。
銅内の深いすり傷や胴上の暗色酸化物パッチから生じる
可能性があり、これらの欠陥は共に或る線における破断
個所と考えることができる。同様に、蛍光モードでは、
或る線を横切って位置する１つの塵が蛍光を発し、機械
が破断個所として示すのかも知れない。
【０１３６】可視、蛍光両結像プロセスの性質が非常に
異なっているために、各検査で生じた「偽」欠陥はほと
んど交わることのない組にある。したがって、これら２
種類の検査の結果が両方の検査で同時に発見されないか
ぎり欠陥として認めないという論理的な帰結として、
「偽」欠陥のより大きな部分が除かれ、真実の欠陥をほ
ぼすべて残すことになる。
異なっているために、各検査で生じた「偽」欠陥はほと
んど交わることのない組にある。したがって、これら２
種類の検査の結果が両方の検査で同時に発見されないか
ぎり欠陥として認めないという論理的な帰結として、
「偽」欠陥のより大きな部分が除かれ、真実の欠陥をほ
ぼすべて残すことになる。
【０１３７】ｇ．暗色酸化物 図６に示す照明器は明るい銅線の検査により適したもの
である。しかしながら、銅を酸化層、普通は黒色または
茶色の層で覆われているプリント配線板に高いコントラ
ストの像を生じさせることはできない。
である。しかしながら、銅を酸化層、普通は黒色または
茶色の層で覆われているプリント配線板に高いコントラ
ストの像を生じさせることはできない。
【０１３８】この場合、銅はほとんど反射を行なわず、
酸化層が中断している偶発的に明るいスポットを除いて
暗く見える。実際に、基板（代表的には、ＦＲ４）は酸
化物で覆われた銅よりは明るく見える。
酸化層が中断している偶発的に明るいスポットを除いて
暗く見える。実際に、基板（代表的には、ＦＲ４）は酸
化物で覆われた銅よりは明るく見える。
【０１３９】この変形例では、基板を酸化物よりも明る
く見せるというこの傾向は、ＦＲ４基板が配線よりも明
るく見える高コントラスト像を生じさせるのに利用され
る。
く見せるというこの傾向は、ＦＲ４基板が配線よりも明
るく見える高コントラスト像を生じさせるのに利用され
る。
【０１４０】再び図９を参照して、高ＮＡ照明をスリッ
ト無しで用いて非常に明るいＦＲ４を得ることができる
ことがわかる。高ＮＡ照明の追加は酸化物を多少とも明
るくすることはなく、高コントラスト像が生じ、ＦＲ４
は黒色酸化物よりも明るい。銅上の偶発的な明るい点
（酸化物不在）からのスペクトル反射を避けるために、
上方ランプ９０７はオフとされ、ビームスプリッタ９０
４は引き出される。ビームスプリッタの除去は残りの２
つのランプからの光の集光効率に２の因数を加えること
になる。
ト無しで用いて非常に明るいＦＲ４を得ることができる
ことがわかる。高ＮＡ照明の追加は酸化物を多少とも明
るくすることはなく、高コントラスト像が生じ、ＦＲ４
は黒色酸化物よりも明るい。銅上の偶発的な明るい点
（酸化物不在）からのスペクトル反射を避けるために、
上方ランプ９０７はオフとされ、ビームスプリッタ９０
４は引き出される。ビームスプリッタの除去は残りの２
つのランプからの光の集光効率に２の因数を加えること
になる。
【０１４１】したがって、銅上の酸化物を検査するのに
用いられる照明器構成は、スリット９１０同じビームス
プリッタ９０４が取り除かれていることを除いて図６に
示すものとおなじである。
用いられる照明器構成は、スリット９１０同じビームス
プリッタ９０４が取り除かれていることを除いて図６に
示すものとおなじである。
【０１４２】ｈ．光学系全体 図１８において、ここには本発明の光学系の主要要素間
の空間的関係が示してあり、この構成は検査しようとし
ている表面上の２つの平行な経路を検査するためのもの
である。ここには２つの光学観察経路が示してあるが、
１個からＮ個まで任意数の経路を設けることができる。
当業者には明らかなように、この構成は所望に応じて１
回で多くの平行な経路を検査するように拡張することも
できる。照明器２０についての説明の残りの部分を通じ
て、簡略化のために、被検査表面上の検査経路が１つだ
けとして説明を行う。
の空間的関係が示してあり、この構成は検査しようとし
ている表面上の２つの平行な経路を検査するためのもの
である。ここには２つの光学観察経路が示してあるが、
１個からＮ個まで任意数の経路を設けることができる。
当業者には明らかなように、この構成は所望に応じて１
回で多くの平行な経路を検査するように拡張することも
できる。照明器２０についての説明の残りの部分を通じ
て、簡略化のために、被検査表面上の検査経路が１つだ
けとして説明を行う。
【０１４３】図１８において、ここには、光学要素取付
板８０６が示してあり、これにはこの図に示すすべての
構成要素が装着してあるが、ただし、スリット組立体９
１０と照明器２０は除く。光学要素取付板８０６は、順
次、平行四辺形撓み支持体８０７、８０８によって固定
した比較的振動のない面（図示せず）に取り付けてあ
る。これは光学要素を合焦点のために垂直（ｚ）方向に
しか動けないように拘束する。同様に、スリット組立体
９１０は照明器２０の下方で可撓性支持体８１０によっ
て同じ固定した比較的振動のない面（図示せず）に取り
付けてある。このスリット組立体は面から独立して取り
付けてあって、被検査面の上方に一体の空気軸受上に浮
上し、垂直方向へのみ移動する。
板８０６が示してあり、これにはこの図に示すすべての
構成要素が装着してあるが、ただし、スリット組立体９
１０と照明器２０は除く。光学要素取付板８０６は、順
次、平行四辺形撓み支持体８０７、８０８によって固定
した比較的振動のない面（図示せず）に取り付けてあ
る。これは光学要素を合焦点のために垂直（ｚ）方向に
しか動けないように拘束する。同様に、スリット組立体
９１０は照明器２０の下方で可撓性支持体８１０によっ
て同じ固定した比較的振動のない面（図示せず）に取り
付けてある。このスリット組立体は面から独立して取り
付けてあって、被検査面の上方に一体の空気軸受上に浮
上し、垂直方向へのみ移動する。
【０１４４】スリット９１０と光学要素取付板８０６の
間にＬＶＤＴセンサが設置してあり、これらの構成要素
の相対位置を検知するようになっている。ＬＶＤＴから
の信号は光学要素取付板８０６を動かして光学要素の合
焦点を行なわせる合焦点サーボで用いられる。
間にＬＶＤＴセンサが設置してあり、これらの構成要素
の相対位置を検知するようになっている。ＬＶＤＴから
の信号は光学要素取付板８０６を動かして光学要素の合
焦点を行なわせる合焦点サーボで用いられる。
【０１４５】照明器２０もスリットおよび光学要素取付
板を取り付けてある同じ固定面に取り付けてある。この
取り付けはヒンジ支持体８１０で行なわれる。照明器は
垂直方向に移動して種々の配線板の厚さに合わせて調節
できる。しかしながら、その焦点深度は所与のバッチ数
のプリント配線板を検査する間照明器を固定状態に留め
るに充分なものである。
板を取り付けてある同じ固定面に取り付けてある。この
取り付けはヒンジ支持体８１０で行なわれる。照明器は
垂直方向に移動して種々の配線板の厚さに合わせて調節
できる。しかしながら、その焦点深度は所与のバッチ数
のプリント配線板を検査する間照明器を固定状態に留め
るに充分なものである。
【０１４６】図１８の底から始まって、ここには上方板
に２つの観察窓９０５を有する二重長の照明器２０が示
してある。観察窓９０５の上方にそれと整合してセンサ
・レンズ９０６、９０６′がある。各レンズ９０６、９
０６′からの結像光路はそれぞれミラー８０２、８０３
まで上方に延びており、ここで、結像光路は４５度に曲
って光学要素取付板８０６に対して平行に留まる。結像
光路の各々はそれぞれミラー８０４、８０５につなが
る。上方の光路はさらに４５度曲って構成要素取付板８
０６に対して直角になり、また、そこから外方に延び
る。下方の光路は下方に曲り、光学要素取付板に対して
直角に外方に延びる。各結像光路は次いでそれぞれの影
像センサ８００、８０１に到達する。各センサ８００、
８０１によって、影像は電気信号に変換され、これらの
信号は影像処理器２５によって処理される。
に２つの観察窓９０５を有する二重長の照明器２０が示
してある。観察窓９０５の上方にそれと整合してセンサ
・レンズ９０６、９０６′がある。各レンズ９０６、９
０６′からの結像光路はそれぞれミラー８０２、８０３
まで上方に延びており、ここで、結像光路は４５度に曲
って光学要素取付板８０６に対して平行に留まる。結像
光路の各々はそれぞれミラー８０４、８０５につなが
る。上方の光路はさらに４５度曲って構成要素取付板８
０６に対して直角になり、また、そこから外方に延び
る。下方の光路は下方に曲り、光学要素取付板に対して
直角に外方に延びる。各結像光路は次いでそれぞれの影
像センサ８００、８０１に到達する。各センサ８００、
８０１によって、影像は電気信号に変換され、これらの
信号は影像処理器２５によって処理される。
【０１４７】［ＴＤＩセンサでのクリティカル照明］図
２８は本発明の照明器の別の実施例を示す概略図であ
る。この実施例では光源は実質上均質ではない光を放射
する。非均質放射光源のフィラメント３３８はレンズ３
３６によってビームスプリッタ３４０に集光される照明
光を発生する。ビームスプリッタ３４０はフィラメント
３３８からの光の一部を対物レンズ３３４を通して下向
きに反射し、それを像３３２として基板３３０に合焦す
る。ビームスプリッタ３４０は、さらに、光の一部を上
向きにＴＤＩセンサ３４４に送る。基板３３０の像３３
２は、レンズ３３４およびビームスプリッタ３４０を通
して上向きに反射させられ、ＴＤＩセンサ３４４上に合
焦させられる。したがって、ＴＤＩセンサ３４４上の像
３４２は基板３３０上の反射像３３２とフィラメント３
３８の投映像との重なりである（図２９参照）。この実
施例の光学機器は、この技術分野でクリティカル照明と
して知られる構成で基板３３０上にフィラメント３３８
の像を形成するように選ぶ。
２８は本発明の照明器の別の実施例を示す概略図であ
る。この実施例では光源は実質上均質ではない光を放射
する。非均質放射光源のフィラメント３３８はレンズ３
３６によってビームスプリッタ３４０に集光される照明
光を発生する。ビームスプリッタ３４０はフィラメント
３３８からの光の一部を対物レンズ３３４を通して下向
きに反射し、それを像３３２として基板３３０に合焦す
る。ビームスプリッタ３４０は、さらに、光の一部を上
向きにＴＤＩセンサ３４４に送る。基板３３０の像３３
２は、レンズ３３４およびビームスプリッタ３４０を通
して上向きに反射させられ、ＴＤＩセンサ３４４上に合
焦させられる。したがって、ＴＤＩセンサ３４４上の像
３４２は基板３３０上の反射像３３２とフィラメント３
３８の投映像との重なりである（図２９参照）。この実
施例の光学機器は、この技術分野でクリティカル照明と
して知られる構成で基板３３０上にフィラメント３３８
の像を形成するように選ぶ。
【０１４８】この実施例はＴＤＩセンサの光積分能力の
利点を採用している。基板３３０をＴＤＩセンサ画素走
査と同期して走査することによって、光源３３８の空間
的な不均質性が走査方向で平均化される。この技術は、
ＴＤＩセンサと組み合わされたとき、図２８に示す光学
系の改造を最小限に保って、種々の不均質照明源を使用
するのを可能とする。
利点を採用している。基板３３０をＴＤＩセンサ画素走
査と同期して走査することによって、光源３３８の空間
的な不均質性が走査方向で平均化される。この技術は、
ＴＤＩセンサと組み合わされたとき、図２８に示す光学
系の改造を最小限に保って、種々の不均質照明源を使用
するのを可能とする。
【０１４９】単列式センサと組み合わせて基板３３０を
走査することによって、通常は、光源は与えられた画素
間変化に対応して定められた公差に対して経時的に一定
である必要がある。ＴＤＩセンサを使用すると、経時的
に一定でない光源を使用できる。このような光源の例と
しては、交流電流で発光させるガス放電ランプやレーザ
ビームがある（図３０参照）。
走査することによって、通常は、光源は与えられた画素
間変化に対応して定められた公差に対して経時的に一定
である必要がある。ＴＤＩセンサを使用すると、経時的
に一定でない光源を使用できる。このような光源の例と
しては、交流電流で発光させるガス放電ランプやレーザ
ビームがある（図３０参照）。
【０１５０】レーザビームを使用した場合、任意の瞬間
に小面積しか照明せず、ビームは有効基板走査方向に対
して直角な方向に急速走査される。図３０でわかるよう
に、ビームは或る円弧を掃引し、しかも、それにもかか
わらず、データ出力はＴＤＩセンサの矩形形状により矩
形フォーマットとなる。これは、像データを、通常不均
質光源を用いて得られるよりも像処理に適したフォーマ
ットで提供する能力があるという点で、ＴＤＩセンサの
使用による別の利点を示す。
に小面積しか照明せず、ビームは有効基板走査方向に対
して直角な方向に急速走査される。図３０でわかるよう
に、ビームは或る円弧を掃引し、しかも、それにもかか
わらず、データ出力はＴＤＩセンサの矩形形状により矩
形フォーマットとなる。これは、像データを、通常不均
質光源を用いて得られるよりも像処理に適したフォーマ
ットで提供する能力があるという点で、ＴＤＩセンサの
使用による別の利点を示す。
【０１５１】［ＴＤＩセンサ］時間遅延積分型（ＴＤ
Ｉ）センサは移動している像を電荷結合デバイス（ＣＣ
Ｄ）型感光アレイに合焦点することを意図している。こ
のＣＣＤは二次元の感光領域アレイ、すなわち、フォト
レジスト・アレイからなる。光子がフォトレジストに入
射すると、電子が解放される。これらの電子はアレイの
面に設置したクロック線によって生じる潜在エネルギ・
ウェルに移行する。ひとたび電荷がフォトレジスト内に
蓄積されると、クロック線に電圧を充電することによっ
て電荷が隣接のフォトレジストに移動することができ
る。クロック線のこのサイクルが繰り返されて、所与の
フォトレジストの電荷が電圧変換器に移動して、そこ
で、電荷が電圧としてセンサから読み出される。
Ｉ）センサは移動している像を電荷結合デバイス（ＣＣ
Ｄ）型感光アレイに合焦点することを意図している。こ
のＣＣＤは二次元の感光領域アレイ、すなわち、フォト
レジスト・アレイからなる。光子がフォトレジストに入
射すると、電子が解放される。これらの電子はアレイの
面に設置したクロック線によって生じる潜在エネルギ・
ウェルに移行する。ひとたび電荷がフォトレジスト内に
蓄積されると、クロック線に電圧を充電することによっ
て電荷が隣接のフォトレジストに移動することができ
る。クロック線のこのサイクルが繰り返されて、所与の
フォトレジストの電荷が電圧変換器に移動して、そこ
で、電荷が電圧としてセンサから読み出される。
【０１５２】ＴＤＩは、上述したようにクロック電圧を
周回させることによってフォトレジスト間で電荷パケッ
トを伝達するとき、フォトレジストがなお感度を保ち、
新しいフォトレジストに入った光子が電子を生じさせ、
これらの電子がその時にフォトレジストに位置していた
電荷パケットに加わる。ＴＤＩにおいて、電荷パケット
は影像がアレイを横切って移動する速度と同じ速度でア
レイを横切って動かされ、その結果、或る特定の影像が
アレイを横切って移動するにつれて、その影像で生じた
電荷が同じ電荷パケットに加わる。実際、アレイはＴＤ
Ｉディメンションにおける画素の数に等しい因数分だけ
大きい露出時間を持つライン・センサと同様に作用す
る。
周回させることによってフォトレジスト間で電荷パケッ
トを伝達するとき、フォトレジストがなお感度を保ち、
新しいフォトレジストに入った光子が電子を生じさせ、
これらの電子がその時にフォトレジストに位置していた
電荷パケットに加わる。ＴＤＩにおいて、電荷パケット
は影像がアレイを横切って移動する速度と同じ速度でア
レイを横切って動かされ、その結果、或る特定の影像が
アレイを横切って移動するにつれて、その影像で生じた
電荷が同じ電荷パケットに加わる。実際、アレイはＴＤ
Ｉディメンションにおける画素の数に等しい因数分だけ
大きい露出時間を持つライン・センサと同様に作用す
る。
【０１５３】検査にＴＤＩを応用することは検査プロセ
スが光の制限を受ける傾向があるので魅力的である。ラ
イン・センサの検査速度は必要な信号対ノイズ比と利用
できる光量によって決まる。信号は光のパワーと時間の
積に比例するので、光のパワーが限られる場合には、必
要な信号対ノイズ比を得る唯一の方法は積分時間を延ば
し、検査速度を低下させることである。そのパイプライ
ン構造により、ＴＤＩは検査速度を落とすことなく積分
時間を延ばすことができる。また、普通は光制限を受け
る暗視野照明、傾向照明で検査を行なえる。
スが光の制限を受ける傾向があるので魅力的である。ラ
イン・センサの検査速度は必要な信号対ノイズ比と利用
できる光量によって決まる。信号は光のパワーと時間の
積に比例するので、光のパワーが限られる場合には、必
要な信号対ノイズ比を得る唯一の方法は積分時間を延ば
し、検査速度を低下させることである。そのパイプライ
ン構造により、ＴＤＩは検査速度を落とすことなく積分
時間を延ばすことができる。また、普通は光制限を受け
る暗視野照明、傾向照明で検査を行なえる。
【０１５４】センサの出力速度を高い集光率に匹敵する
状態に保つべく、多段出力タップを用いている。これは
各タップ毎に出力データ率が高価になるのを防ぐ。用途
に合わせて出願人等が選んだ或る特定のＴＤＩセンサは
図１９に示すように１６個のセグメントからなる。一層
詳しく言えば、選定したＴＤＩセンサはＴＤＩディメン
ションに６４列、図２０に示すように時間遅延積分（Ｔ
ＤＩ）モードで運転するＭＵＸディメンションに２０４
８行の６４×２０４８ＣＣＤ影像センサである。
状態に保つべく、多段出力タップを用いている。これは
各タップ毎に出力データ率が高価になるのを防ぐ。用途
に合わせて出願人等が選んだ或る特定のＴＤＩセンサは
図１９に示すように１６個のセグメントからなる。一層
詳しく言えば、選定したＴＤＩセンサはＴＤＩディメン
ションに６４列、図２０に示すように時間遅延積分（Ｔ
ＤＩ）モードで運転するＭＵＸディメンションに２０４
８行の６４×２０４８ＣＣＤ影像センサである。
【０１５５】作動にあたって、行はアレイの頂、底で引
く続くシフト・レジスタに対して上下にシフトする。こ
こで、「上」、「下」なる意味はＴＤＩディメンション
における１つの列の平行シフトを言っている。連続した
シフト・レジスタは１２８個の素子毎に１つずつ１６の
タップを有する。各タップは８ＭＨｚ出力データ率を有
する。図１９のチップ前部を見て、頂部のシフト・レジ
スタは左にシフトし、底部のシフト・レジスタは右にシ
フトする。このようなセンサは４位相埋設チャンネル型
前部照明構造を使用する。本出願人等の選んだセンサの
仕様は、上述したように、２７×２７マイクロメートル
の個別画素サイズ、１μｖ／ｅの出力感度、６０Ｋライ
ン／秒のライン速度で０．９９９５より大きいＣＴＥ、
５００Ｋ個の電子の光レベルで８Ｍ画素／秒のデータ速
度を持ったものであり、出力部でのダイナミック・レイ
ンジは１５ｎｓの最小サンプル・ウィンドウを用いて８
ＭＨｚクロック率で測定したときに１２５０：１（飽和
信号対単一画素ＲＭＳノイズ）であり、８ＭＨｚ画素率
において２５℃で暗電流が飽和状態の１％未満であり、
行応答不均一性が各タップで１０％、タップ対タップで
１５％であった。
く続くシフト・レジスタに対して上下にシフトする。こ
こで、「上」、「下」なる意味はＴＤＩディメンション
における１つの列の平行シフトを言っている。連続した
シフト・レジスタは１２８個の素子毎に１つずつ１６の
タップを有する。各タップは８ＭＨｚ出力データ率を有
する。図１９のチップ前部を見て、頂部のシフト・レジ
スタは左にシフトし、底部のシフト・レジスタは右にシ
フトする。このようなセンサは４位相埋設チャンネル型
前部照明構造を使用する。本出願人等の選んだセンサの
仕様は、上述したように、２７×２７マイクロメートル
の個別画素サイズ、１μｖ／ｅの出力感度、６０Ｋライ
ン／秒のライン速度で０．９９９５より大きいＣＴＥ、
５００Ｋ個の電子の光レベルで８Ｍ画素／秒のデータ速
度を持ったものであり、出力部でのダイナミック・レイ
ンジは１５ｎｓの最小サンプル・ウィンドウを用いて８
ＭＨｚクロック率で測定したときに１２５０：１（飽和
信号対単一画素ＲＭＳノイズ）であり、８ＭＨｚ画素率
において２５℃で暗電流が飽和状態の１％未満であり、
行応答不均一性が各タップで１０％、タップ対タップで
１５％であった。
【０１５６】説明を続ける前に、いくつかの定義が必要
である。「暗」ライン、「明」ラインというのは２つの
照射レベル、すなわち、「明」レベルＬと「暗」レベル
Ｄの見地から定義したものである。大きな面積をレベル
Ｌで均一に照射したとき、各画素の応答性はＲＬであ
る。大きな面積をレベルＤで均一に照射したときは、各
画素の応答性はＲＤである。８つのケースの各々につい
て、一本のラインをレベルＬ、Ｄの空間パターンとして
定義し、画素の応答性をＲＬ、ＲＤによって特定する。
図２１（ａ）〜図２１（ｊ）は選定したＴＤＩセンサの
変調仕様をグラフで示している。これら各図において、
種々の入力照明パターンに対するＴＤＩセンサの応答性
が示してある。変調仕様を要約するために、単一の画素
幅ラインを中央の列または行に結像したとき、先に定義
したように（図２１（ｃ）の式）の変調は６０％より大
きくなければならない。列間または行間の境界に結像し
たときには、変調は４０％より大きくなければならな
い。同様に、図２２は選定ＴＤＩセンサの最低許容ＱＥ
（量子効率）を示すグラフである。
である。「暗」ライン、「明」ラインというのは２つの
照射レベル、すなわち、「明」レベルＬと「暗」レベル
Ｄの見地から定義したものである。大きな面積をレベル
Ｌで均一に照射したとき、各画素の応答性はＲＬであ
る。大きな面積をレベルＤで均一に照射したときは、各
画素の応答性はＲＤである。８つのケースの各々につい
て、一本のラインをレベルＬ、Ｄの空間パターンとして
定義し、画素の応答性をＲＬ、ＲＤによって特定する。
図２１（ａ）〜図２１（ｊ）は選定したＴＤＩセンサの
変調仕様をグラフで示している。これら各図において、
種々の入力照明パターンに対するＴＤＩセンサの応答性
が示してある。変調仕様を要約するために、単一の画素
幅ラインを中央の列または行に結像したとき、先に定義
したように（図２１（ｃ）の式）の変調は６０％より大
きくなければならない。列間または行間の境界に結像し
たときには、変調は４０％より大きくなければならな
い。同様に、図２２は選定ＴＤＩセンサの最低許容ＱＥ
（量子効率）を示すグラフである。
【０１５７】図２３は図１のセンサ・ブロック２４に相
当する、ＴＤＩセンサ２０６を含む撮影電子機器のブロ
ック図であ。撮影電子機器には、二次処理器２００が含
まれている。これは、特に、後述するようにＴＤＩセン
サのセグメント毎にグローバル・ゲインおよびオフセッ
トとダイナミック・ゲインおよびオフセット・ステージ
に入力信号を与える４つのデータ・ワード（ＤGLOS、Ｄ
GLGS、ＤDYGN、ＤDYOS）を発生するものである。また、
位相錠止ループ２０２、タイミング発生器２０４、ＴＤ
Ｉセンサ２０６も含まれている。ＴＤＩセンサ２０６の
各セグメント毎に、個別の同形の出力回路が設けてあ
り、その１６個のうちの１つだけがこの図に示してあ
る。撮影電子機器のこれら各部分は２因数乗算器２０８
と、サンプリング・スイッチ２１０、２１２と、コンデ
ンサ２４６、２４８と、バッファ２１４、２１６、２２
０、２４２と、加算器２１８、２２２、２２８と、乗算
器２２４、２２６と、ＤＡＣ２３０〜２３６と、ＲＡＭ
２３８、２４０と、フラッシュＡ／Ｄ変換器２４４とを
包含する。
当する、ＴＤＩセンサ２０６を含む撮影電子機器のブロ
ック図であ。撮影電子機器には、二次処理器２００が含
まれている。これは、特に、後述するようにＴＤＩセン
サのセグメント毎にグローバル・ゲインおよびオフセッ
トとダイナミック・ゲインおよびオフセット・ステージ
に入力信号を与える４つのデータ・ワード（ＤGLOS、Ｄ
GLGS、ＤDYGN、ＤDYOS）を発生するものである。また、
位相錠止ループ２０２、タイミング発生器２０４、ＴＤ
Ｉセンサ２０６も含まれている。ＴＤＩセンサ２０６の
各セグメント毎に、個別の同形の出力回路が設けてあ
り、その１６個のうちの１つだけがこの図に示してあ
る。撮影電子機器のこれら各部分は２因数乗算器２０８
と、サンプリング・スイッチ２１０、２１２と、コンデ
ンサ２４６、２４８と、バッファ２１４、２１６、２２
０、２４２と、加算器２１８、２２２、２２８と、乗算
器２２４、２２６と、ＤＡＣ２３０〜２３６と、ＲＡＭ
２３８、２４０と、フラッシュＡ／Ｄ変換器２４４とを
包含する。
【０１５８】センサ２０６は上述したように１６個のセ
グメントを有し、これらのセグメントの各々から異なっ
た出力信号が発生する。この図では、これらの出力信号
のうち１つだけを処理するための回路が示してある。セ
ンサ出力信号回路が同じだからである。センサ出力信号
はまず２倍乗算器２０８に送られて増幅され、増幅され
た信号は２つのサンプル・ホールド回路に送られる。上
方のサンプル・ホールド経路（要素２１０、２１４、２
４８）は画素毎に信号をサンプリングし、画素間で生じ
るクロック、リセットノイズを除く。下方のサンプル・
ホールド経路（要素２１２、２１６、２４６）はセンサ
・タップから出力した各グループの１２８個の画素間の
ライン移行時間中に生じる暗基準レベルをサンプリング
する。これら２つの信号の差が次に作動増幅器（要素２
１８、２２０）によって生じ、センサの暗出力レベルに
おける熱変化あるいは他の変化によるオフセット・エラ
ーがほとんどないビデオ信号となる。この差信号は次に
バッファ２２０によって緩衝され、加算器２２２、２２
８のカスケードに送られる。これら加算器間には乗算器
２２４、２２６も接続してある。これらの要素は、ＤＡ
Ｃ２３０〜２３６およびＲＡＭ２３８、２４０と一緒
に、較正回路を構成する。この回路部分の機能は不均一
な照明またはセンサの不均一な感度による像内の異常を
除去することにあり、加算器２２８の出力部に正常化し
た信号を与えることにある。正常化信号内の変動は検査
装置によって観察しようとしている対象物の変動のみで
なければならない。
グメントを有し、これらのセグメントの各々から異なっ
た出力信号が発生する。この図では、これらの出力信号
のうち１つだけを処理するための回路が示してある。セ
ンサ出力信号回路が同じだからである。センサ出力信号
はまず２倍乗算器２０８に送られて増幅され、増幅され
た信号は２つのサンプル・ホールド回路に送られる。上
方のサンプル・ホールド経路（要素２１０、２１４、２
４８）は画素毎に信号をサンプリングし、画素間で生じ
るクロック、リセットノイズを除く。下方のサンプル・
ホールド経路（要素２１２、２１６、２４６）はセンサ
・タップから出力した各グループの１２８個の画素間の
ライン移行時間中に生じる暗基準レベルをサンプリング
する。これら２つの信号の差が次に作動増幅器（要素２
１８、２２０）によって生じ、センサの暗出力レベルに
おける熱変化あるいは他の変化によるオフセット・エラ
ーがほとんどないビデオ信号となる。この差信号は次に
バッファ２２０によって緩衝され、加算器２２２、２２
８のカスケードに送られる。これら加算器間には乗算器
２２４、２２６も接続してある。これらの要素は、ＤＡ
Ｃ２３０〜２３６およびＲＡＭ２３８、２４０と一緒
に、較正回路を構成する。この回路部分の機能は不均一
な照明またはセンサの不均一な感度による像内の異常を
除去することにあり、加算器２２８の出力部に正常化し
た信号を与えることにある。正常化信号内の変動は検査
装置によって観察しようとしている対象物の変動のみで
なければならない。
【０１５９】較正回路は存在する可能性のあるグローバ
ル・ゲイン、ダイナミック・ゲイン、オフセットを補正
する。グローバル・ゲイン、オフセット信号は直流信号
であり、これらの信号は増幅器に非常に大きな変化を与
えて検査装置が検査しようとしている広範囲にわたる対
象物に順応する。たとえば、種々タイプのプリント配線
板は銅と基板の間またはフォトレジストと基板の間に非
常に異なるコントラストを有する。したがって、広範囲
にわたって増幅器のゲインを変えて遭遇する可能性のあ
るいかなる対象物も検査できるようにする必要がある。
ＤＡＣ２３０、２３２への入力信号は、ホストＣＰＵ２
６（図１）が被検査対象物を観察しているときにそこか
ら来る信号に応答して発生している検査を遂行するに充
分なコントラストとを得る。グローバル較正回路は１６
チャンネルすべてのゲインとオフセットに同時に大きな
変化を与える。これにより、ホストＣＰＵが較正回路を
プログラムして背景の輝度およびコントラストとが広範
囲にわたって変化する可能性のある種々の対象物に順応
することができる。検査の開始に先立って経験的に適当
なグローバル・ゲインおよびオフセットの較正値が決め
られ、検査プロセスでは一定に留まる。
ル・ゲイン、ダイナミック・ゲイン、オフセットを補正
する。グローバル・ゲイン、オフセット信号は直流信号
であり、これらの信号は増幅器に非常に大きな変化を与
えて検査装置が検査しようとしている広範囲にわたる対
象物に順応する。たとえば、種々タイプのプリント配線
板は銅と基板の間またはフォトレジストと基板の間に非
常に異なるコントラストを有する。したがって、広範囲
にわたって増幅器のゲインを変えて遭遇する可能性のあ
るいかなる対象物も検査できるようにする必要がある。
ＤＡＣ２３０、２３２への入力信号は、ホストＣＰＵ２
６（図１）が被検査対象物を観察しているときにそこか
ら来る信号に応答して発生している検査を遂行するに充
分なコントラストとを得る。グローバル較正回路は１６
チャンネルすべてのゲインとオフセットに同時に大きな
変化を与える。これにより、ホストＣＰＵが較正回路を
プログラムして背景の輝度およびコントラストとが広範
囲にわたって変化する可能性のある種々の対象物に順応
することができる。検査の開始に先立って経験的に適当
なグローバル・ゲインおよびオフセットの較正値が決め
られ、検査プロセスでは一定に留まる。
【０１６０】ダイナミック・ゲイン・オフセット回路は
画素毎の補正を行なう。この回路の範囲はグローバル補
正ブロックに比べてかなり制限されている。この回路は
ゲインあるいはオフセットで±２０％変化まで補正でき
るが、すべての画素を変えなければならないので非常な
高速で作動する。これは照明の不均一性またはセンサ２
０６の応答性を補正する回路である。較正方法はＸＹス
テージ１２上に位置する、「黒」基準面および「白」基
準面の影像について行なわれる。理想的には、基準影像
は完全に均一になっていなければならないが、不均一性
のためにそうはならない。ホスト・コンピュータはこれ
らの応答性があるものを監視しており、先に述べた
「Ｄ」信号が発生し、ＲＡＭ２３８、２４０に送られた
場合には適切な補正値を処理器２００にダウンロード
し、各画素をそれらが持つべきである公称値に補正す
る。バッファ２２０からの信号はそこからグローバル・
オフセットを引き、グローバル・ゲイン補正値で割り、
ダイナミック・ゲイン補正値を掛けることによって補正
され、さらにそれにダイナミック・オフセットが加算さ
れる。加算器２２８からの補正済みの信号は次にバッフ
ァ２４２に送られ、次いでフラッシュＡ／Ｄ変換器２４
４に送られる。本願で利用している較正回路の変換機能
は次の通りである。
画素毎の補正を行なう。この回路の範囲はグローバル補
正ブロックに比べてかなり制限されている。この回路は
ゲインあるいはオフセットで±２０％変化まで補正でき
るが、すべての画素を変えなければならないので非常な
高速で作動する。これは照明の不均一性またはセンサ２
０６の応答性を補正する回路である。較正方法はＸＹス
テージ１２上に位置する、「黒」基準面および「白」基
準面の影像について行なわれる。理想的には、基準影像
は完全に均一になっていなければならないが、不均一性
のためにそうはならない。ホスト・コンピュータはこれ
らの応答性があるものを監視しており、先に述べた
「Ｄ」信号が発生し、ＲＡＭ２３８、２４０に送られた
場合には適切な補正値を処理器２００にダウンロード
し、各画素をそれらが持つべきである公称値に補正す
る。バッファ２２０からの信号はそこからグローバル・
オフセットを引き、グローバル・ゲイン補正値で割り、
ダイナミック・ゲイン補正値を掛けることによって補正
され、さらにそれにダイナミック・オフセットが加算さ
れる。加算器２２８からの補正済みの信号は次にバッフ
ァ２４２に送られ、次いでフラッシュＡ／Ｄ変換器２４
４に送られる。本願で利用している較正回路の変換機能
は次の通りである。
【０１６１】 Ｇ．Ｌ．＝44.74-0.100ＤDYOS ＋(19.20×106（801.7×10-6＋1.578×10-6ＤDYGN) (ＶIN-2.552×10-3ＤGLOS）/ＤGLGN） （１） ここで、 Ｇ．Ｌ．＝Ａ／Ｄ変換器からのグレーレベル（少数）０
−６３ ＤDYOS＝ダイナミック・オフセット補正値（少数）０−
２２５ ＤDYGN＝ダイナミック・ゲイン補正値（少数）０−２２
５ ＤGLOS＝グローバル・オフセット補正値（少数）０−２
２５ ＤGLGN＝グローバル・ゲイン補正値（少数）１００−１
０２３ VIN＝サンプル・ホールド回路のアナログ出力（ボル
ト） ＴＤＩセンサ２０６の各セグメントはタイミング発生器
２０４を経て位相錠止ループ回路２０２によって制御さ
れる。ＴＤＩセンサの必要とする出力信号は図２４のタ
イミング図に示してある。基本的には、３種類のクロッ
ク信号がある。ＴＤＩ方向に電荷をシフトするのは位相
「Ｃ」クロックであり、結像後にアレイから信号をシフ
トする出力シフト・レジスタを駆動するのが位相
「Ａ」、「Ｂ」クロックである。位相「Ａ」、「Ｂ」ク
ロックのうちの一方のみが任意所与の時刻に活動してい
る。位相「Ｃ」クロックは図２４に示すように互いに関
係する自由動作クロックである。電荷がアレイのＴＤＩ
方向（アレイの感光部分）へシフトされると、それは２
つのシフト・レジスタ、「Ａ」または「Ｂ」のレジスタ
のうちの一方へ伝えられ、そこから本発明の設計である
１６個のタップの各々に伝えられる。位相「Ａ」、
「Ｂ」クロックは出力電荷を電圧変換器に伝えるクロッ
クである。位相「Ａ」クロックまたは位相「Ｂ」クロッ
クは４位相クロックであり、各信号は先行クロックから
順次９０度位相ずれしており、したがって、ＴＤＩセン
サは４位相装置といえる。
−６３ ＤDYOS＝ダイナミック・オフセット補正値（少数）０−
２２５ ＤDYGN＝ダイナミック・ゲイン補正値（少数）０−２２
５ ＤGLOS＝グローバル・オフセット補正値（少数）０−２
２５ ＤGLGN＝グローバル・ゲイン補正値（少数）１００−１
０２３ VIN＝サンプル・ホールド回路のアナログ出力（ボル
ト） ＴＤＩセンサ２０６の各セグメントはタイミング発生器
２０４を経て位相錠止ループ回路２０２によって制御さ
れる。ＴＤＩセンサの必要とする出力信号は図２４のタ
イミング図に示してある。基本的には、３種類のクロッ
ク信号がある。ＴＤＩ方向に電荷をシフトするのは位相
「Ｃ」クロックであり、結像後にアレイから信号をシフ
トする出力シフト・レジスタを駆動するのが位相
「Ａ」、「Ｂ」クロックである。位相「Ａ」、「Ｂ」ク
ロックのうちの一方のみが任意所与の時刻に活動してい
る。位相「Ｃ」クロックは図２４に示すように互いに関
係する自由動作クロックである。電荷がアレイのＴＤＩ
方向（アレイの感光部分）へシフトされると、それは２
つのシフト・レジスタ、「Ａ」または「Ｂ」のレジスタ
のうちの一方へ伝えられ、そこから本発明の設計である
１６個のタップの各々に伝えられる。位相「Ａ」、
「Ｂ」クロックは出力電荷を電圧変換器に伝えるクロッ
クである。位相「Ａ」クロックまたは位相「Ｂ」クロッ
クは４位相クロックであり、各信号は先行クロックから
順次９０度位相ずれしており、したがって、ＴＤＩセン
サは４位相装置といえる。
【０１６２】アレイから電荷をシフトする位相「Ａ」ま
たは「Ｂ」クロックに加えて、リセット・ゲート・クロ
ックも設けてあり、これはそれぞれ「Ａ」、「Ｂ」レジ
スタのための位相「ＲＧＡ」または「ＲＧＢ」信号とし
て示される。これらのクロックは画素間のセンサ・チッ
プ上の出力増幅器を既知レベルにリセットする本質的に
自由に作動するクロックである。位相錠止ループ・ブロ
ック２０２におけるエンコーダ信号を監視することによ
って、ＸＹステージ１２がＸ方向へ移動する方向が決定
され、したがって、センサ２０６内の「Ａ」、「Ｂ」レ
ジスタのうちの適切なものを選ぶことになる。「Ａ」、
「Ｂ」レジスタはアレイの長軸の両側に配置してある。
影像は信号電荷が横切って移動しつつある方向と同期し
てアレイを横切って移動する。両走査方向に順応するた
めには、両方向において電荷をシフトする必要があり、
したがって、出力レジスタはアレイの両側にあり、その
うちの一方のみが任意の時刻に活動している必要があ
る。こうして、基板が走査されつつある方向は位相錠止
ループ２０２で復号されつつあるものと一致しなければ
ならない。
たは「Ｂ」クロックに加えて、リセット・ゲート・クロ
ックも設けてあり、これはそれぞれ「Ａ」、「Ｂ」レジ
スタのための位相「ＲＧＡ」または「ＲＧＢ」信号とし
て示される。これらのクロックは画素間のセンサ・チッ
プ上の出力増幅器を既知レベルにリセットする本質的に
自由に作動するクロックである。位相錠止ループ・ブロ
ック２０２におけるエンコーダ信号を監視することによ
って、ＸＹステージ１２がＸ方向へ移動する方向が決定
され、したがって、センサ２０６内の「Ａ」、「Ｂ」レ
ジスタのうちの適切なものを選ぶことになる。「Ａ」、
「Ｂ」レジスタはアレイの長軸の両側に配置してある。
影像は信号電荷が横切って移動しつつある方向と同期し
てアレイを横切って移動する。両走査方向に順応するた
めには、両方向において電荷をシフトする必要があり、
したがって、出力レジスタはアレイの両側にあり、その
うちの一方のみが任意の時刻に活動している必要があ
る。こうして、基板が走査されつつある方向は位相錠止
ループ２０２で復号されつつあるものと一致しなければ
ならない。
【０１６３】本願で仕様しているセンサ２０６は２０４
８画素分の長さであり、アレイ上に１６個のタップがあ
るので、これらのタップは各１２８個の画素に置かれ
る。位相「Ａ」、「Ｂ」クロックが活動していないとき
には、信号電荷はアレイのＴＤＩセクションから内方へ
シフトされる。次いで、位相「Ａ」、「Ｂ」クロック
が、必要に応じて、始動され、タップあたり１２８個の
画素を外方へそのタップの出力増幅器へシフトする。次
いで、クロックは再び停止させられ、アレイのＴＤＩセ
クションからの画素の次の補正値が内方へシフトされ、
このパターンが繰り返される。「Ａ」、「Ｂ」位相クロ
ックが活動していない時期は伝達時間として定義され
る。ＴＤＩセンサは連続的にデータを集め、これらのデ
ータをバーストの伝達時間の間に外方へシフトする。
８画素分の長さであり、アレイ上に１６個のタップがあ
るので、これらのタップは各１２８個の画素に置かれ
る。位相「Ａ」、「Ｂ」クロックが活動していないとき
には、信号電荷はアレイのＴＤＩセクションから内方へ
シフトされる。次いで、位相「Ａ」、「Ｂ」クロック
が、必要に応じて、始動され、タップあたり１２８個の
画素を外方へそのタップの出力増幅器へシフトする。次
いで、クロックは再び停止させられ、アレイのＴＤＩセ
クションからの画素の次の補正値が内方へシフトされ、
このパターンが繰り返される。「Ａ」、「Ｂ」位相クロ
ックが活動していない時期は伝達時間として定義され
る。ＴＤＩセンサは連続的にデータを集め、これらのデ
ータをバーストの伝達時間の間に外方へシフトする。
【０１６４】図２４のタイミング図の頂部を横切って２
種類の一連の数字がある。一方の組には括弧がなく、他
方の組には括弧がある。本発明の意図したタイミング発
生器２０４はカウンタからの出力信号を復号し、図２４
に示すタイミング信号を発生するＰＲＯＭを駆動する二
進カウンタによって構成されている。括弧内の数字はタ
イミング図における各時間増分に対応するカウンタ出力
である。括弧のない数字はそのサイクルにおける各タイ
ミング状態に対する恣意的な状態割当である。
種類の一連の数字がある。一方の組には括弧がなく、他
方の組には括弧がある。本発明の意図したタイミング発
生器２０４はカウンタからの出力信号を復号し、図２４
に示すタイミング信号を発生するＰＲＯＭを駆動する二
進カウンタによって構成されている。括弧内の数字はタ
イミング図における各時間増分に対応するカウンタ出力
である。括弧のない数字はそのサイクルにおける各タイ
ミング状態に対する恣意的な状態割当である。
【０１６５】φ2m、φ4m信号はサンプル・ホールド回路
を駆動し、Ｙyncは入力バッファに行って結像コンピュ
ータの外から入ってくるデータと同期させる。
を駆動し、Ｙyncは入力バッファに行って結像コンピュ
ータの外から入ってくるデータと同期させる。
【０１６６】位相錠止ループ２０２への入力信号は図２
３に示してある。これらの信号はＸＹステージ１２の速
度の関数である双位相求積エンコーダ信号と線形エンコ
ーダ３８（図１）からの出力信号である。位相錠止ルー
プ２０２は種々のステージ速度および画素サイズに対し
てプログラムすることができる。表Ｉは本出願人が用い
ている各画素サイズと走査（ステージ）速度の組合わせ
に対する出力クロック（４×ｃｋ）の周波数を示してい
る。双位相求積エンコーダ信号は２つの方形波または正
弦波信号からなり、その一方は他方から９０度の位相だ
け送られている。走査方向が変わると、先の走査方向に
送られている信号は第２走査方向になる。
３に示してある。これらの信号はＸＹステージ１２の速
度の関数である双位相求積エンコーダ信号と線形エンコ
ーダ３８（図１）からの出力信号である。位相錠止ルー
プ２０２は種々のステージ速度および画素サイズに対し
てプログラムすることができる。表Ｉは本出願人が用い
ている各画素サイズと走査（ステージ）速度の組合わせ
に対する出力クロック（４×ｃｋ）の周波数を示してい
る。双位相求積エンコーダ信号は２つの方形波または正
弦波信号からなり、その一方は他方から９０度の位相だ
け送られている。走査方向が変わると、先の走査方向に
送られている信号は第２走査方向になる。
【０１６７】［影像処理器］図２５はデータベース検査
構成の図１の影像処理器２５のブロック図である。図２
３の影像電子機器の１６のセクションの各々のＡ／Ｄ変
換器２４４の各々からの出力信号は入力バッファ３１０
に並列に送られ、ここで複合像信号が生じる。この複合
像信号は次に特徴抽出パイプライン３１２に送られ、こ
のパイプラインは影像処理器コントローラ３１４の制御
の下にこの信号から特徴を抽出し、それを基準データベ
ース（図１のＲＡＭ３２の一部）に記憶されている「黄
金ボード」からの特徴情報と同じフォーマットにする。
構成の図１の影像処理器２５のブロック図である。図２
３の影像電子機器の１６のセクションの各々のＡ／Ｄ変
換器２４４の各々からの出力信号は入力バッファ３１０
に並列に送られ、ここで複合像信号が生じる。この複合
像信号は次に特徴抽出パイプライン３１２に送られ、こ
のパイプラインは影像処理器コントローラ３１４の制御
の下にこの信号から特徴を抽出し、それを基準データベ
ース（図１のＲＡＭ３２の一部）に記憶されている「黄
金ボード」からの特徴情報と同じフォーマットにする。
【０１６８】次に、データベース３１６からの特徴が欠
陥検出器３１で特徴抽出パイプライン３１２からの特徴
と比較される（これは図１のＣＰＵ２６によって行われ
得る）。検出されたそれぞれの欠陥は使用者インターフ
ェース処理器３２０に報告され、検出した欠陥を使用者
に知らせる（これも図１のＣＰＵ２６によって行われ得
る）。入力バッファ３１０からの出力信号はモニタ３４
（図１）に送られて、使用者によって観察される基板の
領域を表示する。
陥検出器３１で特徴抽出パイプライン３１２からの特徴
と比較される（これは図１のＣＰＵ２６によって行われ
得る）。検出されたそれぞれの欠陥は使用者インターフ
ェース処理器３２０に報告され、検出した欠陥を使用者
に知らせる（これも図１のＣＰＵ２６によって行われ得
る）。入力バッファ３１０からの出力信号はモニタ３４
（図１）に送られて、使用者によって観察される基板の
領域を表示する。
【０１６９】図２６は唯１つのＴＤＩセンサを用いてダ
イ毎の検査或いは反復パターン検査を実施するブロック
図である。図２６の垂直波線の左側は図２５と同じであ
る。この垂直波線の右には、一時メモリ３１５、スイッ
チ３１７、コンパレータ３１９および使用者インターフ
ェース処理器３２０がある。作動にあたって、第１のダ
イあるいはパターンはＴＤＩセンサによって観察され、
このダイあるいはパターンの特徴がスイッチ３１７を経
て一時メモリ３１５に記憶される。スイッチ３１７は像
処理器コントローラ３１４および使用者インターフェー
ス処理器３２０によって制御される。第１のダイあるい
はパターンの特性が一時メモリ３１５に記憶されている
場合、これらの特徴は、第２のダイあるいはパターンの
特性がスイッチ３１７を経てコンパレータ３１９に送ら
れたとき、コンパレータ３１９に送られる。ひとたび比
較が完了すると、比較／非比較信号が使用者インターフ
ェース処理器か３２０に送られ、ここで、この信号は比
較されたダイあるいはパターンの対に関する像処理コン
トローラ３１４からの指示と共に保持される。次いで、
第２のダイあるいはパターンが一時メモリ３１５に記憶
され、検査が続行する。
イ毎の検査或いは反復パターン検査を実施するブロック
図である。図２６の垂直波線の左側は図２５と同じであ
る。この垂直波線の右には、一時メモリ３１５、スイッ
チ３１７、コンパレータ３１９および使用者インターフ
ェース処理器３２０がある。作動にあたって、第１のダ
イあるいはパターンはＴＤＩセンサによって観察され、
このダイあるいはパターンの特徴がスイッチ３１７を経
て一時メモリ３１５に記憶される。スイッチ３１７は像
処理器コントローラ３１４および使用者インターフェー
ス処理器３２０によって制御される。第１のダイあるい
はパターンの特性が一時メモリ３１５に記憶されている
場合、これらの特徴は、第２のダイあるいはパターンの
特性がスイッチ３１７を経てコンパレータ３１９に送ら
れたとき、コンパレータ３１９に送られる。ひとたび比
較が完了すると、比較／非比較信号が使用者インターフ
ェース処理器か３２０に送られ、ここで、この信号は比
較されたダイあるいはパターンの対に関する像処理コン
トローラ３１４からの指示と共に保持される。次いで、
第２のダイあるいはパターンが一時メモリ３１５に記憶
され、検査が続行する。
【０１７０】メモリ３１５を２つのダイあるいはパター
ンの特性を保持するに充分に大きいＦＩＦＯ（ファース
トイン、ファーストアウト）メモリとすることによっ
て、スイッチ３１７を省略し、だいあいはパターンをメ
モリ３１５とコンパレータ３１９へ同時に送ることがで
きる。この実施例では、メモリ３１５がまず初期化され
る。次いで、第１のダイあるいはパターンが検査され、
その特性がメモリ３１５内に記憶されると共に、‘空’
の特性と比較される。こりにより、コンパレータ３１９
から予想非比較信号が発生する。これが始動相である。
次に、第２のダイあるいはパターンの特性がメモリ３１
５へ読み込まれ、一方、第１のダイあるいはパターンの
特性が書き出されると同時に、第２のダイあるいはパタ
ーンの特性がコンパレータ３１９へ送られる。このプロ
セスは、検査しようとしているダイまたは反復パターン
のそれぞれについて、同様にして続けられる。
ンの特性を保持するに充分に大きいＦＩＦＯ（ファース
トイン、ファーストアウト）メモリとすることによっ
て、スイッチ３１７を省略し、だいあいはパターンをメ
モリ３１５とコンパレータ３１９へ同時に送ることがで
きる。この実施例では、メモリ３１５がまず初期化され
る。次いで、第１のダイあるいはパターンが検査され、
その特性がメモリ３１５内に記憶されると共に、‘空’
の特性と比較される。こりにより、コンパレータ３１９
から予想非比較信号が発生する。これが始動相である。
次に、第２のダイあるいはパターンの特性がメモリ３１
５へ読み込まれ、一方、第１のダイあるいはパターンの
特性が書き出されると同時に、第２のダイあるいはパタ
ーンの特性がコンパレータ３１９へ送られる。このプロ
セスは、検査しようとしているダイまたは反復パターン
のそれぞれについて、同様にして続けられる。
【０１７１】図２７は一対のＴＤＩセンサを用いてダイ
毎すなわち反復パターン検査を実施する場合のブロック
図である。垂直破線の左側には、図２６の場合と同じ要
素がある。バッファ３１０及び特徴抽出パイプライン３
１２は第１のＴＤＩセンサからの情報を処理する経路を
構成する。第２のバッファ３１１及び第２の特徴抽出パ
イプライン３１３が、像処理器コントローラ３１４の制
御の下に、パイプライン３１３と共に第２のＴＤＩセン
サからの情報を処理する経路を構成する。パイプライン
３１２、３１３からの出力信号はコンパレータ３１９へ
同時に送られ、このコンパレータは、図２６に関連して
上述したように、使用者インターフェース処理器３２０
の動作に従って機能する。
毎すなわち反復パターン検査を実施する場合のブロック
図である。垂直破線の左側には、図２６の場合と同じ要
素がある。バッファ３１０及び特徴抽出パイプライン３
１２は第１のＴＤＩセンサからの情報を処理する経路を
構成する。第２のバッファ３１１及び第２の特徴抽出パ
イプライン３１３が、像処理器コントローラ３１４の制
御の下に、パイプライン３１３と共に第２のＴＤＩセン
サからの情報を処理する経路を構成する。パイプライン
３１２、３１３からの出力信号はコンパレータ３１９へ
同時に送られ、このコンパレータは、図２６に関連して
上述したように、使用者インターフェース処理器３２０
の動作に従って機能する。
【０１７２】
【表１】
【図１】本発明の自動プリント配線板検査機械のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】検査しようとしているプリント配線板上の代表
的な銅線の光散乱現象を説明する横断面図である。
的な銅線の光散乱現象を説明する横断面図である。
【図３】表面照明がいかなる照明手段でも不可能である
銅線の表面の一部を示す図である。
銅線の表面の一部を示す図である。
【図４】銅線対ガラス繊維基板からの反射光の強さの差
を説明するヒストグラムである。
を説明するヒストグラムである。
【図５】銅反射率ピークの幅と照明器の開口数の関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図６】本発明の準ランベルト反射光照明器の概略横断
面図である。
面図である。
【図７】図６の照明器の斜視図である。
【図８】照明制限用スリットがある場合とない場合の、
プリント配線板が低いＮＡ、高いＮＡで照射されたとき
の入射、反射光線の影響を説明する、プリント配線板の
横断面図である。
プリント配線板が低いＮＡ、高いＮＡで照射されたとき
の入射、反射光線の影響を説明する、プリント配線板の
横断面図である。
【図９】ＮＡについて３つの異なった条件の下で図８の
形態のスリットが存在する場合に照明されたガラス繊維
基板と銅導電体のコントラストとを説明する一組のヒス
トグラムである。
形態のスリットが存在する場合に照明されたガラス繊維
基板と銅導電体のコントラストとを説明する一組のヒス
トグラムである。
【図１０】ＤｕＰｏｎｔ Ｒｉｓｔｏｎ ２１６Ｒフォ
トレジストの透過スペクトルのグラフである。
トレジストの透過スペクトルのグラフである。
【図１１】選定した光線の反射を説明する、図６と同様
の図である。
の図である。
【図１２】明視野、暗視野照明の真の組合わせのため
の、図１の配置から変更した配置を示す図である。
の、図１の配置から変更した配置を示す図である。
【図１３】図６の照明器の横断面図であり、ランプおよ
びミラーを冷却し、シュリ−レン現象を抑える空気流制
御システムを示す図である。
びミラーを冷却し、シュリ−レン現象を抑える空気流制
御システムを示す図である。
【図１４】照明器冷却システムとそれに関連したダクト
の斜視図である。
の斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は本発明の
スリット組立体および照明器の一体空気軸受の平面垂直
断面図と底面図である。
スリット組立体および照明器の一体空気軸受の平面垂直
断面図と底面図である。
【図１６】図１６（ａ）および図１６（ｂ）は本発明の
蛍光照明器の第１実施例の平面横断面図と斜視図であ
る。
蛍光照明器の第１実施例の平面横断面図と斜視図であ
る。
【図１７】図１７（ａ）は本発明の蛍光照明器の第２実
施例の概略図である。図１７（ｂ）は反射光、蛍光両照
明を行なえる照明器の概略横断面図である。
施例の概略図である。図１７（ｂ）は反射光、蛍光両照
明を行なえる照明器の概略横断面図である。
【図１８】スリット組立体、照明器組立体、センサ・レ
ンズおよび互いに組合わせた電子機器を有するセンサの
機械的な取り付けを説明する斜視図である。
ンズおよび互いに組合わせた電子機器を有するセンサの
機械的な取り付けを説明する斜視図である。
【図１９】特定の用途のために本出願人等が選んだセグ
メントＴＤＩセンサの概略図である。
メントＴＤＩセンサの概略図である。
【図２０】ＴＤＩセンサの個々のセンサ・セグメントの
詳細図である。
詳細図である。
【図２１】図２１（ａ）〜図２１（ｊ）は選定した入力
照明パターンに対する所望の応答性を示すことによって
選定したＴＤＩセンサの変調仕様を説明する図である。
照明パターンに対する所望の応答性を示すことによって
選定したＴＤＩセンサの変調仕様を説明する図である。
【図２２】選定したＴＤＩセンサの最低量子効率対波長
のグラフである。
のグラフである。
【図２３】本発明の多セクションＴＤＩセンサの１つの
セクションのＴＤＩ電子要素のブロック図である。
セクションのＴＤＩ電子要素のブロック図である。
【図２４】図２３のＴＤＩ電子要素の種々の賦ブロック
からの選定信号のタイミング図である。
からの選定信号のタイミング図である。
【図２５】図２３のＴＤＩ電子要素セクションの１つに
対応する単一の影像処理器電子要素セクションのブロッ
ク図である。
対応する単一の影像処理器電子要素セクションのブロッ
ク図である。
【図２６】パターン毎の検査のために図２４の単一ＴＤ
Ｉセンサと連絡する処理器電子機器部のブロック図であ
る。
Ｉセンサと連絡する処理器電子機器部のブロック図であ
る。
【図２７】パターン毎検査のために図２４の一対のＴＤ
Ｉセンサと同時に連絡する処理器電子機器部のブロック
図である。
Ｉセンサと同時に連絡する処理器電子機器部のブロック
図である。
【図２８】１つのＴＤＩセンサと一緒に使用するための
不均質光照明システムの概略図である。
不均質光照明システムの概略図である。
【図２９】光源のフィラメントからの組み合わせ照明と
被検査基板からのフィラメントの反射像と一緒に示すＴ
ＤＩの平面図である。
被検査基板からのフィラメントの反射像と一緒に示すＴ
ＤＩの平面図である。
【図３０】図２８、２９の白熱光源のための掃引レーザ
の代替案を示す、ＴＤＩセンサの平面図である。
の代替案を示す、ＴＤＩセンサの平面図である。
５ 照明光 ８ 導電体 １０ 検査装置 １４ 基板 ２０ 光学照明器 ２５ 映像処理器 ２６ ＣＰＵ ３０ ＲＯＭ ３２ ＲＡＭ ３４ モニタ ３６ ＸＹサーボ制御器 ３８ 位置センサ ４０ データバス ２０２ 位相錠止ループ ２０４ タイミング発生器 ２０６ ＴＤＩセンサ ２０８ ２倍乗算器 ２１０、２１２ サンプリング・スイッチ ２１４、２１６、２２０、２４２ バッファ ２１８、２２２、２２８ 加算器 ２２４、２２６ 乗算器 ２３０〜２３６ ＤＡＣ ２３８，２４０ ＲＡＭ ２４４ フラッシュＡ／Ｄ変換器 ２４６、２４８ コンデンサ ６０２ 被観察領域 ６０３ 伝導体 ９０１、９０２、９０３ ミラー ９０４ ビームスプリッタ ９０７、９０８、９０９ 線形フィラメント式タングス
テン・ハロゲン・ランプ ９１０ スリット組立体 ９１２ 被検査領域 ９１３、９１４、９１５ フィルタ ９２２ スリット １１０２、１１０３ 端ミラー １５０３ 光ファイバー束 １５０４ ミラー １５０５ ミラー １５１１ 光源
テン・ハロゲン・ランプ ９１０ スリット組立体 ９１２ 被検査領域 ９１３、９１４、９１５ フィルタ ９２２ スリット １１０２、１１０３ 端ミラー １５０３ 光ファイバー束 １５０４ ミラー １５０５ ミラー １５１１ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/20 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｆ (72)発明者 ロバート アール ショールズ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95006 ボウルダー クリーク ミドルフィール ド ロード 170 (72)発明者 ジョン ディー グリーン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95062 サンタ クルズ キンスレイ ストリー ト 2275−６ (72)発明者 フランシス ディー タッカー ザ サー ド アメリカ合衆国 カリフォルニア 94070 サン カルロス トラマント ドライブ 2809 (72)発明者 マイケル イー フェイン アメリカ合衆国 カルフォルニア 94040 マウンテン ビュー リメトリー レイ ン 1909 (72)発明者 ピー シー ジャン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95050 サンタ クララ ウォーバートン アベ ニュー 2360 (72)発明者 ディビッド ジェイ ハービー アメリカ合衆国 カリフォルニア 95008 キャンプベル ダラス ドライブ 425 (72)発明者 ウィリアム ベル アメリア合衆国 カリフォルニア 95123 サンホゼ エストニア コート 685 (72)発明者 ビン−ミン ベンジャミン ツァイ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95070 サラトガ スコットランド ドライブ 19801 (72)発明者 ウォルター トーマス ノヴァク アメリカ合衆国 カリフォルニア 95127 サンホゼ ミラデロ ドライブ 15851 (72)発明者 マーク ジェイ ウィル アメリカ合衆国 カリフォルニア 95376 トレーシー ブリケット コート 34669 Ｆターム(参考） 2F065 AA56 BB02 CC01 DD09 FF42 GG00 JJ00 JJ03 JJ26 QQ24 QQ25 2G051 AA51 AA61 AB03 AC21 BA20 BB02 BB05 BB07 BB11 BB17 BB20 CA01 CB01 CC12 EA09 EA12 EA14 5B057 AA03 BA02 BA15 CH04 CH05 DA03 DB02 DB06 DB09 DC32
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の表面特性を検査する方法であっ
て、 ａ．基板の表面の検査しようとしている或る領域におい
て少なくとも第１パターンをほぼ均質な照明によって照
明する段階と、 ｂ．このａ段階で照明された基板の照明領域の第１パタ
ーンをＴＤＩセンサ手段で撮像する段階と、 ｃ．ｂ段階の撮像パターンを記憶する段階と、 ｄ．基板の表面の検査しようとしている領域にある少な
くとも第２のパターンをほぼ均質な照明で照明する段階
と、 ｅ．ｄ段階で照明された基板の照明領域の第２パターン
をＴＤＩセンサ手段で撮像する段階と、 ｆ．ｅ段階の撮像第２パターンをｃ段階で記憶された第
１パターンと比較する段階と ｇ．段階ｆの比較の結果を第１および第２のパターンの
位置とともに記憶する段階と、 ｈ．直前の組の第２のパターンを第１のパターンとし、
別のパターンを第２のパターンとして、各組のパターン
について段階ａからｇまでを順次的に繰り返す段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 基板の表面特性を検査する方法におい
て、 ａ．基板の表面の検査しようとしている少なくとも第
１、第２のパターンをほぼ均質な照明で照明する段階
と、 ｂ．ａ段階で照明された基板の照明領域の第１、第２の
パターンを同時にそれぞれ第１、第２のＴＤＩセンサ手
段で撮像する段階と、 ｃ．ｂ段階の撮像した第１、第２のパターンを比較する
段階と ｄ．段階ｃの比較の結果を第１および第２のパターンの
位置とともに記憶する段階と、 ｅ．直前の組の第２のパターンを第１のパターンとし、
別のパターンを第２のパターンとして、各組のパターン
について段階ａからｄまでを順次的に繰り返す段階と、
を包含することを特徴とする方法。 - 【請求項３】 基板の表面特性を検査する検査装置であ
って、 少なくとも１つの基板の表面の検査しようとしている領
域において第１、第２のパターンをほぼ均質照明する照
明手段と、 前記第１、第２のパターンを順次に撮像するＴＤＩセン
サ手段と、 撮像した第１パターンを前記ＴＤＩセンサ手段で撮像し
たときに記憶する記憶手段と、 記憶手段とＴＤＩセンサ手段に基づき、撮像された第２
パターンを、記憶手段内に記憶されている第１パターン
の像と比較する段階とを含み、 前記記憶手段がまた、第１および第２のパターンの位置
とともに比較結果を記憶することを特徴とする検査装
置。 - 【請求項４】 基板の表面特性を検査する検査装置であ
って、 少なくとも１つの基板の表面の検査しようとしている領
域において第１、第２のパターンを同時にほぼ均質に照
明する照明手段と、 前記第１、第２のパターンを順次に撮像する一対のＴＤ
Ｉセンサ手段と、 これら対のＴＤＩセンサ手段に基づき、撮像した第１、
第２のパターンを比較する比較手段と、 第１および第２のパターンの位置とともに比較結果を記
憶する記憶手段と、を包含することを特徴とする検査装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US429.963 | 1989-10-31 | ||
| US07/429,963 US5085517A (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Automatic high speed optical inspection system |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29702190A Division JP3249509B2 (ja) | 1989-10-31 | 1990-10-31 | 自動高速光学検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002174514A true JP2002174514A (ja) | 2002-06-21 |
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ID=23705478
Family Applications (2)
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