JP2003057192A

JP2003057192A - 画像取得装置

Info

Publication number: JP2003057192A
Application number: JP2001243429A
Authority: JP
Inventors: Haruo Uemura; 春生植村; Takeshi Yoshimoto; 武吉本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の検査領域の画像を取得する際に効率よ
く照明光を照射するとともに迷光を低減する。【解決手段】画像取得装置１において、両側テレセン
トリック光学系である第１光学系３３、第１光学系２１
にて形成された検査領域９１１の像９１２を個別に拡大
する複数のレンズ３４からなる第２光学系３５、およ
び、複数の検査領域９１１の拡大画像を同時に取得する
ＣＣＤ３７を設ける。さらに、光源４１、光源４１から
の光を第２光学系３５へと導くハーフミラーアレイを設
ける。これにより、光源からの光は第２光学系３５のレ
ンズ３４を介して各検査領域９１１上に集光され、照明
光を効率よく検査領域９１１に照射することができる。
また、不要な領域への照明光の照射を抑えることにより
迷光も低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の観察対象の
画像を取得する画像取得装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板（以下、「基板」という。）
を触針を用いて検査するプローバでは、画像取得装置に
より触針近傍の画像が取得される。これにより、触針の
先端が基板上の所定位置に配置されているか、ゴミが付
着していないか等が確認される。また、触針の圧接痕を
みることにより触針の圧接力の検査も行われる。

【０００３】触針は基板上の複数の検査領域に対応して
所定のピッチで規則的に配置される。一方、触針は配列
ピッチに比べて非常に小さいことから、基板全体の画像
を取得したのでは触針近傍の様子を確認することができ
なくなる。そこで、従来の画像取得装置では、１つの触
針近傍を拡大して画像の取得を行い、画像を取得する領
域を移動させることにより各触針近傍の画像を順次取得
するようにしている。

【０００４】このとき、触針近傍には照明光が照射さ
れ、照明光が照射される領域も撮像領域に合わせて移動
させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板上の多
数の検査領域の画像を順番に取得するという手法では、
１つの基板に対して多くの検査時間を要することとな
る。そこで、複数の検査領域の画像を同時に取得する技
術が求められている。

【０００６】基板上の複数の検査領域の画像を同時に取
得する場合、照明も複数の検査領域に同時に行われる必
要がある。最も簡単な照明手法としては基板全体に照明
光を照射する手法が考えられる。

【０００７】しかしながら、触針のような配列ピッチに
対して微細な物体を観察する場合、基板上には検査対象
ではない領域が多く存在する。したがって、基板全体を
照明する手法では、光の利用効率が低くなってしまう。
また、不要光の増大は観察に悪影響を与える迷光の原因
にもなってしまう。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、複数の観察対象の画像を取得する際に効率よく照
明を行うことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、既知のパターンにて離散的に配置された複数の観察
対象の画像を取得する画像取得装置であって、前記複数
の観察対象に照射される照明光を出射する光源と、前記
複数の観察対象のそれぞれに対して前記照明光を集光さ
せる照明光学系と、前記複数の観察対象からの光を所定
位置に導く観察光学系と、前記所定位置に配置された撮
像手段とを備える。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像取得装置であって、前記照明光学系が、前記複数
の観察対象に対応した複数のレンズを有する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の画像取得装置であって、前記照明光学系が、
前記光源からの照明光の光路に沿って配置された複数の
ハーフミラーを有する。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の画像取得装置であって、前記複数のハーフミラーにお
いて、前記光源側からｋ番目のハーフミラーの反射率
が、（ｋ＋１）番目のハーフミラーの反射率と透過率と
を乗算した値とされる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の画像取得装置であって、前記複数のハーフミラーのう
ち前記光源から最も離れたハーフミラーの反射率が０．
５以下である。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれかに記載の画像取得装置であって、前記観察
光学系が、前記複数の観察対象の像を個別に拡大して前
記撮像手段上に結像させる複数の光学要素を有する。

【００１５】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の画像取得装置であって、前記複数の観察対象への照明
光の集光に係る複数の光軸が、前記複数の観察対象上に
おいて前記複数の光学要素の複数の光軸と一致する。

【００１６】請求項８に記載の発明は、請求項６または
７に記載の画像取得装置であって、前記複数の光学要素
のそれぞれの少なくとも一部が前記照明光学系に含まれ
る。

【００１７】請求項９に記載の発明は、請求項６ないし
８のいずれかに記載の画像取得装置であって、前記観察
光学系が、少なくとも像側においてテレセントリックで
ある光学系を有する。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜１．第１の実施の形態＞図１
は本発明の第１の実施の形態に係る画像取得装置１の構
成を示す図である。画像取得装置１は半導体基板である
基板９を触針を用いて検査するプローバに取り付けら
れ、複数の触針が接する基板９上の複数の検査領域９１
１の画像を取得する。すなわち、検査領域９１１が画像
取得装置１による観察対象とされる。

【００１９】検査領域９１１の大きさは検査領域９１１
間のピッチに比べて十分に小さく、基板９上に離散的に
配置される。なお、以下の説明において、「離散的」と
は、周期性や規則性をもって配置されている状態を指
し、ランダムに配置されている状態は含まれない。

【００２０】画像取得装置１は、Ｘ方向およびＹ方向に
ピッチＰ０にて配列された複数の検査領域９１１からの
光を所定位置に配置されたＣＣＤ３７へと導くことによ
り、複数の検査領域９１１の拡大画像をＣＣＤ３７にて
同時に取得するようになっており、検査領域９１１とＣ
ＣＤ３７との間には順に（図１中に示す（＋Ｚ）方向に
向かって順に）、第１光学系３３、第２光学系３５、お
よび、Ｙ方向に複数のハーフミラーを配列したハーフミ
ラーアレイ４３が配置される。

【００２１】第１光学系３３は一対のレンズ３１，３２
を有し、両側テレセントリック光学系となっている。第
１光学系３３の倍率は（Ｐ１／Ｐ０）とされており、レ
ンズ３１の前側焦点位置に基板９を配置することにより
レンズ３２の後側焦点位置９２に検査領域９１１の像９
１２がＸ方向およびＹ方向にピッチＰ１にて形成され
る。

【００２２】第２光学系３５は像９１２のそれぞれに対
応したレンズ３４を有し、各像９１２を２次元撮像デバ
イスであるＣＣＤ３７上に個別に拡大投影する。すなわ
ち、第２光学系３５はマイクロレンズアレイとなってい
る（図２参照）。

【００２３】第１光学系３３および第２光学系３５の設
計例としては、検査領域９１１の大きさが直径２０μｍ
であり、ピッチＰ０が１ｍｍである場合、第１光学系３
３による倍率が１／５とされ、第２光学系３５による倍
率が４０とされる。これにより、像９１２は直径４μｍ
となりピッチＰ１は２００μｍとされる。ＣＣＤ３７上
に投影される像は、直径１６０μｍとなり、ピッチは２
００μｍとなる。なお、第２光学系３５のレンズ３４の
ピッチも２００μｍとされる。

【００２４】そして、ＣＣＤ３７が６４０×４８０画素
を有し、１画素が８μｍ四方である場合には、２５×１
９個の検査領域９１１のピッチを縮小しつつ各検査領域
９１１を個別に拡大した画像を一度に取得することが実
現される。

【００２５】実際には、上述のように多数の検査領域９
１１が基板９上に存在し、レンズ３４も多数配列される
が、図示の便宜上、以下の説明における各図では５×５
個の検査領域９１１のみを図示している。

【００２６】図１に示すように、ハーフミラーアレイ４
３の側方（（＋Ｙ）側）には、検査領域９１１に照射さ
れる照明光を出射する光源４１およびシリンドリカルレ
ンズ４２が配置される。図２は、第１光学系３３側から
第２光学系３５、並びに、光源４１、シリンドリカルレ
ンズ４２およびハーフミラーアレイ４３をみたときの様
子を示す図である。

【００２７】光源４１は蛍光灯、ハロゲンランプ等のＸ
方向に長いライン状の光源となっている。光源４１の他
の例としては、Ｘ方向に長い透明なロッドにシリンドリ
カルレンズ４２に向けて光を出射するための光拡散面を
設け、ロッドに光が入射されるようにしてもよい。

【００２８】図１に示すように、光源４１からの光はシ
リンドリカルレンズ４２によりＺ方向に対してほぼ発散
しない光とされた後、ハーフミラーアレイ４３に入射さ
れる。Ｘ方向に関しては光源４１からの光はシリンドリ
カルレンズ４２の影響を受けることなく散乱光のままハ
ーフミラーアレイ４３に導かれるが、光源４１の表面に
加工を施すなどしてハーフミラーアレイ４３にある程度
向かうように整えられる。

【００２９】図３は、図１に示すハーフミラーアレイ４
３を拡大して示す図であり、実際のハーフミラーアレイ
４３と同様に多数のハーフミラー（ハーフミラー面）４
３１が光源４１からの照明光の光路に沿って配置された
様子を示している。

【００３０】ハーフミラーアレイ４３は光学ガラス等を
材料とする複数のプリズムを貼り合わせて製作される。
そして、貼り合わせ面に蒸着される膜を調整することに
より任意の透過率および反射率のハーフミラー４３１が
形成される。

【００３１】光源４１からハーフミラーアレイ４３に導
入された光は各ハーフミラー４３１にて反射されて第２
光学系３５および第１光学系３３を介して基板９へと導
かれる。既述のように、光源４１はＸ方向に長い形状を
しており、ハーフミラー４３１に入射する光はＺ方向に
対しては拡散しない光とされることから、第２光学系３
５の各レンズ３４から第１光学系３３を介して各検査領
域９１１に導かれる光はＹ方向に対してのみ集光するこ
ととなる。すなわち、各検査領域９１１に対応する照明
光はＸ方向に長い領域を照明することとなる。

【００３２】なお、各検査領域９１１に対応する照明光
は検査領域９１１を覆う必要があるため、Ｙ方向に関し
て厳密に集光される必要はない。したがって、シリンド
リカルレンズ４２からハーフミラーアレイ４３に導かれ
る光はＺ方向に関して多少発散する光であってもよい
し、多少収束する光であってもよい。

【００３３】図３においてハーフミラー４３１ａは光源
４１側（（＋Ｙ）側）からｋ番目に位置し、ハーフミラ
ー４３１ｂは（ｋ＋１）番目に位置する。ハーフミラー
４３１ｚは光源４１から最も離れており、ハーフミラー
４３１ｙはハーフミラー４３１ｚに対して１つだけ光源
４１側に位置する。

【００３４】ここで、ｋ番目のハーフミラー４３１ａの
反射率をＲｋ、透過率をＴｋ、（ｋ＋１）番目のハーフ
ミラー４３１ｂの反射率をＲ（ｋ＋１）、透過率をＴ
（ｋ＋１）とし、ハーフミラー４３１ａに入射する光の
光量をＰｋとする。さらに、光学系や検査領域９１１に
よる光の減衰を無視すると、ハーフミラー４３１ａにて
反射された後に検査領域９１１からハーフミラー４３１
を透過してＣＣＤ３７に向かう光の光量Ｓｋは数１に示
す通りとなる。

【００３５】

【数１】

【００３６】また、ハーフミラー４３１ａを透過してハ
ーフミラー４３１ｂにて反射され、検査領域９１１から
ハーフミラー４３１ｂを透過してＣＣＤ３７に向かう光
の光量Ｓ（ｋ＋１）は数２に示す通りとなる。

【００３７】

【数２】

【００３８】したがって、光量Ｓｋと光量Ｓ（ｋ＋１）
とを等しくするには、数３に示す条件が満たされる必要
がある。

【００３９】

【数３】

【００４０】すなわち、ｋを任意の正の整数とし、ｋ番
目のハーフミラー４３１ａの反射率が（ｋ＋１）番目の
ハーフミラー４３１ｂの反射率と透過率とを乗算した値
とされることにより、各検査領域９１１から同じ光量の
光をＣＣＤ３７に入射させることが実現される。

【００４１】なお、数１および数２では光学系や検査領
域９１１による光量の減衰を無視しているが、光量の減
衰が一定の割合である場合も数３は成立する。

【００４２】次に、光源４１から最も離れたハーフミラ
ー４３１ｚの反射率をＲｎ、透過率をＴｎ、ハーフミラ
ー４３１ｚを介してＣＣＤ３７に入射する光の光量をＳ
ｎとすると、光量Ｓｎは数４に示すようになる。

【００４３】

【数４】

【００４４】ここで、ハーフミラー４３１ｚによる光の
吸収を無視した場合、数５が満たされる。

【００４５】

【数５】

【００４６】その結果、反射率Ｒｎおよび透過率Ｔｎが
共に０．５のときに光量Ｓｎが最大値０．２５Ｐｎとな
る。すなわち、ハーフミラー４３１ｚに入射する光の２
５％がＣＣＤ３７に到達する。

【００４７】以上のことから、一般的には、光源４１か
ら最も離れたハーフミラーの反射率および透過率を０．
５とし、光源４１からみてｋ番目のハーフミラーの反射
率を（ｋ＋１）番目のハーフミラーの反射率と透過率と
を乗じた値とすることにより、光源４１からの光を最も
効率よく利用することが実現される。

【００４８】表１は上記条件が満たされる場合の各ハー
フミラー４３１の反射率および透過率、並びに、ハーフ
ミラーアレイ４３に入射する光量を１として各種光学系
による減衰を無視した場合の各ハーフミラー４３１から
ＣＣＤ３７に入射する光の光量（取得光量）を示す表で
ある。なお、表１ではハーフミラー４３１が１９個存在
する場合を例示している。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１に示すように、各ハーフミラー４３１
からＣＣＤ３７に入射する光の光量は、全て０．０４１
８となる。したがって、全ハーフミラー４３１では０．
７９４（＝０．０４１８×１９）の光、すなわち、入射
光の７９．４％の光がＣＣＤ３７へと導かれる。なお、
後述のように１枚のハーフミラーを用いて入射光を検査
領域９１１に導くことも可能であるが、この場合、最大
でも２５％（＝０．５×０．５）の光しか利用すること
ができないため、ハーフミラーアレイ４３を利用するこ
とにより光の利用効率を向上することができる。

【００５１】もちろん、画像取得装置１では、検査領域
９１１近傍にて光をＹ方向に対して集光させるため、光
を集光させることなく基板９に導く場合に比べて光の利
用効率は飛躍的に向上される。また、検査領域９１１以
外を照明する不要な照明光を低減することにより、迷光
の低減も実現される。

【００５２】＜２．第２の実施の形態＞ハーフミラー
４３１による意図しない反射や透過の後にＣＣＤ３７に
入射してノイズとなってしまうノイズ光に注目した場
合、光源４１から最も離れたハーフミラー４３１ｚを透
過する光は図１に示すように全反射ミラー４４を用いて
再度光路に戻らないように対策をすることでノイズ光と
なってしまうことを防止することができる。

【００５３】光源４１から２番目に遠いハーフミラー４
３１ｙからＣＣＤ３７に入射する光に含まれるノイズ光
は、検査領域９１１からハーフミラー４３１ｚにて反射
され、さらにハーフミラー４３１ｙにて反射される光で
ある。ハーフミラー４３１ｙに係るノイズ光の光量Ｎ
（ｎ−１）は、数６にて示される値となる。ただし、数
６において、Ｐ（ｎ−１）は光源４１からハーフミラー
４３１ｙに入射する光量、Ｒ（ｎ−１）はハーフミラー
４３１ｙの反射率、Ｔ（ｎ−１）はハーフミラー４３１
ｙの透過率である。

【００５４】

【数６】

【００５５】一方、対応する検査領域９１１からの光と
してハーフミラー４３１ｙからＣＣＤ３７に入射する光
量Ｓ（ｎ−１）は数７に示す通りとなる。

【００５６】

【数７】

【００５７】したがって、対応する検査領域９１１から
の光量Ｓ（ｎ−１）に対するノイズ光の光量Ｎ（ｎ−
１）の比（Ｎ（ｎ−１）／Ｓ（ｎ−１））は、数８に示
す通りとなる。

【００５８】

【数８】

【００５９】数８より、光源４１から最も離れたハーフ
ミラー４３１ｚの反射率が低いほどハーフミラー４３１
ｙから導かれるノイズ光の光量の割合が小さくなる。

【００６０】ハーフミラー４３１ｙよりも光源４１に近
いハーフミラー４３１に係るノイズ光もハーフミラー４
３１ｙの場合とほぼ同様に捉えることができ、さらに、
各検査領域９１１からＣＣＤ３７に導かれるべき光の光
量を等しくするには数３に示す条件が満たされる必要が
あることから、光源４１に近いハーフミラー４３１ほど
反射率は小さく設定され、ノイズ光の光量はハーフミラ
ー４３１ｙに関するものが最も大きくなる。したがっ
て、ハーフミラー４３１ｚの反射率Ｒｎの設定により、
画像取得装置１が取得する画像中のノイズの程度が決定
されることとなる。

【００６１】以上のことから、ＣＣＤ３７に入射させる
光量を最も多くするには光源４１から最も離れたハーフ
ミラー４３１ｚの反射率Ｒｎを０．５とすることが好ま
しいが、画像を取得するための光（いわゆる、「信号
光」）の光量に対するノイズ光の光量の比を低くするに
は反射率Ｒｎは低い方が望ましい。実際には、画像取得
装置１の各構成の特性に応じて反射率Ｒｎは０．５以下
の適当な値に設定される。

【００６２】表２はノイズを考慮しつつ各ハーフミラー
４３１の反射率および透過率、並びに、各ハーフミラー
４３１に対応する取得光量を示す表である。なお、表２
においてもハーフミラー４３１が１９個存在する場合を
例示している。

【００６３】

【表２】

【００６４】表２に示す例の場合、光源４１から２番目
に遠いハーフミラー４３１ｙにおける信号光の光量Ｓ
（ｎ−１）に対するノイズ光の光量Ｎ（ｎ−１）は、数
８により０．０３２４％となり、非常に低く抑えられ
る。各ハーフミラー４３１からＣＣＤ３７に入射する光
の光量は全て０．０１３４となり、全ハーフミラー４３
１では０．２５５（＝０．０１３４×１９）の光、すな
わち、入射光の２５．５％の光がＣＣＤ３７へと導かれ
る。この値は１枚のハーフミラーを用いる場合の効率
（２５％）よりも高い。

【００６５】もちろん、既述のように画像取得装置１で
は、検査領域９１１近傍にて光をＹ方向に対して集光さ
せるため、第２の実施の形態の場合であっても光を集光
させることなく基板９に導く場合に比べて光の利用効率
は格段に向上される。

【００６６】＜３．第３の実施の形態＞第１の実施の
形態ではライン状の光源４１を用いたが、光源は点光源
であるレーザ光源であってもよい。図４および図５はレ
ーザ光を出射する光源４１ａを用いる場合のハーフミラ
ーアレイ４３近傍の様子を示す図であり、図４は図１の
一部に対応し、図５は図２に対応する。これらの図で
は、第１の実施の形態に対応する構成には同様の符号を
付している。

【００６７】レーザ光を出射する光源４１ａの場合、Ｘ
方向に光を発散および収束させるシリンドリカルレンズ
を組み合わせたビームエキスパンダ４２ａを配置するこ
とにより、レーザ光の分布をハーフミラーアレイ４３の
上面の形状に合わせることができる。また、ハーフミラ
ーアレイ４３に平行光が入射されることから、第２光学
系３５のレンズ３４により光はＸ方向およびＹ方向に対
して（正確には、光軸周りに）集光され、各検査領域９
１１に照明光が円形に集光される。その結果、非常に効
率よく照明光が各検査領域９１１に照射される。

【００６８】被検査物（本実施の形態では基板９）の種
類によっては照明光としてレーザ光のように単波長また
は干渉性の高い光を用いることが有効な場合がある。こ
のとき、図４および図５に示す構成を用いることによ
り、レーザ光を用いた効率のよい照明が実現される。

【００６９】＜４．第４の実施の形態＞図６および図
７は第１の実施の形態に係る画像取得装置１に対して光
源４１からの光を効率よく検査領域９１１に導くための
構成を追加した例を示す図であり、ハーフミラーアレイ
４３近傍の様子を示している。図６は図１の一部に対応
し、図７は図２に対応する。

【００７０】図６および図７では、光源４１とハーフミ
ラーアレイ４３との間にＸ方向にレンズ４２１が配列さ
れたマイクロレンズアレイと、Ｘ方向にレンズ４２２が
配列されたマイクロレンズアレイとが追加された点で第
１の実施の形態と相違する。レンズ４２１およびレンズ
４２２の配列ピッチは第２光学系３５のレンズ３４のＸ
方向のピッチと同一とされる。

【００７１】レンズ４２１により構成されるマイクロレ
ンズアレイを配置することにより、光源４１からの光は
各レンズ４２１により点９３近傍に一旦集光される。そ
の後、各レンズ４２２によりおよそ平行光とされた後、
ハーフミラーアレイ４３へと導かれる。したがって、各
検査領域９１１と点９３との位置関係を光学的に共役と
することにより、点９３に集光されるのと同様に照明光
を各検査領域９１１に集光させることができる。その結
果、第１の実施の形態の場合よりも光を効率よく検査領
域９１１に照射することが実現される。

【００７２】なお、図６および図７では光源４１からの
光が複数の点９３に集光されるように描いているが、実
際には、光源４１からの光はＸ方向に対して散乱光とな
るため、Ｘ方向に長い領域に集光される。しかしなが
ら、レンズ４２１により光源４１からの光が一度点９３
近傍にある程度集光されることから、レンズ４２１およ
びレンズ４２２を設けることにより光の利用効率の向上
を図ることが実現される。

【００７３】＜５．第５の実施の形態＞図８は、第４
の実施の形態における点９３に相当する位置にＬＥＤ４
１１ｂを配置した光源４１ｂを用いる例を示す図であ
る。ＬＥＤ４１１ｂを用いる場合、レンズ４２２により
各ＬＥＤ４１１ｂからの光を平行光とすることができ、
第３の実施の形態と同様に、各検査領域９１１を覆う微
少な円形の照明領域を形成することが実現される。その
結果、非常に効率よく光源４１ｂからの光を照明に利用
することができる。

【００７４】なお、光源４１ｂは発光素子をレンズ４２
２の配列ピッチ（例えば、２００μｍのピッチ）にて配
列して製作されてもよく、ＬＥＤ４１１ｂを有するチッ
プを製造する際に、複数のＬＥＤ４１１ｂを配列して形
成するようにしてもよい。

【００７５】＜６．変形例＞以上、本発明に係る実施
の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形
態に限定されるものではなく、様々な変形が可能であ
る。

【００７６】画像が取得される観察対象は半導体基板上
の検査領域９１１に限定されるものではなく、プリント
基板の検査、印刷用の版の検査等の他の様々な技術分野
において複数の観察対象の画像を同時に取得する際に、
上記実施の形態に説明した照明技術を利用することが可
能である。

【００７７】上記実施の形態では、検査領域９１１がＸ
方向およびＹ方向に対して所定のピッチＰ０にて配列配
置されるものとして説明したが、Ｘ方向のピッチとＹ方
向のピッチとが異なっていてもよい。さらには、検査領
域９１１は周期性や規則性をもって配置される必要もな
く、配置パターンが既知であれば上記実施の形態におけ
るレンズ３４やハーフミラー４３１の配置を調整するこ
とにより、複数の検査領域９１１に照明光を集光させる
ことが実現される。

【００７８】また、レンズ３４をＸ方向に一列に配列し
たものを第２光学系３５とし、ＣＣＤ３７に代えてＸ方
向に一列に受光素子が配列されたラインセンサが用いら
れてもよい。この場合であっても基板９をＹ方向に移動
することにより各検査領域９１１の画像をラインセンサ
により取得することが可能となる。

【００７９】上記実施の形態では、ハーフミラーアレイ
４３を用いることにより、既述のように照明光の利用効
率を向上している。しかしながら、複数の検査領域９１
１に照明光を集光させるという観点からは、ハーフミラ
ーは必ずしも複数設けられる必要はなく、１つのハーフ
ミラーやビームスプリッタにより照明光を各検査領域９
１１に集光させることも可能である。図９は第１の実施
の形態においてハーフミラーアレイ４３を１つのハーフ
ミラー４３２に置き換えた様子を示す図である。図９に
示す場合であっても、第２光学系３５のレンズ３４によ
り、各検査領域９１１上に光源４１の像（正確に結像さ
れる必要はない。）が形成され、各検査領域９１１に照
明光を集光させることができる。

【００８０】上記実施の形態では、照明光は、光源やハ
ーフミラーに係る構成、並びに、第２光学系３５および
第１光学系３３により検査領域９１１へと導かれる。す
なわち、これらの構成が照明に係る光学系（以下、「照
明光学系」という。）を構成している。一方、検査領域
９１１からの光は第１光学系３３および第２光学系３５
によりＣＣＤ３７へと導かれ、ＣＣＤ３７上に検査領域
９１１の像が形成される。すなわち、第１光学系３３お
よび第２光学系３５が観察に係る光学系（以下、「観察
光学系」という。）を構成している。

【００８１】したがって、第１光学系３３および第２光
学系３５は、照明光学系および観察光学系において共有
されている。しかしながら、照明光学系および観察光学
系はそれぞれ個別に設けられてもよい。ただし、検査領
域９１１の明るい画像を取得するためには上記実施の形
態のように検査領域９１１上において照明光学系による
照明光の集光に係る複数の光軸と観察光学系による各検
査領域９１１の結像に係る複数の光軸とが一致すること
が好ましい。

【００８２】図１０は、第１光学系３３および第２光学
系３５が観察光学系のみに用いられる例を示す図であ
る。図１０では、第１光学系３３と検査領域９１１との
間に１枚のハーフミラー４３３が配置され、ハーフミラ
ー４３３の（＋Ｙ）側にはＸ方向およびＺ方向にレンズ
４２３が２次元配列されたレンズアレイが配置される。
図１０に示すようにハーフミラー４３３を設ける場合で
あっても、レンズ４２３により各検査領域９１１に照明
光を分割して集光させることができ、照明光の利用効率
の向上および迷光の低減が可能となる。もちろん、ハー
フミラー４３３に代えて上記実施の形態と同様の光源や
ハーフミラーアレイに係る構成を配置することにより光
の利用効率の向上が図られてもよい。

【００８３】このように、照明光学系と観察光学系とは
個別に設けられてもよく、照明光を導入する位置は適宜
に設定することが可能である。また、第１光学系３３お
よび第２光学系３５の配置も上記実施の形態に限定され
るものではなく、基板９側から第２光学系３５、第１光
学系３３の順に配置することも可能である。

【００８４】なお、上記実施の形態の場合、第１光学系
３３の一部および第２光学系３５の１つのレンズ３４に
より構成される観察光学系の各光学要素が照明光学系と
共有されている。したがって、上記実施の形態では図１
０に示す例のようにレンズ４２３によるレンズアレイを
別途配置する必要がなく、照明光学系の構造を簡素化す
ることができる。すなわち、複数の検査領域９１１を個
別にＣＣＤ３７上に結像させる複数の光学要素のそれぞ
れの少なくとも一部を照明光学系に含めることにより、
画像取得装置１の光学的構成の簡素化が実現される。

【００８５】また、照明光の集光は任意の光学部品を用
いて行われてよいが、上記実施の形態や図１０に示すよ
うにレンズアレイを用いることで容易に行うことができ
る。

【００８６】上記実施の形態では、第１光学系３３は両
側テレセントリック光学系とされるが、一旦結像させた
像９１２をＣＣＤ３７に適切に導くという観点からは、
第１光学系３３は少なくとも像側においてテレセントリ
ックであればよい。

【００８７】上記実施の形態では、複数の検査領域９１
１の画像をＣＣＤ３７を用いて一度に取得するが、一度
に取得される画像は、基板９の一部の検査領域９１１で
あってももちろんよい。この場合、検査領域９１１の数
（実質的に基板９の大きさに相当する。）に応じて基板
９に対して画像取得装置１を相対的に移動させることに
より、全ての検査領域９１１の画像を取得することがで
きる。

【００８８】

【発明の効果】請求項１ないし９の発明では、複数の観
察対象のそれぞれに対して照明光を集光させるため、照
明光を効率よく利用することができるとともに迷光の低
減を図ることができる。

【００８９】また、請求項２の発明では、複数のレンズ
により照明光を容易に集光させることができる。

【００９０】また、請求項３の発明では、複数のハーフ
ミラーにより照明光の利用効率を向上することができ
る。

【００９１】また、請求項４の発明では、各ハーフミラ
ーから撮像手段に導かれる光の光量を等しくすることが
できる。

【００９２】また、請求項５の発明では、ノイズを低減
することができる。

【００９３】また、請求項６の発明では、複数の観察対
象の像を個別に拡大した画像を取得することができる。

【００９４】また、請求項７の発明では、明るい画像を
取得することができる。

【００９５】また、請求項８の発明では、光学的構成を
簡素化することができる。

【００９６】また、請求項９の発明では、一旦結像させ
た像を撮像手段に適切に導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る画像取得装置の構成を
示す図である。

【図２】第１光学系側から第２光学系、並びに、光源、
シリンドリカルレンズおよびハーフミラーアレイをみた
ときの様子を示す図である。

【図３】ハーフミラーアレイを拡大して示す図である。

【図４】第２の実施の形態に係る画像取得装置の構成の
一部を示す図である。

【図５】第２の実施の形態に係る画像取得装置の構成の
一部を示す図である。

【図６】第３の実施の形態に係る画像取得装置の構成の
一部を示す図である。

【図７】第３の実施の形態に係る画像取得装置の構成の
一部を示す図である。

【図８】第４の実施の形態に係る画像取得装置の構成の
一部を示す図である。

【図９】ハーフミラーアレイを１つのハーフミラーに置
き換えた様子を示す図である。

【図１０】第１光学系および第２光学系が観察光学系の
みに用いられる例を示す図である。

【符号の説明】

１画像取得装置３３第１光学系３４レンズ３５第２光学系３７ＣＣＤ４１，４１ａ，４１ｂ光源４２シリンドリカルレンズ４２ａビームエキスパンダ４３ハーフミラーアレイ４２１，４２２，４２３レンズ４３１，４３２，４３３ハーフミラー９１１検査領域

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 ＪＨ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ 7/18 7/18 Ｂ (72)発明者吉本武京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 BB02 CA04 CB05 CC09 4M106 AA01 BA05 CA38 DB04 DB08 DB11 DB12 DB13 DB19 DD05 DD13 5B047 AA12 BA02 BB04 BC05 BC09 BC12 CA23 5C022 AA01 AC42 AC54 5C054 AA01 CA04 CC05 CD03 CE08 CG02 CH02 EA01 EA05 ED07 EH07 FC12 HA01 HA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既知のパターンにて離散的に配置された
複数の観察対象の画像を取得する画像取得装置であっ
て、前記複数の観察対象に照射される照明光を出射する光源
と、前記複数の観察対象のそれぞれに対して前記照明光を集
光させる照明光学系と、前記複数の観察対象からの光を所定位置に導く観察光学
系と、前記所定位置に配置された撮像手段と、を備えることを
特徴とする画像取得装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像取得装置であっ
て、前記照明光学系が、前記複数の観察対象に対応した複数
のレンズを有することを特徴とする画像取得装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の画像取得装置
であって、前記照明光学系が、前記光源からの照明光の光路に沿っ
て配置された複数のハーフミラーを有することを特徴と
する画像取得装置。
【請求項４】請求項３に記載の画像取得装置であっ
て、前記複数のハーフミラーにおいて、前記光源側からｋ番
目のハーフミラーの反射率が、（ｋ＋１）番目のハーフ
ミラーの反射率と透過率とを乗算した値とされることを
特徴とする画像取得装置。
【請求項５】請求項４に記載の画像取得装置であっ
て、前記複数のハーフミラーのうち前記光源から最も離れた
ハーフミラーの反射率が０．５以下であることを特徴と
する画像取得装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の画
像取得装置であって、前記観察光学系が、前記複数の観察対象の像を個別に拡
大して前記撮像手段上に結像させる複数の光学要素を有
することを特徴とする画像取得装置。
【請求項７】請求項６に記載の画像取得装置であっ
て、前記複数の観察対象への照明光の集光に係る複数の光軸
が、前記複数の観察対象上において前記複数の光学要素
の複数の光軸と一致することを特徴とする画像取得装
置。
【請求項８】請求項６または７に記載の画像取得装置
であって、前記複数の光学要素のそれぞれの少なくとも一部が前記
照明光学系に含まれることを特徴とする画像取得装置。
【請求項９】請求項６ないし８のいずれかに記載の画
像取得装置であって、前記観察光学系が、少なくとも像側においてテレセント
リックである光学系を有することを特徴とする画像取得
装置。