JP2003114195A - 画像取得装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上の複数の検査領域の画像取得に
要する時間を短縮し、かつ、保存されるデータ量を削減
する。 【解決手段】 レンズアレイを用いて基板上の複数の検
査領域を個別に拡大してＣＣＤ上に結像させる。これに
より、複数の検査領域の拡大画像が同時に取得される。
さらに、ＣＣＤにより取得される画像において検査領域
に対応する領域８１２をレンズアレイの各レンズに対応
する領域８１１のほぼ中央に位置させ、領域８１１の周
縁部を除去した領域８１３のみを保存用画像として保存
する。これにより、１回の撮像において１つの検査領域
の拡大画像を取得する場合に比べて、画像取得に要する
時間を大幅に短縮することができ、保存されるデータ量
も大幅に削減される。

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
観察することにより触針の圧接力の検査も行われる。

【０００３】基板上の複数の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（以下、「検
査領域」という。）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】

【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１つずつ順番に取得するという手
法では、光学系または基板の移動、位置決め、画像の取
得といった一連の動作を１つの基板に対して多数回行う
必要があり、多くの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。

【０００５】本発明は、取得された画像の処理、光学系
等の様々な観点から、複数の観察対象の画像の同時取得
に適した画像取得装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、対象物上に既知のパターンにて離散的に存在する複
数の観察対象の画像を取得する画像取得装置であって、
撮像部と、複数の光学要素により前記複数の観察対象を
個別に拡大して前記撮像部上に結像させる観察光学系
と、前記撮像部により取得された画像から前記複数の観
察対象の各像を含む領域の周縁部を除去して保存用画像
のデータを生成する処理部と、前記保存用画像のデータ
を保存する保存部とを備える。

【０００７】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、前記観察光学系が、前記複数
の観察対象を含む領域の縮小された像を形成する縮小光
学系を有し、前記複数の光学要素が、前記縮小された像
における前記複数の観察対象の像を個別に拡大する。

【０００８】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、前記撮像部および前
記観察光学系に対して前記対象物を相対的に移動させる
移動機構をさらに備える。

【０００９】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、前記撮像部により画像が取得
された際の前記撮像部と前記対象物との相対的位置関係
を示す情報に関連づけられて前記保存用画像のデータが
前記保存部に保存される。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の画像取得装置であって、前記撮像
部により取得された画像を表示する表示部と、前記処理
部により除去される領域を前記表示部において非表示と
する表示制御部とをさらに備える。

【００１１】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、前記複数
の光学要素を他の複数の光学要素と交換する交換機構を
さらに備え、交換された複数の光学要素の配列に応じて
前記処理部により除去される領域が変更される。

【００１２】請求項７に記載の発明は、対象物上に既知
のパターンにて離散的に存在する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、撮像部と、複数の光
学要素により前記複数の観察対象を個別に拡大して前記
撮像部上に結像させる観察光学系と、前記複数の光学要
素を他の複数の光学要素と交換する交換機構とを備え
る。

【００１３】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の画像取得装置であって、前記撮像部および前記観察光
学系に対して前記対象物を相対的に移動させる移動機構
と、前記交換機構により前記複数の光学要素と交換可能
とされる補助光学系とを備え、前記補助光学系が用いら
れる際に前記撮像部上に形成される前記複数の観察対象
の像が、前記複数の光学要素が用いられる際の像よりも
小さい。

【００１４】請求項９に記載の発明は、対象物上に既知
のパターンにて離散的に存在する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、撮像部と、複数の光
学要素により前記複数の観察対象を個別に拡大して前記
撮像部上に結像させる観察光学系と、補助光学系と、前
記複数の光学要素と前記補助光学系とを交換する交換機
構と、前記撮像部および前記観察光学系に対して前記対
象物を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記補助
光学系が用いられる際に前記撮像部上に形成される前記
複数の観察対象の像が、前記複数の光学要素が用いられ
る際の像よりも小さい。

【００１５】請求項１０に記載の発明は、対象物上に既
知のパターンにて離散的に存在する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、撮像部と、倍率が
可変であるとともに前記複数の観察対象を含む領域の像
を形成する第１光学系と、前記領域の像における前記複
数の観察対象の像を個別に拡大して前記撮像部上に結像
させる複数の光学要素を有する第２光学系とを備える。

【００１６】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の画像取得装置であって、前記第１光学系の倍率が
連続的に可変である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一の実施の形態に
係る画像取得装置１０の構成を示す図である。画像取得
装置１０は検査の対象物である半導体基板（以下、「基
板」という。）９を触針を用いて検査するプローバに取
り付けられ、基板９上の複数の触針が接する複数の検査
領域の画像を取得する。すなわち、検査領域が画像取得
装置１０の観察対象とされる。

【００１８】画像取得装置１０は基板９を撮像する光学
ヘッド１、基板９が載置されるとともに基板９と光学ヘ
ッド１との相対的位置関係を変更する移動ステージ２、
光学ヘッド１内の光学系の一部を変更するチェンジャ
３、並びに、光学ヘッド１にて取得された画像のデータ
処理および他の構成の動作を制御する制御部５を備え
る。

【００１９】光学ヘッド１は後述するように内部に撮像
デバイスを有し、さらに、基板９への照明光を出射する
光源ユニット１１、および、レンズ交換により撮像倍率
を変更する回転式のレンズユニット１２を有する。

【００２０】移動ステージ２は、モータ２１１およびモ
ータ２１２により図１中のＸおよびＹ方向に基板９を移
動させるＸＹステージ部２１、並びに、モータ２２１に
より基板９をＺ軸を中心に回動させるθステージ部２２
を有する。

【００２１】チェンジャ３は、複数の光学セット３１お
よび各光学セット３１に対応する補助光学セット３１ａ
を収容するラック３２、ラック３２を昇降移動させる昇
降部３３、並びに、光学セット３１や補助光学セット３
１ａを光学ヘッド１へと押し出してセットしたり、光学
ヘッド１からラック３２へと引き込む入替部３４を有す
る。

【００２２】制御部５はコンピュータに専用の制御ボー
ドを装着した構成となっており、各種演算処理を行うＣ
ＰＵ５１に、演算の作業領域となるＲＡＭ５２、基本プ
ログラムを記憶するＲＯＭ５３、制御プログラム５４１
を格納する固定ディスク５４、キーボードやマウス等の
入力部５５、並びに、画像や各種情報を表示する表示部
５６を接続した基本構造を有する。なお、表示部５６は
専用の表示制御部５６１を介して他の構成と接続され
る。ＣＰＵ５１にはさらに、光学ヘッド１による撮像を
制御する撮像制御部６１、移動ステージ２を制御するス
テージ制御部６２、および、チェンジャ３を制御するチ
ェンジャ制御部６３が接続される。撮像制御部６１は光
学ヘッド１にて取得された画像を処理する画像処理部６
１１が専用の電気的回路として設けられる。

【００２３】図２は光学ヘッド１の内部構造を示す図で
ある。基板９上の検査領域９１１の大きさは検査領域９
１１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
のみならず、既知のパターンであればランダムに配置さ
れている状態も含む。

【００２４】光学ヘッド１では、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ＣＣＤ１３７へと導くことに
より、複数の検査領域９１１の拡大画像をＣＣＤ１３７
にて同時に取得するようになっており、検査領域９１１
とＣＣＤ１３７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１３３および第２光
学系１３５が配置される。すなわち、第１光学系１３３
および第２光学系１３５により複数の検査領域９１１の
像をＣＣＤ１３７上に結像させる観察光学系が構成され
る。

【００２５】第１光学系１３３は一対のレンズ１３１，
１３２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１３３の倍率は（Ｐ１／Ｐ０）とされて
おり、レンズ１３１の前側焦点位置に基板９を配置する
ことによりレンズ１３２の後側焦点位置９２に検査領域
９１１の像９１２がＸ方向およびＹ方向にピッチＰ１に
て形成される。なお、通常、ＣＣＤ１３７は同時に検査
可能な複数の検査領域９１１を含む領域よりも小さく、
第１光学系１３３は縮小光学系とされる。したがって、
第１光学系１３３によりレンズ１３２の後側焦点位置９
２には複数の検査領域９１１を含む基板９上の領域の縮
小された像が形成される。

【００２６】第２光学系１３５は像９１２のそれぞれに
対応したレンズ１３４を有し、各像９１２を２次元撮像
デバイスであるＣＣＤ１３７上に個別に拡大して結像さ
せる。すなわち、第２光学系１３５は複数の光学要素配
列の一形態であるマイクロレンズアレイとなっている。
図３は第２光学系１３５を光軸に沿って見たときの様子
を示す図であり、６×５個のレンズ１３４が配置された
様子を示している。

【００２７】図４はＣＣＤ１３７により取得される画像
８１の一例を示す図である。例えば、検査領域９１１の
大きさが５μｍ四方であり、ピッチＰ０が０．５ｍｍで
ある場合、第１光学系１３３により６×５個の像９１２
がＣＣＤ１３７の大きさに収まるように縮小され、第２
光学系１３５により各像９１２が拡大されてＣＣＤ１３
７に導かれる。このとき、ＣＣＤ１３７の１画素が基板
９上の０．５μｍ四方に相当するように拡大され、１つ
の検査領域９１１を含む５０μｍ四方の領域の画像はＣ
ＣＤ１３７により１００×１００画素の画像として取得
される。ＣＣＤ１３７は７６０×６８０画素を有し（例
えば、ＣＣＤ１３７としてＲＧＢ値のそれぞれを８ビッ
トで取得するＶＧＡ素子が用いられる。）、図４に例示
するように６×５個の検査領域９１１およびその周囲を
拡大した複数の画像が複数の領域８１１に映し出され
る。なお、図４では検査領域９１１に対応する領域に符
号８１２を付している。

【００２８】このように第１光学系１３３を縮小光学系
とすることにより、３０個の検査領域９１１を含む領域
がＣＣＤ１３７の撮像面よりも大きい場合であっても、
複数の検査領域９１１の拡大画像を同時に取得すること
が実現される。そして、検査領域９１１が基板９上に１
００００個存在する場合、基板９の位置を移動させなが
ら３０個の検査領域９１１の画像取得が約３４０回繰り
返される。

【００２９】ここで、図２におけるレンズ１３１は図１
に示すレンズユニット１２により他のレンズと交換可能
とされる。これにより、第１光学系１３３の倍率が可変
とされる。さらに、図２における第２光学系１３５は図
１に示す光学セット３１や補助光学セット３１ａ内の光
学系であり、図１に示すチェンジャ３により他の光学系
と交換可能とされる。レンズユニット１２およびチェン
ジャ３により、検査領域９１１のピッチや配列パターン
の異なる基板９に対する画像取得が可能となる。図５は
第２光学系１３５の他の例を示す図である。図５に示す
第２光学系１３５ではＸ方向に関して真横に隣接しない
ようにレンズ１３４が配置され、このレンズ配置と同様
のパターンにて配列された検査領域９１１の画像を取得
する際に図５の第２光学系１３５を有する光学セット３
１が光学ヘッド１にロードされる。

【００３０】既述のように第２光学系１３５は補助光学
セット３１ａの光学系にも交換可能とされ、１つの光学
セット３１に対して１つの補助光学セット３１ａがラッ
ク３２に収容される。補助光学セット３１ａは後述のよ
うに検査時の基板９の位置決めや初期設定時の基板９の
位置設定の際に用いられる。

【００３１】補助光学セット３１ａのレンズ１３４の配
置パターンは対応する光学セット３１と同様であり、拡
大率が光学セット３１よりも小さい、または、等倍率と
なっている。したがって、補助光学セット３１ａが用い
られる際にＣＣＤ１３７上に形成される複数の検査領域
９１１の像は、対応する光学セット３１が用いられる際
の像よりも小さくなる。図６は補助光学セット３１ａの
一例を示す図であり、第２光学系１３５の２つのレンズ
アレイ１３５１，１３５２が補助光学セット３１ａ内の
レンズ群に相当する。図６に示す第２光学系１３５で
は、２つのレンズアレイ１３５１，１３５２により、各
検査領域９１１の像９１２が等倍率にてＣＣＤ１３７上
に再結像される。したがって、ＣＣＤ１３７上に形成さ
れる検査領域９１１の像の大きさは像９１２と同じ大き
さとなる。

【００３２】図７および図８は光学セット３１および補
助光学セット３１ａを用いて画像取得装置１０が検査領
域９１１の画像を取得する際の動作の流れを示す図であ
る。画像取得装置１０の動作は、図１に示す制御プログ
ラム５４１をＣＰＵ５１が実行することにより、撮像制
御部６１、ステージ制御部６２およびチェンジャ制御部
６３が光学ヘッド１、移動ステージ２およびチェンジャ
３を制御することにより行われる。

【００３３】まず、基板９が移動ステージ２上にロード
され（ステップＳ１１）、基板９の種類に対応する補助
光学セット３１ａが光学ヘッド１にロードされる（ステ
ップＳ１２）。このとき、前の基板９の観察に用いた光
学セット３１が光学ヘッド１に存在しており、実際には
光学セット３１が補助光学セット３１ａと交換される。
基板９の種類は予め他の装置からオンラインにて、ある
いは、操作者により制御部５に入力されている。

【００３４】ここで、基板９の種類とは、基板９の大き
さや形状の種類と基板９上に形成されている回路パター
ンの種類とを合わせた種類を指す。例えば、基板９の大
きさや形状の種類を示す基板タイプ番号が「１」、回路
パターンの種類（すなわち、検査領域９１１の配列パタ
ーンの種類）を示すＩＣチップタイプ番号が「１」の基
板９に対しては光学セット番号が「１」の光学セット３
１および補助光学セット３１ａ、基板タイプ番号が
「２」、ＩＣチップタイプ番号が「１」の基板９に対し
ては光学セット番号が「７」の光学セット３１および補
助光学セット３１ａ、基板タイプ番号が「２」、ＩＣチ
ップタイプ番号が「２」の基板９には光学セット番号が
「３」の光学セット３１および補助光学セット３１ａと
いうように対応付けが行われる。

【００３５】補助光学セット３１ａの拡大率は等倍また
は低い倍率であることから、補助光学セット３１ａがロ
ードされた状態では、ＣＣＤ１３７により基板９上のア
ライメントマークや所定のパターン等を含む広い領域の
画像が取得される。そして、取得された画像のデータが
画像処理部６１１にて処理されることにより、基板９の
移動ステージ２上の位置（基板９上の所定の基準点のＸ
Ｙ方向の位置、および、Ｚ軸を中心とする回転に対する
姿勢）が検出される（ステップＳ１３）。ＣＰＵ５１
は、検出された基板９の位置および検査領域９１１の配
列パターンに基づいて撮像が行われる際の基板９の複数
の位置（以下、「撮像位置」という。）を求める。

【００３６】その後、補助光学セット３１ａが入替部３
４によりラック３２へと引き込まれ、昇降部３３がラッ
ク３２を移動した後に入替部３４が基板９の種類に対応
する光学セット３１を光学ヘッド１へとロードすること
により、補助光学セット３１ａが対応する光学セット３
１へと交換される（ステップＳ１４）。

【００３７】光学セット３１の交換が行われた場合、必
要に応じて図１に示す画像処理部６１１における処理の
内容も変更される。画像処理部６１１による処理は、光
学ヘッド１にて取得された画像において検査領域９１１
の各像を含む領域（図４における領域８１１）の周縁部
を除去する処理であり、検査領域９１１の配列パターン
は基板９の種類ごとに異なることから、基板９の種類に
応じて画像処理部６１１による除去領域の設定が変更さ
れる（ステップＳ１５）。なお、基板９の種類が前の基
板と同一である場合にはステップＳ１５は行われなくて
もよい。

【００３８】次に、基板９が最初の撮像位置へと移動さ
れ、撮像制御部６１の制御に従ってＣＣＤ１３７による
撮像が行われる（ステップＳ１６，Ｓ１７）。

【００３９】ＣＣＤ１３７からの画像信号は撮像制御部
６１の画像処理部６１１へと送られ、不要な領域の除去
が行われることにより保存用画像のデータが生成される
（ステップＳ１８）。図９はＣＣＤ１３７により取得さ
れた画像の不要部分を例示する図である。図９中の平行
斜線を付す領域が画像処理部６１１により除去される領
域である。図４に示すようにＣＣＤ１３７により取得さ
れる原画像は観察対象である検査領域９１１の各像を含
む領域（検査領域９１１およびその周囲に対応する領
域）８１１をほぼ隣接するようにして有する。しかしな
がら、検査領域９１１に対応する領域８１２は各領域８
１１の中央付近に現れるのみであることから、領域８１
１の周縁部を除去（トリミング）することにより保存用
画像データが生成される。すなわち、図９中に符号８１
３にて示す領域の集合が保存用画像とされる。

【００４０】保存用画像データが生成されると、撮像位
置を示す撮像位置番号に関連づけられて保存用画像デー
タが固定ディスク５４に保存される（ステップＳ１
９）。そして、画像の取得が行われていない次の撮像位
置が存在する場合、ステップＳ１６へと戻って基板９が
次の撮像位置へと移動され、画像の取得並びに保存用画
像データの生成および保存が繰り返される（ステップＳ
２１，Ｓ１６〜Ｓ１９）。

【００４１】また、ステップＳ１７にてＣＣＤ１３７に
より画像が取得される際には、取得された画像は表示制
御部５６１により除去領域がマスクされて（すなわち、
非表示とされて）表示される。これにより操作者が除去
領域を容易に認識することが可能とされる。除去領域は
基板９の種類に応じて変更されることから、表示制御部
５６１により非表示とされる領域は基板９の種類に応じ
て適宜変更される。

【００４２】全ての撮像位置での画像の取得が完了する
と（ステップＳ２１）、基板９は移動ステージ２からア
ンロードされ（ステップＳ２２）、次の基板９が存在す
る場合にはステップＳ１１に戻って次の基板９が移動ス
テージ２にロードされる（ステップＳ２３，Ｓ１１）。
そして、次の基板９に対して、保存用画像データの取得
が撮像位置ごとに繰り返される。全ての基板９に対する
保存用画像データの取得が完了すると、画像取得装置１
０の動作が完了する（ステップＳ２３）。

【００４３】図１０は１枚の基板９に対して画像取得装
置１０が取得するデータ７の構造を示す図である。デー
タ７は観察の対象物である基板９を特定するための対象
番号７１、付帯情報７２、並びに、複数組の撮像位置番
号７３１および保存用画像データ７３２を有する。撮像
位置番号７３１は、実質的に画像が取得された際のＣＣ
Ｄ１３７と基板９との相対的位置関係を示す情報に相当
する。付帯情報７２には基板９の種類、１つの保存用画
像データ７３２（１回の撮像により取得される図９中の
複数の領域８１３のデータ）のサイズ、領域８１３の個
数および大きさ等が記録される。このような構造によ
り、基板９の検査のためにデータ７を演算処理する際
に、基板９の特定、および、保存用画像データ７３２中
の各領域８１３に対応するデータ（すなわち、各検査領
域９１１に対応するデータ）へのアクセスが可能とされ
る。

【００４４】ところで、画像取得装置１０を用いて新規
な基板９を観察する際にはラック３２に新たな光学セッ
ト３１が収容される。このとき、基板９の撮像を行う際
に基板９をどこに位置させるか予め初期設定を行う必要
がある。しかしながら、光学セット３１は各検査領域９
１１を大幅に拡大するため、光学セット３１を介して基
板９上のマークやパターンを観察できない場合があり、
光学セット３１のみを用いて基板９の位置設定を行うこ
とが困難となる。

【００４５】そこで、画像取得装置１０では光学セット
３１と補助光学セット３１ａとを交換しつつ基板９の位
置設定が行われる。以下に、ラック３２に新規な光学セ
ット３１および補助光学セット３１ａが収容される際の
基板９の位置設定作業について説明する。位置設定作業
により、以後、基板９を所定の撮像位置へと位置させる
ことが可能となる。なお、画像取得装置１０が製作され
る際には位置設定作業が各光学セット３１に対して行わ
れる。

【００４６】図１１は基板９の位置設定を行う際の作業
の流れを示す図である。まず、設定対象となる光学セッ
ト３１が光学ヘッド１にロードされる（ステップＳ３
１）。光学ヘッド１内には光学セット３１や補助光学セ
ット３１ａが当接する当接部が設けられており、光学セ
ット３１や補助光学セット３１ａの位置決めの再現性が
保証されている。

【００４７】図１２は光学セット３１がロードされた際
にＣＣＤ１３７が取得する画像が表示部５６に表示され
る様子を示す図である。図１２において波線にて区切ら
れる領域８１１は、図４と同様に第２光学系１３５の各
レンズ１３４に対応する領域を示している。表示部５６
には表示制御部５６１により縦横に伸びるカーソル８０
が表示され、操作者が入力部５５のマウスを用いてカー
ソル８０を左上の領域８１１のほぼ中央に合わせ、暫定
基準位置を入力する（ステップＳ３２）。

【００４８】制御部５が暫定基準位置の入力を受け付け
ると、光学セット３１がラック３２内へと引き込まれ、
補助光学セット３１ａが光学ヘッド１にロードされる
（ステップＳ３３）。さらに、観察対象物である基板９
が移動ステージ２上にロードされる（ステップＳ３
４）。このとき、基板９の移動ステージ２上の位置はア
ライメントマークや所定のパターンに基づいて検出され
る。

【００４９】補助光学セット３１ａは図６に示すように
検査領域９１１の像９１２を低倍率（あるいは、等倍
率）にてＣＣＤ１３７上に再結像させる。したがって、
ＣＣＤ１３７にて取得される画像は図１３に示すように
検査領域９１１の像８１２ａが小さく映し出された画像
となる。図１３に示す画像が表示される際には、暫定基
準位置にて交差するカーソル８０が表示されており、操
作者は特定の検査領域９１１の像８１２ａが暫定基準位
置に一致するように移動ステージ２を調整する（ステッ
プＳ３５）。

【００５０】調整が完了すると、補助光学セット３１ａ
が光学セット３１と交換される（ステップＳ３６）。光
学セット３１がロードされると、各領域８１１には検査
領域９１１の像が拡大されて表示されることとなる。そ
して、操作者により各領域８１１に対して検査領域９１
１の像がほぼ中央に位置するようにさらに微調整が行わ
れる（ステップＳ３７）。このとき、検査領域９１１の
配列が光学セット３１に対して傾いている場合には移動
ステージ２のＺ軸周りの向きも調整される。微調整が完
了すると、図４と同様に領域８１１の中央に検査領域９
１１の像８１２が表示される状態となる。

【００５１】移動ステージ２上の基板９の位置は既述の
ように予め検出されており、基板９が１つの撮像位置に
位置する際の移動ステージ２の状態も上記作業により検
出され、さらに複数の撮像位置の相対的位置関係は既知
であることから、上記作業により基板９の複数の撮像位
置を求めることが可能となる。したがって、上記作業
は、実質的に光学セット３１とＣＣＤ１３７との相対的
位置関係を検出して移動ステージ２上の基板９を撮像位
置へと移動可能とする作業に相当する。

【００５２】その後、画像処理部６１１により除去され
る領域、すなわち、各領域８１１の周縁部の除去領域が
操作者により決定される（ステップＳ３８）。除去領域
が決定されると表示制御部５６１により図９に示すよう
に除去領域が特定の色にマスクされて非表示とされた画
像が表示部５６に表示される。

【００５３】以上の作業が完了すると、基板９は移動ス
テージ２からアンロードされ、基板９の位置に関する初
期設定が終了する（ステップＳ３９）。

【００５４】次に、図２に示すレンズ１３１の交換によ
り第１光学系１３３の倍率が可変とされることにより、
１つの光学セット３１で検査可能な基板９の種類を増加
させることができる点について説明する。

【００５５】例えば、第１の基板９の検査領域９１１の
配列パターンに対応した光学セット３１が光学ヘッド１
にセットされている状態において、レンズ１３１を交換
して第１光学系１３３の倍率を変更することにより、第
１の基板９における配列パターンと相似のパターンを有
する第２の基板９の検査領域９１１の画像を取得するこ
とが可能となる場合がある。また、第１光学系１３３の
倍率を下げる（縮小率を上げる）場合や検査領域９１１
の大きさが小さい場合、換言すれば、第１光学系１３３
による検査領域９１１の像９１２の大きさが小さい場合
には、第２の基板９の配列パターンが第１の基板９の配
列パターンと多少相違する場合であっても検査領域９１
１の像を領域８１１中に映し出すことが可能となる場合
がある。このように、第１光学系１３３の倍率を変更可
能とすることにより、検査可能な基板９の種類を増加さ
せることができる。

【００５６】さらに、検査可能な基板９の種類をさらに
増加させるために第１光学系１３３が連続的に倍率を変
更することができるズームレンズとされてもよい。図１
４は第１光学系１３３としてズームレンズ１３３ａが使
用される様子を示す図である。第１光学系１３３がズー
ムレンズである場合、第１光学系１３３による検査領域
９１１の像９１２のピッチを任意に変更することができ
る。これにより、１つの光学セット３１を用いて画像を
取得することができる基板９の種類を大幅に増加させる
ことが実現される。

【００５７】以上、画像取得装置１０について説明して
きたが、画像取得装置１０では、複数の検査領域９１１
の画像を同時に取得することから画像取得に要する時間
が大幅に短縮される。また、１つの画像が複数の検査領
域９１１の画像を有し、さらに各検査領域９１１の像を
含む領域８１１の周縁部が除去されることから保存用画
像データのデータ量を大幅に削減することができる。

【００５８】例えば、１つの基板９上に検査領域９１１
が１００００個存在し、ＣＣＤにより７６０×６８０画
素のカラー画像（ＲＧＢそれぞれ１ｂｙｔｅ：８ｂｉ
ｔ）が取得されるものとする。ここで、１回の基板９の
位置決めに２００ｍｓを要し、画像の取り込みに３０ｍ
ｓを要するとすると、従来のように各検査領域９１１を
拡大して撮像を行うと１枚の基板９の観察に約３８分２
０秒（＝２３０（ｍｓ）×１００００（回））が必要と
なる。一方、画像取得装置１０では図９に示すように一
度に３０個の検査領域９１１の観察が可能であることか
ら、画像取得時間は１分強（＝２３０（ｍｓ）×３３４
（回））となる。したがって、画像取得装置１０では画
像取得に要する時間が約３０分の１に短縮される。

【００５９】また、ＣＣＤが１回の撮像により取得する
画像データの量を１．５５ＭＢ（＝７６０×６８０×３
（ｂｙｔｅ））とすると、従来の手法により取得される
データ量は１５．５ＧＢ（＝１．５５（ＭＢ）×１００
００）となる。これに対して、図９における領域８１３
の一辺が１００画素であるものとすると、画像取得装置
１０では１つの検査領域９１１に対応して保存されるデ
ータの量は３０ＫＢ（＝１００×１００×３（ｂｙｔ
ｅ））であり、１つの基板９に対して保存されるデータ
の量は３００ＭＢ（＝３０（ＫＢ）×１００００）とな
る。したがって、画像取得装置１０では画像のデータが
約５０分の１に削減される。

【００６０】なお、ＣＣＤ１３７の１回の撮像により取
得される画像のデータ量は１．５５ＭＢであるが、不要
部分の除去により画像取得装置１０では保存用画像のデ
ータ量が０．９ＭＢ（＝３０（ＫＢ）×３０（個））と
される。

【００６１】さらに、画像取得装置１０では光学セット
３１の交換により様々な種類の基板９に対して複数の検
査領域９１１の画像を同時に取得することができ、補助
光学セット３１ａを用いて基板９の位置検出や基板９の
位置の初期設定を容易に行うことができる。このよう
に、画像取得装置１０は対象物上の複数の観察対象の画
像取得に適した装置となっている。

【００６２】以上、本発明の一の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。

【００６３】上記実施の形態では観察の対象物は半導体
基板であるが、画像取得装置１０はプリント基板の回路
やスルーホールの画像の取得、フラットパネルディスプ
レイやフォトマスク等に用いられるのガラス基板上の回
路の画像の取得にも利用することができる。

【００６４】また、検査領域９１１は等間隔に存在する
必要はなく、既知であればランダムに存在してもよい。
例えば、検査領域９１１は同心円状に配置されてもよ
い。すなわち、対象物上に既知のパターンにて離散的に
存在する複数の観察対象の画像を取得する際にパターン
に合わせた第２光学系１３５を設計することにより画像
取得装置１０を利用することができる。

【００６５】画像取得装置１０では移動ステージ２によ
り基板９が光学ヘッド１に対して移動するが、基板９が
固定されて光学ヘッド１が移動可能とされてもよい。ま
た、基板９および光学ヘッド１が移動可能とされてもよ
い。すなわち、対象物である基板９の移動はＣＣＤ１３
７並びに観察光学系（第１光学系１３３および第２光学
系１３５）に対して相対的なもので足りる。

【００６６】検査領域９１１のピッチが小さい場合は第
１光学系は縮小光学系でなくてもよく、場合によっては
存在しなくてもよい。

【００６７】光学セット３１や補助光学セット３１ａの
交換は他の手法により行われてもよく、手動で行われて
もよい。レンズ１３１の交換も他の手法により行われて
もよい。

【００６８】補助光学セット３１ａはレンズアレイであ
る必要はなく、例えば、ＣＣＤ１３７の撮像面を覆う大
きさの等倍率のレンズであってもよい。

【００６９】図７および図８に示す画像取得動作や図１
１に示す位置設定作業では、補助光学セット３１ａを用
いて基板９の移動ステージ２上の位置が検出されるが、
別途カメラを用いて基板９の移動ステージ２上の位置が
検出されてもよい。

【００７０】ＣＣＤ１３７の画素数は上記実施の形態に
て例示されたものに限定されず、様々な画素数のＣＣＤ
が用いられてよい。また、ＣＣＤ１３７はカラー撮像素
子に限定されず、モノクロであってもよい。

【００７１】画像処理部６１１はソフトウェア的に実現
されてもよい。また、１つのレンズ１３４によりＣＣＤ
１３７上に形成される像の領域（図９における領域８１
１）に対する周縁部の除去は他の態様にて行われてもよ
い。例えば、検査領域９１１が円形の場合には、保存さ
れる領域も円形とされてよく、検査領域９１１が長方形
の場合には、保存される領域も長方形の領域とされてよ
い。表示制御部５６１による除去領域の非表示もソフト
ウェア的に実現されてよい。

【００７２】なお、基板９上のアライメントマークや所
定のパターンにより基板９の撮像位置の初期設定が可能
な場合には、図１１に示す位置設定作業は不要とされて
もよい。

【００７３】

【発明の効果】請求項１ないし６の発明では、対象物上
の観察対象の画像の取得に要する時間を短縮することが
できるとともに、保存用画像のデータの量を削減するこ
とができる。

【００７４】また、請求項２の発明では、複数の観察対
象を含む領域が撮像部よりも大きい場合であっても、複
数の観察対象の像を拡大して取得することができる。

【００７５】また、請求項３の発明では、さらに多数の
観察対象の画像を取得することができる。

【００７６】また、請求項４の発明では、保存用画像の
データ中の各観察領域に対応するデータへのアクセスが
可能とされる。

【００７７】また、請求項５の発明では、操作者が除去
される領域を容易に認識することができる。

【００７８】また、請求項６の発明では、他のパターン
にて存在する観察対象の画像を取得することができる。

【００７９】請求項７および８の発明では、複数種類の
パターンにて存在する観察対象の画像を取得することが
できる。

【００８０】また、請求項８の発明では、補助光学系を
用いて対象物の位置を検出したり、あるいは、画像を取
得する際の対象物の位置の初期設定を行うことができ
る。

【００８１】請求項９の発明では、補助光学系を用いて
対象物の位置を検出したり、あるいは、画像を取得する
際の対象物の位置の初期設定を行うことができる。

【００８２】請求項１０および１１の発明では、画像を
取得することができる観察対象のパターンの種類を増加
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像取得装置の構成を示す図である。

【図２】光学ヘッドの内部構造を示す図である。

【図３】第２光学系を光軸に沿って見たときの様子を示
す図である。

【図４】ＣＣＤにより取得される画像を例示する図であ
る。

【図５】第２光学系の他の例を示す図である。

【図６】補助光学セットの一例を示す図である。

【図７】画像取得装置が検査領域の画像を取得する際の
動作の流れを示す図である。

【図８】画像取得装置が検査領域の画像を取得する際の
動作の流れを示す図である。

【図９】ＣＣＤにより取得される画像の不要部分を例示
する図である。

【図１０】画像取得装置が取得するデータの構造を示す
図である。

【図１１】基板の位置設定を行う際の作業の流れを示す
図である。

【図１２】光学セットがロードされた際の表示部の表示
例を示す図である。

【図１３】補助光学セットがロードされた際の表示部の
表示例を示す図である。

【図１４】第１光学系としてズームレンズが使用される
様子を示す図である。

【符号の説明】

２ 移動ステージ ３ チェンジャ ９ 基板 １０ 画像取得装置 １２ レンズユニット ３１ 光学セット ３１ａ 補助光学セット ５４ 固定ディスク ５６ 表示部 １３３ 第１光学系 １３３ａ ズームレンズ １３４ レンズ １３５ 第２光学系 １３７ ＣＣＤ ５６１ 表示制御部 ６１１ 画像処理部 ７３１ 撮像位置番号 ７３２ 保存用画像データ ９１１ 検査領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 春生 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 AB07 CA03 CC09 DA07 EA12 EA14 EA17 ED04 ED15 ED30 4M106 AA01 BA01 CA41 DB12 5B047 AA12 AB04 BB04 BC05 BC11 BC15 BC23 CA14 CA17 CB10 DC20 5B057 AA03 BA11 BA15 BA24 CE09 CH11 DA03 DA04

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物上に既知のパターンにて離散的に
   存在する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、 撮像部と、 複数の光学要素により前記複数の観察対象を個別に拡大
   して前記撮像部上に結像させる観察光学系と、 前記撮像部により取得された画像から前記複数の観察対
   象の各像を含む領域の周縁部を除去して保存用画像のデ
   ータを生成する処理部と、 前記保存用画像のデータを保存する保存部と、を備える
   ことを特徴とする画像取得装置。
2. 【請求項２】 請求項１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を含む領域の縮
   小された像を形成する縮小光学系を有し、 前記複数の光学要素が、前記縮小された像における前記
   複数の観察対象の像を個別に拡大することを特徴とする
   画像取得装置。
3. 【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、 前記撮像部および前記観察光学系に対して前記対象物を
   相対的に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴
   とする画像取得装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の画像取得装置であっ
   て、 前記撮像部により画像が取得された際の前記撮像部と前
   記対象物との相対的位置関係を示す情報に関連づけられ
   て前記保存用画像のデータが前記保存部に保存されるこ
   とを特徴とする画像取得装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の画
   像取得装置であって、 前記撮像部により取得された画像を表示する表示部と、 前記処理部により除去される領域を前記表示部において
   非表示とする表示制御部と、 をさらに備えることを特徴とする画像取得装置。
6. 【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、 前記複数の光学要素を他の複数の光学要素と交換する交
   換機構をさらに備え、 交換された複数の光学要素の配列に応じて前記処理部に
   より除去される領域が変更されることを特徴とする画像
   取得装置。
7. 【請求項７】 対象物上に既知のパターンにて離散的に
   存在する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、 撮像部と、 複数の光学要素により前記複数の観察対象を個別に拡大
   して前記撮像部上に結像させる観察光学系と、 前記複数の光学要素を他の複数の光学要素と交換する交
   換機構と、を備えることを特徴とする画像取得装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の画像取得装置であっ
   て、 前記撮像部および前記観察光学系に対して前記対象物を
   相対的に移動させる移動機構と、 前記交換機構により前記複数の光学要素と交換可能とさ
   れる補助光学系と、を備え、 前記補助光学系が用いられる際に前記撮像部上に形成さ
   れる前記複数の観察対象の像が、前記複数の光学要素が
   用いられる際の像よりも小さいことを特徴とする画像取
   得装置。
9. 【請求項９】 対象物上に既知のパターンにて離散的に
   存在する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、 撮像部と、 複数の光学要素により前記複数の観察対象を個別に拡大
   して前記撮像部上に結像させる観察光学系と、 補助光学系と、 前記複数の光学要素と前記補助光学系とを交換する交換
   機構と、 前記撮像部および前記観察光学系に対して前記対象物を
   相対的に移動させる移動機構と、を備え、 前記補助光学系が用いられる際に前記撮像部上に形成さ
   れる前記複数の観察対象の像が、前記複数の光学要素が
   用いられる際の像よりも小さいことを特徴とする画像取
   得装置。
10. 【請求項１０】 対象物上に既知のパターンにて離散的
    に存在する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、 撮像部と、 倍率が可変であるとともに前記複数の観察対象を含む領
    域の像を形成する第１光学系と、 前記領域の像における前記複数の観察対象の像を個別に
    拡大して前記撮像部上に結像させる複数の光学要素を有
    する第２光学系と、を備えることを特徴とする画像取得
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の画像取得装置であ
    って、 前記第１光学系の倍率が連続的に可変であることを特徴
    とする画像取得装置。