JP2004125644A - ドーム型間接照明装置及びパターン撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドーム型間接照明装置において、充分な光の照射を可能にし、かつ、ドーム型間接照明装置自身は、省スペース化を図ること。さらに、この照明により、有効な検査・計測が可能なパターン撮像方法を提供すること。
【解決手段】複数の光源と、複数の光源から入射される光が導光される導光管と、導光管に設けられており、導光管に導光されている光を出射するスリットと、スリットから出射された光を反射するドーム状内面とを有するドーム型間接照明装置を提供する。さらに、このドーム型間接照明装置を用いて、多層配線板を照射し、撮像するパターン撮像方法を提供する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数照明光を導光管を介してドーム状内面にて反射させ、均一拡散照明化、高照度化及び省スペース化させたドーム型間接照明装置を提供し、さらに、配線パターンを撮像する際に適用して好適な撮像方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ドーム型間接照明装置は均一な拡散照明を得るのに適している（例えば、特許文献１参照。）。しかし、均一拡散かつ高照度光が必要な用途の場合、特に高照度化を図るためには、光源からの光を導光するライトガイドバンドル径を大きくするか、光源数を増やし、各光源から導光するライトガイド数を増やす方策等が取られる。
しかし、それに伴い照明部の寸法が大きくなり、例えば、レンズ作動距離内に、このドーム型間接照明装置を介在させることができないといった不具合が生じる。
また、光源の種類によっては、熱対策の問題等により、同一のライトガイドを使用して導光することができず、光源の種類によって、個々に導光部を製作しなければならないといった問題が生じる。これらを組合せて使用したい場合、前述と同様に照明部寸法が大きくなってしまう。
【０００３】
また、例えば、一般に電子機器の小型・軽量化を目的として使用される半導体パッケージ上に形成された銅箔配線パターンは、ポリイミドフィルムに銅箔を接着剤等でラミネートし、これをサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成し、厚さが５〜１０μｍ、最も集積度を有する部分で幅が１０μｍ程度である。この製品の製造工程中においては、細り（欠け）、断線、ショート、太り（突起）等の重欠陥が発生する可能性がある。このため従来これら欠陥の有無は、導通検査や目視検査によって判別されてきた。しかし、目視検査は、パターンの微細化、熟練を要すること、検査員の体調等により検査規格がばらつく、検査人員の問題、生産数量の増大等の問題がある。
そこで、最近ではカメラを使用して、自動的に欠陥有無を検査する自動検査装置が各種提案されている。
特に、上記半導体パッケージにおいては、最小１０μｍ幅の配線パターン上に存在する各種欠陥を目視にて検査することは不可能に近く、自動検査が不可欠である。
【０００４】
一般にカメラを使用して自動的に欠陥有無を検査する自動検査装置は、複数台のカメラ（ラインセンサやエリアセンサ等）で、同一テープ上の複数パターンを同時、時間差、エリア分割等で撮像し、その画像を認識処理することによって、パターン上に存在する細り、断線、ショート、太り等の欠陥検出を行っている。その認識処理は、ＣＡＤデータや良品サンプルをマスター画像として取り込み、このマスター画像と検査画像（検査対象パターン画像）とを比較することにより、差異のあった部分を欠陥として判断している。
【０００５】
このようなカメラによる撮像画像を用いて、上記のような検査を行うためには、照明条件が重要であり、照明によって欠陥が顕在化できなければ、処理アルゴリズムをいくら高度化しても確実な検査は不可能である。また、高解像度かつ高鮮明度なパターン画像を得るためには、高解像力を有した結像レンズが必須である。高解像度な画像を得るためには、その特性上、ＣＣＤ素子に受光される光量が多くなければならず、照明光に高照度化が要求される。また、このレンズ作動距離内に照明を介在させねばならない用途の場合、この作動距離よって照明寸法が制約されてしまう恐れがあり、例えば、リング照明を多段に組み合わせた照明系では、作動距離によって照明を介在させること自体困難な場合もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２０３２９０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３６９７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、導光管を介して各種照明、複数照明からの多入力直接光を、ドーム状内面で反射させ、均一拡散、高照度、省スペース化を図ったドーム型間接照明装置を提供し、更にこのドーム型照明装置を用いて鮮明な高解像度画像撮像を行い、検査、計測に有効な撮像方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
少なくとも、複数の光源と、ドーム状内面を有する照明部とからなり、
前記照明部は、
その底部に導光管を有しており、
前記導光管にはスリットが設けられており、
前記スリットは、ドーム状内面側に設けられており、
前記複数の光源から前記導光管に入射された光は、前記導光管の前記スリットから、前記ドーム状内面へ照射され、前記ドーム状内面に照射された光は、前記ドーム状内面で反射する
ことを特徴とするドーム型間接照明装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
前記照明部が、
前記導光管の前記スリットから出射される光を、前記ドーム状内面へ間接的に出射させるための反射面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のドーム型間接照明装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
前記照明部が、
前記導光管に前記複数の光源から光を入射させるための円筒状の照明入射口を有しており、
前記円筒状の照明入射口は、その中心軸が前記導光管の中心軸の接線に一致するように設けられている
ことを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載のドーム型間接照明装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、
前記複数の光源が、
同種光源を組み合わせた光源、あるいは、異種光源を組み合わせた光源であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のドーム型間接照明装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、
前記複数の光源が、光源毎に光量が調節可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のドーム型間接照明装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれかに記載のドーム型間接照明装置により、凹凸パターンを有する被撮像体を照射する照射工程と、
前記被撮像体からの反射光を撮像する撮像工程と
を有することを特徴とするパターン撮像方法である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、
前記凹凸パターンを有する被撮像体が、少なくとも、銅の配線パターンからなる最表層、ポリイミド層、銅の配線パターンからなる層をこの順に積層した多層配線板であり、
前記ドーム型間接照明により４５０ｎｍ以下の波長域の光を、前記多層配線板の前記最表層側に照射し、
前記最表層の銅の配線パターンを撮像することを特徴とする請求項６に記載のパターン撮像方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態を概念的に示したものである。
【００１６】
まず、照明部９について実施の形態を説明する。
照明部９は、ドーム状内面２を有する構造体である。そして、照明部９の底部には光をドーム状内面２に入射させるための導光管１を有している。また、照明部９は、その頂上部にＣＣＤ用開口部５が設けられており、ここに、ＣＣＤカメラを配置し撮像する。
【００１７】
本発明における光源について実施の形態を説明する。
光源は複数用いる。具体的な光源としては、ハロゲン光源、メタルハライド光源、キセノン光源、ＵＶ光源等を使用することができる。
これらの光源のうち、同じものを複数組み合せて用いてもいいし、異なるものを組み合せて用いても良い。
【００１８】
異なる光源を組み合わせる場合、複数の波長領域の光の照射が可能となる。
同じ光源を複数用いて、それぞれの光源に対して、透過波長域が異なるフィルタを介して照射することによっても、複数の波長領域の光の照射が可能となる。しかしながら、このようにすると、フィルタによって減光してしまう。そのため、異なる光源を組み合せる方が、充分な光量が得られ、より望ましい。
【００１９】
本発明における導光管１について実施の形態を説明する。
導光管１は、光を通す管であれば良い。また、導光管１の周面は（スリット４部分を除いて）光が漏れないようにしておくことが必要である。このような形態を具体化する例としては、例えば、照明部９の底部にドーナツ状の中空の領域（図１，２の符号１で示す領域）を設けておくことにより達成できる。この場合、照明部９を、例えばアルミニウムなどの光を反射する金属を用いた構成としておけば、導光管のスリット４部分以外から光が漏れることはない。
導光管１内面の光を反射させる表面は、用途に応じて鏡面、平滑面、凹凸面とする。但し、高照度を求める場合には極力鏡面に近い表面状態が望ましい。
【００２０】
次に、導光管１に設けられているスリット４について実施の形態を説明する。スリット４は、導光管１の管面に設けられ、光が透過する状態になっていれば良い。
図１の場合の、スリット４の開口寸法、及びスリット４と直接光反射面１２とＣＣＤ用開口部５との位置関係は、照明部９を使用して、ＣＣＤカメラにてＣＣＤ開口部５から撮像する場合、スリット４からの直接光（および反射面１２から直接来る反射光）が、ＣＣＤ用開口部５に設けられているレンズに入らない開口寸法及び位置関係とすれば良い。
図２の場合の、スリット４の開口寸法、及びスリット４とＣＣＤ開口部５との位置関係は、本ドーム状間接照明装置９を使用して、ＣＣＤカメラにて撮像する場合、スリット４からの直接光が、ＣＣＤ用開口部５に設けられるレンズに入らない開口寸法及び位置関係とすれば良い。
【００２１】
次に、ドーム状内面２についての実施の形態を説明する。
ドーム状内面２は、用途に応じて鏡面、平滑面、凹凸面とする。但し、高照度を求める場合には極力鏡面に近い表面状態が望ましい。
また、ドーム状内面２の形状は、いわゆる湾曲したドーム状だけでなく、円錐状であっても採用可能である。
【００２２】
次に、導光管１のスリット４から出射される光を、ドーム状内面２へ間接的に出射させるための反射面１２についての実施の形態を説明する。
反射面１２は、導光管１からの光をスリットを介して、１度反射拡散させるためのものであり、反射面１２で反射拡散された光は、その後、ドーム状内面２にて反射され、ワーク照射面３に高照度均一拡散光を照射させるものである。
【００２３】
上記のように反射面１２を設けるか否かによって、導光管１の位置をドーム状内面２に内接、又は外面に外接させることができるので、高さ、幅方向の省スペース化が可能となる。
【００２４】
次に、ＣＣＤ用開口部５の実施の形態について説明する。
ＣＣＤ用開口部５は、使用するカメラ種類、レンズ種類及び照明部９を設置するレンズ作動距離内高さ位置に応じて、適切な開口径を持たせ、かつ（スリット４から、および、反射面１２からの）直接光がレンズに入射しないよう設計を施す。
【００２５】
次に、図３，図４に照明部９の上面図を示す。
図３は、入力光源数を４とした実施形態であり、図４は、入力光源数を８とした場合の実施形態である。
ハロゲン光源、メタルハライド光源、キセノン光源、ＵＶ光源等の各種光源からの光を光ファイバにて導光させ、その末端を、照明入射口６に装着させることにより、導光管１内を光で満たし、この導光管１内からの光を、スリット４を介してドーム状内面２表面にて反射拡散させることにより、ドーム型拡散照明を実現させる。また、各入力照明毎に、光量を一括制御ないし独立制御調節することによって、照射面に対して最適な照明条件確立が可能である。また、入射させる照明種類を同一とする場合と、異種照明、例えばメタルハライド光源とＵＶ光源をそれぞれ入射させることにより、照射面３では、それぞれの照明がブレンドさせた拡散光が照射されることとなり、このような方法も用途に応じて使用可能である。
【００２６】
照明入射口６の実施の形態を説明する。
照明入射口６は照明部９の構造体の端に設ける。
照明入射口６の口径は、使用する光源から光を導光させるファイバライトガイドのバンドル径ないし外形寸法に合わせて設計する。
尚、このライトガイドは、既製品を使用するのもよし、更に光量アップを図るため、バンドル径を大きくしたライトガイドを、別途製作して使用することもできる。
また、照明入射口６は、例えば、円筒状の形状であり、その中心軸が導光管１の中心軸の接線に一致するように設けられるのが導光を円滑に行ううえで望ましい。
【００２７】
次に、本発明のドーム型間接照明装置を用いたパターン撮像方法について、実施の形態を説明する。
【００２８】
図５は、本ドーム型間接照明装置を使用したパターン撮像方法を概念的に示したものである。
対象ワーク３は、ワーク固定機構１１により位置固定させる。このときのワーク固定方法としては、表面に反射防止膜を施した透明光学ガラスによるガラスサンドイッチやバキューム吸着等によって、撮像光学系の焦点深度内にワーク平坦性が確立でき、ワーク反りに対しても補正できる固定方法が望ましい。また、ワークがリール形態を有するものであればワーク固定機構１１の両側に搬送用テープランナー機構を付加することも可能である。
また、センサ７（例えば、ＣＣＤカメラ）及び結像レンズ８は、対象ワーク３の配線パターンに応じて光学設計、考慮したものを使用する。そのときの撮像分解能は、対象となるパターン幅の１／１０程度が目安となる。照明部９は、結像レンズの作動距離内に設置するため、その高さ位置に応じてＣＣＤ用開口径等十分設計をし、使用する光源種類も、対象ワークに応じて最適な光源を選択して使用する。尚、同一ワーク上に存在する複数パターン像を得るために、必要ならばセンサ７，結像レンズ８等で構成される撮像部及びワーク固定機構１１を必要取込方向に動かす機構も含める。
【００２９】
センサ７は、パーソナルコンピュータ、キーボード、マウス、ディスプレイ等から構成される演算部１０に接続され、ここで結像された像を、パターン画像として再構成し、各種演算、認識処理を行う。また、ワーク固定機構やユーザーインターフェースの役割も受け持たせることもできる。
【００３０】
次に、本ドーム型間接照明装置を用いて凹凸パターンを有する被撮像体を撮像する方法について説明する。
凹凸パターンを有する被撮像体としては、凹凸パターンを有するものであればなんでも良い。本ドーム型間接照明装置では、ドーム状内面から光が反射されるため、凹凸部があっても、凹凸による影が生じることがなく、鮮明に凹凸パターンが撮像できる。
【００３１】
次に、半導体パッケージなどの多層配線板の最外層の配線パターンを撮像する方法について実施の形態を説明する。
多層配線板は、少なくとも、銅の配線パターンからなる最表層、ポリイミド層、銅の配線パターンからなる層をこの順に積層した構造を有している。
光源は、４５０ｎｍ以下の波長域の光を発するものを使用する。
４５０ｎｍ以下の波長域の光だけを照射すると、最表層の銅の配線パターンのみが撮像され、それ以外の層の銅の配線パターンは撮像されない。すなわち、最表層の銅の配線パターンのみを撮影したい場合に有利となる。
４５０ｎｍ以上の波長域の光も照射すると、最表層の銅の配線パターンのみでなく、それ以外の層の銅の配線パターンも撮像されてしまう。すなわち、最表層の銅の配線パターンだけ精確に撮像したい場合には不利となる。
このように撮像されるのは、ポリイミド層の分光透過率特性及び分光反射率特性、銅箔の分光反射率特性によるものである。
【００３２】
【実施例】
図６は、ドーム型間接照明装置によって撮像した銅配線パターン画像例を示す。同軸照明やリング照明のように高角度からの照明方法では、配線パターンのトップ面のみが明るく映し出され、側方照明では、配線パターンの側面部が明るく映し出されるのに対し、ドーム型間接照明は、ドーム内面にてあらゆる方向から対象ワークへ向かって均一な影の落ちない光が照射できるため、鮮明なパターン画像を得ることができている。また、撮像分解能、例えば２μｍないし１μｍといった高分解能撮像ではチャージされる光量が少なければ、画像として成り立たない。しかし、本実施例では、複数光源光入力による高照度化及び均一拡散光をワークに照射させることが可能であり、配線パターンの検査、計測においては大変有効であった。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高照度、均一拡散光を発するドーム型照明装置を提供することができ、かつ本照明装置を用いたパターン撮像方法では、検査、計測に有効な配線パターン画像を得ることができる。
【００３４】
すなわち、本発明はドーム型間接照明装置を使用することにより高精細パターンを撮像する際にドーム内面反射によりあらゆる方向から照射面に向かって均一かつ高照度な無影照明とすることができ、この照明によって更にパターン形状の鮮明な画像を得ることができ、測定、検査精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を概念的に示した説明図である。
【図２】本発明の第二実施形態を概念的に示した説明図である。
【図３】入力光源数を４入力とした場合のドーム型間接照明装置の一例の上面図である。
【図４】入力光源数を８入力とした場合のドーム型間接照明装置の一例の上面図である。
【図５】ドーム型間接照明装置を使用したパターン撮像方法の実施形態を概念的に示した説明図である。
【図６】パターン例をドーム型間接照明装置によって撮像した画像である。
【符号の説明】
１…導光管
２…ドーム状内面
３…ワーク（照射面）
４…スリット
５…ＣＣＤ用開口部
６…照明光入射口
７…センサ
８…結像レンズ
９…照明部
１０…演算部
１１…ワーク固定機構

Claims (7)

1. 少なくとも、複数の光源と、ドーム状内面を有する照明部とからなり、
   前記照明部は、
   その底部に導光管を有しており、
   前記導光管にはスリットが設けられており、
   前記スリットは、ドーム状内面側に設けられており、
   前記複数の光源から前記導光管に入射された光は、前記導光管の前記スリットから、前記ドーム状内面へ照射され、前記ドーム状内面に照射された光は、前記ドーム状内面で反射する
   ことを特徴とするドーム型間接照明装置。
2. 前記照明部が、
   前記導光管の前記スリットから出射される光を、前記ドーム状内面へ間接的に出射させるための反射面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のドーム型間接照明装置。
3. 前記照明部が、
   前記導光管に前記複数の光源から光を入射させるための円筒状の照明入射口を有しており、
   前記円筒状の照明入射口は、その中心軸が前記導光管の中心軸の接線に一致するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載のドーム型間接照明装置。
4. 前記複数の光源が、
   同種光源を組み合わせた光源、あるいは、異種光源を組み合わせた光源であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のドーム型間接照明装置。
5. 前記複数の光源が、光源毎に光量が調節可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のドーム型間接照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のドーム型間接照明装置により、凹凸パターンを有する被撮像体を照射する照射工程と、
   前記被撮像体からの反射光を撮像する撮像工程と
   を有することを特徴とするパターン撮像方法。
7. 前記凹凸パターンを有する被撮像体が、少なくとも、銅の配線パターンからなる最表層、ポリイミド層、銅の配線パターンからなる層をこの順に積層した多層配線板であり、
   前記ドーム型間接照明により４５０ｎｍ以下の波長域の光を、前記多層配線板の前記最表層側に照射し、
   前記最表層の銅の配線パターンを撮像することを特徴とする請求項６に記載のパターン撮像方法。

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