JP2014192721A - 高速撮像方法および高速撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットとワークを保持する保持テーブルとを所定の移動速度で相対的に水平移動させながら当該ワークを撮像する撮像過程で、移動速度を撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、撮像機の台数に応じてスキャンレートを均等に分割し、当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て各スキャンレートの始点で撮像機のシャッタリングを行うとともに、各スキャンレート内で撮像機の露光時間を調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像し、各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する。
【選択図】図4
Description
ラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと前記ワークを保持する保持テーブルとを所定の移動速度で相対的に水平移動させながら当該ワークを撮像する撮像過程と、
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の台数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機のシャッタリングを行うとともに、各スキャンレート内で撮像機の露光時間を調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像する
ことを特徴とする。
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の台数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機のシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレートを超えて撮像機の露光時間を終了させ、先行の撮像機と後行の撮像機の露光時間をオーバーラップさせたサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像し、複数画素分にわたって取得された輝度値を撮像機ごとに画素数で平均化した輝度値を記憶部に格納し、
前記画像再構成過程は、記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する
ことを特徴とする。
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機のラインセンサに応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の有するライセンサの本数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
前記撮像機ごとに分割後のスキャンレートをライセンサに順番に割当て、各スキャンレートの始点でシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレート内で各ラインセンサへの露光時間を終了させるよう調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像させる過程で、
先行の撮像機と後行の撮像機の撮像タイミングをずらしながら交互に同一部位をオーバーラップさせる撮像サイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像し、撮像機ごとに複数本のラインセンサにわたって取得された複数画素分の輝度値を積分遅延回路により1画素分の輝度値として記憶部に格納し、
前記画像再構成過程は、取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する
ことを特徴とする。
検出過程で求めた前記位置関係から撮像機同士の相対的なズレ量を求める演算過程を備え、
画像再構成過程は、演算過程で求まったズレ量に基づいて、取得画像データの位置を補正しながら画像を再構成することが好ましい。
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像するラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、スキャンレートを撮像機の台数分に均等に分割し、分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機にシャッタリングを行わせるとともに、各スキャンレート内で撮像機の露光時間を調整したサイクルを繰り返しながら複数台の撮像機で前記ワークを撮像させる制御部と、
前記各撮像機によって取得された輝度値に基づいてワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする。
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像するラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、スキャンレートを撮像機の台数分に均等に分割し、分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機にシャッタリングを行わせるとともに、分割後のスキャンレートを超えて撮像機の露光時間を終了させ、先行の撮像機と後行の撮像機の露光時間をオーバーラップさせたサイクルを繰り返させながら複数台の撮像機で前記ワークを撮像させ、複数画素分にわたって取得された輝度値を撮像機ごとに画素数で平均化した輝度値を記憶部に格納させる制御部と、
前記記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする。
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像する同じ複数本のラインセンサを有する複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機のラインセンサに応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、記撮像機の有するライセンサの本数に応じてスキャンレートを均等に分割し、撮像機ごとに分割後のスキャンレートをライセンサに順番に割当て、各スキャンレートの始点でシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレート内で各ラインセンサへの露光時間を終了させるよう調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像させる過程で、
先行の前記撮像機と後行の前記撮像機の撮像タイミングをずらしながら交互に同一部位をオーバーラップさせる撮像サイクルを繰り返させながら前記ワークを撮像し、撮像機ごとに複数本のラインセンサにわたって取得された複数画素分の輝度値を積分遅延回路により1画素分の輝度値として記憶部に格納させる制御部と、
前記記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする。
前記鏡筒部を導光する光を一部透過させるとともに、角度を変えて一部を反射させて複数台の撮像機に光を導光さる光学部材とから構成する。
制御部は、検出器によって検出された位置情報を記憶する記憶部を備え、
演算処理部は、撮像機ごとに取得された位置情報を前記記憶分から読み出して撮像機同士の相対的なズレ量を求め、当該ズレ量に基づいて取得画像データの位置を補正しながら画像を再構成することが好ましい。
まず、検査ステージ2の主走査方向である第2可動台16のスライダ16sの移動速度を決める。そうすると、第1撮像カメラ5および第2撮像カメラ6のスキャンレートによって最適移動速度V1が決まる。つまり、ラインセンサ13a、13bの分解能とスキャンレートによって決まる。本実施例では、所定の分解能に達する露光時間を予め実験やシミュレーションによって決める。例えば、第1撮像カメラ5と第2撮像カメラ6のスキャンレートが10kHzで、1画素が10μmで、観察倍率を10倍とした場合、第1撮像カメラ5と第2撮像カメラ6の最適移動速度V1は10mm/secとなる。
条件設定が完了すると、搬送ロボットなどによってカセットからウエハWを搬出し、図1に示すように、保持テーブル14に載置する。ウエハWは、外周領域に形成されたオリエンテーションフラットまたはVノッチなどに基づいて位置合わせされる。すなわち、第1可動台15および第2可動台16を移動させて位置合わせするとともに、第3可動台17をモータ18の回転軸周りに回転させてウエハWの位置合わせを行う。
ウエハWのアライメント処理と撮像開始の初期位置への移動が完了すると、撮像ユニット1を所定高さに移動および設定した後に、第2可動台16のスライダ16sの主走査速度V2をX軸方向に最適移動速度V1の2倍の速度で走査させながらウエハWの撮像を開始する。撮像開始と同時に、図4に示すように、制御部3から第1撮像カメラ5にトリガ信号1が送信されると、それを受けて第1撮像カメラ5のシャッターがON状態となり撮像が開始され、観察光がラインセンサ13aに露光される。また、制御部3から第2撮像カメラ6にトリガ信号2が送信されると、それを受けて第2撮像カメラ6のシャッターがON状態となり撮像が開始され、観察光がラインセンサ13bに露光される。このとき、トリガ信号1とトリガ信号2はそれぞれ交互に出力するようにしておく。さらに、第1撮像カメラ5と第2撮像カメラ6は、上述したようにシャッタリング時間を通常(つまり、破線51,61で示す状態)の半分(つまり、実線52,62で示す状態)に設定しておく。
上記一連の連続撮像処理サイクルを行って画像を撮像し、後に画像再構築をする処理について説明する。
ウエハWの撮像が完了すると、搬送ロボットなどによってウエハWを吸着し、図示しないカセットにウエハWを搬送する。以上で一連の検査画像を取得する処理が完了し、以後、同じ処理が繰り返される(ステップS6)。
ウエハWのアライメント処理と撮像開始の初期位置への移動が完了すると、撮像ユニット1を所定高さに移動および設定した後に、第2可動台16のスライダ16sの主走査速度V2をX軸方向に最適移動速度V1の2倍の速度で走査させながらウエハWの撮像を開始する。撮像開始と同時に、図7に示すように、制御部3から第1撮像カメラ5にトリガ信号1が送信されると、それを受けて第1撮像カメラ5のシャッターがON状態となり撮像が開始され、観察光がラインセンサ13aに露光される。また、制御部3から第2撮像カメラ6にトリガ信号2が送信されると、それを受けて第2撮像カメラ6のシャッターがON状態となり撮像が開始され、観察光がラインセンサ13bに露光される。このとき、トリガ信号1とトリガ信号2はそれぞれ交互に出力するようにしておく。なお、第1撮像カメラ5と第2撮像カメラ6は、シャッタリング時間は通常の状態(つまり、実線53,63で示す状態)であり、交互に同一部位をオーバーラップしながら撮像を行っている。また、上記ステップS3と同様に、ワークを2倍の速度で移動させつつ、2台の撮像カメラ5,6を用いて、見かけ上2倍のスキャンレートで撮像が行われる。
上記一連の連続撮像処理サイクルを行って画像を撮像し、後に画像再構築をする処理について説明する。
ウエハWのアライメント処理と撮像開始の初期位置への移動が完了すると、撮像ユニット1を所定高さに移動および設定した後に、第2可動台16のスライダ16sの主走査速度V2をX軸方向に最適移動速度V1の2倍の速度に設定して走査させながらウエハWの撮像を開始する。このとき、第1撮像カメラ5と第2撮像カメラ6は、例えば、主走査方向に4列のラインセンサと時間遅延積分処理回路とを備えたTDIカメラを用いて構成しておく。
2 … 検査ステージ
3 … 制御部
4 … 鏡筒本体
5 … 第1撮像カメラ
6 … 第2撮像カメラ
7 … 照明ユニット
13a… ラインセンサ(第1撮像カメラ用)
13b… ラインセンサ(第2撮像カメラ用)
14 … 保持テーブル
15 … 第1可動台
16 … 第2可動台
17 … 第3可動台
20 … 記憶部
21 … 演算処理部
Claims (9)
- ワークを撮像する高速撮像方法であって、
ラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと前記ワークを保持する保持テーブルとを所定の移動速度で相対的に水平移動させながら当該ワークを撮像する撮像過程と、
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の台数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て各スキャンレートの始点で撮像機のシャッタリングを行うとともに、各スキャンレート内で撮像機の露光時間を調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像する
ことを特徴とする高速撮像方法。 - ワークを撮像する高速撮像方法であって、
ラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと前記ワークを保持する保持テーブルとを所定の移動速度で相対的に水平移動させながら当該ワークを撮像する撮像過程と、
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の台数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機のシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレートを超えて撮像機の露光時間を終了させ、先行の撮像機と後行の撮像機の露光時間をオーバーラップさせたサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像し、複数画素分にわたって取得された輝度値を撮像機ごとに画素数で平均化した輝度値を記憶部に格納し、
前記画像再構成過程は、記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する
ことを特徴とする高速撮像方法。 - ワークを撮像する高速撮像方法であって、
同じ複数本のラインセンサを有する複数台の撮像機を備えた撮像ユニットと前記ワークを保持する保持テーブルとを所定の移動速度で相対的に水平移動させながら当該ワークを撮像する撮像過程と、
前記各撮像機から取得した輝度値に基づいてワークの画像を再構成する画像再構成過程を備え、
前記撮像過程は、前記移動速度を撮像機のラインセンサに応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い速度に調整し、
前記撮像機の有するライセンサの本数に応じてスキャンレートを均等に分割し、
前記撮像機ごとに分割後のスキャンレートをライセンサに順番に割当て、各スキャンレートの始点でシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレート内で各ラインセンサへの露光時間を終了させるよう調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像させる過程で、
先行の撮像機と後行の撮像機の撮像タイミングをずらしながら交互に同一部位をオーバーラップさせる撮像サイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像し、撮像機ごとに複数本のラインセンサにわたって取得された複数画素分の輝度値を積分遅延回路により1画素分の輝度値として記憶部に格納し、
前記画像再構成過程は、取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する
ことを特徴とする高速撮像方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の高速撮像方法において、
複数台の前記撮像機ごとに保持テーブルとの相対的な位置関係を検出する検出過程と、
前記検出過程で求めた前記位置関係から撮像機同士の相対的なズレ量を求める演算過程を備え、
前記画像再構成過程は、演算過程で求まったズレ量に基づいて、取得画像データの位置を補正しながら画像を再構成する
ことを特徴とする高速撮像方法。 - ワークを撮像する高速撮像装置であって、
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像するラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、スキャンレートを撮像機の台数分に均等に分割し、分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機にシャッタリングを行わせるとともに、各スキャンレート内で撮像機の露光時間を調整したサイクルを繰り返しながら複数台の撮像機で前記ワークを撮像させる制御部と、
前記各撮像機によって取得された輝度値に基づいてワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする高速撮像装置。 - ワークを撮像する高速撮像装置であって、
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像するラインセンサを備えた複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機の台数に応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、スキャンレートを撮像機の台数分に均等に分割し、分割後の当該スキャンレートを撮像機に順番に割当て、各スキャンレートの始点で撮像機にシャッタリングを行わせるとともに、分割後のスキャンレートを超えて撮像機の露光時間を終了させ、先行の撮像機と後行の撮像機の露光時間をオーバーラップさせたサイクルを繰り返させながら複数台の撮像機で前記ワークを撮像させ、複数画素分にわたって取得された輝度値を撮像機ごとに画素数で平均化した輝度値を記憶部に格納させる制御部と、
前記記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする高速撮像装置。 - ワークを撮像する高速撮像装置であって、
前記ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに載置されたワークに向けて光を照射する照明ユニットと、
前記ワークを撮像する同じ複数本のラインセンサを有する複数台の撮像機からなる撮像ユニットと、
前記保持テーブルと撮像ユニットを所定の移動速度で相対的に水平移動させる水平駆動機構と、
前記撮像機のラインセンサに応じて、ラインセンサの分解能とスキャンレートから決まる最適移動速度よりも速い移動速度に調整し、記撮像機の有するライセンサの本数に応じてスキャンレートを均等に分割し、撮像機ごとに分割後のスキャンレートをライセンサに順番に割当て、各スキャンレートの始点でシャッタリングを行うとともに、分割後のスキャンレート内で各ラインセンサへの露光時間を終了させるよう調整したサイクルを繰り返しながら前記ワークを撮像させる過程で、
先行の前記撮像機と後行の前記撮像機の撮像タイミングをずらしながら交互に同一部位をオーバーラップさせる撮像サイクルを繰り返させながら前記ワークを撮像し、撮像機ごとに複数本のラインセンサにわたって取得された複数画素分の輝度値を積分遅延回路により1画素分の輝度値として記憶部に格納させる制御部と、
前記記憶部から取得した順に前記輝度値を読み出し、演算時点の画素の輝度値を平均化前の輝度値まで増幅させ、直前に算出した画素の輝度値から現時点の増幅後の輝度値を減算した輝度値に基づいて、ワークの画像を再構成する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする高速撮像装置。 - 請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の高速撮像装置であって、
前記撮像ユニットは、照明ユニットから照射されてワークで反射した光または当該ワークを透過した光を導光する鏡筒部と、
前記鏡筒部を導光する光を一部透過させるとともに、角度を変えて一部を反射させて複数台の撮像機に光を導光さる光学部材と
を備えたことを特徴とする高速撮像装置。 - 請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の高速撮像装置であって、
複数台の前記撮像機ごとに保持テーブルとの相対的な位置を検出する検出器を備え、
前記制御部は、検出器によって検出された位置情報を記憶する記憶部を備え、
前記演算処理部は、撮像機ごとに取得された位置情報を前記記憶分から読み出して撮像機同士の相対的なズレ量を求め、当該ズレ量に基づいて取得画像データの位置を補正しながら画像を再構成する
ことを特徴とする高速撮像装置。
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