JP7050601B2 - Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device - Google Patents

Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP7050601B2
JP7050601B2 JP2018130988A JP2018130988A JP7050601B2 JP 7050601 B2 JP7050601 B2 JP 7050601B2 JP 2018130988 A JP2018130988 A JP 2018130988A JP 2018130988 A JP2018130988 A JP 2018130988A JP 7050601 B2 JP7050601 B2 JP 7050601B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
illumination
line
light
end surface
optical waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018130988A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020009678A (en
Inventor
研志 石渡
治彦 楠瀬
史野 草
直 佐藤
光洋 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lasertec Corp
Original Assignee
Lasertec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lasertec Corp filed Critical Lasertec Corp
Priority to JP2018130988A priority Critical patent/JP7050601B2/en
Publication of JP2020009678A publication Critical patent/JP2020009678A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7050601B2 publication Critical patent/JP7050601B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、照明方法、撮像方法、照明装置及び撮像装置に関するものであり、例えば、半導体ウェハのパターンを検査するために、半導体ウェハを撮像する場合の照明方法、撮像方法、照明装置及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a lighting method, an imaging method, a lighting device, and an imaging device. For example, the present invention relates to a lighting method, an imaging method, a lighting device, and an imaging device for imaging a semiconductor wafer in order to inspect a pattern of a semiconductor wafer. Regarding.

パターンが形成された半導体ウェハの検査に用いる撮像装置は、例えば、結像光学系及び照明光学系を備えている。照明光学系における光源として、ライン型LED照明部が用いられる場合もある。ライン型LED照明部は、ライン状に配列された複数のLED光源と、LED光源により生成された照明光を集光するシリンドリカルレンズを含んでいる。 The image pickup apparatus used for inspecting the semiconductor wafer on which the pattern is formed includes, for example, an imaging optical system and an illumination optical system. A line-type LED lighting unit may be used as a light source in the illumination optical system. The line-type LED lighting unit includes a plurality of LED light sources arranged in a line, and a cylindrical lens that collects the illumination light generated by the LED light sources.

特開2015-127653号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-127653

ライン型LED照明部を用いた照明光学系は、撮像対象の受光量を増加させ、撮像対象の画像を取得するスループットを向上させる上で改良の余地がある。 The illumination optical system using the line-type LED lighting unit has room for improvement in increasing the amount of light received by the image pickup target and improving the throughput for acquiring the image to be imaged.

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、撮像対象の受光量を増加させ、撮像対象の画像を取得するスループットを向上させることができる照明方法、撮像方法、照明装置及び撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve such a problem, and to increase the amount of light received by an image pickup target and improve the throughput for acquiring an image to be imaged to be imaged. It is to provide a lighting device and an image pickup device.

本発明に係る照明方法は、一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、を備える。このような構成により、撮像対象の受光量を増加させることができる。 In the illumination method according to the present invention, a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens for condensing illumination light generated from the plurality of light sources is arranged. An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, which is condensed by the illumination system condensing lens and incident on the upper end surface. Includes a step of arranging the optical waveguide emitted from the lower end surface and a step of illuminating the image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide. With such a configuration, the amount of light received by the image pickup target can be increased.

また、本発明に係る撮像方法は、一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、前記照明光により照明された前記撮像対象からの光を集光し、集光した前記光を検出して前記撮像対象の画像を取得するステップと、を備える。このような構成により、撮像対象の画像を取得するスループットを向上させることができる。 Further, the imaging method according to the present invention is a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources. An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, which is condensed by the illumination system condensing lens and incident on the upper end surface. The step of arranging the optical waveguide in which the illumination light is emitted from the lower end surface, the step of illuminating the image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide, and the light from the image pickup target illuminated by the illumination light. The present invention comprises a step of condensing, detecting the condensed light, and acquiring an image to be imaged. With such a configuration, it is possible to improve the throughput for acquiring the image to be imaged.

本発明に係る照明装置は、一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、を備え、前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明する。このような構成により、撮像対象の受光量を増加させることができる。 The illuminating device according to the present invention includes a line-shaped illuminating unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illuminating system condensing lens that condenses the illuminating light generated from the plurality of light sources. An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The optical waveguide emitted from the optical waveguide is provided, and the image pickup target is illuminated with the illumination light emitted from the optical waveguide. With such a configuration, the amount of light received by the image pickup target can be increased.

また、本発明に係る撮像装置は、一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、前記光導波路から出射された前記照明光により照明された前記撮像対象からの光を集光し、集光した前記光を検出して前記撮像対象の画像を取得する結像光学系と、を備える。このような構成により、撮像対象の画像を取得するスループットを向上させることができる。 Further, the image pickup apparatus according to the present invention is a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens for condensing illumination light generated from the plurality of light sources. An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condensing lens and incident on the upper end surface is said. The optical waveguide emitted from the lower end surface and the light from the imaging target illuminated by the illumination light emitted from the optical waveguide are condensed, and the condensed light is detected to capture the image of the imaging target. The imaging optical system to be acquired is provided. With such a configuration, it is possible to improve the throughput for acquiring the image to be imaged.

本発明によれば、撮像対象の受光量を増加させ、撮像対象の画像を取得するスループットを向上させることができる照明方法、撮像方法、照明装置及び撮像装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a lighting method, an image pickup method, a lighting device, and an image pickup device capable of increasing the amount of light received by an image pickup target and improving the throughput for acquiring an image of the image pickup target.

実施形態に係る撮像装置の構成を例示した模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the structure of the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置の構成を例示した斜視図である。It is a perspective view which illustrates the structure of the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置のライン状照明部における光源及び照明系集光レンズを例示した図であり、(a)は、側方から見た模式図であり、(b)は、上方から見た模式図である。It is a figure exemplifying the light source and the illumination system condensing lens in the line-shaped illumination part of the image pickup apparatus which concerns on embodiment, (a) is a schematic view seen from the side, (b) is seen from above. It is a schematic diagram. 実施形態に係る撮像装置のライン状照明部における照明系集光レンズを例示した図であり、(a)は、ライン状フライアイレンズを構成する複数のレンズが配置される前の状態の斜視図を示し、(b)は、ライン状フライアイレンズを構成する複数のレンズが配置された状態の斜視図を示し、(c)は、ライン状フライアイレンズを光軸方向から見た状態を示す。It is a figure exemplifying the illumination system condensing lens in the line-shaped illumination part of the image pickup apparatus which concerns on embodiment, and (a) is the perspective view of the state before a plurality of lenses constituting a line-shaped fly-eye lens are arranged. (B) shows a perspective view of a state in which a plurality of lenses constituting the line-shaped fly-eye lens are arranged, and (c) shows a state of the line-shaped fly-eye lens viewed from the optical axis direction. .. 実施形態に係る撮像装置の照明光学系において、光導波路を例示した斜視図である。It is a perspective view which illustrates the optical waveguide in the illumination optical system of the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置において、レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構を例示した図である。It is a figure which illustrated the revolver type bandpass filter switching mechanism in the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置において、照明光及び照明光により照明された撮像対象からの光の光軸に沿って照明光学系及び結像光学系を例示した図である。It is a figure which illustrates the illumination optical system and the imaging optical system along the optical axis of the illumination light and the light from the image pickup object illuminated by the illumination light in the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置を用いた撮像方法を例示したフローチャート図である。It is a flowchart which illustrates the image pickup method using the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置における照明光及び撮像対象からの光を例示した図である。It is a figure which illustrates the illumination light and the light from the image pickup object in the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 光導波路が使用されない撮像装置における照明光及び撮像対象からの光を例示した図である。It is a figure which illustrates the illumination light and the light from the image pickup target in the image pickup apparatus which does not use an optical waveguide. 実施形態に係る撮像装置において、撮像対象の受光量を例示した図である。It is a figure which illustrates the light-receiving amount of the image pickup object in the image pickup apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る撮像装置において、撮像対象の画像を取得するスループットを例示した図である。It is a figure which exemplifies the throughput which acquires the image to be imaged in the image pickup apparatus which concerns on embodiment.

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。 Hereinafter, a specific configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, those with the same reference numerals indicate substantially the same contents.

(実施形態)
実施形態に係る撮像装置を説明する。図1は、実施形態に係る撮像装置の構成を例示した模式図である。図2は、実施形態に係る撮像装置の構成を例示した斜視図である。図1及び図2に示すように、撮像装置1は、照明光学系10、結像光学系20及びステージ30を備えている。撮像装置1は、ステージ30上に配置された撮像対象40を撮像する。撮像対象40は、例えば、上面にパターンが形成された半導体ウェハである。
(Embodiment)
The image pickup apparatus according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the image pickup apparatus according to the embodiment. FIG. 2 is a perspective view illustrating the configuration of the image pickup apparatus according to the embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the image pickup apparatus 1 includes an illumination optical system 10, an imaging optical system 20, and a stage 30. The image pickup apparatus 1 takes an image of the image pickup target 40 arranged on the stage 30. The image pickup target 40 is, for example, a semiconductor wafer having a pattern formed on the upper surface.

撮像装置1の説明の便宜のために、XYZ直交座標軸を導入する、ステージ30の上面に平行な面をXY平面とし、ステージ30の上面に直交する方向をZ軸方向とする。上方を+Z軸方向とする。 For the convenience of the description of the image pickup apparatus 1, the plane parallel to the upper surface of the stage 30 into which the XYZ orthogonal coordinate axes are introduced is defined as the XY plane, and the direction orthogonal to the upper surface of the stage 30 is defined as the Z axis direction. The upper side is the + Z axis direction.

まず、撮像装置1の構成として、<照明光学系>、<結像光学系>及び<ステージ>を順に説明する。その後、撮像装置1を用いた<撮像方法>を説明し、最後に効果をまとめる。 First, as the configuration of the image pickup apparatus 1, the <illumination optical system>, the <imaging optical system>, and the <stage> will be described in order. After that, the <imaging method> using the imaging device 1 will be described, and finally the effects will be summarized.

<照明光学系>
まず、照明光学系10を説明する。照明光学系10は、ライン状照明部11と、光導波路12とを備えている。ライン状照明部11は、照明光L10を生成する。
<Illumination optical system>
First, the illumination optical system 10 will be described. The illumination optical system 10 includes a line-shaped illumination unit 11 and an optical waveguide 12. The line-shaped illumination unit 11 generates the illumination light L10.

図3は、実施形態に係る撮像装置1のライン状照明部11における光源13及び照明系集光レンズ14を例示した図であり、(a)は、側方から見た模式図であり、(b)は、上方から見た模式図である。図3(a)及び(b)に示すように、ライン状照明部11は、複数の光源13と、照明系集光レンズ14と、を有している。光源13は、例えば、LED(Light Emitting Diode)である。ライン状照明部11において、複数の光源13は、同じ中心波長の光を生成する。複数の光源13は、一方向にライン状に並んで配置されている。例えば、複数の光源13は、X軸方向にライン状に配置されている。照明系集光レンズ14は、複数の光源13から生成された照明光L10を集光する。照明系集光レンズ14は、例えば、一方向に延在したシリンドリカルレンズを含んでいる。照明系集光レンズ14は、ライン状フライアイレンズを含んでもよい。 FIG. 3 is a diagram illustrating the light source 13 and the illumination system condensing lens 14 in the line-shaped illumination unit 11 of the image pickup apparatus 1 according to the embodiment, and FIG. 3A is a schematic view viewed from the side. b) is a schematic view seen from above. As shown in FIGS. 3A and 3B, the line-shaped illumination unit 11 includes a plurality of light sources 13 and an illumination system condensing lens 14. The light source 13 is, for example, an LED (Light Emitting Diode). In the line-shaped illumination unit 11, the plurality of light sources 13 generate light having the same center wavelength. The plurality of light sources 13 are arranged side by side in a line in one direction. For example, the plurality of light sources 13 are arranged in a line in the X-axis direction. The illumination system condensing lens 14 condenses the illumination light L10 generated from the plurality of light sources 13. The illumination system condenser lens 14 includes, for example, a cylindrical lens extending in one direction. The illumination system condenser lens 14 may include a line-shaped fly-eye lens.

図4は、実施形態に係る撮像装置1のライン状照明部11における照明系集光レンズ14を例示した図であり、(a)は、ライン状フライアイレンズ14aを構成する複数のレンズ15が配置される前の状態の斜視図を示し、(b)は、ライン状フライアイレンズ14aを構成する複数のレンズ15が配置された状態の斜視図を示し、(c)は、ライン状フライアイレンズ14aを光軸方向から見た状態を示す。 FIG. 4 is a diagram illustrating an illumination system condensing lens 14 in the line-shaped illumination unit 11 of the image pickup apparatus 1 according to the embodiment, and FIG. 4A shows a plurality of lenses 15 constituting the line-shaped fly-eye lens 14a. A perspective view of a state before being arranged is shown, (b) shows a perspective view of a state in which a plurality of lenses 15 constituting the line-shaped fly-eye lens 14a are arranged, and (c) is a line-shaped fly-eye. The state where the lens 14a is seen from the optical axis direction is shown.

図4に示すように、照明系集光レンズ14は、例えば、ライン状フライアイレンズ14aを含んでもよい。ライン状フライアイレンズ14aは、ライン状に複数のレンズ15が並んだ集光レンズである。ライン状フライアイレンズ14aは、所定のピッチで複数のレンズ15がライン状に並んでいる。ライン状フライアイレンズ14aの所定のピッチは、複数の光源13がライン状に並ぶピッチと同じピッチである。よって、各レンズ15の光軸上に各光源13が配置されている。なお、照明系集光レンズ14上に拡散板が配置されてもよい。 As shown in FIG. 4, the illumination system condensing lens 14 may include, for example, a line-shaped fly-eye lens 14a. The line-shaped fly-eye lens 14a is a condenser lens in which a plurality of lenses 15 are arranged in a line shape. In the line-shaped fly-eye lens 14a, a plurality of lenses 15 are arranged in a line shape at a predetermined pitch. The predetermined pitch of the line-shaped flyeye lens 14a is the same pitch as the pitch in which the plurality of light sources 13 are lined up in a line shape. Therefore, each light source 13 is arranged on the optical axis of each lens 15. A diffuser plate may be arranged on the illumination system condenser lens 14.

図1及び図2に示すように、照明光学系10は、複数のライン状照明部11を有してもよい。各ライン状照明部11は、他のライン状照明部11と異なる中心波長の照明光L10を生成する複数の光源13を含んでいる。したがって、複数のライン状照明部11が設けられた照明光学系10は、照明光L10の波長切替機構を有している。よって、照明光学系10は、撮像対象40を照明する照明光L10の波長を切り替えることができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination optical system 10 may have a plurality of line-shaped illumination units 11. Each line-shaped illumination unit 11 includes a plurality of light sources 13 that generate illumination light L10 having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units 11. Therefore, the illumination optical system 10 provided with the plurality of line-shaped illumination units 11 has a wavelength switching mechanism for the illumination light L10. Therefore, the illumination optical system 10 can switch the wavelength of the illumination light L10 that illuminates the image pickup target 40.

例えば、照明光学系10は、紫外光(Ultraviolet:UV)から赤外光(Infrared:IR)までの複数の中心波長を有する照明光L10、並びに、白色光の照明光L10を生成する各ライン状照明部11を有してもよい。照明光学系10は、ライン状照明部11を切り替えることによって、各ライン状照明部11に対応した波長の照明光L10で撮像対象40を照明することができる。 For example, the illumination optical system 10 has an illumination light L10 having a plurality of central wavelengths from ultraviolet light (Ultraviolet: UV) to infrared light (Infrared: IR), and each line-shaped illumination light L10 for white light. It may have an illumination unit 11. By switching the line-shaped illumination unit 11, the illumination optical system 10 can illuminate the image pickup target 40 with the illumination light L10 having a wavelength corresponding to each line-shaped illumination unit 11.

例えば、照明光学系10は、一方向に延在した中心軸Cを中心に回転する回転軸16と、回転軸16の外周面に設けられた複数のライン状照明部11と、を備えている。各ライン状照明部11は、一方向に延在した中心軸Cを中心に回転する回転軸16の外周面に、外周方向に間隔を空けて配置されている。外周方向は、中心軸Cを中心に回転する方向である。例えば、4つのライン状照明部11は、紫外光側の複数の中心波長を有する照明光L10を生成するUV光源となっている。4つのライン状照明部11は、回転軸16の外周面上に相互に45[°]の間隔を空けて配置されている。 For example, the illumination optical system 10 includes a rotating shaft 16 that rotates about a central axis C extending in one direction, and a plurality of line-shaped lighting units 11 provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16. .. The line-shaped illumination units 11 are arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 that rotates about the central axis C extending in one direction at intervals in the outer peripheral direction. The outer peripheral direction is a direction of rotation about the central axis C. For example, the four line-shaped illumination units 11 are UV light sources that generate illumination light L10 having a plurality of central wavelengths on the ultraviolet light side. The four line-shaped illumination units 11 are arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 at intervals of 45 [°].

8つのライン状照明部11のうち、残りの4つのライン状照明部11は、赤外光側の複数の中心波長の照明光L10、並びに、白色光の照明光L10を生成する可視光の光源となっている。4つのライン状照明部11は、回転軸16の外周面上に相互に45[°]の間隔を空けて配置されている。したがって、8つのライン状照明部11をX軸方向から見たとき、各ライン状照明部11は、回転軸16の外周面上に、45[°]の間隔を空けて並んで配置されている。 Of the eight line-shaped illumination units 11, the remaining four line-shaped illumination units 11 are light sources of visible light that generate illumination light L10 having a plurality of center wavelengths on the infrared light side and illumination light L10 of white light. It has become. The four line-shaped illumination units 11 are arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 at intervals of 45 [°]. Therefore, when the eight line-shaped illumination units 11 are viewed from the X-axis direction, the line-shaped illumination units 11 are arranged side by side on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 with an interval of 45 [°]. ..

図5は、実施形態に係る撮像装置1の照明光学系10において、光導波路12を例示した斜視図である。図5に示すように、光導波路12は、透明な板状の部材である。例えば、光導波路12は、材料として、石英を含んでいる。なお、光導波路12は、紫外光及び可視光等の光を透過すれば、石英以外の材料を含んでもよい。 FIG. 5 is a perspective view illustrating the optical waveguide 12 in the illumination optical system 10 of the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 5, the optical waveguide 12 is a transparent plate-shaped member. For example, the optical waveguide 12 contains quartz as a material. The optical waveguide 12 may contain a material other than quartz as long as it transmits light such as ultraviolet light and visible light.

光導波路12は、対向する板面、対向する側面及び対向する端面を有している。対向する板面を上面12a及び下面12bとする。上面12a及び下面12bは、側面及び端面よりも面積が大きい。対向する端面を上端面12c及び下端面12dとする。下端面12dは、上端面12cに対向している。上端面12c及び下端面12dは一方向に延在している。例えば、上端面12c及び下端面12dはX軸方向に延在している。光導波路12を配置する場合には、結像光学系20におけるNA等の条件に対して、最も効率が良くなるように、光導波路12の厚さ、すなわち、対向する板面の間の長さ、及び、光導波路12を配置させる位置を、シミュレーション等を用いて計算し、その計算結果に基づいて配置する。 The optical waveguide 12 has facing plate faces, facing side surfaces, and facing end faces. The facing plate surfaces are the upper surface 12a and the lower surface 12b. The upper surface 12a and the lower surface 12b have a larger area than the side surface and the end surface. The facing end faces are the upper end surface 12c and the lower end surface 12d. The lower end surface 12d faces the upper end surface 12c. The upper end surface 12c and the lower end surface 12d extend in one direction. For example, the upper end surface 12c and the lower end surface 12d extend in the X-axis direction. When the optical waveguide 12 is arranged, the thickness of the optical waveguide 12, that is, the length between the facing plate surfaces is the most efficient for the conditions such as NA in the imaging optical system 20. , And the position where the optical waveguide 12 is arranged is calculated by using a simulation or the like, and is arranged based on the calculation result.

ライン状照明部11から出射した照明光L10は、光導波路12の上端面12cに入射する。光導波路12の上端面12cに入射した照明光L10は、光導波路12の内部を通って下端面12dから出射する。光透過方向は、上端面12cから下端面12dに向かう方向である。このように、照明系集光レンズ14で集光され、上端面12cに入射した照明光L10が下端面12dから出射する。そして、照明光学系10は、光導波路12から出射した照明光L10で撮像対象40を照明する。このような観点から、照明光学系10は、撮像対象40を照明する照明装置ということができる。 The illumination light L10 emitted from the line-shaped illumination unit 11 is incident on the upper end surface 12c of the optical waveguide 12. The illumination light L10 incident on the upper end surface 12c of the optical waveguide 12 passes through the inside of the optical waveguide 12 and is emitted from the lower end surface 12d. The light transmission direction is a direction from the upper end surface 12c to the lower end surface 12d. In this way, the illumination light L10 condensed by the illumination system condenser lens 14 and incident on the upper end surface 12c is emitted from the lower end surface 12d. Then, the illumination optical system 10 illuminates the image pickup target 40 with the illumination light L10 emitted from the optical waveguide 12. From this point of view, the illumination optical system 10 can be said to be an illumination device that illuminates the image pickup target 40.

<結像光学系>
次に、結像光学系20を説明する。結像光学系20は、照明光L10により照明された撮像対象40からの光を集光し、集光した光を検出して撮像対象40の画像を取得する。図1及び図2に示すように、結像光学系20は、結像系集光レンズ21及び受光センサ22を有している。結像光学系20は、結像系集光レンズ21及び受光センサ22以外に、バンドパスフィルタ23、ポラライザ24等の光学素子を含んでもよい。例えば、ライン状照明部11が白色光を生成する白色LEDを光源13として含む場合に、バンドパスフィルタ23を組み合わせて撮像する。これにより、多数の波長帯による撮像を可能とすることができる。
<Imaging optical system>
Next, the imaging optical system 20 will be described. The imaging optical system 20 collects the light from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10, detects the focused light, and acquires an image of the image pickup target 40. As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging optical system 20 includes an imaging system condensing lens 21 and a light receiving sensor 22. The imaging optical system 20 may include optical elements such as a bandpass filter 23 and a polarizer 24 in addition to the imaging system condensing lens 21 and the light receiving sensor 22. For example, when the line-shaped illumination unit 11 includes a white LED that generates white light as a light source 13, a bandpass filter 23 is combined to take an image. This makes it possible to take images in a large number of wavelength bands.

図6は、実施形態に係る撮像装置1において、レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構25を例示した図である。図6に示すように、結像光学系20は、レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構25を有してもよい。バンドパスフィルタ切替機構25は、複数のバンドパスフィルタ23を含んでいる。そして、バンドパスフィルタ切替機構25は、各バンドパスフィルタ23に切り替え可能となっている。このように、撮像装置1は、複数の異なる波長帯のバンドパスフィルタ23と、レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構25を使用することで、ライン状照明部11の個数よりも多い波長帯による撮像を可能にすることができる。例えば、図6に示すように、1本の白色LEDの光源13に対して、4つの異なる波長帯のバンドパスフィルタ23を切り替えた場合には、単色LEDの7つのライン状照明部11に合わせて、合計11の波長帯による撮像を可能とすることができる。 FIG. 6 is a diagram illustrating the revolver type bandpass filter switching mechanism 25 in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 6, the imaging optical system 20 may have a revolver type bandpass filter switching mechanism 25. The bandpass filter switching mechanism 25 includes a plurality of bandpass filters 23. The bandpass filter switching mechanism 25 can be switched to each bandpass filter 23. As described above, the image pickup apparatus 1 uses the bandpass filters 23 having a plurality of different wavelength bands and the revolver type bandpass filter switching mechanism 25 to perform imaging with a wavelength band larger than the number of the linear illumination units 11. Can be made possible. For example, as shown in FIG. 6, when the bandpass filters 23 having four different wavelength bands are switched with respect to the light source 13 of one white LED, the bandpass filters 23 are matched with the seven line-shaped illumination units 11 of the monochromatic LED. Therefore, it is possible to perform imaging in a total of 11 wavelength bands.

図7は、実施形態に係る撮像装置1において、照明光L10及び照明光L10により照明された撮像対象40からの光L20の光軸Kに沿って、照明光学系10及び結像光学系20を例示した図である。図7に示すように、ライン状照明部11における光源13で生成され、照明系集光レンズ14で集光された照明光L10は、光導波路12を通って、下端面12dから出射する。光導波路12の下端面12dから出射した照明光L10は、撮像対象40を照明する。 FIG. 7 shows the illumination optical system 10 and the imaging optical system 20 along the optical axis K of the light L20 from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10 and the illumination light L10 in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. It is an exemplary figure. As shown in FIG. 7, the illumination light L10 generated by the light source 13 in the line-shaped illumination unit 11 and condensed by the illumination system condenser lens 14 passes through the optical waveguide 12 and is emitted from the lower end surface 12d. The illumination light L10 emitted from the lower end surface 12d of the optical waveguide 12 illuminates the image pickup target 40.

結像系集光レンズ21は、照明光L10により照明された撮像対象40からの光L20を集光する。照明光L10により照明された撮像対象40からの光L20は、照明光L10が撮像対象40で反射した反射光を含んでいる。また、撮像対象40からの光L20は、撮像対象40における回折光等を含んでもよい。 The imaging system condensing lens 21 condenses the light L20 from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10. The light L20 from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10 includes the reflected light reflected by the illumination light L10 on the image pickup target 40. Further, the light L20 from the image pickup target 40 may include diffracted light or the like in the image pickup target 40.

受光センサ22は、結像系集光レンズ21で集光された撮像対象40からの光L20を検出して撮像対象40の画像を取得する。結像光学系20は、1つの結像系集光レンズ21及び1つの受光センサ22を用いて、紫外光から赤外光までの波長域の光L20を検出することが好ましい。しかしながら、1つの結像系集光レンズ21及び1つの受光センサ22を用いて、紫外光から赤外光までの波長域の光L20を検出することができない場合には、複数の結像系集光レンズ21及び複数の受光センサ22を組み合わせて、紫外光から赤外光までの波長域の光L20を検出してもよい。例えば、受光センサ22は、紫外光の中心波長の光を検出する受光センサ、可視光の中心波長の光を検出する受光センサ、赤外光の中心波長の光を検出する受光センサに分けてもよい。この場合には、撮像装置1の結像光学系20は、波長によって切り換えることができる。 The light receiving sensor 22 detects the light L20 from the image pickup target 40 condensed by the imaging system condenser lens 21 and acquires the image of the image pickup target 40. It is preferable that the imaging optical system 20 detects light L20 in the wavelength range from ultraviolet light to infrared light by using one imaging system condensing lens 21 and one light receiving sensor 22. However, if it is not possible to detect the light L20 in the wavelength range from ultraviolet light to infrared light using one imaging system condenser lens 21 and one light receiving sensor 22, a plurality of imaging system collections. The optical lens 21 and the plurality of light receiving sensors 22 may be combined to detect the light L20 in the wavelength range from the ultraviolet light to the infrared light. For example, the light receiving sensor 22 may be divided into a light receiving sensor that detects light having a central wavelength of ultraviolet light, a light receiving sensor that detects light having a central wavelength of visible light, and a light receiving sensor that detects light having a central wavelength of infrared light. good. In this case, the imaging optical system 20 of the image pickup apparatus 1 can be switched depending on the wavelength.

<ステージ>
次に、ステージ30を説明する。図1及び図2に示すように、ステージ30は、照明光学系10及び結像光学系20の下方に設けられている。ステージ30上には、撮像対象40が配置されている。照明光学系10は、ライン状照明部11から出射した照明光L10を、光導波路12を介して、ステージ30上に配置された撮像対象40を照明する。例えば、光導波路12から出射した照明光L10は、撮像対象40の上面に対して所定の入射角で入射するように照明される。照明光L10により照明された撮像対象40からの光は、入射角と同じ出射角で結像光学系20に集光される。なお、入射角と出射角は同一の角度でなくてもよい。また、入射角と出射角は独立に設定することができるようになっている。
<Stage>
Next, the stage 30 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the stage 30 is provided below the illumination optical system 10 and the imaging optical system 20. An image pickup target 40 is arranged on the stage 30. The illumination optical system 10 illuminates the image pickup target 40 arranged on the stage 30 with the illumination light L10 emitted from the line-shaped illumination unit 11 via the optical waveguide 12. For example, the illumination light L10 emitted from the optical waveguide 12 is illuminated so as to be incident on the upper surface of the image pickup target 40 at a predetermined incident angle. The light from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10 is focused on the imaging optical system 20 at the same emission angle as the incident angle. The incident angle and the exit angle do not have to be the same. Further, the incident angle and the emitted angle can be set independently.

ステージ30は、Y軸方向にスライド移動可能である。例えば、撮像対象40が配置されたステージ30をY軸方向にスライド移動させながら、撮像対象40に照明光L10を照明し、結像光学系20で撮像する。 The stage 30 can slide and move in the Y-axis direction. For example, the illumination light L10 is illuminated on the image pickup target 40 while the stage 30 on which the image pickup target 40 is arranged is slid and moved in the Y-axis direction, and the image pickup target 40 is imaged by the imaging optical system 20.

<撮像方法>
次に、撮像装置1の動作として、撮像装置1を用いた撮像方法を説明する。図8は、実施形態に係る撮像装置1を用いた撮像方法を例示したフローチャート図である。図8のステップS11に示すように、まず、ライン状照明部11を配置させる。具体的には、一方向にライン状に並んだ複数の光源13と、複数の光源13から生成された照明光L10を集光する照明系集光レンズ14と、を有するライン状照明部11を配置させる。
<Imaging method>
Next, as an operation of the image pickup device 1, an image pickup method using the image pickup device 1 will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating an image pickup method using the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. As shown in step S11 of FIG. 8, first, the line-shaped illumination unit 11 is arranged. Specifically, the line-shaped illumination unit 11 having a plurality of light sources 13 arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens 14 for condensing the illumination light L10 generated from the plurality of light sources 13. Place it.

なお、ライン状照明部11を配置させる際に、ライン状照明部11を、複数準備してもよい。各ライン状照明部11は、他のライン状照明部11と異なる中心波長の照明光L10を生成する複数の光源13を含むようにしてもよい。また、各ライン状照明部11を、一方向に延在した中心軸Cを中心に回転する回転軸16の外周面に、外周方向に間隔を空けて配置させてもよい。 When arranging the line-shaped illumination unit 11, a plurality of line-shaped illumination units 11 may be prepared. Each line-shaped illumination unit 11 may include a plurality of light sources 13 that generate illumination light L10 having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units 11. Further, each line-shaped illumination unit 11 may be arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 rotating around the central axis C extending in one direction at intervals in the outer peripheral direction.

次に、ステップS12に示すように、光導波路12を配置する。具体的には、一方向に延びた上端面12c及び上端面12cに対向する下端面12dを有する光導波路12であって、照明系集光レンズ14で集光され、上端面12cに入射した照明光L10が下端面12dから出射する光導波路12を配置させる。 Next, as shown in step S12, the optical waveguide 12 is arranged. Specifically, it is an optical waveguide 12 having an upper end surface 12c extending in one direction and a lower end surface 12d facing the upper end surface 12c, and is focused by an illumination system condensing lens 14 and incident on the upper end surface 12c. An optical waveguide 12 in which the light L10 emits from the lower end surface 12d is arranged.

次に、ステップS13に示すように、照明光L10で撮像対象40を照明する。具体的には、光導波路12から出射した照明光L10で撮像対象40を照明する。照明光L10を、白色LEDから生成された白色光としてもよい。 Next, as shown in step S13, the image pickup target 40 is illuminated with the illumination light L10. Specifically, the image pickup target 40 is illuminated with the illumination light L10 emitted from the optical waveguide 12. The illumination light L10 may be white light generated from the white LED.

次に、ステップS14に示すように、撮像対象40の画像を取得する。具体的には、照明光L10により照明された撮像対象40からの光を集光し、集光した光を検出して撮像対象40の画像を取得する。バンドパスフィルタを透過した光を検出して画像を取得してもよい。 Next, as shown in step S14, the image of the image pickup target 40 is acquired. Specifically, the light from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10 is condensed, and the condensed light is detected to acquire the image of the image pickup target 40. The image may be acquired by detecting the light transmitted through the bandpass filter.

次に、ステップS15に示すように、他の波長の照明光L10でも撮像対象40の画像を取得するか判断する。他の波長の照明光L10でも撮像対象40の画像を取得するYesの場合には、ステップS16に示すように、他のライン状照明部11を配置する。具体的には、回転軸16を中心軸Cの周りに回転させる。そして、他のライン状照明部11から出射する照明光L10が、光導波路12の上端面12cに入射するようにする。そして、ステップS13~S15を繰り返す。 Next, as shown in step S15, it is determined whether or not to acquire the image of the image pickup target 40 even with the illumination light L10 having another wavelength. In the case of Yes, which acquires an image of the image pickup target 40 even with illumination light L10 having another wavelength, another line-shaped illumination unit 11 is arranged as shown in step S16. Specifically, the rotation shaft 16 is rotated around the central axis C. Then, the illumination light L10 emitted from the other line-shaped illumination unit 11 is made to enter the upper end surface 12c of the optical waveguide 12. Then, steps S13 to S15 are repeated.

一方、ステップS15において、他の波長の照明光L10で撮像対象40の画像を取得しないNoの場合には、処理を終了する。なお、ステップS11~S13は、撮像対象40を照明光L10で照明している。このような観点から、ステップS11~S13を撮像対象40の照明方法ということができる。 On the other hand, in step S15, if No, the image of the image pickup target 40 is not acquired by the illumination light L10 having another wavelength, the process ends. In steps S11 to S13, the image pickup target 40 is illuminated with the illumination light L10. From this point of view, steps S11 to S13 can be referred to as an illumination method for the image pickup target 40.

次に、本実施形態の撮像装置1の効果を説明する。
本実施形態の撮像装置1は、光導波路12を有している。光導波路12は、光導波路12の内部における照明光L10の反射によって、照明光L10を撮像対象40まで導き、撮像対象40の受光量を増加させることができる。
Next, the effect of the image pickup apparatus 1 of the present embodiment will be described.
The image pickup apparatus 1 of the present embodiment has an optical waveguide 12. The optical waveguide 12 can guide the illumination light L10 to the image pickup target 40 by the reflection of the illumination light L10 inside the optical waveguide 12, and can increase the amount of light received by the image pickup target 40.

図9は、実施形態に係る撮像装置1における照明光L10及び撮像対象40からの光L20を例示した図である。図10は、光導波路12を使用しない撮像装置における照明光L110及び撮像対象40からの光L120を例示した図である。図9に示すように、本実施形態の撮像装置1の光導波路12は、光導波路12の内部に入射した照明光L10が外部に拡散することを抑制し、撮像対象40の受光量を増加させることができる。そして、受光センサ22が受光する撮像対象40からの光L20を増加させることができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating the illumination light L10 and the light L20 from the image pickup target 40 in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating the illumination light L110 and the light L120 from the image pickup target 40 in an image pickup device that does not use the optical waveguide 12. As shown in FIG. 9, the optical waveguide 12 of the image pickup apparatus 1 of the present embodiment suppresses the illumination light L10 incident inside the optical waveguide 12 from diffusing to the outside, and increases the amount of light received by the image pickup target 40. be able to. Then, the light L20 from the image pickup target 40 received by the light receiving sensor 22 can be increased.

これに対して、図10に示すように、光導波路12を使用しない撮像装置においては、照明光L110は拡散し、撮像対象40の受光量を増加させることができない。そして、受光センサ22が受光する撮像対象40からの光L120を増加させることができない。 On the other hand, as shown in FIG. 10, in the image pickup apparatus that does not use the optical waveguide 12, the illumination light L110 is diffused and the light receiving amount of the image pickup target 40 cannot be increased. Then, the light L120 from the image pickup target 40 received by the light receiving sensor 22 cannot be increased.

図10に示すように、光導波路12を使用しない撮像装置では、ライン状照明部11から出射した所定の光束の照明光L110により照明された撮像対象40からの光L120の全てを受光センサ22は受光することができない。撮像対象からの光L120の一部のみ受光センサ22は受光する。 As shown in FIG. 10, in the image pickup apparatus that does not use the optical waveguide 12, the light receiving sensor 22 receives all of the light L120 from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L110 of the predetermined luminous flux emitted from the linear illumination unit 11. Cannot receive light. The light receiving sensor 22 receives only a part of the light L120 from the image pickup target.

一方、図9に示すように、本実施形態の撮像装置1では、ライン状照明部11から出射した所定の光束の照明光L10により照明された撮像対象40からの光L20全てを受光センサ22は受光することができる。すなわち、図10に示した結像系集光レンズ21のNAから、外れるはずだった光L120は、本実施形態では、図9に示すように、光導波路12を透過させることにより、受光センサ22の受光範囲内に光L20を入るようにすることができる。よって、受光センサ22が検出する光量を増加させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 9, in the image pickup apparatus 1 of the present embodiment, the light receiving sensor 22 receives all the light L20 from the image pickup target 40 illuminated by the illumination light L10 of the predetermined luminous flux emitted from the line-shaped illumination unit 11. It can receive light. That is, in the present embodiment, the light L120, which should have deviated from the NA of the imaging system condenser lens 21 shown in FIG. 10, is transmitted through the optical waveguide 12 as shown in FIG. 9, so that the light receiving sensor 22 is transmitted. It is possible to put the light L20 within the light receiving range of. Therefore, the amount of light detected by the light receiving sensor 22 can be increased.

図11は、実施形態に係る撮像装置1において、撮像対象40の受光量を例示した図である。図11において、条件3及び条件4は、本実施形態の場合を示し、条件1及び条件2は、光導波路12を使用しない比較例の場合を示す。 FIG. 11 is a diagram illustrating the amount of light received by the image pickup target 40 in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. In FIG. 11, conditions 3 and 4 show the case of the present embodiment, and conditions 1 and 2 show the case of a comparative example in which the optical waveguide 12 is not used.

条件1は、照明系集光レンズ14をシリンドリカルレンズとし、光導波路12を使用しない比較例の撮像装置において、撮像対象40の受光量をシミュレーションした結果である。条件1の場合の受光量は、(1.01E-04)であり、この値を1とする。 Condition 1 is the result of simulating the amount of light received by the image pickup target 40 in the image pickup device of the comparative example in which the illumination system condenser lens 14 is a cylindrical lens and the optical waveguide 12 is not used. The light receiving amount in the case of condition 1 is (1.01E-04), and this value is set to 1.

条件2は、照明系集光レンズ14をライン状フライアイレンズ14aとし、光導波路12を使用しない比較例の撮像装置において、撮像対象40の受光量をシミュレーションした結果である。条件2の場合の受光量は、(8.11E-05)であり、条件1の場合に対する相対強度比は0.8である。 Condition 2 is a result of simulating the amount of light received by the image pickup target 40 in the image pickup device of the comparative example in which the illumination system condenser lens 14 is a line-shaped flyeye lens 14a and the optical waveguide 12 is not used. The light receiving amount in the case of the condition 2 is (8.11E-05), and the relative intensity ratio with respect to the case of the condition 1 is 0.8.

条件3は、照明系集光レンズ14をシリンドリカルレンズとし、光導波路12を使用する実施形態の撮像装置1において、撮像対象40の受光量をシミュレーションした結果である。条件3の場合の受光量は、(1.99E-04)であり、条件1の場合に対する相対強度比は2である。 Condition 3 is a result of simulating the amount of light received by the image pickup target 40 in the image pickup apparatus 1 of the embodiment in which the illumination system condenser lens 14 is a cylindrical lens and the optical waveguide 12 is used. The light receiving amount in the case of the condition 3 is (1.99E-04), and the relative intensity ratio with respect to the case of the condition 1 is 2.

条件4は、照明系集光レンズ14をライン状フライアイレンズ14aとし、光導波路12を使用する実施形態の撮像装置において、撮像対象40の受光量をシミュレーションした結果である。条件4の場合の受光量は、(4.06E-04)であり、条件1の場合に対する相対強度比は4である。 Condition 4 is a result of simulating the amount of light received by the image pickup target 40 in the image pickup apparatus of the embodiment in which the illumination system condenser lens 14 is a line-shaped flyeye lens 14a and the optical waveguide 12 is used. The light receiving amount in the case of the condition 4 is (4.06E-04), and the relative intensity ratio with respect to the case of the condition 1 is 4.

このように、照明系集光レンズ14をシリンドリカルレンズとし、光導波路12を使用しない条件1の場合に対して、光導波路12を用いることによって、受光量を2倍にすることができる。また、条件1の場合に対して、照明系集光レンズ14をライン状フライアイレンズ14aとし、光導波路12を用いることによって、受光量を4倍にすることができる。 As described above, the amount of light received can be doubled by using the optical waveguide 12 as compared with the case of condition 1 in which the illumination system condenser lens 14 is used as a cylindrical lens and the optical waveguide 12 is not used. Further, with respect to the case of condition 1, the light receiving amount can be quadrupled by using the illumination system condensing lens 14 as the line-shaped flyeye lens 14a and using the optical waveguide 12.

図12は、実施形態に係る撮像装置1において、撮像対象40の画像を取得するスループットを例示した図である。例えば、波長が短い285[nm]の照明光L10により撮像する場合のスループットを示す。撮像対象40の受光量を増加させることにより、撮像に要する時間を短縮し、スループットを向上させさせることができる。スループットは、例えば、1時間当たりのウェハの枚数である。ポラライザ24による偏光無しの場合及び偏光有りの場合のそれぞれにおいて、反射率が異なる撮像対象40を撮像するスループットを示す。 FIG. 12 is a diagram illustrating the throughput for acquiring an image of the image pickup target 40 in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment. For example, the throughput in the case of imaging with the illumination light L10 having a short wavelength of 285 [nm] is shown. By increasing the amount of light received by the image pickup target 40, the time required for image pickup can be shortened and the throughput can be improved. The throughput is, for example, the number of wafers per hour. The throughput of imaging the image pickup target 40 having different reflectances in the case of no polarization and the case of with polarization by the polarizer 24 is shown.

図12に示すように、照明系集光レンズ14をシリンドリカルレンズとし、光導波路12を使用しない条件1の比較例の撮像装置においては、偏光無しであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、1.5、4及び7である。偏光有りであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、0.7、1.5及び3である。 As shown in FIG. 12, in the image pickup apparatus of the comparative example of the condition 1 in which the illumination system condenser lens 14 is a cylindrical lens and the optical waveguide 12 is not used, the reflectance is 10%, 25% and the reflectance is 10% and 25%. The 50% throughput is 1.5, 4 and 7, respectively. With polarization, the reflectances of 10%, 25% and 50% are 0.7, 1.5 and 3, respectively.

照明系集光レンズ14をシリンドリカルレンズとし、光導波路12を使用する条件3の実施形態の撮像装置1においては、偏光無しであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、3、8及び14である。偏光有りであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、1.5、3及び7である。 In the image pickup apparatus 1 of the embodiment of the condition 3 in which the illumination system condenser lens 14 is a cylindrical lens and the optical waveguide 12 is used, the throughputs of 10%, 25%, and 50% are unpolarized and the reflectances are 10%, 25%, and 50%. 3, 8 and 14, respectively. With polarization, the reflectances of 10%, 25% and 50% are 1.5, 3 and 7, respectively.

照明系集光レンズ14をライン状フライアイレンズ14aとし、光導波路12を使用する条件4の実施形態の撮像装置1においては、偏光無しであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、6、16及び29である。偏光有りであって、反射率が10%、25%及び50%のスループットは、それぞれ、3、7及び14である。このように、実施形態に係る撮像装置1においては、スループットを大幅に向上させることができる。 In the image pickup apparatus 1 of the embodiment of the condition 4 in which the illumination system condensing lens 14 is a line-shaped fly-eye lens 14a and the optical waveguide 12 is used, the reflectance is 10%, 25%, and 50% without polarization. The throughputs of are 6, 16 and 29, respectively. With polarization, the reflectances of 10%, 25% and 50% are 3, 7 and 14, respectively. As described above, in the image pickup apparatus 1 according to the embodiment, the throughput can be significantly improved.

本実施形態の撮像装置1では、複数のライン状照明部11を有し、各ライン状照明部11は異なる中心波長の照明光L10を生成する。よって、撮像対象40を、異なる波長の照明光L10で撮像することができる。これにより、パターンを構成する膜厚、線幅及び深さ等と、照明光L10の波長に応じた反射率との関係を得ることができるとともに、最適化された波長で撮像対象を撮像することができる。 The image pickup apparatus 1 of the present embodiment has a plurality of line-shaped illumination units 11, and each line-shaped illumination unit 11 generates illumination light L10 having a different center wavelength. Therefore, the image pickup target 40 can be imaged with the illumination light L10 having a different wavelength. As a result, the relationship between the film thickness, line width, depth, etc. constituting the pattern and the reflectance according to the wavelength of the illumination light L10 can be obtained, and the image pickup target can be imaged at the optimized wavelength. Can be done.

また、照明光L10を白色光とし、複数のバンドパスフィルタ23を透過した光を検出して画像を取得することにより、多数の波長帯による撮像を可能とすることができる。例えば、ライン状照明部11を8本用意した場合に、7本のライン状照明部11は、単色LEDの光源13を含み、1本のライン状照明部11は、白色LEDの光源13を含むようにする。仮に、8本のライン状照明部11全てが単色LEDの光源13を含む場合には、8種類の波長帯による撮像しか行えない。しかしながら、1本の白色LEDの光源13を含むようにするとともに、複数の異なる波長帯のバンドパスフィルタ23とその切替機構、例えば、レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構25を使用することで、それよりも多い波長帯による撮像を可能とすることができる。例えば、11の波長帯による撮像を可能とすることができる。 Further, by using the illumination light L10 as white light and detecting the light transmitted through the plurality of bandpass filters 23 to acquire an image, it is possible to take an image in a large number of wavelength bands. For example, when eight line-shaped lighting units 11 are prepared, the seven line-shaped lighting units 11 include a single-color LED light source 13, and one line-shaped lighting unit 11 includes a white LED light source 13. To do so. If all eight line-shaped illumination units 11 include a light source 13 of a monochromatic LED, only eight types of wavelength bands can be imaged. However, by including the light source 13 of one white LED and using a plurality of bandpass filters 23 having different wavelength bands and a switching mechanism thereof, for example, a revolver type bandpass filter switching mechanism 25, the result is increased. It is possible to take images in many wavelength bands. For example, it is possible to perform imaging in 11 wavelength bands.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention includes appropriate modifications that do not impair the purpose and advantages thereof, and is not limited by the above embodiments.

1 撮像装置
10 照明光学系
11 ライン状照明部
12 光導波路
12a 上面
12b 下面
12c 上端面
12d 下端面
13 光源
14 照明系集光レンズ
14a ライン状フライアイレンズ
15 レンズ
16 回転軸
20 結像光学系
21 結像系集光レンズ
22、22a、22b、22c 受光センサ
23 バンドパスフィルタ
24 ポラライザ
25 レボルバー式バンドパスフィルタ切替機構
30 ステージ
40 撮像対象
C 中心軸
K 光軸
L10、L110 照明光
L20、L120 光
1 Imaging device 10 Illumination optical system 11 Line-shaped illumination unit 12 Optical waveguide 12a Upper surface 12b Lower surface 12c Upper end surface 12d Lower end surface 13 Light source 14 Illumination system Condensing lens 14a Line-shaped fly-eye lens 15 Lens 16 Rotating axis 20 Imaging optical system 21 Imaging system Condensing lens 22, 22a, 22b, 22c Light receiving sensor 23 Bandpass filter 24 Polarizer 25 Revolver type bandpass filter switching mechanism 30 Stage 40 Imaging target C Central axis K Optical axis L10, L110 Illumination light L20, L120 Light

Claims (12)

一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、
を備え
前記照明系集光レンズは、前記複数の光源がライン状に並ぶピッチと同じピッチで、複数のレンズがライン状に並んだライン状フライアイレンズを含み、
各前記レンズの光軸上に各前記光源が配置された照明方法。
A step of arranging a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The step of arranging the optical waveguide emitted from
A step of illuminating an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide,
Equipped with
The illumination system condenser lens includes a line-shaped fly-eye lens in which a plurality of lenses are arranged in a line at the same pitch as the pitch in which the plurality of light sources are arranged in a line.
An illumination method in which each light source is arranged on the optical axis of each lens .
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、
を備え
前記照明系集光レンズは、前記一方向に延在したシリンドリカルレンズを含む照明方法。
A step of arranging a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The step of arranging the optical waveguide emitted from
A step of illuminating an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide,
Equipped with
The illumination system condenser lens is an illumination method including a cylindrical lens extending in one direction .
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、
を備え
前記ライン状照明部を配置させるステップにおいて、
前記ライン状照明部を、複数準備し、
各前記ライン状照明部は、他の前記ライン状照明部と異なる中心波長の前記照明光を生成する前記複数の光源を含むようにし、
前記一方向に延在した中心軸を中心に回転する回転軸の外周面に、各前記ライン状照明部を外周方向に間隔を空けて配置させた照明方法。
A step of arranging a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The step of arranging the optical waveguide emitted from
A step of illuminating an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide,
Equipped with
In the step of arranging the line-shaped lighting unit,
Prepare a plurality of the line-shaped lighting units and prepare them.
Each of the line-shaped illumination units includes the plurality of light sources that generate the illumination light having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units.
A lighting method in which the line-shaped lighting units are arranged at intervals in the outer peripheral direction on the outer peripheral surface of a rotating shaft that rotates around a central axis extending in one direction .
前記ライン状照明部を配置させるステップにおいて、
前記ライン状照明部を、複数準備し、
各前記ライン状照明部は、他の前記ライン状照明部と異なる中心波長の前記照明光を生成する前記複数の光源を含むようにし、
前記一方向に延在した中心軸を中心に回転する回転軸の外周面に、各前記ライン状照明部を外周方向に間隔を空けて配置させた、
請求項1または2に記載の照明方法。
In the step of arranging the line-shaped lighting unit,
Prepare a plurality of the line-shaped lighting units and prepare them.
Each of the line-shaped illumination units includes the plurality of light sources that generate the illumination light having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units.
The line-shaped illumination units are arranged at intervals in the outer peripheral direction on the outer peripheral surface of the rotating shaft that rotates around the central axis extending in one direction.
The lighting method according to claim 1 or 2 .
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部を配置させるステップと、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路を配置させるステップと、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明するステップと、
前記照明光により照明された前記撮像対象からの光を集光し、集光した前記光を検出して前記撮像対象の画像を取得するステップと、
を備えた撮像方法。
A step of arranging a line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The step of arranging the optical waveguide emitted from
A step of illuminating an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide,
A step of condensing the light from the image pickup target illuminated by the illumination light, detecting the focused light, and acquiring an image of the image pickup target.
Imaging method with.
前記照明光で撮像対象を照明するステップにおいて、前記照明光を白色光とし、
前記撮像対象の画像を取得するステップにおいて、バンドパスフィルタを透過した前記光を検出して前記画像を取得する、
請求項5に記載の撮像方法。
In the step of illuminating the image pickup target with the illumination light, the illumination light is set to white light.
In the step of acquiring the image to be imaged, the light transmitted through the bandpass filter is detected to acquire the image.
The imaging method according to claim 5.
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、
を備え、
前記照明系集光レンズは、前記複数の光源がライン状に並ぶピッチと同じピッチで、複数のレンズがライン状に並んだライン状フライアイレンズを含み、
各前記レンズの光軸上に各前記光源が配置され、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明する照明装置。
A line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The optical waveguide emitted from
Equipped with
The illumination system condenser lens includes a line-shaped fly-eye lens in which a plurality of lenses are arranged in a line at the same pitch as the pitch in which the plurality of light sources are arranged in a line.
Each light source is arranged on the optical axis of each lens.
A lighting device that illuminates an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide.
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、
を備え、
前記照明系集光レンズは、前記一方向に延在したシリンドリカルレンズを含み、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明する照明装置。
A line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The optical waveguide emitted from
Equipped with
The illumination system condenser lens includes the cylindrical lens extending in one direction.
A lighting device that illuminates an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide.
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、
を備え、
前記ライン状照明部を、複数有し、
各前記ライン状照明部は、他の前記ライン状照明部と異なる中心波長の前記照明光を生成する前記複数の光源を含み、
各前記ライン状照明部は、前記一方向に延在した中心軸を中心に回転する回転軸の外周面に、外周方向に間隔を空けて配置され、
前記光導波路から出射した前記照明光で撮像対象を照明する照明装置。
A line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The optical waveguide emitted from
Equipped with
It has a plurality of line-shaped illumination units.
Each of the line-shaped illumination units includes the plurality of light sources that generate the illumination light having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units.
Each of the line-shaped illumination units is arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft extending around the central axis extending in one direction at intervals in the outer peripheral direction.
A lighting device that illuminates an image pickup target with the illumination light emitted from the optical waveguide.
前記ライン状照明部を、複数有し、
各前記ライン状照明部は、他の前記ライン状照明部と異なる中心波長の前記照明光を生成する前記複数の光源を含み、
各前記ライン状照明部は、前記一方向に延在した中心軸を中心に回転する回転軸の外周面に、外周方向に間隔を空けて配置された、
請求項7または8に記載の照明装置。
It has a plurality of line-shaped illumination units.
Each of the line-shaped illumination units includes the plurality of light sources that generate the illumination light having a center wavelength different from that of the other line-shaped illumination units.
Each of the line-shaped illumination units is arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft extending around the central axis extending in one direction at intervals in the outer peripheral direction.
The lighting device according to claim 7 .
一方向にライン状に並んだ複数の光源と、前記複数の光源から生成された照明光を集光する照明系集光レンズと、を有するライン状照明部と、
前記一方向に延在した上端面及び前記上端面に対向する下端面を有する光導波路であって、前記照明系集光レンズで集光され、前記上端面に入射した前記照明光が前記下端面から出射する前記光導波路と、
前記光導波路から出射された前記照明光により照明された撮像対象からの光を集光し、集光した前記光を検出して前記撮像対象の画像を取得する結像光学系と、
を備えた撮像装置。
A line-shaped illumination unit having a plurality of light sources arranged in a line in one direction and an illumination system condensing lens that condenses the illumination light generated from the plurality of light sources.
An optical waveguide having an upper end surface extending in one direction and a lower end surface facing the upper end surface, and the illumination light collected by the illumination system condenser lens and incident on the upper end surface is the lower end surface. The optical waveguide emitted from
An imaging optical system that collects light from an image pickup target illuminated by the illumination light emitted from the optical waveguide, detects the focused light, and acquires an image of the image pickup target.
An image pickup device equipped with.
前記複数の光源は、白色光を生成する光源を含み、
前記結像光学系は、前記光を透過させるバンドパスフィルタを含む、
請求項11に記載の撮像装置。
The plurality of light sources include a light source that produces white light.
The imaging optical system includes a bandpass filter that transmits the light.
The imaging device according to claim 11.
JP2018130988A 2018-07-10 2018-07-10 Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device Active JP7050601B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018130988A JP7050601B2 (en) 2018-07-10 2018-07-10 Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018130988A JP7050601B2 (en) 2018-07-10 2018-07-10 Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020009678A JP2020009678A (en) 2020-01-16
JP7050601B2 true JP7050601B2 (en) 2022-04-08

Family

ID=69152205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018130988A Active JP7050601B2 (en) 2018-07-10 2018-07-10 Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7050601B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301023A (en) 2005-04-15 2006-11-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Light source and linear light source apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301023A (en) 2005-04-15 2006-11-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Light source and linear light source apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020009678A (en) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111272773B (en) Rapid ultrahigh-resolution detection system for surface defects of semiconductor wafer
US6512578B1 (en) Method and apparatus for surface inspection
KR100403188B1 (en) Defect testing apparatus
JP6206560B2 (en) system
KR100403189B1 (en) Apparatus for inspecting surface
JP3354131B2 (en) Lighting for surface inspection of goods
WO2005103658A1 (en) Defect inspection device and substrate production system using the same
JP3762952B2 (en) Optical apparatus and image measuring apparatus and inspection apparatus using the same
WO2008007614A1 (en) Surface inspecting apparatus
CN111158158B (en) Spectrometer optical system and semiconductor inspection device
WO2020168140A9 (en) Method of measuring misregistration in the manufacture of topographic semiconductor device wafers
JP2008128811A (en) Defect inspection device
JP7050601B2 (en) Lighting method, imaging method, lighting device and imaging device
US20170085738A1 (en) Lighting apparatus and image reading apparatus
JP2006313143A (en) Irregularity inspection device and method thereof
JPH08139009A (en) Illumination optical apparatus
JP3997761B2 (en) Illumination optical device and inspection device provided with the same
JP2011040174A (en) Lighting fixture for vehicle
JP6245533B2 (en) Inspection apparatus and imaging device manufacturing method
KR100429637B1 (en) Light Source Device with a Multi-Path and Operating Method for the Same
KR100767498B1 (en) Uneveness inspecting apparatus and uneveness inspecting method
JP2000295639A (en) Lighting device for inspecting solid-state image pickup element and adjustment tool used for the same
JPH05198475A (en) Projection aligner
JP2005180939A (en) Optical apparatus, inspection device and inspection method
JP6436369B2 (en) LIGHTING DEVICE, INSPECTION DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING IMAGING ELEMENT

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210414

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220329

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7050601

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150