JPH09292584A

JPH09292584A - 照明装置

Info

Publication number: JPH09292584A
Application number: JP12787096A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kurokawa; 秀二黒川
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-11-11
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: JP3814015B2

Abstract

(57)【要約】【課題】観察対象に光学特性のバラツキがあっても、
簡単な構成で、対象物に応じた最適照明を実現する。【解決手段】照明装置１は、発光部２５、拡散板２
１、色フィルタ１９、光シャッタ１７、投射レンズ１１
から成り、投射レンズ１１からの光は、対象物３（半導
体基板等）を照射し、その反射光は肉眼やカメラ５によ
って観察される。色フィルタ１９は、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青紫）の部分から成り、各部分は光シャッ
タ１７の各素子に対応して配置されている。色フィルタ
１９の位置に応じて光シャッタの素子を駆動すれば色の
ついた光を照射することができる。コントラストの高い
像が得られない場合は、光シャッタ１７の透明部を変え
て、色フィルタ１９のうち色の異なるフィルタ部分（１
つまたは複数の組み合わせ）を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置に関し、
特に、半導体ウェーハ、ガラス、セラミックなど絶縁体
基板の表面または表面付近に形成された回路や文字など
のパターンを観測するための照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体集積回路等の製造工程
において、半導体ウェーハ、液晶基板、ガラス、セラミ
ック、または樹脂などの対象物の表面に付された数字、
文字や回路等のパターンを、目視やカメラ、顕微鏡等で
観測することが行われている。たとえば、製造工程の中
で、半導体ウェーハに付された識別符号を読み取り、こ
の識別符号に応じて予め決められた加工が施される。

【０００３】照明装置は、上記観測や読み取りに際して
基板等を照明するもので、従来より、蛍光灯やファイバ
ー照明などの光源またはレンズ等を利用した平行光源を
観察対象に照射するものが知られている。

【０００４】従来の照明装置には白色光や固定された領
域の波長を有する光源が用いられていた。そして、基板
上の文字等のパターンを読み取る際、パターンとその周
辺とのコントラストが十分に大きければそのパターンは
はっきりと見え、コントラストが小さければそのパター
ンは周辺と区別し難くなり見え難くなる。そこで、従来
の照明装置においては、観察部分に対してコントラスト
が大きくとれるように、光源、光学素子、対象物の位置
および観測者を含む観測系の配置を決定するようにして
いる。そして、そのように決定した観測系の位置関係を
固定し、すなわち対象物に対する光の照射角および照射
角分布を固定して使用していた。この対象物に対する光
の照射角および照射角分布を細かく調整するには相応の
経験と時間が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の照明装置にあっ
ては、観測すべき対象物を製造した工場や製造装置また
は製造工程が異なると、同じ照明で観測しても、対象物
の光学特性のバラツキ（すなわち対象物の反り、パター
ンおよびその周辺の材料の厚さのムラに起因する反射率
や透過率のバラツキ等）に伴ってコントラストのバラツ
キが大きくなり、場合によってはコントラストが低いた
め、パターンの観測ができなくなることがあった。

【０００６】このような場合、従来の照明装置において
は、その都度熟練を要する光軸調整を行って高コントラ
ストの像が得られるように調整し直していた。その調整
のためには時間も要することもあって、場合によって
は、観測不能として処理する場合も多かった。

【０００７】本発明は上記の点にかんがみて成されたも
ので、コントラストの高い像が簡単に得られる照明装置
を提供することを課題とする。

【０００８】さらに、対象物がシリコンウェハである場
合、観察部分の周囲あるいは観察部分の上にレジストな
どの薄膜が１層あるいは多層形成されていることがあ
る。白色光を光源とすれば前記薄膜のために、ある波長
の光については干渉、屈折、反射等の影響により、観察
の障害になるような光成分が発生することがある。これ
をカメラなどで観察すると、いわゆる画像ノイズとなる
わけである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、研究、実験を重ねたところ、対象物に
照射する光の色を変えることにより、対象物の像のコン
トラストが変化することを確認した。そこで、本発明に
おいては、対象物に照射する光の色を可変にし、対象物
に応じて照射光の色を変えて照明することにより、コン
トラストの高い像が得られるようにした。

【００１０】また、ノイズ源となる特定波長の光を光源
から除去することにより、高いコントラストの像が得ら
れるようにした。

【００１１】照射光の色を可変にする手段としては様々
あるが、例えば、発光部から光学素子を介して対象物に
光を照射する照明装置において、発光部と光学素子との
間に、色フィルタと、光シャッタとを配置するようにす
る。

【００１２】また、発光部からの光を複数の色光に分解
し、各色光を選択的に対象物に照射する。この場合、各
色光を選択するのに光シャッタを用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の照明装置を、半導体基板
上の識別符号を読み取るための読取装置に適用したもの
である。照明装置１からの光は対象物３（半導体ウェー
ハ等）上の識別符号等が付された観察部分３ａに照射さ
れ、その反射光は、カメラレンズ４を通ってカメラ５に
入射される。カメラ５からの画像情報は、画像処理装置
７に入力され、画像処理された信号（または未処理の信
号）はＣＲＴ等の表示装置９に出力され画像表示され
る。光学素子である薄凸レンズ１１は、レンズホルダ１
３に取り付けられ、レンズホルダ１３はベース１５に固
定されている。ベース１５には、さらに光シャッタ１
７、色フィルタ１９、拡散板２１、ランプホルダ２３が
取り付けられている。

【００１４】光シャッタ１７は、たとえばＬＣＤやＰＬ
ＺＴなどから成り、透明電極に少なくとも１つ以上の所
定の位置に配向された電極間に電圧などの電気エネルギ
ーを供給または停止することによって電極間に挟まれた
物質の特性が透光性になったり遮光性になったりする性
質を応用した光学素子である。光シャッタドライバ２７
は、光シャッタ１７の所定の電極間に電気エネルギーを
供給して透明部または遮光部を発現させる。また光シャ
ッタ制御部２９は、光シャッタドライバ２７に対して透
明部または遮光部を発現すべき位置を指定する。

【００１５】ホルダ２３には複数の発光部２５が固定さ
れている。発光部２５としては、例えば白色光源を使用
する。発光ドライバ３１は発光部２５を駆動するもの
で、発光制御部３３の指令に基づいて発光部２５のＯＮ
／ＯＦＦまたは発光強度を制御する。

【００１６】色フィルタ１９は、図２に示すように、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青紫）の部分から成り、各部分
は光シャッタ１７の各素子１７ａに対応して配置されて
いる。したがって、上記フィルタ１９の各色の位置に合
せて光シャッタの素子１７ａを駆動すれば色のついた光
を照射することができる。例えば、赤い光を照射したい
ときはフィルタ１９のＲ部分の対応する素子のみ透明性
にすればよい。上記例では色フィルタ１９は光シャッタ
１７の拡散板２１側に重ねてあるが、その反対側（レン
ズ１１側）に配置してもよい。

【００１７】さて、以上のような構成で、照明装置１
を、レンズ１１からの光が観察部分に照射されるように
配置し、観察部分３ａによって反射される側の光軸上に
肉眼やカメラ５を配置することにより、光シャッタ１７
の透明部に対応する色フィルタによる色調の照明が観察
部分３ａに対して照射され、その結果を観察することが
できる。

【００１８】光シャッタ１７の透明部の位置はドライバ
２７によって制御され、例えば、光シャッタ１７の中心
部に透明部が１つまたは複数形成され、その透明部を通
った色光がレンズ１１を通過する。上記実施例において
は、光シャッタ１７をレンズ１３の焦点位置に配置して
あるのでレンズ１１からの光は平行光になるが、本発明
においては、それに限定されず、光シャッタ１７を移動
可能にして、レンズ１１からの光を拡散光や集束光にし
てもよい。

【００１９】コントラストの高い像が得られない場合
は、光シャッタの透明部を変えて、色フィルタ１９のう
ち色の異なるフィルタ部分（１つまたは複数の組み合わ
せ）を使用する。また、光シャッタ１７の中心部ではな
くて、中心から離れた位置に透明部を形成してもよい。
そうすると、レンズ１１からは照射角や照射角分布が異
なる光が観察部分３ａに照射され、観察部分３ａによっ
てはそのような光のほうがコントラストの高い像が得ら
れる。

【００２０】さらに、光シャッタ制御部２９によって光
シャッタ１７の透明部を２ケ所以上になるように制御
し、適切な照射角または照射角分布と、適切な色調との
組み合わせによって、観察部分３ａを照明することも可
能である。透明部の位置、数、形状を任意に形成しこれ
らをパターン化して光シャッタ制御部２９に記憶させて
おくことも可能である。

【００２１】なお、拡散板２１は、光源２５からの光を
拡散する目的と、レンズ１１に対する光源の位置を決め
る役割がある。図１の装置において、拡散板２１と光シ
ャッタ１７との間隔ｄは小さいほうが望ましい。すなわ
ち、光シャッタ１７の透過領域がピンホールのように小
さい場合は、ピンホールの位置すなわち光シャッタ１７
の透過領域そのものがレンズ１１に対する光源の位置と
なるが、透過領域が大きくなると投射レンズに対する光
源位置が拡散板２１の位置になる。つまり、レンズ１１
にとっては光シャッタ１７の透過部分を通して拡散板２
１が光源として見えてしまうのである。このようにレン
ズ１１に対する光源位置が変化すると対象物３に対する
照射角が変化してしまい、照射角の調整がしにくいの
で、拡散板２１と光シャッタ１７との間隔は小さいほう
が望ましい。

【００２２】さらに、上記のようなレンズ１１に対する
光源位置の変位を解消するためには、拡散板を光シャッ
タ１７とレンズ１１との間に配置してもよい。その場合
はレンズ１１に対する光源位置は常に拡散板上になり、
光シャッタ１１の光透過領域の大きさによって光源位置
が変化するということはなくなる。そこで、拡散板２１
を光源２５と光シャッタ１７との間および光シャッタ１
７とレンズ１１との間に着脱可能に配置し、観測すべき
対象物や観測系の条件よって、一方あるいは両方に拡散
板を配置して観測してもよい。

【００２３】ところで、対象物を異なる波長の光によっ
て観察したい場合、波長の異なる光源を用意して交換す
るか、透過波長の異なるカラーフィルタを用意して交換
する等が考えられるが、そのような方法では煩瑣で時間
もかかる。これに対して、上記実施例のような色フィル
タ付き光シャッタを用いれば、切替えは電子的にできる
ためきわめて容易かつ迅速に色調の切替えができるよう
になる。この効果は次に述べる実施例においても同様で
ある。

【００２４】また、対象物を観察する際、カラー照明の
効果は単純な黒／白おコントラスト観察よりも多くの情
報が得られる点で優れている。例えば、半導体基板に形
成したレジストの厚さが緩やかに変化している場合など
は、その変化は、黒／白のコントラスト映像では観察し
にくいが、カラー照明の場合は色調の変化として観察し
やすくなる。この効果は次に述べる実施例においても同
様である。

【００２５】次に本発明の第２の実施例を図３を用いて
説明する。本実施例の照明装置も、先の実施例の装置と
同様、半導体基板上の識別符号を読み取るための読取装
置に使用するものであり、照明装置１０からの光は、対
象物３（半導体ウェーハ等）上の識別符号等が付された
観察部分３ａに照射され、その反射光は、カメラレンズ
４を通ってカメラ５に入射される。

【００２６】照明装置１０のケース１２内には、発光部
としてのメタルハライドランプ（またはハロゲンラン
プ）３９を有し、ランプ３９はダイクロイックリフレク
タ４０を備えている。ランプ３９からの光は、投射レン
ズ３５へ導かれるが、その途中において、ダイクロイッ
クミラー（またはハーフミラー）ＤＭ１〜４およびミラ
ーＭ１，Ｍ２によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青紫）
の各色光に分解される。投射レンズ３５の前焦点位置に
は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青紫）の各色光に対応し
て、１枚ずつ計３枚の光シャッタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７
Ｂが配置されている。各光シャッタ３７は液晶パネルに
よって構成され、その前後には偏光フィルタ４１が取り
付けられている。各光シャッタ３７の前方（光源側）に
は拡散板４３、コンデンサレンズ４５が順に取り付けら
れている。コンデンサレンズ４５は特に必須の構成要素
ではないが、入射光を集めて光シャッタ３７に、より多
くの光を照射するためのものである。拡散板４３は投射
レンズ３５に対する実質上の光源となるので拡散板４３
と光シャッタ３７との間隔は小さいほうがよい。その理
由は上述したとおりである。

【００２７】ランプ３９は、発光ドライバ４９によって
駆動され、発光ドライバ４９は発光制御部５１の指令に
基づいて発光部３９のＯＮ／ＯＦＦまたは発光強度を制
御する。なお、ランプ３９をケース１０外に配置して光
ファイバで導光してもよい。その場合はリフレクタ４１
は不要となる。

【００２８】また、光シャッタドライバ５３は、光シャ
ッタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂの所定の電極間に電気エネ
ルギーを供給して透明部または遮光部を発現させる。光
シャッタ制御部５５は、光シャッタドライバ５３に対し
て透明部または遮光部を発現すべき位置を指定する。

【００２９】スライダ４７は投射レンズ３５を光軸方向
に移動させるもので、投射レンズ３５と光シャッタ３７
（または拡散板４３）との距離を調整するものである。
このスライダ４７によって、投射レンズ３５は、光軸上
を投射レンズ３５の前焦点位置が光シャッタ３７の位置
または拡散板４３の位置のいずれか一方を含む範囲で可
動にすることが望ましい。これは、平行光による観察が
顕微鏡等では一般的であり、スライダ４７の調整によっ
て平行光も照射できるようにすることにより顕微鏡観察
に近い結果が得られ、顕微鏡観察と比較するのに便利だ
からである。

【００３０】スライダ４７は投射レンズ３５と光シャッ
タ３７（または拡散板４３）との距離が調整できればよ
いから、機構としては前後の可動性と停止機構があれば
よい。例えば、市販のカメラレンズのフォーカス機構や
摺動式の移動機構の摺動部に摩擦性をもたせて構成して
もよい。もちろん、投射レンズ３５が固定位置で十分で
あれば、スライダ４７はなくてもよい。

【００３１】さて、以上のような構成で、照明装置１０
を、レンズ３５からの光が観察部分に照射されるように
配置し、観察部分３ａによって反射される側の光軸上に
肉眼やカメラ５を配置することにより光シャッタ３７に
よって選択された色光が観察部分３ａに対して照射さ
れ、その結果を観察することができる。

【００３２】例えば、光シャッタドライバ５３によっ
て、光シャッタ３７Ｒだけが開状態であれば赤色光が照
射され、光シャッタ３７Ｇまたは３７Ｂだけが開状態で
あれば、それぞれ緑色光または青色光だけが照射され
る。また、それぞれの色光の組み合わせも可能である。

【００３３】コントラストの高い像が得られない場合
は、駆動する光シャッタを変えて照射光の色調を変化さ
せる。また、光シャッタ３７の中心部ではなくて、中心
から離れた位置に透明部を形成してもよい。そうする
と、レンズ３５からは照射角や照射角分布が異なる光が
観察部分３ａに照射され、観察部分３ａによってはその
ような光のほうがコントラストの高い像が得られる。

【００３４】さらに、光シャッタ制御部５５によって光
シャッタ３７の透明部を２ケ所以上になるように制御
し、より適切な照射角の組合わせや色調で観察部分３ａ
を照明することも可能である。透明部の位置、数、形状
を任意に形成し、光シャッタ制御部５５に記憶しておく
こと可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成によってコントラストの高い像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の一実施例の概略図であ
る。

【図２】図１の照明装置における色フィルタおよび光シ
ャッタ部分の拡大図である。

【図３】本発明による照明装置の別の実施例の概略図で
ある。

【符号の説明】

１，１０照明装置３ａ観察部分５カメラ１１レンズ１７光シャッタ１９色フィルタ２１拡散板２５発光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部から光学素子を介して対象物に光
を照射する照明装置において、前記対象物に照射される
光の色を可変にしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】発光部から光学素子を介して対象物に光
を照射する照明装置において、前記発光部と前記光学素
子との間に、色フィルタと、光シャッタとを配置したと
を特徴とする照明装置。
【請求項３】発光部からの光を複数の色光に分解し、
前記各色光を選択的に対象物に照射することを特徴とす
る照明装置。
【請求項４】前記各色光を光シャッタを用いて選択す
る請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】前記光シャッタの光透過領域の位置を変
化させて、照射光の照射角を可変にした請求項２または
４に記載の照明装置。
【請求項６】発光部から光学素子を介して対象物に光
を照射し、その対象物からの透過光または反射光に基づ
いて、対象物に付された情報を読み取り、前記対象物に
照射される光の色を変えてコントラストの高い像を得て
前記情報を読み取ることを特徴とする情報読取方法。