KR101306837B1 - 텔레센트릭 축상 암 시야 조명으로 구현된 광학 시스템의 사용과 성능의 최적화 - Google Patents

텔레센트릭 축상 암 시야 조명으로 구현된 광학 시스템의 사용과 성능의 최적화 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼와 같은 평면형 반사성 대상물(102)을 이미징하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 평면형 반사성 대상물(102) 상의 결함부를 이미징하기 위한 이미징 시스템(100)은, 텔레센트릭 렌즈(110)가 광학 수차에 대해 실질적으로 보정되도록, 충분히 비구면인 표면을 가지는 텔레센트릭 렌즈(110)를 포함한다. 이미징 시스템(100)은 또한 개구를 내부에 포함하여 평면형 반사성 대상물(102)로부터 반사된 광은 차단시키고 결함부로부터 반사된 광은 개구를 통과하게끔 위치되는 텔레센트릭 조리개(116)를 포함한다. 이미징 시스템(100)은 또한 텔레센트릭 조리개(116)와 렌즈 그룹(108) 사이에 위치한 시스템 조리개를 가지는 렌즈 그룹(108)을 포함한다. 이 렌즈 그룹(108)은 텔레센트릭 렌즈(110)와는 독립적인 광학 수차에 대해 실질적으로 보정된다.

Description

텔레센트릭 축상 암 시야 조명으로 구현된 광학 시스템의 사용과 성능의 최적화{OPTIMIZING USE AND PERFORMANCE OF OPTICAL SYSTEMS IMPLEMENTED WITH TELECENTRIC ON-AXIS DARK FIELD ILLUMINATION}
본 개시물은 이미지 광학 장치와 관련 조명 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시물은 텔레센트릭(telecentric) 축상(on-axix) 암 시야 조명을 개선하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제품 종들은 우수한 평면성 및 반사성(평탄성 및 광택성)을 갖고 있다. 종종 평면성 및 반사성으로부터의 매우 작은 편차(deviation)들을 적절한 콘트라스트로 이미징하는 방식으로 이들 디바이스를 이미징하는 것이 필수적이거나 바람직하다. 이러한 제품 종들 중 하나가 반도체 웨이퍼로서, 이 반도체 웨이퍼에는 무엇보다도 웨이퍼 수와 제조자를 나타내는 표시가 제공될 수 있다. 이들 표시는 웨이퍼의 표면의 결함부로서, 통상적으로 레이저 에칭 피트(pits)의 매트릭스이다. 이들 표시는 당해 기술분야에서 "소프트 마크(soft mark)"로 알려져 있다. 이들 마크는 제조 프로세스에 따른 여러 단계에서 코드들을 판독하기 위해 이미징된다.
반도체 웨이퍼를 개별화한 후(통상적으로, 톱 및/또는 레이저에 의해 개별적인 직사각형 디바이스들로 절단한 후)에는, 시간에 따라 파급될 수 있고 디바이스 의 조기 결함을 발생시키며 균열들과 소형 칩에 대한 에지부를 검사하는 것이 필수적이거나 바람직할 수 있다. 이들 검사 프로세스는 자동화되어 있으며, 필요한 검사, 측정 및 식별을 수행하도록 프로그래밍이 된 디지털 전자 컴퓨터와 함께 전자 이미징 카메라를 이용한다.
통상적으로, 암 시야 조명은 당업자에게는 잘 알려진 기술로서, 반사성의 대상물 상의 결함부를 검사하는데 특히 유용하다. 암 시야 조명의 해상도는 조명원의 특성, 대상물과 관찰자 또는 카메라 간의 상대적인 위치 및 조명받고 있는 대상물의 특성에 의존한다. 암 시야 조명의 해상도를 충족시키기 위해서는, 대상물 상에 입사하는 대부분의 조명을 관찰자 또는 카메라의 광학 개구(optical aperture)에 진입하지 않는 방향 또는 방향들로 반사시키는 것이 필요하다. 암 시야 조명은 대부분의 광이 카메라로 직접 반사되는 명 시야(bright field) 조명과 대조 비교될 수 있다.
암 시야 조명은 광원이 카메라와 대상물 간의 선에 대하여 어떤 각도에서 대상물을 향하도록 광원을 배치함으로써 구현될 수 있다. 이러한 각도는 대상물이 광을 확산시키는 각도보다 크도록 선택된다. 대상물이 통상적인 확산 반사 특성을 갖는 경우, 그 각도는 대상물이 확산 반사에 의해 입사 조명을 분산시키는 반각(half-angle)보다 더 크도록 선택된다. 대상물이 반사성이라면(즉, 대상물이 미소 각도, 또는 매우 낮은 효율을 갖거나, 미소 각도와 매우 낮은 효율 모두를 갖고 입사 조명을 확산시킨다면), 그 각도는 매우 작도록 선택될 수 있다.
조명원은 대칭적으로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 조명원은 고리 형태로 제조되어, 광학 축에 대하여 동축으로 배치될 수도 있으며, 또는 복수의 조명원이 고리 형태로 배열될 수 있다. 이러한 고리 형태의 직경과 대상물에 대한 그 근접성은 조명이 대상물 상에 입사하는 각도의 범위를 결정한다. 당해 기술 분야에서, 이러한 조명은 환형 조명(ring lights)으로 알려져 있으며, "하이 앵글(high angle)"이나 "로우 앵글(low angle)"로 다양하게 구성된다.
어떤 대상물을 이미징할 때에는, 실질적으로 평탄하고 반사성을 가진 것 외의 표면에서의 매우 작은 지형부(feature)를 부각시키는 것이 바람직하다. 이 작은 지형부는 개별화된 디바이스의 에지부와 소프트 마스크를 포함한다. 이를 구현하기 위해서는, 조명원이 이미징 시스템으로 직접 반사되어짐이 없이 (예컨대 협각을 선택하는) 조명원이 가능한 이미징 시스템과 거의 광학 축 상에(on-axis) 이르게 하는 것이 필요하다. 현재 알려진, 이를 달성하는 효과적인 방법은 배플(baffle)을 이용하여, 조명원, 대상물, 배플 및 이미징 시스템 간에 특정한 정렬을 제공하는 것이다.
머신 비전 시스템(machine vision system)과 웨이퍼 식별(ID) 시스템의 설계시, 설계자(예컨대, 시스템 엔지니어)는 통상 다수의 설계 절충안을 만든다. 예컨대, 렌즈 개구가 크게 만들어지면, 시스템의 제한적인 해상도는 통상 더 높아지고, 시스템은 통상 더 효율적이 된다. 더 효율적인 시스템은 이미지 센서로부터의 민감도 또는 이득이 덜할 것을 요구하고, 시스템은 조명 시스템으로부터의 광이 덜할 것을 요구한다. 조명 시스템이 광을 덜 요구한다면, 전원 공급 시스템에 대한 요구가 적어지고, 더 적은 열이 소모된다. 열 소모는 통상 콤팩트 패키징(compact packaging)을 달성하려는 설계 목적을 달성하는 데 있어 주요 장애물이다.
반대로, 시스템 개구가 작게 만들어지면, 시스템의 제한적인 해상도는 감소되고, 일부 수차가 감소되며, 초점 깊이는 증가하고, 민감도 및/또는 이득에 대해 이미지 센서에 매우 상당한 요구가 이루어지며, 조명 시스템에 실질적으로 더 많은 광을 제공하라는 매우 상당한 요구가 더해진다. 조명 시스템에 대한 요구는 전원 공급 시스템에 대한 요구를 불러 일으키고 이로 인해 콤팩트 패키지 내의 열 소모의 문제점을 악화시킨다.
지금까지는 본 특허 출원의 양수인인, 오레건주 포틀랜드의 Electro Scientific Industries사가 제작한 이전 세대의 것(예컨대, ScribeViewTM 모델 1부터 5P까지)과, 업계 내의 다른 것들(예컨대, 매사추세츠주 Natick의 Cognex사의 것과, 일본 동경의 Kowa 주식회사의 것)을 포함하는 상업용 웨이퍼 ID 판독 시스템은 대략 ±1㎜ 이하의 작용 거리 범위(대상물 공간에서의 초점의 깊이)를 지닌 광학 시스템을 이용하였다. 비록 그러한 시스템이 작동 가능하지만, 그러한 시스템은 작용 거리에 있어서의 매우 경미한 변화도 고려하기 위해, 사용자가 렌즈의 초점 위치에 대한 조정 및/또는 웨이퍼 ID 판독기의 위치 조정을 할 것을 요구한다. 작용 거리는, 예컨대 대상물의 두께가 변하거나, 웨이퍼를 웨이퍼 ID 판독 시스템에 제시하는 로봇식(robotic) 시스템에서 부정확함이 존재하는 경우 변할 수 있다.
고정된 구성에서의 웨이퍼 ID 시스템에 대한 작용 거리의 범위가 대략 ±1㎜보다 크게 걸치는 것이 바람직하게 된다. 만약 이 범위가 한 자릿수(order of magnitude)만큼 더 크게 확장될 수 있다면, 시스템의 포커싱과 설정이 기존 시스템에 비해 대단치 않은 것이 된다. 예컨대, 현재 시스템은, 통상 이미지가 전자적으로 감시될 수 있고, 사용자가 전자적으로 표현된 이미지를 감시하면서 초점 조정이나 위치에서의 변화를 만들 수 있는 반복 절차에 따라 전력이 공급된(powered-up) 상태에서 시스템의 탑재와 포커싱을 요구한다. 사용자는 통상 만족스러운 이미지가 얻어질 때까지 조정한다. 작용 거리 범위가 대략 ±10㎜까지 확장될 수 있다면, 웨이퍼는 웨이퍼 ID 시스템이 적절한 작용 거리를 결정하기 위해 간단한 자를 사용하여 전력이 공급되지 않은 상태에 있는 동안 탑재될 수 있다.
게다가, 기존의 시스템에서는, 대략 1㎜의 작용 거리 변화를 일으키는 프로세스 변동은 통상 이전 작용 거리를 다시 달성하기 위해 프로세스를 조정하거나, 예컨대 렌즈-초점 배럴을 회전시키거나 초점-조정 스크류(screw)를 회전시킴으로써, 웨이퍼 ID 시스템의 초점을 조정하기 위한 사용자 간섭을 필요로 한다. 단지 수 ㎜만큼만 작용 거리에 있어서의 변화를 초래하는 경미한 프로세스 변동은 사용자 간섭 없이 웨이퍼 ID 시스템에 의해 조절될 수 있는 것이 바람직하다.
본 명세서에 개시된 실시예는 반도체 웨이퍼와 같은 평면형 반사성 대상물을 이미징하기 위한 시스템과 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 평면형 반사성 대상물 위의 결함부를 이미징하기 위한 이미징 시스템은, 텔레센트릭 렌즈가 광학 수차에 대해 실질적으로 보정되도록 충분히 비구면인 표면을 가지는 텔레센트릭 렌즈를 포함한다. 이미징 시스템은, 또한 결함부로부터 반사된 광이 개구를 통과하는 것을 허용하면서, 평면형 반사성 대상물로부터 반사된 광을 차단하는 개구를 내부에 포함하는 텔레센트릭 조리개를 포함한다. 이 이미징 시스템은 또한 텔레센트릭 조리개와 제 2 렌즈 그룹 사이에 위치한 시스템 조리개를 가지는 제 2 렌즈 그룹을 포함하고, 이 제 2 렌즈 그룹은 텔레센트릭 렌즈와는 독립적인 광학 수차에 대해 실질적으로 보정된다.
일 실시예에서, 텔레센트릭 축상(on-axis) 암 시야(TOAD: telecentric on-axis darkfield) 조명 디바이스는, 중심점에 관해 방사상으로 배열된 조명원의 제 1 고리 형태의 배열을 포함한다. 이 제 1 고리 형태의 배열은 중심점으로부터 제 1 반경에 위치한다. TOAD 조명 디바이스는 또한 중심점에 관해 접선 방향으로 배열된 조명원의 제 2 고리 형태의 배열을 포함한다. 이 제 2 고리 형태의 배열은 중심점으로부터 제 2 반경에 위치한다. 일 실시예에서, 제 2 반경은 제 1 반경보다 길다.
일 실시예에서, 실질적으로 반사성인 표면에 텔레센트릭 축상 암 시야(TOAD) 조명 디바이스를 정렬하는 방법이 제공된다. 이 TOAD 조명 디바이스는 복수의 동심 조명 배열을 가진다. 이 방법은, 강렬한 밝기를 지닌 영역이 반사성 표면의 이미지의 제 1 측면으로부터 실질적으로 제거될 때까지 제 1 방향에서의 TOAD 조명 디바이스와 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계와, 제 1 측정치로서 조정된 입사각을 기록하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 또한 강렬한 밝기를 지닌 영역이 반사성 표면의 이미지의 제 2 측면으로부터 실질적으로 제거될 때까지 제 1 방향에 비해 반대 방향으로 TOAD 조명 디바이스와 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계와, 제 2 측정치로서 재조정된 입사각을 기록하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제 1 측정치와 제 2 측정치 사이의 근사 차이로서 제 1 방향에 대한 정렬된 입사각을 결정하는 단계를 또한 포함한다.
일 실시예에서, 반도체 웨이퍼를 이미징하기 위한 이미징 시스템은, 반도체 웨이퍼를 조명하는 수단과, 감지 수단에 반도체 웨이퍼의 이미지를 제공하는 수단을 포함한다. 작용(working) 거리는 반도체 웨이퍼와 감지 수단에 상기 이미지를 제공하는 수단 사이의 거리에 의해 한정된다. 이 이미징 시스템은 상기 작용 거리가 대략 ±10㎜의 범위에 걸쳐 변화할 때 상기 이미지의 초점을 유지하는 수단을 또한 포함한다.
다음 상세한 설명으로부터 또 다른 양상 및 장점이 분명해지고, 다음 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 진행된다.
도 1a는 평면형 대상물을 이미징하기 위한 광학 이미징 시스템의 부분 단면도.
도 1b는 도 1a에 도시된 광학 이미징 시스템에 의해 사용 가능한 종래 기술의 조명원의 평면도.
도 2는 복수의 조명원(210)을 포함하는 종래의 고리 모양의 조명 배열의 개략도.
도 3은 3개의 다른 고리 모양의 조명 배열과 중심이 같게 위치한 도 2에 도시된 고리 모양의 조명 배열의 종래의 배치의 개략도.
도 4는 일 실시예에 따라 배열된 복수의 중심이 같게 위치한 조명 배열의 개 략도.
도 5는 일 실시예에 따라 고밀도 조명 배열을 배열하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도.
도 6은 일 실시예에 따라 텔레센트릭 축상 암 시야(TOAD) 조명 배열을 정렬하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도.
도 7a와 도 7b는 일 실시예에 따른 판독기 유닛 상에 포착된 거울의 사진을 도시하는 도면.
이미징되는 표면의 평면성 또는 반사성에서의 어떤 변형 부분들이 향상된 콘트라스트로 재생되도록, 우수한 평면성 및 반사성을 가진 표면의 이미지를 조명하고 형성하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 이미징되는 표면에서의 변화 및/또는 표면과 식별(ID) 시스템 사이의 거리 변화를 고려하기 위해 증가된 작용 거리 범위가 제공된다.
또한, 또 다른 실시예에서는, 각 배열의 직경을 증가시키지 않고, 증가된 조명을 위해 조명원의 중심이 같은 고리 형태의 배열이 배치된다. 일 실시예에서, 입사각을 감소시키도록 이미징될 표면에 동심 조명 배열을 정렬하기 위한 방법이 제공된다. 또한 또는 다른 실시예에서는, 시스템의 배율이 앞 렌즈 그룹과 뒤 렌즈 그룹 모두를 변경시키지 않고 변경될 수 있도록, 혼란(perturbation)에 대해 독립적으로 양호하게 보정되는 앞 렌즈 그룹과 뒤 렌즈 그룹을 시스템이 포함한다.
본 명세서에서 설명된 실시예는 대칭성의 동축 협각 암 시야 조명으로 대상 물을 조명하기 위해 텔레센트릭 렌즈를 이용한다. 이러한 조명 기술은 평면형 반사성 대상물 상의 작은 지형부 또는 결함부를 부각시키는데 특히 적합하다. 이러한 대상물의 구체적인 예에는 실리콘 웨이퍼가 포함된다. 결함부는 실리콘 웨이퍼 상의 소프트 마크 심볼들 및/또는 칩 스케일 디바이스 상의 에지의 불규칙한 부분들(irregularities)을 포함할 수 있다.
광원은 텔레센트릭 렌즈를 향하여 고리 형태의 원뿔 형상의 광선을 제공한다. 텔레센트릭 렌즈는 실질적으로 평면이고 반사성인 대상물을 향하여 광선을 다시 보내어, 광선들이 대상물과 평행하고 대상물과 직교한다. 평면형 반사성 대상물의 특성은, 입사각에 대하여 여각으로 광을 반사한다는 점이다. 그러므로, 이 경우 광이 대상물의 표면에 대해 수직으로 반사된다. 반사시, 광선은 본 명세서에서 이미지 광선이라고 부른다. 이 이미지 광선은 실질적으로 평면인 반사성 대상물로부터 역반사되어, 텔레센트릭 렌즈를 통하여 이 광선들이 발사되는 포인트로 역변환된다.
이 시스템은 광원과 일치하는 중심 개구에 텔레센트릭 조리개를 제공하여, 광이 실질적으로 카메라를 통과하지 못하게 한다. 그러나, 반사성 표면에 결함부가 존재하는 경우, 광은 교란되고 그 광 중 일부가 텔레센트릭 조리개의 개구를 통과하여 카메라 상으로 진행할 가능성이 있다.
이제 동일한 참조 번호가 동일한 요소를 가리키는 도면을 참조한다. 명확하게 하기 위해, 참조 번호의 첫 번째 숫자는 대응하는 요소가 처음으로 사용되는 도면 번호를 가리킨다. 다음 설명에서, 다수의 특정 세부 요소가 본 명세서에 개시된 실시예의 완전한 이해를 위해 제공된다. 그러나, 당업자라면 이러한 실시예가 하나 이상의 특정 세부 요소 없이 또는 다른 방법, 성분 또는 재료를 사용하여 실시될 수 있다는 사실을 알게 된다. 또한, 일부 경우 잘 알려진 구조, 재료 또는 동작은 실시예의 양상을 불명료하게 하지 않도록 도시되거나 상세히 설명되지 않는다. 게다가, 설명된 특징, 구조 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적당한 방식으로 결합될 수 있다.
웨이퍼 ID 시스템이 미국 특허 6,870,949(이후, "949 특허"라 함)에 설명되고 있다. 본 명세서에서 논의된 어떤 실시예는, 물리적이거나 광학적인 조정을 필요로 하지 않고 고정된 구성에 대한 작용 거리 범위를 크게 확장(예컨대, 약 10배만큼)하고, 시스템의 배율 변경을 단순화하는 부가적인 특징을 포함하도록 '949 특허'를 수정한다. 논의를 위해, '949 특허'의 도 3과 도 5가 본 명세서에서 각각 도 1a와 도 1b로서 도시되어 논의된다.
도 1a는 평면형 대상물(102)을 이미징하기 위한 광학 이미징 시스템(100)의 부분 단면도이다. 평면형 대상물(102)은, 예컨대 반사성인 성질을 가지는 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 실리콘 웨이퍼는 소프트 마크(미도시)와 같은 결함부를 일반적으로 포함한다. 관련 분야에 알려진 것처럼, 소프트 마크는 레이저 에칭 피트의 집합으로 구성되고, 에칭된 특별한 실리콘 웨이퍼에 관한 정보를 제공한다. 실리콘 웨이퍼는 또한 일반적으로 복수의 반도체 디바이스를 포함한다. 본 개시물이 검사중인 실리콘 웨이퍼, 구체적으로는 이미징되는 소프트 마크에 관해 설명하고 있지만, 그 외의 이미징되는 평면형 대상물에 대해서도 동일하게 적용될 수 있 다는 점이 이해된다. 예컨대, 반도체 디바이스가 개별화되어 있는 경우, 이 반도체 디바이스는 에지 결함부에 대해 본 명세서에서 개시된 특정 실시예에 따라 검사될 수 있다.
도 1a에 도시된 광학 이미징 시스템(100)은, 본 명세서에서 뒤 렌즈 그룹(108)과 텔레센트릭 필드 렌즈(110)로 불리는 한 쌍의 렌즈 그룹을 포함한다. 뒤 렌즈 그룹(108)과 텔레센트릭 필드 렌즈(110) 모두에 대한 적절한 렌즈의 한 소스로는 뉴 저지(New Jersey) 주의 배링턴(Barrington)의 Edmund Optics사의 것이 있다. 아래에 보다 자세히 설명하는 것처럼, 뒤 렌즈 그룹(108)과 텔레센트릭 필드 렌즈(110)는 공동으로 동작하여, 소프트 마크와 같은 결함부의 이미지(113)를 카메라(114)로 보낸다. 카메라(114)는 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 타입 센서를 포함하는 디지털 카메라인 것이 바람직하다.
뒤 렌즈 그룹(108)은 보정된 대물 렌즈의 집합에 의해 한정되고, 입사 동공(109)을 포함한다. 뒤 렌즈 그룹(108)은 바람직하게 낮은 왜곡을 갖고, 카메라(114)를 보완하는데 충분한 분해력을 가진다. 뒤 렌즈 그룹(108)은 어떤 타입의 카메라(114)가 사용되는지에 따라 달라질 수 있다는 것이 이해된다. 아래에 논의된 것처럼, 본 명세서에 개시된 일 실시예에서, 뒤 렌즈 그룹(108)과 텔레센트릭 필드 렌즈(110)는, 어느 것이든 나머지 것의 성능에 영향을 미치지 않으면서 대체될 수 있도록 수차에 관해 각각 독립적으로 잘 보정된다.
텔레센트릭 필드 렌즈(110)는 대상물(102)의 평면에 따라 대상물의 이미징을 텔레센트릭이 되게 하기 위해 텔레센트릭 필드 렌즈로서 동작한다는 점이 이해된다. 다른 방법을 살펴보면, 광선들이 텔레센트릭 필드 렌즈(110)를 출사할 때 광선들 서로가 평행하게 되고, 대상물(102)의 평면에 바람직하게 직교하게 된다. 광원(118)에 의해 조명받는 경우, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)와 렌즈 그룹(108)은 카메라(114)에서 이미지(113)를 형성하도록 동작한다는 것이 이해된다. 텔레센트릭 필드 렌즈(110)는 축(111)과 텔레센트릭 개구 또는 초점을 포함하는 복수의 특정된 특성을 가진다. 도 1a에 도시된 것처럼, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 초점은 뒤 렌즈 그룹(108)의 입사 동공(109)과 일치한다. 축(111)은 뒤 렌즈 그룹(108)과 카메라(114)를 축(111)을 따라 비슷하게 위치시키도록 시스템(100)에 대한 광학 축을 정의한다.
조명원(118)은 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 축(111)과 동축에 있는 협각 조명을 제공하도록 위치된다. 도 1a는 축(111)을 따른 광원(118)의 하나의 물리적인 위치결정을 도시한다. 하지만, '949 특허에서 개시된 것처럼, 광원(118)은 광학적으로 동일한 방식으로 축(111)으로부터 물리적으로 이격되어 위치될 수 있다는 것이 이해된다. 예컨대, '949 특허의 도 6은 본 명세서의 도 1a에 도시된 실시예와 광학적으로 동일한 광원(118)의 상이한 위치를 도시한다. 광학적으로 동일하다는 사실은 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 축(111)을 따라 위치가 정해져 있는 부분적으로 반사성인 거울 또는 빔 분할기(미도시)를 사용하여 달성된다. 이 빔 분할기는 광원(118)이 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 축(111)에 직교하게 위치하는 것을 허용한다.
뒤 렌즈 그룹(108)과 텔레센트릭 필드 렌즈(110) 사이에 텔레센트릭 조리개(116)가 위치한다. 텔레센트릭 조리개(116)는 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 축(111) 상에 중심을 두고 있다. 텔레센트릭 조리개(116)는 뒤 렌즈 그룹(108)의 입사 동공(109)에 근접하여 위치하는 것이 바람직하다. 텔레센트릭 조리개(116)는 중앙 개구(117)를 포함하는 물리적인 광학 조리개인 것이 바람직하다. 또한 중앙 개구(117)는 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 초점에 근접하여 위치된다.
도 1b는 도 1a에 도시된 광학 이미징 시스템에 의해 사용 가능한 조명원(118)의 평면도이다. 도 1b에 도시된 조명원은 인쇄 회로 기판(121)에 탑재된 복수의 발광 다이오드(LED)(120)를 이용하는 고리 형태의 광원을 포함한다. 일 실시예에서, 인쇄 회로 기판(121)은 텔레센트릭 조리개(116)로서 기능할 수 있다는 것이 이해된다. 인쇄 회로 기판(121)은 적어도 텔레센트릭 조리개(116)의 중앙 개구(117)만큼 큰 개구(121A)를 포함한다.
홍체 조리개(iris diaphragm) 개구가 텔레센트릭 조리개(116)와 함께 이용되는 경우, 개구(121A)는 적어도 이용 가능하게 설정한 최대의 개구만큼 크다. 도시된 것처럼, LED(120)는 내부 고리 형태의 그룹(119A)과 외부 고리 형태의 그룹(119B)으로 구성된다. 내부 고리 형태의 그룹(119A)과 외부 고리 형태의 그룹(119B)은 대상물(102)의 약간 상이한 협각 조명을 제공한다는 것이 이해된다. 내부 고리 형태의 그룹(119A)과 외부 고리 형태의 그룹(119B)은 대상물(102)의 품질에 따라 동시에 또는 교대로 조명될 수 있다. LED(120)의 추가 고리 형태의 그룹이 제공될 수 있음이 이해된다.
결함부의 타입에 대한 광학 이미징 시스템(100)의 감도는 텔레센트릭 필드 렌즈(110)들 간의 f넘버(focal ratio)와, 광원(118)의 직경에 의해 주로 결정된다. 이러한 감도는, 예컨대 광원(118)의 내부 고리 형태의 그룹(119A)과 외부 고리 형태의 그룹(119B)의 상이한 직경 사이에 있도록 선택함으로써 조정될 수 있다. 대안적으로, 이 감도는 텔레센트릭 조리개(116)의 개구(117)의 직경을 선택적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 개구(117)는 시스템(100)에 대한 조정 가능한 f넘버를 제공하도록 홍체 조리개를 사용함으로써 조정될 수 있다.
동작시, 광원(118)은 광선(128, 130)을 텔레센트릭 필드 렌즈(110)를 향하여 투사하게 하여, 광선(128, 130)이 대상물(102)에 근접하게 포커싱되고 실질적으로 서로 평행하게 된다. 광선(128, 130)은 그 광선들이 텔레센트릭 필드 렌즈(110)를 통과할 때 평행하게 되도록 고리 형태의 원뿔 형상으로 투사되는 것이 이해된다. 이 광선(128, 130)은 대상물(102)로부터 반사되어 이미지 형성 광선(122, 124, 126)으로 된다. 광선(128, 130)이 대상물(102)의 반사성 부분으로부터 반사되는 경우, 이미지 형성 광선(122, 126)이 텔레센트릭 조리개(116)에 부딪혀, 뒤 렌즈 그룹(108)에 진입하지 못한다. 구체적으로는, 이미지 형성 광선(122, 126)이 실질적으로 평면이고 반사성인 표면으로부터 역반사되어, 허상으로서 원점으로 복귀할 고리 형태의 원뿔 조명을 형성한다. 그러나, 광선(128, 130)의 한 부분이 결함부로부터 반사될 때에는, 이미지 형성 광선(124)이 텔레센트릭 조리개(116)의 개구(117)를 통과하여, 뒤 렌즈 그룹(108)에 의해 포커싱되고 카메라(114)에 이미지(113)를 형성한다.
광학 이미징 시스템(100)은 필요에 따라, 광학 축(111)과 협각 암 시야 조명 간의 각도가 명 시야 조명이 되는 포인트까지 임의의 작아지도록 조정되는 것을 허용한다. 또한, 시스템(100)의 감도는 조명의 상이한 직경을 선택하거나 텔레센트릭 조리개(116)의 개구(117)를 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 카메라(114)의 전체 시계가 사용될 수 있고, 시스템(100)은 전체 시야에 걸쳐 전체적인 고리 형태의 대칭성을 제공한다.
A. 초점 깊이의 증가
위에서 논의된 것처럼, 본 명세서에 개시된 실시예는 물리적 또는 광학 조정을 필요로 하지 않으면서 광학 이미징 시스템(100)의 고정된 구성에 대한 작용 거리 범위를 확장한다. 일반적으로, 이미지 평면에서 카메라 시스템의 초점을 잘못 정하는 정도는, 식
Figure 112008000394514-pct00001
에 의해 설명될 수 있고, 여기서 ψ는 초점 흐려짐(defocus), A는 개구의 선형 치수, λ는 광의 파장, f는 렌즈의 초점 길이, s는 첨자가 표시하는 것처럼 각각 렌즈로부터 대상물 평면(s 0 )과 이미지 평면(s i )까지의 거리이다.
시스템에 고정되는 변수를 상수(x, y)로 그룹화하는 것은 수학식 1을
Figure 112008000394514-pct00002
로 단순화시킨다.
주된 인자는 개구의 크기이고, 물론 s 0 의 편차도 주된 인자이다. 초점이 맞은 시스템의 경우 y = 1/s 0 이고, ψ는 0이 된다는 사실을 주목하라. 위의 식은 개구와 작용 거리 편차를 이미지 평면에서의 초점 흐려짐에 연관시킨다. 이는 시스템 배율(m)을 제곱한 것을 곱함으로써, 대상물 평면(ω)에서의 초점 흐려짐에 연관될 수 있다.
ω= ψm2
주어진 시야에 있어서, 시스템 배율(m)은 감지기의 크기(포맷이라고도 알려짐)에 의해 결정된다. 감지기가 작을수록, 시스템 배율(m)도 작아지고, 작용 거리에 있어서의 주어진 변화에 대한 초점 흐려짐 파라미터도 작아진다.
한 가지 해결책은, 매우 작은 개구(A2이 매우 작은 수가 되도록)와 매우 작은 이미저(m2이 매우 작은 수가 되도록)를 선택하여, 곱인 A2m2을 최소화시키고, 대상물 거리에서의 주어진 변화에 대한 초점 흐려짐을 최소화하는 것이다. 그러나, 시스템의 전력 효율은 개구에 관련된다. 단순화된 형태로, 대상물을 조명하는 방사 에너지 부분의 포커싱에 있어서의 광학 시스템의 효율(T)은, 초점 평면에서 이미징 센서에 입사하는 방사 에너지와 개구의 선형 치수를 제곱한 것에 관련될 수 있다. 즉
T
Figure 112008000394514-pct00003
A 2
그러므로, 초점 깊이(따라서 작용 거리 범위)를 증가시키기 위해 A를 임의로 감소시키는 것은 광학 전력을 이미지가 그것으로부터 유용한 정보를 복구시키기에는 너무 어둡게 되는 포인트까지 전송하기 위한 광학 시스템의 효율을 떨어뜨린다.
도 1a는 평면형 대상물(102)의 상부 표면과, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 앞 표면 사이의 작용 거리(132)를 도시한다. 당업자라면 본 명세서의 개시물로부터, 작용 거리(132)가 평면형 대상물(102)의 상부 표면과, 예컨대 광학 이미징 시스템(100)의 외부 봉입물(134)의 바닥 사이의 거리로서 대안적으로 정의될 수 있음을 알게 된다. 광학 이미징 시스템(100)의 대상물 공간에서의 초점 깊이는, 이미지(113)가 여전히 카메라(114)에 대한 실제 초점에 있도록, 작용 거리(132)가 변할 수 있는 거리의 범위(예컨대, 작용 거리 범위)이다.
작용 거리 범위가 더 커지면, 광학 이미징 시스템의 초점을 다시 맞출 필요 없이, 평면형 대상물(102)이나 연속하는 평면형 대상물 사이에서의 두께 변화를 허용하게 된다. 또한, 작용 거리 범위가 더 커지게 되면, 사용자가 실제 초점을 유지하기 위해, 적당한 작용 거리(132)를 추정하는 것{예컨대, 간단한 자 측정(ruler measurement)이나 육안에 의해}을 허용한다.
본 명세서에서 개시된 일 실시예에서, 작용 거리 범위는 대략 ±10㎜이다. 그러한 실시예에 따르면, 카메라(114)의 이미징 표면은 시스템 배율(m)을 감소시키도록 비교적 작게 선택된다. 일 실시예에서, 이미징 표면의 길이와 폭은, 각각 대략 2.5㎜와 대략 5.5㎜ 사이의 범위에 있도록 선택된다. 예시적인 일 실시예에서, 이미징 표면은 대략 길이가 4.51㎜이고 폭이 대략 2.88㎜이다. 비교를 통해, 표준 이미저(예컨대, 오레건주 포틀랜드의 Electro Scientific Industries로부터 이용 가능한 ScribeRead 5P 이미징 시스템에서의 이미저)는 대략 그 길이가 6.4㎜이고, 폭이 대략 4.8㎜이다.
게다가, 카메라(114)는 비교적 높은 감도를 가지도록 선택된다. 그러므로, 시스템 효율(T)을 감소시키는 영향은 감소되거나 최소화된다. 카메라(114)로서 사용하기에 적합한 센서는, 예컨대 Micron사에서 제작한 것으로, 이는 종래의 CCD 이미저에 비해 CMOS를 사용한다. 예시적인 일 실시예에서, 카메라(114)는 아이다오주 보이스(Boise) 소재의 Micron Imaging사의 모델 MT9V022를 포함하고, 이는 대략 550㎚의 파장에서 대략 2.0V/lux-sec의 감도를 가진다. 여기서, V는 볼트이고, lux-sec는 세기-시간 곱이다. 당업자라면 녹색 광이 대략 550㎚의 파장을 가지고, 그 감도는 다른 가시 파장에서 다소 덜할 수 있다는 것을 알게 된다.
대략 ±10㎜의 작용 거리 범위를 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면 조명원(118)이 많은 양의 광을 제공하도록 구성된다. LED(120)는 매우 높은 밝기를 제공하도록 선택된다. 예시적인 일 실시예에서, LED(120)는 일리노이주, 팔라틴 (Palatin) 소재의 Lumex사의 모델 SML-LX0402SIC를 포함하고, 이는 대략 20㎃에서 대략 140mcd(millicandela)의 밝기를 가진다. 일 실시예에서, LED(120)는 가능한 많은 에너지를 얻어 사용하기 위해 렌즈화된다(lensed). 게다가, 즉 또 다른 실시예에서는, LED(120)에 높은 밝기 레벨을 달성하도록 매우 높은 전류를 지닌 펄스가 발생된다. 높은 밝기 조명을 달성하기 위한 기술이 아래에 설명된다.
일 실시예에서, 카메라(114)에 대한 작은 이미징 표면을 선택하는 것, 높은 감도를 가지도록 카메라(114)를 선택하는 것, 및 전술한 바와 같은 매우 높은 밝기의 LED(120)를 선택하는 것은 광학 시스템에 일상적인 f/5.8에 비해 f/12의 f넘버와, 대략 0.14x의 작은 시스템 배율을 제공한다. f/12 시스템은, 광학 이미징 시스템(100)의 균형이 4배나 더 강력한 것 및/또는 더 효율적일 것을 요구하는 f/5.8 시스템의 에너지에 비해 1/4배의 에너지보다 적게 통과시킨다는 점을 주목하라.
B. 조명 패키지를 배치하는 것
암 시야 조명 방법인 텔레센트릭 축상 암 시야(TOAD) 조명은, 비교적 비효율적인 조명 방법인데, 이는 대상물(102)을 조명하기 위해 투과되는 광량에 비해, 대상물(102)에 반사되는 낮은 비율의 광이 도착되기 때문이다. 그러므로, 암시야 조명 방법에서 내재하는 손실을 오프셋하기 위해서는 대상물(102)에 많은 양의 광이 투과될 것을 필요로 한다.
업계에서 머신 비전 애플리케이션(machine vision application)에 부과되는 크기 제약은 암 시야 조명원에 대해 이용 가능한 공간의 양을 상당히 감소시킨다. 광원의 높은 밀도의 배치와 함께 작은 광원 패키지가 유용하게 된다. 도 1b에 도시된 것처럼, '949 특허에서 설명된 TOAD 조명 시나리오는 조명의 배열{내부 그룹(119A), 외부 그룹(119B) 또는 양쪽 다}을 사용한다. 배열의 중심으로부터 배열 의 에지까지의 거리가 감소함에 따라, 소프트 및 수퍼-소프트 웨이퍼 마크를 인지하는 능력이 증가한다. 그러므로, 이 거리를 가능한 작게 만드는 것이 유리하다. 또한, 거리가 감소함에 따라, 조명원(118)에 의해 사용된 공간이 상당히 감소한다.
다수의 중심-에지 거리에서 다수의 조명 배열을 제공하는 것도 유용하고, 상이한 방식의 대상물 조명을 제공하며, 상이한 정도의 수퍼-소프트, 소프트 및 하드 웨이퍼 마크 검출을 제공한다. 이러한 이유로, 다수의 조명 배열이 도움이 된다. 하지만, 아래에 논의된 것처럼, 다수의 조명 배열은 패키징 문제를 일으킨다. 이 패키징 문제는, 작은 개별 조명원을 사용하고 그러한 조명원을 소스의 밀도와 배열의 밀도가 증가하거나 최대화되는 배열로 배치함으로써, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따라 해결된다.
도 2는 복수의 조명원(210)(12개가 표시됨)을 포함하는 종래의 고리 모양의 조명 배열(200)의 개략도이다. 이 예에서 조명원(210)은 직사각형이고, 예컨대 LED를 포함할 수 있다. 조명원(210)은 고리 형태의 패턴으로 접선 방향으로 배치된다. 당업자라면 고리 모양의 조명 배열(200)의 배치가 조명원(210)을 추가하거나 제거함으로써, 그리고 고리 모양의 조명 배열(200)의 반경을 증가시키거나 감소시킴으로써, 변경될 수 있음을 알게 된다. 예컨대, 고리 모양의 조명 배열(200)의 반경을 감소시키기 위해, 하나 이상의 조명 요소(210)가 제거된다. 남아있는 조명 요소(210)는 고리 형태의 패턴에서의 실질적으로 같은 단부 간의(end-to-end) 공간을 가지도록 재배치된다. 반경을 감소시키기 위해 하나 이상의 조명원(210)을 제거하는 것은 배열(200)의 밝기 레벨을 감소시킨다.
고리 모양의 조명 배열(200)은 별개로 턴 온 및 턴 오프될 수 있게 다른 배열과 중심이 같게 위치할 수 있다. 예컨대, 도 3은 3개의 다른 고리 모양의 조명원(310, 312, 314)과 중심이 같게 위치하는 도 2에 도시된 고리 모양의 조명 배열(200)의 종래의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다. 각각의 고리 모양의 조명 배열(310, 200, 312, 314)은 상이한 반경과 상이한 개수의 접선 방향으로 배치된 조명원(210)을 가진다. 비록 요구되지는 않더라도, 개별 배열(310, 200, 312, 314) 사이의 밝기 레벨을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. R승의 손실(R-squared losses) 때문에, 각 배열(310, 200, 312, 314)에서의 조명원(210)의 개수는 가능하게는 이전 내부 배열로부터 증가된다. 이 예에서, 고리 모양의 조명 배열(310, 200, 312, 314)은, 각각 7개, 12개, 16개 및 20개의 조명원을 포함한다.
도 3에 도시된 것처럼, 종래의 조명원 배치하에서, 각 배열은 유사한 방식으로 방향이 정해진다(예컨대, 공통 중심점 둘레에서 접선 방향으로). 하지만, 본 명세서에서 개시된 일 실시예에서는, 종래의 배치가 각 배열에서의 조명원의 개수를 증가시킴으로써 향상된다. 도 4는 일 실시예에 따라 배치된 복수의 중심이 같게 위치하는 조명 배열(410, 412, 414, 416)의 개략도이다. 각 조명 배열(410, 412, 414, 416)은 공통 중심(418) 둘레에서 고리 형태의 패턴으로 배치된 복수의 조명원(210)을 가진다.
도 3과 도 4에 도시된 배치를 비교하면, 배열(410, 414, 416)에서 사용된 조명원(210)의 개수가 상당히 증가함을 알게 된다. 그러므로, 배열(410, 414, 416)은 각각 배열(310, 312, 314)에 비해 제공된 발광의 양이 상당히 증가된 발광을 제공 한다.
도 4에 도시된 가장 안쪽의 조명 배열(410)은 고리 형태의 패턴으로 방사상으로 배치된 12개의 조명원(210)을 포함한다. 공통 중심(418)으로부터 배열(410)에서의 조명원(210)의 근사인 중심까지의 반경은 대략 도 3에 도시된 가장 안쪽의 배열(310)의 반경과 거의 같다. 하지만, 도 3에 도시된 가장 안쪽의 배열(310)은 배열(410)에서의 12개의 조명원(210)에 비해 7개의 조명원(210)을 가진다.
도 4에 도시된 다음 가장 안쪽의 배열(412)은 고리 형태의 패턴으로 접선 방향으로 배치된 12개의 조명원(210)을 포함한다. 배열(412)에서의 조명원(210)의 반경과 개수는 도 3에 도시된 배열(200)에서의 조명원(210)의 반경 및 개수와 실질적으로 같다.
도 4에 도시된 다음 가장 안쪽의 배열(414)은 고리 형태의 패턴으로 방사상으로 배치된 24개의 조명원(210)을 포함한다. 공통 중심(418)으로부터 배열(414)에서의 조명원(210)의 근사인 중심까지의 반경은, 도 3에 도시된 배열(312)의 반경과 거의 같다. 그러나, 도 3에 도시된 배열(312)은 배열(414)에서의 24개의 조명원(210)에 비해 16개의 조명원(210)을 가진다.
도 4에 도시된 가장 바깥쪽의 배열(416)은 고리 형태의 패턴으로 배치된 24개의 조명원(210)을 포함한다. 배열(416)에서의 조명원(210)의 단부 사이의 원하는 간격을 달성하기 위해서, 조명원(210)이 접선 방향 구성으로부터 오프셋된다. 또 다른 실시예에서는, 원하는 간격을 달성하기 위해, 하나 이상의 조명원(210)이 배열(416)로부터 제거되고, 남은 조명원(210)이 실질적으로 접선 방향 구성으로 배치 된다. 도 4에 도시된 것처럼, 공통 중심(418)으로부터 가장 바깥쪽 배열(416)에서의 조명원(210)의 근사인 중심까지의 반경은, 도 3에 도시된 가장 바깥쪽 배열(314)의 반경과 거의 같다. 그러나, 도 3에 도시된 배열(314)은 배열(414)에서의 24개의 조명원(210)에 비해 20개의 조명원(210)을 가진다.
도 5는 일 실시예에 따른 밀도가 높은 조명 배열을 배치하기 위한 프로세스(500)를 도시하는 흐름도이다. 이 프로세스(500)는, 예컨대 도 4에 개략적으로 도시된 조명 배열(410, 412, 414, 416)의 배치를 기획하기 위해 사용될 수 있다. 단계(510)에서, 프로세스(500)는 가장 안쪽의 조명 배열에서 사용될 조명원의 총 개수로서 임의의 4배수의 조명원을 선택하는 것을 포함한다. 당업자라면 본 명세서의 개시물에서, 4배수의 조명원을 처음에 선택하는 것이 임의로 이루어질 수 있거나, 전기 회로 이유로(예컨대, 균형잡힌 구동기를 달성하기 위해) 선택될 수 있다는 것을 알게 된다. 그러나, 임의의 개수의 조명원이 처음에 선택될 수 있다.
단계(512)에서, 프로세스(500)는 광학 이미징 시스템{예컨대, 도 1에 관해 위에서 논의된 광학 이미징 시스템(100)}의 광학 요소에다 조명 요소의 가장 킨 패키지 크기{도 4에 도시된 조명원(210)의 길이}를 더한 것으로 사용하기 위해 바라는 또는 요구되는 반경과 같은 반경으로 방사상 방식으로 선택된 조명원의 방향을 정하는 것을 포함한다.
단계(514)에서는, 프로세스(500)가 조명원들끼리 서로 간섭하는지에 대한 질문을 한다. 조명원의 물리적인 배치가, 조명원이 서로 접촉하지 않거나 바라는 공간을 가지도록 이루어진다면, 프로세스(500)는 아니오(no) 경로(516)를 통해 단 계(518)로 진행하고, 단계(518)에서 프로세스(500)는 1의 정수만큼 4배수의 조명원을 증가시킨다. 이후 프로세스는 단계(514)가 뒤따라오는 단계(512)로 되돌아간다. 조명원이 서로 간섭한다면, 프로세스(500)는 예(yes) 경로(520)를 통해 단계(514)로부터 단계(522)로 진행하고, 단계(522)에서는 프로세스(500)가 조명원의 현재 개수가 간섭을 받기 전에 조명원 개수의 이전 반복이 간섭을 받았는지에 대해 질문한다.
이전 반복도 간섭을 받는다면, 프로세스(500)는 예 경로(524)를 통해 단계(526)로 진행하고, 단계(526)에서는 4배수의 조명원이 1의 정수만큼 감소된다. 단계(526)로부터, 프로세스(500)는 단계(512)로 되돌아간다. 조명원 개수의 이전 반복이 간섭하지 않았다면, 프로세스(500)는 아니오(no) 경로(528)를 통과하여 단계(530)로 진행하고, 단계(530)에서는 4배수의 조명원이 1의 정수만큼 감소되고, 프로세스(500)는 다음 외부 조명 배열에 대해 계속한다. 프로세스(500)의 이 시점에서, 가장 안쪽의 조명 배열이 완성된다. 예컨대, 도 4에 도시되고 방사상으로 배치된 조명원(210)을 지닌 가장 안쪽의 조명 배열(410)은, 위에서 논의된 프로세스(500)에 따라 구성되었을 수 있다.
단계(532)에서, 이전에 방사상으로 방향이 정해진 조명 배열과 동일한 개수의 조명원을 사용하여, 프로세스(500)는, 이전 배열의 반경에다 가장 긴 패키지 크기의 조명 요소의 길이의 1.5배한 것을 더한 것과 같은 반경으로 접선 방향으로 제 2의 가장 안쪽의 배열의 조명원의 방향을 정한다. 당업자라면 본 명세서의 개시물로부터, 제 2의 가장 안쪽의 배열에 대한 상이한 반경이 다른 실시예에서 선택될 수 있다는 점을 알게 된다. 프로세스(500)에서의 이 시점에서, 제 2의 가장 안쪽의 조명 배열이 완성된다. 예컨대, 도 4에 도시된 제 2의 가장 안쪽의 조명 배열(412)은 위에서 논의된 프로세스(500)에 따라 구성되었을 수 있다. 비록 도 4 또는 도 5에 도시되지는 않았지만, 제 2의 가장 안쪽의 조명 배열(412)에서의 조명원(210)이 서로 간섭한다면, 이들 조명원은 가장 바깥쪽의 배열(416)의 배향과 유사한 접선 방향의 배향으로부터 오프셋될 수 있다.
단계(534)에서, 제 3의 가장 안쪽의 배열에 대해서, 프로세스(500)는 4배수의 조명원을 그 다음 정수까지 증가시킨다. 단계(536)에서 프로세스(500)는 방사상 구성에서의 제 3의 가장 안쪽의 배열에 대한 이들 조명원의 방향을, 조명 요소들의 가장 긴 패키지 크기의 길이의 1.5배를 이전 배열에 더한 것과 같은 반경으로 정한다.
예시적인 일 실시예에서, 조명원은 도 4에 도시된 배열(410, 412, 414, 416)과 유사한 4개의 고리 형태의 배열로 배치되고, 이 경우 제 1 고리 형태의 배열은 대략 2.2㎜의 반경을 가지며, 제 2 고리 형태의 배열은 대략 3.8㎜의 반경을 가지고, 제 3 고리 형태의 배열은 대략 5.2㎜의 반경을 가지며, 제 4 고리 형태의 배열은 대략 6.6㎜의 반경을 가진다. 그러한 일 실시예에서, 각 조명원(예컨대, LED 패키지)은 그 길이가 대략 1.2㎜이고, 그 폭이 0.6㎜이고, 인치 단위로 나타낸 크기(0.04" ×0.02") 다음의 크기를 가지는 0402 패키지로 거래시 알려져 있다.
단계(538)에서는, 프로세스(500)가 제 3의 가장 안쪽의 배열에서의 조명원이 서로 간섭하는지를 질문한다. 조명원의 물리적인 배치가 그러한 조명원이 서로 접 촉하지 않거나 바라는 간격을 갖도록 되어있다면, 프로세스(500)는 아니오 경로(540)를 통해 단계(542)로 진행하고, 단계(542)에서는 프로세스(500)가 4배수의 조명원을 1의 정수만큼 증가시킨다. 이후 프로세스는 단계(538) 이전의 단계(536)로 되돌아간다. 조명원이 서로 간섭한다면, 프로세스(500)는 단계(538)로부터 예 경로(546)를 지나 단계(548)로 가고, 단계(548)에서는 프로세스(500)가 현재 개수의 조명원이 간섭받기 전에 이전 반복의 개수의 조명원이 간섭받았는지에 대해 질문한다.
이전 반복 또한 간섭을 받았다면, 프로세스(500)는 예 경로(550)를 지나 단계(552)로 가고, 단계(552)에서는 4배수의 조명원이 1의 정수만큼 감소된다. 단계(552)로부터 프로세스(500)는 단계(536)로 되돌아간다. 조명원 개수의 이전 반복이 간섭하지 않았다면, 프로세스(500)는 아니오 경로(554)를 지나 단계(556)로 가고, 단계(556)에서 4배수의 조명원이 1의 정수만큼 감소되며, 프로세스(500)는 계속해서 그 다음 외부 조명 배열로 진행한다. 프로세스(500)의 이 시점에서, 제 3의 가장 안쪽의 조명 배열이 완성된다. 예컨대, 방사상으로 배치된 조명원(210)을 갖는, 도 4에 도시되어 있는 제 3의 가장 안쪽의 조명 배열(414)은, 위에서 논의된 프로세스(500)에 따라 구성되었을 수 있다.
단계(558)에서는, 이전의 방사상으로 배향된 조명 배열과 동일한 개수의 조명원을 사용하여, 프로세스(500)는, 제 4의 가장 안쪽의 배열의 조명원의 방향을, 조명 요소들의 가장 긴 패키지 크기의 길이의 1.5배를 이전 배열의 반경에 더한 반경과 같은 반경에서 접선 방향으로 정한다. 프로세스(500)의 이 시점에서, 제 4의 가장 안쪽의 조명 배열이 완성된다. 예컨대, 도 4에 도시된 제 4의 가장 안쪽의 조명 배열(416)은 위에서 논의된 프로세스(500)에 따라 구성되었을 수 있다. 위에서 논의된 것처럼, 제 4의 가장 안쪽의 조명 배열(416)에서의 조명원(210)이 서로 간섭한다면, 그러한 조명원(210)은 도 4에 도시된 것처럼 접선 방향의 배향으로부터 오프셋될 수 있다.
당업자라면, 본 명세서의 개시물로부터, 임의의 개수의 조명 배열을 생성하기 위해, 프로세스(500)는 같은 방식으로 방사상으로 배향된 조명 배열과 접선 방향으로 배향된 조명 배열(또는 바라는 간격을 제공하기 위해 접선으로부터 오프셋된) 사이에서 번갈아가며 계속될 수 있음을 알게 된다. 또한 그 순서는, 가장 안쪽의 배열이 조명원의 접선 방향의 배치를 가지고, 제 2의 가장 안쪽의 배열이 조명원의 방사상 배치를 가지는 등의 식이 되도록 반대로 될 수 있다. 게다가, 각 배열의 반경은 임의의 바라는 길이로 선택될 수 있다.
C. TOAD 조명 배열의 정렬
암 시야 조명 방법인 텔레센트릭 축상 암 시야(TOAD) 조명은, 조명원과 조명되는 대상물 사이의 입사각에 의존한다. 광축으로부터의 암 시야 각이 더 작아짐에 따라, 소프트 마크가 인식될 수 있고, 정렬시 혼란에 대한 감도가 증가한다. 그러므로 TOAD 조명과 같은 매우 협각의 암 시야 조명을 사용하는 웨이퍼 ID 시스템에 대한 정렬 요구 조건은 점점 더 중요해진다. 이제 본 발명의 일 실시예에 따른 비교적 간단하고 편리한 정렬 방법이 설명된다.
도 1a에 도시된 광학 이미징 시스템(100){본 명세서에서 판독기 유닛(100)이 라고도 부름}의 배치와 설계로 인해, 그 결과로서 하나 이상의 TOAD 조명 배열에 판독기 유닛을 정렬하는 것은, 중심이 같은 것으로 인해 모든 배열에 판독기 유닛(100)을 정렬하는 것이다. TOAD 조명 배열은, 예컨대 도 4에 도시된 조명 배열(410, 412, 414, 416)을 포함한다. 그러나, 도 1b와 도 2, 도 3에 도시된 것들과 같은 다른 TOAD 조명 배열 배치 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 정렬 방법은 가장 안쪽의 배열을 정렬하는 단계를 포함하는데, 이는 그것이 다른 배열에서 그러는 것보다 더 작은 오정렬(misalignment) 각에서 임의의 오정렬 특성을 보여주기 때문이다. 그러므로, 가장 안쪽의 배열을 정렬하는 것은, 다른 TOAD 조명 배열과 관련하여 광학 경로의 정렬을 보장한다.
도 6은 일 실시예에 따른 TOAD 조명 배열을 정렬하기 위한 프로세스(600)를 도시하는 흐름도이다. 단계(610)에서, 프로세스(600)는 가장 안쪽의 TOAD 조명 배열을 사용하기 위해 판독기 유닛을 구성하는 단계를 포함한다. 예컨대, 광학 이미징 시스템(100)은 도 4에 도시된 조명 배열(410)을 사용하도록 구성될 수 있다. 단계(620)에서, 프로세스(600)는 판독기 유닛 광학 축을 대상물 평면에 가능한 가깝게 수직이 되도록 정렬하는 단계를 포함한다. 단계(622)에서, 거울 또는 유사한 높은 반사성을 지닌 대상물이 대상물 평면에 놓이고, 이미지 포착 프로세스가 시작된다.
단계(624)에서, 프로세스(600)는 설치되었을 때 판독기 유닛 위에 포착된 이미지를 분석함으로써 각도 오프셋(angular offset)을 특성화하는 단계를 포함한다. 총 각도 오프셋은 이미지에서의 강렬한 밝기의 균일하지 않은 영역에 의해 나타난 다. 경미한 각도 오프셋은 이미지에서의 희미한 밝기의 영역으로 나타난다. 예컨대, 도 7a와 도 7b는 일 실시예에 따른 판독기 유닛 위에서 포착된 거울의 사진을 도시한다. 이 이미지는 밝기 영역(710)(예컨대, 희미한 밝기의 영역으로 둘러싸인 강렬한 밝기의 1개의 큰 영역과 2개의 작은 영역)를 포함한다.
단계(626)에서, 프로세스(600)는, 밝기 영역(710)이 더 이상 이미지에서 보이지 않을 때까지, 판독기 유닛과 x-방향{예컨대, 이미지 공간에서의 좌우(left/right)}으로의 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계를 포함한다. 이후 분명한 각도 설정은 설정(setting) x1로서 표시된다. 예컨대, 입사각은 도 7a의 제 1 이미지(714)에서 도시된 화살표(712)의 방향으로 조정된다. 밝기 영역(710)이 제 1 이미지(714)의 왼쪽으로 이동하여 사라지자마자, x1이 기록된다.
단계(628)에서, 프로세스는, 밝기 영역(710)이 이미지 공간을 완전히 가로질러 그러한 밝기 영역(710)이 이전 단계에서 사라진 것과는 반대로 이미지에서 더 이상 보이지 않을 때까지의 이전 단계의 방향과는 반대 방향으로 판독기 유닛과 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계를 포함한다. 이후 보이는 각도 설정이 설정 x2로서 표시된다. 예컨대, 입사각은 도 7a에서의 제 2 이미지(718)에 도시된 화살표(716)의 방향으로 조정된다. 밝기 영역(710)이 제 2 이미지(718)의 오른쪽으로 이동하여 사라지자마자, x2가 기록된다.
단계(630)에서는, 프로세스(600)가 설정 x1과 설정 x2 사이의 대략 중간의 각도 설정으로서 x3을 계산하는 단계를 포함한다. 이후 판독기 유닛은 판독기 유닛과 대상물 평면 사이의 입사각이 설정 x3에 있도록 위치가 정해진다. 예컨대, 도 7a에 도시된 제 3 이미지(720)는 입사각이 설정 x3에 설정될 때, 밝기 영역(710)은 이미징되지 않으며, TOAD 조명 배열은 x-방향에 대해 정렬된다는 것을 보여준다.
단계(632)에서, 프로세스(600)는, 밝기 영역(710)이 더 이상 이미지에서 보이지 않게 될 때까지 판독기 유닛과 y-방향{예컨대, 이미지 공간에서의 상하(up/down)}으로의 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계를 포함한다. 이후 분명한 각도 설정이 설정 y1로서 표시된다. 예컨대, 입사각은 도 7b에서의 제 4 이미지(724)에서 도시된 화살표(722)의 방향으로 조정된다. 밝기 영역(710)이 제 4 이미지(724)의 위쪽으로 이동하여 사라지자마자, y1이 기록된다.
단계(634)에서, 프로세스는, 밝기 영역(710)이 이미지 공간을 완전히 가로질러 그러한 밝기 영역(710)이 이전 단계에서 사라진 것과는 반대로 이미지에서 더 이상 보이지 않을 때까지의 이전 단계의 방향과는 반대 방향으로 판독기 유닛과 대상물 평면 사이의 입사각을 조정하는 단계를 포함한다. 이후 분명한 각도 설정이 설정 y2로서 표시된다. 예컨대, 입사각은 도 7b에서의 제 5 이미지(728)에 도시된 화살표(726)의 방향으로 조정된다. 밝기 영역(710)이 제 5 이미지(728)의 아래쪽으로 이동하여 사라지자마자, y2가 기록된다.
단계(636)에서는, 프로세스(600)가 설정 y1과 설정 y2 사이의 대략 중간의 각도 설정으로서 y3을 계산하는 단계를 포함한다. 이후 판독기 유닛은 판독기 유닛과 대상물 평면 사이의 입사각이 설정 y3에 있도록 위치가 정해진다. 예컨대, 도 7b에 도시된 제 6 이미지(730)는, 입사각이 설정 y3에 설정될 때, 밝기 영역(710)은 이미징되지 않으며, TOAD 조명 배열은 y-방향에 대해 정렬된다는 것을 보여준 다.
일 실시예에서, y-방향으로의 측정이 이루어지고, x-방향으로의 입사각은 설정 x3로 설정된다. 이후, 일단 y-방향으로의 입사각이 설정 y3로 설정되면, x-방향으로의 측정이 다시 이루어지고, 설정 x3에 대한 새로운 값이 결정된다.
일 실시예에서, TOAD 조명 배열을 정렬하기 위해 사용된 거울은 판독기 유닛의 표면상의(cosmetic) 품질을 평가하기 위해, 이미징 프로세스 동안 회전된다. 판독기 유닛 렌즈와 내부 거울 상의 오물(dirt), 먼지(dust), 코팅 결함 및 다른 결점은 TOAD 조명 배열을 정렬하기 위해 사용된 외부 거울에서의 오물, 먼지 및 다른 결점과 구별하기가 어렵다. 외부 거울을 회전시키는 것은 판독기 유닛 탓으로 돌릴 수 있는 결함을 식별한다. 예컨대, 외부 거울이 회전될 때, 도 7a와 도 7b에 도시된 밝기 영역(710)은 세기가 약한 줄무늬(streak)가 된다. 그러나, 내부 오물, 먼지, 코팅 결함 및 다른 결점으로 인한 임의의 밝은 스폿(spot)은 외부 거울이 회전될 때 줄무늬가 되지 않는다. 그러므로, 판독기 시스템의 내부 결점은 회전하는 거울의 외부 결점과는 구별될 수 있다.
D. 앞 렌즈 그룹과 뒤 렌즈 그룹의 분리
웨이퍼 ID 시스템은 통상, 예컨대 비디오 카메라, 렌즈 및 광원을 포함하는 기본 블록을 포함한다. 이러한 웨이퍼 ID 시스템은, 렌즈 및 카메라로부터 약간 축이 벗어나게(예컨대, 대략 5°와 대략 7°사이에 있는) 광원을 놓고, 주된 웨이퍼의 거울과 같은 표면에 의해 반사시 광원의 직접적인 보기(view)를 방지하기 위해 연관된 배플(baffle)이나 배플들을 제공함으로써, 명 시야 조명, 암 시야 조명 및 협각 암 시야 조명의 몇몇 결합체를 제공할 수 있다.
이러한 타입의 시스템에서는, 다양한 시야를 시스템에 제공하기 위해, 종래의, 종종 "기성품(off-the-shelf)"인 비디오 렌즈의 선택을 제공하는 것이 일반적이다. 예컨대, SEMI M13 규격 내에서 설명된 것과 같은 영숫자 일련 번호를 판독하기 위한 약 30㎜의 시야와, 2DID 일련 번호를 판독하기 위한 것의 약 절반인 시야는, 일반적으로 훨씬 더 작고, 더 작은 시야에 대응하는 증가된 배율로부터 이익을 얻는다.
전술한 바와 같이, '949 특허는 도 1a에 도시된 텔레센트릭 광학 이미징 시스템(100) 내의 협각 암 시야 광원의 통합을 가르쳐주고 있다. 그러므로, 판독될 일련 번호의 이미지를 형성하기 위해 사용되는 동일한 광학 시스템이 또한 광의 기하학적 형태를 면밀히 제어하기 위해 사용된다. 텔레센트릭 조리개(116)에 대하여 광원(118)을 배치함으로써, 렌즈(108, 110)의 특성이 광학 축(111)의 대략 1°와 대략 2°사이의 범위 내로 암 시야 조명을 가져가고, 동시에 조명 요소의 직접적인 반사에 반응하지 않도록 사용될 수 있다. 또, 렌즈(108, 110)의 특성은 전체 시야에 대해 이러한 관계의 균일성을 유지하기 위해 사용된다.
'949 특허에서 개시된 시스템이 지닌 문제점은, 렌즈(108, 110)가 종래의 이미징 시스템에서 사용된 것보다 훨씬 더 복잡하다는 점이다. 시스템의 적어도 하나의 광학 요소는 특정 시스템용으로 특별히 만들어지고, 렌즈(108, 110)의 고유한 요구 사항으로 인해 "기성품"으로서 이용 가능하지 않다. 예컨대, 한 가지 고유한 요구 사항은, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)가 모든 외부 표면의 곡률 반경이 텔레센 트릭 개구와, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)의 가장 가까운 표면 사이의 거리 이하인 메니스커스(meniscus) 렌즈라는 점이다.
본 명세서에서 개시된 일 실시예에서, 특별한 설계 방법이 전체 광학 시스템이 아닌 비교적 작은 광학 서브시스템을 변경함으로써, 광학 이미징 시스템(100)의 배율을 변경하는 능력을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 이 시스템의 배율은 시스템 배율의 바라는 변화 외에는 전체 시스템에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않으면서, 뒤 렌즈 그룹(108)을 교환함으로써 변화될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예와의 비교를 통해, 종래의 설계 접근법이 광학 이미징 시스템(100)을 설계하는데 사용된다면, 당업자가 각 렌즈 요소에 대한 다양한 곡률 반경, 각 렌즈 요소에 대한 다양한 유리 타입, 및 각 렌즈 요소에 대한 다양한 두께과 간격의 설계 선택을 행하게 된다. 그러나, 그러한 종래의 설계 접근법에 대한 해결책의 모임은 분리할 수 없다. 즉, 뒤 렌즈 그룹(108)과 앞 텔레센트릭 필드 렌즈(110)는, 수용할 수 있는 광학 성능의 한계가 달성되어야 한다면 단일부(single unit)로서 취급되어야 한다. 이 설계 접근 다음에, 상이한 배율을 지닌 유사한 시스템이 제공된다면, 제 2 시스템의 뒤 렌즈 그룹(108)이 적어도 제 1 시스템의 텔레센트릭 필드 렌즈(110)를 보충하도록 설계된다. 대안적으로, 새로운 시야를 달성하기 위해 전체 시스템을 다시 설계할 수도 있다. 이러한 대안적인 접근은 제 2 시야가 제 1 시야보다 크다면 필수적이 될 수 있다.
일 실시예에서, 비용, 부품 총수 및 개발 시간을 최소화하는 방법은, 먼저 더 큰 시야(예컨대, 더 낮은 배율)를 위한 광학 이미징 시스템(100)을 설계하는 단 계를 포함한다. 이는 텔레센트릭 필드 렌즈(110)가 임의의 다음 시스템에 대해서 충분히 크게 되는 것을 보장한다. 이후, 일반적으로 구면인 곡선과 원뿔 구획을 사용하는 종래의 설계 및 제작 방법으로부터 수학식 3의 형태를 지닌 비구면 곡선을 사용하는 방법으로 벗어나게 함으로써, 설계가 분리될 수 있게 만들어진다.
Figure 112008000394514-pct00004
위 수학식 3의 첫 번째 부분은 구면 또는 원뿔 구획 렌즈 표면의 표준 기술이다. Z는 관련 분야에서 "휨(sag)"이라고 알려진 특정 곡선의 광학 축을 따라 생기는 변위이다. Y는 광학 축으로부터의 방사상 거리이다. C는 곡률(곡률 반경의 역수)이고, K는 원뿔 상수이다. 쌍곡선의 경우 K < -1이고, 포물선의 경우 K = -1이며, 타원면의 경우 -1 > K < 0이고, 구면의 경우 K = 0이며, 편원 타원면(oblate ellipsoides)의 경우 K > 0이다. 급수 An은 비구면 계수이고, 휨 Z를 본 명세서에서는 Yn이라고 표시된 거듭제곱에 대한 축까지의 방사상 거리의 함수로서 수정한다. 일 실시예에서 사용되는 것처럼, 계수 AnYn에 짝수인 n만이 사용된다면, 그러한 곡선을 사용하는 결과적인 곡률과 렌즈는 우 비구면 렌즈(even asphere)라고 부른다. 홀수와 짝수인 n 둘 다 사용되면, 그러한 곡선을 사용하는 곡선과 렌즈는 기 비구면 렌즈(odd asphere)라고 부른다. 기 비구면 렌즈의 좀더 일반적인 경우가 본 명세서에서는 제시된다.
당업자라면 일반적으로 그러한 복잡한 곡선을 회피하는데, 이는 그러한 복잡한 곡선들이 일반적으로 상업적으로 제작하는데 비용이 많이 들기 때문이다. 그러나, 성형 중합체(molded polymer) 렌즈의 광학 특성이 개별 설계에 대해서는 적합하게 된다고 결정되었다. 일 실시예에 따른 성형 중합체 렌즈는 시스템에서의 다른 렌즈와는 설계시 분리되는 것을 허용하는 복합 곡률을 지닌 비용이 저렴한 렌즈를 제공한다. 앞 텔레센트릭 필드 렌즈(110) 위의 비구면 곡선을 사용하여 구현된 별도의 설계에서는, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)가 충분히 잘 보정될 수 있고, 시스템의 나머지 부분과 별도로 고려될 수 있다.
독립적으로 텔레센트릭 필드 렌즈(110)를 보정하는 것은, 텔레센트릭 필드 렌즈(110)가 독립적으로 잘 보정되도록 뒤 렌즈 그룹(108)의 선택을 허용한다. 일 실시예에서, 뒤 렌즈 그룹(108)은, 바라는 시스템 배율을 달성하기 위한 적절한 초점 거리와, 선택된 카메라 센서를 덮기에 적당한 크기를 가진 이미지 원을 가질 것과, 뒤 그룹과 앞 렌즈 사이에서 한정된 시스템 조리개를 가지는 것에 적합한 설계라는 요구 조건을 충족시키는 상용 가능한 대물 렌즈를 포함한다.
뒤 렌즈 그룹(108)용의 렌즈의 일 예는, 뒤쪽에서 텔레센트릭하고 렌즈의 앞쪽에서 그것의 시스템 조리개를 가지는 것이다. 그러한 렌즈는 때때로 핀홀(pinhole) 렌즈라고 부르는데, 이는 앞쪽 개구가 은밀한 감시(covert surveillance)용의 핀홀로 정렬될 수 있기 때문이다. 비구면 렌즈의 제 1 표면을 사용하여 텔레센트릭 필드 렌즈(110)가 개별적으로 잘 보정되도록 설계하고, 뒤 렌즈 그룹(108)용의 핀홀 뒤 렌즈를 주의 깊게 선택함으로써, 다수의 배율을 지닌 시 스템이 제공될 수 있어, 광학 기기가 텔레센트릭 필드 렌즈(110)용의 비구면 렌즈 표면을 지닌 단일의 저비용의 플라스틱 요소와, 뒤 렌즈 그룹(108)용의 다양한 상용의 핀홀 렌즈를 포함하게 된다.
당업자에게는 본 발명의 기초가 되는 원리로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시예의 세부 사항에 대해 많은 변화가 이루어질 수 있다는 것이 분명해진다. 그러므로 본 발명의 범주는 다음 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 이미지 광학 장치와 관련 조명 시스템, 특히 텔레센트릭 축상 암 시야 조명을 개선하기 위한 시스템 및 방법에 이용 가능하다.

Claims (23)

  1. 평면형 반사성 대상물 상의 결함부를 이미징하는 이미징 시스템으로서,
    광학 수차(optical aberration)에 대해 보정되도록 비구면을 가지는 텔레센트릭(telecentric) 렌즈,
    개구를 내부에 포함하여, 상기 평면형 반사성 대상물로부터 반사된 광은 차단시키고 상기 결함부로부터 반사된 광은 상기 개구를 통과하게끔 허용하는 텔레센트릭 조리개(stop),
    시스템 조리개를 갖는 렌즈 그룹으로서, 상기 렌즈 그룹은 입사 동공(entrance pupil)을 포함하고, 상기 시스템 조리개는 렌즈 그룹의 입사 동공에 근접하여 위치하고, 상기 텔레센트릭 조리개와 렌즈 그룹 사이에 위치하고, 상기 렌즈 그룹은 상기 텔레센트릭 렌즈와는 독립적인 상기 광학 수차에 대해 보정되는, 렌즈 그룹을
    포함하고,
    상기 텔레센트릭 렌즈의 비구면은
    Figure 112013036577657-pct00014
    의 형태의 비구면 곡선을 갖고,
    여기서 Z는 특정 곡선의 광학 축을 따라 생기는 변위이고, Y는 광학 축으로부터의 방사상 거리이고, C는 곡률이고, K는 원뿔 상수이고, An은 비구면 계수인, 이미징 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 텔레센트릭 렌즈, 상기 텔레센트릭 조리개 및 상기 렌즈 그룹을 통해 평면형 반사성 대상물을 이미징하기 위한 카메라를 더 포함하는, 이미징 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 카메라는 상보성 금속-산화물 반도체(CMOS: complementary metal-oxide semiconductor) 센서를 포함하는, 이미징 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 이미징 시스템은 ±10㎜의 초점 깊이를 가지는, 이미징 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 결함부는 소프트 마크(soft mark)인, 이미징 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 텔레센트릭 렌즈는 성형 중합체(molded polymer)를 포함하는, 이미징 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광학 수차는 구면 수차(spherical aberration)를 포함하는, 이미징 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈 그룹은 핀홀(pinhole) 렌즈를 포함하는, 이미징 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 텔레센트릭 렌즈의 축을 따라 상기 평면형 반사성 대상물을 조명하도록 위치한 조명원을 더 포함하는, 이미징 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 조명원은 발광 다이오드(LED)의 2개 이상의 동심(concentric) 배열을 포함하는, 이미징 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, LED의 2개 이상의 동심 배열에서의 연속적인 동심 배열은, 공통 중심점에 관해 접선 방향으로(tangentially) 배열되는 것과 방사상으로 배열되는 것이 번갈아가며 반복되는, 이미징 시스템.
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