7231474 照明装置及び検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-20

(45)【発行日】2023-03-01

(54)【発明の名称】照明装置及び検査装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230221BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20230221BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20230221BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20230221BHJP

   F21V 29/56 20150101ALI20230221BHJP

   F21V 29/60 20150101ALI20230221BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20230221BHJP

   F21V 14/06 20060101ALI20230221BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01N21/84 E

F21V5/00 510

F21V5/04 600

F21V29/56

F21V29/60

F21V29/503

F21V14/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019087440

(22)【出願日】2019-05-07

(65)【公開番号】P2020184562

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000115902

【氏名又は名称】レーザーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100129953

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 康弘

(72)【発明者】

【氏名】石渡 研志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０３９８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５４０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０００４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３２４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０１５１６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２１／８４

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｖ ２９／５６

Ｆ２１Ｖ ２９／６０

Ｆ２１Ｖ ２９／５０３

Ｆ２１Ｖ １４／０６

Ｆ２１Ｋ ９／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライン状に並んで配列された複数の光源と、
前記複数の光源を覆うように、前記複数の光源の配列方向に延びたシリンドリカルレンズと、
前記複数の光源と、前記シリンドリカルレンズとの間において、前記配列方向に配列された複数の微小シリンドリカルレンズを含むシリンドリカルレンズアレーと、
を備え、
前記微小シリンドリカルレンズは、前記光源が生成した照明光を前記配列方向において集光し、
前記シリンドリカルレンズは、前記照明光を前記配列方向に直交した方向において集光し、
前記シリンドリカルレンズは、前記複数の前記微小シリンドリカルレンズを覆う、
照明装置。

【請求項2】

前記シリンドリカルレンズに含まれた円柱部分の円柱軸は、前記配列方向に延び、
前記微小シリンドリカルレンズに含まれた円柱部分の円柱軸は、前記直交した方向に延びる、
請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記シリンドリカルレンズに含まれた円柱部分の半径は、１５～３０ｍｍであり、前記微小シリンドリカルレンズに含まれた円柱部分の半径は、２～４ｍｍである、
請求項１または２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記複数の微小シリンドリカルレンズは、前記複数の光源が前記配列方向に配列されたピッチと同じピッチで前記配列方向に配列された、
請求項１～３のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項5】

前記複数の光源は、前記配列方向における一方向側を一方側、前記一方側の反対方向を他方側とした場合に、前記一方側に配置された一方側光源と、前記他方側に配置された他方側光源と、前記一方側光源と前記他方側光源との間に配置された中心光源と、を含み、
前記中心光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの光軸は、前記中心光源の発光面の中心点を通り、
前記一方側光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの光軸は、前記一方側光源の発光面の中心点よりも前記他方側を通り、
前記他方側光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの光軸は、前記他方側光源の発光面の中心点よりも前記一方側を通る、
請求項１～３のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項6】

前記光源と、前記シリンドリカルレンズアレーとの間を、前記光源を冷却する流体が流れる、
請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項7】

前記複数の光源は、複数の第１光源であり、
前記第１光源と生成する光の波長が異なる複数の第２光源をさらに備え、
各前記第２光源は、隣り合う前記第１光源の間に配置され、
前記第１光源及び前記第２光源が交互に前記配列方向に配列された基板または前記シリンドリカルレンズアレーを前記配列方向に移動させることにより、前記照明光を、前記第１光源または前記第２光源から生成されるように切り換え可能である、
請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置により生成された照明光が検査対象で反射した反射光を結像する結像レンズと、
前記結像レンズで結像された前記反射光を受光する受光センサと、
を備えた検査装置。

【請求項9】

前記光源から生成された前記照明光は、前記結像レンズのＮＡに入るように前記微小シリンドリカルレンズにより集光された、
請求項８に記載の検査装置。

【請求項10】

前記複数の光源は、前記配列方向における一方向側を一方側、前記一方側の反対方向を他方側とした場合に、前記一方側に配置された一方側光源と、前記他方側に配置された他方側光源と、前記一方側光源と前記他方側光源との間に配置された中心光源と、を含み、
前記中心光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの主点は、前記中心光源から生成された前記照明光が前記検査対象で反射した前記反射光を結像する前記結像レンズの主点と、前記中心光源の発光面の中心点とを結ぶ光軸上に配置され、
前記一方側光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの主点は、前記結像レンズの主点と、前記一方側光源の発光面の中心点とを結ぶ光軸上に配置され、
前記他方側光源に対向した前記微小シリンドリカルレンズの主点は、前記結像レンズの主点と、前記他方側光源の発光面の中心点とを結ぶ光軸上に配置された、
請求項８または９に記載の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置及び検査装置に関するものであり、例えば、紫外光を用いた半導体ウェハのマクロ検査及び分光撮像検査における照明装置及び検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤから発光された可視光および３６０～４００ｎｍの波長のＵＶ－Ａ光を、シリンドリカルレンズを用いて集光するライン型照明装置及びライン型照明装置を用いた検査装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－４５１２１号公報

【文献】特開２００１－１２７０８０号公報

【文献】特開２００４－３５４０４７号公報

【文献】特開２００５－０７７９８２号公報

【文献】特開２００７－１７９８２３号公報

【文献】特開２００７－２２５５９１号公報

【文献】特開２０１０－１７７１６３号公報

【文献】特開２０１０－２１０８８２号公報

【文献】特開２０１１－０６０７１９号公報

【文献】特開２０１２－２３８４３６号公報

【文献】特開２０１４－２０７２４５号公報

【文献】特開２０１６－０２１０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ライン型照明装置及びライン型照明装置を用いた検査装置は、（１）カメラセンサの受光量、（２）照明ムラ、（３）照明光量のドリフト、等の課題がある。

【0005】

（１）カメラセンサの受光量の課題としては、受光量が十分でないことが挙げられる。２９０ｎｍを中心波長としたＵＶ－Ｂ光ＬＥＤは、発光効率が低いため、ＵＶ－Ｂ光を検査装置の照明光に用いた場合に、カメラセンサの受光量が低く、検査のスループットが低下する。

【0006】

（２）照明ムラの課題としては、照明ムラを解消するための拡散版の作製が困難なことが挙げられる。ＬＥＤライン照明は、拡散板と組み合わせることで、照明ムラを低減させている。拡散板なしではＬＥＤのピッチに起因した照明ムラが発生する。しかしながら、２９０ｎｍを中心波長としたＵＶ－Ｂ光に対応した拡散板は作製が困難である。一般的な拡散板では、ＵＶ－Ｂ光の透過率が低下する上に、ＵＶ－Ｂ光により劣化する。

【0007】

（３）照明光量のドリフトの課題としては、照明光量がドリフトすることが挙げられる。ＬＥＤ点灯後に、ＬＥＤの温度が徐々に上昇することによって、照明光量のドリフトが発生する。

【0008】

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、カメラセンサの受光量の増加、照明光量ドリフトの低減の少なくともいずれかと、照明ムラの低減を達成することができる照明装置及び撮像装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る照明装置は、ライン状に並んで配列された複数の光源と、前記複数の光源を覆うように、前記複数の光源の配列方向に延びたシリンドリカルレンズと、前記複数の光源と、前記シリンドリカルレンズとの間において、前記配列方向に配列された複数の微小シリンドリカルレンズを含むシリンドリカルレンズアレーと、を備え、前記微小シリンドリカルレンズは、前記光源が生成した照明光を前記配列方向において集光し、前記シリンドリカルレンズは、前記照明光を前記配列方向に直交した方向において集光する。このような構成により、照明した検査対象からの受光光量を増加させることができる。

【0010】

また、本発明に係る検査装置は、上記記載の照明装置と、前記照明装置により生成された照明光が検査対象で反射した反射光を結像する結像レンズと、前記結像レンズで結像された前記反射光を受光する受光センサと、を備える。このような構成により、検査対象からの受光光量を増加させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、カメラセンサの受光量の増加、照明光量ドリフトの低減の少なくともいずれかと、照明ムラの低減を達成することができる照明装置及び撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係る照明装置の構成を例示した斜視図である。

【図2】実施形態１に係る照明装置の構成を例示した側面図である。

【図3】実施形態１に係る照明装置の構成を例示した断面図である。

【図4】実施形態１に係る照明装置を用いた検査装置を例示した図である。

【図5】比較例に係る照明装置の構成を例示した斜視図である。

【図6】比較例に係る照明装置の構成を例示した側面図である。

【図7】比較例に係る照明装置の構成を例示した断面図である。

【図8】比較例に係る照明装置において、光源の照明光を例示した図である。

【図9】実施形態１に係る照明装置において、ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光を例示した図である。

【図10】実施形態１に係る照明装置において、ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光を例示した拡大図である。

【図11】比較例に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光を例示した図である。

【図12】実施形態１に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光を例示した図である。

【図13】比較例に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光の状態を例示した図である。

【図14】実施形態１に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光の状態を例示した図である。

【図15】比較例に係る照明装置における受光センサの受光量の分布を例示したグラフであり、横軸は、受光センサの画素番号を示し、縦軸は、受光量に比例した受光センサの出力を示す。

【図16】比較例に係る照明装置において、照明光で照明された検査対象を例示した画像である。

【図17】実施形態１に係る照明装置における受光センサの受光量の分布を例示したグラフであり、横軸は、受光センサの画素番号を示し、縦軸は、受光量に比例した受光センサの出力を示す。

【図18】実施形態１に係る照明装置において、照明光で照明された検査対象を例示した画像である。

【図19】比較例に係る検査装置において、検査対象を照明する照明光を例示した図である。

【図20】実施形態１に係る検査装置において、検査対象を照明する照明光を例示した図である。

【図21】実施形態２に係る検査装置を例示した図である。

【図22】実施形態２に係る検査装置において、視野周辺の減光を例示したグラフであり、横軸は、視野の位置を示し、縦軸は、光量を示す。

【図23】実施形態３に係る照明装置を例示した断面図である。

【図24】実施形態４に係る照明装置を例示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。また、図面が煩雑になるのを防ぐとともに、図中に示した光路を明確にするために、一部のハッチングを省略している。

【0014】

（実施形態１）
実施形態１に係る照明装置及び検査装置を説明する。図１～図３は、実施形態１に係る照明装置の構成を例示した図であり、図１は、斜視図であり、図２は、側面図であり、図３は、断面図である。図１～図３に示すように、照明装置１は、複数の光源１０、シリンドリカルレンズアレー２０（以下、ＣＬＡ２０と呼ぶ）、シリンドリカルレンズ３０（以下、ＣＬ３０と呼ぶ）を備えている。複数の光源１０は、一方向にライン状に並んで配列されている。なお、図中において、複数の光源１０のうち、いくつかの光源１０のみ符号を付している。

【0015】

ここで、照明装置１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。光源１０が並んで配列された配列方向をＸ軸方向とする。光源１０からシリンドリカルレンズ３０に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交した方向を、Ｙ軸方向とする。

【0016】

複数の光源１０は、Ｘ軸方向に所定のピッチで並んで配置されている。例えば、複数の光源１０は、基板１１上において、Ｘ軸方向にライン状に並んで配置されている。よって、複数の光源１０の配列方向は、Ｘ軸方向である。光源１０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。光源１０は、例えば、２９０ｎｍを中心波長としたＵＶ－Ｂ光を発光するＵＶ－Ｂ光ＬＥＤである。なお、光源１０は、ＵＶ－Ｂ光ＬＥＤに限らず、３６０～４００ｎｍの波長のＵＶ－Ａ光を発光するＵＶ－Ａ光ＬＥＤでもよいし、可視光を発光するＬＥＤでもよい。また、光源１０は、ＬＥＤに限らず、放電灯等の他の光源でもよい。

【0017】

ＣＬＡ２０は、複数の光源１０を覆うように、複数の光源１０に対向して配置されている。ＣＬＡ２０は、Ｘ軸方向に配列した複数のシリンドリカルレンズ２１を含んでいる。シリンドリカルレンズ２１を微小シリンドリカルレンズとも呼ぶ。なお、図中において、複数のシリンドリカルレンズ２１のうち、いくつかのシリンドリカルレンズ２１のみ符号を付している。各シリンドリカルレンズ２１は、各光源１０に対向している。各シリンドリカルレンズ２１は、Ｙ軸方向に延びている。各シリンドリカルレンズに含まれた円柱部分の円柱軸は、Ｙ軸方向に延びている。各シリンドリカルレンズ２１に含まれた円柱部分の半径は、例えば、２～４ｍｍである。

【0018】

各シリンドリカルレンズ２１のＹ軸方向に直交する断面は、Ｕ字状である。よって、各シリンドリカルレンズ２１は、断面がＵ字状の曲面と、平面状の底面とを有している。各シリンドリカルレンズ２１の底面は各光源１０に対向している。すなわち、各シリンドリカルレンズ２１の底面は－Ｚ軸方向を向いている。各シリンドリカルレンズ２１の曲面は、＋Ｚ軸方向側を向いている。各シリンドリカルレンズ２１の曲面は、Ｘ軸方向において曲率半径を有している。各シリンドリカルレンズ２１の曲面は、Ｙ軸方向において曲率半径を有していない。

【0019】

各シリンドリカルレンズ２１は、各光源１０に対向し、各光源１０が生成した照明光をＸ軸方向において集光する。よって、各シリンドリカルレンズ２１は、Ｙ軸方向に延びたライン状に照明光を集光する。

【0020】

本実施形態において、各シリンドリカルレンズ２１の光軸は、対向した各光源１０の発光面の中心点を通るように配置されている。発光面の中心点とは、例えば、発光面のＸ軸方向における中心点である。複数のシリンドリカルレンズ２１は、複数の光源１０がＸ軸方向に配列されたピッチと同じピッチでＸ軸方向に配列されている。

【0021】

ＣＬ３０は、複数の光源１０及び複数のシリンドリカルレンズ２１を覆うように、Ｘ軸方向に延びている。よって、複数のシリンドリカルレンズ２１は、複数の光源１０と、ＣＬ３０との間において、Ｘ軸方向に配列されている。ＣＬ３０に含まれた円柱部分の円柱軸は、Ｘ軸方向に延びている。ＣＬ３０に含まれた円柱部分の半径は、例えば、１５～３０ｍｍである。

【0022】

ＣＬ３０のＸ軸方向に直交する断面は、Ｕ字状である。ＣＬ３０は、断面がＵ字状の曲面と、平面状の底面とを有している。ＣＬ３０の底面は、ＣＬＡ２０及び各光源１０に対向している。すなわち、ＣＬ３０の底面は－Ｚ軸方向を向いている。ＣＬ３０の曲面は、＋Ｚ軸方向側を向いている。ＣＬ３０の曲面は、Ｙ軸方向において曲率半径を有している。ＣＬ３０の曲面は、Ｘ軸方向において曲率半径を有していない。

【0023】

ＣＬ３０は、各光源１０が生成した照明光をＹ軸方向において集光する。よって、ＣＬ３０は、Ｘ軸方向に延びたライン状に照明光を集光する。例えば、ＣＬ３０の光軸は、各光源１０の発光面の中心点を通るように配置されている。発光面の中心点は、例えば、発光面のＹ軸方向における中心点である。

【0024】

図４は、実施形態１に係る照明装置を用いた検査装置を例示した図である。図４に示すように、検査装置４０は、照明装置１、結像レンズ４１、受光センサ４２を備えている。検査装置４０は、上述の照明装置１を用いて検査対象５０を照明する。検査装置４０における照明装置１は、検査対象５０に対して照明光Ｌ１０を出射する。結像レンズ４１は、照明装置１により生成された照明光Ｌ１０が検査対象５０で反射した反射光Ｒ１０を結像する。受光センサ４２は、結像レンズ４１で結像された反射光Ｒ１０を受光する。検査装置４０は、このように、照明光Ｌ１０で照明された検査対象５０からの反射光Ｒ１０を受光することにより検査対象５０を検査する。検査対象５０は、例えば、ウェハである。

【0025】

次に、実施形態１に係る照明装置１と比較するために、比較例に係る照明装置を説明する。図５～図７は、比較例に係る照明装置の構成を例示した図であり、図５は、斜視図であり、図６は、側面図であり、図７は、断面図である。図５～図７に示すように、比較例の照明装置１０１は、複数の光源１１０、シリンドリカルレンズ１３０（以下、ＣＬ１３０と呼ぶ）を備えている。基板１１上に配列された複数の光源１１０は、実施形態１の複数の光源１０と同様の構成となっている。比較例の照明装置１０１は、ＣＬＡ２０を備えていない。

【0026】

比較例においても、説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。光源１１０が並んだ方向をＸ軸方向とする。光源１１０からＣＬ１３０に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交した方向をＹ軸方向とする。

【0027】

ＣＬ１３０は、Ｘ軸方向に延びている。ＣＬ１３０のＸ軸方向に直交する断面は、Ｕ字状である。ＣＬ１３０は、断面がＵ字状の曲面と、平面状の底面とを有している。ＣＬ１３０の底面は、各光源１１０に対向している。すなわち、ＣＬ１３０の底面は－Ｚ軸方向を向いている。ＣＬ１３０の曲面は、＋Ｚ軸方向側を向いている。ＣＬ１３０は、各光源１１０が生成した照明光をＹ軸方向において集光する。よって、ＣＬ１３０は、Ｘ軸方向に延びたライン状に照明光を集光する。ＣＬ１３０の光軸は、各光源１１０の中心を通るように配置されている。

【0028】

次に、本実施形態の照明装置１の動作を、＜ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光と受光光量の増加＞、＜ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光＞、＜照明ムラの低減＞に分けて説明する。

【0029】

＜ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光と受光光量の増加＞
図８は、比較例に係る照明装置において、光源の照明光を例示した図である。図９は、実施形態１に係る照明装置において、ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光を例示した図である。図１０は、実施形態１に係る照明装置において、ＣＬＡによる配列方向の照明光の集光を例示した拡大図である。

【0030】

図８に示すように、比較例の照明装置１０１においては、光源１１０から生成された照明光Ｌ１１０は、ＣＬ１３０を通り、検査対象５０を照明する。ＣＬ１３０は、光源１１０の配列方向、すなわち、Ｘ軸方向において照明光Ｌ１１０を集光しない。Ｙ軸方向から見て、照明光Ｌ１１０は、ＣＬ１３０によって影響を受けずに検査対象５０のウェハを照明する。したがって、検査対象５０で反射した反射光Ｒ１１０のうち、結像レンズ４１のＮＡから外れた反射光Ｒ１１０ａは、受光センサ４２に到達しない。よって、受光センサ４２は、受光する受光光量にロスを生じ、受光光量を増加させることができない。

【0031】

一方、図９に示すように、本実施形態の照明装置１においては、光源１０から生成された照明光Ｌ１０は、ＣＬＡ２０及びＣＬ３０を通り、検査対象５０を照明する。ＣＬＡ２０は、光源１０の配列方向、すなわち、Ｘ軸方向において照明光Ｌ１０を集光する。

【0032】

図１０に示すように、例えば、光源１０の中心点Ｃから発した光が平行光となるように、シリンドリカルレンズ２１の焦点距離の位置に光源１０を配置させる。実際には、光源１０の発光面は点光源ではないため、図に示すように拡がる。

【0033】

図９に示すように、ＣＬ３０は、比較例と同様に、Ｘ軸方向において照明光Ｌ１０を集光しない。Ｙ軸方向から見て、照明光Ｌ１０は、ＣＬＡ２０によって集光され、ＣＬ３０によって影響を受けずに検査対象５０のウェハを照明する。

【0034】

本実施形態の照明装置１において、光源１０から生成された照明光Ｌ１０は、結像レンズ４１のＮＡ内に入るように、ＣＬＡ２０が配置されている。そして、照明光Ｌ１０は、結像レンズ４１のＮＡ内に入るように、ＣＬＡ２０により集光される。よって、検査対象５０で反射した反射光Ｒ１０のうち、結像レンズ４１のＮＡから外れた反射光Ｒ１０を低減させることができる。これにより、受光センサ４２は、受光する受光光量を増加させることができる。

【0035】

図８及び図９では、光源１０及び１１０がともに８個しか示していないが、図１及び図５に示すように、比較例及び本実施形態においては、光源１０がＸ軸に沿って設置されている範囲が十分に長い。よって、ＣＬ１３０及びＣＬ３０の違いはあるものの、基本的に、ウェハ等の検査対象５０における照射面の照度は、ＣＬＡ２０の有り無しによらず同じ照度になる。しかしながら、本実施形態では、ＣＬＡ２０による光源１０の配列方向の集光によって、受光センサ４２が受光する反射光Ｒ１０のロスが低減する。これにより、受光光量を増加させることができる。

【0036】

＜ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光＞
次に、ＣＬ１３０及びＣＬ３０による配列方向に対して直交した方向の照明光の集光を説明する。図１１は、比較例に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光を例示した図である。図１２は、実施形態１に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光を例示した図である。図１３は、比較例に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光の状態を例示した図である。図１４は、実施形態１に係る照明装置において、ＣＬによる配列方向に対して直交した方向の照明光の集光の状態を例示した図である。

【0037】

図１１及び図１３に示すように、比較例の照明装置１０１において、光源１１０から生成された照明光Ｌ１１０は、ＣＬ１３０を通り、検査対象５０を照明する。ＣＬ１３０は、光源１０の配列方向に対して直交した方向、すなわち、Ｙ軸方向において照明光Ｌ１１０を集光する。

【0038】

図１２及び図１４に示すように、本実施形態の照明装置１において、光源１０から生成された照明光Ｌ１０は、ＣＬＡ２０及びＣＬ３０を通り、検査対象５０を照明する。ＣＬＡ２０は、光源１０の配列方向に対して直交するＹ軸方向において照明光Ｌ１０を集光しない。ＣＬ３０は、光源１０の配列方向に対して直交するＹ軸方向において照明光Ｌ１０を集光する。

【0039】

図１１及び図１２に示すように、照明光Ｌ１０を集光して検査対象５０を照明するように設計していることは、比較例及び実施形態１とも同様である。しかしながら、本実施形態の照明装置１では、ＣＬ３０のサイズを大きくし、ＣＬ３０の焦点距離を比較例のＣＬ１３０より長く設定している。例えば、比較例のＣＬ１３０に含まれた円柱部分の半径が１０ｍｍであるのに対して、本実施形態のＣＬ３０に含まれた円柱部分の半径は１５～３０ｍｍである。よって、本実施形態のＣＬ３０は、検査対象５０に投影された光源１０の発光面の像の倍率を下げることで照明光Ｌ１０の密度を大きくしている。

【0040】

このように、本実施形態では、光源１０の配列方向及び光源１０の配列方向に直交した方向に分けて照明光Ｌ１０を集光する。光源１０の配列方向において、ＣＬＡ２０は、照明光Ｌ１０が結像レンズ４１のＮＡ内に入るように集光する。光源１０の配列方向に直交した方向において、焦点距離の大きいＣＬ３０を用いることによって、照明光Ｌ１０の光量を大きくしている。このような両方向の集光により、受光光量を増加させることができる。

【0041】

＜照明ムラの低減＞
次に、照明ムラの低減を説明する。図１５は、比較例に係る照明装置における受光センサの受光量の分布を例示したグラフであり、横軸は、受光センサの画素番号を示し、縦軸は受光量に比例した受光センサの出力を示す。図１６は、比較例に係る照明装置において、照明光で照明された検査対象を例示した画像である。図１７は、実施形態１に係る照明装置における受光センサの受光量の分布を例示したグラフであり、横軸は、受光センサの画素番号を示し、縦軸は受光量に比例した受光センサの出力を示す。図１８は、実施形態１に係る照明装置において、照明光で照明された検査対象を例示した画像である。

【0042】

図１５及び図１６に示すように、比較例の照明装置１０１においては、照明ムラが発生している。比較例の照明装置１０１において、光源１１０が間隔を空けて配置されているために、照明光Ｌ１１０の光量が、光源１１０の配列方向に沿って増減する。

【0043】

一方、図１７及び図１８に示すように、本実施形態の照明装置１においては、照明ムラが発生していない。実施形態の照明装置１において、光源１０は、比較例と同様に間隔を空けて配置されているが、ＣＬＡ２０により、連続した発光面があるのと等しい状態になっている。

【0044】

図１９は、比較例に係る検査装置において、検査対象を照明する照明光を例示した図である。図２０は、実施形態１に係る検査装置において、検査対象を照明する照明光を例示した図である。

【0045】

図１９に示すように、比較例の照明装置１０１においては、光源１１０が飛び飛びに間隔を空けて配置されている。そうすると、検査対象５０上の位置によって、結像レンズ４１のＮＡ内に入射する照明光Ｌ１１０を発光した光源１１０の発光面の個数が異なる。例えば、ある位置では、４個の光源１１０の発光面からの照明光Ｌ１１０による反射光Ｒ１１０が結像レンズ４１に入射する。また、他の位置では、５個の光源１１０の発光面からの照明光Ｌ１１０による反射光Ｒ１１０が結像レンズ４１に入射する。このように、比較例の検査装置１４０では、検査対象５０上の位置により、結像レンズ４１に入る発光面の数が異なるために、照明ムラが発生する。

【0046】

一方、図２０に示すように、本実施形態の照明装置１においては、光源１０が飛び飛びに間隔を空けて配置されているが、ＣＬＡ２０により、連続した発光面があるのと等しい状態になっている。よって、検査対象５０上の位置によらずに、結像レンズ４１のＮＡ内に入る反射光Ｒ１０の光量は等しくなる。よって、検査装置４０において、光源１０の配置ピッチに起因する照明ムラを低減することができる。

【0047】

このように、本実施形態では、ＣＬＡ２０による連続した発光面によって、照明ムラを低減させることができる。よって、比較例の照明装置１０１で用いられる拡散板を不要とすることができる。これにより、受光光量をさらに増加させることができる。

【0048】

例えば、拡散板がない状態の光量を１とした場合に、拡散板の効率を０．５とする。そうすると、比較例の検査装置１４０において、拡散板を用いることにより、受光センサ４２の受光光量は０．５となる。これに対して、本実施形態の照明装置１においては、拡散板を不要とすることができる。よって、本実施形態の検査装置４０は、受光センサ４２の受光光量を、比較例の検査装置１４０に対して、２倍にすることができる。

【0049】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の照明装置１は、ＣＬＡ２０及びＣＬ３０を組み合わせることにより、光源１０の配列方向及び光源１０の配列方向に直交した方向の集光をそれぞれ独立に行うことができる。そして、配列方向の集光を結像レンズ４１のＮＡに合わせることにより、受光センサ４２の受光光量を増加させることができる。例えば、実験において、比較例に比べて、６倍に増加させることができる。

【0050】

また、本実施形態の照明装置１は、ＣＬＡ２０を備えている。ＣＬＡ２０により、連続した発光面があるのと等しい状態とすることにより、光源１０の配置ピッチに起因する照明ムラを低減させることができる。

【0051】

さらに、本実施形態の照明装置１は、照明ムラを低減させることができるので、拡散板を不要とすることができる。前述の６倍と掛け合わせて、比較例の照明装置１０１に対して、１２倍の受光光量を得ることができる。

【0052】

また、受光光量を増加させることにより、検査対象５０の検査のスループットを向上させることができる。

【0053】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る照明装置を説明する。実施形態２の照明装置は、視野周辺の減光の対策に関する。図２１は、実施形態２に係る検査装置を例示した図である。図２２は、実施形態２に係る照明装置において、視野周辺の減光を例示したグラフであり、横軸は、視野の位置を示し、縦軸は、光量を示す。図２１には、照明装置の光源１０近傍の拡大図を示している。

【0054】

図２１に示すように、本実施形態の照明装置１ａでは、配列方向における視野端の光源１０のピッチと、視野端の各シリンドリカルレンズ２１のピッチとをずらしている。例えば、基準となる光源１０を中心光源１３とする。中心光源１３に対向したシリンドリカルレンズ２１の光軸は、中心光源１３の発光面の中心点を通っている。複数の光源１０は、中心光源１３と、中心光源１３よりも＋Ｘ軸方向側に配列した光源１４と、中心光源１３よりも－Ｘ軸方向側に配列した光源１５とを含んでいる。

【0055】

Ｘ軸方向における＋Ｘ軸方向側を一方側、－Ｘ軸方向側を他方側とした場合に、＋Ｘ軸方向側に配置された光源１４を一方側光源１４と呼ぶ。－Ｘ軸方向側に配置された光源１５を他方側光源１５と呼ぶ。中心光源１３は、一方側光源１４と他方側光源１５との間に配置されている。

【0056】

一方側光源１４に対向したシリンドリカルレンズ２１の光軸は、一方側光源１４の発光面の中心点よりも、－Ｘ軸方向側を通っている。他方側光源１５に対向したシリンドリカルレンズ２１の光軸は、他方側光源１５の発光面の中心点よりも、＋Ｘ軸方向側を通っている。

【0057】

図２１に示すように、光源１０からＣＬＡ２０及びＣＬ３０を介して検査対象５０を照明する照明光Ｌ１０と、照明光Ｌ１０が検査対象５０で反射して結像レンズ４１に入射する反射光Ｒ１０とを繋げた光路を設定する。本実施形態では、中心光源１３に対向したシリンドリカルレンズ２１の主点は、結像レンズ４１の主点と、中心光源１３の発光面の中心点とを結ぶ光軸上に配置されている。結像レンズ４１は、中心光源１３から生成された照明光Ｌ１０が検査対象５０で反射した反射光Ｒ１０を結像する。

【0058】

図２１の拡大図に示すように、一方側光源１４に対向したシリンドリカルレンズ２１の主点は、結像レンズ４１の主点と、一方側光源１４の発光面の中心点と、を結ぶ光軸上に配置されている。結像レンズ４１は、一方側光源１４から生成された照明光Ｌ１０が検査対象５０で反射した反射光Ｒ１０を結像する。

【0059】

また、図示しないが、他方側光源１５に対向したシリンドリカルレンズ２１の主点は、結像レンズ４１の主点と、他方側光源１５の発光面の中心点と、を結ぶ光軸上に配置されている。結像レンズ４１は、他方側光源１５から生成された照明光Ｌ１０が検査対象５０で反射した反射光Ｒ１０を結像する。

【0060】

具体的には、例えば、図２１に示すように、検査装置４０ａにおいて、Ｘ軸方向に配列された複数の光源１０からなる視野照明の長さはｍｍである。光源１０の発光面と検査対象５０との間の長さは、３００ｍｍである。検査対象５０と、結像レンズ４１の主点との間の長さは３００ｍｍである。結像レンズ４１と受光センサ４２において結像した像との間の長さは３００ｍｍである。Ｘ軸方向における照明視野は、１５０ｍｍである。検査対象５０のＸ軸方向における視野は７５ｍｍである。

【0061】

図２１の拡大図に示すように、光源１０のＸ軸方向のピッチは、４ｍｍである。光源１０の発光面と、当該光源１０に対向したシリンドリカルレンズ２１の主点との間の長さは、４ｍｍである。

【0062】

この場合において、視野端における光源１０の発光面の中心点と、当該光源１０に対応したシリンドリカルレンズ２１の主点との間のＸ軸方向のずれは、０．２ｍｍである。また、当該シリンドリカルレンズ２１と、隣り合うシリンドリカルレンズ２１との間のピッチは３．９９ｍｍである。よって、視野端において、シリンドリカルレンズ２１のピッチは、光源１０のピッチよりも０．０１ｍｍ、０．３％減少している。

【0063】

図２１では、＋Ｘ軸方向側の視野端の光源１０として、一方側光源１４を例示しているが、－Ｘ軸方向側の視野端の光源１０及びシリンドリカルレンズ２１の配置関係も＋Ｘ軸方向と－Ｘ軸方向が異なる以外は同様である。

【0064】

このように、配列方向における視野端の光源１０のピッチと、視野端のＣＬＡ２０の各シリンドリカルレンズ２１のピッチとをずらすことにより、視野周辺の減光を抑制することができる。

【0065】

図２２に示すように、実施形態１の場合には、視野周辺の光量が減少している。実施形態１では、光源１０のピッチ及びシリンドリカルレンズ２１のピッチは、いずれも４ｍｍである。本実施形態では、例えば、光源１０のピッチは４ｍｍのまま、視野周辺のシリンドリカルレンズ２１のピッチを４ｍｍよりも、０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０４ｍｍだけずらしている。すなわち、視野周辺のシリンドリカルレンズ２１のピッチを、３．９９ｍｍ、３．９８ｍｍ、３．９６ｍｍに設定している。視野周辺のシリンドリカルレンズ２１のピッチを４ｍｍから、３．９９ｍｍ、３．９８ｍｍにした場合には、視野周辺の光量減少を抑制することができる。また、この場合には、図示しないが、比較例よりも視野周辺の光量減少を抑制することができる。

【0066】

本実施形態の照明装置１ａ及び検査装置４０ａによれば、受光センサ４２の視野周辺の光量が視野中央の光量に対して減光することを抑制することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

【0067】

（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。本実施形態の照明装置は、冷却用の流体の流路構造についての例である。図２３は、実施形態３に係る照明装置を例示した断面図である。図２３には、照明装置の一部の拡大図を示している。

【0068】

図２３に示すように、照明装置１ｂは、筐体１２を備えている。筐体１２は、内部に空洞を有している。基板１１における光源１０が配置された面の反対側の面は、空洞の内面に取り付けられている。よって、光源１０は、空洞側を向いている。ＣＬＡ２０は、複数の光源１０が配置された基板１１と間隔を空けて配置されている。光源１０と、ＣＬＡ２０との間に空間が形成されている。

【0069】

本実施形態では、光源１０とＣＬＡ２０との間を、光源１０を冷却する流体１６が流れるようになっている。光源１０を冷却する流体１６は、例えば、窒素ガスである。なお、流体１６は、窒素ガスに限らず、ＣＤＡ（Ｃｌｅａｎ Ｄｒｙ Ａｉｒ）でもよいし、光源１０を冷却するならば、他の気体でもよいし、液体でもよい。また、光源１０とＣＬＡ２０との間を流れる流体１６の圧力のバランスをとるために、ＣＬＡ２０と、図示しないＣＬ３０との間にも流体を流してもよい。

【0070】

一般的に、光源１０は、点灯後、温度が徐々に上昇する。これにより、光量ドリフトが発生する。これを低減するために、光源１０の周辺に、窒素ガスまたはＣＤＡを流して排熱することが必要となる。比較例の照明装置においては、光源１１０と、ＣＬ１３０との間の空間は広い。このため、光源１１０と、ＣＬ１３０との間に窒素ガス等の流体を流しても、光源１０の周辺に流体の流れが生じにくい。

【0071】

本実施形態の照明装置によれば、ＣＬＡ２０を隔壁として利用することにより、光源１０に接する狭い流路を構成することができる。よって、光源１０の周辺に効率よく流体１６を流し冷却することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１及び２の記載に含まれている。

【0072】

（実施形態４）
次に、実施形態４に係る照明装置を説明する。本実施形態の照明装置は、光源を切り替え可能である。図２４は、実施形態４に係る照明装置を例示した図である。図２４に示すように、照明装置１ｃは、基板１１上に、複数の光源１０ａを有している。複数の光源１０ａは、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。複数の光源１０ａは、各シリンドリカルレンズ２１に対向している。

【0073】

また、照明装置１ｃは、基板１１上に、複数の光源１０ｂをさらに備えている。光源１０ｂは、光源１０ａと生成する光の波長が異なる。各光源１０ｂは、隣り合う光源１０ａの間に配置されている。よって、光源１０ａ及び光源１０ｂは、基板１１上においてＸ軸方向に交互に配置されている。

【0074】

光源１０ｂから生成される照明光Ｌ１０を用いる場合には、基板１１またはＣＬＡ２０を、光源１０ａの半ピッチまたは光源１０ｂの半ピッチだけ、Ｘ軸方向に移動させる。これにより、各シリンドリカルレンズ２１を複数の光源１０ｂに対向させることができる。このようにして、照明光Ｌ１０を、光源１０ａまたは光源１０ｂから生成されるように切り換え可能である。

【0075】

本実施形態の照明装置１ｃは、２つのタイプの光源１０ａ及び１０ｂを基板１１に交互に実装している。そして、光源１０ａ及び１０ｂの配列方向にピッチ分だけ、基板１１またはＣＬＡ２０を移動すれば、照明光Ｌ１０の光軸を動かすことなく、２つのタイプの光源１０ａ及び１０ｂを切り替えることができる。この場合に、受光光量のロスもない。また、隣り合う光源１０ａの間に光源１０ｂを配置させるので、サイズの増大を抑制することができる。

【0076】

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、上記の実施形態による限定は受けない。

【符号の説明】

【0077】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 照明装置
１０、１０ａ、１０ｂ 光源
１１ 基板
１２ 筐体
１３ 中心光源
１４ 一方側光源
１５ 他方側光源
１６ 流体
２０ シリンドリカルレンズアレー
２１ シリンドリカルレンズ
３０ シリンドリカルレンズ
４０、４０ａ 検査装置
４１ 結像レンズ
４２ 受光センサ
５０ 検査対象
１０１ 照明装置
１１０ 光源
１３０ シリンドリカルレンズ
Ｃ 中心点
Ｌ１０、Ｌ１１０ 照明光
Ｒ１０、Ｒ１１０、Ｒ１１０ａ 反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】