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広視野ビデオマイクロスコープユニット WIDE VMUとその応用
弊社 研究開発本部 商品開発部 福本 泰 下川 清治 久保 光司 橋詰 悠子

1. はじめに
 弊社の直筒型顕微鏡ユニット及び対物レンズは、様々な検査/計測/リペア装置において、センサ的な役割として使用されている光学製品です。
 1992年に顕微鏡ユニット「VMU-1H/2H/3H」にて直筒顕微鏡市場に参入し、その後、更なる小型化、高品質化、高機能化等の様々な要求に対応した標準機「VMU-V/H」と、YAGレーザによる微細加工への要求に対するレーザ対応波長範囲の拡張、及び装置の高速駆動化に対応した高剛性仕様を実現した「VMU-LB/L4B」をラインナップすることで、多くのユーザに好評を得てきました。1)
 しかし、近年の半導体・FPD分野においては、検査/計測対象の微細化や大型化、また、検査装置の高加速度駆動による検査の高スループット化が進み、これらに対応可能な光学系を搭載した顕微鏡ユニットの要望が高まっています。
 このような背景の中、広視野観察により広範囲を一度に検査可能とすることでスループット向上を実現し、また外観・キズ検査に適した暗視野観察にも対応したWIDE VMUシリーズの開発を行いました。本稿では、WIDE VMUシリーズを紹介すると共に特長、応用例等について述べます。
図1 WIDE VMU
2. 仕様
表1にWIDE VMUの概略仕様を示します。
表1 WIDE VMU仕様一覧
3. 特長
 顕微鏡本体は、大別して2モデルあり、明視野観察モデル:WIDEVMU-V/Hと明暗視野観察モデル:WIDE VMU-BDV/BDHをラインナップしています。
 その特長について、以下に挙げます。
図2 明視野モデル
図3 明暗視野モデル
(1)広視野カメラ搭載による検査効率向上
 広視野の検査に定評のある大型のラインセンサや、近年益々高精細化/大型化の進むエリアセンサに対応可能な像側視野φ30を達成しました。
 カメラマウントは、カメラ側の仕様に合わせて、FマウントとCマウントを標準で選択可能。対角30のAPS-Cセンサ搭載時は、従来のVMU(2/3型センサ)に対する検査エリアの面積比が約7倍となり、検査スループット向上に貢献します。
図4 観察視野比較
(2)高密度配置による広域一括検査
 WIDE VMU単体の広視野観察の特長を更に活かす応用例として、複数ユニットの高密度配置があります。
 例えば、大型FPD検査用の装置に搭載する場合、図5の様に2種類のカメラ取付方向を組み合わせてセンサ同士の干渉を防止し、また、照明鏡筒のユーザによる自由なレイアウトによって、照明用ライトガイドとセンサの干渉を避けることが出来ます。この様に、広視野顕微鏡の光軸を高密度に配置することでユニット群の視野が拡大し、検査装置上でスティッチング駆動することで、飛躍的な検査スループットの向上が可能になります。
図5 複数ユニットの高密度配置
(3)用途に応じた多彩な観察機能
 WIDE VMUは、一般的な外観検査に使用される明視野観察機能に加え、微小なキズや欠陥の検査に使用される暗視野観察機能を直筒型顕微鏡ユニットでは初めて標準搭載したことで専用の顕微鏡等に段取り替えすることなく、装置上で暗視野観察が可能となります。
 更には、オプションの偏光ユニットを使用することで、試料の偏光特性を利用する偏光観察が可能となります。
図6 観察例比較(暗視野観察)
図7 観察例比較(偏光観察)
(4)ユニークな明暗視野観察の切替(明暗視野モデル)
 WIDE VMUは、明視野観察用と暗視野観察用の2つの照明鏡筒を備えており、各照明鏡筒に接続する光源装置のON/OFFのタイミングを制御することで、明視野観察と暗視野観察の高速切替が可能となります。
 また、鏡筒内部に明暗視野の切替機構や駆動部がないため、同様の機構を持つ装置に比べ故障の心配がなくなります。また、同様の理由で、観察方法の切替時にゴミの発生がありません。これらによって、搭載される装置のメンテナンス性の向上に寄与します。
図8 2つの照明鏡筒
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