JP2003156406A - 固体撮像素子照明光学系及び固体撮像素子照明装置 - Google Patents

固体撮像素子照明光学系及び固体撮像素子照明装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査用チャート等を投影して検査する装置
と、複数の固体撮像素子を一様に照明して検査する装置
を共用できる固体撮像素子照明光学系を提供する。 【解決手段】 光源1からの光束をリレーレンズ2でイ
ンテグレータ4へリレーし、コンデンサレンズ5で一次
照明面6を均一でテレセントリックに照明する。そし
て、一次照明面6の像を投影レンズ7で被検査面(2次
照明面)10へテレセントリックに投影する。1次照明
面6に検査用チャートを配置し、その像を被検査面10
に置かれた固体撮像素子上に結像させて検査を行う。近
い射出瞳に対応した複数の固体撮像素子を照明するとき
は、検査用チャートを待避させアダプタ部20を挿入す
る。アダプタ部20には、拡散板8が設けられ、投影レ
ンズ7からテレセントリックに照明されてくる光束から
拡散板8で2次光源をつくる。そして、レンズ9で、拡
散板8からの光をリレーし、被検査面10を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の製
造過程において、ウエハ上に形成された固体撮像素子の
複数のチップを一度に検査することが可能な固体撮像素
子照明光学系、及び固体撮像素子照明装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】CCD等の固体撮像素子をウエハに形成
されたままの状態で検査する方法として、2つの方法が
用いられてきた。その第1は、固体撮像素子のチップを
テレセントリックな照明光で照明し、固体撮像素子の各
画素の出力のバラツキを検査する方法であり、その第2
は、固体撮像素子の上に検査用チャートに形成されたパ
ターンを投影し、そのパターンが正確に撮像されるかど
うかにより解像度を検査する方法である。
【0003】後者の方法は、光源からの光をリレーレン
ズ、インテグレータ、コンデンサレンズを介して固体撮
像素子検査用チャートに導き、固体撮像素子検査用チャ
ートをテレセントリックかつ均一に照明し、その像を投
影光学系によって固体撮像素子へ結像させる方法により
行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の固体撮
像素子の進歩に伴い、低価格化も進み、検査にも高いス
ループットが要求され、複数チップを一度に照明する検
査が要求されるようになってきた。
【0005】また、近年のデジタルカメラなどに用いる
光学系は、被写体の像がテレセントリックに固体撮像素
子へ結像するようにすると小型化が困難になるため、レ
ンズ系の射出瞳を像面(固体撮像素子)に近づけて小型
化している。
【0006】このような光学系にテレセントリックな固
体撮像素子を用いると、瞳の不一致により、周辺光量が
減少してしまう。そのため、射出瞳が像面に近い光学系
に合わせた固体撮像素子も製造されている。すなわち、
固体撮像素子に設けたマイクロレンズの働きにより、固
体撮像素子の入射瞳を固体撮像素子の近くに設け、レン
ズ系の射出瞳をこの入射瞳に一致させている。
【0007】テレセントリックな固体撮像素子に照明光
を当てて検査を行う場合には、複数チップを一度に照明
する場合でも、照明系をテレセントリックにして照明視
野を拡大するのみでよい。このような光学系は、前述の
検査用チャートを投影する光学系において、検査用チャ
ートを用いないで照明を行うことにより実現でき、検査
用チャートを投影して検査する装置と共用が可能であ
る。
【0008】しかし、近い射出瞳に合わせた固体撮像素
子の複数チップを一度に照明する場合には、テレセント
リックな照明光を用いると、射出瞳と入射瞳の不一致に
より、光のけられが起こり、結果的に各固体撮像素子の
各画素が一様に照明されないことになる。よって、検査
用チャートを投影して検査する装置と共用することがで
きない。
【0009】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、固体撮像素子をウエハの状態で検査する場
合に、検査用チャート等を投影して検査する装置と、複
数の固体撮像素子を一様に照明して検査する装置を共用
できる固体撮像素子照明光学系及び固体撮像素子照明装
置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、光源からの光により、照明光学系を介
して1次照明面を照明し、1次照明面の像を投影光学系
を介して2次照明面に結像させる機能を有する固体撮像
素子照明光学系であって、前記投影光学系と2次照明面
の間に、光を複数に分割し、分割した光の各々により、
2次照明面におかれた固体撮像素子を個別に1個ずつ照
明する分割照明光学系が挿入可能とされており、かつ、
当該分割照明光学系の射出瞳は、当該分割照明光学系中
か、当該分割照明光学系と2次照明面の間にあるように
されていることを特徴とする固体撮像素子照明光学系
(請求項1)である。
【0011】本手段においては、例えば検査用チャート
を用いた検査を行う場合には、1次照明面に検査用チャ
ートを配置し、分割照明光学系を挿入しないようにする
と、検査用チャートの像が2次照明面に置かれた固体撮
像素子面に結像するので、それにより解像度等の検査を
行うことができる。複数の固体撮像素子を同時に検査す
る場合には、それに合わせた検査用チャートのパターン
を形成すればよい。
【0012】一方、固体撮像素子の各画素の出力のばら
つき等を検査するために各固体撮像素子を照明する場合
には、1次照明面には何も置かず、分割照明光学系を挿
入する。すると、投影光学系を出た光が、分割照明光学
系により複数の光に分割され、分割された各々の光は、
それぞれ1個ずつの固体撮像素子を照明するので、複数
の固体撮像素子の検査を同時に行うことができる。
【0013】さらに、この分割照明光学系の射出瞳は、
当該分割照明光学系中か、当該分割照明光学系と2次照
明面の間にあるようにされているので、固体撮像素子の
入射瞳が固体撮像素子の近傍にあっても、後に述べるよ
うに、分割照明光学系の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳
を略一致させることが可能となる。よって、照明光がけ
られることが少なくなり、一様な照明が可能となる。
【0014】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、前記分割照明光学系の射出瞳
の位置が、照明される固体撮像素子の入射瞳の位置と略
一致していることを特徴とするもの(請求項2)であ
る。
【0015】本手段においては、分割照明光学系の射出
瞳と固体撮像素子の入射瞳が略一致しているので、照明
光がけられることが少なくなり、一様な照明が可能とな
る。略一致とは、設計上の制約や製作上の誤差等に起因
して、固体撮像素子への照明の一様性の精度に問題のな
らない程度の不一致があってもよいことを意味する。
【0016】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段又は第2の手段であって、前記分割照明
光学系の、2次照明面と共約な位置に、絞りを備えたこ
とを特徴とするもの(請求項3)である。
【0017】設けられた絞りは、2次照明面と共約な位
置に配置されるので、視野絞りの役割を果たす。よっ
て、分割された光の各々が照明する領域を決定すること
ができるので、これを調整すれば、例えば、一つの照明
光が1つの固体撮像素子のみを照明し、他の固体撮像素
子を照明しないようにすることができる。
【0018】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、前
記分割照明光学系の射出瞳と共約な位置に、光の拡散板
を備えたことを特徴とするもの(請求項4)である。
【0019】光の拡散板とは、例えば磨りガラスのよう
に、光の射出方向をランダムにするものである。本手段
においては、光の拡散板が分割照明光学系の射出瞳と共
約な位置に設けられているので、光源からの光が十分な
拡散光でない場合であっても、分割照明光学系から出た
光を、その射出方向がランダムな光とすることができ
る。よって、例えば、固体撮像素子の入射瞳を分割照明
光学系の射出瞳位置とすれば、固体撮像素子に入射方向
がランダムな光を入射させることができる。
【0020】前記課題を解決するための第5の手段は、
固体撮像素子を照明して、その出力特性を検査するため
に用いられる固体撮像素子照明装置であって、前記第1
の手段から第4の手段のうちいずれかの固体撮像素子照
明光学系を備えたことを特徴とする固体撮像素子照明装
置(請求項5)である。
【0021】本手段によれば、検査用チャート等による
検査を行う装置を用いて固体撮像装置を照明することが
でき、しかも、複数の固体撮像素子を個別に、かつ同時
に照明することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態
の第1の例である固体撮像素子照明装置の光学系のレイ
アウトを示す概要図である。
【0023】光源1からの光束をリレーレンズ2でイン
テグレータ4へリレーし、コンデンサレンズ5で一次照
明面6を均一でテレセントリックに照明する。そして、
一次照明面6の像を投影レンズ7で被検査面(2次照明
面)10へテレセントリックに投影する。1次照明面6
に検査用チャートを配置することにより、この検査用チ
ャートの像を被検査面10に置かれた固体撮像素子上に
結像させて検査を行うことができる。
【0024】照明面アダプタ部20は、この光学系中に
挿脱可能で、検査用チャートを被検査面へ投影する場合
は待避している。このとき、被検査面11への照明視野
が広ければ、図では2つのパターンを有する検査用チャ
ートを被検査面である2チップの固体撮像素子へ投影
し、検査が行われる(実際には2次元方向に形成された
複数のパターンを用いることにより、一度に多数の固体
撮像素子の検査を行うことができる)。なお、3は、挿
脱可能な複数の熱線カットフィルタやNDフィルタやカ
ラーフィルタである。
【0025】検査用チャートも挿脱可能で、近い射出瞳
に対応した複数の固体撮像素子を照明するときは、検査
用チャートを待避させ、アダプタ部20を挿入する。ア
ダプタ部20には、拡散板8が設けられ、投影レンズ7
からテレセントリックに照明されてくる光束から拡散板
8で2次光源をつくる。そして、レンズ9で、拡散板8
からの光をリレーし、被検査面10を照明する。
【0026】図1に示すアダプタ部20の光学系の例
を、図3を用いて詳しく説明する。拡散板8の裏面には
絞り30、36が設けられ、この例では2つの開口部が
形成されて、2つの2次光源が形成されるようになって
いる。実際には、この開口部は2次元的に複数設けら
れ、多数の2次光源が形成されるようにされている。絞
り30、36からの光をレンズ31、33でリレーして
2つの射出瞳34,37を形成する。そして固体撮像素
子35、38を照明する。絞り30、36の大きさ、あ
るいはレンズ31、33のリレー倍率を適当に選ぶと、
射出瞳34、37の直径φを設定でき、射出瞳から固体
撮像素子までの距離をLとすると、 F=L/φ なるF値で固体撮像素子を照明して検査を行うことがで
きる。
【0027】図3からわかるように拡散板からの光束は
絞り32で制限され、レンズ系を用いず、射出瞳34,
37の位置に拡散板8と絞り30,36を直接配置する
場合より各々の光学系の照明範囲は小さく、固体撮像素
子以外の余分な照明を行わないようにすることができ
る。固体撮像素子35、38の入射瞳位置と射出瞳3
4、37の位置をそれぞれ一致させておくことにより、
2次光源からの光がけらることがなくなり、一様照明を
行うことができる。
【0028】図2は、本発明の実施の形態の第2の例で
ある固体撮像素子照明装置の光学系のレイアウトを示す
概要図である。この実施の形態は、前記第1の実施の形
態とは、拡散板8とレンズ系9の間に絞り11が配置さ
れてことのみが異なっているので、図1に示された構成
要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その同じ部
分の作用については説明を省略する。絞り11は、投影
レンズ7に対して、被検査面10と共役とされているの
で視野絞りの役割を果たす。そして、その視野の範囲
を、その絞りを通過する光が、隣の固体撮像素子を照明
しない範囲としている。
【0029】図2に示すアダプタ部20の光学系の例
を、図4を用いて説明する。図3に示した光学系と図4
に示す光学系は、絞り11が絞り30、36とレンズ3
1の間に設けられていることのみが異なっているので、
図3に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を
付して、その同じ部分の作用については説明を省略す
る。
【0030】図3に示す光学系では絞り32で各々の照
明視野をある程度制限していたが、図に示すように隣の
固体撮像素子を照明してしまう光線が存在することがあ
る。しかし図4のように適当な大きさの絞り11を、図
4に示したレンズ系に対して被検査面10と共約な位置
に挿入すると、視野絞りとなるので、その大きさを調整
することより、固体撮像素子35、38を完全に独立照
明することができ、隣の固体撮像素子を照明してしまう
光線がなくなる。固体撮像素子35、38と絞り9は、
図4に示したレンズ系に対して共役な位置となるので、
絞り9を通る光束は、図3にて各々の固体撮像素子を照
明していた光束を全て含み、固体撮像素子を損失なく照
明することができる。絞り9と固体撮像素子との間の倍
率を考慮して絞り9を設計すれば、被検査体である固体
撮像素子の大きさ、形に合わせた光束で照明できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像素子をウエハの状態で検査する場合に、検査用
チャート等を投影して検査する装置と、複数の固体撮像
素子を一様に照明して検査する装置を共用できる固体撮
像素子照明光学系及び固体撮像素子照明装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例である固体撮像
素子照明装置の光学系のレイアウトを示す概要図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態の第2の例である固体撮像
素子照明装置の光学系のレイアウトを示す概要図であ
る。
【図3】図1に示すアダプタ部20の光学系の例を示す
概要図である。
【図4】図2に示すアダプタ部20の光学系の例を示す
概要図である。
【符号の説明】
1…光源、2…照明リレーレンズ、3…フィルタ類、4
…インテグレータ、5…コンデンサレンズ、6…一次照
明面、7…投影レンズ、8…拡散板、9…レンズ、10
…被検査面、11…絞り、20…アダプタ部、30,3
6…絞り、31.33…レンズ、32…絞り、34,3
7…射出瞳、35,38…固体撮像素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G086 EE01 2H052 AA11 AB01 AB17 AC14 AC18 AC25 AC29 AD34 AD35 BA01 BA02 BA09 BA14 4M118 AA09 GD03 GD07 GD20 5C061 BB02 CC09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光により、照明光学系を介し
    て1次照明面を照明し、1次照明面の像を投影光学系を
    介して2次照明面に結像させる機能を有する固体撮像素
    子照明光学系であって、前記投影光学系と2次照明面の
    間に、光を複数に分割し、分割した光の各々により、2
    次照明面におかれた固体撮像素子を個別に1個ずつ照明
    する分割照明光学系が挿入可能とされており、かつ、当
    該分割照明光学系の射出瞳は、当該分割照明光学系中
    か、当該分割照明光学系と2次照明面の間にあるように
    されていることを特徴とする固体撮像素子照明光学系。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像素子照明光学
    系であって、前記分割照明光学系の射出瞳の位置が、照
    明される固体撮像素子の入射瞳の位置と略一致している
    ことを特徴とする固体撮像素子照明光学系。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の固体撮像
    素子照明光学系であって、前記分割照明光学系の、2次
    照明面と共約な位置に、絞りを備えたことを特徴とする
    固体撮像素子照明光学系。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のうちいずれか1
    項に記載の固体撮像素子照明光学系であって、前記分割
    照明光学系の射出瞳と共約な位置に、光の拡散板を備え
    たことを特徴とする固体撮像素子照明光学系。
  5. 【請求項5】 固体撮像素子を照明して、その出力特性
    を検査するために用いられる固体撮像素子照明装置であ
    って、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載
    の固体撮像素子照明光学系を備えたことを特徴とする固
    体撮像素子照明装置。
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