(57)【要約】【課題】低コストでかつ簡易に対象物を複数方向から撮像することが可能な撮像レンズを提供する。【解決手段】対象物１を撮像手段７で撮像するために用いる撮像レンズ７であって、レンズ本体１２の対象物１側の面に平坦面部１３を設けると共に、平坦面部１３とは反対側の撮像手段７側の面に凸面部１８を設け、凸面部１８は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面１９を有し、平坦面部１３に入射した光が複数の傾斜面１９から互いに平行に出射されるように構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、
レンズ本体の前記対象物側の面に平坦面部を設けると共に、
前記平坦面部とは反対側の前記撮像手段側の面に凸面部を設け、
前記凸面部は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、
前記平坦面部に入射した光が前記複数の傾斜面から互いに平行に出射されるように構成したことを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
前記凸面部の中央に、前記平坦面部と平行な中央平坦面部を設けた請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記凸面部の中央から前記平坦面部の中央へ貫通する貫通孔を形成した請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記貫通孔を、前記凸面部から前記平坦面部に向かって縮径させた請求項３に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
撮像レンズと、前記撮像レンズを介して対象物を撮像する撮像手段とを備える撮像装置であって、
前記撮像レンズとして、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとした請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像レンズ又は前記対象物を、前記凸面部の中央を通り、かつ、前記撮像手段の撮像方向と平行な軸線回りに回転させて撮像方向を変更可能に構成した請求項５又は６に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズ、及び撮像レンズを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウェハに生じた微小な割れ（以下、クラックという）の有無を検査するために用いられる検査装置が知られている（特許文献１参照）。この種の検査装置では、一般に、半導体ウェハに赤外線光を照射し、その透過光をカメラで受光して、モニタ上に赤外線像として表示する。このとき、半導体ウェハの撮像範囲内にクラックがあると、モニタ上の画像において、クラックの部分が影として映し出される。
【０００３】
ところが、半導体ウェハを一方向のみから撮像する場合、図２４に示すように、クラックＣがカメラの撮像方向Ｄに対して略平行を成すように形成されていると、モニタに表示されるクラックの影は非常に細くなるので（撮像幅ＺはクラックＣの幅Ｗと同じ１μｍ程度となるので）、クラックの発見が困難となり、クラックを見逃す虞がある。
【０００４】
そのため、従来、クラックを発見しやすくするために、カメラの向きや半導体ウェハの向きを変えることで半導体ウェハを複数方向から撮像する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８４１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カメラや半導体ウェハの向きを変更可能に構成すると、構造が複雑化するといった問題がある。また、カメラを複数台設置する方法もあるが、この場合、高コスト化するといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、低コストでかつ簡易に対象物を複数方向から撮像することが可能な撮像レンズ、及びその撮像レンズを備えた撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、レンズ本体の前記対象物側の面に平坦面部を設けると共に、前記平坦面部とは反対側の前記撮像手段側の面に凸面部を設け、前記凸面部は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、前記平坦面部に入射した光が前記複数の傾斜面から互いに平行に出射されるように構成したものである。
【０００９】
請求項１に記載の撮像レンズを用いることで、対象物側の平坦面部から入射した光を、反対側の凸面部が有する複数の傾斜面から互いに平行に出射することができるので、対象物を複数方向から同時に撮像することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像レンズにおいて、前記凸面部の中央に、前記平坦面部と平行な中央平坦面部を設けたものである。
【００１１】
凸面部の中央に平坦面部と平行な中央平坦面部を設けることで、当該中央平面部を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の撮像レンズにおいて、前記凸面部の中央から前記平坦面部の中央へ貫通する貫通孔を形成したものである。
【００１３】
凸面部の中央から平坦面部の中央へ貫通する貫通孔を形成することで、当該貫通孔を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。また、この場合、加工がし易く、製造コストの低減を図れる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３に記載の撮像レンズにおいて、前記貫通孔を、前記凸面部から前記平坦面部に向かって縮径させたものである。
【００１５】
貫通孔を凸面部から平坦面部に向かって縮径させることで、傾斜面を介して撮像できる範囲を大きく確保することが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、撮像レンズと、前記撮像レンズを介して対象物の表面を撮像する撮像手段とを備える撮像装置であって、前記撮像レンズとして、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズを備えたものである。
【００１７】
撮像装置が請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像レンズを備えることで、対象物を複数方向から同時に撮像することができるようになる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとしたものである。
【００１９】
撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとすることで、画像処理に適したものとなる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の撮像装置において、前記撮像レンズ又は前記対象物を、前記凸面部の中央を通り、かつ、前記撮像手段の撮像方向と平行な軸線回りに回転させて撮像方向を変更可能に構成したものである。
【００２１】
撮像レンズ又は対象物を、前記軸線回りに回転させることで、傾斜面の数を増やすことなく、より多方向からの撮像が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡単に対象物を複数の方向から同時に撮像することができるようになる。これにより、複数の撮像手段を設置したり、撮像手段や対象物の向きを変えたりする必要がないので、構成の簡素化と低コスト化を図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る撮像装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の撮像レンズの斜視図である。
【図３】第１実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
【図４】第１実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す図である。
【図５】第１実施形態の撮像レンズを用いて撮像する場合の光路差を示す図である。
【図６】第１実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。
【図７】第１実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。
【図８】凸面部を六角錐状に形成した場合のモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す図である。
【図９】凸面部を角錐以外の形状に形成した例を示す図である。
【図１０】図９に示す撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す図である。
【図１１】第１実施形態の撮像レンズの変形例を示す図である。
【図１２】撮像レンズを回転可能に構成した例を示す図である。
【図１３】第１実施形態の撮像レンズにおいて、凸面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の撮像レンズの斜視図である。
【図１５】凸面部を角錐台以外の形状に形成した例を示す図である。
【図１６】第２実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
【図１７】第２実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す図である。
【図１８】第２実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。
【図１９】第２実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。
【図２０】第２実施形態の撮像レンズにおいて、凸面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す図である。
【図２１】本発明の第３実施形態の撮像レンズの斜視図である。
【図２２】第３実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
【図２３】貫通孔を縮径させた例を示す図である。
【図２４】従来の半導体ウェハ検査装置を用いた検査方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の一形態である検査装置の概略構成図である。
図１に示す検査装置は、半導体ウェハ１を支持する支持部材としての可動台２と、半導体ウェハ１に赤外線光を照射する赤外線照射手段３と、半導体ウェハ１の赤外線像を撮像する撮像装置４と、撮像した赤外線像を表示するモニタ５とを備える。
【００２６】
可動台２は、図示しない移動機構によって、水平方向及び鉛直方向に移動可能に構成されており、半導体ウェハ１を適切な位置に配設できるようになっている。可動台２の下方には、赤外線照射手段３が配設されており、赤外線照射手段３から上方へ向けて赤外線が照射されるようになっている。赤外線照射手段３としては、ハロゲンランプ等の公知の赤外線光源から任意に選択したものを適用可能である。
【００２７】
撮像装置４は、撮像手段としてカメラ６と、半導体ウェハ１とカメラ６の間に介在する撮像レンズ７とを備えている。カメラ６は、カメラ本体８と、カメラ本体８に取り付けられたレンズ鏡筒９とを備える。カメラ本体８内には、光学系を介して形成される像を電気信号に変換する撮像素子１０が設けられている。また、レンズ鏡筒９内には、テレセントリック光学系であるテレセントリックレンズ１１が設けてある。
【００２８】
ここで、テレセントリック光学系とは、主光線がレンズ光軸に対して平行となるように設計された光学系であり、特に画像処理に最適な光学系である。テレセントリック光学系には、物体側にのみ主光線がレンズ光軸と平行となる物体側テレセントリック光学系と、像側にのみ主光線がレンズ光軸と平行となる像側テレセントリック光学系と、物体側と像側との両方で主光線がレンズ光軸と平行となる両側テレセントリック光学系がある。そのうち、ここでは、少なくとも物体側に主光線がレンズ光軸と平行となるテレセントリック光学系、すなわち、物体側テレセントリック光学系又は両側テレセントリック光学系を用いる。
【００２９】
赤外線照射手段３から半導体ウェハ１へ赤外線光を照射すると、その赤外線光は半導体ウェハ１を透過し、撮像レンズ７、テレセントリックレンズ１１を介して、撮像素子１０に半導体ウェハ１の赤外線像が形成される。そして、この赤外線像を、撮像素子１０によって電気信号に変換してモニタ５へと送り、モニタ５で電気信号に基づき半導体ウェハ１の赤外線像がコントラスト画像として表示されるようになっている。
【００３０】
図２は、上記検査装置に用いられる撮像レンズの斜視図である。
以下、図２に基づいて、本発明の第１実施形態の撮像レンズの構成について説明する。
【００３１】
図２に示すように、第１実施形態の撮像レンズ７は、透光性部材から成るレンズ本体１２を有する。このレンズ本体１２の半導体ウェハ１側に配設される面（図の下面）は、平坦面部１３となっている。一方、平坦面部１３とは反対側のカメラ６側に配設される面（図の上面）は、凸面部１８となっている。
【００３２】
図２に示す構成では、凸面部１８は、４つの三角形状の傾斜面１９を有する四角錐状に形成されている。各傾斜面１９は、凸面部１８の中央に向かってレンズ本体１２から突出するように配設されると共に互いに異なる向きに傾斜している。
【００３３】
図３は、第１実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図３に示すように、半導体ウェハ１を透過した赤外線光は、撮像レンズ７の平坦面部１３に入射すると、平坦面部１３を境界に屈折し、さらに反対側の凸面部１８の各傾斜面１９で屈折して出射される。このとき、各傾斜面１９から出射される赤外線光は、カメラ６の方向へ向かって互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ１１に入射し、撮像素子１０を介してモニタ５に赤外線像として表示される。
【００３４】
図４に、第１実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
図４に示すように、モニタの画面には、三角形状の４つの表示区画Ｈ１〜Ｈ４があり、表示区画Ｈ１〜Ｈ４ごとに半導体ウェハの画像Ｐ１〜Ｐ４が表示される。これらの画像Ｐ１〜Ｐ４は、撮像レンズが有する４つの傾斜面を介して半導体ウェハを斜め上方から撮像したものである。このように、４つの傾斜面を有する撮像レンズを介して半導体ウェハを撮像することで、半導体ウェハを異なる４方向から同時に撮像することができる。なお、図４において、各画像Ｐ１〜Ｐ４中の丸印示した部分ｅ１〜ｅ４は、各画像Ｐ１〜Ｐ４中の同じ箇所を示している。
【００３５】
図５は、第１実施形態の撮像レンズを用いて撮像する場合の光路差を示す図である。
第１実施形態の撮像レンズを用いた場合、半導体ウェハ１の一端部を透過する透過光Ｌ１と反対側の端部を透過する透過光Ｌ２との光路差ΔＩは、図５において、透過光Ｌ１とＬ２が撮像レンズ７に入射してから出射するまでの光路差をＩｂ、透過光Ｌ１とＬ２が撮像レンズ７を出射してからカメラ６に入射するまでの光路差をＩａとすると、下記式（１）で表される。なお、図５に示す透過光Ｌ１，Ｌ２の各光路において、同じ符号ｃ，ｄ，ｅの部分は同じ光路長の部分を示している。
【００３６】
ΔＩ＝Ｉｂ−Ｉａ・・・式（１）
【００３７】
このように、第１実施形態の撮像レンズを用いた場合、光路差ΔＩは、透過光Ｌ１とＬ２が撮像レンズ７に入射してから出射するまでの光路差Ｉｂと、透過光Ｌ１とＬ２が撮像レンズ７を出射してからカメラ６に入射するまでの光路差Ｉａとの差分によって得られる。
【００３８】
また、図５において、撮像レンズ７の平坦面部１３に対して垂直な線と各透過光Ｌ１，Ｌ２が撮像レンズ７を透過する際の光軸とが成す角をθとすると、上記光路差ΔＩを、下記式（２）で表すことも可能である。
【００３９】
ΔＩ＝（１／ｃｏｓθ−１）Ｉｂ・・・式（２）
【００４０】
また、上記光路差ΔＩは、角度θが小さいほど、すなわち、撮像レンズ７の屈折率が小さいほど小さくなるので、像のボケを抑制することができる。
【００４１】
また、第１実施形態の撮像レンズを用いた構成においては、以下のような特性がある。
図６は、第１実施形態の撮像レンズを透過する光の光路を示す図であり、この図において、符号Ｑ１〜Ｑ３は、半導体ウェハ１上の任意に選択した撮像点、符号ｓ１〜ｓ３及び符号ｔ１〜ｔ３は、それぞれ前記撮像点Ｑ１〜Ｑ３からの光が撮像レンズ７の各傾斜面１９を通過して出射する出射点を示す。
【００４２】
ここで、図６において、各出射点ｓ１〜ｓ３、ｔ１〜ｔ３間の距離を、それぞれＡとＢ、ａとｂとすると、各出射点間の距離ＡとＢ、ａとｂの関係は、撮像レンズ７に対する半導体ウェハ１の向きにかかわらず一定となる。すなわち、Ａ：Ｂ＝ａ：ｂとなる。このように、第１実施形態の撮像レンズを用いた構成では、撮像レンズ７に対する半導体ウェハ１の向きにかかわらず、各出射点間の距離の関係が一定となるので、各傾斜面１９を介して撮像された各画像の位置関係を対応させて容易に把握することが可能である。このため、各画像上の位置を対応させるために行う計算も非常に簡単なものとなる。
【００４３】
また、特に、撮像レンズ７が偶数個の傾斜面１９を有する構成においては、互いに対向する傾斜面１９を介して表示される画像間において、さらに以下のような特性がある。
例えば、４つの傾斜面１９を有するタイプを例に説明すると、図７において、互いに対向する傾斜面１９を介して表示される画像のうち、図の左右に対向して並ぶ画像Ｐ１，Ｐ３上の同一箇所ｅ１，ｅ３は、各画像表示区画Ｇ１，Ｇ３の対称軸となる仮想線Ｙに対して直交する同一直線Ｍ上に配設される。同様に、図の上下に対向して並ぶ画像Ｐ２，Ｐ４間においては、それぞれの同一箇所ｅ２，ｅ４が、各画像表示区画Ｇ２，Ｇ４の対称軸となる仮想線Ｘに対して直交する同一直線Ｎ上に配設される。また、図示省略するが、その他の偶数個の傾斜面１９を有する構成においても同様となる。このように、互いに対向する傾斜面１９を介して表示される画像間において、同一箇所が所定の直線上に配設される特性に基づいて、各画像上の位置の特定を行うことも可能である。
【００４４】
上述の実施形態では、凸面部１８を四角錐状に形成したものであったが、凸面部１８の形状はこれに限定されるものではない。三角錐状やその他の多角錐状に形成してもよい。
【００４５】
図８に、凸面部を六角錐状に形成した場合のモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
この場合、凸面部１８を構成する傾斜面１９は６つ設けられているので、モニタの画面には、半導体ウェハを６方向から撮像した６つの画像Ｐ１〜Ｐ６が表示される。また、図示省略するが、凸面部１８をその他の多角錐状に形成した場合も同様に、その凸面部１８が有する傾斜面１９の数に応じて複数の画像が表示される。
【００４６】
また、凸面部１８を角錐以外の形状に形成してもよい。
例えば、図９に示すように、凸面部１８が、その両端側から中間部に向かってレンズ本体１２から突出するように傾斜する一対の傾斜面１９を有するように構成してもよい。この場合、各傾斜面１９を通して撮像される画像は、図１０に示すようなものとなる。
【００４７】
また、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、角柱状の部材（直方体）や円柱の部材を、その側面の途中から一端に向かって複数回カットし、角錐状のカット面を形成することにより、第１実施形態の撮像レンズ７を作成してもよい。
【００４８】
ところで、凸面部１８が有する傾斜面１９の数は、多い方がより多方向からの撮像が可能となる。しかしながら、傾斜面１９の数を増やすにも限界がある。また、傾斜面１９の数を多くすると、反対に傾斜面１９ごとに対応した各表示区画の範囲が小さくなったり、カメラ６の画素数が決まっている場合は、各画像表示区画に割り当てられる画素数が相対的に減って、解像度が低くなったりする。
【００４９】
そこで、図１２に示すように、撮像レンズ７を、凸面部１８の中央を通り、かつ、カメラ６の撮像方向（又は撮像レンズ７からカメラ６への光の射出方向）と平行な軸線Ｒ回りに回転させることで、傾斜面１９の数を増やすことなく、より多方向からの撮像が可能となる。
【００５０】
半導体ウェハ１を全周方向から撮像したい場合、撮像レンズ７を例えば３６０°回転させればよい。ただし、必ずしも撮像レンズ７を３６０°回転させる必要はない。具体的には、ｎ個の傾斜面１９を有する凸面部１８の場合、回転させる角度は３６０°／ｎだけでよい。例えば、４つの傾斜面１９を有する四角錐状の凸面部１８の場合、３６０°／４＝９０°だけ撮像レンズ７を回転させればよい。すなわち、４つの傾斜面１９によって４等分された視野をそれぞれ９０°回転させることで、４×９０°＝３６０°の撮像が可能となる。
【００５１】
また、上記とは反対に、撮像レンズ７を固定し、半導体ウェハ１を上記軸線Ｒ回りに回転させたり、あるいは、撮像レンズ７と半導体ウェハ１の双方を回転させたりしても、同様に全周方向からの撮像が可能である。また、撮像レンズ７と一緒にカメラ６を回転させたりしてもよい。また、３６０°全周からの画像を得る必要がない場合は、適宜回転角度を設定すればよい。
【００５２】
図１３に、第１実施形態の撮像レンズにおいて、凸面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す。
なお、図１３（ａ）〜（ｇ）の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
【００５３】
図１３において、（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、凸面部に互いに対向する２つの傾斜面を設けることで、表示区画を２つ形成したものであるが、それぞれ表示区画の形状が異なる。具体的には、（ａ）では、四角形を成す表示画面全体を、その一対の対辺の中間部を通る線分で分割することで、四角形の表示区画を２つ形成している。一方、（ｂ）では、同様の表示画面全体を、１つの対角線で分割することで、三角形の表示区画を２つ形成している。
【００５４】
（ａ）と（ｂ）を比較すると、（ｂ）の方が（ａ）よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。これに対し、（ａ）は（ｂ）よりも撮像レンズの形状が簡単になるため、製造上有利となる。
【００５５】
また、（ｃ）と（ｄ）は、それぞれ、凸面部を四角錐状に形成することで、表示区画を４つ形成したものである。しかし、互いに表示区画の形状が異なっている。具体的には、（ｃ）では、表示画面全体を、その二対の対辺の中間部を通る２線分で分割することで、四角形の表示区画を４つ形成している。一方、（ｄ）では、表示画面全体を、２つの対角線で分割することで、三角形の表示区画を４つ形成している。
【００５６】
（ｃ）と（ｄ）を比較すると、（ｃ）の方が（ｄ）よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。これに対し、（ｄ）は（ｃ）よりも撮像レンズの形状が簡単になるため、製造上有利となる。
【００５７】
また、（ｅ）は、凸面部を六角錐状に形成し、表示区画を６つ形成したものであり、（ｆ）は、凸面部を八角錐状に形成し、表示区画を８つ形成したものである。このように、傾斜面の数を増やすと撮像できる方向は増加するが、表示区画当たりの面積が小さくなるため、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も小さくなる傾向にある。
【００５８】
また、（ｇ）は、凸面部を三角錐状に形成し、表示区画を３つ形成したものである。この場合、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保することができる。ただし、この例のように平面視したときに四角形などの偶数個の辺から成るレンズ本体に対して三角錐や互角錐などの奇数個の傾斜面を形成する場合は、形状が複雑化するためレンズ形成に手間がかかる。
【００５９】
上記のように、モニタ画面上の表示区画の大きさや形状は、レンズ本体に形成する傾斜面の数や配置の仕方によって異なる。これに応じて、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も異なるので、撮像対象物の種類や撮像の目的などに応じて適した撮像レンズを選択することが好ましい。
【００６０】
図１４は、本発明の第２実施形態の撮像レンズの斜視図である。
図１４に示す撮像レンズ７は、上述の第１実施形態の撮像レンズ７と比較して、凸面部１８の形状が異なる。具体的に、図１４に示す撮像レンズ７の凸面部１８には、その中央に半導体ウェハ１側の平坦面部１３と平行な中央平坦面部２０が設けられている。そして、この中央平坦面部２０の周囲に、中央平坦面部２０に向かってレンズ本体１２から突出するように傾斜する複数の傾斜面１９が設けられている。ここでは、凸面部１８が、全体として四角錐台状に形成されているが、その他の角錐台状に形成することも可能である。また、図１５に示すように、互いに対向する２つの傾斜面１９を有する構成において、各傾斜面１９の間に中央平坦面部２０を形成することも可能である。
【００６１】
図１６は、第２実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図１６に示すように、半導体ウェハ１を透過した赤外線光は、撮像レンズ７の平坦面部１３から入射し、凸面部１８が有する各傾斜面１９と中央平坦面部２０から出射する。このとき、各傾斜面１９から出射する赤外線光は屈折し、中央平坦面部２０から出射する赤外線光は屈折せずに直進するが、各傾斜面１９及び中央平坦面部２０から出射する赤外線光は、それぞれ、カメラ６の方向へ向かって互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ１１に入射し、撮像素子１０を介してモニタ５に赤外線像として表示される。
【００６２】
図１７に、第２実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
ここでは、四角錐台状の凸面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像と、六角錐台状の凸面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像とを示している。
【００６３】
図１７（ａ）に示すように、四角錐台状の凸面部を有する撮像レンズを用いた場合は、モニタの画面には、中央にある四角形状の表示区画Ｈ５と、その周囲にある台形状の４つの表示区画Ｈ１〜Ｈ４に、それぞれ、半導体ウェハの画像Ｐ１〜Ｐ５が表示される。周囲の４つの表示区画Ｈ１〜Ｈ４に表示された各画像Ｐ１〜Ｐ４は、半導体ウェハを各傾斜面を介して斜め上方から撮像したものであり、中央の表示区画Ｈ５に表示された画像Ｐ５は、半導体ウェハを上記中央平坦面部を介して鉛直上方（撮像手段の撮像方向と平行な方向）から撮像したものである。
【００６４】
また、図１７（ｂ）に示すように、六角錐台状の凸面部を有する撮像レンズを用いた場合は、中央にある六角形状の表示区画Ｈ７と、その周囲にある台形状又は五角形状の６つの表示区画Ｈ１〜Ｈ６に、それぞれ、半導体ウェハの画像Ｐ１〜Ｐ７が表示される。この場合も、周囲の６つの表示区画Ｈ１〜Ｈ６に表示された各画像Ｐ１〜Ｐ６は、半導体ウェハを各傾斜面を介して斜め上方から撮像したものであり、中央の表示区画Ｈ７に表示された画像Ｐ７は、半導体ウェハを上記中央平坦面部を介して鉛直上方から撮像したものである。なお、図１７において、各画像Ｐ１〜Ｐ７中の丸印示した部分ｅ１〜ｅ７は、各画像Ｐ１〜Ｐ７中の同じ箇所を示している。
【００６５】
このように、第２実施形態の撮像レンズを用いた場合は、複数の傾斜面を介して半導体ウェハを斜め上方から撮像した画像に加え、中央平坦面部を介して半導体ウェハを鉛直上方から撮像した画像が同時に得ることが可能である。また、第２実施形態の構成によれば、中央平坦面部を介して画像を得ることで、表示画面の中央近傍を有効活用することができるようになる。
【００６６】
また、第２実施形態の撮像レンズにおいては、以下のような特性がある。
図１８において、中央平坦面部を介して撮像される画像Ｐ７と、複数の傾斜面のうちの１つを介して撮像される画像Ｐ１とを例に説明すると、これらの画像Ｐ１，Ｐ７上の同一箇所ｅ１，ｅ７は、これらの画像Ｐ１，Ｐ７を表示する表示区画Ｈ１，Ｈ７間の境界線に対して直交する同一直線Ｋ上に配設される。また、この関係は、中央平坦面部２０と全ての傾斜面１９との間において成立し、傾斜面１９の数が偶数であるか奇数であるかに限らず成立する。
【００６７】
さらに、撮像レンズ７が偶数個の傾斜面１９を有する構成においては、図７で説明したのと同様に、互いに対向する傾斜面１９を介して表示される画像間において、同一箇所が所定の直線上に配設される特性がある。このように、第２実施形態の撮像レンズが有する特性に基づき、各画像上の位置の特定を行うことが可能である。
【００６８】
また、図１９に示すように、第２実施形態の撮像レンズにおいても、撮像レンズ７に対する半導体ウェハ１の向きにかかわらず、傾斜面１９及び中央平坦面部２０から出射される各出射点間の距離の関係が一定となる。すなわち、図１９において、半導体ウェハ１上の任意に選択した撮像点Ｑ１〜Ｑ３からの光が撮像レンズ７の各傾斜面１９及び中央平坦面部２０を通過して出射する出射点を、それぞれ、符号ｓ１〜ｓ３、符号ｔ１〜ｔ３及び符号ｕ１〜ｕ３で示し、各出射点ｓ１〜ｓ３、ｔ１〜ｔ３、ｕ１〜ｕ３間の距離を、それぞれＡとＢ、ａとｂ、αとβとすると、Ａ：Ｂ＝ａ：ｂ＝α：βの関係となる。従って、第２実施形態の撮像レンズを用いて撮像した場合も、上記第１実施形態と同様に、この対応関係を利用することで、簡単な計算で各画像上の位置を対応させて特定することが可能である。
【００６９】
また、図示省略するが、第２実施形態の撮像レンズを用いた構成において、上記第１実施形態と同様に、撮像レンズ７と半導体ウェハ１の少なくとも一方を回転させて、撮像可能な範囲を対象物の周方向に拡大することも可能である。
【００７０】
図２０に、第２実施形態の撮像レンズにおいて、凸面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す。
なお、図２０（ａ）〜（ｇ）の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
【００７１】
図２０において、（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、中央平坦面部の両側に傾斜面を設けることで、表示区画を３つ形成したものであるが、互いに表示区画の形状が異なる。具体的には、（ａ）では、四角形を成す表示画面全体を、その一対の対辺に直交する２線分で分割することで、長方形の表示区画を３つ形成している。一方、（ｂ）では、同様の表示画面全体を、対角線と平行な２線分で分割することで、三角形の表示区画を２つと、長六角形の表示区画を１つ形成している。
【００７２】
（ａ）と（ｂ）を比較すると、（ｂ）の方が（ａ）よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。ただし、（ａ）（ｂ）の例では、いずれも、長く延びた表示区画を有しているので、特に撮像レンズを回転させたときに表示区画全体を有効活用するのが難しい。
【００７３】
また、（ｃ）と（ｄ）は、それぞれ、凸面部を四角錐台状に形成することで、表示区画を５つ形成したものであるが、（ｃ）では、表示画面全体を、その中央に配設された四角形と、その四角形の各頂点から表示画面の各辺の中間部に向かってひいた線分によって分割することで、５つの表示区画を形成している。一方、（ｄ）では、表示画面全体を、その中央に配設された四角形と、その四角形の各頂点から表示画面の各頂点に向かってひいた線分によって分割することで、表示区画を５つ形成している。
【００７４】
（ｃ）と（ｄ）を比較すると、（ｃ）の方が（ｄ）よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。
【００７５】
また、（ｅ）は、凸面部を六角錐台状に形成し、表示区画を７つ形成したものであり、（ｆ）は、凸面部を八角錐台状に形成し、表示区画を９つ形成したものである。このように、傾斜面の数を増やすと撮像できる方向は増加するが、表示区画当たりの面積が小さくなるため、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も小さくなる傾向にある。
【００７６】
また、（ｇ）は、凸面部を三角錐台状に形成し、表示区画を４つ形成したものである。この場合、表示画面全体における回転時の最大有効表示範囲の割合が少なくなるので非効率である。
【００７７】
図２１は、本発明の第３実施形態の撮像レンズの斜視図である。
この実施形態では、撮像レンズ７に、凸面部１８の中央から平坦面部１３の中央へ貫通する貫通孔１７が形成されている。そして、貫通孔１７の周囲に、異なる向きに傾斜する複数の傾斜面１９が形成されている。ここでは、凸面部１８が４つの傾斜面１９を有する構成であるが、傾斜面１９の数を２又は３、あるいは５以上とすることも可能である。また、貫通孔１７の断面形状も四角形に限らず、その他の多角形に形成することもできる。
【００７８】
図２２は、第３実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図２２に示すように、第３実施形態の撮像レンズの透過光路は、基本的に、図１６に示す第２実施形態の撮像レンズの透過光路と同様である。異なる点は、第２実施形態では、撮像レンズ７の中央部（中央平坦面部２０）を通過する光がレンズ内を直進するのに対し、第３実施形態では、撮像レンズ７の中央部を通過する光がレンズのない空間部（貫通孔１７）を直進する点である。ただし、いずれの場合も透過光路は同じとなるので、モニタに表示される画像も同様となる。
【００７９】
従って、第３実施形態の撮像レンズを用いた場合も、第２実施形態と同様に、半導体ウェハを、複数の斜め上方向からと鉛直上方（撮像手段の撮像方向と平行な方向）から同時に撮像することが可能である。また、第３実施形態においても、各画像間の位置関係や撮像範囲に関して、第２実施形態と同様の特性を有している。
【００８０】
このように、第３実施形態の撮像レンズと第２実施形態の撮像レンズは、対象物を斜め上方と鉛直上方から撮像できる点で同様であるが、製造容易性の点では第３実施形態の構成の方が有利である。すなわち、第２実施形態の撮像レンズは、凸面部１８の中央に中央平坦面部２０を形成しなければならないため、加工が面倒である。また、中央平坦面部２０は反対側の平坦面部１３と平行を成すように配設される必要があるため、中央平坦面部２０を精度良く加工することが求められる。これに対し、第３実施形態の撮像レンズの場合は、凸面部１８の中央に貫通孔１７を形成するだけでよいので、加工がし易く、製造コストを低減できる利点がある。
【００８１】
また、図示省略するが、第３実施形態の撮像レンズを用いた構成においても、上記第各実施形態と同様に、撮像レンズ７と半導体ウェハ１の少なくとも一方を回転させるようにしてもよい。
【００８２】
また、図２３に示すように、貫通孔１７を、上方の凸面部１８から下方の平坦面部１３に向かって縮径させることで、図２２に示すように、貫通孔１７をストレート状に形成した場合に比べて、平坦面部１３の領域を増やすことができる。これにより、傾斜面１９を介して半導体ウェハ１を斜め方向から撮像できる範囲を大きく確保することができる。一方、半導体ウェハ１を鉛直上方から撮像できる範囲を大きく確保したい場合は、反対に、貫通孔１７をストレート状に形成すればよい。
【００８３】
以上のように、本発明によれば、半導体ウェハを、複数の方向から同時に撮像することができるので、半導体ウェハに生じるクラックの発見が容易となり、クラックの見逃しの虞を低減できる。また、半導体ウェハとカメラとの間に複数の傾斜面を有する撮像レンズを介するだけで、簡単に半導体ウェハを複数方向から撮像することができる。これにより、複数台のカメラを設置したり、カメラを回転させたりする必要がないので、構成の簡素化と低コスト化を図れるようになる。
【００８４】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
上述の実施形態では、半導体ウェハのクラックの有無を検査する検査装置に、本発明に係る撮像レンズを適用した場合を例に説明したが、半導体ウェハ以外の対象物の検査を行う装置にも本発明を適用することは可能である。また、撮像対象物は、半導体ウェハのような透光性ワークに限らず、非透光性のワークであってもよい。また、検査以外の目的、例えば観察や位置認識あるいは計測などの目的で用いられる撮像装置にも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１    半導体ウェハ（対象物）
４    撮像装置
６    カメラ（撮像手段）
７    撮像レンズ
１１  テレセントリックレンズ
１２  レンズ本体
１３  平坦面部
１７  貫通孔
１８  凸面部
１９  傾斜面
２０  中央平坦面部
【図１】
2014055891.tif 000003
【図２】
2014055891.tif 000004
【図３】
2014055891.tif 000005
【図４】
2014055891.tif 000006
【図５】
2014055891.tif 000007
【図６】
2014055891.tif 000008
【図７】
2014055891.tif 000009
【図８】
2014055891.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014055891.tif 000017
【図１６】
2014055891.tif 000018
【図１７】
2014055891.tif 000019
【図１８】
2014055891.tif 000020
【図１９】
2014055891.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2014055891.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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