(57)【要約】【課題】  検査対象の撮像素子に照射される照明光の分光特性の変化を補正することができる照明光学装置、検査装置、および光源装置を提供する。【解決手段】  光源１１を含み、光源の光を検査対象の撮像素子１０Ａに照射する照明光学系(１１,２Ａ,３Ａ,１４)と、撮像素子に照射される照明光学系からの照明光の一部を検知して、撮像素子に照射される照明光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段１３,１５,１６,１８と、モニタ手段によるモニタ結果に応じて、光源の分光特性を調整する調整手段１６,１９とを備える。【選択図】      図１
2006253201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を含み、前記光源の光を検査対象の撮像素子に照射する照明光学系と、
前記撮像素子に照射される前記照明光学系からの照明光の一部を検知して、前記撮像素子に照射される前記照明光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記照明光学系の分光特性の変動を抑制するように前記照明光学系を調整する調整手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記モニタ手段は、前記照明光の分光特性に対応する色温度と前記予め定めた分光特性に対応する色温度との差分を、前記相違としてモニタする
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記調整手段は、前記光源の分光特性に対応する色温度と前記光源に供給される電力との対応関係をテーブルとして記憶する記憶部を有し、該テーブルを参照して、前記光源の分光特性を調整する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の検査装置において、
基板を保持し、該基板上の前記撮像素子の回路の電極を介して、該撮像素子の出力信号を取り込む信号取込手段を備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
光源と、
前記光源からの光の光路上に配置された１つ以上の光学フィルタと、
前記光学フィルタからの光の一部を反射して他の一部を透過する光学部材と、
前記光学部材からの反射光と透過光のうち何れか一方を、照明光として検査対象の撮像素子に照射する照射手段と、
前記照明光として用いなかった前記反射光または前記透過光を検知して、前記撮像素子に照射される前記照明光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記光源の分光特性を調整する調整手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光を検知して、該光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記光源の分光特性を調整する調整手段とを備えた
ことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子の検査工程において、撮像素子を照明する検査装置、および光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の検査工程では、撮像素子に対して様々な分光特性の照明光を順に照射し、それぞれの照明条件下での応答が設計通りか否かの検査を行っている。また、照明光の分光特性の設定は、検査対象の撮像素子を照明する装置の光路上に光学フィルタを配置して行うのが一般的である（例えば特許文献１を参照）。照明光の分光特性は、例えばハロゲンランプなどの光源の分光特性と光学フィルタの透過特性とに応じて決まる。そして、光学フィルタを切替または交換し、光路上に配置された光学フィルタの透過特性を変化させることにより、照明光の分光特性の設定を変更することができる。光学フィルタとしては、撮像素子の検査項目ごとに、カラー設定用、色温度設定用、調光設定用、チャート設定用などが予め用意される。
【特許文献１】特開２００２−２６１１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、厳密に言えば、光源の分光特性は光源を交換したときに光源の個体差によって変化し、また、光源の消耗によって経時的に変化する。さらに、光学フィルタの透過特性も、光学フィルタを切替または交換したときに光学フィルタの個体差によって変化する。このため、そのような変化が起きた場合には、光源の分光特性と光学フィルタの透過特性とで決まる照明光の分光特性（照明条件）にも変化が生じ、撮像素子の検査を高精度に行うことができなくなってしまう。近年、撮像素子の高性能化により、照明光の分光特性（照明条件）をさらに厳密に設定することが望まれるようになってきた。
【０００４】
本発明の目的は、検査対象の撮像素子に照射される照明光の分光特性の変化を補正することができる検査装置、および光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の検査装置は、光源を含み、前記光源の光を検査対象の撮像素子に照射する照明光学系と、前記撮像素子に照射される前記照明光学系からの照明光の一部を検知して、前記撮像素子に照射される前記照明光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記照明光学系の分光特性の変動を抑制するように前記照明光学系を調整する調整手段とを備えたものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記モニタ手段は、前記照明光の分光特性に対応する色温度と前記予め定めた分光特性に対応する色温度との差分を、前記相違としてモニタするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の検査装置において、前記調整手段は、前記光源の分光特性に対応する色温度と前記光源に供給される電力との対応関係をテーブルとして記憶する記憶部を有し、該テーブルを参照して、前記光源の分光特性を調整するものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の検査装置において、基板を保持し、該基板上の前記撮像素子の回路の電極を介して、該撮像素子の出力信号を取り込む信号取込手段を備えたものである。
請求項５に記載の検査装置は、光源と、前記光源からの光の光路上に配置された１つ以上の光学フィルタと、前記光学フィルタからの光の一部を反射して他の一部を透過する光学部材と、前記光学部材からの反射光と透過光のうち何れか一方を、照明光として検査対象の撮像素子に照射する照射手段と、前記照明光として用いなかった前記反射光または前記透過光を検知して、前記撮像素子に照射される前記照明光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記光源の分光特性を調整する調整手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項６に記載の光源装置は、光源と、前記光源からの光を検知して、該光の分光特性と予め定めた分光特性との相違をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によるモニタ結果に応じて、前記光源の分光特性を調整する調整手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検査対象の撮像素子に照射される照明光の分光特性の変化を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の照明光学装置１０は、図１に示す通り、光源１１と、フィルタ群１２と、モニタ部１３と、投影レンズ１４と、演算処理部(１５〜１９)とで構成される。演算処理部(１５〜１９)は、検出回路１５と、システムプロセッサ１６と、入出力装置１７と、記憶装置１８と、駆動回路１９とで構成される。
【００１１】
また、モニタ部１３は、ハーフミラー３Ａとレンズ３Ｂとセンサ３Ｃからなり、センサ３Ｃが演算処理部(１５〜１９)の検出回路１５に接続される。さらに、演算処理部(１５〜１９)の駆動回路１９は光源１１に接続され、入出力装置１７には表示部２０が接続されている。
光源１１は、例えばハロゲンランプである。この場合、光源１１からの光は、可視域の白色光となる。ただし、光源１１の分光特性は、光源１１の点灯電圧を制御することによって調整可能である。本実施形態の照明光学装置１０では、光源１１の分光特性に対応する色温度[Ｋ]の電圧依存性を予め測定して、その測定結果を演算処理部(１５〜１９)の記憶装置１８に記憶している。具体的には、光源１１の色温度[Ｋ]と点灯電圧との対応関係をテーブルとして記憶している。一般的に、光源１１の点灯電圧が高いほど、その色温度[Ｋ]も高くなる。
【００１２】
光源１１からの光は、フィルタ群１２を通過した後、モニタ部１３のハーフミラー３Ａに入射する。ハーフミラー３Ａは、フィルタ群１２からの光の一部を投影レンズ１４に向けて透過すると共に、他の一部をモニタ部１３に向けて反射する（光学部材）。ハーフミラー３Ａの反射率は例えば１０％程度である。
ハーフミラー３Ａを透過した光は、投影レンズ１４に導かれ、投影レンズ１４を介して照明光Ｌとなり、検査対象の撮像素子１０Ａに照射される。投影レンズ１４は、不図示のフライアイレンズやロッドレンズなどの均一化光学系（オプティカルインテグレータ）を含む。投影レンズ１４は、請求項の「照射手段」に対応する。
【００１３】
撮像素子１０Ａに照射される照明光Ｌの分光特性（照明条件）の設定には、フィルタ群１２が用いられる。フィルタ群１２は、光源１１からの光の光路上（光源１１とハーフミラー３Ａの間）に配置された１つ以上の光学フィルタ２Ａを含み、撮像素子１０Ａの検査項目ごとに、カラー設定用、色温度設定用、調光設定用、チャート設定用などが予め用意される。
【００１４】
照明光Ｌの分光特性は、光源１１の分光特性とフィルタ群１２の透過特性とに応じて決まる。そして、フィルタ群１２の光学フィルタ２Ａを切替または交換し、光路上に配置された光学フィルタ２Ａの透過特性を変化させることにより、照明光Ｌの分光特性の設定を変更することができる。
また、調光設定用の光学フィルタ２Ａには、ステップＮＤフィルタやウエッジＮＤフィルタなどがある。２種類のＮＤフィルタの組み合わせにより、照明光Ｌの強度（つまり照明光量）を無段階に調整することができる。
【００１５】
撮像素子１０Ａの検査工程では、様々な分光特性の照明光Ｌを撮像素子１０Ａに順に照射し、それぞれの照明条件下での応答が設計通りか否かの検査を行う。撮像素子１０Ａの検査とは、画素欠陥の有無、解像度、光に対する感度、色再現性（原色コーティングや補色コーティング）、分光特性などの検査であり、ウエハから切り出される前のウエハ状態で行われる。
【００１６】
また、撮像素子１０Ａを検査する装置（図２の検査装置２４）には、本実施形態の照明光学装置１０の他に、プローバ２５とテスタ２６が設けられる。プローバ２５は、不図示のウエハ（基板）を保持し、ウエハ上の撮像素子１０Ａの回路の電極(入出力パッド)に、電気端子(プローブ)を接触させるための装置である。
テスタ２６は、プローブを介してウエハ上の撮像素子１０Ａへの電力の供給や撮像素子１０Ａとの信号の授受を行い、撮像素子１０Ａの出力信号が適正か否か（つまり撮像素子の良否）を判定する装置である。また、テスタ２６は、本実施形態の照明光学装置１０に対し、撮像素子１０Ａの検査項目に関する指示を出す。なお、プローバ２５とテスタ２６は、総じて、請求項の「信号取込手段」に対応する。
【００１７】
本実施形態の照明光学装置１０では、検査装置２４のテスタ２６からの指示にしたがって、フィルタ群１２の光学フィルタ２Ａの切替または交換を行い、照明光Ｌの分光特性の設定を変更する。また、投影レンズ１４の後段にＦ値変換ユニットや瞳位置変換ユニットなどを配置することで、撮像素子１０Ａが実際にデジタルカメラに搭載されたときのレンズ条件（Ｆナンバーや瞳距離など）を再現した状態で、撮像素子１０Ａの検査を行える。
【００１８】
ところで、上記のような検査工程において、撮像素子１０Ａの検査を高精度に行うためには、照明光Ｌの分光特性（照明条件）の設定をさらに厳密に行う必要があり、光学フィルタ２Ａの個体差や、光源１１の個体差、光源１１の消耗に起因する照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化を補正することが必要となる。
このため、本実施形態の照明光学装置１０では、フィルタ群１２を通過した光の一部をハーフミラー３Ａで分岐してモニタ部１３に取り込み、撮像素子１０Ａに照射される照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化をモニタする。
【００１９】
モニタ部１３では、ハーフミラー３Ａからの光がレンズ３Ｂを介してセンサ３Ｃの受光面に集光される。センサ３Ｃは、例えば、複数の画素を有し、各画素にＲＧＢフィルタを組み込んだ単板式のカラー撮像素子である。
また、このような構成に代えて、３色分解プリズム(ＲＧＢ)と３つの受光センサを用いることもでき、モニタ部１３を安価に構成できる。さらに、ＲＧＢフィルタのうち何れか１つを備えた３つの受光センサを光路上に順に配置してもよいし、１つの受光センサの前面でＲＧＢフィルタを切り換えてもよい。
【００２０】
何れの構成を用いる場合でも、センサ３Ｃは、レンズ３Ｂからの光を３原色（ＲＧＢ）の各色成分に分解して検知し、その検知信号（ＲＧＢ信号）を演算処理部(１５〜１９)の検出回路１５に出力する。
次に、モニタ部１３のセンサ３ＣからのＲＧＢ信号に基づいて、照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化をモニタする処理と、モニタ結果に応じて光源１１の分光特性を調整する処理について説明する。これらの処理の手順は、図３のフローチャートに示す通りである。
【００２１】
なお、モニタ部１３と検出回路１５とシステムプロセッサ１６と記憶装置１８とは、総じて、請求項の「モニタ手段」に対応する。また、システムプロセッサ１６と駆動回路１９とは、総じて、請求項の「調整手段」に対応する。
モニタ部１３のセンサ３ＣからのＲＧＢ信号は、検出回路１５においてデジタル信号に変換され、照明光Ｌの分光特性の各色成分の強度信号として、システムプロセッサ１６に取り込まれる（図３のステップＳ１）。
【００２２】
システムプロセッサ１６では、記憶装置１８に予め記憶された周知の等色関数を用いて、ＲＧＢ信号（各色成分の強度信号）から三刺激値Ｘ,Ｙ,Ｚの相対値を算出する（ステップＳ２）。次に、三刺激値Ｘ,Ｙ,Ｚから色度座標ｘ,ｙを算出する（ステップＳ３）。
次に、記憶装置１８に予め記憶された色度図テーブルを用いて、色度座標ｘ,ｙから色温度[Ｋ]を求める（ステップＳ４）。この色温度[Ｋ]は、照明光Ｌの分光特性に対応する現在の色温度の値である。
【００２３】
このようにして現在の色温度[Ｋ]が求められると、システムプロセッサ１６では、記憶装置１８に記憶されている予め定めた分光特性に対応する色温度（以下「所望の色温度」という）と、ステップＳ４で求めた現在の色温度との差分を算出する（ステップＳ５）。この色温度の差分は、照明光Ｌの分光特性と予め定めた分光特性との相違を数値化したものである。
【００２４】
ステップＳ５の処理を終えたところで、本実施形態の照明光学装置１０は、照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化をモニタしたことになる。照明光Ｌの分光特性の変化とは、照明光Ｌの分光特性と予め定めた分光特性との相違に対応し、ステップＳ５で求めた色温度の差分に対応する。なお、記憶装置１８に記憶させる所望の色温度としては、光源１１の個体差に依存しない絶対的な値を用いることが好ましい。
【００２５】
次に、システムプロセッサ１６は、ステップＳ５で求めた色温度の差分（モニタ結果）に応じて光源１１の分光特性を調整する処理に進む。まずステップＳ６では、色温度の差分が許容範囲内か否かを判定する。そして、ステップＳ５で求めた色温度の差分が許容範囲内である場合（ステップＳ６がＹｅｓの場合）には、ステップＳ７,Ｓ８の処理を省略して図３の処理を終了する。この場合、光源１１の点灯電圧は現状の値が維持される。
【００２６】
一方、ステップＳ５で求めた色温度の差分が許容範囲外の場合（ステップＳ６がＮｏの場合）には、次のステップＳ７の処理に進む。ステップＳ７では、記憶装置１８に予め記憶されている光源１１の色温度と点灯電圧との対応関係（色温度／点灯電圧テーブル）を参照し、ステップＳ５で求めた色温度の差分を光源１１の色温度の変化で補正するために、光源１１の点灯電圧の調整量を求める。
【００２７】
そして、システムプロセッサ１６は、ステップＳ７で求めた点灯電圧の調整量に基づき、駆動回路１９を介して光源１１のフィードバック制御する（ステップＳ８）。その結果、光源１１の点灯電圧は上記の調整量の分だけ変化し、光源１１の色温度は上記の差分だけ変化し、光源１１の分光特性が調整される。このフィードバック制御が終わると、図３の処理を終了する。
【００２８】
本実施形態の照明光学装置１０では、撮像素子１０Ａの検査工程において、撮像素子１０Ａに照射される照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化をモニタし、この変化（本実施形態では色温度の差分）に応じて光源１１の分光特性を調整するため、照明光Ｌの分光特性（照明条件）の変化を自動的に補正することができる。このため、照明条件の設定をさらに厳密に行うことができ、撮像素子１０Ａの検査を高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
例えば、フィルタ群１２のうち調光設定用のステップＮＤフィルタを切替または交換した場合、その個体差に起因して透過特性が変化すると、光源１１の分光特性が一定でも、照明光Ｌの分光特性は変化してしまう。本来、ステップＮＤフィルタは、照明光Ｌの分光特性を一定に保ちながら強度のみを変化させるものであるが、厳密に言えば、その個体差に起因して照明光Ｌの分光特性も変化させてしまう。
【００３０】
このような場合でも、本実施形態の照明光学装置１０では、照明光Ｌの分光特性の変化をモニタし、モニタ結果に応じて光源１１の分光特性を調整することにより、照明光Ｌの分光特性の変化を自動的に補正することができる。したがって、ステップＮＤフィルタの切替または交換により、照明光Ｌの分光特性を一定に保ちながら、照明光Ｌの強度のみを変化させることができる。
【００３１】
このようなステップＮＤフィルタの個体差に起因する照明光Ｌの分光特性の変化は微量であるが、これをフィードバック制御により補正して照明条件を厳密に設定することで、撮像素子１０Ａの検査（特に色再現性の検査）を高精度に行うことが可能となる。
なお、光源１１の点灯電圧を変化させると、光源１１の分光特性（色温度）の他、光源１１の出射光量も変化する。しかし、光学フィルタ２Ａの個体差などに起因する照明光Ｌの分光特性の変化を補正する場合、これに必要な点灯電圧の調整量は極僅かであり、光源１１の出射光量の変化も極僅かである。このため、光源１１の出射光量の変化は、必要に応じて、フィルタ群１２のウエッジＮＤフィルタで微調整すればよい。ウエッジＮＤフィルタによる微調整を行っても、照明光Ｌの分光特性は殆ど変化しないと考えられる。
【００３２】
また、本実施形態の照明光学装置１０では、照明光Ｌの分光特性の変化をモニタする際に、照明光Ｌの色温度と所望の色温度との差分を求めるため、照明光Ｌの分光特性の変化を簡単に数値化することができる。
さらに、本実施形態の照明光学装置１０では、照明光Ｌの色温度と所望の色温度との差分を求める際に、モニタ部１３のセンサ３ＣからのＲＧＢ信号を取り込むため、演算処理が複雑化することはない。したがって、照明光Ｌの分光特性の変化をさらに簡単に数値化することができる。
【００３３】
また、本実施形態の照明光学装置１０では、記憶装置１８に記憶されている光源１１の色温度／点灯電圧テーブルを参照し、光源１１の点灯電圧の調整量を求めるため、照明光Ｌの分光特性の変化（色温度の差分）に応じた調整量を正確かつ迅速に求めることができ、素早いフィードバック制御が可能となる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、照明光Ｌの色温度と所望の色温度との差分を求める際に、センサ３ＣからのＲＧＢ信号の絶対値（各色成分の強度信号の大きさ）を用いて三刺激値Ｘ,Ｙ,Ｚなどを算出したが、本発明はこれに限定されない。その他、図４のフローチャートに示す手順で処理を行ってもよい。
【００３４】
つまり、予め、所望の色温度に対応する所望のＲＧＢ信号を求めて記憶装置１８に記憶させ、ステップＳ１１でセンサ３Ｃから取り込んだ現在のＲＧＢ信号と、上記した所望のＲＧＢ信号との差分を算出する（ステップＳ１２）。次に、ＲＧＢ信号の差分から三刺激値Ｘ,Ｙ,Ｚの相対値の差分を算出し（ステップＳ１３）、さらに、色度座標ｘ,ｙの差分を算出する（ステップＳ１４）。そして、予め記憶した色度図テーブルを参照することにより、現在の色温度と所望の色温度との差分を求める（ステップＳ１５）。以降の処理（ステップＳ１６〜Ｓ１８）は、図３のステップＳ６〜Ｓ８と同じである。
【００３５】
また、上記した実施形態では、モニタ部１３のセンサ３ＣによってＲＧＢ信号を検知する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、ハーフミラー３Ｃからの光を分光器で検知する場合にも、上記と同様、色温度の差分を求めることができる。
さらに、上記した実施形態では、光源１１がハロゲンランプである例を説明したが、キセノンランプを光源１１として用いる場合にも本発明を適用できる。キセノンランプの場合、その分光特性の調整は点灯電流の制御によって行われ、記憶装置１８には色温度／点灯電流テーブルを予め記憶すればよい。
【００３６】
また、上記した実施形態では、光源１１の色温度と光源１１に供給される電力（点灯電圧または点灯電流）との対応関係をテーブルとして記憶装置１８に記憶する例を説明したが、その対応関係を計算式として記憶してもよい。
さらに、光源１１とモニタ部１３と演算処理部(１５〜１９)とで光源装置を構成する場合にも本発明を適用できる。このような光源装置でも、光源１１の個体差や消耗に起因する分光特性の変化を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態の照明光学装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】検査装置２４の構成を示す模式図である。
【図３】演算処理部(１５〜１９)におけるモニタ処理と調整処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】演算処理部(１５〜１９)におけるモニタ処理と調整処理の別の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  照明光学装置
１０Ａ  撮像素子
１１  光源
１２  フィルタ群
１３  モニタ部
３Ａ  ハーフミラー
３Ｂ  レンズ
３Ｃ  センサ
１４  投影レンズ
１５  検出回路
１６  システムプロセッサ
１８  記憶装置
１９  駆動回路
２４  検査装置
２５  プローバ
２６  テスタ
【図１】
2006253201.tif 000003
【図２】
2006253201.tif 000004
【図３】
2006253201.tif 000005
【図４】
2006253201.tif 000006