(57)【要約】【課題】  照射範囲の広がりを防いで、隣接した被検査受光素子の検査を可能とした検査用光源装置を実現する。【解決手段】  複数の被検査受光素子に対し照射光を発光する検査用光源装置において、  前記照射光の出射面を少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形に成形する成形部と、  この成形部からの出射光を前記被検受光査素子の受光部に結像する結像光学系と、を有することを特徴とする検査用光源装置。【選択図】                    図１
2006010316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被検査受光素子に対し照射光を発光する検査用光源装置において、
前記照射光の出射面を少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形に成形する成形部と、
この成形部からの出射光を前記被検受光査素子の受光部に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする検査用光源装置。
【請求項２】
前記成形部は、少なくとも前記複数の被検受光査素子の受光部の並びと略相似形の開口部を有する遮蔽板であることを特徴とする請求項１に検査用光源装置。
【請求項３】
前記成形部は、少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形の出射開口を有する導光部材であることを特徴とする請求項１に記載の検査用光源装置。
【請求項４】
前記成形部は、少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形の出射開口を有する発光体であることを特徴とする請求項１に記載の検査用光源装置。
【請求項５】
複数の被検査受光素子への照射光を発光する検査用光源装置において、
前記照射光の出射面を少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形に成形する成形部と、
この成形部からの出射光を各被検査受光素子の受光部に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする検査用光源装置。
【請求項６】
前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の複数の開口部を有する遮蔽板であることを特徴とする請求項５に検査用光源装置。
【請求項７】
前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の出射開口を有する複数の導光部材から構成されることを特徴とする請求項５に記載の検査用光源装置。
【請求項８】
前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の出射開口を有する複数の発光体から構成されることを特徴とする請求項５に記載の検査用光源装置。
【請求項９】
前記結像光学系への入射光の拡散角は前記結像光学系のＦ値で決まる角度とほぼ一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１０】
前記結像光学系の結像条件を可変にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１１】
前記結像光学系の出射光路に照明の均一性を改善するための光学フィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１２】
前記結像光学系は、光路方向に設置される複数のレンズまたは複数のレンズ群から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１３】
前記成形部の出射面の近傍であって出射光の光路中に所定の投影パターンが形成されたマスクを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１４】
前記投射パターンの異なる複数のマスクを有し、これらのマスクを切り替える切り替え機構を備えたことを特徴とする請求項１３のいずれかに記載の検査用光源装置。
【請求項１５】
前記被検査受光素子は、撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の検査用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子をはじめとする受光素子の検査用光源装置に関し、詳しくは、複数の受光素子に同時に光信号を照射するための改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、受光素子の検査では所定の光源を用いて検査対象である受光素子に既知の色や光量の光を照射し、受光素子から出力された電気信号をモニタするという構成が用いられている。
【０００３】
従来、このような受光素子の検査に用いられる検査用光源装置には次のようなものがある。
図３は、従来のハロゲンランプを用いた検査用光源装置の一例を示す構成図である。
図３において、ハロゲンランプ３１は、電流が一定になるように制御され所定量の発散光を出射する。レンズＡ３２は、ハロゲンランプ３１から出射された光束をほぼ平行光にし、絞り３３はレンズＡ３２の光束を制限して光量の調整を行う。照度均一化素子４２は、絞り３３を通過して入射した光の照度分布を均一にして出射し、レンズＢ４０は、照度均一化素子４２の出射光を所定の照射面積になるように集光して被検査撮像素子４１に照射する。
【０００４】
このような構成において、絞り３３と照度均一化素子４２の間の光路上には、ＮＤフィルタＡ３５とカラーフィルタ３７が配置され、照度均一化素子４２とレンズＢ４０の間の光路上にはＮＤフィルタＢ３９が配置される。ＮＤフィルタＡ３５は、円盤上に回転対称に透過率の異なるＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタが取り付けられていて、モータＡ３４により円盤を回転させて透過率を変化させる。カラーフィルタ３７は、円盤上に回転対称に透過する色の異なるフィルタ取り付けられていて、モータＢ３６により、円盤を回転させて透過する光源色を変化させる。ＮＤフィルタＢ３９の構造は、ＮＤフィルタＡ３５と同一であり、モータＣ３８により円盤を回転させて透過率を変化させる。
【０００５】
この他に、検査用光源装置としてＬＥＤを用いた撮像素子検査装置があり、関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−９０６４号公報
【０００７】
図４は従来のＬＥＤランプを用いた検査用光源装置の一例を示す構成図である。
図４において、ＬＥＤランプＲ４３、ＬＥＤランプＧ４４、ＬＥＤランプＢ４５は、ほぼ光量が等しいものが、それぞれ同一個数、平面上に対称に配置される。透過拡散板４６は、擦りガラスまたは乳白色のアクリルなどからできていて、ＬＥＤランプの光軸上に配置される。各ＬＥＤランプの光束は、この透過拡散板４６に入射し、被検査撮像素子４１に照射される。これにより、被検査撮像素子４１対して、透過拡散板４６が拡散光源に相当することとなる。
【０００８】
また、上記の従来例では１つの被検査受光素子を対象とした構成について説明したが、例えば、半導体ウェハ上に形成された多数の撮像素子を検査の対象とする場合には、素子１つあたりの検査時間を短縮するため一度に複数の素子を検査する場合がある。
【０００９】
図５は従来の複数の撮像素子の検査に用いられる検査用光源装置の一例を示す構成図である。なお、ハロゲンランプやＬＥＤランプなど用いて落射光を生成するまでの構成は、前述の従来技術と同様である。
図５（ａ）は、レンズを用いて被検査受光素子に光を集光する場合を、図５（ｂ）は、ピンホールを用いて被検査受光素子に光を照射する場合を例示したものである。
【００１０】
図５（ａ）において、被検査受光素子５ａから５ｅは、ウェハに形成された撮像素子である。レンズ５２ａから５２ｃは、図示しない拡散板などの照度均一化素子を透過した後の落射光１を集光し、被検査受光素子５ａから５ｅに照射する。これらのレンズは、遮蔽板５１に設けられ、光軸方向でウェハの前段に設置される。レンズ５２ａにより集光された光は被検査受光素子５ａ上に照射範囲５３ａの範囲で、レンズ５２ｂにより集光された光は被検査受光素子５ｃ上に照射範囲５３ｂの範囲で、レンズ５２ｃにより集光された光は検査素子５ｅ上に照射範囲３ｃの範囲でそれぞれ照射される。被検査受光素子５ａ，５ｃ，５ｅの検査後、図示しない移動機構により、ウェハが水平方向に移動し、未検査の撮像素子５ｂ，５ｄに光が照射され検査が行われる。
【００１１】
図５（ｂ）において、図５（ａ）と同様の構成要素には同様の符号を付しその説明は、省略する。ピンホール５５ａから５５ｃが設けられた遮蔽板５５は、光軸方向でウェハの前段に設置される。ピンホール５５ａを通った光は被検査受光素子５ａ上に照射範囲５６ａの範囲で、ピンホール５５ｂを通った光は被検査受光素子５ｃ上に照射範囲５６ｂの範囲で、ピンホール５５ｃを通った光は被検査受光素子５ｅ上に照射範囲５６ｃの範囲でそれぞれ照射される。被検査受光素子５ａ，５ｃ，５ｅの検査後、図示しない移動機構により、ウェハが水平方向に移動し、未検査の撮像素子５ｂ，５ｄに光が照射され検査が行われる。
【００１２】
この様に構成することによって、同時に複数の被検査受光素子が検査される。レンズまたはピンホールの数を増やすことにより、もっと多くの素子の検査が一度に実施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の検査用光源装置おける複数素子の同時検査では、以下のような問題点がある。
【００１４】
落射光１ａまたは落射光が平行光や拡散光であっても、照射範囲は、５３ａから５３ｃまたは５６ａから５６ｃのように円状に広がり、隣接する素子にも照射光が漏れ込む。そのため、被検査受光素子４ａと４ｂを同時に照射しようとすると、それぞれの照射光の重なりが起きて、隣接部近傍では光量の不均一が起こる。
【００１５】
そのため、図５に示すように、被検査受光素子を最低でも一個飛ばしに照射して検査しなければならず、図５（ａ）のレンズを用いる構成や図５（ｂ）のピンホールを用いる構成であっても、被検査受光素子５ａと５ｂのような隣接した素子を同時に検査することはできない。
【００１６】
従って、このような構成で検査を行った場合、落射光の利用効率が悪くなる。例えば落射光束の直径が１００ｍｍだとして、被検査受光素子の受光部と隣接ピッチが１０ｍｍ，直線状に被検査受光素子が並んでいるような場合、同時に照射できる被検査受光素子の個数は１００／（１０×２）＝５個となる。同時に検査する素子が１個置きなので欠陥のデータを記録したウェハマップの作成が複雑になる。
【００１７】
本発明は、このような従来の検査用光源装置が有していた問題を解決しようとするものであり、照射範囲の広がりを防いで、隣接した被検査受光素子の検査を可能とした検査用光源装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は次の通りの構成になった検査用光源装置である。
【００１９】
（１）複数の被検査受光素子に対し照射光を発光する検査用光源装置において、
前記照射光の出射面を少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形に成形する成形部と、
この成形部からの出射光を前記被検受光査素子の受光部に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする検査用光源装置。
【００２０】
（２）前記成形部は、少なくとも前記複数の被検受光査素子の受光部の並びと略相似形の開口部を有する遮蔽板であることを特徴とする（１）に検査用光源装置。
【００２１】
（３）前記成形部は、少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形の出射開口を有する導光部材であることを特徴とする（１）に記載の検査用光源装置。
【００２２】
（４）前記成形部は、少なくとも前記複数の被検査受光素子の受光部の並びと略相似形の出射開口を有する発光体であることを特徴とする（１）に記載の検査用光源装置。
【００２３】
（５）複数の被検査受光素子への照射光を発光する検査用光源装置において、
前記照射光の出射面を少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形に成形する成形部と、
この成形部からの出射光を各被検査受光素子の受光部に結像する結像光学系と、
を有することを特徴とする検査用光源装置。
【００２４】
（６）前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の複数の開口部を有する遮蔽板であることを特徴とする（５）に検査用光源装置。
【００２５】
（７）前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の出射開口を有する複数の導光部材から構成されることを特徴とする（５）に記載の検査用光源装置。
【００２６】
（８）前記成形部は、少なくとも各被検査受光素子の受光部と略相似形の出射開口を有する複数の発光体から構成されることを特徴とする（５）に記載の検査用光源装置。
【００２７】
（９）前記結像光学系への入射光の拡散角は前記結像光学系のＦ値で決まる角度とほぼ一致していることを特徴とする（１）乃至（８）いずれかに記載の検査用光源装置。
【００２８】
（１０）前記結像光学系の結像条件を可変にしたことを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載の検査用光源装置。
【００２９】
（１１）前記結像光学系の出射光路に照明の均一性を改善するための光学フィルタを設けたことを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれかに記載の検査用光源装置。
【００３０】
（１２）前記結像光学系は、光路方向に設置される複数のレンズまたは複数のレンズ群から構成されることを特徴とする（１）乃至（１１）のいずれかに記載の検査用光源装置。
【００３１】
（１３）前記成形部の出射面の近傍であって出射光の光路中に所定の投影パターンが形成されたマスクを備えたことを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載の検査用光源装置。
【００３２】
（１４）前記投射パターンの異なる複数のマスクを有し、これらのマスクを切り替える切り替え機構を備えたことを特徴とする（１３）に記載の検査用光源装置。
【００３３】
（１５）前記被検査受光素子は、撮像素子であることを特徴とする（１）乃至（１４）のいずれかに記載の検査用光源装置。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、以下のような効果がある。
【００３５】
請求項１乃至請求項８および請求項１５に記載の発明によれば、照射光の出射面を被検査受光素子の受光部と略相似形に成形し、出射光を結像光学系により被検受光査素子の受光部をカバーするように結像するようにしたため、隣接する照射範囲が重なることは無いので、撮像素子の撮像部のみに検査光を照射でき、従来は難しかった隣接した撮像素子の検査を同時に実施することができる。特に、撮像素子の検査に有益である。
【００３６】
請求項９に記載の発明によれば、結像光学系への入射光の拡散角が結像光学系のＦ値で決まる角度とほぼ一致していることにより、光の利用効率が最大となるという利点がある。
【００３７】
請求項１０に記載の発明によれば、結像光学系の結像条件を可変にしたことにより、様々な受光面積を持つ撮像素子に対応できる照明系を作ることができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明によれば、結像光学系の出射光路に照明の均一性を改善するための光学フィルタを設けたことにより、レンズでの結像における照射範囲周辺の光量が低下することを防ぐことができる。
【００３９】
請求項１２に記載の発明によれば、結像光学系が光路方向に設置される複数のレンズまたは複数のレンズ群から構成されることにより、入射光の広がりが大きく場合には、それを効率良く取り込むことができる。
【００４０】
請求項１３および請求項１４に記載の発明によれば、被検査受光素子に異なった照射パターンを投影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の検査用光源装置の一実施例を示す構成図である。なお、前出の図と同様の構成要素には同様の符号を付し、その部分の説明は省略する。また、ハロゲンランプやＬＥＤランプなど用いて落射光を生成するまでの構成は、前述の従来技術と同様であるため、ここでは、照射光の出射面を成形する成形部と、この成形部からの出射光を被検査受光素子に結像させる部分について図示し説明を行う。
【００４２】
図１において、落射光１は、前出の図のハロゲンランプやＬＥＤ光源の光を照度均一化した後の光であって、ある広がりを持った拡散光である。遮蔽板２は、複数の矩形開口２ａから２ｅを有し、落射光１に対してこれら矩形開口部以外の光を遮光する。結像光学系３は例えば凸レンズであって、遮蔽板２の矩形開口２ａから２ｅを通過した光を例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子である被検査受光素子５ａから５ｅの受光部にそれぞれ結像する。
【００４３】
ここで、光の利用効率を考慮すると、落射光１の拡散角は結像光学系３のＦ値で決まる角度（レンズ径の両端と焦点位置とを結んだ角度）と概ね一致していると、光の利用効率が最大となるという利点がある。ただし、必ずしもその限りではない。
また、落射光１が概ね平行光である場合には遮蔽板２の近傍に図示しない拡散板を設置し、広がり角を持った拡散光にしてもよい。その光は矩形開口２ａから２ｅを持った遮蔽板２を照射する。
【００４４】
矩形開口２ａから２ｅを通過した光は結像光学系３で、照射範囲５ａから５ｅに結像される。この時、矩形開口２ａから２ｅと照射範囲５ａから５ｅは相似の形状であり、光学的には共役の関係にある。このように、矩形開口２ａから２ｅの大きさと間隔、結像光学系３の焦点距離と口径、遮蔽板２と結像光学系３の距離、結像光学系３と照射範囲４ａから４ｅの距離を共役関係になるように設置すると、照射範囲４ａから４ｅはそれぞれが重なることなく、隣接した被検査撮像素子５ａから５ｅをそれぞれ照射するようにすることが可能である。
なお、被検査受光素子に結像される照射光は、少なくとも受光部の範囲であればよく、受光部のみに照射できれば効率よく落射光を利用することができる。
【００４５】
以上により、隣接する照射範囲が重なることは無いので、撮像素子の撮像部のみに検査光を照射でき、従来は難しかった隣接した撮像素子の検査を同時に実施することができる。
これにより、落射光の利用効率が改善される。例えば落射光束の直径が１００ｍｍだとして、被検査受光素子の受光部と隣接ピッチが１０ｍｍとした場合、同時に照射できる被検査受光素子の個数は１００／１０＝１０個となり、同一の落射光束径であっても、従来例の一個飛ばしの場合の２倍の個数が一度に検査可能となる。
また、同時に検査する素子が隣接しているので欠陥のデータを記録したウェハマップの作成が容易である。
【００４６】
図２は、本発明の他の実施例を示した構成図である。
図２(ａ)、(ｂ)には本発明の別の実施例を示す。図２(ａ)はレンズで集光する光学系、図２(ｂ)はピンホールの光学系である。前出の図１に示した実施例と異なるのは隣接したそれぞれの被検査受光素子に対応して結像光学系３ａから３ｅを具備する点である。なお、前出の図と同様の構成要素には同様の符号を付し、その部分の説明は省略する。また、図１同様、照射光の出射面を成形する成形部と、この成形部からの出射光を被検査受光素子に結像させる部分についてのみを図示し説明する。
【００４７】
図２(ａ)において、前出の図１に示した実施例との相違点は、図１の結像光学系３に替えて複数の結像光学系３ａから３ｅ（例えば凸レンズ）を用いた点であり、遮蔽板２の矩形開口２ａから２ｅに対応させて結像光学系３ａから３ｅを配置し、各矩形開口の像を被検査受光素子５ａから５ｅ上に結像させるようにしたものである（矩形開口２ａから２ｅと照射範囲６ａから６ｅは共役の関係になっている。）。
【００４８】
図２(ｂ)において、前出の図２（ａ）に示した実施例との相違点は、結像光学系３ａから３ｅの直下にピンホール８ａから８ｅを具備した遮蔽板８を設けた点である。この場合においても矩形開口２ａから２ｅと照射範囲７ａから７ｅは共役の関係になっている。遮蔽板８のピンホール８ａから８ｅは、被検査受光素子５ａから５ｅに照射する光の立体角を制限する。これにより照射条件を変更できる。
なお、図１、図２に示した実施例では５個の被検査受光素子を例示したが、被検査受光素子の個数を限定するものでは無い。
【００４９】
また、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。例えば以下の通りである。
【００５０】
（１）本実施例では落射までの光学系を図示していないが、前出の従来例（図３、図４）に記載のいずれの光源でも適用可能である。
【００５１】
（２）実施例では複数個（例えば５個）の被検査受光素子それぞれに対して、相似の関係にある矩形開口を具備するように図示したが、複数個の受光素子の受光部（受光部の並び）を一度にカバーできる細長い単一の矩形開口を具備していても良い。
例えば、被検査受光素子が一列に並んでいて被検査受光素子の受光部にのみ照射光が結像するようにすれば、落射光を効率よく利用できる。
【００５２】
（３）例えば有機ＥＬなどのある面積を持つ光束を出射できる発光体を用いて、この発光体の出射開口（発光部の形状）を被検査受光素子の受光部の並びに対して概ね相似形にし、この出射開口の光を結像光学系により被検査受光素子の受光部の並びを一度にカバーするように結像させてもよい。
【００５３】
また、１つの被検査受光素子に対して少なくとも１つの発光体を用い、各発光体の出射開口を、対応する各被検査受光素子の受光部と概ね相似形とし、結像光学系により各発光体の出射光を各被検査受光素子の少なくとも受光部をカバーするように結像させてもよい。
【００５４】
さらに、上記のように１つの被検査受光素子に対して少なくとも１つの発光体を用いたときの当該発光体がランプなどである場合には、対応する各被検査受光素子の受光部と概ね相似形である出射開口を有するライトガイドのような導光部材を介して出射した光を、結像光学系により被検査受光素子の受光部に結像させてもよい。  
なお、結像光学系は、複数の被検査受光素子に対して全体をカバーするような１つのレンズを用いてもよいし、各被検査受光素子に対してそれぞれ１つのレンズを用いてもよい。
【００５５】
（４）レンズの結像条件（結像倍率）を可変にし、レンズ間隔、矩形開口の間隔を可変にすれば、様々な受光面積を持つ撮像素子に対応できる照明系を作ることができる。
【００５６】
（５）レンズでの結像では照射範囲周辺の光量が低下することが多い。図２においては、それぞれの結像光学系３ａから３ｅと、被検査受光素子５ａから５ｅとの光路の途中に照明の均一性を改善するための光学フィルタを挿入してもよい。光学フィルタとしては中央と周辺部で透過率の異なるフィルタなどが考えられる。
【００５７】
（６）実施例の結像光学系３，３ａから３ｅではレンズを単レンズとして表記してあるが単レンズに限るものではなく、多数の群、枚数からなるレンズ系であっても良い。多数のレンズ系によれば、特に、入射光の広がりが大きく場合には、それを効率良く取り込むことができる。
【００５８】
（７）被検査受光素子に異なった照射パターンを投影する場合には投影パターンが形成されたガラスなどからなるマスクを遮蔽板２の開口部２ａから２ｅの近傍に設置し被検査受光素子上に投影することもできる。また、投射パターンの切り替え機構を具備して投射パターンを切り換えることも可能である。この切り替え機構は、例えば円盤上に回転対称に投影パターンの異なるマスクが取り付けられていて、モータにより円盤を回転させて投影パターンを変化させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の検査用光源装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図３】従来のハロゲンランプを用いた検査用光源の一例を示す構成図である。
【図４】従来のＬＥＤ（発光ダイオード）ランプを用いた検査用光源の一例を示す構成図である。
【図５】従来の複数の撮像素子の検査に用いられる検査用光源装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  落射光
２  遮蔽板
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  矩形開口
３  結像光学系
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ  結像光学系
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ  照射範囲
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ  被検査受光素子
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ  照射範囲
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ  照射範囲
８  遮蔽板
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  ピンホール
【図１】
2006010316.tif 000003
【図２】
2006010316.tif 000004
【図３】
2006010316.tif 000005
【図４】
2006010316.tif 000006
【図５】
2006010316.tif 000007