JP2006170675A - 光照射装置及びこれを備えた受光素子検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の色の光を照射することのできる光照射装置及びこれを備えた受光素子検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源からの光を色分解光学系で、第１色光、第２色光、第３色光に色分解する。色分解された各色光は、第１色光、第２色光、第３色光の光路にそれぞれ配置されたＮＤフィルターによって減光される。ＮＤフィルターを透過した各色光は、光量測定装置によって各色の光強度を測定し、所定の光強度になっているかどうか測定を行う。所定の光強度に調整された各色光は、第１色光、第２色光、第３色光を色合成する色合成光学系によって色合成され任意の色になり、受光素子に照射される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光照射装置及びこれを備えた受光素子検査装置に関するものである。

従来、ＣＣＤ等の受光素子の検査装置では、色フィルターを照射光の光路に挿入することにより、受光素子に照射する光の色を変えていた。この場合複数の種類の色フィルターを用意し、所望の色の光を透過する色フィルターを光路中に挿入する。
特開２００４−１９８１３８号公報

しかしながら、従来の受光素子の検査装置では照射光の色を変えて受光素子に照射する場合、変化させる色と同数の色フィルターを用意しなければならないという問題がある。
本発明は任意の色の光を照射することのできる光照射装置及びこれを備えた受光素子検査装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、光源からの光を第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系と、前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光の光路にそれぞれ配置された調光手段と、前記調光手段で調光された前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光を色合成する色合成光学系とを備えたことを特徴とする光照射装置を提供する。

請求項２に係る発明は、前記調光手段と前記色合成光学系との間の各色光のそれぞれの光路に配置された光量測定装置を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置を提供する。

請求項３に係る発明は、第１色光を射出する第１色光用光源と、第２色光を射出する第２色光用光源と、第３色光を射出する第３色光用光源と、前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光の強度を調整する光調整手段と、前記光調整手段で調整された前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光を色合成する色合成光学系とを備えたことを特徴とする光照射装置を提供する。
請求項４に係る発明は、前記第１色光用光源、前記第２色光用光源、前記第３色光用光源と前記色合成光学系との間の各色光のそれぞれの光路に配置された光量測定装置を有することを特徴とする請求項３に記載の光照射装置を提供する。

請求項５に係る発明は、前記第１色光を射出する第１色光用光源と、前記第２色光を射出する第２色光用光源と、前記第３色光を射出する第３色光用光源は、それぞれ発光ダイオードからなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光照射装置を提供する。

請求項６に係る発明は、前記光調整手段は、前記第１色光用光源、前記第２色光用光源、前記第３色光用光源と前記色合成光学系との間の各色のそれぞれの光路に配置された調光手段であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置を提供する。

請求項７に係る発明は、前記光量測定装置で測定した前記各色の光量を基に、前記調光手段または前記光調整手段を制御し、各色光の光量を調整することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置を提供する。

請求項８に係る発明は、前記調光手段は、光強度を減衰させる光減衰手段であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置を提供する。
請求項９前記光減衰手段は、連続的に透過光の光量を変化させるＮＤフィルターであることを特徴とする請求項８に記載の光照射装置を提供する。

請求項１０に係る発明は、前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光はそれぞれ赤色光、緑色光、青色光であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光照射装置を提供する。

請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光照射装置と、前記光照射装置から射出される光の照射領域に受光素子の受光面を配置し、前記受光素子から出力される信号を検査する検査装置とを有することを特徴とする受光素子検査装置を提供する。

本発明は任意の色の光を照射することのできる光照射装置及びこれを備えた受光素子検査装置を提供する。

（第１実施形態）
図１に本実施形態のＣＣＤ検査装置の構成図を示す。ランプと凹面鏡とから構成される光源１１から射出された光は、レンズ１２によってほぼ平行な光に変換される。光源１１としてはキセノンランプやハロゲンランプなどが使用される。

レンズ１２で平行にされた光は、色分解光学系１３に入射する。色分解光学系としては、クロスダイクロイックプリズムが使用される。クロスダイクロイックプリズムは、４個の直角二等辺プリズムをその直角部を合わせて接合したプリズムで、それぞれのプリズムの接合面には、Ｂ（青）光を反射し、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光とを透過する特性のダイクロイック膜１３Ｂと、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過する特性のダイクロイック膜１３Ｒが形成されており、４個のプリズムを接合すると、ダイクロイック膜１３Ｂとダイクロイック膜１３Ｒが互いに直交するように配置される。

光源１１からの白色光がクロスダイクロイックプリズムにダイクロイック膜１３Ｂとダイクロイック膜１３Ｒとに対して等しい角度（４５度）で入射すると、Ｇ光はクロスダイクロイックプリズムを透過して直進し、Ｂ光はダイクロイック膜１３Ｂで反射されて、進行方向が９０度偏向される。一方Ｒ光はダイクロイック膜１３Ｒで反射され、Ｂ光とは反対方向に９０度偏向される。従ってクロスクロスダイクロイックプリズムに入射した光は、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光に色分解され、クロスダイクロイックプリズムの入射面とは違う３つの側面からそれぞれ射出される。

クロスダイクロイックプリズムを透過し直進するＧ光は、調光手段１７に入射する。クロスダイクロイックプリズムのダイクロイック膜で反射されて互いに反対方向に射出したＢ光とＲ光はそれぞれ偏向ミラー１４、１５で９０度偏向され、Ｇ光の進行方向と平行な方向に進行する。偏向ミラー１４、１５で偏向されたＢ光とＲ光は、それぞれ調光手段１６、１８に入射する。

調光手段１６、１７、１８にそれぞれ入射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、調光手段でその光強度が所定の強度に調整（減光）される。本実施形態では調光手段として、透過率が固定されている固定式ＮＤフィルタを使用するが、透過率を連続的に変化させることのできる可変式ＮＤフィルタでも構わない。

透過率が固定されている固定式ＮＤフィルタを使用する場合には、円盤状の基板の同一円周上に、互いに濃度の異なる（透過率の異なる）１２個の円形のＮＤフィルタを並べたものを使用する。この固定式ＮＤフィルタは、透明ガラス基板のフィルタとして機能する領域にクロム膜をコーティングしたもので、クロム膜の厚さを変えて、透過率を変えるものである。この固定式ＮＤフィルタは、入射光の一部を透過し、残りの光の大部分をクロム膜で反射するため、熱などの影響を受けにくいと言う特徴がある。なお固定式ＮＤフィルタとしては、これ以外に入射光を吸収して減光するＮＤフィルタを使用しても構わない
ＮＤフィルタが円周上に配置された円盤の中心部には、貫通穴が形成されており、ここに円盤を回転させる回転機構の回転軸が挿入され、円盤は回転可能になっている。円盤を回転させることによって、光軸に配置するＮＤフィルタを切替え、透過する光量を変化させることができる。本実施形態では１２個の固定式ＮＤフィルタを切替えるようにしたが、固定式ＮＤフィルタの数はこれに限られない。照明する色の種類を多くする場合には、光量を微妙に調整する必要があるため、透過率が少しずつ異なる多くのＮＤフィルタを使用する必要があるが、色の種類が少ない場合には、少ない種類の固定式ＮＤフィルタを使用する。

ＮＤフィルターとして透過率を連続的に変化させることのできる可変式ＮＤフィルタを使用しても構わない。可変式ＮＤフィルタとしては、円盤状のガラスの円周方向に連続的に厚さを変えたクロム膜を形成したものが使用される。円盤の中心部には、貫通穴が形成されており、ここに円盤を回転させる回転機構の回転軸が挿入され、円盤は回転可能になっている。厚さが円周方向で連続的に変化しているので、円盤を回転させることによって透過率を０％から１００％まで連続的に変えることができる。可変式ＮＤフィルタとしては、円盤状のもの以外に長方形の可変式ＮＤフィルターを用いることもできる。

調光手段１６、１７、１８で所定の光量に調整されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、光路中に配置された不図示の分岐手段によって一部の光が光量モニタ１９、２０、２１にそれぞれ入射する。分岐手段としては、ガラス基板などが使用され、ガラス表面での反射によって調光手段から射出した光のうち４％程度が、光量モニタに入射する。光量モニタは、検出した光量を基に調光手段から射出された光量を換算することができるように予め調整してある。光量モニタとしては、フォトダイオードなどを使用する。

光量モニタ１９、２０、２１で検出されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量は、それぞれＣＰＵ２２に出力される。光量モニタ１９で検出したＲ光の光量が、設定した光量と異なるとＣＰＵ２２が判断した場合は、制御部２３に制御信号を送り、制御部２３が調光手段１６を制御する。例えば光量モニタ１９で検出したＲ光の光量が設定した光量と違うとＣＰＵ２２が判断した場合には、ＣＰＵ２２は設定した光量と検出した光量の差を計算し、調光手段１６で増加させる必要のある光量と調光手段１６が備える固定式ＮＤフィルタの透過率から、Ｒ光の光軸中に配置する固定式ＮＤフィルタの種類を決定する。ＣＰＵ２２は、光軸中に配置する固定式ＮＤフィルタに対する信号を制御部２３に出力し、制御部２３はその信号に応じて調光手段１６を制御し、所定の固定式ＮＤフィルタをＲ光の光軸中に配置する。Ｇ光、Ｂ光についてもＲ光の場合と同様に光量モニタ２０、２１で検出した光量からＣＰＵ２２が光軸中に配置する固定式ＮＤフィルタを判断し、制御部２３を介して調光手段１７、１８を制御する。

なおコントローラ２９で色を指定するとその色に対応した各色の比率が設定され、その比率とコントローラ２９で指定する照射光量とからＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれの光量がＣＰＵ２２決められる。

不図示の分岐手段で、光量モニタ２０に分岐されなかったＧ光は、直進して色合成光学系２６に入射する。不図示の分岐手段で、光量モニタ１９、２１に分岐されなかったＲ光、Ｂ光はそれぞれ偏向ミラー２４、２５で９０度偏向され色合成光学系２６に入射する。色合成光学系２６は、色分解光学系１３に使用したのと同じクロスダイクロイックプリズムで、Ｂ光を反射し、Ｒ光とＧ光とを透過する特性のダイクロイック膜２６Ｂと、Ｒ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過する特性のダイクロイック膜２６Ｒが互いに直交するように配置されている。

クロスダイクロイックプリズムに入射したＧ光は、ダイクロイック膜２６Ｂ、２６Ｒを透過して直進する。クロスダイクロイックプリズムに入射したＢ光は、ダイクロイック膜２６Ｂで反射され９０度偏向される。クロスダイクロイックプリズムに入射したＲ光はダイクロイック膜２６Ｒで反射され、９０度偏向される。クロスダイクロイックプリズムでＲ光、Ｇ光、Ｂ光は色合成され、射出面２６Ｓから色合成された光が射出される。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色光の光路中に調光手段を配置して、各色の光量を個々に調整した光を色合成するので、任意の色の光を合成光として射出することができる。色合成光学系２６から射出された光は、レンズ２７を透過した後、検査対象であるＣＣＤ２８の所定の領域に照射される。

図２に本実施形態のＣＣＤ検査装置３０の外観を示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である。ＣＣＤ検査装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ１の表面（ここでは上面）に検査光を照射する光照射装置５０と、半導体ウエハ１をＣＣＤの受光面を上に向けて所定の位置に保持し、光照射装置５０からの光が照射された各ＣＣＤから出力される電気信号を検出するプローバ装置４０から構成される。

光照射装置５０は、検査面である半導体ウエハ１の上面の所定領域に光強度が均一な光を照射する。光強度が均一となる光が照射される領域は、半導体ウエハ１上に形成された複数のＣＣＤの全ての受光面を含む大きさであっても、一部のＣＣＤの受光面のみを含む大きさであってもよい。ただし少なくとも検査対象となっているＣＣＤの受光面全域を含んでいる大きさを有している必要がある。

なお、光強度が均一な領域を半導体ウエハ１上に形成された複数のＣＣＤ全ての受光面を含む大きさにするか、一部のＣＣＤの受光面のみを含む大きさにするかは、半導体ウエハ１上に形成されたＣＣＤの大きさやＣＣＤ検査装置３０の規模等によって異なる。なお、本実施形態では検査面上の光強度が均一な領域は１つのＣＣＤのみを含む大きさであり、半導体ウエハ１上に形成されたＣＣＤに対して順に光を照射して検査を行う。

プローバ装置４０は、半導体ウエハ１を搬送して所定位置に保持し、検査用ピンを半導体ウエハ１の電極に接触させる。検査用ピンから出力される信号はテスタ装置６０に送られ検査される。

次に、ＣＣＤ検査装置１０で半導体ウエハ１上に形成されたＣＣＤの特性を検査する手順について説明する。作業者が図２に示すテスタ装置の検査開始スイッチ６２を操作すると、プローバ装置４０内に備えられた不図示のウエハ搬送保持装置が動き始め、プローバ装置４０内の不図示のウエハ収容部から半導体ウエハ１が取り出されて所定の検査領域内に移動する。半導体ウエハ１が検査領域内へ移動したら、ウエハ搬送保持装置は検査対象のＣＣＤ２８が不図示のプローブに接触するように半導体ウエハ１を移動させる。プローブによって電源からの電力がＣＣＤ２８に供給される。

次に、図１に示すコントローラ２９を操作して、ＣＣＤに照射する光の色及び強度を設定する。コントローラ２９には予め必要な数の色が設定されており、作業者はそれらの色から検査に使用する色を選択する。

コントローラ２９で指定された色と強度の情報は、ＣＰＵ２２に出力される。ＣＰＵ２２には、コントローラ２９に設定された色に対応するＲ光、Ｇ光、Ｂ光の強度の比率が記憶されており、選択された色に対するＲ光、Ｇ光、Ｂ光の強度比を設定し、その比を保ったまま入力された強度になるようにそれぞれの色の強度を設定する。ＣＰＵ２２は設定されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の強度に従って制御部２３を制御し、制御部２３はその命令に従って調光手段１６、１７、１８を制御する。

なおコントローラ２９から、制御部２３を介して調光手段１６、１７、１８を個々に制御することも可能である。調光手段を個々に制御することによって、所望の色をＣＣＤに照射することができる。またコントローラ２９に予め設定された色から所望の色を選択した後に、調光手段を個々に制御してＣＣＤに照射する色を調整しても構わない。

次に所望の色及び強度に設定された光が、光照射装置５０から検査面上のＣＣＤ２８に照射される。照射領域内では光強度は均一である。電荷が供給された状態のＣＣＤ２８に光が照射されると、その電荷の一部は電流となって流れ、ＣＣＤ内部の電圧が低下する。このＣＣＤ内部の電圧降下は電気信号に変換されてテスタ装置６０に送られる。ＣＣＤから出力された電気信号に基づいて、テスタ装置６０は、被検ＣＣＤの良品・不良品の判定を行う。具体的には、ＣＣＤ２８から送られてきた電気信号が所定の規定値に達している場合には、テスタ装置６０はその被検ＣＣＤを良品と判定し、電気信号が規定値に達していなければその被検ＣＣＤを不良品と判定する。

テスタ装置６０による被検ＣＣＤの特性検査が終了すると、ウエハ搬送保持装置はＣＣＤ２８をプローブから離す方向（下方）に移動させ、ＣＣＤ２８をプローブから離間させて電源からＣＣＤ２８への電力の供給を停止させる。半導体ウエハ１上には複数のＣＣＤが形成されているので、全てのＣＣＤの検査が終了するまで上記の動作を繰り返し、全てのＣＣＤを検査する。

ＣＣＤ検査装置１０に備えられた光照射装置５０では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色の強度を任意に設定することができるので、各色の強度を変えることによって任意の色を検査するＣＣＤに照射することができる。従来の光照射装置では、照射する色の数だけフィルターを用意しなければならず、装置の大きさ等を考慮するとその数は限られていた。それに対し、本実施形態の光照射装置５０では、各色の強度を調整して、任意の色をＣＣＤに照射することができる。

なお本実施形態では光源１１からの光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光の３色に色分解したが、色分解する色光の数はこれに限られず、複数の色光であれば４色以上または２色でも構わない。例えば４色以上であれば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に加えて青緑色光や、橙色（オレンジ）光などを加えても構わない。４色以上の色光に分解すると、３色に色分解した場合に比べて色再現性が向上する。また２色であればＲ光、Ｇ光、Ｂ光のうちから２色を選んでも、その他の色から２色を選んでも構わない。
（第２実施形態）
第２実施形態のＣＣＤ検査装置の構成図を図３に示す。第１実施形態と同じ部材には同じ番号を付し、説明は省略する。本実施形態は、光源として白色光源ではなく、Ｒ光を射出するＬＥＤ、Ｇ光を射出するＬＥＤ、Ｂ光を射出するＬＥＤの３種類のＬＥＤを使用する点が、第１実施形態と異なる。

Ｒ光を射出するＬＥＤ７１から射出したＲ光は、レンズ８１で平行光に変換された後、光量モニタ１９で一部の光が分岐され、第１実施形態と同様に光量がモニタされる。本実施形態ではＬＥＤ７１は、Ｒ光を射出する単一のＬＥＤを使用するが、光量が不足する場合には複数のＬＥＤを使用しても構わない。

光量モニタ１９で検出されたＲ光の光量は、ＣＰＵ２２に出力される。光量モニタ１９で検出したＲ光の光量が、設定した光量と異なるとＣＰＵ２２が判断した場合は、制御部２３に制御信号を送り、制御部２３がＬＥＤ７１を制御して、すなわちＬＥＤ７１の駆動電流を変化させてＬＥＤ７１から射出されるＲ光の光量を調整する。

Ｇ光用ＬＥＤ７２、Ｂ光用ＬＥＤ７３からそれぞれ射出したＧ光、Ｂ光もレンズ８２、８３でそれぞれ平行光に変換された後、光量モニタ２０、２１で光量をモニタし、Ｒ光と同様に光量が調整される。

不図示の分岐手段で、光量モニタ２０に分岐されなかった各色光は、第１実施形態と同様に色合成光学系２６で色合成され検査差対象であるＣＣＤに照射される。
本実施形態では、ＬＥＤを駆動する電流値を変化させて各色光の強度を調整したが、各色光用のＬＥＤから射出される光の強度は一定にして、第１実施形態と同様に各色光の光路に調光手段をそれぞれ配置して、調光手段によって各色光の光量を調整しても構わない。

本実施形態においても第１実施形態と同様に、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各色の強度を任意に設定することができるので、各色の強度を変えることによって任意の色を検査するＣＣＤに照射することができる。

なお本実施形態においても、第１実施形態と同様に光源の種類は３種類に限られず、複数の色光の光源であれば２色または４色以上でも構わない。

第１実施形態のＣＣＤ検査装置の構成図 第１実施形態のＣＣＤ検査装置の外観を示す図。 第２実施形態のＣＣＤ検査装置の構成図

符号の説明

１１ 光源
１２ レンズ
１３、２６ クロスダイクロイックプリズム
１４、１５、２４、２５ 偏向ミラー
１６、１７、１８ 調光手段
１９、２０、２１ 光量モニタ
２２ ＣＰＵ
２３ 制御部
２７ レンズ
２８ ＣＣＤ
３０ ＣＣＤ検査装置
４０ プローバ装置
５０ 光照射装置
６０ テスタ装置
６２ 検査開始スイッチ
７１、７２、７３ ＬＥＤ
８１、８２、８３ レンズ

Claims (11)

1. 光源からの光を第１色光、第２色光、第３色光に色分解する色分解光学系と、
   前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光の光路にそれぞれ配置された調光手段と、
   前記調光手段で調光された前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光を色合成する色合成光学系とを備えたこと
   を特徴とする光照射装置。
2. 前記調光手段と前記色合成光学系との間の各色光のそれぞれの光路に配置された光量測定装置を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 第１色光を射出する第１色光用光源と、
   第２色光を射出する第２色光用光源と、
   第３色光を射出する第３色光用光源と、
   前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光の強度を調整する光調整手段と、
   前記光調整手段で調整された前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光を色合成する色合成光学系とを備えたこと
   を特徴とする光照射装置。
4. 前記第１色光用光源、前記第２色光用光源、前記第３色光用光源と前記色合成光学系との間の各色光のそれぞれの光路に配置された光量測定装置を有すること
   を特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
5. 前記第１色光を射出する第１色光用光源と、前記第２色光を射出する第２色光用光源と、前記第３色光を射出する第３色光用光源は、それぞれ発光ダイオードからなること
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の光照射装置。
6. 前記光調整手段は、前記第１色光用光源、前記第２色光用光源、前記第３色光用光源と前記色合成光学系との間の各色のそれぞれの光路に配置された調光手段であること
   を特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
7. 前記光量測定装置で測定した前記各色の光量を基に、前記調光手段または前記光調整手段を制御し、各色光の光量を調整すること
   を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。
8. 前記調光手段は、光強度を減衰させる光減衰手段であること
   を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置。
9. 前記光減衰手段は、連続的に透過光の光量を変化させるＮＤフィルターであること
   を特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
10. 前記第１色光、前記第２色光、前記第３色光はそれぞれ赤色光、緑色光、青色光であること
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光照射装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光照射装置と、
    前記光照射装置から射出される光の照射領域に受光素子の受光面を配置し、前記受光素子から出力される信号を検査する検査装置とを有すること
    を特徴とする受光素子検査装置。