JP2009198484A - 撮像素子検査用照明光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】検査用照明装置を取り付けるための取付孔を考慮して、最適な照明領域を得られるようにした撮像素子検査用照明光学系を提供する。
【解決手段】撮像素子検査装置２０において、検査用照明装置２６に用いられる撮像素子検査用照明光学系が、光源４１から射出された照明光を撮像素子の被検査面４９に対して略垂直になるように照射するコンデンサレンズ１を有し、被検査面４９において照明が必要な領域４９ａに照明光が照射されるようなコンデンサレンズ１を、このコンデンサレンズ１の一部がサーキットテスタ２４に形成された取付孔２５の大きさに合わせて除去されることを考慮して決定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、撮像素子検査用照明光学系に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の検査に用いられる撮像素子検査装置は、ウェハステージ上に載置された撮像素子にプローバを接続して電力を供給し、検査用照明装置により検査条件の光を撮像素子に照射した状態で、この撮像素子から出力される信号をプローバを介してサーキットテスタで受信して解析することにより良否を判定するように構成されている。この従来の撮像素子検査装置はプローバ上部に検査用照明装置を配置し、サーキットテスタを別置きにする構成をとっており、このように上方から照明する照明補助装置としては、特許文献１に開示されている。しかし、撮像素子の微細化及び検査の高速化により撮像素子から出力される電気信号の高い応答性が重要になり、撮像素子とサーキットテスタとの距離を短くする（実際には、プローバとサーキットテスタとの間に接続されているケーブルの長さを短くする）必要が生じてきた。このような要求に対して、プローバの上方にサーキットテスタを配置し、このサーキットテスタの中央部に下方に向かって開口する取付孔を設け、この取付孔に検査用照明装置を取り付けることにより、撮像素子とサーキットテスタとの距離を短くして、高い周波信号での検査を可能とした撮像素子検査装置が開発されている。

また、撮像素子が微細化することにより画面サイズが小さくなっているため、１枚のウェハから取れる撮像素子の枚数が飛躍的に増加している。そこで、検査時間を短縮するために、上述の撮像素子検査装置に追加の光学素子を挿入し、ウェハ上の複数の撮像素子に同時に光を照射して検査を並列して行う多チップ同時検査を行っている。このような検査においては、ウェハステージに対して撮像素子を対角方向に一列に並べることにより、プローバから撮像素子への配線スペースを確保するように構成されている。このとき、撮像素子が並ぶ方向に照明領域を大きくすると一度に検査できる個数が増え、更に検査時間を短縮化することができる。
実開平５−７１７３２号公報

しかしながら、照明領域を大きくしようとすると、検査用照明装置内に設けられた撮像素子検査用光学系のコンデンサレンズを光が通過するときの領域が広くなり、このコンデンサレンズの径を大きくする必要が生じる。ところが、サーキットテスタには基板の形状が規格化された電気回路が格納されており、且つ、高速応答、低ノイズ化するために、この検査用照明装置を配置するための取付孔を広げることは難しい。よって、検査用照明装置をサーキットテスタ内に組み込む構成では、この検査用照明装置内のコンデンサレンズ径を取付孔以上に大きくすることはできないという課題があり、加えて、多チップ同時検査のために追加光学素子を挿入する空間（ワーキングディスタンス）を確保すると、光束の太さ分だけ更に大きなコンデンサレンズが必要となり、照明領域を広げることがより困難となる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、検査用照明装置を取り付けるための取付孔を考慮して、最適な照明領域を得られるようにした撮像素子検査用照明光学系を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る撮像素子検査用照明光学系は、被検物体（例えば、実施形態におけるウェハ２２）である撮像素子に照明光を照射して得られる出力信号から、当該撮像素子の良否を判定する撮像素子検査装置に用いられるものであり、光源から照射された照明光を撮像素子の被検査面（例えば、実施形態における撮像素子面４９）に対して略垂直になるように照射するコンデンサレンズを有する。そして、被検査面における照明領域の長手方向又は短手方向の長さ（長手方向と短手方向の長さが等しい場合を含む）がＬであるときに、この照明領域に照射される照明光がコンデンサレンズを通過するときの通過領域の幅のうち最も長い部分の距離をｂとし、コンデンサレンズの半径をＲとし、Ｌとして選択した、長手方向又は短手方向と同じ方向であって、コンデンサレンズが取り付けられる空間を形成する取付孔が当該コンデンサレンズと干渉する位置までのこのコンデンサレンズを含む光学系の光軸からの距離をｄ′（例えば、実施形態の第一の実施例におけるｄ／２）とし、コンデンサレンズの開口数をＮＡとし、ワーキングディスタンスをＷＤとし、取付孔には、以下に示す条件を満たすように、半径Ｒの円形のコンデンサレンズから当該コンデンサレンズの中心から距離Ｙだけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を除去したコンデンサレンズが配置される。
ＷＤ×ＮＡ＋Ｌ／２ ＜ Ｙ ＜ ｄ′
但し、ｂ／２ ＜ Ｒ

このような撮像素子検査用照明光学系は、コンデンサレンズが、光源側から順に、正の屈折力を有する前レンズ群と、正の屈折力を有する後レンズ群とから構成されることが好ましい。

このとき、被検面における光軸と交わる点から照明領域の最も外側までの距離をｐとし、後レンズ群の主平面までの距離をｅ₀とし、開口数をＮＡとして、後レンズ群の有効径の最大値φ₀を定義し、さらに、被検査面から光軸に沿った距離であって、取付孔の端までの距離をｈとし、後レンズ群に入射する光と干渉する取付孔までの光軸からの距離をψとし、後レンズ群の焦点距離をｆ₁としたとき、次式

の条件を満足するように構成されることが好ましい。

さらに、被検査面から後レンズ群の主平面までの距離をｅ₀とし、後レンズ群と前レンズ群との主平面距離をｅ₁とし、前レンズ群の主平面から瞳までの距離をｅ₂とし、後レンズ群の焦点距離をｆ₁とし、前レンズ群の焦点距離をｆ₂とし、コンデンサレンズの焦点距離をｆとしたとき、次式

の条件を満足するように構成されることが好ましい。

本発明に係る撮像素子検査用照明光学系を以上のように構成すると、照明領域を照らすのに必要な光がコンデンサレンズのどこを通るかを計算し、光の通らない部分を除去することで、直径が取付孔の大きさ以下のレンズによる照明領域よりも大きな領域を照明することが可能になる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて検査用照明装置が搭載された撮像素子検査装置の構成について説明する。この撮像素子検査装置２０は、その上面に撮像素子が形成されたウェハ２２が載置されるウェハステージ２１と、このウェハステージ２１の上方に設けられるプローバ２３と、さらにこのプローバ２３の上方に設けられ、ケーブル２７によりプローバ２３と電気的に接続されたサーキットテスタ２４と、サーキットテスタ２４の下面から上方に向かって設けられた取付孔２５に取り付けられた検査用照明装置２６とから構成される。プローバ２３には、下方に延びるプローブ針２３ａが設けられており、このプローブ針２３ａをウェハ２２に形成された撮像素子の電極に接触させることにより、この撮像素子に電力を供給するとともに、この撮像素子から出力される信号をケーブル２７を介してサーキットテスタ２４に伝送するように構成されている。

次に、図２を用いて上述の検査用照明装置２６に用いられる撮像素子検査用照明光学系（以下、「照明光学系」と呼ぶ）の構成について説明する。検査用照明装置２６において、ハロゲンランプやキセノンランプなどの光源４１から放出された光は、コレクタレンズ４２を介して照明光学系に導かれる。この照明光学系では照明光が所定の分光分布になるようにフィルタ４３ａを透過させる。さらに、検査条件に応じて必要な分光分布を作り出すフィルタ４３ｂ（例えば赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）など）が出し入れできるようになっている。さらに光量を調整するためのＮＤフィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）４４ａ，４４ｂを介して所定の光量に調整される。一般のカメラで用いる撮像素子は白昼の数十万ｌｕｘから夜間の数ｌｕｘまでの広い光量の条件で用いられるため、光量の設定精度が非常に重要となるが、フィルタの光学濃度のばらつきの影響を受けないように、大きく光量設定をする切り換え式のＮＤフィルタ４４ａと円盤にその回転方向に段階的または濃度勾配のある調整用のＮＤフィルタ４４ｂを回転させて光量の微調整を行えるようにしている。

分光特性と光量を規定された照明光束は、インプットレンズ４５により照度均一化光学系に導かれる。ここでは、ロッドレンズ４６を使った照度均一化光学系の例を示している。斜めに入射した照明光はロッドレンズ４６の側面で反射し、ロッドレンズ４６の出射端に導かれ、光源から広がる光束が出射端で重ね合わされ、ロッドレンズ４６の出射端で光量が均一化される。開口絞り４８がコンデンサレンズ１の前側焦点位置にあるので、ロッドレンズ４６からの光はリレーレンズ４７とコンデンサレンズ１を介して撮像素子面４９上の任意の点を照明する光束の主光線がこの撮像素子面４９に対してほぼ垂直であるよう（テレセントリック）に照射する。つまり、撮像素子面４９を照明する光束の主光線が交わる場所は撮像素子面４９から無限遠の位置にあるということになる。

なお、図３に示すように、照度均一化光学系には上述のロッドレンズ４６の代わりにフライアイレンズ４１０を用いてもよい。インプットレンズ４５からの光束は３枚のリレーレンズ４７ａ，４７ｂ，４７ｃによりフライアイレンズ４１０に導かれる。リレーレンズを３つ用いるのは１つだけ用いるときよりも光束が広がるのを抑えることができ、リレーレンズ径がサーキットテスタ２４に形成された取付孔２５より大きくなるのを防ぐ為である。フライアイレンズ４１０は１０×１０個の単レンズで構成され、単レンズの入射面と撮像素子面４９は共役になっている。各単レンズで分割された光束は撮像素子面４９で重ね合わされ光量を均一化する。開口絞り４８はコンデンサレンズ１の前側焦点距離にあり、フライアイレンズ４１０からの光は撮像素子面４９に対してテレセントリックに照射される。なお、この図３において、図２と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

このような検査用照明装置２６を取り付けるためにサーキットテスタ２４に形成された取付孔２５は、このサーキットテスタ２４を上下に貫通して形成されているため、上述の照度均一化光学系が配置されている部分が取り付けられる上部空間２５ａの径を小さくして内部に格納される回路装置等のスペースを確保し、撮像素子面４９に照明光を照射するためのコンデンサレンズ１が配置される下部空間２５ｂの径を、上部空間２５ａより大きくして、撮像素子面４９に対する照明光の照射領域を確保するように構成されている。検査用照明装置２６もこの取付孔２５に形状に合わせて形成されている。

なお、多チップ同時検査ではコンデンサレンズ１と撮像素子面４９の間に追加光学素子を挿入する。追加光学素子は図４に示すように、拡散板５１と絞り５２が密着した構造で、絞り５２から撮像素子面４９までの距離を検査する瞳距離に合うよう挿入する。また、検査条件である絞り値Ｆは、上述の絞り５２から撮像素子面４９までの距離をこの絞り５２の直径で割った値に等しくなる。

それでは、上述のような形状の取付孔２５において、多チップ同時検査のための追加光学素子を挿入する空間（ワーキングディスタンス）を確保し、且つ、撮像素子面４９に対する照明領域を大きくするための、コンデンサレンズ１の条件について検討する。

上述のように、取付孔２５の下部は、上部空間２５ａと、この上部空間２５ａより径の大きい下部空間２５ｂから構成されている。ここで、コンデンサレンズ１の焦点距離をｆとし、このコンデンサレンズ１が取り付けられる下部空間２５ｂは、撮像素子面４９から光軸に沿ってｈの位置で上部空間２５ａに連通して狭くなるように形成されているとしたとき、ｆ＞ｈの関係が成り立つものとする。また、コンデンサレンズ１の有効径をφとし、光軸からコンデンサレンズ１に対する障害物（例えば、下部空間２５ｂを形成する取付孔２５の壁部）までの距離をψとすると、φ＞ψの関係が成り立つものとする。

コンデンサレンズ１から射出した照明光をテレセントリックにするためには、コンデンサレンズ１の後側主点から撮像素子面４９までの距離とコンデンサレンズ１の焦点距離ｆとを一致させる必要がある。コンデンサレンズ１が１群で構成されている場合、このコンデンサレンズ１の後側主点はコンデンサレンズ１の近傍にあり、ｆ＞ｈのとき、コンデンサレンズ１は狭い部分（上部空間２５ａ）に配置することになるがレンズ径が大きくなるため、配置できない。そこで、コンデンサレンズ１を２群構成にすることを考える（図２等に示すように、光源側に配置された前レンズ群１ａと撮像素子面側に配置された後レンズ１ｂとから構成されているとする）。照明光を狭い空間（上部空間２５ａ）から広げ、テレセントリックにするという理由から撮像素子面４９側の後レンズ群１ｂは正のパワーを持つ必要がある。また、もう一方の前レンズ群１ａについても、ワーキングディスタンスを必要以上に大きくしないようにするという理由から、正のパワーを持つ必要がある。よってコンデンサレンズ１は正正の２群構成となる。特に後レンズ群１ｂは、光源側の面を凹面にして光線を広げ、広い領域を照らすことができるようにしている。尚、これはサーキットテスタ２４に形成された取付孔２５が広がる部分（下部空間２５ｂと上部空間２５ａとの境界部分）に相当する。

このような構成のコンデンサレンズ１において、図５に示すように、撮像素子面４９上での照明エリアの最大範囲の半径をｐとし、撮像素子面４９からコンデンサレンズ１の後レンズ群１ｂの主平面までの距離をｅ₀とし、さらに、照明光の開口数ＮＡを、このコンデンサレンズ１を射出した光束の最大錐角の半角θで近似する（ＮＡ＝ｓｉｎθ≒θ）と、撮像素子面４９上の照明範囲における光軸と交わる点から最も外側までの距離ｐの位置で照明光束をけらずに照明するには、照明光束分が後レンズ群１ｂを通過できる必要があるので、この後レンズ群１ｂの有効径φは次の条件式（１）を満たす。そして、この式（１）における下限値をφ₀とし、後レンズ群１ｂの焦点距離をｆ₁とすると、撮像素子面４９からｈの位置にある障害物に光束がけられないためには、光軸から障害物までの距離ψは次の条件式（２）を満たす。

そして、この条件式（２）より、後レンズ群１ｂの焦点距離ｆ₁は次の条件式（３）を満たす。

以上より、後レンズ群１ｂは、正のパワーを持つことから、この後レンズ群１ｂの焦点距離ｆ₁は、次の条件式（４）を満たすように構成される。

次に、上述の条件式（４）を満たすような後レンズ群１ｂに対して、コンデンサレンズ１におけるレンズ間距離と、前レンズ群１ａの焦点距離ｆ₂を求める。図６に示すように、コンデンサレンズ１の全系の焦点距離をｆとし、後及び前レンズ群１ｂ，１ａの焦点距離をそれぞれｆ₁，ｆ₂として、照射面（撮像素子面４９）から後レンズ群１ｂの主平面までの距離をｅ₀とし、後レンズ群１ｂと前レンズ群１ａとの主平面距離をｅ₁とし、前レンズ群１ａの主平面から瞳までの距離をｅ₂として、光線の像高と傾きを伝播させる行列を考えて近軸解を求める。次に示す式（５）は、光が空間を伝播するのを示す行列とレンズによって屈折することを示す行列を順番に積をとっていくことでコンデンサレンズ１全体を示す行列を表す。テレセントリックであることから右辺を合成焦点距離だけで表すことができる。

この行列式（５）から、次の式（６）が求まる。

そして、この式（６）を解くことにより、前レンズ群１ａの焦点距離ｆ₂およびレンズ間の距離ｅ₁，ｅ₂が次式（７）に示す関係として導き出される。

ここで、コンデンサレンズ１の全系の焦点距離ｆは、図２のようにロッドレンズ４６を使用する構成の場合、ロッドレンズ４６の出射端の面積、リレーレンズ４７の焦点距離、被検査面における照明領域の面積との関係、即ち、「リレーレンズ４７の焦点距離×（照明領域の面積／ロッドレンズ４６の出射端の面積）^1/2」から決まり、図３のように、フライアイレンズ４１０を用いる構成の場合、フライアイレンズ４１０の入射面を構成する単位面の面積、フライアイレンズ４１０の焦点距離、被検査面における照明領域の面積との関係、即ち、「フライアイレンズ４１０の焦点距離×（照明領域の面積／フライアイレンズ４１０の入射面を構成する単位面の面積）^1/2」から決まる。また、照射面（撮像素子面４９）から後レンズ群１ｂの主平面までの距離ｅ₀はワーキングディスタンスから決まっている。よって、後レンズ群１ｂの焦点距離ｆ₁を上述の条件式（１）で決めた範囲内で動かし、前レンズ群１ａの焦点距離ｆ₂とレンズ間の距離ｅ₁，ｅ₂とを決めればよい。後レンズ群１ｂの焦点距離ｆ₁の値によってはｆ２＜０となるものもあるのが、コンデンサレンズ１は正正の２群構成であるのでｆ２＞０となるようなものを選ぶ必要がある。

検査用照明装置２６が取り付けられる取付孔２５の下部開口部２５ｃ（下部空間２５ｂの下端部）は、図７に示すように略矩形状（長方形）に形成されている。そこで、このような形状の下部開口部２５ｃに対して、回転対称に形成されたコンデンサレンズ１を配置したときに、照明領域を大きくする方法について説明する。

まず、照明領域４９ａが、図８に示すようにＬ×Ｌの矩形領域である場合を考える。このとき、図９に示すように撮像素子面４９からコンデンサレンズ１までのワーキングディスタンスをＷＤ、照明光の開口数をＮＡ＝ｓｉｎθとすると、Ｌ×Ｌの照明領域４９ａに入射する照明光は、コンデンサレンズ１においては、図１０に示すようにＬ×Ｌの正方形より周辺がＷＤ×ＮＡだけ広がった領域（斜線部で示す通過領域５０）を通過する光である。このとき、この通過領域５０の一辺の長さａ及び対角線の長さｂは、次式（８）で表される。

照明領域４９ａを照明するためには、上述の通過領域５０がコンデンサレンズ１内に含まれている必要があり、このコンデンサレンズ１の直径は通過領域５０の対角線ｂより大きくなければならないので、コンデンサレンズ１の半径をＲとすると、次の条件式（９）を満足する必要がある。

Ｒ ＞ ｂ／２ （９）

図１１に示すようにサーキットテスタ２４の下面中央部に設けられた下部開口部２５ｃの大きさが幅ｗ、奥行きｄ（ｄ≦ｗ）の矩形状である場合を考える。コンデンサレンズ１の中心から奥行き方向の下部開口部２５ｃの一辺までの距離はそれぞれｄ１，ｄ２（但し、ｄ＝ｄ１＋ｄ２）、コンデンサレンズ１の中心から幅方向の下部開口部２５ｃの一辺までの距離はそれぞれｗ１，ｗ２（但し、ｗ＝ｗ１＋ｗ２）である。また、下部開口部２５ｃの奥行きｄは光の通る領域（通過領域５０）の一辺の長さａより長く、最長部分（対角線）ｂより短い（ａ＜ｄ＜ｂ）とする。ここで、コンデンサレンズ１の中心Ｏと長方形の下部開口部２５ｃの中心（対角線の交点Ｏ′）が一致するとき、円形（回転対称）のレンズを考えると、コンデンサレンズ１がこの下部開口部２５ｃに入るためには半径をＲ１としてＲ１≦ｄ１＝ｄ２＝ｄ／２である。このとき、下部開口部２５ｃとコンデンサレンズ１との関係は次式（１０）の関係となり、上述の条件式（９）を満たすことができない。つまり、Ｌ×Ｌの大きさを有する照明領域４９ａを照明するのに必要な光線の通る領域を確保するレンズにはならず、図１２に示すような正方形の隅が欠けた照明領域４９ａ′となってしまう。

Ｒ１ ≦ ｄ／２ ＜ ｂ／２ （１０）

（実施例１）
ここで第一の実施例として、図７に示すようにコンデンサレンズ１の半径をＲ２として次式（１１）を満たすコンデンサレンズを考える。

ｂ／２ ＜ Ｒ２ ≦ ｗ１＝ｗ２＝ｗ／２ （１１）

この条件式を満たすコンデンサレンズ１を用いると、上述の条件式（９）を満たすことができるので、Ｌ×Ｌの大きさを有する照明領域４９ａを得るのに必要な光線の通る通過領域５０を確保することができる。しかし、ｄ＜ｂという条件より、ｄ／２＜ｂ／２＜Ｒ２となり、コンデンサレンズ１の直径は下部開口部２５ｃの奥行きｄより大きくなってしまう。そこで、サーキットテスタ２４の下面に対してコンデンサレンズ１が干渉する部分（図７に示す点線部）を切削し、検査用照明装置２６をサーキットテスタ２４内に組み込むことを可能にする。このとき、下部開口部２５ｃの奥行き方向に対して、コンデンサレンズ１の中心からＹだけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分（光軸を挟んで両端の２箇所の部分）を切削するとして、Ｙは次の条件式（１２）、つまり、条件式（１３）の条件を満たす必要がある。コンデンサレンズ１をこのように構成することで、図８に示すＬ×Ｌの領域４９ａを照明することができる。

ａ／２ ＜ Ｙ ＜ ｄ１＝ｄ２ （１２）
ＷＤ×ＮＡ＋Ｌ／２ ＜ Ｙ ＜ ｄ１＝ｄ２ （１３）

（実施例２）
第二の実施例として、図１３に示すように、光軸Ｏと長方形の下部開口部２５ｃの中心（対角線の交点Ｏ′）が一致しない場合を考える。第一の実施例と同様に、サーキットテスタ２４の下面中央部に設けられた下部開口部２５ｃの大きさが幅ｗ、奥行きｄ（ｄ≦ｗ、ａ＜ｄ＜ｂ）であるとする。長方形の下部開口部２５ｃの中心Ｏ′がコンデンサレンズ１の中心Ｏから下部開口部２５ｃの幅方向にｘ、奥行き方向にｙだけずれている場合、コンデンサレンズ１の中心から下部開口部２５ｃの奥行き方向にＹ１だけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を切削する必要があり、Ｙ１は下部開口部２５ｃの中心Ｏ′とコンデンサレンズ１の中心（光軸Ｏ）が一致している時よりｙだけ少ない位置で切削することになり、次の条件式（１４）を満たす必要がある。一方、上記部分とは光軸を挟んで反対側も、下部開口部２５ｃの奥行き方向にＹ２だけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を切削する必要があり、このＹ２は、下部開口部２５ｃの中心Ｏ′とコンデンサレンズ１の中心（光軸Ｏ）が一致している時よりｙだけ多い位置で切削することになり、次の条件式（１５）を満たす必要がある。この場合、ｘの大きさには影響されない。

ａ／２ ＜ Ｙ１ ＜ ｄ／２−ｙ ＝ ｄ１ （１４）
ａ／２ ＜ Ｙ２ ＜ ｄ／２＋ｙ ＝ ｄ２ （１５）

（実施例３）
第三の実施例として、図１４のように、下部開口部２５ｃの幅方向もコンデンサレンズ１と干渉する場合を考える。この場合、コンデンサレンズ１の中心から下部開口部２５ｃの幅方向にＸ１だけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を切削する必要があり、幅方向のＸ１はこの下部開口部２５ｃの中心Ｏ′と光軸Ｏが一致している時よりｘだけ多い位置で切削することになり、次の条件式（１６）を満たす必要がある。一方、上記部分とは光軸を挟んで反対側も、下部開口部２５ｃの幅方向にＸ２だけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を切削する必要があり、このＸ２は、下部開口部２５ｃの中心Ｏ′とコンデンサレンズ１の中心（光軸Ｏ）が一致している時よりｘだけ少ない位置で切削することになり、次の条件式（１７）を満たす必要がある。

ａ／２ ＜ Ｘ１ ＜ ｗ／２＋ｘ ＝ ｗ１ （１６）
ａ／２ ＜ Ｘ２ ＜ ｗ／２−ｘ ＝ ｗ２ （１７）

なお、奥行き方向のＹ１、Ｙ２についても第二の実施例と同様に次の条件式（１８），（１９）を満たす必要がある。

ａ／２ ＜ Ｙ１ ＜ ｄ／２−ｙ ＝ ｄ１ （１８）
ａ／２ ＜ Ｙ２ ＜ ｄ／２＋ｙ ＝ ｄ２ （１９）

以上のように、照明領域４９ａを照らすのに必要な光がコンデンサレンズ１のどこを通るかを計算し（通過領域５０を計算し）、光の通らない部分を切削することで、直径がサーキットテスタ２４に形成された取付孔２５の下部開口部２５ｃの大きさ以下のレンズによる照明領域（例えば、図１２に示す照明領域４９ａ′）よりも大きな領域を照明することが可能になる。

撮像素子検査装置の構成を示す説明図である。 検査用照明装置において、照度均一化光学系にロッドレンズを用いたときの構成を示す説明図である。 検査用照明装置において、照度均一化光学系にフライアイレンズを用いたときの構成を示す説明図である。 上記撮像素子検査装置に用いる追加光学素子を説明するための説明図である。 コンデンサレンズを構成する後レンズ群の焦点距離を説明するための説明図である。 撮像素子面、後レンズ群、前レンズ群及び瞳の間隔を説明するための説明図である。 取付孔の下部開口部とコンデンサレンズとの関係を説明するための説明図である。 照明領域を示す説明図である。 コンデンサレンズの径と照明領域の大きさの関係を示す説明図である。 コンデンサレンズに通る光の通過領域を示す概念図である。 取付孔の下部開口部内に回転対称のコンデンサレンズをそのまま配置したときを説明するための説明図である。 上記の場合の照明領域を示す説明図である。 取付孔の中心とコンデンサレンズの中心とが一致しない場合を示す説明図である。 取付孔の４辺でコンデンサレンズと干渉する場合を示す説明図である。

符号の説明

１ コンデンサレンズ １ａ 前レンズ群 １ｂ 後レンズ群
２０ 撮像素子検査装置 ２２ ウェハ（被検物体） ２６ 検査用照明装置
４１ 光源 ４９ 撮像素子面（被検査面） ４９ａ 照明領域 ５０ 通過領域

Claims (4)

1. 被検物体である撮像素子に照明光を照射して得られる出力信号から、当該撮像素子の良否を判定する撮像素子検査装置に用いられる撮像素子検査用照明光学系であって、
   光源から照射された前記照明光を前記撮像素子の被検査面に対して略垂直になるように照射するコンデンサレンズを有し、
   前記被検査面における照明領域の長手方向又は短手方向の長さ（長手方向と短手方向の長さが等しい場合も含む）がＬであるときに、
   前記照明領域に照射される前記照明光が前記コンデンサレンズを通過するときの通過領域の幅のうち最も長い部分の距離をｂとし、前記コンデンサレンズの半径をＲとし、
   前記Ｌとして選択した、長手方向又は短手方向と同じ方向であって、前記コンデンサレンズが取り付けられる空間を形成する取付孔が当該コンデンサレンズと干渉する位置までの前記コンデンサレンズを含む光学系の光軸からの距離をｄ′とし、前記コンデンサレンズの開口数をＮＡとし、ワーキングディスタンスをＷＤとし、
   前記取付孔には、以下に示す条件を満たすように、
   前記半径Ｒの円形のコンデンサレンズから当該コンデンサレンズの中心から距離Ｙだけ離れた弦と劣弧で囲まれた弓弦部分を除去したコンデンサレンズが配置されたことを特徴とする撮像素子検査用照明光学系。
   ＷＤ×ＮＡ＋Ｌ／２ ＜ Ｙ ＜ ｄ′
   但し、ｂ／２ ＜ Ｒ
2. 前記コンデンサレンズが、前記光源側から順に、
   正の屈折力を有する前レンズ群と、
   正の屈折力を有する後レンズ群とから構成される請求項１に記載の撮像素子検査用照明光学系。
3. 前記被検面における光軸と交わる点から照明領域の最も外側までの距離をｐとし、前記後レンズ群の主平面までの距離をｅ₀とし、開口数をＮＡとして、前記後レンズ群の有効径の最大値φ₀を定義し、
   さらに、前記被検査面から光軸に沿った距離であって、前記取付孔の端までの距離をｈとし、前記後レンズ群に入射する光と干渉する前記取付孔までの光軸からの距離をψとし、前記後レンズ群の焦点距離をｆ₁としたとき、次式
   

   

   の条件を満足するように構成された請求項２に記載の撮像素子検査用照明光学系。
4. 前記被検査面から前記後レンズ群の主平面までの距離をｅ₀とし、前記後レンズ群と前記前レンズ群との主平面距離をｅ₁とし、前記前レンズ群の主平面から瞳までの距離をｅ₂とし、前記後レンズ群の焦点距離をｆ₁とし、前記前レンズ群の焦点距離をｆ₂とし、前記コンデンサレンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
   

   

   の条件を満足するように構成された請求項２または３に記載の撮像素子検査用照明光学系。

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