JP5261095B2 - Illumination optical system for image sensor inspection - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element inspecting illumination optics capable of taking an optimum lighting area considering a mounting hole to amount an inspecting illumination device. <P>SOLUTION: In an imaging element inspecting device 20, the imaging element inspecting illumination optical system used for the inspecting illumination device 26 has a condenser lens 1 that applies illumination light emitted from a light source 41 approximately perpendicularly to an inspected surface 49 of an imaging element, and the condenser lens 1 to apply illumination light to an area 49a of the inspected surface 49 where illumination is necessary is determined while considering that a part of the condenser lens 1 is removed in accordance with the size of the mounting hole 25 formed in a circuit tester 24. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、撮像素子検査用照明光学系に関する。   The present invention relates to an illumination optical system for image sensor inspection.

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。   An image sensor inspection device used for inspecting an image sensor such as a CCD or a CMOS supplies a power by connecting a prober to the image sensor placed on the wafer stage, and images the light of the inspection condition by the inspection illumination device. In a state where the device is irradiated, a signal output from the image pickup device is received by a circuit tester via a prober and analyzed to determine pass / fail. This conventional image sensor inspection apparatus has a configuration in which an inspection illumination device is arranged on the upper portion of the prober and a circuit tester is separately provided. As such an illumination auxiliary device that illuminates from above is disclosed in Patent Document 1. Has been. However, high responsiveness of the electrical signal output from the image sensor becomes important due to miniaturization of the image sensor and high speed of inspection, and the distance between the image sensor and the circuit tester is shortened (in practice, the prober and the circuit tester). It is necessary to shorten the length of the cable connected between the two. In response to such demands, a circuit tester is arranged above the prober, and a mounting hole that opens downward is provided in the center of the circuit tester, and an inspection illumination device is attached to the mounting hole, thereby imaging. 2. Description of the Related Art An image sensor inspection apparatus that can inspect with a high frequency signal by shortening the distance between an element and a circuit tester has been developed.

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
In addition, since the screen size is reduced due to the miniaturization of the image sensor, the number of image sensors that can be taken from one wafer is dramatically increased. Therefore, in order to shorten the inspection time, multi-chip simultaneous inspection is performed in which an additional optical element is inserted into the above-described imaging element inspection apparatus and a plurality of imaging elements on the wafer are irradiated with light simultaneously to perform inspection in parallel. Is going. In such an inspection, the image pickup devices are arranged in a row in a diagonal direction with respect to the wafer stage, thereby securing a wiring space from the prober to the image pickup device. At this time, if the illumination area is increased in the direction in which the image sensors are arranged, the number of inspections can be increased at a time, and the inspection time can be further shortened.
Japanese Utility Model Publication No. 5-71732

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。   However, when trying to increase the illumination area, the area when light passes through the condenser lens of the imaging device inspection optical system provided in the inspection illumination device becomes wider, and it is necessary to increase the diameter of the condenser lens. Arise. However, the circuit tester stores an electric circuit with a standardized board shape, and in order to reduce the noise and the high-speed response, it is not possible to widen the mounting hole for placing the inspection illumination device. difficult. Therefore, in the configuration in which the inspection illumination device is incorporated in the circuit tester, there is a problem that the condenser lens diameter in the inspection illumination device cannot be made larger than the mounting hole. If a space (working distance) for inserting an additional optical element is secured, a condenser lens that is larger than the thickness of the light beam is required, and it becomes more difficult to widen the illumination area.

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。   The present invention has been made in view of such problems, and provides an illumination optical system for inspecting an image sensor that can obtain an optimal illumination area in consideration of an attachment hole for attaching an inspection illumination device. The purpose is to do.

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
In order to solve the above-described problem, an illumination optical system for imaging device inspection according to the present invention is based on an output signal obtained by irradiating illumination light to an imaging device that is an object to be examined (for example, the wafer 22 in the embodiment). It is used in an image sensor inspection apparatus that determines the quality of the image sensor, and the illumination light emitted from the light source is substantially perpendicular to the surface to be inspected of the image sensor (for example, the image sensor surface 49 in the embodiment). It has a condenser lens to irradiate. Then, when the length in the longitudinal direction or the short direction of the illumination area on the surface to be inspected (including the case where the lengths in the longitudinal direction and the short direction are equal) is L, the illumination light irradiated to this illumination area The distance of the longest part of the width of the passing region when passing through the condenser lens is b, the radius of the condenser lens is R, and the same direction as the longitudinal direction or the short side direction is selected as L. The distance from the optical axis of the optical system including this condenser lens to the position where the mounting hole forming the lens mounting space interferes with the condenser lens is represented by d ′ (for example, d / in the first example of the embodiment). 2), the numerical aperture of the condenser lens is NA, the working distance is WD, and the mounting hole has a circular condenser lens with a radius R so as to satisfy the following conditions. From the center distance Y apart chord and the condenser lens to remove the chordal portion surrounded by minor arc of the condenser lens is disposed from.
WD × NA + L / 2 <Y <d ′
However, 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。   In such an imaging element inspection illumination optical system, it is preferable that the condenser lens includes, in order from the light source side, a front lens group having a positive refractive power and a rear lens group having a positive refractive power.

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

Figure 0005261095
の条件を満足するように構成されることが好ましい。 At this time, the distance from the point intersecting the optical axis on the test surface to the outermost side of the illumination area is p, the distance to the main plane of the rear lens group is e 0 , the numerical aperture is NA, and the effective of the rear lens group Defines the maximum diameter φ 0, and is the distance along the optical axis from the surface to be inspected, where h is the distance to the end of the mounting hole, up to the mounting hole that interferes with the light incident on the rear lens group Where ψ is the distance from the optical axis and f 1 is the focal length of the rear lens group,
Figure 0005261095
It is preferable to be configured to satisfy the above condition.

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

Figure 0005261095
の条件を満足するように構成されることが好ましい。 Further, the distance from the surface to be inspected to the main plane of the rear lens group is e 0 , the main plane distance between the rear lens group and the front lens group is e 1, and the distance from the main plane of the front lens group to the pupil is e 2, and the focal length of the rear lens group and f 1, the focal length of the front lens group and f 2, a focal length of the condenser lens is f, the following equation
Figure 0005261095
It is preferable to be configured to satisfy the above condition.

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。   When the illumination optical system for image sensor inspection according to the present invention is configured as described above, it is calculated where the light necessary for illuminating the illumination area passes through the condenser lens, and the portion through which light does not pass is removed. It becomes possible to illuminate an area larger than the illumination area by the lens having a diameter equal to or smaller than the size of the mounting hole.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of an image sensor inspection apparatus equipped with an inspection illumination device will be described with reference to FIG. The image sensor inspection apparatus 20 includes a wafer stage 21 on which a wafer 22 having an image sensor formed thereon is mounted, a prober 23 provided above the wafer stage 21, and a prober 23 provided above the prober 23. The circuit tester 24 is electrically connected to the prober 23 by the cable 27, and the inspection illumination device 26 is attached to the attachment hole 25 provided upward from the lower surface of the circuit tester 24. The prober 23 is provided with a probe needle 23a extending downward. The probe needle 23a is brought into contact with the electrode of the image sensor formed on the wafer 22, thereby supplying electric power to the image sensor and taking this image. A signal output from the element is transmitted to the circuit tester 24 via the cable 27.

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。   Next, the configuration of an imaging element inspection illumination optical system (hereinafter referred to as “illumination optical system”) used in the above-described inspection illumination device 26 will be described with reference to FIG. In the inspection illumination device 26, light emitted from the light source 41 such as a halogen lamp or a xenon lamp is guided to the illumination optical system via the collector lens 42. In this illumination optical system, the illumination light is transmitted through the filter 43a so as to have a predetermined spectral distribution. Further, a filter 43b (for example, red (Red), green (Green), blue (blue), etc.)) that creates a necessary spectral distribution according to the inspection conditions can be taken in and out. Further, the light quantity is adjusted to a predetermined light quantity via ND filters (Neutral Density Filters) 44a and 44b for adjusting the light quantity. The image sensor used in a general camera is used in a wide range of light conditions from hundreds of thousands of lux in daylight to several lux in the nighttime, so the light quantity setting accuracy is very important, but the influence of variations in the optical density of the filter In order to make fine adjustment of the amount of light, the switchable ND filter 44a for setting a large amount of light and the ND filter 44b for adjustment having a stepwise or concentration gradient in the rotation direction of the disk are rotated. Yes.

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。   The illumination light beam with the spectroscopic characteristics and the light quantity regulated is guided to the illuminance uniforming optical system by the input lens 45. Here, an example of an illuminance uniformizing optical system using a rod lens 46 is shown. The obliquely incident illumination light is reflected by the side surface of the rod lens 46, guided to the exit end of the rod lens 46, and the light beam spreading from the light source is superimposed at the exit end, and the light amount is made uniform at the exit end of the rod lens 46. . Since the aperture stop 48 is at the front focal position of the condenser lens 1, the light from the rod lens 46 is the principal ray of the light beam that illuminates an arbitrary point on the image sensor surface 49 via the relay lens 47 and the condenser lens 1. Irradiation is performed so as to be substantially perpendicular to the image sensor surface 49 (telecentric). That is, the place where the principal rays of the light beams that illuminate the image sensor surface 49 intersect is at a position at infinity from the image sensor surface 49.

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。   As shown in FIG. 3, a fly-eye lens 410 may be used in the illuminance uniformizing optical system instead of the rod lens 46 described above. The light flux from the input lens 45 is guided to the fly-eye lens 410 by the three relay lenses 47a, 47b, 47c. The reason for using three relay lenses is to prevent the light flux from spreading more than when only one relay lens is used, and to prevent the relay lens diameter from becoming larger than the mounting hole 25 formed in the circuit tester 24. The fly-eye lens 410 is composed of 10 × 10 single lenses, and the incident surface of the single lens and the imaging element surface 49 are conjugate. The light beams divided by the single lenses are overlapped on the image sensor surface 49 to make the light quantity uniform. The aperture stop 48 is at the front focal length of the condenser lens 1, and the light from the fly-eye lens 410 is applied to the image sensor surface 49 in a telecentric manner. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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。   The mounting hole 25 formed in the circuit tester 24 for mounting such an inspection illumination device 26 is formed through the circuit tester 24 in the vertical direction, so that the above-described illuminance uniformizing optical system is disposed. The lower space in which the condenser lens 1 for irradiating the imaging element surface 49 with illumination light is secured by reducing the diameter of the upper space 25a to which the mounted portion is attached to secure a space for a circuit device or the like housed therein. The diameter of 25b is made larger than the upper space 25a, and the illumination light irradiation area for the image sensor surface 49 is secured. The inspection illumination device 26 is also formed in the mounting hole 25 according to the shape.

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。   In the multichip simultaneous inspection, an additional optical element is inserted between the condenser lens 1 and the imaging element surface 49. As shown in FIG. 4, the additional optical element has a structure in which the diffusion plate 51 and the diaphragm 52 are in close contact with each other, and is inserted so as to match the distance from the diaphragm 52 to the imaging element surface 49 to the pupil distance to be inspected. The aperture value F, which is an inspection condition, is equal to a value obtained by dividing the distance from the aperture 52 to the image sensor surface 49 by the diameter of the aperture 52.

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。   Then, in the mounting hole 25 having the shape as described above, a space for inserting an additional optical element for simultaneous inspection of multiple chips (working distance) is secured, and an illumination area for the imaging element surface 49 is increased. The conditions of the condenser lens 1 will be examined.

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。   As described above, the lower portion of the mounting hole 25 is composed of the upper space 25a and the lower space 25b having a diameter larger than that of the upper space 25a. Here, the focal length of the condenser lens 1 is f, and the lower space 25b to which the condenser lens 1 is attached is communicated with the upper space 25a at the position h along the optical axis from the imaging element surface 49 so as to become narrow. When formed, the relationship of f> h is assumed to hold. If the effective diameter of the condenser lens 1 is φ and the distance from the optical axis to the obstacle (for example, the wall portion of the mounting hole 25 that forms the lower space 25b) with respect to the condenser lens 1 is φ, the relationship φ> ψ Is assumed to hold.

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。   In order to make the illumination light emitted from the condenser lens 1 telecentric, it is necessary to make the distance from the rear principal point of the condenser lens 1 to the imaging element surface 49 coincide with the focal length f of the condenser lens 1. When the condenser lens 1 is composed of one group, the rear principal point of the condenser lens 1 is in the vicinity of the condenser lens 1, and when f> h, the condenser lens 1 is arranged in a narrow portion (upper space 25a). However, since the lens diameter becomes large, it cannot be arranged. Therefore, it is considered that the condenser lens 1 has a two-group structure (as shown in FIG. 2 and the like, the condenser lens 1 is composed of a front lens group 1a disposed on the light source side and a rear lens 1b disposed on the imaging element surface side. Suppose). The rear lens group 1b on the imaging element surface 49 side needs to have a positive power because the illumination light is spread from a narrow space (upper space 25a) to be telecentric. Also, the other front lens group 1a needs to have a positive power because the working distance is not increased more than necessary. Therefore, the condenser lens 1 has a positive two-group configuration. In particular, the rear lens group 1b has a concave surface on the light source side so as to spread light and illuminate a wide area. This corresponds to a portion (a boundary portion between the lower space 25b and the upper space 25a) where the mounting hole 25 formed in the circuit tester 24 widens.

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。 In the condenser lens 1 having such a configuration, as shown in FIG. 5, the radius of the maximum range of the illumination area on the image sensor surface 49 is p, and the main lens group 1b of the rear lens group 1b of the condenser lens 1 from the image sensor surface 49 is used. When the distance to the plane is e 0, and the numerical aperture NA of the illumination light is approximated by a half angle θ of the maximum cone angle of the light beam emitted from the condenser lens 1 (NA = sin θ≈θ), the imaging element surface 49 In order to perform illumination without irradiating the illumination light beam at the position of the distance p from the point intersecting the optical axis in the upper illumination range to the outermost side, the illumination light beam component needs to be able to pass through the rear lens group 1b. The effective diameter φ of the group 1b satisfies the following conditional expression (1). If the lower limit value in this equation (1) is φ 0 and the focal length of the rear lens group 1b is f 1 , the light beam cannot be emitted from the image sensor surface 49 to the obstacle at the position h. The distance ψ from the axis to the obstacle satisfies the following conditional expression (2).

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。 From this conditional expression (2), the focal length f 1 of the rear lens group 1b satisfies the following conditional expression (3).

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。 Rear lens group 1b from, above, since it has a positive power, a focal length f 1 of the rear lens group 1b is configured so as to satisfy the following condition (4).

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。 Next, for the rear lens group 1b that satisfies the above-mentioned conditional expression (4), the inter-lens distance in the condenser lens 1 and the focal length f 2 of the front lens group 1a are obtained. As shown in FIG. 6, the focal length of the entire system of the condenser lens 1 is f, and the focal lengths of the rear and front lens groups 1b and 1a are f 1 and f 2 , respectively, from the irradiation surface (imaging device surface 49) to the rear. The distance to the main plane of the lens group 1b is e 0 , the main plane distance between the rear lens group 1b and the front lens group 1a is e 1, and the distance from the main plane to the pupil of the front lens group 1a is e 2 . A paraxial solution is obtained by considering a matrix that propagates the image height and inclination of a ray. The following equation (5) represents a matrix indicating the entire condenser lens 1 by sequentially taking a product of a matrix indicating that light propagates through space and a matrix indicating that light is refracted by the lens. Since it is telecentric, the right side can be expressed only by the composite focal length.

Figure 0005261095
Figure 0005261095

この行列式(5)から、次の式(6)が求まる。   From this determinant (5), the following equation (6) is obtained.

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。 Then, by solving this equation (6), the focal length f 2 of the front lens group 1a and the distances e 1 and e 2 between the lenses are derived as the relationship shown in the following equation (7).

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。 Here, in the configuration using the rod lens 46 as shown in FIG. 2, the focal length f of the entire system of the condenser lens 1 is the area of the exit end of the rod lens 46, the focal length of the relay lens 47, and the surface to be inspected. The relationship with the area of the illumination area, that is, “the focal length of the relay lens 47 × (the area of the illumination area / the area of the exit end of the rod lens 46) 1/2 ” is determined. As shown in FIG. In the case of the configuration using the above, the relationship between the area of the unit surface constituting the entrance surface of the fly-eye lens 410, the focal length of the fly-eye lens 410, and the area of the illumination area on the surface to be inspected, that is, “the focus of the fly-eye lens 410” Distance × (area of illumination area / area of unit surface constituting incident surface of fly-eye lens 410) 1/2 ”. The distance e 0 from the irradiation surface (imaging element surface 49) to the main plane of the rear lens group 1b is determined from the working distance. Therefore, if the focal length f 1 of the rear lens group 1b is moved within the range determined by the conditional expression (1), the focal length f 2 of the front lens group 1a and the distances e 1 and e 2 between the lenses are determined. Good. Depending on the value of the focal length f 1 of the rear lens group 1b, there is a lens that satisfies f2 <0. However, since the condenser lens 1 has a positive two-group configuration, it is necessary to select a lens that satisfies f2> 0. .

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。   The lower opening 25c (the lower end of the lower space 25b) of the mounting hole 25 to which the inspection illumination device 26 is mounted is formed in a substantially rectangular shape (rectangular shape) as shown in FIG. Therefore, a method for enlarging the illumination area when the condenser lens 1 formed in a rotationally symmetrical manner is arranged with respect to the lower opening 25c having such a shape will be described.

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。   First, consider a case where the illumination area 49a is an L × L rectangular area as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 9, when the working distance from the imaging element surface 49 to the condenser lens 1 is WD and the numerical aperture of the illumination light is NA = sin θ, the illumination light incident on the L × L illumination area 49a is In the condenser lens 1, as shown in FIG. 10, the light passes through a region (passage region 50 indicated by a hatched portion) whose periphery is expanded by WD × NA from an L × L square. At this time, the length a of one side of the passing region 50 and the length b of the diagonal line are expressed by the following equation (8).

Figure 0005261095
Figure 0005261095

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。   In order to illuminate the illumination area 49 a, the above-described passing area 50 needs to be included in the condenser lens 1, and the diameter of the condenser lens 1 must be larger than the diagonal line b of the passing area 50. When the radius of the lens 1 is R, the following conditional expression (9) needs to be satisfied.

R > b/2 (9) 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。   Consider the case where the size of the lower opening 25c provided at the center of the lower surface of the circuit tester 24 is a rectangular shape having a width w and a depth d (d ≦ w) as shown in FIG. The distances from the center of the condenser lens 1 to one side of the lower opening 25c in the depth direction are d1 and d2 (d = d1 + d2), respectively, and the distances from the center of the condenser lens 1 to one side of the lower opening 25c in the width direction are These are w1 and w2 (where w = w1 + w2), respectively. Further, the depth d of the lower opening 25c is longer than the length a of one side of the light transmitting region (passing region 50) and shorter than the longest portion (diagonal line) b (a <d <b). Here, when the center O of the condenser lens 1 coincides with the center of the rectangular lower opening 25c (diagonal intersection point O ′), considering a circular (rotationally symmetric) lens, the condenser lens 1 is formed in the lower opening 25c. In order to enter, the radius is R1, and R1 ≦ d1 = d2 = d / 2. At this time, the relationship between the lower opening 25c and the condenser lens 1 is expressed by the following equation (10), and the above-described conditional equation (9) cannot be satisfied. In other words, the lens does not become a lens that secures a region through which light rays necessary for illuminating the illumination region 49a having a size of L × L, and the illumination region 49a ′ lacking a square corner as shown in FIG. turn into.

R1 ≦ d/2 < b/2 (10) 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。
Example 1
Here, as a first embodiment, a condenser lens satisfying the following formula (11) is considered with the radius of the condenser lens 1 as R2, as shown in FIG.

b/2 < R2 ≦ w1=w2=w/2 (11) 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。   When the condenser lens 1 satisfying this conditional expression is used, the above-described conditional expression (9) can be satisfied. Therefore, a passing area 50 through which a light ray necessary for obtaining the illumination area 49a having a size of L × L is formed. Can be secured. However, from the condition of d <b, d / 2 <b / 2 <R2, and the diameter of the condenser lens 1 is larger than the depth d of the lower opening 25c. Therefore, the portion (dotted line portion shown in FIG. 7) where the condenser lens 1 interferes with the lower surface of the circuit tester 24 is cut, and the inspection illumination device 26 can be incorporated into the circuit tester 24. At this time, with respect to the depth direction of the lower opening portion 25c, a bow chord portion (two portions at both ends across the optical axis) surrounded by a substring and a chord separated from the center of the condenser lens 1 by Y is cut. As for Y, it is necessary to satisfy the condition of the following conditional expression (12), that is, conditional expression (13). By configuring the condenser lens 1 in this manner, the L × L region 49a shown in FIG. 8 can be illuminated.

a/2 < Y < d1=d2 (12)
WD×NA+L/2 < Y < d1=d2 (13)
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。
(Example 2)
As a second embodiment, as shown in FIG. 13, a case is considered in which the optical axis O and the center of the rectangular lower opening 25c (the intersection O ′ of diagonal lines) do not coincide. As in the first embodiment, it is assumed that the size of the lower opening 25c provided at the center of the lower surface of the circuit tester 24 is the width w and the depth d (d ≦ w, a <d <b). When the center O ′ of the rectangular lower opening 25c is shifted from the center O of the condenser lens 1 by x in the width direction of the lower opening 25c and y in the depth direction, the depth of the lower opening 25c from the center of the condenser lens 1 It is necessary to cut a bow chord portion surrounded by a subarc and a chord separated by Y1 in the direction, and Y1 is when the center O 'of the lower opening 25c and the center of the condenser lens 1 (optical axis O) coincide. Cutting is performed at a position less by y, and the following conditional expression (14) needs to be satisfied. On the other hand, on the opposite side of the optical axis from the above part, it is necessary to cut a bow chord part surrounded by a subarc and a chord separated by Y2 in the depth direction of the lower opening 25c. Cutting is performed at a position larger by y than when the center O ′ of the portion 25c coincides with the center of the condenser lens 1 (optical axis O), and it is necessary to satisfy the following conditional expression (15). In this case, it is not affected by the magnitude of x.

a/2 < Y1 < d/2−y = d1 (14)
a/2 < Y2 < d/2+y = d2 (15)
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。
(Example 3)
As a third embodiment, consider a case where the width direction of the lower opening 25c also interferes with the condenser lens 1 as shown in FIG. In this case, it is necessary to cut a bow chord portion surrounded by a subarc and a chord separated from the center of the condenser lens 1 by X1 in the width direction of the lower opening 25c, and X1 in the width direction is the center of the lower opening 25c. Cutting is performed at a position x more than when O ′ and the optical axis O coincide with each other, and it is necessary to satisfy the following conditional expression (16). On the other hand, on the opposite side of the optical axis from the above portion, it is necessary to cut a bow chord portion surrounded by a subarc and a chord separated by X2 in the width direction of the lower opening 25c. Cutting is performed at a position less by x than when the center O ′ of the portion 25c coincides with the center of the condenser lens 1 (optical axis O), and the following conditional expression (17) needs to be satisfied.

a/2 < X1 < w/2+x = w1 (16)
a/2 < X2 < w/2−x = w2 (17)
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。   It should be noted that the following conditional expressions (18) and (19) must be satisfied for Y1 and Y2 in the depth direction as in the second embodiment.

a/2 < Y1 < d/2−y = d1 (18)
a/2 < Y2 < d/2+y = d2 (19)
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。   As described above, by calculating where the light necessary for illuminating the illumination area 49a passes through the condenser lens 1 (calculating the passage area 50), and cutting the portion through which the light does not pass, the diameter becomes the circuit. It is possible to illuminate an area larger than an illumination area (for example, illumination area 49a ′ shown in FIG. 12) by a lens having a size equal to or smaller than the size of the lower opening 25c of the mounting hole 25 formed in the tester 24.

撮像素子検査装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an image pick-up element test | inspection apparatus. 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。It is explanatory drawing which shows a structure when a rod lens is used for the illumination intensity equalization optical system in the illumination device for a test | inspection. 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。It is explanatory drawing which shows a structure when a fly-eye lens is used for the illumination intensity equalization optical system in the illumination device for a test | inspection. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the additional optical element used for the said image pick-up element test | inspection apparatus. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the focal distance of the back lens group which comprises a condenser lens. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the space | interval of an image pick-up element surface, a rear lens group, a front lens group, and a pupil. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the lower opening part of a mounting hole, and a condenser lens. 照明領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an illumination area | region. 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。It is explanatory drawing which shows the relationship between the diameter of a condenser lens, and the magnitude | size of an illumination area. 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。It is a conceptual diagram which shows the passage area | region of the light which passes along a condenser lens. 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。It is explanatory drawing for demonstrating when a rotationally symmetrical condenser lens is arrange | positioned as it is in the lower opening part of an attachment hole. 上記の場合の照明領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the illumination area | region in said case. 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。It is explanatory drawing which shows the case where the center of an attachment hole and the center of a condenser lens do not correspond. 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。It is explanatory drawing which shows the case where it interferes with a condenser lens in four sides of an attachment hole.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Condenser lens 1a Front lens group 1b Rear lens group 20 Image pick-up element inspection apparatus 22 Wafer (object to be examined) 26 Inspection illumination device 41 Light source 49 Image pick-up element surface (inspection surface) 49a Illumination area 50 Passing area

Claims (4)

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
An imaging element inspection illumination optical system used in an imaging element inspection apparatus that determines the quality of an imaging element from an output signal obtained by irradiating illumination light to an imaging element that is a test object,
A condenser lens that irradiates the illumination light emitted from a light source so as to be substantially perpendicular to a surface to be inspected of the image sensor;
When the length in the longitudinal direction or the lateral direction of the illumination area on the surface to be inspected (including the case where the length in the longitudinal direction and the lateral direction are equal) is L,
The distance of the longest part of the width of the passage area when the illumination light irradiated to the illumination area passes through the condenser lens is b, the radius of the condenser lens is R,
The light of the optical system including the condenser lens up to a position that is selected as L and is in the same direction as the longitudinal direction or the short side direction and in which a mounting hole that forms a space in which the condenser lens is mounted interferes with the condenser lens The distance from the axis is d ', the numerical aperture of the condenser lens is NA, the working distance is WD,
In the mounting hole, so as to satisfy the following conditions:
An illumination optical system for inspecting an image pickup element, wherein a condenser lens is disposed by removing a bowed chord portion surrounded by a chord and a subarc from a circular condenser lens having a radius R from the center of the condenser lens by a distance Y. system.
WD × NA + L / 2 <Y <d ′
However, b / 2 <R
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。
The condenser lens is sequentially from the light source side.
A front lens group having positive refractive power;
The illumination optical system for imaging device inspection according to claim 1, comprising a rear lens group having a positive refractive power.
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
Figure 0005261095
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。
The distance from the point intersecting the optical axis on the test surface to the outermost side of the illumination area is p, the distance to the main plane of the rear lens group is e 0 , the numerical aperture is NA, and the effective of the rear lens group Define the maximum diameter φ 0
Further, the distance from the surface to be inspected along the optical axis, where h is the distance to the end of the mounting hole, and the distance from the optical axis to the mounting hole that interferes with the light incident on the rear lens group Is ψ, and the focal length of the rear lens group is f 1 ,
Figure 0005261095
The illumination optical system for imaging device inspection according to claim 2, wherein the illumination optical system is configured to satisfy the above condition.
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
Figure 0005261095
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。
The distance from the surface to be inspected to the main plane of the rear lens group is e 0 , the main plane distance between the rear lens group and the front lens group is e 1, and the distance from the main plane of the front lens group to the pupil is When the distance is e 2 , the focal length of the rear lens group is f 1 , the focal length of the front lens group is f 2, and the focal length of the condenser lens is f,
Figure 0005261095
The illumination optical system for imaging device inspection according to claim 2, wherein the illumination optical system is configured to satisfy the above condition.
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