JP4683267B2 - 固体撮像素子検査システム - Google Patents

Description

本発明は固体撮像素子検査システムに関するものであり、詳しくは、検査機能の拡張にも容易に対応できて全体の検査時間を短縮でき、検査状況を効率よく把握認識できる固体撮像素子検査システムに関するものである。

特許文献１には、カラー固体撮像素子の検査を短時間で行うことができる装置の構成が開示されている。

特開２００２―２７５０６

特許文献２の図１には、半導体ウエハの外観検査装置を構成するモニタに表示されるＧＵＩの一例が開示されている。

特開２００４―１７７１３９

ＣＣＤ，ＣＭＯＳなどの固体撮像素子は、例えばデジタルカメラの撮像素子として用いられているが、表示解像度の高分解能化の要求に伴って高集積化が進んでいる。特にＣＭＯＳ固体撮像素子は、従来のＣＭＯＳの製造工程を転用できるという利点もある。

図３は、固体撮像素子とその良否検査を行う検査方法を説明するための概念構成例図である。図において、固体撮像素子１は、カラーフィルタ２と光電変換部３とで構成されている。

カラーフィルタ２は、複数のＧ１カラーフィルタ、Ｂカラーフィルタ、Ｒカラーフィルタ、Ｇ２カラーフィルタから構成されている。Ｇ１カラーフィルタとＧ２カラーフィルタは緑色の光を透過するが、特性が異なっているため区別される。ＢカラーフィルタとＲカラーフィルタは、それぞれ青色と赤色の光を透過する。

光電変換部３は、Ｇ１カラーフィルタ、Ｂカラーフィルタ、Ｒカラーフィルタ、Ｇ２カラーフィルタに対向配置して、光電変換素子ＰＤ_HV（Ｈ，Ｖ：整数）を設ける。この光電変換素子ＰＤ_HVは、Ｇ１カラーフィルタ、Ｂカラーフィルタ、Ｒカラーフィルタ、Ｇ２カラーフィルタにより、色覚を持ったセンサとなる。

光源４は、一定照度で均一白色の光を固体撮像素子１に照射する。

このような構成において、光源４が一定照度で均一白色の光を一定時間にわたって固体撮像素子１に照射すると、光電変換部３の光電変換素子ＰＤ_HVに蓄積される電荷量は一定とならず、光電変換素子ＰＤ_HVの上に装着されるカラーフィルタ２の各カラー毎に異なる。これは装着されているカラーフィルタ２の各カラー毎の分光透過特性が異なるためであって、光電変換素子ＰＤ_HVで変換される電荷量はカラーフィルタ２の分光特性に依存した量となる。

このような固体撮像素子１の良否検査には、各カラー毎に分離して行う方法と、全てのカラーを混在させたグレー画像として行う方法がある。各カラー毎に分離した特性検査が必要な場合には、特許文献１に記載されているように、固体撮像素子１より得た画像データをカラー別に振り分けて、カラーフィルタに対応する光電変換素子ＰＤ_HV毎に演算処理を行う。

これに対し、グレー画像として扱う場合には、固体撮像素子１より得た全画像データをカラー別に振り分けることなく、画像演算処理の対象とする。

図４は、このような従来の固体撮像素子検査システムの一例を示すブロック図である。図４において、検査対象である固体撮像素子１は、ＤＵＴボード５に載置され電気的に接続される。

ＣＰＵ６は、操作設定部７から設定入力される検査対象とする固体撮像素子１の仕様規格に対応した検査プログラムに基づいて、固体撮像素子検査装置全体の動作を統括制御する。

光源駆動制御部８は、ＣＰＵ６から入力される検査対象とする固体撮像素子１の仕様規格に対応した制御信号に基づき、光源４を点灯駆動する。

素子駆動制御部９は、ＣＰＵ６から入力される検査対象とする固体撮像素子１の仕様規格に対応した制御信号に基づき、固体撮像素子１を駆動するための直流信号や駆動クロックを供給する。固体撮像素子１を駆動している状態で固体撮像素子１に光源４の出力光が照射されることにより、固体撮像素子１から画像データが出力される。

固体撮像素子１から出力される画像データは、Ａ／Ｄ変換器１０によりデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器１０で変換されたデジタルデータは、データメモリ１１に格納される。

データメモリ１１に格納された画像データは、ＤＭＡＣ(ダイレクトメモリアクセスコントローラ)１２を介して、画像処理メモリ１３に転送される。

ＤＳＰ１４は、ＣＰＵ６から入力される検査対象とする固体撮像素子１の仕様規格に対応した制御信号に基づき、画像処理メモリ１１に転送された画像データに対して所定の画像演算処理を行い、処理結果をＣＰＵ６に出力する。

ＣＰＵ６は、ＤＳＰ１４から入力される処理結果に基づき検査対象とする固体撮像素子１の良否判定を行う。検査対象とする固体撮像素子１の処理結果や判定結果は、ＣＰＵ６を介して表示部１５に表示される。

このような検査装置を構成するＤＳＰ１４の画像演算処理によれば、例えばドット欠陥検査などの固体撮像素子１に対する標準的な検査処理は行えるが、本来は検査者の主観的判断に基づく官能検査項目に属する「しみ」や「むら」などは、一般にはＤＳＰ１４の画像演算処理に含まれていないことが多い。

そこで、検査装置導入後において、固体撮像素子１を製造する検査装置のユーザーが、これら「しみ」や「むら」などのＤＳＰ１４の画像演算処理に含まれていないその他の検査を希望する場合には、ＤＳＰ１４の画像演算処理の他に、検査装置の画像データや検査データを外部の画像評価手段に入力してこれらその他の検査を行わなければならないことがある。

ところで、前述のような検査装置では、現在の検査状況をユーザーに知らせるのにあたり、検査対象とする固体撮像素子１のウエハマップやデータログを表示部１５に表示させている。

このような構成の固体撮像素子検査装置では、固体撮像素子からの画像を取得して画像検査を行っているが、検査装置側の原因でエラーが起こった場合には、その原因追求のために検査が完了した際に保存されている画像を見ることになる。そのためには、画像が保存されている場所等を見つけ、ツールを利用して画像を開かなければならず、かなりの工数がかかってしまう。

本発明は、このような従来の問題点を解決するものであり、その目的は、検査機能の拡張にも容易に対応できて全体の検査時間を短縮でき、検査状況を効率よく把握認識できる固体撮像素子検査システムを提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
固体撮像素子検査装置に画像処理部と前記固体撮像素子検査装置から入力される画像データに基づく画像をリアルタイムで表示する表示部を含むリアルタイムモニタが接続される固体撮像素子検査システムであって、
前記画像処理部は、ネットワークを介して相互に接続され、高精細な画像処理検査を高速に実行する機能を有し、複数個の固体撮像素子チップそれぞれに対応するように設けられた複数の画像処理ユニットを含み、
前記リアルタイムモニタは、データ分離部と表示画面生成部と表示部とで構成され、前記データ分離部は前記ネットワークを介して前記固体撮像素子検査装置及び前記画像処理部から転送されてくる画像データ及び測定結果を分離して前記表示画面生成部に入力し、前記表示画面生成部はこれら分離された画像データ及び測定結果を適宜組み合わせて前記表示部に表示すべきリアルタイム画像、データログ表示及びウエハマップの表示画面を生成することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記表示部は、前記固体撮像素子検査装置から入力される画像データに基づく画像とともに、画像処理ユニットにおける画像処理結果に基づく測定対象である固体撮像素子のウエハマップを表示する。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記表示部は、さらに、測定対象である固体撮像素子のデータログを表示することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記各画像処理ユニットは画像縮小処理部を備え、前記表示部に画面表示領域に適切なサイズに縮小された画像を出力することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記表示部の一部に前記各画像処理ユニットの動作状態を表示することを特徴とする。

本発明によれば、検査機能の拡張にも容易に対応できて全体の検査時間を短縮でき、検査状況を効率よく把握認識できる固体撮像素子検査システムが実現できる。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の主要部を示すブロック図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、ＤＵＴボード５には、固体撮像素子１から出力される画像データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１０、Ａ／Ｄ変換器１０で変換されたデジタルデータを格納するデータメモリ１１、データメモリ１１に格納された画像データを外部の画像処理部１９に転送する画像データ転送部１７が実装されている。

検査装置１８は、ＣＰＵ６と操作設定部７と光源駆動制御部８と素子駆動制御部９とで構成されている。ここで、検査装置１８を既存のＬＳＩ試験装置と比較すると、光源駆動制御部８はテストパターン発生部に対応し、素子駆動制御部９はＤＵＴ駆動制御部に対応するものであって、比較的簡単な変更を施すことで既存のＬＳＩ試験装置を検査装置１８として転用できる。

画像データ転送部１７から出力される画像データは、画像処理部１９を構成する各チップに対応した複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎに入力されている。

画像処理部１９は、複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎと制御ユニット２１とスイッチングハブ２２とで構成されている。これら複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎと制御ユニット２１とスイッチングハブ２２は、例えば１ＧBASEイーサネット（登録商標）のような高速の専用ネットワーク２３を介して相互に接続されている。

画像処理ユニット２０_１〜２０_nは、本来は検査者の主観的判断に基づく官能検査項目に属する「しみ」や「むら」などの検査装置１８には組み込まれていない高精細な画像処理検査を高速に実行する機能を有するものであり、複数n個の固体撮像素子チップそれぞれに対応するように複数n個が設けられている。

各画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎは、ＤＭＡＣ(ダイレクトメモリアクセスコントローラ)２４_１〜２４_ｎ、画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎ、画像処理演算部２６_１〜２６_ｎ、画像転送部２７_１〜２７_ｎなどで構成されている。画像処理演算部２６_１〜２６_ｎには、それぞれが独立して画像処理を行う画像処理プログラムが実装されている。

制御ユニット２１は、固体撮像素子検査装置１８と画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎとの間での各種信号の授受を制御する機能を有するものである。

検査装置１８と画像処理部１９は、例えば100BASEイーサネット（登録商標）のような汎用のネットワーク２８を介して相互に接続されている。このネットワーク２８は例えば工場基幹ネットワークを構築するものであり、固体撮像素子検査装置１８から入力される画像データに基づく画像をリアルタイムで表示する表示部を含むリアルタイムモニタ２９も接続されている。

図２は、リアルタイムモニタ２９の具体例を示すブロック図である。リアルタイムモニタ２９は、データ分離部３０と表示画面生成部３１と表示部３２とで構成されている。表示部３２には、リアルタイム画像表示部３３と、データログ表示部３４と、ウエハマップ表示部３５が設けられている。リアルタイムモニタ２９には、システム操作選択部３６が接続されている。

データ分離部３０は、ネットワーク２８を介して固体撮像素子検査装置１８および画像処理部１９から転送されてくる画像データ及び測定結果を分離し、表示画面生成部３１に入力する。表示画面生成部３１は、これら分離された画像データ及び測定結果を適宜組み合わせて、表示部３２に表示すべきリアルタイム画像、データログ表示およびウエハマップの表示画面を生成する。

このように構成される固体撮像素子検査システムの動作を説明する。
ＣＰＵ６は、操作設定部７で設定されるテスト項目に応じて、所定のテストパターンで光源駆動制御部８および素子駆動制御部９を動作させるとともに、検査結果の良否判定を行うための期待パターンの内部設定なども行う。

固体撮像素子１から入射光に応じて出力される画像データは、Ａ／Ｄ変換器１０でデジタルデータに変換されてデータメモリ１１に格納される。データメモリ１１に格納された画像データは、画像データ転送部１７によって外部の画像処理部１９を構成する複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎに自動的に転送される。

各画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎでは、データメモリ１１から転送される画像データをＤＭＡＣ２４_１〜２４_ｎが受け取り、各画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎに蓄える。各画像処理演算部２６_１〜２６_ｎは各画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎに蓄えられている画像データに基づいて固体撮像素子１の各チップに対する官能検査を行い、その結果を各画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎに蓄える。

各画像転送部２７_１〜２７_ｎは各画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎから画像データおよび官能検査結果を取得し、制御ユニット２１とスイッチングハブ２２を介して固体撮像素子検査装置１８およびリアルタイムモニタ２９へ自動的に転送する。

固体撮像素子検査装置１８のＣＰＵ６は、各画像処理メモリ２５_１〜２５_ｎから固体撮像素子１の各チップの画像データを取得し、検査結果の良否判定を行う。

リアルタイムモニタ２９は、固体撮像素子検査装置１８の検査結果、画像処理部１９から転送された画像データおよび官能検査結果を取得し、固体撮像素子１のリアルタイム画像、データログおよびウエハマップを適切に表示する。すなわち、固体撮像素子１の各チップについてテスト中に撮像される画像データをリアルタイムに表示できる。

なお、上記一連の動作の中で、各画像転送部２７_１〜２７_ｎは、リアルタイムモニタ２９へ画像データを転送するのにあたり、リアルタイムモニタ２９のリアルタイム画像表示部３３の表示分解能（8bit表示、画像サイズ等）にあわせ、画像データを縮小間引き処理して転送する。

これにより、ネットワークを流れる画像データ量を減らすことができ、画像データトラフィックを削減できる。画像データトラフィックの削減は、それらの削減分を各画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎへの命令伝達やその他のデータ転送に有効利用できることになり、システム全体の検査時間の短縮が図れる。

また、操作設定部７からＣＰＵ６に検査対象とする固体撮像素子１の種別などをデータセット切替命令として設定入力することで、検査装置１８上で動作するプログラムおよびパラメータだけではなく、検査装置１８に接続される複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎを駆動するためのソフトおよびパラメータも検査対象の種別に応じて自動的に切り替えて動作させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、検査中の固体撮像素子１の画像をリアルタイムで表示するので、より簡単に早い段階でシステム起因で起こるエラー等を検出できる。

また、画像データ転送を行う際に、表示分解能にあわせてスケール変換や画像縮小などを行うので、画像データトラフィック負荷を減らすことができて検査時間のロスがなくなり、タクトタイムを遅らすことなく画像データをリアルタイムに見ることができる。

また、固体撮像素子１のリアルタイム画像、データログおよびウエハマップを１台のモニタに表示することにより、作業者はそのモニタ画面を見るだけで、すべての情報を得ることが可能となる。

イーサネット（登録商標）を利用して画像転送を行うため、ネットワークにつながっている汎用パソコンで画像データをリアルタイムに見ることが可能となり、専用モニタは不要になる。

さらに、複数の画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎを用いる場合、これらが正しく動作しているか否かを監視する表示画面をリアルタイムモニタ２９の表示部３２の一部に設けることにより、各画像処理ユニット２０_１〜２０_ｎの動作状況を常にリアルタイムで確認することができる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 図１のリアルタイムモニタ２９の具体例を示すブロック図である。 固体撮像素子とその良否検査を行う検査方法を説明するための概念構成例図である。 従来の固体撮像素子検査装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 固体撮像素子
４ 光源
５ ＤＵＴボード
６ ＣＰＵ
７ 操作設定部
８ 光源駆動制御部
９ 素子駆動制御部
１０ Ａ／Ｄ変換器
１１ データメモリ
１８ 固体撮像素子検査装置
１９ 画像処理部
２０ 画像処理ユニット
２１ 画像処理制御部
２２ スイッチングハブ
２４ ＤＭＡＣ
２５ 画像処理メモリ
２６ 画像処理演算部
２７ 画像転送部
２８ ネットワーク
２９ リアルタイムモニタ
３０ データ分離部
３１ 表示画面生成部
３２ 表示部
３３ リアルタイム画像表示部
３４ データログ表示部
３５ ウエハマップ表示部
３６ システム操作選択部

Claims (5)

1. 固体撮像素子検査装置に画像処理部と前記固体撮像素子検査装置から入力される画像データに基づく画像をリアルタイムで表示する表示部を含むリアルタイムモニタが接続される固体撮像素子検査システムであって、
   前記画像処理部は、ネットワークを介して相互に接続され、高精細な画像処理検査を高速に実行する機能を有し、複数個の固体撮像素子チップそれぞれに対応するように設けられた複数の画像処理ユニットを含み、
   前記リアルタイムモニタは、データ分離部と表示画面生成部と表示部とで構成され、前記データ分離部は前記ネットワークを介して前記固体撮像素子検査装置及び前記画像処理部から転送されてくる画像データ及び測定結果を分離して前記表示画面生成部に入力し、前記表示画面生成部はこれら分離された画像データ及び測定結果を適宜組み合わせて前記表示部に表示すべきリアルタイム画像、データログ表示及びウエハマップの表示画面を生成することを特徴とする固体撮像素子検査システム。
2. 前記表示部は、前記固体撮像素子検査装置から入力される画像データに基づく画像とともに、画像処理ユニットにおける画像処理結果に基づく測定対象である固体撮像素子のウエハマップを表示することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子検査システム。
3. 前記表示部は、さらに、測定対象である固体撮像素子のデータログを表示することを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子検査システム。
4. 前記各画像処理ユニットは画像縮小処理部を備え、前記表示部に画面表示領域に適切なサイズに縮小された画像を出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体撮像素子検査システム。
5. 前記表示部の一部に前記各画像処理ユニットの動作状態を表示することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像素子検査システム。

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