JP4645174B2 - 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、用途に応じた変更が容易な自由度の高い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

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２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３は、このような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。図３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。

ところで、従来の固体撮像素子検査装置では、図３の破線で囲んだ領域１６の各機能ブロックが図示しない共通の筐体に収納され、１台の固体撮像素子検査装置として構成されていた。

しかし、このような従来の構成は、固体撮像素子専用の検査装置として特化されたものである。これは、固体撮像素子の需要が活発になって増産体制に入った場合、新規に検査設備として投資しなければならないことになる。

ところが、固体撮像素子以外の他の半導体装置を検査するために既に半導体検査装置を導入しているユーザーの立場で考えると、既存の半導体検査装置が固体撮像素子の検査にも容易に転用できれば工場における生産計画立案にも柔軟性をもたせることができ、製品生産コストの低減も図れて市場競争力を高められる。

また、製品の開発や改良、不良要因解析などにあたっては、固体撮像素子検査装置で得られた画像データや検査データを、他の装置で利用することが多い。

ところが、従来の固体撮像素子検査装置では、画像データや検査データを他の装置で利用しようとする場合には、別途必要なインタフェースを準備しなければならず、自由度が低い。

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、検査対象製品の種別変更にも容易に対応できる設計自由度の高い固体撮像素子検査システムを提供することにある。

さらに他の目的は、画像データや検査データを特別なインタフェースを用いることなく他の装置で利用できるようにすることにある。

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、
検査対象固体撮像素子が電気的に接続されるＤＵＴボードと、
検査対象固体撮像素子を照射する光源と、
これら検査対象固体撮像素子とＤＵＴボードおよび光源を所定の検査プログラムで駆動する検査装置と、
この検査装置とネットワークを介して接続され、前記ＤＵＴボードから出力される検査対象固体撮像素子の画像データに対して検査のための画像処理を行う画像処理装置と、
これら検査装置および画像処理装置とネットワークを介して接続され、これら検査装置および画像処理装置に検査対象固体撮像素子に応じた所定の検査プログラムを供給するテストシステムサーバと、
これら検査装置と画像処理装置とテストシステムサーバにネットワークを介して接続され、各部のデータを表示するモニタ、
を設けたことを特徴とする固体撮像素子検査システムである。

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、
前記検査対象固体撮像素子は複数の固体撮像素子チップが形成されたウェハであることを特徴とする。

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、
前記画像処理装置は、前記複数の固体撮像素子チップの画像データを同時に並行して個別に画像処理するように複数系統実装されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記複数系統の画像処理装置は、専用のネットワークで相互に接続されていることを特徴とする。

請求項５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ＤＵＴボードは、前記複数の固体撮像素子チップの画像データを各チップ毎に編集して出力する画像データ編集部を有することを特徴とする。

請求項６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、
前記検査装置と画像処理装置とテストシステムサーバとモニタを接続するネットワークは汎用ネットワークであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記汎用ネットワークには、検査結果を利用する汎用パソコンが接続されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の固体撮像素子検査システムにおいて、
前記汎用パソコンにより、検査結果を利用して少なくとも検証・評価・開発のいずれかを行うことを特徴とする。

本発明によれば、検査対象固体撮像素子の機種変更に応じてテストシステムサーバから所定の検査プログラムを各部に供給すればよく、自由度の高い固体撮像素子検査システムが実現できる。

そして、システム全体を汎用ネットワークで接続していることにより、例えば汎用パソコンを汎用ネットワークに接続するだけで、固体撮像素子検査システムにおける画像データや検査データを汎用パソコンで利用することができる。

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を示すブロック図であり、図２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、検査装置１７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１７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１７として転用できる。

ＤＵＴボード５には、検査対象である固体撮像素子１として撮像素子チップウエハが載置されるとともに、複数の固体撮像素子チップの画像データを各チップ毎に編集して出力する画像データ編集部１８が設けられている。

画像データ編集部１８から出力される画像データは、画像信号線１９を介して、画像処理部２０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２１_１〜２１_ｎに入力されている。画像処理部２０は、複数の画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎと制御ユニット２２とスイッチングハブ２３とで構成されている。各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎには、それぞれが独立して処理を行える画像処理プログラムが実装されている。これら複数の画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎと制御ユニット２２は、例えば１Ｇ１ASE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２４およびスイッチングハブ２３を介して相互に接続されている。

検査装置１７と画像処理部２０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２５を介して相互に接続されている。このネットワーク２５は例えば工場基幹ネットワークを構築するものであり、テストシステムサーバー２６、リアルタイムモニタ２７、汎用パソコン２８、外部記憶装置２９なども接続されている。

リアルタイムモニタ２７には、システム操作選択部３０が接続されている。

汎用パソコン２８は、システム操作選択部３０から選択設定される固体撮像素子検査システムの利用形態（製品量産モード、製品検証評価モード、製品開発モード）に応じて、それぞれの用途に適したマンマシーンインタフェースとして機能する。

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、固体撮像素子検査システムの利用形態毎に説明する。

＜製品量産モード＞
製品量産モードでは、システム操作選択部３０からリアルタイムモニタ２７に、検査対象である撮像素子チップウエハの種類を選択設定する。リアルタイムモニタ２７は、選択設定された撮像素子チップウエハの種類情報をテストシステムサーバー２６および画像処理部２０の制御ユニット２２に伝達する。

テストシステムサーバー２６は、選択設定された撮像素子チップウエハの種類に応じたテストプログラムを検査装置１７のＣＰＵ６にダウンロードする。検査装置１７のＣＰＵ６は、ダウンロードされたテストプログラムに基づき、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。

画像処理部２０の制御ユニット２２は、各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎに選択設定された撮像素子チップウエハの種類情報を伝達し、それぞれの種類に応じた所定の画像処理プログラムを起動させる。

一連のシステムセットアップが完了すると、ＤＵＴボード５には、検査対象である固体撮像素子チップウエハが載置され、製品検査が行われる。ウエハに例えば８個の製品チップが形成されている場合には、同時に８系統の画像データが画像処理部２０の各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎに出力され、各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎは並行して画像データの取り込みおよび検査のために必要な所定の画像処理を行う。各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎにおける一連の検査進捗状況は、リアルタイムモニタ２７の画面上で、リアルタイムの画像パターンやリスト画面として、各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎ個別にあるいは分割画面で同時にすべて逐次監視確認できる。

各画像処理ユニット２１_１〜２１_ｎでの所定の画像処理が完了すると、検査装置１７のＣＰＵ６は撮像素子チップウエハのそれぞれのチップについて良否判定を行い、これら一連の検査で収集した画像データや検査結果を外部記憶装置３０に格納して、次のウエハの検査を行う。検査終了後のデバッグ時は、必要に応じて汎用パソコン２８を介して外部記憶装置３０に格納されている各種データを読み出して表示確認できる。

＜製品検証評価モード＞
検査が完了した製品の検証評価は、汎用のネットワーク２５に接続されている汎用パソコン２８から、外部記憶装置３０に格納されている画像データを用いて、ウエハやチップデバイス単位で行う。

検証評価は、各画素で構成される白点・黒点、白線・黒線、シミ、画素の欠陥など、多岐にわたる項目について、検査装置１７や画像処理部２０に大きな負荷を与えることなく行える。なお、画像データのファイル化にあたっては、ＰＮＧ形式ファイルによる可逆圧縮とし、製品ロットやウエハ枚数指定で画像格納数を制御する。

検証結果レポートは、パラメータチューニング支援ＧＵＩツールを用いて、多面的に解析できる。具体的には、各検査毎の測定値の集計、各検査毎の限界値変更設定の検証、検査の判定で使用する特徴量の定義付け変更設定の検証、特徴量と判定値の関係図などを、白点・黒点、白線・黒線、シミ、画素の欠陥などの各項目についてそれぞれ個々の画面に表示する。そして、各検査のランキングを、ウエハやチップデバイス単位でリスト化して表示する。

さらに、取得済の検査画像データを利用して、オフラインで画像処理部２０による検査を行い、各検査毎の限界値変更設定や特徴量の定義付け変更設定が画像処理部２０による検査にどのように反映されるかを具体的に検証できる。

＜製品開発モード＞
また、必要に応じて、ユーザは画像処理部２０で使用するパラメータをＧＵＩベースで開発製品に合わせて編集し、その結果を前述のような検証ステップで確認した後、テストシステムサーバー２６にテストプログラムとして転送格納登録することにより、量産の検査工程に反映させることもできる。

このような構成にすることにより、固体撮像素子以外の他の半導体装置を検査するために既に半導体検査装置を導入しているユーザーは、既存の半導体検査装置を固体撮像素子の検査にも容易に転用できる。そして、固体撮像素子の検査のために新規に導入したユーザーは、必要に応じて他の半導体装置を検査するために転用できる。

また、本発明の固体撮像素子検査システムによれば、検査により得られた画像データや検査データを必要なインタフェースを用いることなく他の装置で利用することができ、製品の開発や改良、不良要因解析などに活用できる。

以上説明したように、本発明によれば、検査対象固体撮像素子の機種変更に応じてテストシステムサーバから所定の検査プログラムを各部に供給すればよく、自由度の高い固体撮像素子検査システムが実現できる。

本発明の一実施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
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
１８ 画像データ編集部
１９ 画像信号線
２０ 画像処理部
２１ 画像処理ユニット
２２ 制御ユニット
２３ スイッチングハブ
２４ 高速専用ネットワーク
２５ 汎用ネットワーク
２６ テストシステムサーバー
２７ リアルタイムモニタ
２８ 汎用パソコン
２９ 外部記憶装置
３０ システム操作選択部

Claims (8)

1. 検査対象固体撮像素子が電気的に接続されるＤＵＴボードと、
   検査対象固体撮像素子を照射する光源と、
   これら検査対象固体撮像素子とＤＵＴボードおよび光源を所定の検査プログラムで駆動する検査装置と、
   この検査装置とネットワークを介して接続され、前記ＤＵＴボードから出力される検査対象固体撮像素子の画像データに対して検査のための画像処理を行う画像処理装置と、
   これら検査装置および画像処理装置とネットワークを介して接続され、これら検査装置および画像処理装置に検査対象固体撮像素子に応じた所定の検査プログラムを供給するテストシステムサーバと、
   これら検査装置と画像処理装置とテストシステムサーバーにネットワークを介して接続され、各部のデータを表示するモニタ、
   を設けたことを特徴とする固体撮像素子検査システム。
2. 前記検査対象固体撮像素子は、複数の固体撮像素子チップが形成されたウエハであ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. 前記画像処理装置は、前記複数の固体撮像素子チップの画像データを同時に並行して個別に画像処理するように複数系統実装されてい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. 前記複数系統の画像処理装置は、専用のネットワークで相互に接続されていることを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子検査システム。
5. 前記ＤＵＴボードは、前記複数の固体撮像素子チップの画像データを各チップ毎に編集して出力する画像データ編集部を有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。
6. 前記検査装置と画像処理装置とテストシステムサーバとモニタを接続するネットワークは汎用ネットワークであ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。
7. 前記汎用ネットワークには、検査結果を利用する汎用パソコンが接続されていることを特徴とする請求項６記載の固体撮像素子検査システム。
8. 前記汎用パソコンにより、検査結果を利用して少なくとも検証・評価・開発のいずれかを行うことを特徴とする請求項７記載の固体撮像素子検査システム。
   

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