(57)【要約】【課題】固体撮像素子において画像で問題となるコントラストの弱い欠陥、いわゆるシミ，ムラの判定を自動的に正確かつ迅速に行うことを実現した評価方法および評価装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子からの画像データを用いて濃淡差を指標とする二値化しきい値と欠陥特徴量を指標とする面積値を１組として少なくとも２組を組み合わせることで、欠陥対象と同等な濃淡差を持つ点状欠陥と高域ノイズを、シミ・ムラと差別化し固体撮像素子の合否の判定を行う。【選択図】図１
2006120891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された複数の画素を有する固体撮像装置の各画素から出力される画素信号レベルを記憶する工程と、
前記複数の画素のうち、第１の信号レベル範囲を逸脱する第１の欠陥画素を選別する工程と、
前記第１の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第１の欠陥面積を算出する工程と、
前記第１の欠陥画素のうち、前記第１の欠陥面積が第１の面積範囲以上の第２の欠陥画素を選別する工程と、
前記複数の画素のうち、第２の信号レベル範囲を逸脱する第３の欠陥画素を選別する工程と、
前記第３の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第２の欠陥面積を算出する工程と、
前記第３の欠陥画素のうち、前記第２の欠陥面積が第２の面積範囲以上であり、かつ前記第２の欠陥画素を含む第４の欠陥画素を選別する工程とを備えることを特徴とする固体撮像素子の評価方法。
【請求項２】
前記第２の面積範囲は、前記第１の面積範囲より大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の評価方法。
【請求項３】
２次元的に配列された複数の画素を有する固体撮像装置の各画素から出力される画素信号レベルを記憶する画像記憶手段と、
前記複数の画素のうち、第１の信号レベル範囲を逸脱する第１の欠陥画素を選別する第１の２値化手段と、
前記第１の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第１の欠陥面積を算出する第１の欠陥面積算出手段と、
前記第１の欠陥画素のうち、前記第１の欠陥面積が第１の面積範囲以上の第２の欠陥画素を選別する第１の面積判断手段と、
前記複数の画素のうち、第２の信号レベル範囲を逸脱する第３の欠陥画素を選別する第２の２値化手段と、
前記第３の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第２の欠陥面積を算出する第２の欠陥面積算出手段と、
前記第３の欠陥画素のうち、前記第２の欠陥面積が第２の面積範囲以上であり、かつ前記第２の欠陥画素を含む第４の欠陥画素を選別する第２の面積判断手段とを備えることを特徴とする固体撮像素子の評価装置。
【請求項４】
前記第２の面積範囲は、前記第１の面積範囲より大きいことを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の電気的特性を検査し、判定する固体撮像素子の評価方法および評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子の民生、産業分野への進出は目覚ましく、特に、デジタルカメラ、ビデオカメラにおいては、ほぼ１００％固体撮像素子が使用されている。
【０００３】
固体撮像素子には、通常、電気的特性の中に画像の画質に対する規定が設けられており、これらの規定を満足する製品を正確かつ迅速に検査し、選別することが必要である。
【０００４】
固体撮像素子の電気的特性を検査して選別する手段としては、まず、ウェハ状態でテスタにより自動選別し、次に組立後にテスタまたは実装評価装置により選別するのが一般的である。
【０００５】
そこで、テスタを用いた固体撮像素子の欠陥検査方法を、図５の検査フローチャートに基づいて説明する。まず、固体撮像素子を動作させ（Ｆ４１）、固体撮像素子からの信号である画像データがテスタ内部または外部の画像記憶装置に画素毎に記憶する（Ｆ４２）。この記憶された画像データ全体の平均値ＡＶＧに所定比率を乗じることによって得られるしきい値ＴＨ１による２値化を行い（Ｆ４３）、欠陥面積を算出し（Ｆ４４）、この欠陥面積が面積規格Ｓ１より小さい場合は（Ｆ４５のＮｏ）、良品（Ｆ４６）へ分岐し、面積規格Ｓ１より大きい場合は（Ｆ４５のＹｅｓ）、不良品（Ｆ４７）とする。
【０００６】
例えば、しきい値ＴＨ１としては、平均値ＡＶＧの±３％程度に設定され、この場合、平均値ＡＶＧの９７％以上、１０３％以下の範囲に在るか否かが判定される。ここで、１００％より小さい場合は暗側のノイズ、１００％より大きい場合は明側のノイズとして検出される。
【０００７】
また、欠陥には図３の画像に示すように、キズと呼ばれる局所的に信号レベルの変化が現れるものや、シミと呼ばれる面積的に広がりを持って信号レベル変化が現れるものがある。ここで、キズについては、信号処理による補間処理により補正が可能であるが、シミ・ムラについては対策が困難であるため、検査においては、キズについては良品として扱い、シミ・ムラについては不良品として選別する必要がある。
【特許文献１】特開２００４−１５７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の評価方法によると、画像データの平均値から算出されたしきい値を用いて、１回の判定により欠陥の判定が行われていたため、平均値に対して明瞭なコントラストを持つ欠陥の判定は可能である。しかし、画像で問題となるコントラストの弱い欠陥、いわゆるシミ・ムラを選択的に判定することが困難である。すなわち、判定条件を緩くするとベースノイズを多く検出するようになり、その結果、検出精度が悪くなる。また、判定条件を厳しくすると検出されない可能性があり、しかも、キズとシミ・ムラとの判定が非常に困難であった。
【０００９】
そのため、シミ・ムラの検査は、固体撮像素子からの画像データをモニタテレビに入力し、目視により行わねばならず、正確かつ迅速な選別が困難であった。
【００１０】
本発明は上記問題を解消するものであり、コントラストの弱い欠陥いわゆるシミ・ムラの判定を行うことができる固体撮像素子の評価方法および評価装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の固体撮像素子の評価方法は、２次元的に配列された複数の画素を有する固体撮像装置の各画素から出力される画素信号レベルを記憶する工程と、前記複数の画素のうち、第１の信号レベル範囲を逸脱する第１の欠陥画素を選別する工程と、前記第１の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第１の欠陥面積を算出する工程と、前記第１の欠陥画素のうち、前記第１の欠陥面積が第１の面積範囲以上の第２の欠陥画素を選別する工程と、前記複数の画素のうち、第２の信号レベル範囲を逸脱する第３の欠陥画素を選別する工程と、前記第３の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第２の欠陥面積を算出する工程と、前記第３の欠陥画素のうち、前記第２の欠陥面積が第２の面積範囲以上であり、かつ前記第２の欠陥画素を含む第４の欠陥画素を選別する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、第２の面積範囲は、第１の面積範囲より大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明の固体撮像素子の評価装置は、２次元的に配列された複数の画素を有する固体撮像装置の各画素から出力される画素信号レベルを記憶する画像記憶手段と、前記複数の画素のうち、第１の信号レベル範囲を逸脱する第１の欠陥画素を選別する第１の２値化手段と、前記第１の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第１の欠陥面積を算出する第１の欠陥面積算出手段と、前記第１の欠陥画素のうち、前記第１の欠陥面積が第１の面積範囲以上の第２の欠陥画素を選別する第１の面積判断手段と、前記複数の画素のうち、第２の信号レベル範囲を逸脱する第３の欠陥画素を選別する第２の２値化手段と、前記第３の欠陥画素において、前記配列上で互いに隣接する画素数から第２の欠陥面積を算出する第２の欠陥面積算出手段と、前記第３の欠陥画素のうち、前記第２の欠陥面積が第２の面積範囲以上であり、かつ前記第２の欠陥画素を含む第４の欠陥画素を選別する第２の面積判断手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで、第２の面積範囲は、第１の面積範囲より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくとも２段階の、濃淡差と欠陥面積とを組み合わせた判定を行うことにより、画像で問題となるコントラストの弱い欠陥いわゆるシミ・ムラの判定を目視によることなく、テスタで自動判定することが可能である。濃淡差と面積を指標に複合的に組み合わせて固体撮像素子の合否の判定を行うため、従来のようにデータ平均値からしきい値を算出し、このしきい値と上記データ平均値を比較する方法とは異なり、濃淡差が点状キズや高域のベースノイズと同等で、かつ画像で問題となるコントラストの弱い欠陥、いわゆるシミ・ムラの判定を正確かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態における固体撮像素子の評価方法を説明する検査フローチャート、図２は固体撮像素子の評価装置のブロック図である。
【００１８】
図３は、図１の検査フローチャートを実行した際に得られる結果を、シミ、キズを相対的に比較した事例を用いて示すものである。
【００１９】
図４は図１の検査フローチャートを実行した際にしきい値と面積規格を調整する概念を説明するための事例を示すものである。
【００２０】
なお、以下の実施形態では、ノイズが正方向に出力されるものとしているが、負の方向に出力される場合においても同様である。
【００２１】
本実施形態の評価装置は、図２に示すように、２次元的に配列された複数の画素を有し入力画像を光電変換する固体撮像素子１と、各画素から出力される画素信号を取り込んで記憶する画像記憶手段２と、画像記憶手段２に記憶された各画素信号を第１のしきい値ＴＨ１で２値化して第１の欠陥画素を検出する第１の２値化手段３と、第１の欠陥画素において画素配列上で互いに隣接する画素数から第１の欠陥面積を算出する第１の欠陥面積算出手段４と、第１の欠陥画素のうち第１の欠陥面積が第１の面積範囲以上の第２の欠陥画素を選別する第１の面積判断手段５と、画像記憶手段２に記憶された各画素信号を第２のしきい値ＴＨｎで２値化して第３の欠陥画素を検出する第２の２値化手段６と、第３の欠陥画素において画素配列上で互いに隣接する画素数から第２の欠陥面積を算出する第２の欠陥面積算出手段７と、第３の欠陥画素のうち第２の欠陥面積が第２の面積範囲以上であり、かつ第２の欠陥画素を含む第４の欠陥画素を選別する第２の面積判断手段８とを備えている。
【００２２】
本実施形態の評価方法について図１を用いて説明する。固体撮像装置は、２次元的に配列された複数の画素を有しており、各画素から出力される画素信号がテスタに取り込まれる。画素信号の全体は画像データとしてテスタに取り込まれ（Ｆ１）、この画像データはテスタの内部または外部の画像記憶装置に記憶される（Ｆ２）。その後、第１のしきい値ＴＨ１による２値化（Ｆ３）が行われ、しきい値ＴＨ１を超えた隣接部分の面積の大きさを検出して欠陥面積算出が行われる（Ｆ４）。ここで、第１のしきい値ＴＨ１は、一般的には画像記憶装置に記憶された画像データ全体の平均値に所定比率を乗じることによって定められる。例えば、しきい値としては、平均値ＡＶＧの＋３％程度に設定され、この場合、平均値ＡＶＧの１０３％以上はノイズとして判定する。なお、第１のしきい値ＴＨ１は、固定値であっても構わない。
【００２３】
そして、第１のしきい値ＴＨ１を超えた隣接部分の欠陥面積を面積規格Ｓ１と比較し（Ｆ５）、面積がＳ１より小さいものは良品（Ｆ９）へ、面積がＳ１より大きいものはシミ候補として選別される。本実施形態では、キズ、シミの両方が混合した状態で検出される。
【００２４】
さらに、第２のしきい値ＴＨｎによる２値化（Ｆ６）が行われ、しきい値ＴＨｎを超える隣接部分の面積の大きさを検出して欠陥面積算出が行われる（Ｆ７）。検出された欠陥面積を面積規格Ｓｎと比較を行い（Ｆ８）、面積がＳｎより小さいものは良品（Ｆ９）と判定される、シミ候補として選別された欠陥画素を含み、かつ面積がＳｎより大きいものは不良品（Ｆ１０）と判定され、合否の判定が行われる。なお、面積規格Ｓｎは、面積規格Ｓ１を基にしてＳｎ＞Ｓ１として決定することが好ましい。
【００２５】
図１の検査フローチャートを実行した結果について、図３に示すシミ画像１１とキズ画像２１を用いて比較説明する。欠陥の濃淡を三次元グラフで表したシミの濃淡分布１２、キズの濃淡分布２２は画像空間をｘ，ｙ座標として欠陥の濃淡強度をｚ座標で表した例である。シミ欠陥を抽出するためにしきい値ＴＨ１で２値化を行う。シミの濃淡分布１２，キズの濃淡分布２２について、しきい値ＴＨ１以上の画素を１とし、しきい値ＴＨ１未満の画素を０としたグラフがしきい値２値化グラフ１３、しきい値２値化グラフ２３である。さらに、シミの濃淡分布１２，キズの濃淡分布２２をしきい値ＴＨｎ以上の画素を１とし、しきい値ＴＨｎ未満の画素を０としたグラフが、しきい値ＴＨｎでの２値化グラフ１４および２値化グラフ２４である。
【００２６】
次に、図４を用いて具体的なしきい値の設定方法について説明する。図４（ａ）は、シミ画像１１とキズ画像２１のそれぞれについて、キズ、シミの部分をｘ方向断面で見た時のグラフである。ここで、座標３５を横軸に、濃淡差３６を縦軸にしている。キズの濃淡差をキズ３１、シミの濃淡差をシミ３２の部分に示している。測定された濃淡分布で所定の値を超えるようなノイズを有する領域を判定するため、第一番目にしきい値ＴＨ１を調整し、高めの濃淡分布のレベルで２値化して検出できるように設定する。
【００２７】
図４（ｂ）はしきい値ＴＨ１で２値化を行った結果検出された位置座標を示したグラフである。２値化で検出された結果によれば、キズ３１は座標＝５において、欠陥面積の値は１となる、シミは座標＝１７において、結果欠陥面積の値は１となる。
【００２８】
２値化で検出された結果によれば、キズ３１は座標＝５において、欠陥面積の値は１となる、シミは座標＝１７において、結果欠陥面積の値は１となる。
【００２９】
図４（ｃ）はしきい値ＴＨｎで２値化を行った結果検出された位置座標を示したグラフである。キズは座標＝５において、欠陥面積の値は１となる。シミは座標＝１５〜１９において検出された結果、欠陥面積の値は５である。
【００３０】
キズの場合は、測定値の空間的な変化が急峻であるため、しきい値ＴＨ１の時とＴＨｎの時とで、欠陥面積の差はほとんどないが、シミの場合は、測定値の空間的な変化が緩やかであるため、しきい値ＴＨ１の時とＴＨｎの時とで、欠陥面積の差が大きく出る特徴がある。
【００３１】
したがって、ここで得られた欠陥面積の差に着目し面積規格Ｓｎの値を設定する（Ｆ８）。例えば、ＳｎをＳ１（＝１）よりも大きな値Ｓｎ＝３に設定すれば、キズとシミを分離することができる。
【００３２】
上記のように、２段階のしきい値（ＴＨ１，ＴＨｎ）および面積規格（Ｓ１，Ｓｎ）を用いて選別することにより、キズとシミを分離して、効率的に良品、不良品に分類することができる。
【００３３】
なお、上記の実施形態においては、（ＴＨ１，Ｓ１）と（ＴＨｎ，Ｓｎ）の２段階で、シミの判定を行ったが、同様の処理を複数回繰り返すことにより、シミの判定を行うものであっても構わない。
【００３４】
このように本実施形態によれば、濃淡差と面積を指標に用いて複合的に組み合わせることで、コントラストの弱い欠陥、いわゆるシミ・ムラの判定を自動的に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、人の主観に依存する官能検査を自動化する技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態における固体撮像素子の評価方法を説明するための検査フローチャート
【図２】本発明の一実施形態における固体撮像素子の評価装置ブロック図
【図３】従来の固体撮像素子の評価方法を説明するためのブロック図
【図４】しきい値の設定方法を示す説明図
【図５】従来技術の固体撮像素子の評価方法を説明するための検査フローチャート
【符号の説明】
【００３７】
１  固体撮像素子
２  画像記憶手段
３  第１の２値化手段
４  第１の欠陥面積算出手段
５  第１の面積判断手段
６  第２の２値化手段
７  第２の欠陥面積算出手段
８  第２の面積判断手段
１１  シミ画像
１２  シミ濃淡分布
１３  シミの２値化グラフ（しきい値ＴＨ１）
１４  シミの２値化グラフ（しきい値ＴＨｎ）
１５  しきい値１
１６  しきい値ｎ
２１  点キズ画像
２２  キズ濃淡分布
２３  キズの２値化グラフ（しきい値ＴＨ１）
２４  キズの２値化グラフ（しきい値ＴＨｎ）
３１  キズ
３２  シミ
３３  しきい値ＴＨ１
３４  しきい値ＴＨ２
３５  座標
３６  濃淡分布
３７  ２値化カウント
Ｆ１  固体撮像素子
Ｆ２  画像記憶装置
Ｆ３  しきい値ＴＨ１による２値化
Ｆ４  欠陥面積算出手段
Ｆ５  面積比較手段
Ｆ６  しきい値ＴＨｎによる２値化
Ｆ７  欠陥面積算出手段
Ｆ８  面積比較手段
Ｆ９  良品判定処理手段
Ｆ１０  不良品判定処理手段
Ｆ４１  固体撮像素子
Ｆ４２  画像記憶装置
Ｆ４３  しきい値による２値化
Ｆ４４  欠陥面積算出
Ｆ４５  面積規格
Ｆ４５  良品
Ｆ４６  不良品
【図１】
2006120891.tif 000003
【図２】
2006120891.tif 000004
【図３】
2006120891.tif 000005
【図４】
2006120891.tif 000006
【図５】
2006120891.tif 000007