(57)【要約】【課題】  検査時の照明光軸と撮像面の傾きに対応して、撮像素子の検査精度を高める。【解決手段】  本発明の検査装置は、検査対象の撮像素子に光を照射し、撮像素子の出力に基づいて、撮像素子の特性を検査する検査装置であって、照明部、および姿勢制御部を備える。照明部は、撮像素子に光を照射する。姿勢制御部は、光の照明光軸に対する撮像素子のアオリを判定し、アオリの判定結果に応じて、撮像素子の姿勢制御を行う。【選択図】      図１
2006343143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の撮像素子に光を照射し、前記撮像素子の出力に基づいて、前記撮像素子の特性を検査する検査装置であって、
前記撮像素子に光を照射する照明部と、
前記光に対する前記撮像素子のアオリを判定し、前記アオリの判定結果に応じて、前記撮像素子の姿勢制御を行う姿勢制御部と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記姿勢制御部は、
前記撮像素子の撮像面について位置情報または形状情報を検出するセンサーを備え、検出された前記位置情報または前記形状情報に基づいて前記撮像素子のアオリを判定する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記姿勢制御部は、
前記撮像素子に予め定められた参照画素について出力信号を取得し、前記出力信号が最大となる姿勢に制御する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、
前記姿勢制御部は、
前記撮像素子が出力する輝度分布の偏り具合に基づいて、前記撮像素子のアオリを判定し、前記アオリの判定結果に応じて前記撮像素子の姿勢制御を行う
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検査装置において、
前記姿勢制御部は、
前記照明部を介して前記撮像素子の撮像面に所定の投影パターンを照射して、前記撮像素子の撮像パターンを取得し、前記撮像パターンと前記投影パターンとの差異から、前記撮像素子のアオリを判定し、前記アオリの判定結果に応じて前記撮像素子の姿勢制御を行う
ことを特徴とする検査装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の撮像素子に光を照射し、前記撮像素子の出力に基づいて、前記撮像素子の特性を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子のウェハ検査や出荷検査などにおいて、撮像素子の特性検査が行われていた。
特許文献１には、この検査に使用する検査装置が開示されている。この検査装置は、まず、検査対象の撮像素子に対して光源からの光を照射する。この状態で、撮像素子の出力信号を取得して、出力信号の均一さからシェーディングの程度や有無を検査していた。
さらに、特許文献１の検査装置では、撮像素子の出力信号から、光源の光軸ずれを検出し、撮像素子を水平方向に位置補正することによって、光源の光軸ずれを補正する技術も記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６４５２６号公報（図２など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、撮像素子の撮像面上には、オンチップマイクロレンズや、転送回路などを遮光するための遮光膜などが形成される。そのため、各画素の受光域までの入射光路は複雑な構造を有するものが多い。
そのため、上述した水平方向の光軸ずれだけではなく、照明光軸と撮像面の微妙な傾き変化によっても、画素の受光効率や、クロストークの発生程度が敏感に変化してしまう。この傾き変化によって、シェーディング特性やクロストーク特性などを正確に検査することが難しくなる。特に、電子カメラ用の撮像素子では、素子サイズの大きいものが多く、撮像領域の周辺部では入射光の僅かな傾きが検査結果に顕著に影響する。
【０００４】
一方、電子カメラ用の撮像素子では、画質に関する要求水準が高いため、シェーディング特性やクロストーク特性などの要求仕様を極めて高く設定せざるを得ない。
【０００５】
これらの理由から、照明光軸の僅かな傾きによって、本来良品である撮像素子のシェーディング特性やクロストーク特性が悪く測定され、不良品として判定されてしまうという問題が頻発していた。
【０００６】
そこで、本発明は、検査時の照明光軸と撮像面の傾きに対応して、撮像素子の検査精度を高めるための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《１》  本発明の検査装置は、検査対象の撮像素子に光を照射し、撮像素子の出力に基づいて、撮像素子の特性を検査する検査装置であって、照明部、および姿勢制御部を備える。
照明部は、撮像素子に光を照射する。
姿勢制御部は、照射される光に対する撮像素子のアオリを判定し、アオリの判定結果に応じて、撮像素子の姿勢制御を行う。
【０００８】
《２》  なお好ましくは、姿勢制御部は、撮像素子の撮像面について位置情報または形状情報を検出するセンサーを備え、検出された位置情報または形状情報に基づいて撮像素子のアオリを判定する。
【０００９】
《３》  また好ましくは、姿勢制御部は、撮像素子に予め定められた参照画素について出力信号を取得し、出力信号が最大となる姿勢に制御する。
【００１０】
《４》  なお好ましくは、姿勢制御部は、撮像素子が出力する輝度分布の偏り具合に基づいて撮像素子のアオリを判定し、アオリの判定結果に応じて撮像素子の姿勢制御を行う。
【００１１】
《５》  また好ましくは、姿勢制御部は、照明部を介して撮像素子の撮像面に所定の投影パターンを照射して、撮像素子の撮像パターンを取得する。姿勢制御部は、この撮像パターンと投影パターンとの差異から撮像素子のアオリを判定し、アオリの判定結果に応じて撮像素子の姿勢制御を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、照明光に対する撮像素子のアオリを判定し、そのアオリの判定結果に応じて、撮像素子を姿勢制御する。この姿勢制御の機構により、検査時の照明光と撮像面の傾き変化を補正することが可能になる。その結果、微妙な傾き変化に起因する検査結果の変動を抑え、撮像素子の検査精度を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
《本実施形態の構成説明》
図１は、本実施形態の検査装置１１の構成を示す図である。
図１において、光源１２の光は、検査光学系１３を介して、検査対象の撮像素子Ｑに照射される。この検査光学系１３は、検査の種々の光学条件を与えるために必要なレンズを含む光学系である。この検査光学系１３には、投影板１４をセットすることもできる。この投影板１４のセットによって、所望の投影パターンを撮像素子Ｑに結像させることができる。
【００１４】
一方、撮像素子Ｑは、パラレルリンク機構２０に固定される。このパラレルリンク機構２０は、アオリ駆動部２１によって複数軸の姿勢制御が行われる。また、パラレルリンク機構２０は、ステージ２２の上に固定される。このステージ２２は、ステージ駆動部２３によって、水平方向（ＸＹ方向）および垂直方向（Ｚ方向）の位置制御が行われる。
また、検査光学系１３を介して、撮像素子Ｑの撮像面を見込む位置には、センサー３０Ａ，３０Ｂが配置される。また、撮像素子Ｑの撮像面を直に見込む位置には、センサー３０Ｃ，３０Ｄが設けられる。
【００１５】
これらのセンサー３０Ａ〜３０Ｄの検出情報は、演算部３１に入力される。また、演算部３１は、撮像素子Ｑを駆動して、撮像素子Ｑの出力を取り込むこともできる。この場合の撮像素子Ｑは、ウェハ状態や、素子組み立て後の状態のいずれでも可能である。ウェハ状態の場合には、演算部３１と撮像素子Ｑとは、プローブなどを介して電気接続が行われる。素子組み立て後の場合は、演算部３１と撮像素子Ｑとは、ソケットなどを介して電気接続が行われる。
この演算部３１は、アオリ駆動部２１およびステージ駆動部２３の動作をコントロールする。また、演算部３１は、撮像素子Ｑの出力信号に基づいて、撮像素子Ｑの検査データを求める。
【００１６】
《検査動作の説明》
図２は、検査装置１１の動作を説明する流れ図である。以下、図２に示すステップ番号に沿って、検査の流れを説明する。
【００１７】
ステップＳ１：  演算部３１は、センサー３０Ａ〜３０Ｄの検出情報、または撮像素子Ｑの出力を取り込み、撮像素子Ｑの撮像面のアオリを検出する（アオリ判定の詳細については後述）。
【００１８】
ステップＳ２：  演算部３１は、検出されたアオリから、照明光軸と撮像面とが直交するか否かを判断する。
照明光軸と撮像面とが直交していない場合、演算部３１はステップＳ３に動作を移行する。一方、直交と判断された場合、演算部３１はステップＳ４に動作を移行する。
【００１９】
ステップＳ３：  演算部３１は、アオリ駆動部２１を介してパラレルリンク機構２０を姿勢制御し、撮像面のアオリを補正する。この補正動作の後、演算部３１はステップＳ１に動作を戻す。
【００２０】
ステップＳ４：  演算部３１は、センサー３０Ａ〜３０Ｄの検出情報、または撮像素子Ｑの出力信号を取り込み、撮像素子Ｑの光軸ずれを検出する。例えば、出力信号から求めた輝度分布のピーク中心の位置から光軸ずれを検出する。
【００２１】
ステップＳ５：  演算部３１は、検出された光軸ずれから、撮像面中心と照明光軸とが一致しているか否かを判断する。
撮像面中心と照明光軸とが一致していない場合、演算部３１はステップＳ６に動作を移行する。一方、一致していると判断された場合、演算部３１はステップＳ７に動作を移行する。
【００２２】
ステップＳ６：  演算部３１は、ステージ駆動部２３を介してステージ２２を位置制御して、撮像面の光軸ずれを補正する。この補正動作の後、演算部３１はステップＳ４に動作を戻す。
【００２３】
ステップＳ７：  以上の動作により、撮像面の傾きと光軸ずれの補正を完了した状態で、演算部３１は、撮像素子Ｑの出力信号を取り込む。演算部３１は、この出力信号から、撮像素子Ｑの特性を検出する。例えば、この出力信号から、撮像領域の周辺と中央との明るさの比などを算出することにより、撮像素子Ｑのシェーディング特性を求めることができる。
【００２４】
《センサー３０Ａ〜３０Ｄによるアオリ判定その１》
まず、センサー３０Ａ〜３０Ｄを用いたアオリ判定について説明する。
センサー３０Ａ〜３０Ｄとして電子カメラを配置し、撮像素子Ｑの撮像面を撮影する。演算部３１は、この撮影画像から、撮像面上のアライメントマークや素子パターンを画像認識する。演算部３１は、認識されたマークの位置情報や、間隔などの形状情報に基づいて、撮像面の傾き具合すなわちアオリを検出する。
なお、照明光軸上にビームスプリッタ（ハーフミラーなど）を設けて光路を分岐し、分岐光路上にセンサーを設けてもよい。このようなセンサーでは、照明光軸上から撮像面を撮像することが可能になる。
【００２５】
《センサー３０Ａ〜３０Ｄによるアオリ判定その２》
次に、センサー３０Ａ〜３０Ｄを用いた別のアオリ判定について説明する。
まず、センサー３０Ａ〜３０Ｄとして、撮像面の高さ（Ｚ軸方向）を求めるセンサーを設け、撮像面上の複数箇所について高さを求める。演算部３１は、得られた複数箇所の高さから、撮像面のアオリや反りを検出する。例えば、複数箇所の高さを回帰分析することで、回帰平面や回帰曲面を求めることにより、撮像面のアオリや反りを検出することができる。
このような高さを求めるセンサーとしては、レーザー光等の反射光を利用したオートフォーカス装置などが使用可能である。
【００２６】
《撮像素子Ｑの出力信号によるアオリ判定その１》
次に、撮像素子Ｑの出力信号を用いたアオリ判定について説明する。
演算部３１は、出力信号から参照画素（例えば、撮像領域の中央付近の画素群など）の信号を取り出する。ここで、参照画素が複数の場合には、平均化して平均出力信号を求める。
図３は、撮像面の傾き具合と、平均出力信号との関係を説明する図である。
図３［Ａ］［Ｃ］に示すように、撮像面が傾いた状態では、参照画素５０に入射する光は斜め向きになるため、マイクロレンズ５１や遮光膜５２によるケラレが発生し、受光効率が低下する。そのため、平均出力信号の信号レベルは低い値となる。
一方、図３［Ｂ］に示すように、撮像面の傾きが補正されると入射光のケラレが少なくなり、平均出力信号の信号レベルは高い値を示す。
そこで、演算部３１は、アオリ駆動部２１を介してパラレルリンク機構２０を姿勢制御して様々な向きに傾け、平均出力信号の信号レベルが最大ピークとなる姿勢を山登り式に探索する。このような探索の結果、撮像面のアオリを補正することができる。
なお、参照画素の位置設定を変更することによって、所望の傾きにアオリを調整することも可能である。
【００２７】
《撮像素子Ｑの出力信号によるアオリ判定その２》
次に、撮像素子Ｑの出力信号を用いた別のアオリ判定について説明する。
演算部３１は、出力信号から撮像領域の輝度分布を求める。例えば、図４［Ａ］に示すように、撮像領域を中央部Ｃ、および四隅の周辺部Ｌに領域分割し、各領域の平均出力信号を求めて輝度分布としてもよい。
撮像面にアオリが無ければ、出力信号には、中央部Ｃを中心にした平坦または対称形の輝度分布（いわゆるシェーディングなど）が生じる（図４［Ｃ］参照）。一方、撮像面にアオリが生じると、各領域で入射光の傾きが変化し、撮像領域の輝度分布の中心が偏る（図４［Ｂ］［Ｄ］参照）。
この撮像領域の輝度分布の偏りに基づいて、撮像面の傾きの方向や程度を求めることができる。
演算部３１は、このように求めた傾きの方向や程度に応じて、アオリ駆動部２１を介してパラレルリンク機構２０を姿勢制御し、輝度分布が対称となる姿勢を得る。この動作により、撮像面のアオリ補正を完了することができる。
【００２８】
《撮像素子Ｑの出力信号によるアオリ判定その３》
次に、撮像素子Ｑの出力信号を用いた別のアオリ判定について説明する。
ここでは、投影板１４を検査装置１１にセットする。この投影板１４の投影パターンは、検査光学系１３を通過して、撮像面に投影される。この状態で、演算部３１は、撮像素子Ｑから出力信号を読み出し、撮像パターンを画像認識する。
図５に示すように、撮像面にアオリが無ければ、撮像パターンは投影パターンと相似になる。一方、撮像面にアオリが存在すると、斜め向きに撮像（いわゆるアオリ撮影）することになるため、撮像パターンに形状変化が生じる。そこで、撮像パターンと投影パターンとの差異に基づいて、アオリを判定することができる。
演算部３１は、このように判定されたアオリに応じて、アオリ駆動部２１を介してパラレルリンク機構２０を姿勢制御し、撮像パターンと投影パターンが相似形となる姿勢まで制御する。この動作により、撮像面のアオリ補正を完了することができる。
【００２９】
《本実施形態の効果など》
以上説明したように、本実施形態では、撮像面のアオリを補正する。したがって、照明光と撮像面との微妙な傾き変化が抑制される。そのため、撮像素子Ｑ本来のシェーディング特性やクロストーク特性などを正確に検査することが可能になる。その結果、大面積、高画素化、画素縮小、またはマイクロレンズずらしなど、入射角の変化に敏感な撮像素子の検査に適した検査装置１１を実現することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、アオリ補正の後に、光軸ずれの補正を行う。したがって、アオリが補正された状態で、光軸ずれを正確に検出することができる。したがって、特許文献１の従来技術よりも、より高精度に光軸ずれを補正することが可能になる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、照明用の光学系側を動かすことなく、撮像素子Ｑ側の姿勢制御によってアオリ補正を完了する。そのため、照明光の変動（面内均一性や色温度の変化など）が少なく、ほぼ同一の照明条件を維持して検査を行うことが可能になる。そのため、多数の撮像素子Ｑについて、常に安定した検査結果を得ることができる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、撮像素子Ｑの検査ごとにアオリ補正を自動で実施する。そのため、検査前の面倒な光軸調整などを省くことも可能になる。その結果、光軸調整についてメンテナンスフリーの検査装置１１を実現することが可能になる。
【００３３】
《実施形態の補足事項》
なお、本実施形態では、パラレルリンク機構２０を用いて姿勢制御を実施する。しかしながら、実施形態は姿勢制御の機構や軸数に限定されるものではない。例えば、図６に示すようなゴニオステージを使用してもよい。このゴニオステージは、１軸のゴニオステージ９１，９２を組み合わせて、ステージ２２上に固定したものである。なお、検査内容によっては１軸のゴニオステージで簡略に構成することも可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、アオリ補正と光軸ずれ補正とを段階的に実施している。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、アオリ補正と光軸ずれ補正を同時並行に実行することにより、検査時間を短縮してもよい。また、アオリ補正と光軸ずれ補正を交互に繰り返し実施することにより、撮像面の位置調整および姿勢調整を高精度に追い込むことも可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、照明光軸に対して撮像面が直交するように姿勢制御を実施している。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。アオリの判定結果に基づいて、照明光軸と撮像面とを所定の傾きに姿勢制御することも可能である。この場合、撮像面が傾いた悪条件下における撮像素子の特性を検査することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明は、撮像素子の検査装置などに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態の検査装置１１の構成を示す図である。
【図２】検査装置１１の動作を説明する流れ図である。
【図３】撮像面の傾き具合と、平均出力信号との関係を説明する図である。
【図４】撮像面の傾き具合と、輝度分布の偏りとの関係を説明する図である。
【図５】投影パターンと撮像パターンとを説明する図である。
【図６】ゴニオステージを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１…検査装置，１２…光源，１３…検査光学系，１４…投影板，２０…パラレルリンク機構，２１…アオリ駆動部，２２…ステージ，２３…ステージ駆動部，３０Ａ〜Ｄ…センサー，３１…演算部，５０…参照画素 
【図１】
2006343143.tif 000003
【図２】
2006343143.tif 000004
【図３】
2006343143.tif 000005
【図４】
2006343143.tif 000006
【図５】
2006343143.tif 000007
【図６】
2006343143.tif 000008