(57)【要約】イメージセンサ検査方法及び装置を提供する。本発明の望ましい装置は、静的又は動的な画像を被検査イメージセンサ装置上に投射しうるデジタルライトプロジェクションシステムと、この被検査イメージセンサ装置の出力を解析するイメージセンサ信号検出手段とを具えるイメージセンサ検査装置を有する。デジタルライトプロジェクションシステムは、光源と、視準用光学系と、デジタルマイクロミラーデバイスと、集束用光学系とを具えている。本発明の他の望ましい方法及び装置は、複数のイメージセンサを同時に検査しうるデジタルライトプロジェクションシステムを採用したイメージセンサ検査装置を有する。本発明によれば、光源からの光をデジタルマイクロミラーデバイスにより校正するとともに所望の検査画像に変換する。次に、この検査画像をイメージセンサ上に集束させ、このイメージセンサの出力を検出器により読み取り、入力デジタル検査画像との相関関係をとる。
2007503764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル検査画像を発生するとともにこれらデジタル検査画像を少なくとも１つのイメージセンサ上に指向させるデジタルライトプロジェクションシステムと、
イメージセンサ信号検出器と
を具えるイメージセンサ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記検査画像を静的な画像とするイメージセンサ検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記検査画像を動的な画像とするイメージセンサ検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のイメージセンサ検査装置において、前記動的な検査画像が、移動する行と、移動する対角線と、交互の格子縞とより成る群から選択した１つ以上の画像を有しているイメージセンサ検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えているイメージセンサ検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載のイメージセンサ検査装置において、前記光源が均一性の直流光源であるイメージセンサ検査装置。
【請求項７】
請求項５に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイスに指向させる前に、この光を濾波するフィルタ光学系を具えているイメージセンサ検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが複数のデジタル検査画像を発生しうるようになっているイメージセンサ検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記デジタル検査画像を複数の同一な画像に分割しうる集束用光学系を具えているイメージセンサ検査装置。
【請求項１０】
デジタル検査画像を発生しうるとともにこれらのデジタル検査画像を複数のイメージセンサ上に同時に指向させうるデジタルライトプロジェクションシステムと、
イメージセンサ信号検出器と
を具えている、複数のイメージセンサを同時に検査する装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記検査画像が静的な画像である装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、前記検査画像が動的な画像である装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えている装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、１つの検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、複数の検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置において、前記集束用光学系が、前記デジタル検査画像を複数の同一の画像に分割しうるようになっている装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の装置において、前記光源が均一性の直流光源である装置。
【請求項１８】
光源と、この光源からの光を静的及び動的なデジタル検査画像の少なくとも一方に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像を被検査イメージセンサ装置上に集束させる集束用光学系とを具えているデジタルライトプロジェクションシステム、及び
被検査イメージセンサ装置からの連続信号を入力させる入力手段と、被検査イメージセンサ装置からの前記連続信号を、前記デジタルライトプロジェクションシステムにより入力された前記検査画像と自動的に比較する手段とを具えているイメージセンサ信号検出器
を有している、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の自動化されたイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、１つの検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の自動化されたイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、複数の検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の自動化されたイメージセンサ検査装置において、前記集束用光学系が、１つの前記検査画像を複数の検査画像に分割しうるようになっている、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項２２】
デジタル検査画像を発生させる過程と、
このデジタル検査画像を少なくとも１つのイメージセンサに与える過程と、
このイメージセンサから第１信号を入力させる過程と、
前記デジタル検査画像を前記イメージセンサからの前記第１信号と相関づける過程と
を有するイメージセンサ検査方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、前記検査画像を静的な画像とするイメージセンサ検査方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、前記検査画像を動的な画像とするイメージセンサ検査方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、前記動的な検査画像が，移動する行と、移動する対角線と、交互の格子縞とより成る群から選択した１つ以上の画像を有するようにするイメージセンサ検査方法。
【請求項２６】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、デジタルライトプロジェクションシステムによりデジタル検査画像を発生させるイメージセンサ検査方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載のイメージセンサ検査方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えるようにするイメージセンサ検査方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載のイメージセンサ検査方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイスに指向させる前に、この光を濾波するフィルタ光学系を具えるようにするイメージセンサ検査方法。
【請求項２９】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、イメージセンサ信号検出器により、前記イメージセンサから第１信号を入力して前記検査画像をこの第１信号と相関づけるイメージセンサ検査方法。
【請求項３０】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、前記デジタル検査画像をイメージセンサに与える過程が更に、前記検査画像を複数のイメージセンサに与える過程を有するイメージセンサ検査方法。
【請求項３１】
請求項２２に記載のイメージセンサ検査方法において、デジタル検査画像を発生させる前記過程が更に、複数のデジタル検査画像を発生させる過程を有するイメージセンサ検査方法。
【請求項３２】
請求項２７に記載のイメージセンサ検査方法において、前記集束用光学系は、前記デジタル検査画像を複数の同一の検査画像に分割しうるようにするイメージセンサ検査方法。
【請求項３３】
デジタルライトプロジェクションシステムを用いて複数のデジタル検査画像を発生させる過程と、
これらのデジタル検査画像を複数のイメージセンサに与える過程と、
これらのイメージセンサから複数の信号を入力させる過程と、
発生された前記複数のデジタル検査画像を、前記複数のイメージセンサから入力された前記複数の信号と相関づける過程と
を有する、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記検査画像を静的な画像とする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記検査画像を動的な画像とする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３６】
請求項３３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイスに指向させる前に、この光を濾波するフィルタ光学系を具えるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記集束用光学系が、前記デジタル検査画像を複数の同一の画像に分割しうるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項３９】
請求項３３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、イメージセンサ信号検出器により、前記イメージセンサから第１信号を入力させるとともに前記デジタル検査画像を前記第１信号と相関づけるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にイメージセンサ検査方法及び装置に関するものであり、特に、静的検査パターンと動的検査パターンとの双方を用いて、単一のイメージセンサ又は複数のイメージセンサを自動的に検査する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常のイメージセンサは、行及び列に配置された光感応回路と称される個々のピクセルのアレイより成る。ピクセルの行は、これらのそれぞれのアクセストランジスタの制御ゲートを接続する共通ラインを有する。データは、ピクセルからそのアクセストランジスタを介してデータラインに供給される。ピクセルの各列は共通データラインに接続されている。
【０００３】
電荷結合装置（ＣＣＤ）や、ホトダイオードアレイや、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）イメージャを含む半導体に基づく種々のイメージャがある。ＣＭＯＳイメージャ回路は、例えば、ピクセルの焦平面アレイを有し、各セルは、基板のドーピングされた領域内に光発生電荷を生ぜしめる光センサ、例えば、光ゲート、光導電体又はホトダイオードを基板上に有する。読出し回路は各ピクセルに対し設けられており、この読出し回路は、少なくとも、ソースホロワトランジスタと、このソースホロワトランジスタを列出力ラインに結合するための行選択トランジスタとを有している。ピクセルは代表的に、ソースホロワトランジスタのゲートに接続された浮動拡散ノードを有している。光センサにより発生される電荷は浮動拡散ノードに送られる。イメージャは、電荷を光センサから浮動拡散ノードに転送するトランジスタと、この電荷転送の前に浮動拡散ノードを予め決定した電荷レベルにリセットする他のトランジスタとを有することもできる。
【０００４】
ＣＭＯＳイメージャピクセル、例えば、４トランジスタ（４Ｔ）ピクセルでは、ピクセルの全ての能動素子が、
（１）光子を電荷に変換する機能と、
（２）電荷を浮動拡散ノードに転送する機能と、
（３）電荷を浮動拡散ノードに転送する前に浮動拡散ノードを既知の状態にリセットする機能と、
（４）読出すためのピクセルを選択する機能と、
（５）リセット電圧を表わす信号と、光変換された電荷に基づくピクセル信号電圧とを出力及び増幅する機能と
を実行する。３トランジスタ（３Ｔ）回路も同様に動作するが、この回路は、電荷を光センサから浮動拡散領域に転送するトランジスタを省略しているとともに、浮動拡散領域と光センサとを互いに結合している。
【０００５】
ＣＭＯＳイメージャは一般に知られており、例えば、１９９６年に発行された文献IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 31(12) の第２０４６〜２０５０頁における論文“256×256 CMOS Active Pixel Sensor Camera-on-a-Chip”（Nixon 氏等著）や、１９９４年に発行された文献IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 41(3) の第４５２〜４５３頁における論文“CMOS Active Pixel Image Sensors ”（Mendis氏等著）や、米国特許第 5,471,515号明細書に開示されている。これらの文献は全て参考のためにここに開示したものである。
【０００６】
図１は、ピクセルのアレイ２００を有する従来のＣＭＯＳイメージャを示すブロック線図であり、これらのピクセルは、３トランジスタ、４トランジスタ又はその他の個数のトランジスタを用いたピクセルとすることができる。ピクセルアレイ２００は、予め決定した個数の列及び行に配置された複数のピクセルを有する。ピクセルアレイ２００における各行のピクセルは全て行選択ラインにより同時にターンオンされ、各列のピクセルはそれぞれの列選択ラインにより選択的に出力される。行ラインは行アドレスデコーダ２２０に応答して行ドライバ２１０により選択的に駆動され、列選択ラインは列アドレスデコーダ２７０に応答して列ドライバにより選択的に駆動される。ＣＭＯＳイメージャは、ピクセルの動作及び読出しのための適切な行及び列ラインを選択するためにアドレスデコーダ２２０及び２７０を制御するとともに、駆動電圧を選択された行及び列ラインの駆動トランジスタに印加する行ドライバ２１０及び列ドライバ２６０を制御する制御回路２５０により動作させられる。列ラインに選択的に接続されたピクセルに対し、代表的にピクセルリセット信号Ｖrst 及びピクセル画像信号Ｖsig をそれぞれ有するピクセル列信号が、列ドライバ２６０と関連するサンプル‐ホールド回路２６５により読出され、ピクセルリセット信号Ｖrst 及びピクセル画像信号Ｖsig が増幅器２６７によって互いに減算されて各ピクセルに対し差信号Ｖrst −Ｖsig を形成し、これが増幅された後アナログ‐デジタル変換器２７５によりデジタル化される。このアナログ‐デジタル変換器２７５は供給されたアナログピクセル信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号をイメージプロセッサ２８０に供給してデジタル画像を形成する。
【０００７】
ＣＭＯＳイメージャの電荷収集動作は、当該技術分野で既知であり、1994年発行の文献SPIE Vol. 2172の第19〜29頁の論文“Progress in CMOS Active Pixel Image Sensors ”(Mendis氏等著)、1997年発行の文献IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. 32(2)の論文“CMOS Active Pixel Image Sensors for Highly Integrated Imaging Systems ” (Mendis氏等著)、1995年発行の文献IEDM Vol. 95の17〜25頁の論文“CMOS Image Sensors：Electronic Camera on a Chip ”及びその他の文献に記載されている。これらの文献は参考のために導入したものである。
【０００８】
代表的なＣＭＯＳイメージャ回路、その処理工程及びイメージャ回路の種々のＣＭＯＳ素子の機能の詳細な説明は例えば、米国特許第 6,140,630号明細書（発明者：Rhodes氏）、米国特許第 6,376,868号明細書（発明者：Rhodes氏）、米国特許第 6,310,366号明細書（発明者：Rhodes氏等）、米国特許第 6,326,652号明細書（発明者：Rhodes氏）、米国特許第 6,204,524号明細書（発明者：Rhodes氏）及び米国特許第 6,333,205号明細書（発明者：Rhodes氏）に開示されている。これらの米国特許明細書は全て参考のために導入したものである。
【０００９】
上述したＣＭＯＳイメージャのようなイメージセンサピクセルアレイには、種々の故障原因があり、これが最終的に画像を欠陥があるものにする。例えば、ピクセルアレイが製造中に短絡又は遮断し、従って、ピクセルアレイが適切な機能を実行しえなくなるおそれがある。これらの問題を解決し、使用可能なアレイを選択するためには、アレイ中の欠陥を検出する必要がある。
【００１０】
上述したＣＭＯＳイメージャのようなイメージセンサアレイは従来から、校正された静的光源を用いて検査されている。代表的には、製造検査中に、白から黒までの光度範囲を変えた光をイメージセンサに投射し、アレイの応答を判定する測定を行う。しかし、このイメージセンサ検査方法の精度には不安がある。例えば、製造処理中に、隣接する２つのピクセルが互いに短絡していたとしても、測定出力はこれらのピクセルが互いに短絡していない場合と同じとなってしまう。このことは、検査中これらのピクセルに同じ光度の光が投射されたものとみなされる為に生じる。従って、欠陥は、装置がシステム中に配置されて“現実世界”の状態の下で検査されるまで気づかれなくなるおそれがある。
【００１１】
表示装置（例えば、陰極線管又は液晶表示パネル）上に表示される出力を人間が見ることにより欠陥検出を行う場合には、この欠陥検査は特に困難である。例えば、光子が上述したＣＭＯＳイメージャのようなイメージセンサに衝突すると、センサの光感応領域が光子を電流に変換し、その後この電流がアナログ‐デジタル変換器を介して、監視者が見るための１０ビットワードに変換される。集積回路上のピクセルの個数が増大するにつれ、人間が欠陥を検出するのが益々困難になる。人間が監視するには、特別な訓練が必要となり、その場合でも人間の観察力が、許容しうる製品を決定する際の大きな役割を奏することとなる。しかし、不運にも、人間は当然ながら一貫した観察能力に欠け、一日中で注意力が変化する。従って、この種類の検査は、大型で、高価なイメージセンサ製品にとって許容しうるものではない。
【００１２】
他のイメージセンサ検査技術にも同様に問題がある。例えば、静的な検査画像を用いてイメージセンサを検査する場合、検査画像で隣接する明暗部分をピクセルの隣接行又は列と整列させる注意を払う必要がある。この整列処理は困難であり時間を浪費するおそれがある。更に、静的な検査画像によると、ピクセルアレイ全体に亘る種々の故障原因に対しイメージセンサを検査することができない。
【発明の開示】
【００１３】
従って、従来の検査技術の欠点を解消するようにイメージセンサのアレイ全体を有効に検査する自動的な装置及び方法が必要であり、望まれている。
【００１４】
本発明の例によれば、静的及び動的検査画像を発生させるのにデジタルライトプロジェクションシステムを用いてイメージセンサを検査する装置及び方法を提供する。
【００１５】
本発明の例によれば、被検査イメージセンサ装置に高解像度の静的又は動的検査画像を投射しうるデジタルライトプロジェクションシステムと、この被検査イメージセンサ装置の出力を解析するイメージセンサ信号検出手段とを有する検出装置を提供する。更に、デジタルライトプロジェクションシステムは視準用光学系と、デジタルマイクロミラーデバイスと、集束用光学系とを有している。本発明の他の所望の装置は、静的又は動的な検査画像を複数の被検査イメージセンサ装置上に投射しうるデジタルライトプロジェクションシステムを採用したイメージセンサ検査装置を有する。
【００１６】
本発明の一例では、デジタルライトプロジェクションシステムを採用したイメージセンサ検査装置を用い、高解像度の静的画像を被検査イメージセンサ装置に投射する。デジタルライトプロジェクションシステムは光源と、視準用光学系と、デジタルマイクロミラーデバイスと、集束用光学系とを有している。光源からの光は、パルス幅変調技術を用いるデジタルマイクロミラーデバイスにより校正するとともに、所望の検査画像に変換する。次に、この検査画像を、被検査イメージセンサ装置のイメージセンサ回路アレイ上に集束させ、その出力をイメージセンサ信号検出手段により読出して入力デジタル検査画像と相関づける。
【００１７】
本発明の他の例では、上述したようにデジタルライトプロジェクションシステムを採用したイメージセンサ装置を用い、動的検査画像を被検査イメージセンサ装置に投射する。次に、この画像を被検査イメージセンサ装置のイメージセンサ回路アレイに亘って移動（マーチング）させ、その出力をイメージセンサ信号検出手段により読出して入力デジタル検査画像と相関づける。
【００１８】
本発明の更に他の例では、上述したようにデジタルライトプロジェクションシステムを採用したイメージセンサ装置を用いて、静的又は動的な何れかの検査画像を複数の被検査イメージセンサ装置のイメージセンサ回路アレイ上に投射する。
【００１９】
本発明は特に、イメージセンの種々の故障原因を検査するとともにイメージセンサ検査処理を自動化するのに有効である。
【実施例】
【００２０】
本発明の上述した及びその他の利点及び特徴は、添付図面を参照した以下の代表的な実施例の詳細な説明から一層明らかとなるであろう。
以下の詳細な説明では、その一部を成し、本発明を実現しうる特定の実施例を例示する添付図面を参照する。これらの実施例は、当業者が本発明を形成及び使用しうる程度に充分詳細に説明してあるものであるが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、構造的、論理的及び手順的な変更を行いうることに注意すべきである。
【００２１】
図２は、本発明の代表的な第１実施例によるイメージセンサ検査装置を表わしている。この装置５は、上述したＣＭＯＳイメージャのような被検査イメージセンサ装置（ＤＵＴ）２０上に高解像度の画像を投射しうるデジタル光処理システム（ＤＬＰＳ）１０と、ＤＵＴ２０の出力を読み取りうるイメージセンサ信号検出器３０とを有している。ＤＬＰＳ１０は、ＤＵＴ２０に対し、イメージャピクセルアレイ全体を検査しうる種々の検査パターンを生ぜしめることができる。
【００２２】
デジタル光処理システム１０は、光源１２と、視準用光学系１４と、光フィルタ１６と、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１８と、集束用光学系１９とより成っている。代表的な光源は、点灯中の光度及び波長の変化が１％以下である均一ＤＣ光源を有する。代表的な光フィルタは、光源から特定の波長又は波長域を選択する波長選択フィルタ、赤外線を濾波して除去するＩＲカットフィルタ及び光源の光度を弱めるフラットニングフィルタを有する。しかし、このようなフィルタの必要性は特定の被検査装置に対する所望の検査パラメータに依存する。従って、このようなフィルタは本発明にとって必要不可欠なものではなく、省略することもできる。更に、視準用光学系１４及びフィルタ１６は図２では単一ユニットとして示してあるが、これらはそれぞれ個別の２つのユニットとすることもできる。視準用光学系１４は、光をデジタルマイクロミラーデバイス１８に指向させるように設計した１つ又は１群のレンズを有する。集束用光学系１９はデジタルマイクロミラーデバイス１８からの画像を被検査装置２０上に集束させるように設計した１つ又は１群のレンズを有する。本発明の視準用光学系１４及び集束用光学系１９は当該技術分野において周知である。
【００２３】
イメージセンサ信号検出器３０は、ＰＣと関連して用いられて、被検査装置２０からの出力データを受けるイメージアクイジションカード又はフレーム取り込みカードのようなシステムである。イメージセンサ出力は、イメージセンサ信号検出器３０が、その出力信号と入力信号とを、LabVIEW （登録商標）又はMATLAB（登録商標）のようなデータ解析ソフトウェアを用いて比較することにより解析される。これによって、検出処理が自動化され、イメージセンサの欠陥を検出する際の人間による監視誤差が実質的に排除される。
【００２４】
本発明の代表的な第１実施例によれば、光源１２からの光線が視準用光学系（コリメータレンズ）１４により視準され、次にこの光学系がこの視準された光線をデジタルマイクロミラーデバイス１８に指向させる。この光線の光路を図２に矢印ＡＢ、ＣＤ及びＥＦで示す。視準された光線は図２に示すように、最初に、視準用光学系１４とデジタルマイクロミラーデバイス１８との間に配置した１つの光フィルタ１６又は一連の光フィルタを通過する。デジタルマイクロミラーデバイス１８に入射された光線は高解像度の画像に変換され、これらの画像が集束用光学系１９を介して被検査装置２０上に集束させる。
【００２５】
図３（ａ）に示すデジタルマイクロミラーデバイス１８はデジタル光処理システムの中心素子であり、数千個の小型ミラー３２のアレイより成っている。これらのミラー３２は本質的に、これらの入力として電気的なワードを受けて光学的なワードを出力するデジタル光スイッチとして作用する。デジタルマイクロミラーデバイスにおける各ミラー３２は約１６μ2 である。これらのミラー３２は、図３（ｂ）に示すように、メモリセル３４と、ねじれヒンジ３６と、ミラー部分３６とを有する数個の層から成っている。各ミラー部分３８は２状態に、すなわち、“オン”の場合＋１０度又は“オフ”の場合−１０度に移動でき、これにより被検査装置２０上の光の個々のピクセルを制御することができる。本質的には、ミラー部分３８がそのオン状態に回動すると、光源からの光が集束用光学系を介して投射され、被検査装置の対応するピクセルを照明する。ミラー部分３８がそのオフ状態に回動すると、光源からの光が集束用光学系からそれて投射され、被検査装置の対応するピクセルは暗状態に保たれる。
【００２６】
デジタル光処理システムの動作中、デジタル信号がデジタルマイクロミラーデバイスの各ミラー部分３８の下側のメモリセル３４を電気的にアドレスする。この電気信号に応答して、各ミラー部分３８が上述したように光源からの入射光と作用し合い、各ミラーがどのくらい長くオン状態又はオフ状態に留まるかを入力信号により制御する。従って、入射光は時間変調束に切り替り、これが被検査装置に出力される。この切り替り形態がパルス幅変調と称され、高解像度の画像を生じるのに用いられ、本発明によれば、これらの画像を被検査装置上に集束させる。このデジタル光処理技術はDigital Light Processing and MEMS: Timely Convergence for a Bright Future, Proceedings SPIE, Vol.2639, Micro-machining and Microfabrication, (1995)で更に詳細に説明されている。この文献は参考のために記載したものである。
【００２７】
本発明の代表的な第２実施例では、イメージセンサ検査装置１０５は図４（ａ）に示すように、１つのライトプロジェクションシステムを用いて複数のイメージセンサ装置２０を同時に検査しうる。本発明の代表的なこの第２実施例のイメージセンサ検査装置は、前述した代表的な第１実施例と同様に、静的画像及び動的画像の双方を生ぜしめるのにデジタル光処理システムを採用しているが、これらの画像を複数の被検査装置２０上に同時に集束させる。代表的なこの第２実施例によれば、デジタルライトプロジェクションシステム１０のデジタルマイクロミラーデバイス１８が１つの画像を互いに隣接する複数の被検査装置２０上に投射する。従って、マイクロミラーアレイの解像度は、被検査装置の総解像度よりも大きくする必要がある。これら被検査装置は、各被検査装置間のスペースと整列させることができる。その理由は、これら被検査装置間に入るデジタルライトプロジェクションシステムからのいかなる光も検査に悪影響を及ぼさない為である。しかし、被検査装置は、明るい検査画像の区分と暗い検査画像の区分との間のエッジが各被検査装置上で２つの互いに隣接するピクセル行又は列に一致するように整列させる必要がある。
【００２８】
上述した第２実施例に類似する本発明の代表的な第３実施例では、図４（ｂ）に示すようなイメージセンサ検査装置２０５により静的な又は動的な検査画像を用いて複数のイメージセンサ装置を検査しうるが、この検査装置２０５は、デジタルマイクロミラーデバイス１８から受けた検査画像を複数の並列な検査画像に分割してこれらの検査画像を複数の被検査装置上に集束させうるようにしうる集束用光学系２１９を用いている。従って、イメージセンサ検査装置は各ＤＵＴ２０に対し少なくとも１つの検査画像を発生し、次いで単一の検査画像を各ＤＵＴ２０上に集束させる。
【００２９】
イメージセンサに欠陥を生ぜしめるおそれのある機構には種々のものがある。これらの機構の多くはイメージセンサのピクセルアレイの設計概念に関するものである。例えば、行又は列ラインを共用している互いに隣接するピクセルは互いに短絡するおそれがある。この短絡は、検査画像の明暗エッジにおける２つ以上の隣接ピクセルの応答を比較することにより検出しうる。しかし、互いに隣接していないピクセルも、これらがあたかも互いに短絡しているかのように応答する場合もある。例えば、検査画像からの光がアレイの第２の区分上に投射されなかった場合でも、イメージセンサの第１の区分上に投射された検査画像がこのアレイの第２の区分内のピクセルを発光させるおそれがある。何故このような隣接していないピクセルが一緒に応答するかを説明することはできず、アレイ上のどのピクセルがこのように動作するかを予測することもできない。しかし、本発明の方法及び装置は、互いに隣接するピクセル及び互いに隣接しないピクセルの双方における欠陥を検出しうるものである。
【００３０】
図５は、本発明の方法の代表的な第１実施例を示すブロック線図である。図２と図５とを参照するに、最初に図５のブロック５０において、光源１２からの光を校正するために既知の光度をデジタルマイクロミラーデバイス１８に入力させる。次に、ブロック５１において、校正された光を、上述したパルス幅変調技術により所望のデジタル画像に変換する。次に、ブロック５２において、このデジタル画像を、上述したＣＭＯＳイメージャにおけるピクセルのアレイのような被検査装置２０上に集束させる。最後に、ブロック５３において、被検査装置２０の出力をイメージセンサ信号検出器３０により電圧として読み取り、この電圧をデジタルマイクロミラーデバイス１８への光入力量と比較する。これらの両者間に良好な相関関係が存在すると、被検査装置は合格となる。
【００３１】
上述したように検査画像を発生させるのにデジタルマイクロミラーデバイスを用いることにより、例えば、画像を１つのピクセルに送り、明るいピクセルとこれに隣接する暗いピクセルとの間のコントラストを鮮鋭にすることができる。例えば、行／列アドレスｘ，ｙにおけるマイクロミラーからの画像を被検査装置上の対応するｘ，ｙの行／列ピクセルアドレスに転送するようにプログラミングされたデジタルマイクロミラーデバイスに光量“Ａ”を入力させる。アドレスｘ，ｙにおけるイメージセンサピクセルからの出力が、デジタルマイクロミラーデバイスへ入力された光量“Ａ”に対応すると、ピクセルは合格となる。しかし、本発明は一度に１つのピクセルを検査するのに限定されるものではなく、対角線や格子縞のような種々の検査画像を被検査装置に送るのに用いることができる。更に、デジタルマイクロミラーデバイスは、検査画像をイメージセンサピクセルアレイの各行／列を横切って移動させて被検査装置の全イメージセンサアレイを検査しうるようにプログラミングすることもできる。
【００３２】
図２を再度参照するに、本発明によるイメージセンサ検査方法の第１の代表的な実施例では、上述したイメージセンサ検査装置５を用いて静的な検査画像を被検査装置２０上に投射する。この代表的な方法によれば、明るい画像区分に続いて暗い画像区分を有する１つの静的な検査画像又は一連のこれら画像を被検査装置２０上に投射する。次に、明るい画像区分と暗い画像区分との間のエッジを被検査装置２０の互いに隣接する２つのピクセル列間に正確に整列させる。次に、イメージセンサ信号検出手段３０が、画像の明暗エッジにおける２つ以上の隣接ピクセルの応答を比較する。更に、検査画像の明暗エッジに位置していないが検査画像に応答するアレイ全体にまたがるいかなる画素も検出される。
【００３３】
本発明のイメージセンサ検査方法の第２の代表的な実施例によれば、デジタルマイクロミラーデバイス１８が動的な検査画像を被検査装置２０に送り、イメージセンサの全アレイを検査しうるようにする。代表的な、動的な検査画像は、移動する行と、移動する対角線と、交互の格子縞とを有する。これらの動的な検査画像を用いることにより、静的な検査画像を用いるよりも多くの欠陥機構を検出することができる。例えば、上述したように静的な検査画像を用いる場合、被検査装置のイメージセンサアレイの一部のみの上にある明るいピクセルと暗いピクセルとの１つの組合わせのみがアレイの検査に用いられる。従って、明るいピクセルと暗いピクセルとのこの特定の組合わせと関連する欠陥機構のみを検出しうるにすぎない。しかし、動的な検査画像をイメージセンサアレイに亘って進ませると、アレイを検査するのに明るいピクセルと暗いピクセルとの複数の組合わせが用いられる。例えば、明るいピクセルと暗いピクセルとの特定の組合わせとのみ関連する欠陥機構は、動的な検査画像を用いて被検査装置２０上のピクセルの種々の異なる組合わせを組織的に照明することにより検出しうる。更に、アレイ全体に亘って画像を進ませることにより、アレイの一部だけではなく、アレイ全体における全てのピクセルを検査することができる。最後に、検査画像をアレイに亘って進ませることにより、明るい画像区分と暗い画像区分との間のエッジを被検査装置２０の互いに隣接する２つのピクセル行又は列間に正確に整列させる必要があるという問題を回避し、従って、検査処理をより一層自動化しうるようにする。
【００３４】
本発明のイメージセンサ検査方法の代表的な第３の実施例によれば、前述したように且つ図４（ａ）に示すように、複数の被検査装置２０上に１つの画像を投射するデジタルライトプロジェクションシステム１０を用いることにより、複数のイメージセンサを同時に検査する。図６は、本発明によるイメージセンサ検査方法の代表的な第３の実施例を示すブロック線図である。図６及び図４（ａ）を参照するに、デジタルマイクロミラーデバイス１８を用いて光源１２からの光を校正し（ブロック６０）、次に、所望のデジタル画像に変換する（ブロック６１）。次に、このデジタル画像を複数の被検査装置上に投射する（ブロック６２）。マイクロミラーアレイの解像度は被検査装置の総解像度よりも大きくする必要がある。これらの被検査装置は各被検査装置間のスペースと整列させることができる。その理由は、これら被検査装置間に入るデジタルライトプロジェクションシステムからのいかなる光も検査に悪影響を及ぼさない為である。静的な検査画像を用いる場合には、明るい画像区分と暗い画像区分との間のエッジが各被検査装置上の互いに隣接する２つのピクセル行又は列に一致するように被検査装置を整列させる必要がある。最後に、ブロック６３において、イメージセンサ信号検出手段３０により全ての被検査装置２０の出力を同時に解析し、従って、複数のイメージセンサを検査する方法を自動化する。
【００３５】
本発明のイメージセンサ検査方法の代表的な第４の実施例によれば、前述したように且つ図４（ｂ）に示すように、複数の被検査画像を同時に発生させるデジタルライトプロジェクションシステム１０を用いることにより、複数のイメージセンサを同時に検査する。図７は、本発明によるイメージセンサ検査方法の代表的なこの第４の実施例を示すブロック線図である。この図７及び図４（ｂ）を参照するに、デジタルマイクロミラーデバイス１８を用いて光源１２からの光を校正し（ブロック７０）、次に、複数のデジタル画像に変換する（ブロック７１）。デジタルライトプロジェクションシステムは、例えば、デジタルマイクロミラーデバイスからの画像を複数の画像に分割しうる集束用光学系１９を用いることにより複数のデジタル検査画像を生ぜしめることができる。次に、各被検査装置上に１つのみの検査画像が投射されるように、これらのデジタル検査画像を複数の被検査装置上に集束させる（ブロック７２）。最後に、ブロック７３において、イメージセンサ信号検出手段３０により全ての被検査装置２０の出力を同時に解析し、従って、複数のイメージセンサを検査する方法を自動化する。
【００３６】
本発明の個々の代表的な装置及び方法の実施例を上述し且つ図示したが、本発明の実施はこれらの代表的な実施例のうちの１つのみを用いるのに限定されるものではない。本発明の１つ以上の実施例を別々に又は一緒に用いてイメージセンサにおける欠陥を検出することができる。
【００３７】
更に、本発明の代表的な実施例を上述し且つ図示したが、本発明の精神又は範囲を逸脱することなしに、種々の変更を施すことができる。従って、本発明は上述した説明によって制限を受けるものではなく、特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、従来のＣＭＯＳイメージャを示すブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による代表的なイメージセンサ検査装置を示す線図である。
【図３（ａ）】図３（ａ）は、従来のデジタルマイクロミラーデバイスを拡大して示す平面図である。
【図３（ｂ）】図３（ｂ）は、２つの拡大した個々のマイクロミラーデバイスを示す斜視図である。
【図４（ａ）】図４（ａ）は、本発明の他の実施例による代表的なイメージセンサ検査装置を示す線図である。
【図４（ｂ）】図４（ｂ）は、本発明の更に他の実施例による代表的なイメージセンサ検査装置を示す線図である。
【図５】図５は、本発明による代表的なイメージセンサ検査方法を示すブロック線図である。
【図６】図６は、本発明による他の代表的なイメージセンサ検査方法を示すブロック線図である。
【図７】図７は、本発明による更に他の代表的なイメージセンサ検査方法を示すブロック線図である。
【図１】
2007503764.tif 000003
【図２】
2007503764.tif 000004
【図３（ａ）】
2007503764.tif 000005
【図３（ｂ）】
2007503764.tif 000006
【図４（ａ）】
2007503764.tif 000007
【図４（ｂ）】
2007503764.tif 000008
【図５】
2007503764.tif 000009
【図６】
2007503764.tif 000010
【図７】
2007503764.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月9日(2006.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル検査画像を発生するとともにこれらデジタル検査画像を少なくとも１つのイメージセンサ上に指向させるデジタルライトプロジェクションシステムと、
イメージセンサ信号検出器と
を具えるイメージセンサ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記検査画像を静的な画像とするイメージセンサ検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記検査画像を動的な画像とするイメージセンサ検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のイメージセンサ検査装置において、前記動的な検査画像が、移動する行と、移動する対角線と、交互の格子縞とより成る群から選択した１つ以上の画像を有しているイメージセンサ検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが複数のデジタル検査画像を発生しうるようになっているイメージセンサ検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載のイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記デジタル検査画像を複数の同一な画像に分割しうる集束用光学系を具えているイメージセンサ検査装置。
【請求項７】
デジタル検査画像を発生しうるとともにこれらのデジタル検査画像を複数のイメージセンサ上に同時に指向させうるデジタルライトプロジェクションシステムと、
イメージセンサ信号検出器と
を具えている、複数のイメージセンサを同時に検査する装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記検査画像が静的な画像である装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、前記検査画像が動的な画像である装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えている装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記集束用光学系が、前記デジタル検査画像を複数の同一の画像に分割しうるようになっている装置。
【請求項１２】
光源と、この光源からの光を静的及び動的なデジタル検査画像の少なくとも一方に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像を被検査イメージセンサ装置上に集束させる集束用光学系とを具えているデジタルライトプロジェクションシステム、及び
被検査イメージセンサ装置からの連続信号を入力させる入力手段と、被検査イメージセンサ装置からの前記連続信号を、前記デジタルライトプロジェクションシステムにより入力された前記検査画像と自動的に比較する手段とを具えているイメージセンサ信号検出器
を有している、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の自動化されたイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、１つの検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の自動化されたイメージセンサ検査装置において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、複数の検査画像を用いて複数のイメージセンサを検査しうるようになっている、自動化されたイメージセンサ検査装置。
【請求項１５】
デジタル検査画像を発生させる過程と、
このデジタル検査画像を少なくとも１つのイメージセンサに与える過程と、
このイメージセンサから第１信号を入力させる過程と、
前記デジタル検査画像を前記イメージセンサからの前記第１信号と相関づける過程と
を有するイメージセンサ検査方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のイメージセンサ検査方法において、前記検査画像を静的な画像とするイメージセンサ検査方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載のイメージセンサ検査方法において、前記検査画像を動的な画像とするイメージセンサ検査方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載のイメージセンサ検査方法において、イメージセンサ信号検出器により、前記イメージセンサから第１信号を入力して前記検査画像をこの第１信号と相関づけるイメージセンサ検査方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載のイメージセンサ検査方法において、前記デジタル検査画像をイメージセンサに与える過程が更に、前記検査画像を複数のイメージセンサに与える過程を有するイメージセンサ検査方法。
【請求項２０】
デジタルライトプロジェクションシステムを用いて複数のデジタル検査画像を発生させる過程と、
これらのデジタル検査画像を複数のイメージセンサに与える過程と、
これらのイメージセンサから複数の信号を入力させる過程と、
発生された前記複数のデジタル検査画像を、前記複数のイメージセンサから入力された前記複数の信号と相関づける過程と
を有する、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記検査画像を静的な画像とする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記検査画像を動的な画像とする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが、光源と、この光源からの光をデジタル検査画像に変換するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイス上に指向させる視準用光学系と、前記デジタル検査画像をイメージセンサ上に集束させる集束用光学系とを具えるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記デジタルライトプロジェクションシステムが更に、前記光源からの光を前記デジタルマイクロミラーデバイスに指向させる前に、この光を濾波するフィルタ光学系を具えるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、前記集束用光学系が、前記デジタル検査画像を複数の同一の画像に分割しうるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【請求項２６】
請求項２０に記載の複数のイメージセンサを同時に検査する方法において、イメージセンサ信号検出器により、前記イメージセンサから第１信号を入力させるとともに前記デジタル検査画像を前記第１信号と相関づけるようにする、複数のイメージセンサを同時に検査する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007503764.tif 000012
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４（ｂ）
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４（ｂ）】
2007503764.tif 000013
【国際調査報告】
2007503764.tif 000014
2007503764.tif 000015
2007503764.tif 000016