(57)【要約】【課題】従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査装置を実現する。【解決手段】本発明に係る検査回路３０は、検査対象のイメージセンサ５０の水平方向画素の輝度信号から、各輝度信号において、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出し、上記サンプル数の異なる移動平均値間に所定値以上の差があって、かつ、その差がある状態が連続して所定数以上存在するか否かによって、シミ欠陥を検出、イメージセンサ５０の良否を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の出力信号から、あるいは上記出力信号に所定の処理を施した信号から、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出する移動平均算出回路と、
上記移動平均算出回路にて算出されたサンプル数の異なる移動平均値を比較し、移動平均値の差が所定値以上である場合に検出信号を出力する比較回路と、
上記比較回路の検出信号をカウントするカウンタ回路と、
上記カウンタ回路の出力信号が連続したものであって、かつ、その出力信号数が所定数以上であるか否かに基づいて、上記固体撮像素子の良否を判定する判定回路とを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
上記移動平均算出回路のサンプル数が２の累乗であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
上記検査装置は、上記移動平均算出回路のサンプル数値、上記比較回路の所定値、および上記判定回路の所定数値を格納する記憶回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
上記固体撮像素子の水平方向画素の端の画素から上記移動平均算出回路のサンプル数以上はなれた画素を基準画素としたとき、当該基準画素から両側の端の画素へ順に上記出力信号を出力させるように上記固体撮像素子を構成したとき、
上記検査装置は、１つの装置で対応可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
固体撮像素子と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置とを備えていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
固体撮像素子の良否を検査する検査方法であって、
固体撮像素子の出力信号から、あるいは上記出力信号に所定の処理を施した信号から、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出する算出ステップと、
上記算出ステップにて算出されたサンプル数の異なる移動平均値を比較し、移動平均値の差が所定レベル以上である場合に検出信号を出力する比較ステップと、
上記比較ステップにて出力された検出信号をカウントするカウントステップと、
上記カウントステップにおけるカウントが連続したものであって、かつ、そのカウント数が所定数以上であるか否かに基づいて、上記固体撮像素子の良否を判定する判定ステップとを有することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサの良否を検査する検査装置、その検査方法、ならびに上記検査装置を備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像撮像装置としてイメージセンサは、半導体製造技術を応用して、数百万個以上の多数の画素部が２次元状に集合して構成されている。このイメージセンサは、完成までに多くの製造工程を経ており、その製造工程の不具合によって様々な欠陥を生じる。
【０００３】
この欠陥の１つに“表示むら”がある。この表示むらとは、表示画面上にある面積を有して生じる輝度変化のことである。この表示むらは、画面全体にわたってなだらかに変化する表示むらと、局所的に変化する表示むらとの二つに大別できる。以降、前者を“シェーディング”、後者を“シミ欠陥”と記載する。
【０００４】
このシェーディングは、画素の中央部から周辺部にかけて徐々に変化しているため、肉眼では表示むらと判断されない場合が多い。一方、シミ欠陥は、局所的な輝度変化であるため、その大きさ及び変化量によっては、誰の目にも明らかな欠陥として判断される。
【０００５】
イメージセンサの良否を検査する検査装置では、従来、図４に示すような処理により良否判定を行っていた。
【０００６】
まず、イメージセンサの出力画像データ（検査対象画像）を検査装置に取り込んで、シェーディング成分を除去するためのシェーディング補正、ノイズ成分を除去するための平滑化フィルタ処理を行う。その後、シミ欠陥成分を強調するためのエッジ検出処理、ブロック分割処理、特徴量算出処理、特徴量のばらつき統計処理を実施し、シミ欠陥を検出して不良かどうかを判定していた（非特許文献１参照）。なお、従来の検査装置については、特許文献１にも開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１３５７００号公報（２００６年５月２５日公開）
【非特許文献１】“統計型エラーモデルによるイメージセンサの画質検査手法について” ＳＥＭＩテクノロジーシンポジウム２００６予稿集４−９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の検査装置では、良否判定の画像処理前に、シェーディング補正や平滑化フィルタ処理等のフィルタリング処理を行うが、このフィルタリング処理によって、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥の信号が補正され、シミ欠陥の信号が消失してしまう。
【０００８】
図５は、この様子を示しており、図５（ａ）は、フィルタリング処理前のイメージセンサの水平方向画素の輝度信号を示しており、図５（ｂ）は、フィルタリング処理後の水平方向画素の輝度信号を示している。目視検査では、水平方向画素１４００近辺にシミ欠陥ありと判断されたが、図５（ｂ）に示すように、従来の検査装置では、フィルタリング処理によって、水平方向画素１４００近辺のシミ欠陥の信号が消失している。
【０００９】
このように、従来の検査装置では、フィルタリング処理によって画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥の信号が消失してしまう。この結果、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥が検出できず、良否判定精度が低下するという問題を生じる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査装置、およびその検査方法、ならびに上記検査装置を備えた固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る検査装置は、上記課題を解決するために、固体撮像素子の出力信号から、あるいは上記出力信号に所定の処理を施した信号から、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出する移動平均算出回路と、上記移動平均算出回路にて算出されたサンプル数の異なる移動平均値を比較し、移動平均値の差が所定値以上である場合に検出信号を出力する比較回路と、上記比較回路の検出信号をカウントするカウンタ回路と、上記カウンタ回路の出力信号が連続したものであって、かつ、その出力信号数が所定数以上であるか否かに基づいて、上記固体撮像素子の良否を判定する判定回路とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、本発明に係る検査装置は、シミ欠陥がある程度以上の面積を有し、かつ、周辺領域の画素に比べて画素値にコントラスト差があることを利用して、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出し、上記サンプル数の異なる移動平均値間に所定値以上の差があって、かつ、その差がある状態が連続して所定数以上存在するか否かによって、検査対象の固体撮像素子のシミ欠陥を検出しその良否を判定する。
【００１３】
上記検査装置であれば、従来の検査装置において行われていたシェーディング補正や平滑化フィルタ処理等のフィルタリング処理を行う必要がないため、コントラストの高いシミ欠陥に加えて、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥も検出できる。これにより、従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査装置を実現することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、従来の検査装置では、画像処理によりシミ欠陥の検出・良否判定を行っているため、画像処理用の大容量のメモリが必要であり、これによって、検査装置が大規模なものとなっていた。これに対し、本発明の検査装置では、上述のようにシミ欠陥の検出・良否判定を行うため、大容量のメモリを必要とせず、検査装置を小型化できるという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係る検査装置は、上記移動平均算出回路のサンプル数が２の累乗であることが好ましい。
【００１６】
上記移動平均算出回路におけるサンプル数が２の累乗であれば、上記移動平均算出回路での移動平均算出時の除算がビットシフトのみで済むため、回路を小型化できるというさらなる効果を奏する。
【００１７】
本発明に係る検査装置は、上記移動平均算出回路のサンプル数値、上記比較回路の所定レベル値、および上記判定回路の所定数値を格納する記憶回路をさらに備えていることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、上記各数値を変更することができるため、例えば固体撮像素子の個体差に対応した検査など、適宜適切な検査を行うことができるというさらなる効果を奏する。なお、上記記憶回路に格納されるサンプル値の情報は、固体撮像素子にも渡され、後に説明する基準画素の設定に利用される。
【００１９】
本発明に係る検査装置は、上記固体撮像素子の水平方向画素の端の画素から上記移動平均算出回路のサンプル数以上はなれた画素を基準画素としたとき、当該基準画素から両側の端の画素へ順に上記出力信号を出力させるように上記固体撮像素子を構成したとき、上記検査装置は、１つの装置で対応可能であることが好ましい。
【００２０】
上記移動平均算出回路にて移動平均値を算出するとき、固体撮像素子の水平方向画素の端の画素から上記移動平均算出回路のサンプル数−１目の画素（以下、先頭画素とする）までは移動平均値が算出できない。従って、このままでは、先頭画素のシミ欠陥を検出できない可能性がある。そこで、固体撮像素子の水平方向画素の端の画素から上記移動平均算出回路のサンプル数以上はなれた画素を基準画素としたとき、当該基準画素から両側の端の画素へ順に上記出力信号を出力させるように固体撮像素子を構成する。これにより、先頭画素においても移動平均値を算出でき、シミ欠陥を検出することができる。
【００２１】
ここで、このような場合でも、すなわち固体撮像素子から２系統で出力信号が出力される場合でも、本発明に係る検査装置は、１つの装置で対応可能である。これにより、検査装置を２つ設ける場合等と比較して、検査コストの削減が可能である。また、固体撮像素子と検査装置とを１つのチップに収める場合、チップサイズを小さくすることができるというさらなる効果を奏する。
【００２２】
本発明に係る固体撮像装置は、上記課題を解決するために、固体撮像素子と、上記検査装置とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
これにより、本発明に係る固体撮像装置は、従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査装置を備えた固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、例えば従来の検査方法（固体撮像素子の画像データを外部の検査装置に転送し、画像演算処理を行って、判定する）でシミ欠陥検査を行った後、さらに、光源の条件を変えて画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥検査を実施する場合、上記固体撮像装置は、上記検査装置を備えていることにより、従来の検査方法と比較して、外部へデータを転送するといった処理が不要のため、検査時間の短縮、ひいては検査コストの削減を達成することができるというさらなる効果を奏する。
【００２５】
本発明に係る検査方法は、上記課題を解決するために、固体撮像素子の良否を検査する検査方法であって、固体撮像素子の出力信号から、あるいは上記出力信号に所定の処理を施した信号から、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出する算出ステップと、上記算出ステップにて算出されたサンプル数の異なる移動平均値を比較し、移動平均値の差が所定レベル以上である場合に検出信号を出力する比較ステップと、上記比較ステップにて出力された検出信号をカウントするカウントステップと、上記カウントステップにおけるカウントが連続したものであって、かつ、そのカウント数が所定数以上であるか否かに基づいて、上記固体撮像素子の良否を判定する判定ステップとを有することを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、本発明に係る検査方法は、シミ欠陥がある程度以上の面積を有し、かつ、周辺領域の画素に比べて画素値にコントラスト差があることを利用して、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出し、上記サンプル数の異なる移動平均値間に所定値以上の差があって、かつ、その差がある状態が連続して所定数以上存在するか否かによって、検査対象の固体撮像素子のシミ欠陥を検出しその良否を判定する。
【００２７】
上記検査方法であれば、従来の検査装置において行われていたシェーディング補正や平滑化フィルタ処理等のフィルタリング処理を行う必要がないため、コントラストの高いシミ欠陥に加えて、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥も検出できる。これにより、従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査方法を実現することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一つに係る検査装置は、固体撮像素子の出力信号から、あるいは上記出力信号に所定の処理を施した信号から、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出する移動平均算出回路と、上記移動平均算出回路にて算出されたサンプル数の異なる移動平均値を比較し、移動平均値の差が所定値以上である場合に検出信号を出力する比較回路と、上記比較回路の検出信号をカウントするカウンタ回路と、上記カウンタ回路の出力信号が連続したものであって、かつ、その出力信号数が所定数以上であるか否かに基づいて、上記固体撮像素子の良否を判定する判定回路とを備えていることを特徴としている。
【００２９】
これにより、従来の検査装置では検出が不可能であった、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥をも検出して固体撮像素子の良否を検査する検査装置を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、図１〜図４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３１】
図１は、ＣＭＯＳイメージセンサ（固体撮像素子、固体撮像装置）（以下、単にイメージセンサと記載）５０の構成の一例を示している。
【００３２】
イメージセンサ５０は、図示のように、複数の画素１１が２次元マトリックス状に配置されてなる画素部１２、垂直走査回路１３、水平走査回路１４、列信号回路１５、水平信号線１６、出力回路１７、スイッチ１８、選択トランジスタＴｒ、および検査回路（検査装置）３０を備えている。その動作について簡単に説明する。まず、画素１１に光が入射すると、画素１１のフォトダイオード（不図示）にてその強度に応じ光電変換された電荷が生じ、当該電荷は画素１１の増幅回路（不図示）にて電圧信号に変換される。次いで、垂直走査回路１３によって画素１１が選択されると、上記電圧信号が列信号回路１５へ与えられ、当該列信号回路１５にてノイズキャンセルの処理が施される。その後、水平走査回路１４によって選択トランジスタＴｒがオンとなると、列信号回路１５から出力された電圧信号が選択トランジスタＴｒおよび水平信号線１６を介して出力回路１７へ与えられ、増幅等の処理が行われて出力される。スイッチ１８は、外部から与えられる制御信号に基づいて、検査時に出力回路１７と検査回路３０とを接続する。
【００３３】
図２は、検査回路３０の構成を示している。検査回路３０は、イメージセンサ５０において、シミ欠陥を生じているか否かによってその良否を検査する回路である。なお、シミ欠陥とは、イメージセンサから出力される信号によって形成した画像において、ある程度以上の面積の画素で、周辺領域の画素に比べてその画素値にコントラスト差が生じていることである。
【００３４】
検査回路３０は、Ｌ点移動平均算出回路２２、Ｍ点移動平均算出回路２３、比較回路２４、カウンタ回路２５、および判定回路２６を備えている。
【００３５】
Ｌ点移動平均算出回路２２は、イメージセンサ５０の画素１１の輝度信号（出力信号）から各輝度信号のＬ点（サンプル数）移動平均値を算出する。Ｍ点移動平均算出回路２３は、上記輝度信号から各輝度信号のＭ点（サンプル数）移動平均値を算出する。
【００３６】
上記各移動平均値は、例えば８点移動平均値の場合、画素１１の座標をN-7,N-6,N-5,N-4,N-3,N-2,N-1,Nとし、その各画素の輝度信号をそれぞれS(N-7),S(N-6),S(N-5),S(N-4),S(N-3),S(N-2),S(N-1),S(N)とすると、
座標Nの８点移動平均値＝｛S(N-7)＋S(N-6)＋S(N-5)＋S(N-4)＋S(N-3)＋S(N-2)＋S(N-1)＋S(N)｝/8
のように算出する。なお、この算出方法が一例であることは言うまでもない。
【００３７】
図３は、Ｌ点移動平均算出回路２２にて算出されたＬ点（ここではＬ＝８）移動平均値（細線）とＭ点移動平均算出回路２３にて算出されたＭ点（ここではＭ＝６４）移動平均値（太線）とを示している。なお、図中のグラフの横軸は、イメージセンサ５０の画素１１であり、縦軸は各画素の輝度であり、各画素の輝度信号を菱形のマークを用いて示している。
【００３８】
比較回路２４は、Ｌ点移動平均算出回路２２にて算出されたＬ点移動平均値と、Ｍ点移動平均算出回路２３にて算出されたＭ点移動平均値とを比較する。具体的には、例えば図１に示す「ａ」を付した画素の輝度信号のＬ点移動平均値とＭ点移動平均値とを比較する。そして、その比較において、移動平均値の差が所定値以上（例えば５０以上）である場合に検出信号を出力する。
【００３９】
カウンタ回路２５は、比較回路２４から出力された検出信号をカウントする。判定回路２６は、カウンタ回路２５の出力信号が連続したものであって、かつ、その出力信号数が所定数以上（例えば５以上）であるか否かに基づいて、イメージセンサ５０の良否を判定する。具体的には、カウンタ回路２５の出力信号が連続したものであって、かつ、その出力信号数が所定数以上であれば、シミ欠陥あり、イメージセンサ５０は不良、と判定する。
【００４０】
ところで、イメージセンサ５０では、目視検査において、水平方向画素１４００近辺にシミ欠陥ありと判断されている。ここで、Ｌ点移動平均算出回路２２にて算出されたＬ点移動平均値とＭ点移動平均算出回路２３にて算出されたＭ点移動平均値とを示す図２において、水平方向画素１４００近辺で、Ｌ点移動平均値とＭ点移動平均値とに大きな差、またその大きな差が水平方向画素１４５０近辺あたりまで続いていることがわかる。従って、検査回路３０は、目視検査において発見されていた水平方向画素１４００近辺のシミ欠陥を確実に検出することができる。
【００４１】
検査回路３０は、以上のような構成を備え、サンプル数の異なる移動平均値をそれぞれ算出し、上記サンプル数の異なる移動平均値間に所定値以上の差があって、かつ、その差がある状態が連続して所定数以上存在するか否かによって、シミ欠陥の検出、検査対象のイメージセンサの良否を判定する。この構成であれば、従来の検査装置において行われていたシェーディング補正や平滑化フィルタ処理等のフィルタリング処理を行う必要がないため、コントラストの高いシミ欠陥に加えて、画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥も検出できる。
【００４２】
また、従来の検査装置では、画像処理によりシミ欠陥の検出・良否判定を行っているため、画像処理用の大容量のメモリが必要であり、これによって、検査装置が大規模なものとなっていた。これに対し、検査回路３０では、移動平均値の逐次比較等の処理によりシミ欠陥の検出・良否判定を行うことができるため、回路を小型化できる。
【００４３】
また、各移動平均算出回路２２，２３の各サンプル数は、任意であるが、２の累乗であることが好ましい。２の累乗であれば、移動平均算出時の除算がビットシフトのみで済むため、回路を小型化できる。
【００４４】
また、検査回路３０は、各移動平均算出回路２２，２３の各サンプル数値、比較回路２４の所定値、および判定回路２６の所定数値を格納するメモリを備えていてもよい、あるいは、上記各回路にそれぞれ備えていてもよい。この場合、上記各数値を変更することができるため、例えばイメージセンサの個体差に対応した検査など、適宜適切な検査を行うことができる。
【００４５】
また、ここでは、輝度信号を用いているが、これに限られるわけではなく、例えば色差信号（所定の処理を施した信号）を用いてもよい。
【００４６】
ところで、各移動平均算出回路２２，２３にて移動平均値を算出するとき、イメージセンサ５０の画素１１の端の画素から各移動平均算出回路２２，２３の各サンプル数−１目の画素（以下、先頭画素とする）までは移動平均値が算出できない。従って、このままでは、先頭画素のシミ欠陥を検出できない可能性がある。そこで、イメージセンサ５０の画素１１の端の画素からＭ点移動平均算出回路２３のサンプル数以上はなれた画素を基準画素としたとき、当該基準画素から両側の端の画素へ順に輝度信号（水平信号）を出力するように、イメージセンサ５０の水平走査回路１４を構成する。図４は、この２系統で出力信号を出力するイメージセンサの概念を示している。
【００４７】
上記２系統で出力信号を出力する構成について、図１に示す「ａ」が付された画素を上記基準画素として具体的に説明する。垂直走査回路１３によって図中の画素ａ〜画素ｆが選択されると、水平走査回路１４からの信号により画素ａに対応する「ａ」が付された選択トランジスタＴｒがオンとなり、水平信号線１６に画素ａの輝度信号が出力される。次いで、選択トランジスタＴｒｂ〜選択トランジスタＴｒｆを順に選択することで、水平信号線１６に順に画素ｂ〜画素ｆの輝度信号が出力され、上記２系統で出力信号を出力する構成が達成される。この構成により、先頭画素においても移動平均値を算出でき、シミ欠陥を検出することができる。なお、上記基準画素は、上記メモリに格納されているＭ点移動平均算出回路２３のサンプル値によって設定される。
【００４８】
ここで、上記２系統で出力信号を出力する構成の場合でも、検査回路３０は１つの回路で対応可能である。これにより、検査回路を２つ設ける場合等と比較して、イメージセンサ５０のチップサイズを小さくすることができる。
【００４９】
なお、イメージセンサ５０のシミ欠陥検査としては、従来の検査方法（イメージセンサの画像データを外部の検査装置に転送し、画像演算処理を行って良否判定する）で検査を行った後、さらに検査回路３０で画像周辺部のコントラストの低いシミ欠陥を検査する手法をとれば、好適である。その再検査の際、イメージセンサ５０では、検査回路３０を備えているため、従来の検査方法と比較して、外部へデータを転送するといった処理が不要であり、これによって検査時間の短縮、ひいては検査コストの削減が可能である。
【００５０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る検査装置は、ＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサの良否を検査する検査装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る検査回路の構成を示すブロック図である。
【図３】移動平均算出回路にて算出された移動平均値を示すグラフである。
【図４】２系統で出力信号を出力するイメージセンサの概念図である。
【図５】従来の検査装置の処理フローを示す図である。
【図６】イメージセンサの水平方向画素の輝度信号を示すグラフであり、図６（ａ）は、フィルタリング処理前を、図６（ｂ）は、フィルタリング処理後を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１１    画素
１２    画素部
１３    垂直走査回路
１４    水平走査回路
１５    列信号回路
１６    水平信号線
１７    出力回路
１８    スイッチ
２２    Ｌ点移動平均算出回路（移動平均算出回路）
２３    Ｍ点移動平均算出回路（移動平均算出回路）
２４    比較回路
２５    カウンタ回路
２６    判定回路
３０    検査回路（検査装置）
５０    ＣＭＯＳイメージセンサ（固体撮像素子、固体撮像装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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