JP2007311515A - 撮像素子の検査装置、光学検査ユニット装置並びに光学検査ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 光学検査ユニットとプローブカードの位置合せを簡単かつ短時間に行なえ、光学検査ユニットの保持部構成を小型化し、しかも効率よく連続的な光照射検査を実現する。
【解決手段】 プローブカードは、撮像素子へ光を通す複数の開口を備える。撮像素子の受光部に対向配置されてプローブカードの複数の開口を通して試験用光を出射する光学検査ユニットと、複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段と、撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段と、を備える。各光学検査ユニットを着脱可能として交換あるいは調整することで、光軸調整容易、コスト低減等を図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子の検査ユニット装置、検査装置、並びに光学検査ユニットに関する。

近時、ＣＣＤ（charge coupled device）やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）等の固体撮像素子（イメージセンサ）の集積密度が向上し、画素数が増加するのに伴い、イメージセンサに入射する光の角度（入射角または画角）が大きくなっている。このため、固体撮像素子の中心部と周辺部とではフォトダイオードに入射する光量に差ができ、周辺部が暗くなるシェーディングが大きくなる。この現象に対応する方法として、フォトダイオードの上にあるマイクロレンズの位置を補正して、画素周辺部の光量を確保する瞳補正がある。瞳補正は、画角中央から周辺にかけて、マイクロレンズの光軸とフォトダイオード開口中心とに少しずつオフセットをつけていくことで、いわゆるケラレ現象を軽減し、例えば携帯電話や小型デジタルカメラのように、射出瞳距離の短い小型のレンズを使った場合でもより均一な感度が得られるようにしたものである。このような、瞳補正を行なった固体撮像素子の光電変換特性を検査するに際し、固体撮像素子に検査用の光照射装置のテレセントリック光を入射すると、この瞳補正が逆効果となり、撮像素子の受光部周辺部の光量がさらに低下する。このため、光照射装置では、テレセントリック光の後ろであって、瞳補正された撮像素子に照射される直前に結像系の光学系を挿入して固体撮像素子の瞳位置に合せた光を照射している。

従来、上記のようなオンチップ型マイクロレンズを搭載した撮像素子の光電変換特性検査に関し、特許文献１（特開２００５−１７５３６３号）に記載の装置が提案されている。

特開２００５−１７５３６３号

特許文献１のものは、撮像素子を照明する照明装置と、撮像素子から出力を取り出すプローバ装置と、テスタ部と、を備えた撮像素子検査装置を示しており、照明装置の外部に光学アダプタを取り付け、照明装置から出た光束を、光学アダプタにより撮像素子の条件にあったものに変換するようにしている。このものでは、瞳検査光学系としての光学アダプタは、照明装置側に取り付けられているので、例えば照明装置側に駆動用アーム等を介して光学アダプタを支持し、必要に応じて光学アダプタを移動調整しながらプローブカードと瞳検査光学系の光軸調整を行う必要があった。このため、移動後の光軸位置を確実に維持できるようにするための駆動部の調整を含む位置合わせ作業に時間がかかるばかりでなく、駆動系に高精度の機構が要求されるうえに、メンテナンスのたびごとに新たに、光軸調整が必要となり検査効率が劣る問題があった。また、光学アダプタとプローブカードとの位置あわせ機構が面積の小さな撮像素子より大きくなり、ウエーハに一体に形成した撮像素子の隣接する行または列に沿って移動しながらの効率よい連続的な検査を行なうことが困難で、例えば１個おきごとや、あるいは斜め方向に移動しながら（図９参照）での検査となる場合が多かった。さらに、プローブカードと瞳検査光学系との間に規格がなく、そのつど、光学系に合せたプローブカードまたはプローブカードに合せた光学系を製作する必要があり、検査コストが高くなる問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、保持手段によりプローブカードの複数の開口に位置決めした状態で複数の光学検査ユニットを保持させ、さらに、それぞれの検査ユニットごとについて瞳距離調整ができるようにして、光学検査ユニットとプローブカードの位置合せを簡単かつ短時間に行なえ、光学検査ユニットの保持部構成を小型化し、しかも効率よく連続的な光照射が可能な撮像素子の検査装置、光学検査ユニット装置並びに光学検査ユニットを提供することにある。また、本発明の他の目的は、プローブカードと保持部とを一体化させた構造体を共通として検査対象の撮像素子のサイズが変化する場合でも、単に光学検査ユニットのみを新たな撮像素子に合せたものに調整あるいは交換することにより光学系を新たに製作することなく、検査コストを低減しうる撮像素子の検査装置、光学検査ユニット装置並びに光学検査ユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、撮像素子の光電変換特性検査に際し、撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニット装置であり、撮像素子１の出力端子部１ｙから出力を取り出すプローブピン５０２を保持するとともに、撮像素子１へ光を通す複数の開口５０１ａを備えたプローブカード５０１と、撮像素子の受光部（１Ａ）に対向配置されてプローブカードの複数の開口を通して試験用光を照射する光学検査ユニット５２０と、光学検査ユニットの光軸Ｃが撮像素子１の受光面上に位置合わせされた状態で光学検査ユニット５２０の出射側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段５０４と、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段５０５と、を備えた光学検査ユニット装置５０から構成される。保持手段により光軸を決めて位置合わせされた状態で光学検査ユニット５２０のみをそれぞれ着脱可能とすることにより、プローブカードや保持手段は検査対象のチップが異なるサイズ等の場合でも、基本的に変更することなく単に光学検査ユニットのみを変更することにより、検査用器具の製造コスト削減、検査準備時間の短縮、メンテナンス容易性等を確保し得る。

その際、光学検査ユニット５２０は、光学レンズ５２２を内蔵したケース体からなり、個別調整手段５０５が、ケース体を保持手段５０４に対して着脱可能とするとよい。

また、個別調整手段５０５は、光学検査ユニット５２０全体が光軸Ｃ方向に移動可能とするために光学検査ユニット５２０と保持手段５０４との係合位置の移動調整機構５５３が設けられ、移動調整機構による係合位置の移動調整により光照射装置からの光について撮像素子１の仕様に合わせる変換調整を行なうようにするとよい。単に光学検査ユニットの保持手段に対する相対位置を変更させるだけで瞳距離調整が可能な場合には、極めて簡単な方法により、個別変換調整を行なえる。

また、ケース体内には複数の光学レンズ５２２が内臓されており、個別調整手段５０５は、複数の光学レンズのケース体内での光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構５３０を含むとよく、この場合には、ケース体自体の交換は不要で、内部の光学レンズの位置調整や必要に応じたレンズ交換のみで固体撮像素子に対応した光照射装置からの光についての撮像素子の使用に合わせるように行なう変換調整を低コストで行なえる。

また、光学検査ユニット５２０は、一方向に長い筒体で構成するとよい。

また、保持手段５０４は、プローブカード５０１と連係して光学検査ユニット５２０を挿脱可能に装着させ装着時に光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持させる架台機構５０６から構成すると良い。

その際、架台機構５０６は、光学検査ユニット５２０を貫通支持させる貫通孔５０９を有する１個又は複数の支持架台５０７から構成すると良い。

また、プローブピン５０１が撮像素子１の受光部に対して略垂直状に当接する垂直ピンから構成すると良い。

さらに、架台機構５０６による光学検査ユニット５２０は、マトリクス状に設置された撮像素子１の形成間隔に一致した縦横マトリクス状の保持位置で複数の光学検査ユニット５２０を同時に保持するようにするとよい。

また、本発明は、撮像素子の光電変換特性検査に際し、撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニットであり、複数の開口５０１ａを有するプローブカード５０１の近傍に設置された保持手段５０４により着脱可能に保持され、装着時に光軸Ｃが開口５０１ａを通して照射される撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持され、さらに、個別調整手段５０５を介して、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置１２からの光について、撮像素子１の仕様に合わせる変換調整を各光学検査ユニット５２０それぞれについて個々に行なうようにするとよい。

その際、光学検査ユニット５２０は、光学レンズ５２２を内蔵したケース体からなり、ケース体を保持手段に対して着脱可能とするとよい。

また、光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能とするために光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整機構を設けると良い。

また、ケース体内には複数の光学レンズ５２２が内臓されており、複数の光学レンズの光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構５３０を含むようにしても良い。

また、光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成するとなおよい。

また、本発明は、撮像素子１に検査用光Ｌを照射し、同撮像素子の光電変換特性を検査する撮像素子の検査装置において、撮像素子１の受光歩に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニット装置５０を有し、該光学検査ユニット装置は、撮像素子１の出力端子部１ｙから出力を取り出すプローブピン５０２を保持するとともに、撮像素子１へ光を通す複数の開口５０１ａを備えたプローブカード５０１と、撮像素子１の受光部に対向配置されてプローブカード５０１の複数の開口５０１ａを通して試験用光を照射する光学検査ユニット５２０と、光学検査ユニットの光軸Ｃが撮像素子１の受光面上に位置合わせされた状態で光学検査ユニット５２０の出射側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段５０４と、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段５０５を備えた撮像素子の検査装置１０から構成される。

また、上記撮像素子の検査装置において、光学検査ユニット５２０は、光学レンズ５２２を内蔵したケース体からなり、個別調整手段５０５が、ケース体を保持手段５０４に対して着脱可能とした構成であるとよい。

また、撮像素子の検査装置において、個別調整手段は、光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能とするために光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整機構が設けられ、移動調整機構による係合位置の移動調整により光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせる変換調整を行なうようにすると良い。

また、撮像素子の検査装置において、ケース体内には複数の光学レンズが内臓されており、個別調整手段は、複数の光学レンズの光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構を含むとよい。

さらに、撮像素子の検査装置において、光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成してもよい。

また、撮像素子の検査装置において、保持手段は、プローブカードに連結され光学検査ユニットを挿脱可能に装着させ装着時に光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持させる架台機構からなるとよい。

また、架台機構は、光学検査ユニットを貫通支持させる貫通孔を有する１個又は複数の支持架台からなるようにしてもよい。

また、プローブピンが撮像素子の受光部に対して略垂直状に当接する垂直ピンからなる構成であると良い。

さらに、架台機構による光学検査ユニットは、マトリクス状に設置された撮像素子の形成間隔に一致した縦横マトリクス状の保持位置で複数の光学検査ユニットを同時に保持するようにするとさらに良い。

本発明の光学検査ユニット装置によれば、撮像素子の光電変換特性検査に際し、撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニット装置であり、撮像素子の出力端子部から出力を取り出すプローブピンを保持するとともに、撮像素子へ光を通す複数の開口を備えたプローブカードと、撮像素子の受光部に対向配置されてプローブカードの複数の開口を通して試験用光を出射する光学検査ユニットと、光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で光学検査ユニットの出射側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段と、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段と、を備えることにより、検査対象の固体撮像素子について、サイズが異なるものについての検査を行なう場合においても、同じ検査装置について、プローブカードや保持手段を基本的に変更することなく、単に光学検査ユニットのみの種類や仕様変更、位置調整等で対応させる結果、光学検査ユニットとプローブカードの位置合せを簡単かつ短時間に行なえ、光学検査ユニットの保持部構成を小型化し、しかも効率よく連続的な特性検査が可能である。また、検査用器具の製造コスト削減、検査準備時間の短縮、メンテナンス容易性等を確保し得る。

光学検査ユニットは、光学レンズを内蔵したケース体からなり、個別調整手段が、ケース体を保持手段に対して着脱可能とした構成であるから、所定の瞳距離設定機能を有する複数種類の光学検査ユニットを予め用意しておいて、検査対象が変更されてサイズ、画角、瞳距離の異なる別の固体撮像素子についての検査が必要である場合に、着脱交換作業のみでこれに対応した検査を実行し得る。

また、個別調整手段は、光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能とするために光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整機構が設けられ、移動調整機構による係合位置の移動調整により光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせる変換調整を行なうようにすることにより、単に光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整のみで、検査対象が新規となった例えばチップサイズの異なる新たな固体撮像素子の光電変換特性検査を継続的に行なえる。また、複数の光学レンズのケース体内での光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構を設けることにより、ケース体内でのレンズの取り付け位置調整やサイズ調整のみで新たな固体撮像素子の特性検査を行なえる。また、光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成すると、出射後の光の画角範囲を大きく確保でき、瞳距離設定範囲あるいは瞳距離の修正レンジを大きく確保し得る。さらに、プローブピンが撮像素子の受光部に対して略垂直状に当接する垂直ピンからなる構成とすることにより、光学検査ユニットを同時に保持した状態であっても、ウエーハのチップ間隔に対応した検査時のプローブピン間隔を確保でき、これによって、例えば１６個の光学検査ユニットをマトリクス状に保持した状態のままでプローバ装置のステージを移動し、縦あるいは横方向に隣接する被検査体を同時に検査することができる。さらに、検査時間も大幅な短縮化を図ることができるうえに、ウエーハの搬送側の移動ステージ側の駆動制御が簡単となる。

また、本発明の光学検査ユニットは、上記の光学検査ユニット装置における光学検査ユニット構成と同様であり、上記同様の作用効果を奏しうる。

さらに、本発明の撮像素子の検査装置においても、本願発明の特徴的な構成である光学検査ユニット装置、あるいはその光学検査ユニットを備えることにより、検査装置全体についての検査時間を大幅に短縮し、作業上の段取り替え時間を短縮し、検査作業効率を良好にし、さらに、メンテナンス性を良好に保持しうる。同時に検査コスト低減に資する。

以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１ないし図８は、本発明の光学ユニット装置、光学ユニット、撮像素子の検査装置の実施形態を示しており、図１は、そのうちの撮像素子の検査装置の概略構成図である。実施形態の撮像素子の検査装置１０は、光照射装置１２と、プローバ装置１４と、テスタ部１６と、光学検査ユニット装置５０と、を備えている。

本実施形態において、光照射装置１２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子の光電変換特性検査において、固体撮像素子の受光面に光を照射するのに用いられる光照射手段であり、平行光生成部１２Ａと、照射導入部１２Ｂと、を有している。本実施形態において、平行光生成部１２Ａは、光源１２１と、ホモジナイザ１２２と、コレクタレンズ１２３と、フライアイレンズ１２４と、接続レンズ１２５と、を含む。光源１２１は、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハロイドランプ、ＬＥＤ等が用いられる。そして、光源から出射された光を図示しないカラーフィルタ、色温度フィルタ、ＮＤフィルタ、ウェッジフィルタ等で分光、光量調整し、光量調整された光の照度分布をホモジナイザ１２２、コレクタレンズ１２３、フライアイレンズ１２４を介して均一化させる。フライアイレンズ１２４から射出した光束は、接続レンズ１２５を介して照射導入部１２Ｂに出射される。照射導入部１２Ｂは、光量、照度調整された光束を検査対象のウエーハ上の撮像素子に照射させるにあたり、広がりを持った平行光としてウエーハ側に出射させる機能を有し、本実施形態において、照射導入部１２Ｂは、反射ミラー１２６と、投影レンズ１２７と、を含む。投影レンズ１２７は、例えばケラー型照射レンズが用いられ、平行光Ｌを出射させる。出射された平行光Ｌは、光学検査ユニット装置５０を介して撮像素子の受光面に照射される。

プローバ装置１４は、マトリクス状に形成された検査対象の固体撮像素子１を有するウエーハＷを載置し搬送位置決めする搬送位置決め装置１４１と、検査対象の撮像素子に電力を供給するとともに、撮像素子から出力される電気信号を受け取るプローブピン５０２を担持するプローブカード５０１と、を備えている。プローブピン５０２は、図５にも示すように、検査すべき固体撮像素子の出力端子部１ｙすなわちパッド部から出力を取り出し、テスタ部１６へ電気信号を供給する。搬送位置決め装置１４１は、図示しない駆動装置及び位置決め装置を介してＸ，Ｙ，Ｚ方向（図１参照）にそれぞれ搬送駆動される移動ステージ１４２を含み、検査すべきＣＣＤやＣＭＯＳ撮像素子を形成させたウエーハＷをケースカバー内において自在に搬送位置決めさせる。移動ステージ１４２は、図１のθ方向にも回転駆動される。本実施形態において、プローブカード５０１は、例えばプローバ装置１４のケースカバーの天板あるいは上端側に配置されてプローバ装置１４に固定されている。プローブカード５０１は、固体撮像素子１のパッドに接触するプローブピン５０２を有し、テスタ部１６と固体撮像素子１を電気的に接続する。

テスタ部１６は、図示しないテストヘッドを有し、固体撮像素子１にプローブカード５０１を通じて印加する電源、タイミングジェネレータ、パターンジェネレータ等の各種信号発生部、ブローブカード５０１を通じて測定した固体撮像素子からの電気信号を取得する入力部等を備え、固体撮像素子により出力される電気信号を受け取って素子の特性を検査する。

光学検査ユニット装置５０は、本発明の１つの特徴的な構成であり、光照射装置１２からの平行光を、瞳補正された固体撮像素子について適正な光電変換特性検査を行なえるような光に変換して固体撮像素子に照射させる。図１、図３の実施態様において、光学検査ユニット装置５０は、プローブカード５０１と、光学検査ユニット５２０と、保持手段５０４と、個別調整手段５０５と、を備えている。上述のように、瞳補正された固体撮像素子には、図示しないマイクロレンズが被着されている。

光学検査ユニット装置５０は、プローバ装置１４に固定されたプローブカード５０１に保持手段５０４を取り付け、保持手段５０４に対して複数の光学検査ユニットを個別に着脱可能としつつ、複数の光学検査ユニット５２０を同時に保持し、光学検査ユニットの保持及び位置決めを行なうとともに、光照射による各撮像素子についての画角、瞳距離を各光学検査ユニットごとに個別調整可能とさせる。

図１、図３において、プローブカード５０１には図２の光学検査ユニット５２０の配置に対応して、縦横４個ずつ等間隔マトリクス状に形成された計１６個の位置決め貫通孔５０１ａが形成され、これらは個別調整手段５０５並びに架台機構５０６の一部を構成している。位置決め貫通孔５０１ａの形成位置に対応する上方側には図２にも示すような支持架台５０７が１６個の貫通孔を覆うように配置され、固定ビス（図示せず）等の固定手段により取付部５０８において、プローブカード５０１の上面に固定されている。支持架台５０７は、実施形態において四角形板の上板部５０７Ａを主要な構成とした下面側に空隙Ｈを形成するように凹部を設けた板状体からなり、４個の取付部５０８が、各辺の中央部から外側へ突出形成されている。そして、プローブカード５０１の上面との間に空隙Ｈを有するように上板部５０７Ａを配置し、この上板部５０７Ａに上部貫通孔５０９がマトリクス状に１６個形成されている。上部貫通孔５０９は、プローブカードの貫通孔５０１ａとそれぞれ上下対応する位置にそれぞれ設けられている。さらに、プローブカード５０１の下面側には、枠体状の下架台５１０が取り付けられ、下架台５１０にピン保持板５１１がプローブカード５０１から段下がり位置に固定支持されている。ピン保持板５１１にもそれぞれプローブカード５０１、上板部５０７Ａと同様に等間隔縦横マトリクス状に孔５１２が形成されており、これらのプローブカード５０１、上板部５０７Ａ、ピン保持板５１１の貫通孔５０１ａ、５０９、５１２は、中心軸すなわち光が通過する光軸が一致するように、芯合わせされた状態で固定されている。実施形態において、ピン保持板５１１は、平行間隙を形成して層状に連結された２個のセラミック板からなり、このピン保持板５１１にプローブピン５０２が取付固定されている。本実施形態において、架台機構５０６は、上部貫通孔を有する支持架台５０７及び貫通孔５０１ａを有するプローブカード５０１を含む。架台機構５０６は、プローブカードと連係して光学検査ユニットを挿脱可能に装着させ、装着時に光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持させる保持手段である。架台機構５０６は、原理的には光学検査ユニット５２０を貫通支持させる貫通孔５０９、５０１ａを有する１個又は複数の支持架台から構成される。

貫通孔５０１ａ、５０９は、光学検査ユニットを着脱自在に保持させる保持孔５１５を構成する。これによって、保持孔５１５にそれぞれの光学検査ユニット５２０を個別に挿入、離脱が可能となり、例えば予め被検体となる固体撮像素子のサイズに対応した瞳距離の異なる光学検査ユニットを複数用意しておくことにより、検査対象の固体撮像素子のサイズ変更に応じて光学検査ユニットのみを交換することにより、瞳距離を設定することができる。ここにおいて、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整（瞳距離、画角調整）を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせることとなる。個別調整手段５０５は、上記の光学検査ユニット５２０を保持手段５０４に対して着脱可能とした構成を含む。

上記のように、貫通孔５０１ａ、５０９を含む保持孔５１５、並びに孔５１２の、貫通中心軸すなわち光が通過する光軸が一致するように、芯合わせされた状態で固定されているから、この保持孔５１５に光学検査ユニット５２０を挿入、装着すると、後述する光学検査ユニット５２０の光軸Ｃが撮像素子１の受光面１Ａ上に位置合わせされた状態で光学検査ユニットの出光側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニット５２０を同時に位置決め保持する。上記の撮像素子の検査装置の実施形態において、保持手段５０４は、架台機構５０６を含む。

光学検査ユニット５２０は、撮像素子１の受光部に対向配置されてプローブカード５０１の複数の開口５０１ａを通して試験用光を照射する光照射補助装置であり、該光学検査ユニット５２０はそれぞれ１個ずつが保持孔５１５に挿入されて、対応する１個の撮像素子に試験用光を照射させる。上述のように、本実施形態では、保持手段により同時に複数の光学検査ユニット５２０が位置決め保持され、保持孔５１５に対して各々の光学検査ユニット５２０が着脱可能に位置決め保持される。具体的には、本実施形態では縦横マトリクス状に形成された１６個の保持孔５１５により、光学検査ユニット５２０が縦横マトリクス状に配列保持されて、それぞれの光学検査ユニットから照射される瞳距離と画角調整後の試験用光を受ける複数個の固体撮像素子の特性検査を短時間で行なう。

図３ないし図５に示すように、光学検査ユニット５２０は、非透光性部材からなるケース体からなり、ケース体が保持手段５０４に対して着脱可能となっている。詳しくは、光学検査ユニット５２０は一方向に長い筒体からなり、この筒体が保持手段５０４の保持孔５１５に対して装着離脱可能に取り付けられている。より詳しくは、本実施形態において、光学検査ユニット５２０は、非透光合成樹脂からなる両端を開口した円筒部材５２１と、該円筒部材内に内蔵された１個又は複数の光学レンズ５２２を含む。本実施形態において、円筒部材５２１は、直径×筒長さが例えば７ｍｍ×３０ｍｍ程度のサイズで構成されている。この直径対筒長さ比は例えば１：１．３〜１：２．７であるのが好ましい。光学検査ユニット５２０は、一方向に長い筒体から構成されているので、複数の光学レンズ５２２がそれらのレンズ面を光軸が貫くように列状に配置させ、それらの間隔調整を行ないやすくしうると共に、大きな画角を確保して個別のユニットごとの瞳位置調整の実行を確保しうる。また、光学検査ユニットごとに保持手段に対して着脱可能とすることにより、光学検査ユニットの設計、製造上の自由度が高くなり、高精度の瞳距離調整が可能となり、また、他の問題が発生した場合にも個別に着脱交換して対応することができる。円筒部材５２１の一端側にはフランジ部５２３が一体的に固定されており、円筒部材５２１を保持孔５１５内に挿入した状態でこのフランジ部５２３の円周より突出した部分が支持架台の上板部５０７Ａに係止され、円筒部材全体を係止保持させる。保持孔５１５に対して円筒部材５２１は正確にその孔内での収容位置を決められるように設定されている。本実施形態の四角形板状のフランジ部５２３は、図２，４に示すように、四角形の１つの角を切り欠いて切欠き部５２４を形成しており、この切欠き部５２４を介してマトリクス状に密集して形成された上部貫通孔５０９及びプローブカードの貫通孔５０１ａに隣接する複数のユニットを挿入、取り出しする際に無理なく安定して該保持孔５１５内への装着、離脱操作を行なえる。フランジ部５２３には固定用ビス孔５２３１および案内ピン挿入孔５２３２がそれぞれ形成されており、それぞれの光学検査ユニットを保持孔５１５内に挿入時に、上板部５０７Ａ上から垂直状に突設された図示しない案内ピンに案内ピン挿入孔５２３２を通してフランジ部５２３を上板部５０７Ａに係止させる。そして、図示しない固定ピンにより固定用ビス孔５２３１を介してユニット５２０を上部から固定させる。

図６−１において、ケース体内に内蔵された光学レンズは、本実施形態では複数個配置されている。本実施形態では、複数の光学レンズ５２２がそれらのレンズ面中心を光軸が貫くように列状に配置されており、必要に応じたレンズの組み合わせ態様により所要の瞳距離、画角を得るように配置される。図において、円筒部材５２１は下端側内部に小径レンズ収容部５２５、その上部に大径レンズ収容部５２６を有しており、これらの内部には図示しないそれぞれ複数のレンズを配置させた小径レンズ群５２２Ａ、並びに大径レンズ群５２２Ｂが正確な位置決め状態で位置決め配置されている。例えば小径レンズ収容部５２５とその上部の大径レンズ収容部５２６とは、段付き部５２７を介してそれぞれ直径サイズの異なるレンズが、がたつきなく配置するように設定される。また大径レンズ収容部５２６に収容された大径レンズを上部から押さえて保持するスペーサ５２８が取り付けられており、これによって、異なるサイズの複数のレンズが光軸を合わせた状態で直列状に配置され、開口５２９から出射された光が検査対象のデバイス受光面１Ａに照射させる。その際、撮像面としてのデバイス受光面１Ａの瞳位置に対応する適宜の瞳距離Ｌｅが設定される。

図６−１の態様では、各レンズは円筒部材５２１内に固定的に配置される。そして、レンズの配置、個数、サイズ等の組み合わせにより異なる瞳距離を得る光学検査ユニット５２０を複数種類用意し、これを着脱交換することにより照明装置からの光について、撮像素子の仕様にあわせる変換調整を個別に行なうようにしている。

照明装置からの光について、撮像素子の仕様にあわせる変換調整を個別に行なう方法としては、上記の実施形態に限らない。例えば、光学レンズ５２２は、１個のみでもよい。また、１個の光学レンズ５２２を円筒部材５２１内に固定的に取り付けてもよく、また、その内部を光軸方向にスライド状あるいは複数点位置へ移動可能とし、所要の位置で位置決めできるようにするとよい。また、図６−２に示すように、光学検査ユニットの円筒部材５２１に対して係止部材としてのフランジ部を可動とした可動係止部材５５１を取り付け、円筒部材５２１に対する可動係止部材５５１の長手方向（光軸方向）取付位置を変更し、変更位置で連結固定状態に保持でき、これによって、所要の瞳位置に設定するようにしても良い。この場合、可動係止部材５５１を円筒部材５２１の長手方向に移動可能とし、任意の移動位置で固定的に設定する機構が係合位置移動調整機構５５３を構成する。

また、図７に示すように円筒部材内部で直列状に配置した複数のレンズをケース体内での光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構５３０を設けてもよい。図７では小径レンズ群５２２Ａの上方に配置させる大径レンズ群５２２Ｂは、３個の光軸直交レンズ５２２Ｂ１〜５２２Ｂ３を含み、それぞれのレンズ同士がスペーサ５２８により、離隔位置を決められて設定すべき異なる間隔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で離隔配置されている。スペーサ５２８は、円筒部材内部で直列状に配置した複数のレンズについて、ケース体内での光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構５３０を構成する。本実施形態において、スペーサ５２８は異なる高さを有し該円筒部材内に着脱可能に嵌合する複数のリング状スペーサからなり、これらのスペーサ５２８を種々変更することにより所要の瞳位置設定を行なうことができる。これらの組み合わせ態様は必要に応じて所要のレンズ種類、サイズに対応したスペーサを用意しておけば、検査すべき固体撮像素子が変わった場合に、単に光学検査ユニット５２０のみを交換するだけで次の種類のウエーハについての特性検査が行なわれ、段取り替え作業時間、位置決め時間等を大幅短縮しうる上に、その検査のたびに例えばプローブカードごとの交換をする必要がなく、検査コストも大幅に低減しうる。軸方向位置調整機構５３０は、上記のスペーサ５２８による場合に限らない。例えば、レンズを個別に把持し上下動する機構を設けて位置決めさせることもできる。

図１、５、８において、下架台５１０を介して取り付けられたピン保持板５１１には、プローブピン５０２が先端を検査対象の個体撮像素子１側に向けて固定されている。詳細には、図５において、プローブピン５０２はピン保持板５１１の端部のピン保持部５１３において、２個の保持板を貫通するように固定され、被検査対象の固体撮像素子に接触するピン端部側は、素子に対して垂直状に伸びて受光面１Ａに当る。プローブピン５０２はピン保持板５１１からも垂直状に突出している。すなわち、プローブピン５０２は、固体撮像素子の受光部の受光面１Ａに対して略垂直状に当接するように垂直ピンとして構成されている。本実施形態のプローブピン５０２は、高強度の導電性ピン部材からなる。ピン保持板５１１は、平行間隙を形成して層状に連結された２個のセラミック板からなり、このピン保持板５１１にプローブピン５０２が取付固定されている。平行間隙を形成した離隔する２個のピン保持板５１１に支持されて、プローブピン５０２は垂直状に保持され、その際、検査対象の固体撮像素子のパッド部に当接する際の耐衝撃力が補強されている。

また、図５において、円筒部材５２１の下端の開口５２９から出射される光Ｌの実質光路は、固体撮像素子のサイズＲよりも小さな幅間隔で、かつ、そのサイズＲよりも小さな画角Ｇを得ることが可能なように、開口５２９および光学レンズ５２２の円筒部材内での光軸方向位置を設定できるようになっている。したがって、縦横マトリクス状に保持手段５０４で複数の光学検査ユニット５２０を同時に保持した状態であっても、ウエーハのチップ間隔に対応した検査時のプローブピン間隔を確保でき、これによって、例えば、図４のように１６個の光学検査ユニットをマトリクス状に保持した状態のままでプローバ装置のステージ１４２を移動し、図８の破線のように、縦あるいは横方向に隣接する被検査体を同時に検査することができる。したがって、テスタ部１６の試験能力に応じて、同時に８個あるいは１６個をも検査可能である。したがって、図９のように、従来、プローブカード３１に取り付けた逆ハ状のプローブピン３３の支持構造では、ウエーハのチップ間隔に対応して図９の仮想線に沿った斜め方向に移動した検査順序でしか検査を行なえなかった場合に比較して、ウエーハ移動用のステージ側の制御が簡単で、検査時間も大幅な短縮化を図ることができる。

上記のように、架台機構による光学検査ユニットは、マトリクス状に設置された撮像素子の形成間隔に一致した縦横マトリクス状の保持位置で複数の光学検査ユニットを同時に保持するようにしているから、上述した有利な効果を得ることとなる。

次に、本発明の実施形態に係る光学検査ユニット装置の作用について説明する。プローブカードの貫通孔５０１ａに位置合わせされた、保持手段としての支持架台５０７の上部貫通孔５０９にそれぞれ光学検査ユニット５２０を貫挿させる。そして、例えば１６個の保持孔５１５に１６個の光学検査ユニット５２０を貫挿させ図示しない案内ピン、固定ピンにより位置決めした状態で固定させる。そして、固体撮像素子を形成させたウエーハＷを上面に載置させたステージ１４２をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動させて搬送位置決めさせる。図５において、検査対象の固体撮像素子１の受光面１Ａが上昇しプローブピン５０２が素子のパッド部に当接した状態で固体撮像素子とテスタ部１６を電気的に接続させ、所定の光電変換特性試験が行なわれる。そして、例えば１６個の固体撮像素子について同時に特性試験を行い、それらの素子側のブロックが終了するとプローバ装置１４のステージ１４２側を縦あるいは横方向に移動させ、次のブロックの固体撮像素子群について順次同様の検査を行なう。

検査対象としての固体撮像素子のサイズについて、異なるサイズの素子を検査する場合、光学検査ユニット５２０のフランジ部の固定ピンを取り外し、各光学検査ユニット５２０を保持孔５１５から脱去する。そして、新たな検査対象の固体撮像素子の瞳位置に対応したレンズ構成の光学検査ユニット５２０を各保持孔５１５内に嵌挿させ、フランジ部においてビス固定させ、上記同様の方法で以下特性試験を行なう。

新たな検査対象の固体撮像素子の瞳位置に対応したレンズ構成の光学検査ユニット５２０は、個々の円筒部材５２１ごとについて、内部の光学レンズサイズ、焦点位置、レンズ間隔を設定したものを軸方向位置調整機構、例えばスペーサ部材５２８等を用いて変更可能な構成のものであれば、円筒部材自体を交換することなく、内部のレンズ構成の変更、調整のみで対応することができる。

また、図６−２のように、係止部材としての可動フランジ部を移動して円筒部材に対するフランジ部の長手方向（光軸方向）取付位置を変更し、これによって、所要の瞳位置に設定して用いるようにしても良い。

以上説明した本発明の光学検査ユニット装置、撮像素子の検査装置の構成は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。例えば、プローブカードや支持架台の外形は円形に限らず、四角形、その他の多角形でもよい。また、各孔５０９，５０１ａあるいは光学検査ユニットの本体の円筒部材形状も横断面多角形状でもよい。また、保持手段５０４の保持孔は縦横１６個に限らず、それ以上、あるいはそれ以下での任意のマトリクス状配置の固体撮像素子の同時検査可能な孔あき構成を採用し得る。

本発明の光学検査ユニット装置、光学検査ユニット、撮像素子の検査装置は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子の光電変換特性検査に適用しうる。

本発明の実施形態に係る光学検査ユニット装置、光学検査ユニットを含む撮像素子の検査装置の概略説明図である。 図１の検査装置の光学検査ユニット装置の拡大斜視図である。 図１の要部拡大一部断面説明図である。 図２中の光学検査ユニット部分のみの全体斜視説明図である。 図３の光学検査ユニットの一部省略拡大断面説明図である。 １つの光学検査ユニットの縦断面図である。 光学検査ユニットの瞳位置調整のための他の実施形態を示す一部省略縦断面図である。 スペースサによる光学レンズの光軸方向の間隔調整の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態の光学検査ユニット装置による固体撮像素子の同時検査対象を示す図である。 比較例としての従来のプローブピン構成での固体撮像素子の仮想の同時検査対象を示す図である。

符号の説明

１ 固体撮像素子
１Ａ 受光面
１０ 撮像素子の検査装置
１２ 光照射装置
１２Ａ 平行光生成部
１２１ 光源
１４ プローバ装置
５０ 光学検査ユニット装置
５０１ プローブカード
５０１ａ 貫通孔
５０２ プローブピン
５０４ 保持手段
５０５ 個別調整手段
５０６ 架台機構
５０９ 上部貫通孔
５１５ 保持孔
５２０ 光学検査ユニット
５２１ 円筒部材
５２２ 光学レンズ
５２３ フランジ部
５２８ スペーサ部材
５３０ 軸方向位置調整機構
Ｃ 光軸
Ｌｅ 瞳距離
Ｗ ウエーハ

Claims (23)

1. 撮像素子の光電変換特性検査に際し、撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニット装置であり、
   撮像素子の出力端子部から出力を取り出すプローブピンを保持するとともに、撮像素子へ光を通す複数の開口を備えたプローブカードと、
   撮像素子の受光部に対向配置されてプローブカードの複数の開口を通して試験用光を出射する光学検査ユニットと、
   光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で光学検査ユニットの出射側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段と、
   検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段と、を備えたことを特徴とする光学検査ユニット装置。
2. 光学検査ユニットは、光学レンズを内蔵したケース体からなり、
   個別調整手段が、ケース体を保持手段に対して着脱可能とした構成であることを特徴とする請求項１記載の光学検査ユニット装置。
3. 個別調整手段は、光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能とするために光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整機構が設けられ、
   移動調整機構による係合位置の移動調整により光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせる変換調整を行なうようにしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
4. ケース体内には複数の光学レンズが内臓されており、
   個別調整手段は、複数の光学レンズのケース体内での光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
5. 光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
6. 保持手段は、プローブカードと連係して光学検査ユニットを挿脱可能に装着させ装着時に光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持させる架台機構からなる請求項１ないし５のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
7. 架台機構は、光学検査ユニットを貫通支持させる貫通孔を有する１個又は複数の支持架台からなることを特徴とする請求項６記載の光学検査ユニット装置。
8. プローブピンが撮像素子の受光部に対して略垂直状に当接する垂直ピンからなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
9. 架台機構による光学検査ユニットは、マトリクス状に設置された撮像素子の形成間隔に一致した縦横マトリクス状の保持位置で複数の光学検査ユニットを同時に保持することを特徴とする請求項７または８記載の光学検査ユニット装置。
10. 撮像素子の光電変換特性検査に際し、撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニットであり、
    複数の開口を有するプローブカードの近傍に設置された保持手段により着脱可能に保持され、装着時に光軸が開口を通して照射される撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持され、
    さらに、個別調整手段を介して、検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光について、撮像素子の仕様に合わせる変換調整を各光学検査ユニットそれぞれについて個々に行なうようにしたことを特徴とする光学検査ユニット。
11. 光学検査ユニットは、光学レンズを内蔵したケース体からなり、
    ケース体を保持手段に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項１０記載の光学検査ユニット。
12. 光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能として保持手段に保持されていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光学検査ユニット。
13. ケース体内には複数の光学レンズが内臓されており、
    複数の光学レンズの光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構を含むことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光学検査ユニット。
14. 光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成されていることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の光学検査ユニット。
15. 撮像素子に検査用光を照射し、同撮像素子の光電変換特性を検査する撮像素子の検査装置において、
    撮像素子の受光部に対向配置させて試験用光を照射する光学検査ユニット装置を有し、
    該光学検査ユニット装置は、
    撮像素子の出力端子部から出力を取り出すプローブピンを保持するとともに、撮像素子へ光を通す複数の開口を備えたプローブカードと、
    撮像素子の受光部に対向配置されてプローブカードの複数の開口を通して試験用光を照射する光学検査ユニットと、
    光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で光学検査ユニットの出射側を撮像素子の受光部に対向配置させて複数の光学検査ユニットを同時に位置決め保持する保持手段と、
    検査対象の撮像素子に対応した光照射装置からの光にについて撮像素子の仕様に合わせるように行う変換調整を、各光学検査ユニットそれぞれについて個別に行なわせる個別調整手段を備えたことを特徴とする撮像素子の検査装置。
16. 光学検査ユニットは、光学レンズを内蔵したケース体からなり、
    個別調整手段が、ケース体を保持手段に対して着脱可能とした構成であることを特徴とする請求項１５記載の撮像素子の検査装置。
17. 個別調整手段は、光学検査ユニット全体が光軸方向に移動可能とするために光学検査ユニットと保持手段との係合位置の移動調整機構が設けられ、
    移動調整機構による係合位置の移動調整により光照射装置からの光について撮像素子の仕様に合わせる変換調整を行なうようにしたことを特徴とする請求項１５又は１６のいずれかに記載の光学検査ユニット装置。
18. ケース体内には複数の光学レンズが内臓されており、
    個別調整手段は、複数の光学レンズの光軸方向位置を変更可能に設定する軸方向位置調整機構を含むことを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の撮像素子の検査装置。
19. 光学検査ユニットは、一方向に長い筒体で構成されていることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の撮像素子の検査装置。
20. 保持手段は、プローブカードに連結され光学検査ユニットを挿脱可能に装着させ装着時に光学検査ユニットの光軸が撮像素子の受光面上に位置合わせされた状態で保持させる架台機構からなる請求項１５ないし１９のいずれかに記載の撮像素子の検査装置。
21. 架台機構は、光学検査ユニットを貫通支持させる貫通孔を有する１個又は複数の支持架台からなることを特徴とする請求項２０記載の撮像素子の検査装置
22. プローブピンが撮像素子の受光部に対して略垂直状に当接する垂直ピンからなることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の撮像素子の検査装置。
23. 光学検査ユニット装置は、マトリクス状に設置された撮像素子の形成間隔に一致した縦横マトリクス状の、架台機構による保持位置で、複数の光学検査ユニットを同時に保持することを特徴とする請求項２０または２１記載の撮像素子の検査装置。
    

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