JP2009105262A - 固体撮像素子の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子の検査において、検査時間を短縮しつつ検査個数を増大させ、検査効率を高めることができる検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る検査装置２０は、固体撮像素子１の信号端子と電気的に接続したプローブ２と、少なくとも固体撮像素子１の受光部を覆う遮蔽構造物４と、遮蔽構造物４の内側に配された光源３とを、少なくとも２つ以上の固体撮像素子１に対してそれぞれ備えている。各光源３から同時に光が照射された場合、遮蔽構造物４によって、各光源３からの光同士が干渉することを防ぐ。したがって、検査装置２０は、複数の固体撮像素子１に対し、経時的に安定した光を同時に照射できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラなどに利用することができる固体撮像素子の検査装置および検査方法に関するものである。

近年、固体撮像素子は、画像入力デバイスとして、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話など、多く製品に応用され、その用途は拡大の一途をたどっている。それに伴い、固体撮像素子の画質向上が要求され、年々その画素数は増加している。この画素数の増加に伴い、固体撮像素子の検査にかかる負担は大きくなっている。

固体撮像素子について、ＣＭＯＳセンサーが代表例として挙げられる。ＣＭＯＳセンサーは、撮像機能と画像処理機能とを１枚のシリコンチップ上に集積した固体撮像素子である。このＣＭＯＳセンサーの動作原理について図３を参照して説明する。図３はＣＭＯＳセンサーの構成を説明するブロック図である。

図３に示すように、ＣＭＯＳセンサーは、受光部であるフォトダイオード８、増幅素子９、信号伝達経路１０を備えている。まず、フォトダイオード８に光が照射され、光信号が電気信号に変換される。変換された電気信号は、増幅素子９によって増幅され、信号伝達経路１０にて、出力信号として画像処理部のＡ／Ｄ変換機に出力される。

上述のような動作を持つ固体撮像素子は、通常１枚のシリコン上に複数形成されている。そのため、固体撮像素子を検査する際、その検査効率を向上するためには、複数の固体撮像素子を同時に検査することが有効である。

たとえば、一般的な半導体検査においては、複数のチップを同時検査することにより、検査効率が向上できる。しかし、固体撮像素子においては、上述の動作原理に基づき、規定の光量を受光部上に照射する必要があるため、同時検査に条件の制約が存在する。

複数の固体撮像素子の同時検査の例として、特許文献１が開示されている。これについて図４を参照して以下に説明する。なお、特許文献１では、固体撮像素子としてＣＭＯＳセンサーが挙げられている。図４は、特許文献１により開示された複数の被測定チップ同時検査の実施例である。

図４に示すように、ＣＭＯＳセンサーの被測定チップ１１は、縦方向に２つ並んで配置され（チップＡおよびＢ）、各チップＡおよびＢに対して、それぞれ検査用プローブ１４が当てられている。チップＡについては、受光部を備えるセンサー部１２に対して光を照射できるよう、検査用プローブ１４がセンサー部１２の鉛直方向上側の領域にかからないように配置されている。チップＢについては、検査用プローブ１４は、チップＡの場合のような制限事項を設けずに配置されている。

上述の構成により、チップＡに対して測定用の光を照射してセンサー部１２の検査を行いながら、並行してチップＢの画像処理部１５の検査を行うことが可能となり、検査効率の向上を図ることができる。
特開２００２−２１７２５３号公報（平成１４年８月２日公開）

特許文献１のように、固体撮像素子を撮像機能と信号処理機能とに分けて、同時検査を行えば、ある程度の検査効率の向上が図れる。しかしながら、一般的に撮像機能を検査する時間と、信号処理機能を検査する時間とは一致しないため、十分な検査効率の実現には至らない。さらに、特許文献１の構成では、複数の固体撮像素子に対して、同時に撮像機能を検査することは、困難を伴う。複数の固体撮像素子それぞれに光源を設け、同時に光を照射した場合、お互いの光源が干渉してしまい、安定な光量の光を照射することができないためである。

また、撮像機能と信号処理機能とを完全に独立させた状態のまま、すべての部分の検査をカバーできるものではないため、それぞれの繋がりの部分について別途検査が必要となる。

そこで、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、複数個の固体撮像素子を同時に検査することができる固体撮像素子の検査装置および検査方法を提供することにある。

（検査装置の基本構成）
本発明に係る検査装置は、上記の課題を解決するために、撮像機能を有する受光部と、信号出入力用の端子とを備えた固体撮像素子が、半導体ウエハ上に２次元的に複数個配置された固体撮像素子集合体における前記固体撮像素子の検査装置であって、前記端子と電気的に接続するプローブと、少なくとも前記固体撮像素子の受光部を覆う遮蔽構造物と、前記遮蔽構造物の内側に配された光源とを、前記固体撮像素子の少なくとも２つに対して備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、各固体撮像素子に光を照射する光源は、遮蔽構造物に囲われているため、目的の固体撮像素子にのみ光を照射する。よって、複数の光源が同時に光を照射する場合でも、それぞれの光源からの光同士が干渉し合うことはない。そのため、本検査装置は、複数の固体撮像素子のそれぞれに、同一光量の光を同時に経時的に安定して照射できる。

各固体撮像素子において、受光部が、照射された光を受光し電気信号に変換することによって、動作する。ここで検査装置は、各固体撮像素子の端子にブローブを電気的に当てることによって、各固体撮像素子の撮像機能を個別に検査する。このとき、各受光部に互いに干渉しない独立した光をそれぞれ照射できるので、複数の固体撮像素子を同時に検査しても、検査結果の精度は、固体撮像素子を一つずつ検査した場合と同等になる。

以上のように、本発明の検査装置は、複数の固体撮像素子を正確かつ同時に検査できる。したがって、検査時間を短縮しつつ検査個数を増大させ、検査効率を高めることもできる。

（光源の制御）
また、本発明に係る検査装置においては、前記固体撮像素子の近傍に配置され、前記光源からの光を受光する検査用光センサーと、前記検査用光センサーによって制御され、前記光源を駆動する駆動回路とを複数の前記固体撮像素子それぞれに対して備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、検査用光センサーが光源からの光を受光する。検査用光センサーは、受光した光に応じて、光源を駆動する駆動回路を制御する。これにより、光源から、経時的に安定した光や、光源の色に応じた適切な光量の光などを照射できる。したがって、検査に適切な光量を、固体撮像素子に照射することができる。
（検査方法）
また、本発明に係る固体撮像装置の検査方法は、上述した検査装置により、少なくとも２つ以上前記固体撮像素子の検査を同時に行うことを特徴としている。

上記の検査方法によれば、複数の固体撮像素子を正確かつ同時に検査できる。したがって、検査時間を短縮しつつ検査個数を増大させ、検査効率を高めることもできる。

以上のように、本発明の検査装置は、少なくとも固体撮像素子の受光部を覆う遮蔽構造物と、前記遮蔽構造物の内側に配された光源とを、少なくとも２つ以上の固体撮像素子に対してそれぞれ備えている。したがって、複数個の固体撮像素子を同時に検査することができ、検査の効率化、高精度化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る固体撮像素子１の検査装置２０について、図１に基づいて説明する。なお、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の実施形態および図面に限定されるものではない。

（全体構成）
本実施形態における検査装置２０の構成を図１に示す。図１は、固体撮像素子１を検査装置２０により検査する状態を示す断面図である。

図１に示すように、検査装置２０は、プローブ２、光源３、遮蔽構造物４、検査用光センサー５、および光源駆動回路６を備えている。なお、検査装置２０によって検査される固体撮像素子１は、半導体ウエハ上に２次元的（平面的）に複数個配置されてなる固体撮像素子集合体のうち、複数の固体撮像素子である。また固体撮像素子１はそれぞれ、信号端子および受光部を備えている。

（検査装置）
検査装置２０において、プローブ２は、垂直針立て方式により、固体撮像素子１の信号端子に垂直に当てられる。それにより、プローブ２は、固体撮像素子１の受光面にかからない構成となる。

また、遮蔽構造物４は、蓋のない箱の形状をしている。遮蔽構造物４は、その蓋のない面を、固体撮像素子１の受光部のある面に合わせるように設置される。それにより、遮蔽構造物４は、固体撮像素子１を覆う構成となり、固体撮像素子１の受光部を遮蔽することができる。なお、遮蔽構造物４は、固体撮像素子１の受光部を覆うことができれば十分であり、箱の形状に限定されるものではない。

また、光源３は、遮蔽構造物４の内部の面であり、かつ固体撮像素子と対面する位置に設置される。それにより、光源３は、固体撮像素子１の受光部の全体に対して、測定用の光をより均一に照射できる。

上記構成は、複数の固体撮像素子１それぞれに対して設置される。なお、検査装置２０における上記構成は、特に限定されないが、２つ以上の固体撮像素子１に対して備えることにより、固体撮像素子１の同時検査ができる。

上記の構成によって、複数の固体撮像素子１にはそれぞれ、光源３が設置される。光源３から照射される光は、遮蔽構造物４によって遮蔽され、光源３に対面する固体撮像素子１のみに照射される。よって、複数の光源３が同時に光を照射する場合であっても、光源３のそれぞれ対面する固体撮像素子１以外の他の固体撮像素子１へ光が照射されることはなく、それぞれの光同士が干渉し合うことを防ぐことができる。したがって、検査装置２０は、個々の光源３から適切な光量を固体撮像素子１に照射することができるため、複数の固体撮像素子１の撮像機能を同時に検査することができる。

（検査用光センサー）
また、検査装置２０において、検査用光センサー５は、遮蔽構造物４の内側側面の下部、すなわち固体撮像素子１近傍に設置されることが好ましい。検査用光センサー５は、信号伝達経路（図示しない）を介して、光源駆動回路６と接続されている。光源駆動回路６は、遮蔽構造物４の外側に設置され、光源３の光量を制御する機能を持つ。

上記の構成により、検査用光センサー５は、光源３から、固体撮像素子１とほぼ同じ光量を照射される。検査用光センサー５は、照射された光の強弱に応じて、出力信号７ａを出力する。出力信号７ａは、信号伝達経路を介して光源駆動回路６に伝達される。光源駆動回路６は、伝達された出力信号７ａをもとにして、検光源制御信号７ｂを出力する。光源制御信号７ｂによって、光源３は駆動し、その光量は制御される。したがって、検査装置２０は、バラツキのない安定した光量を固体撮像素子１に照射することができる。

また、光源３を、たとえば赤色、青色、および緑色の単色を用いた光源としてもよい。この場合も、検査用光センサー５によって、色に応じた光源駆動回路６の制御ができるため、適切な光量を固体撮像素子１に照射することができる。

（応用例）
図１に示す検査装置２０構成では、遮蔽構造物４により、固体撮像素子１の受光部のある面が全て覆われているが、受光部のみが覆われるの構成でも十分な効果がある。よって、遮蔽構造物４が固体撮像素子１の受光部のみを覆っている場合、プローブ２は、垂直針立て方式以外でもよい。

検査装置２０が２個の固体撮像素子１を同時検査する場合における、プローブ２の応用例について図２を参照して以下に説明する。図２は、固体撮像素子が２つ並んだ状態を示す平面図である。

図２に示すように、２個の固体撮像素子１を、仮に固体撮像素子１ａおよび１ｂとする。固体撮像素子１ａおよび１ｂは、それぞれ１つの半導体ウエハ上に平面的に配置され、かつ隣り合った配置である。平面的に見て上下左右を設定した場合、固体撮像素子１ａの下側が、固体撮像素子１ｂの上側と隣り合うとする。また、固体撮像素子１ａおよび１ｂは、その外縁に信号端子１８が、内側に受光部１９が配されている。

検査装置２０において、プローブ２が固体撮像素子１ａおよび１ｂの信号端子１８に接続する際、固体撮像素子１ａの左右のプローブ２は、それぞれ左右に広がっていてもよい。また、固体撮像素子１ａの上下のプローブ２は、固体撮像素子１ｂのプローブ２と接触しないようにするため、上下方向には広がることはできないが、左右方向には広がっていてもよい。また、プローブ２は、固体撮像素子１ａの外側の拡がるのではなく、内側方向に向かう形でもよく、交互に外側と内側とに配置されてもよい。また、固体撮像素子１ｂのプローブ２についても同様に応用できる。

上記の構成により、検査装置２０において、プローブ２は受光部１９の上部にかかることなく、信号端子１８と接続できる。よって、検査装置２０は、光源３からの光が受光部１９に照射される構成であり、かつプローブ２の配置に可変性を持つことができる。

（検査方法）
検査装置２０による固体撮像素子１の検査方法の流れについて以下に説明する。

まず、検査装置２０を、固体撮像素子１の受光部が遮蔽構造４によって覆われる配置に、セットする。次に、プローブ２を固体撮像素子１の信号端子と電気的に接続する。次に、光源３から光を照射する。次に、検査用光センサー５と光源駆動回路６とによって、光が規定の光量となるように制御する。次に、固体撮像素子１の受光部に照射された光は、信号に変換され、固体撮像素子１の信号端子からプローブ２を介してテスターに入力される。

上記した検査方法によれば、安定した光量による、複数の固体撮像素子１の同時検査法を実現できる。

本発明に係る固体撮像素子の検査装置およびその検査方法は、複数の固体撮像素子に対する同時検査装置およびその検査方法として、幅広く利用できる。

固体撮像素子を本発明の実施形態である検査装置により検査する状態を示す断面図である。 固体撮像素子が２つ並んだ状態を示す平面図である。 従来のＣＭＯＳセンサーの構成を説明するブロック図である。 固体撮像素子における特許文献１の検査装置のプローブ配置の平面図である。

符号の説明

１ 固体撮像素子
２ プローブ
３ 光源
４ 遮蔽構造物
５ 検査用光センサー
６ 光源駆動回路
７ａ 出力信号
７ｂ 光源制御信号
８ フォトダイオード
９ 増幅素子
１０ 信号伝達経路
１１ 被測定チップ
１２ センサー部
１３ 入出力パッド
１４ 検査用プローブ
１５ 画像処理部
１８ 信号端子
１９ 受光部
２０ 固体撮像素子の検査装置

Claims (3)

1. 撮像機能を有する受光部と、当該受光部の外側に配される信号出入力用の端子とを備えた固体撮像素子が、半導体ウエハ上に２次元的に複数個配置された固体撮像素子集合体における前記固体撮像素子の検査装置であって、
   前記端子と電気的に接続するプローブと、
   少なくとも前記固体撮像素子の受光部を覆う遮蔽構造物と、
   前記遮蔽構造物の内側に配された光源とを、
   前記固体撮像素子の少なくとも２つに対して備えることを特徴とする前記固体撮像素子の検査装置。
2. 前記遮蔽構造物の内側かつ前記固体撮像素子の近傍に配置され、前記光源からの光を受光する検査用光センサーと、
   前記検査用光センサーによって制御され、前記光源を駆動する駆動回路とを、
   さらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の前記固体撮像素子の検査装置。
3. 請求項１および２のいずれか１項に記載の前記検査装置によって、少なくとも２つ以上前記固体撮像素子の検査を同時に行うことを特徴とする検査方法。

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