JP3250703B2 - 光電変換面検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図６及び図７） 課題を解決するための手段（図１） 作用（図２〜図４） 実施例（図１〜図５） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は光電変換面検査方法及び
検査装置に関し、例えば光ピツクアツプ用ダイオードの
受光面の検査方法及びその検査装置に適用して好適なも
のである。

【０００３】

【従来の技術】今日、発光ダイオードやフオトダイオー
ド等の光電変換素子は光ピツクアツプ部を始めとして数
多くの分野で用いられている。例えばオートフオーカス
用の光源やカメラの露出計としても用いられている。こ
れら光電変換素子は用途に応じて様々な材質や形状のパ
ツケージ内に収納されている。これらパツケージ材料の
１つに透明樹脂がある。先に述べた光ピツクアツプ用の
フオトダイオードは透明樹脂をパツケージ材料とする光
電変換素子の１つである。

【０００４】この種のフオトダイオードは透明樹脂を通
して受光面に到達する光を受光する構造のため樹脂内に
異物、ヒケ、ボイド等があると入射光が遮断されて受光
量が低下する。このため受光面の表面を覆う部分の透明
樹脂中にはこれら異物等が含まれないことが望ましい。
ところが樹脂を使用する性質上これらの阻害要因の発生
は避け得ない。そこで従来の場合にはこれら阻害要因の
有無を肉眼検査によつて判定していた。通常、この検査
には顕微鏡が用いられる。すなわち受光素子部分を顕微
鏡によつて拡大し、拡大された像を肉眼で確認すること
により製品の良否を判定していた。しかしこの判定作業
には時間がかかり、また判定結果には個人差が含まれ易
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで近年、この種の
判定を人間による肉眼検査に代え、画像処理による信号
処理によつて実現することが考えられている。この検査
方法は、図６に示すように、受光領域１や不感帯領域２
及びボンデイングパツド３等を含む受光素子チツプ４の
全面をスポツト光Ｗによつて照明し、照明領域の２値画
像や６４階調の画像を基にゴミ等の有無を判定するもの
である。このとき照明光の光束は透明パツケージの表面
に焦点を結ぶように集光される。

【０００６】ところが２値画像を処理対象とする場合に
は、透明樹脂パツケージの表面に混入したゴミ等がある
ときのように明らかな濃淡差が画像中に現れない限り判
定できず、例えば透明樹脂パツケージ内の深部に含まれ
るゴミ等のように濃淡差が小さいものについては判定で
きなかつた。

【０００７】また図７に示すように、６４階調で表した
画像を処理対象とする場合には、濃淡差が小さく現れる
深部のゴミ等についてもその存在を検出することができ
るが画面中のどの位置にゴミ等が含まれるかを判定する
処理はしていないため受光機能には直接関係のない部分
（例えば受光領域１の外側）にゴミ等があつても不良品
と判定されるおそれがあつた。またこの良否判定処理の
際には測定装置によらず固定のしきい値が用いられてい
るため装置間誤差や光源光量の経時変化による影響によ
つて安定した判定結果が得られないおそれがあつた。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比して一段と判定精度の高い光電変換面検査
方法とこれを用いた検査装置を提案しようとするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、光電変換素子（４）が透明樹脂で
封止されてなる光電変換装置（１１）の光電変換面を検
査するのに用いられる光電変換面検査方法において、光
電変換面の検査時、光源（１３Ｂ）から射出された光束
の焦点を光電変換素子（４）の表面に合わせて照明する
工程と、光束によつて照明された領域部分の画像を被処
理画像として取り込む工程と、被処理画像を構成する各
画素ごとに順次、透明樹脂（１６）内に含まれている異
物（１７）によつて生じた影の濃淡とその分布状況を階
調情報と分布情報として検出する工程と、各画素ごとに
得られた階調情報とその分布情報とに基づいて、透明樹
脂内に含まれている異物（１７）の平面内位置、深さ位
置又は大きさのいずれかを検出する工程とを設けるよう
にする。

【００１０】また本発明においては、光電変換素子
（４）が透明樹脂で封止されてなる光電変換装置（１
１）の光電変換面を検査する光電変換面検査装置（１
０）において、光電変換素子（４）の表面に焦点を合わ
せて光束を照明する光源（１３Ｂ）と、光束によつて照
明されている領域の画像を被処理画像として撮像する撮
像手段（１３Ｃ）と、撮像手段（１３Ｃ）から取り込ん
だ被処理画像を記憶する記憶手段（１４Ｂ）と、記憶手
段（１４Ｂ）より各画素の画像を順に読み出して、各画
素ごと透明樹脂（１６）内に含まれる異物（１７）によ
つて生じた影の濃淡とその分布状況を階調情報と分布情
報として検出すると共に、当該各画素ごとに得られた階
調情報とその分布情報とに基づいて、透明樹脂（１６）
内に含まれている異物（１７）の平面内位置、深さ位置
又は大きさのいずれかを検出する信号処理部（１４Ａ）
とを設けるようにする。

【００１１】

【作用】光電変換面の検査時、光源（１３Ｂ）から射出
された光束の焦点を光電変換素子（４）の表面に合わせ
て照明し、当該光電変換素子（４）の表面に照明された
領域部分の画像を被処理画像として取り込むことによ
り、光電変換素子（４）の表面パターンの鮮明な像を基
に検査領域を容易に自動判別して検査精度を一段と向上
させた上で、被処理画像を構成する各画素ごとに順次、
透明樹脂（１６）内に含まれている異物（１７）によつ
て生じた影の濃淡とその分布状況を階調情報と分布情報
として検出し、各画素ごとに得られた階調情報とその分
布情報とに基づいて、透明樹脂（１６）内に含まれてい
る異物（１７）の平面内位置、深さ位置又は大きさのい
ずれかを検出することにより、透明樹脂（１６）内に含
まれている異物（１７）が真に受光機能に影響を与える
ものであるか否かを判定することができる。

【００１２】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１３】（１）全体構成 図１において１０は全体として受光素子チツプが透明樹
脂パツケージ内にモールドされたフオトダイオード１１
の受光面検査装置を示している。この受光面検査装置１
０では、透明樹脂内に混入したゴミ等の異物の位置を水
平面内においても深さ方向についても検出できるように
なされており、また測定装置間の測定誤差や光源光量の
経時変化等によらず安定した判定ができるようになされ
ている。まず受光面検査装置１０のシステム構成を説明
し、続いて信号処理方法について説明する。

【００１４】この受光面検査装置１０は、検査対象であ
るフオトダイオード１１を搬送機構１２によつて撮像光
学系１３の視野内に搬送して撮像し、この撮像画像を画
像処理装置１４によつて信号処理するようになされてい
る。またモニタ１５にフオトダイオード１１の撮像画像
を表示し、ユーザが目視検査することもできるようにな
されている。因に受光面検査装置１０を構成する各部は
次のように構成されている。

【００１５】まず搬送機構１２についてであるが、搬送
機構１２はカセツト式のマガジン１２Ａ内に収納されて
いる検査前の製品を１個づつ自然落下方式で検査領域へ
導くレール１２Ｂと、分類制御信号Ｓ１に基づいて検査
終了後の製品を良品用のレール１２Ｃ１又は不良品用の
レール１２Ｃ２に分配して送り出す分配部１２Ｃとによ
つて構成されている。

【００１６】また撮像光学系１３は顕微鏡１３Ａの光軸
に対して同軸に取り付けられた水銀ランプ１３Ｂと、こ
の水銀ランプ１３Ｂによつて照明されたフオトダイオー
ド１１の表面画像を撮像する電荷結合素子カメラ（以
下、ＣＣＤ（charge coupled device ）カメラという）
１３Ｃとによつて構成されている。因に水銀ランプ１３
Ｂにはランプトランス１３Ｄから電源が供給されてい
る。また水銀ランプ１３Ｂから射出された光束は透明樹
脂パツケージによつてモールドされている受光素子チツ
プ４の表面で焦点が合うように集光されている。

【００１７】これにより透明樹脂パツケージ内に存在す
るゴミ等の深さ方向位置を特定することができるように
なされている。これは同じ大きさの異物であつても透明
樹脂パツケージの表面付近の異物と透明樹脂パツケージ
の深部にあたる受光素子チツプの表面付近の異物とでは
得られる光量分布の情報に相違点があることによる。

【００１８】すなわち図２（Ａ）に示すように透明樹脂
パツケージ１６の表面付近に異物１７がある場合には、
焦点があつていないため図２（Ｂ）に示すように明度は
高いがなだらかな形状の光量分布が得られるのに対し、
図３（Ａ）に示すように透明樹脂パツケージ１６の深部
にある受光素子チツプ４の近傍付近に異物がある場合に
は、焦点があつているため図３（Ｂ）に示すように明度
は低いが急峻な形状の光量分布が得られることによる。

【００１９】また水銀ランプ１３Ｂから射出された光束
を受光素子チツプ４の表面で焦点が合うように集光した
ことにより、受光素子チツプ４の表面に形成されたパタ
ーン画像（受光領域１及び不感帯領域２におけるパター
ン画像等）をＣＣＤカメラ１３Ｃによつて鮮明に写し出
すことができるようになされている。本実施例の画像処
理装置１４では、画像処理部１４Ａ及びメモリ部１４Ｂ
における信号処理によつて受光素子チツプ４上に形成さ
れた不感帯領域２の位置を識別し、図４に示すように、
この不感帯領域２の付近に設けられている生成しきい値
エリア１８の光量を検査前に予め測定するようになされ
ている。

【００２０】すなわち検査対象が変わるたびに生成しき
い値エリア１８における光量を 100〔％〕とし、不感帯
領域２の周辺に配置された受光領域１の光量を相対的に
表すようになされている。このように受光領域１の光量
を相対的な光量によつて表すことにより、水銀ランプ１
３Ｂにおける経時的な光量変化をなくすことができる。
また検査対象である製品の違いによつて光量が増減する
場合にもその都度、判定レベルを設定し直さなくて済
む。因に生成しきい値エリア１８を設けた受光素子チツ
プ４のほぼ中央部分のエリアは比較的安定した濃淡が得
られるエリアであり、ウエハロツトごとのバラツキも少
ないエリアである。

【００２１】さらにこの実施例ではこのように相対的な
光量分布として受光領域１の光量を求めるのに加えて、
良否の判定に用いられるしきい値を異物の深さ方向の位
置に応じて２種類用意するようになされている。これは
同じ大きさの異物が透明樹脂パツケージ１６内に混入し
ている場合でも、レーザスポツト光を使用するフオトダ
イオードでは受光光の焦点が受光素子チツプ４の表面に
結ぶため透明樹脂パツケージ１６の表面部分にある異物
については受光素子チツプ４の表面にあるものに比して
特性上の支障となり難いことによる。

【００２２】従つてこの実施例では、透明樹脂パツケー
ジ１６の表面付近にある異物１７について、生成しきい
値エリア１８における光量の40〔％〕を第１のしきい値
ＴＨ１として設定している。また受光素子チツプ４にお
ける表面付近の異物１７について、生成しきい値エリア
１８における光量の50〔％〕を第２のしきい値ＴＨ２と
して設定している。そしてこれらしきい値ＴＨ１及びＴ
Ｈ２を越える光量が得られる面積と光量のピーク値を与
える水平面上の位置に基づいて良否を判定するようにな
されている。

【００２３】このように２つのしきい値ＴＨ１及びＴＨ
２によつて良否を判定することにより真に受光機能に影
響を与えるような異物１７を含むフオトダイオードのみ
を不良品として判定することができるようになされてい
る。またこのように２つのしきい値ＴＨ１及びＴＨ２の
値を生成しきい値エリア１８の光量を基準として相対的
に設定したことにより製品ばらつきや光量の経時変化等
の影響を受けないようにすることができる。

【００２４】さらにこの実施例で用いる画像処理装置１
４は、メモリ部１４Ｂに一旦取り込まれた撮像画像の画
素データを順次走査によつて画像処理部１４Ａに読み出
し、画素ごとに信号処理するようになされている。すな
わち図４に示すように、受光領域１の表面を光束であた
かも走査するように各画素のデータを順に読み出すよう
になされている。これにより異物１７の存在する水平面
内の位置も特定することができ、良否の判定時における
精度を一段と高めることができるようになされている。

【００２５】以上の構成において、受光面検査装置１０
における検査の様子を説明する。まず受光面検査装置１
０は検査対象であるフオトダイオード１１を１個づつマ
ガジン１２Ａから取り出し、自然落下によつて撮像光学
系１３の下部に搬送して位置決めする。続いて水銀ラン
プ１３Ｂから射出された光束によつて受光素子チツプ４
の表面を照明する。このとき光束は受光素子チツプ４の
表面に焦点が合うように集光されている。これにより受
光素子チツプ４の表面に形成されたパターンが鮮明に写
し出される。

【００２６】次に画像処理装置１４はＣＣＤカメラ１３
Ｃによつて撮像された受光素子チツプ４の画像をメモリ
部１４Ｂに取り込む。ここで画像処理装置１４は受光領
域１と不感帯領域２の画像部分を切り出し、切り出され
た部分の画像のみを処理対象画像とする。続いて画像処
理部１４Ａはメモリ部１４Ｂに記憶されている撮像画像
の中から生成しきい値エリア１８に対応するパターン画
像をパターンマツチングによつて抽出する。

【００２７】このとき画像処理部１４Ａは生成しきい値
エリア１８に欠陥がないか検査し、欠陥がない場合には
生成しきい値エリア１８における光量の最大値及び最小
値に基づいて基準レベルを設定する。また画像処理部１
４Ａはこの基準レベルを基にして２つのしきい値ＴＨ１
（40〔％〕）及びＴＨ２（50〔％〕）の光量レベルを設
定する。

【００２８】この後、画像処理部１４Ａは受光領域１上
をラスタ走査するようにして各位置のデータを読み出
し、各位置について階調と分布を順に検出する。このと
き画像処理部１４Ａは、受光領域１の濃淡を生成しきい
値エリア１８の明るさを 100〔％〕とした相対的な光量
によつて表す。例えばある位置の撮像画像について、図
５に示すような光量分布が得られたとすると、画像処理
部１４Ａは影の濃淡によつて異物が存在する深さ位置を
求めると共に、濃い影（黒に近い）と薄い影（灰色）の
それぞれについて２つのしきい値ＴＨ２による判定処理
に移る。

【００２９】この判定処理は各しきい値ＴＨ１及びＴＨ
２を越える部分の面積による。すなわち薄い影について
は第１のしきい値ＴＨ１を越える面積を求め、また濃い
影については第２のしきい値ＴＨ２を越える面積を求
め、各面積がそれぞれについて設定されている許容値を
満たすか否かに基づいて判定する。また画像処理部１４
Ａは受光領域１について黒部分や灰色部分が一塊となつ
て存在する部分を抽出して求め、異物の大きさについて
も求める。このように求められた異物の水平面内位置、
深さ方向位置及び異物の大きさに基づいて画像処理部１
４Ａはフオトダイオードの良否を判定する。

【００３０】画像処理部１４Ａはこのように各フオトダ
イオードについて判定結果が得られるたびに分類制御信
号Ｓ１を分配部１２Ｃに与え、判定結果に基づいてレー
ル１２Ｂを滑り落ちてくるフオトダイオード１１を良品
用のレール１２Ｃ１又は不良品用のレール１２Ｃ２に振
り分ける。

【００３１】以上の構成によれば、画像処理領域を受光
機能に直接影響のある受光領域１及び不感帯領域２とし
たことにより処理時間を短縮することができる。また受
光面の検査に用いられる照明光束の焦点を受光素子チツ
プ４の表面に結像させたことにより受光素子チツプ４の
表面に形成されているパターンの鮮明なパターン画像を
ＣＣＤカメラ１３Ｃを介して取り込むことができ、パタ
ーンマツチング処理によつて生成しきい値エリア１８や
受光領域１についてのみを処理対象として処理すること
ができる。

【００３２】また受光領域１の撮像画像についてはメモ
リ部１４Ｂから１画素づつライン走査によつて各位置の
階調及び分布を検出するようにしたことにより、水平面
内における異物の位置を検出することができ、受光領域
１の外側部分に含まれる異物によつてフオトダイオード
１１が不良品として判定されるおそれをなくすことがで
きる。

【００３３】また深さ方向位置や異物の大きさも求める
ことができるようにしたことにより、透明樹脂パツケー
ジの表面付近に小さい異物がある場合における不良率も
一段と低減させることができる。またこの判定の際にお
ける各位置の階調は、生成しきい値エリア１８における
光量を基準にして得られることにより、光源の光量が経
時的に変化する場合にもまた検査対象である種類が異な
る場合にも安定した判定結果を得ることができる。同様
に、判定基準は測定対象ごとに設定されるため装置間に
よる測定誤差も一段と低減させることができる。

【００３４】なお上述の実施例においては、光源を水銀
ランプ１３Ｂとする場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、輝線スペクトルを有するものであれば他の
光源を用いても良い。例えば赤色ＬＥＤ（light emitti
ng diode）でも良い。この場合にも上述と同様の効果を
得ることができる。

【００３５】また上述の実施例においては、照明光の光
束を受光素子チツプ４の表面に結像する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、光束の焦点は正確に受
光素子チツプ４の表面に結像されていなくても良い。

【００３６】さらに上述の実施例においては、照明光に
よつて受光素子チツプ４の表面を固定的に照明する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、小スポツト
径のレーザ光を受光領域１の面上を走査させるようにし
ても良い。このようにしても受光領域１上の各点につい
ての階調及び分布を検出することができる。

【００３７】また上述の実施例においては、画像処理部
１４Ａによつて透明樹脂パツケージ１６内に混入する異
物の水平面内位置、深さ方向位置及び大きさを検出する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、いずれ
かを検出する場合にも広く適用し得る。このようにして
も従来に比して検査精度を高めることができる。

【００３８】さらに上述の実施例においては、受光領域
１内における各位置の階調を生成しきい値エリア１８の
基準レベルを基にして相対レベルによつて表す場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、絶対レベルに基
づいて各位置の階調を求めても良い。このとき階調は６
４階調で表しても良く、また他の階調で表しても良い。

【００３９】また上述の実施例においては、基準レベル
を生成しきい値エリア１８における検出結果を基に設定
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、固
定のしきい値を用いても良い。

【００４０】さらに上述の実施例においては、生成しき
い値エリア１８におけるしきい値を最大値と最小値に基
づいて設定する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、他の方法によつて設定しても良い。

【００４１】また上述の実施例においては、濃い影と薄
い影のそれぞれについて生成しきい値エリア１８の基準
レベルに基づいたしきい値を設定する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、濃い影についてのみ相対
的なしきい値を設定しても良く、また薄い影についての
み相対的なしきい値を設定しても良い。

【００４２】さらに上述の実施例においては、透明樹脂
によつて封止されたフオトダイオードの受光面を検査す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、透明
樹脂によつて封止されているものであれば他の受光素子
封止半導体装置を検査する場合にも適用し得る。また透
明樹脂によつて発光素子が封止されている透明樹脂封止
半導体装置を検査する場合にも広く適用し得る。

【００４３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、光電変換
面の検査時、光源から射出された光束の焦点を光電変換
素子の表面に合わせて照明し、当該光電変換素子の表面
に照明された領域部分の画像を被処理画像として取り込
むことにより、光電変換素子の表面パターンの鮮明な像
を基に検査領域を容易に自動判別して検査精度を一段と
向上させた上で、被処理画像を構成する各画素ごとに順
次、透明樹脂内に含まれている異物によつて生じた影の
濃淡とその分布状況を階調情報と分布情報として検出
し、各画素ごとに得られた階調情報とその分布情報とに
基づいて、透明樹脂内に含まれている異物の平面内位
置、深さ位置又は大きさのいずれかを検出することによ
り、透明樹脂内に含まれている異物が真に受光機能に影
響を与えるものであるか否かを判定することができ、か
くして従来に比して判定結果の信頼性を一段と高めるこ
とができる。

【００４４】

【００４５】さらに検査の開始前に、被処理画像中に含
まれる特定領域から得られた階調情報の最大値及び最小
値に基づいて合否判定のしきい値を設定することによ
り、光源光量の経時変化の影響を受け難くすることがで
きる。

【００４６】またしきい値を異物によつて生じる影の濃
さに応じて設定することにより、合否判定の精度を一段
と向上させることができる。さらに光源の分光分布を線
状としたことにより、異物の認識精度の高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光電変換面検査装置の一実施例を
示すブロツク図である。

【図２】パツケージ表面付近の異物を照明した際に得ら
れる光量分布図である。

【図３】チツプ表面付近の異物を照明した際に得られる
光量分布図である。

【図４】生成しきい値エリアの説明に供する略線的平面
図である。

【図５】実施例における判定処理の説明に供する光量分
布図である。

【図６】従来用いられている照明方法を示す略線的平面
図である。

【図７】従来の判定処理の説明に供する光量分布図であ
る。

【符号の説明】

１……受光領域、２……不感帯領域、４……受光素子チ
ツプ、１０……受光面検査装置、１１……フオトダイオ
ード、１２……搬送機構、１３……撮像光学系、１４…
…画像処理装置、１４Ａ……画像処理部、１４Ｂ……メ
モリ部、１５……モニタ、１６……透明樹脂パツケー
ジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｚ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電変換素子が透明樹脂で封止されてなる
   光電変換装置の光電変換面を検査するのに用いられる光
   電変換面検査方法において、 上記光電変換面の検査時、 光源から射出された光束の焦点を上記光電変換素子の表
   面に合わせて照明する工程と、 上記光束によつて照明された領域部分の画像を被処理画
   像として取り込む工程と、 上記被処理画像を構成する各画素ごとに順次、上記透明
   樹脂内に含まれている異物によつて生じた影の濃淡とそ
   の分布状況を階調情報と分布情報として検出する工程
   と、 上記各画素ごとに得られた階調情報とその分布情報とに
   基づいて、上記透明樹脂内に含まれている異物の平面内
   位置、深さ位置又は大きさのいずれかを検出する工程と
   を具えることを特徴とする光電変換面検査方法。
2. 【請求項２】光電変換素子が透明樹脂で封止されてなる
   光電変換装置の光電変換面を検査する光電変換面検査装
   置において、 上記光電変換素子の表面に焦点を合わせて光束を照明す
   る光源と、 上記光束によつて照明されている領域の画像を被処理画
   像として撮像する撮像手段と、 上記撮像手段から取り込んだ被処理画像を記憶する記憶
   手段と、 上記記憶手段より各画素の画像を順に読み出して、上記
   各画素ごと上記透明樹脂内に含まれる異物によつて生じ
   た影の濃淡とその分布状況を階調情報と分布情報として
   検出すると共に、当該各画素ごとに得られた階調情報と
   その分布情報とに基づいて、上記透明樹脂内に含まれて
   いる異物の平面内位置、深さ位置又は大きさのいずれか
   を検出する信号処理部とを具えることを特徴とする光電
   変換面検査装置。
3. 【請求項３】検査の開始前、 上記被処理画像中に含まれる特定領域について階調情報
   の最大値及び最小値を求め、当該最大値及び最小値に基
   づいて合否判定のしきい値を設定することを特徴とする
   請求項１に記載の光電変換面検査方法。
4. 【請求項４】上記しきい値は上記異物の影の濃さに応じ
   て設定することを特徴とする請求項３に記載の光電変換
   面検査方法。
5. 【請求項５】上記光源の分光分布は線状であることを特
   徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の光電
   変換面検査方法。