JP3657526B2 - 画像センサ検査用光源装置及び画像センサ検査方法 - Google Patents
画像センサ検査用光源装置及び画像センサ検査方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近年急速に普及しているビデオカメラやＰＣ（Personal Computer ：パーソナルコンピューター）に内蔵または外付けされるＰＣカメラおよび電子スチルカメラ等に搭載され、半導体からなる画像センサ、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）型センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ：相補正金属酸化膜半導体）型センサの量産検査工程に用いられる画像センサ検査用光源装置及び画像センサ検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ型センサやＣＭＯＳ型センサ等の半導体画像センサデバイス（以下半導体センサという）の検査には、被測定デバイスヘの入力信号として、光信号を遮断した状態を含めて強度または照射する色の少なくとも一方を変化させることによって特性を変化させた光信号が必要である。
【０００３】
この検査は、以下のようにして行なわれる。まず、被測定デバイスの仕様やアプリケーションにより規定される光信号を被測定デバイスへ入力する。そして、被測定デバイスから出力される画像信号を解析することによりデバイス性能を数値化し、開発時の評価および量産検査工程での出荷判定を行っている。
【０００４】
さらに、半導体センサにおいては、他の半導体カテゴリのデバイスと同様、ウエハレベルの検査ではウエハプローバを用いた自動検査がおこなわれる。また、パッケージ後の検査ではＩＣハンドラを用いた自動化検査が通常行なわれる。したがって、検査の入力信号源として用いる光源装置には、検査に必要な光信号条件を検査プログラムに合わせて自動的に切り替える機能が必要である。
【０００５】
つまり、画像センサデバイスの検査用光源装置に必要な要件は、検査に必要な光信号条件を自動的かつ高速に制御できることである。光信号条件の必要な制御内容としては、遮光状態（光信号を与えない状態）の制御、測定項目毎に定められた照射する光信号の強度の制御、および照射色の制御である。さらに、照射する光信号の色温度は太陽光に準じた白色光とデバイスのカラーフィルタ特性に合わせた単色光、また強度は数ルクスから数百ルクスの範囲が必要である。
【０００６】
ここで、従来の画像センサデバイスの検査用光源装置（以下光源装置とする）を図５に示す。この光源装置５０は、光源５１、ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter: 光量制限フィルタ）用ターレット５２、色フィルタ用ターレット５３、遮光用ターレット５４、アイリス（絞り）５５、レンズ５６ａ・５６ｂ、被測定デバイス５７から構成される。
【０００７】
光源５１は、ハロゲンランプ５１ａと反射板５１ｂとで構成され、ハロゲンランプ５１ａから発射される光信号を反射板５１ｂで反射させ被測定デバイス５７の方向へ導くためのものである。なお、従来の光源装置５０では、高強度を得やすいことや発光スペクトルが太陽光に近いという理由で、発光体としてハロゲンランプ５１ａが用いられている。
【０００８】
ＮＤフィルタ用ターレット５２はアイリス５５と合わせて被測定デバイス５７へ照射される光信号の強度の素調整を行うものである。ＮＤフィルタ用ターレット５２には、図５・図６（ａ）に示すように、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５２ａとターレット回転軸５２ｂとが配されている。さらに、この複数のフィルタ搭載穴５２ａには光信号の透過率が異なる複数のＮＤフィルタが設けられている。そして、ターレット回転軸５２ｂを駆動し、ＮＤフィルタ用ターレット５２を回転・停止させて、所望する透過率のＮＤフィルタを光路上に配置させることにより、通過光の光量を所定量まで減少させることができる。
【０００９】
色フィルタ用ターレット５３は光信号の色を制御するものである。図５・図６（ｂ）に示すように、色フィルタ用ターレット５３には、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５３ａとターレット回転軸５３ｂとが配されている。さらに、この複数のフィルタ搭載穴５３ａには赤、青、緑等の各色のフィルタが設けられている。なお、フィルタ搭載穴５３ａのうちの１つはフィルタが設けられていない。これは、白色の光信号を照射する場合、スルーさせるためである。そして、ターレット回転軸５３ｂを駆動し、色フィルタ用ターレット５３を回転・停止させて、所望するカラーの色フィルタを光路上に配置させることにより、光信号の色を制御することができる。
【００１０】
遮光用ターレット５４は光信号を遮断するためのものである。図５・図６（ｃ）に示すように、遮光用ターレット５４には、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５４ａとターレット回転軸５４ｂとが配されている。そして、照射時はフィルタ搭載穴５４ａを光路上に配置させることにより光信号を通過させる。一方、遮光時は、フィルタ搭載穴５４ａが配されていない部分を光路上に配置させることにより、光信号を遮断することができる。
【００１１】
アイリス５５は、絞りであり、光束径を連続的に変化させることができる絞り機構である。すなわち、アイリス５５により、光束径を絞ることができ、ＮＤフィルタ用ターレット５２で素調整された光量を微調整することができる。なお、後述するが、アイリス５５は、レンズ５６ａ・５６ｂとともに光信号の照射エリアを制御する機能を有する。
【００１２】
レンズ５６ａ・５６ｂは、アイリス５５とともに光信号の照射エリアを制御するためのものである。図７に示すように、発光面５４ｃからの光信号は、レンズ５６ａ・５６ｂとアイリス５５とにより屈折され、被測定デバイス５７を照射する。なお、発光面５４ｃは、ハロゲンランプ５１ａから発射し、レンズ・フィルタ等を透過した後の拡散光の発光面である。
【００１３】
つまり、ハロゲンランプ５１ａから発射した光信号は、反射板５１ｂで反射され光源５１から出射する。出射した光信号はＮＤフィルタ用ターレット５２にセットされているＮＤフィルタ、色フィルタ用ターレット５３にセットされている色フィルタ、遮光用ターレット５４、アイリス５５、レンズ５６ａ・５６ｂを通過し被測定デバイス５７へ導かれる。
【００１４】
また、従来の光源装置５０では、光源５１としてハロゲンランプ５１ａが用いられている。よって、光信号の色温度はハロゲンランプ５１ａに流す電流に依存するため、ハロゲンランプ５１ａの発光条件を一定としなければならない。したがって、光信号の強度を変化させる場合は、光源５１から被測定デバイス５７に至る光路上に、上記のような光信号の量を減衰させるＮＤフィルタや絞りの切り替え機構、また光信号の色を変えるためには色フィルタを光路に挿入することにより行なう。したがって、光信号の強度および色の制御は、各ターレット５２〜５４の回転およびアイリス５５の絞り径の変化という機械的な制御により行なわれている。
【００１５】
しかし、従来の光源装置５０では、ハロゲンランプ５１ａの発熱および機械的な制御が原因で装置の小型化に限界があるという問題が生じていた。また、照射エリアの制御は、図７に示すように、レンズ５６ａ・５６ｂおよびアイリス５５を用いて行なうため、発光面５４ｃとレンズ５６ａ・５６ｂとアイリス５５との間に一定間隔を設ける必要があり装置の小型化が困難である。さらに、光源装置５０の小型化が困難であれば、検査装置への組み込みが困難になるという問題が生じる。また、機械的制御では装置設計上の制約が多いだけでなく、照射条件の変更が機械的な速度で決まるため、照射条件の設定速度が遅いという問題も生じていた。
【００１６】
一方で、日本国公開特許公報「特開平２−９０６４５号（公開日：１９９０年３月３０日）」によれば、ウエハ上に形成された撮像素子に均一光を照射するため、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）および光を均一に散乱させるための曇りガラスと日本板硝子社製のセルフォック（登録商標）レンズとを用いた撮像素子の検査装置が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の検査装置では、ＬＥＤが光源として用いられているものの、光信号の強度、色、遮光等の照射条件の制御を行なう手段を有していないため、照射条件の設定を制御できないという問題がある。一方、照射条件を機械的な制御とすると、上述どおり装置の大型化、照射条件の応答速度の遅延化という問題がある。
【００１８】
また、被測定デバイスである半導体センサの機種によっては、チップ上の画素の位置が異なる。したがって、チップ上の画素への光信号の入射角は異なる。その一方で、画像センサデバイスを実装する装置の種類に応じて光信号の照射エリアは異なるため、半導体センサが実装される装置の光信号の照射エリアに応じた特性評価を行なう必要がある。さらに、カラーフイルター毎の特性評価も必要である。
【００１９】
したがって、検査用の光源装置は、光信号の色を変化させる機能を有し、画像センサデバイスを種々の装置に実装した場合と同様の光信号の照射エリアを実現する必要がある。
【００２０】
さらに、上記公報の検査装置では、光信号の照射エリアを制御する手段としてセルフォックレンズが用いられているが、レンズを用いることによって一定のスペースを確保せねばならず、装置の小型化が困難という問題は依然として解消されていない。また、セルフォックレンズは高価であるという問題もある。
【００２１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ＬＥＤ等の発光源の発光条件を全て電気的に制御することにより、照射条件の設定に対する応答速度を改善するとともに、光源装置の小型化を図ることができる画像センサ検査用光源装置、及び画像センサ検査用光源装置を使用した画像センサ検査方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、画像センサへ光信号を照射する画像センサ検査用光源装置において、発光色の異なる複数の発光素子を備えた光源と、上記発光素子を駆動する駆動電流の大きさを調節する電流制御手段とを備え、上記光源から出射される光信号の強度および色の少なくとも一方を駆動電流の大きさにより制御するものであって、上記光源と上記画像センサとの間の光路上に配置された光信号を拡散させる照射光拡散手段と、当該照射光拡散手段と上記画像センサとの間の光路上に配置され、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号の光束径を絞るための開口部が配された第１及び第２の照射光絞り手段とを備えており、上記第１及び第２の照射光絞り手段は、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号のうち、必要な方向の光信号だけを通過させて、上記画像センサへ光信号を照射するものであり、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置、並びに第１及び第２の照射光絞り手段の開口部の口径が、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することができるように設定されていることを特徴とする。
【００２３】
ここで、上記発光素子は、駆動電流の大きさを調整することで発光強度を変えることができる。さらに、発光素子は発光強度により発光スペクトルが変化しないため、発光素子の発光強度を電気的に制御することにより光信号の色が変化してしまうといった事態を回避できる。
【００２４】
上記構成において、電流制御手段により発光素子へ流される駆動電流の電流値の大きさを調節できるため、光源から出射する光信号の強度、言い換えると画像センサの受光面の照度を制御することができる。また、駆動電流をＯＮ，ＯＦＦするだけで、発光素子の消灯、点灯の切り換えを行なうことができる。さらに、発光色の異なる複数の発光素子が設置されているため、所望する発光色の発光素子にのみ駆動電流を流す、若しくは、その大きさを調節することにより、光信号の発光色を制御することができる。
【００２５】
したがって、画像センサ検査用光源装置の光信号の発光条件を機械的ではなく、電気的に制御することができる。すなわち、検査用光信号の発光条件について、応答速度の改善を図ることができ、量産時の検査効率の改善を図ることができる。なお、機械的制御を行なわないため、装置の構造を簡略化でき、装置の小型化、低価格化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、発光ダイオードを発光素子とすることを特徴とする。
【００２７】
発光ダイオードは、駆動電流の変化に対し応答時間が非常に速く、経時変化や発熱がほとんど無いといった特徴を有する。したがって、上記構成により、発光ダイオードを発光素子とすることにより、より一層高速での発光条件の制御が可能となる。また、点灯を継続することによる周囲温度の変化を考慮する必要がないため、装置の小型化に寄与することができる。
【００２８】
さらに、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、光源と画像センサとの間の光路上に、光信号を拡散させる照射光拡散手段と、開口部が配されている複数の照射光絞り手段とが設置され、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径が、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさと画像センサの被照射面における照射エリアの大きさとの関係に基づいて設定されていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成により、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさを一定値に定めた場合、画像センサの被照射面における照射エリアの大きさは、照射光絞り手段の開口部の口径と、複数の照射光絞り手段の配置とに依存する。
【００３０】
その一方で、照射エリアの大きさは、画像センサ毎に予め決まっているから、均一発光エリアおよび照射エリアの各大きさの組み合わせに適した上記開口部の口径および複数の照射光絞り手段の配置を選択的に決定することができる。
【００３１】
すなわち、照射光絞り手段の開口部の口径および複数の照射光絞り手段を適切に選択すれば、レンズを用いなくても所望の照射エリアを決定することができる。よって、装置の構成を簡略化でき、小型化を図ることができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、拡散板を照射光拡散手段とすることを特徴とする。
【００３３】
上記構成により、光源から出射された光の拡散角を均一に変化させることができるため、完全な整形拡散が可能となる。また、拡散板は高透過率であるため、光信号を無駄なく有効に使用することができる。
また、本発明の画像センサ検査方法は、上記の画像センサ検査用光源装置を使用する画像センサ検査方法であって、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置を変更することにより、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することを特徴としている。
【００３４】
なお、本発明の画像センサ検査用光源装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、光源から照射された光信号を、照射光拡散手段と複数の照射光絞り手段とを介して、画像センサへ均一に照射する画像センサ検査用光源装置の製造方法において、画像センサの機種に応じて、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径を変更設計して、画像センサの被照射面に対する照射角を決定することを特徴とする。
【００３５】
被測定デバイスに照射される光信号の照射エリアおよび照射角は、照射光絞り手段の開口部の口径、および、被照射体の受光面と照射光絞り手段との距離によって決定される。
【００３６】
したがって、上記手順により、光源装置と被測定デバイスとの距離を変えることなく、被照射体の種類に応じて、光信号の照射エリアおよび照射角の異なる画像センサ検査用光源装置を製造できる。また、この距離を変えれば、より多種類の被照射体に対応できる。よって、光源装置の大型化を回避でき、種々の検査装置への組み込みが容易となる。
【００３７】
特に、半導体画像センサでは、その種類または用途により、チップ上における光を受光する画素の位置が異なるため光信号の入射角を異ならせる必要があるが、上記手法によれば、画像センサの種類または用途に応じた画像センサ検査用光源装置を製造できる。
【００３８】
また、本発明に係る画像センサ検査用光源装置は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、均一に照射したいエリアよりも、光源として必要な均一発光エリアが小さくなるように複数の遮蔽板を配置したことを特徴としてもよい。
【００３９】
さらに、本発明に係る画像センサ検査用光源装置は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、小型カメラのレンズ系光学特性で発生する短瞳位置特性を再現するため、遮蔽板の口径とデバイス受光面からの距離で光拡散角度を制御することを特徴としてもよい。
【００４０】
ここで、短瞳位置特性とは、光源と受光面との間隔を狭めるとそれに応じて光源からの光の受光面に対する入射角の分布が大きくなる特性をいう。
【００４１】
上記の構成は、画像センサデバイスを例えば小型のカメラモジュールへ実装したときに、受光する光の入射角が受光面上で変動することによる受光特性の変動を評価する場合に役立つ。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図４に基づいて以下に説明する。
【００４３】
図１に本実施の形態の画像センサ検査用光源装置（以下光源装置とする）１の構造を示す。この光源装置１は、ＬＥＤ基板（光源）２、赤色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ａ、青色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ｂ、緑色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ｃ、拡散板（照射光拡散手段）４、第１遮蔽板（照射光絞り手段）５および第２遮蔽板（照射光絞り手段）６、被測定デバイス（画像センサ）７から構成される。
【００４４】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）基板２はプリント基板にＬＥＤ（発光素子）２ａを複数個配置したものであり、光の３原色である赤、青、緑の各色につき、少なくとも１個のＬＥＤ２ａを配置している。また、ＬＥＤ基板２は、赤、青、緑のＬＥＤ２ａを発光強度のバランスを調整し同時に発光させることにより白色光を、赤、青、緑のＬＥＤ２ａを個別に発光させることにより単色光を発光させるためのものである。なお、各色ＬＥＤ２ａが出射する光は、被測定デバイス７に導かれ、その強度または色に応じた電気信号に変換されるという意味で、該光を被測定デバイス７に入力される光信号と呼ぶことにする。
【００４５】
各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃは、一般的な電流発生装置および抵抗器であって、ＬＥＤ基板２に流れる電流を制御し、各色ＬＥＤ２ａの発光（強度、色バランス）を制御するためのものである。なお、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃは、ＬＥＤ基板２に流れる電流を制御できるものであれば、電流発生装置および抵抗器でなくてもよい。
【００４６】
拡散板４はディフューザとも呼ばれ、高透過率で光を完全に整形拡散するためのものであり（光線が平均的に拡散される）、ＬＥＤ基板２から出射される光信号を均一に拡散させるものである。なお、拡散板４は、２次発光面ということもでき、光信号を均一に拡散させる機能を有するものであればよい。
【００４７】
第１遮蔽板５および第２遮蔽板６は、拡散板４によって拡散された光信号から必要な方向の光信号だけを通過させ、被測定デバイス７に対する照射エリアを制御するためのものである。この各遮蔽板５・６には、光信号の光束径を絞るための絞り穴（開口部）５ａ・６ａが配されている。また、拡散板４の均一発光エリアの大きさと被測定デバイス７の受光面における照射エリアの大きさとの組み合わせに対して各遮蔽板５・６の絞り穴５ａ・６ａの口径が決定されるとともに、各遮蔽板５・６の位置が固定される。そして、ＬＥＤ基板２上のＬＥＤ２ａから出射した光信号は、拡散板４で拡散光に変換された後、各遮蔽板５・６を介して被測定デバイス７の受光面における照射エリアのみに均一に照射される。
【００４８】
被測定デバイス７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）型センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ：相補正金属酸化膜半導体）型センサ等の半導体画像センサデバイスである。
【００４９】
以上の通り本実施の形態の光源装置１には、機械的な可動部分が無い。したがって、検査に必要な光信号の設定条件の制御は各ＬＥＤ２ａへの電流的制御だけで可能となる。
【００５０】
例えば遮光条件の制御について、図５に示す従来の光源装置５０では光路の途中に設置された遮光用ターレット５４を回転させ遮光する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃによりＬＥＤ基板２へ流れる電流を遮断するだけでよい。すなわち、発光ダイオードは、駆動電流ＯＮ時の発光安定に要する時間が極めて短いので駆動電流をＯＮ，ＯＦＦするだけで、高速で発光、消灯の切り換えを行なうことができる。
【００５１】
また、光信号の色を変更する場合、従来の光源装置５０では色フィルタ用ターレット５３を回転させ、必要な色フィルタを光路上に挿入する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃから必要な色のＬＥＤ２ａのみに電流を供給することができる。したがって、光信号の色を電気的な制御で変更可能である。
【００５２】
さらに、光信号の強度の調整においても、従来の光源装置５０ではＮＤフィルタ用ターレット５２を回転させ所望する透過率のＮＤフィルタを選択し、アイリス５５の絞り径を調整する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃにより各色ＬＥＤ２ａへ供給する電流値を調整することにより、各色ＬＥＤ２ａの発光強度を変化させることができる。すなわち、各色ＬＥＤ２ａから出射する光の強度を電気的に制御することが可能である。
【００５３】
また、図２（ａ）に示すように、拡散板４により拡散された光信号の照射エリアは、第１遮蔽板５および第２遮蔽板６により決定される。具体的には、図３に示すように、拡散板４により拡散された光信号は、絞り穴５ａで絞られることにより、２種類の照射エリア８・９を生成する（２点鎖線に囲まれた部分８と破線で囲まれた部分９）。さらに、照射エリア８の光のみが通過し、照射エリア９の光が妨げられるように、第２遮蔽板６の位置と絞り穴６ａの径を決定する。つまり、レンズを使用することなく、被測定デバイス７の受光面への照射エリアを決定できる。
【００５４】
さらに、被測定デバイス７の受光面の大きさＤを広げたい場合は、第１遮蔽板５と拡散板４とを第２遮蔽板６に近づければよい。被測定デバイス７の受光面と第２遮蔽板６との距離をＨ１、第２遮蔽板６と第１遮蔽板５との距離をＨ２、被測定デバイス７の受光面へ入射する光信号の入射角をθ１、絞り穴６ａから出射する光信号の出射角をθ２とすると、図２（ａ）・図２（ｂ）に示すように、第１遮蔽板５と第２遮蔽板６との距離を狭めると（Ｈ２＞Ｈ２’）、被測定デバイス７の受光面への入射角は狭まる（θ１＞θ１’）。これに伴い、絞り穴６ａから出射する光信号の出射角θ２は広がる（θ２＜θ２’）。したがって、被測定デバイス７の受光面と第２遮蔽板６との距離Ｈ１を調整することなく、第１遮蔽板５および拡散板４の位置を変更するだけで、被測定デバイス７への照射エリアを制御し、受光面を広げることができる（Ｄ＜Ｄ’）。
【００５５】
また、被測定デバイス７の受光面からは、拡散板４の位置にある面が被写体として見えていることになり、図２（ａ）の通り第１遮蔽板５と第２遮蔽板６の口径や位置を、カメラとして実装される場合の光学設計と合わせることによりレンズ無しで実装状態と等価な入射角の光信号を被測定デバイス７に照射する機能がある。つまり、均一発光エリアの辺縁部から照射エリアの辺縁部へ対角的に入射する光線を定め、該光線と、均一発光エリアおよび照射エリアの各中心を通る光軸とで形成される三角形の外郭と接する口径を持った第１遮蔽板５および第２遮蔽板６を設置することにより実現可能である。また、図２（ａ）から均一に発光する発光エリアは該三角形が拡散板４と交わる部分の内側で良いため均一な発光エリアに合わせて第１遮蔽板５と拡散板４を設置している。均一な発光エリアが小さい場合は第１遮蔽板と拡散板４とをなるべく下方に設置することで同じ大きさの受光面への均一光の照射が可能となる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、白色または種々の固有発光スペクトルを持つＬＥＤ２ａを用いた発光源と、発光した光を拡散板４に照射し、各遮蔽板５・６により光路を決める構造により、レンズの無い構造で被測定デバイス７の受光部へ検査に必要な均一で且つ強度や色の異なる光信号を照射しようとするものである。
【００５７】
これにより、デバイス検査に必要な光信号条件を全て電気的に光源を制御するだけで発生可能なうえ、構造が簡単で発熱も少なく、応答速度の速い小型光源装置を実現することができる。ＬＥＤ２ａは一般的に発光強度により発光スペクトルが変化しないため、電気的制御により発光強度を変えても照射光色が変化しない光源装置が可能となる。
【００５８】
また、本発明による効果は、光源機能を全て電気的に制御可能となる事、小型化が可能な事、また構造が簡単なため装置の低価格化が可能な事である。
【００５９】
電気的制御の効果としては、光の強度や色を変えるために従来光源で数１００ｍｓ要していた機械的な制御時間が、電気的な応答時間で可能となるため、制御時間が１／１００程度に短縮でき、検査時間全体を短縮することができる。
【００６０】
光源装置１の小型化の効果としては、検査装置の形態に自由度が増し、デバイス単体だけでなく従来のロジック用テストシステムヘの組み込みや、モジュール検査装置への組み込み等、利用範囲の拡大により検査システム全体の低価格化や従来装置の有効活用が可能となる。
【００６１】
また、被測定デバイス７が半導体センサ（チップ）の場合、図４に示すように、被測定デバイス７の受光面上に複数のオンチップレンズ１０…が配置されている。なお、被測定デバイス７上の各オンチップレンズ１０…の真下には、各オンチップレンズ１０…に応じた受光素子１１…が形成されている。
【００６２】
ここで、各オンチップレンズ１０…が受光する光信号の入射角、すなわち各受光素子１１…が受光する光信号の入射角はそれぞれで異なっている。具体的には、被測定デバイス７の中心と端とでは各オンチップレンズ１０…へ入射する光信号の入射角（各受光素子１１…への入射角）は異なる。
【００６３】
したがって、各オンチップレンズ１０…は、その配置位置に固有の光の入射角に適した特性を備えている。この各オンチップレンズ１０…の特性を測定するには、これに適した入射角を持つ光信号を各オンチップレンズ１０…に照射する光源装置が必要である。ここで、本実施の形態の光源装置１では、カメラに実装された場合と同じ条件の入射角を定めることができ、上記測定に適した装置であるといえる。言い換えると、各オンチップレンズ１０…の不均一性によって光の入射角が狂うことに起因する画像の乱れを測定することができる。
【００６４】
よって、各オンチップレンズ１０…において、カメラ動作時と同様の光信号の受光状態を再現できる。また、各遮蔽板５・６の位置や口径により均一発光面エリアの大きさに応じた光学設計が可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、発光色の異なる複数の発光素子を備えた光源と、上記発光素子を駆動する駆動電流の大きさを調節する電流制御手段とを備え、上記光源から出射される光信号の強度および色の少なくとも一方を駆動電流の大きさにより制御するものであって、上記光源と上記画像センサとの間の光路上に配置された光信号を拡散させる照射光拡散手段と、当該照射光拡散手段と上記画像センサとの間の光路上に配置され、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号の光束径を絞るための開口部が配された第１及び第２の照射光絞り手段とを備えており、上記第１及び第２の照射光絞り手段は、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号のうち、必要な方向の光信号だけを通過させて、上記画像センサへ光信号を照射するものであり、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置、並びに第１及び第２の照射光絞り手段の開口部の口径が、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することができるように設定されていることを特徴とする。
また、本発明の画像センサ検査方法は、以上のように、上記画像センサ検査用光源装置を使用する画像センサの検査方法であって、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置を変更することにより、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することを特徴とする。
【００６６】
それゆえ、画像センサ検査用光源装置の光信号の発光条件を機械的ではなく、電気的に制御することができる。すなわち、検査用光信号の発光条件について、応答速度の改善を図ることができ、量産時の検査効率の改善を図ることができるという効果を奏する。なお、機械的制御を行なわないため、装置の構造を簡略化でき、装置の小型化、低価格化を図ることができるという効果も奏する。
【００６７】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、発光ダイオードを発光素子とすることを特徴とする。
【００６８】
それゆえ、より一層高速での発光条件の制御が可能となり、点灯を継続することによる周囲温度の変化を考慮する必要がないため、装置の小型化に寄与することができるという効果を奏する。
【００６９】
さらに、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、光源と画像センサとの間の光路上に、光信号を拡散させる照射光拡散手段と、開口部が配されている複数の照射光絞り手段とが設置され、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径が、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさと画像センサの被照射面における照射エリアの大きさとの関係に基づいて設定されていることを特徴とする。
【００７０】
それゆえ、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさを一定値に定めた場合、画像センサの被照射面における照射エリアの大きさは、照射光絞り手段の開口部の口径と、複数の照射光絞り手段の配置とに依存する。すなわち、照射光絞り手段の開口部の口径および複数の照射光絞り手段を適切に選択すれば、レンズを用いなくても所望の照射エリアを決定することができる。よって、装置の構成を簡略化でき、小型化を図ることができるとともに、コストダウンを図ることができるという効果を奏する。
【００７１】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、拡散板を照射光拡散手段とすることを特徴とする。
【００７２】
それゆえ、光源から出射された光の拡散角を均一に変化させることができるため、完全な整形拡散が可能となる。また、拡散板は高透過率であるため、光信号を無駄なく有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像センサ検査用光源装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、本発明の画像センサ検査用光源装置における、拡散板から拡散した光の照射エリアと照射角を示した説明図である。
【図３】拡散板から拡散した光のうち、被測定デバイスに照射する照射エリアと第２遮蔽板によって遮られる光の照射エリアとを示した説明図である。
【図４】上記光源装置を用いて、半導体センサに光信号を照射した場合の各オンチップレンズへの照射角の違いを示した説明図である。
【図５】従来例における光源装置の断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来例における光源装置で用いられるターレットを示した正面図である。
【図７】従来例における光源装置の光の照射エリアおよび照射角を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 画像センサ検査用光源装置
２ ＬＥＤ基板（光源）
２ａ ＬＥＤ（発光素子）
３ａ 赤色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
３ｂ 青色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
３ｃ 緑色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
４ 拡散板（照射光拡散手段）
５ 第１遮蔽板（照射光絞り手段）
５ａ 絞り穴（開口部）
６ 第２遮蔽板（照射光絞り手段）
６ａ 絞り穴（開口部）
７ 被測定デバイス（画像センサ）
８ 照射エリア（２点鎖線部）
９ 照射エリア（破線部）
１０ オンチップレンズ
１１ 受光素子
Ｄ 被測定デバイスの受光面の大きさ
Ｈ１ 被測定デバイスの受光面と第２遮蔽板との距離
Ｈ２ 第２遮蔽板と第１遮蔽板との距離
θ１ 被測定デバイス７の受光面へ入射する光信号の入射角
θ２ 絞り穴６ａから出射する光信号の出射角
【発明の属する技術分野】
本発明は、近年急速に普及しているビデオカメラやＰＣ（Personal Computer ：パーソナルコンピューター）に内蔵または外付けされるＰＣカメラおよび電子スチルカメラ等に搭載され、半導体からなる画像センサ、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）型センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ：相補正金属酸化膜半導体）型センサの量産検査工程に用いられる画像センサ検査用光源装置及び画像センサ検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ型センサやＣＭＯＳ型センサ等の半導体画像センサデバイス（以下半導体センサという）の検査には、被測定デバイスヘの入力信号として、光信号を遮断した状態を含めて強度または照射する色の少なくとも一方を変化させることによって特性を変化させた光信号が必要である。
【０００３】
この検査は、以下のようにして行なわれる。まず、被測定デバイスの仕様やアプリケーションにより規定される光信号を被測定デバイスへ入力する。そして、被測定デバイスから出力される画像信号を解析することによりデバイス性能を数値化し、開発時の評価および量産検査工程での出荷判定を行っている。
【０００４】
さらに、半導体センサにおいては、他の半導体カテゴリのデバイスと同様、ウエハレベルの検査ではウエハプローバを用いた自動検査がおこなわれる。また、パッケージ後の検査ではＩＣハンドラを用いた自動化検査が通常行なわれる。したがって、検査の入力信号源として用いる光源装置には、検査に必要な光信号条件を検査プログラムに合わせて自動的に切り替える機能が必要である。
【０００５】
つまり、画像センサデバイスの検査用光源装置に必要な要件は、検査に必要な光信号条件を自動的かつ高速に制御できることである。光信号条件の必要な制御内容としては、遮光状態（光信号を与えない状態）の制御、測定項目毎に定められた照射する光信号の強度の制御、および照射色の制御である。さらに、照射する光信号の色温度は太陽光に準じた白色光とデバイスのカラーフィルタ特性に合わせた単色光、また強度は数ルクスから数百ルクスの範囲が必要である。
【０００６】
ここで、従来の画像センサデバイスの検査用光源装置（以下光源装置とする）を図５に示す。この光源装置５０は、光源５１、ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter: 光量制限フィルタ）用ターレット５２、色フィルタ用ターレット５３、遮光用ターレット５４、アイリス（絞り）５５、レンズ５６ａ・５６ｂ、被測定デバイス５７から構成される。
【０００７】
光源５１は、ハロゲンランプ５１ａと反射板５１ｂとで構成され、ハロゲンランプ５１ａから発射される光信号を反射板５１ｂで反射させ被測定デバイス５７の方向へ導くためのものである。なお、従来の光源装置５０では、高強度を得やすいことや発光スペクトルが太陽光に近いという理由で、発光体としてハロゲンランプ５１ａが用いられている。
【０００８】
ＮＤフィルタ用ターレット５２はアイリス５５と合わせて被測定デバイス５７へ照射される光信号の強度の素調整を行うものである。ＮＤフィルタ用ターレット５２には、図５・図６（ａ）に示すように、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５２ａとターレット回転軸５２ｂとが配されている。さらに、この複数のフィルタ搭載穴５２ａには光信号の透過率が異なる複数のＮＤフィルタが設けられている。そして、ターレット回転軸５２ｂを駆動し、ＮＤフィルタ用ターレット５２を回転・停止させて、所望する透過率のＮＤフィルタを光路上に配置させることにより、通過光の光量を所定量まで減少させることができる。
【０００９】
色フィルタ用ターレット５３は光信号の色を制御するものである。図５・図６（ｂ）に示すように、色フィルタ用ターレット５３には、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５３ａとターレット回転軸５３ｂとが配されている。さらに、この複数のフィルタ搭載穴５３ａには赤、青、緑等の各色のフィルタが設けられている。なお、フィルタ搭載穴５３ａのうちの１つはフィルタが設けられていない。これは、白色の光信号を照射する場合、スルーさせるためである。そして、ターレット回転軸５３ｂを駆動し、色フィルタ用ターレット５３を回転・停止させて、所望するカラーの色フィルタを光路上に配置させることにより、光信号の色を制御することができる。
【００１０】
遮光用ターレット５４は光信号を遮断するためのものである。図５・図６（ｃ）に示すように、遮光用ターレット５４には、径が等しい複数のフィルタ搭載穴５４ａとターレット回転軸５４ｂとが配されている。そして、照射時はフィルタ搭載穴５４ａを光路上に配置させることにより光信号を通過させる。一方、遮光時は、フィルタ搭載穴５４ａが配されていない部分を光路上に配置させることにより、光信号を遮断することができる。
【００１１】
アイリス５５は、絞りであり、光束径を連続的に変化させることができる絞り機構である。すなわち、アイリス５５により、光束径を絞ることができ、ＮＤフィルタ用ターレット５２で素調整された光量を微調整することができる。なお、後述するが、アイリス５５は、レンズ５６ａ・５６ｂとともに光信号の照射エリアを制御する機能を有する。
【００１２】
レンズ５６ａ・５６ｂは、アイリス５５とともに光信号の照射エリアを制御するためのものである。図７に示すように、発光面５４ｃからの光信号は、レンズ５６ａ・５６ｂとアイリス５５とにより屈折され、被測定デバイス５７を照射する。なお、発光面５４ｃは、ハロゲンランプ５１ａから発射し、レンズ・フィルタ等を透過した後の拡散光の発光面である。
【００１３】
つまり、ハロゲンランプ５１ａから発射した光信号は、反射板５１ｂで反射され光源５１から出射する。出射した光信号はＮＤフィルタ用ターレット５２にセットされているＮＤフィルタ、色フィルタ用ターレット５３にセットされている色フィルタ、遮光用ターレット５４、アイリス５５、レンズ５６ａ・５６ｂを通過し被測定デバイス５７へ導かれる。
【００１４】
また、従来の光源装置５０では、光源５１としてハロゲンランプ５１ａが用いられている。よって、光信号の色温度はハロゲンランプ５１ａに流す電流に依存するため、ハロゲンランプ５１ａの発光条件を一定としなければならない。したがって、光信号の強度を変化させる場合は、光源５１から被測定デバイス５７に至る光路上に、上記のような光信号の量を減衰させるＮＤフィルタや絞りの切り替え機構、また光信号の色を変えるためには色フィルタを光路に挿入することにより行なう。したがって、光信号の強度および色の制御は、各ターレット５２〜５４の回転およびアイリス５５の絞り径の変化という機械的な制御により行なわれている。
【００１５】
しかし、従来の光源装置５０では、ハロゲンランプ５１ａの発熱および機械的な制御が原因で装置の小型化に限界があるという問題が生じていた。また、照射エリアの制御は、図７に示すように、レンズ５６ａ・５６ｂおよびアイリス５５を用いて行なうため、発光面５４ｃとレンズ５６ａ・５６ｂとアイリス５５との間に一定間隔を設ける必要があり装置の小型化が困難である。さらに、光源装置５０の小型化が困難であれば、検査装置への組み込みが困難になるという問題が生じる。また、機械的制御では装置設計上の制約が多いだけでなく、照射条件の変更が機械的な速度で決まるため、照射条件の設定速度が遅いという問題も生じていた。
【００１６】
一方で、日本国公開特許公報「特開平２−９０６４５号（公開日：１９９０年３月３０日）」によれば、ウエハ上に形成された撮像素子に均一光を照射するため、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）および光を均一に散乱させるための曇りガラスと日本板硝子社製のセルフォック（登録商標）レンズとを用いた撮像素子の検査装置が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の検査装置では、ＬＥＤが光源として用いられているものの、光信号の強度、色、遮光等の照射条件の制御を行なう手段を有していないため、照射条件の設定を制御できないという問題がある。一方、照射条件を機械的な制御とすると、上述どおり装置の大型化、照射条件の応答速度の遅延化という問題がある。
【００１８】
また、被測定デバイスである半導体センサの機種によっては、チップ上の画素の位置が異なる。したがって、チップ上の画素への光信号の入射角は異なる。その一方で、画像センサデバイスを実装する装置の種類に応じて光信号の照射エリアは異なるため、半導体センサが実装される装置の光信号の照射エリアに応じた特性評価を行なう必要がある。さらに、カラーフイルター毎の特性評価も必要である。
【００１９】
したがって、検査用の光源装置は、光信号の色を変化させる機能を有し、画像センサデバイスを種々の装置に実装した場合と同様の光信号の照射エリアを実現する必要がある。
【００２０】
さらに、上記公報の検査装置では、光信号の照射エリアを制御する手段としてセルフォックレンズが用いられているが、レンズを用いることによって一定のスペースを確保せねばならず、装置の小型化が困難という問題は依然として解消されていない。また、セルフォックレンズは高価であるという問題もある。
【００２１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ＬＥＤ等の発光源の発光条件を全て電気的に制御することにより、照射条件の設定に対する応答速度を改善するとともに、光源装置の小型化を図ることができる画像センサ検査用光源装置、及び画像センサ検査用光源装置を使用した画像センサ検査方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、画像センサへ光信号を照射する画像センサ検査用光源装置において、発光色の異なる複数の発光素子を備えた光源と、上記発光素子を駆動する駆動電流の大きさを調節する電流制御手段とを備え、上記光源から出射される光信号の強度および色の少なくとも一方を駆動電流の大きさにより制御するものであって、上記光源と上記画像センサとの間の光路上に配置された光信号を拡散させる照射光拡散手段と、当該照射光拡散手段と上記画像センサとの間の光路上に配置され、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号の光束径を絞るための開口部が配された第１及び第２の照射光絞り手段とを備えており、上記第１及び第２の照射光絞り手段は、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号のうち、必要な方向の光信号だけを通過させて、上記画像センサへ光信号を照射するものであり、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置、並びに第１及び第２の照射光絞り手段の開口部の口径が、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することができるように設定されていることを特徴とする。
【００２３】
ここで、上記発光素子は、駆動電流の大きさを調整することで発光強度を変えることができる。さらに、発光素子は発光強度により発光スペクトルが変化しないため、発光素子の発光強度を電気的に制御することにより光信号の色が変化してしまうといった事態を回避できる。
【００２４】
上記構成において、電流制御手段により発光素子へ流される駆動電流の電流値の大きさを調節できるため、光源から出射する光信号の強度、言い換えると画像センサの受光面の照度を制御することができる。また、駆動電流をＯＮ，ＯＦＦするだけで、発光素子の消灯、点灯の切り換えを行なうことができる。さらに、発光色の異なる複数の発光素子が設置されているため、所望する発光色の発光素子にのみ駆動電流を流す、若しくは、その大きさを調節することにより、光信号の発光色を制御することができる。
【００２５】
したがって、画像センサ検査用光源装置の光信号の発光条件を機械的ではなく、電気的に制御することができる。すなわち、検査用光信号の発光条件について、応答速度の改善を図ることができ、量産時の検査効率の改善を図ることができる。なお、機械的制御を行なわないため、装置の構造を簡略化でき、装置の小型化、低価格化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、発光ダイオードを発光素子とすることを特徴とする。
【００２７】
発光ダイオードは、駆動電流の変化に対し応答時間が非常に速く、経時変化や発熱がほとんど無いといった特徴を有する。したがって、上記構成により、発光ダイオードを発光素子とすることにより、より一層高速での発光条件の制御が可能となる。また、点灯を継続することによる周囲温度の変化を考慮する必要がないため、装置の小型化に寄与することができる。
【００２８】
さらに、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、光源と画像センサとの間の光路上に、光信号を拡散させる照射光拡散手段と、開口部が配されている複数の照射光絞り手段とが設置され、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径が、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさと画像センサの被照射面における照射エリアの大きさとの関係に基づいて設定されていることを特徴とする。
【００２９】
上記構成により、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさを一定値に定めた場合、画像センサの被照射面における照射エリアの大きさは、照射光絞り手段の開口部の口径と、複数の照射光絞り手段の配置とに依存する。
【００３０】
その一方で、照射エリアの大きさは、画像センサ毎に予め決まっているから、均一発光エリアおよび照射エリアの各大きさの組み合わせに適した上記開口部の口径および複数の照射光絞り手段の配置を選択的に決定することができる。
【００３１】
すなわち、照射光絞り手段の開口部の口径および複数の照射光絞り手段を適切に選択すれば、レンズを用いなくても所望の照射エリアを決定することができる。よって、装置の構成を簡略化でき、小型化を図ることができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、拡散板を照射光拡散手段とすることを特徴とする。
【００３３】
上記構成により、光源から出射された光の拡散角を均一に変化させることができるため、完全な整形拡散が可能となる。また、拡散板は高透過率であるため、光信号を無駄なく有効に使用することができる。
また、本発明の画像センサ検査方法は、上記の画像センサ検査用光源装置を使用する画像センサ検査方法であって、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置を変更することにより、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することを特徴としている。
【００３４】
なお、本発明の画像センサ検査用光源装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、光源から照射された光信号を、照射光拡散手段と複数の照射光絞り手段とを介して、画像センサへ均一に照射する画像センサ検査用光源装置の製造方法において、画像センサの機種に応じて、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径を変更設計して、画像センサの被照射面に対する照射角を決定することを特徴とする。
【００３５】
被測定デバイスに照射される光信号の照射エリアおよび照射角は、照射光絞り手段の開口部の口径、および、被照射体の受光面と照射光絞り手段との距離によって決定される。
【００３６】
したがって、上記手順により、光源装置と被測定デバイスとの距離を変えることなく、被照射体の種類に応じて、光信号の照射エリアおよび照射角の異なる画像センサ検査用光源装置を製造できる。また、この距離を変えれば、より多種類の被照射体に対応できる。よって、光源装置の大型化を回避でき、種々の検査装置への組み込みが容易となる。
【００３７】
特に、半導体画像センサでは、その種類または用途により、チップ上における光を受光する画素の位置が異なるため光信号の入射角を異ならせる必要があるが、上記手法によれば、画像センサの種類または用途に応じた画像センサ検査用光源装置を製造できる。
【００３８】
また、本発明に係る画像センサ検査用光源装置は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、均一に照射したいエリアよりも、光源として必要な均一発光エリアが小さくなるように複数の遮蔽板を配置したことを特徴としてもよい。
【００３９】
さらに、本発明に係る画像センサ検査用光源装置は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、小型カメラのレンズ系光学特性で発生する短瞳位置特性を再現するため、遮蔽板の口径とデバイス受光面からの距離で光拡散角度を制御することを特徴としてもよい。
【００４０】
ここで、短瞳位置特性とは、光源と受光面との間隔を狭めるとそれに応じて光源からの光の受光面に対する入射角の分布が大きくなる特性をいう。
【００４１】
上記の構成は、画像センサデバイスを例えば小型のカメラモジュールへ実装したときに、受光する光の入射角が受光面上で変動することによる受光特性の変動を評価する場合に役立つ。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図４に基づいて以下に説明する。
【００４３】
図１に本実施の形態の画像センサ検査用光源装置（以下光源装置とする）１の構造を示す。この光源装置１は、ＬＥＤ基板（光源）２、赤色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ａ、青色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ｂ、緑色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）３ｃ、拡散板（照射光拡散手段）４、第１遮蔽板（照射光絞り手段）５および第２遮蔽板（照射光絞り手段）６、被測定デバイス（画像センサ）７から構成される。
【００４４】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）基板２はプリント基板にＬＥＤ（発光素子）２ａを複数個配置したものであり、光の３原色である赤、青、緑の各色につき、少なくとも１個のＬＥＤ２ａを配置している。また、ＬＥＤ基板２は、赤、青、緑のＬＥＤ２ａを発光強度のバランスを調整し同時に発光させることにより白色光を、赤、青、緑のＬＥＤ２ａを個別に発光させることにより単色光を発光させるためのものである。なお、各色ＬＥＤ２ａが出射する光は、被測定デバイス７に導かれ、その強度または色に応じた電気信号に変換されるという意味で、該光を被測定デバイス７に入力される光信号と呼ぶことにする。
【００４５】
各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃは、一般的な電流発生装置および抵抗器であって、ＬＥＤ基板２に流れる電流を制御し、各色ＬＥＤ２ａの発光（強度、色バランス）を制御するためのものである。なお、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃは、ＬＥＤ基板２に流れる電流を制御できるものであれば、電流発生装置および抵抗器でなくてもよい。
【００４６】
拡散板４はディフューザとも呼ばれ、高透過率で光を完全に整形拡散するためのものであり（光線が平均的に拡散される）、ＬＥＤ基板２から出射される光信号を均一に拡散させるものである。なお、拡散板４は、２次発光面ということもでき、光信号を均一に拡散させる機能を有するものであればよい。
【００４７】
第１遮蔽板５および第２遮蔽板６は、拡散板４によって拡散された光信号から必要な方向の光信号だけを通過させ、被測定デバイス７に対する照射エリアを制御するためのものである。この各遮蔽板５・６には、光信号の光束径を絞るための絞り穴（開口部）５ａ・６ａが配されている。また、拡散板４の均一発光エリアの大きさと被測定デバイス７の受光面における照射エリアの大きさとの組み合わせに対して各遮蔽板５・６の絞り穴５ａ・６ａの口径が決定されるとともに、各遮蔽板５・６の位置が固定される。そして、ＬＥＤ基板２上のＬＥＤ２ａから出射した光信号は、拡散板４で拡散光に変換された後、各遮蔽板５・６を介して被測定デバイス７の受光面における照射エリアのみに均一に照射される。
【００４８】
被測定デバイス７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）型センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ：相補正金属酸化膜半導体）型センサ等の半導体画像センサデバイスである。
【００４９】
以上の通り本実施の形態の光源装置１には、機械的な可動部分が無い。したがって、検査に必要な光信号の設定条件の制御は各ＬＥＤ２ａへの電流的制御だけで可能となる。
【００５０】
例えば遮光条件の制御について、図５に示す従来の光源装置５０では光路の途中に設置された遮光用ターレット５４を回転させ遮光する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃによりＬＥＤ基板２へ流れる電流を遮断するだけでよい。すなわち、発光ダイオードは、駆動電流ＯＮ時の発光安定に要する時間が極めて短いので駆動電流をＯＮ，ＯＦＦするだけで、高速で発光、消灯の切り換えを行なうことができる。
【００５１】
また、光信号の色を変更する場合、従来の光源装置５０では色フィルタ用ターレット５３を回転させ、必要な色フィルタを光路上に挿入する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃから必要な色のＬＥＤ２ａのみに電流を供給することができる。したがって、光信号の色を電気的な制御で変更可能である。
【００５２】
さらに、光信号の強度の調整においても、従来の光源装置５０ではＮＤフィルタ用ターレット５２を回転させ所望する透過率のＮＤフィルタを選択し、アイリス５５の絞り径を調整する必要があった。しかし、本実施の形態の光源装置１では、各色用ＬＥＤ駆動電流制御装置３ａ・３ｂ・３ｃにより各色ＬＥＤ２ａへ供給する電流値を調整することにより、各色ＬＥＤ２ａの発光強度を変化させることができる。すなわち、各色ＬＥＤ２ａから出射する光の強度を電気的に制御することが可能である。
【００５３】
また、図２（ａ）に示すように、拡散板４により拡散された光信号の照射エリアは、第１遮蔽板５および第２遮蔽板６により決定される。具体的には、図３に示すように、拡散板４により拡散された光信号は、絞り穴５ａで絞られることにより、２種類の照射エリア８・９を生成する（２点鎖線に囲まれた部分８と破線で囲まれた部分９）。さらに、照射エリア８の光のみが通過し、照射エリア９の光が妨げられるように、第２遮蔽板６の位置と絞り穴６ａの径を決定する。つまり、レンズを使用することなく、被測定デバイス７の受光面への照射エリアを決定できる。
【００５４】
さらに、被測定デバイス７の受光面の大きさＤを広げたい場合は、第１遮蔽板５と拡散板４とを第２遮蔽板６に近づければよい。被測定デバイス７の受光面と第２遮蔽板６との距離をＨ１、第２遮蔽板６と第１遮蔽板５との距離をＨ２、被測定デバイス７の受光面へ入射する光信号の入射角をθ１、絞り穴６ａから出射する光信号の出射角をθ２とすると、図２（ａ）・図２（ｂ）に示すように、第１遮蔽板５と第２遮蔽板６との距離を狭めると（Ｈ２＞Ｈ２’）、被測定デバイス７の受光面への入射角は狭まる（θ１＞θ１’）。これに伴い、絞り穴６ａから出射する光信号の出射角θ２は広がる（θ２＜θ２’）。したがって、被測定デバイス７の受光面と第２遮蔽板６との距離Ｈ１を調整することなく、第１遮蔽板５および拡散板４の位置を変更するだけで、被測定デバイス７への照射エリアを制御し、受光面を広げることができる（Ｄ＜Ｄ’）。
【００５５】
また、被測定デバイス７の受光面からは、拡散板４の位置にある面が被写体として見えていることになり、図２（ａ）の通り第１遮蔽板５と第２遮蔽板６の口径や位置を、カメラとして実装される場合の光学設計と合わせることによりレンズ無しで実装状態と等価な入射角の光信号を被測定デバイス７に照射する機能がある。つまり、均一発光エリアの辺縁部から照射エリアの辺縁部へ対角的に入射する光線を定め、該光線と、均一発光エリアおよび照射エリアの各中心を通る光軸とで形成される三角形の外郭と接する口径を持った第１遮蔽板５および第２遮蔽板６を設置することにより実現可能である。また、図２（ａ）から均一に発光する発光エリアは該三角形が拡散板４と交わる部分の内側で良いため均一な発光エリアに合わせて第１遮蔽板５と拡散板４を設置している。均一な発光エリアが小さい場合は第１遮蔽板と拡散板４とをなるべく下方に設置することで同じ大きさの受光面への均一光の照射が可能となる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、白色または種々の固有発光スペクトルを持つＬＥＤ２ａを用いた発光源と、発光した光を拡散板４に照射し、各遮蔽板５・６により光路を決める構造により、レンズの無い構造で被測定デバイス７の受光部へ検査に必要な均一で且つ強度や色の異なる光信号を照射しようとするものである。
【００５７】
これにより、デバイス検査に必要な光信号条件を全て電気的に光源を制御するだけで発生可能なうえ、構造が簡単で発熱も少なく、応答速度の速い小型光源装置を実現することができる。ＬＥＤ２ａは一般的に発光強度により発光スペクトルが変化しないため、電気的制御により発光強度を変えても照射光色が変化しない光源装置が可能となる。
【００５８】
また、本発明による効果は、光源機能を全て電気的に制御可能となる事、小型化が可能な事、また構造が簡単なため装置の低価格化が可能な事である。
【００５９】
電気的制御の効果としては、光の強度や色を変えるために従来光源で数１００ｍｓ要していた機械的な制御時間が、電気的な応答時間で可能となるため、制御時間が１／１００程度に短縮でき、検査時間全体を短縮することができる。
【００６０】
光源装置１の小型化の効果としては、検査装置の形態に自由度が増し、デバイス単体だけでなく従来のロジック用テストシステムヘの組み込みや、モジュール検査装置への組み込み等、利用範囲の拡大により検査システム全体の低価格化や従来装置の有効活用が可能となる。
【００６１】
また、被測定デバイス７が半導体センサ（チップ）の場合、図４に示すように、被測定デバイス７の受光面上に複数のオンチップレンズ１０…が配置されている。なお、被測定デバイス７上の各オンチップレンズ１０…の真下には、各オンチップレンズ１０…に応じた受光素子１１…が形成されている。
【００６２】
ここで、各オンチップレンズ１０…が受光する光信号の入射角、すなわち各受光素子１１…が受光する光信号の入射角はそれぞれで異なっている。具体的には、被測定デバイス７の中心と端とでは各オンチップレンズ１０…へ入射する光信号の入射角（各受光素子１１…への入射角）は異なる。
【００６３】
したがって、各オンチップレンズ１０…は、その配置位置に固有の光の入射角に適した特性を備えている。この各オンチップレンズ１０…の特性を測定するには、これに適した入射角を持つ光信号を各オンチップレンズ１０…に照射する光源装置が必要である。ここで、本実施の形態の光源装置１では、カメラに実装された場合と同じ条件の入射角を定めることができ、上記測定に適した装置であるといえる。言い換えると、各オンチップレンズ１０…の不均一性によって光の入射角が狂うことに起因する画像の乱れを測定することができる。
【００６４】
よって、各オンチップレンズ１０…において、カメラ動作時と同様の光信号の受光状態を再現できる。また、各遮蔽板５・６の位置や口径により均一発光面エリアの大きさに応じた光学設計が可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、発光色の異なる複数の発光素子を備えた光源と、上記発光素子を駆動する駆動電流の大きさを調節する電流制御手段とを備え、上記光源から出射される光信号の強度および色の少なくとも一方を駆動電流の大きさにより制御するものであって、上記光源と上記画像センサとの間の光路上に配置された光信号を拡散させる照射光拡散手段と、当該照射光拡散手段と上記画像センサとの間の光路上に配置され、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号の光束径を絞るための開口部が配された第１及び第２の照射光絞り手段とを備えており、上記第１及び第２の照射光絞り手段は、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号のうち、必要な方向の光信号だけを通過させて、上記画像センサへ光信号を照射するものであり、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置、並びに第１及び第２の照射光絞り手段の開口部の口径が、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することができるように設定されていることを特徴とする。
また、本発明の画像センサ検査方法は、以上のように、上記画像センサ検査用光源装置を使用する画像センサの検査方法であって、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置を変更することにより、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することを特徴とする。
【００６６】
それゆえ、画像センサ検査用光源装置の光信号の発光条件を機械的ではなく、電気的に制御することができる。すなわち、検査用光信号の発光条件について、応答速度の改善を図ることができ、量産時の検査効率の改善を図ることができるという効果を奏する。なお、機械的制御を行なわないため、装置の構造を簡略化でき、装置の小型化、低価格化を図ることができるという効果も奏する。
【００６７】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、発光ダイオードを発光素子とすることを特徴とする。
【００６８】
それゆえ、より一層高速での発光条件の制御が可能となり、点灯を継続することによる周囲温度の変化を考慮する必要がないため、装置の小型化に寄与することができるという効果を奏する。
【００６９】
さらに、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、光源と画像センサとの間の光路上に、光信号を拡散させる照射光拡散手段と、開口部が配されている複数の照射光絞り手段とが設置され、照射光拡散手段の発光面に対する複数の照射光絞り手段の配置、および、上記各開口部の口径が、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさと画像センサの被照射面における照射エリアの大きさとの関係に基づいて設定されていることを特徴とする。
【００７０】
それゆえ、照射光拡散手段の発光面における均一発光エリアの大きさを一定値に定めた場合、画像センサの被照射面における照射エリアの大きさは、照射光絞り手段の開口部の口径と、複数の照射光絞り手段の配置とに依存する。すなわち、照射光絞り手段の開口部の口径および複数の照射光絞り手段を適切に選択すれば、レンズを用いなくても所望の照射エリアを決定することができる。よって、装置の構成を簡略化でき、小型化を図ることができるとともに、コストダウンを図ることができるという効果を奏する。
【００７１】
また、本発明の画像センサ検査用光源装置は、以上のように、上記の構成に加えて、拡散板を照射光拡散手段とすることを特徴とする。
【００７２】
それゆえ、光源から出射された光の拡散角を均一に変化させることができるため、完全な整形拡散が可能となる。また、拡散板は高透過率であるため、光信号を無駄なく有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像センサ検査用光源装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、本発明の画像センサ検査用光源装置における、拡散板から拡散した光の照射エリアと照射角を示した説明図である。
【図３】拡散板から拡散した光のうち、被測定デバイスに照射する照射エリアと第２遮蔽板によって遮られる光の照射エリアとを示した説明図である。
【図４】上記光源装置を用いて、半導体センサに光信号を照射した場合の各オンチップレンズへの照射角の違いを示した説明図である。
【図５】従来例における光源装置の断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来例における光源装置で用いられるターレットを示した正面図である。
【図７】従来例における光源装置の光の照射エリアおよび照射角を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 画像センサ検査用光源装置
２ ＬＥＤ基板（光源）
２ａ ＬＥＤ（発光素子）
３ａ 赤色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
３ｂ 青色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
３ｃ 緑色用ＬＥＤ駆動電流制御装置（電流制御手段）
４ 拡散板（照射光拡散手段）
５ 第１遮蔽板（照射光絞り手段）
５ａ 絞り穴（開口部）
６ 第２遮蔽板（照射光絞り手段）
６ａ 絞り穴（開口部）
７ 被測定デバイス（画像センサ）
８ 照射エリア（２点鎖線部）
９ 照射エリア（破線部）
１０ オンチップレンズ
１１ 受光素子
Ｄ 被測定デバイスの受光面の大きさ
Ｈ１ 被測定デバイスの受光面と第２遮蔽板との距離
Ｈ２ 第２遮蔽板と第１遮蔽板との距離
θ１ 被測定デバイス７の受光面へ入射する光信号の入射角
θ２ 絞り穴６ａから出射する光信号の出射角
Claims (4)
- 画像センサへ光信号を照射する画像センサ検査用光源装置において、
発光色の異なる複数の発光素子を備えた光源と、上記発光素子を駆動する駆動電流の大きさを調節する電流制御手段とを備え、
上記光源から出射される光信号の強度および色の少なくとも一方を駆動電流の大きさにより制御するものであって、
上記光源と上記画像センサとの間の光路上に配置された光信号を拡散させる照射光拡散手段と、当該照射光拡散手段と上記画像センサとの間の光路上に配置され、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号の光束径を絞るための開口部が配された第１及び第２の照射光絞り手段とを備えており、
上記第１及び第２の照射光絞り手段は、上記照射光拡散手段によって拡散された光信号のうち、必要な方向の光信号だけを通過させて、上記画像センサへ光信号を照射するものであり、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置、並びに第１及び第２の照射光絞り手段の開口部の口径が、上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することができるように設定されていることを特徴とする画像センサ検査用光源装置。 - 発光ダイオードを発光素子とすることを特徴とする請求項１に記載の画像センサ検査用光源装置。
- 拡散板を照射光拡散手段とすることを特徴とする請求項１に記載の画像センサ検査用光源装置。
- 請求項１に記載の画像センサ検査用光源装置を使用する画像センサ検査方法であって、
上記画像センサと当該画像センサ側の第２の照射光絞り手段との距離を調整することなく、上記照射光拡散手段及び当該照射光拡散手段側の第１の照射光絞り手段の上記画像センサに対する位置を変更することにより、上記画像センサへ光信号を照射する照射エリアを制御することを特徴とする画像センサ検査方法。
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