JP4363702B2 - 撮像素子検査装置および撮像素子検査方法 - Google Patents
撮像素子検査装置および撮像素子検査方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子の製造に用いられる撮像素子検査装置およびその検査方法に関するものであり、特に、テストチャートまたは単一光を用いて高精度な検査を行う撮像素子検査装置およびその撮像素子検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の撮像素子検査装置およびその検査方法について説明する。従来、撮像素子の画像検査においては、均一光の照射、もしくはテストパターンの素子への投影、により得られる出力信号を用いて、テレビモニタ等による目視検査、または画像信号処理装置による機械検査を行っていた。しかしながら、目視検査は、検査する人間に対する作業負荷が非常に大きく、さらに人間が行うため、基準の曖昧さ、不良の見逃し等の人的なミスが避けられない。また、機械検査は、画素欠陥、傷の検出等の単純な検査のみが機械化されているに過ぎず、分解能や色調の検査までは機械化されていなかった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決する撮像素子検査装置として、たとえば、特公平５−２２１７６号公報の固体撮像素子検査装置がある。この固体撮像素子検査装置では、各画素に既知の光学的入力を与え、撮像素子における個々の画素に対応した画素単位のテストパターンを用いて、検査対象の撮像素子から得られた出力信号と、予め良品の撮像素子から得られる基準信号との比較を行うことにより、素子の性能を判定する、という技術が開示されている。
【０００４】
図８は、上記特公平５−２２１７６号公報に記載された固体撮像素子検査装置の構成である。この検査装置は、固定撮像素子における個々の画素に対応した画素単位のテストパターン８０３を、光源８０１，コンデンサレンズ８０２，および対物レンズ８０４からなる光学手段によって、Ｘ，Ｙ方向に移動可能な、およびθ方向に回転可能なテーブル８０６を用いて、固定撮像素子８０５上の任意の位置に投影するものである。
【０００５】
つぎに、従来の検査方法を図９に従って説明する。図９（ａ）において、９０１は固定撮像素子における各画素の出力もしくはテストパターンの光量に対応する縦軸であり、９０２は固定撮像素子における画素もしくはテストパターンの画素の位置に対応する横軸であり、９０３は固定撮像素子に照射されるテストパターンの各画素毎の位置および幅に対応する光量であり、９０４はテストパターンを投影した場合の固定撮像素子における各受光部の位置および幅に対応する出力である。たとえば、従来の撮像素子検査装置では、微調整により正確に位置合わせされた撮像素子の各画素に、テストパターン８０３を用いて既知の光学的入力を与え、そのときの受光部からの出力９０４を取り出す。その後、出力９０４と、予め良品の撮像素子から得られている基準値と、を比較照合し、その性能を検査する。以後、同じ手順でつぎの素子を検査する。
【０００６】
このとき、図９（ａ）に示すように、素子の各画素に関する出力９０４とテストパターンの画素がずれのない状態においては、既知の光学的入力（光量９０３）が素子の受光部に入射しており、出力９０４にばらつきがないため、精度の高い検査が可能である。すなわち、その製品が良品かどうかを容易に判定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の撮像素子検査装置において、素子の各画素に対応した画素単位に配置されたテストパターンを用いて、任意の位置にテストパターンを投影することにより撮像素子上の全画素に対して均質かつ高精度な検査を行う場合は、素子の画素上にテストパターンの画素の境界が投影されることになり、既知の光学的入力が得られない、という問題があった。
【０００８】
具体的にいうと、従来の検査装置では、テストパターン８０３が固定撮像素子の各画素に対応した複数の画素で構成されることから、テーブル（位置合わせ手段）８０６によって任意の位置にテストパターンを照射すると、各画素とテストパターン８０３のピッチにずれが発生する。実使用では、特異な条件下でない限り被写体と固定撮像素子の画素がテストパターンのように一致することはありえないため、この検査が実使用に即した高精度な検査とはいえない。
【０００９】
この問題点を図９（ｂ）を用いて説明する。なお、９０５は図９（ａ）の９０４に対応する出力であり、９０６はその最大変動量（不確定分）であり、９０７はずれのない場合における良品の固定撮像素子の位置および幅に対応する出力値であり、９０８は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。たとえば、図示のような素子各画素とテストパターンの各画素がずれた状態では、出力が出力値９０５に示すとおりとなり、この場合、テストパターンにおける各画素の境に素子の各画素が位置している。このとき、画素の受光部には、期待された光量が入らず、出力の不確定分９０６が発生することにより検査の精度が劣化している。このように、任意の位置にテストパターンを照射して撮像素子の検査を行う場合には、テストパターンの各画素を素子の各画素に対して高精度に合わせる必要があり、少しでもずれが発生した場合には既知の光学的入力が得られなくなり、検査の精度が劣化することになる。
【００１０】
また、従来の撮像素子検査装置では、逆に画素の受光部以外も対象となるような検査も同様に光学的入力が不確定であるので高精度に行えない。これにより、スミア等の画素の受光部以外も対象となるような検査は行えない、という問題があった。
【００１１】
また、従来の撮像素子検査装置では、基準となる良品の素子自体が人あるいは機械により検査されることになる。しかしながら、人による検査では、一素子に対しての延べ人数、および検査時間が増やすことにより人的なミスの確率を減少させることはできるが、各人の誤差による判断の曖昧さが依然として残ることになり、機械による検査では、単純な検査しか行えないため、この検査で良否を判断した場合、検査項目以外に発生する不良の見逃しが増加することになる、という問題があった。また、検査で良否を見分ける基準が微妙な場合には、すべての傾向の種類だけ出力基準のテーブルが必要となることから検査時間が長くなり、逆に、検査時間を短くするために一種類の傾向だけを出力基準として設定すると、良品であるにもかかわらず不良品として判断されることが多くなり、その結果、歩留まりが落ちる、という問題があった。
【００１２】
さらに、撮像素子自体で情報処理を行う感度可変受光素子、受光素子と演算処理部が集積化された撮像素子、または撮像素子と演算処理部が同一パッケージ化された撮像素子等により内部演算処理された出力信号は、外からのノイズまたはＡＤ変換の量子化ノイズを受けない分だけ高精度であるが、その演算内容について検査できるものは存在しなかった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子の検査に対してより客観的な基準を設けることにより、また、検査項目に応じた多種多様なテストチャートを用いることにより、素子上のすべての画素に対して均質かつ高精度な検査を行う撮像素子検査装置を得ること、およびその検査方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャート（後述する実施の形態のテストチャート１０３，４０３，５０３，６０３に相当）と、光源および所定のレンズにて構成され、前記テストチャートを前記撮像素子上に投影する光学手段と、前記投影されたテストチャートを所定の方法で撮像素子上の任意の位置に移動させる位置合わせ手段（移動テーブル１０６，４０６，６０６、移動ケージ５０６に相当）と、を備え、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、同様の場合、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００１６】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に加え、さらに、前記撮像素子内で実行される画像処理による出力信号を用いて、前記撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる。
【００１８】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動テーブル１０６に相当）とともに前記撮像素子（撮像素子１０５に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、位置合わせ手段による移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２０】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動ステージ４０６に相当）とともに前記テストチャート（テストチャート４０３に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、テストチャート以外の構成を移動できない場合においても、位置合わせ手段にてテストチャートを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２２】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動ケージ５０６に相当）とともに前記テストチャート（テストチャート５０３に相当）および前記光学手段（光源５０１、コンデンサレンズ５０２、対物レンズ５０４に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、位置合わせ手段の移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができるため、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２４】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置において、前記光学手段は、さらに、前記テストチャートを前記撮像素子に導くためのケーブル（光ファイバ束６０７に相当）を備え、前記位置合わせ手段（移動テーブル６０６に相当）とともに前記ケーブルを移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、位置合わせ手段にてケーブルを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２６】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップを含み、前記移動撮像素子検査ステップでは、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップを実行することにより、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００２８】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、一定位置に固定されたテストチャート、または素子全面に対する同模様のテストチャート、を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う固定撮像素子検査ステップと、を含み、前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の検査規格にて固定撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記固定撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、固定撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる。
【００３０】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、一定位置に固定された単一光を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う単一光撮像素子検査ステップと、を含み前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の単一光に関する検査規格にて単一光撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記単一光撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、単一光撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる撮像素子検査装置および撮像素子検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態１の構成図である。図１において、１０１はハロゲンランプ等の光源であり、１０２は光源１０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、１０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、１０３は本発明のテストチャートであり、１０５は撮像素子であり、１０６は撮像素子１０５を従来同様に任意の位置、すなわち、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動させるためのプローバステージ等の移動テーブルである。なお、ここでは、光源１０１、コンデンサレンズ１０２、および対物レンズ１０４からなる構成を光学手段と呼ぶ。また、本実施の形態では、素子１０５を移動できない場合でも、移動テーブル１０６による移動によりテストチャート１０３を素子１０５上の任意の位置に照射することができる。
【００３４】
上記のように構成される撮像素子検査装置においては、光源１０１からの放射光がコンデンサレンズ１０２にて集光され、さらに、テストチャート１０３によって色および光強度等の光学的変化を与えられ、その模様が対物レンズ１０４を通して撮像素子１０５に投影される。このとき、テストチャート１０３は、移動テーブル１０６によって、撮像素子上の任意の位置、かつ任意の角度、で照射される。このように、本発明の撮像素子検査装置にて使用されるテストチャート１０３は、素子１０５の画素の方式、形、および大きさに縛られることなく、検査項目に応じて自由に作成可能であり、さらに、素子１０５上の任意の位置に照射した場合でもその位置に対応した所定の出力が得られる。このように、本実施の形態の撮像素子検査装置は、実使用に即した形態で、かつ従来の検査装置に比べて均質かつ高精度な検査を可能としたものである。
【００３５】
図２は、本発明にかかる撮像素子検査装置における検査結果を示す図である。なお、ここでは、簡単にするため撮像素子の画素の出力を一次元とする。また、同様に、光量も一次元としたが、たとえば、色が加わるような場合には多次元となる。
【００３６】
図２において、２０１は撮像素子の各画素の出力もしくはテストチャートの光量に対応する縦軸であり、２０２は撮像素子の各画素もしくはテストチャートの位置に対応する横軸であり、２０３は撮像素子に照射されるあるテストチャートの位置に対する光量であり、２０４は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合における撮像素子の位置に対応する出力であり、２０５はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の撮像素子の位置に対応する出力であり、２０６は撮像素子を前記一定量ずらす前の撮像素子の位置に対応する出力であり、２０７は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。
【００３７】
本発明にかかる図１の撮像素子検査装置を用いて、テストチャート１０３を撮像素子上のある位置に照射すると、たとえば、図２（ａ）に示すような出力２０４が得られる。この場合の出力は、素子の各画素における受光部に対して、各画素の受光部よりも小さいテストチャート１０３から照射される光量の総和を平均化した値となる。この平均化は、受光部内における構造および製造のばらつきによって感度が異なる場合があることに起因して行われる。従って、この点を高精度に検査するためには、撮像素子の画素間隔より細かいテストチャート１０３が必要となり、複数の投影位置から平均を計算する必要がある。
【００３８】
また、撮像素子を上記図２（ａ）の位置からベクトル量２０７分だけずらした場合の撮像素子からの出力は、たとえば、図２（ｂ）に示すように、出力２０５となる。なお、本発明のテストチャート１０３の光量は、移動することにより連続的に変化するので、それに対応して撮像素子の画素間（画素と画素の境）においてもその光量がコントロールされている。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、上記と同様に撮像素子を任意の一定量ずらした場合、テストチャート１０３が照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャート１０３を照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、撮像素子として、パッケージ化されたもの、もしくはウェハ時のものを用いるが、ベア実装等のような他の形態においても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、光学手段の構成をコンデンサレンズ、対物レンズ、および光源（後述する実施の形態５では光ファイバ束を含む）としているが、光学手段の構成はこれに限らず、たとえば、その他の光学部品を使用した場合においても、その構成に応じた順番で各部品を光が通していれば、同様の効果が得られる。また、テストチャートも模様は、必要な検査項目に応じたものとなるが、その場合でも同様の効果が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態では、テストチャートとして、透過式のものとしているが、反射式のものでも同様の効果が得られ、さらに、テストチャートが撮像素子の画素の形や大きさ等に影響されないので、たとえば、一次元あるいは二次元に並んだ光源やディスプレイが発光するテストチャートも、実使用条件に応じた検査として使用することができ、それらの場合でも同様の効果が得られる。また、必要な検査に応じてテストチャートが多数必要な場合には、ターレット等による入れ替えや、光学手段にはカラー検査における各色のフィルタ，色温度補正フィルタ，光量調整のためのＮＤフィルタ，ウェッジフィルタ，および遮光板等の組み合わせや、ズーミング等を可能とするレンズ系を加えることによる、多様な検査でも同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる撮像素子検査装置は、実施の形態１の撮像素子１０５の内部で画像処理をすることより、僅かな差を高速に検出する構成としたものであり、たとえば、撮像素子１０５として、撮像素子自体で情報処理を行う感度可変受光素子、受光素子と演算処理部が集積化された撮像素子、または撮像素子と演算処理部が同一パッケージ化された撮像素子を検査する装置である。なお、構成については、先に説明した図１の構成と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図３は、本発明にかかる撮像素子検査装置における検査結果を示す図である。なお、ここでは、簡単にするため撮像素子の画素の出力を一次元とする。また、同様に、光量も一次元としたが、たとえば、色が加わるような場合には多次元となる。
【００４４】
図３（ａ）（ｂ）において、３０１は撮像素子の各画素の出力、画像処理による出力、またはテストチャートの光量に対応する縦軸であり、３０２は撮像素子の各画素もしくはテストチャートの位置に対応する横軸であり、３０３は撮像素子に照射されるあるテストチャートの位置に対する光量であり、３０４は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合における撮像素子の位置に対応する出力であり、３１０はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の撮像素子の位置に対応する出力であり、３０５は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合の画像処理による出力であり、３１１はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の画像処理による出力であり、３０６は素子を一定量ずらす前の撮像素子位置に対応する出力であり、３０７は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。また、図３（ｃ）において、３０８は着目する画素に対しての重みであり、３０９は着目する画素に隣接する画素の重みである。
【００４５】
本発明にかかる図１の撮像素子検査装置を用いて、テストチャート１０３を撮像素子上のある位置に照射すると、たとえば、図３（ａ）に示すような出力３０４が得られる。この場合の出力は、実施の形態１と同様に、テストチャート１０３から照射される光量の総和を平均化した値となる。また、撮像素子内で行われる画像処理に関する演算は、着目する画素に対する重み３０８として、たとえば＋１を、着目する画素に隣接する画素に対する重み３０９として、たとえば−０．５を、設定するようなコンボリューション演算を行う。本実施の形態では、このような演算を行うことにより、各画素に対応する画像処理演算された出力３０５が出力される。
【００４６】
ここで、各画素の出力３０４と、各画素に対応する画像処理された出力３０５と、を比較した場合、隣接する画素の出力は、画像処理された出力３０５の差の方が大きいことがわかる。従って、撮像素子検査装置では、差が大きく取れる分だけ、より細かな検査が可能となり、検査の精度が向上する。なお、撮像素子の外部で画像処理を行う方法もあるが、本実施の形態のように、撮像素子の内部で画像処理を行う方が、外からのノイズまたはＡＤ変換の量子化ノイズを受けない分だけ検査の精度が向上する。
【００４７】
また、撮像素子を同位置からベクトル量３０７分だけずらした場合においても、図３（ｂ）に示すように、上記同様、撮像素子からの出力３１０と、コンボリューション演算を行うことによる画像処理された出力３１１が出力される。従って、ここでも、高精度な検査が可能となる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、実施の形態１のように各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる。なお、本実施の形態で画像処理を行う場合において、予め演算処理内容が分かっているような場合には、処理内容に対応したテストチャートを選択することにより、さらに実使用時に即した検査が可能となる。
【００４９】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態３の構成図である。図４において、４０１はハロゲンランプ等の光源であり、４０２は光源４０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、４０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、４０３は本発明のテストチャートであり、４０５は、たとえば、ウェハ時の撮像素子であり、４０６は撮像素子４０５を従来同様に任意の位置、すなわち、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動させるためのプローバステージ等の移動テーブルである。なお、ここでは、光源４０１、コンデンサレンズ４０２、および対物レンズ４０４からなる構成を光学手段と呼ぶ。
【００５０】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、素子４０５を移動できない場合でも、移動テーブル４０６による移動によりテストチャート４０３を撮像素子４０５上の任意の位置に照射することができる。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、テストチャート４０３以外の構成を移動できない場合においても、移動テーブル４０６にてテストチャート４０３を移動できるため、テストチャート４０３を撮像素子４０５上の任意の位置に照射することができる。これにより、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５２】
実施の形態４．
図５は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成図である。図５において、５０１はハロゲンランプ等の光源であり、５０２は光源５０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、５０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、５０３は本発明のテストチャートであり、５０５は撮像素子であり、５０６は光源５０１、コンデンサレンズ５０２、および対物レンズ５０４からなる光学手段とテストチャート５０３とをＸ，Ｙ，θ方向に自由に移動させるための移動ケージである。
【００５３】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、素子５０５を移動できない場合でも、移動ケージ５０６の移動によりテストチャート５０３を撮像素子５０５上の任意の位置に照射することができる。
【００５４】
このように、本実施の形態によれば、移動ケージ５０６の移動によりテストチャート５０３を撮像素子５０５上の任意の位置に照射することができるため、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５５】
実施の形態５．
図６は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成図である。図６において、６０１はハロゲンランプ等の光源であり、６０２は光源６０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、６０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、６０３は本発明のテストチャートであり、６０５は撮像素子であり、６０７はテストチャート６０３を撮像素子６０４に導くための光ファイバ束であり、６０６は光ファイバ束６０７をＸ，Ｙ，θ方向に自由に移動させるための移動テーブルである。
【００５６】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、光源６０１からの放射光がコンデンサレンズ６０２で集光され、テストチャート６０３によって色および光強度等の光学的変化を与えられ、対物レンズ６０４および光ファイバー束６０７を介してテストチャート６０３が撮像素子６０５に投影される。このとき、移動テーブル６０６の移動により、撮像素子６０５上の任意の位置および任意の角度でテストチャート６０３が照射される。
【００５７】
このように、本実施の形態によれば、撮像素子６０５を移動できない場合においても、移動テーブル６０６にて光ファイバ束６０７を移動できるため、テストチャート６０３を撮像素子６０５上の任意の位置に照射することができる。これにより、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５８】
実施の形態６．
図７は、本発明の撮像素子検査装置にて実行される検査方法の一例を示すフローチャートである。なお、この方法は、先に説明した実施の形態１〜５のいずれか一つの構成を用いて実行される。
【００５９】
まず、撮像素子検査装置では、後述するテストチャート固定撮像素子検査における検査規格、すなわち、検査スペックに関する数値を定めるため、すべての撮像素子に対して、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射する均質かつ高精度な検査を行う（ステップＳＴ１）。ここでの検査は、実施の形態１〜５に記載の検査、すなわち、テストチャート移動撮像素子検査である。
【００６０】
つぎに、撮像素子検査装置では、上記検査の各検査項目、たとえば、出力の平均値，最大値，最小値，標準偏差（ばらつき）等の項目における検査結果を保存する（ステップＳＴ２）。
【００６１】
つぎに、一定位置に固定のテストチャートもしくは素子全面に対する同模様のテストチャートによる、テストチャート固定撮像素子検査のための検査規格を設定する（ステップＳＴ３）。ここで、最初に定める規格は、たとえば、ステップＳＴ１と同様でのものでよい。また、数学的に解があるテストチャートのテスト項目は、予めその最適解を設定しておいてもよい。
【００６２】
つぎに、この検査規格を用いて、すべての撮像素子に対して、前記テストチャート固定撮像素子検査を行い（ステップＳＴ４）、各検査項目の検査結果を保存する（ステップＳＴ５）。
【００６３】
つぎに、撮影素子検査装置では、ステップＳＴ２とステップＳＴ５にて保存された検査結果の比較処理を行う（ステップＳＴ６）。このとき、たとえば、双方の結果が一致する場合、または、その一致度の差による良品あるいは不良品の割合が光学的検査以外のＤＣ検査等の不良率等と比べて許容できる範囲である場合（ステップＳＴ６，ＹＥＳ）には、先にステップＳＴ３にて設定した検査規格を最終的な検査規格と定め、以後の検査においては、この規格によるテストチャート固定撮像素子検査のみを行い、撮像素子の良品または不良品を判断する。
【００６４】
一方、双方の検査結果を比較した結果、その一致度が許容できない範囲である場合（ステップＳＴ６，ＮＯ）には、テストチャート固定撮像素子検査のための検査規格を再設定する（ステップＳＴ７）。なお、この再設定方法は、良品率が下がり過ぎた場合に、各検査項目の検査規格を良品率が上がる方向へ緩め、逆に良品率が上がり過ぎた場合には、各検査項目の検査規格を良品率を下げる方向へきつくする。
【００６５】
その後、再設定した検査規格を用いて、再びステップＳＴ５以降の処理を行うことにより、最終的な検査規格を定め、以後の検査においては、この規格によるテストチャート固定撮像素子検査のみを行い、撮像素子の良品または不良品を判断する。なお、ステップＳＴ１およびＳＴ４において、必要な検査に応じてテストチャートが多数必要な場合には、ターレット等による入れ替えや、カラー検査における各色のフィルタ，色温度補正フィルタ，光量調整のためのＮＤフィルタ，ウェッジフィルタ，遮光板等の組み合わせや、ズーミング等を可能とするレンズ系を加えたりすることによる、多様な検査を行う。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１〜５で示されるテストチャート移動撮像素子検査の結果と極力近い結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる。
【００６７】
実施の形態７．
本実施の形態は、上記実施の形態６におけるテストチャート固定撮像素子検査に代えて、テストチャートを用いない均一光のみによる均一光撮像素子検査を実行する検査方法を示すものである。この場合は、実施の形態６と同様、テストチャート移動撮像素子検査の検査結果と極力近い結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる、という効果を奏する。また、同様の場合、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段による移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、テストチャート以外の構成を移動できない場合においても、位置合わせ手段にてテストチャートを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段の移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができるため、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７３】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段にてケーブルを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７４】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップを実行することにより、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる、という効果を奏する。また、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７５】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７６】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 実施の形態１の検査結果を示す図である。
【図３】 実施の形態２の検査結果を示す図である。
【図４】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態３の構成を示す図である。
【図５】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成を示す図である。
【図６】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態５の構成を示す図である。
【図７】 本発明の撮像素子検査装置にて実行される検査方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】 従来における固体撮像素子検査装置の構成を示す図である。
【図９】 従来の検査方法および従来の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１０１，４０１，５０１，６０１ 光源、１０２，４０２，５０２，６０２ コンデンサレンズ、１０３，４０３，５０３，６０３ テストチャート、１０４，４０４，５０４，６０４ 対物レンズ、１０５，４０５，５０５，６０５ 撮像素子、１０６，４０６，６０６ 移動テーブル、５０６ 移動ケージ、６０７光ファイバ束。
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子の製造に用いられる撮像素子検査装置およびその検査方法に関するものであり、特に、テストチャートまたは単一光を用いて高精度な検査を行う撮像素子検査装置およびその撮像素子検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の撮像素子検査装置およびその検査方法について説明する。従来、撮像素子の画像検査においては、均一光の照射、もしくはテストパターンの素子への投影、により得られる出力信号を用いて、テレビモニタ等による目視検査、または画像信号処理装置による機械検査を行っていた。しかしながら、目視検査は、検査する人間に対する作業負荷が非常に大きく、さらに人間が行うため、基準の曖昧さ、不良の見逃し等の人的なミスが避けられない。また、機械検査は、画素欠陥、傷の検出等の単純な検査のみが機械化されているに過ぎず、分解能や色調の検査までは機械化されていなかった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決する撮像素子検査装置として、たとえば、特公平５−２２１７６号公報の固体撮像素子検査装置がある。この固体撮像素子検査装置では、各画素に既知の光学的入力を与え、撮像素子における個々の画素に対応した画素単位のテストパターンを用いて、検査対象の撮像素子から得られた出力信号と、予め良品の撮像素子から得られる基準信号との比較を行うことにより、素子の性能を判定する、という技術が開示されている。
【０００４】
図８は、上記特公平５−２２１７６号公報に記載された固体撮像素子検査装置の構成である。この検査装置は、固定撮像素子における個々の画素に対応した画素単位のテストパターン８０３を、光源８０１，コンデンサレンズ８０２，および対物レンズ８０４からなる光学手段によって、Ｘ，Ｙ方向に移動可能な、およびθ方向に回転可能なテーブル８０６を用いて、固定撮像素子８０５上の任意の位置に投影するものである。
【０００５】
つぎに、従来の検査方法を図９に従って説明する。図９（ａ）において、９０１は固定撮像素子における各画素の出力もしくはテストパターンの光量に対応する縦軸であり、９０２は固定撮像素子における画素もしくはテストパターンの画素の位置に対応する横軸であり、９０３は固定撮像素子に照射されるテストパターンの各画素毎の位置および幅に対応する光量であり、９０４はテストパターンを投影した場合の固定撮像素子における各受光部の位置および幅に対応する出力である。たとえば、従来の撮像素子検査装置では、微調整により正確に位置合わせされた撮像素子の各画素に、テストパターン８０３を用いて既知の光学的入力を与え、そのときの受光部からの出力９０４を取り出す。その後、出力９０４と、予め良品の撮像素子から得られている基準値と、を比較照合し、その性能を検査する。以後、同じ手順でつぎの素子を検査する。
【０００６】
このとき、図９（ａ）に示すように、素子の各画素に関する出力９０４とテストパターンの画素がずれのない状態においては、既知の光学的入力（光量９０３）が素子の受光部に入射しており、出力９０４にばらつきがないため、精度の高い検査が可能である。すなわち、その製品が良品かどうかを容易に判定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の撮像素子検査装置において、素子の各画素に対応した画素単位に配置されたテストパターンを用いて、任意の位置にテストパターンを投影することにより撮像素子上の全画素に対して均質かつ高精度な検査を行う場合は、素子の画素上にテストパターンの画素の境界が投影されることになり、既知の光学的入力が得られない、という問題があった。
【０００８】
具体的にいうと、従来の検査装置では、テストパターン８０３が固定撮像素子の各画素に対応した複数の画素で構成されることから、テーブル（位置合わせ手段）８０６によって任意の位置にテストパターンを照射すると、各画素とテストパターン８０３のピッチにずれが発生する。実使用では、特異な条件下でない限り被写体と固定撮像素子の画素がテストパターンのように一致することはありえないため、この検査が実使用に即した高精度な検査とはいえない。
【０００９】
この問題点を図９（ｂ）を用いて説明する。なお、９０５は図９（ａ）の９０４に対応する出力であり、９０６はその最大変動量（不確定分）であり、９０７はずれのない場合における良品の固定撮像素子の位置および幅に対応する出力値であり、９０８は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。たとえば、図示のような素子各画素とテストパターンの各画素がずれた状態では、出力が出力値９０５に示すとおりとなり、この場合、テストパターンにおける各画素の境に素子の各画素が位置している。このとき、画素の受光部には、期待された光量が入らず、出力の不確定分９０６が発生することにより検査の精度が劣化している。このように、任意の位置にテストパターンを照射して撮像素子の検査を行う場合には、テストパターンの各画素を素子の各画素に対して高精度に合わせる必要があり、少しでもずれが発生した場合には既知の光学的入力が得られなくなり、検査の精度が劣化することになる。
【００１０】
また、従来の撮像素子検査装置では、逆に画素の受光部以外も対象となるような検査も同様に光学的入力が不確定であるので高精度に行えない。これにより、スミア等の画素の受光部以外も対象となるような検査は行えない、という問題があった。
【００１１】
また、従来の撮像素子検査装置では、基準となる良品の素子自体が人あるいは機械により検査されることになる。しかしながら、人による検査では、一素子に対しての延べ人数、および検査時間が増やすことにより人的なミスの確率を減少させることはできるが、各人の誤差による判断の曖昧さが依然として残ることになり、機械による検査では、単純な検査しか行えないため、この検査で良否を判断した場合、検査項目以外に発生する不良の見逃しが増加することになる、という問題があった。また、検査で良否を見分ける基準が微妙な場合には、すべての傾向の種類だけ出力基準のテーブルが必要となることから検査時間が長くなり、逆に、検査時間を短くするために一種類の傾向だけを出力基準として設定すると、良品であるにもかかわらず不良品として判断されることが多くなり、その結果、歩留まりが落ちる、という問題があった。
【００１２】
さらに、撮像素子自体で情報処理を行う感度可変受光素子、受光素子と演算処理部が集積化された撮像素子、または撮像素子と演算処理部が同一パッケージ化された撮像素子等により内部演算処理された出力信号は、外からのノイズまたはＡＤ変換の量子化ノイズを受けない分だけ高精度であるが、その演算内容について検査できるものは存在しなかった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子の検査に対してより客観的な基準を設けることにより、また、検査項目に応じた多種多様なテストチャートを用いることにより、素子上のすべての画素に対して均質かつ高精度な検査を行う撮像素子検査装置を得ること、およびその検査方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャート（後述する実施の形態のテストチャート１０３，４０３，５０３，６０３に相当）と、光源および所定のレンズにて構成され、前記テストチャートを前記撮像素子上に投影する光学手段と、前記投影されたテストチャートを所定の方法で撮像素子上の任意の位置に移動させる位置合わせ手段（移動テーブル１０６，４０６，６０６、移動ケージ５０６に相当）と、を備え、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、同様の場合、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００１６】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に加え、さらに、前記撮像素子内で実行される画像処理による出力信号を用いて、前記撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる。
【００１８】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動テーブル１０６に相当）とともに前記撮像素子（撮像素子１０５に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、位置合わせ手段による移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２０】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動ステージ４０６に相当）とともに前記テストチャート（テストチャート４０３に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、テストチャート以外の構成を移動できない場合においても、位置合わせ手段にてテストチャートを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２２】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置にあっては、前記位置合わせ手段（移動ケージ５０６に相当）とともに前記テストチャート（テストチャート５０３に相当）および前記光学手段（光源５０１、コンデンサレンズ５０２、対物レンズ５０４に相当）を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、位置合わせ手段の移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができるため、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２４】
つぎの発明にかかる撮像素子検査装置において、前記光学手段は、さらに、前記テストチャートを前記撮像素子に導くためのケーブル（光ファイバ束６０７に相当）を備え、前記位置合わせ手段（移動テーブル６０６に相当）とともに前記ケーブルを移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、位置合わせ手段にてケーブルを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００２６】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップを含み、前記移動撮像素子検査ステップでは、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップを実行することにより、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００２８】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、一定位置に固定されたテストチャート、または素子全面に対する同模様のテストチャート、を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う固定撮像素子検査ステップと、を含み、前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の検査規格にて固定撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記固定撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、固定撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる。
【００３０】
つぎの発明にかかる撮像素子検査方法にあっては、検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、一定位置に固定された単一光を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う単一光撮像素子検査ステップと、を含み前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の単一光に関する検査規格にて単一光撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記単一光撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、単一光撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる撮像素子検査装置および撮像素子検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態１の構成図である。図１において、１０１はハロゲンランプ等の光源であり、１０２は光源１０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、１０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、１０３は本発明のテストチャートであり、１０５は撮像素子であり、１０６は撮像素子１０５を従来同様に任意の位置、すなわち、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動させるためのプローバステージ等の移動テーブルである。なお、ここでは、光源１０１、コンデンサレンズ１０２、および対物レンズ１０４からなる構成を光学手段と呼ぶ。また、本実施の形態では、素子１０５を移動できない場合でも、移動テーブル１０６による移動によりテストチャート１０３を素子１０５上の任意の位置に照射することができる。
【００３４】
上記のように構成される撮像素子検査装置においては、光源１０１からの放射光がコンデンサレンズ１０２にて集光され、さらに、テストチャート１０３によって色および光強度等の光学的変化を与えられ、その模様が対物レンズ１０４を通して撮像素子１０５に投影される。このとき、テストチャート１０３は、移動テーブル１０６によって、撮像素子上の任意の位置、かつ任意の角度、で照射される。このように、本発明の撮像素子検査装置にて使用されるテストチャート１０３は、素子１０５の画素の方式、形、および大きさに縛られることなく、検査項目に応じて自由に作成可能であり、さらに、素子１０５上の任意の位置に照射した場合でもその位置に対応した所定の出力が得られる。このように、本実施の形態の撮像素子検査装置は、実使用に即した形態で、かつ従来の検査装置に比べて均質かつ高精度な検査を可能としたものである。
【００３５】
図２は、本発明にかかる撮像素子検査装置における検査結果を示す図である。なお、ここでは、簡単にするため撮像素子の画素の出力を一次元とする。また、同様に、光量も一次元としたが、たとえば、色が加わるような場合には多次元となる。
【００３６】
図２において、２０１は撮像素子の各画素の出力もしくはテストチャートの光量に対応する縦軸であり、２０２は撮像素子の各画素もしくはテストチャートの位置に対応する横軸であり、２０３は撮像素子に照射されるあるテストチャートの位置に対する光量であり、２０４は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合における撮像素子の位置に対応する出力であり、２０５はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の撮像素子の位置に対応する出力であり、２０６は撮像素子を前記一定量ずらす前の撮像素子の位置に対応する出力であり、２０７は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。
【００３７】
本発明にかかる図１の撮像素子検査装置を用いて、テストチャート１０３を撮像素子上のある位置に照射すると、たとえば、図２（ａ）に示すような出力２０４が得られる。この場合の出力は、素子の各画素における受光部に対して、各画素の受光部よりも小さいテストチャート１０３から照射される光量の総和を平均化した値となる。この平均化は、受光部内における構造および製造のばらつきによって感度が異なる場合があることに起因して行われる。従って、この点を高精度に検査するためには、撮像素子の画素間隔より細かいテストチャート１０３が必要となり、複数の投影位置から平均を計算する必要がある。
【００３８】
また、撮像素子を上記図２（ａ）の位置からベクトル量２０７分だけずらした場合の撮像素子からの出力は、たとえば、図２（ｂ）に示すように、出力２０５となる。なお、本発明のテストチャート１０３の光量は、移動することにより連続的に変化するので、それに対応して撮像素子の画素間（画素と画素の境）においてもその光量がコントロールされている。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、上記と同様に撮像素子を任意の一定量ずらした場合、テストチャート１０３が照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャート１０３を照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査が可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、撮像素子として、パッケージ化されたもの、もしくはウェハ時のものを用いるが、ベア実装等のような他の形態においても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、光学手段の構成をコンデンサレンズ、対物レンズ、および光源（後述する実施の形態５では光ファイバ束を含む）としているが、光学手段の構成はこれに限らず、たとえば、その他の光学部品を使用した場合においても、その構成に応じた順番で各部品を光が通していれば、同様の効果が得られる。また、テストチャートも模様は、必要な検査項目に応じたものとなるが、その場合でも同様の効果が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態では、テストチャートとして、透過式のものとしているが、反射式のものでも同様の効果が得られ、さらに、テストチャートが撮像素子の画素の形や大きさ等に影響されないので、たとえば、一次元あるいは二次元に並んだ光源やディスプレイが発光するテストチャートも、実使用条件に応じた検査として使用することができ、それらの場合でも同様の効果が得られる。また、必要な検査に応じてテストチャートが多数必要な場合には、ターレット等による入れ替えや、光学手段にはカラー検査における各色のフィルタ，色温度補正フィルタ，光量調整のためのＮＤフィルタ，ウェッジフィルタ，および遮光板等の組み合わせや、ズーミング等を可能とするレンズ系を加えることによる、多様な検査でも同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる撮像素子検査装置は、実施の形態１の撮像素子１０５の内部で画像処理をすることより、僅かな差を高速に検出する構成としたものであり、たとえば、撮像素子１０５として、撮像素子自体で情報処理を行う感度可変受光素子、受光素子と演算処理部が集積化された撮像素子、または撮像素子と演算処理部が同一パッケージ化された撮像素子を検査する装置である。なお、構成については、先に説明した図１の構成と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図３は、本発明にかかる撮像素子検査装置における検査結果を示す図である。なお、ここでは、簡単にするため撮像素子の画素の出力を一次元とする。また、同様に、光量も一次元としたが、たとえば、色が加わるような場合には多次元となる。
【００４４】
図３（ａ）（ｂ）において、３０１は撮像素子の各画素の出力、画像処理による出力、またはテストチャートの光量に対応する縦軸であり、３０２は撮像素子の各画素もしくはテストチャートの位置に対応する横軸であり、３０３は撮像素子に照射されるあるテストチャートの位置に対する光量であり、３０４は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合における撮像素子の位置に対応する出力であり、３１０はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の撮像素子の位置に対応する出力であり、３０５は同テストチャートを撮像素子上のある位置に投影した場合の画像処理による出力であり、３１１はその位置から素子を任意の一定量ずらした場合の画像処理による出力であり、３０６は素子を一定量ずらす前の撮像素子位置に対応する出力であり、３０７は相対的な位置ずれを表すベクトル量である。また、図３（ｃ）において、３０８は着目する画素に対しての重みであり、３０９は着目する画素に隣接する画素の重みである。
【００４５】
本発明にかかる図１の撮像素子検査装置を用いて、テストチャート１０３を撮像素子上のある位置に照射すると、たとえば、図３（ａ）に示すような出力３０４が得られる。この場合の出力は、実施の形態１と同様に、テストチャート１０３から照射される光量の総和を平均化した値となる。また、撮像素子内で行われる画像処理に関する演算は、着目する画素に対する重み３０８として、たとえば＋１を、着目する画素に隣接する画素に対する重み３０９として、たとえば−０．５を、設定するようなコンボリューション演算を行う。本実施の形態では、このような演算を行うことにより、各画素に対応する画像処理演算された出力３０５が出力される。
【００４６】
ここで、各画素の出力３０４と、各画素に対応する画像処理された出力３０５と、を比較した場合、隣接する画素の出力は、画像処理された出力３０５の差の方が大きいことがわかる。従って、撮像素子検査装置では、差が大きく取れる分だけ、より細かな検査が可能となり、検査の精度が向上する。なお、撮像素子の外部で画像処理を行う方法もあるが、本実施の形態のように、撮像素子の内部で画像処理を行う方が、外からのノイズまたはＡＤ変換の量子化ノイズを受けない分だけ検査の精度が向上する。
【００４７】
また、撮像素子を同位置からベクトル量３０７分だけずらした場合においても、図３（ｂ）に示すように、上記同様、撮像素子からの出力３１０と、コンボリューション演算を行うことによる画像処理された出力３１１が出力される。従って、ここでも、高精度な検査が可能となる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、実施の形態１のように各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる。なお、本実施の形態で画像処理を行う場合において、予め演算処理内容が分かっているような場合には、処理内容に対応したテストチャートを選択することにより、さらに実使用時に即した検査が可能となる。
【００４９】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態３の構成図である。図４において、４０１はハロゲンランプ等の光源であり、４０２は光源４０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、４０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、４０３は本発明のテストチャートであり、４０５は、たとえば、ウェハ時の撮像素子であり、４０６は撮像素子４０５を従来同様に任意の位置、すなわち、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動させるためのプローバステージ等の移動テーブルである。なお、ここでは、光源４０１、コンデンサレンズ４０２、および対物レンズ４０４からなる構成を光学手段と呼ぶ。
【００５０】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、素子４０５を移動できない場合でも、移動テーブル４０６による移動によりテストチャート４０３を撮像素子４０５上の任意の位置に照射することができる。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、テストチャート４０３以外の構成を移動できない場合においても、移動テーブル４０６にてテストチャート４０３を移動できるため、テストチャート４０３を撮像素子４０５上の任意の位置に照射することができる。これにより、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５２】
実施の形態４．
図５は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成図である。図５において、５０１はハロゲンランプ等の光源であり、５０２は光源５０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、５０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、５０３は本発明のテストチャートであり、５０５は撮像素子であり、５０６は光源５０１、コンデンサレンズ５０２、および対物レンズ５０４からなる光学手段とテストチャート５０３とをＸ，Ｙ，θ方向に自由に移動させるための移動ケージである。
【００５３】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、素子５０５を移動できない場合でも、移動ケージ５０６の移動によりテストチャート５０３を撮像素子５０５上の任意の位置に照射することができる。
【００５４】
このように、本実施の形態によれば、移動ケージ５０６の移動によりテストチャート５０３を撮像素子５０５上の任意の位置に照射することができるため、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５５】
実施の形態５．
図６は、本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成図である。図６において、６０１はハロゲンランプ等の光源であり、６０２は光源６０１からの放射光を集めるためのコンデンサレンズであり、６０４は撮像素子上に投影されたテストチャートを結像するための対物レンズであり、６０３は本発明のテストチャートであり、６０５は撮像素子であり、６０７はテストチャート６０３を撮像素子６０４に導くための光ファイバ束であり、６０６は光ファイバ束６０７をＸ，Ｙ，θ方向に自由に移動させるための移動テーブルである。
【００５６】
上記のように構成される撮像素子検査装置では、光源６０１からの放射光がコンデンサレンズ６０２で集光され、テストチャート６０３によって色および光強度等の光学的変化を与えられ、対物レンズ６０４および光ファイバー束６０７を介してテストチャート６０３が撮像素子６０５に投影される。このとき、移動テーブル６０６の移動により、撮像素子６０５上の任意の位置および任意の角度でテストチャート６０３が照射される。
【００５７】
このように、本実施の形態によれば、撮像素子６０５を移動できない場合においても、移動テーブル６０６にて光ファイバ束６０７を移動できるため、テストチャート６０３を撮像素子６０５上の任意の位置に照射することができる。これにより、実施の形態１または実施の形態２における検査方法が実現でき、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる。
【００５８】
実施の形態６．
図７は、本発明の撮像素子検査装置にて実行される検査方法の一例を示すフローチャートである。なお、この方法は、先に説明した実施の形態１〜５のいずれか一つの構成を用いて実行される。
【００５９】
まず、撮像素子検査装置では、後述するテストチャート固定撮像素子検査における検査規格、すなわち、検査スペックに関する数値を定めるため、すべての撮像素子に対して、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射する均質かつ高精度な検査を行う（ステップＳＴ１）。ここでの検査は、実施の形態１〜５に記載の検査、すなわち、テストチャート移動撮像素子検査である。
【００６０】
つぎに、撮像素子検査装置では、上記検査の各検査項目、たとえば、出力の平均値，最大値，最小値，標準偏差（ばらつき）等の項目における検査結果を保存する（ステップＳＴ２）。
【００６１】
つぎに、一定位置に固定のテストチャートもしくは素子全面に対する同模様のテストチャートによる、テストチャート固定撮像素子検査のための検査規格を設定する（ステップＳＴ３）。ここで、最初に定める規格は、たとえば、ステップＳＴ１と同様でのものでよい。また、数学的に解があるテストチャートのテスト項目は、予めその最適解を設定しておいてもよい。
【００６２】
つぎに、この検査規格を用いて、すべての撮像素子に対して、前記テストチャート固定撮像素子検査を行い（ステップＳＴ４）、各検査項目の検査結果を保存する（ステップＳＴ５）。
【００６３】
つぎに、撮影素子検査装置では、ステップＳＴ２とステップＳＴ５にて保存された検査結果の比較処理を行う（ステップＳＴ６）。このとき、たとえば、双方の結果が一致する場合、または、その一致度の差による良品あるいは不良品の割合が光学的検査以外のＤＣ検査等の不良率等と比べて許容できる範囲である場合（ステップＳＴ６，ＹＥＳ）には、先にステップＳＴ３にて設定した検査規格を最終的な検査規格と定め、以後の検査においては、この規格によるテストチャート固定撮像素子検査のみを行い、撮像素子の良品または不良品を判断する。
【００６４】
一方、双方の検査結果を比較した結果、その一致度が許容できない範囲である場合（ステップＳＴ６，ＮＯ）には、テストチャート固定撮像素子検査のための検査規格を再設定する（ステップＳＴ７）。なお、この再設定方法は、良品率が下がり過ぎた場合に、各検査項目の検査規格を良品率が上がる方向へ緩め、逆に良品率が上がり過ぎた場合には、各検査項目の検査規格を良品率を下げる方向へきつくする。
【００６５】
その後、再設定した検査規格を用いて、再びステップＳＴ５以降の処理を行うことにより、最終的な検査規格を定め、以後の検査においては、この規格によるテストチャート固定撮像素子検査のみを行い、撮像素子の良品または不良品を判断する。なお、ステップＳＴ１およびＳＴ４において、必要な検査に応じてテストチャートが多数必要な場合には、ターレット等による入れ替えや、カラー検査における各色のフィルタ，色温度補正フィルタ，光量調整のためのＮＤフィルタ，ウェッジフィルタ，遮光板等の組み合わせや、ズーミング等を可能とするレンズ系を加えたりすることによる、多様な検査を行う。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１〜５で示されるテストチャート移動撮像素子検査の結果と極力近い結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる。
【００６７】
実施の形態７．
本実施の形態は、上記実施の形態６におけるテストチャート固定撮像素子検査に代えて、テストチャートを用いない均一光のみによる均一光撮像素子検査を実行する検査方法を示すものである。この場合は、実施の形態６と同様、テストチャート移動撮像素子検査の検査結果と極力近い結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、「画素の受光部に期待された光学的入力が得られない」、ということがなく、すなわち、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる、という効果を奏する。また、同様の場合、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、素子内部で画像処理された出力を利用することにより、各画素の出力だけを用いて良否判断の検査を行う場合よりもさらに精度の高い検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段による移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、テストチャート以外の構成を移動できない場合においても、位置合わせ手段にてテストチャートを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段の移動によりテストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができるため、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７３】
つぎの発明によれば、位置合わせ手段にてケーブルを移動できるため、テストチャートを撮像素子上の任意の位置に照射することができる。これにより、撮像素子の良否判断において均質かつ高精度な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７４】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップを実行することにより、撮像素子を任意の一定量ずらした場合においても、従来のように、出力の不確定分が発生しないため、検査の精度を向上させることができる、という効果を奏する。また、テストチャートが照射された位置に応じた画素からの出力が得られ、任意の位置にテストチャートを照射できることと合わせて、素子上のすべての画素に対して均質な検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７５】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格が設定され、以降の検査では、この状態でテストチャート固定撮像素子検査が行われる。これにより、均質かつ高精度であることを保ちつつ撮像回数を減少させることができ、さらにテストチャートの移動処理を省略できることから、より高速に検査を行うことができる、という効果を奏する。
【００７６】
つぎの発明によれば、移動撮像素子検査ステップの検査結果と極力近い検査結果となる検査規格を設定することにより、均質かつ高精度であることを保持しつつ撮像回数の減少させることができ、さらにテストチャートの省略によるさらなる検査の高速化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 実施の形態１の検査結果を示す図である。
【図３】 実施の形態２の検査結果を示す図である。
【図４】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態３の構成を示す図である。
【図５】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態４の構成を示す図である。
【図６】 本発明にかかる撮像素子検査装置における実施の形態５の構成を示す図である。
【図７】 本発明の撮像素子検査装置にて実行される検査方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】 従来における固体撮像素子検査装置の構成を示す図である。
【図９】 従来の検査方法および従来の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１０１，４０１，５０１，６０１ 光源、１０２，４０２，５０２，６０２ コンデンサレンズ、１０３，４０３，５０３，６０３ テストチャート、１０４，４０４，５０４，６０４ 対物レンズ、１０５，４０５，５０５，６０５ 撮像素子、１０６，４０６，６０６ 移動テーブル、５０６ 移動ケージ、６０７光ファイバ束。
Claims (9)
- 検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートと、
光源および所定のレンズにて構成され、前記テストチャートを前記撮像素子上に投影する光学手段と、
前記投影されたテストチャートを所定の方法で撮像素子上の任意の位置に移動させる位置合わせ手段と、
を備え、
前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする撮像素子検査装置。 - 前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に加え、さらに、前記撮像素子内で実行される画像処理による出力信号を用いて、前記撮像素子の良否を判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子検査装置。
- 前記位置合わせ手段とともに前記撮像素子を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子検査装置。
- 前記位置合わせ手段とともに前記テストチャートを移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子検査装置。
- 前記位置合わせ手段とともに前記テストチャートおよび前記光学手段を移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子検査装置。
- 前記光学手段は、さらに、前記テストチャートを前記撮像素子に導くためのケーブルを備え、前記位置合わせ手段とともに前記ケーブルを移動することにより、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子検査装置。
- 検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップを含み、前記移動撮像素子検査ステップでは、前記投影されたテストチャートの光量、および前記撮像素子の各画素からの出力信号に基づいて、その撮像素子の良否を判定することを特徴とする撮像素子検査方法。
- 検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、
一定位置に固定されたテストチャート、または素子全面に対する同模様のテストチャート、を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う固定撮像素子検査ステップと、
を含み、
前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の検査規格にて固定撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記固定撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、固定撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする撮像素子検査方法。 - 検査対象の撮像素子を構成する各画素よりも小さく、検査項目に応じて任意に変更可能なテストチャートを、前記撮像素子上に投影し、さらに、前記投影されたテストチャートを任意の位置に移動させながら前記撮像素子の検査を行う移動撮像素子検査ステップと、
一定位置に固定された単一光を前記撮像素子上に投影することにより前記撮像素子の検査を行う単一光撮像素子検査ステップと、
を含み、
前記移動撮像素子検査ステップ実行後、その移動撮像素子検査ステップと同一の単一光に関する検査規格にて単一光撮像素子検査ステップを行い、その後、各検査ステップにおける検査結果を比較することにより導き出される最適な検査規格を、前記単一光撮像素子検査ステップの最終的な検査規格として決定し、以降、単一光撮像素子検査ステップのみで、撮像素子の良否を判定することを特徴とする撮像素子検査方法。
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