JP4595576B2 - 固体撮像素子の検査方法、検査用プログラム、及び電子カメラ - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子の検査方法、固体撮像素子の検査用プログラム、及び電子カメラに関する。特に本発明は、固体撮像素子の検査工程において固定パターンノイズを容易且つ高精度に検出するための技術に関する。

固体撮像素子の検査工程では、感度、飽和信号、色特性等の素子特性を表す項目に加え、画質を表す項目としてＳ／Ｎ比や点欠陥、線欠陥などの欠陥や、シミ、ムラなどの固定パターンノイズを検査する。
感度、飽和信号などは、規定の明るさの均一光を固体撮像素子に照射後に出力される画像信号を測定すれば、定量化しやすく容易に検査できる。点欠陥は、１画素単位の欠陥であるので、閾値レベルを決定すれば容易に検出できる（例えば特許文献１参照）。線欠陥は、縦線欠陥と横線欠陥とに分かれるが、発生方向が列方向または行方向に限定されているので、容易に検出できる。

固定パターンノイズを検出する従来技術としては、特許文献２等が知られている。図１３は、固定パターンノイズを検出する従来技術の一例を示す説明図である。検出方法としてはまず、固体撮像素子に均一光を照射後、固体撮像素子から画像信号を取得する。次に、この画像信号に基づく画像を複数の領域に分割し、各画像領域毎に信号レベルの平均値を算出し、それを閾値レベルと比較することで固定パターンノイズを検出する。

検査された固体撮像素子が完全な良品であれば、全画像領域に亘って信号レベルの平均値が完全に等しくなるはずであるが、固定パターンノイズがある場合、そうはならない。図１３（ａ）は、均一光の照射により得られる一画像を多数の画像領域に分割した模式図を示し、図中の縦横の点線は、各画像領域の境界である。この例では、中央の３つの画像領域において、固定パターンノイズが生じている。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の画像領域Ｐ、Ｐ’間の各画像領域の信号レベルのプロファイルを示し、横軸は、水平方向の位置を示し、縦軸は信号レベルを示す。

固定パターンノイズの発生原因としては、固体撮像素子の最表面層に形成されるカラーフィルタ工程及びマイクロレンズ工程における不均一性や発塵による影響が挙げられる。カラーフィルタ工程としては、まず最初に、半導体基板（ウェハ）上に形成された固体撮像素子の配線層による段差等をなくすための平坦化を行う。その後、カラーフィルタ材を液滴し、回転塗布する。マイクロレンズ工程においては、カラーフィルタの段差を平坦化した後に、マイクロレンズ材を液滴し、回転塗布する。

例えばカラーフィルタ工程では、顔料分散型のカラーレジストをウェハの中央に滴下後、これがウェハ表面で均一に塗布されるように、スピンナーでウェハを高速回転させる。平坦化工程においてウェハの全面が完全に平坦化されるのではなく、特にスクライブライン等では段差が残ったままとなる。この段差の影響により、塗布ムラ、即ち、カラーフィルター材やマイクロレンズ材の膜厚不均一性が生じることになる。

また、回転塗布中に異物が混入して核となり、塗布量が少ない領域が生じることがある。この場合、図１４に示す１チップの固体撮像素子の平面模式図のように、例えば、長軸がウェハ中心に向いた楕円状のムラが発生する。このように、膜厚の不均一性により、固体撮像素子への入射光量が部分的にばらつくことになる。これが固体撮像素子の部分的な感度バラつきとなり、固定パターンノイズを生じさせる。
特開平１１−２３３５８０号公報 特開平５−６０６５０号公報

固定パターンノイズは、発生形状が不定形であり、発生方向も様々であり、正常な画素に対する信号レベルの差が大きいものもあれば、小さいものもある。特に、正常な画素に対する信号レベルの差が小さい固定パターンノイズは、必ずしも容易には検出できない。従って、そのような不規則に発生する固定パターンノイズを容易に検出する技術が要望されていた。

本発明の目的は、固体撮像素子における固定パターンノイズを容易に検出可能な検査方法、及び検査用プログラムを提供することである。
本発明の別の目的は、上記目的に適う検査方法により検出された固定パターンノイズに基づいて、電子カメラの画質を向上する技術を提供することである。

請求項１の固体撮像素子の検査方法は、以下のステップを有することを特徴とする。それらのステップは、検査用の照明光の照射によって固体撮像素子が生成した画像信号を取得するステップと、その取得した画像信号が示す画像である全体画像を用い、全体画像に対する複数の部分画像をそれぞれ同じ画像サイズで生成する抽出ステップと、少なくともいずれかの部分画像に対し、画像サイズが変わらないように、上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す反転ステップと、反転ステップの後、複数の部分画像を合成し、部分画像と同じ画像サイズの基準画像を生成するステップと、複数の部分画像に対し、基準画像との差分に相当する検査画像をそれぞれ生成するステップと、予め登録されたパターンと検査画像とのパターンマッチングを行うことにより、固体撮像素子が良品か否かを判定する判定ステップとである。

請求項２の発明は、請求項１の固体撮像素子の検査方法において、「全ての部分画像を重ねた場合に、部分画像の一部の画像領域であって全体画像の中心に最も近い画像領域の位置が揃うように、反転ステップでは上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す」ことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の固体撮像素子の検査方法において、「抽出ステップでは、各々の部分画像の外周の一部が全体画像の外周の一部となるように、且つ、各々の部分画像に対し、全体画像の中心に対し点対称の位置にある部分画像が存在するように、偶数個の部分画像を生成する」ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の固体撮像素子の検査方法において、「抽出ステップでは、全体画像の中心が各々の部分画像の隅になるように、全体画像を４分割することで４つの部分画像を生成する」ことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１の固体撮像素子の検査方法において、「チップのウエハ上での位置情報に応じた部分画像の生成およびパターンマッチングを行う」ことを特徴とする。
請求項６の発明は、固体撮像素子が良品か否かを判定するために、以下のステップをコンピュータに実行させるための検査用プログラムである。それらのステップは、検査用の照明光の照射によって固体撮像素子が生成した画像信号を取得するステップと、取得した画像信号が示す画像である全体画像を用い、全体画像に対する複数の部分画像をそれぞれ同じ画像サイズで生成する抽出ステップと、少なくともいずれかの部分画像に対し、画像サイズが変わらないように、上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す反転ステップと、反転ステップの後、複数の部分画像を合成し、部分画像と同じ画像サイズの基準画像を生成するステップと、複数の部分画像に対し、基準画像との差分に相当する検査画像をそれぞれ生成するステップと、予め登録されたパターンと検査画像とのパターンマッチングを行うことにより、固体撮像素子が良品か否かを判定する判定ステップとである。

請求項７の発明は、固体撮像素子と、固体撮像素子から出力される画像信号に基づいて画像データを生成する信号処理部と、画像データに画像処理を施す画像処理部とを備えた電子カメラである。本請求項の発明は、「画像処理部による前記画像処理が、請求項１〜請求項５の固体撮像素子の検査方法によって固体撮像素子に対し生成された検査画像から推定される固定パターンノイズを、低減する処理であること」を特徴とする。

本発明では、固体撮像素子に対する検査用の照明光の照射によって得られる画像に対し、複数の部分画像をそれぞれ同じ画像サイズで生成後、画像サイズが変わらないように、これら部分画像を反転或いは回転する。そして、反転或いは回転後の部分画像を合成して基準画像を生成後、複数の部分画像に対し、基準画像との差分に相当する検査画像をそれぞれ生成する。ここで仮に固定パターンノイズが全くないとすれば、複数の部分画像を平均化して基準画像を生成する場合、基準画像は均一な画像となり、検査画像はどれも均一に黒レベルとなる。即ち、検査画像では、正常な画素が殆ど黒レベルとなり、ノイズの部分だけ信号レベルが大きく異なるものとなる。従って、検査画像を用いれば、固定パターンノイズを容易に検出できる。

＜本発明の原理説明＞
以下、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の原理を説明する。
図１は、複数（この例では９８個）の固体撮像素子のチップ１０が形成された半導体のウェハ１２の平面模式図である。図に示すように、ウェハ１２の表面では、ストリート１４（ダイシング用の溝）により各チップ１０が格子状に区画されている。図中、両端が矢印の線は、ウェハの中心を通る仮想の線であり、一部のチップ１０とウェハ１２の中心との位置関係を示すために記載した。また、点線で示した４つの楕円の領域や、Ｅ、Ｆの符号を付した部分については後述する。ストリート１４は、ウェハ１２の表面において大きな段差になる。従って、回転塗布の際、各チップ１０におけるウェハ１２の中心に最も近い隅を起点として、放射状の塗布ムラが生じることがある。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、放射状の塗布ムラの一例を示す説明図であり、それぞれ、図１においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を付したチップ１０に着目した平面模式図である。なお、以下の説明では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの位置のチップ１０をそれぞれ、チップ１０Ａ、チップ１０Ｂ、チップ１０Ｃ、チップ１０Ｄと記載する。チップ１０Ａ、１０Ｃはウェハ１２の中心に対して互いに点対称な位置にあり、チップ１０Ｂ、１０Ｄもウェハ１２の中心に対して互いに点対称な位置にある。

また、図２において、各チップ１０Ａ〜１０Ｄの四隅のいずれかに付した丸印は、位置関係を示すために便宜上記載したものであり、図１においてチップ１０Ａ〜１０Ｄの四隅のいずれかに付した丸印に対応する。図２に示すように、各チップ１０Ａ〜１０Ｄは、点線で示す画素領域２０と、複数のパッド２２とを有する。図２（ａ）に示すように、チップ１０Ａでは、その右下の隅を起点として、画素領域２０の右下側に塗布ムラが生じており、この塗布ムラが固定パターンノイズを生じさせる。また、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、チップ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄではそれぞれ、左下側、左上側、右上側に塗布ムラが生じており、これらが固定パターンノイズを生じさせる。

従って、チップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄではそれぞれ、画像における異なる位置に固定パターンノイズが生じる。図２ではウェハ１２の外周側にあるチップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄについて示したが、例えば図１におけるＥ、Ｆの符号を付したチップ１０のように、もう少しウェハ１２の中心側では、チップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄとは異なる位置に、異なる形状の固定パターンノイズが生じると考えられる。

回転塗布に起因する固定パターンノイズが画像におけるどの位置にどのような形状で生じるかは、各チップ１０毎に異なり、ウェハ１２のどの位置に面付けされているかに依存すると考えられる。従って、１枚のウェハ１２に面付けされた全てのチップ１０を個別に検査すれば、固定パターンノイズが生じる画素領域の位置、及びノイズの形状は、１枚のウェハ１２におけるチップ１０の数だけのパターンが存在することになる。このパターンの多様性が、固定パターンノイズを容易且つ効率的に検出することを困難にしていた。

しかし、発生原因が回転塗布に起因する固定パターンノイズは、１枚のウェハ１２全体で見れば、ウェハ１２の中心に対して点対称に発生すると考えられる。具体的には、図２において、各チップ１０Ａ〜１０Ｄにおける塗布ムラは、ウェハ１２の中心に最も近い隅と、チップ中央との間の領域に主に生じており、ウェハ１２の中心に最も近い隅から放射状にチップ中央まで生じているという点で共通である。

この共通性、及び元のウェハ１２における点対称性に着眼した本発明者は、簡単な画像処理を検査用の画像に施すことで、チップ１０毎に見ればランダムに生じている固定パターンノイズを、共通且つ単純なパターンに変換する方法を捻出した。具体的にはまず、均一な照明光により固体撮像素子のチップ１０から得られる画像（全体画像）に対し、画像サイズがそれぞれ同じである複数の部分画像を生成後、各部分画像に反転または回転を施す。ここでの「画像サイズがそれぞれ同じ」とは、全ての部分画像同士で比較して、画像の外縁の形状が同じであり、画像が例えば長方形ならば、水平方向の画素数及び垂直方向の画素数が同じであるという意味である。

このとき施す反転または回転では、各部分画像を重ねた場合に、各部分画像における「全体画像の中心に最も近い画像領域」を所定位置に揃えることが望ましい。この処理を容易にするためには、各々の部分画像の外周の一部が全体画像の外周の一部となるように、且つ、各々の部分画像に対し、全体画像の中心に対し点対称の位置にある部分画像が存在するように、偶数個の部分画像を生成することが好ましい。

図３、図４、図５、図６は、上述の画像処理の一例を示す説明図であり、それぞれ、チップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに対する画像処理を示す。図３〜図６において、最も上側に示した図（ａ）はそれぞれ、チップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの平面模式図であり、長方形状である画素領域２０の四隅に丸印を付し、画素領域２０の中心に三角印を付したものである。

以下、図３を用いて、チップ１０Ａに対する画像処理から説明する。まず、均一な照明光によりチップ１０Ａから得られる画像（画素領域２０の全画素の画像信号に対応する画像であり、以下、全体画像ＡＷという）を、縦横に均等に４分割する。これにより、全体画像ＡＷの左上、右上、左下、右下の領域に対して生成される部分画像をそれぞれ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と記載する。図３（ｂ）は、全体画像ＡＷの中心の三角印、及び四隅の丸印を付して、部分画像Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４をそれぞれ示したものである。

次に、反転または回転により、各部分画像Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４における、全体画像ＡＷの中心に対応する隅を所定位置（この例では画像の右下）に揃える。具体的には、部分画像Ａ２には左右反転、部分画像Ａ３には上下反転、部分画像Ａ４には１８０°回転（左右反転及び上下反転）の処理を施す。以上の処理後の部分画像Ａ２、Ａ３、Ａ４をそれぞれ、部分画像Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’と記載する。部分画像Ａ１は、全体画像ＡＷの中心に対応する隅が画像の右下に位置するので、そのままでよい。図３（ｃ）は、以上の処理により生成される部分画像Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’、及び部分画像Ａ１を示す。なお、本明細書では以下、部分画像に対して施す上下反転、左右反転、所定角度回転の処理を総称して、「反転処理」と記載する。反転処理は、請求項記載の反転ステップに対応し、回転も含む概念とする。

次に、部分画像Ａ１、Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’を平均化し（或いは加算し）、これにより生成される画像を基準画像Ａ５とする。基準画像Ａ５の画像サイズは部分画像Ａ１〜Ａ４と同じである。先の手順において部分画像Ａ１〜Ａ４を生成するときに、画像サイズをそれぞれ同じにする理由は、画像サイズが異なると、これらを平均化または加算できないからである。図３（ｄ）は、基準画像Ａ５を示す。

チップ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに対しても、上述と同じ処理により基準画像を生成する。具体的には、チップ１０Ｂに対しては、均一な照明光の照射により得られる画像（以下、全体画像ＢＷという）を均等に４分割し、図４（ｂ）に示すように部分画像Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を生成する。次に、部分画像Ｂ２は左右反転して部分画像Ｂ２’とし、部分画像Ｂ３は上下反転して部分画像Ｂ３’とし、部分画像Ｂ４は１８０°回転して部分画像Ｂ４’とする。次に、部分画像Ｂ１、Ｂ２’、Ｂ３’、Ｂ４’を平均化し、図４（ｄ）に示すように基準画像Ｂ５を生成する。

チップ１０Ｃに対しては、均一な照明光の照射により得られる画像（以下、全体画像ＣＷという）を均等に４分割し、図５（ｂ）に示すように部分画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を生成する。次に、図５（ｃ）に示すように、部分画像Ｃ２は左右反転して部分画像Ｃ２’とし、部分画像Ｃ３は上下反転して部分画像Ｃ３’とし、部分画像Ｃ４は１８０°回転して部分画像Ｃ４’とする。次に、部分画像Ｃ１、Ｃ２’、Ｃ３’、Ｃ４’を平均化し、図５（ｄ）に示すように基準画像Ｃ５を生成する。

チップ１０Ｄに対しては、均一な照明光の照射により得られる画像（以下、全体画像ＤＷという）を均等に４分割し、図６（ｂ）に示すように部分画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を生成する。次に、図６（ｃ）に示すように、部分画像Ｄ２は左右反転して部分画像Ｄ２’とし、部分画像Ｄ３は上下反転して部分画像Ｄ３’とし、部分画像Ｄ４は１８０°回転して部分画像Ｄ４’とする。次に、部分画像Ｄ１、Ｄ２’、Ｄ３’、Ｄ４’を平均化し、図６（ｄ）に示すように基準画像Ｄ５を生成する。

以上のように、固定パターンノイズの表れ方が互いに異なる各チップ１０Ａ〜１０Ｄに対し共通の処理を施すことで、それぞれに固有の基準画像Ａ５、Ｂ５、Ｄ５、Ｄ５を生成する。基準画像Ａ５、Ｂ５、Ｄ５、Ｄ５を比較すれば明らかなように、どれも、同じ画像パターンとなっている。即ち、以上のように対称性に基づいた共通の処理を各チップ１０に施すことで、チップ１０毎に見ればランダムに生じている固定パターンノイズを、共通且つ単純なパターンに変換できることを本発明者は解明した。

なお、ここでの共通性は、ウェハ１２内の全てのチップ１０に対し共通という意味ではなく、ウェハ１２内でのチップ１０の位置によって、何個かのチップ１０では、基準画像において同じパターンのノイズに変換できるという意味である。少なくともウェハ１２の中心に対し対称な位置関係にあるチップ１０同士では、基準画像において同じ固定パターンノイズになると考えられる。

また、元の全体画像ＡＷ、ＢＷ、ＣＷ、ＤＷでは画像の一部にのみ表れている固定パターンノイズが、基準画像Ａ５、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５では画像全体に拡大（この例では４倍に拡大）されている。従って、このようにして生成される基準画像に基づけば、従来よりも固定パターンノイズの検出が容易になる。以上が本発明の原理説明であり、以下、実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、固体撮像素子の検査方法として本発明を具体化したものであり、図３〜図６で説明した例のように、均一光の照射により得られる全体画像を均等に４分割して４つの部分画像を生成後、基準画像を生成する。ここで、４つの部分画像を平均化した基準画像では、固定パターンノイズが表れている画素の信号レベルと、正常な画素の信号レベルとの差（即ち、ノイズの強さ）は、４分の１に小さくなる。従って、ノイズを検出する前の処理として、ノイズを強調することが望ましい。そこで第１の実施形態では、固体撮像素子のチップ１０が良品か否かの判定は、基準画像よりもノイズが強調されている検査画像を生成後、検査画像に基づいて行う。

図７は、検査画像の説明図である。第１の実施形態では、各チップ１０に対し、４つの検査画像を生成する。具体的には、４つの部分画像の内の反転処理が行われる３つについては、反転処理後の各部分画像と、基準画像との差分画像を検査画像とする。４つの部分画像の内の反転処理が行われない１つは、その部分画像と、基準画像との差分画像を検査画像とする。

例えばチップ１０Ａに対する検査画像は、図７（ａ）のようになる。図７（ａ）において、検査画像Ａ１−Ａ５は、部分画像Ａ１の各画素の信号レベルから、基準画像Ａ５における各画素の信号レベルを差し引いたものである。また、検査画像Ａ２’−Ａ５、Ａ３’−Ａ５、Ａ４’−Ａ５はそれぞれ、部分画像Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’における各画素の信号レベルから、基準画像Ａ５における各画素の信号レベルを差し引いたものである。

他のチップ１０に対しても、上述と同様に検査画像を生成する。図７（ｂ）は、チップ１０Ｂに対する検査画像Ｂ１−Ｂ５、Ｂ２’−Ｂ５、Ｂ３’−Ｂ５、Ｂ４’−Ｂ５を示す。図７（ｃ）は、チップ１０Ｃに対する検査画像Ｃ１−Ｃ５、Ｃ２’−Ｃ５、Ｃ３’−Ｃ５、Ｃ４’−Ｃ５を示す。図７（ｄ）は、チップ１０Ｄに対する検査画像Ｄ１−Ｄ５、Ｄ２’−Ｄ５、Ｄ３’−Ｄ５、Ｄ４’−Ｄ５を示す。

検査画像は、反転処理後の部分画像、或いは、反転処理が行われない部分画像と、基準画像との差分であるので、正常な画素が黒レベルとなり、ノイズの部分だけ信号レベルが大きく異なるものとなる。従って、検査画像では、ノイズ成分だけを抽出することになる。この結果、正常な画素が検査用の照明光による所定の輝度レベルを表す場合よりも、本発明では正常な画像領域またはノイズ成分を容易に判定できる。

図８は、第１の実施形態における固体撮像素子の検査方法を示す流れ図である。ここで用いる検査装置（図示せず）には、以下のステップＳ１〜Ｓ７の処理をコード化したプログラム（請求項６に対応）がインストールされている。以下、図に示すステップ番号に従って、検査工程の流れを説明する。
ステップＳ１では、複数の固体撮像素子のチップ１０をウェハ１２の状態で検査装置のステージに載置後、未検査の１チップを選択し、検査装置のプローブ針をそのチップ１０のパッドに当接する。次に、例えば検査室内を暗くして各画素内の電荷を排出後、均一な照明光をチップ１０に照射する等の公知の手法により、検査用の画像信号を固体撮像素子のチップ１０に生成させ、検査装置はこの画像信号（全体画像の画像信号）を取得する。

次に、ステップＳ２では、全体画像を均等に４分割し、４つの部分画像の画像データを生成する（請求項記載の抽出ステップに対応）。
次に、ステップＳ３では、反転処理により、４つの部分画像における、全体画像の中心に対応する隅を所定位置（例えば画像の右下）に揃える。ここでの反転処理は、本発明の原理として図３〜図６を用いて先に説明済みなので、説明を省略する。

次に、ステップＳ４では、４つの部分画像を平均化し、基準画像を生成する。
次に、ステップＳ５では、反転処理後の３つの部分画像と基準画像との差分、及び、反転処理が行われない部分画像と基準画像との差分により、４つの検査画像を生成する（前述の図７参照）。
次に、ステップＳ６では、検査画像に基づいて、そのチップ１０が良品か否かを判定する。ここで仮に、あるチップ１０において固定パターンノイズが全くないとすれば、そのチップ１０に対する基準画像は均一な画像であり、４つの検査画像はどれも、均一に黒レベルとなるはずである。従って、例えば検査画像を複数の画像領域に分割し、各画像領域毎に信号レベルの平均値を算出し、それを閾値レベルと比較することで固定パターンノイズを検出する。そして例えば、４つの検査画像のどれに対しても、固定パターンノイズ有りと判定される画像領域が所定数未満の場合のみ、良品と判定し、それ以外の場合、良品ではないと判定する。なお、良品ではない場合、例えばウェハ１２上において、そのチップ１０に対し印を付けてもよい（本実施形態では、発塵対策のため印を付けない）。

次に、ステップＳ７では、ウェハ１２において未検査のチップ１０があるか否かを判定し、なければ、そのウェハ１２に対する検査を終了する。未検査のチップ１０があれば、ステップＳ１に戻り、未検査のチップ１０に対する検査を行う。以上が検査工程の説明である。
このように第１の実施形態では、均一光の照射により得られる全体画像を４分割し、部分画像に反転処理を施してから、各チップ１０に固有の基準画像を生成する。これにより、元の全体画像では一部にのみ生じている固定パターンノイズを、検査画像において４倍に拡大するので、固定パターンノイズの有無を判定しやすい。

また、検査画像は、正常な画素が殆ど黒レベルとなり、ノイズの部分だけ信号レベルが大きく異なるものとなる。従って、固定パターンノイズが表れている画像領域と、正常な画像領域とを閾値で容易に識別できる。即ち、固定パターンノイズの検出の精度を向上できる。この結果、ウェハ段階で選別を行い、良品ではないチップ１０を実装工程に送らないことで、製造コストを低減できる。さらに、検査画像は、その画素数が全体画像の４分の１に縮小されているので、検査時間短縮の効果も得られる。

なお、固体撮像素子の要部となる不純物拡散領域を形成するイオン注入工程では、イオンビームの走査ムラや、走査時におけるイオンビーム径の若干のバラつき等により、注入される不純物の濃度ムラが生じることがある。この注入ムラは、固体撮像素子の感度ムラとなって固定パターンノイズを生じさせ、画質を劣化させる。注入ムラによる固定パターンノイズには、１枚のウェハの全てのチップに対し類似のノイズが生じる場合と、ウェハ全体で見れば規則的なパターンになるが、チップ毎に見れば複雑なパターンがチップの数だけ存在する場合とがある。第１の実施形態によれば、多種の画像処理フィルタを用いたり、想定しうるだけのパターンマッチングを行う等の複雑な従来手法によらずとも、注入ムラによる固定パターンノイズを容易且つ確実に検出できる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態も、第１の実施形態と同様に、固体撮像素子の検査方法として本発明を具体化したものである。第１の実施形態では全体画像の全領域を検査に用いるが、画像内の特定領域に固定パターンノイズが発生すると予め分かっている場合、その特定領域のみに着目して検査してもよい。そのように特定領域のみを検査に用いるのが第２の実施形態である。なお、第２の実施形態の固体撮像素子の検査工程の流れは、部分画像の生成方法の違いを除いて第１の実施形態と同様なので、流れ図を省略する。

図９は、第２の実施形態における部分画像及び基準画像の生成方法を示す説明図である。以下、図９を用いて、第２の実施形態の固体撮像素子の検査方法を説明する。なお、図９（ａ）は、チップ１０Ａの平面図であり、画素領域２０の四隅に丸印を付し、画素領域２０の中心に三角印を付したものである。第２の実施形態では一例として、部分画像の生成のため、全体画像を縦３×横３の９領域に均等に分割する。

ここでは各チップ１０の四隅のいずれかの近辺に固定パターンノイズが生じることを想定し、前記９領域の内から、全体画像ＡＷの四隅に対応する領域を選択し、部分画像ＸＡ１、ＸＡ３、ＸＡ７、ＸＡ９を生成する。図９（ｂ）に、全体画像ＡＷの四隅に対応する部分の丸印を付して、部分画像ＸＡ１、ＸＡ３、ＸＡ７、ＸＡ９を示す。なお、この後の反転処理を分かりやすくするため、図９（ｂ）では各部分画像ＸＡ１、ＸＡ３、ＸＡ７、ＸＡ９に対し、全体画像ＡＷの中心に最も近い領域に四角印を付してある（図９（ａ）も同様）。

次に、反転処理を行い、各部分画像ＸＡ１、ＸＡ３、ＸＡ７、ＸＡ９における、全体画像ＡＷの中心に最も近い画像領域を所定位置（この例では画像の右下）に揃える。具体的には、部分画像ＸＡ３は左右反転して部分画像ＸＡ３’とし、部分画像ＸＡ７は上下反転して部分画像ＸＡ７’とし、部分画像ＸＡ９は１８０°回転して部分画像ＸＡ９’とする。部分画像ＸＡ１は、全体画像ＡＷの中心に最も近い領域が画像の右下に位置するので、そのままでよい。図９（ｃ）は、これら部分画像ＸＡ３’、ＸＡ７’、ＸＡ９’、及び部分画像ＸＡ１を示す。

反転処理の後は、これら部分画像ＸＡ１、ＸＡ３’、ＸＡ７’、ＸＡ９’を平均化することにより、図９（ｄ）に示すように、基準画像ＸＡ１０を生成する。この後は、各部分画像ＸＡ１、ＸＡ３’、ＸＡ７’、ＸＡ９’と、基準画像ＸＡ１０との差分により、４つの検査画像ＸＡ１−ＸＡ１０、ＸＡ３’−ＸＡ１０、ＸＡ７’−ＸＡ１０、ＸＡ９’−ＸＡ１０（図示せず）を生成する。そして、４つの検査画像を用いて、第１の実施形態と同様に良品か否かを判定する。

以上が第２の実施形態の固体撮像素子の検査方法の説明であり、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２の実施形態では、処理に用いる画像のデータ量が少ないので、短時間で検査できる。なお、全体画像を縦３×横３ではなく、さらに多数に均等分割し、全体画像の四隅に対応する４つの部分画像を用いてもよい。その場合、処理に用いる画像のデータ量がさらに少なくなり、より短時間で検査できる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態も、第１及び第２の実施形態と同様に、固体撮像素子の検査方法として本発明を具体化したものである。第２の実施形態では全体画像の四隅の領域に着目したが、第３の実施形態では、全体画像の１辺の中央部に着目する。また、検査に用いる各部分画像は、第１の実施形態では全体画像において互いに隣接し、第２の実施形態では全体画像において離れているが、全体画像において重なっていてもよい。第３の実施形態ではそのように重なる例を述べる。なお、第３の実施形態の固体撮像素子の検査工程の流れは、部分画像の生成方法の違いを除いて第１の実施形態と同様なので、流れ図を省略する。

図１０は、第３の実施形態における部分画像及び基準画像の生成方法を示す説明図である。以下、図１０を用いて、第３の実施形態の固体撮像素子の検査方法を説明する。なお、図１０（ａ）は、チップ１０Ａの平面図であり、画素領域２０の４辺の中央に星印を付したものである。図１０（ａ）の画素領域２０内で点線の四角で示した４領域は、第３の実施形態の部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４となる領域である。

部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４は、どれも正方形であり、どれも全体画像ＡＷの外周の一部を１辺とする。全体画像ＡＷの４辺の中心はそれぞれ、部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４における１辺の中心に一致する。また、部分画像ＹＡ１、ＹＡ３は互いに隣接する。部分画像ＹＡ２の一部は、部分画像ＹＡ１の一部、及び部分画像ＹＡ３の一部に重なり、部分画像ＹＡ４の一部は、部分画像ＹＡ１の一部、及び部分画像ＹＡ３の一部に重なる。従って、部分画像ＹＡ１、ＹＡ３が全体画像の中心に対し互いに点対称な位置関係となり、部分画像ＹＡ２、ＹＡ４が全体画像の中心に対し互いに点対称な位置関係となる。図１０（ｂ）は、全体画像の４辺の各中央部に対応する星印を付して、部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４を示す。なお、図１０（ｂ）において、各部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４における星印が付された辺の反対側の辺の中央には、反転処理後と比較した位置関係を分かり易くするため、四角印を付した。

そして、４つの部分画像を生成後は、反転処理を行い、各部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４における、全体画像の中心に最も近い画像領域を所定位置（この例では画像の上端中央）に揃える。具体的には、部分画像ＹＡ２は反時計回りに９０°回転して部分画像ＹＡ２’とし、部分画像ＹＡ３は上下反転して部分画像ＹＡ３’とし、部分画像ＹＡ４は時計回りに（右に）９０°回転して部分画像ＹＡ４’とする。部分画像ＹＡ１には、反転処理を行わない。図１０（ｃ）は、これら部分画像ＹＡ２’、ＹＡ３’、ＹＡ４’、及び部分画像ＹＡ１を示す。

反転処理の後は、これら部分画像ＹＡ１、ＹＡ２’、ＹＡ３’、ＹＡ４’を平均化することにより、図１０（ｄ）に示すように基準画像ＹＡ５を生成する。この後は、各部分画像ＹＡ１、ＹＡ２’、ＹＡ３’、ＹＡ４’と、基準画像ＹＡ５との差分により、４つの検査画像ＹＡ１−ＹＡ５、ＹＡ２’−ＹＡ５、ＹＡ３’−ＹＡ５、ＹＡ４’−ＹＡ５（図示せず）を生成する。そして、これら４つの検査画像を用いて、第１の実施形態と同様に良品か否かを判定する。

以上が第３の実施形態の固体撮像素子の検査方法の説明であり、第３の実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第３の実施形態では、各部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４が互いに隣接または重なる例を述べたが、これら４つを縮小し、離れるようにしてもよい。その場合、各部分画像ＹＡ１、ＹＡ２、ＹＡ３、ＹＡ４のどれもが全体画像ＡＷの外周の一部を１辺とし、且つ、正方形の形状が維持されるようにする縮小することが望ましい。

以下、第１〜第３の実施形態の補足事項を説明する。
第１〜第３の実施形態では、図８のステップＳ４において、全ての部分画像を平均化して基準画像を生成する例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、各部分画像を加算して、部分画像と同じサイズの基準画像を生成してもよい。
早期に良品のみを選別することが望ましいので、固体撮像素子の検査は第１〜第３の実施形態のようにウェハ１２の状態で行うことが望ましいが、ダイシング後や、固体撮像素子として実装後に検査してもよい。

固定パターンノイズが生じている可能性が低い画像領域を用いずに効率的に検査するという点で、第２の実施形態の手法は、４隅のいずれかから放射状に塗布ムラが生じ易いチップ１０に有効であり、ウェハ１２の中心側よりもむしろ外周側のチップ１０に対し有効と考えられる。以下に理由を説明する。図１の配置では、各チップ１０の外周においてウェハ中心との距離が最短となる箇所は、４隅のいずれかになるが、ウェハ１２の外周側のチップ（１０Ａ等）では、特にその傾向が強い。即ち、チップ１０を長方形に見たてた場合、ウェハ中心に最も近い隅は、各辺の中央部と比較して、ウェハ中心との距離がかなり短い。従って、４隅のいずれかから放射状に塗布ムラが生じる確率が高いチップ１０は、ウェハ１２の外周側のチップ１０と考えられる。

反対に第３の実施形態の手法は、全体画像の１辺の中央でノイズが生じているチップ１０に有効であるので、ウェハ１２の外周側よりもむしろ、図１における４つの点線の楕円内の領域のように中心側のチップ１０に対し有効と考えられる。これは、ウェハ中心に滴下された直後のレジストが、スピンナーによる高速回転の前において多少の拡がりを有することを考慮すれば、隅と、各辺の中央部とで、滴下直後のレジストとの距離があまり変わらないからである。そして、ウェハ１２上での位置から固定パターンノイズの表れ方を予測することで、ウェハ１２上での位置毎に個別のパターンを予め登録し、登録したパターンとのパターンマッチングを行うことで固定パターンノイズを検出してもよい。

図１１は、ウェハ１２上での位置情報を考慮して固体撮像素子の検査を行う場合の流れ図である。ここで用いる検査装置（図示せず）には、以下のステップＳ２１〜Ｓ２８の処理をコード化したプログラムがインストールされている。以下、図に示すステップ番号に従って、検査工程の流れを説明する。
ステップＳ２１では、第１の実施形態のステップＳ１と同様に、検査装置により全体画像の画像信号を取得する。

次に、ステップＳ２２では、全体画像を取得したチップ１０が、ウェハ１２におけるどの位置にあるかの位置情報を取得する。位置情報は例えば、オリエンテーションフラット或いはウェハ中心を基準としたＸＹ座標で表せばよい。
次に、ステップＳ２３では、ウェハ１２上での位置に応じた（予め登録してある）方法により、全体画像から複数の部分画像を生成する。例えば図１のチップ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのようにウェハ１２の外周近辺のチップ１０に対しては、第２の実施形態と同様に部分画像を生成する（第１の実施形態の手法でもよい）。また、例えば図１において４つの点線の楕円内に含まれる位置のチップ１０のようにウェハ１２の中央に近いものに対しては、第３の実施形態と同様のパターンで部分画像を生成する。

次に、ステップＳ２４では、反転処理を行い、ステップＳ２３で生成した各部分画像における、全体画像の中心に最も近い画像領域を所定位置に揃える。
次に、ステップＳ２５では、ステップＳ２４の処理後の各部分画像を平均化し、基準画像を生成する。
次に、ステップＳ２６では、反転処理後の各部分画像（反転処理がされないものは、その部分画像）と、基準画像との差分により、各部分画像に対し検査画像を生成する。

次に、ステップＳ２７では、ウェハ１２上での位置に応じた（予め登録してある）パターンマッチングを検査画像に施して、固定パターンノイズの表れ方や程度を検出し、そのチップ１０が良品か否かを判定する。
次に、ステップＳ２８では、ウェハ１２において未検査のチップ１０があるか否かを判定し、なければ、そのウェハ１２に対する検査を終了する。未検査のチップ１０があれば、ステップＳ１に戻り、未検査のチップ１０に対する検査を行う。以上が図１１の検査工程の流れの説明である。このようにウェハ１２上でのチップ１０の位置に応じて部分画像及び生成方法、検査画像に対するパターンマッチングの手法を変えれば、検査精度は向上する。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、本発明を電子カメラに適用したものである。具体的には、上述の検査方法により固体撮像素子のチップに対し検査画像を生成後、その検査画像に基づいて、その固体撮像素子に固有の固定パターンノイズを消去する画像処理プログラムを生成し、その画像処理プログラム及び固体撮像素子を電子カメラに搭載する。

固体撮像素子は、ここでは一例として、３原色のカラーフィルタアレイを有するものとする。検査工程では例えば、ウェハの状態で均一な白色光を固体撮像素子１２０のチップに照射して、３原色に対してそれぞれ全体画像を生成することが望ましい。即ち、赤色成分の光を選択的に受光する画素の画像信号に基づいた全体画像を生成し、緑色成分、青色成分についても同様にする。そして、３原色に対してそれぞれ、部分画像、基準画像、及び検査画像を生成後、検査画像に基づいて、その固体撮像素子に固有の固定パターンノイズを消去する画像処理プログラムを作成する。

図１２は、第４の実施形態における電子カメラ１０８のブロック図である。図に示すように、電子カメラ１０８は、撮影レンズ１１２と、シャッタ１１６と、固体撮像素子１２０と、アナログ信号処理部１２４と、Ａ／Ｄ変換部１２８と、タイミングジェネレータ１３２と、シャッタ駆動部１３６と、焦点制御部１４０と、操作部１４４と、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）１４８と、システムバス１５２と、画像処理部１５６と、メモリ１６０と、記録読み出し部１６４と、交換可能な記録媒体１６８と、モニタ制御部１８４と、液晶モニタ１８８とを有する。

焦点制御部１４０は、ＭＰＵ１４８の指令に従って、撮影レンズ１１２のピント位置を調節する。シャッタ制御部１３６は、ＭＰＵ１４８の指令に従って、シャッタ１１６の先幕及び後幕の走行を制御する。タイミングジェネレータ１３２は、ＭＰＵ１４８の指令に従って、固体撮像素子１２０を駆動する。固体撮像素子１２０は、受光量に応じた信号電荷を蓄積し、アナログの画像信号を出力する。アナログ信号処理部１２４は、固体撮像素子１２０からの画像信号にクランプ処理、感度補正処理、Ａ／Ｄ変換等を施し、デジタルの画像データを生成する。

画像処理部１５６は、ＭＰＵ１４８の指令に従って画像データに画像処理を施す。メモリ１６０は、所定のフォーマットへのデータ変換や加工が行われる前の画像データ等を一時的に記憶する。ＭＰＵ１４８は、システムバス１５２を介して電子カメラ１０８のシステム制御を行う。操作部１４４は、露出条件の設定用釦群や、レリーズ釦等を有する。なお、請求項記載の信号処理部は、アナログ信号処理部１２４、Ａ／Ｄ変換部１２８、タイミングジェネレータ１３２、及びこれらを制御して画像データを生成させるＭＰＵ１４８の機能に対応する。

第４の実施形態の電子カメラ１０８の主な特徴は、固定パターンノイズを消去する前述の画像処理プログラムがＭＰＵ１４８に搭載されていることであり、他の構成は従来の電子カメラと同様である。この画像処理プログラムは、固体撮像素子１２０に合わせて作成されるものであるので、画質は向上する。本実施形態のように、検査画像に基づいてその固体撮像素子に合わせて固定パターンノイズを消去するプログラムを作成し、それを電子カメラにインストールすれば、今までは良品の基準以下であった固体撮像素子を電子カメラに使用しても、十分な高画質が得られる。その場合、製造の歩留まりが向上する。

以上詳述したように本発明は、固体撮像素子の検査方法、固体撮像素子の検査用プログラム、及び電子カメラにおいて大いに利用可能である。

複数の固体撮像素子のチップが形成された半導体のウェハの平面模式図である。 放射状の塗布ムラの一例を示す説明図であり、図１においてＡ、Ｂ、Ｄ、Ｄの符号を付した４つのチップに着目した平面模式図である。 本発明の原理である画像処理の一例を示す説明図であり、チップ１０Ａに対応する。 本発明の原理である画像処理の一例を示す説明図であり、チップ１０Ｂに対応する。 本発明の原理である画像処理の一例を示す説明図であり、チップ１０Ｄに対応する。 本発明の原理である画像処理の一例を示す説明図であり、チップ１０Ｄに対応する。 固体撮像素子が良否か否かを判定するために用いる検査画像の説明図である。 第１の実施形態の固体撮像素子の検査方法の流れ図である。 第２の実施形態における部分画像及び基準画像の生成方法を示す説明図である。 第３の実施形態における、部分画像及び基準画像の生成方法を示す説明図である。 ウェハ上での位置情報を考慮して固体撮像素子の検査を行う場合の流れ図である。 第４の実施形態における電子カメラの概略構成を示すブロック図である。 固定パターンノイズを検出する従来技術の一例を示す説明図である。 回転塗布中に異物が混入して核となり、塗布量が薄い領域が生じるために発生する固定パターンノイズの一例を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｄ チップ
１２ ウェハ
１４ ストリート
２０ 画素領域
２２ パッド
１０８ 電子カメラ
１１２ 撮影レンズ
１１６ シャッタ
１２０ 固体撮像素子
１２４ アナログ信号処理部
１２８ Ａ／Ｄ変換部
１３２ タイミングジェネレータ
１３６ シャッタ駆動部
１４０ 焦点制御部
１４４ 操作部
１４８ ＭＰＵ
１５２ システムバス
１５６ 画像処理部
１６０ メモリ
１６４ 記録読み出し部
１６８ 記録媒体
１８４ モニタ制御部
１８８ 液晶モニタ

Claims (7)

1. 検査用の照明光の照射によって固体撮像素子が生成した画像信号を取得するステップと、
   前記画像信号が示す画像である全体画像を用い、前記全体画像に対する複数の部分画像をそれぞれ同じ画像サイズで生成する抽出ステップと、
   少なくともいずれかの前記部分画像に対し、画像サイズが変わらないように、上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す反転ステップと、
   前記反転ステップの後、複数の前記部分画像を合成し、前記部分画像と同じ画像サイズの基準画像を生成するステップと、
   複数の前記部分画像に対し、前記基準画像との差分に相当する検査画像をそれぞれ生成するステップと、
   予め登録されたパターンと前記検査画像とのパターンマッチングを行うことにより、前記固体撮像素子が良品か否かを判定する判定ステップと
   を有することを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
2. 請求項１に記載の固体撮像素子の検査方法において、
   全ての前記部分画像を重ねた場合に、前記部分画像の一部の画像領域であって前記全体画像の中心に最も近い画像領域の位置が揃うように、前記反転ステップでは上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す
   ことを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
3. 請求項２に記載の固体撮像素子の検査方法において、
   前記抽出ステップでは、各々の前記部分画像の外周の一部が前記全体画像の外周の一部となるように、且つ、各々の前記部分画像に対し、前記全体画像の中心に対し点対称の位置にある前記部分画像が存在するように、偶数個の前記部分画像を生成する
   ことを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
4. 請求項３に記載の固体撮像素子の検査方法において、
   前記抽出ステップでは、前記全体画像の中心が各々の前記部分画像の隅になるように、前記全体画像を４分割することで４つの前記部分画像を生成する
   ことを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
5. 請求項１に記載の固体撮像素子の検査方法において、
   前記抽出ステップでは、前記画像信号を取得したチップのウエハ上での位置情報を取得し、前記位置情報に応じたパターンで、前記全体画像から複数の前記部分画像を生成し、
   前記判定ステップでは、前記位置情報に応じたパターンマッチングを行うことにより、前記固体撮像素子が良品か否かを判定する
   ことを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
6. 固体撮像素子が良品か否かを判定するための検査用プログラムであって、
   検査用の照明光の照射によって前記固体撮像素子が生成した画像信号を取得するステップと、
   前記画像信号が示す画像である全体画像を用い、前記全体画像に対する複数の部分画像をそれぞれ同じ画像サイズで生成する抽出ステップと、
   少なくともいずれかの前記部分画像に対し、画像サイズが変わらないように、上下反転、左右反転、回転の少なくともいずれかの処理を施す反転ステップと、
   前記反転ステップの後、複数の前記部分画像を合成し、前記部分画像と同じ画像サイズの基準画像を生成するステップと、
   複数の前記部分画像に対し、前記基準画像との差分に相当する検査画像をそれぞれ生成するステップと、
   予め登録されたパターンと前記検査画像とのパターンマッチングを行うことにより、前記固体撮像素子が良品か否かを判定する判定ステップと
   をコンピュータに実行させるための検査用プログラム。
7. 固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される画像信号に基づいて画像データを生成する信号処理部と、前記画像データに画像処理を施す画像処理部とを備えた電子カメラであって、
   前記画像処理は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の固体撮像素子の検査方法によ
   って前記固体撮像素子に対し生成された前記検査画像から推定される固定パターンノイズを、低減する処理である
   ことを特徴とする電子カメラ。

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