KR100810874B1 - 이미지 센서 테스팅 방법 및 장치 - Google Patents

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마이크론 테크놀로지, 인크
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Abstract

이미지 센서를 테스트하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 관한 바람직한 장치로는, 테스트 중인 이미지 센싱 장치 상으로 정적 또는 동적 이미지들을 투사할 수 있는 디지털 광 프로젝션 시스템과, 테스트 중인 이미지 센싱 장치의 출력을 분석하는 이미지 센서 신호 검출 수단을 포함하는, 이미지 센서 테스팅 장치가 포함된다. 디지털 광 프로젝션 시스템은 광원, 평행 렌즈, 디지털 마이크로반사경 장치, 및 초점 렌즈를 구비한다. 본 발명에 관한 다른 바람직한 방법 및 장치로는, 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트할 수 있는 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하는 이미지 센서 테스팅 장치가 포함된다. 본 발명에 따르면, 광원은 조정되어, 디지털 마이크로반사경 장치에 의해 소망의 테스트 이미지로 변환된다. 그 후 테스트 이미지는 이미지 센서 상으로 초점이 맞추어지고, 그것의 출력은 검출기에 의해 판독되며 입력 디지털 테스트 이미지와 상호관련된다.
디지털 테스트 이미지, 디지털 마이크로반사경 장치, 평행 렌즈, 초점 렌즈

Description

이미지 센서 테스팅 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TESTING IMAGE SENSORS}
본 발명은 일반적으로 이미지 센서를 테스트하는 방법 및 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 정적 및 동적 테스트 패턴 모두를 이용하는 단일 이미지 센서 또는 복수의 이미지 센서의 자동화된 테스팅 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 이미지 센서는 행과 열로 조직된 픽셀이라고 하는 개개의 감광성 회로의 어레이로 구성된다. 픽셀의 행은 그들 각각의 액세스 트랜지스터의 제어 게이트에 접속되는 공통라인을 갖는다. 데이터는 픽셀로부터 그것의 액세스 트랜지스터를 통과하여 데이터 라인으로 전달된다. 픽셀의 각 열은 공통 데이터 라인에 접속된다.
전자 결합 소자 (CCD;Charge Coupled Device), 포토다이오드 어레이, 및 상보형 금속 산화막 반도체 (CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 를 포함하여 여러 다양한 유형의 반도체-기반 이미져 (imager) 가 있다. 예를 들어, CMOS 이미져 회로는 픽셀 셀들의 초점 표면 어레이를 포함하고, 각각의 셀은, 기판 의 도핑 영역에서 포토-생성 전하를 발생시키기 위해 기판 위에 있는, 예를 들어, 포토게이트, 포토콘덕터 또는 포토다이오드와 같은 포토센서를 포함한다. 정보판독 회로는 각각의 픽셀 셀에 제공되고, 소스 추적 트랜지스터 (source follower transistor) 를 열 출력 라인에 연결시키기 위해 적어도 소스 추적 트랜지스터와 행 선택 트랜지스터를 포함한다. 픽셀 셀은 또한 통상적으로 소스 추적 트랜지스터의 게이트에 접속되는 부동 확산 노드 (floating diffusion node) 를 갖는다. 포토센서에 의해 발생되는 전하는 부동 확산 노드로 보내진다. 이미져는 또한 포토센서로부터 부동 확산 노드로 전하를 전송하는 트랜지스터와, 전하 전송에 앞서 부동 확산 노드를 소정의 전하 레벨로 리셋하는 또 다른 트랜지스터를 포함한다.
예를 들어, 4개의 트랜지스터 (4T) 픽셀과 같은 CMOS 이미져 픽셀 셀에서, 픽셀 셀의 모든 액티브 소자들은, (1) 전하 컨버젼에 대한 광자, (2) 부동 확산 노드로의 전하의 전송, (3) 부동 확산 노드로의 전하 전송 이전에 부동 확산 노드를 알려진 상태로 리셋하는 것, (4) 정보 판독을 위한 픽셀 셀의 선택, (5) 포토 컨버트 전하를 기반으로 하는 리셋 전압 및 픽셀 신호 전압을 나타내는 신호의 출력 및 증폭에 관한 필요한 기능들을 수행한다. 3 개의 트랜지스터 (3T) 픽셀 회로는 유사하게 동작하지만, 포토센서로부터 부동 확산 영역으로 전하를 전송하는 전송 트랜지스터가 생략되고, 부동 확산 영역과 포토센서를 서로 연결시킨다.
CMOS 이미져는 일반적으로 공지되어 있고, 예를 들어, Nixon et al., "256×256 CMOS Active Pixel Sensor Camera-on-a-Chip," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.31(12)pp.2046-2050, 1996; Mendis et al, "CMOS Active Pixel Image Sensor," IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.41(3)pp.452-453, 1994 뿐만 아니라, 미국 특허 제 5,708,263 호 및 미국 특허 제 5,471,515 호에서도 개시되며, 이들은 모두 여기에 참조로서 포함된다.
도 1 은 픽셀 셀들의 어레이(200)를 가지는 종래의 CMOS 이미져 소자(908)에 관한 블록도를 나타내고, 그것은 3 트랜지스터, 4 트랜지스터, 또는 다른 숫자의 트랜지스터를 사용하는 픽셀일 수도 있다. 픽셀 셀 어레이(200)는 소정의 숫자의 행과 열로 정렬된 복수의 픽셀 셀들을 포함한다. 어레이(200)에서 각 행의 픽셀 셀들은 행 선택 라인에 의해 모두 동시에 작동되고, 각 열의 픽셀 셀들은 각각의 열 선택 라인에 의해 선택적으로 출력된다. 행 라인들은 행 어드레스 디코더(220)에 응답하여 행 드라이버(210)에 의해 선택적으로 활성화되고, 열 선택 라인들은 열 어드레스 디코더(270)에 응답하여 열 드라이버(260)에 의해 선택적으로 활성화된다. CMOS 이미져는, 픽셀 동작 및 데이터 판독에 관한 적절한 행과 열 라인들을 선택하는 어드레스 디코더들(220, 270)과, 선택된 행과 열 전극들의 드라이브 트랜지스터로 구동 전압을 인가하는 행과 열 드라이버 회로(210, 260)를 제어하는 제어회로(250) 에 의해 작동된다. 열 라인에 선택적으로 연결되는 픽셀 셀에서, 통상적으로 각각 픽셀 리셋 신호 Vrst 및 픽셀 이미지 신호 Vsig 를 포함하는 픽셀 열 신호들은 샘플 및 열 드라이버(260)와 관련되는 보유 회로(hold circuit;256)에 의해 판독되고, 증폭기(267)에 의해 공제됨으로써 증폭된 각각의 픽셀 셀에 대한 신호차 Vrst - Vsig 를 형성하고, 그 후 아날로그 투 디지털 컨버터(275)에 의해 디지털화된 다. 아날로그 투 디지털 컨버터(275)에 의해 수신되는 아날로그 픽셀 신호가 디지털 신호로 변환되고, 그것은 이미지 프로세서(280) 로 공급되어 디지털 이미지가 형성된다.
CMOS 이미져의 전하 수집 동작은 당해 기술분야에서 알려져 있고, Mendis et al., "Progress in CMOS Active Pixel Image Sensors," SPIE Vol.2172,pp.19-29 1994; Mendis et al., "CMOS Active Pixel Image Sensors for Highly Integrated Imaging Systems," IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol.32(2),1997; and Eric R, Fossum, "CMOS Image Sensors: Electronic Camera on a Chip," IEDM Vol.95 pages 17-25 (1995) 과 같은 몇몇 간행물들 뿐만 아니라 다른 간행물들에도 설명되어 있다. 이러한 참고문헌들은 여기에서 참조로서 포함된다.
예시적인 CMOS 이미징 회로, 그것의 프로세싱 단계, 및 이미징 회로의 다양한 CMOS 소자의 기능에 관한 상세한 설명이, 예를 들어, 미국특허 제 6,140,630 호 로도스(Rhodes), 미국특허 제 6,376,868 호 로도스, 미국특허 제 6,310,366 호 로도스 et al., 미국특허 제 6,326,652 호 로도스, 미국특허 제 6,204,524 호 로도스, 미국특허 제 6,333,205 호 로도스에 기술되어 있다. 전술한 각각의 개시내용들은 전체로서 여기에서 참조로 포함된다.
전술한 CMOS 이미져와 같은 이미지 센서 픽셀 어레이들은 다양한 불이행 매커니즘 (failing mechanism) 의 영향을 받고, 결국은 결함 있는 이미져가 생기게 된다. 예를 들어, 픽셀 어레이들은 제조과정 동안에 단락 회로 또는 개방 회로가 될 수 있고, 이에 따라 그들의 적당한 기능을 수행하지 않을 수도 있다. 이러한 문 제점들을 극복하고, 사용하기에 좋은 어레이들은 선택하기 위해, 어레이의 결함이 검출되어야 한다.
전술한 CMOS 이미져와 같은 이미지 센서 어레이들은, 전통적으로 측정된 정적 광원을 이용하여 테스트되었다. 일반적으로, 생산 테스팅 동안에, 이미지 센서는 흑에서 백으로의 범위를 갖는 가변 명암도의 광에 노출될 것이다. 어레이의 응답을 결정하기 위해 측정이 행해진다. 그러나, 이미지 센서 테스팅에 관한 이러한 방법의 정확도는 중요한 것이다. 예를 들어, 만약 두 개의 이웃하는 픽셀들이 제조 공정 동안에 서로 단락되었다면, 측정되는 출력은 픽셀들이 서로 단락되지 않은 경우와 같을 것이다. 이것은 두 픽셀들이 테스트 동안에 동일한 명암도의 광에 노출되었기 때문에 발생한다. 소자가 시스템 내에 위치되어 "실제계" 조건 하에서 테스트되기 전까지 결함은 검출되지 않을 수도 있다.
결함 검출은, 표시 장치 (예를 들어, 캐소드 레이 튜브 또는 액정 디스플에이 패널) 상에 표시되는 출력을 사람의 관찰에 의존할 때 특히 어렵다. 예를 들어, 전술한 CMOS 이미져와 같은 이미지 센서에 광자가 충돌할 때, 센서의 감광성 영역은 광자를 전류로 변환시키고, 그 후 관찰자의 관찰을 위해서 디지털 투 아날로그 컨버터를 통해 10 비트 워드로 변환된다. 집적 회로상의 픽셀들의 수가 증가할수록, 사람이 결점을 검출하는 것은 점점 더 어려워지게 된다. 관찰자에 대한 특별한 훈련이 필요하며, 그렇다 해도, 사람의 해석은 만족스러운 결과의 측정에 있어서 중요한 역할을 수행한다. 공교롭게도, 사람은 하루 동안에 주의력에 관한 그들의 순수 본성 및 가변 수준으로 인해 일관성 있는 관찰 능력이 부족하다. 따라서, 이 러한 유형의 테스트는 대량이고 비용이 불안정한 이미지 센서 결과물에 대해서는 적절하지 않다.
다른 이미지 센서 테스팅 기술에도 또한 문제점들이 있다. 예를 들어, 이미지 센서가 정적 테스트 이미지를 이용하여 테스트되는 경우, 테스트 이미지의 인접한 밝은 부분과 어두운 부분을 픽셀의 인접한 행 또는 열을 따라 정렬하도록 주의해야 한다. 이러한 정렬 프로세스는 까다롭고 시간 소모적일 수 있다. 또한, 정적 테스트 이미지들은 전체 픽셀 어레이에 걸쳐서 다양한 불이행 매커니즘에 관한 이미지 센서를 테스트할 수 없다.
따라서, 종래의 테스팅 기술의 단점을 극복할 수 있도록, 이미지 센서의 전체 어레이를 효과적으로 테스트하는 장치 및 방법에 대한 필요와 요구가 있다.
요약
본 발명의 실시형태들은 디지털 광 프로젝션 시스템을 이용하여 이미지 센서를 테스트함으로써 정적 및 동적 테스트 이미지를 생성시키는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시형태들은, 테스트 중인 이미지 센싱 장치 및 전술한 테스트 중인 이미지 센싱 장치의 출력을 분석하는 이미지 센서 신호 검출 수단 상으로 고-해상도 정적 또는 동적 테스트 이미지를 투사할 수 있는 디지털 광 프로젝션 시스템을 포함하는 테스팅 장치를 포함한다. 디지털 광 프로젝션 시스템은 또한 평행 렌즈, 디지털 마이크로반사경 장치, 및 초점 렌즈를 포함한다. 본 발명에서 요구되 는 다른 장치로는, 복수의 테스트 중인 이미지 센서 장치들 상으로 정적 또는 동적 테스트 이미지를 투사할 수 있는 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하는 이미지 센서 테스팅 장치가 포함된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하는 이미지 센서 테스팅 장치는 테스트 중인 이미지 센서 장치 상으로 고 해상도 정적 이미지를 투사하는 데에 이용된다. 디지털 광 프로젝션 시스템은 광원, 평행 렌즈, 디지털 마이크로반사경 장치, 초점 렌즈를 포함한다. 광원은 펄스-폭 변조 기술을 이용하는 디지털 마이크로 반사경 장치에 의해 조정되고 원하는 테스트 이미지로 변환된다. 테스트 이미지는 그 후 테스트 중인 이미지 센서 장치의 이미지 센서 회로 어레이 상으로 초점이 맞추어지고, 그것의 출력은 이미지 센서 신호 검출 수단에 의해 판독되며 입력 디지털 테스트 이미지와 서로 관련된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 전술한 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하는 이미지 센서 테스팅 장치들은 동적 테스트 이미지를 투사하는 데에 이용되고, 그것은 테스트 중인 이미지 센싱 장치 상으로 투사된다. 그 후 이미지는 테스트 중인 이미지 센서 장치의 이미지 센서 회로 어레이를 통하여 진행되고, 그것의 출력은 이미지 센서 신호 검출 수단에 의해 판독되며 입력 디지털 테스트 이미지와 서로 연관된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 전술한 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하는 이미지 센서 테스팅 장치는 복수의 테스트 중인 이미지 센서 장치의 이미지 센서 회로 어레이 상으로 정적 또는 동적 테스트 이미지들 중 어느 하나를 투사하 는 데에 이용된다.
본 발명은 매우 다양한 이미지 센서 불이행 매커니즘을 테스트하는 것과 이미지 센서 테스팅 프로세스를 자동화하는 것에 특히 유용하다.
본 발명에 대해 전술한 것과 본 발명의 다른 이점 및 특징들은 첨부되는 도면을 참조로 하여 이하의 예시적인 실시형태들에 관한 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1 은 종래의 CMOS 이미져에 관한 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 예시적인 이미지 센서 테스팅 장치에 관한 도이다.
도 3(a) 는 종래의 디지털 마이크로반사경 장치의 확대부에 관한 투시도이다.
도 3(b) 는 두 개의 확대된 개개의 마이크로반사경 장치에 관한 투시도이다.
도 4(a) 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 예시적인 이미지 센서 테스팅 장치에 관한 도이다.
도 4(b) 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 예시적인 이미지 센서 테스팅 장치에 관한 도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 이미지 센서를 테스트하는 예시적인 방법에 관한 블록도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 이미지 센서를 테스트하는 또 다른 예시적인 방법에 관한 블록도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 이미지 센서를 테스트하는 또 다른 예시적인 방법에 관한 블록도이다.
이하의 상세한 설명에서, 그것의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조로 하고 그것은 발명이 구현될 수도 있는 특정한 실시형태를 기술하는 방식으로 보여진다. 이러한 실시형태들은 당업자가 본 발명을 제조 및 이용할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되며, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않으면서 개시된 특정한 실시형태들에 대한 구성적, 논리적 또는 단계적 변화가 가해질 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 이미지 센서 테스팅 장치를 나타낸 것이다. 장치(5) 는 전술한 CMOS 이미져와 같은, 테스트 중인 이미지 센싱 장치 (DUT; Device Under Test)(20) 상으로 고-해상도 이미지들을 투사할 수 있는 디지털 광 프로세싱 시스템 (DLPS;Digital Light Processing System)(10), 및 DUT(20) 의 출력을 판독할 수 있는 이미지 센서 신호 검출기(30) 를 포함한다. DLPS(10) 는 DUT(20) 에 관한 다양한 테스트 패턴을 생성할 수 있고, 그것은 전체 이미져 픽셀 어레이의 테스팅을 허용한다.
도 2 에서 나타내고 있는 바와 같이, 디지털 광 프로세싱 시스템(10) 은 광원(12), 평행 렌즈(14), 광 필터(16), 디지털 마이크로반사경 장치(DMD;18), 초점 렌즈(19), 및 이미지 센서 신호 검출기(30) 로 구성된다. 예시적인 광원은 동작 동안에 세기 및 파장에 있어서 단지 1% 정도의 변화량을 갖는 균일한 DC 광원을 포함한다. 예시적인 광 필터는 광원으로부터 특정한 파장 또는 파장 대역을 선택하는 파장 선택 필터, 적외선 광을 필터링하는 IR 컷 필터 (IR cut filter), 및 광원의 세기를 약하게 하는 플래트닝 필터 (flattening filter) 를 포함한다. 하지만, 그러한 필터들의 필요성은 테스트 중인 특정한 장치(20) 에 관한 소망의 테스트 파라미터에 의존한다. 따라서, 그러한 필터들은 본 발명에 대해 필수적인 것이 아니며 생략될 수도 있다. 또한, 평행 렌즈(14) 및 필터(16) 는 도 2 에서 단일 유닛으로서 보여지지만, 다른 방법으로는 그들이 두 개의 별개의 유닛이 될 수도 있다. 평행 렌즈(14) 는 광이 디지털 마이크로반사경 장치(18) 를 향하도록 설계된 렌즈 또는 한 세트의 렌즈를 포함한다. 초점 렌즈(19) 는 테스트 중인 장치(20) 상으로 디지털 마이크로반사경 장치(18) 로부터의 이미지의 초점을 맞추도록 설계된 렌즈 또는 한 세트의 렌즈를 포함한다. 본 발명의 평행 렌즈(14) 및 초점 렌즈(19) 는 모두 당해기술 분야에서 잘 알려져 있다.
이미지 센서 신호 검출기(30) 는 테스트 중인 장치(20) 로부터 출력되는 데이터를 수신하기 위해 PC 와 함께 이용되는 이미지 획득 카드 (image acquisition) 또는 프레임 그래빙 카드 (frame grabbing card) 와 같은 시스템이다. 이미지 센서 출력은, LabVIEW® 또는 MATLAB®과 같은 데이터 분석 소프트웨어를 이용하여 출력된 신호를 입력된 신호와 비교함으로써 이미지 센서 신호 검출기(30) 에 의해 분석된다. 따라서, 검출 프로세스는 자동화되고 이미지 센서 결함의 검출에서의 사람의 관찰 상의 에러는 사실상 무시된다.
본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따르면, 광원(12) 으로부터의 광선은 평행 렌즈(14) 에 의해 평행하게 되고, 그 후 평행하게 된 광선을 디지털 마이크로반사경 장치(18) 상으로 향하게 한다. 도 2 에서, 광선의 경로는 화살표 AB, CD, 및 EF 로 표시된다. 도 2 에서 나타내고 있는 바와 같이, 만약 필요하다면, 평행 광선은 평행 렌즈(14) 와 디지털 광 프로세싱 시스템(18) 사이에 위치한 필터(16)또는 한 세트의 필터를 우선 통과할 수도 있다. 디지털 마이크로반사경 장치(18) 상에 입사되는 광선은 고-해상도 이미지로 변환되고, 그 후 초점 렌즈(19) 를 통해 테스트 중인 장치(20) 상으로 초점이 맞추어진다.
도 3(a) 에 도시된 디지털 마이크로반사경 장치(18) 는 디지털 광 프로세싱 시스템의 중심적인 구성요소이며 수천 개의 작은 거울(32) 들의 어레이로 구성된다. 본질적으로, 거울(32) 들은 그들의 입력에 따른 전기적 워드 및 출력 광 워드를 수용하는 디지털 광 스위치와 같이 행동한다. 디지털 마이크로반사경 장치에서의 각각의 거울(32) 은 약 16μ2 이다. 이러한 거울(32) 은, 도 3(b) 에 도시된 바와 같이, 메모리 셀(34), 비틀림 힌지(torsion hinge; 36), 및 거울부(38) 로 구성된다. 각각의 거울부(38) 는 "온(on)"에 대해 +10도, "오프(off)" 에 대해 -10도의 두 가지 상태로 이동할 수 있고, 그것에 의해 테스트 중인 장치(20) 상에서 광의 각 픽셀을 제어한다. 본질적으로, 거울부(38) 가 그것의 온 상태로 회전할 때, 광원으로부터의 광은 초점 렌즈를 통해 투사되고, 테스트 중인 장치의 대응되는 픽셀을 밝게 한다. 거울부(38) 가 그것의 오프 상태로 회전할 때, 프로젝션 소스로부터의 광은 초점 렌즈로부터 투사되어 나가고, 테스트 중인 장치의 대응되는 픽셀은 어두운 상태로 남는다.
디지털 광 프로세싱 시스템의 동작 동안에, 디지털 신호 디지털 마이크로반사경 장치의 각 거울부(38) 아래의 메모리 셀(34) 을 전기적으로 어드레스한다. 이러한 전기적 신호에 응답하여, 각각의 거울부(38) 는 전술한 바와 같은 광원으로부터의 입사광과 상호작용하고, 각 거울이 온 또는 오프 상태 중 어느 하나에서 유지되는 정도를 제어하는 입력 신호와 상호작용한다. 따라서, 입사광은 시간-변조 다발로 스위칭되고, 그것은 테스트 중인 장치로 출력된다. 이러한 스위칭 방식을 펄스-폭 변조라 하며 고 해상도 이미지를 생성하는 데에 이용되고, 그것은, 본 발명에 따라, 테스트 중인 장치 상으로 초점이 맞추어 진다. 이러한 디지털 광 프로세싱 기술은 여기에 참조로서 포함되는, Digital Light Processing and MEMS: Timely Covergence for a Bright Future, Proceedings SPIE, Vol.2639, Micromachining and Microfabrication (1995) 에서 자세히 설명된다.
본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에서, 도 4(a) 에서 나타내고 있는 바와 같이, 이미지 센서 테스팅 장치(105) 는 단일 광 프로젝션 시스템을 이용하여 복수의 이미지 센싱 장치(20) 들을 동시에 테스트할 수 있다. 전술한 예시적인 제 1 실 시형태와 유사하게, 본 발명의 예시적인 제 2 이미지 센서 테스팅 장치는 디지털 광 프로세싱 시스템을 사용하여 정적 및 동적 이미지들을 모두 생성하지만, 이러한 이미지들을 동시에 복수의 테스트 중인 장치(20) 들에 대해 초점 맞춘다. 이러한 예시적인 실시형태에 따라, 디지털 광 프로세싱 시스템(10) 의 디지털 마이크로반사경 장치(18) 는 복수의 테스트 중인 인접한 장치(20) 들 상에 단일 이미지를 투사한다. 따라서, 마이크로반사경 어레이의 해상도는 테스트 중인 장치의 전체 해상도보다 커야 한다. 테스트 중인 장치들 사이로 향하는 디지털 광 프로세싱 시스템으로부터의 임의의 광이 테스트에 영향을 미치지 않음에 따라, 테스트 중인 장치는 각 장치 사이의 공간에 정렬될 수도 있다. 그러나, 테스트 중인 장치는, 밝고 어두운 테스트 이미지 섹션들 사이의 에지가 각각의 테스트 중인 장치 상에서 두 개의 인접한 픽셀 행 또는 열에 대응하도록 정렬되어야 한다.
본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에서, 전술한 예시적인 제 2 실시형태와 유사하게, 도 4(b) 에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 테스팅 장치(205) 는 정적 또는 동적 테스트 이미지들을 이용하여 복수의 이미지 센싱 장치들을 테스트할 수 있으나, 디지털 마이크로반사경 장치(18) 로부터 수신된 테스트 이미지를 복수의 병렬 테스트 이미지들로 나누고, 그 후 복수의 테스트 중인 장치(20) 상으로 테스트 이미지들의 초점을 맞출 수 있는 초점 렌즈(19) 를 활용한다. 이에 따라, 이미지 센서 테스팅 장치는 각각의 DUT(20) 에 대해 하나 이상의 테스트 이미지를 생성하고, 그 후 각각의 DUT(20) 상으로 단일 테스트 이미지의 초점을 맞춘다.
이미지 센서에 결함을 야기시킬 수 있는 많은 불이행 매커니즘들이 있다. 이 러한 많은 불이행 매커니즘들은 이미지 센서의 픽셀 어레이의 구조와 관련된다. 예를 들어, 행 또는 열 라인을 공유하는 인접 픽셀들은 서로 단락될 수도 있다. 이것은 테스트 이미지의 밝고 어두운 에지에서 둘 이상의 인접 픽셀들의 응답을 비교함으로써 검출될 수 있다. 그러나, 비-인접 픽셀들은 그들도 또한 서로 단락된 것처럼 응답할 수도 있다. 예를 들어, 비록 어레이의 제 2 섹션 상에 테스트 이미지로부터의 광이 나타나지 않는다고 할지라도, 이미지 센서의 제 1 섹션 상으로 투사된 테스트 이미지는, 어레이의 제 2 섹션에서의 픽셀을 밝게 할 수도 있다. 그러한 비-인접 픽셀들이 서로 응답하는 이유를 설명하는 것이 항상 가능한 것은 아니며, 어레이를 통한 픽셀들 중 어느 것이 이러한 행동을 나타내는지를 예측하는 것도 또한 항상 가능한 것이 아니다. 그러나, 본 발명의 방법 및 장치는 인접 및 비-인접 픽셀들 양자 모두에서 결함을 검출할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 방법 실시형태에 따른 테스팅 이미지 센서에 관한 제 1 예시적인 방법을 나타내는 도이다. 이제 도 2 및 도 5 를 참조하면, 우선, 도 5 의 블록(50)에서, 광원(12)으로부터의 광은 알려진 광의 세기가 디지털 마이크로반사경 장치(18)로 입력되도록 조정된다. 다음으로, 블록(51)에서, 조정된 광은 그 후 전술한 펄스-폭 변조 기술을 통해 소망의 디지털 이미지로 변환된다. 블록(52)에서 나타내고 있는 바와 같이, 이러한 디지털 이미지는 그 후, 전술한 CMOS 이미져에서의 픽셀 셀들의 어레이와 같은, 테스트 중인 장치(20) 상으로 초점이 맞추어 진다. 결과적으로, 블록(53)에서 나타내고 있는 바와 같이, 테스트 중인 장치(20) 의 출력은 그 후 이미지 센서 신호 검출 수단(30) 에 의한 전압으로서 판독되고, 디지털 마이크로반사경 장치(18)로 입력된 광의 양과 비교된다. 만약 둘 사이에 양호한 상관관계가 존재한다면, 장치는 통과된다.
전술한 바와 같이 테스트 이미지를 생성하기 위한 디지털 마이크로반사경 장치의 이용은, 예를 들어, 밝은 픽셀과 인접한 어두운 픽셀들 사이의 뚜렷한 콘트라스트를 생성하면서, 이미지가 단일 픽셀로 전송되도록 한다. 예를 들어, 광량 "A" 가 디지털 마이크로반사경 장치로 입력되고, 그것은 행/열 어드레스 x,y 에서의 마이크로반사경(32)으로부터의 이미지를 테스트 중인 장치 상의 대응되는 x,y 행/열 픽셀 어드레스로 전송한다. 만약 어드레스 x,y 에서의 이미지 센서 픽셀로부터의 출력이 디지털 마이크로반사경 장치로 입력되는 광량 "A" 와 상호관련된다면, 픽셀은 통과된다. 그러나, 본 발명은 동시에 단일 픽셀을 테스트하는 것에 한정되지 않으며, 사선 및 격자무늬와 같은 매우 다양한 테스트 이미지들은 테스트 중인 장치로 전송하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 디지털 마이크로반사경 장치는, 테스트 중인 장치의 전체 이미지 센싱 어레이에 대한 테스팅이 가능하도록, 이미지 센서 픽셀 어레이의 각 행/열에 걸쳐 테스트 이미지를 진행시키기 위해 프로그래밍될 수도 있다.
도 2 를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 이미지 센서를 테스트하는 제 1 예시적인 방법에서, 전술한 바와 같은 이미지 센서 테스팅 장치는 테스트 중인 장치(20) 상으로 정적 테스트 이미지들을 투사하는 데에 이용된다. 이러한 예시적인 방법에 따르면, 정적 테스트 이미지 또는 밝은 이미지 섹션에 이어 어두운 이미지 섹션을 갖는 일련의 이미지들이 테스트 중인 장치(20) 상으로 투사된다. 밝고 어두운 이미지 섹션들 사이의 에지는 그 후 테스트 중인 장치(20) 의 두 개의 인접한 픽셀 컬럼들 사이에서 정확히 정렬된다. 그 후 이미지 센서 신호 검출 수단(30) 은 이미지의 밝고 어두운 에지에서 둘 이상의 인접한 픽셀들의 응답을 비교한다. 또한, 테스트 이미지의 밝고 어두운 에지에 위치하지는 않으나 그럼에도 불구하고 테스트 이미지에 응답하는 전체 어레이에 걸친 임의의 픽셀들이 검출될 것이다.
본 발명의 테스팅 이미지 센서들에 관한 제 2 예시적인 방법 실시형태에 따라, 디지털 광 프로세싱 시스템(18) 은, 이미지 센서의 전체 어레이가 테스트되도록 허용하면서, 동적 테스트 이미지들은 테스트 중인 장치(20)로 전송한다. 예시적인 동적 테스트 이미지들로는 진행하는 가로줄무늬, 진행하는 사선무늬, 및 교대하는 격자무늬가 포함된다. 이러한 동적 테스트 이미지들의 이용은 정적 테스트 이미지를 이용하는 것보다 더 많은 불이행 매커니즘들을 검출하도록 한다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 정적 테스트 이미지가 이용되는 경우, 테스트 중인 장치의 이미지 센서 어레이의 일부분에서만 존재하는 밝고 어두운 픽셀들에 관한 하나의 조합만이 어레이를 테스트하는 데에 이용된다. 따라서, 밝고 어두운 픽셀들의 그 특정한 조합과 관련되는 그러한 불이행 매커니즘들만이 검출될 수 있다. 그러나, 동적 테스트 이미지가 이미지 센싱 어레이에 걸쳐서 나아가는 경우, 밝고 어두운 픽셀들에 관한 다수의 조합이 어레이를 테스트하는 데에 이용된다. 예를 들어, 밝고 어두운 픽셀들에 관한 특정한 조합에만 관련되는 불이행 매커니즘들은, 동적 테스트 이미지를 사용하여 테스트 중인 장치(20) 상에서 상이한 픽셀들의 조합들을 조직적으로 밝게 하는 것에 의해 검출될 수 있다. 또한, 전체 어레이에 걸쳐서 이미지들을 나아가게 함으로써, 단지 어레이의 일부분이 아니라, 전체 어레이에서 모든 픽셀을 테스트하는 것이 가능하다. 결과적으로, 어레이에 걸쳐서 테스트 이미지를 나아가게 하는 능력은, 밝고 어두운 이미지 섹션들 사이의 에지를 테스트 중인 장치(20) 의 두 개의 인접한 픽셀 행 또는 열 사이에 정확히 정렬시키는 것에 관한 문제를 부정하고, 따라서 테스팅 프로세스가 더욱 자동화되도록 허용한다.
본 발명의 테스팅 이미지 센서에 관한 제 3 예시적인 방법 실시형태에 따라, 전술한 바와 같이 그리고 도 4(a) 에 도시된 바와 같이, 복수의 테스트 중인 장치(20)들 상에 단일 이미지를 투사하기 위해 디지털 광 프로젝션 시스템(10)을 이용함으로써 복수의 이미지 센서들이 동시에 테스트된다. 도 6 은 본 발명에 따라 이미지 센서를 테스트하는 제 3 예시적인 방법을 나타내는 블록도이다. 이제 도 6 및 도 4(a) 를 참조하면, 광원(12) 이 조정되고(블록 60), 블록(61)에서 나타내고 있는 바와 같이, 그 후 디지털 광 프로세싱 시스템(18)을 이용함으로써 소망의 디지털 이미지로 변환된다. 그 후 디지털 이미지는 복수의 테스트 중인 장치들 상으로 투사된다(블록 62). 따라서, 마이크로반사경 어레이의 해상도는 테스트 중인 장치의 전체 해상도보다 더 커야한다. 테스트 중인 장치들 사이로 향하는 디지털 광 프로세싱 시스템으로부터의 임의의 광이 테스트에 영향을 미치지 않음에 따라, 테스트 중인 장치는 각 장치 사이의 공간에서 정렬될 수도 있다. 만약 정적 테스트 이미지들이 이용된다면, 테스트 중인 장치는, 밝고 어두운 이미지 섹션들 사이의 에지가 각각의 테스트 중인 장치 상의 두 개의 인접한 픽셀 행 또는 컬럼에 대응되도록 정렬되어야 한다. 결과적으로, 블록(63)에서 나타내고 있는 바와 같이, 이미지 센서 신호 검출 수단(30)은 그 후 모든 테스트 중인 장치(20)의 출력을 동시에 분석하고, 이에 따라 다수의 이미지 센서들을 테스트하는 방법을 자동화한다.
본 발명의 이미지 센서를 테스트하는 것에 관한 제 4 예시적인 방법 실시형태에 따라, 전술한 바와 같이 그리고 도 4(b) 에 도시된 바와 같이, 다수의 테스트 이미지들를 동시에 생성시키기 위해 디지털 광 프로젝션 시스템(10)을 이용함으로써 복수의 이미지 센서들이 동시에 테스트된다. 도 7 은 본 발명에 따라, 이미지 센서를 테스트하는 것에 관한 제 4 예시적인 방법을 나타내는 블록도이다. 도 7 및 도 4(b) 를 참조하면, 광원(12)이 조정되고(블록 70), 그 후 블록(71)에서 나타내고 있는 바와 같이, 디지털 광 프로세싱 시스템(18)을 이용함으로써 다수의 디지털 이미지들로 변환된다. 디지털 광 프로젝션 시스템은, 예를 들어, 디지털 마이크로반사경 장치로부터의 이미지를 복수의 이미지들로 나눌 수 있는 초점 렌즈(19)를 활용하는 것에 의해 다수의 테스트 이미지(10)들을 생성할 수도 있다. 그 후 디지털 테스트 이미지들은 복수의 테스트 중인 장치들 상으로 초점이 맞추어져서, 테스트 이미지들 중 오직 하나 만이 각각의 테스트 중인 장치 상으로 투사된다(블록 72). 결과적으로, 블록(73)에서 나타내고 있는 바와 같이, 이미지 센서 신호 검출 수단(30) 은 그 후 모든 테스트 중인 장치(20)들의 출력을 동시에 분석하고, 이에 따라 다수의 이미지 센서들을 테스트하는 방법을 자동화한다.
본 발명에 관한 독립된 예시적인 장치 및 방법 실시형태들이 설명되고 기술되었으나, 본 발명의 구현은 이러한 예시적인 실시형태들 중 하나의 이용에만 한정되는 것은 아니다. 이미지 센서의 결점들을 검출하기 위해, 본 발명에 관한 하나 이상의 실시형태들이 독립적으로 또는 함께 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 예시적인 실시형태들이 설명되고 기술되었으나, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 바에 의해 한정되는 것은 아니며, 첨부되는 청구항들의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (39)

  1. 이미지 센서 테스팅 장치에 있어서,
    디지털 테스트 이미지들을 생성하고, 상기 이미지들을 하나 이상의 이미지 센서 상으로 향하게 할 수 있는 디지털 광 프로세싱 제어 시스템;
    상기 디지털 테스트 이미지들을 복수의 이미지들로 나눌 수 있는 초점 렌즈; 및
    상기 하나 이상의 이미지 센서로부터 신호를 검출하기 위한 이미지 센서 신호 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 정적 이미지들인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 동적 이미지들인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 동적 이미지들은 진행하는 줄무늬, 진행하는 사선무늬, 및 교대하는 격자무늬로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 이미지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 디지털 테스트 이미지들 각각은 상기 초점 렌즈에 의해 나누어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들은 복수의 동일한 이미지들인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 장치.
  10. 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치에 있어서,
    디지털 테스트 이미지들을 생성하고, 동시에 상기 이미지들을 복수의 이미지 센서들 상으로 향하게 할 수 있는 디지털 광 프로세싱 제어 시스템;
    상기 이미지 센서들로부터 각각의 신호들을 감지하기 위한 이미지 센서 신호 검출기; 및
    상기 디지털 테스트 이미지들을 이미지 센서들 상으로 초점이 맞추어지도록 하며, 상기 디지털 테스트 이미지들을 복수의 이미지들로 나눌 수 있는 초점 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 정적 이미지들인 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 동적 이미지들인 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은,
    광원;
    상기 광원으로부터의 광을 디지털 테스트 이미지로 변환시키는 디지털 마이크로반사경 장치; 및
    상기 광원으로부터의 광을 상기 디지털 마이크로반사경 장치 상으로 향하게 하는 평행 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 초점 렌즈는 상기 디지털 테스트 이미지들 각각을 복수의 동일한 이미지들로 나눌 수 있는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 장치.
  17. 삭제
  18. 자동화된 이미지 센서 테스팅 장치에 있어서,
    광원;
    상기 광원으로부터의 광을 정적 및 동적 디지털 테스트 이미지 중의 적어도 하나로 변환시키는 디지털 마이크로반사경 장치;
    상기 광원으로부터의 광을 상기 디지털 마이크로반사경 장치 상으로 향하게 하는 평행 렌즈; 및
    디지털 테스트 이미지가 테스트 중인 이미지 센서 장치 상으로 초점이 맞추어지도록 하며, 상기 디지털 테스트 이미지들을 복수의 이미지들로 나눌 수 있는 초점 렌즈를 구비하는, 디지털 광 프로세싱 제어 시스템과,
    테스트 중인 이미지 센서 장치로부터의 연속적인 신호를 입력하는 입력 수단; 및
    테스트 중인 이미지 센서 장치로부터의 상기 신호를 상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템에 의해 입력되는 상기 테스트 이미지들과 자동적으로 비교하는 수단을 구비하는, 이미지 센서 신호 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동화된 이미지 센서 테스팅 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은 단일 테스트 이미지를 이용하여 복수의 이미지 센서들을 테스트할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 이미지 센서 테스팅 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은 복수의 테스트 이미지들을 이용하여 복수의 이미지 센서들을 테스트할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 이미지 센서 테스팅 장치.
  21. 삭제
  22. 이미지 센서 테스팅 방법에 있어서,
    디지털 테스트 이미지를 생성하는 단계;
    상기 디지털 테스트 이미지를 복수의 이미지들로 나누는 단계;
    상기 복수의 이미지들 중 하나를 하나 이상의 이미지 센서에 적용하는 단계;
    상기 이미지 센서로부터 제 1 신호를 입력하는 단계; 및
    상기 디지털 테스트 이미지를 상기 이미지 센서로부터의 상기 제 1 신호와 상호관련시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 디지털 테스트 이미지는 정적 이미지인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 디지털 테스트 이미지는 동적 이미지인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 방법.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 이미지 센서들로부터 제 1 신호를 입력하는 단계 및 상기 디지털 테스트 이미지를 상기 제 1 신호와 상호관련시키는 단계는, 이미지 센서 신호 검출기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 방법.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지를 이미지 센서에 적용하는 단계는 상기 테스트 이미지를 복수의 이미지 센서들에 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스팅 방법.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법에 있어서,
    디지털 광 프로세싱 제어 시스템을 이용하여 복수의 디지털 테스트 이미지들을 생성하는 단계;
    상기 디지털 테스트 이미지들 중 하나 이상을 복수의 이미지들로 나누는 단계;
    동일하게 생성된 이미지를 복수의 이미지 센서들 각각에 적용하는 단계;
    상기 이미지 센서들로부터 복수의 신호를 입력하는 단계; 및
    상기 입력 디지털 테스트 이미지들을 상기 이미지 센서들로부터의 상기 입력 신호들과 상호관련시키는 단계를 포함하되,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은, 상기 디지털 테스트 이미지를 이미지 센서 상으로 초점이 맞추어지도록 하며, 상기 디지털 테스트 이미지들을 복수의 테스트 이미지들로 나눌 수 있는 초점 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 정적 이미지들인 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 테스트 이미지들은 동적 이미지들인 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은,
    광원;
    상기 광원으로부터의 광을 디지털 테스트 이미지로 변환시키는 디지털 마이크로반사경 장치;
    상기 광원으로부터의 광을 상기 디지털 마이크로반사경 장치 상으로 향하게 하는 평행 렌즈; 및
    상기 디지털 테스트 이미지가 이미지 센서 상으로 초점이 맞추어지도록 하는 초점 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 디지털 광 프로세싱 제어 시스템은 상기 광원으로부터의 광이 상기 디지털 마이크로반사경 장치를 향하기 이전에, 상기 광원으로부터의 광을 필터링하는 필터 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 초점 렌즈는 상기 디지털 테스트 이미지들을 복수의 동일한 테스트 이미지들로 나눌 수 있는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 이미지 센서들로부터 제 1 신호를 입력하는 단계 및 상기 디지털 테스트 이미지를 상기 제 1 신호와 상호관련시키는 단계는 이미지 센서 신호 검출기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 이미지 센서들을 동시에 테스트하는 방법.
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