KR20060084348A - 고체 촬상 소자 검사 시스템 - Google Patents

고체 촬상 소자 검사 시스템 Download PDF

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KR20060084348A
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Abstract

본 발명은, 고체 촬상(撮像) 소자 검사 시스템에 관한 것이며, 검사 기능의 확장에도 용이하게 대응할 수 있고, 전체의 검사 시간을 단축할 수 있어서 검사 상황을 효율적으로 파악 및 인식할 수 있는 고체 촬상 소자 검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 고체 촬상 소자 검사 시스템은, 고체 촬상 소자 검사 장치에 화상 처리 유닛이 접속되는 고체 촬상 소자 검사 시스템으로서, 상기 고체 촬상 소자 검사 장치로부터 입력되는 화상 데이터에 따른 화상을 실시간으로 표시하는 표시부를 설치한 것을 특징으로 한다.
촬상 소자, 광원, 광전 변환, 네트워크, 화상 처리

Description

고체 촬상 소자 검사 시스템{IMAGE SENSOR INSPECTION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시간 모니터(29)의 구체예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 고체 촬상 소자와 그 불량 여부의 검사를 행하는 검사 방법을 설명하기 위한 개념 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 고체 촬상 소자 검사 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2002―27506
[특허 문헌 2] 일본국 특개 2004―177139
본 발명은 고체 촬상 소자 검사 시스템에 관한 것이며, 상세하게는, 검사 기능의 확장에도 용이하게 대응할 수 있고, 전체의 검사 시간을 단축할 수 있어서 검사 상황을 효율적으로 파악 및 인식할 수 있는 고체 촬상 소자 검사 시스템에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 컬러 고체 촬상 소자의 검사를 단시간에 행할 수 있는 장 치의 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 2의 도 1에는, 반도체 웨이퍼의 외관 검사 장치를 구성하는 모니터에 표시되는 GUI의 일례가 개시되어 있다.
CCD, CMOS 등의 고체 촬상 소자는, 예를 들면 디지털 카메라의 촬상 소자로서 이용되어 있지만, 표시 해상도의 고분해능화(高分解能化)의 요구에 수반하여 고집적화(高集積化)가 진행되고 있다. 특히 CMOS 고체 촬상 소자는, 종래의 CMOS의 제조 공정을 전용(轉用)할 수 있는 이점도 있다.
도 3은, 고체 촬상 소자와 그 불량 여부의 검사를 행하는 검사 방법을 설명하기 위한 개념 구성예를 나타내는 도면이다. 도면에서, 고체 촬상 소자(1)는, 컬러 필터(2)와 광전 변환부(光電變換部)(3)로 구성되어 있다.
컬러 필터(2)는, 복수개의 G1 컬러 필터, B 컬러 필터, R 컬러 필터, G2 컬러 필터에 의하여 구성되어 있다. G1 컬러 필터와 G2 컬러 필터는 녹색의 광을 투과하지만, 각 필터의 특성이 상이하여 구별되고 있다. B 컬러 필터와 R 컬러 필터는, 각각 청색과 적색의 광을 투과한다.
광전 변환부(3)는, G1 컬러 필터, B 컬러 필터, R 컬러 필터, G2 컬러 필터에 대향하여 배치된 광전 변환 소자 PDHV(H, V는 정수)에 의해 구성된다. 상기 광전 변환 소자 PDHV는, G1 컬러 필터, B 컬러 필터, R 컬러 필터, G2 컬러 필터에 의해, 색각(色覺)을 가진 센서가 된다.
광원(4)은, 일정 조도(照度)로 균일한 백색 광을 고체 촬상 소자(1)에 조사( 照射)한다.
이와 같은 구성에 있어서, 광원(4)이 일정 조도로 균일한 백색 광을 일정 시간에 걸쳐서 고체 촬상 소자(1)에 조사하면, 광전 변환부(3)의 광전 변환 소자 PDHV에 축적되는 전하량은 일정하지 않고, 광전 변환 소자 PDHV 상에 장착되는 컬러 필터(2)의 각 컬러마다 상이하게 된다. 이것은 장착되어 있는 컬러 필터(2)의 각 컬러 마다 분광 투과 특성이 상이하므로, 광전 변환 소자 PDHV에서 변환되는 전하량은 컬러 필터(2)의 분광 특성에 따른다.
이와 같은 고체 촬상 소자(1)의 불량 여부 검사에는, 각 컬러마다 분리하여 행하는 방법과, 모든 컬러를 혼재시킨 회색 화상으로 행하는 방법이 있다. 각 컬러마다 분리한 특성 검사가 필요한 경우에는, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 고체 촬상 소자(1)로부터 얻은 화상 데이터를 컬러별로 나누어서, 컬러 필터에 대응하는 광전 변환 소자 PDHV마다 연산 처리를 행한다.
이에 비해, 회색 화상으로서 취급하는 경우에는, 고체 촬상 소자(1)로부터 얻은 모든 화상 데이터를 컬러별로 배분하지 않고, 화상 연산 처리 대상으로 한다.
도 4는, 이와 같은 종래의 고체 촬상 소자 검사 시스템의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 4에 있어서, 검사 대상인 고체 촬상 소자(1)는, DUT 보드(5)에 탑재 되고 전기적으로 접속된다.
CPU(6)는, 조작 설정부(7)로부터 설정 입력되는 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 사양 규격에 대응한 검사 프로그램에 따라서, 고체 촬상 소자 검사 장치 전체의 동작을 통괄적으로 제어한다.
광원 구동 제어부(8)는, CPU(6)로부터 입력되는 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 사양 규격에 대응한 제어 신호에 따라서, 광원(4)을 점등하여 구동한다.
소자 구동 제어부(9)는, CPU(6)로부터 입력되는 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 사양 규격에 대응한 제어 신호에 따라서, 고체 촬상 소자(1)를 구동하기 위한 직류 신호나 구동 클록(clock)을 공급한다. 고체 촬상 소자(1)를 구동하고 있는 상태에서 고체 촬상 소자(1)에 광원(4)의 출력광이 조사됨으로써, 고체 촬상 소자(1)로부터 화상 데이터가 출력된다.
고체 촬상 소자(1)로부터 출력되는 화상 데이터는, A/D변환기(10)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. A/D변환기(10)에 의해 변환된 디지털 데이터는, 데이터 메모리(11)에 저장된다.
데이터 메모리(11)에 저장된 화상 데이터는, DMAC(direct memory access controller)(12)를 통하여, 화상 처리 메모리(13)에 전송된다.
DSP(14)는, CPU(6)로부터 입력되는 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 사양 규격에 대응한 제어 신호에 따라서, 화상 처리 메모리(11)에 전송된 화상 데이터에 대해서 소정의 화상 연산 처리를 행하고, 처리 결과를 CPU(6)에 출력한다.
CPU(6)는, DSP(14)로부터 입력되는 처리 결과에 따라서, 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 불량 여부를 판정한다. 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 처리 결과나 판정 결과는, CPU(6)를 통하여 표시부(15)에 표시된다.
상기와 같은 검사 장치를 구성하는 DSP(14)의 화상 연산 처리에 의하면, 예 를 들면 도트(dot) 결함 검사 등의 고체 촬상 소자(1)에 대한 표준적인 검사 처리는 행할 수 있지만, 본래는 검사자의 주관적 판단에 따른 관능검사(sensory test) 항목에 속하는 「얼룩」이나 「불균일」등은, 일반적으로는 DSP(14)의 화상 연산 처리 항목에 포함되어 있지 않은 것이 많다.
그래서, 검사 장치 도입 후에, 고체 촬상 소자(1)를 제조하는 검사 장치의 사용자가, 전술한 「얼룩」이나 「불균일」등의 DSP(14)의 화상 연산 처리에 포함되어 있지 않은 항목에 대한 검사를 원하는 경우에는, DSP(14)의 화상 연산 처리 외에, 검사 장치의 화상 데이터나 검사 데이터를 외부의 화상 평가 수단에 입력하여 이들 검사를 행할 경우가 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 검사 장치에서는, 현재의 검사 상황을 사용자에 알릴 경우, 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 웨이퍼 맵(wafer map)이나 데이터 로그(data log)를 표시부(15)에 표시시키고 있다.
이와 같은 구성의 고체 촬상 소자 검사 장치에서는, 고체 촬상 소자로부터의 화상을 취득하여 화상 검사를 행하고 있지만, 검사 장치 측의 원인으로 에러가 일어났을 경우에는, 그 원인을 밝히기 위하여 검사가 완료되었을 때에 저장되어 있는 화상을 보게 된다. 이를 위해서는, 화상이 저장되어 있는 장소 등을 찾아내어 툴(tool)을 이용하여 화상을 열어야 하므로, 상당히 많은 공정수가 필요하다.
본 발명은, 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것이며, 그 목적은, 검사 기능의 확장에도 용이하게 대응할 수 있고, 전체의 검사 시간을 단축할 수 있 어서, 검사 상황을 효율적으로 파악 및 인식할 수 있는 고체 촬상 소자 검사 시스템을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 주요부를 나타낸 블록도이며, 도 4와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 1에 있어서, DUT 보드(5)에는, 고체 촬상 소자(1)로부터 출력되는 화상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기(10), 상기 A/D변환기(10)에 의하여 변환된 디지털 데이터를 저장하는 데이터 메모리(11), 데이터 메모리(11)에 저장된 화상 데이터를 외부의 화상 처리부(19)에 전송하는 화상 데이터 전송부(17)가 실장되어 있다.
검사 장치(18)는, CPU(6), 조작 설정부(7), 광원 구동 제어부(8) 및 소자 구동 제어부(9)에 의하여 구성되어 있다. 여기서, 검사 장치(18)를 기존의 LSI 시험 장치와 비교하면, 광원 구동 제어부(8)는 테스트 패턴 발생부에 대응하고, 소자 구동 제어부(9)는 DUT 구동 제어부에 대응하는 것으로서, 비교적 간단한 변경을 가하면 기존의 LSI 시험 장치를 검사 장치(18)로서 전용할 수 있다.
상기 화상 데이터 전송부(17)로부터 출력되는 화상 데이터는, 화상 처리부(19)를 구성하는 각 칩에 대응한 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)에 입력되어 있다.
화상 처리부(19)는, 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)과 제어 유닛(21)과 스위칭 허브(22; switching hub)에 의하여 구성되어 있다. 이들 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)과 제어 유닛(21)과 스위칭 허브(22)는, 예를 들면 1G BASE 이더넷(ethernet)(등록상표)과 같은 고속의 전용 네트워크(23)를 통하여 서로 접속되어 있다.
화상 처리 유닛(201 ~ 20n)은, 본래는 검사자의 주관적 판단에 따른 관능 검사 항목에 속하는 「얼룩」이나 「불균일」등의 검사 장치(18)에는 내장되어 있지 않은 고정밀 화상 처리 검사를 고속으로 실행하는 기능을 가지는 것이며, 복수개(n개)의 고체 촬상 소자 칩 각각에 대응하도록 복수개(n개)가 형성되어 있다.
각 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)은, DMAC(241 ~ 24n), 화상 처리 메모리(251 ~ 25n), 화상 처리 연산부(261 ~ 26n), 화상 전송부(271 ~ 27n) 등으로 구성되어 있다. 화상 처리 연산부(261 ~ 26n)에는, 각각이 독립적으로 화상 처리를 실행하는 화상 처리 프로그램이 실장되어 있다.
제어 유닛(21)은, 고체 촬상 소자 검사 장치(18)와 화상 처리 유닛(201 ~ 20n) 간의 각종 신호의 수수(授受)를 제어하는 기능을 가지는 것이다.
검사 장치(18)와 화상 처리부(19)는, 예를 들면 100 BASE 이더넷(등록상표)와 같은 범용의 네트워크(28)를 통하여 서로 접속되어 있다. 상기 네트워크(28)는 예를 들면 공장의 기간(基幹) 네트워크를 구축하는 것이며, 고체 촬상 소자 검사 장치(18)로부터 입력되는 화상 데이터에 따른 화상을 실시간으로 표시하는 표시부 를 포함하는 실시간 모니터(29)도 접속되어 있다.
도 2는, 실시간 모니터(29)의 구체예를 나타낸 블록도이다. 실시간 모니터(29)는, 데이터 분리부(30)와 표시 화면 생성부(31)와 표시부(32)에 의하여 구성되어 있다. 표시부(32)에는, 실시간 화상 표시부(33)와 데이터 로그 표시부(34)와 웨이퍼 맵 표시부(35)가 형성되어 있다. 실시간 모니터(29)에는, 시스템 조작 선택부(36)가 접속되어 있다.
데이터 분리부(30)는, 네트워크(28)를 통하여 고체 촬상 소자 검사 장치(18) 및 화상 처리부(19)로부터 전송되는 화상 데이터 및 측정 결과를 분리하고, 표시 화면 생성부(31)에 입력한다. 표시 화면 생성부(31)는, 이들 분리된 화상 데이터 및 측정 결과를 적절하게 조합시켜서, 표시부(32)에 표시해야 할 실시간 화상, 데이터 로그 표시 및 웨이퍼 맵의 표시 화면을 생성한다.
상기와 같이 구성되는 고체 촬상 소자 검사 시스템의 동작을 설명한다.
CPU(6)는, 조작 설정부(7)에 의하여 설정되는 테스트 항목에 따라서, 소정의 테스트 패턴으로 광원 구동 제어부(8) 및 소자 구동 제어부(9)를 동작시키고, 또한 검사 결과의 불량 여부를 판정하기 위한 기대(期待) 패턴의 내부 설정 등도 행한다.
고체 촬상 소자(1)로부터 입사광에 따라서 출력되는 화상 데이터는, A/D변환기(10)에 의하여 디지털 데이터로 변환되어 데이터 메모리(11)에 저장된다. 데이터 메모리(11)에 저장된 화상 데이터는, 화상 데이터 전송부(17)에 의하여 외부의 화상 처리부(19)를 구성하는 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)으로 자동적으로 전송된다.
각 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)에서는, 데이터 메모리(11)로부터 전송되는 화상 데이터를 DMAC(241 ~ 24n)가 수신하여, 각 화상 처리 메모리(251 ~ 25n)에 저장한다. 각 화상 처리 연산부(261 ~ 26n)는 각 화상 처리 메모리(251 ~ 25n)에 저장되어 있는 화상 데이터에 따라서 고체 촬상 소자(1)의 각 칩에 대한 관능 검사를 행하고, 그 결과를 각 화상 처리 메모리(251 ~ 25n)에 저장한다.
각 화상 전송부(271 ~ 27n)는 각 화상 처리 메모리(251 ~ 25n)로부터 화상 데이터 및 관능 검사 결과를 취득하여, 제어 유닛(21)과 스위칭 허브(22)를 통하여 고체 촬상 소자 검사 장치(18) 및 실시간 모니터(29)에 자동적으로 전송한다.
고체 촬상 소자 검사 장치(18)의 CPU(6)는, 각 화상 처리 메모리(251 ~ 25n)로부터 고체 촬상 소자(1)의 각 칩의 화상 데이터를 취득하여, 검사 결과의 불량 여부를 판정한다.
실시간 모니터(29)는, 고체 촬상 소자 검사 장치(18)의 검사 결과, 화상 처리부(19)로부터 전송된 화상 데이터 및 관능 검사 결과를 취득하여, 고체 촬상 소자(1)의 실시간 화상, 데이터 로그 및 웨이퍼 맵을 적절하게 표시한다. 즉, 고체 촬상 소자(1)의 각 칩에 대하여 테스트 중에 촬상되는 화상 데이터를 실시간으로 표시할 수 있다.
그리고, 상기 일련의 동작 중, 각 화상 전송부(271 ~ 27n)는, 실시간 모니터(29)에 화상 데이터를 전송할 경우, 실시간 모니터(29)의 실시간 화상 표시부(33)의 표시 분해능(8 bit 표시, 화상 사이즈 등)에 맞추어서 화상 데이터를 축소하고 솎아내는 처리를 하여 전송한다.
이로써, 네트워크에 전송되는 화상 데이터량을 줄일 수가 있어서 화상 데이터 트래픽(data traffic)을 삭감할 수 있다. 화상 데이터 트래픽의 삭감한 만큼 각 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)에의 명령 전달이나 그 외의 데이터 전송에 효과적으로 이용할 수 있게 되어, 시스템 전체의 검사 시간의 단축이 도모된다.
또, 조작 설정부(7)로부터 CPU(6)에 검사 대상이 되는 고체 촬상 소자(1)의 종류 등을 데이터 세트 전환 명령으로서 설정 입력함으로써, 검사 장치(18) 상에서 동작하는 프로그램 및 파라미터뿐만 아니라, 검사 장치(18)에 접속되는 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)을 구동하기 위한 소프트웨어 및 파라미터도 검사 대상의 종류에 따라서 자동적으로 전환하여 동작시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 검사 중의 고체 촬상 소자(1)의 화상을 실시간으로 표시하므로, 보다 간단하게 빠른 단계에서 시스템으로 인하여 일어나는 에러 등을 검출할 수 있다.
또, 화상 데이터 전송을 행할 때, 표시 분해능에 맞추어서 스케일 변환이나 화상 축소 등을 행하므로, 화상 데이터의 트래픽 부하를 줄일 수가 있고, 검사 시 간의 로스(loss)가 없어져, 택트 타임(tact time)을 늦추지 않고 화상 데이터를 실시간으로 볼 수 있다.
또, 고체 촬상 소자(1)의 실시간 화상, 데이터 로그 및 웨이퍼 맵을 1대의 모니터에 표시하고, 작업자는 그 모니터 화면을 보기만 하면, 모든 정보를 얻을 수 있다.
이더넷를 이용하여 화상을 전송하기 때문에, 네트워크로 연결되어 있는 범용 PC에서 화상 데이터를 실시간으로 볼 수 있게 되어, 전용 모니터는 불필요하게 된다.
또한, 복수개의 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)을 사용하는 경우, 이들이 정확하게 동작하고 있는지의 여부를 감시하는 표시 화면을 실시간 모니터(29)의 표시부(32)의 일부에 형성함으로써, 각 화상 처리 유닛(201 ~ 20n)의 동작 상황을 항상 실시간으로 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 고체 촬상(撮像) 소자 검사 장치에 화상 처리 유닛이 접속되는 고체 촬상 소자 검사 시스템으로서,
    상기 고체 촬상 소자 검사 장치로부터 입력되는 화상 데이터에 따른 화상을 실시간으로 표시하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시부는, 상기 고체 촬상 소자 검사 장치로부터 입력되는 화상 데이터에 따른 화상과 함께, 상기 화상 처리 유닛에서의 화상 처리 결과에 따라, 측정 대상인 상기 고체 촬상 소자의 웨이퍼 맵(wafer map)을 표시하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표시부는, 측정 대상이 되는 상기 고체 촬상 소자의 데이터 로그(data log)를 추가로 표시하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자 검사 장치와 화상 처리 유닛 및 표시부는 범용 네트워 크를 통하여 공통적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 측정 대상인 상기 고체 촬상 소자의 측정 화상을 처리하는 복수개의 상기 화상 처리 유닛이 접속되어 있으며, 상기 표시부는 상기 고체 촬상 소자의 화상 데이터에 따른 복수개의 화상을 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 화상 처리 유닛은 화상 축소 처리부를 구비하고, 상기 표시부에 화면 표시 영역에 적절한 사이즈로 축소된 화상을 출력하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 표시부의 일부에 각각의 화상 처리 유닛의 동작 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자 검사 시스템.
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JP2015057878A (ja) * 2013-08-12 2015-03-26 株式会社キーエンス 画像処理センサシステム、画像処理センサの制御方法、及び画像処理センサシステムに用いる画像処理センサ

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