KR20080041792A - 이미지 센서 테스트 장치 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서 테스트 장치는 광원, 확산 필터 및 프로브 카드를 포함한다. 광원은 이미지 센서로 광을 조사하며, 확산 필터는 이미지 센서로 입사되는 광의 각도를 다양하게 조절한다. 프로브 카드는 이미지 센서의 패드와 접촉하는 탐침을 가지며, 광에 따른 상기 이미지 센서의 광전 변환 특성을 테스트한다. 따라서, 이미지 센서로의 입사각이 다양한 실제 환경과 동일하게 이미지 센서를 테스트할 수 있다.

Description

이미지 센서 테스트 장치{Apparatus for testing a image sensor}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서 테스트 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 이미지 센서 110 : 광원
120 : 프로브 카드 130 : 탐침
140 : 확산 필터 150 : 지지대
160 : 파리눈 렌즈 어레이 170 : 이미지 센서
본 발명은 이미지 센서 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센서에 광을 조사하면서 상기 이미지 센서의 광전 변환 특성을 측정하는 이미지 센서 테스트 장치에 관한 것이다.
이미지 센서는 이미지 정보를 전기적인 영상 신호로 변환하는 장치로, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함한다. 상기 이미지 센서의 제조 공정에는 상기 이미지 센서의 불량 여부를 판단하기 위해 상기 이미지 센서의 광전 변환특성에 대한 테스트가 필요하다. 상기 이미지 센서의 테스트에는 상기 이미지 센서가 반도체 웨이퍼에 형성된 상태로 행하는 전 공정 테스트와, 상기 이미지 센서가 조립되어 패키징 된 후에 행하는 후 공정 테스트가 있다.
한편, 이미지 센서에 대한 테스트는 일반적인 반도체 제품과는 달리 전기적 불량을 테스트하는 과정과 광학적 불량을 테스트하는 과정으로 이루어진다. 상기 광학적 테스트는 광원으로부터 발생된 광을 이미지 센서에 조사하여 픽셀들의 광 반응정도를 테스트함으로서 불량 여부를 판단하게 된다.
상기 광원은 균일한 강도를 가지도록 광을 조사한다. 그러므로, 상기 광은 평행 특성을 가지므로, 상기 광은 동일한 입사각으로 상기 이미지 센서에 입사된다. 상기 광의 입사각에 따라 상기 이미지 센서의 포토다이오드에 형성되는 초점 위치가 달라지므로, 상기 이미지 센서의 출력이 달라진다. 구체적으로, 상기 광의 입사각에 따라 상기 이미지 센서의 중앙 영역과 가장자리 영역의 출력 차이가 발생한다. 그러므로, 상기 이미지 센서의 전체 영역에서의 광학적 불량을 테스트하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 이미지 센서가 사용되는 실제 환경에서는 상기 이미지 센서로 다양한 입사각을 갖는 광이 입사된다. 그러나, 상기 이미지 센서의 테스트 환경에서는 상기 광이 동일한 입사각을 갖는다. 따라서, 상기 테스트 환경은 상기 이미지 센서가 사용되는 실제 환경과 다르며, 상기 이미지 센서의 테스트에 대한 신뢰도가 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 이미지 센서로 입사되는 광이 다양한 입사각을 갖는 상태에서 이미지 센서를 테스트하기 위한 이미지 센서 테스트 장치를 제공한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이미지 센서 테스트 장치는 광원, 확산 필터 및 프로브 카드를 포함한다. 상기 광원은 상기 이미지 센서로 광을 조사한다. 상기 확산 필터는 상기 광원과 상기 이미지 센서 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서로 입사되는 광의 각도를 다양하게 조절한다. 상기 프로브 카드는 상기 이미지 센서의 패드와 접촉하는 탐침을 가지며, 상기 광에 따른 상기 이미지 센서의 광전 변환 특성을 테스트한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서 테스트 장치는 상기 확산 필터의 측면 부위를 지지하며, 상기 확산 필터를 상기 프로브 카드에 고정하기 위한 지지대를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서 테스트 장치는 상기 광원과 상기 확산 필터 사이에 구비되며, 상기 광원에서 조사된 광의 세기를 균일하게 하기 위한 파리눈 렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 확산 필터의 폭이 넓어질수록 상기 확산 필터는 상기 이미지 센서와 가깝도록 배치될 수 있다.
상기 이미지 센서 테스트 장치는 상기 광이 다양한 각도를 가지며 균일한 상태로 상기 이미지 센서로 입사되는 상태에서 테스트를 진행한다. 따라서, 상기 이 미지 센서의 센터 영역과 에지 영역에서의 출력이 균일하게 나타난다. 그러므로, 광이 한 각도를 가지며 상기 이미지 센서로 입사하여 상기 이미지 센서의 센터 영역에 초점을 형성함에 따라 발생하는 상기 센터 영역과 에지 영역의 출력 차이를 방지하여 상기 이미지 센서를 정확하게 테스트 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 이미지 센서 테스트 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 이미지 센서 테스트 장치(100)는 광원(110), 프로브 카드(120), 탐침(130), 확산 필터(140), 지지대(150) 및 파리눈 렌즈 어레이(160)를 포함한다.
상기 광원(110)은 이미지 센서(170)로 광을 조사한다. 상기 이미지 센서(170)를 정확하게 테스트하기 위해 상기 광원(110)에서 조사된 광은 균일하며 조절이 용이해야 한다. 따라서, 상기 광원(110)의 광은 직광 특성을 갖는다. 상기 광원(110)의 예로는 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 하라이드 램프 등을 들 수 있 다.
상기 이미지 센서(170)는 피사체의 정보를 검지하여 전기적인 영상 신호로 변환한다. 상기 이미지 센서(170)는 반도체 기판 상에 형성된 칩 상태로 테스트되거나, 조립되어 패키징된 상태로 테스트될 수 있다. 상기 이미지 센서(170)의 예로는 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD)나 금속산화물반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)를 들 수 있다.
상기 파리눈 렌즈 어레이(160)는 메트릭스 형태로 배열된 다수의 파리눈 렌즈를 포함하며, 상기 광원(110)에서 광이 조사되는 방향에 상기 광원(110)과 인접하도록 배치된다. 상기 파리눈 렌즈 어레이(160)는 상기 광원(110)에서 조사된 광의 세기를 균일하게 조절한다.
상기 프로브 카드(120)는 상기 이미지 센서(170)와 광원(110) 사이에 배치된다. 상기 프로브 카드(120)는 중앙에 상기 광원(110)에서 조사된 광을 통과시키기 위한 개구(122)가 구비된다. 도시되지는 않았지만, 상기 프로브 카드(120)는 포고타워를 통해 마더 보드에 지지된다.
상기 탐침(130)은 상기 프로브 카드(120)의 하부에 다수개 구비되며, 상기 이미지 센서(170)의 패드들에 접촉한다. 상기 패드들은 적어도 하나의 구동 전원 전압(Vcc) 패드, 적어도 하나의 접지 전압(Vss) 패드, 적어도 하나의 데이터 입출력 패드 및 적어도 하나의 제어 패드, 적어도 하나의 클럭 패드 및 하나 이상의 테스트 패드를 포함한다. 상기 탐침(130)을 상기 이미지 센서(170)의 패드들에 접촉시킴으로써 상기 마더보드와 상기 이미지 센서(170)는 전기적으로 연결된다. 상기 탐침(130)은 다수의 이미지 센서(170)의 각 패드들과 연결될 수 있다.
상기 확산 필터(140)는 상기 광원(110)과 상기 이미지 센서(170) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 확산 필터(140)는 상기 프로브(120)의 개구(122)에 배치된다. 상기 확산 필터(140)는 상기 광원(110)에서 조사된 광을 확산시킨다. 따라서, 상기 광은 강도 분포가 균일한 상태를 유지하며, 상기 이미지 센서(170)에 일정한 각도가 아닌 다양한 각도로 입사된다. 그러므로, 광의 입사각이 다양한 실제 사용 환경과 유사한 조건에서 상기 이미지 센서(170)를 테스트 할 수 있다. 예를 들면, 상기 확산 필터(140)는 유리, 아크릴 등의 수지에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 상기 광이 다양한 각도를 가지며 균일한 상태로 상기 이미지 센서(170)로 입사되므로, 상기 이미지 센서(170)의 센터 영역과 에지 영역에서의 출력이 균일하게 나타난다. 즉, 광이 한 각도를 가지며 상기 이미지 센서(170)로 입사하여 상기 이미지 센서(170)의 센터 영역에 초점을 형성함에 따라 발생하는 상기 센터 영역과 에지 영역의 출력 차이를 방지할 수 있다.
상기 확산 필터(140)는 확산 효과를 향상시키기 위해 3차원 곡면을 구비할 수 있다. 상기 확산 필터(140)는 볼엔드 밀(ballend-mill)에 의해 절삭가공하거나, 수지를 사출 성형하여 얻어진다. 구체적으로, 절삭가공 혹은 사출성형 후, 샌드 블라스트에 의해 표면을 처리하여 확산 필터(140)로서 기능한다.
한편, 상기 확산 필터(140)를 통과한 광은 다양한 각도로 확산된다. 상기 확산 필터(140)의 폭이 큰 경우, 상기 광의 확산에 따른 영향이 상대적으로 크므로 테스트하고자 하는 이미지 센서(170)의 영역보다 넓은 영역에 광이 조사될 수 있 다. 그러므로, 상기 확산 필터(140)는 상기 이미지 센서(170)와 인접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 확산 필터(140)의 작은 큰 경우, 상기 광의 확산에 따른 영향이 상대적으로 작아 테스트하고자 하는 이미지 센서(170)의 영역과 비슷한 크기의 영역에 광이 조사될 수 있다. 그러므로, 상기 광의 확산에 따른 효과를 향상시키기 위해 상기 확산 필터(140)는 상기 이미지 센서(170)와 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 지지대(150)는 상기 확산 필터(140)의 측면을 지지하며, 상기 프로브 카드(120)의 개구(122)에 삽입된다. 상기 지지대(150)는 걸림턱(152)을 가지므로, 상기 개구(122)에 일정한 깊이로 삽입된다. 따라서, 상기 확산 필터(140)는 상기 프로브 카드(120)의 개구(122)에 배치될 수 있다.
한편, 상기 이미지 센서 테스트 장치(100)는 셔터를 더 포함할 수 있다. 상기 셔터는 상기 확산 필터(140)와 상기 이미지 센서(170) 사이에 배치되거나, 상기 광원(110)과 상기 확산 필터(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 셔터는 상기 광의 진행 방향과 수직 방향으로 이동가능하며, 상기 광원(110)에서 조사된 광의 폭을 조절한다. 상기 이미지 센서(170)의 칩 하나를 테스트하는 경우, 상기 셔터는 상기 테스트 칩으로만 상기 광이 조사되도록 상기 광을 선택적으로 차단한다. 상기 이미지 센서(170)의 칩 다수개를 동시에 테스트하는 경우, 상기 셔터(160)는 상기 테스트 칩들로 상기 광이 조사되도록 상기 광을 선택적으로 차단한다.
상술한 바와 같은 이미지 센서 테스트 장치(100)는 반도체 기판 상에 형성된 이미지 센서(110)를 테스트 스테이지(미도시)에 안착시켜 탐침(130)들을 각 패드에 연결시킨 상태에서, 광원(110)으로부터 발생된 광이 확산 필터(140)를 통과하여 다양한 각도로 상기 이미지 센서(170)로 입사된다. 그 결과, 상기 이미지 센서(170)의 각 픽셀을 통해 광전 변환된 신호들이 각 패드들을 통해 외부로 출력되어 제어 및 분석기(미도시)로 전달됨으로써 상기 이미지 센서(170)에 대한 광학적 특성 분석이 수행된다. 상기 광학적 특성 분석을 통해 상기 이미지 센서(170)에 대한 광학적 특성의 양품 여부를 판정하게 된다.
여기에서, 상기 광학적 특성 분석이라 함은 DC 테스트, AC 테스트, 이미지 테스트 등을 분석하는 것을 의미한다. DC 테스트에서는 오픈-숏트(open-short) 테스트, 동작 전류 및 대기 전류 테스트 등을 실행하고, AC 테스트에서는 각종 설계 구동에 대한 기능 테스트 등을 실행하며, 이미지 테스트에서는 dark, normal, saturation light 조사 환경에서 모든 픽셀에 대한 제반 특성 및 디펙트(defect) 유무 테스트 등을 실행한다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 광원에서 조사된 광이 모두 일정한 각도로 이미지 센서에 입사되는 것이 아니라, 상기 확산 필터를 이용하여 광을 분산하므로 광이 다양한 각도로 이미지 센서에 입사된다. 그러므로, 상기 이미지 센서가 사용되는 실제 조건과 유사한 조건에서 상기 이미지 센서를 테스트할 수 있다. 상기 이미지 센서의 테스트에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 다수의 탐침을 이용하여 반도체 기판 상에 형성된 다수의 이미지 센서를 동시에 테스트할 수 있다. 따라서, 상기 이미지 센서의 광학적 테스트를 수행하는데 소요되는 시간을 절감할 수 있으며, 이미지 센서의 생산성을 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서 테스트 장치는 이미지 센서로 다양한 입사각을 갖도록 광을 조사하므로, 상기 이미지 센서가 사용되는 실제 환경과 동일한 환경에서 상기 이미지 센서의 테스트가 가능하다. 그리고, 상기 광이 다양한 각도를 가지며 균일한 상태로 상기 이미지 센서로 입사되므로, 상기 이미지 센서의 센터 영역과 에지 영역에서의 출력이 균일하게 할 수 있어 상기 이미지 센서 테스트의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 이미지 센서 테스트 장치는 테스트를 위한 칩의 개수에 따라 상기 이미지 센서로 입사되는 광의 영역을 조절하여 원하는 개수의 칩을 선택적으로 테스트할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 이미지 센서로 광을 조사하기 위한 광원;
    상기 광원과 상기 이미지 센서 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서로 입사되는 광의 각도를 다양하게 조절하는 확산 필터; 및
    상기 이미지 센서의 패드와 접촉하는 탐침을 가지며, 상기 광에 따른 상기 이미지 센서의 광전 변환 특성을 테스트하기 위한 프로브 카드를 포함하는 이미지 센서 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확산 필터의 측면 부위를 지지하며, 상기 확산 필터를 상기 프로브 카드에 고정하기 위한 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원과 상기 확산 필터 사이에 구비되며, 상기 광원에서 조사된 광의 세기를 균일하게 하기 위한 파리눈 렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 확산 필터의 폭이 넓어질수록 상기 확산 필터는 상기 이미지 센서와 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 테스트 장치.
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