JP2002109515A

JP2002109515A - チップ検査方法及び装置

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Publication number: JP2002109515A
Application number: JP2000301929A
Authority: JP
Inventors: Kanji Ikegaya; 款治池ヶ谷; Takashi Ito; 伊藤　　隆; Takaaki Ishii; 孝明石井
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP4815631B2

Abstract

(57)【要約】【課題】観察光学系の１つの視野内の複数チップのす
べてが良品でない場合であっても効率的に検査でき、か
つ、観察光学系のディストーション（歪曲収差）に起因
する問題を解消できるチップ検査方法及び装置を提供す
る。【解決手段】被検査物の表面に微細パターンとして形
成された複数のチップを検査するチップ検査方法及び装
置において、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに
分割し、所定の良品チップを各エリアに順次配置して、
各エリアの位置でその所定の良品チップの画像データを
取込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハその他の被
検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチ
ップを検査する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の一般的な複数チップの検
査方法は、次の（１）及び（２）のとおりであった。

【０００３】（１）１視野単位で学習を行う。

【０００４】観察光学系の１つの視野を単位として複数
チップのパターンマッチングを行う。たとえば、パター
ン化された複数のチップのすべてが良品チップであるこ
とを目視で判断して、それらの良品チップの画像データ
をマスタとして取込んで記憶し、他のパターン化された
複数のチップを検査する際に、その記憶されている良品
チップのマスタと検出すべき複数のチップとを画像デー
タで比較して、画像上の差異を求め、これに従って検出
すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出する。

【０００５】従来は、パターン化された複数の良品チッ
プの各々について画像データを取込んで記憶し、それら
の複数チップの各々の画像データの平均値を求めて、す
なわち複数チップの各々の学習の平均により、マスタを
作成していた。

【０００６】（２）分割したうちの１エリアで学習した
良品チップの画像データを他エリアにコピーして適用す
る。

【０００７】これは、ソフトウェア上の処理であるた
め、処理が早い。学習操作が１回で終わる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来方法には、
次のような欠点がある。

【０００９】（１）１視野単位で学習を行う場合マスタとして取込む複数チップのすべてが良品でなけれ
ばならない。換言すれば、全エリアに良品チップが存在
する必要がある。このような条件に合った状態を探すた
めには相当な手間がかかる。

【００１０】また、良品であるか否かのチェックは操作
者の目視検査により行われるが、視野内の全てのチップ
を目視で検査しなければならないので、多大の手間がか
かり、操作者の負担が大きい。

【００１１】さらに、１視野の全チップが良品であると
いう条件が、許される時間内に必要な回数分揃わない可
能性がある。

【００１２】（２）分割したうちの１エリアで学習した
良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適用
する場合従来は、複数チップの画像データの平均値（複数チップ
の学習の平均）を求めていたため、観察光学系のディス
トーション（歪曲収差）は、ある程度平均化されてい
た。

【００１３】しかし、観察光学系の１つの視野を複数の
エリアに分割し、分割したうちの１つのエリアで学習し
た良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適
用する場合は、観察光学系のディストーション（歪曲収
差）が問題になりやすい。

【００１４】ディストーション（歪曲収差）としては、
チップの図形と相似形の結像（ＣＣＤセンサ受光面）が
得られない収差糸巻型や樽型がある。光軸に垂直な平面
状のチップが光軸に垂直な像面上で相似に結像されない
ことによる収差（ゆがみ）が発生し、たとえば、正方形
の図が、糸巻形に辺の中央がへこむ場合や、たる形に中
央がふくらむ場合がある。

【００１５】このように観察光学系のディストーション
（歪曲収差）が発生すると、光学系の光軸付近と周縁部
とでは同一チップでもわずかに画像データ（パターン）
が異なるため、良品チップを欠陥品として誤認してしま
う。したがって、高精度なチップ検査が困難となる。さ
らに、検査が極めて煩雑なものになってしまう。

【００１６】本発明の目的は、観察光学系の１つの視野
内の複数チップのすべてが良品でない場合であっても効
率的に検査できるチップ検査方法及び装置を提供するこ
とである。

【００１７】本発明の他の目的は、観察光学系のディス
トーション（歪曲収差）に起因する問題を解消できるチ
ップ検査方法及び装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物の表
面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査
するチップ検査方法及び装置を改良したものである。

【００１９】観察光学系の１つの視野を複数のエリアに
分割し、所定の良品チップを各エリアに順次配置して、
各エリアの位置でその所定の良品チップの画像データを
取込む。たとえば、所定の良品チップをステージ部に保
持した状態で、ステージ部を移動することにより、所定
の良品チップを各エリアに順次配置する。

【００２０】本発明の好ましい態様においては、ステー
ジ部に保持された状態の複数のチップから少なくとも１
つの良品チップを目視で観察光学系の視野内で選択し
て、その良品チップを所定の良品チップとして使用し、
ステージ部を移動することによりその所定の良品チップ
を各エリアに順次移動して、各エリアの位置でその所定
の良品チップの画像データを取込んで記憶し、他の複数
のチップを検査する際に、その記憶されている良品チッ
プと検出すべき複数のチップとを画像データで比較し
て、画像上の差異を求め、これに従って検出すべき複数
のチップの欠陥や異物等を検出する。

【００２１】本発明によるチップ検査装置は、複数のチ
ップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、ス
テージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系
の視野内で観察できる観察部とを備えており、観察光学
系の１つの視野を複数のエリアに分割し、所定の良品チ
ップを各エリアに順次配置して、各エリアの位置でその
所定の良品チップの画像データを取込む。

【００２２】好ましくは、ステージ部に保持された状態
で複数のチップを観察光学系の視野内で目視で観察し
て、所定の良品チップを選択して、その選択された良品
チップの画像データを取り込んで記憶する。そして、検
出すべき複数のチップと、予め記憶されている良品チッ
プとを画像データで比較して、両者の画像上の差異を求
め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出
する。

【００２３】

【発明の実施の形態】ステージ部に載置したウエハ等の
被検査物の表面に形成された微細パターン（複数のチッ
プ）が、観察部により観察されて画像データとして取り
込まれる。他方、検査すべき複数チップが、予め記憶さ
れている良品パターンの画像と比較されて、画像上の差
異が求められ、これに従ってパターンにおける欠陥・異
物等が検出される。

【００２４】観察画像の１視野内において、複数のチッ
プを観察可能とする。１つのチップにより定義され、か
つ視野を等分するように、複数のエリアを形成し、各エ
リアに、同一の良品チップを配置することで良品チップ
の画像を学習する。

【００２５】１つの視野内で複数のチップを観察する際
に、たとえば、１つの視野を縦３個、横３個、合計９個
のエリアに分割し、所定の良品チップを各エリアに配置
して、各エリア毎にそれぞれ学習を行う。

【００２６】ステージ部は、複数（９個×Ｎ）のチップ
を保持して所定方向に移動（Ｘ−Ｙ方向の平行移動とθ
角度の回転移動）できるようにする。そして、ステージ
部に保持された状態の複数（９個）のチップを１つの視
野内で観察できるように、観察部を観察光学系、ＣＣＤ
センサ等により構成する。

【００２７】さらに、チップ検査装置は、演算処理部
と、制御部と、出力部（モニタ等）と、入力部（キーボ
ード、操作スティック、マウス等）を備える。

【００２８】

【実施例】チップ検査装置は、図１と図４に示すよう
に、ウエハの表面に形成された複数のチップを保持して
所定方向に移動できるステージ部１０と、ステージ部１
０に保持された状態で複数のチップを１つの視野内で観
察できる観察部１１を有する。

【００２９】観察部１１は、観察光学系１６、ＣＣＤセ
ンサ１７、照明部２０等を有する。

【００３０】ステージ部１０は、Ｘ−Ｙ方向に平行移動
し、かつθ角度回転できる構成になっている。

【００３１】さらに、チップ検査装置は、演算部１８
と、制御部１９と、出力部（モニタ等）１２と、入力部
（キーボード、操作スティック、マウス等）１３と、ウ
エハ搬送部１４、記憶部２１、ステージ部１０を駆動す
るドライバ２２、ステージ部１０の位置を検出するセン
サ２３等を備えている。

【００３２】検査方法について説明すると、ステージ部
１０に載置したウエハの表面に微細パターンとして形成
された複数のチップを、観察部１１により観察して画像
データとして取り込み、予め記憶されている良品チップ
のパターンの画像と比較して、画像上の差異を求め、こ
れに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する。

【００３３】たとえば、多数の検査すべきシリコンウエ
ハを搬送部１４に設定しておき、各シリコンウエハ上に
形成された複数チップの回路パターン（μオーダーの微
細パターン）をステージ部１０に移送して、そこで各ウ
エハの複数チップの欠陥を検査する。とくにウエハ上の
微小な異物や欠陥を検査する。

【００３４】このようにして、ウエハ単体またはテープ
フレーム上にセットされたダイシング済みのウエハを全
自動で検査し、チップ単位の合否判定を行う。

【００３５】好ましくは、高精度なマッチング処理によ
る良品チップの学習と欠陥検出を行うアルゴリズムを取
り込み、大量の画像データを高速演算する。

【００３６】図２を参照して、学習の手順の一例を具体
的に説明する。

【００３７】観察部１１の光学系の１つの視野の中で、
縦と横に３個ずつ配列した状態で計９個のチップを１つ
の単位として観察して検査する例を説明する。

【００３８】まず、図２（Ａ）では、多数のチップが配
列されている中で、任意の９個のチップ１が１つの視野
２に入っている。その中の少くとも１つのチップ１ａが
良品であるか否かを目視で判断される。

【００３９】図２（Ｂ）に示すように、良品であると判
断した良品チップ１ａが同じ観察光学系の視野の右下隅
の位置にくるようにステージ部１０を移動して、その位
置で良品チップ１ａの画像データをとり込む。

【００４０】次は、図２（Ｃ）に示すように、前述の良
品チップ１ａが同じ観察光学系の視野内の右列の中間の
位置にくるようにステージ部１０を移動し、その位置で
同一の良品チップ１ａの画像データをとり込む。

【００４１】このように同一の良品チップ１ａが同一視
野内の９個分のチップ位置（つまり右列の最上位置まで
の９つのチップ位置）にくるようにステージ部１０を移
動して、各位置において同一良品チップ１ａの画像デー
タをとりこむ。

【００４２】図２（Ｄ）は、その最後のチップ位置を示
している。

【００４３】以上のようにして、良品チップの基本パタ
ーンの画像データをとり込み、さらに、それを記憶部２
１に予め記憶しておく。

【００４４】好ましくは、前述の学習を１０回以上別々
の良品チップについてくり返して、とり込んだ良品チッ
プの画像データを演算部１８で処理し、しかるのち処理
後の良品チップの画像データを記憶部２１にマスタとし
て記憶する。必要に応じて、マスタは、修正していくこ
とができる。

【００４５】そのようなマスタを使用して、多数のウエ
ハを検査する。

【００４６】検査手順の一例を説明する。

【００４７】（１）搬送部１４のカセットから１枚のウ
エハを取り出し、観察部１１へ搬送する。つまり、ウエ
ハ単体（テープフレームウエハ）が、ステージ部１０へ
搬送される。そして、後述の（４）より実行する。

【００４８】（２）アライナーにてウエハの回転ずれと
中心ずれを補正する。

【００４９】（３）アライナーからウエハを取り出し、
ステージ部１０上へ搬送する。

【００５０】（４）ステージ部１０上のθ軸にて微小な
回転補正を行う。

【００５１】（５）指定されたレベルで照明部２０を点
灯し、ステージ部１０を最初の検査位置に移動する。

【００５２】（６）必要に応じて、オートフォーカスを
し、ファインアライメント補正を行う。

【００５３】（７）複数チップまたは１チップの一部の
画像を拡大して、演算部１８の画像処理ユニットに取り
込む。

【００５４】（８）予め決められた移動ルートに従って
ドライバ２２によりステージ部１０を移動する。そし
て、ステージ部１０の位置をセンサ２３で検出する。

【００５５】（９）予め学習した良品チップの画像デー
タを基準とし、画像の位置決めを行い、検査すべき複数
チップの検査を行う。ＰＡＤ・バンプ検査を行い、良否
を判定する。

【００５６】（１０）繰り返して前述の（７）〜（９）
を実行し、ウエハ上の全てのチップについて検査が完了
した後、ステージ部１０からそのウエハを搬送して搬送
部１４のカセットへ収納する。

【００５７】なお、良品チップの画像は事前に学習して
おくと同時に検査条件等の設定を行って検査用のレシピ
を作成しておくのが好ましい。

【００５８】図３を参照して、学習処理の流れを説明す
る。

【００５９】まず、入力部１３を操作して、装置をスタ
ートさせ、ついで、１枚のウエハをステージ部１０にセ
ットし、次に、そこでアライメント処理をし、１つの観
察光学系の視野内の複数のチップの中から１つの良品チ
ップを目視で選択し、入力部１３を操作してその良品チ
ップを指定し、かつ、１視野に入るチップ数（行・列）
を入力部１３のカウンタでセットする。たとえば、Ｘ＝
ｍ列、Ｙ＝ｎ行としてセットする。

【００６０】１つの良品チップが視野のＹ行・Ｘ列の所
定位置（たとえば右下隅の位置）に来るようにステージ
部１０を移動する。

【００６１】その良品チップの検査結果を確認して、良
品と確認されたならば、それを学習する。良品でないな
らば、学習処理をせずに、Ｙ位置を１行減らす。つま
り、Ｙ＝Ｙ−１とする。

【００６２】このような学習について最終行まで実行す
る。

【００６３】最終行まで終了したら、Ｘ位置を１列減ら
し、Ｙ位置を最初の行に戻す。

【００６４】Ｘ＝Ｘ−１、Ｙ＝ｎ最終列終了まで前述のような処理をする。

【００６５】最終列まで終了したら、終了処理をする。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、観察光学系のディスト
ーションによる影響を排除でき、高精度な検査が可能と
なる。

【００６７】また、学習段階における良品チップの目視
検査の手間を最小限にすることが出来る。それゆえ、学
習が効率的にかつ迅速にできる。

【００６８】また、目視検査が最小限になることで、学
習段階における操作者の負担を著しく軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例によるチップ検査装置を
示す概略斜視図。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、視察光学系の１つの視野と
所定の良品チップとの関係の一例を示す説明図。

【図３】本発明による学習処理の流れの一例を示すフロ
ーチャート。

【図４】図１のチップ検査装置の主要な構成要素の関係
を示す図。

【符号の説明】

１０ステージ部１１観察部１３入力部１４ウエハ搬送部１６観察光学系１７ＣＣＤセンサ１８演算部１９制御部２０照明部２１記憶部２２ドライバ２３センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井孝明東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA18 AA49 AA61 CC19 EE08 FF04 FF61 JJ03 JJ12 JJ26 MM03 PP24 QQ24 QQ25 RR08 SS14 TT03 2G051 AA51 AC21 BB00 BB19 CA04 CB01 CC00 CC20 DA01 DA07 DA08 EA08 EA12 EA14 4M106 AA01 AA02 CA39 CA41 DA15 DB04 DB20 DB21 DJ04 DJ06 DJ11 DJ18 DJ21 DJ23 5B057 AA03 BA02 BA19 BA23 CC03 CE09 DA03 DB02 DC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物の表面に微細パターンとして形
成された複数のチップを検査するチップ検査方法におい
て、観察光学系の１つの視野を前記チップ１つに対応した複
数のエリアに分割し、所定の良品チップを各エリアに順
次配置して、各エリアの位置でその所定の良品チップの
画像データを取込むことを特徴とするチップ検査方法。
【請求項２】所定の良品チップをステージ部に保持し
た状態で、観察光学系に対してステージ部を移動するこ
とにより、所定の良品チップを各エリアに順次配置する
ことを特徴とする請求項１に記載のチップ検査方法。
【請求項３】ステージ部に保持された状態の複数のチ
ップから少なくとも１つの良品チップを目視で観察光学
系の視野内で選択して、その良品チップを所定の良品チ
ップとして使用し、ステージ部を移動することによりそ
の所定の良品チップを各エリアに順次移動して、各エリ
アの位置でその所定の良品チップの画像データを取込ん
で記憶し、他の複数のチップを検査する際に、その記憶
されている良品チップと検出すべき複数のチップとを画
像データで比較して、画像上の差異を求め、これに従っ
て検出すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ検査方
法。
【請求項４】被検査物の表面に微細パターンとして形
成された複数のチップを検査するチップ検査装置におい
て、複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ
部と、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学
系の視野内で観察できる観察部とを備え、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、所定
の良品チップを各エリアに順次配置して、各エリアの位
置でその所定の良品チップの画像データを取込む構成に
したことを特徴とするチップ検査装置。
【請求項５】ステージ部に保持された状態で複数のチ
ップを観察光学系の視野内で目視で観察して、所定の良
品チップを選択して、その選択された良品チップの画像
データを取り込んで記憶する構成にしたことを特徴とす
る請求項４に記載のチップ検査装置。
【請求項６】検出すべき複数のチップと、予め記憶さ
れている良品チップとを画像データで比較して、両者の
画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠
陥・異物等を検出する構成にしたことを特徴とする請求
項４または５に記載のチップ検査装置。