JP2003240730A - 半導体チップ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トレーに収納された半導体チップの表面の異
常を精度よく検出する。 【解決手段】 画像センサー４０は、トレー２に収納さ
れた半導体チップの表面からの反射光を検出して、明視
野画像信号を出力する。画像センサー５０は、半導体チ
ップの表面からの散乱光を検出して、暗視野画像信号を
出力する。画像信号処理装置１００の明視野画像信号処
理回路１４０は、明視野画像信号を処理して、半導体チ
ップの表面の異常を検出する。暗視野画像信号処理回路
１５０は、暗視野画像信号を処理して、半導体チップの
表面の異常を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハを
ダイシングして製造された半導体チップの表面に、チッ
プ欠けや異物の付着等の異常がないか否かを検査する半
導体チップ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体デバイスは、半導体チップ
の入出力端子にリード線を接続し、半導体チップ全体を
樹脂モールドで覆ったものが一般的であった。近年、半
導体デバイスの小型化の要求から、半導体チップの表面
に保護膜等を形成して樹脂モールドで覆わないチップサ
イズパッケージ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）が主流となってきている。チップサイズパッケージ
は、ワイヤボンディングやフリップチップ（Ｆｌｉｐ
Ｃｈｉｐ Ａｔｔａｃｈ）等の技術により基板に実装さ
れる。特にフリップチップは、入出力端子の上に形成さ
れた突起電極を直接基板の電極端子と接合する実装方法
であり、半導体デバイスが小型化するだけでなく、半導
体デバイスの基板への実装面積が小さくなり、高密度実
装が可能となる。

【０００３】このようなチップサイズパッケージの普及
に伴い、半導体チップを半導体ウェーハからダイシング
された状態で取り扱う機会が多くなってきている。半導
体チップを半導体ウェーハからダイシングされた状態で
出荷する場合又は半導体ウェーハからダイシングされた
状態の半導体チップを加工する場合、出荷前又は加工前
に、半導体チップの表面にチップ欠けやバリ、異物の付
着等の異常がないか否かを検査しなければならない。

【０００４】従来、ダイシング後の半導体チップの外観
検査は、検査者による目視検査で行われていた。近年、
画像処理装置を用いた検査装置が提案されており、例え
ば特開平５−１５２４０６号公報や特開平８−１４５８
９５号公報がある。このような検査装置は、今後半導体
チップを半導体ウェーハからダイシングされた状態で取
り扱う機会が多くなるに従って、益々その重要性が高ま
ってくると思われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ダイシング後
の半導体チップを出荷又は次の工程へ移動する場合、複
数の半導体チップをトレーに収納して運搬する。このた
め、半導体チップの外観検査も、半導体チップがトレー
に収納された状態で行うと効率的である。上記文献に記
載の検査装置はいずれも、トレーに収納された半導体チ
ップを検査する検査装置である。

【０００６】半導体チップを収納するトレーの収納部
は、半導体チップを出し入れできるように余裕を持った
寸法で作られている。このため、トレーに収納され運搬
された半導体チップは、運搬中にトレーの収納部内で移
動して、トレーの収納部内での位置が１つ１つ異なって
くる。特開平８−１４５８９５号公報には、画像信号を
取り込む際に半導体チップの位置ずれを防止する技術が
開示されている。しかしながら、上記文献のいずれも、
トレーの収納部内で位置ずれが発生した半導体チップの
画像をどのようにして処理して検査するかについては言
及していない。

【０００７】また、上記文献に記載の検査装置はいずれ
も、半導体チップの表面からの反射光による明視野画像
を利用しており、半導体チップの表面に付着した微細な
異物を検出するのは困難である。微細な異物の検出に適
した方法としては、散乱光による暗視野画像を利用する
方法が知られている。しかしながら、明視野画像による
検査の他に暗視野画像による検査を行うと、検査時間が
長くなるという問題がある。さらに、検出精度を上げる
ためには、画像の解像度を上げることが必要である。し
かしながら、画像の解像度を上げると画像信号の処理時
間が長くなり、検査時間が長くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、トレーに収納された半導体チッ
プの表面の異常を精度よく検出することを目的とする。

【０００９】本発明はまた、トレーに収納された半導体
チップの表面の異常を短い時間で検査することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された半
導体チップ検査装置は、複数の半導体チップが収納され
たトレーを搭載する移動ステージと、移動ステージを駆
動する駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段と、所
定の波長の照明光を移動ステージに搭載されたトレー内
の半導体チップの表面に垂直に照射する明視野照明手段
と、明視野照明手段の照明光と異なる波長の照明光を移
動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップの表面
に斜めに照射する暗視野照明手段と、明視野照明手段の
照明光が半導体チップの表面で反射した反射光と、暗視
野照明手段の照明光が半導体チップの表面で散乱した散
乱光とを集光する集光レンズと、集光レンズで集光され
た光から反射光と散乱光とを分離する分離手段と、分離
手段で分離された反射光を検出して明視野画像信号を出
力する第１の画像検出手段と、分離手段で分離された散
乱光を検出して暗視野画像信号を出力する第２の画像検
出手段と、第１の画像検出手段が出力した明視野画像信
号を処理して半導体チップの表面の異常を検出する第１
の画像信号処理手段と、第２の画像検出手段が出力した
暗視野画像信号を処理して半導体チップの表面の異常を
検出する第２の画像信号処理手段とを備えたものであ
る。

【００１１】第１の画像検出手段及び第２の画像検出手
段は、明視野画像と暗視野画像を同時に検出する。第１
の画像信号処理手段は、明視野画像信号からチップ欠け
やバリ等の異常を検出し、第２の画像信号処理手段は、
暗視野画像信号から明視野画像では検出しにくい微細な
異物を検出する。明視野画像による異常の検出と暗視野
画像による異常の検出を同時に行うので、どちらか一方
だけの場合より検出精度が向上し、両者を別々に行う場
合に比べて検査時間が短縮する。また、反射光及び散乱
光を集光する集光レンズと、反射光と散乱光とを分離す
る分離手段とにより、反射光の検出光学系の一部と散乱
光の検出光学系の一部が共通となり、装置全体が小型と
なる。

【００１２】請求項２に記載された半導体チップ検査装
置は、複数の半導体チップが収納されたトレーを搭載す
る移動ステージと、移動ステージを駆動する駆動手段
と、駆動手段を制御する制御手段と、所定の波長の照明
光を移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップ
の表面に垂直に照射する明視野照明手段と、明視野照明
手段の照明光と異なる波長の照明光を移動ステージに搭
載されたトレー内の半導体チップの表面に斜めに照射す
る暗視野照明手段と、明視野照明手段の照明光が半導体
チップの表面で反射した反射光と、暗視野照明手段の照
明光が半導体チップの表面で散乱した散乱光とを集光す
る集光レンズと、集光レンズで集光された光から反射光
と散乱光とを分離する分離手段と、分離手段で分離され
た反射光を検出して明視野画像信号を出力する第１の画
像検出手段と、分離手段で分離された散乱光を検出して
暗視野画像信号を出力する第２の画像検出手段と、明視
野画像信号を処理する第１の画像信号処理手段と、暗視
野画像信号を処理する第２の画像信号処理手段とを有す
る複数の画像信号処理装置と、制御手段が駆動手段を制
御するに従って、第１の画像検出手段が出力する明視野
画像信号及び第２の画像検出手段が出力する暗視野画像
信号を複数の画像信号処理装置へ順次接続する切り替え
手段とを備えたものである。

【００１３】切り替え手段は、１つの半導体チップの画
像の取り込みが終了すると、第１の画像検出手段及び第
２の画像検出手段の出力を次の画像信号処理装置へ切り
替える。各画像信号処理装置は、別の半導体チップの画
像の取り込みを行っている間及び他の画像信号処理装置
が処理を行っている間に、並列して明視野画像信号及び
暗視野画像信号の処理を行う。複数の画像信号処理装置
が並列処理を行うので、処理時間が短く、検査時間が短
い。また、大量の画像信号を高速に処理することができ
るので、画像の解像度を上げて検出精度を向上すること
が可能となる。

【００１４】請求項３に記載された半導体チップ検査装
置は、請求項２に記載のものにおいて、第１の画像検出
手段及び第２の画像検出手段と、切り替え手段との間
に、明視野画像信号及び暗視野画像信号を前処理する画
像信号前処理手段を設けたものである。画像信号前処理
手段でＡ／Ｄ変換等の前処理を行うため、各画像信号処
理装置では画像信号の前処理を行う設備が不要となり、
全体として装置が少なくなる。

【００１５】請求項４に記載された半導体チップ検査装
置は、複数の半導体チップが収納されたトレーを搭載す
る移動ステージと、移動ステージを駆動する駆動手段
と、駆動手段を制御する制御手段と、所定の波長の照明
光を移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップ
の表面に垂直に照射する明視野照明手段と、明視野照明
手段の照明光と異なる波長の照明光を移動ステージに搭
載されたトレー内の半導体チップの表面に斜めに照射す
る暗視野照明手段と、明視野照明手段の照明光が半導体
チップの表面で反射した反射光と、暗視野照明手段の照
明光が半導体チップの表面で散乱した散乱光とを集光す
る集光レンズと、集光レンズで集光された光から反射光
と散乱光とを分離する分離手段と、分離手段で分離され
た反射光を検出して明視野画像信号を出力する第１の画
像検出手段と、分離手段で分離された散乱光を検出して
暗視野画像信号を出力する第２の画像検出手段と、座標
情報を含む比較用データを記憶したメモリと、第１の画
像検出手段が出力した明視野画像信号を処理して座標情
報を含む明視野画像データを作成し、作成された明視野
画像データから半導体チップの基準位置の座標情報を検
出する第１の画像信号処理手段と、第２の画像検出手段
が出力した暗視野画像信号を処理して座標情報を含む暗
視野画像データを作成し、作成された暗視野画像データ
の座標情報を第１の画像信号処理手段で検出された半導
体チップの基準位置の座標情報に基づいて補正し、補正
された暗視野画像データをメモリに記憶された比較用デ
ータと比較して半導体チップの表面の異常を検出する第
２の画像信号処理手段とを備え、表面に異常のない半導
体チップについて、トレーの収納部内での半導体チップ
の位置又は表面の高さを変えて第２の画像検出手段で補
正された暗視野画像データを複数求め、複数の補正され
た暗視野画像データの最大値からメモリの比較用データ
を作成したものである。

【００１６】トレーの収納部内での半導体チップの位置
又は表面の高さが異なると、散乱光の強度が変化して、
暗視野画像信号が変動する。表面に異常のない半導体チ
ップについて、予め半導体チップの位置又は表面の高さ
を変えて求めた複数の暗視野データの最大値から比較用
データを作成するので、検査時に半導体チップの位置又
は表面の高さが様々に変化しても、異常が精度よく検出
される。

【００１７】請求項５に記載された半導体チップ検査装
置は、請求項４に記載のものにおいて、第２の画像信号
処理手段が、所定値以上の暗視野画像信号を検出して暗
視野画像データを作成し、検査時の所定値を比較用デー
タを作成するときの所定値より大きくするものである。
所定値以上の暗視野画像信号だけを検出することによっ
て、データ量が減少する。検査時の所定値を大きくする
ことによって、パターンからの散乱光による暗視野画像
信号のうち、比較用データ作成時の所定値に近いものが
誤って検出されない。

【００１８】請求項６に記載された半導体チップ検査装
置は、請求項４に記載のものにおいて、第２の画像信号
処理手段が、補正された暗視野画像データから変動許容
範囲を引き算して比較用データと比較するものである。
暗視野画像データの変動許容範囲を設けることにより、
パターンからの散乱光による暗視野画像信号のばらつき
が補償され、誤検出が低減する。

【００１９】請求項７に記載された半導体チップ検査装
置は、複数の半導体チップが収納されたトレーを搭載す
る移動ステージと、移動ステージを駆動する駆動手段
と、駆動手段を制御する制御手段と、所定の波長の照明
光を移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップ
の表面に垂直に照射する明視野照明手段と、明視野照明
手段の照明光と異なる波長の照明光を移動ステージに搭
載されたトレー内の半導体チップの表面に斜めに照射す
る暗視野照明手段と、明視野照明手段の照明光が半導体
チップの表面で反射した反射光と、暗視野照明手段の照
明光が半導体チップの表面で散乱した散乱光とを集光す
る集光レンズと、集光レンズで集光された光から反射光
と散乱光とを分離する分離手段と、分離手段で分離され
た反射光を検出して明視野画像信号を出力する第１の画
像検出手段と、分離手段で分離された散乱光を検出して
暗視野画像信号を出力する第２の画像検出手段と、第１
の画像検出手段が出力した明視野画像信号を処理して明
視野画像データを作成し、作成された明視野画像データ
から半導体チップの非検査領域を設定する第１の画像信
号処理手段と、第２の画像検出手段が出力した暗視野画
像信号から、半導体チップの表面の第１の画像信号処理
手段で設定された非検査領域外の異常を検出する第２の
画像信号処理手段とを備えたものである。

【００２０】第１の画像信号処理手段は、明視野画像デ
ータから、接続パッド部のプローブ跡等のように異常と
判断してはならないものが存在する部分を非検査領域と
して設定する。第２の画像信号処理手段は、暗視野画像
信号から、半導体チップの表面の非検査領域外の異常を
検出する。従って、非検査領域内の異常と判断してはな
らないものを誤って異常とする誤検出が防止される。

【００２１】請求項８に記載された半導体チップ検査装
置は、請求項１、２、４又は７に記載のものにおいて、
分離手段が、ハーフミラーと、暗視野照明手段の照明光
と同じ波長の光を遮断する第１の色フィルタと、明視野
照明手段の照明光と同じ波長の光を遮断する第２の色フ
ィルタとからなるものである。ハーフミラーは、入射光
の半分を透過し、半分を反射することで、入射光を２つ
に分割する。第１の色フィルタは、散乱光を遮断して反
射光を透過し、第２の色フィルタは、反射光を遮断して
散乱光を透過する。

【００２２】請求項９に記載された半導体チップ検査装
置は、請求項１、２、４又は７に記載のものにおいて、
分離手段が、異なる波長の光の一方を透過し、他方を反
射する色分離ミラーからなるものである。色分離ミラー
は、波長の異なる反射光と散乱光の一方を透過し、他方
を反射することで、反射光と散乱光とを分離する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図６は、トレーに収納された半
導体チップの上面図である。複数の半導体チップＣＨが
小トレー２に収納されており、複数の小トレー２がさら
に大トレー３に収納されている。図６では、小トレー２
に２０個の半導体チップＣＨが収納された例を示してい
るが、小トレー２に収納される半導体チップの数はいく
つであってもよい。また、図６では、大トレー３に１２
個の小トレー２が収納された例を示しているが、大トレ
ー３に収納される小トレーの数はいくつであってもよ
い。そして、以下に示す実施の形態では、半導体チップ
検査装置が半導体チップＣＨを小トレー２に収納した状
態で検査する場合について説明するが、半導体チップ検
査装置は小トレー２をさらに大トレー３に収納した状態
で検査してもよい。

【００２４】図１は、本発明の一実施の形態による半導
体チップ検査装置の概略構成を示す図である。複数の半
導体チップを収納した小トレー２が、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θス
テージ１０上に搭載されている。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステー
ジ１０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ方向に移動
可能に構成されている。ステージ駆動回路１１は、パー
ソナルコンピュータ２００内のステージ制御回路２２０
により制御され、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０を駆動す
る。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０がＸ方向及びＹ方向に
移動することにより、小トレー２内の複数の半導体チッ
プが１つずつ半導体チップ検査装置の測定場所へ移動す
る。また、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０がＺ向及びθ方
向に移動することにより、半導体チップ検査装置の半導
体チップの表面への焦点調整が行われる。

【００２５】図７は、小トレーに収納された半導体チッ
プの上面図である。図７の矢印は図１に示した半導体チ
ップ検査装置の走査方向を示す。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステー
ジ１０の移動により小トレー２が移動することで、半導
体チップＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ５が順
番に半導体チップ検査装置の測定場所へ移動する。

【００２６】図１において、明視野用光源２０は、所定
の波長の光を含む照明光を発生する。この明視野用光源
２０には、白色光源又はレーザー装置のどちらを用いて
もよい。明視野用光源２０からの照明光は、集光レンズ
２１を通った後、明視野用色フィルタ２３に入射する。
明視野用色フィルタ２３は、入射した光のうち、特定の
波長範囲の光を透過し、その他の光を遮断する。明視野
用色フィルタ２３を透過した光は、ハーフミラー２５で
反射され、集光レンズ２２を通って測定場所に置かれた
半導体チップの表面へ垂直に照射される。

【００２７】一方、暗視野用光源３０は、明視野用色フ
ィルタ２３が透過する波長の光と異なる波長の光を含む
照明光を発生する。この暗視野用光源３０には、白色光
源又はレーザー装置のどちらを用いてもよい。明視野用
光源２０及び暗視野用光源３０がいずれもレーザー装置
である場合、両者が発生するレーザー光は波長が異な
る。暗視野用光源３０からの照明光は、集光レンズ３１
を通った後、暗視野用色フィルタ３３に入射する。暗視
野用色フィルタ３３は、入射した光のうち、明視野用色
フィルタ２３とは異なる波長範囲の光を透過し、その他
の光を遮断する。暗視野用色フィルタ３３を透過した光
は、集光レンズ３２を通って測定場所に置かれた半導体
チップの表面へ斜めに照射される。なお、図１では暗視
野用光源３０、集光レンズ３１，３２及び暗視野用色フ
ィルタ３３が１組だけ示されているが、測定場所の周囲
に複数組設けてもよい。

【００２８】半導体チップの表面へ照射された光は半導
体チップの表面で反射及び散乱され、半導体チップの表
面からは反射光及び散乱光が発生する。半導体チップの
表面へ垂直に照射された光については、反射光の大部分
が集光レンズ２２へ到達し、散乱光はその方向がばらば
らであるためほとんど集光レンズ２２へ到達しない。半
導体チップの表面へ斜めに照射された光については、反
射光は集光レンズ２２へほとんど到達しないが、散乱光
の一部が集光レンズ２２へ到達する。

【００２９】集光レンズ２２へ到達した反射光及び散乱
光は、集光レンズ２２を通ってハーフミラー２５を透過
し、ハーフミラー３５へ入射する。ハーフミラー３５
は、入射した光のうち、半分を透過し、半分を反射す
る。ハーフミラー３５を透過した光は、明視野用色フィ
ルタ２４に入射する。明視野用色フィルタ２４は、明視
野用色フィルタ２３と同じフィルタ特性を有する。従っ
て、明視野用色フィルタ２４へ入射した光のうち、明視
野用光源２０から発生した照明光の反射光は透過し、暗
視野用光源３０から発生した照明光の散乱光は遮断され
る。

【００３０】一方、ハーフミラー３５で反射された光
は、暗視野用色フィルタ３４に入射する。暗視野用色フ
ィルタ３４は、暗視野用色フィルタ３３と同じフィルタ
特性を有する。従って、暗視野用色フィルタ３４へ入射
した光のうち、明視野用光源２０から発生した照明光の
反射光は遮断され、暗視野用光源３０から発生した照明
光の散乱光は透過する。

【００３１】図２は、色フィルタの透過率と波長の関係
を示す図である。図２の曲線Ｂは明視野用色フィルタ２
３，２４のフィルタ特性を示し、曲線Ｄは暗視野用色フ
ィルタ３３，３４のフィルタ特性を示す。明視野用光源
２０及び暗視野用光源３０がいずれもレーザー装置であ
る場合、明視野用光源２０のレーザー光の波長は明視野
用色フィルタ２３，２４が透過する波長範囲を選び、暗
視野用光源３０のレーザー光の波長は暗視野用色フィル
タ３３，３４が透過する波長範囲を選ぶ。

【００３２】図１において、画像センサー４０は、明視
野用色フィルタ２４を透過した反射光を検出し、検出し
た光の強度を電気信号に変換した明視野画像信号を作成
する。一方、画像センサー５０は、暗視野用色フィルタ
３４を透過した散乱光を検出し、検出した光の強度を電
気信号に変換した暗視野画像信号を作成する。これらの
画像センサー４０，５０には、ラインセンサ等の一次元
画像センサー又はカメラ等の二次元画像センサーのいず
れを用いてもよい。

【００３３】画像センサー４０が出力した明視野画像信
号及び画像センサー５０が出力した暗視野画像信号は、
画像信号処理装置１００へ入力される。画像信号処理装
置１００は、ＣＰＵ１１０、メモリ１２０、バス１３
０、明視野画像信号処理回路１４０、及び暗視野画像信
号処理回路１５０を含んで構成されている。ＣＰＵ１１
０は、バス１３０を介して、メモリ１２０、明視野画像
信号処理回路１４０、及び暗視野画像信号処理回路１５
０を制御する。メモリ１２０は、予め座標情報を含む明
視野画像の比較用データと、座標情報を含む暗視野画像
の比較用データとを記憶している。

【００３４】図８は、小トレー内の半導体チップの収納
状態を示す図である。図８（ａ）は、半導体チップ１が
小トレー２の収納部２ａのほぼ中心に位置している場合
である。図８（ｂ）は、半導体チップ１が小トレー２の
収納部２ａ内で図面右下に片寄って位置している場合で
ある。この場合、半導体チップ１のエッジと小トレー２
の収納部２ａのエッジと間には、隙間Ｘ及びＹが発生す
る。図８（ｃ）は、半導体チップ１が小トレー２の収納
部２ａ内で傾いて位置している場合である。この場合、
半導体チップ１は小トレー２の収納部２ａに対して角度
αだけ傾いている。半導体チップ１が小トレー２の収納
部２ａ内で図８（ｂ），（ｃ）のように位置ずれしてい
ると、明視野画像信号及び暗視野画像信号から作成され
た画像データを予め用意した比較用データと比較して
も、異常を正確に検出することができない。

【００３５】これらの隙間Ｘ及びＹ、または傾きの角度
αを検出して、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０で半導体チ
ップの位置を修正した後、再度の半導体チップの画像を
取り込んで比較用データと比較することも考えられる
が、検査時間が長くなる。そこで本実施の形態では、明
視野画像信号から作成された明視野画像データから半導
体チップの基準位置の座標情報を検出し、検出された半
導体チップの基準位置の座標情報に基づいて、明視野画
像データ及び暗視野画像データの座標情報を補正する。

【００３６】図１において、明視野画像信号処理回路１
４０は、画像センサー４０が出力した明視野画像信号を
処理して、座標情報を含む明視野画像データを作成す
る。次に、明視野画像信号処理回路１４０は、作成され
た明視野画像データから半導体チップの基準位置の座標
情報を検出する。半導体チップの基準位置は、半導体チ
ップの表面に設けられたアライメントマークとしてもよ
いし、半導体チップのエッジやコーナーとしてもよい。
続いて、明視野画像信号処理回路１４０は、検出された
半導体チップの基準位置の座標情報に基づいて、明視野
画像データの座標情報を補正する。これにより、半導体
チップが小トレー２の収納部内でどのような位置にあっ
ても、半導体チップの表面の各点について、補正された
明視野画像データの座標情報が一定となる。そして、明
視野画像信号処理回路１４０は、バス１３０を介してメ
モリ１２０に記憶された明視野画像の比較用データを読
み出し、補正された明視野画像データと比較用データと
を比較して、同じ座標情報でデータが所定値以上異なる
点を異常として検出する。このようにして、明視野画像
から、チップ欠けやバリ、比較的大きな異物等が検出さ
れる。明視野画像信号処理回路１４０は、検出結果を、
バス１３０を介してＣＰＵ１１０へ通知する。

【００３７】一方、暗視野画像信号処理回路１５０は、
画像センサー５０が出力した暗視野画像信号を処理して
座標情報を含む暗視野画像データを作成する。次に、暗
視野画像信号処理回路１５０は、バス１３０を介して明
視野画像信号処理回路１４０が検出した半導体チップの
基準位置の座標情報を入力する。続いて、暗視野画像信
号処理回路１５０は、入力した半導体チップの基準位置
の座標情報に基づいて、暗視野画像データの座標情報を
補正する。これにより、半導体チップが小トレー２の収
納部内でどのような位置にあっても、半導体チップの表
面の各点について、補正された暗視野画像データの座標
情報が一定となる。そして、暗視野画像信号処理回路１
５０は、バス１３０を介してメモリ１２０に記憶された
暗視野画像の比較用データを読み出し、補正された暗視
野画像データと比較用データとを比較して、同じ座標情
報でデータが所定値以上異なる点を異常として検出す
る。このようにして、暗視野画像信号から、明視野画像
では検出しにくい微細な異物が検出される。明視野画像
信号処理回路１５０は、検出結果を、バス１３０を介し
てＣＰＵ１１０へ通知する。

【００３８】ＣＰＵ１１０は、１つの半導体チップにつ
いて明視野画像信号処理回路１４０及び暗視野画像信号
処理回路１５０の処理が終了すると、検出結果をパーソ
ナルコンピュータ２００のＣＰＵボード２１０へ通知す
る。ＣＰＵボード２１０は、検出結果をパーソナルコン
ピュータ２００の記憶装置に記憶し、表示装置に表示
し、または出力装置で出力する。パーソナルコンピュー
タ２００のステージ制御回路２２０は、ステージ駆動回
路１１へＸ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０の駆動を指示し、
図７の矢印に示すように次の半導体チップが半導体チッ
プ検査装置の測定場所へ移動する。

【００３９】図３は、本発明の他の実施の形態による半
導体チップ検査装置の概略構成を示す図である。本実施
の形態が図１に示した実施の形態と相違する点は、ハー
フミラー３５と明視野用色フィルタ２４及び暗視野用色
フィルタ３４の代わりに、色分離ミラー３６を用いたこ
とである。その他は、図１に示した実施の形態と同様で
ある。色分離ミラー３６は、入射した光のうち、特定の
波長範囲の光を透過し、その他の光を反射する。色分離
ミラー３６が透過する光の波長範囲を、明視野用色フィ
ルタ２３が透過する光の波長範囲内に選ぶことによっ
て、色分離ミラー３６へ入射する光から、反射光と散乱
光を分離することができる。

【００４０】以上説明した実施の形態によれば、明視野
画像データから半導体チップの基準位置の座標情報を検
出し、検出された半導体チップの基準位置の座標情報に
基づいて、明視野画像データ及び暗視野画像データの座
標情報を補正するので、半導体チップが小トレー２の収
納部内でどのような位置にあっても、明視野画像データ
及び暗視野画像データを比較用データと比較することに
よって異常を検出することができる。従って、明視野画
像によるチップ欠けやバリ等の検出と、暗視野画像によ
る明視野画像では検出しにくい微細な異物の検出を行う
ことができる。明視野画像による異常の検出と暗視野画
像による異常の検出を同時に行うので、どちらか一方だ
けの場合より検出精度を向上することができ、両者を別
々に行う場合に比べて検査時間を短縮することができ
る。また、半導体チップの表面からの反射光を検出する
検出光学系の一部と散乱光を検出する検出光学系の一部
とを共通にすることによって、装置全体を小型にするこ
とができる。

【００４１】図４は、本発明のさらに他の実施の形態に
よる半導体チップ検査装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態は画像信号処理装置を４台設けた例を示し
ており、図４では図１に示した投光光学系及び検出光学
系を図示省略している。

【００４２】画像センサー４０が出力した明視野画像信
号及び画像センサー５０が出力した暗視野画像信号は、
画像信号前処理回路３００へ入力される。画像信号前処
理回路３００は、入力した明視野画像信号及び暗視野画
像信号にＡ／Ｄ変換等の前処理を行う。画像信号前処理
回路３００の出力は、スイッチ４００に接続されてい
る。スイッチ４００は、パーソナルコンピュータ２００
のステージ制御回路２２０からステージ駆動回路１１へ
の指示に応じて、画像信号前処理回路３００の出力を画
像信号処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００
ｄへ順番に切り替え接続する。画像信号処理装置１００
ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、図１に示した画
像信号処理装置１００のうち、画像信号の前処理を行う
設備を除いたものである。

【００４３】図５は、図４の半導体チップ検査装置の動
作を示すタイミングチャートである。まず、スイッチ４
００は、画像信号前処理回路３００の出力を画像信号処
理装置１００ａへ接続する。画像センサー４０及び画像
センサー５０は、図７の半導体チップＣＨ１の画像の取
り込みを行う。

【００４４】半導体チップＣＨ１の画像の取り込みが終
了すると、パーソナルコンピュータ２００のステージ制
御回路２２０は、ステージ駆動回路１１へＸ−Ｙ−Ｚ−
θステージ１０の駆動を指示し、スイッチ４００は、こ
の指示に応じて画像信号前処理回路３００の出力を画像
信号処理装置１００ｂへ接続する。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステ
ージ１０が移動して図７の半導体チップＣＨ２が半導体
チップ検査装置の測定場所へ来ると、画像センサー４０
及び画像センサー５０は、半導体チップＣＨ２の画像の
取り込みを行う。この間、画像信号処理装置１００ａ
は、半導体チップＣＨ１について画像信号の処理を行
う。

【００４５】半導体チップＣＨ２の画像の取り込みが終
了すると、ステージ制御回路２２０は、ステージ駆動回
路１１へＸ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０の駆動を指示し、
スイッチ４００は、この指示に応じて画像信号前処理回
路３００の出力を画像信号処理装置１００ｃへ接続す
る。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０が移動して図７の半導
体チップＣＨ３が半導体チップ検査装置の測定場所へ来
ると、画像センサー４０及び画像センサー５０は、半導
体チップＣＨ３の画像の取り込みを行う。この間、画像
信号処理装置１００ａは半導体チップＣＨ１について画
像信号の処理を続行し、画像信号処理装置１００ｂは半
導体チップＣＨ２について画像信号の処理を行う。

【００４６】半導体チップＣＨ３の画像の取り込みが終
了すると、ステージ制御回路２２０は、ステージ駆動回
路１１へＸ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０の駆動を指示し、
スイッチ４００は、この指示に応じて画像信号前処理回
路３００の出力を画像信号処理装置１００ｄへ接続す
る。Ｘ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０が移動して図７の半導
体チップＣＨ４が半導体チップ検査装置の測定場所へ来
ると、画像センサー４０及び画像センサー５０は、半導
体チップＣＨ４の画像の取り込みを行う。この間、画像
信号処理装置１００ａは半導体チップＣＨ１について画
像信号の処理を続行し、画像信号処理装置１００ｂは半
導体チップＣＨ２について画像信号の処理を続行し、画
像信号処理装置１００ｃは半導体チップＣＨ３について
画像信号の処理を行う。

【００４７】半導体チップＣＨ４の画像の取り込みが終
了すると、ステージ制御回路２２０は、ステージ駆動回
路１１へＸ−Ｙ−Ｚ−θステージ１０の駆動を指示し、
スイッチ４００は、この指示に応じて画像信号前処理回
路３００の出力を画像信号処理装置１００ａへ接続す
る。この時、画像信号処理装置１００ａでは半導体チッ
プＣＨ１について画像信号の処理が終了している。Ｘ−
Ｙ−Ｚ−θステージ１０が移動して図７の半導体チップ
ＣＨ５が半導体チップ検査装置の測定場所へ来ると、画
像センサー４０及び画像センサー５０は半導体チップＣ
Ｈ５の画像の取り込みを行う。この間、画像信号処理装
置１００ｂは半導体チップＣＨ２について画像信号の処
理を続行し、画像信号処理装置１００ｃは半導体チップ
ＣＨ３について画像信号の処理を続行し、画像信号処理
装置１００ｄは半導体チップＣＨ４について画像信号の
処理を行う。以下同様にして、４つの半導体チップの画
像の処理が、画像信号処理装置１００ａ，１００ｂ，１
００ｃ，１００ｄで並列に行われる。

【００４８】なお、本実施の形態では画像信号処理装置
を４台設けた例について説明したが、画像信号処理装置
は４台に限らず、画像信号の信号量と画像信号処理装置
の処理能力に応じて台数を決定すればよい。

【００４９】本実施の形態によれば、複数の画像信号処
理装置が並列処理を行うので、処理時間を短くすること
ができ、検査時間が短くすることができる。また、大量
の画像信号を高速に処理することができるので、画像の
解像度を上げて検出精度を向上することが可能となる。

【００５０】また、本実施の形態によれば、画像信号前
処理回路３００を複数の画像信号処理装置に共通に設け
ているため、各画像信号処理装置では画像信号の前処理
を行う設備が不要となり、全体として装置を少なくする
ことができる。

【００５１】次に、トレーに収納された半導体チップの
表面の異常をさらに精度よく検出する半導体チップ検査
装置について説明する。以下の説明において、半導体チ
ップ検査装置の構成は図１、図３又は図４に示した実施
の形態と同様であり、明視野画像信号処理回路１４０及
び暗視野画像信号処理回路１５０の処理が異なるのみで
ある。

【００５２】ここまで説明した実施の形態では、図８に
示した半導体チップ１の位置ずれに対して、明視野画像
信号から作成された明視野画像データから半導体チップ
の基準位置の座標情報を検出し、検出された半導体チッ
プの基準位置の座標情報に基づいて、明視野画像データ
及び暗視野画像データの座標情報を補正していた。この
ため、座標情報を補正する分だけ処理に時間がかかり、
検査時間が長くなる。また、座標情報を補正する際に画
像の歪みが発生し、検出精度が低下する。

【００５３】また、図８（ｃ）のように半導体チップ１
が傾いている場合、半導体チップ１の傾きにより半導体
チップ１の表面に形成されたパターンのコーナーからの
散乱光の強度が変化する。このため、暗視野画像信号の
処理において、パターンのコーナーからの散乱光による
暗視野画像信号を異物からの散乱光による暗視野画像信
号と弁別することが難しい。

【００５４】さらに、散乱光の強度は、半導体チップ１
の表面の高さによって変化する。図９は、小トレーの厚
さのばらつきによる半導体チップの表面の高さの変化を
示す図である。図９（ａ）は、小トレー２の厚さのばら
つきにより半導体チップ１の表面の高さが半導体チップ
検査装置の焦点より上になった状態を示す。図９（ｂ）
は、半導体チップ１の表面の高さが半導体チップ検査装
置の焦点に合っている状態を示す。図９（ｃ）は、小ト
レー２の厚さのばらつきにより半導体チップ１の表面の
高さが半導体チップ検査装置の焦点より下になった状態
を示す。このように小トレー２の厚さのばらつきにより
半導体チップ１の表面の高さが変化すると、半導体チッ
プ検査装置の焦点が相対的に移動して散乱光の強度が異
なってくる。

【００５５】半導体チップの傾きや表面の高さの変化に
よる暗視野画像信号の変動について、図１０を用いて説
明する。図１０（ａ）は半導体チップの一部断面側面
図、図１０（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。図
１０（ａ）の半導体チップ１の表面には、パターンＰが
形成され、微小な異物Ｓｃと比較的大きな異物Ｓｄが付
着している。矢印は、暗視野用の照明光の照射方向を示
す。パターンＰ、異物Ｓｃ及び異物Ｓｄのエッジで散乱
された散乱光の強度は、半導体チップ１の傾きや表面の
高さの変化によって変化する。図１０（ｂ）の実線は、
散乱光の強度が最大の場合、最小の場合、及びそれらの
中間の場合の暗視野画像信号を示し、破線は暗視野画像
信号を検出するためのしきい値Ｖｔｈを示す。図１０
（ｂ）では、異物Ｓｄからの散乱光のみを検出するよう
に、しきい値Ｖｔｈの大きさが設定されている。しかし
ながら、半導体チップの傾きや表面の高さの変化によっ
て暗視野画像信号が変動し、異物Ｓｄからの散乱光によ
る暗視野画像信号は最小の場合に検出されない。以下に
説明する実施の形態は、半導体チップの傾きや表面の高
さの変化によって散乱光の強度が変化して暗視野画像信
号が変動しても、異物を精度よく検出できるようにした
ものである。

【００５６】図１１は、本発明の一実施の形態による半
導体チップ検査装置の比較用データを作成する手順を示
す図である。まず、表面に異常のない半導体チップにつ
いて、明視野画像信号処理回路１４０は、画像センサー
４０が出力した明視野画像信号を処理して、座標情報を
含む明視野画像データを作成する。図１１（ａ）は、半
導体チップ１が小トレー２の収納部内で角度αの傾きを
有する場合に、明視野画像信号処理回路１４０が作成し
た明視野画像データを模式的に表現したものである。明
視野画像データには、半導体チップ１の２つのアライメ
ントマークＡ０，Ａ１からの反射光の強度のデータが、
それらの座標情報（Ｘ０，Ｙ０），（Ｘ１，Ｙ１）と共
に含まれている。なお、実際の明視野画像データには半
導体チップ１の表面のパターンからの反射光の強度のデ
ータも含まれているが、図１１（ａ）ではこれらを省略
してある。

【００５７】次に、明視野画像信号処理回路１４０は、
作成された明視野画像データから、アライメントマーク
Ａ０，Ａ１の座標情報（Ｘ０，Ｙ０），（Ｘ１，Ｙ１）
を、半導体チップ１の基準位置の座標情報として検出す
る。なお、アライメントマークに限らず、半導体チップ
１のエッジやコーナーを半導体チップ１の基準位置とし
てもよい。

【００５８】一方、暗視野画像信号処理回路１５０は、
画像センサー５０が出力した暗視野画像信号から、しき
い値Ｖｔｈ以上の大きさの信号を検出して、その座標情
報を含む暗視野画像データを作成する。図１１（ｂ）
は、暗視野画像信号処理回路１５０が作成した暗視野画
像データを模式的に表現したものである。暗視野画像デ
ータには、アライメントマークＡ０，Ａ１からの散乱光
の強度のデータと、半導体チップ１の表面のパターンか
らの散乱光の強度のデータＶｍａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃが、
それらの座標情報と共に含まれている。

【００５９】次に、暗視野画像信号処理回路１５０は、
バス１３０を介して明視野画像信号処理回路１４０が検
出した半導体チップ１のアライメントマークＡ０，Ａ１
の座標情報（Ｘ０，Ｙ０），（Ｘ１，Ｙ１）を入力す
る。続いて、暗視野画像信号処理回路１５０は、入力し
たアライメントマークＡ０，Ａ１の座標情報（Ｘ０，Ｙ
０），（Ｘ１，Ｙ１）に基づいて、各データの座標情報
を補正する。図１１（ｃ）は、暗視野画像信号処理回路
１５０の補正後の画像データを模式的に表現したもので
ある。アライメントマークＡ０，Ａ１の座標情報は（Ｘ
０’，Ｙ０’），（Ｘ１’，Ｙ１’）に変換され、デー
タＶｍａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃの座標情報も同様に変換され
ている。

【００６０】半導体チップ検査装置は、表面に異常のな
い半導体チップについて、以上の処理をトレーの収納部
内での半導体チップ１の位置又は表面の高さを様々に変
えて複数回行い、複数の補正された暗視野画像データを
メモリ１２０に記憶する。そして、メモリ１２０に記憶
された複数の暗視野画像データについて、データＶｍ
ａ，Ｖｍｂ，Ｖｍｃの最大値を求め、求めた最大値Ｖ
ａ，Ｖｂ，Ｖｃを比較用データとしてそれらの座標情報
と共にメモリ１２０に記憶する。図１１（ｄ）はメモリ
１２０に記憶された比較用データを模式的に表現したも
のである。

【００６１】図１２（ａ）は半導体チップの一部断面側
面図、図１２（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。
図１２（ａ）の半導体チップ１の表面には、大きさの異
なるパターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが形成されてい
る。パターンＰｃは半導体チップ１を貫通するスルーホ
ールである。矢印は、暗視野用の照明光の照射方向を示
す。パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのエッジで散乱さ
れた散乱光の強度は、半導体チップ１の傾きや表面の高
さの変化によって変化する。図１２（ｂ）の実線は、散
乱光の強度が最大の場合、最小の場合、及びそれらの中
間の場合の暗視野画像信号を示し、破線は暗視野画像信
号を検出するためのしきい値Ｖｔｈを示す。図１２
（ｂ）では、一番小さなパターンＰｄからの散乱光だけ
が検出されないように、しきい値Ｖｔｈの大きさが設定
されている。半導体チップ１の位置又は表面の高さを様
々に変えたとき、パターンＰｂからの散乱光は最小の場
合に検出されないが、比較用データは最大値Ｖａ，Ｖ
ｂ，Ｖｃを採用しているため、検出したいすべてのパタ
ーンからの散乱光による暗視野画像の比較用データを用
意することができる。

【００６２】検査時、検査対象の半導体チップについ
て、明視野画像信号処理回路１４０は、画像センサー４
０が出力した明視野画像信号を処理して、座標情報を含
む明視野画像データを作成し、作成された明視野画像デ
ータから、アライメントマークの座標情報を、半導体チ
ップ１の基準位置の座標情報として検出する。

【００６３】一方、暗視野画像信号処理回路１５０は、
画像センサー５０が出力した暗視野画像信号から、しき
い値Ｖｔｈ’以上の大きさの信号を検出して、その座標
情報を含む暗視野画像データを作成する。ここでしきい
値Ｖｔｈ’は、比較用データを作成するときのしきい値
Ｖｔｈに対して、 Ｖｔｈ’＝Ｖｔｈ＋ε×Ｖｔｈ （ε＜１） の関係にある。これは、例えば図１２に示したパターン
Ｐｄからの散乱光による暗視野画像信号のように、比較
用データ作成時のしきい値Ｖｔｈに近い暗視野画像信号
が誤って検出されるのを防止するためである。

【００６４】次に、暗視野画像信号処理回路１５０は、
バス１３０を介して明視野画像信号処理回路１４０が検
出した半導体チップのアライメントマークの座標情報を
入力する。続いて、暗視野画像信号処理回路１５０は、
入力した半導体チップのアライメントマークの座標情報
に基づいて、暗視野画像データの座標情報を補正する。
これにより、半導体チップが小トレー２の収納部内でど
のような位置にあっても、半導体チップの表面の各点に
ついて、補正された暗視野画像データの座標情報が一定
となる。そして、暗視野画像信号処理回路１５０は、バ
ス１３０を介してメモリ１２０に記憶された比較用デー
タを読み出し、補正した暗視野画像データと比較用デー
タとを比較する。暗視野画像信号処理回路１５０は、同
じ座標情報の点について、検査対象の半導体チップのデ
ータをＶｍ、比較用データをＶｔとしたとき、 Ｖｍ−ε×Ｖｍ＞Ｖｔ （ε＜１） の場合に異常と判定する。

【００６５】図１３（ａ）は半導体チップの一部断面側
面図、図１３（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。
図１３（ａ）の半導体チップ１の表面には、大きさの異
なるパターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが形成され、異物
Ｓａが付着している。パターンＰｂの上部にはさらに、
異物Ｓｂが付着している。パターンＰｃは半導体チップ
１を貫通するスルーホールである。矢印は、暗視野用の
照明光の照射方向を示す。図１３（ｂ）の実線は暗視野
画像信号を示し、破線Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃはそれぞれパタ
ーンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃについての比較用データの大きさ
を示す。また、矢印の始点はそれぞれパターンＰａ，Ｐ
ｂのデータＶｍの大きさを示し、矢印の終点はそれぞれ
Ｖｍ−ε×Ｖｍの大きさを示す。パターンＰａについて
は、Ｖｍ−ε×Ｖｍが比較用データＶａより小さいの
で、異常と判断されない。一方、異物Ｓｂが付着したパ
ターンＰｂについては、Ｖｍ−ε×ＶｍがＶｂより大き
いので、異常と判断される。このように、検出されたデ
ータＶｍから変動許容範囲ε×Ｖｍを引き算して比較用
データと比較することによって、パターンからの散乱光
による暗視野画像信号のばらつきを補償し、誤検出を低
減することができる。

【００６６】なお、検査対象の半導体チップのデータ対
して変動許容範囲を設けるやり方は上式に限らず、パタ
ーンからの散乱光による暗視野画像信号のばらつきの程
度や、目的とする検出精度を考慮して適宜決定すること
ができる。

【００６７】本実施の形態によれば、表面に異常のない
半導体チップについて、予め半導体チップの位置又は表
面の高さを変えて求めた複数の暗視野データの最大値か
ら比較用データを作成することにより、検査時に半導体
チップの位置又は表面の高さが様々に変化しても、異常
を精度よく検出することができる。

【００６８】最後に、半導体チップの表面に位置は一定
しないが異常と判断してはならないものが存在する場合
の処理について説明する。一般に、パターンが形成され
た半導体チップは、その表面に外部回路との接続パッド
部を有し、接続パッド部にプローブを接触してパターン
の電気的検査を行うプローブ検査が実施される。プロー
ブ検査を行うと、接続パッド部にはプローブ跡が残る
が、プローブ跡は接続パッド部内で位置が一定せず、こ
こまで説明した半導体チップ検査装置では異常として検
出されてしまう。接続パッド部全体を検査対象から外す
と、接続パッド部に付着した異物を検出することができ
ない。以下に説明する実施の形態は、接続パッド部のプ
ローブ跡等のように異常と判断してはならないものが存
在しても、異物を精度よく検出できるようにしたもので
ある。

【００６９】図１４（ａ）〜（ｃ）は接続パッド部の画
像を示す図、図１４（ｄ）〜（ｆ）は画像信号を示す図
である。まず、明視野画像信号処理回路１４０は、画像
センサー４０が出力した明視野画像信号を処理して、二
値化された明視野画像画像信号を作成する。図１４
（ａ）は二値化された明視野画像を示し、図面の白い部
分が接続パッド部、その中の黒い点Ｔがプローブ跡、黒
い点Ｆが接続パッド部に付着した異物である。図１４
（ｄ）は、図１４（ａ）のＥ−Ｅ部の明視野画像信号を
示す。次に、明視野画像信号処理回路１４０は、二値化
された明視野画像画像信号から接続パッド部及びその中
のプローブ跡の位置を検出し、プローブ跡の周囲に非検
査領域を設定する。

【００７０】一方、暗視野画像信号処理回路１５０は、
画像センサー５０が出力した暗視野画像信号を処理し
て、二値化された暗視野画像画像信号を作成する。図１
４（ｂ）は二値化された暗視野画像を示し、図面の白い
点がプローブ跡と接続パッド部に付着した異物である。
図１４（ｅ）は、図１４（ｂ）のＥ−Ｅ部の暗視野画像
信号を示す。次に暗視野画像信号処理回路１５０は、バ
ス１３０を介して明視野画像信号処理回路１４０が設定
した非検査領域の位置情報を入力する。続いて、暗視野
画像信号処理回路１５０は、入力した非検査領域の位置
情報により、非検査領域の暗視野画像信号をマスクし
て、残りの暗視野画像信号から半導体チップの表面の異
常を検出する。図１４（ｃ）は非検査領域をマスクした
残りの暗視野画像を示し、図面の白い点が接続パッド部
に付着した異物である。図１４（ｆ）は、図１４（ｃ）
のＥ−Ｅ部の暗視野画像信号を示す。

【００７１】なお、暗視野画像信号処理回路１５０が暗
視野画像信号から座標情報を含む暗視野画像データを作
成する場合、暗視野画像信号をマスクする代わりに、作
成された非検査領域の暗視野画像データを使用しないよ
うにしてもよい。

【００７２】本実施の形態によれば、明視野画像から非
検査領域を設定し、暗視野画像から半導体チップの表面
の非検査領域外の異常を検出することによって、非検査
領域内の異常と判断してはならないものを誤って異常と
する誤検出を防止することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、トレーに収納された半
導体チップの表面の異常を精度よく検出することができ
る。

【００７４】また、本発明によれば、トレーに収納され
た半導体チップの表面の異常を短い時間で検査すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による半導体チップ検
査装置の概略構成を示す図である。

【図２】 色フィルタの透過率と波長の関係を示す図で
ある。

【図３】 本発明の他の実施の形態による半導体チップ
検査装置の概略構成を示す図である。

【図４】 本発明のさらに他の実施の形態による半導体
チップ検査装置の概略構成を示す図である。

【図５】 図４の半導体チップ検査装置の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図６】 トレーに収納された半導体チップの上面図で
ある。

【図７】 小トレーに収納された半導体チップの上面図
である。

【図８】 小トレー内の半導体チップの収納状態を示す
図である。

【図９】 小トレーの厚さのばらつきによる半導体チッ
プの表面の高さの変化を示す図である。

【図１０】 （ａ）は半導体チップの一部断面側面図、
（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。

【図１１】 本発明の一実施の形態による半導体チップ
検査装置の比較用データを作成する手順を示す図であ
る。

【図１２】 （ａ）は半導体チップの一部断面側面図、
（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。

【図１３】 （ａ）は半導体チップの一部断面側面図、
（ｂ）は暗視野画像信号を示す図である。

【図１４】 （ａ）〜（ｃ）は接続パッド部の画像を示
す図、（ｄ）〜（ｆ）は画像信号を示す図である。

【符号の説明】

２…小トレー、３…大トレー、１０…Ｘ−Ｙ−Ｚ−θス
テージ、１１…ステージ駆動回路、２０…明視野用光
源、２１，２２，３１，３２…集光レンズ、２３，２４
…明視野用色フィルタ、２５，３５…ハーフミラー、３
０…暗視野用光源、３３，３４…暗視野用色フィルタ、
３６…色分離ミラー、４０，５０…画像センサー、１０
０，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…画像信
号処理装置、１１０…ＣＰＵ、１２０…メモリ、１３０
…バス、１４０…明視野画像信号処理回路、１５０…暗
視野画像信号処理回路、２００…パーソナルコンピュー
タ、２１０…ＣＰＵボード、２２０…ステージ制御回
路、３００…画像信号前処理回路、４００…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 清美 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 綾部 栄 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB02 BB07 BB11 CA03 CB01 CB05 CB08 CC07 DA07 DA08 EA11 EA12 EB01 ED08 ED11 5B047 AA12 AB02 BB01 BC05 BC07 BC09 BC12 BC14 CA12 5B057 AA03 BA02 BA15 CA02 CA08 CA12 CA16 CD03 CH04 CH18 DA03 DA07 DB02 DB05 DB09 DC22 DC33 DC39

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体チップが収納されたトレー
   を搭載する移動ステージと、 前記移動ステージを駆動する駆動手段と、 前記駆動手段を制御する制御手段と、 所定の波長の照明光を前記移動ステージに搭載されたト
   レー内の半導体チップの表面に垂直に照射する明視野照
   明手段と、 前記明視野照明手段の照明光と異なる波長の照明光を前
   記移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップの
   表面に斜めに照射する暗視野照明手段と、 前記明視野照明手段の照明光が半導体チップの表面で反
   射した反射光と、前記暗視野照明手段の照明光が半導体
   チップの表面で散乱した散乱光とを集光する集光レンズ
   と、 前記集光レンズで集光された光から反射光と散乱光とを
   分離する分離手段と、 前記分離手段で分離された反射光を検出して明視野画像
   信号を出力する第１の画像検出手段と、 前記分離手段で分離された散乱光を検出して暗視野画像
   信号を出力する第２の画像検出手段と、 前記第１の画像検出手段が出力した明視野画像信号を処
   理して半導体チップの表面の異常を検出する第１の画像
   信号処理手段と、 前記第２の画像検出手段が出力した暗視野画像信号を処
   理して半導体チップの表面の異常を検出する第２の画像
   信号処理手段とを備えたことを特徴とする半導体チップ
   検査装置。
2. 【請求項２】 複数の半導体チップが収納されたトレー
   を搭載する移動ステージと、 前記移動ステージを駆動する駆動手段と、 前記駆動手段を制御する制御手段と、 所定の波長の照明光を前記移動ステージに搭載されたト
   レー内の半導体チップの表面に垂直に照射する明視野照
   明手段と、 前記明視野照明手段の照明光と異なる波長の照明光を前
   記移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップの
   表面に斜めに照射する暗視野照明手段と、 前記明視野照明手段の照明光が半導体チップの表面で反
   射した反射光と、前記暗視野照明手段の照明光が半導体
   チップの表面で散乱した散乱光とを集光する集光レンズ
   と、 前記集光レンズで集光された光から反射光と散乱光とを
   分離する分離手段と、 前記分離手段で分離された反射光を検出して明視野画像
   信号を出力する第１の画像検出手段と、 前記分離手段で分離された散乱光を検出して暗視野画像
   信号を出力する第２の画像検出手段と、 明視野画像信号を処理する第１の画像信号処理手段と、
   暗視野画像信号を処理する第２の画像信号処理手段とを
   有する複数の画像信号処理装置と、 前記制御手段が前記駆動手段を制御するに従って、前記
   第１の画像検出手段が出力する明視野画像信号及び前記
   第２の画像検出手段が出力する暗視野画像信号を前記複
   数の画像信号処理装置へ順次接続する切り替え手段とを
   備えたことを特徴とする半導体チップ検査装置。
3. 【請求項３】 前記第１の画像検出手段及び前記第２の
   画像検出手段と、前記切り替え手段との間に、明視野画
   像信号及び暗視野画像信号を前処理する画像信号前処理
   手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の半導体
   チップ検査装置。
4. 【請求項４】 複数の半導体チップが収納されたトレー
   を搭載する移動ステージと、 前記移動ステージを駆動する駆動手段と、 前記駆動手段を制御する制御手段と、 所定の波長の照明光を前記移動ステージに搭載されたト
   レー内の半導体チップの表面に垂直に照射する明視野照
   明手段と、 前記明視野照明手段の照明光と異なる波長の照明光を前
   記移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップの
   表面に斜めに照射する暗視野照明手段と、 前記明視野照明手段の照明光が半導体チップの表面で反
   射した反射光と、前記暗視野照明手段の照明光が半導体
   チップの表面で散乱した散乱光とを集光する集光レンズ
   と、 前記集光レンズで集光された光から反射光と散乱光とを
   分離する分離手段と、 前記分離手段で分離された反射光を検出して明視野画像
   信号を出力する第１の画像検出手段と、 前記分離手段で分離された散乱光を検出して暗視野画像
   信号を出力する第２の画像検出手段と、 座標情報を含む比較用データを記憶したメモリと、 前記第１の画像検出手段が出力した明視野画像信号を処
   理して座標情報を含む明視野画像データを作成し、作成
   された明視野画像データから半導体チップの基準位置の
   座標情報を検出する第１の画像信号処理手段と、 前記第２の画像検出手段が出力した暗視野画像信号を処
   理して座標情報を含む暗視野画像データを作成し、作成
   された暗視野画像データの座標情報を前記第１の画像信
   号処理手段で検出された半導体チップの基準位置の座標
   情報に基づいて補正し、補正された暗視野画像データを
   前記メモリに記憶された比較用データと比較して半導体
   チップの表面の異常を検出する第２の画像信号処理手段
   とを備え、 表面に異常のない半導体チップについて、トレーの収納
   部内での半導体チップの位置又は表面の高さを変えて前
   記第２の画像検出手段で補正された暗視野画像データを
   複数求め、複数の補正された暗視野画像データの最大値
   から前記メモリの比較用データを作成したことを特徴と
   する半導体チップ検査装置。
5. 【請求項５】 前記第２の画像信号処理手段は、所定値
   以上の暗視野画像信号を検出して暗視野画像データを作
   成し、 検査時の所定値を比較用データを作成するときの所定値
   より大きくすることを特徴とする請求項４に記載の半導
   体チップ検査装置。
6. 【請求項６】 前記第２の画像信号処理手段は、補正さ
   れた暗視野画像データから変動許容範囲を引き算して比
   較用データと比較することを特徴とする請求項４に記載
   の半導体チップ検査装置。
7. 【請求項７】 複数の半導体チップが収納されたトレー
   を搭載する移動ステージと、 前記移動ステージを駆動する駆動手段と、 前記駆動手段を制御する制御手段と、 所定の波長の照明光を前記移動ステージに搭載されたト
   レー内の半導体チップの表面に垂直に照射する明視野照
   明手段と、 前記明視野照明手段の照明光と異なる波長の照明光を前
   記移動ステージに搭載されたトレー内の半導体チップの
   表面に斜めに照射する暗視野照明手段と、 前記明視野照明手段の照明光が半導体チップの表面で反
   射した反射光と、前記暗視野照明手段の照明光が半導体
   チップの表面で散乱した散乱光とを集光する集光レンズ
   と、 前記集光レンズで集光された光から反射光と散乱光とを
   分離する分離手段と、 前記分離手段で分離された反射光を検出して明視野画像
   信号を出力する第１の画像検出手段と、 前記分離手段で分離された散乱光を検出して暗視野画像
   信号を出力する第２の画像検出手段と、 前記第１の画像検出手段が出力した明視野画像信号を処
   理して明視野画像データを作成し、作成された明視野画
   像データから半導体チップの非検査領域を設定する第１
   の画像信号処理手段と、 前記第２の画像検出手段が出力した暗視野画像信号か
   ら、半導体チップの表面の前記第１の画像信号処理手段
   で設定された非検査領域外の異常を検出する第２の画像
   信号処理手段とを備えたことを特徴とする半導体チップ
   検査装置。
8. 【請求項８】 前記分離手段は、 ハーフミラーと、 前記暗視野照明手段の照明光と同じ波長の光を遮断する
   第１の色フィルタと、前記明視野照明手段の照明光と同
   じ波長の光を遮断する第２の色フィルタとからなること
   を特徴とする請求項１、２、４又は７に記載の半導体チ
   ップ検査装置。
9. 【請求項９】 前記分離手段は、異なる波長の光の一方
   を透過し、他方を反射する色分離ミラーであることを特
   徴とする請求項１、２、４又は７に記載の半導体チップ
   検査装置。