JP2009147259A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの電極付近に切削屑等の異物が付着しているかどうかを、効率良く、小型な装置で検査できるようにする。
【解決手段】ウェーハの表面を撮像する撮像手段４０を少なくとも備えた検査装置１において、撮像手段４０は、エリア撮像とライン撮像とを選択的に切り替える撮像範囲設定機能を有する撮像素子を含み、エリア撮像によるアライメント機能と、ライン撮像によって取得したウェーハ表面の画像情報からストリートの側方に形成された電極付近の異物の付着状態を検査する検査機能とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハに付着した異物の付着状態を検査する検査装置に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスがストリートによって区画されて複数形成されたウェーハは、ストリートを縦横に切断することにより個々のデバイスに分割される。各デバイスの表面には、リードフレーム等との電気的接続を可能とするために、ストリートに沿って複数の電極が形成されており、個々のデバイスは、リードフレーム等にマウントされて電極が接続され、パッケージングされて各種電子機器に利用されている。

ところが、製造の過程でデバイスには切削屑等の異物が付着することがあり、その付着した異物がデバイスの品質を低下させるという問題がある。そこで、付着した切削屑等の異物を検出するための装置及び方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−１７３９９３号公報

しかし、デバイスの集積度が向上し、小型化が進むにつれて、電極間の間隔が例えば５０μｍ〜１０μｍと狭くなってきているため、切削屑等の異物が電極間の隙間に付着して当該電極同士を短絡させるという問題が生じている。

一方、異物が付着しているかどうかを顕微鏡等によりチェックするのでは効率が悪く、生産性を低下させる原因となる。また、検査に用いる装置は、できるだけ簡略化された構成として小型化できることが望ましい。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハの電極付近に切削屑等の異物が付着しているかどうかを、効率良く、小型な装置で検査できるようにすることである。

本発明は、複数のデバイスがストリートによって区画されて形成されたウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハの表面を撮像する撮像手段とを少なくとも備えた検査装置であって、撮像手段は、エリア撮像とライン撮像とを選択的に切り替える撮像範囲設定機能を有する撮像素子を含み、エリア撮像によるアライメント機能と、ライン撮像によって取得したウェーハ表面の画像情報からストリートの側方に形成された電極付近の異物の付着状態を検査する検査機能とを有する。

この検査装置は、撮像手段とは別に、検査機能を有するラインセンサを別途備えることが望ましい。撮像素子は、撮像範囲設定機能を有するカラー撮像素子であることが望ましい。ストリートの側方に形成された電極の良否を判定する判定手段が含まれることが望ましい。撮像手段の走査方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交するストリートの幅方向をＹ軸方向とした場合に、チャックテーブルをＸ軸方向に移動させるチャックテーブル駆動手段と、検査手段をＹ軸方向に移動させる割り出し送り手段と、複数のウェーハが収容されたカセットが載置されるカセット載置テーブルと、カセットからウェーハを搬出する搬出手段と、搬出手段によって搬出されたウェーハが仮置きされる仮置きテーブルと、仮置きテーブルに仮置きされたウェーハを該チャックテーブルに搬送する搬送手段とが含まれることが望ましい。

本発明では、撮像手段に撮像範囲設定機能を有する撮像素子を含むことで、その撮像素子によって取得した画像を利用して検査範囲とのアライメント及び異物の検査を行うことができる。したがって、必ずしも検査用の撮像素子を別途搭載する必要はなく、小型化された検査装置を用いてウェーハの検査を行うことができる。

図１に示す検査装置１は、ウェーハに付着した異物を検出する機能を有する装置であり、ウェーハを保持するチャックテーブル２と、ウェーハの検査すべき領域を検出すると共に撮像によりウェーハの検査を行う機能を有するアライメント兼検査手段４と、複数のウェーハが収容されたカセット５ａが載置されるカセット載置テーブル５と、カセット５ａからウェーハを搬出する搬出手段６と、搬出手段６によって搬出されたウェーハが仮置きされる仮置きテーブル７と、仮置きテーブル７に載置されたウェーハをチャックテーブル２に搬送する搬送手段８とを備えている。また、図２に示すように、チャックテーブル２は、チャックテーブル駆動手段９によって駆動されてＸ軸方向に移動可能となっており、アライメント兼検査手段４は、割り出し送り手段１０によって駆動されてＸ軸方向に対して直交する方向であるＹ軸方向に移動可能となっている。

図２に示すように、チャックテーブル駆動手段９は、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ９０と、ボールネジ９０と平行に配設された一対のガイドレール９１と、ボールネジ９０の一端に連結されボールネジ９０を回動させるモータ９２と、図示しない内部のナットがボールネジ９０に螺合すると共に下部がガイドレール９１に摺接するスライド板９３と、スライド板９３の上に固定されチャックテーブル２を回動させるパルスモータを内部に有する回転駆動部９４とから構成され、モータ９２の駆動によりボールネジ９０が回動するのに伴いスライド板９３ガイドレール９１にガイドされてＸ軸方向に移動し、チャックテーブル２もＸ軸方向に移動する構成となっている。

図２に示すように、割り出し送り手段１０は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ１００と、ボールネジ１００と平行に配設された一対のガイドレール１０１と、ボールネジ１００の一端に連結されボールネジ１００を回動させるパルスモータ１０２と、図示しない内部のナットがボールネジ１００に螺合すると共に側部がガイドレール１０１に摺接するスライド板１０３と、スライド板１０３に配設された昇降手段１０４とから構成され、パルスモータ１０２の駆動によりボールネジ１００が回動するのに伴いスライド板１０３ガイドレール１０１にガイドされてＹ軸方向に移動し、昇降手段１０４もＹ軸方向に移動する構成となっている。

昇降手段１０４は、Ｚ軸方向に配設されたボールネジ１０４ａと、ボールネジ１０４ａと平行に配設された一対のガイドレール１０４ｂと、ボールネジ１０４ａの一端に連結されボールネジ１０４ａを回動させるパルスモータ１０４ｃと、図示しない内部のナットがボールネジ１０４ａに螺合すると共に側部がガイドレール１０４ｂに摺接する昇降部１０４ｄとから構成され、昇降部１０４ｄにはアライメント兼検査手段４が固定されている。

アライメント兼検査手段４は、チャックテーブル２に保持されたウェーハの表面を撮像する撮像手段４０を有している。撮像手段４０は、走査によってウェーハの検査を行う撮像素子を備え、例えば１５０万画素ほどの解像度を有し、撮像範囲設定機能を有するカラー撮像素子を備えている。撮像範囲設定機能は、エリア撮像とライン撮像の双方の役割を担うことが可能な機能であり、任意のタイミングで選択的に切り替えて使用することができる。撮像手段４０としては、ＣＭＯＳイメージセンサを用いることができ、例えば、東芝テリー株式会社製の単板３層ＣＭＯＳカラーカメラ「ＣＳＦ５Ｍ７Ｃ３Ｌ１８ＮＲ」を使用することができる。この製品が有するＷＯＩ(Window Of Interest)機能によって、撮像範囲設定機能を実現することができる。

撮像範囲設定機能を構成する一方のモードであるエリア撮像モードでは、一度の撮像で特定の領域の２次元画像を取得することができる。一方、他方のモードであるライン撮像モードでは、ライン状の画像を取得する。但し、ライン撮像モードにおいても、移動しながら連続した撮像を行うことにより、特定領域の撮像を行ったのと等しい効果を得ることができる。

図３に示すように、検査手段３には、撮像手段４０が取得した画像情報を画面表示する表示手段３１と、取得した画像情報を記憶する記憶手段３２と、取得した画像情報からウェーハに形成された電極の良否を判定する判定手段３３とを備えている。

図１に示すように、搬送手段８は、Ｙ軸方向に架設されたレール８０と、レール８０に沿って移動する移動部８１と、フレームＴを吸着して昇降する吸着部８２とを備えており、吸着部８２は、少なくとも仮置きテーブル７とチャックテーブル２との間を移動することができる。

次に、図１に示すように、検査対象のウェーハＷがテープＴを介してリング状のフレームＦと一体となった状態でカセット５ａに複数収容されており、そのウェーハＷの表面の異物の付着を検査する場合について説明する。

搬出される検査対象のウェーハＷは、カセット載置テーブル５が昇降することによってその高さ位置が調整され、搬出手段６がフレームＦを挟持してＹ軸方向に移動することにより搬出される。そして、フレームＦの挟持状態を解除することによって仮置きテーブル７にウェーハＷが載置される。

次に、吸着部８２が下降してフレームＦを吸着し、吸着部８２が上昇した後に移動部８１が移動してチャックテーブル２の直上までウェーハＷを搬送し、吸着部８２を下降させて吸着を解除することにより、フレームＦと一体となったウェーハＷがチャックテーブル２に載置され保持される。

ウェーハＷを保持したチャックテーブル２は、Ｘ軸方向に移動し、ウェーハＷをアライメント兼検査手段４の直下に位置させる。そして、撮像手段４０をエリア撮像モードとしてウェーハＷの表面を撮像し、予め記憶手段３２に記憶させた画像情報とのパターンマッチングによって、検査すべき領域を検出し、検査範囲と撮像手段４０との位置合わせをする（アライメント機能）。

図４の表示例におけるウェーハＷでは、縦横に形成されたストリートＳによって区画されたデバイス領域Ｄに、電極の一種であるボンディングパッドＢがストリートＳの側方に整列して形成されている。また、ストリートＳは既に切削されて切削溝Ｇが形成されている。

ウェーハＷに異物が付着しているかどうかを検査する際には、撮像手段４０をライン撮像モードにしてカラーのラインセンサとして機能するように設定し、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させながら撮像手段４０によってストリートに沿った走査を行い、走査したストリートの両側方に形成された電極を含むカラー画像情報を取得する。このとき、チャックテーブル２の移動速度は、例えば５０ｍｍ／秒とする。撮像手段４０の走査方向がＸ軸方向であり、ストリートＳの幅方向がＹ軸方向となる。

取得したカラー画像情報は、表示手段３１に表示させることができる。オペレータは、表示手段３１に表示された画像を見ることにより、切削屑等の異物が付着しているかどうかを確認することができる（検査機能）。これによって隣接する電極が短絡するのを防止することができる。例えば、各ボンディングパッドの直径が５μｍ、隣接するボンディングパッドの中心間の間隔が１０μｍであり、ボンディングパッド間に直径が５〜１０μｍほどの異物が付着していれば、ボンディングパッド同士は短絡する。

また、取得した画像情報は、記憶手段３２に記憶することができる。判定手段３３では、取得したカラー画像情報から、ボンディングパッドＢの形状及び大きさを認識することができる。そして、そのカラー画像情報のうちボンディングパッドＢを構成する画素の数から面積を算出し、面積が他のボンディングパッドより大きいものがあれば、そのボンディングパッドに異物が付着していると判断することができる。そして、画像情報のＸ座標及びＹ座標によって、異物が付着しているボンディングパッドを特定することできる。このように、オペレータが表示手段３１を見なくても、判定手段３３によって自動的に電極の良否を判定することができる（検査機能）。また、異物が付着していない状態の画像を予め記憶手段３２に記憶させておけば、判定手段３３では、その記憶させておいた画像との比較で、異物が付着しているかどうかを判定することもできる。

１本のストリートの両側の検査が終了した後は、割り出し送り手段１０によってアライメント兼検査手段４をＹ軸方向に移動させて割り出し送りを行い、次のストリートの両側のカラー画像情報を取得して同様の検査を行う。割り出し送りをしながらこうして次々と検査を行い、更にチャックテーブル２を９０度回転させた後に同様の処理を行うと、ウェーハＷの全面について検査を行うことができる。そして、異物が付着された部分のＸ座標及びＹ座標の座標情報は、記憶手段３２に記憶させることができる。

ウェーハのダイシングをするダイシング装置に検査装置１を搭載すれば、ダイシング装置によるウェーハのダイシング後に検査装置１を用いてウェーハを検査することができる。この場合においては、検査装置１におけるウェーハの走査の速度がダイシング装置における加工速度に対応するようにすれば、ダイシングとタイミングを合わせてウェーハの検査をすることができ、生産性が高くなる。例えば、ウェーハを保持するチャックテーブルがＸ軸方向に移動し、切削ブレードを備えた切削手段がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する構成のダイシング装置を用いる場合は、切削ブレードによる１本のストリートの切削に要する時間（チャックテーブルの一往復に要する時間）と、検査装置１における１本のストリートの走査に要する時間とが等しくなるように、両チャックテーブルの送り速度を調整すればよい。

なお、図１及び図２に示した例のように、アライメント兼検査手段４とは別に、チャックテーブル２に保持されたウェーハの画像情報から表面のストリートの側方に形成された電極付近の異物の付着状態を検査する検査手段３を備えていてもよい。

検査手段３には、Ｙ軸方向に直線状に複数のエレメントが整列したエレメント列を有するラインセンサ３０を備えている。このラインセンサ３０は、撮像手段４０のＸ軸方向の延長線上に位置しており、エレメントは、例えば長さ５ｍｍの直線に５０００個の画素が直列に並んだ白黒のＣＣＤである。ラインセンサ３０は、撮像手段４０のような撮像範囲設定機能は有しないが、撮像手段４０よりもデータ転送速度が速いという特質を有している。検査手段３が取得した画像は、表示手段３１に表示させることができる。

検査手段３を用いてウェーハの表面の検査をする場合は、撮像手段４０をエリア撮像モードとしてウェーハＷの表面を撮像し、アライメント兼検査手段４が、予め記憶手段３２に記憶させた画像情報とのパターンマッチングによって、検査すべき領域を検出する。ラインセンサ３０は、撮像手段４０のＸ軸方向の延長線上に位置しているため、検査すべき領域の検出時にラインセンサ３０のＹ軸方向の位置合わせもなされる。

そして、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させながら、ラインセンサ３０による撮像を行い、白黒画像を取得して表示手段３１に表示させると共に、記憶手段３２に記憶させる。

１本のストリートの両側の画像が記憶された後は、割り出し送り手段１０によって検査手段３をＹ軸方向に移動させて割り出し送りを行い、次のストリートの両側の白黒画像情報を取得して同様の検査を行う。割り出し送りをしながらこうして次々と検査を行い、更にチャックテーブル２を９０度回転させた後に同様の処理を行うと、ウェーハＷの全面について検査を行うことができる。そして、異物が付着された部分のＸ座標及びＹ座標の座標情報は、記憶手段３２に記憶させることができる。また、判定手段３３では、取得した画像情報からボンディングパッドＢの形状及び大きさを認識し、その画像情報のうちボンディングパッドＢを構成する画素の数から面積を算出し、面積が他のボンディングパッドより大きいものがあれば、そのボンディングパッドに異物が付着していると判断することができる。そして、画像情報のＸ座標及びＹ座標によって、異物が付着しているボンディングパッドを特定することできる。

このようにして検査手段３を用いた検査が行われた後は、チャックテーブル２を撮像手段４０の下方まで移動させる。そして、撮像手段４０をライン撮像モードとし、記憶手段３２に記憶された異物が付着された部分の座標に撮像手段４０を位置合わせし、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させて走査を行ってカラーで撮像する。そうすると、表示手段３１にカラー画像が表示され、ストリートＳの側方に形成された電極付近の異物の付着状態を明確に確認することができる。ここでは画像処理の必要がないため、カラーでの撮像によりデータ転送が多少遅くなっても問題はない。

なお、上記の例では、エレメントが一直線状に整列して構成されるラインセンサを１つ用いて１本のストリートの両側方の電極を含む画像情報を取得していく場合について説明したが、このようなラインセンサを複数配設すれば、複数のストリートの両側方の電極の画像情報を一度に取得することができ、効率的である。

検査装置の一例の一部を示す斜視図である。 検査装置の要部を拡大して示す斜視図である。 検査手段の構成の一例を示す説明図である。 取得した画像情報の一例を示す説明図である。

符号の説明

１：検査装置
２：チャックテーブル
３：検査装置
３０：ラインセンサ ３０ａ：エレメント列
３１：表示手段 ３２：記憶手段 ３３：判定手段
４：アライメント兼検査手段 ４０：撮像手段
５：カセット載置テーブル ５ａ：カセット
６：搬出手段
７：仮置きテーブル
８：搬送手段
８０：レール ８１：移動部 ８２：吸着部
９：チャックテーブル駆動手段
９０：ボールネジ ９１：ガイドレール ９２：モータ ９３：スライド板
９４：回転駆動部
１０：割り出し送り手段
１００：ボールネジ １０１：ガイドレール １０２：パルスモータ
１０３：スライド板 １０４：昇降手段
Ｗ：ウェーハ
Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス Ｂ：ボンディングパッド Ｇ：切削溝

Claims (5)

1. 複数のデバイスがストリートによって区画されて形成されたウェーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウェーハの表面を撮像する撮像手段とを少なくとも備えた検査装置であって、
   該撮像手段は、エリア撮像とライン撮像とを選択的に切り替えて使用可能な撮像範囲設定機能を有する撮像素子を含み、
   該エリア撮像によるアライメント機能と、
   該ライン撮像によって取得したウェーハ表面の画像情報から該ストリートの側方に形成された電極付近の異物の付着状態を検査する検査機能と
   を有する検査装置。
2. 前記撮像手段とは別に、前記検査機能を有するラインセンサを別途備えた請求項１に記載の検査装置。
3. 前記撮像素子は、前記撮像範囲設定機能を有するカラー撮像素子である請求項１に記載の検査装置。
4. 前記ストリートの側方に形成された電極の良否を判定する判定手段が含まれる請求項１、２または３に記載の検査装置。
5. 前記撮像手段の走査方向をＸ軸方向、該Ｘ軸方向に直交する前記ストリートの幅方向をＹ軸方向とした場合に、
   前記チャックテーブルを該Ｘ軸方向に移動させるチャックテーブル駆動手段と、
   前記検査手段を該Ｙ軸方向に移動させる割り出し送り手段と、
   複数のウェーハが収容されたカセットが載置されるカセット載置テーブルと、
   該カセットからウェーハを搬出する搬出手段と、
   該搬出手段によって搬出されたウェーハが仮置きされる仮置きテーブルと、
   該仮置きテーブルに仮置きされたウェーハを該チャックテーブルに搬送する搬送手段と
   が含まれる請求項１、２、３または４に記載の検査装置。

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