JP2009150837A

JP2009150837A - 外観検査装置

Info

Publication number: JP2009150837A
Application number: JP2007330665A
Authority: JP
Inventors: Makoto Makino; 誠牧野
Original assignee: Canon Machinery Inc
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】観察対象物の外形寸法の変化に迅速に対応して外観観察を行うことができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】観察対象物２０を配置する位置の四方を包囲するように配設した４つの反射手段７と、前記各反射手段によって反射された前記観察対象物２０の４方向の反射画像を一括して撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置において、前記反射手段７を前記観察対象物２０の外形寸法に対応して移動させて、当該反射手段を観察対象物に対して所定間隔Ｄ１〜Ｄ４に配設するように構成した。
【選択図】図７

Description

本発明は、物品の外観検査を行う外観検査装置に関する。

例えば、ダイシング装置によって、半導体ウェハを格子状に切断して得られる半導体チップには、そのダイシング面にチッピング（欠け）や亀裂が生じる場合がある。そのため、半導体チップのダイシング面を外観観察して、チッピングや亀裂がないか検査することが行われている。

一般に、半導体チップの外観検査はカメラを用いて行っている。図１０の（ａ）に示すように、吸着ヘッド１００で半導体チップ２００を吸着保持して、半導体チップ２００をカメラ３００の前に配置する。図１０の（ｂ）に示すように、半導体チップ２００は、４つの側面２０１〜２０４がそれぞれダイシング面となっているので、吸着ヘッドを９０°ずつ回転させて、半導体チップ２００の各ダイシング面をカメラ３００にて順次撮像するようにしている。

また、従来の外観検査装置に、半導体チップの４つの側面を一括してカメラで撮像できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この外観観察装置は、図１１に示すように、半導体チップ２００の各側面２０１〜２０４に対向して配置された４つのミラー４０１〜４０４を備えている。そして、４つのミラー４０１〜４０４を介して反射された半導体チップ２００の各側面２０１〜２０４の画像を、カメラ３００が一括して撮像するようにしている。
特開平７−９８２１６号公報

図１２は、図１１の外観検査装置の平面図である。図１２に示すように、半導体チップ２００の各側面２０１〜２０４と、対向するミラー４０１〜４０４との間隔Ｄ１〜Ｄ４を、それぞれ等間隔にしている。これにより、カメラから半導体チップ２００の各側面２０１〜２０４までの焦点距離（光路長）をそれぞれ等距離にして、各側面２０１〜２０４の画像を一括して撮像することが可能となる。

しかし、図１３の（ａ）に示すように、外形寸法の小さい半導体チップ２００を配置すると、各ミラー４００ａ〜４００ｄとの間隔Ｄ１〜Ｄ４が大きくなる。この間隔Ｄ１〜Ｄ４が大きくなると、カメラで撮像される半導体チップの側面画像が小さくなり、詳細な画像データを得られない不具合が生じる。

また、図１３の（ｂ）に示すように、半導体チップ２００の各側面２０１〜２０４と各ミラー４００ａ〜４００ｄとの間隔Ｄ１〜Ｄ４が、等間隔にならないと、カメラの焦点を各側面２００ａ〜２００ｄに一括して合わせることができない不具合が生じる。

上記のような不具合を生じないようにするには、半導体チップの外形寸法に応じて、４つのミラーを専用のミラーに付け替えなければならなかった。しかし、専用のミラーの付け替える方法では、頻繁な観察対象物の変更に迅速に対応することが困難であった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、観察対象物の外形寸法の変化に迅速に対応して外観観察を行うことができる外観検査装置を提供する。

請求項１の発明は、観察対象物を配置する位置の四方を包囲するように配設した４つの反射手段と、前記各反射手段によって反射された前記観察対象物の４方向の反射画像を一括して撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置において、前記反射手段を前記観察対象物の外形寸法に対応して移動させて、当該反射手段を観察対象物に対して所定間隔に配設するように構成したものである。

本発明の外観検査装置は、反射手段を観察対象物の外形寸法の変化に対応して移動させて、反射手段と観察対象物との間隔を所定の間隔にすることができる。これにより、撮像手段が各反射手段を介して撮像する４方向の反射画像の焦点距離を、それぞれ等距離にすることができ、４方向の反射画像を一括して撮像することが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の外観検査装置において、前記各反射手段をそれぞれ一方向へずらして全体として卍形となるように移動可能に構成したものである。

このように反射手段を移動させることにより、様々な外形寸法の観察対象物に対応して、反射手段を所定間隔に配置することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の外観検査装置において、前記撮像手段が、前記各反射手段を介して撮像する前記観察対象物の４方向と異なる方向の画像を、光路長可変手段を介して撮像するように構成したものである。

これにより、撮像手段が光路長を介して撮像する画像の焦点距離を、各反射手段を介して撮像する４方向の画像の焦点距離と、等距離にすることができ、観察対象物の５方向からの画像を一括して撮像することが可能となる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の外観検査装置において、前記光路長可変手段としてプリズム体を用いたものである。

プリズム体を用いることにより、省スペース化や設計の自由度が広がる利点がある。

本発明の外観検査装置によれば、反射手段を観察対象物の外形寸法に対応して移動させることにより、反射手段を観察対象物に対して所定間隔に配設することができる。従来は、観察対象物の外形寸法が変わると、それに対応した専用の反射手段を付け替えなければならなかったが、本発明によれば、頻繁な観察対象物の変更にも迅速に対応して外観検査を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、半導体ウェハーを格子状にダイシングして得られた半導体チップを、１つずつピックアップして搬送する搬送ユニット１の平面図である。この搬送ユニット１は、複数の吸着ヘッド２を周縁部に所定間隔に垂設した大小２つの第１ターンテーブル３及び第２ターンテーブル４を備えている。

各ターンテーブル３，４は、それぞれ円周方向に所定角度ごとに間欠的に回転するようになっており、吸着ヘッド２で吸着された半導体チップを、捺印、外観検査、選別等の各処理工程に搬送するように構成されている。図１において、符号Ａに示す位置が、吸着ヘッド２によってウェハーリング５上の半導体チップをピックアップする位置、符号Ｂに示す位置が、第１ターンテーブル３から第２ターンテーブル４へ半導体チップを受け渡す位置である。また、符号Ｃに示す位置で、各工程を経て良品と判定された半導体チップをトレイ６に収容するように構成されている。

本発明の外観検査装置は、上記搬送ユニット１で搬送される半導体チップのダイシング面の外観検査を行うものであり、例えば、符号Ｄに示す位置に配設されている。以下、本発明の外観検査装置について説明する。

図２に示すように、本発明の外観検査装置は、４つの反射手段７（７１〜７４）と、撮像手段８と、照明手段９を備えている。

反射手段７は、例えば、反射鏡やプリズム体から成るものである。４つの反射手段７は平面視した状態で四角形に配設され、その内側に矩形の内部空間を形成している。この内部空間は、観察対象物としての半導体チップを配置する位置となる。各反射手段７は、内部空間の中心軸Ｌに対して直交する方向であって、内外方向（図のＸ方向）及び内外方向に直交する方向（図のＹ方向）に往復移動可能に構成されている。各反射手段７を移動させることによって、内部空間を拡大縮小することが可能である。なお、図２は、内部空間を最大限に拡大した状態を示している。また、同図において、各反射手段７の隣接する端部は、互いに接触していてもよいし、隙間をあけて離間していてもよい。

図３に、前記反射手段７の移動機構の一例を示す。図３は、反射手段７及びその移動機構を上方から見た平面図である。移動機構は、可動部材１１と、偏心カム１２と、カムフォロア１３と、付勢手段１４とを、それぞれ各反射手段７に対応して４つずつ備える。

可動部材１１は、平面視した状態で四角形に形成されており、上記Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。各可動部材１１には、反射手段７が一体に付設されている。

また、カムフォロア１３は、回転可能なローラ１６から成る。このローラ１６は、支持脚１５を介して可動部材１１に付設されている。各ローラ１６（カムフォロア１３）は、周方向の一方に隣設する可動部材１１の側面に接するように配設されている。

偏心カム１２は、円盤状の部材であり、その中心からずれた位置を回転中心としている。偏心カム１２の周縁部は、各可動部材１１に接触して配置されている。偏心カム１２が回転することにより、接触する可動部材１１を押圧して移動させることができる。

付勢手段１４は、例えば、バネ等の弾発部材である。付勢手段１４の一端は、可動部材１１に取り付けられ、前記一端と反対側の他端は、外観観察装置の図示しない本体フレームに付設されている。付勢手段１４には、常時、引張力が作用するようになっている。この付勢手段１４の引張力は、偏心カム１２の押圧によって移動させられた可動部材１１をもとの位置へ戻す方向へ作用している。具体的には、付勢手段１４の引張力は、各偏心カム１２を回転させることによって可動部材１１に作用するＸ方向とＹ方向の押圧力の合力（図示省略）と、反対方向に作用している。また、偏心カム１２によるＸ方向の押圧力に対抗する付勢手段と、別の偏心カム１２によるＹ方向の押圧力に対抗する付勢手段を、それぞれ別個に設けてもよい。

上記撮像手段８は、例えばＣＣＤカメラ等から成るものである。図２において、撮像手段８は、４つの反射手段７によって形成された内部空間の下方に配設されている。また、撮像手段８の上方に配設された照明手段９は、環状の発光ダイオード等から成るものである。

図４は、本発明の外観検査装置の他の実施形態を示す。この実施形態は、４つの反射手段７によって形成された内部空間と、撮像手段８との間に、光路長可変手段１０が配設されている。この光路長可変手段１０として、プリズム体を用いている。また、複数の反射鏡を用いても光路長可変手段１０を構成することができるが、省スペース化や設計の自由度が広がる点でプリズム体を採用する方が好ましい。また、図４において、図２と同一の符号の箇所は、図２と同様の構成となっているので、説明を省略する。

次に、上記図２に示す外観検査装置の動作について説明する。
図１に示すターンテーブル３を円周方向に回転させることにより、吸着ヘッド２を次々とＡ位置に移動させて半導体チップを吸着保持する。半導体チップを吸着保持した吸着ヘッド２は、Ｄ位置の外観観察装置のところまで移動されると、図５に示すように、降下して保持した半導体チップ２０を４つの反射手段７の内部空間に挿入する。半導体チップ２０は、その４つの側面２１〜２４がそれぞれ反射手段７（７１〜７４）に対向するように挿入される。この半導体チップ２０の４つの側面が、ダイシング面である。

図６に示すように、照明手段９によって、半導体チップ２０に光を照射し、各反射手段７によって、半導体チップ２０の対向する４つの側面の画像をそれぞれ下方へ反射する。そして、撮像手段８によって、各反射手段７によって反射された半導体チップ２０の４つの側面の反射画像を一括して撮像する。

しかし、図７の（ａ）に示す平面図のように、半導体チップ２０の各側面と各反射手段７との間隔Ｄ１〜Ｄ４が所定の間隔より大きい場合、撮像手段８から半導体チップの各側面までの光路長が長くなるので、撮像される半導体チップの側面画像が小さくなる。そして、半導体チップの側面画像が小さくなると、その側面画像に基づいてチッピングや亀裂の有無の判定を行うことが困難となる。さらに、各間隔Ｄ１〜Ｄ４が等間隔でないと、半導体チップ２０の各側面までの焦点距離が異なるため、４つの側面の画像を一括して撮像できない不具合も生じる。

そこで、図７（ｂ）に示すように、各反射手段７をＹ方向とＸ方向に移動させる。詳しくは、各反射手段７の一端部を一方向にずらして、平面視した（又は半導体チップの挿入方向から臨んだ）状態で全体として卍形に配設する。このように、各反射手段７を移動させることにより、半導体チップ２０の各側面と各反射手段７との間隔Ｄ１〜Ｄ４を、小さくして所定の間隔にすると共に、各間隔Ｄ１〜Ｄ４を等間隔にする。これよって、半導体チップ２０の４つの側面の画像を一括して撮像することが可能となる。また、半導体チップの各側面の画像を所定の大きさに撮像することができるので、この側面画像に基づいてチッピングや亀裂の有無の判定を確実に行うことができる。

図７の（ｂ）において、反射手段７を移動させる方向は、Ｘ方向とＹ方向との２方向とているが、図７の（ｃ）に示すように、反射手段７を矢印Ｚの一方向に移動させてもよい。

また、図７の（ｂ）又は（ｃ）のように、各反射手段７を移動させて内部空間を縮小した後、反対に内部空間を拡大させるには、各反射手段７を上記Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの逆方向、又はＺ方向の逆方向に移動させればよい。

また、観察対象物の形状は、図７に示すような平面視した状態で正方形の半導体チップに限らず、平面視した状態で長方形のものであってもよい。また、各反射手段７の移動のさせ方は、上記卍形に配設する場合に限らない。例えば、図８に示すように、長方形の観察対象物２０´を各反射手段７の内側に挿入した場合、対向する一対の反射手段７，７、詳しくは、同図の上下の反射手段７，７を、内側に移動させればよい。これにより、観察対象物２０´の各側面と各反射手段７との間隔Ｄ１´〜Ｄ４´を、等間隔にかつ所定の間隔にすることができる。また、図の上側又は下側の一方の反射手段７のみを移動させて、観察対象物２０´の側面との間隔を調整することも可能である。

ただ、上記のように反射手段７を卍形となるように移動させることにより、様々な外形寸法の観察対象物に対応して、反射手段を所定間隔に配置することができる。

上記図３に示す反射手段７の移動機構の動作について説明する。各反射手段７で囲まれた領域を縮小するには、各偏心カム１２を回転させて可動部材１１を押圧する。可動部材１１は、それに接触する偏心カム１２の押圧によって、それぞれ図のＸ方向に押される。また、このＸ方向の押圧によって隣接する可動部材１１は図のＹ方向に押される。この結果、可動部材１１はＸ方向とＹ方向の押圧力の合力の方向へ（図７の（ｃ）のＺ方向へ）
移動される。このように可動部材１１を移動させることによって、各反射手段７で囲まれた領域を縮小することができる。

また、反対に各反射手段７で囲まれた領域を拡大するには、偏心カム１２を可動部材１１から離間する方向、言い換えれば押圧しない方向に回転させる。このとき同時に、付勢手段１４の引張力によって、可動部材１１が（上記Ｚ方向と反対方向へ）引き戻される。これにより、各反射手段７で囲まれた領域を拡大することができる。

また、対角線方向に対向する２つの偏心カム１２を、回転させることにより、各反射手段７で囲まれた領域の縦又は横の一方向の寸法を拡大又は縮小することも可能である。

このように、本発明の外観検査装置は、半導体チップ等の観察対象物の外形寸法に対応して、各反射手段を移動させることができるので、各反射手段と観察対象物との距離を所定の距離に維持することができる。従来は、観察対象物の外形寸法が変わると、それに対応した専用の反射手段を付け替えなければならなかったが、本発明によれば、頻繁な観察対象物の変更にも迅速に対応して外観検査を行うことが可能となる。

次に、図４を参照して説明した本発明の他の実施形態の動作について説明する。
この実施形態の場合も、図５に示すように、吸着ヘッド２を降下させて半導体チップ２０を４つの反射手段７の内部空間に挿入する。そして、反射手段７を上記と同様に移動させて、半導体チップ２０の各側面と、各反射手段７との間隔を、等間隔にかつ所定の間隔にする。これにより、撮像手段８は、各反射手段７を介して、半導体チップ２０の４つの側面の画像を一括して撮像する。

また、図９に示すように、この実施形態の撮像手段８は、光路長可変手段１０を介して、半導体チップ２０の図の下面２５の画像も撮像することができる。つまり、この光路長可変手段１０によって、撮像手段８から半導体チップ２０の図の下面２５までの光路長を、撮像手段８から半導体チップ２０の側面までの光路長と等距離にしている。これにより、撮像手段８は、半導体チップ２０の各側面と図の下面２５の合計５面（５方向から）の画像を一括して撮像することができ、外観検査時間の短縮化や外観検査装置の簡素化を図ることができる。

以上、本発明の外観検査装置を、半導体チップのダイシング面を検査する装置に適用した実施形態を例に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の外観検査装置を、半導体チップ以外の電子部品の外観検査装置、あるいは、観察対象物が樹脂層を積層して成るものであって、その樹脂層間の気泡の介在を検査する装置などにも適用することができる。

本発明の外観検査装置を備えた半導体チップの搬送ユニットの全体構成図である。本発明の外観検査装置の一実施形態を示す斜視図である。反射手段の移動機構の一例を示す平面図である。本発明の外観検査装置の他の実施形態を示す斜視図である。前記外観検査装置の動作を説明するための斜視図である。前記外観検査装置の動作を説明するための正面図である。前記外観検査装置の動作を説明するための図であって、（ａ）は反射手段の移動前の状態を示す平面図、（ｂ）は反射手段の移動方法を示す平面図、（ｃ）は反射手段の他の移動方法を示す平面図である。前記反射手段の別の移動方法を示す平面図である。前記外観検査装置の他の実施形態の動作を説明するための正面図である。従来の外観検査装置の図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。他の従来の外観検査装置の斜視図である。図１１に示す従来の外観検査装置の平面図である。（ａ）と（ｂ）は図１１に示す従来の外観検査装置の不具合を説明するための平面図である。

符号の説明

７反射手段
８撮像手段
１０光路長可変手段

Claims

観察対象物を配置する位置の四方を包囲するように配設した４つの反射手段と、前記各反射手段によって反射された前記観察対象物の４方向の反射画像を一括して撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置において、
前記反射手段を前記観察対象物の外形寸法に対応して移動させて、当該反射手段を観察対象物に対して所定間隔に配設するように構成したことを特徴とする外観検査装置。
前記各反射手段をそれぞれ一方向へずらして全体として卍形となるように移動可能に構成した請求項１に記載の外観検査装置。
前記撮像手段が、前記各反射手段を介して撮像する前記観察対象物の４方向と異なる方向の画像を、光路長可変手段を介して撮像するように構成した請求項１又は２に記載の外観検査装置。
前記光路長可変手段としてプリズム体を用いた請求項３に記載の外観検査装置。