JP2012204703A - ウェーハ外観検査装置、ウェーハ外観検査方法、及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成により、外観検査の検査精度を向上する。
【解決手段】ウェーハ外観検査装置１は、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、半導体装置を検査位置に移動させるプローバ装置１０と、検査位置の半導体装置に照明光を照射する光源部（マルチアングル照明５０）と、照明光を照射された半導体装置の画像を撮像するカメラ４０と、カメラ４０によって撮像された画像データに基づいて、半導体装置を検査する画像判定部（外観コントローラ２０）と、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、分割した複数の領域に対応してカメラ４０に撮像させる検査位置に、ウェーハを順次移動させる制御部（ＰＣ３０）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハ外観検査装置、ウェーハ外観検査方法、及び半導体装置に関する。

半導体装置が形成される半導体ウェーハ（以下ウェーハという）における傷、異物、パターンの形成不良などを外観検査するウェーハ外観検査装置が知られている。従来のこのようなウェーハ外観検査装置は、ラインセンサと検査ステージとを備え、ラインセンサによって撮像された画像データを処理して、ウェーハの外観検査を行っている（特許文献１を参照）。

特開２００７−３３０７３号公報

しかしながら、特許文献１のようなウェーハ外観検査装置では、高い精度で外観検査するために、高価なキセノンランプや超高圧水銀ランプのようなインコヒーレンス光源、レーザ等を照明光として照射し、複雑な欠陥検出処理が行われている。そのため、特許文献１のようなウェーハ外観検査装置では、安価な構成により、検査精度を向上することが困難であった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、安価な構成により、外観検査の検査精度を向上することを可能とするウェーハ外観検査装置、及びウェーハ外観検査方法を提供し、このウェーハ外観検査方法により検査された半導体装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、前記半導体装置を検査位置に移動させるプローバ部と、前記検査位置の半導体装置に照明光を照射する光源部と、前記照明光を照射された前記半導体装置の画像を撮像するカメラ部と、前記カメラ部によって撮像された画像データに基づいて、前記半導体装置を検査する画像判定部と、前記半導体装置のサイズに応じて前記半導体装置を複数の領域に分割し、分割した前記複数の領域に対応して前記カメラ部に撮像させる検査位置に、前記ウェーハを順次移動させる制御部とを備えることを特徴とするウェーハ外観検査装置である。

また、本発明は、上記発明において、前記制御部は、前記カメラ部の撮像範囲を示す視野範囲と、前記半導体装置のサイズに基づいて、前記複数の領域に分割する分割数を定めることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光源部は、照射方向の異なる複数の照明光を有し、前記制御部は、前記半導体装置に形成されたパターンに応じて、前記複数の照明光を切り替えることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記画像判定部は、前記撮像された画像データと、半導体装置の正しい画像の状態を示すマスタデータとを比較し、比較した結果に基づいて、半導体装置に欠陥があるか否かを判定し、前記制御部は、複数の前記ウェーハを有するロットを検査するごとに、当該ロット内の前記半導体装置から、前記マスタデータを取得することを特徴とする。

また、本発明は、プローバ部が、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、前記半導体装置を検査位置に移動させる過程と、光源部が、前記検査位置の半導体装置に照明光を照射する過程と、カメラ部が、前記照明光を照射された前記半導体装置の画像を撮像する過程と、画像判定部が、前記カメラ部によって撮像された画像データに基づいて、前記半導体装置を検査する画像判定過程と、制御部が、前記半導体装置のサイズに応じて前記半導体装置を複数の領域に分割し、前記プローバ部に対して、分割した前記複数の領域に対応して前記カメラ部に撮像させる検査位置に、前記ウェーハを順次移動させる制御過程とを有することを特徴とするウェーハ外観検査方法である。

また、本発明は、上記のウェーハ外観検査方法を使用して検査されたことを特徴とする半導体装置である。

本発明によれば、ウェーハ外観検査装置は、ウェーハを搬送し、半導体装置を検査位置に移動させるプローバ部と、検査位置の半導体装置に照明光を照射する光源部と、照明光によって照明された半導体装置の画像を撮像するカメラ部と、カメラ部によって撮像された画像データに基づいて、半導体装置を検査する画像判定部とを備える。また、ウェーハ外観検査装置は、制御部が、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、プローバ部に対して、分割した複数の領域に対応してカメラ部に撮像させる検査位置にウェーハを順次移動させる。半導体装置のサイズに応じて、複数の領域に分割して検査するため、ウェーハ外観検査装置は、検出精度を低下させずに、外観検査を行うことができる。これにより、本発明のウェーハ外観検査装置は、安価な構成により、外観検査の検査精度を向上することができる。

本実施形態によるウェーハ外観検査装置を示す構成図である。 本実施形態におけるウェーハの外観検査を示す概念図である。 本実施形態におけるウェーハ外観検査装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態における検査モードの検査画面の一例を示す図である。 本実施形態における外観検査処理を示すフローチャートである。 本実施形態における外観検査の結果の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態によるウェーハ外観検査装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるウェーハ外観検査装置１を示す構成図である。
この図において、ウェーハ外観検査装置１は、プローバ装置１０、外観コントローラ２０、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）３０、カメラ４０、マルチアングル照明５０、ハードディスク６０、ＧＰＩＢコンバータ７１、及びデジタル入出力ターミナル７２を備えている。

プローバ装置１０（プローバ部）は、例えば、半導体ウェーハ（以下、ウェーハという）に形成された半導体チップ（以下、チップ又は半導体装置という）の電気特性を評価又は検査する際に使用する装置であり、本実施形態においては、半導体装置の外観検査に使用する。すなわち、本実施形態のウェーハ外観検査装置１では、プローバ装置１０をウェーハハンドラーとして活用する。半導体装置とは、例えば、ダイオード、サイリスタ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）などである。

プローバ装置１０は、ＧＰＩＢコンバータ７１を経由して、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）インターフェースＬ５を介してＰＣ３０に接続されている。プローバ装置１０は、ＰＣ３０の制御に基づいて、複数のウェーハを格納するウェーハカセットから、内部のステージにウェーハを搬送し、ウェーハ上の半導体装置を検査位置に移動させる機能を有している。
ここで、検査位置とは、プローバ装置１０の上部に設けられた半導体装置の観察用窓から、カメラ４０が半導体装置の所定の範囲を撮像できる位置を示す。また、この半導体装置の観察用窓は、半導体装置の電気特性を評価又は検査する際に、プローブ（検査用針）の位置等を確認するためのものであるが、本実施形態においては、この観察用窓から半導体装置の外観を検査する。

また、プローバ装置１０は、複数種類のウェーハサイズに対応し、例えば、５インチ、６インチ、及び８インチのウェーハを検査可能である。
なお、ウェーハには、同一の基板に複数の半導体装置（チップ）が形成されており、プローバ装置１０は、ＰＣ３０の制御に基づいて、各半導体装置（各チップ）を検査位置に移動させる。また、プローバ装置１０は、外観検査が完了したウェーハをウェーハカセットに格納する。

マルチアングル照明５０（光源部）は、カメラ４０とプローバ装置１０のステージとの間に配置される。マルチアングル照明５０は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明であり、カメラ４０の画角（視野範囲）に入らないようにドーナツ型又は中央部に穴が設けられた四角型の形状をしている。マルチアングル照明５０は、制御線を介して外観コントローラ２０に接続されている。マルチアングル照明５０は、この制御線を介して、点灯又は消灯を制御される。
マルチアングル照明５０は、プローバ装置１０のステージに搬送されたウェーハ上の半導体装置、すなわち、検査位置の半導体装置に照明光を照射する。なお、マルチアングル照明５０は、半導体装置の周辺から照明光を照射する。

カメラ４０（カメラ部）は、プローバ装置１０のステージに搬送されたウェーハ上の半導体装置を上述した観察用窓から撮像できるように、プローバ装置１０の上方に位置に配置されている。カメラ４０は、制御線を介して外観コントローラ２０に接続され、制御線を介して外観コントローラ２０によって制御される。

また、カメラ４０は、同軸照明（光源部）を備えており、撮像方向から照明光を照射する。なお、本実施形態において、光源部は、この同軸照明とマルチアングル照明５０とに対応する。つまり、光源部は、照射方向の異なる２つの照明光（同軸照明及びマルチアングル照明５０）を有している。この２つの照明光は、後述するように、半導体装置に形成されたパターンに応じて、切り替えて使用される。

また、カメラ４０は、光源部（同軸照明又はマルチアングル照明５０）から照射される照明光によって照明された半導体装置の画像を撮像する。すなわち、カメラ４０は、照明光を照射された半導体装置の画像を撮像する。そして、カメラ４０は、制御線を介して、撮像した画像データを外観コントローラ２０に供給する。

外観コントローラ２０（画像判定部）は、カメラ４０によって撮像された半導体装置の画像データに基づいて、半導体装置の外観を検査する。つまり、外観コントローラ２０は、カメラ４０によって撮像された画像データと、半導体装置の正しい画像の状態を示すマスタデータとを比較し、比較した結果に基づいて、半導体装置の外観に欠陥があるか否かを判定する。つまり、外観コントローラ２０は、例えば、パターンマッチング技術に基づいて、半導体装置の外観に欠陥があるか否かを判定する。ここでいう欠陥とは、半導体装置の表面又は内部の傷や汚れ、異物の混入、及びパターンの形成異常などのことである。

また、外観コントローラ２０は、デジタル入出力ターミナル７２を介してＰＣ３０に接続されている。上述したマスタデータは、デジタル入出力ターミナル７２を介してＰＣ３０から供給される。また、外観コントローラ２０は、デジタル入出力ターミナル７２を介して、半導体装置の外観に欠陥があるか否かの判定結果をＰＣ３０に供給する。

ハードディスク６０は、ＬＡＮ（Local Area Network）Ｌ３によって、外観コントローラ２０と、ＰＣ３０とに接続されていて、Ｆａｉｌ判定された時の撮像データ（Ｆａｉｌ画像）を記憶する。

ＰＣ３０（制御部）は、ウェーハ外観検査装置１の各部を制御する。例えば、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、ＧＰＩＢインターフェースＬ５を介して、ウェーハの供給、移動、及び排出を制御する。また、ＰＣ３０は、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、分割した複数の領域に対応してカメラ４０に撮像させる検査位置に、ウェーハを順次移動させる。なお、ＰＣ３０は、カメラ４０の撮像範囲を示す視野範囲と、半導体装置のサイズ（チップサイズ）に基づいて、複数の領域に分割する分割数を定める。つまり、ＰＣ３０は、カメラ４０の撮像範囲とチップサイズを比較して、縦方向及び横方向に何分割すれば、適切に外観検出ができるか判定し、分割数を決定する。
ＰＣ３０に実装されるハードディスクには外観検査に関する各種情報を記憶する。ここで、各種情報には、半導体装置の品種情報や各種設定情報、外観検査結果（Ｆａｉｌ（フェイル）情報及びＰａｓｓ（パス）情報など）、及びマップ情報などが含まれる。ここで、「Ｐａｓｓ」とは、良品のことであり、「Ｆａｉｌ」とは、不良品又は欠陥品のことである。

例えば、カメラ４０の視野範囲が、横４ｍｍ（ミリメートル）×縦３ｍｍであり、チップサイズが横６．３８ｍｍ×縦５．０４ｍｍである場合、ＰＣ３０は、縦方向及び横方向にそれぞれ２分割することで、適切に外観検査を行うことができると判定する。なお、分割される領域は、互いに一部分の領域が重なった状態（オーバラップした状態）に設定されてもよい。
また、ＰＣ３０は、デジタル入出力ターミナル７２を介して、外観コントローラ２０を制御する。ＰＣ３０は、上述の各検査位置における外観検査処理を外観コントローラ２０に実行させる。

なお、ＰＣ３０は、複数のウェーハを有するロットを検査するごとに、当該ロット内の半導体装置から、マスタデータを取得してもよい。つまり、ＰＣ３０は、検査対象となるロットごとに、作業者の指示に基づいて、外観コントローラ２０に対して、カメラ４０に半導体装置を撮像させて画像データを取得する。そして、ＰＣ３０は、作業者の指示に基づいて、撮像した画像データの中から、良品のマスタデータとして使用する画像データを選定し、選定したマスタデータを外観コントローラ２０に供給する。この場合、外観コントローラ２０は、各ロット内から取得したマスタデータに基づいて、外観検査処理を実行するので、ロットごとにばらつきのあるプローブの針跡を考慮した外観検査を行うことができる。つまり、プローブの針跡のばらつきによって歩留が低下することを低減できる。
なお、電気特性を検査する製造工程（プロービングという）において、ウェーハ上の各チップは、チップの端子にプローブ（針）を接触させて検査される。ここでいう「プローブの針跡」とは、この電気特性を検査する際に、チップの端子表面に付いた針の跡を示す。

ＧＰＩＢコンバータ７１は、ＰＣ３０とプローバ装置１０との間に配置され、ＰＣ３０と接続されるＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースＬ４を、プローバ装置１０に接続されるＧＰＩＢインターフェースＬ５に変換する。

デジタル入出力ターミナル７２は、例えば、絶縁型のデジタル入出力ターミナルであり、ＰＣ３０と外観コントローラ２０との間に配置されている。デジタル入出力ターミナル７２は、ＰＣ３０と接続されるＵＳＢインターフェースＬ１を、外観コントローラ２０に接続されるデジタル入出力信号Ｌ２に変換する。

次に、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１の動作について説明する。
図２は、本実施形態におけるウェーハの外観検査を示す概念図である。
この図において、半導体装置（チップＣ１）は、ウェーハＷ１がプローバ装置１０に搬送された場合に最初に検査される半導体装置である。また、経路Ｋ１は、ウェーハＷ１において、各半導体装置が検査される経路を示している。つまり、プローバ装置１０は、経路Ｋ１にしたがって、ウェーハＷ１上の半導体装置の検査位置にステージ（又はウェーハ）を、順番に移動させる。

また、チップＣ１は、複数の領域に分割されて外観検査される。この実施形態では、例えば、４つの領域に分割される例を示している。つまり、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に、ポイントＰ０〜Ｐ４の検査位置にチップＣ１を順次移動させて、外観コントローラ２０に外観検査処理を実行させる。
ポイントＰ０は、チップＣ１の中央部（中心）から外観検査する検査位置であり、主に、プロービングによる電気特性の検査において、特性不良であったことを示すバッドマーク１２があるか否かを検査する。なお、バッドマーク１２は、インクにより、チップＣ１の表面に付けられている。

ポイントＰ１は、チップＣ１の左上部分の外観検査する検査位置であり、ガードリング部１１とその内側に形成されたセル部との両方を検査する。
同様に、ポイントＰ２は、チップＣ１の左下部分の外観を、ポイントＰ３は、チップＣ１の右下部分の外観を、ポイントＰ４は、チップＣ１の右上部分の外観をそれぞれ検査する検査位置である。

ＰＣ３０は、上述のように、ポイントＰ０〜Ｐ４の検査位置で、外観コントローラ２０に外観検査処理を実行させた後、プローバ装置１０に経路Ｋ１にしたがって、順次半導体装置を移動させて、外観コントローラ２０に同様の外観検査処理を実行させる。

次に、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１の動作を詳細に説明する。
図３は、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１の動作を示すフローチャートである。
この図において、まず、ウェーハ外観検査装置１は、半導体装置の品種を登録する（ステップＳ１０１）。つまり、ＰＣ３０は、作業者に、検査対象のウェーハの品種、すなわち、検査条件を登録させる。この検査条件には、例えば、検査方法、ウェーハサイズ、画像センサ設定番号、及びチップサイズなどが含まれる。検査方法では、例えば、「バッドマーク１２のみ」、「チップの外観のみ」、及び「バッドマーク１２とチップの外観との両方」のいずれかの方法が選択される。なお、本実施形態では、「バッドマーク１２とチップの外観との両方」が選択された場合について説明する。
また、ウェーハサイズでは、例えば、５インチ、６インチ、及び８インチのいずれかのウェーハが選択される。また、チップサイズは、作業者によって、検査対象となる半導体装置（チップ）のサイズがＰＣ３０に入力される。

また、ＰＣ３０は、入力されたチップサイズとカメラ４０の視野範囲とに基づいて、複数の領域に分割する分割数を定め、検査条件に追加する（ここでは、４分割の例である）。ＰＣ３０は、この検査条件を半導体装置の品種名と関連付けてＰＣ３０内のハードディスクに記憶させる。

また、ステップＳ１０１では、プローバ装置１０にＰＣ３０と同様に、ウェーハサイズ、チップサイズ等の品種情報が入力される。
なお、ステップＳ１０１の処理は、新しく品種を登録する場合に、実施する形態でもよく、その場合、ＰＣ３０は、すでに登録されている検査条件を、検査対象の品種名に基づいて、作業者に選択させてもよい。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、検査を実行するロットを登録する（ステップＳ１０２）。つまり、ＰＣ３０は、作業者に、検査を実行するロット名を登録させる。これにより、ＰＣ３０は、検査結果を管理するデータファイルをＰＣ３０内のハードディスクに作成する。また、同様に、作業者によって、プローバ装置１０にロット名が登録される。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、作業者によって、ウェーハがセットされる（ステップＳ１０３）。つまり、検査対象のウェーハがウェーハカセットにセットされ、作業者により、ウェーハカセットがプローバ装置１０にセットされる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、ウェーハをロードする（ステップＳ１０４）。つまり、プローバ装置１０は、セットされたウェーハカセットからウェーハをステージ上に搬送され、アライメントを行う。ここでアライメントとは、登録されたウェーハサイズ、チップサイズ等の品種情報に基づいて、ウェーハ上の半導体装置を認識し、ウェハの向きを調整する処理である。ウェーハ外観検査装置１は、アライメントを行った後、スタートチップ（図２のチップＣ１）の検査位置にウェーハを移動する。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、マスタデータを登録する（ステップＳ１０５）。つまり、ＰＣ３０は、検査モードに移行させて検査画面（図４参照）を表示し、作業者に、マスタデータを登録させる。

図４は、本実施形態における検査モードの検査画面の一例を示す図である。
図４（ａ）は、検査画面の全体を示し、検査画面には、ロット登録内容Ｍ３１、検査イメージＭ３２、ロット積算カウンタＭ３３、現在のウェーハ番号Ｍ３４、及び手動運転メニューＭ３５が表示されている。また、手動運転メニューＭ３５には、インデックス動作ボタンＭ３６、サブインデックス動作ボタンＭ３７、手動操作メニューＭ３８、及び画像登録メニューＭ３９が表示されている。

なお、インデックス動作とは、検査位置をチップ単位で上下左右にウェーハを移動させる機能のことである。例えば、インデックス動作ボタンＭ３６のうち、作業者が上矢印ボタンを１回クリックした場合、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査位置にあるチップの１つ上に位置するチップにおける検査位置に、ウェーハを移動させる。

また、サブインデックス動作とは、分割される複数の領域の検査位置に、それぞれウェーハを移動させる機能のことである。例えば、サブインデックス動作ボタンＭ３７のうち、作業者が“１”のボタンをクリックした場合、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査位置にあるチップにおいて、左上の検査位置（図２のポイントＰ１）にウェーハを移動させる。同様に、ＰＣ３０は、作業者が“２”のボタンをクリックした場合に左下の検査位置（図２のポイントＰ２）に、作業者が“３”のボタンをクリックした場合に右下の検査位置（図２のポイントＰ３）にそれぞれウェーハを移動させる。また、同様に、ＰＣ３０は、作業者が“４”のボタンをクリックした場合に右上の検査位置（図２のポイントＰ４）に、作業者が“中心”のボタンをクリックした場合に中心の検査位置（図２のポイントＰ０）にそれぞれウェーハを移動させる。

ステップＳ１０５において、マスタデータを登録する場合、作業者は、画像登録メニューＭ３９を選択する。図４（ｂ）は、画像登録メニューＭ３９の表示例を示している。作業者は、インデックス動作ボタンＭ３６及びサブインデックス動作ボタンＭ３７を操作して、マスタデータとなる画像を選定する。つまり、ＰＣ３０は、作業者の操作指示に基づいて、プローバ装置１０に対して、マスタデータを取るチップの検査位置にウェーハを移動させ、外観コントローラ２０を介してカメラ４０に撮像させる。ＰＣ３０は、カメラ４０によって撮像された画像データを外観コントローラ２０から取得する。この取得された画像データは、作業者によって、例えば、検査イメージＭ３２において確認され、マスタデータとして登録する指示がされた場合に、マスタデータとして登録される。すなわち、ＰＣ３０は、画像登録メニューＭ３９における作業者の指示に基づいて、マスタデータを外観コントローラ２０に記憶させる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査処理を実行する（ステップＳ１０６）。つまり、ＰＣ３０は、プローバ装置１０のウェーハカセットに格納された各ウェーハに対して、後述する外観検査処理を実行する。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、ロット終了か否か、つまり、同一のロットに次に検査するウェーハがあるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。つまり、ＰＣ３０は、作業者にウェーハカセットに格納された全ウェーハの外観検査が終了したことを示す警告する（例えば、モニタにメッセージを表示する）。作業者は、同一のロットに次に検査するウェーハがある場合に、次に検査するウェーハを格納したウェーハカセットをプローバ装置１０にセットし、外観検査処理の再開をＰＣ３０に指示する。また、作業者は、同一のロットに次に検査するウェーハがない場合（ロット終了の場合）に、外観検査の終了をＰＣ３０に指示する。これにより、ＰＣ３０は、ロット終了か否かを判定し、ロット終了でないと判定した場合に、処理をステップＳ１０８に進める。また、ＰＣ３０は、ロット終了であると判定した場合に、処理を終了させる。

次に、ステップＳ１０８において、作業者によって、次に検査するウェーハを格納したウェーハカセットがプローバ装置１０にセットされ、ウェーハ外観検査装置１は、ウェーハをロードする。つまり、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、ステップＳ１０３と同様の処理を実行させる。

次に、ＰＣ３０は、再びステップＳ１０６の処理を実行させ、１ロットにおける外観検査が完了するまで、ステップＳ１０６からステップＳ１０８までの処理を繰り返し実行させる。

次に、ステップＳ１０６における外観検査処理について、詳細に説明する。
図５は、本実施形態における外観検査処理を示すフローチャートである。
この図において、まず、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査対象のチップの中心位置に対応する検査位置（図２のポイントＰ０）に、ウェーハを移動させる（ステップＳ２０１）。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、バッドマーク１２を検査する（ステップＳ２０２）。つまり、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０にバッドマークを検査させる。すなわち、外観コントローラ２０は、カメラ４０にチップの中心位置（図２のポイントＰ０）における画像データを撮像させて取得した画像データをマスタデータと比較してバッドマークがあるか否かを判定する。外観コントローラ２０は、デジタル入出力ターミナル７２を介して、この判定結果をＰＣ３０に供給する。
なお、バッドマーク１２を検査する際に、ＰＣ３０は、カメラ４０の同軸照明を照射させて、外観コントローラ２０に画像データを取得させる。

次に、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０から供給された判定結果に基づいて、検査対象のチップがＦａｉｌであるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ＰＣ３０は、検査対象のチップがＦａｉｌであると判定した場合、処理をステップＳ２１７に進め、検査対象のチップがＦａｉｌでない（Ｐａｓｓである）と判定した場合、処理をステップＳ２０４に進める。

次に、ステップＳ２０４において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査対象のチップの左上領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ１）に、ウェーハを移動させる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査を実行する（ステップＳ２０５）。つまり、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０にチップの左上領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ１）の外観を検査させる。なお、ＰＣ３０は、外観検査を実行する際に、カメラ４０の同軸照明とマルチアングル照明５０との照射方向の異なる２つの照明光を切り替えて、外観コントローラ２０に２回の外観検査を実行させる。すなわち、外観コントローラ２０は、まず、カメラ４０の同軸照明から照明光を照射させて、カメラ４０にチップの左上領域（図２のポイントＰ１）における画像データを撮像させる。外観コントローラ２０は、カメラ４０から取得した画像データをマスタデータと比較して、主にセル部分のパターンに外観不良（欠陥）があるか否かを判定する。

次に、外観コントローラ２０は、マルチアングル照明５０に照明を切り替えて、マルチアングル照明５０から照明光を照射させて、カメラ４０にチップの左上領域（図２のポイントＰ１）における画像データを撮像させる。外観コントローラ２０は、カメラ４０から取得した画像データをマスタデータと比較して、主にガードリング部１１のパターンに外観不良（欠陥）があるか否かを判定する。外観コントローラ２０は、デジタル入出力ターミナル７２を介して、この判定結果をＰＣ３０に供給する。
なお、ステップＳ２０５において、外観不良（欠陥）があった場合に、外観コントローラ２０は、カメラ４０から取得した画像データを検査対象のチップにおけるウェーハ上の位置情報と関連付けて、ハードディスク６０に記憶させる。

次に、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０から供給された判定結果に基づいて、検査対象のチップがＦａｉｌであるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ＰＣ３０は、検査対象のチップがＦａｉｌであると判定した場合、処理をステップＳ２１７に進め、検査対象のチップがＦａｉｌでない（Ｐａｓｓである）と判定した場合、処理をステップＳ２０７に進める。

次に、ステップＳ２０７において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査対象のチップの左下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ２）に、ウェーハを移動させる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査を実行する（ステップＳ２０８）。つまり、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０にチップの左下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ２）の外観を検査させる。なお、このステップＳ２０８における処理は、検査位置がチップの左下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ２）であることを除き、ステップＳ２０５の処理と同様である。

次に、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０から供給された判定結果に基づいて、検査対象のチップがＦａｉｌであるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ＰＣ３０は、検査対象のチップがＦａｉｌであると判定した場合、処理をステップＳ２１７に進め、検査対象のチップがＦａｉｌでない（Ｐａｓｓである）と判定した場合、処理をステップＳ２１０に進める。

次に、ステップＳ２１０において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査対象のチップの右下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ３）に、ウェーハを移動させる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査を実行する（ステップＳ２１１）。つまり、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０にチップの右下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ３）の外観を検査させる。なお、このステップＳ２１１における処理は、検査位置がチップの右下領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ３）であることを除き、ステップＳ２０５の処理と同様である。

次に、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０から供給された判定結果に基づいて、検査対象のチップがＦａｉｌであるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。ＰＣ３０は、検査対象のチップがＦａｉｌであると判定した場合、処理をステップＳ２１７に進め、検査対象のチップがＦａｉｌでない（Ｐａｓｓである）と判定した場合、処理をステップＳ２１３に進める。

次に、ステップＳ２１３において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、現在の検査対象のチップの右上領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ４）に、ウェーハを移動させる。

次に、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査を実行する（ステップＳ２１４）。つまり、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０にチップの右上領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ４）の外観を検査させる。なお、このステップＳ２１４における処理は、検査位置がチップの右上領域に対応する検査位置（図２のポイントＰ４）であることを除き、ステップＳ２０５の処理と同様である。

次に、ＰＣ３０は、外観コントローラ２０から供給された判定結果に基づいて、検査対象のチップがＦａｉｌであるか否かを判定する（ステップＳ２１５）。ＰＣ３０は、検査対象のチップがＦａｉｌであると判定した場合、処理をステップＳ２１７に進め、検査対象のチップがＦａｉｌでない（Ｐａｓｓである）と判定した場合、処理をステップＳ２１６に進める。

次に、ステップＳ２１６において、ＰＣ３０は、Ｐａｓｓ情報を検査対象のチップにおけるウェーハ上の位置情報と関連付けて、ＰＣ３０内のハードディスクに記憶させる。
また、ステップＳ２１７において、ＰＣ３０は、Ｆａｉｌ情報を検査対象のチップにおけるウェーハ上の位置情報と関連付けて、ＰＣ３０内のハードディスクに記憶させる。
なお、Ｐａｓｓ情報及びＦａｉｌ情報は、図３のステップＳ１０２において作成されたデータファイルに記憶される。また、ＰＣ３０は、後述するチップ分類カウンタＭ４０（図６）とウェーハのマップデータＭ４１（図６）とをリアルタイムに表示する。

次に、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に現在ロードされているウェーハ上に、次に検査するチップがあるか否かを判定する（ステップＳ２１８）。ＰＣ３０は、次に検査するチップがあると判定した場合に、処理をステップＳ２２１に進める。また、ＰＣ３０は、次に検査するチップがないと判定した場合（１枚のウェーハの検査が完了した場合）に、処理をステップＳ２１９に進める。

次に、ステップＳ２１９において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０のウェーハカセット内に次に検査するウェーハがあるか否かを判定する。ＰＣ３０は、次に検査するウェーハがあると判定した場合に、処理をステップＳ２２０に進める。また、ＰＣ３０は、次に検査するウェーハがないと判定した場合に、現在ロードされているウェーハをウェーハカセットに排出して、外観検査処理を終了する（処理を図３のステップＳ１０７に進める）。

次に、ステップＳ２２０において、ＰＣ３０は、次に検査するウェーハをロードする。ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、図３のステップＳ１０３と同様の処理を実行させる。

次に、ステップＳ２２１において、ＰＣ３０は、プローバ装置１０に対して、次に検査するチップの検査位置に、ウェーハを移動させる。なお、プローバ装置１０は、図２の経路Ｋ１に基づいて、ウェーハを移動させる。ＰＣ３０は、ウェーハを移動させた後に、処理をステップＳ２０１に戻す。
これにより、ステップＳ２０１からステップＳ２２１までの処理が、プローバ装置１０にセットされた全ウェーハの外観検査を完了するまで繰り返される。

図６は、本実施形態における外観検査の結果の一例を示す図である。
この図において、現在のウェーハ番号Ｍ３４は、検査中のウェーハ番号を示し、チップ分類カウンタＭ４０は、検査中のウェーハにおけるＰａｓｓ数（良品数）とＦａｉｌ数（不良数）を示す。なお、Ｆａｉｌ数は、バッドマーク１２と、周辺部（ガードリング部１１）と、セル部とに分類されて表示される。また、マップデータＭ４１は、検査中のウェーハにおけるマップデータを示している。このマップデータＭ４１において、検査されたチップは、チップ分類カウンタＭ４０と同様に分類されて表示される。

なお、ウェーハ外観検査装置１によってＦａｉｌと判定されたチップは、ＰＣ３０内のハードディスクに記憶された検査結果データに基づいて、プローバ装置１０などを使用してバッドマーク１２を付けてもよい。また、プローバ装置１０がバッドマーク１２をチップに付けるインカー部を備え、ウェーハ外観検査装置１による外観検査において、Ｆａｉｌと判定された際に、プローバ装置１０によって、バッドマーク１２をチップに付けてもよい。

以上のように、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１は、ＰＣ３０が、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、プローバ装置１０に対して、分割した複数の領域に対応してカメラ４０に撮像させる検査位置にウェーハを順次移動させる。半導体装置のサイズに応じて、複数の領域に分割して検査するため、ウェーハ外観検査装置１は、不良の検出精度を低下させずに、外観検査を行うことができる。

また、ウェーハ外観検査装置１は、プローバ装置１０が、ウェーハを搬送し、半導体装置を検査位置に移動させ、光源部（同軸照明又はマルチアングル照明５０）が、検査位置の半導体装置に照明光を照射する。また、カメラ４０が、照明光を照射された半導体装置の画像を撮像し、外観コントローラ２０が、カメラ４０によって撮像された画像データに基づいて、半導体装置を検査する。つまり、ウェーハ外観検査装置１は、半導体装置の電気特性を検査する際に使用するプローバ装置１０を使用し、安価なカメラ４０と光源部とを使用する。すなわち、ウェーハ外観検査装置１は、キセノンランプや超高圧水銀ランプのようなインコヒーレンス光源、レーザ等の高価な照明光を使用せずに、半導体装置の外観検査を行うことができる。そのため、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１は、安価な構成により、外観検査を行うことができる。よって、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１は、安価な構成により、外観検査の検査精度を向上することができる。

また、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１は、外観検査処理において、Ｆａｉｌと判定されたチップの画像データをハードディスク６０に記憶する。すなわち、外観コントローラ２０は、外観不良（欠陥）があった場合に、カメラ４０から取得した画像データを検査対象のチップにおけるウェーハ上の位置情報と関連付けて、ハードディスク６０に記憶させる。
これにより、検査工程の後で、Ｆａｉｌと判定されたチップの画像データを読み出して、Ｆａｉｌの原因を解析することが可能になる。

また、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１において、プローバ装置１０は、複数のウェーハを格納したウェーハカセットをセットすることにより、複数のウェーハを自動で搬送し、連続して外観検査することができる。これにより、ウェーハ外観検査装置１は、製造効率を向上することができ、半導体装置の製造コストを低減することができる。

なお、本実施形態によれば、ウェーハ外観検査装置１は、プローバ装置１０（プローバ部）が、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、半導体装置を検査位置に移動させる。光源部（同軸照明又はマルチアングル照明５０）が、検査位置の半導体装置に照明光を照射する。カメラ４０（カメラ部）が、照明光によって照明された半導体装置の画像を撮像する。外観コントローラ２０（画像判定部）が、カメラ４０によって撮像された画像データに基づいて、半導体装置を検査する。そして、ＰＣ３０（制御部）が、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、分割した複数の領域に対応してカメラ４０に撮像させる検査位置に、ウェーハを順次移動させる。
これにより、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１は、安価な構成により、外観検査の検査精度を向上することができる。

また、ＰＣ３０は、カメラ４０の撮像範囲を示す視野範囲と、半導体装置のサイズに基づいて、複数の領域に分割する分割数を定める。
これにより、ウェーハ外観検査装置１は、カメラ４０の視野範囲によって、複数の領域に分割して外観検査を行うため、外観検査に使用する画像データの解像度、すなわち、カメラ４０の撮像倍率を固定にすることができる。よって、ウェーハ外観検査装置１は、半導体装置のサイズによって、不良の検出精度が低下することを防止でき、外観検査の検査精度を向上することができる。

また、光源部は、照射方向の異なる複数の照明光（同軸照明及びマルチアングル照明５０）を有し、外観コントローラ２０は、半導体装置に形成されたパターンに応じて、複数の照明光を切り替える。つまり、ウェーハ外観検査装置１では、チップの周辺部（ガードリング部１１）を検査する場合には、マルチアングル照明５０を使用し、チップのセル部を検査する場合には、同軸照明を使用する。
これにより、検査するパターンに応じて、適切な照明を使用するため、ウェーハ外観検査装置１は、外観検査の誤判定を低減し、検査精度を向上することができる。

また、外観コントローラ２０は、撮像された画像データと、半導体装置の正しい画像の状態を示すマスタデータとを比較し、比較した結果に基づいて、半導体装置に欠陥があるか否かを判定する。そして、外観コントローラ２０は、複数のウェーハを有するロットを検査するごとに、当該ロット内の半導体装置から、マスタデータを取得する。
これにより、マスタデータとの比較により、Ｐａｓｓ／Ｆａｉｌを判定するため、ウェーハ外観検査装置１は、特許文献１に記載されているような複雑な欠陥検出処理を行わずに、外観検査を行うことができる。また、ウェーハ外観検査装置１は、各ロット内から取得したマスタデータに基づいて外観検査を行うので、ロットごとにばらつきのあるプローブの針跡を考慮した外観検査を行うことができる。つまり、ウェーハ外観検査装置１は、プローブの針跡のばらつきによって歩留が低下することを低減することができる。

また、半導体装置は、製造プロセスにおけるばらつきにより、ロットごとに、形成されるパターンの幅や膜厚にばらつきが生じることがある。この場合、照明光による反射状態が変化して、撮像された画像データにおいてもばらつきが生じることがある。例えば、このようなロットごとのばらつきが生じた場合であっても、各ロット内から取得したマスタデータに基づいて外観検査を行うので、ウェーハ外観検査装置１は、歩留が低下することなく適切に外観検査を行うことができる。

また、本実施形態によれば、ウェーハ外観検査方法は、プローバ装置１０が、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、半導体装置を検査位置に移動させる過程と、光源部（同軸照明又はマルチアングル照明５０）が、検査位置の半導体装置に照明光を照射する過程と、カメラ４０が、照明光を照射された半導体装置の画像を撮像する過程と、外観コントローラ２０が、カメラ４０によって撮像された画像データに基づいて、半導体装置を検査する画像判定過程と、ＰＣ３０が、半導体装置のサイズに応じて半導体装置を複数の領域に分割し、プローバ装置１０に対して、分割した複数の領域に対応してカメラ４０に撮像させる検査位置に、ウェーハを順次移動させる制御過程と、を有する。
これにより、本実施形態におけるウェーハ外観検査方法は、安価な構成により、外観検査の検査精度を向上することができる。

また、本実施形態によれば、半導体装置は、上述したウェーハ外観検査方法を使用して検査される。
これにより、半導体装置は、上述したウェーハ外観検査方法により適切に検査されるため、品質を向上することができる。また、上述したウェーハ外観検査方法は、安価な構成により自動外観検査を行うことができるため、半導体装置の製造コストを低減することができる。

なお、本実施形態におけるウェーハ外観検査装置１及びウェーハ外観検査方法は、半導体装置をウェーハの形態で販売する場合の出荷検査や、半導体装置をウェーハの形態で購入した場合の受け入れ検査において、好適に適用することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の実施形態において、検査する領域の分割数が４つの場合の形態を説明したが、チップサイズに応じて、他の分割数でもよい。また、チップサイズが、カメラ４０の視野範囲より小さい場合には、検査する領域を分割しない形態でもよい。この検査する領域を分割しない場合には、バッドマーク１２の検査において、照明光を切り替えて行う外観検査を行う形態でもよい。

また、上記の実施形態において、照明光を照射方向の異なる同軸照明とマルチアングル照明５０とで切り替えて使用する形態を説明したが、１つの照明光を使用する形態でもよいし、２つの照明光を組み合わせて使用する形態でもよい。また、照射方向とともに照明光の強さを変更する形態でもよい。
また、上記の実施形態において、「バッドマーク１２とチップの外観との両方」が検査される形態を説明したが、「バッドマーク１２のみ」、又は「チップの外観のみ」が検査される形態でもよい。

また、上記の実施形態において、カメラ４０及びマルチアングル照明５０をプローバ装置１０の外部に備える形態を説明したが、プローバ装置１０の外部に備える形態でもよい。また、プローバ装置１０は、外観コントローラ２０の機能を備える形態でもよい。
また、プローバ装置１０は、半導体装置の電気特性を評価又は検査する機能と上記の実施形態における外観検査を行う機能とを一台の装置において切り替えて使用できる形態でもよい。
また、上記の実施形態において、外観検査結果であるマップデータをＰＣ３０が画面に表示する形態を説明したが、例えばＣＳＶ（Comma-Separated Values）形式のファイルに出力する形態でもよい。

上述のウェーハ外観検査装置１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した外観検査の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

１ ウェーハ外観検査装置
１０ プローバ装置
１１ ガードリング部
１２ バッドマーク
２０ 外観コントローラ
３０ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４０ カメラ
５０ マルチアングル照明
６０ ハードディスク
７１ ＧＰＩＢコンバータ
７２ デジタル入出力ターミナル
Ｗ１ ウェーハ
Ｃ１ チップ

Claims (6)

1. 同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、前記半導体装置を検査位置に移動させるプローバ部と、
   前記検査位置の半導体装置に照明光を照射する光源部と、
   前記照明光を照射された前記半導体装置の画像を撮像するカメラ部と、
   前記カメラ部によって撮像された画像データに基づいて、前記半導体装置を検査する画像判定部と、
   前記半導体装置のサイズに応じて前記半導体装置を複数の領域に分割し、分割した前記複数の領域に対応して前記カメラ部に撮像させる検査位置に、前記ウェーハを順次移動させる制御部と
   を備えることを特徴とするウェーハ外観検査装置。
2. 前記制御部は、
   前記カメラ部の撮像範囲を示す視野範囲と、前記半導体装置のサイズに基づいて、前記複数の領域に分割する分割数を定める
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ外観検査装置。
3. 前記光源部は、照射方向の異なる複数の照明光を有し、
   前記制御部は、前記半導体装置に形成されたパターンに応じて、前記複数の照明光を切り替える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ外観検査装置。
4. 前記画像判定部は、
   前記撮像された画像データと、半導体装置の正しい画像の状態を示すマスタデータとを比較し、比較した結果に基づいて、半導体装置に欠陥があるか否かを判定し、
   前記制御部は、
   複数の前記ウェーハを有するロットを検査するごとに、当該ロット内の前記半導体装置から、前記マスタデータを取得する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のウェーハ外観検査装置。
5. プローバ部が、同一の基板に複数の半導体装置が形成されているウェーハを搬送し、前記半導体装置を検査位置に移動させる過程と、
   光源部が、前記検査位置の半導体装置に照明光を照射する過程と、
   カメラ部が、前記照明光を照射された前記半導体装置の画像を撮像する過程と、
   画像判定部が、前記カメラ部によって撮像された画像データに基づいて、前記半導体装置を検査する画像判定過程と、
   制御部が、前記半導体装置のサイズに応じて前記半導体装置を複数の領域に分割し、前記プローバ部に対して、分割した前記複数の領域に対応して前記カメラ部に撮像させる検査位置に、前記ウェーハを順次移動させる制御過程と
   を有することを特徴とするウェーハ外観検査方法。
6. 請求項５に記載のウェーハ外観検査方法を使用して検査されたことを特徴とする半導体装置。

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