JP2016219659A - 画像検査装置及び画像検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査用の光学系とは別にカメラを設けることなく、ウェハの位置決めを自動で行う装置および方法を提供する。【解決手段】位置決め用チップの可動テーブル１上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバ２１を有する顕微鏡２を備える。制御部は、位置決め用チップのウェハ１０上での位置を記憶する記憶部と、位置決め用レンズに切替えるレンズ切替え部と、記憶された位置を観察領域上の目標位置に合わせる移動部と、位置決め用チップを検出するチップ検出部と、検出された位置決め用チップの、目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、検出された位置ずれ量に基づき、ウェハ１０の位置を補正する位置補正部とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、ウェハの位置決めを自動で行う画像検査装置及び画像検査方法に関するものである。

従来から、ウェハ上のチップの外観の画像検査を行う装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された装置では、ウェハ上に並んでいるチップを撮像し、画像処理を用いて当該チップの外観を検査している。

このウェハの画像検査において、キャリアテープに貼り付けられたウェハは、位置誤差が±２ｍｍ程度ある。そのため、画像検査を行う前にウェハの位置決めを行っている。この場合、ウェハ上のテグチップ等の位置決め用チップを検出することで、ウェハの位置決めを行っている。一方、ウェハの画像検査に用いる光学系の視野は小さく、この光学系をウェハの位置決め用に用いることはできない。そこで、通常、検査用の光学系とは別に位置決め用のカメラを設置し、このカメラを用いてウェハ上の位置決め用チップを認識し、ウェハの位置決めを行っている。

特開２００４−３３３１４４号公報

しかしながら、従来構成では、検査用の光学系とは別に位置決め用のカメラを設置しているため、カメラの設置スペースが必要となるという課題がある。また、ウェハをカメラの視野に入れる必要があるため、ウェハを移動させる可動テーブルの駆動範囲を大きくしなければならないという課題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、検査用の光学系とは別にカメラを設けることなく、ウェハの位置決めを自動で行うことができる画像検査装置及び画像検査方法を提供することを目的としている。

この発明に係る画像検査装置は、位置決め用チップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、位置決め用チップの可動テーブル上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバを有する顕微鏡と、顕微鏡を介して観察領域を撮影するカメラと、可動テーブル及びレボルバを制御する制御部とを備え、制御部は、位置決め用チップのウェハ上での位置を記憶する記憶部と、レボルバを介して位置決め用レンズに切替えるレンズ切替え部と、可動テーブルを介してウェハを移動させ、記憶部に記憶された位置を観察領域上の目標位置に合わせる移動部と、レンズ切替え部による制御後、カメラを介して位置決め用チップを検出するチップ検出部と、チップ検出部により検出された位置決め用チップの、目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブルを介してウェハの位置を補正する位置補正部とを備えたものである。

また、この発明に係る画像検査方法は、位置決め用チップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、位置決め用チップの可動テーブル上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバを有する顕微鏡と、顕微鏡を介して観察領域を撮影するカメラと、可動テーブル及びレボルバを制御する制御部とを備えた画像検査装置による画像検査方法であって、制御部は、記憶部が、位置決め用チップのウェハ上での位置を記憶する記憶ステップと、レンズ切替え部が、レボルバを介して位置決め用レンズに切替えるレンズ切替えステップと、移動部が、可動テーブルを介してウェハを移動させ、記憶部に記憶された位置を観察領域上の目標位置に合わせる移動ステップと、チップ検出部が、レンズ切替え部による制御後、カメラを介して位置決め用チップを検出するチップ検出ステップと、位置ずれ量検出部が、チップ検出部により検出された位置決め用チップの、目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出ステップと、位置補正部が、位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブルを介してウェハの位置を補正する位置補正ステップとを有するものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、検査用の光学系とは別にカメラを設けることなく、ウェハの位置決めを自動で行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る画像検査装置の構成例を示す図である。 ウェハの構成例を示す図である。 検査用レンズ及び位置決め用レンズの視野と位置決め用チップとの関係の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１における制御部の、ウェハの位置決めに関する構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る画像検査装置によるウェハの位置決め動作例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像検査装置の構成例を示す図である。
画像検査装置は、図１に示すように、可動テーブル１、顕微鏡２、カメラ３、照明４、検査系移動部５及び制御部６を備えている。なお図１では、制御部６の図示を省略している。

可動テーブル１は、ウェハ１０が置かれるテーブルである。図１に示す可動テーブル１では、Ｘ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータにより水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動可能に構成されている。なお、ウェハ１０は、キャリアテープに貼り付けられた状態で可動テーブル１に置かれ、±２ｍｍ程度の位置誤差が生じている。

また、ウェハ１０には、図２に示すように、画像検査装置により外観の画像検査が行われるチップ１０１と、ウェハ１０の位置決めに用いられる位置決め用チップ１０２が搭載されている。位置決め用チップ１０２は、通常のチップ１０１とは形状が異なるチップ（例えばテグチップ等）であり、ウェハ１０上に複数（例えば上下左右に）設けられている。なお図２では、後述する位置決め用レンズを用いてウェハ１０を観察した場合の様子を示している。

顕微鏡２は、観察領域を拡大するものである。この顕微鏡２は、対物レンズの切替えを行うレボルバ２１を有している。レボルバ２１は、ウェハ１０の位置決めに用いる位置決め用レンズと、ウェハ１０上のチップ１０１の外観の画像検査に用いる検査用レンズとを切替える。ここで、位置決め用レンズは、位置決め用チップ１０２の可動テーブル１上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ対物レンズを用いる。この位置決め用レンズとして、例えば１倍の対物レンズを用いる。また、検査用レンズとしては、例えば１０倍の対物レンズを用いる。

ここで、検査用レンズ及び位置決め用レンズの視野と位置決め用チップ１０２との関係の一例を図３に示す。図３（ａ）は１０倍の対物レンズ（検査用レンズ）の視野３０１ａと位置決め用チップ１０２との関係を示し、図３（ｂ）は１倍の対物レンズ（位置決め用レンズ）の視野３０１ｂと位置決め用チップ１０２との関係を示している。
図３（ａ）に示すように、検査用レンズでは、視野３０１ａが狭く、位置決め用チップ１０２全体を視野３０１ａに納めることができない。一方、図３（ｂ）に示すように、位置決め用レンズでは、検査用レンズに対して視野３０１ｂが広く、位置決め用チップ１０２の可動テーブル１上での位置誤差（ここでは±２ｍｍ）の範囲を全て視野３０１ｂ内に納めることができる。よって、この低倍率の位置決め用レンズを用いることで、位置決め用チップ１０２を認識することができ、ウェハ１０の位置決めを行うことが可能となる。

カメラ３は、顕微鏡２により拡大された観察領域を撮影するものである。
照明４は、顕微鏡２の観察領域に対して光を当てるものである。この際、照明４は、観察領域上に位置するウェハ１０を撮影するために必要な光量の光を照射する。
検査系移動部５は、顕微鏡２、カメラ３及び照明４を一体に高さ方向に移動可能とするものである。この検査系移動部５は、例えばＺ軸アクチュエータにより高さ方向に移動可能に構成される。

制御部６は、画像検査装置の各部の動作を制御するものである。また、制御部６は、ウェハ１０の位置決めを行う機能を有している。この制御部６は、ウェハ１０の位置決めに関する機能として、図４に示すように、記憶部６１、レンズ切替え部６２、移動部６３、チップ検出部６４、位置ずれ量検出部６５及び位置補正部６６を備えている。この制御部６は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。

記憶部６１は、位置決め用チップ１０２のウェハ１０上での位置を記憶するものである。ここで、ウェハ１０上には複数の（例えば上下左右に）位置決め用チップ１０２が搭載されており、この位置決め用チップ１０２のウェハ１０上の位置を予め知ることができる。そのため、記憶部６１では、この位置決め用チップ１０２のウェハ１０上の位置を記憶することができる。

レンズ切替え部６２は、レボルバ２１を介して、顕微鏡２で用いる対物レンズの切替えを行うものである。このレンズ切替え部６２は、ウェハ１０の位置決めを行う場合には、顕微鏡２で用いる対物レンズを位置決め用レンズに切替えるようレボルバ２１を制御する。また、ウェハ１０の外観の画像検査を行う場合には、顕微鏡２で用いる対物レンズを検査用レンズに切替えるようレボルバ２１を制御する。

移動部６３は、可動テーブル１を介してウェハ１０を移動させ、記憶部６１に記憶された位置を顕微鏡２の観察領域上の目標位置に合わせるものである。

チップ検出部６４は、レンズ切替え部６２により位置決め用レンズに切替えられ、移動部６３によりウェハ１０が移動された後、顕微鏡２により拡大されてカメラ３により撮影された画像から位置決め用チップ１０２を検出するものである。この際、チップ検出部６４は、パターンマッチングにより位置決め用チップ１０２の検出を行う。

位置ずれ量検出部６５は、チップ検出部６４により検出された位置決め用チップ１０２の、目標位置からの位置ずれ量を検出するものである。

位置補正部６６は、位置ずれ検出部により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブル１を介してウェハ１０の位置を補正するものである。

次に、上記のように構成された画像検査装置によるウェハ１０の位置決め動作例について説明する。なお、記憶部６１では、予め、位置決め用チップ１０２のウェハ１０上での位置を記憶している（記憶ステップ）。
画像検査装置によるウェハ１０の位置決め動作では、図５に示すように、まず、レンズ切替え部６２は、レボルバ２１を介して、顕微鏡２で用いる対物レンズを位置決め用レンズに切替える（ステップＳＴ１）。これにより、顕微鏡２では、低倍率（例えば１倍）の視野で観察領域を観察可能となる。

また、移動部６３は、可動テーブル１を介してウェハ１０を移動させ、記憶部６１に記憶された位置を顕微鏡２の観察領域上の目標位置に合わせる（ステップＳＴ２）。これにより、ウェハ１０上の位置決め用チップ１０２を顕微鏡２の観察領域内に移動させる。

次いで、チップ検出部６４は、顕微鏡２により拡大されてカメラ３により撮影された画像から、パターンマッチングにより、ウェハ１０上の位置決め用チップ１０２を検出する（ステップＳＴ３）。

次いで、位置ずれ量検出部６５は、チップ検出部６４により検出された位置決め用チップ１０２の、目標位置からの位置ずれ量を検出する（ステップＳＴ４）。すなわち、キャリアテープに貼り付けられた状態で可動テーブル１に置かれたウェハ１０では、±２ｍｍ程度の位置誤差が生じている。そのため、この位置誤差による位置決め用チップ１０２の目標位置からのずれを検出する。

その後、ウェハ１０上の少なくとも２か所の位置決め用チップ１０２に対して、上記ステップＳＴ２〜４の動作を繰り返す。

次いで、位置補正部６６は、位置ずれ検出部により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブル１を介してウェハ１０の位置を補正する（ステップＳＴ５）。すなわち、各位置決め用チップ１０２の位置ずれを正すようにウェハ１０を移動させる。
以上の動作により、ウェハ１０の位置決めを行うことができる。

その後、レンズ切替え部６２は、レボルバ２１を介して、顕微鏡２で用いる対物レンズを検査用レンズに切替える。これにより、顕微鏡２では、高倍率（例えば１０倍）の視野で観察領域を観察可能となる。そして、位置決めを行ったウェハ１０上の各チップ１０１の外観の画像検査を行う。この外観の画像検査は、従来手法と同様であるため、その説明を省略する。

以上のように、この実施の形態１によれば、位置決め用チップ１０２の可動テーブル１上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバ２１を有する顕微鏡２を備え、この位置決め用レンズを用いてウェハ１０の位置決めを行うように構成したので、検査用の光学系とは別にカメラ３を設けることなく、ウェハ１０の位置決めを自動で行うことができる。その結果、画像検査装置の省スペース化を図ることができる。

なお上記では、位置決め用レンズの一例として、１倍の対物レンズを用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、位置決め用チップ１０２の可動テーブル１上での位置誤差の範囲を視野内に含めることができる低倍率の対物レンズであればよい。

また上記では、顕微鏡２を用いてウェハ１０の外観の画像検査を行う画像検査装置に本発明を適用した場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、顕微鏡２を用いてウェハ１０のその他の検査を行う画像検査装置にも、本発明を同様に適用可能である。

また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 可動テーブル
２ 顕微鏡
３ カメラ
４ 照明
５ 検査系移動部
６ 制御部
１０ ウェハ
２１ レボルバ
６１ 記憶部
６２ レンズ切替え部
６３ 移動部
６４ チップ検出部
６５ 位置ずれ量検出部
６６ 位置補正部
１０１ チップ
１０２ 位置決め用チップ

Claims (2)

1. 位置決め用チップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、
   前記位置決め用チップの前記可動テーブル上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバを有する顕微鏡と、
   前記顕微鏡を介して観察領域を撮影するカメラと、
   前記可動テーブル及び前記レボルバを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記位置決め用チップの前記ウェハ上での位置を記憶する記憶部と、
   前記レボルバを介して前記位置決め用レンズに切替えるレンズ切替え部と、
   前記可動テーブルを介して前記ウェハを移動させ、前記記憶部に記憶された位置を前記観察領域上の目標位置に合わせる移動部と、
   前記レンズ切替え部による制御後、前記カメラを介して前記位置決め用チップを検出するチップ検出部と、
   前記チップ検出部により検出された前記位置決め用チップの、前記目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、
   前記位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量に基づき、前記可動テーブルを介して前記ウェハの位置を補正する位置補正部とを備えた
   ことを特徴とする画像検査装置。
2. 位置決め用チップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、
   前記位置決め用チップの前記可動テーブル上での位置誤差の範囲を確保する視野を持つ位置決め用レンズと、検査用レンズとを切替えるレボルバを有する顕微鏡と、
   前記顕微鏡を介して観察領域を撮影するカメラと、
   前記可動テーブル及び前記レボルバを制御する制御部とを備えた画像検査装置による画像検査方法であって、
   前記制御部は、
   記憶部が、前記位置決め用チップの前記ウェハ上での位置を記憶する記憶ステップと、
   レンズ切替え部が、前記レボルバを介して前記位置決め用レンズに切替えるレンズ切替えステップと、
   移動部が、前記可動テーブルを介して前記ウェハを移動させ、前記記憶部に記憶された位置を前記観察領域上の目標位置に合わせる移動ステップと、
   チップ検出部が、前記レンズ切替え部による制御後、前記カメラを介して前記位置決め用チップを検出するチップ検出ステップと、
   位置ずれ量検出部が、前記チップ検出部により検出された前記位置決め用チップの、前記目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出ステップと、
   位置補正部が、前記位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量に基づき、前記可動テーブルを介して前記ウェハの位置を補正する位置補正ステップとを有する
   ことを特徴とする画像検査方法。

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