JP2017009434A - 画像検査装置及び画像検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ上のチップが均一に配置されていない場合であっても、短時間にチップの外観の画像検査を行うことができる画像検査装置を提供する。【解決手段】制御部６は、ウェハのアライメントチップの可動テーブル上での位置から、対象のチップのアライメントマークの位置を推定する位置推定部６２と、推定された位置を観察領域上の目標位置に合わせる移動部６３と、対象のチップのアライメントマークを検出するマーク検出部６４と、検出されたアライメントマークの、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６５と、検出された位置ずれ量に基づき、対象のチップの位置を補正する位置補正部６６とを備え、位置推定部６２は、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量から、次の対象のチップのアライメントマークの位置を推定する。【選択図】図３

Description

この発明は、ウェハ上のチップの外観の画像検査を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。

この画像検査では、ウェハ上の上下左右に設けたアライメントチップの位置から、対象であるチップの位置を予め計算し、計算した位置を顕微鏡の目標位置に合わせるようにウェハを移動する。そして、対象であるチップのアライメントマークと目標位置との位置ずれ量からチップの正確な位置補正を行い、チップの撮影を行う。

特開２００４−３３３１４４号公報

ここで、ウェハ上のチップが均一に並んでいる場合には、従来手法により外観の画像検査を行うことができる。しかしながら、ダイシング及びエキスパンドを行ったウェハでは、ウェハ上のチップの並びが均一ではなく、中央のチップの間隔は狭く、外周に向かいチップの間隔は広くなる。そのため、ダイシング及びエキスパンドを行ったウェハに対して画像検査を行う場合、従来手法では、アライメントマークと目標位置とに大きなずれが生じやすい。そして、位置ずれが大きくなることで、アライメントマークを認識するための画像処理エリアが広くなり、画像処理にかかる時間が延びる、又は、アライメントマークが画像処理範囲に入らなくなる恐れがあるという課題がある。

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、ウェハ上のチップが均一に配置されていない場合であっても、短時間にチップの外観の画像検査を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、チップ及びアライメントチップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、観察領域を拡大する顕微鏡と、顕微鏡を介して観察領域を撮影するカメラと、可動テーブルを制御する制御部とを備え、制御部は、ウェハのアライメントチップの可動テーブル上での位置から、対象のチップのアライメントマークの位置を推定する位置推定部と、可動テーブルを介してウェハを移動させ、位置推定部により推定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、カメラを介して対象のチップのアライメントマークを検出するマーク検出部と、マーク検出部により検出されたアライメントマークの、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対象のチップの位置を補正する位置補正部と、位置補正部による制御後、カメラに対象のチップを撮影させるチップ撮影部とを備え、位置推定部は、位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量から、次の対象のチップのアライメントマークの位置を推定するものである。

また、この発明に係る画像検査方法は、チップ及びアライメントチップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、観察領域を拡大する顕微鏡と、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、位置推定部が、ウェハのアライメントチップの可動テーブル上での位置から、対象のチップのアライメントマークの位置を推定する位置推定ステップと、移動部が、可動テーブルを介してウェハを移動させ、位置推定部により推定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、マーク検出部が、カメラを介して対象のチップのアライメントマークを検出するマーク検出ステップと、位置ずれ量検出部が、マーク検出部により検出されたアライメントマークの、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対象のチップの位置を補正する位置補正ステップと、チップ撮影部が、位置補正部による制御後、カメラに対象のチップを撮影させるチップ撮影ステップとを有し、位置推定部は、位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量から、次の対象のチップのアライメントマークの位置を推定するものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、ウェハ上のチップが均一に配置されていない場合であっても、短時間にチップの外観の画像検査を行うことができる。

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。 この発明の実施の形態１における制御部の、チップの位置補正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チップの位置補正動作例を示す図である。 対象のチップのアライメントマークと目標位置との位置ずれを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る画像検査装置によるチップの撮影順序を示す図である。

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ダイシング及びエキスパンドが行われた後、可動テーブル１に置かれる。

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、チップ１０１の位置推定に用いられるアライメントチップ１０２が搭載されている。アライメントチップ１０２は、通常のチップ１０１とは形状が異なるチップであり、ウェハ１０上に複数（例えば上下左右に）設けられている。また、チップ１０１上には、位置補正を行うためのアライメントマーク１０１１が付されている。なお図２に示すウェハ１０では、ダイシング及びエキスパンドを行う前の状態（チップ１０１，１０２が均一に配置された状態）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、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が取付けられている。この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。

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、チップ１０１の位置補正を行う機能を有している。この制御部６は、チップ１０１の位置補正に関する機能として、図２に示すように、位置記憶部６１、位置推定部６２、移動部６３、マーク検出部６４、位置ずれ量検出部６５、位置補正部６６、チップ撮影部６７及び位置ずれ量記憶部６８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。

位置記憶部６１は、事前に検出されたウェハ１０のアライメントチップ１０２の可動テーブル１上での位置を記憶するものである。

位置推定部６２は、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の位置を推定するものである。この位置推定部６２では、１番目のチップ１０１については、位置記憶部６１に記憶されたアライメントチップ１０２の位置から、アライメントマーク１０１１の位置推定を行う。一方、２番目以降のチップ１０１については、上記アライメントチップ１０２の位置及び位置ずれ量記憶部６８に記憶された１つ前の処理での位置ずれ量から、アライメントマーク１０１１の位置推定を行う。

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、位置推定部６２により推定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。

マーク検出部６４は、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、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１を検出するものである。この際、マーク検出部６４は、パターンマッチングによりアライメントマーク１０１１の検出を行う。

位置ずれ量検出部６５は、マーク検出部６４により検出されたアライメントマーク１０１１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、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブル１を介して対象のチップ１０１の位置を補正するものである。

チップ撮影部６７は、位置補正部６６により対象のチップ１０１の位置が補正された後、カメラ３に当該チップ１０１を撮影させるものである。

位置ずれ量記憶部６８は、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量を記憶するものである。

次に、上記のように構成された画像検査装置によるチップ１０１の位置補正動作例について説明する。なお、ここでは、ウェハ１０のアライメントチップ１０２の位置検出は既に完了しているものとし、位置記憶部６１は、このアライメントチップ１０２の可動テーブル１上での位置を記憶している（位置記憶ステップ）。
画像検査装置によるチップ１０１の位置補正動作例では、図４に示すように、まず、位置推定部６２は、位置記憶部６１に記憶されたアライメントチップ１０２の位置から、１番目のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の位置を推定する（ステップＳＴ１）。この１番目のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の位置推定は、従来手法と同様であるため、その説明を省略する。

次いで、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、位置推定部６２により推定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上の対象のチップ１０１を顕微鏡２の観察領域内に移動させる。

次いで、マーク検出部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、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１を検出する（ステップＳＴ３）。

次いで、位置ずれ量検出部６５は、マーク検出部６４により検出されたアライメントマーク１０１１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、ダイシング及びエキスパンドを行ったウェハ１０では、チップ１０１の並びが均一ではなく、中央のチップ１０１の間隔は狭く、外周に向かいチップ１０１の間隔は広くなる。また、元々のウェハ１０では、チップ１０１の並びに若干のずれが生じている。そのため、図５に示すように、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１は、目標位置５０１に対して位置ずれが生じており、その位置ずれ量５０２を検出する。

位置補正部６６は、位置補正部６６は、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブル１を介して対象のチップ１０１の位置を補正する（ステップＳＴ５）。すなわち、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１を目標位置に合わせるようにウェハ１０を移動させる。

次いで、チップ撮影部６７は、カメラ３に対象のチップ１０１を撮影させる（ステップＳＴ６）。
その後、画像検査装置では、ウェハ１０上の全てのチップ１０１の撮影が完了したかを確認し（ステップＳＴ７）、撮影を行っていないチップ１０１が存在する場合には、シーケンスはステップＳＴ６に移行する。

次いで、位置ずれ量記憶部６８は、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量を記憶する（ステップＳＴ８）。

次いで、位置推定部６２は、位置記憶部６１に記憶されたアライメントチップ１０２の位置及び位置ずれ量記憶部６８に記憶された１つ前の処理での位置ずれ量から、次の対象のチップ１０１の位置を推定する（ステップＳＴ９）。
ここで、１つ前のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の目標位置からの位置ずれ量を（Ａ_ｎ−１，Ｂ_ｎ−１）とする。また、次のチップ１０１のアライメントマーク１０１１のアライメントチップ１０２に基づく推定位置を（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）とする。この場合、位置推定部６２は、次のチップ１０１の推定位置（Ｘ_ｎ’，Ｙ_ｎ’）を下式（１）から求める。
（Ｘ_ｎ’，Ｙ_ｎ’）＝（Ｘ_ｎ−（Ａ_ｎ−１），Ｙｎ−（Ｂ_ｎ−１）） （１）

ここで、例えばウェハ１０上には２０８０個のチップ１０１，１０２が乗っており、画像検査装置では、図６に示すように、左上のチップ１０１からジグザグ上に撮影を行う。そのため、対象のチップ１０１を目標位置へ合わせるようにウェハ１０を移動する前には、隣（１つ前）のチップ１０１の位置補正を行っていることになる（ただし、最初のチップ１０１は除く）。そこで、対象のチップ１０１の位置を、１つ前のチップ１０１のアライメントマーク１０１１と目標位置との位置ずれ量も考慮して推定し、位置補正を行う。このように、１つ前のチップ１０１での位置ずれ量を加味することで、次のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の目標位置からの位置ずれ量を抑えることができる。これにより、２番目以降のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の認識処理において、画像処理を行うエリアを絞ることができ、画像処理時間の短縮につながる。

例えば、画像処理に１秒かかる場合、画像処理を行うエリアを従来手法の１／４にできれば、単純計算で上記画像処理を０．２５秒に短縮することができる。チップ総数は２０８０個であるため、（１−０．２５）秒×（２０８０−１）回≒１５６０秒（＝２６分）となり、大幅に短縮できる。

その後、上記ステップＳＴ２〜９の動作を繰り返す。そして、ステップＳＴ７において、ウェハ１０上の全てのチップ１０１の撮影が完了したと判断した場合には、シーケンスは終了する。その後、画像検査装置は、撮影した全てのチップ１０１画像に対して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、ウェハ１０のアライメントチップ１０２の可動テーブル１上での位置から、対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の位置を推定する位置推定部６２と、可動テーブル１を介してウェハ１０を移動させ、位置推定部６２により推定された位置を観察領域上の目標位置に合わせる移動部６３と、カメラ３を介して対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１を検出するマーク検出部６４と、マーク検出部６４により検出されたアライメントマーク１０１１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６５と、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量に基づき、可動テーブル１を介して対象のチップ１０１の位置を補正する位置補正部６６と、位置補正部６６による制御後、カメラ３に対象のチップ１０１を撮影させるチップ撮影部６７とを備え、位置推定部６２は、位置ずれ量検出部６５により検出された位置ずれ量から、次の対象のチップ１０１のアライメントマーク１０１１の位置を推定するように構成したので、ウェハ１０上のチップ１０１が均一に配置されていない場合であっても、短時間にチップ１０１の外観の画像検査を行うことができる。

なお上記では、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。

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
６１ 位置記憶部
６２ 位置推定部
６３ 移動部
６４ マーク検出部
６５ 位置ずれ量検出部
６６ 位置補正部
６７ チップ撮影部
６８ 位置ずれ量記憶部
１０１ チップ
１０２ アライメントチップ
１０１１ アライメントマーク

Claims (3)

1. チップ及びアライメントチップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、
   観察領域を拡大する顕微鏡と、
   前記顕微鏡を介して前記観察領域を撮影するカメラと、
   前記可動テーブルを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記ウェハの前記アライメントチップの前記可動テーブル上での位置から、対象の前記チップのアライメントマークの位置を推定する位置推定部と、
   前記可動テーブルを介して前記ウェハを移動させ、前記位置推定部により推定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、
   前記カメラを介して対象の前記チップのアライメントマークを検出するマーク検出部と、
   前記マーク検出部により検出されたアライメントマークの、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対象の前記チップの位置を補正する位置補正部と、
   前記位置補正部による制御後、前記カメラに対象の前記チップを撮影させるチップ撮影部とを備え、
   前記位置推定部は、前記位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量から、次の対象の前記チップのアライメントマークの位置を推定する
   ことを特徴とする画像検査装置。
2. 前記位置推定部は、前記ウェハの前記アライメントチップの前記可動テーブル上での位置から求めた次の対象の前記チップのアライメントマークの位置に対し、前記位置ずれ量検出部により検出された１つ前の処理での位置ずれ量を差し引くことで、当該アライメントマークの位置を推定する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像検査装置。
3. チップ及びアライメントチップを有するウェハが置かれる可動テーブルと、
   観察領域を拡大する顕微鏡と、
   前記顕微鏡を介して前記観察領域を撮影するカメラと、
   前記可動テーブル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、
   位置推定部が、前記ウェハの前記アライメントチップの前記可動テーブル上での位置から、対象の前記チップのアライメントマークの位置を推定する位置推定ステップと、
   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、前記位置推定部により推定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、
   マーク検出部が、前記カメラを介して対象の前記チップのアライメントマークを検出するマーク検出ステップと、
   位置ずれ量検出部が、前記マーク検出部により検出されたアライメントマークの、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対象の前記チップの位置を補正する位置補正ステップと、
   チップ撮影部が、前記位置補正部による制御後、前記カメラに対象の前記チップを撮影させるチップ撮影ステップとを有し、
   前記位置推定部は、前記位置ずれ量検出部により検出された位置ずれ量から、次の対象の前記チップのアライメントマークの位置を推定する
   ことを特徴とする画像検査方法。

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