JP3931121B2

JP3931121B2 - 被検査品の外観検査方法

Info

Publication number: JP3931121B2
Application number: JP2002202761A
Authority: JP
Inventors: 孝長山; 穏之大政; 範幸小島
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: JP2004045200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査品、例えば、半導体チップ、又はパターン付き基板、或いはパターン付きフィルムの外観検査を行い、良品と不良品とに分別する被検査品の外観検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップの製造工程では、パターンを形成した半導体ウエハをダイシングして個々の半導体チップに分割している。しかるに、このダイシング処理工程においては、半導体チップに割れや欠けが生じたり、チップ表面に汚れや傷が生じる場合がある。
【０００３】
かかる欠陥半導体チップは良品半導体チップから分別し、排除する必要があり、従来、図６に示すような外観検査装置が用いられていた。即ち、トレイ３ｄに収納された半導体チップ２を上方からコレット４０で真空吸着して、ＸＹθステージ４１の上に設けられた検査ステージ４２に移動させ、検査ステージ４２で真空吸着により半導体チップ２を固定した後、その上方に設けられた顕微鏡付きカメラ４３で半導体チップ２の位置と角度を測定し、その測定データに基づきＸＹθステージ４１を移動回転させ位置補正を行った後、再度、顕微鏡付きカメラ４３で画像入力し、入力された画像を画像処理部（図示せず）において検査処理を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
画像処理を用いた検査は、画像処理部にあらかじめ保存された被検査品の良品画像と検査対象である被検査品の画像を比較する方法が一般的である。高精度で画像処理検査を行う為には濃淡画像レベルでの画像比較が必要であるのに加え、更に画像処理部に保存した良品画像に対する被検査品画像の角度と位置が撮像系の分解能以下となるよう厳密に合わせ込むことが好ましい。
【０００５】
上述の従来の検査装置においては、検査前・再検査品チップ兼用トレイ３dに収納された半導体チップをピックアップ機構であるコレット４０で半導体チップを一個ずつ検査位置まで移動させ、その位置で半導体チップの角度と位置を測定し、その各々の測定値により所定の位置にくる様、位置補正を行った後、検査を実施し、検査結果に基づいてコレット４０で良品トレイ３ｃまたは検査前チップトレイ兼再検査チップ収納トレイ３ｄに収納していた。この場合、被検査品の移動、角度と位置の測定、角度と位置の補正、検査、検査品の移動が同時に実施できず、シリーズに実施されるため、検査に長い時間を要するという問題がある。別の方法として、角度と位置を測定し、取り込んだ被検査品の画像を画像処理装置内部で所定の位置にくる様、回転および位置処理の変換を実施し、その各々の所定値とのズレ量を補正することも考えられるが、画像を回転させることにより画像情報の精度が落ちると共に、画像情報量そのものが減少し、検査のために取り込む画像の枚数が多くなるという問題が生じる。また、被検査品の検査に複数の画像を要する場合においては前記の画像の回転および位置移動処理を複数の画像に対して実施する必要があり、検査の精度が落ちると共に長い時間を要するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、被検査品、例えば、半導体チップ、又はパターン付き基板、或いはパターン付きフィルムの外観検査を精度良く且つ短時間に実行し得る被検査品の外観検査方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る被検査品の外観検査方法は、被検査品を載置して一方向に順送りされる搬送面を有する搬送装置を備え、前記搬送面と平行な面上で直交する２方向をＸＹ方向とし、前記搬送面に対し垂直な軸線周りの回転方向をθ方向とし、前記搬送装置の順送り方向に沿って、被検査品を前記搬送装置に載置せしめる被検査品移載機構と、前記被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置を測定する撮像手段Ａと、θ方向角度及び／又は少なくともＸＹ方向位置の制御機能を有する撮像手段Ｂと、検査品を取得せしめる検査品取込機構とをそれぞれ所定の間隔を開けて設けた構成の外観検査装置を用いる被検査品の外観検査方法において、前記撮像手段Ａから取得した被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置の情報を基に、被検査品移載機構による前記搬送装置への載置角度及び／又は載置位置の補正と、検査品取込機構による前記搬送装置からの取込角度及び／又は取込位置の補正とをそれぞれ行うことを特徴とする。これにより、移載、載置、角度・位置測定、検査、取込、収納の動作を同時且つ正確に実行でき、被検査品１個あたりの検査のタクトタイムを飛躍的に短縮することができる。さらに、載置および、または取込位置を制御することにより、良品チップトレイ、再検査品チップトレイ等への検査済み被検査品の収納が正確に実施され、収納トラブルの発生が抑えられる。特に、被検査品が半導体チップ又はパターン付き基板の場合に好適である。また、前記撮像手段Ａから取得した被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置の情報を基に、撮像手段Ｂの検査角度及び／又は検査位置の補正を行うことで、被検査品の被検査領域が撮像手段Ｂの視野領域を上回る場合であっても、被検査品を複数の検査視野に分割して検査する事ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２に基づいて、半導体チップを被検査品とした本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
１は複数個の半導体チップ２を収納したトレイ３aを所定の位置に供給する被検査品供給機構である。４はトレイ３aに収納されている半導体チップ２を１個ずつ搬送装置５の載置位置に移載する被検査品移載機構である。これら被検査品供給機構１及び被検査品移載機構４は搬送装置５の上流側に配置されている。搬送装置５は半導体チップ２を吸着した状態で一方向へ定ピッチで移動可能であり、その搬送路下流側には、所定の間隔を開けて補正ステーション６と検査ステーション７が配置されている。そして、補正ステーション６には半導体チップ２の角度及び位置を測定する撮像手段Ａである顕微鏡付きカメラ８が、また、検査ステーション７には少なくと角度制御機能（以後、θ機能という。）を有する撮像手段Ｂである顕微鏡付きカメラ９が角度ステージ上のＸＹＺステージ上にそれぞれ設けられている。なお、θ機能とは搬送装置５の搬送面に対し垂直軸線の周りに回転自在で制御可能な機能を意味する。さらに、撮像手段Ｂは、搬送面と平行な面上で直行する２方向に移動自在で制御可能な機能（以後、ＸＹ機能と言う。）を有することが、該被検査品である半導体チップ２の被検査領域の大きさが顕微鏡付きカメラ８の１視野内に所定の余裕を持って収まらない場合に必要であり、ＸＹ機能の中心位置に顕微鏡付きカメラ９を設けることが、機械構成を小さくするために好ましい。さらにまた、搬送面に対し垂直軸方向に移動自在で制御可能な機能（以後、Ｚ機能と言う。）を持たせ、Ｚ機能の中心位置に顕微鏡付きカメラ９を設けることが、該被検査品である半導体チップ２の品種により半導体チップ２の厚みが変わる場合および搬送装置５の搬送位置による顕微鏡付きカメラ９との距離の変動を吸収し、カメラの焦点合わせをする上で好ましい。
顕微鏡付きカメラ９にθ機能とＸＹＺ機能（ＸＹＺステージ）とを持たせる場合、θ機能（角度ステージ）の上にＸＹＺ機能を配置する方が、角度を合わせた後、ＸＹ方向の位置制御から角度の影響を排除できる為、制御が簡単になるので好ましい。
同様に、撮像手段ＡにもＸＹＺ機能を持たせる必要があり、顕微鏡付きカメラ８を撮像手段ＡのＸＹＺ機能の中心に配置した方が好ましい。
１０は検査品取込機構であり、顕微鏡付きカメラ９で検査した検査品を検査品収納機構１１に移し替えるものである。本実施例においては、検査結果により良品と不良品をふくむ再検査品とに分別収納するため、検査品収納機構が２系列、即ち、良品チップトレイ収納機構１１ａと再検査品チップトレイ収納機構１１ｂが設けられている。検査結果が良品、要再検査品および不良品の３つになる場合は各々に対応する検査品収納機構を別個に設けても良い。
【００１５】
次に、かかる被検査品の外観検査装置を用いて、半導体チップを検査する方法を説明する。
【００１６】
検査対象である半導体チップ２をトレイ３aから被検査品移載機構４により、移動可能な搬送装置５の上流側載置位置２ａに移載する。搬送装置５に移載された半導体チップ２は搬送装置５上で吸着により固定され、定ピッチｐ単位で移動される。搬送装置５が定ピッチｐのｉ倍（ｉは整数）移動した箇所の上方に設置された補正ステーション６には撮像手段Ａの顕微鏡付きカメラ８が設けられており、半導体チップ２が撮像手段Ａの直下に搬送され、静止した時に該半導体チップ２の角度及び位置が測定される。撮像手段Ａの直下とは、該被検査品である半導体チップ２の大きさが顕微鏡付きカメラ８の１視野内に所定の余裕を持って収まる場合は、該半導体チップ２の中心が、顕微鏡付きカメラ８の視野の中心となる「ハズ」の位置であることが好ましい。
なお、搬送装置５が定ピッチｐ分移動する毎に被検査品移載機構４は次の検査対象である半導体チップ２を搬送装置５の上流側載置位置に供給している。
そして、補正ステーション６を通過した搬送装置５上の全ての半導体チップ２は、顕微鏡付きカメラ８で測定した角度・位置情報が個々に装置内メモリに保存される。半導体チップ２の角度及び位置が測定された後、搬送装置５は定ピッチｐのｊ倍（ｊは整数）下流側に移動する。このｊ×ｐピッチ分移動した箇所の上方には外観検査を行う撮像手段Ｂである顕微鏡付きカメラ９が設けられた検査ステーション７が設置されており、この検査ステーション７では、半導体チップ２の保存された角度・位置情報に基づき、検査対象半導体チップ２が１ピッチ分上流の待機位置から検査ステーション７の検査位置までの移動中に顕微鏡付きカメラ９を少なくともθ機能、望ましくは、θ・ＸＹＺ機能により自動的に外観検査位置に移動し、待機している。顕微鏡付きカメラ９は搬送装置５が静止した時点で半導体チップ２の画像を取り込み、検査を開始する。半導体チップ２の被検査領域が顕微鏡付きカメラ９の視野領域を上回る場合は、少なくともθ・ＸＹ機能を具備した顕微鏡付きカメラ９とする事により、半導体チップ２を複数の検査視野に分割して検査する事ができるのは勿論である。
次に、外観検査が終了した最初の半導体チップ２は更に定ピッチｐのｋ倍（ｋは整数）下流側に搬送され、取込位置２ｂで静止した後、検査品取込機構１０で検査品収納機構１１に移される。
【００１７】
つまり、Ｍ番目の半導体チップ２の外観検査が顕微鏡付きカメラ９で行われている時、（Ｍ＋ｊ）番目の半導体チップが補正ステーション６に配置された顕微鏡付きカメラ８で角度及び位置が測定されており、（Ｍ−ｋ）番目の半導体チップが検査品取込機構１０で検査品収納機構１１に移されており、（Ｍ＋ｉ＋ｊ）番目の半導体チップが被検査品移載機構４により載置位置に移載されることになる。
【００１８】
そして、半導体チップが載置位置２ａ、補正ステーション６、検査ステーション７、取込位置２ｂと移動している移動時間に、補正ステーション６の顕微鏡付きカメラ８で測定された角度と位置情報は、各々のステーション機構に伝達され、その都度、被検査品移載機構４による搬送装置５の上流側への載置角度及び／又は載置位置２ａ、検査ステーション７における顕微鏡付きカメラ９の検査角度及び／又は検査位置、検査品取込機構１０による搬送装置５の下流側からの取込角度及び／取込位置２ｂは補正されることになる。
このようにして、搬送装置５が半導体チップ２を定ピッチｐ単位で継続して下流側に移動させる事により、同一タイミングでの半導体チップの移載、載置、角度及び位置測定、検査、取込、収納が可能になり、順送りで連続的且つ効率的に検査を行うことが可能となる。
【００１９】
これまで、被検査品が半導体チップの場合について説明してきたが、パターン付き基板の場合にも同様に実施できることは申すまでもない。図３、４は本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の他の実施態様を示す平面図と側面図であり、被検査品をフィルム上の配線パターンとしたものである。この場合、被検査品供給機構１は送出機２０に、検査品取込機構１０は巻取機２３に相当する。この場合のテープ送り量定ピッチｐはフィルム上の単位パターンの巻取り方向の繰り返しピッチとなり、補正ステーション６と検査ステーション７間のテープ送り方向の距離はテープ送り量定ピッチｐのｊ倍（ｊは整数。）、および、検査ステーション７とＮＧパンチャー２２間のテープ送り方向の距離は、テープ送り量定ピッチｐのｋ倍（ｋは整数。）となる。また、不良品についてはＮＧパンチャー２２にて打ち抜くものとなっている。他の機構は図１及び図２に示した実施態様と同一であるので、説明は省略する。
【００２０】
図５は本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の他の実施態様を示す平面図であり、図１及び図２の搬送装置５をロータリー式の回転テーブル３１にしたものである。この実施態様では、補正ステーション６の上流側に、粗位置決め機構３０を設けているが、他の機構は図１及び図２に示した実施態様と同一であるので、説明は省略する。
【００２１】
【発明の効果】
従来は同一の箇所で移載、載置、角度・位置の測定、検査、取込、収納の動作をシリーズに実行し、検査に長時間を要したが、本発明に係る被検査品の外観検査方法によれば、移載、載置、角度・位置測定、検査、取込、収納の動作を同時且つ正確に実行でき、被検査品１個あたりの検査のタクトタイムを飛躍的に短縮することができる。さらに、載置および、または取込位置を制御することにより、良品チップトレイ、再検査品チップトレイ等への検査済み被検査品の収納が正確に実施され、収納トラブルの発生が抑えられる。特に、被検査品が半導体チップ又はパターン付き基板の場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の概要を示す平面図である。
【図２】図１に示した本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の側面図である。
【図３】本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の他の実施態様を示す平面図である。
【図４】図３に示した他の実施態様を示す側面図である。
【図５】本発明を実現するための被検査品の外観検査装置の他の実施態様を示す平面図である。
【図６】従来の半導体チップの外観検査装置の一例を示す構想図である。
【符号の説明】
１被検査品供給機構
２半導体チップ
２ａ載置位置
２ｂ取込位置
３チップトレイ
３ａ検査前チップトレイ
３ｂ再検査品チップトレイ
３ｃ良品チップトレイ
３ｄ検査前・再検査品チップ兼用トレイ
４被検査品移載機構
５搬送装置
６補正ステーション
７検査ステーション
８顕微鏡付きカメラ
９顕微鏡付きカメラ
１０検査品取込機構
１１検査品収納機構
１１ａ良品チップトレイ収納機構
１１ｂ再検査品チップトレイ収納機構
２０送出機
２１プリントフィルム
２２ＮＧパンチャー
２３巻取機
３０粗位置決め機構
３１回転テーブル
４０コレット
４１ＸＹθステージ
４２検査ステージ
４３顕微鏡付きカメラ

Claims

被検査品を載置して一方向に順送りされる搬送面を有する搬送装置を備え、前記搬送面と平行な面上で直交する２方向をＸＹ方向とし、前記搬送面に対し垂直な軸線周りの回転方向をθ方向とし、
前記搬送装置の順送り方向に沿って、被検査品を前記搬送装置に載置せしめる被検査品移載機構と、前記被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置を測定する撮像手段Ａと、θ方向角度及び／又は少なくともＸＹ方向位置の制御機能を有する撮像手段Ｂと、検査品を取得せしめる検査品取込機構とをそれぞれ所定の間隔を開けて設けた構成の外観検査装置を用いる被検査品の外観検査方法において、
前記撮像手段Ａから取得した被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置の情報を基に、被検査品移載機構による前記搬送装置への載置角度及び／又は載置位置の補正と、検査品取込機構による前記搬送装置からの取込角度及び／又は取込位置の補正とをそれぞれ行うことを特徴とする被検査品の外観検査方法。
前記被検査品が半導体チップ、又はパターン付き基板である請求項１に記載の被検査品の外観検査方法。
前記撮像手段Ａから取得した被検査品のθ方向角度及び／又はＸＹ方向位置の情報を基に、撮像手段Ｂの検査角度及び／又は検査位置の補正を行う請求項１または請求項２に記載の被検査品の外観検査方法。