JP4815630B2

JP4815630B2 - チップ検査方法及び装置

Info

Publication number: JP4815630B2
Application number: JP2000301825A
Authority: JP
Inventors: 款治池ヶ谷; 伊藤　　隆; 孝明石井
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP2002109514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハその他の被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の一般的な複数チップの検査方法は、次の（１）及び（２）のとおりであった。
【０００３】
（１）１視野単位で学習を行う。
【０００４】
観察光学系の１つの視野を単位として複数チップのパターンマッチングを行う。たとえば、パターン化された複数のチップのすべてが良品チップであることを目視で判断して、それらの良品チップの画像データをマスタとして取込んで記憶し、他のパターン化された複数のチップを検査する際に、その記憶されている良品チップのマスタと検出すべき複数のチップとを画像データで比較して、画像上の差異を求め、これに従って検出すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出する。
【０００５】
従来は、パターン化された複数の良品チップの各々について画像データを取込んで記憶し、それらの複数チップの各々の画像データの平均値を求めて、すなわち複数チップの各々の学習の平均により、マスタを作成していた。
【０００６】
（２）分割したうちの１エリアで学習した良品チップの画像データを他エリアにコピーして適用する。
【０００７】
これは、ソフトウェア上の処理であるため、処理が早い。学習操作が１回で終わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来方法には、次のような欠点がある。
【０００９】
（１）１視野単位で学習を行う場合
マスタとして取込む複数チップのすべてが良品でなければならない。換言すれば、全エリアに良品チップが存在する必要がある。このような条件に合った状態を探すためには相当な手間がかかる。
【００１０】
また、良品であるか否かのチェックは操作者の目視検査により行われるが、視野内の全てのチップを目視で検査しなければならないので、多大の手間がかかり、操作者の負担が大きい。
【００１１】
さらに、１視野の全チップが良品であるという条件が、許される時間内に必要な回数分揃わない可能性がある。
【００１２】
（２）分割したうちの１エリアで学習した良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適用する場合
従来は、複数チップの画像データの平均値（複数チップの学習の平均）を求めていたため、観察光学系のディストーション（歪曲収差）は、ある程度平均化されていた。
【００１３】
しかし、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、分割したうちの１つのエリアで学習した良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適用する場合は、観察光学系のディストーション（歪曲収差）が問題になりやすい。
【００１４】
ディストーション（歪曲収差）としては、チップの図形と相似形の結像（ＣＣＤセンサ受光面）が得られない収差糸巻型や樽型がある。光軸に垂直な平面状のチップが光軸に垂直な像面上で相似に結像されないことによる収差（ゆがみ）が発生し、たとえば、正方形の図が、糸巻形に辺の中央がへこむ場合や、たる形に中央がふくらむ場合がある。
【００１５】
このように観察光学系のディストーション（歪曲収差）が発生すると、光学系の光軸付近と周縁部とでは同一チップでもわずかに画像データ（パターン）が異なるため、良品チップを欠陥品として誤認してしまう。したがって、高精度なチップ検査が困難となる。さらに、検査が極めて煩雑なものになってしまう。
【００１６】
本発明の目的は、観察光学系の１つの視野内の複数チップのすべてが良品でない場合であっても効率的に検査できるチップ検査方法及び装置を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、観察光学系のディストーション（歪曲収差）に起因する問題を解消できるチップ検査方法及び装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査方法及び装置を改良したものである。
【００１９】
観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、１つの視野内に複数の良品チップが認められた場合、各良品チップの座標を記憶し、学習時に視野内に存在する良品チップを認識し、該当エリアの画像を学習画像として取得する。たとえば、チップをステージ部に保持した状態で、ステージ部を移動することにより、チップを各エリアに順次配置する。
【００２０】
本発明の好ましい態様においては、学習結果を統合して、マスタを作成する。
【００２１】
本発明によるチップ検査装置は、複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部とを備えており、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、１つの視野内に複数の良品チップが認められた場合、各良品チップの座標を記憶し、学習時に視野内に存在する良品チップを認識し、該当エリアの画像を学習画像として取得する。
【００２２】
好ましくは、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で目視で観察して、良品チップを認定して、その認定された良品チップの画像データを取り込んで記憶する。そして、検出すべき複数のチップと、予め記憶されている良品チップとを画像データで比較して、両者の画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
観察画像の１視野内において、複数のチップを観察可能なチップ検査装置において、１つのチップにより定義され、視野を等分するように形成される複数のエリアで上記各エリアにおいて、同一良品チップを配置することで良品画像を学習し、良品チップの位置座標を記憶することで、学習段階の１視野内に複数の良品チップが存在する場合、各良品チップが存在するエリアについて学習画像を取得することにより良品チップの学習作業を効率的に可能とする。
【００２４】
また、各良品チップが１視野内に存在する全てのエリアに関して、学習画像を取得するようにステージ部を制御可能とする。
【００２５】
また、オペレータに操作の指示を行う。
【００２６】
１つの視野内で複数のチップを観察する際に、たとえば、１つの視野を縦３個、横３個、合計９個のエリアに分割し、良品チップをエリア毎に配置して、エリア毎にそれぞれ学習を行う。
【００２７】
ステージ部は、複数（９個×Ｎ）のチップを保持して所定方向に移動（Ｘ−Ｙ方向の平行移動とθ角度の回転移動）できるようにする。そして、ステージ部に保持された状態の複数（９個）のチップを１つの視野内で観察できるように、観察部を観察光学系、ＣＣＤセンサ等により構成する。
【００２８】
さらに、チップ検査装置は、演算処理部と、制御部と、出力部（モニタ等）と、入力部（キーボード、操作スティック、マウス等）を備える。
【００２９】
検査の際には、ステージ部に載置したウエハ等の被検査物の表面に形成された微細パターン（複数のチップ）が、観察部により観察されて画像データとして取り込まれる。検査すべき複数チップが、予め記憶されている良品パターンの画像と比較されて、画像上の差異が求められ、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等が検出される。
【００３０】
【実施例】
チップ検査装置は、図１と図４に示すように、ウエハの表面に形成された複数のチップ１を保持して所定方向に移動できるステージ部１０と、ステージ部１０に保持された状態で所定数のチップ１を１つの視野内で観察できる観察部１１を有する。
【００３１】
観察部１１は、観察光学系１６、ＣＣＤセンサ１７、照明部２０等を有する。
【００３２】
ステージ部１０は、Ｘ−Ｙ方向に平行移動し、かつθ角度回転できる構成になっている。
【００３３】
さらに、チップ検査装置は、演算部１８と、制御部１９と、出力部（モニタ等）１２と、入力部（キーボード、操作スティック、マウス等）１３と、ウエハ搬送部１４、記憶部２１、ステージ部１０を駆動するドライバ２２、ステージ部１０の位置を検出するセンサ２３等を備えている。
【００３４】
検査方法について説明すると、ステージ部１０に載置したウエハの表面に微細パターンとして形成された複数のチップ１を、観察部１１により観察して画像データとして取り込み、予め記憶されている良品チップ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅのパターンの画像と比較して、画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する。
【００３５】
たとえば、多数の検査すべきシリコンウエハを搬送部１４に設定しておき、各シリコンウエハ上に形成された複数チップ１の回路パターン（μオーダーの微細パターン）をステージ部１０に移送して、そこで各ウエハの複数チップ１の欠陥を検査する。とくにウエハ上の微小な異物や欠陥を検査する。
【００３６】
このようにして、ウエハ単体またはテープフレーム上にセットされたダイシング済みのウエハを全自動で検査し、チップ単位の合否判定を行う。
【００３７】
好ましくは、高精度なマッチング処理による良品チップ１ａ〜１ｅの学習と欠陥検出を行うアルゴリズムを取り込み、大量の画像データを高速演算する。
【００３８】
図２を参照して、学習の手順の一例を具体的に説明する。
【００３９】
観察部１１の光学系の１つの視野の中で、縦と横に３個ずつ配列した状態で計９個のチップを１つの単位として観察して検査する例を説明する。
【００４０】
まず、図２（Ａ）では、多数のチップ１が配列されている中で、任意の９個のチップ１が１つの視野２に入っている。その視野２内でチップが良品であるか否か（図３では１ａ〜１ｅが良品で、他は良品ではない）を目視で判断する。
【００４１】
図２（Ｂ）に示すように、良品であると判断した１つの良品チップ１ａが同じ観察光学系の視野の右下隅の位置にくるようにステージ部１０を移動して、その位置で良品チップ１ａの画像データをとり込む。
【００４２】
次は、図２（Ｃ）に示すように、前述の良品チップ１ａが同じ観察光学系の視野内の右列の中間の位置にくるようにステージ部１０を移動し、その位置で同一の良品チップ１ａの画像データをとり込む。
【００４３】
このように同一の良品チップ１ａが同一視野内のチップ９個分の位置（つまり右列の最上位置までの９つのエリア）にくるようにステージ部１０を移動して、各位置において同一良品チップ１ａの画像データをとりこむ。
【００４４】
ただし、他に良品と判断されたチップ１ｂ〜１ｅのエリアにおいては、チップ１ａの画像データをとり込まず、チップ１ｂ〜１ｅの画像データをとり込む。それらの位置では、１エリア分だけ位置をずらす。
【００４５】
図２（Ｄ）は、その最後の画像データのとり込み位置を示している。
【００４６】
以上のようにして、良品チップに関する９エリア単位のパターンの画像データをとり込み、さらに、それを記憶部２１に予め記憶しておく。
【００４７】
好ましくは、前述の学習を１０回以上別々の良品チップについてくり返して、とり込んだ良品チップの画像データを演算部１８で処理し、しかるのち処理後の良品チップの画像データを記憶部２１にマスタとして記憶する。必要に応じて、マスタは、修正していくことができる。
【００４８】
そのようなマスタを使用して、多数のウエハを検査する。
【００４９】
検査手順の一例を説明する。
【００５０】
（１）搬送部１４のカセットから１枚のウエハを取り出し、観察部１１へ搬送する。つまり、ウエハ単体（テープフレームウエハ）が、ステージ部１０へ搬送される。そして、後述の（４）より実行する。
【００５１】
（２）アライナーにてウエハの回転ずれと中心ずれを補正する。
【００５２】
（３）アライナーからウエハを取り出し、ステージ部１０上へ搬送する。
【００５３】
（４）ステージ部１０上のθ軸にて微小な回転補正を行う。
【００５４】
（５）指定されたレベルで照明部２０を点灯し、ステージ部１０を最初の検査位置に移動する。
【００５５】
（６）必要に応じて、オートフォーカスをし、ファインアライメント補正を行う。
【００５６】
（７）複数チップまたは１チップの一部の画像を拡大して、演算部１８の画像処理ユニットに取り込む。
【００５７】
（８）予め決められた移動ルートに従ってドライバ２２によりステージ部１０を移動する。そして、ステージ部１０の位置をセンサ２３で検出する。
【００５８】
（９）予め学習した良品チップの画像データを基準（マスタ）とし、画像の位置決めを行い、検査すべき複数チップの検査を行う。ＰＡＤ・バンプ検査を行い、各チップの良否を判定する。
【００５９】
（１０）繰り返して前述の（７）〜（９）を実行し、ウエハ上の全てのチップについて検査が完了した後、ステージ部１０からそのウエハを搬送して搬送部１４のカセットへ収納する。
【００６０】
なお、良品チップの画像は事前に学習しておくと同時に検査条件等の設定を行って検査用のレシピを作成しておくのが好ましい。
【００６１】
図３を参照して、学習処理の流れを説明する。
【００６２】
まず、入力部１３を操作して、装置をスタートさせ、ついで、１枚のウエハをステージ部１０にセットし、次に、そこでアライメント処理をし、１つの観察光学系の視野内の９個のチップの中から良品チップ１ａ〜１ｅを目視で選択し、入力部１３を操作してその良品チップ１ａ〜１ｅを指定し、かつ、１視野に入るチップ数（行・列）を入力部１３のカウンタでセットする。たとえば、Ｘ＝ｍ列、Ｙ＝ｎ行としてセットする。
【００６３】
ＸＹ共に最小位置の良品チップ１ａ〜１ｅが１つの視野のＹ行とＸ列の位置にくるようにステージ部１０を移動する。
【００６４】
視野に入っている指定した良品チップ１ａ〜１ｅの位置と数（Ｋ個）をチェックする。
【００６５】
良品チップ１ａ〜１ｅの検査結果を確認して、良品と確認されたならば、それを学習する。良品でないならば、学習処理をしない。
【００６６】
Ｋ番目の良品チップを学習処理して、良品チップの数Ｋを１減らす。つまりＫ＝Ｋ−１とする。これを１つの視野内の全良品について行う。そして、Ｙ位置を１行減らす。つまり、Ｙ＝Ｙ−１とする。
【００６７】
このような学習について最終行まで実行する。
【００６８】
最終行まで終了したら、Ｘ位置を１列減らし、Ｙ位置を最初の行に戻す。
【００６９】
Ｘ＝Ｘ−１、Ｙ＝ｎ
最終列終了まで前述のような処理をする。
【００７０】
最終列まで終了したら、終了処理をする。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、観察光学系のディストーションによる影響を排除でき、高精度な検査が可能となる。
【００７２】
また、学習段階における良品チップの目視検査の手間を最小限にすることが出来る。それゆえ、学習が効率的にかつ迅速にできる。
【００７３】
また、目視検査が最小限になることで、学習段階における操作者の負担を著しく軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例によるチップ検査装置を示す概略斜視図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、視察光学系の１つの視野と共通の良品チップとの関係の一例を示す説明図。
【図３】本発明による学習処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図４】図１のチップ検査装置の主要な構成要素の関係を示す図。
【符号の説明】
１０ステージ部
１１観察部
１３入力部
１４ウエハ搬送部
１６観察光学系
１７ＣＣＤセンサ
１８演算部
１９制御部
２０照明部
２１記憶部
２２ドライバ
２３センサ

Claims

複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部とを備えるチップ検査装置によって、被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査方法において、
観察光学系の１つの視野内に認められる複数の良品チップの各エリア座標を記憶する記憶ステップと、
複数の良品チップと良品とは認められなかったチップをステージ部に保持した状態で前記観察光学系に対して前記ステージ部を移動して、良品とは認められなかった各チップのエリア座標に前記良品チップを順次配置する移動ステップと、
前記良品チップのエリア座標におけるそれぞれの画像を学習画像として取得して学習するとともに、良品とは認められなかったチップのエリア座標に順次配置された前記良品チップから画像を学習画像として取得して学習する学習ステップと、
前記学習画像を使用して、検出すべき複数のチップを検査する検査ステップと、
を有することを特徴とするチップ検査方法。
前記学習ステップが複数回行われ、複数の異なる良品チップの画像により学習画像を取得することを特徴とする請求項１に記載のチップ検査方法。
複数の良品チップの各エリア座標における良品チップの学習画像と、良品とは認められなかったチップの各エリア座標における前記良品チップから取得した学習画像からなる学習画像によりマスタを作成することを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ検査方法。
被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査装置において、
複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、
ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部とを備え、
観察光学系の１つの視野内に認められる複数の良品チップの各エリア座標を記憶し、複数の良品チップと良品とは認められなかったチップをステージ部に保持した状態で、前記観察光学系に対して前記ステージ部を移動して、良品とは認められなかった各チップを前記良品チップのエリア座標に順次配置し、前記良品チップのエリア座標におけるそれぞれの画像を学習画像として取得して学習するとともに、良品とは認められなかったチップのエリア座標に順次配置された前記良品チップから画像を学習画像として取得して学習し、前記学習画像を使用して、検出すべき複数のチップを検査する構成にしたことを特徴とするチップ検査装置。
良品チップの各エリア座標における良品チップの学習画像と、良品とは認められなかったチップの各エリア座標における前記良品チップの学習画像からなる学習画像によりマスタを作成することを特徴とする請求項４に記載のチップ検査装置。
検出すべき複数のチップと、予め記憶されている良品チップとを画像データで比較して、両者の画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する構成にしたことを特徴とする請求項４または５に記載のチップ検査装置。