JP4960912B2

JP4960912B2 - Automatic visual inspection apparatus and automatic visual inspection method

Info

Publication number: JP4960912B2
Application number: JP2008071586A
Authority: JP
Inventors: 喜代司河▲崎▼; 憲治大久保
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: JP2009229105A

Description

本発明は自動外観検査装置及び自動外観検査方法に関する。 The present invention relates to an automatic appearance inspection apparatus and an automatic appearance inspection method.

半導体の製造は、半導体ウェーハを主体にした種々のプロセスを経て行われる。半導体製造プロセスの一つに、プローブ検査を行うプロセスがある。プローブ検査では、半導体ウェーハの表面に配列形成された多数の半導体チップ（回路パターン）の電気的特性を検査する。プローブ検査は、半導体ウェーハの状態で専用のプローブ装置により行う。プローブ検査の結果、良品と判定された半導体チップのみを、後段のボンディングやパッケージング工程での実装対象とし、最終製品の歩留まりの向上を図っている。 Semiconductor manufacturing is performed through various processes mainly using semiconductor wafers. One of the semiconductor manufacturing processes is a process for performing probe inspection. In probe inspection, the electrical characteristics of a large number of semiconductor chips (circuit patterns) arranged on the surface of a semiconductor wafer are inspected. The probe inspection is performed by a dedicated probe device in the state of the semiconductor wafer. Only semiconductor chips that are determined to be non-defective products as a result of probe inspection are targeted for mounting in subsequent bonding and packaging processes, thereby improving the yield of the final product.

プローブ装置は、図１２に示すように、検査用の探針１０１が設けられたプローブカード１００を備える。探針１０１は、例えばカンチレバーとよばれる片持ち梁形状のものが使用される。プローブ検査時に、この探針１０１を半導体チップＤのバンプ電極に接触させる。探針１０１の接触動作は、バンプ電極に適当な圧力をかけ、たわみとスライドを伴ってなされる。この探針１０１を介してバンプ電極に電気信号を通電し、適正な導通が有るか否かを判定することで半導体チップＤの電気的特性を検査する（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３５７２３号公報 As shown in FIG. 12, the probe apparatus includes a probe card 100 provided with a probe 101 for inspection. As the probe 101, for example, a cantilever shape called a cantilever is used. During probe inspection, the probe 101 is brought into contact with the bump electrode of the semiconductor chip D. The contact operation of the probe 101 is performed by applying an appropriate pressure to the bump electrode, and bending and sliding. An electrical signal is applied to the bump electrode through the probe 101, and the electrical characteristics of the semiconductor chip D are inspected by determining whether or not there is proper conduction (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-35723 A

ところで、半導体ウェーハＫの表面には、半導体チップ領域ＤＲとチップ無効領域ＨＲとがある。前者は、複数の有効な半導体チップＤが形成された領域であり、半導体ウェーハＫの内側表面一帯にある。後者は、有効な半導体チップＤが形成されない領域であり、半導体ウェーハＫの外周囲表面一帯にある。半導体製造プロセスでは、各プロセス間で半導体ウェーハＫを移載するにあたり、その外周端部を把持することが多い。このためチップ無効領域ＨＲには、比較的大きな異物ＩＢが付着しやすい。チップ無効領域ＨＲにこのような異物ＩＢが付着していた状態でプローブ検査を行った場合、図１２の右端の探針１０１に示すように、そのアーム部分が異物ＩＢに当たり、無理な変形を起こすことで探針１０１が破損してしまうことがある。探針１０１が破損した場合、その修理費は非常に高くつく。 Incidentally, the surface of the semiconductor wafer K has a semiconductor chip region DR and a chip invalid region HR. The former is a region where a plurality of effective semiconductor chips D are formed, and is located on the inner surface of the semiconductor wafer K. The latter is a region where an effective semiconductor chip D is not formed, and is located around the outer peripheral surface of the semiconductor wafer K. In the semiconductor manufacturing process, when the semiconductor wafer K is transferred between the processes, the outer peripheral end is often gripped. For this reason, relatively large foreign matter IB tends to adhere to the chip invalid region HR. When the probe inspection is performed in a state where such a foreign substance IB is attached to the chip invalid region HR, as shown by the probe 101 at the right end of FIG. 12, the arm portion hits the foreign substance IB and causes an unnatural deformation. As a result, the probe 101 may be damaged. If the probe 101 is damaged, the repair cost is very high.

一般にはプローブ検査を行う前に、専用の外観検査装置によりパターンの外観検査を行う。しかし、外観検査は主に半導体チップ領域ＤＲに対してのみ行い、チップ無効領域ＨＲに対しては行わない。その理由を以下に示す。半導体チップ領域ＤＲでは半導体チップＤのパターンは全て同一形状であるが、チップ無効領域ＨＲではそれぞれが互いに非同一形状である。同一形状のパターンに対しては、予め統計的に求めた良品チップのマスター画像を基準にして外観判定することができるが、非同一形状のパターンに対しては、基準となる一定のマスター画像が作成できないからである。 In general, a pattern appearance inspection is performed by a dedicated appearance inspection apparatus before probe inspection. However, the appearance inspection is mainly performed only on the semiconductor chip region DR and not on the chip invalid region HR. The reason is as follows. In the semiconductor chip region DR, all the patterns of the semiconductor chip D have the same shape, but in the chip ineffective region HR, each has a non-identical shape. For patterns with the same shape, the appearance can be determined with reference to a master image of non-defective chips statistically obtained in advance, but for a pattern with non-identical shapes, a fixed master image serving as a reference is used. This is because it cannot be created.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体ウェーハのチップ無効領域における自動外観検査を確実にし、プローブ検査時にチップ無効領域に付着した異物によりプローブ装置における探針が破損するのを防止することのできる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and ensures an automatic appearance inspection in a chip invalid area of a semiconductor wafer, and a probe in the probe apparatus is damaged by a foreign matter adhering to the chip invalid area during the probe inspection. An object of the present invention is to provide an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method capable of preventing the above-described problem.

上記目的は、下記の本発明により達成される。なお「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The above object is achieved by the present invention described below. In addition, the reference numerals in parentheses attached to each component in the “Claims” and “Means for Solving the Problems” indicate correspondence with the specific means described in the embodiments described later. is there.

請求項１および請求項２の発明は、半導体ウェーハ（Ｋ）の外周付近に形成されたチップ無効領域（ＨＲ）の外観検査を自動的に行う自動外観検査装置（１）であって、
暗視野照明手段（８）により暗視野照明された状態で撮像光学系（５）によりチップ無効領域（ＨＲ）を撮像したときに得られる散乱光（Ｌ１’，Ｌ２’）の画像に基づいてチップ無効領域（ＨＲ）における異物（ＩＢ）の有無を判定する判定手段（９Ｂ）を備える自動外観検査装置において、
暗視野照明手段（８）が、
撮像光学系（５）の光軸（Ｊ１）から第１の所定角度（φ１）傾いた方向からチップ無効領域（ＨＲ）に向けて暗視野照明を行う第１暗視野照明手段（８４ａ）と、
撮像光学系（５）の光軸（Ｊ１）から第２の所定角度（φ２）傾いた方向からチップ無効領域（ＨＲ）に向けて暗視野照明を行う第２暗視野照明手段（８４ｂ）と、
第１暗視野照明手段（８４ａ）及び第２暗視野照明手段（８４ｂ）とチップ無効領域（ＨＲ）との配置関係に応じて、第１暗視野照明手段（８４ａ）の照明動作と第２暗視野照明手段（８４ｂ）の照明動作とを選択的に切り替える切替手段（９Ａ）とを備え、
切替手段（９Ａ）は、第１暗視野照明手段（８４ａ）と第２暗視野照明手段（８４ｂ）のうち半導体ウェーハ（Ｋ）のエッジ面（ＫＥ）に照明が照射されない方を選択するように構成されたことを特徴とする自動外観検査装置、およびその方法を用いる自動外観検査方法である。 'S inventions claims 1 and 2, a semiconductor wafer automatic inspection system for automatically visual inspection of the outer periphery around the formed chip invalid region (HR) of (K) (1),
The chip based on the image of the scattered light (L1 ′, L2 ′) obtained when the chip invalid region (HR) is imaged by the imaging optical system (5) in the dark field illumination state by the dark field illumination means (8). In an automatic visual inspection apparatus comprising a determination means (9B) for determining the presence or absence of a foreign matter (IB) in an invalid area (HR),
The dark field illumination means (8)
First dark field illumination means (84a) for performing dark field illumination from the direction inclined to the first predetermined angle (φ1) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
Second dark field illumination means (84b) for performing dark field illumination from the direction inclined to the second predetermined angle (φ2) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
The first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84a) according to the positional relationship between the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) and the chip ineffective area (HR). Switching means (9A) for selectively switching the illumination operation of the visual field illumination means (84b),
The switching means (9A) selects one of the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) that does not illuminate the edge surface (KE) of the semiconductor wafer (K). An automatic appearance inspection apparatus characterized by being configured, and an automatic appearance inspection method using the method.

請求項１および請求項２の発明によると、切替手段（９Ａ）は、第１暗視野照明手段（８４ａ）と第２暗視野照明手段（８４ｂ）のうち半導体ウェーハ（Ｋ）のエッジ面（ＫＥ）に照明が照射されない方を選択する。つまり撮像しようとするチップ無効領域（ＨＲ）のエッジ面（ＫＥ）に照射光が対向しない方を選択する。例えば、半導体ウェーハ（Ｋ）の右側半分（ＲＲ）におけるチップ無効領域（ＨＲ）の外観検査を行うときは、第１暗視野照明手段（８４ａ）が選択される。そして撮像光学系（５）の光軸（Ｊ１）から第１の所定角度（φ１）傾いた方向からチップ無効領域（ＨＲ）に向けて暗視野照明を行う。半導体ウェーハ（Ｋ）のエッジ面（ＫＥ）に照明が照射されないため、エッジ面（ＫＥ）からの乱反射が無く、正確な外観検査を実現することできる。 According to the invention of claim 1 and claim 2, switching means (9A), the edge surface of the semiconductor wafer (K) of the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) (KE ) Select the one that is not illuminated. That is, the direction in which the irradiation light does not face the edge surface (KE) of the chip invalid region (HR) to be imaged is selected. For example, when the appearance inspection of the chip invalid region (HR) in the right half (RR) of the semiconductor wafer (K) is performed, the first dark field illumination means (84a) is selected. Then, dark field illumination is performed from the direction inclined by the first predetermined angle (φ1) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR). Since illumination is not irradiated on the edge surface (KE) of the semiconductor wafer (K), there is no irregular reflection from the edge surface (KE), and an accurate appearance inspection can be realized.

暗視野照明手段（８）は、照射口の先端に集光レンズ（８４１ａ，８４１ｂ）を備える。 Dark field illumination means (8) is provided with a condenser lens (841a, 841b) at the tip of the irradiation port.

照射口の先端に集光レンズ（８４１ａ，８４１ｂ）を備えることで照射範囲を必要最小限とすることができ、照明の明るさがより向上するので、より小さな異物（ＩＢ）を捉えるのに好適である。 A condenser lens at the tip of irradiation Iguchi (841a, 841b) can be a required minimum irradiation range by providing a so brightness of the illumination is further improved, to capture smaller foreign matter (IB) Is preferred.

撮像光学系（５）は、複数の対物レンズ（１１）を保持するとともに、いずれかの対物レンズ（１１）を検査用に選択するレボルバー（５３）を備え、選択された対物レンズ（１１）と半導体ウェーハ（Ｋ）との間に暗視野照明手段（８）を進退させる進退手段（８５）を備える。 IMAGING optical system (5) holds the plurality of objective lenses (11), provided with a revolver (53) for selecting one of the objective lens (11) for inspection, selected objective lens (11) Advancing / retreating means (85) for advancing and retracting the dark field illumination means (8) between the semiconductor wafer (K) and the semiconductor wafer (K).

暗視野照明手段（８）は、選択された対物レンズ（１１）と半導体ウェーハ（Ｋ）との間で進退可能な構成とされる。暗視野照明手段（８）を進入させた状態でチップ無効領域（ＨＲ）を照射することができる。暗視野照明手段（８）を退出させることで、レボルバー（５３）の回転による対物レンズ（１１）の選択時に対物レンズ（１１）と暗視野照明手段（８）との干渉を避けることができる。 Dark field illumination means (8) is a possible retreat configuration between the selected objective lens (11) and the semiconductor wafer (K). The chip invalid region (HR) can be irradiated in a state where the dark field illumination means (8) is entered. By leaving the dark field illumination means (8), it is possible to avoid interference between the objective lens (11) and the dark field illumination means (8) when the objective lens (11) is selected by rotating the revolver (53).

本発明によると、半導体ウェーハのチップ無効領域における自動外観検査が確実になり、プローブ検査時にチップ無効領域に付着した異物によりプローブ装置における探針が破損するのを防止することができるようになる。 According to the present invention, the automatic appearance inspection in the chip invalid area of the semiconductor wafer is ensured, and the probe in the probe apparatus can be prevented from being damaged by the foreign matter adhering to the chip invalid area during the probe inspection.

以下、添付図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明に係る自動外観検査装置１の正面概略図、図２はレボルバー５３の外観斜視図、図３は暗視野照明部８の三面図である。各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面は水平面、Ｚ方向は鉛直方向である。なお、図３において（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は正面図、（Ｃ）図は側面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic front view of an automatic visual inspection apparatus 1 according to the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of a revolver 53, and FIG. 3 is a three-view diagram of a dark field illumination unit 8. In each figure, the three axes of the orthogonal coordinate system are X, Y, and Z, the XY plane is the horizontal plane, and the Z direction is the vertical direction. 3A is a plan view, FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a side view.

図１に示すように、自動外観検査装置１は、検査ステージ２、検査ステージ駆動部３、位置検出部４、撮像光学ユニット５、撮像光学ユニット駆動部６、明視野照明部７、暗視野照明部８、エアーシリンダ８５、制御用コンピュータ９Ａ及び画像処理用コンピュータ９Ｂなどから構成される。 As shown in FIG. 1, an automatic visual inspection apparatus 1 includes an inspection stage 2, an inspection stage drive unit 3, a position detection unit 4, an imaging optical unit 5, an imaging optical unit drive unit 6, a bright field illumination unit 7, and dark field illumination. The unit 8 includes an air cylinder 85, a control computer 9A, an image processing computer 9B, and the like.

検査ステージ２は、検査対象となる半導体ウェーハＫを載置可能な円盤状のテーブルであり、表面に真空吸着孔または適当な固定部材が設けられる。これにより、半導体ウェーハＫを真空吸着または固定して保持可能である。なお、半導体ウェーハＫの表面には多数の半導体チップ（半導体素子）Ｄが形成されており、本明細書では、半導体チップＤが形成されている領域をチップ領域ＤＲと呼称する。また、チップ領域ＤＲの外側領域は、有効なチップが形成されていない領域であり、この領域をチップ無効領域ＨＲと呼称する。チップ領域ＤＲにおける半導体チップＤは全て同一パターンであり、チップ無効領域ＨＲにおける無効な半導体チップは、互いに異なる形状を呈する、いわゆる非同一パターンである。 The inspection stage 2 is a disk-like table on which a semiconductor wafer K to be inspected can be placed, and a vacuum suction hole or an appropriate fixing member is provided on the surface. Thereby, the semiconductor wafer K can be held by vacuum suction or fixing. A large number of semiconductor chips (semiconductor elements) D are formed on the surface of the semiconductor wafer K. In this specification, a region where the semiconductor chips D are formed is referred to as a chip region DR. Further, the outer region of the chip region DR is a region where no effective chip is formed, and this region is referred to as a chip invalid region HR. The semiconductor chips D in the chip region DR are all the same pattern, and the invalid semiconductor chips in the chip invalid region HR are so-called non-identical patterns that have different shapes.

検査ステージ駆動部３は、検査ステージ２の下方においてＸ、Ｙのそれぞれの方向に沿うように配設されたリニアモータ、及び検査ステージ２をその回転中心軸Ｊ２回りのθ方向に回動駆動可能なＤＤ（ＤｉｒｅｃｔＤｒｉｖｅ）モータから構成され、検査ステージ２をＸ、Ｙのそれぞれの方向に等速度で移動可能とすると共に、θ方向に回動可能とする。ステージ位置検出部４は、検査ステージ２のＸ、Ｙ、θ方向位置を検出すると共に、検出した位置信号を制御用コンピュータ９Ａに送信可能に構成される。 The inspection stage drive unit 3 can rotate and drive the linear motor arranged along the X and Y directions below the inspection stage 2 and the inspection stage 2 in the θ direction around the rotation center axis J2. The inspection stage 2 can be moved at a constant speed in the X and Y directions and can be rotated in the θ direction. The stage position detection unit 4 is configured to detect the position in the X, Y, and θ directions of the inspection stage 2 and to transmit the detected position signal to the control computer 9A.

撮像光学ユニット５は、検査用カメラ５１、金属顕微鏡５２、レボルバー５３及びレボルバー駆動部５４を備える。検査用カメラ５１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子５１１を備え、この撮像素子５１１で得た画像データをデジタル信号に変換して出力可能である。金属顕微鏡５２は、対物レンズ１１により得た半導体チップＤの拡大像が検査用カメラ５１の撮像素子５１１上に結像可能となるように、また照明用光源７０から供給された明視野照明用の閃光を半導体ウェーハＫに向けて照射可能となるように、適当な反射ミラーやレンズなどにより構成される。 The imaging optical unit 5 includes an inspection camera 51, a metal microscope 52, a revolver 53, and a revolver driving unit 54. The inspection camera 51 includes an image sensor 511 such as a charge-coupled device (CCD), and can convert image data obtained by the image sensor 511 into a digital signal and output it. The metal microscope 52 is used for bright field illumination supplied from the illumination light source 70 so that an enlarged image of the semiconductor chip D obtained by the objective lens 11 can be formed on the image sensor 511 of the inspection camera 51. An appropriate reflecting mirror, lens, or the like is used so that the flash light can be irradiated toward the semiconductor wafer K.

レボルバー５３は、図２に示すように、回転中心軸Ｊ０回りに回転自在とされ、５つの対物レンズ１１Ａ〜１１Ｅを備える。 As shown in FIG. 2, the revolver 53 is rotatable about the rotation center axis J0 and includes five objective lenses 11A to 11E.

レボルバー駆動部５４は、図３（Ａ）に示すように、レボルバー５３をその回転中心軸Ｊ０回りに回動駆動することにより、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｅのうちいずれか一つを撮像位置Ｐ０に選択的に配置可能とする。対物レンズ１１Ａが撮像位置Ｐ０に配置されたときは、対物レンズ１１Ａを介して得られた半導体ウェーハＫの拡大像が検査用カメラ５１により撮像可能となる。対物レンズ１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅについても同様である。対物レンズ１１Ｅは、上記５つの対物レンズの中では最も倍率が高く、別置きのモニター画面での目視検査を行うときに選択配置される。なお、対物レンズの符号については、説明上、他の対物レンズと区別する必要のあるときは例えば「１１Ａ」「１１Ｂ」などと数字の末尾にＡ〜Ｅのアルファベットを付すが、特に区別する必要のないときは、単に対物レンズ１１と記す。 As shown in FIG. 3A, the revolver driving unit 54 drives the revolver 53 around its rotation center axis J0 to select any one of the objective lenses 11A to 11E as the imaging position P0. It is possible to arrange it. When the objective lens 11A is arranged at the imaging position P0, an enlarged image of the semiconductor wafer K obtained through the objective lens 11A can be taken by the inspection camera 51. The same applies to the objective lenses 11B, 11C, 11D, and 11E. The objective lens 11E has the highest magnification among the above five objective lenses, and is selected and arranged when visual inspection is performed on a separate monitor screen. In addition, about the code | symbol of an objective lens, when it is necessary to distinguish from another objective lens on description, the alphabet of AE is attached | subjected to the end of a number, such as "11A" "11B" etc., but it is necessary to distinguish especially When there is no symbol, it is simply referred to as the objective lens 11.

撮像光学ユニット駆動部６は、ステッピングモータなどで構成され、撮像光学ユニット５をＺ方向に駆動可能とする。 The imaging optical unit driving unit 6 is configured by a stepping motor or the like, and enables the imaging optical unit 5 to be driven in the Z direction.

明視野照明部７は、照明用光源７０、光ファイバケーブル７１及び光学系７３などからなる。照明用光源７０にはキセノンランプが使用される。光ファイバケーブル７１は、照明用光源７０の光照射口と金属顕微鏡５２の光入射口とを接続する。光学系７３は、金属顕微鏡５２内に設けられ、検査用カメラ５１が半導体ウェーハＫを撮像するときに、明視野照明用の閃光を半導体ウェーハＫに向けて照射するように構成される。 The bright field illumination unit 7 includes an illumination light source 70, an optical fiber cable 71, an optical system 73, and the like. A xenon lamp is used as the illumination light source 70. The optical fiber cable 71 connects the light irradiation port of the illumination light source 70 and the light incident port of the metal microscope 52. The optical system 73 is provided in the metal microscope 52 and is configured to irradiate the semiconductor wafer K with a flash for bright field illumination when the inspection camera 51 images the semiconductor wafer K.

暗視野照明部８は、図３に示すように、枠体８３、第１照射ユニット８４ａ及び第２照射ユニット８４ｂを備える。 As shown in FIG. 3, the dark field illumination unit 8 includes a frame 83, a first irradiation unit 84a, and a second irradiation unit 84b.

枠体８３は、図３（Ａ）に示すように、互いに対向配置された横部材８３１，８３２と、これら横部材８３１，８３２の端部に連結した縦部材８３３とからなり、平面視形状がコの字型を呈する。この開口部は、対物レンズ１１の外径よりも広いサイズとされる。 As shown in FIG. 3A, the frame 83 includes transverse members 831 and 832 arranged to face each other, and longitudinal members 833 connected to the ends of the transverse members 831 and 832. Presents a U-shape. The opening has a size wider than the outer diameter of the objective lens 11.

第１照射ユニット８４ａは、枠体８３における横部材８３１の内壁に取り付けられると共に、光ファイバーケーブル８１ａを介して照明用光源８０ａに接続される。そして、照明用光源８０ａから送られた暗視野照明用の光を照射するための照射口を有する。照射口には、集光レンズ８４１ａが設けられる。暗視野照明用の光は集光レンズ８４１ａから、光軸Ｊ１に対して所定角φ１をもって半導体ウェーハＫの表面に照射可能とされる。 The first irradiation unit 84a is attached to the inner wall of the transverse member 831 in the frame 83, and is connected to the illumination light source 80a via the optical fiber cable 81a. And it has the irradiation port for irradiating the light for dark field illumination sent from the light source 80a for illumination. A condenser lens 841a is provided at the irradiation port. Light for dark field illumination can be irradiated onto the surface of the semiconductor wafer K from the condenser lens 841a with a predetermined angle φ1 with respect to the optical axis J1.

第２照射ユニット８４ｂは、枠体８３における横部材８３２の内壁に取り付けられると共に、光ファイバーケーブル８１ｂを介して照明用光源８０ｂに接続される。そして、照明用光源８０ｂから送られた暗視野照明用の光を照射するための照射口を有する。照射口には、集光レンズ８４１ｂが設けられる。暗視野照明用の光は集光レンズ８４１ｂから、光軸Ｊ１に対して所定角φ２をもって半導体ウェーハＫの表面に照射可能とされる。なお、照明用光源８０ａ，８０ｂは、いずれも照明用光源７０と同様に、キセノンランプが使用される。 The second irradiation unit 84b is attached to the inner wall of the transverse member 832 in the frame 83, and is connected to the illumination light source 80b via the optical fiber cable 81b. And it has the irradiation port for irradiating the light for dark field illumination sent from the light source 80b for illumination. A condenser lens 841b is provided at the irradiation port. Light for dark field illumination can be irradiated onto the surface of the semiconductor wafer K from the condenser lens 841b with a predetermined angle φ2 with respect to the optical axis J1. The illumination light sources 80a and 80b are both xenon lamps as in the illumination light source 70.

暗視野照明部８は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、次に示す３つのモードに切り替えられる。第１モードは、第１照射ユニット８４ａが照射動作を行い、第２照射ユニット８４ｂは照射動作を行わない。第２モードは、第２照射ユニット８４ｂが照射動作を行い、第１照射ユニット８４ａは照射動作を行わない。第３モードは、第１照射ユニット８４ａと第２照射ユニット８４ｂとのどちらも照射動作を行わない。 The dark field illumination unit 8 is switched to the following three modes by a command signal from the control computer 9A. In the first mode, the first irradiation unit 84a performs the irradiation operation, and the second irradiation unit 84b does not perform the irradiation operation. In the second mode, the second irradiation unit 84b performs the irradiation operation, and the first irradiation unit 84a does not perform the irradiation operation. In the third mode, neither the first irradiation unit 84a nor the second irradiation unit 84b performs the irradiation operation.

エアーシリンダ８５は、その本体部８５１はフレーム１Ｆに固設され、そのロッド８５２の先端は取付金具８５３を介して枠体８３に連結される。エアーシリンダ８５は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号によって直線駆動され、その進退動作により、枠体８３は照射位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とに選択的に配置可能とされる。照射位置Ｐ１とは、選択された対物レンズ１１と半導体ウェーハＫとの間（Ｚ方向について）の位置で、選択された対物レンズ１１の光軸Ｊ１と、集光レンズ８４１ａの光軸と、集光レンズ８４１ｂの光軸とが交わる点の枠体８３と同一平面上でのＸＹ位置である（図３（Ａ）及び図３（Ｃ）参照）。また、退避位置Ｐ２とは、撮像位置Ｐ０にある対物レンズ１１を他の対物レンズ１１に切り替るときに、枠体８３が全ての対物レンズ１１から完全に退避して、いずれの対物レンズ１１とも干渉しない位置である。枠体８３が照射位置Ｐ１に配置されたときは、図３（Ａ）に示すように、第１照射ユニット８４ａまたは第２照射ユニット８４ｂにより、半導体ウェーハＷの表面への暗視野照射が可能となる。 The main body 851 of the air cylinder 85 is fixed to the frame 1F, and the tip of the rod 852 is connected to the frame 83 via a mounting bracket 853. The air cylinder 85 is linearly driven by a command signal from the control computer 9A, and the frame 83 can be selectively disposed at the irradiation position P1 and the retreat position P2 by the advance / retreat operation. The irradiation position P1 is a position between the selected objective lens 11 and the semiconductor wafer K (in the Z direction), the optical axis J1 of the selected objective lens 11, the optical axis of the condensing lens 841a, and the collecting point. This is the XY position on the same plane as the frame 83 at the point where the optical axis of the optical lens 841b intersects (see FIGS. 3A and 3C). Further, the retracted position P2 means that the frame 83 is completely retracted from all the objective lenses 11 when the objective lens 11 at the imaging position P0 is switched to another objective lens 11, and any objective lens 11 is retracted. It is a position that does not interfere. When the frame 83 is arranged at the irradiation position P1, as shown in FIG. 3A, the first irradiation unit 84a or the second irradiation unit 84b can irradiate the surface of the semiconductor wafer W with dark field. Become.

制御用コンピュータ９Ａは、メモリを備えた記憶部９１Ａ、及びＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を備えた演算処理部９２Ａを有し、自動外観検査装置１が一連の検査動作を行うように、搬送用ロボット、検査ステージ駆動部３、レボルバー駆動部５４、撮像光学ユニット駆動部６及びエアーシリンダ８５などを制御するためのコンピュータである。また記憶部９１Ａには、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｅのそれぞれの基準変位が予め記憶されている。基準変位とは、各対物レンズ１１Ａ〜１１Ｅに固有の最適な合焦変位のことであり、半導体ウェーハＫの所定の基準位置において予め求められている。基準位置は例えば半導体ウェーハＫの中心部分とされる。基準変位を求める具体的手法としては、鮮鋭度方式のように画像の鮮鋭度を用いる方法や、測距方式のようにパターンまでの変位を変位センサによって測定する方法を用いることができる。特に本形態では、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｅのうち焦点深度が比較的浅く且つ自動検査に用いられる（目視検査でない）ものについての基準変位を正確に求めておくことが好ましい。倍率が高いことから生じるピントぼけを回避するためである。 The control computer 9A includes a storage unit 91A provided with a memory and an arithmetic processing unit 92A provided with a CPU (Central Processing Unit) so that the automatic visual inspection apparatus 1 performs a series of inspection operations. , A computer for controlling the inspection stage drive unit 3, the revolver drive unit 54, the imaging optical unit drive unit 6, the air cylinder 85, and the like. In addition, the reference displacement of each of the objective lenses 11A to 11E is stored in advance in the storage unit 91A. The reference displacement is an optimum focus displacement unique to each of the objective lenses 11A to 11E, and is obtained in advance at a predetermined reference position of the semiconductor wafer K. The reference position is, for example, the central portion of the semiconductor wafer K. As a specific method for obtaining the reference displacement, a method using the sharpness of an image as in the sharpness method, or a method of measuring a displacement up to a pattern with a displacement sensor as in a distance measurement method can be used. In particular, in this embodiment, it is preferable to accurately obtain the reference displacement for the objective lenses 11A to 11E having a relatively small depth of focus and used for automatic inspection (not visual inspection). This is to avoid out-of-focus blur caused by a high magnification.

画像処理用コンピュータ９Ｂは、メモリを備えた記憶部９１Ｂ、及びＣＰＵを備えた演算処理部９２Ｂを有し、検査用カメラ５１により半導体チップＤを撮像したときの画像を取り込み、この画像に所定の解析処理を施すことで半導体チップＤの外観検査を行うコンピュータである。 The image processing computer 9B includes a storage unit 91B including a memory and an arithmetic processing unit 92B including a CPU. The image processing computer 9B captures an image when the semiconductor chip D is imaged by the inspection camera 51, and stores a predetermined image in the image. It is a computer that performs an appearance inspection of the semiconductor chip D by performing analysis processing.

次に、自動外観検査装置１の検査動作について説明する。図４は自動外観検査装置１における検査処理の概要を示すフローチャート、図５はチップ領域検査ステップＳ２０の詳細を示すフローチャート、図６はチップ領域検査時における検査ステージ２の動作を示す図、図７はチップ無効領域検査ステップＳ４０の概要を示すフローチャート、図８はチップ無効領域検査ステップＳ４０の一部詳細を示すフローチャート、図９はチップ無効領域検査時における検査ステージ２の動作を示す図、図１０はチップ無効領域検査時における暗視野照明動作を説明するための図、図１１は図１０における暗視野照明動作の優利点を説明するための図である。 Next, the inspection operation of the automatic appearance inspection apparatus 1 will be described. 4 is a flowchart showing an outline of the inspection process in the automatic visual inspection apparatus 1, FIG. 5 is a flowchart showing the details of the chip area inspection step S20, FIG. Is a flowchart showing an outline of the chip invalid area inspection step S40, FIG. 8 is a flowchart showing a part of the chip invalid area inspection step S40, FIG. FIG. 11 is a diagram for explaining the dark field illumination operation at the time of chip invalid area inspection, and FIG. 11 is a diagram for explaining the superiority of the dark field illumination operation in FIG.

図４に示すように、自動外観検査装置１における検査処理は、ウェーハロードステップＳ１０、チップ領域検査ステップＳ２０、チップ無効領域検査ステップＳ４０及びウェーハアンロードステップＳ６０からなる。 As shown in FIG. 4, the inspection process in the automatic visual inspection apparatus 1 includes a wafer loading step S10, a chip area inspection step S20, a chip invalid area inspection step S40, and a wafer unloading step S60.

ウェーハロードステップＳ１０において、検査ステージ２は図示しない搬送用ロボットから受け取った半導体ウェーハＫを、その表面に真空吸着または固定することにより保持する。 In the wafer loading step S10, the inspection stage 2 holds the semiconductor wafer K received from a transfer robot (not shown) by vacuum suction or fixing to the surface thereof.

半導体ウェーハＫの保持を終えると、チップ領域検査ステップＳ２０に進み、図５のようにチップ領域検査を行う。チップ領域検査では、チップ領域ＤＲに形成された複数の半導体チップＤの外観検査を行う。 When the holding of the semiconductor wafer K is finished, the process proceeds to a chip area inspection step S20, and a chip area inspection is performed as shown in FIG. In the chip area inspection, an appearance inspection of a plurality of semiconductor chips D formed in the chip area DR is performed.

対物レンズ選択ステップＳ２１において、レボルバー駆動部５４は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、指定の対物レンズ１１を撮像位置Ｐ０に配置する。指定の対物レンズ１１は、検出したい欠陥のサイズに合わせて、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｄのうちいずれか一つを選択する。 In the objective lens selection step S21, the revolver driving unit 54 places the designated objective lens 11 at the imaging position P0 in response to a command signal from the control computer 9A. The designated objective lens 11 selects any one of the objective lenses 11A to 11D according to the size of the defect to be detected.

テーブルアラインメントステップＳ２２において、必要に応じて、検査ステージ２をその回転中心軸Ｊ２の回りに微少角度回動させる制御を行う。これにより、保持された半導体ウェーハＫのθ方向のズレを補正することができる。その結果、半導体ウェーハＫに形成された半導体チップは、Ｘ，Ｙそれぞれの方向に精度の良い平行度を確保して移動可能となる。 In the table alignment step S22, if necessary, the inspection stage 2 is controlled to rotate by a minute angle around the rotation center axis J2. Thereby, the shift | offset | difference of the (theta) direction of the hold | maintained semiconductor wafer K can be correct | amended. As a result, the semiconductor chips formed on the semiconductor wafer K can be moved while ensuring a high degree of parallelism in the X and Y directions.

テーブル初期位置配置ステップＳ２３において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図６に示す状態となるように検査ステージ２を駆動配置する。 In the table initial position arrangement step S23, the inspection stage drive unit 3 receives the command signal from the control computer 9A so that the relative positional relationship between the inspection stage 2 and the objective lens 11 is in the state shown in FIG. The drive arrangement.

合焦／撮像ステップＳ２４において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図６に示す破線矢印Ｂ１の経路を辿るように検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動する。対物レンズ１１が各半導体チップＤの上方に来る毎の所定のタイミングで、撮像光学ユニット駆動部６は、鮮鋭度方式などの自動合焦法に基づき、撮像光学ユニット５をＺ軸方向に駆動し、自動合焦を行う。自動合焦後、照明用光源７０が明視野用の閃光を発すると同時に、検査用カメラ５１が半導体チップＤの拡大像を撮像する。 In the focusing / imaging step S24, the inspection stage drive unit 3 causes the relative positional relationship between the inspection stage 2 and the objective lens 11 to follow the path indicated by the broken-line arrow B1 shown in FIG. 6 according to a command signal from the control computer 9A. The inspection stage 2 is horizontally driven in the X and Y directions. The imaging optical unit drive unit 6 drives the imaging optical unit 5 in the Z-axis direction based on an automatic focusing method such as a sharpness method at a predetermined timing each time the objective lens 11 comes above each semiconductor chip D. , Auto focus. After the automatic focusing, the illumination light source 70 emits a bright field flash, and the inspection camera 51 captures an enlarged image of the semiconductor chip D.

画像比較ステップＳ２５において、上記撮像で得た画像は、画像処理用コンピュータ９Ｂに取り込まれ、画像処理（マスターの良品画像との比較）によりその外観の良否判断が行われる。もし、外観が不良と判断された半導体チップＤが存在した場合には（ステップＳ２６でノー）、その位置情報を制御用コンピュータ９Ａの記憶部９１Ａに記憶しておき（ステップＳ２７）、当該不良の半導体チップＤは、後段のボンディングやパッケージング工程での実装対象から外すようにする。Ｘ方向の一列分についてこの処理が終了すると、検査ステージ２をＹ方向に１ピッチ分シフトさせて次の一列分についても同様な処理を行う（ステップＳ２９）。このような処理を順次行うことで、半導体ウェーハＫに形成された全ての半導体チップＤについての外観検査を終了する（Ｓ２８でイエス）。 In the image comparison step S25, the image obtained by the above imaging is taken into the image processing computer 9B, and the quality of the appearance is judged by image processing (comparison with a master non-defective image). If there is a semiconductor chip D whose appearance is determined to be defective (No in step S26), the position information is stored in the storage unit 91A of the control computer 9A (step S27), and the defect is detected. The semiconductor chip D is removed from the mounting target in the subsequent bonding or packaging process. When this process is completed for one column in the X direction, the inspection stage 2 is shifted by one pitch in the Y direction, and the same process is performed for the next column (step S29). By sequentially performing such processing, the appearance inspection for all the semiconductor chips D formed on the semiconductor wafer K is completed (Yes in S28).

チップ領域検査を終えると、チップ無効領域検査ステップＳ４０に進み、チップ無効領域検査を行う。チップ無効領域検査では、チップ無効領域ＨＲに形成された非同一パターンの外観検査を行う。図７に示すように、チップ無効領域検査ステップＳ４０は、右側チップ無効領域検査ステップＳ４１０、暗視野照明切替ステップＳ４２０、左側チップ無効領域検査ステップＳ４３０及び暗視野照明部退避ステップＳ４４０からなる。右側チップ無効領域とは、半導体ウェーハＫにおける右側半分ＲＲの外周付近領域に形成された非同一パターンである。また、左側チップ無効領域とは、半導体ウェーハＫにおける先とは反対側である、左側半分ＬＲの外周付近領域に形成された非同一パターンである。 When the chip area inspection is completed, the process proceeds to a chip invalid area inspection step S40, and a chip invalid area inspection is performed. In the chip invalid area inspection, an appearance inspection of non-identical patterns formed in the chip invalid area HR is performed. As shown in FIG. 7, the chip invalid area inspection step S40 includes a right chip invalid area inspection step S410, a dark field illumination switching step S420, a left chip invalid area inspection step S430, and a dark field illumination unit retreat step S440. The right chip invalid region is a non-identical pattern formed in a region near the outer periphery of the right half RR in the semiconductor wafer K. Further, the left chip invalid region is a non-identical pattern formed in a region near the outer periphery of the left half LR, which is the opposite side of the semiconductor wafer K.

図８，９，１０，１１を参照して、右側チップ無効領域検査ステップＳ４１０について説明する。対物レンズ選択ステップＳ４１において、レボルバー駆動部５４は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、指定の対物レンズ１１を撮像位置Ｐ０に配置する。検出したい欠陥のサイズに合わせて、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｄのうちいずれか一つを選択する。 The right chip invalid area inspection step S410 will be described with reference to FIGS. In the objective lens selection step S41, the revolver driving unit 54 places the designated objective lens 11 at the imaging position P0 in response to a command signal from the control computer 9A. One of the objective lenses 11A to 11D is selected according to the size of the defect to be detected.

暗視野照明部進入ステップＳ４２において、エアーシリンダ８５は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号によりロッド８５２を伸ばす。これにより、退避位置Ｐ２に配置されていた暗視野照明部８は、照射位置Ｐ１に配置される（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の実線部分参照）。 In the dark field illumination unit entering step S42, the air cylinder 85 extends the rod 852 in response to a command signal from the control computer 9A. Thereby, the dark field illumination part 8 arrange | positioned in the retracted position P2 is arrange | positioned in the irradiation position P1 (refer the continuous line part of FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B)).

テーブル初期位置配置ステップＳ４３において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図９に示す状態となるように検査ステージ２を初期位置に駆動配置する。 In the table initial position arrangement step S43, the inspection stage drive unit 3 causes the inspection stage 2 so that the relative positional relationship between the inspection stage 2 and the objective lens 11 is in the state shown in FIG. 9 by a command signal from the control computer 9A. Is placed in the initial position.

合焦／撮像ステップＳ４４において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図９に示す破線矢印Ｂ２の経路を辿るように検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動する。対物レンズ１１が各非同一パターンの上方に来る毎の所定のタイミングで、撮像光学ユニット駆動部６は、鮮鋭度方式などの自動合焦法に基づき、撮像光学ユニット５をＺ軸方向に駆動し、自動合焦を行う。自動合焦後、暗視野照明部８は第１モードとなり、照明用光源８０ａが暗視野用の閃光を発すると同時に、検査用カメラ５１が非同一パターンを撮像する。撮像時に第１照射ユニット８４ａは図１０（Ａ）のように暗視野用光Ｌ１を照射する。照射の仕方は、撮像光学ユニット５の光軸Ｊ１に対して所定角度φ１傾いた方向からチップ無効領域ＨＲに向けて暗視野照明を行うので、半導体ウェーハＫのエッジ面ＫＥに照明が照射されない。 In the focusing / imaging step S44, the inspection stage drive unit 3 causes the relative positional relationship between the inspection stage 2 and the objective lens 11 to follow the path indicated by the broken-line arrow B2 shown in FIG. 9 according to a command signal from the control computer 9A. The inspection stage 2 is horizontally driven in the X and Y directions. The imaging optical unit driving unit 6 drives the imaging optical unit 5 in the Z-axis direction based on an automatic focusing method such as a sharpness method at a predetermined timing each time the objective lens 11 comes above each non-identical pattern. , Auto focus. After the automatic focusing, the dark field illumination unit 8 enters the first mode, and the illumination light source 80a emits a dark field flash, and at the same time, the inspection camera 51 captures non-identical patterns. At the time of imaging, the first irradiation unit 84a emits dark field light L1 as shown in FIG. As the irradiation method, since the dark field illumination is performed from the direction inclined by the predetermined angle φ1 with respect to the optical axis J1 of the imaging optical unit 5 toward the chip invalid region HR, the illumination is not applied to the edge surface KE of the semiconductor wafer K.

画像判定ステップＳ４５において、上記撮像で得た画像は、画像処理用コンピュータ９Ｂに取り込まれ、画像処理によりその外観の良否判断が行われる。暗視野照明部８により暗視野照明されたため、異物ＩＢが存在したら光の散乱が起きる。散乱光Ｌ１’の画像を検査用カメラ５１が捉えて異物有りと判断する。異物有りと判断された場合には（ステップＳ４６でノー）、その位置情報を制御用コンピュータ９Ａの記憶部９１Ａに記憶しておき（ステップＳ４７）、当該非同一パターン近傍の半導体チップＤについては、後段のプローブ検査での検査対象から外すようにする。或いは、圧空噴射ノズル等を設けて、異物有りと判断された場合に当該非同一パターンにおける異物ＩＢを吹き飛ばすようにしてもよい。これにより、プローブ装置の探針が破損するのを防止することができる。図９に示す破線矢印Ｂ２の経路を辿るように、検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動させながら、上のような異物の有無判断処理を順次行うことで、半導体ウェーハＫにおける右側非同一パターン全てについての外観検査を終了する（ステップＳ４８でイエス）。 In the image determination step S45, the image obtained by the imaging is taken into the image processing computer 9B, and the quality of the appearance is determined by image processing. Since dark field illumination is performed by the dark field illumination unit 8, light scattering occurs if the foreign matter IB exists. The inspection camera 51 captures the image of the scattered light L1 'and determines that there is a foreign object. If it is determined that there is a foreign object (No in step S46), the positional information is stored in the storage unit 91A of the control computer 9A (step S47), and the semiconductor chip D in the vicinity of the non-identical pattern is Remove from the inspection target in the subsequent probe inspection. Alternatively, a compressed air injection nozzle or the like may be provided so that the foreign matter IB in the non-identical pattern is blown away when it is determined that there is a foreign matter. Thereby, it is possible to prevent the probe of the probe device from being damaged. As shown in FIG. 9, the inspection stage 2 is horizontally driven in the X and Y directions so as to follow the path indicated by the broken line arrow B2, and the foreign matter presence / absence determination process is sequentially performed as described above, so that the right side of the semiconductor wafer K is not identical. The appearance inspection for all the patterns is completed (Yes in step S48).

右側チップ無効領域の検査が終了すると、図７のステップ４２０において、制御用コンピュータ９Ａからの指令信号により、暗視野照明部８は第２モードとなり、第１照射ユニット８４ａから第２照射ユニット８４ｂに照射動作が切り替えられる。撮像時には、図１０（Ｂ）に示すように、第２照射ユニット８４ｂが暗視野用光Ｌ２を照射する。そして左側チップ無効領域検査ステップＳ４３０に進む。左側非同一パターンとは、半導体ウェーハＫにおける左側半分ＬＲの外周付近の領域に形成された非同一パターンである。 When the inspection of the right chip ineffective area is completed, in step 420 of FIG. 7, the dark field illumination unit 8 enters the second mode in response to a command signal from the control computer 9A, and the first irradiation unit 84a changes to the second irradiation unit 84b. Irradiation operation is switched. At the time of imaging, as shown in FIG. 10B, the second irradiation unit 84b irradiates the dark field light L2. Then, the process proceeds to the left chip invalid area inspection step S430. The left non-identical pattern is a non-identical pattern formed in a region near the outer periphery of the left half LR in the semiconductor wafer K.

左側チップ無効領域検査ステップＳ４３０は、右側チップ無効領域検査ステップＳ４１０と実質的に同様な要領で検査動作を行う。その際、検査ステージ駆動部３は、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図９に示す破線矢印Ｂ３の経路を辿るように検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動する。 The left chip invalid area inspection step S430 performs an inspection operation in substantially the same manner as the right chip invalid area inspection step S410. At that time, the inspection stage drive unit 3 horizontally drives the inspection stage 2 in the X and Y directions so that the relative positional relationship between the inspection stage 2 and the objective lens 11 follows the path of the broken line arrow B3 shown in FIG.

以上のようにして、右側チップ無効領域と左側チップ無効領域の検査が終わると、図７の暗視野照明部退避ステップＳ４４０に進む。暗視野照明部退避ステップＳ４４０では、暗視野照明部８は第３モードとなり、第１照射ユニット８４ａ及び第２照射ユニット８４ｂは消灯状態となる。また、エアーシリンダ８５はロッド８５２を縮め、照射位置Ｐ１に配置されていた暗視野照明部８は、退避位置Ｐ２に配置される。このようにして、図４のチップ無効領域検査ステップＳ４０が終了する。 When the inspection of the right chip invalid area and the left chip invalid area is completed as described above, the process proceeds to the dark field illumination unit retreat step S440 in FIG. In the dark field illumination unit retreat step S440, the dark field illumination unit 8 is in the third mode, and the first irradiation unit 84a and the second irradiation unit 84b are turned off. Further, the air cylinder 85 contracts the rod 852, and the dark field illumination unit 8 disposed at the irradiation position P1 is disposed at the retreat position P2. In this way, the chip invalid area inspection step S40 of FIG. 4 is completed.

ウェーハアンロードステップＳ６０において、検査済みの半導体ウェーハＫを真空吸着または固定から解放し、搬送用ロボットに引き渡す。以降、新たな半導体ウェーハＫを受け取り、上と同様な手順で処理を進める。 In the wafer unloading step S60, the inspected semiconductor wafer K is released from vacuum suction or fixation, and is delivered to the transfer robot. Thereafter, a new semiconductor wafer K is received, and the process proceeds in the same procedure as above.

以上に説明したように、自動外観検査装置１によると、暗視野照明部８は、撮像光学ユニット５の光軸Ｊ１に対して所定角度φ１，φ２傾いた方向からチップ無効領域ＨＲに向けて暗視野照明を行う。異物ＩＢが存在した場合、光の散乱が生じ、撮像光学ユニット５がその散乱光Ｌ１’，Ｌ２’の画像を捉えることで、チップ無効領域ＨＲの外観検査を行う。このように、マスター画像によるアルゴリズムでは検査不可能なチップ無効領域ＨＲの外観検査が可能となる。その結果、プローブ検査時にチップ無効領域ＨＲに付着した異物ＩＢによりプローブ装置における探針が破損するのを防止することができる。 As described above, according to the automatic visual inspection apparatus 1, the dark field illumination unit 8 is dark from the direction inclined by the predetermined angles φ1 and φ2 with respect to the optical axis J1 of the imaging optical unit 5 toward the chip invalid region HR. Perform field illumination. When the foreign object IB exists, light scattering occurs, and the imaging optical unit 5 captures images of the scattered light L1 'and L2', thereby performing an appearance inspection of the chip invalid region HR. Thus, the appearance inspection of the chip invalid region HR that cannot be inspected by the algorithm based on the master image is possible. As a result, it is possible to prevent the probe in the probe apparatus from being damaged by the foreign matter IB adhering to the chip invalid region HR during the probe inspection.

また、制御用コンピュータ９Ａは、第１照射ユニット８４ａと第２照射ユニット８４ｂのうち半導体ウェーハＫのエッジ面ＫＥに照明が照射されない方を選択する。つまり撮像しようとするチップ無効領域ＨＲのエッジ面ＫＥに照射光が対向しない方を選択する。例えば、半導体ウェーハＫの右側半分ＲＲにおけるチップ無効領域ＨＲの外観検査を行うときは、第１照射ユニット８４ａが選択される。そして撮像光学ユニット５の光軸Ｊ１から所定角度φ１傾いた方向からチップ無効領域ＨＲに向けて暗視野照明を行う。この場合は、図１０（Ａ）のように、半導体ウェーハＫのエッジ面ＫＥに照明が照射されないため、エッジ面ＫＥからの乱反射が無く、正確な外観検査を実現することできる。もし、これとは反対に第２照射ユニット８４ｂを選択したとすると、図１１（Ａ）のように、撮像光学ユニット５は、エッジ面ＫＥからの乱反射光の成分を含んだ散乱光Ｌ２’’の画像を捉えるため、正確な外観検査ができなくなる。 Further, the control computer 9A selects one of the first irradiation unit 84a and the second irradiation unit 84b that does not irradiate the edge surface KE of the semiconductor wafer K. That is, the direction in which the irradiation light does not face the edge surface KE of the chip invalid region HR to be imaged is selected. For example, when the appearance inspection of the chip invalid region HR in the right half RR of the semiconductor wafer K is performed, the first irradiation unit 84a is selected. Then, dark field illumination is performed from the direction inclined by the predetermined angle φ1 from the optical axis J1 of the imaging optical unit 5 toward the chip invalid region HR. In this case, as shown in FIG. 10A, since the edge surface KE of the semiconductor wafer K is not illuminated, there is no irregular reflection from the edge surface KE, and an accurate appearance inspection can be realized. If the second irradiation unit 84b is selected on the contrary, as shown in FIG. 11A, the imaging optical unit 5 causes the scattered light L2 ″ including the component of irregular reflection light from the edge surface KE. This makes it impossible to accurately inspect the appearance.

半導体ウェーハＫの左側半分ＬＲにおけるチップ無効領域ＨＲの外観検査を行うときは、第２照射ユニット８４ｂが選択される。そして撮像光学ユニット５の光軸Ｊ１から所定角度φ２傾いた方向からチップ無効領域ＨＲに向けて暗視野照明を行う。この場合は、図１０（Ｂ）のように、半導体ウェーハＫのエッジ面ＫＥに照明が照射されないため、エッジ面ＫＥからの乱反射が無く、正確な外観検査を実現することできる。もし、これとは反対に第１照射ユニット８４ａを選択したとすると、図１１（Ｂ）のように、撮像光学ユニット５は、エッジ面ＫＥからの乱反射光の成分を含んだ散乱光Ｌ１’’の画像を捉えるため、正確な外観検査ができなくなる。 When the appearance inspection of the chip invalid region HR in the left half LR of the semiconductor wafer K is performed, the second irradiation unit 84b is selected. Then, dark field illumination is performed from the direction inclined by the predetermined angle φ2 from the optical axis J1 of the imaging optical unit 5 toward the chip invalid region HR. In this case, as shown in FIG. 10B, since the illumination is not applied to the edge surface KE of the semiconductor wafer K, there is no irregular reflection from the edge surface KE, and an accurate appearance inspection can be realized. If the first irradiation unit 84a is selected on the contrary, as shown in FIG. 11B, the imaging optical unit 5 has scattered light L1 ″ including a component of irregularly reflected light from the edge surface KE. This makes it impossible to accurately inspect the appearance.

また、第１照射ユニット８４ａ及び第２照射ユニット８４ｂは、照射口の先端にそれぞれ集光レンズ８４１ａ，８４１ｂを備えることで照射範囲を必要最小限とすることができ、照明の明るさがより向上するので、より小さな異物ＩＢを捉えるのに好適である。 In addition, the first irradiation unit 84a and the second irradiation unit 84b are respectively provided with condensing lenses 841a and 841b at the tip of the irradiation port, so that the irradiation range can be minimized and the brightness of the illumination is further improved. Therefore, it is suitable for capturing a smaller foreign object IB.

また、暗視野照明部８は、選択された対物レンズ１１と半導体ウェーハＫとの間で進退可能な構成とされる。暗視野照明部８を進入させた状態でチップ無効領域ＨＲを照射することができる。暗視野照明部８を退出させることで、レボルバー５３の回転による対物レンズ１１の選択時に対物レンズ１１と暗視野照明部８との干渉を避けることができる。 Further, the dark field illumination unit 8 is configured to be able to advance and retract between the selected objective lens 11 and the semiconductor wafer K. It is possible to irradiate the chip invalid region HR with the dark field illumination unit 8 entered. By leaving the dark field illumination unit 8, interference between the objective lens 11 and the dark field illumination unit 8 can be avoided when the objective lens 11 is selected by rotating the revolver 53.

また、エアーシリンダ８５はレボルバー５３とは別個に設けてあるため、暗視野照明部８に接続されている照明用光源８０ａ，８０ｂからの光ファイバケーブル８１ａ，８１ｂが、レボルバー５３の回転によって捻れることもなく、その存在によるレボルバー５３の動作に制約を受けない。 Since the air cylinder 85 is provided separately from the revolver 53, the optical fiber cables 81 a and 81 b from the illumination light sources 80 a and 80 b connected to the dark field illumination unit 8 are twisted by the rotation of the revolver 53. In addition, the operation of the revolver 53 due to its existence is not restricted.

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。例えば、直交座標系の３軸の方向については、必ずしもＸＹ平面が水平面、Ｚ方向が鉛直方向でなくてもよい。対物レンズ１１の数は、５個に限らず、２個以上４個以下、または６個以上というように任意の複数個とすることができる。制御用コンピュータ９Ａ及び画像処理用コンピュータ９Ｂでの処理は、１台のコンピュータで行うようにしてもよい。照明用光源７０，８０ａ，８０ｂはそれぞれキセノンランプに限定されず、また一つの光源からの光を適当な光学系により分配する形態とすることもできる。その他、画像処理の手法、検査ステージ２の動作態様、検査処理の各ステップの順序などについても、本発明の主旨に沿い適宜変更してよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment disclosed above is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. For example, with respect to the directions of the three axes of the orthogonal coordinate system, the XY plane is not necessarily the horizontal plane and the Z direction is not necessarily the vertical direction. The number of objective lenses 11 is not limited to five, and may be any plural number such as two or more, four or less, or six or more. The processing by the control computer 9A and the image processing computer 9B may be performed by a single computer. The illumination light sources 70, 80a, and 80b are not limited to xenon lamps, respectively, and may be configured to distribute light from one light source by an appropriate optical system. In addition, the image processing method, the operation mode of the inspection stage 2, the order of each step of the inspection processing, and the like may be appropriately changed in accordance with the gist of the present invention.

本発明に係る自動外観検査装置の正面概略図である。1 is a schematic front view of an automatic visual inspection apparatus according to the present invention. レボルバーの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a revolver. 暗視野照明部の三面図である。It is a three-view figure of a dark field illumination part. 自動外観検査装置における検査処理の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the inspection process in an automatic external appearance inspection apparatus. チップ領域検査ステップの詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a chip | tip area | region inspection step. チップ領域検査時における検査ステージの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the test | inspection stage at the time of chip | tip area | region test | inspection. チップ無効領域検査ステップの概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of a chip | tip invalid area | region inspection step. チップ無効領域検査ステップの一部詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a partial detail of a chip | tip invalid area | region inspection step. チップ無効領域検査時における検査ステージの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the test | inspection stage at the time of a chip | tip invalid area | region test | inspection. チップ無効領域検査時における暗視野照明動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the dark field illumination operation | movement at the time of a chip | tip invalid area | region test | inspection. 図１０における暗視野照明動作の優利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the preferential advantage of the dark field illumination operation | movement in FIG. プローブ装置によるプローブ検査を示す図である。It is a figure which shows the probe test | inspection by a probe apparatus.

Explanation of symbols

１自動外観検査装置
５撮像光学ユニット（撮像光学系）
８暗視野照明部（暗視野照明手段）
９Ａ制御用コンピュータ（切替手段）
９Ｂ画像処理用コンピュータ（判定手段）
１１対物レンズ
５３レボルバー
８４ａ第１照射ユニット（第１暗視野照明手段）
８４ｂ第２照射ユニット（第２暗視野照明手段）
８４１ａ集光レンズ
８４１ｂ集光レンズ
Ｓ４４合焦／撮像ステップ（ステップ）
Ｓ４５画像判定ステップ（ステップ）
８５進退手段（エアーシリンダ）
ＨＲチップ無効領域
ＩＢ異物
Ｊ１光軸
Ｋ半導体ウェーハ
ＫＥエッジ面
Ｌ１’ 散乱光
Ｌ２’ 散乱光
φ１所定角度
φ２所定角度 1 Automatic visual inspection device 5 Imaging optical unit (imaging optical system)
8 Dark field illumination unit (dark field illumination means)
9A Control computer (switching means)
9B Image processing computer (determination means)
11 Objective lens 53 Revolver 84a First irradiation unit (first dark field illumination means)
84b Second irradiation unit (second dark field illumination means)
841a Condensing lens 841b Condensing lens S44 Focusing / imaging step (step)
S45 Image determination step (step)
85 Advance / Retreat means (Air cylinder)
HR Chip invalid area IB Foreign object J1 Optical axis K Semiconductor wafer KE Edge surface L1 'Scattered light L2' Scattered light φ1 Predetermined angle φ2 Predetermined angle

Claims

An automatic visual inspection apparatus (1) for automatically performing visual inspection of a chip invalid region (HR) formed near the outer periphery of a semiconductor wafer (K) ,
Dark field illumination means (8) by the imaging optical system in a state of being dark-field illumination (5) obtained scattered light when imaging the chip invalid region (HR) (L1 ', L2 ') based on an image of the chip in the self Dogaikan inspection apparatus that includes a determination means (9B) determines the presence or absence of foreign substance (IB) in the ineffective region (HR),
The dark field illumination means (8)
First dark field illumination means (84a) for performing dark field illumination from the direction inclined to the first predetermined angle (φ1) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
Second dark field illumination means (84b) for performing dark field illumination from the direction inclined to the second predetermined angle (φ2) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
The first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84a) according to the positional relationship between the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) and the chip ineffective area (HR). Switching means (9A) for selectively switching the illumination operation of the visual field illumination means (84b),
The switching means (9A) selects one of the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) that does not illuminate the edge surface (KE) of the semiconductor wafer (K). An automatic visual inspection apparatus characterized by being configured.

An automatic visual inspection method for automatically performing visual inspection of a chip invalid region (HR) formed near the outer periphery of a semiconductor wafer (K),
The chip based on the image of the scattered light (L1 ′, L2 ′) obtained when the chip invalid region (HR) is imaged by the imaging optical system (5) in the dark field illumination state by the dark field illumination means (8). In the automatic visual inspection method using the determination means (9B) for determining the presence or absence of the foreign matter (IB) in the invalid area (HR),
The dark field illumination means (8)
First dark field illumination means (84a) for performing dark field illumination from the direction inclined to the first predetermined angle (φ1) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
Second dark field illumination means (84b) for performing dark field illumination from the direction inclined to the second predetermined angle (φ2) from the optical axis (J1) of the imaging optical system (5) toward the chip invalid region (HR);
The first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84a) according to the positional relationship between the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) and the chip ineffective area (HR). Switching means (9A) for selectively switching the illumination operation of the visual field illumination means (84b),
The switching means (9A) is obtained by selecting one of the first dark field illumination means (84a) and the second dark field illumination means (84b) that does not illuminate the edge surface (KE) of the semiconductor wafer (K). An automatic visual inspection method characterized in that the determination means (9B) determines the presence or absence of foreign matter (IB) in the chip invalid region (HR) based on the scattered light image.