JP5193112B2 - 半導体ウエーハ外観検査装置の検査条件データ生成方法及び検査システム - Google Patents
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Description
図9は、従来の検査条件データ生成手順を示すフロー図である。
先ず、ウエーハ外観検査装置1は、装置仕様に基づいて設計され、各部寸法が予め設計値として決定(S201)される。
ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成
するウエーハ検査条件生成方法であって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データを生成するステップが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録するステッ
プと、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作
成するステップと、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正デー
タと、から共通検査条件データを生成するステップと、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエ
ーハ検査装置毎の検査条件データを生成するステップと、
からなることを特徴とするウエーハ検査条件生成方法である。
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査条件生成方法である。
ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成
するウエーハ検査システムであって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データを生成する手段が、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録する、機差
補正データ登録手段と、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作
成する、検査条件データ作成手段と、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正デー
タと、から共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエ
ーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、検査条件データ生成手段、
を備えたことを特徴とするウエーハ検査システムである。
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査システムである。
図1は、本発明のウエーハ外観検査装置の斜視図である。
図2は、本発明のウエーハ外観検査装置の構成図であり、主要機器の構成を示している。
各図において直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z方向を鉛直方向とする。また、Z方向を中心として回転する方向をθ方向とする。
図3は、ウエーハ10上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。
図3(a)はウエーハ全体を示した図であり、図3(b)はウエーハの一部を拡大した図である。図3(a)に示すように、ウエーハ10の一端には、オリフラ11と呼ばれる平坦部分があり、ウエーハ10の向きを揃える基準として使用される。他にウエーハ10の向きを揃えるための基準としては、前記オリフラ11の他に、ノッチと呼ばれるウエーハ円周上の一部に付けられた凹み部を使用する場合もある。
検査ステージ部2は、装置ベース21上に配置されたX軸ステージ22と、X軸ステージ上22に配置されたY軸ステージ23と、Y軸ステージ23上に配置されたθ軸ステージ24と、θ軸ステージ24上に配置されたテーブル25とで構成されている。X軸ステージ22は、その上に配置されたY軸ステージ23をX方向に移動可能な状態で、装置ベース21上に配置されている。また、前記Y軸ステージ23は、その上に配置されたθ軸ステージ24およびテーブル25をY方向に移動可能な状態で、X軸ステージ22上に配置されている。したがって、テーブル25は、装置ベース21上でXYθ方向に移動可能となっている。
撮像光学ユニット3には、ウエーハ10と一定の間隔をもってウエーハ10に向けられた対物レンズ31と、対物レンズ31と隣接して載設されて対物レンズ31を通して観察されたウエーハ10上の画像を検査カメラ34に結像させる光学系33と、光学系33に隣接して載設されて撮像した画像を電気信号に変換する検査カメラ34とが含まれている。
制御部4には、検査ステージ部2のX軸ステージ22とY軸ステージ23とθ軸ステージ24と撮像光学ユニット駆動部35と照明用光源36とに接続された制御用コンピュータ41と、検査条件データや検査結果データを保存するためのデータ管理用コンピュータ42と、検査カメラ34と制御用コンピュータ41とデータ管理用コンピュータ42とに接続された画像処理用コンピュータ43と、が含まれている。
ウエーハ搬送部5は、検査ステージ部2に隣接して配置され、ウエーハ10を搬送するための可動機構を備えたロボット51と、ウエーハ10を保持するハンド部52とが含まれている。
前記のように、本発明のウエーハ外観検査装置1は構成されている。
[検査条件データ作成]
ウエーハ10の検査に先立ち、検査条件データを作成する。
検査条件データは、検査条件データを管理するための管理番号(品種#N,N=1,2,3・・・)と、ウエーハ10上のアライメントマーク12の位置と、前記アライメントマーク12の画像と、ウエーハ10上の座標と、第1番目の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。さらに、同じウエーハ10に対して、再度の観察倍率を変更して検査を継続する場合は、第n番目(n=2,3,4・・・)の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。
次に、ウエーハ外観検査装置1において、検査するウエーハ10に対する検査条件データを選択する。前記検査条件データは、予め登録されているもの中から選択し使用する。もし、前記検査条件データが予め登録されていない場合は新規に登録する。
次に、検査するウエーハ10を、前記カセット61からウエーハ搬送部5のロボット51を用いて、1枚抜き出す。この時、カセット61から抜き出されたウエーハ10は、前記オリフラやノッチの方向が不定な状態でカセット61内に収納されている。
検査するウエーハ10は、テーブル25に載置され、アライメントマーク読み取り位置へ移動する。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、レボルバー機構32により対物レンズ31が切り替えられ、照明用光源36からの光の明るさが調節され、撮像光学ユニット駆動部35によりウエーハ10と対物レンズ31との距離が調節される。その後、撮像光学ユニット3の検査カメラ34で、アライメントマーク12が撮像される。
次に、検査するウエーハ10を検査開始位置へ移動させる。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、対物レンズ31が切り替えられ、照明用光源36からの光の明るさが調節される。
検査が終了したウエーハ10は、テーブル25上に載置されたまま、ウエーハ受渡位置へ移動する。その後、ロボット51によって搬出され、カセット61に収納される。
ここまでが、ウエーハ外観検査装置1における、代表的な検査フローである。
次に、設計値に対する装置Aの機差データを取得し、設計値と装置Aとの機差を算出(S105)する。
(1)ウエーハを載置したテーブルをXY方向の所定の位置に移動させるためのX軸ステージ及びY軸ステージの原点位置に対する、検査カメラの視野の中心位置と、ウエーハ中心位置との相対位置のずれ。
(2)ウエーハを撮像する検査カメラが備えられた撮像ユニットにおける、検査カメラの焦点位置調整機構の原点位置と、検査カメラの合焦位置との相対位置のずれ。
(3)ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた対物レンズや光学系の、観察倍率のずれ。
(4)ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた照明用光源の、ウエーハ撮像時の所望輝度に対する設定値のずれ。
続いて、ウエーハの検査に先立ち、検査装置Aを使用して品種#N(N=1,2,3・・・)に対する装置Aの検査条件データ#Na(N=1,2,3・・・)を作成する(S111)。
機差要因の一つとして、ウエーハ10が載置されているテーブル25をXY方向に移動させるための、X軸ステージ22の原点位置220とY軸ステージ23の原点位置230と、ウエーハ10を載置したテーブル上のウエーハ10の中心位置との相対位置ずれを示すことができる。
機差の要因の一つとして、撮像光学ユニット3における、撮像光学ユニット駆動部35の原点復帰時の原点位置と、対物レンズ31の合焦位置との距離のずれを示すことができる。前記距離のずれは、前記原点位置が示すZ方向の「ゼロ点」と、対物レンズ31がウエーハ10上に合焦する合焦位置までの距離のずれを意味する。
前記撮像光学ユニット駆動部35の原点位置350は、その場所がZ方向における「ゼロ点」であることを示す位置である。
実際に製作された装置において、設計上のレンズ合焦位置310と、ウエーハの実際の表面位置101zとの距離をD1とする。実際に製作された装置において、前記D0とD1とは公差によるずれがあるため、一致しない。したがって、前記撮像光学ユニット駆動部の原点位置350からZ方向下向きにZ0の距離だけ動いた、前記設計上のレンズ合焦位置310では合焦しない。
機差の要因の一つとして、撮像時に用いる対物レンズ31や光学系33や検査カメラ34における、実際の倍率及び縦横比を示すことができる。対物レンズ31や光学系33に用いられるレンズには、加工時や組立時の寸法誤差が含まれるため、設計上の倍率及び縦横比と実際の倍率及び縦横比とで、ずれが生じる場合がある。つまり、ある装置の検査カメラ34で撮像した、ウエーハ10上の既知寸法の基準マークを画像認識した場合の画素数と、他の装置で前記基準マークを画像認識した場合の画素数が一致しない場合がある。したがって、所定寸法を観察したときの、設計上の画素数と実際の画素数との差を算出し、観察倍率に関する機差補正データとして登録する必要がある。
機差の要因の一つとして、撮像に用いる光源における、光量調整用設定値と実際の輝度のずれを示すことができる。
2 検査ステージ部
3 撮像光学ユニット
4 制御部
5 ウエーハ搬送部
10 ウエーハ
11 オリフラ
12 アライメントマーク
12a チップ毎のアライメントマーク
13 半導体チップ回路パターン
14 半導体チップ回路部
15 半導体チップ電極部
16 半導体チップ群
17 既知寸法の寸法基準マーク
17a
21 装置ベース
22 X軸ステージ
23 Y軸ステージ
24 θ軸ステージ
25 テーブル
31 対物レンズ
32 レボルバー機構
33 光学系
34 検査カメラ
35 撮像光学ユニット駆動部
36 照明用光源
37 支柱部
41 制御用コンピュータ
42 データ管理用コンピュータ
43 画像処理用コンピュータ
44a 情報表示手段
44b 情報表示手段
44c 表示切替手段
45 情報入力手段
45a 入力切替手段
46a 情報記録媒体
46b 情報記録媒体
46c 情報記録媒体
47 外部装置とのデータアクセス手段
51 ロボット
52 ハンド部
61 カセット
62 カセット載置台
100 ウエーハの設計上の中心位置
101 ウエーハの実際の中心位置
100z ウエーハの設計上の表面位置
101z ウエーハの実際の表面位置
170 検査カメラの設計上の視野内に撮像された寸法基準マーク
171 検査カメラの実際の視野内に撮像された寸法基準マーク
220 X軸ステージの原点位置
221 X軸ステージを原点位置からX方向にX0だけ動かした位置
222 X軸ステージを原点位置からX方向にX1だけ動かした位置
230 Y軸ステージの原点位置
231 Y軸ステージを原点位置からY方向にY0だけ動かした位置
232 Y軸ステージを原点位置からY方向にY1だけ動かした位置
250 設計上のテーブル中心位置
310 設計上のレンズ合焦位置
311 実際のレンズ合焦位置
330 検査カメラの設計上の視野
331 検査カメラの実際の視野
330a 検査カメラの設計上の視野
331a 検査カメラの実際の視野
330b 検査カメラの設計上の視野
331b 検査カメラの実際の視野
340 検査カメラの設計上の視野の中心位置
341 検査カメラの実際の視野の中心位置
350 撮像光学ユニット駆動部の原点位置
Claims (4)
- ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査条件生成方法であって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データを生成するステップが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録するステップと、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成するステップと、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データと、から共通検査条件データを生成するステップと、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成するステップと、
からなることを特徴とするウエーハ検査条件生成方法。 - 請求項1に記載の発明において、
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点
位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウ
エーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データの
いずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査条件生成方法。 - ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成
するウエーハ検査システムであって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データを生成する手段が、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録する、機差
補正データ登録手段と、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作
成する、検査条件データ作成手段と、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正デー
タと、から共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエ
ーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、検査条件データ生成手段、
を備えたことを特徴とするウエーハ検査システム。 - 請求項3に記載の発明において、
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点
位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウ
エーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データの
いずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査システム。
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