JP6965734B2

JP6965734B2 - 外観検査装置

Info

Publication number: JP6965734B2
Application number: JP2017249989A
Authority: JP
Inventors: 雅也岩下; 和広五十嵐; 拓真上條
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP2019117063A

Description

本明細書に開示する技術は、外観検査装置に関する。詳細には、ＲＣ−ＩＧＢＴ（逆導通絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、Ｒｅｖｅｒｓｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌｏｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の下面を外観検査する外観検査装置に関する。

半導体素子の欠陥を検出するために、半導体素子の外観を検査する外観検査装置が開発されている。外観検査装置は、半導体素子の外観を撮影するカメラと、カメラによって撮影された撮影画像を処理する処理装置を備えている。例えば、特許文献１の外観検査装置では、処理処置は、半導体素子の良品を撮影したマスタ画像を記憶しており、撮像画像とマスタ画像と間の濃淡マッチングによって、半導体素子の欠陥を検出する。

特開平７−１５３８０４号公報

特許文献１の外観検査装置では、半導体素子の良品を撮影した撮影画像を、マスタ画像として使用している。しかしながら、ＲＣ−ＩＧＢＴでは、その下面を撮影した画像において、カソード跡の現れ方に個体差があり、カソード跡が強く現れた撮影画像では、欠陥がない場合であっても、輝度の差が大きくなる。このため、ＲＣ−ＩＧＢＴの下面の外観検査において、カソード跡が存在するものをマスタ画像として使用すると、カソード跡が存在しない（又は薄い）ＲＣ−ＩＧＢＴの欠陥を正確に検出できない。その一方で、カソード跡が存在しないものをマスタ画像として使用すれば、カソード跡が存在する（又は濃い）ＲＣ−ＩＧＢＴの欠陥を正確に検出できなくなる。したがって、ＲＣ−ＩＧＢＴの下面の外観を検査する場合、１つのマスタ画像を用いて全てのＲＣ−ＩＧＢＴの下面の欠陥を検出できないという問題があった。本明細書は、全てのＲＣ−ＩＧＢＴの下面の外観を検査可能な技術を開示する。

本明細書に開示する外観検査装置は、ＲＣ−ＩＧＢＴの下面を外観検査する。ＲＣ−ＩＧＢＴは、下面に露出するとともに複数のカソード領域に接する下面電極を有する。外観検査装置は、ＲＣ−ＩＧＢＴの下面を撮影するカメラと、カメラによって撮影された撮影画像を処理する処理装置と、を備える。処理装置は、カソード跡を有する第１マスタ画像とカソード跡を有さない第２マスタ画像とを記憶する記憶部と、撮影画像に対して輪郭線抽出を実行し、撮影画像におけるカソード跡の有無を判定する判定部と、撮影画像にカソード跡が存在する場合は、撮影画像と第１マスタ画像との間の差分を演算し、撮影画像にカソード跡が存在しない場合は、撮影画像と第２マスタ画像との間の差分を演算する演算部とを有する。

上記の外観検査装置では、カソード跡を有する第１マスタ画像と、カソード跡を有さない第２マスタ画像とが用意されている。そして、ＲＣ−ＩＧＢＴの下面の撮影画像に対して、カソード跡の有無を判定し、その判定結果に基づいて、二つのマスタ画像のいずれかを選択的に使用する。このため、カソード跡が存在するＲＣ−ＩＧＢＴの下面については、第１マスタ画像を用いることによって、欠陥を正しく検出することができる。カソード跡が存在しないＲＣ−ＩＧＢＴの下面については、第２マスタ画像を用いることによって、欠陥を正しく検出することができる。したがって、カソード跡の有無にかかわらず、全てのＲＣ−ＩＧＢＴの下面の外観検査を正しく実施することができる。

実施例に係る外観検査装置の概略構成を示す図。第１マスタ画像及び第２マスタ画像を模式的に示す図であり、（ａ）は第１マスタ画像を示し、（ｂ）は第２マスタ画像を示す。プロセッサがＲＣ−ＩＧＢＴの下面の画像を処理する手順の一例を示すフローチャート。

本実施例に係る外観検査装置１０について説明する。外観検査装置１０は、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の欠陥を検出するために、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の外観を検査する装置である。なお、本実施例では、ＲＣ−ＩＧＢＴ２において、ＩＧＢＴ２の複数のカソード領域に接する電極を下面電極といい、下面電極が露出する側の表面をＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面という。また、その反対側の面をＲＣ−ＩＧＢＴ２の上面という。ＲＣ−ＩＧＢＴ２を下面側から見ると、複数のカソード領域が見える状態のもの（図２（ａ）参照）と、複数のカソード領域が見ない状態のもの（図２（ｂ）参照）がある。以下では、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面に見られる複数のカソード領域を「カソード跡４」と称する。

図１に示すように、外観検査装置１０は、ＲＣ−ＩＧＢＴ２を載置するステージ１２と、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の外観を撮影するカメラ１４と、カメラ１４によって撮影した撮影画像を処理するプロセッサ１６を備えている。

ステージ１２上には、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の上面が当接するように、ＲＣ−ＩＧＢＴ２が載置される。したがって、ステージ１２上にＲＣ−ＩＧＢＴ２が載置されると、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面が上方となる。カメラ１４は、ステージ１２の上方に配置される。カメラ１４は、下方に向かって配置されており、ステージ１２上に載置されたＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面を撮影する。

プロセッサ１６は、カメラ１４と接続している。カメラ１４で撮影されたＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の画像（以下、「撮影画像」ともいう）は、カメラ１４からプロセッサ１６に出力される。プロセッサ１６は、入力された撮影画像を処理する。

また、プロセッサ１６には、第１マスタ画像２０と第２マスタ画像２２が記憶されている。図２（ａ）に示すように、第１マスタ画像２０は、カソード跡４が存在するＲＣ−ＩＧＢＴ２について、欠陥のない状態のものを撮影した画像である。また、図２（ｂ）に示すように、第２マスタ画像２２は、カソード跡４が存在しないＲＣ−ＩＧＢＴ２について、欠陥のない状態のものを撮影した画像である。

次に、外観検査装置１０がＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面を外観検査する手順について説明する。まず、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２が、その下面が上方となるようにステージ１２上に載置される。ＲＣ−ＩＧＢＴ２がステージ１２上に載置されると、カメラ１４はＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面を撮影する。カメラ１４で撮影された画像は、プロセッサ１６で処理される。以下では、プロセッサ１６が撮影画像を処理する手順について説明する。

図３は、プロセッサ１６がＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の画像を処理する手順の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、プロセッサ１６は、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の撮影画像を取得する（Ｓ１２）。詳細には、プロセッサ１６は、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の画像をカメラ１４から出力されることによって取得する。

次に、プロセッサ１６は、撮影画像に対して輪郭線抽出を実行し、カソード跡４の有無を判定する（Ｓ１４）。輪郭線は、撮影画像内の輝度に基づいて抽出される。ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面にカソード跡４が存在すると、撮影画像において、カソード跡４に相当する部分は輝度が高くなる。このため、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面にカソード跡４が存在する場合には、カソード跡４の輪郭線が抽出される。一方、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面にカソード跡４が存在しない場合には、そのような輪郭線が抽出されない。

ステップＳ１４は、以下の手順で実行される。まず、プロセッサ１６は、撮影画像に対して輪郭線抽出を実行する。次いで、プロセッサ１６は、撮影画像の輪郭線と、第１マスタ画像２０（図２（ａ）参照）の輪郭線との間でマッチングを実行する。第１マスタ画像２０にはカソード跡４が存在する。このため、プロセッサ１６は、両者のマッチングスコアが高い場合には、撮影画像にカソード跡４が存在すると判定し、両者のマッチングスコアが低い場合には、撮影画像にカソード跡４が存在しないと判定する。本実施例では、マッチングスコアの閾値を８０％とする。プロセッサ１６は、両者のマッチングスコアが８０％以上の場合、撮影画像にカソード跡４が存在すると判定し、両者のマッチングスコアが８０％未満の場合、撮影画像にカソード跡４が存在しないと判定する。したがって、両者のマッチングスコアが８０％未満の場合には、カソード跡４が薄い状態で存在していても、カソード跡４は存在しないと判定される。なお、マッチングスコアの閾値は特に限定されない。撮影画像にカソード跡４が存在すると判定した場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、ステップＳ１６に進み、以降のステップでは第１マスタ画像２０を用いて外観検査を実行する。一方、撮影画像にカソード跡４が存在しないと判定した場合（ステップＳ１４でＮＯの場合）、ステップＳ２４に進み、以降のステップでは第２マスタ画像２２を用いて外観検査を実行する。

撮影画像にカソード跡４が存在すると判定した場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、プロセッサ１６は、抽出した輪郭線が、第１マスタ画像２０の輪郭線と一致するようにアライメントする（Ｓ１６）。すなわち、プロセッサ１６は、撮影画像のカソード跡４が、第１マスタ画像２０のカソード跡４と一致するようにアライメントする。

次に、プロセッサ１６は、第１マスタ画像２０の輝度に基づき、撮影画像の輝度を補正する（Ｓ１８）。検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２毎に、その撮影画像の輝度は異なる。このため、プロセッサ１６は、撮影画像の輝度が第１マスタ画像２０の輝度と一致するように、撮影画像の輝度を補正する。

次に、プロセッサ１６は、撮影画像の輝度と第１マスタ画像２０の輝度との間の差分を演算する（Ｓ２０）。そして、ステップＳ２０で演算した差分に基づいて、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２の欠陥を検出する（Ｓ２２）。詳細には、プロセッサ１６は、ステップＳ２０で演算した差分のうち予め設定した閾値以上のものを、異物や欠損等の欠陥として検出する。すなわち、撮影画像において演算された差分のうち閾値以上のものが存在する場合、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面に欠陥があるという検査結果となる。なお、撮影画像において演算された差分のうち閾値以上のものが存在しない場合、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面には欠陥がないという検査結果となる。

一方、撮影画像にカソード跡４が存在しないと判定した場合（ステップＳ１４でＮＯの場合）、プロセッサ１６は、撮影画像のＲＣ−ＩＧＢＴ２の外形と、第２マスタ画像２２のＲＣ−ＩＧＢＴ２の外形が一致するようにアライメントする（Ｓ２４）。ステップＳ１４でＮＯの場合には、カソード跡４が存在しないため、カソード跡４に基づいてアライメントできない。このため、プロセッサ１６は、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の外形に基づいて、撮影画像と第２マスタ画像２２をアライメントする。

次に、プロセッサ１６は、第２マスタ画像２２の輝度に基づき、撮影画像の輝度を補正する（Ｓ２６）。なお、ステップＳ２６の処理は、ステップＳ１８の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、プロセッサ１６は、撮影画像の輝度と第２マスタ画像２２の輝度との間の差分を演算する（Ｓ２８）。そして、ステップＳ２８で演算した差分に基づいて、検査対象のＲＣ−ＩＧＢＴ２の欠陥を検出する（Ｓ３０）。なお、ステップＳ２８及びステップＳ３０の処理は、ステップＳ２０及びステップＳ２２の処理とそれぞれ同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施例では、プロセッサ１６が、カソード跡４が存在する第１マスタ画像２０とカソード跡４が存在しない第２マスタ画像２２を記憶している。そして、プロセッサ１６は、撮影画像のカソード跡４が濃い場合には第１マスタ画像２０を用いて外観検査を実行し、撮影画像のカソード跡４が薄い（又は全く見られない）場合には第２マスタ画像２２を用いて外観検査を実行する。このため、ＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面に見られるカソード跡４の濃淡にかかわらず、全てのＲＣ−ＩＧＢＴ２の下面の外見検査を実行できる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ＲＣ−ＩＧＢＴ
４：カソード跡
１０：外観検査装置
１２：ステージ
１４：カメラ
１６：プロセッサ
２０：第１マスタ画像
２２：第２マスタ画像

Claims

ＲＣ−ＩＧＢＴの下面を外観検査する外観検査装置であって、前記ＲＣ−ＩＧＢＴは、前記下面に露出するとともに複数のカソード領域に接する下面電極を有し、
前記外観検査装置は、
前記ＲＣ−ＩＧＢＴの前記下面を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮影された撮影画像を処理する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
カソード跡を有する第１マスタ画像と、カソード跡を有さない第２マスタ画像とを記憶する記憶部と、
前記撮影画像に対して輪郭線抽出を実行し、前記撮影画像におけるカソード跡の有無を判定する判定部と、
前記撮影画像にカソード跡が存在する場合は、前記撮影画像と前記第１マスタ画像との間の差分を演算し、前記撮影画像にカソード跡が存在しない場合は、前記撮影画像と第２マスタ画像との間の差分を演算する演算部とを有する、
外観検査装置。