JP7368141B2 - ウエーハ外観検査装置および方法 - Google Patents
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Description
ミクロ検査のために取得した小さな区画の拡大画像に基づいて、マクロ検査の範疇である比較的大きなサイズの傷や汚れ、異物の付着等を自動的に検査することができる検査装置および方法を提供することを目的とする。
検査対象ウエーハに形成された繰り返しパターン又は検査対象ウエーハに設定された無パターン区画の外観画像を撮像し、当該撮像された画像を予め登録された基準画像と比較して検査する、ウエーハ外観検査装置において、
繰り返しパターン又は無パターン区画毎に設定された検査対象部位を撮像する撮像部と、
撮像部で撮像された画像を処理する画像処理部と、
検査対象部位の画像に対する、良否判定の基準となる基準画像を予め登録しておく基準画像登録部と、
検査対象部位を撮像された検査画像を基準画像と比較して、当該検査対象部位に潜む欠陥を検査する比較検査部とを備え、
比較検査部は、
検査対象部位内に潜む欠陥を検査するミクロ検査モードと、
複数の検査対象部位を跨がって検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査するマクロ検査モードと、
マクロ検査モードの実行に先立ち、検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査するための良否判定の基準となるマクロ検査用基準画像を生成するマクロ検査用基準画像生成モードを備え、
マクロ検査用基準画像生成モードでは、
撮像部にて、検査基準となる基準ウエーハに形成された繰り返しパターン又は基準ウエーハに設定された無パターン区画を分割撮像し、
画像処理部にて、当該分割撮像された基準画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用基準画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用基準画像を圧縮処理してスモールサイズのマクロ検査用基準画像を生成し、
スモールサイズのマクロ検査用基準画像を基準画像登録部に予め登録し、
マクロ検査モードでは、
撮像部にて、繰り返しパターン又は無パターン区画を分割撮像し、
画像処理部にて、当該分割撮像された検査画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用検査画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用検査画像を圧縮処理してスモールサイズのマクロ検査用検査画像を生成し、
比較検査部にて、スモールサイズのマクロ検査用検査画像をスモールサイズのマクロ検査用基準画像と比較して、検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査する。
検査対象ウエーハに形成された繰り返しパターン又は無パターン区画の外観画像を撮像し、当該撮像された画像と予め登録された基準画像とを比較して検査する、ウエーハ外観検査方法において、
ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、
繰り返しパターン又は無パターン区画毎に設定された所定範囲を撮像する撮像手段と、
ウエーハ保持部と撮像部を相対移動させる相対移動手段と、
撮像部で撮像された画像を処理する画像処理手段とを用い、
検査基準となる基準ウエーハを保持するステップと、
基準ウエーハに形成された繰り返しパターンを、逐次撮像場所を変更しながら分割撮像し、当該分割撮像された基準画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用基準画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用基準画像を圧縮してスモールサイズのマクロ検査用基準画像を生成するステップと、
検査対象ウエーハを保持するステップと、
検査対象ウエーハに形成された繰り返しパターンを、逐次撮像場所を変更しながら分割撮像し、当該分割撮像された検査画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用検査画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用検査画像を圧縮してスモールサイズのマクロ検査用検査画像を生成するステップと、
スモールサイズのマクロ検査用検査画像をスモールサイズのマクロ検査用基準画像と比較して、検査対象ウエーハをマクロ検査するステップとを有している。
具体的には、ウエーハ保持部2は、ウエーハWを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、ウエーハ保持部2は、上面が水平な載置台20を備えている。
載置台20は、ウエーハWと接触する部分に溝部や孔部が設けられており、これら溝部や孔部は、切替バルブなどを介して真空ポンプなどの負圧発生手段と接続されている。そして、ウエーハ保持部2は、これら溝部や孔部を負圧状態若しくは大気解放状態に切り替えることで、ウエーハWを保持したり保持解除したりすることができる。
具体的には、相対移動部4は、X軸スライダー41と、Y軸スライダー42と、回転機構43とを備えて構成されている。
図2には、ウエーハWに対して撮像部3の撮像カメラ35を矢印Vsで示す方向に相対移動させながら、ウエーハW上に離間配置されている複数のデバイスチップC(2,1)~C(5,1)の撮像場所を逐次変えて、検査対象部位を撮像(つまり、ウエーハWを分割撮像)する様子が示されている。なお現時刻では、デバイスチップC(4,1)の検査対象部位を含む撮像領域Fを撮像カメラ35の撮像素子に結像させて撮像している様子が図示されている。
図3(a)には、検査基準となる基準ウエーハWfと、当該基準ウエーハWf上に形成されたデバイスチップCの繰返し外観パターンの配置イメージが示されている。また、図3(a)には、当該基準ウエーハWfに対して分割撮像された基準画像PdとデバイスチップCとの位置関係が示されている。
図3(b)には、検査対象となるウエーハW上に形成されたデバイスチップCの繰返し外観パターンの配置イメージと、当該ウエーハWに潜む汚れXの一例が示されている。また、図3(b)には、当該ウエーハWに対して分割撮像された検査画像PxとデバイスチップCとの位置関係が示されている。なお、ウエーハWに潜む汚れXは、マクロ検査における検出対象の欠陥の一類型であり、分割撮像された検査画像Pxの複数に亘って跨ぐように広く分布している。
具体的には、基準画像登録部6には、分割撮像された基準画像Pd(いわゆる、分割画像)と、スモールサイズのマクロ検査用基準画像Pf(いわゆる、全体画像)が登録されている。
具体的には、分割撮像された基準画像Pdは、ミクロ検査において、分割撮像された検査画像Pxとの比較対象となり、各画素や画素群について輝度値の差分や分散値等が予め設定された範囲内であれば正常と判定し、当該範囲外であれば異常と判定するための基準となるものである。
より具体的には、基準画像Pdは、予め選定された良品画像を代表する1つの画像や、複数の良品画像を予め選定し平均化したもの、良品学習法に基づいて生成したもの等が例示できる。
具体的には、画像処理部7は、撮像部3の撮像カメラ35で撮像された画像を取得し、撮像領域Fの中から検査に必要な部位を抽出(トリミングとも言う)する処理を行って検査画像Pxや基準画像Pdを生成したり、複数の分割画像同士を繋ぎ合わせて1つの画像を生成する処理をしたり、圧縮処理(画像を構成する画素数を間引いて低解像度化したり、輝度値等の分解能を下げたりする処理)をしたりする機能を備えている。また、画像処理部7は、傾き補正や明るさ補正、シェーディング補正、画像の湾曲補正等の処理を行う機能を備えており、適宜処理を行うように構成されている。
図4(a)には、ラージサイズのマクロ検査用基準画像PFのイメージが例示されており、図4(b)には、ラージサイズのマクロ検査用検査画像PMのイメージが例示されている。なお、ラージサイズのマクロ検査用検査画像PMには、ウエーハWに潜む汚れXが含まれている。
図5(a)には、スモールサイズのマクロ検査用基準画像Pfのイメージが例示されており、図5(b)には、スモールサイズのマクロ検査用検査画像Pmのイメージが例示されている。なお、スモールサイズのマクロ検査用検査画像Pmには、ウエーハWに潜む汚れXが含まれている。
図5(c)は、スモールサイズのマクロ検査用検査画像Pmをスモールサイズのマクロ検査用基準画像Pfと比較(つまり、輝度値を差分)した後のイメージが例示されている。
具体的には、画像処理部7は、デバイスチップCの繰返し外観パターンの検査対象部位が含まれた検査画像Pkと基準画像Pfの対応する画素同士を比較し、各画素や画素群について輝度値の差分や分散値等が予め設定された範囲内であれば正常と判定し、当該範囲外であれば異常と判定する。
より具体的には、チップレイアウト登録部5や基準画像登録部6は、コンピュータCPの記憶部(レジスタ、メモリー等)や記録媒体(HDD、SSD等)などの一部にて構成されている。画像処理部7は、コンピュータCPの画像処理部(いわゆる、GPU)にて構成されている。比較検査部8は、コンピュータCPの演算処理部および実行プログラムで構成されている。
・検査品種毎の撮像倍率および撮像位置、撮像ルートT、撮像間隔(ピッチ、インターバル)、送り速度等の情報(いわゆる、検査手順)の登録
・検査品種毎の検査条件(検査対象部位の輝度値や分散値等の正常範囲など)の登録
・ユーザインターフェース(キーボード、SW、モニタ等)と接続されて、各種情報の入出力
・制御部CNや外部のホストコンピュータ等と接続されて、信号やデータの入出力
なお、検査品種毎の検査手順や検査条件は、レシピ情報、検査レシピとも呼ばれる。
・ウエーハ保持部2に対して、ウエーハWの保持/解除の信号を出力
・レボルバー機構34を制御して、使用する対物レンズ(撮像倍率)を切り替える
・照明部31に対して、発光トリガを出力する
・撮像カメラ35に対して、撮像トリガを出力する
・相対移動部4の駆動制御:X軸スライダー41、Y軸スライダー42、回転機構43の現在位置をモニタリングしつつ、駆動用信号を出力する
・相対移動部4(X軸スライダー41、Y軸スライダー42、回転機構43)の現在位置情報をコンピュータCPに出力する
・検査レシピに基づいて各部を制御
・X方向にスキャン移動させながら、所定距離移動する毎に照明光L1を極短時間発光(いわゆる、ストロボ発光)させる方式。
・或いは、所定位置に移動および静止させて照明光L1を照射して撮像する(いわゆる、ステップ&リピート)方式。
図6は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。
図6(a)には、ウエーハ外観検査装置1を用いてウエーハWのマクロ検査を行うためのマクロ検査用基準画像Pfを登録する手順が、一連のフローとしてステップ毎に示されている。なお、これら一連のフローが実行できるように、コンピュータCPや制御部CNの実行プログラムが登録されている。
図6(b)には、ウエーハ外観検査装置1を用いてウエーハWに配置されているデバイスチップCを撮像・検査する手順が、一連のフローとしてステップ毎に示されている。
なお上述では、ウエーハ外観検査装置1に「マクロ検査用基準画像生成モード」を備えた構成を例示した。このような構成であれば、1つの検査装置で、スモールサイズのマクロ検査用基準画像Pfの生成と登録を行い、マクロ検査を行うためのことができるので好ましい。
2 ウエーハ保持部
3 撮像部
4 相対移動部
5 検査レシピ登録部
6 基準画像登録部
7 画像処理部
8 比較検査部
1f 装置フレーム
20 載置台
30 鏡筒
31 照明部
32 ハーフミラー
33a,33b 対物レンズ
34 レボルバー機構
35 撮像カメラ
41 X軸スライダー
42 Y軸スライダー
43 回転機構
CN 制御部
CP コンピュータ
W ウエーハ(検査対象)
Wf 基準ウエーハ
C デバイスチップ
F 撮像領域
X 検出対象(汚れ等)
Pd 分割撮像された基準画像
PF マクロ検査用基準画像(ラージサイズ)
Pf マクロ検査用基準画像(スモールサイズ)
Px 撮像された検査画像
PM マクロ検査用検査画像(ラージサイズ)
Pm マクロ検査用検査画像(スモールサイズ)
L1 照明光
L2 ウエーハ側から入射した光(反射光、散乱光)
Claims (2)
- 検査対象ウエーハに形成された繰り返しパターン又は検査対象ウエーハに設定された無パターン区画の外観画像を撮像し、当該撮像された画像を予め登録された基準画像と比較して検査する、ウエーハ外観検査装置において、
前記繰り返しパターン又は前記無パターン区画毎に設定された検査対象部位を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像を処理する画像処理部と、
前記検査対象部位の画像に対する、良否判定の基準となる前記基準画像を予め登録しておく基準画像登録部と、
前記検査対象部位を撮像された検査画像を前記基準画像と比較して、当該検査対象部位に潜む欠陥を検査する比較検査部とを備え、
前記比較検査部は、
前記検査対象部位内に潜む欠陥を検査するミクロ検査モードと、
複数の前記検査対象部位を跨がって前記検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査するマクロ検査モードと、
前記マクロ検査モードの実行に先立ち、前記検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査するための良否判定の基準となるマクロ検査用基準画像を生成するマクロ検査用基準画像生成モードを備え、
前記マクロ検査用基準画像生成モードでは、
前記撮像部にて、検査基準となる基準ウエーハに形成された繰り返しパターン又は基準ウエーハに設定された無パターン区画を分割撮像し、
前記画像処理部にて、当該分割撮像された基準画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用基準画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用基準画像を圧縮処理してスモールサイズのマクロ検査用基準画像を生成し、
前記スモールサイズのマクロ検査用基準画像を前記基準画像登録部に予め登録し、
前記マクロ検査モードでは、
前記撮像部にて、前記繰り返しパターン又は前記無パターン区画を分割撮像し、
前記画像処理部にて、当該分割撮像された検査画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用検査画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用検査画像を圧縮処理してスモールサイズのマクロ検査用検査画像を生成し、
前記比較検査部にて、前記スモールサイズのマクロ検査用検査画像を前記スモールサイズのマクロ検査用基準画像と比較して、前記検査対象ウエーハに潜在する欠陥を検査する
ことを特徴とする、ウエーハ外観検査装置。 - 検査対象ウエーハに形成された繰り返しパターン又は検査対象ウエーハに設定された無パターン区画の外観画像を撮像し、当該撮像された画像と予め登録された基準画像とを比較して検査する、ウエーハ外観検査方法において、
前記検査対象ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、
前記繰り返しパターン又は前記無パターン区画毎に設定された所定範囲を撮像する撮像手段と、
前記ウエーハ保持部と前記撮像部を相対移動させる相対移動手段と、
前記撮像部で撮像された画像を処理する画像処理手段とを用い、
検査基準となる基準ウエーハを保持するステップと、
前記繰り返しパターン又は前記無パターン区画を、逐次撮像場所を変更しながら分割撮像し、当該分割撮像された基準画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用基準画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用基準画像を圧縮してスモールサイズのマクロ検査用基準画像を生成するステップと、
前記検査対象ウエーハを保持するステップと、
前記繰り返しパターン又は前記無パターン区画を、逐次撮像場所を変更しながら分割撮像し、当該分割撮像された検査画像同士を繋ぎ合わせてラージサイズのマクロ検査用検査画像を生成した後、当該ラージサイズのマクロ検査用検査画像を圧縮してスモールサイズのマクロ検査用検査画像を生成するステップと、
前記スモールサイズのマクロ検査用検査画像を前記スモールサイズのマクロ検査用基準画像と比較して、前ウエーハをマクロ検査するステップとを有する
ことを特徴とする、ウエーハ外観検査方法。
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