JPH0621165A

JPH0621165A - 画像の二値化良否判別方法

Info

Publication number: JPH0621165A
Application number: JP4177958A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Akaiwa; 正康赤岩; Yoshio Taniguchi; 吉男谷口; Jun Higashiya; 純東谷; Masaomi Hamada; 雅臣浜田; Isao Miyazaki; 功宮崎
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Micro Software Systems Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Micro Software Systems Inc
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はウェハ検査の自動化に関し、特にウエ
ハ内のそれぞれのチップに付された識別コードの認識検
査に必要な二値化良否判別方法を提供することにある。【構成】識別コードの撮像手段と、撮像画像から濃度値
のヒストグラムを求め、判別分析法によりこの画像の二
値化しきい値、チップ識別コードの平均濃度値と標準偏
差、及び背景の平均濃度値と標準偏差を求め、これらの
数値から画像の二値化良否判別を行う画像解析手段と、
複数の波長帯の照明を選択可能な波長帯切替手段を設け
ることにより達成される。【効果】識別コードと背景を含む画像のコントラストの
良否が自動的かつ数量的に判別でき、この判別結果に応
じて自動的に照明の波長帯を切替ることができるので、
識別コードを認識し検査する自動認識検査を行うことが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程におい
て、ウェハ検査の自動化に関し、特に、ウェハ内のそれ
ぞれのチップに付された識別コード（チップＩＤ）の認
識検査の自動化に関する。図５に識別コードを示す。識
別コード３はウェハ１上のチップ２内に製品パターン形
成と同一のプロセス（ホトリソ）を経て形成される。こ
のため、この識別コード３を検査することにより、ウェ
ハ１及びチップ２が正規のマスクを使用して製造された
かどうかが確認できる。

【０００２】

【従来の技術】特願平２−３１２２３８号公報に記載の
ように、半導体基板上に製品を識別するパターン（認識
コード３）を保有させる技術はある。しかし、この識別
コード３を認識し検査する自動認識検査技術はない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では識別コ
ード３を認識し検査する自動認識検査技術はなかった。
これは、識別コード３が、製品パターン形成と同一のプ
ロセス（ホトリソ）を経て形成されるため、識別コード
３とその背景４の膜厚が膜形成やエッチング等のプロセ
スの変動の影響を受けてチップ２毎にばらつき、一定の
波長帯の照明では、識別コード３と背景４のコントラス
トが良好で識別コード３を認識できる場合と、識別コー
ド３と背景４のコントラストが悪く識別コード３を認識
できない場合があり、自動化が困難なためである。その
ため、従来のウェハ検査は、人がピンセットを使いウェ
ハ１を顕微鏡にセットし、ウェハ１のそれぞれのチップ
２に付された識別コード３を目視にて探し出していた。
このため、ウェハ１のキズや異物付着による製品不良が
発生するという問題があった。また、識別コード３と背
景４のコントラストが悪く識別コード３を認識できない
場合には別のチップ２の識別コード３を再度探し出さね
ばならず作業性が悪いという問題があった。本発明の目
的は、上記のような信頼性と作業性の悪い作業を自動化
するために、識別コード３と背景４を含む画像のコント
ラストの良否を自動的に判定する画像の二値化良否判別
方法を提供し、識別コード３を自動的に軟式視検査する
自動認識検査を可能とすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、ウェハ１内のチップ２を照明する手段と、ウエハ１
内のそれぞれのチップ２に付された識別コード３を撮像
する撮像手段と、撮像画像から識別コード３と背景４を
含む画像の濃度値のヒストグラムを求め、この濃度値の
ヒストグラムから判別分析法によりこの画像の二値化し
きい値、識別コード３の平均濃度値と標準偏差、及び背
景４の平均濃度値と標準偏差を求め、これらの数値から
分離度を求め、この分離度によりこの画像の二値化良否
判別を行う画像解析手段とを有することを特徴とする画
像の二値化良否判別方法を採用して、識別コード３と背
景４を含む画像のコントラストの良否を自動的に判定で
きるようにした。

【０００５】さらに照明手段に特定波長帯を選択して照
明する波長帯切替手段を設け、分離度に応じて波長帯を
選択して照明することを特徴とする画像の二値化良否判
別方法を採用して、一定の波長帯の照明ではチップ識別
コード３と背景４のコントラストが悪く識別できない場
合があっても、他の波長帯を選択して照明することによ
り画像のコントラストを良くすることができるようにし
た。

【０００６】

【作用】照明手段はウェハ１内のチップ２を照明し、撮
像手段はウェハ１内のそれぞれのチップ２に付された識
別コード３及びその背景４を撮像する。画像解析手段は
この撮像画像内の識別コード３と背景４を含む一定領域
を検査エリアとして設定し、この検査エリア内の識別コ
ード３と背景４を含む画像の濃度値のヒストグラムを求
め、この濃度値のヒストグラムから判別分析法によりこ
の画像の二値化しきい値、識別コードの平均濃度値と標
準偏差、及び背景の平均濃度値と標準偏差を求め、これ
らの数値から分離度を求め、この分離度によりこの画像
の二値化良否判別の画像解析を行う。

【０００７】さらに、波長帯切替手段は複数の特定波長
帯の照明光の中から１つの特定波長帯の照明光を画像解
析手段の指令により選択する。このためチップ２に対し
て順次特定波長帯の異なる照明光を与えることができ
る。ここで特定波長帯の照明光と称しているのは特定の
中心波長と特定の波長帯域（半値幅）を有する照明光の
ことである。

【０００８】尚、判別分析法は、画像の濃度値のヒスト
グラムにおいて、濃度値の集合をしきい値ｔで２つのク
ラス（ｔ以上とｔ未満）に分割したと仮定したとき、２
つのクラス間の分離が良くなるようにパラメータｔを決
めるしきい値決定法であり、分離した各クラスの平均濃
度値と標準偏差を求めることができる。上記検査エリア
内の識別コード３と背景４を含む画像の濃度値のヒスト
グラムにおいては、識別コード３の濃度値はほぼ一定で
１つの山を持ち、又識別コード３の背景４の濃度値もほ
ぼ一定で１つの山を持つ。従って、上記検査エリア内の
識別コード３と背景４を含む画像の濃度値のヒストグラ
ムは２つの山を持つことになり上記判別分析法により２
つの山の間にしきい値が決定される。又、２つの山のそ
れぞれ、すなわち識別コード３と背景４のそれぞれにつ
いて平均濃度値と標準偏差が求まる。ここで、平均濃度
値としきい値の差は識別コード３と背景４の分離の良さ
を示し、分散は各山の鋭さをすなわち焦点の合い具合を
示すのでこれらの数値を組み合わせれば識別コード３と
背景４のコントラストの良否を数量的に表すことができ
る。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図５を用い
て詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例である識
別コード検査装置の構成を示す模式図である。図におい
て、識別コード検査装置はウェハ１を搭載しＸＹ方向に
移動する読取り用ステージ９、ウェハ１内のチップ２を
照明する照明手段としての光源１１、光ファイバ１３、
フィルタ切り替え機構１４、ウェハ１内のそれぞれのチ
ップ２に付された識別コード３を撮像する撮像手段とし
ての光学部２１とカメラ２４、撮像画像を解析する画像
解析手段としての識別コード読取り装置（認識装置）３
０、及び撮像画像等を表示する画像モニタ４０から構成
されている。

【００１０】ハロゲンランプ等のランプ１２を発光源と
する光源１１から発した光は、光ファイバ１３により、
フィルタ切り替え機構１４に導かれる。フィルタ切り替
え機構１４はフィルタ収納円板１５とこのフィルタ収納
円板１５を回転するモータ１７から構成されており、フ
ィルタ収納円板１５には複数個の特定波長帯（中心波長
及び波長帯域）のフィルタ１６が複数枚収納されてい
る。フィルタ切り替え機構１４はＣＰＵ基板３２の指示
によりモータ１７を回転し、複数のフィルタ１６の内の
１個を光路上に挿入することが可能な構造となっている
ため照明の波長帯を選択可能である。フィルタ切り替え
機構１４を通過した光は、さらに光ファイバ１３により
光学部２１に導かれる。光学部２１は、ハーフミラー２
７とレンズ２２から成り照明手段からの入力光は、ハー
フミラー２７で反射し、レンズ２２を介してウエハ１内
のチップ２を照明する。チップ２に入射した光は、チッ
プ２内の識別コード３やその背景４のパターン表面及び
内部で反射し光学部２１へ戻ってくる。光学部２１へ戻
った光は、レンズ２２とハーフミラー２７を通過しカメ
ラ２４に入射する。カメラ２４は、ウェハ１内のチップ
２に付されたチップ識別コード３を撮像し電気信号に変
換して識別コード読取り装置３０に出力する。識別コー
ド読取り装置３０は、画像処理基板３１、ＣＰＵ基板３
２、信号バス３３から成り、画像処理基板３１はさら
に、Ａ／Ｄ変換器３４、Ｄ／Ａ変換器３５、画像メモリ
３６、２値化回路３７から成る。識別コード読取り装置
３０は、カメラ２４からの画像信号を入力し、Ａ／Ｄ変
換器３４でデジタル化し画像メモリ３６に記憶する。画
像メモリ３６の内容はＤ／Ａ変換器３５を介して画像モ
ニタ４０に出力される。ＣＰＵ基板３２は、信号バス３
３を介して画像メモリ３６及び２値化回路３７にアクセ
スし、画像メモリ３６上の多値画像情報の読み込み及び
２値化回路３７上の２値画像情報の読み込みを行い画像
の解析を行う。又、ＣＰＵ基板３２は、画像解析結果に
基づきフィルタ切り替え機構１４に指令を出力して特定
波長帯のフィルタを選択することも行う。

【００１１】図２は、画像の二値化良否判別方法を示す
フローチャートである。各処理の内容を以下に説明す
る。

【００１２】処理１（５１）では、読取り用ステージ９
がウエハ１の位置決めを完了すると、ＣＰＵ基板３２は
フィルタ切り替え機構１４を初期化し初期フィルタを設
定する処理を行う。

【００１３】処理２（５２）では、フィルタ設定が終了
すると、ＣＰＵ基板３２はカメラ２４により識別コード
３の画像を画像処理基板３１の画像メモリ３６上に取り
込む処理を行う。

【００１４】処理３（５３）では、画像メモリ３６上の
一定範囲を検査エリア５に定め、この検査エリア５内の
各画素の濃度値（明るさレベル）のヒストグラムを作成
する処理を行う。図３に検査エリア５内の識別コード３
と背景４の明暗の例、及びそれに対応する濃度値のヒス
トグラムの例を示す。図３において、（ａ）図と（ｄ）
図は識別コード３が暗く背景４が明るく見える場合、
（ｂ）図と（ｅ）図は識別コード３と背景４が同一の明
るさで見える場合、（ｃ）図と（ｆ）図は識別コード３
が明るく背景４が暗く見える場合の例である。このよう
な識別コード３の濃度値と背景４の濃度値の相対的な大
小関係（明暗関係）によって識別コード３の認識の可否
が決まる。すなわち（ａ）図や（ｃ）図の画像のように
明暗の差が大きい場合は識別コード３の認識が可能であ
り、（ｂ）図の画像のように明暗の差が小さい場合は識
別コード３の認識が不可能である。このように識別コー
ド３の濃度値と背景４の濃度値がチップ２によって異な
ってくるのは識別コード３の膜厚と背景４の膜厚のばら
つきによる同一のウエハ１内でもチップ２が異なれば識
別コード３と背景４の種々の明暗の組み合わせとして表
れてくる。

【００１５】処理４（５４）では、濃度値のヒストグラ
ムから判別分析法により、２つのクラスに分離するしき
い値ｔ、一方のクラスの平均濃度値ｍ１と標準偏差σ
１、及び他方のクラスの平均濃度値ｍ２と標準偏差σ２
を求める処理を行う。図４に判別分析法により決まるこ
れらの数値を示す。しきい値ｔは識別コード３の山と背
景４の山との間に位置し、平均濃度値ｍ１と分散σ１は
一方の山を正規分布とみなしたときの平均値と標準偏差
を、平均濃度値ｍ２と標準偏差σ２は他方の山を正規分
布とみなしたときの平均値と標準偏差を表している。

【００１６】処理（５５）では、判別分析法により求め
られたこれらの数値ｔ，ｍ１，σ１，ｍ２，σ２を使用
し、数１より識別コード３と背景４の分離度Ｅを算出す
る処理を行う。

【００１７】

【数１】

【００１８】ただし、Ｅ：分離度ｔ：判別分析法より求めたしきい値ｍ１：一方のクラスの平均濃度値 σ１：一方のクラスの標準偏差ｍ２：他方のクラスの平均濃度値 σ２：他方のクラスの標準偏差である。

【００１９】この式において、ｍｉｎはカッコ内の小さ
い方を採る記号である。この式は、各クラス毎にしきい
値と平均濃度値の差の絶対値を求めて標準偏差で除し、
このうちの小さい方を採り分離度とすることを示すもの
である。しきい値と平均濃度値の差を求めたのは分離の
度合いすなわちコントラストを求めるためであり、差が
大きいほど分離の度合いも大きくなる。又、標準偏差で
除したは画像の明晰さ、すなわち焦点の合い具合を分離
度に関係させるためである。この式で分離度Ｅが大きい
ほど識別コード３と背景４のコントラストが良好とな
り、識別コード３の認識可能となる。

【００２０】処理（５６）では、上で求めた分離度と２
値化良否の基準となる判定値とを比較し、分離度が大き
い場合は識別コード３の認識処理を行い、分離度が小さ
い場合は次のフィルタに交換して識別コード画像取り込
みの処理に戻る処理を行う。尚、判定値としては実験的
に２前後が適当である。

【００２１】処理（５７）では、ＣＰＵ基板３２はフィ
ルタ切り替え機構１４のモータ１７を回転させ、次のフ
ィルタを設定する処理を行う。

【００２２】処理（５８）では、識別コード３と背景４
のコントラストが良好であるので、識別コード３の認識
アルゴリズムを用いて識別コード３を認識する処理を行
う。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、識別コード３と背景４
を含む画像のコントラストの良否を自動的かつ数量的に
判別し、この判別結果に応じて自動的に照明の特定波長
帯を切替ることができるので、識別コード３を認識し検
査する自動認識検査を行うことが可能となり、人で作業
によるウェハのキズや異物付着による製品不良の発生を
排除することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】識別コード検査装置の構成を示す模式図であ
る。

【図２】識別コードの二値化良否判別方法を示すフロー
チャートである。

【図３】検査エリア内の識別コードと背景の明暗の例及
び、それに対応する濃度値のヒストグラムの例を示す説
明図である。

【図４】判別分析法により決まる数値を示す説明図であ
る。

【図５】識別コードの説明図である。

【符号の説明】

１…ウェハ２…チップ３…識別コード（チップＩＤ）４…背景５…検査エリア９…読取り用ステージ１１…光源１２…ランプ１３…光ファイバ１４…フィルタ切替機構１５…フィルタ収納円板１６…フィルタ１７…モータ２１…光学部２２…レンズ２３…ハーフミラー２４…カメラ３０…識別コード読取り装置（認識装置）３１…画像処理基板３２…ＣＰＵ基板３３…信号バス３４…Ａ／Ｄ変換器３５…Ｄ／Ａ変換器３６…画像メモリ３７…２値化回路４０…画像モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口吉男神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立マイクロソフトウェアシステムズ内 (72)発明者東谷純神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立マイクロソフトウェアシステムズ内 (72)発明者浜田雅臣群馬県高崎市西横手町111番地株式会社日立製作所高崎工場内 (72)発明者宮崎功群馬県高崎市西横手町111番地株式会社日立製作所高崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハ内のチップを照明する照明手段と、
ウェハ内のそれぞれのチップに付された識別コード（チ
ップＩＤ）を撮像する撮像手段と、撮像画像から識別コ
ードと背景を含む画像の濃度値のヒストグラムを求め、
この濃度値のヒストグラムから判別分析法によりこの画
像の二値化しきい値、識別コードの平均濃度値と標準偏
差、及び背景の平均濃度値と標準偏差を求め、これらの
数値から分離度を求め、この分離度により画像の二値化
良否判別を行う画像解析手段を有することを特徴とする
画像の二値化良否判別方法。
【請求項２】請求項１において、複数の特定波長帯の照
明を選択可能な波長帯切替手段を照明手段に付加し、分
離度に応じて特定波長帯の照明を選択可能とすることを
特徴とする画像の二値化良否判別方法。