JPH11173993A - コンタミネーションの検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハに付着したコンタミネーション
が半導体ウェーハの表面の回路パターン等に同化してい
るような場合であっても、迅速かつ確実にコンタミネー
ションを検出することにより、ワイヤーボンディング、
パッケージング等の後の工程において不都合が発生する
のを回避する。 【解決手段】照明手段を用いて半導体ウェーハの表面を
照明すると共に、光学手段を用いて半導体ウェーハの表
面を撮像し、撮像手段において光学手段から出力される
光を電気信号に変換し、画像処理手段によって該撮像手
段から出力される電気信号に基づいて画像処理を遂行し
て、半導体ウェーハの表面に付着したコンタミネーショ
ンを検出する方法であって、照明手段においては二種類
以上の異なる照明を適宜選択することができるように
し、適宜選択された照明毎に半導体ウェーハの表面を撮
像して画像処理を遂行し、二以上の画像処理の結果を比
較してコンタミネーションを検出するコンタミネーショ
ンの検出方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
表面に付着するコンタミネーションを撮像して画像処理
により検出する方法及び検出装置に関し、詳しくは、撮
像時の照明の色、角度、明るさ等を適宜変化させること
により確実にコンタミネーションを検出できるようにし
た方法及び検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの表面には、何らかの理
由で微細なコンタミネーションが付着することがあり、
コンタミネーションが半導体ウェーハの表面に付着した
ままの状態にしておくと、ワイヤーボンディング、パッ
ケージング等の後工程において接触不良等の不都合が生
じる原因となり得る。従って、付着したコンタミネーシ
ョンは、後工程に移る前に完全に除去しておく必要があ
る。

【０００３】通常、コンタミネーションが付着している
か否かは目視によって確認されており、すべての半導体
ウェーハを目視によって検査するのでは大変な労力と時
間が必要となる。従って、全ての半導体ウェーハを検査
するのではなく、抜き取り検査によって一部の半導体ウ
ェーハについてのみ検査が行われているのが実状であ
り、このような検査ではコンタミネーションの付着を見
逃すこともあり、信頼性、確実性に欠ける。

【０００４】そこで、上記のような問題を解決すべく、
図５に示すような構成の検出装置４０によってチャック
テーブル１５に保持された半導体ウェーハＷの表面を撮
像し、画像処理によってコンタミネーションを検出する
手法も考えられている。

【０００５】図５の検出装置４０は、光学手段４１と、
撮像手段４２と、画像処理手段４３とから構成されてお
り、光学手段４１に配設されたハーフミラー４４を介し
て半導体ウェーハＷに光が照射される。そして、光学手
段４１においては、半導体ウェーハＷの表面において反
射する光をとらえて撮像手段４２に出力し、撮像手段４
２では、入力した光を電気信号に変換して画像処理手段
４３に転送する。

【０００６】そして、画像処理手段４３では、撮像手段
４２から出力された電気信号に対して、画像処理を施し
て自動的にコンタミネーションを検出する。また、画像
処理手段４３によって処理が施された画像は、必要であ
ればモニター２６に表示させることができ、オペレータ
がモニター２６によってコンタミネーションを確認する
こともできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
ミネーションは微細であり、半導体ウェーハの表面に形
成されたストリートや回路パターン等と同化しやすいた
め、画像処理による手法によっても確実にコンタミネー
ションを検出できない場合がある。

【０００８】従って、たとえコンタミネーションが半導
体ウェーハ表面のストリートや回路パターン等と同化し
ているような場合でも、付着したコンタミネーションを
迅速かつ確実に検出することに解決しなければならない
課題を有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、照明手段を用いて半導体
ウェーハの表面を照明すると共に、光学手段を用いて半
導体ウェーハの表面を撮像し、撮像手段において光学手
段から出力される光を電気信号に変換し、画像処理手段
によって撮像手段から出力される電気信号に基づいて画
像処理を遂行して、半導体ウェーハの表面に付着したコ
ンタミネーションを検出する方法であり、照明手段にお
いては、二種類以上の異なる照明を適宜選択することが
でき、該適宜選択された照明毎に半導体ウェーハの同一
表面を撮像して画像処理を遂行し、同一表面における二
以上の画像処理の結果を比較してコンタミネーションを
検出するコンタミネーションの検出方法を提供するもの
である。

【００１０】そして、照明手段において選択された第一
の照明の下で半導体ウェーハの表面を撮像して画像処理
を遂行し、該画像処理の結果を第一の記憶手段に記憶さ
せると共に、照明手段において選択された第二の照明の
下で半導体ウェーハの前記と同一の表面を撮像して画像
処理を遂行し、該画像処理の結果を第二の記憶手段に記
憶させ、第一の記憶手段に記憶されている画像処理の結
果と第二の記憶手段に記憶されている画像処理の結果と
を重ね合わせて比較し、突出して変化している部分をコ
ンタミネーションと判断すること、選択される二種類以
上の異なる照明は、光の照射角度、光の明るさ、光の色
の三要素のうち、ひとつの要素の変化によって得られる
か、または、三要素の組合せとしたこと、選択される二
種類以上の異なる照明は、少なくとも光の照射角度の変
化によって得られること、選択される二種類以上の異な
る照明は、少なくとも光の明るさの変化によって得られ
ること、選択される二種類以上の異なる照明は、少なく
とも光の色の変化によって得られることを付加的要件と
するものである。

【００１１】このようなコンタミネーションの検出方法
によれば、同一部位について、光の照射角度、明るさ、
色等が異なる画像を複数取得し、これら複数の画像を比
較することにより、コンタミネーションが半導体ウェー
ハの表面と同化しているような場合でも、迅速かつ確実
にコンタミネーションを検出することができる。

【００１２】また本発明は、物体の表面を照明する照明
手段と、該物体の表面を撮像する光学手段と、該光学手
段から出力される光を電気信号に変換する撮像手段と、
該撮像手段から出力される電気信号に基づいて画像処理
を遂行する画像処理手段とを含み、該画像処理の結果に
基づき該物体の表面の状態を検出する検出装置であっ
て、照明手段においては、二種類以上の異なる照明を適
宜選択することができ、該適宜選択された照明毎に物体
の同一表面を撮像して画像処理を遂行し、同一表面にお
ける二以上の画像処理の結果を比較して物体の表面の状
態を検出する検出装置を提供するものである。

【００１３】そして、照明手段において選択された第一
の照明の下で物体の表面を撮像して画像処理を遂行した
結果を記憶する第一の記憶手段と、照明手段において選
択された第二の照明の下で物体の表面を撮像して画像処
理を遂行した結果を記憶する第二の記憶手段とを具備
し、第一の記憶手段に記憶されている画像処理の結果と
第二の記憶手段に記憶されている画像処理の結果とを重
ね合わせて比較し、突出して変化している部分を検出す
ること、選択される二種類以上の異なる照明は、光の照
射角度、光の明るさ、光の色の三要素のうち、ひとつの
要素の変化によって得られるか、または、三要素の組合
せとしたこと、選択される二種類以上の異なる照明は、
少なくとも光の照射角度の変化によって得られること、
選択される二種類以上の異なる照明は、少なくとも光の
明るさの変化によって得られること、選択される二種類
以上の異なる照明は、少なくとも光の色の変化によって
得られることを付加的要件とするものである。

【００１４】このような検出装置によれば、半導体ウェ
ーハの表面に付着したコンタミネーションのみならず、
様々な分野において、ある物体に異物が付着等している
ことを画像処理によって検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係るコンタミネーション
の検出方法及び検出装置が適用される装置としては、例
えば図１に示すダイシング装置１０がある。以下におい
ては、このダイシング装置１０を用いて半導体ウェーハ
の表面に付着したコンタミネーションを検出する場合を
例に挙げて説明する。

【００１６】図２に示す半導体ウェーハＷは、保持テー
プＴを介してフレームＦに保持されており、その表面に
は、所定間隔を置いて格子状に配列された複数個の直線
状領域であるストリートＳが存在し、ストリートＳによ
って区画された複数の矩形領域には、回路パターンが施
されている。

【００１７】コンタミネーションを検出しようとする半
導体ウェーハＷは、まず、図１に示したダイシング装置
１０のカセット１１に収納される。そして、カセット１
１に収納された半導体ウェーハＷは、搬出入手段１２に
よって仮受け領域１３に搬出され、第一の搬送手段１４
の旋回動によってチャックテーブル１５まで搬送され
て、吸引保持される。チャックテーブル１５に保持され
た半導体ウェーハＷは、チャックテーブル１５がＸ軸方
向に移動することによって、検出装置１６の直下に位置
付けられる。

【００１８】検出装置１６は、図３に示すように、半導
体ウェーハＷの表面に種々の光を照射する照明手段１７
と、半導体ウェーハＷの表面を撮像する光学手段１８
と、光学手段１８から出力される光を電気信号に変換す
る撮像手段１９と、撮像手段１９から出力される電気信
号に画像処理を施す画像処理手段２０と、画像情報を記
憶する第一の記憶手段２１及び第二の記憶手段２２とか
ら構成されている。

【００１９】照明手段１７は、移動可能で光の照射角度
を変更することができ、かつ光の明るさを調節可能な可
動光源２３ａを備えた第一の光源部２３と、白色光源２
４ａ、赤色光源２４ｂ、青色光源２４ｃの三色の光源か
らなる第二の光源部２４とから構成されている。なお、
第二の光源部２４には、この三色だけでなく他の種々の
色の光を発光する光源を備えていることが好ましい。

【００２０】第一の光源部２３は、例えば図３に示した
ように光学手段１８の側部に配設され、可動光源２３ａ
が円弧状に所要範囲移動することにより半導体ウェーハ
Ｗへの光の照射角度を変更することができる。また、例
えば電気抵抗値を調整することによって光の明るさも調
節可能となっている。

【００２１】第二の光源部２４には、白色光源２４ａ、
赤色光源２４ｂ、青色光源２４ｃの三色の光源を備えて
おり、これらのうちの何れかひとつの光源から発光した
光は、光学手段１８に配設したハーフミラー２５を介し
て半導体ウェーハＷに照射される。

【００２２】光学手段１８には、例えば顕微鏡を備えて
おり、照明手段１７から照射されて半導体ウェーハＷの
表面で反射した光をとらえて拡大して出力する機能を有
し、撮像手段１９に備えたＣＣＤ等の素子によってその
光を電気信号に変換することができる。そして、画像処
理手段２０においては、撮像手段１９から出力された電
気信号に基づき画像処理を行うことができ、画像処理の
結果は、必要に応じて第一の記憶手段２１若しくは第二
の記憶手段２２に記憶させることができる。

【００２３】以上のように構成される検出装置１６の直
下に半導体ウェーハＷが位置付けられると、照明手段１
７を構成する第一の光源部２３及び第二の光源部２４か
ら何れかの光源が選択されて、半導体ウェーハＷに光が
照射される。

【００２４】半導体ウェーハＷに光を照射すると、照射
された光が半導体ウェーハＷの表面において反射し、反
射した光は光学手段１８によってとらえられて撮像手段
１９によって電気信号に変換される。そして、その電気
信号に対して画像処理手段２０によって画像処理を施
し、その画像情報を第一の記憶手段２１に記憶する。こ
のとき、必要であれば、第一の記憶手段２１に記憶させ
た画像を図１に示したモニター２６に表示させることが
できる。

【００２５】そして次に、最初の光と異なる光を半導体
ウェーハＷの表面の同一部位に再度照射し、上記と同様
にして取得した画像を第二の記憶手段２２に記憶する。

【００２６】このように、第一の記憶手段２１及び第二
の記憶手段２２にそれぞれ画像処理の結果を記憶させた
後、両結果を比較することによってコンタミネーション
を検出する。具体的には、以下のような処理を行う。

【００２７】例えば、最初に第一の光源部２３の可動光
源２３ａをＡ位置に位置させて半導体ウェーハＷにＡ位
置から光を照射して撮像し、取得した画像を第一の記憶
手段２１に記憶させる。次に、可動光源２３ａをＢ位置
に移動させて同一部位に対して今度はＢ位置から光を照
射して撮像し、取得した画像を第二の記憶手段２２に記
憶させる。

【００２８】この場合において、第一の記憶手段２１に
記憶させた画像は、図４（Ａ）のようになってコンタミ
ネーション３０がストリート３１の輪郭と同化してはっ
きりと見えない状態となっている。一方、第二の記憶手
段２２に記憶させた画像は、図４（Ｂ）のようになり、
図４（Ａ）の場合よりもコンタミネーション３０をはっ
きりと確認することができる。そして、画像処理手段２
０によって図４（Ａ）の画像と図４（Ｂ）の画像とを重
ね合わせると、図４（Ｃ）に示すようになり、光の照射
角度を変えたことによりコンタミネーション３０の位置
が左にずれていることがわかる。第二の記憶手段２２に
記憶させた画像は、第一の記憶手段２１に記憶させた画
像の撮像時よりも可動光源２３ａを右側に傾斜させて角
度を持たせて光を照射したときの画像であり、光源を右
に移動させることによりコンタミネーション３０の位置
が左にずれて変化が突出しており、このような突出した
変化をとらえることによってコンタミネーションを検出
することができる。

【００２９】また、最初に第一の光源部２３の光をあま
り明るくせずに半導体ウェーハＷに光を照射して第一の
記憶手段２１にそのときの画像処理の結果を記憶させ、
次に、第一の光源部２３の光を明るくして同一部位に光
を照射して第二の記憶手段２２にそのときの画像処理の
結果を記憶させた場合において、仮に、第一の記憶手段
２１に記憶させた画像においてコンタミネーション３０
がはっきりととらえられていないためにコンタミネーシ
ョンを明確に判別できない場合でも、第二の記憶手段２
２に記憶させた画像によれば、それがコンタミネーショ
ンであることをはっきりと判別することができる場合も
ある。

【００３０】一方、最初に照射する光が明るすぎて半導
体ウェーハＷの表面において光が乱反射していた場合に
は、光を弱くすることによって乱反射がなくなり、コン
タミネーションをはっきりと確認できる場合もある。

【００３１】また、コンタミネーションの色によって
は、照射する光の色を変えることによってその存在を明
確に判別できるようになる場合もある。例えば、第二の
光源部２４の白色光源２４ａから光を照射して撮像した
ときに、コンタミネーションが白色であったために発見
できないような場合には、白色光源２４ａではなく、赤
色光源２４ｂや青色光源２４ｃから光を照射して撮像す
れば、コンタミネーションを明確に検出できるような場
合も考えられる。

【００３２】なお、光学手段１８によって半導体ウェー
ハＷ全面を撮像できない場合は、チャックテーブル１５
及び光学手段１８を適宜移動させて半導体ウェーハＷ全
面について検出を遂行する必要がある。

【００３３】このように、照明の照射角度、明るさ、色
の何れかひとつを変更して撮像するだけでなく、状況に
応じて二種類以上の照明を自由に選択して撮像すること
により、確実にコンタミネーションの付着を検出できる
ようになる。

【００３４】以上のようにしてコンタミネーションが付
着していることを検出された半導体ウェーハＷは、第二
の搬送手段２７によって洗浄乾燥領域２８に搬送されて
洗浄及び乾燥された後、第二の搬送手段２７によって再
びチャックテーブル１５に搬送されて保持される。

【００３５】また、ダイシングが終了した後において
は、必要に応じてチャックテーブル１５のＸ軸方向の移
動によりダイシング後の半導体ウェーハＷを検出装置１
６の直下に位置付けて撮像することにより、ダイシング
前と同様の方法によって切削により表面に付着したコン
タミネーションを検出することができる。

【００３６】コンタミネーションの検出後、半導体ウェ
ーハＷは第二の搬送手段２７によって洗浄乾燥領域２８
に搬送されて洗浄、乾燥され、第一の搬送手段１４によ
って仮受け領域１３に搬送され、搬出入手段１２によっ
てカセット１１の所定の位置に収納される。

【００３７】なお、本実施の形態において示したダイシ
ング装置１０では、検出装置１６においてアライメント
を行うこととし、検出装置１６とアライメント手段とを
兼ねる構成としたが、両者は別個に構成されていてもよ
い。また、検出装置１６は、必ずしもダイシング装置１
０に配設されている必要はなく、他の装置に配設されて
もよいし、単独な装置であって他の様々な分野において
利用できるようにしてもよい。

【００３８】更に、コンタミネーションの検出は、例え
ば、ダイシングによって形成されたチップをワイヤボン
ディング、パッケージング等する直前に遂行するように
してもよい。また、半導体ウェーハに限らず、フェライ
ト、ネオジウム、ガラス等の物体に付着したコンタミネ
ーションを検出してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るコン
タミネーションの検出方法によれば、物体表面の同一部
位について、光の照射角度、明るさ、色等が異なる画像
を複数取得し、これら複数の画像を比較することによ
り、コンタミネーションが半導体ウェーハの表面と同化
しているような場合でも、画像処理によって迅速かつ確
実にコンタミネーションを検出することができるため、
生産性が高まる。また、付着したコンタミネーションを
確実に検出して除去することができるため、後のワイヤ
ーボンディング、パッケージング等の工程においても不
都合が生じることがなく、品質の良好なチップ及びチッ
プを搭載した半導体部品を提供することができるように
なる。

【００４０】また、本発明に係る検出装置によれば、半
導体ウェーハの表面に付着したコンタミネーションのみ
ならず、様々な分野において、ある物体に異物が付着等
していることを画像処理によって検出することができる
ため、様々な製品の製造時の不都合を回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンタミネーションの検出方法及
び検出装置が適用される装置の一例であるダイシング装
置の外観を示す斜視図である。

【図２】同ダイシング装置を用いてダイシングされる半
導体ウェーハを示す平面図である。

【図３】本発明に係る検出装置の構成を示す説明図であ
る。

【図４】同検出装置を用いてコンタミネーションが付着
した半導体ウェーハの表面を撮像したときの画像を示す
説明図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。

【図５】従来の検出装置の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０……ダイシング装置 １１……カセット １２……
搬出入手段 １３……仮受け領域 １４……第一の搬送手段 １５…
…チャックテーブル １６……検出装置 １７……照明手段 １８……光学手
段 １９……撮像手段 ２０……画像処理手段 ２１……第一の記憶手段 ２２
……第二の記憶手段 ２３……第一の光源部 ２３ａ……可動光源 ２４……
第二の光源部 ２４ａ……白色光源 ２４ｂ……赤色光源 ２４ｃ……
青色光源 ２５……ハーフミラー ２６……モニター ２７……第
二の搬送手段 ２８……洗浄乾燥領域 ２９……ブレード ３０……コンタミネーション ３１……ストリート ４０……検出装置 ４１……光学手段 ４２……撮像手
段 ４３……画像処理手段 ４４……ハーフミラー Ｗ……半導体ウェーハ Ｔ……保持テープ Ｆ……フレ
ーム

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段を用いて半導体ウェーハの表面
   を照明すると共に、光学手段を用いて該半導体ウェーハ
   の表面を撮像し、撮像手段において該光学手段から出力
   される光を電気信号に変換し、画像処理手段によって該
   撮像手段から出力される電気信号に基づいて画像処理を
   遂行して、該半導体ウェーハの表面に付着したコンタミ
   ネーションを検出する方法であり、 該照明手段においては、二種類以上の異なる照明を適宜
   選択することができ、該適宜選択された照明毎に半導体
   ウェーハの同一表面を撮像して画像処理を遂行し、同一
   表面における二以上の画像処理の結果を比較してコンタ
   ミネーションを検出するコンタミネーションの検出方
   法。
2. 【請求項２】 照明手段において選択された第一の照明
   の下で半導体ウェーハの表面を撮像して画像処理を遂行
   し、該画像処理の結果を第一の記憶手段に記憶させると
   共に、 該照明手段において選択された第二の照明の下で該半導
   体ウェーハの前記と同一の表面を撮像して画像処理を遂
   行し、該画像処理の結果を第二の記憶手段に記憶させ、 該第一の記憶手段に記憶されている画像処理の結果と該
   第二の記憶手段に記憶されている画像処理の結果とを重
   ね合わせて比較し、突出して変化している部分をコンタ
   ミネーションと判断する請求項１に記載のコンタミネー
   ションの検出方法。
3. 【請求項３】 選択される二種類以上の異なる照明は、
   光の照射角度、光の明るさ、光の色の三要素のうち、ひ
   とつの要素の変化によって得られるか、または、三要素
   の組合せとした請求項１または２に記載のコンタミネー
   ションの検出方法。
4. 【請求項４】 選択される二種類以上の異なる照明は、
   少なくとも光の照射角度の変化によって得られる請求項
   ３に記載のコンタミネーションの検出方法。
5. 【請求項５】 選択される二種類以上の異なる照明は、
   少なくとも光の明るさの変化によって得られる請求項３
   に記載のコンタミネーションの検出方法。
6. 【請求項６】 選択される二種類以上の異なる照明は、
   少なくとも光の色の変化によって得られる請求項３に記
   載のコンタミネーションの検出方法。
7. 【請求項７】 物体の表面を照明する照明手段と、該物
   体の表面を撮像する光学手段と、該光学手段から出力さ
   れる光を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段か
   ら出力される電気信号に基づいて画像処理を遂行する画
   像処理手段とを含み、該画像処理の結果に基づき該物体
   の表面の状態を検出する検出装置であって、 該照明手段においては、二種類以上の異なる照明を適宜
   選択することができ、該適宜選択された照明毎に物体の
   同一表面を撮像して画像処理を遂行し、同一表面におけ
   る二以上の画像処理の結果を比較して物体の表面の状態
   を検出する検出装置。
8. 【請求項８】 照明手段において選択された第一の照明
   の下で物体の表面を撮像して画像処理を遂行した結果を
   記憶する第一の記憶手段と、 該照明手段において選択された第二の照明の下で該物体
   の表面を撮像して画像処理を遂行した結果を記憶する第
   二の記憶手段とを具備し、 該第一の記憶手段に記憶されている画像処理の結果と該
   第二の記憶手段に記憶されている画像処理の結果とを重
   ね合わせて比較し、突出して変化している部分を検出す
   る請求項７に記載の検出装置。
9. 【請求項９】 選択される二種類以上の異なる照明は、
   光の照射角度、光の明るさ、光の色の三要素のうち、ひ
   とつの要素の変化によって得られるか、または、三要素
   の組合せとした請求項７または８に記載の検出装置。
10. 【請求項１０】 選択される二種類以上の異なる照明
    は、少なくとも光の照射角度の変化によって得られる請
    求項９に記載の検出装置。
11. 【請求項１１】 選択される二種類以上の異なる照明
    は、少なくとも光の明るさの変化によって得られる請求
    項９に記載の検出装置。
12. 【請求項１２】 選択される二種類以上の異なる照明
    は、少なくとも光の色の変化によって得られる請求項９
    に記載のコンタミネーションの検出方法。