JPWO2007129733A1 - 撮像位置補正方法、撮像方法、及び基板撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と撮像装置を相対的に移動させながら、基板上の図像を正確な位置で撮像できる撮像方法を提供する。【解決手段】撮像方法は、基板とカメラとを相対的に移動させながら、基板上の図像を撮像する撮像工程と、基板上の図像を撮像するときに、基板とカメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、補正の無い状態で撮像トリガを発生させたときの、基板の撮像対象位置と実際に撮影される位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程と、予測したずれ量に相当する時間だけ撮像トリガを発生するタイミングをずらす撮像トリガ補正工程と、を備える。ずれ量予測工程は、基準となる基板とカメラとを相対的に移動させながら、基準となる基板を撮像する基準基板撮像工程と、基準基板撮像工程で撮像した画像から、撮影対象位置と補正の無い撮像トリガによる実際の撮像位置とのずれ量を計測する計測工程と、計測したずれ量に基づいてずれ量を予測する工程と、を備える。

Description

本発明は、撮像位置補正方法、基板撮像装置及びコンピュータプログラムに関する。より詳しくは、基板と撮像手段とを相対的に移動しながら基板上の撮像位置を補正する方法、及びその撮像装置に関する。

半導体製造技術においては、ダイシングされる前のウエハに組み込まれた状態段階で、各チップを検査することが行われている。

ウエハ状態で各チップを検査するために、各チップの電極パッドに検査プローブを押し当て、各チップの電気的動作を試験する。このとき、チップの電極パッドにはプローブ痕（針痕）が形成される。
電極パッドを撮像し、得られた画像の針痕のパターンから試験が正常に行われたか否かを判断する技術が、特許文献１に開示されている。

この種の試験を正確に行うためには、ウエハとカメラの相対位置を正確に合わせる必要がある。ウエハを検査するために、プローブに対してウエハの位置を合わせる技術が、例えば、特許文献２乃至特許文献５などに開示されている。

例えば、特許文献２に開示された技術では、プロービングを行うときに、画像計測カメラがプローブが被検査基板に残した打痕を撮影し、撮影した画像を用いて打痕の座標を計測する。位置制御手段が、指定された座標と、画像計測カメラで計測した打痕の座標とを比較し、カメラ座標系とプローブ座標系との間の変換式［Ａ］を求める。また、画像計測カメラは、被検査基板上の既知の位置に付けられた位置補正用マークの位置を計測する。位置制御手段は、位置補正用マークの既知の座標と、画像計測カメラで計測した位置補正用マークの座標を比較し、カメラ座標系と基板座標系との間の変換式［Ｂ］を求める。位置制御手段は、変換式［Ａ］と［Ｂ］を結合して基板座標系とプローブ座標系間の座標変換式［Ｃ］を求める。位置制御手段は、変換式［Ｃ］を用いて、プローブの基板座標系での位置を求め、プローブの被検査基板に対する位置を補正する。
特開２００５−０４５１９４号公報 特開平６−２５８３９４号公報 特開平９−１９９５５３号公報 特開平１１−３１２２８号公報 特開２０００−３２９５２１号公報

針痕によってチップの試験が正常に行われたか否かを判断する時間を短縮するためには、チップごとにウエハを停止させて撮像するより、ウエハを移動しながら各チップの針痕の画像を撮像することが望ましい。

撮像トリガが発生してから実際の撮像が実行されるまでに各種要因によるタイムラグがある。このため、撮像装置とウエハを相対的に移動させながらウエハの特定位置を撮像する場合、撮像トリガに応答してウエハを撮像すると、特定位置を過ぎた場所を撮像してしまう。このため、特定位置を撮像するためには、特定位置を撮像するように撮像トリガの発生タイミングを早める必要がある。

特許文献２乃至特許文献５は、ステージの制御量と被測定対象の位置の静的な偏差を補正する方法を開示する。しかし、被撮影対象とカメラを相対的に移動させながらカメラで被撮影対象を撮影する場合に、被撮影対象の所定位置を正確に撮影するための手法を開示していない。

同様の問題は、被写体とカメラとを相対的に運動させながら、カメラで被写体を撮像する様々な場面で発生する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被撮影対象と撮像装置を相対的に移動させながら、撮像装置に被撮影対象の所望の位置を撮像可能とすることである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る撮像位置補正方法は、
被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記カメラとの相対移動速度に基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程と、
前記ずれ量予測工程で予測したずれ量に基づいて、前記撮像トリガの発生タイミングを、前記カメラが前記基板の撮像位置より補正量だけずらした位置に対向しているタイミングに補正する補正工程と、
を備える。
ずれ量予測工程は、前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、ずれ量を予測してもよい。

前記撮像位置補正方法は、例えば、基準となる基板と前記カメラとを相対的に移動させながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する基準基板撮像工程と、 前記基準基板撮像工程で撮像した画像から撮像トリガと前記基準となる基板の撮像位置とのずれ量を計測する計測工程と、をさらに備え、前記ずれ量予測工程は、前記計測工程で計測したずれ量に基づいて、前記基板と前記カメラとの相対移動速度に応じた撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測する。

例えば、前記基準基板撮像工程は、複数の異なる速度で前記基準となる基板と前記カメラとを相対的に移動しながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する。

前記複数の異なる速度は、例えば、前記基準となる基板の平面内で直交する２方向のそれぞれについて、複数の異なる速さを含む。

前記ずれ量予測工程で予測するずれ量は、例えば、前記基板と前記カメラとの基準の位置からの相対変位に基づくずれ量を含む。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る撮像方法は、
被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
前記基板と前記カメラとの相対移動速度に基づいて補正したタイミングで、撮像トリガを発生する撮像トリガ発生工程と、
を備える。
前記撮像トリガ発生工程は、例えば、前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、撮像トリガの発生タイミングを補正する。

この撮像方法は、例えば、前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程をさらに備える。前記撮影トリガ発生工程は、例えば、前記ずれ量予測工程で予測したずれ量だけ前記基板の撮像位置より手前にカメラが対向しているタイミングに撮像トリガを発生する。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る基板撮像装置は、
基板上の図像を撮像する撮像手段と、
前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記基板上の図像を撮像するときの前記基板と前記撮像手段との相対移動速度に基づいて、前記撮像手段で撮像を起動する撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測手段と、
前記ずれ量予測手段で予測したずれ量だけ前記撮像トリガの発生位置を、撮像手段が基板の被撮影対象エリアに対向している位置からずらす撮像トリガ補正手段と、
を備えることを特徴とする。
前記ずれ量予測手段は、例えば、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度と相対移動距離とに応じたずれ量を予測する。

前記基板撮像装置は、例えば、基準となる基板と前記撮像手段とを相対的に移動させながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する基準基板撮像手段と、前記基準基板撮像手段で撮像した画像から前記撮像トリガと前記基準となる基板の撮像位置とのずれ量を計測する計測手段と、をさらに備え、前記ずれ量予測手段は、前記計測手段で計測したずれ量に基づいて、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度に応じた撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測してもよい。

前記基準基板撮像手段は、例えば、複数の異なる速度で前記基準となる基板と前記撮像手段とを相対的に移動しながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する。

前記複数の異なる速度は、前記基準となる基板の平面内で直交する２方向のそれぞれについて、複数の異なる速さを含んでもよい。

前記ずれ量予測手段で予測するずれ量は、前記基板と前記撮像手段との基準の位置からの相対変位に基づくずれ量を含んでもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る基板撮像装置は、
撮像トリガに応答して、被写体を撮像する撮像手段と、
前記被写体と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
被写体と前記撮像手段との相対移動速度に基づいて、撮像トリガを発生したときに撮像手段が対向している位置と実際に撮像される位置とのずれ量を予測するずれ量予測手段と、
撮像手段が基板の被撮影対象エリアよりも予測したずれ量だけ移動経路上で手前に位置しているときに、撮像トリガを発生する手段と、
を備えることを特徴とする。
ずれ量予測手段は、被写体と前記撮像手段との相対移動速度と移動距離とに基づいてずれ量を予測してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係るコンピュータプログラムは、
コンピュータに、
被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度（と移動距離と）に基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程と、
前記ずれ量予測工程で予測したずれ量に基づいて、前記撮像トリガの発生タイミングを、撮像手段が前記基板の撮像位置より補正量だけずらした位置に対向しているタイミングに補正する補正工程と、
を実行させるコンピュータプログラム。
として機能させることを特徴とする。

本発明に係る撮像位置補正方法及び基板撮像装置は、高速駆動するステージ上のウエハの予定位置を撮像することを可能とする。また、基板検査装置ごとに撮像位置補正方法を適用することにより、基板検査装置ごとのステージ駆動特性を反映した予測式を導出し、撮像位置補正を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る基板の検査装置の概略構成図である。 図１の検査装置における基板撮像装置の構成を示すブロック図である。 ウエハ（基板）の一例を示す部分図である。 ウエハに形成されたチップの一例を示す平面図である。 撮像位置ずれ量計測のための撮像方法を説明する図である。 撮像位置ずれ量計測方法を説明する図である。 駆動速度及び駆動始点からの距離に対する計測されたずれ量の例を示すグラフである。 Ｘ−Ｙ２方向の撮像位置ずれ量計測方法を説明する図である。 ずれ量予測式を決定する動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る基板撮像装置における、検査正常判定の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る基板撮像装置の撮像動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 検査装置
２ 検査制御部
３ カメラ
４ プローブカード
４ａ プローブ
５ ステージ駆動部
６ ステージ位置検出部
７ 位置検出センサ
８ ウエハ（半導体基板）
８ａ 電極パッド
９ 基板撮像装置
１０ ステージ制御装置
１２ ローダ部
１３ プローブ制御部
１４ ステージ
１５ プローバ部
１６ チップ
２０ 内部バス
２１ 制御部
２２ 主記憶部
２３ 外部記憶部
２４ 操作部
２５ 入出力部
２６ 表示部

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この発明の実施の形態に係る検査装置１は、図１に示すように、テスト対象物、例えばウエハ（半導体）８を搬送するローダ部１２と、ウエハ８の電気的特性検査を行うプローバ１５と、ウエハ８を撮像するカメラ３と、カメラ３の画像によってウエハ８に形成されたチップの試験が正常に行われたか否かを判断する検査制御部２と、を備える。

ローダ部１２は、例えば２５枚のウエハ８が収納されたカセットを載置する載置部と、この載置部のカセットからウエハ８を一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構とを備えている。ウエハ８は、ローダ部１２の上に取り付けられたステージ１４に固定される。

ローダ部１２は、直交する三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の移動機構であるＸ−Ｙ−Ｚテーブル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによってステージ１４を三軸方向に移動すると共に、Ｚ軸の回りにステージ１４を回転させる。具体的には、ローダ部１２は、Ｙ方向に移動するＹテーブル１２Ａと、このＹテーブル１２Ａ上をＸ方向に移動するＸテーブル１２Ｂと、このＸテーブル１２Ｂの中心と軸芯を一致させて配置されたＺ方向に昇降するＺテーブル１２Ｃとを有し、ステージ１４をＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動させる。また、ステージ１４は、Ｚ軸回りの回転駆動機構により、所定の範囲で正方向と逆方向に回転する。

プローバ１５は、プローブカード４とプローブカード４を制御するプローブ制御部１３とを備える。検査対象のチップ１６は、図３に示すように、ウエハ８にマトリックス状に形成される。チップ１６には、図３及び図４に示すように、半導体集積回路１６ａと電気信号を入出力するためのワイヤをボンディングする電極パッド８ａが形成されている。電極パッド８ａは、例えば、銅、銅合金、アルミニウムなどの導電性金属から形成されている。

図１に示すプローブカード４は、チップ１６に形成された電極パッド８ａとプローブ４ａとを接触させ、チップの特性を測定するために信号（例えば、テストパターン信号）を印加し、プローブ４ａを介してチップから応答信号を取り出す。

プローバ１５は、プローブカード４のプローブ４ａとウエハ８との位置合わせを行うアラインメント機構を備える。プローバ１５は、プローブカード４の位置を調整し、プローブ４ａをウエハ８の電極パッド８ａを電気的に接触させ、ウエハ８に形成されたチップ１６の特性値を測定する。

プローバ１５は、チップ１６を検査するときに、接触抵抗を低下させるために適当な針圧でプローブ４ａを電極パッド８ａに接触させる。このため、電極パッド８ａにはプローブ４ａが接触した針痕が残る。検査装置１は、チップ１６を検査したのちに、電極パッド８ａの画像から、プローブ４ａによる針痕の位置と大きさ及び形状を求める。検査装置１は、針痕が電極パッド８ａの上の所定の範囲に、正常な形で形成されている場合に、チップ１６のプローバ１５による検査が正しく行われたと判断する。

検査装置１は、ウエハ８を撮像する際、プローバ１５とカメラ３を切り替えて、ウエハ８にカメラ３を対向させる。あるいは、ステージ１４をカメラ３に対向する位置に移動する。

カメラ３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)カメラ、ＣＭＯＳ(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)カメラ等のデジタルスチルカメラから構成され、検査制御部２の指令によってウエハ８の画像を撮像し、撮像した画像データを検査制御部２に供給する。カメラ３でウエハ８を撮像するときに、ウエハ８を静止させて撮像する場合と、ステージ１４を移動させながら撮像する場合がある。カメラ３は、自動焦点機構と照明装置を備えることが望ましい。カメラ３は、可視光以外の赤外線などで被写体を撮像するものでもよい。

検査制御部２は、コンピュータ装置から構成され、検査装置１の全体の動作を制御する。は

次に、上記構造を有する検査装置１のうち、ウエハ８を撮像して、撮像した画像を用いて、プローバ１５による検査が正しく行われたか否かを判別するための部分（以下、基板撮像装置９）の回路構成を図２を参照して説明する。

基板撮像装置９は、図２に示すように、前述の検査制御部２、カメラ３、ローダ部１２及びステージ１４と、ステージ制御装置１０と、を備える。

検査制御部２は、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、入出力部２５及び表示部２６を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、入出力部２５及び表示部２６はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。

制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される。制御部２１は、主記憶部２２にロードされた制御プログラムに従って、ウエハ８に形成された電極パッド８ａの画像を撮像し、撮像した画像によって、チップ１６の検査が正常に行われたか否かを判定するための判定処理を実行する。

主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている制御プログラムをロードする。また、主記憶部２２は、制御部２１の作業領域としても用いられる。

外部記憶部２３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部２３は、制御部２１に前記の判定処理を行わせるためのプログラムやデータを予め記憶する。また、外部記憶部２３は、制御部２１の指示に従って、記憶しているプログラムやデータを主記憶部２２にロードし、制御部２１が主記憶部２２に記憶されているデータを記憶する。

操作部２４はキーボード及びマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボード及びポインティングデバイス等を内部バス２０に接続するインターフェース装置から構成されている。操作部２４を介して、評価測定開始や測定方法の選択などが入力され、制御部２１に供給される。

入出力部２５は、検査制御部２が制御する対象のステージ制御装置１０及びカメラ３と接続するシリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。入出力部２５を介して、ステージ制御装置１０にウエハの移動を指令し、ステージ位置検出部からステージ制御部１０ａを介してステージの位置情報を入力する。また、カメラ３に撮像の指令（撮像トリガ）を出力し、カメラ３から画像データを入力する。

表示部２６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、撮像した画像や検査の正常性を判定した結果などを表示する。

カメラ３は、前述のように、デジタルカメラなどから構成される。

ステージ制御装置１０は、ステージ駆動部５，ステージ位置検出部６、位置検出センサ７、ステージ制御部１０ａを備える。
ステージ駆動部（ドライバ）５は、ローダ部１２のアクチュエータを駆動する駆動回路である。ステージ駆動部５は、検査制御部２の設定データに基づいたステージ制御部１０ａの指令に従って、ローダ部１２を各軸方向に駆動する。
ステージ位置検出部６は、ステージ１４の位置を検出する位置検出センサ７の信号を入力し、ステージの位置のデータをステージ制御部１０ａを介して検査制御部２に出力する。ステージ位置検出部６は、少なくとも、ステージ１４のＸ軸及びＹ軸方向の位置を検出する。

位置検出センサ７は、例えば、アクチュエータ又はボールねじなどに取り付けられたパルスエンコーダ、ローダ部１２の各テーブルに取り付けられたリニアスケール、あるいはレーザ計測などの光学的距離測定器などから構成される。

ステージ制御部１０ａは、検査制御部２の設定データに基づいて、ステージ駆動部５を制御し、ローダ部１２を各軸方向に駆動する。
ステージ制御装置１０は、プローバ１５の一部であり、プローバ１５と撮像装置９で共通に使用される。

次に、本実施の形態における撮像方法、撮像位置の補正方法、プローバによる検査が正しく行われたか否かを判別する方法について説明する。

基板撮像装置９が、針痕を検査するために、カメラ３に対して撮像を指令する撮像トリガを発生してから、撮像が完了するまでには時間的遅れがある。このため、カメラ３が実際に撮像する位置は、撮像トリガが発生したタイミングでカメラ３が対向していた位置からずれる。換言すれば、カメラ３は、本来の撮影位置より移動方向に対して遅れた位置を撮像する。ステージ１４が、一定速度で移動する場合、撮像トリガの発生から実際に撮像するまでの電気的遅延だけが撮像位置のずれに影響するのであれば、ずれ量Ｄはステージの駆動速度Ｖの一次関数（例えば、Ｄ＝Ｖ・ｔ）から算出できる。ｔ＝電気的遅延による遅延時間。

しかし、ローダ部１２は、３軸方向の駆動用モータ、ステージ回転用モータ、各軸のボールねじ、ステージベース、ステージ１４など、多数の部材から構成される。多数の部材は複雑に組み合わされている。ローダ部１２には、オプションパーツとしてプローブカード４を研磨するための研磨ユニットが付属する場合がある。また、負荷であるステージ１４が、検査対象のウエハ８の種類に応じて、特殊な素材から形成されたり、特殊な形状やサイズで形状されることがある。このため、ステージを駆動するローダ部１２も様々なバリエーションがある。
このように、オプションの違いや各構成要素の個体差があるので、基板撮像装置９ごとにローダ部１２及びステージ１４の被駆動特性が異なっている。そのため、ずれ量は、ステージ駆動速度の一次関数で一律に求めることができない。
このずれ量は、ステージ１４の駆動速度に影響され、さらに、移動開始点から撮像位置までの駆動軸方向の距離にも影響される。結果としてずれ量はステージ駆動速度項、ステージ駆動始点からの距離項、及び定数項からなる一次関数により近似して求めることができる。

ステージの駆動（移動）速度をＶ、ステージの駆動始点からの距離をＬとして、撮像トリガの発生位置（撮像トリガの発生タイミングでカメラ３の光軸が対向していた位置）から撮像位置までのずれ量Ｄは次の予測式（１）で表される。
Ｄ ＝ ｂ０ ＋ ｂ１・Ｖ ＋ ｂ２・Ｌ ・・・（１）
ここで、ｂ０は定数項、ｂ１は速度項の係数、ｂ２は距離項の係数である。

基板撮像装置９は、予測式（１）における各項の係数を、基準となる基板の撮像位置のずれを計測することによって決定する。
基板撮像装置９は、求めた予測式（１）を用いて、検査対象のウエハ８のチップ１６を撮像する際のずれ量Ｄ（撮像予定位置と撮像トリガの発生タイミングを補正することなく撮像動作を行った場合に撮像される位置とのずれ量）を予測する。予測したずれ量Ｄに相当する時間だけ、撮像トリガの発生タイミングを補正する（早める）ことにより、高速で移動するステージ１４上のウエハ８の予定位置を撮像することが可能となる。

基板撮像装置９は、以下の手順により、予測式（１）の係数ｂ０，ｂ１，ｂ２を決定する。

（基準位置決定）
操作者は、基準位置を決定するために、図５に示すように、矩形の繰り返しパターン（チップ１６）を全面に有するウエハ８を用意する。操作者は、このウエハ８を基板撮像装置９のステージ１４上に固定する。操作者は、ローダ部１２による位置合わせを行って、ステージ１４のＸＹ軸の方向とチップ１６の配列方向が平行になるように調整する。この状態で、操作者は、基板撮像装置９の表示部２６にカメラ３が撮像したウエハ８の像を表示させる。操作者は、カメラ３の撮像した画像を確認し、各チップ１６の任意の点を基準位置として特定する。基準位置としては、チップ１６内の位置を一意に特定できるユニークなパターンが形成されている位置を選ぶ。制御部２１は、チップ１６内の基準位置の位置座標を記憶する。

（基準画像取得）
次に、制御部２１は、ステージ制御装置１０を制御して、ステージウエハ８の中心を含むチップ（センターチップ）を基準として、そのＸ方向及びＹ方向に配列されている各チップ１６の基準位置の座標値を求める。次に、制御部２１は、求めた各座標値に基づいて、各チップ１６の基準位置にカメラ３が対向するように、ステージ１４を順に移動及び静止する。制御部２１は、撮像対象のチップ１６が静止した状態でカメラ３に入出力部２５を介して撮像トリガを供給し、基準位置を撮像させる。なお、基準位置を画像の中心（光軸上の位置）とすることが望ましい。制御部２１は、カメラ３が撮像した画像を取得し、基準画像とし、主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する。制御部２１は、ステージ１４の移動とカメラ３による撮像を繰り返して、各撮像対象チップ１６の基準位置の画像群（基準画像群）を得る。
図６の上段は、基準画像群の例を示す。各基準画像を撮像する位置は、位置検出センサ７及びステージ位置検出部６で検出した位置を、ステージ１４及びウエハ８の温度などによる伸縮の誤差を考慮して補正した位置であり、各チップの正確な基準位置である。換言すれば、基準画像は、撮像トリガが発生したタイミングでカメラ３が対向していた位置の画像である。

（評価画像取得）
次に、基板撮像装置９は、基準画像を取得したときと同じ撮像対象チップ１６上の基準位置の列（直線上に並んでいる）について、ステージ１４をカメラ３に対して一定速度で移動させながら各チップの基準位置を撮像（スキャン撮像）する。より詳細には、制御部２１は、ステージ制御装置１０を制御して、ステージ１４を所定の駆動速度で移動させる。さらに、制御部２１は、ステージ位置検出部６で検出した位置に基づいて、カメラ３がウエハ８の各チップ１６の基準位置に対向している（対向していると想定される）タイミングで撮像トリガを発生する。この撮像トリガに応答して、カメラ３はチップ１６の対向する位置の画像を撮像する。制御部２１は、カメラ３が撮像した画像を取り込む。

制御部２１は、ステージ制御装置１０を制御して、ステージ１４の駆動速度を、低速から高速まで何段階かに変えて、それぞれの速度でスキャン撮像を行う。

図６の上段は、基準画像群の例を示す。一方、図６の下段は、上段の基準画像の位置をスキャン撮像して得た画像群の例を示す。

（予測式の決定）
次に、制御部２１は、採取した各評価画像において、画像中心にあるべき基準位置が、採取した対応する基準画像中の基準位置に対して、移動方向にどれだけずれているかを計測する。図６に示すように、上段の基準画像に対して下段のスキャン撮像された評価画像は、それぞれＤ１〜Ｄｎだけ遅れている。換言すれば、カメラ３の撮像位置が、撮影トリガが発生したタイミングでカメラ３の光軸が対向していた位置に対して進んでいる。制御部２１は、例えば、対応する基準画像上の基準位置と評価画像上の基準位置をとのずれをパターンマッチングにより求め、ずれ量を画素数で特定する。制御部２１は、求めた画素数と一画素当たりの距離を乗算することにより、ずれ量Ｄを求める。
制御部２１は、求めたずれ量Ｄ１〜Ｄｎをその値が得られたときの駆動速度Ｖと、駆動開始位置から対応する基準位置までの距離Ｌとに対応付けて、主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する。記憶データにステージ１４の温度などの情報を付加してもよい。

図７は、駆動速度及び駆動始点からの距離に対する計測された遅れ量（ずれ量）の例を表したグラフである。なお、図７におて、駆動速度（移動速度）はローダ部１２により駆動されるテーブル１４の速度（カメラ３とウエハ８の相対速度）、駆動距離は例えばウエハ８の端から基準位置までの距離を示し、遅れ量（ずれ量）は負の値で示される。単位は任意単位である。
図７に示すように、ステージ１４の移動速度が速いほど、また、移動距離が長くなるほど、撮像位置の遅れ量が大きくなっている。

図７に示すように、撮像位置の遅れ量は、駆動速度と駆動距離（駆動始点からの距離）に対してほぼ平面（一次関数）で表される。制御部２１は、遅れ量の平面の傾きと遅れ量軸切片から、ずれ量Ｄの予測式の各係数を求める。即ち、制御部２１は、各チップの基準位置（つまり、駆動始点からの距離）と駆動速度を独立変数、計測されたずれ量を従属変数として、回帰分析により、ずれ量予測式の駆動速度係数ｂ１、距離係数ｂ２、及び定数項ｂ０を決定する。制御部２１は、これらの係数を基板撮像装置９の固有のパラメータとして外部記憶部２３に保存する。

求めた予測式に撮像対象となる位置の駆動始点からの距離とステージの駆動速度を代入することで、撮像対象位置のずれ量の予測値が算出される。予測したずれ量分だけ、モータのロータリーエンコーダ（ステージ位置検出部６）の測定値から決定される撮像トリガの発生タイミングより早く撮像トリガを発生させることにより、撮像対象位置の画像を得ることが可能となる。換言すれば、カメラ３の光軸が、撮像対象位置よりも移動方向に対してずれ量分手前にある位置で撮像トリガを発生させることにより、撮像対象位置の画像を得ることが可能となる。また、ずれ量予測式を決定する手順を基板撮像装置９（検査装置１）ごとに実行することにより、基板撮像装置９のステージ駆動特性を反映した予測式を導出できる。

制御部２１は、カメラ３とステージ制御部１０を制御して、ステージ１４をＸ軸方向に移動しながら各チップの基準画像と評価画像を取得し、各チップの基準画像と評価画像のＸ軸方向のずれ量を求め、さらに、求めたＸ軸方向のずれ量に基づいて、Ｘ軸方向の予測式を導出する。さらに、制御部２１は、ステージ１４をＹ軸方向に移動しながら各チップの基準画像と評価画像を取得し、各チップの基準画像と評価画像のＹ軸方向のずれ量を求め、さらに、求めたＹ軸方向の予測式を導出する。

図８は、Ｘ−Ｙ２軸方向の撮像位置ずれ量計測方法を説明する図である。ウエハ８上に並んだチップ１６のうち、ウエハ８の中心を含むチップ１６ｃ（センターチップ）が含まれる上下左右方向のチップ列を撮像対象チップとする。図８の例では、ウエハ８は直径約３００ｍｍで、センタチップを含む列は、Ｘ軸およびＹ軸方向にそれぞれ２７個のチップ１６がある。制御部２１は、カメラ３とステージ制御部１０とを制御して、これらのチップ１６内の基準位置に対向する位置に順にカメラ３を移動し、静止して撮像を行って基準画像群を取得する。

制御部２１は、Ｘ軸方向に配列されたチップ列について、移動速度Ｖを変えてＸ軸の正方向と負方向のそれぞれについて、各チップ１６の基準位置の駆動始点からの距離Ｌと駆動速度Ｖに対するずれ量Ｄを計測する。
また、制御部２１は、Ｙ軸方向に配列されたチップ列について、移動速度Ｖを変えてＹ軸の正方向と負方向のそれぞれについて、各チップ１６の基準位置の駆動始点からの距離Ｌと駆動速度Ｖに対するずれ量Ｄを計測する。そして、各チップの基準位置の駆動始点からの距離Ｌと駆動速度Ｖを独立変数、計測されたずれ量Ｄを従属変数として、回帰分析を実施することにより、Ｘ軸正方向及びＸ軸負方向、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれについてずれ量予測式の駆動速度係数ｂ１、距離係数ｂ２、及び定数項ｂ０を決定する。制御部２１は、これらの係数を置固有のパラメータとして、外部記憶部２３に保存する。

次に、基板撮像装置９の動作について説明する。図９は、ずれ量予測式を決定する動作の一例を示すフローチャートである。

前述のとおり、まず、制御部２１は、操作者の操作に従って、チップ１６内の基準位置を決定し、各撮像対象チップ基準位置を特定し、そのチップ内の座標を求める。制御部２１は、さらに、ウエハ上の各チップの基準位置の座標を求め、主記憶部２２に格納する（ステップＡ１）。撮像対象チップは、例えば、図８に示すＸ軸、Ｙ軸方向それぞれの最大の列上のチップである。

制御部２１は、例えば、操作部２４からの指示に応答して、設定した基準位置の座標に基づいて、入出力部２５を介してステージ制御部１０ａに指示を与えてステージ駆動部５を制御することにより、ステージ１４を移動させ、カメラ３が基準位置に対向する状態で停止させる。また、制御部２１は、カメラ３に適宜撮像トリガを供給して、制御部撮像対象チップの基準位置を、チップ１６が静止した状態で撮像する。制御部２１は、取得した基準画像を主記憶部２２又は外部記憶部２３に蓄積する（ステップＡ２）。制御部２１は、同様の動作を、撮像対象チップ１６の全てに実行する。

次に、制御部２１は、ウエハ８とカメラ３を相対的に移動させながら撮像対象チップの基準位置を撮像し、取得した評価画像を主記憶部２２又は外部記憶部２３に蓄積する（ステップＡ２）。制御部２１は、駆動（移動）速度を何段階か変えて撮像を行う。
次に、制御部２１は、ステップＡ２で静止した状態で撮像した基準画像と、ステップＳ３で、相対移動させながら撮像した評価画像（スキャン画像）を比較して、各駆動速度と移動距離での遅れ量を計測する。
次に、駆動速度及び駆動距離に対する遅れ量から、回帰分析により、ずれ量予測式（１）の各係数ｂ０〜ｂ２を算出する（ステップＡ４）。Ｘ軸、Ｙ軸それぞれのずれ量予測式を求めて、基板撮像装置９固有のパラメータとして外部記憶部２３に格納する（ステップＡ５）。

図１０は、本発明の実施の形態に係る基板撮像装置９における、プローブカード４を用いた検査が正常に終了したか否かを判定する手順の一例を示すフローチャートである。
まず、判定に先立って、図９の処理を行う等して、制御部２１は、ずれ量予測式（１）を決定し、主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する。一方、操作者（検査者）は、検査対象のウエハ８をステージ１４に固定し、チップ列の方向とステージ１４の移動方向を合わせる。図１０では、Ｘ軸方向の列ごとに移動させながら撮像する場合を想定している。

まず、操作者は、ウエハ８の検査判定対象となる全てのチップ１６の測定ポイントデータ（例えば、ｘ、ｙ座標）を操作部２４から入力する（ステップＢ１）。制御部２１は、入力されたデータを、主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する。

そして、制御部２１は、検査判定対象のチップ１６の撮像経路を設定する。撮像経路は、制御部２１が決定してもよく、操作部２４から操作者が入力してもよい。制御部２１は、設定された撮像経路に従って、複数のチップ１６のそれぞれについて、カメラ３とウエハ８との相対移動速度と基準となる位置からの距離に基づいてずれ量を式（１）により予測する（ステップＢ２）。

制御部２１は、全ての検査判定対象チップのずれ量予測データを、補正データとして主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する（ステップＢ３）。

制御部２１は、入出力部２４を介してステージ制御装置１０を制御して、カメラ３とウエハ８を相対的に移動させ、カメラ３の光軸を検査判定対象の１つのチップ列の端のチップ１６のＹ座標の位置に合わせする（ステップＢ４）。

次に、制御部２１は、ステージ制御装置１０を制御して、ウエハ８をＸ軸方向に所定速度で移動を開始する（ステップＢ５）。

制御部２１は、その列の最初のチップの基準位置について、格納しておいた補正データで撮像トリガを発生するタイミング（撮像トリガ発生位置）を補正する。換言すると、制御部２１は、移動開始点から基準点までの距離をＬ、補正量をＤとすると，Ｌ−Ｄだけウエハ８（ステージ７）が距離（Ｌ−Ｄ）だけｘ軸方向に移動したことを検出した時点で、カメラ３に撮像トリガ信号を発生し、カメラ３に供給する。カメラ３は、撮像トリガに応答して、ウエハ８の対向位置（チップ）を撮像する。制御部２１は、画像データをカメラ３から入力し、主記憶部２２又は外部記憶部２３に格納する（ステップＢ６）。

制御部２１は、同じチップ列（Ｘ軸上）に次に撮像するチップ１６があるか否かを、撮影経路に従って判別し（ステップＳＢ７）、あれば（ステップＢ７；Ｙｅｓ）、次のチップ１６に対して、ずれ量で補正した撮像と画像データ格納を繰り返す（ステップＢ６、Ｂ７）。

例えば、図１１（ａ）に示すように、あるＸ軸上に、撮影点Ｐ１〜Ｐｎが存在すると仮定し、カメラ３がスタート点ＰＳから速度Ｖで移動し、スタート点ＰＳから撮影点Ｐ１〜Ｐｎまでの各距離がＬ１〜Ｌｎであるとする。そして、予め求めて記憶部に格納されているずれ量がＤ１〜Ｄｎであるとする。

撮像トリガを発生するタイミングを補正しない場合、制御部２１は、カメラ３が撮影点Ｐ１〜Ｐｎの対向位置に達したことを検出したときに、図１１（ｂ）に示すように撮影トリガ信号を発生する。

一方、本実施形態では、制御部２１は、カメラ３が撮影点Ｐ１〜Ｐｎよりもずれ量Ｄ１〜Ｄｎだけ前の位置に達したことを検出したときに、図１１（ｃ）に示すように撮影トリガ信号を発生する。より詳細に説明すると、制御部２１は、例えば、（ｉ）カメラ３の光軸の位置がチップ１６の撮影対象位置よりＤ１〜Ｄｎだけ手前の位置に達したことをステージ位置検出部６の出力などから判別したとき、（ii）カメラ３の移動距離が（Ｌ１−Ｄ１）〜（Ｌｎ−Ｄｎ）となったことをステージ位置検出部６により検出したとき、あるいは、（iii）ステージ７の移動時間が（（Ｌ１−Ｄ１）／Ｖ）〜（Ｌｎ−Ｄｎ）／Ｖ）経過したことを検出したとき（補正された発生タイミング）に撮影トリガを発生する。

制御部２１は、その列の検査判定対象チップ１６がなくなったと判別したら（ステップＢ７；Ｎｏ）、ウエハ８について検査判定対象のチップ列があるかどうかを撮像経路に従って調べる（ステップＢ８）。制御部２１は、検査判定対象のチップ列が残っていれば（ステップＢ８；Ｙｅｓ）、そのチップ列のＹ座標に位置合わせして（ステップＢ４）、そのチップ列をスキャン撮像する（ステップＢ５〜ステップＢ７）。

制御部２１は、ウエハ８の全ての検査判定対象チップについてスキャン撮像し終えたら（ステップＢ８；Ｎｏ）、格納しておいた各画像データから、針痕のパターンを抽出し、各チップについて検査が正常に行われたかどうかを判定する（ステップＢ９）。画像データに基づく各チップについての検査正常性の判定は、スキャン撮像と並行して行ってもよい。

上記基板撮像装置９は、予め求めた駆動速度と駆動距離に対するずれ量予測式に基づいて、検査判定対象のチップ１６を撮像する撮像トリガを補正する。従って、検査判定対象のウエハ８をカメラ３に対して移動させながらチップ１６の電極パッド位置を撮像した場合でも、撮像位置がずれることなく、正確な位置の画像を得ることができる。その結果、検査正常性の判定を正確にかつ迅速に行うことができる。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。例えば、チップ１６を撮像するごとに、順次ずれ量の予測を行って撮像タイミングを補正してもよい。

また、例えば、被写体は、半導体ウエハ及びチップに限定されず、規則的な繰り返しパターンが形成されているものならば、なんでもよい。
また、ステージが移動するタイプに限らず、カメラが移動するタイプでもよい。
また、予測式（１）を可変パラメータ（例えば、ステージ１４の温度）毎に用意して外部記憶部２３等に記憶しておき、撮影段階で温度計などにより可変パラメータを求め、求めたパラメータに応じて、予測式を修正して遅れ量を求め、撮像トリガの発生タイミングを補正してもよい。
なお、予測式（１）で、距離項を無視して（ｂ２＝０）して、速度項だけで遅れ量を予測することも可能である。

なお、上記実施の形態においては、検査装置１（基板撮像装置９）自身が、ずれ量Dを求め、ずれ量から予測式（の計数）を求め、撮影トリガ発生タイミングを補正する構成を全て備えている。しかし、これに限定されない。例えば、ずれ量Dと予測式を検査装置１とは別の装置（例えば、専用装置）を使用して求め、検査装置１には、得られた予測式（又は計数）を格納するようにしてもよい。このような手法でも、各検査装置１は、撮像トリガの発生タイミングを補正することができる。

検査装置１の検査制御部２は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する検査制御部２を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで本発明の検査制御部２を構成してもよい。

また、前記の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。
本願は、平成１８年５月９日に日本国特許庁に出願された特願２００６−１２９７７８の優先権を主張しており、日本出願の特許請求の範囲、明細書、図面、要約書の内容をこの明細書に取り込む。

この発明は、半導体製造工程等で、製造された半導体チップなどを検査する検査装置等に利用可能である。

Claims (18)

1. 被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
   撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程において前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記撮像カメラとの相対移動速度に基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程と、
   前記ずれ量予測工程で予測したずれ量に基づいて、前記撮像トリガの発生タイミングを、前記カメラが前記基板の撮像位置より補正量だけずらした位置に対向しているタイミングに補正する補正工程と、
   を備える撮像位置補正方法。
2. 前記ずれ量予測工程は、前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、ずれ量を予測する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像位置補正方法。
3. 基準となる基板と前記カメラとを相対的に移動させながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する基準基板撮像工程と、
   前記基準基板撮像工程で撮像した画像から撮像トリガと前記基準となる基板の撮像位置とのずれ量を計測する計測工程と、
   を備え、
   前記ずれ量予測工程は、前記計測工程で計測したずれ量に基づいて、前記基板と前記カメラとの相対移動速度に応じた撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測することを特徴とする請求項１に記載の撮像位置補正方法。
4. 前記基準基板撮像工程は、複数の異なる速度で前記基準となる基板と前記カメラとを相対的に移動しながら、前記基準となる基板上の図像を撮像することを特徴とする請求項３に記載の撮像位置補正方法。
5. 前記複数の異なる速度は、前記基準となる基板の平面内で直交する２方向のそれぞれについて、複数の異なる速さを含むことを特徴とする請求項４に記載の撮像位置補正方法。
6. 前記ずれ量予測工程で予測するずれ量は、前記基板と前記カメラとの基準の位置からの相対変位に基づくずれ量を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像位置補正方法。
7. 被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
   撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
   前記基板と前記カメラとの相対移動速度に基づいて補正したタイミングで、撮像トリガを発生する撮像トリガ発生工程と、
   を備える撮像方法。
8. 前記撮像トリガ発生工程は、前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、撮像トリガの発生タイミングを補正する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像方法。
9. 前記基板と前記カメラとの相対移動速度と移動距離とに基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程をさらに備え、
   前記撮影トリガ発生工程は、前記ずれ量予測工程で予測したずれ量だけ前記基板の撮像位置より手前にカメラが対向しているタイミングに撮像トリガを発生する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像方法。
10. 基板上の図像を撮像する撮像手段と、
    前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
    前記基板上の図像を撮像するときの前記基板と前記撮像手段との相対移動速度に基づいて、前記撮像手段で撮像を起動する撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測手段と、
    前記ずれ量予測手段で予測したずれ量だけ前記撮像トリガの発生位置を、撮像手段が基板の被撮影対象エリアに対向している位置からずらす撮像トリガ補正手段と、
    を備えることを特徴とする基板撮像装置。
11. 前記ずれ量予測手段は、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度と相対移動距離とに応じたずれ量を予測する、ことを特徴とする請求項１０に記載の基板撮像装置。
12. 基準となる基板と前記撮像手段とを相対的に移動させながら、前記基準となる基板上の図像を撮像する基準基板撮像手段と、
    前記基準基板撮像手段で撮像した画像から前記撮像トリガと前記基準となる基板の撮像位置とのずれ量を計測する計測手段と、
    を備え、
    前記ずれ量予測手段は、前記計測手段で計測したずれ量に基づいて、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度に応じた撮像トリガと前記基板の撮像位置とのずれ量を予測することを特徴とする請求項１０に記載の基板撮像装置。
13. 前記基準基板撮像手段は、複数の異なる速度で前記基準となる基板と前記撮像手段とを相対的に移動しながら、前記基準となる基板上の図像を撮像することを特徴とする請求項１２に記載の基板撮像装置。
14. 前記複数の異なる速度は、前記基準となる基板の平面内で直交する２方向のそれぞれについて、複数の異なる速さを含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板撮像装置。
15. 前記ずれ量予測手段で予測するずれ量は、前記基板と前記撮像手段との基準の位置からの相対変位に基づくずれ量を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板撮像装置。
16. 撮像トリガに応答して、被写体を撮像する撮像手段と、
    前記被写体と前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
    被写体と前記撮像手段との相対移動速度に基づいて、撮像トリガを発生したときに撮像手段が対向している位置と実際に撮像される位置とのずれ量を予測するずれ量予測手段と、
    撮像手段が基板の被撮影対象エリアよりも予測したずれ量だけ移動経路上で手前に位置しているときに、撮像トリガを発生する手段と、
    を備えることを特徴とする基板撮像装置。
17. 前記ずれ量予測手段は、被写体と前記撮像手段との相対移動速度と移動距離とに基づいてずれ量を予測する、ことを特徴とする請求項１６に記載の基板撮像装置。
18. コンピュータに、
    被写体とカメラとを相対的に移動させる工程と、
    撮像トリガに応答して、前記カメラにより被写体の図像を撮像する撮像工程と、
    前記撮像工程において前記基板上の図像を撮像するときに、前記基板と前記撮像手段との相対移動速度に基づいて、撮像トリガを発生させるべき位置と前記基板の撮像位置とのずれ量を予測するずれ量予測工程と、
    前記ずれ量予測工程で予測したずれ量に基づいて、前記撮像トリガの発生タイミングを、撮像手段が前記基板の撮像位置より補正量だけずらした位置に対向しているタイミングに補正する補正工程と、
    を実行させるコンピュータプログラム。