WO2010113386A1 - 半導体ウエーハ外観検査装置の検査条件データ生成方法及び検査システム - Google Patents

半導体ウエーハ外観検査装置の検査条件データ生成方法及び検査システム Download PDF

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WO2010113386A1
WO2010113386A1 PCT/JP2010/001375 JP2010001375W WO2010113386A1 WO 2010113386 A1 WO2010113386 A1 WO 2010113386A1 JP 2010001375 W JP2010001375 W JP 2010001375W WO 2010113386 A1 WO2010113386 A1 WO 2010113386A1
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WO
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inspection
wafer
condition data
data
inspection condition
Prior art date
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PCT/JP2010/001375
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English (en)
French (fr)
Inventor
大美英一
山本比佐史
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • the present invention relates to an inspection condition data generation method and an inspection system in an apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor wafer.
  • Semiconductor chips are manufactured by stacking circuit patterns on a substrate called a semiconductor wafer.
  • circuit pattern formation and inspection are alternately performed a predetermined number of times during the manufacturing process, and the semiconductor chip is cut out to a predetermined size from the wafer and completed.
  • an inspection using a semiconductor wafer appearance inspection apparatus is performed for the presence or absence of defects such as scratches and foreign matter on the wafer and collapse of the circuit pattern.
  • the type of semiconductor chip to be inspected In the semiconductor wafer appearance inspection, the type of semiconductor chip to be inspected, the position information of the mark that serves as a positioning reference, the location and arrangement of the chip to be inspected, the magnification of the lens to be used, the focal position at the time of inspection, and the brightness of the illumination
  • the inspection is performed based on the inspection condition data in which the information group of the inspection conditions is registered.
  • This inspection condition data is examined, determined and registered using an inspection apparatus every time a wafer type to be inspected is added. After that, in the actual inspection process, based on this inspection condition data, an image obtained by imaging a circuit pattern is compared with a pre-registered reference image to determine whether the semiconductor chip is a good product or a defective product. Is done.
  • Patent Document 1 in a semiconductor inspection method and apparatus, means for obtaining a desired inspection parameter value using a standard sample and estimating a resistance value of a defective portion is disclosed.
  • inspection condition data is individually created and registered by each inspection apparatus.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a conventional inspection condition data generation procedure.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 is designed based on apparatus specifications, and the dimensions of each part are determined in advance as design values (S201).
  • the apparatus B is used to inspect the product type #N (S207).
  • the apparatus C is manufactured in the same procedure for the apparatus C, inspection condition data is created for each apparatus, and inspection is performed (S208 to S210).
  • an object of the present invention is to provide a wafer inspection condition generation method for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer. It is providing the method and inspection system which can be produced
  • a wafer inspection condition generation method is a method for generating inspection condition data of a plurality of inspection apparatuses that inspect the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer, and includes the following steps. . ⁇ Calculating machine difference with respect to design value for each wafer inspection device, then registering machine difference correction data ⁇ Step of generating inspection condition data using wafer in any selected wafer inspection device ⁇ Inspection Step of generating common inspection condition data from condition data and machine difference correction data of any selected wafer inspection apparatus ⁇ Wafer inspection apparatus from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection apparatus Step for generating inspection condition data for each
  • the machine difference correction data may include at least one of the following error data.
  • Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage provided in the wafer inspection apparatus Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer ⁇ Error data of the observation magnification of the lens provided in the inspection camera ⁇ Error of the set value with respect to the desired brightness of the illumination light source provided in the inspection camera data
  • a wafer inspection system is a wafer inspection system that generates inspection condition data of a plurality of inspection apparatuses that inspect the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer.
  • Machine difference correction data registration means for calculating a machine difference with respect to a design value for each wafer inspection device and registering machine difference correction data;
  • first inspection condition data generating means for generating inspection condition data using the wafer;
  • Common inspection condition data generating means for generating common inspection condition data from the inspection condition data and the machine difference correction data of any of the selected wafer inspection devices;
  • Second inspection condition data generating means for generating inspection condition data for each wafer inspection device from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection device; It has.
  • the machine difference correction data may include at least one of the following error data.
  • Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage provided in the wafer inspection apparatus Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer ⁇ Error data of the observation magnification of the lens provided in the inspection camera ⁇ Error of the set value with respect to the desired brightness of the illumination light source provided in the inspection camera data
  • machine difference correction data is obtained and registered for each wafer inspection apparatus from the difference between each wafer inspection apparatus with respect to the design value, and a plurality of wafer inspections are performed.
  • the inspection condition data is created using any of the apparatuses. Therefore, it is possible to generate common inspection condition data that can be used in other apparatuses. From this common inspection condition data and machine difference correction data of each wafer inspection apparatus, inspection condition data for each wafer inspection apparatus is obtained. Generated. As a result, the trouble of recreating the inspection condition data again can be saved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wafer appearance inspection apparatus as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the wafer appearance inspection apparatus, showing the configuration of the main equipment.
  • the three axes of the orthogonal coordinate system are X, Y, and Z
  • the XY plane is the horizontal plane
  • the Z direction is the vertical direction.
  • a direction rotating around the Z direction is defined as a ⁇ direction.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 is equipped with both an inspection stage unit 2 for placing a wafer 10 to be inspected and moving it in the XY directions, and an imaging optical unit 3 for imaging at least a part of the range on the wafer 10.
  • a control unit 4 including an apparatus connected to the inspection stage unit 2 and the imaging optical unit 3 is included.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 includes a wafer transport unit 5 for transporting a wafer 10 to be inspected to a predetermined position in order to be placed on an inspection stage unit, and for unloading the wafer 10 after the inspection.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 is provided with a cassette 61 and a cassette mounting table 62 for storing a wafer before inspection and a wafer after inspection.
  • FIG. 3 is a view showing an example of a semiconductor chip patterned on the wafer 10.
  • FIG. 3A is a view showing the entire wafer
  • FIG. 3B is an enlarged view of a part of the wafer.
  • a flat portion called an orientation flat 11 is provided at one end of the wafer 10 and is used as a reference for aligning the orientation of the wafer 10.
  • a notch called a notch called a part on the circumference of the wafer there may be used as a reference for aligning the orientation of the wafer 10.
  • an alignment mark 12 and a circuit pattern 13 such as an electric wiring or an insulating film of a semiconductor chip are patterned.
  • the circuit pattern 13 such as the electrical wiring or insulating film of the semiconductor chip includes an alignment mark 12a, a circuit part 14, and an electrode part 15 for each chip.
  • the electrode part 15 is connected in the circuit pattern 13.
  • FIG. 3C is a diagram showing an entire wafer of another product type
  • FIG. 3D is an enlarged view of a part of the wafer of the other product type.
  • an alignment mark 12 and a group 16 of circuit patterns made of electrical wirings, insulating films, etc. of a plurality of semiconductor chips are patterned.
  • the circuit pattern 13 such as the electrical wiring and insulating film of the semiconductor chip includes an alignment mark 12a, a circuit unit 14, and an electrode unit 15 for each chip.
  • the electrode part 15 is connected in the circuit pattern 13.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 inspects the appearance shape of the circuit portion 14 and the electrode portion 15 of the circuit pattern 13 on the wafer as described above.
  • the alignment mark 12 is a reference indicating the position coordinates of each chip, circuit pattern, etc. on the wafer.
  • the position of the alignment mark 12 on the wafer 10 and the relative position of the alignment mark 12 with respect to the circuit pattern 13 are determined in advance for each product type and have a predetermined value.
  • the inspection stage unit 2 is disposed on the X-axis stage 22 disposed on the apparatus base 21, the Y-axis stage 23 disposed on the X-axis stage 22, and the Y-axis stage 23.
  • the ⁇ -axis stage 24 and a table 25 arranged on the ⁇ -axis stage 24 are configured.
  • the X-axis stage 22 is disposed on the apparatus base 21 in a state where the Y-axis stage 23 disposed thereon can be moved in the X direction.
  • the Y-axis stage 23 is disposed on the X-axis stage 22 so that the ⁇ -axis stage 24 and the table 25 disposed thereon can be moved in the Y direction. Therefore, the table 25 is movable on the apparatus base 21 in the XY ⁇ direction.
  • the position is not shifted by a method such as vacuum suction during the inspection.
  • a method such as vacuum suction during the inspection.
  • the vacuum suction is released and the wafer 10 is easily removed from the table 25. Is now possible.
  • the X-axis stage 22, the Y-axis stage 23, and the ⁇ -axis stage 24 are connected to the control computer 41 of the control unit 4, and the table 25 on which the wafer 10 is placed is moved to a predetermined position or stationary. It is possible to make it.
  • the imaging optical unit 3 is mounted on the imaging optical unit 3 with an objective lens 31 directed to the wafer 10 at a constant interval and an objective lens 31 that is mounted adjacent to the objective lens 31.
  • An optical system 33 that forms an image on the wafer 10 observed through the lens 31 on the inspection camera 34, and an inspection camera 34 that is mounted adjacent to the optical system 33 and converts the captured image into an electrical signal is included. It is.
  • a plurality of objective lenses 31 are prepared so that the magnification when observing the wafer 10 can be switched, and are attached to a rotation switching mechanism called a revolver mechanism 32 and attached to the imaging optical unit 3.
  • the imaging optical unit driving unit 35 is mounted on a column unit 37 mounted on the apparatus base 21 on which the inspection stage unit 2 on which the wafer 10 is mounted is mounted.
  • the imaging optical unit drive unit 35 is attached so that the imaging optical unit 3 can move in the Z direction.
  • the imaging optical unit 3 is provided with a distance measuring sensor (not shown) for measuring the distance between the wafer 10 and the objective lens 31.
  • Illumination is connected to the optical system 33 of the imaging optical unit 3, and an illumination light source 36 is connected to the illumination.
  • an illumination light source 36 is connected to the illumination.
  • the optical system 33 includes at least one convex lens or concave lens, and directs the light from the illumination light source 36 to the wafer 10 through the objective lens 31 and irradiates the inspection camera 34 with the light reflected by the wafer 10 from the objective lens 31. It is a structure that can be made to.
  • control unit 4 includes an X-axis stage 22, a Y-axis stage 23, a ⁇ -axis stage 24, an imaging optical unit driving unit 35, and an illumination light source 36 of the inspection stage unit 2.
  • Control computer 41 connected to the computer, data management computer 42 for storing inspection condition data and inspection result data, and image processing connected to the inspection camera 34, control computer 41, and data management computer 42 And computer 43 for use.
  • the control computer 41 is connected to an information recording medium 46a for recording various data called parameters relating to the control of connected devices.
  • the data management computer 42 is connected to an information recording medium 46b for recording data such as inspection conditions for each inspection object called inspection condition data and inspection results.
  • the image processing computer 43 is connected to an information recording medium 46c for recording data such as a reference image for determining pass or failure of the inspection. Examples of the information recording media 46a, 46b, and 46c include recording media that record changes in magnetism and light as data, such as magnetic disks, magneto-optical disks, and optical disks, and semiconductor memories.
  • an image serving as a reference for determining pass or fail of the inspection is registered.
  • the image processing computer 43 compares the image serving as the reference with the image to be inspected. In accordance with a predetermined criterion, whether the inspection has passed or failed is determined.
  • the control computer 41 and the data management computer 42 are connected via an information switching means 44c to an information display means 44a for displaying the operating status of the apparatus, abnormality history information, values of inspection condition data, and the like.
  • the image processing computer 43 is connected to an information display means 44b for displaying an image taken at the time of inspection, an inspection result, a defective portion, and the like.
  • Examples of the information display means 44a and 44b include a cathode ray tube, a liquid crystal display, a plasma display, and a display using a light emitting element such as an organic EL or a light emitting diode.
  • control computer 41 In the control computer 41, the data management computer 42, and the image processing computer 43, information input means 45 for inputting and editing setting values of inspection condition data is provided with an input switching means 45a. Connected through.
  • the information display means 44a, 44b, the display switching means 44c, the information input means 45, the input switching means 45a, and the information recording media 46a, 46b, 46c are included in the control unit 4.
  • the data management computer 42 of the control unit 4 is provided with data access means 47 with an external device.
  • Various data such as the common inspection condition data, the inspection condition data, and the reference image recorded in the information recording media 46a, 46b, and 46c are transmitted to other devices via the data access means 47 with the external device. It can be exchanged with other data and stored outside the device in case of failure.
  • Examples of the data access means with the external device include a means using a data recording medium such as a removable magnetic disk or a semiconductor memory, a data communication means using an electric signal, an optical signal, or a radio wave.
  • the wafer conveying unit 5 is disposed adjacent to the inspection stage unit 2 and includes a robot 51 having a movable mechanism for conveying the wafer 10 and a hand unit for holding the wafer 10. 52.
  • the hand unit 52 is connected to a movable mechanism of the robot 51, and can move freely in the XYZ directions while holding the wafer 10 or without holding the wafer 10. .
  • the robot 51 also includes a mechanism that moves in the X direction and a mechanism that rotates the hand unit in the ⁇ direction.
  • the wafer transport unit 5 is also disposed adjacent to the cassette mounting table 62 and the pre-alignment unit 7 for mounting the cassette 61 for storing the wafer 10.
  • the pre-alignment unit 7 has a pre-alignment function for adjusting the center position of the wafer 10 to a predetermined position and aligning the orientation flat 11 and the notch in a predetermined direction.
  • inspection condition data Prior to inspection of the wafer 10, inspection condition data is generated.
  • the wafer 10 including a semiconductor chip to be handled as a non-defective product is selected.
  • the wafer 10 is oriented on the orientation flat at the pre-alignment unit 7 and placed on the table 25 of the wafer appearance inspection apparatus 1.
  • the X-axis stage 22 and the Y-axis stage 23 are moved to a position where the alignment mark 12 patterned on the wafer 10 can be imaged by the inspection camera 34.
  • the alignment mark 12 on the wafer 10 is observed with the inspection camera 34, and the amount of positional deviation in the XY ⁇ direction is calculated from the deviation from the pre-registered reference position, and positioned so as to be aligned with the reference position. Perform the action.
  • a semiconductor chip to be handled as a non-defective product is selected from the semiconductor chips patterned on the wafer 10, and the X-axis stage 22 and the Y-axis stage 23 are moved to a position where the semiconductor chip can be imaged by the inspection camera 34.
  • the lens magnification is appropriately selected and determined from the size of the semiconductor chip and the size of the defect.
  • the brightness of the illumination is determined by appropriately adjusting the brightness of the captured image and the reflectivity and contrast of the chip pattern on the semiconductor wafer 10. After determining the lens magnification for taking an image and the brightness setting value of the illumination, an image of the semiconductor chip treated as a non-defective product is taken by the inspection camera 34 under the conditions. Inspection condition data is obtained from the image data obtained as described above.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 selects inspection condition data for the wafer 10 to be inspected.
  • the inspection condition data is selected from those registered in advance and used. If the inspection condition data is not registered in advance, it is newly registered.
  • the wafer 10 to be inspected is extracted from the cassette 61 by using the robot 51 of the wafer transport unit 5.
  • the wafer 10 extracted from the cassette 61 is housed in the cassette 61 with the orientation flat or notch direction being indefinite.
  • the wafer 10 to be inspected is first transported to the pre-alignment unit 7 because it is necessary to inspect with the directions aligned in advance.
  • the pre-alignment unit 7 detects the orientation flat or notch while rotating in the ⁇ direction about the center of the wafer 10 as a rotation center, aligns the center position of the wafer 10, and holds the orientation flat or notch in a predetermined direction. Keep it.
  • the pre-aligned wafer 10 is transferred from the pre-alignment unit 7 to the table 25 of the inspection stage unit 2 using the robot 51 of the wafer transfer unit 5. In this way, the orientation flat and notch directions of the wafer 10 can be aligned and placed on the table 25.
  • the wafer 10 to be inspected is placed on the table 25 and moved to the alignment mark reading position.
  • the objective lens 31 is switched by the revolver mechanism 32 based on the inspection condition data registered in advance, the brightness of the light from the illumination light source 36 is adjusted, and the wafer 10 and the objective are picked up by the imaging optical unit driving unit 35. The distance from the lens 31 is adjusted. Thereafter, the alignment mark 12 is imaged by the inspection camera 34 of the imaging optical unit 3.
  • the wafer 10 is placed on the table 25 using the robot 51, but the actual placement position may slightly shift in a series of delivery operations.
  • Factors for the placement position deviation include the positioning accuracy of the pre-alignment unit 7, the transport position accuracy of the transport robot 51, and the side slip when the wafer 10 is placed on the table 25.
  • the position of the alignment mark 12 on the wafer 10 is read, the reference point in the field of view of the inspection camera 34, and the alignment mark
  • the amount of deviation from the 12 reference positions is calculated. From the calculated value, the imaging magnification of the objective lens 31 used when imaging the alignment mark 12, the imaging magnification of the optical system 33, and the dimensions of the imaging unit of the inspection camera 34, how much is relative to the normal position. It is calculated by calculating whether it is shifted.
  • the angle deviation in the ⁇ direction when the wafer 10 is placed is corrected by the ⁇ axis stage 24. Therefore, even if the wafer 10 is placed on the table 25 with an angular deviation, the image captured by the inspection camera 34 does not include an angular deviation in the ⁇ direction.
  • the wafer 10 to be inspected is moved to the inspection start position.
  • the objective lens 31 is switched based on inspection condition data registered in advance, and the brightness of the light from the illumination light source 36 is adjusted.
  • the wafer 10 is stopped at the inspection position, which is called step and repeat, and is imaged by the inspection camera 34.
  • the wafer 10 is moved to the next inspection position, and the wafer 10 is moved again.
  • the image is taken by the inspection camera 34 after being stopped, moved to the next position again, and a series of these operations is repeated.
  • the wafer 10 is moved continuously, and the illumination is intermittently emitted for a very short time like a strobe to take an image in a pseudo still state.
  • the movement position of the wafer 10 is registered in the inspection condition data in the same manner as the magnification of the objective lens 31 to be used, the brightness of the illumination, and the distance between the objective lens 31 and the wafer 10.
  • the wafer 10 is moved by the mechanism and means as described above, an arbitrary position on the semiconductor chip patterned on the wafer 10 is imaged by the inspection camera 34, and the image captured by the image processing computer 43 is accepted or rejected. Is determined.
  • the wafer 10 that has been inspected is moved to the wafer delivery position while being placed on the table 25. Thereafter, it is carried out by the robot 51 and stored in the cassette 61. This is a typical inspection flow in the wafer appearance inspection apparatus 1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an inspection condition data generation procedure.
  • design values are determined (S101), and device A is fabricated (S102) based on the design values.
  • device A is fabricated (S102) based on the design values.
  • the devices B and C are manufactured based on the same design value.
  • machine difference data which is a deviation of the size of the device A from the design value, is calculated (S105).
  • This machine difference may include the following.
  • A The relative position between the center position of the field of view of the inspection camera and the wafer center position with respect to the origin position of the X axis stage and the Y axis stage for moving the table on which the wafer is placed to a predetermined position in the XY direction. Misalignment.
  • B Deviation in relative position between the origin position of the focus position adjustment mechanism of the inspection camera and the in-focus position of the inspection camera in the imaging unit provided with the inspection camera that images the wafer.
  • C Deviation in observation magnification of an objective lens or an optical system provided in an inspection camera for imaging a wafer.
  • D Deviation of set value with respect to desired luminance at the time of wafer imaging of a light source for illumination provided in an inspection camera for imaging a wafer.
  • the deviation due to the machine difference is calculated as error data according to the procedure described later, and is registered in the information recording medium 46a connected to the control computer 41 of the apparatus A as machine difference correction data (S106).
  • the apparatus # is used to inspect the product type #N (S114).
  • For apparatus B for type #N is generated from common inspection condition data #N and machine difference correction data unique to apparatus B. (S115).
  • the apparatus #B is used to inspect the product type #N (S116).
  • the inspection condition data #Nc for the apparatus C corresponding to the type #N is generated from the common inspection condition data #N and the machine difference correction data unique to the apparatus C (S117). .
  • the common inspection condition data that can be used in the apparatuses B and C is generated from the inspection condition data created in the apparatus A and the machine difference data of the apparatus A.
  • the inspection condition data of the apparatus B is generated from the machine difference data of the apparatus C
  • the inspection condition data of the apparatus C is generated from the common inspection condition data and the apparatus difference data of the apparatus C.
  • the inspection condition data can be generated from the common inspection condition data in other apparatuses.
  • (A) Difference in machine center position As one of the difference factors, the origin position 220 of the X-axis stage 22 and the Y-axis stage 23 for moving the table 25 on which the wafer 10 is placed in the XY direction. A relative positional deviation between the origin position 230 and the center position of the wafer 10 on the table on which the wafer 10 is placed can be indicated.
  • the design center position 100 of the wafer 10 placed on the table 25 of the wafer appearance inspection apparatus 1 is determined by design and coincides with the design center position 340 of the inspection camera 34. Yes.
  • the position of the wafer 10 that is actually placed on the table 25 depends on the positioning accuracy of the pre-alignment unit 7, the transport position accuracy of the transport robot 51, the side slip when the wafer 10 is placed on the table 25, and the like. Since the deviation occurs, it changes and is not determined every time the wafer 10 is placed.
  • the wafer appearance inspection apparatus 1 the position of the alignment mark 12 on the wafer 10 is detected by the inspection camera 34, the deviation amount is calculated by the control computer 41 of the control unit 4, and the angle of the ⁇ -axis stage 24 is adjusted.
  • the wafer 10 is corrected so that there is no angular shift during the inspection.
  • the deviation of the relative position between the actual center position 341 of the inspection camera 34 and the actual center position 101 of the wafer 10 in a state where the angle deviation in the ⁇ direction of the wafer 10 is corrected is calculated as a machine difference. It is necessary to use machine difference correction data.
  • FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the X-axis stage 22, the Y-axis stage 23, and each part in the wafer appearance inspection apparatus 1.
  • FIG. 5A shows the positional relationship of each part in the design.
  • the origin position 220 of the X-axis stage 22 and the origin position 230 of the Y-axis stage 23 are positions indicating that the place is a “zero point” on the XY plane.
  • the table 25 is a position 221 where the X-axis stage 22 is moved from the origin position 220 by X0 in the X direction, and a position 231 where the Y-axis stage 23 is moved from the origin position 230 by Y0 in the Y direction. It is assumed that the design center position 250 of the table, the design center position 100 of the wafer 10 placed on the table 25, and the design view center position 340 of the inspection camera 34 coincide.
  • FIG. 5B is a plan view showing the positional relationship of each part when the wafer is placed on the actually manufactured apparatus. At this time, the angle deviation in the ⁇ direction has already been corrected, indicating that only the position deviation in the XY direction remains.
  • the distance from the position 341 does not match the distance from the center position 340 of the designed visual field because there is a deviation due to tolerance.
  • the position of the wafer 10 that is actually placed on the table 25 includes the positioning accuracy of the pre-alignment unit 7, the transfer position accuracy of the transfer robot 51, and a side slip when the wafer 10 is mounted on the table 25. Since the deviation occurs, it changes every time the wafer 10 is placed and is not fixed.
  • the actual table center position and the actual center position 101 of the placed wafer 10 do not match. Therefore, in order to obtain an approximate circle for the wafer 10, an image of the circumference of the wafer 10 is picked up by the inspection camera 34, and the wafer processing apparatus 10 uses the image processing computer 43 to obtain the wafer 10 from the obtained external position information. The actual center position 101 is calculated and calculated.
  • the deviation between the actual center position 101 of the wafer 10 on the table 25 and the visual field center position 341 of the actual visual field 331 of the inspection camera 34 is defined as X2 in the X direction and Y2 in the Y direction.
  • the shift amounts X1, Y1, X2, and Y2 are registered as machine difference correction data related to the camera center position and wafer center position.
  • (B) Mechanical Difference between the Origin of the Imaging Optical Unit and the Focusing Position As one of the causes of the machine difference, the origin position of the imaging optical unit 3 when the imaging optical unit driving unit 35 returns to the origin and the alignment of the objective lens 31. A shift in distance from the focal position can be indicated.
  • the shift in distance means a shift in distance between the “zero point” in the Z direction indicated by the origin position and the in-focus position at which the objective lens 31 is focused on the wafer 10.
  • FIG. 6 is a side view showing the positional relationship between the imaging optical unit 3 and each part in the wafer appearance inspection apparatus 1.
  • FIG. 6A shows the positional relationship of each part in the design.
  • the origin position 350 of the imaging optical unit driving unit 35 is a position indicating that the place is a “zero point” in the Z direction.
  • the imaging optical unit driving unit 35 is moved by Z0 downward from the origin position in the Z direction, the objective lens 31 is focused, and the position of the imaging optical unit driving unit 35 at this time is determined as a design lens.
  • the in-focus position 310 is assumed.
  • the distance between the designed lens focusing position 310 and the designed surface position 100z of the wafer is D0.
  • FIG. 6B is a side view showing the positional relationship of each part in the actually manufactured apparatus.
  • the distance between the designed lens focusing position 310 and the actual surface position 101z of the wafer is D1.
  • D0 and D1 do not match because of a deviation due to tolerance. Therefore, the lens is not focused at the designed lens focusing position 310 moved by the distance Z0 downward from the origin position 350 of the imaging optical unit driving unit.
  • the actual surface position 101z of the wafer is shifted by Z1 upward in the Z direction with respect to the surface position 100z on the design of the wafer.
  • the actual lens focusing position 311 is a position moved from the designed lens focusing position 310 by a distance Z1 upward in the Z direction. That is, the difference between D0 and D1, Z1, is the machine difference between the vertical positions of the imaging optical unit.
  • This Z1 has a different actual lens focusing position 311 for each objective lens 31 when a plurality of objective lenses 31 are used. Therefore, the difference between the design value and the actual value is calculated for the in-focus positions of all the objective lenses 31 and registered as machine difference correction data regarding the origin and the in-focus position of the imaging optical unit.
  • (D) Difference in observation magnification of objective lens and optical system As one of the factors of the difference in machine, the actual magnification and aspect ratio in the objective lens 31, the optical system 33, and the inspection camera 34 used at the time of imaging can be shown. . Since lenses used for the objective lens 31 and the optical system 33 include dimensional errors during processing and assembly, there may be a deviation between the design magnification and aspect ratio and the actual magnification and aspect ratio. . That is, the number of pixels when a reference mark of a known size on the wafer 10 imaged by the inspection camera 34 of a certain device is recognized does not match the number of pixels when the reference mark is image recognized by another device. There is. Therefore, it is necessary to calculate the difference between the designed number of pixels and the actual number of pixels when observing a predetermined dimension, and register it as machine difference correction data regarding the observation magnification.
  • FIG. 7 is a plan view showing the relationship between the dimensions of the optical system and the dimensions of each part in the wafer appearance inspection apparatus.
  • FIG. 7A is a plan view showing a state in which the dimension reference mark 17 having a known dimension is imaged using the imaging optical unit 3 in the designed wafer appearance inspection apparatus 1.
  • the objective lens 31 and the optical system 33 are configured by using a plurality of lenses, but in this description, each is illustrated as a single lens.
  • the dimension reference mark 17 having a known dimension that is patterned on the wafer 10 is selected.
  • the dimension reference mark 17 is imaged as a dimension reference mark 170 imaged in the design visual field 330 a of the inspection camera 34 through the objective lens 31 and the optical system 33.
  • the designed visual field 330b on the wafer is within the range shown in the figure.
  • the dimension of the dimension reference mark 17 is known, the dimension in the X direction is Mx0, and the dimension in the Y direction is My0. At this time, the number of pixels in the X direction of the dimension reference mark 170 imaged in the visual field 330a is Qx0, and the number of pixels in the Y direction is Qy0.
  • the pixel resolution means a design dimension of an object to be imaged with respect to one pixel of the image sensor of the inspection camera 34.
  • FIG. 7B is a plan view showing a state in which the dimension reference mark 17 is imaged using the imaging optical unit 3 in the actual wafer appearance inspection apparatus 1.
  • the dimension reference mark 17 on the wafer 10 is imaged as a dimension reference mark 171 imaged in the actual visual field 331 a of the inspection camera 34 through the objective lens 31 and the optical system 33.
  • the dimension of the dimension reference mark 17 is known, the dimension in the X direction is Mx0, and the dimension in the Y direction is My0.
  • the number of pixels in the X direction of the dimension reference mark 171 imaged in the actual visual field 331a of the inspection camera 34 is Qx1, and the number of pixels in the Y direction is Qy1.
  • the actual visual field 331b on the wafer is in the range shown in the figure.
  • a pixel in the X direction of the mark 17a whose dimension is unknown is Mx2 and My2 is a dimension in the Y direction, and is captured in the actual field of view 331a of the inspection camera 34.
  • the relational expressions can be expressed by equations (3) to (6).
  • equations (7) and (8) can be obtained.
  • the pixel resolution means the actual size of the object to be imaged with respect to one pixel of the image sensor of the inspection camera 34. This pixel resolution differs depending on the combination of the objective lens 31 and the optical system 33. Therefore, in all combinations of the objective lens 31 and the optical system 33, the difference between the designed number of pixels and the actual number of pixels when a predetermined dimension is observed is calculated, and machine difference correction data relating to the observation magnification is calculated. Register as
  • the brightness of the illumination light source 36 is set by a control signal from the control computer 41.
  • the control signal is a numerical value, that is, a digital signal, there is no machine difference.
  • the brightness is controlled by an analog signal from the control computer 41 to the illumination light source 36 or to the illumination dimming unit in the illumination light source 36. Even if the value of the analog signal for brightness control is the same, the variation in individual illumination, the light transmittance from the illumination to the objective lens, and the light transmission from the objective lens to the inspection camera through the optical system Depending on the rate, there is a machine difference for each device. Therefore, in the plurality of wafer appearance inspection apparatuses 1, even if the brightness setting value set by the control computer 41 is the same, there may be a difference in actual brightness.
  • the difference between the design setting value and the actual setting value for obtaining the predetermined luminance is set in advance by using the reference wafer in advance and gradually changing the setting value of the illumination brightness. It is necessary to measure and calculate and register as machine difference correction data regarding luminance and setting values.
  • FIG. 8A is a graph showing the relationship between the brightness setting value of the illumination light source and the design luminance.
  • the vertical axis represents the luminance B, and the horizontal axis represents the brightness setting value A of the illumination light source.
  • the brightness setting value of the illumination light source and the design Is a relational expression represented by Equations (9) and (10) as illustrated by BC0.
  • the design brightness setting value A of the illumination light source with respect to the desired luminance B can be calculated using Equation (10).
  • FIG. 8B is a graph showing the relationship between the brightness setting value of the illumination light source and the actual luminance.
  • the vertical axis represents the luminance B, and the horizontal axis represents the brightness setting value A of the illumination light source.
  • the brightness setting value of the actual illumination light source that becomes the luminance DP0 as the dark spot is DA1
  • the brightness setting value of the actual illumination light source that becomes the brightness BP0 as the bright point is BA1. Therefore, the brightness setting value of the illumination light source and the actual luminance are relational expressions represented by the mathematical expressions (11) and (12) as illustrated by BC1.
  • the actual brightness setting value A of the illumination light source with respect to the desired luminance B can be calculated using the equation (12).
  • the difference between the design setting value and the actual setting value at which the desired luminance is achieved differs depending on the actually manufactured device, resulting in a machine difference. Further, it differs depending on the combination of the objective lens 31, the optical system 33, and the inspection camera 34 to be used.
  • the difference between the design brightness setting value for the desired brightness and the actual brightness setting value is calculated, and the device relating to the illumination brightness is calculated. Register as difference correction data.

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Abstract

　ウエーハ検査条件生成方法は、ウエーハ１０上に形成された半導体チップの外観を検査する複数の検査装置の検査条件データを生成する方法であって、以下のステップを備えている。ウエーハ検査装置Ａ～Ｃ毎に設計値に対する機差を算出し、次に機差補正データを登録するステップ、選択されたいずれかのウエーハ検査装置（Ａ）において、ウエーハ１０を用いて検査条件データを生成するステップ、検査条件データと選択されたいずれかのウエーハ検査装置（Ａ）の機差補正データとから、共通検査条件データを生成するステップ、共通検査条件データとウエーハ検査装置Ｂ～Ｃ毎の機差補正データとから、ウエーハ検査装置Ｂ～Ｃ毎の検査条件データを生成するステップである。

Description

半導体ウエーハ外観検査装置の検査条件データ生成方法及び検査システム
　本発明は、半導体ウエーハの外観検査を行う装置における、検査条件データ生成方法及び検査システムに関する。
　半導体チップは、半導体ウエーハと呼ばれる基板上に、回路パターンが幾重にも積層形成されて製造されている。この半導体チップは、製造過程において回路パターン形成と検査が所定回数交互に行われ、後にウエーハから半導体チップを所定の寸法に切り出し、完成する。この回路パターン形成過程において、ウエーハ上の傷や異物、回路パターンの崩れなどの、欠陥の有無について、半導体ウエーハ外観検査装置を用いた検査が行われている。
　前記半導体ウエーハ外観検査では、検査される半導体チップの品種や位置決めの基準となるマークの位置情報、検査対象となるチップの場所や配列、使用するレンズの倍率、検査時の焦点位置や照明の明るさ等の検査条件の情報群が登録された、検査条件データに基づいて検査が行われる。この検査条件データは、検査対象となるウエーハの品種が追加される度に、検査する装置を使用して検討、決定され、登録される。その後、実際の検査過程では、この検査条件データに基づいて、回路パターンを撮像して得られた画像と、予め登録された基準画像とを照合し、その半導体チップが良品か不良品かの判定が行われる。
　多数のウエーハを検査する場合、１台の検査装置では所定の時間内で検査できるウエーハの枚数には上限があるため、複数台の検査装置を用いられる。
　特許文献１によれば、半導体の検査方法および装置において、標準試料を用いて所望の検査パラメータ値を求め、欠陥部の抵抗値を推定する手段が開示されている。
特開２００４－３１９７２１号
　従来の検査装置は、装置仕様に基づいて設計され、各部寸法が予め設計値として決定されており、その設計値を元に製作されている。しかし、部品加工や組立作業は、一般公差や公差指定と呼ばれる精度の範囲内で行われているのが通常である。そのため、完成した検査装置の各部寸法には、設計値と比べると、前記公差を起因とした寸法のずれが含まれている。また、複数の検査装置同士を比較すると、前記寸法のずれは装置間相互でも差があり、装置毎の設計値と前記寸法のずれとは機差と呼ばれている。
　これらの機差は、装置外観上は問題無く、同一品種のウエーハをある１つの装置を用いて検査をする場合にも問題とはされなかった。しかし、複数の装置を用いて検査する場合、検査条件データを共通化して良品か不良品の判定をおこなう上では、前記機差の大きさは無視できない寸法である。そのため、前記機差は、複数の装置を用いて検査する際に、検査条件データを共通化して使用する妨げとなる要因となっていた。
　前記理由のため、従来の検査装置を複数台用いて、同一品種のウエーハを検査する場合、それぞれの検査装置で個別に検査条件データを作成し、データを登録し、検査が行われていた。
　従来の検査条件データ生成手順について、図に示しながら説明する。
　図９は、従来の検査条件データ生成手順を示すフロー図である。
先ず、ウエーハ外観検査装置１は、装置仕様に基づいて設計され、各部寸法が予め設計値として決定（Ｓ２０１）される。
　その後、装置Ａが製作（Ｓ２０２）され、検査装置Ａを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ａの検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成（Ｓ２０３）する。
　この検査条件データ＃Ｎａに基づいて、装置Ａを使用して品種＃Ｎに対する検査（Ｓ２０４）が行われる。またその後、もう１台の装置Ｂが製作（Ｓ２０５）され、検査装置Ｂを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ｂの検査条件データ＃Ｎｂ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成（Ｓ２０６）する。
　この検査条件データ＃Ｎｂに基づいて、装置Ｂを使用して品種＃Ｎに対する検査（Ｓ２０７）が行われる。そして、装置Ｃについても同様の手順で、装置が製作され、装置毎に検査条件データを作成し、検査が行われる（Ｓ２０８～Ｓ２１０）。
　前記のように、複数台の装置は同じ設計値に基づいて製作されたとしても、前記公差を起因とする機差があるため、それぞれが別の装置として扱われ、同一品種のウエーハを検査するにおいても、個々に検査条件データの作成が行われていた。
　したがって、検査対象となるウエーハの品種数や、検査装置の台数が増えると、それぞれの検査装置に対して、同じウエーハを検査するための検査条件データを登録する必要があった。そのため、検査条件データの登録作業には多大な時間と労力を必要としていた。また、検査装置のシステムトラブルなどが発生し検査条件データが失われてしまった場合、登録していた品種すべてについて、再び検査条件データを登録し直す必要があった。そのため、検査条件データの再登録作業には多大な時間と労力を必要としていた。
　そこで本発明の目的は、ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査条件生成方法において、機差を考慮した装置毎の検査条件データを短時間で生成できる方法及び検査システムを提供することである。
　本発明の一見地に係るウエーハ検査条件生成方法は、ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する複数の検査装置の検査条件データを生成する方法であって、以下のステップを備えている。
　◎ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、次に機差補正データを登録するステップ
　◎選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを生成するステップ
　◎検査条件データと選択されたいずれかのウエーハ検査装置の機差補正データとから、共通検査条件データを生成するステップ
　◎共通検査条件データとウエーハ検査装置毎の前記機差補正データとから、ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成するステップ
　機差補正データが、以下の誤差データの少なくとも１つを有していてもよい。
　・ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データ
　・ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データ
　・検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データ
　・検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データ
　本発明の他の見地に係るウェーハ検査システムは、ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する複数の検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査システムであって、
　ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録する、機差補正データ登録手段と、
　選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを生成する、第１検査条件データ生成手段と、
　検査条件データと前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データとから、共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
　前記共通検査条件データと、ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データとから、ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、第２検査条件データ生成手段と、
を備えている。
　前記機差補正データが、以下の誤差データの少なくとも１つを有していてもよい。
　・ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データ
　・ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データ
　・検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データ
　・検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データ
　本発明に係るウエーハ検査条件生成方法及び検査システムによれば、設計値に対する各ウエーハ検査装置との機差から、ウエーハ検査装置毎に機差補正データを求めて登録しておき、複数のウエーハ検査装置のいずれかを用いて検査条件データを作成する。そのため、他の装置で使用可能となる共通の検査条件データを生成することができ、この共通の検査条件データと各ウエーハ検査装置の機差補正データとから、ウエーハ検査装置毎の検査条件データが生成される。その結果、あらためて検査条件データを作成し直す手間が省ける。
　これにより、複数の装置を用いて多数のウエーハを検査する場合であっても、短時間で共通する複数品種の検査条件データを生成することが出来、個々にデータを作成し直す時間と労力を省くことができる。
本発明の一実施形態としてのウエーハ外観検査装置の斜視図である。 ウエーハ外観検査装置の構成図である。 ウエーハ上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。 ウエーハ上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。 ウエーハ上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。 ウエーハ上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。 検査条件データ生成手順を示すフロー図である。 ウエーハ外観検査装置における、Ｘ軸ステージとＹ軸ステージと各部との位置関係を示した平面図である。 ウエーハ外観検査装置における、Ｘ軸ステージとＹ軸ステージと各部との位置関係を示した平面図である。 ウエーハ外観検査装置における、撮像光学ユニット３と各部との位置関係を示した側面図である。 ウエーハ外観検査装置における、撮像光学ユニット３と各部との位置関係を示した側面図である。 ウエーハ外観検査装置における、光学系寸法と各部寸法との関係を示した平面図である。 ウエーハ外観検査装置における、光学系寸法と各部寸法との関係を示した平面図である。 ウエーハ外観検査装置における、光学系寸法と各部寸法との関係を示した平面図である。 ウエーハ外観検査装置における、照明用光源の設定値と輝度との関係を示したグラフである。 ウエーハ外観検査装置における、照明用光源の設定値と輝度との関係を示したグラフである。 従来の検査条件データ生成手順を示すフロー図である。
（１）ウエーハ外観装置
　本発明の実施形態について、図に示しながら説明を行う。
　図１は、本発明の一実施形態としてのウエーハ外観検査装置の斜視図である。
　図２は、ウエーハ外観検査装置の構成図であり、主要機器の構成を示している。
　各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。また、Ｚ方向を中心として回転する方向をθ方向とする。
　ウエーハ外観検査装置１には、検査対象となるウエーハ１０を載置させてＸＹ方向に移動させる検査ステージ部２と、ウエーハ１０上の少なくとも一部の範囲を撮像する撮像光学ユニット３とが共に載設されて含まれ、検査ステージ部２や撮像光学ユニット３を統括して制御するために、検査ステージ部２と撮像光学ユニット３とに接続された機器が含まれた制御部４とが含まれる。また、ウエーハ外観検査装置１には、検査対象となるウエーハ１０を検査ステージ部に載置するために所定の位置に搬送し、検査後はウエーハ１０を搬出するためのウエーハ搬送部５が含まれる。また、ウエーハ外観検査装置１には、検査前のウエーハや検査後のウエーハを収納するカセット６１及びカセット載置台６２が併設されている。
（２）ウエーハ
　図３は、ウエーハ１０上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。
図３Ａはウエーハ全体を示した図であり、図３Ｂはウエーハの一部を拡大した図である。図３Ａに示すように、ウエーハ１０の一端には、オリフラ１１と呼ばれる平坦部分があり、ウエーハ１０の向きを揃える基準として使用される。他にウエーハ１０の向きを揃えるための基準としては、前記オリフラ１１の他に、ノッチと呼ばれるウエーハ円周上の一部に付けられた凹み部を使用する場合もある。
　ウエーハ１０の上には、アライメントマーク１２と、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３とがパターニングされている。図３Ｂに示すように、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３には、チップ毎のアライメントマーク１２ａと、回路部１４と、電極部１５とが含まれており、回路部１４と電極部１５とは、回路パターン１３内でつながっている。
　図３Ｃは別の品種のウエーハ全体を示した図であり、図３Ｄは前記別の品種のウエーハの一部を拡大した図である。図３Ｃで示したウエーハ１０の上には、アライメントマーク１２と、複数の半導体チップの電気配線や絶縁膜などからなる回路パターンが群１６とがパターニングされている。図３Ｄに示すように、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３には、チップ毎のアライメントマーク１２ａと、回路部１４と、電極部１５とが含まれており、回路部１４と電極部１５とは、回路パターン１３内でつながっている。
　ウエーハ外観検査装置１では、前記のようなウエーハ上の回路パターン１３の回路部１４や電極部１５の外観形状を検査する。
　アライメントマーク１２は、ウエーハ上の各チップや回路パターンなどの位置座標を示す基準となっている。ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置や、アライメントマーク１２に対する回路パターン１３との相対位置は、品種毎に予め定められ、決まった値になっている。
　次に、図１および図２を用いて、検査装置を構成する各主要部について詳細に説明する。
（３）検査ステージ部
　検査ステージ部２は、装置ベース２１上に配置されたＸ軸ステージ２２と、Ｘ軸ステージ２２上に配置されたＹ軸ステージ２３と、Ｙ軸ステージ２３上に配置されたθ軸ステージ２４と、θ軸ステージ２４上に配置されたテーブル２５とで構成されている。Ｘ軸ステージ２２は、その上に配置されたＹ軸ステージ２３をＸ方向に移動可能な状態で、装置ベース２１上に配置されている。また、前記Ｙ軸ステージ２３は、その上に配置されたθ軸ステージ２４およびテーブル２５をＹ方向に移動可能な状態で、Ｘ軸ステージ２２上に配置されている。したがって、テーブル２５は、装置ベース２１上でＸＹθ方向に移動可能となっている。
　ウエーハ１０は、テーブル２５の上に載置されるが、検査中は真空吸着などの方法により位置ずれしないようになっている一方、検査が終わると真空吸着を解除されてテーブル２５から簡単に取り外しが可能なようになっている。
　Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３とθ軸ステージ２４とは、制御部４の制御用コンピュータ４１と接続されており、ウエーハ１０の載置されたテーブル２５を所定の位置に移動させたり、静止させたりすることが可能になっている。
（４）撮像光学ユニット
　図２に示すように、撮像光学ユニット３には、ウエーハ１０と一定の間隔をもってウエーハ１０に向けられた対物レンズ３１と、対物レンズ３１と隣接して載設されて対物レンズ３１を通して観察されたウエーハ１０上の画像を検査カメラ３４に結像させる光学系３３と、光学系３３に隣接して載設されて撮像した画像を電気信号に変換する検査カメラ３４とが含まれている。
　対物レンズ３１は、ウエーハ１０を観察する際の倍率を切り替えることができるように、複数本用意され、レボルバー機構３２と呼ばれる回転切替機構に取り付けられ、撮像光学ユニット３に取り付けられている。
　撮像光学ユニット駆動部３５は、ウエーハ１０が載置された検査ステージ部２が載設されている装置ベース２１に載設された支柱部３７に載設されている。撮像光学ユニット駆動部３５には、撮像光学ユニット３がＺ方向に移動可能なように取り付けられている。また、撮像光学ユニット３には、ウエーハ１０と対物レンズ３１との距離を測定するための測距センサー（図示せず）が備えられている。
　撮像光学ユニット３の光学系３３には、照明が接続され、前記照明には照明用光源３６が接続されている。照明用光源３６の明るさ設定を変更することにより、ウエーハ１０の観察時の明るさを調節が可能になっている。
　ウエーハ外観検査装置１はこのような装置構成をしているので、ウエーハ１０の少なくとも一部を、検査カメラ３４で撮像することが可能となっている。光学系３３は、少なくとも１枚以上の凸レンズや凹レンズが含まれ、照明用光源３６からの光を対物レンズ３１を通してウエーハ１０に向け、ウエーハ１０で反射した光を対物レンズ３１から検査カメラ３４に照射させることが可能な構造となっている。
（５）制御部
　図２に示すように、制御部４には、検査ステージ部２のＸ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３とθ軸ステージ２４と撮像光学ユニット駆動部３５と照明用光源３６とに接続された制御用コンピュータ４１と、検査条件データや検査結果データを保存するためのデータ管理用コンピュータ４２と、検査カメラ３４と制御用コンピュータ４１とデータ管理用コンピュータ４２とに接続された画像処理用コンピュータ４３と、が含まれている。
　前記制御用コンピュータ４１には、接続されている機器の制御に関する、パラメータと呼ばれる各種データを記録するための、情報記録媒体４６ａが接続されている。また、前記データ管理用コンピュータ４２には、検査条件データと呼ばれる検査対象毎の検査条件や、検査の結果などのデータを記録するための、情報記録媒体４６ｂが接続されている。また、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査の合格もしくは不合格を判定するための基準画像などのデータを記録するための、情報記録媒体４６ｃが接続されている。前記情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃとしては、磁気ディスクや光磁気ディスクや光ディスクなどの磁気や光の変化をデータとして記録した記録媒体や、半導体メモリなどが例示できる。
　前記情報記録媒体４６ｃには、検査の合格もしくは不合格を判定するための基準となる画像が登録されており、画像処理用コンピュータ４３において前記基準となる画像と検査対象となる画像とを比較し、予め定められた判定基準にしたがって、検査の合格もしくは不合格の判定が行われる。
　前記制御用コンピュータ４１と、前記データ管理用コンピュータ４２には、装置の運転状況や異常履歴情報、検査条件データの値などを表示するための情報表示手段４４ａが、表示切替手段４４ｃを介して接続されている。また、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査時に撮像した画像や、検査結果、不良箇所などを表示するための情報表示手段４４ｂが接続されている。情報表示手段４４ａ，４４ｂとしては、ブラウン管や液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬや発光ダイオードなどの発光素子を用いたディスプレイなどが例示できる。
　前記制御用コンピュータ４１と、前記データ管理用コンピュータ４２と、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査条件データの設定値を入力したり編集したりするための情報入力手段４５が入力切替手段４５ａを介して接続されている。前記情報表示手段４４ａ，４４ｂと、前記表示切替手段４４ｃと、前記情報入力手段４５と、前記入力切替手段４５ａと、情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃとは、制御部４に含まれている。
　制御部４のデータ管理用コンピュータ４２には、外部装置とのデータアクセス手段４７が備えられている。前記情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃに記録された、前記共通検査条件データや前記検査条件データ、前記基準画像などの各種データは、前記外部装置とのデータアクセス手段４７を介して、他の装置のデータと交換したり、万が一の故障に備えて装置外に保存したりすることができる。前記外部装置とのデータアクセス手段としては、取り外し可能な磁気ディスクや半導体メモリなどのデータ記録媒体を用いる手段や、電気信号や光信号や電波を利用したデータ通信の手段などが例示できる。
（６）搬送部/カセット/プリアライナ部
　ウエーハ搬送部５は、検査ステージ部２に隣接して配置され、ウエーハ１０を搬送するための可動機構を備えたロボット５１と、ウエーハ１０を保持するハンド部５２とが含まれている。
　図１に示すように、ハンド部５２は、ロボット５１の可動機構と連結されており、ウエーハ１０を保持したまま又はウエーハ１０を保持しない状態で、ＸＹＺ方向に自在に移動できるようになっている。また、ロボット５１には、Ｘ方向に移動する機構や、θ方向にハンド部を回転させる機構も備えている。
　また、ウエーハ搬送部５は、ウエーハ１０を収納するカセット６１を載置するための、カセット載置台６２や、プリアライメント部７にも隣接して配置されている。プリアライメント部７は、ウエーハ１０の中心位置を所定の位置に合わせ直したり、オリフラ１１やノッチの方向を所定の方向に揃えたりする、プリアライメント機能を持っている。
（７）検査フロー
　次に、ウエーハ外観検査装置１における、代表的な検査フローについて、順を追って説明する。
（７－１）検査条件データ作成
　ウエーハ１０の検査に先立ち、検査条件データを作成する。
　検査条件データは、検査条件データを管理するための管理番号（品種＃Ｎ，Ｎ＝１，２，３・・・）と、ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置と、前記アライメントマーク１２の画像と、ウエーハ１０上の座標と、第１番目の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。さらに、同じウエーハ１０に対して、再度の観察倍率を変更して検査を継続する場合は、第ｎ番目（ｎ＝２，３，４・・・）の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。
　ここでは、選択されたウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成する動作を説明する。
　最初に、良品として扱う半導体チップが含まれたウエーハ１０が選択される。前記ウエーハ１０は、プリアライメント部７でオリフラの向きを揃えられ、ウエーハ外観検査装置１のテーブル２５上に載置される。次に、前記ウエーハ１０上にパターニングされているアライメントマーク１２が検査カメラ３４で撮像できる位置に、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３が移動させられる。次に、前記ウエーハ１０上のアライメントマーク１２を検査カメラ３４で観察し、予め登録されている基準位置とのずれから、ＸＹθ方向の位置ずれ量を計算し、前記基準位置と整合するように位置決め動作を行う。
　次に、前記ウエーハ１０上にパターニングされた半導体チップの中から、良品として扱う半導体チップを選択し、その半導体チップが検査カメラ３４で撮像できる位置に、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３を移動させる。
　レンズ倍率は、半導体チップの大きさと、欠陥の大きさの程度から適宜選択し、決定する。照明の明るさは、撮像した画像の明るさ、ついては半導体ウエーハ１０上のチップパターンの反射率やコントラストにより適宜調整し、決定する。
　画像を撮像するレンズ倍率や照明の明るさ設定値を決定した後、その条件で、良品として扱う半導体チップの画像を検査カメラ３４で撮像する。
　以上により得られた画像データから、検査条件データが得られる。
（７－２）検査条件データ選択
　次に、ウエーハ外観検査装置１において、検査するウエーハ１０に対する検査条件データを選択する。前記検査条件データは、予め登録されているもの中から選択し使用する。もし、前記検査条件データが予め登録されていない場合は新規に登録する。
（７－３）ウエーハ搬送/プリアライメント/ウエーハ載置
　次に、検査するウエーハ１０を、前記カセット６１からウエーハ搬送部５のロボット５１を用いて、１枚抜き出す。この時、カセット６１から抜き出されたウエーハ１０は、前記オリフラやノッチの方向が不定な状態でカセット６１内に収納されている。
　検査するウエーハ１０は、予め方向を揃えて検査する必要があるため、先ずプリアライメント部７に搬送される。このプリアライメント部７では、ウエーハ１０のほぼ中央を回転中心としてθ方向に回転させながら前記オリフラやノッチを検出し、ウエーハ１０の中心位置を揃え、前記オリフラやノッチを所定の方向に向けて保持しておく。
　次に、プリアライメントの終わったウエーハ１０をウエーハ搬送部５のロボット５１を用いて、プリアライメント部７から、検査ステージ部２のテーブル２５に搬送する。こうすれば、ウエーハ１０の前記オリフラやノッチの方向を揃えて、テーブル２５に載置することができる。
（７－４）マークアライメント
　検査するウエーハ１０は、テーブル２５に載置され、アライメントマーク読み取り位置へ移動する。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、レボルバー機構３２により対物レンズ３１が切り替えられ、照明用光源３６からの光の明るさが調節され、撮像光学ユニット駆動部３５によりウエーハ１０と対物レンズ３１との距離が調節される。その後、撮像光学ユニット３の検査カメラ３４で、アライメントマーク１２が撮像される。
　ウエーハ１０は、ロボット５１を用いてテーブル２５上に載置されるが、一連の受け渡し動作において、実際の載置位置は若干ずれることがある。この載置位置ずれの要因としては、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度や、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどが示される。
　前記ウエーハの載置位置ずれを補正するために、ウエーハ１０をテーブル２５に載置した後、ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置を読み取り、検査カメラ３４の視野内の基準点と、前記アライメントマーク１２の基準位置とのずれ量が算出される。この算出された値と、アライメントマーク１２を撮像した時に使用した対物レンズ３１の撮像倍率と、光学系３３の撮像倍率と検査カメラ３４の撮像部の寸法とから、正規の位置に対してどれだけずれているかを演算し、算出される。
　ウエーハ１０の載置時のθ方向の角度ずれは、θ軸ステージ２４で角度が補正される。したがって、ウエーハ１０が角度ずれを含んでテーブル２５上に載置されたとしても、検査カメラ３４で撮像する画像には、θ方向の角度ずれが含まれないようになっている。
（７－５）チップ画像取得/検査
　次に、検査するウエーハ１０を検査開始位置へ移動させる。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、対物レンズ３１が切り替えられ、照明用光源３６からの光の明るさが調節される。
　検査中のウエーハ１０の動作としては、ステップアンドリピートと呼ばれるような、検査位置ではウエーハ１０を静止させ、検査カメラ３４で撮像し、撮像が終われば次の検査位置に移動し、再びウエーハ１０を静止させて、検査カメラ３４で撮像し、再び次の位置に移動し、これら一連の動作を繰り返す方法がある。また一方では、ウエーハ１０を連続移動させながら、照明をストロボのようにごく僅かな時間だけ断続的に発光させ、擬似的な静止状態で撮像する場合がある。
　ウエーハ１０の移動位置は、使用する対物レンズ３１の倍率、照明の明るさ、対物レンズ３１とウエーハ１０との距離と同様に、検査条件データに登録しておく。
　前記のような機構および手段により、ウエーハ１０を移動させ、ウエーハ１０にパターニングされた半導体チップ上の任意の場所について検査カメラ３４で撮像し、画像処理用コンピュータ４３で撮像した画像に対する合格もしくは不合格の判定が行われる。
（７－６）ウエーハ搬出
　検査が終了したウエーハ１０は、テーブル２５上に載置されたまま、ウエーハ受渡位置へ移動する。その後、ロボット５１によって搬出され、カセット６１に収納される。
ここまでが、ウエーハ外観検査装置１における、代表的な検査フローである。
（８）検査条件データ生成手順
　次に、共通検査条件データを作成する手順および共通検査条件データから検査装置ごとにおける検査条件データを生成する手順について、図を用いながら説明をする。図４は、検査条件データ生成手順を示すフロー図である。
　装置製作に先立ち、設計値が決定（Ｓ１０１）され、その設計値に基づいて、装置Ａが製作（Ｓ１０２）される。複数台の装置を製作するする場合は、同じ設計値に基づいて、装置Ｂと装置Ｃが製作される。（Ｓ１０３，Ｓ１０４）
　次に、設計値に対する装置Ａの寸法のずれである機差データを算出（Ｓ１０５）する。
　この機差には、次のものが含まれていてもよい。
　（Ａ）ウエーハを載置したテーブルをＸＹ方向の所定の位置に移動させるためのＸ軸ステージ及びＹ軸ステージの原点位置に対する、検査カメラの視野の中心位置と、ウエーハ中心位置との相対位置のずれ。
　（Ｂ）ウエーハを撮像する検査カメラが備えられた撮像ユニットにおける、検査カメラの焦点位置調整機構の原点位置と、検査カメラの合焦位置との相対位置のずれ。
　（Ｃ）ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた対物レンズや光学系の、観察倍率のずれ。
　（Ｄ）ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた照明用光源の、ウエーハ撮像時の所望輝度に対する設定値のずれ。
　前記機差による前記ずれは、誤差データとして後述の手順によって算出され、機差補正データとして、装置Ａの制御用コンピュータ４１に接続された、情報記録媒体４６ａに登録（Ｓ１０６）される。
　次に、装置Ｂおよび装置Ｃに関しても同様の手順で、装置が製作され、設計値との機差を算出し、機差補正データが登録される。（Ｓ１０７～Ｓ１１０）
　続いて、ウエーハの検査に先立ち、検査装置Ａを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ａの検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成する（Ｓ１１１）。
　Ｓ１１１で作成された装置Ａの検査条件データ＃Ｎａと、装置Ａ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する、共通検査条件データ＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１２）。
　その後、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ａ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ａ用の検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１３）。
　前記検査条件データ＃Ｎａに基づいて、装置Ａを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１４）。
　その後、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ｂ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ｂ用の検査条件データ＃Ｎｂ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１５）。
　その後、前記検査条件データ＃Ｎｂに基づいて、装置Ｂを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１６）。
　更に装置Ｃを使用する場合も同様に、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ｃ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ｃ用の検査条件データ＃Ｎｃが生成される（Ｓ１１７）。
　その後、前記検査条件データ＃Ｎｃに基づいて、装置Ｃを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１８）。
　前記の手順を経ることで、装置Ａで作成した検査条件データと装置Ａの機差データとから、装置Ｂと装置Ｃでも使用可能な共通検査条件データが生成され、共通検査条件データと装置Ｂの機差データから装置Ｂの検査条件データが、共通検査条件データと装置Ｃの機差データとから装置Ｃの検査条件データが生成される。
　前記Ｓ１０１～Ｓ１１８では、３台の装置を使用した例を示した。更に装置台数が増える場合は、必要台数の装置に対して同様の手順で作業を行うことで、検査条件データの共有化を具体化できる。
　また、複数ある装置のいずれかが壊れた場合でも、装置固有の機差補正データを算出及び登録すれば、他装置にある共通の検査条件データから、検査条件データを生成することが可能になる。
（９）機差の種類
　図に示しながら、各機差について詳細に説明する。
　（Ａ）ウエーハ中心位置に関する機差
　機差要因の一つとして、ウエーハ１０が載置されているテーブル２５をＸＹ方向に移動させるための、Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０と、ウエーハ１０を載置したテーブル上のウエーハ１０の中心位置との相対位置ずれを示すことができる。
　ウエーハ外観検査装置１のテーブル２５上に載置される、ウエーハ１０の設計上の中心位置１００は、設計上で決められており、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０と一致している。しかし、実際にテーブル２５上に載置されるウエーハ１０の位置は、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度や、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどにより、ずれが生じるためウエーハ１０の載置の度に変化して定まらない。
　したがって、ウエーハ外観検査装置１では、検査カメラ３４でウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置が検出され、制御部４の制御用コンピュータ４１でずれ量が演算され、θ軸ステージ２４の角度を調節して、検査時のウエーハ１０の角度ずれがなくなるように補正される。
　前記、ウエーハ１０のθ方向の角度ずれが補正された状態での、検査カメラ３４の実際の中心位置３４１と、ウエーハ１０の実際の中心位置１０１との相対位置のずれは、機差として算出し、機差補正データとする必要がある。
　図５は、ウエーハ外観検査装置１における、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３と各部との位置関係を示した平面図である。図５Ａは設計上の各部位置関係を示している。
　Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０は、その場所がＸＹ平面における「ゼロ点」であることを示す位置である。設計値として、Ｘ軸ステージ２２を前記原点位置２２０からＸ方向にＸ０だけ動かした位置２２１で、かつＹ軸ステージ２３を前記原点位置２３０からＹ方向にＹ０だけ動かした位置２３１での、テーブル２５の設計上のテーブル中心位置２５０と、テーブル２５に載置されたウエーハ１０の設計上の中心位置１００と、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０は一致しているものとする。
　図５Ｂは、実際に製作された装置にウエーハが載置された状態おける、各部位置関係を示した平面図である。この時、θ方向の角度のずれは、既に補正され、ＸＹ方向の位置のずれのみが残った状態であることを示している。
　実際に製作された装置において、Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０と、検査カメラ３４の実際に製作された装置に載設されている状態での視野３３１の中心位置３４１との距離は、公差によるずれがあるため、設計上の視野の中心位置３４０との距離とは一致していない。
　Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０から、Ｘ軸ステージ２２をＸ方向にＸ１だけ動かした位置２２２で、かつＹ軸ステージ２３をＹ方向にＹ１だけ動かした位置２３２での、テーブル２５の実際のテーブル中心位置と、検査カメラ３４の実際の視野の中心位置３４１とが一致するとする。そうすると、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０と、実際の視野の中心位置３４１との相対位置は、Ｘ方向にＸ１、Ｙ方向にＹ１、ずれていることになる。
　実際にテーブル２５上に載置されるウエーハ１０の位置は、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度、さらには、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどのずれが生じるため、ウエーハ１０の載置の度に変化し、定まらない。
　そのため、実際のテーブル中心位置と、載置されたウエーハ１０の実際の中心位置１０１とは一致しない。そこで、ウエーハ１０に対する近似円を求めるために、ウエーハ１０の円周上を検査カメラ３４にて撮像し、画像処理用コンピュータ４３を用いて、得られたウエーハ１０の外形位置情報から、ウエーハ１０の実際の中心位置１０１を演算して算出する。
　この時の、テーブル２５上のウエーハ１０の実際の中心位置１０１と、検査カメラ３４の実際の視野３３１の視野中心位置３４１とのずれを、Ｘ方向にＸ２、Ｙ方向にＹ２とする。
　前記ずれ量Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２を、カメラ中心位置とウエーハ中心位置に関する機差補正データとして登録する。
　（Ｂ）撮像光学ユニットの原点と合焦位置の機差
　機差の要因の一つとして、撮像光学ユニット３における、撮像光学ユニット駆動部３５の原点復帰時の原点位置と、対物レンズ３１の合焦位置との距離のずれを示すことができる。前記距離のずれは、前記原点位置が示すＺ方向の「ゼロ点」と、対物レンズ３１がウエーハ１０上に合焦する合焦位置までの距離のずれを意味する。
　もし、合焦位置がずれて画像が鮮明でなくなると、正しい検査結果を得られないことになる。したがって、前記Ｚ方向の「ゼロ点」と合焦位置までの距離を合わせることは、ウエーハ１０上を観察して検査する場合に重要となる。しかし、前記原点位置と検査カメラ３４の合焦位置とに機差があると、ある装置では合焦位置の座標値であっても、他の装置で同じ座標値に移動指令を出したとしても、合焦しないことになる。
　したがって、Ｚ方向の原点位置と検査カメラ３４の合焦位置との距離について、設計上の値と実際の値との差を算出し、撮像光学ユニット上下位置に関する機差補正データとして登録する必要がある。
　図６は、ウエーハ外観検査装置１における、撮像光学ユニット３と各部との位置関係を示した側面図である。図６Ａは設計上の各部位置関係を示している。
前記撮像光学ユニット駆動部３５の原点位置３５０は、その場所がＺ方向における「ゼロ点」であることを示す位置である。
　設計値として、前記原点位置からＺ方向下向きにＺ０だけ撮像光学ユニット駆動部３５を移動させたとき、対物レンズ３１は合焦し、この時の撮像光学ユニット駆動部３５の位置を設計上のレンズ合焦位置３１０とする。前記設計上のレンズ合焦位置３１０と、ウエーハの設計上の表面位置１００ｚとの距離をＤ０とする。
　図６Ｂは、実際に製作された装置における、各部位置関係を示した側面図である。
実際に製作された装置において、設計上のレンズ合焦位置３１０と、ウエーハの実際の表面位置１０１ｚとの距離をＤ１とする。実際に製作された装置において、前記Ｄ０とＤ１とは公差によるずれがあるため、一致しない。したがって、前記撮像光学ユニット駆動部の原点位置３５０からＺ方向下向きにＺ０の距離だけ動いた、前記設計上のレンズ合焦位置３１０では合焦しない。
　ウエーハの実際の表面位置１０１ｚが、ウエーハの設計上の表面位置１００ｚに対して、Ｚ方向上向きにＺ１だけずれていたとする。この場合、実際のレンズ合焦位置３１１は、設計上のレンズ合焦位置３１０から、Ｚ方向上向きにＺ１の距離だけ動いた位置にある。つまり、Ｄ０とＤ１との差、Ｚ１が、撮像光学ユニット上下位置の機差となる。
　このＺ１は、対物レンズ３１を複数使用する場合、それぞれの対物レンズ３１毎で実際のレンズ合焦位置３１１が異なる。したがって、全ての対物レンズ３１の合焦位置について、設計上の値と実際の値との差を算出し、撮像光学ユニットの原点と合焦位置に関する機差補正データとして登録しておく。
　（Ｄ）対物レンズや光学系の観察倍率の機差
　機差の要因の一つとして、撮像時に用いる対物レンズ３１や光学系３３や検査カメラ３４における、実際の倍率及び縦横比を示すことができる。対物レンズ３１や光学系３３に用いられるレンズには、加工時や組立時の寸法誤差が含まれるため、設計上の倍率及び縦横比と実際の倍率及び縦横比とで、ずれが生じる場合がある。つまり、ある装置の検査カメラ３４で撮像した、ウエーハ１０上の既知寸法の基準マークを画像認識した場合の画素数と、他の装置で前記基準マークを画像認識した場合の画素数が一致しない場合がある。したがって、所定寸法を観察したときの、設計上の画素数と実際の画素数との差を算出し、観察倍率に関する機差補正データとして登録する必要がある。
　図７は、ウエーハ外観検査装置における、光学系寸法と各部寸法との関係を示した平面図である。図７Ａは、設計上のウエーハ外観検査装置１において、撮像光学ユニット３を用いて既知寸法の前記寸法基準マーク１７を撮像した状態を示す平面図である。
　対物レンズ３１と光学系３３とは、それぞれ複数のレンズを用いられて構成されている場合が多いが、本説明ではそれぞれを１枚のレンズとして図化し、説明を行っている。
　まず、ウエーハ１０上にパターニングされている、既知寸法の前記寸法基準マーク１７を選ぶ。前記寸法基準マーク１７は、対物レンズ３１と光学系３３とを通して、検査カメラ３４の設計上の視野３３０ａ内に撮像された寸法基準マーク１７０として撮像されている。この時、ウエーハ上の設計上の視野３３０ｂは、図で示される範囲となる。
　前記寸法基準マーク１７の寸法は既知で、Ｘ方向の寸法をＭｘ０、Ｙ方向の寸法をＭｙ０とする。この時、前記視野３３０ａ内に撮像された寸法基準マーク１７０のＸ方向の画素数をＱｘ０、Ｙ方向の画素数をＱｙ０とする。
　また、Ｘ方向の画素分解能をαｘ０、Ｙ方向の画素分解能をαｙ０と定義すると、数式（１），（２）で示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　前記画素分解能は、検査カメラ３４の撮像素子１画素に対する、被撮像物の設計上の寸法を意味する。
　図７Ｂは、実際のウエーハ外観検査装置１において、撮像光学ユニット３を用いて前記寸法基準マーク１７を撮像した状態を示す平面図である。
　ウエーハ１０上の前記寸法基準マーク１７は、対物レンズ３１と光学系３３とを通して、検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された寸法基準マーク１７１として撮像されている。前記寸法基準マーク１７の寸法は既知で、Ｘ方向の寸法をＭｘ０、Ｙ方向の寸法をＭｙ０とする。この時、前記検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された寸法基準マーク１７１のＸ方向の画素数をＱｘ１、Ｙ方向の画素数をＱｙ１とする。また、ウエーハ上の実際の視野３３１ｂは、図で示される範囲となる。
　寸法が未知のマーク１７ａのＸ方向の寸法をＭｘ２、Ｙ方向の寸法をＭｙ２とし、前記検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された、寸法が未知のマーク１７ａの実際のＸ方向の画素数をＱｘ２、Ｙ方向の画素数をＱｙ２とすると、関係式は数式（３）～（６）で示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、Ｘ方向の画素分解能をαｘ１、Ｙ方向の画素分解能をαｙ１と定義すると、数式（７），（８）で示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　前記画素分解能は、検査カメラ３４の撮像素子１画素に対する、被撮像物の実際の寸法を意味する。この画素分解能は、対物レンズ３１や光学系３３の組み合わせで異なる。そのため、前記対物レンズ３１と前記光学系３３との全ての組み合わせにおいて、所定寸法を観察したときの、設計上の画素数と実際の画素数との差を算出し、観察倍率に関する機差補正データとして登録する。
　（Ｄ）照明用光源の明るさ設定値と輝度の機差
　機差の要因の一つとして、撮像に用いる光源における、光量調整用設定値と実際の輝度のずれを示すことができる。
　ウエーハ外観検査装置１では、照明用光源３６の明るさ設定を、制御用コンピュータ４１からのコントロール信号により行っている。制御用コンピュータ４１内では、前記コントロール信号は数値、つまりはディジタル信号であるため、機差を生じることはない。
　しかし、制御用コンピュータ４１から照明用光源３６に対して、もしくは照明用光源３６内の照明調光部に対しては、アナログ信号で明るさを制御される。また、明るさ制御のアナログ信号の値が同じであったとしても、照明個々のバラツキや、照明から対物レンズまでの光の透過率や、対物レンズから光学系を経て検査カメラまでの光の透過率により、装置毎に機差となる。したがって、複数のウエーハ外観検査装置１において、制御用コンピュータ４１で設定する明るさの設定値を同じにしても、実際の輝度には機差を生じる場合がある。
　そのため、所定の輝度を得るための設計上の設定値と実際の設定値との差を、予め基準となるウエーハを使用して、照明の明るさの設定値を徐々に変えながら実際の輝度を測定して算出し、輝度と設定値に関する機差補正データとして登録する必要がある。
　図８Ａは、照明用光源の明るさ設定値と、設計上の輝度の関係を示すグラフである。縦軸が輝度Ｂ、横軸が照明用光源の明るさ設定値Ａとなっている。
　暗点とする明るさ設定値ＤＡ０での設計上の輝度をＤＰ０、明点とする明るさ設定値ＢＡ０での設計上の輝度をＢＰ０とすると、照明用光源の明るさ設定値と、設計上の輝度とは、ＢＣ０で図示されるような、数式（９），（１０）で示される関係式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　前記数式（１０）を用い、所望の輝度Ｂに対する、設計上の照明用光源の明るさ設定値Ａが算出できる。
　図８Ｂは、照明用光源の明るさ設定値と、実際の輝度の関係を示すグラフである。縦軸が輝度Ｂ、横軸が照明用光源の明るさ設定値Ａとなっている。
　暗点とする輝度ＤＰ０になるような実際の照明用光源の明るさ設定値はＤＡ１となり、明点とする輝度ＢＰ０になるような実際の照明用光源の明るさ設定値はＢＡ１となる。したがって、照明用光源の明るさ設定値と、実際の輝度とは、ＢＣ１で図示されるような、数式（１１），（１２）で示される関係式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　前記数式（１２）を用い、所望の輝度Ｂに対する、実際の照明用光源の明るさ設定値Ａを算出できる。
　前記数式（１０）,（１２）において、所望の輝度となる設計上の設定値と実際の設定値とのずれは、実際に製作した装置毎で異なり、機差となる。また、使用する対物レンズ３１や光学系３３、検査カメラ３４の組み合わせにより異なる。
　したがって、使用する対物レンズ３１や光学系３３、検査カメラ３４全ての組み合わせにおいて、所望の輝度に対する設計上の明るさ設定値と、実際の明るさ設定値との差を算出し、照明輝度に関する機差補正データとして登録する。
（１０）効果
　前記の手順にしたがって、装置毎に機差を算出し、装置固有の機差補正データとして登録することで、ある装置で作成された検査条件データから、他の装置で使用可能な共通検査条件データが生成される。そして他の装置においては、前記機差補正データと前記共通検査条件データとから、その装置用の検査条件データが生成される。
　したがって、従来の装置で行っていたような、品種毎の検査条件データ作成を全ての装置で行う作業が不要となり、システムトラブルなどが発生した場合に行っていた検査条件データの再登録作業も不要となる。
　その結果、短時間で共通する複数品種の検査条件データを生成することが出来、個々にデータを作成し直す時間と労力を省くことができる。
（１１）他の実施形態
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　１　　ウエーハ外観検査装置
　２　　検査ステージ部
　３　　撮像光学ユニット
　４　　制御部
　５　　ウエーハ搬送部
　１０　　ウエーハ
　１１　　オリフラ
　１２　　アライメントマーク
　１２ａ　　チップ毎のアライメントマーク
　１３　　半導体チップ回路パターン
　１４　　半導体チップ回路部
　１５　　半導体チップ電極部
　１６　　半導体チップ群
　１７　　既知寸法の寸法基準マーク
　１７ａ　寸法が未知のマーク
　２１　　装置ベース
　２２　　Ｘ軸ステージ
　２３　　Ｙ軸ステージ
　２４　　θ軸ステージ
　２５　　テーブル
　３１　　対物レンズ
　３２　　レボルバー機構
　３３　　光学系
　３４　　検査カメラ
　３５　　撮像光学ユニット駆動部
　３６　　照明用光源
　３７　　支柱部
　４１　　制御用コンピュータ
　４２　　データ管理用コンピュータ
　４３　　画像処理用コンピュータ
　４４ａ　　情報表示手段
　４４ｂ　　情報表示手段
　４４ｃ　　表示切替手段
　４５　　情報入力手段
　４５ａ　　入力切替手段
　４６ａ　　情報記録媒体
　４６ｂ　　情報記録媒体
　４６ｃ　　情報記録媒体
　４７　　外部装置とのデータアクセス手段
　５１　　ロボット
　５２　　ハンド部
　６１　　カセット
　６２　　カセット載置台
　１００　　ウエーハの設計上の中心位置
　１０１　　ウエーハの実際の中心位置
　１００ｚ　　ウエーハの設計上の表面位置
　１０１ｚ　　ウエーハの実際の表面位置
　１７０　検査カメラの設計上の視野内に撮像された寸法基準マーク
　１７１　検査カメラの実際の視野内に撮像された寸法基準マーク
　２２０　　Ｘ軸ステージの原点位置
　２２１　　Ｘ軸ステージを原点位置からＸ方向にＸ０だけ動かした位置
　２２２　　Ｘ軸ステージを原点位置からＸ方向にＸ１だけ動かした位置
　２３０　　Ｙ軸ステージの原点位置
　２３１　　Ｙ軸ステージを原点位置からＹ方向にＹ０だけ動かした位置
　２３２　　Ｙ軸ステージを原点位置からＹ方向にＹ１だけ動かした位置
　２５０　　設計上のテーブル中心位置
　３１０　　設計上のレンズ合焦位置
　３１１　　実際のレンズ合焦位置
　３３０　　検査カメラの設計上の視野
　３３１　　検査カメラの実際の視野
　３３０ａ　　検査カメラの設計上の視野
　３３１ａ　　検査カメラの実際の視野
　３３０ｂ　　検査カメラの設計上の視野
　３３１ｂ　　検査カメラの実際の視野
　３４０　　検査カメラの設計上の視野の中心位置
　３４１　　検査カメラの実際の視野の中心位置
　３５０　　撮像光学ユニット駆動部の原点位置

Claims (4)

  1. 　ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する複数の検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査条件生成方法であって、
    　ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、次に機差補正データを登録する機差補正データ登録ステップと、
    　選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを生成する第１検査条件データ生成ステップと、
    　前記検査条件データと前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データとから、共通検査条件データを生成する共通検査条件データ生成ステップと、
    　前記共通検査条件データとウエーハ検査装置毎の前記機差補正データとから、ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成する第２検査条件データ生成ステップと、
    を備えたウエーハ検査条件生成方法。
  2. 　前記機差補正データが、
    　少なくとも、
    　ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
    　ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
    　前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
    　前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データと、のいずれかの誤差データを含む、請求項１に記載のウエーハ検査条件生成方法。
  3. 　ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する複数の検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査システムであって、
    　ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、次に機差補正データを登録する、機差補正データ登録手段と、
    　選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを生成する、第１検査条件データ生成手段と、
    　前記検査条件データと前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データとから、共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
    　前記共通検査条件データとウエーハ検査装置毎の前記機差補正データとから、ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、第２検査条件データ生成手段と、
    を備えたウエーハ検査システム。
  4. 　前記機差補正データが、
    　少なくとも、
    　ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置された　ウエーハの中心位置との誤差データと、
    　ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
    　前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
    　前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データと、のいずれかの誤差データを含む、請求項３に記載のウエーハ検査システム。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103460029B (zh) * 2011-03-25 2015-08-19 东丽工程株式会社 外观检查方法及其装置
JP5854501B2 (ja) * 2011-11-17 2016-02-09 東レエンジニアリング株式会社 自動外観検査装置
JP5818651B2 (ja) 2011-11-22 2015-11-18 株式会社キーエンス 画像処理装置
CN102937594B (zh) * 2012-11-02 2015-01-21 上海华力微电子有限公司 一种缺陷检测系统及方法
JP6063313B2 (ja) 2013-03-22 2017-01-18 株式会社東芝 電子デバイスの製造支援システム、製造支援方法及び製造支援プログラム
JP6142655B2 (ja) * 2013-05-09 2017-06-07 株式会社島津製作所 外観検査装置及び外観検査方法
CN103489817B (zh) * 2013-09-30 2016-01-27 上海华力微电子有限公司 缺陷检测系统及方法
JP6012655B2 (ja) * 2014-03-28 2016-10-25 東レエンジニアリング株式会社 ウエーハ検査装置の検査条件データ生成方法及び検査条件データ生成システム
KR20150114795A (ko) 2014-04-02 2015-10-13 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치의 테스트 방법, 테스트 장치, 및 반도체 메모리 장치의 테스트 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체
JP6802081B2 (ja) * 2017-02-10 2020-12-16 東レエンジニアリング株式会社 ウエーハ型チップトレイおよび外観検査装置
JP6337179B2 (ja) * 2017-05-10 2018-06-06 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー 位置合わせ誤差を求めるための装置と方法
JP6777604B2 (ja) 2017-08-28 2020-10-28 ファナック株式会社 検査システムおよび検査方法
JP6740288B2 (ja) * 2018-07-13 2020-08-12 ファナック株式会社 物体検査装置、物体検査システム、及び検査位置を調整する方法
CN115346904A (zh) * 2022-08-08 2022-11-15 魅杰光电科技(上海)有限公司 一种晶圆传片和测量系统
WO2024053198A1 (ja) * 2022-09-06 2024-03-14 株式会社ジャパンディスプレイ 発光素子の検査方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1048148A (ja) * 1996-08-05 1998-02-20 Sony Corp 物品検査装置
JP2002353104A (ja) * 2001-05-24 2002-12-06 Hitachi Ltd 半導体デバイスの露光方法、その露光システム及びそのプログラム
JP2006153837A (ja) * 2004-10-29 2006-06-15 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査型電子顕微鏡の機差補正装置
JP2007122995A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Hitachi High-Technologies Corp 走査電子顕微鏡装置における機差管理システムおよびその方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7408154B2 (en) * 2004-10-29 2008-08-05 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope, method for measuring a dimension of a pattern using the same, and apparatus for correcting difference between scanning electron microscopes
JP4534025B2 (ja) * 2004-11-30 2010-09-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 外観検査装置および外観検査装置用搬送部
KR20080097991A (ko) * 2006-02-03 2008-11-06 가부시키가이샤 니콘 기판 처리 방법, 기판 처리 시스템, 프로그램 및 기록매체
JP2008128651A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Olympus Corp パターン位置合わせ方法、パターン検査装置及びパターン検査システム
JP5264118B2 (ja) * 2007-07-31 2013-08-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡、及び試料管理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1048148A (ja) * 1996-08-05 1998-02-20 Sony Corp 物品検査装置
JP2002353104A (ja) * 2001-05-24 2002-12-06 Hitachi Ltd 半導体デバイスの露光方法、その露光システム及びそのプログラム
JP2006153837A (ja) * 2004-10-29 2006-06-15 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査型電子顕微鏡の機差補正装置
JP2007122995A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Hitachi High-Technologies Corp 走査電子顕微鏡装置における機差管理システムおよびその方法

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