WO2021039019A1 - ウエーハ外観検査装置および方法 - Google Patents

ウエーハ外観検査装置および方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2021039019A1
WO2021039019A1 PCT/JP2020/022717 JP2020022717W WO2021039019A1 WO 2021039019 A1 WO2021039019 A1 WO 2021039019A1 JP 2020022717 W JP2020022717 W JP 2020022717W WO 2021039019 A1 WO2021039019 A1 WO 2021039019A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inspection
image
wafer
chip
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/022717
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康之 久世
比佐史 山本
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東レエンジニアリング株式会社 filed Critical 東レエンジニアリング株式会社
Priority to KR1020227004449A priority Critical patent/KR20220044742A/ko
Priority to CN202080057392.9A priority patent/CN114222913A/zh
Publication of WO2021039019A1 publication Critical patent/WO2021039019A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • 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
    • 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
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854—Grading and classifying of flaws
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
    • G01N2021/95615—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method with stored comparision signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/10—Scanning
    • G01N2201/104—Mechano-optical scan, i.e. object and beam moving

Definitions

  • the present invention relates to a wafer visual inspection apparatus and method for inspecting a device chip by comparing an inspection image obtained by imaging a repeated appearance pattern of a device chip formed on a wafer with a reference image.
  • a semiconductor device is formed into a large number of semiconductor device circuits (that is, a repeating appearance pattern of a device chip) on one semiconductor wafer, then individualized into individual chip components, and the chip components are packaged. , Shipped individually as electronic components or incorporated into electrical products.
  • the inspection image obtained by capturing the repeated appearance pattern of the device chip formed on the wafer and the reference image are compared and inspected (for example, Patent Document 1).
  • An electrical inspection using a probe for example, Patent Document 2 is performed.
  • Device chips formed in a repeating pattern in a vertical and horizontal matrix on a wafer are divided into "complete chips” that are commercialized by dicing and "incomplete chips” that cannot be commercialized because part of the pattern is missing. is there. Then, the appearance of the complete chip is imaged and a quality judgment (so-called inspection) is performed by comparing with the reference image, while the inspection is omitted for the incomplete chip in order to shorten the processing time. (For example, Patent Document 3).
  • the wafer will be put into the next process even if the incomplete chip is scratched or has foreign matter.
  • a part of the inspection image obtained by imaging the incomplete chip contains a chip, and the part is determined to be abnormal when compared with the reference image, which is a factor of pseudo defect detection. It was. In addition, the processing time was increased due to this pseudo defect detection.
  • the present invention has been made in view of the above problems. Even if there is an incomplete chip formed on the wafer across the inspection area and the non-inspection area, if it is the inspection area of the wafer, the inspection is performed according to the complete chip, and the entire inspection area of the wafer is desired. It is an object of the present invention to provide a wafer visual inspection apparatus and method capable of obtaining the inspection results of the above and preventing an increase in processing time.
  • one aspect of the present invention is In a wafer visual inspection device that inspects the device chip by imaging the inspection target part of the repeated appearance pattern of the device chip formed on the wafer and comparing it with the reference image.
  • the wafer holder that holds the wafer and the wafer holder
  • An imaging unit that captures an image that includes the part to be inspected, A relative moving part that moves the wafer holding part and the imaging part relative to each other,
  • the reference image registration unit that registers the reference image
  • a chip layout registration unit that registers a chip layout that defines the inspection area and non-inspection area of the wafer with respect to the reference posture and reference position of the wafer. It is equipped with an image processing unit that processes the image captured by the imaging unit.
  • the image processing unit For an image in which the inspection target portion of the incomplete chip formed across the inspection region and the non-inspection region is captured, the brightness value of the pixel corresponding to the non-inspection region among the pixels constituting the image is set.
  • a dynamic mask processing unit that generates an inspection image by replacing it with the brightness value of the reference image based on the position information on the wafer on which the image was captured and the chip layout. It is provided with a comparative inspection unit that inspects the inspection target site by comparing the inspection image generated by the dynamic mask processing unit with the reference image.
  • another aspect according to the present invention is In the wafer appearance inspection method in which the inspection target part of the repeated appearance pattern of the device chip formed on the wafer is imaged and compared with the reference image to inspect the device chip.
  • the image determines the brightness value of the pixel corresponding to the non-inspected area among the pixels constituting the image.
  • the step of replacing with the brightness value of the reference image to generate an inspection image, and It has a step of comparing the inspection image with the reference image and inspecting the inspection target site.
  • an inspection image is generated by performing dynamic mask processing according to the imaging position, and the inspection image is compared with the reference image to perform the desired inspection. Can be done.
  • FIG. 5 is an image diagram showing an image of a difference between an image Ps, a reference image Pf, an inspection image Pk, and an inspection image Pk and a reference image Pf in an example of a form embodying the present invention.
  • the three axes of the Cartesian coordinate system are expressed as X, Y, and Z
  • the horizontal direction is expressed as the X direction and the Y direction
  • the direction perpendicular to the XY plane that is, the gravity direction
  • the Z direction is expressed as the direction against gravity
  • the direction in which gravity acts is expressed as down.
  • the direction of rotation about the Z direction as the central axis is defined as the ⁇ direction.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of an example of a form embodying the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows each part constituting the wafer visual inspection apparatus 1 according to the present invention.
  • the wafer visual inspection device 1 inspects the device chip C by imaging the inspection target portion of the repeated appearance pattern of the device chip C formed on the wafer W and comparing it with the reference image Pf.
  • the wafer visual inspection device 1 images the inspection target portion while sequentially changing the imaging location, processes the captured image Ps to generate an inspection image Pk, and compares the inspection image Pk with the reference image Pf. Therefore, the desired inspection is performed over the entire surface of the wafer W, such as whether the circuit pattern of the device chip C is short-circuited or broken, or whether foreign matter or scratches are attached.
  • the wafer visual inspection device 1 includes a wafer holding unit 2, an imaging unit 3, a relative moving unit 4, a chip layout registration unit 5, a reference image registration unit 6, an image processing unit 7, a control unit CN, and the like.
  • the wafer holding unit 2 holds the wafer W.
  • the wafer holding portion 2 supports the wafer W from the lower surface side while maintaining a horizontal state.
  • the wafer holding portion 2 includes a mounting table 20 having a horizontal upper surface.
  • the mounting table 20 is provided with a groove or a hole in a portion in contact with the wafer W, and the groove or the hole is connected to a negative pressure generating means such as a vacuum pump via a switching valve or the like. Then, the wafer holding portion 2 can hold and release the wafer W by switching these grooves and holes to a negative pressure state or an atmospheric release state.
  • the image pickup unit 3 captures images Ps including the inspection target portion.
  • the image Ps including the inspection target portion is an image captured including a part or all of the repeated appearance pattern of the device chip C to be inspected, and is an inspection target for each device chip C. It refers to an image obtained by dividing a part and an image of a wide range (imaging area F) including an inspection target part of one or a plurality of device chips C.
  • the image pickup unit 3 includes a lens barrel 30, an illumination unit 31, a half mirror 32, a plurality of objective lenses 33a and 33b, a revolver mechanism 34, an image pickup camera 35, and the like.
  • the lens barrel 30 fixes the illumination unit 31, the half mirror 32, the objective lenses 33a and 33b, the revolver mechanism 34, the image pickup camera 35, etc. in a predetermined posture, and guides the illumination light and the observation light.
  • the lens barrel 30 is attached to the device frame 1f via a connecting metal fitting or the like (not shown).
  • the illumination unit 31 emits the illumination light L1 required for imaging.
  • the illumination unit 31 can be exemplified by a laser diode, a metal halide lamp, a xenon lamp, LED illumination, or the like.
  • the half mirror 32 reflects the illumination light L1 emitted from the illumination unit 31 and irradiates the wafer W side, and allows the light (reflected light, scattered light) L2 incident from the wafer W side to pass through the image pickup camera 35 side. Is.
  • the objective lenses 33a and 33b form an image of the image pickup area on the work W on the image sensor 36 of the image pickup camera 35 at different predetermined observation magnifications.
  • the revolver mechanism 34 switches which of the objective lenses 33a and 33b is used. Specifically, the revolver mechanism 34 rotates and stands still by a predetermined angle based on manual or external signal control.
  • the image pickup camera 35 takes an image of the image pickup area F on the work W and acquires the image Ps formed on the image pickup element 36.
  • the acquired image Ps is output to the outside as a video signal or video data, and is processed by the image processing unit 7 to generate an inspection image Pk.
  • the relative moving unit 4 relatively moves the wafer holding unit 2 and the imaging unit 3.
  • the relative moving unit 4 includes an X-axis slider 41, a Y-axis slider 42, and a rotation mechanism 43.
  • the X-axis slider 41 is mounted on the device frame 1f, and the Y-axis slider 42 is moved in the X direction at an arbitrary speed and stopped at an arbitrary position.
  • the X-axis slider is composed of a pair of rails extending in the X direction, a slider unit that moves on the rails, and a slider drive unit that moves and stops the slider unit.
  • the slider drive unit can be configured by a servomotor that rotates and stands still by signal control from the control unit CN, a combination of a pulse motor and a ball screw mechanism, a linear motor mechanism, or the like.
  • the X-axis slider 41 is provided with an encoder for detecting the current position and the amount of movement of the slider portion. Examples of this encoder include a linear member called a linear scale in which fine irregularities are engraved at a predetermined pitch, a rotary encoder that detects the rotation angle of a motor that rotates a ball screw, and the like.
  • the Y-axis slider 42 moves the rotation mechanism 43 in the Y direction at an arbitrary speed and rests at an arbitrary position based on the control signal output from the control unit CN.
  • the Y-axis slider is composed of a pair of rails extending in the Y direction, a slider unit that moves on the rails, and a slider drive unit that moves and stops the slider unit.
  • the slider drive unit can be configured by a servomotor that rotates and stands still by signal control from the control unit CN, a combination of a pulse motor and a ball screw mechanism, a linear motor mechanism, or the like.
  • the Y-axis slider 42 is provided with an encoder for detecting the current position and the amount of movement of the slider portion. Examples of this encoder include a linear member called a linear scale in which fine irregularities are engraved at a predetermined pitch, a rotary encoder that detects the rotation angle of a motor that rotates a ball screw, and the like.
  • the rotation mechanism 43 rotates the mounting table 20 in the ⁇ direction at an arbitrary speed and makes it stand still at an arbitrary angle.
  • the rotation mechanism 43 can be exemplified by a mechanism such as a direct drive motor that rotates / stops at an arbitrary angle by signal control from an external device.
  • the mounting base 20 of the wafer holding portion 2 is mounted on the member on the rotating side of the rotating mechanism 43.
  • the relative moving unit 4 Since the relative moving unit 4 has such a configuration, the wafer W is independently or combined with respect to the imaging unit 3 in the XY ⁇ direction while holding the wafer W to be inspected. It can be moved relative to the speed and angle, and can be stopped at any position and angle.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state of imaging in an example of a form embodying the present invention.
  • a plurality of device chips C (2, 2) to C are spaced apart from each other on the wafer W while moving the imaging camera 35 of the imaging unit 3 relative to the wafer W in the direction indicated by the arrow Vs. It is shown that the imaging location of (5, 2) is sequentially changed to image the inspection target site. At the current time, it is shown that the imaging camera 35 is capturing the imaging region F including the inspection target portion of the device chip C (4, 2).
  • FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship of each device chip C in an example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an arrangement image of a repeating appearance pattern of the device chip C formed on the wafer W of a certain inspection type, the complete chip Cn formed in the inspection region Ri of the wafer W, and the inspection region.
  • An example shows that an incomplete chip Cb formed over Ri and a non-inspection region Rn is arranged.
  • the chip layout registration unit 5 registers a chip layout that defines the position information of the inspection area Ri and the non-inspection area Rn of the wafer and the arrangement information of the device chip C with respect to the reference posture and the reference position of the wafer W.
  • the state in which the notch Wk of the wafer W is directed directly downward is set as the reference posture, and the center of the wafer W in this posture is set as the reference position (also referred to as the origin) in the XY direction, and the outer edge of the inspection area Ri (also referred to as the origin). That is, how many millimeters the radius (the boundary with the non-inspected region Rn) is (that is, position information), the vertical / horizontal arrangement, pitch, offset information, etc. of the repeated appearance pattern of the device chip C (that is, arrangement information). It is stipulated.
  • the chip layout registration unit 5 registers data that defines the chip layout for each inspection type.
  • the reference image registration unit 6 registers the reference image Pf.
  • the reference image Pf shows a reference of a state in which the repeated appearance pattern of the device chip C formed on the wafer W is normal. Specifically, the reference image Pf is determined to be normal if the difference in brightness value, dispersion value, etc. of each pixel or pixel group is within a preset range as compared with the captured inspection image Ps. If it is out of the range, it serves as a reference for determining an abnormality. More specifically, the reference image Pf is exemplified by one image representing a pre-selected non-defective image, an image obtained by pre-selecting and averaging a plurality of non-defective images, and an image generated based on a non-defective learning method. it can.
  • the reference image Pf data is registered in the reference image registration unit 6 for each inspection type.
  • FIG. 4 is an image diagram showing an image of the difference between the image Ps, the reference image Pf, the inspection image Pk, and the inspection image Pk and the reference image Pf in an example of the embodiment embodying the present invention.
  • FIG. 4A illustrates an image of the image Ps obtained by capturing the incomplete chip Cb, and the image Ps includes a circuit pattern and a defect X to be detected.
  • FIG. 4B illustrates an image of the reference image Pf.
  • FIG. 4C illustrates an image of the inspection image Pk.
  • FIG. 4D illustrates an image of the difference between the inspection image Pk and the reference image Pf.
  • An example is shown in which each image Ps, Pf, and Pk is composed of 7 ⁇ 7 matrix-like pixels in the vertical and horizontal directions.
  • the defect X a defect X in which foreign matter is attached on the circuit pattern is illustrated.
  • FIG. 5 is an image diagram showing an image of the brightness value of each pixel of the image Ps, the reference image Pf, and the inspection image Pk, and the difference between the brightness values of the inspection image Pk and the reference image Pf in an example of the embodiment of the present invention. Is.
  • the positional relationship between the images of FIGS. 4A to 4D and the brightness values of the pixels shown in FIGS. 5A to 5D correspond to each other.
  • FIG. 5A exemplifies an image of the brightness value of each pixel of the image Ps (including the circuit pattern and the defect X to be detected) obtained by capturing the incomplete chip Cb.
  • FIG. 5B exemplifies an image of the brightness value of each pixel of the reference image Pf.
  • FIG. 5 (c) illustrates an image of the brightness value of each pixel of the inspection image Pk.
  • FIG. 5D illustrates an image of the difference in luminance value between the inspection image Pk and the reference image Pf.
  • the image processing unit 7 processes the image Ps captured by the image pickup unit 3. Specifically, the image processing unit 7 includes a dynamic mask processing unit 71, a comparative inspection unit 72, and the like.
  • the dynamic mask processing unit 71 has a non-inspection region among the pixels constituting the image Ps with respect to the image Ps in which the incomplete chip Cb formed across the inspection region Ri and the non-inspection region Rn is captured.
  • the brightness value of the pixel corresponding to Rn (indicated by the broken line Y) is replaced with the brightness value of the reference image Pf based on the position information on the wafer W on which the image Ps is captured and the chip layout, and the inspection image Pk is processed. Is to generate.
  • the relative position between the wafer W and the imaging unit 3 when the image Ps is captured is acquired, the position information is compared with the chip layout, and which pixel in the captured image Ps is the inspection area Ri. It is determined whether the pixel is in the non-inspection region Rn or the pixel in the non-inspection region Rn. Then, the pixel in the non-inspection region Rn (indicated by the broken line Y) is replaced with the brightness value of the corresponding pixel of the reference image Pf to generate the inspection image Pk. At this time, the brightness value of the pixel (also referred to as the inspection target pixel) that does not cover the non-inspection region Rn in the image Ps is inherited by the inspection image Pk. That is, if the inspection target pixel has a defect X, the brightness value obtained by imaging the defect X is reflected in the inspection image Pk.
  • the comparative inspection unit 72 compares the inspection image Pk generated by the dynamic mask processing unit 71 with the reference image Pf, and inspects the inspection target site. Specifically, the comparative inspection unit 72 compares the corresponding pixels of the inspection image Pk including the inspection target portion of the repeated appearance pattern of the device chip C and the reference image Pf, and the brightness value for each pixel or pixel group. If the difference or variance value of is within a preset range, it is determined to be normal, and if it is outside the range, it is determined to be abnormal.
  • the defect X can be detected by comparing the inspection image Pk and the reference image Pf in the comparative inspection unit 72 and extracting the time when the difference in the luminance values is outside the reference range.
  • the image processing unit 7 joins the divided images, extracts the portion necessary for inspection from the entire image including the margin (also referred to as trimming), and the brightness of each pixel. It has functions such as value correction, curvature correction of image Ps, and arithmetic processing.
  • the reference image registration unit 6, the chip layout registration unit 5, and the image processing unit 7 according to the present invention are composed of a computer CP (that is, hardware) having an image processing function, an execution program thereof (that is, software), and the like. ing. More specifically, the chip layout registration unit 5 and the reference image registration unit 6 are composed of a part of a computer CP storage unit (register, memory, etc.) and a recording medium (HDD, SSD, etc.).
  • the image processing unit 7 is composed of an image processing unit (so-called GPU) of the computer CP.
  • the computer CP has the following functions and roles, for example. -Registration of information (so-called inspection procedure) such as imaging magnification and imaging position, imaging route T, imaging interval (pitch, interval), feed speed for each inspection type-Inspection conditions for each inspection type (brightness value of the inspection target part) Registration of (normal range such as distribution value, etc.), connection with user interface (keyboard, SW, monitor, etc.), input / output of various information, connection with control unit CN, external host computer, etc., signals and data Input / output
  • the inspection procedure and inspection condition for each inspection type are also called recipe information and inspection recipe.
  • the control unit CN has, for example, the following functions and roles. -Outputs a signal for holding / releasing the waha W to the waiha holding unit 2.-Controls the revolver mechanism 34 to switch the objective lens (imaging magnification) to be used.-Outputs a light emitting trigger to the illuminating unit 31. -Outputs an imaging trigger to the imaging camera 35-Drive control of the relative moving unit 4: Outputs a driving signal while monitoring the current positions of the X-axis slider 41, the Y-axis slider 42, and the rotation mechanism 43. -Output the current position information of the relative moving unit 4 (X-axis slider 41, Y-axis slider 42, rotation mechanism 43) to the computer CP.-Control each unit based on the inspection recipe.
  • the output of the imaging trigger from the control unit 9 to the imaging unit 3 can be exemplified by the following method.
  • strobe emission a very short time
  • step & repeat a method of moving and stationary at a predetermined position and irradiating the illumination light L1 to take an image.
  • the image pickup trigger means an image capture instruction to the image pickup camera 35 and the image processing unit 7, a light emission instruction of the illumination light L1 and the like.
  • the illumination light L1 is strobe-emitting or (case 2) the illumination light L1 is irradiated during the time (so-called exposure time) that can be captured by the imaging camera 35. During the time you are in the picture, you can take an image.
  • the image pickup trigger is not limited to the instruction to the image pickup camera 35, but may be an image capture instruction to the image processing device that acquires the image (Case 3). By doing so, it is possible to cope with a form in which a video signal or video data is sequentially output from the image pickup camera 35.
  • control unit CN is composed of a computer, a programmable logic controller, etc. (that is, hardware) and an execution program thereof (that is, software).
  • FIG. 6 is a flow chart in an example of a form embodying the present invention.
  • FIG. 6 shows a procedure for imaging and inspecting the inspection area Ri and the non-inspection area Rn of the device chip C arranged on the wafer W using the wafer visual inspection device 1 step by step as a series of flows. There is.
  • the chip layout that defines the inspection area Ri and the non-inspection area Rn of the wafer W with respect to the reference posture and the reference position of the wafer W is registered in advance (step s11), and the reference image Pf is registered in advance. (Step s12).
  • the inspection recipe is set, and the inspection mode and order of the wafer W are determined (step s13).
  • the wafer W is placed on the mounting table 20 of the wafer visual inspection device 1 (step s21), moved to the reading position of the reference mark (not shown) formed on the wafer W, and aligned (step). s22).
  • the image Ps including the inspection target portion is imaged (step s23), and the following processing is performed on the captured image Ps.
  • the pixels corresponding to the non-inspection region Rn are replaced with the brightness value of the reference image Pf based on the position information on the wafer W on which the image Ps is captured and the chip layout, and the inspection image Pk is generated (step s31).
  • the inspection image Pk is compared with the reference image Pf, and the inspection target site is inspected (step s32). Specifically, the inspection image Pk is compared with the corresponding pixels of the reference image Pf, and if the difference in brightness value, the dispersion value, etc. of each pixel or pixel group is within a preset range, it is determined to be normal. , If it is out of the range, it is judged as abnormal. Then, the defect X is detected by extracting the time when the difference between the luminance values is outside the reference range.
  • step 41 it is determined whether or not the imaging / inspection has been completed for all the predetermined inspection target parts (step 41), and if not, the imaging / inspection is continued. On the other hand, if the imaging / inspection is completed, the wafer W is discharged to the outside of the device (step s42).
  • step s43 it is determined whether or not there is a next wafer W (step s43), and if there is a wafer W to be inspected next, the above steps s21 to s43 are repeated. On the other hand, if there is no next wafer W, the series of flows ends.
  • the wafer visual inspection apparatus 1 and the inspection method according to the present invention even if there is an incomplete chip Cb formed over the inspection region Ri and the non-inspection region Rn on the wafer W, it depends on the imaging position.
  • a dynamic masking process can be performed to generate an inspection image Kp, and the inspection image Kp can be compared with the reference image Kf to perform a desired inspection.
  • the inspection region Ri of the wafer W is used, the inspection according to the complete chip Cn can be performed, and a desired inspection result can be obtained for the entire inspection region Ri of the wafer W. ..
  • it is not necessary to perform special processing for the pseudo defect That is, it is possible to obtain a desired inspection result for the entire inspection region Ri of the wafer W regardless of whether it is a complete chip Cn or an incomplete chip Cb, and it is possible to prevent an increase in processing time.
  • the imaging range of the imaging camera 35 of the imaging unit 3 is set to the imaging region F including the inspection target portion of one device chip C.
  • the imaging range of the imaging camera 35 may be divided into inspection target parts for each device chip C, or may be set to a wide range including inspection target parts of a plurality of device chips C.

Abstract

ウエーハ上に検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップがあっても、ウエーハの検査領域であれば完全チップに準じた検査を行い、ウエーハの検査領域全体に対して所望の検査結果を得ることができるウエーハ外観検査装置および方法を提供すること。　具体的には、ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰り返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像と比較して当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査装置および方法において、　検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップが撮像された画像に対して、当該画像を構成する画素のうち、非検査領域に相当する画素の輝度値を、当該画像が撮像されたウエーハ上の位置情報とチップレイアウトに基づいて、基準画像の輝度値に置き換え処理して検査画像を生成し、　生成された検査画像を基準画像と比較して、検査対象部位に対して検査する。

Description

ウエーハ外観検査装置および方法
　本発明は、ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰返し外観パターンを撮像した検査画像と基準画像とを比較して、当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査装置および方法に関する。
　半導体デバイスは、１枚の半導体ウエーハ上に多数の半導体デバイス回路（つまり、デバイスチップの繰り返し外観パターン）が形成された後、個々のチップ部品に個片化され、当該チップ部品がパッケージングされて、電子部品として単体で出荷されたり電気製品に組み込まれたりする。
　そして、個々のチップ部品が個片化される前に、ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰り返し外観パターンを撮像した検査画像と基準画像とを比較して検査を行ったり（例えば特許文献１）、プローブを用いた電気検査（例えば特許文献２）を行ったりしている。
　ウエーハ上に縦横マトリクス状に繰り返しパターンで形成されたデバイスチップは、ダイシングして製品化される「完全チップ」と、パターンの一部が欠落しているため製品化できない「不完全チップ」とがある。そして、完全チップに対しては外観を撮像し、基準画像と比較して良否判定（いわゆる、検査）が行われる一方、処理時間短縮のために不完全チップに対しては検査が省略されていた（例えば、特許文献３）。
特開２００７－１５５６１０号公報 特開平２－２９００３６号公報 特開平４－２７６６４２号公報
　しかし、完全チップに対して外観検査を行う一方で、不完全チップの検査を省略すると、不完全チップ上にキズや異物等が付いても当該ウエーハが次工程に投入される。
　そのため、後にプローブ検査があると、不完全チップ上のキズや異物等とプローブ（探針）とが接触し、プローブ破損やウエーハ割れ・欠け等の諸問題を引き起こすおそれがあった。
　一方、従来の外観検査手法によれば、不完全チップを撮像した検査画像の一部分には欠けが含まれ、基準画像と比較した際に当該部分が異常と判定されてしまい、疑似欠陥検出の要因となっていた。また、この疑似欠陥検出により、処理時間が増加していた。
　そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
ウエーハ上に検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップがあっても、ウエーハの検査領域であれば完全チップに準じた検査を行い、ウエーハの検査領域全体に対して所望の検査結果を得ることができ、処理時間の増加も防ぐことができるウエーハ外観検査装置および方法を提供することを目的とする。
　以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
　ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像と比較して当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査装置において、
　ウエーハを保持するウエーハ保持部と、
　検査対象部位が含まれた画像を撮像する撮像部と、
　ウエーハ保持部と撮像部を相対移動させる相対移動部と、
　基準画像を登録する基準画像登録部と、
　ウエーハの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハの検査領域及び非検査領域を規定するチップレイアウトを登録するチップレイアウト登録部と、
　撮像部で撮像された画像を処理する画像処理部とを備え、
　　画像処理部は、
　検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップの検査対象部位が撮像された画像に対して、当該画像を構成する画素のうち、非検査領域に相当する画素の輝度値を、当該画像が撮像されたウエーハ上の位置情報とチップレイアウトに基づいて、基準画像の輝度値に置き換え処理して検査画像を生成する、動的マスク処理部と、
　動的マスク処理部で生成された検査画像を基準画像と比較して、検査対象部位に対して検査する比較検査部とを備えている。
　また、本発明に係る別の一態様は、
　ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像と比較して当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査方法において、
　基準画像を予め登録するステップと、
　ウエーハの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハの検査領域及び非検査領域を規定するチップレイアウトを予め登録するステップと、
　ウエーハと撮像手段とを相対移動させながら検査対象部位が含まれた画像を撮像するステップと、
　画像を処理するステップとを有し、
　検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップが撮像された画像に対して、当該画像を構成する画素のうち、非検査領域に相当する画素の輝度値を、当該画像が撮像されたウエーハ上の位置情報とチップレイアウトに基づいて、基準画像の輝度値に置き換え処理して検査画像を生成するステップと、
　検査画像を基準画像と比較して、検査対象部位に対して検査するステップとを有している。
　この様なウエーハ外観検査装置および方法によれば、
撮像位置毎に外縁形状が異なる不完全チップであっても、撮像位置に応じて動的なマスク処理を行って検査画像を生成し、検査画像を基準画像と比較して所望の検査を行うことができる。
　ウエーハ上に検査領域及び非検査領域に跨がって形成された不完全チップがあっても、ウエーハの検査領域であれば完全チップに準じた検査を行い、ウエーハの検査領域全体に対して所望の検査結果を得ることができ、処理時間の増加も防ぐことができる。
本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例における撮像の様子を示す概念図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるデバイスチップＣそれぞれの位置関係を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例における画像Ｐｓ、基準画像Ｐｆ、検査画像Ｐｋ、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆの差分のイメージを表す画像図である。 本発明を具現化する形態の一例における画像Ｐｓ、基準画像Ｐｆ、検査画像Ｐｋの各画素の輝度値ならびに、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆの輝度値の差分のイメージを表す画像図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向とする。
　図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るウエーハ外観検査装置１を構成する各部が概略的に示されている。
　ウエーハ外観検査装置１は、ウエーハＷ上に形成されたデバイスチップＣの繰り返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像Ｐｆと比較して、当該デバイスチップＣの検査を行うものである。
　具体的には、ウエーハ外観検査装置１は、撮像場所を逐次変えながら検査対象部位を撮像し、撮像した画像Ｐｓを処理して検査画像Ｐｋを生成し、検査画像Ｐｋを基準画像Ｐｆと比較することで、デバイスチップＣの回路パターンにショートや断線等が無いか、異物やキズ等が付いていないか等、ウエーハＷ全面に亘って所望の検査を行うものである。
ウエーハ外観検査装置１は、ウエーハ保持部２、撮像部３、相対移動部４、チップレイアウト登録部５、基準画像登録部６、画像処理部７、制御部ＣＮ等を備えている。
　ウエーハ保持部２は、ウエーハＷを保持するものである。
具体的には、ウエーハ保持部２は、ウエーハＷを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、ウエーハ保持部２は、上面が水平な載置台２０を備えている。
載置台２０は、ウエーハＷと接触する部分に溝部や孔部が設けられており、これら溝部や孔部は、切替バルブなどを介して真空ポンプなどの負圧発生手段と接続されている。そして、ウエーハ保持部２は、これら溝部や孔部を負圧状態若しくは大気解放状態に切り替えることで、ウエーハＷを保持したり保持解除したりすることができる。
　撮像部３は、検査対象部位が含まれた画像Ｐｓを撮像するものである。
ここで、検査対象部位が含まれた画像Ｐｓとは、検査対象となるデバイスチップＣの繰返し外観パターンの一部または全部の部位を含んで撮像された画像であり、デバイスチップＣ毎の検査対象部位を分割して撮像したものや、１つまたは複数のデバイスチップＣの検査対象部位を含む広い範囲（撮像領域Ｆ）を撮像したものを言う。
　具体的には、デバイスチップＣの配列（個数やピッチなど）や要求される検査精度等が検査品種毎に異なるため、撮像部３で撮像する範囲（つまり、撮像エリア）のサイズや位置、間隔等は、それぞれの検査品種に適応させて登録されている。
より具体的には、撮像部３は、鏡筒３０、照明部３１、ハーフミラー３２、複数の対物レンズ３３ａ，３３ｂ、レボルバー機構３４、撮像カメラ３５等を備えている。
　鏡筒３０は、照明部３１、ハーフミラー３２、対物レンズ３３ａ，３３ｂ、レボルバー機構３４、撮像カメラ３５等を所定の姿勢で固定し、照明光や観察光を導光するものである。鏡筒３０は、連結金具など（不図示）を介して装置フレーム１ｆに取り付けられている。
　照明部３１は、撮像に必要な照明光Ｌ１を放出するものである。具体的には、照明部３１は、レーザダイオードやメタルハライドランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ照明などが例示できる。
　ハーフミラー３２は、照明部３１から放出された照明光Ｌ１を反射させてウエーハＷ側に照射し、ウエーハＷ側から入射した光（反射光、散乱光）Ｌ２を撮像カメラ３５側に通過させるものである。
　対物レンズ３３ａ，３３ｂは、ワークＷ上の撮像エリアの像を、それぞれ異なる所定の観察倍率で撮像カメラ３５の撮像素子３６に結像させるものである。
　レボルバー機構３４は、対物レンズ３３ａ，３３ｂのいずれを使用するか切り替えるものである。具体的には、レボルバー機構３４は、手動または外部からの信号制御に基づいて、所定の角度ずつ回転および静止するものである。
　撮像カメラ３５は、ワークＷ上の撮像エリアＦを撮像し、撮像素子３６に結像させた画像Ｐｓを取得するものである。取得した画像Ｐｓは、映像信号や映像データとして外部に出力され、画像処理部７で処理されて検査画像Ｐｋが生成される。
　相対移動部４は、ウエーハ保持部２と撮像部３とを相対移動させるものである。
具体的には、相対移動部４は、Ｘ軸スライダー４１と、Ｙ軸スライダー４２と、回転機構４３とを備えて構成されている。
　Ｘ軸スライダー４１は、装置フレーム１ｆ上に取り付けられており、Ｙ軸スライダー４２をＸ方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、Ｘ軸スライダーは、Ｘ方向に延びる１対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。スライダー駆動部は、制御部ＣＮからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたものや、リニアモータ機構などで構成することができる。また、Ｘ軸スライダー４１には、スライダー部の現在位置や移動量を検出するためのエンコーダが備えられている。なお、このエンコーダは、リニアスケールと呼ばれる直線状の部材に細かな凹凸が所定ピッチで刻まれたものや、ボールネジを回転させるモータの回転角度を検出するロータリエンコーダ等が例示できる。
　Ｙ軸スライダー４２は、制御部ＣＮから出力される制御信号に基づいて、回転機構４３をＹ方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、Ｙ軸スライダーは、Ｙ方向に延びる１対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。スライダー駆動部は、制御部ＣＮからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたものや、リニアモータ機構などで構成することができる。また、Ｙ軸スライダー４２には、スライダー部の現在位置や移動量を検出するためのエンコーダが備えられている。なお、このエンコーダは、リニアスケールと呼ばれる直線状の部材に細かな凹凸が所定ピッチで刻まれたものや、ボールネジを回転させるモータの回転角度を検出するロータリエンコーダ等が例示できる。
　回転機構４３は、載置台２０をθ方向に任意の速度で回転させ、任意の角度で静止させるものである。具体的には、回転機構４３は、ダイレクトドライブモータなどの、外部機器からの信号制御により任意の角度に回転／静止させるものが例示できる。回転機構４３の回転する側の部材の上には、ウエーハ保持部２の載置台２０が取り付けられている。
　相対移動部４は、この様な構成をしているため、検査対象となるウエーハＷを保持したまま、ウエーハＷを撮像部３に対してＸＹθ方向にそれぞれ独立させて又は複合的に、所定の速度や角度で相対移動させたり、任意の位置・角度で静止させたりすることができる。
　図２は、本発明を具現化する形態の一例における撮像の様子を示す概念図である。
図２には、ウエーハＷに対して撮像部３の撮像カメラ３５を矢印Ｖｓで示す方向に相対移動させながら、ウエーハＷ上に離間配置されている複数のデバイスチップＣ（２，２）～Ｃ（５，２）の撮像場所を逐次変えて、検査対象部位を撮像する様子が示されている。なお現時刻では、デバイスチップＣ（４，２）の検査対象部位を含む撮像領域Ｆを撮像カメラ３５で撮像している様子が図示されている。
　図３は、本発明を具現化する形態の一例におけるデバイスチップＣそれぞれの位置関係を示す平面図である。図３には、ある検査品種のウエーハＷ上に形成されたデバイスチップＣの繰返し外観パターンの配置イメージが示されており、ウエーハＷの検査領域Ｒｉ内に形成された完全チップＣｎと、検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎに跨がって形成された不完全チップＣｂが配置されている様子が例示されている。
　チップレイアウト登録部５は、ウエーハＷの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハの検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎの位置情報ならびにデバイスチップＣの配置情報を規定するチップレイアウトを登録するものである。
　なお、チップレイアウトには、ウエーハＷのノッチＷｋを真下に向けた状態を基準姿勢とし、この姿勢でのウエーハＷの中心をＸＹ方向の基準位置（原点とも言う）として、検査領域Ｒｉの外縁（つまり、非検査領域Ｒｎとの境界）が半径何ミリの位置にあるか（つまり、位置情報）や、デバイスチップＣの繰り返し外観パターンの縦横配列やピッチ、オフセット情報など（つまり、配置情報）が規定されている。
　具体的には、チップレイアウト登録部５には、検査品種毎にチップレイアウトを規定するデータが登録されている。
　基準画像登録部６は、基準画像Ｐｆを登録するものである。
　なお、基準画像Ｐｆは、ウエーハＷ上に形成されたデバイスチップＣの繰り返し外観パターンが正常である状態の基準を示すものである。具体的には、基準画像Ｐｆは、撮像した検査画像Ｐｓと比較して、各画素や画素群について輝度値の差分や分散値等が予め設定された範囲内であれば正常と判定し、当該範囲外であれば異常と判定するための基準となるものである。より具体的には、基準画像Ｐｆは、予め選定された良品画像を代表する１つの画像や、複数の良品画像を予め選定し平均化したもの、良品学習法に基づいて生成したもの等が例示できる。
　具体的には、基準画像登録部６には、検査品種毎に基準画像Ｐｆのデータが登録されている。
　図４は、本発明を具現化する形態の一例における画像Ｐｓ、基準画像Ｐｆ、検査画像Ｐｋ、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆの差分のイメージを表す画像図である。
図４（ａ）には、不完全チップＣｂを撮像した画像Ｐｓのイメージが例示されており、この画像Ｐｓには、回路パターンと検出対象の欠陥Ｘが含まれている。
図４（ｂ）には、基準画像Ｐｆのイメージが例示されている。
図４（ｃ）には、検査画像Ｐｋのイメージが例示されている。
図４（ｄ）には、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆとの差分のイメージが例示されている。
なお、各画像Ｐｓ，Ｐｆ，Ｐｋは、縦横７×７のマトリクス状の画素で構成されている例を示す。また、欠陥Ｘとして、回路パターン上に異物が付着したものを例示する。
　図５は、本発明を具現化する形態の一例における画像Ｐｓ、基準画像Ｐｆ、検査画像Ｐｋの各画素の輝度値ならびに、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆの輝度値の差分のイメージを表す画像図である。なお、図４（ａ）～（ｄ）のイメージと図５（ａ）～（ｄ）に示された各画素の輝度値の位置関係は、それぞれ対応している。
図５（ａ）には、不完全チップＣｂを撮像した画像Ｐｓ（回路パターンと検出対象の欠陥Ｘを含む）の各画素の輝度値のイメージが例示されている。
図５（ｂ）には、基準画像Ｐｆの各画素の輝度値のイメージが例示されている。
図５（ｃ）には、検査画像Ｐｋの各画素の輝度値のイメージが例示されている。
図５（ｄ）には、検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆとの輝度値の差分のイメージが例示されている。
　画像処理部７は、撮像部３で撮像された画像Ｐｓを処理するものである。
具体的には、画像処理部７は、動的マスク処理部７１、比較検査部７２等を備えている。
　動的マスク処理部７１は、検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎに跨がって形成された不完全チップＣｂが撮像された画像Ｐｓに対して、画像Ｐｓを構成する画素のうち、非検査領域Ｒｎに相当する画素（破線Ｙで示すところ）の輝度値を、画像Ｐｓが撮像されたウエーハＷ上の位置情報とチップレイアウトに基づいて、基準画像Ｐｆの輝度値に置き換え処理して検査画像Ｐｋを生成するものである。
　具体的には、画像Ｐｓを撮像したときのウエーハＷと撮像部３との相対位置を取得し、当該位置情報をチップレイアウトと照らし合わせて、撮像した画像Ｐｓ内のどの画素が、検査領域Ｒｉにある画素か非検査領域Ｒｎにある画素かを判別する。そして、非検査領域Ｒｎにある画素（破線Ｙで示すところ）については、基準画像Ｐｆの対応する画素の輝度値に置き換え処理をして、検査画像Ｐｋを生成する。このとき、画像Ｐｓ内の非検査領域Ｒｎにかかっていない画素（検査対象画素とも言う）の輝度値は検査画像Ｐｋに引き継がれる。つまり、この検査対象画素に欠陥Ｘがあれば、検査画像Ｐｋには欠陥Ｘを撮像した輝度値が反映される。
　比較検査部７２は、動的マスク処理部７１で生成された検査画像Ｐｋを基準画像Ｐｆと比較して、検査対象部位に対して検査するものである。
具体的には、比較検査部７２は、デバイスチップＣの繰返し外観パターンの検査対象部位が含まれた検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆの対応する画素同士を比較し、各画素や画素群について輝度値の差分や分散値等が予め設定された範囲内であれば正常と判定し、当該範囲外であれば異常と判定する。
　そのため、比較検査部７２にて検査画像Ｐｋと基準画像Ｐｆとを比較処理し、輝度値の差分が基準範囲外にあるころを抽出することで、欠陥Ｘを検出することができる。
　なお、上述のほか必要に応じて、画像処理部７は、分割画像を繋ぎ合わせたり、マージンを含む全体画像の中から検査に必要な部位を抽出（トリミングとも言う）したり、各画素の輝度値の補正を行ったり、画像Ｐｓの湾曲補正などを行ったり、演算処理等をする機能を備えている。
　本発明に係る基準画像登録部６、チップレイアウト登録部５、画像処理部７は、画像処理機能を備えたコンピュータＣＰ（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。
より具体的には、チップレイアウト登録部５や基準画像登録部６は、コンピュータＣＰの記憶部（レジスタ、メモリー等）や記録媒体（ＨＤＤ、ＳＳＤ等）などの一部にて構成されており、画像処理部７は、コンピュータＣＰの画像処理部（いわゆる、ＧＰＵ）にて構成されている。
　コンピュータＣＰは、例えば、以下の様な機能や役割を担っている。
・検査品種毎の撮像倍率および撮像位置、撮像ルートＴ、撮像間隔（ピッチ、インターバル）、送り速度等の情報（いわゆる、検査手順）の登録
・検査品種毎の検査条件（検査対象部位の輝度値や分散値等の正常範囲など）の登録
・ユーザインターフェース（キーボード、ＳＷ、モニタ等）と接続されて、各種情報の入出力
・制御部ＣＮや外部のホストコンピュータ等と接続されて、信号やデータの入出力
なお、検査品種毎の検査手順や検査条件は、レシピ情報、検査レシピとも呼ばれる。
　制御部ＣＮは、例えば、以下の様な機能や役割を担っている。
・ウエーハ保持部２に対して、ウエーハＷの保持／解除の信号を出力
・レボルバー機構３４を制御して、使用する対物レンズ（撮像倍率）を切り替える
・照明部３１に対して、発光トリガを出力する
・撮像カメラ３５に対して、撮像トリガを出力する
・相対移動部４の駆動制御：Ｘ軸スライダー４１、Ｙ軸スライダー４２、回転機構４３の現在位置をモニタリングしつつ、駆動用信号を出力する
・相対移動部４（Ｘ軸スライダー４１、Ｙ軸スライダー４２、回転機構４３）の現在位置情報をコンピュータＣＰに出力する
・検査レシピに基づいて各部を制御
　なお、制御部９から撮像部３への撮像トリガの出力は、下記の様な方式が例示できる。
・Ｘ方向にスキャン移動させながら、所定距離移動する毎に照明光Ｌ１を極短時間発光（いわゆる、ストロボ発光）させる方式。
・或いは、所定位置に移動および静止させて照明光Ｌ１を照射して撮像する（いわゆる、ステップ＆リピート）方式。
　また、撮像トリガとは、撮像カメラ３５や画像処理部７に対する画像取り込み指示、照明光Ｌ１の発光指示などを意味する。具体的には、撮像トリガとして、（ケース１）撮像カメラ３５で撮像可能な時間（いわゆる、露光時間）の間に、照明光Ｌ１をストロボ発光させたり、（ケース２）照明光Ｌ１が照射されている時間内に、撮像させたり、する。或いは、撮像トリガは、撮像カメラ３５に対する指示に限らず、（ケース３）画像を取得する画像処理装置に対する画像取込指示でも良い。そうすることで、撮像カメラ３５から映像信号や映像データが逐次出力される形態にも対応できる。
　より具体的には、制御部ＣＮは、コンピュータやプログラマブルロジックコントローラ等（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。
　［検査フロー］
　図６は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図６には、ウエーハ外観検査装置１を用いてウエーハＷに配置されているデバイスチップＣの検査領域Ｒｉおよび非検査領域Ｒｎを撮像・検査する手順が、一連のフローとしてステップ毎に示されている。
　検査に先立ち、ウエーハＷの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハＷの検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎを規定するチップレイアウトを予め登録しておく（ステップｓ１１）と共に、基準画像Ｐｆを予め登録しておく（ステップｓ１２）。
併せて、検査レシピを設定し、ウエーハＷの検査モードや順序を決定する（ステップｓ１３）。
　次に、ウエーハＷをウエーハ外観検査装置１の載置台２０に載置し（ステップｓ２１）、ウエーハＷ上に形成されている基準マーク（不図示）の読み取り位置へ移動し、アライメントを行う（ステップｓ２２）。
　ウエーハＷと撮像手段３とを相対移動させながら、検査対象部位が含まれた画像Ｐｓを撮像し（ステップｓ２３）、撮像された画像Ｐｓに対して次の処理を行う。
　先ず、検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎに跨がって形成された不完全チップＣｂが撮像された画像Ｐｓに対して、当該画像Ｐｓを構成する画素のうち、非検査領域Ｒｎに相当する画素の輝度値を、当該画像Ｐｓが撮像されたウエーハＷ上の位置情報とチップレイアウトに基づいて、基準画像Ｐｆの輝度値に置き換え処理して検査画像Ｐｋを生成する（ステップｓ３１）。
　そして、検査画像Ｐｋを基準画像Ｐｆと比較して、検査対象部位に対して検査する（ステップｓ３２）。具体的には、検査画像Ｐｋを基準画像Ｐｆとの対応する画素同士を比較し、各画素や画素群について輝度値の差分や分散値等が予め設定された範囲内であれば正常と判定し、当該範囲外であれば異常と判定する。そして、輝度値の差分が基準範囲外にあるころを抽出することで、欠陥Ｘを検出する。
　そして、予め規定された検査対象部位の全てに対して撮像・検査が終了したかどうかを判定し（ステップ４１）、終了していなければ撮像・検査を続ける。一方、撮像・検査が終了していれば、ウエーハＷを装置外に払い出す（ステップｓ４２）。
　そして、次のウエーハＷがあるかどうかを判定し（ステップｓ４３）、次に検査するウエーハＷがあれば上述のステップｓ２１～ｓ４３を繰り返す。一方、次のウエーハＷが無ければ一連のフローを終了する。
　本発明に係るウエーハ外観検査装置１および検査方法によれば、ウエーハ上Ｗに検査領域Ｒｉ及び非検査領域Ｒｎに跨がって形成された不完全チップＣｂがあっても、撮像位置に応じて動的なマスク処理を行って検査画像Ｋｐを生成し、検査画像Ｋｐを基準画像Ｋｆと比較して所望の検査を行うことができる。このとき、不完全チップＣｂであっても、ウエーハＷの検査領域Ｒｉであれば完全チップＣｎに準じた検査を行い、ウエーハＷの検査領域Ｒｉ全体に対して所望の検査結果を得ることができる。また、疑似欠陥に対する特別な処理を行う必要が無くなる。つまり、完全チップＣｎか不完全チップＣｂかに関わらず、ウエーハＷの検査領域Ｒｉ全体に対して所望の検査結果を得ることができ、処理時間の増加も防ぐことができる。
　［変形例］
　なお上述では、検査の具体例として、回路パターン上に異物が付着した欠陥Ｘを検出する構成・手順を示した。しかし、本発明を具現化する上で、検査対象は異物の付着のみならず、ショートや断線等が無いか、キズ等が付いていないか等、適宜項目を決定し、撮像条件や検査条件等を決定すれば良い。
　なお上述では、本発明を具現化する手順として、図６を示しつつ、チップレイアウトの登録（ステップｓ１１）、基準画像Ｐｆの登録（ステップｓ１２）、検査レシピの設定（ステップｓ１３）の順で登録・設定を実行する手順を例示したが、これ以外の順序で実行しても良い。例えば、チップレイアウトの登録よりも、基準画像Ｐｆの登録を先に行っても良いし、検査レシピの設定を先に行っても良い。
　なお上述では、撮像部３の撮像カメラ３５の撮像範囲が、１つデバイスチップＣの検査対象部位を含む撮像領域Ｆに設定された例を示した。しかし、撮像カメラ３５の撮像範囲は、デバイスチップＣ毎の検査対象部位を分割しても良いし、複数のデバイスチップＣの検査対象部位を含む広い範囲に設定しても良い。
　　１　　ウエーハ外観検査装置
　　２　　ウエーハ保持部
　　３　　撮像部
　　４　　相対移動部
　　５　　チップレイアウト登録部
　　６　　基準画像登録部
　　７　　画像処理部
　　１ｆ　装置フレーム
　　２０　載置台
　　３０　鏡筒
　　３１　照明部
　　３２　ハーフミラー
　　３３ａ，３３ｂ　対物レンズ
　　３４　レボルバー機構
　　３５　撮像カメラ
　　４１　Ｘ軸スライダー
　　４２　Ｙ軸スライダー
　　４３　回転機構
　　７１　動的マスク処理部
　　７２　比較検査部
　　ＣＮ　制御部
　　Ｗ　　ウエーハ
　　Ｃ　　デバイスチップ
　　Ｃｎ　完全チップ
　　Ｃｂ　不完全チップ
　　Ｆ　　撮像領域（視野）
　　Ｒｉ　検査領域
　　Ｒｎ　非検査領域
　　Ｐｓ　検査画像（処理前）
　　Ｐｋ　検査画像（処理後）
　　Ｐｆ　基準画像
　　Ｌ１　照明光
　　Ｌ２　ウエーハ側から入射した光（反射光、散乱光）
　　Ｔ　　撮像ルート

Claims (2)

  1. 　ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像と比較して当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査装置において、
    　前記ウエーハを保持するウエーハ保持部と、
    　前記検査対象部位が含まれた画像を撮像する撮像部と、
    　前記ウエーハ保持部と前記撮像部を相対移動させる相対移動部と、
    　前記ウエーハの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハの検査領域及び非検査領域の位置情報ならびにデバイスチップの配置情報を規定するチップレイアウトを登録するチップレイアウト登録部と、
    　前記基準画像を登録する基準画像登録部と、
    　前記撮像部で撮像された前記画像を処理する画像処理部とを備え、
    　　前記画像処理部は、
    　前記検査領域及び前記非検査領域に跨がって形成された不完全チップの前記検査対象部位が撮像された前記画像に対して、当該画像を構成する画素のうち、前記非検査領域に相当する画素の輝度値を、当該画像が撮像された前記ウエーハ上の位置情報と前記チップレイアウトに基づいて、前記基準画像の輝度値に置き換え処理して検査画像を生成する、動的マスク処理部と、
    　前記動的マスク処理部で生成された前記検査画像を前記基準画像と比較して、前記検査対象部位に対して検査する比較検査部とを備えた
    ことを特徴とする、ウエーハ外観検査装置。
  2. 　ウエーハ上に形成されたデバイスチップの繰返し外観パターンの検査対象部位を撮像し、基準画像と比較して当該デバイスチップの検査を行うウエーハ外観検査方法において、
    　前記ウエーハの基準姿勢および基準位置に対する当該ウエーハの検査領域及び非検査領域を規定するチップレイアウトを予め登録するステップと、
    　前記基準画像を予め登録するステップと、
    　前記ウエーハと撮像手段とを相対移動させながら前記検査対象部位が含まれた画像を撮像するステップと、
    　前記画像を処理するステップとを有し、
    　前記検査領域及び前記非検査領域に跨がって形成された不完全チップが撮像された前記画像に対して、当該画像を構成する画素のうち、前記非検査領域に相当する画素の輝度値を、当該画像が撮像された前記ウエーハ上の位置情報と前記チップレイアウトに基づいて、前記基準画像の輝度値に置き換え処理して検査画像を生成するステップと、
    　前記検査画像を前記基準画像と比較して、前記検査対象部位に対して検査するステップとを有する
    ことを特徴とする、ウエーハ外観検査方法。
PCT/JP2020/022717 2019-08-23 2020-06-09 ウエーハ外観検査装置および方法 WO2021039019A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227004449A KR20220044742A (ko) 2019-08-23 2020-06-09 웨이퍼 외관 검사 장치 및 방법
CN202080057392.9A CN114222913A (zh) 2019-08-23 2020-06-09 晶片外观检查装置和方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019152538A JP7293046B2 (ja) 2019-08-23 2019-08-23 ウエーハ外観検査装置および方法
JP2019-152538 2019-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021039019A1 true WO2021039019A1 (ja) 2021-03-04

Family

ID=74678135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/022717 WO2021039019A1 (ja) 2019-08-23 2020-06-09 ウエーハ外観検査装置および方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7293046B2 (ja)
KR (1) KR20220044742A (ja)
CN (1) CN114222913A (ja)
TW (1) TW202109022A (ja)
WO (1) WO2021039019A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346627A (ja) * 1999-06-07 2000-12-15 Toray Eng Co Ltd 検査装置
JP2007155610A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Seiko Epson Corp 外観検査装置および外観検査方法
JP2008244197A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp 検査装置及び検査方法
JP2009097958A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Tokyo Seimitsu Co Ltd 欠陥検出装置及び欠陥検出方法
JP2010151655A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02290036A (ja) 1989-02-13 1990-11-29 Tokyo Electron Ltd 半導体ウエハの検査方法
JP2939665B2 (ja) 1991-03-04 1999-08-25 東京エレクトロン株式会社 半導体ウエハの測定方法
JP2007163259A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 差分比較検査方法および差分比較検査装置
JP2009283977A (ja) * 2009-08-21 2009-12-03 Hitachi High-Technologies Corp 検査装置及び検査方法
CN102811863B (zh) * 2010-01-21 2015-07-22 惠普印迪戈股份公司 打印图像的自动检查
CN108280828B (zh) * 2018-01-25 2020-11-10 上海闻泰电子科技有限公司 相机装配位置检测方法与装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346627A (ja) * 1999-06-07 2000-12-15 Toray Eng Co Ltd 検査装置
JP2007155610A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Seiko Epson Corp 外観検査装置および外観検査方法
JP2008244197A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp 検査装置及び検査方法
JP2009097958A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Tokyo Seimitsu Co Ltd 欠陥検出装置及び欠陥検出方法
JP2010151655A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021032672A (ja) 2021-03-01
JP7293046B2 (ja) 2023-06-19
CN114222913A (zh) 2022-03-22
KR20220044742A (ko) 2022-04-11
TW202109022A (zh) 2021-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101444474B1 (ko) 검사 장치
JP2007303853A (ja) 端部検査装置
JP2006268050A (ja) 画像検査装置、パネル検査方法及び表示パネルの製造方法
JP2002014057A (ja) 欠陥検査装置
KR20180103701A (ko) 다이 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR101802843B1 (ko) 자동 비전 검사 시스템
JP5245212B2 (ja) 端部検査装置
JP4804295B2 (ja) 部品認識方法、部品認識装置、表面実装機及び部品検査装置
WO2021033396A1 (ja) ウエーハ外観検査装置および方法
JP7007993B2 (ja) ダイシングチップ検査装置
JP4302234B2 (ja) 装着部品検査装置
KR101079686B1 (ko) 영상인식장치 및 영상인식방법
WO2021039019A1 (ja) ウエーハ外観検査装置および方法
WO2022075041A1 (ja) 外観検査装置および方法
JP2000283929A (ja) 配線パターン検査方法及びその装置
JP2008175818A (ja) 表面検査装置及び方法
WO2023162523A1 (ja) ウエーハ検査装置
WO2023119882A1 (ja) ウエーハ外観検査装置
JP6775389B2 (ja) 外観検査装置および外観検査方法
JP2005300884A (ja) マスク検査装置およびマスク検査方法
JP2008139088A (ja) 外観検査方法
JP7372173B2 (ja) 基板エッジ検査装置
JP4960912B2 (ja) 自動外観検査装置及び自動外観検査方法
JP2021110551A (ja) 基板エッジ検査装置
JP2020046393A (ja) チップ体の検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20857657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20857657

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1