(57)【要約】  被検査対象物の形成物の外観検査装置のステージ上でのステージ座標と形成物アドレスを関係づけて保持するため、外観検査装置の低倍率レンズを用いて、プレスキャン工程として、得られた撮像画像を用いてステージ座標に関連付けて形成物アドレスを付与し、実検査工程時には、形成物アドレスを用いて、被検査対象物の探索時間を削減し、検査準備工程と実検査の総和の検査タクトタイムの短縮を図る。
2012132273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像工程にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の外観検査方法であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定工程と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物探索する探索過程と、
前記探索過程において見つかった他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける工程とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付ける工程終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記被検査対象物は半導体ウエハーであり、形状物は半導体チップであり、
前記形状物のステージ座標は、前記撮像画像の２値化処理を行い、当該２値画像で抽出した半導体チップの重心座標を求め、
前記重心座標から予め決まっている半導体チップのコーナまでの相対距離分ずれた座標に設定することを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記形状物アドレスは、前記ステージ座標を用いて、設定した基準形状物から四方向の形状物を順次探索し、前記被検査対象物全域の前記ステージ座標と前記形状物アドレスを設定し関連付ける処理を繰り返して得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記ステージ座標設定工程の前に、予め設定された半導体ウエハー上で離間された基準となる２個の半導体チップを探索して個々に撮像し、当該半導体チップの位置座標から半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に応じて当該半導体ウエハーの位置合わせするメインアライメント工程を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記メインアライメント工程の前に、メインアライメント時よりも低倍率で撮像した半導体ウエハーの複数枚の撮像画像を２値化処理した後に、当該２値画像に基づいて当連続配列された複数個の半導体チップの整列状態から当該半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に基づいて半導体ウエハーを位置合わせするサブアライメント工程を備えたことを特徴とする請求項４に記載の外観検査方法。
【請求項６】
ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像手段にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の検査を行う外観検査装置であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定手段と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物探索し、前記探索過程において見つかった他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける手段とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付けの終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物上に微細なパターンが形成された形成物の外観検査方法およびその装置に関する。特に、ウエハー（例えば、半導体ウエハーやＬＥＤのウエハー）をダイシング加工した後に、エキスパンド工程で多数のチップに分断したとき、被検査対象物である半導体チップ上の形成物の配置や回転角度に統一性が無い場合であっても高速で行える外観検査方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、被検査対象物上の形成物の外観検査方法および／または装置においては、所定のパターンが形成された被検査対象物上の形成物に各微細なパターンが凝縮されて被検査対象物上に配置されているものが多い。また、当該被検査対象物の外観検査においては、ダイシング加工後のエキスパンド工程において当該所定の形状物の土台となるウエハーシートを延伸し、個々の形状物を分離した後に、外観検査をおこなうというニーズが増えてきた。【０００３】
さらに、最近では、該形状物の個々のサイズが益々微小になり、一つの被検査対象物上に２万個ないし多い物は１０万個の形状物が配置されている。したがって、検査時間も増大し、外観検査のタクトタイムが上昇してきている。【０００４】
ところで、本願に関係する公知技術について、特許文献１には、被検査対象物の内面傾斜角を求め該角度に対応して回転補正を行う外観検査処理に関する発明が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、参照画像および被検査画像の着目画素のうち近傍画素値の空間的変化量の小さい方が許容画素として選択されると共に他方がターゲット画素として選択され、許容画素について許容範囲が設定される。そして、その許容範囲内の任意の値は許容画素の値と見なされて、ターゲット画素と許容画素とが比較されることにより、それらの画素の差分値が算出される。その差分値に基づき被検査画像と参照画像との差異を示す差分マップが作成されることに関する発明が記載されている。【０００６】
さらに、特許文献３には、次の発明が記載されている。被検査対象物の集合体として多数個形成された被検査対象物の欠陥を検出する外観検査を行う。その際、検査レシピ条件に沿って、照明の種類や角度その他撮像の倍率が変わる回数だけ何回も検査する必要がある。その各々の被検査対象物の角度が基準となる水平な角度とずれている量を補正データとして格納する。次回からの繰り返しの検査においては、当該格納された情報を呼び出し、補正した後に外観検査を行う。したがって、その都度の位置や回転角度の測定作業を回避することにより、外観検査時間を短縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０６９６４５号
【特許文献２】特開２００３−０５７０１９号
【特許文献３】特開２０１１−０１２９７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記背景技術に記載のように、被検査対象物上の多数の形状物をダイシング加工後にエキスパンド工程を経て個々に分離して後、全形状物の外観検査をおこなうに際し、形状物の数が多いだけに、形状物を見落として検査されずに検査工程が完了してしまうなどの問題が生じ、該問題の回避策が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本願発明に係る発明は、ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像工程にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の外観検査方法であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定工程と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物探索する探索過程と、
前記探索過程において見つかった他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける工程とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付ける工程終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする。【００１０】
上記方法において、前記被検査対象物は半導体ウエハーであり、形状物は半導体チップであり、
前記形状物のステージ座標は、前記撮像画像の２値化処理を行い、当該２値画像で抽出した半導体チップの重心座標を求め、
前記重心座標から予め決まっている半導体チップのコーナまでの相対距離分ずれた座標に設定することが好ましい。【００１１】
また、上記方法において、形状物アドレスは、前記ステージ座標を用いて、設定した基準形状物から四方向の形状物を順次探索し、前記被検査対象物全域の前記ステージ座標と前記形状物アドレスを設定し関連付ける処理を繰り返して得る。【００１２】
また、上記方法において、、前記ステージ座標設定工程の前に、予め設定された半導体ウエハー上で離間された基準となる２個の半導体チップを探索して個々に撮像し、当該半導体チップの位置座標から半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に応じて当該半導体ウエハーの位置合わせするメインアライメント工程を備えることが好ましい。。【００１３】
さらに、上記方法において、メインアライメント工程の前に、メインアライメント時よりも低倍率で撮像した半導体ウエハーの複数枚の撮像画像を２値化処理した後に、当該２値画像に基づいて当連続配列された複数個の半導体チップの整列状態から当該半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に基づいて半導体ウエハーを位置合わせするサブアライメント工程を備えることが好ましい。【００１４】
また、本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成を採る。
ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像手段にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の検査を行う外観検査装置であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定手段と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物探索し、前記探索過程において見つかった他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける手段とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付けの終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする。【００１５】
当該構成によれば、上記第１の方法発明を好適に実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、ダイシング加工後、特に、エキスパンド工程を経た被検査対象物（例えばウエハー）上の多数の形状物（例えば半導体チップ）の実検査をする前段階として、低倍率レンズでの撮像画像を用いて、被検査対象物の概略位置を事前に計測することにより、多数の形状物である全半導体チップの位置および存在を事前に把握する。本発明により、エキスパンド工程時のウエハーシートの延伸にともなう位置ズレなどによる高倍率レンズを用いての撮像での形状物の実検査時見落としを回避することができ、被検査対象物上の全ての形状物の見落としの無い実検査を可能にする。また、被検査対象物上の形状物が不在な位置についての判別も可能にする。【００１７】
また、本発明により、ダイシング加工後、特に、エキスパンド工程を経たウエハー上の半導体チップを検査する場合、ウエハーそのものが拡張されていることに起因するウエハー内の離れた位置の検査対象である半導体チップの見落としを未然に防ぐことができる。【００１８】
後工程の実検査工程では、被検査対象物の形状物のサーチ範囲を全域に広げることにより検査タクトが遅くなるが、本発明に記載のプレスキャン工程で事前に各半導体チップの位置を大局的に把握することで、被検査対象物の形状物のサーチ範囲を狭める事ができ、検査タクトの短縮が図れる。また、形状物の見落とし防止にも効果的である。プレスキャン工程では低倍率のレンズを用いることにより撮像時それぞれ広範囲を撮像することができるので、プレスキャン工程の実行によるタクトタイムの増加は、前記検査対象物の形状物のサーチ範囲を狭める事により抑制される。【００１９】
当該タクトタイム短縮の要因は、ウエハーの検査時、本発明のプレスキャン工程を実施した場合、ウエハー上のすべての半導体チップに対しステージ座標と対応するチップアドレスが事前に設定されるので、検査時登録されている該当する半導体チップのチップアドレスから半導体チップの実位置に対応するステージ座標が求まり位置決めする際のステージ移動距離が短くなり、すべての半導体チップのサーチを短時間で行うことができ、トータル的に検査時間を短縮できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態を説明する外観検査装置全体構成概要図。
【図２】本発明の被検査対象物の基準となる補正角度の抽出を説明する図。
【図３】本発明の被検査対象物および形状物を説明する図。
【図４】本発明の実施例１に記載の外観検査準備工程の流れを示すフローチャート。
【図５】本発明の外観検査装置の撮像視野について説明する図。
【図６】本発明の被検査対象物の２値化、重心計測、ステージ座標設定過程を説明する図。
【図７】本発明の被検査対象物内の半導体チップのステージ座標からチップアドレスの割り当てを説明する図。
【図８】本発明の実施例２に記載の外観検査準備工程の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２１】
１  被検査対象物
１０  基準線
１１  形状物（半導体チップ）
１２  ウエハー
１３  ウエハーシート
１５  基準チップ
１６  パッド（電極）
１５１  ＮＯ．１チップ
１５２  ＮＯ．２チップ
１２２  形状物アドレス（チップアドレス）
２  コンピュータ
２１  パターン抽出部
２２  補正量算出部
２３  位置補正・回転補正部
２４  外観検査データ処理部
５  外観検査装置
５１  フレーム
５２  ステージ
５２１  ステージ座標
５２Ｘ  Ｘ方向相対距離
５２Ｙ  Ｙ方向相対距離
５３  対物レンズ
５４  撮像装置
５５  撮像視野
５６  撮像画像
５７  広範囲撮像視野
５８  ベース
６  補正角度
【実施例１】
【００２２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。【００２３】
[外観検査装置について]
図１は本発明の実施の形態を説明する装置の全体概要図である。外観検査装置５は、ベース５８上にステージ５２が備えられている。被検査対象物１（以下具体例としてウエハー１２と記載する。）に該当するウエハー１２に形成された形状物（以下、具体例として半導体チップ１１と記載する。）をステージ５２上に載置し、対物レンズ５３を用いて画像を取り込み、フレーム５１の上部に設置した撮像装置５４を用いて撮像する。撮像した撮像画像データは、ケーブルで結合された演算処理機能を有するコンピュータ２に送られ、ウエハー１２上の個々の半導体チップ１１の情報として記憶される。なお、当該コンピュータ２は、抽出部２１、補正量算出部２２、位置補正・回転補正部２３および外観検査データ処理部２４からなり、前述の撮像画像データについてもコンピュータ２の外観検査データ処理部２４を通じて記憶部としてのＤＢデータファイル２５に送られ格納される。ここで、コンピュータ２は、本発明のステージ座標設定手段およびステージ座標と形状物アドレスを関連付ける手段として機能する。【００２４】
〔ウエハー１２〕
次に、ウエハー１２について説明する。具体性を持たせるために、例を用いて示す。例えば、図３（ａ）に示すウエハー１２について、ダイシング加工を経たウエハーシートを介して保持されたウエハー１２をエキスパンド工程によりウエハーシートを引き延ばし、取り扱い易くした状態の半導体チップ１１の模式図を図３（ｂ）に示した。【００２５】
〔外観検査準備工程の開始〕
次に、外観検査装置５とウエハー１２に関して、図４のフローチャートを用いて、一連の外観検査準備工程について説明する。【００２６】
〔準備工程１〕
まず、図３（ａ）に示すダイシング加工後のウエハー１２にエキスパンド工程を施した後、外観検査装置５のステージ５２上に載置する。【００２７】
〔準備工程２〕
最初にステージ５２上のウエハー１２の位置決めとして、後述するように、アライメントを行う。すなわち、図３（ａ）に示すような形態のウエハー１２が、外観検査装置５のステージ５２上に載置される場合、図５に示されるように、外観検査装置５の画像の撮像視野５５は通常の顕微鏡と同じように、円形の撮像視野５５の画像が得られる。【００２８】
しかし、図２に示すように、電子データとして、撮像装置５４を用いて撮像された場合の撮像画像５６は矩形である。該撮像画像５６を順次撮像するに当たって、外観検査装置５のステージ５２上の撮像画像５６を取得しながらステージ５２の移動を進めて撮像を繰り返す。例えば、図３（ａ）の上部第１段目左端半導体チップ１１からの撮像が開始され、続いて右横方向へ撮像を進め繰り返される。なお、当該撮像画像５６の倍率は、後述するプレスキャン撮像時の撮像画像倍率よりも狭い範囲に相当する撮像画像倍率を用い、後述する実検査工程で再度用いられる撮像画像５６の倍率に概ね匹敵する。【００２９】
次に、１行目の撮像が完了すると一段下がって逆に左横方向へ順次検査する半導体チップ１１の画像の撮像が行われる。上記のように、ステージ５２の移動を進めて、半導体チップ１１の撮像画像５６を取得して行くにあたり、配列されている半導体チップ１１の並びが左端から右端へステージ５２が移動する間、ウエハー１２上の半導体チップ１１の撮像装置５４で得られる画像が撮像装置５４の撮像視野５５内に収まるように、ウエハー１２を概略正しい位置に位置決めする必要がある。【００３０】
〔準備工程３〕
前記ウエハー１２を概略正しい位置に位置決めする方法として、グローバルアライメント手法を用いる。なお、当該グローバルアライメントは、本発明のメインアライメント工程に相当する。【００３１】
すなわち、外観検査準備工程の前に作成されたレシピによってグローバルアライメントに利用する基準となる２個の半導体チップ１１が決められている。【００３２】
両半導体チップ１１は、図２に示すように、ステージ５２上のウエハー１２上に並ぶ半導体チップ１１の同列の中央と最右端の同列上の撮像画像５６、あるいは、図示していないが縦方向に中央と最下段の撮像画像５６など同じ行又は列にあるできるだけ離れた位置の半導体チップ１１に設定されている。【００３３】
レシピに基づいて基準となる半導体チップ１１のあるべき領域ごとに分け、撮像装置５４を高倍率に設定して撮像する。抽出部２１は、当該撮像画像と基準画像のパターンマッチングによって基準とのなる半導体チップ１１（ＮＯ．１チップ１５１、ＮＯ．２チップ１５２）を抽出する。取得画像中にＮＯ．１チップ１５１、ＮＯ．２チップ１５２が見つからない場合、近隣領域の画像を取得し、トライ・アンド・エラーを繰り返して両半導体チップ１１を抽出する。【００３４】
当該ＮＯ．１チップ１５１、ＮＯ．２チップ１５２を利用して、行方向に撮像を進める間、撮像装置５４で得られる撮像画像５６が行方向にステージ５２を移動して撮像する場合に撮像視野５５の枠内に収まるように外観検査装置５のステージ５２上のウエハー１２の載置位置を、ステージ５２を回転して調整するために当該グローバルアライメントを行う。具体的に当該グローバルアライメント手法は、図２に示すように、前記選択している２つのＮＯ．１チップ１５１、ＮＯ．２チップ１５２の半導体チップ１１の共通しているパターン内の特定のポイントを登録しておき、画像処理にてサーチをおこない基準線１０を見出して、前記２つの半導体チップ１１の位置関係に基づいて補正量算出部２２が補正角度６を算出し、当該補正角度に基づいて位置補正・回転補正部２３によってステージ５２が操作されてウエハー１２の角度補正をおこなう。【００３５】
〔準備工程４〕（プレスキャン工程の開始）
次に、対物レンズ５３をグローバルアライメント時よりも低倍率のレンズに調整し、ウエハー１２のエキスパンド工程後の広範囲撮像視野５７内の広範囲ごとの画像の撮像を開始し、撮像画像５６をコンピュータ２の外観検査データ処理２４を通じてＤＢデータファイル２５に送られ格納する。当該ウエハー１２は、既にエキスパンド工程を経た後の状態なので、ウエハー１２上の半導体チップ１１全てを撮像するために、エキスパンド工程でのウエハーシートの伸びを考慮してエキスパンド工程前のウエハー１２より広範囲に半導体チップ１１が存在する可能性の拡張範囲を加味した広範囲撮像視野５７を撮像する。【００３６】
実際には、低倍率の対物レンズ５３を用いての広範囲撮像視野５７は広いと云えども、ウエハー１２全体の広範囲撮像視野５７を一画像では撮像仕切れないので、ウエハー１２全体をカバーするように、ステージ５２を移動し、複数の撮像画像５６を撮像装置５４により繰り返し撮像し、コンピュータ２の外観検査データ処理２４を通じてＤＢデータファイル２５に送られ格納される。【００３７】
例えば、事前に設定されたエキスパンド工程の一方向のウエハーシートの伸び率を最小０．８ないし最大１．４と設定した場合、ウエハー１２全体の最大の領域をカバーするためには、ウエハー１２の寸法が３インチの場合、半導体チップ１１の見落としを防ぐためにも、最大の１．４倍に広がった範囲に半導体チップ１１が存在する可能性があるので、当該広範囲撮像視野５７の領域としてプレスキャン工程としての撮像を行う必要がある。また、前記伸び率については、ダイシング加工後エキスパンド工程を経た場合の加工前のウエハー１２の寸法に比べダイシング加工時半導体チップ１１の寸法が小さくなることにより、エキスパンド工程のウエハーシートの伸び率が微小な場合、半導体チップ間距離が当初のウエハー１２寸法より小さくなる場合があり得るので、エキスパンド工程後といえども、ウエハーシートの伸び率は、１．０より小さくなる場合があり得る。【００３８】
〔準備工程５〕（２値化処理）
ウエハー１２の全画像の撮像が完了した後、抽出部２１が各撮像画像５６を２値化処理するために事前に設定済みの輝度値（０〜２５５段階）に分化し、同じく事前に設定済みの閾値を用いて、画像の輝度値を閾値以上と以下の輝度値を持つ領域に２分し各領域の必要箇所を抽出する。【００３９】
上記設定した閾値で２値化処理した場合、ウエハー１２上の半導体チップ１１は、大部分グレー色である。当該グレー色部分は黒エリアとなり、半導体チップ１１のステージ座標５２１の認識を必要とするエリアは基本的には白地の部分である。２値化で得られた白地の部分だけを認識して抽出すれば、後述する実検査で必要な箇所のステージ座標５２１を把握することができる。【００４０】
具体的には、ウエハー１２の画像を２値化処理すると、輝度値０の部分は「黒」になり、「黒」と「白」の間の「グレー」部分は、該当部分の個々の輝度の段階を経た輝度値が設定され、最後に輝度値２５５の部分は「白」くなる。一般に、半導体チップ１１の実検査に用いる部分は、パッド（電極）１６部分であり通常色は白色に近い。図６に記載されているように、２値化工程にて白い部分であるパッド（電極）１６部分が抽出される。【００４１】
尚、当該選択基準の輝度値は、実際に用いられるウエハー１２に左右されるため、操作者が設定する。前記２値化操作は撮像済みの撮像画像５６すべてに対して行う。前記ウエハー１２のエキスパンド工程を経て分割して撮像された撮像画像５６の個々の画像を用いて、前記抽出された箇所の大きさをピクセル単位（＝コンピュータが扱うデジタル画像〔画素〕を構成する単位）で測定した画素数を「面積」と換算して求める。具体的には、上記２値化工程にて抽出された個々の白い部分であるパッド（電極）１６部分の面積を求める。前記面積に対し、予め最大最小の面積の範囲を設定しておき、その範囲内の面積のものを実検査対象とする。設定した面積範囲の画像を抽出する理由は、当該範囲を越えるデータは、半導体チップ１１のパッド（電極）１６には該当しないゴミや、その他実検査に不要な画像と経験的に云えるからである。【００４２】
〔準備工程６〕
以下の工程は、外観検査データ処理部２４によって行われる。図６に記載のように、前記工程で抽出した実検査対象物である半導体チップのパッド（電極）１６がペアとして存在する場合は当該各ペアを検出し、ペア毎に前記面積単位で２箇所のパッド（電極）１６を合わせてペア毎の重心を計測し、ペアとしての重心座標とする。【００４３】
各半導体チップ１１のステージ座標５２１は、前記計測された重心座標に基づいて、予め設定された、Ｘ方向相対距離５２Ｘ、Ｙ方向相対距離５２Ｙだけ相対距離分をシフトした位置に設定される。本実施例における相対距離は、半導体チップ１１の外形から予め決まるコーナの座標と求めた重心との距離である。【００４４】
したがって、前記計測された重心座標に対して、事前に設定されたＸ方向相対距離５２ＸとＹ方向相対距離５２ＹだけＸ方向およびＹ方向の相対距離分をシフトした座標を各半導体チップ１１のステージ座標５２１と設定し、同様に繰り返して、測定するウエハー１２上のすべての半導体チップ１１毎のステージ座標５２１を設定する。【００４５】
〔準備工程７〕
すべての半導体チップ１１のステージ座標５２１の中で、前記グローバルアライメント工程で得られたウエハー１２を回転補正するために選ばれ、且つ、ステージ座標５２１およびチップアドレス１２２を事前設定しているＮＯ．１チップ１５１を基準チップ１５とし、当該基準チップ１５のステージ座標５２１（Ｘ，Ｙ）のアドレスを基準チップアドレス１２２と定め割り当てる。【００４６】
〔準備工程８〕
本願の主旨であるウエハー１２上のすべての半導体チップ１１をもれなく見出すための
手順について説明する。図７（ａ）に示すように、ウエハー１２の中央に最も近いＮＯ．１チップ１５１を基準チップ１５とし、該基準チップ１５のチップアドレス１２２を（ｍ，ｎ）と設定する。次に、図７（ｂ）に示すように、前記基準チップ１５の周囲の半導体チップ１１をウエハーシートのエキスパンドの伸び率を考慮して、あるべき範囲にある周辺の半導体チップ１１のステージ座標を探索する。前記基準チップ１５のステージ座標が（Ｘ，Ｙ）且つチップアドレス１２２が（ｍ，ｎ）の場合、当該基準チップ１５の周囲四方向の半導体チップのステージ座標５２１に対応するチップアドレス１２２は、基準チップ１５の上隣りを（ｍ，〔ｎ−１〕）、左隣りを（〔ｍ−１〕、ｎ）、右隣りを（〔ｍ＋１〕、ｎ）および下隣りを（ｍ、〔ｎ＋１〕）に設定される。これにより、周囲四方向の各半導体チップ１１のステージ座標５２１とチップアドレス１２２を関連付けることができる。【００４７】
さらに、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）で設定した周囲四方向のチップアドレス１２２とステージ座標５２１を関連付けた半導体チップ１１を基軸に、更に三方向の半導体チップ１１を検索して、新たな半導体チップ１１のステージ座標５２１とチップアドレス１２２を求めて関連付ける。当該作業を繰り返し、ウエハー１２全体にある半導体チップ１１のチップアドレス１２２とステージ座標５２１を求めて関連付ける。同様にして、他のチップアドレス１２２とステージ座標５２１が関連付けされた半導体チップ１１に対し、ウエハー１２全域の探索が完了するまで行う。これにより、すべてのウエハー１２上の半導体チップ１１に対し、ステージ座標５２１とチップアドレス１２２の関連付けが確定でき、それらの情報はすべて、コンピュータ２の外観検査データ処理部２４を通じてＤＢファイル２５に格納される。【００４８】
〔外観検査準備工程終了〕
以上記載のように、ウエハー１２上のすべての半導体チップ１１に対し、ステージ座標５２１とそれに応じたチップアドレス１２２とが関連付けされ、実検査工程に移る。ここで、実検査工程では、対象となる半導体チップ１１にはすべてチップアドレス１２２が確定されている。対象となる半導体チップ１１がどこにあるかは、前記プレスキャン工程で、ステージ座標５２１とチップアドレス１２２との関連付けがなされているので、外観検査装置５のステージ５２を実検査対象の半導体チップ１１に該当するアドレス順に移動し、当該アドレスに対応するステージ座標５２１に位置合わせすることにより、実検査を高速かつ検査もれなしに効率良く行うことが可能となる。以上が図４に基づく本発明のプレスキャン工程の説明である。
【比較例】
【００４９】
実際に被検査対象物１の外観検査準備工程としてプレスキャンをおこなった場合の時間的短縮の実績について示す。
【００５０】
ダイシング加工後のエキスパンド工程を経た外径４インチのウエハー１２を従来方法および当該発明に基づくプレスキャン工程を施した場合についてのタクトタイムの差異を記載する。ここで従来方法は、上記グローバルアライメントを実行した後に実検査を実行した場合である。
従来方法にて、検査を実施した場合：７分３４秒であった。
本発明によるプレスキャンを施した場合：１分４９秒であった（プレスキャン時間：９秒、実検査時間：１分４０秒）。
【００５１】
これにより、本発明によるプレスキャン工程を用いてのウエハー１２の検査時間の場合、５分４５秒の短縮効果が得られている。当該タクトタイム時間短縮の要因は、ウエハー１２の検査時、当該発明のプレスキャン工程を実施した場合、ウエハー１２上のすべての半導体チップ１１に対しチップアドレス１２２が既に設定されているので、実検査時登録されている該当する半導体チップ１１のチップアドレス１２２をサーチする際のサーチ範囲が狭くなり、短時間ですべての該当半導体チップ１１の位置に到達でき、総合的に検査時間が短縮されたという効果が得られる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例は、上記実施例１の装置を利用し、図４のフローチャートに記載のグローバルアライメント工程に含まれる〔準備工程２〕および〔準備工程３〕をプリスキャン工程の途中で行うものである。したがって、同一の処理工程については、その説明を簡略化し異なる部分について詳述する。以下、図８に示すフローチャートに沿って説明する。【００５３】
〔準備工程〕
まず、図３（ａ）に示すダイシング加工後のウエハー１２にエキスパンド工程を施した後、外観検査装置５のステージ５２上に載置する。【００５４】
〔プレスキャン開始〕
次に、対物レンズ５３を低倍率のレンズに調整し、ウエハー１２のエキスパンド工程後の広範囲撮像視野５７内の広範囲ごとの画像を、ステージ５２を移動させながら撮像を開始し、撮像画像５６をコンピュータ２の外観検査データ処理部２４を通じてＤＢデータファイル２５に送られ格納する。当該ウエハー１２は、既にエキスパンド工程を経た後の状態なので、ウエハー１２上の半導体チップ１１全てを撮像するために、エキスパンド工程でのウエハーシートの伸びを考慮してエキスパンド工程前のウエハー１２より広範囲に半導体チップ１１が存在する可能性の拡張範囲を加味した広範囲撮像視野５７を撮像する。【００５５】
〔２値化処理〕
ウエハー１２の全画像の撮像が完了した後、抽出部２１が事前に設定済みの閾値を用いて、画像の輝度値を閾値以上と以下の輝度値を持つ領域に２分し半導体チップ１１およびパッド１６を抽出する。【００５６】
〔重心座標の算出〕
図６に示すように、抽出した半導体チップのパッド１６がペアとして存在する場合は当該各ペアを半導体チップ１１ごとに繰り返し検出し、ペア毎に前記面積単位で２箇所のパッド１６を合わせてペア毎の重心座標を求める。【００５７】
〔基準チップの推定〕
各半導体チップ１１の重心が求まると、取得した複数枚の画像中に含まれる重心座標の個数に基づいて半導体チップ１１が最も多く含まれる画像を選択する。ここで、補正量算出部２２が、例えば図３に示す縦方向または横方向いずれか一軸に沿った半導体チップ１１の重心座標を隣接する半導体チップ１１ごとに比較し、そのズレ量からウエハー１２の傾きを算出する。【００５８】
外観検査データ処理部２４が、２値化処理して求めた全撮像画像に含まれる半導体チップ１１の外形とウエハーの傾きを利用し、予めレシピによって設定されている基準チップ１５であるＮＯ．１チップ１５１およびＮＯ．２チップ１５２の位置を推定する。【００５９】
ＮＯ．１チップ１５１およびＮＯ．２チップ１５２の推定が完了すると、算出された傾き分だけステージ５２を回転させ、補正後のＮＯ．１チップ１５１およびＮＯ．２チップ１５２の重心座標を算出する。なお、以上の工程が、本発明のサブアライメント工程に相当する。【００６０】
〔グローバルアライメント〕
プレスキャン時よりも対物レンズ５３の倍率を上げる。推定されたＮＯ．１チップ１５１およびＮＯ．２チップ１５２の重心座標のそれぞれが撮像視野に収まるようにステージ５２を移動させる。各位置でウエハー１２を撮像する。その後、図２に示すように、補正量算出部２２が取得した２画像に基準線１０を設定し、ＮＯ．１チップ１５１およびＮＯ．２チップ１５２の位置関係から補正角度６を算出する。当該補正角度に基づいて、位置補正・回転補正部２３がステージ５２を回転させてウエハー１２の角度補正をおこなう。【００６１】
〔重心座標の補正〕
グローバルアライメントにより回転補正されたウエハー１２上の全ての半導体チップ１１に対し、回転量に応じて重心座標を補正する。【００６２】
〔ステージ座標の算出〕
以下の処理は、外観検査データ処理部２４が行う。各半導体チップ１１のステージ座標５２１は、補正後の重心座標に基づいて、予め設定された、Ｘ方向相対距離５２Ｘ、Ｙ方向相対距離５２Ｙだけ相対距離分をシフトした位置に設定される。上記実施例１と同様に相対距離は、半導体チップ１１の外形から予め決まるコーナの座標と求めた重心との距離である。【００６３】
〔基準チップ（Ｎｏ．１チップ）のアドレス設定〕
グローバルアライメントにより回転補正された後のＮＯ．１チップ１５１のステージ座標を抽出し、アドレスを設定する。すなわち、ＮＯ．１チップ１５１を基準チップ１５とし、当該基準チップ１５のステージ座標５２１（Ｘ，Ｙ）のアドレスを基準チップアドレス１２２と定め割当る。【００６４】
〔半導体チップへのアドレス割当〕
上記実施例１と同様に以下のようにして各半導体チップ１１にアドレスが割り当てられる。図７（ａ）に示すように、ウエハー１２の中央に最も近いＮＯ．１チップ１５１を基準チップ１５とし、該基準チップ１５のチップアドレス１２２を（ｍ，ｎ）と設定する。次に、図７（ｂ）に示すように、前記基準チップ１５の周囲の半導体チップ１１をウエハーシートのエキスパンドの伸び率を考慮して、あるべき範囲にある周辺の半導体チップ１１のステージ座標を探索する。前記基準チップ１５のステージ座標が（Ｘ，Ｙ）且つチップアドレス１２２が（ｍ，ｎ）の場合、当該基準チップ１５の周囲四方向の半導体チップのステージ座標５２１に対応するチップアドレス１２２は、基準チップ１５の上隣りを（ｍ，〔ｎ−１〕）、左隣りを（〔ｍ−１〕、ｎ）、右隣りを（〔ｍ＋１〕、ｎ）および下隣りを（ｍ、〔ｎ＋１〕）に設定される。これにより、周囲四方向の各半導体チップ１１のステージ座標５２１とチップアドレス１２２を関連付けることができる。【００６５】
さらに、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）で設定した周囲四方向のチップアドレス１２２とステージ座標５２１を関連付けた半導体チップ１１を基軸に、更に三方向の半導体チップ１１を検索して、新たな半導体チップ１１のステージ座標５２１とチップアドレス１２２を求めて関連付ける。当該作業を繰り返す。【００６６】
〔未設定アドレスの判別〕
一定方向に半導体チップ１１を探索し、チップアドレス１２２の割当が完了すると、アドレスの割当てられていないステージ座標の有無を判別する。アドレス割当のないステージ座標が存在しない場合、外観検査基準工程が終了する。アドレス割当のないステージ座標が存在する場合、アドレスの推定割当を行う。【００６７】
〔アドレス推定割当〕
基軸となる半導体チップ１１に隣接する他の半導体チップ１１が、所定距離を超えて存在している場合に探索エラーとなり、他の半導体チップ１１にチップアドレスが割当られない。そこで、例えば、次のようにして他の半導体チップ１１のチップアドレスを推定して割当る。チップアドレス未設定の他の半導体チップ１１に対して最も近い位置にあるアチップドレス登録済みの半導体チップ１１（以下、「基準半導体チップ１１」という）を抽出する。距離が同じ場合にはいずれか１個を選択する。両半導体チップ１１のステージ座標間の距離および基準半導体チップ１１から他の半導体チップ１１の存在する方向を求める。基準半導体チップ１１から当該方向および距離の所定範囲内でステージ座標と関連付けされていない近似するチップアドレスを当該他のチップアドレスとして推定して割当る。【００６８】
全ての未設定の半導体チップ１に対してチップアドレスを推定して割当る。ウエハー１２全体にある半導体チップ１１のチップアドレスとステージ座標を求めて関連付ける。当該関連付けが確定すると、それらの情報はすべて、コンピュータ２の外観検査データ処理部２４を通じてＤＢファイル２５に格納される。【００６９】
〔外観検査準備工程終了〕
以上のように、ウエハー１２上のすべての半導体チップ１１に対し、ステージ座標５２１とそれに応じたチップアドレス１２２とが関連付けされ、実検査工程に移る。【００７０】
当該実施例によれは、プレスキャンによって広範囲撮像視野５７でウエハー１２上の全ての半導体チップ１１を撮像し、サブアライメント工程において、当該撮像画像の半導体チップ１１の整列状態からウエハー１２の傾きが求められる。当該傾きを補正することにより、半導体チップ１１の外形を適正な位置に戻すことができる。したがって、レシピで設定された基準チップ１５の位置情報に基づく１回の撮像で確実に基準チップ１５の含まれる撮像画像を取得することができる。したがって、実施例１のように、グローバルアライメントを先に実施する際に生じる基準チップ１５を求めるためのトライ・アンド・エラーによる繰り返し処理が解消され、タクトタイムを短縮することができる。【００７１】
なお、本発明は以下のような形態で実施することも可能である。【００７２】
上記両実施例では、半導体チップ１１の重心を２個の電極のパッド１６を利用して求めていたが、半導体チップ１１の外形やその角部の座標などを利用しても算出することができる。【００７３】
また、上記実施例では、半導体ウエハー１２を例にとって説明したが、当該実施形態に限定されず、例えばＬＥＤのウエハーにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
各種被検査対象物の形状物に現れる撮像画像を検査して該形状物の欠陥を検出する外観検査装置を用いて検査をおこなう場合に、最近の傾向として、各種被検査対象物すなわち主ウエハーをダイシング加工を経てエキスパンド工程をおこなった後にウエハー内の形状物すなわち主に半導体チップの検査をおこないたいとの要望が高くなって来ている。【００７５】
また、近年ウエハーの外径の拡大、ウエハー内の各半導体チップの数の増大、さらには微細化や緻密化により、ウエハー一枚ごとの検査時間が増大しており、該ウエハーの検査のタクトタイムの短縮が望まれている。また、ウエハーをすでにダイシング加工を経てエキスパンド工程をおこなった後に検査をおこなうことを要望される場合も増している。従い、前記状況の中、ウエハーの検査のタクトタイム短縮は急務であり、本発明で提唱するプレスキャン機能を利用することによるウエハーの検査のタクトタイム短縮の一手法としての利用価値は高い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月15日(2012.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像工程にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の外観検査方法であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定工程と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物を探索する探索過程と、
前記探索過程において見つかった前記他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして当該他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける工程とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付ける工程終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記被検査対象物は半導体ウエハーであり、形状物は半導体チップであり、
前記形状物のステージ座標は、前記撮像画像の２値化処理を行い、当該２値画像で抽出した半導体チップの重心座標を求め、
前記重心座標から予め決まっている半導体チップのコーナまでの相対距離分ずれた座標に設定することを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記形状物アドレスは、前記ステージ座標を用いて、設定した基準形状物から四方向の形状物を順次探索し、前記被検査対象物全域の前記ステージ座標と前記形状物アドレスを設定し関連付ける処理を繰り返して得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記ステージ座標設定工程の前に、予め設定された半導体ウエハー上で離間された基準となる２個の半導体チップを探索して個々に撮像し、当該半導体チップの位置座標から半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に応じて当該半導体ウエハーの位置合わせするメインアライメント工程を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記メインアライメント工程の前に、メインアライメント時よりも低倍率で撮像した半導体ウエハーの複数枚の撮像画像を２値化処理した後に、当該２値画像に基づいて当連続配列された複数個の半導体チップの整列状態から当該半導体ウエハーの傾きを求め、当該結果に基づいて半導体ウエハーを位置合わせするサブアライメント工程を備えたことを特徴とする請求項４に記載の外観検査方法。
【請求項６】
ステージ上に載置された形状物を有するダイシング加工後にエキスパンド工程を経たシートに保持されている被検査対象物を撮像手段にて撮像した撮像画像を用いての前記被検査対象物の検査を行う外観検査装置であって、
前記被検査対象物を撮像した撮像画像を形状物ごとに事前に設定した閾値に基づいて２値化処理を行い、当該結果に基づいて抽出された個々の形状物の位置を前記ステージの予め決めたステージ座標と対応させて設定するステージ座標設定手段と、
前記形状物間の前記エキスパンド工程における前記シートの伸び率を考慮して、所定の形状物の隣にあるべき他の形状物の範囲に対し、当該所定の形状物のステージ座標を用いて他の形状物を探索し、
前記探索過程において見つかった前記他の形状物に対して、所定の形状物を基準にして当該他の形状物に形状物アドレスを付すとともに、当該形状物アドレスとステージ座標を形状物ごとに関連付ける手段とを備え、
前記形状物のステージ座標と形状物アドレスの関連付けの終了後に、前記形状物アドレスに基づいて実検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【国際調査報告】
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