(57)【要約】【課題】半導体発光素子などの外観検査において、電極パターンなどの被検査対象の大きさのばらつきなどを許容しつつ、局所的な欠陥を高い検査精度で検出できる外観検査方法を提供する。【解決手段】良否判定がなされる被検査対象の設計形状が、少なくとも１本の対称軸を有する線対称形状である場合において、その被検査対象の画像内にその対称軸に相当する基準線を設定し、その基準線を境とする上記被検査対象の一方の画像と他方の画像とを対比して、前記被検査対象の良否判定を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象を撮像し、該撮像された該被検査対象の画像が、少なくとも１本の基準線を境とする線対称形状であるか否かに基づいて、前記被検査対象の良否を判定する外観検査方法であって、
前記被検査対象の画像に基づいて該画像内に基準線を設定する基準線設定工程と、
該基準線を境とする該被検査対象の一方の画像と他方の画像とを対比することに基づいて、該被検査対象の良否判定をする判定工程と
を、含むことを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記基準線設定工程は、前記被検査対象の画像内に複数本の基準線を設定するものであり、
前記判定工程は、前記複数本の基準線毎に良否判定を行うものであることを特徴とする請求項１の外観検査方法。
【請求項３】
前記被検査対象は、半導体発光素子の上面に固着された電極パターンであり、
前記基準線設定工程は、該半導体発光素子の電極パターンの画像内に前記基準線を設定することを特徴とする請求項１または請求項２の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体チップやウェハなどの被検査物を撮像して、その撮像画像から外観検査を行うことのできる外観検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
良否判定がなされる被検査物を撮像し、その撮像された画像から、その良否判定のために検査が行われる被検査対象を認識し、その被検査対象の画像と予め設定されている良否判定基準データとを比較して、上記被検査物の良否を判定する外観検査方法が、半導体素子等の外観検査方法として知られている。特許文献１の図３に記載された手順で行われる方法がそれである。
【特許文献１】特開２００４−３３３１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の外観検査方法では、予め設定されている良否判定基準データに基づいて個々の被検査物の良否が判定される。しかし、半導体発光素子などの外観検査においては、線や電極などのパターンに生じる欠け、クラックのように局所的な欠陥は不良と判定されるが、パターンの位置や大きさなどの、ある程度のばらつきは不良と判定する必要がない場合がある。そのような場合において、上記ばらつきを許容するように上記従来の外観検査方法を用いると、検査精度を下げざるを得ず、上記局所的な欠陥を検出できない場合が生じてしまうという課題があった。
【０００４】
本発明の目的は、半導体発光素子などの被検査物の外観検査において、電極パターンなどの被検査対象の位置や大きさのばらつきなどを許容しつつ、局所的な欠陥を高い検査精度で検出できる外観検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための請求項１に係る発明は、（ａ）被検査対象を撮像し、その撮像された被検査対象の画像が、少なくとも１本の基準線を境とする線対称形状であるか否かに基づいて、前記被検査対象の良否を判定する外観検査方法であって、（ｂ）前記被検査対象の画像に基づいてその画像内に基準線を設定する基準線設定工程と、その基準線を境とするその被検査対象の一方の画像と他方の画像とを対比することに基づいて、その被検査対象の良否判定をする判定工程とを含むことを、特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明では、（ａ）前記基準線設定工程は、前記被検査対象の画像内に複数本の基準線を設定するものであり、（ｂ）前記判定工程は、前記複数本の基準線毎に良否判定を行うものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明では、（ａ）前記被検査対象は、半導体発光素子の上面に固着された電極パターンであり、（ｂ）前記基準線設定工程は、その半導体発光素子の電極パターンの画像内に前記基準線を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明の外観検査方法によれば、前記基準線を境とする前記被検査対象の一方の画像と他方の画像とを対比することに基づいて、その被検査対象の良否判定がなされる。つまり、いずれも前記被検査対象内の画像である前記一方の画像と前記他方の画像とが対比されることに基づいて、被検査対象の良否判定がなされる。従って、その被検査対象全体の位置や大きさのばらつきが、前記良否判定に影響することを回避できる。また、前記基準線を境に前記一方の画像を反転させれば、理想的には前記他方の画像になるので、局所的な欠陥が、上記一方または他方の画像のいずれに撮像されていても、その欠陥を高精度で検出できる。
【０００９】
請求項２に係る発明の外観検査方法によれば、前記基準線が複数本設定された場合には、１つの前記被検査対象につき、前記基準線を違えて前記良否判定が複数回行われることから、例えば、局所的な欠陥が１つの上記基準線上にはあるが、その他の基準線上にはない場合などに、その局所的な欠陥を検出できるので、検査精度の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明の外観検査方法によれば、前記被検査対象は、半導体発光素子の上面に固着された電極パターンであり、その電極パターンの画像内に前記基準線が設定されるので、その電極パターンの位置や大きさのばらつきが、前記良否判定に影響することを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の外観検査方法の一例を、ウェハ状態の多数個の半導体発光素子１０を被検査物とする場合について、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は本実施例の外観検査方法を実施する検査装置１２の主要部を模式的に示した構成図である。図２は、チップ状となった半導体発光素子１０の外観図である。
【００１３】
図１に示すように、検査装置１２は、可動ステージ１４と、顕微鏡カメラ１６と、照明装置１８とを備えており、それらは、図示しない基台上に固定具を用いてその位置が固定されている。可動ステージ１４は、その積載面２０に、被検査物である多数の半導体発光素子１０から形成された半導体ウェハ２２を載置するためのものであり、載置された半導体ウェハ２２をサーボモータやパルスモータ等を用いて移動し位置決めすることができる。
【００１４】
顕微鏡カメラ１６は、半導体発光素子１０を個々に撮像するためのものであり、顕微鏡カメラ１６の対物レンズ２４が可動ステージ１４の積載面２０に対し所定距離離れて相対向するように、配置されている。
【００１５】
照明装置１８は、半導体発光素子１０を撮像するために必要な照明を提供するためのものであり、顕微鏡カメラ１６によって撮像される半導体発光素子１０を照射可能な位置に設置されている。
【００１６】
画像取込装置２６は、顕微鏡カメラ１６により撮像された半導体発光素子１０を含む画像を取込み、その画像をコンピュータ２８へ順次出力する。
【００１７】
コンピュータ２８は、画像取込装置２６から入力された入力画像において顕微鏡カメラ１６の焦点調節が不適切と判断される場合には、顕微鏡カメラ１６の焦点調節を行うことを指示する顕微鏡調節信号を顕微鏡コントローラ３０に出力する。上記入力画像においてその明度が不適切と判断される場合には、コンピュータ２８は、照明装置１８の照明量の調節を行うことを指示する照明調節信号を照明コントローラ３２に出力する。そして、コンピュータ２８は、適切となった上記入力画像に基づいて、被検査物である半導体発光素子１０の良否判定を、後述する図３のフローチャートで説明される外観検査方法に従って実行する。被検査物である半導体発光素子１０についてその良否判定が終了すると、通常は隣接する別の半導体発光素子１０を検査するために、半導体ウェハ２２を所定距離移動させることを指示する移動指示信号をステージコントローラ３４に出力する。
【００１８】
顕微鏡コントローラ３０は、前記コンピュータ２８から出力された顕微鏡調節信号に従って、顕微鏡カメラ１６の焦点調節を行う。
【００１９】
照明コントローラ３２は、前記コンピュータ２８から出力された照明調節信号に従って、照明装置１８の照明量を調節する。
【００２０】
ステージコントローラ３４は、前記コンピュータ２８から出力された移動指示信号に従って、可動ステージ１４の積載面２０に載置されている半導体ウェハ２２を所定距離移動させる。
【００２１】
図３は、検査装置１２で実施される外観検査のためのコンピュータ２８の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。なお、本実施例の外観検査方法によって画像の良否判定がなされる被検査対象は、その設計形状が線対称形状である。
【００２２】
図３において、まず、ステップＳＡ１（以下、「ステップ」を省略する）では、顕微鏡カメラ１６によって撮像され、画像取込装置２６から前記被検査物となる半導体発光素子１０を含む画像が取り込まれる。
【００２３】
続く画像認識工程に対応するＳＡ２では、前記被検査物となる半導体発光素子１０の外形が認識される。そして、図２に示す、半導体発光素子１０の一部である電極パターン３６が被検査対象として認識される。そのとき、上記取り込まれた画像に対し、その画像を所定の閾値を境にその閾値以上の明度を有する部分とその閾値以下の明度を有する部分とに分ける２値化処理が実行され、それにより輪郭が際立つことに基づいて得られる輪郭線から被検査対象の電極パターン３６が認識される。
【００２４】
続く基準線設定工程に対応するＳＡ３では、上記被検査対象の電極パターン３６の形状に応じて所定の方法に従い、図４に示すように、その電極パターン３６の画像内に基準線３８が設けられ、その電極パターン３６の画像がその基準線３８を境に二分割され、一方は基準画像３６ａ（第１画像）として、他方は比較画像３６ｂ（第２画像）として認識される。上記所定の方法としては、（ａ）上記電極パターンの設計形状が、例えば図４に示すように円形であった場合には、電極パターン３６の重心４０を求め、その重心４０を通る１本の直線を基準線３８として求める方法、（ｂ）また、上記電極パターンの設計形状が、例えば図５に示すように長方形であった場合には、その電極パターン４１において、二対のコーナ点４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを抽出し、それら二対のコーナ点４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを結ぶ互いに平行な直線である二辺４６，４８のそれぞれの中点５０，５２を求め、その２つの中点５０，５２を通る１本の直線を基準線５４として求める方法、（ｃ）また、上記電極パターンの設計形状が、例えば図６に示すような形状であった場合には、その電極パターン５６において、放射状に突き出している外形の４個の先端点５８，６０，６２，６４を抽出し、それら４個の先端点５８，６０，６２，６４を結ぶ辺６６，６８，７０，７２から成る四角形の相対向する二辺６８，７２のそれぞれの中点７４，７６を求め、その２つの中点７４，７６を通る１本の直線を基準線７８として求める方法等が用いられる。
【００２５】
続く判定工程に対応するＳＡ４では、前記基準線３８，５４，７８の一方の側の基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａに対して、前記基準線３８，５４，７８の他方の側の比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂを反転した画像が比較対比され、それ等の画像が予め設定された許容範囲内か否かが判断され、半導体発光素子１０の良否判定がなされる。例えば、上記比較対比がなされる２つの画像を２値化処理した２値化画像を、前記基準線３８，５４，７８を一致させて互いに重ね合わせ、その２つの２値化画像の論理和により求められる画像の面積から、その２つの２値化画像の論理積により求められる画像の面積を差し引くことで、それらの２値化画像を比較対比した場合に不一致となる面の面積が求められる。そして、その面積が所定の許容値内である場合に前記電極パターン３６，４１，５６は前記許容範囲内であると判断される。なお、電極パターン３６，４１，５６の設計形状が、例えば図４乃至図６に示すような、複数の対称軸を有する線対称形状である場合には、前記基準線３８，５４，７８が複数設けられ、その複数の基準線３８，５４，７８毎に電極パターン３６，４１，５６の良否判定がなされるように上記ＳＡ３乃至ＳＡ４の工程が複数回実行される。そして、一度も不良と判断されなかった半導体発光素子１０が良品と判定され、一度でも不良と判断された半導体発光素子１０は不良品と判定される。
【００２６】
続く判定結果記憶工程に対応するＳＡ５では、半導体ウェハ２２における個々の半導体発光素子１０の位置情報に上記良否判定の結果情報を加えたマッピングデータが作成される。
【００２７】
続く判定結果出力工程に対応するＳＡ６では、上記マッピングデータが画面出力もしくはプリント出力されるか、或いはそれに基づいて、上記良否判定により不良と判断された半導体発光素子１０にマークインクを塗布するマーキングが行われたり、或いは、その不良と判断された半導体発光素子１０が、チップ状に分割後に抜き取られる。
【００２８】
本実施例の外観検査方法によれば、基準線設定工程に対応するＳＡ３において、設計上は線対称形状である前記被検査対象の電極パターン３６，４１，５６の形状に応じて前記所定の方法に従い、その電極パターン３６，４１，５６の画像内に基準線３８，５４，７８が設けられ、その電極パターン３６，４１，５６の画像が基準線３８，５４，７８を境に二分割され、基準線３８，５４，７８を境とする一方の側は基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａとして、基準線３８，５４，７８を境とする他方の側は比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂとして認識された後、判定工程に対応するＳＡ４において、上記基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａに対して、上記比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂを反転した画像が許容範囲内か否かが判断され、半導体発光素子１０の電極パターン３６，４１，５６の良否判定がなされる。従って、比較される上記基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａと比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂはいずれも前記被検査対象内の一部の画像であるので、その被検査対象である電極パターン３６，４１，５６の位置や大きさのばらつきが、前記良否判定に影響することを回避できる。また、前記基準線３８，５４，７８を軸に上記比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂを反転した画像は理想的には上記基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａになるので、局所的な欠陥が、上記比較画像３６ｂ，４１ｂ，５６ｂまたは基準画像３６ａ，４１ａ，５６ａのいずれにあっても、その欠陥を高精度に検出できる。
【００２９】
また、電極パターン３６の設計形状が、複数の対称軸を有する線対称形状である場合には、複数の基準線３８が設定されるとともに、その基準線３８毎に上記基準画像３６ａと比較画像３６ｂとが認識され、その複数の基準線３８毎にその比較画像３６ｂを反転した画像と前記基準画像３６ａとが比較対比される工程が、複数回実行されることにより、例えば図７に示すように、局所的な欠陥８０が基準線３８上にはあるが、その他の基準線８２上にはない場合において、上記局所的な欠陥８０を検出できるので、検査精度の向上を図ることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【００３１】
例えば、前述の半導体発光素子１０を複数同時に撮像し、１回の画像取込でその複数の半導体発光素子１０の良否判定を一挙に行ってもよい。
【００３２】
また、１つの半導体発光素子１０に前記被検査対象が複数存在する場合には、半導体発光素子１０の外形が認識された後の前記ＳＡ２乃至ＳＡ４の工程をそれぞれの上記被検査対象に対して実行して、半導体発光素子１０の良否判定をすればよい。
【００３３】
また、前記被検査対象の画像と予め設定されている良否判定基準データとを比較する従来の外観検査方法と、前述の本実施例の外観検査方法とを両方実行し、半導体発光素子１０の良否判定をしてもよい。
【００３４】
また、前述の実施例では、被検査対象を電極パターンとしているが、溝や突起、或いは、半導体発光素子全体を被検査対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例である外観検査方法を実施する検査装置の主要部を模式的に示した構成図である。
【図２】図１の検査装置で検査される、チップ状となった半導体発光素子１０の外観図である。
【図３】図１の検査装置で実施される外観検査方法を実行するコンピュータの制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１の検査装置で検査される電極パターンについて、基準線を求めるための所定の方法を説明するための図である。
【図５】図１の検査装置で検査される電極パターンの一例について、基準線を求めるための所定の方法を説明するための図である。
【図６】図１の検査装置で検査される電極パターンの一例について、基準線を求めるための所定の方法を説明するための図である。
【図７】図１の検査装置で検査される電極パターン内に局所的な欠陥がある場合の一例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０：被検査物である半導体発光素子
３８，５４，７８，８２：基準線
３６，４１，５６：被検査対象である電極パターン
【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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