(57)【要約】【課題】高精度で良否の検査のおこなえる外観検査方法、半導体チップ外観検査方法およびウエハ外観検査方法を提供すること。【解決手段】検査対象物の画像ファイルの検査対象１個分に関して検査エリアを設定し、この検査エリアに対して、当該画像ファイルに対する予め定められている良否判断基準データを読み出して良否判断する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を撮像した画像を画像ファイルとして記録する画像ファイル作成ステップと、
前記画像ファイルの検査対象１個分に対して検査エリアを設定する検査エリア設定ステップと、
前記画像ファイルに対する予め定められている良否判断基準データを読み出す判断データ読み出しステップと、
前記検査エリアと前記判断基準データとを比較して前記検査対象の良否を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより判定された結果を記録する判定結果記録ステップとを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記検査エリア設定ステップは、前記検査対象１個分に対して空間フィルタ処理によりエッジを強調させた形状に対して近似直線を設定し、この近似曲線により囲まれた範囲内を検査エリアとしていることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記近似直線の設定は、前記空間フィルタ処理によりエッジを強調させた形状に対して直線近似式により算出し、算出に際しては該直線近似式の算出結果から所定距離はずれた値は外れ値として除外して処理していることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記判定基準データは、前記被検査物に応じて所定の範囲が設定されていることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項５】
半導体チップの外観形状の検査に、請求項１乃至請求項４に記載のいずれかの外観検査方法を用いていることを特徴とする半導体チップ外観検査方法。
【請求項６】
ウエハに形成されている半導体チップの外観検査に、請求項１乃至請求項４に記載のいずれかの外観検査方法を用いていることを特徴とするウエハ外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップやウエハ等を撮像して、その撮像画像から外観検査を高精度で行うことのできる外観検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体のウエハやチップやペレットの外観検査は、人間の目視判定による検査や、検査装置による検査が実施されている。目視判定には検査基準に個人差が生じたり、見落とし等が発生する。さらに、半導体製品は年々小形化されているため、顕微鏡を使用した目視検査作業は作業員が疲労し易く、判定の信頼性が低下する傾向がある。
【０００３】
一方、検査装置による方法では、ウエハやチップやペレットの表面の画像情報を光電変換器で電気信号に変換し、所定の閾値に従って２値画像を作成して検出する方法がよく知られている。しかし、半導体のウエハやチップやペレットのように背景や欠陥とのコントラストが小さい場合、画像データの情報量が少ないため、２値化処理では、閾値の決定が非常に困難である等の理由から正確な検査をすることが難しい場合も生じている（例えば、［特許文献１］を参照）。
【０００４】
また、検査の判定に用いる画像処理方法は、面積判定方法や２点エッジ検出方法が知られている。
【０００５】
面積判定方法は、被検査物（半導体チップ、以下、単にチップと言う）を撮像した画像の面積と、図６に示したように、検査対象のチップが、予めメモリに記憶されている良品チップ４１ａ、４１ｂのばらつき範囲の面積とを比較して、良品のチップの範囲内に入っていれば良品とし、範囲外であれば不良品としている。
【０００６】
また、２点エッジ検出方法は、図７に示すように、検査対象のチップ４０を撮像した画像の各辺（エッジ）毎にウインドウｗ１〜ｗ８を設定して２点を検出し、図８に示すように、この２点の端部を結んだ仮想線４２を仮想し、この仮想線４２の勾配を、予めメモリに記憶されている良品チップのデータと比較して良否を判定している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−８２３７７  （段落番号０００２〜０００３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像処理方法によると、面積判定方法では、面積同士の比較であるので、図９に示したように、隣接する電極パターン４３ａ、４３ｂが形成されているような長方形状での不良品のチップ４４でも、良品として判定してしまう不具合が生じる。つまり、面積判定方法では形状のばらつきに対しては適切に対応することが困難である。
【０００９】
また、２点エッジ検出方法では、図１０に示したように、エッジの欠け４５が大きいだけで、電極パターン４３ａについては全く問題が生じていないチップ４０の場合でも、検査用のウインドウｗ１ｗ２を設定した２点の端部を結んだ仮想線４２の勾配が大きくなり、その結果、不良品として誤判定してしまう。一方、図１１に示したように、チップ４０の辺が傾斜して電極パターン４３ａに影響がある不良品でも、仮想線４２の勾配があまり大きくない場合は、良品として誤判定してしまう不具合が生じる。
【００１０】
本発明はこれらの事情に基づいてなされたもので、高精度で良否の検査のおこなえる外観検査方法、半導体チップ外観検査方法およびウエハ外観検査方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被検査物を撮像した画像を画像ファイルとして記録する画像ファイル作成ステップと、前記画像ファイルの検査対象１個分に対して検査エリアを設定する検査エリア設定ステップと、前記画像ファイルに対する予め定められている良否判断基準データを読み出す判断データ読み出しステップと、前記検査エリアと前記判断基準データとを比較して前記検査対象の良否を判定する判定ステップと、前記判定ステップにより判定された結果を記録する判定結果記録ステップとを有することを特徴とする外観検査方法である。
【００１２】
また本発明によれば、前記検査エリア設定ステップは、前記検査対象１個分に対して空間フィルタ処理によりエッジを強調させた形状に対して近似直線を設定し、この近似曲線により囲まれた範囲内を検査エリアとしていることを特徴とする外観検査方法である。
【００１３】
また本発明によれば、前記近似直線の設定は、前記空間フィルタ処理によりエッジを強調させた形状に対して直線近似式により算出し、算出に際しては該直線近似式の算出結果から所定距離はずれた値は外れ値として除外して処理していることを特徴とする外観検査方法である。
【００１４】
また本発明によれば、前記判定基準データは、前記被検査物に応じて所定の範囲が設定されていることを特徴とする外観検査方法である。
【００１５】
また本発明によれば、半導体チップの外観形状の検査に、上記に記載のいずれかの外観検査方法を用いていることを特徴とする半導体チップ外観検査方法である。
【００１６】
また本発明によれば、ウエハに形成されている半導体チップの外観検査に、上記のいずれかの外観検査方法を用いていることを特徴とするウエハ外観検査方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。被検査物として、半導体ウエハ上に形成された半導体チップの例について説明する。
【００１８】
まず、図１に示した半導体チップの外観検査装置の要部の模式構成図により、同装置とその検査方法について説明する。
【００１９】
被検査物である多数のチップ１が整列状態に形成された半導体ウエハ２は、所定方向に移動自在な載置台３に載置されている。この載置台３の上方には、所定距離を離間して光学系４が配置されている。この光学系４には、チップ１との対向位置の光学筒５の内部に集光レンズ６が設けられ、この集光レンズ６の光軸上の上方に、順次、ハーフミラー７、検査レンズ８およびＣＣＤカメラである検査カメラ９が配置されている。この検査からの出力側は画像処理装置１１に接続されている。また、ハーフミラー７の反射光軸上の前方には、照明光を照射する光源であるランプ１２が配置されている。
【００２０】
これらの構成により、外観検査時には、チップ１を載置している載置台３が制御手段（不図示）により制御されて移動し、検査する半導体チップ１が集光レンズ６の光軸の位置に停止する。ランプ１２が点灯すると、ランプ１２から出射した照明光は、ハーフミラー７で反射され、集光レンズ６を介してチップ１の表面を照明する。照明されたチップ１の表面の像は、集光レンズ６、ハーフミラー７および検査レンズ８を介して、検査カメラ９の受光面に結像されて取込まれ、画像処理装置１１に入力される。画像処理装置１１では予め収納されている良品のチップ１の基準データと比較されて良否が判断される。
【００２１】
画像処理装置１１は、図２にブロック図を示すように、チップ１の外観画像を撮像した検査カメラ９からのデータの取り込みを行う画像データ取り込み手段１３と、取り込んだ画像データからチップ１一つ分の画像データを切り出す画像データ切り出し手段１４と、切り出された画像に検査エリア（後述する）を設定する検査エリア設定手段１５と、後述するパラメータ記録部１６に記録されている良否判定の基準となる判定データを読み出し、画像データ切り出し手段１４で切り取ったり、検査エリアが設定された画像の判定個所とを比較して良否判定を行う良否判定手段１７と、記憶メモリの内部に記録領域を設定している画像データの記録を行うデータ記録部１８と、チップ１の品種情報のパラメータを記録しているパラメータ記録部１６を具えて構成されている。
【００２２】
各手段はそれぞれ次のように動作する。
【００２３】
画像データ取り込み手段１３は、検査カメラ９にチップ１の外観画像の取り込み命令を出し、検査カメラ９が撮像した外観画像を画像データとして取り込み、データ記録部１８に記録する。
【００２４】
画像データ切り出し手段１４は、データ記録部１８に記録された画像データと、パラメータ記録部１６に記録されているチップ１の位置データを読み出し、チップ１の一つ分の画像データを切り出した後、この画像データをデータ記録部１８に記録する。
【００２５】
検査エリア設定手段１５は、チップ１一つ分の画像データに対して、空間フィルタ１９により微分処理を施して、チップ１のエッジ（辺）を検出し、チップ１のエッジを強調した各辺（４辺）の画像データを作成し、近似直線算出手段２０で各辺の近似直線式を求めて、各辺の近似直線式により４辺形に形成された検査エリアを設定する。
【００２６】
良否判定手段１７は、チップ１の一つ分の画像データに対して検査エリア設定手段１５により設定された検査エリアと、パラメータ記録部１６に記録されている良否判定の基準となる判定データとを読み出し、この２つを比較して良否判定を行う。
【００２７】
データ記録部１８は、画像取り込み手段１３によって取り込まれた画像データや、画像データ切り出し手段１４によって切り出されたチップ１の一つ分の画像データに対し検査エリア設定手段１５により設定された検査エリアの記録を行う。
【００２８】
また、データ記録部１８は、チップ１の品種情報と各チップ１の位置データ、良否判定の基準となる品種ごとの判定データを記録している。
【００２９】
次に、図３に示したフロー図を参照して、本実施の形態に係る外観検査装置の全体の動作について説明する。
【００３０】
まず、制御部（不図示）は、載置台３に載置されている半導体ウエハ２に整列して形成されている全てのチップ１の外観画像を検査カメラ９を通して、画像取り込み手段１３で一つの画像データとして取り込み、画像ファイルとして画像データ記録部１８に記録する（ステップ１）。
【００３１】
画像データ切り出し手段１４は、画像データ記録部１８から画像ファイルを読み出し（ステップ２）、次に、パラメータ記録部１６から１番目のチップ１の位置データを読み出す（ステップ３）、そして画像ファイルの画像データから１番目のチップ１の一つ分の画像データを切り出し（ステップ４）、この切り出した画像データを画像ファイルとして画像データ記録部１８に記録する（ステップ５）。
【００３２】
次に、パラメータ記録部１８から２番目のチップ１の位置データを読み出す（ステップ３（２回目））。そして、画像ファイルの画像データから２番目のチップ１の一つ分の画像データを切り出し（ステップ４（２回目））、この切り取った画像データを画像ファイルとしてデータ記録部１８に記録する（ステップ５（２回目））。
【００３３】
次に検査エリア設定手段１５により、検査エリアＥを設定する。すなわち、検査エリア設定手段１５は、図４（ａ）に示すように、まず、データ記録部１８に記録されている各々のチップ１一つ分の画像データに対して、図４（ｂ）に示すように、空間フィルタ１９により微分処理を施して、チップ１のエッジを検出し、チップ１のエッジを強調した各辺（４辺）の画像データを得る。次に、図４（ｃ）に示すように、各辺ごとに近似直線算出手段２０により近似直線式Ｘを求める。ここで、欠陥がある場合（必ずしも不良品とは限らないが）各辺に沿った正しい直線を求めることが出来ない。その場合、直線近似式からの外れ値を除外する。外れ値の除外方法としては、求めた直線近似式と各エッジ点との距離を算出し、あらかじめ設定した値と比較する。設定した値の外であれば、外れ値とする。
【００３４】
次に、図４（ｄ）に示すように、外れ値を除外した残りのエッジ点で再度、近似直線算出手段２０により直線近似式を算出して、外れ値がなくなるまでこの処理を繰り返し、図４（ｅ）に示すように、各辺の近似直線Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を求める。
【００３５】
それらにより、求められた４辺の近似直線Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２により形成された４変形の内部を検査エリアＥとして設定して、データ記録部１８に記録する（ステップ６）。
【００３６】
以下、このステップ３〜ステップ６（Ａ）を繰り返し、各チップ１ごとの画像ファイルを作成する。
【００３７】
次に、良否判定手段１７により、データ記録部１８に記録した１番目のチップ１の検査エリアＥを設定された画像データを読み出し（ステップ７）。さらに、パラメータ記録部１６に記録されている１番目のチップ１の品種データ及び該当する品種の良否判定のための判定基準データを読み出す（ステップ８）。この判定基準データでは、検査エリアＥの４隅の角度が±５度以内を良品とし、それ以外を不良品としている。この判定基準により、１番目のチップ１の良否判定を行い（ステップ９）、その結果を結果ファイルとしてデータ記録部１８に記録する（ステップ１０）。
【００３８】
次に、データ記録部１８に記録した２番目のチップ１の検査エリアＥが設定された画像データを読み出し（ステップ６（２回目））、次に、パラメータ記録部１６に記録されている２番目のチップ１の品種データ及び該当する品種良否判定のための判定基準データを読み出す（ステップ７）、この判定基準データでも、１番目と同様に、検査エリアの４隅の角度が±５度以内を良品とし、それ以外を不良品としている。この判定基準によりの良否判定を行い（ステップ８（２回目））、その結果を結果ファイルとして画像データ記録部１８に記録する（ステップ９（２回目））。以下、このステップ７〜ステップ１０（Ｂ）を残りのチップ１に繰り返し全ての処理を完了する。
【００３９】
このように、本実施形態の外観検査装置及び外観検査方法によれば、半導体ウエハ２に整列配置されたチップ１の外観画像を読み込んだ後、ソフトウェア上で外観画像を一つ一つのチップ１毎に切り取って良否判定を行うため、高速かつ安定したタクトタイムで良否判定を行うことができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、画像データ記録部１８、及びパラメータ記録部１６は記録メモリに記録領域を設定しているが、例えば、コンピュータのプロクラムメモリ領域にデータ記録部１８とパラメータ記録部１６の記録領域を設定することもできる。
【００４１】
上述のように、半導体ウエハに形成された各チップの良品に対して、図５に示すように、設定した検査エリアＥに対してプローブ検査が施される。このプローブ検査では、半導体ウエハ２に多数形成されたチップ１の１チップ分の全電極パッドにコンタクトするプローブ針（不図示）を備え、チップ１に信号パターンを送出し、その出力をモニタすることで、チップ１の電気的特性を検査している。このプローブ検査装置では、半導体ウエハ２上の良品の全チップ１を検査する。
【００４２】
プローブ処理では、通常、１チップの検査が終了するごとに、半導体ウエハ２を搭載したウエハチャック（載置台３）の昇降移動および１チップ分のステップ移動を繰り返し行い、この検査により不良と判定された不良チップにインク方式などによりマーキングを行ったり、あるいは修復可能な不良チップをリペアするリペア工程が実施される。
【００４３】
なお、上述の説明は、半導体チップや半導体ウエハについて説明したが、上述の外観検査の手法そのものは、半導体に限らず、様々な物体を対象として適用することが出来る。
【００４４】
以上に説明したように、上述の実施の形態によれば、半導体ウエハに形成されている各々のチップに形状欠陥や各辺に欠陥が存在した場合には、所定の良品の基準範囲に対して、高精度で良否を検査することができる。
【００４５】
それにより、半導体装置の検査工程での生産性をあげることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハとそれに形成されているチップの良否検査を高精度でおこなうことができる。
【００４７】
それにより、検査工程での生産性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体チップの外観検査装置の要部の模式構成図。
【図２】本発明の外観検査方法に用いる画像処理装置のブロック図。
【図３】本発明の外観検査方法のフロー図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の外観検査方法の検査エリア設定手段の説明図。
【図５】プローブ検査エリアの説明図。
【図６】従来の外観検査方法の説明図。
【図７】従来の外観検査方法の説明図。
【図８】従来の外観検査方法の説明図。
【図９】従来の外観検査方法の説明図。
【図１０】従来の外観検査方法の説明図。
【図１１】従来の外観検査方法の説明図。
【符号の説明】
１…チップ、２…半導体ウエハ、３…載置台、４…光学系、９…検査カメラ、１１…画像処理装置、１４…画像データ切り出し手段、１５…検査エリア設定手段、１６…パラメータ記録部、１７…良否判断手段、１８…データ記録部、１９…空間フィルタ、２０…近似直線算出手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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