(57)【要約】【課題】マスタパターンの厳密な位置合わせを不要とし、良品を不良品と誤判定することのなく、しかもマスタパターンとして用意すべき基準パターン部分の種類の増大を抑制できる外観検査方法および装置を提供する。【解決手段】繰り返しパターンを有する検査領域１６ａ〜１６ｉの外観を所定のマスタパターンとの比較に基づき検査する方法および装置。検査領域１６ａ〜１６ｉを縦横の複数の視野領域に区画し、マスタパターン１７として、区画された各視野領域に含まれる検査領域１６ａ〜１６ｉの縁形状の違い毎で各縁形状を含む相互に異なる基準パターン部分１７ａ〜１７ｉを用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返しパターンを有する検査領域の外観を所定のマスタパターンとの比較に基づき検査する方法であって、前記検査領域を縦横の複数の視野領域に区画し、マスタパターンとして、区画された各前記視野領域に含まれる前記検査領域の縁形状の違い毎で各縁形状を含む相互に異なる基準パターン部分を用い、該基準パターン部分と、該基準パターン部分に対応する前記視野領域との比較により前記検査領域の外観を検査することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記検査領域は矩形であり、矩形の前記検査領域が縦および横方向へ区画されることにより前記視野領域に区画され、前記基準パターン部分は、前記検査領域の隅部に適用され該隅部を規定する前記検査領域の縁を含む少なくとも２種類の隅パターン部分と、前記検査領域の前記隅部間に適用され該隅部間の縁の一部を含む少なくとも１種類の辺パターン部分とを含む請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記隅パターン部分は、前記検査領域の４つの隅部のぞれぞれに適用される４種類の隅パターン部分からなり、前記辺パターン部分は前記検査領域の４辺のそれぞれに沿って適用される４種類の辺パターン部分からなり、前記基準パターン部分は、さらに、前記検査領域の縁を含まない１種類の中央パターン部分を含み、これにより前記基準パターン部分が全９種類の基準パターン部分からなる請求項２に記載の外観検査方法。
【請求項４】
検査対象は半導体チップである請求項１に記載の外観検査方法。
【請求項５】
繰り返しパターンを有する検査領域の外観を所定のマスタパターンとの比較に基づき検査する装置であって、前記検査領域を縦横の複数の視野領域に区画し、マスタパターンとして、区画された各前記視野領域に含まれる前記検査領域の縁形状の違い毎で各縁形状を含む相互に異なる基準パターン部分を用い、該基準パターン部分と、該基準パターン部分に対応する前記視野領域との比較により前記検査領域の外観を検査することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外観が繰り返しパターンを有する例えばメモリやＣＣＤ（電荷結合素子）のような半導体チップの外観を検査するのに適した外観検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体チップの欠陥の有無を判断するための検査方法の一つに、検査対象である半導体チップの外観から得られた画像パターンと良品から得られたマスタパターンとを比較するパターンマッチング方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この方法によれば、両パターンの比較により、半導体チップに付着したダスト、バンプの傷のような電気的接触不良を招く虞のある欠陥を画像のデータ処理により検出することができ、半導体チップの良否を効率的に判定することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０９５１５号公報（第３、４頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、検査対象である半導体チップのうち、メモリやＣＣＤでは、多数の同一構成部分が整列して半導体チップ基板上に形成されている。このような半導体チップの外観は同一構成部分で構成される基本パターンの繰り返しとなる。
【０００６】
従って、このような繰り返しパターンを有する半導体チップの外観検査では、繰り返しパターンの単位となる基本パターンに一致する単一の基準パターン部分をマスタパターンとして用い、この基準パターン部分を半導体チップの検査領域の対応する各画像部分と比較することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、単一の基準パターン部分を用い、この基準パターン部分を矩形の検査領域の縁部である例えば隅部に適用する場合、基準パターン部分が検査領域の縁部からはみ出さないように、この検査領域の画像との厳密なデータ上での位置合わせが必要となる。この位置合わせで、基準パターン部分が検査領域の縁部からはみ出すと、このはみ出し部分で基準パターン部分と検査領域の画像との間の整合がとれないことから、検査対象は不良品であると判定されてしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、繰り返しパターンを有する検査領域の外観を所定のマスタパターンとの比較に基づき検査する方法および装置において、マスタパターンの厳密な位置合わせを不要とし、良品を不良品と誤判定することのなく、しかもマスタパターンとして用意すべき基準パターン部分の種類の増大を抑制できる外観検査方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するために、繰り返しパターンを有する検査領域の外観を所定のマスタパターンとの比較に基づき検査する方法および装置において、前記検査領域を縦横の複数の視野領域に区画し、マスタパターンとして、区画された各前記視野領域に含まれる前記検査領域の縁形状の違い毎で各縁形状を含む相互に異なる基準パターン部分を用い、該基準パターン部分と、該基準パターン部分に対応する前記視野領域との比較により前記検査領域の外観を検査することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る外観検査方法および装置では、前記検査領域の例えば周縁部で同一縁形状を呈する各辺部分には、この同一の縁形状を含む基準パターン部分がマスタパターンとして用いられる。このように、縁形状毎にそれぞれに対応した基準パターン部分が用いられることから、区画された各視野領域毎に異なる基準パターンを用意することなく、各視野領域の数よりも少ない基準パターン部分でもって、しかも誤判定を防止するための前記した厳密な位置合わせを必要とすることなく、従って、誤判定を招くことのない効率的な外観検査が可能となる。
【００１１】
前記検査領域が矩形の場合、矩形の前記検査領域が縦および横方向へ区画されることにより前記視野領域に区画される。この場合、前記基準パターン部分は、前記検査領域の隅部に適用され該隅部を規定する前記検査領域の縁を含む少なくとも２種類の隅パターン部分と、前記検査領域の前記隅部間に適用され該隅部間の縁の一部を含む少なくとも１種類の辺パターン部分とでマスタパターンを構成することができる。
【００１２】
一般的には、前記隅パターン部分は、前記検査領域の４つの隅部のぞれぞれに適用される４種類の隅パターン部分で構成することができ、前記辺パターン部分は前記検査領域の４辺のそれぞれに沿って適用される４種類の辺パターン部分で構成することができる。また、前記基準パターン部分は、前記検査領域の縁を含まない１種類の中央パターン部分を含み、これにより矩形の検査領域では、前記基準パターン部分を全９種類の基準パターン部分で構成することができる。
【００１３】
このような９種類の基準パターン部分でマスタパターンを構成することにより、矩形の検査領域では、例えば検査領域の画像拡大率の増大による検査領域の増大に拘わらず、全９種類の基準パターン部分でマスタパターンを構成することができるので、最大９種類の基準パターン部分を用意することにより、検査領域の大小に拘わらず、効率的な外観検査が可能になる。
【００１４】
本発明に係る外観検査方法および装置は、メモリやＣＣＤのような繰り返しパターンを有する半導体チップの他、種々の数ミクロンから数十ミクロンの繰り返しパターンを有する検査物に適用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る外観検査方法を実施する外観検査装置の一例を概略的に示す。図１に示す外観検査装置は、メモリあるいはＣＣＤのような半導体チップの外観検査に適用される。
【００１６】
本発明に係る外観検査装置１０は、図１に示すように、検査対象である半導体チップの集合体である半導体ウエハが配置される試料ステージ１１と、該試料ステージ上の半導体ウエハ内に形成された多数の半導体チップの外観の画像を得るための観察光学系および例えばＣＣＤからなる撮像手段１２ａを有する撮像装置１２と、該撮像装置により得られた画像を監視するためのモニタ装置１３と、操作盤１４とを備える。試料ステージ１１は、従来よく知られているように、操作盤１４に設けられた操作部の操作によりＸ−Ｙ方向に移動可能であり、又その傾斜角θが調整可能である。
【００１７】
ウエハ搬送装置１５からの半導体ウエハを試料ステージ１１上に配置した後、該試料ステージ上の半導体ウエハ内に形成された所望の半導体チップ１６（図２参照）が撮像装置１２で撮影できるように、操作盤１４が操作される。撮像装置１２の撮像手段１２ａにより得られた半導体チップ１６の表面画像がモニタ装置１３で観察可能である。
【００１８】
外観検査装置１０には、図示しないが従来よく知られているように、撮像装置１２で撮らえた画像パターンとマスタパターンとの各データ比較により、両者の画像上の差違点を求めるための従来よく知られた画像処理装置および演算処理装置が内蔵されている。これら画像処理装置および演算処理装置の作動により、検査対象の欠陥、異物等の有無が判定され、この判定に基づいて半導体チップの結果、異物の有無が検査される。
【００１９】
〈実施の形態１〉
図２は、本発明に係る外観検査方法を実施する外観検査装置１０に適用されるマスタパターン１７（１７ａ〜１７ｉ）と検査対象である半導体チップ１６との対応関係を示す。
【００２０】
半導体チップ１６は、矩形の平面形状を有し、この平面形状領域を検査対象領域とする。半導体チップ１６は、その検査対象領域である全チップ領域１６ａ〜１６ｉで同一パターンを示す。このような半導体チップ１６は、例えばメモリ、ＣＣＤである。
【００２１】
半導体チップ１６の検査領域１６ａ〜１６ｉは、碁盤の目のように、縦横の複数の検査視野領域に区画される。
【００２２】
半導体チップ１６の検査に用いられるマスタパターン１７は、半導体チップ１６の４つの隅部１６ａ〜１６ｄに適用される４種類の隅パターン部分１７ａ〜１７ｄと、半導体チップ１６の４辺のそれぞれを含む各周辺部１６ｅ〜１６ｈに適用される４種類の辺パターン部分１７ｅ〜１７ｈと、各隅部１６ａ〜１６ｄおよび各周辺部１６ｅ〜１６ｈに取り巻かれた中央部１６ｉに適用される１種類の中央パターン部分１７ｉとからなる全９種類の基準パターン部分１７ａ〜１７ｉで構成されている。各基準パターン部分１７ａ〜１７ｉは、検査領域１６ａ〜１６ｉの区画により形成される各検査視野領域の大きさにほぼ対応した大きさを有する。
【００２３】
図２で見て半導体チップ１６の左方上部に位置する検査視野領域である第１の隅部１６ａには、第１の隅パターン部分１７ａが適用され、以後、時計方向へ順次第２の隅部１６ｂ、第３の隅部１６ｃおよび第４の隅部１６ｄの各検査視野領域には、第２の隅パターン部分１７ｂ、第３の隅パターン部分１７ｃおよび第４の隅パターン部分１７ｄがそれぞれ適用される。
【００２４】
これら４つの隅パターン部分を単一の隅パターン部分で代用することが考えられる。しかしながら、このような代用では、撮像装置１２の前記観察光学系の歪曲収差等の影響により、誤判定が生じる。このような歪曲収差等による誤判定を確実に防止する上で、４つの隅部１６ａ〜１６ｄのそれぞれについて、第１ないし第４の４つの隅パターン部分１７ａ〜１７ｄが用いられ、該各隅パターン部分１７ａ〜１７ｄが対応する各隅部１６ａ〜１６ｄの画像のそれぞれのマッチングに適用される。これらの隅パターン部分１７ａ〜１７ｄは、それぞれ半導体チップ１６の各隅部１６ａ〜１６ｄを規定する直角な２つの縁部と、半導体チップ１６の縁部を取り囲むＬ字状の外方領域とを含む。
【００２５】
また、辺パターン部分１７ｅ〜１７ｈは、図２で見て半導体チップ１６の上方の横辺すなわち横縁に沿って、周辺部１６ｅに適用される第１の辺パターン部分１７ｅと、同様に右方の縦辺すなわち縦縁に沿って周辺部１６ｆに適用される第２の辺パターン部分１７ｆと、同様に下方の横辺すなわち横縁に沿って周辺部１６ｇに適用される第３の辺パターン部分１７ｇと、同様に左方の縦辺すなわち縦縁に沿って周辺部１６ｈに適用される第４の辺パターン部分１７ｈとからなる。
【００２６】
各辺パターン部分１７ｅ〜１７ｈは半導体チップ１６の直線状の縦縁または横縁を規定する直縁部と、該直縁部の外方領域とを含む。
【００２７】
第１の辺パターン部分１７ｅは、第１の隅パターン部分１７ａと第２の隅パターン部分１７ｂとの間で周辺部１６ｅに沿って、その検査視野領域毎に相対的に移動されることにより、該周辺部１６ｅの検査視野領域毎のマッチングに適用される。同様に、第２の辺パターン部分１７ｆは、第２の隅パターン部分１７ｂと第３の隅パターン部分１７ｃとの間で周辺部１６ｆに沿って、その検査視野領域毎に相対的に移動されることにより、該周辺部１６ｆの検査視野領域毎のマッチングに適用される。第３の辺パターン部分１７ｇは第３の隅パターン部分１７ｃと第４の隅パターン部分１７ｄとの間で周辺部１６ｇに沿って、その検査視野領域毎に相対的に移動されることにより、該周辺部１６ｇの検査視野領域毎のマッチングに適用される。第４の辺パターン部分１７ｈは、第４の隅パターン部分１７ｄと第１の隅パターン部分１７ａとの間で周辺部１６ｈに沿って、その検査視野領域毎に相対的に移動されることにより、該周辺部１６ｈの検査視野領域毎のマッチングに適用される。
【００２８】
また、半導体チップ１６の各周辺部１６ｅ〜１６ｈで取り囲まれる中央部１６ｉには、半導体チップ１６の縁部を含まない単一の中央パターン部分１７ｉが中央部１６ｉでの検査視野領域毎のマッチングに適用される。
【００２９】
本発明に係る外観検査方法によれば、検査領域となる半導体チップ１６の検査領域を縦横の複数の検査視野領域に区画し、各検査視野領域に含まれる半導体チップ１６の縁形状に応じて基準パターン部分が分類される。
【００３０】
すなわち、図２に沿って説明した実施の形態１では、マスタパターン１７が半導体チップ１６の縁形状の違いに応じて、Ｌ字状の縁形状を含む４つの隅パターン部分１７ａ〜１７ｄ、直線状の縁形状を含む４つの辺パターン部分１７ｅ〜１７ｈおよび縁形状を含まない単一のマスタパターン１７ｈに分類されている。これら９種類の基準パターン部分１７ａ〜１７ｉは、それぞれに対応する検査視野領域に適用することにより、半導体チップ１６の全検査視野領域のマッチングが可能となる。
【００３１】
また、半導体チップ１６の中央部１６ｉを除く４つの隅部１６ａ〜１６ｄおよび４つの周辺部１６ｅ〜１６ｈに適用される各基準パターン部分１７ａ〜１７ｈは、半導体チップ１６の縁形状が含まれており、それぞれの縁形状に応じてその外方領域の情報をも含む。従って、中央パターン部分１７ｉを除くこれらの基準パターン部分１７ａ〜１７ｈを対応する各検査視野領域に位置合わせするとき、外方領域情報を含まない中央パターン部分１７ｉのような基準パターンを用いた位置合わせで認められる許容誤差に比較して大きな許容誤差を確保することができる。
【００３２】
すなわち、半導体チップ１６の縁形状およびその外方領域の情報を含まない基準パターン部分を例えば半導体チップ１６の隅部１６ａに位置合わせしようとするとき、この基準パターン部分には外方領域の情報が含まれていないことから、該基準パターン部分が半導体チップ１６から外方へ僅かでもずれて配置されると、このずれにより生じる外方領域の画像情報の取り込みのために、検査視野領域の画像データと基準パターン部分の両画像データとの間に大きな不一致が生じる。  これに対し、本願発明では、中央パターン部分１７ｉを除く周辺の基準パターン部分１７ａ〜１７ｈには、それぞれに対応する縁形状および外方領域の情報が含まれていることから、従来のような厳密な位置合わせが要求されることはない。従って、比較的大きな許容誤差すなわち中央パターン部分１７ｉにおけると同程度の許容誤差でこれら周辺の基準パターン部分１７ａ〜１７ｈの位置合わせが可能となり、この位置合わせの誤差による誤判定が防止される。その結果、マスタパターン１７を構成する各基準パターン部分１７ａ〜１７ｉの配置誤差による誤判定の発生を防止し、効率的な外観検査が可能となる。
【００３３】
〈実施の形態２〉
図３は、検査領域が矩形枠形状の例を示す。検査対象である半導体チップ１１６の矩形中央部１１６ｉを取り巻くように、矩形の枠領域１１６ｅ〜１１６ｈが形成されており、この枠領域１１６ｅ〜１１６ｈが繰り返しパターンを有する。
【００３４】
この実施の形態２では、マスタパターン１１７が、枠領域１１６ｅ〜１１６ｈの外縁を含む各隅パターン部分１１７ａ〜１１７ｄおよび辺パターン部分１１７ｅ〜１１７ｈと、枠領域１１６ｅ〜１１６ｈの内縁を含む各隅パターン部分１１７ａ′〜１１７ｄ′および辺パターン部分１１７ｅ′〜１１７ｈ′とからなる全１６種類の基準パターン部分で構成されている。
【００３５】
検査領域である枠領域１１６ｅ〜１１６ｈの外縁に適用される第１の隅パターン部分１１７ａと第２の隅パターン部分１１７ｂとの間で第１の辺パターン部分１１７ｅが適用され、第２の隅パターン部分１１７ｂと第３の隅パターン部分１１７ｃとの間で第２の辺パターン部分１１７ｆが適用され、第３の隅パターン部分１１７ｃと第４の隅パターン部分１１７ｄとの間で第３の辺パターン部分１１７ｇが適用され、第４の隅パターン部分１１７ｄと第１の隅パターン部分１１７ａとの間で第４の辺パターン部分１１７ｈが適用される。
【００３６】
また、枠領域１１６ｅ〜１１６ｈの内縁に適用される第１の隅パターン部分１１７ａ′と第２の隅パターン部分１１７ｂ′との間で第１の辺パターン部分１１７ｅ′が適用され、第２の隅パターン部分１１７ｂ′と第３の隅パターン部分１１７ｃ′との間で第２の辺パターン部分１１７ｆ′が適用され、第３の隅パターン部分１１７ｃ′と第４の隅パターン部分１１７ｄ′との間で第３の辺パターン部分１１７ｇ′が適用され、第４の隅パターン部分１１７ｄ′と第１の隅パターン部分１１７ａ′との間で第４の辺パターン部分１１７ｈ′が適用される。
【００３７】
このように、枠体状の検査領域では、１６種類の基準パターン部分１１７ａ〜１１７ｈ、１１７ａ′〜１１７ｈ′を用いることにより、実施の形態１におけると同様に、マスタパターン１１７を構成する各基準パターン部分１１７ａ〜１１７ｈ、１１７ａ′〜１１７ｈ′の配置誤差による誤判定の発生を防止し、効率的な外観検査が可能となる。
【００３８】
なお、中央部１１６ｉが繰り返しパターンを有する場合、この繰り返しパターン領域１１６ｉの外観検査には、実施の形態１に示したマスタパターン１７を適用することができる。
【００３９】
〈実施の形態３〉
図４に示すように、実施の形態１および２に比較して細幅を有する半導体チップ２１６の繰り返しパターンの外観検査では、第１ないし第４の隅パターン部分２１７ａ〜２１７ｄと、第１および第２の隅パターン部分２１７ａ、２１７ｂ間および第３および第４の隅パターン部分２１７ｃ、２１７ｄ間にそれぞれ適用される第１および第２の辺パターン部分２１７ｅ、２１７ｇとからなる全６種の基準パターン部分２１７ａ〜２１７ｄ、２１７ｅおよび２１７ｇでマスタパターン２１７を構成することができる。第１〜第４の隅パターン部分２１７ａ〜２１７ｄは、半導体チップ２１６の各検査視野領域である第１〜第４の隅部２１６ａ〜２１６ｄにそれぞれ適用され、第１および第２の辺パターン部分２１７ｅ、２１７ｇは、半導体チップ２１６の各検査視野領域である第１および第２の中間部２１６ｅおよび２１６ｇにそれぞれ適用される。
【００４０】
〈実施の形態４〉
図５に示すように、さらに細幅を有する半導体チップ３１６の繰り返しパターンの外観検査では、半導体チップ３１６の一端に位置する一対の隅部を含む検査視野領域３１６ａに適用される第１の隅パターン部分３１７ａと、半導体チップ３１６の他端に位置する一対の隅部を含む検査視野領域３１６ｂに適用される第２の隅パターン部分３１７ｂと、両隅パターン部分３１７ａ、３１７ｂ間で半導体チップ３１６の中間部３１６ｅに適用され、半導体チップ３１６の上下の一対の縁部分を含む単一の辺パターン部分３１７ｅとからなる全３種類の基準パターン部分でマスタパターン３１７を構成することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、前記検査領域の縁形状毎にそれぞれに対応した基準パターン部分が用いられることから、区画された各視野領域毎に異なる基準パターンを用意することなく、各視野領域の数よりも少ない基準パターン部分でもって、しかも誤判定の防止のための厳密な位置合わせを必要とすることなく、従って、誤判定を招くことのなく効率的な外観検査を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外観検査方法を実施する外観検査装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１についての矩形の検査領域とマスタパターンを構成する基準パターン部分との関係および基準パターン部分の種類を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２についての図２と同様な図面である。
【図４】本発明の実施の形態３についての図２と同様な図面である。
【図５】本発明の実施の形態４についての図２と同様な図面である。
【符号の説明】
１６、１１６、２１６、３１６  半導体チップ
１６ａ〜１６ｉ、１１６ｅ〜１１６ｉ、２１６ａ〜２１６ｅ、２１６ｇ、３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｅ  検査領域
１７ａ〜１７ｉ、１１７ａ〜１１７ｈ、１１７ａ′〜１１７ｈ′、２１７ａ〜２１７ｅ、２１７ｇ、３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｅ  基準パターン部分
【図１】
2004347323.tif 000003
【図２】
2004347323.tif 000004
【図３】
2004347323.tif 000005
【図４】
2004347323.tif 000006
【図５】
2004347323.tif 000007