(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部を備えるチップ検査装置によって、被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査方法において、
所定の良品チップが観察光学系の１つの視野内の複数のチップ位置にくるようにステージ部を移動して、各チップ位置においてチップ１つに対応した複数のエリアに所定の良品チップを順次配置する移動ステップと、
各エリアの位置においてその所定の良品チップから画像データを取込んで記憶する記憶ステップと、
記憶された画像データを使用して、検出すべき複数のチップを検査する検査ステップと、
を有することを特徴とするチップ検査方法。
【請求項２】
前記移動ステップと前記記憶ステップが複数の異なる良品チップについて複数回行われることを特徴とする請求項１に記載のチップ検査方法。
【請求項３】
さらに、所定の良品チップを指定する入力ステップと、
ステージ部に保持された状態の複数のチップから少なくとも１つの良品チップを前記入力ステップにより観察光学系の視野内で選択する選択ステップと、
他の複数のチップを検査する際に、その記憶されている良品チップと検出すべき複数のチップとを各エリアの位置において画像データで比較して、画像上の差異を求め、これに従って検出すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ検査方法。
【請求項４】
被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査装置において、
複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、
ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部とを備え、
所定の良品チップが観察光学系の１つの視野内の複数のチップ位置にくるようにステージ部を移動して、各チップ位置においてチップ１つに対応した複数のエリアに所定の良品チップを順次配置して、各エリアの位置においてその所定の良品チップから画像データを取込んで記憶し、記憶された画像データを使用して、検出すべき複数のチップを検査する構成にしたことを特徴とするチップ検査装置。
【請求項５】
所定の良品チップを指定する入力部をさらに有し、ステージ部に保持された状態で複数のチップから前記入力部により所定の良品チップを選択して、その選択された良品チップの画像データを取り込んで記憶する構成にしたことを特徴とする請求項４に記載のチップ検査装置。
【請求項６】
検出すべき複数のチップと、予め記憶されている良品チップとを画像データで比較して、両者の画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する構成にしたことを特徴とする請求項４または５に記載のチップ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハその他の被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の一般的な複数チップの検査方法は、次の（１）及び（２）のとおりであった。
【０００３】
（１）１視野単位で学習を行う。
【０００４】
観察光学系の１つの視野を単位として複数チップのパターンマッチングを行う。たとえば、パターン化された複数のチップのすべてが良品チップであることを目視で判断して、それらの良品チップの画像データをマスタとして取込んで記憶し、他のパターン化された複数のチップを検査する際に、その記憶されている良品チップのマスタと検出すべき複数のチップとを画像データで比較して、画像上の差異を求め、これに従って検出すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出する。
【０００５】
従来は、パターン化された複数の良品チップの各々について画像データを取込んで記憶し、それらの複数チップの各々の画像データの平均値を求めて、すなわち複数チップの各々の学習の平均により、マスタを作成していた。
【０００６】
（２）分割したうちの１エリアで学習した良品チップの画像データを他エリアにコピーして適用する。
【０００７】
これは、ソフトウェア上の処理であるため、処理が早い。学習操作が１回で終わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来方法には、次のような欠点がある。
【０００９】
（１）１視野単位で学習を行う場合
マスタとして取込む複数チップのすべてが良品でなければならない。換言すれば、全エリアに良品チップが存在する必要がある。このような条件に合った状態を探すためには相当な手間がかかる。
【００１０】
また、良品であるか否かのチェックは操作者の目視検査により行われるが、視野内の全てのチップを目視で検査しなければならないので、多大の手間がかかり、操作者の負担が大きい。
【００１１】
さらに、１視野の全チップが良品であるという条件が、許される時間内に必要な回数分揃わない可能性がある。
【００１２】
（２）分割したうちの１エリアで学習した良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適用する場合
従来は、複数チップの画像データの平均値（複数チップの学習の平均）を求めていたため、観察光学系のディストーション（歪曲収差）は、ある程度平均化されていた。
【００１３】
しかし、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、分割したうちの１つのエリアで学習した良品チップの画像データを他のエリアにコピーして適用する場合は、観察光学系のディストーション（歪曲収差）が問題になりやすい。
【００１４】
ディストーション（歪曲収差）としては、チップの図形と相似形の結像（ＣＣＤセンサ受光面）が得られない収差糸巻型や樽型がある。光軸に垂直な平面状のチップが光軸に垂直な像面上で相似に結像されないことによる収差（ゆがみ）が発生し、たとえば、正方形の図が、糸巻形に辺の中央がへこむ場合や、たる形に中央がふくらむ場合がある。
【００１５】
このように観察光学系のディストーション（歪曲収差）が発生すると、光学系の光軸付近と周縁部とでは同一チップでもわずかに画像データ（パターン）が異なるため、良品チップを欠陥品として誤認してしまう。したがって、高精度なチップ検査が困難となる。さらに、検査が極めて煩雑なものになってしまう。
【００１６】
本発明の目的は、観察光学系の１つの視野内の複数チップのすべてが良品でない場合であっても効率的に検査できるチップ検査方法及び装置を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、観察光学系のディストーション（歪曲収差）に起因する問題を解消できるチップ検査方法及び装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査物の表面に微細パターンとして形成された複数のチップを検査するチップ検査方法及び装置を改良したものである。
【００１９】
観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、所定の良品チップを各エリアに順次配置して、各エリアの位置でその所定の良品チップの画像データを取込む。たとえば、所定の良品チップをステージ部に保持した状態で、ステージ部を移動することにより、所定の良品チップを各エリアに順次配置する。
【００２０】
本発明の好ましい態様においては、ステージ部に保持された状態の複数のチップから少なくとも１つの良品チップを目視で観察光学系の視野内で選択して、その良品チップを所定の良品チップとして使用し、ステージ部を移動することによりその所定の良品チップを各エリアに順次移動して、各エリアの位置でその所定の良品チップの画像データを取込んで記憶し、他の複数のチップを検査する際に、その記憶されている良品チップと検出すべき複数のチップとを画像データで比較して、画像上の差異を求め、これに従って検出すべき複数のチップの欠陥や異物等を検出する。
【００２１】
本発明によるチップ検査装置は、複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部と、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で観察できる観察部とを備えており、観察光学系の１つの視野を複数のエリアに分割し、所定の良品チップを各エリアに順次配置して、各エリアの位置でその所定の良品チップの画像データを取込む。
【００２２】
好ましくは、ステージ部に保持された状態で複数のチップを観察光学系の視野内で目視で観察して、所定の良品チップを選択して、その選択された良品チップの画像データを取り込んで記憶する。そして、検出すべき複数のチップと、予め記憶されている良品チップとを画像データで比較して、両者の画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ステージ部に載置したウエハ等の被検査物の表面に形成された微細パターン  （複数のチップ）が、観察部により観察されて画像データとして取り込まれる。他方、検査すべき複数チップが、予め記憶されている良品パターンの画像と比較されて、画像上の差異が求められ、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等が検出される。
【００２４】
観察画像の１視野内において、複数のチップを観察可能とする。１つのチップにより定義され、かつ視野を等分するように、複数のエリアを形成し、各エリアに、同一の良品チップを配置することで良品チップの画像を学習する。
【００２５】
１つの視野内で複数のチップを観察する際に、たとえば、１つの視野を縦３個、横３個、合計９個のエリアに分割し、所定の良品チップを各エリアに配置して、各エリア毎にそれぞれ学習を行う。
【００２６】
ステージ部は、複数（９個×Ｎ）のチップを保持して所定方向に移動（Ｘ−Ｙ方向の平行移動とθ角度の回転移動）できるようにする。そして、ステージ部に保持された状態の複数（９個）のチップを１つの視野内で観察できるように、観察部を観察光学系、ＣＣＤセンサ等により構成する。
【００２７】
さらに、チップ検査装置は、演算処理部と、制御部と、出力部（モニタ等）と、入力部（キーボード、操作スティック、マウス等）を備える。
【００２８】
【実施例】
チップ検査装置は、図１と図４に示すように、ウエハの表面に形成された複数のチップを保持して所定方向に移動できるステージ部１０と、ステージ部１０に保持された状態で複数のチップを１つの視野内で観察できる観察部１１を有する。
【００２９】
観察部１１は、観察光学系１６、ＣＣＤセンサ１７、照明部２０等を有する。
【００３０】
ステージ部１０は、Ｘ−Ｙ方向に平行移動し、かつθ角度回転できる構成になっている。
【００３１】
さらに、チップ検査装置は、演算部１８と、制御部１９と、出力部（モニタ等）１２と、入力部（キーボード、操作スティック、マウス等）１３と、ウエハ搬送部１４、記憶部２１、ステージ部１０を駆動するドライバ２２、ステージ部１０の位置を検出するセンサ２３等を備えている。
【００３２】
検査方法について説明すると、ステージ部１０に載置したウエハの表面に微細パターンとして形成された複数のチップを、観察部１１により観察して画像データとして取り込み、予め記憶されている良品チップのパターンの画像と比較して、画像上の差異を求め、これに従ってパターンにおける欠陥・異物等を検出する。
【００３３】
たとえば、多数の検査すべきシリコンウエハを搬送部１４に設定しておき、各シリコンウエハ上に形成された複数チップの回路パターン（μオーダーの微細パターン）をステージ部１０に移送して、そこで各ウエハの複数チップの欠陥を検査する。とくにウエハ上の微小な異物や欠陥を検査する。
【００３４】
このようにして、ウエハ単体またはテープフレーム上にセットされたダイシング済みのウエハを全自動で検査し、チップ単位の合否判定を行う。
【００３５】
好ましくは、高精度なマッチング処理による良品チップの学習と欠陥検出を行うアルゴリズムを取り込み、大量の画像データを高速演算する。
【００３６】
図２を参照して、学習の手順の一例を具体的に説明する。
【００３７】
観察部１１の光学系の１つの視野の中で、縦と横に３個ずつ配列した状態で計９個のチップを１つの単位として観察して検査する例を説明する。
【００３８】
まず、図２（Ａ）では、多数のチップが配列されている中で、任意の９個のチップ１が１つの視野２に入っている。その中の少くとも１つのチップ１ａが良品であるか否かを目視で判断される。
【００３９】
図２（Ｂ）に示すように、良品であると判断した良品チップ１ａが同じ観察光学系の視野の右下隅の位置にくるようにステージ部１０を移動して、その位置で良品チップ１ａの画像データをとり込む。
【００４０】
次は、図２（Ｃ）に示すように、前述の良品チップ１ａが同じ観察光学系の視野内の右列の中間の位置にくるようにステージ部１０を移動し、その位置で同一の良品チップ１ａの画像データをとり込む。
【００４１】
このように同一の良品チップ１ａが同一視野内の９個分のチップ位置（つまり右列の最上位置までの９つのチップ位置）にくるようにステージ部１０を移動して、各位置において同一良品チップ１ａの画像データをとりこむ。
【００４２】
図２（Ｄ）は、その最後のチップ位置を示している。
【００４３】
以上のようにして、良品チップの基本パターンの画像データをとり込み、さらに、それを記憶部２１に予め記憶しておく。
【００４４】
好ましくは、前述の学習を１０回以上別々の良品チップについてくり返して、とり込んだ良品チップの画像データを演算部１８で処理し、しかるのち処理後の良品チップの画像データを記憶部２１にマスタとして記憶する。必要に応じて、マスタは、修正していくことができる。
【００４５】
そのようなマスタを使用して、多数のウエハを検査する。
【００４６】
検査手順の一例を説明する。
【００４７】
（１）搬送部１４のカセットから１枚のウエハを取り出し、観察部１１へ搬送する。つまり、ウエハ単体（テープフレームウエハ）が、ステージ部１０へ搬送される。そして、後述の（４）より実行する。
【００４８】
（２）アライナーにてウエハの回転ずれと中心ずれを補正する。
【００４９】
（３）アライナーからウエハを取り出し、ステージ部１０上へ搬送する。
【００５０】
（４）ステージ部１０上のθ軸にて微小な回転補正を行う。
【００５１】
（５）指定されたレベルで照明部２０を点灯し、ステージ部１０を最初の検査位置に移動する。
【００５２】
（６）必要に応じて、オートフォーカスをし、ファインアライメント補正を行う。
【００５３】
（７）複数チップまたは１チップの一部の画像を拡大して、演算部１８の画像処理ユニットに取り込む。
【００５４】
（８）予め決められた移動ルートに従ってドライバ２２によりステージ部１０を移動する。そして、ステージ部１０の位置をセンサ２３で検出する。
【００５５】
（９）予め学習した良品チップの画像データを基準とし、画像の位置決めを行い、検査すべき複数チップの検査を行う。ＰＡＤ・バンプ検査を行い、良否を判定する。
【００５６】
（１０）繰り返して前述の（７）〜（９）を実行し、ウエハ上の全てのチップについて検査が完了した後、ステージ部１０からそのウエハを搬送して搬送部１４のカセットへ収納する。
【００５７】
なお、良品チップの画像は事前に学習しておくと同時に検査条件等の設定を行って検査用のレシピを作成しておくのが好ましい。
【００５８】
図３を参照して、学習処理の流れを説明する。
【００５９】
まず、入力部１３を操作して、装置をスタートさせ、ついで、１枚のウエハをステージ部１０にセットし、次に、そこでアライメント処理をし、１つの観察光学系の視野内の複数のチップの中から１つの良品チップを目視で選択し、入力部１３を操作してその良品チップを指定し、かつ、１視野に入るチップ数（行・列）を入力部１３のカウンタでセットする。たとえば、Ｘ＝ｍ列、Ｙ＝ｎ行としてセットする。
【００６０】
１つの良品チップが視野のＹ行・Ｘ列の所定位置（たとえば右下隅の位置）に来るようにステージ部１０を移動する。
【００６１】
その良品チップの検査結果を確認して、良品と確認されたならば、それを学習する。良品でないならば、学習処理をせずに、Ｙ位置を１行減らす。つまり、Ｙ＝Ｙ−１とする。
【００６２】
このような学習について最終行まで実行する。
【００６３】
最終行まで終了したら、Ｘ位置を１列減らし、Ｙ位置を最初の行に戻す。
【００６４】
Ｘ＝Ｘ−１、Ｙ＝ｎ
最終列終了まで前述のような処理をする。
【００６５】
最終列まで終了したら、終了処理をする。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、観察光学系のディストーションによる影響を排除でき、高精度な検査が可能となる。
【００６７】
また、学習段階における良品チップの目視検査の手間を最小限にすることが出来る。それゆえ、学習が効率的にかつ迅速にできる。
【００６８】
また、目視検査が最小限になることで、学習段階における操作者の負担を著しく軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例によるチップ検査装置を示す概略斜視図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、視察光学系の１つの視野と所定の良品チップとの関係の一例を示す説明図。
【図３】本発明による学習処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図４】図１のチップ検査装置の主要な構成要素の関係を示す図。
【符号の説明】
１０  ステージ部
１１  観察部
１３  入力部
１４  ウエハ搬送部
１６  観察光学系
１７  ＣＣＤセンサ
１８  演算部
１９  制御部
２０  照明部
２１  記憶部
２２  ドライバ
２３  センサ
【図１】
0004815631.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004815631.tif 000004
【図４】
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