(57)【要約】【課題】被検査物の位置決めを高速に行い、被検査物の表面の異常を短い時間で検出する。【解決手段】リレーレンズ２５から、Ｘ方向に広がった光ビームがトレー２に収納された半導体チップの表面へＹ方向に斜めに照射され、Ｙ方向に広がった光ビームがＸ方向に斜めに照射される。エリアカメラ４０は、半導体チップの表面の画像を取得し、画像信号を画像処理／制御装置１００へ出力する。半導体チップにＺ方向の傾きがある場合、２つの光ビームは半導体チップの表面で直交せず、または交点が中心から外れる。半導体チップの表面が所定の高さでない場合も、交点が中心から外れる。また、半導体チップにＸＹ方向の位置ずれ又は回転がある場合、半導体チップの表面のアライメントマークは所定の位置から外れる。ＣＰＵ１１０は、画像メモリ１２０に記憶された画像データから、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出する。【選択図】        図１
2005017168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームをＸ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射する光ビーム照射手段と、
照明光を被検査物の表面へ照射する照明光照射手段と、
被検査物の表面の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段が取得した画像から、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出する画像処理手段と、
前記画像処理手段の検出結果に基づいて、被検査物を所定の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記位置決め手段による被検査物の位置決め後に前記画像取得手段が取得した画像から、被検査物の表面の異常を検出することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記光ビーム照射手段は、Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＸ方向に斜めに照射することを特徴とする請求項１に記載の外観検査検査装置。
【請求項３】
光ビームをＸ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射し、
照明光を被検査物の表面へ照射し、
被検査物の表面の画像を取得し、
取得した画像から、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出し、
検出結果に基づいて、被検査物を所定の位置に位置決めし、
被検査物の位置決め後に被検査物の表面の画像を取得し、
取得した画像から、被検査物の表面の異常を検出することを特徴とする外観検査方法。
【請求項４】
Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＸ方向に斜めに照射することを特徴とする請求項３に記載の外観検査検査方法。
【請求項５】
半導体ウェーハ上に複数の半導体集積回路を形成し、
半導体ウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分割し、
ダイシング後の半導体チップをトレーに収納し、
トレーに収納された半導体チップの外観検査を行う半導体チップの製造方法であって、
光ビームをＸ方向に所定の距離離れた半導体チップの表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた半導体チップの表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射し、
照明光を半導体チップの表面へ照射し、
半導体チップの表面の画像を取得し、
取得した画像から、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出し、
検出結果に基づいて、半導体チップを所定の位置に位置決めし、
半導体チップの位置決め後に半導体チップの表面の画像を取得し、
取得した画像から、半導体チップの表面の欠陥を検出することを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項６】
Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＸ方向に斜めに照射することを特徴とする請求項５に記載の半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ等の被検査物の表面の異常を検出する外観検査装置及び外観検査方法、並びにそれらを用いた半導体チップの製造方法に係り、特に被検査物の位置決めに好適な外観検査装置及び外観検査方法、並びにそれらを用いた半導体チップの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体デバイスは、半導体チップの入出力端子にリード線を接続し、半導体チップ全体を樹脂モールドで覆ったものが一般的であった。近年、半導体デバイスの小型化の要求から、半導体チップの表面に保護膜等を形成して樹脂モールドで覆わないチップサイズパッケージ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）が主流となってきている。チップサイズパッケージは、ワイヤボンディングやフリップチップ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ａｔｔａｃｈ）等の技術により基板に実装される。特にフリップチップは、入出力端子の上に形成された突起電極（バンプ）を直接基板の電極端子と接合する実装方法であり、半導体デバイスが小型化するだけでなく、半導体デバイスの基板への実装面積が小さくなり、高密度実装が可能となる。
【０００３】
このようなチップサイズパッケージの普及に伴い、半導体チップを半導体ウェーハからダイシングされた状態で取り扱う機会が多くなってきている。半導体チップを半導体ウェーハからダイシングされた状態で出荷又は次の工程へ移動する場合、出荷又は移動前に、半導体チップの欠け、半導体チップの表面の傷や異物、半導体チップの表面に形成されたバンプの欠如や形状不良等（以下、これらを総称して「欠陥」という）がないか否かを検査しなければならない。一般に、ダイシング後の半導体チップを出荷又は次の工程へ移動する際は、複数の半導体チップをトレーに収納して搬送する。このため、出荷又は移動前の半導体チップの欠陥の検査は、半導体チップがトレーに収納された状態で行われており、イントレー検査と呼ばれている。このイントレー検査は、従来、検査者が顕微鏡等を用いて目視で行っていた。近年、半導体チップの表面の画像を取得してイントレー検査を行う外観検査装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】
特開平５−１５２４０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップを収納するトレーは複数の収納部を有し、各収納部は半導体チップを出し入れできるように余裕を持った寸法で作られている。このため、トレーに収納され搬送された半導体チップは、搬送中にトレーの収納部内で移動して、トレーの収納部内での位置が１つ１つ異なってくる。トレーの収納部内での半導体チップの位置の違いとしては、ＸＹ方向の位置ずれ及び回転と、Ｚ方向の高低及び傾きとがある。
【０００５】
半導体チップの位置が画像を取得するセンサの所定の視野及びフォーカス範囲に入らないと、鮮明な画像を取得することができず、欠陥を検出する精度が低下する。また、半導体チップの表面の画像から欠陥を検出する場合、トレー内に隣接して収納された半導体チップの画像同士を比較する方法か、あるいは予め用意した欠陥のない半導体チップの画像と比較する方法が考えられる。いずれの場合にも、トレーの収納部内での位置が異なる半導体チップの表面の画像をそのまま取得したのでは、比較の前に、画像データから半導体チップの基準位置を検出し、検出された基準位置に基づいて画像データの座標変換を行う必要がある。このため、半導体チップのトレーの収納部内での位置が大きく異なると、半導体チップの基準位置の検出及び座標変換の際に、処理すべきデータ量が増加して、画像データの処理時間が長くなる。さらに、座標変換で半導体チップの回転を補正する際、各画素の輝度情報が変更されて誤差が発生するため、半導体チップの回転角度が大きいと、欠陥を検出する精度が低下する。
【０００６】
従って、半導体チップを所定の位置に位置決めした上で、半導体チップの表面の画像を取得することが望ましい。しかしながら、従来の技術では、トレーに収納された半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを別々に検出しなければならず、半導体チップの位置決めに時間が掛かるという問題があった。
【０００７】
本発明は、被検査物の位置決めを高速に行い、被検査物の表面の異常を短い時間で検出することを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、半導体チップの外観検査を短い時間で行い、半導体チップの生産性を向上することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の外観検査装置は、光ビームをＸ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射する光ビーム照射手段と、照明光を被検査物の表面へ照射する照明光照射手段と、被検査物の表面の画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段が取得した画像から、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出する画像処理手段と、画像処理手段の検出結果に基づいて、被検査物を所定の位置に位置決めする位置決め手段とを備え、画像処理手段は、位置決め手段による被検査物の位置決め後に画像取得手段が取得した画像から、被検査物の表面の異常を検出するものである。
【００１０】
また、本発明の外観検査方法は、光ビームをＸ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射し、照明光を被検査物の表面へ照射し、被検査物の表面の画像を取得し、取得した画像から、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出し、検出結果に基づいて、被検査物を所定の位置に位置決めし、被検査物の位置決め後に被検査物の表面の画像を取得し、取得した画像から、被検査物の表面の異常を検出するものである。
【００１１】
被検査物にＺ方向の傾きがない場合、Ｘ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射された光ビームを結ぶ線と、Ｙ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射された光ビームを結ぶ線とは直交する。被検査物の表面が所定の高さである場合、２つの線の交点は、取得した画像の所定の位置に現れる。また、被検査物にＸＹ方向の位置ずれ又は回転がない場合、被検査物の表面上の所定の点は、取得した画像の所定の位置に現れる。
【００１２】
これに対し、被検査物にＺ方向の傾きがある場合、２つの線は直交せず、または２つの線の交点が取得した画像の所定の位置から外れる。被検査物の表面が所定の高さでない場合も、２つの線の交点が取得した画像の所定の位置から外れる。また、被検査物にＸＹ方向の位置ずれ又は回転がある場合、被検査物の表面上の所定の点は、取得した画像の所定の位置から外れる。従って、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを、被検査物の表面の同じ画面から検出することができ、被検査物の位置決めを高速に行い、被検査物の表面の異常を短い時間で検出することができる。
【００１３】
なお、Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを被検査物の表面へＸ方向に斜めに照射すると、被検査物の表面上のＸ方向に連続した点及びＹ方向に連続した点からの反射光の画像が得られ、被検査物のＺ方向の高さ及び傾きを精度良く検出することができる。
【００１４】
本発明の半導体チップの製造方法は、半導体ウェーハ上に複数の半導体集積回路を形成し、半導体ウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分割し、ダイシング後の半導体チップをトレーに収納し、トレーに収納された半導体チップの外観検査を行う半導体チップの製造方法であって、光ビームをＸ方向に所定の距離離れた半導体チップの表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた半導体チップの表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射し、照明光を半導体チップの表面へ照射し、半導体チップの表面の画像を取得し、取得した画像から、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出し、検出結果に基づいて、半導体チップを所定の位置に位置決めし、半導体チップの位置決め後に半導体チップの表面の画像を取得し、取得した画像から、半導体チップの表面の欠陥を検出するものである。
【００１５】
トレーに収納された半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを、半導体チップの表面の同じ画面から検出することができるので、半導体チップの位置決めを高速に行い、半導体チップの表面の欠陥を短い時間で検出することができる。従って、半導体チップの外観検査を短い時間で行い、半導体チップの生産性を向上することができる。
【００１６】
なお、Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＸ方向に斜めに照射すると、半導体チップの表面上のＸ方向に連続した点及びＹ方向に連続した点からの反射光の画像が得られ、半導体チップのＺ方向の高さ及び傾きを精度良く検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による半導体チップの外観検査装置の概略構成を示す図である。検査装置は、チャック３、Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０、光学系、ステージ駆動回路６０、及び画像処理／制御装置１００を含んで構成されている。
【００１８】
複数の半導体チップを収納したトレー２を、Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０上のチャック３に搭載する。Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０は、Ｘステージ１１、Ｙステージ１２、θステージ１３及びチルトステージ１４を備え、チャック３に搭載されたトレー２を、Ｘ方向及びＹ方向に移動させ、θ方向に回転させ、またＺ方向にチルトさせる。ステージ駆動回路６０は、画像処理／制御装置１００のＣＰＵ１１０により制御され、Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０を駆動する。
【００１９】
まず、ＣＰＵ１１０は、ステージ駆動回路６０を制御し、Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０によりトレー２をＸ方向及びＹ方向に移動させて、トレー２内の各半導体チップを光学系の下方の検査場所へ移動させる。図２は、トレーに収納された半導体チップの検査順序の一例を示す図である。本例では、半導体チップ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉが順番に検査場所へ移動される。本例のようにトレー２の収納部に空きがある場合、半導体チップ１ｅから１ｆの間及び１ｆから１ｈの間の空いている収納部はスキップする。
【００２０】
次に、検査場所へ移動された半導体チップの位置決めについて説明する。図１において、Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０の上空には、光学系が配置されている。光学系は、アライメント用光学系と欠陥検出用光学系とから成る。アライメント用光学系は、レーザー光源３０、ビームスプリッタ３１、平行ガラス板３２ａ，３２ｂ、シリンドリカルレンズ３３ａ，３３ｂ、ミラー３４ａ，３４ｂ、レンズ３５ａ，３５ｂ、ビームスプリッタ３６、ハーフミラー３７，２４、リレーレンズ２５、及びエリアカメラ４０を含んで構成されている。なお、ビームスプリッタ３１の代わりにハーフミラーを用いてもよく、またシリンドリカルレンズ３３ａ，３３ｂの代わりにラインジェネレータを用いてもよい。
【００２１】
レーザー光源３０から発生した光ビームは、ビームスプリッタ３１により２つに分岐される。ビームスプリッタ３１により分岐された光ビームの一方は、平行ガラス板３２ａに入射する。平行ガラス板３２ａは、光ビームの経路を図面上下方向に平行移動するためのものである。平行ガラス板３２ａから射出された光ビームはシリンドリカルレンズ３３ａに入射し、シリンドリカルレンズ３３ａは光ビームを図面上下方向に広げて射出する。シリンドリカルレンズ３３ａから射出された光ビームは、ミラー３４ａで反射され、レンズ３５ａにより平行光線束となって、ビームスプリッタ３６に入射する。ビームスプリッタ３６を透過した光ビームは、ハーフミラー３７に入射する。
【００２２】
一方、ビームスプリッタ３１により分岐された光ビームの他方は、平行ガラス板３２ｂに入射する。平行ガラス板３２ｂは、光ビームの経路を図面奥行き方向に平行移動するためのものである。平行ガラス板３２ｂから射出された光ビームはシリンドリカルレンズ３３ｂに入射し、シリンドリカルレンズ３３ｂは光ビームを図面奥行き方向に広げて射出する。シリンドリカルレンズ３３ｂから射出された光ビームは、ミラー３４ｂで反射され、レンズ３５ｂにより平行光線束となって、ビームスプリッタ３６に入射する。ビームスプリッタ３６で反射された光ビームは、ハーフミラー３７に入射する。
【００２３】
ここで、ハーフミラー３７に入射する２つの光ビームの一方は図面横幅方向（Ｘ方向）に一定の幅を持った帯状の光ビームとなり、他方は図面奥行き方向（Ｙ方向）に一定の幅を持った帯状の光ビームとなる。そして、一方が平行ガラス板３２ａを通過し、他方が平行ガラス板３２ｂを通過したことにより、２つの光ビームの中心軸はハーフミラー３７上で異なった位置にある。
【００２４】
ハーフミラー３７で反射された２つの光ビームは、ハーフミラー２３を通り、ハーフミラー２４に入射する。ハーフミラー２４で反射された２つの光ビームは、リレーレンズ２５を介して、検査場所に移動された半導体チップの表面へ照射される。
【００２５】
図３（ａ）はリレーレンズの対物レンズを通る光ビームを示す上面図、図３（ｂ）はリレーレンズから照射される光ビームを示す側面図である。図３（ａ）に示すように、リレーレンズ２５の最終段の対物レンズ２５ａを通るとき、２つの光ビームの一方はＸ方向に広がった光ビーム５ａとなり、他方はＹ方向に広がった光ビーム５ｂとなる。そして、Ｘ方向に広がった光ビーム５ａの中心軸は対物レンズ２５ａの中心からＹ方向に移動しており、Ｙ方向に広がった光ビーム５ｂの中心軸は対物レンズ２５ａの中心からＸ方向に移動している。従って、図３（ｂ）において、Ｘ方向に広がった光ビーム５ａは半導体チップ１の表面へＹ方向（図面奥行き方向）に斜めに照射され、Ｙ方向に広がった光ビーム５ｂは半導体チップ１の表面へＸ方向に斜めに照射される。
【００２６】
図１において、欠陥検出用光学系は、白色光源２０、レンズ２１，２２、ハーフミラー２３，２４、リレーレンズ２５、エリアカメラ４０、及びモニター用カメラ５０を含んで構成されている。白色光源２０から発生した照明光は、レンズ２１を介して放射され、レンズ２２により平行光線束となって、ハーフミラー３７及びハーフミラー２３を通り、ハーフミラー２４に入射する。ハーフミラー２４で反射された照明光は、リレーレンズ２５を介して、検査場所に移動された半導体チップの表面へ垂直に照射される。リレーレンズ２５は、半導体チップの表面とエリアカメラ４０の受光面とが共役な関係となるように、複数のレンズ群で構成されている。
【００２７】
検査場所に移動された半導体チップの表面では、リレーレンズ２５から照射された２つの光ビームと照明光とが反射して、反射光が発生する。半導体チップの表面で発生した反射光は、リレーレンズ２５を通ってハーフミラー２４に入射する。このうちハーフミラー２４を透過した光は、エリアカメラ４０の受光面で結像する。エリアカメラ４０は、受光面で検出した光の強度と位置とに応じた画像信号を画像処理／制御装置１００へ出力する。一方、ハーフミラー２４で反射された光は、ハーフミラー２３に入射し、このうちハーフミラー２３で反射された反射光は、モニター用カメラ５０の受光面で結像する。モニター用カメラ５０は、受光面で検出した光の強度と位置とに応じた画像信号を画像処理／制御装置１００へ出力する。
【００２８】
画像処理／制御装置１００は、ＣＰＵ１１０、画像メモリ１２０、欠陥検出回路１３０、及びモニター１４０を含んで構成されている。エリアカメラ４０からの画像信号は、画像処理／制御装置１００の画像メモリ１２０及び欠陥検出回路１３０に入力される。画像メモリ１２０は、ＣＰＵ１１０の制御により、入力した画像信号を画像データとして記憶する。一方、モニター用カメラ５０からの画像信号は、画像処理／制御装置１００のモニター１４０に入力され、表示される。ＣＰＵ１１０は、画像メモリ１２０に記憶された画像データから、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを検出する。以下、その検出動作について説明する。
【００２９】
図４（ａ）は半導体チップへ照射される光ビームを示す斜視図、図４（ｂ）は半導体チップ上の画像取得領域を示す上面図である。半導体チップ１の表面には、図４（ａ）に示すＸ方向に広がった光ビーム５ａ及びＹ方向に広がった光ビーム５ｂと、図示しない照明光とが照射される。エリアカメラ４０は、半導体チップ１の表面のうち、図４（ｂ）に破線で示した領域６の画像を取得する。
【００３０】
図５（ａ）は半導体チップのＸＹ方向の回転を示す図、図５（ｂ）は半導体チップのＺ方向の傾きを示す図である。トレーに収納された半導体チップ１は、トレーの収納部内でＸＹ方向の位置が１つ１つ異なるだけでなく、図５（ａ）に示すようにＸＹ方向に角度αだけ回転している場合がある。また、Ｚ方向の高さが異なる場合、さらに図５（ｂ）に示すように片側がｈだけ高くなってＺ方向に傾いている場合がある。
【００３１】
図６（ａ）はＸＹ方向の回転及びＺ方向の傾きがない半導体チップの表面の画像を示す図、図６（ｂ）はＸＹ方向の回転及びＺ方向の傾きがある半導体チップの表面の画像を示す図、図６（ｃ）はＺ方向の高さ及び傾きを検出するために処理する画像データの領域を示す図、図６（ｄ）はＸＹ方向の位置及び回転を検出するために処理する画像データの領域を示す図である。
【００３２】
半導体チップにＺ方向の傾きがない場合、図６（ａ）に示すように、Ｘ方向に広がった光ビーム５ａとＹ方向に広がった光ビーム５ｂとは、半導体チップの表面上で直交する。半導体チップの表面が所定の高さである場合、２つの光ビーム５ａ，５ｂの交点は半導体チップの中央、即ち画像取得領域６の中心に位置する。また、半導体チップにＸＹ方向の位置ずれ又は回転がない場合、半導体チップの表面のアライメントマーク４は、画像取得領域６の所定の位置に現れる。
【００３３】
これに対し、半導体チップにＺ方向の傾きがある場合、図６（ｂ）に示すように、２つの光ビーム５ａ，５ｂは半導体チップの表面上で直交せず、または２つの光ビーム５ａ，５ｂの交点が画像取得領域６の中心から外れる。半導体チップの表面が所定の高さでない場合も、２つの光ビーム５ａ，５ｂの交点が画像取得領域６の中心から外れる。これは、図３で説明したように、各光ビーム５ａ，５ｂが半導体チップの表面へＹ方向又はＸ方向に斜めに照射されるためである。また、半導体チップにＸＹ方向の位置ずれ又は回転がある場合、半導体チップの表面のアライメントマーク４は、画像取得領域６の所定の位置から外れる。
【００３４】
ＣＰＵ１１０は、画像メモリ１２０に記憶された画像データのうち、図６（ｃ）に破線で示した領域７ａ，７ｂの画像データを読み出し、２つの光ビーム５ａ，５ｂの位置及び交差角度から、半導体チップのＺ方向の高さ及び傾きを算出する。また、ＣＰＵ１１０は、画像メモリ１２０に記憶された画像データのうち、図６（ｄ）に破線で示した領域８の画像データを読み出し、２つのアライメントマーク４の位置から、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転を算出する。
【００３５】
図１において、ＣＰＵ１１０は、算出した半導体チップのＺ方向の高さ及び傾きと、ＸＹ方向の位置及び回転とに基づいて、アライメント補正量を算出し、ステージ駆動回路６０を制御する。Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ１０は、ステージ駆動回路６０の駆動により、トレー２をＸ方向及びＹ方向に移動させ、θ方向に回転させ、またはＺ方向にチルトさせて、検査場所へ移動された半導体チップを所定の位置に位置決めする。
【００３６】
次に、半導体チップの表面の欠陥の検出について説明する。図１において、半導体チップの位置決め後は、レーザー光源３０からの光ビームを遮断し、白色光源２０からの照明光だけを半導体チップの表面へ照射する。半導体チップの表面で発生した反射光は、リレーレンズ２５を通ってハーフミラー２４に入射する。このうちハーフミラー２４を透過した光は、エリアカメラ４０の受光面で結像する。エリアカメラ４０は、受光面で検出した光の強度と位置とに応じた画像信号を画像処理／制御装置１００へ出力する。なお、本実施の形態では、半導体チップの表面がエリアカメラ４０による画像取得領域の４倍の広さであり、半導体チップの表面全体の画像を４回に分けて取得する。このため、１回の画像を取得した後にＸ−Ｙ−θ−チルトステージ１０によりトレー２をＸ方向及びＹ方向へ所定量移動し、次の画像を取得する動作を繰り返す。
【００３７】
エリアカメラ４０からの画像信号は、画像メモリ１２０及び欠陥検出回路１３０に入力される。画像メモリ１２０は、ＣＰＵ１１０の制御により、入力した画像信号を画像データとして記憶する。欠陥検出回路１３０は、エリアカメラ４０からの画像信号を画像メモリ１２０に記憶された１つ前の半導体チップの画像データと比較することにより、半導体チップの表面の欠陥を検出する。ここで検出する欠陥は、例えば、半導体チップの欠け、半導体チップの表面の傷や異物、半導体チップの表面に形成されたバンプの欠如や形状不良等とする。ＣＰＵ１１０は、欠陥検出回路１３０の検出結果に基づいて半導体チップの合否を判断する。
【００３８】
なお、半導体チップの表面の欠陥の検出は、予め欠陥のない半導体チップの画像データを画像メモリ１２０に記憶し、エリアカメラ４０からの画像信号を画像メモリ１２０に記憶された欠陥のない半導体チップの画像データと比較することで行ってもよい。
【００３９】
以上説明した実施の形態によれば、画像取得領域６のうちの領域７ａ，７ｂの画像データから半導体チップのＺ方向の高さ及び傾きを算出し、領域８の画像データから半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転を算出しているので、処理するデータ量が少なく、半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを短い時間で検出することができる。
【００４０】
以上説明した実施の形態によれば、Ｘ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＹ方向に斜めに照射すると共に、Ｙ方向に所定の幅を有する光ビームを半導体チップの表面へＸ方向に斜めに照射することにより、半導体チップの表面上のＸ方向に連続した点及びＹ方向に連続した点からの反射光の画像データが得られるので、半導体チップのＺ方向の高さ及び傾きを精度良く算出することができる。しかしながら、本発明はこれに限らず、光ビームをＸ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＹ方向に斜めに照射すると共に、光ビームをＹ方向に所定の距離離れた被検査物の表面上の２つ以上の点へＸ方向に斜めに照射すればよい。従って、例えば、Ｘ方向に所定の間隔を有する複数の光ビーム及びＹ方向に所定の間隔を有する複数の光ビームを用いてもよい。
【００４１】
図７は、本発明の一実施の形態による半導体チップの製造方法の一部を示すフローチャートある。本実施の形態は、チップサイズパッケージの半導体チップの例を示す。まず、露光、現像、エッチング等の処理により、半導体ウェーハ上に複数の半導体集積回路を形成する（ステップ２０１）。続いて、各半導体集積回路の入出力端子の上に、突起電極となるバンプを形成する（ステップ２０２）。次に、プロービング検査を行って、各半導体集積回路の電気的特性を測定する（ステップ２０３）。そして、半導体ウェーハをダイシングして、個々の半導体チップに分割する（ステップ２０４）。ダイシング後、ステップ２０２のプロービング検査の結果に基づいて半導体チップを良品と不良品に選別し、トレーに収納する（ステップ２０５）。
【００４２】
最後に、図１に示した外観検査装置を用いて、イントレー検査を行う（ステップ２０６）。図１に示した外観検査装置は、トレーに収納された半導体チップのＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを、半導体チップの表面の同じ画面から検出することができるので、半導体チップの位置決めを高速に行い、半導体チップの表面の欠陥を短い時間で検出することができる。従って、半導体チップの外観検査を短い時間で行い、半導体チップの生産性を向上することができる。
【００４３】
なお、本発明の外観検査装置及び外観検査方法は、半導体チップに限らず、被検査物の位置決めが必要な場合に広く適用することができる。また、本発明の半導体チップの製造方法は、チップサイズパッケージの半導体チップに限らず、イントレー検査を行う各種の半導体チップに適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の外観検査装置及び外観検査方法によれば、被検査物のＸＹ方向の位置及び回転と、Ｚ方向の高さ及び傾きとを、被検査物の表面の同じ画面から検出することができるので、被検査物の位置決めを高速に行い、被検査物の表面の異常を短い時間で検出することができる。
【００４５】
本発明の半導体チップの製造方法によれば、半導体チップの外観検査を短い時間で行い、半導体チップの生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による半導体チップの外観検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】トレーに収納された半導体チップの検査順序の一例を示す図である。
【図３】図３（ａ）はリレーレンズの対物レンズを通る光ビームを示す上面図、図３（ｂ）はリレーレンズから照射される光ビームを示す側面図である。
【図４】図４（ａ）は半導体チップへ照射される光ビームを示す斜視図、図４（ｂ）は半導体チップ上の画像取得領域を示す上面図である。
【図５】図５（ａ）は半導体チップのＸＹ方向の回転を示す図、図５（ｂ）は半導体チップのＺ方向の傾きを示す図である。
【図６】図６（ａ）はＸＹ方向の回転及びＺ方向の傾きがない半導体チップの表面の画像を示す図、図６（ｂ）はＸＹ方向の回転及びＺ方向の傾きがある半導体チップの表面の画像を示す図、図６（ｃ）はＺ方向の高さ及び傾きを検出するために処理する画像データの領域を示す図、図６（ｄ）はＸＹ方向の位置及び回転を検出するために処理する画像データの領域を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態による半導体チップの製造方法の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…半導体チップ
２…トレー
３…チャック
４…アライメントマーク
１０…Ｘ−Ｙ−θ−チルトステージ
２０…白色光源
２１，２２…レンズ
２３，２４，３７，…ハーフミラー
２５…リレーレンズ
３０…レーザー光源
３１，３６…ビームスプリッタ
３２ａ，３２ｂ…平行ガラス板
３３ａ，３３ｂ…シリンドリカルレンズ
３４ａ，３４ｂ…ミラー
３５ａ，３５ｂ…レンズ
４０…エリアカメラ
５０…モニター用カメラ
６０…ステージ駆動回路
１００…画像処理／制御装置
１１０…ＣＰＵ
１２０…画像メモリ
１３０…欠陥検出回路
１４０…モニター
【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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