JPH0554622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば半導体ペレツトの欠陥を検査
する外観検査装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に集積回路の製造ラインでは、ウエハにマ
スクパターンを形成したのちダイシングして半導
体ペレツト毎に分割し、しかるのちボンデイング
等の後工程に供するようにしているが、この間の
工程は集積回路の品質を決める上で最も重要であ
り、傷や汚れ等の外観検査が不可欠である。この
ため従来では、例えばウエハにマスクパターンを
形成した状態で、顕微鏡による目視観察を行なつ
たり、ウエハのパターン形成面を撮像して隣接す
る各ペレツトのパターンを相互に比較することに
より欠陥の有無を検査している。しかるに半導体
ペレツトは、ウエハをダイシングして分割する際
に端部に割れや欠けを生じ易く、また各半導体ペ
レツトをトレーに収容する際にペレツトの表面に
汚れや潰れ、傷等が生じることがあるため、前記
ウエハの状態で欠陥無しと判定されたとしても半
導体ペレツトが良品であるとは必ずしも言えな
い。

そこで最近では、半導体ペレツトの状態で欠陥
検査を行なうことが実施されている。しかしなが
ら、この半導体ペレツトの状態で検査を行なおう
とすると、ペレツトは各々分割された状態になつ
ているため、ウエハの検査で用いた隣接するパタ
ーンの撮像画像を相互に比較することにより検査
する手法は適用することができない。このため従
来では、検査者が顕微鏡による目視観察を行なう
ことにより検査している。しかるにこの様な目視
観察による検査は、検査能率および検査精度が低
いため、生産性の向上を図ることができなかつ
た。

一方、半導体ペレツトを個々に撮像してその二
値化画像から欠陥を自動検出することも考えられ
ているが、従来ウエハの検査で用いられていた撮
像手段は被検査面に対し垂直上方から照明を行な
い、その反射像を垂直上方で撮像し、配線パター
ンを１本１本検査するものであつた。このため、
半導体ペレツトの端部等に発生する割れや欠け等
の欠陥については精度良く検出することができる
が、半導体ペレツトに多い汚れや潰れ等の表面欠
陥については高速度で安価に検出することができ
なかつた。

〔発明の目的〕

本発明は、検査者に頼ることなく高能率に精度
良く欠陥の検出を行なうことができ、しかも如何
なる種類の欠陥であつても高精度にかつ構成簡易
にして検出することができる外観検査装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、垂直落射照明を行う第１の照明手段
と、斜め上方から照明を行う第２の照明手段とを
設け、これら照明手段により被検査物に対しそれ
ぞれ照明を行い、かつこれら照明の駆動に応じて
被検査物を撮像して得られる撮像画像信号に対す
る二値化レベルを設定変更する。そして、第１の
照明手段による照明時の二値化パターン像から被
検査物の端部欠陥を検出し、第２の照明手段によ
る照明時の二値化パターン像から被検査物の表面
欠陥を検出する。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例における外観検査
装置の構成を示すもので、１は基台、２はXYテ
ーブルを示している。このXYテーブル２は、ス
テツプモータ２１，２２により動作するもので、
テーブル上２ａには被検査物としての半導体ペレ
ツト３がストツカ（図示せず）からコレツトによ
り取出されて載置される。一方、この半導体ペレ
ツト３の垂直上方には、支持軸５１で支持された
状態で撮像装置５が配置されている。この撮像装
置５は、上記支持軸５１に固定アーム５２を昇降
自在に取着し、この固定アーム５２に上記半導体
ペレツト３の被検査面を拡大する顕微鏡５３およ
びこの顕微鏡５３で拡大された画像を撮像する工
業用テレビジヨン（ITV）カメラ５４を固定し
たものである。

ところで、この撮像装置５には２つの相異なる
照明装置６，７が設けてある。このうち第１の照
明装置６は、第２図ａに示す如く光源６１の出力
光を半透鏡６２で反射させることにより、前記
XYテーブル２に載置されている半導体ペレツト
３に対し垂直落射照明を行なうものである。一方
第２の照明装置７は、光源７１と前記顕微鏡５３
の先端部に固定された投光部７２とからなり、光
源７１の出力光を投光部７２より第２図ｂに示す
如く半導体ペレツト３に対し斜め上方から照射
し、これにより半導体ペレツト３の被検査面を斜
め照明するものである。尚、この斜め照明の角度
は、半導体ペレツト３の表面に対し20度乃至30度
（150度乃至160度）が最適である。

さて、前記ITVカメラ５４で得られた撮像画
像は、先ず二値化回路８１で所定の二値化レベル
にしたがつて二値化されたのち撮像メモリ８２に
一旦記憶され、しかるのち制御回路８３に導入さ
れるようになつている。この制御回路８３は、主
制御部としてのマイクロプロセツサを有するもの
で、第３図に示す如く撮像制御手段３１、視野制
御手段３２、位置制御手段３３、端部欠陥検出手
段３４、表面欠陥検査手段３５および照明切換手
段３６からなる各制御機能を備えている。撮像制
御手段３１は、ITVカメラ５４を駆動するとと
もに、二値化回路８１に二値化レベルを設定しか
つ画像メモリ８２の書き込みおよび読み出し各動
作を制御するものである。視野制御手段３２は、
モータ駆動回路８４を介して前記XYテーブル２
を駆動することにより、半導体ペレツト３に対す
るITVカメラ５４の撮像視野を可変制御する。
位置検出手段３３は、垂直落射照明により得られ
た画像から半導体ペレツト３の位置を検出するも
のである。また端部欠陥検出手段３４は、前記垂
直落射照明のときに得られた二値化パターン像の
信号レベルを判定することにより割れや欠け等の
端部欠陥を検出する。また表面欠陥検出手段３５
は、前記斜め照明を行なつた状態で得られる二値
化パターン像の信号レベルを判定することによ
り、半導体ペレツト３の汚れや潰れ、表面傷等の
表面欠陥を検出する。最後に照明切換手段３６
は、前記第１の照明装置６の光源６１および第２
の照明装置７の光源７１を各別に駆動することに
より、半導体ペレツト３の被検査面に対し垂直落
射照明と斜め照明とを各々別々に行なうものであ
る。

又、制御回路８３は、照明切換手段３６により
駆動する第１の照明装置６の光源又は第２の照明
装置７の光源７１に応じて二値化回路８１の二値
化レベルを設定変更する機能を有している。

次に、以上のように構成された装置の動作を制
御回路８の制御手順に従つて説明する。第４図
ａ，ｂは、その制御手順を示すフローチヤートで
ある。

XYテーブル２上の所定の位置に半導体ペレツ
ト３をセツトし、この状態で検査開始スイツチ
（図示せず）を操作すると、制御回路８３は先ず
ステツプ４ａで第１の照明装置６の光源６１に対
し駆動信号を発し、これにより半導体ペレツト３
に対して垂直落射照明を行なう。そしてこの状態
でステツプ４ｂによりITVカメラ５４に駆動信
号を出力して撮像動作を開始させ、これにより得
られた撮像画像信号を二値化回路８１で二値化さ
せたのち画像メモリ８２に記憶させる。このとき
制御回路８３は、半導体ペレツト３の位置検出用
としてそのボンデイングパツトを検出するため
に、二値化回路８１に対し比較的高い二値化レベ
ルを設定する。この二値化レベルは、ボンデイン
グパツド部分の画像信号レベル（約0.8V）とボ
ンデイングパツドを除いた部分の画像信号レベル
（約0.4V）との中間値に設定される。第５図ａは
その結果得られた二値化パターン像の一例を示す
もので、ボンデイングパツト部分３ｂのみが
“Ｈ”レベルとなつて検出される。そうして位置
検出用の二値化パターン像が得られると制御回路
８３は、続いてステツプ４ｃで上記二値化パター
ン像からボンデイングパツド３ｂをパターン認識
により検出してその位置から半導体ペレツト３の
位置を検出する。そしてステツプ４ｄでモータ駆
動回路８４を介してXYテーブル２を駆動して半
導体ペレツト３の位置を調整し、これにより撮像
視野の初期位置を設定する。

さて、そうして撮像位置の位置決めを終了する
と制御回路８３は、先ずステツプ４ｅでITVカ
メラ５４を駆動して半導体ペレツト３の被検査面
を撮像させ、これにより得られた撮像画像信号を
二値化回路８１で二値化させたのち画像メモリ８
２に記憶させる。ところで、このとき制御回路８
３は、二値化回路８１に対し、ボンデイングパツ
ド部分を除いた部分を検出するために前記ボンデ
イングパツドの検出レベルよりも低い二値化レベ
ル、例えばボンデイングパツド部分を除いた部分
の画像信号レベル（0.4V）とストツカ４の画像
信号レベル（0.2V）の中間値に設定する。従つ
て、この二値化により画像メモリ８２には例えば
第５図ｂ，ｃに示す如くボンデイングパツド部分
を除いた部分３ａが“Ｈ”レベルでXYテーブル
表面２ａが“Ｌ”レベルとなる二値化パターン像
が記憶される。尚、第５図ｂは割れや欠け等の端
部欠陥が無い場合の二値化パターン像を、またｃ
は同欠陥が存在する場合の二値化パターン像の一
例を示している。そして制御回路８３は、ステツ
プ４ｆで上記二値化パターン像におけるボンデイ
ングパツド部分を除いた部分３ａの端部の信号レ
ベルを判定して端部欠陥の検出を行ない、続いて
ステツプ４ｇで端部欠陥の有無を判定する。尚、
この判定手段は、例えばITVカメラ５４の出力
を走査線毎にデジタル化した信号から欠陥相当の
信号の有無を検出することにより行なう。そし
て、欠陥無しと判定した場合は、ステツプ４ｉで
前記XYテーブル２を駆動して半導体ペレツト３
に対するITVカメラ５４の撮像視野で移動させ、
しかるのちステツプ４ｅに戻つて上記欠陥の検出
動作を繰返す。そして半導体ペレツト３の端部全
周に対し上記端部欠陥の検査を繰返し行ない、ス
テツプ４ｈで１ペレツトについての端部欠陥の検
査を終了したと判定すると、第４図ｂにステツプ
４ｊに移行する。一方これらの各端部欠陥の検査
中に、上記ステツプ４ｇで端部欠陥ありと判定す
ると、制御回路８３はその時点でその半導体ペレ
ツトに対する検査を終了して第４図ｂのステツプ
４ｓに移行し、ここで上記半導体ペレツトの排除
指令を出力して次の半導体ペレツトに対する検査
に移行する。

さて、上記端部欠陥の検査を終了してステツプ
４ｊに移行すると制御回路８３は、次にそれまで
駆動状態としていた第１の照明装置６の動作を停
止させ、それに代わつて第２の照明装置７の光源
７１に駆動信号を出力して第２の照明装置７によ
る斜め照明を開始させる。つまり半導体ペレツト
３に対する照明の形態を切換える。そしてこの状
態で、先ずステツプ４ｋにより前記垂直落射照明
の時にステツプ４ｃで検出した半導体ペレツト３
の位置に応じて撮像視野の初期位置を設定し、し
かるのちステツプ４ｌでITVカメラ５４を駆動
して半導体ペレツト３の被検査面を撮像させ、こ
れにより得られた撮像画像信号を二値化回路８１
で所定の二値化レベルに従つて二値化させたのち
画像メモリ８２に記憶させる。このとき、上記二
値化レベルは、ボンデイングパツド部分を除いた
部分３ａの画像信号レベルと表面欠陥の画像信号
レベルとの中間値に設定されるため、表面欠陥が
存在しなければ第６図ａのように全域が“Ｌ”レ
ベルとなり、一方表面欠陥がある場合には例えば
第６図ｂに示す如く欠陥部分３ｃが“Ｈ”レベル
となつて現われる。これは、斜め照明を行なうこ
とにより、正常なボンデイングパツド部分を除い
た部分３ａでは照明光が全反射してITVカメラ
５４に導入されていないのに対し、表面欠陥部分
３ｃでは斜め上方からの照明光が乱反射して
ITVカメラ５４に導かれるためである。

そして制御回路８３は、そうして得られた二値
化パターン像からステツプ４ｍで半導体ペレツト
３表面の汚れや潰れ等の表面欠陥を“Ｈ”レベル
の画素数を計数することにより検出し、しかるの
ちステツプ４ｎで表面欠陥の有無の判定を行な
う。そして欠陥無しと判定した場合は、前記端部
欠陥の検出時と同様にステツプ４ｐで撮像視野の
位置をXYテーブル２により移動させる毎に表面
欠陥の検査動作を繰返し、１ペレツトの全域につ
いての検査を終了したとステツプ４ｏで判定した
時点で、ステツプ４ｒに移行して欠陥が無いこと
を示す信号、つまり良品信号を出力し、しかるの
ち次の半導体ペレツト３があればこの半導体ペレ
ツト３に対する検査に移行する。一方、上記各表
面欠陥の検査動作中に、上記ステツプ４ｎで欠陥
ありと判定した場合は、その時点でステツプ４ｓ
に移行してここで排除指令を出力し、次の半導体
ペレツト３に対する検査に移行する。

このように本実施例であれば、各半導体ペレツ
ト３毎に欠陥を自動検査でき、しかも垂直落射照
明と斜め照明とをそれぞれ行なつてこれらの照明
毎に割れや欠け等の端部欠陥と汚れや潰れ等の表
面欠陥とを各別に検出するようにしたことによつ
て、複雑な画像処理を行なうことなく簡単かつ高
速にしかも精度良く全ての欠陥を検出することが
できる。従つて構成簡易にして生産性を向上させ
ることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、上記実施例では先ず垂直落射照明
を行なつて端部欠陥の検出を行ない、次に斜め照
明に切換えて表面欠陥の検出を行なうようにした
が、この順序は逆に設定してもよい。但しこの場
合は、斜め照明を行なう前に一旦垂直落射照明を
行なつて半導体ペレツト３の位置を検出する必要
がある。また前記実施例では半導体ペレツトの欠
陥を検査する場合について説明したが、端部欠陥
および表面欠陥が生じる製造物であれば、どのよ
うなものであつても同様に適用することができ
る。その他、各照明装置の構成や制御手順、制御
内容、欠陥の検出手段、撮像手段の構成、視野の
制御手段の構成等についても、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、垂直落射
照明と斜め照明とを切換えて、被検査物の割れや
欠け等の端部欠陥と、汚れや潰れ等の表面欠陥と
のそれぞれ被検査物を撮像したときの画像信号レ
ベルが異なる各種欠陥を、高精度に確実に、かつ
構成簡易にして検出することができる外観検査装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における外観検査装置を
説明するためのもので、第１図は同装置の全体の
構成を示す図、第２図ａ，ｂはそれぞれ垂直落射
照明および斜め照明を行なう照明装置の構成を模
式的に示した図、第３図は制御回路の機能を示す
ブロツク図、第４図ａ，ｂは制御回路の制御手順
を示すフローチヤート、第５図ａ〜ｃおよび第６
図ａ，ｂはそれぞれ作用説明に用いるための二値
化パターン像を示す模式図である。 １……基台、２……XYテーブル、３……半導
体ペレツト、３ａ……ボンヤデイングパツド部分
を除いた部分、３ｂ……ボンデイングパツト部
分、３ｃ……表面欠陥部分、５……撮像装置、５
３……顕微鏡、５４……ITVカメラ、６……第
１の照明装置、７……第２の照明装置、８１……
二値化回路、８２……画像メモリ、８３……制御
回路、８４……モータ駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査物に対して垂直落射照明を行なう第１
   の照明手段と、 前記被検査物に対し斜め上方から照明を行う第
   ２の照明手段と、 これらの照明手段により各別に照明された前記
   被検査物の被検査面をその垂直上方で撮像する撮
   像装置と、 設定可変な二値化レベルを有し、前記撮像装置
   により得られる撮像画像信号を二値化する二値化
   回路と、 この二値化回路により二値化処理された撮像画
   像装置を二値化パターン像を記憶する画像メモリ
   と、 前記第１の照明手段又は前記第２の照明手段の
   いずれか一方の照明手段を各別に駆動する照明切
   換手段と、 この照明切換手段により駆動する前記第１の照
   明手段又は前記第２の照明手段に応じて前記二値
   化回路の二値化レベルを設定変更する二値化変更
   手段と、 前記第１の照明手段による照明時に前記画像メ
   モリに記憶される二値化パターン像から前記被検
   査物の端部欠陥を検出する手段と、 前記第２の照明手段による照明時に前記画像メ
   モリに記憶される二値化パターン像から前記被検
   査物の表面欠陥を検出する手段と、 を具備したことを特徴とする外観検査装置。 ２ 被検査物は半導体ペレツトである特許請求の
   範囲第１項記載の外観検査装置。