JP2010239041A - Test-condition data generating method and testing system of semiconductor-wafer visual testing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハの外観検査を行う装置における、検査条件データ生成方法及び検査システムに関する。 The present invention relates to an inspection condition data generation method and an inspection system in an apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor wafer.
半導体チップは、半導体ウエーハと呼ばれる基板上に、回路パターンが幾重にも積層形成されて製造されている。この半導体チップは、製造過程において回路パターン形成と検査が所定回数交互に行われ、後にウエーハから半導体チップを所定の寸法に切り出し、完成する。この回路パターン形成過程において、ウエーハ上の傷や異物、回路パターンの崩れなどの、欠陥の有無について、半導体ウエーハ外観検査装置を用いた検査が行われている。 A semiconductor chip is manufactured by stacking circuit patterns on a substrate called a semiconductor wafer. In this semiconductor chip, circuit pattern formation and inspection are alternately performed a predetermined number of times during the manufacturing process, and the semiconductor chip is cut out to a predetermined size from the wafer and completed. In this circuit pattern formation process, an inspection using a semiconductor wafer appearance inspection apparatus is performed for the presence or absence of defects such as scratches and foreign matter on the wafer and collapse of the circuit pattern.
前記半導体ウエーハ外観検査では、検査される半導体チップの品種や位置決めの基準となるマークの位置情報、検査対象となるチップの場所や配列、使用するレンズの倍率、検査時の焦点位置や照明の明るさ等の検査条件の情報群が登録された、検査条件データに基づいて検査が行われる。この検査条件データは、検査対象となるウエーハの品種が追加される度に、検査する装置を使用して検討、決定され、登録される。その後、実際の検査過程では、この検査条件データに基づいて、回路パターンを撮像して得られた画像と、予め登録された基準画像とを照合し、その半導体チップが良品か不良品かの判定が行われる。 In the semiconductor wafer appearance inspection, the type of semiconductor chip to be inspected, the position information of the mark that serves as a positioning reference, the location and arrangement of the chip to be inspected, the magnification of the lens to be used, the focal position at the time of inspection, and the brightness of the illumination The inspection is performed based on the inspection condition data in which the information group of the inspection conditions is registered. This inspection condition data is examined, determined and registered using an inspection apparatus every time a wafer type to be inspected is added. After that, in the actual inspection process, based on this inspection condition data, an image obtained by imaging a circuit pattern is compared with a pre-registered reference image to determine whether the semiconductor chip is a good product or a defective product. Is done.
多数のウエーハを検査する場合、１台の検査装置では所定の時間内で検査できるウエーハの枚数には上限があるため、複数台の検査装置を用いられる。 When inspecting a large number of wafers, there is an upper limit on the number of wafers that can be inspected within a predetermined time with one inspection apparatus, and therefore a plurality of inspection apparatuses can be used.
特許文献１によれば、半導体の検査方法および装置において、標準試料を用いて所望の検査パラメータ値を求め、欠陥部の抵抗値を推定する手段が開示されている。
According to
従来の検査装置は、装置仕様に基づいて設計され、各部寸法が予め設計値として決定されており、その設計値を元に製作されている。しかし、部品加工や組立作業は、一般公差や公差指定と呼ばれる精度の範囲内で行われているのが通常である。そのため、完成した検査装置の各部寸法には、設計値と比べると、前記公差を起因とした寸法のずれが含まれている。また、複数の検査装置同士を比較すると、前記寸法のずれは装置間相互でも差があり、装置毎の設計値と前記寸法のずれとは機差と呼ばれている。 Conventional inspection apparatuses are designed based on apparatus specifications, and dimensions of each part are determined in advance as design values, and are manufactured based on the design values. However, parts processing and assembly work are usually performed within a range of accuracy called general tolerance or tolerance designation. For this reason, the dimensions of each part of the completed inspection apparatus include a dimensional deviation caused by the tolerances as compared to the design value. Further, when comparing a plurality of inspection apparatuses, the dimensional deviation is different between apparatuses, and the design value for each apparatus and the dimensional deviation are called machine differences.
これらの機差は、装置外観上は問題無く、同一品種のウエーハをある１つの装置を用いて検査をする場合にも問題とはされなかった。しかし、複数の装置を用いて検査する場合、検査条件データを共通化して良品か不良品の判定をおこなう上では、前記機差の大きさは無視できない寸法である。そのため、前記機差は、複数の装置を用いて検査する際に、検査条件データを共通化して使用する妨げとなる要因となっていた。 These machine differences have no problem in the appearance of the apparatus, and are not regarded as a problem when the same type of wafer is inspected by using one apparatus. However, when the inspection is performed using a plurality of apparatuses, the size of the machine difference is a dimension that cannot be ignored in determining whether the product is non-defective or defective by sharing the inspection condition data. Therefore, the machine difference has become a factor that hinders the use of inspection condition data in common when inspecting using a plurality of apparatuses.
前記理由のため、従来の検査装置を複数台用いて、同一品種のウエーハを検査する場合、それぞれの検査装置で個別に検査条件データを作成し、データを登録し、検査が行われていた。 For the above reasons, when inspecting wafers of the same product type using a plurality of conventional inspection apparatuses, inspection condition data are individually created and registered by each inspection apparatus.
従来の検査条件データ生成手順について、図に示しながら説明する。
図９は、従来の検査条件データ生成手順を示すフロー図である。
先ず、ウエーハ外観検査装置１は、装置仕様に基づいて設計され、各部寸法が予め設計値として決定（Ｓ２０１）される。
A conventional procedure for generating inspection condition data will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a flowchart showing a conventional inspection condition data generation procedure.
First, the wafer
その後、装置Ａが製作（Ｓ２０２）され、検査装置Ａを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ａの検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成（Ｓ２０３）する。 Thereafter, apparatus A is manufactured (S202), and inspection condition data #Na (N = 1, 2, 3) of apparatus A for type #N (N = 1, 2, 3,...) Using inspection apparatus A. ...) Are created (S203).
この検査条件データ＃Ｎａに基づいて、装置Ａを使用して品種＃Ｎに対する検査（Ｓ２０４）が行われる。またその後、もう１台の装置Ｂが製作（Ｓ２０５）され、検査装置Ｂを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ｂの検査条件データ＃Ｎｂ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成（Ｓ２０６）する。 Based on this inspection condition data #Na, an inspection for product type #N is performed using apparatus A (S204). After that, another device B is manufactured (S205), and the inspection condition data #Nb (N = N = device B) for the product #N (N = 1, 2, 3,...) Is used by using the inspection device B. 1, 2, 3,...) Are created (S206).
この検査条件データ＃Ｎｂに基づいて、装置Ｂを使用して品種＃Ｎに対する検査（Ｓ２０７）が行われる。そして、装置Ｃについても同様の手順で、装置が製作され、装置毎に検査条件データを作成し、検査が行われる（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。 Based on the inspection condition data #Nb, the apparatus B is used to inspect the product type #N (S207). The apparatus C is manufactured in the same procedure for the apparatus C, inspection condition data is created for each apparatus, and inspection is performed (S208 to S210).
前記のように、複数台の装置は同じ設計値に基づいて製作されたとしても、前記公差を起因とする機差があるため、それぞれが別の装置として扱われ、同一品種のウエーハを検査するにおいても、個々に検査条件データの作成が行われていた。 As described above, even if a plurality of devices are manufactured based on the same design value, there are machine differences due to the tolerances, so each is treated as a separate device and inspects wafers of the same type. Also, the inspection condition data has been created individually.
したがって、検査対象となるウエーハの品種数や、検査装置の台数が増えると、それぞれの検査装置に対して、同じウエーハを検査するための検査条件データを登録する必要があった。そのため、検査条件データの登録作業には多大な時間と労力を必要としていた。また、検査装置のシステムトラブルなどが発生し検査条件データが失われてしまった場合、登録していた品種すべてについて、再び検査条件データを登録し直す必要があった。そのため、検査条件データの再登録作業には多大な時間と労力を必要としていた。 Therefore, when the number of types of wafers to be inspected and the number of inspection devices increase, it is necessary to register inspection condition data for inspecting the same wafer for each inspection device. Therefore, enormous time and labor are required for registration of inspection condition data. In addition, when a system trouble or the like of the inspection apparatus occurs and the inspection condition data is lost, it is necessary to register the inspection condition data again for all the registered varieties. Therefore, re-registration work of inspection condition data requires a great deal of time and labor.
そこで本発明の目的は、ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査条件生成方法において、複数台の検査装置に対する共通の検査条件データを生成し、機差を考慮した装置毎の検査条件データを短時間で生成できる方法及び検査システムを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to generate common inspection condition data for a plurality of inspection apparatuses in a wafer inspection condition generation method for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer. Another object of the present invention is to provide a method and an inspection system capable of generating inspection condition data for each apparatus in consideration of machine differences in a short time.
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査条件生成方法であって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録するステップと、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成するステップと、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データと、から共通検査条件データを生成するステップと、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成するステップと、
からなることを特徴とするウエーハ検査条件生成方法である。
In order to solve the above problems, the invention described in
A wafer inspection condition generation method for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer,
Inspection condition data of multiple wafer inspection devices with the same inspection function
Calculating the machine difference with respect to the design value for each wafer inspection device, and registering the machine difference correction data;
In one of the selected wafer inspection devices, creating inspection condition data using a wafer;
Generating common inspection condition data from the inspection condition data and the machine difference correction data of any of the selected wafer inspection devices;
Generating inspection condition data for each wafer inspection device from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection device;
A wafer inspection condition generating method characterized by comprising:
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査条件生成方法である。
The invention according to
The machine difference correction data is
at least,
Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage, provided in the wafer inspection apparatus;
Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer,
Error data of observation magnification of the lens provided in the inspection camera,
Including any error data of the set value error data for the desired luminance of the illumination light source provided in the inspection camera,
This is a wafer inspection condition generation method.
請求項３に記載の発明は、
ウエーハ上に形成された半導体チップの外観を検査する検査装置の検査条件データを生成するウエーハ検査システムであって、
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録する、機差補正データ登録手段と、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成する、検査条件データ作成手段と、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データと、から共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、検査条件データ生成手段、
を備えたことを特徴とするウエーハ検査システムである。
The invention according to claim 3
A wafer inspection system for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer,
Inspection condition data of multiple wafer inspection devices with the same inspection function
Machine difference correction data registration means for calculating a machine difference with respect to the design value for each wafer inspection device and registering machine difference correction data;
In one of the selected wafer inspection apparatuses, inspection condition data creating means for creating inspection condition data using a wafer;
Common inspection condition data generating means for generating common inspection condition data from the inspection condition data and the machine difference correction data of any of the selected wafer inspection devices;
Inspection condition data generating means for generating inspection condition data for each wafer inspection device from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection device;
A wafer inspection system characterized by comprising:
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査システムである。
The invention according to
The machine difference correction data is
at least,
Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage, provided in the wafer inspection apparatus;
Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer,
Error data of observation magnification of the lens provided in the inspection camera,
Including any error data of the set value error data for the desired luminance of the illumination light source provided in the inspection camera,
It is a wafer inspection system.
本発明のウエーハ検査条件生成方法及び検査システムによれば、設計値に対する各ウエーハ検査装置との機差から、各ウエーハ検査装置毎に機差補正データを求めて登録しておき、複数のウエーハ検査装置のいずれかを用いて検査条件データを作成するので、他の装置で使用可能となる共通の検査条件データを生成することができ、この共通の検査条件データと各ウエーハ検査装置毎の機差補正データとから、各ウエーハ検査装置毎の検査条件データが生成されるので、あらためて検査条件データを作成し直す手間が省ける。 According to the wafer inspection condition generation method and inspection system of the present invention, machine difference correction data is obtained and registered for each wafer inspection apparatus from the difference between each wafer inspection apparatus with respect to the design value, and a plurality of wafer inspections are performed. Since the inspection condition data is created using any of the devices, common inspection condition data that can be used by other devices can be generated, and this common inspection condition data and the difference between each wafer inspection device. Since the inspection condition data for each wafer inspection apparatus is generated from the correction data, it is possible to save the trouble of recreating the inspection condition data.
これにより、複数の装置を用いて多数のウエーハを検査する場合であっても、短時間で共通する複数品種の検査条件データを生成することが出来、個々にデータを作成し直す時間と労力を省くことができる。 As a result, even when a large number of wafers are inspected using a plurality of apparatuses, it is possible to generate inspection condition data for a plurality of types in common in a short time, and to save time and effort for recreating the data individually. It can be omitted.
本発明の実施形態について、図に示しながら説明を行う。
図１は、本発明のウエーハ外観検査装置の斜視図である。
図２は、本発明のウエーハ外観検査装置の構成図であり、主要機器の構成を示している。
各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。また、Ｚ方向を中心として回転する方向をθ方向とする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a wafer appearance inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of the wafer appearance inspection apparatus according to the present invention, showing the configuration of the main equipment.
In each figure, the three axes of the orthogonal coordinate system are X, Y, and Z, the XY plane is the horizontal plane, and the Z direction is the vertical direction. A direction rotating around the Z direction is defined as a θ direction.
本発明のウエーハ外観検査装置１には、検査対象となるウエーハ１０を載置させてＸＹ方向に移動させる検査ステージ部２と、ウエーハ１０上の少なくとも一部の範囲を撮像する撮像光学ユニット３とが共に載設されて含まれ、検査ステージ部２や撮像光学ユニット３を統括して制御するために、検査ステージ部２と撮像光学ユニット３とに接続された機器が含まれた制御部４とが含まれる。また、ウエーハ外観検査装置１には、検査対象となるウエーハ１０を検査ステージ部に載置するために所定の位置に搬送し、検査後はウエーハ１０を搬出するためのウエーハ搬送部５が含まれる。また、ウエーハ外観検査装置１には、検査前のウエーハや検査後のウエーハを収納するカセット６１及びカセット載置台６２が併設されている。
In the wafer
次に、検査装置を構成する各主要部について詳細に説明する。 Next, each main part which comprises an inspection apparatus is demonstrated in detail.
［ウエーハ］
図３は、ウエーハ１０上にパターニングされた半導体チップの一例を示した図である。
図３（ａ）はウエーハ全体を示した図であり、図３（ｂ）はウエーハの一部を拡大した図である。図３（ａ）に示すように、ウエーハ１０の一端には、オリフラ１１と呼ばれる平坦部分があり、ウエーハ１０の向きを揃える基準として使用される。他にウエーハ１０の向きを揃えるための基準としては、前記オリフラ１１の他に、ノッチと呼ばれるウエーハ円周上の一部に付けられた凹み部を使用する場合もある。
[Wafer]
FIG. 3 is a view showing an example of a semiconductor chip patterned on the
FIG. 3A is a view showing the entire wafer, and FIG. 3B is an enlarged view of a part of the wafer. As shown in FIG. 3A, a flat portion called an orientation flat 11 is provided at one end of the
ウエーハ１０の上には、アライメントマーク１２と、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３とがパターニングされている。図３（ｂ）に示すように、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３には、チップ毎のアライメントマーク１２ａと、回路部１４と、電極部１５とが含まれており、回路部１４と電極部１５とは、回路パターン１３内でつながっている。
On the
図３（ｃ）は別の品種のウエーハ全体を示した図であり、図３（ｄ）は前記別の品種のウエーハの一部を拡大した図である。図３（ｃ）で示したウエーハ１０の上には、アライメントマーク１２と、複数の半導体チップの電気配線や絶縁膜などからなる回路パターンが群１６とがパターニングされている。図３（ｄ）に示すように、半導体チップの電気配線や絶縁膜などの回路パターン１３には、チップ毎のアライメントマーク１２ａと、回路部１４と、電極部１５とが含まれており、回路部１４と電極部１５とは、回路パターン１３内でつながっている。
FIG. 3C is a view showing the whole wafer of another product type, and FIG. 3D is an enlarged view of a part of the wafer of another product type. On the
本発明のウエーハ外観検査装置１では、前記のようなウエーハ上の回路パターン１３の回路部１４や電極部１５の外観形状を検査する。
In the wafer
アライメントマーク１２は、ウエーハ上の各チップや回路パターンなどの位置座標を示す基準となっている。ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置や、アライメントマーク１２に対する回路パターン１３との相対位置は、品種毎に予め定められ、決まった値になっている。
The
［検査ステージ部］
検査ステージ部２は、装置ベース２１上に配置されたＸ軸ステージ２２と、Ｘ軸ステージ上２２に配置されたＹ軸ステージ２３と、Ｙ軸ステージ２３上に配置されたθ軸ステージ２４と、θ軸ステージ２４上に配置されたテーブル２５とで構成されている。Ｘ軸ステージ２２は、その上に配置されたＹ軸ステージ２３をＸ方向に移動可能な状態で、装置ベース２１上に配置されている。また、前記Ｙ軸ステージ２３は、その上に配置されたθ軸ステージ２４およびテーブル２５をＹ方向に移動可能な状態で、Ｘ軸ステージ２２上に配置されている。したがって、テーブル２５は、装置ベース２１上でＸＹθ方向に移動可能となっている。
[Inspection stage section]
The
ウエーハ１０は、テーブル２５の上に載置されるが、検査中は真空吸着などの方法により位置ずれしないようになっている一方、検査が終わると真空吸着を解除されてテーブル２５から簡単に取り外しが可能なようになっている。
Although the
Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３とθ軸ステージ２４とは、制御部４の制御用コンピュータ４１と接続されており、ウエーハ１０の載置されたテーブル２５を所定の位置に移動させたり、静止させたりすることが可能になっている。
The
［撮像光学ユニット］
撮像光学ユニット３には、ウエーハ１０と一定の間隔をもってウエーハ１０に向けられた対物レンズ３１と、対物レンズ３１と隣接して載設されて対物レンズ３１を通して観察されたウエーハ１０上の画像を検査カメラ３４に結像させる光学系３３と、光学系３３に隣接して載設されて撮像した画像を電気信号に変換する検査カメラ３４とが含まれている。
[Imaging optical unit]
The imaging optical unit 3 inspects an
対物レンズ３１は、ウエーハ１０を観察する際の倍率を切り替えることができるように、複数本用意され、レボルバー機構３２と呼ばれる回転切替機構に取り付けられ、撮像光学ユニット３に取り付けられている。
A plurality of
撮像光学ユニット駆動部３５は、ウエーハ１０が載置された検査ステージ部２が載設されている装置ベース２１に載設された支柱部３７に載設されている。撮像光学ユニット駆動部３５には、撮像光学ユニット３がＺ方向に移動可能なように取り付けられている。また、撮像光学ユニット３には、ウエーハ１０と対物レンズ３１との距離を測定するための測距センサー（図示せず）が備えられている。
The imaging optical
撮像光学ユニット３の光学系３３には、照明が接続され、前記照明には照明用光源３６が接続されている。照明用光源３６の明るさ設定を変更することにより、ウエーハ１０の観察時の明るさを調節が可能になっている。
Illumination is connected to the
ウエーハ外観検査装置１はこのような装置構成をしているので、ウエーハ１０の少なくとも一部を、検査カメラ３４で撮像することが可能となっている。光学系３３は、少なくとも１枚以上の凸レンズや凹レンズが含まれ、照明用光源３６からの光を対物レンズ３１を通してウエーハ１０に向け、ウエーハ１０で反射した光を対物レンズ３１から検査カメラ３４に照射させることが可能な構造となっている。
Since the wafer
［制御部］
制御部４には、検査ステージ部２のＸ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３とθ軸ステージ２４と撮像光学ユニット駆動部３５と照明用光源３６とに接続された制御用コンピュータ４１と、検査条件データや検査結果データを保存するためのデータ管理用コンピュータ４２と、検査カメラ３４と制御用コンピュータ４１とデータ管理用コンピュータ４２とに接続された画像処理用コンピュータ４３と、が含まれている。
[Control unit]
The
前記制御用コンピュータ４１には、接続されている機器の制御に関する、パラメータと呼ばれる各種データを記録するための、情報記録媒体４６ａが接続されている。また、前記データ管理用コンピュータ４２には、検査条件データと呼ばれる検査対象毎の検査条件や、検査の結果などのデータを記録するための、情報記録媒体４６ｂが接続されている。また、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査の合格もしくは不合格を判定するための基準画像などのデータを記録するための、情報記録媒体４６ｃが接続されている。前記情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃとしては、磁気ディスクや光磁気ディスクや光ディスクなどの磁気や光の変化をデータとして記録した記録媒体や、半導体メモリなどが例示できる。
Connected to the
前記情報記録媒体４６ｃには、検査の合格もしくは不合格を判定するための基準となる画像が登録されており、画像処理用コンピュータ４３において前記基準となる画像と検査対象となる画像とを比較し、予め定められた判定基準にしたがって、検査の合格もしくは不合格の判定が行われる。
In the
前記制御用コンピュータ４１と、前記データ管理用コンピュータ４２には、装置の運転状況や異常履歴情報、検査条件データの値などを表示するための情報表示手段４４ａが、表示切替手段４４ｃを介して接続されている。また、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査時に撮像した画像や、検査結果、不良箇所などを表示するための情報表示手段４４ｂが接続されている。情報表示手段４４ａ，４４ｂとしては、ブラウン管や液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬや発光ダイオードなどの発光素子を用いたディスプレイなどが例示できる。
The
前記制御用コンピュータ４１と、前記データ管理用コンピュータ４２と、前記画像処理用コンピュータ４３には、検査条件データの設定値を入力したり編集したりするための情報入力手段４５が入力切替手段４５ａを介して接続されている。前記情報表示手段４４ａ，４４ｂと、前記表示切替手段４４ｃと、前記情報入力手段４５と、前記入力切替手段４５ａと、情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃとは、制御部４に含まれている。
In the
制御部４のデータ管理用コンピュータ４２には、外部装置とのデータアクセス手段４７が備えられている。前記情報記録媒体４６ａ，４６ｂ，４６ｃに記録された、前記共通検査条件データや前記検査条件データ、前記基準画像などの各種データは、前記外部装置とのデータアクセス手段４７を介して、他の装置のデータと交換したり、万が一の故障に備えて装置外に保存したりすることができる。前記外部装置とのデータアクセス手段としては、取り外し可能な磁気ディスクや半導体メモリなどのデータ記録媒体を用いる手段や、電気信号や光信号や電波を利用したデータ通信の手段などが例示できる。
The
［搬送部/カセット/プリアライナ部］
ウエーハ搬送部５は、検査ステージ部２に隣接して配置され、ウエーハ１０を搬送するための可動機構を備えたロボット５１と、ウエーハ１０を保持するハンド部５２とが含まれている。
[Transport section / cassette / pre-aligner section]
The wafer transport unit 5 includes a
ハンド部５２は、ロボット５１の可動機構と連結されており、ウエーハ１０を保持したまま又はウエーハ１０を保持しない状態で、ＸＹＺ方向に自在に移動できるようになっている。また、ロボット５１には、Ｘ方向に移動する機構や、θ方向にハンド部を回転させる機構も備えている。
The
また、ウエーハ搬送部５は、ウエーハ１０を収納するカセット６１を載置するための、カセット載置台６２や、プリアライナ部７にも隣接して配置されている。プリアライナ部７は、ウエーハ１０の中心位置を所定の位置に合わせ直したり、オリフラ１１やノッチの方向を所定の方向に揃えたりする、プリアライメント機能を持っている。
前記のように、本発明のウエーハ外観検査装置１は構成されている。
The wafer transport unit 5 is also disposed adjacent to the cassette mounting table 62 and the pre-aligner unit 7 for mounting the
As described above, the wafer
次に、ウエーハ外観検査装置１における、代表的な検査フローについて、順を追って説明する。
［検査条件データ作成］
ウエーハ１０の検査に先立ち、検査条件データを作成する。
検査条件データは、検査条件データを管理するための管理番号（品種＃Ｎ，Ｎ＝１，２，３・・・）と、ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置と、前記アライメントマーク１２の画像と、ウエーハ１０上の座標と、第１番目の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。さらに、同じウエーハ１０に対して、再度の観察倍率を変更して検査を継続する場合は、第ｎ番目（ｎ＝２，３，４・・・）の検査に用いるチップの基準画像と、撮像倍率と、照明の明るさ設定値と、検査開始位置と、検査ルートとを含んでいる。
Next, a typical inspection flow in the wafer
[Create inspection condition data]
Prior to the inspection of the
The inspection condition data includes a management number (product type #N, N = 1, 2, 3,...) For managing the inspection condition data, the position of the
次に、良品として扱う半導体チップが含まれたウエーハ１０を選択する。前記ウエーハ１０を、プリアライナ部７でオリフラの向きを揃え、ウエーハ外観検査装置１のテーブル２５上に載置する。次に、前記ウエーハ１０上にパターニングされているアライメントマーク１２が検査カメラ３４で撮像できる位置に、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３を移動させる。次に、前記ウエーハ１０上のアライメントマーク１２を検査カメラ３４で観察し、予め登録されている基準位置とのずれから、ＸＹθ方向の位置ずれ量を計算し、前記基準位置と整合するように位置決め動作を行う。
Next, the
前記ウエーハ１０上にパターニングされた半導体チップの中から、良品として扱う半導体チップを選択し、その半導体チップが検査カメラ３４で撮像できる位置に、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３を移動させる。
A semiconductor chip to be handled as a non-defective product is selected from the semiconductor chips patterned on the
レンズ倍率は、半導体チップの大きさと、欠陥の大きさの程度から適宜選択し、決定する。照明の明るさは、撮像した画像の明るさ、ついては半導体ウエーハ１０上のチップパターンの反射率やコントラストにより適宜調整し、決定する。画像を撮像するレンズ倍率や照明の明るさ設定値を決定した後、その条件で、良品として扱う半導体チップの画像を検査カメラ３４で撮像する。
The lens magnification is appropriately selected and determined from the size of the semiconductor chip and the size of the defect. The brightness of the illumination is determined by appropriately adjusting the brightness of the captured image and the reflectivity and contrast of the chip pattern on the
［検査条件データ選択］
次に、ウエーハ外観検査装置１において、検査するウエーハ１０に対する検査条件データを選択する。前記検査条件データは、予め登録されているもの中から選択し使用する。もし、前記検査条件データが予め登録されていない場合は新規に登録する。
[Select inspection data]
Next, the wafer
［ウエーハ搬送/プリアライメント/ウエーハ載置］
次に、検査するウエーハ１０を、前記カセット６１からウエーハ搬送部５のロボット５１を用いて、１枚抜き出す。この時、カセット６１から抜き出されたウエーハ１０は、前記オリフラやノッチの方向が不定な状態でカセット６１内に収納されている。
[Wafer transfer / Pre-alignment / Wafer placement]
Next, one
検査するウエーハ１０は、予め方向を揃えて検査する必要があるため、先ずプリアライナ部７に搬送される。このプリアライナ部７では、ウエーハ１０のほぼ中央を回転中心としてθ方向に回転させながら前記オリフラやノッチを検出し、ウエーハ１０の中心位置を揃え、前記オリフラやノッチを所定の方向に向けて保持しておく。
Since the
次に、プリアライメントの終わったウエーハ１０をウエーハ搬送部５のロボット５１を用いて、プリアライナ部７から、検査ステージ部２のテーブル２５に搬送する。こうすれば、ウエーハ１０の前記オリフラやノッチの方向を揃えて、テーブル２５に載置することができる。
Next, the
［マークアライメント］
検査するウエーハ１０は、テーブル２５に載置され、アライメントマーク読み取り位置へ移動する。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、レボルバー機構３２により対物レンズ３１が切り替えられ、照明用光源３６からの光の明るさが調節され、撮像光学ユニット駆動部３５によりウエーハ１０と対物レンズ３１との距離が調節される。その後、撮像光学ユニット３の検査カメラ３４で、アライメントマーク１２が撮像される。
[Mark alignment]
The
ウエーハ１０は、ロボット５１を用いてテーブル２５上に載置されるが、一連の受け渡し動作において、実際の載置位置は若干ずれることがある。この載置位置ずれの要因としては、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度や、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどが示される。
The
前記ウエーハの載置位置ずれを補正するために、ウエーハ１０をテーブル２５に載置した後、ウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置を読み取り、検査カメラ３４の視野内の基準点と、前記アライメントマーク１２の基準位置とのずれ量が算出される。この算出された値と、アライメントマーク１２を撮像した時に使用した対物レンズ３１の撮像倍率と、光学系３３の撮像倍率と検査カメラ３４の撮像部の寸法とから、正規の位置に対してどれだけずれているかを演算し、算出される。
In order to correct the wafer placement position deviation, after the
ウエーハ１０の載置時のθ方向の角度ずれは、θ軸ステージ２４で角度が補正される。したがって、ウエーハ１０が角度ずれを含んでテーブル２５上に載置されたとしても、検査カメラ３４で撮像する画像には、θ方向の角度ずれが含まれないようになっている。
The angle deviation in the θ direction when the
［チップ画像取得/検査］
次に、検査するウエーハ１０を検査開始位置へ移動させる。この時、予め登録された検査条件データに基づいて、対物レンズ３１が切り替えられ、照明用光源３６からの光の明るさが調節される。
[Chip image acquisition / inspection]
Next, the
検査中のウエーハ１０の動作としては、ステップアンドリピートと呼ばれるような、検査位置ではウエーハ１０を静止させ、検査カメラ３４で撮像し、撮像が終われば次の検査位置に移動し、再びウエーハ１０を静止させて、検査カメラ３４で撮像し、再び次の位置に移動し、これら一連の動作を繰り返す方法がある。また一方では、ウエーハ１０を連続移動させながら、照明をストロボのようにごく僅かな時間だけ断続的に発光させ、擬似的な静止状態で撮像する場合とがある。
As the operation of the
ウエーハ１０の移動位置は、使用する対物レンズ３１の倍率、照明の明るさ、対物レンズ３１とウエーハ１０との距離と同様に、検査条件データに登録しておく。
The movement position of the
前記のような機構および手段により、ウエーハ１０を移動させ、ウエーハ１０にパターニングされた半導体チップ上の任意の場所について検査カメラ３４で撮像し、画像処理用コンピュータ４３で撮像した画像に対する合格もしくは不合格の判定が行われる。
The
［ウエーハ搬出］
検査が終了したウエーハ１０は、テーブル２５上に載置されたまま、ウエーハ受渡位置へ移動する。その後、ロボット５１によって搬出され、カセット６１に収納される。
ここまでが、ウエーハ外観検査装置１における、代表的な検査フローである。
[Wafer unloading]
The
This is a typical inspection flow in the wafer
次に、検査条件データ生成手順について、図を用いながら説明をする。図４は、本発明の検査条件データ生成手順を示すフロー図である。 Next, the procedure for generating inspection condition data will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing the inspection condition data generation procedure of the present invention.
装置製作に先立ち、設計値が決定（Ｓ１０１）され、その設計値に基づいて、装置Ａが製作（Ｓ１０２）される。複数台の装置を製作するする場合は、同じ設計値に基づいて、装置Ｂと装置Ｃが製作される。（Ｓ１０３，Ｓ１０４）
次に、設計値に対する装置Ａの機差データを取得し、設計値と装置Ａとの機差を算出（Ｓ１０５）する。
Prior to device fabrication, design values are determined (S101), and device A is fabricated (S102) based on the design values. When a plurality of devices are manufactured, the devices B and C are manufactured based on the same design value. (S103, S104)
Next, the device difference data of the device A with respect to the design value is acquired, and the device difference between the design value and the device A is calculated (S105).
この機差には、次のものが示される。
（１）ウエーハを載置したテーブルをＸＹ方向の所定の位置に移動させるためのＸ軸ステージ及びＹ軸ステージの原点位置に対する、検査カメラの視野の中心位置と、ウエーハ中心位置との相対位置のずれ。
（２）ウエーハを撮像する検査カメラが備えられた撮像ユニットにおける、検査カメラの焦点位置調整機構の原点位置と、検査カメラの合焦位置との相対位置のずれ。
（３）ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた対物レンズや光学系の、観察倍率のずれ。
（４）ウエーハを撮像する検査カメラに備えられた照明用光源の、ウエーハ撮像時の所望輝度に対する設定値のずれ。
This machine difference shows the following.
(1) The relative position between the center position of the field of view of the inspection camera and the center position of the wafer with respect to the origin position of the X-axis stage and the Y-axis stage for moving the table on which the wafer is placed to a predetermined position in the XY direction Misalignment.
(2) Deviation in relative position between the origin position of the focus position adjustment mechanism of the inspection camera and the in-focus position of the inspection camera in the imaging unit provided with the inspection camera that images the wafer.
(3) Observation magnification deviation of an objective lens or an optical system provided in an inspection camera for imaging a wafer.
(4) Deviation of set value with respect to desired luminance at the time of wafer imaging of the illumination light source provided in the inspection camera for imaging the wafer.
前記機差による前記ずれは、誤差データとして後述の手順によって算出され、機差補正データとして、装置Ａの制御用コンピュータ４１に接続された、情報記録媒体４６ａに登録（Ｓ１０６）される。
The deviation due to the machine difference is calculated as error data according to the procedure described later, and is registered in the
次に、装置Ｂおよび装置Ｃに関しても同様の手順で、装置が製作され、設計値との機差を算出し、機差補正データが登録される。（Ｓ１０７〜Ｓ１１０）
続いて、ウエーハの検査に先立ち、検査装置Ａを使用して品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する装置Ａの検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）を作成する（Ｓ１１１）。
Next, with respect to the apparatuses B and C, the apparatus is manufactured in the same procedure, and the machine difference from the design value is calculated, and the machine difference correction data is registered. (S107 to S110)
Subsequently, prior to the wafer inspection, the inspection condition data #Na (N = 1, 2, 3,...) Of the apparatus A for the product #N (N = 1, 2, 3,. -) Is created (S111).
Ｓ１１１で作成された装置Ａの検査条件データ＃Ｎａと、装置Ａ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）に対する、共通検査条件データ＃Ｎ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１２）。 From the inspection condition data #Na of the apparatus A created in S111 and the machine difference correction data unique to the apparatus A, the common inspection condition data #N (for the product #N (N = 1, 2, 3,...) N = 1, 2, 3... Are generated (S112).
その後、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ａ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ａ用の検査条件データ＃Ｎａ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１３）。 Thereafter, inspection condition data #Na (N = 1, 2, 3,...) For apparatus A for type #N is generated from common inspection condition data #N and machine difference correction data unique to apparatus A. (S113).
前記検査条件データ＃Ｎａに基づいて、装置Ａを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１４）。 Based on the inspection condition data #Na, the apparatus A is used to inspect the product type #N (S114).
その後、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ｂ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ｂ用の検査条件データ＃Ｎｂ（Ｎ＝１，２，３・・・）が生成される（Ｓ１１５）。 Thereafter, inspection condition data #Nb (N = 1, 2, 3,...) For apparatus B for type #N is generated from common inspection condition data #N and machine difference correction data unique to apparatus B. (S115).
その後、前記検査条件データ＃Ｎｂに基づいて、装置Ｂを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１６）。 Thereafter, based on the inspection condition data #Nb, the apparatus # is used to inspect the product type #N (S116).
更に装置Ｃを使用する場合も同様に、共通検査条件データ＃Ｎと、装置Ｃ固有の機差補正データとから、品種＃Ｎに対する装置Ｃ用の検査条件データ＃Ｎｃが生成される（Ｓ１１７）。 Further, when the apparatus C is used, similarly, the inspection condition data #Nc for the apparatus C corresponding to the type #N is generated from the common inspection condition data #N and the machine difference correction data unique to the apparatus C (S117). .
その後、前記検査条件データ＃Ｎｃに基づいて、装置Ｃを使用して品種＃Ｎに対する検査が行われる（Ｓ１１８）。 After that, based on the inspection condition data #Nc, the apparatus # is used to inspect the product type #N (S118).
前記の手順を経ることで、装置Ａで作成した検査条件データと装置Ａの機差データとから、装置Ｂと装置Ｃでも使用可能な共通検査条件データが生成され、共通検査条件データと装置Ｂの機差データから装置Ｂの検査条件データが、共通検査条件データと装置Ｃの機差データとから装置Ｃの検査条件データが生成される。 Through the above procedure, the common inspection condition data that can be used in the apparatuses B and C is generated from the inspection condition data created in the apparatus A and the machine difference data of the apparatus A. The inspection condition data of the apparatus B is generated from the machine difference data of the apparatus C, and the inspection condition data of the apparatus C is generated from the common inspection condition data and the apparatus difference data of the apparatus C.
前記Ｓ１０１〜Ｓ１１８では、３台の装置を使用した例を示した。更に装置台数が増える場合は、必要台数の装置に対して同様の手順で作業を行うことで、検査条件データの共有化を具体化できる。 In S101 to S118, an example in which three devices are used is shown. When the number of devices further increases, the inspection condition data can be shared by performing the same procedure for the required number of devices.
また、複数ある装置のいずれかが壊れた場合でも、装置固有の機差補正データを算出及び登録すれば、他装置にある共通の検査条件データから、検査条件データを生成することが可能になる。 Further, even when one of a plurality of apparatuses is broken, if the apparatus-specific machine difference correction data is calculated and registered, the inspection condition data can be generated from the common inspection condition data in other apparatuses. .
図に示しながら、各機差について詳細に説明する。 Each machine difference will be described in detail with reference to the drawing.
［ウエーハ中心位置に関する機差］
機差要因の一つとして、ウエーハ１０が載置されているテーブル２５をＸＹ方向に移動させるための、Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０と、ウエーハ１０を載置したテーブル上のウエーハ１０の中心位置との相対位置ずれを示すことができる。
[Machine difference in wafer center position]
As one of the machine difference factors, the origin position 220 of the
ウエーハ外観検査装置１のテーブル２５上に載置される、ウエーハ１０の設計上の中心位置１００は、設計上で決められており、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０と一致している。しかし、実際にテーブル２５上に載置されるウエーハ１０の位置は、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度や、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどにより、ずれが生じるためウエーハ１０の載置の度に変化して定まらない。
The design center position 100 of the
したがって、ウエーハ外観検査装置１では、検査カメラ３４でウエーハ１０上のアライメントマーク１２の位置が検出され、制御部４の制御用コンピュータ４１でずれ量が演算され、θ軸ステージ２４の角度を調節して、検査時のウエーハ１０の角度ずれがなくなるように補正される。
Therefore, in the wafer
前記、ウエーハ１０のθ方向の角度ずれが補正された状態での、検査カメラ３４の実際の中心位置３４１と、ウエーハ１０の実際の中心位置１０１との相対位置のずれは、機差として算出し、機差補正データとする必要がある。
The deviation of the relative position between the
図５は、本発明のウエーハ外観検査装置１における、Ｘ軸ステージ２２とＹ軸ステージ２３と各部との位置関係を示した平面図である。図５（ａ）は設計上の各部位置関係を示している。
FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship among the
Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０は、その場所がＸＹ平面における「ゼロ点」であることを示す位置である。設計値として、Ｘ軸ステージ２２を前記原点位置２２０からＸ方向にＸ０だけ動かした位置２２１で、かつＹ軸ステージ２３を前記原点位置２３０からＹ方向にＹ０だけ動かした位置２３１での、テーブル２５の設計上のテーブル中心位置２５０と、テーブル２５に載置されたウエーハ１０の設計上の中心位置１００と、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０は一致しているものとする。
The origin position 220 of the
図５（ｂ）は、実際に製作された装置にウエーハが載置された状態おける、各部位置関係を示した平面図である。この時、θ方向の角度のずれは、既に補正され、ＸＹ方向の位置のずれのみが残った状態であることを示している。 FIG. 5B is a plan view showing the positional relationship of each part in a state where the wafer is placed on the actually manufactured apparatus. At this time, the angle deviation in the θ direction has already been corrected, indicating that only the position deviation in the XY direction remains.
実際に製作された装置において、Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０と、検査カメラ３４の実際に製作された装置に載設されている状態での視野３３１の中心位置３４１との距離は、公差によるずれがあるため、設計上の視野の中心位置３４０との距離とは一致していない。
In the actually manufactured apparatus, the origin position 220 of the
Ｘ軸ステージ２２の原点位置２２０とＹ軸ステージ２３の原点位置２３０から、Ｘ軸ステージ２２をＸ方向にＸ１だけ動かした位置２２２で、かつＹ軸ステージ２３をＹ方向にＹ１だけ動かした位置２３２での、テーブル２５の実際のテーブル中心位置と、検査カメラ３４の実際の視野の中心位置３４１とが一致するとする。そうすると、検査カメラ３４の設計上の視野の中心位置３４０と、実際の視野の中心位置３４１との相対位置は、Ｘ方向にＸ１、Ｙ方向にＹ１、ずれていることになる。
From the origin position 220 of the
実際にテーブル２５上に載置されるウエーハ１０の位置は、プリアライメント部７の位置決め精度や、搬送ロボット５１の搬送位置精度、さらには、ウエーハ１０をテーブル２５に載置する時の横滑りなどのずれが生じるため、ウエーハ１０の載置の度に変化し、定まらない。
The position of the
そのため、実際のテーブル中心位置と、載置されたウエーハ１０の実際の中心位置１０１とは一致しない。そこで、ウエーハ１０に対する近似円を求めるために、ウエーハ１０の円周上を検査カメラ３４にて撮像し、画像処理用コンピュータ４３を用いて、得られたウエーハ１０の外形位置情報から、ウエーハ１０の実際の中心位置１０１を演算して算出する。
For this reason, the actual table center position and the
この時の、テーブル２５上のウエーハ１０の実際の中心位置１０１と、検査カメラ３４の実際の視野３３１の視野中心位置３４１とのずれを、Ｘ方向にＸ２、Ｙ方向にＹ２とする。
At this time, the deviation between the
前記ずれ量Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２を、カメラ中心位置とウエーハ中心位置に関する機差補正データとして登録する。 The deviation amounts X1, Y1, X2, and Y2 are registered as machine difference correction data relating to the camera center position and wafer center position.
［撮像光学ユニットの原点と合焦位置の機差］
機差の要因の一つとして、撮像光学ユニット３における、撮像光学ユニット駆動部３５の原点復帰時の原点位置と、対物レンズ３１の合焦位置との距離のずれを示すことができる。前記距離のずれは、前記原点位置が示すＺ方向の「ゼロ点」と、対物レンズ３１がウエーハ１０上に合焦する合焦位置までの距離のずれを意味する。
[Difference in the origin and focus position of the imaging optical unit]
As one of the causes of the machine difference, it is possible to indicate a shift in distance between the origin position when the imaging optical
もし、合焦位置がずれて画像が鮮明でなくなると、正しい検査結果を得られないことになる。したがって、前記Ｚ方向の「ゼロ点」と合焦位置までの距離を合わせることは、ウエーハ１０上を観察して検査する場合に重要となる。しかし、前記原点位置と検査カメラ３４の合焦位置とに機差があると、ある装置では合焦位置の座標値であっても、他の装置で同じ座標値に移動指令を出したとしても、合焦しないことになる。
If the in-focus position is shifted and the image is not clear, a correct inspection result cannot be obtained. Therefore, matching the “zero point” in the Z direction with the distance to the in-focus position is important when observing and inspecting the
したがって、Ｚ方向の原点位置と検査カメラ３４の合焦位置との距離について、設計上の値と実際の値との差を算出し、撮像光学ユニット上下位置に関する機差補正データとして登録する必要がある。
Therefore, it is necessary to calculate the difference between the design value and the actual value for the distance between the origin position in the Z direction and the in-focus position of the
図６は、本発明のウエーハ外観検査装置１における、撮像光学ユニット３と各部との位置関係を示した側面図である。図６（ａ）は設計上の各部位置関係を示している。
前記撮像光学ユニット駆動部３５の原点位置３５０は、その場所がＺ方向における「ゼロ点」であることを示す位置である。
FIG. 6 is a side view showing the positional relationship between the imaging optical unit 3 and each part in the wafer
The
設計値として、前記原点位置からＺ方向下向きにＺ０だけ撮像光学ユニット駆動部３５をを移動させたとき、対物レンズ３１は合焦し、この時の撮像光学ユニット駆動部３５の位置を設計上のレンズ合焦位置３１０とする。前記設計上のレンズ合焦位置３１０と、ウエーハの設計上の表面位置１００ｚとの距離をＤ０とする。
As a design value, when the imaging optical
図６（ｂ）は、実際に製作された装置における、各部位置関係を示した側面図である。
実際に製作された装置において、設計上のレンズ合焦位置３１０と、ウエーハの実際の表面位置１０１ｚとの距離をＤ１とする。実際に製作された装置において、前記Ｄ０とＤ１とは公差によるずれがあるため、一致しない。したがって、前記撮像光学ユニット駆動部の原点位置３５０からＺ方向下向きにＺ０の距離だけ動いた、前記設計上のレンズ合焦位置３１０では合焦しない。
FIG. 6B is a side view showing the positional relationship of each part in the actually manufactured apparatus.
In the actually manufactured apparatus, the distance between the designed
ウエーハの実際の表面位置１０１ｚが、ウエーハの設計上の表面位置１００ｚに対して、Ｚ方向上向きにＺ１だけずれていたとする。この場合、実際のレンズ合焦位置３１１は、設計上のレンズ合焦位置３１０から、Ｚ方向上向きにＺ１の距離だけ動いた位置にある。つまり、Ｄ０とＤ１との差、Ｚ１が、撮像光学ユニット上下位置の機差となる。
It is assumed that the
このＺ１は、対物レンズ３１を複数使用する場合、それぞれの対物レンズ３１毎で実際のレンズ合焦位置３１１が異なる。したがって、全ての対物レンズ３１の合焦位置について、設計上の値と実際の値との差を算出し、撮像光学ユニットの原点と合焦位置に関する機差補正データとして登録しておく。
In the case where a plurality of
［対物レンズや光学系の観察倍率の機差］
機差の要因の一つとして、撮像時に用いる対物レンズ３１や光学系３３や検査カメラ３４における、実際の倍率及び縦横比を示すことができる。対物レンズ３１や光学系３３に用いられるレンズには、加工時や組立時の寸法誤差が含まれるため、設計上の倍率及び縦横比と実際の倍率及び縦横比とで、ずれが生じる場合がある。つまり、ある装置の検査カメラ３４で撮像した、ウエーハ１０上の既知寸法の基準マークを画像認識した場合の画素数と、他の装置で前記基準マークを画像認識した場合の画素数が一致しない場合がある。したがって、所定寸法を観察したときの、設計上の画素数と実際の画素数との差を算出し、観察倍率に関する機差補正データとして登録する必要がある。
[Differences in observation magnification of objective lens and optical system]
As one of the factors of machine difference, the actual magnification and aspect ratio in the
図７本発明のウエーハ外観検査装置における、光学系寸法と各部寸法との関係を示した平面図である。図７（ａ）は、設計上のウエーハ外観検査装置１において、撮像光学ユニット３を用いて既知寸法の前記寸法基準マーク１７を撮像した状態を示す平面図である。
7 is a plan view showing the relationship between the optical system dimensions and the dimensions of each part in the wafer appearance inspection apparatus of the present invention. FIG. 7A is a plan view showing a state in which the
対物レンズ３１と光学系３３とは、それぞれ複数のレンズを用いられて構成されている場合が多いが、本説明ではそれぞれを１枚のレンズとして図化し、説明を行っている。
In many cases, the
まず、ウエーハ１０上にパターニングされている、既知寸法の前記寸法基準マーク１７を選ぶ。前記寸法基準マーク１７は、対物レンズ３１と光学系３３とを通して、検査カメラ３４の設計上の視野３３０ａ内に撮像された寸法基準マーク１７０として撮像されている。この時、ウエーハ上の設計上の視野３３０ｂは、図で示される範囲となる。
First, the
前記寸法基準マーク１７の寸法は既知で、Ｘ方向の寸法をＭｘ０、Ｙ方向の寸法をＭｙ０とする。この時、前記視野３３０ａ内に撮像された寸法基準マーク１７０のＸ方向の画素数をＱｘ０、Ｙ方向の画素数をＱｙ０とする。
The dimension of the
また、Ｘ方向の画素分解能をαｘ０、Ｙ方向の画素分解能をαｙ０と定義すると、数式（１），（２）で示すことができる。 Further, when the pixel resolution in the X direction is defined as αx0 and the pixel resolution in the Y direction is defined as αy0, they can be expressed by mathematical formulas (1) and (2).
前記画素分解能は、検査カメラ３４の撮像素子１画素に対する、被撮像物の設計上の寸法を意味する。
The pixel resolution means a design dimension of an object to be imaged with respect to one pixel of the image sensor of the
図７（ｂ）は、実際のウエーハ外観検査装置１において、撮像光学ユニット３を用いて前記寸法基準マーク１７を撮像した状態を示す平面図である。
FIG. 7B is a plan view showing a state in which the
ウエーハ１０上の前記寸法基準マーク１７は、対物レンズ３１と光学系３３とを通して、検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された寸法基準マーク１７１として撮像されている。前記寸法基準マーク１７の寸法は既知で、Ｘ方向の寸法をＭｘ０、Ｙ方向の寸法をＭｙ０とする。この時、前記検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された寸法基準マーク１７１のＸ方向の画素数をＱｘ１、Ｙ方向の画素数をＱｙ１とする。また、ウエーハ上の実際の視野３３１ｂは、図で示される範囲となる。
The
寸法が未知のマーク１７ａのＸ方向の寸法をＭｘ２、Ｙ方向の寸法をＭｙ２とし、前記検査カメラ３４の実際の視野３３１ａ内に撮像された、寸法が未知のマーク１７ａの実際のＸ方向の画素数をＱｘ２、Ｙ方向の画素数をＱｙ２とすると、関係式は数式（３）〜（６）で示すことができる。
A pixel in the X direction of the
前記画素分解能は、検査カメラ３４の撮像素子１画素に対する、被撮像物の実際の寸法を意味する。この画素分解能は、対物レンズ３１や光学系３３の組み合わせで異なる。そのため、前記対物レンズ３１と前記光学系３３との全ての組み合わせにおいて、所定寸法を観察したときの、設計上の画素数と実際の画素数との差を算出し、観察倍率に関する機差補正データとして登録する。
The pixel resolution means the actual size of the object to be imaged with respect to one pixel of the image sensor of the
［照明用光源の明るさ設定値と輝度の機差］
機差の要因の一つとして、撮像に用いる光源における、光量調整用設定値と実際の輝度のずれを示すことができる。
[Difference between brightness setting value and brightness of illumination light source]
As one of the factors of machine difference, a deviation between the set value for light amount adjustment and the actual luminance in the light source used for imaging can be shown.
ウエーハ外観検査装置１では、照明用光源３６の明るさ設定を、制御用コンピュータ４１からのコントロール信号により行っている。制御用コンピュータ４１内では、前記コントロール信号は数値、つまりはディジタル信号であるため、機差を生じることはない。
In the wafer
しかし、制御用コンピュータ４１から照明用光源３６に対して、もしくは照明用光源３６内の照明調光部に対しては、アナログ信号で明るさの制御される。また、明るさ制御のアナログ信号の値が同じであったとしても、照明個々のバラツキや、照明から対物レンズまでの光の透過率や、対物レンズから光学系を経て検査カメラまでの光の透過率により、装置毎に機差となる。したがって、複数のウエーハ外観検査装置１において、制御用コンピュータ４１で設定する明るさの設定値を同じにしても、実際の輝度には機差を生じる場合がある。
However, the brightness is controlled by an analog signal from the
そのため、所定の輝度を得るための設計上の設定値と実際の設定値との差を、予め基準となるウエーハを使用して、照明の明るさの設定値を徐々に変えながら実際の輝度を測定して算出し、輝度と設定値に関する機差補正データとして登録する必要がある。 For this reason, the difference between the design setting value and the actual setting value for obtaining the predetermined luminance is set in advance by using the reference wafer in advance and gradually changing the setting value of the illumination brightness. It is necessary to measure and calculate and register as machine difference correction data regarding luminance and setting values.
図８（ａ）は、照明用光源の明るさ設定値と、設計上の輝度の関係を示すグラフである。縦軸が輝度Ｂ、横軸が照明用光源の明るさ設定値Ａとなっている。 FIG. 8A is a graph showing the relationship between the brightness setting value of the illumination light source and the design luminance. The vertical axis represents the luminance B, and the horizontal axis represents the brightness setting value A of the illumination light source.
暗点とする明るさ設定値ＤＡ０での設計上の輝度をＤＰ０、明点とする明るさ設定値ＢＡ０での設計上の輝度をＢＰ０とすると、照明用光源の明るさ設定値と、設計上の輝度とは、ＢＣ０で図示されるような、数式（９），（１０）で示される関係式となる。 Assuming that the design brightness at the brightness setting value DA0 as the dark point is DP0 and the design brightness at the brightness setting value BA0 as the light point is BP0, the brightness setting value of the illumination light source and the design Is a relational expression represented by Equations (9) and (10) as illustrated by BC0.
すなわち、 That is,
前記数式（１０）を用い、所望の輝度Ｂに対する、設計上の照明用光源の明るさ設定値Ａが算出できる。 Using the formula (10), the design brightness setting value A of the illumination light source for the desired luminance B can be calculated.
図８（ｂ）は、照明用光源の明るさ設定値と、実際の輝度の関係を示すグラフである。縦軸が輝度Ｂ、横軸が照明用光源の明るさ設定値Ａとなっている。 FIG. 8B is a graph showing the relationship between the brightness setting value of the illumination light source and the actual luminance. The vertical axis represents the luminance B, and the horizontal axis represents the brightness setting value A of the illumination light source.
暗点とする輝度ＤＰ０になるような実際の照明用光源の明るさ設定値はＤＡ１となり、明点とする輝度ＢＰ０になるような実際の照明用光源の明るさ設定値はＢＡ１となる。したがって、照明用光源の明るさ設定値と、実際の輝度とは、ＢＣ１で図示されるような、数式（１１），（１２）で示される関係式となる。 The actual brightness setting value of the illumination light source that becomes the brightness DP0 as the dark spot is DA1, and the actual brightness setting value of the illumination light source that becomes the brightness BP0 as the bright spot is BA1. Therefore, the brightness setting value of the illumination light source and the actual luminance are relational expressions represented by the mathematical expressions (11) and (12) as illustrated by BC1.
すなわち、 That is,
前記数式（１２）を用い、所望の輝度Ｂに対する、実際の照明用光源の明るさ設定値Ａを算出できる。 Using formula (12), the brightness setting value A of the actual illumination light source for the desired luminance B can be calculated.
前記数式（１０）,（１２）において、所望の輝度となる設計上の設定値と実際の設定値とのずれは、実際に製作した装置毎で異なり、機差となる。また、使用する対物レンズ３１や光学系３３、検査カメラ３４の組み合わせにより異なる。
In the above formulas (10) and (12), the difference between the design setting value and the actual setting value at which the desired luminance is obtained differs depending on the actually manufactured apparatus and is a machine difference. Further, it differs depending on the combination of the
したがって、使用する対物レンズ３１や光学系３３、検査カメラ３４全ての組み合わせにおいて、所望の輝度に対する設計上の明るさ設定値と、実際の明るさ設定値との差を算出し、照明輝度に関する機差補正データとして登録する。
Therefore, in all combinations of the
前記の手順にしたがって、装置毎に機差を算出し、装置固有の機差補正データとして登録することで、ある装置で作成された検査条件データから、他の装置で使用可能な共通検査条件データが生成される。そして他の装置においては、前記機差補正データと前記共通検査条件データとから、その装置用の検査条件データが生成される。 By calculating the machine difference for each device according to the above procedure and registering it as device-specific machine difference correction data, common inspection condition data that can be used by other devices from inspection condition data created by one device Is generated. In another apparatus, inspection condition data for the apparatus is generated from the machine difference correction data and the common inspection condition data.
したがって、従来の装置で行っていたような、品種毎の検査条件データ作成を全ての装置で行う作業が不要となり、システムトラブルなどが発生した場合に行っていた検査条件データの再登録作業も不要となる。 Therefore, there is no need to create inspection condition data for each product type on all devices, as was done with conventional devices, and no need to re-register inspection condition data when system troubles occur. It becomes.
その結果、短時間で共通する複数品種の検査条件データを生成することが出来、個々にデータを作成し直す時間と労力を省くことができる。 As a result, it is possible to generate a plurality of common inspection condition data in a short time, thereby saving time and labor for recreating the data individually.
１ ウエーハ外観検査装置
２ 検査ステージ部
３ 撮像光学ユニット
４ 制御部
５ ウエーハ搬送部
１０ ウエーハ
１１ オリフラ
１２ アライメントマーク
１２ａ チップ毎のアライメントマーク
１３ 半導体チップ回路パターン
１４ 半導体チップ回路部
１５ 半導体チップ電極部
１６ 半導体チップ群
１７ 既知寸法の寸法基準マーク
１７ａ
２１ 装置ベース
２２ Ｘ軸ステージ
２３ Ｙ軸ステージ
２４ θ軸ステージ
２５ テーブル
３１ 対物レンズ
３２ レボルバー機構
３３ 光学系
３４ 検査カメラ
３５ 撮像光学ユニット駆動部
３６ 照明用光源
３７ 支柱部
４１ 制御用コンピュータ
４２ データ管理用コンピュータ
４３ 画像処理用コンピュータ
４４ａ 情報表示手段
４４ｂ 情報表示手段
４４ｃ 表示切替手段
４５ 情報入力手段
４５ａ 入力切替手段
４６ａ 情報記録媒体
４６ｂ 情報記録媒体
４６ｃ 情報記録媒体
４７ 外部装置とのデータアクセス手段
５１ ロボット
５２ ハンド部
６１ カセット
６２ カセット載置台
１００ ウエーハの設計上の中心位置
１０１ ウエーハの実際の中心位置
１００ｚ ウエーハの設計上の表面位置
１０１ｚ ウエーハの実際の表面位置
１７０ 検査カメラの設計上の視野内に撮像された寸法基準マーク
１７１ 検査カメラの実際の視野内に撮像された寸法基準マーク
２２０ Ｘ軸ステージの原点位置
２２１ Ｘ軸ステージを原点位置からＸ方向にＸ０だけ動かした位置
２２２ Ｘ軸ステージを原点位置からＸ方向にＸ１だけ動かした位置
２３０ Ｙ軸ステージの原点位置
２３１ Ｙ軸ステージを原点位置からＹ方向にＹ０だけ動かした位置
２３２ Ｙ軸ステージを原点位置からＹ方向にＹ１だけ動かした位置
２５０ 設計上のテーブル中心位置
３１０ 設計上のレンズ合焦位置
３１１ 実際のレンズ合焦位置
３３０ 検査カメラの設計上の視野
３３１ 検査カメラの実際の視野
３３０ａ 検査カメラの設計上の視野
３３１ａ 検査カメラの実際の視野
３３０ｂ 検査カメラの設計上の視野
３３１ｂ 検査カメラの実際の視野
３４０ 検査カメラの設計上の視野の中心位置
３４１ 検査カメラの実際の視野の中心位置
３５０ 撮像光学ユニット駆動部の原点位置
DESCRIPTION OF
21 Device Base 22 X-Axis Stage 23 Y-Axis Stage 24 θ-Axis Stage 25 Table 31 Objective Lens 32 Revolver Mechanism 33 Optical System 34 Inspection Camera 35 Imaging Optical Unit Drive Unit 36 Illumination Light Source 37 Post Unit 41 Control Computer 42 Data Management Computer 43 Image processing computer 44a Information display means 44b Information display means 44c Display switching means 45 Information input means 45a Input switching means 46a Information recording medium 46b Information recording medium 46c Information recording medium 47 Data access means with external device 51 Robot 52 Hand Unit 61 Cassette 62 Cassette mounting table 100 Wafer design center position 101 Wafer actual center position 100z Wafer design surface position 101z Wafer actual surface position 170 Inspection Dimensional reference mark imaged in the field of view of the camera design 171 Dimensional reference mark imaged in the actual field of view of the inspection camera 220 Origin position of the X axis stage 221 Move the X axis stage from the origin position in the X direction by X0 222 Position where the X-axis stage is moved by X1 from the origin position in the X direction 230 Origin position of the Y-axis stage 231 Position where the Y-axis stage is moved from the origin position by Y0 in the Y direction 232 Y-axis stage is moved from the origin position to Y Position moved by Y1 in the direction 250 Design table center position 310 Design lens focus position 311 Actual lens focus position 330 Inspection camera design field of view 331 Inspection camera actual field of view 330a Inspection camera design Field of view 331a Actual field of view of inspection camera 330b Field of view of inspection camera design 331b In fact the actual home position of the center position 350 the imaging optical unit driving portion of the field of view of the field center position 341 inspection camera on the field 340 of the inspection camera design 査 camera
Claims (4)
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録するステップと、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成するステップと、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データと、から共通検査条件データを生成するステップと、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成するステップと、
からなることを特徴とするウエーハ検査条件生成方法。 A wafer inspection condition generation method for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer,
Inspection condition data of multiple wafer inspection devices with the same inspection function
Calculating the machine difference with respect to the design value for each wafer inspection device, and registering the machine difference correction data;
In one of the selected wafer inspection devices, creating inspection condition data using a wafer;
Generating common inspection condition data from the inspection condition data and the machine difference correction data of any of the selected wafer inspection devices;
Generating inspection condition data for each wafer inspection device from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection device;
A method for generating wafer inspection conditions, comprising:
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査条件生成方法。 In the invention of claim 1,
The machine difference correction data is
at least,
Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage, provided in the wafer inspection apparatus;
Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer,
Error data of observation magnification of the lens provided in the inspection camera,
Including any error data of the set value error data for the desired luminance of the illumination light source provided in the inspection camera,
Wafer inspection condition generation method.
同一の検査機能を有する複数台のウエーハ検査装置の検査条件データが、
各ウエーハ検査装置毎に設計値に対する機差を算出し、機差補正データを登録する、機差補正データ登録手段と、
選択されたいずれかのウエーハ検査装置において、ウエーハを用いて検査条件データを作成する、検査条件データ作成手段と、
前記検査条件データと、前記選択されたいずれかのウエーハ検査装置の前記機差補正データと、から共通検査条件データを生成する、共通検査条件データ生成手段と、
前記共通検査条件データと、各ウエーハ検査装置毎の前記機差補正データと、から各ウエーハ検査装置毎の検査条件データを生成する、検査条件データ生成手段、
を備えたことを特徴とするウエーハ検査システム。 A wafer inspection system for generating inspection condition data of an inspection apparatus for inspecting the appearance of a semiconductor chip formed on a wafer,
Inspection condition data of multiple wafer inspection devices with the same inspection function
Machine difference correction data registration means for calculating a machine difference with respect to the design value for each wafer inspection device and registering machine difference correction data;
In one of the selected wafer inspection apparatuses, inspection condition data creating means for creating inspection condition data using a wafer;
Common inspection condition data generating means for generating common inspection condition data from the inspection condition data and the machine difference correction data of any of the selected wafer inspection devices;
Inspection condition data generating means for generating inspection condition data for each wafer inspection device from the common inspection condition data and the machine difference correction data for each wafer inspection device;
A wafer inspection system characterized by comprising:
前記機差補正データが、
少なくとも、
ウエーハ検査装置に設けられている、ウエーハを載置するテーブルの検査ステージの原点位置とウエーハを検査する検査カメラの中心位置および前記検査ステージに載置されたウエーハの中心位置との誤差データと、
ウエーハを検査する検査カメラの、合焦位置の誤差データと、
前記検査カメラに備えられているレンズの、観察倍率の誤差データと、
前記検査カメラに備えられている照明用光源の、所望輝度に対する設定値の誤差データのいずれかの誤差データを含む、
ウエーハ検査システム。 In the invention of claim 3,
The machine difference correction data is
at least,
Error data between the origin position of the inspection stage of the table on which the wafer is placed and the center position of the inspection camera that inspects the wafer and the center position of the wafer placed on the inspection stage, provided in the wafer inspection apparatus;
Error data of the focus position of the inspection camera that inspects the wafer,
Error data of observation magnification of the lens provided in the inspection camera,
Including any error data of the set value error data for the desired luminance of the illumination light source provided in the inspection camera,
Wafer inspection system.
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