JPS5988614A - 形状検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小形物体の形状検査方法に関し、更に詳しくは
半導体ウェハのチップ等の被測定物をテレビカメラ、イ
メージセンサ等の観測手段を用いて画像解析づる際に、
被測定物の異形状及び欠陥を、その微少な範囲にわｌこ
って測定し、かつその異形状及び欠陥の位置をも検出覆
る形状検査方法に関するものである。

従来、テレビカメラ、イメージセンサ等の観測手段を用
いた形状検査方法は、被測定物全体の面積及び周囲長を
対象にし、それを標準面積及び周囲長と比較することに
よって異形状及び欠陥を抽出していた。この方法によれ
ば、異形状及び欠陥が４？ｉ準面積及び周囲長に比較し
てきわめて小さい場合、全体に一対する割合が誤差範囲
に入り、イの検出が不可能になる。また検出された異形
状部分及び欠陥部分の全体の大きさは分かったとしでも
、一般に散在するこれらの位置が全く不明のままである
。このため工程管理品質管理上のｆ−夕どじては不十分
であった。

そこで本発明者らは上記問題点を解決し、被測定物全体
の面積に対して、きわめて小さい異形状部分及び欠陥部
分をその位置も含めて抽出できるように、検出精度を向
上させることを目指しで鋭意検討の結果、本発明を完成
しノだ。

即ち、本発明の要旨とするところは、観測手段が被測定
物の形状をとらえて該形状に基づく信号を発信し、該信
号を受信した演算手段が上記信号に基づき被測定物の形
状を演算・算出し数値として求め、次いで該数値と、予
め記憶手段に数値として記憶されている標準形状とを比
較し、イの両習の数値の差から被測定物の形状を検査す
る方法において、演算手段が上記観測手段からの信号に
基づき、被測定物の形状を複数個に分割し各分割形状を
演算・算出し数値として求め、該各数値と上記標準形状
の数値とを比較することにより被測定物の形状を検査づ
−ることを特徴どづる形状検査方法にある。

ここで観測手段どしてはテレビカメラ、イメージセンサ
、フライングスポラ１−スキャナ等が挙げれられ、演算
手段どしてはコンピュータの演算装置、マイクロコンビ
コータのマイクロプロセッサ”等が挙げられ、記憶手段
としてはコンピュータの記憶装置、マイクロロンピユー
タのランダムアクＯＭ）等が挙げられる。被測定物は特
に平面状のものが適しており、例えばプリント回路上に
配置された半導体ウェハチップ等の電子部品の配置、面
積、輪郭（周囲長）等が検査されるに適し−Ｃいる。標
準形状の数値とは被測定物の検査の標準となるデータで
ある。このデータは予め磁気デーゾ、紙テープによる入
力あるいはキーボード１３日うの入力にて記憶手段に入
力される。又、仙の方法として被測定物の内から標準ど
なるものを選、Ｓりかあるいは標準となる試料を作成し
、その形状を１１）察手段を通しで入力し、演算手段に
て標準形状ｆ−夕として演算・棹出し、ついでそのデー
タを記憶手段に記憶さゼてもよい。この方法によれば入
力が容易で各梗被測定物の形状変化に応じ、即時に対応
できるという利点がある。形状の数値は被測定物の面積
、輪郭及び配置のデータが用いられ、被測定物が特に複
雑な形状でなければ、例えば平面上の長方形、円形等の
里純な形状であれば、面積のみでも、その形状の検査を
行なうことは可能である。このような面積のみでの検査
は演算手段側の負担も少なくて、イの回路も小さくてず
み、検査時間ちり、０かくて覆む。本発明においては上
記形状のデータは被測定物を複数に分割した形で求めら
れる。分割の数は被測定物にまり界なるが一般的に２〜
２５６に分割することが好ましい。分割の形態は直交す
る直線群による分割、一点にて交わる直線群による分割
あるいは直交Ｊる直線群と対角線ｆｌＹとの組み合わせ
による分割でもよい。に記の内、直交づ−る直線群ある
いはそれと対角線群との絹み合わせは四角形の被測定物
に適用覆ることが、又一点にて交わる直線群は、円形あ
るいはｌｈ内円形被測定物に適用することが、異常部分
の位置の検出をする揚台特に効果的である。この分割し
て求めた形状のデータを標準形状のデータの該当づる分
割部分と比較することにより形状の異常及びその場所・
程度が精密に検査される。

第１図〜第２図に示す形状のデータを分割して比較し、
異常の程度を求める方法の一例について説明（る。第１
図は面積Ｐの被測定物１を示し、その面積Ｐに欠ｋＪ面
積「を加えると標準面積Ｓ１になる。即ら、５１＝Ｐ＋
Ｅの関係がある。次に第２図に承りような面積Ｑの被測
定物２においても同様に面積Ｆの部分が欠けているとす
ると、Ｑに［を加えると標準面積Ｓ２になる。即ら、Ｓ
２＝　０　＋　１＝の関係がある。

ここで８２＝８１／４にとる、つまり被測定物の面積を
第１図の＠線のごとく４分割した場合、同じ欠陥面積が
、百分率としては次のような停異が生ずる。

第１図の場合４・、 巳 −ｘ１００［％］・・・（１） １ 第２図の場合、 即ち（１）、（２＞式を比較すると（２）の場合には、
同じ欠陥面積を４倍に拡大１ノでみていることになり、
この結果微小な欠陥面積が検出できる６゜同様に、異常
突出部分も拡大し”Ｃ検査できる。

ただ輪郭など線であられされる形状の場合は２倍に拡大
されて検出されることになる。でれ故、比較する上では
面積のデータを用いた方が異常部分がより一層強調され
るので好ましい。

次に第３図に異常部分の位置を検出づる方法の一例を説
明づる。ここで被測定物３は鎖線で示される中心線で４
つの象限３ａ　、　３ｂ　、　３ｃ　、　３ｄに区画さ
れる。第１象限の３ａは面積Ｑ１であって面積Ｆ１の異
常突出部分を有覆る。第２象限の３１）は而ｆ、ＦｉＱ
２であって面積Ｅ２の欠陥部分を右Ａる。第３象限の３
０は面積Ｑ３であって面積１三３の欠陥部分を有する。

第、４象限の３ｄは面ＩＱ４であって標準形状ど同一の
形状で異常はない。

次に標Ｗ・の被測定物全体の面積の１／４を各象限の標
準面Ｓ３として求めておく。次に被測定物の各象限ど標
準面積ｓ３との比較を行なう。第１象限の３８と比較す
ることにより異常突出部分を面積「１の値で検査づる。

第２象限の３ｂと比較−りることにより欠陥部分を面積
［丁２の値Ｃ検出する。第３象限の３０と比較すること
にＪ、り欠陥部分を面積「３の値で検出する。第４象限
の３ｄと比較することにより、この場合その面積が雪し
いので、欠陥し突出部分もなく正常であることを検出覆
る。、これらの検出結果をまとめれば異常部分の位置と
程度が判明する。上記の場合、第１象限に面積「１の異
常突出部分、第２象限に面積［２の欠陥部分、第３象限
に面積［３の欠陥部分が存在し、第４象限は正常である
ことがわかる。

又、同様に第４図にお【）るごとく、被測定物４の全体
が異形状に面積「−の大きさだけで全体に膨張しでいる
ような場合にも、標準面積どの比較により、第１象限の
４８には面ｆＡ　Ｆ　１の異常突出部分、第２象限の４
ｂには面積［２の異常突出部分、第３３象限の４０には
面積Ｆ　３の異常突出部分、第４／象限の４　（Ｉには
面積Ｆ４の突出部分が存在しでいることがわかる。

第５図は別の分割例を示す。ここでは、第１図の如く被
測定物５を４分割した後、更に各象限の対角線により外
側部分５ａと内側部分５ｂとに分割し、結果どして８分
割している。この分割形態を採用覆ることにより、特に
被測定物の角部が破損を受（］易い場合に外側部分５ａ
のみを測定することにより測定速度が向上し、しかも角
部の欠陥部分５Ｃが強調されるので検出精度の向上にも
寄与する。

次に第６図及び第７図に被測定物の位置のズレを検出づ
る方法の一例を説明する。ここで被測定物６は実線で示
すごとく、点線の標準位置７からズしている状態にある
。検査はまずこの標準位置７での鎖線で示される２本の
中心線で４分割して、イの個々の象限でのズレが検出さ
れる。第６図の内、第３象限を例にとり、ズレの程度の
求め方を説明覆る。第７図は第６図の第３象限を示して
いる。ズレの量はズしている而ｆｉＧ１、Ｇ２、Ｇ３の
総和にＪ二り与えられる。Ｇ１及びＧ３は点線で示され
た標準形状の位置から、はみ出した面積を表わ’ｌ、、
Ｇ２は標Ｗ・形状が被測定物からはみ出した面積を表わ
づ一０同様にして他の象限各々についてズ１ノ徂を線用
Ｊれば各象限でのズレ状態を検出することが℃きる。こ
のズレ吊の検出【Ｊ被測定物６の外形が標準の外形でな
い場合は予め標準の外形に補正づることにより、一層正
確になづことができる。

例えば第３図に示すような被測定物であった場合、異常
突出部分及び欠陥部分を図の点線で示すごどくの輪郭に
補正した後、第６及び第７図に示覆ようにズレ間を求め
ればよい。又、第４図に示Ｊよう−な被測定物である場
合は、適当な一辺を規準に選んで、図の点線ぐ示ずごと
くの輪郭に補正した後、同様にズレｍを求めればよい。

上述した各面積を求める方法は、例えばコンピュータあ
るいはマイクロコンピーコタを演算手段に適用した場合
には、モンテカルロ法、積分法等を使用するごどができ
る。又、上述しＩＣような補正ｊノ／、：外形、特に直
線で形成された外形にてズレｍを求める場合には、通常
の三角形を求める方法、例えば、各辺の長さにより求め
ることが可能である。

」二連のごとく求められた被測定物の測定データはその
ままあるいは統語処理を施されてモニタテレビ、プリン
タ等の出力装置に出力され、品質管理データと【ノで利
用される。又、上記測定データを基にして一定規準値を
越えていれば、イの被測定物を測定ラインから除去した
り、あるいは製造工程にフィードバックされ、製造機器
類が８１〜整される。

以上詳述したごとく本発明の形状検査方法によれば、観
測手段が被測定物の形状をとらえて該形状に基づく信号
を発信し、該信号を受信した演算手段が上記信号に基づ
き被測定物の形状を演算・粋出し数値として求め、次い
で該数値と、予め記憶手段に数値として記憶されている
標準形状とを比較し、その両者の数値の差から被測定物
の形状を検査づる方法において、演算手段が上記観測手
段からの信号に基づき、被測定物の形状を複数個に分割
し各分割形状を演算・算出し数値と（）て求め、該各数
値と上記標準形状の数値どを比較リ−ることにより被測
定物の形状を検査することにより、一層高い精度Ｃ形状
の検査ができる。又、被測定物の分割した各部分につい
て、異常状態の集ｈ１分析がぐぎるのぐ、異常の原因が
つかみやり−く、製造工程の管理維持が容易どなる。

次に本発明を実施例に基づき更に具体的に説明づ−る。

第８図は実施例に使用される装置の一例を説明するため
の系統図である。

ここにおいＣ１１１は被測定物を拡大するための顕微鏡
、１２はその顕微鏡を通して拡大された被測定物を観測
し、その形状に基づき信号を発信覆る観測手段としての
テレビカメラ、１３Ｇよテレビカメラよりの信号を受り
取り、その信号に基づぎ演弾・律出処理をして被測定物
の形状データを求める演算手段どじでのマイクロコンピ
ュータを備えた画像解析装置、１４は被測定物の標準形
状データを記憶し、必要に応じて読み出される記憶手段
としてのマイクロ」ンビュータのランダムアクゼスメＥ
す（ＲＡＭ＞、１５は上記画像解析装置１３よりのデー
タ信号を表示する出力手段としてのモニタテレビ、１６
は上記画像解析装置１３よりの駆動信号により、被測定
物の移動装置に備えられ１＝駆動モータ１７を駆動覆る
モータ駆動装置、１８はテレビカメラ１２にて観測づる
際の投光器を表わす。この他、観測し易くするために、
観測１ｆｌ置にＸ−Ｙテーブルを設（Ｕ、被測定物をそ
の上に戟買するように構成してもよい。

次に第９図に、上述した装置を使用した実施例のフロー
トヂヤ−１・を示１゜ここでステップ３１は顕微鏡１１
を通してテレビカメラ１２にて、予め基板に正確な形状
に装着された半導体ウェハチップを観測し、その形状を
ＲＡＭ’１４に記憶させる処理を表ねり。ステップ３２
は標準形状のチップを複数個記憶させる場合を示し、全
てのチップの標準形状の記憶が完了したが否かを判定づ
る処理を表わず。ステップ３３は被測定物の形状検査を
開始するか否かを、作業者に確認あるいは駆動装置、観
測手段等が作動準備完了しているが否かを各装置、手段
からの信号を受けて判定づる処理を表わ１０ステツプ３
４は被測定物置々の形状を分割して観測し、その分割し
た個々のデータを、該当する標準形状データと比較する
処理を表わす。

この比較処理は前述したように異常部分の面積を求める
ことによりなされ、その異常の程度、位置、全体のズレ
が演算・算出される。ステップ３５は被測定物の形状と
標準形状とが一致しているが否かを判定する処理を表わ
す。ステップ３６は被測定物が不良品であった場合その
測定ラインからの排除、その他不良個所の検出、モニタ
テレビ１５への出力等の処理を表わす。ステップ３７は
全ての被測定物を検査したか否かを、例えば予め入ツノ
された被測定物個数により判定づる処理を表わす。

ステップ３８は次に測定する基板を観測手段のところま
で、例えばラインのモータ１７を駆動して、移動させて
くる処理を表わす。基板を測定する位置は、測定ライン
のベルト上においてそのまま測定してもよい。この他、
前述したＸ−Ｙデープル上に被測定物を載置し、Ｘ−Ｙ
テーブルを駆動することにより、観測手段による観測・
測定し易い位ｎｉｌに被測定物を移動する方法を採用し
てもよい。

このようなステップに基づいてなされる一実施例を次に
説明する。

まず電源スイツチオンとともにスター１〜された本シス
テムは初期設定の後、ステップ３１の処理を開始する。

ここでは標準形状をテレビカメラ１２を使用し記憶覆る
処理゛を行なう。正確な形状の被測定物をテレビカメラ
１２で観測し、基板上のチップの形状を標準形状として
ＲＡＭ１４中に記憶する。この作業は基板上のチップを
用いるばかりでなく、別に準備しておいた記憶用の標準
物体を用い、チップの種類だけ記憶させてもよい。

上記した各チップ形状の記憶が全て終るまでステップ３
２にてＮＯと判定されて、ステップ３１へ戻り、標準形
状の記憶処理が続く。次にチップ形状の記憶が全で完了
するとステップ３２にてＹＥＳと判定される。この判定
は作業者からの回答により判定してもよいし、演算手段
自身が基板上のチップを観測して判定するよう構成して
もよい。

次にスフツブ３３にて測定を開始Ｊるが否がが判定して
もよいし、演算手段自身が各駆動装置、観測手段からの
信号により判定するよう構成してもよい。ここで作業音
からの開始の信号があるまで、又は、各装置、手段から
の信号が準備完了となるまで、この判定が続けられる。

作業者Ｊ−りの開始の信号があるが、又は各装置、各手
段の準備が完了すればＹＥＳと判定され、次にステップ
３４の処理に移る。基板上に複数のデツプが存るする場
合、まずその内の１つについて該当する標準形状と比較
する。比較方法は１つのチップを複数部分に分割して測
定し、標準形状の該当部分ど比較することによりなされ
る。続いて、他のチップもその標準形状と比較される。

次にステップ３５に至り、各チップが標準形状と一致し
ているが否かが判定される。一致していなければここで
Ｎｏと判定されステップ３６にて不良品処理が行われる
。

不良品処理は、まず、不良チップ、不良個所及びその状
態が統計処理され、ＲＡＭ中に記憶される。次いで、不
良品を測定ラインから排除する。

次にステップ３７に移るが、ステップ３５にて、被測定
物が標準形状と一致し、ＹＥＳと判定された場合には、
ステップ３５から直接ステップ３７へ処理が移る。

ステップ３７にて被測定物を全て検査したか否かが、予
め入力された被測定物の数量と測定ライン上の計数装置
どの比較あるいは観測手段の観測により判定される。こ
こで全ての被測定物の検査が終了していればＹＥＳと判
定されて本実施例の一連の処理が完了することとなる。

又、全ての検査が完了していな【：Ｊればステップ３７
にてＮｏと判定される。

次いでステップ３８にて次の基板を駆動装置により測定
ラインのモータを回転さけ、被測定物を移動させて、新
しい被測定物をテレビカメラの下に配置する。この後、
ステップ３４に戻り、再度被測定物の形状を測定し、不
良品のチェックを開始することとなる。そして全ての被
測定物を検査し終ればステップ３７でＹＥＳと判定され
て、本実施例の処理が終了する。

このようにして、形状を検査することにより、一層精密
に被測定物の形状を把握することができる。不良品を効
率的に除外することができ、異常部分のデータの集計・
分析ができるので製造工程の管理維持が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の異形状部分の測定方法の説明図、
第６〜７図は本発明の位置ズレの測定方法の説明図、第
８図は本発明方法の一実施例に用いられる装置の系統図
、第９図は本発明の一＝実施例のフローチャートを表わ
す。 １．３．４．５．６・・−被測定物 ２・・・被測定物の４分割した部分 １２・・・観測手段 １３・・・演算手段 １／１・・・記憶手段 ２１・・・基板 代理人　弁理士　　定立　勉（１１力゛１ろ）第１図 １　　ｙＰ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 ノ３　　　　　　　　　　　　　　　１５／ノ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 観測手段が被測定物の形状をどらえて該形状に基づく信
   号を発信し、該信号を受信した演算手段が上記信号に基
   づぎ被測定物の形状を演算・算出し数値として求め、次
   いで該数値と、予め記憶手段に数１「１どしτ記憶され
   ている標準形状とを比較し、その両者の数値の差から被
   測定物の形状を検査りる方法においで、演算手段が上記
   観測手段からの信号に基づき、被測定物の形状を複数個
   に分割し各分割形状を演算・紳出し数値として求め、該
   各数値と、ト記標準形状の数値とを比較することにより
   被測定物の形状を検査することを特徴とする形状検査方
   法。