JPS63500976A - 集積回路の如き物体の自動光学検査方法 - 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】 集積回路の如き物体の自動　学検査方法本発明は、製造後で使用前の「チップ」 としで良く知られて゛いる小型の集積された電子回路を検査するための装置に関 する。

総ての集積電子回路は、上に薄層が堆積され拡散されて且ら接続パッドへ導かれ ている一連の金属トラ・ツクが配置された半導体物質より成る基板を含んでいる 。これらの集積回路は、主としてここでは説明しない写真技術により、例えば直 径約１００で、その上に担持された「カッティングパス」と呼ばれる直交線網に より互いに分離された例えば５００個に及ぶ多数の同じチップを含んでいる「ウ ェハ」と呼ばれる薄いシート又はスライスの形に製作される。

ウェハは、仕上げられた後、特殊な容器の中に積み重ねるのに適した固定フレー ム上に張られたプラスチック類の膜上に固着される。チップを分離するためのウ ェハのカッティングは、通常、ウェハがプラスチック類の膜上に維持されている 間に行われ、且つその切断はカッティングバスに沿って行われる。

検査は製造中に遂行されるが、他の各種検査は製造後チップがデバイスに装着さ れる前に行われる筈である。

カッティングの前後に行われる検査は、通常、デバイスの継続的な作用に悪影響 を及ぼすような欠陥を持つチップを排除する目的で、探査針を用いる電気的な検 査と、顕微鏡下での視覚的な検査とを含んでいる。

最も多くしばしば観察される欠陥は次の通りである。

・金属トラック上のかき傷； ・金属を被っている不活性化層中の孔；・金属製の接続バッド上のインキ汚れ（ 欠陥チップの前にマークした部分から出たインキ）；・防護リングの完全性を破 壊又は危険な状態にしているカッティングきず； ・トラック上の金属の欠落； ・接続バット上の電気的検査マークの欠除；・二つのトラック間の金属的橋絡； ・金属トラックの内部の酸化物欠陥； ・不活性化層の内部の埃による二つのトラック間の橋絡。

光学的検査によれば、不合格品となるタイプのものではない欠陥とは考えられな い時々存在する異常も又検出される。これらは小さい（非金属の）埃や「ペラパ ーコーン」の斑点に関係している。

「ペラパーコーン」は、しばしばこれらの層の多結晶性に起因する、金属トラッ ク又はポリシリコンの表面の凹凸に対して与えられた名称である。

顕微鏡を使用する人により遂行される光学的検査は難しく且つデリケートな仕事 である。更にそれは完全に確実ではなく、操作者にもよるし、又同じ操作者でも 疲労度により不合格品にする割合は１対１０におよぶ可成の範囲で変動する。現 在では、回路の複雑性の増大のために、仕事が一層難しくなる傾向にある。

従って、所謂「光学的」検査の改良と自動化が要求されている。

チップの製造に使用されるマスクを検査するようにされた自動光学検査装置は既 に公知であり、この装置においては、顕微鏡光学手段により得られた像はビデオ 画像に変換されて、適当なソフトウェアを使用して解析された後検査される。マ スクを検査する問題は、黒白の単一画像と標準画像との比較が欠陥の総てを検出 することを可能にするので、比較的単純である。その問題はウェハが製造中に検 査されなければならない場合に一層複雑となり、その複雑さは、仕上げられてカ ントされたウェハを検査する場合には表にされた欠陥項目の総てが同時に出て来 るので、最高に達する。これらの欠陥の成るものは、特に、他の幾つかの欠陥の 検出を可能にする照明条件の下では殆ど見ることができないし、その逆の場合も ある。これは、装置を複雑にし且つ検査に要する時間を長くするという結果をも たらす。

現在使用されているウェハ検査装置は、一般的に、ウェハを顕微鏡下に運んでこ れを顕微鏡の光軸と整合させるフレームを取扱う自動装置の助けをかりて、欠陥 を検出して検証する操作者を包含する光学系を含んでる。又、金属トラックの幅 を決定するためビデオ画像を解析する技法を用いる機械もある。

直接対比により操作される検査装置も又提案されている（ＳＰＩＥジャーナル、 １９８４年、４４９巻、５６３乃至５７１頁におけるジョージ・ハング（Ｇｅｏ ｒｇｅ　Ｈｕａｎｇ）氏の論文「半導体処理用ロボット式整列検査装置（Ａ　Ｒ ｏｂｏｔｉｃ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｉｎ５ｐｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔ ｅｍ　）　Ｊ参照）・即ち、この装置は、二つの別の光学系が照準合わせされて いて、一方は被検物体に他方は標準物体に夫々向けられており、そして二つの像 は組合せられてＴＶカメラへ送られ、その信号は画像処理回路へ送られるように なっている。かかる装置は、検査されるべきチップを担持する一つのウェハの大 きさに少なくとも等しい距離だけ互いに離れた位置に置かれなければならない二 つの別の光学セントを使用せざるを得ない。細部における必要な正確さで光学手 段による組合せを可能にするため十分な精度で正しい芯合わせ状態を維持するこ とが問題になる。この難点を回避した、一つ又はそれ以上の集積電子回路を支持 するウェハの如き物体を光学的に検査するための方法は、特に米国特許第４４８ １６６４号により公知である。この方法によれば、物体の二進画像即ち黒白画像 間において、先に記憶された類似の標準画像と比較が行われ、記録された信号と 標準信号との間に不一致がある場合の画素に対応する二進欠陥信号を作ることに よって、特定の二進画像が創出される。欧州特許出願公開第１２４１１３号は類 似の方法を開示している。

かかる方法は、絶縁体上に堆積せしめられた金属細長片の端縁からの凹凸の如き 成る種の欠陥を検出するのには有効である。他方、この方法は、対応する画素に 割り当てられた二進信号の値を変更するため十分に反射又は拡散されたエネルギ ーレベルに影響を及ぼされない絶縁体の剥離又は金属部分の上の汚れ等の他の欠 陥を回避することを可能にし得る。

従って、本発明の目的は、高い信頼性と高い操作速度を可能にしながら、反射又 は拡散されたエネルギーレベルを必ずしも非常に大きくは変動させない各種の欠 陥をはっきりさせ且つ注目した欠陥の総てについて多数のデータを提供する選別 用の自動検査方法と装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、次の各段階を含む、一つ又はそれ以上の 集積電子回路を担持するウェハ等の物体を光学的に検査する方法を提供するもの である。即ち、 ａ）　物体又は被検物体の一部のデジタル像即ち座標によって限定された物体の 各画素に対応する一層のデジタル信号から形成された画像と、物体の各画素によ り反射及び／又は拡散されたエネルギーに対応するデジタル値とから記録が作ら れ、 ｂ）　このデジタル画像は、デジタル化された微分像を創出するために、上記物 体と標準画像との対応する画素のエネルギーレベル間の差を作ることによって、 予め記憶されたデジタル化された標準画像と比較され、Ｃ）　この画像は、記録 された信号と標準信号とが一致しない画素を表わす欠陥信号を含む二進画像を得 るために二進化され、 ｄ）　欠陥信号を示している幾つかの画素によって構成される各欠陥のパラメー タ（位置、高さ５幅５伸長度。

簡潔度）がめられ、そして ｅ）　これらのパラメータの一つが予め定められた限界を越えた時は不合格の決 定が行われ、疑問がある場合は画像はその後の人による決定用として記録される 。

本発明の基本的特徴は、段階ｂ）において、対応する画素間のエネルギーレベル の差を作ることにより比較がなされ、それが段階Ｃ）において二進の微分画像に 変換されるデジタル化された微分画像となるという事実にある。

この特徴により、相当の数の欠陥又は汚点が検査範囲から外れたままになること がなくなり、従って高い信顧性が提供される。

有利な操作方法によれば、 ・「ペラパーコーン」を構成する欠陥、即ち金属又は多結晶のトランク上にその 表面の凹凸により発生して所定値よりも少ない多数の画素に影響を及ぼす諸欠陥 は、パラメータの抽出や決定に支配されない；・異なる照明条件に対応している 幾つかの画像が記録されて、それらの画像が標準画像のみならず相互にも比較さ れ、そして特にこの場合、成る画像は可視光において記録されると共に蛍光画像 が記録されて、埃の汚点に対応する二つの画像上の可視欠陥はパラメータの抽出 や決定に支配されることはない； ・画像を記録する前に、物体上に生じる位置と方位の標準画像が記録され、これ らの基準と標準画像上に存在する対応する標準との間の位置と方位の差が測定さ れ、そしてその結果画像が機械的に動かされるか、或いはその二つの画像が光学 的又は電子的に動かされて、記録された画像を標準画像と一致するように持ち来 たされ、好ましくは、その二つの画像間の方位の差が光線と共軸の軸の周りにド ープ（Ｄｏνｅ）プリズムを回転することによって修正される。どちらが使用さ れても、位置と方位の差が高いコントラストでほぼ直角に交差する物体の注目線 によって構成されるのは有利である；・第一位置で物体の事前の位置決めが行わ れ、次に検査のための第二位置へその物体は運ばれ、再位置には同様に置かれた 標準手段が設けられており、輸送手段には参照するための関連手段が設けられて おり、且つ輸送手段の標準手段は上記二つの位置の標準手段と次々と一致するよ うに持ち来たされて、輸送汲上記事前の位置決めは維持され、有利なことに欠陥 の少なくとも幾つかは第一位置で検出される； ・物体に、それが欠陥を持っているということを表示するために探査針を使用す る電気的検査等の事前の検査中に付けられた例えばインキのマークが在る場合ニ は、このマークに対応する検出された欠陥は、そのパラメータの抽出と決定をせ ずに不合格を判定する結果を招く；・記録は、明るい背景と暗い背景を適当な割 合に組み合わせた明るさで得られた少なくとも一つの画像から作られる； ・予め記憶された標準画像は、検査されるべき物体像に対するのと同じ条件の下 で、操作者により欠陥なしと考えられた物体の画像又は欠陥なしと考えられた物 体の一部に夫々対応する部分像の並置によって形成された画像を記録することに より得られる。

以下の図面によって示されている実用且つ非制限的実例に関連して更に本発明の 詳細な説明する。

第１図は本発明の方法による設備の斜視図である。

第２図は第一ステーションの光学コラムの図である。

第３図は第ニステーションの光学コラムの図である。

第４図は第ニステーションの主光源の図である。

第５図は蛍光光源の図である。

第６図は制御及び検査ステーションと画像処理エレクトロニクスの図である。

図示の設備は、枠内で伸ばされたプラスチック膜上に固着されているウェハを自 動検査するためのものである。

固着後はウェハを自動機械で切断するか、又は華−のウェハ片のままでもよい。

プラスチック膜を切断しないようにする。

枠は自動切断できるような種類のものであり、金属又はプラスチック材で作られ たリングで構成されている。

その外周部には四つの面と、その内の一つの何れかの側に枠基準を定めるＶ型ノ ツチと短形ノツチとを有している。

枠は、例えば１０又は２５個の枠を重ねて入れている容器で搬送される。

図示の設備は組立ラインの最初に設置されるように設計されている。これは探査 針間で電気的に検査されたウェハの容器を受け入れて、切断のために検査された ウェハの容器を送り出すもので、このようにしなければ、欠陥チップを除去して 様々なデバイスを得るために良好なチップを組立てることができない。

図示の設備は、好ましくは共通シャシ−１上に次の装置を含んでいる。

・検査されるべき容器と、検査されたウェハ用容器と、排出されるべきウェハ用 容器とを受け入れる、受は入れ−送り出しステーション２； ・予め印をつけられたチップとある種の大きな欠陥を検出すると共に、中心及び 方位にウェハを予め位置決めせしめる「マクロビジョン」ステーション３と称す るステーション； ・欠陥の検出と識別とを行う「マイクロインスベクション」ステーション４と称 するステーション。各種ステーションの速度を考慮して設備は四乃至八つの［マ イクロインスペクション」ステーションを都合よく含んでいる； ・欠陥チップにマークをつけるステーション５；・枠処理組立体６； ・制御及び検査ステーション； ・殆どの場合グループ化されていて、記憶’Ａ　’Ｊｌ又はプログラム媒体と関 連している電子回路。

上記実施例において、受は入れ−送り出しステーション２は永久に固定されてい るもので、即ち容器又は枠の移動を行わない。

これは、容器の不適当な位置、又は予定した形態と一致しないような容器の存在 を防ぐか、又は信号で合図する装置を含んでいる。又、これは適正な位置に容器 を保持する装置を含んでいる。

更に、ウェハの検査中容器を観察し、且つ容器が相当して満たされていない場合 に信号を発する装置も具備している。

これらの装置はすべてこの分野の専門家にとっては公知であるので、これらを詳 細に記述する必要はない。

マクロビジョンステーションはウェハを担持する枠を受け入れ、枠は、平板を含 んでいて押圧源に接続されている締め付は装置により、位置決めされて支持物８ に固定される。この押圧により、膜が板に保持されるので、ウェハ９が固定され る。平板は、それ自身が二方向Ｘ。

Ｙに移動するテーブルにより担持されている回転板で担持されている。平板は後 述する観察装置の光軸に垂直である。枠の位置決めは、その周囲に設けられてい て一例として前述した二つのノツチを使用して行われる。観察装置に対してウェ ハが平板に固定された後のウェハの位置決めの誤差、又はウェハが含んでいるチ ップをより正確に位置決めする誤差は、並進運動方向において±１ミリ、又回転 方向では±６°として数値がめられる。

予め位置決めする目的は、並進運動方向ではマイクロメーターの数十台に、そし て回転方向には数分台にこの誤差を減少することにある。

このために、非切断ウェハの場合にはカッティングパスが基準として使用され、 既切断ウェハの場合は切断マークが用いられる。このマクロビジョンステーショ ンの他の仕事は、予め電気的に検査している間つけられたインキのマークの検出 である。この検出にはマーク付けのそれ程大きな精度は必要でなく、欠陥として 既に認識されたチフブをチェックしなければならないこともなく、又マーク検出 シーケンスも避けられるので、最も負荷がかかるマクロビジョンステーションの 通過時間を短縮することができる。

同様に、マクロビジョンステーションにおいては、切断の陸生じてチップのガー ドリングを損傷するフレークのような大きな欠陥の検出が・又はそれがなくとも ・電気的な検査中、探査針で生じた接続バンド上のマークの検出を行うこともで きる。

光学装置はビデオカメラ型のセンサーと関連した光学コラムを含んでいる。

この光学コラム（第２図参照）は、×２及び×０．３の各倍率を有していて位置 決めと欠陥又はマークの検出を行うための二つの切換え可能なレンズ１０．１１ と、インキ汚れを検出する取外し可能なフィルター１２と、光源１４、レンズ１ ６を通してミラーに光束を送ることによって明視野照明を生じるための第一群の 光学繊維１５、及び暗視野照明を生じるための第二群の光学繊維１８を含む照明 装置１３とを含んでいる。移動スクリーン１９により、明視野−暗視野照明の組 合せか、又は明視野照明のみの何れかを得ることができる。

ビデオカメラ２０で受けた像は、像の実時間係数化と、記憶装置への像の迅速な 記憶と、二つの像間における通常の算術及び論理演算とを行う処理システムへ送 られる。

このシステムは、［画像技術Ｊ　（”　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ”）社によって市販されていてｒＡＰ５１２Ｊ、ｒＦＢ５１２Ｊ、ｒＡＬＵ５１ ２Ｊ及びｒＨＦ５１２Ｊと称する電子回路盤の組立体により、現在有利に作られ ている。

アナログ処理用プロセッサー１ＡＰ５１２は標準カメラからアナログビデオ信号 を受け、この信号を一行当り５１２ポイントに計数化して２５６のグレイレベル に定量化し、これらのデータは特殊なビデオバスを通して画像記憶装置回路盤Ｆ Ｂ５１２へ送られる。これは基本的な画像記憶、即ち２５６のグレイレベルにコ ード化された５　１２ｘ５１２の画素を表わす。

計算装置回路盤ＡＬＵ５１２は、５１２Ｘ５１２ポイントの各々の二つの「作動 する画像」について標準的なヒストグラム回路盤ＨＦ５１２は、実時間（テレビ 走査）におけるグレイレベルのヒストグラムと、所定のグレイレベルを存する画 像におけるポイントの座標を算出する。

この装置のために、位置決め走査順序を示す次の操作を続行することができる。

・カメラの光軸に従って支持枠の回転中心の機械的位置決め； ・視野において二本の垂直基準１ｖｉＩ（カッティングパス又は切断マーク）を 見出すためのこの周辺の反復探索；・二本の基準線を視野の軸線に持ち来たすた めの機械的中心決め制御Ｘ、Ｙ、Ｏ；実行される最大変位量は±１ミリ／±６° 台である。この中心決めにより、締め付は機構に関して支持物上のウェハの枠と ウェハにおけるチップのりソグラフィとを位置決めする際、初めに生じる不確実 性がなくなる； ・　（５０ミリ台の）ウェハの縁に向かってテーブルのＸ又はＹ軸に沿った機械 的移動； ・視野に表示された二本の基準線の交点の正確な位置の算出。この段階では機械 的な中心決めをしない；・　（１００ミリ台の）のウェハの反対側の端部に向か ってテーブルの同じ軸線に沿った機械的移動；・視野に表示された二つの切断マ ークの交点の正確な位置の算出； ・　（１５″台の）機械的角度中心状めと、ｘ、Ｙ並進運動における中心決め。

非切断ウェハの場合には、カッティングパスの探索は明視野で簡単に行われる。

切断ウェハの場合は、「混合」視野（即ち明視野と暗視野との混合）で切断マー クを決定することが好ましい。

この操作段階で使用される倍率２のレンズは、１０マイクロメータ一台の画素の 寸法に対応している。

出には、０．３の最小倍率が使用されて、より大きな画素と更に伸びた視野に対 応している。５０ミリという範囲は、１００ミリ　（４インチ）のウェハが僅か 四つのパルスで覆われることができるようにしている。

上記のデータ処理装置を使用すると、ウェハのマツプがマークされたチップや欠 陥部の位置と共に確立され、再度検査する必要がなくなる。マイクロインスペク ションステーションは、大体においてマクロビジョンステーションに似ているが 、光学的分析の微細な点で優れているという主な相違点についてのみ以下に述べ る。

第一の相違は位〜置決めによるものである。マクロビジョンステーションは中心 と向きの位置決めをまず行う。

この時、枠は所要の位置決めを保持するように注意し乍らマイクロインスベクシ ョンステーションへ送られるが、少しの変位も避けることができない。得られた 精度は、位置決めが二つの段階、即ちウェハの中央チップにおいて、ウェハのチ ップすべての中心位置を決定するために平均光学倍率を使用して、又切断ウェハ の場合には各チップの、或いは非切断ウェハの場合には数個のチップから成る各 グループの中心位置を決定するために高倍率で行われなければならないようにな っている。特に最後に述べた位置決めでは、検査の範囲が殆どチップの寸法に関 しているので、マクロビジョンステーションの場合と同じように正確に位置決め を行うことはできず・従って、その長さ全体に亘って区域外にあるカッティング パス又は切断マークを使用することは不可能である。従って、チップ自身につい て予め決定された目立つ線を使用することが必要である。

この予め決定するということは、実施例の現状では人手で行う方が好ましく、こ れはチップのレイアウトにおいて、−直交する二本の線を含めて十分に限定され 、且つ隔離されたパターンを選定するということである。作業者は画像処理法を 使用することによって作業が助成される。例えば、作業者は、垂直又は水平線が 隔離されて十分な長さを有していることがよくわかるように、チップの画像上に この線のみを表示することができる。基準として使用することができないような 多くの短い線を含んでいる画像を提供する記憶装置があるとすると、この記憶装 置はチップの縁部に殆ど関与せず、これに対してよりよい位置決めをするために は、基準線はチップの縁部近くにある方がよいと云うことに留意すべきである。

基１１！線の決定は基準チップ上で行われ、大体において同一型のチップ総てに 対して有効である。

手順は、所要の位置との中心及び方向の相違を決定するマクロビジョンステーシ ョンの場合と同じである。

マクロビジョンとの他の相違は、角度の偏差が小さいので、ウェハを機械的に回 転する代りに光学装置、例えば質量がウェハを支持している機械組立体の質量よ り明らかに低いドーププリズムを使用してセンサーで画像を回転させることがで きるという事実によるものである。

他方において、チップ検査によるチップは、微小位置決め順序毎に、検査される 多数のチップと同様にＸ及びＹ方向における多くの変位を受ける。光学的分析が 微細であるということは、被写界深度が非常に浅いという他の結果にもなり、こ れはウェハの平面度誤差よりも小さくなっている。これは、「オートフォーカス 」の名称で周知であって改めて記述する必要のない自動焦点装置によって取り除 かれる。しかし、性能（分類速度）を向上するためには、このオートフォーカス は光学エレメントを移動することによって行われるのであって、検査されたウェ ハの動きによるものではないことに留意されたい。

第３図及び第４図は光学コラムの詳細を示している。

全体としてマクロビジョンと同じ構造であって、簡単にするために、例えば倍率 が全く異なっていても類ｆＱ１部品には同一符号が付されている。

相違は照明の点にも現れていて、干渉画像モードにより、非干渉画像モードにお けるよりも這かに大きな欠陥対比と、大きな移送機能値が得られる。他方におい ては、解析理論に従って典型的な縁部微分効果（干渉環、干渉しま）を生じ、こ れが画像を複雑にしてその判断を困難にしている。更に、シリコン粒度のコント ラストを引き立たせる傾向があり、問題を起こすことがある。

テストを何回も行って、０．５に近いコヒーレントなファクターを有する照明を 選定している。このファクターを変える手段を設けることも可能である。

他の重要な相違は照明の点である。これは蛍光照明が別の高動力源を必要とする ことに起因している。この動力源は符号２１で示されており、符号２２の光ファ イバーと符号２３の「グイクロインクキューブ」とがこれに関連している（第５ 図）。

自動焦点装置は、レザーダイオード２４と、発散レンズ２５と、二像限ダイオー ド２６とを含んでいる。このダイオードから発した信号は光学焦点装置２７の変 位を制御する。切換え可能なレンズ２８により、焦点合わせを変えずにいろいろ な倍率が得られるようにしている。

プリズム２９は始動で切換え可能であって、目視検査に変えることができる。こ れはマイクロインスペクションステーションの一つにだけ設けられているが、ど れにても適合し得る。

符号３０及び３１は、いろいろな濃度を有するカラー及びニュートラルの切換え 可能なフィルターを夫々を示しており、様々なカラーを用いて検査を行い、且つ 信号レベルをセンサーの特性にほぼ合わせることができるようにしている。

符号３２は、回転軸がコラムの光軸と一敗しているドーププリズムを示す。

今述べた光学コラムは、明視ＷＦ照明と、暗視野照明と、明視野−暗視野混合照 明とにより、又蛍光照明によりいろいろなカラーを使用してチップの検査を問題 なく行うことができるようにしている。

更に複雑化した高価な変形体においては、物体が発した放射の光路内でレンズの 後に、各種カラーの光束を選定するフィルターと適合していてこの光束を別のレ シーバ−（ビデオカメラ）へ送るビームディバイダーを設けることにより、同時 に検査を行うことも可能である。明視野照明と混合視野照明とはいろいろなカラ ー源から生ぜしめることができる。画像処理は上記と同じ原理で行われる。

マーク付はステーションは、電気的制御の下で、欠陥として認定されたチップ上 に約０．５ミリの直径を有するインキ汚れを付着するために設けられている。テ ーブルはマクロビジョンステーションで使用されるものと同し種類のものであり 、マイクロインスベクションステーションから移った際に生じる問題は非常に小 さいので、画像処理で改めて位置決めを行う必要がない。テーブルは、マクロビ ジョン及びマイクロビジョンの段階でウェハ上の位置が記録された欠陥チップを 載置して、固定されているインキ付着装置の下に置くために、制御信号に応じて Ｘ及びＹへ移動することができる。マーク付はステーションの構造には、この分 野の専門家によって知られているか・又は理解されている手段及び方法が要求さ れている。従って、更に詳細に述べる必要はない。ウェハをＩＦ定してインキ付 は装置を移動するようにすることも可能である。

第１図において、マクロビジョンステーションに接続しているマーク付はステー ションが示されている。実際には、テーブルはこの両方のステーションに共通で ある。

マクロビジョンステーションを通過する枠の時間は、マイクロインスペクション ステーションを通過するのに必要な時に比べて短かく、単一のマクロビジョンス テーションを四つのマイクロビジョンステーションと比べてもマクロビジョンス テーションは絶えず繁雑していない。

インキ付はステーションのテーブルで必要とされる動作は、マクロビジョンステ ーションのテーブルの動作より大きなものではないので、両方のステーションに 同一のテーブルを使用する方が都合良い。実際のインキ付着装置はマクロビジョ ン光学コラムのやや光軸側に置かれている。Ｘ又はＹにおける共通テーブルの水 平移動の幅が十分であって、何れかのステーションで枠を処理することが可能で あると言える。

マイクロインスペクションステーションが増加した場合には、勿論、二つのステ ーションを完全に分離することがより好都合である。

全処理機能は次の通りである。

・受は入れ−送り出しステーションに位置している容器から枠の取り出し； ・この枠をマクロビジョンステーションへ移送；・枠をマクロビジョンステーシ ョンから選定されたマイクロインスペクションステーションへ移送；・枠をイン キ付はステーションへ移送；・枠を受け入れ−送り出しステーションへ移送し、 更にこの枠を適当な容器に挿入。

上記実施例において、受は入れ−送り出しステーションは固定であって、即ち枠 及び容器の移動によって動くことはなく、マクロビジョン、マイクロインスペク シジン及びインキ付はステーションは非常に僅かな輻で動いているにすぎない。

この処理はすべて「ロボ・７トーサーバー」と呼ばれる隼−装置で行われる。例 えば、受は入れ、送り出しステーションに置かれている枠の取り出し及び挿入の 別の装置で異なる構造とすることも明らかに可能である。

ロボット−サーバーは、電磁石の係止によって固定されることもできる手首によ りつかみ装置を担持する腕を具備している。これらのつかみ装置の第一のものは 、バスケットに入れて、現在使用されている型式では６．３５ミリの間隔で互い に重なり合っている枠を担持している容器自身には触れずに、所要の枠をつかみ とるために設けられているグリップにより構成されている。

ロボット−サーバーは、容器内の支持物から又はインスペクションステーション のテーブルから枠を持ち上げるために、グリップに垂直移動を与え、且つ設備の 各種ステーションを使用するために、二つの直交する方向に並進運動の水平移動 と、垂直軸線を中心とした回転運動とを与えている。これらのステーションが並 置されている場合には、回転運動は必要でなく、ステーションが円形に配置され ていれば、回転運動及び半径方向の並進運動で足りる。

ロボソトーザーバーの動きによる不正確さがあるので、マクロビジョンステーシ ョンの締付は装置で枠を締め付ける前に枠を略位置決めしておく必要がある。こ のために、締付は装置は二つの垂直円筒位置決めピンを保持しており、ロボット −サーバーはこの二つのピンに枠を当てて、一方のピンが枠のＶ型ノツチに入り 、他方が短形のノツチに入るようにする。ロボット−サーバーの相当する関節部 は予め曲折可能になっている。枠はピンに保持されていてテーブル上の締付は装 置により全て動かないようになっている。

マクロビジョンステーションにおいて予め位置決めが行われた後、マイクロイン スベクションステーションへ移送する間１．枠を保持することが適切である。こ れを行うために、ロボット−サーバーは、締付は装置上で枠を持ち上げて搬送中 枠を保持することができる吸盤を有するグリフパーを具備している。ｘ、ｙ、ｚ 基準面は吸盤グリップと一体になっており、協同したｘ、ｙ、ｚ基準面がマクロ ビジョンステーションとすべてのマイクロインスペクションステーションに設け られている。実際に、吸盤グリップと一体のｘ、ｙ、ｚ基準面はグリフパーで構 成されていて、協同のｘ、ｙ、ｚ基準面は相当する形状で構成されている。

移送中の操作順序は次の通りである。

・マクロビジョンステーションの反対側にサーバーの位置決め； ・マクロビジョンステーションに向がって無負荷グリッパ−の方向付け； ・負荷レベルにグリフパーを下げる； ・グリッパ−の前進； ・手首を曲折可能にする； ・グリッパ−により局部的なＸ、Ｙ、Ｚ基準面を取り、吸盤を枠に適用させる； ・吸盤で枠をつかむ； ・枠の締付けを解く； ・グリッパ−を引き込み、枠を持ち上げて局部基準面をなくシ； ・手首を固定する； ・チップを完全に引き込む； ・グリッパ−を上げる； °マイクロインスペクションへロボット−サーバーの移動； ・上記と同じ順序で枠の固着。

リアルタイム画像処理システムはハードウェアの観点から今述べた通りであるが 、ソフトウェアの観点がらのシステムを以下に述べる。

装置は次の二つのセクションを含んでいる（第６図参照）。

・一般のマイクロコンピュータ−； ・特定画像部。

このマイクロコンピュータ−は以下のＩＮ置４０マルチパスの周りに設計された 標準回路盤を提供している。

・ＩＮ置　ｒ８０２８７Ｊ型数理共同プロセツサーと関連したＩＮ置　ｒ８０２ ８６Ｊ型マイクロプロセンサー４２によって制御され、ＩＮ置社製造のプロセン サー回路盤４１； ・０．５メガバイト拡張ＲＡＭ記憶装置回路盤４４゜この大容量記憶装置は次の 読取り及び書き込み可能な二つのディスク装置で構成されている。

・互換性フロッピーディスケット４６；・固定２００メガバイトハードデイスク ４７゜特定画像部は、標準イメージングテクノロジイ　（１？ＩＡＧＩＮＧ　Ｔ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）回路盤ＡＰ５１２及びＦＢ５１２とＡＬＵ５１２及びＨＦ ５１２である回路盤４９．５０．５０（第二）及び５０（第三）により構成され る。

画像回路盤は、容器の底部におけるＭＵＬＴ　Ｉ　ＢＵＳ４０によりマイクロコ ンピュータ−に接続されている。

プロセンサーはその制御及び状態レジスターにより画像回路盤を制御する。

ＴＶカメラ２０により発せられたビデオアナログ信号は、２５６グレイレヘルを 表わすデジタルデータに変換される。こうして５１２Ｘ５１２ポイントのマトリ ックスの形で計数化された画像は、回路盤５１２のランダムアクセスメモリにロ ードされる。記憶されたこの画像は、回路盤ＡＰ５１２により永久にＴＶモニタ ーに表示される。実際にはこの回路盤がＦＢ５１２により発せられたデジタル信 号の変換を行う。二つの回路盤間に交換されたデジタルデータの流れは専用急速 バスをを通る。

従って、ソフトウェアは２５６グレイレベルでコード化された５　１２Ｘ５１２ ポイントの画像を処理する。どのような二つの画像記憶装置の間でもすべての算 術及び論理演算を行うことが可能である。

ソフトウェアは次の三つのグループに分けることができる。

・「データ処理」ユーティリティ； ・基本画像プログラム； ・特定検査プログラム。

データ処理ユーティリティは操作者が次の事項を行うことができるようにしてい る。

・操作者のプログラムを作る； ・ハードディスク又はディスケットにデータを記憶させる； ・英数文字又は白黒画像の結果を印字する。

基本画像プログラムは次の事項に関している。

・係数１７２又は２の水平及び／又は垂直ズームの可能性による画像の獲得； ・画像記憶装置面への画像の移送； ・画像のグレイレベルに関する計算：ビデオ線に沿った断面、グローバルなヒス トグラム、空間的シグネーチ・各種表示ルーチン； ・グラフィソクプロフト設備及び画素の書き込み保護。

特定検査プログラムは次の事項を可能にしている。

・画像の二進化； ・カッティングパス又は切断マークの画像からの抽出；・電気的テストによるイ ンキ汚れと切断の大きさによる欠陥部の隔離； ・チップの特定線の発生； ・基準システムに関する画像の自動中心位置決め；・明視野及び／又は暗視野及 び／又は比色定量分析を用いて画像に存在する欠陥の検出及び抽出；・金属区域 からの「ペソバーコーン」の選別；・金属トランクの直接作図法の取得； ・欠陥の程度の判定。

上記の各電子画像処理装置とは別に、制御及び検査の装置が操作者による介入手 段、即ち本質的には制御盤４８、ＴＶカメラ５１及び上記の如きマイクロインス ベクションの少くとも一つの光学コラムにおける接眼レンズとを含んでいる。

一方、操作者による介入はルーチン操作であって、一群の枠又は一つの枠或いは 一つのウェハの識別（この操作は枠又はウェハにコーティングすることによりデ ータ処理装置で行うこともできる）、操作上の欠陥の場合又は故障の場合の介入 、設備の運転開始及び停止の命令、ウェハ又は枠の特性が変わった時のエレメン トの改修、所要の精度のために非常に注意して行わねばならない機構及び光学構 成部品の調整等である。

二つの種類の介入が更に特定化されていて、その第一のものは基準チップの選定 に関している。理論上では、設計者によって確立されたようなチップのパターン を基準として使用することが可能であるが、この操作方法はチップ回路の再生及 び形成のプロセるに起因する変形について考慮しておかねばならない。従って、 欠陥がないものとみなされていて、検査されたウェハに選定されたチップを基準 として使用することが好ましい。それは、製造条件の変化がチ・ノブにおける相 対変化の結果として新しい基準の発生を必要としない限り、記憶装置に収納され ていて同一種類のすべてのチ・７プをチェックするために使用されるこのチップ に関するデータである。必要性がある場合には、二、三のチップと各チップの最 良部を用いて基準が構成される。

操作者の第二の特定な介入は、上記で説明したように選定されたチップにおける 基準線の選定に関している。

これらの基準線は記憶装置にも入れられて、製造条件の変化が他の基準線を必要 としてめられるまで使用される。上記の如く、選定された基準線は同一場所で発 生するという条件で、いろいろなチップに使用することができる。

上記の如く、除去決定するために考慮される各欠陥のパラメーターの中には、こ の欠陥の位置も含まれている。

金属区域に全く効果がなく、しかも影響しない欠陥部は、欠陥を構成しないもの として取り除かれる。他方、金属部又はそのすぐ近傍の欠陥部は、「分類明細の リスト」の基準に従って除去を生じるような欠陥に相当しているものと思われる 。

欠陥部が金属区域に効果を及ぼすか、又は影響しているかどうかを決定するため に、金属区域の二進画像が出発点として、即ち各画素が「白」又は「黒」の二つ の状態を有する画像として使用される。この画像はチップの製造マスクの画像に 相当し得る。しかし、検査装置自身において、基準チップの「暗視野」照明で得 た画像から欠陥を取り除くことが好ましい。こうして、すべての固有な変形欠陥 部は除去されるが、これは製造工程によるばかりでなく、装置の光学部品の特性 や照明方法による回折現象に原因がある。

金属区域の二進画像は、金属区域の「拡張」により「ピックアップ区域」で二進 画像を生じるために使用される。この時論理比較が、各チップの欠陥の二進画像 と「ピンクアップ区域」での二進画像との間で行われる。

「ピンクアップ区域」での金属区域内にある欠陥部は解釈のプロセスに持ち出さ れた潜在的な欠陥である。

ｂｓｗｌｌ、＠。−＾−−悔。崗ＰＣＴ／ＦＲ８６１００３０７

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）物体又は被検物体の一部のデジタル画像即ち座標によって限定された物 体の各画素に対応する一群のデジタル信号から形成された画像と、物体の各画素 により反射及び／又は拡散されたエネルギーに対応するデジタル値とから記録が 作られる段階と、ｂ）該デジタル画像は予め記憶されたデジタル標準画像と比較 される段階と、 ｃ）記録された信号と標準信号とが一致しない画素に対応する二進の欠陥信号を 作ることによって二進の微分画像が創出される段階と、 ｄ）欠陥信号を与えている幾つかの画素によって構成された各欠陥のパラメータ （位置，高さ，幅，伸長度，簡潔性）が決定される段階と、 ｅ）上記パラメータの一つが予め定められた或る限界を越えた時不合格の決定が なされるか、又は疑問の場合には、次の決定を行うために画像が記録される段階 とを含んでいて、段階ｂ）では対応する画素間のエネルギーレベルの差を取り出 すことにより比較がなされ、段階ｃ）において二進の微分画像へ変換されるデジ タル微分画像が生成される、一つ又はそれ以上の集積電子回路を担持するウエハ のような物体の光学的検査方法。
2. ２．「ペツパーコーン」を構成している欠陥、即ち金属又は多結晶のトラック上 にその表面の凹凸により発生して所定値よりも少ない多数の画素に影響を及ぼす 欠陥は、パラメータの抽出や決定にはよらない、請求の範囲１に請求した如き集 積回路の検査方法。
3. ３．異なった照明条件に対応した幾つかの画像が記録されて、該画像が標準画像 のみならず相互にも比較される、請求の範囲１に請求された如き方法。
4. ４．画像が可視光中で記録され且つ蛍光画像が記録されて、埃の汚点に対応する 両画像上で見ることのできる欠陥はパラメータの抽出や決定によっていない、請 求の範囲１に請求した如き方法。
5. ５．画像を記録する前に、物体上に存在する位置と方位の標準画像が記録され、 これらの標準と標準画像上に存在する対応している標準との間の差と位置と方位 とが測定され、その結果、物体が機械的に動かされるか又は二つの画像の一方が 光学的又は電子的に動かされて、記録された画像を標準画像と一致させるように した、請求の範囲１に請求した如き方法。
6. ６．上記二つの画像間の方位の差が光線と共軸の軸の周りにドーププリズムを回 すことによって修正される、請求の範囲５に請求した如き方法。
7. ７．位置と方位の標準が高コントラストで実質上直角に交差する物体の注目線に より構成されている、請求の範囲５に請求した如き方法。
8. ８．第一位置で物体の事前の位置決めが行われ、その後該物体は、検査のため第 二位置へ送られ、両位置には同様に置かれた標準手段が設けられており、且つ輸 送手段には関連した標準手段が設けられており、又上記輸送手段の標準手段は、 上記事前の位置決めが輸送後も維持されるように、上記二つの位置の標準手段と 次々に一致するように持ち来たされる、請求の範囲１乃至７の一つに請求した如 き方法。
9. ９．上記欠陥の少なくとも或るものは上記第一位置で検出される、請求の範囲８ に請求した如き方法。
10. １０．物体に、それが欠陥を持っていると云うことを表示するために探査針を用 いる電気的検査のような事前検査中に付けられた例えばインキのマークがある場 合には、該マークに対応する検出された欠陥はそのバラメータの抽出や決定なし に不合格の判定が下される結果を招くようになっている、請求の範囲１乃至９の 一つに請求した如き方法。
11. １１．記録は、明るい背景と暗い背景とが選択された割合で組み合わされた照明 を以て得られた少なくとも一つの画像から作られる、請求の範囲１乃至１０の一 つに請求した如き方法。
12. １２．記録は、部分的にコヒーレントな光を持つ照明を以て得られた少なくとも 一つの画像から作られる、請求の範囲１乃至１１の一つに請求した如き方法。
13. １３．予め記憶された標準画像は検査されるべき物体の画像に対するのと同じ条 件の下で、操作者により無欠陥であると考えられた物体の画像又は無欠陥である と考えられた物体の一部にそれぞれ対応する部分画像の並置により形成された画 像を記録することにより得られる、請求の範囲１乃至１２の一つに請求した如き 方法。
14. １４．各欠陥の位置を考慮するために、物体の金属又は多結晶ゾーンの二進標準 画像を以て出発し該金属又は多結晶ゾーンの拡張による「ビックアップゾーンを 持った」二進画像が創出されて、「ビックアップゾーンを持った」該画像は、金 属又は多結晶ゾーン中に在るか，ビックアップゾーンの結合によって拡大せしめ られているか或いはビックアップゾーンの外側に在るかにより異なる各種の欠陥 を調査分析するために、検査されるべき物体の欠陥の二進画像と比較される、請 求の範囲１乃至１３の一つに請求した如き方法。
15. １５．金属又は多結晶ゾーンの二進標準画像が請求の範囲１３に記載された仕方 で得られる、請求の範囲１４に請求した如き方法。