外观检查装置及外观检查方法

专利名称：外观检查装置及外观检查方法
技术领域：
本发明涉及检查晶片等基板的外观的装置及方法。
本申请要求2006年9月29日申请的日本专利申请2006—268478号 的优先权，在这里引用其内容。
背景技术：
在半导体的制造工厂等中，通过检査半导体晶片的周缘部或包括周 缘部的晶片整个面，来进行在处理的中途产生的损伤或缺陷等的检查。 例如，作为自动检査晶片的周缘部的装置，有日本特开2003—243465号 公报所公开的装置。该检査装置将晶片安装在旋转台上，并在使弹性体 抵接晶片的周端面以限制晶片位置的状态下实施检查。在晶片的周缘部 附近，在同一平面上配置有拍摄晶片周缘部的上表面的照相机、拍摄侧 面的照相机、以及拍摄下表面的照相机。在拍摄周缘部时，在指定晶片 的槽口位置后，使晶片旋转，并从各照相机取入图像。各照相机的图像 在摄像数据处理部进行处理，除了槽口的部分之外，自动进行缺陷提取 处理。
通常，在这样的装置中已知有以下所述的要求。有时晶片的厚度和 周缘部的研磨形状因晶片的制造商等而不同。因此，即使是用一个菜单 进行的检查，在晶片的种类和制造批次变化时，也需要进行照相机的聚 焦(对焦)调节，以便能够得到要检查的部分的清楚的图像。当在照相 机中安装有变焦机构的情况下，需要进行变焦调节。
此外，晶片有时在处理过程中发生微小的翘曲，特别是在周缘部发 生周向的波动。因此，每次在晶片的周缘部上改变检查位置时，都需要 进行对焦调节和变焦调节。
再有，用于拍摄周缘部的照明也需要根据周缘部的位置、凹凸形状、
损伤、灰尘的附着等来进行调节。在使用多个照明的情况下，需要对各 照明进行调节。
对焦调节、变焦调节、照明的调光其作业本身要耗费时间，其需要 熟练，而且，在实际进行检查后，如果需要调节则要进行调节，要从最 初重新进行再次检查，所以成为使检査的节拍时间增大的原因。

发明内容
本发明鉴于此类问题而完成，其主要目的是在使用菜单的检查中途 能够简单且快速地进行调节。
为了解决上述问题，本发明涉及一种外观检査装置，其具有将晶 片保持为可自由旋转的晶片保持部；和取得晶片的周缘部的放大像的周 缘摄像部，该外观检查装置按照预先设定的菜单来进行晶片的周缘部的 外观检査。外观检查装置具有插入处理部，其在按照菜单来进行晶片 的周缘部的外观检査的中途，使按照菜单的检査中断，并执行插入处理； 检查条件设定部，其能够按检查条件的每个项目输入检查条件的变更，
以便能够作为插入处理以与菜单不同的检查条件进行检查；以及检查者
为了向上述检查条件设定部输入检查条件而使用的输入装置。
在该外观检査装置中，在按照菜单来实施检查的中途，通过执行插
入处理，能够进行与菜单不同的条件的检查。插入处理所进行的检查可
在一个部位实施，也可在多个部位实施。
根据本发明，由于可在按照菜单来实施检查的中途执行插入处理，
所以可根据晶片的个体差和检査者侧的情况来进行与菜单不同的条件的
检查。即使在晶片存在个体差等的情况下，也可高精度地进行检查。由
于可在检查过程中变更条件，所以调节容易，且可不从最初重新进行检
査，所以可縮短检查的节拍时间。


图1是表示本实施方式的外观检查装置的概要结构的图。
图2是表示周缘摄像部的照相机的配置示例的图。
图3是表示设定检査条件的画面显示的一个示例的图。
图4是表示包括插入处理在内的外观检查装置的处理的流程图。
图5是表示具备旋控键的外观检査装置的概要结构的图。 图6是登记插入处理时的菜单时的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，外观检查装置1具有在未图示的机架等上固定的基部
2，在基部2上安装有检查部3。检査部3具有载置作为检查对象的晶片 W的晶片保持部4，和接近晶片保持部4配置的、取得晶片W的周缘部 的图像的周缘摄像部5。晶片保持部4和周缘摄像部5由装置控制部6控 制。再有，除了周缘摄像部5以外，还可设置能够观察晶片W的整个面 的显微镜等表面检查部。
晶片保持部4固定在基部2上，晶片保持部4具有可在图1中X所 示的水平方向上移动的X工作台11，在X工作台11上安装有可沿与X 轴正交的位于水平方向的Y轴上移动的Y工作台12。再有，在Y工作 台12上，安装有可在与XY方向正交的高度方向上沿Z方向移动的Z工 作台13。由此，晶片保持部4可相对于周缘摄像部5使晶片W相对地进 行三维移动。再有，在Z工作台13上设有旋转部14。旋转部14具有可 绕Z轴旋转的转轴15。各工作台11 13及转轴15的驱动使用伺服电动 机、滚珠丝杠、减速机构来进行。驱动源可使用步进电动机或线性电动 机。在转轴15的上端设有吸附工作台16。在吸附工作台16的上表面， 设有通过真空吸附来保持晶片W的未图示的吸附部。
周缘摄像部5由固定在基部2上的臂部21支撑。周缘摄像部5侧视 时呈具有可容纳晶片W的周缘部的凹部22的大致C字形状，周缘摄像 部5配设有可拍摄晶片W的周缘部的照相机。图2中表示三眼式周缘摄 像部的一个示例。照相机具有可拍摄晶片W的周缘部的上表面的第一照 相机25、可拍摄晶片W的周缘部的侧面的第二照相机26、和可拍摄晶 片W的周缘部的下表面的第三照相机27。各照相机25 27构成为，具 有CCD (Charge Coupled Device:电荷耦合器件)等摄像元件28和带对
焦功能的变焦透镜29，通过在光轴上设置半反射镜30，可进行使用照明 装置31的同轴照明。再有，照相机的数量可任意变更为一个或五个等。 在仅使用一个照相机时，通过将照相机支撑为可自由移动，来使摄像位 置能够改变，或者固定照相机，利用可动式的反射镜使摄像位置能够改 变。照明装置31不限于同轴照明，也可在离开照相机25 27的位置处 设置一个或多个。照明装置31优选的是能以明视场观察周缘部。图l所示的装置控制部6进行晶片保持部4的各工作台U 13及旋 转部14的驱动控制、吸附用的真空牵引的控制、周缘摄像部5的各照相 机25 27的变焦调节、对焦调节、照明装置31的调光、以及各照相机 25 27的图像信号的接收。装置控制部6例如，由电动机的驱动电路和 控制真空牵引用的阀的开关的驱动电路等构成。再有，装置控制部6还 与计算机41连接。计算机41是与鼠标42或键盘43等输入装置以及显示各种设定或周 缘部的图像的监视器44连接的通用计算机。鼠标42、键盘43、监视器 44是检査者可操作的界面。计算机41具有与装置控制部6、鼠标42、 键盘43、监视器44连接的I/0 (输入/输出)装置45;控制部46;和存 储菜单等数据的存储装置47。控制部46由CPU (中央运算装置)等构 成，其按功能划分为根据菜单实施检査的检査控制部51;进行插入处理的插入处理部52;进行菜单的登记的菜单登记部53;以及进行图像的平均辉度、最大辉度的运算和缺陷提取的图像处理部54。再有，计算机 41可安装在外观检查装置1上，也可与装置分开设置。也可用计算机41 和装置控制部6形成一个控制装置。这里，在图3中表示监视器44的画面显示的一个示例。该画面成为 检查条件的设定所使用的检查条件设定部。作为检査条件设定部而提供 的功能选择画面70配置于监视器44的画面的下侧，排列显示有从画 面上调节照相机25 27的变焦的"ZOOM"的滚动条71;从画面上调节 照相机25 27的对焦的"FOCUS"的滚动条72;用于从画面上调光的 "LIGHT"的滚动条73;以及从画面上调节晶片W的旋转速度的"SPEED" 的滚动条74。各滚动条71 74具有在横向上细长的滚动盒75，在滚动
盒75中设有表示当前的滚动位置的滚动块76，在滚动盒75的两端分别 设有一个滚动箭头77。滚动箭头77可用鼠标42的指针78来点击。滚动 块76可用鼠标42拖动移动。此外，也可用键盘43的方向键来使其移动。再有，在各滚动条71 74的附近，与当前的滚动位置对应的设定值 的显示栏71A 74A按检查条件的每个项目进行设置。例如，与"ZOOM" 的滚动条71关联地显示的设定值"X5.00"表示选择了 5倍来作为变焦 倍率。当在用鼠标42点击该数值的显示栏71A 74A而将其激活了的状 态下，从键盘43输入数值时，也可设定其检査条件。该情况下，滚动块 76根据所输入的数值而移动。再有，虽然未图示，但在作为检查条件设定部而提供的功能选择画 面中，除此之外，为了设定晶片W的位置，还可设置能够对XYZ各个 方向输入条件的滚动条、设定晶片W的周向位置的滚动条。这些滚动条 可设置在功能选择画面70上，也可配置在可与功能选择画面70切换进 行显示的其它功能选择画面上。下面，对该实施方式的作用进行说明。通过机械手等搬送的晶片W由未图示的对准装置对准，将其载置成 晶片W的中心与吸附工作台16的旋转中心对齐。由装置控制部6使吸 附部真空吸附晶片W的背面的中心附近。定位并载置在晶片保持部4上的晶片W,按照预先登记的菜单来进 行周缘部的检査。计算机41从存储装置47读入由检查者选择的菜单， 并使检査控制部51执行该菜单。菜单确定照相机25 27的变焦、对焦、 照明、晶片W的旋转速度等各种条件，以便能可靠地取得预定位置的周 缘部的图像，装置控制部6按照菜单将指令信号向X工作台11等输出。 在设定菜单时，可使用图3所示的滚动条71 74。计算机41例如按每个 检査位置依次记录滚动条71 74的变化，从而生成用于检查一块晶片W 的菜单，菜单登记部53将其登记在存储装置47中。在按照菜单来进行检查时，操作鼠标42等来读取并执行期望的菜 单。晶片W以预定速度旋转，照相机25 27取得周缘部的图像，并在 监视器44上进行显示。由于调节晶片保持部4的XYZ，以使周缘部的图
像显示在监视器44的大致中央，所以检查者通过目视确认监视器44来检查有无损伤等缺陷。检查是在周向上隔开预定距离在多个部位或多个 区域进行，但也可在周向上连续地进行。此外，也可以预先输入并存储 基准画面，取该存储的基准画面和观察中的画面的差，如果其值超过预 先设定的阈值则视为缺陷等，通过图像处理来自动提取缺陷、并作为检查结果而登记在存储装置47中。另外，也可以是图像处理部54计算出 来自摄像元件2的图像信号的平均辉度或最大辉度，在它们的值超过预 先设定的预定阈值时，自动进入插入处理。对于预先设定的检查位置，在完成了有无缺陷的检査的情况下，停 止晶片W的旋转，并在解除吸附后通过机械手搬出晶片W。与之相对，在晶片W翘曲的情况下，晶片W的周缘部有时从照相 机25 27的焦点偏离。此外，有时照明装置31的光量变得不合适，不 能得到足够的亮度，或者发生过亮。在这些情况下，如果不变更检查条 件，则无法进行外观检查。再有，虽然以可判别的方式显示缺陷，但有时在监视器44的端进行 显示而难以看清，或者因检查者的身体状态等而感到旋转速度过快。在 检査者不同的情况下，还需要根据其熟练程度来进行旋转速度的调节。 在这样的情况下，虽然不是不能检查，但优选的是变更检查条件。在这些情况下，检查者按下插入按钮来在检查过程中变更检查条件。 再有，插入按钮也可将能够通过鼠标42等在监视器44上操作计算机41 的按钮作为GUI (Graphical User Interface:图形用户界面)来提供，也 可在未图示的操作面板上硬件地进行设置。在图3的下方表示作为GUI 而在监视器44上设置的插入按钮和解除插入处理的按钮的示例。在监视 器44的大致整个面上显示有检查过程中的周缘部的图像81，在其下方排 列配置有插入按钮82和插入解除按钮83 。图4中表示插入操作时的流程图。在步骤S101中执行预先登记的菜 单。在检查结束前(步骤S102中为否)，如果检查者按下了插入按钮82 (步骤S103中为是)，则插入处理部52可从监视器44的周缘部的图像 81通过检査条件设定部即功能选择画面70来进行设定变更，因此通过鼠
标42等操作滚动条71 73来变更检查条件(步骤S104)。例如，在因晶 片W的变形等而导致没有对焦的情况下，操作"FOCUS"的滚动条72， 使对焦变化。此外，在晶片W的位置相对于周缘摄像部5偏离的情况下， 在图像81的端显示周缘部，因此在使其向图像81的中央移动时，显示 可分别设定XYZ的坐标的未图示的滚动条，以调节晶片保持部4的XYZ。 在任何的检查条件下，都预先确定有可设定的范围，能够在可设定的范 围内变更检查条件。在要选择可设定的范围外的检查条件的情况下，联 锁启动，此类输入为无效。然后，变更检查条件继续进行观察(步骤S105)。再有，插入处理 部52也可以在按下了插入按钮时，在按下插入解除按钮之前，将晶片保 持部4的旋转速度控制成在预先设定的预定值以下。由于照相机25 27 的焦点对准在周缘部，所以用目视确认在监视器44上显示的图像，以调 查晶片W的周缘部有无缺陷。再有，根据需要通过按压未图示的保存按 钮来保存图像(步骤S106)。例如在需要将缺陷的状态作为数据保留的情 况下、或使用该图像来进行处理改良等的情况下，保存该图像。而且， 例如，在发现了不得不中止处理的损伤等的情况下，通过按压未图示的 结束按钮，来在该阶段结束检査(步骤S107中为是)。在没有发现缺陷的情况下，或即使有缺陷也可继续进行处理的情况 下(步骤S107中为否)，则前进到步骤S108。在需要追加地变更在当前 的功能选择画面70上没有显示的检查条件的情况下，通过按压未图示的 换页按钮(步骤S108中为是)，而回到步骤S104。例如，可举出还需要 进一步调节摄像角度的情况、需要将其它照明装置点亮等那样的变更其 它检查条件的情况等。与之相对，在不需要以上的检査条件的变更的情况下(步骤S108中 为否)，插入处理部52判断是否按下了插入解除按钮83 (步骤S109)。 在按下了插入解除按钮83时，插入处理部52解除插入处理(步骤SllO)， 使检查条件回到菜单设定值，前进到步骤SIOI，检查控制部51按照通常 的菜单继续进行检查。此时，从开始插入处理时的检查位置和检查条件 再次开始检查。 当在步骤S109中没有按下插入解除按钮83的情况下，保持变更后 的检查条件回到步骤S101继续进行检查。再有，在检查条件变更后，当按下在图1中的监视器44上所显示的 菜单登记按钮93时，菜单登记部53登记菜单，以在步骤S104中进行了 变更的条件覆盖登记现有的菜单。另外，也可以与现有的菜单分开作为 新的菜单进行登记。此外，菜单登记按钮93也可以通过硬件进行设置。在该实施方式中，在按照预先生成的菜单来进行周缘部的检查时， 在不改变基本的菜单动作的情况下，能够进行变更与观察相关的检查条 件的插入处理，因此，即使在由于晶片W存在个体差而难以进行正确的 检查的情况下，也能够一边调节一边进行检查。即使不使外观检查装置1 完全停止也能够进行检查。不需要每次都重新制作菜单，处理变得容易。 由于能够在想变更检查条件的场所进行插入处理，所以能够在条件变更 后继续进行期望的位置的检査。在现有的结构中，在变更了菜单的情况 下，必须从最初重新进行检査，而在该实施方式中，可仅在需要的地方 变更检查条件。这样的效果在检查者不同的情况、或根据检查者的疲劳 程度而变更检査条件的情况下也是相同的。在变更检查条件的情况下，只要操作作为检查条件设定部进行画面 显示的滚动条71 74即可，所以操作容易。利用滚动块76的位置可目 视识别正在使用可调节范围内的哪一区域的条件，作为印象容易进行捕 捉。由于具体的设定值在显示栏71A 74A中与设定项相关联地进行显 示，所以容易确认检查条件的变更。再有，由于条件变更而新登记了菜 单，所以可使用该菜单来进行以后的检查。再有， 一般在照相机的倍率提高时，使晶片的旋转速度下降较容易 观察，所以也可以构成为，预先在计算机41中存储照相机25 27的倍 率和在该倍率中容易观察的旋转速度之间的关系，在通过变焦来放大图 像时，使晶片W的旋转速度自动地变化。这样，在关联地调节多个检查 条件的情况下，成为对象的设定项目并不限定于倍率和旋转速度。 (第二实施方式)该实施方式的主要特征是插入时的处理不同。再有，图5所示的外
观检查装置l除了添加了旋控键(jog dial) 91来作为输入装置以外，其余的是与第一实施方式的结构相同的装置结构。旋控键91是数据输入用的界面，其通过手指使其旋转来进行使用。 可根据旋控键91的旋转方向、旋转速度来进行各设定项目的调节。例如， 如果是变焦功能，当缓慢地旋转旋控键91时，倍率的变动小，在加快旋 转速度时，倍率的变动变大。例如，在低倍下缓慢地旋转使倍率缓缓地 变动，随着变成高倍率而加快旋转，能够迅速地使倍率变动。在使倍率 下降时，可从高倍率向低倍率迅速地使倍率下降。此外，还能够使旋控 键91快速地旋转来粗调倍率，然后，缓慢地旋转旋控键91以符合适当 的倍率。在登记菜单的情况下，计算机41可如同检查者操作旋控键91 那样存储菜单。在旋控键91上设有多个功能切换开关92。通过选择功能切换开关 92，可切换检查条件的项目。例如，在按压分配给变焦功能的功能切换 开关92后使旋控键91旋转时，可调节变焦的检査条件。在按压分配给 旋转速度的功能切换开关92后使旋控键91旋转时，可调节旋转速度的 检查条件。功能切换开关92优选配设成数量与检查条件的项目的数量相 同，但也可以是每按压一个功能切换开关92，便可按顺序逐一地切换所 设定的检查条件的项目。因此，实现了节约空间化。此外，在具备项目 数量的旋控键91的情况下，不需要功能切换开关92。如图6中的流程图所示，插入处理从步骤S101到步骤S108与第一 实施方式大致相同。即，当在菜单执行过程中在步骤S103中按下了插入 按钮82的时刻，中断菜单，并存储菜单中断时的信息。然后，如果变更 了检查条件(步骤S104)，则在变更后的检查条件下实施基于手动操作的 观察(步骤S105A)。虽然在手动操作中使用旋控键91，但也可使用在监 视器44上显示的滚动条71 74。在将旋转速度分配到旋控键91时，当 使旋控键91反转时，吸附工作台16也反转。如果不需要基于手动操作的检查，则按下插入解除按钮83 (步骤 S201)。通过按压插入解除按钮83，来回到按压插入按钮82的时刻的状 态进行恢复(步骤S202)。
在该实施方式中，通过可进行插入处理，可获得与第一实施方式同 样的效果。再有，由于根据条件变更来新登记菜单，所以可使用该菜单 进行以后的检查。再有，本发明不限于上述实施方式，其可广泛地进行应用。 例如，旋控键91可设置于图1所示的外观检查装置上。此外，图5 所示的外观检査装置也可不具有旋控键91。另外，可使用控制杆等来代替旋控键91。晶片保持部4只要可使晶片W在XYZ三个方向上移动，且可使晶 片W旋转即可，其并不限于实施方式的结构。此外，也可以代替使晶片 W在XYZ移动，将周缘摄像部5安装于X工作台、Y工作台、Z工作台 上，使周缘摄像部5向XYZ三个方向移动。再有，也可以将能向XYZ 中的至少一个方向移动的机构设置于晶片保持部4侧，并将可向其余两 个方向移动的机构设置于周缘摄像部5侧。
权利要求
1.一种外观检查装置，其特征在于，在该外观检查装置(1)中具有将晶片(W)保持为可自由旋转的晶片保持部(4)；取得晶片的周缘部的放大像的周缘摄像部(5)；插入处理部(52)，其在按照预先设定的菜单来进行晶片的周缘部的外观检查的中途，使按照菜单的检查中断，并执行插入处理；检查条件设定部，其能够按检查条件的每个项目输入检查条件的变更，以便能够作为插入处理以与菜单不同的检查条件进行检查；以及检查者为了向上述检查条件设定部输入检查条件而使用的输入装置(42、43)。
2. 根据权利要求l所述的外观检查装置，其特征在于， 上述插入处理部在以与菜单不同的检查条件进行了检查之后，使按照菜单的检查在中断的地方再次开始。
3. 根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于， 上述外观检查装置具有菜单登记部(53)，当通过上述插入处理部以与菜单不同的检查条件进行了检查之后，上述菜单登记部(53)将该检 查条件作为新的菜单进行登记。
4. 根据权利要求1所述的外观检査装置，其特征在于， 依据上述菜单的检査在周向上隔开预定距离进行多个部位或多个区域的观察。
5. 根据权利要求l所述的外观检查装置，其特征在于， 上述外观检査装置具有对来自上述周缘摄像部的图像进行图像处理的图像处理部(54)，上述图像处理部进行取预先输入的基准图像与通过 上述周缘摄像部摄像得到图像的辉度的差的处理，并且将上述辉度的差 超过了预先设定的设定值的区域看作为缺陷。
6. 根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于， 上述外观检查装置具有从上述周缘摄像部的图像检测出辉度的图像处理部，在超过预定阈值时，自动转移到插入处理。
7. 根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于， 上述插入处理部在进入插入处理时控制上述晶片保持部，以使在解除插入之前，使上述晶片保持部以小于等于预定的速度进行旋转。
8. 根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于， 上述插入处理部预先存储与上述周缘摄像部的倍率对应的旋转速度，并根据插入处理时发生了变更的倍率来控制上述晶片保持部的旋转 速度。
9. 根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，上述检查条件设定部具有按可变化的检查条件的每个项目设置的滚动条(71、 72、 73、 74);和表示通过滚动条设定的条件的值的显示栏 (71A、 72A、 73A、 74A)。
10. —种外观检査方法，按照预先设定的菜单使晶片(W)旋转， 并同时观察周缘部的放大像，从而进行晶片的周缘部的外观检查，在按照菜单来进行晶片的周缘部的外观检查的中途，接收来自检査 者的指令，使按照菜单的检査中断，以检查者进行了变更的检查条件实 施检查，在不同的检查条件下的检查结束后，再次开始依据菜单的检查。
全文摘要
本发明提供一种外观检查装置及外观检查方法，该外观检查装置可简单且快速地进行调节。外观检查装置(1)具有将晶片(W)保持为可绕XYZ方向及Z轴自由旋转的晶片保持部(4)，用于观察晶片(W)周缘部的周缘摄像部(5)接近地配置。在控制外观检查装置(1)的计算机(41)中具有按照菜单来执行进行晶片(W)周缘部的外观检查的处理的检查控制部(51)；和插入处理部(52)，其在检查者选择了插入处理时，中断按照菜单的检查，并从滚动条(71、72)接收检查条件的变更。
文档编号G01N21/88GK101158649SQ20071016165
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月27日 优先权日2006年9月29日
发明者横田敦俊 申请人:奥林巴斯株式会社