半導体チップの外観検査方法
【課題】半導体チップの外観検査において、電極部やメサエッチ部の製造上の大きさのばらつきや位置ずれに拘わらず、検査精度の高い半導体チップの外観検査方法を提供する。
【解決手段】半導体ウエハ２２全体よりは十分に小さく且つその所定のＬＥＤチップ１０を含む局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程( Ｓ５）と、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、上記局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）とを、含む。検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなり、外観検査精度が高められる。
【解決手段】半導体ウエハ２２全体よりは十分に小さく且つその所定のＬＥＤチップ１０を含む局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程( Ｓ５）と、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、上記局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）とを、含む。検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなり、外観検査精度が高められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体チップの外観を撮像して、その撮像画像から外観検査を行うことのできる半導体チップの外観検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの表面の画像情報を光電変換器或いは撮像カメラを用いて明度に対応する電気信号に変換し、その電気信号を所定の閾値と比較してその画像情報にきず、割れ、欠け、などの欠陥が含まれるか否かを判定する半導体チップの外観検査方法が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された半導体チップの外観検査装置がそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０８２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記半導体チップの表面に配置される電極部やメサエッチ部は、製造上のばらつきによって大きさのばらつきや位置ずれが発生するが、規格内の大きさのばらつきや位置ずれであれば、その半導体チップを合格品と判定することが望まれる。しかしながら、上記のような従来の半導体チップの外観検査方法では、所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度と所定の閾値と比較して、半導体チップの外観の良否を判定することから、上記のように電極部やメサエッチ部の製造上の大きさのばらつきや位置ずれが存在すると誤った良否判定が行われて、検査精度が得られない場合があった。たとえば、不合格品と判定すべき半導体チップであっても合格品と判定したり、或いは合格品と判定すべき半導体チップであっても不合格品と判定したりするという不都合があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、半導体チップの外観検査において、電極部やメサエッチ部の製造上の大きさのばらつきや位置ずれに拘わらず、検査精度の高い半導体チップの外観検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 半導体ウエハから製造され且つ該半導体ウエハにおける配列位置を維持する複数の半導体チップを順次撮像し、該撮像された所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度変化に基づいて、前記半導体チップの外観の良否を逐次判定する半導体チップの外観検査方法であって、(b) 前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、(c) 前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程とを、含むことにある。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、(d) 前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、前記所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることにある。
【０００８】
また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、請求項１または請求項２に係る発明において、(e) 前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることにある。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明の外観検査方法によれば、前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程とを、含むことから、検査パターンは、検査すべき所定の半導体チップが有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなるので、その検査パターンを用いて行われる所定の半導体チップの外観の良否判定の検査精度が高められる。すなわち、半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきに起因する誤った良否判定が回避されて、高い検査精度が得られる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の外観検査方法によれば、前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、前記所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることから、その検査パターンは、検査すべき所定の半導体チップが有する半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなる。加えて、検査パターンを複数個から平均で設定するため、比較的簡単に設定処理をすることができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の外観検査方法によれば、前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることから、それら予め記憶された局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて、検査すべき所定の半導体チップが有する半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映された検査パターンを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例である外観検査方法を実施する外観検査装置の主要部を模式的に示した構成図である。
【図２】図１の外観検査装置で検査される、チップ状で示されるＬＥＤチップの側面図である。
【図３】図１の外観検査装置で検査される、チップ状で示されるＬＥＤチップの平面図である。
【図４】図１の外観検査装置で実施される半導体ウエハ内のＬＥＤチップの検査順序を示す図である。
【図５】図１の外観検査装置で検査されるＬＥＤチップの外観検査方法を説明する図である。
【図６】半導体ウエハにおけるメサエッチングの深さの局所的傾向の一例を示す図である。
【図７】半導体ウエハにおけるメサエッチングの深さの局所的傾向の一例を示す図である。
【図８】半導体ウエハにおいてＬＥＤチップの上部電極部が正規の位置である場合を示す図である。
【図９】半導体ウエハにおいてＬＥＤチップの上部電極部の位置が、角度位置θのばらつきによりずれた場合を示す図である。
【図１０】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部よりも小さく、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部上に欠点Ｋa が存在するときに、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１１】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも大きいときには、上部電極部よりも明度の低い光出力面がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１２】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部に対してずれているため、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部上を検査できないだけでなく、上部電極部よりも明度の低い光出力面がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１３】破線に示される検査対象領域Ｃを通して選択される被検査面に対して実際のメサ部がたとえば−Ｙ方向へずれているときは、その検査対象領域Ｃの内側に位置するメサ部上に欠点Ｋc が存在しても、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。
【図１４】図１の外観検査装置で実施される外観検査のためのコンピュータの制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４のフローチャートの初期処理ルーチンの作動を詳しく説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例における予め記憶された半導体ウエハ内の局所領域を構成する複数個のＬＥＤチップを示す図である。
【図１７】本発明の他の実施例における予め記憶された半導体ウエハ内の局所領域を構成する複数個のＬＥＤチップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の外観検査方法の一例を、ウエハ状態の多数個の半導体発光素子１０を被検査物とする場合について、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本実施例の外観検査方法を実施するための外観検査装置１２の主要部を模式的に示した構成図である。図２および図３は、その外観検査装置１２の外観検査対象であるＬＥＤチップ１０の側面図および平面図である。このＬＥＤチップ１０は、たとえば、ＭＯＣＶＤ等による半導体基板からの結晶成長、不純物拡散、ホトリソグラフィー等を用いて半導体ウエハ２２の状態で一体的に製造され、その半導体ウエハ２２から切り出される或いは切り出されたチップ状のＬＥＤ発光素子であるが、レーザ発光素子や半導体回路素子などの半導体チップであってもよい。
【００１５】
図１に示すように、外観検査装置１２は、可動ステージ１４、顕微鏡カメラ１６、照明装置１８、図示しないマーキング装置等を備えており、それらは、図示しない基台上に固定具を用いてその位置がそれぞれ固定されている。上記可動ステージ１４は、その積載面２０に、被検査チップである多数のＬＥＤチップ１０から形成された半導体ウエハ２２を載置するためのものであり、載置された半導体ウエハ２２を図示しないサーボモータやパルスモータ等を用いてＸ方向およびＹ方向へ移動させ、顕微鏡カメラ１６下にＬＥＤチップ１０を１個ずつ位置決めすることができる。上記半導体ウエハ２２は、個々のＬＥＤチップ１０が分離される前の状態であってもよいが、それらＬＥＤチップ１０が分離された後のものであってもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０が、半導体ウエハ２２における相互の配列位置を維持するように載置されていればよい。
【００１６】
顕微鏡カメラ１６は、ＬＥＤチップ１０の表面を個々に撮像するためのものであり、顕微鏡カメラ１６の対物レンズ２４が可動ステージ１４の積載面２０に対し所定距離離れて相対向するように、すなわち対物レンズ２４の光軸がＬＥＤチップ１０の表面に対して垂直となるように配置されている。
【００１７】
照明装置１８は、ＬＥＤチップ１０を撮像するために必要な照明を提供するためのものであり、顕微鏡カメラ１６によって撮像されるＬＥＤチップ１０を照射可能且つ顕微鏡カメラ１６の撮像に干渉しないように、投射光がＬＥＤチップ１０の表面に対して斜めとなる位置に設置されている。
【００１８】
画像取込装置２６は、顕微鏡カメラ１６により撮像されたＬＥＤチップ１０を含む画像を取込み、個々の画像を表わす画像信号をコンピュータ２８へ順次出力する。図２および図３に示すように、ＬＥＤチップ１０は、半導体基板から積層された本体部１０a と、その本体部１０a の下面全体に蒸着またはスパッタにより固着された下部電極部１０b と、その本体部１０a の上面中央に蒸着またはスパッタにより固着され且つホトリソグラフィー( 感光性レジストを局部的に露光させることで所定パターンで局部的に露出したレジストを成膜する技術) およびエッチングにより所定のパターンとなるように局部的に形成された上部電極部１０c と、ホトリソグラフィーおよびエッチングにより所定の深さでＬＥＤチップ１０間の境界線に溝状に形成されたメサ部１０d とを備え、上記下部電極部１０b と上部電極部１０c との間に電流が流されることにより本体部１０a 内の活性層すなわちｐｎ接合層が発光させられ、その発光が本体部１０a の上面の上部電極部１０c を除く光出力面１０e から出力されるようになっている。
【００１９】
コンピュータ２８は、画像取込装置２６から入力された入力画像において顕微鏡カメラ１６の焦点調節が不適切と判断される場合には、顕微鏡カメラ１６の焦点調節を行うことを指示する顕微鏡調節信号を顕微鏡コントローラ３０に出力する。上記入力画像においてその明度が不適切と判断される場合には、コンピュータ２８は、顕微鏡カメラ１６の絞りを調節することを指示する絞り調節信号や照明装置１８の照明量の調節を行うことを指示する照明調節信号を照明コントローラ３２に出力する。そして、コンピュータ２８は、適切となった上記入力画像に基づいて、被検査物であるＬＥＤチップ１０の良否判定を、後述する図１４のフローチャートで説明される外観検査方法に従って実行する。被検査物であるＬＥＤチップ１０についてその良否判定が終了すると、隣接する別のＬＥＤチップ１０を検査するために、半導体ウエハ２２を所定距離移動させることを指示する移動指示信号をステージコントローラ３４に出力し、不良判定された不良品のＬＥＤチップ１０に対してはマーキング装置を用いて不良マークを所定のインクを用いて付す。
【００２０】
顕微鏡コントローラ３０は、前記コンピュータ２８から出力された顕微鏡調節信号および絞り調節信号に従って、顕微鏡カメラ１６の焦点調節および絞り調節を行う。照明コントローラ３２は、前記コンピュータ２８から出力された照明調節信号に従って、照明装置１８の照明量を調節する。
【００２１】
ステージコントローラ３４は、前記コンピュータ２８から出力された移動指示信号に従って、可動ステージ１４の積載面２０に載置されている半導体ウエハ２２をそのなかで、顕微鏡カメラ１６の撮像位置の軌跡がたとえば図４に示す予め設定された検査順序の方向に沿うように所定距離ずつ移動させることにより、相互に隣接するＬＥＤチップ１０を１つずつ顕微鏡カメラ１６の撮像位置に位置させる。なお、本実施例では、可動ステージ１４を、１つずつのＬＥＤチップ１０の位置に合わせて移動させるものとしたが、可動ステージ１４の移動自体は複数個毎であってもよい。例えば、顕微鏡カメラ１６内に４個のＬＥＤチップ１０が写るように設定し、画像処理の上で４個のＬＥＤチップ１０を１つずつ検査するものとしてもよい。
【００２２】
上記コンピュータ２８による良否判定は、半導体ウエハ２２から製造され且つその半導体ウエハ２２における配列位置を維持する複数のＬＥＤチップ１０を撮像し、それら撮像された所定のＬＥＤチップ１０の画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された検査対象領域( 被検査面) 内の明度変化に基づいて、明度が予め設定された判定値( 閾値) を下回る部分或いは上回る部分が存在するか否かに基づいて実行される。たとえば、ＬＥＤチップ１０の画像では、その中央に位置する上部電極部１０c は金または金合金などの金属層から構成されているためにその明度（明るさの相対値、輝度率) が最も高く、その上部電極部１０c を囲む光出力面１０e の明度が次に高く、周縁部に位置するメサ部１０d が最も明度が低い性質がある。このため、コンピュータ２８は、図５に示すように、上部電極部１０c を検査するに際しては、その上部電極部１０c のための検査対象領域Ａ内の上部電極部１０c の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌauおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌadとを各走査線においてそれぞれ比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌauを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌadを下回る部分があれば、キズ或いはゴミ( 異物) 等の欠点Ｋa が上部電極部１０cに存在していると考えられることから不良と判定する。また、コンピュータ２８は、図５に示すように、メサ部１０d を検査するに際しては、そのメサ部１０d のための検査対象領域Ｃ内のメサ部１０d の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌcuおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌcdとを各走査線において比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌcuを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌcdを下回る部分があれば、欠け、キズ等の欠点Ｋc がメサ部１０dに存在していると考えられることから不良と判定する。また、コンピュータ２８は、図５に示すように、光出力面１０e の検査を実行し、その光出力面１０e のための検査対象領域Ｂ内の光出力面１０e の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌbuおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌbdとを各走査線において比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌbuを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌbdを下回る部分があれば、キズ或いはゴミ等の欠点Ｋb が光出力面１０eに存在していると考えられることから不良と判定する。
【００２３】
ここで、たとえば数千個乃至数万個のＬＥＤチップ１０の結合体である円板状の半導体ウエハ２２では、その製造時のホトリソグラフィーのパターンのばらつき、エッチングのばらつきによって上部電極部１０c の大きさやメサ部１０d の深さがばらついたり、Ｘ方向の位置決め、Ｙ方向の位置決め、半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めのばらつきにより、上部電極部１０c とメサ部１０dとの相対位置のばらつきが発生する。それらばらつきは、半導体ウエハ２２内においてランダムなものではなく、局所的に同じ傾向を示す特性がある。
【００２４】
たとえば図６および図７は、製造工程において発生するエッチング( メサエッチング)の深さの分布を概略示しており、１つの半導体ウエハ２２内において、目標値に対して浅い側にばらつく浅い領域、目標値に対して深い側にばらつく深い領域が、局所的に発生する。また、図８および図９は、製造工程において発生する半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めのばらつきによる、１つの半導体ウエハ２２内の上部電極部１０c の位置のばらつき傾向を説明するためのものであり、図８は半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めが目標値どおりである場合であるが、図９は半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めが目標値に対してずれた場合を示している。図９において、半導体ウエハ２２の上部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に左側へずれ、半導体ウエハ２２の下部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に右側へずれ、半導体ウエハ２２の左部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に下側へずれ、半導体ウエハ２２の右部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に上側へずれている。上記のばらつきのあるＬＥＤチップ１０は、製品としては必ずしも不良品ではなく、使用に耐えるものであるので、良品として判定することが望まれる。
【００２５】
しかし、上記のばらつきの存在により、図１０、図１１、図１２、図１３に示すように、たとえば上部電極部１０c に対する良否判定において検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａが適切な大きさでない場合や、メサ部１０d に対する良否判定において検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ｃが適切な大きさでない場合には、良否判定の精度が十分に得られない場合がある。図１０は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも小さく、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部１０c 上に欠点Ｋa が存在するときに、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。図１１は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも大きいときには、上部電極部１０c よりも明度の低い光出力面１０e がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示している。図１２は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c に対してずれているため、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部１０c 上を検査できないだけでなく、上部電極部１０c よりも明度の低い光出力面１０e がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示している。図１３は、破線に示される検査対象領域Ｃを通して選択される被検査面に対して実際のメサ部１０d がたとえば−Ｙ方向へずれているときは、その検査対象領域Ｃの内側に位置するメサ部１０d 上に欠点Ｋc が存在しても、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。
【００２６】
図１４は、外観検査装置１２で実施される外観検査のためのコンピュータ２８の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。
【００２７】
図１４において、まず、ステップＳ１（以下、「ステップ」を省略する）の初期処理ルーチンが実行される。この初期処理ルーチンはたとえば図１５に示すものである。図１５のＳ１１では、可動ステージ１４上にセットされた半導体ウエハ２２の位置すなわちＸ方向位置およびＹ方向位置、中心点回り角度位置θを、図示しないエンコーダからの信号および画像信号から検出し、顕微鏡カメラ１６の焦点調節が行われる。Ｓ１２では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。Ｓ１３では、顕微鏡カメラ１６により撮像されたＬＥＤチップ１０の画像から、検査パターン( テンプレート) として用いるデフォルト値の検査対象領域Ａ’、Ｂ’およびＣ’を通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとを比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が判定されるとともに、そのＬＥＤチップ１０の画像が記憶される。なお、デフォルト値の検査対象領域Ａ’、Ｂ’およびＣ’としては、ＬＥＤチップ１０の設計寸法が用いられる。Ｓ１４では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０からたとえば図４に示される予め定められた検査順序方向に隣接する次のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。Ｓ１５では、上記Ｓ１３により良品と判定されたＬＥＤチップ１０の個数が予め設定された設定数Ｎs に到達したか否かが判断される。この設定数Ｎs は、上記検査開始位置付近の局所的傾向を反映した初期検査パターンを算出するための個数であり、たとえば１０乃至１５程度に設定される。当初は上記Ｓ１５の判断が否定されるのでＳ１３以下が繰り返し実行されるが、そのＳ１５の判断が肯定されると、図１４のＳ２以下が実行される。
【００２８】
図１４のＳ２では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０上に再び位置させられる。Ｓ３では、予め記憶された複数個すなわちＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像が読み込まれ、Ｓ４では、それらＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像パターンの平均が算出されることにより、検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが算出される。画像パターンの平均とは、画像パターンを構成する各画素の位置( Ｘ，Ｙ）を平均演算した位置をそれぞれ算出し、平均演算した位置で特定される画素から検査パターンを構成することである。上記Ｓ３およびＳ４は検査パターン決定工程に対応している。
【００２９】
続いて、周辺パターン記憶工程および検査工程に対応するＳ５では、顕微鏡カメラ１６により撮像された検査開始位置のＬＥＤチップ１０の画像から、Ｓ３およびＳ４において算出された検査パターン( テンプレート) として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣをそれぞれ通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとを比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が判定されるとともに、そのＬＥＤチップ１０の画像が記憶される。Ｓ６では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０からたとえば図４に示される予め定められた検査順序方向に隣接する次のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。そしてＳ７では、予め定められた検査順序方向の終端に到達したか否かに基づいて検査終了か否かが判断される。
【００３０】
当初は上記Ｓ７の判断が否定されるので、Ｓ３以下が繰り返し実行される。このＳ３では、最新のＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像が読み込まれ、Ｓ４では、それらＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像パターンの平均が算出されることにより、検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが逐次算出され、このように算出された検査パターンをそれぞれ通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとをそれぞれ比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が逐次判定される。このようにＳ３以下が繰り返し実行されるうち、Ｓ７の判断が肯定されると、Ｓ８の検査終了処理が実行され、可動ステージ１４等が元位置に復帰させられる。
【００３１】
上述のように、本実施例の外観検査方法によれば、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ２２全体よりは十分に小さく且つその所定のＬＥＤチップ１０を含む局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程( Ｓ５）と、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、上記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて、好適にはそれら複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンのうちの良品判定された撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）とを、含むことから、検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなるので、その検査パターンを用いて行われる所定のＬＥＤチップ１０の外観の良否判定の検査精度が高められる。すなわち、半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきに起因する誤った良否判定が回避されて、高い検査精度が得られる。
【００３２】
また、本実施例の外観検査方法によれば、検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）は、半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることから、その検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなる。
【００３３】
また、本実施例の外観検査方法によれば、周辺パターン記憶工程( Ｓ５）は、所定のＬＥＤチップ１０に隣接するＬＥＤチップ１０を含む半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを予め記憶するものであることから、それら予め記憶された半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映された検査パターンを設定することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【００３５】
例えば、前述の半導体ウエハ２２内のＬＥＤチップ１０を全部撮像してそれらの画像を記憶した後で、所定のＬＥＤチップ１０の外観検査( 良否判定) をするに際して、その所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、その所定のＬＥＤチップ１０の周辺に位置する局所領域の複数個のＬＥＤチップ１０の画像から算出するようにしてもよい。この場合には、所定のＬＥＤチップ１０を取り囲む所定領域内のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより検査パターンを設定可能となる。
【００３６】
また、前述の実施例では、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択する検査パターン( テンプレート)として、検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが用いられていたが、それら検査対象領域Ａ、ＢおよびＣのうちのいずれか１または２が必要に応じて用いられてもよい。また、それら検査対象領域Ａ、ＢおよびＣの形状は、ＬＥＤチップ１０における表面のパターン等に応じて適宜変更され得る。
【００３７】
また、前述の実施例では、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンは、検査順序方向に沿って位置することで局所領域を構成する複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより算出されていたが、その局所領域は、たとえば図１６に示すものや図１７に示すものであってもよい。図１６に示すものは、所定のＬＥＤチップ１０の位置が( Ｘ，Ｙ）により示され、局所領域を構成する複数のＬＥＤチップ１０はその所定のＬＥＤチップ１０に隣接するものを含む１５個の４列のＬＥＤチップ１０から構成される。また、図１７に示すものは、所定のＬＥＤチップ１０の位置が( Ｘ，Ｙ）により示され、局所領域を構成する複数のＬＥＤチップ１０はその所定のＬＥＤチップ１０に隣接するものを含む１１個の２列のＬＥＤチップ１０から構成される。
【００３８】
また、本実施例では、複数のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することで検査パターンが設定されていたが、これに限られない。例えば、平均することに替えて、最大頻度を利用してもよい。具体的には、良品判定された１０乃至１５個のＬＥＤチップ１０のパターンの特徴寸法( 例えば、外観の１辺の長さや円形の上部電極部１０c の直径など) に対する度数分布を作成し、最大頻度( 最大度数) と認定される一の良品ＬＥＤチップ１０のパターンを検査パターンとして設定すればよい。この場合であっても、撮像パターンに基づいて検査パターンを設定するため、外観良否判定の精度を向上させることができる。また、より一層、検査対象の良品ＬＥＤチップ１０のパターンを反映させた検査パターンを得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ＬＥＤチップ( 半導体チップ）
２２：半導体ウエハ
Ｓ３、Ｓ４：検査パターン決定工程
Ｓ５：周辺パターン記憶工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体チップの外観を撮像して、その撮像画像から外観検査を行うことのできる半導体チップの外観検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの表面の画像情報を光電変換器或いは撮像カメラを用いて明度に対応する電気信号に変換し、その電気信号を所定の閾値と比較してその画像情報にきず、割れ、欠け、などの欠陥が含まれるか否かを判定する半導体チップの外観検査方法が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された半導体チップの外観検査装置がそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０８２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記半導体チップの表面に配置される電極部やメサエッチ部は、製造上のばらつきによって大きさのばらつきや位置ずれが発生するが、規格内の大きさのばらつきや位置ずれであれば、その半導体チップを合格品と判定することが望まれる。しかしながら、上記のような従来の半導体チップの外観検査方法では、所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度と所定の閾値と比較して、半導体チップの外観の良否を判定することから、上記のように電極部やメサエッチ部の製造上の大きさのばらつきや位置ずれが存在すると誤った良否判定が行われて、検査精度が得られない場合があった。たとえば、不合格品と判定すべき半導体チップであっても合格品と判定したり、或いは合格品と判定すべき半導体チップであっても不合格品と判定したりするという不都合があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、半導体チップの外観検査において、電極部やメサエッチ部の製造上の大きさのばらつきや位置ずれに拘わらず、検査精度の高い半導体チップの外観検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 半導体ウエハから製造され且つ該半導体ウエハにおける配列位置を維持する複数の半導体チップを順次撮像し、該撮像された所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度変化に基づいて、前記半導体チップの外観の良否を逐次判定する半導体チップの外観検査方法であって、(b) 前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、(c) 前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程とを、含むことにある。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、(d) 前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、前記所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることにある。
【０００８】
また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、請求項１または請求項２に係る発明において、(e) 前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることにある。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明の外観検査方法によれば、前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程とを、含むことから、検査パターンは、検査すべき所定の半導体チップが有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなるので、その検査パターンを用いて行われる所定の半導体チップの外観の良否判定の検査精度が高められる。すなわち、半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきに起因する誤った良否判定が回避されて、高い検査精度が得られる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の外観検査方法によれば、前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、前記所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることから、その検査パターンは、検査すべき所定の半導体チップが有する半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなる。加えて、検査パターンを複数個から平均で設定するため、比較的簡単に設定処理をすることができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の外観検査方法によれば、前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることから、それら予め記憶された局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて、検査すべき所定の半導体チップが有する半導体ウエハ内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映された検査パターンを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例である外観検査方法を実施する外観検査装置の主要部を模式的に示した構成図である。
【図２】図１の外観検査装置で検査される、チップ状で示されるＬＥＤチップの側面図である。
【図３】図１の外観検査装置で検査される、チップ状で示されるＬＥＤチップの平面図である。
【図４】図１の外観検査装置で実施される半導体ウエハ内のＬＥＤチップの検査順序を示す図である。
【図５】図１の外観検査装置で検査されるＬＥＤチップの外観検査方法を説明する図である。
【図６】半導体ウエハにおけるメサエッチングの深さの局所的傾向の一例を示す図である。
【図７】半導体ウエハにおけるメサエッチングの深さの局所的傾向の一例を示す図である。
【図８】半導体ウエハにおいてＬＥＤチップの上部電極部が正規の位置である場合を示す図である。
【図９】半導体ウエハにおいてＬＥＤチップの上部電極部の位置が、角度位置θのばらつきによりずれた場合を示す図である。
【図１０】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部よりも小さく、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部上に欠点Ｋa が存在するときに、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１１】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも大きいときには、上部電極部よりも明度の低い光出力面がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１２】破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部に対してずれているため、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部上を検査できないだけでなく、上部電極部よりも明度の低い光出力面がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示す図である。
【図１３】破線に示される検査対象領域Ｃを通して選択される被検査面に対して実際のメサ部がたとえば−Ｙ方向へずれているときは、その検査対象領域Ｃの内側に位置するメサ部上に欠点Ｋc が存在しても、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。
【図１４】図１の外観検査装置で実施される外観検査のためのコンピュータの制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４のフローチャートの初期処理ルーチンの作動を詳しく説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例における予め記憶された半導体ウエハ内の局所領域を構成する複数個のＬＥＤチップを示す図である。
【図１７】本発明の他の実施例における予め記憶された半導体ウエハ内の局所領域を構成する複数個のＬＥＤチップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の外観検査方法の一例を、ウエハ状態の多数個の半導体発光素子１０を被検査物とする場合について、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本実施例の外観検査方法を実施するための外観検査装置１２の主要部を模式的に示した構成図である。図２および図３は、その外観検査装置１２の外観検査対象であるＬＥＤチップ１０の側面図および平面図である。このＬＥＤチップ１０は、たとえば、ＭＯＣＶＤ等による半導体基板からの結晶成長、不純物拡散、ホトリソグラフィー等を用いて半導体ウエハ２２の状態で一体的に製造され、その半導体ウエハ２２から切り出される或いは切り出されたチップ状のＬＥＤ発光素子であるが、レーザ発光素子や半導体回路素子などの半導体チップであってもよい。
【００１５】
図１に示すように、外観検査装置１２は、可動ステージ１４、顕微鏡カメラ１６、照明装置１８、図示しないマーキング装置等を備えており、それらは、図示しない基台上に固定具を用いてその位置がそれぞれ固定されている。上記可動ステージ１４は、その積載面２０に、被検査チップである多数のＬＥＤチップ１０から形成された半導体ウエハ２２を載置するためのものであり、載置された半導体ウエハ２２を図示しないサーボモータやパルスモータ等を用いてＸ方向およびＹ方向へ移動させ、顕微鏡カメラ１６下にＬＥＤチップ１０を１個ずつ位置決めすることができる。上記半導体ウエハ２２は、個々のＬＥＤチップ１０が分離される前の状態であってもよいが、それらＬＥＤチップ１０が分離された後のものであってもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０が、半導体ウエハ２２における相互の配列位置を維持するように載置されていればよい。
【００１６】
顕微鏡カメラ１６は、ＬＥＤチップ１０の表面を個々に撮像するためのものであり、顕微鏡カメラ１６の対物レンズ２４が可動ステージ１４の積載面２０に対し所定距離離れて相対向するように、すなわち対物レンズ２４の光軸がＬＥＤチップ１０の表面に対して垂直となるように配置されている。
【００１７】
照明装置１８は、ＬＥＤチップ１０を撮像するために必要な照明を提供するためのものであり、顕微鏡カメラ１６によって撮像されるＬＥＤチップ１０を照射可能且つ顕微鏡カメラ１６の撮像に干渉しないように、投射光がＬＥＤチップ１０の表面に対して斜めとなる位置に設置されている。
【００１８】
画像取込装置２６は、顕微鏡カメラ１６により撮像されたＬＥＤチップ１０を含む画像を取込み、個々の画像を表わす画像信号をコンピュータ２８へ順次出力する。図２および図３に示すように、ＬＥＤチップ１０は、半導体基板から積層された本体部１０a と、その本体部１０a の下面全体に蒸着またはスパッタにより固着された下部電極部１０b と、その本体部１０a の上面中央に蒸着またはスパッタにより固着され且つホトリソグラフィー( 感光性レジストを局部的に露光させることで所定パターンで局部的に露出したレジストを成膜する技術) およびエッチングにより所定のパターンとなるように局部的に形成された上部電極部１０c と、ホトリソグラフィーおよびエッチングにより所定の深さでＬＥＤチップ１０間の境界線に溝状に形成されたメサ部１０d とを備え、上記下部電極部１０b と上部電極部１０c との間に電流が流されることにより本体部１０a 内の活性層すなわちｐｎ接合層が発光させられ、その発光が本体部１０a の上面の上部電極部１０c を除く光出力面１０e から出力されるようになっている。
【００１９】
コンピュータ２８は、画像取込装置２６から入力された入力画像において顕微鏡カメラ１６の焦点調節が不適切と判断される場合には、顕微鏡カメラ１６の焦点調節を行うことを指示する顕微鏡調節信号を顕微鏡コントローラ３０に出力する。上記入力画像においてその明度が不適切と判断される場合には、コンピュータ２８は、顕微鏡カメラ１６の絞りを調節することを指示する絞り調節信号や照明装置１８の照明量の調節を行うことを指示する照明調節信号を照明コントローラ３２に出力する。そして、コンピュータ２８は、適切となった上記入力画像に基づいて、被検査物であるＬＥＤチップ１０の良否判定を、後述する図１４のフローチャートで説明される外観検査方法に従って実行する。被検査物であるＬＥＤチップ１０についてその良否判定が終了すると、隣接する別のＬＥＤチップ１０を検査するために、半導体ウエハ２２を所定距離移動させることを指示する移動指示信号をステージコントローラ３４に出力し、不良判定された不良品のＬＥＤチップ１０に対してはマーキング装置を用いて不良マークを所定のインクを用いて付す。
【００２０】
顕微鏡コントローラ３０は、前記コンピュータ２８から出力された顕微鏡調節信号および絞り調節信号に従って、顕微鏡カメラ１６の焦点調節および絞り調節を行う。照明コントローラ３２は、前記コンピュータ２８から出力された照明調節信号に従って、照明装置１８の照明量を調節する。
【００２１】
ステージコントローラ３４は、前記コンピュータ２８から出力された移動指示信号に従って、可動ステージ１４の積載面２０に載置されている半導体ウエハ２２をそのなかで、顕微鏡カメラ１６の撮像位置の軌跡がたとえば図４に示す予め設定された検査順序の方向に沿うように所定距離ずつ移動させることにより、相互に隣接するＬＥＤチップ１０を１つずつ顕微鏡カメラ１６の撮像位置に位置させる。なお、本実施例では、可動ステージ１４を、１つずつのＬＥＤチップ１０の位置に合わせて移動させるものとしたが、可動ステージ１４の移動自体は複数個毎であってもよい。例えば、顕微鏡カメラ１６内に４個のＬＥＤチップ１０が写るように設定し、画像処理の上で４個のＬＥＤチップ１０を１つずつ検査するものとしてもよい。
【００２２】
上記コンピュータ２８による良否判定は、半導体ウエハ２２から製造され且つその半導体ウエハ２２における配列位置を維持する複数のＬＥＤチップ１０を撮像し、それら撮像された所定のＬＥＤチップ１０の画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された検査対象領域( 被検査面) 内の明度変化に基づいて、明度が予め設定された判定値( 閾値) を下回る部分或いは上回る部分が存在するか否かに基づいて実行される。たとえば、ＬＥＤチップ１０の画像では、その中央に位置する上部電極部１０c は金または金合金などの金属層から構成されているためにその明度（明るさの相対値、輝度率) が最も高く、その上部電極部１０c を囲む光出力面１０e の明度が次に高く、周縁部に位置するメサ部１０d が最も明度が低い性質がある。このため、コンピュータ２８は、図５に示すように、上部電極部１０c を検査するに際しては、その上部電極部１０c のための検査対象領域Ａ内の上部電極部１０c の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌauおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌadとを各走査線においてそれぞれ比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌauを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌadを下回る部分があれば、キズ或いはゴミ( 異物) 等の欠点Ｋa が上部電極部１０cに存在していると考えられることから不良と判定する。また、コンピュータ２８は、図５に示すように、メサ部１０d を検査するに際しては、そのメサ部１０d のための検査対象領域Ｃ内のメサ部１０d の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌcuおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌcdとを各走査線において比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌcuを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌcdを下回る部分があれば、欠け、キズ等の欠点Ｋc がメサ部１０dに存在していると考えられることから不良と判定する。また、コンピュータ２８は、図５に示すように、光出力面１０e の検査を実行し、その光出力面１０e のための検査対象領域Ｂ内の光出力面１０e の明度と上限判定値( 上側閾値) Ｌbuおよび下限判定値( 下側閾値) Ｌbdとを各走査線において比較し、明度が上限判定値( 上側閾値) Ｌbuを上回る部分或いは下限判定値( 下側閾値) Ｌbdを下回る部分があれば、キズ或いはゴミ等の欠点Ｋb が光出力面１０eに存在していると考えられることから不良と判定する。
【００２３】
ここで、たとえば数千個乃至数万個のＬＥＤチップ１０の結合体である円板状の半導体ウエハ２２では、その製造時のホトリソグラフィーのパターンのばらつき、エッチングのばらつきによって上部電極部１０c の大きさやメサ部１０d の深さがばらついたり、Ｘ方向の位置決め、Ｙ方向の位置決め、半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めのばらつきにより、上部電極部１０c とメサ部１０dとの相対位置のばらつきが発生する。それらばらつきは、半導体ウエハ２２内においてランダムなものではなく、局所的に同じ傾向を示す特性がある。
【００２４】
たとえば図６および図７は、製造工程において発生するエッチング( メサエッチング)の深さの分布を概略示しており、１つの半導体ウエハ２２内において、目標値に対して浅い側にばらつく浅い領域、目標値に対して深い側にばらつく深い領域が、局所的に発生する。また、図８および図９は、製造工程において発生する半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めのばらつきによる、１つの半導体ウエハ２２内の上部電極部１０c の位置のばらつき傾向を説明するためのものであり、図８は半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めが目標値どおりである場合であるが、図９は半導体ウエハ２２の中心まわりの角度θの位置決めが目標値に対してずれた場合を示している。図９において、半導体ウエハ２２の上部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に左側へずれ、半導体ウエハ２２の下部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に右側へずれ、半導体ウエハ２２の左部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に下側へずれ、半導体ウエハ２２の右部に位置する領域内のＬＥＤチップ１０における上部電極部１０c は局所的に上側へずれている。上記のばらつきのあるＬＥＤチップ１０は、製品としては必ずしも不良品ではなく、使用に耐えるものであるので、良品として判定することが望まれる。
【００２５】
しかし、上記のばらつきの存在により、図１０、図１１、図１２、図１３に示すように、たとえば上部電極部１０c に対する良否判定において検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａが適切な大きさでない場合や、メサ部１０d に対する良否判定において検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ｃが適切な大きさでない場合には、良否判定の精度が十分に得られない場合がある。図１０は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも小さく、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部１０c 上に欠点Ｋa が存在するときに、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。図１１は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c よりも大きいときには、上部電極部１０c よりも明度の低い光出力面１０e がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示している。図１２は、破線内に示される検査対象領域Ａを通して選択される被検査面が実際の上部電極部１０c に対してずれているため、その検査対象領域Ａすなわち被検査面の外側の上部電極部１０c 上を検査できないだけでなく、上部電極部１０c よりも明度の低い光出力面１０e がその被検査面内に含まれるため、良品であるにも拘わらず不良品と判定してしまう場合を示している。図１３は、破線に示される検査対象領域Ｃを通して選択される被検査面に対して実際のメサ部１０d がたとえば−Ｙ方向へずれているときは、その検査対象領域Ｃの内側に位置するメサ部１０d 上に欠点Ｋc が存在しても、不良品であるにも拘わらず良品と判定してしまう場合を示している。
【００２６】
図１４は、外観検査装置１２で実施される外観検査のためのコンピュータ２８の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。
【００２７】
図１４において、まず、ステップＳ１（以下、「ステップ」を省略する）の初期処理ルーチンが実行される。この初期処理ルーチンはたとえば図１５に示すものである。図１５のＳ１１では、可動ステージ１４上にセットされた半導体ウエハ２２の位置すなわちＸ方向位置およびＹ方向位置、中心点回り角度位置θを、図示しないエンコーダからの信号および画像信号から検出し、顕微鏡カメラ１６の焦点調節が行われる。Ｓ１２では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。Ｓ１３では、顕微鏡カメラ１６により撮像されたＬＥＤチップ１０の画像から、検査パターン( テンプレート) として用いるデフォルト値の検査対象領域Ａ’、Ｂ’およびＣ’を通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとを比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が判定されるとともに、そのＬＥＤチップ１０の画像が記憶される。なお、デフォルト値の検査対象領域Ａ’、Ｂ’およびＣ’としては、ＬＥＤチップ１０の設計寸法が用いられる。Ｓ１４では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０からたとえば図４に示される予め定められた検査順序方向に隣接する次のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。Ｓ１５では、上記Ｓ１３により良品と判定されたＬＥＤチップ１０の個数が予め設定された設定数Ｎs に到達したか否かが判断される。この設定数Ｎs は、上記検査開始位置付近の局所的傾向を反映した初期検査パターンを算出するための個数であり、たとえば１０乃至１５程度に設定される。当初は上記Ｓ１５の判断が否定されるのでＳ１３以下が繰り返し実行されるが、そのＳ１５の判断が肯定されると、図１４のＳ２以下が実行される。
【００２８】
図１４のＳ２では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０上に再び位置させられる。Ｓ３では、予め記憶された複数個すなわちＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像が読み込まれ、Ｓ４では、それらＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像パターンの平均が算出されることにより、検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが算出される。画像パターンの平均とは、画像パターンを構成する各画素の位置( Ｘ，Ｙ）を平均演算した位置をそれぞれ算出し、平均演算した位置で特定される画素から検査パターンを構成することである。上記Ｓ３およびＳ４は検査パターン決定工程に対応している。
【００２９】
続いて、周辺パターン記憶工程および検査工程に対応するＳ５では、顕微鏡カメラ１６により撮像された検査開始位置のＬＥＤチップ１０の画像から、Ｓ３およびＳ４において算出された検査パターン( テンプレート) として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣをそれぞれ通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとを比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が判定されるとともに、そのＬＥＤチップ１０の画像が記憶される。Ｓ６では、可動ステージ１４が移動させられることにより、顕微鏡カメラ１６が検査開始位置のＬＥＤチップ１０からたとえば図４に示される予め定められた検査順序方向に隣接する次のＬＥＤチップ１０上に位置させられる。そしてＳ７では、予め定められた検査順序方向の終端に到達したか否かに基づいて検査終了か否かが判断される。
【００３０】
当初は上記Ｓ７の判断が否定されるので、Ｓ３以下が繰り返し実行される。このＳ３では、最新のＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像が読み込まれ、Ｓ４では、それらＮs 個の良品のＬＥＤチップ１０の画像パターンの平均が算出されることにより、検査パターン( テンプレート)として用いる検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが逐次算出され、このように算出された検査パターンをそれぞれ通して選択された被検査面内の明度と予め設定された判定値( 閾値) ＬauおよびＬad、ＬbuおよびＬbd、ＬcuおよびＬcdとをそれぞれ比較することにより、上記ＬＥＤチップ１０の外観の良否が逐次判定される。このようにＳ３以下が繰り返し実行されるうち、Ｓ７の判断が肯定されると、Ｓ８の検査終了処理が実行され、可動ステージ１４等が元位置に復帰させられる。
【００３１】
上述のように、本実施例の外観検査方法によれば、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ２２全体よりは十分に小さく且つその所定のＬＥＤチップ１０を含む局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程( Ｓ５）と、半導体ウエハ２２内の複数のＬＥＤチップ１０のうちの所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、上記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて、好適にはそれら複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンのうちの良品判定された撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）とを、含むことから、検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなるので、その検査パターンを用いて行われる所定のＬＥＤチップ１０の外観の良否判定の検査精度が高められる。すなわち、半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきに起因する誤った良否判定が回避されて、高い検査精度が得られる。
【００３２】
また、本実施例の外観検査方法によれば、検査パターン決定工程( Ｓ３、Ｓ４）は、半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることから、その検査パターンは、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映されたものとなる。
【００３３】
また、本実施例の外観検査方法によれば、周辺パターン記憶工程( Ｓ５）は、所定のＬＥＤチップ１０に隣接するＬＥＤチップ１０を含む半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンを予め記憶するものであることから、それら予め記憶された半導体ウエハ２２内の局所領域内の複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０の撮像パターンに基づいて、検査すべき所定のＬＥＤチップ１０が有する半導体ウエハ２２内の局所的な位置ずれや大きさのばらつきが反映された検査パターンを設定することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【００３５】
例えば、前述の半導体ウエハ２２内のＬＥＤチップ１０を全部撮像してそれらの画像を記憶した後で、所定のＬＥＤチップ１０の外観検査( 良否判定) をするに際して、その所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンを、その所定のＬＥＤチップ１０の周辺に位置する局所領域の複数個のＬＥＤチップ１０の画像から算出するようにしてもよい。この場合には、所定のＬＥＤチップ１０を取り囲む所定領域内のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより検査パターンを設定可能となる。
【００３６】
また、前述の実施例では、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択する検査パターン( テンプレート)として、検査対象領域Ａ、ＢおよびＣが用いられていたが、それら検査対象領域Ａ、ＢおよびＣのうちのいずれか１または２が必要に応じて用いられてもよい。また、それら検査対象領域Ａ、ＢおよびＣの形状は、ＬＥＤチップ１０における表面のパターン等に応じて適宜変更され得る。
【００３７】
また、前述の実施例では、所定のＬＥＤチップ１０の被検査面を選択するための検査パターンは、検査順序方向に沿って位置することで局所領域を構成する複数のＮs 個のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することにより算出されていたが、その局所領域は、たとえば図１６に示すものや図１７に示すものであってもよい。図１６に示すものは、所定のＬＥＤチップ１０の位置が( Ｘ，Ｙ）により示され、局所領域を構成する複数のＬＥＤチップ１０はその所定のＬＥＤチップ１０に隣接するものを含む１５個の４列のＬＥＤチップ１０から構成される。また、図１７に示すものは、所定のＬＥＤチップ１０の位置が( Ｘ，Ｙ）により示され、局所領域を構成する複数のＬＥＤチップ１０はその所定のＬＥＤチップ１０に隣接するものを含む１１個の２列のＬＥＤチップ１０から構成される。
【００３８】
また、本実施例では、複数のＬＥＤチップ１０のパターンを平均することで検査パターンが設定されていたが、これに限られない。例えば、平均することに替えて、最大頻度を利用してもよい。具体的には、良品判定された１０乃至１５個のＬＥＤチップ１０のパターンの特徴寸法( 例えば、外観の１辺の長さや円形の上部電極部１０c の直径など) に対する度数分布を作成し、最大頻度( 最大度数) と認定される一の良品ＬＥＤチップ１０のパターンを検査パターンとして設定すればよい。この場合であっても、撮像パターンに基づいて検査パターンを設定するため、外観良否判定の精度を向上させることができる。また、より一層、検査対象の良品ＬＥＤチップ１０のパターンを反映させた検査パターンを得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ＬＥＤチップ( 半導体チップ）
２２：半導体ウエハ
Ｓ３、Ｓ４：検査パターン決定工程
Ｓ５：周辺パターン記憶工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハから製造され且つ該半導体ウエハにおける配列位置を維持する複数の半導体チップを順次撮像し、該撮像された所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度変化に基づいて、前記半導体チップの外観の良否を逐次判定する半導体チップの外観検査方法であって、
前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、
前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程と
を、含むことを特徴とする半導体チップの外観検査方法。
【請求項２】
前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることを特徴とする請求項１の半導体チップの外観検査方法。
【請求項３】
前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることを特徴とする請求項１または請求項２の半導体チップの外観検査方法。
【請求項１】
半導体ウエハから製造され且つ該半導体ウエハにおける配列位置を維持する複数の半導体チップを順次撮像し、該撮像された所定の半導体チップの画像中から予め設定された検査パターンを通して選択された被検査面内の明度変化に基づいて、前記半導体チップの外観の良否を逐次判定する半導体チップの外観検査方法であって、
前記複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの外観を検査するに際して、前記半導体ウエハ全体よりは十分に小さく且つ該所定の半導体チップを含む局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを、予め記憶する周辺パターン記憶工程と、
前記複数の半導体チップのうちの外観検査を行う所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを、前記周辺パターン記憶工程において予め記憶された前記局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンに基づいて決定する検査パターン決定工程と
を、含むことを特徴とする半導体チップの外観検査方法。
【請求項２】
前記検査パターン決定工程は、前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップのパターンを平均することにより、所定の半導体チップの被検査面を選択するための検査パターンを設定するものであることを特徴とする請求項１の半導体チップの外観検査方法。
【請求項３】
前記周辺パターン記憶工程は、前記所定の半導体チップに隣接する半導体チップを含む前記半導体ウエハの局所領域内の複数個の半導体チップの撮像パターンを予め記憶するものであることを特徴とする請求項１または請求項２の半導体チップの外観検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１６４５３４（Ｐ２０１０−１６４５３４Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２２１（Ｐ２００９−９２２１）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
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