JP4520046B2 - 基準ダイの選択装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、シリコンウェーハから形成したダイの検査に用いるようなダイ検査装置であって、ウェーハから形成された他のダイが欠陥または不具合を含むか否かを判定するための基準モデルの形成に使用すべきダイを選択する、かかるダイ検査装置に関する。
【０００２】
【背景】
半導体デバイスは、所定厚さのウェーハにスライスされる結晶半導体材料のインゴットから製造するのが一般的である。これらのウェーハは、その後、０．５ｃｍ×０．５ｃｍのような所定寸法を有するダイに切断される。これらのダイは、その後、種々の化学物質及びマスクを用いてエッチングおよび酸化を施され、その上に所定の回路が形成される。かかるプロセスは、当該技術分野において周知である。
【０００３】
かかるデバイスの製造時、ウェーハからの切断前後に、１またはそれ以上のダイに欠陥または不具合が生じるか、または不注意で形成されることがある。かかる欠陥または不具合が存在すると、通常、そのデバイスに誤作動が生じる。このような欠陥または不具合のあるダイは、顧客への配送前に突き止めるのが望ましい。欠陥または不具合のあるダイを突き止めるための装置または方法が実用化されているが、欠陥のない、モデルとして使用可能なダイを選択するなどして、作業員が各ウェーハを装置にセットする必要がある。その後、ウェーハの他のダイをこのモデルと比較する。これらの装置及び方法では、シリコンウェーハの各ダイがモデルとなるダイと比較されるため、各ダイを手動検査する場合と比べると、シリコンウェーハの各ダイのチェックに要する時間が縮減される。
【０００４】
かかる検査装置は、シリコンウェーハの各ダイの検査に必要な時間及び作業員の手間を減少させるが、検査装置の段取りは作業員が行わなければならないため、これがダイ検査に要する時間のかなりの部分を占めることになる。従って、作業員が新しいウェーハについてモデルとなるダイを手動選択する必要のない、欠陥または不具合のあるダイの検知装置及び方法が要望されている。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、半導体材料の１またはそれ以上のウェーハから、許容可能なレベルの欠陥を有する多数のダイを選択する改良型装置及び方法を提供する。選択したこれらのダイは、その後、半導体材料のそのウェーハからの、欠陥または不具合のあるダイを突き止めるための対照基準として使用される。
【０００６】
本発明の１つの局面によると、基準ダイ画像の選択装置であって、第１のダイ画像と、第２のダイ画像とに基づき差画像を発生させるダイ画像コンパレータと、ダイ画像コンパレータに結合され、差画像からヒストグラムデータを発生して、ヒストグラムデータの勾配を分析することにより、ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求める差画像分析手段とより成り、前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより、第１のダイ画像と第２のダイ画像とがそれぞれ、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定することを特徴とする基準ダイ画像選択装置が提供される。
【０００７】
本発明の別の局面によると、ダイ検査装置であって、２個または３個以上のダイの画像を得るように構成されたカメラと、カメラに結合され、第１のダイ画像と、第２のダイ画像の差から得たヒストグラムデータの勾配を分析して、ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求めるように作動可能な基準ダイ検出手段とより成り、前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより、第１のダイ画像と第２のダイ画像とがそれぞれ、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定することを特徴とするダイ検査装置が提供される。
【０００８】
本発明のさらに別の局面によると、基準ダイ画像を選択する方法であって、第１のダイ画像を第２のダイ画像から減算して、差画像を形成し、差画像からヒストグラムデータを発生させ、ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求め、前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより差画像が受け入れ不可のデータを含むか否かを判定し、第１のダイ画像と第２のダイ画像とが、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定するステップより成る基準ダイ画像の選択方法が提供される。
【０００９】
本発明のダイ選択手段は、作業員が、ウェーハ上に形成された他のダイとの比較に用いるダイを視覚検査して選択することにより、かかるダイがデバイスの誤作動を示唆する表面欠陥または不具合を含むか否かを判定する作業を不要にする。
【００１０】
当業者はさらに、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明の利点及び特徴を他の重要な局面と共に理解できるであろう。
【００１１】
【好ましい実施例の詳細な説明】
以下の説明において、明細書及び図面全体において、同一部分は同一参照番号で示す。図面は実尺でなく、ある特定部分を、一般化したまたは概略図で示し、明解かつ簡潔を期すために、市場における表示で示すものもある。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例によるダイ検査装置１００を示す。このダイ検査装置１００は、例えば、Semiconductor Technologies & Instruments, Inc.が製造するWAV-1000型自動視覚検査装置上で動作するソフトウェアシステムを含むが、これは、半導体ウェーハ検査用の、または他の適当な、プログラム可能視覚検査装置である。
【００１３】
ダイ検査装置１００は、ダイテーブル１０２、コントローラ１０４、カメラ１０６、及び光源１０８を有する。ダイテーブル１０２のウェーハ取扱い手段１１０は、シリコンウェーハ１１４を保持するウェーハ支持台１１２を移動するように作動可能である。このシリコンウェーハ１１４は、通常、ウェーハ取扱い手段１１０上に配置される前に、１またはそれ以上のダイに切断されている。
【００１４】
コントローラ１０４は、汎用処理プラットフォームを含むプログラム可能プロセッサである。例えば、コントローラ１０４は、Pentiumプロセッサまたは他の適当な汎用プロセッサ、ＯＳ、ＲＡＭ、ビデオプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイのような別のハードウェアまたはソフトウェア、及び他の適当なハードウェアまたはソフトウェアを含むことができる。基準検知手段１１６は、コントローラ１０４で作動され、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの適当な組合わせで実現可能である。基準ダイ検知手段１１６は、コントローラ１０４上で動作するソフトウェア・アプリケーションであるのが好ましい。
【００１５】
動作について説明すると、ダイ検査装置１００は、シリコンウェーハ１１４から形成したダイの検査、例えば、ダイを使用不可にする欠陥を有するダイを検査により突き止める目的で使用される。シリコンウェーハ１１４は、ウェーハ取扱い手段１１０により、個々のダイがカメラ１０６の一定の焦点領域内に配置されるように移動される。画像は、カメラ１０６により捕捉されて、コントローラ１０４へ転送される。光源１０８は、シリコンウェーハ１１４の各ダイの画像輝度データ及び他の画像データが規準化されて一定となるように、制御可能な基準光を維持するように使用される。このようにすると、光源のばらつきにより合格品であるダイが不完全または欠陥品として誤判定される可能性が最小限に抑えられる。
【００１６】
カメラ１０６により捕捉されるダイ画像は、コントローラ１０４上で動作するソフトウェアにより基準ダイ画像と比較されて、欠陥を含むダイ画像が突き止められるようにする。基準ダイ検知手段１１６は、基準画像の形成に使用されるため、作業員による基準ダイの取扱い及び選択が不要となる。基準ダイ検知手段１１６は、シリコンウェーハ１１４の個々のダイが基準ダイとして選択できるように、コントローラ１０４が、シリコンウェーハ１１４を所定の態様で移動させる際使用するデータを発生する。例えば、基準ダイ検知手段１１６は、シリコンウェーハ１１４の第１のダイと第２のダイとを比較した後、第１のダイ及び第２のダイが欠陥を含むか否かの判定を行う。
【００１７】
第１と第２のダイが欠陥を含むと判定された場合、基準ダイ検知手段１１６は、シリコンウェーハ１１４の第３と第４のダイを比較するために、コントローラ１０４へシリコンウェーハ１１４を移動させるためのデータを発生する。その後、第３のダイと第４のダイ画像とが比較され、それらの欠陥の存否についての判定が行われる。このプロセスは、シリコンウェーハ１１４の所定場所から、適当な基準画像を形成させるに十分な数のダイが選択されるまで繰り返される。ウェーハ１１４の種々の場所から画像を選択するのは、このようにすると、ダイ検査装置１００によるシリコンウェーハの各ダイの検査が、通常のばらつきによる誤ったリジェクトを発生することなく可能となるため、好ましい。
【００１８】
このようにして、基準ダイ検知手段１１６による、基準ダイの選択が行われる。従って、基準検知手段１１６は、オペレータによる基準ダイの手動選択を不要にし、各シリコンウェーハ１１４の処理に要する時間を減少させると共に、ダイ検査装置１００の作動に係わる作業員の手間を減少させる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施例による基準ダイ検知手段１１６のブロック図である。この基準ダイ検知手段１１６は、光源１０８、カメラ１０６、ウェーハ取扱い手段１１０、画像蓄積手段２０４及びプロセッサ２０２を有する。
【００２０】
プロセッサ２０２は、Pentiumプロセッサまたは他の適当な汎用コンピュータ・プラットフォームのようなソフトウェアを作動させる適当な処理プラットフォームである。画像蓄積手段２０４は、システムコントローラ２０６、画像デジタイザー２０８、差分析手段２１０及び画像コンパレータ２１２を含み、これらは、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現されるが、プロセッサ２０２上で動作するソフトウェアプログラムであるのが好ましい。
【００２１】
システムコントローラ２０６は、ウェーハ取扱い手段１１０、光源１０８及び画像デジタイザー２０８に結合されている。本出願で使用する用語「結合」は、物理的結合（データバスまたは銅による接続）、仮想的接続（ＲＡＭにおいて動的に割当てられた記憶場所へのアクセス）、論理的接続（プロセッサまたは他の論理デバイスの論理回路によるなど）または当業者によく知られた他の適当な機構によるものを意味する。システムコントローラ２０６は、画像デジタイザー２０８からのデータに応答して、ウェーハ取扱い手段１１０上のダイの位置を制御するように作動可能である。同様に、システムコントローラ２０６は、画像データデジタイザー２０８から受信する画像データに応じて光源１０８を制御するように作動可能である。このようにすると、各ダイ画像の輝度及び他の画像データが規準化され、ダイ画像が、光源のばらつきまたはダイの品質に直接影響を与えない他の光源状態によりリジェクトされないようになる。
【００２２】
画像デジタイザー２０８は、カメラ１０６、画像蓄積手段２０４及び画像コンパレータ２１２に結合されている。画像デジタイザー２０８は、カメラ１０６が発生する画像を受けて、これらの画像をカメラ１０６の焦点領域にあるシリコンウェーハ１１４のダイのデジタル画像に変換する。画像デジタイザー２０８は、各ダイの境界を突き止めることにより、その画像がダイの完全な画像であるように、また、カメラ１０６の個々のピクセルのグレイスケール輝度データ及びカラーデータのような他の画像データが記録されるように作動可能である。画像デジタイザー２０８は、このデータを画像蓄積デバイス２０４に蓄積する。
【００２３】
画像蓄積デバイス２０４は、ＲＡＭ、磁気メディア、光学メディアまたは他の適当なデータ蓄積メディアのようなデータ蓄積メディアである。画像蓄積デバイス２０４は、プロセッサ２０２によりその内部に動的に割当てられる仮想記憶場所でよい。画像蓄積デバイス２０４は、画像デジタイザー２０８及び画像コンパレータ２１２に結合されている。
【００２４】
画像コンパレータ２１２は、画像デジタイザー２０８、画像蓄積デバイス２０４及び差分析手段２１０に結合されている。画像コンパレータ２１２は、第１の画像と第２の画像のデジタル化データを受けて、これら２つの画像をピクセル毎に比較することにより差画像を発生するように作動可能である。例えば、第１と第２のダイ画像の各ピクセルが同一の値である場合、画像コンパレータ２１２は、各ピクセルにつきピクセル値０の差画像を発生する。ピクセル値０は、最も黒いシェードに相当するため、画像コンパレータ２１２は、ピクセル値の差が０である時は、当業者によく知られた態様で、例えば、８ビットのピクセルシステムでは２５５、４ビットのピクセルシステムでは１５のような、他の適当な値を有するピクセル値を発生するように構成できる。
【００２５】
差分析手段２１０は、画像コンパレータ２１２に結合され、画像コンパレータ２１２が発生する差画像データを受ける。差画像分析手段２１０は、差データから、第１と第２のダイの間の差が、第１と第２のダイ画像の一方の基準ダイ画像としての使用を不可にする欠陥または他の受け入れ不可状態の存在を示すか否かを判定するように作動可能である。例えば、差分析手段２１０は、輝度データと他の画像データを作表し、輝度データ及び他の画像データから、第１または第２のダイ画像の輝度特性及び他の画像特性の間に受け入れ不可の偏差があるか否かを判定するようにしてもよい。受け入れ不可の輝度または他の画像データのばらつきは、輝度及び他の画像データのばらつきの受け入れ可能な所定範囲外の、または他の所定基準を超えた、所定の大きさ以上の輝度または他の画像データの差であろう。同様に、差分析手段２１０は、輝度データ及び他の画像データの座標を分析することにより、輝度及び他の画像データの異常領域の寸法、密度または他の適当な特性を求めるようにしてもよい。差分析手段はまた、システムコントローラ２０６に結合され、ウェーハ取扱い装置１１０を次の所定ダイ場所に進行させるシステムコントローラ２０６へのデータを発生する。
【００２６】
動作について説明すると、基準ダイ検知手段１１６は、ダイ検査装置が使用するために、ウェーハから基準ダイを選択する。基準ダイ検知手段１１６は、第１と第２のダイ画像のピクセルの輝度及び他の画像データのばらつきが、これらのダイ画像の何れかの基準ダイ画像としての使用を不可とするか否かを判定する所定の基準を用いる。このようにして、基準ダイ検知手段１１６は、基準ダイ画像を形成するために、シリコンウェーハから受け入れ可能なダイ画像を選択するように使用される。別例として、基準ダイ検知手段１１６は、シリコンウェーハの所定の場所に移動して、シリコンウェーハの所定領域から適当な組合わせのダイ画像を選択することにより、基準画像データを形成するようにしてもよい。
【００２７】
図３は、本発明の一実施例による差分析手段２１０のブロック図である。差分析手段２１０は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、視覚検査装置の汎用プロセッサ上で動作するオペレーティング・コードであるのが好ましい。
【００２８】
差分析手段２１０は、データ分類手段３０２を有する。データ分類手段３０２は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせで実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。データ分析手段３０２は、画像コンパレータ２１２のようなコンパレータ手段から画像比較データを受ける。画像分類手段３０２は、使用するデータの種類に応じて、輝度表３０４、他のデータ表３０６または他の適当な表の比較データを蓄積する。データ分類手段３０２はまた、輝度データまたは他の画像データを分類することにより、輝度の大きさ及び他のデータの大きさを、輝度の大きさ及び他のデータの大きさの各値を有するピクセルの現れる頻度の関数として作表わすることができる。
【００２９】
輝度表３０４は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。輝度表３０４は、第１と第２のダイ画像の比較により生じる差画像からのグレイスケール輝度データを含む。例えば、輝度表３０４は、個々のピクセル間の差の絶対値を表わす多量のデータを含むようにしてもよい。この実施例では、第１及び第２のダイ画像の各ピクセルの輝度データ及び他の画像データを比較し、輝度の差及び他の画像データの差の絶対値を求める。従って、輝度表３０４は、差画像の輝度データを含む。２つのダイ画像が同一である場合、輝度データは０であり、これはグレイスケールの黒に相当する。８ビットのグレイスケールでは、２５５が最も明るいシェードを表わす。従って、輝度表３０４は、例えば、８ビットのグレイスケール画像処理装置において、０から２５５の範囲内にある、ピクセルのグレイスケール値を表にしたものを含む。
【００３０】
他の画像データ表３０６は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。この他の画像データ表３０６は、第１のダイ画像と、第２のダイ画像とを比較すると得られる差画像のカラーデータのような画像データを含む。他の画像データ値はまた、８ビットシステム上で割り当てられ、０から２５５の範囲内にある。従って、２つの画像が同一であり、他の画像データ値が同一である場合、差画像の値は０である。他の画像データ表３０６はまた、例えば、８ビットの他の画像データ画像処理装置で０から２５５の範囲内にある全てのピクセルの他の画像データ値を表にしたものを含むことができる。
【００３１】
勾配分析手段３０８は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。勾配分析手段３０８は、輝度表３０４と他の画像データ表に結合されている。勾配分析手段３０８は、輝度表３０４と他の画像データ表３０４のそれぞれの輝度データ及び他の画像データの増加する値の勾配の変化を求めるように作動可能である。例えば、８ビットの輝度グレイスケールシステムにおいて輝度が０から２５５に増加すると、頻度対輝度の曲線の勾配は０から２５５の全範囲に亘って負であるはずである。負から正への勾配の変化は、差画像の周辺領域より輝度が高い領域が存在することを示す。差画像の明るい領域は、差画像を発生させる第１と第２のダイ画像の非均一領域に相当する。従って、負から正へ勾配が変化すると、それは、第１のダイ画像または第２のダイ画像が基準ダイ画像として使用不可であることを示す。勾配分析手段３０８は、輝度表３０４の輝度データまたは他の画像データ表３０６の他の画像データの何れかにかかる領域が存在するか否かを判定するために用いられる。
【００３２】
寸法分析手段３１０は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。寸法分析手段３１０は、勾配分析手段３０８に結合されている。寸法分析手段３１０は、予想より大きい輝度または他の画像データ値を有する領域の寸法を分析するために使用される。例えば、勾配分析手段３０８により、輝度または他の画像データに急激な変化が存在することが判明すると、寸法分析手段３１０は、輝度及び他の画像データの急激な変化を表わすピクセルの座標データを分析して、潜在的な影響を受けた領域の寸法を突き止める。所定の基準を用いて、かかる輝度または他の画像データの急激変化領域を受け入れるか、リジェクトすることができる。例えば、輝度及び他の画像データの急変領域の寸法がピクセル０から１０００個の範囲内であり、その大きな寸法部分が１ミクロン未満である場合、それは、受け入れ不可の発生頻度を有し、デバイスを誤作動させる欠陥とならないことを、分析によりまたは実験的に確かめることができる。このように、寸法が所定の範囲内であれば輝度または他の画像データの欠陥または急変領域を受け入れ、寸法がこの範囲を外れれば輝度及び他の画像データの欠陥または急変領域をリジェクトするように、寸法分析手段３１０を較正することができる。
【００３３】
密度分析手段３１２は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの適当な組合わせにより実現可能であり、汎用プロセッサ上で動作するソフトウェアであるのが好ましい。密度分析手段３１２は、受け入れ可能な輝度または他の画像データ値を超える領域の密度を、かかる領域に関連のあるピクセルの座標データを用いてチェックする。輝度または他の画像データが急変する領域の絶対寸法が受け入れ可能な値でも、第１のダイ画像または第２のダイ画像に、かかる領域の密度が受け入れ不可な区域が存在する場合がある。密度分析手段３１２は、輝度または他の画像データの急変領域の数が所定の受け入れ可能なレベルを超えているか否かを判定する。例えば、１００ミクロン×１００ミクロンの区域において、絶対寸法が１ミクロン×１ミクロン以下の、輝度または他の画像データ急変領域が３個であれば受け入れ可能であるが、かかる領域の数がそれより多いと、デバイス誤作動の可能性があり、受け入れ不可であると規定することができる。密度分析手段３１２は、差画像の区域内の輝度及び他の画像データの急変領域の寸法と数を求め、第１と第２のダイ画像の輝度または他の画像データの急変領域の数が受け入れ不可であるか否かを判定するように作動可能である。
【００３４】
動作について説明すると、差分析手段２１０は、差画像を形成するために第１のダイ画像と第２のダイ画像を比較して得た輝度及び他の画像データを分析する。差分析手段２１０は、まず第１に、輝度データ及び他の画像データの頻度表に基づき、輝度または他の画像データが急激に変化したか否かを判定する。輝度及び他の画像データの急激な変化があると判定された場合、差分析手段２１０は、かかる輝度及び他の画像データの急変領域の絶対寸法または密度が、所定の受け入れ可能なレベルを超えているか否かを判定する。次いで、合格または不合格を示す応答がシステムコントローラに送られ、第１のダイ画像及び第２のダイ画像の基準画像としての受け入れが可能であるか否か、または両方のダイ画像をリジェクトして他のダイ画像を選択すべきか否かが指示される。
【００３５】
図４ａは、第１のダイ画像４０２、第２のダイ画像４０４、及び図２の画像コンパレータ２１２により形成されるような、第１のダイ画像４０２と第２のダイ画像４０４の比較により生じる差画像４０６を示す。第１のダイ画像４０２と第２のダイ画像４０４は共に、画像の周辺部のボンドパッドと、ボンドパッドにより画定される領域内の半導体デバイスとを有する。図示の各ボンドパッドはさらに、プローブマークを有する。第１のダイ画像４０２と、第２のダイ画像４０４との間のプローブマークのばらつきは、差画像４０６の周辺部に白い円を形成させる。同様に、第１のダイ画像４０２と、第２のダイ画像４０４に含まれるデバイス端縁部のばらつきにより、差画像４０６に明るい領域が含まれる。
【００３６】
動作について説明すると、第１のダイ画像４０２及び第２のダイ画像４０４のボンドパッドのプローブマークのような、既知の非整合性を有する領域は、輝度または他の画像データのばらつきによる誤作動を防止するために除去することができる。差画像４０６に含まれる残りの領域は、その後、頻度と、輝度の絶対値、または頻度と他の画像データの絶対値の関数として作表される。このようにして、第１のダイ画像４０２及び第２のダイ画像４０４を基準ダイ画像として使用できるか否かを判定するために、差画像４０６を分析する際の１つの目安を提供するヒストグラム・データが形成される。
【００３７】
図４ｂは、頻度の関数として輝度のばらつき、または他の画像データのばらつきを示す一例である。ダイ画像が類似である場合、最も高い頻度を有する輝度及び／または画像データ値は０に最も近いが、その理由は、差画像が第１のダイ画像４０２及び第２のダイ画像４０４のピクセル差の絶対値を含むからである。輝度及び他の画像データの絶対値が増加すると、頻度はポイント４０８に到達するまで減少し、このポイントで輝度または他の画像データ値が増加し始める。ポイント４０８は、長さＬ1を有する第１の異常領域の開始点を示すものであり、その後、輝度及び／または他の画像データ値が公称レベルに減少する。その後、輝度及び／または他の画像データ値は再びポイント４１０で増加し始めるが、このポイントは長さＬ2を有する第２の異常領域の開始点である。その後、輝度及び／または他の画像データは、２５５の最大値に到達するまで減少する。
【００３８】
動作について説明すると、長さがＬ1を超えるような、所定長さの輝度及び／または他の画像データばらつき区域があると、ダイの誤作動頻度が受け入れ不可になると、分析によりまたは実験的に規定することができる。同様に、輝度及び／または他の画像データのばらつき、または他の適当なファクターの発生頻度が増加すると、第１または第２のダイの誤作動頻度が潜在的に受け入れ不可となることも規定することができる。図４ｂのヒストグラムは、かかる異常領域を突き止めて、ダイ画像が基準ダイ画像として受け入れ可能かまたは受け入れ不可であるか、あるいは、異常領域の寸法または異常領域の密度を求めるように、さらに分析が必要な領域を識別するために使用される。
【００３９】
図５は、本発明の一実施例による基準ダイ画像の選択方法５００を示すフローチャートである。この方法５００を視覚検査装置または他の適当なシステムに用いて、作業員の手動介入を必要とせずに、基準ダイ画像を選択することができる。
【００４０】
この方法５００は、第１のダイを選択するステップ５０２でスタートする。例えば、ウェーハから形成されるダイの数を予め決定することが可能であり、ウェーハの方向により第１のダイを識別し選択することができる。そうすれば、ウェーハの他の全てのダイの方向がわかり、ダイ画像テストの進行を予め決めることができる。分析のために、ダイを選択する他の適当な装置及び方法も使用可能である。
【００４１】
ステップ５０２で第１のダイを選択した後、第１のダイ画像データをステップ５０４で記録する。例えば、１０００×１０００個のピクセルより成る二次元領域を有するデジタルカメラを用いて、最も暗いシェード０から最も明るいシェード２５５の範囲内の８ビットデータのような輝度データ及び／または他の画像データを記憶することができる。第１の画像のこの輝度データ及び／または他の画像データを、ステップ５０６で蓄積する。その後、ステップ５０８へ進んで、第２のダイを選択する。第２のダイの画像データをステップ５１０で記録し、ステップ５１２において適当なデータ蓄積装置に蓄積する。
【００４２】
ステップ５１４において、第１のダイ画像と、第２のダイ画像とをピクセル毎に比較する。例えば、第１のダイ画像の各ピクセルの他の画像データを、第２のダイ画像の各ピクセルの他の画像データから減算すると、第１のダイ画像と第２のダイ画像の間に他の画像データの差が存在する場合、差画像の他の画像データは０より大きい。輝度データについて同様なプロセスを使用する。差データは、ステップ５１６で差画像データファイルに蓄積する。
【００４３】
この方法は、その後、ステップ５１８へ進み、そこで差画像データを分析する。例えば、輝度及び／または他の画像データのばらつきの数、輝度及び／または他の画像データのばらつきの大きさ、または他の基準に基づき、ダイを受け入れるかリジェクトするために、種々の方法を分析によりまたは実験的に確かめることができる。同様に、ある特定の他の画像データのばらつき及び／または輝度のばらつきは、潜在的に受け入れ可能な輝度または他の画像データのばらつきの範囲内にあるため、さらなる分析が必要であろう。
【００４４】
この方法は、その後、ステップ５２０へ進み、そこで、他の画像データのばらつきが受け入れ可能であるか否かを判定する。他の画像データのばらつきが受け入れ可能でない場合、ステップ５２２へ進んで、両方のダイをリジェクトする。ステップ５２０において、他の画像データのばらつきが受け入れ可能であると判定されると、ステップ５２４へ進んで、輝度のばらつきが受け入れ可能であるか否かを判定する。輝度のばらつきが受け入れ可能でないと判定されると、ステップ５２６へ進んで、両方のダイをリジェクトする。ステップ５２４において、輝度のばらつきが受け入れ可能であると判定されると、ステップ５２８へ進んで、両方のダイを受け入れ可能な基準画像として受け入れる。
【００４５】
動作について説明すると、この方法５００は、シリコンウェーハからのダイの画像を分析することにより、同じシリコンウェーハからの他のダイの視覚検査の際使用可能な基準画像となるダイ画像を選択する。この方法５００は、基準画像形成用ダイを選択するように、所定のダイのテストに使用することができる。例えば、ダイは、既知のばらつき及び輝度及び他の画像データに基づいて、ウェーハの周辺部の場所及びウェーハの中心部の場所から選択できる。この方法５００により、視覚検査装置は、ダイ間の既知の受け入れ可能なばらつきに基づき、作業員の介入または選択によらずに、基準ダイの選択を可能にする。テスト用に選択される２つのダイが既知の受け入れ可能レベルを超える輝度または他の画像データのばらつきを有する場合、その後の視覚検査をパスするというような、最終的に受け入れ可能であると判定されることがあるとしても、両方のダイを、基準画像としてリジェクトする。同様に、各ダイをさらに第３のダイと照合するか、または他の方法により基準画像を選択することができる。
【００４６】
図６は、本発明の一実施例による輝度データの分析方法６００を示すフローチャートである。この方法６００は、図２の差分析手段２１０または他の適当な手段と共用できる。
【００４７】
この方法６００は、差画像からの輝度データを分類するステップ６０２でスタートする。その後、ステップ６０４へ進んで、輝度の頻度を表にする。例えば、ステップ６０４において、輝度の大きさの頻度ヒストグラムを形成する。この方法は、さらにステップ６０６へ進み、そこで、表にした輝度頻度データについて負から正への勾配変化があるか否かを判定する。負から正への勾配変化が存在しなければ、ステップ６０８へ進んで、両方のダイを基準ダイとして受け入れる。そうでない場合は、ステップ６１０へ進む。
【００４８】
ステップ６１０では、勾配が増加する輝度の任意の急変部の長さを求める。例えば、輝度の急変部がグレイスケールの輝度または他の画像データ値の範囲に亘って広がる場合がある。８ビットのシステムでは、例えば、グレイスケールの値は０から２５５の範囲内にある。この例示的な方法６００によると、輝度の急変部のグレイスケール軸に沿う長さを、ステップ６１０で求める。その後、ステップ６１０に進んで、長さが受け入れ可能であるか否かを判定する。例えば、グレイスケール上で所定数のポイントを超える長さを有する輝度の急変があると、そのデバイスは受け入れ不可の頻度で誤作動すると、分析によりまたは実験的に規定することができる。ステップ６１２において、その長さが受け入れ不可であると判定されると、ステップ６１４へ進んで、両方のダイを、基準画像としての使用は不可としてリジェクトする。ステップ６１２において、輝度の急変部の長さが受け入れ可能であると判定された場合、ステップ６１６へ進む。
【００４９】
ステップ６１６において、輝度の急変部を画定するピクセル座標から欠陥の寸法を求める。例えば、欠陥が線状、円状または正方形、不規則形状または他の形状である場合がある。かかる欠陥の形状をステップ６１６で求め、ステップ６１８へ進む。ステップ６１８では、欠陥の寸法が受け入れ可能であるか否かを判定する。例えば、長さまたは幅が５ミクロンのようなある所定の値を超えた欠陥により、デバイスの故障率が受け入れ不可であると、分析によりまたは実験的に規定することができる。ステップ６１８のおいて、寸法が受け入れ不可であると判定された場合、ステップ６２０へ進んで、両方のダイ画像を、基準画像としての使用不可としてリジェクトする。そうでなければ、ステップ６２２へ進む。
【００５０】
ステップ６２２において、欠陥の座標から欠陥の密度を求める。例えば、大きな領域内に小さな欠陥が所定数存在すると、デバイスの故障率は受け入れ不可な大きさを有すると、分析によりまたは実験的に規定することができる。ステップ６２２において、欠陥の密度を求めた後、ステップ６２４へ進み、そこで欠陥の密度が受け入れ可能であるか否かを判定する。欠陥の密度が受け入れ可能でない場合、ステップ６２６へ進んで、両方のダイを、基準画像としての使用不可としてリジェクトする。そうでなければ、ステップ６２８へ進んで、両方のダイを、基準画像として使用可能として受け入れる。
【００５１】
動作について説明すると、方法６００を用いて、第１のダイ画像と、第２のダイ画像の比較により形成された差画像データを分析する。差画像は、ウェーハから形成されるダイを後で視覚検査するための基準画像になり得るものとして、第１及び第２の画像の両方を受け入れるか、またはリジェクトするかを判定するために分析される。この方法６００は、差分析手段２１０または視覚検査装置の他の適当な手段のようなシステムで使用可能である。
【００５２】
この方法６００は、ダイ画像を受け入れるか、またはリジェクトするかを決定するための、予め分析により、または実験的に求めた基準を使用して、シリコンウェーハから形成された他のダイの視覚検査のための基準ダイ画像を選択する。従って、かかるダイの許容可能な欠陥の感度は通常、基準ダイ画像と、そのウェーハ上の個々のダイとの間のばらつきの欠陥の許容可能な感度よりも格段に高いしきい値に設定するのが普通である。従って、２つのダイ間の差により、ダイ画像を基準ダイとしての使用は不可としてリジェクトするが、各ダイはその後、製造用として受け入れ可能と判定される場合がある。
【００５３】
図７は、本発明の一実施例による他の画像データ分析方法７００を示すフローチャートである。この方法７００は、図２の差分析手段２１０または他の適当な手段と共用可能であり、ダイの検査に用いる輝度以外の画像データを使用する。例えば、赤外光、紫外光または所定のカラーを用いて、簡単な輝度変化によっては検知できない欠陥または不具合を検知することができる。
【００５４】
方法７００は、差画像からの画像データを分類するステップ７０２でスタートする。次に、ステップ７０４へ進んで、画像データの頻度を表にする。例えば、ステップ７０４において、画像データの大きさのヒストグラムを形成する。次に、ステップ７０６へ進み、そこで表にした画像データ頻度につき負から正への勾配変化が存在するか否かを判定する。負から正への勾配変化が存在しない場合、ステップ７０８へ進んで、両方のダイを、基準データとしての使用が可能であるとして受け入れる。そうでなければ、ステップ７１０へ進む。
【００５５】
ステップ７１０では、勾配を増加させる画像データの任意の急変部の長さを求める。例えば、画像データの急変部は、画像データ値のある範囲に拡がる場合がある。例えば、８ビットのシステムでは、画像データ値は０から２５５の範囲内にある。実施例の方法７００によると、ステップ７１０において、画像データの急変軸に沿う長さを求める。次いで、ステップ７１２へ進み、その長さが受け入れ可能であるか否かを判定する。例えば、長さが画像データのスケールで所定数のポイントを超える、画像データの急変部が存在すると、そのデバイスの誤作動頻度は受け入れ不可であると、分析によりまたは実験的に規定することができる。ステップ７１２において、画像データの急変部の長さが受け入れ可能であると判定されると、ステップ７１６へ進む。
【００５６】
ステップ７１６において、画像データの急変部を画定するピクセル座標から欠陥の寸法を求める。例えば、欠陥は、線状、円形、正方形、不規則形状または他の形状である場合がある。ステップ７１６において、かかる欠陥の形状を求めた後、ステップ７１８へ進む。ステップ７１８では、欠陥の寸法が受け入れ可能であるか否かを判定する。例えば、長さまたは幅が５ミクロンのようなある特定の値を超える欠陥が存在すると、そのデバイスの故障率は受け入れ不可な値になると、分析により、または実験的に規定することができる。ステップ７１８において、寸法が受け入れ不可であると判定されると、ステップ７２０へ進んで、両方のダイ画像を、基準画像としての使用は不可としてリジェクトする。そうでなければ、ステップ７２２へ進む。
【００５７】
ステップ７２２において、欠陥の密度を欠陥の座標から求める。例えば、大きな領域内に所定数の小さな欠陥が存在すると、デバイスの故障率は受け入れ不可な値となると、分析により、または実験的に規定することができる。ステップ７２２において、欠陥の密度を求めた後、ステップ７２４へ進み、そこで欠陥の密度が受け入れ可能であるか否かを判定する。欠陥の密度が受け入れ可能でない場合、ステップ７２６へ進んで、両方のダイを、基準画像としては受け入れ不可としてリジェクトする。そうでなければ、ステップ７２８へ進み、両方のダイを、基準画像として使用可能として受け入れる。
【００５８】
動作について説明すると、この方法７００は、第１のダイ画像と、第２のダイ画像とを比較して形成する差画像データを分析するために使用される。差画像は、ウェーハから形成される第２のダイを後で比較検査するための基準画像になり得るとして、第１のダイ及び第２のダイの両方を受け入れるか、またはリジェクトするかを判定するために、分析される。この方法７００を、差分析手段２１０または視覚検査装置の他の適当な手段のようなシステムで用いることができる。
【００５９】
この方法７００は、シリコンウェーハから形成された他のダイを後で視覚検査するための基準ダイ画像を選択するために、ダイ画像を受け入れるか、またはリジェクトするかを決定するための、予め分析により、または実験的に求めた基準を使用する。従って、かかるダイの許容可能な欠陥の感度は通常、基準ダイ画像と、ウェーハの個々のダイとの間のばらつきの欠陥の許容可能な感度よりも格段高いしきい値に設定される。従って、２つのダイ間の差により、ダイ画像を基準画像としての使用の観点からリジェクトすることがあるが、各ダイは、その後、製造用としては受け入れ可能と判定される場合がある。
【００６０】
基準ダイを選択する基準ダイ選択装置及び方法の好ましい実施例を詳細に説明したが、頭書の特許請求の範囲の精神から逸脱することなく、種々の変形例及び設計変更が可能であることが当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施例によるダイテスト装置を示す。
【図２】 図２は、本発明の一実施例による基準ダイ検知手段のブロック図である。
【図３】 図３は、本発明の一実施例による差分析手段のブロック図である。
【図４ａ】 図４ａは、第１のダイ画像、第２のダイ画像、及び図２のダイ検知手段の画像コンパレータにより形成されるような差画像を示す図である。
【図４ｂ】 図４ｂは、差画像の輝度変化のようなデータ変化を周波数の関数として示すヒストグラムの一例である。
【図５】 図５は、本発明の一実施例により基準ダイ画像を選択する方法を示すフローチャートである。
【図６】 図６は、本発明の一実施例により基準データを分析する方法を示すフローチャートである。
【図７】 図７は、本発明の一実施例により他の画像データを分析する方法を示すフローチャートである。

Claims (10)

1. 基準ダイ画像の選択装置であって、
   第１のダイ画像と、第２のダイ画像とに基づき差画像を発生させるダイ画像コンパレータと、
   ダイ画像コンパレータに結合され、差画像からヒストグラムデータを発生して、ヒストグラムデータの勾配を分析することにより、ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求める差画像分析手段とより成り、
   前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより、第１のダイ画像と第２のダイ画像とがそれぞれ、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定することを特徴とする基準ダイ画像選択装置。
2. ダイ検査装置であって、
   ２個または３個以上のダイの画像を得るように構成されたカメラと、
   カメラに結合され、第１のダイ画像と、第２のダイ画像の差から得たヒストグラムデータの勾配を分析して、ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求めるように作動可能な基準ダイ検出手段とより成り、
   前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより、第１のダイ画像と第２のダイ画像とがそれぞれ、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定することを特徴とするダイ検査装置。
3. ヒストグラムデータの勾配が負から正へ変化するか否かを判定するよう作動可能な勾配分析手段をさらに有する請求項１または２の装置。
4. 長さが所定の受け入れ可能な基準を超える前記領域の寸法が所定の許容可能な寸法を超えるか否かを判定するよう作動可能な寸法分析手段をさらに有する請求項１、２または３の装置。
5. 長さが所定の受け入れ可能な基準を超える前記領域の数が単位面積当たりの所定の許容可能な数を超えるか否かを判定するよう作動可能な密度分析手段をさらに有する請求項１、２、３または４の装置。
6. 基準ダイ画像を選択する方法であって、
   第１のダイ画像を第２のダイ画像から減算して、差画像を形成し、
   差画像からヒストグラムデータを発生させ、
   ヒストグラムデータの勾配が増加した後減少する領域の長さを求め、
   前記領域の長さが所定の受け入れ可能な基準を超えるか否かにより差画像が受け入れ不可のデータを含むか否かを判定し、
   第１のダイ画像と第２のダイ画像とが、ウェーハ上の他のダイと比較する基準ダイ画像として使用可能か否かを判定するステップより成る基準ダイ画像の選択方法。
7. 差画像が受け入れ不可のデータを含む否かを判定するステップは、
   差画像データからヒストグラムを形成し、
   ヒストグラムの勾配が負から正に変化するか否かを判定するステップより成る請求項６の方法。
8. 差画像が受け入れ不可のデータを含むか否かを判定するステップは、輝度のヒストグラムデータにつき長さが所定の受け入れ可能な基準を超える領域の寸法が所定の許容可能な寸法を超えているか否かを判定するステップを含む請求項６または７の方法。
9. 差画像が受け入れ不可のデータを含むか否かを判定するステップは、輝度データ以外の画像データのヒストグラムデータにつき長さが所定の受け入れ可能な基準を超える領域の寸法が所定の許容可能な寸法を超えているか否かを判定するステップを含む請求項６、７または８の方法。
10. 差画像が受け入れ不可のデータを含むか否かを判定するステップは、輝度のヒストグラムデータにつき長さが所定の受け入れ可能な基準を超える領域の数が単位面積当たりの所定の許容可能な数を超えているか否かを判定するステップより成る請求項６、７、８または９の方法。

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