DE102016012000A1

DE102016012000A1 - Fehlerinspektionsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE102016012000A1
Application number: DE102016012000.2A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Sakai; Osamu Kikuchi; Kenji Sahara
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-04-13
Also published as: CN107024541A; JP6546826B2; JP2017072501A; US20190197680A1; US20180101944A1; US20190050978A9; KR101820332B1; KR20170042232A; US10529068B2; CN107024541B; US10354372B2; TWI627405B; TW201713946A

Abstract

Bei einer Ultraschallinspektion, die an einem Inspektionsobjekt ausgeführt wird, das eine feine und mehrschichtige Struktur aufweist, in der Art eines Halbleiterwafers und eines MEMS-Wafers, wird ein Fehler erkannt, indem Folgendes ausgeführt wird: Trennen eines innen vorhandenen Fehlers von einem normalen Muster, Erhalten eines Bilds des Inspektionsobjekts durch Abbilden des Inspektionsobjekts mit einem darauf ausgebildeten Muster, um eine sehr empfindliche Erkennung zu ermöglichen, Erzeugen eines Referenzbilds, das keinen Fehler aufweist, anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Erzeugen einer Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Berechnen einer Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des Bilds des Inspektionsobjekts mit jener des Referenzbilds und Vergleichen der berechneten Fehlergenauigkeit mit der erzeugten Mehrwertmaske.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inspizieren eines Fehlers anhand eines unter Verwendung einer Ultraschallwelle, von Röntgenstrahlen oder dergleichen erhaltenen Bilds eines Inspektionsobjekts und insbesondere ein Inspektionsverfahren, das für eine. Inspektion eines Inspektionskörpers mit einer Mehrschichtstruktur geeignet ist, und eine zerstörungsfreie Inspektionsvorrichtung, welche dieses verwendet.
Beispiele zerstörungsfreier Inspektionsverfahren zur Inspektion eines Fehlers anhand eines Bilds eines Inspektionsobjekts sind ein Verfahren, bei dem ein durch Bestrahlen des Inspektionsobjekts mit einer Ultraschallwelle erzeugtes Ultraschallbild verwendet wird und die davon reflektierte Welle erfasst wird, und ein Verfahren, bei dem ein durch Bestrahlen des Inspektionsobjekts mit Röntgenstrahlen erhaltenes Röntgenbild verwendet wird und davon durchgelassene Röntgenstrahlen erfasst werden.
Um einen in einem Inspektionsobjekt mit einer Mehrschichtstruktur vorhandenen Fehlerunter Verwendung einer Ultraschallwelle zu erkennen, werden im Allgemeinen Reflexionseigenschaften infolge akustischer Impedanzunterschiede verwendet. Die Ultraschallwelle breitet sich durch ein flüssiges oder festes Material aus und erzeugt eine reflektierte Welle an einer Grenzfläche zwischen Materialien mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen oder an einem Hohlraum. Weil die Stärke einer von einem Fehler reflektierten Welle von der Stärke einer von einem fehlerfreien Abschnitt reflektierten Welle verschieden ist, kann ein Bild erhalten werden, das den im Inspektionsobjekt vorhandenen Fehler durch Sichtbarmachen von Reflexionsintensitäten an Grenzflächen des Inspektionsobjekts offenlegt.
Das Vorhandensein eines Fehlers im erhaltenen Bild der Reflexionsintensität wird häufig von einer inspizierenden Person visuell festgestellt, was zu Variationen des Beurteilungsergebnisses infolge der Erfahrung der jeweiligen inspizierenden Personen führen kann. Überdies werden wichtige Inspektionsobjekte wie Halbleiterwafer und elektronische Vorrichtungen zunehmend miniaturisiert, wodurch es schwieriger wird, einen Fehler von einem normalen Muster visuell zu unterscheiden. Ferner ist es beliebter geworden, Mehrschichtstrukturen an eine Multifunktionalisierung und Miniaturisierung montierter Produkte anzupassen, wobei ein WLP-(Wafer Level Package)-Verfahren zur Behandlung des Produkts in Form eines Wafers bis zum Endprozess der Baugruppenbildung in der Herstellungsszene allgemein üblich wird. Demgemäß muss die Ultraschallinspektion innere Fehler in der Größenordnung von Mikrometern schnell mit hoher Empfindlichkeit durch Trennen des inneren Fehlers in der Größenordnung von Mikrometern von einem komplizierten Muster in Form des Wafers erkennen. Dies entspricht jedoch dem Erkennen nur weniger den Fehlerzeigender Pixel von einigen zehn Millionen Pixeln, die ein inneres Bild ausmachen, was sich visuell kaum erreichen lässt.
Eine herkömmliche Technik zum automatischen Erkennen eines Fehlers anhand eines Ultraschallinspektionsbilds ist ein im offen gelegten japanischen Patent 2007-101320 (Patentdokument 1) beschriebenes Verfahren. Dies umfasst eine Funktion zum sequenziellen Erzeugen und Anzeigen von Ultraschallinspektionsbildern, um dadurch einen Fehlerkandidaten auf der Grundlage eines Zusammenhangs einer Luminanzverteilung in jedem Bild zu extrahieren. Ein Fehler und Rauschen können durch die Länge der kontinuierlichen Wiederholung des Fehlerkandidaten unterschieden werden. Ein weiteres Verfahren ist im offen gelegten japanischen Patent 2012-253193 (Patentdokument 2) beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das Vorhandensein eines Leerraums in einem TSV (Through Silicon Via) in einer dreidimensionalen Integrationsstruktur auf der Grundlage einer Ultraschallabtastung geschätzt.
Kurzfassung
Wenn das Inspektionsobjekt ein kompliziertes Muster sowie eine Mehrschichtstruktur aufweist, wie ein Halbleiter oder eine elektronische Vorrichtung, kann ein Fehler mit einer bestimmten Länge von zu zufälligen Zeiten erzeugtem Rauschen unter Verwendung des im offen gelegten japanischen Patent 2007-101320 beschriebenen Verfahrens unterschieden werden, es kann jedoch nicht ein feiner Fehler von einem normalen Muster unterschieden werden. Beim im offen gelegten japanischen Patent 2012-253193 beschriebenen Verfahren ist das Muster des Inspektionsobjekts auf einen TSV beschränkt, und um die Wirkung einer Struktur zu vermeiden, wodurch die Auflösung des TSV in vertikaler Richtung verringert werden kann (Löthöckerelektrode oder Verdrahtungsschicht), wird das Vorhandensein des Leerraums in einem aktiven TSV durch Bilden eines TEG-(Test Element Group)-Gebiets, das nur eine Ätzstoppschicht und den TSV aufweist, vorausgesetzt und wird das Vorhandensein des Leerraums im TEG-Gebiet inspiziert, wodurch keine Wafergesamtoberfläche mit einer Mischung verschiedener Muster inspiziert werden kann.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Inspektionsverfahren und eine Inspektionsvorrichtung bereitzustellen, wodurch ein innerer Fehler mit hoher Empfindlichkeit erkannt werden kann, indem er bei einer Ultraschallinspektion, die an einem Inspektionsobjekt, das eine feine und mehrschichtige Struktur aufweist, in der Art eines Halbleiterwafers und eines MEMS-Wafers von einem normalen Muster getrennt wird.
Zum Adressieren des vorstehenden Problems sieht die vorliegende Erfindung ein Fehlerinspektionsverfahren zum Erkennen eines Fehlers vor, welches folgende Schritte aufweist: Erhalten eines Bilds eines Inspektionsobjekts durch Abbilden des Inspektionsobjekts mit einem darauf ausgebildeten Muster, Erzeugen eines Referenzbilds, das keinen Fehler aufweist, anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Erzeugen einer Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Berechnen einer Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des Bilds des Inspektionsobjekts mit jener des Referenzbilds und Vergleichen der berechneten Fehlergenauigkeit mit der erzeugten Mehrwertmaske.
Zum Adressieren des vorstehenden Problems sieht die vorliegende Erfindung auch eine Fehlerinspektionsvorrichtung vor, welche Folgendes aufweist: eine Bilderfassungseinheit, die ein Bild eines Inspektionsobjekts durch Abbilden des Inspektionsobjekts mit einem sich darauf befindenden Muster erhält, eine Referenzbild-Erzeugungseinheit, welche ein Referenzbild, das keinen Fehler aufweist, anhand des von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts erzeugt und eine Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand der erhaltenen Bilder des Inspektionsobjektserzeugt, eine Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit, welche die Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts und des von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Referenzbilds berechnet, und eine Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit, welche den Fehler erkennt, indem sie die durch die Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit berechnete Fehlergenauigkeit mit der von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Mehrwertmaske vergleicht.
Überdies sieht die vorliegende Erfindung zum Adressieren des vorstehenden Problems ferner eine Ultraschallinspektionsvorrichtung vor, welche Folgendes aufweist: eine Erkennungseinheit mit einer Ultraschallsonde, die eine Ultraschallwelle emittiert, und einem Fehlstellendetektor, der ein von einem Inspektionsobjekt durch die von der Ultraschallsonde emittierte Ultraschallwelle erzeugtes Reflexionsecho erfasst, eine A/D-Wandlungseinheit zum A/D-Wandeln eines vom Fehlstellendetektor, der das Reflexionsecho in der Detektionseinheit detektiert hat, ausgegebenen Signals und eine Bildverarbeitungseinheit, welche das vom Fehlstellendetektor detektierte und von der A/D-Wandlungseinheit in ein Digitalsignal umgewandelte Reflexionsecho erkennt, das ausgegebene Signal verarbeitet, ein Schnittbild in einer zur Oberfläche des Inspektionsobjekts parallelen Ebene innerhalb des Inspektionsobjekts erzeugt, das erzeugte innere Schnittbild verarbeitet und dadurch einen inneren Fehler des Inspektionsobjekts inspiziert, wobei die Bildverarbeitungseinheit Folgendes umfasst: eine Schnittbild-Erzeugungseinheit, welche das vom Fehlstellendetektor erzeugte Reflexionsecho detektiert, das ausgegebene Signal verarbeitet und das Schnittbild im Inneren des Inspektionsobjekts erzeugt, eine Referenzbild-Erzeugungseinheit, welch ein Referenzbild, das keinen Fehler aufweist, anhand des Schnittbilds des Inneren des Inspektionsobjekts, das durch die Schnittbild-Erzeugungseinheit erzeugt wurde, erzeugt und eine Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen inneren Bilds des Inspektionsobjekts erzeugt, eine Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit, welche die Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts mit jener des von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Referenzbilds berechnet, eine Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit, welche den Fehler durch Vergleichen der von der Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit berechneten Fehlergenauigkeit mit der von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Mehrwertmaske erkennt, und eine Ausgabeeinheit, welche den von der Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit erkannten inneren Fehler ausgibt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen feinen Fehler in der Nähe eines normalen Musters auf einem inneren Bild des Inspektionsobjekts, das eine Mischung aperiodischer und komplizierter Muster aufweist, zu erkennen und auszugeben.
Überdies ermöglicht es die vorliegende Erfindung auch, den Fehler innerhalb des Inspektionsobjekts durch Verarbeiten des Schnittbilds des Inneren des Inspektionsobjekts, das unter Verwendung einer Ultraschallwelle erfasst wurde, zu erkennen.
Diese Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden eingehenderen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie in der anliegenden Zeichnung veranschaulicht, verständlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein als Beispiel dienendes Flussdiagram eines Vorgangs, der ein Konzept eines Verfahrens zum Inspizieren eines inneren Fehlers eines verschiedene Vorrichtungen tragenden Wafers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ein Blockdiagramm eines Konzepts einer Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 ein Blockdiagramm einer Konfiguration der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine perspektivische Ansicht eines als Inspektionsobjekt verwendeten Wafers mit einer Mehrschichtstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5A eine Schnittansicht des Mehrschichtwafers, worin eine Beziehung zwischen dem als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafer und einer Ultraschallsonde gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
5B eine Graphik eines unter Verwendung der Ultraschallsonde erfassten Reflexionsechosignals von dem als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6A eine Draufsicht des als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6B ein Bild des als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 eine Draufsicht des Wafers mit einer auf jeden Chip des als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafers aufgebrachten Markierung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9A ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Referenzbild-Erzeugungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9B ein Prozessflussdiagramm der Referenzbild-Erzeugungseinheit in der Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10 ein Bild und eine Graphik einer Prozedur zum Erzeugen einer Mehrwertmaske durch die Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 ein Flussdiagramm eines durch die Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung ausgeführten Fehlererkennungsprozesses gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
12A eine Draufsicht des in Bezug auf jede Mustergruppe markierten Wafers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
12B eine Draufsicht von Chips auf dem Wafer als Beispiel, wobei Informationen des in Bezug auf jede Gruppe erkannten Fehlers integriert werden und durch eine Fehlerinformations-Ausgabeeinheit in der Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden,
12C eine Draufsicht des Wafers als ein anderes Beispiel, wobei Informationen des in Bezug auf jede Gruppe erkannten Fehlers integriert werden und durch eine Fehlerinformations-Ausgabeeinheit in der Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden,
13A eine Draufsicht des in Bezug auf jede Mustergruppe markierten Wafers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
13B ein Flussdiagramm eines von der Fehlererkennungseinheit der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführten Prozesses, der jedoch von dem mit Bezug auf 12B beschriebenen verschieden ist,
14 eine perspektivische Ansicht des Wafers und eines Bilds von Chips als Beispiel einer Gruppierung auf dem als Inspektionsobjekt verwendeten Mehrschichtwafer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
15A eine Draufsicht eines als Inspektionsobjekt verwendeten IC-Trägers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
15B ein Flussdiagramm eines Prozesses für den als Inspektionsobjekt verwendeten IC-Träger gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fehlerinspektionsverfahren, wodurch Signale eines normalen Musters von jenen mit einem Fehler auf einem Inspektionsobjekt getrennt werden können, das eine aperiodische Musterstruktur aufweist, wodurch feine Fehler erkannt werden können, und eine Vorrichtung dafür. Das heißt, dass die vorliegende Erfindung dafür ausgelegt ist, ein Bild in Gebiete zu segmentieren, die jeweils aus der gleichen Mustergruppe bestehen, die Gebiete zu gruppieren und einen Fehler in einem Teilbild derselben Gruppe zu erkennen, selbst wenn das vom Inspektionsobjekt erhaltene Bild ein aperiodisches Muster aufweist. Die vorliegende Erfindung ist für eine Erscheinungsbildinspektion, eine zerstörungsfreie Inspektion und dergleichen an einem solchen Inspektionsobjekt mit einer komplizierten Musterstruktur wirksam.
Überdies ist die vorliegende Erfindung dafür ausgelegt, einen Fehler in einem inneren Bild des Inspektionsobjekts durch Segmentieren eines Bilds in Gebiete, die jeweils aus der gleichen Mustergruppe bestehen, Gruppieren der Gebiete und Integrieren von Merkmalen der segmentierten inneren Bilder, die zur Gruppe gehören, zu erkennen. Das Gruppieren erfolgt auf der Grundlage von Markierungen, die von einem Benutzer vorab auf segmentierte Gebiete angewendet wurden, oder auf der Grundlage von Entwurfsdaten oder einer Belichtungsvorschrift, die verwendet wird, wenn jede Schicht strukturiert wird. Überdies wird zur Erkennung des Fehlers ein segmentiertes inneres Referenzbild durch Integrieren der Merkmale der segmentierten inneren Bilder, die zur gleichen Gruppe gehören, gebildet und werden die Merkmale zwischen dem segmentierten inneren Referenzbild und jedem segmentierten inneren Bild verglichen, um die Fehlergenauigkeit zu berechnen. Ferner wird in Bezug auf jedes Pixel mit einer Fehlergenauigkeit eine Mehrwertmaske anhand des segmentierten inneren Bilds erzeugt, wird eine Maskierung am Pixel mit der Fehlergenauigkeit unter Verwendung der Mehrwertmaske ausgeführt und werden die restlichen Pixel als fehlerhaft bestimmt. Indem dies an jeder Gruppe ausgeführt wird, kann die zerstörungsfreie Inspektion am einen weiten Bereich abdeckenden gesamten Gebiet des Inspektionsobjekts ausgeführt werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Nachstehend wird ein Fall erklärt, in dem ein Fehlerinspektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Ultraschallinspektionsvorrichtung angewendet wird.
Eine Implementation des Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vorrichtung davon wird mit Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben. Zuerst wird eine Implementation der Ultraschallinspektionsvorrichtung unter Verwendung eines Substrats mit einer Mehrschichtstruktur und einem komplizierten Muster in der Art eines Halbleiterwafers und eines MEMS-(mikroelektromechanisches System)-Wafers als Inspektionsobjekt beschrieben.
Eine Eigenschaft von Ultraschallwellen besteht darin, dass sie sich durch das Inspektionsobjekt ausbreiten und teilweise reflektiert werden, falls es einen Übergang gibt, wo sich eine Materialeigenschaft (die akustische Impedanz) ändert. Weil ein großer Teil der Ultraschallwellen reflektiert wird, wenn sie auf einen Hohlraum treffen, können solche Fehler in der Art eines Leerraums oder einer Schichtablösung auf der Grundlage der Reflexionsintensität insbesondere an einer Bondfläche des Wafers, die mehrere aneinander gebondete Schichten aufweist, mit hoher Empfindlichkeit erkannt werden. Nachstehend ist ein Fehler an der Bondfläche des Mehrschichtwafers zu erkennen.
2 ist ein Konzeptdiagramm der Implementation der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Detektionseinheit 1, einen A/D-Wandler 6, eine Bildverarbeitungseinheit 7 und eine Gesamtsteuereinheit 8 auf.
Die Detektionseinheit 1 weist eine Ultraschallsonde 2 und einen Fehlstellendetektor 3 auf. Der Fehlstellendetektor 3 treibt die Ultraschallsonde 2 durch Anlegen eines Pulssignals an die Ultraschallsonde 2. Die durch den Fehlstellendetektor 3 getriebene Ultraschallsonde 2 erzeugt eine Ultraschallwelle und emittiert sie zum Inspektionsobjekt (Probe 5). Wenn die emittierte Ultraschallwelle in die Probe 5 mit der Mehrschichtstruktur eintritt, wird an der Oberfläche der Probe 5 oder an der Bondfläche des Wafers ein Reflexionsecho 4 erzeugt. Das Reflexionsecho 4 wird dann von der Ultraschallsonde 2 empfangen, nach Bedarf durch den Fehlstellendetektor 3 verarbeitet und in ein Reflexionsintensitätssignal umgewandelt.
Das Reflexionsintensitätssignal wird dann durch den A/D-Wandler 6 in digitale Wellenformdaten umgewandelt und in die Bildverarbeitungseinheit 7 eingegeben. Die Bildverarbeitungseinheit 7 weist geeignet eine Bilderzeugungseinheit 7-1, eine Fehlererkennungseinheit 7-2 und eine Datenausgabeeinheit 7-3 auf. Die später zu beschreibende Signalwandlung wird durch die Bilderzeugungseinheit 7-1 an den vom A/D-Wandler 6 in die Bildverarbeitungseinheit 7 eingegebenen Wellenformdaten ausgeführt, um dadurch ein Schnittbild einer spezifischen Bondfläche der Probe 5 anhand der digitalen Wellenformdaten zu erzeugen. Die Fehlererkennungseinheit 7-2 führt einen später zu beschreibenden Vorgang auf der Grundlage des durch die Bilderzeugungseinheit 7-1 erzeugten Schnittbilds der Bondfläche aus, um den Fehler zu erkennen.
Die Datenausgabeeinheit 7-3 erzeugt als Inspektionsergebnis auszugebende Daten in der Art von Informationen über einen individuellen von der Fehlererkennungseinheit 7-2 erkannten Fehler und eines Bilds zur Betrachtung des Schnitts und gibt die Daten an die Gesamtsteuereinheit 8 aus.
3 zeigt ein schematisches Diagramm einer als Beispiel dienenden Konfiguration einer spezifischen Ultraschallinspektionsvorrichtung 100, welche die in 2 dargestellte Konfiguration implementiert. In 3 bezeichnet 10 ein Koordinatensystem mit drei orthogonalen Achsen X, Y und Z.
Eine Bezugszahl 1 in 3 entspricht der mit Bezug auf 2 beschriebenen Detektionseinheit 1. 11 bezeichnet einen in der Detektionseinheit 1 enthaltenen Scanner-Tisch, 12 bezeichnet einen Tank, der auf dem Scanner-Tisch 11 angeordnet ist, und 13 ist ein Scanner, der so angeordnet ist, dass er den Tank 12 auf dem Scanner-Tisch 11 überbrückt und in X-, Y- und Z-Richtung beweglich ist. Der Scanner-Tisch 11 ist eine im Wesentlichen horizontalangeordnete Basis. Der Tank 12 enthält Wasser 14 bis zur durch eine gepunktete Linie angegebenen Höhe, und die Probe 5 wird am Boden (im Wasser) des Tanks 12 angeordnet. Die Probe 5 ist der Halbleiterwafer, der die Mehrschichtstruktur und dergleichen aufweist, wie vorstehend beschrieben wurde. Das Wasser 14 ist ein Medium, das benötigt wird, um die von der Ultraschallsonde 2 emittierte Ultraschallwelle wirksam auf die Probe 5 zu übertragen. 16 bezeichnet eine mechanische Steuereinrichtung, die den Scanner 13 in X-, Y- und Z-Richtung antreibt.
Die Ultraschallsonde 2 emittiert die Ultraschallwelle am unteren Rand von einer Ultraschallausgabeeinheit zur Probe 5 und empfängt ein von der Probe 5 zurückgeworfenes Reflexionsecho. Die Ultraschallsonde 2 ist an einem Halter 15 angebracht und durch den Scanner 13, der durch die mechanische Steuereinrichtung 16 angetrieben wird, in X-, Y- und Z-Richtung beweglich. Demgemäß kann die Ultraschallsonde 2 das Reflexionsecho an mehreren vorab festgelegten Messpunkten der Probe 5 empfangen, während sie sich in X- und Y-Richtung bewegt, um ein zweidimensionales Bildeiner Bondfläche innerhalb eines Messbereichs (X-Y-Ebene) zu erhalten und auf diese Weise den Fehler zu inspizieren. Die Ultraschallsonde 2 ist über ein Kabel 22 mit dem Fehlstellendetektor 3 verbunden, der das Reflexionsecho in ein Reflexionsintensitätssignal umwandelt.
Die Ultraschallinspektionsvorrichtung 100 umfasst ferner den A/D-Wandler 6, der das vom Fehlstellendetektor 3 der Detektionseinheit 1 ausgegebene Reflexionsintensitätssignal in eine digitale Wellenform umwandelt, die Bildverarbeitungseinheit 7, welche ein Bildsignal verarbeitet, das durch den A/D-Wandler 6 A/D-gewandelt wurde, die Gesamtsteuereinheit 8, welche die Detektionseinheit 1, den A/D-Wandler 6 und die Bildverarbeitungseinheit 7 steuert, und die mechanische Steuereinrichtung 16.
Die Bildverarbeitungseinheit 7 verarbeitet das Bildsignal, das durch den A/D-Wandler 6 A/D-gewandelt wurde, und erkennt einen inneren Fehler der Probe 5. Die Bildverarbeitungseinheit 7 umfasst die Bilderzeugungseinheit 7-1, die Fehlererkennungseinheit 7-2, die Datenausgabeeinheit 7-3 und eine Parameterfestlegungseinheit 7-4.
Die Bilderzeugungseinheit 7-1 erzeugt ein Bild anhand der durch A/D-Wandeln des von der Probenoberfläche und jeder Bondfläche zurückgeworfenen Reflexionsechos und dergleichen innerhalb des Messbereichs der Probe 5, der vorab festgelegt wurde, erhaltenen Digitaldaten und der Positionsinformationen der Ultraschallsonde, die von der mechanischen Steuereinrichtung 16 erhalten werden. Die Fehlererkennungseinheit 7-2 verarbeitet das von der Bilderzeugungseinheit 7-1 erzeugte Bild und macht den inneren Fehler dadurch sichtbar oder erkennt diesen. Die Datenausgabeeinheit 7-3 gibt das Inspektionsergebnis aus, das von der Fehlererkennungseinheit 7-2 sichtbar gemacht wurde oder als innerer Fehler erkannt wurde. Die Parameterfestlegungseinheit 7-4 empfängt einen Parameter in der Art einer von außen eingegebenen Messbedingung und gibt den Parameter in die Fehlererkennungseinheit 7-2 und die Datenausgabeeinheit 7-3 ein. In der Bildverarbeitungseinheit 7 ist beispielsweise die Parameterfestlegungseinheit 7-4 mit einer Speichereinheit 18 verbunden, welche eine Datenbank speichert.
Die Gesamtsteuereinheit 8 weist eine CPU auf (in die Gesamtsteuereinheit 8 aufgenommen), welche verschiedene Steuerungen ausführt, den Parameter oder dergleichen vom Benutzer empfängt und geeignet mit einer Benutzerschnittstelleneinheit (GUI-Einheit) 17, welche Anzeigemittel zum Anzeigen von Informationen einschließlich eines Bilds des von der Bildverarbeitungseinheit 7 erkannten Fehlers, der Anzahl der Fehler, einer Koordinate und der Abmessung des einzelnen Fehlers und dergleichen, und ein Eingabemittel aufweist, und der Speichereinheit 18, welche den Merkmalsbetrag, das Bild oder dergleichen des von der Bildverarbeitungseinheit 7 erkannten Fehlers speichert, verbindet. Die mechanische Steuereinrichtung 16 treibt den Scanner 13 auf der Grundlage eines Steuerbefehls von der Gesamtsteuereinheit 8. Es sei bemerkt, dass die Bildverarbeitungseinheit 7, der Fehlstellendetektor 3 und dergleichen auch durch den Befehl von der Gesamtsteuereinheit 8 angesteuert werden.
4 zeigt eine Konfiguration eines Inspektionsobjekts 400 als Beispiel der Probe 5. Das in 4 dargestellte Inspektionsobjekt 400 repräsentiert schematisch das Erscheinungsbild eines Wafers mit der Mehrschichtstruktur als Hauptinspektionsobjekt. Das Inspektionsobjekt 400 ist ein laminierter Wafer, der durch Laminieren und Bonden von Wafern 41 bis 45 verschiedener Typen in der Art von MEMS, CPU, Speicher, CMOS und dergleichen gebildet wurde. Die Anzahl der Laminierungen ist nicht auf fünf beschränkt, sondern sie kann eine beliebige Anzahl größer als eins sein. Die Ultraschallinspektionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um zu inspizieren, ob die Wafer 41 bis 45 im Inspektionsobjekt 400 geeignet an die gesamte Laminationsfläche (Bondfläche) gebondet sind, ohne ein verarmtes Gebiet in der Art eines Leerraums oder einer Schichtablösung zu bilden.
5A zeigt schematisch ein Beispiel einer vertikalen Struktur des Inspektionsobjekts 400 mit der in 4 dargestellten Mehrschichtstruktur. Wenn eine von der Ultraschallsonde 2 emittierte Ultraschallwelle 50 in die Oberfläche 401 des Inspektionsobjekts 400 eintritt, läuft die Ultraschallwelle 50 durch das Inspektionsobjekt 400 und wird infolge unterschiedlicher akustischer Impedanzen von der Inspektionsobjektfläche 401 und Bondflächen 402, 403, 404, 405 zwischen den Wafern reflektiert und von der Ultraschallsonde 2 als ein einziges Reflexionsecho empfangen.
Eine Graphik 51 in 5B zeigt ein Beispiel eines Reflexionsechos vom Inspektionsobjekt, das von der Ultraschallsonde 2 empfangen wird, wobei die Abszisse die Zeit repräsentiert und die Ordinate die Reflexionsintensität repräsentiert. Die Zeit gibt auch die Tiefe des Inspektionsobjekts 400 an. In der Graphik 51 wird der gewünschte Zeitbereich durch Anwenden eines Visualisierungsgatters 52 (nachstehend einfach als ”Gatter 52” bezeichnet) auf einen Zeitbereich, der das Reflexionsecho von der zu betrachtenden Bondfläche aufweisen kann, ausgeschnitten und wird ein Spitzenwert des Gatters 52 erkannt.
Die Bilderzeugungseinheit 7-1 der Bildverarbeitungseinheit 7 erkennt den Spitzenwert an jeder Abtastposition anhand des Reflexionsechos, das erhalten wird, während der Messbereich (X-Y-Ebene) durch den Scanner 13 abgetastet wird, und wandelt den Spitzenwert in einen Grauwert um (beispielsweise 0 bis 255, falls ein 256-Ton-Bild erzeugt wird), um dadurch das Schnittbild der Bondfläche (ein Bild eines Schnitts (einer zur Waferoberfläche parallelen Ebene) in Tiefenrichtung von der Waferoberfläche) anhand der Grauwertinformationen an jeder Abtastposition zu erzeugen.
Wenn das Inspektionsobjekt eine Mehrschichtstruktur aufweist wie das Inspektionsobjekt 400 und mehrere Bondflächen (wie 402 bis 405) aufweist, die zu inspizieren sind, kann das Gatter 52 auf das Reflexionsecho im Zeitbereich entsprechend jeder Bondfläche gesetzt werden und kann das Schnittbild jeder Bondfläche erzeugt werden.
Die 6A und 6B zeigen als Beispiel dienende erzeugte Schnittbilder der Bondfläche. 6A zeigt schematisch eine Draufsicht eines laminierten Wafers 60 als Inspektionsobjekt. Der laminierte Wafer 60 wird schließlich entlang in 6A dargestellten geraden Linien zerlegt, um ein Fertigprodukt zu erzeugen. Nachstehend wird ”Chip” verwendet, um das zerlegte Produkt zu bezeichnen. 62 bei (a) von 6B bezeichnet ein als Beispiel dienendes Schnittbild der Bondfläche, das anhand eines Gebiets 61 erhalten wurde, das durch eine unterbrochene Linie begrenzt ist und drei Chips auf dem laminierten Wafer 60 aufweist. 63, 64 und 65 bei (b) aus 6B bezeichnen Teilschnittbilder, die durch Segmentieren des Schnittbilds 62 bei (a) von 6B in drei jedem Chip entsprechende Gebiete erzeugt wurden. Weil die Teilschnittbilder 63 und 65 bei (b) aus 6B die gleichen auf dem Chip montierten Vorrichtungen aufweisen, sind auch die im erhaltenen Teilschnittbild enthaltenen Musterkonfigurationen (nachstehend als ”Mustergruppe” bezeichnet) gleich, während die linke Hälfte des Teilschnittbilds 64 bei (b) aus 6B aus zwei Mustern besteht, wodurch angegeben wird, dass diese Mustergruppe von jener der Teilschnittbilder 63 und 65 verschieden ist.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Schnittbilder für ein solches Inspektionsobjekt, das aus mehreren Chiptypen mit verschiedenen Mustergruppen besteht, in Bezug auf jedes Gebiet mit der gleichen Mustergruppe gruppiert (beispielsweise gehören die Teilschnittbilder 63 und 65 zu einer Gruppe A und gehört das Teilschnittbild 54 zu einer Gruppe B), und der Fehlererkennungsprozess wird in Bezug auf jede Gruppe ausgeführt.
1 ist ein Konzeptdiagramm dieses Falls. 101 bezeichnet das Aussehen eines Wafers, der eine Mischung verschiedener Vorrichtungen aufweist, als Beispiel des Inspektionsobjekts. Das Inspektionsobjekt (der Wafer) 101 weist in einer Gitterform darauf ausgebildete Chips auf, und die verschiedenen Schraffurmuster geben verschiedene Typen der den Chip bildenden Vorrichtungen an. Mit anderen Worten werden im Wesentlichen die durch die gleiche Mustergruppe gebildeten Inspektionsbilder anhand der Gebiete des gleichen Schraffurmusters erhalten.
Bei der Fehlerinspektion gemäß der Erfindung erhält die Detektionseinheit 1 ein Oberflächenbild oder ein inneres Schnittbild des Inspektionsobjekts 101 (S11) und extrahiert die Bildverarbeitungseinheit 7 zuerst Teilbilder, welche durch die gleiche Mustergruppe gebildet werden, aus dem erhaltenen Oberflächenbild oder dem inneren Schnittbild des Inspektionsobjekts 101 (S12). Die den Gebieten 103, 104 des Wellenschraffurmusters im Inspektionsobjekt 101 entsprechenden Teilbilder werden aus dem extrahierten Teilbild extrahiert und angeordnet, wie durch 102 (S13) dargestellt ist. Weil die extrahierten Teilbilder 103 bis 108 die gleiche Mustergruppe aufweisen, bedeutet die Bildausrichtung die Ausführung einer Positionskorrektur, so dass sich Gebiete mit dem gleichen Muster beim gleichen Koordinatenwert in jedem Bild befinden können.
Merkmale werden dann in jedem Pixel jedes Bilds berechnet und zwischen Bildern integriert, wie mit 109 und 110 bezeichnet ist (S14). Dieser Schritt wird an allen Pixeln in den Teilbildern ausgeführt, um ein Referenzteilbild 111 (S15) und eine Mehrwertmaske 112 (S16) zu erzeugen. Es wird dann ein integraler Vergleich (S17) mit dem erzeugten Referenzteilbild 111 und der Mehrwertmaske 112 an jedem der Teilbilder 103 bis 108 ausgeführt, um einen Fehler 113 zu erkennen. Schließlich wird der erkannte Fehler 113 auf der Waferebene kombiniert (S18), und das Ergebnis wird angezeigt (S19). Der gleiche Prozess wird an den aus anderen Mustergruppen bestehenden Teilbildern ausgeführt (Bilder entsprechend den gestreiften, gepunkteten oder schachbrettartigen Schraffurmustern auf dem Wafer 101).
Hier geschieht das Extrahieren der Teilbilder mit der gleichen Mustergruppe aus dem Inspektionsobjekt (Wafer) 101, das als Inspektionsobjekt in Schritt S12 verwendet wird, durch Empfang einer vorherigen Einstellung durch den Benutzer. 7 zeigt ein Beispiel dafür. 60 in 7(a) bezeichnet ein Layout von auf dem Wafer 101 gebildeten Chips als Inspektionsobjekt. Dies wird durch die in 3 dargestellte Benutzerschnittstelleneinheit 17 auf dem Bildschirm angezeigt, und die Parameterfestlegungseinheit 7-4 empfängt die vom Benutzer auf dem Bildschirm auf die einzelnen Chips angewendeten Markierungen. Bei diesem Vorgang wird das Inspektionsobjekt 101 auf der Grundlage der vom Benutzer angewendeten Markierungen gruppiert.
701 in 7B bezeichnet ein Beispiel eines Ergebnisses, das durch Segmentieren des als Inspektionsobjekt verwendeten Wafers 101 in Teilbilder in der Einheit von Chips und Gruppieren der Teilbilder zu vier Kategorien A bis D auf der Grundlage der vom Benutzer angewendeten Markierungen gebildet wird. Es ist auch eine automatische Festlegung unter Verwendung der Belichtungsvorschrift möglich, selbst wenn es keine Festlegung durch den Benutzer gibt. Die Belichtungsvorschrift umfasst Belichtungspositionsinformationen, die angeben, wo ein Schaltungsmuster auf dem Substrat zu drucken ist, und die Belichtungsreihenfolge und dergleichen angeben, anhand derer die Informationen über das an jeder Position zu bildende Muster erhalten werden können.
Als nächstes wird eine Konfiguration des von der Fehlererkennungseinheit 7-2 der Bildverarbeitungseinheit 7 ausgeführten Vorgangs beschrieben. 8 zeigt ein Beispiel dafür. Der Fehlererkennungsvorgang wird unter Verwendung der Teilbilder der gleichen Mustergruppe ausgeführt. Es werden eine Inspektionsvorschrift 801, die aus verschiedenen für die Verarbeitung verwendeten Parameterwerten besteht, und ein Bild der gesamten Waferoberfläche 802 eingegeben. Die Fehlererkennungseinheit 7-2 umfasst im Allgemeinen eine Teilbildgruppen-Erzeugungseinheit 81, eine Referenzbild-Erzeugungseinheit 82, eine Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit 83 und eine Fehlerinformations-Ausgabeeinheit 84. Wenn die gesamte Waferoberfläche 802 in die Fehlererkennungseinheit 7-2 eingegeben wird, werden zuerst mehrere Teilbilder, auf die durch die Teilbildgruppen-Erzeugungseinheit 81 die gleiche Markierung angewendet wurde (beispielsweise 103 bis 108 in 1), in die Referenzbild-Erzeugungseinheit 82 eingegeben. Die Referenzbild-Erzeugungseinheit 82 erzeugt ein Referenzteilbild 804 und eine Mehrwertmaske 805. Das Referenzteilbild 804 bezeichnet das normale Bild, das aus der gleichen Mustergruppe besteht wie das eingegebene Teilbild.
Die 9A und 9B zeigen ein Beispiel eines Verfahrens zur Erzeugung des Referenzteilbilds. 90a, 91a, 92a, ... in 9B bezeichnen die Teilbilder der gleichen Markierung, die aus dem Inspektionsobjekt 101 herausgeschnitten wurden. Diese Teilbilder weisen die gleiche Mustergruppe auf (hier mit drei verschiedenen Schraffurmustern 911 bis 913 bezeichnet). Die Fehler 921 bis 923 (durch eine weiße Farbe angegeben) können möglicherweise aufgenommen sein. Es kann auch infolge einer leichten Positionsdifferenz beim Erhalten des Bilds bei der Abtastung (Abtastfehler) eine Positionsverschiebung des Musters geben (durch eine Positionsdifferenz der Schraffurmuster 911 bis 913 in Bezug auf den schwarzen Hintergrund angegeben). Demgemäß wird eine Korrektur der Position jedes Bilds, nämlich eine Zwischenbildpositionskorrektur, ausgeführt, um die Position des Teilbilds zu korrigieren oder um die Koordinaten der Schraffurmuster 911 bis 913 mit dem schwarzen Hintergrund auszurichten (S901).
Die Positionskorrektur zwischen den Teilbildern in Schritt S901 geschieht unter Verwendung eines allgemeinen Vergleichsverfahrens, bei dem Folgendes ausgeführt wird: Spezifizieren eines Teilbilds, Berechnen eines Verschiebungsbetrags, bei dem sich die minimale Summe der Quadrate der Luminanzdifferenz zwischen dem spezifizierten Bild und. anderen zu korrigierenden Teilbildern ergibt, während das zu korrigierende Teilbild in Bezug auf das spezifizierte Bild verschoben wird, oder Berechnen eines Verschiebungsbetrags, bei dem der normierte Kreuzkorrelationskoeffizient maximal wird, und Verschieben des Teilbilds um den berechneten Verschiebungsbetrag. 90b, 91b, 92b, ... in 9B bezeichnen die Teilbilder nach der Positionskorrektur.
Die Merkmale der Pixel in den Teilbildern 90b, 91b, 92b, ... nach der Positionskorrektur werden dann berechnet (S902). Das Merkmal kann der Kontrast jedes Pixels sein (Gleichung 1) (Luminanzgradient mit Randpixeln), der Luminanzdurchschnitt angrenzender Pixel (Gleichung 2), der Luminanzdispersionswert (Gleichung 3), die Erhöhung oder Verringerung der Helligkeit und die maximale Gradientenrichtung in Bezug auf die angrenzenden Pixel, wodurch das Merkmal des Pixels repräsentiert wird.
wobei f (x, y) der Luminanzwert der Koordinate (x, y) im Teilbild ist.
Als nächstes wird, wie vorstehend beschrieben, das für jedes Teilbild berechnete Merkmal jedes Pixels (x, y) zwischen den Teilbildernintegriert (S903), um das Referenzteilbild 804 zu erzeugen. Ein Beispiel dieses Verarbeitungsverfahrens umfasst das Sammeln von Merkmalen Fi(x, y). der entsprechenden Koordinate (x, y) zwischen Teilbildern (i ist die dem Teilbild zugewiesene Nummer) und dadurch das statistische Bestimmen des Referenzmerkmalswerts S(x, y) des Merkmals jedes Pixels, wie durch Gleichung 4 repräsentiert ist. Der Luminanzwert des Teilbilds, der gleich dem Referenzmerkmalswert ist, wird als Luminanzwert des Referenzteilbilds bestimmt. Auf diese Weise wird das von Fehlereinflüssen freie Referenzteilbild 804 erzeugt. S(x, y) = Median{F1(x, y), F2(x, y), F3(x, y), ...} (Gleichung 4)

Median:: Funktion, die einen Medianwert (Median) des Merkmals jedes Teilbilds ausgibt
S(x, y):: Referenzmerkmalswert
F*(x, y):: Merkmalswert der Teilbilder 90b, 91b, 92b, nach der Positionskorrektur

Es ist zu bemerken, dass, wie Gleichung 5 repräsentiert, die statistische Verarbeitung durch Berechnen eines Durchschnitts des Merkmals an der entsprechenden Koordinate zwischen Bildern und Verwenden des Luminanzwerts des Teilbilds, dessen Merkmal dem Durchschnitt am nächsten liegt, als Luminanzwert des Referenzteilbilds geschehen kann. S(x, y) = Σ{F_i(x, y)}/N (Gleichung 5)

i:: die dem Teilbild zugewiesene Zahl
N:: Teilbild

Wie in 8 dargestellt ist, erzeugt die Referenzbild-Erzeugungseinheit 82 zusätzlich zum Referenzteilbild die Mehrwertmaske 805 zum Beseitigen (Maskieren) eines nichtfehlerhaften Pixels zwischen Bildern. Ein Beispiel der Erzeugungsprozedur ist in 10 dargestellt. Die Mehrwertmaske gemäß dieser Ausführungsform wird durch Berechnen mehrerer Werte (0 bis 255) in Bezug auf jedes Pixel im Bild festgelegt. Für die Teilbilder 90b, 91b, 92b, ... nach der in 9B dargestellten Positionskorrektur wird der Luminanzwert f(x, y) des entsprechenden Pixels integriert und wird der Dispersionswert der Luminanzwerte nach Gleichung 6 als Merkmal berechnet.
In 10 zeigt eine Graphik 1001 eine Verteilung von Luminanzwerten einer durch ein weißes Quadrat 1011 in den Teilbildern 90b, 91b, 92b, ... angegebenen Koordinate, worin gezeigt ist, dass der Dispersionswert σ1 durch Integrieren der Luminanzwerte zwischen den Bildern berechnet wird. Eine Graphik 1002 zeigt die Verteilung der Luminanzwerte der durch ein schwarzes Quadrat 1012 in den Teilbildern 90b, 91b, 92b, ... angegebenen Koordinate, wodurch gezeigt ist, dass der Dispersionswert σ2 durch Integrieren der Luminanzwerte zwischen den Bildern berechnet wird. Der Dispersionswert σ wird für alle Pixel innerhalb der Teilbilder in der gleichen Weise berechnet.
Ein weiteres Merkmal wird auch anhand desselben Pixels berechnet. Eine Bezugszahl 1003 zeigt ein Muster in der Nähe der durch das schwarze Quadrat 1012 angegebenen Koordinate. Dort befindet sich ein Längsmuster 1004 mit einer hohen Luminanz. Eine Kurve 1021 in der Graphik 1020 zeigt ein Luminanzprofileiner durch einen Pfeil 1005 angegebenen Stelle (→ ←) des Längsmusters 1004 im Muster 1003. Eine Kurve 1022 zeigt ein Luminanzprofil, wenn das Längsmuster 1004 im Muster 1003 um einen Betrag α verschoben wird. Dementsprechend gibt Δ in der Graphik 1020 die durch die Positionsverschiebung um den Betrag α hervorgerufene Luminanzdifferenz an. Der Wert Δ wird als das zweite Merkmal des durch das schwarze Quadrat 1012 angegebenen Pixels angesehen. Die Luminanzdifferenz Δ wird für alle Pixel innerhalb der Teilbilder in der gleichen Weise berechnet. Dann wird auf der Grundlage der Werte der beiden Merkmale σ und Δ, die anhand aller Pixel innerhalb der Teilbilder berechnet wurden, ein Mehrwertmaskenwert M nach Gleichung 7 berechnet. Ein Aspekt 1031 in der dreidimensionalen Graphik entspricht dem anhand Δ und σ berechneten Wert M der Mehrwertmaske. σ(x, y) = [Σ{f_i(x, y)²} – {Σf_i(x, y)}²/N]/(N – 1) (Gleichung 6)

i:: die dem Teilbild zugewiesene Zahl
N:: Teilbild

M(x, y) = k × σ(x, y) + m × Δ(x, y) + n (Gleichung 7)

Weil σ und Δ anhand der Merkmale jedes Pixels berechnet werden, wird der Wert M der Mehrwertmaske getrennt in Bezug auf jedes Pixel entsprechend σ und Δ berechnet. Dies kann trotz der gleichen Mustergruppe infolge einer Herstellungstoleranz oder eines Abtastfehlers bei der Bilderfassung eine Differenz der Musterluminanzwerte zwischen. Teilbildern hervorrufen, wobei sich die Differenz in der Maske widerspiegelt.
Die Parameter α (in 10 beschrieben), k, m und n werden vorab festgelegt, und die durch den Aspekt 1031 in der dreidimensionalen Graphik 1030 angegebene Verteilung der Mehrwertmaske M kann durch Einstellen dieser Parameter eingestellt werden. Zusätzlich kann, wenngleich ein Beispiel angegeben wurde, bei dem die Mehrwertmaske M auf der Grundlage von σ und Δ berechnet wurde, welche durch Integrieren der Merkmale jedes Pixels zwischen den Teilbildern berechnet wurden, einbeliebiges Merkmal verwendet werden, das die Eigenschaft des Pixels angibt, und die Art der Integration des Merkmals kann entsprechend auch geändert werden. Ferner ist die Anzahl der zu integrierenden Merkmale nicht auf zweibeschränkt, sondern die Mehrwertmaske M kann anhand einer beliebigen Anzahl der Integrationsmerkmale, die größer als eins ist, berechnet werden. Wenngleich der Wert n als ein Festwert beschrieben wurde, kann er in Bezug auf jedes Pixel im Teilbild festgelegt werden.
Wenngleich sich die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel bezog, bei dem das Referenzteilbild ausschließlich anhand eines Fehlers von Teilbildern erzeugt wurde, kann das Referenzbild auch erzeugt werden, indem Teilbilder derselben Mustergruppe aus einer guten Probe ausgeschnitten werden, die garantiert fehlerfrei ist.
Nachstehend wird die Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit 83, die einen Fehler anhand der Teilbilder 103 bis 108 erkennt, unter Verwendung des Referenzteilbilds 804 und der Mehrwertmaske 805 in 8 beschrieben.
11 zeigt ein Beispiel des durch die Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit 83 ausgeführten Prozesses. Das Referenzteilbild 804 und die Mehrwertmaske 805, die von der Referenzbild-Erzeugungseinheit 82 ausgegeben wurden, und eine Teilbildgruppe 803 des Inspektionsobjekts (Teilbilder in derselben Gruppe) werden eingegeben, wobei diese Bilder einer Zwischenbildpositionskorrektur unterzogen wurden, wie mit Bezug auf 9 beschrieben.
Zuerst wird jedes als Inspektionsobjekt verwendete Bild in der Teilbildgruppe mit dem Referenzteilbild für die Helligkeit verglichen, wie es erforderlich ist (S1101). Es kann infolge von Dickendifferenzen der jeweiliger Schichten, wenn die Probe aus einem Mehrschicht film gebildet wird, oder durch Verziehen eines Wafers, wenn das Inspektionsobjekt ein Wafer ist, selbst zwischen den Teilbildern in der gleichen Mustergruppe Helligkeitsdifferenzen geben. Daher wird der Helligkeitsabgleich ausgeführt (zur Korrektur der Helligkeit von Bildern, so dass sie die gleiche Helligkeit haben).
Ein Beispiel des hier beschriebenen Verfahrens weist den Schritt des Korrigierens der Helligkeit des Teilbilds auf der Grundlage der Näherung nach der Methode der kleinsten Quadrate auf, damit sie mit jener des Referenzteilbilds 804 übereinstimmt. Unter der Annahme, dass es eine durch Gleichung 8 repräsentierte lineare Beziehung zwischen den Pixeln f(x, y) und g(x, y) des jeweiligen Bilds in der Teilbildgruppe 803 und des Referenzteilbilds 804 gibt, werden a und b so berechnet, dass Gleichung 9 einen Minimalwert annimmt und sie als Korrekturkoeffizienten ”Verstärkung” und ”Versatz” verwendet werden. Die Helligkeit wird an den entsprechenden Pixeln in jeweiligen Bildern in der Teilbildgruppe 803 und im Referenzteilbild 804 sowie für alle Pixelwerte f(x, y) in den Teilbildern, deren Helligkeit zu korrigieren ist, korrigiert, wie durch Gleichung 10 repräsentiert ist. g(x, y) = a + b·f(x, y) (Gleichung 8) Σ{g(x, y) – (a + b·f(x, y))}² (Gleichung 9) f'(x, y) = Verstärkung·f(x, y) + Versatz (Gleichung 10)
Die Fehlergenauigkeit wird dann für jedes Pixel in einem Teilbild 1110 berechnet (S1102). Eine als Beispiel dienende Fehlergenauigkeit wird durch einen Wert definiert, der das Erscheinungsbild zur Normalzeit angibt, nämlich einen Abweichungsgrad vom Luminanzwert des Referenzteilbilds 804, der nach Gleichung 11 berechnet wird. d(x, y) = f'(x, y) – g(x, y) (Gleichung 11)
Der Maskierungsprozess wird an der nach Gleichung 11 berechneten Fehlergenauigkeit unter Verwendung der Mehrwertmaske 805 für jedes Pixel ausgeführt, und die restlichen Pixel werden als fehlerhaft erkannt (S1103).
Der Maskierungsprozess erkennt einen Fehler, wenn die Fehlergenauigkeit einen durch Gleichung 12 repräsentierten Maskenwert überschreitet. P(x, y): Fehler (falls d(x, y) ≥ M((x, y) P(x, y): normal (falls d(x, y9⎕ M(x, y) wobei M(x, y) = k × σ(x, y) + m × Δ(x, y) + n(x, y) (Gleichung 12)
Es sei bemerkt, dass, wenngleich vorstehend ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem der Fehler durch Maskieren der Pixel erkannt wurde, die heller sind als der Luminanzwert des Referenzteilbilds 804, das Gleiche für die Pixel gilt, die dunkler sind als der Luminanzwert des Referenzteilbilds 804. Wie bereits beschrieben wurde, wird der Einfluss der Herstellungstoleranz und des Abtastfehlers bei der Bilderfassung zwischen den Bildern für die Mehrwertmaske 805 berücksichtigt. Demgemäß kann die Mehrwertmaske 805 die Pixel maskieren, welche ein Rauschen in der Herstellungstoleranz oder den Abtastfehler bei der nach Gleichung 11 berechneten Fehlergenauigkeit aufweisen.
Schließlich wird das Fehlermerkmal eines fehlerhaften Pixels berechnet, um festzustellen, ob es fehlerhaft ist oder nicht (S1104). Es kann ein oder mehrere Fehlermerkmale geben, welche das Merkmal des Fehlers angeben. Beispiele umfassen die Fläche, die maximale Länge, den Luminanzwert, die Kantenintensität und dergleichen des Fehlers.
Die von der vorstehend beschriebenen Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit 83 ausgeführten Prozessschritte S1101 bis S1104 werden nach der Gruppierung an den Teilbildern derselben Mustergruppe ausgeführt, und sie werden an jeder Gruppe ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden dann die Informationen über den durch den Prozess pro Gruppe erkannten Fehler durch die Fehlerinformations-Ausgabeeinheit 84 zu einer Chipanordnung auf dem Inspektionsobjekt umgeordnet. Dieses Konzept ist in den 12A und 12B dargestellt.
Ein in 12A dargestellter Wafer 120 ist ein Inspektionsobjekt, das in Gebiete derselben Mustergruppe segmentiert und markiert wurde. Auf dieser Grundlage wird angenommen, dass der Fehlererkennungsprozess an jeder der Gruppen A bis D ausgeführt wird, um einen Fehler 1202a in einem Gebiet 1202 der Gruppe A, einen Fehler 1201a in einem Gebiet 1201 der Gruppe B, einen Fehler 1203a in einem Gebiet 1203 einer Gruppe C und einen Fehler 1204a in einem Gebiet 1204 einer Gruppe D zu erkennen, wie in 12B dargestellt ist.
Nach dem Empfang dieses Ergebnisses ordnet die Fehlerinformations-Ausgabeeinheit 84 in 8 das ausgegebene Ergebnis von den segmentierten Teilbildern auf der Grundlage von Gebietsanordnungsinformationen des Inspektionsobjekts (Wafers) 120 um. Das heißt, dass sie die Erkennungsergebnisse 1201a bis 1204a an den Positionen von Gebieten 1201 bis 1204 in 8B zuordnet, ein Fehlerverteilungsbild 121 auf dem Wafer erzeugt und das Fehlerverteilungsbild 121 ausgibt. Die in getrennten Prozessen erkannten Fehler 1202a und 1203a werden demgemäß als ein einziger Fehler ausgegeben. Gleichzeitig wird die Koordinate, welche die Fehlerposition im Teilbild angibt, in das Koordinatensystem des Inspektionsobjekts 101 umgewandelt, und es werden auch getrennt berechnete Fehlermerkmale (Fläche, maximale Länge usw.) integriert. Die Fehlerinformationen nach der Umwandlung und Integration werden an die Datenausgabeeinheit 7-3 ausgegeben und durch ein Anzeigemittel in der Art einer Anzeigeeinheit über die Benutzerschnittstelleneinheit (GUI-Einheit) 17 angezeigt. Es kann auch auf der Grundlage der Fehlermerkmale und der Anzeige des Ergebnisses gleichzeitig festgestellt werden, ob der Chip gut oder fehlerhaft ist. Beispielsweise werden die Anzahl der Fehler, die maximale Fehlerfläche und der Anteil der fehlerhaften Pixel im Chip gemessen und wird der Chip, der eine als Inspektionsvorschrift eingegebene Beurteilungsbedingung überschreitet, ausgegeben und als ein fehlerhafter Chip angezeigt.
Wenngleich 12B ein Beispiel einer Zuordnung des erkannten Ergebnisses und der Ausgabe des Fehlerverteilungsbilds auf dem Wafer, wie durch 121 bezeichnet, zeigt, können die fehlerhaften Chips auch in einer von jener der fehlerfreien Chips auf dem Wafer verschiedenen Farbe angezeigt werden, wie in 12C dargestellt ist.
Es gibt auch mehrere andere Fehlererkennungsverfahren als jenes, bei dem die Luminanzdifferenz mit dem Referenzbild für die Fehlergenauigkeit verglichen wird, wie vorstehend beschrieben. Ihr Konzept ist in den 13A und 13B dargestellt. 13A zeigt einen Wafer 130, der als Inspektionsobjekt verwendet wird, welches in die gleiche Mustergruppe bildende und markierte Gebiete segmentiert ist. Bei diesem Beispiel weist Gruppe A sieben Gebiete auf, weist Gruppe B neun Gebiete auf, weist Gruppe C drei Gebiete auf und weist Gruppe D zwei Gebiete auf.
Der Fehlererkennungsprozess gemäß dieser Ausführungsform kann das Verfahren zur Erkennung von Fehlern abhängig von der Anzahl der Gebiete, welche die gleiche Markierung aufweisen, ändern. Beispielsweise wird, wie vorstehend beschrieben, das Referenzteilbild, bei dem der Einfluss des Fehlers entfernt wurde, durch Integrieren der Merkmale der jeweiligen Teilbilder statistisch erzeugt. Wenn die Anzahl der Teilbilder abnimmt, nimmt jedoch die Zuverlässigkeit der statistischen Verarbeitung ab. Wenn daher die Anzahl der Gebiete kleiner als eine bestimmte Anzahl ist (beispielsweise kleiner als vier), wird keine statistische Verarbeitung ausgeführt, sondern es kann ein Vergleich zwischen tatsächlichen Objekten, ein Vergleich mit einem Modell, ein Vergleich mit einer festen Schwelle oder dergleichen ausgeführt werden. Eine als Beispiel dienende Verarbeitung im Fall dreier Teilbilder in der Art von Gruppe C geschieht folgendermaßen:
131, 132, 133 in 13B bezeichnen Teilbilder, die durch Ausschneiden der Gebiete, welche der Markierung C im Inspektionsobjekt (Wafer) 130 entsprechen, und Ausführen einer Positionskorrektur und eines Helligkeitsabgleichs erzeugt wurden, wobei die Teilbilder (nachstehend einfach als Bilder bezeichnet) 132 und 133 jeweilige Fehler 1321 bzw. 1331 aufweisen. Für diese drei Bilder werden Differenzen zwischen ihnen berechnet (Differenzbild: hier Absolutwert). Ein Differenzbild 131a ist die Differenz zwischen den Bildern 131 und 132, ein Differenzbild 132a ist die Differenz zwischen den Bildern 132 und 133, und ein Differenzbild 133a ist die Differenz zwischen den Bildern 133 und 131. Der fehlerhafte Abschnitt wird ersichtlich. Ferner wird die Fehlergenauigkeit berechnet, indem der Minimalwert der Differenzen zwischen zwei Bildern gebildet wird. Das heißt, dass das Differenzbild 131b den Minimalwert zwischen dem Differenzbild 133a und dem Differenzbild 131a aufweist, das Differenzbild 132b den Minimalwert zwischen dem Differenzbild 131a und dem Differenzbild 132a aufweist und das Differenzbild 133b den Minimalwert zwischen dem Differenzbild 132a und dem Differenzbild 133a aufweist, dass das Differenzbild 131b die Fehlergenauigkeit des Bilds 131 angibt, dass das Differenzbild 132b die Fehlergenauigkeit des Bilds 132 angibt und dass das Differenzbild 133b die Fehlergenauigkeit des Bilds 133 angibt. Die Fehler 1321 und 1331 werden durch Maskierung mit dem festen Wert oder der Mehrwertmaske erkannt.
Bei einem weiteren Verarbeitungsbeispiel kann, wenn es zwei oder weniger Teilbilder gibt, wie in Gruppe D, der Fehler auch durch Ausführen einer jener aus 11 ähnlichen Verarbeitung erkannt werden, indem das aus einer guten Probe extrahierte Referenzteilbild als Eingabe verwendet wird. Bei einem weiteren Beispiel kann auch der Fehler in Bezug auf den Luminanzwert selbst in einem unmaskierten Bereich zur Feststellung der Fehlergenauigkeit unter Verwendung einer binären Maske, welche einen nicht inspizierten Bereich (vorab festgelegt) vollständig maskieren kann, auf der Grundlage einer gegebenen Schwelle erkannt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler in Bezug auf jede Gruppe erkannt wird, indem alle Gebiete des Inspektionsobjekts in jede das Gebiet bildende Mustergruppe eingeordnet werden. Dies ermöglicht die Erkennung des Fehlers mit hoher Genauigkeit selbst bei einem Wafer, der nicht durch regelmäßige Mustergruppen gebildet ist. Ferner ist dies auch in einem Fall wirksam, in dem das gleiche Inspektionsobjekt ein mehrschichtiger gebondeter Wafer ist, wobei insbesondere jede Schicht unregelmäßige Mustergruppen aufweist.
Die Bezugszahlen 141, 142, 143 in 14 zeigen schematisch Felder jeder Schicht in einem dreischichtigen gebondeten Wafer, der als Inspektionsobjekt verwendet wird. Jede Schicht des Wafers besteht aus Chips mit einer Anzahl verschiedener Mustergruppen (durch verschiedene Schraffurmuster angegeben).
Wenn die Chips auf dem Wafer in Tiefenrichtung betrachtet werden, sind die Kombinationen der Mustergruppen (Gruppe A146 und Gruppe B147) verschieden. Die Linien 144, 145 in 14 geben die Chips an, die in Tiefenrichtung überlagert sind. Auf der ersten Schicht des Wafers 141 sind gleiche Muster auf einem Chip 1441 auf der Linie 144 und einem Chip 1451 auf der Linie 145 ausgebildet, während ein Muster 1442 auf der Linie 144 und ein Muster 1452 auf der Linie 145 auf der zweiten Schicht des Wafers 142 verschieden sind und auch ein Muster 1443 auf der Linie 144 und ein Muster 1453 auf der Linie 145 auf der dritten Schicht des Wafers 143 verschieden sind. In einem solchen Fall können Gruppierungsinformationen von beliebigen der Wafer 141 bis 143 abhängig davon verwendet werden, wo sich die zu inspizierende Bondfläche befindet, und es können auch kombinierte Gruppierungsinformationen dieser Wafer erzeugt werden, die für alle Bondflächen gemeinsam zu verwenden sind.
Die Gruppe A146 und die Gruppe B147 in 14 zeigen die Markierungsinformationen jedes Chips, wenn die Chips auf den Linien 144 und 145 in Tiefenrichtung überlagert werden. Die Markierungsinformationen können abhängig von der Differenz der Markierungskombination, wodurch das Gebiet mit der Chipkombination mit dem gleichen Muster wie das Chipmuster auf der Linie 144, das mit der Markierung A bezeichnet ist, und das Gebiet mit der Chipkombination mit dem gleichen Muster wie das Chipmuster auf der Linie 145, das mit der Markierung B bezeichnet ist, neu gruppiert werden, und sie werden als für den gebondeten Wafer eindeutig festgelegte Markierungsinformationen gespeichert. Die Markierungsinformationen werden entsprechend dem Kombinationsmuster in Tiefenrichtung auf der Grundlage der Markierungsinformationen in jeder Schicht des Wafers automatisch festgelegt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das vom Inspektionsobjekt erhaltene Bild, selbst wenn es aperiodische Muster aufweist, in Gebiete segmentiert und gruppiert, welche derselben Mustergrupe angehören, und es wird ein Fehler innerhalb der zur selben Gruppe gehörenden Teilbilder erkannt. Selbst wenn das vom Inspektionsobjekt erhaltene Bild solche aperiodische Muster enthält, kann ein solches Bild demgemäß in Gebiete segmentiert und gruppiert werden, welche derselben Mustergruppe angehören, und kann der Fehler innerhalb der zur selben Gruppe gehörenden Teilbilder erkannt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Die Implementation des Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vorrichtung dafür wurde vorstehend anhand eines Beispiels eines Substrats mit einer Mehrschichtstruktur und einem komplizierten Muster in der Art eines Halbleiterwafers und eines MEMS-(mikroelektromechanisch)-Wafers als Inspektionsobjekt beschrieben, und sie ist auch auf eine Inspektion einer auf einem IC-Träger oder dergleichen montierten IC-Baugruppe anwendbar.
Ein Beispiel ist in den 15A und 15B dargestellt. 150 bezeichnet in 15A einen IC-Träger, und die Markierungen A, B, C und D in jedem Fach des IC-Trägers 150 geben verschiedene Typen und Modellnummern der in den IC-Träger gegebenen IC-Baugruppen an. 15B zeigt eine Verarbeitungsprozedur gemäß dieser Ausführungsform. Mit dem Inspektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vorrichtung dafür werden Trägermatrixinformationen 152 der IC-Baugruppe, einschließlich des Typs und der Modellnummer (Modellnummer der in jedem Fach auf dem Träger angeordneten IC-Baugruppe und dergleichen), zusammen mit einer Inspektionsvorschrift 151 empfangen, werden Trägerfächer auf der Grundlage der Trägermatrixinformationen 152 gruppiert (S1500), werden Bilder der Fächer, die zur selben Gruppe gehören, anhand der Bilder 153 der IC-Baugruppen in den Trägerfächern, die erhalten wurden, zusammengestellt (S1501) und wird der mit Bezug auf 8 gemäß der ersten Ausführungsform beschriebene Fehlererkennungsprozess an der Fehlererkennungseinheit 7-2 ausgeführt. Der gleiche Prozess wird für jede Gruppe ausgeführt. Dies ermöglicht selbst dann, wenn mehrere Typen von IC-Baugruppen auf einem einzigen IC-Träger angeordnet werden, eine sehr empfindliche Inspektion.
Die vorstehende Verarbeitung ist auch für die Inspektion der auf einem Streifensubstrat gebildeten IC-Baugruppe wirksam. Statt jedes Fach auf dem IC-Träger zu markieren, können Markierungen entsprechend dem Typ der darin angeordneten Vorrichtung oder der Mustergruppe des erhaltenen Bilds angewendet werden, und es wird danach die gleiche Verarbeitung angewendet.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend anhand eines Beispiels der Fehlerinspektion unter Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung in einem Fall beschrieben, in dem auf einem Wafer oder einem IC-Träger mehrere Vorrichtungstypen ausgebildet sind, sie sind jedoch auch für eine Inspektion einer diskreten IC-Baugruppe wirksam. In diesem Fall wird das Referenzbild anhand einer guten Probe in Bezug auf jeden Typ vorab erzeugt, wird das entsprechende Referenzbild entsprechend dem Typ des Inspektionsobjekts eingegeben und wird die Fehlergenauigkeit berechnet, um eine Bestimmung zu machen. Wenn es nur einen Konstruktionstyp der auf dem IC-Träger angeordneten Wafer oder IC-Baugruppen gibt und das erhaltene Bild des Inspektionsobjekts aus einem regelmäßigen Muster besteht, kann das vorliegende Inspektionsverfahren verwendet werden, indem die gleiche Markierung auf alle Gebiete angewendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf durch die Ultraschallinspektionsvorrichtung erhaltene Bilder, sondern auch Bilder für eine zerstörungsfreie Inspektion, die durch eine Röntgenfehlerinspektionsvorrichtung erhalten werden, und Bilder einer Erscheinungsbildinspektion anwendbar.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend spezifisch auf der Grundlage ihrer Ausführungsformen beschrieben, und es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, und dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen modifiziert werden, ohne von ihrem Grundgedanken oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die vorliegende Erfindung ist daher in allen Hinsichten als erläuternd und nicht als einschränkend anzusehen, wobei der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, daher darin aufgenommen sein sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-101320 [0005, 0006]
JP 2012-253193 [0005, 0006]

Claims

Fehlerinspektionsverfahren, welches folgende Schritte umfasst: Erhalten eines Bilds eines Inspektionsobjekts durch Abbilden des Inspektionsobjekts mit einem darauf ausgebildeten Muster, Erzeugen eines Referenzbilds, das keinen Fehler aufweist, anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Erzeugen einer Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts, Berechnen einer Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des Bilds des Inspektionsobjekts mit jener des Referenzbilds und Erkennen einer Fehlers durch Vergleichen der berechneten Fehlergenauigkeit mit der erzeugten Mehrwertmaske.
Fehlerinspektionsverfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere Mustertypen auf dem Inspektionsobjekt gebildet werden und das Referenzbild unter Verwendung mehrerer Bilder von Gebieten mit dem gleichen Muster unter den mehreren darauf gebildeten Mustertypen erzeugt wird.
Fehlerinspektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei das Inspektionsobjekt ein durch Laminieren mehrerer Wafer mit den mehreren darauf ausgebildeten Mustertypen gebildeter laminierter Halbleiterwafer ist und wobei das Bild des Inspektionsobjekts erhalten wird, indem eine Ultraschallwelle zum Inspektionsobjekt gesendet wird, während eine zur Oberfläche des Inspektionsobjekts parallele Ebene mit einer Ultraschallsonde abgetastet wird, eine vom Inspektionsobjekt, zu dem die Ultraschallwelle unter Verwendung der Ultraschallsonde gesendet wurde, zurückgeworfene Reflexionsechowelle empfangen wird und ein Schnittbild der zur Fläche im Inspektionsobjekt parallelen Ebene anhand der empfangenen Reflexionsechowelle erzeugt wird.
Fehlerinspektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei die mehreren Bilder von Gebieten mit dem gleichen Muster unter den mehreren Mustertypen, die darauf ausgebildet sind, durch eine Eingabe von einem Benutzer oder auf der Grundlage von Entwurfsdaten verwendet werden.
Fehlerinspektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Erkennung eines Fehlers geschieht durch Integrieren von Merkmalen mehrerer Bilder der Gebiete mit dem gleichen Muster unter den mehreren Mustertypen, die darauf ausgebildet sind, in Bezug auf jedes Pixel in den mehreren Bildern, um dadurch einen Referenzwert für jedes Pixel zu berechnen, Vergleichen der mehreren Bilder mit dem berechneten Referenzwert, Extrahieren eines Pixels, das die größte Abweichung vom Referenzwert aufweist, als Fehlerkandidat, und Trennen des extrahierten Fehlerkandidaten als fehlerhaft und nicht fehlerhaft unter Verwendung der Mehrwertmaske.
Fehlerinspektionsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Inspektionsobjekt ein durch Laminieren mehrerer Wafer mit mehreren Mustertypen, die darauf ausgebildet sind, gebildeter laminierter Halbleiterwafer ist und wobei ein innerer Fehler in einem inneren Schnittbild des laminierten Halbleiterwafers parallel zur Oberfläche erkannt wird durch Anwenden derselben Markierungen auf Gebiete mit der gleichen Kombination der auf den mehreren laminierten Wafern gebildeten Muster, Bilden einer Teilschnittbildgruppe, welche die Gebiete umfasst, die mit den gleichen Markierungen versehen wurden, und Integrieren der Merkmale des Teilschnittbilds in der Teilschnittbildgruppe, die zu den jeweiligen Markierungen gehört.
Fehlerinspektionsvorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine Bilderfassungseinheit, die ein Bild eines Inspektionsobjekts durch Abbilden des Inspektionsobjekts mit einem sich darauf befindenden Muster erhält, eine Referenzbild-Erzeugungseinheit, welche ein Referenzbild, das keinen Fehler aufweist, anhand des von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts erzeugt und eine Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand der erhaltenen Bilder des Inspektionsobjekts erzeugt, eine Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit, welche die Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilds des Inspektionsobjekts und des von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Referenzbilds berechnet, und eine Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit, welche den Fehler erkennt, indem sie die durch die Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit berechnete Fehlergenauigkeit mit der von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Mehrwertmaske vergleicht.
Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei mehrere Muster auf dem Inspektionsobjekt ausgebildet sind und wobei das von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugte Referenzbild unter Verwendung mehrerer Bilder der Gebiete mit dem gleichen Muster unter den mehreren darauf ausgebildeten Mustertypen erzeugt wird.
Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Inspektionsobjekt ein durch Laminieren mehrerer Wafer mit den mehreren Typen darauf ausgebildeter Muster gebildeter laminierter Halbleiterwafer ist, wobei die Bilderfassungseinheit eine Ultraschallsonde und eine Ultraschallbild-Erzeugungseinheit umfasst und wobei das Bild des Inspektionsobjekts unter Verwendung der Bilderfassungseinheit erhalten wird, indem eine Ultraschallwelle zum Inspektionsobjekt gesendet wird, während eine zur Oberfläche des Inspektionsobjekts parallele Ebene mit der Ultraschallsonde abgetastet wird, eine vom Inspektionsobjekt, zu dem die Ultraschallwelle unter Verwendung der Ultraschallsonde gesendet wurde, zurückgeworfene Reflexionsechowelle empfangen wird und ein Schnittbild der Ebene parallel zur Oberfläche im Inspektionsobjekt anhand der empfangenen Reflexionsechowelle unter Verwendung der Ultraschallbild-Erzeugungseinheit erzeugt wird.
Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, welche ferner eine Eingabeeinheit umfasst, wobei die mehreren Bilder der Gebiete mit dem gleichen Muster unter den mehreren darauf ausgebildeten Mustertypen durch eine Eingabe von einem Benutzer oder auf der Grundlage von Entwurfsdaten von der Referenzbild-Erzeugungseinheit verwendet werden.
Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Erkennung eines Fehlers geschieht durch Integrieren von Merkmalen mehrerer Bilder der Gebiete mit dem gleichen Muster unter den mehreren Mustertypen, die darauf ausgebildet sind, in Bezug auf jedes Pixel in den mehreren Bildern, um dadurch einen Referenzwert für jedes Pixel zu berechnen, Vergleichen der mehreren Bilder mit dem berechneten Referenzwert, Extrahieren eines Pixels, das die größte Abweichung vom Referenzwert aufweist, als Fehlerkandidat, und Trennen des extrahierten Fehlerkandidaten als fehlerhaft und nicht fehlerhaft unter Verwendung der Mehrwertmaske.
Fehlerinspektionsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Inspektionsobjekt ein durch Laminieren mehrerer Wafer mit mehreren Mustertypen, die darauf ausgebildet sind, gebildeter laminierter Halbleiterwafer ist und wobei die Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit einen inneren Fehler in einem inneren Schnittbild des laminierten Halbleiterwafers, das von der Bilderfassungseinheit erhalten wurde, erkennt durch Anwenden derselben Markierungen auf Gebiete mit der gleichen Kombination der auf den mehreren laminierten Wafern gebildeten Muster, Bilden einer Teilschnittbildgruppe, welche die Gebiete umfasst, die mit den gleichen Markierungen versehen wurden, und Integrieren der Merkmale des Teilschnittbilds in der Teilschnittbildgruppe, die zu den jeweiligen Markierungen gehört.
Ultraschallinspektionsvorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine Erkennungseinheit mit einer Ultraschallsonde, die eine Ultraschallwelle emittiert, und einem Fehlstellendetektor, der ein von einem Inspektionsobjekt durch die von der Ultraschallsonde emittierte Ultraschallwelle erzeugtes Reflexionsecho erfasst, eine A/D-Wandlungseinheit zum A/D-Wandeln eines vom Fehlstellendetektor, der das Reflexionsecho in der Detektionseinheit detektiert hat, ausgegebenen Signals und eine Bildverarbeitungseinheit, welche ein vom Fehlstellendetektor, der das Reflexionsecho detektiert hat und es durch die A/D-Wandlungseinheit in ein Digitalsignal umgewandelt hat, ausgegebenes Signal verarbeitet, ein Schnittbild in einer zur Oberfläche des Inspektionsobjekts parallelen Ebene innerhalb des Inspektionsobjekts erzeugt, das erzeugte innere Schnittbild verarbeitet und dadurch einen inneren Fehler des Inspektionsobjekts inspiziert, wobei die Bildverarbeitungseinheit Folgendes umfasst: eine Schnittbild-Erzeugungseinheit, welche das vom Fehlstellendetektor erzeugte Reflexionsecho detektiert, das ausgegebene Signal verarbeitet und das Schnittbild im Inneren des Inspektionsobjekts erzeugt, eine Referenzbild-Erzeugungseinheit, welche ein Referenzbild, das keinen Fehler aufweist, anhand des Schnittbilds des Inneren des Inspektionsobjekts, das durch die Schnittbild-Erzeugungseinheit erzeugt wurde, erzeugt und eine Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen inneren Bilds des Inspektionsobjekts erzeugt, eine Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit, welche die Fehlergenauigkeit durch Abgleichen der Helligkeit des inneren Schnittbilds des Inspektionsobjekts, das durch die Schnittbild-Erzeugungseinheit erzeugt wurde, mit jener des von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Referenzbilds berechnet, eine Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit, welche den Fehler durch Vergleichen der von der Merkmalsbetrag-Berechnungseinheit berechneten Fehlergenauigkeit mit der von der Referenzbild-Erzeugungseinheit erzeugten Mehrwertmaske erkennt, und eine Ausgabeeinheit, welche den von der Fehlererkennungs-Verarbeitungseinheit erkannten inneren Fehler ausgibt.
Ultraschallinspektionsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Bildverarbeitungseinheit ferner eine Teilschnittbildgruppen-Erzeugungseinheit umfasst, welche die von der Schnittbild-Erzeugungseinheit erzeugten Schnittbilder in Teilschnittbildgruppen unterteilt, die jeweils aus Gebieten mit dem gleichen Muster bestehen, und die Referenzbild-Erzeugungseinheit das keinen Fehler aufweisende Referenzbild anhand jedes Teilschnittbilds erzeugt und die Mehrwertmaske zum Maskieren eines nicht fehlerhaften Pixels anhand des erhaltenen inneren Schnittbilds des Inspektionsobjekts in jeder Teilschnittbildgruppe, die durch die Teilschnittbildgruppen-Erzeugungseinheit gebildet wurde, erzeugt.