JP2009506339A - 検査システム、及び基準フレームに基づいて欠陥を検査する方法 - Google Patents

Abstract

ウェーハ検査システム及びウェーハを検査する方法である。本方法は、ダイを備える第１の範囲と当該ダイを囲む第１の囲み範囲とをカバーする複数のフレームを獲得するステップであって、当該フレームがオーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップする、上記獲得するステップと；オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理して、ダイ基準イメージを発生するステップと；を含む。

Description

［関連出願］
本出願は、発明の名称が「ダイスの非線形歪みを有するポスト・ダイスド・ウェーハに対するウェーハ・マッピング及びダイ・アライメント（Ｗａｆｅｒ Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｐｏｓｔ Ｄｉｃｅｄ Ｗａｆｅｒ ｗｉｔｈ Ｎｏｎ Ｌｉｎｅａｒ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｃｅ）」である米国仮特許出願シリアル第６０／７１２，１４４号、発明の名称が「オンライン・ウェーハ検査及びダイモデル・データのランダム検索のための自動ダイモデル生成及びウェーハ・マッピング（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｉｅ−ｍｏｄｅｌ ｃｒｅａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｆｅｒ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｏｒ ｏｎ−ｌｉｎｅ ｗａｆｅｒ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｒｅｔｉｒｉｅｖａｌ ｏｆ ｄｉｅ−ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ）」である米国仮特許出願シリアル第６０／７１２，１４３号、及び発明の名称が「グリッド上に配置されたポスト・ダイスド・ウェーハの自動目視検査（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｓｔ Ｗａｆｅｒ Ｐｌａｃｅｄ ｏｎ ａ Ｇｒｉｄ）」である米国仮特許出願第６０／７１２，１４２号（これらの米国仮特許出願は全て２００５年８月３０日に出願された。）の優先権を主張するものである。

［発明の分野］
本出願は、ウェーハ検査システム及びウェーハを検査する方法に関する。

集積回路は、非常に複雑でしかもコストのかかる製造プロセスにより製造される。このプロセスの第１の段階中に、ウェーハが形成される。ウェーハは、互いに平行であり且つ順序付けられたアレイに配列される複数のダイスを含む。

図１は、列及び行に配列されており且つスクライブ（けがき）ラインにより分離されている長方形状ダイスを示す。ウェーハ１１は、ダイＸ軸ピッチ２６及びダイＹ軸ピッチ２８により特徴付けられる。図１を参照すると、ウェーハ１１は、複数のダイス１２（０，０）−１２（ｋ，ｊ）を含む。なお、当該複数のダイス１２（０，０）−１２（ｋ，ｊ）を集約的に参照番号１２と記す。図１はまた、Ｘ軸２２及びＹ軸２４を含む全体座標系２０を示す。ダイスは、これらの想像軸に平行に配列され、そして全体座標系２０と整列されている。

ウェーハは、欠陥が検査される。検査は、ダイと基準ダイとを比較することを含むことができる。以下に示す特許は、全て本明細書に援用されているが、様々なウェーハ検査装置及び方法、並びに位置合わせ及びアライメント方法を示す。それらの特許は、Ｇａｒｄｏｐｅｅ他の米国特許Ｎｏ．５，６１０，１０２、Ｆｒｅｄｒｉｋｓｅｎ他の米国特許Ｎｏ．６，０２１，３８０、Ｏ′Ｄｅｌｌ他の米国特許Ｎｏ．６，９３７，７５３、Ｏ′Ｄｅｌｌ他の米国特許Ｎｏ．６，３２４，２９８、及びＴｓｕｊｉｔａの米国特許Ｎｏ．４，９８１，５２９である。

様々なウェーハ検査システムにおいては、イメージ処理は、「オフライン」で適用される。典型的には、ダイをカバーする複数のフレームを獲得し、ダイの位置をスキャナに与え、次いで、スキャナが、上記の獲得したフレームをダイスと整列するように走査パターンを調整し、そして走査するプロセスを完了した後で、ダイとダイとの比較を実行する。

ウェーハを検査することができる効率的な検査システム、及びウェーハを検査する方法を提供する必要性が存在する。

ウェーハを検査する方法であって；ダイを備える第１の範囲と当該ダイを囲む第１の囲み範囲とをカバーする複数のフレームを獲得するステップであって、前記フレームがオーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップする、前記獲得するステップと；オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理して、ダイ基準イメージを発生するステップと；を備える方法である。

欠陥を検出する方法であって；複数のダイス・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するステップと；獲得されたフレームの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答してダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生するステップと；前記獲得されたフレームの複数のピクセルと前記基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定するステップと；を備える方法である。

検査システムであって；事前定義されたフレーム獲得スキームに従って、ダイを備える第１の範囲と当該ダイを囲む第１の囲み範囲との複数のフレームを獲得するよう適合されたイメージ獲得ユニットを備え；前記フレームは、オーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップしており；オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理して、ダイ基準イメージを発生するよう適合されたプロセッサを更に備える検査システムである。

複数のダイス・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するよう適合されたフレーム獲得ユニットと；獲得されたフレームの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答してダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生し、且つ前記獲得されたフレームの複数のピクセルと前記基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定するよう適合されたプロセッサと；とを備える検査システムである。

本発明は、図面と関係した以下の詳細な説明からより完全に理解され、認識されるであろう。
本発明の様々な実施形態が、例示としてのみ、添付図面を参照して本明細書で説明される。ここで特に図面を詳細に参照して、示される詳細は、例示としてでありそして本発明の好適な実施形態の例示的説明のみを目的とするものであり、そして本発明の原理及び概念的態様の最も有効で容易に理解される説明であると思われるものを提供するために提示されている。この点に関して、本発明の基本的理解に必要である以上に詳細に本発明の構造的詳細を示そうとはしてなく、図面と一緒の説明は、本発明の幾つかの形式が実際に具体化され得る仕方を当業者に明らかにするものである。

複数のフレームが、１又はそれより多い走査パターンを定義する事前定義されたフレーム獲得スキームに従って獲得される。本方法は、走査パターンをダイの位置に対して調整するため、走査プロセスを停止することを要求せず、また最良のダイの位置を特定するためウェーハの全てのダイスを走査することを要求しない。基準のダイ・イメージが発生されそして記憶されることが都合よい。基準ダイ・イメージの部分が、欠陥を検出するため基準フレームと比較される獲得されたフレームの位置に応じて再構成される基準フレームを与えるため検索される。

その上、走査パターンは、ウェーハの任意の位置で開始することができ、そしてウェーハ又はダイの左上端のような事前定義された位置から必ずしも開始するとは限らない。フレーム比較を適用し、ダイ毎の比較の比較を適用しないことにより、欠陥は、ダイの境界に対して整列されなくてもよい獲得されたフレームを比較することにより検出されることができる。

本発明の一実施形態に従って、事前定義されたフレーム獲得スキームは、フレーム・ベースの比較中に変えられない或る一定の走査パターンを定義することを含む。走査パターンは、レイター走査パターン（ｒａｔｅｒ ｓｃａｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ）を含むことができるが、しかし必ずしもそうとは限らない。

図２は、複数の一意のフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含む複数のダイス１４（２，２）−１４（４，４）を示す。
ダイス１４（２，２）−１４（４，４）のそれぞれのダイは、４つの一意のフィーチャーを含むように示されている。例えば、ダイ１４（３，３）は、当該ダイ１４（３，３）の隅の近くに位置される４つの三角形状の一意のフィーチャー３４（３，３，１）−３４（３，３，４）を有する。

ダイスは、互いに平行であるが、しかし全体座標系２０に対してミスアライメントの状態にされることができる。このミスアライメントは、ウェーハを全体座標系２０の２つの想像軸に沿って移動することができるステージ（載物台）に対してウェーハを不所望に回転させることから生じる。

図３は、本発明の一実施形態に従った複数のダイス１４（２，２）−１４（４，４）及び第１の範囲２１を示す。
第１の範囲２１は、第１の囲み範囲１９、及びユーザにより定義される長方形範囲１７を含む。長方形範囲１７は、ダイ１４（３，３）の左上隅及びダイ１４（３，３）の右下隅により定義されることができる。第１の囲み範囲１９は、ダイ・イメージ１４（３，３）を囲む範囲として定義されることができることに注目されたい。

図４は、本発明の一実施形態に従って第１の範囲２１をカバーする（有効範囲として含む）複数のフレームを示す。異なる長方形フレームが、部分的にオーバラップし（部分的に重なり）、そして破線により示されている。各フレームは、ダイ１４（３，３）より小さい。

フレーム比較方法は単一のフレームが１より多いダイ・イメージを含む場合に適用されることができることに注目されたい。
図５は、本発明の一実施形態に従った、複数のフレーム３０（ｎ−１，ｍ）−３０（ｎ＋１，ｍ＋２）、ダイ１４（３，３）、第１の範囲２１、オーバラップ範囲８１−９２及び３つの座標系を示す。

ダイ１４（３，３）が未切断のウェーハに属すると仮定する。従って、このウェーハのダイスは、互いに平行である。検査されるウェーハが切断される場合、ダイスは、相互にミスアライメントされた状態となり、そして１つのダイの座標系は、別の（不平行の）ダイを効率的に記述するため用いられることができないであろう。この場合には、ウェーハ検査プロセスは、異なるダイ座標系同士間の角度関係を決定することを含む筈である。

ダイ１４（３，３）のイメージは、複数のピクセルを含む。異なるピクセルの位置は、ダイ座標系６０に対して定義される。
図５はまた、フレーム獲得ユニットにより獲得される複数のフレーム（獲得されたイメージ）を示す。これらのフレームは、互いに平行である筈であるが、しかし実際には、それらは、僅かにミスアライメントされた状態にある。

フレームはまた、全体座標系２０とアライメントされた状態にない。このミスアライメントは、検査システムの機械的不正確さ、並びにウェーハを平行移動する移動ステージ（移動載物台）のウェーハのミスアライメント、光学的経路収差、センサの向き及び類似のもののような他の理由から生じることができる。

図５は、ダイ１４（３，３）及びその近傍をカバーする３×３フレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）−３０（ｎ＋１，ｍ＋１）を示す。
ダイは通常複数の一意のフィーチャーを含むこと、及び大部分のオーバラップ範囲が複数の一意のフィーチャーを含むであろうことが予期されることに注目されたい。説明を簡単にするため、１つのダイ当たり僅か４つの一意のフィーチャーが示されているが、ダイは、通常、多数の一意のフィーチャーを含み、それらの大部分は、一意のフィーチャー３４（３，３，１）−３４（３，３，４）より遙かに小さい。異なるサイズを有する一意のフィーチャーは、異なる分解レベルにより特徴付けられるオーバラップ範囲のイメージの中に検出されることができる。

ふれは、このように定義するオーバラップ範囲をオーバラップする。オーバラップ範囲は、２つの隣接フレームの中に含まれる範囲である。フレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）及びフレーム３０（ｎ，ｍ−１）は、オーバラップ範囲ＯＡ１（８１）を定義する。フレーム３０（ｎ，ｍ−１）及びフレーム３０（ｎ＋１，ｍ−１）は、オーバラップ範囲ＯＡ２（８２）を定義する。フレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）及びフレーム３０（ｎ−１，ｍ）は、オーバラップ範囲ＯＡ３（８３）を定義する。フレーム３０（ｎ，ｍ−１）及びフレーム３０（ｎ，ｍ）は、オーバラップ範囲ＯＡ４（８４）を定義する。フレーム３０（ｎ＋１，ｍ−１）及びフレーム３０（ｎ＋１，ｍ）は、オーバラップ範囲ＯＡ５（８５）を定義する。フレーム３０（ｎ−１，ｍ）及びフレーム３０（ｎ，ｍ）は、オーバラップ範囲ＯＡ６（８６）を定義する。フレーム３０（ｎ，ｍ）及びフレーム３０（ｎ＋１，ｍ）は、オーバラップ範囲ＯＡ７（８７）を定義する。フレーム３０（ｎ−１，ｍ）及びフレーム３０（ｎ，ｍ＋１）は、ＯＡ８（８８）を定義する。フレーム３０（ｎ，ｍ）及びフレーム３０（ｎ，ｍ＋１）は、オーバラップ範囲ＯＡ９（８９）を定義する。フレーム３０（ｎ＋１，ｍ）及びフレーム３０（ｎ＋１，ｍ＋１）は、オーバラップ範囲ＯＡ１０（９０）を定義する。フレーム３０（ｎ−１，ｍ＋１）及びフレーム３０（ｎ，ｍ＋１）は、オーバラップ範囲ＯＡ１１（９１）を定義する。フレーム３０（ｎ，ｍ＋１）及びフレーム３０（ｎ＋１，ｍ＋１）は、オーバラップ範囲ＯＡ１２（９２）を定義する。

一意のフィーチャー３４（３，３，１）は、オーバラップ範囲ＯＡ１（８１）及びオーバラップ範囲ＯＡ３（８３）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）、３０（ｎ，ｍ−１）、３０（ｎ−１，ｍ）及び３０（ｎ，ｍ）に部分的に含まれる。一意のフィーチャー３４（３，３，２）は、オーバラップ範囲ＯＡ２（８２）及びＯＡ５（８５）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ，ｍ−１）、３０（ｎ，ｍ）及び３０（ｎ＋１，ｍ）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ＋１，ｍ−１）の中に完全に含まれる。一意のフィーチャー３４（３，３，３）は、オーバラップ範囲ＯＡ８（８８）及びＯＡ１１（９１）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ，ｍ＋１）、３０（ｎ，ｍ）及び３０（ｎ−１，ｍ）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ−１，ｍ＋１）の中に完全に含まれる。一意のフィーチャー３４（３，３，４）は、オーバラップ範囲ＯＡ７（８７）、ＯＡ９（８９）及びＯＡ１０（９０）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ，ｍ）、３０（ｎ，ｍ＋１）及び３０（ｎ＋１，ｍ）の中に部分的に含まれ、そしてフレーム３０（ｎ＋１，ｍ＋１）の中に完全に含まれる。

オーバラップ範囲が１又はそれより多い一意のフィーチャーを含む場合、オーバラップ範囲を定義するオーバラップ・フレームのそれぞれの中のこの一意のフィーチャーの位置は、これらのオーバラップ・フレーム同士間の相対的平行移動を定義することを支援することができ、従って、単一のダイ基準イメージを発生するためこれらのオーバラップ・フレームを整列することを支援することができる。

フレーム・アライメント・プロセスの速度を上げるため、そして特にフレーム・アライメントをオンザフライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）で（フレーム獲得中に）可能にするため、フレーム・アライメント・プロセスは、オーバラップ範囲の分解されたイメージを処理することを含む。図５に示される例を参照すると、オーバラップ範囲ＯＡ１−ＯＡ１２（８１−９２）の分解されたイメージが、発生される。

その分解は、オーバラップ範囲の分解されたイメージのセット（組）を発生するため、ガウス型角錐、ラプラス型角錐又は別の速い分解スキームを適用することを含むことができるが、異なるイメージは、異なる分解レベルにより特徴付けられる。様々な分解技術が、Ｇａｒａｋａｎｉの米国特許Ｎｏ．６００５９７８、Ｌｅｅ他の米国特許Ｎｏ．６６７８４０４、及びＬｅｅ他のＰＣＴ特許出願公開シリアル番号ＷＯ９９／０１９８５に説明されており、これらは全て本明細書に援用されている。

一意のフィーチャーがオーバラップ範囲の最も合成された（ｃｏｍｐｏｓｅｄ）イメージの中で検索されることが都合よい。１又はそれより多い一意のフィーチャーを探し当てた場合、それらの正確な位置は、オーバラップ範囲の一層分解の少ないイメージ（最大で、オーバラップ範囲の非分解のイメージまで）を解析し、そして特に前に配置された一意のフィーチャーの近傍に集中することにより定義される。オーバラップ範囲が一意のフィーチャーを含まない場合、２つの隣接フレーム間のアライメントは、他の隣接フレームのミスアライメントに応答して推定されることができる。その推定は、補間を含むことができる。

図６は、本発明の一実施形態に従った複数のフレーム、ダイ・イメージ及び様々なダイ・イメージ部分を示す。
図６は、ダイ１４（３，３）のイメージ、並びにダイ１４（２，２）のイメージの部分１４′（２，２）、ダイ１４（３，２）のイメージの部分１４′（３，２）及びダイ１４（２，３）のイメージの部分１４′（２，３）を含むフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）を示す。フレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）はまた、ダイ４（３，３）のイメージの部分１４′（３，３）を含む。

図７は、本発明の一実施形態に従った獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）、基準ダイ・イメージ７２及び基準フレーム７４を示す。
基準ダイ・イメージ７２は、周囲部分を持たないダイのイメージを含む。それは、全体座標系２０に対して整列されることが都合よい。基準ダイ・イメージ７２は、整列された後で、単一のイメージにマージされた複数のフレームから再構成された。ダイに属さないマージされたイメージのピクセルは、ダイ・イメージから除外され、従って、単一のダイを表すピクセルのみを残す。例えば、ダイ１４（３，３）のイメージがフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）−３０（ｎ＋１，ｍ＋１）から再構成されることができると仮定した場合、ダイ１４（３，３）のイメージに属さないこれらのフレームに属するピクセルは、基準ダイ・イメージ７２を与えるよう除外される。基準ダイ・イメージ７２はまた、全体座標系２０と整列されるが、これは、必ずしもそうであることとは限らない。基準ダイ・イメージは、オンライン又はオフラインで再構成されることができ、そして複数の前にイメージ形成されたダイスを表すことができ、そして前にイメージ形成されたダイスの統計解析及び類似の方法を適用することにより発生されることができる。基準ダイ・イメージは、別の検査システムにより発生されることができ、そしてデータベースから検索されることができる。それは、オンザフライで発生されることが都合よく、そして検査システムの単一の走査パターン中に獲得されたフレームに対する比較に用いられる。

獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）は、部分１４′（２，２）−１４′（３，３）を含む。獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）のおおよその位置は、フレーム獲得プロセスが獲得されるフレームの位置の後を追跡することを含むので、知られている。獲得されたフレームの部分を処理する（特に、一意のフィーチャーを探し出し、そしてそれらの位置を決定する）ことにより、フレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）の正確な位置は、決定されることができ、そして基準フレームが、定義されることができる。

基準フレーム７４は、基準ダイ・イメージ７２の部分７２（１）−７２（４）を含む。各部分のサイズ、並びに基準フレームの中のその位置は、獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）に含まれるダイ・イメージの推定された部分（例えば、部分１４′（２，２）−１４′（４，４））を考慮して決定される。これらのダイ・イメージの推定された部分は、ダイ・ピッチと、ダイ・サイズと、獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）とその獲得されたフレームの中に少なくとも部分的に含まれるダイ・イメージ（例えば、イメージ１４（２，２）−１４（３，３））の境界との間の空間的関係とを考慮して推定される。

数学的演算（例えば、ワープ（ｗａｒｐ）、補間のようなもの）及び類似のものが、獲得されたフレームを基準フレームと整列するように獲得されたフレームに適用されることが都合よい。

このアライメント後に、基準フレームのピクセルは、欠陥を検出するため、獲得されたフレームのピクセルと比較されることができる。欠陥は、ピクセル同士間、ピクセル・グループ同士間、及び類似のもの間の差異により検出されることができる。

本発明の別の実施形態に従って、この比較の前に、フレーム獲得プロセスの代表的変換を獲得されるフレームに適用することが先に来る。この変換は、検査システムの照明（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）及びフレーム獲得経路を表す。この変換は、ウェーハ検査システムの較正段階中（例えば、試験目標物を照明する間に）決定されることができる。変換は、獲得されたピクセルの強度レベルに影響を与えることができる、収差、センサの不均一さ、センサの飽和レベル、並びに他の線形又は非線形現象を補償する。この変換は、欠陥の検出の精度を改善することができる。

図８は、本発明の一実施形態に従って欠陥を検出する方法２００を示す。
方法２００は、ダイを含む第１の範囲とダイを囲む第１の囲み範囲とのイメージを与える複数のフレームを獲得する段階２２０であって、当該フレームがオーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップする、上記獲得する段階２２０により開始される。

第１の範囲のサイズは、ユーザにより定義される、又はダイのサイズと、フレーム獲得不確実さ係数とに応じて計算されることができる。囲み範囲のサイズは、ダイが有り得る獲得不正確さ、ウェーハ及び／又はダイの回転又はミスアライメント、及び類似のことに拘わらずカバーされることを保証するように設計される。

段階２２０には、オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理し、そしてダイ基準イメージを発生する段階２３０が続く。

一意のフィーチャーは、正規化された相関又は幾何学的ハッシングを適用することによりその位置を特定されることができることが都合よい。幾何学的ハッシングは、次の文献及び特許に記載されており、これらの全ては、本明細書に援用されている。それらの文献及び特許は、Ｍ．Ｌｉｆｓｈｉｔｓ、Ｉ．Ｂｌａｙｖａｓ、Ｒ．Ｇｏｌｄｅｎｂｅｒｇ及びＥ．Ｒｉｖｌｉｎ著の題名が「ベイズの幾何学的ハッシングのための再ハッシング（Ｒｅｈａｓｈｉｎｇ ｆｏｒ Ｂａｙｅｓｉａｎ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｈａｓｈｉｎｇ）」（パターン認識についての第１７回国際会議（ＩＣＰＲ′０４）の会報、Ｈ．Ｊ．Ｗｏｌｆｓｏｎ及びＩ．Ｒｉｇｏｕｔｓｏｓ著の「幾何学的ハッシング：概要（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｈａｓｈｉｎｇ：Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ）」（ＩＥＥＥ計算科学及びエンジニアリング（ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、１９９７年、ＩＥＥＥ）、Ｗａｇｍａｎ他の米国特許シリアルＮｏ．６，９４１，０１６、Ｓｉｍｏｎ他の米国特許シリアルＮｏ．７，０２７，６５１、及びＳｉｌｖｅｒの米国特許シリアルＮｏ．６，９９３，１９２である。

段階２３０は更に、オーバラップ範囲の非分解のイメージを、相互にミスアライメントされているイメージ同士を整列するオーバラップ範囲の非分解のイメージ及び分解されたイメージとのコンテンツに応じて処理することを含むことが都合よい。

段階２３０は、少なくとも１つの一意のフィーチャーを第１のフレームのオーバラップ範囲内で及び第２のフレームの対応のオーバラップ範囲内でその位置を特定する段階２３２を含むことが都合よい。段階２３２には、第１のオーバラップ範囲及び対応のオーバラップ範囲内の少なくとも１つの一意のフィーチャーの位置同士間の空間的関係に応答して第１のフレームと第２のフレームとの間のミスアライメントを決定する段階２３４が続く。段階２３２及び２３４は、これらの範囲の分解されたイメージについて実行されることができることに注目されたい。段階２３２及び２３４の第１の繰り返しは、オーバラップ範囲の大部分の分解されたイメージを処理することを含むのであるが、これに対し、追加の繰り返しは、分解がより少ないイメージを処理することを含む。ひとたび一意のフィーチャーが見つけられると、分解がより少ないイメージの処理は、前に位置が特定された一意のフィーチャーの周りに集中することができる。

段階２３４には、（ひとたび段階２３２及び２３４の繰り返しが終わると、）第３のフレームに対するミスアライメントに応答して、第１のフレームと第２のフレームとを整列する段階２３６が続くことが都合よい。これは、オーバラップ範囲がいずれの（又は十分な）一意のフィーチャーを含まない場合生じることができる。

段階２３６には、ダイ（及びオプションでは囲み範囲）をカバーする整列されたフレームから基準ダイ・イメージを発生する段階２３８が続く。
段階２３８には、基準フレームを発生する段階２４０が続くことが都合よい。例えば、フレームが複数のダイス・イメージの部分を含む場合、段階２４０は、獲得されたイメージの空間情報に応答して且つ基準ダイ・イメージに応答して、ダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生することを含む。図７で説明された例を参照すると、基準フレーム７４は、獲得されたフレーム３０（ｎ−１，ｍ−１）内のイメージ部分１４′（２，２）−１４′（３，３）に対応する部分７２（１）−７２（４）を選択することにより発生される。基準フレームが、ダイの部分、単一のダイ、及び１又はそれより多いダイス部分、複数のダイス部分、及び類似のものを含むことができることに注目されたい。基準フレームは、ダイのイメージとは異なる。フレーム・ベースの比較は、ウェーハの任意の位置で獲得されたフレーム同士を比較することを可能にし、そしてそれらは、走査パターンをダイの正確な位置と整列することを要求しないことに注目されたい。従って、場合によっては、基準フレームは、ダイ・イメージと等しくすることができるが、しかし通常は、これは、そうではない。

段階２４０には、獲得されたフレームと基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、そして獲得されたフレームの整列された表示を与えるように、獲得されたフレームのピクセルにアライメント相関プロセスを適用する段階２４２が続く。

段階２４２には、獲得されたフレームを、基準ダイ・イメージの複数の再配列された部分を含む基準フレームと比較することにより欠陥を検出する段階２４４が続く。
段階２３０は、獲得されるイメージのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行することを含む。

図９は、本発明の一実施形態に従った方法３００を示す。
方法３００は、複数のダイス・イメージの部分を含む獲得されるフレームを獲得する段階３１０により開始する。

段階３１０には、獲得されたイメージの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答して、ダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生する段階３２０が続く。
段階３２０には、獲得されるイメージのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行する段階３３０が続く。

段階３３０には、獲得されたフレームと基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、そして獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを獲得されたフレームのピクセルに適用する段階３４０が続く。

段階３４０には、獲得されたフレームの複数のピクセルと基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定する段階３５０が続く。
図１０は、本発明の一実施形態に従ったシステム１００を示す。システム１００は、イメージ獲得ユニット１１１、プロセッサ１１５、照明器１１２、光学機器１１３、Ｘ−Ｙテーブル１１４のような移動ステージ、及び記憶装置１１６を含む。

システム１００は、事前定義されたイメージ獲得スキームを定義し又は受け取り、従ってイメージを獲得しながら、ダイス状に切られたウェーハを走査することができる。
Ｘ−Ｙテーブル１１４は、連続的な機械的平行移動をダイス状に切られたウェーハとイメージ獲得ユニット１１１との間に導入するよう適合されている。

イメージ獲得ユニット１１１は、照明器１１２により照明された範囲のイメージを獲得することができる１又はそれより多い検出器を含むことができる。光学機器１１３は、ダイス状に切られたウェーハ（Ｘ−Ｙテーブル１１４上に配置されている）を照明するよう作用し、並びに光を集めそしてそれをイメージ獲得ユニット１１１に向けさせるよう作用する。記憶装置１１６は、獲得されたイメージを記憶し、そしてそれは、プロセッサ１１５によりアクセス可能である。イメージ獲得ユニット１１１からの検出信号が、フレームを与えるためプロセッサ１１５により処理されることができることに注目されたい。

ウェーハは、フレームのオーバラップしたイメージを形成する光のストローブをオーバラップすることにより照明されることができる。
Ｘ−Ｙテーブル１１４の動きは、高精度制御システムにより電子的に管理され、これは、走査される対象物（イメージ）の各ピクセルの正確な位置を全体座標系２０に対して相関付けることを可能にする。

イメージ獲得ユニット１１１は、事前定義されたイメージ獲得スキームに従って、ダイを含む第１の範囲とそのダイを囲む第１の囲み範囲との複数のフレームを獲得するよう適合されていることが都合よい。フレームは、オーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップしている。

プロセッサ１１５は、相互にミスアライメントされているフレームを整列するようにオーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを処理して、ダイ基準イメージを発生するように適合されている。

プロセッサ１１５は、次の動作、即ち、
（ｉ）オーバラップ範囲の非分解イメージのコンテンツを処理し、そしてオーバラップ範囲の非分解イメージ及び分解されたイメージのコンテンツに応答して、ミスアライメントされているイメージを整列すること、
（ｉｉ）第１のフレームの第１のオーバラップ範囲内及び第２のフレームの対応のオーバラップ範囲内で少なくとも１つの一意のフィーチャーを探し出し、そして第１のオーバラップ範囲内及び対応のオーバラップ範囲内の少なくとも１つの一意のフィーチャーの位置同士間の空間的関係に応答して、第１のイメージと第２のイメージとの間のミスアライメントを決定すること、
（ｉｉｉ）第３のフレーム・イメージに対するミスアライメントに応答して、第１のフレーム・イメージと第２のフレーム・イメージとを整列すること、
（ｉｖ）獲得されたフレームが複数のダイス・イメージ部分を表す場合、獲得されたフレームを、基準ダイ・イメージの複数の部分を含む基準イメージと比較することにより欠陥を検出すること、
（ｖ）獲得されたフレームと基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、そして獲得されたフレームの整列された表示を与えるように、アライメント訂正プロセスを獲得されたフレームのピクセルに適用すること、
（ｖｉ）獲得されるイメージのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行すること、
（ｖｉｉ）基準フレームを、基準ダイ・イメージの少なくとも１つの部分から発生すること、そこにおいては、プロセッサは獲得されたフレームの位置に応答して上記部分を選択すること、
（ｖｉｉｉ）イメージ獲得プロセスの不確実さに応答して、第１の囲み範囲の空間特性を決定すること、
のうちの少なくとも１つ、又はそれらの組み合わせを実行するよう適合されていることが都合よい。

その上、又は代替として、イメージ獲得ユニット１１１は、複数のダイ・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するよう適合されており、そしてプロセッサ１１５は、次の動作、即ち、
（ｉ）獲得されたイメージの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答して、ダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生すること、
（ｉｉ）獲得されたフレームの複数のピクセルと基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定すること、
（ｉｉｉ）獲得されたフレームと基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、そして獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを獲得されたフレームのピクセルに適用すること、
（ｉｖ）獲得されるイメージのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行すること、
（ｖ）基準フレームを基準ダイ・イメージの複数の部分から発生すること、そこにおいては、上記部分は、獲得されたフレームの位置に応答して選択されること、
のうちの少なくとも１つ、又はそれらの組み合わせを実行するよう適合されている。

記憶装置１１６はまた、基準ダイスのイメージ、並びに獲得されたフレームと関連した情報を記憶することができることに注目されたい。
イメージ獲得ユニット１１１は、１又はそれより多いライン・センサ、ポイント・センサ、２次元センサ・アレイ、及び類似のものを含むことができる。照明器１１２は、レーザ源及びランプを含むことができ、そして光のパルス又は連続的照明を与えることができ、そしてスポットを照明し又は或る範囲を照明することができる。照明器１１２は、明視野照明器として示されているが、しかしシステム１００は、更に、又は代替として、暗視野照明を適用することができる。

プロセッサ１１５はまた、システム１００の様々な構成要素の動作を制御することができるが、しかしこれは、必ずしもそうであることに限らなく、そしてシステム１００は、そのシステム１００の動作を制御する１又はそれより多い制御器を含むことができる。

プロセッサ１１５は、システム１００の処理速度を増大するため並列に動作することができる複数の構成要素を含むことができることが都合よい。これらの構成要素は、同じ機能又は異なる機能を実行することができる。

記憶装置１１６は、直列に、又はシステム１００の処理速度を速めるため並列にアクセスされる１又は複数の記憶デバイスを含むことができる。異なる記憶装置のデバイスは、異なるタイプの情報、又は同じタイプの情報を記憶することができる。

本発明の様々な実施形態に従って、前述の方法及び検査システムは、ダイス状に切られたウェーハの欠陥検出を実行することができる。ダイス状に切られたウェーハは、順序ど通りに配列されていないダイスにより特徴付けられる。各ダイスは、それ自身のダイ座標系により定義されることができる。この場合には、基準フレームの発生に先立って、ダイス状に切られたウェーハのマップを発生すること、又は獲得されたフレーム内に部分的に含まれることができるダイス・イメージ同士間の空間的関係を少なくとも決定することが行われる。

前述の方法及びシステムは、複数のダイス・イメージを含むフレームと共に動作するよう適合されることができることに更に注目されたい。この場合には、ダイ基準イメージは、フレームを整列すること無しに、発生されることができる。

本発明の一実施形態に従って、隣接のダイスのイメージが、与えられ、そして互いに整列され、そしてダイ・ピッチのようなサイズの特性が、測定される。
本発明がその特定の実施形態と関係して説明されたが、多くの代替、変更及び変形が当業者に明らかであろうことは明瞭であり、従って、添付の特許請求の範囲の趣旨及び広い範囲内に入る全てのそのような代替、変更及び変形を包含することを意図するものである。

図１は、従来技術のウェーハを示す。 図２は、複数の一意のフィーチャーを含む複数のダイスを示す。 図３は、本発明の一実施形態に従った複数のダイス及び第１の範囲を示す。 図４は、本発明の一実施形態に従って第１の範囲をカバーする複数のフレームを示す。 図５は、本発明の一実施形態に従った、ダイのイメージ、複数のフレーム及び３つの座標系を示す。 図６は、本発明の一実施形態に従った、複数のフレーム、ダイ・イメージ及び様々なダイ・イメージ部分を示す。 図７は、本発明の一実施形態に従った、獲得されたフレーム、基準ダイ・イメージ及び基準フレームを示す。 図８は、本発明の一実施形態に従った方法を示す。 図９は、本発明の別の実施形態に従った方法を示す。 図１０は、本発明の一実施形態に従ったウェーハ検査システムを示す。

Claims (30)

1. ウェーハを検査する方法であって、
   ダイを備える第１の範囲と当該ダイを囲む第１の囲み範囲とをカバーする複数のフレームを獲得するステップであって、前記フレームが、オーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップする、前記獲得するステップと、
   オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理して、ダイ基準イメージを発生するステップと
   を備える方法。
2. 相互にミスアライメントされているフレームを整列するオーバラップ範囲のイメージと分解されたイメージとのコンテンツに応答して、前記オーバラップ範囲のイメージを処理するステップを更に備える請求項１記載の方法。
3. 前記処理ステップが、
   少なくとも１つの一意のフィーチャーを第１のフレームの第１のオーバラップ範囲内、及び第２のフレームの対応のオーバラップ範囲でその位置を特定するステップと、
   前記第１のオーバラップ範囲内と前記対応のオーバラップ範囲内との前記少なくとも１つの一意のフィーチャーの位置同士間の空間的関係に応答して、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間のミスアライメントを決定するステップと
   を備える請求項２記載の方法。
4. 前記処理するステップが、第３の獲得されたフレームに対するミスアライメントに応答して、第１の獲得されたフレームと第２の獲得されたフレームとを整列するステップを備える請求項１記載の方法。
5. 複数のダイス・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するステップと、
   前記獲得されたフレームを、基準ダイ・イメージの複数の再配列された部分を備える基準フレームと比較することにより欠陥を検出するステップと
   を更に備える請求項１記載の方法。
6. 前記獲得されたフレームと前記基準フレームとの間のミスアライメントを決定するステップと、
   前記獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを前記獲得されたフレームのピクセルに適用するステップと
   を更に備える請求項５記載の方法。
7. 獲得されるフレームのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行するステップを更に備える請求項５記載の方法。
8. 前記基準フレームを基準ダイ・イメージの複数の部分から発生するステップであって、当該部分が前記獲得されたフレームの位置に応じて選択される、前記発生するステップを更に備える請求項５記載の方法。
9. フレーム獲得プロセスの不確実さに応答して前記第１の囲み範囲の空間特性を決定するステップを備える請求項１記載の方法。
10. 欠陥を検出する方法であって、
    複数のダイス・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するステップと、
    獲得されたフレームの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答して、ダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生するステップと、
    前記獲得されたフレームの複数のピクセルと前記基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定するステップ
    とを備える方法。
11. 前記獲得されたフレームと前記基準フレームとの間のミスアライメントを決定するステップと、
    前記獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを前記獲得されたフレームのピクセルに適用するステップと
    を更に備える請求項１０記載の方法。
12. 獲得されるフレームのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行するステップを更に備える請求項１０記載の方法。
13. 前記基準フレームを基準ダイ・イメージの複数の部分から発生するステップであって、当該部分が前記獲得されたフレームの位置に応じて選択される、前記発生するステップを更に備える請求項１０記載の方法。
14. 検査システムであって、
    事前定義されたフレーム獲得スキームに従って、ダイを備える第１の範囲と当該ダイを囲む第１の囲み範囲との複数のフレームを獲得するよう適合されたイメージ獲得ユニットを備え、
    前記フレームは、オーバラップ範囲を与えるよう部分的にオーバラップしており、
    オーバラップ範囲の分解されたイメージのシーケンスを、相互にミスアライメントされているフレームを整列するように処理して、ダイ基準イメージを発生するよう適合されたプロセッサを更に備える、検査システム。
15. 前記プロセッサが、相互にミスアライメントされているフレームを整列するオーバラップ範囲のイメージと分解されたイメージとのコンテンツに応答して、前記オーバラップ範囲のイメージを処理するよう適合されている請求項１４記載の検査システム。
16. 前記プロセッサが、
    少なくとも１つの一意のフィーチャーを第１のフレームの第１のオーバラップ範囲内及び第２のフレームの対応のオーバラップ範囲でその位置を特定し、且つ
    前記第１のオーバラップ範囲内と前記対応のオーバラップ範囲内との前記少なくとも１つの一意のフィーチャーの位置同士間の空間的関係に応答して、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間のミスアライメントを決定する
    よう適合されている請求項１４記載の検査システム。
17. 前記プロセッサが、第３の獲得されたフレームに対するミスアライメントに応答して、第１の獲得されたフレームと第２の獲得されたフレームとを整列するよう適合されている請求項１４記載の検査システム。
18. 前記フレーム獲得ユニットが、複数のダイス・イメージの部分を表す獲得されるフレームを獲得するよう適合されており、
    前記プロセッサが、前記獲得されたフレームを、基準ダイ・イメージの複数の部分を備える基準フレームと比較することにより欠陥を検出するよう適合されている
    請求項１４記載の検査システム。
19. 前記プロセッサが、
    前記獲得されたフレームと前記基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、且つ
    前記獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを前記獲得されたフレームのピクセルに適用する
    よう適合されている請求項１４記載の検査システム。
20. 前記プロセッサが、獲得されるフレームのフレーム獲得プロセスの代表的変換を実行するよう適合されている請求項１９記載の検査システム。
21. 前記プロセッサが、前記基準フレームを基準ダイ・イメージの少なくとも１つの部分から発生するよう適合されており、
    前記プロセッサが、前記獲得されたフレームの位置に応じて前記少なくとも１つの部分を選択する
    請求項１９記載の検査システム。
22. 前記プロセッサが、フレーム獲得プロセスの不確実さに応答して前記第１の囲み範囲の空間特性を決定するよう適合されている請求項１４記載の検査システム。
23. 複数のダイス・イメージの部分を備える獲得されるフレームを獲得するよう適合されたフレーム獲得ユニットと、
    獲得されたフレームの空間情報及び基準ダイ・イメージに応答して、ダイ・イメージとは異なる基準フレームを発生し、且つ前記獲得されたフレームの複数のピクセルと前記基準フレームの複数の対応のピクセルとを比較して、欠陥の位置を特定するよう適合されたプロセッサと
    を備える検査システム。
24. 前記プロセッサが、
    前記獲得されたフレームと前記基準フレームとの間のミスアライメントを決定し、且つ
    前記獲得されたフレームの整列された表示を与えるようにアライメント訂正プロセスを前記獲得されたフレームのピクセルに適用する
    よう適合されている請求項２３記載の検査システム。
25. 前記プロセッサが、獲得されるフレームのイメージ獲得プロセスの代表的変換を実行するよう適合されている請求項２３記載の検査システム。
26. 前記プロセッサが、前記基準フレームを基準ダイ・イメージの複数の部分から発生するよう適合されており、当該部分が、前記獲得されたフレームの位置に応じて選択される請求項２３記載の検査システム。
27. 前記処理するステップが、正規化された相関を適用するステップを備える請求項１記載の方法。
28. 前記処理するステップが、幾何学的ハッシングを適用するステップを備える請求項１記載の方法。
29. 前記プロセッサが、正規化された相関を適用するよう適合されている請求項１４記載の検査システム。
30. 前記プロセッサが、幾何学的ハッシングを適用する適合されている請求項１４記載の検査システム。

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