JP2018087699A - Silicon penetration via formation production management system, silicon penetration via production management method, recording medium, and program - Google Patents

Silicon penetration via formation production management system, silicon penetration via production management method, recording medium, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method of a silicon penetration via production management, a recording medium, and a program capable of performing a non-destructive inspection of a TSV.SOLUTION: A silicon penetration via formation production management system includes: a X ray inspection device 10 for obtaining an image showing a shape of a silicon penetration via formed on a silicon substrate and a state of the plating film inside the silicon penetration via; a void defect classification part 21 for determining the presence or absence of a void defect inside the plating film from the obtained image and classifying the void defect into a predetermined plurality of detect patterns when the void defect is detected; a defect processing specifying part 22 for specifying defect processing which is a cause of the void defect according to the classified predetermined defect pattern; and a control part 23 for instructing a processing device which performs change processing for correcting the defect processing and performs the defect processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シリコン貫通ビア形成生産管理システム、シリコン貫通ビア形成生産管理方法、記録媒体及びプログラムに関する。   The present invention relates to a through silicon via formation production management system, a through silicon via formation production management method, a recording medium, and a program.

従来から、LSIチップを積層し、上下のデバイス間をシリコン貫通ビア(TSV、Through Silicon Via、以下、「TSV」という。)で接続する3次元高集積化技術(3DI、Three Dimensional Integration、以下、「3DI技術」という。)が知られている。かかる3DI技術において、前工程である金属を膜付けしたCuTSV等の形成過程に検査を行うことが、後工程での良品率を上げるために重要であると認識されつつある。   Conventionally, three-dimensional high integration technology (3DI, Three Dimensional Integration, hereinafter referred to as “TSV”) in which LSI chips are stacked and upper and lower devices are connected by through silicon vias (hereinafter referred to as “TSV”). "3DI technology") is known. In such 3DI technology, it is being recognized that inspecting the formation process of CuTSV or the like with a metal film formed in the previous process is important for increasing the yield rate in the subsequent process.

しかしながら、従来の3DI技術では、非破壊で、インラインでTSV中の欠陥を検出する手法が存在しなかった。   However, in the conventional 3DI technology, there is no method for detecting defects in TSVs in a non-destructive manner in-line.

一方、透過像を立体像として扱う手法としてCT(Computed Tomography)技術があるが、CT技術は測定対象のウェハ等を360度回転させる撮像機構が必要である。撮像機構が大型化することで検査装置のコストが高くなり、更に立体イメージを構築するためにコンピュータ能力と作業時間を多く必要とし、典型的には1検査対象に対して約900枚の透過像を必要とし、3D像の再構築に16時間程度の時間を必要とするため、インライン検査への導入は困難である。   On the other hand, there is a CT (Computed Tomography) technique as a technique for handling a transmission image as a three-dimensional image, but the CT technique requires an imaging mechanism that rotates a wafer to be measured 360 degrees. The increase in the size of the imaging mechanism increases the cost of the inspection apparatus, and further requires a large computer capacity and work time to construct a stereoscopic image. Typically, about 900 transmitted images per inspection object. And it takes about 16 hours to reconstruct a 3D image, so that it is difficult to introduce it into an in-line inspection.

また、CT技術を改良した方法にX線ラミノグラフィがあるが、この方法では、CT技術のような精巧な3D情報は得られず、特定部位の簡易的な検査、計測にしか使用できないため、やはりTSVやCuTSVのインライン検査には不向きである。   In addition, X-ray laminography is an improved method of CT technology, but this method does not provide elaborate 3D information like CT technology and can only be used for simple inspection and measurement of specific parts. It is not suitable for in-line inspection of TSV and CuTSV.

一方、非破壊検査を行う手法として、X線を用いた検査も知られており、半導体デバイスの検査では、後工程の検査に用いられる場合はあったが、前工程での製造ライン検査では一般的ではなかった。前工程のCuTSV等を製造するプロセスにおいては、検査対象の大きさは数μm〜10μmφ程度であり、従来のX線装置では、その大きさの1%程度の再現性が要求される領域において対応できる装置が存在しなかった。   On the other hand, X-ray inspection is also known as a technique for performing non-destructive inspection, and in semiconductor device inspection, it was sometimes used for inspection in the post-process, but in general in the manufacturing line inspection in the pre-process. It was not right. In the process of manufacturing CuTSV or the like in the previous process, the size of the inspection object is about several μm to 10 μmφ, and the conventional X-ray apparatus can cope with an area where reproducibility of about 1% of the size is required. There was no device available.

半導体デバイス検査の一部に利用可能なX線非破壊検査装置としては、検査対象部材のみの厚さを非破壊状態で検査することが可能なX線非破壊検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる特許文献1に記載のX線非破壊検査装置においては、設計情報に基づいて定めた2点のX線の透過線量を検出し、検出したX線の線量から測定物の厚さ寸法を算出する。かかる特許文献1に記載のX線非破壊検査装置によれば、トレンチの深さ寸法、フィルム基板の絶縁層内部の回路層の厚さ、絶縁膜内部の電極層の厚さ等が非破壊で測定可能となる。   As an X-ray non-destructive inspection apparatus that can be used for a part of semiconductor device inspection, an X-ray non-destructive inspection apparatus that can inspect the thickness of only an inspection target member in a non-destructive state is known (for example, , See Patent Document 1). In the X-ray nondestructive inspection apparatus described in Patent Document 1, two points of X-ray transmission dose determined based on design information are detected, and the thickness dimension of the measurement object is calculated from the detected X-ray dose. To do. According to the X-ray nondestructive inspection apparatus described in Patent Document 1, the depth dimension of the trench, the thickness of the circuit layer inside the insulating layer of the film substrate, the thickness of the electrode layer inside the insulating film, etc. are nondestructive. It becomes possible to measure.

特開2013−130392号公報JP2013-130392A

上述の特許文献1に記載の構成では、半導体装置の製造ラインのインライン検査に導入する方法が考慮されていないため、実際の半導体装置の製造ラインのインライン検査装置としての導入は困難である。また、検査対象は厚さに限定されるため、TSVやCuTSVの検査にそのまま適用することはできない。   In the configuration described in Patent Document 1 described above, since the method of introduction into the in-line inspection of the semiconductor device production line is not taken into consideration, it is difficult to introduce the semiconductor device production line as an in-line inspection device. In addition, since the inspection target is limited to the thickness, it cannot be applied as it is to the inspection of TSV or CuTSV.

そこで、本発明は、TSVの非破壊検査をインラインで行うことが可能なシリコン貫通ビア形成生産管理システム、シリコン貫通ビア形成生産管理方法、記録媒体及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a through-silicon via formation production management system, a through-silicon via formation production management method, a recording medium, and a program capable of performing non-destructive inspection of TSVs in-line.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るシリコン貫通ビア形成生産管理システムは、シリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を取得するX線検査装置と、
取得した前記画像から該めっき膜内のボイド欠陥の有無を判定し、該ボイド欠陥を検出したときには、該ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された該所定の欠陥パターンに応じて、該ボイド欠陥の原因となっている不良処理を特定する不良処理特定手段と、
該不良処理を是正するための変更処理を、該不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段と、を有する。
In order to achieve the above object, the through silicon via formation production management system according to one aspect of the present invention acquires an image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate and the state of the plating film in the through silicon via. An X-ray inspection device,
Determining the presence or absence of void defects in the plating film from the acquired image, when detecting the void defects, defect pattern determination means for classifying the void defects into a predetermined defect pattern;
In accordance with the classified predetermined defect pattern, a defect processing specifying means for specifying a defect process that causes the void defect;
Control means for instructing a processing apparatus performing the defect processing to perform a change process for correcting the defect processing.

本発明の他の態様に係るシリコン貫通ビア形成生産管理方法は、シリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像をX線検査により取得し、取得した該画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出工程と、
検出された前記ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定工程と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記ボイド欠陥の原因となっている不良処理を特定する不良処理特定工程と、
前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御工程と、を有する。
In the through silicon via formation production management method according to another aspect of the present invention, an image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate and the state of the plating film in the through silicon via is obtained by X-ray inspection, A defect detection step of detecting void defects in the plating film from the acquired image;
A defect pattern determination step for classifying the detected void defect into a predetermined defect pattern;
In accordance with the classified predetermined defect pattern, a defect process specifying step for specifying a defect process that causes the void defect;
A control process for instructing a processing apparatus performing the defect processing to perform a change process for correcting the defect processing.

本発明の他の態様に係るシリコン貫通ビア形成生産管理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、X線検査により取得したシリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を用いて、コンピュータを、
取得した前記画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出手段と、
検出した該ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記欠陥の原因となっている不良処理を特定し、前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段、として機能させる。
A computer-readable recording medium in which a through silicon via formation production management program according to another aspect of the present invention is recorded includes a shape of a through silicon via formed in a silicon substrate obtained by an X-ray inspection, and the inside of the through silicon via. Using the image showing the state of the plating film,
Defect detection means for detecting void defects in the plating film from the acquired image,
A defect pattern judging means for classifying the detected void defect into a predetermined defect pattern;
According to the classified predetermined defect pattern, the defect process causing the defect is identified, and a change process for correcting the defect process is instructed to the processing apparatus performing the defect process. It functions as a control means.

本発明の他の態様に係るシリコン貫通ビア形成生産管理プログラムは、X線検査により取得したシリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を用いて、コンピュータを、
取得した前記画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出手段と、
検出した該欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記欠陥の原因となっている不良処理を特定し、前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段、として機能させる。
The through-silicon via formation production management program according to another aspect of the present invention uses an image showing the shape of the through-silicon via formed in the silicon substrate and the state of the plating film in the through-silicon via obtained by X-ray inspection. Computer
Defect detection means for detecting void defects in the plating film from the acquired image,
A defect pattern judging means for classifying the detected defect into a predetermined defect pattern;
According to the classified predetermined defect pattern, the defect process causing the defect is identified, and a change process for correcting the defect process is instructed to the processing apparatus performing the defect process. It functions as a control means.

本発明によれば、シリコン貫通ビアに関連する欠陥を非破壊で検査し、欠陥を是正する処理を、動作中の製造工程に工程を遅らせることなく反映させることができる。   According to the present invention, it is possible to reflect a process for inspecting a defect related to a through-silicon via in a nondestructive manner and correcting the defect in a manufacturing process in operation without delaying the process.

本発明の実施形態に係るシリコン貫通ビア形成生産管理システムの一例のシステム構成を示した図である。It is the figure which showed the system configuration | structure of an example of the through silicon via formation production management system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理システムのX線検査装置の撮像部の撮像方法の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the imaging method of the imaging part of the X-ray inspection apparatus of the TSV formation production management system which concerns on embodiment of this invention. トップ像を取得する意義をより詳細に説明するための図である。図3(a)は、X線源とカメラの相対位置の一例を図である。図3(b)は、ボイドを含むめっき膜が形成されたTSVのトップ像の一例を示した図である。It is a figure for demonstrating in detail the significance which acquires a top image. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a relative position between the X-ray source and the camera. FIG. 3B is a diagram showing an example of a top image of TSV on which a plating film containing voids is formed. めっき膜に発生したボイド欠陥の位置情報の取得を説明するための図である。It is a figure for demonstrating acquisition of the positional information on the void defect which generate | occur | produced in the plating film. 傾斜像を取得する意義をより詳細に説明するための図である。図5(a)は、傾斜画像を取得する際のX線源、シリコン基板及びカメラの相対的位置の一例を示した図である。図5(b)は、カメラの位置と得られる傾斜画像の関係の一例を示した図である。It is a figure for demonstrating in detail the significance which acquires an inclination image. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of the relative positions of the X-ray source, the silicon substrate, and the camera when acquiring the tilt image. FIG. 5B is a diagram showing an example of the relationship between the camera position and the obtained tilted image. 傾斜角θに平行してX線が進んで来る場合の鉛直方向のX線透過像を得るためのモデルである。This is a model for obtaining an X-ray transmission image in the vertical direction when X-rays advance parallel to the inclination angle θ. TSVの抽出方法の一例を説明するための図である。図7(a)は、X線透過像から任意のTSVを選択した状態を示した図である。図7(b)は、輪郭抽出されたTSVの一例を示した図である。図7(c)は、輪郭部から、ROIであるTSVのみを切り出して抽出した状態を示した図である。図7(d)は、切り出したTSVに対して2値化処理を行った画像を示した図である。It is a figure for demonstrating an example of the extraction method of TSV. FIG. 7A is a diagram showing a state where an arbitrary TSV is selected from the X-ray transmission image. FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a TSV from which a contour is extracted. FIG. 7C is a diagram illustrating a state in which only the TSV that is the ROI is cut out and extracted from the contour portion. FIG. 7D is a diagram illustrating an image obtained by performing binarization processing on the cut-out TSV. X線透過率とラインプロファイルの関係付けを説明するための図である。It is a figure for demonstrating correlation with a X-ray transmittance and a line profile. Cu埋め込みプロセスに依存して発生する欠陥パターンの例を示した第1の図である。It is the 1st figure showing the example of the defect pattern generated depending on Cu embedding process. Cu埋め込みプロセスに依存して発生するボイドパターンの例を示した第2の図である。It is the 2nd figure showing the example of the void pattern generated depending on Cu embedding process. ボイド欠陥がめっき膜中に存在しない場合のX線透過量特性の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic in case a void defect does not exist in a plating film. 2つの欠陥パターンのX線透過量特性を示した図である。図12(a)は、図9のタイプAの底無抜けパターンのX線透過量特性Aを示した図である。図12(b)は、図9のタイプEの胴切抜けパターンのX線透過量特性Eを示した図である。It is the figure which showed the X-ray transmissive amount characteristic of two defect patterns. FIG. 12A is a diagram showing the X-ray transmission amount characteristic A of the bottomless pattern of type A in FIG. FIG. 12B is a diagram showing an X-ray transmission amount characteristic E of the type E trunk cut-off pattern of FIG. タイプIの欠陥パターンにおけるX線透過量特性Iの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmission amount characteristic I in the defect pattern of Type I. タイプAの底無抜けパターンのX線透過量特性Aの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic A of the bottomless pattern of type A. タイプBのTSV中の気泡パターンのX線透過量特性Bの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic B of the bubble pattern in TSV of type B. タイプCのTSV中の縦長気泡パターンのX線透過量特性Cの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic C of the vertically long bubble pattern in TSV of type C. タイプDの壁面気泡パターンのX線透過量特性Dの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic D of the wall surface bubble pattern of type D. タイプEの胴切抜けパターンのX線透過量特性Eの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic E of the type-C body cut-out pattern. 図10のタイプFの底隅抜けパターンのX線透過量特性Fの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmission characteristic F of the bottom corner missing pattern of type F of FIG. タイプGのドーナッツ抜けパターンのX線透過量特性Gの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic G of the type G donut omission pattern. タイプHの涙抜けパターンのX線透過量特性Hの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmissive amount characteristic H of the type H tear-drop pattern. タイプIの銃弾パターンのX線透過量特性Iの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the X-ray transmission amount characteristic I of the bullet pattern of type I. 3方面透過像によりボイド欠陥を疑似立体モデル化してボイド欠陥抽出した一例を示した図である。It is the figure which showed an example which carried out the pseudo three-dimensional model of the void defect by the 3 direction transmission image, and extracted the void defect. 3方面透過像によるボイド欠陥抽出の応用例を示した図である。It is the figure which showed the application example of the void defect extraction by a 3 direction transmission image. 図9及び図10で示した9つの欠陥パターンを列挙した図である。It is the figure which enumerated nine defect patterns shown in FIG.9 and FIG.10. 特徴量による分類認識の第1の処理事例を示した図である。図26(a)は処理前の画像である。図26(b)は、処理後の画像である。(輪郭抽出)It is the figure which showed the 1st process example of the classification recognition by a feature-value. FIG. 26A shows an image before processing. FIG. 26B shows an image after processing. (Outline extraction) 特徴量による分類認識の第2の処理事例を示した図である。図27(a)は処理前の画像である。図27(b)は、処理後の画像である。(ボイド欠陥の輪郭抽出)It is the figure which showed the 2nd process example of classification recognition by the feature-value. FIG. 27A shows an image before processing. FIG. 27B shows an image after processing. (Void defect contour extraction) 分類のための認識事例を示した図である。It is the figure which showed the example of recognition for classification. TSV及びボイド欠陥のX線透過画像に対してエッジ強調処理を施した例を示した図である。It is the figure which showed the example which performed the edge emphasis process with respect to the X-ray transmissive image of TSV and a void defect. MBL法を用いてボイドの体積を推定する手法の全体スキームの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the whole scheme of the method of estimating the volume of a void using MBL method. ボイド欠陥の体積推定の処理フローの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the processing flow of the volume estimation of a void defect. ボイドを簡素化したモデルの一例を示した図である。図32(a)は、モデル化されるボイド及びTSVの一例を示した図である。図32(b)は、ボイドの体積モデル化手法の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the model which simplified the void. FIG. 32A is a diagram showing an example of a void and TSV to be modeled. FIG. 32B is a diagram illustrating an example of a void volume modeling method. MBL法のボイド欠陥パターン分類のメカ二ズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mechanism of the void defect pattern classification | category of MBL method. TSV形成のための一連の工程の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the series of processes for TSV formation. 検査とフィードバック及びフィードフォワードによる高品質管理生産システムの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the high quality management production system by a test | inspection, feedback, and feedforward. TSV形成の一連の工程におけるめっき工程での結果に応じてどのような現象が現れるかを分類して示した図である。It is the figure which classified and showed what kind of phenomenon appears according to the result in the plating process in a series of processes of TSV formation. バリア/シード層の開口部形状に対するフィードバック/フィードフォワードの制御方法の一例を説明するための図である。図37(a)は、バリア/シード層の一例の断面図である。図37(b)は、開口部が広いバリア/シード層の一例の上面図である。図37(c)は、開口部が狭いバリア/シード層の一例の上面図である。図37(d)は、不良処理特定工程の一例を示した図である。It is a figure for demonstrating an example of the feedback / feedforward control method with respect to the opening part shape of a barrier / seed layer. FIG. 37A is a cross-sectional view of an example of the barrier / seed layer. FIG. 37B is a top view of an example of a barrier / seed layer having a wide opening. FIG. 37C is a top view of an example of a barrier / seed layer having a narrow opening. FIG. 37 (d) is a diagram showing an example of the defect processing specifying process. オーバーハングによるボイドが発生している場合の不良処理特定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the defect process specific process in case the void by overhang has generate | occur | produced. めっき処理に起因するボイドが発生した場合の不良処理特定工程の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the defect process specific process when the void resulting from a plating process generate | occur | produces. 側壁面にボイドが発生した場合の不良処理特定工程の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the defect process specific process when a void generate | occur | produces in a side wall surface. 面内バラツキを誘発する不良処理を特定するための処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process for specifying the defect process which induces in-plane variation. オーバプレート不良を判定するための処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process for determining an overplate defect. 本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理方法の処理フローの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the processing flow of the TSV formation production management method which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るシリコン貫通ビア形成生産管理システム(以下、「TSV形成生産管理システム」という。)の一例のシステム構成を示した図である。図1に示すように、本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理システムは、X線検査装置10と、TSV形成生産管理装置20とを備える。また、TSV形成生産管理システムは、関連構成要素として処理装置40を備える。また、必要に応じて記録媒体30が設けられてもよい。処理装置40は、TSV製造工程で必要とされ、用いられる処理装置が備えられている。処理装置40は、例えば、TSVを基板に形成するビア形成工程で用いられるエッチング装置41、TSVの表面にバリア層/シード層を形成するバリア/シード形成工程で用いられるバリア/シード層形成装置42、TSVに銅めっき等の金属めっきを施すめっき装置43、めっき膜を平坦化するCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学機械的研磨)装置44を含む。   FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an example of a through silicon via formation production management system (hereinafter referred to as “TSV formation production management system”) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the TSV formation production management system according to the embodiment of the present invention includes an X-ray inspection apparatus 10 and a TSV formation production management apparatus 20. The TSV formation production management system includes a processing device 40 as a related component. Further, a recording medium 30 may be provided as necessary. The processing device 40 is provided with a processing device that is required and used in the TSV manufacturing process. The processing apparatus 40 includes, for example, an etching apparatus 41 used in a via formation process for forming a TSV on a substrate, and a barrier / seed layer formation apparatus 42 used in a barrier / seed formation process for forming a barrier layer / seed layer on the surface of the TSV. , A plating apparatus 43 that performs metal plating such as copper plating on the TSV, and a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus 44 that planarizes the plating film.

X線検査装置10は、X線を用いて、シリコン基板に形成されたTSVに関連する欠陥を非破壊で検査するための装置である。より詳細には、X線検査装置10は、TSV及びその周辺工程のX線透過検査を行い、TSVの形状及びTSVに膜付けされたバリア層/シード層工程又はめっき工程で発生した欠陥のサイズ及び位置情報を含む画像を取得し、各工程に発生した欠陥情報を取得する。   The X-ray inspection apparatus 10 is an apparatus for nondestructively inspecting defects related to TSVs formed on a silicon substrate using X-rays. More specifically, the X-ray inspection apparatus 10 performs an X-ray transmission inspection of the TSV and its peripheral processes, and forms the TSV and the size of defects generated in the barrier layer / seed layer process or plating process formed on the TSV. And the image containing position information is acquired and the defect information which generate | occur | produced in each process is acquired.

X線検査装置10は、インライン検査装置として設けられてよく、シリコン基板が工程間を移動する際にシリコン基板を検査可能なように、製造ライン中の検査が必要な工程間に設けられてもよい。図1の例においては、バリア/シード層形成装置42とめっき装置43との間に1つのX線検査装置11が設けられ、めっき装置43とCMP装置44との間に1つのX線検査装置12が設けられている。なお、以後の説明において、2つのX線検査装置11、12を個別に指すときはX線検査装置11、12と表記するが、2つのX線検査装置11、12の双方に当てはまり、特に区別をする必要が無い場合には、X線検査装置10と表記することとする。X線検査装置11、12は同一の装置で共用してもよい。   The X-ray inspection apparatus 10 may be provided as an in-line inspection apparatus, and may be provided between processes that require inspection in the production line so that the silicon substrate can be inspected when the silicon substrate moves between processes. Good. In the example of FIG. 1, one X-ray inspection apparatus 11 is provided between the barrier / seed layer forming apparatus 42 and the plating apparatus 43, and one X-ray inspection apparatus is provided between the plating apparatus 43 and the CMP apparatus 44. 12 is provided. In the following description, when the two X-ray inspection apparatuses 11 and 12 are individually indicated, they are expressed as the X-ray inspection apparatuses 11 and 12, but apply to both of the two X-ray inspection apparatuses 11 and 12. When there is no need to perform the above, it is expressed as an X-ray inspection apparatus 10. The X-ray inspection apparatuses 11 and 12 may be shared by the same apparatus.

X線検査装置10は、撮像部13と、検査・計測部16とを有する。撮像部13は、X線源と、カメラとを有し、検査対象のX線透過画像を取得する役割を果たす。なお、撮像部13の具体的な構成については後述する。検査・計測部16は、撮像部13で撮像したX線透過画像に必要な画像処理を施し、形状や位置、必要なパラメータ等を計測して算出する役割を果たす。よって、検査・計測部16は、画像処理や演算処理を行うことが可能な演算処理手段として構成され、例えば、特定の用途向けに設計、製造された集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、プログラムを読み込むことにより動作するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)として構成されてもよい。   The X-ray inspection apparatus 10 includes an imaging unit 13 and an inspection / measurement unit 16. The imaging unit 13 has an X-ray source and a camera and plays a role of acquiring an X-ray transmission image to be inspected. A specific configuration of the imaging unit 13 will be described later. The inspection / measurement unit 16 performs necessary image processing on the X-ray transmission image captured by the image capturing unit 13 and measures and calculates the shape, position, necessary parameters, and the like. Therefore, the inspection / measurement unit 16 is configured as an arithmetic processing unit capable of performing image processing and arithmetic processing. For example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that is an integrated circuit designed and manufactured for a specific application. Alternatively, it may be configured as a CPU (Central Processing Unit) that operates by reading a program.

X線検査装置10は、専用の検査装置として設けられてもよいし、装置に組み込まれた検査モジュールとして構成されてもよい。上述の撮像部13及び検査・計測部16を実質的に備えていれば、その態様は問わない。また、検査・計測部16の機能は、他の演算処理装置、例えばTSV形成生産管理装置20の一部で実現されてもよく、最低限、撮像部13を備えていればよい。   The X-ray inspection apparatus 10 may be provided as a dedicated inspection apparatus, or may be configured as an inspection module incorporated in the apparatus. As long as the above-described imaging unit 13 and inspection / measurement unit 16 are substantially provided, the mode thereof is not limited. Further, the function of the inspection / measurement unit 16 may be realized by a part of another arithmetic processing device, for example, the TSV formation production management device 20, and it is sufficient that the imaging unit 13 is provided at a minimum.

バリア/シード層形成装置42とめっき装置43との間に設けられたX線検査装置11は、TSV及びバリア/シード層の形状を検査するため、撮像部13は形状撮像部131として構成され、検査・計測部16は、形状検査部161として構成される。また、めっき装置43とCMP装置44との間に設けられたX線検査装置12は、検査対象がめっき膜の内部に発生したボイド欠陥及びめっき膜の余剰膜厚であるため、撮像部13はボイド欠陥撮像部132として構成され、検査・計測部16は、ボイド欠陥計測部162と、Cu積層膜厚計測部163とから構成される。但し、X線検査装置11、12の検査対象が異なっていても、検査・計測部16の処理対象が異なっているだけで、両者は同一の構造及び機能を有するX線検査装置10を用いることができる。   Since the X-ray inspection apparatus 11 provided between the barrier / seed layer forming apparatus 42 and the plating apparatus 43 inspects the shapes of the TSV and the barrier / seed layer, the imaging unit 13 is configured as a shape imaging unit 131. The inspection / measurement unit 16 is configured as a shape inspection unit 161. In addition, since the X-ray inspection apparatus 12 provided between the plating apparatus 43 and the CMP apparatus 44 is subject to void defects generated in the plating film and excess film thickness of the plating film, the imaging unit 13 The void defect imaging unit 132 is configured, and the inspection / measurement unit 16 includes a void defect measurement unit 162 and a Cu laminated film thickness measurement unit 163. However, even if the inspection objects of the X-ray inspection apparatuses 11 and 12 are different, only the processing object of the inspection / measurement unit 16 is different, and both use the X-ray inspection apparatus 10 having the same structure and function. Can do.

TSV形成生産管理装置20は、TSV形成過程における生産ラインを全体的、総合的に管理するための装置である。TSV形成生産管理装置20は、TSV形成生産管理に関する種々の演算処理を行うため、演算処理手段として構成される。例えば、TSV形成生産管理装置20は、特定の用途向けに設計、製造された集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、プログラムを読み込むことにより動作するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)として構成されてもよい。また、TSV形成生産管理装置20は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の各種記憶手段を必要に応じて備えてよい。図1においては、記憶手段の例として、記憶部24が内部構成要素として示されている。なお、TSV形成生産管理装置20は、全体としては、コンピュータとして構成されてもよい。   The TSV formation production management device 20 is a device for overall and comprehensive management of the production line in the TSV formation process. The TSV formation production management apparatus 20 is configured as an arithmetic processing means in order to perform various arithmetic processes related to TSV formation production management. For example, the TSV formation production management device 20 is an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that is an integrated circuit designed and manufactured for a specific application, or a CPU (Central Processing Unit) that operates by reading a program. It may be configured as. Further, the TSV formation production management device 20 may include various storage means such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) as necessary. In FIG. 1, the storage unit 24 is shown as an internal component as an example of the storage unit. The TSV formation production management device 20 may be configured as a computer as a whole.

TSV形成生産管理装置20は、機能ブロック構成要素としては、ボイド欠陥分類部21と、不良処理特定部22と、制御部23と、記憶手段24とを有する。   The TSV formation production management device 20 includes a void defect classification unit 21, a defect processing identification unit 22, a control unit 23, and a storage unit 24 as functional block components.

ボイド欠陥分類部21は、X線検査装置12で取得したボイド欠陥を、所定の欠陥パターンに分類するための欠陥パターン判定手段である。なお、具体的な分類内容及び分類方法については後述する。   The void defect classification unit 21 is a defect pattern determination unit for classifying the void defect acquired by the X-ray inspection apparatus 12 into a predetermined defect pattern. Specific classification contents and classification methods will be described later.

不良処理特定部22は、ボイド欠陥分類部21で分類された所定の欠陥パターンに応じて、生じたボイド欠陥の原因となる不良処理を特定するための手段である。不良処理特定部22は、分類された欠陥パターンのデータと、シリコン貫通ビアのスペック(仕様)のデータ、処理とボイド欠陥との相関関係を示す特性データ等を必要に応じて利用し、これらとX線検査装置12で取得した画像から検出されたボイド欠陥とを照合し、検出したボイド欠陥の原因となる不良処理が何であるかを特定する。なお、不良処理の特定は、必ずしも1つに特定されていなくてもよく、不良原因の可能性がある複数の処理の特定であってもよい。図1において、不良処理特定部222〜224がボイド欠陥分類部21の下流側に設けられている。ボイド欠陥分類部21でボイド欠陥が分類され、オーバーハングボイド、ビア中のボイド、側壁面のボイドのいずれかに該当すると判定され、検出されたボイド欠陥が分類される。オーバーハングボイドと判定された場合には、不良処理特定部222が、ビアスペック241、開口形状計測値データ242及び欠陥パターンデータ243と、検出されたボイド欠陥との照合を行い、ビアスペックからのずれ量を求め、ずれ量の原因となる制御モジュール及び/又は処理工程(不良処理)を特定する。図1においては、2つの不良処理に特定された例が示されている。なお、ここでいう「不良」は大きな欠陥に限らず、ビアスペックに対して調整を有する程度のずれ量を含む。   The defect processing specifying unit 22 is a means for specifying a defect process that causes a void defect that has occurred according to the predetermined defect pattern classified by the void defect classifying unit 21. The defect processing specifying unit 22 uses classified defect pattern data, through-silicon via spec (specification) data, characteristic data indicating a correlation between processing and void defects, and the like as necessary. The void defect detected from the image acquired by the X-ray inspection apparatus 12 is collated, and the defect process that causes the detected void defect is specified. Note that the identification of the defective process is not necessarily limited to one, and may be identification of a plurality of processes that may cause the defect. In FIG. 1, defect processing specifying units 222 to 224 are provided on the downstream side of the void defect classification unit 21. The void defect classification unit 21 classifies the void defect, and determines that it corresponds to any of the overhang void, the void in the via, and the void on the side wall, and classifies the detected void defect. When it is determined as an overhang void, the defect processing specifying unit 222 compares the via specification 241, the opening shape measurement value data 242 and the defect pattern data 243 with the detected void defect, A deviation amount is obtained, and a control module and / or a processing step (defect processing) that causes the deviation amount is specified. In FIG. 1, an example specified for two failure processes is shown. The “defect” referred to here is not limited to a large defect, but includes a deviation amount to the extent that adjustment is made with respect to via specifications.

同様に、ボイド欠陥分類部21でビア中のボイドの欠陥パターンであると判定された場合には、不良処理特定部223が、X線検出装置12で検出したボイド欠陥を、ビアスペック241、ビア中のボイドの欠陥パターンデータ244及び撹拌スピード特性245と比較し、ビアスペックからのずれ量を求め、ずれ量の原因となる不良処理を特定する。図1においては、2つの不良処理に特定された例が示されている。   Similarly, when the void defect classification unit 21 determines that the defect pattern is a void in the via, the defect processing specifying unit 223 detects the void defect detected by the X-ray detection apparatus 12 as the via spec 241 and the via. Compared with the defect pattern data 244 of the voids inside and the stirring speed characteristic 245, the deviation amount from the via spec is obtained, and the defect processing that causes the deviation amount is specified. In FIG. 1, an example specified for two failure processes is shown.

また同様に、ボイド欠陥分類部21が側壁面のボイドの欠陥パターンであると判定した場合には、不良処理特定部224が、X線検出装置12で検出したボイド欠陥を、ビアスペック241、ビア中のボイドの欠陥パターンデータ246及び撹拌スピード特性245と比較し、ビアスペックからのずれ量を求め、ずれ量の原因となる不良処理を特定する。図1においては、4つの不良処理に特定された例が示されている。   Similarly, when the void defect classification unit 21 determines that the defect pattern is a void on the side wall surface, the defect processing specifying unit 224 identifies the void defect detected by the X-ray detection device 12 as the via spec 241 and the via. Compared with the defect pattern data 246 of the voids inside and the stirring speed characteristic 245, the amount of deviation from the via specification is obtained, and the defective process causing the amount of deviation is specified. In FIG. 1, an example specified for four defect processes is shown.

このように、不良処理特定部22は、ボイド欠陥分類部21で分類された所定の欠陥パターンに応じて、必要に応じて種々のデータを用いて、生じたボイド欠陥の原因となる不良処理(ビアスペックからのずれ量の原因となる制御モジュール及び/又は処理工程)を特定する。なお、図1においては、分類された欠陥パターン毎に不良処理特定部222〜224が設けられ、個別に処理を行っているが、1個の不良処理特定部22が、所定の欠陥パターンに応じて、不良の特定に必要な種々のデータを呼び出し、欠陥パターンに応じた不良特定処理を行うようにしてもよい。また、図1に示した欠陥パターンは例示に過ぎず、欠陥パターンの数、内容は、用途に応じて種々の設定とすることができる。また、不良処理の特定は、単なる項目だけでなく、具体的な定性的な内容や、定量的な内容も含んでよい。そのような、実際のプロセスと関連した不良処理の特定の詳細な内容については後述する。   As described above, the defect processing specifying unit 22 uses various data as necessary according to the predetermined defect pattern classified by the void defect classifying unit 21, and performs defect processing that causes the generated void defect ( Identify the control module and / or processing step that causes the deviation from the via spec. In FIG. 1, defect processing specifying units 222 to 224 are provided for each classified defect pattern and are individually processed. However, one defect processing specifying unit 22 corresponds to a predetermined defect pattern. Then, various kinds of data necessary for specifying the defect may be called and the defect specifying process corresponding to the defect pattern may be performed. Moreover, the defect pattern shown in FIG. 1 is only an example, and the number and content of the defect patterns can be variously set according to the application. Further, the identification of the defect processing may include not only items but also specific qualitative contents and quantitative contents. The specific details of such defect processing related to the actual process will be described later.

不良処理特定部22は、ボイド欠陥分類部21の下流側に更に面内均一性の不良処理特定部221を備える。面内均一性は、シリコン基板の面内の複数の箇所のTSVのデータの比較が必要となるため、ビアスペック241の他、複数の計測パターンデータ247を用いて不良処理の特定を行う。不良処理は、処理の内容よりもむしろ、面内における不均一処理であるので、不良処理として特定されるのは、面内での処理の不均衡を示すためのデータである。   The defect processing specifying unit 22 further includes a defect processing specifying unit 221 having in-plane uniformity on the downstream side of the void defect classifying unit 21. In-plane uniformity requires comparison of TSV data at a plurality of locations within the surface of the silicon substrate, and therefore, defect processing is specified using a plurality of measurement pattern data 247 in addition to the via specifications 241. Since the defective process is an uneven process in the plane rather than the content of the process, the data specified to indicate the process imbalance in the plane is specified as the defective process.

TSV形成生産管理システムは、ボイド欠陥分類部21の下流側に存在しない不良処理特定部22に類似した処理部として、開口部形状検査の不良処理特定部225と、オーバプレート膜厚計算の不良処理特定部226とを必要に応じて備えてもよい。開口部形状検査の不良処理特定部225は、TSVを形成後、TSV内にバリア/シード層を形成したが、めっき膜は形成していない状態のTSVの形状検査における不良処理の特定を行う。不良処理の内容は、TSVの開口形状の不良であり、項目自体は定まっているが、不良処理特定部225を用いて、ビアスペック241や合否判定データ248と検出した欠陥との比較を行う。   The TSV formation production management system is a processing unit similar to the defect processing specifying unit 22 that does not exist on the downstream side of the void defect classifying unit 21, and includes a defect processing specifying unit 225 for opening shape inspection, and a defect processing for overplate film thickness calculation. You may provide the specific part 226 as needed. After forming the TSV, the defect shape specifying unit 225 for opening shape inspection specifies the defect processing in the shape inspection of the TSV in which the barrier / seed layer is formed in the TSV but the plating film is not formed. The content of the defect processing is a defect in the opening shape of the TSV, and the item itself is determined, but the defect processing specifying unit 225 is used to compare the via spec 241 and the pass / fail determination data 248 with the detected defect.

同様に、TSV中にボイド欠陥は検出されなかったが、めっきの膜厚が大き過ぎてオーバープレーティングの欠陥が検出されたときには、検出されためっき膜厚と、ビアスペック241とを比較し、例えばめっき工程へのフィードバックとCMP工程へのフィードバックに利用してもよい。   Similarly, no void defect was detected in the TSV, but when the plating film thickness was too large and an overplating defect was detected, the detected plating film thickness was compared with the via specification 241; For example, it may be used for feedback to the plating process and feedback to the CMP process.

このように、不良処理特定部22は、めっき膜中のボイド欠陥のみならず、種々の欠陥における不良処理の特定に応用することができる。必要に応じて、不良処理特定部22を、そのような種々の不良処理の特定に利用してもよい。   As described above, the defect processing specifying unit 22 can be applied not only to the void defect in the plating film but also to the identification of the defect processing in various defects. If necessary, the defect processing specifying unit 22 may be used to specify such various defect processes.

制御部23は、不良処理を実施している処理装置40に対して、不良処理を是正するための変更処理を指示する役割を果たす。制御部23は、処理装置40が行う処理の具体的な処理条件に変更を加える指示を行ってよく、その場合、処理条件のパラメータを算出し、算出したパラメータの変更を処理装置40に指示する制御を行う。図1において、形状パラメータ計算部231、膜付パラメータ計算部232が示されているが、形状パラメータ計算部231は、エッチング装置41が行うエッチング処理(ビア形成工程)に不良がある場合に、ビア形状を定めるパラメータを変更し、ビアが適切な形状となるような形状パラメータを計算し、算出したパラメータへの変更を指示する。また、膜付パラメータ計算部232は、不良処理特定部22が、シード層の形成に不良があると判定したときに、適切なシード層の膜付パラメータを計算し、算出した膜付パラメータへの変更をバリア/シード層形成装置42に指示する。   The control unit 23 plays a role of instructing the processing device 40 that is performing the failure process to perform a change process for correcting the failure process. The control unit 23 may issue an instruction to change a specific processing condition of the processing performed by the processing device 40. In this case, the control unit 23 calculates a parameter of the processing condition and instructs the processing device 40 to change the calculated parameter. Take control. In FIG. 1, a shape parameter calculation unit 231 and a film-attached parameter calculation unit 232 are shown. However, the shape parameter calculation unit 231 can be used when the etching process (via formation process) performed by the etching apparatus 41 is defective. A parameter for determining the shape is changed, a shape parameter is calculated so that the via has an appropriate shape, and a change to the calculated parameter is instructed. Further, when the failure processing specifying unit 22 determines that there is a defect in the formation of the seed layer, the parameter calculation unit 232 with a film calculates an appropriate parameter with the film of the seed layer, The change is instructed to the barrier / seed layer forming apparatus 42.

また、撹拌スピード条件判定部233は、不良処理特定部22に、めっき液の撹拌スピードの調整が必要であると判定されたときに、適切な撹拌スピード条件を判定する。同様に、めっき液条件判定部234は、不良処理特定部22が、めっき液条件の調整が必要であると判定したときに、適切なめっき液条件を判定する。また、めっき電流密度条件判定部は、不良処理特定部22が、めっき電流密度の調整が必要であると判定したときに、適切なめっき電流密度条件を判定する。   Further, the stirring speed condition determining unit 233 determines an appropriate stirring speed condition when the defect processing specifying unit 22 determines that adjustment of the stirring speed of the plating solution is necessary. Similarly, the plating solution condition determining unit 234 determines an appropriate plating solution condition when the defect processing specifying unit 22 determines that adjustment of the plating solution condition is necessary. The plating current density condition determining unit determines an appropriate plating current density condition when the defect processing specifying unit 22 determines that adjustment of the plating current density is necessary.

撹拌スピード条件判定部233、めっき液条件判定部234及びめっき電流密度条件判定部235で算出された条件は、めっき条件パラメータ計算部236に送られる。めっき条件パラメータ計算部は、撹拌スピード条件判定部233、めっき液条件判定部234及びめっき電流密度条件判定部235から受信した各条件に基づいて、適切なめっき条件パラメータを計算し、設定する。めっき条件パラメータは、受信した各条件が独立していれば、それらをそのまま項目毎に足し合わせたパラメータでもよいし、相互間の影響等を考慮して、修正を加えたパラメータであってもよい。算出されためっき条件パラメータは、めっき装置43に送られ、めっき装置43は、指示されためっき条件パラメータに従ってめっき条件を変更する。   The conditions calculated by the stirring speed condition determining unit 233, the plating solution condition determining unit 234, and the plating current density condition determining unit 235 are sent to the plating condition parameter calculating unit 236. The plating condition parameter calculation unit calculates and sets appropriate plating condition parameters based on the conditions received from the stirring speed condition determination unit 233, the plating solution condition determination unit 234, and the plating current density condition determination unit 235. As long as the received conditions are independent, the plating condition parameter may be a parameter obtained by adding them for each item as they are, or may be a parameter that has been modified in consideration of the mutual influences. . The calculated plating condition parameter is sent to the plating apparatus 43, and the plating apparatus 43 changes the plating condition in accordance with the instructed plating condition parameter.

このように、制御部23は、具体的な処理条件を算出し、各処理装置40に変更処理を指示する。その際、上述のように、具体的なパラメータを算出し、これらを含む指示を行ってよい。   In this way, the control unit 23 calculates specific processing conditions and instructs each processing device 40 to perform change processing. At that time, as described above, specific parameters may be calculated and an instruction including them may be given.

オーバプレート制御部237は、オーバプレートに対応する平坦化処理をCMP装置44に指示する。これは、めっき処理のオーバプレートを是正する処理ではないが、オーバプレートが発生した場合、CMP工程で余分なめっき膜を削る必要があるので、そのようなオーバプレートに対応した平坦化処理を指示する。   The overplate control unit 237 instructs the CMP apparatus 44 to perform a planarization process corresponding to the overplate. This is not a process to correct the overplating of the plating process, but if an overplate occurs, it is necessary to remove the excess plating film in the CMP process, so a flattening process corresponding to such an overplate is instructed. To do.

このように、制御部23は、各処理装置40が管理範囲内に入る様な処理を行えるよう、処理内容を具体的に指示し、高品質なTSV形成が行えるように制御を行う。   In this way, the control unit 23 specifically instructs the processing contents so that each processing device 40 can perform processing that falls within the management range, and performs control so that high-quality TSV formation can be performed.

記憶部24は、処理を実行するためのプログラムや、処理条件を記載したレシピの他、TSV形成生産管理装置20で行う種々の処理に必要なデータを記憶するための記憶手段である。図1においては、包括的に記憶部24を1つで示しているが、プログラム、レシピ、処理に用いるデータ等、性質の異なるデータは、必要に応じて複数の記憶手段に記憶されてもよい。よって、記憶部24は、複数の記憶手段を備えていてもよい。   The storage unit 24 is a storage unit for storing data necessary for various processes performed by the TSV formation production management apparatus 20 in addition to a program for executing the process and a recipe describing the process conditions. In FIG. 1, the storage unit 24 is comprehensively shown as one, but data having different properties such as a program, a recipe, and data used for processing may be stored in a plurality of storage units as necessary. . Therefore, the storage unit 24 may include a plurality of storage units.

記録媒体30は、プログラム、レシピ、TSV形成生産管理装置20で行う処理に必要なデータ等を記録可能な媒体であり、CD、HDD等、用途に応じて種々の媒体を用いることができる。また、記録媒体によらず、ネットワークから記憶部に必要なプログラムやデータをインストール可能な構成としてもよい。   The recording medium 30 is a medium capable of recording programs, recipes, data necessary for processing performed by the TSV formation production management apparatus 20, and various media such as CD and HDD can be used. Moreover, it is good also as a structure which can install a program and data required for a memory | storage part from a network irrespective of a recording medium.

処理装置40は、上述のように、TSV形成に関連のある処理装置40として、エッチング装置41、バリア/シード層形成装置42、めっき装置43及びCMP装置44を示している。処理装置40は、これらに限られるものではなく、用途に応じて、他の処理装置40を備えてもよい。なお、バリア/シード層形成装置42には、スパッタリング装置を含むPVD(Physical Vapor Deposition)装置を用いてもよい。また、めっき装置43は、種々のめっき金属をめっき処理可能なめっき装置43として構成されてよいが、例えば、銅めっきを主に行う銅めっき装置として構成されてもよい。以下、めっき装置43を銅めっき装置43と呼ぶ場合や、めっき処理を銅めっき処理と呼ぶ場合があるが、それらは例示であり、銅めっきのみに限定する趣旨ではない。   As described above, the processing apparatus 40 shows the etching apparatus 41, the barrier / seed layer forming apparatus 42, the plating apparatus 43, and the CMP apparatus 44 as the processing apparatus 40 related to TSV formation. The processing apparatus 40 is not restricted to these, You may provide the other processing apparatus 40 according to a use. The barrier / seed layer forming apparatus 42 may be a PVD (Physical Vapor Deposition) apparatus including a sputtering apparatus. Moreover, although the plating apparatus 43 may be comprised as the plating apparatus 43 which can plate various plating metals, for example, you may be comprised as a copper plating apparatus which mainly performs copper plating. Hereinafter, although the plating apparatus 43 may be referred to as a copper plating apparatus 43 and the plating process may be referred to as a copper plating process, these are examples and are not intended to be limited to copper plating.

次に、図1で示した各構成要素のより詳細な説明を行う。   Next, a more detailed description of each component shown in FIG. 1 will be given.

図2は、本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理システムのX線検査装置10の撮像部13の撮像方法の一例を示した図である。図2に示されるように、撮像部13は、X線源14と及びカメラ15を有する。カメラ15は、X線源14からシリコン基板60に向けて照射され、これを透過したX線画像を撮像するため、X線源14に対して、試料であるシリコン基板60よりも後方に配置される。よって、X線源14とカメラ15とでシリコン基板60を挟むような配置となる。また、カメラ15の撮像面はシリコン基板60の方を向くことになる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an imaging method of the imaging unit 13 of the X-ray inspection apparatus 10 of the TSV formation production management system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the imaging unit 13 includes an X-ray source 14 and a camera 15. The camera 15 is radiated from the X-ray source 14 toward the silicon substrate 60 and is disposed behind the silicon substrate 60 as a sample with respect to the X-ray source 14 in order to capture an X-ray image transmitted therethrough. The Thus, the silicon substrate 60 is sandwiched between the X-ray source 14 and the camera 15. Further, the imaging surface of the camera 15 faces the silicon substrate 60.

図2に示されるように、撮像部13は、シリコン基板60の表面61に対して、斜めから撮像する傾斜像と、真上から撮像するトップ像の、異なる2つの角度から撮像された2つの画像を取得する。ここで、トップ像からは、TSV70及びTSV70内に形成されためっき膜のボイド欠陥の水平断面形状を把握することができ、傾斜像からは、垂直断面としてのTSVの外形形状と、ボイド欠陥の鉛直方向の形状を把握することができる。   As shown in FIG. 2, the imaging unit 13 has two images captured from two different angles, that is, an inclined image captured from an oblique direction and a top image captured from directly above the surface 61 of the silicon substrate 60. Get an image. Here, from the top image, it is possible to grasp the TSV70 and the horizontal cross-sectional shape of the void defect of the plating film formed in the TSV70, and from the inclined image, the external shape of the TSV as the vertical cross section and the void defect The shape in the vertical direction can be grasped.

図3は、トップ像を取得する意義をより詳細に説明するための図である。図3(a)は、X線源14とカメラ15の相対位置の一例を図であり、図3(b)は、ボイドを含むめっき膜が形成されたTSV70のトップ像の一例を示した図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the significance of acquiring the top image in more detail. FIG. 3A is a diagram showing an example of the relative position of the X-ray source 14 and the camera 15, and FIG. 3B is a diagram showing an example of a top image of the TSV 70 on which a plating film containing voids is formed. It is.

図3(a)、(b)に示すように、めっきプロセス後であれば、ボイド欠陥90の大きさを、水平方向の最大幅の面積として計測することができる。つまり、図3(a)に示されるように、TSV70及びめっき膜80のトップ画像(上面画像)を取得する際には、X線源14は、TSV70及びめっき膜80の真上に配置されるようにし、カメラ15は、X線源14、TSV70及びめっき膜80の真下に配置されるようにする。これにより、TSV70及びめっき膜80の水平方向断面の画像を取得することができ、図3(a)の下部に示されるように、TSV70の直径及びTSV70に充填されためっき膜80の直径を示すことができる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, after the plating process, the size of the void defect 90 can be measured as the area of the maximum width in the horizontal direction. That is, as shown in FIG. 3A, when acquiring the top image (upper surface image) of the TSV 70 and the plating film 80, the X-ray source 14 is disposed immediately above the TSV 70 and the plating film 80. In this way, the camera 15 is arranged directly below the X-ray source 14, the TSV 70, and the plating film 80. Thereby, the image of the horizontal direction cross section of TSV70 and the plating film 80 is acquirable, and shows the diameter of the plating film 80 with which the diameter of TSV70 and the TSV70 were filled as shown by the lower part of Fig.3 (a). be able to.

図3(b)の上部に示されるように、ボイド欠陥90がめっき膜80内に発生した場合には、めっき膜80の中央部分にボイド欠陥90が発生した場合であっても、X線源11を用いてX線透過像を取得することにより、図3(b)の下部に示されるように、ボイド欠陥90の直径が透過的に示され、ボイド欠陥90の大きさを水平方向の最大幅の面積として計測することができる。   As shown in the upper part of FIG. 3B, when the void defect 90 is generated in the plating film 80, the X-ray source is generated even when the void defect 90 is generated in the central portion of the plating film 80. As shown in the lower part of FIG. 3 (b), the diameter of the void defect 90 is shown transparently, and the size of the void defect 90 is set to the maximum in the horizontal direction. It can be measured as a large area.

このように、X線透過像は、TSV70の開口形状のサイズと、ボイド形状のサイズを情報化する手段として有効である。   Thus, the X-ray transmission image is effective as a means for converting the size of the opening shape of the TSV 70 and the size of the void shape into information.

図4は、めっき膜80に発生したボイド欠陥90の位置情報の取得を説明するための図である。図4に示されるように、めっきによるボイド欠陥90は、必ずしも中心位置に発生する訳ではなく、中心にボイドが発生するパターンのほか、中心ではないめっき膜80の内部にボイド欠陥90が発生するパターンや、側壁部にボイド欠陥90が発生するパターンがある。これらの種々のパターンは、トップ像を取得することにより把握可能であり、ボイド欠陥90のTSV断面の相対的位置関係を計測することにより、位置情報を取得することができる。   FIG. 4 is a diagram for explaining acquisition of position information of the void defect 90 generated in the plating film 80. As shown in FIG. 4, the void defect 90 due to plating does not necessarily occur at the center position, but in addition to a pattern in which a void is generated at the center, a void defect 90 is generated inside the plating film 80 that is not the center. There are patterns and patterns in which void defects 90 are generated on the side wall portions. These various patterns can be grasped by acquiring a top image, and position information can be acquired by measuring the relative positional relationship of the TSV cross section of the void defect 90.

このように、トップ像を取得することは、ボイド欠陥90の水平方向の位置情報を取得する上でも有効である。   As described above, acquiring the top image is also effective in acquiring the horizontal position information of the void defect 90.

図5は、傾斜像を取得する意義をより詳細に説明するための図である。図5(a)は、傾斜画像を取得する際のX線源、シリコン基板及びカメラの相対的位置の一例を示した図であり、図5(b)は、カメラの位置と得られる傾斜画像の関係の一例を示した図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the significance of acquiring the tilted image in more detail. FIG. 5A is a diagram showing an example of the relative positions of the X-ray source, the silicon substrate, and the camera when acquiring the tilt image, and FIG. 5B is the tilt image obtained with the position of the camera. It is the figure which showed an example of this relationship.

図5(a)に示すように、幾何学的な意味としてカメラ15の移動した位置は、Z軸(鉛直軸)を基準にした傾き角度θの値としてパラメータ化される。   As shown in FIG. 5A, as a geometric meaning, the position to which the camera 15 has moved is parameterized as a value of the tilt angle θ with respect to the Z axis (vertical axis).

図5(b)に示されるように、X線源14に対してカメラ15が相対的に離れると、Z軸に対する傾斜角θは大きくなり、シリコン基板60の鉛直方向の情報が得られ易くなる。   As shown in FIG. 5B, when the camera 15 is relatively distant from the X-ray source 14, the inclination angle θ with respect to the Z axis increases, and information on the vertical direction of the silicon substrate 60 is easily obtained. .

図6は、傾斜角θに平行してX線が進んで来る場合の鉛直方向のX線透過像を得るためのモデルである。なお、実際のX線はコーンビームなので、放射状にX線が照射されるが、図6においては、単純化した直線状のX線ビームで考えることとする。   FIG. 6 is a model for obtaining an X-ray transmission image in the vertical direction when X-rays advance parallel to the inclination angle θ. Note that since the actual X-ray is a cone beam, X-rays are irradiated radially, but in FIG. 6, a simplified linear X-ray beam is considered.

図6に示されるように、得られるX線透過像は、傾斜方向からX線が来ている状況での透過像であるので、棒状のTSV70を見るときに、下部の図に示すような、正規分布に近似したX線の吸収度合がX線吸収分布に見られるような関係がある。つまり、TSV70の側面からX線が来ている訳ではないので、全体的に均一なX線強度が得られる環境状態ではない。よって、TSV70及びめっき膜80の鉛直方向の情報を正確に得るためには、傾斜方向からのX線照射であることを考慮し、X線吸収度分布特性を用いて補正することが必要である。本実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理システムでは、例えばこのような補正方法を用いて、傾斜画像からTSV70内の鉛直方向の情報を取得する。   As shown in FIG. 6, the obtained X-ray transmission image is a transmission image in a situation where X-rays come from the tilt direction, so when viewing the rod-shaped TSV 70, as shown in the lower figure, There is a relationship such that the degree of X-ray absorption approximated to the normal distribution can be seen in the X-ray absorption distribution. That is, since X-rays do not come from the side surface of the TSV 70, it is not an environmental state in which uniform X-ray intensity can be obtained as a whole. Therefore, in order to accurately obtain the information in the vertical direction of the TSV 70 and the plating film 80, it is necessary to correct using the X-ray absorption distribution characteristic in consideration of the X-ray irradiation from the inclined direction. . In the TSV formation production management system and the TSV formation production management system according to the present embodiment, information on the vertical direction in the TSV 70 is acquired from the tilt image using such a correction method, for example.

図7は、TSV70の抽出方法の一例を説明するための図である。図7においては、X線透過像から任意のTSV70を対象に選択し、個別TSV70を抽出する画像処理方法の一例について説明する。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the TSV 70 extraction method. In FIG. 7, an example of an image processing method for selecting an arbitrary TSV 70 from an X-ray transmission image and extracting an individual TSV 70 will be described.

図7(a)は、X線透過像から任意のTSV70を選択した状態を示した図である。X線透過像を取得した段階では、複数のTSV70がX線透過画像に含まれているが、抽出対象となるTSV70を選択する。そして、選択したTSV70に対して、エッジ強調処理を行う。   FIG. 7A is a diagram showing a state in which an arbitrary TSV 70 is selected from the X-ray transmission image. At the stage of acquiring the X-ray transmission image, a plurality of TSVs 70 are included in the X-ray transmission image, but the TSV 70 to be extracted is selected. Then, edge enhancement processing is performed on the selected TSV 70.

図7(b)は、輪郭抽出されたTSV70の一例を示した図である。図7(b)に示されるように、X線透過画像の輪郭を強調し、次に、強調された輪郭を用いて、関心領域(ROI、Region of Interest)を計測する。なお、右側の図に示すように、ROIは、TSV70の面積として記録しておく。   FIG. 7B is a diagram illustrating an example of the TSV 70 from which the contour is extracted. As shown in FIG. 7B, the contour of the X-ray transmission image is enhanced, and then the region of interest (ROI) is measured using the enhanced contour. Note that the ROI is recorded as the area of the TSV 70 as shown in the right figure.

図7(c)は、輪郭部から、ROIであるTSV70のみを切り出して抽出した状態を示した図である。このように、TSV70のみを抽出する。   FIG. 7C is a diagram showing a state in which only the TSV 70 that is the ROI is cut out and extracted from the contour portion. In this way, only the TSV 70 is extracted.

図7(d)は、切り出したTSV70に対して2値化処理を行った画像を示した図である。2値化処理を行うことにより、切り出したTSV70を、グレースケールのヒストグラムで表示することが可能となる。グレースケールのヒストグラム上に山が1つであれば欠陥が見付からない状態であり、2個以上の山が存在すれば、欠陥と思われるものが存在する状態であることを示しており、これによりボイド欠陥90の有無の1次判定が可能となる。   FIG. 7D is a diagram illustrating an image obtained by performing binarization processing on the cut-out TSV 70. By performing the binarization process, the cut out TSV 70 can be displayed as a gray scale histogram. If there is one peak on the grayscale histogram, it means that a defect is not found, and if there are two or more peaks, it indicates that there is something that seems to be a defect. Primary determination of the presence or absence of the void defect 90 is possible.

図8は、X線透過率とラインプロファイルの関係付けを説明するための図である。TSV70内のめっき膜80に発生したボイド欠陥90を発見するための手法の一例として、X線エネルギーが物質中で吸収される量が異なる特性を利用することが考えられる。ここでは、シリコン基板60がシリコン(Si)、めっき膜80が銅(Cu)からなる場合を考える。また、ボイド欠陥90は、空隙として捉えることができるので、基本的にはエネルギー吸収は無いものとして考える。   FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the X-ray transmittance and the line profile. As an example of a technique for finding the void defect 90 generated in the plating film 80 in the TSV 70, it is conceivable to use characteristics that differ in the amount of X-ray energy absorbed in the material. Here, consider a case where the silicon substrate 60 is made of silicon (Si) and the plating film 80 is made of copper (Cu). Further, since the void defect 90 can be regarded as a void, it is basically considered that there is no energy absorption.

吸収能力の差は、質量吸収係数で表すことができ、質量吸収係数表より、Si(0.7)<Cu(4.8)の関係があることが分かる。この関係は、Cu、即ちTSVのある領域は、質量吸収係数がSiより大きいので、透過量が低くなる。つまり、X線透過像としては、Cuの領域がSiの領域よりも暗い画像となることを意味する。よって、ボイド欠陥90の無いTSV70では、Si中に柱状の暗い像が描かれることになる。   The difference in absorption capacity can be represented by a mass absorption coefficient, and it can be seen from the mass absorption coefficient table that there is a relationship of Si (0.7) <Cu (4.8). This relationship is that, in a region where Cu, that is, TSV is present, the mass absorption coefficient is larger than that of Si, so that the transmission amount is low. In other words, the X-ray transmission image means that the Cu region is darker than the Si region. Therefore, in TSV70 without the void defect 90, a columnar dark image is drawn in Si.

一方、ボイド(空隙)90のあるTSV70では、Cuの中に空隙が出来ているため、Cuだけを通過するX線と空隙を通過するX線のエネルギー吸収量が異なるため、X線透過像としては僅かな濃淡として表れる。   On the other hand, in TSV70 with voids (voids) 90, since there are voids in Cu, the amount of energy absorption of X-rays passing only through Cu and X-rays passing through the voids is different. Appears as a slight shading.

図8には、そのような濃淡を有するX線透過像と、グレースケールによるライプロファイルの結果が示されている。ボイド欠陥90のある箇所では、ラインプロファイルの線形状が異なるので、正常なラインプロファイルの線形状との差分を計算することで、ボイド欠陥90を検出することが可能となる。   FIG. 8 shows an X-ray transmission image having such shading and a result of a gray profile in gray scale. Since the line shape of the line profile is different at a location where the void defect 90 is present, the void defect 90 can be detected by calculating the difference from the line shape of the normal line profile.

上述のように、以後、TSV70を構成する材料は、基本的にはSiとCuである場合を例に挙げて説明する。   As described above, hereinafter, the material constituting the TSV 70 will be basically described by taking as an example the case of Si and Cu.

ところで、Cu中のボイド欠陥90の発生パターンは、Cu埋め込みプロセスにおける条件等による要因と因果関係が深いことが分かっている。そこで、欠陥パターンの形状認識を行うことにより、Cu埋め込みプロセスの監視及び管理を行うインライン検査を行うことが可能となる。以下、欠陥パターンについて説明する。   By the way, it has been found that the generation pattern of the void defect 90 in Cu has a deep causal relationship with factors due to conditions in the Cu filling process. Therefore, by performing defect pattern shape recognition, it is possible to perform inline inspection for monitoring and managing the Cu embedding process. Hereinafter, the defect pattern will be described.

図9は、Cu埋め込みプロセスに依存して発生する欠陥パターンの例を示した第1の図であり、図10は、Cu埋め込みプロセスに依存して発生するボイドパターンの例を示した第2の図である。図9、10は、Cu埋め込みプロセスにおいて、所定の条件下で発生するタイプA〜Iの9個の欠陥パターンを示している。   FIG. 9 is a first diagram showing an example of a defect pattern generated depending on the Cu embedding process, and FIG. 10 is a second diagram showing an example of a void pattern generated depending on the Cu embedding process. FIG. 9 and 10 show nine defect patterns of types A to I that occur under predetermined conditions in the Cu filling process.

図9及び図10に示されるように、9個の欠陥パターンは、ボイド欠陥90のサイズ、位置、形状等を考慮して分類される。ここでは、処理との関連性というよりは、画像処理で区別可能、即ち認識可能な代表的な9個の欠陥パターンを挙げている。ボイド欠陥90の欠陥パターンと処理との相関性の詳細は後述するものとし、まず、これらの形状をどのようにして区別して認識するかについてまず説明する。   As shown in FIGS. 9 and 10, the nine defect patterns are classified in consideration of the size, position, shape, and the like of the void defect 90. Here, nine typical defect patterns that can be distinguished by image processing, that is, recognizable, are listed rather than relevance to processing. The details of the correlation between the defect pattern of the void defect 90 and the process will be described later. First, how to distinguish and recognize these shapes will be described first.

図6において説明したように、ボイド欠陥90の把握には、X線エネルギーの減衰曲線(透過量特性)を利用する。X線エネルギーの減衰は、材質と距離の関係から、その関係が特定可能である。本実施形態に係るTSV形成生産管理システムのTSV欠陥検査においては、まず、標準のTSVとしてのX線透過量の特性をライブラリー化する。   As described with reference to FIG. 6, an X-ray energy attenuation curve (transmission amount characteristic) is used to grasp the void defect 90. The attenuation of the X-ray energy can be identified from the relationship between the material and the distance. In the TSV defect inspection of the TSV formation production management system according to the present embodiment, first, a characteristic of the X-ray transmission amount as a standard TSV is made into a library.

図11は、ボイド欠陥90がめっき膜80中に存在しない場合のX線透過量特性の一例を示した図である。図11において、中央で窪んだ鍋型の特性がX線透過量特性Sとして示されているが、このようなライブラリー化された標準特性を基準にして、それぞれの対象物であるTSV70を検査することになる。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the X-ray transmission amount characteristic when the void defect 90 does not exist in the plating film 80. In FIG. 11, the pan-shaped characteristic recessed in the center is shown as the X-ray transmission characteristic S, and each object TSV70 is inspected with reference to the standard characteristics made into such a library. Will do.

図12は、2つの欠陥パターンのX線透過量特性を示した図である。図12(a)は、図9のタイプAの底無抜けパターンのX線透過量特性Aを示した図であり、図12(b)は、図9のタイプEの胴切抜けパターンのX線透過量特性Eを示した図である。また、図12(a)、(b)には、比較の容易のため、図11で示したライブラリーの基準特性Sが重ねて示されている。   FIG. 12 is a diagram showing X-ray transmission amount characteristics of two defect patterns. FIG. 12A is a diagram showing the X-ray transmission amount characteristic A of the bottomless pattern of type A in FIG. 9, and FIG. 12B is the X of the trunk cutout pattern of type E in FIG. It is the figure which showed the line transmission amount characteristic E. Also, in FIGS. 12A and 12B, the reference characteristic S of the library shown in FIG. 11 is shown superimposed for easy comparison.

図12(a)に示すように、タイプAの底無抜けパターンのX線透過量特性Aは、基準のX線透過量特性SよりもX線が吸収される率が抑えられ、X線透過量が増加している。これは、基準よりも、TSV70の中味が空洞であることを示しているので、ボイド欠陥90が存在することになる。   As shown in FIG. 12A, the X-ray transmission amount characteristic A of the bottom-through pattern of type A has a lower rate of X-ray absorption than the reference X-ray transmission amount characteristic S, and X-ray transmission The amount is increasing. Since this indicates that the content of TSV 70 is hollow rather than the reference, void defect 90 is present.

また、図12(b)に示すタイプEの胴切抜けパターンのX線透過量特性Eについても同様のことが言える。つまり、X線透過量特性Eは、基準のX線透過量特性SよりもX線が吸収される率が抑えられ、X線透過量が増加しており、ボイド欠陥90が存在することが示されている。   The same can be said for the X-ray transmission amount characteristic E of the type E cut-off pattern shown in FIG. In other words, the X-ray transmission amount characteristic E indicates that the rate of X-ray absorption is suppressed and the X-ray transmission amount is increased more than the reference X-ray transmission amount characteristic S, and the void defect 90 is present. Has been.

なお、タイプEのX線透過量特性Eは、タイプAのX線透過量特性Aと形状が異なっており、尖ったように窪んだ形状となっている。タイプEとタイプAの計測線の相違は、空間の形状の相違に起因している。しかしながら、このようなX線透過量特性A、E、Sのみでは、ボイド欠陥90が存在することまでは分かるが、ボイド欠陥90の確かな形状までは認識できない。そこで、形状認識するため、画像処理によってボイド欠陥90の外形形状を浮かび上がらせることを行う。   The type E X-ray transmission amount characteristic E is different in shape from the type A X-ray transmission amount characteristic A and has a sharply depressed shape. The difference between the type E and type A measurement lines is due to the difference in the shape of the space. However, only such X-ray transmission characteristics A, E, and S can be understood up to the existence of the void defect 90, but the exact shape of the void defect 90 cannot be recognized. Therefore, in order to recognize the shape, the outer shape of the void defect 90 is raised by image processing.

図13は、タイプIの欠陥パターンにおけるX線透過量特性Iの一例を示した図である。このようなタイプIのX線透過量特性Iを標準のX線透過量特性Sと比較するだけでなく、コントラスト情報による3次元化を行うことにより、Cuめっき膜80中のボイド形状が識別可能になる。ボイドの形状識別は、図5〜8で説明したように、傾斜画像とX線吸収特性を用いるとともに、画像処理を併用することにより行うことが可能である。   FIG. 13 is a diagram showing an example of the X-ray transmission amount characteristic I in the type I defect pattern. In addition to comparing this type I X-ray transmission characteristic I with the standard X-ray transmission characteristic S, the void shape in the Cu plating film 80 can be identified by three-dimensionalization using contrast information. become. As described with reference to FIGS. 5 to 8, the void shape can be identified by using an inclined image and X-ray absorption characteristics and using image processing together.

次に、図9及び図10で示したタイプA〜Iの9つのパターンのX線透過量特性を説明する。9つの欠陥の透過量特性パターンと、基準となる正常なTSV70の透過量特性パターンを標準ライブラリーに登録しておくことになる。なお、9つのパターンは例示的なパターンであり、用途に応じて、種々のパターンを追加又は削除してもよい。   Next, the X-ray transmission characteristics of the nine patterns of types A to I shown in FIGS. 9 and 10 will be described. The transmission characteristic pattern of nine defects and the standard transmission characteristic pattern of TSV70 are registered in the standard library. Note that the nine patterns are exemplary patterns, and various patterns may be added or deleted depending on the application.

図14は、タイプAの底無抜けパターンのX線透過量特性Aの一例を示した図である。タイプAは、正常パターンから底が無い分、X線透過量が少なくなった特性を示すパターンとなっている。   FIG. 14 is a diagram showing an example of an X-ray transmission amount characteristic A of a type A bottomless pattern. Type A is a pattern showing the characteristic that the amount of X-ray transmission is reduced by the amount of the bottom from the normal pattern.

図15は、タイプBのTSV中の気泡パターンのX線透過量特性Bの一例を示した図である。タイプBは、楕円のボイド欠陥90により鍋底に透過量が少なくなった分の山(突起)を有する特性を示すパターンである。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the X-ray transmission amount characteristic B of the bubble pattern in the type B TSV. Type B is a pattern having a characteristic of having a mountain (projection) corresponding to a reduced amount of transmission on the bottom of the pan due to an elliptical void defect 90.

図16は、タイプCのTSV中の縦長気泡パターンのX線透過量特性Cの一例を示した図である。タイプCは、タイプBのバリエーションの1つであり、タイプBと同様、楕円のボイド欠陥90により鍋底に透過量が少なくなった分の山(突起)を有する特性を示すパターンであるが、ボイド欠陥90が縦長に大きくなった分、透過量の少なくなった分の山の高さが高くなっている。   FIG. 16 is a diagram showing an example of the X-ray transmission amount characteristic C of the vertically long bubble pattern in the type C TSV. Type C is one of the variations of type B. Like type B, type C is a pattern having a characteristic of having a peak (projection) of the amount of permeation reduced on the bottom of the pan due to an elliptical void defect 90. The height of the mountain is increased as the defect 90 is increased in length and the amount of transmitted light is decreased.

図17は、タイプDの壁面気泡パターンのX線透過量特性Dの一例を示した図である。タイプDは、TSV70の側壁面に発生する気泡状のボイド欠陥90が発生した欠陥で、正常パターンの鍋型特性の側面が歪んだ特性を示すパターンである。   FIG. 17 is a diagram showing an example of the X-ray transmission amount characteristic D of the type D wall surface bubble pattern. Type D is a defect in which a bubble-like void defect 90 generated on the side wall surface of TSV 70 is generated, and a pattern showing a characteristic in which a side surface of a pan-shaped characteristic of a normal pattern is distorted.

図18は、タイプEの胴切抜けパターンのX線透過量特性Eの一例を示した図である。タイプEは、タイプAのバリエーションの1つであり、水平方向全域に亘りボイド欠陥90が形成されるパターンであるが、X線透過量特性Eは、下に凸のやや尖った窪みの形状の特性を示すパターンとなる。   FIG. 18 is a diagram showing an example of an X-ray transmission amount characteristic E of a type E trunk cut-off pattern. Type E is one of the variations of type A, and is a pattern in which void defects 90 are formed over the entire horizontal direction. However, the X-ray transmission characteristic E has a shape of a slightly pointed depression convex downward. The pattern shows the characteristics.

図19は、図10のタイプFの底隅抜けパターンのX線透過量特性Fの一例を示した図である。タイプFは、鍋底の隅にボイド欠陥90があるパターンで、欠陥の大きさによって鍋底の隅の吸収特性が正常なパターンと異なるパターンである。   FIG. 19 is a diagram showing an example of the X-ray transmission amount characteristic F of the bottom corner pattern of type F in FIG. Type F is a pattern having a void defect 90 at the corner of the pan bottom, and the absorption characteristics at the corner of the pan bottom differ from a normal pattern depending on the size of the defect.

図20は、タイプGのドーナッツ抜けパターンのX線透過量特性Gの一例を示した図である。タイプGは、TSV70の高さ方向の中途位にドーナツ状のボイド欠陥90が存在するものであり、ドーナツの大きさによってX線吸収性が異なるので、鍋の側壁のパターンが異なるパターンである。   FIG. 20 is a diagram showing an example of the X-ray transmission amount characteristic G of the type G donut omission pattern. Type G has a donut-shaped void defect 90 in the middle of the height direction of the TSV 70, and the X-ray absorption varies depending on the size of the donut, so the pattern of the side wall of the pan is different.

図21は、タイプHの涙抜けパターンのX線透過量特性Hの一例を示した図である。タイプHは、TSV70のめっき膜80の内部に発生するボイド欠陥90で、吸収特性からすると、タイプB、Cと同様の鍋底の山(突起)の特性のバリエーションの1つである。   FIG. 21 is a diagram illustrating an example of an X-ray transmission amount characteristic H of a type H tear-drop pattern. Type H is a void defect 90 generated inside the plating film 80 of TSV 70, and is one of variations of the characteristics of the pan bottom ridge (projection) similar to types B and C in terms of absorption characteristics.

図22は、エッフェル塔抜けパターンのX線透過量特性Iの一例を示した図である。タイプIは、タイプHのバリエーションの1つであり、吸収特性からすると、タイプB、C、Hと同様、鍋底の山(突起)の特性パターンのバリエーションの1つである。   FIG. 22 is a diagram showing an example of the X-ray transmission characteristic I of the Eiffel tower missing pattern. Type I is one of the variations of type H. From the viewpoint of absorption characteristics, type I is one of variations of the characteristic pattern of the pan (projection) on the bottom of the pan, similar to types B, C, and H.

このように、9個の欠陥パターンは、いくつかが同類のグループとして纏められる。これらは、不良処理の原因とも関連しているが、その詳細については後述する。次に、これらの欠陥パターンを認識するためのX線透過像の輪郭抽出の手法について説明する。   In this way, some of the nine defect patterns are grouped into similar groups. These are also related to the cause of the defective processing, and details thereof will be described later. Next, a method for extracting the outline of an X-ray transmission image for recognizing these defect patterns will be described.

図23は、X線透過像の輪郭抽出手法の一例を説明するための第1の図である。最終的に、TSV70のめっき膜80中にあるボイド欠陥90の大きさがどの程度であるかを情報化するためには、以下の手順が必要となる。   FIG. 23 is a first diagram for explaining an example of an X-ray transmission image contour extraction method. Ultimately, the following procedure is required to make information about the size of the void defect 90 in the plating film 80 of the TSV 70.

図23に示されるように、本手法では、検査対象物に対して3つの画像(平面図、正面図、側面図)からTSV70の形状とボイド欠陥90の形状の情報化を行う。ここで、平面図は、Z軸方向からの図であり、真上から視認した図となる。平面図から、TSV70の水平断面座標軸のどの位置にボイド欠陥90が存在しているかの情報を取得する。   As shown in FIG. 23, in this method, the shape of the TSV 70 and the shape of the void defect 90 are informatized from three images (a plan view, a front view, and a side view) for the inspection object. Here, the plan view is a view from the Z-axis direction and is a view viewed from directly above. Information on which position of the void defect 90 exists on the horizontal sectional coordinate axis of the TSV 70 is acquired from the plan view.

正面図は、Y軸方向に沿ってTSV70を視認した図であり、TSV70の高さ方向の情報を取得することができる。この点は、側面図も同様である。側面図は、X軸方向に沿ってTSV70を視認した図であり、正面図と90°カメラアングルを変えた高さ情報を取得することになる。   The front view is a diagram in which the TSV 70 is visually recognized along the Y-axis direction, and information on the height direction of the TSV 70 can be acquired. This also applies to the side view. The side view is a view of the TSV 70 viewed along the X-axis direction, and the height information obtained by changing the 90 ° camera angle from the front view is acquired.

図24は、X線透過像の輪郭抽出手法の一例を説明するための第2の図である。3つのX線透過画像を取得したら、得られたX線透過画像に画像処理を施し、輪郭を抽出する。なお、画像処理は、一般的な機能で実現される画像処理で十分である。図24に示されるように、輪郭を抽出された画像から情報を読み取ることで、TSV70の外形サイズやボイド欠陥90の平面座標位置、高さ情報を含むボイド欠陥90の形状を算出することができる。   FIG. 24 is a second diagram for explaining an example of an X-ray transmission image contour extraction method. When three X-ray transmission images are acquired, the obtained X-ray transmission image is subjected to image processing to extract a contour. Note that image processing realized by general functions is sufficient for image processing. As shown in FIG. 24, by reading information from the image from which the contour has been extracted, it is possible to calculate the shape of the void defect 90 including the external size of the TSV 70, the plane coordinate position of the void defect 90, and the height information. .

具体的には、図24において、めっき膜80内にタイプIの銃弾パターンのボイド欠陥90が発生した状態のTSV70をX線検査している状態が示されているが、平面図からは、TSV70及びボイド欠陥90の平面座標を特定することができる。図24においては、ボイド欠陥90は中央付近に存在している。また、正面図及び側面図からは、X線透過量特性からボイド欠陥90の高さ情報を含む形状が算出されている。   Specifically, FIG. 24 shows a state in which X-ray inspection is performed on the TSV 70 in which the void defect 90 of the type I bullet pattern is generated in the plating film 80, but the plan view shows the TSV 70. In addition, the plane coordinates of the void defect 90 can be specified. In FIG. 24, the void defect 90 exists near the center. Further, from the front view and the side view, the shape including the height information of the void defect 90 is calculated from the X-ray transmission amount characteristic.

このように、3方向からのX線透過画像を取得し、これに基づいてTSV70及びボイド欠陥90の情報を得ることができる。   In this manner, X-ray transmission images from three directions are acquired, and information on the TSV 70 and the void defect 90 can be obtained based on the acquired X-ray transmission images.

次に、ボイド欠陥90の欠陥パターンを認識した後、どのようにして不良処理を特定するのかについて説明する。   Next, how the defect process is specified after the defect pattern of the void defect 90 is recognized will be described.

図25は、図9及び図10で示した9つの欠陥パターンを列挙した図である。欠陥パターンは、プロセス条件に依存し、具体的には例えば、ライナー層のカバレッジ性、シード層のカバレッジ性及び電気めっきの条件変化等に依存する。   FIG. 25 is a table listing the nine defect patterns shown in FIGS. 9 and 10. The defect pattern depends on the process conditions, and specifically depends on, for example, the liner layer coverage, the seed layer coverage, and the electroplating condition change.

図25に示した9つの欠陥パターンの各々について、発生する原因となるプロセス条件との関連性を挙げると、タイプAの場合、底部の未電析によるボイド欠陥90の発生が原因であり、導通不良に繋がるおそれがある。タイプB、Cのボイド欠陥90は、電析時の電流量の影響によるピンチオフが原因であり、大きさ、位置の相違によりB、Cが区別される。タイプDは、壁面に付いたボイド欠陥90であり、タイプEは,シード層のカバレッジ欠陥による電析抜けによるボイドである。タイプFは、シード層のカバレッジ欠陥による電析不均一による底部のボイド欠陥90の発生である。タイプGは、壁面に沿って帯状に発生するボイド欠陥90である。タイプHは、ボイド欠陥90が閉じ込められる涙の滴タイプである。タイプIは、銃弾状のボイド欠陥90である。   For each of the nine defect patterns shown in FIG. 25, the relationship with the process conditions that cause the defects is caused. In the case of Type A, the void defect 90 is caused by the non-electrodeposition at the bottom, and the conduction is caused. There is a risk of failure. The type B and C void defects 90 are caused by pinch-off due to the influence of the amount of current during electrodeposition, and B and C are distinguished by differences in size and position. Type D is a void defect 90 attached to the wall surface, and Type E is a void due to electrodeposition loss due to a coverage defect in the seed layer. Type F is generation of void defect 90 at the bottom due to non-uniform electrodeposition due to coverage defects in the seed layer. Type G is a void defect 90 generated in a strip shape along the wall surface. Type H is a teardrop type in which the void defect 90 is confined. Type I is a bullet-like void defect 90.

これらの原因と結果についてのプロセスの条件やめっき浴の状態等の関連性は概ね推察可能である。   The relevance of these causes and results, such as process conditions and plating bath conditions, can generally be inferred.

図26は、特徴量による分類認識の第1の処理事例を示した図である。図26(a)は処理前の画像であり、図26(b)は、処理後の画像である。特徴量の抽出後は、TSV70の外形及びボイド欠陥90の外形を明確に分類認識できる状態となっていることが示されている。   FIG. 26 is a diagram illustrating a first processing example of classification recognition based on feature amounts. FIG. 26A shows an image before processing, and FIG. 26B shows an image after processing. It is shown that after the feature amount is extracted, the outer shape of the TSV 70 and the outer shape of the void defect 90 can be clearly classified and recognized.

図27は、特徴量による分類認識の第2の処理事例を示した図である。図27(a)は処理前の画像であり、図27(b)は、処理後の画像である。特徴量の抽出後は、Iタイプの複数のTSV70の外形及びボイド欠陥90の外形が、各々明確に分類認識できる状態となっていることが示されている。   FIG. 27 is a diagram illustrating a second processing example of classification recognition based on feature amounts. FIG. 27A shows an image before processing, and FIG. 27B shows an image after processing. It is shown that after the feature amount is extracted, the outer shapes of the plurality of I-type TSVs 70 and the outer shapes of the void defects 90 can be clearly classified and recognized.

図28は、分類のための認識事例を示した図である。図28に示されるように、X線透過像から、特徴量を抽出することにより、TSV70及びボイド欠陥90の外形を明確に認識でき、タイプC、B、Iに分類できた事例が示されている。このように、特徴量の抽出により、ボイド欠陥90の欠陥パターンを正確に分類することができる。具体的には、X線透過画像に対してエッジ強調処理を行い、2値化及びBlob(ブロブ)処理を行うことにより、ボイド欠陥90の部分やめっき膜80の部分の輪郭、面積、周囲長、円形度、楕円近似での重心位置、相対位置等を特徴量として算出する。   FIG. 28 is a diagram showing recognition examples for classification. As shown in FIG. 28, by extracting feature amounts from an X-ray transmission image, the outlines of the TSV 70 and the void defect 90 can be clearly recognized, and examples of classification into types C, B, and I are shown. Yes. As described above, the defect pattern of the void defect 90 can be accurately classified by extracting the feature amount. Specifically, edge enhancement processing is performed on the X-ray transmission image, and binarization and blob processing are performed, so that the outline, area, and peripheral length of the void defect 90 portion and the plating film 80 portion are obtained. Further, the circularity, the center of gravity position in the elliptical approximation, the relative position, and the like are calculated as feature amounts.

図29は、TSV70及びボイド欠陥90のX線透過画像に対してエッジ強調処理を施した例を示した図である。図29において、TSV70のエッジラインL及びボイド欠陥90のエッジラインMが示されている。また、ボイド欠陥90の重心座標(X,Y)が示されている。特徴量の抽出は、これらから種々のパラメータをデータ化することにより行われる。   FIG. 29 is a diagram illustrating an example in which edge enhancement processing is performed on the X-ray transmission images of the TSV 70 and the void defect 90. In FIG. 29, the edge line L of the TSV 70 and the edge line M of the void defect 90 are shown. Further, the barycentric coordinates (X, Y) of the void defect 90 are shown. The feature amount is extracted by converting various parameters into data.

例えば、各TSV70には、ID番号としてParent 番号が付される。そして、TSV70のエッジラインL内の閉じたエッジラインMが、各Parent 番号内のボイド欠陥90として認識され、ボイド欠陥90の数がカウントされる。これらはともに、特徴量として抽出される。また、エッジラインL内の面積で正規化したエッジラインMの内側部分の面積が、正規化されたボイド欠陥90の面積という特徴量として抽出され得る。更に、エッジラインL、Mをともに楕円として近似し、エッジラインMの重心座標(X,Y)でエッジラインLの枠の長辺と短辺の値に対する相対値が、特徴量として抽出され得る。また、エッジラインMの近似楕円と、エッジラインLの近似楕円の傾斜角の差分値も特徴量として抽出され得る。また、ボイド欠陥90の真円度、エッジラインMの線の長さ(ボイド欠陥90の周囲長)のピクセル値も、特徴量として抽出され得る。このように、TSV70及びボイド欠陥90の位置、形状、大きさに関連する種々のパラメータを、特徴量として算出することができる。なお、ここで示した内容は例示に過ぎず、用途に応じて種々の特徴量を設定し、それに応じたパラメータを算出してよい。   For example, a Parent number is assigned to each TSV 70 as an ID number. Then, the closed edge line M in the edge line L of the TSV 70 is recognized as a void defect 90 in each parent number, and the number of void defects 90 is counted. Both of these are extracted as feature amounts. Further, the area of the inner portion of the edge line M normalized by the area in the edge line L can be extracted as a feature amount called the area of the normalized void defect 90. Further, both the edge lines L and M are approximated as ellipses, and the relative values for the long side and short side values of the frame of the edge line L at the centroid coordinates (X, Y) of the edge line M can be extracted as feature amounts. . Further, the difference value between the inclination angles of the approximate ellipse of the edge line M and the approximate ellipse of the edge line L can also be extracted as the feature amount. Further, the roundness of the void defect 90 and the pixel value of the length of the edge line M (peripheral length of the void defect 90) can also be extracted as feature amounts. As described above, various parameters related to the position, shape, and size of the TSV 70 and the void defect 90 can be calculated as the feature amount. It should be noted that the contents shown here are merely examples, and various feature amounts may be set according to the application, and parameters corresponding thereto may be calculated.

算出した特徴量について、教師有学習により分類認識を行う。教師有学習のアルゴリズムとしては、種々のアルゴリズムを用いてよいが、例えば、K−NN(k-Nearest Neighbor algorithm、k近傍法)、SVM(Support Vector Machine、サポートベクターマシン)等のアルゴリズムを用いてもよい。なお、このような分類認識は、ボイド欠陥分類部21により行われる。   Classification of the calculated feature amount is performed by supervised learning. Various algorithms may be used as the supervised learning algorithm. For example, an algorithm such as K-NN (k-Nearest Neighbor algorithm) or SVM (Support Vector Machine) is used. Also good. Such classification recognition is performed by the void defect classification unit 21.

なお、1つのTSV70内に、複数のタイプのボイド欠陥90が混在していても、今まで説明した手法を適用することにより、各々のボイド欠陥90の欠陥パターンを分類認識することができる。   Even if a plurality of types of void defects 90 are mixed in one TSV 70, the defect patterns of the respective void defects 90 can be classified and recognized by applying the method described so far.

次に、MBL法(ModelBasedLibraryt、モデルベースドライブラリ法)を用いて、ボイドの体積を推定する手法について説明する。これを行うためには、ボイド欠陥90の形状を分類し、分類ごとモデル化することで、MBLのライブラリーを構築する。そして、ボイド欠陥90を含めたCuTSV70の形状測定を行う。   Next, a method for estimating the void volume using the MBL method (ModelBasedLibraryt) will be described. In order to do this, the MBL library is constructed by classifying the shape of the void defect 90 and modeling for each classification. Then, the shape of the CuTSV 70 including the void defect 90 is measured.

図30は、MBL法を用いてボイドの体積を推定する手法の全体スキームの一例を示した図である。   FIG. 30 is a diagram illustrating an example of an overall scheme of a method for estimating the void volume using the MBL method.

図30に示すように、全体スキームとしては、欠陥を定義し(S200)、X線透過画像を取得して画像処理を行い(S210、S220)、ボイド欠陥90を認識して分類してデータライブラリーを作成し(S230)、教師有学習を行ってクラスタタイプ毎にモデル化してライブラリー240を作成する(S240)。欠陥検査においては、X線透過画像を取得し(S100)、特徴量の抽出を行い(S110)、作成したライブラリー240を用いて欠陥認識を行い(S120)、分類されたデータを出力する(S130)。S140において、ボイド欠陥90の体積の推定を行う。   As shown in FIG. 30, as an overall scheme, defects are defined (S200), X-ray transmission images are acquired and image processing is performed (S210, S220), void defects 90 are recognized, classified, and data live. A library is created (S230), and supervised learning is performed to model each cluster type to create a library 240 (S240). In the defect inspection, an X-ray transmission image is acquired (S100), feature amounts are extracted (S110), defect recognition is performed using the created library 240 (S120), and classified data is output ( S130). In S140, the volume of the void defect 90 is estimated.

図31は、ボイド欠陥90の体積推定の処理フローの一例を示した図である。図31において、体積測定の対象となるボイドタイプとして、タイプA〜C、H、Iが挙げられている。   FIG. 31 is a diagram showing an example of a processing flow for estimating the volume of the void defect 90. In FIG. 31, types A to C, H, and I are listed as void types to be subjected to volume measurement.

処理フローを説明すると、ステップS300では、ボイド欠陥90の粗いモデルが作成される。   Explaining the processing flow, in step S300, a rough model of the void defect 90 is created.

ステップS310では、シミュレーションが行われるとともに、ライブラリーが作成される。   In step S310, simulation is performed and a library is created.

ステップS320では、変換関数が作成される。   In step S320, a conversion function is created.

ステップS330では、作成した関数を用いて、ボイド欠陥90の体積の計測が行われ、結果が出力される。   In step S330, the volume of the void defect 90 is measured using the created function, and the result is output.

図32は、ボイドを簡素化したモデルの一例を示した図である。図32(a)は、モデル化されるボイド及びTSVの一例を示した図であり、図32(b)は、モデル化されるボイドの一例を示した図である。   FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a model in which voids are simplified. FIG. 32A is a diagram illustrating an example of a void and TSV to be modeled, and FIG. 32B is a diagram illustrating an example of a void to be modeled.

図32(b)に示されるように、ボイド欠陥90は、立体的な楕円体にモデル化され、長軸c、短軸bの楕円形で高さがcである楕円体のボイド欠陥90に近似される。この時、ボイド欠陥90の体積Vは、V=(4/3)πabcと推定される。   As shown in FIG. 32 (b), the void defect 90 is modeled as a three-dimensional ellipsoid, and an ellipsoidal void defect 90 having a major axis c and a minor axis b and a height c is formed. Approximated. At this time, the volume V of the void defect 90 is estimated as V = (4/3) πabc.

図32(a)、(b)に示されるように、楕円の軸は、TSV70のZ軸に一致すると推定し、図32(a)のように得られた画像に、図32(b)で示した値で近似して計算すると、体積Vを求めることができる。   As shown in FIGS. 32A and 32B, it is estimated that the axis of the ellipse coincides with the Z-axis of TSV70, and the image obtained as shown in FIG. The volume V can be obtained by approximation with the indicated values.

図33は、MBL法のボイド欠陥粒塊推定のメカ二ズムを説明するための図である。図33に示されるように、ボイド欠陥検査としては、4つのステップS100〜S130から構成される。欠陥検査においては、画像前段処理をまず行い(ステップS100)、次いで特徴量の抽出を行う(ステップS110)。この特徴量について、学習によって認識を行うことで(ステップS120)、効率化を図っている。そして、仕上げは、類似性のあるパターンを選び出すパターンマッチング機能によって、推定結果が出力される(ステップS130)。この際に、欠陥パターンライブラリー240によって特徴量を適宜整理することがで、効率良く利用し易いように学習による認識効率を向上させることができる。なお、ステップS200〜S240は、図30で説明した内容と対応しているので、図30と同様のステップに同一のステップ番号を付してその説明を省略する。   FIG. 33 is a diagram for explaining the mechanism of void defect agglomeration estimation in the MBL method. As shown in FIG. 33, the void defect inspection includes four steps S100 to S130. In defect inspection, image pre-stage processing is first performed (step S100), and then feature values are extracted (step S110). The feature amount is recognized by learning (step S120) to improve efficiency. In the finishing, an estimation result is output by a pattern matching function for selecting a similar pattern (step S130). At this time, it is possible to improve the recognition efficiency by learning so that the feature amount is appropriately arranged by the defect pattern library 240 so that it can be efficiently used. Since steps S200 to S240 correspond to the contents described in FIG. 30, the same steps as those in FIG. 30 are denoted by the same step numbers and description thereof is omitted.

次に、TSV形成工程生産技術について説明する。   Next, the TSV formation process production technique will be described.

図34は、TSV形成のための一連の工程の一例を示した図である。図34に示されるように、TSV形成プロセスの要素は、溝掘り(エッチング)工程S400と、バリア/シード層形成(PVD)工程S410と、めっき工程S420と、平坦化(CMP)工程S430とを含む。TSV形成工程は、他の工程を含んでもよいが、本実施形態においては、説明の便宜のため、TSV形成プロセスは、上述の4つの工程から構成される例を挙げて説明する。   FIG. 34 is a diagram showing an example of a series of steps for forming a TSV. As shown in FIG. 34, the elements of the TSV formation process include a trenching (etching) step S400, a barrier / seed layer formation (PVD) step S410, a plating step S420, and a planarization (CMP) step S430. Including. Although the TSV formation process may include other processes, in the present embodiment, for convenience of explanation, the TSV formation process will be described with an example including the above-described four processes.

また、今まで説明したように、インライン検査工程を設け、インライン検査工程には、非破壊検査であり、且つ、ナノレベルのX線透過像を生成する超高分解能X線検査装置10を用いるものとする。   In addition, as described above, an in-line inspection process is provided, and the in-line inspection process is a non-destructive inspection and uses an ultra-high resolution X-ray inspection apparatus 10 that generates a nano-level X-ray transmission image. And

図34において、ステップS400の溝掘り工程は、エッチングによりシリコン基板60にTSV70の孔を掘るプロセスである。溝掘り工程では、開口部の形状と寸法が規定値に入っていることを確認するための検査・計測を、X線透過像を用いて行う。ここで、検査方法としては、ロット内のウェハから、抜き取り方式で検査対象となるウェハを選択する。選択されたウェハ内で数点箇所のTSVを対象に計測を行う。   In FIG. 34, the groove digging step of step S400 is a process of digging holes of TSV 70 in the silicon substrate 60 by etching. In the grooving process, inspection and measurement for confirming that the shape and dimensions of the opening are within the specified values are performed using an X-ray transmission image. Here, as an inspection method, a wafer to be inspected is selected from a wafer in a lot by a sampling method. Measurement is performed on several TSVs in the selected wafer.

ここで、TSV70の開口部の形状と寸法が、仕様基準よりも広かったり、狭かったりした場合は、計測値として報告することで、溝掘り工程の問題を指摘する。なお、溝掘り工程の直後にも、X線検査装置10によるインライン検査を行うようにしてもよい。   Here, when the shape and dimension of the opening of TSV70 are wider or narrower than the specification standard, the problem of the grooving process is pointed out by reporting it as a measured value. Note that an in-line inspection by the X-ray inspection apparatus 10 may be performed immediately after the grooving process.

ステップS410のバリア/シード層形成工程後の検査においては、溝掘りプロセス後の計測での開口部の寸法情報を参照しながら、本プロセスでのシード層膜のオーバーハングを検査する。   In the inspection after the barrier / seed layer forming step in step S410, the seed layer film overhang in this process is inspected with reference to the dimension information of the opening in the measurement after the trenching process.

オーバーハングを検査するためには、Z軸方向(真上)からのTSV70の開口部の検査を行うとともに、斜め方向(X軸とY軸)からのシード材料による透過率を用いた画像処理で、膜厚の推定値を求める。求められた推定値と形状から、バリア/シード層形成工程の合否判定のための情報を提示する。   In order to inspect the overhang, the opening of the TSV 70 from the Z-axis direction (directly above) is inspected and image processing using the transmittance of the seed material from the oblique direction (X-axis and Y-axis) is used. Then, an estimated value of the film thickness is obtained. Information for pass / fail judgment of the barrier / seed layer forming process is presented from the obtained estimated value and shape.

ステップS420のめっき工程後の検査においては、めっき膜80のボイド欠陥90の有無と、ボイド欠陥90の位置や大きさの情報を検査計測する。   In the inspection after the plating process in step S420, the presence / absence of the void defect 90 in the plating film 80 and the information on the position and size of the void defect 90 are inspected and measured.

ボイド欠陥90の有無による2値化と、ボイド欠陥90ありの場合における欠陥情報の画像解析とから、欠陥の分類、欠陥の位置情報、欠陥の形状、サイズ情報へと詳細な特徴量として計算する。これらの結果に基づき、生産基準値を超えている場合には検査不合格と判定し、基準内であれば検査合格判定を下す。   From the binarization based on the presence / absence of the void defect 90 and the image analysis of the defect information in the presence of the void defect 90, calculation is made as a detailed feature amount into defect classification, defect position information, defect shape, and size information. . Based on these results, if the production standard value is exceeded, it is determined that the inspection has failed, and if it is within the standard, an inspection pass determination is made.

本実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理方法では、欠陥の種類、位置、大きさの情報からバリア層、シード層工程へのフィードバック、めっき工程のめっき浴条件(添加材料、Cuイオン量等)やめっき条件(電流密度、めっき浴撹拌速度等)にフィードバック、及び/又はフィードフォワードする制御を行う。   In the TSV formation production management system and the TSV formation production management method according to the present embodiment, feedback from the defect type, position, and size information to the barrier layer and seed layer process, plating bath conditions (additive material, Cu in the plating process) Control is performed to feed back and / or feed forward the amount of ions, etc.) and plating conditions (current density, plating bath stirring speed, etc.).

更に、必要に応じて、オーバーめっきによりウェハ表面層に余分なめっき膜が形成されているか否かを、めっき膜厚を計測することで把握し、次工程のCMP工程S430への膜厚情報としてフィードフォワードすることと同時に、自工程であるめっき装置43へプロセス条件を調整する必要があることを通知する。   Further, if necessary, it is grasped by measuring the plating film thickness whether or not an excessive plating film is formed on the wafer surface layer by overplating, and as film thickness information to the next CMP process S430. Simultaneously with the feedforward, it notifies the plating apparatus 43 that is its own process that it is necessary to adjust the process conditions.

図35は、検査とフィードバック及びフィードフォワードによる高品質管理生産システムの一例を示した図である。図35の記載は、上述の説明と対応しており、TSV形成プロセスを、検査工程と同期を取りながら実施し、ウェハを進捗させてゆくことで、生産コストの最適化を図ることが可能なメカニズムと言える。なお、図35において、溝掘り工程の抜き取り検査が示されていないが、溝掘り工程においても、X線検査装置を用いて抜き取り検査を行うようにしてもよい。   FIG. 35 is a diagram showing an example of a high quality management production system based on inspection, feedback, and feedforward. The description in FIG. 35 corresponds to the above description, and it is possible to optimize the production cost by executing the TSV formation process in synchronization with the inspection process and progressing the wafer. A mechanism. In FIG. 35, the sampling inspection of the grooving process is not shown, but the sampling inspection may be performed using the X-ray inspection apparatus also in the grooving process.

より詳細には、このような構造を採用するとともに、ウェハ処理に検査・計測結果情報を活用することで、無駄なウェハ処理時間を省くことが可能となり、製品として製造コストの適正化に繋がる。本実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理方法での特徴は、従来のウェハ製造工程で用いられている破壊的検査や、高真空状態が必要なFIB(Focus Ion Beam Micorscopy、集束イオンビーム顕微鏡)、SEM(Scanning Electron Microscopy、走査型電子顕微鏡)を用いた長時間を要する検査ではなく、非破壊で高真空も不要であり、且つ短時間で検査可能な超高分解能X線検査装置10を組み合わせることに意義がある。つまり、破壊的検査やSEMを用いた検査は、実際に流れている同一ロットのウェハ加工に反映することができず、長期的なプロセス条件の検査にしか利用することができない。本実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理方法では、工程を停止させること無く、検査により発見した不良処理を、同一ロット内で是正することを可能とする。   More specifically, by adopting such a structure and utilizing inspection / measurement result information for wafer processing, it is possible to save useless wafer processing time and lead to optimization of manufacturing cost as a product. The TSV formation production management system and the TSV formation production management method according to this embodiment are characterized by destructive inspection used in the conventional wafer manufacturing process and FIB (Focus Ion Beam Micorscopy, focusing that requires a high vacuum state). An ultra-high resolution X-ray inspection that is not destructive and does not require high vacuum, and can be inspected in a short time, rather than an inspection that requires a long time using an ion beam microscope) or SEM (Scanning Electron Microscopy). It is meaningful to combine the devices 10. That is, destructive inspection and inspection using SEM cannot be reflected in wafer processing of the same lot that is actually flowing, and can only be used for long-term process condition inspection. In the TSV formation production management system and the TSV formation production management method according to the present embodiment, it is possible to correct a defective process found by inspection within the same lot without stopping the process.

超高分解能X線検査装置10のキーコンポーネントであるX線管(電子銃とX線を発生させる機構)の超高性能化による微細な構造を材質の特性からX線透過情報として扱えることで、欠陥の形状、位置情報、膜厚等の計測から、検査結果として情報化できるようになった。これにより、本実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理方法は、TSV生産技術システムとしてのメカ二ズムを確立している。   By handling the fine structure of the X-ray tube (mechanism for generating an electron gun and X-rays) that is a key component of the ultra-high resolution X-ray inspection apparatus 10 as X-ray transmission information from the characteristics of the material, From the measurement of defect shape, position information, film thickness, etc., it can be converted into information as inspection results. Thereby, the TSV formation production management system and the TSV formation production management method according to the present embodiment establish a mechanism as a TSV production technology system.

なお、X線検査装置10は、バリア/シード形成装置42の検査モジュールとして、In-situモジュールとして実装しても、スタンドアロンの検査装置として位置付けても、TSV生産技術システムのメカ二ズムは両立する。   The mechanism of the TSV production technology system is compatible even if the X-ray inspection apparatus 10 is mounted as an in-situ module as an inspection module of the barrier / seed formation apparatus 42 or positioned as a stand-alone inspection apparatus. .

また、X線検査装置10は、エッチング装置またはバリア/シード層形成装置又はめっき装置43の検査モジュールとして、In-situモジュールとして実装しても、スタンドアロンの検査装置として位置付けても、TSV生産技術システムのメカ二ズムは両立する。よって、図1に示したように、X線検査装置11、12を2台設けてもよいし、必要に応じて1台のみ設ける構成であってもよい。   Further, the X-ray inspection apparatus 10 can be implemented as an in-situ module as an inspection module of an etching apparatus, a barrier / seed layer forming apparatus, or a plating apparatus 43, or positioned as a stand-alone inspection apparatus. The mechanism is compatible. Therefore, as shown in FIG. 1, two X-ray inspection apparatuses 11 and 12 may be provided, or only one may be provided as necessary.

図36は、TSV形成の一連の工程におけるめっき工程での結果に応じてどのような現象が現れるかを分類して示した図である。図36において、不良処理として、オーバーハング、オーバーめっき、ボイド欠陥が示されている。ボイド欠陥は、今まで主に説明してきた不良処理であるが、ボイド欠陥以外にも、オーバーハング、オーバーめっきという不良処理が存在する。以下、これらの不良処理全般について説明する。なお、今まで説明したボイド欠陥90については、タイプA〜Iの記号を付している。図36で新たに示されたボイド欠陥90のパターンには、タイプJ、Kの記号を付している。タイプJは、めっき膜80の上部に形成されたボイド欠陥90であり、タイプKは、めっき膜80の下部層に形成されたボイド欠陥90である。   FIG. 36 is a diagram showing classification of what phenomenon appears depending on the result of the plating step in a series of TSV formation steps. In FIG. 36, overhangs, overplating, and void defects are shown as defect treatments. The void defect is a failure process that has been mainly described so far. In addition to the void defect, there are failure processes such as overhang and overplating. In the following, these defective processes in general will be described. Note that the void defects 90 described so far are given symbols of types A to I. The pattern of the void defect 90 newly shown in FIG. 36 is marked with type J and K symbols. Type J is a void defect 90 formed in the upper part of the plating film 80, and type K is a void defect 90 formed in the lower layer of the plating film 80.

オーバーハングは、主にシード層の不良により発生する現象であり、めっきプロセスで現れるボイド欠陥としては、タイプI、C、Bのように、銃弾型等の円錐形状に近いものが中心軸を中心に現れる。   Overhang is a phenomenon that occurs mainly due to a defect in the seed layer, and void defects appearing in the plating process, such as types I, C, and B, that are close to a conical shape such as a bullet shape are centered on the central axis. Appear in

オーバーめっきは、めっきプロセスで不必要にめっき膜80がウェハ表面上に堆積した現象であり、プロセス制御としてめっき時間やめっき液管理が不十分であることに起因する。オーバーめっきは、めっき膜80にボイド欠陥90は発生しないが、めっき液の無駄使いをしている状態なので、生産コストが増加してしまう結果を招く。   Overplating is a phenomenon in which the plating film 80 is unnecessarily deposited on the wafer surface in the plating process, and is caused by insufficient plating time and plating solution management as process control. Overplating does not cause the void defect 90 in the plating film 80, but causes the production cost to increase because the plating solution is wasted.

めっき液管理は、生産コストの観点からも非常に重要で、特に、TSV形成工程ではめっき液管理は重要なファクターとなる。めっき液管理の不良は、めっきプロセス後のTSV70に埋め込まれためっき膜80の形状に応じて、オーバーめっきに起因するものと、アンダーめっきに起因するものがあるので、その結果をめっき液管理にフォードバックして是正する処理を行う。   The plating solution management is very important from the viewpoint of production cost, and in particular, the plating solution management is an important factor in the TSV forming process. Depending on the shape of the plating film 80 embedded in the TSV 70 after the plating process, there are defects due to overplating and underplating. Ford back and correct it.

めっきプロセスにおいて、めっき槽中のウェハに供給される電流の電流密度の微妙な差によりボイド欠陥90が発生することが分かっている。TSV70の底部に発生するボイド欠陥90の場合、主に底部における電流密度が低いので、プロセスとしては撹拌等の調整が必要である。また、側壁部に発生するボイド欠陥90の場合、主に側壁部における電流密度が低いので、プロセスとしては撹拌等の調整が必要である。   It has been found that void defects 90 occur due to subtle differences in the current density of the current supplied to the wafer in the plating bath during the plating process. In the case of the void defect 90 generated at the bottom of the TSV 70, since the current density mainly at the bottom is low, adjustment such as stirring is necessary as a process. Further, in the case of the void defect 90 generated in the side wall portion, since the current density in the side wall portion is mainly low, adjustment such as stirring is necessary as the process.

オーバーハングでないTSV70の下層部に発生するタイプKのようなボイド欠陥90は、めっき槽におけるめっき液と撹拌の条件不良に起因するものである。   The void defect 90 such as type K generated in the lower layer portion of the TSV 70 that is not overhang is caused by poor plating solution and stirring conditions in the plating tank.

タイプE、Gのように、TSV70の低壁面に発生するボイド欠陥90は、側壁部におけるシード層の被覆性の不良が考えられる。また、もう1つの要因として、めっきプロセスでの撹拌不良によるものである。   Like the types E and G, the void defect 90 generated on the low wall surface of the TSV 70 is considered to be a poor coverage of the seed layer in the side wall portion. Another factor is due to poor stirring in the plating process.

タイプA、Fのように、底壁面に発生するボイド欠陥90は、底壁部におけるシード層の被覆性の不良が考えられる。また、もう1つの要因として、めっきプロセスでの撹拌不良が考えられる。   As in types A and F, the void defect 90 generated on the bottom wall surface may have a poor seed layer coverage on the bottom wall portion. Another factor is a poor agitation in the plating process.

次に、X線透過画像を用いた検査によるプロセスへのフィードバック/フィードフォワードの制御方法について説明する。   Next, a feedback / feedforward control method to the process by inspection using an X-ray transmission image will be described.

図37は、バリア/シード層の開口部形状に対するフィードバック/フィードフォワードの制御方法の一例を説明するための図である。   FIG. 37 is a diagram for explaining an example of a feedback / feedforward control method for the opening shape of the barrier / seed layer.

図37(a)は、バリア/シード層の一例の断面図であり、図37(b)は、開口部が広いバリア/シード層の一例の上面図である。図37(c)は、開口部が狭いバリア/シード層の一例の上面図であり、図37(d)は、不良処理特定工程の一例を示した図である。なお、図37(d)は、図1に対応している。   FIG. 37A is a cross-sectional view of an example of the barrier / seed layer, and FIG. 37B is a top view of an example of the barrier / seed layer having a wide opening. FIG. 37C is a top view of an example of the barrier / seed layer having a narrow opening, and FIG. 37D is a diagram showing an example of the defect processing specifying step. FIG. 37 (d) corresponds to FIG.

バリア/シード層工程後のTSV70の開口部形状が不良であると、めっき工程でTSV70中にボイド欠陥90が発生してしまうことが分かっている。そこで、バリア/シード層形成工程から、めっき工程に進めるか止めるかの判定を行うための検査として、TSV開口部形状検査を実施する。   It has been found that if the shape of the opening of the TSV 70 after the barrier / seed layer process is defective, a void defect 90 is generated in the TSV 70 in the plating process. Therefore, a TSV opening shape inspection is performed as an inspection for determining whether to proceed to the plating process from the barrier / seed layer forming process or not.

TSV開口部形状検査では、バリア/シード層形成工程後に、X線検査装置11(組み込みモジュール)でTSV70の開口部を真上から撮像する。取得したX線透過画像から開口部の形状寸法を計算することで、良品/不良品の判定を行う。   In the TSV opening shape inspection, after the barrier / seed layer formation step, the opening of the TSV 70 is imaged from directly above with the X-ray inspection apparatus 11 (built-in module). A non-defective product / defective product is determined by calculating the shape of the opening from the acquired X-ray transmission image.

図37(a)に示されるように、シード層75が、TSV70の開口部を塞ぎ気味に中心側に突出している。   As shown in FIG. 37A, the seed layer 75 closes the opening of the TSV 70 and protrudes toward the center side.

図37(b)に示されるように、開口部が広いと、めっき工程でボイド欠陥90は発生し難い。一方、図37(c)に示されるように、開口部がシード層75により塞がれ、狭くなっていると、めっき工程でボイド欠陥90が発生し易くなる。   As shown in FIG. 37B, if the opening is wide, the void defect 90 is unlikely to occur in the plating process. On the other hand, as shown in FIG. 37 (c), if the opening is closed and narrowed by the seed layer 75, void defects 90 are likely to occur in the plating process.

図37(d)に示されるように、不良処理特定工程では、取得された上面のX線透過画像から、シード層75の開口部形状が計測される。計測された開口部形状は、不良特定処理部225に入力される。不良処理特定部は、ビアスペック241のデータ及び合否判定データ248を参照し、入力された開口部形状が良品か不良品かを判定する。不良判定時には、開口部の形状情報を基に、バリア/シード層形成工程のプロセス条件を変更する。具体的には、制御部23が、開口部の開口径を大きくするようなプロセス条件に変更する変更処理をバリア/シード層形成装置42に指示する。   As shown in FIG. 37D, in the defect processing specifying step, the shape of the opening of the seed layer 75 is measured from the acquired X-ray transmission image of the upper surface. The measured opening shape is input to the defect identification processing unit 225. The defect processing specifying unit refers to the data of the via specification 241 and the pass / fail determination data 248 to determine whether the input opening shape is a non-defective product or a defective product. At the time of defect determination, the process conditions of the barrier / seed layer forming step are changed based on the shape information of the opening. Specifically, the control unit 23 instructs the barrier / seed layer forming apparatus 42 to perform change processing for changing the process condition to increase the opening diameter of the opening.

図38は、オーバーハングによるボイドが発生している場合の不良処理特定工程を説明するための図である。なお、図38は、図1に対応している。   FIG. 38 is a diagram for explaining a defect processing specifying step when a void due to an overhang occurs. FIG. 38 corresponds to FIG.

図37で説明したように、バリア/シード層形成工程後のTSV70の開口部形状によって、めっき工程でボイド欠陥90が発生するか否かが分かる。これは、めっき処理後のX線透過検査(専用検査装置又は組み込み検査モジュールによる)によりボイド欠陥90を検出した場合にも、ボイド欠陥90の形状から、TSV70の開口部の狭さに起因する欠陥であることが分かる。かかる欠陥は、オーバーハングによるボイド欠陥90と判定される。   As described with reference to FIG. 37, it can be seen from the shape of the opening of the TSV 70 after the barrier / seed layer formation step whether or not the void defect 90 occurs in the plating step. This is because, even when the void defect 90 is detected by an X-ray transmission inspection after plating (by a dedicated inspection apparatus or a built-in inspection module), the defect caused by the narrowness of the opening of the TSV 70 from the shape of the void defect 90. It turns out that it is. Such a defect is determined as a void defect 90 due to an overhang.

この場合、2つの要因候補が挙げられ、1つは開口部形状の不良であり、もう1つは添加剤/促進剤の調整不良である。この場合の不良処理特定工程は、以下のように行われる。   In this case, there are two possible factors, one is poor opening shape and the other is poor adjustment of additive / accelerator. In this case, the defect processing specifying step is performed as follows.

図38に示されるように、不良処理特定部222にX線透過画像が入力された後、不良処理特定部222は、バリア/シード層形成工程で検査して開口部形状計測値242を用いて、撮像データからの形状データと比較する。次に、不良処理特定部222は、X線透過画像からMBL手法等を用いてボイド粒形を計算する。計算されたデータ値と、タイプC、Iを含むパターンデータ243とを比較し、当該パターンに該当すると判定したときには、シード層75の開口部形状に起因するボイド欠陥90と判定する。この場合には、制御部23が、バリア/シード層形成装置42に、シード層75の開口径を大きくする変更処理を指示することになる。   As shown in FIG. 38, after the X-ray transmission image is input to the defect processing specifying unit 222, the defect processing specifying unit 222 performs inspection in the barrier / seed layer forming process and uses the opening shape measurement value 242. Compare with shape data from imaging data. Next, the defect processing specifying unit 222 calculates a void particle shape from the X-ray transmission image using an MBL method or the like. The calculated data value is compared with the pattern data 243 including types C and I, and when it is determined that the pattern corresponds to the pattern, it is determined as a void defect 90 due to the shape of the opening of the seed layer 75. In this case, the control unit 23 instructs the barrier / seed layer forming apparatus 42 to perform a changing process for increasing the opening diameter of the seed layer 75.

一方、添加剤/促進剤調整不良の場合、X線透過画像からMBL手法等を用いてボイド粒形を計算し、計算されたデータ値を、当該パターンデータ243と比較し、当該パターンに該当すると判定する点までは、オーバーハングと同様である。次に、めっき装置43と浴槽でのシーケンシャルな処理による傾向情報(SPC)及び添加剤/促進剤による傾向(トレンド情報)から、近々の処理で同様のボイド欠陥90が頻発することを認識することで、添加剤/促進剤調整不良として判定することになる。   On the other hand, when the additive / accelerator adjustment is poor, the void particle shape is calculated from the X-ray transmission image using the MBL method, and the calculated data value is compared with the pattern data 243 and corresponds to the pattern. It is the same as the overhang until the point of determination. Next, from the trend information (SPC) due to sequential processing in the plating apparatus 43 and the bathtub and the trend (trend information) due to the additive / accelerator, it is recognized that similar void defects 90 frequently occur in recent processing. Therefore, it is determined as an additive / accelerator adjustment failure.

その後は、制御部23が、めっき液管理装置(図示せず)に、添加剤/促進剤の調整処理を指示することにより、ボイド欠陥90を低減させるような添加剤/促進剤の調整処理を行う。   Thereafter, the controller 23 instructs the plating solution management device (not shown) to perform the additive / promoter adjustment process, thereby performing the additive / promoter adjustment process to reduce the void defect 90. Do.

図39は、めっき処理に起因するボイドが発生した場合の不良処理特定工程の一例を説明するための図である。なお、図39は、図1に対応している。   FIG. 39 is a diagram for explaining an example of the defect processing specifying process when a void resulting from the plating process occurs. FIG. 39 corresponds to FIG.

図39においては、めっき処理後のX線透過検査(専用検査装置又は組み込み検査モジュールによる)でボイド欠陥90を検出し、めっき装置43におけるプロセス条件の調整不良の原因を特定することで、めっき装置43にプロセス条件の変更制御を自動的に指示するメカニズムを説明する。   In FIG. 39, by detecting the void defect 90 by the X-ray transmission inspection after the plating process (by a dedicated inspection apparatus or a built-in inspection module) and identifying the cause of the poor adjustment of the process conditions in the plating apparatus 43, the plating apparatus 43 shows a mechanism for automatically instructing process condition change control.

ボイド欠陥90の形状判定において、図39に示されるようなタイプK、Hのようなボイド欠陥90が検出されたら、分類上はTSV70中のボイド欠陥90として認識する。ボイド欠陥90の形状によっては、pHコントロール不良又は撹拌速度不良の要因へと結ばれる。撹拌速度は、速度単独ではなく、フィリングとの関係により特徴化されているので、撹拌回転数とフィリングとの関係を示すグラフ245gから読み取ることで、フィリング不良を確認し、次回のプロセスで調整することになる。一方、撹拌速度の問題でない場合には、pHコントロールの調整不良が原因と考えられるので、めっき液管理を行うことになる。これらの対応は、不良処理特定部223の判定に基づき、制御部23が自動的に行うことになる。   If a void defect 90 such as types K and H as shown in FIG. 39 is detected in the shape determination of the void defect 90, it is recognized as a void defect 90 in the TSV 70 for classification. Depending on the shape of the void defect 90, it may lead to poor pH control or poor stirring speed. The stirring speed is characterized not by the speed alone but by the relationship with the filling. By reading from the graph 245g showing the relationship between the stirring speed and the filling, the filling failure is confirmed and adjusted in the next process. It will be. On the other hand, if it is not a problem of the stirring speed, it is considered that the pH control is poorly adjusted, so that the plating solution is managed. These correspondences are automatically performed by the control unit 23 based on the determination of the defect processing specifying unit 223.

図40は、側壁面にボイドが発生した場合の不良処理特定工程の一例を説明するための図である。なお、図40は図1に対応している。   FIG. 40 is a diagram for explaining an example of the defect processing specifying step when a void is generated on the side wall surface. FIG. 40 corresponds to FIG.

側壁面に接するボイド欠陥90の要因は、主要因がシード層75のムラによるプロセス不良である。更に、副次的な要因として、添加剤と促進剤のバランス不良が挙げられる。よって、側壁面に接するボイド欠陥90は、発生する位置と形状により原因を定めることができる。   The main cause of the void defect 90 in contact with the side wall surface is a process failure due to unevenness of the seed layer 75. Further, as a secondary factor, there is a poor balance between the additive and the accelerator. Therefore, the cause of the void defect 90 in contact with the side wall surface can be determined by the position and shape of occurrence.

撹拌速度は、撹拌速度単独ではなくフィリングとの関係により特徴化されているので、撹拌回転数とフィリング比との関係を示したグラフ245gを読み取ることで、フィリング不良を確認する。撹拌速度に起因する場合には、制御部23が、次回のプロセスで、めっき装置43の撹拌速度を調整するようめっき装置43に指示することになる。   Since the stirring speed is characterized not by the stirring speed alone but by the relationship with the filling, the filling failure is confirmed by reading the graph 245g showing the relationship between the stirring speed and the filling ratio. When it originates in the stirring speed, the control unit 23 instructs the plating apparatus 43 to adjust the stirring speed of the plating apparatus 43 in the next process.

添加剤/促進剤調整不良に起因する場合には、不良処理特定部224に入力されたX線透過画像からMBL手法等を用いてボイド粒形を計算する。計算されたデータと、タイプD、F、A、E、Gを含む当該パターンデータ246とを比較し、該当する場合には当該パターンと判定される。次に、めっき装置43と浴槽でのシーケンシャルな処理による傾向情報(SPC)及び添加剤/促進剤による傾向(トレンド情報)から近々の処理で同様のボイド欠陥90が頻発することを認識することにより、添加剤/促進剤調整不良として判定することになる。そして、制御部23が、めっき液管理装置(図示せず)に、添加剤/促進剤を適切に調整する調整処理を行うよう指示することになる。   In the case of the additive / accelerator adjustment failure, the void particle shape is calculated from the X-ray transmission image input to the failure processing specifying unit 224 using the MBL method or the like. The calculated data is compared with the pattern data 246 including types D, F, A, E, and G, and if applicable, the pattern is determined. Next, by recognizing that the same void defect 90 frequently occurs in the recent process from the trend information (SPC) by the sequential processing in the plating apparatus 43 and the bathtub and the trend (trend information) by the additive / accelerator. Therefore, it is determined that the additive / accelerator adjustment is poor. And the control part 23 will instruct | indicate to perform the adjustment process which adjusts an additive / accelerator appropriately to a plating solution management apparatus (not shown).

シード層75の溶解に起因するボイド欠陥90は、シード層75に薄くCuが堆積している状態でめっき処理する際に、撹拌速度が遅かったりすると、TSV70中のめっき液にシード層75の一部が溶解し、一部の側壁面に介在してボイド欠陥90が形成される。この場合には、シード層75の条件を適切にするように、制御部23がバリア/シード層形成装置42に指示することになる。   The void defect 90 resulting from the dissolution of the seed layer 75 is caused by the fact that the seed layer 75 is not included in the plating solution in the TSV 70 if the stirring speed is slow when the plating process is performed in a state where Cu is thinly deposited on the seed layer 75. The part is melted, and a void defect 90 is formed on a part of the side wall surface. In this case, the control unit 23 instructs the barrier / seed layer forming apparatus 42 to make the conditions of the seed layer 75 appropriate.

シード層ムラに起因するボイド欠陥90は、シード層75のプロセス工程で、不均一にTSV70の壁面にCuがコートされた場合、めっき処理で処理条件が適切であっても、TSV壁面に接して発生する。これは、シード層75のプロセス工程による条件が不適切であることが原因であるので、制御部23は、シード層75のプロセス工程を適正化するようプロセス条件を変更する指示をバリア/シード層形成装置42に対して行う。   The void defect 90 caused by the seed layer unevenness is in contact with the TSV wall surface even if the processing conditions are appropriate in the plating process when Cu is uniformly coated on the wall surface of the TSV 70 in the process step of the seed layer 75. Occur. This is because the conditions for the process step of the seed layer 75 are inappropriate. Therefore, the control unit 23 issues an instruction to change the process condition so as to optimize the process step of the seed layer 75. This is performed on the forming apparatus 42.

このように、ボイド欠陥90の位置、形状に応じて、不良処理特定部22がボイド欠陥90の原因となる不良処理を特定することにより、適切なフィードバック/フィードフォワード制御を行うことができる。   Thus, according to the position and shape of the void defect 90, the defect processing identifying unit 22 identifies the defect process that causes the void defect 90, whereby appropriate feedback / feedforward control can be performed.

図41は、面内バラツキを誘発する不良処理を特定するための処理を説明するための図である。なお、図41は、図1に対応している。   FIG. 41 is a diagram for explaining a process for specifying a defective process that induces in-plane variation. FIG. 41 corresponds to FIG.

面内バラツキを検出するためには、ウェハ面内の複数点におけるTSV70のボイド欠陥発生状況を把握する。具体的には、計測パターンデータ247の例に示されるように、シリコン基板60の面内に複数の計測箇所を指定して、指定箇所で数点のTSV70を選択する。選択したTSV70を対象に検査を行い、1領域当たりの統計値として集計する。これを面内の数点について計測し、面内検査の集計結果と面内バラツキを3次元情報として3次元マップで出力する。また、不良処理特定部221は、複数点における計測パターンデータ247を用いて、各点でのボイド粒形標準偏差値、各点でのボイド欠陥90の分類等も必要に応じて算出する。そして、面内不均一が発生している状況が3次元マップ等から確認された場合、めっき槽での電流(電界)分布にバラツキが生じていることが推測されるので、めっき装置43での電流(電界)分布を正常に戻すための調整を行う。なお、正常に戻すための調整量を計算するためには、面内均一性の計測において、ボイド欠陥90の粒形形状を数値化することになる。なお、調整制御は、制御部23が行う点は、上述の例と同様である。   In order to detect in-plane variation, the TSV 70 void defect occurrence status at a plurality of points in the wafer surface is grasped. Specifically, as shown in the example of the measurement pattern data 247, a plurality of measurement locations are designated within the surface of the silicon substrate 60, and several TSVs 70 are selected at the designated locations. The selected TSV 70 is inspected and aggregated as a statistical value per area. This is measured for several points in the plane, and the tabulated results of the in-plane inspection and the in-plane variation are output as a three-dimensional information on a three-dimensional map. In addition, the defect processing specifying unit 221 uses the measurement pattern data 247 at a plurality of points to calculate the void grain standard deviation value at each point, the classification of the void defect 90 at each point, and the like as necessary. And when the situation where in-plane nonuniformity has occurred is confirmed from a three-dimensional map or the like, it is presumed that the current (electric field) distribution in the plating tank is uneven. Adjustments are made to return the current (electric field) distribution to normal. In order to calculate the adjustment amount for returning to normal, the particle shape of the void defect 90 is quantified in the measurement of in-plane uniformity. The adjustment control is performed by the control unit 23 in the same manner as in the above example.

図42は、オーバプレート不良を判定するための処理を説明するための図である。なお、図42は、図1に対応している。   FIG. 42 is a diagram for explaining processing for determining an overplate failure. FIG. 42 corresponds to FIG.

めっき工程でたとえボイド欠陥90が検出されなくても、めっき膜80の積み重ね量がスペックより多い場合、次工程である平坦化工程でCMP装置44がCuを研磨する時間が長くなり、且つ、めっき工程でのめっき処理のプロセス時間が長くなり、プロセスコストが増大する。そこで、めっき工程終了後のX線透過検査において、必要に応じてオーバプレートを計測することにより、めっきプロセス時間の最適化調整を行うことができる。   Even if the void defect 90 is not detected in the plating process, if the stacking amount of the plating film 80 is larger than the spec, the time for the CMP apparatus 44 to polish Cu in the planarization process, which is the next process, becomes long, and the plating process is performed. The process time of the plating treatment in the process becomes long, and the process cost increases. Therefore, in the X-ray transmission inspection after the completion of the plating process, optimization of the plating process time can be performed by measuring the overplate as necessary.

ここで用いる法則は、TSV70の断面積とめっき時間との関係から、X線透過画像から得られるTSV70の断面積S1を求めて、この特性からめっき時間として最適値をめっき装置43へフィードバックする。また、CMP装置44には、必要な研磨量をフィードフォワードすることができる。   The law used here obtains the cross-sectional area S1 of TSV70 obtained from the X-ray transmission image from the relationship between the cross-sectional area of TSV70 and the plating time, and feeds back the optimum value as the plating time to the plating apparatus 43 from this characteristic. Further, the CMP apparatus 44 can feed forward a necessary polishing amount.

次に、図43を用いて、本実施形態に係るTSV形成生産管理方法の処理フローについて説明する。図43は、本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理方法の処理フローの一例を示した図である。   Next, the processing flow of the TSV formation production management method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 43 is a diagram showing an example of a processing flow of the TSV formation production management method according to the embodiment of the present invention.

ステップS500では、エッチング装置41により、エッチング工程が行われる。これにより、シリコン基板60にTSV70が形成される。   In step S500, the etching process is performed by the etching apparatus 41. As a result, the TSV 70 is formed on the silicon substrate 60.

ステップS510では、バリア/シード層形成装置42により、バリア層及びシード層75がTSV70の表面上に形成される。   In step S <b> 510, the barrier / seed layer forming apparatus 42 forms a barrier layer and a seed layer 75 on the surface of the TSV 70.

ステップS520では、TSV70の形状撮像が行われる。TSV70の形状撮像は、X線検査装置11により、X線透過画像を取得することにより行われる。   In step S520, shape imaging of the TSV 70 is performed. The shape imaging of the TSV 70 is performed by acquiring an X-ray transmission image by the X-ray inspection apparatus 11.

ステップS530では、TSV70及びシード層75の形状検査が行われる。具体的には、TSV70の開口部のシード層75の形状が検査される。   In step S530, the shape inspection of the TSV 70 and the seed layer 75 is performed. Specifically, the shape of the seed layer 75 in the opening of the TSV 70 is inspected.

ステップS540では、TSV70及びシード層75の形状判定が行われ、形状不良であるか否かが判定される。なお、この判定は、不良処理特定部225が行う。本ステップにおいて、TSV70の形状自体が不良であると判定された場合は、ステップS550に進み、シード層75が不良であると判定された場合には、ステップS560に進む。一方、TSV70及びシード層75が良品であると判定された場合には、ステップS570に進む。   In step S540, the shapes of the TSV 70 and the seed layer 75 are determined, and it is determined whether or not the shape is defective. This determination is performed by the defect processing specifying unit 225. In this step, if it is determined that the shape of the TSV 70 itself is defective, the process proceeds to step S550, and if it is determined that the seed layer 75 is defective, the process proceeds to step S560. On the other hand, if it is determined that the TSV 70 and the seed layer 75 are non-defective, the process proceeds to step S570.

ステップS550では、エッチング工程の処理条件を変更し、TSV70の形状を適正化する処理となるように、制御部23がエッチング装置41に指示する。これにより、エッチング装置41によるエッチング処理が適正化される。   In step S550, the control unit 23 instructs the etching apparatus 41 so that the processing conditions of the etching process are changed and the shape of the TSV 70 is optimized. Thereby, the etching process by the etching apparatus 41 is optimized.

ステップS560では、バリア/シード層形成工程の処理条件を変更し、シード層75がオーバーハングとならないような処理条件とするよう、制御部23がバリア/シード層形成装置42に指示する。これにより、シード層75のオーバーハングが解消される。   In step S560, the control unit 23 instructs the barrier / seed layer forming apparatus 42 to change the processing conditions of the barrier / seed layer forming process so that the seed layer 75 does not overhang. Thereby, the overhang of the seed layer 75 is eliminated.

ステップS570では、めっき装置43により、TSV70内にCuめっき膜80を埋め込むめっき処理が行われる。   In step S <b> 570, a plating process for embedding the Cu plating film 80 in the TSV 70 is performed by the plating apparatus 43.

ステップS580では、めっき膜80が充填されたTSV70にボイド欠陥90が存在するか否かの検査が行われる。ボイド欠陥撮像は、X線検査装置12により行われる。   In step S580, it is inspected whether or not the void defect 90 exists in the TSV 70 filled with the plating film 80. Void defect imaging is performed by the X-ray inspection apparatus 12.

ステップS590では、ボイド欠陥計測が行われる。ボイド欠陥90の特徴量を抽出することにより、ボイド欠陥90の位置、サイズ等の計測が行われる。   In step S590, void defect measurement is performed. By extracting the feature amount of the void defect 90, the position and size of the void defect 90 are measured.

ステップS600では、ボイド欠陥90の分類が行われる。ボイド欠陥の分類は、ボイド分類部21により行われ、その後、不良処理特定部22により、不良処理との関連を含めてボイド欠陥90の分類がより詳細に行われる。   In step S600, the void defect 90 is classified. The void defect classification is performed by the void classification unit 21, and then, the defect processing specifying unit 22 classifies the void defect 90 in more detail including the relationship with the defect processing.

ステップS610では、不良処理特定部22により特定された不良処理を是正すべく、制御部23がめっき条件パラメータを計算し、めっき装置43に不良処理を是正する変更処理を指示する。つまり、処理条件を変更した処理が指示される。これにより、めっき装置43の処理は適正化される。   In step S <b> 610, the control unit 23 calculates a plating condition parameter in order to correct the defect process specified by the defect process specifying unit 22, and instructs the plating apparatus 43 to perform a change process for correcting the defect process. That is, a process in which the process condition is changed is instructed. Thereby, the process of the plating apparatus 43 is optimized.

ステップS620では、ステップS590のボイド欠陥計測と並行して、Cuめっき膜80の膜厚計測が行われる。これにより、オーバプレートが存在するか否かを判定することができる。   In step S620, the film thickness measurement of the Cu plating film 80 is performed in parallel with the void defect measurement in step S590. Thereby, it can be determined whether or not there is an overplate.

ステップS630では、ステップS620でオーバプレートがあると判定された場合には、超過膜厚が計算される。計算された超過膜厚は、CMP装置44に送られ、CMP装置44における研磨量データとして利用される。   In step S630, if it is determined in step S620 that there is an overplate, the excess film thickness is calculated. The calculated excess film thickness is sent to the CMP apparatus 44 and used as polishing amount data in the CMP apparatus 44.

ステップS640では、CMP装置44により、平坦化工程が行われる。平坦化工程では、めっき膜80が研磨されて平坦化される。   In step S640, a planarization process is performed by the CMP apparatus 44. In the planarization step, the plating film 80 is polished and planarized.

このように、本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理方法は、インラインでX線検査工程を設けることにより、不良処理が存在した場合には、処理装置40の処理条件を速やかに変更・調整することが可能となり、高品質のTSV形成を行うことが可能となる。   As described above, the TSV formation production management method according to the embodiment of the present invention can quickly change and adjust the processing conditions of the processing apparatus 40 when there is a defect processing by providing the X-ray inspection process in-line. It becomes possible to perform high-quality TSV formation.

また、本発明の実施形態に係るTSV形成生産管理システム及びTSV形成生産管理方法は、図1で説明したように、CPUとコンピュータプログラム、又はかかるコンピュータプログラムを記録した記録媒体30とCPUとによっても実現可能である。   In addition, the TSV formation production management system and the TSV formation production management method according to the embodiment of the present invention include a CPU and a computer program, or a recording medium 30 on which the computer program is recorded and the CPU, as described with reference to FIG. It is feasible.

TSV形成工程を有する製品種の製造において、めっきプロセスのコストが40%を占めることは周知の事実であり、めっきプロセスを、製品の高品質を維持しながら低コストで行うことは極めて重要である。   It is a well-known fact that the cost of the plating process accounts for 40% in the production of a product type having a TSV forming step, and it is extremely important to perform the plating process at a low cost while maintaining the high quality of the product. .

本実施形態に係るTSV形成生産管理システム、TSV形成生産管理方法及びこれらを用いた記録媒体、プログラムによれば、無駄なウェハ処理を回避することや、めっき液の無駄な消費を抑制することができ、トータル的な生産コストを低減させることができる。また、TSVの不良への対処を自動的に是正することができるため、エキスパートシステム的な役割も果たすことができ、TSV形成工程に習熟した操作者でなくても、適切にTSV形成工程を操作することができるという利点をも有する。   According to the TSV formation production management system, the TSV formation production management method, and the recording medium and program using these according to the present embodiment, it is possible to avoid useless wafer processing and to suppress useless consumption of the plating solution. And the total production cost can be reduced. In addition, since it can automatically correct the TSV defects, it can also play an expert system role, and even if it is not an operator who is familiar with the TSV formation process, the TSV formation process can be operated appropriately. It also has the advantage that it can be done.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

10、11、12 X線検査装置
13 撮像部
14 X線源
15 カメラ
20 TSV生産管理装置
21 ボイド欠陥分類部
22 不良処理特定部
23 制御部
24 記憶部
30 記録媒体
40 処理装置
41 エッチング装置
42 バリア/シード層形成装置
43 めっき装置
44 CMP装置
60 シリコン基板
61 表面
70 TSV
80 めっき膜
90 ボイド欠陥
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11, 12 X-ray inspection apparatus 13 Imaging part 14 X-ray source 15 Camera 20 TSV production management apparatus 21 Void defect classification | category part 22 Defect process specific | specification part 23 Control part 24 Storage part 30 Recording medium 40 Processing apparatus 41 Etching apparatus 42 Barrier / Seed layer forming device 43 Plating device 44 CMP device 60 Silicon substrate 61 Surface 70 TSV
80 Plating film 90 Void defect

Claims (23)

シリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を取得し、取得した該画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出するX線検査装置と、
検出された該ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された該所定の欠陥パターンに応じて、該ボイド欠陥の原因となっている不良処理を特定する不良処理特定手段と、
該不良処理を是正するための変更処理を、該不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段と、を有するシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
An X-ray inspection apparatus that acquires an image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate and the state of the plating film in the through silicon via, and detects void defects in the plating film from the acquired image;
A defect pattern determination means for classifying the detected void defect into a predetermined defect pattern;
In accordance with the classified predetermined defect pattern, a defect processing specifying means for specifying a defect process that causes the void defect;
A through silicon via formation production management system comprising: control means for instructing a processing apparatus performing the defect processing to perform a modification process for correcting the defect processing.
前記X線検査装置は、前記シリコン貫通ビア内の前記めっき膜に発生した前記ボイド欠陥のサイズ及び位置情報を含む前記画像を取得し、
前記欠陥パターン判定手段は、前記所定の欠陥パターンの分類を、取得した前記ボイド欠陥のサイズ及び位置情報を含む前記画像に基づいて行う請求項1に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus acquires the image including the size and position information of the void defect generated in the plating film in the through silicon via,
2. The through silicon via formation production management system according to claim 1, wherein the defect pattern determination unit performs classification of the predetermined defect pattern based on the acquired image including the size and position information of the void defect.
前記X線検査装置は、X線を発するX線源と、前記シリコン貫通ビアの形状及び前記シリコン貫通ビア内の前記めっき膜の状態を撮像するカメラとを有し、
該カメラを前記シリコン基板に対して相対的に水平方向に移動させ、前記シリコン基板の前記シリコン貫通ビア及び前記シリコン貫通ビア内の前記めっき膜に発生した前記ボイド欠陥の上面画像及び傾斜画像を撮像することにより、前記シリコン貫通ビア及び前記ボイド欠陥の水平面内及び鉛直面内におけるサイズ及び位置情報を含む画像を取得する請求項1又は2に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus has an X-ray source that emits X-rays, and a camera that images the shape of the through-silicon via and the state of the plating film in the through-silicon via,
The camera is moved in a horizontal direction relative to the silicon substrate, and an upper surface image and an inclined image of the void defect generated in the through silicon via and the plated film in the through silicon via of the silicon substrate are taken. The through silicon via formation production management system according to claim 1, wherein an image including size and position information of the through silicon via and the void defect in a horizontal plane and a vertical plane is acquired.
前記X線検査装置は、前記シリコン貫通ビアの形状、前記めっき膜及び前記ボイド欠陥を、シリコン、金属及び空気のX線吸収率の相違による濃淡の差により示すことにより前記シリコン貫通ビアの形状及び前記シリコン貫通ビア内の前記めっき膜の状態を示す前記画像を取得し、取得した前記画像の前記濃淡の差に基づいて前記欠陥を検出する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   In the X-ray inspection apparatus, the shape of the through silicon via, the plating film and the void defect are indicated by the difference in shading due to the difference in X-ray absorption rate of silicon, metal and air, and the shape of the through silicon via and 4. The silicon according to claim 1, wherein the image indicating the state of the plating film in the through silicon via is acquired, and the defect is detected based on the difference in shading of the acquired image. Through via formation production management system. 前記X線検査装置は、前記濃淡の差をX線透過量特性で表現し、
前記欠陥パターン判定手段は、前記X線透過量特性の特徴をライブラリー化し、前記所定の欠陥パターンに分類して登録する請求項4に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus expresses the difference between the shades by an X-ray transmission amount characteristic,
5. The through silicon via formation production management system according to claim 4, wherein the defect pattern determination unit forms a library of characteristics of the X-ray transmission amount characteristics and classifies and registers the characteristics as the predetermined defect pattern.
前記X線検査装置は、前記X線検査装置により取得された前記画像の輪郭を抽出する画像処理を行い、前記シリコン貫通ビアの形状、前記ボイド欠陥のサイズ及び位置情報を取得し、前記欠陥を検出する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   The X-ray inspection apparatus performs image processing for extracting a contour of the image acquired by the X-ray inspection apparatus, acquires the shape of the through silicon via, the size and position information of the void defect, and removes the defect. The through silicon via formation production management system according to any one of claims 1 to 5 to be detected. 前記所定の欠陥パターンは、前記シリコン貫通ビア内における前記ボイド欠陥の位置及びサイズに基づいて分類されている請求1乃至6のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   The through silicon via formation production management system according to any one of claims 1 to 6, wherein the predetermined defect pattern is classified based on a position and a size of the void defect in the through silicon via. 前記所定の欠陥パターンは、前記シリコン貫通ビア内の中央付近に円錐形状に近似した形状を有する前記ボイド欠陥が発生するボイドパターン、前記シリコン貫通ビア内の底壁面に前記ボイド欠陥が発生するボイドパターン、前記シリコン貫通ビア内の側面に沿って前記ボイド欠陥が発生するパターン、前記シリコン貫通ビア内の下層部に前記ボイド欠陥が発生するボイドパターンの少なくとも1つを含む請求項7に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   The predetermined defect pattern includes a void pattern in which the void defect has a shape approximate to a conical shape in the vicinity of the center in the through silicon via, and a void pattern in which the void defect occurs on a bottom wall surface in the through silicon via. The silicon penetration according to claim 7, comprising at least one of a pattern in which the void defect occurs along a side surface in the through silicon via and a void pattern in which the void defect occurs in a lower layer portion in the through silicon via. Via formation production management system. 前記X線検査装置は、前記シリコン貫通ビア及び前記ボイドの特徴量を抽出し、
前記欠陥パターン判定手段は、抽出された前記特徴量を教師有学習アルゴリズムにより分類認識する請求項1乃至8のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus extracts feature quantities of the through silicon via and the void,
9. The through silicon via formation production management system according to claim 1, wherein the defect pattern determination unit recognizes and classifies the extracted feature amount using a supervised learning algorithm. 10.
前記不良処理特定手段は、前記シリコン貫通ビアの仕様と、前記欠陥パターンのデータと、検出された前記ボイド欠陥とを比較することにより、前記不良処理を特定する請求項1乃至9のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   The defect processing specifying unit specifies the defect processing by comparing the specification of the through silicon via, the data of the defect pattern, and the detected void defect. The through silicon via formation production management system according to item. 前記不良処理特定手段は、更に処理条件の所定のパラメータの特性を示すデータも検出された前記ボイド欠陥との比較に用いる請求項10に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   11. The through silicon via formation production management system according to claim 10, wherein the defect processing specifying unit is further used for comparison with the detected void defect in which data indicating characteristics of a predetermined parameter of processing conditions is also detected. 前記制御手段は、前記変更処理を、検査した前記シリコン基板と同一ロットのシリコン基板を処理中に、フィードバック制御及び/又はフィードフォワード制御することにより行う請求項1乃至11のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。   12. The control unit according to claim 1, wherein the control unit performs the change process by performing feedback control and / or feedforward control during processing of a silicon substrate of the same lot as the inspected silicon substrate. Through silicon via formation production management system. 前記X線検査装置は、前記シリコン基板のめっき処理を行うめっき装置の下流側にインライン検査装置として設けられ、
前記制御手段が前記変更処理を指示する前記処理装置は、前記めっき装置、前記シリコン貫通ビアの表面にシード層を形成するシード層形成装置、及び/又は前記めっき処理後の前記めっき膜を平坦化するCMP装置を含む請求項10に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus is provided as an in-line inspection apparatus on the downstream side of the plating apparatus for performing the plating treatment of the silicon substrate,
The processing device in which the control means instructs the change processing is the plating device, a seed layer forming device that forms a seed layer on the surface of the through silicon via, and / or the plating film after the plating treatment is planarized 11. The through-silicon via formation production management system according to claim 10, further comprising a CMP apparatus that performs the process.
前記制御手段が前記変更処理を指示する前記処理装置はめっき処理装置であり、
前記変更処理は、前記ボイドが発生した箇所の電流密度を増加させる処理、前記めっき処理時の撹拌速度を調整する処理、めっき液のpH値を調整する処理、めっき液の添加剤及び/又は促進剤を調整する処理の少なくとも1つを含む請求項11に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The processing device instructing the change processing by the control means is a plating processing device,
The change process includes a process for increasing the current density at the location where the void is generated, a process for adjusting the stirring speed during the plating process, a process for adjusting the pH value of the plating solution, an additive and / or acceleration of the plating solution. The through silicon via formation production management system according to claim 11, comprising at least one of processes for adjusting the agent.
前記X線検査装置は、前記シリコン基板の複数点に形成された複数の前記シリコン貫通ビア内の前記めっき膜に発生した前記ボイドのサイズ及び位置情報を含む前記画像を取得し、
前記欠陥パターン判定手段は、前記複数点における前記シリコン貫通ビアの前記ボイドを前記所定の欠陥パターンに各々分類し、
前記制御手段は、分類された前記所定の欠陥パターンに基づいて、前記シリコン基板の前記めっき処理の面内バラツキを算出し、前記めっき処理時の電流分布を調整することにより前記面内バラツキを是正する前記変更処理を前記めっき装置に指示する請求項12に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The X-ray inspection apparatus acquires the image including the size and position information of the void generated in the plating film in the plurality of through silicon vias formed at a plurality of points on the silicon substrate,
The defect pattern determination means classifies the voids of the through silicon vias at the plurality of points into the predetermined defect patterns, respectively.
The control means calculates an in-plane variation in the plating process of the silicon substrate based on the classified predetermined defect pattern, and corrects the in-plane variation by adjusting a current distribution during the plating process. The through silicon via formation production management system according to claim 12, wherein the changing process is instructed to the plating apparatus.
前記不良処理特定手段は、前記X線検査装置が取得した前記画像から、前記シリコン基板の表面上に形成された前記めっき膜の厚さを計測し、
前記制御手段は、前記めっき膜の厚さが所定値より大きいときには、前記不良処理をオーバーめっきと特定し、前記CMP装置にオーバー膜厚を研磨するための前記変更処理をフィードフォワード制御する請求項12に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The defect processing specifying means measures the thickness of the plating film formed on the surface of the silicon substrate from the image acquired by the X-ray inspection apparatus,
The control means specifies the failure processing as overplating when the thickness of the plating film is larger than a predetermined value, and feedforward controls the change processing for polishing the overfilm thickness in the CMP apparatus. 12. The through silicon via formation production management system according to 12.
前記制御手段が前記変更処理を指示する前記処理装置は前記シード層形成装置であり、
前記変更処理は、前記シード層の厚さムラを低減する処理である請求項12記載のシリコン貫通ビア形成生産管理システム。
The processing device that the control means instructs the change processing is the seed layer forming device,
The through silicon via formation production management system according to claim 12, wherein the change process is a process of reducing thickness unevenness of the seed layer.
前記シリコン貫通ビア内に前記めっき膜が形成される前に前記シリコン貫通ビアの形状及び前記シリコン貫通ビア内のシード層の状態を示す画像を取得する第2のX線検査装置を更に有し、
前記不良処理特定手段は、前記シリコン貫通ビアの形状及び前記シリコン貫通ビア内のシード層の状態を示す画像に基づいて、前記シリコン貫通ビアの形状欠陥及び/又は前記シード層が前記シリコン貫通ビアの下方よりも上方に多く膜付けされるオーバーハングをシード層欠陥として特定し、
前記制御手段は、前記シリコン貫通ビアを形成するエッチング装置、又は前記シード層を形成するシード層形成装置に前記変更処理を指示する請求項1乃至17のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成管理システム。
A second X-ray inspection apparatus that acquires an image showing the shape of the through silicon via and the state of the seed layer in the through silicon via before the plating film is formed in the through silicon via;
Based on the image showing the shape of the through-silicon via and the state of the seed layer in the through-silicon via, the defect processing specifying means determines the shape defect of the through-silicon via and / or the seed layer of the through-silicon via. Identify overhangs that are filmed more above the bottom as seed layer defects,
18. The through silicon via formation according to claim 1, wherein the control unit instructs the change process to an etching apparatus for forming the through silicon via or a seed layer forming apparatus for forming the seed layer. Management system.
前記制御手段は、前記変更処理を指示する際、前記変更処理に必要なパラメータを計算する請求項1乃至18のいずれか一項に記載のシリコン貫通ビア形成システム。   The through-silicon via formation system according to any one of claims 1 to 18, wherein the control unit calculates a parameter necessary for the change process when instructing the change process. シリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像をX線検査により取得し、取得した該画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出工程と、
検出された前記ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定工程と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記ボイド欠陥の原因となっている不良処理を特定する不良処理特定工程と、
前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御工程と、を有するシリコン貫通ビア形成生産管理方法。
Defect detection in which an image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate and the state of the plating film in the through silicon via is obtained by X-ray inspection, and the void defect in the plating film is detected from the obtained image Process,
A defect pattern determination step for classifying the detected void defect into a predetermined defect pattern;
In accordance with the classified predetermined defect pattern, a defect process specifying step for specifying a defect process that causes the void defect;
A through silicon via formation production management method comprising: a control step of instructing a processing apparatus performing the defect processing to perform a changing process for correcting the defect processing.
前記制御工程は、前記X線検査により前記画像が取得された前記シリコン基板と同一ロットのシリコン基板の処理中に前記処理装置に前記変更処理を指示するフィードバック制御又はフィードフォワード制御により行われる請求項20に記載のシリコン貫通ビア形成生産管理方法。   The control step is performed by feedback control or feedforward control instructing the processing apparatus to perform the change processing during processing of a silicon substrate of the same lot as the silicon substrate from which the image is acquired by the X-ray inspection. 20. The through silicon via formation production management method according to 20. X線検査により取得したシリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を用いて、コンピュータを、
取得した前記画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出手段と、
検出した該ボイド欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記欠陥の原因となっている不良処理を特定し、前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段、として機能させるためのシリコン貫通ビア形成生産管理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Using the image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate acquired by the X-ray inspection and the state of the plating film in the through silicon via, the computer
Defect detection means for detecting void defects in the plating film from the acquired image,
A defect pattern judging means for classifying the detected void defect into a predetermined defect pattern;
According to the classified predetermined defect pattern, the defect process causing the defect is identified, and a change process for correcting the defect process is instructed to the processing apparatus performing the defect process. A computer-readable recording medium recording a through silicon via formation production management program for functioning as a control means.
X線検査により取得したシリコン基板に形成されたシリコン貫通ビアの形状及び該シリコン貫通ビア内のめっき膜の状態を示す画像を用いて、コンピュータを、
取得した前記画像から前記めっき膜内のボイド欠陥を検出する欠陥検出手段と、
検出した該欠陥を所定の欠陥パターンに分類する欠陥パターン判定手段と、
分類された前記所定の欠陥パターンに応じて、前記欠陥の原因となっている不良処理を特定し、前記不良処理を是正するための変更処理を、前記不良処理を行っている処理装置に指示する制御手段、として機能させるためのシリコン貫通ビア形成生産管理プログラム。
Using the image showing the shape of the through silicon via formed in the silicon substrate acquired by the X-ray inspection and the state of the plating film in the through silicon via, the computer
Defect detection means for detecting void defects in the plating film from the acquired image,
A defect pattern judging means for classifying the detected defect into a predetermined defect pattern;
According to the classified predetermined defect pattern, the defect process causing the defect is identified, and a change process for correcting the defect process is instructed to the processing apparatus performing the defect process. Through silicon via formation production management program for functioning as control means.
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