JP2023021864A - ウエーハの検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハを汚染させることなく、貼り合わせウエーハの界面に形成されたボイドの検査を行うことができるウエーハの検査方法および検査装置を提供すること。【解決手段】ウエーハの検査方法は、複数のウエーハを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップ１０１と、貼り合わせウエーハの表面に光源から所定の入射角で光を照射する照射ステップ１０２と、照射ステップ１０２で貼り合わせウエーハの表面に照射された光の反射光を撮像し、貼り合わせウエーハの表面に生じた凹凸が反映された撮像画像を形成する撮像ステップ１０３と、撮像ステップで得られる撮像画像から、貼り合わせウエーハのウエーハ同士の界面におけるボイドの状態を判定する判定ステップ１０４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハの検査方法および検査装置に関する。

近年、半導体デバイスの小型化や薄化が進むに伴い、ボンディングワイヤを用いずに半導体デバイス同士を接合して三次元的に集積度を高める技術が開発されている。中でも、接着層を介して複数のウエーハを積層するＷｏＷ（Wafer on Wafer）と呼ばれる方式は、ウエーハを一括処理できるため生産性に優れているという利点がある。

特開２００５－３０２９６７号公報 特開平０５－２８８７３２号公報

ところで、ウエーハ同士を接合する際に、気泡やパーティクルの混入といった所謂ボイドが発生する場合がある（特許文献１参照）。ボイドが発生した箇所のデバイスは不良品となるため、接合時には検査を実施する必要がある。しかしながら、ＳＡＴ（Scanning Acoustic Tomography）による検査は、水中での観察となるため、ウエーハの汚染が懸念されていた（特許文献２参照）。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエーハを汚染させることなく、貼り合わせウエーハの界面に形成されたボイドの検査を行うことができるウエーハの検査方法および検査装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの検査方法は、複数のウエーハを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、該貼り合わせウエーハの表面に光源から所定の入射角で光を照射する照射ステップと、該照射ステップで該貼り合わせウエーハの表面に照射された光の反射光を撮像し、該貼り合わせウエーハの表面に生じた凹凸が反映された撮像画像を形成する撮像ステップと、該撮像ステップで得られる撮像画像から、該貼り合わせウエーハのウエーハ同士の界面におけるボイドの状態を判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明のウエーハの検査方法において、該貼り合わせウエーハは、少なくとも３枚のウエーハを貼り合わせることにより形成され、該判定ステップでは、該撮像画像の該ボイドに対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、該ボイドの発生層を判定してもよい。

本発明のウエーハの検査方法において、該貼り合わせウエーハ形成ステップは、複数のウエーハを貼り合わせる前または後に、ウエーハの表面を仕上げ厚さまで研削して薄化する研削ステップを含んでもよい。

また、本発明の検査装置は、複数のウエーハを貼り合わせて形成された貼り合わせウエーハを検査する検査装置であって、該貼り合わせウエーハを載置する載置テーブルと、該載置テーブルに載置された貼り合わせウエーハの露出した面に所定の入射角で光を照射する光源と、該光源から貼り合わせウエーハの該露出した面に照射された光が該露出した面で反射された反射光を含む撮像画像を撮像する撮像ユニットと、該撮像画像から該貼り合わせウエーハの該露出した面に生じた凹凸を検出し、該露出した面の凹凸に基づいて、該貼り合わせウエーハのウエーハ同士の界面におけるボイドの状態を判定する判定部を有する制御ユニットと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の検査装置において、該撮像ユニットと該載置テーブルとを相対的に移動させる移動ユニットを更に備え、該制御ユニットは、該撮像ユニットと該貼り合わせウエーハとを相対的に移動させながら該貼り合わせウエーハの所定領域を撮像した複数の撮像画像を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された複数の撮像画像を結合して該貼り合わせウエーハの全面の全体画像を形成する画像形成部と、を有してもよい。

また、本発明の検査装置において、該判定部は、該撮像画像の該ボイドに対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、該ボイドの発生層を判定してもよい。

また、本発明の検査装置において、該判定部は、該撮像画像が入力されると該ボイドの発生層を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで該ボイドの発生層を判定してもよい。

また、本発明の検査装置において、該判定部は、該撮像画像が入力されると該ボイドの発生原因を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで該ボイドの発生原因を判定してもよい。

本発明は、ウエーハを汚染させることなく、貼り合わせウエーハの界面に形成されたボイドの検査を行うことができる。

図１は、実施形態に係るウエーハの検査方法の流れを示すフローチャート図である。 図２は、図１に示すウエーハ形成ステップの一状態を示す模式図である。 図３は、図１に示すウエーハ形成ステップの図２の後の一状態を示す模式図である。 図４は、図１に示すウエーハ形成ステップの図３の後の一状態を示す模式図である。 図５は、図１に示すウエーハ形成ステップの後の貼り合わせウエーハの状態を示す断面図である。 図６は、図５の一部拡大図である。 図７は、図１に示す照射ステップ、撮像ステップ、および判定ステップを実施する検査装置の構成例を示す模式図である。 図８は、図１に示す撮像ステップにおいて撮像された撮像画像の一例を示す図である。 図９は、図１に示す撮像ステップにおいて撮像された複数の撮像画像から形成された全体画像の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハの検査方法について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハの検査方法の流れを示すフローチャート図である。実施形態のウエーハの検査方法は、ウエーハ形成ステップ１０１と、照射ステップ１０２と、撮像ステップ１０３と、判定ステップ１０４と、を備える。

（ウエーハ形成ステップ１０１）
図２は、図１に示すウエーハ形成ステップ１０１の一状態を示す模式図である。図３は、図１に示すウエーハ形成ステップ１０１の図２の後の一状態を示す模式図である。図４は、図１に示すウエーハ形成ステップ１０１の図３の後の一状態を示す模式図である。図５は、図１に示すウエーハ形成ステップ１０１の後の貼り合わせウエーハ２の状態を示す断面図である。図６は、図５の一部拡大図である。図６は、図５における枠内を拡大して示した図である。

ウエーハ形成ステップ１０１は、複数のウエーハ１０を貼り合わせて貼り合わせウエーハ１、２を形成するステップである。ウエーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。ウエーハ１０には、例えば、交差する複数の分割予定ラインで区画された領域に、電極パッドおよび電極パッドに接続した貫通電極を備える複数のデバイスが形成される。

図２から図４までに示すウエーハ形成ステップ１０１では、一方のウエーハ１０に対して他方のウエーハ１０－１に貼り付けて、２枚のウエーハ１０、１０－１からなる貼り合わせウエーハ１を形成する。ウエーハ形成ステップ１０１では、貼り合わせウエーハ１に、更にウエーハ１０－２、１０－３、１０－４、１０－５を次々に貼り付けて、図５および図６に示すような、多段積層された貼り合わせウエーハ２を形成してもよい。

図２に示すように、ウエーハ形成ステップ１０１では、まず、サポートウエーハ３０の一方の面に仮接着剤３１を介してウエーハ１０－１の上面１１－１側を貼り付ける。仮接着剤３１は、外的刺激が付与されることにより接着力が低下する接着剤である。外的刺激は、例えば、紫外線の照射または加熱等を含む。仮接着剤３１は、サポートウエーハ３０の一方の面に塗布される液状樹脂の接着剤でもよいし、両面に粘着層を有する樹脂シート状の接着剤でもよい。

ウエーハ形成ステップ１０１では、次に、サポートウエーハ３０に支持されたウエーハ１０－２の下面１２－１に、接着剤からなる接着層２０－１を形成する。接着層２０－１は、ウエーハ１０－１の下面１２－１に塗布される液状樹脂の接着剤でもよいし、両面に粘着層を有する樹脂シート状の接着剤でもよい。

ウエーハ形成ステップ１０１では、次に、ウエーハ１０－１の下面１２－１に形成された接着層２０－１を下方に向けて、ウエーハ１０の上面１１と間隔をあけて対向させる。次に、図３に示すように、ウエーハ１０－１の下面１２－１に形成された接着層２０－１がウエーハ１０の上面１１に密着するように、接着層２０－１を介してウエーハ１０－１をウエーハ１０に貼り付ける。これにより、ウエーハ１０の上面１１とウエーハ１０－２の下面１２－１とが、接着層２０－１を介して貼り合わされ、２枚のウエーハ１０、１０－１からなる貼り合わせウエーハ１が形成される。

ウエーハ形成ステップ１０１では、次に、図４に示すように、仮接着剤３１に外的刺激を付与して仮接着剤３１の接着力を低下させ、サポートウエーハ３０をウエーハ１０－１から取り外す。次に、貼り合わせウエーハ１のウエーハ１０－１の露出した面（上面１１－１）側を、仕上げ厚さまで研削して薄化する。すなわち、ウエーハ形成ステップ１０１は、研削ステップを含んでもよい。

研削ステップでは、研削装置３５によって、チャックテーブル３６の保持面に保持された貼り合わせウエーハ１の最上層のウエーハ（ウエーハ１０－１）の露出した面（上面１１－１）を研削する。研削装置３５が、図４に示す一例において、チャックテーブル３６と、回転軸部材であるスピンドル３７と、スピンドル３７の下端に取り付けられた研削ホイール３８と、研削ホイール３８の下面に装着される研削砥石３９と、を備える。研削ホイール３８は、チャックテーブル３６の軸心と平行な回転軸で回転する。

研削ステップでは、まず、チャックテーブル３６の保持面に、貼り合わせウエーハ１の最下層のウエーハ１０の下面１２側を吸引保持する。次に、チャックテーブル３６を軸心回りに回転させた状態で、研削ホイール３８を軸心回りに回転させる。次に、研削水を加工点に供給するとともに、研削ホイール３８の研削砥石３９をチャックテーブル３６に所定の送り速度で近付ける。これにより、研削砥石３９で貼り合わせウエーハ１の最上層のウエーハ（ウエーハ１０－１）の露出した面（上面１１－１）を研削し、所定の仕上げ厚さまで薄化する。

その後、多段積層された貼り合わせウエーハ２を形成する場合は、図５に示すように、ウエーハ１０－２、１０－３、１０－４、１０－５を、それぞれ、接着層２０－２、２０－３、２０－４、２０－５を介して、次々に貼り付ける。具体的には、ウエーハ１０－２の下面１２－２に接着層２０－２を形成し、接着層２０－２がウエーハ１０－１の上面１１－１に密着するように、接着層２０－２を介してウエーハ１０－２をウエーハ１０－１に貼り付ける。ウエーハ１０－３の下面１２－３に接着層２０－３を形成し、接着層２０－３がウエーハ１０－２の上面１１－２に密着するように、接着層２０－３を介してウエーハ１０－３をウエーハ１０－２に貼り付ける。ウエーハ１０－４の下面１２－４に接着層２０－４を形成し、接着層２０－４がウエーハ１０－３の上面１１－３に密着するように、接着層２０－４を介してウエーハ１０－４をウエーハ１０－３に貼り付ける。ウエーハ１０－５の下面１２－５に接着層２０－５を形成し、接着層２０－５がウエーハ１０－４の上面１１－４に密着するように、接着層２０－５を介してウエーハ１０－５をウエーハ１０－４に貼り付ける。これにより、ウエーハ１０にウエーハ１０－１、１０－２、１０－３、１０－４、１０－５が５段積層され、ウエーハ１０－５の上面１１－５が露出した、６枚のウエーハ１０、１０－１、１０－２、１０－３、１０－４、１０－５からなる貼り合わせウエーハ２が形成される。

図６に示すように、貼り合わせウエーハ２は、接着層２０－１、２０－２、２０－３、２０－４、２０－５（以降、特に区別しない場合は、接着層２０と記す）に、ボイド２１、２２が発生している。ボイド２１、２２は、パーティクル２３を含有する核有のボイド２２を含む。図６に示す一部分において、具体的には、ウエーハ１０－１とウエーハ１０－２との間の接着層２０－２、およびウエーハ１０－２とウエーハ１０－３との間の接着層２０－３に、ボイド２１－２、２１－３が発生している。また、ウエーハ１０－４とウエーハ１０－５との間の接着層２０－５に、パーティクル２３を含有する核有のボイド２２－５が発生している。

（検査装置５０）
ここで、実施形態において照射ステップ１０２、撮像ステップ１０３、および判定ステップ１０４を実施する検査装置５０の構成について説明する。図７は、図１に示す照射ステップ１０２、撮像ステップ１０３、および判定ステップ１０４を実施する検査装置５０の構成例を示す模式図である。

図７に示す一例では、検査装置５０が、３枚のウエーハ１０、１０－１、１０－２を貼り合わせ、３段に多段積層された貼り合わせウエーハ３について検査を実施する様子を示している。また、以降の照射ステップ１０２、撮像ステップ１０３、および判定ステップ１０４の説明では、３段に多段積層された貼り合わせウエーハ３を例に挙げて説明する。貼り合わせウエーハ３は、環状のフレーム４０が貼着されかつ貼り合わせウエーハ３の外径よりも大径なテープ４１がウエーハ１０の下面１２側に貼着されて、フレーム４０の開口内に支持される。検査装置５０は、載置テーブル５１と、光源６０と、撮像ユニット７０と、移動ユニット８０と、制御ユニット９０と、を備える。

載置テーブル５１は、貼り合わせウエーハ３が載置面５２に載置される。載置面５２は、例えば、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。載置面５２は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。載置面５２は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。載置テーブル５１は、載置面５２上に載置された貼り合わせウエーハ３を吸引保持する。

載置テーブル５１の周囲には、貼り合わせウエーハ３を支持するフレーム４０を挟持するクランプ部５３が複数配置されている。載置テーブル５１は、回転ユニット５４によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。また、載置テーブル５１は、後述の移動ユニット８０により、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持される。載置テーブル５１は、回転ユニット５４を介して、移動ユニット８０により、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持されてもよい。載置テーブル５１は、移動ユニット８０により、Ｚ軸方向に移動可能に支持されてもよい。載置テーブル５１は、回転ユニット５４を介して、移動ユニット８０により、Ｚ軸方向に移動可能に支持されてもよい。

光源６０は、載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３の露出した面に対して光６１を照射する。光源６０は、貼り合わせウエーハ３に対して所定の入射角６２で光６１を照射する。貼り合わせウエーハ３の露出した面は、図７に示す一例において、ウエーハ１０－２の上面１１－２である。貼り合わせウエーハ３に対して所定の入射角６２で入射した光６１は、上面１１－２で反射し、反射光６３として、撮像ユニット７０に入射する。

光源６０は、実施形態において、波長が６３５ｎｍであるＬＤ（レーザーダイオード）であるが、本発明では種類および位置等を制限されず、例えば、白熱電球またはＬＥＤ等を含んでもよい。光源６０から照射される光６１は、平行光でもよいし、非平行光でもよい。光６１が平行光である場合には、光源６０に対してレンズ等の光学素子を組み合わせることが好ましい。光６１が非平行光である場合には、発光領域が小さく点光源とみなせる光源６０であることが好ましい。

撮像ユニット７０は、光源６０から貼り合わせウエーハ３の露出した面（上面１１－２）に照射された光６１が露出した面で反射された反射光６３を含む撮像画像（例えば、図８に示す撮像画像７１等）を撮像する。撮像ユニット７０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子と、レンズ等の光学素子とを組み合わせたデジタルカメラを含む。撮像ユニット７０による撮像領域は、実施形態において、２０ｍｍ×２０ｍｍ、または１５ｍｍ×１５ｍｍ程度である。撮像ユニット７０は、撮像した撮像画像を、制御ユニット９０へ出力する。撮像ユニット７０は、載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３に入射した光６１の反射光６３を受光するため、光源６０との相対位置が固定可能である。

移動ユニット８０は、撮像ユニット７０と載置テーブル５１とを相対的に移動させる。より詳しくは、移動ユニット８０は、載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３に対して光源６０によって光６１が照射される領域であって撮像ユニット７０によって撮像される領域と、載置テーブル５１と、を相対的に移動させる。移動ユニット８０は、例えば、載置テーブル５１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸ軸方向移動ユニットおよびＹ軸方向移動ユニットを含む。移動ユニット８０は、例えば、載置テーブル５１をＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動ユニットを含んでもよい。移動ユニット８０は、例えば、光源６０および撮像ユニット７０を共にＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させるＸ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット、およびＺ軸方向移動ユニットを含んでもよい。

制御ユニット９０は、検査装置５０の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、貼り合わせウエーハ３に対する検査動作を検査装置５０に実行させる。制御ユニット９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。

演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、検査装置５０の制御を行う。制御ユニット９０は、判定部９１と、記憶部９２と、画像形成部９３と、を有する。

判定部９１は、撮像ユニット７０が撮像した撮像画像（例えば、図８に示す撮像画像７１を参照）から、貼り合わせウエーハ３の露出した面（上面１１－２）に生じた凹凸を検出する。判定部９１は、検出した露出した面の凹凸に基づいて、貼り合わせウエーハ３のウエーハ１０、１０－１、１０－２同士の界面におけるボイド２１、２２の状態を判定する。すなわち、判定部９１は、所謂魔鏡の原理によって、貼り合わせウエーハ３の上面１１－２側からボイド２１、２２を検出する。

判定部９１は、撮像画像のボイド２１、２２に対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、ボイド２１、２２の発生層を判定する。ボイド２１、２２の発生層とは、ウエーハ１０、１０－１とウエーハ１０－１、１０－２との間の接着層２０－１、２０－２のうちボイド２１、２２が発生している接着層２０－１、２０－２をいう。

判定部９１は、撮像画像が入力されるとボイド２１、２２の発生層を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで、ボイド２１、２２の発生層を判定してもよい。判定部９１は、撮像画像が入力されるとボイド２１、２２の発生原因を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで、ボイド２１、２２の発生原因を判定してもよい。発生原因は、例えば、パーティクル２３によるものか、もしくはエアーが噛んでいることによるものか、すなわち接合条件が不適切であること等を起因とするものを含む。

記憶部９２は、貼り合わせウエーハ３の所定領域を撮像した撮像画像を記憶する。この際、制御ユニット９０は、移動ユニット８０によって撮像ユニット７０と載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３とを相対的に移動させながら、撮像ユニット７０に貼り合わせウエーハ３の所定領域を撮像した複数の撮像画像を撮像させる。

この際、制御ユニット９０は、撮像画像の撮像領域と隣接する撮像画像の撮像領域との間に空白部分がないように、撮像ユニット７０および移動ユニット８０を制御する。記憶部９２は、撮像ユニット７０が撮像した複数の撮像画像を記憶する。記憶部９２は、例えば、撮像画像の撮像領域を示す座標情報と撮像画像とを紐づけて、撮像画像を記憶する。

画像形成部９３は、記憶部９２に記憶された複数の撮像画像を結合して、貼り合わせウエーハ３の全面の全体画像（例えば、図９に示す全体画像７２を参照）を形成する。画像形成部９３は、例えば、記憶部９２に記憶された複数の撮像画像のそれぞれの座標情報に基づいて、複数の撮像画像を結合する。

（照射ステップ１０２）
照射ステップ１０２は、貼り合わせウエーハ３の上面１１－２に光源６０から所定の入射角６２で光６１を照射するステップである。実施形態の照射ステップ１０２では、図７に示す制御ユニット９０が、光源６０に光６１を照射させる。光源６０から照射された光６１は、載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３の上面１１－１で反射し、撮像ユニット７０に入射する。

（撮像ステップ１０３）
図８は、図１に示す撮像ステップ１０３において撮像された撮像画像７１の一例を示す図である。撮像ステップ１０３は、照射ステップ１０２で貼り合わせウエーハ３の上面１１－２に照射された光６１の反射光６３を撮像し、貼り合わせウエーハ３の上面１１－２に生じた凹凸が反映された撮像画像７１を形成するステップである。

実施形態の撮像ステップ１０３では、図７に示す制御ユニット９０が、撮像ユニット７０に貼り合わせウエーハ３の上面１１－２で反射された光６１の反射光６３を撮像させる。撮像ユニット７０が撮像した撮像画像７１は、貼り合わせウエーハ３の上面１１－２に生じた凹凸が反映された撮像画像７１である。図８に示すように、撮像画像７１には、ボイド２１－１、２１－２、２２－１、２２－２等が撮像されている。

図９は、図１に示す撮像ステップ１０３において撮像された複数の撮像画像７１から形成された全体画像７２の一例を示す図である。撮像ステップ１０３では、制御ユニット９０が、移動ユニット８０によって撮像ユニット７０と載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハ３とを相対的に移動させながら、撮像ユニット７０に貼り合わせウエーハ３の所定領域を撮像した複数の撮像画像７１を撮像させる。次に、制御ユニット９０の記憶部９２が、貼り合わせウエーハ３の所定領域を撮像した撮像画像７１を記憶する。次に、制御ユニット９０の画像形成部９３が、記憶部９２に記憶された複数の撮像画像７１を結合して、貼り合わせウエーハ３の全面の全体画像７２を形成する。

（判定ステップ１０４）
判定ステップ１０４は、撮像ステップ１０３で得られる撮像画像７１から、貼り合わせウエーハ３のウエーハ１０、１０－１、１０－２同士の界面（接着層２０－１、２０－２）におけるボイド２１、２２の状態を判定するステップである。実施形態の判定ステップ１０４では、図７に示す制御ユニット９０の判定部９１が、撮像画像７１から、貼り合わせウエーハ３の露出した面（上面１１－２）に生じた凹凸を検出する。判定部９１は、検出した露出した面の凹凸に基づいて、貼り合わせウエーハ３のウエーハ１０、１０－１、１０－２同士の界面におけるボイド２１、２２の状態を判定する。

判定ステップ１０４では、例えば、撮像画像７１のボイド２１、２２に対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、ボイド２１、２２の発生層を判定する。すなわち、貼り合わせウエーハ３の上層に発生したボイド２１、２２は、コントラストが大きく、下層に発生したボイド２１、２２は、コントラストが小さい。

例えば、撮像画像７１のボイド２１－１、２２－１は、コントラストが小さいため、下層であるウエーハ１０とウエーハ１０－１との間の接着層２０－１に生成されたボイド２１、２２であると判定できる。また、例えば、撮像画像７１のボイド２１－２、２２－２は、コントラストが大きいため、上層であるウエーハ１０－１とウエーハ１０－２との間の接着層２０－２に生成されたボイド２１、２２であると判定できる。

判定ステップ１０４では、機械学習によって構成された学習済モデルでボイド２１、２２の発生層および発生原因を判定してもよい。これにより、貼り合わせウエーハ３の積層数が多い場合でも、正確な判定が可能である。

以上説明したように、実施形態に係るウエーハの検査方法および検査装置５０は、貼り合わせウエーハ３の表面（上面１１－２）に光６１を照射して反射した反射光６３を撮像し、撮像画像７１に反映された表面の凹凸に基づいて、ウエーハ同士の界面におけるボイド２１、２２の状態を判定する。すなわち、界面にボイド２１、２２が発生した位置に対応する貼り合わせウエーハ３の表面には、凹凸が形成される。撮像画像の明度、コントラスト、またはボケ量に基づいて、表面の凹凸、すなわちボイド２１、２２の平面方向の位置を検出し、発生層を判定する。

実施形態によれば、水に浸漬させることなくウエーハの界面に形成されたボイド２１、２２を確認することができるため、ウエーハを汚染させずにボイド２１，２２を検査することができる。また、多層積層の貼り合わせウエーハ２、３においても、一度の観察でどの層にボイド２１、２２が存在するかを確認することができるため、積層を実施する毎に検査を実施する必要がなく、検査工数が削減されるという利点を有する。

なお、ウエーハの検査方法では、例えば、図５および図６に示す５段積層された貼り合わせウエーハ２の場合、実施形態のウエーハの検査方法では、薄化された後のウエーハ１０－１、１０－２、１０－３、１０－４、１０－５の厚みが５μｍ以下、接着層２０－１、２０－２、２０－３、２０－４、２０－５の厚みが５μｍ以下において実施可能である。実施形態のウエーハの検査方法では、厚みが１００μｍ以下の貼り合わせウエーハに対して実施可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、ウエーハ形成ステップ１０１において、実施形態では、ウエーハを貼り合わせた後に、貼り合わせたウエーハの露出した面側を研削して薄化するが、本発明では、貼り合わせる前に薄化してもよいし、薄化しなくてもよい。

また、撮像ユニット７０は、実施形態では反射光６３を直接受光するが、本発明ではスクリーンに投影された反射光６３の投影画像を撮像してもよい。

また、実施形態では、下面側が載置テーブル５１に載置された貼り合わせウエーハの上面に光源６０からの光６１を照射するが、例えば、ウエーハのパターンが形成されない面が下面側に位置する場合では、貼り合わせウエーハの外周縁等を支持し、下面側を露出させた状態で、下面に光源６０からの光６１を照射してもよい。この場合、下面で反射した反射光６３を撮像し、下面に生じた凹凸が反映された撮像画像から、ボイド２１、２２の状態を判定する。すなわち、本発明において、光６１を照射し反射光６３を撮像する対象は、貼り合わせウエーハの露出した面、すなわちウエーハの表面であればよい。なお、本明細書において、ウエーハの「表面」とは、内部に対して外側をなす面を指し、パターンの形成の有無に左右されない。

１、２、３ 貼り合わせウエーハ
１０ ウエーハ
１１ 上面（表面、露出した面）
１２ 下面
２０ 接着層
２１、２２ ボイド
２３ パーティクル
１０－１、１０－２、１０－３、１０－４、１０－５ ウエーハ
１１－１、１１－２、１１－３、１１－４、１１－５ 上面
１２－１、１２－２、１２－３、１２－４、１２－５ 下面
２０－１、２０－２、２０－３、２０－４、２０－５ 接着層（界面）
２１－１、２１－２、２１－３、２２－１、２２－２、２２－５ ボイド
５０ 検査装置
５１ 載置テーブル
６０ 光源
６１ 光
６２ 入射角
６３ 反射光
７０ 撮像ユニット
７１ 撮像画像
７２ 全体画像
８０ 移動ユニット
９０ 制御ユニット
９１ 判定部
９２ 記憶部
９３ 画像形成部

Claims (8)

1. ウエーハの検査方法であって、
   複数のウエーハを貼り合わせて貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、
   該貼り合わせウエーハの表面に光源から所定の入射角で光を照射する照射ステップと、
   該照射ステップで該貼り合わせウエーハの表面に照射された光の反射光を撮像し、該貼り合わせウエーハの表面に生じた凹凸が反映された撮像画像を形成する撮像ステップと、
   該撮像ステップで得られる撮像画像から、該貼り合わせウエーハのウエーハ同士の界面におけるボイドの状態を判定する判定ステップと、
   を備えることを特徴とする、ウエーハの検査方法。
2. 該貼り合わせウエーハは、少なくとも３枚のウエーハを貼り合わせることにより形成され、
   該判定ステップでは、
   該撮像画像の該ボイドに対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、該ボイドの発生層を判定することを特徴とする、
   請求項１に記載のウエーハの検査方法。
3. 該貼り合わせウエーハ形成ステップは、
   複数のウエーハを貼り合わせる前または後に、ウエーハの表面を仕上げ厚さまで研削して薄化する研削ステップを含む、
   請求項１または２に記載のウエーハの検査方法。
4. 複数のウエーハを貼り合わせて形成された貼り合わせウエーハを検査する検査装置であって、
   該貼り合わせウエーハを載置する載置テーブルと、
   該載置テーブルに載置された貼り合わせウエーハの露出した面に所定の入射角で光を照射する光源と、
   該光源から貼り合わせウエーハの該露出した面に照射された光が該露出した面で反射された反射光を含む撮像画像を撮像する撮像ユニットと、
   該撮像画像から該貼り合わせウエーハの該露出した面に生じた凹凸を検出し、該露出した面の凹凸に基づいて、該貼り合わせウエーハのウエーハ同士の界面におけるボイドの状態を判定する判定部を有する制御ユニットと、
   を備えることを特徴とする、検査装置。
5. 該撮像ユニットと該載置テーブルとを相対的に移動させる移動ユニットを更に備え、
   該制御ユニットは、
   該撮像ユニットと該貼り合わせウエーハとを相対的に移動させながら該貼り合わせウエーハの所定領域を撮像した複数の撮像画像を記憶する記憶部と、
   該記憶部に記憶された複数の撮像画像を結合して該貼り合わせウエーハの全面の全体画像を形成する画像形成部と、
   を有することを特徴とする、
   請求項４に記載の検査装置。
6. 該判定部は、
   該撮像画像の該ボイドに対応する凹凸領域の明度、コントラスト、またはボケ量の少なくとも１つに基づいて、該ボイドの発生層を判定することを特徴とする、
   請求項４または５に記載の検査装置。
7. 該判定部は、
   該撮像画像が入力されると該ボイドの発生層を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで該ボイドの発生層を判定することを特徴とする、
   請求項４乃至６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 該判定部は、
   該撮像画像が入力されると該ボイドの発生原因を出力するように機械学習によって構成された学習済モデルで該ボイドの発生原因を判定することを特徴とする、
   請求項４乃至７のいずれか１項に記載の検査装置。

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