JP2024070012A - 半導体素子の画像検査 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査範囲に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出する。【解決手段】 半導体素子の画像検査方法であって、上面に複数のアライメントマークが設けられたステージ上に半導体素子を載置する工程と、前記半導体素子の上面の各検査範囲に対して上面検査画像と前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、画像検査を実施する工程、を有する。画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、上面正常画像と第２アライメント画像を記憶している。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する。【選択図】図７

Description

本明細書に開示の技術は、半導体素子の画像検査に関する。

特許文献１には、ウエハの表面に設けられたマスクパターンの検査方法が開示されている。この検査方法では、ウエハの表面にダミーパターンを設けることで、疑似欠陥の認識を防止する。

特開２００４－０６２０９５号公報

半導体素子の表面を複数の検査範囲に区画し、各検査範囲の画像を撮影し、撮影した各検査範囲の画像を正常画像と比較することで半導体素子の表面の欠陥を検出する技術が存在する。この種の技術では、特徴点が存在しない検査範囲では、検査範囲の画像と正常画像の相対的な位置関係を特定することが困難となり、欠陥を正確に検出することができない。例えば、検査範囲に素子パターンの角部が存在する場合には、検査範囲の画像と正常画像とで素子パターンの角部が一致するように位置合わせした状態でこれらの画像を比較することで欠陥を正確に検出することができる。これに対し、特徴点（例えば、素子パターンの角部等）が検査範囲に存在しない場合には、検査範囲の画像と正常画像との間で位置合わせを行うことができず、欠陥を正確に検出することができない。本明細書では、検査範囲に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出することが可能な画像検査方法を提案する。

本明細書が開示する半導体素子の画像検査方法は、半導体素子載置工程、撮影工程、画像検査工程を有する。前記半導体素子載置工程では、上面に複数のアライメントマークが設けられたステージ上に半導体素子を載置する。前記撮影工程では、各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する。前記画像検査工程では、画像検査装置による画像検査を実施する。前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶している。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する。

この画像検査方法で使用するステージの上面には、アライメントマークが設けられている。アライメントマークは、検査範囲内における位置（例えば、ｘ座標とｙ座標）を特定できるマークであれば、どのようなマークであってもよい。この画像検査方法では、半導体素子の検査範囲ごとに上面検査画像と第１アライメント画像を撮影する。第１アライメント画像は、ステージの上面の画像であり、ステージに設けられたアライメントマークの画像を含む。画像検査では、第１アライメント画像に含まれるアライメントマークの位置と第２アライメント画像に含まれるアライメントマークの位置を基準として上面検査画像と上面正常画像を比較する。すなわち、第１アライメント画像に含まれるアライメントマークと第２アライメント画像に含まれるアライメントマークを用いて上面検査画像と上面正常画像の相対位置を特定し、その相対位置に基づいて上面検査画像と上面正常画像を比較する。このため、検査範囲内に特徴点が存在しなくても、上面検査画像と上面正常画像の間で位置合わせを行うことができる。このため、この検査方法によれば、検査範囲内に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出できる。

半導体ウエハ１０の平面図。 半導体素子１４の平面図。 検査範囲５０を示す平面図。 ステージ４０の平面図。 半導体ウエハ１０が載置された状態のステージ４０の平面図。 画像検査装置の構成図。 半導体素子１４を通して見える溝４２ｘ、４２ｙを示す図。 座標（ｘ１，ｙ１）と座標（ｘ２，ｙ２）の説明図。 差（Δｘｃ，Δｙｃ）の算出方法の説明図。 差（Δｘｃ，Δｙｃ）の算出方法の説明図。 上面検査画像と上面正常画像の重ね方の説明図。 位置ずれによる欠陥の誤検出の説明図。 実施例２の画像検査装置の構成図。 ステージ４０の上面におけるアライメントマークの配置の一例を示す図。

本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子が光透過性を有する半導体ウエハに設けられていてもよい。前記上面検査画像の撮影では、カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影してもよい。前記第１アライメント画像の撮影では、前記カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影してもよい。

この構成によれば、上面検査画像と第１アライメント画像を精度よく撮影することができる。

本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子が半導体ウエハに設けられていてもよい。前記ステージが光透過性を有していてもよい。前記上面検査画像の撮影では、第１カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影してもよい。前記第１アライメント画像の撮影では、前記第１カメラと同軸に設けられた第２カメラによって前記ステージの下側から前記ステージを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影してもよい。

この構成によれば、上面検査画像と第１アライメント画像を精度よく撮影することができる。

本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子の前記上面が、位置を特定可能な形状を有する特徴点を有していてもよい。前記特徴点を含む前記上面検査画像が特徴点上面検査画像であってもよい。前記特徴点上面検査画像に対応する前記第１アライメント画像が特定第１アライメント画像であってもよい。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記特徴点上面検査画像に含まれる前記特徴点と前記特定第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークとの特定位置関係を特定してもよい。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記特定位置関係を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定してもよい。

この構成によれば、半導体素子をステージ上に載置するときの位置ずれを補正することができ、より正確に欠陥を検出できる。

本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程の前に、前記半導体素子が設けられているウエハの上面に設けられたパターンを撮影し、撮影した前記パターンに基づいて前記ウエハの中心軸回りの角度を調整する工程を有していてもよい。前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程では、前記角度が調整された状態の前記ウエハを前記ステージ上に載置してもよい。

この構成によれば、半導体素子とステージとの間の角度ずれを抑制することができる。

実施例１の半導体素子の製造方法について説明する。実施例１の製造方法は、半導体素子に対する画像検査方法を含んでいる。

（半導体素子構造形成工程）
まず、半導体素子形成工程を実施する。半導体素子形成工程では、図１に示すように、半導体ウエハ１０に複数の半導体素子１４を形成する。半導体ウエハ１０は、円板形状を有している。実施例１では、半導体ウエハ１０は、ＳｉＣ、ＧａＮ等の光透過性を有する半導体材料によって構成されている。例えば、半導体素子形成工程では、半導体ウエハ１０の上面１０ａに対して、イオン注入、エピタキシャル成長、エッチング等を行うことで、複数の半導体素子１４を形成する。各図において、半導体ウエハ１０のｘ方向は上面１０ａに平行な一方向であり、半導体ウエハ１０のｙ方向は上面１０ａに平行かつｘ方向に直交する方向であり、半導体ウエハ１０のｚ方向は半導体ウエハ１０の厚み方向である。複数の半導体素子１４は、上面１０ａにおいてｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。図２は、１つの半導体素子１４の上面１０ａ（すなわち、１つの半導体素子１４の範囲内の半導体ウエハ１０の上面１０ａ）の拡大平面図を例示している。半導体素子１４は、上面１０ａに２つの素子領域１５を有している。各素子領域１５には、トレンチ型のＦＥＴが形成されている。このため、各素子領域１５内にトレンチによって構成された縞模様が現れている。なお、図２以外の図では、図の見やすさのため、各素子領域１５内の縞模様の図示を省略している。後に詳述するが、半導体素子１４の上面１０ａに対して、画像検査が実施される。画像検査では、図３に示すように、半導体素子１４の上面１０ａを複数の検査範囲５０に区画し、各検査範囲５０に対して検査を行う。図３に示す検査範囲５０ｎには、素子領域１５の外周縁等の特徴点が含まれていない。実施例１の画像検査方法では、特徴点を含まない検査範囲５０ｎに対しても適切に検査を行うことができる。

次に、画像検査装置によって半導体ウエハ１０の画像検査を行う。画像検査装置は、ハンドリングツールとステージを有している。まず、ウエハ搬送工程を実施する。

（ウエハ搬送工程）
ウエハ載置工程では、ハンドリングツールによって半導体ウエハ１０をステージ上に搬送する。図４は、画像検査装置のステージ４０の上面４０ａを示している。なお、各図において、ステージ４０のｘ方向は上面４０ａに平行な一方向であり、ステージ４０のｙ方向は上面４０ａに平行かつｘ方向に直交する方向であり、ステージ４０のｚ方向はステージ４０の厚み方向である。図４に示すように、ステージ４０の上面４０ａには、ｘ方向沿って伸びる複数の溝４２ｘ及びｙ方向に沿って伸びる複数の溝４２ｙが設けられている。したがって、溝４２ｘと溝４２ｙの交点４４が、ｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。ｘ方向に伸びる溝４２ｘとｙ方向に伸びる溝４２ｙとの交点４４は、上面４０ａを画像認識したときにｘ方向及びｙ方向の位置を特定可能な形状である。各交点４４は、位置測定用のアライメントマークとして使用される。ウエハ搬送工程では、ハンドリングツールは、半導体ウエハ１０のｘ方向及びｙ方向がステージ４０のｘ方向及びｙ方向と一致するように角度調整を行ってから半導体ウエハ１０をステージ４０上に載置する。具体的には、まず、ハンドリングツール上にて半導体ウエハ１０の上面１０ａに存在するパターン（すなわち、特徴点）をカメラ等により撮影し、そのパターンの位置を特定する。ここでは、複数のパターンの位置を特定する。パターンは、例えば、図２に示す素子領域１５の角部１５ａであってもよいし、素子領域１５の外部（すなわち、半導体ウエハ１０の外周部）に設けられた位置検出マークであってもよい。複数のパターンの位置を特定したら、特定した位置に基づいて半導体ウエハ１０のｚ軸回りの角度を算出する。次に、半導体ウエハ１０のｚ軸回りの角度が設計値と一致するように、ハンドリングツールにより半導体ウエハ１０のｚ軸回りの角度を調整する。次に、ｚ軸回りの角度を調整した状態で、ハンドリングツールによってステージ４０上に半導体ウエハ１０を載置する。これにより、半導体ウエハ１０のｘ方向及びｙ方向がステージ４０のｘ方向及びｙ方向と一致した状態で半導体ウエハ１０がステージ４０上に載置される。

図５は、ステージ４０上に載置された半導体ウエハ１０を示している。図５に示すように、半導体ウエハ１０が光を透過するので、ステージ４０に設けられた溝４２ｘ、４２ｙを半導体ウエハ１０を通して視認することができる。溝４２ｘ、４２ｙの間隔は、半導体素子１４のｘ方向及びｙ方向の幅よりも十分に小さい。したがって、図５に示すように、各半導体素子１４の下部に複数の交点４４が配置される。

（画像検査工程）
次に、画像検査装置によって画像検査工程を実施する。画像検査工程では、各半導体素子１４の各検査範囲５０に対して上面１０ａの撮影を行い、上面１０ａにおける欠陥の有無を検査する。図６に示すように、画像検査装置は、カメラ６２、記憶装置６６、及び、制御装置６８を有している。カメラ６２は、ステージ４０の上部に配置されている。カメラ６２は、鉛直下方向に向けて設置されている。カメラ６２は、ステージ４０上に載置された半導体ウエハ１０の上面１０ａを撮影することができる。カメラ６２は、ステージ４０に対してｘ方向及びｙ方向に相対的に移動することができる。カメラ６２をステージ４０に対して移動させることで、カメラ６２の撮影範囲を移動させることができる。制御装置６８は、カメラ６２を制御する。また、制御装置６８は、記憶装置６６からデータを読み出すことができる。画像検査工程では、画像検査装置が、画像撮影、ずれ算出、及び、欠陥検出を順に実施する。

（画像撮影）
画像撮影では、制御装置６８は、まず、図７に示すように１つの半導体素子１４の上面１０ａに対して複数の検査範囲５０を設定する。制御装置６８は、矩形の検査範囲５０がｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリクス状に並ぶように複数の検査範囲５０を設定する。図７において、破線は、半導体素子１４を通して見える溝４２ｘ、４２ｙを示している。制御装置６８は、各検査範囲５０の下部に１つの交点４４が配置されるように検査範囲５０を設定する。

次に、制御装置６８は、１つの検査範囲５０を選択し、選択した検査範囲５０に対応する座標にカメラ６２を移動させる。次に、制御装置６８は、カメラ６２の焦点を上面１０ａに合わせた状態で撮影を行う。これによって、選択した検査範囲５０内の上面１０ａの画像（以下、上面検査画像という）が撮影される。次に、制御装置６８は、カメラ６２の撮影範囲を移動させることなく、カメラ６２の焦点をステージ４０の上面４０ａに合わせた状態で撮影を行う。半導体ウエハ１０が光透過性を有するので、カメラ６２によって上面４０ａを撮影することができる。これによって、選択した検査範囲５０内の上面４０ａの画像（以下、第１アライメント画像という）が撮影される。このように、制御装置６８は、選択した検査範囲５０の上面検査画像と第１アライメント画像を撮影する。焦点を変更することによって上面検査画像と第１アライメント画像を撮影すると、同軸上で上面検査画像と第１アライメント画像を撮影することができる。したがって、上面検査画像と第１アライメント画像の間での撮影範囲のずれを抑制できる。検査範囲５０内に交点４４が存在するので、第１アライメント画像には交点４４が含まれる。制御装置６８は、各検査範囲５０に対して同様の撮影を順次行う。したがって、各検査範囲５０に対して、上面検査画像と第１アライメント画像が撮影される。

（ずれ算出）
次に、制御装置６８は、図７に示す検査範囲５０ａの上面検査画像と第１アライメント画像を読み出す。検査範囲５０ａは、素子領域１５の角部１５ａを含んでいる。図８は、検査範囲５０ａの上面検査画像と第１アライメント画像を重ねて示している。制御装置６８は、検査範囲５０ａの上面検査画像内において角部１５ａのｘ座標とｙ座標を特定する。角部１５ａは素子領域１５のｘ方向に伸びる辺とｙ方向に伸びる辺との接続部であるので、制御装置６８は角部１５ａのｘ座標とｙ座標を特定することができる。また、制御装置６８は、検査範囲５０ａの第１アライメント画像内において交点４４のｘ座標とｙ座標を特定する。交点４４はｘ方向に伸びる溝４２ｘとｙ方向に伸びる溝４２ｙとの交点であるので、制御装置６８は交点４４のｘ座標とｙ座標を特定することができる。次に、制御装置６８は、上面検査画像と第１アライメント画像の間で、交点４４に対する角部１５ａの相対位置（ｘ１，ｙ１）を算出する。半導体ウエハ１０をステージ４０上に載置するときにｘ方向及びｙ方向において載置位置に誤差が生じるので、相対位置（ｘ１，ｙ１）は誤差に応じて変化する。

次に、制御装置６８は、記憶装置６６にアクセスして上面正常画像と第２アライメント画像を読み出す。まず、上面正常画像と第２アライメント画像について説明する。上面正常画像と第２アライメント画像は、欠陥を有さない半導体素子１４をステージ４０上に載置し、カメラ６２によって各検査範囲５０内の半導体素子１４の上面１０ａとステージ４０の上面４０ａを撮影した画像である。上面正常画像と第２アライメント画像は、全ての検査範囲５０に対して撮影されている。上面正常画像と第２アライメント画像は、予め画像検査装置で撮影されたものである。全ての検査範囲５０の上面正常画像と第２アライメント画像が、記憶装置６６に記憶されている。

制御装置６８は、素子領域１５の角部１５ａを含む検査範囲５０ａの上面正常画像と第２アライメント画像を読み出す。制御装置６８は、検査範囲５０ａの上面正常画像内において角部１５ａのｘ座標とｙ座標を特定する。また、制御装置６８は、検査範囲５０ａの第２アライメント画像内において交点４４のｘ座標とｙ座標を特定する。次に、制御装置６８は、上面正常画像と第２アライメント画像の間で、交点４４に対する角部１５ａの相対位置（ｘ２，ｙ２）を算出する。相対座標（ｘ２，ｙ２）は交点４４に対する角部１５ａの設計上の位置である。なお、相対座標（ｘ２，ｙ２）は予め記憶装置６６に記憶されている値であってもよい。

制御装置６８は、相対座標（ｘ１，ｙ１）及び相対座標（ｘ２，ｙ２）を算出すると、これらの差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）を算出する（すなわち、Δｘｒeｆ＝ｘ２－ｘ１、Δｙｒeｆ＝ｙ２－ｙ１）。相対座標（ｘ１，ｙ１）は交点４４に対する上面検査画像の角部１５ａの相対位置であり、相対座標（ｘ２，ｙ２）は交点４４に対する上面正常画像の角部１５ａの相対位置であるので、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）は上面検査画像の角部１５ａの上面正常画像の角部１５ａに対する相対位置を意味する。ステージ４０に半導体ウエハ１０を載置するときに角度調整が行われているので、上面検査画像と上面正常画像の間に角度のずれはほどんど存在しない。したがって、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）は上面正常画像の撮影範囲に対する上面検査画像の撮影範囲の位置ずれを示す。また、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）は検査範囲５０ａにおいて算出された値であるが、半導体ウエハ１０をステージ４０上に載置するときの位置ずれは、全ての検査範囲５０において同様に生じる。したがって、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）は、全ての検査範囲５０における上面正常画像の撮影範囲と上面検査画像の撮影範囲のずれを示す。

（欠陥検出）
差（Δｘｒeｆ，Δｙｒeｆ）を算出すると、制御装置６８は、複数の検査範囲５０から１つの検査範囲５０を選択し、選択した検査範囲５０に対して欠陥検出を実施する。欠陥検出では、制御装置６８は、選択した検査範囲５０の第１アライメント画像と第２アライメント画像を読み出す。次に、第１アライメント画像と第２アライメント画像の間における交点４４の位置の差（Δｘｃ，Δｙｃ）を算出する。例えば、図９に示すように、制御装置６８は、第１アライメント画像の撮影範囲内において交点４４の座標（ｘｃ１，ｙｃ１）を特定する。同様に、制御装置６８は、第２アライメント画像の撮影範囲内において、交点４４の座標（ｘｃ２，ｙｃ２）を特定する。そして、Δｘ＝ｘｃ２－ｘｃ１、Δｙ＝ｙｃ２－ｙｃ１の数式により、第１アライメント画像と第２アライメント画像の間における交点４４の位置の差（Δｘｃ，Δｙｃ）を算出する。また、他の例では、制御装置６８は、図１０に示すように、交点４４が一致するように第１アライメント画像と第２アライメント画像を重ね、このときの第１アライメント画像と第２アライメント画像のｘ方向及びｙ方向における位置の差（Δｘｃ，Δｙｃ）を算出してもよい。図９、１０のいずれの方法でも、差（Δｘｃ，Δｙｃ）を算出することができる。

次に、制御装置６８は、図１１に示すように、上面検査画像に上面正常画像を重ねる。このとき、制御装置６８は、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）と差（Δｘｃ，Δｙｃ）を加算することで差（Δｘｄ，Δｙｄ）を算出する。すなわち、Δｘｄ＝Δｘｒｅｆ＋Δｘｃであり、Δｙｄ＝Δｙｒｅｆ＋Δｙｃである。次に、制御装置６８は、差（Δｘｄ，Δｙｄ）と同じ量だけ位置をずらした状態で上面検査画像に上面正常画像を重ねる。このように上面検査画像に上面正常画像を重ねると、上面検査画像に対して、その上面検査画像と実質的に同一部分の正常な半導体素子１４の画像を正確に重ね合わせることができる。このように上面検査画像に上面正常画像を重ね合わせることで、制御装置６８は、上面検査画像の上面正常画像に対する相違点を欠陥として検出する。

制御装置６８は、全ての半導体素子１４の全ての検査範囲５０に対して、画像検査を実施する。これによって、制御装置６８は、各半導体素子１４の各検査範囲５０に対して、欠陥の有無を検出する。画像検査で欠陥が検出された半導体素子１４に対しては、マーキングが施される。

図１２は、上面検査画像と上面正常画像と各画像の画素を示している。カメラ６２で撮影される画像の画素の幅は、訳０．５μｍである。図１２において太線で囲まれた領域はトレンチを示している。図１２では、上面検査画像と上面正常画像とがｙ方向に０．５μｍ（すなわち、１画素分）ずれて配置されている。したがって、この状態で上面検査画像と上面正常画像を重ねると、ずれが生じている画素（すなわち、図１２においてハッチングされている画素）が欠陥として誤検出されてしまう。これに対し、上記の欠陥検出では、上面検査画像と上面正常画像の位置ずれを０．２５μｍ未満（すなわち、０．５画素分未満）とすることができる。したがって、各画素において上面検査画像と上面正常画像の間でトレンチの位置にずれが生じない。したがって、位置ずれに起因する欠陥の誤検出を抑制できる。このため、欠陥を正確に検出することができる。

また、この欠陥検査方法では、特徴点を含まない検査範囲５０（例えば、図３の検査範囲５０ｎ）においても、上面検査画像を上面正常画像に高い位置精度で重ね合わせることができる。したがって、特徴点を含まない検査範囲５０でも、欠陥を正確に検出できる。

画像検査工程が終了したら、各半導体素子１４の上面１０ａに、電極（例えば、ＦＥＴのソース電極、信号電極パッド等）を形成する。次に、半導体ウエハ１０の下面１０ｂの全域に電極（例えば、ＦＥＴのドレイン電極）を形成する。次に、半導体ウエハ１０を複数の半導体素子１４のチップに分割する。その後、欠陥が検出された半導体素子１４を除去し、正常な半導体素子１４を出荷する。このように、この製造方法によれば、上面に欠陥を有さない半導体素子１４を製造できる。

実施例２の半導体素子の製造方法について説明する。実施例２で使用する半導体ウエハ１０は、光透過性を有していてもよいし、光透過性を有していなくてもよい。実施例２で使用する画像検査装置は、実施例１で使用する画像検査装置とは異なる。図１３は、実施例２の画像検査で使用する画像検査装置を示している。この画像検査装置は、カメラ６２に加えてカメラ６４を有している。カメラ６４は、ステージ４０の下側に配置されている。カメラ６２とカメラ６４の相対位置は固定されている。カメラ６４は、カメラ６２と同軸であって上向きに配置されている。また、この画像検査装置では、ステージ４０が光透過性を有している。カメラ６４は、ステージ４０を透過して見えるステージ４０の上面４０ａの画像を撮影する。すなわち、カメラ６４は、第１アライメント画像を撮影する。カメラ６４によれば、カメラ６２と同軸上において第１アライメント画像を撮影できる。カメラ６４で第１アライメント画像を撮影する点を除いて、実施例２の半導体素子の製造方法は、実施例１の半導体素子の製造方法と等しい。したがって、実施例２の製造方法でも、欠陥を正確に検出することができる。

なお、上述した実施例１、２では、上面検査画像と第１アライメント画像が同軸上で撮影された。しかしながら、上面検査画像の撮影範囲と第１アライメント画像の撮影範囲が誤差等によりずれていてもよい。この場合でも、上面検査画像の撮影範囲と第１アライメント画像の撮影範囲の相対位置関係が固定されていれば、適切に画像検査を実施することができる。

また、上述した実施例１、２では、上面検査画像と上面正常画像を重ねて比較したが、これらを他の方法で比較して欠陥を検出してもよい。

また、上述した実施例１、２では、ステージ４０の上面４０ａに形成された溝４２ｘ、４２ｙによって位置検出用のアライメントマーク（すなわち、交点４４）が構成されていた。しかしながら、アライメントマークが光学的に検出可能であれば、アライメントマークが溝以外のものにより構成されていてもよい。また、実施例１、２では、ｘ方向に直線状に伸びる溝４２ｘとｙ方向に直線状に伸びる溝４２ｙの交点４４をアライメントマークとして使用したが、図１４に示すようにステージ４０の上面４０ａにアライメントマーク４４ａが離散的に設けられていてもよい。このように、ｘ方向及びｙ方向における座標を特定可能な形状であれば、アライメントマークはどのような形状であってもよい。

また、上述した実施例１、２では、検査範囲５０ａの各画像に基づいて差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）を算出し、各検査範囲５０において上面検査画像と上面正常画像を重ねるときに差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）によって重ねる位置を補正した。しかしながら、ステージ４０上に半導体ウエハ１０を載置するときの位置精度が十分に高い場合には、差（Δｘｒｅｆ，Δｙｒｅｆ）による補正を行わなくてもよい。

また、上述した実施例１、２では、半導体ウエハ１０をステージ４０に載置する前に半導体ウエハ１０の角度を調整した。しかしながら、半導体ウエハ１０の角度を正確に制御できる場合には、半導体ウエハ１０をステージ４０に載置する前に半導体ウエハ１０の角度を調整しなくてもよい。

また、上述した実施例１、２では、検査範囲５０内にステージ４０のアライメントマーク（すなわち、交点４４）が１つ配置されていたが、検査範囲５０内に２つ以上のアライメントマークが１つ配置されてもよい。

以下に、本明細書に開示の技術の構成を列記する。
（構成１）
半導体素子の画像検査方法であって、
上面に複数のアライメントマークが設けられたステージ上に半導体素子を載置する工程と、
各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
画像検査装置による画像検査を実施する工程、
を有し、
前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
画像検査方法。
（構成２）
前記半導体素子が光透過性を有する半導体ウエハに設けられており、
前記上面検査画像の撮影では、カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
前記第１アライメント画像の撮影では、前記カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
構成１に記載の画像検査方法。
（構成３）
前記半導体素子が半導体ウエハに設けられており、
前記ステージが光透過性を有し、
前記上面検査画像の撮影では、第１カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
前記第１アライメント画像の撮影では、前記第１カメラと同軸に設けられた第２カメラによって前記ステージの下側から前記ステージを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
構成１に記載の画像検査方法。
（構成４）
前記半導体素子の前記上面が、位置を特定可能な形状を有する特徴点を有しており、
前記特徴点を含む前記上面検査画像が特徴点上面検査画像であり、
前記特徴点上面検査画像に対応する前記第１アライメント画像が特定第１アライメント画像であり、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記特徴点上面検査画像に含まれる前記特徴点と前記特定第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークとの特定位置関係を特定し、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記特定位置関係を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
構成１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法。
（構成５）
前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程の前に、前記半導体素子が設けられているウエハの上面に設けられたパターンを撮影し、撮影した前記パターンに基づいて前記ウエハの中心軸回りの角度を調整する工程を有し、
前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程では、前記角度が調整された状態の前記ウエハを前記ステージ上に載置する、
構成１～４のいずれか一項に記載の画像検査方法。
（構成６）
構成１～５のいずれか一項に記載の画像検査方法を有する半導体素子の製造方法。
（構成７）
半導体素子の画像検査装置であって、
上面に複数のアライメントマークが設けられたステージと、
カメラと、
記憶装置と、
制御装置、
を有し、
前記ステージ上に載置された半導体素子に対して、前記制御装置が、
前記ステージ上に半導体素子を載置する工程と、
各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
画像検査を実施する工程、
を実行するように構成されており、
前記記憶装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
前記画像検査では、前記制御装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
画像検査装置。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：半導体ウエハ、１４：半導体素子、４０：ステージ、４４：交点

Claims (7)

1. 半導体素子（１４）の画像検査方法であって、
   上面（４０ａ）に複数のアライメントマーク（４４）が設けられたステージ（４０）上に半導体素子を載置する工程と、
   各検査範囲（５０）の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面（１０ａ）に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
   画像検査装置による画像検査を実施する工程、
   を有し、
   前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
   前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
   画像検査方法。
2. 前記半導体素子が光透過性を有する半導体ウエハ（１０）に設けられており、
   前記上面検査画像の撮影では、カメラ（６２）によって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
   前記第１アライメント画像の撮影では、前記カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
   請求項１に記載の画像検査方法。
3. 前記半導体素子が半導体ウエハに設けられており、
   前記ステージが光透過性を有し、
   前記上面検査画像の撮影では、第１カメラ（６２）によって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
   前記第１アライメント画像の撮影では、前記第１カメラと同軸に設けられた第２カメラ（６４）によって前記ステージの下側から前記ステージを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
   請求項１に記載の画像検査方法。
4. 前記半導体素子の前記上面が、位置を特定可能な形状を有する特徴点（１５ａ）を有しており、
   前記特徴点を含む前記上面検査画像が特徴点上面検査画像であり、
   前記特徴点上面検査画像に対応する前記第１アライメント画像が特定第１アライメント画像であり、
   前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記特徴点上面検査画像に含まれる前記特徴点と前記特定第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークとの特定位置関係（ｘ１，ｘ２）を特定し、
   前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記特定位置関係を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法。
5. 前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程の前に、前記半導体素子が設けられているウエハの上面に設けられたパターンを撮影し、撮影した前記パターンに基づいて前記ウエハの中心軸回りの角度を調整する工程を有し、
   前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程では、前記角度が調整された状態の前記ウエハを前記ステージ上に載置する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法。
6. 請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法を有する半導体素子の製造方法。
7. 半導体素子の画像検査装置であって、
   上面に複数のアライメントマークが設けられたステージと、
   カメラと、
   記憶装置と、
   制御装置、
   を有し、
   前記ステージ上に載置された半導体素子に対して、前記制御装置が、
   各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
   画像検査を実施する工程、
   を実行するように構成されており、
   前記記憶装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
   前記画像検査では、前記制御装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
   画像検査装置。

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