JP2024084365A - Inspection device and inspection method - Google Patents

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善之 川田
克文 森山
秀樹 森井
知幸 真田
晃 山口
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宏 西村
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Abstract

【課題】 ウェーハの外観検査を正確に行うことが可能な検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】 検査装置(1、1A、1B)は、ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラ(50)と、カメラにより撮像した画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行う第1の判定部(10)と、仮判定により異常と判定された検査対象物の3次元形状を測定する3次元形状測定機(52)と、3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行う第2の判定部(10)とを備える。【選択図】 図1[Problem] To provide an inspection device and an inspection method capable of accurately performing visual inspection of a wafer. [Solution] The inspection device (1, 1A, 1B) includes a camera (50) that captures an image of an inspection object on a wafer, a first judgment unit (10) that detects the inspection object from the image captured by the camera and makes a provisional judgment as to whether the inspection object is good or bad, a three-dimensional shape measuring machine (52) that measures the three-dimensional shape of the inspection object that has been provisionally judged to be abnormal, and a second judgment unit (10) that makes a final judgment as to whether the inspection object is good or bad based on the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine and the image captured by the camera or the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は検査装置及び検査方法に係り、特に半導体ウェーハ上に形成された半導体装置の検査を行う技術に関する。 The present invention relates to an inspection device and an inspection method, and in particular to a technique for inspecting semiconductor devices formed on a semiconductor wafer.

半導体デバイスの製造工程では、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、ウェーハレベル検査では、半導体ウェーハ(以下、ウェーハという。)上に個々の半導体デバイスに対応する複数のチップが形成された段階で、半導体デバイスの電極パッドをプローブカードのプローブ針に接触させ、テスト信号を供給する。そして、このテスト信号に応じて半導体デバイスが出力する信号をテスタで測定して、半導体デバイスが正常に動作するかを電気的に検査する。 In the manufacturing process of semiconductor devices, various inspections are carried out at various manufacturing steps to ensure quality and improve yield. For example, in wafer-level inspection, at the stage where multiple chips corresponding to individual semiconductor devices are formed on a semiconductor wafer (hereafter referred to as a wafer), the electrode pads of the semiconductor device are brought into contact with the probe needles of a probe card and a test signal is supplied. Then, the signal output by the semiconductor device in response to this test signal is measured by a tester to electrically inspect whether the semiconductor device is operating normally.

上記のようなウェーハレベル検査では、電極パッドの表面の酸化膜のみをプローブ針で削り取って、プローブ針を電極パッドに接触させて導通させるのが理想的である。ウェーハレベル検査では、電極パッドの表面の酸化膜をプローブ針で削り取るためにオーバドライブをかける。そして、ウェーハレベル検査の後に電極パッドに形成された針跡の検出を行う。 In the above-mentioned wafer-level inspection, ideally, only the oxide film on the surface of the electrode pad is scraped off with the probe needle, and the probe needle is brought into contact with the electrode pad to establish electrical continuity. In the wafer-level inspection, an overdrive is applied to scrape off the oxide film on the surface of the electrode pad with the probe needle. Then, after the wafer-level inspection, the needle marks formed on the electrode pad are detected.

ウェーハレベル検査の後の針跡の検出において、電極パッドから針跡が検出されなかった場合には、測定不良と判定される。一方、プローブ針が電極パッドに突き刺さって電極パッドの下地層が露出した場合には、その電極パッドを不良として取り扱う。 If no needle mark is detected from the electrode pad during the needle mark detection after wafer-level inspection, the measurement is determined to be defective. On the other hand, if the probe needle pierces the electrode pad and the underlying layer of the electrode pad is exposed, the electrode pad is treated as defective.

特許文献1には、プローブ針を用いて検査した後に電極パッドの下地層の露出状況を自動的に検出するための針跡検査装置が開示されている。特許文献1では、カメラを用いて、電極パッド上に形成された針跡を撮像し、電極パッドの下地層の露出の有無を検査するようになっている。 Patent document 1 discloses a needle mark inspection device for automatically detecting the exposed state of the underlayer of an electrode pad after inspection using a probe needle. In patent document 1, a camera is used to capture an image of the needle mark formed on the electrode pad, and the presence or absence of exposure of the underlayer of the electrode pad is inspected.

特開2009-289818号公報JP 2009-289818 A

ところで、ウェーハの外観検査では、カメラで撮像したウェーハの画像(2次元画像)から、例えば、上記の針跡以外にも、傷(例えば、パターンが形成されていない無地のウェーハ又はミラーウェーハ上の傷等)又は異物等の有無の検査を行う場合がある。 In the case of wafer appearance inspection, in addition to the above-mentioned needle marks, the image (two-dimensional image) of the wafer taken by a camera may be inspected for the presence or absence of scratches (for example, scratches on a plain wafer or a mirror wafer on which no pattern is formed) or foreign objects.

ウェーハの外観検査のうち、例えば、ウェーハレベル検査の後の針跡の検出では、ウェーハレベル検査後にウェーハを照明手段で照明し、ウェーハ上面の画像(2次元画像)をカメラで撮像する。そして、画像の明暗に基づいて電極パッドと下地層とを区別する。 In the case of wafer appearance inspection, for example, detection of needle marks after wafer-level inspection, the wafer is illuminated with an illumination means after the wafer-level inspection, and an image (two-dimensional image) of the wafer's top surface is captured with a camera. Then, the electrode pads and the underlying layer are distinguished based on the brightness of the image.

上記のように画像の明暗に基づいて電極パッドと下地層とを区別する場合、画像の明暗がウェーハ表面の形状による光の当たり具合に起因するものであるのか、材料の違いに起因するものであるのか、判定が困難な場合がある。例えば、ウェーハ表面の形状に起因する暗部の割合が大きい場合には、下地層の露出がなくても電極パッドが不良と判定されてしまう場合があり得る。 When distinguishing between electrode pads and underlayers based on the brightness of an image as described above, it can be difficult to determine whether the brightness of the image is due to the way light hits the surface of the wafer due to its shape, or due to differences in materials. For example, if the proportion of dark areas due to the shape of the wafer surface is large, the electrode pads may be determined to be defective even if the underlayer is not exposed.

また、2次元画像を用いたウェーハの傷又は異物等を対象とした外観検査においても、ウェーハの材質、もしくは傷又は異物の形状又は種類によっては、外観検査の結果の良否判定のために十分な精度が得られない場合があり得る。 In addition, even in visual inspections using two-dimensional images to detect scratches or foreign objects on wafers, depending on the material of the wafer or the shape or type of the scratches or foreign objects, there may be cases where sufficient accuracy cannot be obtained to determine whether the visual inspection results are good or bad.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの外観検査を正確に行うことが可能な検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide an inspection device and an inspection method that can perform accurate appearance inspection of wafers.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る検査装置は、ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラと、カメラにより撮像した画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行う第1の判定部と、仮判定により異常と判定された検査対象物の3次元形状を測定する3次元形状測定機と、3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行う第2の判定部とを備える。 In order to solve the above problem, the inspection device according to the first aspect of the present invention includes a camera that captures an image of an object to be inspected on a wafer, a first judgment unit that detects the object to be inspected from the image captured by the camera and makes a provisional judgment as to whether the object to be inspected is good or bad, a three-dimensional shape measuring machine that measures the three-dimensional shape of the object to be inspected that has been provisionally judged to be abnormal, and a second judgment unit that makes a final judgment as to whether the object to be inspected is good or bad based on the three-dimensional shape of the object to be inspected measured by the three-dimensional shape measuring machine and the image captured by the camera or the three-dimensional shape of the object to be inspected measured by the three-dimensional shape measuring machine.

本発明の第2の態様に係る検査装置は、第1の態様に係る検査対象物を、テストヘッドを用いてウェーハを電気的に検査したときにウェーハの電極パッドに形成された針跡としたものである。 In the second aspect of the present invention, the inspection device is configured such that the object to be inspected in the first aspect is a needle mark formed on the electrode pad of a wafer when the wafer is electrically inspected using a test head.

本発明の第3の態様に係る検査装置は、第2の態様において、第1の判定部は、カメラにより撮像した画像から電極パッドに形成された針跡の面積を検出し、面積に基づいて電極パッドの良否の仮判定を行う。 In the inspection device according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the first judgment unit detects the area of the needle mark formed on the electrode pad from an image captured by a camera, and makes a provisional judgment of the quality of the electrode pad based on the area.

本発明の第4の態様に係る検査装置は、第2又は第3の態様において、第2の判定部は、3次元形状測定機により測定した電極パッドの最大谷深さに基づいて電極パッドの良否の本判定を行う。 In the inspection device according to the fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the second judgment unit makes a final judgment on the quality of the electrode pad based on the maximum valley depth of the electrode pad measured by the three-dimensional shape measuring device.

本発明の第5の態様に係る検査装置は、第1から第4の態様のいずれかにおいて、カメラと3次元形状測定機の位置関係を取得するアライメント部を備える。 The inspection device according to the fifth aspect of the present invention is any one of the first to fourth aspects, and includes an alignment unit that acquires the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring device.

本発明の第6の態様に係る検査装置は、第5の態様において、アライメント部が、カメラ及び3次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、カメラと前記3次元形状測定機の位置関係を取得する。 The inspection device according to the sixth aspect of the present invention is the fifth aspect, in which the alignment unit acquires the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring machine based on the measurement results of the alignment mark by the camera and the three-dimensional shape measuring machine.

本発明の第7の態様に係る検査方法は、ウェーハ上の検査対象物の画像をカメラにより撮像し、画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行うステップと、仮判定により異常と判定された検査対象物の3次元形状を3次元形状測定機により測定し、3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は3次元形状測定機により測定した検査対象物の3次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行うステップとを備える。 The inspection method according to the seventh aspect of the present invention includes the steps of taking an image of an object to be inspected on a wafer with a camera, detecting the object to be inspected from the image, and provisionally determining whether the object to be inspected is defective, and measuring the three-dimensional shape of the object to be inspected that has been provisionally determined to be defective with a three-dimensional shape measuring machine, and making a final determination of whether the object to be inspected is defective based on the three-dimensional shape of the object to be inspected measured by the three-dimensional shape measuring machine and the image taken by the camera or the three-dimensional shape of the object to be inspected measured by the three-dimensional shape measuring machine.

本発明の第8の態様に係る検査方法は、第7の態様に係る検査対象物を、テストヘッドを用いてウェーハを電気的に検査したときにウェーハの電極パッドに形成された針跡としたものである。 The inspection method according to the eighth aspect of the present invention is such that the object to be inspected according to the seventh aspect is a needle mark formed on the electrode pad of a wafer when the wafer is electrically inspected using a test head.

本発明の第9の態様に係る検査方法は、第7又は第8の態様において、カメラと3次元形状測定機の位置関係を取得するアライメントステップを備える。 The inspection method according to the ninth aspect of the present invention is the seventh or eighth aspect, and further includes an alignment step for acquiring the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring device.

本発明の第10の態様に係る検査方法は、第9の態様において、カメラによりアライメントマークを測定するステップと、3次元形状測定機によりこのアライメントマークを測定するステップとを備え、アライメントステップでは、カメラ及び3次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、カメラと3次元形状測定機の位置関係を取得する。 The inspection method according to the tenth aspect of the present invention is the same as the ninth aspect, and includes a step of measuring an alignment mark by a camera and a step of measuring the alignment mark by a three-dimensional shape measuring machine, and in the alignment step, the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring machine is obtained based on the measurement results of the alignment mark by the camera and the three-dimensional shape measuring machine.

本発明によれば、高速で実施することが可能なカメラを用いた電極パッドの良否の仮判定を、3次元形状測定機による良否の本判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むことができる。これにより、3次元形状測定機によりウェーハレベル検査により電極パッドの表面に形成された針跡の検査を正確に行うことができ、かつ、良否判定に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, a provisional pass/fail judgment of the electrode pads is made using a camera that can perform the judgment at high speed, prior to the actual pass/fail judgment using a three-dimensional shape measuring machine, thereby narrowing down the targets for the actual judgment. This makes it possible to accurately inspect the needle marks formed on the surface of the electrode pads by wafer-level inspection using the three-dimensional shape measuring machine, and also shortens the time required for pass/fail judgment.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置を示す図(ウェーハレベル検査時)である。FIG. 1 is a diagram showing an inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention (during wafer-level inspection). 図2は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置を示す図(電極パッドの検査時)である。FIG. 2 is a diagram showing the inspection device according to the first embodiment of the present invention (when inspecting electrode pads). 図3は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置の制御系を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an inspection method according to the first embodiment of the present invention. 図5は、2Dカメラにより電極パッドを撮像した撮像画像の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an image of an electrode pad captured by a 2D camera. 図6は、本判定の対象の電極パッドを3D形状測定機により測定した測定データの例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of measurement data obtained by measuring the electrode pad to be judged by the 3D shape measuring device. 図7は、電極パッドに形成された針跡の特徴量(最大谷深さ)を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the feature amount (maximum valley depth) of the needle mark formed on the electrode pad. 図8は、変形例に係る検査方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an inspection method according to a modified example. 図9は、変形例に係る検査方法を示すフローチャート(つづき)である。FIG. 9 is a flowchart (continuation) showing the inspection method according to the modified example. 図10は、本発明の第2の実施形態に係る検査装置を示す図(ウェーハレベル検査時)である。FIG. 10 is a diagram showing an inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention (during wafer-level inspection). 図11は、アライメントマークの例を示す平面図及び正面図である。FIG. 11 is a plan view and a front view showing an example of an alignment mark. 図12は、2Dカメラと3D形状測定機とのアライメントの手順を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for aligning the 2D camera and the 3D shape measuring device. 図13は、アライメントマークの撮像画像の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a captured image of an alignment mark. 図14は、2Dカメラと3D形状測定機の位置関係を説明するための平面図である。FIG. 14 is a plan view for explaining the positional relationship between the 2D camera and the 3D shape measuring device. 図15は、2Dカメラと3D形状測定機の位置関係を説明するための平面図である。FIG. 15 is a plan view for explaining the positional relationship between the 2D camera and the 3D shape measuring device. 図16は、本発明の第3の実施形態に係る検査装置を示す図(ウェーハレベル検査時)である。FIG. 16 is a diagram showing an inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention (during wafer-level inspection). 図17は、2Dカメラと3D形状測定機とのアライメントの手順を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing a procedure for aligning the 2D camera and the 3D shape measuring device. 図18は、2Dカメラの例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of a 2D camera. 図19は、2Dカメラの視野とビームのスポットの例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of the field of view of a 2D camera and a beam spot.

以下、添付図面に従って検査装置及び検査方法の実施の形態について説明する。 Below, an embodiment of the inspection device and inspection method will be described with reference to the attached drawings.

[第1の実施形態]
本実施形態では、ウェーハの外観検査の例として、ウェーハレベル検査の後にウェーハWの電極パッドPに形成された針跡の検出を行う場合について説明するが、本開示はこれに限定されない。例えば、ウェーハW上にある任意の検査対象物(例えば、傷又は異物等)の測定(検出)にも本実施形態を適用可能である。
[First embodiment]
In this embodiment, as an example of a wafer appearance inspection, a case where a needle mark formed on an electrode pad P of a wafer W is detected after a wafer-level inspection will be described, but the present disclosure is not limited thereto. For example, this embodiment can also be applied to the measurement (detection) of any inspection object (e.g., a scratch or a foreign object) on the wafer W.

図1及び図2は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置を示す図である。図2は、ウェーハレベル検査の実施時の状態を示しており、図1は、ウェーハレベル検査後のウェーハWの電極パッドPの検査(針跡の検出)時の状態を示している。 Figures 1 and 2 are diagrams showing an inspection device according to a first embodiment of the present invention. Figure 2 shows the state when a wafer-level inspection is being performed, and Figure 1 shows the state when inspecting the electrode pads P of a wafer W (detecting needle marks) after the wafer-level inspection.

ウェーハレベル検査の実施時には、図2に示すように、検査装置1の測定ユニット100のハウジングにテストヘッド70を取り付ける。次に、検査対象のウェーハWの表面に形成された電極パッドPにプローブカード72のプローブ針74を接触させてテスト信号を供給する。そして、このテスト信号に応じて半導体デバイス(チップC)が出力する信号をテスタで測定して、半導体デバイスが正常に動作するかを電気的に検査する。ウェーハレベル検査では、プローブ針74によって電極パッドPの表面の酸化膜の一部が削り取られて、プローブ針74と電極パッドPとが導通する。 When performing wafer-level inspection, as shown in FIG. 2, a test head 70 is attached to the housing of the measurement unit 100 of the inspection device 1. Next, a test signal is supplied by contacting the probe needles 74 of the probe card 72 with the electrode pads P formed on the surface of the wafer W to be inspected. Then, a signal output by the semiconductor device (chip C) in response to this test signal is measured by a tester to electrically inspect whether the semiconductor device is operating normally. In wafer-level inspection, part of the oxide film on the surface of the electrode pad P is scraped off by the probe needles 74, establishing electrical continuity between the probe needles 74 and the electrode pads P.

ウェーハWの電極パッドPの検査時には、図1に示すように、検査装置1の測定ユニット100に3次元形状測定機(以下、3D形状測定機という。)52を取り付ける。 When inspecting the electrode pads P of the wafer W, a three-dimensional shape measuring machine (hereinafter referred to as a 3D shape measuring machine) 52 is attached to the measurement unit 100 of the inspection device 1, as shown in FIG. 1.

ウェーハWの電極パッドPの検査では、まず、2Dカメラ(例えば、ウェーハWのアライメント用の撮像部)50を用いて仮判定を行う。仮判定では、2Dカメラ50により電極パッドPを撮像する。そして、2Dカメラ50で撮像した画像から、ウェーハレベル検査で電極パッドPに形成された針跡の検出を行い、検出した針跡の良否(OK/NG)の判定を行う。2Dカメラ50で撮像した画像を用いた針跡の良否の判定では、針跡に関する特徴量(第1の特徴量。例えば、面積)に基づいて針跡の良否を判定する。具体的には、電極パッドPにおける針跡の面積が仮判定閾値(第1の閾値)を超えた場合に、針跡が深く掘られている可能性が高く、下地層が露出している可能性が高いと考えられる。このため、電極パッドPにおける針跡の面積が仮判定閾値(第1の閾値)を超えた場合に、その電極パッドPを仮に異常(NG)と判定する。 In the inspection of the electrode pad P of the wafer W, a provisional judgment is first made using a 2D camera (e.g., an imaging unit for aligning the wafer W) 50. In the provisional judgment, the electrode pad P is imaged by the 2D camera 50. Then, from the image captured by the 2D camera 50, the needle mark formed on the electrode pad P in the wafer level inspection is detected, and the quality (OK/NG) of the detected needle mark is judged. In the judgment of the quality of the needle mark using the image captured by the 2D camera 50, the quality of the needle mark is judged based on the feature amount (first feature amount, for example, area) related to the needle mark. Specifically, when the area of the needle mark on the electrode pad P exceeds the provisional judgment threshold (first threshold), it is highly likely that the needle mark is dug deep and that the underlying layer is highly likely to be exposed. Therefore, when the area of the needle mark on the electrode pad P exceeds the provisional judgment threshold (first threshold), the electrode pad P is provisionally judged to be abnormal (NG).

次に、仮判定においてNGと判定された電極パッドPについて、3D形状測定機52を用いて針跡の良否(OK/NG)の判定(本判定)を行う。 Next, for the electrode pads P that were determined to be NG in the provisional determination, a determination (main determination) is made as to whether the needle marks are good or bad (OK/NG) using the 3D shape measuring device 52.

3D形状測定機52は、電極パッドPの表面に接触することなく、電極パッドPの3次元形状を測定するための装置である。3D形状測定機52における測定手法は特に限定されず、例えば、白色干渉法、SD-OCT法(Spectral Domain Optical Coherence Tomography)、FD-OCT法(Fourier Domain Optical Coherence Tomography)、レーザー共焦点法、三角測量法、光切断法、パターン投影法、光コム法(Optical Comb)及びフォーカスバリエーション法等を適用することができる。また、白色干渉法を用いた3D形状測定機52としては、例えば、特開2016-080564号公報又は特開2016-161312号公報に記載のものを適用することができる。 The 3D shape measuring machine 52 is a device for measuring the three-dimensional shape of the electrode pad P without contacting the surface of the electrode pad P. The measurement method in the 3D shape measuring machine 52 is not particularly limited, and for example, white light interferometry, SD-OCT (Spectral Domain Optical Coherence Tomography), FD-OCT (Fourier Domain Optical Coherence Tomography), laser confocal method, triangulation method, light section method, pattern projection method, optical comb method, and focus variation method can be applied. In addition, as a 3D shape measuring machine 52 using white light interferometry, for example, those described in JP 2016-080564 A or JP 2016-161312 A can be applied.

3D形状測定機52を用いた針跡の良否の判定では、仮判定でNGと判定された電極パッドPのみを本判定の対象とする。そして、本判定の対象の電極パッドPについて、3D形状測定機52を用いてその形状を測定し、電極パッドPの特徴量(第2の特徴量。例えば、電極パッドPに形成された針跡の最大谷深さSv)を求める。ここで、最大谷深さSvは、JIS(Japanese Industrial Standards)B 0681-2:2018又はISO(International Organization for Standardization)25178-2:2012により定義されるパラメータである。最大谷深さSvが本判定閾値(第2の閾値)を越えた場合には、針跡により下地層が露出しており、回路へのダメージが生じている可能性が高いとして異常(NG)と判定する。 In the determination of the quality of the needle mark using the 3D shape measuring machine 52, only the electrode pads P that are determined to be NG in the provisional determination are subject to the actual determination. Then, the shape of the electrode pads P that are the subject of the actual determination is measured using the 3D shape measuring machine 52, and the feature amount (second feature amount, for example, the maximum valley depth Sv of the needle mark formed on the electrode pad P) of the electrode pad P is obtained. Here, the maximum valley depth Sv is a parameter defined by JIS (Japanese Industrial Standards) B 0681-2:2018 or ISO (International Organization for Standardization) 25178-2:2012. If the maximum valley depth Sv exceeds the actual determination threshold (second threshold), it is determined to be abnormal (NG) because the underlying layer is exposed by the needle mark and there is a high possibility that damage to the circuit has occurred.

本実施形態によれば、3D形状測定機52を用いることにより、ウェーハレベル検査により形成された針跡の検査を正確に行うことができる。また、本実施形態では、高速で実施することが可能な2Dカメラ50を用いた良否判定を、3D形状測定機52による良否判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むので、良否判定に要する時間を短縮することができる。 According to this embodiment, by using the 3D shape measuring machine 52, it is possible to accurately inspect the needle marks formed by wafer-level inspection. In addition, in this embodiment, a pass/fail judgment using the 2D camera 50, which can be performed at high speed, is performed prior to the pass/fail judgment using the 3D shape measuring machine 52, narrowing down the targets for this judgment, thereby shortening the time required for the pass/fail judgment.

(検査装置の構成)
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る検査装置1は、測定ユニット100と、検査対象のウェーハWを測定ユニット100に供給及び回収するローダ部200とを含んでいる。測定ユニット100とローダ部200とは分離可能となっている。なお、測定ユニット100及びローダ部200は複数設けることが可能であるが、説明の簡略化のため、それぞれ1個のみ示している。
(Configuration of the inspection device)
1 and 2, the inspection device 1 according to this embodiment includes a measurement unit 100 and a loader section 200 that supplies and retrieves a wafer W to be inspected to the measurement unit 100. The measurement unit 100 and the loader section 200 are separable. Although a plurality of measurement units 100 and loader sections 200 can be provided, only one of each is shown for the sake of simplicity of explanation.

ローダ部200は、ウェーハカセットが載置されるロードポートと、測定ユニット100の各測定ユニット100とウェーハカセットとの間でウェーハWを搬送する搬送ユニット202(図3参照)とを有する。 The loader section 200 has a load port on which a wafer cassette is placed, and a transport unit 202 (see FIG. 3) that transports wafers W between each of the measurement units 100 and the wafer cassette.

ローダ部200から各測定ユニット100にウェーハWが供給されると、ウェーハWは、各測定ユニット100のステージSTの保持面に吸着保持される。 When a wafer W is supplied from the loader section 200 to each measurement unit 100, the wafer W is adsorbed and held on the holding surface of the stage ST of each measurement unit 100.

ステージ移動機構102は、ステージSTの下面(ウェーハWが吸着保持される保持面とは反対側の面)を支持する。ステージ移動機構102は、XYZ方向に移動可能であり、かつ、θ方向(Z方向周りの回転方向)に回転可能に構成される。これにより、ステージSTの保持面に吸着保持されたウェーハWは、ステージ移動機構102により、ステージSTと一体となってXYZ方向に移動及びθ方向に回転可能である。 The stage movement mechanism 102 supports the underside of the stage ST (the surface opposite to the holding surface on which the wafer W is adsorbed and held). The stage movement mechanism 102 is configured to be movable in the X, Y and Z directions, and rotatable in the θ direction (the direction of rotation around the Z direction). As a result, the wafer W adsorbed and held on the holding surface of the stage ST can be moved in the X, Y and Z directions and rotated in the θ direction together with the stage ST by the stage movement mechanism 102.

図2に示すように、ウェーハレベル検査時には、検査装置1の測定ユニット100にテストヘッド70を取り付ける。 As shown in FIG. 2, during wafer-level inspection, a test head 70 is attached to the measurement unit 100 of the inspection device 1.

プローブカード72は、ステージSTに対向する位置に設けられており、ステージSTの保持面に対して略平行に配置される。プローブカード72には、ステージSTに対向する面に複数のプローブ針74が形成されている。プローブカード72はテストヘッド70を介してテスタ本体と接続されている。 The probe card 72 is provided at a position facing the stage ST and is disposed approximately parallel to the holding surface of the stage ST. The probe card 72 has a plurality of probe needles 74 formed on the surface facing the stage ST. The probe card 72 is connected to the tester body via the test head 70.

ウェーハWには複数のチップCが形成されており、各チップCは1以上の電極パッドPを備える。ステージ移動機構102によりステージSTをXYZ方向に移動又はθ方向に回転させることにより、各プローブ針74を対応する電極パッドPにコンタクトさせるようにウェーハWとプローブカード72との位置合わせを行う。 A number of chips C are formed on the wafer W, and each chip C has one or more electrode pads P. The stage ST is moved in the XYZ directions or rotated in the θ direction by the stage movement mechanism 102, thereby aligning the wafer W with the probe card 72 so that each probe needle 74 contacts the corresponding electrode pad P.

検査装置1によりプローブ針74と電極パッドPとの位置合わせ及びコンタクトが行われた後、テストヘッド70、プローブカード72及びプローブ針74を介して、テスタ本体から電気信号をチップCに送り、ウェーハW上のチップCの電気的特性の検査(ウェーハレベル検査)を行う。電気的特性の検査結果は、入出力部(図3参照)により操作者が確認可能な形態で出力される。 After the inspection device 1 aligns and contacts the probe needles 74 with the electrode pads P, an electrical signal is sent from the tester body to the chip C via the test head 70, the probe card 72, and the probe needles 74, and an inspection (wafer-level inspection) of the electrical characteristics of the chip C on the wafer W is performed. The results of the electrical characteristic inspection are output by the input/output unit (see Figure 3) in a form that can be confirmed by the operator.

ウェーハW上のチップCの電気的特性の検査が終了した後、ウェーハWは搬送ユニットにより検査装置1からローダ部200に搬送されて回収される。 After the inspection of the electrical characteristics of the chips C on the wafer W is completed, the wafer W is transported by the transport unit from the inspection device 1 to the loader section 200 and collected.

図1に示すように、ウェーハWの電極パッドPの検査時には、検査装置1の測定ユニット100に3D形状測定機52を取り付ける。そして、2Dカメラ50及び3D形状測定機52により、ウェーハレベル検査で電極パッドPに形成された針跡を順次検出し、電極パッドPに形成された針跡の良否判定を行う。 As shown in FIG. 1, when inspecting the electrode pads P of the wafer W, a 3D shape measuring machine 52 is attached to the measurement unit 100 of the inspection device 1. Then, the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 sequentially detect the needle marks formed on the electrode pads P during wafer-level inspection, and a quality judgment is made on the needle marks formed on the electrode pads P.

なお、本実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置関係は既知又は校正済みとする。 In this embodiment, the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52 is assumed to be known or calibrated.

また、本実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52とを別々に取り付けたが、これに限定されない。例えば、レボルバー機構により、2Dカメラ50と3D形状測定機52とを切替可能としてもよい。 In addition, in this embodiment, the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52 are attached separately, but this is not limited to the above. For example, the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52 may be switchable by a revolver mechanism.

また、本実施形態では、検査装置1の測定ユニット100に対してテストヘッド70と3D形状測定機52とを着脱可能としたが、これに限定されない。例えば、ウェーハレベル検査と、ウェーハレベル検査後の電極パッドPの検査とは、別々の装置で行うようにしてもよい。 In addition, in this embodiment, the test head 70 and the 3D shape measuring machine 52 are detachable from the measurement unit 100 of the inspection device 1, but this is not limited to the above. For example, the wafer-level inspection and the inspection of the electrode pads P after the wafer-level inspection may be performed by separate devices.

また、テストヘッド70、2Dカメラ50及び3D形状測定機52等とステージSTとは、相対的に移動可能であればよく、ステージSTに対してテストヘッド70、2Dカメラ50及び3D形状測定機52等を移動可能としてもよい。 Furthermore, the test head 70, the 2D camera 50, the 3D shape measuring device 52, etc., and the stage ST may be movable relative to each other, and the test head 70, the 2D camera 50, the 3D shape measuring device 52, etc. may be movable relative to the stage ST.

(検査装置の制御系)
図3は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置の制御系を示すブロック図である。
(Inspection equipment control system)
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図3に示すように、本実施形態に係る検査装置1は、制御部10、入出力部12、搬送ユニット駆動部14、搬送アーム駆動部16及び測定制御部18を備える。 As shown in FIG. 3, the inspection device 1 according to this embodiment includes a control unit 10, an input/output unit 12, a transport unit drive unit 14, a transport arm drive unit 16, and a measurement control unit 18.

制御部10は、プロセッサ(例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)等)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ストレージデバイス(例えば、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等)を含んでいる。制御部10では、ストレージデバイスに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムをプロセッサにより実行することにより、検査装置1の各部の機能が実現される。制御部10は、第1の判定部及び第2の判定部の一例である。 The control unit 10 includes a processor (e.g., a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processor Unit), etc.), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a storage device (e.g., a HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive)). In the control unit 10, the processor executes various programs, such as a control program, stored in the storage device, thereby realizing the functions of each part of the inspection device 1. The control unit 10 is an example of a first judgment unit and a second judgment unit.

入出力部12は、検査装置1の操作のためのGUI(Graphical User Interface)等を表示する表示部(例えば、液晶ディスプレイ)、及びユーザからの操作入力を受け付けるための操作部(例えば、タッチパネル、又はキーボード、ポインティングデバイス等)等を含んでいる。 The input/output unit 12 includes a display unit (e.g., a liquid crystal display) that displays a GUI (Graphical User Interface) for operating the inspection device 1, and an operation unit (e.g., a touch panel, keyboard, pointing device, etc.) for receiving operation input from the user.

搬送ユニット駆動部14は、ローダ部200内において、搬送ユニット202を、XYZ方向に移動させ、かつθ方向(Z方向周り)に回転させるためのモータ等を含んでいる。 The transport unit drive section 14 includes a motor and the like for moving the transport unit 202 in the X, Y and Z directions and rotating it in the θ direction (around the Z direction) within the loader section 200.

搬送アーム駆動部16は、搬送ユニット202に取り付けられた搬送アーム204をその長さ方向に伸縮させるためのモータと、搬送アーム204の吸着孔にウェーハWを吸着するための制御弁等を含んでいる。この制御弁は、検査装置1の設置場所に設けられたバキューム(ポンプ)に接続される。 The transport arm drive unit 16 includes a motor for extending and retracting the transport arm 204 attached to the transport unit 202 in its length direction, and a control valve for adsorbing the wafer W to the suction hole of the transport arm 204. This control valve is connected to a vacuum (pump) provided at the installation location of the inspection device 1.

制御部10は、搬送ユニット駆動部14及び搬送アーム駆動部16により搬送ユニット202及び搬送アーム204をそれぞれ制御して、複数のウェーハカセットからウェーハWを取り出したり、複数の測定ユニット100に対してウェーハWの搬入及び搬出を行ったりする。 The control unit 10 controls the transport unit 202 and the transport arm 204 via the transport unit drive unit 14 and the transport arm drive unit 16, respectively, to remove wafers W from multiple wafer cassettes and to load and unload wafers W into and from multiple measurement units 100.

針合わせカメラ54は、プローブ針74の先端位置の検出を行うための装置であり、例えば、ステージSTに設けられる。制御部10は、プローブ針74の先端位置の検出結果と、2Dカメラ50による電極パッドPの検出結果に基づいて、プローブ針74と電極パッドPとの位置合わせを行う。 The needle alignment camera 54 is a device for detecting the tip position of the probe needle 74, and is provided, for example, on the stage ST. The control unit 10 aligns the probe needle 74 with the electrode pad P based on the detection result of the tip position of the probe needle 74 and the detection result of the electrode pad P by the 2D camera 50.

測定制御部18は、制御部10からの制御信号にしたがって、測定ユニット100に設けられたウェーハWの検査用のテストヘッド70の駆動制御、2Dカメラ50の撮像制御、3D形状測定機52の計測制御、及び針合わせカメラ54の撮像制御を行う。なお、テストヘッド70及び2Dカメラ50としては、例えば、特開2019-102591号公報に記載のものを用いることができる。 The measurement control unit 18 performs drive control of the test head 70 for inspecting the wafer W provided in the measurement unit 100, image capture control of the 2D camera 50, measurement control of the 3D shape measuring machine 52, and image capture control of the needle alignment camera 54 in accordance with the control signal from the control unit 10. Note that the test head 70 and 2D camera 50 may be, for example, those described in JP 2019-102591 A.

(検査方法)
図4は、本発明の第1の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
(Inspection method)
FIG. 4 is a flowchart showing an inspection method according to the first embodiment of the present invention.

ウェーハWのロットの検査が開始されると、検査対象のウェーハWの枚数のパラメータiをi=1に設定する(ステップS10)。そして、1枚目のウェーハW1がステージSTにロードされ(ステップS12)、ウェーハW1のウェーハレベル検査が実施される(ステップS14)。 When inspection of a lot of wafers W begins, a parameter i indicating the number of wafers W to be inspected is set to i=1 (step S10). Then, the first wafer W1 is loaded onto the stage ST (step S12), and a wafer-level inspection of the wafer W1 is performed (step S14).

ウェーハレベル検査の後、2Dカメラ50及び3D形状測定機52を用いて電極パッドPの良否判定が行われる(ステップS16及びS18)。 After the wafer-level inspection, the quality of the electrode pads P is determined using a 2D camera 50 and a 3D shape measuring machine 52 (steps S16 and S18).

ステップS16では、2Dカメラ50を用いて電極パッドPの良否判定が行われる。2Dカメラ50を用いた電極パッドPの検出は、3D形状測定機52を用いる場合と比較して短時間で実施することができる。このため、ステップS16では、ウェーハW1のすべての電極パッドPを検査対象としてもよい。 In step S16, the quality of the electrode pads P is determined using the 2D camera 50. Detection of the electrode pads P using the 2D camera 50 can be performed in a shorter time than when using the 3D shape measuring machine 52. For this reason, in step S16, all electrode pads P on the wafer W1 may be inspected.

図5は、2Dカメラ50により電極パッドPを撮像した撮像画像IMGの例を示す図である。 Figure 5 shows an example of an image IMG captured by the 2D camera 50 of the electrode pad P.

ステップS16では、まず、電極パッドPの検出を行う。図5に示すように、ウェーハW(例えば、シリコン)の表面と電極パッドP(例えば、アルミニウム)の表面とは光に対する反射率が異なるため、撮像画像IMGにおける明度が異なる。具体的には、電極パッドPの表面は、ウェーハWの表面よりも明るくなっている。制御部10は、撮像画像IMGにおける明暗の差に基づいて電極パッドPを検出する。なお、撮像画像IMGにおける明暗の差に加えて、電極パッドPの形状、サイズ又は配置の設計値に基づいて電極パッドPを検出してもよい。 In step S16, first, the electrode pads P are detected. As shown in FIG. 5, the surface of the wafer W (e.g., silicon) and the surface of the electrode pads P (e.g., aluminum) have different light reflectances, and therefore have different brightnesses in the captured image IMG. Specifically, the surface of the electrode pads P is brighter than the surface of the wafer W. The control unit 10 detects the electrode pads P based on the difference in brightness in the captured image IMG. Note that in addition to the difference in brightness in the captured image IMG, the electrode pads P may also be detected based on the design values of the shape, size, or arrangement of the electrode pads P.

次に、2Dカメラ50による撮像画像から電極パッドPに形成された針跡を検出する。図5に示すように、針跡Mは、電極パッドPのうちプローブ針74により掘られた部分であるため、針跡Mでは光が散乱されて2Dカメラ50側に到達しづらくなる。このため、針跡Mは、電極パッドPの針跡M以外の部分よりも暗くなる。制御部10は、撮像画像IMGから検出した電極パッドPの中で周囲よりも暗い領域を針跡Mとして検出する。 Next, the needle mark formed on the electrode pad P is detected from the image captured by the 2D camera 50. As shown in FIG. 5, the needle mark M is the part of the electrode pad P that has been dug by the probe needle 74, so light is scattered at the needle mark M and it is difficult for the light to reach the 2D camera 50. For this reason, the needle mark M is darker than the parts of the electrode pad P other than the needle mark M. The control unit 10 detects the area of the electrode pad P detected from the captured image IMG that is darker than the surrounding area as the needle mark M.

なお、電極パッドPの検出と針跡Mの検出の順序については、特に限定されず、順次行ってもよいし、同時に行ってもよい。 The order of detecting the electrode pads P and the needle marks M is not particularly limited, and they may be performed sequentially or simultaneously.

次に、制御部10は、針跡Mの検出結果に基づいて、第1の特徴量を算出し、針跡Mの良否の仮判定を行う。第1の特徴量としては、例えば、針跡Mの面積を用いることができる。制御部10は、撮像画像IMGから検出した針跡Mの面積が仮判定閾値(第1の閾値)を超えた場合に、針跡が深く掘られている可能性が高く、下地層が露出している可能性が高いので、電極パッドPを仮に異常(NG)と判定する。 Next, the control unit 10 calculates a first feature amount based on the detection result of the needle mark M, and makes a provisional judgment of the quality of the needle mark M. For example, the area of the needle mark M can be used as the first feature amount. If the area of the needle mark M detected from the captured image IMG exceeds the provisional judgment threshold (first threshold), the control unit 10 provisionally judges the electrode pad P to be abnormal (NG) since there is a high possibility that the needle mark is deeply dug and the underlying layer is exposed.

ここで、針跡Mの良否は、電極パッドPにおけるプローブ針74の移動量(引き摺る距離)等の影響を受ける場合がある。このため、針跡Mの面積に関する仮判定閾値(第1の閾値)は、例えば、プローブ針74の太さに基づいて、例えば、プローブ針74の太さ又はXY平面における断面積と略等しい値に設定してもよい。この場合、仮判定でNGとなる条件を厳しくすることができ、検査の精度を高めることができる。 Here, the quality of the needle mark M may be affected by the amount of movement (distance dragged) of the probe needle 74 on the electrode pad P, etc. For this reason, the provisional judgment threshold (first threshold) for the area of the needle mark M may be set based on the thickness of the probe needle 74, for example, to a value approximately equal to the thickness of the probe needle 74 or the cross-sectional area in the XY plane. In this case, the conditions for a provisional judgment of NG can be made stricter, and the accuracy of the inspection can be improved.

なお、仮判定は、上記の例に限定されない。例えば、電極パッドPの厚さ、電極パッドPに対して針跡Mの面積が占める割合、位置又は電極パッドPの材質の強度(脆さ)に基づいて仮判定を行ってもよい。例えば、電極パッドPが厚いほど、下地層が露出しにくいと考えられるので、針跡Mの面積に関する仮判定閾値(第1の閾値)を大きくしてもよい。また、電極パッドPの材質の強度が低い(脆い)ほど、電極パッドPの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、針跡Mの面積に関する仮判定閾値(第1の閾値)を小さくしてもよい。 The provisional judgment is not limited to the above example. For example, the provisional judgment may be made based on the thickness of the electrode pad P, the proportion of the area of the needle mark M to the electrode pad P, the position, or the strength (fragility) of the material of the electrode pad P. For example, the thicker the electrode pad P is, the less likely the underlying layer is to be exposed, so the provisional judgment threshold (first threshold) for the area of the needle mark M may be made large. Also, the lower the strength (fragility) of the material of the electrode pad P is, the more likely it is that the electrode pad P will be torn, so the provisional judgment threshold (first threshold) for the area of the needle mark M may be made small.

また、電極パッドPに対して針跡Mの面積が占める割合が基準値以上の場合、電極パッドPにおいて針跡M以外の部分が基準値以下の場合、電極パッドP端部と針跡Mとの距離が基準値以下の場合等には、電極パッドPの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、仮に異常(NG)と判定するようにしてもよい。この場合、電極パッドPの材質の強度に応じて各基準値を調整してもよく、例えば、電極パッドPの強度が低い(脆い)ほど、仮に異常(NG)と判定する基準を厳しくしてもよい。 In addition, when the proportion of the area of the needle mark M to the electrode pad P is equal to or greater than a reference value, when the portion of the electrode pad P other than the needle mark M is equal to or less than a reference value, when the distance between the end of the electrode pad P and the needle mark M is equal to or less than a reference value, etc., it is considered that there is a high possibility that the electrode pad P will tear or the like, and therefore it may be provisionally determined to be abnormal (NG). In this case, each reference value may be adjusted according to the strength of the material of the electrode pad P; for example, the lower the strength (fragile) the electrode pad P is, the stricter the criteria for provisionally determining it to be abnormal (NG) may be.

次に、仮判定(ステップS16)でNGとなった電極パッドPに対して、3D形状測定機52を用いて良否判定(本判定)を行う(ステップS18)。 Next, the electrode pads P that were determined to be NG in the provisional judgment (step S16) are subjected to a pass/fail judgment (final judgment) using the 3D shape measuring device 52 (step S18).

図6は、本判定の対象の電極パッドPを3D形状測定機52により測定した測定データの例を示す図である。図6では、3D形状測定機52により測定した3次元座標を明暗により立体的に示している。 Figure 6 shows an example of measurement data obtained by measuring the electrode pad P that is the subject of this evaluation using the 3D shape measuring machine 52. In Figure 6, the three-dimensional coordinates measured by the 3D shape measuring machine 52 are shown three-dimensionally using light and dark.

ステップS18では、まず、仮判定でNGとなった電極パッドPを含む領域の3次元形状の測定を行う。本実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置関係は既知又は校正済みとなっている。したがって、2Dカメラ50による撮像画像IMGにおける電極パッドPの位置(座標)に基づいて、3D形状測定機52を用いて、仮判定でNGとなった電極パッドPを含む領域の測定を行うことができる。 In step S18, first, the three-dimensional shape of the area including the electrode pad P that was provisionally determined to be NG is measured. In this embodiment, the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 is known or has been calibrated. Therefore, based on the position (coordinates) of the electrode pad P in the image IMG captured by the 2D camera 50, the 3D shape measuring machine 52 can be used to measure the area including the electrode pad P that was provisionally determined to be NG.

図6に示すように、3D形状測定機52による測定データR1は、仮判定でNGとなった本判定の対象の電極パッドPを含む領域の位置ごとの3次元座標(XYZ座標)の測定結果と、例えば、本判定の対象の電極パッドPと隣り合う電極パッドとの間のウェーハW(チップC)の表面の領域Wsを含む領域の3次元座標の測定結果とを含んでいる。 As shown in FIG. 6, the measurement data R1 from the 3D shape measuring machine 52 includes the measurement results of the three-dimensional coordinates (XYZ coordinates) for each position of the area including the electrode pad P that is the subject of the actual judgment and was provisionally judged NG, and the measurement results of the three-dimensional coordinates of an area including, for example, an area Ws on the surface of the wafer W (chip C) between the electrode pad P that is the subject of the actual judgment and an adjacent electrode pad.

制御部10は、測定データR1から、本判定の対象の電極パッドPを抽出する。本実施形態では、例えば、本判定の対象の電極パッドPの高さ(Z座標)と、隣り合う電極パッドとの間のウェーハW(チップC)の表面の領域Wsの高さ(Z座標)との差hに基づいて電極パッドPを抽出する。具体的には、制御部10は、例えば、電極パッドPの高さ(Z座標)から厚さ分低い領域を除外することにより、電極パッドPの表面領域を抽出する。 The control unit 10 extracts the electrode pad P to be subjected to this judgment from the measurement data R1. In this embodiment, for example, the electrode pad P is extracted based on the difference h between the height (Z coordinate) of the electrode pad P to be subjected to this judgment and the height (Z coordinate) of the area Ws on the surface of the wafer W (chip C) between adjacent electrode pads. Specifically, the control unit 10 extracts the surface area of the electrode pad P by, for example, excluding the area that is lower than the height (Z coordinate) of the electrode pad P by the thickness.

次に、制御部10は、電極パッドPの表面領域を抽出した測定データR2から、針跡Mに関する第2の特徴量を算出する。本実施形態では、第2の特徴量として、JIS B 0681-2:2018又はISO 25178-2:2012により定義される最大谷深さSvを用いる。 Next, the control unit 10 calculates a second feature value related to the needle mark M from the measurement data R2 extracted from the surface area of the electrode pad P. In this embodiment, the maximum valley depth Sv defined by JIS B 0681-2:2018 or ISO 25178-2:2012 is used as the second feature value.

図7は、電極パッドPに形成された針跡Mの特徴量(最大谷深さSv)を説明するための図である。図7では、電極パッドPの表面の3次元形状(凹凸)をX方向に沿う曲線で示している。 Figure 7 is a diagram for explaining the characteristic quantity (maximum valley depth Sv) of the needle mark M formed on the electrode pad P. In Figure 7, the three-dimensional shape (unevenness) of the surface of the electrode pad P is shown by a curve along the X direction.

最大谷深さSvは、電極パッドPの表面において高さ(Z座標)が平均値(相加平均値)となる平均面Pmを基準とした高さの最小値の絶対値である。なお、図7において、Spは最大山高さであり、平均面Pmからを基準とした最大値である。また、Szは、電極パッドPの表面の最も高い点から最も低い点までの距離を示す最大高さであり、Sz=Sp+Svである。 The maximum valley depth Sv is the absolute value of the minimum height based on the average plane Pm where the height (Z coordinate) on the surface of the electrode pad P is the average value (arithmetic mean value). In FIG. 7, Sp is the maximum peak height, which is the maximum value based on the average plane Pm. Sz is the maximum height indicating the distance from the highest point to the lowest point on the surface of the electrode pad P, and Sz = Sp + Sv.

制御部10は、例えば、最大谷深さSvと電極パッドPの厚さの設計値との関係に基づいて、電極パッドPの良否の本判定を行う。具体的には、例えば、最大谷深さSvが電極パッドPの厚さの設計値以上、又はこの設計値の90%以上の場合に、その電極パッドPをNGと判定する。 The control unit 10 performs a final judgment of the quality of the electrode pad P based on, for example, the relationship between the maximum valley depth Sv and the design value of the thickness of the electrode pad P. Specifically, for example, if the maximum valley depth Sv is equal to or greater than the design value of the thickness of the electrode pad P, or equal to or greater than 90% of this design value, the electrode pad P is judged to be NG.

なお、本判定は、上記の例に限定されない。例えば、電極パッドPの厚さ、電極パッドPに対して針跡Mの面積が占める割合、位置又は電極パッドPの材質の強度(脆さ)に基づいて本判定の最大谷深さSvに関する本判定閾値(第2の閾値)を変更してもよい。例えば、電極パッドPが厚いほど、下地層が露出しにくいと考えられるので、最大谷深さSvに関する本判定閾値(第2の閾値)を電極パッドPの厚さの設計値により近い値にしてもよい。また、電極パッドPの材質の強度が低い(脆い)ほど、電極パッドPの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、最大谷深さSvに関する本判定閾値(第2の閾値)を電極パッドPの厚さの設計値により小さい値にしてもよい。 Note that this determination is not limited to the above example. For example, the main determination threshold (second threshold) for the maximum valley depth Sv may be changed based on the thickness of the electrode pad P, the ratio of the area of the needle mark M to the electrode pad P, the position, or the strength (fragility) of the material of the electrode pad P. For example, the thicker the electrode pad P is, the less likely the underlayer is to be exposed, so the main determination threshold (second threshold) for the maximum valley depth Sv may be set to a value closer to the design value of the thickness of the electrode pad P. Also, the lower the strength (fragility) of the material of the electrode pad P is, the more likely it is that the electrode pad P will crack, so the main determination threshold (second threshold) for the maximum valley depth Sv may be set to a value smaller than the design value of the thickness of the electrode pad P.

また、電極パッドPに対して針跡Mの面積が占める割合が基準値以上の場合、電極パッドPにおいて針跡M以外の部分が基準値以下の場合、電極パッドP端部と針跡Mとの距離が基準値以下の場合等には、電極パッドPの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、NGと判定するようにしてもよい。この場合、電極パッドPの材質の強度に応じて各基準値を調整してもよく、例えば、電極パッドPの強度が低い(脆い)ほど、NGと判定する基準を厳しくしてもよい。 In addition, if the proportion of the area of the needle mark M relative to the electrode pad P is equal to or greater than a reference value, if the portion of the electrode pad P other than the needle mark M is equal to or less than a reference value, or if the distance between the end of the electrode pad P and the needle mark M is equal to or less than a reference value, it is considered highly likely that the electrode pad P will tear, and so it may be judged as NG. In this case, each reference value may be adjusted according to the strength of the material of the electrode pad P; for example, the lower the strength (more fragile) the electrode pad P is, the stricter the criteria for judging it as NG may be.

また、例えば、仮判定における第1の特徴量として針跡Mの面積を用いた場合、本判定では、電極パッドP端部と針跡Mとの距離が基準値以下という特徴量と、3D形状測定機52で測定した第2の特徴量(最大谷深さSv)とを併せて用いてもよい。 For example, if the area of the needle mark M is used as the first feature in the provisional judgment, the actual judgment may use the feature that the distance between the end of the electrode pad P and the needle mark M is less than or equal to a reference value, together with the second feature (maximum valley depth Sv) measured by the 3D shape measuring device 52.

ウェーハW1のウェーハレベル検査(ステップS14)と電極パッドPの検査(ステップS16及びS18)が終了すると、ウェーハW1がステージSTからアンロードされる(ステップS20)。そして、i=i+1として(ステップS22のNo、ステップS24)、次のウェーハW2のウェーハレベル検査(ステップS14)と電極パッドPの検査(ステップS16及びS18)が行われる。 When the wafer-level inspection (step S14) and the inspection of the electrode pads P (steps S16 and S18) of the wafer W1 are completed, the wafer W1 is unloaded from the stage ST (step S20). Then, i=i+1 is set (No in step S22, step S24), and the wafer-level inspection (step S14) and the inspection of the electrode pads P (steps S16 and S18) of the next wafer W2 are performed.

ステップS12~S24を繰り返して、検査対象のロットのウェーハWiのウェーハレベル検査(ステップS14)と電極パッドPの検査(ステップS16及びS18)が終了すると(ステップS22のYes)、検査フローを終了する。 Steps S12 to S24 are repeated, and when the wafer-level inspection (step S14) and the inspection of the electrode pads P (steps S16 and S18) of the wafers Wi of the lot being inspected are completed (Yes in step S22), the inspection flow ends.

3D形状測定機52は、Z方向の情報を得ることができるというメリットがあるが、2Dカメラ50と比較すると、1軸増えるため、測定の速度が遅くなる。例えば、3D形状測定機52として、白色干渉顕微鏡又はフォーカスバリエーション法を用いた装置を使用する場合には、3次元的な形状を取得するために傾斜面での感度が大きい高NA(Numerical Aperture)のレンズを使用する。高NAのレンズは倍率が大きくなるため、測定視野は狭くなる。そのため、1回の走査で測定できるウェーハW上の面積は小さくなる。ウェーハW上で広い面積の測定を行うためには、XY方向に測定視野を移動して複数回Z方向の走査を行う必要があるため、測定に時間がかかる。一方で2Dカメラ50の場合には、上記の3D形状測定機52の場合の制約がないことから、視野が大きいレンズを使用することができる。また、2Dカメラ50の場合、Z方向の走査の必要がないため、測定を高速で行うことができる。 The 3D shape measuring machine 52 has the advantage of being able to obtain information in the Z direction, but compared to the 2D camera 50, the measurement speed is slower because of the addition of one axis. For example, when a white light interference microscope or a device using a focus variation method is used as the 3D shape measuring machine 52, a high NA (Numerical Aperture) lens with high sensitivity on an inclined surface is used to obtain a three-dimensional shape. A high NA lens has a large magnification, so the measurement field of view is narrow. Therefore, the area on the wafer W that can be measured with one scan is small. In order to measure a wide area on the wafer W, it is necessary to move the measurement field of view in the XY direction and perform multiple scans in the Z direction, so the measurement takes time. On the other hand, in the case of the 2D camera 50, since there is no restriction as in the case of the 3D shape measuring machine 52, a lens with a large field of view can be used. In addition, in the case of the 2D camera 50, since there is no need for scanning in the Z direction, the measurement can be performed at high speed.

本実施形態によれば、高速で実施することが可能な2Dカメラ50を用いた電極パッドPの良否判定を、3D形状測定機52による良否判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むことができる。これにより、3D形状測定機52によりウェーハレベル検査により電極パッドPの表面に形成された針跡Mの検査を正確に行うことができ、かつ、良否判定に要する時間を短縮することができる。 According to this embodiment, the quality of the electrode pads P is judged using the 2D camera 50, which can be performed at high speed, prior to the quality judgment by the 3D shape measuring machine 52, thereby narrowing down the targets for this judgment. This allows the 3D shape measuring machine 52 to accurately inspect the needle marks M formed on the surfaces of the electrode pads P by wafer-level inspection, and also shortens the time required for the quality judgment.

なお、本実施形態では、検査対象物を電極パッドPに形成された針跡Mとしたが、既述のように本開示はこれに限定されない。例えば、ウェーハW上の傷又は異物等の検査対象物を検出するための外観検査にも本実施形態を適用可能である。 In this embodiment, the object to be inspected is the needle mark M formed on the electrode pad P, but as mentioned above, this disclosure is not limited to this. For example, this embodiment can also be applied to visual inspection for detecting objects to be inspected, such as scratches or foreign objects on the wafer W.

例えば、検査対象物がウェーハW上の傷の場合には、傷の大きさ(例えば、最大寸法又は最小寸法)、傷の深さ(例えば、最大谷深さSv又は最大高さSz)、傷の面積(例えば、ウェーハWの単位面積当たりに占める傷の面積の割合)、傷の配置(例えば、単位面積当たりの個数等)のうちの少なくとも1つの特徴量が基準値を超える場合に、ウェーハWを異常と判定してもよい。また、上記の特徴量に代えて、又は上記の特徴量に加えて、傷とデバイスとの間の距離が基準値以下である場合には、ウェーハWを異常と判定してもよい。 For example, when the object to be inspected is a scratch on a wafer W, the wafer W may be determined to be abnormal if at least one of the following features exceeds a reference value: scratch size (e.g., maximum dimension or minimum dimension), scratch depth (e.g., maximum valley depth Sv or maximum height Sz), scratch area (e.g., the proportion of the scratch area per unit area of the wafer W), and scratch arrangement (e.g., the number per unit area, etc.). Also, instead of or in addition to the above features, the wafer W may be determined to be abnormal if the distance between the scratch and the device is equal to or less than a reference value.

また、検査対象物が異物の場合には、例えば、異物の大きさ(例えば、最大寸法又は最小寸法)、異物の配置(例えば、単位面積当たりの個数等)のうちの少なくとも1つの特徴量が基準値を超える場合に、ウェーハWを異常と判定してもよい。また、上記の特徴量に代えて、又は上記の特徴量に加えて、異物の種類に基づいてウェーハWの良否の判定を行ってもよい。例えば、異物の3次元形状に基づいて異物がエア等により容易に除去可能なものであると推定される場合には、上記の特徴量に関わらず、ウェーハWを異常なしと判断してもよい。 In addition, when the object to be inspected is a foreign object, the wafer W may be determined to be abnormal if at least one of the following features exceeds a reference value: size of the foreign object (e.g., maximum dimension or minimum dimension) and arrangement of the foreign object (e.g., number per unit area, etc.). In addition, instead of or in addition to the above features, the quality of the wafer W may be determined based on the type of foreign object. For example, if it is estimated based on the three-dimensional shape of the foreign object that the foreign object can be easily removed by air or the like, the wafer W may be determined to be normal regardless of the above features.

[変形例]
なお、第1の実施形態では、ウェーハ1枚ごとに2Dカメラ50を用いた仮判定と3D形状測定機52を用いた本判定を順番に行ったが、ウェーハWの検査の順番はこれに限定されない。例えば、最初に1ロットについて2Dカメラ50を用いた仮判定を行い、その後に仮判定で異常判定の電極パッドPを含むウェーハWに対して、3D形状測定機52を用いた本判定を行ってもよい。
[Modification]
In the first embodiment, the provisional judgment using the 2D camera 50 and the final judgment using the 3D shape measuring machine 52 are performed for each wafer in that order, but the order of inspection of the wafers W is not limited to this. For example, the provisional judgment using the 2D camera 50 may be performed for one lot first, and then the final judgment using the 3D shape measuring machine 52 may be performed for the wafers W including the electrode pads P that have been provisionally judged to be abnormal.

図8及び図9は、変形例に係る検査方法を示すフローチャートである。図8は、2Dカメラ50を用いた仮判定のフローチャートであり、図9は、3D形状測定機52を用いた本判定のフローチャートである。 Figures 8 and 9 are flowcharts showing an inspection method according to a modified example. Figure 8 is a flowchart of a provisional judgment using a 2D camera 50, and Figure 9 is a flowchart of a final judgment using a 3D shape measuring device 52.

ウェーハWのロットの仮判定が開始されると、図8に示すように、検査対象のウェーハWの枚数のパラメータiをi=1に設定する(ステップS50)。そして、1枚目のウェーハW1がステージSTにロードされ(ステップS52)、2Dカメラ50を用いて電極パッドPの良否判定(仮判定)が行われる(ステップS54)。 When the provisional judgment of the lot of wafers W is started, as shown in FIG. 8, the parameter i indicating the number of wafers W to be inspected is set to i=1 (step S50). Then, the first wafer W1 is loaded onto the stage ST (step S52), and the quality (provisional judgment) of the electrode pads P is performed using the 2D camera 50 (step S54).

仮判定(ステップS54)が終了すると、ウェーハW1がステージSTからアンロードされる(ステップS56)。そして、i=i+1として(ステップS58のNo、ステップS60)、次のウェーハW2について仮判定(ステップS54)が行われる。 When the provisional judgment (step S54) is completed, the wafer W1 is unloaded from the stage ST (step S56). Then, i = i + 1 is set (No in step S58, step S60), and a provisional judgment (step S54) is performed on the next wafer W2.

ステップS52~S60を繰り返して、検査対象のロットのウェーハWiの仮判定(ステップS54)が終了すると(ステップS58のYes)、仮判定フローを終了する。 Steps S52 to S60 are repeated, and when the provisional judgment (step S54) of the wafers Wi in the lot being inspected is completed (Yes in step S58), the provisional judgment flow ends.

次に、ウェーハWのロットの本判定が開始されると、図9に示すように、検査対象のウェーハWの枚数のパラメータjをj=1に設定する(ステップS70)。そして、1枚目のウェーハW1が仮判定で異常判定だった電極パッドPを含んでいない場合には(ステップS72のNo)、j=j+1として本判定の対象を変更する(ステップS74)。 Next, when the actual judgment of the wafer W lot is started, as shown in FIG. 9, the parameter j of the number of wafers W to be inspected is set to j=1 (step S70). Then, if the first wafer W1 does not include an electrode pad P that was provisionally judged to be abnormal (No in step S72), the target of the actual judgment is changed to j=j+1 (step S74).

一方、1枚目のウェーハW1が仮判定で異常判定の電極パッドPを含んでいる場合には(ステップS72のYes)、ウェーハW1がステージSTにロードされ(ステップS76)、3D形状測定機52を用いて電極パッドPの良否判定(本判定)が行われる(ステップS78)。 On the other hand, if the first wafer W1 contains an electrode pad P that is provisionally determined to be abnormal (Yes in step S72), the wafer W1 is loaded onto the stage ST (step S76), and the quality of the electrode pad P is determined (main determination) using the 3D shape measuring device 52 (step S78).

本判定(ステップS78)が終了すると、ウェーハW1がステージSTからアンロードされる(ステップS80)。そして、j=j+1として(ステップS82のNo、ステップS74)、次のウェーハW2について仮判定(ステップS72~S82)が行われる。 When this determination (step S78) is completed, wafer W1 is unloaded from stage ST (step S80). Then, j = j + 1 is set (No in step S82, step S74), and a provisional determination (steps S72 to S82) is made for the next wafer W2.

ステップS72~S82を繰り返して、検査対象のロットのウェーハWjの仮判定(ステップS72~S82)が終了すると(ステップS82のYes)、本判定フローを終了する。 Steps S72 to S82 are repeated, and when the provisional judgment (steps S72 to S82) of the wafer Wj in the lot being inspected is completed (Yes in step S82), this judgment flow ends.

変形例においても、2Dカメラ50を用いた電極パッドPの良否判定を、3D形状測定機52による良否判定に先行して行うことにより、電極パッドPの表面に形成された針跡Mの検査を正確かつ高速で行うことができる。 Even in this modified example, the quality of the electrode pad P is judged using the 2D camera 50 prior to the quality judgment using the 3D shape measuring device 52, so that the inspection of the needle marks M formed on the surface of the electrode pad P can be performed accurately and quickly.

なお、図8及び図9は、ウェーハレベル検査のステップを含んでおらず、ウェーハレベル検査後に電極パッドPの検査を行う場合の手順を示している。本開示はこれに限定されず、図8及び図9のフローに(例えば、図8のステップS52とS54の間に)ウェーハレベル検査を含めてもよい。 Note that Figures 8 and 9 do not include a wafer-level inspection step, and show a procedure for inspecting electrode pads P after wafer-level inspection. The present disclosure is not limited to this, and wafer-level inspection may be included in the flow of Figures 8 and 9 (for example, between steps S52 and S54 in Figure 8).

[第2の実施形態]
第1の実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置関係は既知又は校正済みであることを前提としている。これに対して、本実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置合わせ(アライメント)を行う。
Second Embodiment
In the first embodiment, it is assumed that the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 is known or has been calibrated. In contrast, in the present embodiment, the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 are aligned.

すなわち、本実施形態では、ウェーハレベル検査(ステップS14)の後、電極パッドPの検査(ステップS16及びS18)の前に、制御部10により、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントを行う。ここで、制御部10は、アライメント部の一例である。 That is, in this embodiment, after the wafer-level inspection (step S14) and before the inspection of the electrode pads P (steps S16 and S18), the control unit 10 aligns the 2D camera 50 with the 3D shape measuring device 52. Here, the control unit 10 is an example of an alignment unit.

図10は、本発明の第2の実施形態に係る検査装置を示す図(ウェーハレベル検査時)である。図10に示すように、本実施形態に係る検査装置1Aでは、ステージSTに連結したサブステージSSTが設けられており、アライメントマークMAがサブステージSST上に形成されている。 Figure 10 is a diagram showing an inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention (during wafer-level inspection). As shown in Figure 10, the inspection apparatus 1A according to this embodiment is provided with a substage SST connected to the stage ST, and an alignment mark MA is formed on the substage SST.

図11は、アライメントマークMAの例を示す平面図及び正面図である。図11には、アライメントマークMAの例を3つ示してある。なお、図11の左下に示す座標軸は、検査装置1A(ステージST)を基準とした座標系である。 Figure 11 shows a plan view and a front view of an example of an alignment mark MA. Three examples of alignment marks MA are shown in Figure 11. Note that the coordinate axes shown in the lower left of Figure 11 are a coordinate system based on the inspection device 1A (stage ST).

図11に示すように、本実施形態に係るアライメントマークMAは、XY平面視で2本の直交する線分を組み合わせてなる十字形状であり、Z方向に段差を有する。 As shown in FIG. 11, the alignment mark MA according to this embodiment has a cross shape formed by combining two perpendicular line segments in an XY plane view, and has a step in the Z direction.

ここで、アライメントマークMAと下地となるサブステージSSTとは、材質が異なることが望ましい。 Here, it is desirable that the alignment mark MA and the underlying sub-stage SST are made of different materials.

図11の(a)に示す例では、サブステージSSTの表面に対してアライメントマークMAの十字形状の部分が突出しており、突出部分の断面形状は矩形となっている。一方、図11の(b)に示す例では、サブステージSSTの表面に対してアライメントマークMAの十字形状の部分が陥没しており、陥没部分の断面形状は矩形となっている。なお、図11の(b)では、陥没部分の断面形状は丸みを帯びていてもよい。また、図11の(c)に示す例では、(a)と同様に、サブステージSSTの表面に対してアライメントマークMAの十字形状の部分が突出しているが、突出部分の先端形状は丸みを帯びている。いずれの例も、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントに適用可能である。 In the example shown in FIG. 11(a), the cross-shaped portion of the alignment mark MA protrudes from the surface of the substage SST, and the cross-sectional shape of the protruding portion is rectangular. On the other hand, in the example shown in FIG. 11(b), the cross-shaped portion of the alignment mark MA is recessed from the surface of the substage SST, and the cross-sectional shape of the recessed portion is rectangular. Note that in FIG. 11(b), the cross-sectional shape of the recessed portion may be rounded. Also, in the example shown in FIG. 11(c), like in FIG. 11(a), the cross-shaped portion of the alignment mark MA protrudes from the surface of the substage SST, but the tip shape of the protruding portion is rounded. Either example can be applied to the alignment between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52.

なお、図11に示す例では、アライメントマークMAの形状を十字形状としたが、これに限定されない。アライメントマークMAは、例えば、独立した2方向の成分を有する形状、具体的には、矩形、菱形、三角形、オーバル(例えば、楕円、長円又は卵形等)又はL字形状等であってもよい。また、独立した2方向の成分は有しないが、円形のアライメントマークMAであっても、その中心座標を求めて利用することができるので、本実施形態に係る2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントに適用可能である。 In the example shown in FIG. 11, the shape of the alignment mark MA is a cross, but is not limited to this. The alignment mark MA may be, for example, a shape having two independent directional components, specifically, a rectangle, a rhombus, a triangle, an oval (e.g., an ellipse, an oval, an egg shape, etc.), or an L-shape. In addition, even if the alignment mark MA does not have two independent directional components but is circular, its center coordinates can be determined and used, so it can be applied to the alignment between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 according to this embodiment.

図12は、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントの手順(アライメントステップ)を示すフローチャートである。 Figure 12 is a flowchart showing the procedure (alignment steps) for aligning the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52.

まず、2Dカメラ50の下にサブステージSSTを移動させて、アライメントマークMAを撮像する(ステップS100)。ステップS100では、例えば、サブステージSSTの位置の設計値等に基づいて、2Dカメラ50の下にサブステージSSTを移動させる。 First, the substage SST is moved under the 2D camera 50 to capture an image of the alignment mark MA (step S100). In step S100, the substage SST is moved under the 2D camera 50 based on, for example, the design value of the position of the substage SST.

次に、ステージSTのXY座標(Xs,Ys)を読み取り、2Dカメラ50を用いてアライメントマークMAを撮像する。ここで、2Dカメラ50がカラーカメラの場合には、グレースケール画像に変換してもよい。 Next, the XY coordinates (Xs, Ys) of the stage ST are read, and the alignment mark MA is imaged using the 2D camera 50. If the 2D camera 50 is a color camera, the image may be converted to a grayscale image.

図13は、アライメントマークMAの撮像画像の例を示す図である。なお、図13の左下に示す座標軸は、検査装置1A(ステージST)を基準とした座標系である。 Figure 13 is a diagram showing an example of a captured image of the alignment mark MA. Note that the coordinate axes shown in the lower left of Figure 13 are a coordinate system based on the inspection device 1A (stage ST).

図13において、VF1は2Dカメラ50の視野を示しており、ステージSTの座標系における視野VF1の中心を(Xs2,Ys2)とする。なお、2Dカメラ50の視野座標系における視野VF1の中心は(0,0)である。また、視野VF1のX方向の画素数をnとする。 In FIG. 13, VF1 indicates the field of view of the 2D camera 50, and the center of the field of view VF1 in the coordinate system of the stage ST is (Xs2, Ys2). Note that the center of the field of view VF1 in the field of view coordinate system of the 2D camera 50 is (0, 0). Also, the number of pixels in the X direction of the field of view VF1 is n.

図13に示すように、アライメントマークMAを撮像画像からある断面(例えば、X=XL1,XL2、Y=YL1,YL2等)で抜き出し、アライメントマークMAの中心、すなわち、十字形状の交点(Xc2,Yc2)を計算する。 As shown in FIG. 13, the alignment mark MA is extracted from the captured image at a certain cross section (e.g., X=XL1, XL2, Y=YL1, YL2, etc.), and the center of the alignment mark MA, i.e., the intersection point of the cross shape (Xc2, Yc2), is calculated.

図13に示す例では、アライメントマークMAがサブステージSSTの表面よりも明度が高くなっている。Y=YL1で抜き出した断面では、アライメントマークMAの位置に対応して、明度が閾値thを越える部分が検出される。この明度が閾値thを越える部分の画素位置PxIDの平均値を求めて、PxIDの平均値に画素位置PxIDを距離に変換するための係数を乗算する。これにより、Y=YL1で抜き出した断面におけるアライメントマークMAの中心のX座標(2Dカメラ50の視野座標系におけるX座標)X(YL1)が求まる。 In the example shown in FIG. 13, the alignment mark MA is brighter than the surface of the substage SST. In the cross section extracted at Y=YL1, a portion where the brightness exceeds the threshold value th is detected corresponding to the position of the alignment mark MA. The average value of the pixel positions PxID of the portion where the brightness exceeds the threshold value th is found, and the average value of PxID is multiplied by a coefficient for converting the pixel position PxID to distance. This determines the X coordinate X(YL1) of the center of the alignment mark MA in the cross section extracted at Y=YL1 (the X coordinate in the field of view coordinate system of the 2D camera 50).

図13に示すように、XY方向の複数の断面で、アライメントマークMAの中心のXY座標(2Dカメラ50の視野座標系におけるXY座標)を算出する。そして、これらの平均値をアライメントマークMAの中心のXY座標(2Dカメラ50の視野座標系におけるXY座標)(Xc2,Yc2)として求める。 As shown in FIG. 13, the XY coordinates (XY coordinates in the visual field coordinate system of the 2D camera 50) of the center of the alignment mark MA are calculated for multiple cross sections in the XY direction. Then, the average of these values is calculated as the XY coordinates (XY coordinates in the visual field coordinate system of the 2D camera 50) (Xc2, Yc2) of the center of the alignment mark MA.

アライメントマークMAの中心の座標(Xc2,Yc2)は、下記の式により表される。なお、下記の式では、XY方向にそれぞれ抜き出した断面の数をそれぞれN及びMとする。 The coordinates (Xc2, Yc2) of the center of the alignment mark MA are expressed by the following formula. In the formula below, the numbers of cross sections taken in the X and Y directions are N and M, respectively.

Xc2={X(YL1)+X(YL2)+X(YL3)+…+X(YLN)}/N
Yc2={Y(XL1)+Y(XL2)+Y(XL3)+…+Y(XLM)}/M
なお、図13に示す例において、抜き出す断面は視野VFの端から20%程度の位置で抜き出すのが望ましい。
Xc2 = {X(YL1) + X(YL2) + X(YL3) + ... + X(YLN)} / N
Yc2 = {Y(XL1) + Y(XL2) + Y(XL3) + ... + Y(XLM)} / M
In the example shown in FIG. 13, it is desirable to extract the cross section at a position that is about 20% from the edge of the field of view VF.

次に、ステージSTの座標系におけるアライメントマークMAの位置を求める。ステージSTの座標系におけるアライメントマークMAの中心の位置は(Xc2+Xs2,Yc2+Ys2)となる。 Next, the position of the alignment mark MA in the coordinate system of the stage ST is found. The position of the center of the alignment mark MA in the coordinate system of the stage ST is (Xc2 + Xs2, Yc2 + Ys2).

次に、3D形状測定機52の下にサブステージSSTを移動させ、アライメントマークMAを測定する(ステップS102)。ステップS102では、ステップS100と同様に、アライメントマークMAの形状を測定し、アライメントマークMAの中心を求める。なお、ステップS102では、アライメントマークMAの明暗ではなく、3D形状データにおけるZ方向の高さの差を用いてアライメントマークMAを検出する。3D形状測定機52の視野座標系におけるアライメントマークMAの中心のXY座標を(Xc3,Yc3)、ステージSTの座標系における3D形状測定機52の視野の中心を(Xs3,Ys3)すると、アライメントマークMAの中心のステージSTの座標系における位置は(Xc3+Xs3,Yc3+Ys3)となる。 Next, the substage SST is moved under the 3D shape measuring machine 52 to measure the alignment mark MA (step S102). In step S102, similar to step S100, the shape of the alignment mark MA is measured and the center of the alignment mark MA is found. In step S102, the alignment mark MA is detected using the difference in height in the Z direction in the 3D shape data, rather than the brightness of the alignment mark MA. If the XY coordinates of the center of the alignment mark MA in the visual field coordinate system of the 3D shape measuring machine 52 are (Xc3, Yc3) and the center of the visual field of the 3D shape measuring machine 52 in the coordinate system of the stage ST is (Xs3, Ys3), then the position of the center of the alignment mark MA in the coordinate system of the stage ST is (Xc3 + Xs3, Yc3 + Ys3).

なお、フォーカスバリエーション等の手法を用いる3D形状測定機52の場合には、3D形状データを取得せず、3D形状測定機52に搭載されているカメラを用いてアライメントマークMAの2D画像を取得し、この2D画像を用いてアライメントを行ってもよい。 In the case of a 3D shape measuring machine 52 that uses a method such as focus variation, instead of acquiring 3D shape data, a 2D image of the alignment mark MA may be acquired using a camera mounted on the 3D shape measuring machine 52, and alignment may be performed using this 2D image.

次に、2Dカメラ50と3D形状測定機52の位置関係を求める(ステップS104)。 Next, the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52 is determined (step S104).

上記の通り、2Dカメラ50と3D形状測定機52によりそれぞれ求めたアライメントマークMAの位置は、ステージSTの座標系で(Xc2+Xs2,Yc2+Ys2)及び(Xc3+Xs3,Yc3+Ys3)である。 As described above, the positions of the alignment marks MA determined by the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52, respectively, are (Xc2+Xs2, Yc2+Ys2) and (Xc3+Xs3, Yc3+Ys3) in the coordinate system of the stage ST.

図14及び図15は、2Dカメラ50と3D形状測定機52の位置関係を説明するための平面図である。図15は、図14の領域XVの拡大図である。図15において、2Dカメラ50と3D形状測定機52の視野をそれぞれVF1及びVF2とする。 Figures 14 and 15 are plan views for explaining the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52. Figure 15 is an enlarged view of area XV in Figure 14. In Figure 15, the fields of view of the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 are VF1 and VF2, respectively.

2Dカメラ50で測定した電極パッドPの位置が、ステージSTの座標系で(Xpn,Ypn)であるとする。このとき、2Dカメラ50からみた3D形状測定機52の位置は(Xc3+Xs3-Xc2-Xs2,Yc3+Ys3-Yc2-Ys2)である。 The position of the electrode pad P measured by the 2D camera 50 is assumed to be (Xpn, Ypn) in the coordinate system of the stage ST. In this case, the position of the 3D shape measuring device 52 as seen from the 2D camera 50 is (Xc3 + Xs3 - Xc2 - Xs2, Yc3 + Ys3 - Yc2 - Ys2).

したがって、2Dカメラ50で測定した電極パッドPの位置、すなわち、ステージSTの座標系で(Xpn、Ypn)は、3D形状測定機52では、ステージSTの座標系で(Xpn+Xc3+Xs3-Xc2-Xs2,Ypn+Yc3+Ys3-Yc2-Ys2)で測定すればよい。 Therefore, the position of the electrode pad P measured by the 2D camera 50, i.e., (Xpn, Ypn) in the coordinate system of the stage ST, can be measured by the 3D shape measuring device 52 as (Xpn + Xc3 + Xs3 - Xc2 - Xs2, Ypn + Yc3 + Ys3 - Yc2 - Ys2) in the coordinate system of the stage ST.

ここで、2Dカメラ50の座標系からステージSTの座標系の変換は、下記のようになる。2Dカメラ50の座標系で(Xp2,Yp2)の位置にある電極パッドPは、ステージSTの座標系で(Xpn,Ypn)=(Xs2+Xp2,Ys2+Yp2)となる。 The conversion from the coordinate system of the 2D camera 50 to the coordinate system of the stage ST is as follows. The electrode pad P located at the position (Xp2, Yp2) in the coordinate system of the 2D camera 50 is (Xpn, Ypn) = (Xs2 + Xp2, Ys2 + Yp2) in the coordinate system of the stage ST.

検査装置1Aでは、温度変化に起因する2Dカメラ50又は3D形状測定機52のドリフトにより、2Dカメラ50と3D形状測定機52と位置関係が変動することが考えられる。本実施形態によれば、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置合わせを行うことにより、電極パッドPの検査の精度を向上させることができる。 In the inspection device 1A, drift of the 2D camera 50 or the 3D shape measuring machine 52 caused by temperature changes may cause the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 to fluctuate. According to this embodiment, the accuracy of the inspection of the electrode pad P can be improved by aligning the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52.

なお、本実施形態に係るアライメントは、検査対象のウェーハW毎又はロット毎など、実施の周期は特に限定されない。アライメントの実施時期は、例えば、環境(温度変化)に起因するドリフトの程度により決定することができる。 The alignment according to this embodiment is not limited to a specific frequency, and may be performed for each wafer W to be inspected or for each lot. The timing of the alignment can be determined, for example, based on the degree of drift caused by the environment (temperature change).

また、本実施形態では、アライメントマークMAが形成されたサブステージSSTをステージSTに連結したが、本開示はこれに限定されない。例えば、上記のアライメントマークMAをウェーハW上に設けて、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントに適用してもよい。 In addition, in this embodiment, the substage SST on which the alignment mark MA is formed is connected to the stage ST, but the present disclosure is not limited to this. For example, the above-mentioned alignment mark MA may be provided on the wafer W and applied to the alignment between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52.

[第3の実施形態]
第2の実施形態では、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントのためにアライメントマークMAを設けた。これに対して、第3の実施形態では、アライメントマークMAを用いることなく、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントを行う。
[Third embodiment]
In the second embodiment, an alignment mark MA is provided for aligning the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52. In contrast, in the third embodiment, the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 are aligned without using the alignment mark MA.

図16は、本発明の第3の実施形態に係る検査装置を示す図(ウェーハレベル検査時)である。 Figure 16 shows an inspection device according to a third embodiment of the present invention (during wafer-level inspection).

図16に示すように、本実施形態に係る検査装置1Bでは、ステージSTの端部には、針合わせカメラ54と、上面にミラーが形成されたミラーステージMSTがともに連結されている。 As shown in FIG. 16, in the inspection device 1B according to this embodiment, a needle alignment camera 54 and a mirror stage MST with a mirror formed on its upper surface are both connected to the end of the stage ST.

本実施形態では、針合わせカメラ54を用いて、2Dカメラ50及び3D形状測定機52から出力されるビームを検出することにより、2Dカメラ50と3D形状測定機52の位置関係を求める。 In this embodiment, the needle alignment camera 54 is used to detect the beams output from the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52, thereby determining the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52.

図17は、2Dカメラ50と3D形状測定機52とのアライメントの手順を示すフローチャートである。図18は、2Dカメラ50の例を示すブロック図である。 Figure 17 is a flowchart showing the procedure for aligning the 2D camera 50 and the 3D shape measuring device 52. Figure 18 is a block diagram showing an example of the 2D camera 50.

まず、2Dカメラ50の校正を行う(ステップS200)。ステップS200では、検査装置1B及びその設置環境の温度変化に起因する光源500と撮像素子512(図18参照)等の取り付け誤差などを測定及び校正する。 First, the 2D camera 50 is calibrated (step S200). In step S200, the installation errors of the light source 500 and the image sensor 512 (see FIG. 18), etc., caused by temperature changes in the inspection device 1B and its installation environment are measured and calibrated.

ステップS200では、まず、2Dカメラ50の下にミラーステージMSTを移動させて、2Dカメラ50に搭載されている光源500から、ミラーステージMSTに向けてビームL1を出力する。光源500から出力されたビームは、コリメートレンズ502により平行光となって、ハーフミラー504及びミラー506により順次反射されて、集光レンズ508により集光されてミラーステージMSTに到達する。ミラーステージMSTからの反射光は、集光レンズ508及びミラー506を経て、ハーフミラー504を透過して集光レンズ510により撮像素子512に集光される。こうして、ミラーステージMST上面で反射されたビームL1は2Dカメラ50の撮像素子512により検出する。 In step S200, first, the mirror stage MST is moved below the 2D camera 50, and a beam L1 is output from the light source 500 mounted on the 2D camera 50 toward the mirror stage MST. The beam output from the light source 500 is collimated by the collimator lens 502, reflected in sequence by the half mirror 504 and mirror 506, and focused by the condenser lens 508 to reach the mirror stage MST. The reflected light from the mirror stage MST passes through the condenser lens 508 and mirror 506, passes through the half mirror 504, and is focused on the image sensor 512 by the condenser lens 510. In this way, the beam L1 reflected on the upper surface of the mirror stage MST is detected by the image sensor 512 of the 2D camera 50.

なお、2Dカメラ50の光学系は、図18の例に限定されるものではなく、例えば、ミラー506を省略してもよい。 The optical system of the 2D camera 50 is not limited to the example shown in FIG. 18, and for example, the mirror 506 may be omitted.

ステップS200では、2Dカメラ50の座標系で(ΔX2d、ΔY2d)の位置にビームL1が見えたとする(図19参照)。 In step S200, it is assumed that beam L1 is seen at position (ΔX2d, ΔY2d) in the coordinate system of the 2D camera 50 (see Figure 19).

次に、針合せカメラ54の視野中心で2Dカメラ50からのビームL1の焦点が観測できるようにステージSTを移動し、ビームL1の座標を検出する(ステップS202)。ここで、針合わせカメラ54の視野サイズは、2Dカメラ50に搭載されているビームL1のスポット径より十分大きく、3D形状測定機52の測定光のスポット径より十分大きいものとする。 Next, the stage ST is moved so that the focus of the beam L1 from the 2D camera 50 can be observed at the center of the field of view of the needle alignment camera 54, and the coordinates of the beam L1 are detected (step S202). Here, the field of view size of the needle alignment camera 54 is sufficiently larger than the spot diameter of the beam L1 mounted on the 2D camera 50 and sufficiently larger than the spot diameter of the measurement light of the 3D shape measuring device 52.

針合わせカメラ54の座標系で、ビームL1の位置(ΔXp1,ΔYp1)とし、このときのステージSTの位置を(Xs1,Ys1)とする。このとき、ステージSTの座標系で2Dカメラ50の視野VF1の中心Aは、下記の式により表される。 In the coordinate system of the needle alignment camera 54, the position of the beam L1 is (ΔXp1, ΔYp1), and the position of the stage ST at this time is (Xs1, Ys1). At this time, the center A of the field of view VF1 of the 2D camera 50 in the coordinate system of the stage ST is expressed by the following formula.

A=(Xs1-ΔX2d-ΔXp1,Ys1-ΔY2d-ΔYp1)
次に、針合せカメラ54の視野中心で3D形状測定機52からの測定光L2(例えば、白色干渉顕微鏡の白色光等)を観測できるようにステージSTを移動し、測定光L2の座標を検出する(ステップS204)。針合わせカメラ54の座標系で、3D形状測定機52のビーム位置(ΔXp2,ΔYp2)をとし、このときのステージSTの位置を(Xs2,Ys2)とする。このとき、ステージSTの座標系で3D形状測定機52の位置Bは、下記の式により表される。
A = (Xs1 - ΔX2d - ΔXp1, Ys1 - ΔY2d - ΔYp1)
Next, the stage ST is moved so that the measurement light L2 (e.g., white light of a white light interference microscope) from the 3D shape measuring device 52 can be observed at the center of the field of view of the needle alignment camera 54, and the coordinates of the measurement light L2 are detected (step S204). In the coordinate system of the needle alignment camera 54, the beam position of the 3D shape measuring device 52 is (ΔXp2, ΔYp2), and the position of the stage ST at this time is (Xs2, Ys2). At this time, the position B of the 3D shape measuring device 52 in the coordinate system of the stage ST is expressed by the following equation.

B=(Xs2-ΔXp2,Ys2-ΔYp2)
次に、2Dカメラ50と3D形状測定機52の位置関係を求める(ステップS206)。2Dカメラ50に対する3D形状測定機52の位置はB-Aとなる。
B = (Xs2 - ΔXp2, Ys2 - ΔYp2)
Next, the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 is obtained (step S206). The position of the 3D shape measuring machine 52 relative to the 2D camera 50 is B-A.

検査装置1Bでも、温度変化に起因する2Dカメラ50又は3D形状測定機52のドリフトにより、2Dカメラ50と3D形状測定機52と位置関係が変動する。本実施形態によれば、2Dカメラ50と3D形状測定機52との位置合わせを行うことにより、電極パッドPの検査の精度を向上させることができる。 In the inspection device 1B, the positional relationship between the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52 fluctuates due to drift of the 2D camera 50 or the 3D shape measuring machine 52 caused by temperature changes. According to this embodiment, the accuracy of the inspection of the electrode pad P can be improved by aligning the 2D camera 50 and the 3D shape measuring machine 52.

なお、本実施形態に係るアライメントについても、第2の実施形態と同様に、検査対象のウェーハW毎又はロット毎など、実施の周期は特に限定されない。アライメントの実施時期は、例えば、環境(温度変化)に起因するドリフトの程度により決定することができる。 As with the second embodiment, the alignment according to this embodiment is not limited to a specific period, such as for each wafer W to be inspected or for each lot. The timing of alignment can be determined, for example, based on the degree of drift caused by the environment (temperature change).

なお、2Dカメラ50の視野VF1の中心AとビームL1の焦点位置が校正済みの場合には、ミラーステージMSTを用いた校正(ステップS200)は省略することができる。 Note that if the center A of the field of view VF1 of the 2D camera 50 and the focal position of the beam L1 have already been calibrated, the calibration using the mirror stage MST (step S200) can be omitted.

また、3D形状測定機52に外部のアライメント用ビームの光源を設けた場合には、同光源を用いることにより、第3の実施形態と同様にアライメントを行うことができる。 In addition, if the 3D shape measuring device 52 is provided with a light source for an external alignment beam, alignment can be performed in the same manner as in the third embodiment by using the same light source.

1、1A、1B…検査装置、10…制御部、12…入出力部、14…搬送ユニット駆動部、16…搬送アーム駆動部、18…測定制御部、20…測定部、50…2Dカメラ、52…3D形状測定機、54…針合わせカメラ、70…テストヘッド 1, 1A, 1B... inspection device, 10... control unit, 12... input/output unit, 14... transport unit drive unit, 16... transport arm drive unit, 18... measurement control unit, 20... measurement unit, 50... 2D camera, 52... 3D shape measuring device, 54... needle alignment camera, 70... test head

Claims (10)

ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像した前記画像から前記検査対象物を検出し、前記検査対象物の良否の仮判定を行う第1の判定部と、
前記仮判定により異常と判定された前記検査対象物の3次元形状を測定する3次元形状測定機と、
前記3次元形状測定機により測定した前記検査対象物の前記3次元形状と、前記カメラにより撮像した前記画像、又は前記3次元形状測定機により測定した前記検査対象物の3次元形状に基づいて、前記検査対象物の良否の本判定を行う第2の判定部と、
を備える検査装置。
a camera for capturing an image of an object to be inspected on a wafer;
a first determination unit that detects the inspection object from the image captured by the camera and makes a provisional determination of pass/fail of the inspection object;
a three-dimensional shape measuring machine for measuring a three-dimensional shape of the inspection object determined to be abnormal by the provisional determination;
a second judgment unit that performs a main judgment of pass/fail of the inspection object based on the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine, the image captured by the camera, or the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine;
An inspection device comprising:
前記検査対象物は、テストヘッドを用いて前記ウェーハを電気的に検査したときに前記ウェーハの電極パッドに形成された針跡である、請求項1に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 1, wherein the inspection object is a needle mark formed on an electrode pad of the wafer when the wafer is electrically inspected using a test head. 前記第1の判定部は、前記カメラにより撮像した前記画像から前記電極パッドに形成された針跡の面積を検出し、前記面積に基づいて前記電極パッドの良否の仮判定を行う、請求項2に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 2, wherein the first judgment unit detects the area of the needle mark formed on the electrode pad from the image captured by the camera and makes a provisional judgment of the quality of the electrode pad based on the area. 前記第2の判定部は、前記3次元形状測定機により測定した前記電極パッドの最大谷深さに基づいて前記電極パッドの良否の本判定を行う、請求項2又は3に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 2 or 3, wherein the second judgment unit performs a final judgment of the quality of the electrode pad based on the maximum valley depth of the electrode pad measured by the three-dimensional shape measuring device. 前記カメラと前記3次元形状測定機の位置関係を取得するアライメント部を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の検査装置。 The inspection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising an alignment unit that acquires the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring device. 前記アライメント部は、前記カメラ及び前記3次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、前記カメラと前記3次元形状測定機の位置関係を取得する、請求項5に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 5, wherein the alignment unit acquires the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring machine based on the measurement results of the alignment mark by the camera and the three-dimensional shape measuring machine. ウェーハ上の検査対象物の画像をカメラにより撮像し、前記画像から前記検査対象物を検出し、前記検査対象物の良否の仮判定を行うステップと、
前記仮判定により異常と判定された前記検査対象物の3次元形状を3次元形状測定機により測定し、前記3次元形状測定機により測定した前記検査対象物の前記3次元形状と、前記カメラにより撮像した前記画像、又は前記3次元形状測定機により測定した前記検査対象物の3次元形状に基づいて、前記検査対象物の良否の本判定を行うステップと、
を備える検査方法。
taking an image of an object to be inspected on a wafer by a camera, detecting the object to be inspected from the image, and provisionally determining whether the object to be inspected is good or bad;
measuring a three-dimensional shape of the inspection object determined to be abnormal by the provisional determination using a three-dimensional shape measuring machine, and making a final determination of pass/fail of the inspection object based on the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine, the image captured by the camera, or the three-dimensional shape of the inspection object measured by the three-dimensional shape measuring machine;
An inspection method comprising:
前記検査対象物は、テストヘッドを用いて前記ウェーハを電気的に検査したときに前記ウェーハの電極パッドに形成された針跡である、請求項7に記載の検査方法。 The inspection method according to claim 7, wherein the inspection object is a needle mark formed on an electrode pad of the wafer when the wafer is electrically inspected using a test head. 前記カメラと前記3次元形状測定機の位置関係を取得するアライメントステップを備える、請求項7又は8に記載の検査方法。 The inspection method according to claim 7 or 8, further comprising an alignment step for acquiring the positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring device. 前記カメラによりアライメントマークを測定するステップと、
前記3次元形状測定機により前記アライメントマークを測定するステップとを備え、
前記アライメントステップでは、前記カメラ及び前記3次元形状測定機による前記アライメントマークの測定結果に基づいて、前記カメラと前記3次元形状測定機の位置関係を取得する、請求項9に記載の検査方法。
measuring an alignment mark with the camera;
measuring the alignment mark by the three-dimensional shape measuring machine;
10. The inspection method according to claim 9, wherein in the alignment step, a positional relationship between the camera and the three-dimensional shape measuring machine is acquired based on a measurement result of the alignment mark by the camera and the three-dimensional shape measuring machine.
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