JP3964283B2 - Nondestructive inspection equipment - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非破壊検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、半導体ウェーハ上に複数のダイ（チップ）を形成した後、ウェーハ検査が行われる。ウェーハ検査には、非破壊検査装置が用いられる。非破壊検査装置の一例として、走査型ＳＱＵＩＤ顕微鏡が知られている。ＳＱＵＩＤ顕微鏡は、試料の表面にレーザスポット光を照射し、それによって誘起された磁場の強度をＳＱＵＩＤ磁束計（超伝導量子干渉磁束計）で検出する。磁場強度の分布は、ＳＱＵＩＤ磁束計の出力信号を用いて画像化される。この画像を観察することにより、ウェーハを検査できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、試料の欠陥の有無を調べることはできても、欠陥の種類を判別することはできない。そこで、この発明は、試料の欠陥の種類を判別できる非破壊検査装置の提供を課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の態様は、試料に設けられた所定の構造の欠陥を検出する非破壊検査装置である。この装置は、照射手段、走査手段、磁場検出手段、減算手段、比較手段、および判定手段を備えている。照射手段は、試料にレーザ光を照射する。走査手段は、試料上におけるレーザ光の照射位置を移動させて試料を走査する。磁場検出手段は、試料の走査によって発生する磁場を検出し、磁場分布データを取得する。減算手段は、磁場分布データおよび所定の標準分布データの一方から他方を減算して差分データを生成する。比較手段は、差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較する。判定手段は、レーザ光の一つの照射位置に対応する差分データが第１しきい値以上のとき、その照射位置に第１の種類の欠陥が存在すると判定する。また、判定手段は、レーザ光の一つの照射位置に対応する差分データが第２しきい値以下のとき、その照射位置に第２の種類の欠陥が存在すると判定する。
【０００５】
差分データが正負の二つのしきい値と比較されるので、２種類の欠陥を判別できる。標準分布データよりも強い磁場を誘起する欠陥は、第１しきい値を用いて判定される。また、標準分布データよりも弱い磁場を誘起する欠陥は、第２しきい値を用いて判定される。
【０００６】
この発明の第２の態様は、試料上の同一の形状を有する複数の領域の各々について、その領域に設けられた所定の構造の欠陥を検出する非破壊検査装置である。この装置は、照射手段、走査手段、磁場検出手段、減算手段、比較手段、および判定手段を備えている。照射手段は、試料にレーザ光を照射する。走査手段は、試料上におけるレーザ光の照射位置を移動させて試料上の前記領域を走査する。磁場検出手段は、前記領域の走査によって発生する磁場の強度を検出し、磁場分布データを取得する。減算手段は、第１の領域の磁場分布データから第２の領域の磁場分布データを減算して、第１の差分データを生成する。また、減算手段は、第２の領域の磁場分布データから第３の領域の磁場分布データを減算して、第２の差分データを生成する。比較手段は、第１差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較する。また、比較手段は、第２差分データを第１しきい値および第２しきい値と比較する。判定手段は、比較手段による比較の結果に応じて、第２領域における欠陥の有無を判定する。判定手段は、第１、第２および第３領域の共通の座標において第１差分データが第２しきい値以下かつ第２差分データが第１しきい値以上のとき、第２領域中の当該座標に第１の種類の欠陥が存在すると判定する。また、判定手段は、第１、第２および第３領域の共通の座標において第１差分データが第１しきい値以上かつ第２差分データが第２しきい値以下のとき、前記第２領域中の当該座標に第２の種類の欠陥が存在すると判定する。
【０００７】
第１および第２差分データがそれぞれ正負の二つのしきい値と比較されるので、２種類の欠陥を判別できる。正常な試料よりも強い磁場を誘起する欠陥は、第１しきい値を用いて判定される。また、正常な試料よりも弱い磁場を誘起する欠陥は、第２しきい値を用いて判定される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【０００９】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る非破壊検査装置１の構成を示す概略図である。装置１は、走査型レーザＳＱＵＩＤ顕微鏡である。装置１は、試料として、半導体ウェーハ５を検査する。
【００１０】
図２は、半導体ウェーハ５の表面を示す平面図である。ウェーハ５は、複数のダイ５２を有している。これらのダイ５２は、ウェーハ５の表面上で２次元的に配列されている。各ダイ５２には、所定の構造が形成されている。この構造は、半導体デバイスパターンである。これらのダイ５２は、すべて同じデバイスパターンを有することを予定されている。非破壊検査装置１は、各ダイ５２のデバイスパターンにおける欠陥の有無を検査する。
【００１１】
再び、図１を参照する。非破壊検査装置１は、ＩＲレーザ光源１０、照射光学系１２、ＸＹθステージ１４、ＳＱＵＩＤ磁束計１６、および制御・画像処理装置１８を有している。ＩＲレーザ光源１０は、照射光学系１２に光学的に結合されている。ＩＲレーザ光源１０、ＸＹθステージ１４およびＳＱＵＩＤ磁束計１６は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。装置１は、フォトダイオード１１、ステージコントローラ１７、ＳＱＵＩＤコントローラ１９、表示装置２０、Ｚ軸ステージ２２、ステージコントローラ２４、および近赤外線照明装置２６をさらに有している。フォトダイオード１１は、照射光学系１２に光学的に結合されている。フォトダイオード１１、ステージコントローラ１７および２４、ＳＱＵＩＤコントローラ１９、表示装置２０ならびに照明装置２６は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。Ｚ軸ステージ２２は、照明光学系１２に取り付けられている。
【００１２】
装置１によるウェーハ５の検査の際、ウェーハ５は、ＸＹθステージ１４上に載置される。ＸＹθステージ１４の上面には、チャック１５が設置されている。チャック１５は、ウェーハ５の裏面のエッジ部分を吸着してウェーハ５を保持する。この実施形態では、チャック１５は透明であり、ＩＲレーザ光源１０から発する赤外レーザ光および照明装置２６から発する近赤外照明光を透過させる。
【００１３】
なお、透明チャックの代わりに、環状のチャックを使用してもよい。環状チャックも、透明チャックと同様に、ウェーハ５の裏面５ｂのエッジ部分を吸着してウェーハ５を保持する。ＩＲレーザ光源１０からのレーザ光は、環状チャックの中央開口部を通過してウェーハ５に照射される。このため、環状チャックは、透明でなくてもよい。
【００１４】
ＩＲレーザ光源１０は、赤外レーザ光を発する発光素子である。ＩＲレーザ光源１０には、光ファイバ４０の一端が光学的に接続されている。光ファイバ４０の他端は、照射光学系１２に光学的に接続されている。ＩＲレーザ光源１０から発したレーザ光は、光ファイバ４０に入射し、光ファイバ４０によって伝搬され、照射光学系１２に入射する。
【００１５】
近赤外線照明装置２６は、近赤外照明光を発する。照明装置２６には、光ファイバ４２の一端が光学的に接続されている。光ファイバ４２の他端は、照射光学系１２に光学的に接続されている。照明装置２６から発した照明光は、光ファイバ４２に入射し、光ファイバ４２によって伝搬され、照射光学系１２に入射する。
【００１６】
フォトダイオード１１は、ウェーハ５で反射されて照射光学系１２から出射する赤外レーザ光を受光する光検出素子である。フォトダイオード１１は、受光した赤外レーザ光の強度に応じた出力信号を生成する。この出力信号は、制御・画像処理装置１８に送られる。フォトダイオード１１と照射光学系１２内の光スキャナ１２２との間には、図示しないコンデンサレンズが配置されている。このコンデンサレンズは、照射光学系１２内に設置されている。光スキャナ１２２からのレーザ光は、このコンデンサレンズによって集光され、フォトダイオード１１へ送られる。
【００１７】
照射光学系１２は、ＩＲレーザ光源１０から赤外レーザ光を受け取り、そのレーザ光からレーザビームを形成してウェーハ５へ照射する。また、照射光学系１２は、照明装置２６から近赤外照明光を受け取り、その照明光をウェーハ５へ照射する。照射光学系１２は、ＸＹθステージ１４の下方に配置されている。照射光学系１２から出射する赤外レーザビームおよび近赤外照明光は、ＸＹθステージ１４の開口部を通ってチャック１５に入射する。レーザビームおよび照明光は、チャック１５を透過して、ウェーハ５に到達する。こうして、ウェーハ５の裏面側からレーザビームおよび照明光が照射される。
【００１８】
照射光学系１２は、光スキャナ１２２、光路設定部１２４、電動レボルバ１２５、対物レンズ１２６、および近赤外線カメラ１２７を有している。光路設定部１２４は、ビームスプリッタ、反射ミラーおよびズーム式瞳投影レンズを含んでいる。
【００１９】
光スキャナ１２２には、光ファイバ４０の一端が光学的に接続されている。したがって、光スキャナ１２２は、光ファイバ４０を介してＩＲレーザ光源１０に光学的に接続されている。光スキャナ１２２と光ファイバ４０との間には、図示しないコリメータレンズが配置されている。このコリメータレンズは、照射光学系１２内に設置されている。光源１０からのレーザ光は、光ファイバ４０から出射すると、コリメータレンズによって集束され、レーザビームとなる。このレーザビームは、光スキャナ１２２に向かう。
【００２０】
光スキャナ１２２は、このレーザビームを反射して、光路設定部１２４へ送る。この反射角度は可変である。反射角度を連続的に変化させると、レーザビームが連続的に移動する。これが、レーザビームの走査である。光スキャナ１２２は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。制御・画像処理装置１８は、光スキャナ１２２に駆動信号を送って光スキャナを作動させる。制御・画像処理装置１８は、光スキャナ１２２によるレーザビームの反射角度を制御でき、したがってレーザビームの移動（走査）を制御できる。
【００２１】
光路設定部１２４は、光スキャナ１２２から送られるレーザビームをレボルバ１２５に向かわせる。光路設定部１２４には、光ファイバ４２の一端が光学的に接続されている。したがって、光路設定部１２４は、光ファイバ４２を介して近赤外線照明装置２６に光学的に接続されている。照明装置２６からの近赤外線照明光は、光ファイバ４２から出射すると、光路設定部１２４に入射する。光路設定部１２４は、この照明光をレボルバ１２５へ送る。
【００２２】
レボルバ１２５には、倍率の異なる複数の対物レンズ１２６が装着されている。レボルバ１２５は、光路設定部１２４から送られる光を、これらの対物レンズ１２６の一つに入射させる。レーザビームは、対物レンズ１２６によってウェーハ上に縮小投影される。この結果、レーザビームは、ウェーハ５上でスポット光を成す。レボルバ１２５は、回転機構を有している。レボルバ１２５を回転させることにより、光路設定部１２４からの光の光路上に配置される対物レンズ１２６を切り換えられる。
【００２３】
近赤外線カメラ１２７は、光路設定部１２４に光学的に結合されている。カメラ１２７は、ウェーハ５で反射された近赤外照明光を受光する。これにより、ウェーハ５を撮像できる。なお、ウェーハ５は、チャック１５へのロードの前に、プリアライメントされる。プリアライメントにより、ウェーハ５は、カメラ１２７の視野内に配置される。このプリアライメントは、例えば、プリアライナを用いて実行される。カメラ１２７は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。カメラ１２７は、ウェーハ５の撮像信号を制御・画像処理装置１８に送る。制御・画像処理装置１８は、この撮像信号からウェーハ５の画像データを生成する。この画像データは、ウェーハ５のアライメントに利用される。
【００２４】
Ｚ軸ステージ２２は、Ｚ軸方向に沿って照射光学系１２を平行移動させることができる。Ｚ軸方向は、ウェーハ５の主表面と実質的に垂直である。Ｚ軸ステージ２２の駆動によって、カメラ１２７とウェーハ５との距離を調整できる。Ｚ軸ステージ２２は、カメラ１２７によってウェーハ５を撮像するときのオートフォーカスに使用される。
【００２５】
Ｚ軸ステージ２２は、ステージコントローラ２４を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ステージコントローラ２４は、制御・画像処理装置１８からステージ駆動命令を受け取る。このステージ駆動命令は、Ｚ軸ステージ２２の移動の向きおよび移動量をステージコントローラ２４に指示する。ステージコントローラ２４は、ステージ駆動命令に応答してステージ駆動信号を生成し、このステージ駆動信号をＺ軸ステージ２２に送る。Ｚ軸ステージ２２は、このステージ駆動信号に応答して駆動する。この結果、Ｚ軸ステージ２２は、制御・画像処理装置１８が指示する向きおよび移動量だけ照射光学系１２を移動させる。
【００２６】
ＸＹθステージ１４は、ウェーハ５の主表面と実質的に平行な平面内で、ウェーハ５およびチャック１５を平行移動および回転させることができる。ＸＹθステージ１４は、ウェーハ５およびチャック１５をＸ方向に沿って平行移動させることができる。また、ＸＹθステージ１４は、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿ってウェーハ５およびチャック１５を平行移動させることができる。さらに、ＸＹθステージ１４は、ＸＹ平面に垂直なＺ軸の周りにウェーハ５およびチャック１５を回転させることができる。ＸＹθステージ１４は、照射光学系１２から出射するレーザビームに対して相対的にウェーハ５を移動させることができる。したがって、ＸＹθステージ１４の駆動により、ウェーハ５におけるレーザビームの照射位置を変えることができる。
【００２７】
ＸＹθステージ１４は、ステージコントローラ１７を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ステージコントローラ１７は、制御・画像処理装置１８からステージ駆動命令を受け取る。このステージ駆動命令は、ステージ１４の移動方向および移動量をステージコントローラ１７に指示する。ステージコントローラ１７は、ステージ駆動命令に応答してステージ駆動信号を生成し、このステージ駆動信号をＸＹθステージ１４に送る。ＸＹθステージ１４は、このステージ駆動信号に応答して駆動する。この結果、ＸＹθステージ１４は、制御・画像処理装置１８が指示する移動方向および移動量だけウェーハ５を移動させる。
【００２８】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ウェーハ５の上方に設置されている。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ウェーハ５へのレーザ光照射によって発生する磁場を検出する。赤外レーザ光がウェーハ５に照射されると、熱起電力または光起電力が発生する。この熱起電力または光起電力は、ウェーハ５内に電流を生じさせる。この電流によって、磁場が誘起される。この磁場は、ウェーハ５の構造を反映する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、この誘起磁場を検出する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、検出した磁場の強度に応じた出力電圧信号（計測磁場信号）を生成する。この信号は、ＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して制御・画像処理装置１８へ送られる。
【００２９】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からの命令にしたがって、ＳＱＵＩＤ磁束計１６を作動させ、またはＳＱＵＩＤ磁束計１６の動作を停止させる。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からＳＱＵＩＤ作動命令を受け取ると、ＳＱＵＩＤ磁束計１６に作動電力を供給する。これによりＳＱＵＩＤ磁束計１６が作動し、磁場が検出される。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からＳＱＵＩＤ停止命令を受け取ると、ＳＱＵＩＤ磁束計１６への作動電力の供給を停止する。これにより、ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、その動作を停止する。
【００３０】
制御・画像処理装置１８は、ＩＲレーザ光源１０、ＸＹθステージ１４、ＳＱＵＩＤ磁束計１６、Ｚ軸ステージ２２、レボルバ１２５および照明装置２６の動作を制御する。制御・画像処理装置１８は、照射光学系１２内に配置された光スキャナ１２２の動作も制御する。
【００３１】
制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５へのレーザ光照射によって誘起された磁場の分布を画像化することができる。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５上におけるレーザ光の照射位置をピクセル位置に対応付ける。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５上のある位置にレーザ光を照射したときの計測磁場信号レベルを、その照射位置に対応付けられたピクセルの輝度に変換する。これにより、ウェーハ５へのレーザ光照射によって誘起された磁場の画像データが得られる。以下では、この画像を「ＳＱＵＩＤ画像」と呼ぶことにする。ＳＱＵＩＤ画像データは、磁場の分布を示す磁場分布データでもある。ＳＱＵＩＤ画像データは、画像信号の形で処理されることがある。制御・画像処理装置１８は、ダイ５２の各々についてＳＱＵＩＤ画像データを算出する。
【００３２】
制御・画像処理装置１８は、ＳＱＵＩＤ画像データを用いて各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。制御・画像処理装置１８は、ダイ５２内に欠陥が存在すると判定すると、その欠陥の位置を示す画像データを生成する。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号を受け取る。この出力信号は、ダイ５２の反射画像を表す。制御・画像処理装置１８は、必要に応じて、ダイ５２の反射画像に欠陥位置を重ねた画像データを生成する。制御・画像処理装置１８は、生成した画像データを表示装置２０に送る。
【００３３】
表示装置２０は、制御・画像処理装置１８から画像データを受け取る。表示装置２０は、この画像データにしたがって画像を画面上に表示する。
【００３４】
以下では、非破壊検査装置１による検査処理を説明する。装置１は、ウェーハアライメント、試料の走査、欠陥の有無の判定、および結果表示を実行する。
【００３５】
非破壊検査装置１は、まず、近赤外線カメラ１２７を用いてウェーハアライメントを実行する。制御・画像処理装置１８は、照明装置２６を発光させ、ウェーハ５の裏面全体に近赤外照明光を照射する。ウェーハ５によって反射された照明光は、対物レンズ１２６、レボルバ１２５および光路設定部１２４を通過して、カメラ１２７に入射する。これにより、カメラ１２７はウェーハ５を裏面側から撮像し、撮像信号を制御・画像処理装置１８へ送る。なお、上述のように、ウェーハ５は、カメラ１２７の視野内に位置するようにプリアライメントされている。制御・画像処理装置１８は、必要に応じてＺ軸ステージ２２を駆動し、オートフォーカスを行う。この後、制御・画像処理装置１８は、撮像されたウェーハ画像の輝度を計測し、最適な輝度が得られるように照明装置２６の発光量を制御する。
【００３６】
次いで、制御・画像処理装置１８は、撮像されたウェーハ画像に基づいて、ウェーハ５の位置を調整する。制御・画像処理装置１８は、撮像されたウェーハ画像と、あらかじめ用意されたリファレンス画像との間でパターンマッチングを行う。そして、制御・画像処理装置１８は、マッチング度が最も高くなるように、ウェーハ５の位置を調整する。ウェーハ５の位置は、ＸＹθステージ１４を用いて変更できる。ウェーハ５の位置調整は、低倍率の対物レンズ１２６を用いた粗調整と、高倍率の対物レンズ１２６を用いた微調整を含んでいる。これに応じて、粗調整用のリファレンス画像と、微調整用のリファレンス画像とがあらかじめ用意される。始めに粗調整を行い、次に微調整を行う。低倍率と高倍率の対物レンズ１２６は、レボルバ１２５を回転させることにより切り換えられる。
【００３７】
ウェーハアライメントが完了すると、非破壊検査装置１は、ウェーハ５上におけるレーザビームの照射位置を移動させて、ウェーハ５上のすべてのダイ５２を走査する。照射位置の移動は、例えば、ステージスキャンと呼ばれる方法によって実行できる。ステージスキャンでは、ＸＹθステージ１４の移動により、ウェーハ５をレーザビームに対して相対的に移動させる。ステージスキャンでは、レーザビームは固定される。
【００３８】
ステージスキャンに代えて、レーザスキャンと呼ばれる方法によって照射位置を移動させることもできる。図３は、レーザスキャンによる照射位置の移動を示す概略図である。レーザスキャンでは、行列状に配列された複数の走査領域６１に順次にレーザビームが照射される。これらの走査領域は、同一の形状を有している。走査領域６１の形状および大きさは、ダイ５２の形状および大きさに加えＳＱＵＩＤ磁束計１６の感度領域、ＳＱＵＩＤ磁束計１６とウェーハ５との間の距離、および対物レンズ１２６の倍率に応じて決められる。レーザビームの照射位置は、ＸＹθステージ１４の駆動と光スキャナ１２２によるレーザビームの移動（走査）の双方を用いて移動させられる。矢印６０で示されるように、レーザビームの走査は、単一の走査領域内で照射位置を移動させるために使用される。矢印６２で示されるように、ステージ１４の駆動は、一つ走査領域６１から別の走査領域６１へ照射位置を移動させるために使用される。
【００３９】
ウェーハ５へのレーザビームの照射により、磁場が誘起される。レーザビームの照射中、ＳＱＵＩＤ磁束計１６にはＳＱＵＩＤコントローラ１９から作動電力が供給される。したがって、誘起磁場は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される。制御・画像処理装置１８は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６からＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して計測磁場信号を受け取る。制御・画像処理装置１８は、この計測磁場信号を用いて、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データを生成する。
【００４０】
レーザビームの一部は、ウェーハ５によって反射される。反射光は、対物レンズ１２６、レボルバ１２５、光路設定部１２４および光スキャナ１２２を通過して、フォトダイオード１１に入射する。フォトダイオード１１は、この反射光を検出し、反射光の強度に応じた出力信号を生成する。フォトダイオード１１の出力信号は、制御・画像処理装置１８に送られる。レーザビームの照射位置はウェーハ５の全体にわたって移動するから、フォトダイオード１１の出力信号は、ウェーハ５の反射画像を示す。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号に基づいて、ウェーハ５の反射画像データを生成する。
【００４１】
非破壊検査装置１は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像に基づいて、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される磁場は、ダイ５２に含まれるデバイスの構造に応じて変化する。また、検出される磁場には、レーザビームの照射によって誘起された磁場のほかに、外部磁場がバックグラウンドノイズとして含まれることがある。このため、ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像を単独で観察しても、欠陥を精度良く検出することは難しい。そこで、制御・画像処理装置１８は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データを、あらかじめ用意された良品ダイのＳＱＵＩＤ画像データと比較することにより、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。
【００４２】
以下では、図４を参照しながら、欠陥判定処理を詳しく説明する。図４は、欠陥判定処理の説明図である。図４の「計測ＳＱＵＩＤ画像」は、一つのダイ５２の走査によって生成されるＳＱＵＩＤ画像の一例である。符号７１、７２は、ダイ５２中の欠陥を示している。計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。これらの欠陥７１および７２は、同じ走査経路上に位置するものとする。計測ＳＱＵＩＤ画像の下に示されている電圧信号は、その計測ＳＱＵＩＤ画像の画像信号の一部である。この信号部分は、計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査によって生成される。したがって、この信号部分の横軸座標（時間情報）は、その破線によって示される走査経路上のレーザビームの照射位置に対応し、また、計測ＳＱＵＩＤ画像においてその破線上のピクセル位置に対応する。
【００４３】
図４の「良品ＳＱＵＩＤ画像」は、良品ダイに関する計測磁場信号から生成されるＳＱＵＩＤ画像である。良品ＳＱＵＩＤ画像は、非破壊検査装置１を用いて良品ダイを事前に検査することにより取得される。良品ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。この走査経路は、計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線が示す走査経路と同一である。つまり、これらの走査経路は、それぞれ良品ダイおよび被検査ダイの同一座標を通過する。良品ＳＱＵＩＤ画像の下に示されている電圧信号は、その良品ＳＱＵＩＤ画像の画像信号の一部である。この信号部分は、良品ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査によって生成される。したがって、この信号部分の横軸座標（時間情報）は、その破線によって示される走査経路上のレーザビームの照射位置に対応し、また、良品ＳＱＵＩＤ画像においてその破線上のピクセル位置に対応する。
【００４４】
計測ＳＱＵＩＤ画像中の欠陥７１は、良品ダイの同一箇所に比べて高い輝度を有する。つまり、欠陥７１は、プラスの輝度方向を有している。これは、欠陥７１の走査により検出される磁場強度が、良品ダイの同一箇所の走査により検出される磁場強度より高いことに起因する。このような欠陥をプラス欠陥と呼ぶことにする。一方、欠陥７２は、良品ダイの同一箇所に比べて低い輝度を有する。つまり、欠陥７２は、マイナスの輝度方向を有している。これは、欠陥７２の走査により検出される磁場強度が、良品ダイの同一箇所の走査により検出される磁場強度より低いことに起因する。このような欠陥をマイナス欠陥と呼ぶことにする。このように、欠陥には、ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される磁場強度を高くするものと低くするものとがある。
【００４５】
制御・画像処理装置１８は、各ダイ５２の欠陥の有無を検査するために、各ダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像を良品ＳＱＵＩＤ画像と比較する。具体的には、制御・画像処理装置１８は、計測ＳＱＵＩＤ画像データから良品ＳＱＵＩＤ画像データを減算して、差画像データを生成する。生成された差画像は、図４の右側に「減算ＳＱＵＩＤ画像」として示されている。理想的な差画像では、欠陥のみが表示される。
【００４６】
図４において、差画像の下に示されている電圧信号は、その差画像の画像信号の一部である。この信号部分は、差画像中の破線に沿った走査によって得られる。差画像信号では、欠陥７１が信号の山７１ａ、すなわち信号レベルの上昇として現れる。また、差画像信号では、欠陥７２が信号の谷７２ｂ、すなわち信号レベルの降下として現れる。このように、差画像信号の山は、被検査ダイ５２のプラス欠陥を示す。また、差画像信号の谷は、被検査ダイ５２のマイナス欠陥を示す。
【００４７】
制御・画像処理装置１８は、この差画像信号のレベルを所定のしきい値と比較する。制御・画像処理装置１８は、二つの異なるしきい値を有している。以下では、高い方のしきい値を第１しきい値、低い方のしきい値を第２しきい値と呼ぶことにする。図４では、第１しきい値が破線８１で、第２しきい値が破線８２でそれぞれ示されている。この実施形態では、第１しきい値は正値であり、第２しきい値は負値である。制御・画像処理装置１８は、差画像信号のレベルが第１しきい値以上または第２しきい値以下の場合に、欠陥が検出されたと判定する。第１しきい値以上の一連の信号部分および第２しきい値以下の一連の信号部分が、それぞれ一つの欠陥と認識される。二つのしきい値を用いるのは、プラス欠陥とマイナス欠陥を判別するためである。
【００４８】
図５は、二つのしきい値の算出方法を説明するための図である。第１および第２しきい値は、装置１を用いて、二つの良品ダイのそれぞれについてＳＱＵＩＤ画像データを取得することにより算出される。この算出は、制御・画像処理装置１８が実行する。制御・画像処理装置１８は、これらのＳＱＵＩＤ画像データの一方から他方を減算して差画像データを生成し、その差画像の輝度ヒストグラムを算出する。制御・画像処理装置１８は、輝度ヒストグラムの標準偏差も算出する。第１しきい値は、（輝度ヒストグラムのピーク値）＋（標準偏差のｋ倍）によって算出される。第２しきい値は、（輝度ヒストグラムのピーク値）−（標準偏差のｋ倍）によって算出される。ここで、ｋは所定の定数である。ｋの値は、非破壊検査装置１のオペレータが任意に設定できる。
【００４９】
また、このしきい値の算出は、ダイ中の同一位置をウェーハ全体でサンプリングして、ダイを構成するピクセル単位で設定する手法でも対応が可能である。
【００５０】
制御・画像処理装置１８は、より適切な第１および第２しきい値を得るために、マージ機能を有している。マージ機能は、しきい値を設定するためのサンプル数を増やす機能である。マージ機能は、新たに一つ以上のダイについてＳＱＵＩＤ画像を取得し、既存のＳＱＵＩＤ画像との間で減算処理を行い、輝度ヒストグラムのサンプル数を増やす。マージ機能を達成するため、輝度ヒストグラムの算出に用いられたＳＱＵＩＤ画像は、制御・画像処理装置１８内の記憶装置に保存される。
【００５１】
制御・画像処理装置１８は、第１しきい値以上の差画像信号レベルを与えるピクセル位置にプラス欠陥が存在すると判定する。図４の例では、制御・画像処理装置１８は、山７１ａのうち第１しきい値８１以上の部分をプラス欠陥と判定する。また、制御・画像処理装置１８は、第２しきい値以下の差画像信号レベルを与えるピクセル位置にマイナス欠陥が存在すると判定する。図４の例では、制御・画像処理装置１８は、谷７２ｂのうち第２しきい値８２以下の部分をマイナス欠陥と判定する。差画像信号の横軸座標は、ＳＱＵＩＤ画像のピクセル位置およびダイ５２におけるレーザビームの照射位置に対応している。制御・画像処理装置１８は、欠陥と判定された信号部分の横軸座標から、その欠陥の位置を算出できる。
【００５２】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２について欠陥の有無を判定すると、判定結果を示す画像のデータを生成する。この画像データは、表示装置２０に送られる。これにより、表示装置２０の画面上では、検出された欠陥がウェーハマップ上に表示される。また、装置１のオペレータによってダイ５２が指定されると、制御・画像処理装置１８は、より詳細な結果表示用の画像データを生成する。この画像データも、表示装置２０に送られ、画面に表示される。これにより、指定されたダイ５２内の欠陥位置情報がそのダイ５２の反射画像に重ねて表示される。なお、欠陥は、その種類に応じて異なる表示態様で表示される。例えば、プラス欠陥とマイナス欠陥を違う色で表示してもよい。
【００５３】
以下では、非破壊検査装置１の利点を説明する。装置１は、主に、二つの利点を有している。
【００５４】
第１に、装置１は、欠陥の種類を判別できる。これは、計測ＳＱＵＩＤ画像信号と良品ＳＱＵＩＤ画像信号から得られる差画像信号のレベルを、正負の二つのしきい値と比較するからである。正のしきい値によってプラス欠陥の有無を判定し、負のしきい値によってマイナス欠陥を判定するので、これらの欠陥を判別できる。これら２種類の欠陥の位置は、異なる表示態様で表示される。したがって、装置１のオペレータは、欠陥の種類をその表示態様から確認できる。
【００５５】
第２に、装置１は、ウェーハ５の欠陥の有無を精度良く検査することができる。これは、計測ＳＱＵＩＤ画像信号から良品ＳＱＵＩＤ画像信号を減算するからである。差画像信号には、ウェーハ５の構造にかかわらず、欠陥のみが山または谷として現れる。バックグラウンドノイズである外部磁場は、その減算によって相殺される。したがって、精度良く欠陥を検出できる。
【００５６】
（実施形態２）
以下では、この発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態に係る非破壊検査装置は、実施形態１の装置１と同様の構成を有している。しかし、実施形態２の非破壊検査装置は、実施形態１の装置１と異なる欠陥判定処理を採用する。実施形態１では、欠陥の有無を判定するために、ダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像を、あらかじめ取得した良品ダイのＳＱＵＩＤ画像と比較する。しかし、実施形態２では、この代わりに、複数のダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像同士を比較する。
【００５７】
図６および図７を参照しながら、異なるダイ５２間のＳＱＵＩＤ画像比較による欠陥検出処理を説明する。図６は、この欠陥検出処理の概略説明図である。図７は、この欠陥検出処理の詳細説明図である。
【００５８】
図６の左側には、（ｎ−１）番目のダイ５２とｎ番目のダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像が示されている。ここで、ｎは２以上の整数である。以下では、（ｎ−１）番目のダイ５２をダイ（ｎ−１）と呼び、ｎ番目のダイ５２をダイ（ｎ）と呼ぶことにする。これらは、例えば、走査経路に沿って隣接して配置されたダイ５２である。符号７３、７４は、ダイ（ｎ−１）中の欠陥を示している。符号７５、７６は、ダイｎ中の欠陥を示している。欠陥７３および７５は、上述したマイナス欠陥であり、欠陥７４および７６は、上述したプラス欠陥である。各計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。各破線によって示される走査経路は、ダイ（ｎ−１）およびダイ（ｎ）の共通の位置座標を通過する。欠陥７３〜７６は、いずれも破線の走査経路上に位置するものとする。
【００５９】
図６において計測ＳＱＵＩＤ画像の右側に示される電圧信号は、その計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査により得られる画像信号である。ダイ（ｎ−１）の画像信号には、欠陥７３が谷７３ｂとして現れ、欠陥７４が山７４ａとして現れる。同様に、ダイ（ｎ）の画像信号には、欠陥７５が谷７５ｂとして現れ、欠陥７６が山７６ａとして現れる。
【００６０】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２に関して、ダイ（ｎ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像とダイ（ｎ）の計測ＳＱＵＩＤ画像を比較する。つまり、ダイ（１）とダイ（２）、ダイ（２）とダイ（３）、…ダイ（Ｎ−１）とダイ（Ｎ）間で、それぞれ計測ＳＱＵＩＤ画像が比較される。ここで、Ｎはダイの総数である。具体的には、制御・画像処理装置１８は、ダイ（ｎ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像からダイ（ｎ）の計測ＳＱＵＩＤ画像を減算して、差画像信号を生成する。差画像信号の一部は、図６の右側に示されている。差画像信号では、欠陥７４および７５が山７４ａおよび７５ａとして現れ、欠陥７３および７６が谷７３ｂおよび７６ｂとして現れる。このように、この差画像信号の山は、ダイ（ｎ−１）のプラス欠陥またはダイ（ｎ）のマイナス欠陥を示す。また、この差画像信号の谷は、ダイ（ｎ−１）のマイナス欠陥またはダイ（ｎ）のプラス欠陥を示す。差画像信号の横軸座標は、ダイの位置座標に対応する。
【００６１】
制御・画像処理装置１８は、この差画像信号のレベルを第１および第２のしきい値と比較する。上記実施形態と同様に、第１しきい値は正値であり、第２しきい値は負値である。これらのしきい値の算出方法は、図５を参照して上述した通りである。制御・画像処理装置１８は、差画像信号のレベルが第１しきい値以上または第２しきい値以下の場合に、欠陥が検出されたと判定する。第１しきい値以上の一連の信号部分および第２しきい値以下の一連の信号部分が、それぞれ一つの欠陥と認識される。この信号部分の横軸座標は、ダイ（ｎ−１）およびダイ（ｎ）の共通の位置座標に対応する。
【００６２】
差画像信号のうち第１しきい値以上の部分は、ダイ（ｎ−１）のプラス欠陥である可能性とダイ（ｎ）のマイナス欠陥である可能性を有する。同様に、第２しきい値以下の部分は、ダイ（ｎ−１）のマイナス欠陥である可能性とダイ（ｎ）のプラス欠陥である可能性を有する。欠陥がどちらのダイに含まれるのかを特定するため、制御・画像処理装置１８は、ダイ（ｎ）とダイ（ｎ＋１）間の計測ＳＱＵＩＤ画像の比較結果を利用する。以下では、図７を参照しながら、欠陥検出処理をさらに詳しく説明する。
【００６３】
図７の左側には、ダイ（１）〜（６）の計測ＳＱＵＩＤ画像が示されている。ダイ（１）、ダイ（２）、ダイ（５）およびダイ（６）は、欠陥を有さない。ダイ（３）は、マイナス欠陥７７を有している。ダイ（４）は、プラス欠陥７８を有している。図７の中央には、相隣る番号のダイ間の差画像信号が示されている。図７において「減算（ｍ−１）−ｍ」（ｍは、２以上Ｎ以下の整数。ここで、Ｎはダイの総数。）は、ダイ（ｍ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像信号からダイ（ｍ）の計測ＳＱＵＩＤ画像信号を減算することを意味する。
【００６４】
図７に示されるように、制御・画像処理装置１８は、すべてのｍ値について順次に減算（ｍ−１）−ｍを実行する。その後、すべての差画像信号について、その信号レベルを第１および第２しきい値と比較する。減算２−３による差画像信号には、第１しきい値８１を上回るピーク値を有する山７７ａが現れている。制御・画像処理装置１８は、山７７ａのうち第１しきい値８１以上の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（２）のプラス欠陥である可能性と、ダイ（３）のマイナス欠陥である可能性がある。
【００６５】
減算３−４による差画像信号には、減算２−３による差画像信号の山７７ａと同じ横軸位置に、第２しきい値８２を下回るピーク値を有する谷７７ｂが現れている。制御・画像処理装置１８は、谷７７ｂのうち第２しきい値８２以下の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（３）のマイナス欠陥である可能性と、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性がある。
【００６６】
減算２−３および減算３−４によって共通に予想されるのは、ダイ（３）のマイナス欠陥だけである。したがって、制御・画像処理装置１８は、ダイ（３）にマイナス欠陥が存在すると判定する。このように、制御・画像処理装置１８は、減算２−３による差画像信号と減算３−４による差画像信号の双方において同一の横軸座標に欠陥が検出されると、ダイ（３）中において、その横軸座標に対応する位置座標に欠陥が存在すると判定する。
【００６７】
減算３−４による差画像信号には、第２しきい値８２を下回るピーク値を有する谷７８ｂも現れている。制御・画像処理装置１８は、谷７８ｂのうち第２しきい値８２以下の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（３）のマイナス欠陥である可能性と、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性がある。減算４−５による差画像信号には、減算３−４信号における谷７８ｂと同じ横軸座標に、第１しきい値８１を上回るピーク値を有する山７８ａが現れている。制御・画像処理装置１８は、山７８ａのうち第１しきい値８１以上の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性と、ダイ（５）のマイナス欠陥である可能性がある。減算３−４および減算４−５によって共通に予想されるのは、ダイ（４）のプラス欠陥だけである。したがって、制御・画像処理装置１８は、ダイ（４）中に欠陥が存在すると判定する。ダイ（４）における欠陥の位置座標は、差画像信号における欠陥の横軸座標から特定される。
【００６８】
このように、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号と減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号の双方において同一の横軸座標に欠陥が検出されると、ダイ（ｎ）において、その横軸座標に対応する位置座標に欠陥が存在すると判定する。また、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号で欠陥が検出され、減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号において同一の横軸座標に欠陥が検出されない場合は、ダイ（ｎ−１）に欠陥が存在すると判定する。さらに、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号で欠陥が検出され、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号において同一の横軸座標に欠陥が検出されない場合は、ダイ（ｎ＋１）に欠陥が存在すると判定する。どのダイに欠陥が存在するかが特定されれば、その欠陥が差画像信号において山であるか谷であるかに応じて、その欠陥の種類も特定される。
【００６９】
なお、「二つの差画像信号の同一の横軸座標に欠陥が検出される」とは、横軸座標が完全に一致する場合のほか、所定の許容値だけ横軸座標がずれている場合を含んでいてもよい。この場合、二つの差画像の同一画素にそれぞれ欠陥が検出される場合のほか、二つの差画像の欠陥の位置が数ピクセルずれている場合も、同一の画素に欠陥が存在するとみなされる。所定値以内のずれを許容するのは、欠陥の検出位置の誤差を考慮したものである。
【００７０】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２について欠陥の有無を判定すると、判定結果を示す画像を生成する。表示装置２０は、その生成された画像を画面上に表示する。この画像の生成および表示は、実施形態１に関して説明した通りである。
【００７１】
実施形態２の非破壊検査装置は、実施形態１の装置１と同じ利点を有している。すなわち、実施形態２の非破壊検査装置は、欠陥の種類を判別できる。これは、二つのダイの計測ＳＱＵＩＤ画像信号から得られる差画像信号のレベルを、正負の二つのしきい値と比較するからである。また、実施形態２の非破壊検査装置は、ウェーハ５の欠陥の有無を精度良く検査することができる。これは、二つのダイ５２間で計測ＳＱＵＩＤ画像信号を減算するからである。
【００７２】
（実施形態３）
この発明の第３の実施形態を説明する。図８は、この実施形態に係る非破壊検査装置１ａの構成を示す概略図である。装置１ａは、３本のレーザビームをウェーハ５に照射する点および３個のＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃを備えている点で、１本のレーザビームと１個のＳＱＵＩＤ磁束計１６を使用する図１の装置１と異なっている。
【００７３】
非破壊検査装置１ａでは、ＩＲレーザ光源１０と光スキャナ１２２との間にファイバ分岐器２５が配置されている。光源１０とファイバ分岐器２５とは、光ファイバ４０を介して光学的に接続されている。ファイバ分岐器２５と光スキャナ１２２とは、３本の光ファイバ４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを介して光学的に接続されている。光源１０からのレーザ光は、ファイバ分岐器２５によって３本のレーザ光に分岐される。これら３本のレーザ光は、それぞれ光ファイバ４３ａ〜４３ｃによって照射光学系１２ａ内へ伝送される。
【００７４】
照射光学系１２ａは、光スキャナ１２２、光路設定部１２４、近赤外線カメラ１２７、集光ズームレンズ１２８およびレンズ移動機構１２９を有している。光スキャナ１２２と光ファイバ４３ａ〜４３ｃの各々との間には、それぞれ図示しないコリメータレンズが配置されている。これらのコリメータレンズは、照射光学系１２ａ内に設置されている。ファイバ分岐器２５からの３本のレーザ光は、光ファイバ４３ａ〜４３ｃから出射すると、それぞれコリメータレンズによってレーザビームに変換される。これら３本のレーザビームは、光スキャナ１２２に向かう。光スキャナ１２２は、これらのレーザビームを反射して、光路設定部１２４へ送る。光路設定部１２４は、これらのレーザビームを集光ズームレンズ１２８に向かわせる。
【００７５】
集光ズームレンズ１２８は、対物レンズとして機能する。集光ズームレンズ１２８は、レンズ移動機構１２９により内部のレンズを移動させる。その結果、レンズの焦点距離が変わるので、ズーム比を調整することができる。
【００７６】
レンズ移動機構１２９は、コントローラ１３０を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。コントローラ１３０は、制御・画像処理装置１８からズーム命令を受け取る。このズーム命令は、レンズ移動機構１２９の移動の向きおよび移動量をコントローラ１３０に指示する。コントローラ１３０は、ズーム命令に応答して駆動信号を生成し、この駆動信号をレンズ移動機構１２９に送る。レンズ移動機構１２９は、この駆動信号に応答して駆動する。この結果、レンズ移動機構１２９は、制御・画像処理装置１８が指示する向きおよび移動量だけ集光ズームレンズ１２８を移動させる。
【００７７】
集光ズームレンズ１２８は、光路設定部１２４から３本のレーザビームを受光すると、これらのレーザビームをそれぞれ３本の平行な光束に集光する。これらの光束の間隔は、ズームレンズ１２８のズーム比によって決まる。ズームレンズ１２８を透過した３本のレーザビームは、ＸＹθステージ１４の開口部を通過し、チャック１５を透過して、ウェーハ５に照射される。これらのレーザビームはズームレンズ１２８によって縮小投影されるので、ウェーハ５上でスポット光を成す。これらのレーザビームの照射位置は、等間隔に配置される。なお、近赤外線照明装置２６からの照明光も、ズームレンズ１２８を透過してウェーハ５に照射される。
【００７８】
フォトダイオード１１には、３本の光ファイバ４１ａ、４１ｂおよび４１ｃを介して照射光学系１２に光学的に接続されている。ウェーハ５に照射された各レーザビームの一部は、ウェーハ５によって反射される。３本の反射光は、集光ズームレンズ１２８、光路設定部１２４および光スキャナ１２２を通過して、光ファイバ４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射する。これらの反射光は、光ファイバ４１ａ〜４１ｃによって伝搬され、フォトダイオード１１に入射する。
【００７９】
ウェーハ５の上方には、３個のＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ、１６ｂおよび１６ｃが設置されている。磁束計１６ａ〜１６ｃは、等間隔に配置されている。磁束計１６ａ〜１６ｃは、それぞれＳＱＵＩＤコントローラ１９ａ〜１９ｃを介して、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。磁束計１６ａ〜１６ｃおよびコントローラ１９ａ〜１９ｃの機能は、実施形態１の磁束計１６およびコントローラ１９と同じである。
【００８０】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃは、位置調整機構２８に取り付けられている。位置調整機構２８は、ウェーハ５の表面に実質的に平行な平面内で磁束計１６ａ〜１６ｃを移動させ、これらの間隔を調整する。位置調整機構２８は、コントローラ２９を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。コントローラ２９は、制御・画像処理装置１８から位置調整命令を受け取る。この位置調整命令は、磁束計１６ａ〜１６ｃの間隔をコントローラ２９に指示する。コントローラ２９は、位置調整命令に応答して駆動信号を生成し、この駆動信号を位置調整機構２８に送る。位置調整機構２８は、この駆動信号に応答して駆動する。この結果、位置調整機構２８は、制御・画像処理装置１８が指示する距離にヘッド間隔を調整する。
【００８１】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃと位置調整機構２８は、一つの磁場検出装置を構成している。磁束計１６ａ〜１６ｃは、この磁場検出装置の検出ヘッドとして機能する。
【００８２】
以下では、非破壊検査装置１ａによる検査処理を説明する。装置１ａは、ウェーハアライメント、試料の走査、欠陥の有無の判定、および結果表示を実行する。
【００８３】
ウェーハアライメントでは、実施形態１と同様にオートフォーカスおよび輝度調整が行われる。この後、制御・画像処理装置１８は、カメラ１２７によって撮像されたウェーハ画像と、あらかじめ用意されたリファレンス画像との間でパターンマッチングを行い、マッチング度が最も高くなるようにウェーハ５の位置を調整する。ウェーハ５の位置は、ＸＹθステージ１４を用いて変更できる。ウェーハ５の位置調整は、低倍率のウェーハ画像を用いた粗調整と、高倍率のウェーハ画像を用いた微調整を含んでいる。これに応じて、粗調整用のリファレンス画像と、微調整用のリファレンス画像とがあらかじめ用意される。始めに粗調整を行い、次に微調整を行う。低倍率および高倍率のウェーハ画像は、ズームレンズ１２８のズーム比を切り換えて撮像される。
【００８４】
ウェーハアライメントが完了すると、非破壊検査装置１ａは、ウェーハ５上における３本のレーザビームの照射位置を移動させて、ウェーハ５上のすべてのダイ５２を走査する。照射位置の移動は、実施形態１に関して説明したステージスキャンおよびレーザスキャンのいずれによっても実行できる。
【００８５】
３本のレーザビームは、隣接する３個のダイ５２に同時に照射される。これにより、隣接する３個のダイ５２が同時に走査される。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５の走査を開始する前に、レーザビームの間隔を調整する。これにより、３本のレーザビームが３個のダイ５２の実質的に同一の位置座標に同時に照射されるようになる。
【００８６】
制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５の走査を開始する前に、ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃの間隔も調整する。これにより、３個の磁束計１６ａ〜１６ｃが、それぞれ３本のレーザビームの照射位置に対向するように位置決めされる。
【００８７】
３本のレーザビームを用いたウェーハ５の走査により、３個のダイ５２で同時に磁場が誘起される。各ダイ５２の誘起磁場は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃによって検出される。制御・画像処理装置１８は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃからの計測磁場信号を用いて、３個のダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データを生成する。このように、この実施形態では、３個のダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データが一括して取得される。非破壊検査装置１ａは、３個のダイ５２の一括走査を繰り返すことにより、ウェーハ５上のすべてのダイ５２を走査する。
【００８８】
各レーザビームの一部は、ウェーハ５によって反射され、フォトダイオード１１に到達する。各レーザビームが一つのダイ５２を走査すれば、フォトダイオード１１の出力信号は、そのダイ５２の反射画像を示すことになる。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号に基づいて、ダイ５２の反射画像データを生成する。この実施形態では３個のダイ５２が同時に走査されるので、３個のダイ５２の反射画像が一括して取得される。
【００８９】
非破壊検査装置１は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像に基づいて、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。欠陥判定処理は、図７を参照して上述したものと同じである。つまり、制御・画像処理装置１８は、複数のダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像同士を比較して、ダイ５２中の欠陥の有無を判定する。検出された欠陥の位置情報は、上記実施形態と同様にして、表示装置２０の画面上に表示される。
【００９０】
なお、ウェーハ５は、ダイ５２が３個並んでいない部分を含んでいる可能性もある。この場合、制御・画像処理装置１８は、実施形態１と同様に被検査ダイを良品ダイと比較するか、あるいは２個の被検査ダイを比較することによって、欠陥の有無を判定する。
【００９１】
実施形態３の非破壊検査装置１ａは、実施形態２の非破壊検査装置と同じ利点に加えて、次のような利点を有している。すなわち、非破壊検査装置１ａは、３個のダイ５２を同時に走査するので、比較に必要なＳＱＵＩＤ画像データを迅速に取得できる。したがって、装置１ａは、ウェーハ５を高速に検査できる。
【００９２】
３個のダイについてＳＱＵＩＤ画像データを一括して取得することは、本実施形態で採用する欠陥判定処理において重要な意義を有する。この欠陥判定処理では、第１のダイと第２のダイの比較によって検出された欠陥がどちらのダイに存在するかを特定するために、第２のダイと第３のダイの比較結果を利用する。この実施形態では第１〜第３ダイのＳＱＵＩＤ画像データを一括して取得できるので、第１および第２ダイ間の比較ならびに第２および第３ダイ間の比較をリアルタイムで実行することが可能である。これにより、ウェーハ５の検査をいっそう迅速に行える。
【００９３】
第１および第２ダイ間の比較ならびに２および第３ダイ間の比較をリアルタイムで実行する場合、１個のダイが、連続する２回の一括走査で重複して走査されるようにするとよい。具体的に述べると、第ｉ回目の一括走査では、ダイ（２ｉ−１）、ダイ（２ｉ）およびダイ（２ｉ＋１）（ここで、ｉは自然数）が同時に走査される。例えば、１回目の一括走査でダイ（１）、ダイ（２）およびダイ（３）を走査し、２回目の一括走査でダイ（３）、ダイ（４）、ダイ（５）を走査する。ダイ（３）は、１回目と２回目の一括走査で重複して走査される。この場合、１回目の一括走査に応じて、ダイ（１）とダイ（２）の比較およびダイ（２）とダイ（３）の比較をリアルタイムに実行できる。また、２回目の一括走査によって、ダイ（３）とダイ（４）の比較およびダイ（４）とダイ（５）の比較をリアルタイムに実行できる。
【００９４】
逆に、二つの一括走査でダイの重複がない場合、非破壊検査装置１ａは、少なくとも一部のダイについてＳＱＵＩＤ画像信号を保存しなければならない。例えば、１回目の一括走査でダイ（１）、ダイ（２）およびダイ（３）を走査し、２回目の一括走査でダイ（４）、ダイ（５）、ダイ（６）を走査するとする。ダイ（３）とダイ（４）の比較を実行するためには、１回目の走査により取得されたダイ（３）のＳＱＵＩＤ画像データを保存しておく必要がある。このため、ダイ間のＳＱＵＩＤ画像データを完全にリアルタイムで比較することはできない。上述のように、連続する二つの一括走査で一つのダイを重複して走査すれば、ダイのＳＱＵＩＤ画像データを保存する必要がなくなり、ダイ間のＳＱＵＩＤ画像データをリアルタイムに比較できる。
【００９５】
（実施形態４）
この発明の第４の実施形態を説明する。図９は、この実施形態に係る非破壊検査装置１ｂの構成を示す概略図である。装置１ｂは、照射光学系の構成が実施形態３の非破壊検査装置１ａと異なっている。実施形態３の装置１ａでは、欠陥検出の際、集光ズームレンズ１２８のズーム比がダイ５２の間隔によって決定されてしまう。これに対し、実施形態４は、対物レンズとしてのズームレンズの使用を避けている。以下では、装置１ｂの照射光学系１２ｂを中心に説明する。
【００９６】
照射光学系１２ｂは、３本の鏡筒３０ａ、３０ｂおよび３０ｃ、位置調整機構３２、ビームスプリッタ３５、ならびに近赤外線カメラ１２７を有している。位置調整機構３２は、鏡筒３０ａ〜３０ｃに取り付けられている。鏡筒３０ａ〜３０ｃは、それぞれ光スキャナ３１ａ〜３１ｃを収容している。光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、それぞれ光ファイバ４３ａ〜４３ｃを介してファイバ分岐器２５に光学的に接続されている。また、光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、それぞれ光ファイバ４１ａ〜４１ｃを介してフォトダイオード１１に光学的に接続されている。
【００９７】
光スキャナ３１ａ〜３１ｃと光ファイバ４３ａ〜４３ｃの間には、それぞれ図示しないコリメータレンズが配置されている。これらのコリメータレンズは、鏡筒３０ａ〜３０ｃにそれぞれ収容されている。ファイバ分岐器２５からの３本のレーザ光は、光ファイバ４３ａ〜４３ｃから出射すると、それぞれコリメータレンズによってレーザビームに変換される。これら３本のレーザビームは、それぞれ光スキャナ３１ａ〜３１ｃに向かう。光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、これらのレーザビームを反射して、鏡筒３０ａ〜３０ｃ内の対物レンズ（図示せず）へ送る。これらの対物レンズは、それぞれレボルバ（図示せず）に装着されている。これらの対物レンズは、いずれもズームレンズではない。３本のレーザビームは、これらの対物レンズをそれぞれ透過してＸＹθステージ１４に向かう。これらのレーザビームは、ＸＹθステージ１４の開口部を通過し、チャック１５を透過してウェーハ５に照射される。これらのレーザビームは、対物レンズによって縮小投影されるので、ウェーハ５上でスポット光を成す。
【００９８】
光スキャナ３１ａ〜３１ｃと光ファイバ４１ａ〜４１ｃの間には、それぞれ図示しないコンデンサレンズが配置されている。これらのコンデンサレンズは、それぞれ鏡筒３０ａ〜３０ｃ内に収容されている。光スキャナ３１ａ〜３１ｃからのレーザ光は、これらのコンデンサレンズによって集光され、それぞれ光ファイバ４１ａ〜４１ｃに入射する。
【００９９】
光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、スキャンコントローラ３７を介して制御・処理装置１８に電気的に接続されている。スキャンコントローラ３７は、制御・画像処理装置１８からスキャン命令を受け取る。このスキャン命令は、光スキャナ３１ａ〜３１ｃによるレーザビームの反射角度をスキャンコントローラ３７に指示する。スキャンコントローラ３７は、スキャン命令に応答してスキャナ駆動信号を生成し、このスキャナ駆動信号を光スキャナ３１ａ〜３１ｃに送る。光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、共通のスキャナ駆動信号に応答して駆動する。この結果、光スキャナ３１ａ〜３１ｃは、制御・画像処理装置１８が指示する角度にレーザビームを反射する。反射角度を連続的に変化させれば、レーザビームが移動してウェーハ５を走査する。制御・画像処理装置１８は、光スキャナ３１ａ〜３１ｃに共通の走査を行わせる。
【０１００】
位置調整機構３２は、ウェーハ５の表面に実質的に平行な平面内で鏡筒３０ａ〜３０ｃを移動させ、これらの鏡筒の間隔を調整する。位置調整機構３２は、コントローラ３８を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。コントローラ３８は、制御・画像処理装置１８から位置調整命令を受け取る。この位置調整命令は、鏡筒３０ａ〜３０ｃの間隔をコントローラ３８に指示する。コントローラ３８は、位置調整命令に応答して駆動信号を生成し、この駆動信号を位置調整機構３２に送る。位置調整機構３２は、この駆動信号に応答して駆動する。この結果、位置調整機構３２は、制御・画像処理装置１８が指示する距離に鏡筒の間隔を調整する。これに応じて、３本のレーザビームの間隔が調整される。
【０１０１】
中央の鏡筒３０ｂには、ビームスプリッタ３３が収容されている。鏡筒３０ｂと近赤外線照明装置２６との間には、ビームスプリッタ３５が配置されている。照明装置２６からの照明光は、光ファイバ４２を介してビームスプリッタ３５へ送られる。この照明光は、ビームスプリッタ３５を透過して、鏡筒３０ｂ内のビームスプリッタ３３に入射する。ビームスプリッタ３３によって反射された照明光は、鏡筒３０ｂ内の対物レンズを透過してウェーハ５に照射される。ウェーハ５で反射された照明光は、ビームスプリッタ３３および３５を介して近赤外線カメラ１２７に受光される。これにより、ウェーハ５を撮像できる。撮像された画像は、ウェーハアライメントに使用される。
【０１０２】
以下では、非破壊検査装置１ｂによる検査処理を説明する。装置１ｂは、ウェーハアライメント、試料の走査、欠陥の有無の判定、および結果表示を実行する。
【０１０３】
ウェーハアライメントは実施形態１と同様に実行される。粗調整用のウェーハ画像と微調整用のウェーハ画像は、低倍率と高倍率の対物レンズを切り換えることにより撮像される。
【０１０４】
ウェーハアライメントが完了すると、非破壊検査装置１ｂは、ウェーハ５上における３本のレーザビームの照射位置を移動させて、ウェーハ５上のすべてのダイ５２を走査する。照射位置の移動は、実施形態１に関して説明したステージスキャンおよびレーザスキャンのいずれによっても実行できる。
【０１０５】
３本のレーザビームは、隣接する３個のダイ５２に同時に照射される。これにより、隣接する３個のダイ５２が一括走査される。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５の走査を開始する前に、レーザビームの間隔を調整する。このビーム間隔の調整により、３本のレーザビームが３個のダイ５２の実質的に同一の位置座標に同時に照射されるようになる。
【０１０６】
制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５の走査を開始する前に、ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃのヘッドの間隔も調整する。３個のヘッドは、３本のレーザビームの照射位置に対向するように位置決めされる。
【０１０７】
３本のレーザビームを用いたウェーハ５の走査により、３個のダイ５２で同時に磁場が誘起される。各ダイ５２の誘起磁場は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６ａ〜１６ｃによって検出される。これにより、実施形態３と同様に、３個のダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データが一括して取得される。
【０１０８】
各レーザビームの一部は、ウェーハ５によって反射され、フォトダイオード１１に到達する。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号に基づいて、ダイ５２の反射画像データを生成する。実施形態３と同様に、３個のダイの反射画像が一括して取得される。
【０１０９】
ウェーハ５の走査の後、非破壊検査装置１は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像に基づいて、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。欠陥判定処理は、実施形態３と同じである。検出された欠陥の位置情報は、上記実施形態と同様にして、表示装置２０の画面上に表示される。
【０１１０】
実施形態４の非破壊検査装置１ｂは、実施形態３の非破壊検査装置１ａと同じ利点を有している。すなわち、非破壊検査装置１ｂは、ウェーハ５の欠陥をその種類を判別しながら精度良く検査できる。さらに、装置１ｂは、３個のダイ５２を同時に走査するので、比較に必要なＳＱＵＩＤ画像データを迅速に取得し、ウェーハ５を高速に検査できる。
【０１１１】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【０１１２】
【発明の効果】
この発明の非破壊検査装置は、二つの磁場分布データ間の差分データを求め、その差分データを二つのしきい値と比較するので、２種類の欠陥を判別できる。また、差分データを求めるための減算によってバックグラウンドノイズが相殺されるので、精度良く欠陥を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の非破壊検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】ウェーハ５の表面を示す概略平面図である。
【図３】ウェーハ５の走査方法の一例を示す概略平面図である。
【図４】被検査ダイと良品ダイとのＳＱＵＩＤ画像の比較による欠陥判定処理の説明図である。
【図５】第１および第２しきい値の算出方法の説明図である
【図６】異なるダイ間のＳＱＵＩＤ画像比較による欠陥判定処理の概略説明図である。
【図７】図６の欠陥判定処理の詳細説明図である。
【図８】第３実施形態の被破壊検査装置１ａの構成を示す概略図である。
【図９】第４実施形態の被破壊検査装置１ｂの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ…非破壊検査装置、５…ウェーハ、１０…赤外レーザ光光源、１１…フォトダイオード、１２…照射手段としての照射光学系、１４…走査手段としてのＸＹθステージ、１６…磁場検出手段としてのＳＱＵＩＤ磁束計、１８…減算手段、比較手段、判定手段および画像生成手段としての制御・画像処理装置、２０…表示装置、５２…ダイ、３１ａ〜３１ｃおよび１２０…走査手段としての光スキャナ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices, a wafer inspection is performed after a plurality of dies (chips) are formed on a semiconductor wafer. For the wafer inspection, a nondestructive inspection apparatus is used. A scanning SQUID microscope is known as an example of a nondestructive inspection apparatus. The SQUID microscope irradiates the surface of a sample with laser spot light, and detects the intensity of the magnetic field induced by the laser spot light with a SQUID magnetometer (superconducting quantum interference magnetometer). The distribution of magnetic field strength is imaged using the output signal of the SQUID magnetometer. By observing this image, the wafer can be inspected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, although the presence or absence of a defect in a sample can be examined, the type of defect cannot be determined. Therefore, an object of the present invention is to provide a nondestructive inspection apparatus that can determine the type of defect of a sample.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect according to the present invention is a nondestructive inspection apparatus that detects a defect of a predetermined structure provided in a sample. This apparatus includes irradiation means, scanning means, magnetic field detection means, subtraction means, comparison means, and determination means. The irradiation means irradiates the sample with laser light. The scanning means scans the sample by moving the irradiation position of the laser beam on the sample. The magnetic field detection means detects a magnetic field generated by scanning the sample and acquires magnetic field distribution data. The subtracting means generates difference data by subtracting the other from one of the magnetic field distribution data and the predetermined standard distribution data. The comparison means compares the difference data with a positive first threshold value and a negative second threshold value. When the difference data corresponding to one irradiation position of the laser beam is greater than or equal to the first threshold value, the determination means determines that the first type of defect exists at the irradiation position. In addition, when the difference data corresponding to one irradiation position of the laser beam is equal to or less than the second threshold value, the determination unit determines that there is a second type of defect at the irradiation position.
[0005]
Since the difference data is compared with two positive and negative threshold values, two types of defects can be discriminated. Defects that induce a magnetic field stronger than the standard distribution data are determined using the first threshold. A defect that induces a magnetic field weaker than the standard distribution data is determined using the second threshold value.
[0006]
A second aspect of the present invention is a nondestructive inspection apparatus that detects a defect of a predetermined structure provided in each of a plurality of regions having the same shape on the sample. This apparatus includes irradiation means, scanning means, magnetic field detection means, subtraction means, comparison means, and determination means. The irradiation means irradiates the sample with laser light. The scanning unit scans the region on the sample by moving the irradiation position of the laser beam on the sample. The magnetic field detection means detects the intensity of the magnetic field generated by scanning the area and acquires magnetic field distribution data. The subtracting unit subtracts the magnetic field distribution data of the second region from the magnetic field distribution data of the first region to generate first difference data. The subtracting means subtracts the magnetic field distribution data of the third region from the magnetic field distribution data of the second region to generate second difference data. The comparison means compares the first difference data with a positive first threshold value and a negative second threshold value. The comparing means compares the second difference data with the first threshold value and the second threshold value. The determination means determines the presence or absence of a defect in the second region according to the result of comparison by the comparison means. When the first difference data is equal to or smaller than the second threshold value and the second difference data is equal to or larger than the first threshold value in the common coordinates of the first, second, and third regions, the determination unit It is determined that a first type of defect exists at the coordinates. In addition, the determination unit is configured to output the second region when the first difference data is equal to or greater than the first threshold value and the second difference data is equal to or less than the second threshold value at the common coordinates of the first, second, and third regions. It is determined that there is a second type of defect at the corresponding coordinate.
[0007]
Since the first and second difference data are respectively compared with two positive and negative threshold values, two types of defects can be discriminated. Defects that induce a stronger magnetic field than normal samples are determined using the first threshold. A defect that induces a weaker magnetic field than a normal sample is determined using the second threshold value.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. For the convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0009]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a nondestructive inspection apparatus 1 according to the first embodiment. The apparatus 1 is a scanning laser SQUID microscope. The apparatus 1 inspects the semiconductor wafer 5 as a sample.
[0010]
FIG. 2 is a plan view showing the surface of the semiconductor wafer 5. The wafer 5 has a plurality of dies 52. These dies 52 are two-dimensionally arranged on the surface of the wafer 5. Each die 52 has a predetermined structure. This structure is a semiconductor device pattern. These dies 52 are all intended to have the same device pattern. The nondestructive inspection apparatus 1 inspects the presence or absence of defects in the device pattern of each die 52.
[0011]
Reference is again made to FIG. The nondestructive inspection apparatus 1 includes an IR laser light source 10, an irradiation optical system 12, an XYθ stage 14, a SQUID magnetometer 16, and a control / image processing apparatus 18. The IR laser light source 10 is optically coupled to the irradiation optical system 12. The IR laser light source 10, the XYθ stage 14, and the SQUID magnetometer 16 are electrically connected to a control / image processing device 18. The apparatus 1 further includes a photodiode 11, a stage controller 17, a SQUID controller 19, a display device 20, a Z-axis stage 22, a stage controller 24, and a near infrared illumination device 26. The photodiode 11 is optically coupled to the irradiation optical system 12. The photodiode 11, the stage controllers 17 and 24, the SQUID controller 19, the display device 20, and the illumination device 26 are electrically connected to the control / image processing device 18. The Z-axis stage 22 is attached to the illumination optical system 12.
[0012]
During the inspection of the wafer 5 by the apparatus 1, the wafer 5 is placed on the XYθ stage 14. A chuck 15 is installed on the upper surface of the XYθ stage 14. The chuck 15 holds the wafer 5 by sucking the edge portion of the back surface of the wafer 5. In this embodiment, the chuck 15 is transparent and transmits infrared laser light emitted from the IR laser light source 10 and near-infrared illumination light emitted from the illumination device 26.
[0013]
An annular chuck may be used instead of the transparent chuck. The annular chuck also holds the wafer 5 by adsorbing the edge portion of the back surface 5b of the wafer 5 like the transparent chuck. The laser light from the IR laser light source 10 passes through the central opening of the annular chuck and is irradiated onto the wafer 5. For this reason, the annular chuck may not be transparent.
[0014]
The IR laser light source 10 is a light emitting element that emits infrared laser light. One end of an optical fiber 40 is optically connected to the IR laser light source 10. The other end of the optical fiber 40 is optically connected to the irradiation optical system 12. Laser light emitted from the IR laser light source 10 enters the optical fiber 40, propagates through the optical fiber 40, and enters the irradiation optical system 12.
[0015]
The near infrared illumination device 26 emits near infrared illumination light. One end of an optical fiber 42 is optically connected to the illumination device 26. The other end of the optical fiber 42 is optically connected to the irradiation optical system 12. The illumination light emitted from the illumination device 26 enters the optical fiber 42, propagates through the optical fiber 42, and enters the irradiation optical system 12.
[0016]
The photodiode 11 is a light detection element that receives infrared laser light reflected from the wafer 5 and emitted from the irradiation optical system 12. The photodiode 11 generates an output signal corresponding to the intensity of the received infrared laser light. This output signal is sent to the control / image processing device 18. A condenser lens (not shown) is disposed between the photodiode 11 and the optical scanner 122 in the irradiation optical system 12. This condenser lens is installed in the irradiation optical system 12. Laser light from the optical scanner 122 is condensed by the condenser lens and sent to the photodiode 11.
[0017]
The irradiation optical system 12 receives infrared laser light from the IR laser light source 10, forms a laser beam from the laser light, and irradiates the wafer 5. The irradiation optical system 12 receives near-infrared illumination light from the illumination device 26 and irradiates the wafer 5 with the illumination light. The irradiation optical system 12 is disposed below the XYθ stage 14. The infrared laser beam and the near-infrared illumination light emitted from the irradiation optical system 12 enter the chuck 15 through the opening of the XYθ stage 14. The laser beam and the illumination light pass through the chuck 15 and reach the wafer 5. Thus, the laser beam and the illumination light are irradiated from the back side of the wafer 5.
[0018]
The irradiation optical system 12 includes an optical scanner 122, an optical path setting unit 124, an electric revolver 125, an objective lens 126, and a near infrared camera 127. The optical path setting unit 124 includes a beam splitter, a reflection mirror, and a zoom pupil projection lens.
[0019]
One end of the optical fiber 40 is optically connected to the optical scanner 122. Therefore, the optical scanner 122 is optically connected to the IR laser light source 10 via the optical fiber 40. A collimator lens (not shown) is arranged between the optical scanner 122 and the optical fiber 40. This collimator lens is installed in the irradiation optical system 12. When the laser light from the light source 10 is emitted from the optical fiber 40, it is focused by a collimator lens to become a laser beam. This laser beam is directed to the optical scanner 122.
[0020]
The optical scanner 122 reflects this laser beam and sends it to the optical path setting unit 124. This reflection angle is variable. When the reflection angle is continuously changed, the laser beam continuously moves. This is laser beam scanning. The optical scanner 122 is electrically connected to the control / image processing apparatus 18. The control / image processing device 18 sends a drive signal to the optical scanner 122 to operate the optical scanner. The control / image processing device 18 can control the reflection angle of the laser beam by the optical scanner 122, and thus can control the movement (scanning) of the laser beam.
[0021]
The optical path setting unit 124 directs the laser beam sent from the optical scanner 122 to the revolver 125. One end of the optical fiber 42 is optically connected to the optical path setting unit 124. Therefore, the optical path setting unit 124 is optically connected to the near-infrared illumination device 26 via the optical fiber 42. When the near-infrared illumination light from the illumination device 26 is emitted from the optical fiber 42, it enters the optical path setting unit 124. The optical path setting unit 124 sends the illumination light to the revolver 125.
[0022]
A plurality of objective lenses 126 with different magnifications are attached to the revolver 125. The revolver 125 causes the light transmitted from the optical path setting unit 124 to enter one of these objective lenses 126. The laser beam is reduced and projected onto the wafer by the objective lens 126. As a result, the laser beam forms spot light on the wafer 5. The revolver 125 has a rotation mechanism. By rotating the revolver 125, the objective lens 126 disposed on the optical path of the light from the optical path setting unit 124 can be switched.
[0023]
The near-infrared camera 127 is optically coupled to the optical path setting unit 124. The camera 127 receives near-infrared illumination light reflected by the wafer 5. Thereby, the wafer 5 can be imaged. The wafer 5 is pre-aligned before loading on the chuck 15. The wafer 5 is placed in the field of view of the camera 127 by the pre-alignment. This pre-alignment is performed using, for example, a pre-aligner. The camera 127 is electrically connected to the control / image processing device 18. The camera 127 sends an imaging signal of the wafer 5 to the control / image processing device 18. The control / image processing device 18 generates image data of the wafer 5 from this imaging signal. This image data is used for alignment of the wafer 5.
[0024]
The Z-axis stage 22 can translate the irradiation optical system 12 along the Z-axis direction. The Z-axis direction is substantially perpendicular to the main surface of the wafer 5. The distance between the camera 127 and the wafer 5 can be adjusted by driving the Z-axis stage 22. The Z-axis stage 22 is used for autofocus when imaging the wafer 5 with the camera 127.
[0025]
The Z-axis stage 22 is electrically connected to the control / image processing apparatus 18 via a stage controller 24. The stage controller 24 receives a stage drive command from the control / image processing apparatus 18. This stage drive command instructs the stage controller 24 on the direction and amount of movement of the Z-axis stage 22. The stage controller 24 generates a stage drive signal in response to the stage drive command, and sends this stage drive signal to the Z-axis stage 22. The Z-axis stage 22 is driven in response to this stage drive signal. As a result, the Z-axis stage 22 moves the irradiation optical system 12 by the direction and movement amount instructed by the control / image processing device 18.
[0026]
The XYθ stage 14 can translate and rotate the wafer 5 and the chuck 15 in a plane substantially parallel to the main surface of the wafer 5. The XYθ stage 14 can translate the wafer 5 and the chuck 15 along the X direction. Further, the XYθ stage 14 can translate the wafer 5 and the chuck 15 along the Y direction orthogonal to the X direction. Further, the XYθ stage 14 can rotate the wafer 5 and the chuck 15 around the Z axis perpendicular to the XY plane. The XYθ stage 14 can move the wafer 5 relative to the laser beam emitted from the irradiation optical system 12. Therefore, the irradiation position of the laser beam on the wafer 5 can be changed by driving the XYθ stage 14.
[0027]
The XYθ stage 14 is electrically connected to a control / image processing device 18 via a stage controller 17. The stage controller 17 receives a stage drive command from the control / image processing device 18. This stage drive command instructs the stage controller 17 on the moving direction and moving amount of the stage 14. The stage controller 17 generates a stage drive signal in response to the stage drive command, and sends this stage drive signal to the XYθ stage 14. The XYθ stage 14 is driven in response to this stage drive signal. As a result, the XYθ stage 14 moves the wafer 5 by the moving direction and moving amount instructed by the control / image processing apparatus 18.
[0028]
The SQUID magnetometer 16 is installed above the wafer 5. The SQUID magnetometer 16 detects a magnetic field generated by irradiating the wafer 5 with laser light. When the wafer 5 is irradiated with infrared laser light, a thermoelectromotive force or a photovoltaic force is generated. This thermoelectromotive force or photovoltaic force generates a current in the wafer 5. This current induces a magnetic field. This magnetic field reflects the structure of the wafer 5. The SQUID magnetometer 16 detects this induced magnetic field. The SQUID magnetometer 16 generates an output voltage signal (measured magnetic field signal) corresponding to the detected magnetic field strength. This signal is sent to the control / image processing device 18 via the SQUID controller 19.
[0029]
The SQUID magnetometer 16 is electrically connected to the control / image processing device 18 via the SQUID controller 19. The SQUID controller 19 operates the SQUID magnetometer 16 or stops the operation of the SQUID magnetometer 16 in accordance with a command from the control / image processing device 18. Upon receiving a SQUID operation command from the control / image processing device 18, the SQUID controller 19 supplies operating power to the SQUID magnetometer 16. As a result, the SQUID magnetometer 16 is operated to detect the magnetic field. When the SQUID controller 19 receives the SQUID stop command from the control / image processing device 18, the SQUID controller 19 stops supplying the operating power to the SQUID magnetometer 16. As a result, the SQUID magnetometer 16 stops its operation.
[0030]
The control / image processing device 18 controls operations of the IR laser light source 10, the XYθ stage 14, the SQUID magnetometer 16, the Z-axis stage 22, the revolver 125, and the illumination device 26. The control / image processing device 18 also controls the operation of the optical scanner 122 arranged in the irradiation optical system 12.
[0031]
The control / image processing device 18 can image the distribution of the magnetic field induced by the laser beam irradiation on the wafer 5. The control / image processing device 18 associates the irradiation position of the laser beam on the wafer 5 with the pixel position. The control / image processing device 18 converts the measured magnetic field signal level when a certain position on the wafer 5 is irradiated with laser light into the luminance of the pixel associated with the irradiation position. Thereby, image data of the magnetic field induced by the laser beam irradiation on the wafer 5 is obtained. Hereinafter, this image is referred to as a “SQUID image”. The SQUID image data is also magnetic field distribution data indicating a magnetic field distribution. SQUID image data may be processed in the form of image signals. The control / image processing device 18 calculates SQUID image data for each of the dies 52.
[0032]
The control / image processing device 18 determines whether or not there is a defect in each die 52 using the SQUID image data. When the control / image processing apparatus 18 determines that a defect exists in the die 52, the control / image processing apparatus 18 generates image data indicating the position of the defect. The control / image processing device 18 receives the output signal of the photodiode 11. This output signal represents the reflected image of the die 52. The control / image processing device 18 generates image data in which the defect position is superimposed on the reflection image of the die 52 as necessary. The control / image processing device 18 sends the generated image data to the display device 20.
[0033]
The display device 20 receives image data from the control / image processing device 18. The display device 20 displays an image on the screen according to the image data.
[0034]
Below, the inspection process by the nondestructive inspection apparatus 1 is demonstrated. The apparatus 1 executes wafer alignment, sample scanning, determination of presence / absence of defects, and result display.
[0035]
The nondestructive inspection apparatus 1 first performs wafer alignment using a near infrared camera 127. The control / image processing device 18 causes the illumination device 26 to emit light and irradiates the entire back surface of the wafer 5 with near-infrared illumination light. The illumination light reflected by the wafer 5 passes through the objective lens 126, the revolver 125, and the optical path setting unit 124 and enters the camera 127. As a result, the camera 127 images the wafer 5 from the back surface side and sends an imaging signal to the control / image processing apparatus 18. As described above, the wafer 5 is pre-aligned so as to be positioned within the field of view of the camera 127. The control / image processing device 18 drives the Z-axis stage 22 as necessary to perform autofocus. Thereafter, the control / image processing device 18 measures the luminance of the captured wafer image and controls the light emission amount of the illumination device 26 so as to obtain the optimum luminance.
[0036]
Next, the control / image processing device 18 adjusts the position of the wafer 5 based on the captured wafer image. The control / image processing device 18 performs pattern matching between the captured wafer image and a reference image prepared in advance. Then, the control / image processing device 18 adjusts the position of the wafer 5 so that the degree of matching becomes the highest. The position of the wafer 5 can be changed using the XYθ stage 14. The position adjustment of the wafer 5 includes coarse adjustment using the low-magnification objective lens 126 and fine adjustment using the high-magnification objective lens 126. In response to this, a coarse adjustment reference image and a fine adjustment reference image are prepared in advance. First, coarse adjustment is performed, and then fine adjustment is performed. The low-magnification and high-magnification objective lenses 126 are switched by rotating the revolver 125.
[0037]
When the wafer alignment is completed, the nondestructive inspection apparatus 1 moves all the dies 52 on the wafer 5 by moving the irradiation position of the laser beam on the wafer 5. The irradiation position can be moved by, for example, a method called stage scanning. In the stage scan, the wafer 5 is moved relative to the laser beam by moving the XYθ stage 14. In the stage scan, the laser beam is fixed.
[0038]
Instead of stage scanning, the irradiation position can be moved by a method called laser scanning. FIG. 3 is a schematic diagram showing movement of the irradiation position by laser scanning. In laser scanning, a plurality of scanning regions 61 arranged in a matrix are sequentially irradiated with a laser beam. These scanning areas have the same shape. In addition to the shape and size of the die 52, the shape and size of the scanning region 61 are determined according to the sensitivity region of the SQUID magnetometer 16, the distance between the SQUID magnetometer 16 and the wafer 5, and the magnification of the objective lens 126. It is done. The irradiation position of the laser beam is moved by using both driving of the XYθ stage 14 and movement (scanning) of the laser beam by the optical scanner 122. As indicated by arrow 60, scanning of the laser beam is used to move the irradiation position within a single scanning region. As indicated by the arrow 62, the drive of the stage 14 is used to move the irradiation position from one scanning area 61 to another scanning area 61.
[0039]
A magnetic field is induced by irradiating the wafer 5 with the laser beam. During the laser beam irradiation, the SQUID magnetometer 16 is supplied with operating power from the SQUID controller 19. Therefore, the induced magnetic field is detected by the SQUID magnetometer 16. The control / image processing device 18 receives the measurement magnetic field signal from the SQUID magnetometer 16 via the SQUID controller 19. The control / image processing device 18 generates SQUID image data of each die 52 using the measurement magnetic field signal.
[0040]
A part of the laser beam is reflected by the wafer 5. The reflected light passes through the objective lens 126, the revolver 125, the optical path setting unit 124 and the optical scanner 122 and enters the photodiode 11. The photodiode 11 detects this reflected light and generates an output signal corresponding to the intensity of the reflected light. The output signal of the photodiode 11 is sent to the control / image processing device 18. Since the irradiation position of the laser beam moves over the entire wafer 5, the output signal of the photodiode 11 indicates a reflected image of the wafer 5. The control / image processing device 18 generates reflection image data of the wafer 5 based on the output signal of the photodiode 11.
[0041]
The nondestructive inspection apparatus 1 determines the presence / absence of a defect in each die 52 based on the SQUID image of each die 52. The magnetic field detected by the SQUID magnetometer 16 varies depending on the structure of the device included in the die 52. In addition to the magnetic field induced by laser beam irradiation, the detected magnetic field may include an external magnetic field as background noise. For this reason, even if the SQUID image of the die 52 is observed alone, it is difficult to detect defects with high accuracy. Therefore, the control / image processing device 18 compares the SQUID image data of each die 52 with the SQUID image data of a good die prepared in advance to determine the presence / absence of a defect in each die 52.
[0042]
Hereinafter, the defect determination process will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the defect determination process. The “measurement SQUID image” in FIG. 4 is an example of a SQUID image generated by scanning one die 52. Reference numerals 71 and 72 indicate defects in the die 52. A broken line in the measurement SQUID image is one of the scanning paths. These defects 71 and 72 shall be located on the same scanning path. The voltage signal shown below the measurement SQUID image is a part of the image signal of the measurement SQUID image. This signal portion is generated by scanning along a broken line in the measurement SQUID image. Therefore, the horizontal coordinate (time information) of this signal portion corresponds to the irradiation position of the laser beam on the scanning path indicated by the broken line, and also corresponds to the pixel position on the broken line in the measurement SQUID image.
[0043]
The “good SQUID image” in FIG. 4 is a SQUID image generated from the measurement magnetic field signal related to the good die. A non-defective SQUID image is acquired by inspecting a non-defective die using the nondestructive inspection apparatus 1 in advance. A broken line in the non-defective SQUID image is one of the scanning paths. This scanning path is the same as the scanning path indicated by the broken line in the measurement SQUID image. That is, these scanning paths pass through the same coordinates of the non-defective die and the die to be inspected, respectively. The voltage signal shown below the non-defective SQUID image is a part of the image signal of the non-defective SQUID image. This signal portion is generated by scanning along a broken line in the non-defective SQUID image. Therefore, the horizontal coordinate (time information) of this signal portion corresponds to the irradiation position of the laser beam on the scanning path indicated by the broken line, and also corresponds to the pixel position on the broken line in the non-defective SQUID image.
[0044]
The defect 71 in the measurement SQUID image has higher brightness than the same portion of the good die. That is, the defect 71 has a positive luminance direction. This is due to the fact that the magnetic field strength detected by scanning the defect 71 is higher than the magnetic field strength detected by scanning the same portion of the non-defective die. Such a defect is called a plus defect. On the other hand, the defect 72 has a lower luminance than the same part of the good die. That is, the defect 72 has a negative luminance direction. This is due to the fact that the magnetic field strength detected by scanning the defect 72 is lower than the magnetic field strength detected by scanning the same portion of the non-defective die. Such a defect is called a minus defect. Thus, there are defects that increase or decrease the magnetic field strength detected by the SQUID magnetometer 16.
[0045]
The control / image processing device 18 compares the measured SQUID image of each die 52 with the non-defective SQUID image in order to inspect whether or not each die 52 is defective. Specifically, the control / image processing device 18 subtracts the non-defective SQUID image data from the measured SQUID image data to generate difference image data. The generated difference image is shown as a “subtraction SQUID image” on the right side of FIG. In an ideal difference image, only defects are displayed.
[0046]
In FIG. 4, the voltage signal shown below the difference image is a part of the image signal of the difference image. This signal part is obtained by scanning along the broken line in the difference image. In the difference image signal, the defect 71 appears as a signal peak 71a, ie, an increase in signal level. Further, in the difference image signal, the defect 72 appears as a signal valley 72b, that is, a signal level drop. As described above, the peak of the difference image signal indicates a plus defect of the inspection die 52. Further, the valley of the difference image signal indicates a minus defect of the inspection die 52.
[0047]
The control / image processing device 18 compares the level of the difference image signal with a predetermined threshold value. The control / image processing device 18 has two different threshold values. Hereinafter, the higher threshold value is referred to as a first threshold value, and the lower threshold value is referred to as a second threshold value. In FIG. 4, the first threshold value is indicated by a broken line 81, and the second threshold value is indicated by a broken line 82. In this embodiment, the first threshold value is a positive value and the second threshold value is a negative value. The control / image processing device 18 determines that a defect has been detected when the level of the difference image signal is equal to or higher than the first threshold value or equal to or lower than the second threshold value. A series of signal portions above the first threshold and a series of signal portions below the second threshold are each recognized as one defect. The two threshold values are used to discriminate between positive defects and negative defects.
[0048]
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating two threshold values. The first and second threshold values are calculated by acquiring SQUID image data for each of the two good dies using the apparatus 1. This calculation is executed by the control / image processing apparatus 18. The control / image processing device 18 subtracts one of these SQUID image data from the other to generate difference image data, and calculates a luminance histogram of the difference image. The control / image processing device 18 also calculates the standard deviation of the luminance histogram. The first threshold value is calculated by (peak value of luminance histogram) + (k times standard deviation). The second threshold value is calculated by (peak value of luminance histogram) − (k times standard deviation). Here, k is a predetermined constant. The operator of the nondestructive inspection apparatus 1 can arbitrarily set the value of k.
[0049]
The threshold value can be calculated by a method in which the same position in the die is sampled on the entire wafer and set in units of pixels constituting the die.
[0050]
The control / image processing device 18 has a merge function in order to obtain more appropriate first and second threshold values. The merge function is a function for increasing the number of samples for setting the threshold value. The merge function newly acquires a SQUID image for one or more dies, performs a subtraction process with the existing SQUID image, and increases the number of samples of the luminance histogram. In order to achieve the merging function, the SQUID image used for calculation of the luminance histogram is stored in a storage device in the control / image processing device 18.
[0051]
The control / image processing device 18 determines that there is a plus defect at the pixel position that gives the difference image signal level equal to or higher than the first threshold value. In the example of FIG. 4, the control / image processing apparatus 18 determines a portion of the mountain 71 a that is equal to or greater than the first threshold value 81 as a plus defect. Further, the control / image processing device 18 determines that there is a minus defect at the pixel position that gives the difference image signal level equal to or lower than the second threshold value. In the example of FIG. 4, the control / image processing apparatus 18 determines a portion of the valley 72 b that is equal to or less than the second threshold value 82 as a negative defect. The horizontal axis coordinate of the difference image signal corresponds to the pixel position of the SQUID image and the laser beam irradiation position on the die 52. The control / image processing device 18 can calculate the position of the defect from the horizontal coordinate of the signal portion determined to be a defect.
[0052]
When the control / image processing device 18 determines the presence / absence of a defect for all the dies 52, the control / image processing device 18 generates image data indicating the determination result. This image data is sent to the display device 20. Thereby, the detected defect is displayed on the wafer map on the screen of the display device 20. When the die 52 is designated by the operator of the apparatus 1, the control / image processing apparatus 18 generates more detailed image data for result display. This image data is also sent to the display device 20 and displayed on the screen. Thereby, the defect position information in the designated die 52 is displayed so as to be superimposed on the reflection image of the die 52. Defects are displayed in different display modes depending on the type. For example, a plus defect and a minus defect may be displayed in different colors.
[0053]
Below, the advantage of the nondestructive inspection apparatus 1 is demonstrated. The device 1 has mainly two advantages.
[0054]
First, the device 1 can determine the type of defect. This is because the level of the difference image signal obtained from the measurement SQUID image signal and the non-defective SQUID image signal is compared with two positive and negative threshold values. Since the presence or absence of a positive defect is determined by a positive threshold and the negative defect is determined by a negative threshold, these defects can be determined. The positions of these two types of defects are displayed in different display modes. Therefore, the operator of the apparatus 1 can confirm the type of defect from the display mode.
[0055]
Secondly, the apparatus 1 can accurately inspect for the presence or absence of defects in the wafer 5. This is because the non-defective SQUID image signal is subtracted from the measurement SQUID image signal. In the difference image signal, only defects appear as peaks or valleys regardless of the structure of the wafer 5. The external magnetic field, which is background noise, is canceled by the subtraction. Therefore, a defect can be detected with high accuracy.
[0056]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The nondestructive inspection apparatus according to this embodiment has the same configuration as that of the apparatus 1 of the first embodiment. However, the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment employs a defect determination process different from that of the apparatus 1 of the first embodiment. In the first embodiment, in order to determine the presence or absence of a defect, the measured SQUID image of the die 52 is compared with the SQUID image of a good die acquired in advance. However, in the second embodiment, instead of this, the measured SQUID images of the plurality of dies 52 are compared with each other.
[0057]
Defect detection processing based on SQUID image comparison between different dies 52 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of this defect detection processing. FIG. 7 is a detailed explanatory diagram of the defect detection process.
[0058]
On the left side of FIG. 6, measurement SQUID images of the (n−1) th die 52 and the nth die 52 are shown. Here, n is an integer of 2 or more. Hereinafter, the (n-1) th die 52 is referred to as a die (n-1), and the nth die 52 is referred to as a die (n). These are, for example, dies 52 arranged adjacently along the scanning path. Reference numerals 73 and 74 indicate defects in the die (n−1). Reference numerals 75 and 76 denote defects in the die n. The defects 73 and 75 are the negative defects described above, and the defects 74 and 76 are the positive defects described above. A broken line in each measurement SQUID image is one of scanning paths. The scanning path indicated by each dashed line passes through the common position coordinates of die (n-1) and die (n). The defects 73 to 76 are all located on the broken line scanning path.
[0059]
The voltage signal shown on the right side of the measurement SQUID image in FIG. 6 is an image signal obtained by scanning along the broken line in the measurement SQUID image. In the image signal of the die (n−1), the defect 73 appears as a valley 73b and the defect 74 appears as a peak 74a. Similarly, in the image signal of the die (n), the defect 75 appears as a valley 75b and the defect 76 appears as a peak 76a.
[0060]
The control / image processing device 18 compares the measured SQUID image of the die (n−1) with the measured SQUID image of the die (n) for all the dies 52. That is, the measured SQUID images are compared between the die (1) and the die (2), the die (2) and the die (3),..., The die (N-1) and the die (N), respectively. Here, N is the total number of dies. Specifically, the control / image processing device 18 subtracts the measurement SQUID image of the die (n) from the measurement SQUID image of the die (n−1) to generate a difference image signal. A part of the difference image signal is shown on the right side of FIG. In the difference image signal, defects 74 and 75 appear as peaks 74a and 75a, and defects 73 and 76 appear as valleys 73b and 76b. Thus, this peak of the difference image signal indicates a positive defect of the die (n−1) or a negative defect of the die (n). The valley of the difference image signal indicates a minus defect of the die (n-1) or a plus defect of the die (n). The horizontal coordinate of the difference image signal corresponds to the position coordinate of the die.
[0061]
The control / image processing device 18 compares the level of the difference image signal with the first and second threshold values. Similar to the above embodiment, the first threshold value is a positive value and the second threshold value is a negative value. The calculation method of these threshold values is as described above with reference to FIG. The control / image processing device 18 determines that a defect has been detected when the level of the difference image signal is equal to or higher than the first threshold value or equal to or lower than the second threshold value. A series of signal portions above the first threshold and a series of signal portions below the second threshold are each recognized as one defect. The horizontal axis coordinates of this signal portion correspond to the common position coordinates of the die (n-1) and the die (n).
[0062]
A portion of the difference image signal that is equal to or greater than the first threshold value has a possibility of being a positive defect of the die (n−1) and a possibility of being a negative defect of the die (n). Similarly, the portion below the second threshold value has a possibility of being a negative defect of the die (n−1) and a possibility of being a positive defect of the die (n). In order to identify which die the defect is included in, the control / image processing device 18 uses the comparison result of the measured SQUID image between the die (n) and the die (n + 1). Hereinafter, the defect detection process will be described in more detail with reference to FIG.
[0063]
The measurement SQUID images of the dies (1) to (6) are shown on the left side of FIG. Die (1), die (2), die (5) and die (6) have no defects. The die (3) has a minus defect 77. The die (4) has a plus defect 78. In the center of FIG. 7, a difference image signal between adjacent dies is shown. In FIG. 7, “subtraction (m−1) −m” (m is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to N. Here, N is the total number of dies) is obtained from the measured SQUID image signal of the die (m−1). This means that the measured SQUID image signal of m) is subtracted.
[0064]
As shown in FIG. 7, the control / image processing device 18 sequentially performs subtraction (m−1) −m for all m values. Thereafter, for all the difference image signals, the signal level is compared with the first and second threshold values. A peak 77a having a peak value exceeding the first threshold value 81 appears in the difference image signal obtained by the subtraction 2-3. The control / image processing apparatus 18 determines a portion of the mountain 77a that is equal to or greater than the first threshold value 81 as a defect. This defect may be a positive defect of die (2) and a negative defect of die (3).
[0065]
In the difference image signal obtained by the subtraction 3-4, a valley 77b having a peak value lower than the second threshold value 82 appears at the same horizontal axis position as the peak 77a of the difference image signal obtained by the subtraction 2-3. The control / image processing apparatus 18 determines a portion of the valley 77b that is equal to or less than the second threshold value 82 as a defect. This defect may be a negative defect of the die (3) and a positive defect of the die (4).
[0066]
Only the minus defect of die (3) is commonly expected by subtraction 2-3 and subtraction 3-4. Therefore, the control / image processing apparatus 18 determines that there is a minus defect in the die (3). As described above, when a defect is detected at the same horizontal axis coordinate in both the difference image signal by subtraction 2-3 and the difference image signal by subtraction 3-4, the control / image processing device 18 , It is determined that there is a defect at the position coordinate corresponding to the horizontal axis coordinate.
[0067]
A trough 78b having a peak value lower than the second threshold value 82 also appears in the difference image signal obtained by the subtraction 3-4. The control / image processing apparatus 18 determines a portion of the valley 78b that is equal to or less than the second threshold value 82 as a defect. This defect may be a negative defect of the die (3) and a positive defect of the die (4). In the difference image signal obtained by the subtraction 4-5, a peak 78a having a peak value exceeding the first threshold value 81 appears at the same horizontal coordinate as the valley 78b in the subtraction 3-4 signal. The control / image processing apparatus 18 determines a portion of the mountain 78a that is equal to or greater than the first threshold value 81 as a defect. This defect may be a positive defect of the die (4) and a negative defect of the die (5). Only the positive defect of die (4) is commonly expected by subtraction 3-4 and subtraction 4-5. Therefore, the control / image processing device 18 determines that there is a defect in the die (4). The position coordinates of the defect in the die (4) are specified from the horizontal axis coordinates of the defect in the difference image signal.
[0068]
In this way, the defect control / image processing apparatus 18 detects a defect at the same horizontal axis coordinate in both the difference image signal by subtraction (n−1) −n and the difference image signal by subtraction n− (n + 1). In the die (n), it is determined that there is a defect at the position coordinate corresponding to the horizontal axis coordinate. Further, the defect control / image processing apparatus 18 detects a defect in the difference image signal by subtraction (n−1) −n, and does not detect a defect in the same horizontal axis coordinate in the difference image signal by subtraction n− (n + 1). In the case, it is determined that there is a defect in the die (n−1). Further, the defect control / image processing device 18 detects a defect in the difference image signal by subtraction n− (n + 1), and does not detect a defect in the same horizontal axis coordinate in the difference image signal by subtraction (n−1) −n. If it is determined that there is a defect in die (n + 1). If it is specified which die has a defect, the type of the defect is also specified depending on whether the defect is a peak or a valley in the difference image signal.
[0069]
Note that “defects are detected at the same horizontal axis coordinates of the two difference image signals” means that the horizontal axis coordinates are completely coincident or the horizontal axis coordinates are shifted by a predetermined allowable value. May be included. In this case, in addition to the case where a defect is detected in each of the same pixels of the two difference images, the defect is considered to exist in the same pixel even when the positions of the defects in the two difference images are shifted by several pixels. The deviation within the predetermined value is allowed in consideration of the error of the defect detection position.
[0070]
When the control / image processing device 18 determines the presence / absence of a defect for all the dies 52, the control / image processing device 18 generates an image indicating the determination result. The display device 20 displays the generated image on the screen. The generation and display of this image are as described in regard to the first embodiment.
[0071]
The nondestructive inspection apparatus according to the second embodiment has the same advantages as the apparatus 1 according to the first embodiment. That is, the nondestructive inspection apparatus of Embodiment 2 can determine the type of defect. This is because the level of the difference image signal obtained from the measured SQUID image signals of the two dies is compared with two positive and negative threshold values. In addition, the nondestructive inspection apparatus according to the second embodiment can accurately inspect for the presence or absence of defects in the wafer 5. This is because the measured SQUID image signal is subtracted between the two dies 52.
[0072]
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic view showing the configuration of the nondestructive inspection apparatus 1a according to this embodiment. The apparatus 1a uses one laser beam and one SQUID magnetometer 16 in that it irradiates the wafer 5 with three laser beams and includes three SQUID magnetometers 16a to 16c. This is different from the first apparatus 1.
[0073]
In the nondestructive inspection apparatus 1 a, a fiber branching device 25 is disposed between the IR laser light source 10 and the optical scanner 122. The light source 10 and the fiber branching device 25 are optically connected via an optical fiber 40. The fiber splitter 25 and the optical scanner 122 are optically connected via three optical fibers 43a, 43b, and 43c. The laser beam from the light source 10 is branched into three laser beams by the fiber splitter 25. These three laser beams are transmitted into the irradiation optical system 12a through optical fibers 43a to 43c, respectively.
[0074]
The irradiation optical system 12a includes an optical scanner 122, an optical path setting unit 124, a near-infrared camera 127, a condensing zoom lens 128, and a lens moving mechanism 129. A collimator lens (not shown) is disposed between the optical scanner 122 and each of the optical fibers 43a to 43c. These collimator lenses are installed in the irradiation optical system 12a. When the three laser beams from the fiber splitter 25 are emitted from the optical fibers 43a to 43c, they are converted into laser beams by the collimator lenses. These three laser beams go to the optical scanner 122. The optical scanner 122 reflects these laser beams and sends them to the optical path setting unit 124. The optical path setting unit 124 directs these laser beams to the condensing zoom lens 128.
[0075]
The condensing zoom lens 128 functions as an objective lens. The condensing zoom lens 128 moves an internal lens by a lens moving mechanism 129. As a result, the focal length of the lens changes, so that the zoom ratio can be adjusted.
[0076]
The lens moving mechanism 129 is electrically connected to the control / image processing apparatus 18 via the controller 130. The controller 130 receives a zoom command from the control / image processing device 18. This zoom command instructs the controller 130 on the direction and amount of movement of the lens moving mechanism 129. The controller 130 generates a drive signal in response to the zoom command, and sends this drive signal to the lens moving mechanism 129. The lens moving mechanism 129 is driven in response to this drive signal. As a result, the lens moving mechanism 129 moves the condensing zoom lens 128 by the direction and amount of movement instructed by the control / image processing device 18.
[0077]
When the condensing zoom lens 128 receives three laser beams from the optical path setting unit 124, the condensing zoom lens 128 condenses these laser beams into three parallel light beams, respectively. The interval between these light beams is determined by the zoom ratio of the zoom lens 128. The three laser beams that have passed through the zoom lens 128 pass through the opening of the XYθ stage 14, pass through the chuck 15, and irradiate the wafer 5. Since these laser beams are reduced and projected by the zoom lens 128, spot beams are formed on the wafer 5. The irradiation positions of these laser beams are arranged at equal intervals. Note that illumination light from the near-infrared illumination device 26 also passes through the zoom lens 128 and is irradiated onto the wafer 5.
[0078]
The photodiode 11 is optically connected to the irradiation optical system 12 through three optical fibers 41a, 41b and 41c. A part of each laser beam irradiated on the wafer 5 is reflected by the wafer 5. The three reflected lights pass through the condenser zoom lens 128, the optical path setting unit 124, and the optical scanner 122, and enter the optical fibers 41a to 41c, respectively. These reflected lights are propagated by the optical fibers 41 a to 41 c and enter the photodiode 11.
[0079]
Above the wafer 5, three SQUID magnetometers 16a, 16b and 16c are installed. The magnetometers 16a to 16c are arranged at equal intervals. The magnetometers 16a to 16c are electrically connected to the control / image processing device 18 via SQUID controllers 19a to 19c, respectively. The functions of the magnetometers 16a to 16c and the controllers 19a to 19c are the same as those of the magnetometer 16 and the controller 19 of the first embodiment.
[0080]
The SQUID magnetometers 16 a to 16 c are attached to the position adjustment mechanism 28. The position adjusting mechanism 28 moves the magnetometers 16 a to 16 c in a plane substantially parallel to the surface of the wafer 5 to adjust the distance therebetween. The position adjustment mechanism 28 is electrically connected to the control / image processing apparatus 18 via the controller 29. The controller 29 receives a position adjustment command from the control / image processing apparatus 18. This position adjustment command instructs the controller 29 to determine the interval between the magnetometers 16a to 16c. The controller 29 generates a drive signal in response to the position adjustment command, and sends this drive signal to the position adjustment mechanism 28. The position adjustment mechanism 28 is driven in response to this drive signal. As a result, the position adjustment mechanism 28 adjusts the head interval to the distance indicated by the control / image processing device 18.
[0081]
The SQUID magnetometers 16a to 16c and the position adjustment mechanism 28 constitute one magnetic field detection device. The magnetometers 16a to 16c function as a detection head of the magnetic field detection device.
[0082]
Below, the inspection process by the nondestructive inspection apparatus 1a is demonstrated. The apparatus 1a executes wafer alignment, sample scanning, determination of presence / absence of defects, and result display.
[0083]
In wafer alignment, autofocus and brightness adjustment are performed as in the first embodiment. Thereafter, the control / image processing device 18 performs pattern matching between the wafer image captured by the camera 127 and a reference image prepared in advance, and adjusts the position of the wafer 5 so that the matching degree is the highest. To do. The position of the wafer 5 can be changed using the XYθ stage 14. The position adjustment of the wafer 5 includes a coarse adjustment using a low-magnification wafer image and a fine adjustment using a high-magnification wafer image. In response to this, a coarse adjustment reference image and a fine adjustment reference image are prepared in advance. First, coarse adjustment is performed, and then fine adjustment is performed. Low-magnification and high-magnification wafer images are taken by switching the zoom ratio of the zoom lens 128.
[0084]
When the wafer alignment is completed, the nondestructive inspection apparatus 1 a moves the irradiation positions of the three laser beams on the wafer 5 to scan all the dies 52 on the wafer 5. The irradiation position can be moved by any of the stage scan and the laser scan described in connection with the first embodiment.
[0085]
Three laser beams are simultaneously applied to three adjacent dies 52. As a result, three adjacent dies 52 are scanned simultaneously. The control / image processing device 18 adjusts the interval between the laser beams before the scanning of the wafer 5 is started. As a result, three laser beams are simultaneously irradiated onto substantially the same position coordinates of the three dies 52.
[0086]
The control / image processing device 18 also adjusts the interval between the SQUID magnetometers 16 a to 16 c before starting the scanning of the wafer 5. Accordingly, the three magnetometers 16a to 16c are positioned so as to face the irradiation positions of the three laser beams, respectively.
[0087]
By scanning the wafer 5 using three laser beams, magnetic fields are simultaneously induced by the three dies 52. The induced magnetic field of each die 52 is detected by the SQUID magnetometers 16a to 16c. The control / image processing device 18 generates SQUID image data of the three dies 52 using the measurement magnetic field signals from the SQUID magnetometers 16a to 16c. As described above, in this embodiment, the SQUID image data of the three dies 52 is acquired at once. The nondestructive inspection apparatus 1 a scans all the dies 52 on the wafer 5 by repeating the collective scanning of the three dies 52.
[0088]
A part of each laser beam is reflected by the wafer 5 and reaches the photodiode 11. If each laser beam scans one die 52, the output signal of the photodiode 11 will indicate a reflected image of that die 52. The control / image processing device 18 generates reflection image data of the die 52 based on the output signal of the photodiode 11. In this embodiment, since the three dies 52 are scanned simultaneously, the reflection images of the three dies 52 are acquired in a lump.
[0089]
The nondestructive inspection apparatus 1 determines the presence / absence of a defect in each die 52 based on the SQUID image of each die 52. The defect determination process is the same as that described above with reference to FIG. That is, the control / image processing apparatus 18 compares the measured SQUID images of the plurality of dies 52 to determine the presence or absence of defects in the dies 52. The position information of the detected defect is displayed on the screen of the display device 20 in the same manner as in the above embodiment.
[0090]
Note that the wafer 5 may include a portion where three dies 52 are not arranged. In this case, the control / image processing device 18 determines the presence / absence of a defect by comparing the die to be inspected with a good die or comparing two dies to be inspected as in the first embodiment.
[0091]
The nondestructive inspection apparatus 1a of the third embodiment has the following advantages in addition to the same advantages as the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment. That is, since the nondestructive inspection apparatus 1a scans the three dies 52 simultaneously, SQUID image data necessary for comparison can be quickly acquired. Therefore, the apparatus 1a can inspect the wafer 5 at high speed.
[0092]
Collecting SQUID image data for three dies at once is important in the defect determination process employed in the present embodiment. In this defect determination process, the comparison result between the second die and the third die is used to identify which die has the defect detected by the comparison between the first die and the second die. To do. In this embodiment, the SQUID image data of the first to third dies can be acquired at a time, so that the comparison between the first and second dies and the comparison between the second and third dies can be executed in real time. is there. Thereby, the inspection of the wafer 5 can be performed more quickly.
[0093]
When the comparison between the first and second dies and the comparison between the second and third dies are performed in real time, one die may be scanned in duplicate in two consecutive batch scans. Specifically, in the i-th batch scan, the die (2i-1), the die (2i), and the die (2i + 1) (where i is a natural number) are scanned simultaneously. For example, the die (1), the die (2), and the die (3) are scanned by the first batch scanning, and the die (3), the die (4), and the die (5) are scanned by the second batch scanning. The die (3) is scanned in duplicate in the first and second batch scans. In this case, according to the first batch scanning, the comparison between the die (1) and the die (2) and the comparison between the die (2) and the die (3) can be executed in real time. In addition, the comparison between the die (3) and the die (4) and the comparison between the die (4) and the die (5) can be performed in real time by the second batch scanning.
[0094]
Conversely, when there is no overlap of dies in two batch scans, the nondestructive inspection apparatus 1a must store the SQUID image signal for at least some dies. For example, it is assumed that the die (1), the die (2), and the die (3) are scanned in the first batch scanning, and the die (4), the die (5), and the die (6) are scanned in the second batch scanning. . In order to execute the comparison between the die (3) and the die (4), it is necessary to save the SQUID image data of the die (3) obtained by the first scan. For this reason, SQUID image data between dies cannot be compared completely in real time. As described above, if one die is scanned repeatedly in two consecutive batch scans, it is not necessary to store the SQUID image data of the dies, and the SQUID image data between the dies can be compared in real time.
[0095]
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the invention will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the nondestructive inspection apparatus 1b according to this embodiment. The apparatus 1b is different from the nondestructive inspection apparatus 1a of the third embodiment in the configuration of the irradiation optical system. In the apparatus 1 a according to the third embodiment, the zoom ratio of the condensing zoom lens 128 is determined by the distance between the dies 52 when a defect is detected. In contrast, the fourth embodiment avoids the use of a zoom lens as an objective lens. Below, it demonstrates focusing on the irradiation optical system 12b of the apparatus 1b.
[0096]
The irradiation optical system 12b includes three lens barrels 30a, 30b, and 30c, a position adjustment mechanism 32, a beam splitter 35, and a near-infrared camera 127. The position adjustment mechanism 32 is attached to the lens barrels 30a to 30c. The lens barrels 30a to 30c accommodate optical scanners 31a to 31c, respectively. The optical scanners 31a to 31c are optically connected to the fiber splitter 25 via optical fibers 43a to 43c, respectively. The optical scanners 31a to 31c are optically connected to the photodiode 11 via optical fibers 41a to 41c, respectively.
[0097]
Collimator lenses (not shown) are respectively disposed between the optical scanners 31a to 31c and the optical fibers 43a to 43c. These collimator lenses are accommodated in the lens barrels 30a to 30c, respectively. When the three laser beams from the fiber splitter 25 are emitted from the optical fibers 43a to 43c, they are converted into laser beams by the collimator lenses. These three laser beams are directed to the optical scanners 31a to 31c, respectively. The optical scanners 31a to 31c reflect these laser beams and send them to objective lenses (not shown) in the lens barrels 30a to 30c. Each of these objective lenses is mounted on a revolver (not shown). None of these objective lenses is a zoom lens. The three laser beams pass through these objective lenses and travel toward the XYθ stage 14. These laser beams pass through the opening of the XYθ stage 14, pass through the chuck 15, and are irradiated onto the wafer 5. Since these laser beams are reduced and projected by the objective lens, they form spot light on the wafer 5.
[0098]
Condenser lenses (not shown) are disposed between the optical scanners 31a to 31c and the optical fibers 41a to 41c, respectively. These condenser lenses are accommodated in the lens barrels 30a to 30c, respectively. The laser beams from the optical scanners 31a to 31c are collected by these condenser lenses and enter the optical fibers 41a to 41c, respectively.
[0099]
The optical scanners 31 a to 31 c are electrically connected to the control / processing device 18 via the scan controller 37. The scan controller 37 receives a scan command from the control / image processing apparatus 18. This scan command instructs the scan controller 37 on the reflection angle of the laser beam by the optical scanners 31a to 31c. The scan controller 37 generates a scanner drive signal in response to the scan command, and sends the scanner drive signal to the optical scanners 31a to 31c. The optical scanners 31a to 31c are driven in response to a common scanner driving signal. As a result, the optical scanners 31 a to 31 c reflect the laser beam at an angle designated by the control / image processing device 18. If the reflection angle is continuously changed, the laser beam moves to scan the wafer 5. The control / image processing apparatus 18 causes the optical scanners 31a to 31c to perform a common scan.
[0100]
The position adjustment mechanism 32 moves the lens barrels 30a to 30c in a plane substantially parallel to the surface of the wafer 5, and adjusts the interval between these lens barrels. The position adjustment mechanism 32 is electrically connected to the control / image processing apparatus 18 via the controller 38. The controller 38 receives a position adjustment command from the control / image processing apparatus 18. This position adjustment command instructs the controller 38 to determine the interval between the lens barrels 30a to 30c. The controller 38 generates a drive signal in response to the position adjustment command, and sends this drive signal to the position adjustment mechanism 32. The position adjustment mechanism 32 is driven in response to this drive signal. As a result, the position adjustment mechanism 32 adjusts the distance between the lens barrels to the distance indicated by the control / image processing device 18. Accordingly, the interval between the three laser beams is adjusted.
[0101]
A beam splitter 33 is accommodated in the central barrel 30b. A beam splitter 35 is disposed between the lens barrel 30b and the near-infrared illumination device 26. Illumination light from the illumination device 26 is sent to the beam splitter 35 via the optical fiber 42. The illumination light passes through the beam splitter 35 and enters the beam splitter 33 in the lens barrel 30b. The illumination light reflected by the beam splitter 33 passes through the objective lens in the lens barrel 30b and is irradiated onto the wafer 5. The illumination light reflected by the wafer 5 is received by the near-infrared camera 127 via the beam splitters 33 and 35. Thereby, the wafer 5 can be imaged. The captured image is used for wafer alignment.
[0102]
Below, the inspection process by the nondestructive inspection apparatus 1b is demonstrated. The apparatus 1b executes wafer alignment, sample scanning, determination of presence / absence of defects, and result display.
[0103]
Wafer alignment is performed in the same manner as in the first embodiment. The wafer image for coarse adjustment and the wafer image for fine adjustment are picked up by switching between low magnification and high magnification objective lenses.
[0104]
When the wafer alignment is completed, the nondestructive inspection apparatus 1b moves the irradiation positions of the three laser beams on the wafer 5 to scan all the dies 52 on the wafer 5. The irradiation position can be moved by any of the stage scan and the laser scan described in connection with the first embodiment.
[0105]
Three laser beams are simultaneously applied to three adjacent dies 52. As a result, three adjacent dies 52 are collectively scanned. The control / image processing device 18 adjusts the interval between the laser beams before the scanning of the wafer 5 is started. By adjusting the beam interval, three laser beams are simultaneously irradiated onto substantially the same position coordinates of the three dies 52.
[0106]
The control / image processing apparatus 18 also adjusts the head spacing of the SQUID magnetometers 16a to 16c before starting scanning of the wafer 5. The three heads are positioned so as to face the irradiation positions of the three laser beams.
[0107]
By scanning the wafer 5 using three laser beams, magnetic fields are simultaneously induced by the three dies 52. The induced magnetic field of each die 52 is detected by the SQUID magnetometers 16a to 16c. As a result, as in the third embodiment, the SQUID image data of the three dies 52 is acquired at once.
[0108]
A part of each laser beam is reflected by the wafer 5 and reaches the photodiode 11. The control / image processing device 18 generates reflection image data of the die 52 based on the output signal of the photodiode 11. Similar to the third embodiment, the reflection images of three dies are acquired in a lump.
[0109]
After scanning the wafer 5, the nondestructive inspection apparatus 1 determines the presence / absence of a defect in each die 52 based on the SQUID image of each die 52. The defect determination process is the same as that in the third embodiment. The position information of the detected defect is displayed on the screen of the display device 20 in the same manner as in the above embodiment.
[0110]
The nondestructive inspection apparatus 1b of the fourth embodiment has the same advantages as the nondestructive inspection apparatus 1a of the third embodiment. That is, the nondestructive inspection apparatus 1b can accurately inspect the defects of the wafer 5 while discriminating the type. Furthermore, since the apparatus 1b scans the three dies 52 at the same time, the SQUID image data necessary for comparison can be quickly acquired and the wafer 5 can be inspected at high speed.
[0111]
The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
[0112]
【The invention's effect】
The nondestructive inspection apparatus according to the present invention obtains difference data between two magnetic field distribution data and compares the difference data with two threshold values, so that two types of defects can be discriminated. In addition, since the background noise is canceled by the subtraction for obtaining the difference data, the defect can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a nondestructive inspection apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic plan view showing the surface of a wafer 5;
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a scanning method for a wafer 5;
FIG. 4 is an explanatory diagram of defect determination processing based on comparison of SQUID images between a die to be inspected and a non-defective die.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a calculation method of first and second threshold values.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of defect determination processing based on SQUID image comparison between different dies.
7 is a detailed explanatory diagram of the defect determination process of FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a destructive inspection apparatus 1a according to a third embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a destructive inspection apparatus 1b according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Nondestructive inspection apparatus, 5 ... Wafer, 10 ... Infrared laser light source, 11 ... Photodiode, 12 ... Irradiation optical system as irradiation means, 14 ... XY (theta) stage as scanning means, 16 ... Magnetic field SQUID magnetometer as detection means, 18 ... subtraction means, comparison means, determination means and control / image processing device as image generation means, 20 ... display device, 52 ... die, 31a-31c and 120 ... light as scanning means Scanner.

Claims (9)

試料に設けられた所定の構造の欠陥を検出する非破壊検査装置であって、
前記試料にレーザ光を照射する照射手段と、
前記試料上における前記レーザ光の照射位置を移動させて前記試料を走査する走査手段と、
前記試料の走査によって発生する磁場を検出し、磁場分布データを取得する磁場検出手段と、
前記磁場分布データおよび所定の標準分布データの一方から他方を減算して差分データを生成する減算手段と、
前記差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較する比較手段と、
前記レーザ光の一つの照射位置に対応する前記差分データが前記第１しきい値以上のとき、当該照射位置に第１の種類の欠陥が存在すると判定し、前記レーザ光の一つの照射位置に対応する前記差分データが前記第２しきい値以下のとき、当該照射位置に第２の種類の欠陥が存在すると判定する判定手段と、
を備える非破壊検査装置。A non-destructive inspection apparatus for detecting defects of a predetermined structure provided in a sample,
Irradiating means for irradiating the sample with laser light;
Scanning means for scanning the sample by moving the irradiation position of the laser beam on the sample;
Magnetic field detection means for detecting a magnetic field generated by scanning the sample and acquiring magnetic field distribution data;
Subtracting means for generating difference data by subtracting the other from one of the magnetic field distribution data and the predetermined standard distribution data;
Comparing means for comparing the difference data with a positive first threshold value and a negative second threshold value;
When the difference data corresponding to one irradiation position of the laser beam is greater than or equal to the first threshold value, it is determined that a first type of defect exists at the irradiation position, and the one irradiation position of the laser beam is When the corresponding difference data is equal to or less than the second threshold value, a determination unit that determines that a second type of defect exists at the irradiation position;
Non-destructive inspection device. 試料上の同一の形状を有する複数の領域の各々について、その領域に設けられた所定の構造の欠陥を検出する非破壊検査装置であって、
前記試料にレーザ光を照射する照射手段と、
前記試料上における前記レーザ光の照射位置を移動させて前記試料上の前記領域を走査する走査手段と、
前記領域の走査によって発生する磁場の強度を検出し、磁場分布データを取得する磁場検出手段と、
第１の前記領域の磁場分布データから第２の前記領域の磁場分布データを減算して第１の差分データを生成するとともに、前記第２領域の磁場分布データから第３の前記領域の磁場分布データを減算して第２の差分データを生成する減算手段と、
前記第１差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較するとともに、前記第２差分データを前記第１および第２しきい値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に応じて、前記第２領域における欠陥の有無を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記第１、第２および第３領域の共通の座標において前記第１差分データが前記第２しきい値以下かつ前記第２差分データが前記第１しきい値以上のとき、前記第２領域中の当該座標に第１の種類の欠陥が存在すると判定し、
前記第１、第２および第３領域の共通の座標において前記第１差分データが前記第１しきい値以上かつ前記第２差分データが前記第２しきい値以下のとき、前記第２領域中の当該座標に第２の種類の欠陥が存在すると判定する
非破壊検査装置。For each of a plurality of regions having the same shape on the sample, a non-destructive inspection device that detects defects of a predetermined structure provided in the region,
Irradiating means for irradiating the sample with laser light;
Scanning means for moving the irradiation position of the laser beam on the sample to scan the region on the sample;
Magnetic field detection means for detecting the intensity of the magnetic field generated by scanning the region and acquiring magnetic field distribution data;
The first difference data is generated by subtracting the magnetic field distribution data of the second region from the magnetic field distribution data of the first region, and the magnetic field distribution of the third region from the magnetic field distribution data of the second region. Subtracting means for subtracting data to generate second difference data;
Comparing means for comparing the first difference data with a positive first threshold value and a negative second threshold value, and comparing the second difference data with the first and second threshold values;
In accordance with the result of the comparison by the comparison means, determination means for determining the presence or absence of defects in the second region;
With
The determination means includes
When the first difference data is equal to or less than the second threshold value and the second difference data is equal to or greater than the first threshold value at the common coordinates of the first, second, and third regions, And determine that there is a first type of defect at that coordinate,
In the second region, when the first difference data is not less than the first threshold value and the second difference data is not more than the second threshold value in the common coordinates of the first, second and third regions. A nondestructive inspection apparatus that determines that a second type of defect exists at the coordinates. 前記照射手段は、３本のレーザ光をそれぞれ３個の前記領域に同時に照射し、
前記走査手段は、前記３本のレーザ光の照射位置をそれぞれ前記３個の領域内で移動させて、前記３個の領域を一括走査し、この一括走査を繰り返すことにより、すべての前記領域を走査し、
前記第１、第２および第３領域は、１回の前記一括走査によって走査される前記３個の領域である
請求項２記載の非破壊検査装置。The irradiation means irradiates each of the three regions with three laser beams simultaneously,
The scanning means moves the irradiation positions of the three laser beams within the three regions, scans the three regions at once, and repeats the collective scanning to thereby detect all the regions. Scan,
The nondestructive inspection apparatus according to claim 2, wherein the first, second, and third regions are the three regions that are scanned by one batch scan. 前記走査手段は、連続する２回の前記一括走査において１個の前記領域を重複して走査する、請求項３記載の非破壊検査装置。  The non-destructive inspection apparatus according to claim 3, wherein the scanning unit scans one of the regions in an overlapping manner in two successive batch scans. 前記走査手段は、
前記３本のレーザ光をそれぞれ移動させる３個の光スキャナと、
前記３個の光スキャナを移動させて、前記３本のレーザ光の間隔を変更するスキャナ位置調整機構と、
を備えている
請求項３または４記載の非破壊検査装置。The scanning means includes
Three optical scanners for respectively moving the three laser beams;
A scanner position adjusting mechanism for moving the three optical scanners to change the interval between the three laser beams;
The nondestructive inspection apparatus of Claim 3 or 4 provided. 前記磁場検出手段は、個別に磁場を検出して前記磁場分布データを取得する３個の検出ヘッドを有している、請求項３〜５のいずれかに記載の非破壊検査装置。  The non-destructive inspection apparatus according to claim 3, wherein the magnetic field detection unit includes three detection heads that individually detect a magnetic field and acquire the magnetic field distribution data. 前記磁場検出手段は、前記３個の検出ヘッドを移動させてこれらの間隔を変更するヘッド位置調整機構をさらに備えている、請求項６記載の非破壊検査装置。  The non-destructive inspection apparatus according to claim 6, wherein the magnetic field detection unit further includes a head position adjusting mechanism that moves the three detection heads to change an interval between them. 前記判定手段によって判定された欠陥の位置を示す画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段によって生成された画像を画面上に表示する表示装置と、
をさらに備える請求項１または２記載の非破壊検査装置であって、
前記画像において前記第１の種類の欠陥は、第１の表示態様で表示され、
前記画像において前記第２の種類の欠陥は、前記第１表示態様と異なる第２の表示態様で表示される
請求項１または２記載の非破壊検査装置。Image generating means for generating an image indicating the position of the defect determined by the determining means;
A display device for displaying an image generated by the image generating means on a screen;
The nondestructive inspection apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
The first type of defect in the image is displayed in a first display mode,
The nondestructive inspection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second type of defect in the image is displayed in a second display mode different from the first display mode. 前記第１および第２しきい値を算出するしきい値決定手段をさらに備える請求項１または２記載の被破壊検査装置であって、
前記しきい値決定手段は、
二つの正常な試料の磁場分布データの一方から他方を減算して、正常試料間の差分データを生成し、
前記正常試料間差分データのヒストグラムを算出するとともに、前記正常試料間差分データの標準偏差を算出し、
前記ヒストグラムにおいて最大の頻度を有する差分データ値を特定し、
前記最大の頻度を有する差分データ値に前記標準偏差の定数倍を加算して前記第１しきい値を算出し、
前記最大の頻度を有する差分データ値から前記標準偏差の定数倍を減算して前記第２しきい値を算出する
請求項１または２記載の非破壊検査装置。The destructive inspection apparatus according to claim 1, further comprising a threshold value determining unit that calculates the first and second threshold values.
The threshold value determining means includes
Subtract the other from the magnetic field distribution data of two normal samples to generate difference data between normal samples,
While calculating a histogram of the difference data between the normal samples, calculating a standard deviation of the difference data between the normal samples,
Identify the difference data value with the highest frequency in the histogram,
The first threshold value is calculated by adding a constant multiple of the standard deviation to the difference data value having the maximum frequency,
The nondestructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the second threshold value is calculated by subtracting a constant multiple of the standard deviation from the difference data value having the maximum frequency.
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