JP7373644B2 - 透過及び反射光を組み合わせた半導体素子の内部クラックの撮像 - Google Patents

Description

本開示はワークピースの欠陥検出に関する。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年７月２３日出願の米国仮特許出願第６２／８７７，６７５号に対する優先権を主張するものであり、その開示内容を本明細書に引用している。

半導体製造産業の発展により、歩留まり管理、及び特に計測及び検査システムに対する要求が高まっている。臨界寸法は縮小し続けているが、産業界では高い歩留まり及び大量生産に達するまでの時間を短縮する必要がある。歩留まりの問題を検出してから解決に至るまでの合計時間を最小限に抑えることが半導体メーカーの投資利益率を決定する。

半導体素子が更に高度化するにつれて、半導体ウェハ又は半導体ウェハの一部等のワークピースの側面欠陥検出の重要性が増している。図１、２に、ワークピースの側面欠陥を発見する従来のシステムを示す。図１のシステム１００は、ワークピースの側面を調べることにより、ワークピース表面まで拡大する表面欠陥又は内部欠陥を検出する。図２は、図１のシステム１００を用いて得られた画像の模式的表現である。システム１００は４個の鏡、例えば正方形に配置されて互いに対向する複数の鏡１０１を有している。ワークピース１０２（又は検査対象である他の物体）は、複数の鏡１０１同士の間隙に配置されている。ワークピース１０２は側面欠陥１０３を有している。

レンズ１０５付きカメラ１０４はワークピース１０２の底面を向いている。複数の鏡１０１は、４側面（そのうち２面を図１の断面図に示す）の各々と４５°の角度に配置されている。非テレセントリック光学部品により±２°の偏差角が可能である。図１のシステム１００を用いて図２に示すように、ワークピース１０２の底面の画像１０６、及びワークピース１０２の４側面の各画像１０７ａ～１０７ｄを取得する（図２参照）。カメラ１０４とレンズ１０５とワークピース１０２の間に同軸照明が配置されていてよい。ワークピース１０２の４側面の反射光画像だけが４個の鏡１０１を用いて撮像される。

特開平１１－１３２９５８号公報

システム１００の設計には短所がある。システム１００は反射光しか用いることができない。従って、反射及び透過光の両方に対応するにはシステムを大型化しなければならない。半導体製造施設では設置面積が小さい設備が好まれる。透過光画像に対するシステムの検査速度が低い。反射光画像に対して、ワークピース上の粗い、表面ダイシングマークに起因してシステム１００に検査オーバーキルが頻繁に生じる傾向がある。これらのダイシングマークは撮像設備により解像、視覚化、及び／又は強調されるが、検査対象のワークピース１０２を不合格にする理由に通常はならない。

アンダーキル及びオーバーキルは共に高価であり、可能ならば最小化すべきである。オーバーキルは良品ワークピースを誤って不合格にするリスクである。アンダーキルは実際には不良品であるワークピースを不合格に仕損なうリスクである。

システム１００の更なる短所は、同一ワークピースの反射及び透過光画像取得が複数の検査装置にわたり分散しており、且つ時間経過に伴い散逸することである。これにより処理及び後処理目的で画像を組み合わせることが更に困難になる。

従って、改良されたシステム及び方法が必要である。

第１実施形態においてシステムを提供する。本システムは真空ポンプ、真空ポンプと流体連通するノズル、ノズルを移動すべく構成されたノズルアクチュエータ、及び検査モジュールを含んでいる。ノズルは、ワークピースを保持すべく構成されている。検査ノズルは、第１の光源、第２の光源、第１の鏡、第２の鏡、第１のハーフミラー（以下、これを適宜、「半鏡」と称する）、第２のハーフミラー（半鏡）、カメラ、第３の鏡、及び第４の鏡を含んでいる。第１の鏡は、第１の光源から光を受光すべく配置されている。第１の鏡は第１の光源からの光をワークピースの外表面へ向ける。第２の鏡は、第２の光源からの光を受光すべく配置されている。第２の鏡は、第２の光源からの光をワークピースの外表面へ向ける。第１の半鏡は、第１の光源と第１の鏡の間に配置されている。第１の半鏡は、ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光、及びワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光を受光する。第２の半鏡は、第２の光源と第２の鏡の間に配置されている。第２の半鏡は、ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光、及びワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光を受光する。カメラは第１の光源及び第２の光源からの光を受光する。第３の鏡は、第１の半鏡からの光をカメラへ向けるべく配置されている。第４の鏡は、第２の半鏡からの光をカメラへ向けるべく配置されている。

第１の光源及び第２の光源はＬＥＤであってよい。

システムは更に、カメラと第３の鏡と第４の鏡の間に配置された少なくとも１個の光学レンズを含んでいてよい。

システムは更に、カメラを第３の鏡及び第４の鏡に相対的に移動させるべく構成されたカメラアクチュエータを含んでいてよい。

第１の鏡及び第２の鏡はワークピースの外表面の両側面に対向して配置されていてよい。

システムは更に、第２の検査モジュールを含んでいてよい。第２の検査モジュールの第１の鏡及び第２の鏡は各々、検査モジュール内の第１の鏡及び第２の鏡に対して９０°の角度に配置されている。ノズルアクチュエータが、ワークピースを検査モジュールと第２の検査モジュールとの間で移動させるべく構成されていてよい。

第２の実施形態において方法を提供する。本方法は、第１の光源からの光を第１の検査モジュール内のワークピースの外表面へ向けるステップを含んでいる。ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光はカメラで受光される。ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光は第１の鏡及び第１の半鏡を介してカメラへ向けられる。ワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光はカメラで受光される。ワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光は第２の鏡及び第２の半鏡を介してカメラへ向けられる。

本方法は更に、カメラを用いて、ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光の画像と、ワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光の画像をカメラのセンサの１回の露光で取得するステップを含んでいてよい。

本方法は更に、第１の検査モジュール内で第２の光源からの光を第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップを含んでいてよい。第２の光源から光を向けるステップは、第１の光源から光を向けるステップと同時である。第２の光源からの光の強度は第１の光源の光よりも低い。

一例において、本方法は更に、第２の光源からの光を第１の検査モジュール内の第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップを含んでいてよい。ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光をカメラで受光することができる。ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光は第２の鏡及び第２の半鏡を介してカメラへ向けられる。ワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光をカメラで受光することができる。ワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光は第１の鏡及び第１の半鏡を介してカメラへ向けられる。

本例において、本方法は更に、カメラを用いて、ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光の画像と、ワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光の画像をカメラのセンサの１回の露光で取得するステップを含んでいてよい。

本例において、本方法は更に、第１の光源からの光を第１の検査モジュール内の第２の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップを含んでいてよい。第１の光源から光を向けるステップは第２の光源から光を向けるステップと同時である。第１の光源からの光の強度は第２の光源からの光よりも低い。

本方法は更に、カメラ及び／又は第１の鏡、第１の半鏡、及び第１の光源の位置を調整することによりワークピース内に焦点面を配置するステップを含んでいてよい。

本方法は更に、第１の光源からの光の波長を調整することによりワークピース内の第１の光源からの光の進入深さを調整するステップを含んでいてよい。

一例において、本方法は更に、ワークピースを真空ポンプと流体連通するノズルに配置して、ノズルアクチュエータを用いて当該ノズル上でワークピースを第１の鏡に相対的に移動させるステップを含んでいる。

本例において、本方法は更に、ワークピースを第１の検査モジュールから第２の検査モジュールへ移動させるステップを含んでいてよい。

本例において、本方法は更に、第１の光源からの光を第２の検査モジュール内のワークピースの外表面へ向けるステップを含んでいてよい。ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光は第２の検査モジュール内のカメラで受光される。ワークピースの外表面から反射された第１の光源からの光は、第２の検査モジュール内の第１の鏡及び第１の半鏡を介して第２の検査モジュール内のカメラへ向けられる。ワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光は第２の検査モジュール内のカメラで受光される。ワークピースを貫通して透過された第１の光源からの光は、第２の検査モジュール内の第２の鏡及び第２の半鏡を介して第２の検査モジュール内のカメラへ向けられる。第２の検査モジュールの第１の鏡及び第２の鏡は各々、第１の検査モジュールの第１の鏡及び第２の鏡に対して９０°の角度に配置されている。

本例において、本方法は更に、第２の光源からの光を第２の検査モジュール内の第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップを含んでいてよい。ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光は第２の検査モジュール内のカメラで受光される。ワークピースの外表面から反射された第２の光源からの光は、第２の検査モジュール内の第２の鏡及び第２の半鏡を介して第２の検査モジュール内のカメラへ向けられる。ワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光は第２の検査モジュール内のカメラで受光される。ワークピースを貫通して透過された第２の光源からの光は、第２の検査モジュール内の第１の鏡及び第１の半鏡を介して第２の検査モジュール内のカメラへ向けられる。

ワークピースは、シリコン、窒化ガリウム、又はヒ化ガリウムのいずれかで作られていてよい。

本開示の性質及び目的に対する理解を深めるべく、添付の図面と合わせて以下の詳細な記述を参照されたい。

ワークピース内の側面欠陥を発見する従来システムの模式図である。 ワークピース内の側面欠陥を発見する従来システムの模式図である。 本開示によるシステムの一実施形態の断面図である。 図３のシステムの動作の第１の例を示す構成図である。 図３のシステムの動作の第２の例を示す構成図である。 図３のシステムの動作の第３の例を示す構成図である。 図３のシステムの動作の第４の例を示す構成図である。 図３のシステムの別の実施形態の構成図である。

請求項に記載の主題を特定の実施形態に関して記述しているが、本明細書に開示する全ての利点及び特徴を提供しない実施形態を含む他の実施形態もまた本開示の範囲内にある。本開示から逸脱することなく各種の構造、論理、処理ステップ、及び電子的変更を施すことができる。従って、本開示の範囲は添付の請求項によってのみ定義される。

本明細書に開示する検査装置の複数の実施形態は、一方の側面の反射光画像と、ワークピースの当該一方の側面を照射する光源の光波長を少なくとも部分的に透過させるワークピースの反対側面の透過光画像を同時に（すなわち１回のカメラセンサ露光で）取得可能にすることができる。ワークピースは半導体ウェハ、半導体ウェハの一部、又は他の物体であってよい。例えば、ワークピースは、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ～１５ｍｍ×１５ｍｍのシリコンダイ等の単体ダイであってよい。サイズが３５ｍｍ×３５ｍｍのダイ等、より大型のダイも可能である。ダイは、一つ前のステップでブレード及び／又はレーザーにより１又は複数ステップで個々のダイを単体化すべくダイシングされた３００ｍｍのウェハから形成することができる。

透過光画像はワークピース内の欠陥を視覚化できるのに対し、反射光画像は検査対象のワークピースの表面だけで生じている表面欠陥を発見することができる。両画像の検査結果を組み合わせることにより、ワークピースの検査全体を通じてオーバーキル及びアンダーキル率が改善される。依然として半導体メーカーからの良品ワークピースの一部と考えられる反射光画像においてのみ視認可能なワークピースの表面欠陥と、半導体メーカーからの不良ワークピースの一部と考えられる透過画像においてのみ視認可能なワークピースの内部欠陥を識別することができる。不良ワークピースはスクラップにするか又は更に検査すべきである。従って、アルゴリズムが透過画像ではなく反射画像に欠陥を検出したならば良品ワークピースと考えられ、これによりオーバーキルが減る。同様に、反射光画像に潜在的欠陥が検出されない場合に、透過光画像のレシピを、最小／最低コントラストの潜在的欠陥を検出し、次いで不良ワークピースとして分類するのに充分な感度を有するように設定することができ、これによりアンダーキルが減る。

本明細書に開示する実施形態を用いて、第１の画像取得用に一方の側面を照射し、次いで第２の画像取得用に両側面を照射することにより、ワークピースの側面の透過及び反射光画像を１個ずつ（すなわち２回の連続的なカメラセンサ露光で）取得することができる。検査対象のワークピースの性質に基づいて、本明細書に開示する実施形態を用いてワークピースの両側面の透過及び反射光画像を１個ずつ取得することができる。これは、ワークピースの全側面用に４回の連続的なカメラセンサ露光を用いてよい。

本明細書に開示する実施形態が、光路の二つの向きで実装及び使用することができる。一実装方式はワークピースの両側面を撮像するものである。別の実装方式はワークピースの隣接する二組の反対側面を撮像するものである。後者は、光路を第１の光路に対して９０°回転させることにより得られる。システムの一実施形態において、両方の向きを合わせてワークピースの４側面全てを検査することができる。別の実施形態において、ワークピースの４側面全てを１個のカメラセンサで撮像できるように、１個のシステムに０°及び９０°回転させた光路を含めることができる。

本明細書に開示する複数の実施形態は、カメラ位置及び／又は鏡の位置を変えることにより異なるサイズのワークピースの画像を取得可能にすることができる。例えば、アクチュエータを用いて異なるサイズのワークピースを受容すべくそれらの位置を変えることができる。

本検査装置の複数の実施形態は、ラインセンサカメラ又はエリアセンサカメラにより実装することができ、ＬＥＤ、超発光ダイオード（ＳＬＤ）、レーザー、又はハロゲン光源により実装することができる。帯域通過、カットオン、又はカットオフフィルタの有無に依らず、異なる波長範囲の広帯域又は小帯域波長照射を用いて特定の波長を選択することができる。

検査対象のワークピースの同一又は反対側面の透過及び反射光画像を、画像処理又は後処理アルゴリズムを用いて組み合わせて、表面的ワークピース欠陥を検査対象のワークピース内部で突出している欠陥から区別することができる。

図３はシステム２００の一実施形態の構成図である。システム２００は、真空ポンプ２０２と流体連通しているノズル２０３を含んでいる。ノズル２０３はワークピース２０１を保持すべく構成されている。半導体ダイを具体的にワークピース２０１として開示しているが、他のワークピースもワークピース２０１として用いることができる。真空を用いてワークピース２０１を保持するノズル２０３を示しているが、磁気又は機械的クランピングも用いてもよい。

ノズルアクチュエータ２０４は、ノズル２０３、及び結果的にワークピース２０１を矢印で示すＺ方向に移動させることができる。従って、ワークピース２０１はノズルアクチュエータ２０４を用いて第１の鏡２０７と第２の鏡２１１の間に配置されていてよい。ノズルアクチュエータ２０４はまた、ノズル２０３及びワークピース２０１をＸ方向又はＹ方向に移動させることができる。ノズルアクチュエータ２０４はまた、ノズル２０３及びワークピース２０１を垂直な３方向（すなわちＸ、Ｙ及びＺ方向）に移動させることができる。

ワークピース２０１は、シリコン、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、又は他の材料で作られていてよい。ワークピース２０１はまた、ガラスで作られていてもよい。本明細書に開示する実施形態を用いて先端半導体素子を検査することができる。従って、システム２００を用いて透明、半透明、又は非透明な材料からなるワークピースを検査することができる。しかし、システム２００の設計を用いるために、ワークピースは少なくともある光の波長を透過させることができる。ひび割れ、欠け、汚染（例：内部汚染）、異物（例：塵又は埃）、又は他の欠陥を検出することができる。

ワークピース２０１は検査モジュール２１６内に配置されていてよい。検査モジュール２１６は第１の光源２０５及び第２の光源２０９を含んでいる。第１の光源２０５及び／又は第２の光源２０９はＬＥＤ、ＳＬＤ、レーザー、又はハロゲン光源であってよい。

一例において、第１の光源２０５及び第２の光源２０９は、約１５５０ｎｍの狭帯域幅を有するＬＥＤである。この値は一例に過ぎず、他の波長も可能である。

別の例において、第１の光源２０５及び第２の光源２０９はフィルタを有するハロゲン光源である。

第１の光源２０５からの光を受光すべく第１の鏡２０７が配置されていてよい。第１の鏡２０７は第１の光源から光をワークピース２０１の外表面へ向けることができる。ワークピース２０１は、正方形、長方形、多角形、円形、又は他の形状であってよい。第１の鏡２０７は光を屈折させることができる。

第２の光源２０９からの光を受光すべく第２の鏡２１１が配置されていてよい。第２の鏡は第２の光源２０９からの光をワークピース２０１の外表面へ向けることができる。第２の鏡２１１は光を屈折させることができる。

第１の鏡２０７及び第２の鏡２１１はワークピース２０１の外表面の両側面に対向して配置されていてよい。従って、第１の鏡２０７と第２の鏡２１１はワークピース２０１の中心に対して互いに１８０°反対側にあってよい。

第１の光源２０５と第１の鏡２０７の間の光路に第１の半鏡２０６が配置されていてよい。一例において、第１の半鏡２０６は、ワークピース２０１の外表面から反射された第１の光源２０５からの光、及び／又はワークピース２０１を貫通して透過された第２の光源２０９からの光を受光する。第１の半鏡２０６は第３の鏡２０８に光を向ける。

第２の半鏡２１０が第２の光源２０９と第２の鏡２１１の間の光路に配置されていてよい。一例において、第２の半鏡２１０は、ワークピース２０１の外表面から反射された第２の光源２０９からの光、及び／又はワークピース２０１を貫通して透過された第１の光源２０６からの光を受光する。第２の半鏡２１０は第４の鏡２１２に光を向ける。

半鏡は、光のビームを部分的に透過させ、且つ部分的に反射することができる。例えば、光の一部だけを反射する半鏡の反射部分だけが光のビーム内に部分的に配置されていてよい。半鏡はまた、光の一部を反射し、残りを透過させる半鏡であってよい。他の半鏡構成も可能である。第１の半鏡２０６及び第２の半鏡２１０は、代替的にビームスプリッタその他の光学部品であってよい。

１個以上のレンズ２１３に結合可能なカメラ２１４が第１の光源２０５及び／又は第２の光源２０９からの光を受光する。カメラ２１４はラインセンサカメラ又はエリアセンサカメラであってよい。第１の光源２０５及び／又は第２の光源２０９からの光をカメラ２１４のセンサの同一点又はカメラ２１４のセンサの複数の異なる点で撮像することができる。

１個以上のレンズ２１３は、カメラ２１４と第３の鏡２０８と第４の鏡２１２の間の光路に配置されていてよい。第３の鏡２０８は、第１の半鏡２０６から屈折を用いるカメラ２１４へ光を向けるべく配置されていてよい。第４の鏡は、第２の半鏡２１０から屈折を用いるカメラ２１４へ光を向けるべく配置されていてよい。

カメラアクチュエータ２１５は、（１個以上のレンズ２１３有するか又は有していない）カメラ２１４をカメラ平面及び／又はカメラセンサ平面に垂直な方向（例：Ｘ、Ｙ、又はＺ方向）に第３の鏡２０８及び第４の鏡２１２に相対的に移動させるべく構成されていてよい。カメラアクチュエータ２１５はまた、一実施形態においてカメラ２１４とレンズ２１３を互いに相対的に移動させることができる。

カメラ２１４は、フレームグラバ（図示せず）に接続されていてよい。フレームグラバは、取得した画像に画像処理を適用してワークピース２０１等、検査対象のワークピースの欠陥を捕捉することができる。

カメラと電子通信しているプロセッサ（図示せず）が、更なる画像処理のため、両側面の透過及び反射画像を単一の画像インスタンスに連結することができる。プロセッサは、当該プロセッサが出力を受信可能なように任意の適当な仕方（例：有線及び／又は無線送信媒体を含んでいて１個以上の送信媒体を介して）でシステム２００の要素に結合されていてよい。プロセッサは、当該出力を用いる多くの機能を実行すべく構成されていてよい。システム２００はプロセッサから命令又は他の情報を受信することができる。

プロセッサ、他のシステム（群）、又は本明細書に記述する他のサブシステム（群）はパーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワーク機器、インターネット機器、又は他の機器を含む各種のシステムの一部であってよい。サブシステム（群）又はシステム（群）はまた、並列プロセッサ等、当分野で公知の任意の適当なプロセッサを含んでいてよい。また、サブシステム（群）又はシステム（群）は、スタンドアローン又はネットワーク化ツールのいずれかとして、高速処理を行うプラットフォーム及びソフトウェアを含んでいてよい。

プロセッサは、実際にはハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせにより実装されていてよい。また、本明細書に記述するその機能は１個のユニットにより実行されても、又は異なる要素間で分散されて各々がハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせにより実装されていてもよい。プロセッサが各種の方法及び機能を実行するためのプログラムコード又は命令は、読み込み可能な記憶媒体、例えば電子データ記憶装置内のメモリに保存されていてよい。

第１の光源２０５、第１の鏡２０７、及び第１の半鏡２０６は、第１の水平アクチュエータ２１７を用いて水平方向（例：Ｘ方向又はＹ方向）に移動させることができる。第２の光源２０９、第２の鏡２１１及び第２の半鏡２１０は、第２の水平アクチュエータ２１８を用いて水平方向（例：Ｘ方向又はＹ方向）に移動させることができる。第１の水平アクチュエータ２１７及び第２の水平アクチュエータ２１８を用いて焦点を調整又はより広いワークピース２０１を受容することができる。第１の水平アクチュエータ２１７及び第２の水平アクチュエータ２１８を開示しているが、これらの要素を再配置するトランスミッションを有する単一のアクチュエータ用いてもよい。

例えば、第１の光源２０５、第１の鏡２０７、及び第１の半鏡２０６は、Ｚ方向におけるこれら３要素間の間隔が変化しないことを保証する第１のブラケット２２４の上に配置されていてよい。第２の光源２０９、第２の鏡２１１、及び第２の半鏡２１０は、Ｚ方向におけるこれら３要素間の間隔が変化しないことを保証する第２のブラケット２２５に固定されていてよい。第１のブラケット２２４は、第１のアクチュエータ２１７を用いて移動させることができる。第２のブラケット２２５は、第２のアクチュエータ２１８を用いて移動させることができる。第１のブラケット２２４及び第２のブラケット２２５は、内側及び外側へ同時に、且つカメラ２１４の光軸に関して対称に、水平（例：Ｘ方向又はＹ方向）に移動させることができる。従って、システム２００は、異なるサイズを有するワークピースの画像を取得することができる。第１のブラケット２２４及び第２のブラケット２２５の非対称な移動も可能である。代替的又は追加的に、カメラ２１４、及びオプション的にレンズ２１３をＺ方向に移動させることができる。

第１の鏡２０７、第２の鏡２１１、第３の鏡２０８、及び第４の鏡２１２は４５°の鏡として描かれているが、他の設計も可能である。

システム２００を用いて、ワークピースの側面の透過光画像及び反射光画像を１個のシステムで取得すべく機能を組み合わせる。システム２００は、異なるワークピースサイズを受容することができる。光路は、検査対象のワークピース２０１又は他の物体の両側面に焦点面を有している。これは透過及び反射光の撮像の両方のためである。ワークピースの両側面の画像がカメラ２１４で横並びに撮像される。これにより、設置面積がより小さい小型の装置での速度検査の高速化が可能になり、ワークピース２０１の反射及び透過光画像が結合されるため、追加的に処理又は後処理を行う可能性が得られる。

システム２００を用いる反射光画像は２個の光反応部分を含んでいる。第１の部分は、ワークピース２０１の照射側面からの直接反射であり、第２の部分は、ワークピース２０１を貫通して透過し、且つ照射側面の反対側で反射された後で、照射側面を貫通して逆向きに透過する光である。この第２の部分はまた、当該反対側面間で複数回内部反射された後で、照射側面を貫通して逆向きに透過した光も含んでいる。この第２の光反応部分は「二次反射」と称する場合がある。直接反射部分は支配的であるため「一次反射」と称する場合がある。二次反射は、全体的な反射光撮像におけるワークピースの照射側面での（粗い）表面ダイシングマークから（不要な）一次反射信号を抑制することができるため、これらのダイシングマークに紐付けられたオーバーキルを減らす。一次反射で表面ダイシングマークにより散乱された光は、二次反射光により補償される。画像取得において両者が相まって、表面ダイシングマークの信号が抑制される。このオーバーキルは、反射撮像だけを用いる従来技術の重大な短所である。

カメラ２１４により集光された光をＺ方向に示しているが、カメラ２１４により集光された光が当該ページを（すなわちＹ方向に）出入りするように、１個以上の追加的な鏡を追加することができる（図示せず）。カメラ２１４は、この向きを変えられた光で画像を取得すべく適当に配置されていてよい。

本明細書に開示する実施形態で用いる波長は、光の透過及び統合を可能にすべきである。従って、ワークピースは光源の適用された波長に対して透明又は半透明であってよく、カメラはこれらの適用された波長にある程度感応的であってよい。カメラ２１４は、ＶＩＳ（可視光）又はＮＩＲ（１２００ｎｍ未満程度の近赤外光）感度向上したシリコンセンサに基づくカメラであってよく、赤外可視波長変換光学部品との組み合わせの有無に依らず動作可能である。特定の例において、カメラ２１４はコロイド量子ドットに基づくセンサを用いる。

ワークピース２０１は動作中、第１の鏡２０７と第２の鏡２１１の間に配置されている。第１の鏡２０７及び第２の鏡２１１及び／又はカメラ２１４は、ワークピース２０１の両側面がカメラ２１４の焦点面にあるように配置されている。次いで第１の光源２０５が点灯されてワークピース２０１の左側の一次及び二次反射光画像、並びに右側の透過光画像を生成する。

発光された光は、第１の半鏡２０６を貫通して進み、第１の鏡２０７により屈折され、ワークピース２０１の左側により逆向きに一次及び二次反射され、第１の鏡２０７、半鏡２０６、第３の鏡２０８により屈折され、次いでカメラ２１４のレンズ２１３により撮像される。同時に、発光された光は、第１の半鏡２０６を貫通して進み、第１の鏡２０７により屈折され、ワークピース２０１を貫通して透過され、第２の鏡２１１、第２の半鏡２１０、第４の鏡２１２により屈折され、次いでカメラ２１４のレンズ２１３により撮像される。

次いで、第１の光源２０５が消灯され、第２の光源２０９が点灯されて、ワークピース２０１の右側の一次及び二次反射光画像、並びにワークピース２０１の左側の透過光画像を生成する。

カメラ２１４のセンサは、透過光路の波長に対して感応的であってよい。例えば、シリコンワークピースは、透過性のために赤外線波長を必要とする場合があり、カメラ２１４のセンサは赤外線波長に感応的であってよい。

ノズル２０３が接触可能なワークピース２０１の二つの逆向きの平坦面の一方又は両方もまたシステムを用いて撮像することができる。一例において、システムは、ワークピース２０１の外表面とワークピース２０１の素子側（例：平坦な側）の２個の逆向きの点を撮像することができる。

図４に、図３のシステム２００の動作の第１の例を示す。図４に示すように、第１の光源２０５からの光が検査モジュール２１６のワークピース２０１の外表面へ向けられる。第２の光源２０９は動作していない。ワークピース２０１の外表面から反射された光（実線で示す）はカメラ２１４により受光される。この反射光は二次及び一次反射からの光を含んでいる。ワークピース２０１から反射された第１の光源２０５からのこの光は、第１の鏡２０７及び第１の半鏡２０６を介してカメラ２１４へ向けられる。ワークピース２０１を貫通して透過した光（破線で示す）もまたカメラ２１４により受光される。ワークピース２０１を貫通して透過された第１の光源２０５からの光は、第２の鏡２１１及び第２の半鏡２１０を介してカメラ２１４へ向けられる。カメラ２１４は、ワークピース２０１の外表面から反射された第１の光源２０５から光の画像と、ワークピース２０１を貫通して透過された第１の光源２０５からの光の画像をカメラ２１４のセンサの１回の露光で撮影することができる。

図５に、図３のシステム２００の動作の第２の例を示す。図５に示すように、第２の光源２０９からの光が検査モジュール２１６のワークピース２０１の外表面へ向けられる。第２の光源２０９は、第１の光源２０５が光を向けるワークピース２０１の外表面上の点から１８０°に位置するワークピース２０１の外表面上の点へ光を向ける。第１の光源２０５は動作していない。ワークピース２０１の外表面から反射された光（実線で示す）はカメラ２１４により受光される。この反射光は二次及び一次反射からの光を含んでいる。ワークピース２０１から反射された第２の光源２０９からの光は、第２の鏡２１１及び第２の半鏡２１０を介してカメラ２１４へ向けられる。ワークピース２０１を貫通して透過した光（破線で示す）もまたカメラ２１４により受光される。ワークピース２０１を貫通して透過された第２の光源２０９からの光は、第１の鏡２０７及び第１の半鏡２０６を介してカメラ２１４へ向けられる。カメラ２１４は、ワークピース２０１の外表面から反射された第２の光源２０９からの光の画像と、ワークピース２０１を貫通して透過された第２の光源２０９からの光の画像をカメラ２１４のセンサの１回の露光で撮影することができる。

図６に、図３のシステム２００の動作の第３の例を示す。図６の動作は図４の動作と同様であるが、第２の光源２０９からの光は、第１の光源２０５により向けられた光から１８０°に位置するワークピース２０１の外表面上の点へ向けられる。第２の光源２０９からの光は破線で示され、単に説明の便宜上、図６のワークピース２０１を貫通して透過した光に隣接して配置されている。第２の光源２０９からの光路は、第１の光源２０５によりワークピース２０１を貫通して透過した光路と同一であってよい。第１の光源２０５と第２の光源２０９の動作は同時であってよい。第２の光源２０９からの光の強度は第１の光源２０５の光よりも低い。例えば、第２の光源２０９からの光は、第１の光源２０５の強度の０％超～約６０％であってよい。透過光撮像は、デュアルダイシング加工（例：２枚の異なるダイシング刃を使用する）における異なる表面角度／傾斜に起因して、ワークピース側面の注目領域に暗い領域が生じる問題があり得る。第２の光源２０９も動作させることにより、この現象は消滅又は少なくとも大幅に減衰する。従って、実際の欠陥上の全体的な信号対雑音比が増大するため、オーバーキル及びアンダーキルの両方を減らすことが可能になる。

図７に、図３のシステムの動作の第４の例を示す。図７の動作は図５の動作と同様であるが、第１の光源２０５からの光は、第２の光源２０９により向けられた光から１８０°に位置するワークピース２０１の外表面上の点へ向けられる。第１の光源２０５からの光は破線で示され、単に説明の便宜上、図７のワークピース２０１を貫通して透過した光に隣接して配置されている。第１の光源２０５からの光路は、第２の光源２０９によりワークピース２０１を貫通して透過した光路と同一であってよい。第１の光源２０５と第２の光源２０９の動作は同時であってよい。第１の光源２０５からの光の強度は第２の光源２０９よりも低い。例えば、第１の光源２０５からの光が、第２の光源２０９の強度の０％超～約６０％であってよい。

図４又は図６の実施形態において、カメラ２１４、第１の鏡２０７、第１の半鏡２０６、及び／又は第１の光源２０５の位置を調整することによりワークピース２０１内に焦点面を配置することができる。第１の光源２０５からの光の波長も調整可能であるため、ワークピース２０１の光の進入深さを調整することができる。

図５又は図７の実施形態において、カメラ２１４、第２の鏡２１１、第２の半鏡２１０、及び／又は第２の光源２０９の位置を調整することによりワークピース２０１内に焦点面を配置することができる。第２の光源２０９からの光の波長も調整可能であるため、ワークピース２０１の光の進入深さを調整することができる。

本明細書に開示する複数の実施形態のいずれにおいてもワークピース内に焦点面を配置することができる。鏡及び半鏡構成により、焦点面を各々ワークピースの左右の側面にある左及び右焦点面に分割する。カメラ２１４をワークピース２０１の近くへ移動させることにより、両方の焦点面を同時且つ対称的に（すなわち同じ距離だけ）内側へ（すなわちワークピース２０１内で）移動させることができる。第１の鏡２０７、第１の半鏡２０６、及び第１の光源２０５だけがワークピースの近くへ移動させられたならば、左焦点面だけが内側へ（すなわちワークピース２０１内部で）移動する。右焦点面位置は不変のままである。同様に、第２の鏡２１１、第２の半鏡２１０、及び第２の光源２０９だけをワークピース２０１の近くへ移動させることにより、右焦点面だけが内側に（すなわちワークピース２０１内で）移動する。

焦点面はまた、ワークピース２０１の外表面上の点であってよい。

一例において、画像は順次撮影される。例えば、図４、５の撮像スキームは順次実行することができる。図６、図７の撮像スキームは順次実行することができる。図４、７又は図５、６の撮像スキームの組み合わせも実行することができる。

図８に、図３のシステム２００の別の実施形態の構成図を示す。システム２００は、第１の検査モジュールと称し得る検査モジュール２１６とほぼ同一の第２の検査モジュール２１９を含んでいてよい。システム２００はまた、第２の検査モジュール２１９を含んでいる。第１の検査モジュール２１６及び第２の検査モジュール２１９の第１の鏡２０７及び第２の鏡２１１は各々、互いに９０°の位置に配置されている。従って、第１の検査モジュール２１６の鏡、半鏡、及び光源は、第２の検査モジュール２１９の対応する要素に相対的に９０°回転されている。第１の検査モジュール２１６は、ワークピース２０１の外表面２２０、及び２２２を撮像することができる。第２の検査モジュール２１９は、ワークピース２０１の外表面２２１、及び２２３を撮像することができる。外表面２２０～２２３は、撮像できる表面を示すべく破線直線で示している。

図８の実施形態において、ノズルアクチュエータ２０４は、ワークピース２０１及びノズル２０３を第１の検査モジュール２１６と第２の検査モジュール２１９の間で移動させることができる。従って、ノズルアクチュエータ２０４は、ワークピース２０１及びノズル２０３を２又は３個の垂直方向（例：Ｘ、Ｙ、及び／又はＺ方向）に移動させることができる。当該移動の間、ワークピース２０１をノズル２０３により保持することができる。

第２の検査モジュール２１９は、図４～７の実施形態に示すように動作することができる。第２の検査モジュール２１９を用いるワークピース２０１の画像は、ワークピース２０１の外表面で第１の検査モジュール２１６とは異なる部分にある。

二組の外表面２２０、２２２、及び外表面２２１、２２３の反射及び透過光画像を取得する別の実施形態において、システム２００は第１の検査モジュール２１６だけを含むことができる。第１の検査モジュール２１６は、ノズル２０３上でワークピース２０１を９０°回転させることができる。第１の検査モジュール２１６はまた、第１の検査モジュール２１６の各種の鏡、光源、半鏡、及びオプション的にカメラを例えば９０°回転させることができる。アクチュエータを用いて、各種の鏡、光源、半鏡、カメラ、又は本実施形態における他の要素を回転させることができる。

本明細書に開示する実施形態を用いて、ワークピースの一方のワークピース側面（及びオプション的に隣接する側面）の透過光画像と、反対側のワークピース側面（及びオプション的に隣接する側面）の反射光画像を１回の画像取得ステップ（例：１回のカメラセンサ露光）で同時に取得する能力を備えた１個のシステムで透過及び反射光画像を取得することができる。ワークピースの両側面の透過及び反射光画像は、第１の画像取得のため第１の側面を照射し、次いで第２の画像取得のため第２の側面を照射することにより、同一カメラセンサで１個ずつ（例：連続する２回のカメラセンサ露光で）取得することができる。これらの動作は、連続的画像取得の実行中に、又は取得の合間に部品の移動又はレンズの焦点調整の有無に依らず実行することができる。

更に、反射光撮像方法における二次反射の生成及び利用により、粗い表面ダイシングマークを抑制することができるため、検査対象のワークピースに対するオーバーキルを減らすことができる。

焦点面は検査対象のワークピース内の異なる位置に配置して、カメラ及び／又は光源並びに鏡位置を変更することにより内部欠陥位置を判定することができる。

複数の画像を取得する間に波長を調整することにより、異なる波長の光を異なる深さまで進入させることができる。異なる画像を用いて、検査対象のワークピースの表面欠陥と、検査対象のワークピースのより内側の欠陥をより良好に識別することができる。これにより欠陥捕捉率及び検査性能を向上させることができる。

本開示を１個以上の特定の実施形態に関して記述してきたが、本開示の範囲を逸脱することなく本開示の他の実施形態も可能であることを理解されたい。従って、本開示は、添付の請求項及びその合理的な解釈によってのみ限定されるものとする。

Claims (19)

1. 真空ポンプと、
   前記真空ポンプと流体連通するノズルであってワークピースを保持すべく構成されたノズルと、
   前記ノズルを移動すべく構成されたノズルアクチュエータと、
   検査モジュールであって、
   第１の光源と、
   第２の光源と、
   前記第１の光源から光を受光すべく配置された第１の鏡であって前記第１の光源からの光をワークピースの外表面へ向ける第１の鏡と、
   前記第２の光源からの光を受光すべく配置された第２の鏡であって前記第２の光源からの光をワークピースの外表面へ向ける第２の鏡と、
   前記第１の光源と前記第１の鏡の間に配置された第１のハーフミラーであって前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光、及び前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光を受光する第１のハーフミラーと、
   前記第２の光源と前記第２の鏡の間に配置された第２のハーフミラーであって前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光、及び前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光を受光する第２のハーフミラーと、
   前記第１の光源及び前記第２の光源からの光を受光するカメラと、
   前記第１のハーフミラーからの光を前記カメラへ向けるべく配置された第３の鏡と、
   前記第２のハーフミラーからの光を前記カメラへ向けるべく配置された第４の鏡を含む検査モジュールを含むシステム。
2. 前記第１の光源及び前記第２の光源がＬＥＤである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記カメラと前記第３の鏡と前記第４の鏡の間に配置された少なくとも１個の光学レンズから更に含んでいる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記カメラを前記第３の鏡及び前記第４の鏡に相対的に移動させるべく構成されたカメラアクチュエータを更に含んでいる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の鏡及び前記第２の鏡が前記ワークピースの外表面の両側面に対向して配置されている、請求項１に記載のシステム。
6. ２つの鏡を有する第２の検査モジュールを更に含み、前記第２の検査モジュール内の前記２つの鏡が、それぞれ前記検査モジュールの前記第１の鏡及び前記第２の鏡に対して９０°の角度に配置されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ノズルアクチュエータが、前記ワークピースを前記検査モジュールと前記第２の検査モジュールの間で移動させるべく構成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 第１の光源からの光を第１の検査モジュール内のワークピースの外表面へ向けるステップと、
   前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光をカメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光が第１の鏡及び第１のハーフミラーを介して前記カメラへ向けられるステップと、
   前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光をカメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光が第２の鏡及び第２のハーフミラーを介して前記カメラへ向けられるステップを含み、
   第２の光源からの光を前記第１の検査モジュール内の前記第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップと、
   前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光を前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光が前記第２の鏡及び前記第２のハーフミラーを介して前記カメラへ向けられるステップと、
   前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光を前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光が前記第１の鏡及び前記第１のハーフミラーを介してカメラへ向けられるステップを更に含む方法。
9. 前記カメラを用いて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光の画像と、前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光の画像を前記カメラのセンサの１回の露光で取得するステップを更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の検査モジュール内で第２の光源からの光を前記第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップを更に含み、前記第２の光源から光を向けるステップが、前記第１の光源から光を向けるステップと同時であり、前記第２の光源からの光の強度は前記第１の光源の光よりも低い、請求項８に記載の方法。
11. 前記カメラを用いて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光の画像と、前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光の画像を前記カメラのセンサの１回の露光で取得するステップを更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
12. 前記第１の光源からの光を前記第１の検査モジュール内の前記第２の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップにおいて、前記第１の光源から光を向けるステップが前記第２の光源から光を向けるステップと同時であり、前記第１の光源からの光の強度が第２の光源からの光よりも低い、請求項８に記載の方法。
13. 前記カメラ及び／又は前記第１の鏡、前記第１のハーフミラー、及び前記第１の光源の位置を調整することにより前記ワークピース内に焦点面を配置するステップを更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
14. 前記第１の光源からの光の波長を調整することにより前記ワークピース内の前記第１の光源からの光の進入深さを調整するステップを更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
15. 前記ワークピースを真空ポンプと流体連通するノズルに配置するステップと、ノズルアクチュエータを用いて前記ノズル上で前記ワークピースを前記第１の鏡に相対的に移動させるステップを更に含んでいる、請求項８に記載の方法。
16. 前記ワークピースを前記第１の検査モジュールから第２の検査モジュールへ移動させるステップを更に含んでいる、請求項１５に記載の方法。
17. 第１の光源からの光を第２の検査モジュール内の前記ワークピースの外表面へ向けるステップと、
    前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光を前記第２の検査モジュール内の前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第１の光源からの光が前記第２の検査モジュール内の第１の鏡及び第１のハーフミラーを介して前記第２の検査モジュール内の前記カメラへ向けられるステップと、
    前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光を前記第２の検査モジュール内の前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースを貫通して透過された前記第１の光源からの光が前記第２の検査モジュール内の第２の鏡及び第２のハーフミラーを介して前記第２の検査モジュール内の前記カメラへ向けられるステップを更に含み、
    前記第２の検査モジュールの前記第１の鏡及び前記第２の鏡が各々、前記第１の検査モジュールの前記第１の鏡及び前記第２の鏡に対して９０°の角度に配置されている、請求項１６に記載の方法。
18. 第２の光源からの光を前記第２の検査モジュール内の前記第１の光源から１８０°に位置するワークピースの外表面上の点へ向けるステップと、
    前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光を前記第２の検査モジュール内の前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースの外表面から反射された前記第２の光源からの光が前記第２の検査モジュール内の前記第２の鏡及び前記第２のハーフミラーを介して第２の検査モジュール内の前記カメラへ向けられるステップと、
    前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光を前記第２の検査モジュール内の前記カメラで受光するステップにおいて、前記ワークピースを貫通して透過された前記第２の光源からの光が前記第２の検査モジュール内の前記第１の鏡及び前記第１のハーフミラーを介して前記第２の検査モジュール内の前記カメラへ向けられるステップを更に含んでいる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ワークピースがシリコン、窒化ガリウム、又はヒ化ガリウムのいずれかで作られている、請求項８に記載の方法。

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