KR20120020039A - 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

검사 장치는, 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 광학계를 가지며, 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼에 조사하고, 웨이퍼로부터의 반사광을 출력하는 현미경을 포함한다. 검사 장치는 현미경으로부터 입사된 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와, 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 상부의 기준 위치로 초점을 보정하며, 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하고, 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서를 포함한다. 검사 장치는, 제1 수광 센서에 의해 취득된 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과, 제2 수광 센서에 의해 취득된 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛을 포함한다.

Description

검사 장치 및 검사 방법{TESTING APPARATUS AND TESTING METHOD}
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은 2010년 9월 10일자로 출원한 일본 특허 출원 제2010-202971호에 기초하고 이에 대해 우선권을 주장하며, 이 우선권의 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 원용된다.
반도체 장치의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
종래의 반도체 장치의 검사 장치는, 예컨대 웨이퍼 표면에 정상적으로 형성된 범프의 상부의 위치에 초점이 맞도록 광학계를 조정한다. 그리고, 취득된 범프의 화상과 미리 등록된 기준 화상의 패턴 매칭에 의해, 차분에 기초하여 불량 범프의 검출이 실시된다.
이와 같이, 정상 범프의 상부의 위치에 초점을 맞춘 광학계를 웨이퍼의 결함 검출에도 이용할 경우, 웨이퍼 표면에는 초점이 맞지 않는다. 이 때문에, 이 광학계를 이용하여 취득된 웨이퍼 표면의 화상과 미리 등록된 웨이퍼 표면의 기준 화상과의 차분이 불명확해진다. 이에 따라, 웨이퍼 표면의 결함 검출성이 저하되는 문제가 있다. 웨이퍼 표면의 검출성을 유지하기 위해서는 웨이퍼 표면에 초점을 맞추어 재차 화상을 수신해야 하기 때문에, 검사의 스루풋 저하를 일으키게 된다.
본 발명은 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있는 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.
실시형태의 검사 장치는,
검사 대상인 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼의 위치를 설정하는 검사 스테이지와,
상기 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 상기 검사 스테이지의 동작을 제어하는 스테이지 제어 유닛과,
조명광을 출사하는 조명 광원과,
상기 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 현미경과,
상기 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상(像)을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와,
상기 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 기준 위치로 초점을 보정하고, 상기 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하며, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서와,
상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과,
상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시형태의 검사 장치는,
검사 대상인 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼의 위치를 설정하는 검사 스테이지와,
상기 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 상기 검사 스테이지의 동작을 제어하는 스테이지 제어 유닛과,
조명광을 출사하는 조명 광원과,
상기 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 제1 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 제1 현미경과,
상기 웨이퍼의 검사 시에 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프에 초점이 맞춰지는 제2 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 제2 현미경과,
상기 제1 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와,
상기 제2 현미경으로부터 입사된 상기 범프의 상을 감지하고, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서와,
상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과,
상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시형태의 검사 방법은,
웨이퍼 표면의 결함 및 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 불량을 검사하는 검사 방법으로서,
상기 웨이퍼의 검사 시에, 상기 웨이퍼 표면에 현미경의 광학계의 초점을 맞추어 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 출력시키며,
제1 수광 센서에 의해, 상기 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하며,
제2 수광 센서에 의해, 상기 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 상부의 기준 위치로 초점을 보정하고, 상기 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하며, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하고,
제1 화상 처리 유닛에 의해, 상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하며,
제2 화상 처리 유닛에 의해, 상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 검사 장치 및 검사 방법에 따르면, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 검사 장치(100)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 검사 장치(100)에 의한 패턴 매칭 개념의 일례를 설명한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 검사 장치(100)가 웨이퍼의 표면을 검사하는 상태 및 범프를 검사하는 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 검사 장치(100)에 의한 검사 방법의 흐름의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 2에 따른 검사 장치(200)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 검사 장치는, 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 검사 스테이지의 동작을 제어하는 스테이지 제어 유닛과, 조명광을 출사하는 조명 광원과, 상기 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 출력하는 현미경을 포함한다. 상기 검사 장치는, 상기 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와, 상기 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 상부의 기준 위치로 초점을 보정하며, 상기 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하고, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서를 포함한다. 상기 검사 장치는, 상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과, 상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛을 포함한다.
이하, 각 실시예에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 실시예 1에 따른 검사 장치(100)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 2는 도 1에 도시된 검사 장치(100)에 의한 패턴 매칭 개념의 일례를 설명한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 검사 장치(100)는 검사 스테이지(2)와, 스테이지 제어 유닛(3)과, 조명 광원(4)과, 현미경(5)과, 제1 수광 센서(6)와, 제2 수광 센서(7)와, 제1 화상 처리 유닛(8)과, 제2 화상 처리 유닛(9)을 포함한다.
검사 스테이지(2)는 검사 대상인 웨이퍼(1)가 배치되고, 웨이퍼(1)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시켜 웨이퍼(1)의 위치를 설정하도록 되어 있다. 이 검사 스테이지(2)는 웨이퍼(1)를 이동시키고, 또한 웨이퍼(1)를 진공 흡착함으로써, 평탄화하며, 스테이지 이동시의 어긋남을 방지한다.
스테이지 제어 유닛(3)은 웨이퍼(1)의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 검사 스테이지(2)의 동작을 제어하도록 되어 있다. 이 스테이지 제어 유닛(3)은 웨이퍼(1)가 검사 스테이지(2)에 탑재된 후의 얼라인먼트 시에, 광학계(5a)의 초점이 웨이퍼(1)의 표면 근방에 맞도록[초점 심도가 웨이퍼(1)의 표면에 위치하도록] 검사 스테이지(2)를 제어한다. 이 스테이지 제어 유닛(3)은 웨이퍼(1)의 위치 정보를 제1, 제2 화상 처리 유닛(8, 9)에 출력하도록 되어 있다.
조명 광원(4)은 조명광을 출사하도록 되어 있다. 이 조명 광원(4)에는, 예컨대 레이저 광원이 이용된다. 조명광의 파장은 검사 대상에 따라 설정된다.
현미경(5)은 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 되어 있다.
이 현미경(5)은 광학계(5a)를 갖는다. 이 광학계(5a)는 빔 분할기(5a1)와, 대물 렌즈(5a2)와, 결상 렌즈와 분리 장치가 탑재되는 본체부(5a3)를 포함한다. 이 광학계(5a)는, 예컨대 웨이퍼(1)가 검사 스테이지(2)에 탑재된 후의 얼라인먼트 시에, 웨이퍼(1)의 표면에 초점이 맞춰진다. 따라서, 이 광학계(5a)는 웨이퍼(1)의 검사 시에는, 웨이퍼(1)의 표면에 초점이 맞춰진다.
본체부(5a3)의 상기 분리 장치는 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 제1 수광 센서(6)용 반사광과 제2 수광 센서(7)용 반사광으로 분리한다. 이 분리 장치는 예컨대 프리즘이다.
빔 분할기(5a1)는 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광이 입사되도록 되어 있다. 이 빔 분할기(5a1)는 예컨대 조사광(S 편광)을 반사한다. 이 조사광(S 편광)은 λ/4판(도시하지 않음)을 통해 대물 렌즈(5a2)에 입사된다. 한편, 빔 분할기(5a1)는 대물 렌즈(5a2)로부터 이 λ/4판을 통해 입사된 반사파(P 편광)를 투과시킨다. 이 반사광(P 편광)은 본체부(5a3)의 결상 렌즈에 입사된다. 또한, 이 결상 렌즈는 예컨대 상기 분리 장치에 의해 2개로 분리된 반사광에 대응하여 2개 설치되어 있다.
대물 렌즈(5a2)는 빔 분할기(5a1)를 통과한 조명광을 웨이퍼(1)에 조사(집광)하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 빔 분할기(5a1)에 출사하도록 되어 있다.
본체부(5a3)의 결상 렌즈는 빔 분할기(5a)를 통과한 반사광을, 제1, 제2 수광 센서(6, 7)에 결상하도록, 출사하게 되어 있다.
제1 수광 센서(6)는 현미경(5)으로부터 입사되어 결상된 웨이퍼(1) 표면의 상을 감지하고, 웨이퍼(1) 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(1) 표면에 초점이 맞춰진 광학계(5)를 이용하여 취득된 웨이퍼(1) 표면의 화상은 보다 선명해진다.
한편, 제2 수광 센서(7)는 현미경(5)으로부터 입사된 상에 대하여, 웨이퍼(1) 표면에 형성된 범프의 상부의 기준 위치(정상적으로 형성되어 있는 범프의 상부의 위치)로 초점을 보정하도록 되어 있다. 또한, 이 제2 수광 센서(7)는 현미경(5)으로부터 입사된 범프의 상을 감지하고, 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 제2 수광 센서(7)는 범프에 초점이 맞춰진 검사 화상을 취득한다.
또한, 제1 수광 센서(6) 및 제2 수광 센서(7)는 예컨대 CCD 카메라이다.
제1 화상 처리 유닛(8)은 사용자에 의해 입력된 정보나 등록된 레시피 등에 따라, 제1 수광 센서(6)에 의해 취득된 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득(등록)된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 웨이퍼(1) 표면의 결함을 검출하도록 되어 있다(도 2). 여기서, 상기 제1 기준 화상은, 예컨대 웨이퍼(1)의 미리 정해진 검사 위치에서 결함이 형성되어 있지 않은 웨이퍼(1)의 그 미리 정해진 검사 위치에서의 표면의 화상이다.
즉, 제1 화상 처리 유닛(8)은, 예컨대 상기 제1 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴(검사 대상인 배선 패턴 등)과, 상기 제1 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴(정상적인 배선 패턴 등)을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차(차분)에 기초하여 상기 웨이퍼(1) 표면의 결함을 검출한다. 예컨대, 제1 화상 처리 유닛(8)은 상기 제1 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과, 상기 제1 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과의 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차(차분)가 규정값 이상인 경우에는, 웨이퍼(1)의 표면에 결함이 존재한다고 판단한다.
또한, 이 제1 화상 처리 유닛(8)은, 예컨대 이미 설명한 스테이지 제어 유닛(3)으로부터의 웨이퍼(1)의 위치 정보 등에 기초하여, 상기 제1 검사 화상 데이터가 웨이퍼(1)의 표면에 대응하는 것인지의 여부를 인식하고, 비교 대상으로 할지의 여부를 판단한다. 그리고, 제1 화상 처리 유닛(8)은 상기 제1 검사 화상 데이터가 웨이퍼(1)의 표면에 대응하는 것인 경우에는, 상기 제1 검사 화상 데이터를 비교 대상으로 한다.
또한, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 사용자에 의해 입력된 정보나 등록된 레시피 등에 따라, 제2 수광 센서에 의해 취득된 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득(등록)된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 범프의 불량을 검출하도록 되어 있다. 여기서, 상기 제2 기준 화상은, 예컨대 미리 정해진 검사 위치에서의 정상적으로 형성된 범프를 포함하는 화상이다. 또한, 제1 화상 처리 유닛(8) 및 제2 화상 처리 유닛(9)의 패턴 매칭의 원리는 동일하다.
즉, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 제2 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴(검사 대상인 범프의 패턴)과, 상기 제2 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴(정상적인 범프의 패턴)을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차(차분)에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출한다. 예컨대, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 제2 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과, 상기 제2 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과의 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차(차분)가 규정값 이상인 경우는, 상기 범프가 불량이라고 판단한다.
또한, 범프의 불량에는, 범프의 땜납볼 부분이 존재하지 않는 불량, 범프의 땜납볼 부분과 접속 전극 부분이 존재하지 않는 불량, 범프의 땜납볼의 높이가 미리 정해진 높이가 아닌 불량, 범프의 땜납볼이 지나치게 큰 불량 등이 있다.
또한, 이 제2 화상 처리 유닛(9)은, 예컨대 이미 설명한 스테이지 제어 유닛(3)으로부터의 웨이퍼(1)의 위치 정보 등에 기초하여, 상기 제2 검사 화상 데이터가 범프에 대응하는 것인지의 여부를 인식하고, 비교 대상으로 할지의 여부를 판단한다. 그리고, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 제2 검사 화상 데이터가 범프에 대응하는 것인 경우에는, 상기 제2 검사 화상 데이터를 비교 대상으로 한다.
이상과 같은, 제1 화상 처리 유닛(8)에 의한 웨이퍼(1) 표면의 결함 검출과, 제2 화상 처리 유닛(9)에 의한 범프의 불량 검출이 병행하여 실행된다. 이에 따라, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1, 제2 화상 처리 유닛(8, 9)은, 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼(1)의 표면, 범프에 각각 초점이 맞춰진 검사 화상을 취득할 수 있다. 즉, 검사 장치(100)는 웨이퍼(1) 표면의 결함 검출, 범프의 불량 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 이상과 같은 구성을 갖는 검사 장치(100)가, 웨이퍼 표면의 결함 및 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 불량을 병행하여 검사하는 동작의 일례에 대해서 설명한다. 도 3은, 도 1에 도시된 검사 장치(100)가, 웨이퍼의 표면을 검사하는 상태 및 범프를 검사하는 상태의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는, 도 1에 도시된 검사 장치(100)에 의한 검사 방법의 플로우의 일례를 나타낸 도면이다.
또한, 도 3에서는, 간단하기 하기 위해, 검사 장치(100)의 구성 중, 제1, 제2 수광 센서(6, 7), 분리 장치(프리즘)(5a31)를 나타낸다.
우선, 웨이퍼(1)의 검사 시에, 웨이퍼(1)의 표면(1c)에 현미경(5)의 광학계(5a)의 초점을 맞추어 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 한다(도 4의 단계 S1).
다음에, 도 3의 우측에 도시된 바와 같이, 조명광이 적어도 미리 정해진 검사 위치의 웨이퍼(1)의 표면(1c)에 조사되도록 웨이퍼(1)가 이동한다(주사된다). 그리고, 제1 수광 센서(6)는 현미경(5)으로부터 입사되어 결상된[분리 장치(5a31)에 의해 분리된] 웨이퍼(1) 표면의 상을 감지하고, 웨이퍼(1) 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득한다(도 4의 단계 S2).
다음에, 도 3의 좌측에 도시된 바와 같이, 조명광이 적어도 예정된 검사 위치의 범프(1a)에 조사되도록 웨이퍼(1)가 이동한다(주사된다). 제2 수광 센서(7)는 현미경(5)으로부터 입사된 상에 대하여 웨이퍼(1) 표면에 형성된 범프(1a) 상부의 기준 위치로 미리 초점을 보정해 둔다. 그리고, 제2 수광 센서(7)는 현미경(5)으로부터 입사된[분리 장치(5a31)에 의해 분리된] 범프(1a)의 상을 감지하고, 범프(1a)의 제2 검사 화상 데이터를 취득한다(도 4의 단계 S3).
그리고, 제1 화상 처리 유닛(8)은 제1 수광 센서(6)에 의해 취득된 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 웨이퍼(1) 표면의 결함을 검출한다(도 4의 단계 S4).
또한, 제2 화상 처리 유닛(9)은 제2 수광 센서(7)에 의해 취득된 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 범프(1a)의 불량을 검출한다(도 4의 단계 S5). 또한, 도 3의 예에서는 정상적인 높이를 갖는 정상적인 범프(1a)를 검사한 경우이므로, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 패턴 매칭에 의해, 범프(1a)가 불량이 아니라고 판단한다. 한편, 도 3에 도시된 이상이 있는 범프(1b)를 검사한 경우는, 제2 화상 처리 유닛(9)은 상기 패턴 매칭에 의해 범프(1b)가 불량이라고 판단한다.
이상의 단계에 따라, 검사 장치(100)에 의한 웨이퍼(1)의 검사가 실행된다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼(1) 표면의 결함 검사와 범프의 불량 검사 사이에 광학계(5a)의 초점의 변경이 없기 때문에, 웨이퍼(1)의 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼(1)의 검사 시의 주사 순서에 따라, 전술한 단계 S2와 단계 S3의 순서가 반대로 실행될 수도 있다. 또한, 단계 S4와 단계 S5의 순서가 반대로 실행될 수도 있고, 단계 S4와 단계 S5가 동시에(병행하여) 실행될 수도 있다.
이상과 같이, 본 실시예 1에 따른 검사 장치에 의하면, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
[실시예 2]
이미 설명한 실시예 1에 있어서는, 웨이퍼 표면의 결함 및 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 불량을 검사하기 위한 검사 장치(100)의 구성의 일례에 대해서 설명하였다.
여기서, 검사 장치가 웨이퍼(1)의 표면 검사용과 범프 검사용의 2개의 현미경을 구비하도록 구성하여도, 마찬가지로, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
그래서, 본 실시예 2에 있어서는, 검사 장치가 웨이퍼(1)의 표면 검사용과 범프 검사용의 2개의 현미경을 구비하는, 구성의 일례에 대해서 설명한다. 이 경우, 실시예 1에서 설명한 현미경의 분리 장치가 불필요하게 된다.
도 5는 실시예 2에 따른 검사 장치(200)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5에 있어서, 도 1의 부호와 동일한 부호는 도 1의 부호가 나타내는 구성과 동일한 구성을 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 검사 장치(200)는 검사 스테이지(2)와, 스테이지 제어 유닛(3)과, 조명 광원(4)과, 제1 현미경(15)과, 제2 현미경(25)과, 제1 수광 센서(6)와, 제2 수광 센서(7)와, 제1 화상 처리 유닛(8)과, 제2 화상 처리 유닛(9)을 포함한다.
제1 현미경(15)은 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 되어 있다.
이 제1 현미경(15)은 제1 광학계(15a)를 갖는다. 이 제1 광학계(15a)는 빔 분할기(15a1)와, 대물 렌즈(15a2)와, 결상 렌즈가 탑재되는 본체부(15a3)를 포함한다. 이 제1 광학계(15a)는, 예컨대 웨이퍼(1)가 검사 스테이지(2)에 탑재된 후의 얼라인먼트 시에, 웨이퍼(1)의 표면에 초점이 맞춰진다. 따라서, 이 제1 광학계(15a)는 웨이퍼(1)의 검사 시에는, 웨이퍼(1)의 표면에 초점이 맞춰진다.
빔 분할기(15a1)는 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광이 입사되도록 되어 있다. 이 빔 분할기(15a1)는 예컨대 조사광(S 편광)을 반사한다. 이 조사광(S 편광)은 λ/4판(도시하지 않음)을 통해 대물 렌즈(15a2)에 입사된다. 한편, 빔 분할기(15a1)는 대물 렌즈(15a2)로부터 상기 λ/4판을 통해 입사된 반사파(P 편광)를 투과시킨다. 이 반사광(P 편광)은 본체부(15a3)의 결상 렌즈에 입사된다.
대물 렌즈(15a2)는 빔 분할기(15a1)를 통과한 조명광을 웨이퍼(1)에 조사(집광)하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 빔 분할기(15a1)에 출사하도록 되어 있다.
본체부(15a3)의 결상 렌즈는 빔 분할기(15a)를 통과한 반사광을, 제1 수광 센서(6)에 결상하도록, 출사하게 되어 있다.
또한, 제2 현미경(25)은 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 되어 있다.
이 제2 현미경(25)은 제2 광학계(25a)를 갖는다. 이 제2 광학계(25a)는 빔 분할기(25a1)와, 대물 렌즈(25a2)와, 결상 렌즈가 탑재되는 본체부(25a3)를 포함한다. 이 제2 광학계(25a)는, 예컨대 웨이퍼(1)가 검사 스테이지(2)에 탑재된 후의 얼라인먼트 시에, 범프의 상부의 기준 위치에 초점이 맞춰진다. 따라서, 이 제2 광학계(25a)는 웨이퍼(1)의 검사 시에는, 범프의 상부의 기준 위치에 초점이 맞춰진다.
빔 분할기(25a1)는 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광이 입사되도록 되어 있다. 이 빔 분할기(25a1)는 예컨대 조사광(S 편광)을 반사한다. 이 조사광(S 편광)은 λ/4판(도시하지 않음)을 통해 대물 렌즈(25a2)에 입사된다. 한편, 빔 분할기(25a1)는 대물 렌즈(25a2)로부터 상기 λ/4판을 통해 입사된 반사파(P 편광)를 투과시킨다. 이 반사광(P 편광)은 본체부(25a3)의 결상 렌즈에 입사된다.
대물 렌즈(25a2)는 빔 분할기(15a1)를 통과한 조명광을 웨이퍼(1)에 조사(집광)하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 빔 분할기(25a1)에 출사하도록 되어 있다.
본체부(25a3)의 결상 렌즈는 빔 분할기(25a)를 통과한 반사광을, 제2 수광 센서(7)에 결상하도록, 출사하게 되어 있다.
여기서, 제1 수광 센서(6)는 제1 현미경(15)으로부터 입사되어 결상된 웨이퍼(1) 표면의 상을 감지하고, 웨이퍼(1) 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(1) 표면에 초점이 맞춰진 광학계(5)를 이용하여 취득된 웨이퍼(1) 표면의 화상은 보다 선명해진다.
한편, 제2 수광 센서(7)는 제2 현미경(25)으로부터 입사되어 결상된 범프의 상을 감지하고, 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 제2 수광 센서(7)는 범프에 초점이 맞춰진 검사 화상을 취득한다.
실시예 2의 검사 장치(200)의 기타 구성은 실시예 1의 검사 장치(100)와 동일하다.
여기서, 이상과 같은 구성을 갖는 검사 장치(200)가, 웨이퍼 표면의 결함 및 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 불량을 병행하여 검사하는 동작은 실시예 1과 유사하다.
그래서, 이하, 이미 설명한 도 4를 이용하여 설명한다.
즉, 우선, 웨이퍼(1)의 검사 시에, 웨이퍼(1)의 표면(1c)에 제1 현미경(15)의 제1 광학계(15a)의 초점을 맞추어 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 한다(도 4의 단계 S1). 이 때, 실시예 2에 있어서는, 범프의 상부의 기준 위치에 제2 현미경(25)의 제2 광학계(25a)의 초점을 맞추어 조명 광원(4)으로부터 출사된 조명광을 웨이퍼(1)에 조사하고, 웨이퍼(1)로부터의 반사광을 출력하도록 한다.
다음에, 조명광이 적어도 미리 정해진 검사 위치의 웨이퍼(1)의 표면(1c)에 조사되도록 웨이퍼(1)가 이동한다(주사된다). 그리고, 제1 수광 센서(6)는 제1 현미경(15)으로부터 입사되어 결상된 웨이퍼(1)의 표면의 상을 감지하고, 웨이퍼(1)의 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득한다(도 4의 단계 S2).
다음에, 조명광이 적어도 예정된 검사 위치의 범프(1a)에 조사되도록 웨이퍼(1)가 이동한다(주사된다). 그리고, 제2 수광 센서(7)는 제2 현미경(25)으로부터 입사된 범프(1a)의 상을 감지하고, 범프(1a)의 제2 검사 화상 데이터를 취득한다(도 4의 단계 S3).
그리고, 제1 화상 처리 유닛(8)은 실시예 1과 마찬가지로, 제1 수광 센서(6)에 의해 취득된 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 웨이퍼(1) 표면의 결함을 검출한다(도 4의 단계 S4).
또한, 제2 화상 처리 유닛(9)은 실시예 1과 마찬가지로, 제2 수광 센서(7)에 의해 취득된 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 범프(1a)의 불량을 검출한다(도 4의 단계 S5).
이상의 단계에 따라, 검사 장치(200)에 의한 웨이퍼(1)의 검사가 실행된다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼(1) 표면의 결함 검사와 범프의 불량 검사 사이에 제1, 제2 광학계(15a, 25a)의 초점의 변경이 없기 때문에, 웨이퍼(1) 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼(1)의 검사 시의 주사 순서에 따라, 전술한 단계 S2와 단계 S3의 순서가 반대로 실행될 수도 있다. 또한, 단계 S4와 단계 S5의 순서가 반대로 실행될 수도 있고, 단계 S4와 단계 S5가 동시에(병행하여) 실행될 수도 있다.
이상과 같이, 본 실시예 2에 따른 검사 장치에 의하면, 실시예 1과 마찬가지로, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
소정의 실시형태들에 대해 설명하였지만, 이들 실시형태들은 예시적인 것일뿐, 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 없는 것이다. 사실상, 본 명세서에 개시한 신규한 방법 및 시스템은 각종의 다른 형태로 구현될 수 있으며, 또한 본 명세서에 개시한 형태에서 다양한 삭제, 대체 및 변화가 본 발명의 요지로부터의 일탈 없이 이루어질 수 있다. 이하의 특허청구범위 및 그 동류는 본 발명의 범위 및 요지 내에 있는 그러한 형태 또는 변형예를 포함하는 것이다.

Claims (20)

  1. 검사 대상인 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼의 위치를 설정하는 검사 스테이지와,
    상기 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 상기 검사 스테이지의 동작을 제어하는 스테이지 제어 유닛과,
    조명광을 출사하는 조명 광원과,
    상기 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 현미경과,
    상기 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와,
    상기 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 기준 위치로 초점을 보정하고, 상기 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하며, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서와,
    상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과,
    상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수광 센서 및 상기 제2 수광 센서는 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에 서의 결함이 형성되어 있지 않은 웨이퍼 표면의 화상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에 서의 정상적으로 형성된 범프를 포함하는 화상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 현미경의 광학계는 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 상기 제1 수광 센서용 반사광과 상기 제2 수광 센서용 반사광으로 분리하는 분리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분리 장치는 프리즘인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 현미경의 광학계는,
    상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광이 입사되는 빔 분할기와,
    상기 빔 분할기를 통과한 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 상기 빔 분할기에 출사하는 대물 렌즈와,
    상기 빔 분할기를 통과한 상기 반사광을 결상하여 출사하는 결상 렌즈
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 화상 처리 유닛은 상기 제1 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과 상기 제1 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차에 기초하여, 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 화상 처리 유닛은 상기 제2 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과 상기 제2 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차에 기초하여, 상기 범프의 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 화상 처리 유닛에 의한 상기 웨이퍼 표면의 결함 검출과, 상기 제2 화상 처리 유닛에 의한 상기 범프의 불량 검출이 병행하여 실행되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  11. 검사 대상인 웨이퍼가 배치되고, 상기 웨이퍼의 위치를 설정하는 검사 스테이지와,
    상기 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치를 검사할 수 있도록 상기 검사 스테이지의 동작을 제어하는 스테이지 제어 유닛과,
    조명광을 출사하는 조명 광원과,
    상기 웨이퍼의 검사 시에 웨이퍼 표면에 초점이 맞춰지는 제1 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 제1 현미경과,
    상기 웨이퍼의 검사 시에 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프에 초점이 맞춰지는 제2 광학계를 가지며, 상기 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 결상하여 출력하는 제2 현미경과,
    상기 제1 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하는 제1 수광 센서와,
    상기 제2 현미경으로부터 입사된 상기 범프의 상을 감지하고, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하는 제2 수광 센서와,
    상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 제1 화상 처리 유닛과,
    상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 제2 화상 처리 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 수광 센서 및 상기 제2 수광 센서는 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에서의 결함이 형성되어 있지 않은 웨이퍼 표면의 화상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에서의 정상적으로 형성된 범프를 포함하는 화상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 화상 처리 유닛은 상기 제1 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과 상기 제1 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차에 기초하여, 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제2 화상 처리 유닛은 상기 제2 검사 화상 데이터에 의한 화상의 패턴과 상기 제2 기준 화상 데이터에 의한 화상의 패턴을 비교하고, 상이한 부분의 크기 또는 상이한 부분의 색조의 차에 기초하여, 상기 범프의 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1 화상 처리 유닛에 의한 상기 웨이퍼 표면의 결함 검출과, 상기 제2 화상 처리 유닛에 의한 상기 범프의 불량 검출이 병행하여 실행되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  18. 웨이퍼 표면의 결함 및 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 불량을 검사하는 검사 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 검사 시에, 상기 웨이퍼 표면에 현미경의 광학계의 초점을 맞추어, 조명 광원으로부터 출사된 조명광을 상기 웨이퍼에 조사하고, 상기 웨이퍼로부터의 반사광을 출력시키며,
    제1 수광 센서에 의해, 상기 현미경으로부터 입사된 상기 웨이퍼 표면의 상을 감지하고, 상기 웨이퍼 표면의 제1 검사 화상 데이터를 취득하며,
    제2 수광 센서에 의해, 상기 현미경으로부터 입사된 상에 대하여 상기 웨이퍼 표면에 형성된 범프의 상부의 기준 위치로 초점을 보정하고, 상기 현미경으로부터 입사된 범프의 상을 감지하며, 상기 범프의 제2 검사 화상 데이터를 취득하고,
    제1 화상 처리 유닛에 의해, 상기 제1 수광 센서에 의해 취득된 상기 제1 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제1 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 웨이퍼 표면의 결함을 검출하며,
    제2 화상 처리 유닛에 의해, 상기 제2 수광 센서에 의해 취득된 상기 제2 검사 화상 데이터와 미리 취득된 제2 기준 화상 데이터를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 범프의 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에서의 결함이 형성되어 있지 않은 웨이퍼 표면의 화상인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제2 기준 화상은 웨이퍼의 미리 정해진 검사 위치에서의 정상적으로 형성된 범프를 포함하는 화상인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
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