KR20170058398A - X선 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼에 형성된 TSV의 내부결함을 X선 투과상으로 검사할 때, 인접하는 TSV의 투과상의 겹침을 발생시키지 않고, 내부결함을 고정밀도로 검출하기 위해서, X선원으로부터 발사된 X선을 시료에 조사하고 검출해 X선 투과상을 처리해서 시료에 형성된 TSV의 내부의 결함을 검출하는 방법에 있어서, 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하는 것을, 시료에 형성된 구조물의 배열 간격, 깊이, 및 평면 형상의 정보에 의거하여 X선 검출기로 검출하는 시료를 투과한 X선의 시료에 대한 검출 방위각 및 X선원에 대한 검출 앙각을 결정하고, 결정한 검출 방위각에 따라 시료를 재치하는 회전 스테이지의 회전각도를 조정하고, 결정한 검출 앙각으로 검출기의 위치를 설정한 상태에서 시료를 투과한 X선을 검출하도록 했다.

Description

X선 검사 방법 및 장치{X-RAY INSPECTION METHOD AND DEVICE}
본 발명은 반도체 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체의 고집적화가 진행되어, 최근에는 3D 적층 기술의 진화도 현저하다. 특히, TSV(Through Si Via) 기술은 차세대의 반도체 적층 기술로서 기대되고 있다. TSV의 치수는 지름 20㎛, 깊이 80㎛ 정도이고, 현행의 3D 적층에 널리 채용되고 있는 마이크로 범프보다도 미소하며, 또한 어스펙트비가 높다. 이 때문에, Cu 도금으로 TSV를 형성할 때에 발생하는 보이드가 치명적인 결함이 되기 쉬워, TSV 내의 보이드 검사 니즈(needs)가 높다. 보이드 검출 기술로서는, X선을 반도체 웨이퍼(이후, 웨이퍼라고 기재함)에 조사하고, 그 투과상으로부터 해석하는 방법이 널리 이용되고 있으며, 특허문헌 1에는 웨이퍼 표면에 연직한 방향에 대하여 경사시킨 방향으로부터 X선을 조사하여, 보이드를 검출하는 기술이 기재되어 있다.
일본국 특개2013-130392호 공보
TSV는 어스펙트비가 높으며, 또한 규칙적으로 정렬해 있기 때문에, 경사시켜서 X선 투과상을 취득하면, 인접하는 TSV의 투과상이 겹쳐서, 보이드 검출 성능이 저하할 우려가 있다. 특허문헌 1에는, 45도 경사시켜(앙각 방향), 적어도 6개의 방향(방위각 방향)으로부터 투과상을 취득하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 복수의 TSV가 좁은 피치로 형성되어 있기 때문에, 선정 기준이 없는 상태에서 임의로 조사 방위각을 선택하여도 투과상의 겹침을 회피하는 것은 매우 곤란하다.
본 발명은, 상기한 과제를 해결하여, 복수의 TSV가 좁은 피치로 형성되어 있는 시료(웨이퍼)이여도, 복수의 TSV의 겹침을 회피한 X선 투과상을 얻을 수 있어서 TSV의 결함인 보이드를 고정밀도이면서 또한 고속으로 검출할 수 있도록 하는 X선 검사 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, X선원으로부터 발사된 X선을 회전 스테이지 상에 재치되어 있는 구조물이 형성된 검사 대상의 시료에 조사하고, X선이 조사된 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하고, X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 X선 투과상을 형성하고, 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 결함 판정부로 처리해서 시료의 내부에 결함을 검출하는 X선 검사 방법에 있어서, 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하는 것을, 시료에 형성된 구조물의 배열 간격, 깊이, 및 평면 형상의 정보에 의거하여 X선 검출기로 검출하는 시료를 투과한 X선의 시료에 대한 검출 방위각 및 X선원에 대한 검출 앙각을 결정하고, 결정한 검출 방위각에 따라 시료를 재치하는 회전 스테이지의 회전각도를 조정하고, 결정한 검출 앙각으로 검출기의 위치를 설정한 상태에서 시료를 투과한 X선을 검출하도록 했다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, X선원으로부터 발사된 X선을 회전 스테이지 상에 재치되어 있는 구조물이 형성된 검사 대상의 시료에 조사하고, X선이 조사된 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하고, X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 X선 투과상을 형성하고, 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 결함 판정부로 처리해서 시료의 내부에 결함을 검출하는 X선 검사 방법에 있어서, X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 형성한 X선 투과상을 화면 상에 표시하고, X선 투과상을 표시한 화면 상에서 시료에 형성된 구조물의 X선 투과상의 겹침이 발생하지 않도록, 또는 구조물의 X선 투과상의 겹침이 최소가 되도록 X선 검출기로 검출하는 시료를 투과한 X선의 시료에 대한 검출 방위각 및 X선원에 대한 검출 앙각을 결정하도록 했다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 검사 대상의 시료를 재치하여 평면 내에서 회전 가능한 회전 스테이지와, X선을 회전 스테이지에 재치된 시료에 조사하는 X선원과, X선원에 의해 조사되어서 시료를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와, X선 검출기의 X선원의 X선을 발사하는 위치에 대한 앙각을 조정하는 요동 스테이지와, X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 처리해서 X선 투과상을 형성하는 화상 처리부와, 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 처리해서 시료의 내부의 결함을 검출하는 결함 판정부와 회전 스테이지와 요동 스테이지를 제어하는 제어부를 구비한 X선 검사 장치에 있어서, 제어부는, 시료에 형성된 구조물의 배열 간격, 깊이, 및 평면 형상의 정보 또는 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상에 의거하여 시료를 재치하는 회전 스테이지의 회전각도를 제어해서 X선 검출기의 시료에 대한 검출 방위각을 설정하고, 요동 스테이지의 X선원의 X선을 발사하는 위치에 대한 요동 각도를 제어해서 X선 검출기의 X선원에 대한 검출 앙각을 설정하도록 했다.
본 발명에 의하면, 복수의 TSV가 좁은 피치로 형성되어 있는 시료(웨이퍼)이여도, 복수의 TSV의 겹침을 회피한 X선 투과상을 얻을 수 있게 되어, 결함인 TSV의 내부의 보이드를 고정밀도이면서 또한 고속으로 검출할 수 있게 되었다.
도 1a는 본 발명에 의한 X선 검사 장치의 개략적인 구성도.
도 1b는 본 발명에 의한 X선 검사 장치의 제어부의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 웨이퍼의 평면도.
도 3은 웨이퍼의 단면도.
도 4는 웨이퍼에 대하여 경사진 방향으로부터 X선을 조사했을 경우에 얻어지는 X선 투과상의 설명도.
도 5는 웨이퍼에 대하여 경사진 방향으로부터 X선을 조사했을 경우에 얻어지는 X선 투과상에 있어서의, TSV 상의 길이의 설명도.
도 6은 경사 각도와 TSV 투과상의 길이의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 웨이퍼 면내 방향에서 웨이퍼를 회전시켰을 경우의 TSV 투과상의 겹침을 설명하는 도면.
도 8은 투과상의 겹침이 없을 경우에 얻어지는 X선 검출 화상의 일례.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 GUI의 일례.
도 10a는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 검사 순서를 나타내는 흐름도.
도 10b는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 결함 판정의 순서를 나타내는 흐름도.
도 10c는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 입출력부에 표시하는 화면의 정면도.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 X선 검출기가 회전함으로써 X선 조사 각도를 변화시킬 경우의 장치 구성도.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 X선원과 X선 검출기가 회전함으로써 X선 조사 각도를 변화시킬 경우의 장치 구성도.
도 13은 투과상의 밝기의 히스토그램의 일례.
도 14는 투과상의 밝기의 히스토그램의 일례.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 투과상의 겹침을 최소화하는 웨이퍼(2)의 회전각도 θ를 결정하는 처리의 순서를 나타내는 흐름도.
도 16은 웨이퍼를 세트하기 전에 레시피를 설정할 때의 검사 플로우의 설명도.
도 17은 레이아웃 정보가 미지인 웨이퍼의 레시피를 설정할 때의 검사 플로우의 설명도.
도 18은 레이아웃 정보가 미지인 웨이퍼의 레시피를 설정할 때의 검사 플로우의 설명도.
본 발명은 검사 대상의 시료인 웨이퍼의 표면에 연직한 방향으로부터 경사시킨 각도로부터 웨이퍼의 TSV가 형성되어 있는 영역에 X선을 조사하고, 또한 TSV의 지름·깊이·피치 등의 기하학적인 정보를 기초로 인접하는 TSV의 투과상이 겹치지 않는 X선 조사 방향을 산출하고, 웨이퍼를 면내 방향에서 상기 각도만큼 회전시켜, 인접하는 TSV 투과상이 겹치지 않도록 촬상하고, 이 화상으로부터 결함 검출을 행하거나, 또는, 인접하는 TSV 투과상이 겹치지 않는 경사 각도로 투과상을 촬상하여, 결함 검출을 행하도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 인접하는 TSV 투과상의 겹침이 어떻게 해도 발생해버릴 경우에는, 촬상 화상의 밝기 정보로부터 겹침 면적을 산출하고, 투과상의 겹침이 가장 작아지도록, 웨이퍼를 면내 방향에서 회전시켜서, 투과상의 취득을 행하고, 결함 검출을 행하도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 웨이퍼의 레이아웃 정보가 없을 경우에는, 시험 검사를 행하여, 취득된 TSV 화상으로부터, TSV의 지름·깊이·피치 등의 기하학적인 정보를 추출하고, 이들을 바탕으로, 웨이퍼의 회전각도를 산출하여, 결함 검출을 행하도록 한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1a는 X선 검사 장치(100)의 모식도이다. X선 검사 장치(100)는, X선원(1), 측정 대상인 웨이퍼(2)를 유지하고, 이동시키기 위한 병진 스테이지(3)와 회전 스테이지(4), X선 검출기(5), 요동 스테이지(6), X선 차폐벽(7), X선원 컨트롤러(101), 스테이지 컨트롤러(102), X선 검출기 컨트롤러(103), 제어부(104), 입출력부(105)를 구비하고 있다.
X선원(1)은 전자 광학계와 타겟으로 구성되어 있다(도시하지 않음). 전자 광학계는 쇼트키(schottky)형 전자총이며, 타겟은 텅스텐 박막과 다이아몬드 박막으로 구성되어 있다. 병진 스테이지(3)는 X축, Y축, Z축 방향으로 이동 가능하며, 회전 스테이지(4)는 XY 평면 내에서 회전 가능하다(이후, 회전 스테이지의 XY면 내에서의 회전 방향을 θ방향으로 정의한다). 또한 병진 스테이지(3), 회전 스테이지(4)의 중앙부는 X선의 흡수가 작은 글라스(도시하지 않음)로 구성되어 있다.
X선 검출기(5)는 병진 스테이지(3), 회전 스테이지(4)를 사이에 두고, X선원(1)과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 여기서, X선 검출기(5)에는 신틸레이터와 형광체와 CCD를 조합시킨 이미지 인텐시파이어(image intensifier)를 채용한다.
X선원(1)로부터 조사된 X선은 병진 스테이지(3) 상에 배치된 웨이퍼(2)에서 흡수되며, 그 투과 X선은 X선 검출기(5)에 의해 검출된다. X선 검출기(5)와 X선원(1) 사이의 거리는 고정이며, 병진 스테이지(3)로 웨이퍼(2)의 위치를 바꾸는 것에 의하여 배율과 시야의 넓이를 변경한다. X선 검출기(5)는, 요동 스테이지(6)에 의해 X선원(1)의 X선 발생 위치를 중심으로 XZ면 내에서 회전 가능(XZ면 내에서의 회전 방향을 φ방향으로 정의함)하며, 그 회전각도에 따라 병진 스테이지(3)에 의하여 웨이퍼(2)를 병진 이동시켜서, 측정 영역이 벗어나지 않도록 조정한다.
상기 X선원(1), 병진 스테이지(3), 회전 스테이지(4), X선 검출기(5)는 X선 차폐벽(6)의 내부에 배치되어, 외부로 X선이 새지 않게 되어 있다.
X선원 컨트롤러(101)는 X선원(1)의 각종 파라미터(관전압, 관전류, 전자 광학계에의 인가 자장, 인가 전압, 기압 등)와 X선 발생의 ON/OFF를 컨트롤하고, 스테이지 컨트롤러(102)는 병진 스테이지(3), 회전 스테이지(4)의 이동 좌표를 컨트롤하며, X선 검출기 컨트롤러(103)는 X선 검출기(5)로부터의 데이터의 읽어들임과 촬상 조건(감도, 평균화 매수 등)의 설정을 행한다.
X선원 컨트롤러(101), 스테이지 컨트롤러(102), X선 검출기 컨트롤러(103)는 제어부(104)에 의하여 제어된다. GUI를 통해서 제어부(104)에 사전에 입력된 검사 조건에 의거하여, 웨이퍼(2)를 이동시키면서, X선 투과상을 촬상하고, 얻어진 투과상에 의거해 보이드 등의 결함을 판별하여, 검사 결과를 입출력부(105)에 표시한다.
도 1b에, 제어부(104)의 구성을 나타낸다. 제어부(104)는, 웨이퍼 정보 입력부(1041), 입력 정보 취입부(1042), θ 계산부(1403), 화상 처리부(1044), 결함 판정부(1045)를 구비하고 있다.
웨이퍼 정보 입력부(1041)는, 네트워크를 통해서 검사 대상 웨이퍼의 설계 정보를 입력한다. 입력 정보 취입부(1042)는, 웨이퍼 정보 입력부(1041)로 네트워크를 통해서 입수한 검사 대상 웨이퍼의 설계 정보 중에서, 회전 스테이지의 XY면 내에서의 회전 방향인 θ방향을 산출하는데 필요한 정보를 받아들인다. θ 계산부(1403)는, 입력 정보 취입부(1042)에 의하여 검사 대상 웨이퍼의 설계 정보 중에서 받아들인 정보를 이용하여 회전 스테이지의 XY면 내에서의 회전 방향인 θ방향을 산출한다. θ 계산부(1403)에 의하여 산출한 θ방향의 회전각도에 의거하여, 스테이지 컨트롤러(102)는 θ 스테이지(4)의 회전각도를 제어한다. 화상 처리부(1044)는, X선 검출기(5)에 의하여 검출한 웨이퍼(2)를 투과한 X선의 검출 신호를 X선 검출기 컨트롤러(103)를 통하여 수신하며, 또한 스테이지 컨트롤러(102)로부터 병진 스테이지(3) 및 회전 스테이지(4)의 제어 신호를 수신하여, 웨이퍼(2)의 X선 투과상을 작성한다. 판정부(1045)는, 화상 처리부(1044)에 의하여 작성한 웨이퍼(2)의 X선 투과 화상의 정보와, θ 계산부(1403)에 의하여 산출한 회전 스테이지의 XY면 내에서의 회전 방향 θ의 정보와, X선 컨트롤러(101)의 출력 정보, 스테이지 컨트롤러(102)의 출력 정보, 및 X선 검출기 컨트롤러(103)의 출력 정보를 이용하여, 결함을 판정한다.
도 2, 도 3에 웨이퍼(2)의 모식도의 일례를 나타낸다. 도 2는 웨이퍼(2) 전체의 평면도와 TSV가 형성되어 있는 영역의 부분 확대도, 도 3은 도 2 내의 A-A'의 단면도를 나타내고 있다. 웨이퍼(2)에는 복수의 다이(die)(10)가 규칙적으로 형성되어 있으며, 다이(10)의 일부에 TSV(11)가 형성되어 있다. TSV(11)의 지름은 Φ이며, X축 방향에는 PX, Y축 방향에는 Py의 피치로 형성되어 있다. 도 3에서는, 제 1 층(13), 제 2 층(14), 제 3 층(15)이 적층되어 있으며, 각각의 층을 TSV(11)와 마이크로 범프(12)에 의하여 접속하고 있다. TSV(11)의 길이는 h이다.
도 4, 5를 이용하여, 요동 스테이지(6)에 의해 X선 검출기(5)의 위치를 X선원(1)의 X선 발생 위치를 중심으로 XZ면 내에서 φ방향으로 경사시켜서 웨이퍼(2)의 X선 투과상을 취득했을 때의 설명을 행한다. 여기서는, 웨이퍼(2)의 제 2 층(14)에 형성된 TSV(11)를 하나만 취출한 XZ 단면도에 의하여 설명을 행한다.
TSV는 주로 Cu로 형성되어 있으며, Cu는 웨이퍼(2)의 대부분을 구성하는 Si보다 원자 번호가 크기 때문에, X선의 흡수가 크다. 즉, 제 2 층(14)에 X선(200)을 조사하고, X선 검출기(5)로 투과 X선을 검출했을 경우, 촬상 화상에서는 TSV(11)가 존재하지 않는 영역은 X선의 흡수가 작기 때문에 밝아지고, TSV(11)가 존재하는 영역은 X선의 흡수가 크기 때문에 어두워진다. 또한 TSV(11) 내부에 보이드(20)가 존재하면, 보이드 영역에서는 X선의 흡수가 작아져, 보이드 영역만이 주변보다 밝아지며, 이 밝기의 차이를 가지고, 보이드를 검출할 수 있다.
φ=0도, 즉 제 2 층(14)의 연직 방향으로부터 X선(200)을 조사했을 경우에는, TSV(11) 영역을 통과한 X선을 검출하는 X선 검출기(5)의 화소의 수가 적으며, 또한 해당 화소에 입사하는 X선의 TSV(11)에서의 흡수가 최대로 된다. 그 결과, X선 검출기(5)의 화소 번호(X선 검출기(5)의 라인 형상으로 늘어선 복수의 화소를 한쪽 끝에서부터 순서대로 세어나갔을 때의 번호)마다의 밝기(출력 신호의 크기)를 플롯(plot)한 프로파일(30)과 같이 TSV 존재 영역에 대응하는 위치의 화소로부터의 출력 신호(301)가 작아져, 화상의 밝기가 매우 어두워진다.
또한, TSV(11) 내부에 보이드(20)가 존재하고 있어도, TSV(11)에서의 흡수가 원래 매우 크기 때문에, TSV(11)의 검출 신호(302)와 보이드(20)의 검출 신호(303)와의 콘트라스트가 나빠서, 검출 화상을 처리했을 경우의 보이드(20)의 검출 성능이 저하된다.
한편, 요동 스테이지(6)에 의해 X선 검출기(5)를 φ방향으로 경사시켜서 X선을 조사했을 경우에는(예를 들면 φ=60도), TSV(11) 영역을 통과한 X선을 검출하는 X선 검출기(5)의 화소가 증가하며, 또한 해당 화소에 입사하는 X선의 TSV(11)에서의 흡수도 φ=0도의 때보다도 작아져, 프로파일(31)과 같이 TSV 존재 영역에 대응하는 위치의 화소로부터의 출력 신호(311) 중 TSV(11)의 검출 신호(312)와 보이드(20)의 검출 신호(313)의 밝기(출력 신호의 크기)의 레벨이 올라가서, 보이드(20)를 보다 높은 콘트라스트에서 검출하는 것이 가능해진다.
이와 같이, X선 검출기(5)를 웨이퍼(2)에 대하여 φ방향으로 경사시켜서 X선 투과상을 취득함으로써 TSV 영역에 대한 보이드 부분의 화상의 밝기 콘트라스트를 크게 할 수 있으며, 검출 화상을 처리했을 경우의 TSV 내부의 보이드(20)의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 5를 이용하여 요동 스테이지(6)에 의해 X선 검출기(5)를 φ방향으로 경사시켰을 경우에 X선 검출기(5)로 검출되는 TSV 투과상의 길이를 계산한다. 웨이퍼(2)에 형성된 TSV(11)의 지름은 Φ, 높이는 h이며, 이에 대하여 φ만큼 경사진 방향으로부터 X선(200)을 조사해서 취득한 TSV 투과상의 길이를 h'라고 하면, 이들의 파라미터의 사이에는 이하의 관계식이 성립된다.
[수 1]
Figure pct00001
도 6에 (수 1)로부터 구해지는, 경사 각도 φ와 TSV 투과상의 길이 h'의 관계를 나타낸다. 단, Φ=20㎛, h=80㎛인 것으로 한다. 0 <φ<75도의 범위에서는 φ가 증가함에 따라 h'도 증가하고, 75도보다 큰 각도에서는 h'은 감소하는 것을 알 수 있었다. 예를 들면, φ=60도로 기울였을 경우, TSV 투과상의 길이 h'은 약 80㎛가 된다.
도 7을 이용하여, 웨이퍼(2)의 XY 평면 내에서의 θ방향의 회전각도와, 인접하는 TSV 투과상의 겹침의 관계를 설명한다. 도 7은, Φ=20㎛, h=80㎛, PX=50㎛, Py=40㎛, 경사 각도 φ=60도로 가정했을 경우의, 이상적인 TSV 투과상과 θ방향의 회전각도의 관계를 나타내고 있다.
도 7에서는, TSV(11-A, 11-B, 11-C, 11-D)의 4개의 TSV가 존재해 있으며, 각각의 TSV 투과상(40, 41, 42, 43)이 X선 검출기(5)로 검출되고 있다. 이때, TSV(11-A)의 중심좌표를 (0,0), TSV(11-B)의 중심좌표를 (0,Py), TSV(11-C)의 중심좌표를 (Px,0), TSV(11-D)의 중심좌표를 (Px, Py)로 좌표를 설정한다.
TSV(11-A)의 투과상(40)에 주목하면, 투과상(40)이 TSV(11-B)와 TSV(11-D)의 사이, 혹은 TSV(11-C)와 TSV(11-D)의 사이를 통과하도록 회전각도 θ를 결정하면 각각의 투과상의 겹침이 발생하지 않게 된다. 투과상(40)의 길이 방향의 2개의 직선을 직선(44)과 직선(45)이라고 하면, 각각의 직선은 다음의 (수 2)와 (수 3)으로 표현할 수 있다.
[수 2]
Figure pct00002
[수 3]
Figure pct00003
단,
[수 4]
Figure pct00004
[수 5]
Figure pct00005
이다.
여기서,
[수 6]
Figure pct00006
를 만족시키는 θ를 구하면, 투과상(40)이 TSV(11-C)와 TSV(11-D)의 사이를 통과하여, 투과상끼리의 겹침을 없애는 것이 가능해진다.
마찬가지로,
[수 7]
Figure pct00007
를 만족시키는 θ를 구하면, 투과상(40)이 TSV(11-B)와 TSV(11-D)의 사이를 통과하여, 투과상끼리의 겹침을 없애는 것이 가능해진다.
본 실시예의 TSV 형상, 피치의 경우에는 (수 6)을 만족시키는 θ는 존재하지 않지만, 61도<θ<67도의 범위에서 (수 7)을 만족시킨다. 따라서, 상기 설계 정보에 의거하여 형성된 TSV의 경우에는 웨이퍼(2)를 θ방향으로 61도∼67도의 각도만큼 회전시키면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 인접하는 TSV의 투과상의 겹침을 없앤 X선 투과상을 취득 가능해진다.
도 7에서는, TSV(11-A)와 그 TSV 투과상(40)을 예로 들어 설명했지만, TSV는 동일한 형상, 피치로 형성되어 있기 때문에, 동일한 회전각도로 투과상을 취득하면, 다른 TSV(11-B·11-C·11-D)에 관해서도 투과상의 겹침을 없애서 투과 X선을 촬상 가능해진다.
도 9A 및 도 9B에 GUI의 일례를 나타낸다. GUI 화면은 웨이퍼를 검사하기 위한 검사 모드 윈도우(110), 검사를 위한 레시피를 작성하기 위한 레시피 작성 윈도우(111), 캘리브레이션 윈도우(112), 웨이퍼의 반출입을 행하기 위한 로드·언로드 윈도우(113)의 4개의 서브 윈도우를 갖는다.
도 9A의 캘리브레이션 윈도우(112)에서는, 관전압·프로브 전류 등의 파라미터를 입력하고, X선 투과상을 투과상 표시 윈도우(50)로 리얼 타임으로 확인할 수 있다. 또한, 좌표를 입력하여, 임의의 장소의 투과상을 관찰 가능하다. 웨이퍼의 레이아웃 정보가 기지(旣知)이면, 풀 다운 메뉴(53)로부터 그 웨이퍼 레이아웃 정보를 받아들이고, 회전각도 자동 계산 버튼(54)을 누르면, 투과상의 겹침이 없는 회전각도를 자동 계산하여, 그 회전각도로 설정 가능하다. 물론, 자동 계산한 후에 회전각도를 수동으로 입력하여, 회전각도를 조정하는 것은 가능하다.
도 7에서는 이상적인 TSV 투과상을 상정하여 회전각도를 설정하는 방법을 설명했지만, 실제로는 설계대로의 치수나 피치로 형성되지 않는 케이스도 존재한다. 또한, 조사되는 X선이 평행 광이 아닐 경우에는, 웨이퍼(2)에 대하여 검출기(5)를 요동 스테이지(6)로 경사시켜서 투과상을 취득하면, 웨이퍼(2)와 검출기(5)가 평행하지 않기 때문에, 취득한 화상에는 웨이퍼(2)의 장소에 의해 배율차가 존재한다. 그 결과, 본 실시예에서 설명한 대로의 방법으로 회전각도를 산출해도, 겹침이 발생할 수도 있다. 그 때문에 본 실시예에서는, 도 9A에 나타낸 바와 같이, 투과상 표시 윈도우(50)에 투과상을 표시해서 실제로 투과상을 확인하고, 설정치 표시 영역(55)에서 회전각도나 경사 각도를 미세 조정할 수 있게 했다.
투과상 표시 윈도우(50)에서는, 임의의 직선(51)을 긋는 것이 가능하며, 그 밝기 프로파일(52)을 표시 가능하다. 투과상의 목시(目視)뿐만아니라, 프로파일을 표시함으로써 투과상의 겹침을 정량적으로 확인 가능하다.
레시피 작성 윈도우(111)에서는, 캘리브레이션 윈도우(112)에 기재한 파라미터 이외에도, 웨이퍼의 이동 시퀀스, 결함 판정을 행하기 위한 밝기 역치의 결정 등의 설정을 행하여, 웨이퍼를 검사하기 위한 레시피를 작성, 보존하는 기능을 갖는다(도시하지 않음). 캘리브레이션 윈도우(112)로 설정한 조건으로 설정된 검사 조건이 적합하면, 캘리브레이션 윈도우(112)로 설정한 조건을 레시피 작성 윈도우(111)에 반영시켜, 레시피 작성을 간략화하는 것이 가능하다.
검사 모드 윈도우(110)에서는, 레시피 작성 윈도우(111)로 작성한 레시피를 선택하여, 검사의 시작·중지를 행할 수 있다. 또한, 검사 결과의 보존, 판독이나 해석도 행할 수 있다(도시하지 않음).
로드·언로드 윈도우(113)에서는, X선 검사 장치(100) 내부에 세트되어 있는 웨이퍼의 반출, 후프에 격납되어 있는 웨이퍼의 반입을 행할 수 있다(도시하지 않음).
도 10a에 본 실시예에 의한 검사 플로우를 나타낸다.
S150: X선 검사 장치(100)에 세트된 후프로부터 임의의 웨이퍼를 세트한다. 또는, 수동으로 세트해도 상관없다.
S151: 웨이퍼의 레이아웃 정보를 등록한다. 이 레이아웃 정보로부터 회전각도를 계산한다. 또한, 레이아웃 정보로부터 TSV가 존재하는 영역을 추출하고, 웨이퍼 이동 시퀀스도 동시에 설정한다. X선원(1)의 위치는 고정이기 때문에, 웨이퍼(2)를 이동시키면 X선원(1)과 웨이퍼(2)의 상대적인 위치가 변화되고, 회전각도도 변화된다. 따라서, 이 웨이퍼 반송 시퀀스의 설정의 때에는, 병진 스테이지(3)의 좌표에 의거하여 적당하게 회전 스테이지(4)로 웨이퍼를 회전시켜서, TSV 투과상의 겹침이 발생하지 않도록 하는 웨이퍼 이동 시퀀스를 설정한다.
S152: 회전각도를 결정한다. 전술한 바와 같이, 설계 오차 등의 요인에 의하여 자동 계산 결과와 최적인 회전각도가 어긋나 있을 경우가 있기 때문에, 그 경우에는 캘리브레이션 화면에서 최적인 각도를 확인, 재설정한다.
S153: 관전압, 관전류, 경사 각도 등의 검사 조건을 입력한다.
S154: S153까지 설정한 조건에 의거하여 웨이퍼 검사를 행하고, X선 투과상을 취득한다.
S155: 얻어진 투과상에 의거하여, 결함 판정을 행한다.
이 스텝의 상세한 처리 플로우를, 도 10b에 나타낸다. 먼저, X선원(1)의 밝기 얼룩이나, X선 검출기(5)의 화소마다의 감도 얼룩 때문에 검출 화상에는 밝기의 얼룩이 존재하기 때문에, 셰이딩(shading) 보정에 의하여 밝기 보정을 행한다(S1551). 다음으로, TSV 영역은 투과율이 낮기 때문에, 밝기 보정한 화상의 농담차(濃淡差)로부터 TSV 영역을 추출한다(S1552). TSV가 원통인 것으로 가정하면, 추출된 TSV의 윤곽으로부터, 각 화소에 입사한 X선이, 어느 정도의 거리만큼 TSV(Cu)를 통과했는지를 어림잡을 수 있기 때문에, 이것으로부터 두 번째 밝기 보정을 행한다(S1553). 그리고, 보정 후의 투과상의 밝기의 차이를 기준으로 해서, 미리 설정한 역치보다 큰 것을 결함으로 판정한다(S1554).
S156: S155에서 결함으로 판정된 결함의 크기, 좌표 등의 검사 결과를 입출력부(105)에 표시한다. 필요한 검사 결과는 PC 등의 기록 매체에 보존한다. 도 10c에 입출력부(105)에 표시하는 화면(1560)의 일례를 나타낸다. 화면(1560) 상에는, 결과 표시 버튼(1565)이 표시되어 있다. 화면 상에서 이 결과 표시 버튼(1565)을 클릭하면 웨이퍼 전체도(1561)가 표시되며, 그 위에는 검출한 결함이 존재하는 영역(1562)의 위치 정보가 표시된다. 또한, 웨이퍼 전체도(1561) 상에 표시된 결함(1562)을 포인터로 클릭하면, 웨이퍼 전체도(1561)의 옆에 결함이 존재하는 영역(1562)의 확대 화상(1563)이 표시되고, 그 안에 검출된 결함을 포함하는 패턴의 확대 상(1564)이 표시된다. 이와 같이 결함을 포함하는 패턴의 확대 화상을 표시함으로써, 결함 발생의 상황을, 시각적으로 파악할 수 있으며, 문제 조기 해결의 툴로서 활용할 수 있다.
본 실시예에서는, X선원(1)의 타겟이 텅스텐 박막과 다이아몬드 박막의 예에 의하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 측정 대상에 따라 최적인 X선의 에너지가 다르기 때문에, 특성 X선의 에너지 등을 고려하여, 적절히 변경 가능하다. 또한, 전자 광학계의 구성도 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서는, X선 검출기(5)가 신틸레이터와 형광체와 CCD를 조합시킨 이미지 인텐시파이어의 예에 의하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이를 사용하면, 시야 전역(全域)에서 왜곡이 없는 투과상을 얻을 수 있고, 또한 넓은 시야로 검사를 행하는 것이 가능해진다.
본 실시예에서는, 웨이퍼(2)가 3개의 층으로 구성되어 있는 예에 의하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, TSV의 지름이 20㎛, 길이가 80㎛, 형성되어 있는 피치가 40㎛와 50㎛인 예에 의하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 설계 정보에 의거하여, 웨이퍼마다 최적인 회전각도나 경사 각도를 설정하면 된다.
본 실시예에서는, 도 9와 같은 GUI를 예로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 결함 검출의 처리 방법을 도 10의 플로우(155)로 설명했지만, 처리 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서는, 웨이퍼 전체에서 TSV가 1개의 패턴에 따라 형성되어 있는 예로 회전각도를 산출하는 예에 의하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, TSV가 웨이퍼 내에서 복수의 패턴으로 형성되어 있을 경우에는, 동일한 패턴으로 형성되어 있는 영역마다, 최적인 회전각도를 설정하고, 그 영역마다 회전각도를 바꾸어, 검사를 행하면 된다.
본 실시예에서는, TSV를 대상으로 하여 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 마이크로 범프나 Cu 필러도 TSV와 마찬가지로 규칙적으로 형성되어 있기 때문에, 형상, 깊이, 피치의 정보로부터 최적인 조사 각도를 결정하는 것은 가능하다. 또는, 배선, 메탈 패턴 등의 금속으로 구성되는 구조물에서는, 원자 번호가 크기 때문에, 이들의 투과상이 겹치면, 검출 정밀도의 저하, 오류 검출을 초래할 가능성이 있다. 따라서, 이들의 구조물이 겹치지 않도록 회전각도를 설정해도 상관없다.
본 실시예에서는, 측정 대상이 웨이퍼인 예로 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다이싱(dicing)된 후의 칩이나, MEMS(Mechanical Electrical Micro System) 등, 복잡한 패턴이 새겨져 있는 측정 대상에 적용 가능하다.
본 실시예에서는, X선 검출기(5)를 이동시키는 것에 의하여 경사 각도 φ를 변화시키는 예로 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, X선원(1)과 X선 검출기(5)를 대향시킨 위치 관계를 유지한 채, 웨이퍼(2)의 측정 장소를 중심으로 회전시킴으로써 경사 각도 φ를 변화시켜도 상관없다. 또는, 웨이퍼(2)를 경사지게 하는 것으로 경사 각도 φ를 변화시켜도 상관없다.
본 실시예에서는, 회전 스테이지(4)를 회전시키는 것에 의하여 X선의 조사 각도를 변화시키는 예로 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 11에 나타나 있는 바와 같이, X선 검출기(5)를 XY면 내에서 θ방향으로 회전시키고, 이에 따라 병진 스테이지(3)를 병진 이동시킴으로써 X선 조사 각도를 변화시켜도 상관없다. 또한, 도 12와 같이, 병진 스테이지(3)를 고정하고, 웨이퍼(2)의 측정 장소를 중심으로, X선원(1)과 X선 검출기(5)를 대향시킨 위치 관계를 유지한 채, X선원(1)과 X선 검출기(5)를 XY면 내에서 θ방향으로 회전시켜, X선 조사 각도를 변화시켜도 상관없다.
본 실시예에서는, 복수의 Si 칩이 적층된 상태에서 검사하는 예로 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 한층씩 적층한 후에 검사를 행하여도 상관없다. 또한, 다이싱하고, 패키징한 후에 검사를 행하여도 상관없다.
[실시예 2]
X선 검사 장치(100)의 모식도는 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 제 1 실시예에서는, 회전각도를 최적화하면, 인접하는 TSV의 투과상의 겹침이 발생하지 않을 경우로 설명을 행했지만, 설계 레이아웃에 따라서는 투과상의 겹침이 어떻게 해도 발생해 버리는 케이스도 생각할 수 있다. 이 경우에는, 투과상의 겹침이 최소가 되는 회전각도로 설정하고, 검사를 행하면 된다.
도 8과 같이, TSV끼리의 투과상의 겹침이 존재하지 않는 촬상 화상의 히스토그램을 작성하면, 도 13과 같이 피크가 2개인 히스토그램이 될 경우가 많다. 피크(60)는 TSV 영역을 통과한 X선을 검출한 화소의 출력에 해당하며, 피크(61)는 TSV 영역 이외를 통과한 X선을 검출한 화소의 출력에 해당한다.
도 7과 같이, 투과상끼리가 겹쳐버린 경우, 그 촬상 화상의 히스토그램을 작성하면, 도 14와 같이 피크가 3개인 히스토그램이 될 경우가 많다. 피크(62)는 투과상끼리가 겹쳐서, 단일의 TSV 투과상보다도 더 어두워진 화소의 출력에 해당한다. 이 히스토그램 상에서 역치(63)를 이동시키고, 그 역치 이하의 화소만을 화상화함으로써, 투과상이 겹쳐 있는 영역을 추출 가능해진다. 회전각도를 변화시키면서 투과상을 취득하고, 각각의 촬상 화상의 히스토그램에 대하여 역치 처리를 행하여, 투과상의 겹침이 최소가 되는 각도를 발견하는 것이 가능해진다.
투과상의 겹침을 최소화하는 웨이퍼(2)의 회전각도 θ를 결정하는 처리의 순서를 도 15에 나타낸다. 회전각도의 결정은, 이하의 순서로 결정된다.
S1501: TSV가 존재하는 영역의 투과상을 촬상한다.
S1502: 상기 투과상으로부터, 각 화소의 밝기의 히스토그램을 작성한다.
S1503: TSV 영역 이외를 통과한 X선을 검출한 화소의 출력에 해당하는 피크(61)를 사람의 눈으로 제외한다. 또는, 미리 고정 역치를 설정해 두고, 피크(61)를 제외한다.
S1504: 역치(63)를 설정한다. 이때, 역치(63)는 수동으로 설정해도, 자동으로 설정해도 상관없다. 자동으로 설정할 경우에는, 판별 식별법, 모드법, Kittler법 등으로 설정하면 된다.
S1505: 역치(63)보다 밝기가 작은 화소수를 카운트한다.
S1506: 금회 카운트한 역치(63)보다 밝기가 작은 화소수가 전회 카운트한 화소수보다 증가해 있는지를 체크한다.
S1507: 화소수가 증가해 있지 않은 경우에는, 웨이퍼(2)의 회전각도(θ)를 바꾸고, S1501로부터 S1506을 되풀이한다.
S1508: S1506의 체크에서 화소수가 증가한 경우에는, 역치(63)보다 밝기가 작은 화소수가 최소인 회전각도를 투과상의 겹침을 최소화하는 웨이퍼(2)의 회전각도(θ)로서 설정한다.
또, S1506에 있어서의 체크는, 역치(63)보다 밝기가 작은 화소수가 전회 카운트한 화소수보다 증가한 것이 소정의 횟수 계속되었는지를 체크하도록 해도 된다.
역치(63)를 수동으로 설정할 경우, 그 크기는 고정이여도, 화상마다 바꾸어도 상관없다.
도 14와 같이 3개의 피크가 깨끗하게 분리되지 않아서, 자동으로 역치 판별할 수 없을 경우에는, 모든 화상에 대하여 수동으로 역치를 설정하면 된다. 또는, 미리 고정 역치를 설정해 두고, 자동으로 처리를 행해도 상관없다.
도 14와 같이 3개의 피크가 깨끗하게 분리될 수 없을 경우에는, 분리하기 쉬워지도록, 관전압이나 관전류를 조정해도 된다. 또한, 이때의 검사 조건은 검사시와 동일할 필요는 없다.
자동으로 투과상의 겹침을 판별한 때에는, 그 검사 결과를 GUI 상에 표시하여, 유저가 확인할 수 있게 함으로써 회전각도의 오설정을 회피하는 것이 가능해진다.
본 실시예에서는, 역치(63)보다 밝기가 작은 화소수로 회전각도를 설정하는 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 역치(63) 이하인 화소의 밝기의 총합을 산출하고, 이것을 기준으로 회전각도를 설정해도 된다.
[실시예 3]
X선 검사 장치(100)의 모식도는 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 제 1 실시예에서는, 경사시킨 방향으로부터 X선을 조사하고, 투과상의 겹침이 없는 상태에서 검사를 행하는 예를 설명하고, 제 2 실시예에서는, 웨이퍼(2)의 회전각도를 투과상의 겹침이 최소가 되도록 하는 회전각도로 설정하고, 검사를 행하는 예를 설명했다. 본 실시예에서는, X선 검출기(5)의 경사 각도(φ)를 작게 해서, 투과상이 인접하는 TSV의 투과상과 겹치지 않는 조건에서 검사를 행하여도 상관없다.
도 7에 있어서, TSV(11-A)의 중심과 TSV(11-D)의 중심을 잇는 대각선과 X축이 이루는 각도는, Φ=20㎛, PX=50㎛, Py=40㎛로 가정하면, 38.7도가 되고, 두 개의 TSV 사이의 거리는 44㎛가 되고, 투과상의 길이가 54㎛(=TSV 사이의 거리 44㎛+TSV 반경 10㎛) 이하이면 겹치지 않게 된다. TSV의 길이 h를 80㎛로 가정하면, X선 검출기(5)의 경사 각도(φ)를 25도로 했을 경우의 투과상의 길이는 약 51㎛가 되어, 투과상의 겹침이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
도 4에서 설명한 바와 같이, X선 검출기(5)의 경사 각도(φ)를 크게 한 쪽이 투과상의 콘트라스트가 높아져 TSV 내의 보이드를 검출하기 쉽지만, 작은 경사 각도라도 높은 S/N을 얻을 수 있으면, 이렇게 경사 각도를 작게 해서 검사해도 상관없다.
[실시예 4]
X선 검사 장치(100)의 모식도는 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 제 1 실시예에서는, 웨이퍼를 세트하고 나서, 웨이퍼(2)의 레이아웃 정보를 입력하고, 웨이퍼(2)의 회전각도를 설정하는 예로 설명을 행했지만, 웨이퍼(2)를 세트하기 전의 시점에서, 레이아웃 정보가 기지이면, 웨이퍼(2)의 회전각도를 자동 계산 가능하다. 도 16에 검사 플로우를 나타낸다.
S160: 이제부터 검사 예정인 웨이퍼의 레이아웃 정보를 등록한다. 이 레이아웃 정보로부터 회전각도를 계산한다. 웨이퍼의 장소마다 TSV의 형상이나 배열이 다른 경우에는, 웨이퍼를 세트하기 전의 단계에서, 영역마다, 투과상이 겹치지 않는 회전각도를 사전에 설정하고, 기본적인 레시피를 작성한다. 또한, 여기에서 웨이퍼 이동 시퀀스도 동시에 설정한다. X선원(1)의 위치는 고정이기 때문에, 웨이퍼(2)를 이동시키면 X선원(1)과 웨이퍼(2)의 상대적인 위치가 변화되고, 회전각도도 변화된다. 따라서, 이 웨이퍼 반송 시퀀스의 설정의 때에는, 병진 스테이지(3)의 좌표에 의거하여 적절하게 회전 스테이지(4)로 웨이퍼를 회전시켜서, TSV 투과상의 겹침이 발생하지 않도록 하는 웨이퍼 이동 시퀀스를 설정한다.
S161: X선 검사 장치(100)에 세트된 후프로부터 플로우(160)로 레이아웃 정보를 등록한 웨이퍼를 세트한다. 또는, 수동으로 세트해도 상관없다.
S162에서 S165까지는, 도 10에서 설명한 S153∼S156까지의 처리와 동일하다.
본 실시예에서는, 실제로 웨이퍼를 이용하지 않아도 레시피 작성이 가능해진다. 예를 들면, TSV의 배열 간격이 커서, 이론 계산한 결과로 TSV 투과상의 겹침이 발생하지 않는 것이 명확한 웨이퍼를 검사할 경우에는, 본 실시예를 수행함으로써 레시피 작성 시간을 단축 가능해진다.
[실시예 5]
X선 검사 장치(100)의 모식도는 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 제 1 실시예에서는, 웨이퍼(2)의 레이아웃 정보가 기지인 경우로 설명을 행했지만, 웨이퍼 레이아웃 정보가 미지(未知)여도, 레시피 작성 전에 취득한 투과상으로부터, 투과상의 겹침이 없거나, 또는 겹침이 최소가 되는 회전각도를 설정 가능하다. 도 17에 검사 플로우를 나타낸다.
S170: X선 검사 장치(100)에 세트된 후프로부터 임의의 웨이퍼를 세트한다. 또는, 수동으로 세트해도 상관없다.
S171: 우선은 웨이퍼 전체의 레이아웃을 측정하기 위해서, 저배율로 X선 투과상을 취득한다. 이때, X선은 웨이퍼의 연직 방향으로부터 조사하고, 투과상을 취득한다. 취득되는 투과상이 복수가 될 경우에는, 각 화상에서 겹치는 영역이 있도록 투과상을 취득하고, 복수의 화상을 통합하면 된다.
S172: S171에서 취득한 전체 레이아웃으로부터, TSV가 존재해 있는 영역을 추출하고, TSV의 지름, 배열 간격에 따라, 같은 패턴이 형성되어 있는 영역을 산출하고, 그 패턴에 따라, 그룹 나눔을 행한다. TSV의 추출 방법으로서는, 예를 들면 이하의 방법을 이용하면 된다. 투과상에 대하여 역치 처리를 행하여, 이치화 화상을 산출한다. 또한, TSV는 원통 형상이기 때문에, 이치화 화상으로부터 원형 형상영역을 추출하여, 그들의 지름, 중심좌표를 계산하고, 지름이나 배열 간격을 산출한다.
S173: 우선은 첫 번째의 그룹의 TSV가 시야에 들어오도록 스테이지를 이동시킨다. X선 조사 각도를 웨이퍼의 연직 방향으로 설정하고, 플로우(170)보다 고배율로 투과상을 취득한다. 배율은 TSV가 적어도 4개(2×2개) 포함되도록 설정하면 된다.
S174: S173에서 취득한 화상으로부터, TSV의 지름, 배열 간격(X축 방향, Y축 방향)을 산출한다.
S175: 실시예 1, 또는 실시예 2에 기재한 방법으로 회전각도를 산출한다.
S176: S172에서 나눈 모든 그룹에 대하여, 회전각도의 설정이 완료되면, S178로 이동한다. 완료되지 않은 경우에는 S177로 이동한다.
S177: 아직 회전각도를 설정하지 않은 그룹의 TSV가 시야에 들어오도록, 스테이지를 이동시키고, S173에서 S175을 되풀이한다.
S178: 관전압, 관전류, 경사 각도 등의 검사 조건을 입력한다. 또한, 검사중의 웨이퍼 이동 시퀀스도 설정한다.
S179로부터 S181은 도 10에 나타낸 S154로부터 S156과 동일하다.
상기 실시예에서는, 웨이퍼의 연직 방향으로부터만 X선을 조사하는 예로 설명을 행했지만, 연직 방향에 더해서 경사시킨 방향으로부터도 X선을 조사하고, 그들 2개의 투과상으로부터, 레시피 작성을 행하여도 상관없다. 도 18에 검사 플로우를 나타낸다.
S200: 도 10에서 설명한 S150과 같다.
S201: 도 17에서 설명한 S170과 같다.
S202: 도 17에서 설명한 S171과 같다.
S203: 우선은 첫 번째의 그룹의 TSV가 시야에 들어오도록 스테이지를 이동시킨다. X선 조사 각도를 웨이퍼의 연직 방향으로 설정하고, 플로우(170)보다 고배율로 투과상을 취득한다. 배율은 TSV가 적어도 4개(2×2개) 포함되도록 설정하면 된다. 또한, X선을 경사시켜서 조사하고, 동일한 TSV가 시야에 들어오는 조건에서 제 2 투과상을 취득한다.
S204: S203에서 취득한 2개의 화상으로부터, TSV의 지름, 배열 간격(X축 방향, Y축 방향), 깊이를 산출한다.
S205: 실시예 1∼실시예 3에 기재한 방법으로 회전각도와 경사 각도를 산출한다.
S206: S202에서 나눈 모든 그룹에 대하여, 회전각도와 경사 각도의 설정이 완료되면, S208로 이동한다. 완료되지 않은 경우에는 S207로 이동한다.
S207: 아직 회전각도와 경사 각도를 설정하지 않은 그룹의 TSV가 시야에 들어오도록, 스테이지를 이동시키고, S203으로부터 S205를 되풀이한다.
S208: 관전압, 관전류 등의 검사 조건을 입력한다. 또한, 검사중인 웨이퍼 이동 시퀀스도 설정한다.
S209로부터 S211은 도 10에서 설명한 S154로부터 S156와 동일하다.
실시예 1∼4에서는, 웨이퍼의 레이아웃 정보가 기지인 경우에, 회전각도, 경사 각도를 설정하는 예로 설명을 행했지만, 본 실시예에 의하면 웨이퍼의 레이아웃 정보가 미지여도 레시피 작성이 가능해진다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은, 반도체 디바이스를 제조하는 공정의 도중에 있어서 제조 도중의 반도체 디바이스를 X선을 이용하여 검사하는 X선 검사 장치에 적용할 수 있다.
1…X선원, 2…웨이퍼, 3…병진 스테이지, 4…회전 스테이지, 5…X선 검출기, 6…요동 스테이지, 7…X선 차폐벽, 10…다이, 11, 11-A, 11-B, 11-C, 11-D…TSV, 12…마이크로 범프, 13…제 1 층, 14…제 2 층, 15…제 3 층, 20…보이드, 40∼43…TSV 투과상, 54…회전각도 자동 계산 버튼, 100…X선 검사 장치, 101…X선원 컨트롤러, 102…스테이지 컨트롤러, 103…X선 검출기 컨트롤러, 104…제어부, 105…입출력부, 200…X선

Claims (15)

  1. X선원(Ｘ線源)으로부터 발사된 X선을 회전 스테이지 상에 재치(載置)되어 있는 구조물이 형성된 검사 대상의 시료에 조사하고,
    상기 X선이 조사된 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하고,
    상기 X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 X선 투과상을 형성하고,
    상기 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 결함 판정부로 처리해서 상기 시료의 내부에 결함을 검출하는 X선 검사 방법으로서,
    상기 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하는 것을, 상기 시료에 형성된 구조물의 배열 간격, 깊이, 및 평면 형상의 정보에 의거하여 상기 X선 검출기로 검출하는 상기 시료를 투과한 X선의 상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각(仰角)을 결정하고, 상기 결정한 검출 방위각에 따라 상기 시료를 재치하는 회전 스테이지의 회전각도를 조정하고, 상기 결정한 검출 앙각으로 상기 검출기의 위치를 설정한 상태에서 상기 시료를 투과한 X선을 검출하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X선 검출기로 검출하는 상기 시료를 투과한 X선의 상기 X선원에 대한 검출 앙각을, 상기 X선원의 상기 X선을 발사하는 위치에 대한 각도로서 정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각은, 상기 구조물의 X선 투과상의 겹침이 발생하지 않도록 결정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각은, 상기 시료에 형성된 구조물의 X선 투과상의 겹침이 최소가 되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상으로부터 상기 시료에 형성된 구조물의 겹침량을 산출하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료는 실리콘(Si) 기판이며, 상기 구조물이 금속으로 반복하여 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정한 상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각의 정보를 화면에 표시하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  8. X선원으로부터 발사된 X선을 회전 스테이지 상에 재치되어 있는 구조물이 형성된 검사 대상의 시료에 조사하고,
    상기 X선이 조사된 시료를 투과한 X선을 X선 검출기로 검출하고,
    상기 X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 X선 투과상을 형성하고,
    상기 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 결함 판정부로 처리해서 상기 시료의 내부에 결함을 검출하는 X선 검사 방법으로서,
    상기 X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 화상 처리부로 처리해서 형성한 상기 X선 투과상을 화면 상에 표시하고, 상기 X선 투과상을 표시한 화면 상에서 시료에 형성된 상기 구조물의 X선 투과상의 겹침이 발생하지 않도록, 또는 상기 구조물의 X선 투과상의 겹침이 최소가 되도록 상기 X선 검출기로 검출하는 상기 시료를 투과한 X선의 상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각을 결정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시료는 실리콘(Si) 기판이며, 상기 구조물이 금속으로 반복하여 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정한 상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각의 정보를 화면에 표시하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  11. 검사 대상의 시료를 재치하여 평면 내에서 회전 가능한 회전 스테이지와,
    상기 회전 스테이지에 재치된 시료에 X선을 조사하는 X선원과,
    상기 X선원에 의해 조사되어서 상기 시료를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와,
    상기 X선 검출기의 상기 X선원의 상기 X선을 발사하는 위치에 대한 앙각을 조정하는 요동(搖動) 스테이지와,
    상기 X선 검출기로 검출한 시료의 내부를 투과한 X선을 검출한 신호를 처리해서 X선 투과상을 형성하는 화상 처리부와,
    상기 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상을 결함 판정부로 처리해서 상기 시료의 내부에 결함을 검출하는 결함 판정부와,
    상기 회전 스테이지와 상기 요동 스테이지를 제어하는 제어부를 구비한 X선 검사 장치로서,
    상기 제어부는, 상기 시료에 형성된 구조물의 배열 간격, 깊이, 및 평면 형상의 정보 또는 상기 화상 처리부에서 형성한 상기 X선 투과상에 의거하여, 상기 시료를 재치하는 회전 스테이지의 회전각도를 제어해서 상기 X선 검출기의 상기 시료에 대한 검출 방위각을 설정하고, 상기 요동 스테이지의 상기 X선원의 X선을 발사하는 위치에 대한 요동 각도를 제어해서 상기 X선 검출기의 상기 X선원에 대한 검출 앙각을 설정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출 방위각 및 상기 검출 앙각을, 상기 구조물의 X선 투과상의 겹침이 발생하지 않도록 결정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 X선 검출기의 상기 시료에 대한 검출 방위각 및 상기 X선원에 대한 검출 앙각을, 상기 구조물의 X선 투과상의 겹침이 최소가 되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 화상 처리부에서 형성한 X선 투과상으로부터 상기 구조물의 겹침량을 산출하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 결정한 상기 검출 방위각 및 상기 검출 앙각의 정보를 표시하는 화면을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 검사 장치.
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