TW201708791A - 矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式 - Google Patents

矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式 Download PDF

Info

Publication number
TW201708791A
TW201708791A TW105110390A TW105110390A TW201708791A TW 201708791 A TW201708791 A TW 201708791A TW 105110390 A TW105110390 A TW 105110390A TW 105110390 A TW105110390 A TW 105110390A TW 201708791 A TW201708791 A TW 201708791A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
defect
void
hole
plating
processing
Prior art date
Application number
TW105110390A
Other languages
English (en)
Inventor
梅原康敏
波岡一郎
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201708791A publication Critical patent/TW201708791A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/18—Investigating the presence of flaws defects or foreign matter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/04—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

矽貫通通孔形成生產系統包括：X射線檢查裝置，其取得表示形成於矽基板之矽貫通通孔70之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像；缺陷模式判定機構，其由所取得之上述圖像而判定上述鍍覆膜內之空隙缺陷之有無，且於檢測出該空隙缺陷時，將該空隙缺陷分類為特定之複數個缺陷模式；不良處理認定機構，其根據分類出之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理；及控制機構，其指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。

Description

矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式
本發明係關於一種矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式。
先前已知有如下三維高積體化技術(3DI，Three Dimensional Integration，以下稱為「3DI技術」)，其係積層LSI(Large Scale Integrated circuit，大規模積體電路)晶片，且利用矽貫通通孔(TSV，Through Silicon Via，以下稱為「TSV」)將上下之元件之間予以連接之技術。已認識到對於該3DI技術而言，為了提高後步驟中之良品率，重要的是於作為前步驟之貼附有金屬膜之CuTSV等之形成過程中進行檢查。
然而，於先前之3DI技術中，並不存在非破壞地於生產線上對TSV中之缺陷進行檢測之方法。
另一方面，作為將透射圖像作為立體圖像而進行處理之方法，雖已有CT(Computed Tomography，電腦斷層攝影)技術，但CT技術需要使作為測定對象之晶圓等360度旋轉之攝影機構。檢查裝置之成本因攝影機構大型化而升高，進而為了構建立體影像，需要大量之電腦能力與作業時間，典型而言，一個檢查對象需要約900張透射圖像，且重新構建3D圖像需要16小時左右之時間，因此，難以導入至生產線上檢查。
又，作為對CT技術進行改良而成之方法，已有X射線分層法，但該方法無法獲得如CT技術般之精巧之3D資訊，且僅可用於認定部位之簡單之檢查、測量，因此，仍不適合於TSV或CuTSV之生產線上檢查。
另一方面，作為進行非破壞檢查之方法，亦已知使用有X射線之檢查，對於半導體元件之檢查而言，雖有用於後步驟檢查之情形，但一般並無前步驟中之製造線檢查。於前步驟之製造CuTSV等之製程中，檢查對象之大小為數μm~10μm左右，於先前之X射線裝置中，並不存在可對應於要求上述檢查對象之大小之1%左右之再現性的區域之裝置。
作為能夠用於半導體元件檢查之一部分之X射線非破壞檢查裝置，已知有能夠以非破壞狀態僅對檢查對象構件之厚度進行檢查之X射線非破壞檢查裝置(例如參照專利文獻1)。該專利文獻1所揭示之X射線非破壞檢查裝置係對基於設計資訊而決定之兩個點之X射線之透射線量進行檢測，根據檢測出之X射線之線量而算出測定物之厚度尺寸。根據該專利文獻1所揭示之X射線非破壞檢查裝置，能夠非破壞地測定溝槽之深度尺寸、薄膜基板之絕緣層內部之電路層之厚度、絕緣膜內部之電極層之厚度等。
[專利文獻1]日本專利特開2013-130392號公報
上述專利文獻1所揭示之構成並未考慮導入至半導體裝置之製造線之生產線上檢查的方法，因此，難以作為實際之半導體裝置之製造線之生產線上檢查裝置而被導入。又，由於檢查對象限定於厚度，故而無法直接應用於TSV或CuTSV之檢查。
因此，本發明之目的在於提供能夠於生產線上進行TSV之非破壞 檢查之矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式。
為了實現上述目的，本發明之一態樣之矽貫通通孔形成生產系統包括：X射線檢查裝置，其取得表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像；缺陷模式判定機構，其由所取得之上述圖像而判定上述鍍覆膜內之空隙缺陷之有無，且於檢測出該空隙缺陷時，將該空隙缺陷分類為特定之缺陷模式；不良處理認定機構，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理；及控制機構，其指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
本發明之其他態樣之矽貫通通孔形成生產方法包括：缺陷檢測步驟，其藉由X射線檢查而取得表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，且由所取得之上述圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷；缺陷模式判定步驟，其將檢測出之上述空隙缺陷分類為特定之缺陷模式；不良處理認定步驟，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理；及控制步驟，其指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
本發明之其他態樣之記錄有矽貫通通孔形成生產程式之電腦可讀取之記錄媒體係使用藉由X射線檢查而取得的表示形成於矽基板之 矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，使電腦作為下述機構而發揮功能：缺陷檢測機構，其由所取得之上述圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷，缺陷模式判定機構，其將檢測出之上述空隙缺陷分類為特定之缺陷模式，及控制機構，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述缺陷之不良處理，且指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
本發明之其他態樣之矽貫通通孔形成生產程式係使用藉由X射線檢查而取得的表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，使電腦作為下述機構而發揮功能：缺陷檢測機構，其由所取得之上述圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷，缺陷模式判定機構，其將檢測出之上述缺陷分類為特定之缺陷模式，控制機構，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定成為上述缺陷之原因之不良處理，且指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
根據本發明，可非破壞地檢查與矽貫通通孔相關聯之缺陷，可不使步驟延遲而將更正缺陷之處理反映於動作中之製造步驟。
10‧‧‧X射線檢查裝置
11‧‧‧X射線檢查裝置
12‧‧‧X射線檢查裝置
13‧‧‧攝影部
14‧‧‧X射線源
15‧‧‧相機
16‧‧‧檢查‧測量部
20‧‧‧TSV生產管理裝置
21‧‧‧空隙缺陷分類部
22‧‧‧不良處理認定部
23‧‧‧控制部
24‧‧‧記憶部
30‧‧‧記錄媒體
40‧‧‧處理裝置
41‧‧‧蝕刻裝置
42‧‧‧障壁/籽晶層形成裝置
43‧‧‧鍍覆裝置
44‧‧‧CMP裝置
60‧‧‧矽基板
61‧‧‧表面
70‧‧‧TSV
75‧‧‧籽晶層
80‧‧‧鍍覆膜
90‧‧‧空隙缺陷
131‧‧‧形狀攝影部
132‧‧‧空隙缺陷攝影部
161‧‧‧形狀檢查部
162‧‧‧空隙缺陷測量部
163‧‧‧Cu積層膜厚測量部
221‧‧‧面內均勻性之不良處理認定部
222~224‧‧‧不良處理認定部
225‧‧‧開口部形狀檢查之不良處理認定部
226‧‧‧過度鍍覆膜厚計算之不良處理認定部
231‧‧‧形狀參數計算部
232‧‧‧貼膜參數計算部
233‧‧‧攪拌速度條件判定部
234‧‧‧鍍覆液條件判定部
235‧‧‧鍍覆電流密度條件判定部
236‧‧‧鍍覆條件參數計算部
237‧‧‧過度鍍覆控制部
241‧‧‧通孔規格
242‧‧‧開口部形狀測量值
243‧‧‧模式資料
244‧‧‧通孔中之空隙之缺陷模式資料
246‧‧‧通孔中之空隙之缺陷模式資料
245‧‧‧攪拌速度特性
245g‧‧‧曲線圖
247‧‧‧測量模式資料
248‧‧‧合格與否判定資料
A‧‧‧類型
B‧‧‧類型
C‧‧‧類型
D‧‧‧類型
E‧‧‧類型
F‧‧‧類型
G‧‧‧類型
H‧‧‧類型
I‧‧‧類型
K‧‧‧類型
L‧‧‧邊緣線
M‧‧‧邊緣線
S‧‧‧X射線透射量特性
S1‧‧‧剖面積
S100、S110、S120、S130、S140、S200、S210、S220、S230、S240、S300、S310、S320、S330、S400、S410、S420、S430、S500、S510、S520、S530、S540、S550、S560、S570、S580、S590、S600、S610、S620、S630、S640‧‧‧步驟
θ‧‧‧傾斜角
圖1係表示本發明實施形態之矽貫通通孔形成生產管理系統之一例之系統構成的圖。
圖2係表示本發明實施形態之TSV形成生產管理系統之X射線檢 查裝置之攝影部的攝影方法之一例之圖。
圖3係用以更詳細地對取得頂部圖像之意義進行說明之圖。圖3(a)係表示X射線源與相機之相對位置之一例之圖。圖3(b)係表示形成有包含空隙之鍍覆膜之TSV之頂部圖像之一例的圖。
圖4係用以對鍍覆膜中所產生之空隙缺陷之位置資訊之取得進行說明的圖。
圖5係用以更詳細地對取得傾斜圖像之意義進行說明之圖。圖5(a)係表示取得傾斜圖像時之X射線源、矽基板及相機之相對位置之一例的圖。圖5(b)係表示相機之位置與獲得之傾斜圖像之關係的一例之圖。
圖6係用以獲得X射線平行於傾斜角θ地射入時的鉛垂方向之X射線透射圖像之模型。
圖7係用以對TSV之擷取方法之一例進行說明之圖。圖7(a)係表示已自X射線透射圖像選擇任意之TSV之狀態之圖。圖7(b)係表示經輪廓擷取後之TSV之一例之圖。圖7(c)係表示自輪廓部僅切出地擷取作為ROI之TSV後之狀態之圖。圖7(d)係表示對已切出之TSV進行二值化處理所得之圖像之圖。
圖8係用以對X射線透射率與譜線輪廓之關係進行說明之圖。
圖9係表示依賴於Cu埋入製程而產生之缺陷模式之例子之第1圖。
圖10係表示依賴於Cu埋入製程而產生之空隙模式之例子之第2圖。
圖11係表示鍍覆膜中不存在空隙缺陷時之X射線透射量特性之一例之圖。
圖12係表示兩個缺陷模式之X射線透射量特性之圖。圖12(a)係表示圖9之類型A之無底模式之X射線透射量特性A的圖。圖12(b)係表示 圖9之類型E之主體缺失模式之X射線透射量特性E的圖。
圖13係表示類型I之缺陷模式中之X射線透射量特性I之一例的圖。
圖14係表示類型A之無底模式之X射線透射量特性A之一例的圖。
圖15係表示類型B之TSV中之氣泡模式之X射線透射量特性B的一例之圖。
圖16係表示類型C之TSV中之縱長氣泡模式之X射線透射量特性C的一例之圖。
圖17係表示類型D之壁面氣泡模式之X射線透射量特性D之一例的圖。
圖18係表示類型E之主體缺失模式之X射線透射量特性E之一例的圖。
圖19係表示圖10之類型F之底角缺失模式之X射線透射量特性F的一例之圖。
圖20係表示類型G之環形缺失模式之X射線透射量特性G之一例的圖。
圖21係表示類型H之淚狀缺失模式之X射線透射量特性H之一例的圖。
圖22係表示類型I之子彈模式之X射線透射量特性I之一例的圖。
圖23係表示根據三方面透射圖像使空隙缺陷實現偽立體模型化而擷取空隙缺陷之一例之圖。
圖24係表示根據三方面透射圖像而擷取空隙缺陷之應用例之圖。
圖25係列舉圖9及圖10所示之9個缺陷模式之圖。
圖26係表示根據特徵量進行分類識別之第1處理事例之圖。圖 26(a)為處理前之圖像。圖26(b)為處理後之圖像(擷取輪廓)。
圖27係表示根據特徵量進行分類識別之第2處理事例之圖。圖27(a)為處理前之圖像。圖27(b)為處理後之圖像(擷取空隙缺陷之輪廓)。
圖28係表示用於分類之識別事例之圖。
圖29係表示對TSV及空隙缺陷之X射線透射圖像實施有邊緣加強處理之例子之圖。
圖30係表示使用MBL法而推定空隙體積方法之整體方案之一例的圖。
圖31係表示空隙缺陷之體積推定之處理流程之一例的圖。
圖32係表示將空隙簡化所得之模型之一例之圖。圖32(a)係表示模型化之空隙及TSV之一例之圖。圖32(b)係表示空隙之體積模型化方法之一例之圖。
圖33係用以對MBL法之空隙缺陷模式分類之機制進行說明之圖。
圖34係表示用以形成TSV之一連串之步驟之一例的圖。
圖35係表示基於檢查與反饋及前饋之高品質管理生產系統之一例之圖。
圖36係分類地表示根據形成TSV之一連串之步驟中之鍍覆步驟的結果，會出現何種現象之圖。
圖37係用以說明對於障壁/籽晶層之開口部形狀之反饋/前饋之控制方法的一例之圖。圖37(a)係障壁/籽晶層之一例之剖面圖。圖37(b)係開口部大之障壁/籽晶層之一例之俯視圖。圖37(c)係開口部窄之障壁/籽晶層之一例之俯視圖。圖37(d)係表示不良處理認定步驟之一例之圖。
圖38係用以對因懸伸而產生空隙時之不良處理認定步驟進行說 明之圖。
圖39係用以對產生了由鍍覆處理引起之空隙時之不良處理認定步驟之一例進行說明的圖。
圖40係用以對於側壁面產生了空隙時之不良處理認定步驟之一例進行說明之圖。
圖41係用以對用以認定誘發面內變異之不良處理之處理進行說明的圖。
圖42係用以對用以判定過度鍍覆不良之處理進行說明之圖。
圖43係表示本發明實施形態之TSV形成生產管理方法之處理流程之一例對圖。
以下，參照圖式對用以實施本發明之形態進行說明。
圖1係表示本發明實施形態之矽貫通通孔形成生產管理系統(以下稱為「TSV形成生產管理系統」)之一例之系統構成的圖。如圖1所示，本發明實施形態之TSV形成生產管理系統包括X射線檢查裝置10與TSV形成生產管理裝置20。又，TSV形成生產管理系統包括處理裝置40作為相關構成要素。又，亦可根據需要而設置記錄媒體30。處理裝置40包括於TSV製造步驟中所必須使用之處理裝置。處理裝置40例如包含：於基板形成TSV之通孔形成步驟中所使用之蝕刻裝置41、於TSV之表面形成障壁層/籽晶層之障壁/籽晶形成步驟中所使用之障壁/籽晶層形成裝置42、對TSV實施鍍銅等金屬鍍覆之鍍覆裝置43、使鍍覆膜平坦化之CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)裝置44。
如此，本發明實施形態之TSV形成生產管理系統包括處理裝置40作為相關構成要素，且被用於TSV製造步驟。即，TSV形成生產管理系統構成為形成TSV之TSV形成生產系統之一部分。藉此，亦可綜合 地將TSV形成生產管理系統僅稱為TSV形成生產系統。同樣地，亦可將TSV形成生產管理裝置20稱為TSV形成生產裝置20，將TSV形成生產管理方法稱為TSV形成生產方法。進而，亦可將TSV形成生產管理程式稱為TSV形成生產程式。然而，於以下之實施形態之說明中，使用TSV形成生產管理系統、TSV形成生產管理裝置20、TSV形成生產管理方法及TSV形成生產管理程式之表現。
X射線檢查裝置10係用以使用X射線，非破壞地對與形成於矽基板之TSV相關聯之缺陷進行檢查之裝置。更詳細而言，X射線檢查裝置10進行TSV及其周邊步驟之X射線透射檢查，取得包含TSV之形狀以及貼附於TSV之障壁層/籽晶層步驟或鍍覆步驟中所產生之缺陷之尺寸及位置資訊的圖像，取得各步驟中產生之缺陷資訊。
X射線檢查裝置10可設置為生產線上檢查裝置，亦可以能在矽基板於步驟之間移動時檢查矽基板之方式，設置於製造線中之需要檢查之步驟之間。於圖1之例子中，於障壁/籽晶層形成裝置42與鍍覆裝置43之間設置有一個X射線檢查裝置11，於鍍覆裝置43與CMP裝置44之間設置有一個X射線檢查裝置12。再者，於以下之說明中，當個別地指示兩個X射線檢查裝置11、12時，標記為X射線檢查裝置11、12，但於適用於兩個X射線檢查裝置11、12雙方且無需特別地進行區分之情形時，標記為X射線檢查裝置10。X射線檢查裝置11、12亦可由同一裝置共用。
X射線檢查裝置10具有攝影部13與檢查‧測量部16。攝影部13具有X射線源與相機，且發揮取得檢查對象之X射線透射圖像之作用。再者，攝影部13之具體構成將後述。檢查‧測量部16發揮如下作用，即，對攝影部13所拍攝之X射線透射圖像實施必須之圖像處理，測量且算出形狀或位置、必須之參數等。藉此，檢查‧測量部16構成為能夠進行圖像處理或運算處理之運算處理機構，例如亦可構成為適於特 定用途而設計、製造出之積體電路即ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特殊應用積體電路)、或藉由讀取程式而進行動作之CPU(Central Processing Unit，中央處理裝置)。
X射線檢查裝置10可設置為專用之檢查裝置，亦可構成為裝入至裝置之檢查模組。只要實質上包括上述攝影部13及檢查‧測量部16，則與其形態無關。又，檢查‧測量部16之功能亦可由其他運算處理裝置例如TSV形成生產管理裝置20之一部分實現，最低限只要具備攝影部13即可。
對於設置於障壁/籽晶層形成裝置42與鍍覆裝置43之間之X射線檢查裝置11而言，為了檢查TSV及障壁/籽晶層之形狀，攝影部13構成為形狀攝影部131，檢查‧測量部16構成為形狀檢查部161。又，對於設置於鍍覆裝置43與CMP裝置44之間之X射線檢查裝置12而言，由於檢查對象為於鍍覆膜之內部產生之空隙缺陷及鍍覆膜之剩餘膜厚，故而攝影部13構成為空隙缺陷攝影部132，檢查‧測量部16包含空隙缺陷測量部162與Cu積層膜厚測量部163。然而，即使X射線檢查裝置11、12之檢查對象不同，只要檢查‧測量部16之處理對象不同，則兩者可使用具有同一構造及功能之X射線檢查裝置10。
TSV形成生產管理裝置20係用以整體、綜合地對TSV形成過程中之生產線進行管理之裝置。TSV形成生產管理裝置20為了進行與TSV形成生產管理相關之各種運算處理而構成為運算處理機構。例如，TSV形成生產管理裝置20亦可構成為適於特定用途而設計、製造出之積體電路即ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、或藉由讀取程式而進行動作之CPU(Central Processing Unit，中央處理裝置)。又，TSV形成生產管理裝置20可根據需要而包括ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等各種記憶機構。於圖1中，作為記憶機構之例子，記憶部24表 示為內部構成要素。再者，TSV形成生產管理裝置20亦可整體上構成為電腦。
TSV形成生產管理裝置20包括：空隙缺陷分類部21、不良處理認定部22、控制部23、及記憶機構24作為功能塊構成要素。
空隙缺陷分類部21係用以將X射線檢查裝置12所取得之空隙缺陷分類為特定之缺陷模式之缺陷模式判定機構。再者，具體之分類內容及分類方法將後述。
不良處理認定部22係如下機構，其用以根據空隙缺陷分類部21所分類之特定之缺陷模式，認定成為所產生之空隙缺陷之原因之不良處理。不良處理認定部22根據需要而利用經分類之缺陷模式之資料、矽貫通通孔之規格(specification)之資料、表示處理與空隙缺陷之相關關係之特性資料等，核對該等資料與根據X射線檢查裝置12所取得之圖像檢測出之空隙缺陷，認定成為檢測出之空隙缺陷之原因之不良處理為哪個處理。再者，認定不良處理時，未必認定為一個處理，亦可認定存在成為不良原因之可能性之複數個處理。於圖1中，不良處理認定部222~224設置於空隙缺陷分類部21之下游側。利用空隙缺陷分類部21對空隙缺陷進行分類，判定該空隙缺陷符合懸伸空隙、通孔中之空隙、側壁面之空隙中之哪一種空隙，對檢測出之空隙缺陷進行分類。於判定為懸伸空隙之情形時，不良處理認定部222對通孔規格241、開口形狀測量值資料242及缺陷模式資料243、與檢測出之空隙缺陷進行核對，求出與通孔規格之偏差量，認定成為偏差量之原因之控制模組及/或處理步驟(不良處理)。於圖1中表示了認定為兩個不良處理之例子。再者，此處所謂之「不良」不限於大缺陷，其包含相對於通孔規格有調整餘地之偏差量。
同樣地，於空隙缺陷分類部21判定為通孔中之空隙之缺陷模式之情形時，不良處理認定部223將X射線檢測裝置12所檢測出之空隙 缺陷與通孔規格241、通孔中之空隙之缺陷模式資料244及攪拌速度特性245作比較，求出與通孔規格之偏差量，認定成為偏差量之原因之不良處理。於圖1中表示有認定為兩個不良處理之例子。
又，同樣地，於空隙缺陷分類部21判定為側壁面之空隙之缺陷模式之情形時，不良處理認定部224將X射線檢測裝置12所檢測出之空隙缺陷與通孔規格241、通孔中之空隙之缺陷模式資料246及攪拌速度特性245作比較，求出與通孔規格之偏差量，認定成為偏差量之原因之不良處理。於圖1中表示有認定為4個不良處理之例子。
如此，不良處理認定部22根據空隙缺陷分類部21所分類之特定之缺陷模式，根據需要而使用各種資料，認定成為所產生之空隙缺陷之原因之不良處理(成為與通孔規格之偏差量之原因的控制模組及/或處理步驟)。再者，於圖1中，針對每個經分類之缺陷模式而設置不良處理認定部222~224，且個別地進行處理，但亦可由一個不良處理認定部22根據特定之缺陷模式，調用認定不良所需之各種資料，進行與缺陷模式相對應之不良認定處理。又，圖1所示之缺陷模式僅為例示，可根據用途而設定各種缺陷模式之數量、內容。又，不良處理之認定亦可並非單純之項目，而是包含具體之定性之內容、或定量之內容。此種與實際製程相關聯之不良處理之認定之詳細內容將後述。
不良處理認定部22於空隙缺陷分類部21之下游側進而包括面內均勻性之不良處理認定部221。面內均勻性需要對矽基板之面內之複數個部位之TSV之資料進行比較，因此，除了使用通孔規格241之外，亦使用複數個測量模式資料247而認定不良處理。不良處理與其說為處理之內容，不如說為面內之不均勻處理，因此，用以表示面內之處理之不均衡之資料被認定為不良處理。
TSV形成生產管理系統亦可根據需要而包括開口部形狀檢查之不良處理認定部225與過度鍍覆膜厚計算之不良處理認定部226，作為與 空隙缺陷分類部21之下游側不存在之不良處理認定部22相類似之處理部。開口部形狀檢查之不良處理認定部225係認定如下狀態下之TSV之形狀檢查中之不良處理，上述狀態係指於形成TSV後，雖於TSV內形成有障壁/籽晶層，但未形成鍍覆膜。不良處理之內容為TSV之開口形狀之不良，項目自身已決定，使用不良處理認定部225而對通孔規格241或合格與否判定資料248與檢測出之缺陷進行比較。
同樣地，當雖於TSV中未檢測出空隙缺陷，但鍍覆膜厚過大而檢測出過度鍍覆之缺陷時，亦可對檢測出之鍍覆膜厚與通孔規格241進行比較，且用於例如對於鍍覆步驟之反饋與對於CMP步驟之反饋。
如此，不良處理認定部22可用於認定鍍覆膜中之空隙缺陷及各種缺陷之不良處理。根據需要，亦可將不良處理認定部22用於認定如上所述之各種不良處理。
控制部23發揮如下作用，即，指示實施了不良處理之處理裝置40進行用以更正不良處理之變更處理。控制部23可指示對處理裝置40所進行之處理之具體之處理條件添加變更，於該情形時進行如下控制，即，算出處理條件之參數，且指示處理裝置40變更已算出之參數。於圖1中表示有形狀參數計算部231、貼膜參數計算部232，形狀參數計算部231於蝕刻裝置41所進行之蝕刻處理(通孔形成步驟)存在不良之情形時，將決定通孔形狀之參數予以變更，計算使通孔成為適當形狀之形狀參數，且指示變更為已算出之參數。又，貼膜參數計算部232於不良處理認定部22判定為籽晶層之形成過程中存在不良時，計算適當之籽晶層之貼膜參數，且指示障壁/籽晶層形成裝置42變更為已算出之貼膜參數。
又，攪拌速度條件判定部233於不良處理認定部22判定為必須對鍍覆液之攪拌速度進行調整時，判定適當之攪拌速度條件。同樣地，鍍覆液條件判定部234於不良處理認定部22判定為必須對鍍覆液條件 進行調整時，判定適當之鍍覆液條件。又，鍍覆電流密度條件判定部於不良處理認定部22判定為必須對鍍覆電流密度進行調整時，判定適當之鍍覆電流密度條件。
攪拌速度條件判定部233、鍍覆液條件判定部234及鍍覆電流密度條件判定部235所算出之條件被發送至鍍覆條件參數計算部236。鍍覆條件參數計算部基於自攪拌速度條件判定部233、鍍覆液條件判定部234及鍍覆電流密度條件判定部235接收之各條件，對適當之鍍覆條件參數進行計算、設定。只要接收到之各條件獨立，則鍍覆條件參數可為直接將該等參數按每個項目相加而得之參數，亦可為考慮相互間之影響等而加以修正後之參數。算出之鍍覆條件參數被發送至鍍覆裝置43，鍍覆裝置43根據所指示之鍍覆條件參數而變更鍍覆條件。
如此，控制部23算出具體之處理條件，且指示各處理裝置40進行變更處理。此時，如上所述，亦可算出具體之參數，進行包含該等參數之指示。
過度鍍覆控制部237指示CMP裝置44進行對應於過度鍍覆之平坦化處理。此雖並非為對鍍覆處理之過度鍍覆進行更正之處理，但於已產生過度鍍覆之情形時，必須利用CMP步驟而削去多餘之鍍覆膜，因此，指示如上所述之對應於過度鍍覆之平坦化處理。
如此，控制部23以使各處理裝置40可進行若在管理範圍內之各種處理之方式而具體地指示處理內容，且以可形成高品質之TSV之方式進行控制。
記憶部24為記憶機構，其除了記憶用以執行處理之程式或記載有處理條件之配方(recipe)外，並用以記憶由TSV形成生產管理裝置20進行之各種處理所需之資料。於圖1中，總括地表示一個記憶部24，但程式、配方、用於處理之資料等性質不同之資料亦可視需要而記憶於複數個記憶機構。因此，記憶部24亦可具備複數個記憶機構。
記錄媒體30係能夠記錄程式、配方、由TSV形成生產管理裝置20進行之處理所需之資料等之媒體，可根據用途而使用CD(Compact disk，光碟)、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動機)等各種媒體。又，亦可構成為不藉由記錄媒體而能夠自網路將必須之程式或資料安裝至記憶部。
對於處理裝置40而言，如上所述，表示有蝕刻裝置41、障壁/籽晶層形成裝置42、鍍覆裝置43及CMP裝置44作為與TSV之形成相關聯之處理裝置40。處理裝置40不限於該等裝置，亦可根據用途而包括其他處理裝置40。再者，亦可使用包含濺鍍裝置之PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積)裝置作為障壁/籽晶層形成裝置42。又，鍍覆裝置43可構成為能夠對各種鍍覆金屬進行鍍覆處理之鍍覆裝置43，但例如亦可構成為主要進行鍍銅之鍍銅裝置。以下，存在將鍍覆裝置43稱為鍍銅裝置43之情形、或將鍍覆處理稱為鍍銅處理之情形，但該等情形為例示，並非指僅限定於鍍銅。
其次，更詳細地對圖1所示之各構成要素進行說明。
圖2係表示本發明實施形態之TSV形成生產管理系統之X射線檢查裝置10之攝影部13的攝影方法之一例之圖。如圖2所示，攝影部13具有X射線源14與相機15。相機15為了拍攝自X射線源14向矽基板60照射且透過該矽基板60後之X射線圖像，相對於X射線源14而配置於較作為試料之矽基板60更靠後方處。藉此，成為利用X射線源14與相機15而夾持矽基板60之配置。又，相機15之攝影面朝向矽基板60之方向。
如圖2所示，攝影部13取得自不同之兩個角度拍攝所得之兩個圖像，即相對於矽基板60之表面61傾斜地拍攝之傾斜圖像、與自正上方拍攝之頂部圖像。此處，可根據頂部圖像而掌握TSV70及形成於TSV70內之鍍覆膜之空隙缺陷之水平剖面形狀，且可根據傾斜圖像而 掌握作為垂直剖面之TSV之外形形狀、與空隙缺陷之鉛垂方向之形狀。
圖3係用以更詳細地對取得頂部圖像之意義進行說明之圖。圖3(a)係表示X射線源14與相機15之相對位置之一例之圖，圖3(b)係表示形成有包含空隙之鍍覆膜之TSV70之頂部圖像的一例之圖。
如圖3(a)、圖3(b)所示，若為鍍覆製程之後，則可測量出空隙缺陷90之大小作為水平方向之最大寬度之面積。即，如圖3(a)所示，當取得TSV70及鍍覆膜80之頂部圖像(俯視圖像)時，X射線源14配置於TSV70及鍍覆膜80之正上方，相機15配置於X射線源14、TSV70及鍍覆膜80之正下方。藉此，可取得TSV70及鍍覆膜80之水平方向剖面之圖像，如圖3(a)之下部所示，可表示TSV70之直徑及填充至TSV70之鍍覆膜80之直徑。
如圖3(b)之上部所示，於鍍覆膜80內產生空隙缺陷90之情形時，即使當空隙缺陷90產生於鍍覆膜80之中央部分時，使用X射線源11而取得X射線透射圖像，藉此，如圖3(b)之下部所示，亦可透視地表示空隙缺陷90之直徑，且測量出空隙缺陷90之大小作為水平方向之最大寬度之面積。
如此，X射線透射圖像可有效果地作為使TSV70之開口形狀之尺寸、與空隙形狀之尺寸資訊化之機構。
圖4係用以對鍍覆膜80中所產生之空隙缺陷90之位置資訊之取得進行說明的圖。如圖4所示，因鍍覆而產生之空隙缺陷90未必產生於中心位置，除了存在於中心產生空隙之模式之外，亦存在於並非中心之鍍覆膜80之內部產生空隙缺陷90之模式、或於側壁部產生空隙缺陷90之模式。能夠藉由取得頂部圖像而掌握上述各種模式，且可藉由對空隙缺陷90之TSV剖面之相對位置關係進行測量而取得位置資訊。
如此，取得頂部圖像於取得空隙缺陷90之水平方向之位置資訊 之方面亦有效果。
圖5係用以更詳細地對取得傾斜圖像之意義進行說明之圖。圖5(a)係表示取得傾斜圖像時之X射線源、矽基板及相機之相對位置之一例的圖，圖5(b)係表示相機之位置與所獲得之傾斜圖像之關係的一例之圖。
如圖5(a)所示，作為幾何學之意義，相機15之經移動之位置係被參數化為以Z軸(鉛垂軸)為基準之傾斜之角度θ之值。
如圖5(b)所示，若相機15相對地遠離X射線源14，則相對於Z軸之傾斜角θ會增大，易於獲得矽基板60之鉛垂方向之資訊。
圖6係用以獲得X射線平行於傾斜角θ地射入時的鉛垂方向之X射線透射圖像之模型。再者，實際之X射線為錐形光束，因此，X射線會呈放射狀地照射，但於圖6中，以簡化後之直線狀之X射線光束進行考慮。
如圖6所示，所獲得之X射線透射圖像係X射線自傾斜方向射入之狀況下的透射圖像，因此，當觀察棒狀之TSV70時，存在如下部之圖所示之關係，即，近似於常態分佈之X射線之吸收程度看上去像X射線吸收分佈。即，由於X射線並非來自TSV70之側面，故而並非為可獲得整體均勻之X射線強度之環境狀態。藉此，為了正確地獲得TSV70及鍍覆膜80之鉛垂方向之資訊，必須考慮自傾斜方向照射X射線，且使用X射線吸收度分佈特性而進行補正。於本實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法中，例如使用如上所述之補正方法，根據傾斜圖像而取得TSV70內之鉛垂方向之資訊。
圖7係用以對TSV70之擷取方法之一例進行說明之圖。於圖7中，對自X射線透射圖像選擇任意之TSV70作為對象，且個別地擷取TSV70之圖像處理方法之一例進行說明。
圖7(a)係表示已自X射線透射圖像選擇任意之TSV70之狀態之 圖。於已取得X射線透射圖像之階段，複數個TSV70包含於X射線透射圖像，選擇成為擷取對象之TSV70。繼而，對所選擇之TSV70進行邊緣加強處理。
圖7(b)係表示經輪廓擷取後之TSV70之一例之圖。如圖7(b)所示，將X射線透射圖像之輪廓加強，其次，使用已加強之輪廓而測量感興趣區域(ROI，Region of Interest)。再者，如右側之圖所示，ROI預先記錄為TSV70之面積。
圖7(c)係表示自輪廓部僅切出地擷取作為ROI之TSV70後之狀態之圖。如此，僅擷取TSV70。
圖7(d)係表示對已切出之TSV70進行二值化處理所得之圖像之圖。藉由進行二值化處理，能夠利用灰階標度之直方圖而顯示已切出之TSV70。若灰階標度之直方圖上存在一個山，則表示處於未發現缺陷之狀態，若存在兩個以上之山，則表示處於存在被認作缺陷之部分之狀態，藉此，能夠對空隙缺陷90之有無進行一次判定。
圖8係用以對X射線透射率與譜線輪廓之關係進行說明之圖。作為用以發現TSV70內之鍍覆膜80中所產生之空隙缺陷90之方法的一例，可考慮利用如下特性，該特性係指X射線能量於物質中被吸收之量不同。此處，考慮矽基板60包含矽(Si)且鍍覆膜80包含銅(Cu)之情形。又，空隙缺陷90可視為空隙，因此，認為其基本上不會吸收能量。
吸收能力之差異可由質量吸收係數表示，根據質量吸收係數表，已知存在Si(0.7)<Cu(4.8)之關係。針對該關係，存在Cu即TSV之區域由於質量吸收係數大於Si之質量吸收係數，故而透射量降低。即，意味著X射線透射圖像成為Cu之區域較Si之區域更暗之圖像。藉此，無空隙缺陷90之TSV70於Si中被描繪為柱狀之暗圖像。
另一方面，對於存在空隙(void)90之TSV70而言，由於Cu中產生 了空隙，故而僅通過Cu之X射線與通過空隙之X射線之能量吸收量不同，因此，X射線透射圖像表現出極小之濃淡。
於圖8中表示有具有如上所述之濃淡之X射線透射圖像、與灰階標度之譜線輪廓之結果。於存在空隙缺陷90之部位，譜線輪廓之線形狀不同，因此，藉由計算與正常之譜線輪廓之線形狀之間之差分，能夠檢測出空隙缺陷90。
如上所述，以後，列舉構成TSV70之材料基本上為Si與Cu之情形作為例子而進行說明。
然而，已知Cu中之空隙缺陷90之產生模式與由Cu埋入製程之條件等引起之因素之間的因果關係深。因此，藉由對缺陷模式進行形狀識別，能夠進行生產線上檢查，該生產線上檢查對Cu埋入製程進行監視及管理。以下，對缺陷模式進行說明。
圖9係表示依賴於Cu埋入製程而產生之缺陷模式之例子之第1圖，圖10係表示依賴於Cu埋入製程而產生之空隙模式之例子之第2圖。圖9、圖10表示於Cu埋入製程中，於特定條件下產生之類型A~I之9個缺陷模式。
如圖9及圖10所示，考慮空隙缺陷90之尺寸、位置、形狀等而對9個缺陷模式進行分類。此處，相較於與處理之間之關聯性，列舉能夠利用圖像處理而區分即識別之代表性之9個缺陷模式。空隙缺陷90之缺陷模式與處理之相關性之詳情將後述，首先，說明如何區分識別該等缺陷模式之形狀。
如圖6中之說明所述，利用X射線能量之衰減曲線(透射量特性)而掌握空隙缺陷90。能夠根據材質與距離之關係而認定X射線能量之衰減之關係。於本實施形態之TSV形成生產管理系統之TSV缺陷檢查中，首先，使作為標準之TSV之X射線透射量之特性程式庫化。
圖11係表示鍍覆膜80中不存在空隙缺陷90時之X射線透射量特性 之一例之圖。於圖11中，中央凹陷之鍋型之特性表示為X射線透射量特性S，以此種程式庫化後之標準特性為基準，對各個對象物即TSV70進行檢查。
圖12係表示兩個缺陷模式之X射線透射量特性之圖。圖12(a)係表示圖9之類型A之無底模式之X射線透射量特性A的圖，圖12(b)係表示圖9之類型E之主體缺失模式之X射線透射量特性E的圖。又，於圖12(a)、圖12(b)中，為了易於比較而重疊地表示了圖11所示之程式庫之基準特性S。
如圖12(a)所示，類型A之無底模式之X射線透射量特性A與基準之X射線透射量特性S相比較，X射線之吸收率受到抑制，X射線透射量增加。此表示與基準相比較，TSV70之內部為空洞，因此，存在空隙缺陷90。
又，圖12(b)所示之類型E之主體缺失模式之X射線透射量特性E亦可謂同樣如此。即，X射線透射量特性E與基準之X射線透射量特性S相比較，X射線之吸收率受到抑制，X射線透射量增加，表示存在空隙缺陷90。
再者，類型E之X射線透射量特性E之形狀與類型A之X射線透射量特性A之形狀不同，呈尖且凹陷之形狀。類型E與類型A之測量線之差異係由空間形狀之差異引起。然而，僅利用如上所述之X射線透射量特性A、E、S，便已知存在空隙缺陷90，但尚無法識別空隙缺陷90之確切之形狀。因此，為了進行形狀識別，藉由圖像處理而使空隙缺陷90之外形形狀浮起。
圖13係表示類型I之缺陷模式中之X射線透射量特性I之一例的圖。不僅將此種類型I之X射線透射量特性I與標準之X射線透射量特性S作比較，而且亦根據對比度資訊而進行三維化，藉此，能夠識別Cu鍍覆膜80中之空隙形狀。如圖5~圖8中之說明所述，使用傾斜圖像與 X射線吸收特性，並且併用圖像處理，藉此，能夠識別空隙形狀。
其次，對圖9及圖10所示之類型A~I之9個模式之X射線透射量特性進行說明。預先將9個缺陷之透射量特性模式、與作為基準之正常之TSV70之透射量特性模式登錄於標準程式庫。再者，9個模式為例示性之模式，亦可根據用途而追加或刪除各種模式。
圖14係表示類型A之無底模式之X射線透射量特性A之一例的圖。類型A成為如下模式，該模式表示與正常模式無底部相應之X射線透射量減少後之特性。
圖15係表示類型B之TSV中之氣泡模式之X射線透射量特性B的一例之圖。類型B為如下模式，該模式表示因橢圓之空隙缺陷90而於鍋底具有與透射量之減少部分相應之山(突起)之特性。
圖16係表示類型C之TSV中之縱長氣泡模式之X射線透射量特性C的一例之圖。類型C為類型B之一個變化，與類型B同樣地，其為如下模式，該模式表示因橢圓之空隙缺陷90而於鍋底具有與透射量之減少部分相應之山(突起)之特性，但空隙缺陷90縱長地增大，相應於透射量之減少部分之山之高度相應地升高。
圖17係表示類型D之壁面氣泡模式之X射線透射量特性D之一例的圖。類型D為如下模式，其表示因產生於TSV70之側壁面之氣泡狀之空隙缺陷90所產生的缺陷，正常模式之鍋型特性之側面畸變後之特性。
圖18係表示類型E之主體缺失模式之X射線透射量特性E之一例的圖。類型E為類型A之一個變化，其為於整個水平方向上形成有空隙缺陷90之模式，但X射線透射量特性E成為表示向下凸出之稍尖且凹陷之形狀之特性的模式。
圖19係表示圖10之類型F之底角缺失模式之X射線透射量特性F的一例之圖。類型F為於鍋底角落存在空隙缺陷90之模式，且為鍋底角 落之吸收特性因缺陷之大小而與正常模式不同之模式。
圖20係表示類型G之環形缺失模式之X射線透射量特性G之一例的圖。類型G為於TSV70之高度方向之中途位置存在環形狀之空隙缺陷90之模式，且為由於X射線吸收性因環形之大小而不同，故而鍋側壁之模式不同之模式。
圖21係表示類型H之淚狀缺失模式之X射線透射量特性H之一例的圖。類型H為產生於TSV70之鍍覆膜80之內部之空隙缺陷90，若依據吸收特性，則為與類型B、C相同之鍋底之山(突起)之特性之一個變化。
圖22係表示艾菲爾鐵塔狀缺失模式之X射線透射量特性I之一例之圖。類型I為類型H之一個變化，若依據吸收特性，則為與類型B、C、H相同之鍋底之山(突起)之特性模式之一個變化。
如此，9個缺陷模式中之若干個缺陷模式可集中為同類之群組。該等缺陷模式亦與不良處理之原因相關聯，但其詳情將後述。其次，對用以識別該等缺陷模式之X射線透射圖像之輪廓擷取之方法進行說明。
圖23係用以對X射線透射圖像之輪廓擷取方法之一例進行說明之第1圖。最終，為了將處於TSV70之鍍覆膜80中之空隙缺陷90之大小為何種程度加以資訊化，需要以下之程序。
如圖23所示，於本方法中，對於檢查對象物，根據3個圖像(俯視圖、前視圖、側視圖)而使TSV70之形狀與空隙缺陷90之形狀資訊化。此處，俯視圖為來自Z軸方向之圖，且成為自正上方進行觀察所見之圖。根據俯視圖而取得如下資訊，該資訊表示空隙缺陷90存在於TSV70之水平剖面座標軸之何位置。
前視圖為沿Y軸方向目視確認TSV70所見之圖，其可取得TSV70之高度方向之資訊。該點對於側視圖而言亦相同。側視圖為沿X軸方 向目視確認TSV70所見之圖，其取得與前視圖相比較，將相機角度改變90°後之高度資訊。
圖24係用以對X射線透射圖像之輪廓擷取方法之一例進行說明之第2圖。取得3個X射線透射圖像之後，對所獲得之X射線透射圖像實施圖像處理而擷取輪廓。再者，對於圖像處理而言，一般之功能所實現之圖像處理足矣。如圖24所示，自擷取輪廓後之圖像讀取資訊，藉此，可算出TSV70之外形尺寸或空隙缺陷90之平面座標位置、包含高度資訊之空隙缺陷90之形狀。
具體而言，於圖24中表示如下狀態，即，對於鍍覆膜80內產生有類型I之子彈模式之空隙缺陷90之狀態下的TSV70進行X射線檢查，可根據俯視圖而認定TSV70及空隙缺陷90之平面座標。於圖24中，空隙缺陷90存在於中央附近。又，根據前視圖及側視圖，由X射線透射量特性而算出包含空隙缺陷90之高度資訊之形狀。
如此，可取得來自3個方向之X射線透射圖像，且可基於該X射線透射圖像而獲得TSV70及空隙缺陷90之資訊。
其次，說明識別出空隙缺陷90之缺陷模式後，如何認定不良處理。
圖25係列舉圖9及圖10所示之9個缺陷模式之圖。缺陷模式依賴於製程條件，具體而言例如依賴於襯墊層之覆蓋性、籽晶層之覆蓋性及電鍍之條件變化等。
若針對圖25所示之9個缺陷模式中之各個缺陷模式，列舉與成為產生原因之製程條件之間的關聯性，則於類型A之情形時，原因在於因底部未電沈積而產生空隙缺陷90，存在導致導通不良之虞。對於類型B、C之空隙缺陷90而言，原因在於由電沈積時之電流量之影響引起之夾斷，根據大小、位置之差異而區分類型B、C。類型D為附著於壁面之空隙缺陷90，類型E為由籽晶層之覆蓋缺陷引起之無電沈積所 導致之空隙。類型F係由於籽晶層之覆蓋缺陷引起之電沈積不均勻而產生底部之空隙缺陷90。類型G為沿壁面呈帶狀地產生之空隙缺陷90。類型H為將空隙缺陷90封入之淚滴類型。類型I為子彈狀之空隙缺陷90。
能夠大致推測關於上述空隙缺陷之原因與結果之製程之條件或鍍浴之狀態等的關聯性。
圖26係表示根據特徵量進行分類識別之第1處理事例之圖。圖26(a)為處理前之圖像，圖26(b)為處理後之圖像。該圖26表示擷取特徵量之後，成為可明確地對TSV70之外形及空隙缺陷90之外形進行分類識別之狀態。
圖27係表示根據特徵量進行分類識別之第2處理事例之圖。圖27(a)為處理前之圖像，圖27(b)為處理後之圖像。該圖27表示擷取特徵量之後，成為可分別明確地對I類型之複數個TSV70之外形及空隙缺陷90之外形進行分類識別之狀態。
圖28係表示用於分類之識別事例之圖。如圖28所示，表示如下事例，即，根據X射線透射圖像而擷取特徵量，藉此，可明確地對TSV70及空隙缺陷90之外形進行識別，且可分類為類型C、B、I。如此，可藉由擷取特徵量而正確地對空隙缺陷90之缺陷模式進行分類。具體而言，對X射線透射圖像進行邊緣加強處理，且進行二值化及Blob(二進位大型物件)處理，藉此，算出空隙缺陷90之部分或鍍覆膜80之部分之輪廓、面積、周長、圓形度、橢圓近似下之重心位置、相對位置等作為特徵量。
圖29係表示對TSV70及空隙缺陷90之X射線透射圖像實施有邊緣加強處理之例子之圖。於圖29中表示有TSV70之邊緣線L及空隙缺陷90之邊緣線M。又，表示有空隙缺陷90之重心座標(X，Y)。根據上述邊緣線及重心座標而使各種參數資料化，藉此擷取特徵量。
例如，對各TSV70附上親體(Parent)序號作為ID(Identification，識別碼)序號。繼而，將TSV70之邊緣線L內之封閉之邊緣線M識別為各Parent序號內之空隙缺陷90，對空隙缺陷90之數量進行計數。該等一併作為特徵量而被擷取。又，利用邊緣線L內之面積而標準化所得之邊緣線M之內側部分的面積可作為標準化後之空隙缺陷90之面積即特徵量而被擷取。進而，使邊緣線L、M一併近似為橢圓，於邊緣線M之重心座標(X，Y)處，相對於邊緣線L之線框之長邊與短邊之值的相對值可作為特徵量而被擷取。又，邊緣線M之近似橢圓、與邊緣線L之近似橢圓之傾斜角之差分值亦可作為特徵量而被擷取。又，空隙缺陷90之真圓度、邊緣線M之線長度(空隙缺陷90之周長)之像素值亦可作為特徵量而被擷取。如此，可算出與TSV70及空隙缺陷90之位置、形狀、大小相關聯之各種參數作為特徵量。再者，此處所示之內容僅為例示，可根據用途而設定各種特徵量，且算出與各種特徵量相對應之參數。
針對算出之特徵量，藉由監督式學習(supervised learning)而進行分類識別。可使用各種算法作為監督式學習之演算法，例如亦可使用K-NN(k-Nearest Neighbor algorithm，k近鄰法)、SVM(Support Vector Machine，支援向量機)等算法。再者，此種分類識別係由空隙缺陷分類部21進行。
再者，即使於一個TSV70內混合有複數個類型之空隙缺陷90，藉由應用已說明之方法，亦可對各個空隙缺陷90之缺陷模式進行分類識別。
其次，對使用MBL法(Model Based Library，基於模型之程式庫法)而推定空隙體積之方法進行說明。為了進行該推定，對空隙缺陷90之形狀進行分類，且使各分類模型化，藉此，構建MBL之程式庫。繼而，測定包含空隙缺陷90之CuTSV70之形狀。
圖30係表示使用MBL法而推定空隙體積之方法之整體方案之一例的圖。
如圖30所示，作為整體方案，對缺陷進行定義(S200)，取得X射線透射圖像而進行圖像處理(S210、S220)，對空隙缺陷90進行識別、分類而製成程式庫(S230)，進行監督式學習且針對每個群集類型而模型化，從而製成程式庫240(S240)。於缺陷檢查中，取得X射線透射圖像(S100)，擷取特徵量(S110)，使用已製成之程式庫240而進行缺陷識別(S120)，將經分類之資料輸出(S130)。於S140中推定空隙缺陷90之體積。
圖31係表示空隙缺陷90之體積推定之處理流程之一例的圖。於圖31中列舉有類型A~C、H、I作為成為體積測定對象之空隙類型。
若對處理流程進行說明，則於步驟S300中，製成空隙缺陷90之粗略模型。
於步驟S310中，進行模擬並且製成程式庫。
於步驟S320中，製成轉換函數。
於步驟S330中，使用已製成之函數而對空隙缺陷90之體積進行測量，且輸出結果。
圖32係表示將空隙簡化所得之模型之一例之圖。圖32(a)係表示模型化之空隙及TSV之一例之圖，圖32(b)係表示模型化之空隙之一例之圖。
如圖32(b)所示，空隙缺陷90被模型化為立體之橢圓體，其近似於呈長軸為c、短軸為b之橢圓形且高度為c之橢圓體之空隙缺陷90。此時，空隙缺陷90之體積V被推定為V=(4/3)πabc。
如圖32(a)、圖32(b)所示，推定橢圓之軸與TSV70之Z軸一致，若對於如圖32(a)所示之已獲得之圖像，利用圖32(b)所示之值而進行近似計算，則可求出體積V。
圖33係用以對MBL法之空隙缺陷粒塊推定之機制進行說明之圖。如圖33所示，空隙缺陷檢查包含4個步驟S100~S130。於缺陷檢查中，首先進行圖像前段處理(步驟S100)，其次擷取特徵量(步驟S110)。針對該特徵量，藉由學習而進行識別(步驟S120)，藉此謀求效率提升。且最後藉由選出具有類似性之模式之模式匹配功能而輸出推定結果(步驟S130)。此時，利用缺陷模式程式庫240而適當地對特徵量進行整理，藉此，能夠以效率良好且易使用之方式提高透過學習之識別效率。再者，步驟S200~S240與圖30所說明之內容相對應，因此，對與圖30相同之步驟附上相同步驟序號而省略其說明。
其次，對TSV形成步驟生產技術進行說明。
圖34係表示用以形成TSV之一連串之步驟之一例的圖。如圖34所示，TSV形成製程之要素包含：挖槽(蝕刻)步驟S400、障壁/籽晶層形成(PVD)步驟S410、鍍覆步驟S420、及平坦化(CMP)步驟S430。TSV形成步驟亦可包含其他步驟，但於本實施形態中，為了便於說明，TSV形成製程列舉包含上述4個步驟之例子而進行說明。
又，如上述說明所述，設置生產線上檢查步驟，於生產線上檢查步驟中，使用進行非破壞檢查且產生奈米級之X射線透射圖像之超高解析度X射線檢查裝置10。
於圖34中，步驟S400之挖槽步驟係藉由蝕刻而於矽基板60中挖掘出TSV70之孔之製程。於挖槽步驟中，使用X射線透射圖像而進行用以確認開口部之形狀與尺寸已達到規定值之檢查‧測量。此處，作為檢查方法，利用抽檢方式而自批次內之晶圓中選擇成為檢查對象之晶圓。以所選擇之晶圓內之數個點之部位的TSV為對象而進行測量。
此處，於TSV70之開口部之形狀與尺寸大於或小於規格基準之情形時，藉由報告測量值而指出挖槽步驟之問題。再者，亦可於挖槽步驟之後，立即藉由X射線檢查裝置10進行生產線上檢查。
於步驟S410之障壁/籽晶層形成步驟後之檢查中，一面參照挖槽製程後之測量中之開口部之尺寸資訊，一面檢查本製程中之籽晶層膜之懸伸。
為了檢查懸伸，自Z軸方向(正上方)對TSV70之開口部進行檢查，並且藉由使用有來自傾斜方向(X軸與Y軸)之籽晶材料之透射率之圖像處理，求出膜厚之推定值。根據所求出之推定值與形狀，提示用以判定障壁/籽晶層形成步驟合格與否之資訊。
於步驟S420之鍍覆步驟後之檢查中，對鍍覆膜80之空隙缺陷90之有無、與空隙缺陷90之位置或大小之資訊進行檢查測量。
根據基於空隙缺陷90之有無之二值化、與有空隙缺陷90時之缺陷資訊之圖像分析，計算出缺陷之分類、缺陷之位置資訊、缺陷之形狀、尺寸資訊作為詳細之特徵量。基於該等結果，於超過生產基準值之情形時判定為檢查不合格，若處於基準內，則判定為檢查合格。
於本實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法中，根據缺陷之種類、位置、大小之資訊而進行如下控制，即，對於障壁層、籽晶層步驟作出反饋，對於鍍覆步驟之鍍浴條件(添加材料、Cu離子量等)或鍍覆條件(電流密度、鍍浴攪拌速度等)作出反饋及/或前饋。
進而，根據需要，藉由測量鍍覆膜厚而掌握是否因過度鍍覆而於晶圓表面層形成有多餘之鍍覆膜，將該鍍覆膜厚作為膜厚資訊而對下一步驟之CMP步驟S430作出前饋，同時通知自身步驟即鍍覆裝置43必須調整製程條件。
圖35係表示基於檢查與反饋及前饋之高品質管理生產系統之一例之圖。圖35之揭示與上述說明相對應，其可謂為如下機制，該機制係與檢查步驟同步地實施TSV形成製程，使晶圓逐步前進，藉此，能夠實現生產成本之最佳化。再者，於圖35中未表示挖槽步驟之抽檢， 但亦可於挖槽步驟中，使用X射線檢查裝置而進行抽檢。
更詳細而言，採用如上所述之構造，並且將檢查‧測量結果資訊靈活運用於晶圓處理，藉此，能夠節省不必要之晶圓處理時間，且優化製品之製造成本。本實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法之特徵之意義在於：並非先前之晶圓製造步驟中所使用之破壞性檢查、或使用有需要高真空狀態之FIB(Focus Ion Beam Micorscopy，聚焦離子光束顯微鏡)、SEM(Scanning Electron Microscopy，掃描型電子顯微鏡)且需要長時間之檢查，而是組合有非破壞且亦無需高真空，並且能夠於短時間內進行檢查之超高解析度X射線檢查裝置10。即，破壞性檢查或使用有SEM之檢查無法反映於實際流動之同一批次之晶圓加工，僅可用作長期製程條件下之檢查。本實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法能夠不使步驟停止而於同一批次內，更正藉由檢查而發現之不良處理。
根據材質之特性，將由作為超高解析度X射線檢查裝置10之關鍵組件之X射線管(電子槍與產生X射線之機構)之超高性能化產生的微細構造視為X射線透射資訊，藉此，可根據缺陷之形狀、位置資訊、膜厚等之測量而使檢查結果資訊化。藉此，本實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法確立了作為TSV生產技術系統之機制。
再者，X射線檢查裝置10即使安裝障壁/籽晶形成裝置42之檢查模組作為In-situ模組，或定位為獨立之檢查裝置，TSV生產技術系統之機制均成立。
又，X射線檢查裝置10即使安裝蝕刻裝置或者障壁/籽晶層形成裝置或鍍覆裝置43之檢查模組作為In-situ模組，或定位為獨立之檢查裝置，TSV生產技術系統之機制均成立。藉此，可如圖1所示，設置兩台X射線檢查裝置11、12，亦可為根據需要而僅設置一台X射線檢 查裝置之構成。
圖36係分類地表示根據形成TSV之一連串之步驟中之鍍覆步驟的結果，會出現何種現象之圖。於圖36中表示有懸伸、過度鍍覆、空隙缺陷作為不良處理。空隙缺陷為已主要說明之不良處理，但除了空隙缺陷以外，亦存在稱為懸伸、過度鍍覆之不良處理。以下，對該等不良處理之整體進行說明。再者，對已說明之空隙缺陷90附上類型A~I之符號。對圖36中新表示之空隙缺陷90之模式附上類型J、K之符號。類型J為形成於鍍覆膜80之上部之空隙缺陷90，類型K為形成於鍍覆膜80之下部層之空隙缺陷90。
懸伸為主要因素籽晶層之不良而產生之現象，於鍍覆製程中出現之空隙缺陷如類型I、C、B般，以中心軸為中心而出現子彈型等接近於圓錐形狀之空隙缺陷。
過度鍍覆為鍍覆膜80於鍍覆製程中過度地堆積於晶圓表面上之現象，其係由作為製程控制之鍍覆時間或鍍覆液管理不充分引起。過度鍍覆雖未於鍍覆膜80中產生空隙缺陷90，但由於處於浪費鍍覆液之狀態，故而會導致生產成本增加之結果。
根據生產成本之觀點，鍍覆液管理非常重要，尤其於TSV形成步驟中，鍍覆液管理成為重要因素。鍍覆液管理之不良根據鍍覆製程後之TSV70中所埋入之鍍覆膜80之形狀，存在由過度鍍覆引起之不良、與由鍍覆不足引起之不良，因此進行如下處理，即，將上述結果反饋至鍍覆液管理而進行更正。
已知於鍍覆製程中，會因供給至鍍覆槽中之晶圓之電流之電流密度的微妙差異而產生空隙缺陷90。於產生於TSV70之底部之空隙缺陷90之情形時，主要由於底部之電流密度低，故而製程必須對攪拌等進行調整。又，於產生於側壁部之空隙缺陷90之情形時，主要由於側壁部之電流密度低，故而製程必須對攪拌等進行調整。
非懸伸之產生於TSV70之下層部之如類型K般的空隙缺陷90係由鍍覆槽中之鍍覆液與攪拌之條件不良引起。
如類型E、G般，產生於TSV70之低壁面之空隙缺陷90認為係由側壁部之籽晶層之包覆性之不良引起。又，作為另一個因素，上述空隙缺陷90係由鍍覆製程中之攪拌不良引起。
如類型A、F般，產生於底壁面之空隙缺陷90認為係由底壁部之籽晶層之包覆性之不良引起。又，作為另一個因素，認為係由鍍覆製程中之攪拌不良引起。
其次，說明基於使用有X射線透射圖像之檢查之對於製程之反饋/前饋的控制方法。
圖37係用以說明對於障壁/籽晶層之開口部形狀之反饋/前饋之控制方法的一例之圖。
圖37(a)係障壁/籽晶層之一例之剖面圖，圖37(b)係開口部大之障壁/籽晶層之一例之俯視圖。圖37(c)係開口部窄之障壁/籽晶層之一例之俯視圖，圖37(d)係表示不良處理認定步驟之一例之圖。再者，圖37(d)對應於圖1。
已知若障壁/籽晶層步驟後之TSV70之開口部形狀不良，則於鍍覆步驟中，會於TSV70中產生空隙缺陷90。因此，實施TSV開口部形狀檢查作為用以判定是自障壁/籽晶層形成步驟前進至鍍覆步驟還是停止之檢查。
於TSV開口部形狀檢查中，於障壁/籽晶層形成步驟之後，利用X射線檢查裝置11(裝入模組)自正上方對TSV70之開口部進行拍攝。根據所取得之X射線透射圖像而對開口部之形狀尺寸進行計算，藉此，進行良品/不良品之判定。
如圖37(a)所示，籽晶層75以堵塞TSV70之開口部之傾向而向中心側突出。
如圖37(b)所示，若開口部大，則不易於鍍覆步驟中產生空隙缺陷90。另一方面，如圖37(c)所示，若開口部被籽晶層75堵塞而變窄，則容易於鍍覆步驟中產生空隙缺陷90。
如圖37(d)所示，於不良處理認定步驟中，根據所取得之上表面之X射線透射圖像而對籽晶層75之開口部形狀進行測量。測量出之開口部形狀輸入至不良認定處理部225。不良處理認定部參照通孔規格241之資料及合格與否判定資料248，判定所輸入之開口部形狀是良品還是不良品。於判定為不良時，基於開口部之形狀資訊而變更障壁/籽晶層形成步驟之製程條件。具體而言，控制部23指示障壁/籽晶層形成裝置42進行如下變更處理，該變更處理係變更為使開口部之開口徑增大之製程條件之變更處理。
圖38係用以對因懸伸而產生空隙時之不良處理認定步驟進行說明之圖。再者，圖38對應於圖1。
如圖37中之說明所述，根據障壁/籽晶層形成步驟後之TSV70之開口部形狀，可知是否於鍍覆步驟中產生了空隙缺陷90。即使於藉由鍍覆處理後之X射線透射檢查(藉由專用檢查裝置或裝入檢查模組)而對空隙缺陷90進行檢測之情形時，亦可根據空隙缺陷90之形狀而瞭解該空隙缺陷90為因TSV70之開口部變窄而引起之缺陷。該缺陷被判定為由懸伸產生之空隙缺陷90。
於上述情形時，列舉了兩個候選因素，一個候選因素為開口部形狀之不良，另一個候選因素為添加劑/促進劑之調整不良。該情形時之不良處理認定步驟係以如下方式進行。
如圖38所示，將X射線透射圖像輸入至不良處理認定部222之後，不良處理認定部222於障壁/籽晶層形成步驟中進行檢查，使用開口部形狀測量值242而與來自攝影資料之形狀資料作比較。其次，不良處理認定部222根據X射線透射圖像，使用MBL方法等而計算空隙 粒形。對計算出之資料值、與包含類型C、I之模式資料243進行比較，當判定為符合該模式時，判定為由籽晶層75之開口部形狀引起之空隙缺陷90。於該情形時，控制部23指示障壁/籽晶層形成裝置42進行使籽晶層75之開口徑增大之變更處理。
另一方面，於添加劑/促進劑調整不良之情形時，根據X射線透射圖像，使用MBL方法等而計算空隙粒形，將計算出之資料值與相符模式資料243作比較，判定為符合該模式，至此為止與懸伸相同。其次，根據由鍍覆裝置43與浴槽中之有序之處理產生之傾向資訊(SPC)及由添加劑/促進劑產生之傾向(趨勢資訊)，識別出於最近之處理中頻繁地產生了同樣之空隙缺陷90，藉此，判定為添加劑/促進劑調整不良。
其後，控制部23指示鍍覆液管理裝置(未圖示)進行添加劑/促進劑之調整處理，藉此，進行使空隙缺陷90減少之添加劑/促進劑之調整處理。
圖39係用以對產生了由鍍覆處理引起之空隙時之不良處理認定步驟之一例進行說明的圖。再者，圖39對應於圖1。
於圖39中對如下機制進行說明，該機制係指利用鍍覆處理後之X射線透射檢查(利用專用檢查裝置或裝入檢查模組)而檢測空隙缺陷90，認定鍍覆裝置43中之製程條件之調整不良之原因，藉此，自動地指示鍍覆裝置43進行製程條件之變更控制。
於空隙缺陷90之形狀判定中，檢測出如圖39所示之如類型K、H般之空隙缺陷90之後，於分類上識別為TSV70中之空隙缺陷90。根據空隙缺陷90之形狀，歸結為PH值控制不良或攪拌速度不良之因素。攪拌速度並非僅為速度，也根據與填充之間之關係而被特徵化，因此，自表示攪拌轉數與填充之關係之曲線圖245g讀取上述攪拌速度，藉此，對填充不良進行確認，於下一次之製程中進行調整。另一方 面，於並非攪拌速度之問題之情形時，認為PH值控制之調整不良為原因，因此，進行鍍覆液管理。該等應對係基於不良處理認定部223之判定而由控制部23自動地進行。
圖40係用以對於側壁面產生了空隙時之不良處理認定步驟之一例進行說明之圖。再者，圖40對應於圖1。
對於與側壁面相接之空隙缺陷90之要因而言，其主要因素為由籽晶層75之不均引起之製程不良。進而，作為次要因素，可列舉添加劑與促進劑之平衡不良。藉此，對於與側壁面相接之空隙缺陷90，可根據其產生位置與形狀而認定原因。
攪拌速度並非僅為攪拌速度，也根據與填充之間之關係而被特徵化，因此，讀取表示攪拌轉數與填充比之關係之曲線圖245g，藉此，對填充不良進行確認。於由攪拌速度引起之情形時，控制部23指示鍍覆裝置43於下一次之製程中，對鍍覆裝置43之攪拌速度進行調整。
於由添加劑/促進劑調整不良引起之情形時，根據輸入至不良處理認定部224之X射線透射圖像，使用MBL方法等而計算空隙粒形。對計算出之資料、與包含類型D、F、A、E、G之上述模式資料246進行比較，於符合之情形時，判定為該模式。其次，根據由鍍覆裝置43與浴槽中之有序之處理產生之傾向資訊(SPC)及由添加劑/促進劑產生之傾向(趨勢資訊)，識別出於最近之處理中頻繁地產生了同樣之空隙缺陷90，藉此，判定為添加劑/促進劑調整不良。繼而，控制部23指示鍍覆液管理裝置(圖未圖示)進行適當地調整添加劑/促進劑之調整處理。
對於因籽晶層75溶解而引起之空隙缺陷90而言，當於Cu較薄地堆積於籽晶層75之狀態下進行鍍覆處理時，若攪拌速度變慢，則籽晶層75之一部分會溶解於TSV70中之鍍覆液，介於一部分之側壁面而形 成空隙缺陷90。於該情形時，控制部23指示障壁/籽晶層形成裝置42使籽晶層75之條件適當。
當於籽晶層75之製程步驟中，Cu不均勻地塗佈於TSV70之壁面時，即使於鍍覆處理中，處理條件適當，亦會與TSV壁面相接地產生由籽晶層不均引起之空隙缺陷90。其原因在於籽晶層75之製程步驟之條件不適當，因此，控制部23指示障壁/籽晶層形成裝置42變更製程條件，以優化籽晶層75之製程步驟。
如此，根據空隙缺陷90之位置、形狀，不良處理認定部22認定成為空隙缺陷90之原因之不良處理，藉此，可進行適當之反饋/前饋控制。
圖41係用以對用以認定誘發面內變異之不良處理之處理進行說明的圖。再者，圖41對應於圖1。
為了檢測面內變異而掌握晶圓面內之複數個點之TSV70之空隙缺陷產生狀況。具體而言，如測量模式資料247之例子所示，於矽基板60之面內指定複數個測量部位，於指定部位選擇數個點之TSV70。以所選擇之TSV70為對象而進行檢查，且對每個區域之統計值進行合計。針對面內之數個點而測量該統計值，利用三維映射而輸出面內檢查之合計結果與面內變異作為三維資訊。又，不良處理認定部221亦根據需要，使用複數個點處之測量模式資料247，算出各點之空隙粒形標準偏差值、各點之空隙缺陷90之分類等。繼而，於根據三維映射等而已確認產生有面內不均勻之狀況之情形時，推測出鍍覆槽中之電流(電場)分佈已產生變異，因此，進行用以使鍍覆裝置43中之電流(電場)分佈恢復正常之調整。再者，為了對用於恢復正常之調整量進行計算，於面內均勻性之測量中，使空隙缺陷90之粒形形狀數值化。再者，與上述例子之相同點在於：由控制部23進行調整控制。
圖42係用以對用以判定過度鍍覆不良之處理進行說明之圖。再 者，圖42對應於圖1。
即使於鍍覆步驟中未檢測出空隙缺陷90，於鍍覆膜80之重疊量大於規格之情形時，於下一步驟即平坦化步驟中，CMP裝置44對Cu進行研磨之時間亦會變長，且鍍覆步驟中之鍍覆處理之製程時間變長，製程成本增大。因此，於鍍覆步驟結束後之X射線透射檢查中，根據需要而對過度鍍覆進行測量，藉此，可對鍍覆製程時間進行最佳化調整。
此處所使用之定律係根據TSV70之剖面積與鍍覆時間之關係，求出根據X射線透射圖像而獲得之TSV70之剖面積S1，根據上述特性，向鍍覆裝置43反饋作為鍍覆時間之最佳值。又，CMP裝置44可前饋必須之研磨量。
其次，使用圖43而對本實施形態之TSV形成生產管理方法之處理流程進行說明。圖43係表示本發明實施形態之TSV形成生產管理方法之處理流程之一例的圖。
於步驟S500中，藉由蝕刻裝置41而進行蝕刻步驟。藉此，於矽基板60形成TSV70。
於步驟S510中，藉由障壁/籽晶層形成裝置42而於TSV70之表面上形成障壁層及籽晶層75。
於步驟S520中，拍攝TSV70之形狀。藉由X射線檢查裝置11而取得X射線透射圖像，藉此，拍攝TSV70之形狀。
於步驟S530中，檢查TSV70及籽晶層75之形狀。具體而言，檢查TSV70之開口部之籽晶層75之形狀。
於步驟S540中，對TSV70及籽晶層75進行形狀判定，判定是否為形狀不良。再者，該判定係由不良處理認定部225進行。於本步驟中，於判定為TSV70之形狀自身不良之情形時，前進至步驟S550，於判定為籽晶層75不良之情形時，前進至步驟S560。另一方面，於判定 為TSV70及籽晶層75為良品之情形時，前進至步驟S570。
於步驟S550中，控制部23指示蝕刻裝置41進行如下處理，即，變更蝕刻步驟之處理條件而對TSV70之形狀進行優化。藉此，對蝕刻裝置41之蝕刻處理進行優化。
於步驟S560中，控制部23指示障壁/籽晶層形成裝置42變更障壁/籽晶層形成步驟之處理條件，將該處理條件設為不會使籽晶層75成為懸伸之處理條件。藉此，消除籽晶層75之懸伸。
於步驟S570中，藉由鍍覆裝置43而進行將Cu鍍覆膜80埋入至TSV70內之鍍覆處理。
於步驟S580中，檢查填充有鍍覆膜80之TSV70中是否存在空隙缺陷90。藉由X射線檢查裝置12而拍攝空隙缺陷。
於步驟S590中，測量空隙缺陷。藉由擷取空隙缺陷90之特徵量而對空隙缺陷90之位置、尺寸等進行測量。
於步驟S600中，對空隙缺陷90進行分類。藉由空隙分類部21而對空隙缺陷進行分類，其後，藉由不良處理認定部22而更詳細地對與不良處理相關聯之空隙缺陷90進行分類。
於步驟S610中，為了對不良處理認定部22所認定之不良處理進行更正，控制部23計算鍍覆條件參數，且指示鍍覆裝置43進行更正不良處理之變更處理。即，指示進行變更處理條件之處理。藉此，對鍍覆裝置43之處理進行優化。
於步驟S620中，與步驟S590之空隙缺陷測量平行地測量Cu鍍覆膜80之膜厚。藉此，可判定是否存在過度鍍覆。
於步驟S630中，於判定為步驟S620中存在過度鍍覆之情形時，對超過膜厚進行計算。計算出之超過膜厚被發送至CMP裝置44，且被用作CMP裝置44中之研磨量資料。
於步驟S640中，藉由CMP裝置44而進行平坦化步驟。於平坦化 步驟中，對鍍覆膜80進行研磨而使該鍍覆膜80平坦化。
如此，本發明實施形態之TSV形成生產管理方法係於生產線上設置X射線檢查步驟，藉此，於存在不良處理之情形時，能夠迅速地對處理裝置40之處理條件進行變更.調整，從而能夠形成高品質之TSV。
又，本發明實施形態之TSV形成生產管理系統及TSV形成生產管理方法如圖1中之說明所述，亦能夠由CPU與電腦程式、或記錄有該電腦程式之記錄媒體30與CPU實現。
對於包括TSV形成步驟之製品類之製造而言，眾所周知的事實是鍍覆製程之成本佔據40%，極其重要的是一面維持製品之高品質，一面低成本地進行鍍覆製程。
根據本實施形態之TSV形成生產管理系統、TSV形成生產管理方法及使用有上述TSV形成生產管理系統、TSV形成生產管理方法之記錄媒體、程式，可避免不必要之晶圓處理或可抑制鍍覆液之不必要之消耗，從而可使總生產成本減少。又，由於可自動地更正對於TSV之不良之處理，故而亦可發揮如專家系統般之作用，且亦具有如下優點：即使操作者並不熟悉TSV形成步驟，亦可適當地對TSV形成步驟進行操作。
以上，對本發明之較佳實施形態進行了詳細說明，但本發明並不限制於上述實施形態，可不脫離本發明之範圍而對上述實施形態添加各種變形及替換。
本國際申請案主張基於2015年3月31日提出申請之日本專利申請案2015-74317號之優先權，2015-74317號之全部內容於此處援用於本國際申請案。
10、11、12‧‧‧X射線檢查裝置
13‧‧‧攝影部
16‧‧‧檢查‧測量部
20‧‧‧TSV生產管理裝置
21‧‧‧空隙缺陷分類部
22‧‧‧不良處理認定部
23‧‧‧控制部
24‧‧‧記憶部
30‧‧‧記錄媒體
40‧‧‧處理裝置
41‧‧‧蝕刻裝置
42‧‧‧障壁/籽晶層形成裝置
43‧‧‧鍍覆裝置
44‧‧‧CMP裝置
131‧‧‧形狀攝影部
132‧‧‧空隙缺陷攝影部
161‧‧‧形狀檢查部
162‧‧‧空隙缺陷測量部
163‧‧‧Cu積層膜厚測量部
221‧‧‧面內均勻性之不良處理認定部
222~224‧‧‧不良處理認定部
225‧‧‧開口部形狀檢查之不良處理認定部
226‧‧‧過度鍍覆膜厚計算之不良處理認定部
231‧‧‧形狀參數計算部
232‧‧‧貼膜參數計算部
233‧‧‧攪拌速度條件判定部
234‧‧‧鍍覆液條件判定部
235‧‧‧鍍覆電流密度條件判定部
236‧‧‧鍍覆條件參數計算部
237‧‧‧過度鍍覆控制部
241‧‧‧通孔規格
242‧‧‧開口部形狀測量值
243‧‧‧模式資料
244、246‧‧‧通孔中之空隙之缺陷模式資料
245‧‧‧攪拌速度特性
247‧‧‧測量模式資料
248‧‧‧合格與否判定資料

Claims (23)

  1. 一種矽貫通通孔形成生產系統，其包括：X射線檢查裝置，其取得表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，且由所取得之該圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷；缺陷模式判定機構，其將檢測出之上述空隙缺陷分類為特定之缺陷模式；不良處理認定機構，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理；及控制機構，其指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
  2. 如請求項1之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係取得包含上述矽貫通通孔內之上述鍍覆膜中產生之上述空隙缺陷之尺寸及位置資訊的上述圖像，上述缺陷模式判定機構係基於所取得之包含上述空隙缺陷之尺寸及位置資訊之上述圖像，進行上述特定之缺陷模式之分類。
  3. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置包括發出X射線之X射線源、與對上述矽貫通通孔之形狀及上述矽貫通通孔內之上述鍍覆膜之狀態進行拍攝之相機，使上述相機相對於上述矽基板於水平方向上相對移動，拍攝上述矽基板之上述矽貫通通孔及上述矽貫通通孔內之上述鍍覆膜中產生之上述空隙缺陷之俯視圖像及傾斜圖像，藉此取得包含上述矽貫通通孔及上述空隙缺陷之水平面內及鉛垂面內之尺寸及位置資訊的圖像。
  4. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係取得上述圖像，且基於所取得之上述圖像之濃淡之差異而檢測上述空隙缺陷，上述圖像係根據由矽、金屬及空氣之X射線吸收率之差異引起之濃淡之差異而表示上述矽貫通通孔之形狀、上述鍍覆膜及上述空隙缺陷，藉此，表示上述矽貫通通孔之形狀及上述矽貫通通孔內之上述鍍覆膜之狀態。
  5. 如請求項4之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係利用X射線透射量特性表現上述濃淡之差異，上述缺陷模式判定機構係將上述X射線透射量特性之特徵程式庫化，且分類為上述特定之缺陷模式而進行登錄。
  6. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係進行擷取由上述X射線檢查裝置取得之上述圖像之輪廓之圖像處理，取得上述矽貫通通孔之形狀、上述空隙缺陷之尺寸及位置資訊，並檢測上述空隙缺陷。
  7. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述特定之缺陷模式係基於上述矽貫通通孔內之上述空隙缺陷之位置及尺寸而分類。
  8. 如請求項7之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述特定之缺陷模式包含：於上述矽貫通通孔內之中央附近產生具有近似於圓錐形狀之形狀的上述空隙缺陷之空隙模式、於上述矽貫通通孔內之底壁面產生上述空隙缺陷之空隙模式、沿上述矽貫通通孔內之側面產生上述空隙缺陷之模式、於上述矽貫通通孔內之下層部產生上述空隙缺陷之空隙模式中的至少一者。
  9. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係擷取上述矽貫通通孔及上述空隙缺陷之特徵量，上述缺陷模式判定機構係藉由監督式學習演算法而對所擷取 之上述特徵量進行分類識別。
  10. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述不良處理認定機構係藉由對上述矽貫通通孔之規格、上述缺陷模式之資料、及檢測出之上述空隙缺陷進行比較而認定上述不良處理。
  11. 如請求項10之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述不良處理認定機構進而亦將表示處理條件之認定參數之特性之資料用於與檢測出之上述空隙缺陷進行比較。
  12. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述控制機構係於與已檢查之上述矽基板同一批次之矽基板之處理過程中進行反饋控制及/或前饋控制，藉此進行上述變更處理。
  13. 如請求項10之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係作為生產線上檢查裝置而設置於進行上述矽基板之鍍覆處理之鍍覆裝置之下游側，由上述控制機構指示進行上述變更處理之上述處理裝置包含：上述鍍覆裝置、於上述矽貫通通孔之表面形成籽晶層之籽晶層形成裝置、及/或將上述鍍覆處理後之上述鍍覆膜平坦化之CMP裝置。
  14. 如請求項11之矽貫通通孔形成生產系統，其中由上述控制機構指示進行上述變更處理之上述處理裝置為鍍覆處理裝置，上述變更處理包含：使產生有上述空隙缺陷之部位之電流密度增加之處理、調整上述鍍覆處理時之攪拌速度之處理、調整鍍覆液之pH值之處理、調整鍍覆液之添加劑及/或促進劑之處理中的至少一者。
  15. 如請求項12之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述X射線檢查裝置係取得上述圖像，上述圖像包含形成於上述矽基板之複數個點之複數個上述矽貫通通孔內的上述鍍覆膜中所產生之上述空 隙缺陷之尺寸及位置資訊，上述缺陷模式判定機構係將上述複數個點之上述矽貫通通孔之上述空隙各自分類為上述特定之缺陷模式，上述控制機構係基於經分類之上述特定之缺陷模式而算出上述矽基板之上述鍍覆處理之面內變異，且指示上述鍍覆裝置進行上述變更處理，上述變更處理係藉由對上述鍍覆處理時之電流分佈進行調整而更正上述面內變異。
  16. 如請求項12之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述不良處理認定機構係由上述X射線檢查裝置所取得之上述圖像，對形成於上述矽基板之表面上之上述鍍覆膜之厚度進行測量，上述控制機構係於上述鍍覆膜之厚度大於特定值時，將上述不良處理認定為過度鍍覆，且對上述CMP裝置進行前饋控制，使上述CMP裝置進行用以對過度膜厚進行研磨之上述變更處理。
  17. 如請求項13之矽貫通通孔形成生產系統，其中由上述控制機構指示進行上述變更處理之上述處理裝置為上述籽晶層形成裝置，上述變更處理為減小上述籽晶層之厚度不均之處理。
  18. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其進而包括第2X射線檢查裝置，該第2X射線檢查裝置係於在上述矽貫通通孔內形成上述鍍覆膜之前，取得表示上述矽貫通通孔之形狀及上述矽貫通通孔內之籽晶層之狀態的圖像，上述不良處理認定機構係基於表示上述矽貫通通孔之形狀及上述矽貫通通孔內之籽晶層之狀態的圖像，將上述矽貫通通孔之形狀缺陷及/或附膜於上述矽貫通通孔之上方的上述籽晶層較下方更多之懸伸認定為籽晶層缺陷， 上述控制機構係指示形成上述矽貫通通孔之蝕刻裝置、或形成上述籽晶層之籽晶層形成裝置進行上述變更處理。
  19. 如請求項1或2之矽貫通通孔形成生產系統，其中上述控制機構係於指示上述變更處理時，計算上述變更處理所需之參數。
  20. 一種矽貫通通孔形成生產方法，其包括：缺陷檢測步驟，其藉由X射線檢查而取得表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，且由所取得之該圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷；缺陷模式判定步驟，其將檢測出之上述空隙缺陷分類為特定之缺陷模式；不良處理認定步驟，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理；及控制步驟，其指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
  21. 如請求項20之矽貫通通孔形成生產方法，其中上述控制步驟係藉由於與利用上述X射線檢查而取得上述圖像之上述矽基板同一批次之矽基板的處理過程中指示上述處理裝置進行上述變更處理之反饋控制或前饋控制而進行。
  22. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有矽貫通通孔形成生產程式，該程式係使用藉由X射線檢查而取得的表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，用以使電腦作為下述機構而發揮功能：缺陷檢測機構，其由所取得之上述圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷，缺陷模式判定機構，其將檢測出之上述空隙缺陷分類為特定之缺陷模式，及 控制機構，根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述空隙缺陷之不良處理，且指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
  23. 一種矽貫通通孔形成生產程式，其係使用藉由X射線檢查而取得的表示形成於矽基板之矽貫通通孔之形狀及該矽貫通通孔內之鍍覆膜之狀態的圖像，用以使電腦作為下述機構而發揮功能：缺陷檢測機構，其由所取得之上述圖像而檢測上述鍍覆膜內之空隙缺陷，缺陷模式判定機構，其將檢測出之上述缺陷分類為特定之缺陷模式，控制機構，其根據經分類之上述特定之缺陷模式，認定造成上述缺陷之不良處理，且指示正在進行上述不良處理之處理裝置進行用以更正上述不良處理之變更處理。
TW105110390A 2015-03-31 2016-03-31 矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式 TW201708791A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015074317A JP2018087699A (ja) 2015-03-31 2015-03-31 シリコン貫通ビア形成生産管理システム、シリコン貫通ビア形成生産管理方法、記録媒体及びプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201708791A true TW201708791A (zh) 2017-03-01

Family

ID=57006787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105110390A TW201708791A (zh) 2015-03-31 2016-03-31 矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2018087699A (zh)
TW (1) TW201708791A (zh)
WO (1) WO2016158576A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116499401A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 深圳市圭华智能科技有限公司 基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置及方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7318402B2 (ja) * 2018-08-02 2023-08-01 東レ株式会社 欠点検査方法および欠点検査装置
JP7305422B2 (ja) * 2019-05-13 2023-07-10 株式会社日立ハイテク パターン評価システム及びパターン評価方法
WO2022265871A1 (en) * 2021-06-17 2022-12-22 Corning Incorporated Computer architecture for through glass via defect inspection

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013231700A (ja) * 2012-05-01 2013-11-14 Tokyo Electron Ltd Ｘ線検査方法及びｘ線検査装置
JP2015021784A (ja) * 2013-07-17 2015-02-02 株式会社島津製作所 二次元画像検出システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116499401A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 深圳市圭华智能科技有限公司 基于X-ray的晶圆级玻璃通孔TGV检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016158576A1 (ja) 2016-10-06
JP2018087699A (ja) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI613436B (zh) 缺陷判定方法、及ｘ射線檢查裝置
TW201708791A (zh) 矽貫通通孔形成生產系統、矽貫通通孔形成生產方法、記錄媒體及程式
TW201442054A (zh) 用於具有一帶電粒子束之傾斜或偏斜研磨操作之基準設計
TWI484169B (zh) Charged particle line device
JP2016139467A (ja) 試料観察方法および試料観察装置
TWI714750B (zh) 用於具有一雜訊邊界臨限值之晶圓檢測之系統及方法
WO2013164971A1 (ja) Ｘ線検査方法及びｘ線検査装置
JP4057928B2 (ja) 半導体パターン評価システム
KR20210028276A (ko) 고 종횡비 구조체들의 패터닝된 어레이들 내의 틸팅 각도 결정
Wolz et al. X‐ray microscopy and automatic detection of defects in through silicon vias in three‐dimensional integrated circuits
JP2024012432A (ja) 検査システム、及び非一時的コンピュータ可読媒体
KR20210011657A (ko) 반도체 소자의 분석 시스템 및 방법
KR102075872B1 (ko) 투과영상 기반의 비파괴검사 방법 및 이를 위한 장치
Wang et al. Rapidly void detection in TSVs with 2-D X-ray imaging and artificial neural networks
WO2014010421A1 (ja) Ｘ線検査方法及びｘ線検査装置
KR20050045892A (ko) Ｉｃ 공정을 모니터링하는 방법 및 시스템
TWI697025B (zh) 帶電粒子線裝置，截面形狀推定程式
JP7114736B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成システム
JP6425458B2 (ja) Ｘ線検査装置、ｘ線検査方法およびｘ線検査プログラム
KR20200052521A (ko) 고밀도 검사 대상에 대한 검사 영역의 선택 방법 및 이를 위한 검사 장치
WO2019163136A1 (ja) Ｘ線検査方法
KR20240026861A (ko) 반도체 시편에 대한 오버레이 측정
CN118334162A (zh) 激光增材制造板状构件x射线层析成像几何参数标定方法