TWI715662B - 檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

提供可以縮短被檢查物之檢查所需之時間的檢查裝置。

一種檢查板狀之被檢查物(11)的檢查裝置(2)，其包含：具備有保持被檢查物之保持面(6a)的被檢查物保持手段(6)，和根據被照射至被檢查物之面(11a)的雷射光線(21)之散射光(23)而檢測出面內之缺陷的缺陷檢測手段(8)，和對包含以缺陷檢測手段所檢測出之缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估的三次元測量手段(10)。

Description

檢查裝置
本發明係關於用以檢查半導體晶圓等之被檢查物的檢查裝置。
在以IC、LSI等為代表之半導體裝置之製造工程中，使用所謂的外觀檢查裝置而檢查半導體晶圓之表背面等為多(例如，參照專利文獻1等)。若藉由該外觀檢查裝置，依據攝影半導體晶圓之表背面等，可以檢測出混入至電路圖案內之異物，或在研削、研磨等之處理中產生的劃痕等之缺陷。
然而，上述外觀檢查裝置中，由於二次元性攝影半導體晶元之表背面等而檢測出缺陷，故無法取得與半導體晶圓之厚度方向(高度方向)有關之缺陷的詳細資訊。為了解決該問題，近年來，提案有複數次攝影對象之領域而取得三次元之資訊的三次元測量裝置(例如，參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-185535號公報
[專利文獻2]日本特開2015-38438號公報
上述三次元測量裝置可以詳細地取得比較窄之區域的資訊，另一方面不朝向概略檢查寬廣區域的用途。因此，使用該三次元測量裝置而檢查半導體晶圓等之被檢查物之時，通常以外觀檢查裝置事先確認缺陷之分布等。
然而，在如此之檢查方法中，因在外觀檢查裝置的檢查後，將被檢查物搬入至三次元測量裝置而實施詳細的檢查，故有被檢查物之檢查所需之時間容易變長的問題。本發明係鑑於如此之問題而研究出，其目的在於提供可以縮短被檢查物之檢查所需之時間的檢查裝置。
若藉由本發明之一觀點時，提供一種檢查板狀之被檢查物的檢查裝置，其特徵在於具備：被檢查物保持手段，其係具備保持該被檢查物的保持面；缺陷檢測手段，其係根據被照射至該被檢查物之面的雷射光線之散射光而檢測出該面內之缺陷；及三次元測量手段，其係對包含以該缺陷檢測手段所檢測出之該缺陷的區域進行三次元 性攝影而予以再評估，若藉由本發明之一觀點時，提供一種檢查板狀之被檢查物的檢查裝置，其特徵在於具備：被檢查物保持手段，其係具備保持該被檢查物的保持面；缺陷檢測手段，其係以亮視野或暗視野攝影該被檢查物之面而檢測出該面內之缺陷；及三次元測量手段，其係對包含以該缺陷檢測手段所檢測出之該缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估。
在上述本發明之一觀點中，以該缺陷檢測手段在該散射光之光強度超過事先預定之臨界值之情況判定存在該缺陷為佳。
與本發明之一觀點有關之檢查裝置由於同時具備檢測出被檢查物之面內的缺陷之缺陷檢測手段，和對包含以缺陷檢測手段所檢測出之缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估的三次元測量手段，故於檢測出被檢查物之面內之缺陷之後，可以在此情形下對包含缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估。依此，不需要搬運等之工程，可以縮短被檢查物之檢查所需的時間。
2、2a‧‧‧檢查裝置
4‧‧‧基台
6‧‧‧保持台(被檢查物保持手段)
6a‧‧‧保持面
8、8a、8b‧‧‧缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)
10‧‧‧三次元測量單元(三次元測量手段)
12‧‧‧支撐構造
12a‧‧‧前面
12b‧‧‧後面
14‧‧‧第1移動機構
16‧‧‧第1導軌
18‧‧‧移動塊
20‧‧‧第1滾珠螺桿
22‧‧‧第1脈衝馬達
24‧‧‧第2移動機構
26‧‧‧Y軸導軌
28‧‧‧Y軸移動板
30‧‧‧Y軸滾珠螺桿
32‧‧‧Y軸脈衝馬達
34‧‧‧Z軸導軌
36‧‧‧框體
38‧‧‧Z軸滾珠螺桿
40‧‧‧Z軸脈衝馬達
42‧‧‧雷射照射單元
44‧‧‧聚光單元
44a‧‧‧內壁面
44b‧‧‧開口
46‧‧‧檢查單元
48‧‧‧光電倍增管
52‧‧‧光源
54‧‧‧半反射鏡
56‧‧‧聚光單元
58‧‧‧鏡筒
60‧‧‧干涉單元
62‧‧‧平板
64‧‧‧半反射鏡
66‧‧‧參照鏡
68‧‧‧攝影單元
72‧‧‧亮視野光源
74‧‧‧照明透鏡
76‧‧‧半反射鏡
78‧‧‧鏡筒
80‧‧‧接物鏡
82‧‧‧暗視野光源
84‧‧‧反射鏡
86‧‧‧成像透鏡
88‧‧‧攝影單元
11‧‧‧被檢查物
11a‧‧‧被檢查面
21‧‧‧雷射光線
23‧‧‧散射光
25、27、29‧‧‧光
31‧‧‧亮視野光
33‧‧‧暗視野光
圖1為示意性表示檢查裝置之主要的正面側的斜視 圖。
圖2為示意性表示檢查裝置之主要的背面側的斜視圖。
圖3為示意性表示缺陷檢測單元之構成例的圖示。
圖4為示意性表示三次元測量單元之構成例的圖示。
圖5為示意性表示干涉單元之構成例的圖示。
圖6(A)為示意性表示缺陷檢查工程的俯視圖，圖6(B)為示意性表示以缺陷檢測單元所測量的光強度之例的曲線圖。
圖7(A)為示意性表示再評估工程的側面圖，圖7(B)為表示所形成的三次元畫像之例的圖示。
圖8為示意性表示與第1變形例有關之缺陷檢測單元的圖示。
圖9為示意性表示與變形例有關之檢查裝置之主要的背面側的斜視圖。
參照附件圖面，針對與本發明之一觀點有關的實施型態進行說明。圖1為示意性表示檢查裝置2之主要的正面側之斜視圖，圖2為示意性表示檢查裝置2之主要的背面側之斜視圖。
圖1及圖2所示般，檢查裝置2具備支撐各構成要素的基台4。在基台4之中央設置保持板狀之被檢查物11(參照圖3等)之保持台(被檢查物保持手段)6。被 檢查物11係例如IC、LSI等之製造所使用之圓盤狀之半導體晶圓。但是，被檢查物11之種類、形狀等並無限制，例如即使以封裝基板、陶瓷基板、玻璃基板等作為被檢查物11亦可。
保持台6被連結於例如馬達等之旋轉驅動源(無圖示)，繞大概平行於Z軸方向(垂直方向)之旋轉軸之周圍旋轉。保持台6之上面成為保持被檢查物11之保持面6a。該保持面6a例如通過被形成在保持台6之內部的吸引路(無圖示)等而連接於吸引源(無圖示)。藉由使吸引源之負壓作用於保持面6a，可以在保持台6保持被檢查物11。
在基台4之上面，以跨越保持台6之方式配置有支撐缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)8及三次元測量單元(三次元測量手段)10之門型支撐構件12。在支撐構件12之前面12a之上部，設置有使缺陷檢測單元8在Y軸方向(左右方向)移動之第1移動機構14。
第1移動機構14具備被配置在支撐構造12之前面12a且平行於Y軸方向的一對導軌16。在第1導軌16，以能夠滑動之方式，安裝構成第1移動機構14的移動塊18。在移動塊18之背面側(後面側)設置有螺帽部(無圖示)，該螺帽部螺合平行於第1導軌16之第1滾珠螺桿20。
在第1滾珠螺桿20之一端部連結有第1脈衝馬達22。若以第1脈衝馬達22使第1滾珠螺桿20旋轉 時，移動塊18沿著第1導軌16而在Y軸方向移動。在移動塊18之下部設置有缺陷檢測單元8。針對缺陷檢測單元8之詳細於後述。
另一方面，在支撐構件12之後面12b之上部，設置有使三次元測量單元10在Y軸方向及Z軸方向移動之第2移動機構24。第2移動機構24具備被配置在支撐構造12之後面12b且平行於Y軸方向的一對Y軸導軌26。在Y軸導軌26，以能夠滑動之方式，安裝構成第2移動機構24的Y軸移動板28。
在Y軸移動板28之背面側(後面側)設置有螺帽部(無圖示)，該螺帽部螺合平行於Y軸導軌26之Y軸滾珠螺桿30。在Y軸滾珠螺桿30之一端部連結有Y軸脈衝馬達32。若以Y軸脈衝馬達32使Y軸滾珠螺桿30旋轉時，Y軸移動板28沿著Y軸導軌26而在Y軸方向移動。
在Y軸移動板28之表面(後面)設置有平行於Z軸方向之Z軸導軌34。在Z軸導軌34，以能夠滑動之方式，安裝有三次元測量單元10之框體36。在框體36之背面側(前面側)設置有螺帽部(無圖示)，該螺帽部螺合平行於Z軸導軌34之Z軸滾珠螺桿38。
在Z軸滾珠螺桿38之一端部連結有Z軸脈衝馬達40。若以Z軸脈衝馬達40使Z軸滾珠螺桿38旋轉時，三次元測量單元10之框體36沿著Z軸導軌34而在Z軸方向移動。
圖3為示意性表示缺陷檢測單元8之構成例的圖示。如圖3所示般，與本實施型態有關之缺陷檢測單元8具備朝向被配置在下方之被檢查物11之被檢查面11a照射雷射光線21之雷射照射單元42。該雷射照射單元42例如將在雷射振盪器振盪之雷射光線21聚光至被檢查面11a。
在被檢查面11a被照射到雷射光線21之區域(以下，稱為被照射區域)存在缺陷之情況下，雷射光線21由於缺陷被散射，產生散射光23。另外，在被照射區域不存在缺陷之情況下，雷射光線21原樣地被反射。照射單元42之雷射振盪器係例如半導體雷射，使適合於在缺陷之散射的波長(405nm等)之雷射光線21振盪。但是，雷射振盪器之種類或雷射光線21之波長等並無限制。
在照射單元42之周圍配置有聚光上述散射光23之筒狀的聚光單元44。聚光單元44之內壁面44a被精加工成鏡面，反射從被形成在下部的開口44b進入聚光單元44內之散射光23而聚光於上方之聚光點。
在聚光單元44之上方配置有檢測出被聚光之散射光23的檢測單元46。檢測單元46具備有能夠檢測出微弱之光的光電倍增管48。光電倍增管48被配置在上述散射光23之聚光點附近。依此，可以以光電倍增管48適當地檢測出因缺陷引起的微弱之散射光23。
圖4為示意性表示三次元測量單元10之構成例的圖示。如圖4所示般，與本實施型態有關之三次元測 量單元10具備有搭載各構成要素之筒狀之框體36。在框體36內之側部設置有LED等之光源52。在光源52產生之光25主要朝向側方放射。
在光源52之側方設置有將從光源52放射出之光25引導至下方之半反射鏡54。在半反射鏡54之下方，配置有將在半反射鏡54反射之光源52之光25聚光至被檢查面11a的聚光單元56。聚光單元56代表性為凸透鏡，例如被固定在框體36之下端的鏡筒58之內部。
在聚光單元56之下方，配置生成參照用之光27，而與在被檢查面11a被反射之光29干涉的干涉單元60。圖5為示意性表示干涉單元60之構成例的圖示。干涉單元60代表有米勞型(Mirau)之干涉光學系統，具備由穿透光25、27、29之玻璃等之材料所構成之平板62，和被配置在平板62之下方的半反射鏡64。
在平板62之中央配置有構成參照面之微小的參照鏡66。通過聚光單元56在反射鏡64朝上反射之光25之一部分在參照鏡66朝下反射。另外，穿透半反射鏡64之光25之另外的一部分在被檢查面11a朝上被反射。
藉由在參照鏡(參照面)66的反射所生成之參照用之光27在半反射鏡64再次朝上被反射，與在被檢查面11a被反射之光29同時通過平板62、聚光單元56、半反射鏡54等而到達至上方之攝影單元68。依此，到達至攝影單元68之光27和光29係在因應從被檢查面11a至干涉單元60為止之距離等的特定條件下干涉。
攝影單元68具備有複數之畫素被配列成二次元(X軸方向及Y軸方向)之CCD、CMOS等之攝影元件。以該攝影元件取得光27和光29之干涉光之二次元性的光強度，依此可以形成持有因應從被檢查面11a至干涉單元60為止之距離等而決定的亮度分布的畫像。
即是，所取得之畫像之亮度因應三次元測量單元10之Z軸方向之位置而變化。利用該現象，例如從改變Z軸方向之位置而所取之複數畫像，分別抽出亮度或亮度變化成為最大等之座標(XY座標)，依此可以形成與被檢查面11a之形狀對應的三次元畫像。
接著，說明以該檢查裝置2被實施之被檢查物11之檢查方法的概略。在與本實施型態有關之檢查方法中，首先實施使被檢查物11保持於檢查裝置2之保持台6的保持工程。具體而言，以被檢查面11a露出至上方之方式，在保持面6a載置被檢查物11。在該狀態下，若使吸引源之負壓作用於保持面6a時，被檢查物11被保持台6吸引、保持。
於保持工程之後，實施以缺陷檢測單元8檢測出存在於被檢查面11a之缺陷檢測工程。圖6(A)係示意性表示缺陷檢測工程的俯視圖。在該缺陷檢測工程中，例如圖6(A)所示般，使保持台6繞Z軸之周圍旋轉，同時使缺陷檢查單元8在Y軸方向移動。依此，檢查之對象區域在被檢查面11a上以描繪螺旋之方式移動。
在該移動之間，藉由以缺陷檢測單元8連續 性或斷續性地測量散射光23之強度，可以在被檢查面11a之大概全體檢測出缺陷之分布。圖6(B)係表示以缺陷檢查單元8所測量的光強度之例的曲線圖。散射光23之光強度一般在存在缺陷之區域變大。依此，在例如某區域(座標)測量出之散射光23之光強度超過事先設定之臨界值Ith之情況，可以判定在其區域(座標)存在缺陷。
該判定係藉由例如構成缺陷檢測單元8之判定單元(無圖示)等而進行。另外，判定單元即使被設置在缺陷檢測單元8之外部亦可。例如，亦可以將控制檢查裝置2之全體的控制單元(無圖示)等當作缺陷檢測單元8之判定單元使用。
於缺陷檢測工程之後，實施藉由三次元測量單元10對存在缺陷之區域進行三次元性攝影而予以在評估的再評估工程。圖7(A)係示意性表示再評估工程的側面圖。在該再評估工程中，首先使保持台6繞Z軸之周圍旋轉，同時使三次元測量單元10在Y軸方向移動，而將三次元測量單元10定位在藉由缺陷檢測單元8檢測出缺陷的區域(XY座標)。
而且，一面變更三次元測量單元10之Z軸方向之位置，一面在各位置(Z座標)攝影被檢查面11a。如上述般，所取得之畫像之亮度因應三次元測量單元10之Z軸方向之位置而變化。依此，從改變Z軸方向之位置而所取之複數畫像，分別抽出亮度或亮度變化成為最大等之座標(XY座標)而重疊，依此可以形成與被檢查面11a之 形狀對應的三次元畫像。
圖7(B)係表示所形成之三次元畫像之例的圖示。三次元畫像之形成例如在構成三次元測量單元10之處理單元(無圖示)等進行。另外，處理單元即使被設置在三次元測量單元10之外部亦可。例如，亦可以將控制檢查裝置2之全體的控制單元等當作三次元測量單元10之處理單元使用。
如上述般，與本實施型態有關之檢查裝置2由於同時具備檢測出被檢查物11之被檢查面11a內的缺陷之缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)8，和對包含以缺陷檢測單元所檢測出之缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估的三次元測量單元(三次元測量手段)10，故於檢測出被檢查物11之被檢查面11a內之缺陷之後，可以在此情形下對包含缺陷的區域進行三次元性攝影而予以再評估。依此，不需要搬運等之工程，可以縮短被檢查物11之檢查所需的時間。
另外，本發明並不限定於上述實施型態之記載，能夠做各種變更而加以實施。例如，在上述實施型態中，雖然例示根據照射至被檢查物11之被檢查面11a的雷射光線21之散射光23而檢測出被檢查面11a內之缺陷的缺陷檢測單元8，但是亦可以使用其他之缺陷檢測單元。
圖8為示意性表示與第1變形例有關之缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)8a的圖示。與第1變形例有關之 缺陷檢測單元8a例如被構成在亮視野或暗視野攝影被檢查物11之被檢查面11a，而可以檢測出該被檢查面11a內之缺陷。
缺陷檢測單元8a具備有亮視野觀察用之亮視野光源72。從亮視野光源72被放射之亮視野光31係經照明用之透鏡74、半反射鏡76、鏡筒78內之接物鏡80等，而當作平行光束被照射至被檢查物11之被檢查面11a。再者，缺陷檢測單元8a具備有暗視野觀察用之暗視野光源82。從暗視野光源82被放射之暗視野光33經過鏡筒78內之反射鏡84等，在光束傾斜於被檢查物11之被檢查面11a之狀態下被照射。
在半反射鏡76之上方，設置有聚光在被檢查面11a被反射之反射光而進行成像的成像透鏡86。在成像透鏡86之更上方配置有包含CCD、CMOS等之攝影元件之攝影單元88。攝影單元88生成與在成像透鏡86所形成的影像對應的畫像。
在使用如此構成之缺陷檢測單元8a的缺陷檢測工程中，首先將亮視野光31及暗視野光33調整成適合於亮視野觀査或暗視野觀査的光量。而且，使保持台6繞Z軸之周圍旋轉，同時使缺陷檢測單元8在Y軸方向移動。依此，檢查之對象區域在被檢查面11a上以描繪螺旋之方式移動。
在該移動之間，若藉由攝影單元88攝影被檢查物11之被檢查面11a時，可以取得因應亮視野光31及 暗視野光33之光量的畫像，在被檢查面11a之大概全體檢測出缺陷之分布。另外，藉由亮視野之觀查朝向例如檢測出刮傷或缺損等之缺陷，藉由暗視野的觀查朝向例如檢測出附著物等之缺陷。
再者，在藉由缺陷檢測單元可以一次觀察的區域非常寬廣之情況等，即使不一定要使保持台6繞Z軸周圍旋轉，或使缺陷檢測單元8在Y軸方向移動亦可。
圖9為示意性表示與變形例有關之檢查裝置2a之主要的背面側的斜視圖。另外，與變形例有關之檢查裝置2a之構成要素大多與上述檢查裝置2之構成要素共同。依此，對共同的構成要素賦予相同的符號省略詳細說明。如圖9所示般，與變形例有關之檢查裝置2a具備與第2變形例有關之缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)8b以取代缺陷檢測單元8。
與該第2變形例有關之缺陷檢測單元8b例如係被稱為影像掃描器等之畫像生成裝置，被構成在X軸方向中可以一次攝影被檢測面11a之全體而進行檢查。依此，藉由一面使該缺陷檢測單元8b在Y軸方向移動(掃描)，一面攝影、檢查被檢測面11a，可以在被檢查面11a之大概全體檢測出缺陷之分布。
另外，作為影像掃描器之方式，可舉出例如CCD方式或CIS方式等。但是，該些方式可以因應用途而任意選擇。再者，於使用與該第2變形例有關之缺陷檢測單元8b之情況下，無須使保持台6繞Z軸之周圍旋 轉。
而且，亦可以使用同時具備上述缺陷檢測單元8和缺陷檢測單元8a之缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)等。其他，與上述實施型態及變形例有關之構造、方法等只要在不脫離本發明之目的的範圍，可以適當變更而加以實施。
2‧‧‧檢查裝置
4‧‧‧基台
6‧‧‧保持台(被檢查物保持手段)
6a‧‧‧保持面
8‧‧‧缺陷檢測單元(缺陷檢測手段)
10‧‧‧三次元測量單元(三次元測量手段)
12‧‧‧支撐構造
12a‧‧‧前面
14‧‧‧第1移動機構
16‧‧‧第1導軌
18‧‧‧移動塊
20‧‧‧第1滾珠螺桿
22‧‧‧第1脈衝馬達

Claims (4)

  1. 一種檢查裝置，其係檢查板狀之被檢查物的檢查裝置，其特徵在於具備：被檢查物保持手段，其係具備保持該被檢查物的保持面；缺陷檢測手段，其係根據被照射至該被檢查物之面的雷射光線之散射光而檢測出在研削、研磨產生的該面內之劃痕；及三次元測量手段，其係對包含以該缺陷檢測手段所檢測出之該劃痕的區域進行三次元性攝影而予以再評估，該三次元測量手段包含米勞型(Mirau)之干涉光學系統，改變Z軸方向之位置而取得複數畫像。
  2. 如請求項1所記載之檢查裝置，其中該缺陷檢測手段在該散射光之光強度超過事先設定之臨界值之情況下，判定成存在該缺陷。
  3. 一種檢查裝置，其係檢查板狀之被檢查物的檢查裝置，其特徵在於具備：被檢查物保持手段，其係具備保持該被檢查物的保持面；缺陷檢測手段，其係以亮視野或暗視野攝影該被檢查物之面而檢測出在研削、研磨產生的該面內之劃痕；及三次元測量手段，其係對包含以該缺陷檢測手段所檢測出之該劃痕的區域進行三次元性攝影而予以再評估，該三次元測量手段包含米勞型(Mirau)之干涉光學系 統，改變Z軸方向之位置而取得複數畫像。
  4. 如請求項1至3中之任一項所述之檢查裝置，其中進一步具備：旋轉驅動源，其係被連結於該被檢查物保持手段，使該被檢查物保持手段旋轉；支持構造，其係被配置成跨越該被檢查物保持手段；第1移動機構，其係被設置在該支持構造，使該缺陷檢測手段在左右方向移動；及第2移動機構，其係被設置在該支持構造，使該三次元測量手段在該左右方向移動，藉由使該被檢查物保持手段旋轉之同時，使該缺陷檢測手段或該三次元測量手段在該左右方向移動，來進行根據該缺陷手段的該劃痕之檢測或根據該三次元測量手段的該區域之三次元性攝影。
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