TW202348988A - 缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於可以簡單方法自動檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件的缺陷檢查裝置。 缺陷檢查裝置1具備：光學顯微鏡10，其具備拍攝晶片31之圖像之攝像部14；控制部20，其控制用以拍攝晶片之圖像之光學條件；及記憶部25，其記憶有預先檢測出之晶片內之缺陷之位置；攝像部一面改變光學條件，一面拍攝包含記憶於記憶部之缺陷之區域之第1圖像，及於與包含缺陷之區域相同區域內，不包含缺陷之區域之第2圖像，藉由比較第1圖像之特徵量與第2圖像之特徵量，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件。

Description

缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法
本發明係關於一種檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷之缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。
半導體器件藉由於1塊半導體晶圓上矩陣狀重複形成複數個半導體器件電路(晶片)後，單片化為各個晶片，將單片化之晶片封裝而製造。
於將各個晶片單片化前，一面逐次拍攝形成於晶圓上之各晶片之外觀圖案，一面以像素單位比較檢查圖像與基準圖像，基於對比之像素彼此之亮度值之差等檢測晶片內之缺陷(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-155610號公報
[發明所欲解決之問題]
晶片內之缺陷檢查係一面以光學顯微鏡拍攝晶片之圖像一面進行，但需要設定如缺陷清晰可見之光學顯微鏡之光學條件。
於人手動設定光學條件之情形時，即使知曉缺陷之位置，亦藉由使光學顯微鏡移動至包含缺陷之區域，變更光學條件，以目視確認檢查圖像，而探索缺陷清晰可見之光學條件。
然而，因光學條件有多個，人不易探索所有光學條件，又，由於人以目視判斷，故有缺陷之檢測因人而產生偏差之虞。
本發明係鑑於該點而完成者，其主要目的在於提供一種於使用光學顯微鏡檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷之缺陷檢查裝置中，可以簡單方法自動檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。 [解決問題之技術手段]
本發明之缺陷檢查裝置係檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷者，且具備：光學顯微鏡，其具備拍攝晶片之圖像之攝像部；控制部，其控制光學顯微鏡用以拍攝晶片之圖像之光學條件；及記憶部，其記憶有預先檢測出之晶片內之缺陷之位置；攝像部一面以控制部改變光學條件，一面拍攝包含記憶於記憶部之缺陷之區域之第1圖像，及於與包含缺陷之區域相同區域內，不包含缺陷之區域之第2圖像；且該缺陷檢測裝置具備藉由比較第1圖像之特徵量與第2圖像之特徵量，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件的檢測機構。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種於使用光學顯微鏡檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷之缺陷檢查裝置中，可以簡單方法自動檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。
以下，基於圖式詳細說明本發明之實施形態。另，本發明並非限定於以下之實施形態者。又，於不脫離發揮本發明之效果之範圍內，可適當變更。 (第1實施形態) 圖1係模式性顯示本發明之第1實施形態之缺陷檢查裝置1之構成之圖。
如圖1所示，本實施形態之缺陷檢查裝置1係檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷者，其具備：光學顯微鏡10；控制部20，其控制用以拍攝晶片之圖像之光學條件；記憶部25，其記憶預先檢測出之晶片內之缺陷之位置；及檢測機構40，其檢測光學顯微鏡10用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件。
光學顯微鏡10具備：載物台11，其載置晶圓30；顯微鏡本體12，其保持載物台11；照明部13，其對晶圓30照射照明光L；及攝像部14，其拍攝晶片之圖像。
自照明部13照射之照明光L由聚光透鏡15聚光後，於半反射鏡16沿物鏡17之光軸偏轉，照射至晶圓30之表面。來自晶圓30之反射光經由物鏡17、半反射鏡16及耦合透鏡18入射至攝像元件19。將由攝像元件19拍攝之圖像以圖像處理部35進行圖像處理。
本實施形態中，檢測機構40基於由攝像部14拍攝之晶片之圖像資訊，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件。控制部20將光學顯微鏡10設定為由檢測機構40檢測出之最佳光學條件，拍攝晶片，檢測晶圓30內之缺陷。
另，本實施形態中，由控制部20控制之光學顯微鏡10之光學條件涉及到物鏡17之倍率、照明光L之種類(同軸、斜光、透過)或明度、微分干涉濾光器(未圖示)之位置、照明光L之濾光器(未圖示)等多個方面。
圖2係顯示使用本實施形態之缺陷檢查裝置1，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件之方法的流程圖。
首先，如圖3(A)所示，預先由光學顯微鏡10拍攝形成於晶圓30上之晶片31，檢測晶片31內之缺陷，將檢測出缺陷之晶片31a內之位置登錄於記憶部25(步驟S101)。
接著，如圖3(B)所示，由控制部20變更光學顯微鏡10之光學條件(步驟S102)，拍攝包含缺陷50之區域(缺陷區域)A之圖像(第1圖像)(步驟S103)。
接著，如圖3(B)所示，以相同之光學條件，於與包含缺陷50之區域A相同之區域內，拍攝不包含缺陷50之晶片31b之區域(良品區域)B之圖像(第2圖像)(步驟S104)。此處，缺陷區域A與良品區域B為晶片內之相同區域。
接著，將缺陷區域A之圖像(第1圖像)之亮度值(特徵量)與良品區域B之圖像(第2圖像)之亮度值(特徵量)進行比較(步驟S105)。
接著，於最佳光學條件之探索未結束之情形時(步驟S106之否(No))，變更光學顯微鏡10之光學條件(步驟S102)，重複步驟S103～步驟S105。於最佳光學條件之探索結束之情形時(步驟S106之是(Yes))，將光學顯微鏡10設定為最佳光學條件，檢測晶圓30內之缺陷。
表1係例示出將光學條件變更4次，以各個光學條件拍攝缺陷區域A之圖像及良品區域B之圖像而得之缺陷區域A之亮度值(A)、良品區域B之亮度值(B)及兩者之亮度值之差(B-A)的表。另，亮度值之數值表示任意單位。
[表1]
光學條件 1 2 3 4
缺陷區域之亮度值(A) 20 10 25 15
良品區域之亮度值(B) 95 100 85 90
亮度值之差(B-A) 75 90 60 75
即使拍攝相同區域A、B，若光學條件改變，則於區域A、B拍攝到之圖像之亮度值亦改變，圖像之清晰度愈高，兩者之差愈大。因此，缺陷區域A之亮度值(A)與良品區域B之亮度值(B)之差(B-A)成為求得最佳光學條件之評估值。
表1所示之例中，4個光學條件中，光學條件2之兩者之亮度值之差(B-A)最大。因此，該情形時，光學條件2可謂最佳光學條件。
如此，本實施形態中，可藉由將缺陷區域A之圖像(第1圖像)之亮度值與良品區域B之圖像(第2圖像)之亮度值進行比較，而檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件。藉此，檢測缺陷時之閾值可有餘裕，故可提高檢測晶片內之缺陷時之檢測精度。
另，表1中，自缺陷區域A之亮度值(A)與良品區域B之亮度值(B)之差(B-A)求得最佳光學條件，但缺陷區域A之亮度值(A)與良品區域B之亮度值(B)之比較亦可如表2所示，以兩者之比(B/A)進行。
表2所示之例中，4個光學條件中，光學條件2之兩者之亮度值之比(B/A)最大。因此，該情形時，光學條件2可謂最佳光學條件。
[表2]
光學條件 1 2 3 4
缺陷區域之亮度值(A) 20 10 25 15
良品區域之亮度值(B) 95 100 85 90
亮度值之比(B/A) 4.75 10.0 3.4 6.0
(第1實施形態之變化例) 上述實施形態中，將缺陷區域A之圖像(第1圖像)之亮度值與良品區域B之圖像(第2圖像)之亮度值進行比較，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件，但亦可進而對評估值加上不同良品區域之圖像彼此之亮度值之差，而檢測最佳光學條件。
如圖4所示，於與包含圖3(B)所示缺陷50之區域A相同之區域，拍攝與圖3(C)所示晶片31b不同之、不包含缺陷50之晶片31c之區域(良品區域)B'之圖像(第2圖像)。此處，缺陷區域A與良品區域B'為晶片內相同區域。
接著，將圖3(C)所示之良品區域(第1良品區域)B之圖像之亮度值(B1)與圖4所示之良品區域(第2良品區域)B'之圖像之亮度值(B2)進行比較。
表3係如下之表，與表1同樣一面改變光學條件，一面分別例示出各個光學條件下，缺陷區域A之亮度值(A)、第1良品區域B之亮度值(B1)、第2良品區域B'之亮度值(B2)、亮度值(A)與亮度值(B1)之差(第1亮度值之差)(D1=B1-A)、亮度值(B1)與亮度值(B2)之差(第2亮度值之差)(D2=B1-B2)、及第1亮度值之差(D1)與第2亮度值之差(D2)之差(D1-D2)。另，亮度值之數值表示任意單位。
此處，第1亮度值之差(D1=B1-A)與表1所示之缺陷區域A之亮度值(A)與良品區域B之亮度值(B)之差(B-A)相同。
[表3]
光學條件 1 2 3 4
缺陷區域之亮度值(A) 20 10 25 15
第1良品區域之亮度值(B1) 95 100 85 90
第2良品區域之亮度值(B2) 85 90 80 85
第1亮度值之差(D1=B1-A) 75 90 60 75
第2亮度值之差(D2=B1-B2) 10 10 5 5
第1與第2亮度值之差(D1-D2) 65 80 55 70
即使於相同光學條件下拍攝良品區域B、B'，因晶片間之偏差，於良品區域B、B'拍攝之圖像之亮度值B1、B2亦改變，但圖像之清晰度愈高，兩者之差愈小。因此，良品區域彼此之亮度值之差(B1-B2)亦成為求得最佳光學條件之評估值。因此，缺陷區域A之亮度值(A)與良品區域B之亮度值(B1)之差(第1亮度值之差：D1)、及良品區域B、B'彼此之亮度值之差(第2亮度值之差：D2)的差(D1-D2)成為求得最佳光學條件之評估值。
表3所示之例中，4個光學條件中之光學條件2之亮度值之差(D1-D2)最大。因此，該情形時，光學條件2可謂最佳光學條件。此外，藉由減小良品區域彼此之亮度值之差，亦可抑制將良品作為缺陷之疑似缺陷檢測。
(第2實施形態) 第1實施形態中，作為求得最佳光學條件之評估值之特徵量，使用於良品區域及缺陷區域拍攝之圖像之亮度值，但亦可使用以下說明之「感度值」作為特徵量。
作為缺陷檢查方法，已知有稱為DSI(Die-to-Statistical Image：晶粒到統計影像)比較法之良品學習方式。
圖5係說明對複數個良品晶片製作學習資料之方法之圖。
首先，如圖5(A)所示，拍攝複數個良品晶片，取得與圖3(C)所示之良品區域B相同區域之圖像。此處，區域B中之像素P之數量設為12(3×4)個。
由於取得相同區域之圖像，故各像素之亮度值之分佈形成反映良品之偏差之正規分佈。因此，藉由按照每個像素進行統計處理，如圖5(B)及(C)所示，可求得各像素之平均值Gi(i=1～12)與標準偏差σi(i=1～12)。
使用如此獲得之學習資料，對檢查對象之晶圓，基於下述之式(1)算出圖3(B)、(C)所示之缺陷區域A、及良品區域B之各像素之感度值Ai。此處，gi表示各像素之亮度值。
[數1]
圖6(A)顯示缺陷區域A中之各像素之亮度值gi，圖6(B)顯示使用式(1)算出之各像素之感度值Ai。
同樣，圖7(A)顯示良品區域B中之各像素之亮度值g'i，圖7(B)顯示使用式(1)算出之各像素之感度值A'i。
如此，一面改變光學顯微鏡之光學條件，一面取得缺陷區域A中之各像素之感度值Ai、及良品區域B中之各像素之感度值A'i。
然後，針對各光學條件，將缺陷區域A中之各像素之感度值Ai之最大值Amax與良品區域B中之各像素之感度值Ai之最大值A'max進行比較。
表4係例示出將光學條件變更4次，各個光學條件下，缺陷區域A之感度值(Amax)、良品區域B之感度值(A'max)及兩者之感度值之差(A'maxB-Amax)之表。另，感度值之數值表示任意單位。
[表4]
光學條件 1 2 3 4
缺陷區域之感度值(Amax) 200 500 250 200
良品區域之感度值(A'max) 80 50 180 210
感度值之差(Amax'-Amax) 120 450 70 -10
即使拍攝相同區域A、B，若光學條件改變，則於區域A、B拍攝之圖像之感度值亦改變，區域A之缺陷部分之清晰度愈高，與學習資料之差愈大，與區域B之差愈大。因此，缺陷區域A之感度值(Amax)與良品區域B之感度值(A'max)之差(Amax-A'max)成為求得最佳光學條件之評估值。感度值成為檢查時用以檢測對象之缺陷之閾值。因此，成為與實際檢查相同之評估值，故較使用「亮度值」，可進行更正確之評估。
表4所示之例中，4個光學條件中之光學條件2下兩者之亮度值之差(A'max-Amax)最大。因此，該情形時，光學條件2可謂最佳光學條件。
另，表4中，自缺陷區域A之感度值(Amax)與良品區域B之感度值(A'max)之差(A'max-Amax)求得最佳光學條件，但缺陷區域A之感度值(Amax)與良品區域B之感度值(A'max)之比較亦可以兩者之比(A'max/Amax)進行。
以上，已藉由較佳實施形態說明本發明，但此種記述並非限定事項，當然可進行各種改變。例如，上述實施形態中，作為求得光學顯微鏡之最佳光學條件之評估值之特徵量，以於良品區域及缺陷區域拍攝之圖像之亮度值或感度值為例進行說明，但不限定於此，只要為根據圖像之清晰度變化之特徵量，則亦可使用分散值或邊緣增強濾波處理後之亮度值等其他特徵量。
1:缺陷檢查裝置 10:光學顯微鏡 11:載物台 12:顯微鏡本體 13:照明部 14:攝像部 15:聚光透鏡 16:半反射鏡 17:物鏡 18:耦合透鏡 19:攝像元件 20:控制部 25:記憶部 30:晶圓 31:晶片 31a:晶片 31b:晶片 31c:晶片 35:圖像處理部 40:檢測機構 50:缺陷 A:缺陷區域 A1～A12:感度值 A'1～A'12:感度值 B:良品區域 B':良品區域 G1～G12:平均值 g1～g12:亮度值 g'1～g'12:亮度值 L:照明光 P:像素 S101～S107:步驟 σ1～σ12:標準偏差
圖1係模式性顯示本發明之第1實施形態之缺陷檢查裝置1之構成之圖。 圖2係顯示使用第1實施形態之缺陷檢查裝置，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件之流程圖。 圖3(A)～(C)係說明依照圖2所示之流程圖，檢測用以拍攝包含缺陷之區域之最佳光學條件之方法的圖。 圖4係說明檢測第1實施形態之變化例之最佳光學條件之方法之圖。 圖5(A)～(C)係說明本發明之第2實施形態中，對複數個良品晶片製作學習資料之方法之圖。 圖6(A)及(B)係顯示缺陷區域A中之各像素之亮度值gi及感度值Ai之圖。 圖7(A)及(B)係顯示良品區域B中之各像素之亮度值g'i及感度值A'i之圖。
1:缺陷檢查裝置
10:光學顯微鏡
11:載物台
12:顯微鏡本體
13:照明部
14:攝像部
15:聚光透鏡
16:半反射鏡
17:物鏡
18:耦合透鏡
19:攝像元件
20:控制部
25:記憶部
30:晶圓
35:圖像處理部
40:檢測機構
L:照明光

Claims (10)

  1. 一種缺陷檢查裝置，其係檢查形成於晶圓上之晶片內之缺陷者，且具備： 光學顯微鏡，其具備拍攝上述晶片之圖像之攝像部； 控制部，其控制上述光學顯微鏡用以拍攝上述晶片之圖像之光學條件；及 記憶部，其記憶有預先檢測出之上述晶片內之缺陷之位置；且 上述攝像部一面由上述控制部改變上述光學條件，一面拍攝包含記憶於上述記憶部之上述缺陷之區域之第1圖像、及於與包含上述缺陷之區域相同區域，不包含上述缺陷之區域之第2圖像；且該缺陷檢查裝置具備： 檢測機構，其藉由比較上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量，檢測用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  2. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述攝像部包含拍攝複數張上述第2圖像， 上述檢測機構除比較上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量外，還比較上述複數個第2圖像彼此之特徵量，藉此檢測用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  3. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中檢測上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量之差最大的光學條件，作為用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  4. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中檢測上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量之差最大的光學條件，作為用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  5. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中將上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量之差設為第1差，將上述複數張第2圖像彼此之特徵量之差設為第2差，檢測上述第1差與上述第2差之差或比為最大之光學條件，作為用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  6. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中將上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量之差設為第1差，將上述複數張第2圖像彼此之特徵量之差設為第2差，檢測上述第1差與上述第2差之差或比為最大之光學條件，作為用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
  7. 如請求項1至6中任一項之缺陷檢查裝置，其中上述第1圖像之特徵量及上述第2圖像之特徵量為亮度值或感度值。
  8. 如請求項1至6中任一項之缺陷檢查裝置，其中上述光學條件包含拍攝上述晶片之圖像之物鏡之倍率、照射至上述晶片之照明光之種類、上述照明光之明度及上述照明光之濾光器之至少任一者。
  9. 如請求項7之缺陷檢查裝置，其中上述光學條件包含拍攝上述晶片之圖像之物鏡之倍率、照射至上述晶片之照明光之種類、上述照明光之明度及上述照明光之濾光器之至少任一者。
  10. 一種缺陷檢查方法，其係以光學顯微鏡拍攝形成於晶圓上之晶片之圖像，檢查上述晶片內之缺陷者，且具備以下步驟： 預先登錄上述晶片之缺陷之位置； 一面改變上述光學顯微鏡之光學條件，一面拍攝包含上述缺陷之區域的第1圖像、及於與包含上述缺陷之區域相同之區域內不包含上述缺陷之區域的第2圖像；及 藉由比較上述第1圖像之特徵量與上述第2圖像之特徵量，檢測用以拍攝包含上述缺陷之區域之最佳光學條件。
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