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公開番号2024070012
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-22
出願番号2022180338
出願日2022-11-10
発明の名称半導体素子の画像検査
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 21/66 20060101AFI20240515BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】検査範囲に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出する。
【解決手段】半導体素子の画像検査方法であって、上面に複数のアライメントマークが設けられたステージ上に半導体素子を載置する工程と、前記半導体素子の上面の各検査範囲に対して上面検査画像と前記ステージの前記上面の画像である第1アライメント画像とを撮影する工程と、画像検査を実施する工程、を有する。画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、上面正常画像と第2アライメント画像を記憶している。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第1アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第2アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子（１４）の画像検査方法であって、
上面（４０ａ）に複数のアライメントマーク（４４）が設けられたステージ（４０）上に半導体素子を載置する工程と、
各検査範囲（５０）の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面（１０ａ）に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
画像検査装置による画像検査を実施する工程、
を有し、
前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
画像検査方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記半導体素子が光透過性を有する半導体ウエハ（１０）に設けられており、
前記上面検査画像の撮影では、カメラ（６２）によって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
前記第１アライメント画像の撮影では、前記カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
請求項１に記載の画像検査方法。
【請求項３】
前記半導体素子が半導体ウエハに設けられており、
前記ステージが光透過性を有し、
前記上面検査画像の撮影では、第１カメラ（６２）によって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影し、
前記第１アライメント画像の撮影では、前記第１カメラと同軸に設けられた第２カメラ（６４）によって前記ステージの下側から前記ステージを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影する、
請求項１に記載の画像検査方法。
【請求項４】
前記半導体素子の前記上面が、位置を特定可能な形状を有する特徴点（１５ａ）を有しており、
前記特徴点を含む前記上面検査画像が特徴点上面検査画像であり、
前記特徴点上面検査画像に対応する前記第１アライメント画像が特定第１アライメント画像であり、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記特徴点上面検査画像に含まれる前記特徴点と前記特定第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークとの特定位置関係（ｘ１，ｘ２）を特定し、
前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記特定位置関係を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法。
【請求項５】
前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程の前に、前記半導体素子が設けられているウエハの上面に設けられたパターンを撮影し、撮影した前記パターンに基づいて前記ウエハの中心軸回りの角度を調整する工程を有し、
前記半導体素子を前記ステージ上に載置する前記工程では、前記角度が調整された状態の前記ウエハを前記ステージ上に載置する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか一項に記載の画像検査方法を有する半導体素子の製造方法。
【請求項７】
半導体素子の画像検査装置であって、
上面に複数のアライメントマークが設けられたステージと、
カメラと、
記憶装置と、
制御装置、
を有し、
前記ステージ上に載置された半導体素子に対して、前記制御装置が、
各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する工程と、
画像検査を実施する工程、
を実行するように構成されており、
前記記憶装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶しており、
前記画像検査では、前記制御装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する、
画像検査装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体素子の画像検査に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
特許文献１には、ウエハの表面に設けられたマスクパターンの検査方法が開示されている。この検査方法では、ウエハの表面にダミーパターンを設けることで、疑似欠陥の認識を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－０６２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子の表面を複数の検査範囲に区画し、各検査範囲の画像を撮影し、撮影した各検査範囲の画像を正常画像と比較することで半導体素子の表面の欠陥を検出する技術が存在する。この種の技術では、特徴点が存在しない検査範囲では、検査範囲の画像と正常画像の相対的な位置関係を特定することが困難となり、欠陥を正確に検出することができない。例えば、検査範囲に素子パターンの角部が存在する場合には、検査範囲の画像と正常画像とで素子パターンの角部が一致するように位置合わせした状態でこれらの画像を比較することで欠陥を正確に検出することができる。これに対し、特徴点（例えば、素子パターンの角部等）が検査範囲に存在しない場合には、検査範囲の画像と正常画像との間で位置合わせを行うことができず、欠陥を正確に検出することができない。本明細書では、検査範囲に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出することが可能な画像検査方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体素子の画像検査方法は、半導体素子載置工程、撮影工程、画像検査工程を有する。前記半導体素子載置工程では、上面に複数のアライメントマークが設けられたステージ上に半導体素子を載置する。前記撮影工程では、各検査範囲の下部に前記アライメントマークのうちの少なくとも１つが配置されるように前記半導体素子の上面に複数の検査範囲を設定し、前記各検査範囲に対して、前記半導体素子の前記上面の画像である上面検査画像と、前記ステージの前記上面の画像である第１アライメント画像とを撮影する。前記画像検査工程では、画像検査装置による画像検査を実施する。前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記半導体素子の前記上面の正常画像である上面正常画像と、前記ステージの前記上面の正常画像である第２アライメント画像を記憶している。前記画像検査では、前記画像検査装置が、前記検査範囲ごとに、前記第１アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置と前記第２アライメント画像に含まれる前記アライメントマークの位置を基準として前記上面検査画像と前記上面正常画像を比較することで、前記上面検査画像に欠陥が含まれるか否かを判定する。
【０００６】
この画像検査方法で使用するステージの上面には、アライメントマークが設けられている。アライメントマークは、検査範囲内における位置（例えば、ｘ座標とｙ座標）を特定できるマークであれば、どのようなマークであってもよい。この画像検査方法では、半導体素子の検査範囲ごとに上面検査画像と第１アライメント画像を撮影する。第１アライメント画像は、ステージの上面の画像であり、ステージに設けられたアライメントマークの画像を含む。画像検査では、第１アライメント画像に含まれるアライメントマークの位置と第２アライメント画像に含まれるアライメントマークの位置を基準として上面検査画像と上面正常画像を比較する。すなわち、第１アライメント画像に含まれるアライメントマークと第２アライメント画像に含まれるアライメントマークを用いて上面検査画像と上面正常画像の相対位置を特定し、その相対位置に基づいて上面検査画像と上面正常画像を比較する。このため、検査範囲内に特徴点が存在しなくても、上面検査画像と上面正常画像の間で位置合わせを行うことができる。このため、この検査方法によれば、検査範囲内に特徴点が存在しない場合でも欠陥を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
半導体ウエハ１０の平面図。
半導体素子１４の平面図。
検査範囲５０を示す平面図。
ステージ４０の平面図。
半導体ウエハ１０が載置された状態のステージ４０の平面図。
画像検査装置の構成図。
半導体素子１４を通して見える溝４２ｘ、４２ｙを示す図。
座標（ｘ１，ｙ１）と座標（ｘ２，ｙ２）の説明図。
差（Δｘｃ，Δｙｃ）の算出方法の説明図。
差（Δｘｃ，Δｙｃ）の算出方法の説明図。
上面検査画像と上面正常画像の重ね方の説明図。
位置ずれによる欠陥の誤検出の説明図。
実施例２の画像検査装置の構成図。
ステージ４０の上面におけるアライメントマークの配置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子が光透過性を有する半導体ウエハに設けられていてもよい。前記上面検査画像の撮影では、カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影してもよい。前記第１アライメント画像の撮影では、前記カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影してもよい。
【０００９】
この構成によれば、上面検査画像と第１アライメント画像を精度よく撮影することができる。
【００１０】
本明細書が開示する一例の画像検査方法においては、前記半導体素子が半導体ウエハに設けられていてもよい。前記ステージが光透過性を有していてもよい。前記上面検査画像の撮影では、第１カメラによって前記半導体ウエハの上側から前記半導体ウエハの前記上面を撮影してもよい。前記第１アライメント画像の撮影では、前記第１カメラと同軸に設けられた第２カメラによって前記ステージの下側から前記ステージを透過して見える前記ステージの前記上面を撮影してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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