特開 2024-84365 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084365

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240618BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

H01L21/66 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198600

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】川田 善之

(72)【発明者】

【氏名】森山 克文

(72)【発明者】

【氏名】森井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】真田 知幸

(72)【発明者】

【氏名】山口 晃

(72)【発明者】

【氏名】吉田 徹夫

(72)【発明者】

【氏名】西村 宏

【テーマコード（参考）】

4M106

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106CA22

4M106CA38

4M106DB04

4M106DD03

4M106DD10

4M106DD23

4M106DJ27

(57)【要約】

【課題】 ウェーハの外観検査を正確に行うことが可能な検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】 検査装置（１、１Ａ、１Ｂ）は、ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラ（５０）と、カメラにより撮像した画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行う第１の判定部（１０）と、仮判定により異常と判定された検査対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定機（５２）と、３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行う第２の判定部（１０）とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像した前記画像から前記検査対象物を検出し、前記検査対象物の良否の仮判定を行う第１の判定部と、
前記仮判定により異常と判定された前記検査対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定機と、
前記３次元形状測定機により測定した前記検査対象物の前記３次元形状と、前記カメラにより撮像した前記画像、又は前記３次元形状測定機により測定した前記検査対象物の３次元形状に基づいて、前記検査対象物の良否の本判定を行う第２の判定部と、
を備える検査装置。

【請求項2】

前記検査対象物は、テストヘッドを用いて前記ウェーハを電気的に検査したときに前記ウェーハの電極パッドに形成された針跡である、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記第１の判定部は、前記カメラにより撮像した前記画像から前記電極パッドに形成された針跡の面積を検出し、前記面積に基づいて前記電極パッドの良否の仮判定を行う、請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記第２の判定部は、前記３次元形状測定機により測定した前記電極パッドの最大谷深さに基づいて前記電極パッドの良否の本判定を行う、請求項２又は３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記カメラと前記３次元形状測定機の位置関係を取得するアライメント部を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項6】

前記アライメント部は、前記カメラ及び前記３次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、前記カメラと前記３次元形状測定機の位置関係を取得する、請求項５に記載の検査装置。

【請求項7】

ウェーハ上の検査対象物の画像をカメラにより撮像し、前記画像から前記検査対象物を検出し、前記検査対象物の良否の仮判定を行うステップと、
前記仮判定により異常と判定された前記検査対象物の３次元形状を３次元形状測定機により測定し、前記３次元形状測定機により測定した前記検査対象物の前記３次元形状と、前記カメラにより撮像した前記画像、又は前記３次元形状測定機により測定した前記検査対象物の３次元形状に基づいて、前記検査対象物の良否の本判定を行うステップと、
を備える検査方法。

【請求項8】

前記検査対象物は、テストヘッドを用いて前記ウェーハを電気的に検査したときに前記ウェーハの電極パッドに形成された針跡である、請求項７に記載の検査方法。

【請求項9】

前記カメラと前記３次元形状測定機の位置関係を取得するアライメントステップを備える、請求項７又は８に記載の検査方法。

【請求項10】

前記カメラによりアライメントマークを測定するステップと、
前記３次元形状測定機により前記アライメントマークを測定するステップとを備え、
前記アライメントステップでは、前記カメラ及び前記３次元形状測定機による前記アライメントマークの測定結果に基づいて、前記カメラと前記３次元形状測定機の位置関係を取得する、請求項９に記載の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は検査装置及び検査方法に係り、特に半導体ウェーハ上に形成された半導体装置の検査を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程では、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、ウェーハレベル検査では、半導体ウェーハ（以下、ウェーハという。）上に個々の半導体デバイスに対応する複数のチップが形成された段階で、半導体デバイスの電極パッドをプローブカードのプローブ針に接触させ、テスト信号を供給する。そして、このテスト信号に応じて半導体デバイスが出力する信号をテスタで測定して、半導体デバイスが正常に動作するかを電気的に検査する。

【0003】

上記のようなウェーハレベル検査では、電極パッドの表面の酸化膜のみをプローブ針で削り取って、プローブ針を電極パッドに接触させて導通させるのが理想的である。ウェーハレベル検査では、電極パッドの表面の酸化膜をプローブ針で削り取るためにオーバドライブをかける。そして、ウェーハレベル検査の後に電極パッドに形成された針跡の検出を行う。

【0004】

ウェーハレベル検査の後の針跡の検出において、電極パッドから針跡が検出されなかった場合には、測定不良と判定される。一方、プローブ針が電極パッドに突き刺さって電極パッドの下地層が露出した場合には、その電極パッドを不良として取り扱う。

【0005】

特許文献１には、プローブ針を用いて検査した後に電極パッドの下地層の露出状況を自動的に検出するための針跡検査装置が開示されている。特許文献１では、カメラを用いて、電極パッド上に形成された針跡を撮像し、電極パッドの下地層の露出の有無を検査するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９－２８９８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ウェーハの外観検査では、カメラで撮像したウェーハの画像（２次元画像）から、例えば、上記の針跡以外にも、傷（例えば、パターンが形成されていない無地のウェーハ又はミラーウェーハ上の傷等）又は異物等の有無の検査を行う場合がある。

【0008】

ウェーハの外観検査のうち、例えば、ウェーハレベル検査の後の針跡の検出では、ウェーハレベル検査後にウェーハを照明手段で照明し、ウェーハ上面の画像（２次元画像）をカメラで撮像する。そして、画像の明暗に基づいて電極パッドと下地層とを区別する。

【0009】

上記のように画像の明暗に基づいて電極パッドと下地層とを区別する場合、画像の明暗がウェーハ表面の形状による光の当たり具合に起因するものであるのか、材料の違いに起因するものであるのか、判定が困難な場合がある。例えば、ウェーハ表面の形状に起因する暗部の割合が大きい場合には、下地層の露出がなくても電極パッドが不良と判定されてしまう場合があり得る。

【0010】

また、２次元画像を用いたウェーハの傷又は異物等を対象とした外観検査においても、ウェーハの材質、もしくは傷又は異物の形状又は種類によっては、外観検査の結果の良否判定のために十分な精度が得られない場合があり得る。

【0011】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの外観検査を正確に行うことが可能な検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る検査装置は、ウェーハ上の検査対象物の画像を撮像するカメラと、カメラにより撮像した画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行う第１の判定部と、仮判定により異常と判定された検査対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定機と、３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行う第２の判定部とを備える。

【0013】

本発明の第２の態様に係る検査装置は、第１の態様に係る検査対象物を、テストヘッドを用いてウェーハを電気的に検査したときにウェーハの電極パッドに形成された針跡としたものである。

【0014】

本発明の第３の態様に係る検査装置は、第２の態様において、第１の判定部は、カメラにより撮像した画像から電極パッドに形成された針跡の面積を検出し、面積に基づいて電極パッドの良否の仮判定を行う。

【0015】

本発明の第４の態様に係る検査装置は、第２又は第３の態様において、第２の判定部は、３次元形状測定機により測定した電極パッドの最大谷深さに基づいて電極パッドの良否の本判定を行う。

【0016】

本発明の第５の態様に係る検査装置は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、カメラと３次元形状測定機の位置関係を取得するアライメント部を備える。

【0017】

本発明の第６の態様に係る検査装置は、第５の態様において、アライメント部が、カメラ及び３次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、カメラと前記３次元形状測定機の位置関係を取得する。

【0018】

本発明の第７の態様に係る検査方法は、ウェーハ上の検査対象物の画像をカメラにより撮像し、画像から検査対象物を検出し、検査対象物の良否の仮判定を行うステップと、仮判定により異常と判定された検査対象物の３次元形状を３次元形状測定機により測定し、３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状と、カメラにより撮像した画像、又は３次元形状測定機により測定した検査対象物の３次元形状に基づいて、検査対象物の良否の本判定を行うステップとを備える。

【0019】

本発明の第８の態様に係る検査方法は、第７の態様に係る検査対象物を、テストヘッドを用いてウェーハを電気的に検査したときにウェーハの電極パッドに形成された針跡としたものである。

【0020】

本発明の第９の態様に係る検査方法は、第７又は第８の態様において、カメラと３次元形状測定機の位置関係を取得するアライメントステップを備える。

【0021】

本発明の第１０の態様に係る検査方法は、第９の態様において、カメラによりアライメントマークを測定するステップと、３次元形状測定機によりこのアライメントマークを測定するステップとを備え、アライメントステップでは、カメラ及び３次元形状測定機によるアライメントマークの測定結果に基づいて、カメラと３次元形状測定機の位置関係を取得する。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、高速で実施することが可能なカメラを用いた電極パッドの良否の仮判定を、３次元形状測定機による良否の本判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むことができる。これにより、３次元形状測定機によりウェーハレベル検査により電極パッドの表面に形成された針跡の検査を正確に行うことができ、かつ、良否判定に要する時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置を示す図（ウェーハレベル検査時）である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置を示す図（電極パッドの検査時）である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の制御系を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、２Ｄカメラにより電極パッドを撮像した撮像画像の例を示す図である。

【図6】図６は、本判定の対象の電極パッドを３Ｄ形状測定機により測定した測定データの例を示す図である。

【図7】図７は、電極パッドに形成された針跡の特徴量（最大谷深さ）を説明するための図である。

【図8】図８は、変形例に係る検査方法を示すフローチャートである。

【図9】図９は、変形例に係る検査方法を示すフローチャート（つづき）である。

【図10】図１０は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置を示す図（ウェーハレベル検査時）である。

【図11】図１１は、アライメントマークの例を示す平面図及び正面図である。

【図12】図１２は、２Ｄカメラと３Ｄ形状測定機とのアライメントの手順を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、アライメントマークの撮像画像の例を示す図である。

【図14】図１４は、２Ｄカメラと３Ｄ形状測定機の位置関係を説明するための平面図である。

【図15】図１５は、２Ｄカメラと３Ｄ形状測定機の位置関係を説明するための平面図である。

【図16】図１６は、本発明の第３の実施形態に係る検査装置を示す図（ウェーハレベル検査時）である。

【図17】図１７は、２Ｄカメラと３Ｄ形状測定機とのアライメントの手順を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、２Ｄカメラの例を示すブロック図である。

【図19】図１９は、２Ｄカメラの視野とビームのスポットの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付図面に従って検査装置及び検査方法の実施の形態について説明する。

【0025】

［第１の実施形態］
本実施形態では、ウェーハの外観検査の例として、ウェーハレベル検査の後にウェーハＷの電極パッドＰに形成された針跡の検出を行う場合について説明するが、本開示はこれに限定されない。例えば、ウェーハＷ上にある任意の検査対象物（例えば、傷又は異物等）の測定（検出）にも本実施形態を適用可能である。

【0026】

図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置を示す図である。図２は、ウェーハレベル検査の実施時の状態を示しており、図１は、ウェーハレベル検査後のウェーハＷの電極パッドＰの検査（針跡の検出）時の状態を示している。

【0027】

ウェーハレベル検査の実施時には、図２に示すように、検査装置１の測定ユニット１００のハウジングにテストヘッド７０を取り付ける。次に、検査対象のウェーハＷの表面に形成された電極パッドＰにプローブカード７２のプローブ針７４を接触させてテスト信号を供給する。そして、このテスト信号に応じて半導体デバイス（チップＣ）が出力する信号をテスタで測定して、半導体デバイスが正常に動作するかを電気的に検査する。ウェーハレベル検査では、プローブ針７４によって電極パッドＰの表面の酸化膜の一部が削り取られて、プローブ針７４と電極パッドＰとが導通する。

【0028】

ウェーハＷの電極パッドＰの検査時には、図１に示すように、検査装置１の測定ユニット１００に３次元形状測定機（以下、３Ｄ形状測定機という。）５２を取り付ける。

【0029】

ウェーハＷの電極パッドＰの検査では、まず、２Ｄカメラ（例えば、ウェーハＷのアライメント用の撮像部）５０を用いて仮判定を行う。仮判定では、２Ｄカメラ５０により電極パッドＰを撮像する。そして、２Ｄカメラ５０で撮像した画像から、ウェーハレベル検査で電極パッドＰに形成された針跡の検出を行い、検出した針跡の良否（ＯＫ／ＮＧ）の判定を行う。２Ｄカメラ５０で撮像した画像を用いた針跡の良否の判定では、針跡に関する特徴量（第１の特徴量。例えば、面積）に基づいて針跡の良否を判定する。具体的には、電極パッドＰにおける針跡の面積が仮判定閾値（第１の閾値）を超えた場合に、針跡が深く掘られている可能性が高く、下地層が露出している可能性が高いと考えられる。このため、電極パッドＰにおける針跡の面積が仮判定閾値（第１の閾値）を超えた場合に、その電極パッドＰを仮に異常（ＮＧ）と判定する。

【0030】

次に、仮判定においてＮＧと判定された電極パッドＰについて、３Ｄ形状測定機５２を用いて針跡の良否（ＯＫ／ＮＧ）の判定（本判定）を行う。

【0031】

３Ｄ形状測定機５２は、電極パッドＰの表面に接触することなく、電極パッドＰの３次元形状を測定するための装置である。３Ｄ形状測定機５２における測定手法は特に限定されず、例えば、白色干渉法、ＳＤ－ＯＣＴ法（Spectral Domain Optical Coherence Tomography）、ＦＤ－ＯＣＴ法（Fourier Domain Optical Coherence Tomography）、レーザー共焦点法、三角測量法、光切断法、パターン投影法、光コム法（Optical Comb）及びフォーカスバリエーション法等を適用することができる。また、白色干渉法を用いた３Ｄ形状測定機５２としては、例えば、特開２０１６－０８０５６４号公報又は特開２０１６－１６１３１２号公報に記載のものを適用することができる。

【0032】

３Ｄ形状測定機５２を用いた針跡の良否の判定では、仮判定でＮＧと判定された電極パッドＰのみを本判定の対象とする。そして、本判定の対象の電極パッドＰについて、３Ｄ形状測定機５２を用いてその形状を測定し、電極パッドＰの特徴量（第２の特徴量。例えば、電極パッドＰに形成された針跡の最大谷深さＳｖ）を求める。ここで、最大谷深さＳｖは、JIS（Japanese Industrial Standards）B 0681-2:2018又はISO（International Organization for Standardization）25178-2:2012により定義されるパラメータである。最大谷深さＳｖが本判定閾値（第２の閾値）を越えた場合には、針跡により下地層が露出しており、回路へのダメージが生じている可能性が高いとして異常（ＮＧ）と判定する。

【0033】

本実施形態によれば、３Ｄ形状測定機５２を用いることにより、ウェーハレベル検査により形成された針跡の検査を正確に行うことができる。また、本実施形態では、高速で実施することが可能な２Ｄカメラ５０を用いた良否判定を、３Ｄ形状測定機５２による良否判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むので、良否判定に要する時間を短縮することができる。

【0034】

（検査装置の構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、測定ユニット１００と、検査対象のウェーハＷを測定ユニット１００に供給及び回収するローダ部２００とを含んでいる。測定ユニット１００とローダ部２００とは分離可能となっている。なお、測定ユニット１００及びローダ部２００は複数設けることが可能であるが、説明の簡略化のため、それぞれ１個のみ示している。

【0035】

ローダ部２００は、ウェーハカセットが載置されるロードポートと、測定ユニット１００の各測定ユニット１００とウェーハカセットとの間でウェーハＷを搬送する搬送ユニット２０２（図３参照）とを有する。

【0036】

ローダ部２００から各測定ユニット１００にウェーハＷが供給されると、ウェーハＷは、各測定ユニット１００のステージＳＴの保持面に吸着保持される。

【0037】

ステージ移動機構１０２は、ステージＳＴの下面（ウェーハＷが吸着保持される保持面とは反対側の面）を支持する。ステージ移動機構１０２は、ＸＹＺ方向に移動可能であり、かつ、θ方向（Ｚ方向周りの回転方向）に回転可能に構成される。これにより、ステージＳＴの保持面に吸着保持されたウェーハＷは、ステージ移動機構１０２により、ステージＳＴと一体となってＸＹＺ方向に移動及びθ方向に回転可能である。

【0038】

図２に示すように、ウェーハレベル検査時には、検査装置１の測定ユニット１００にテストヘッド７０を取り付ける。

【0039】

プローブカード７２は、ステージＳＴに対向する位置に設けられており、ステージＳＴの保持面に対して略平行に配置される。プローブカード７２には、ステージＳＴに対向する面に複数のプローブ針７４が形成されている。プローブカード７２はテストヘッド７０を介してテスタ本体と接続されている。

【0040】

ウェーハＷには複数のチップＣが形成されており、各チップＣは１以上の電極パッドＰを備える。ステージ移動機構１０２によりステージＳＴをＸＹＺ方向に移動又はθ方向に回転させることにより、各プローブ針７４を対応する電極パッドＰにコンタクトさせるようにウェーハＷとプローブカード７２との位置合わせを行う。

【0041】

検査装置１によりプローブ針７４と電極パッドＰとの位置合わせ及びコンタクトが行われた後、テストヘッド７０、プローブカード７２及びプローブ針７４を介して、テスタ本体から電気信号をチップＣに送り、ウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査（ウェーハレベル検査）を行う。電気的特性の検査結果は、入出力部（図３参照）により操作者が確認可能な形態で出力される。

【0042】

ウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査が終了した後、ウェーハＷは搬送ユニットにより検査装置１からローダ部２００に搬送されて回収される。

【0043】

図１に示すように、ウェーハＷの電極パッドＰの検査時には、検査装置１の測定ユニット１００に３Ｄ形状測定機５２を取り付ける。そして、２Ｄカメラ５０及び３Ｄ形状測定機５２により、ウェーハレベル検査で電極パッドＰに形成された針跡を順次検出し、電極パッドＰに形成された針跡の良否判定を行う。

【0044】

なお、本実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置関係は既知又は校正済みとする。

【0045】

また、本実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とを別々に取り付けたが、これに限定されない。例えば、レボルバー機構により、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とを切替可能としてもよい。

【0046】

また、本実施形態では、検査装置１の測定ユニット１００に対してテストヘッド７０と３Ｄ形状測定機５２とを着脱可能としたが、これに限定されない。例えば、ウェーハレベル検査と、ウェーハレベル検査後の電極パッドＰの検査とは、別々の装置で行うようにしてもよい。

【0047】

また、テストヘッド７０、２Ｄカメラ５０及び３Ｄ形状測定機５２等とステージＳＴとは、相対的に移動可能であればよく、ステージＳＴに対してテストヘッド７０、２Ｄカメラ５０及び３Ｄ形状測定機５２等を移動可能としてもよい。

【0048】

（検査装置の制御系）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の制御系を示すブロック図である。

【0049】

図３に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、制御部１０、入出力部１２、搬送ユニット駆動部１４、搬送アーム駆動部１６及び測定制御部１８を備える。

【0050】

制御部１０は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）等）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等）を含んでいる。制御部１０では、ストレージデバイスに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムをプロセッサにより実行することにより、検査装置１の各部の機能が実現される。制御部１０は、第１の判定部及び第２の判定部の一例である。

【0051】

入出力部１２は、検査装置１の操作のためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示する表示部（例えば、液晶ディスプレイ）、及びユーザからの操作入力を受け付けるための操作部（例えば、タッチパネル、又はキーボード、ポインティングデバイス等）等を含んでいる。

【0052】

搬送ユニット駆動部１４は、ローダ部２００内において、搬送ユニット２０２を、ＸＹＺ方向に移動させ、かつθ方向（Ｚ方向周り）に回転させるためのモータ等を含んでいる。

【0053】

搬送アーム駆動部１６は、搬送ユニット２０２に取り付けられた搬送アーム２０４をその長さ方向に伸縮させるためのモータと、搬送アーム２０４の吸着孔にウェーハＷを吸着するための制御弁等を含んでいる。この制御弁は、検査装置１の設置場所に設けられたバキューム（ポンプ）に接続される。

【0054】

制御部１０は、搬送ユニット駆動部１４及び搬送アーム駆動部１６により搬送ユニット２０２及び搬送アーム２０４をそれぞれ制御して、複数のウェーハカセットからウェーハＷを取り出したり、複数の測定ユニット１００に対してウェーハＷの搬入及び搬出を行ったりする。

【0055】

針合わせカメラ５４は、プローブ針７４の先端位置の検出を行うための装置であり、例えば、ステージＳＴに設けられる。制御部１０は、プローブ針７４の先端位置の検出結果と、２Ｄカメラ５０による電極パッドＰの検出結果に基づいて、プローブ針７４と電極パッドＰとの位置合わせを行う。

【0056】

測定制御部１８は、制御部１０からの制御信号にしたがって、測定ユニット１００に設けられたウェーハＷの検査用のテストヘッド７０の駆動制御、２Ｄカメラ５０の撮像制御、３Ｄ形状測定機５２の計測制御、及び針合わせカメラ５４の撮像制御を行う。なお、テストヘッド７０及び２Ｄカメラ５０としては、例えば、特開２０１９－１０２５９１号公報に記載のものを用いることができる。

【0057】

（検査方法）
図４は、本発明の第１の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

【0058】

ウェーハＷのロットの検査が開始されると、検査対象のウェーハＷの枚数のパラメータｉをｉ＝１に設定する（ステップＳ１０）。そして、１枚目のウェーハＷ１がステージＳＴにロードされ（ステップＳ１２）、ウェーハＷ１のウェーハレベル検査が実施される（ステップＳ１４）。

【0059】

ウェーハレベル検査の後、２Ｄカメラ５０及び３Ｄ形状測定機５２を用いて電極パッドＰの良否判定が行われる（ステップＳ１６及びＳ１８）。

【0060】

ステップＳ１６では、２Ｄカメラ５０を用いて電極パッドＰの良否判定が行われる。２Ｄカメラ５０を用いた電極パッドＰの検出は、３Ｄ形状測定機５２を用いる場合と比較して短時間で実施することができる。このため、ステップＳ１６では、ウェーハＷ１のすべての電極パッドＰを検査対象としてもよい。

【0061】

図５は、２Ｄカメラ５０により電極パッドＰを撮像した撮像画像ＩＭＧの例を示す図である。

【0062】

ステップＳ１６では、まず、電極パッドＰの検出を行う。図５に示すように、ウェーハＷ（例えば、シリコン）の表面と電極パッドＰ（例えば、アルミニウム）の表面とは光に対する反射率が異なるため、撮像画像ＩＭＧにおける明度が異なる。具体的には、電極パッドＰの表面は、ウェーハＷの表面よりも明るくなっている。制御部１０は、撮像画像ＩＭＧにおける明暗の差に基づいて電極パッドＰを検出する。なお、撮像画像ＩＭＧにおける明暗の差に加えて、電極パッドＰの形状、サイズ又は配置の設計値に基づいて電極パッドＰを検出してもよい。

【0063】

次に、２Ｄカメラ５０による撮像画像から電極パッドＰに形成された針跡を検出する。図５に示すように、針跡Ｍは、電極パッドＰのうちプローブ針７４により掘られた部分であるため、針跡Ｍでは光が散乱されて２Ｄカメラ５０側に到達しづらくなる。このため、針跡Ｍは、電極パッドＰの針跡Ｍ以外の部分よりも暗くなる。制御部１０は、撮像画像ＩＭＧから検出した電極パッドＰの中で周囲よりも暗い領域を針跡Ｍとして検出する。

【0064】

なお、電極パッドＰの検出と針跡Ｍの検出の順序については、特に限定されず、順次行ってもよいし、同時に行ってもよい。

【0065】

次に、制御部１０は、針跡Ｍの検出結果に基づいて、第１の特徴量を算出し、針跡Ｍの良否の仮判定を行う。第１の特徴量としては、例えば、針跡Ｍの面積を用いることができる。制御部１０は、撮像画像ＩＭＧから検出した針跡Ｍの面積が仮判定閾値（第１の閾値）を超えた場合に、針跡が深く掘られている可能性が高く、下地層が露出している可能性が高いので、電極パッドＰを仮に異常（ＮＧ）と判定する。

【0066】

ここで、針跡Ｍの良否は、電極パッドＰにおけるプローブ針７４の移動量（引き摺る距離）等の影響を受ける場合がある。このため、針跡Ｍの面積に関する仮判定閾値（第１の閾値）は、例えば、プローブ針７４の太さに基づいて、例えば、プローブ針７４の太さ又はＸＹ平面における断面積と略等しい値に設定してもよい。この場合、仮判定でＮＧとなる条件を厳しくすることができ、検査の精度を高めることができる。

【0067】

なお、仮判定は、上記の例に限定されない。例えば、電極パッドＰの厚さ、電極パッドＰに対して針跡Ｍの面積が占める割合、位置又は電極パッドＰの材質の強度（脆さ）に基づいて仮判定を行ってもよい。例えば、電極パッドＰが厚いほど、下地層が露出しにくいと考えられるので、針跡Ｍの面積に関する仮判定閾値（第１の閾値）を大きくしてもよい。また、電極パッドＰの材質の強度が低い（脆い）ほど、電極パッドＰの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、針跡Ｍの面積に関する仮判定閾値（第１の閾値）を小さくしてもよい。

【0068】

また、電極パッドＰに対して針跡Ｍの面積が占める割合が基準値以上の場合、電極パッドＰにおいて針跡Ｍ以外の部分が基準値以下の場合、電極パッドＰ端部と針跡Ｍとの距離が基準値以下の場合等には、電極パッドＰの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、仮に異常（ＮＧ）と判定するようにしてもよい。この場合、電極パッドＰの材質の強度に応じて各基準値を調整してもよく、例えば、電極パッドＰの強度が低い（脆い）ほど、仮に異常（ＮＧ）と判定する基準を厳しくしてもよい。

【0069】

次に、仮判定（ステップＳ１６）でＮＧとなった電極パッドＰに対して、３Ｄ形状測定機５２を用いて良否判定（本判定）を行う（ステップＳ１８）。

【0070】

図６は、本判定の対象の電極パッドＰを３Ｄ形状測定機５２により測定した測定データの例を示す図である。図６では、３Ｄ形状測定機５２により測定した３次元座標を明暗により立体的に示している。

【0071】

ステップＳ１８では、まず、仮判定でＮＧとなった電極パッドＰを含む領域の３次元形状の測定を行う。本実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置関係は既知又は校正済みとなっている。したがって、２Ｄカメラ５０による撮像画像ＩＭＧにおける電極パッドＰの位置（座標）に基づいて、３Ｄ形状測定機５２を用いて、仮判定でＮＧとなった電極パッドＰを含む領域の測定を行うことができる。

【0072】

図６に示すように、３Ｄ形状測定機５２による測定データＲ１は、仮判定でＮＧとなった本判定の対象の電極パッドＰを含む領域の位置ごとの３次元座標（ＸＹＺ座標）の測定結果と、例えば、本判定の対象の電極パッドＰと隣り合う電極パッドとの間のウェーハＷ（チップＣ）の表面の領域Ｗｓを含む領域の３次元座標の測定結果とを含んでいる。

【0073】

制御部１０は、測定データＲ１から、本判定の対象の電極パッドＰを抽出する。本実施形態では、例えば、本判定の対象の電極パッドＰの高さ（Ｚ座標）と、隣り合う電極パッドとの間のウェーハＷ（チップＣ）の表面の領域Ｗｓの高さ（Ｚ座標）との差ｈに基づいて電極パッドＰを抽出する。具体的には、制御部１０は、例えば、電極パッドＰの高さ（Ｚ座標）から厚さ分低い領域を除外することにより、電極パッドＰの表面領域を抽出する。

【0074】

次に、制御部１０は、電極パッドＰの表面領域を抽出した測定データＲ２から、針跡Ｍに関する第２の特徴量を算出する。本実施形態では、第２の特徴量として、JIS B 0681-2:2018又はISO 25178-2:2012により定義される最大谷深さＳｖを用いる。

【0075】

図７は、電極パッドＰに形成された針跡Ｍの特徴量（最大谷深さＳｖ）を説明するための図である。図７では、電極パッドＰの表面の３次元形状（凹凸）をＸ方向に沿う曲線で示している。

【0076】

最大谷深さＳｖは、電極パッドＰの表面において高さ（Ｚ座標）が平均値（相加平均値）となる平均面Ｐｍを基準とした高さの最小値の絶対値である。なお、図７において、Ｓｐは最大山高さであり、平均面Ｐｍからを基準とした最大値である。また、Ｓｚは、電極パッドＰの表面の最も高い点から最も低い点までの距離を示す最大高さであり、Ｓｚ＝Ｓｐ＋Ｓｖである。

【0077】

制御部１０は、例えば、最大谷深さＳｖと電極パッドＰの厚さの設計値との関係に基づいて、電極パッドＰの良否の本判定を行う。具体的には、例えば、最大谷深さＳｖが電極パッドＰの厚さの設計値以上、又はこの設計値の９０％以上の場合に、その電極パッドＰをＮＧと判定する。

【0078】

なお、本判定は、上記の例に限定されない。例えば、電極パッドＰの厚さ、電極パッドＰに対して針跡Ｍの面積が占める割合、位置又は電極パッドＰの材質の強度（脆さ）に基づいて本判定の最大谷深さＳｖに関する本判定閾値（第２の閾値）を変更してもよい。例えば、電極パッドＰが厚いほど、下地層が露出しにくいと考えられるので、最大谷深さＳｖに関する本判定閾値（第２の閾値）を電極パッドＰの厚さの設計値により近い値にしてもよい。また、電極パッドＰの材質の強度が低い（脆い）ほど、電極パッドＰの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、最大谷深さＳｖに関する本判定閾値（第２の閾値）を電極パッドＰの厚さの設計値により小さい値にしてもよい。

【0079】

また、電極パッドＰに対して針跡Ｍの面積が占める割合が基準値以上の場合、電極パッドＰにおいて針跡Ｍ以外の部分が基準値以下の場合、電極パッドＰ端部と針跡Ｍとの距離が基準値以下の場合等には、電極パッドＰの裂け等が生じる可能性が高いと考えられるので、ＮＧと判定するようにしてもよい。この場合、電極パッドＰの材質の強度に応じて各基準値を調整してもよく、例えば、電極パッドＰの強度が低い（脆い）ほど、ＮＧと判定する基準を厳しくしてもよい。

【0080】

また、例えば、仮判定における第１の特徴量として針跡Ｍの面積を用いた場合、本判定では、電極パッドＰ端部と針跡Ｍとの距離が基準値以下という特徴量と、３Ｄ形状測定機５２で測定した第２の特徴量（最大谷深さＳｖ）とを併せて用いてもよい。

【0081】

ウェーハＷ１のウェーハレベル検査（ステップＳ１４）と電極パッドＰの検査（ステップＳ１６及びＳ１８）が終了すると、ウェーハＷ１がステージＳＴからアンロードされる（ステップＳ２０）。そして、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ２２のＮｏ、ステップＳ２４）、次のウェーハＷ２のウェーハレベル検査（ステップＳ１４）と電極パッドＰの検査（ステップＳ１６及びＳ１８）が行われる。

【0082】

ステップＳ１２～Ｓ２４を繰り返して、検査対象のロットのウェーハＷｉのウェーハレベル検査（ステップＳ１４）と電極パッドＰの検査（ステップＳ１６及びＳ１８）が終了すると（ステップＳ２２のＹｅｓ）、検査フローを終了する。

【0083】

３Ｄ形状測定機５２は、Ｚ方向の情報を得ることができるというメリットがあるが、２Ｄカメラ５０と比較すると、１軸増えるため、測定の速度が遅くなる。例えば、３Ｄ形状測定機５２として、白色干渉顕微鏡又はフォーカスバリエーション法を用いた装置を使用する場合には、３次元的な形状を取得するために傾斜面での感度が大きい高ＮＡ（Numerical Aperture）のレンズを使用する。高ＮＡのレンズは倍率が大きくなるため、測定視野は狭くなる。そのため、１回の走査で測定できるウェーハＷ上の面積は小さくなる。ウェーハＷ上で広い面積の測定を行うためには、ＸＹ方向に測定視野を移動して複数回Ｚ方向の走査を行う必要があるため、測定に時間がかかる。一方で２Ｄカメラ５０の場合には、上記の３Ｄ形状測定機５２の場合の制約がないことから、視野が大きいレンズを使用することができる。また、２Ｄカメラ５０の場合、Ｚ方向の走査の必要がないため、測定を高速で行うことができる。

【0084】

本実施形態によれば、高速で実施することが可能な２Ｄカメラ５０を用いた電極パッドＰの良否判定を、３Ｄ形状測定機５２による良否判定に先行して行い、本判定の対象を絞り込むことができる。これにより、３Ｄ形状測定機５２によりウェーハレベル検査により電極パッドＰの表面に形成された針跡Ｍの検査を正確に行うことができ、かつ、良否判定に要する時間を短縮することができる。

【0085】

なお、本実施形態では、検査対象物を電極パッドＰに形成された針跡Ｍとしたが、既述のように本開示はこれに限定されない。例えば、ウェーハＷ上の傷又は異物等の検査対象物を検出するための外観検査にも本実施形態を適用可能である。

【0086】

例えば、検査対象物がウェーハＷ上の傷の場合には、傷の大きさ（例えば、最大寸法又は最小寸法）、傷の深さ（例えば、最大谷深さＳｖ又は最大高さＳｚ）、傷の面積（例えば、ウェーハＷの単位面積当たりに占める傷の面積の割合）、傷の配置（例えば、単位面積当たりの個数等）のうちの少なくとも１つの特徴量が基準値を超える場合に、ウェーハＷを異常と判定してもよい。また、上記の特徴量に代えて、又は上記の特徴量に加えて、傷とデバイスとの間の距離が基準値以下である場合には、ウェーハＷを異常と判定してもよい。

【0087】

また、検査対象物が異物の場合には、例えば、異物の大きさ（例えば、最大寸法又は最小寸法）、異物の配置（例えば、単位面積当たりの個数等）のうちの少なくとも１つの特徴量が基準値を超える場合に、ウェーハＷを異常と判定してもよい。また、上記の特徴量に代えて、又は上記の特徴量に加えて、異物の種類に基づいてウェーハＷの良否の判定を行ってもよい。例えば、異物の３次元形状に基づいて異物がエア等により容易に除去可能なものであると推定される場合には、上記の特徴量に関わらず、ウェーハＷを異常なしと判断してもよい。

【0088】

［変形例］
なお、第１の実施形態では、ウェーハ１枚ごとに２Ｄカメラ５０を用いた仮判定と３Ｄ形状測定機５２を用いた本判定を順番に行ったが、ウェーハＷの検査の順番はこれに限定されない。例えば、最初に１ロットについて２Ｄカメラ５０を用いた仮判定を行い、その後に仮判定で異常判定の電極パッドＰを含むウェーハＷに対して、３Ｄ形状測定機５２を用いた本判定を行ってもよい。

【0089】

図８及び図９は、変形例に係る検査方法を示すフローチャートである。図８は、２Ｄカメラ５０を用いた仮判定のフローチャートであり、図９は、３Ｄ形状測定機５２を用いた本判定のフローチャートである。

【0090】

ウェーハＷのロットの仮判定が開始されると、図８に示すように、検査対象のウェーハＷの枚数のパラメータｉをｉ＝１に設定する（ステップＳ５０）。そして、１枚目のウェーハＷ１がステージＳＴにロードされ（ステップＳ５２）、２Ｄカメラ５０を用いて電極パッドＰの良否判定（仮判定）が行われる（ステップＳ５４）。

【0091】

仮判定（ステップＳ５４）が終了すると、ウェーハＷ１がステージＳＴからアンロードされる（ステップＳ５６）。そして、ｉ＝ｉ＋１として（ステップＳ５８のＮｏ、ステップＳ６０）、次のウェーハＷ２について仮判定（ステップＳ５４）が行われる。

【0092】

ステップＳ５２～Ｓ６０を繰り返して、検査対象のロットのウェーハＷｉの仮判定（ステップＳ５４）が終了すると（ステップＳ５８のＹｅｓ）、仮判定フローを終了する。

【0093】

次に、ウェーハＷのロットの本判定が開始されると、図９に示すように、検査対象のウェーハＷの枚数のパラメータｊをｊ＝１に設定する（ステップＳ７０）。そして、１枚目のウェーハＷ１が仮判定で異常判定だった電極パッドＰを含んでいない場合には（ステップＳ７２のＮｏ）、ｊ＝ｊ＋１として本判定の対象を変更する（ステップＳ７４）。

【0094】

一方、１枚目のウェーハＷ１が仮判定で異常判定の電極パッドＰを含んでいる場合には（ステップＳ７２のＹｅｓ）、ウェーハＷ１がステージＳＴにロードされ（ステップＳ７６）、３Ｄ形状測定機５２を用いて電極パッドＰの良否判定（本判定）が行われる（ステップＳ７８）。

【0095】

本判定（ステップＳ７８）が終了すると、ウェーハＷ１がステージＳＴからアンロードされる（ステップＳ８０）。そして、ｊ＝ｊ＋１として（ステップＳ８２のＮｏ、ステップＳ７４）、次のウェーハＷ２について仮判定（ステップＳ７２～Ｓ８２）が行われる。

【0096】

ステップＳ７２～Ｓ８２を繰り返して、検査対象のロットのウェーハＷｊの仮判定（ステップＳ７２～Ｓ８２）が終了すると（ステップＳ８２のＹｅｓ）、本判定フローを終了する。

【0097】

変形例においても、２Ｄカメラ５０を用いた電極パッドＰの良否判定を、３Ｄ形状測定機５２による良否判定に先行して行うことにより、電極パッドＰの表面に形成された針跡Ｍの検査を正確かつ高速で行うことができる。

【0098】

なお、図８及び図９は、ウェーハレベル検査のステップを含んでおらず、ウェーハレベル検査後に電極パッドＰの検査を行う場合の手順を示している。本開示はこれに限定されず、図８及び図９のフローに（例えば、図８のステップＳ５２とＳ５４の間に）ウェーハレベル検査を含めてもよい。

【0099】

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置関係は既知又は校正済みであることを前提としている。これに対して、本実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置合わせ（アライメント）を行う。

【0100】

すなわち、本実施形態では、ウェーハレベル検査（ステップＳ１４）の後、電極パッドＰの検査（ステップＳ１６及びＳ１８）の前に、制御部１０により、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントを行う。ここで、制御部１０は、アライメント部の一例である。

【0101】

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置を示す図（ウェーハレベル検査時）である。図１０に示すように、本実施形態に係る検査装置１Ａでは、ステージＳＴに連結したサブステージＳＳＴが設けられており、アライメントマークＭＡがサブステージＳＳＴ上に形成されている。

【0102】

図１１は、アライメントマークＭＡの例を示す平面図及び正面図である。図１１には、アライメントマークＭＡの例を３つ示してある。なお、図１１の左下に示す座標軸は、検査装置１Ａ（ステージＳＴ）を基準とした座標系である。

【0103】

図１１に示すように、本実施形態に係るアライメントマークＭＡは、ＸＹ平面視で２本の直交する線分を組み合わせてなる十字形状であり、Ｚ方向に段差を有する。

【0104】

ここで、アライメントマークＭＡと下地となるサブステージＳＳＴとは、材質が異なることが望ましい。

【0105】

図１１の（ａ）に示す例では、サブステージＳＳＴの表面に対してアライメントマークＭＡの十字形状の部分が突出しており、突出部分の断面形状は矩形となっている。一方、図１１の（ｂ）に示す例では、サブステージＳＳＴの表面に対してアライメントマークＭＡの十字形状の部分が陥没しており、陥没部分の断面形状は矩形となっている。なお、図１１の（ｂ）では、陥没部分の断面形状は丸みを帯びていてもよい。また、図１１の（ｃ）に示す例では、（ａ）と同様に、サブステージＳＳＴの表面に対してアライメントマークＭＡの十字形状の部分が突出しているが、突出部分の先端形状は丸みを帯びている。いずれの例も、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントに適用可能である。

【0106】

なお、図１１に示す例では、アライメントマークＭＡの形状を十字形状としたが、これに限定されない。アライメントマークＭＡは、例えば、独立した２方向の成分を有する形状、具体的には、矩形、菱形、三角形、オーバル（例えば、楕円、長円又は卵形等）又はＬ字形状等であってもよい。また、独立した２方向の成分は有しないが、円形のアライメントマークＭＡであっても、その中心座標を求めて利用することができるので、本実施形態に係る２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントに適用可能である。

【0107】

図１２は、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントの手順（アライメントステップ）を示すフローチャートである。

【0108】

まず、２Ｄカメラ５０の下にサブステージＳＳＴを移動させて、アライメントマークＭＡを撮像する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００では、例えば、サブステージＳＳＴの位置の設計値等に基づいて、２Ｄカメラ５０の下にサブステージＳＳＴを移動させる。

【0109】

次に、ステージＳＴのＸＹ座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を読み取り、２Ｄカメラ５０を用いてアライメントマークＭＡを撮像する。ここで、２Ｄカメラ５０がカラーカメラの場合には、グレースケール画像に変換してもよい。

【0110】

図１３は、アライメントマークＭＡの撮像画像の例を示す図である。なお、図１３の左下に示す座標軸は、検査装置１Ａ（ステージＳＴ）を基準とした座標系である。

【0111】

図１３において、ＶＦ１は２Ｄカメラ５０の視野を示しており、ステージＳＴの座標系における視野ＶＦ１の中心を（Ｘｓ２，Ｙｓ２）とする。なお、２Ｄカメラ５０の視野座標系における視野ＶＦ１の中心は（０，０）である。また、視野ＶＦ１のＸ方向の画素数をｎとする。

【0112】

図１３に示すように、アライメントマークＭＡを撮像画像からある断面（例えば、Ｘ＝ＸＬ１，ＸＬ２、Ｙ＝ＹＬ１，ＹＬ２等）で抜き出し、アライメントマークＭＡの中心、すなわち、十字形状の交点（Ｘｃ２，Ｙｃ２）を計算する。

【0113】

図１３に示す例では、アライメントマークＭＡがサブステージＳＳＴの表面よりも明度が高くなっている。Ｙ＝ＹＬ１で抜き出した断面では、アライメントマークＭＡの位置に対応して、明度が閾値ｔｈを越える部分が検出される。この明度が閾値ｔｈを越える部分の画素位置ＰｘＩＤの平均値を求めて、ＰｘＩＤの平均値に画素位置ＰｘＩＤを距離に変換するための係数を乗算する。これにより、Ｙ＝ＹＬ１で抜き出した断面におけるアライメントマークＭＡの中心のＸ座標（２Ｄカメラ５０の視野座標系におけるＸ座標）Ｘ（ＹＬ１）が求まる。

【0114】

図１３に示すように、ＸＹ方向の複数の断面で、アライメントマークＭＡの中心のＸＹ座標（２Ｄカメラ５０の視野座標系におけるＸＹ座標）を算出する。そして、これらの平均値をアライメントマークＭＡの中心のＸＹ座標（２Ｄカメラ５０の視野座標系におけるＸＹ座標）（Ｘｃ２，Ｙｃ２）として求める。

【0115】

アライメントマークＭＡの中心の座標（Ｘｃ２，Ｙｃ２）は、下記の式により表される。なお、下記の式では、ＸＹ方向にそれぞれ抜き出した断面の数をそれぞれＮ及びＭとする。

【0116】

Ｘｃ２＝｛Ｘ（ＹＬ１）＋Ｘ（ＹＬ２）＋Ｘ（ＹＬ３）＋…＋Ｘ（ＹＬＮ）｝／Ｎ
Ｙｃ２＝｛Ｙ（ＸＬ１）＋Ｙ（ＸＬ２）＋Ｙ（ＸＬ３）＋…＋Ｙ（ＸＬＭ）｝／Ｍ
なお、図１３に示す例において、抜き出す断面は視野ＶＦの端から２０％程度の位置で抜き出すのが望ましい。

【0117】

次に、ステージＳＴの座標系におけるアライメントマークＭＡの位置を求める。ステージＳＴの座標系におけるアライメントマークＭＡの中心の位置は（Ｘｃ２＋Ｘｓ２，Ｙｃ２＋Ｙｓ２）となる。

【0118】

次に、３Ｄ形状測定機５２の下にサブステージＳＳＴを移動させ、アライメントマークＭＡを測定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、ステップＳ１００と同様に、アライメントマークＭＡの形状を測定し、アライメントマークＭＡの中心を求める。なお、ステップＳ１０２では、アライメントマークＭＡの明暗ではなく、３Ｄ形状データにおけるＺ方向の高さの差を用いてアライメントマークＭＡを検出する。３Ｄ形状測定機５２の視野座標系におけるアライメントマークＭＡの中心のＸＹ座標を（Ｘｃ３，Ｙｃ３）、ステージＳＴの座標系における３Ｄ形状測定機５２の視野の中心を（Ｘｓ３，Ｙｓ３）すると、アライメントマークＭＡの中心のステージＳＴの座標系における位置は（Ｘｃ３＋Ｘｓ３，Ｙｃ３＋Ｙｓ３）となる。

【0119】

なお、フォーカスバリエーション等の手法を用いる３Ｄ形状測定機５２の場合には、３Ｄ形状データを取得せず、３Ｄ形状測定機５２に搭載されているカメラを用いてアライメントマークＭＡの２Ｄ画像を取得し、この２Ｄ画像を用いてアライメントを行ってもよい。

【0120】

次に、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２の位置関係を求める（ステップＳ１０４）。

【0121】

上記の通り、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２によりそれぞれ求めたアライメントマークＭＡの位置は、ステージＳＴの座標系で（Ｘｃ２＋Ｘｓ２，Ｙｃ２＋Ｙｓ２）及び（Ｘｃ３＋Ｘｓ３，Ｙｃ３＋Ｙｓ３）である。

【0122】

図１４及び図１５は、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２の位置関係を説明するための平面図である。図１５は、図１４の領域ＸＶの拡大図である。図１５において、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２の視野をそれぞれＶＦ１及びＶＦ２とする。

【0123】

２Ｄカメラ５０で測定した電極パッドＰの位置が、ステージＳＴの座標系で（Ｘｐｎ，Ｙｐｎ）であるとする。このとき、２Ｄカメラ５０からみた３Ｄ形状測定機５２の位置は（Ｘｃ３＋Ｘｓ３－Ｘｃ２－Ｘｓ２，Ｙｃ３＋Ｙｓ３－Ｙｃ２－Ｙｓ２）である。

【0124】

したがって、２Ｄカメラ５０で測定した電極パッドＰの位置、すなわち、ステージＳＴの座標系で（Ｘｐｎ、Ｙｐｎ）は、３Ｄ形状測定機５２では、ステージＳＴの座標系で（Ｘｐｎ＋Ｘｃ３＋Ｘｓ３－Ｘｃ２－Ｘｓ２，Ｙｐｎ＋Ｙｃ３＋Ｙｓ３－Ｙｃ２－Ｙｓ２）で測定すればよい。

【0125】

ここで、２Ｄカメラ５０の座標系からステージＳＴの座標系の変換は、下記のようになる。２Ｄカメラ５０の座標系で（Ｘｐ２，Ｙｐ２）の位置にある電極パッドＰは、ステージＳＴの座標系で（Ｘｐｎ，Ｙｐｎ）＝（Ｘｓ２＋Ｘｐ２，Ｙｓ２＋Ｙｐ２）となる。

【0126】

検査装置１Ａでは、温度変化に起因する２Ｄカメラ５０又は３Ｄ形状測定機５２のドリフトにより、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２と位置関係が変動することが考えられる。本実施形態によれば、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置合わせを行うことにより、電極パッドＰの検査の精度を向上させることができる。

【0127】

なお、本実施形態に係るアライメントは、検査対象のウェーハＷ毎又はロット毎など、実施の周期は特に限定されない。アライメントの実施時期は、例えば、環境（温度変化）に起因するドリフトの程度により決定することができる。

【0128】

また、本実施形態では、アライメントマークＭＡが形成されたサブステージＳＳＴをステージＳＴに連結したが、本開示はこれに限定されない。例えば、上記のアライメントマークＭＡをウェーハＷ上に設けて、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントに適用してもよい。

【0129】

［第３の実施形態］
第２の実施形態では、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントのためにアライメントマークＭＡを設けた。これに対して、第３の実施形態では、アライメントマークＭＡを用いることなく、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントを行う。

【0130】

図１６は、本発明の第３の実施形態に係る検査装置を示す図（ウェーハレベル検査時）である。

【0131】

図１６に示すように、本実施形態に係る検査装置１Ｂでは、ステージＳＴの端部には、針合わせカメラ５４と、上面にミラーが形成されたミラーステージＭＳＴがともに連結されている。

【0132】

本実施形態では、針合わせカメラ５４を用いて、２Ｄカメラ５０及び３Ｄ形状測定機５２から出力されるビームを検出することにより、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２の位置関係を求める。

【0133】

図１７は、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２とのアライメントの手順を示すフローチャートである。図１８は、２Ｄカメラ５０の例を示すブロック図である。

【0134】

まず、２Ｄカメラ５０の校正を行う（ステップＳ２００）。ステップＳ２００では、検査装置１Ｂ及びその設置環境の温度変化に起因する光源５００と撮像素子５１２（図１８参照）等の取り付け誤差などを測定及び校正する。

【0135】

ステップＳ２００では、まず、２Ｄカメラ５０の下にミラーステージＭＳＴを移動させて、２Ｄカメラ５０に搭載されている光源５００から、ミラーステージＭＳＴに向けてビームＬ１を出力する。光源５００から出力されたビームは、コリメートレンズ５０２により平行光となって、ハーフミラー５０４及びミラー５０６により順次反射されて、集光レンズ５０８により集光されてミラーステージＭＳＴに到達する。ミラーステージＭＳＴからの反射光は、集光レンズ５０８及びミラー５０６を経て、ハーフミラー５０４を透過して集光レンズ５１０により撮像素子５１２に集光される。こうして、ミラーステージＭＳＴ上面で反射されたビームＬ１は２Ｄカメラ５０の撮像素子５１２により検出する。

【0136】

なお、２Ｄカメラ５０の光学系は、図１８の例に限定されるものではなく、例えば、ミラー５０６を省略してもよい。

【0137】

ステップＳ２００では、２Ｄカメラ５０の座標系で（ΔＸ２ｄ、ΔＹ２ｄ）の位置にビームＬ１が見えたとする（図１９参照）。

【0138】

次に、針合せカメラ５４の視野中心で２Ｄカメラ５０からのビームＬ１の焦点が観測できるようにステージＳＴを移動し、ビームＬ１の座標を検出する（ステップＳ２０２）。ここで、針合わせカメラ５４の視野サイズは、２Ｄカメラ５０に搭載されているビームＬ１のスポット径より十分大きく、３Ｄ形状測定機５２の測定光のスポット径より十分大きいものとする。

【0139】

針合わせカメラ５４の座標系で、ビームＬ１の位置（ΔＸｐ１，ΔＹｐ１）とし、このときのステージＳＴの位置を（Ｘｓ１，Ｙｓ１）とする。このとき、ステージＳＴの座標系で２Ｄカメラ５０の視野ＶＦ１の中心Ａは、下記の式により表される。

【0140】

Ａ＝（Ｘｓ１－ΔＸ２ｄ－ΔＸｐ１，Ｙｓ１－ΔＹ２ｄ－ΔＹｐ１）
次に、針合せカメラ５４の視野中心で３Ｄ形状測定機５２からの測定光Ｌ２（例えば、白色干渉顕微鏡の白色光等）を観測できるようにステージＳＴを移動し、測定光Ｌ２の座標を検出する（ステップＳ２０４）。針合わせカメラ５４の座標系で、３Ｄ形状測定機５２のビーム位置（ΔＸｐ２，ΔＹｐ２）をとし、このときのステージＳＴの位置を（Ｘｓ２，Ｙｓ２）とする。このとき、ステージＳＴの座標系で３Ｄ形状測定機５２の位置Ｂは、下記の式により表される。

【0141】

Ｂ＝（Ｘｓ２－ΔＸｐ２，Ｙｓ２－ΔＹｐ２）
次に、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２の位置関係を求める（ステップＳ２０６）。２Ｄカメラ５０に対する３Ｄ形状測定機５２の位置はＢ－Ａとなる。

【0142】

検査装置１Ｂでも、温度変化に起因する２Ｄカメラ５０又は３Ｄ形状測定機５２のドリフトにより、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２と位置関係が変動する。本実施形態によれば、２Ｄカメラ５０と３Ｄ形状測定機５２との位置合わせを行うことにより、電極パッドＰの検査の精度を向上させることができる。

【0143】

なお、本実施形態に係るアライメントについても、第２の実施形態と同様に、検査対象のウェーハＷ毎又はロット毎など、実施の周期は特に限定されない。アライメントの実施時期は、例えば、環境（温度変化）に起因するドリフトの程度により決定することができる。

【0144】

なお、２Ｄカメラ５０の視野ＶＦ１の中心ＡとビームＬ１の焦点位置が校正済みの場合には、ミラーステージＭＳＴを用いた校正（ステップＳ２００）は省略することができる。

【0145】

また、３Ｄ形状測定機５２に外部のアライメント用ビームの光源を設けた場合には、同光源を用いることにより、第３の実施形態と同様にアライメントを行うことができる。

【符号の説明】

【0146】

１、１Ａ、１Ｂ…検査装置、１０…制御部、１２…入出力部、１４…搬送ユニット駆動部、１６…搬送アーム駆動部、１８…測定制御部、２０…測定部、５０…２Ｄカメラ、５２…３Ｄ形状測定機、５４…針合わせカメラ、７０…テストヘッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】