特開 2024-84366 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】P2024084366

(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 J

H01L21/66 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198601

(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

4M106DB04

4M106DD03

4M106DD10

4M106DD23

4M106DJ27

(57)【要約】

【課題】 ウェーハの外観検査を正確かつ高速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）は、ウェーハ上の検査対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定機（５２）と、検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報と、３次元形状測定機の測定視野のサイズに基づいて、ウェーハ上の検査対象物の測定に要する測定コストを計算する計算部（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３次元形状を測定する３次元形状測定機と、
前記検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報と、前記３次元形状測定機の測定視野のサイズに基づいて、前記ウェーハ上の前記検査対象物の測定に要する測定コストを計算する計算部と、
を備える検査装置。

【請求項2】

前記計算部により計算した前記測定コストを出力し、操作者からの操作入力に応じて、前記検査対象物の検査を行う際の測定視野のサイズを選択する選択部を備える、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記計算部は、前記検査対象物配置情報に基づいて、前記測定視野のサイズごとに前記測定コストを計算し、前記測定コストが設定された基準を満足する前記測定視野のサイズを選択する、請求項１に記載の検査装置。

【請求項4】

前記測定コストは、前記ウェーハと前記３次元形状測定機とを高さ方向に走査するときの走査速度に関する情報を含んでおり、
前記計算部は、前記３次元形状測定機の前記測定視野が狭いほど、前記走査速度の計算値を大きくする、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5】

前記測定コストは、前記ウェーハ上の検査対象物の測定に要する測定時間に関する情報を含んでおり、
前記計算部は、前記３次元形状測定機の前記測定視野が狭いほど、又は前記測定視野に含めることができる前記検査対象物の個数が多いほど、前記測定時間の計算値を小さくする、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】

前記ウェーハに形成された前記検査対象物の検査を行う際に、検査済みの検査対象物が前記測定視野に含まれないように、前記測定視野を移動させる測定視野移動部を備える、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7】

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から３のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項8】

ウェーハ上の検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報と、３次元形状測定機の測定視野のサイズに基づいて、前記ウェーハ上の前記検査対象物の測定に要する測定コストを計算するステップと、
前記計算した測定視野のサイズを前記３次元形状測定機に設定するステップと、
を備える検査方法。

【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

【特許文献2】特開２０２２－１３３６３１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】

このため、検査対象物の３次元形状を非接触で測定可能な３次元形状測定機を用いて、針跡の３次元形状を測定することが考えられる。例えば、特許文献２には、３次元形状測定機を用いて、電極パッドの基準面から陥没している凹部の体積と突出している凸部の体積の体積差から、プローブ針が電極パッドにコンタクトしたときに発生するパーティクル発生量を算出するパーティクル計測装置が開示されている。

【0011】

しかしながら、３次元形状測定機による電極パッドの３次元形状の測定には時間がかかる。例えば、検査対象のロットの検査を終えるのに数日以上の時間を要し、半導体装置（チップ）の製造効率が低下する。

【0012】

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かつ高速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】

【0013】

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３次元形状を測定する３次元形状測定機と、検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報と、３次元形状測定機の測定視野のサイズに基づいて、ウェーハ上の検査対象物の測定に要する測定コストを計算する計算部とを備える。

【0014】

本発明の第２の態様に係る検査装置は、第１の態様において、計算部により計算した測定コストを出力し、操作者からの操作入力に応じて、検査対象物の検査を行う際の測定視野のサイズを選択する選択部を備える。

【0015】

本発明の第３の態様に係る検査装置は、第１の態様において、計算部は、検査対象物配置情報に基づいて、測定視野のサイズごとに測定コストを計算し、測定コストが設定された基準を満足する測定視野のサイズを選択する。

【0016】

本発明の第４の態様に係る検査装置は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、測定コストは、ウェーハと３次元形状測定機とを高さ方向に走査するときの走査速度に関する情報を含んでおり、計算部は、３次元形状測定機の測定視野が狭いほど、走査速度の計算値を大きくする。

【0017】

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、測定コストは、ウェーハ上の検査対象物の測定に要する測定時間に関する情報を含んでおり、計算部は、３次元形状測定機の測定視野が狭いほど、又は測定視野に含めることができる検査対象物の個数が多いほど、測定時間の計算値を小さくする。

【0018】

本発明の第６の態様に係る検査装置は、第１から第５の態様のいずれかにおいて、ウェーハ上の検査対象物の検査を行う際に、検査済みの検査対象物が測定視野に含まれないように、測定視野を移動させる測定視野移動部を備える。

【0019】

本発明の第７の態様に係る検査装置は、第１から第６の態様のいずれか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８の態様に係る検査方法は、ウェーハ上の検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報と、３次元形状測定機の測定視野のサイズに基づいて、ウェーハ上の検査対象物の測定に要する測定コストを計算するステップと、計算した測定視野のサイズを３次元形状測定機に設定するステップとを備える。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、３次元形状測定機の測定視野のサイズを適切に設定することにより、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かつ高速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一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、本発明の一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、本発明の一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、ウェーハの平面図である。

【図5】図５は、チップ（図４の領域Ｖ）を拡大して示す平面図である。

【図6】図６は、電極パッドの測定時間の例を示すテーブルである。

【図7】図７は、３Ｄ形状測定機とウェーハとのＺ方向の走査速度を設定する機能を示すブロック図である。

【図8】図８は、３Ｄ形状測定機の測定視野のサイズを設定する機能を示すブロック図である。

【図9】図９は、電極パッドの測定手順を説明するための図である。

【図10】図１０は、電極パッドに形成された針跡Ｍの特徴量（最大谷深さ）を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

［検査装置］
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。

【0025】

図１及び図２は、本発明の一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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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を用いてチップＣの画像を撮像し、電極パッドＰのＸＹ平面視での配置に関する情報を含む電極パッド配置情報を取得する。

【0029】

次に、上記の電極パッドＰの配置情報に基づいて、３Ｄ形状測定機５２を用いた電極パッドＰの検査の検査条件の設定を行う。具体的には、例えば、（Ａ）高さ方向（Ｚ方向）の走査速度の設定、（Ｂ）３Ｄ形状測定機５２の視野サイズの設定、又は（Ｃ）電極パッドＰの測定順序の設定等を行う。

【0030】

次に、上記の検査条件に従って３Ｄ形状測定機５２を用いた電極パッドＰの検査を実施する。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。

【0031】

電極パッドＰの検査では、３Ｄ形状測定機５２を用いてその３次元形状を測定し、電極パッドＰ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。

【0032】

本実施形態によれば、３Ｄ形状測定機５２を用いた電極パッドＰの検査条件を適切に設定することにより、電極パッドＰに形成された針跡の検査を正確かつ高速で行うことができる。

【0033】

なお、本実施形態では、２Ｄカメラ５０を用いて電極パッドＰの配置に関する情報を取得するようにしたが、本開示はこれに限定されない。例えば、電極パッドＰの配置についてチップＣの設計情報を用いて、２Ｄカメラ５０を用いた取得工程を省略してもよい。また、２Ｄカメラ５０により撮像した画像とチップＣの設計情報とを比較して、両者の差分が閾値以上の場合に、２Ｄカメラ５０により撮像した画像から電極パッドＰの配置に関する情報を取得してもよい。

【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１２（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、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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

（検査装置の制御系）
図３は、本発明の一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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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）、及び操作者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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

［検査条件の設定］
次に、検査条件の設定手順について説明する。図４は、ウェーハＷの平面図である。図４に示すように、ウェーハＷの表面には、複数のチップＣが形成されており、複数のチップＣには、それぞれ電極パッドＰが形成されている。

【0057】

図５は、チップＣ（図４の領域Ｖ）を拡大して示す平面図である。図５のＣ１は、単位面積当たりの電極パッドＰの密度（個数密度）が大きいチップの例であり、図５のＣ２は、単位面積当たりの電極パッドＰの密度が小さい例である。

【0058】

電極パッドＰの密度が大きい例Ｃ１では、３Ｄ形状測定機５２の測定視野ＶＦ１の中に複数個（例Ｃ１では４個）の電極パッドＰを含めることができる。この場合、３Ｄ形状測定機５２によるＺ方向の走査１回で、測定視野ＶＦ１内の複数個の電極パッドＰの測定をまとめて行うことができる。

【0059】

一方、電極パッドＰの密度が小さい例Ｃ２では、３Ｄ形状測定機５２の測定視野ＶＦ１の中に電極パッドＰを１個しか含めることができない。この場合には、符号ＶＦ２で示すように、電極パッドＰに合わせて測定視野を狭く設定する。測定視野を狭く設定することにより、３Ｄ形状測定機５２によるＺ方向の走査速度を早くすることができる。さらに、測定視野が狭まると、３Ｄ形状の測定範囲が狭まり、処理する測定データの量が小さくなるので、３Ｄ形状の解析に要する時間を短縮することができる。

【0060】

上記のように、３Ｄ形状測定機５２の測定視野内に含めることができる電極パッドＰの個数が多いほど（測定視野が広いほど）、Ｚ方向の走査回数を減らすことができる。一方、３Ｄ形状測定機５２の測定視野が狭いほど、Ｚ方向の走査と３Ｄ形状の解析に要する時間を短縮することができる。

【0061】

以下、検査条件のうち（Ａ）Ｚ方向の走査速度と（Ｂ）測定視野のサイズ（視野範囲ＰＡ）について具体的に説明する。

【0062】

３Ｄ形状測定機５２は、ウェーハＷに対してＺ方向に相対的に走査する際に、所定のスケール（間隔）ごとに出力されるトリガ信号に応じて撮像を行う。３Ｄ形状測定機５２のウェーハＷに対する走査速度をＶ_Ｃ（ｎｍ／ｓ）、３Ｄ形状測定機５２のサンプリング間隔をＤ_Ｃ（ｎｍ）とすると、３Ｄ形状測定機５２のサンプリング周波数をＦ_Ｓ（Ｈｚ）は、下記の式により表される。

【0063】

Ｆ_Ｓ＝Ｖ_Ｃ／Ｄ_Ｃ （１）
３Ｄ形状測定機５２のサンプリング周波数Ｆ_Ｓは、トリガ信号に基づいて３Ｄ形状測定機５２が観察画像を撮影した場合の１秒間に撮影される観察画像の枚数となる。

【0064】

３Ｄ形状測定機５２が１秒間で撮影可能なフレーム（撮影画像）の数の最大値である最大フレームレートＦ_Ｃ［ｆｐｓ］と、３Ｄ形状測定機５２の視野範囲ＰＡとは、下記の式に示すように、通常概ね反比例の関係がある。

【0065】

Ｆ_Ｃ≒Ａ／ＰＡ （Ａ：比例係数） （２）
最大フレームレートＦ_Ｃよりサンプリング周波数Ｆ_Ｓが大きい場合（Ｆ_Ｃ＜Ｆ_Ｓ）、最大フレームレートＦ_Ｃを超えるスピードで撮影の指示をすると超えた分は無視されて、いわゆるフレームドロップが発生する。フレームドロップが発生すると測定精度の低下を招くおそれがある。このため、最大フレームレートＦ_Ｃをサンプリング周波数Ｆ_Ｓ以上にする必要がある（Ｆ_Ｃ≧Ｆ_Ｓ）。実際には、振動等の影響を考慮して、サンプリング周波数Ｆ_ＳをＦ_Ｓ＝α×Ｆ_Ｃ（０＜α＜１）とする。

【0066】

Ｆ_Ｓ＝α×Ｆ_Ｃを式（１）及び式（２）に代入すると、下記の式（３）が得られる。

【0067】

Ｖ_Ｃ≒Ｄ_Ｃ×α×Ａ／ＰＡ （３）
式（３）に示すように、視野範囲ＰＡが狭いほど、Ｚ方向の走査速度Ｖ_Ｃを早くすることができる。例えば、サンプリング間隔Ｄ_Ｃ＝２０ｎｍ、α＝０．１、Ａ＝８×１０^９、Ｚ方向の走査範囲＝４０μｍとする。この場合の測定時間の例を図６に示す。

【0068】

図６に示すように、測定視野の画素数が４００万画素の場合の測定時間は約１９秒であるのに対し、１００万画素の場合の測定時間は約７．５～９．５秒である。

【0069】

測定視野に電極パッドＰを４個含める場合（例Ｃ１）、測定視野を４００万画素とすると電極パッド１個当たりの測定時間は１９÷４＝４．７５秒／個となる。これに対し、測定視野を１００万画素とすると（電極パッド１個当りの割当画素数を略同じにした場合）、電極パッド１個当たりの測定時間は７．５～９．５秒／個となる。すなわち、測定視野に電極パッドＰを４個含める場合には、測定視野を４００万画素とした方が有利である。

【0070】

一方、測定視野に電極パッドＰを１個だけ含める場合（例Ｃ２）、測定視野を４００万画素とすると電極パッド１個当たりの測定時間は１９秒／個となる。これに対し、測定視野を１００万画素とすると電極パッド１個当たりの測定時間は７．５～９．５秒／個となる。すなわち、測定視野に電極パッドＰを１個だけ含める場合には、測定視野を１００万画素とした方が有利である。

【0071】

上記のように、測定対象の電極パッドＰの配置及び密度に応じて適切に測定視野のサイズを選択することにより、電極パッドＰの検査を高速化することができる。

【0072】

次に、検査条件（Ａ）及び（Ｂ）を設定する機能について、図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８に示す機能は、制御部１０のプロセッサが、電極パッド配置情報Ｄ１０等の所要のデータを取得し、下記の機能を実現するためのソフトウェアを実行することにより実現される。すなわち、制御部１０は、計算部の一例である。

【0073】

図７は、３Ｄ形状測定機５２とウェーハＷとのＺ方向の走査速度を設定する機能を示すブロック図である。図７は、複数個の電極パッドＰを測定する場合において、測定視野のサイズに応じて最適なＺ方向の走査速度（測定時間）を設定する例を示している。

【0074】

視野サイズ仮選択部１１０は、測定視野の視野サイズを仮に選択する。この仮選択は、入出力部１２の操作部を介して操作者の操作入力を受け付けることにより行われてもよいし、例えば、検査対象のウェーハＷ（ロット）の種類等により自動選択されてもよい。

【0075】

Ｚ走査コスト計算部１１２は、２Ｄカメラ５０により撮像されたウェーハＷの画像から電極パッドＰの配置に関する情報を含む電極パッド配置情報Ｄ１０を取得する。また、Ｚ走査コスト計算部１１２は、視野サイズ仮選択部１１０による仮選択の結果を取得する。そして、Ｚ走査コスト計算部１１２は、電極パッド配置情報Ｄ１０と視野サイズの仮選択の結果に基づいて、Ｚ方向の走査に要する測定コスト（すなわち、Ｚ方向の走査速度又は走査に要する時間を含む測定時間）を計算する。

【0076】

上記の通り、測定視野を狭く設定することにより、３Ｄ形状測定機５２によるＺ方向の走査速度を速くすることができる。さらに、測定視野が狭まると、３Ｄ形状の測定範囲が狭まり、処理する測定データの量が小さくなるので、３Ｄ形状の解析に要する時間を短縮することができる。

【0077】

Ｚ走査コスト計算部１１２は、Ｚ方向の走査速度に相関のあるインデックス及び測定視野のサイズに相関のあるインデックスに基づいて、Ｚ方向の走査速度又は走査に要する時間を含む測定時間を計算する。ここで、Ｚ方向の走査速度に相関のあるインデックスは、例えば、３Ｄ形状測定機５２とウェーハＷとをＺ方向に相対移動するためのモータの回転速度、このモータに供給される電流、又はこのモータのパルス間隔（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御の場合）等である。具体的には、Ｚ走査コスト計算部１１２は、３Ｄ形状測定機５２の測定視野が狭いほど、走査速度の計算値を大きくする。また、Ｚ走査コスト計算部１１２は、３Ｄ形状測定機５２の測定視野が狭いほど、又は測定視野に含めることができる電極パッドの個数が多いほど、測定時間の計算値を小さくする。

【0078】

Ｚ走査コスト表示部１１４は、Ｚ走査コスト計算部１１２による計算結果を入出力部１２の表示部に出力する。これにより、操作者は、仮選択した測定視野の視野サイズに対応するＺ方向の走査速度又は測定時間を確認することができる。そして、入出力部１２を介して操作者からの操作入力を受け付けることにより、測定視野の視野サイズの仮選択を変更して、Ｚ方向の走査速度又は測定時間の再計算を行わせることができる。すなわち、操作者は、再計算の結果を参照しながら、トライアンドエラーの形式で、Ｚ方向の走査速度又は測定時間を選択（本選択）することができる。

【0079】

視野サイズ本選択部１１６は、入出力部１２を介して操作者からの操作入力を受け付けることにより、Ｚ方向の走査速度又は測定時間を選択（本選択）する。

【0080】

なお、本実施形態では、操作者が入出力部１２を介して本選択を行うようにしたが、本開示はこれに限定されない。例えば、電極パッド配置情報及び測定視野のサイズのすべてのパターン（例えば、検査装置１に登録済みのパターン）について、制御部１０により計算を行い、計算の結果、測定時間が最短の測定視野のサイズを自動的に選択するようにしてもよい。また、制御部１０により、電極パッド配置情報に基づいて、測定視野のサイズのパターンごとに計算を順番に行って、測定時間（測定コスト）が基準値以下になった時点の測定視野のサイズを自動的に選択するようにしてもよい。すなわち、測定コストが所定の基準（例えば、すべてのパターンについて計算した結果のうち測定時間が最短である、又は測定時間が基準値以下になる等）を満足する測定視野のサイズを、制御部１０が自動選択するようにしてもよい。

【0081】

図８は、３Ｄ形状測定機５２の測定視野のサイズを設定する機能を示すブロック図である。

【0082】

図８に示すように、制御部１０のストレージ１２０には、視野サイズ設定情報Ｄ２０が複数種類あらかじめ格納されている。視野サイズ設定情報Ｄ２０は、プローバ、検査装置１のメーカ、操作者又は操作者の管理者等によりあらかじめストレージ１２０に登録されるようにしてもよい。

【0083】

測定時間計算部１２２は、２Ｄカメラ５０により撮像されたウェーハＷの画像から電極パッドＰの配置に関する情報を含む電極パッド配置情報Ｄ１０を取得する。また、測定時間計算部１２２は、視野サイズ設定情報Ｄ２０をストレージ１２０から読み出す。測定時間計算部１２２は、電極パッド配置情報Ｄ１０に基づいて視野サイズ設定情報Ｄ２０ごとに測定時間を計算する。測定時間計算部１２２は、Ｚ方向の走査速度に相関のあるインデックス及び測定視野のサイズに相関のあるインデックスに基づいて、測定時間を計算する。具体的には、測定時間計算部１２２は、３Ｄ形状測定機５２の測定視野が狭いほど、走査速度の計算値を大きくする。また、測定時間計算部１２２は、３Ｄ形状測定機５２の測定視野が狭いほど、又は測定視野に含めることができる電極パッドの個数が多いほど、測定時間の計算値を小さくする。

【0084】

測定時間表示部１２４は、測定時間計算部１２２による計算結果を入出力部１２の表示部に出力する。これにより、操作者は、視野サイズ設定情報Ｄ２０ごとの測定時間を確認することができる。

【0085】

上記の通り、３Ｄ形状測定機５２の測定視野内に含めることができる電極パッドＰの個数が多いほど（測定視野が広いほど）、Ｚ方向の走査回数を減らすことができ、測定時間を短縮することができる。また、測定視野が狭まると、３Ｄ形状の測定範囲が狭まり、処理する測定データの量が小さくなるので、３Ｄ形状の解析に要する時間を短縮することができる。

【0086】

視野サイズ選択部１２６は、入出力部１２を介して操作者からの操作入力を受け付けることにより、測定視野の視野サイズを選択する。

【0087】

次に、検査条件のうち（Ｃ）電極パッドＰの測定手順の決定アルゴリズムについて説明する。図９は、電極パッドＰの測定手順を説明するための図である。

【0088】

図９に示す例では、チップＣの上側（＋Ｙ）から順に、左側から右側（＋Ｘ側）に順次電極パッドＰの検査を行う。制御部１０は、１か所目の検査位置では、測定視野ＶＦ（１）内に左上端部の４個の電極パッドＰが収まるように、３Ｄ形状測定機５２とウェーハＷの相対位置を調整する。２か所目の検査位置では、制御部１０は、測定視野ＶＦ（２）内に検査済みの電極パッドＰが含まれないように、ウェーハＷに対して３Ｄ形状測定機５２を右側（＋Ｘ側）に移動する。ここで、制御部１０は、測定視野移動部の一例である。

【0089】

＋Ｘ側への走査を繰り返して、＋Ｘ側の端部の電極パッドＰの検査が終了すると（５か所目）、６か所目の検査位置では、測定視野ＶＦ（６）内に検査済みの電極パッドＰが含まれないように、ウェーハＷに対して３Ｄ形状測定機５２が左側（－Ｘ側）に戻されて、下側（－Ｙ側）に移動される。これを順次繰り返すことにより、チップＣのすべての電極パッドＰの検査が行われる。

【0090】

この場合、１チップ内の測定箇所数をｎ（ｐ）、１つの測定箇所の測定に要する時間をｔ１（ｐ）とすると、１チップの測定に要する時間をＴ１（ｐ）は、下記の式により表される。ここで、ｐは測定視野ＶＦ（１）、ＶＦ（２）、…の画素数である。

【0091】

Ｔ１（ｐ）＝ｎ（ｐ）×ｔ１（ｐ）
なお、図７に示す例では、３Ｄ形状測定機５２が＋Ｘ側の端部に達した後、－Ｘ側に戻したが、本開示はこれに限定されない。例えば、３Ｄ形状測定機５２が＋Ｘ側の端部に達した後、－Ｘ側に移動させつつジグザグ状に検査を行ってもよい。また、例えば、＋Ｘ側端部まで、－Ｙ側端部まで、－Ｘ側端部まで、未検査領域の＋Ｙ側端部までのように渦巻状に検査を行ってもよい。

【0092】

［３Ｄ形状測定機５２を用いた電極パッドＰの検査］
上記の検査条件の設定の後、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から、針跡Ｍに関する特徴量を算出し、電極パッドＰの良否の判定を行う。本実施形態では、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。

【0093】

図１０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１０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。

【0094】

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１０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。

【0095】

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。

【0096】

なお、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）に基づいて判定の最大谷深さＳｖに関する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。

【0097】

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。

【0098】

本実施形態によれば、３Ｄ形状測定機５２による検査条件を適切に設定することにより、電極パッドＰの検査を正確かつ高速に行うことができる。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

また、検査対象物が傷又は異物の場合、例えば、２Ｄカメラ５０によりウェーハＷを撮像した画像から傷又は異物の位置の検出を行い、検査対象物の配置に関する検査対象物配置情報を取得する。そして、この検査対象物配置情報と、３Ｄ形状測定機５２の測定視野のサイズに基づいて、測定コストを計算すればよい。

【符号の説明】

【0103】

１…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】