特許 7373527 ワークピースの欠陥検出装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-25

(45)【発行日】2023-11-02

(54)【発明の名称】ワークピースの欠陥検出装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20231026BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

【請求項の数】 39

(21)【出願番号】P 2021131177

(22)【出願日】2021-08-11

(62)【分割の表示】P 2017529614の分割

【原出願日】2015-12-04

(65)【公開番号】P2021182005

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2021-08-11

(31)【優先権主張番号】62/088,284

(32)【優先日】2014-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/154,109

(32)【優先日】2015-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マリフォート トム

(72)【発明者】

【氏名】トルエンス カール

(72)【発明者】

【氏名】ウッターズ クリストフ

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０４５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１５３７１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２２０５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３０７２３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２７６３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３６４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３５２０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２８１１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９２３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２５３２５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０８６０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３８９２９０６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１０／１２１７５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピースの欠陥検出方法であって、
ある波長域の照明を生成するステップと、
前記照明の一部を前記ワークピースの頂面に、該ワークピースの頂面に対して斜角で方向付け、前記照明の前記一部が前記斜角で前記ワークピースに入射し前記ワークピースの側面で集束して前記側面の１つまたは複数の欠陥を検査するようにするステップと、
前記ワークピースの前記頂面を通過して出射する照明をカメラの検出器においてイメージングするステップであって、１つまたは複数の欠陥が照明の一部の前記ワークピースからの出射をブロックするステップと、
前記ワークピースと前記カメラとを相対運動させて、前記ワークピースの前記頂面から出射した収集された照明と前記１つまたは複数の欠陥によってブロックされた前記照明とにもとづき、前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするステップと、
を含み、
光学システムによって、前記ワークピースの側面から出射する照明の像を生成するステップ、をさらに含み、
前記ワークピースと前記カメラとを相対運動させて、収集された照明にもとづき前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするステップが、さらに、
前記カメラの像面が前記ワークピースの一側面に対し平行になるように、前記ワークピースを載せたステージと前記カメラとの間で直線的相対運動を実行するステップと、
前記ワークピースを保持する前記ステージを回転させるステップと、
前記ワークピースの全側面が前記カメラによりイメージングされるまで前記ステップを反復するステップと、
を含む方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記カメラが、前記ワークピースの前記頂面から出射した前記照明を、レンズを介してラインセンサ上にイメージングする、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、前記ワークピースの側面から出射する照明の前記像がラインセンサで形成される方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法において、前記光学システムは上ミラーと２つの下ミラーを前端に保持し、前記上ミラーが前記ワークピースの前記頂面の一部からの照明の像を撮像し、前記２つの下ミラーが前記ワークピースの側面から出射した照明の像を撮像する方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法において、前記光学システムが、前記ワークピースの側面からの
撮像した前記像と、前記ワークピースの前記頂面からの像が同時に集束するように構成されている、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法において、前記ステージと前記カメラとの前記直線的相対運動が、前記ステージを回転させるステップの連続するステップ間の前記カメラによる直線的運動により実行される、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法において、前記ステージの相対運動を実行するステップが、さらに、
前記ステージを回転し、これと並行して前記ステージのＸＹ平面における運動を実行し、前記ステージの回転運動中に前記カメラの焦点が各側面上に維持されるようにするステップを含む方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、さらに、
少なくとも１つの光源からの照明を、前記ワークピースの側面及び前記ワークピースの頂面に別々に結合させるステップを含む。方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法において、光源と、前記ワークピースの頂面または側面の少なくともいずれかとの間に光導波路が配置される方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法において、前記ワークピースが半導体デバイスを含む方法。

【請求項11】

請求項１の方法であって、前記ワークピースが前記波長域の前記照明の一部に対して透明である方法。

【請求項12】

請求項１１の方法であって、前記照明の前記波長域が赤外線を含む方法。

【請求項13】

ワークピースの欠陥検出装置であって、
ある波長域の照明を提供する少なくとも１つの光源であって、照明を前記ワークピースの頂面に対して斜角で方向付け、前記照明の一部が前記斜角で前記ワークピースに入射し、前記ワークピースを透過し前記ワークピースの一側面で集束して前記一側面の１つまたは複数の欠陥を検査するように構成された少なくとも１つの光源であって、前記１つまたは複数の欠陥が照明の前記ワークピースの前記頂面からの出射をブロックする、少なくとも１つの光源と、
前記ワークピースの前記頂面を透過し前記ワークピースの前記頂面から出射する前記照明を収集するカメラであって、前記ワークピースの前記頂面を通過して出射した前記収集された照明と前記１つまたは複数の欠陥によってブロックされた前記照明とにもとづき、前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするようにさらに構成されたカメラと、
を備え、
ステージと、
前記ワークピースの側面から出射する照明の像を生成する光学システムと、
をさらに含み、
前記カメラの像面が前記ワークピースの一側面に対し平行になるように、前記ワークピースを載せた前記ステージと前記カメラとの間で直線的相対運動を実行するステップと、前記ワークピースを保持する前記ステージを回転させるステップを、前記ワークピースの全側面が前記カメラによりイメージングされるまで反復する装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の装置において、前記少なくとも１個の光源が、前記ワークピースの前記頂面からの光が前記ワークピースの前記頂面に向けられる光と同軸になるように配列されている装置。

【請求項15】

請求項１３に記載の装置において、光導波路を使用して、前記少なくとも１つの光源からの前記照明を前記ワークピースの各側面に案内する、装置。

【請求項16】

請求項１３に記載の装置において、前記ワークピースが個片化半導体デバイスである装置。

【請求項17】

請求項１３に記載の装置において、前記カメラがラインセンサを含む装置。

【請求項18】

請求項１３に記載の装置であって、
前記ステージと前記カメラとが、前記ワークピースと前記カメラとの間の相対運動によって、前記ワークピースの頂面を透過して前記ワークピースの頂面から出射する前記照明からの複数の像を形成するように構成され、前記ワークピースを出射する照明が、前記ワークピースの頂面に向けられた前記照明と同じ波長域を有する、装置。

【請求項19】

請求項１３に記載の装置において、前記ワークピースが前記波長域の前記照明の少なくとも１部に対して透明である装置。

【請求項20】

請求項１９に記載の装置において、前記照明の前記波長域が赤外線を含む装置。

【請求項21】

請求項１３に記載の装置において、前記ワークピースを透過した前記照明の少なくとも一部が、前記ワークピースの前記頂面から出射する前に、前記ワークピースの表面において内部反射される装置。

【請求項22】

方法であって、
ワークピースをステージ上に配置するステップと、
前記ワークピースの頂面をある波長域の照明で、前記照明の一部が前記ワークピースに斜角で入射し、前記ワークピースを通過して前記ワークピースの一側面において集束するように照明して、前記一側面の１つまたは複数の欠陥を検査するステップと、
前記ワークピースの前記頂面と側面の少なくともいずれかを通過させてカメラの少なくとも１つのセンサに向けて照明を方向付けるステップと、
を含み、
前記カメラが前記ワークピースの前記頂面と側面の少なくともいずれかからの照明をイメージングするように構成され、１つまたは複数の欠陥により照明の前記ワークピースからの出射がブロックされ、
光学システムによって、前記ワークピースの側面から出射する照明の像を生成するステップ、をさらに含み、
前記ワークピースと前記カメラとを相対運動させて、収集された照明にもとづき前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするステップが、さらに、
前記カメラの像面が前記ワークピースの一側面に対し平行になるように、前記ワークピースを載せたステージと前記カメラとの間で直線的相対運動を実行するステップと、
前記ワークピースを保持する前記ステージを回転させるステップと、
前記ワークピースの全側面が前記カメラによりイメージングされるまで前記ステップを反復するステップと、
を含む方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の方法において、前記少なくとも１つのセンサがラインセンサを含む、方法。

【請求項24】

請求項２２に記載の方法において、前記ワークピースが前記波長域の前記照明の少なくとも一部に対して透明である、方法。

【請求項25】

請求項２４に記載の方法において、前記照明の前記波長域が赤外線を含む、方法。

【請求項26】

請求項２２に記載の方法において、前記ワークピースを透過した前記照明の少なくとも一部が、前記ワークピースの前記頂面から出射する前に、前記ワークピースの表面において内部反射される、方法。

【請求項27】

ワークピースの欠陥検出方法であって、
ある波長域の照明を生成するステップと、
前記照明の一部を前記ワークピースの頂面に、該ワークピースの頂面に対して斜角で方向付け、前記照明の前記一部が前記斜角で前記ワークピースに入射し前記ワークピースを透過し、前記ワークピースの一側面で集束して前記側面の１つまたは複数の欠陥を検査するようにするステップと、
前記ワークピースの一面からの照明をラインスキャンセンサにイメージングするステップと、
前記ワークピースとカメラとを相対運動させて、前記ワークピースの前記少なくとも一面から出射した収集された照明と前記１つまたは複数の欠陥によってブロックされた前記照明とにもとづき、前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするステップと、
を含み、
光学システムによって、前記ワークピースの側面から出射する照明の像を生成するステップ、をさらに含み、
前記ワークピースと前記カメラとを相対運動させて、収集された照明にもとづき前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするステップが、さらに、
前記カメラの像面が前記ワークピースの一側面に対し平行になるように、前記ワークピースを載せたステージと前記カメラとの間で直線的相対運動を実行するステップと、
前記ワークピースを保持する前記ステージを回転させるステップと、
前記ワークピースの全側面が前記カメラによりイメージングされるまで前記ステップを反復するステップと、
を含む方法。

【請求項28】

請求項２７に記載の方法であって、前記ワークピースが前記波長域の前記照明の一部に対して透明である方法。

【請求項29】

請求項２７に記載の方法であって、前記照明の前記波長域が赤外線を含む方法。

【請求項30】

請求項２７に記載の方法において、前記ワークピースを透過した前記照明の少なくとも一部が、前記ワークピースの前記頂面から出射する前に、前記ワークピースの一表面において内部反射される、方法。

【請求項31】

ワークピースの欠陥検出装置であって、
少なくとも１つの光源であって、照明を前記ワークピースの頂面に、該ワークピースの前記頂面に対して斜角で方向付け、前記照明の一部が前記斜角で前記ワークピースに入射し前記ワークピースを透過し、前記ワークピースの一側面で集束して前記側面の１つまたは複数の欠陥を検査するように構成された少なくとも１つの光源と、
前記ワークピースの前記頂面を透過して前記ワークピースの前記頂面から出射する前記照明を収集する１つまたは複数のラインセンサを含むカメラであって、前記ワークピースの前記頂面から出射した前記収集された照明と前記１つまたは複数の欠陥によってブロックされた前記照明とにもとづき、前記ワークピース内の１つまたは複数の欠陥をイメージングするように構成されたカメラと、
を備え、
ステージと、
前記ワークピースの側面から出射する照明の像を生成する光学システムと、
をさらに含み、
前記カメラの像面が前記ワークピースの一側面に対し平行になるように、前記ワークピースを載せた前記ステージと前記カメラとの間で直線的相対運動を実行するステップと、前記ワークピースを保持する前記ステージを回転させるステップを、前記ワークピースの全側面が前記カメラによりイメージングされるまで反復する装置。

【請求項32】

請求項３１に記載の装置において、前記少なくとも１つの光源が、前記ワークピースの前記頂面からの照明が前記ワークピースの前記頂面に向けられる前記照明と同軸になるように配列されている装置。

【請求項33】

請求項３１に記載の装置において、前記少なくとも１つの光源からの前記照明を前記ワークピースの各側面に案内するように光導波路が構成されている装置。

【請求項34】

請求項３１に記載の装置において、前記ワークピースが個片化半導体デバイスである装置。

【請求項35】

請求項３１に記載の装置において、前記照明の波長域が赤外線を含む装置。

【請求項36】

請求項３１に記載の装置であって、
前記ステージと前記カメラとが、前記ワークピースと前記カメラとの間の相対運動によって、前記ワークピースの頂面を透過して前記ワークピースの頂面から出射した前記照明からの複数の像を形成するように構成され、前記ワークピースを出射する照明が、前記ワークピースの頂面に向けられた前記照明と同じ波長域を有する、装置。

【請求項37】

請求項３１に記載の装置において、前記ワークピースが前記波長域の前記照明の少なくとも一部に対して透明である装置。

【請求項38】

請求項３７に記載の装置において、前記照明の前記波長域が赤外線を含む装置。

【請求項39】

請求項３１に記載の装置において、前記ワークピースを透過した前記照明の少なくとも一部が、前記ワークピースの前記頂面から出射する前に、前記ワークピースの表面において内部反射される装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はワークピース欠陥検出装置に関する。更に、本発明はワークピース欠陥検出方法に関する。加えて、本発明は非一時的コンピュータ可読媒体上に配されたコンピュータプログラム製品、特にワークピースにおける欠陥検出のためコンピュータを制御するよう動作させうるコンピュータ可実行処理ステップで構成される製品に関する。

【背景技術】

【0002】

（関連出願への相互参照）
本願は２０１４年１２月５日付米国暫定特許出願第６２／０８８２８４号及び２０１５年４月２８日付米国暫定特許出願第６２／１５４１０９号に基づく優先権を主張するものであり、この参照を以て両暫定特許出願の全容を本願に繰り入れることとする。

【0003】

例えば、特許文献１では半導体チップ向け赤外線試験が開示されている。この試験は、半導体チップの底面上に向け赤外線を輻射し、ボンディングパッドから反射されてくる赤外線を受光し、更にそのボンディングパッドの画像をモニタ上に表示させることによって実行される。赤外線から得られるこの画像には、ボンディングパッド自体に又はシリコン基板のうちボンディングパッド下の部分に欠陥があるか、或いはバンプに対するボンディングパッドのずれがあるか否か、という情報が含まれている。

【0004】

特許文献２では、そのバンドギャップが１．１２ｅＶ超である半導体素材の内部欠陥を検出するのに主に使用される検出装置が開示されている。半導体素材の内部欠陥を検出するこの検出装置は、光学顕微鏡、赤外ＣＣＤカメラ、ビデオケーブル、シミュレーション画像モニタ、ディジタル画像収集カード、コンピュータ、並びに解析処理・表示用ソフトウェアで構成されている。

【0005】

加えて、特許文献３では、土地の温度分布の熱ダイアグラムフォームを記録する光電的方法であり、赤外ラインスキャンシステムを航空機にて使用するものが開示されている。本装置では、窓越しに熱輻射を受け取るロータリスキャニングミラーシステムが利用されている。このミラーシステムは４個の反射性側面を有するシステムであり、電動モータによってある軸周りで回される。輻射はミラーによってＩＲレンズへ、更には行をなす光電的レシーバ素子へと差し向けられる。レシーバ素子の行はミラーシステムの回動軸に対し平行であり、各レシーバ素子は、複数個ある発光ダイオードのうち対応するものに、リード線及び増幅デバイスにより個々接続されている。

【0006】

特許文献４ではウェハの微小構造化サンプルを解析する装置が開示されている。この装置の目的は同装置の潜在的用途を増やすこと、なかでも両側が構造化されているが被覆又は介在素材が透明でないためＶＩＳやＵＶにてその構造が見えないウェハ等の構造的詳細を示せるようにすることである。就中、ＩＲ像におけるコントラストを顕著に向上させる透視照明を発生させつつＩＲ光を反射光として使用することで、反射又は透過ＩＲ光と反射可視光とで同時にそのサンプルを示せるようにしている。

【0007】

典型的な欠陥としては、ダイシングプロセスにより生じる側面クラックや、デバイス内の誘電体層・シリコン構造間に内部応力により生じる埋入クラックがある。

【0008】

図１に、四側面又は五側面検査を実行することで半導体デバイス２の側面欠陥９を探す従来方法を示す。半導体デバイス２は第１側面３_１、第２側面３_２、第３側面３_３、第４側面３_４、頂面４及び底面５を有している。図１のセットアップでは、レンズ７付きのカメラ６が半導体デバイス２の底面５を観望している。ミラー８が、半導体デバイス２の第１側面３_１、第２側面３_２、第３側面３_３及び第４側面３_４それぞれに対し４５°を以て配置されている。図１では、ミラー８として、半導体デバイス２の第２側面３_２及び第４側面３_４に対し配置されているもののみを示してある。

【0009】

図１のセットアップを用い得られるのは、第１側面３_１、第２側面３_２、第３側面３_３、第４側面３_４及び底面５それぞれの像１０（図２参照）である。加えて、図１のセットアップには大きな欠点がある。底面５ビューの光学長１１が、第１側面３_１ビュー、第２側面３_２ビュー、第３側面３_３ビュー及び第４側面３_４ビューの光学長１２と異なることである。そのため、焦点が、常に、半導体デバイス２の底面５側の焦点と、第１側面３_１、第２側面３_２、第３側面３_３及び第４側面３_４それぞれの側の焦点と、の間でトレードオフとなる。加えて、この四側面ビューの解像には広い視野が必要であるため、使用可能な画素分解能が制約されることとなろう。１０μｍ未満の側面ビューについては、２０又は２５メガ画素の高分解能カメラを用いたとしても、使用できる作業セットアップがない。そのため、良好な焦点及び高い分解能を有するものとし、ひいては非限界的汚染から実存する欠陥を弁別可能なものとすることができない。

【0010】

図３は従来型セットアップの別例、特に半導体デバイス２の頂面４上を観望することで内部欠陥９（側面欠陥）を検出するものである。内部欠陥９（外側からは見えない欠陥）の検出に適したハイボリューム検査策はない。存するのは低速な手法、特にＩＲ光１３及び光学系１４を用いること及び半導体デバイス２の背面を観望すること（“ＩＲ背面ビュー”）によるものである。カメラ６は半導体デバイス２から返ってくるＩＲ光１５を検出する。図３のセットアップで得られる像１６の模式的表現を図４に示す。ＩＲ光１３で内部欠陥９を検出するこの“ＩＲ背面ビュー”法にもやはり欠点がある。第１に、この方法は低速である。存するのはマニュアル式のローボリュームな手法のみである。これを自動化及び高速化したい場合、利用できるＩＲカメラ６の画素数及びサイズに重大な制限がかかる。加えて、うまく働くデバイス群が、ベアシリコンの側面がありそこにＩＲ光が達しうるものに限られている。デバイスの趨勢は、ＩＲ光について透明でないデバイス保護被覆を備えるものである。更なる欠点は信号対雑音比である。半導体デバイス２の頂面４でも反射が生じるので、内部欠陥９から頂面欠陥を弁別することは難しかろう。

【0011】

上述したこの従来方法には大きな欠点、特にワークピース（個片化半導体デバイス）の五側面を検査することによるそれがある。欠点の一つは、ワークピースの側面と底面の間で焦点が異なることである。底面ビューと側面ビューとで光学長が異なるので、焦点が、常に、ワークピースの底面側の焦点と、そのワークピースのエッジ（側面）側の焦点との間で、トレードオフとなる。更なる欠点は画像分解能である。四側面のビューには広い視野が必要であるので、使用可能な画素分解能が制限されよう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】米国特許第６３３９３３７号明細書

【文献】中国実用新案第２７９１６３９号明細書

【文献】欧州特許第２６９９０７１号明細書

【文献】米国特許第８１５４７１８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的は、個片化ワークピースにおける側面欠陥及び内部欠陥を高分解能で検出する装置を提供し、且つワークピースの面上に実存する欠陥と汚染とを弁別しうるようにすることにある。加えて、本装置には、そうしたワークピースを対象に省時間品質制御を実行すべく高スループットであることが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上掲の目的は、
ワークピースが透明になる波長域の照明光をもたらす少なくとも１個の光源と、
レンズを伴うカメラであり、そのレンズがワークピースの少なくとも一面からの光を自カメラの検出器上にイメージングするカメラと、
ワークピースを動かすため及びそのワークピースの上記少なくとも一面を完全にイメージングするためのステージと、
を備えるワークピース欠陥検出装置によって達成される。

【0015】

本発明の装置の長所は、個片化ワークピース例えば半導体デバイス、別称ダイにおける側面欠陥及び内部欠陥を信頼性良く検出できることである。本発明の装置を使用することで、そうしたワークピースを対象とした品質制御を高スループットで実行することができる。

【0016】

本発明の更なる目的は、個片化ワークピースにおける側面欠陥及び内部欠陥を高分解能で検出する方法を提供し、ワークピースの面上の汚染と実存する欠陥とを弁別できるようにすることである。加えて、本方法には、そうしたワークピースを対象にした品質制御を十分に短時間で実行すべく高スループットにしうることが求められる。

【0017】

この目的は、
ワークピースの少なくとも一面の一部分をそのワークピースが透明になる波長域の照明光で照明するステップと、
ワークピースの少なくとも一面の上記一部分からの光をカメラの検出器上にイメージングするステップと、
ワークピースの上記少なくとも一面がカメラによって完全にイメージングされるよう、ワークピースを保持するステージ及びカメラの相対運動を実行するステップと、
を有するワークピース欠陥検出方法によって達成される。

【0018】

本発明の方法の長所は、個片化ワークピース例えば半導体デバイス、別称ダイにおける側面欠陥及び内部欠陥を信頼性良く検出できることである。本発明の方法を使用することで、そうしたワークピースを対象とした品質制御を高スループットで実行することができる。

【0019】

本発明の目的は、更には、個片化ワークピース（半導体デバイス）における側面欠陥及び内部欠陥を高分解能で自動検出することができ、ひいてはそのワークピースの面上に実存する欠陥と汚染とを弁別することができるよう、非一時的コンピュータ可読媒体上に配されたコンピュータプログラム製品を提供することにある。加えて、本コンピュータプログラムには、そうしたワークピースを対象にした品質制御を十分に短時間で実行すべく高スループットであることが求められる。

【0020】

上掲の目的は、ワークピースにおける欠陥検出のため非一時的コンピュータ可読媒体上に配されたコンピュータプログラム製品であり、その製品を構成するコンピュータ可実行処理ステップを実行してコンピュータを制御することで、
ワークピースをステージ上に載置し、
ワークピースの少なくとも一面をそのワークピースが透明になる波長域の照明光で照明し、
ある光学的セットアップで以て、ワークピースの上記少なくとも一面からカメラに備わる少なくとも１個のラインセンサへと光を差し向けることで、そのワークピースの上記少なくとも一面のライン状の光をイメージングし、且つ、
ワークピースの上記少なくとも一面が、上記カメラのラインセンサによって完全にイメージングされるよう且つそのステージの運動の間そのカメラの焦点に位置するよう、そのワークピースを保持するステージを動かす、
ことが可能なコンピュータプログラム製品によって達成される。

【0021】

本発明によって検出されうる典型的な欠陥は、ワークピースのダイシングプロセスによって生じる側面クラックや、ワークピース内の内部応力によって生じる埋入クラックである。ワークピースが半導体デバイスである場合、内部応力が例えば誘電体層・シリコン構造間に現れうる。なお、本発明（装置、方法及びコンピュータプログラム）は半導体デバイスに限定されるものではなく、側面欠陥及び内部欠陥全般に適用可能である。

【0022】

典型的には、シリコンベース半導体デバイスを貫通しうる赤外（ＩＲ）光が用いられることとなろうが、そのワークピースの素材が透明になる波長域次第で光源は別のものになりうる。

【0023】

本発明のある態様によれば、照明光がワークピースの一側面へと差し向けられ、カメラがそのワークピースの遠方側面から出射される光を受光するよう、上掲の少なくとも１個の照明源が配列される。ワークピースのこの遠方側面が、そのワークピースの側面のうち照明光を受光する側面とは逆側にあるため、バックライト照明が得られる。

【0024】

他の途は、ワークピースの側面のうち照明光を受光する側面に対し、そのワークピースの遠方側面を、当該遠方側面の暗視野像が得られる向きとすることである。

【0025】

本発明の更なる態様は、照明光がワークピースの頂面へと差し向けられ、更にカメラがそのワークピースの頂面から放たれる光を受光するよう、上掲の少なくとも１個の照明源が配列される態様である。

【0026】

本発明の秀でた実施形態では、カメラの検出器がラインセンサとされ且つそのカメラがラインスキャンカメラとして構成される。この新規な装置又は方法では、ワークピース（半導体デバイス）の側面に対し垂直なラインスキャンカメラを使用し、ＸＹθステージ上でそのワークピースを動かすことによって像が生成される。本発明の光学的セットアップによれば、ワークピースのうち頂面の少なくとも一部分と、少なくとも一側面との、同時ビューを生成することができる。この光学的セットアップでもやはり同軸照明及び外部照明が可能であり、それら二種類のモードでは照明が同一又は個別の照明とされうる。

【0027】

カメラのレンズにより、ワークピースの側面から出射されるライン状の光がラインセンサ上にイメージングされる。その出射光は、バックライト照明が得られるよう配列された少なくとも１個の照明源を起源とする。

【0028】

ワークピースを保持するステージが、イメージング対象ラインに対し垂直なスキャン方向に沿い動かされる。このスキャン運動で以て、ワークピースの側面のうち少なくとも１個の完全な像が生成される。

【0029】

また、ワークピースの頂面の少なくとも一部分からのライン状の光であって、ワークピースの側面のうち１個の隣に位置するものを、カメラのレンズでラインセンサ上にイメージングすることが可能であり、また、ワークピースの頂面の少なくとも一部分上へと差し向けられる光に対し頂面からの光が同軸になるよう、上掲の少なくとも１個の光源を配列することが可能である。ワークピースの少なくとも一部分の像を生成するため、イメージング対象ラインに対し垂直なスキャン方向に沿い、ワークピースを保持するステージを動かす。こうすることで、頂面の少なくとも一部分の完全な像が得られる。頂面のその部分はワークピースの側面のうち少なくとも１個に隣接する。

【0030】

また、ステージ及びカメラにより相対運動を実行することで、例えばワークピースの各面の完全な像を捉えることができる。各面のスキャンはスキャン方向に沿い様々な速度プロファイルで以て実行することができる。好適な実施形態は、各面の長手方向に沿い一定速度のものである。定数の選定ならソフトウェアエフォートがさほど必要なく且つ最良の画質がもたらされる。熟練者にとり明らかな通り、一定速度の選定によって他の速度プロファイルが阻止されるものではない。他の実施形態は、スキャン中に速度を増減させるものである。この実施形態では、エッジで高い撮影速度、各側面の中央で低い撮影速度が得られる。

【0031】

本発明の一実施形態によれば、ワークピースの側面から出射されるライン状の光の像及びそのワークピースの頂面からのライン状の光の像を同時に生成する、光学的セットアップがもたらされる。頂面からのライン状の光の像はそのワークピースの各側面からのライン状の光の隣に位置する。光学的セットアップの先端によって、上ミラー並びに第１下ミラー及び第２下ミラーが運ばれる。上ミラーはワークピースの頂面の一部分からライン状の光の像を捉える。第１下ミラー及び第２下ミラーはそのワークピースの側面から出射されるライン状の光の像を捉える。本発明の光学的セットアップは、ワークピースの側面から出射されるライン状の光の像及びそのワークピースの頂面からのライン状の光の像が同時に合焦状態になるように設計される。

【0032】

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１個の光源からの光を、ワークピースの一側面及びそのワークピースの頂面に個別に結合させることができる。

【0033】

有益なのは、上掲の少なくとも１個の光源と、ワークピースの頂面及び／又は各側面との間に、光導波路を配置することである。

【0034】

ワークピースの例は個片化半導体デバイスである。この場合、シリコンベース半導体デバイスがＩＲ光に関し透明であるので、照明光の波長域をＩＲ光の波長域とする。

【0035】

本発明の装置には類を見ない長所がある。２個のビューを組み合わせることができる。別々のカメラで二画像を撮影する必要がない。２個のビューを組み合わせることによって、欠陥に相応しい高めの撮影速度につながるビューと、ノイズに相応しい低い不快度につながるビューとを踏まえた画像処理を行い、それにより情報を補正することができる。ラインスキャンカメラを用いることで高分解能像が得られる。通常のマトリクスカメラに比し高分解能で以て像を生成することができる。ＩＲ光を用いた場合、内部欠陥を探し出すこと及び／又は個別の欠陥に係る信号対雑音比を向上させることができる。また、ある角度で以て頂面ビュー（頂面の一部分の像）を実行し、暗視野類似の検査モードを生成することができる。

【0036】

本発明の方法では、例えばワークピースが半導体デバイスである場合に、有益な効果が現れる。本発明の方法を以てすれば、検査対象半導体デバイス内を進むＩＲ光を用いること及びその半導体デバイスの一側面を直に観望することにより、欠陥の像を生成することができる。光源及びカメラのいずれについても、（エッジを真っ直ぐに観望／照射する）垂直型セットアップや角度付セットアップを使用することができる。シリコンの屈折率が高く（λ＝１２００ｎｍにてｎ＝３．５）且つデバイスのエッジがラフであるため、ほぼ全ての光がそのデバイス内に入ることとなろう。その光線は、デバイス内を小角度で進む一方、拡散光線としてそのデバイスの他側面から出射されることとなろう。このようにして、デバイス自体が散光照明の如く振る舞う。

【0037】

本発明の一実施形態に係る方法では、１２００ｎｍ超の波長を有する光ではシリコンが透明になる、というシリコン（これはあらゆる半導体デバイス用の基礎素材である）の物理特性が使用される。

【0038】

本方法はこれを踏まえ“ＩＲ背面ビュー”向けにも構築されるが、デバイス自体が散光照明器の如く振る舞うため、本発明の方法では信号対雑音比が増加し且つ高速検査ソリューションの途が発生する。通常、ダイシングプロセスのエッジ変動は拡散光線によって平滑される。素材欠陥（例えば検出されるべきクラック等に類するもの）があると、その半導体デバイスの内部で光が受光されず、そこが散光照明デバイス側の暗部として見えることとなるので、高いコントラストがもたらされることとなろう。

【0039】

本発明の重要な技術的側面の一つは、半導体デバイスのエッジが（その半導体デバイスのダイシングプロセスが故に）精密でも清浄でもないことである；そのため、半導体デバイス内を光が直線的且つ予測可能的に進まず、寧ろ攪乱されて散光照明器が生じることとなろう。もう一つの重要な技術的側面は、その側面のみを観望することにより、（“ＩＲ背面ビュー”又は“五面ソリューション”で以て）デバイス全体を観望した場合に比べ検査対象面積がひときわ小さくなる結果、分解能を向上させ（より小さな欠陥を捉え）且つより高速な検査を実行する機会が生じることである（他方法に比べ像がなおも顕著に小さいためである）。

【0040】

ある実施形態によれば、照明光が半導体デバイスの一側面上に印加される；そのエッジが（ダイシングプロセスに由来する）ベアシリコンであるためその光は半導体デバイス内を伝搬していく。デバイスのエッジが（ダイシングプロセスに起因し）ラフであるため、光線はデバイス内を真っ直ぐには進まないであろう。半導体デバイスの他側面に達すると、光線のうち小さな角度（約１７°未満）で入射したものが半導体デバイス外に伝送されることとなろう。±９０°の角度を有する光線は、半導体デバイスのエッジが散光照明器の如く光らせる。これに対し、内部欠陥又は側面クラックに達したときには、ノーマルな光伝搬が阻止される結果、その散光照明デバイス内に‘欠陥のように見える’部分が現れ、ひいてはそのカメラ像中に高コントラストな暗いシミが現れる。クラックの典型例はシリコン構造内擾乱である。光はこの擾乱にて反射されるため伝搬していかない。そのため、この部位を通りやってくる光がカメラで捉えられることはなかろう。

【0041】

半導体デバイスの検査を実行する他の実施形態でも同じ原理が使用される。この実施形態では、“角度付側面ビュー”がもたらされるよう半導体デバイス内がＩＲ光で照らされる。ＩＲ光は角度付きでサンプル内へと送られる。光が内部クラックによって阻止されるため、ラフなエッジに発する通常は散光性の照明に変化が生じる。この角度付側面ビューによれば、高い分解能が提供されるに留まらず、高速な検査も可能となる。その欠陥によってノーマルな内部光伝搬が阻止されるため、個々の内部又は側面欠陥がより大きく且つより高コントラストに見える。その半導体デバイスから放たれる拡散ＩＲ光は、外部汚染に対する応答性が低いので、実存する欠陥に係る信号対雑音比が高まる。

【0042】

半導体デバイス内へと焦点を移動させれば、そのエッジから遠く離れている内部欠陥を解像することができる。これにより、完成された半導体デバイス内をスキャンすることさえも可能となる。

【0043】

本発明の方法によれば、少なくとも１個の光源の照明光がワークピースの一側面に差し向けられる。ワークピースの遠方側面から出射される光をカメラによりイメージングする。好ましくは、このカメラで以て、ワークピースの遠方側面から出射される光をレンズによりラインセンサ上へとイメージングする。

【0044】

本発明の他の実施形態は、少なくとも１個の光源の照明光をワークピースの頂面に差し向けるものである。カメラでは、レンズの働きで、ワークピースの頂面から放たれる光がイメージングされる。好ましくは、カメラにて、レンズの働きにより、ワークピースの頂面から出射される光をラインセンサ上へとイメージングする。

【0045】

本発明の更なる実施形態は、ワークピースの側面から出射される光のライン像、並びにそのワークピースの頂面の一部分からの光のライン像を、ある光学的セットアップで以て同時に生成するものである。頂面のうち検出対象となる部分はワークピースの各側面に隣接する部分である。

【0046】

本発明の方法の一実施形態によれば、ワークピースの少なくとも二側面及び頂面の個別部分をイメージングすべくステージを動かす途がある。本発明の方法は、
ａ）カメラの像面が側面のうち１個に対し平行になるよう、ワークピースを伴うステージとカメラとの間の直線的相対運動を実行するステップと、
ｂ）ステージをワークピースと共に回動させるステップと、
ｃ）ワークピースの全側面がカメラによりイメージングされるまでステップａ）及びｂ）を反復するステップと、
を有する。

【0047】

ステージ・カメラ間の直線的相対運動はカメラ単体の直線運動によって実現することができる。カメラの直線運動を、回動ステップ間で逆方向に向けさせる。

【0048】

本発明の方法の更なる実施形態によれば、ワークピースの少なくとも二側面及び頂面の個別部分をイメージングすべくステージを動かす途がある。本発明の方法は、ステージの回転運動中にカメラの焦点が個別の側面上に存し続けるよう、そのステージを回動させるのと並行しそのステージのＸＹ平面内運動を実行するステップを有する。

【0049】

本発明の更なる態様によれば、ワークピースにおける欠陥検出のため非一時的コンピュータ可読媒体上に配されたコンピュータプログラム製品であり、その製品を構成するコンピュータ可実行処理ステップを実行してコンピュータを制御することで、
ワークピースをステージ上に載置し、
ワークピースの少なくとも一面をそのワークピースが透明になる波長域の照明光で以て照明し、
ある光学的セットアップによって、ワークピースの上掲の少なくとも一面からカメラに備わる少なくとも１個のラインセンサへと光を差し向けることで、ワークピースの当該少なくとも一面のライン状の光をイメージングし、且つ、
ワークピースの少なくとも一面が、カメラのラインセンサによって完全にイメージングされるよう且つそのステージの運動の間カメラの焦点に位置するよう、ワークピースを保持するステージを動かす、
ことが可能なものが提供される。

【0050】

上述の通り、本発明の方法の一実施形態によれば、半導体デバイスの側面に対し垂直なラインスキャンカメラが使用される。像は、その半導体デバイスをＸＹθステージ上で動かすことで生成される。カスタム光学系を介し、半導体デバイスの側面及び頂面の少なくとも一部分の同時ビューが生成される。この光学的セットアップでもやはり同軸照明及び外部照明が可能であり、それら二種類のモードでは照明が同一又は個別の照明とされうる。ラインスキャンカメラセットアップであるので、エリアスキャンカメラでは恐らく不可能な高分解能像が保証される。それら少なくとも一側面及び頂面に係る二通りのビューを組み合わせることにより、かなり多くの情報を含む像、即ち半導体デバイスにおける欠陥の厳密な位置及び原点を突き止めうる像にすることができる。可動ステージセットアップ上への統合により、二通りの高分解能ビューを受け取りつつ高速検査をも実現することができる。

【0051】

ラインセンサ付きカメラでの実施形態には類を見ない長所がある。２個のビューが組み合わされるので、別々のカメラで二画像を撮影する必要がない。更に、２個のビューを組み合わせることによって、欠陥に相応しい高撮影速度につながるビューとノイズに相応しい低不快度につながるビューとを踏まえた画像処理を通じ、情報を補正することができる。ラインスキャンカメラを用いることで、通常のマトリクスカメラに比し高めの分解能を有する像を生成することができる。

【0052】

検査に供される半導体デバイスは、通常はモバイルデバイスにて使用される。上掲の説明で言及した側面クラックは顧客からの返品につながり、デバイス製造業者には高コストが課されることとなるので、自動検査を実行しそれら側面欠陥を検出せよ、という顧客からの強い圧力下に、それらデバイス製造業者が置かれることとなる。更に、そうした欠陥を伴うデバイスでも電気的試験を通ることがあるが、しばしば、現場にて（例．携帯電話を落としたとき）早期故障となる。説明した通り、半導体デバイスにおける欠陥（これは顧客からの返品に係るリスクである）を見逃しかねない反面、さほど重要でない欠陥をきっかけにして良品デバイスが排除される（これは製造業者にとり金銭的損失につながる）ので、現行の方法論が不適切なのは明らかである。

【0053】

以下、本発明及びその長所につき、次のような添付図面を参照して更に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】半導体デバイスの側面を観望することで内部欠陥を検出する従来型セットアップを示す図である。

【図2】図１に示したセットアップにより得られる画像の模式図である。

【図3】半導体デバイスの頂面上を観望することで内部欠陥を検出する従来型セットアップを示す図である。

【図4】図３に示したセットアップにより得られる画像の模式図である。

【図5】ＩＲ照明による半導体デバイスの検査をバックライト照明による側面ビューで実行する配列の模式図である。

【図6】ＩＲ照明による半導体デバイスの検査を暗視野照明による側面ビューで実行する配列の模式図である。

【図7】ＩＲ照明による半導体デバイスの検査をバックライト照明による角度付側面ビューで実行する配列の模式図である。

【図8】ＩＲ照明による半導体デバイスのエッジ検査を側面ビューで実行し且つその半導体デバイスのスキャン運動を実行する配列の模式図である。

【図9】ＩＲ照明による半導体デバイスのエッジ検査を頂面ビューで実行し且つその半導体デバイスのスキャン運動を実行する配列の模式図である。

【図10】半導体デバイスの側面ビュー及び頂面ビューを同時実行する配列の実施形態を示す図である。

【図11】半導体デバイスの一側面の側面ビューを実行する配列の斜視図である。

【図12】半導体デバイスの側面ビュー及び頂面ビュー検査の光機械的統合の詳細図である。

【図13A】半導体デバイスの直線及び回転スキャンモードの実施形態の模式図である。

【図13B】半導体デバイスの直線及び回転スキャンモードの実施形態の模式図である。

【図13C】半導体デバイスの直線及び回転スキャンモードの実施形態の模式図である。

【図13D】半導体デバイスの直線及び回転スキャンモードの実施形態の模式図である。

【図13E】半導体デバイスの直線及び回転スキャンモードの実施形態の模式図である。

【図14】 半導体デバイスの直線回転複合スキャン運動の実施形態の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0055】

図中、類似要素又は類似機能要素には類似した参照符号を付してある。更に、明瞭さを考慮し、各図を論ずるのに必要な参照符号のみをその図に示してある。本願記載の方法及び装置は、半導体デバイスにおける欠陥検査向けに、ＩＲ光と併せ好適に採用することができる。典型的には、半導体デバイスのシリコン内に浸透させうるようＩＲ光が使用されることとなろう。本発明の他の実施形態では別の光源波長とされうる。前提はただ一つ、検査対象ワークピース（半導体デバイス）の素材が使用波長域にて透明でなければならないことである。以下の説明では半導体デバイスを参照するが、それを本発明の限定事項として理解すべきではない。熟練者には明らかな通り、本発明の原理及び着想はワークピースの内部又は側面欠陥のあらゆる検査に適用可能である。半導体デバイスへの本発明の応用を限定事項と解すべきではない。

【0056】

図５に、ＩＲ光１３で以て半導体デバイス２の検査を実行する配列２０の模式的表現を示す。この配列２０はバックライト照明による側面ビュー型である。光源１８により生成されたＩＲ光１３が、半導体デバイス２の一被選択側面３_１、３_２、３_３又は３_４に垂直入射されている。ＩＲ光１３を平行光化しないようにしてもよいし、半導体デバイス２の一被選択側面３_１、３_２、３_３又は３_４にＩＲ光１３を垂直入射させないようにしてもよい。ここに示した配列２０で以て、半導体デバイス２内を進むＩＲ光１３を使用し欠陥９の像を生成することができる。ＩＲ光１３を使用する利点は、内部欠陥９を見つけうること及び／又は半導体デバイス２の個々の欠陥９に関し信号対雑音比を向上させうることである。

【0057】

カメラ６は、そのレンズ７で以て、半導体デバイス２の一被選択側面３_１、３_２、３_３又は３_４を直に観望する。シリコンの屈折率が高いこと（λ＝１２００ｎｍでｎ＝３．５）及び半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４（エッジ）がラフであることから、ほぼ全てのＩＲ光１３がその半導体デバイス２に入射することとなろう。ＩＲ光１３の光線は半導体デバイス２内を小角度付きで進んでいき、逆側の側面３_１、３_２、３_３又は３_４にて拡散光線２１として出射されることとなろう。このような形態では、半導体デバイス２自体が散光照明器の如く振る舞う。しかしながら、内部欠陥９又は側面クラックに達すると、ノーマルな光伝搬が阻止される結果、その散光照明にて‘欠陥のように見える’部分となる。ＩＲ光１３の阻止については破線矢印２２で示してある。レンズ７及びカメラ６により側面３_１、３_２、３_３及び３_４それぞれがイメージングされると、その内部欠陥９がカメラ像内の高コントラスト暗セクションとして現れてくる。このクラック又は内部欠陥９は、典型的には半導体デバイス２のシリコン構造内の擾乱である。ＩＲ光１３はこの擾乱にて反射され伝搬していかない。そのため、内部欠陥９の部位を通ってやってくる光がカメラ６内の検出器２６で捉えられることはなかろう。

【0058】

図６に、ＩＲ光１３で以て半導体デバイス２の検査を実行する配列２０の他の実施形態を示す。この実施形態では、半導体デバイス２の検査が光源１８からのＩＲ光１３で以て実行される。カメラ６及びそれに付随するレンズ７は、半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４の暗視野像がそのカメラ６にて整列記録されるように配列されている。第２面３_２では、ＩＲ光伝搬の方向２３が、カメラ６に備わるレンズ７の光軸２４に対し垂直になっている。

【0059】

図７に、本発明の配列２０の更なる実施形態を示す。ＩＲ光１３は、光源１８から半導体デバイス２の頂面４へ、またその半導体デバイス２の内部へとある角度α付きで送られる。そのＩＲ光１３は半導体デバイス２内を伝搬していき、その半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３及び３_４のうち１個にそれぞれ合焦する。内部クラック又は欠陥９ではＩＲ光１３が阻止され、またラフな側面３_１、３_２、３_３及び３_４（図５参照）のうち１個からの通常は散光性の照明に変化が生じる。図７に示す配列によれば、高い分解能が提供されるだけでなく、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３及び３_４のうち１個の高速検査（ここでは第４側面３４が検査対象）も可能となる。個々の内部又は側面欠陥９は、そうした欠陥によってノーマルな内部光伝搬が阻止されるため、カメラ６によって撮影された像ではより大きく且つより高コントラストに見える。半導体デバイス２から放たれる拡散ＩＲ光３３は半導体デバイス２の外部汚染に対する応答性が低いので、実存する欠陥９に係る信号対雑音比が高まる。

【0060】

有益な代替策として、ＩＲ光１３の焦点を半導体デバイス２内に移動させることで、その半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３及び３_４から遠く離れたところにある内部欠陥９を解像可能にすることもできる。これにより、完成された半導体デバイス２内をスキャンすることさえも可能となる。

【0061】

図８に、本発明の配列２０の更なる実施形態の模式的表現を示す。カメラ６はラインセンサ３６を有しており、側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個のライン３５が、レンズ７によりそのラインセンサ３６上にイメージングされる。カメラ６はラインスキャンカメラとして構成されている。カメラ６はあるスキャン方向３７に沿い動かされる。この運動は、半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４とカメラ６の間の相対運動、特にラインセンサ３６上にイメージングされるべきライン３５に対し垂直なスキャン方向３７に沿った相対運動によって実現することができる。半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４とカメラ６の間のこの相対運動は、本発明の限定事項として解されるべきでない。カメラのみ又は半導体デバイスのみを動かしてもよいこともまた明らかである。

【0062】

半導体デバイス２はＸＹθステージ（ここでは図示せず）上に配置されている。このＸＹθステージは、カメラ６のラインセンサ３６で以て全四側面３_１、３_２、３_３又は３_４の像が生成されるように動かされる。ここに示されている実施形態では、半導体デバイス２が付加的なバルク半導体層４０（ＢＳＬ）、シリコン基板４１、誘電体層４２及び金属層４３で構成されている。ラインスキャンカメラセットアップであるので、エリアスキャンカメラでは恐らく不可能な高分解能像が可能である。側面ビューのため（図５の配列と同じく）光源１８から半導体デバイス２（ダイ）内へと外部ＩＲ光１３が照射される。このＩＲ光１３は半導体デバイス２の一側面３_１、３_２、３_３又は３_４から到来し、その半導体デバイス２の逆側の側面３_１、３_２、３_３又は３_４にてラインスキャンカメラ６により捉えられる。半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４から高分解能像が生成される。半導体デバイス２内を照らすため、その半導体デバイス２が透明となる波長域が使用される。典型的な半導体デバイス２（又はダイ）におけるそれはＩＲ光１３となろう。

【0063】

図９は、ＩＲ照明による半導体デバイス２のエッジ検査を側面ビューで実行し且つその半導体デバイス２のスキャン運動を実行する配列２０の模式図である。この配列ではカメラ６がやはりラインセンサ３６を有しており、頂面４のライン３５であって側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個の近くにあるものが、レンズ７によりそのラインセンサ３６上にイメージングされる。ビームスプリッタ２７は、光源１８からのＩＲ光１３を半導体デバイス２の頂面４上へと差し向ける。半導体デバイス２の頂面４からの同軸返戻ＩＲ光３４は、カメラ６のラインセンサ３６によって捉えられる。ここでもまた、スキャン方向３７に沿った半導体デバイス２の運動が、カメラ６のラインセンサ３６上にイメージングされるライン３５に対し垂直になっている。半導体デバイス２のこの運動により、半導体デバイス２の頂面４のエッジ部分３０、即ち側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個のそばにある部分の頂面ビューを、生成することが可能となる。図９では頂面４のエッジ部分３０が半導体デバイス２の第４側面３_４に隣接している。

【0064】

図１０に示す実施形態は、半導体デバイス２の側面ビュー及び頂面ビュー検査を同時実行する配列２０を表している。特殊な光学的セットアップ２５として、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個と頂面４とを対象とした同時ビューが可能なものが設けられている。この光学的セットアップ２５では、また、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個の照明（外部照明）と、頂面４の照明（同軸照明）とが可能である。それら二通りの照明モード（同軸照明及び外部照明）では光源が同一光源又は個別光源とされうる。

【0065】

半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４と頂面４とに関しビューを組み合わせることにより、頂面４の像及び側面３_１、３_２、３_３又は３_４の像がかなり多くの情報を含むこととなるため、欠陥の厳密な位置及び原点を抽出することが可能となる。可動ステージセットアップ上への統合により、二通りの高分解能ビューに留まらず高速検査も実現することができる。

【0066】

これら配列２０及び特殊光学的セットアップ２５では、図１０に示す通り、半導体デバイス２の一側面３_１、３_２、３_３又は３_４と頂面４のエッジ部分３０（図９参照）との同時ビューを生成することができる。加えて、２個の個別的なラインセンサ３６が設けられている。一方は頂面４の一部分の像を捉えるために使用され、他方はその頂面４に隣り合う側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個の像を捉えるために使用される。

【0067】

ここで示した実施形態によれば、ＩＲ光１３を運ぶため光導波路５０が使用される。それら光導波路５０は、頂面４のエッジ部分３０とそれに隣り合う側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち１個とをＩＲ光１３で以て照明すべく、半導体デバイス２のできるだけ近くに配置される。

【0068】

図１１に、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４のうち少なくとも１個の側面ビューを実行する装置の斜視外観を示す。半導体デバイス２（ここでは図示せず）はチャック４５付きのホールド上に載置される。チャック４５はθステージ３８上に搭載されていて、そのθステージ３８は少なくともＸ座標方向Ｘ及びＹ座標方向Ｙに沿い直線的に動かすことができる。加えて傾斜させることも可能である。Ｚ座標方向Ｚに沿った直線運動も統合しうる。光源１８は、照明光１３をチャック４５上の半導体デバイス２へと差し向ける。ここで示されている実施形態では、半導体デバイス２の一側面３_１、３_２、３_３又は３_４が照明されるよう光源１８が配列されている。光源１８のこの配列をバックライト配列と呼ぶ。

【0069】

光源１８の逆側には、光学的セットアップ２５を伴う配列２０が、半導体デバイス２の一側面３_１、３_２、３_３又は３_４から出射される光、特にその半導体デバイス２の被照明側面３_１、３_２、３_３又は３_４の逆側にある側面から出射される光を受光しうるよう配列されている。光学的セットアップ２５はその配列２０の先端３９に位置している。配列２０は、その配列２０から画像データを受け取るコンピュータ３２に接続されている。加えて、ステージ３８を動かすためのコントローラ３１にそのコンピュータ３２が接続されているので、各側面３_１、３_２、３_３又は３_４を配列２０によってスキャンすることができる。

【0070】

図１２に、配列２０の光学的セットアップ２５の詳細外観を示す。この光学的セットアップ２５によれば、半導体デバイス２の同時的側面ビュー及び頂面ビュー検査が可能である。ここに示されている実施形態では、光学的セットアップ２５によって、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４から出射されるライン状の光の像と、その半導体デバイス２の頂面４の少なくとも一部分からのライン状の光の像とが、同時に生成される。先に述べた通り、頂面４からのライン状の光は、その半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４のライン状の光に対し、隣に位置している。光学的セットアップ２５の先端３９は上ミラー５１、第１下ミラー５２及び第２下ミラー５３を運んでいる。上ミラー５１は、半導体デバイス２の頂面４の一部分からライン状の光の像を捉える。第１下ミラー５２及び第２下ミラー５３は、半導体デバイス２の側面から出射されるライン状の光の像をと捉えうるよう、光学的セットアップ２５の先端３９に配列されている。光学的セットアップ２５は、半導体デバイス２の側面３_１、３_２、３_３又は３_４から出射されるライン状の光の像と、その半導体デバイス２の頂面４からのライン状の光の像とが、同時に合焦状態になるよう設計されている。それらの光学的光結合は、上ミラー５１を介する光路５４並びに第１下ミラー５２及び第２下ミラー５３を介する光路５５が別々に照明されうる態のものである。

【0071】

図１３Ａ～図１３Ｅに、四側面３_１、３_２、３_３及び３_４、及び／又は、頂面４のエッジ部分３０を、検査するプロセスを示す。四側面３_１、３_２、３_３及び３_４と、頂面４のエッジ部分３０即ち各側面３_１、３_２、３_３又は３_４に隣り合う部分とを検査する場合、側面ビュー頂面ビュー結合像が得られる。ステージ３８は、図１３Ａ～図１３Ｅの実施形態に記載の如く運動プロファイルを実行する。図１３Ａでは半導体デバイス２がステージ３８上に載置される。上述の通り、その半導体デバイス２はやはり、それ自体ステージ３８（θステージ）上に搭載されているチャック（ここでは図示せず）によって保持することができる。

【0072】

図１３Ｂでは、第１側面３_１がカメラ６の像面４４に対し平行になっている。半導体デバイス２を伴うステージ３８とカメラ６との間では直線的相対運動４６が実行される。この運動４６の間、カメラ６の像面４４は第１側面３_１に対し平行に保たれる。第１側面３_１のスキャンが終了した後は、ステージ３８が時計回り方向に９０°回される結果、半導体デバイス２の第２側面３_２がカメラ６の像面４４に対し平行になる（図１３Ｃ参照）。図１３Ｃに示す通り、半導体デバイス２を伴うステージ３８とカメラ６との間では逆方向の直線的相対運動４６が実行される。この運動４６の間はカメラ６の像面４４が第２側面３_２に対し平行である。第２側面３_２のスキャンが終了した後はステージ３８が９０°回され、半導体デバイス２の第３側面３_３がカメラ６の像面４４に対し平行になる（図１３Ｄ参照）。図１３Ｄに示す通り、半導体デバイス２を伴うステージ３８とカメラ６との間では直線的相対運動４６が実行される。この運動４６の間はカメラ６の像面４４が第３側面３_３に対し平行である。第３側面３_３のスキャンが終了した後はステージ３８が９０°回され、半導体デバイス２の第４側面３_４がカメラ６の像面４４に対し平行になる（図１３Ｅ参照）。図１３Ｅに示す通り、半導体デバイス２を伴うステージ３８とカメラ６との間では逆方向の直線的相対運動４６が実行される。この運動４６の間はカメラ６の像面４４が第４側面３_４に対し平行である。

【0073】

上述の通り、配列２０及び特殊光学的セットアップ２５でもやはり、半導体デバイス２の頂面４のエッジ部分３０、即ちその半導体デバイス２の各側面３_１、３_２、３_３又は３_４に隣り合うエッジ部分３０（図９参照）を撮像することができる。

【0074】

図１４Ａ～図１４Ｆに、半導体デバイス２の少なくとも四側面３_１、３_２、３_３及び３_４をスキャンするプロセスの更なる実施形態を示す。ステージ（ここでは図示せず）、半導体デバイス２それぞれの運動が、その半導体デバイス２の中心５８を巡る回転運動５６と、Ｘ座標方向Ｘ及びＹ座標方向Ｙにより規定されるＸＹ平面内での半導体デバイス２の直線運動５７とで構成されている。図１４Ａに示したのは、半導体デバイス２の四側面３_１、３_２、３_３及び３_４をスキャンするプロセスの開始点である。カメラ（ここでは図示せず）の焦点５９が第１側面３_１上にある。図１４Ｂに示したのは回転運動５６の始まりである。半導体デバイス２の中心５８が同時にＸＹ平面内運動５７に供されており、回転運動５６の間、焦点５９は第１側面３_１上に居続ける。図１４Ｃ～図１４Ｅに示したのは半導体デバイス２の回転運動５６の諸段階であり、その回転運動５６の間、焦点５９は第２側面３_２上に居続ける。図１４Ｆに示したのは焦点５９が第３側面３_３に達した状況であり、半導体デバイス２の回転運動５６の間、この焦点５９は第３側面３_３上に居続ける。

【0075】

図１１に示したコンピュータ３２により回転運動５６と同時的なＸＹ平面内運動５７とが協調されるので、半導体デバイス２の３６０°回転が終わったときには、配列２０により全四側面３_１、３_２、３_３，及び３_４がイメージングされ終えている。更に、コンピュータ３２により、フル３６０°回転の間、焦点５９が全四側面３_１、３_２、３_３，及び３_４上に確と保たれるので、全四側面３_１、３_２、３_３，及び３_４の高品質画像が得られる。

【0076】

信ずるところによれば、本件開示の装置、方法及びコンピュータプログラム並びにそれに付随する多くの長所は上掲の記述から理解されるであろうし、また開示されている主題から離隔すること又はその重要な長所を全て犠牲にすることなく諸構成要素の形態、構成及び配列に様々な変形を施しうることが明らかである。記述してある形態は単なる例である。

【0077】

上掲の記述では、本発明の諸実施形態について全般的理解を得るため多くの具体的細部を示してある。しかしながら、本発明の例示的諸実施形態についての上掲の記述は、排他を意図するものでも、開示されているまさにその形態へと本発明を限定することを意図するものでもない。関連分野での熟練者（いわゆる当業者）には、１個又は複数個の具体的細部を欠いて又は他の方法、構成要素等々を以て本発明を実施しうることが認識されよう。また、本発明の諸態様についての理解困難化を避けるため、周知の構造又は動作については図示や記述を行っていない。本願では説明目的で本発明の具体的実施形態及び例が記述されているが、いわゆる当業者には認識されうるように、本発明の技術的範囲内で様々な等価的変形が可能である。

【0078】

本発明に対しては、上掲の詳細な説明を踏まえこうした修正を施すことができる。後掲の特許請求の範囲で使用されている語を、明細書及び特許請求の範囲にて開示されている具体的実施形態へと本発明を限定する趣旨に解すべきではない。寧ろ、本発明の技術的範囲は後掲の特許請求の範囲により画定されるべきものであり、またそれは特許請求の範囲の解釈に関する確立された理論に従い解されるべきものである。

【符号の説明】

【0079】

２ ワークピース，半導体デバイス、３_１ 第１側面、３_２ 第２側面、３_３ 第３側面、３_４ 第４側面、４ 頂面、５ 底面、６ カメラ、７ レンズ、８ ミラー、９ 欠陥，内部欠陥、１０ 像、１１ 光学長、１２ 光学長、１３ ＩＲ光，照明光、１４ 光学系、１５ 返戻ＩＲ光、１６ 模式像、１８ 光源、１９ 欠陥、２０ 配列、２１ 拡散光線、２２ 破線矢印、２３ 光伝搬の方向、２４ 光軸、２５ 特殊光学的セットアップ、２６ 検出器、２７ ビームスプリッタ、３０ エッジ部分、３１ コントローラ、３２ コンピュータ、３３ 拡散ＩＲ光、３４ 返戻ＩＲ光、３５ ライン、３６ ラインセンサ、３７ スキャン方向、３８ ステージ，θステージ、３９ 先端、４０ バルク半導体層、４１ シリコン基板、４２ 誘電体層、４３ 金属層、４４ 像面、４５ チャック、４６ 直線的相対運動、５０ 光導波路、５１ 上ミラー、５２ 第１下ミラー、５３ 第２下ミラー、５４ 光路、５５ 光路、５６ 回転運動（図１０に注意）、５７ 運動、５８ 中心、５９ 焦点、Ｘ Ｘ座標方向、Ｙ Ｙ座標方向、Ｚ Ｚ座標方向、α 角度。

【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13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図14】