(57)【要約】共焦点ウェハ検査系であって、（ａ）検査用ウェハを担持するための、２つの上下の自由度を有し、ＸＹ軸移動が可能なテーブルと、（ｂ）前記自由度に沿って前記テーブルを移動させるための移動手段と、（ｃ）前記テーブルに対して垂直であり、前記ウェハの表面上の点までの距離を測定し、前記ウェハが前記テーブルと共に移動する間、表面高さの変化を認識することを可能にするための共焦点高さ測定系と、（ｄ）（ｉ）前記ウェハのバンプマップを保持し、（ｉｉ）前記移動手段を制御し、（ｉｉｉ）前記共焦点高さ測定系の測定点が前記ウェハの各バンプと交差するように前記テーブルを移動させ、（ｉｖ）各バンプの高さプロフィールを記憶し、（ｖ）前記高さプロフィールを比較する、または所定の基準に従って各高さプロフィールを調べる、またはこの両方を行い、（ｖｉ）結果出力を可能にする、ように機能するコンピュータと、を含む。本発明はまた、共焦点ウェハ検査方法に関する。
2005506710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点ウェハ検査系であって、
（ａ）検査用ウェハを置くための、２つの上下の自由度を有し、ＸＹ軸移動が可能なテーブルと、
（ｂ）前記上下の自由度に沿って前記テーブルを移動させるための移動手段と、
（ｃ）前記テーブルに対して垂直であり、前記ウェハの表面上の点までの距離を測定するための、前記ウェハが前記テーブルと共に移動する間、表面高さの変化を認識することが出来る共焦点高さ測定系と、
（ｄ）
（ｉ）前記ウェハのバンプマップを保持し、
（ｉｉ）前記移動手段を制御し、
（ｉｉｉ）前記共焦点高さ測定系の測定点が前記ウェハの各バンプと交差するように前記テーブルを移動させ、
（ｉｖ）各バンプの高さプロフィールを記憶し、
（ｖ）前記高さプロフィールを比較する、または所定の基準に従って各高さプロフィールを調べる、またはこの両方を行い、
（ｖｉ）結果出力を可能にする、
ように機能するコンピュータと、
を含む共焦点ウェハ検査系。
【請求項２】
（ｅ）前記共焦点高さ測定系と一体化され、前記ウェハ表面を観察するための顕微鏡と、
（ｆ）前記観察された表面を撮影するための第１のカメラと、
を更に含む請求項１に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項３】
前記顕微鏡及び前記共焦点高さ測定系を昇降させるための上下移動手段を更に含む請求項２に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項４】
前記ウェハを走査するための第２のカメラを更に含み、前記走査の像または複数の像は前記コンピュータによってバンプを認識するために用いられ、前記コンピュータは前記認識されたバンプの位置を記憶し、バンプマップを作成して保持する請求項１に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項５】
前記第２のカメラはデジタルカメラである請求項４に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項６】
前記第２のカメラは線走査またはアレイカメラである請求項４に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項７】
前記上下移動手段は前記第２のカメラを昇降させることが出来る請求項４に記載の共焦点ウェハ検査系。
【請求項８】
共焦点ウェハ検査方法であって、
（ａ）ウェハのデジタル像を、
（ｉ）前記ウェハ全体を撮影する、または
（ｉｉ）前記ウェハのセクタまたはラインを走査し、ウェハ像を作像する、
技術のうち何れか1つを用いて得、
（ｂ）所定の基準に従って、前記ウェハ像の中のバンプを認識することによって、前記ウェハのバンプ位置をマッピングし、
（ｃ）前記ウェハの前記バンプと交差し、少なくとも１つが各バンプと交差するバンプトラックを設計し、
（ｄ）前記ウェハに対して垂直に配置された共焦点高さ測定系を用いて、前記バンプトラックに沿った高さ変化を測定し、
（ｅ）前記バンプトラックに沿った前記高さ変化から、各バンプの高さプロフィールを得、
（ｆ）バンプ高さを比較する、またはバンプ高さプロフィールを調べる、またはこの両方を行う、
ことを含む、共焦点ウェハ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小物体、より具体的には、三次元物体の高さを、高さ測定技術を用いて調べる分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
「バンプ」とは、三次元形状の（半球または長方形の）凸部であり、超小型電子チップの面上に配置された半田または金からなる。バンプは、幾つかのチップに存在し、バンプが基板に半田付けされた場合、部品をプリント回路に接続するためのリード線の代用をする。バンプの形状は通常、半玉状である。チップには多くのバンプが含まれることがあり、それらのバンプは、それら全てを基板に同時に接続するために、同じ高さでなければならない。実際には、製造工程の結果、それぞれ異なるバンプの高さには差がある。小差の高さの差のみ許容可能であり、これらの差は許容限界内になければならない。従って、各バンプの高さを調べる必要がある。
【０００３】
ウェハ検査のための様々な系が知られており、それら全ての系の主な不利点は、高さ測定における精度の低さにある。そこで、本発明の主な目的は、共焦点高さ測定系（CHMS）を用いて、正確な高さ測定を達成することである。
【０００４】
共焦点高さ測定系（CHMS）は、色収差集束レンズを備えた共焦点結像光学設備、光源、光源をその基本波長に分離する光学ヘッド、及び分光計から組み立てられる。
【０００５】
共焦点結像光学設備は、光源の一点を第２の細集束点に結像し、その後、その像を第２の点から小さな空間フィルタ上に逆進させるための光学設備である。このような光学設備は、第２の細集束点以外の空間全体に対しては全く検知しない。設備の集束レンズの色収差を伸張することによって、視野を拡張することが出来る。このようなレンズを備えた新しい設備は、各波長毎の理論的共焦点系を無限に集合させたものである。
【０００６】
各波長により集束距離が異なるため、前記設備は、表面点の高さを測定するための高さ測定装置として用いることが出来る。白色光ビームは、光学ヘッドによってその基本波長ビームに分離され、各ビームは表面を照明する。その照明は、共焦点結像光学設備を経て分光計まで反射される。表面の高さに応じて、その焦点距離に対応する１波長のみが共焦点結像光学設備を通過する。その波長は、分光計によって検出され、較正表に従って表面点の高さに変換される。
【０００７】
共焦点結像光学設備及び共焦点高さ測定系については、フランス語名称「Dispositif de microstratigraphie optique」、国内登録番号第ＦＲ９５１０４０１号及び公開番号第２ ７３８ ３４３号の特許出願、フランス語名称「Dispositif de tomographie optique en champ color▲e▼」、国内登録番号第ＦＲ９４０２４８９号及び公開番号第２ ７１６ ７２７号の特許出願に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高さ測定における精度の低さが公知の系の主な不利点であるため、ウェハ上のバンプを比較するためにバンプの正確な高さを調べる共焦点高さ測定系を用いた、ウェハ検査系及び方法の必要性が認識されており、それらを有することは極めて有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、共焦点ウェハ検査系である。
【００１０】
本発明の教示によれば、共焦点高さ測定系ウェハ検査系であって、
（ａ）検査用ウェハを置くための、２つの上下の自由度を有し、ＸＹ軸移動が可能なテーブルと、
（ｂ）前記上下の自由度に沿って前記テーブルを移動させるための移動手段と、
（ｃ）前記テーブルに対して垂直であり、前記被検査ウェハの表面上の点までの距離を測定するための、前記ウェハが前記テーブルと共に移動する間、表面高さの変化を認識することが出来る共焦点高さ測定系と、
（ｄ）
（ｉ）前記被検査ウェハのバンプマップを保持し、
（ｉｉ）前記移動手段を制御し、
（ｉｉｉ）前記共焦点高さ測定系の測定点が前記ウェハの各バンプと交差するように前記テーブルを移動させ、
（ｉｖ）各バンプの高さプロフィールを記憶し、
（ｖ）前記高さプロフィールを比較し、所定の基準に従って各高さプロフィールを調べ、
（ｖｉ）結果を表示する、
ように機能するコンピュータと、
を含む共焦点高さ測定系ウェハ検査系が提供される。
【００１１】
好ましい一実施形態により、前記ウェハ検査系は更に、
（ｅ）前記共焦点高さ測定系と一体化され、前記被検査ウェハ表面を観察するための顕微鏡と、
（ｆ）前記観察された表面を撮影するための第１のカメラと、
を含む。
【００１２】
第２の好ましい実施形態により、前記ウェハ検査系は更に、前記顕微鏡及び前記共焦点高さ測定系を昇降させるための上下移動手段を含む。
【００１３】
別の好ましい実施形態により、前記ウェハ検査系は更に、前記被検査ウェハを走査するための第２のカメラを含み、前記走査の像または複数の像は前記コンピュータによってバンプを認識するために用いられ、前記コンピュータは前記認識されたバンプの位置を記憶し、バンプマップを作成して保持する。
【００１４】
別の好ましい実施形態により、前記ウェハ検査系の前記第２のカメラはデジタルカメラである。
【００１５】
別の好ましい実施形態により、前記ウェハ検査系の前記第２のカメラは線走査カメラである。
【００１６】
前記ウェハ検査系の更に別の好ましい実施形態により、前記上下移動手段は前記第２のカメラを昇降させることが出来る。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ウェハの正確な検査方法であって、
（ａ）ウェハのデジタル像を、
（ｉ）前記ウェハ全体を撮影する、または
（ｉｉ）前記ウェハのセクタまたはラインを走査し、ウェハ像を作像する、
技術のうち何れか1つを用いて得、
（ｂ）所定の基準に従って、前記ウェハ像の中のバンプを認識することによって、前記ウェハ上のバンプの位置をマッピングし、
（ｃ）前記ウェハ上の各バンプと交差し、少なくとも１つが各バンプと交差するバンプトラックラインを設計し、
（ｄ）前記ウェハに対して垂直に配置された共焦点高さ測定系を用いて、前記バンプトラックラインに沿った高さ変化を測定し、
（ｅ）前記バンプトラックラインに沿った高さ変化から、各バンプの高さプロフィールを得、
（ｆ）バンプ高さプロフィールを比較して調べる、
工程を含む、ウェハの正確な検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで本発明を、実施例としてのみ、添付の図面を参照して説明する。具体的に図面を詳細に参照すると、示されている事項は単に、実施例として、本発明の好ましい実施形態の例示的な考察を目的としたものであり、本発明の原理及び概念的態様を、最も有用で、容易に理解されたものであると信ずる説明を提供するために提示されることを強調しておく。この点につき、本発明の基礎的な理解に必要でない限り、本発明の構造上の詳細を更に詳細に示す試みはなされず、図面と共に理解された説明により、本発明の幾つかの形態が実際にどのように体現され得るのかが当業者に明らかになる。
【００１９】
本発明は、共焦点ウェハ検査系である。
【００２０】
この系は、２つの上下の自由度を有するテーブルを備え、移動手段によりテーブルをＸＹ軸において移動させることが出来る。ウェハはテーブル上に置かれ、共焦点高さ測定系、顕微鏡、第１のカメラ、及び第２のカメラがテーブルに対して垂直に取り付けられ、左右移動手段によって保持される。コンピュータは、上下移動手段及び左右移動手段を制御する。顕微鏡及び共焦点高さ測定系は、同一点に向けられる。
【００２１】
被検査ウェハは、テーブル上に置かれる。コンピュータは、移動手段によるテーブルの移動を制御し、ウェハの表面の各点を照準点下に置くことを可能にする。顕微鏡はウェハの表面を観察し、第１のカメラはその視野を撮影し、その像がコンピュータに送られ、コンピュータは像をスクリーン上に表示する。像は、系の操作者によって、表面を観察するのに用いられ、バンプを認識するための基準を決定することが可能になる。
【００２２】
第２のカメラは、ウェハを走査し、ウェハ表面上の全てのバンプの位置を認識する。コンピュータは、走査像を受信し、バンプ位置のマップを作成し、ウェハ表面に沿って、各バンプと少なくとも一回は交差するバンプトラックを設計した。コンピュータは、上下移動手段により、テーブルを誘導し、その結果、照準ラインは、バンプトラック全体に沿ってバンプトラックを下方に通過する。共焦点高さ測定系は、ウェハの表面高さを継続的に測定し、情報をコンピュータに送る。照準ラインがバンプと交差すると、コンピュータはバンプの高さプロフィールを記憶する。コンピュータは、バンプ高さを比較する、または所定の基準に従ってバンププロフィールを調べる、またはこの両方を行い、その結果はどのような出力装置によっても得ることが出来る。
【００２３】
本発明の共焦点ウェハ検査系の原理及び動作は、図面及び付随する説明を参照して、より理解されるであろう。
【００２４】
本明細書及び続くクレーム部分においてにここに用いられているように、「共焦点高さ測定系」という用語などは、一定点からの距離を測定することによって、共焦点技術を用いて、表面上の高さ変化を測定する系を指す。共焦点高さ測定系については、背景部分及び図１において詳細に説明した。
【００２５】
図面を参照し、図１は、共焦点光学設備を示している。共焦点結像光学設備は、光源の一点「Ｓ」１１を、レンズ１２を通して、第２の細集束点「Ｓ１」１３に結像し、その後、その像を第２の点１３から、その像を小さな空間フィルタ「Ｓ２」１５上に反射するスプリッタ１４上に逆進させるための光学設備である。このような光学設備は、第２の細集束点１３以外の空間全体に対しては全く検知しない。異なる細集束点１３ａ、１３ｂ、１３ｃなどを有する各波長毎の理論的共焦点系を無限に備える設備を有する集束レンズ１２の色収差を伸張することによって、視野を拡張することが出来る。
【００２６】
視野が拡張された設備は、表面点の高さを測定するための高さ測定装置として用いることが出来る。白色光ビームは、その基本波長ビームに分離され、光源１１から、色伸張レンズ１２を経て表面を照明する。各色により焦点が、１３ａ、１３ｂ、または１３ｃと異なる。その照明は、スプリッタ１４を経て小さな空間フィルタ１５上に反射される。各色により、細集束点が異なる。第１の色は第１の細集束点１３ａを有し、第２の色は第２の細集束点１３ｂを有し、第３の色は第３の細集束点１３ｃを有する。表面の高さに応じて、その焦点距離に対応する１色のみがフィルタ１５に到達する。例えば、表面高さが第１の細集束点１３ａに対応する場合、第１の色が検出され、表面高さが第２の細集束点１３ｂに対応する場合、第２の色が検出される。その色は分光計によって検出され、較正表に従って表面点の高さに変換される。
【００２７】
図２は、共焦点ウェハ検査系の実施形態を示している。２つの上下の自由度を有するテーブル２１により、移動手段２２は、テーブル２１をＸＹ軸に移動させることが出来る。ウェハ２３はテーブル２１上に置かれ、共焦点高さ測定系２６、顕微鏡３０、第１のカメラ２８、及び第２のカメラ２９が、テーブル２１に対して垂直に取り付けられ、左右移動手段２５によって保持される。コンピュータ２４は、上下移動手段２２及び左右移動手段２５を制御する。顕微鏡３０及び共焦点高さ測定系２６は、同一点２７に向けられる。
【００２８】
被検査ウェハ２３は、テーブル２１上に置かれる。コンピュータ２４は、移動手段２２によるテーブル２１の移動を制御し、ウェハ２３の表面の各点を照準点２７下に置くことを可能にする。顕微鏡３０は、ウェハ２３の表面を観察し、第１のカメラ２８はその視野を撮影し、その像をコンピュータ２４に送り、コンピュータ２４は像をスクリーン上に表示する。像は、系の操作者によって、表面を観察するのに用いられ、バンプを認識するための基準を決定することが可能になる。
【００２９】
第２のカメラ２９は、ウェハを走査し、ウェハ表面上の全てのバンプ（図示せず）の位置を認識する。コンピュータ２４は、走査像を受信し、バンプ位置のマップを作成し、ウェハ表面に沿って、各バンプと少なくとも一回は交差するバンプトラックを設計した。コンピュータ２４は、上下移動手段２２により、テーブル２１を誘導し、その結果、照準ライン２７は、バンプトラック全体に沿ってバンプトラックを下方に通過する。共焦点高さ測定系２６は、ウェハ２３の表面高さを継続的に測定し、情報をコンピュータ２４に送る。照準ライン２７がバンプ（図示せず）と交差すると、コンピュータ２４はバンプの高さプロフィールを記憶する。コンピュータ２４は、バンプ高さを比較する、または所定の基準に従ってバンププロフィールを調べる、またはこの両方を行い、その結果はどのような出力装置によっても得ることが出来る。
【００３０】
図３は、バンプのプロフィールを得る方法を示している。図３ａは、バンプ３１をその上に備えたウェハ表面２３の一部を示す。ウェハ表面２３は、照準点２７がバンプ３１と交差するようにバンプトラックに沿って制御を行うコンピュータ２４に従って、移動する。共焦点高さ測定系２６は、バンプ３１の高さを継続的に測定し、情報をコンピュータ２４に送る。図３ｂは、バンプ高さプロフィール３２を含む、共焦点高さ測定系２６の測定結果を図示したものであり、これらのプロフィールは、コンピュータ２４によって比較、または所定の基準に従って調べられることになる。
【００３１】
本発明を、その具体的実施形態と共に説明してきたが、多くの代替例、変更例及び変形例が当業者に明らかになるであろうことが明白であり、従って、添付のクレームの精神と広い範囲内にある全てのそのような代替例、変更例、変形例を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、共焦点光学設備を示している。
【図２】図２は、共焦点ウェハ検査系の実施形態を示している。
【図３】図３は、バンプのプロフィールを得る方法を示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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