(57)【要約】【課題】半導体装置が良品であるか否かを精度良く判断することができる半導体検査装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体検査装置は、第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して画像データを生成する撮像部１２と、前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出する異物検出部１３と、前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を算出し、該距離が基準値以下である場合に、前記半導体装置が不良であると判断する判断部１５とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して画像データを生成する撮像部と、
前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出する異物検出部と、
前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を算出し、該距離が基準値以下である場合に、前記半導体装置が不良であると判断する判断部と、
を具備する半導体検査装置。
【請求項２】
前記撮像部は、焦点調節用パラメータを制御することにより焦点の位置を調節する焦点調節機構を有しており、
前記判断部は、前記撮像部の焦点を前記配線に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値と、前記撮像部の焦点を前記異物に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値に基づいて、前記距離を算出する請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記半導体装置は、第２の配線層に属している第２の配線を有し、
前記第２の配線は、前記半導体装置の上方から見た場合に、前記第１の配線と一部が重なっており、
前記半導体装置の上方から見た場合に前記異物が前記第１の配線及び前記第２の配線それぞれと重なっている場合、前記判断部は、前記異物から前記第２の配線までの深さ方向の距離も算出し、該２つの距離の少なくとも一方が基準値以下である場合に、前記半導体装置が不良であると判断する請求項１又は２に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置を製造し、
前記半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して撮像データを生成し、
前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出し、
前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を検出し、該距離が基準値以下である場合に前記半導体装置が不良であると判断する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置を製造し、
焦点調節用パラメータを制御することにより焦点の位置を調節する焦点調節機構を有する撮像部を用いて、前記半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して撮像データを生成し、
演算処理装置が、前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出し、
前記撮像部が、焦点を前記配線及び前記異物それぞれに合わせ、
前記演算処理装置が、前記撮像部の焦点を前記配線に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値と、前記撮像部の焦点を前記異物に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの差に基づいて、前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を算出し、該距離が基準値以下である場合に前記半導体装置が不良であると判断する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、半導体装置が良品であるか否かを精度良く判断することができる半導体検査装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、製造した半導体装置が良品であるか否かを精度良く判断することは重要である。不良となる半導体装置の例として、半導体装置内の配線上に異物が付着していることがある。このような半導体装置の不良品は、例えば半導体装置の外観を検査する装置によって検出することができる。この半導体検査装置は、撮像部を用いて半導体装置の上方から半導体装置を撮像して画像データを生成し、生成した画像データを標準画像データと比較することにより、異物の有無を判断する装置である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図６（Ａ）は、従来の半導体検査装置が生成した画像データによる画像の一例を示す概略図である。本図に示す画像は、半導体装置を上方から見た場合の像であり、半導体装置が有する配線１２４ａ，１２４ｂの間には異物１３０が位置している。半導体装置の上方から見た場合、異物１３０は配線１２４ａ，１２４ｂそれぞれと重なっている。
【０００４】
図６（Ａ）のような画像となる場合は、図６（Ｂ）に示す場合と図６（Ｃ）に示す場合がある。図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、それぞれ図６（Ａ）のＡ−Ａ´断面図である。これらの図に示す例において、半導体装置は、半導体基板１０２の上方に層間絶縁膜１２２を有している。層間絶縁膜１２２上には配線１２４ａ，１２４ｂが形成されている。層間絶縁膜１２２及び配線１２４ａ，１２４ｂ上には、層間絶縁膜１２３、パッシベーション膜１２５、及びポリイミド層１２６が、この順に積層されている。
【０００５】
図６（Ｂ）に示す場合において、異物１３０はポリイミド層１２６上に位置している。このような場合、半導体装置は良品である。
図６（Ｃ）に示す場合において、異物１３０は配線１２４ａ，１２４ｂそれぞれに接している。このような場合、半導体装置は不良である。
しかし、図６（Ａ）に示す画像データのみでは、図６（Ｂ），（Ｃ）のいずれの状態かを判断することはできなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２８１４０９号公報（第５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来の半導体検査装置では、半導体装置を上方から見た場合に配線と異物が重なっていることを検出できるが、この異物が配線に接しているか否かを判断することはできなかった。このため、半導体装置が良品である場合も不良であると判断しており、半導体装置の検査精度が低下していた。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、半導体装置が良品であるか否かを精度良く判断することができる半導体検査装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体検査装置は、第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して画像データを生成する撮像部と、
前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出する異物検出部と、
前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を算出し、該距離が基準値以下である場合に、前記半導体装置が不良であると判断する判断部とを具備する。
【００１０】
この半導体検査装置によれば、前記半導体装置の上方から見た場合に前記配線と重なっている異物が検出された場合、該異物と前記配線が接している場合と接していない場合（例えば半導体チップの表面に形成されたポリイミド層上に異物がある場合）とを区別することが可能になる。従って、半導体装置が良品であるか否かを精度良く判断することができる。
【００１１】
前記撮像部が焦点調節用パラメータを制御することにより焦点の位置を調節する焦点調節機構を有している場合、前記判断部は、例えば、前記撮像部の焦点を前記配線に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値と、前記撮像部の焦点を前記異物に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値に基づいて、前記距離を算出する。
【００１２】
前記半導体装置が第２の配線層に属している第２の配線を有しており、前記半導体装置の上方から見た場合に、前記第２の配線が前記第１の配線と一部が重なっており、かつ前記異物が前記第１の配線及び前記第２の配線それぞれと重なっている場合、前記判断部は、前記異物から前記第２の配線までの深さ方向の距離も算出し、該２つの距離の少なくとも一方が基準値以下である場合に、前記半導体装置が不良であると判断してもよい。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置を製造し、
前記半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して撮像データを生成し、
前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出し、
前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を検出し、該距離が基準値以下である場合に前記半導体装置が不良であると判断するものである。
【００１４】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、第１の配線層に属する第１の配線を有する半導体装置を製造し、
焦点調節用パラメータを制御することにより焦点の位置を調節する焦点調節機構を有する撮像部を用いて、前記半導体装置の上方から該半導体装置を撮像して撮像データを生成し、
演算処理装置が、前記画像データを前記半導体装置の標準画像データと比較することにより、前記半導体装置の上方から見た場合に前記第１の配線と重なっている異物を検出し、
前記撮像部が、焦点を前記配線及び前記異物それぞれに合わせ、
前記演算処理装置が、前記撮像部の焦点を前記配線に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの値と、前記撮像部の焦点を前記異物に合わせた場合の前記焦点調節用パラメータの差に基づいて、前記異物から前記第１の配線までの深さ方向の距離を算出し、該距離が基準値以下である場合に前記半導体装置が不良であると判断するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハに半導体チップを複数形成し、これら複数の半導体チップを半導体検査装置で検査することにより、不良である半導体チップを検出するものである。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に用いられる半導体検査装置の構成を説明するための概略図である。本図に示す半導体検査装置は、ステージ１上に載置された半導体ウェハ２を、例えば半導体チップ２０単位で半導体ウェハ２の上方から撮像して画像データを生成し、この画像データを解析することにより、半導体チップ２０が良品であるか否かを判断する装置である。この半導体検査装置は、光学顕微鏡１０、制御部１１、撮像部１２、異物検出部１３、チップ情報データベース（以下チップ情報ＤＢと記載）１４、及び判断部１５を有している。
【００１７】
光学顕微鏡１０は、撮像部１２と半導体ウェハ２の間に位置しており、撮像部１２に入射する半導体チップ２０の像を拡大する。光学顕微鏡１０の焦点の位置は、制御部１１によって制御されている。制御部１１は、焦点調節用のパラメータを調節する（例えば光学顕微鏡１０のレンズの上下方向の位置を調節する）ことにより、光学顕微鏡１０の焦点の位置を調節する。焦点調節用のパラメータの値は、制御部１１から判断部１５に出力される。また制御部１１は、ステージ１を水平方向に移動させることにより、半導体ウェハ２のうち光学顕微鏡１０の下方に位置する領域を変更する。
【００１８】
撮像部１２は、半導体ウェハ２の上方に位置しており、光学顕微鏡１０を介して入射した半導体チップ２０の像を画像データに変換し、変換した画像データを異物検出部１３及び制御部１１に出力する。制御部１１は、受信した画像データに基づいて、光学顕微鏡１０の焦点の位置を調節する。
【００１９】
なお、制御部１１、異物検出部１３、及び判断部１５が行う処理の詳細は、フローチャートを用いて後述する。またチップ情報ＤＢ１４のデータ構成の詳細は後述する。
【００２０】
図２は、チップ情報ＤＢ１４のデータ構成をテーブル形式で示す図である。本図に示す例において、チップ情報ＤＢ１４は、半導体チップ２０の種類ごとに標準画像データを有している。標準画像データは、良品の半導体チップ２０を上方から撮像することにより生成した画像データである。異物検出部１３は、撮像部１２が生成した画像データを標準画像データと比較することにより、異物の有無及び異物の位置を検出することができる。
【００２１】
またチップ情報ＤＢ１４は、半導体チップ２０の種類ごとに配線パターンデータを有している。配線パターンデータは、配線パターンを配線層別に示すデータである。異物検出部１３は、配線パターンデータを用いることにより、異物の面内位置がいずれかの配線と重なっているか否かを判断することができる。
【００２２】
図３は、図１に示した半導体検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。本図に示すフローチャートを行う前に、半導体検査装置の異物検出部１３には、入力部（図示せず）から半導体チップ２０の種類が入力されており、異物検出部１３は、半導体チップ２０の標準画像データ及び配線パターンデータをチップ情報ＤＢ１４から読み出している。
【００２３】
まず制御部１１は、例えば半導体チップ２０の表面に光学顕微鏡の焦点を合わせる。この状態で、撮像部１２は半導体チップ２０の異物解析用の画像データを生成し、異物検出部１３に出力する（Ｓ２）。異物検出部１３は、受信した画像データを標準画像データと比較し、階調差が基準値以上ある領域を抽出する（Ｓ４）。次いで、抽出した領域の面積又は最大幅のいずれかが基準値以上であるかを判断する。抽出した領域の面積又は最大幅のいずれかが基準値以上である場合、異物検出部１３は、半導体チップ２０に異物があると判断する。このとき、異物検出部１３は、異物の面内位置も算出し、この位置を配線パターンデータが示す配線パターンに重ねることにより、異物の面内位置が半導体チップ２０の配線パターンと重なっているか否かを判断する（Ｓ６）。
【００２４】
配線パターンと異物の面内位置が重なっている場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、異物検出部１３は、異物の面内位置を制御部１１に出力する。制御部１１は、光学顕微鏡１０の焦点が異物に合うようにステージ１を水平方向に移動させ、次いで、光学顕微鏡１０の焦点を異物に合わせ、このときの焦点調節用のパラメータの値（例えばレンズの上下方向の位置）を判断部１５に出力する。また制御部１１は、光学顕微鏡１０の焦点を、異物と重なっている配線パターンに合わせ、このときの焦点調節用のパラメータの値を判断部１５に出力する（Ｓ８）。
【００２５】
判断部１５は、制御部１１から受信した２つのパラメータの値を用いて、配線パターンと異物の深さ方向の距離を算出する（Ｓ１０）。判断部１５は、例えば２つのパラメータの値それぞれを深さ方向の位置に変換し、その後、配線パターンと異物の深さ方向の距離を算出する。この場合、判断部１５は、パラメータの値を深さ方向の位置に変換するための演算式を予め保持している。
【００２６】
次いで判断部１５は、算出した距離が基準値以下の場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、配線パターンと異物が互いに接触していると判断し、半導体チップ２０が不良であると判断する（Ｓ１４）。
【００２７】
図４の各図は、配線パターンと異物の深さ方向の距離によって半導体チップ２０が良品であるか否かを判断できる理由を説明するための図である。本図は、図１に示した半導体検査装置が半導体装置を上方から撮像した画像を示している。
【００２８】
図４（Ａ）に示す例において、半導体装置の第１の配線層に属する配線２４ａ，２４ｂの間に異物３０が位置している。図４（Ａ）のような画像となる場合は、図４（Ｂ）に示す場合と図４（Ｃ）に示す場合がある。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、それぞれ図４（Ａ）のＡ−Ａ´断面図である。これらの図に示す例において、半導体チップ２０は、半導体ウェハ２の上方に層間絶縁膜２２を有している。層間絶縁膜２２上には第１の配線層に属する配線２４ａ，２４ｂが形成されている。層間絶縁膜２２及び配線２４ａ，２４ｂ上には、層間絶縁膜２３、パッシベーション膜２５、及びポリイミド層２６が、この順に積層されている。
【００２９】
図４（Ｂ）に示す場合において、異物３０はポリイミド層２６上に位置している。このような場合、半導体装置は良品であり、かつ異物３０と配線２４ａ，２４ｂの深さ方向の距離Ｌ１は大きい。これに対して、図４（Ｃ）に示すように、異物３０が配線２４ａ，２４ｂそれぞれに接している場合、半導体装置は不良であり、かつ異物３０と配線２４ａ，２４ｂの深さ方向の距離Ｌ２はＬ１と比較して非常に小さくなる。
このため、配線パターンと異物の深さ方向の距離が基準値以下であるか否かを判断することにより、半導体チップ２０が良品であるか否かを精度よく判断することができる。
【００３０】
図５（Ａ）は、異物３０が第１の配線層に属する配線２４ａ，２４ｂ及び第２の配線層に属する配線２７ａそれぞれと面内位置が重なっている場合を示す図である。このような場合、制御部１１は、図３のＳ８に示した処理において、光学顕微鏡１０の焦点を、配線２４ａ，２７ａそれぞれに合わせ、このときの焦点調節用のパラメータの値をそれぞれ判断部１５に出力する。次いで判断部１５は、図３のＳ１０に示した処理において、配線２４ａと異物３０の深さ方向の距離、及び配線２７ａと異物３０の深さ方向の距離をそれぞれ算出する。そして、判断部１５は、算出した距離のいずれかが基準値以下の場合（図３のＳ１２：Ｙｅｓ）、半導体チップ２０が不良であると判断する（図３のＳ１４）。
【００３１】
図５（Ｂ）は、異物３０が配線２７ａと接している場合を示している。このような場合において、配線２４ａと異物３０の深さ方向の距離は基準値超になるが、配線２７ａと異物３０の深さ方向の距離は基準値以下になる。
図５（Ｃ）は、異物３０が配線２４ａ，２４ｂと接している場合を示している。このような場合において、配線２７ａと異物３０の深さ方向の距離は基準値超になるが、配線２４ａと異物３０の深さ方向の距離は基準値以下になる。
なお、図５（Ｂ），（Ｃ）に示す例において、配線２７ａは、配線２４ａ，２４ｂより一つ下の配線層に位置しており、層間絶縁膜２２の一つ下の層間絶縁膜２８上に形成されている。
【００３２】
上記した異物検出部１３及び判断部１５は、コンピュータシステムに必要な処理を行うソフトウェアをインストールすることにより、実現できる。この場合、チップ情報ＤＢ１４は、例えばこのコンピュータシステムのハードディスクに格納されている。
【００３３】
以上、上記した実施形態によれば、半導体装置の上方から見た場合に配線と重なっている異物が検出された場合、異物と配線の深さ方向の距離を算出し、この距離が基準値以下の場合に半導体チップが不良であると判断する。このため、例えば半導体チップの表面に形成されたポリイミド層上に異物がある場合と、配線と異物が接している場合とを区別することが可能になり、半導体チップの検査精度が向上する。
【００３４】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に用いられる半導体検査装置の構成を説明するための概略図。
【図２】チップ情報ＤＢ１４のデータ構成をテーブル形式で示す図。
【図３】図１に示した半導体検査装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】（Ａ）図１に示した半導体検査装置が半導体装置を上方から撮像した画像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第１例を示す図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第２例を示す図。
【図５】（Ａ）図１に示した半導体検査装置が半導体装置を上方から撮像した画像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第１例を示す図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第２例を示す図。
【図６】（Ａ）は従来の半導体検査装置が生成した画像データによる画像の一例を示す概略図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第１例を示す図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面の第２例を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…ステージ、２…半導体ウェハ、１０…光学顕微鏡、１１…制御部、１２…撮像部、１３…異物検出部、１４…チップ情報ＤＢ、１５…判断部、２０…半導体チップ、２２、２３，２８，１２２，１２３…層間絶縁膜、２４ａ，２４ｂ，２７ａ，１２４ａ，１２４ｂ…配線、２５，１２５…パッシベーション膜、２６，１２６…ポリイミド層、３０，１３０…異物、１０２…半導体基板
【図１】
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【図２】
2008235352.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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