(57)【要約】【課題】半導体装置の表面の欠陥検出の精度を高めること。【解決手段】形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る被検査対象物の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、同平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得部１１と、斜光照明画像に対して、形成物を残しつつ、存在し得る欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化部１２と、２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転部１３と、同軸照明画像における反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部１４と、を有する検査装置１０。【選択図】図１
2013160664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る半導体装置の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、前記平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得ステップと、
前記斜光照明画像に対して、前記形成物を残しつつ、存在し得る前記欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化ステップと、
前記２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転ステップと、
前記同軸照明画像における前記反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出ステップと、
を含む検査工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記２値化ステップで行われる２値化の閾値は、
前記斜光照明画像における前記形成物の濃淡値の代表値と、存在し得る前記欠陥の濃淡値の代表値との間に設定されている半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記形成物の濃淡値の代表値、及び、前記欠陥の濃淡値の代表値は、１つまたは複数の前記斜光照明画像から取得した前記形成物の濃淡値及び前記欠陥の濃淡値であるサンプル値を利用して決定された値である半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記形成物には、配線パターンが含まれる半導体装置の製造方法。
【請求項５】
形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る被検査対象物の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、前記平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得部と、
前記斜光照明画像に対して、前記形成物を残しつつ、存在し得る前記欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化部と、
前記２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転部と、
前記同軸照明画像における前記反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、
を有する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２に、半導体装置の表面を検査するための技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、カメラによって撮像した対象物の画像から、対象物表面の欠陥を検出する欠陥検査方法が開示されている。
【０００４】
当該欠陥検査方法では、互いに入射角が異なり、かつ、波長が異なる照明光を持つ第１照明と第２照明とで照らされた対象物を、カラーカメラを用いて撮像する。そして、当該カラー画像の色情報を用いて、第１の照明と第２の照明によって個々に対象物を照らしたときの画像である第１の画像と第２の画像を計算して取得し、第１の画像及び第２の画像を用いて対象物表面の欠陥の有無を判別する。具体的には、第１の画像及び第２の画像の濃淡値を、予め定められていた第１の画像と第２の画像との欠陥に対する濃淡値（閾値）と対比して、対象物の表面の欠陥の有無を判別する。
【０００５】
特許文献２には、ウエハ段階で、バンプ面側に再配線層を形成する半導体集積回路装置の外観検査を行う工程で、同軸落射照明から同軸落射方向に光を照射しながらカメラで撮像する工程と、拡散照明から撮像方向と交差する方向に光を照射しながらカメラで撮像する工程とを順次切り替えて行い、得られた画像と予め撮像されたティーチング画像とをパターンマッチングを行うことにより、欠陥の有無を判定する半導体集積回路装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４１４０８号公報
【特許文献２】特開２００８−８５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術の場合、濃淡値の分布が、検出ターゲットである欠陥とその他の箇所で差があまり見られないものである場合、欠陥のみを検出する閾値の設定が困難となる。
【０００８】
特許文献２に記載の技術の場合、ティーチング画像と検査対象の半導体集積回路装置の表面における配線の濃度バラつきや、表面の凹凸バラつきが原因で、配線や凹凸を誤検出する、または、検出ターゲットである欠陥の検出が困難になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る半導体装置の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、前記平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得ステップと、前記斜光照明画像に対して、前記形成物を残しつつ、存在し得る前記欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化ステップと、前記２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転ステップと、前記同軸照明画像における前記反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出ステップと、を含む検査工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る被検査対象物の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、前記平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得部と、前記斜光照明画像に対して、前記形成物を残しつつ、存在し得る前記欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化部と、前記２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転部と、前記同軸照明画像における前記反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、を有する検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置表面の欠陥検出の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の検査装置の機能ブロック図の一例である。
【図２】本実施形態の同軸照明画像及び斜光照明画像を撮像する撮像装置の一例を模式的に示した図である。
【図３】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図６】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図８】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態の半導体装置の製造方法が有する検査工程を説明するための模式図である。
【図１０】本実施形態の作用効果を説明するための図である。
【図１１】本実施形態の作用効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
また、本実施形態の装置は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム（あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、ＣＤ等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む）、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
【００１５】
まず、本実施形態の検査装置について説明する。図１に、本実施形態の検査装置１０の機能ブロック図の一例を示す。
【００１６】
図示するように、検査装置１０は、画像取得部１１と、２値化部１２と、階調反転部１３と、欠陥検出部１４とを有する。
【００１７】
画像取得部１１は、形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る被検査対象物の平面（以下、「被検査対象平面」）を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、同平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する。
【００１８】
形成物は、被検査対象平面に意図的に形成された物であり、意図せず同平面に形成され得る欠陥とは異なる。検査装置１０は、被検査対象平面に意図的に形成された形成物に混じって存在し得る欠陥を検出するよう構成されている。
【００１９】
被検査対象物は特段制限されないが例えば半導体装置であり、この場合の形成物は、例えば配線パターン、欠陥は、例えば異物、傷である。
【００２０】
同軸照明で撮像した同軸照明画像とは、被検査対象平面に照射する照明の光軸と、被検査対象平面を撮像するカメラの光軸とを一致させて撮像した画像である。この時、照明及びカメラの光軸は、被検査対象平面に対して略垂直になる。
【００２１】
斜光照明で撮像した斜光照明画像とは、被検査対象平面に斜め方向から光を照射して撮像した画像である。この時、カメラの光軸は、被検査対象平面に対して略垂直になる。一方、照明の光軸は、被検査対象平面に対して垂直にならない。
【００２２】
図２は、このような同軸照明画像及び斜光照明画像を撮像する撮像装置の一例を模式的に示した図である。
【００２３】
当該撮像装置によれば、被検査対象物１（図示する例の場合、パッケージ化された半導体装置）の被検査対象平面に斜光照明２で光を照射しながら、カメラ５で被検査対象平面を撮像することができる。この時、同軸照明４は光を照射しない。なお、図示する例の場合、ハーフミラー３を用いて、カメラ５の光軸を、被検査対象平面に対して略垂直にしている。
【００２４】
また、当該撮像装置によれば、被検査対象物１の被検査対象平面に同軸照明４で光を照射しながら、カメラ５で被検査対象平面を撮像することができる。この時、斜光照明２は光を照射しない。なお、図示する例の場合、ハーフミラー３を用いて、同軸照明４及びカメラ５の光軸を、被検査対象平面に対して略垂直にしている。
【００２５】
なお、図示する撮像装置はあくまで一例であり、画像取得部１１が取得する同軸照明画像及び斜光照明画像は、図２と異なる構成の撮像装置を用いて撮像された画像であってもよい。
【００２６】
画像取得部１１は、同軸照明画像及び斜光照明画像を撮像する撮像装置を備えておき、当該撮像装置を利用して同軸照明画像及び斜光照明画像を撮像することで、これらの画像の取得を実現してもよい。または、画像取得部１１は、予め撮像し、予め検査装置１０が有する記憶装置に記憶されている同軸照明画像及び斜光照明画像を、当該記憶装置から取り出すことで、これらの画像の取得を実現してもよい。または、予め撮像し、予め検査装置１０と異なる装置に記憶されている同軸照明画像及び斜光照明画像の入力を受付けることで、これらの画像の取得を実現してもよい。入力手段は特段制限されない。
【００２７】
ここで、図１０及び図１１を用いて、同軸照明画像及び斜光照明画像の違いについて説明する。これらの図は、特許文献１に開示されていた図面である。
【００２８】
図１０は、同軸照明画像における画素の濃淡値によるヒストグラムであり、横軸は濃淡値の明度のレベル（右に行くほど明るい）を示し、縦軸は各明度の画素数を示す。また、図１１は、斜光照明画像における画素の濃淡値によるヒストグラムであり、図１０と同様の手法で表示している。
【００２９】
これらの図における線Ａは、被検査対象面における形成物及び欠陥のいずれも存在しない滑らかな平坦面の濃淡値の分布を示す。線Ｂは、表面がざらついている形成物の濃淡値の分布を示す。線Ｃは、欠陥の状態、内容等により表面の状態がばらつく欠陥の濃淡値の分布を示す。
【００３０】
図１０から分かるように、同軸照明画像の場合、形成物の濃淡値の分布Ｂと、欠陥の濃淡値の分布Ｃが一部重なっている。このため、同軸照明画像を２値化し、形成物を残しつつ、欠陥を完全に取り除くのは困難であり、精度が低くなる。
【００３１】
一方、図１１から分かるように、斜光照明画像の場合、形成物の濃淡値の分布Ｂと、欠陥の濃淡値の分布Ｃは重ならない。このため、分布Ｂ及び分布Ｃの間のいずれにも重ならない濃淡値を２値化の閾値として、斜光照明画像を２値化することで、形成物を残しつつ、欠陥を精度よく取り除くことができる。
【００３２】
図１に戻り、２値化部１２は、斜光照明画像に対して、形成物を残しつつ、存在し得る欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する。
【００３３】
２値化の閾値は、図１１に示すような形成物の濃淡値の分布Ｂ、及び、欠陥の濃淡値の分布Ｃの関係に基づいて、２値化後の画像に形成物を残しつつ、欠陥を取り除くことができる値に設定される。例えば、２値化の閾値は、斜光照明画像における形成物の濃淡値の代表値と、存在し得る欠陥の濃淡値の代表値との間に設定されてもよい。
【００３４】
形成物の濃淡値の代表値、及び、欠陥の濃淡値の代表値は、例えば、１つまたは複数の斜光照明画像から取得した形成物の濃淡値及び欠陥の濃淡値であるサンプル値を利用して、予め決定しておいてもよい。そして、２値化部１２は当該閾値を予め保持しておき、当該閾値を用いて、２値化を行ってもよい。
【００３５】
複数の斜光照明画像を利用して形成物の濃淡値の代表値を決定する例としては、例えば、複数の斜光照明画像各々から、形成物の濃淡値の最小値（最も暗い値）を取得し、この中の最も小さい濃淡値（最も暗い値）を形成物の濃淡値の代表値としてもよい。または、この中の最も小さい濃淡値よりも大きく、かつ、この中の９０％以上（割合は設計的事項。例えば、８０％以上でもよい）よりも小さな値となる任意の濃淡値を算出し、当該値を、形成物の濃淡値の代表値としてもよい。
【００３６】
複数の斜光照明画像を利用して欠陥の濃淡値の代表値を決定する例としては、まず、複数の斜光照明画像の中から欠陥が含まれる画像を抽出する。そして、抽出した画像各々から、欠陥の濃淡値の最大値（最も明るい値）を取得し、この中の最も大きい濃淡値（最も明るい値）を欠陥の濃淡値の代表値としてもよい。または、この中の最も大きい濃淡値よりも小さく、かつ、この中の９０％以上（割合は設計的事項。例えば、８０％以上でもよい）よりも大きな値となる任意の濃淡値を算出し、当該値を、欠陥の濃淡値の代表値としてもよい。
【００３７】
また、１つの斜光照明画像を利用する例としては、例えば、当該斜光照明画像に含まれる形成物の濃淡値の最小値（最も暗い値）を取得し、この値を形成物の濃淡値の代表値としてもよい。同様に、この斜光照明画像に含まれる欠陥の濃淡値の最大値（最も明るい値）を取得し、この値を欠陥の濃淡値の代表値としてもよい。なお、当該斜光照明画像に欠陥が含まれていない場合は、その他の斜光照明画像を利用し、上記と同様にして、形成物及び欠陥の濃淡値の代表値を決定することができる。
【００３８】
なお、斜光照明画像における対象物の濃淡値の分布と、欠陥の濃淡値の分布との関係は、図１１を用いて説明した通りであるので、形成物の濃淡値の代表値は、欠陥の濃淡値の代表値よりも大きくなる。
【００３９】
２値化の閾値は、例えば上述のようにして決定した形成物の濃淡値の代表値と、欠陥の濃淡値の代表値との間の任意の値となる。なお、２値化処理は、従来技術に準じた処理とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００４０】
図１に戻り、階調反転部１３は、２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する。反転２値化斜光照明画像は、２値化斜光照明画像の白黒が反転したものである。階調反転処理は、従来技術に準じた処理とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００４１】
欠陥検出部１４は、同軸照明画像と反転２値化斜光照明画像を用い、同軸照明画像における反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する。例えば、欠陥検出部１４は、同軸照明画像及び反転２値化斜光照明画像間の差分演算処理を行うことで、欠陥を検出してもよい。画像間の差分演算処理は、従来技術に準じた処理とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００４２】
以上説明した本実施形態の検査装置は、例えば、以下のプログラムをコンピュータにインストールすることで実現することができる。
【００４３】
コンピュータを、
形成物が存在するともに、欠陥が存在し得る被検査対象物の平面を同軸照明で撮像した同軸照明画像、及び、前記平面を斜光照明で撮像した斜光照明画像を取得する画像取得手段、
前記斜光照明画像に対して、前記形成物を残しつつ、存在し得る前記欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する２値化手段、
前記２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する階調反転手段、
前記同軸照明画像における前記反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出手段、
として機能させるためのプログラム。
【００４４】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００４５】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、上述した検査装置１０を用いて半導体装置を検査する検査工程を有する。図３は、当該検査工程の流れを示すフローチャートである。当該検査工程の前には、いわゆる前工程及び後工程が行われ、パッケージ化された半導体装置が製造される。その後、当該半導体装置に対して検査工程が行われる。
【００４６】
検査工程は、図３に示すように、画像取得ステップＳ１０と、２値化ステップＳ２０と、階調反転ステップＳ３０と、欠陥検出ステップＳ４０とを有する。
【００４７】
画像取得ステップＳ１０では、画像取得部１１が、被検査対象の半導体装置の被検査対象面を撮像した同軸照明画像及び斜光照明画像を取得する。
【００４８】
図４に被検査対象面の一例を模式的に示す。図示する被検査対象面には、形成物である配線パターン及び半田ボールが存在するとともに、欠陥Ｄが存在している。次に、図５に、画像取得部１１が取得した図４に示す被検査対象面の同軸照明画像を模式的に示す。また、図６に、画像取得部１１が取得した図４に示す被検査対象面の斜光照明画像を模式的に示す。
【００４９】
ここで、図６に示す斜光照明画像においては、欠陥Ｄが薄くなっている。欠陥Ｄは、傷や異物など様々であり、またこれらの状態（傷の深さ、向き、異物の大きさ、形状等）も様々であるので、表面の状態はばらつく。このため、欠陥Ｄの内容によっては、斜光照明画像において、欠陥Ｄが写らない場合がある。図６は、このような状態を示したものである。なお、上述の通り欠陥の表面はばらつくので、当然、斜光照明画像において、欠陥Ｄが写る場合もあり得る。
【００５０】
図３に戻り、２値化ステップＳ２０では、２値化部１２が、Ｓ１０で取得された斜光照明画像に対して、形成物を残しつつ、存在し得る欠陥を取り除くように２値化処理を行い、２値化斜光照明画像を作成する。
【００５１】
図７に、２値化部１２が、図６に示す斜光照明画像に対して、配線パターン及び半田ボール（形成物）を残しつつ、欠陥Ｄを取り除くように２値化処理を行うことで作成された、２値化斜光照明画像を模式的に示す。
【００５２】
図３に戻り、階調反転ステップＳ３０では、階調反転部１３が、Ｓ２０で作成された２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行い、反転２値化斜光照明画像を作成する。
【００５３】
図８に、階調反転部１３が、図７に示す２値化斜光照明画像に対して階調反転処理を行うことで作成された、反転２値化斜光照明画像を模式的に示す。
【００５４】
図３に戻り、欠陥検出ステップＳ４０では、欠陥検出部１４が、Ｓ１０で取得された同軸照明画像、及び、Ｓ３０で作成された反転２値化斜光照明画像を用い、当該同軸照明画像における当該反転２値化斜光照明画像と異なる部分を欠陥として検出する。
【００５５】
図９に、欠陥検出部１４が、図５に示す同軸照明画像と、図８に示す反転２値化斜光照明画像を用い、例えば、画像間差分演算処理（図５−図８）を行うことで得られた画像を模式的に示す。図示するように、欠陥Ｄが検出されている。
【００５６】
その後、検査装置１０は、図９に示す画像を作業員に報告するために記憶装置内に記憶したり、作業員に向けて出力したりすることができる。
【００５７】
なお、ここでは、パッケージ化された半導体装置を検査する例を説明したがこれに限定されず、例えばウエハレベルＣＳＰ（Wafer level Chip Size Package）や、ウエハレベルボールグリッドアレイ等に対しても、同様にして検査を行うことができる。
【００５８】
以上説明した本実施形態によれば、被検査対象面に存在し得る欠陥を、高精度に検出することができる。すなわち、欠陥の存在する半導体装置を高精度に検出することができる。結果、半導体装置の品質を向上させることができる。
【００５９】
なお、画像間差分演算処理により欠陥を検出する手段としては、欠陥のないティーチング画像（参照画像）を予め用意しておき、当該ティーチング画像（参照画像）と、被検査対象面を撮像した画像（対象画像）を差分処理する手段が考えられる。
【００６０】
しかし、ティーチング画像（参照画像）に含まれる形成物と、被検査対象面に存在する形成物の設計が同じであったとしても、製造時の誤差等により、ばらつき（例：配線の太さや位置ずれ）が生じ得る。このようなティーチング画像（参照画像）と被検査対象面を撮像した画像（対象画像）を差分処理する手段の場合、欠陥でない部分を欠陥として認識してしまうなどの不都合が生じ得る。
【００６１】
これに対し、本実施形態の場合、参照画像及び対象画像いずれも、被検査対象面を実際に撮像した画像で作成するので、上述のような不都合を抑制できる。
【００６２】
また、本実施形態では、斜光照明画像における形成物の濃淡値の分布Ｂと、欠陥の濃淡値の分布Ｃとの互いに重ならないという関係に着目し、斜光照明画像を用いて参照画像を作成するよう構成しているので、精度良く、形成物を残しつつ、欠陥を取り除いた参照画像を作成することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    被検査対象物
２    斜光照明
３    ハーフミラー
４    同軸照明
５    カメラ
１０  検査装置
１１  画像取得部
１２  ２値化部
１３  階調反転部
１４  欠陥検出部
Ａ    被検査対象面における形成物及び欠陥のいずれも存在しない滑らかな平坦面の濃淡値の分布
Ｂ    形成物の濃淡値の分布
Ｃ    欠陥の濃淡値の分布
Ｄ    欠陥
【図１】
2013160664.tif 000003
【図２】
2013160664.tif 000004
【図３】
2013160664.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013160664.tif 000009
【図８】
2013160664.tif 000010
【図９】
2013160664.tif 000011
【図１０】
2013160664.tif 000012
【図１１】
2013160664.tif 000013