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缺陷检查方法及其装置

阅读：745发布：2020-05-29

专利汇可以提供缺陷检查方法及其装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供缺陷检查方法及其装置，在对于半导体晶片或MEMS晶片等包含微细且多层构造的被检查体的超声波检查中，能够将存在于内部的不良与正常图案分离而高灵敏度地检测。将形成有图案的被检查体进行摄像而取得被检查体的图像，根据所取得的被检查体的图像制作不包含缺陷的基准图像，并制作用于从所取得的被检查体的图像将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码，将被检查体的图像和基准图像的明亮度进行对照来计算缺陷可靠度，将计算出的缺陷可靠度与制作出的多值掩码进行比较来检测缺陷。，下面是缺陷检查方法及其装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种缺陷检查方法，其特征在于，
将形成有图案的被检查体进行摄像而取得上述被检查体的图像；
根据所取得的上述被检查体的图像，制作不包含缺陷的基准图像；
根据所取得的上述被检查体的图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；
将上述被检查体的图像与上述基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；
将计算出的上述缺陷可靠度与制作出的上述多值掩码进行比较而检测缺陷。
2.如权利要求1所述的缺陷检查方法，其特征在于，
在上述被检查体形成有多个种类的图案，
上述基准图像是使用形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像来制作的图像。
3.如权利要求2所述的缺陷检查方法，其特征在于，
上述被检查体是将形成有上述多个种类的图案的多个晶片层叠而形成的层叠半导体晶片，
使超声波探头一边在与上述被检查体的表面平行的面内扫描一边向上述被检查体发送超声波，由上述超声波探头接收从被发送了上述超声波的上述被检查体返回来的反射回波，并根据该接收到的反射回波生成在上述被检查体的内部与上述表面平行的面的断面图像，由此进行取得上述被检查体的图像的处理。
4.如权利要求2所述的缺陷检查方法，其特征在于，
通过来自用户的输入或基于设计数据，来进行使用形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像的处理。
5.如权利要求2所述的缺陷检查方法，其特征在于，
在检测上述缺陷的处理中，将形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像的特征按上述多个图像的每个像素进行合并而计算每个像素的基准值，将上述多个图像与计算出的上述基准值进行比较，提取相对于上述基准值的背离大的像素作为缺陷候选，关于提取出的上述缺陷候选，使用上述多值掩码分离为缺陷和非缺陷。
6.如权利要求3所述的缺陷检查方法，其特征在于，
上述被检查体是将形成有图案的多个晶片层叠而形成的层叠半导体晶片，在与上述表面平行的上述层叠半导体晶片的内部的断面图像中，对形成在层叠的上述多个晶片上的图案的组合相同的区域赋予相同的标签，构成由被赋予的上述标签相同的区域形成的部分断面图像群，在属于各上述标签的部分断面图像群中，将部分断面图像的特征进行合并而检测内部缺陷。
7.一种缺陷检查装置，其特征在于，具备：
图像取得部，将形成有图案的被检查体进行摄像而取得上述被检查体的图像；
基准图像生成部，根据由上述图像取得部取得的上述被检查体的图像，生成不包含缺陷的基准图像，并且根据所取得的上述被检查体的图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；
特征量运算部，将由上述图像取得部取得的上述被检查体的图像与由上述基准图像生成部生成的上述基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；以及
缺陷检测处理部，将由上述特征量运算部计算出的缺陷可靠度与由上述基准图像生成部制作出的多值掩码进行比较而检测缺陷。
8.如权利要求7所述的缺陷检查装置，其特征在于，
在上述被检查体形成有多个种类的图案，
由上述基准图像生成部生成的上述基准图像是使用形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像来制作的图像。
9.如权利要求8所述的缺陷检查装置，其特征在于，
上述被检查体是将形成有多个种类的图案的多个晶片层叠而形成的层叠半导体晶片，上述图像取得部具有超声波探头和超声波图像生成部，使上述超声波探头一边在与上述被检查体的表面平行的面内扫描一边向上述被检查体发送超声波，由上述超声波探头接收从被发送了上述超声波的上述被检查体返回来的反射回波，并由上述超声波图像生成部根据该接收到的反射回波生成在上述被检查体的内部与上述表面平行的面的断面图像，由此进行上述图像取得部取得上述被检查体的图像的处理。
10.如权利要求8所述的缺陷检查装置，其特征在于，
还具备输入部，
上述基准图像生成部通过上述输入部中的来自用户的输入或基于设计数据，来进行使用形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像的处理。
11.如权利要求8所述的缺陷检查装置，其特征在于，
上述缺陷检测处理部将形成有上述多个种类的图案中的相同的图案的区域的多个图像的特征按上述多个图像的每个像素进行合并而计算每个像素的基准值，将上述多个图像与计算出的上述基准值进行比较，提取相对于上述基准值的背离大的像素作为缺陷候选，关于提取出的上述缺陷候选，使用上述多值掩码分离为缺陷和非缺陷，由此进行检测上述缺陷的处理。
12.如权利要求10所述的缺陷检查装置，其特征在于，
上述被检查体是将形成有图案的多个晶片层叠而形成的层叠半导体晶片，上述缺陷检测处理部在由上述图像取得部取得的上述层叠半导体晶片的内部的断面图像中，对形成在层叠的上述多个晶片上的图案的组合相同的区域赋予相同的标签，构成由被赋予的上述标签相同的区域形成的部分断面图像群，在属于各上述标签的部分断面图像群中，将部分断面图像的特征进行合并而检测内部缺陷。
13.一种超声波检查装置，具备：
检测部，具备发送超声波的超声波探头、和检测通过从上述超声波探头发送的超声波而从被检查体产生的反射回波的探伤器；
A/D变换部，将从上述检测部的检测到上述反射回波的探伤器输出的信号进行A/D变换；以及
图像处理部，对由上述A/D变换部变换为数字信号后的、从上述探伤器检测上述反射回波而输出的信号进行处理，生成在上述被检查体的内部与上述被检查体的表面平行的面的断面图像，对所生成的内部断面图像进行处理，检查上述被检查体的内部缺陷；
上述超声波检查装置的特征在于，
上述图像处理部具备：
断面图像生成部，对从上述探伤器检测上述反射回波而输出的信号进行处理而生成上述被检查体的内部的断面图像；
基准图像生成部，根据由上述断面图像生成部生成的上述被检查体的内部的断面图像，生成不包含缺陷的基准图像，并且根据所生成的上述被检查体的内部的断面图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；
特征量运算部，将由上述断面图像生成部生成的上述被检查体的内部的断面图像与由上述基准图像生成部生成的上述基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；
缺陷检测处理部，将由上述特征量运算部计算出的缺陷可靠度与由上述基准图像生成部制作出的多值掩码进行比较而检测缺陷；以及
输出部，输出由上述缺陷检测处理部检测出的内部缺陷。
14.如权利要求13所述的超声波检查装置，其特征在于，
上述图像处理部还具备部分断面图像群生成部，该部分断面图像群生成部将由上述断面图像生成部生成的断面图像按由相同的图案构成的每个区域分组为部分断面图像群，上述基准图像生成部在由上述部分断面图像群生成部分组的各个部分断面图像群中，根据各部分断面图像生成不包含缺陷的基准图像，并且根据所取得的上述被检查体的内部的断面图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码。

说明书全文

缺陷检查方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明涉及从使用超声波或X射线等得到的被检查对象的图像检查缺陷的装置，特别涉及适合于具有多层构造的被检查体的检查的检查方法及使用它的非破坏检查装置。

背景技术

[0002] 作为从被检查对象的图像检查缺陷的非破坏检查方法，有使用向被检查对象照射超声波并检测其反射波而制作的超声波图像的方法、使用向被检查对象照射X射线并检测透射了试料的X射线而得到的X射线图像的方法。

[0003] 通常，为了用超声波来检测在具有多层构造的被检查体内存在的缺陷，利用由声阻抗的差异形成的反射特性。超声波在液体及固体物质中传输，在声阻抗不同的物质的边界面及空隙的地方产生反射波。这里，由于来自缺陷的反射波和来自没有缺陷的地方的反射波在其强度上存在差异，所以通过将被检查体的各层的边界面处的反射强度进行图像化，能够得到使存在于被检查体内的缺陷显现的图像。

[0004] 得到的反射强度的图像中的有无缺陷的判定多数情况下通过检查员的目视来进行，因为检查员的经验的差异等，评价结果有可能出现偏差。此外，对作为主要的检查对象的半导体、电子零件等而言，微细化不断进展，缺陷和正常图案的通过目视的识别变得困难。进而，为了应对安装产品的多功能化、小型化，多层构造化不断进展，在制造现场中以晶片状态进行处理直到封装最终工序的WLP(Wafer Level package)法正在成为主流。因此，在通过超声波进行的检查中，要求在晶片的状态下将微米量级的内部缺陷与复杂的图案分离而高速、高灵敏度地检测。这相当于从数千万像素的内部图像中检测数像素的缺陷，通过目视进行的判定接近于不可能。

[0005] 作为从超声波检查图像自动进行缺陷检测的以往的技术，有在特开2007－101320号公报(专利文献1)中记载的方法。其具有连续地生成并显示超声波检查图像的功能，在各图像中根据亮度分布的延伸情况来提取缺陷候选。并且，根据缺陷候选的连续出现性的长短来识别缺陷和噪声。还有在特开2012－253193号公报(专利文献2)中记载的方法。其基于超声波扫描来推测3维集成化构造中的TSV(Through Silicon Via：硅贯通布线)中的空隙(void)的存在。

[0006] 专利文献1：特开2007－101320号公报

[0007] 专利文献2：特开2012－253193号公报

[0008] 在被检查体是半导体、电子零件等的具有复杂图案且多层构造的情况下，通过专利文献1中记载的方法，虽然能够识别具有某种程度的长度的缺陷和在时间上随机地发生的噪声，但不能做出微小的缺陷与正常图案的区别。此外，专利文献2中记载的方法中将检查对象图案特定化为TSV，在TSV的上下方向上为了避免使解析力下降的构造物(凸块电极及布线层)的影响而形成蚀刻停止层及仅TSV的TEG(Test Element Group)区域，通过检查TEG区域的空隙的有无来推测活动(Active)的TSV中的空隙的有无，不能进行各种图案混杂的晶片整面的检查。

发明内容

[0009] 所以，本发明的目的是提供一种在对于半导体晶片或MEMS晶片等包含微细且多层构造的被检查体的超声波检查中，能够将内部中存在的不良与正常图案分离并高灵敏度地检测的检查方法及装置。

[0010] 为了解决上述课题，在本发明中，在缺陷检查方法中，将形成有图案的被检查体进行摄像而取得被检查体的图像；根据取得的被检查体的图像，制作不包含缺陷的基准图像；根据取得的被检查体的图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；将被检查体的图像与基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；将计算出的缺陷可靠度与制作出的多值掩码进行比较而检测缺陷。

[0011] 此外，为了解决上述课题，在本发明中，缺陷检查装置构成为，具备：图像取得部，将形成有图案的被检查体进行摄像而取得被检查体的图像；基准图像生成部，根据由图像取得部取得的被检查体的图像，生成不包含缺陷的基准图像，并且根据所取得的上述被检查体的图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；特征量运算部，将由图像取得部取得的被检查体的图像和由基准图像生成部生成的基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；以及缺陷检测处理部，将由特征量运算部计算出的缺陷可靠度与由基准图像生成部制作出的多值掩码进行比较而检测缺陷。

[0012] 进而，为了解决上述课题，在本发明中，超声波检查装置构成为，具备：检测部，具备发送超声波的超声波探头、和检测通过从上述超声波探头发送的超声波而从被检查体产生的反射回波的探伤器；A/D变换部，将从检测部的检测到反射回波的探伤器输出的信号进行A/D变换；以及图像处理部，对由A/D变换部变换为数字信号后的、从探伤器检测反射回波而输出的信号进行处理，生成在被检查体的内部与被检查体的表面平行的面的断面图像，对生成的内部断面图像进行处理，检查被检查体的内部缺陷；图像处理部构成为，具备：断面图像生成部，对从探伤器检测反射回波而输出的信号进行处理而生成被检查体的内部的断面图像；基准图像生成部，根据由断面图像生成部生成的被检查体的内部的断面图像，生成不包含缺陷的基准图像，并且根据生成的被检查体的内部的断面图像，制作用于将非缺陷像素进行掩蔽的多值掩码；特征量运算部，将由断面图像生成部生成的被检查体的内部的断面图像与由基准图像生成部生成的基准图像的明亮度进行对照而计算缺陷可靠度；缺陷检测处理部，将该特征量运算部计算出的缺陷可靠度与由基准图像生成部制作出的多值掩码进行比较而检测缺陷；以及输出部，输出由缺陷检测处理部检测出的内部缺陷。

[0013] 根据本发明，能够对于非周期性且复杂的图案混杂的被检查体的内部图像检测正常图案附近的微细的缺陷并输出。

[0014] 此外，根据本发明，通过对使用超声波检测出的被检查体内部的断面图像进行图像处理，能够检测被检查体内部的缺陷。附图说明

[0015] 图1是表示本发明的实施例1的多种设备混载晶片的内部缺陷检查方法的概念的处理的流程的流程图的例子。

[0016] 图2是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的概念的框图。

[0017] 图3是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的概略的结构的框图。

[0018] 图4是在本发明的实施例1中作为检查对象的具有多层构造体的晶片的立体图。

[0019] 图5A是表示在本发明的实施例1中作为检查对象的多层晶片与超声波探头的关系的多层晶片的剖视图。

[0020] 图5B是表示在本发明的实施例1中来自作为检查对象的使用超声波探头检测的多层晶片的反射回波信号的曲线图。

[0021] 图6A是在本发明的实施例1中作为检查对象的多层晶片的平面图。

[0022] 图6B是在本发明的实施例1中作为检查对象的多层晶片的图像。

[0023] 图7是在本发明的实施例1中对作为检查对象的多层晶片的各芯片赋予了标签的晶片的平面图。

[0024] 图8是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的结构的框图。

[0025] 图9A是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的基准图像生成部的结构的框图。

[0026] 图9B是有关本发明的实施例的超声波检查装置的缺陷检测部的基准图像生成部的处理流程图。

[0027] 图10是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的多值掩码生成次序的图像和曲线图。

[0028] 图11是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的缺陷检测处理的流程的流程图。

[0029] 图12A是表示有关本发明的实施例1的按每个图案群赋予了标签的状态的晶片的平面图。

[0030] 图12B是表示在有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的缺陷信息输出部中、将按每个组检测的缺陷的信息进行合并而输出的一例的芯片及晶片的平面图。

[0031] 图12C是表示在有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的缺陷信息输出部中、将按每个组检测出的缺陷的信息进行合并而输出的另一例的晶片的平面图。

[0032] 图13A是表示有关本发明的实施例1的按每个图案群赋予了标签的状态的晶片的平面图。

[0033] 图13B是表示有关本发明的实施例1的超声波检查装置的缺陷检测部的与在图12B中说明的处理不同的处理的流程的流程图。

[0034] 图14是表示在本发明的实施例1中作为检查对象的多层晶片的分组的一例的晶片的立体图和形成于各晶片的芯片的图像。

[0035] 图15A是在本发明的实施例2中作为检查对象的IC托盘的平面图。

[0036] 图15B是表示在本发明的实施例中作为检查对象的IC托盘的处理的流程的流程图。

[0037] 标号说明

[0038] 1检测部；2超声波探头；3探伤器；4反射回波；5试料；6A/D变换器；7图像处理部；7－1图像生成部；7－2缺陷候选检测部；7－3数据输出部；8整体控制部；11扫描台；12水槽；
13扫描器；15保持器；16机械控制器；17用户接口；100超声波检查装置。

具体实施方式

[0039] 本发明涉及对于包含非周期性图案构造的被检查体能够将正常的图案与缺陷的信号分离、检测微细的缺陷的缺陷检查方法和其装置。即，本发明中的处理构成为，即使从被检查体得到的图像是包含非周期性图案的图像，也按每个由相同的图案群构成的区域将图像分割并分组，在成为相同组的部分图像内进行缺陷的检测。本发明在对具有复杂的图案构造的被检查体的外观检查、非破坏检查等中有效。

[0040] 此外，在本发明中，关于被检查体的内部图像，按每个由相同的图案群构成的区域将图像分割并分组，在各组中将属于组的分割内部图像的特征进行合并来检测缺陷。关于分组，基于用户事前对部分区域赋予的标签进行，或者基于在各层的图案形成时使用的设计数据或曝光方法进行。此外，缺陷的检测中，将属于相同组的分割内部图像的特征进行合并而生成基准分割内部图像，将基准分割内部图像与各分割内部图像的特征进行比较来计算缺陷可靠度。进而，对具有缺陷可靠度的各像素，根据分割内部图像生成多值掩码，对具有缺陷可靠度的像素用多值掩码进行掩码处理，将剩下的像素作为缺陷。通过对各组进行该处理，进行遍及大范围的检查对象区域整面的非破坏检查。

[0041] 以下，使用附图说明本发明的实施例。

[0042] [实施例1]

[0043] 以下，对将本发明的缺陷检查方法应用到超声波检查装置中的情况进行说明。使用图1至图14对有关本发明的检查方法及装置的实施方式进行说明。首先，对作为被检查对象物而将半导体晶片、MEMS(Micro Electro Mechanical System)晶片等具有多层构造且复杂图案的基板作为检查对象的超声波检查装置的实施方式进行说明。

[0044] 首先，作为超声波的特性，在被检查体内部中传输，如果有材料特性(声阻抗)变化的边界，则一部分反射。特别是，如果有空隙则大部分反射，所以在以多层接合的晶片的接合面，能够根据反射强度而高灵敏度地检测空隙及剥离等缺陷。以下，将多层晶片的接合面中的缺陷作为检测对象。

[0045] 图2是表示有关本发明的超声波检查装置的实施方式的概念图。有关本发明的超声波检查装置具备检测部1、A/D变换器6、图像处理部7及整体控制部8。

[0046] 检测部1具备超声波探头2及探伤器3而构成。探伤器3通过对超声波探头2赋予脉冲信号，驱动超声波探头2。被探伤器3驱动的超声波探头2产生超声波而朝向被检查对象物(试料5)射出。如果射出的超声波入射到具有多层构造的试料5，则从试料5的表面或晶片的接合面产生反射回波4，反射回波4被超声波探头2接收，由探伤器3实施必要的处理，变换为反射强度信号。

[0047] 接着，由A/D变换器6将该反射强度信号变换为数字波形数据，向图像处理部7输入。图像处理部7适当具有图像生成部7－1、缺陷检测部7－2、数据输出部7－3而构成。对于从A/D变换器6输入到图像处理部7中的波形数据，在图像生成部7－1中进行后述的信号变换，根据数字波形数据生成试料5的特定的接合面的断面图像。缺陷检测部7－2根据由图像生成部7－1生成的接合面的断面图像进行后述的处理，检测缺陷。在数据输出部7－3中，生成由缺陷检测部7－2检测出的缺陷各自的信息及断面的观察用图像等的作为检查结果输出的数据，向整体控制部8输出。

[0048] 接着，在图3中表示实现图2所示的结构的具体的超声波检查装置100的一结构例的示意图。在图3中，10表示X、Y、Z的正交3轴的坐标系。

[0049] 图3的1相当于在图2中说明的检测部1。检测部1中包括的11是扫描台、12是设在扫描台11之上的水槽，13是在扫描台11上横跨水槽12而设置的能够进行X、Y、Z方向的移动的扫描器。扫描台11是大致水平地设置的基台。在水槽12中将水14注入到虚线所示的高度，在水槽12的底部(水中)放置试料5。试料5如上述那样，是包含多层构造等的半导体晶片。水14是为了使从超声波探头2射出的超声波有效地传输到试料5的内部而需要的介质。16是机械控制器，将扫描器13在X、Y、Z方向上驱动。

[0050] 超声波探头2从下端的超声波射出部对试料5送出超声波，接收从试料5返回来的反射回波。超声波探头2被安装于保持器15，能够通过由机械控制器16驱动的扫描器13在X、Y、Z方向上自如地移动。由此，超声波探头2一边在X、Y方向上移动，一边在试料5的事前设定的多个测量点接收反射回波，得到测量范围(XY平面)内的接合面的二维图像，能够检查缺陷。超声波探头2经由线缆22而与将反射回波变换为反射强度信号的探伤器3连接。

[0051] 超声波检查装置100还具备将从检测部1的探伤器3输出的反射强度信号变换为数字波形的A/D变换器6、对由该A/D变换器6进行了A/D变换的图像信号进行处理的图像处理部7、控制检测部1、A/D变换器6和图像处理部7的整体控制部8、以及机械控制器16而构成。

[0052] 图像处理部7对由A/D变换器6进行了A/D变换的图像信号进行处理而检测试料5的内部缺陷。图像处理部7具备图像生成部7－1、缺陷检测部7－2、数据输出部7－3、参数设定部7－4。

[0053] 图像生成部7－1根据由A/D变换器6对在预先设定的试料5的测量范围中从表面及各接合面等返回来并由超声波探头2接收到的反射回波进行A/D变换而得到的数字数据、和从机械控制器16得到的超声波探头的位置信息，生成图像。缺陷检测部7－2对由图像生成部7－1生成的图像进行处理，显现或检测内部缺陷。数据输出部7－3输出由缺陷检测部7－2显现或检测内部缺陷的检查结果。参数设定部7－4受理从外部输入的测量条件等的参数，向缺陷检测部7－2及数据输出部7－3设置。并且，在图像处理部7中，例如参数设定部7－4与存储有数据库的存储装置18连接。

[0054] 整体控制部8具备进行各种控制的CPU(内置在整体控制部8中)，受理来自用户的参数等，并适当连接着具有显示由图像处理部7检测出的缺陷的图像、缺陷个数、各个缺陷的坐标及尺寸等信息的显示机构和输入机构的用户接口部(GUI部)17、以及存储由图像处理部7检测出的缺陷的特征量及图像等的存储装置18。机械控制器16基于来自整体控制部8的控制指令来驱动扫描器13。另外，图像处理部7、探伤器3等也被来自整体控制部8的指令驱动。

[0055] 在图4中，作为试料5的一例而表示被检查体400的结构。图4的被检查体400是示意地表示作为主要的检查对象的包含多层构造的晶片的外观的例子。被检查体400是将不同种类的MEMS、CPU、存储器、CMOS等的晶片41～45层叠、贴合而生成的层叠晶片。层叠数并不限于5片，将1片以上的多片作为对象。有关本实施例的超声波检查装置100检查在被检查体400中是否在晶片41～45的各层叠面(接合面)不产生空隙或剥离等的空区域地在整面上被正确地贴合。

[0056] 图5A是示意地表示图4所示的具有多层构造的被检查体400的纵构造的例子。如果从超声波探头2射出的超声波50入射到被检查体400的表面401，则超声波50在被检查体400的内部中传递，在表面401及晶片间的接合面402、403、404、405等上因声阻抗的差异而反射，所以将它们作为1个反射回波用超声波探头2接收。

[0057] 图5B的曲线图51是由超声波探头2接收到的来自被检查体400的反射回波的一例，横轴是时间，纵轴是反射强度。时间表示被检查体400的深度。在该曲线图51中，通过对包含来自想要观察的接合面的反射回波那样的时间区域施以影像化门52(以下单记作门52)，切割出希望的时间区域，检测门52内的峰值。

[0058] 图像处理部7的图像生成部7－1根据在测量范围(XY平面)内一边用扫描器13进行扫描而得到的反射回波、进行各扫描位置的上述峰值的检测，变换为浓淡值(例如，在生成256灰阶的图像的情况下为0～255)，从而根据各扫描位置处的浓淡值的信息，生成接合面的断面图像(从晶片的表面向深度方向的断面(与晶片表面平行的面)的图像)。

[0059] 这里，在检查对象具有被检查体400那样的多层构造体、要检查的接合面有多个(402～405等)的情况下，可以针对反射回波，对与各接合面对应的时间区域设定同样的门52，分别生成接合面的断面图像。

[0060] 在图6A及图6B中表示所生成的接合面的断面图像的一例。图6A示意地表示作为被检查体的层叠晶片60的俯视图。层叠晶片60最终沿着图6A的各直线切断而单片化，成为产品。以下，将单片化后的单位记载为芯片。图6B的(a)的62是在层叠晶片60中从由虚线包围的包括三个芯片的区域61得到的接合面的断面图像的一例，图6B的(b)的63、64、65是将图6B的(a)的断面图像62分割为与各芯片对应的三区域的部分断面图像。图6B的(b)的部分断面图像63和65由于安装在芯片内的设备相同，所以得到的部分断面图像中包含的图案的结构(以下记作图案群)也相同，但图6B的(b)的部分断面图像64左侧由两个图案构成，表示具有与部分断面图像63、65不同的图案群。

[0061] 在本实施例的发明中，对于像这样由图案群不同的多种芯片构成的被检查体，按每个具有相同的图案群的区域将断面图像分组(例如，部分断面图像63和65为组A，部分断面图像64为组B)，按每个组进行缺陷检测处理。

[0062] 图1是其概念图。101作为被检查体的一例，是混载有多种设备的晶片的外观图。在被检查体(晶片)101上以格子状形成有芯片，各格子的阴影图案的差异表示构成芯片的设备的种类不同。即，从相同阴影图案的区域得到由基本上相同的图案群构成的检查图像。

[0063] 在本实施例的缺陷检查中，取得由检测部1取得的被检查体101的表面图像或内部断面图像(S11)，对于该取得的被检查体101的表面图像或内部断面图像，在图像处理部7中首先提取由相同的图案群构成的部分图像(S12)。从该提取出的部分图像中，提取与被检查体101的103、104所示的波型的阴影图案区域对应的部分图像，如102那样进行图像对准(S13)。所谓图像对准，是由于提取出的部分图像103～108具有相同的图案群、所以进行位置修正以使相同的图案在各图像内存在于相同的坐标值。

[0064] 接着，在各图像内的各像素中计算特征，在图像间如109、110那样合并(S14)。将该处理在部分图像内的全像素中进行，生成基准部分图像111(S15)，并生成多值掩码112(S16)。接着，对于部分图像103～108，分别通过与所生成的基准部分图像111及多值掩码112的合并进行比较(S17)，检测缺陷113。最后，将检测出的缺陷113在晶片级(level)上进行合成(S18)，显示其结果(S19)。关于由其他的图案群构成的部分图像(与晶片101的条纹、水珠或方格旗的阴影图案对应的图像)也进行同样的处理。

[0065] 这里，在S12中通过受理来自用户的事前的设定来进行从作为被检查体的被检查体(晶片)101提取具有相同图案群的部分图像的处理。图7是其例子。图7(a)的700是在作为检查对象的晶片101形成的芯片的布局。将其在图3所示的用户接口部17中显示在画面上，由参数设定部7－4受理用户在该画面上对各个芯片赋予的标签。在本处理中，基于该用户赋予的标签将被检查体101分组。

[0066] 图7(b)的701是其结果的一例，是将作为被检查体的晶片101分割为芯片单位的部分图像、基于用户赋予的标签分组为A～D的4个类别的图。此外，即使没有用户的设定，也能够以曝光时的方法为输入而自动设定。所谓曝光方法，包括将回路图案向基板的何处投影这样的曝光位置信息、曝光顺序等，能够得到形成在各位置处的图案的信息。

[0067] 接着，对由图像处理部7的缺陷检测部7－2进行的处理的结构进行说明。在图8中表示其一例。缺陷检测处理使用由相同的图案群构成的部分图像进行。输入是由在处理中使用的各种参数值构成的检查方法801及晶片整面的图像802。大体上划分，缺陷检测部7－2具备部分图像群生成部81、基准图像生成部82、缺陷检测处理部83、缺陷信息输出部84。首先，如果向缺陷检测部7－2输入晶片整面的图像802，则由部分图像群生成部81赋予了相同的标签的多个部分图像(例如图1的103～108等)输入至基准图像生成部82。在基准图像生成部82中，生成基准部分图像804及多值掩码805。基准部分图像804是由与输入的部分图像相同的图案群构成的正常图像。

[0068] 在图9A及图9B中表示基准部分图像生成方法的一例。图9B的90a，91a，92a，··是从被检查体101切割出的相同标签的部分图像。各部分图像包含相同的图案群(这里，用3种阴影图案911～913图示)。也可以包含缺陷921～923(用白色图示)。此外，有可能还发生因扫描器扫描时的图像的取得位置的微妙的差异(采样误差)而造成的图案的位置的偏差(用阴影图案911～913相对于黑色背景的位置的差异来图示)。因此，进行如图9A所示的部分图像的位置的修正，即，进行各部分图像的位置的修正即图像间位置修正，以使阴影图案911～913相对于黑色背景的坐标一致(S901)。

[0069] S901中的部分图像间的位置修正通过以下方法等一般的对照方法进行：确定1个部分图像，在所确定的图像与作为修正对象的其以外的部分图像之间，一边将修正对象的部分图像错移，一边在与特定图像之间求出亮度差的平方和最小的偏差量，或者，求出标准化互相关系数最大的偏差量，将部分图像移位所求出的偏差量。图9B的90b，91b，92b，…是位置修正后的部分图像。

[0070] 接着，计算位置修正后的部分图像90b，91b，92b，…的各像素的特征(S902)。特征只要是各像素的对比度(数式1)(与周边像素的亮度梯度)、包括附近像素的亮度平均(数式2)、或亮度方差值(数式3)、与附近像素的明亮度的增减及其梯度最大方向等表示该像素的特性的特征，则哪种都可以。

[0071] [数式1]

[0072] 对比度F1(x，y)；

[0073] max{f(x，y)、f(x+1，y)、f(x，y+1)、f(x+1，y+1)｝

[0074] -min{f(x，y)、f(x+1，y)、f(x，y+1)、f(x+1，y+1)···(数式1)

[0075] [数式2]

[0076] 亮度均值F2(x，y)；

[0077] Σf(x+i，y+j)/M(i，j＝-1、0、1M＝9)···(数式2)

[0078] [数式3]

[0079] 方差F3(x，y)；

[0080] [Σ{f(x+i，y+j)2}-{∑f(x+i，y+j)}2/M]/(M-1)

[0081] i，j＝-1、0、1M＝9···(数式3)

[0082] 其中，f(x，y)是部分图像内坐标(x，y)的亮度值。

[0083] 接着，如上述那样，将在各部分图像中计算出的各像素(x，y)的特征在部分图像间合并(S903)，生成基准部分图像804。作为其处理方法的一例，收集部分图像间的对应的坐标(x，y)的特征Fi(x，y)(i是部分图像的号码)，如(数式4)那样，统计性地决定各像素的特征的基准特征值S(x，y)。并且，将作为基准特征值的部分图像的亮度值设为基准部分图像的亮度值。由此，生成排除了缺陷的影响的基准部分图像804。

[0084] [数式4]

[0085] s(x,y)＝Median{F1(x,y),F2(x,y),F3(x,y),···}···(数式4)

[0086] Median：输出各部分图像的特征的中央值(中位值)的函数

[0087] S(x，y)：基准特征值

[0088] F*(x，y)：位置修正后的部分图像90b，91b，92b，，的特征值

[0089] 另外，作为统计性的处理，也可以如(数式5)那样，计算图像间的对应的坐标的特征的平均，将具有距该平均最近的特征的部分图像的亮度值设为基准部分图像的亮度值。

[0090] [数式5]

[0091] S(x，y)＝∑{Fi(x，y)}/N···(数式5)

[0092] i：部分图像的号码；N：部分图像个数

[0093] 如图8所示，在基准图像生成部82中，除了基准部分图像以外，还生成用于将图像间非缺陷像素除去(进行掩蔽)的多值掩码805。在图10中表示其生成次序的一例。本实施例的多值掩码是按图像内的每个像素计算多值(0～255)的值而设定的。关于在图9B中表示的位置修正后的部分图像90b，91b，92b，…，将对应的像素的亮度值f(x，y)进行合并，作为特征而如(数式6)那样计算亮度值的方差值。

[0094] 在图10中，曲线图1001是部分图像90b，91b，92b，…中的白色矩形1011所示的坐标的亮度值的分布的曲线图，表示将亮度值在图像间进行合并而计算方差值σ1。曲线图1002是表示部分图像90b，91b，92b，…中的黑色矩形1012所示的坐标的亮度值的分布的曲线图，表示将亮度值在图像间进行合并而计算方差值σ2。同样，关于部分图像内的全部像素计算方差值σ。

[0095] 此外，从相同的像素计算别的特征。1003表示黑色矩形1012所示的坐标附近的图案。存在高亮度的纵图案1004。曲线图1020的曲线1021表示图案1003中的纵图案1004上的、由箭头1005(→←)表示的部位的亮度分布。曲线1022表示图案1003中的纵图案1004向右移位了α时的亮度分布。以下，曲线图1020中的Δ表示因α量的位置的偏差而发生的亮度差。将该Δ作为黑色矩形1012所示的像素的第2个特征。同样，关于部分图像内的全部像素计算亮度差Δ。并且，根据从部分图像内的全部像素计算出的两个特征σ和Δ的值，如(数式7)那样计算多值掩码值M。3维曲线图1030中的曲面1031表示根据Δ和σ计算的多值掩码的值M。

[0096] [数式6]

[0097] σ(x，y)＝[∑{fi(x，y)2}-{∑fi(x，y)}2/N/]/(N-1)···(数式6)[0098] i：部分图像的号码；N：部分图像个数

[0099] [数式7]

[0100] M(x，y)＝k×σ(x，y)+m×Δ(x，y)+n···(数式7)

[0101] 由于σ、Δ按每个像素根据各像素的特征计算，所以多值掩码M的值根据σ、Δ而按每个像素分别计算。这是因为，即使是相同的图案群，也有因制造公差或图像取得时的采样误差的影响而在部分图像间发生图案亮度值的差异的情况，将其反映到掩码中。

[0102] 这里，α(在图10中记载)、k、m、n是事前设定的参数，通过调整这些，能够调整3维曲线图1030中的曲面1031所示的多值掩码M的分布。此外，示出了基于将部分图像的各像素的特征在部分图像间进行合并而计算出的σ、Δ来计算多值掩码M的例子，但特征只要表示像素的特性，则怎样的都可以，此外，特征的合并方式也相应地变化。进而，合并的特征并不限于两个，可以根据1个以上的多个合并特征计算多值掩码M。此外，关于n的值，用固定值进行了表示，但其是能够按部分图像内的每个像素设定的值。

[0103] 以上，说明了从部分图像生成排除了缺陷的基准部分图像的例子，但也可以从保证没有缺陷的合格品的试料切割出由相同的图案群构成的部分图像来作为基准图像。

[0104] 接着，对在图8中使用基准部分图像804、多值掩码805从各部分图像103～108中检测缺陷的缺陷检测处理部83进行说明。

[0105] 图11表示缺陷检测处理部83的处理的一例。输入是从基准图像生成部82输出的基准部分图像804、多值掩码805和检查对象的部分图像群803(作为相同组的部分图像)，如在图9中说明那样，是进行图像间位置修正后的图像。

[0106] 首先，对作为检查对象的部分图像群的各个图像，根据需要进行与基准部分图像的明亮度的对照(S1101)。在试料由多层膜形成的情况下由于各层的厚度的差异，或在检查体是晶片的情况下由于晶片的翘曲，即使是由相同的图案群构成的部分图像间，也有可能发生明亮度的差异。因此，进行明亮度的对照(将一方的明亮度进行修正以使图像间的明亮度一致)。

[0107] 作为其方法的一例，这里表示通过最小二乘近似将部分图像的明亮度进行修正而使其与基准部分图像804一致的例子。关于部分图像群803的各个图像和基准部分图像804的对应的像素f(x，y)、g(x，y)，假定有(数式8)所示的线性关系，计算a、b以使(数式9)最小，将其设为修正系数gain、offset。并且，对作为明亮度修正对象的部分图像的全部像素值f(x，y)，如(数式10)那样进行明亮度的修正。

[0108] [数式8]

[0109] g(x，y)＝a+b·f(x，y)···(数式8)

[0110] [数式9]

[0111] ∑{g(x，y)-(a+b·f(x，y))}2···(数式9)

[0112] [数式10]

[0113] f’(x，y))＝gain·f(x，y)+offset，··(数式10)

[0114] 接着，对部分图像1110的各像素计算缺陷可靠度(S1102)。作为缺陷可靠度的例子，用表示相对于正常时的观感、即基准部分图像804的亮度值背离的程度的值定义，如(数式11)那样计算。

[0115] [数式11]

[0116] d(x，y)＝f’(xy)-g(x，y)···(数式11)

[0117] 并且，关于各像素，对于在(数式11)中计算出的缺陷可靠度，进行通过多值掩码805的掩蔽处理，检测剩下的像素作为缺陷(S1103)。

[0118] 掩蔽如以下的(数式12)那样，在缺陷可靠度超过掩码值的情况下作为缺陷检测出。

[0119] [数式12]

[0120] p(x，y)：缺陷，(if d(x，y)≥M(x，y)··(数式12)

[0121] p(x，y)：正常，(if d(x，y)＜M(x，y))

[0122] 其中，M(x，y)＝k×σ(x，y)+m×Δ(x，y)+n(x，y)

[0123] 另外，以上示出了将比基准部分图像804的亮度值亮的像素进行掩蔽来检测缺陷的例子，但关于比基准部分图像804的亮度值暗的像素也是同样的。如前面也叙述那样，多值掩码805反映了部分图像间的制造公差或图像取得时的采样误差的影响。因此，能够将对由(数式11)计算的缺陷可靠度添加了由制造公差或采样误差带来的噪声的像素，用多值掩码805进行掩蔽。

[0124] 最后，关于缺陷像素，计算用于最终判断是否为缺陷的缺陷特征(S1104)。缺陷特征是一个以上的多种，只要表示该缺陷的特征，任何特征都可以。作为其一实施例，有缺陷的面积、最大长度、亮度值、边缘强度等。

[0125] 对分组后的由相同的图案群构成的部分图像进行以上说明的缺陷检测处理部83的处理S1101～S1104，在各个组中分别进行该处理。

[0126] 如以上这样，在各组的处理中检测出的缺陷的信息接下来在缺陷信息输出部84中重构为被检查体的芯片排列。在图12A及图12B中表示其概念。

[0127] 图12A的晶片120是将被检查体分为由相同的图案群构成的区域而赋予标签的结构。据此，在组A～D的各自中进行缺陷检测处理，假设从组A的区域1202检测出图12B的1202a的缺陷，从组B的区域1201中检测出图12B的1201a的缺陷，从组D的区域1203、1204分别检测出图12B的1203a、1204a的缺陷。

[0128] 图8的缺陷信息输出部84接收该结果，将来自分割的部分图像的输出结果基于被检查体(晶片)120的区域配置信息进行重构。即，在图12B中，将检测结果1201a～1204a映射到区域1201～1204的位置，生成晶片上的缺陷分布图121并输出。由此，将在不同的处理中检测出的1202a和1203a的缺陷作为连续的1个缺陷输出。同时，将表示部分图像内的缺陷位置的坐标变换为被检查体101的坐标系，将分别计算出的缺陷特征(面积、最大长等)也进行合并。并且，将这些变换、合并后的缺陷信息向数据输出部7－3输出，经由用户接口部(GUI部)17用显示器等显示机构显示。同时，也可以基于缺陷特征按每个芯片进行合格/不良判定并显示。例如，在芯片内对于缺陷个数、最大缺陷面积、缺陷像素的比率等进行计数，将超过作为检查方法输入的判定条件的芯片作为不良品输出并显示。

[0129] 在图12B的例子中，说明了将检测结果映射而输出如121那样的晶片上的缺陷分布图的例子，但也可以如图12C所示，将晶片上的存在缺陷的芯片与不存在缺陷的芯片区分颜色而显示。

[0130] 这里，在晶片的检查时，缺陷检测处理除了上述的将相对于基准部分图像的亮度差异作为缺陷可靠度以外，还拥有多个检测处理方法。将其概念表示在图13A及图13B中。图13A是将晶片130将检查对象的晶片划分为由相同的图案群构成的区域并赋予标签的图。这里，是组A为7区域、B为9区域、C为3区域、D为2区域的例子。

[0131] 本实施例的缺陷检测处理也能够根据相同标签的区域的数量来改变缺陷的检测处理方法。例如，如上述那样，除去了缺陷的影响的基准部分图像将各部分图像的特征合并而统计性地生成。但是，如果部分图像数量变少，则统计处理的可靠性变低。因此，在区域数量为一定以下(例如3区域以下等)时，不进行统计处理，而进行实物彼此的比较、与模型的比较、与固定阈值的比较等。如组C那样部分图像为3张的情况下的处理的一例如下。

[0132] 图13B的131、132、133是将检查对象(晶片)130的与标签C相符的部分的区域切割出、进行位置修正及明亮度对照后的部分图像，其中的部分图像(以下记作图像)132、133中包含缺陷1321、1331。对于这3张图像，运算相互的图像间的差(差图像：这里是绝对值)。差图像131a是图像131与图像132的差，差图像132a是图像132与图像133的差，差图像133a是图像133与图像131的差。缺陷部分被显现。进而，通过取两张的差的最小值，计算缺陷可靠度。即，差图像131b是差图像133a与差图像131a的最小值，差图像132b是差图像131a与差图像132a的最小值，差图像133b是差图像132a与差图像133a的最小值，差图像131b为图像131的缺陷可靠度，差图像132b为图像132的缺陷可靠度，差图像133b为图像133的缺陷可靠度。通过对其用固定值或多值掩码进行掩蔽，检测缺陷1321、1331。

[0133] 作为别的处理的例子，在如组D那样部分图像为两张以下的情况下，也可以以从合格品的试样中提取的基准部分图像为输入，实施与图11同样的处理来检测缺陷。此外，作为另一例，也可以使用将非检查区完全进行掩蔽那样的二值掩码(事前设计)，将非掩码区的亮度值本身作为缺陷可靠度，以任意的阈值检测缺陷。

[0134] 如以上叙述那样，在本实施例中，其特征在于，将被检查对象的全区域按每个由相同的图案群构成的区域进行分组，按每个组进行缺陷的判定。由此，对于不由规则性的图案群构成的晶片，也能够进行高精度的缺陷的检测。进而，在同一检查对象是多层的贴合晶片、特别是各层的晶片具有不规则的图案群的情况下也是有效的。

[0135] 图14的141、142、143是示意地表示作为检查对象的3层贴合晶片的各层的图案群的排列的图。各层的晶片由具有不同的多个图案群的芯片构成(用阴影图案的差异图示)。

[0136] 进而，如果将晶片上的相同位置的芯片在深度方向上观察，则其图案群(组A146和组B147的组合不同。图中的线144、145表示在深度方向上重合的芯片。在第一层的晶片141中，线144上的芯片1441和线145上的芯片1451形成有相同形状的图案，而在第二层的晶片142的线144上的图案1442和线145上的图案1452、第三层的晶片143的线144上的图案1443和线145上的图案1453中，形成的图案的形状不同。在这样的情况下，也可以根据作为检查对象的接合面是何处来使用晶片141～143中的某一个的分组信息，但也可以生成这些组合的分组信息，在全部接合面中共通使用。

[0137] 图14的组A146、组B147表示线144、145上的位置的芯片在深度方向上重叠时的各芯片的标签信息，根据标签的组合的差异而重新分组，将作为形成有与线144上的芯片的图案相同的图案的芯片的组合的区域设为标签A，将作为形成有与线145上的芯片的图案相同的图案的芯片的组合的区域设为标签B，对于贴合晶片作为唯一地决定的标签信息来保持。该标签信息基于各层的晶片的标签信息根据深度方向的组合图案而自动设定。

[0138] 根据本实施例，即使从被检查体得到的图像包含非周期性图案，也按每个由相同的图案群构成的区域将图像分割、分组，在成为相同组的部分图像内进行缺陷的检测，所以，即使从被检查体得到的图像包含非周期性图案，也能够按每个由相同的图案群构成的区域将图像分割、分组，在成为相同的组的部分图像内进行缺陷的检测。

[0139] [实施例2]

[0140] 以上，作为有关本发明的检查方法及装置的实施方式，以被检查对象物为半导体晶片、MEMS(Micro Electro Mechanical)晶片等具有多层构造且复杂图案的基板为例进行了说明，但搭载于IC托盘等的IC封装的检查也为适用对象。

[0141] 在图15A及图15B中表示其例子。图15A的150是IC托盘，150内的各凹块(pocket)内A、B、C、D的标签表示搭载的IC封装的品种、型号的差异。在图15B中表示本实施例的处理的次序。在本发明的检查方法及装置中，将品种、型号等IC封装的托盘矩阵信息152(在托盘上的各凹块中搭载的IC封装的型号信息等)与检查方法151一起作为输入接受，基于托盘矩阵信息152将托盘格进行分组(S1500)，关于得到的托盘格上的IC封装的图像153，收集成为相同组的凹块的图像(S1501)，在缺陷检测部7－2中，进行在实施例1中使用图8说明的缺陷检测处理。将该处理按每个组实施。由此，在1个IC托盘上搭载有多个品种的IC封装的情况下也能够进行高灵敏度的检查。

[0142] 此外，上述处理对于形成在带基板上的IC封装的检查也是有效的。IC如果代替对托盘的各凹块赋予标签，而根据安装的设备的品种或得到的图像的图案群赋予标签，则以下能够适用相同的处理。

[0143] 以上，以在晶片或IC托盘上形成的多种设备混杂的情况下的超声波检查装置中的缺陷检查为例说明了本发明的实施例，但对于IC封装的单品的检查也是有效的。在此情况下，按每个品种事前从合格品试样生成基准图像，根据检查对象品的品种，以对应的基准图像为输入，计算缺陷可靠度来进行判定。此外，在形成在晶片上的构造物或搭载在IC托盘上的IC封装的品种是单一品种、得到的被检查体的图像由规则性的图案构成的情况下，通过对全部的区域赋予相同的标签，能够适用本检查方法。

[0144] 此外，图像并不限于从超声波检查装置得到的图像，也能够适用于从X射线式缺陷检查装置得到的非破坏检查图像及外观检查的图像。

[0145] 以上，基于实施例具体地说明了由本发明者做出的发明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内当然能够进行各种变更。

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