JP5060821B2 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置等の電子機器を形成するための複数のダイが配列形成される被検査基板（例えば、半導体ウェハ）において、表裏両面の外観検査を行うための基板検査装置及び基板検査方法に関するものである。

例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、以下「ＩＧＢＴ」という。）、ダイオード等の半導体装置の製造方法では、半導体ウェハの表面側において多数のダイ毎に回路部パターンが形成され、裏面側において多数のダイ毎に電極部パターンが形成される。これらパターンの形成後、半導体ウェハの表裏の外観検査を行い、不良箇所があるダイには、不良マークをインク等で付すためのマーキングを行う。更に、電気特性検査を行い、不良箇所があるダイには、同じく、マーキングを行う。その後、半導体ウェハにおいて半導体装置がそれぞれ形成された多数のダイを切断してチップとして分離し、不良品のチップを廃棄し、良品のチップのみを使用（例えば、半導体メーカの場合は、出荷）する。

従来、外観検査に関する技術としては、例えば、次のような文献に記載されるものがあった。

特開２００３−１４６５４号公報 特開２００６−１２８５０４号公報 特開２００６−３１０５５１号公報

特許文献１は、基板の表裏面を検査（モニタ）し、そのモニタ結果に基づいて不良チップにマーキングを行う技術が記載されている（段落０００６、００２０等参照）。又、特許文献２、３には、モニタした表裏の画像を重ね合わせてモニタ画面に表示することが記載されている（特許文献２の場合は段落００２３、００４４等参照、特許文献３の場合は段落００４９、００５６等を参照）。

例えば、半導体製造工程における半導体ウェハの外観検査では、通常、半導体ウェハ表面の回路部パターンの検査が主である。しかし、ＩＧＢＴ、ダイオード等のように裏面を電極として使用する半導体装置（デバイス）の場合、裏面の欠陥（例えば、回路パターンの欠損、傷、コレクタメタル成膜時のパターン欠損、半導ウェハに付着した異物等）により、電極として使用した際にスパークが生じ、突起が発生し、正常な電気特性の計測ができなくなったり、半導体ウェハをセットした際に突起により半導体ウェハが破損したりする不具合が発生するので、裏面検査をしている。裏面検査において異常が確認された場合、例えば、裏面の異物、被検査対象の半導体ウェハを廃棄あるいはピンセットで異常個所を挟むようにしてデバイス表面に傷をつけ、振り分け（スクリーニング）している。

しかしながら、従来の特許文献１の技術では、半導体ウェハの表裏両面をモニタして不良部分にマーキングを行っているが、表面側のモニタと裏面側のモニタとを別々に行って不良部分にマーキングを行っているので、半導体ウェハにおける同一箇所の表面側と裏面側との不良解析が困難である。これに対し、従来の特許文献２、３の技術では、表裏別々にモニタした表面側のモニタ画像と裏面側のモニタ画像とを単に合成し、この合成画像から、半導体ウェハにおける同一箇所の表面側と裏面側との不良解析を行うことが可能であるが、表面側のモニタ画像と裏面側のモニタ画像とを正確に位置合わせして精度良く合成するためには、処理が複雑で手数を要し、その結果、半導体ウェハにおける同一箇所の表面側と裏面側との不良解析が煩雑になるという課題があった。

本発明の基板検査装置では、電子機器形成用の被検査基板透明基板とのいずれか一方を着脱自在に保持し、水平方向に移動可能な基板ホルダと、前記基板ホルダの下側に当接して、前記基板ホルダとは独立して水平方向に移動可能に設けられた前記被検査基板のパターン形成用マスクと、前記基板ホルダの上側の右方向に配設され、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第１の表面画像情報を取得する第１の撮像装置と、前記基板ホルダの下側の右方向に配設され、前記第１の撮像装置の光軸と同一の第１の光軸を有し、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の裏面画像における第１の裏面画像情報を取得する第２の撮像装置と、前記基板ホルダの上側の左方向に、前記第１の撮像装置と所定間隔隔てて配設され、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第２の表面画像情報を取得する第３の撮像装置と、前記基板ホルダの下側の左方向に配設され、前記第３の撮像装置と同一の第２の光軸を有し、前記基板ホルダに保持された前記被検査基板の裏面画像における第２の裏面画像情報を取得する第４の撮像装置と、前記基板ホルダの近傍に配置され、前記被検査基板上の前記第１の光軸上に第１のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第１の光軸上に第２のマークを付し、前記被検査基板上の前記第２の光軸上に第３のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第２の光軸上に第４のマークを付すマーキング装置と、前記第１のマークと前記第２のマークとが重なり、且つ前記第３のマークと前記第４のマークとが重なるように、前記基板ホルダ又は前記パターン用マスクを水平方向に移動し、前記表面画像情報と前記裏面画像情報とを合成して前記表面画像と前記裏面画像とを透視可能に重ねて画面に表示する画像処理装置とを有することを特徴とする。

本発明の基板検査方法では、電子機器形成用の被検査基板と透明基板とのいずれか一方を、水平方向に移動可能な基板ホルダによって着脱自在に保持する保持工程と、前記基板ホルダの下側に水平方向に移動可能に前記被検査基板のパターン形成用マスクを当接する当接工程と、前記基板ホルダの上側の右方向に配設された第１の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第１の表面画像情報を取得する第１の画像取得工程と、前記基板ホルダの下側の右方向に配設された第２の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の前記第１の撮像装置の光軸と同一の第１の光軸上の裏面画像における第１の裏面画像情報を取得する第２の画像取得工程と、前記第１の撮像装置と所定間隔隔てて前記基板ホルダの上側の左方向に配設された第３の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第２の表面画像情報を取得する第３の画像取得工程と、前記基板ホルダの左下側に配設された第４の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の前記第３の撮像装置の光軸と同一の第２の光軸上の裏面画像における第２の裏面画像情報を取得する第４の画像取得工程と、前記被検査基板上の前記第１の光軸上に第１のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第１の光軸上に第２のマークを付し、前記被検査基板上の前記第２の光軸上に第３のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第２の光軸上に第４のマークを付すマーキング工程と、前記第１のマークと前記第２のマークが重なり、且つ前記第３のマークと前記第４のマークとが重なるように、前記基板ホルダ又は前記パターン形成用マスクを水平方向に移動し、前記表面画像情報と前記裏面画像情報とを合成して前記表面画像と前記裏面画像とを透視可能に重ねて画面に表示する画像処理工程と、前記画面に重ねて表示された前記表面画像及び前記裏面画像の異常箇所を検出し、前記被検査基板の前記異常箇所に対する欠陥情報を出力する工程とを有することを特徴とする。

本発明の基板検査装置及び基板検査方法によれば、第１及び第３の撮像装置により、被検査基板の第１及び第２の表面画像情報を取得し、第１及び第３の撮像装置とそれぞれ同一の第１及び第２の光軸上に、それぞれ設けられた第２及び第４の撮像装置により、被検査基板の第１及び第２の裏面画像情報を取得し、前記第１及び第２表面画像情報と前記第１及び第２の裏面画像情報とを合成して表面画像と裏面画像とを透視可能に重ねて表示するようにしている。これにより、マーキング位置も同一の光軸上に位置する場所にマーキングされるよう位置出しできる。つまり、被検査基板の表裏の同軸上に撮像装置を配置させ、表裏から得られたそれぞれの画像情報を合成し同時に観察することができる。しかも、表裏の同一の光軸上の画像情報を同時に取り込めることより、被検査基板の製造工程内において表裏パターン形成、検査を効率良く製造することができる。
更に、第１のマークと第２のマークとが重なり、且つ第３のマークと第４のマークとが重なるように、基板ホルダ又はパターン形成用マスクを水平方向に移動して位置合わせを行っているので、パターン形成用マスクの回路パターンを被検査基板の裏面に転写することにより精度の高い表裏のパターン形成を行うことができる。

基板検査装置は、電子機器形成用の被検査基板（例えば、半導体ウェハ）と第１のマークが付される透明基板（例えば、ガラス基板）とのいずれか一方を着脱自在に保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに対して上側に配置され、前記基板ホルダに保持された前記透明基板の前記第１のマークを撮像すると共に、前記透明基板に代えて前記基板ホルダに保持された前記被検査基板の表面画像における所定箇所の表面画像情報を取得する第１の撮像装置（例えば、対物レンズ及びカメラ）と、前記基板ホルダに対して下側に配置され、前記基板ホルダに保持された前記透明基板の前記第１のマークを撮像して前記第１の撮像装置に対して光軸を一致させ、前記透明基板に代えて前記基板ホルダに保持された前記被検査基板における前記表面画像の所定箇所に対して同一の光軸上に位置する裏面画像の所定箇所の裏面画像情報を取得する第２の撮像装置（例えば、対物レンズ及びカメラ）とを有している。

更に、前記基板ホルダの近傍に配置され、前記基板ホルダに保持された前記透明基板に対して前記第１のマークを付すと共に、前記基板ホルダに保持された前記被検査基板に対して、前記第１及び第２の撮像装置の光軸上に位置する不良箇所に第２のマークを付すマーキング装置と、前記表面画像情報と前記裏面画像情報とを合成して前記表面画像と前記裏面画像とを透視可能に重ねて画面に表示する画像処理装置とが設けられている。

（実施例１の基板検査装置の構成）
図１は、本発明の実施例１を示す基板検査装置の概略の構成図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、図１における合成データＳ４０のモニタ画面の表示例を示す図であり、同図（ａ）はダイ１ａの表面図、同図（ｂ）はダイ１ａの裏面図、及び同図（ｃ）は表面図に対して裏面図を透かしにして重ねて表示した合成図である。

本実施例１の基板検査装置は、被検査基板（例えば、半導体ウェハ）１等の外縁をＸ軸及びこれに直交するＹ軸からなる水平方向に着脱自在に保持し、且つ、図示しない制御装置によってＸ軸及びＹ軸からなる水平方向に移動可能であり、その半導体ウェハ１等の表裏が上下から見える枠形の基板ホルダ１０を有している。半導体ウェハ１の表面側には、電子機器（例えば、ＩＧＢＴ、ダイオード等の半導体装置）２がそれぞれ形成された複数の方形のダイ１ａが配列形成されており、その裏面側に、複数のダイ１ａ毎に回路部パターン３が形成されている。基板ホルダ１０に保持された半導体ウェハ１に対して、垂直のＺ軸方向の光軸上において、半導体ウェハ１の上側に、第１の撮像装置（例えば、同一の光軸上の対物レンズ２０−１、及びカメラ２１−１）が配設されると共に、半導体ウェハ１の下側に、第２の撮像装置（例えば、同一の光軸上の対物レンズ２０−２、及びカメラ２１−２）が配設されている。

上側の対物レンズ２０−１は、半導体ウェハ１の表面を観察してカメラ２１−１へ集光するためのレンズである。カメラ２１−１は、例えば、電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」という。）により構成され、受光した半導体ウェハ１の表面画像を電気信号の表面画像情報である画像データＳ２１−１に変換するものである。同様に、下側の対物レンズ２０−２は、半導体ウェハ１の裏面を観察してカメラ２１−２へ集光するためのレンズである。カメラ２１−２は、例えば、ＣＣＤにより構成され、受光した半導体ウェハ１の裏面画像を電気信号の裏面画像情報である画像データＳ２１−２に変換するものである。対物レンズ２０−１の近傍には、半導体ウェハ１に対してインクを吹き付けてマーキングするためのマーキング装置３０が配設されている。インクマーキング位置は、Ｚ軸方向の光軸上になるようにアライメント（整列）可能である。

カメラ２１−１及び２１−２の出力端子は、画像処理装置４０に接続され、この画像処理装置４０にモニタ画面４１、及びデータ処理装置４２が接続されている。画像処理装置４０は、画像データＳ２１−１及びＳ２１−２を合成して合成データＳ４０を生成し、この合成データＳ４０をモニタ画面４１に表示させる装置である。即ち、モニタ画面４１では、図２に示すように、複数の半導体装置２が形成されたダイ１ａの表面の画像が表示され、この上に、ダイ１ａの裏面側における傷３ａを有する回路部パターン３が透かしにして重ねて表示される。

データ処理装置４２は、合成データＳ４０等を入力して欠陥情報である欠陥データＳ４２を生成し、これをデータ解析制御手段（例えば、特許文献２等に記載されたデータ解析制御装置）５０へ出力する装置である。データ解析制御装置５０は、欠陥データＳ４２から半導体ウェハ１に対する外観の欠陥状態を解析すると共に、電気特性測定装置５１及びマーキング装置３０を制御する装置であり、マイクロプロセッサ等により構成されている。

（実施例１の基板検査方法）
図３は、図１の基板検査装置を用いた基板検査方法を示す概略の工程図である。
先ず、検査対象となる半導体ウェハ１に代えて、これと同一サイズの透明基板（例えば、ガラス基板）６を基板ホルダ１０にセットする（ステップＰ１）。マーキング装置３０からインクを出射してガラス基板６上に第１のマーク６ａをマーキングする（ステップＰ２）。

次に、例えば、上下の各対物レンズ２０−１，２０−２に十字ターゲットを取り付け、この十字ターゲットの中心に、ガラス基板６上のマーク６ａが来るように、上下の対物レンズ２０−１，２０−２の位置出しを行い、上下の対物レンズ２０−１，２０−２の光軸合わせを行う（ステップＰ３）。即ち、ガラス基板６上のマーク６ａが、上下の対物レンズ２０−１，２０−２及びカメラ２１−１，２１−２を通してモニタ画面４１上に表示されている状態になるので、表示されているマーク６ａの位置がモニタ画面４１上で重なるように対物レンズ２０−１，２０−２の位置出しを行う。この時、マーキング装置３０のマーキング位置は、Ｚ軸方向の光軸上になるようにアライメントされている。これにより、容易に同一の光軸上に、対物レンズ２０−１，２０−２、及びマーキング装置３０の位置出しを行うことができる。

位置出し後、ガラス基板６を基板ホルダ１０から取り外し、検査対象となる半導体ウェハ１を基板ホルダ１０にセットする。上側の対物レンズ２０−１と下側の対物レンズ２０−２は、同一の光軸上に位置するため、カメラ２１−１から入力された半導体ウェハ１の表面１Ａの画像と、カメラ２１−２から入力された半導体ウェハ１の裏面１Ｂの画像とは、位置関係が一致している。そこで、半導体ウェハ１の表面１Ａと裏面１Ｂを対物レンズ２０−１，２０−２２により観察し、カメラ２１−１，２１−２を通して画像処理装置４０で、表面１Ａ及び裏面１Ｂの画像データＳ２１−１及びＳ２１−２を合成する。

合成する理由は、半導体ウェハ１の表面１Ａには半導体装置２がレイアウトされているが、裏面１Ｂは、例えば電極として使用するためにデバイスレイアウトがわからない状態になっているため、裏面観察時に表面１Ａの半導体装置２のどの位置に相当するのかを認識するために、画像を合成する。そして、画像処理装置４０では、合成された表面１Ａの画像をモニタ画面４１に表示すると共に、裏面１の画像を透かし処理して表面１Ａの画像に重ねてモニタ画面４１に表示する（ステップＰ４）。

これにより、裏面１Ｂにダイレイアウトがない異常位置（傷３ａ）を表のダイ位置に変換することができる。裏面１Ｂの異常位置に対する表面１Ａのダイ位置と表自身の異常位置のダイ位置とを、合成データＳ４０の形で、データ処理装置４２を介してデータ解析制御装置５０へ転送する（ステップＰ５）。データ解析制御装置５０では、他の表面検査の異常のあるダイ１ａとマージし、マーキングデータとしてマーキング装置３０へ出力してマーキングを行う（ステップＰ６）。データ処理装置４２では、半導体ウェハ１の全てのダイ１ａの外観検査が終了しているか否かを判定する（ステップＰ７）。

全てのダイ１ａの外観検査が終了していないときには、基板ホルダ１０を水平のＸ軸及びＹ軸方向へ移動して、他のダイ１ａの異常箇所に移動してステップＰ５の処理へ戻る（ステップＰ８）。全てのダイ１ａの外観検査が終了していれば、外観検査が終了する（ステップＰ９）。

その後、データ解析制御装置５０の制御により、電気特性測定装置５１が動作し、半導体ウェハ１における各ダイ１ａの電気特性の測定が行われ、不良箇所のダイ１ａに対して、マーキング装置３０により第２のマークを付けるマーキングが行われる。そして、半導体ウェハ１において半導体装置２がそれぞれ形成された多数のダイ１ａを切断してチップとして分離し、不良品のチップを廃棄し、良品のチップのみを使用（例えば、半導体メーカの場合は、出荷）する。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（１）〜（３）のような効果がある。

（１） 検査対象である半導体ウェハ１の裏面検査での異常個所を例えば表面のダイ位置にマーキングすることができるため、半導体ウェハ１を廃棄することなく出荷できる。マニュアルで傷をつけることが無いため、不良ダイ１ａのみを効率よく抽出でき、効率良く製品を製造できる。

（２） 対物レンズ２０−１による半導体ウェハ１の表面１Ａの観察点と、対物レンズ２０−２による裏面１Ｂの観察点とは、同一の光軸上に位置出しされており、その表面１Ａの画像と裏面１Ｂの画像とが画像処理装置４０により合成されたモニタ画像４１を観察することで、同時に半導体ウェハ１の表裏を簡単且つ精度良く観察することができる。

（３） 半導体ウェハ１における表面１Ａの異常、及び裏面１Ｂの異常、それぞれが確認されたダイ１ａに対して、それらのダイ１ａ上にマーキング装置３０によりインクをマーキングすることができる。この時、マーキング装置３０のマーキング位置は、光軸上になるようにアライメントされている。そのため、半導体ウェハ１における裏面１Ｂの異常部に相対する表面１ａのダイ１ａに、簡単且つ正確に、不良のマーキングを実施することが可能になる。これにより、生産効率が向上し、電気特性では検査できない異常ダイの流出を防止することができる。

（実施例２の基板検査方法）
図４は、図１の基板検査装置を用いた本発明の実施例２の基板検査方法を示す概略の工程図である。

本実施例２の基板検査方法が実施例１の基板検査方法と異なる点は、図１の半導体ウェハ１中のダイ１ａに対する欠陥判定の方法等が異なることである。以下、図４を参照しつつ説明する。

例えば、図１の検査対象となる半導体ウェハ１に対する検査レシピ（recipe（手法）、例えば、並行出し、ダイレイアウト、検査条件等）をデータ処理装置４２へロード（転送）する（ステップＰ１０）。半導体ウェハ１をロードして基板ホルダ１０にセットし（ステップＰ１１）、半導体ウェハ１をＸ軸及びＹ軸からなる水平方向に対して平行にする（ステップＰ１２）。Ｚ軸方向にある同一の光軸上に配置した上下の対物レンズ２０−１，２０−２及びカメラ２１−１，２１−２により、半導体ウェハ１の各ダイ１ａ毎に、表面１Ａ及び裏面１Ｂを同時に撮影し、この上下の画像データＳ２１−１，Ｓ２１−２を画像処理装置４０により合成して、表裏が合成された合成データＳ４０からなる合成画像を生成する。

生成された合成画像を表面１Ａのダイ１ａ毎にパターン比較し、相違点があった場合、欠陥と判断する（ステップＰ１３）。例えば、生成された合成画像を正常な基準パターンと比較（照合）検査したり、又は、隣り合うダイ１ａ，・・・の同位置を３つ以上パターン比較検査し（パターンマッチング）、相違点のある箇所を異常箇所と判定する。これにより、表裏自動外観検査が可能となる。

欠陥位置等は、モニタ画面４１に表示すると共に、データ処理装置４２から欠陥データＳ４２が出力されてデータ解析制御装置５０へ転送される（ステップＰ１４）。データ解析制御装置５０により、欠陥データの解析や電気特性検査の制御が行われて検査が終了する（ステップＰ１５）。検査終了後、データ解析制御装置５０の制御により、マーキング装置３０により不良箇所へマーキングが行われた後、半導体ウェハ１が基板ホルダ１０から外される（アンロード、ステップＰ１６）。

（実施例２の効果）
本実施例２によれば、次の（１）、（２）のような効果がある。

（１） 欠陥の表裏判断は、対物レンズ２０−１，２０−２及びカメラ２１−１，２１−２から入力された画像データＳ２１−１，Ｓ２１−２より、半導体ウェハ１の表裏どちらの面にあるかを判断することができる。又、両面検査だけでなく、図示しないスイッチで表面画像と裏面画像とを切り替えることにより、それぞれの面のみを検査することも可能であり、半導体ウェハ１の表裏自動外観検査としてフレキシブルに検査が可能となる。

（２） データ処理装置４２から、自動外観検査した欠陥データＳ４２をデータ解析制御装置５０へ転送して解析することにより、異常発生工程の絞込み、不良ダイの市場への流出防止データとして活用することができる。

本実施例３の基板検査装置では、例えば、半導体ウェハ１の表裏面にたいする欠陥検出の他に、半導体ウェハ表面の回路（例えば、加速度センサのゲート、コンタクト、配線等）に対して、半導体ウェハ裏面にパターン（例えば、加速度センサにおけるセンサ部の錘形成のためのパターン）を形成するためのアライメント機構として使用することにより、精度の高い表裏のパターン成形を行うことができるようになっている。

（実施例３の構成）
図５は、本発明の実施例３を示す基板検査装置の概略の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。及び、図６は、図５における半導体ウェハ１の合わせマークとマスク６０の合わせマークとの一例を示す図である。

本実施例３の基板検査装置では、Ｘ軸及びＹ軸の水平方向に移動可能な基板ホルダ１０の下に、パターン形成用のマスク６０を保持するための図示しないマスクホルダが設けられている。このマスクホルダは、図示しない駆動装置により、基板ホルダ１０とは独立してＸ軸及びＹ軸の水平方向に移動可能な構造になっている。

基板ホルダ１０の上下には、実施例１と同様に、Ｚ軸方向における同一の第１の光軸上に、第１の撮像装置（例えば、上側の対物レンズ２０−１及びカメラ２１−１）及び第２の撮像装置（例えば、下側の対物レンズ２０−２及びカメラ２１−２）とが設けられている。更に、第１の光軸に対して所定間隔隔てた第２の光軸上にも、第３の撮像装置（例えば、上側の対物レンズ２０−３及びカメラ２１−３）と第４の撮像装置（例えば、下側の対物レンズ２０−４及びカメラ２１−４）とが設けられている。なお、基板ホルダ１０に保持される半導体ウェハ１の表面には、右（以下「Ｒ」という。）側の合わせマーク４（第１のマーク）と左（以下「Ｌ」という。）側の合わせマーク５（第３のマーク）が形成されている。同様に、マスクホルダに保持されるマスク６０にも、Ｒ側の合わせマーク６４（第２のマーク）とＬ側の合わせマーク６５が形成されている。マスク６０（第４のマーク）の下方からは、紫外線等の露光光Ｈが照射される。

各カメラ２１−１〜２１−４から出力される画像データＳ２１−１〜Ｓ２１−４は、それぞれ画像処理装置４０へ与えられ、モニタ画面４１上において、Ｒ視野４１Ｒ、及びＬ視野４１Ｌの画像が表示可能な構成になっている。その他の構成は、実施例１と同様である。

（実施例３のパターン形成方法）
図７（ａ）、（ｂ）は、図５における半導体ウェハ１の位置合わせの説明図、図８（ａ）〜（ｃ）は、図５におけるマスク６０と半導体ウェハ１の重ね合わせの一例を示す説明図である。及び、図９は、図５の基板検査装置を用いたパターン形成方法を示す工程図である。

図５の基板検査装置を用いて、例えば、半導体ウェハ１の裏面にマスクパターンを形成する場合には、先ず、所定距離離れた２つの合わせマーク６４，６５が形成された回路パターンのマスク６０を図示しないマスクホルダにセットすると共に（ステップＰ２０）、表面に所定距離離れた２つの合わせマーク４，５が形成され、裏面にホトレジストを塗布した半導体ウェハ１を基板ホルダ１０にセットする（ステップＰ２１）。

上側の２組の対物レンズ２０−１，２０−３及びカメラ２１−１，２１−３で撮影した半導体ウェハ表面の合わせマーク４，５の画像データＳ２１−１，Ｓ２１−３を、画像処理装置４０により処理してモニタ画面４１のＲ視野４１ＲとＬ視野４１Ｌに表示する。例えば、図７（ａ）では、Ｒ視野４１Ｒ内の合わせマーク４とＬ視野４１Ｌ内の合わせマーク５とがＸ軸方向及びＹ軸方向にずれているので、基板ホルダ１０をＸ軸及びＹ軸方向に移動すると共に回転させて、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、合わせマーク４，５をＲ視野４１Ｒ及びＬ視野４１Ｌの中心に合わせる。更に、下側の２組の対物レンズ２０−２，２０−４及びカメラ２１−２，２１−４で撮影したマスク６０の２点の合わせマーク６４，６５の画像データＳ２１−２，Ｓ２１−４を、画像処理装置４０により処理してモニタ画面４１のＲ視野４１ＲとＬ視野４１Ｌに表示する。図示しないマスクホルダをＸ軸及びＹ軸方向に移動すると共に回転させて、図６及び図８（ａ）に示すように、マスクの合わせマーク６４，６５を半導体ウェハ表面の合わせマーク４，５内に入るように位置合わせを行う（ステップＰ２２）。

基板ホルダ１０及び図示しないマスクホルダを固定した後（ステップＰ２３）、マスク側より露光光Ｈを照射してホトレジストを感光させ、図８（ｃ）に示すように、半導体ウェハ裏面にマスク６０の回路パターンを転写する（ステップＰ２４）。転写後、半導体ウェハ１を基板ホルダ１０から取り外し（アンロード、ステップＰ２５）、半導体ウェハ裏面を現像すれば、半導体ウェハ表面のパターンに対してアライメントされたマスクパターンが形成され、パターン形成作業が終了する（ステップＳ２６）。

（実施例３の効果）
本実施例３によれば、上下各２組の対物レンズ２０−１〜２０−４及びカメラ２１−１〜２１−４を用い、上下各２点の合わせマーク４，５及び６４，６５により位置合わせを行ってマスク６０の回路パターンを半導体ウェハ裏面に転写しているので、精度の高い表裏のパターン成形を行うことができる。

（実施例４の構成）
本実施例４は、図５に示す基板検査装置を用いたパターン形成方法である。

（実施例４のパターン形成方法）
図１０は、図５の基板検査装置を用いた本発明の実施例４のパターン形成方法を示す工程図であり、実施例３を示す図９中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例３では、図５の基板検査装置を表裏のパターン成形時の位置出し機能として使用し、ステップＰ２０〜Ｐ２６を実行している。これに対し、本実施例４のパターン形成方法では、実施例３のステップＰ２０〜Ｐ２６に、ステップＰ２７及びＰ２８を追加している。即ち、実施例３のマスクパターン形成後に（ステップＰ２６）、半導体ウェハ裏面に転写されたマスクパターンと、半導体ウェハ表面の回路パターンとのアライメントの検証として、半導体ウェハ裏面に転写されたパターンを、対物レンズ２０−４及びカメラ２１−４により取り込み、半導体ウェハ表面の合わせマーク５に対して転写されたマスク側の合わせマーク６５のＸ軸及びＹ軸方向のずれ量を、画像処理装置４０を通してデータ処理装置４２により計測（算出）する。同様に、半導体ウェハ表面の合わせマーク４に対して転写されたマスク側の合わせマーク６４のＸ軸及びＹ軸方向のずれ量を計測（算出）する（ステップＰ２７）。

ステップＰ２４において、半導体ウェハ裏面にマスクパターンを転写する際、正確に半導体ウェハ１に対してマスクパターンが転写されているか否かは、半導体ウェハ裏面に転写されたホトレジストを現像し、転写されたマスクパターンが正確に位置出しされているか否かを確認することが必要になる。図８（ｃ）に示すように、マスクパターンを半導体ウェハ裏面に重ね合わせた時点では位置出しができていたとしても、観察光学系の収差や微小なずれと露光光Ｈを照射しているときの振動により、実際に転写されたマスクパターンはその通りに転写されているとはいえない。そのため、ステップＰ２７において、転写された半導体ウェハ裏面のマスクパターンと半導体ウェハ表面の回路パターンとの位置関係を計測し、Ｘ軸、Ｙ軸、及び回転のマスク６０と半導体ウェハ１とのずれを計測し、中心が一致するように補正をかけることが必要になる。

そこで、ステップＰ２７において、得られたＸ軸、Ｙ軸のずれ量、オフセット、及び回転補正値をデータ処理装置４２から出力し、図示しない回路パターン転写装置にフィードバックすることで、ずれ量の補正が可能となる（ステップＰ２８、Ｐ２２）。

（実施例４の効果）
本実施例４によれば、次の（１）、（２）のような効果がある。

（１） 半導体ウェハ１の両面にパターンを成形する際の重ね合わせ精度を計測することができ、ずれ量をパターン転写装置等にフィードバックすることにより、半導体ウェハ１の表裏のパターン精度の高い合わせ精度を得ることができる。

（２） 図５の基板検査装置を、転写された後の合わせマークの位置（即ち、半導体ウェハ表面の合わせマーク５に対してマスク側の合わせマーク６５の位置と、半導体ウェハ表面の合わせマーク４に対してマスク側の合わせマーク６４の位置とがずれているの）を補正するための検査として使用している。これにより、より精度の高い表裏のパターン成形を行うことが可能になる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、図５に示す実施例３において、実施例１に示すマーキング装置３０を設けたり、或いは、データ処理装置４２の出力側に接続されるデータ解析制御装置５０等を他の装置に置き換える等、種々の利用形態や変形が可能である。

本発明の実施例１を示す基板検査装置の概略の構成図である。 図１における合成データのモニタ画面の表示例を示す図である。 図１の基板検査装置を用いた基板検査方法を示す概略の工程図である。 図１の基板検査装置を用いた本発明の実施例２の基板検査方法を示す概略の工程図である。 本発明の実施例３を示す基板検査装置の概略の構成図である。 図５における半導体ウェハの合わせマークとマスクの合わせマークとの一例を示す図である。 図５における半導体ウェハの位置合わせの説明図である。 図５におけるマスクと半導体ウェハの重ね合わせの一例を示す説明図である。 図５の基板検査装置を用いたパターンの形成方法を示す工程図である。 図５の基板検査装置を用いたパターンの形成方法を示す工程図である。

符号の説明

１ 半導体ウェハ
１ａ ダイ
１０ 基板ホルダ
２０−１〜２０−４ 対物レンズ
２１−１〜２１−４ カメラ
３０ マーキング装置
４０ 画像処理装置
４１ モニタ画面
４２ データ処理装置
５０ データ解析制御装置
６０ マスク

Claims (4)

1. 電子機器形成用の被検査基板と透明基板とのいずれか一方を着脱自在に保持し、水平方向に移動可能な基板ホルダと、
   前記基板ホルダの下側に当接して、前記基板ホルダとは独立して水平方向に移動可能に設けられた前記被検査基板のパターン形成用マスクと、
   前記基板ホルダの上側の右方向に配設され、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第１の表面画像情報を取得する第１の撮像装置と、
   前記基板ホルダの下側の右方向に配設され、前記第１の撮像装置の光軸と同一の第１の光軸を有し、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の裏面画像における第１の裏面画像情報を取得する第２の撮像装置と、
   前記基板ホルダの上側の左方向に、前記第１の撮像装置と所定間隔隔てて配設され、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第２の表面画像情報を取得する第３の撮像装置と、
   前記基板ホルダの下側の左方向に配設され、前記第３の撮像装置の光軸と同一の第２の光軸を有し、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の裏面画像における第２の裏面画像情報を取得する第４の撮像装置と、
   前記基板ホルダの近傍に配置され、前記被検査基板上の前記第１の光軸上に第１のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第１の光軸上に第２のマークを付し、前記被検査基板上の前記第２の光軸上に第３のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第２の光軸上に第４のマークを付すマーキング装置と、
   前記第１のマークと前記第２のマークとが重なり、且つ前記第３のマークと前記第４のマークとが重なるように、前記基板ホルダ又は前記パターン形成用マスクを水平方向に移動し、前記表面画像情報と前記裏面画像情報とを合成して前記表面画像と前記裏面画像とを透視可能に重ねて画面に表示する画像処理装置と、
   を有することを特徴とする基板検査装置。
2. 請求項１記載の基板検査装置は、更に、
   前記画像処理装置により合成された前記画像情報を処理して欠陥情報を出力するデータ処理装置を有することを特徴とする基板検査装置。
3. 請求項２記載の基板検査装置は、更に、
   前記データ処理装置から出力される前記欠陥情報を解析して、前記被検査基板に対する電気特性の測定を制御すると共に前記マーキング装置を制御するデータ解析制御手段を有することを特徴とする基板検査装置。
4. 電子機器形成用の被検査基板と透明基板とのいずれか一方を、水平方向に移動可能な基板ホルダによって着脱自在に保持する保持工程と、
   前記基板ホルダの下側に水平方向に移動可能に前記被検査基板のパターン形成用マスクを当接する当接工程と、
   前記基板ホルダの上側の右方向に配設された第１の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の表面画像における第１の表面画像情報を取得する第１の画像取得工程と、
   前記基板ホルダの下側の右方向に配設された第２の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される第１の裏面画像情報であって、前記被検査基板上の前記第１の撮像装置の光軸と同一の第１の光軸上の裏面画像における前記第１の裏面画像情報を取得する第２の画像取得工程と、
   前記第１の撮像装置と所定間隔隔てて前記基板ホルダの上側の左方向に配設された第３の撮像装置により、前記基板ホルダに保持された前記被検査基板の表面画像における第２の表面画像情報を取得する第３の画像取得工程と、
   前記基板ホルダの下側の左方向に配設された第４の撮像装置により、前記基板ホルダに保持される前記被検査基板の第２の裏面画像情報であって、前記第３の撮像装置の光軸と同一の第２の光軸上の裏面画像における前記第２の裏面画像情報を取得する第４の画像取得工程と、
   前記被検査基板上の前記第１の光軸上に第１のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第１の光軸上に第２のマークを付し、前記被検査基板上の前記第２の光軸上に第３のマークを付し、前記パターン形成用マスク上の前記第２の光軸上に第４のマークを付すマーキング工程と、
   前記第１のマークと前記第２のマークとが重なり、且つ前記第３のマークと前記第４のマークとが重なるように、前記基板ホルダ又は前記パターン形成用マスクを水平方向に移動して、前記表面画像情報と前記裏面画像情報とを合成して前記表面画像と前記裏面画像とを透視可能に重ねて画面に表示する画像処理工程と、
   前記画面に重ねて表示された前記表面画像及び前記裏面画像の異常箇所を検出し、前記被検査基板の前記異常箇所に対する欠陥情報を出力する工程と、
   を有することを特徴とする基板検査方法。

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