JP2009109276A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低倍率のレンズを使用しても、クラックを発見することが可能な検査装置を提供する。
【解決手段】透光性ワーク１に赤外線を照射する赤外線照射手段３と、前記透光性ワーク１を透過した赤外線を受光すると共に当該受光した赤外線に基づいて透光性ワーク１の赤外線像を撮像する撮像手段４とを備えた検査装置において、前記撮像手段４の前記透光性ワーク１に対する撮像方向Ａを変更可能に構成した検査装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、透光性ワークに赤外線を照射することによって、その赤外線像を撮像して、クラックの有無を検査する検査装置、及び検査方法に関する。

半導体ウェハに生じた微小な割れ（以下、クラックという）の有無を検査するための検査装置として、例えば特許文献１に示す検査装置がある。図１０に示すように、特許文献１の検査装置は、半導体ウェハ１００を支持する可動台２００と、半導体ウェハ１００に赤外線を照射する赤外線照射手段３００と、半導体ウェハ１００を透過した赤外線を受光して画像を撮像するカメラ４００と、カメラ４００で撮像した画像を表示するモニタ５００等を備えている。

この検査装置を用いて、半導体ウェハのクラックの有無を検査する場合、まず、可動台２００の上に半導体ウェハ１００を載置し、可動台２００を動かして、半導体ウェハ１００を赤外線照射手段３００及びカメラ４００に対して適切な位置に配置する。次に、赤外線照射手段３００から半導体ウェハ１００へ赤外線を照射する。半導体ウェハ１００を透過した赤外線は、カメラ４００のレンズ４００ａによって受光されると共に、カメラ４００内部の受光素子上に結ばれ、半導体ウェハ１００の赤外線像を形成する。この赤外線像を、カメラ４００で電気信号に変換してモニタ５００へと送り、モニタ５００でコントラスト画像として表示される。

このとき、半導体ウェハ１００の撮像する範囲内にクラックがあると、モニタ５００のコントラスト画像において、クラックの部分が影として映し出される。一般に、クラックの有無の判定は、検査者がモニタ５００に表示された画像を目視することによって行っている。

また、図１０において、符号６００の部材は、半導体ウェハ１００の端部を観察するときに、漏洩した赤外線が直接カメラ４００に入射しないようにするための赤外線漏洩防止部材である。これにより、赤外線像のコントラスト比を十分得ることができる。
特開２００６−３５１６６９号公報

半導体ウェハに形成されるクラックの幅は、１μｍほどの微小なものである。従って、通常、検査装置に用いるレンズには、高倍率の対物レンズを使用している。しかし、高倍率のレンズによる観察は、視野が狭くなるので、検査作業の効率が悪くなる欠点がある。

観察視野を広げるには、単純に低倍率のレンズを使用すればよい。しかし、図１１に示すように、クラックＣが、点線で示すカメラの撮像方向に対して略平行を成すように形成されている場合、カメラで撮像可能なクラックＣの撮像幅Ｚは、クラックＣの（約１μｍの）幅Ｗとほぼ同一幅となるため、モニタに表示されるクラックの影は非常に細くなる。従って、このような場合、低倍率のレンズを使用するとクラックの発見が困難となり、クラックを見逃す虞があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、低倍率のレンズを使用しても、クラックを発見することが可能な検査装置、及び検査方法を提供する。

請求項１の発明は、透光性ワークに赤外線を照射する赤外線照射手段と、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光すると共に当該受光した赤外線に基づいて透光性ワークの赤外線像を撮像する撮像手段とを備えた検査装置において、前記撮像手段の前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成したものである。

透光性ワークにおいてクラックの有無を検査する場合、透光性ワークの検査対象部を、所定の撮像方向から撮像する。その後、撮像方向を変更して再度検査対象部を撮像する。１回目の撮像方向で撮像したときに、透光性ワークに形成されたクラックが、その撮像方向と略平行に配設されている場合は、クラックの撮像幅はクラックの幅（約１μｍ）とほぼ同一幅となるため、非常に細く撮像される。しかし、撮像方向を変更した後の２回目の撮像では、前記クラックを斜め方向から撮像することができるので、撮像幅を太くすることが可能である。このように透光性ワークの検査対象部を少なくとも２方向から撮像することによって、透光性ワークに生じたクラックを発見し易くなり、クラックの見逃しを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記撮像手段は、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光するレンズを備えたカメラを具備し、前記透光性ワークに対する前記レンズの向きを相対的に変更して、前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成したものである。

透光性ワークに対するレンズの向きを相対的に変更することで、透光性ワークの検査対象部を少なくとも２方向から撮像することができる。これにより、透光性ワークに生じたクラックを発見し易くなり、クラックの見逃しを防止することができる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記撮像手段は、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光するレンズを備えたカメラと、前記透光性ワークと前記カメラの間に介在すると共に前記透光性ワークを透過した赤外線を反射してレンズへ誘導するミラーとを具備し、当該ミラーを前記透光性ワークと前記レンズを通る軸線廻りに回動させて、前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成したものである。

ミラーを軸線廻りに回動させるだけで、撮像方向を変更することができる。つまり、撮像方向を変更する際に、カメラや透光性ワークは動かさないので、透光性ワークに対するカメラの焦点合わせ等を行う必要がない。これにより、操作性が向上する。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記透光性ワークを半導体ウェハとしたものである。

本発明の検査装置を、半導体ウェハのクラックの検査装置として適用可能である。

請求項５の発明は、透光性ワークに赤外線を照射すると共に、前記透光性ワークを透過した赤外線に基づいて透光性ワークの赤外線像を撮像する検査方法において、前記透光性ワークの検査対象部を少なくとも２方向から撮像する方法である。

この方法により、透光性ワークに生じたクラックを発見し易くなり、クラックの見逃しを防止することができる。

本発明の検査装置及び検査方法によれば、透光性ワークを撮像したときに、クラックがその撮像方向と略平行に配設されている場合であっても、その後、透光性ワークに対する撮像方向を変更して再度撮像することによって、前記クラックを斜めの方向から撮像することができる。これにより、１回目の撮像では撮像幅が細く発見が困難なクラックも、２回目の撮像では撮像幅が太く撮像されるので、クラックを発見し易くなる。そして、クラックの見逃しを防止することができ、高品質の製品を提供することが可能となる。また、これまで低倍率のレンズでは発見が困難であったクラックも、発見できるようになる。使用するレンズを低倍率化することで、観察視野を広げることができ、検査作業効率の向上を図れる。

図１は、本発明の検査装置の第１実施形態を示す全体構成図である。以下、図１を参照して、本発明の検査装置の構成を説明する。
本発明の検査装置は、可動台２と、赤外線照射手段３と、撮像手段４と、モニタ５とを備えている。

可動台２は、透光性ワークとしての半導体ウェハ１を支持するものであり、図示しない移動機構によって、水平方向及び鉛直方向に移動可能に構成されている。

赤外線照射手段３は、赤外線を照射可能な赤外線光源である。赤外線照射手段３としては、例えばハロゲンランプ等の公知の赤外線照射装置から任意に選択したものを適用可能である。

撮像手段４は、カメラ６と、半導体ウェハ１とカメラ６の間に介在する反射誘導ユニット８とを備えている。カメラ６は、半導体ウェハ１を透過した赤外線を受光するためのレンズ６ａを有する。カメラ６内には、レンズ６ａで受光した赤外線を結んで半導体ウェハ１の赤外線像を形成する受光素子（図示省略）が設けられている。

カメラ６内に形成された半導体ウェハ１の赤外線像は、電気信号に変換され、上記モニタ５へ送信されるように構成されている。また、モニタ５は、カメラ６から受信した電気信号に基づいて画像を表示するものである。

上記反射誘導ユニット８は２つのミラー７ａ，７ｂを有する。２つのミラー７ａ，７ｂは、それぞれ反射誘導ユニット８の本体部に一体に付設されている。また、これらミラー７ａ，７ｂは、半導体ウェハ１とレンズ６ａを通る（図１において鉛直方向の）軸線Ｘを挟んで両側に配設されると共に、それぞれの反射面が所定角度をもって対向して配設されている。各ミラー７ａ，７ｂの角度は、半導体ウェハ１を透過した赤外線を順次反射してカメラ６のレンズ６ａへ誘導するように設定されている。

図１の点線は、上記２つのミラー７ａ，７ｂによって誘導される赤外線の経路を示している。２つのミラー７ａ，７ｂのうち、最初に赤外線を反射するミラー７ａを第一ミラー、次に赤外線を反射するミラー７ｂを第二ミラーと呼ぶと、第一ミラー７ａに入射する赤外線の経路Ａの方向が、半導体ウェハ１の画像を撮像する撮像方向となる。

また、反射誘導ユニット８は、軸線Ｘを中心に回動可能に構成されている。反射誘導ユニット８が軸線Ｘを中心に回動することにより、２つのミラー７ａ，７ｂは、軸線Ｘ廻りに一体に回動する。

図２は、図１の反射誘導ユニット８を、軸線Ｘを中心に１８０度回動させた状態を示している。この反射誘導ユニット８の１８０度の回動に伴って、２つのミラー７ａ，７ｂは、それぞれ、図１の状態から軸線Ｘを挟んで左右方向の反対側に移動している。そして、図２に示す状態では、第一ミラー７ａに入射する赤外線の経路Ａの方向、つまり撮像方向が、図１の状態の撮像方向Ａと軸線Ｘを挟んで対称となる向きに設定されている。このように、本発明の検査装置は、撮像方向を変更可能に構成されている。

図３に、本発明の検査装置の第２実施形態を示す。
この実施形態の検査装置は、可動台９と、赤外線照射手段１０と、撮像手段１１と、モニタ１２とを備える。撮像手段１１は、レンズ１３ａを有するカメラ１３である。

可動台９は、半導体ウェハ１を水平状に支持すると共に、水平方向及び鉛直方向の移動機構を有する。さらに、図４に示すように、可動台９は、半導体ウェハ１を水平面に対して角度θだけ傾斜させる傾斜機構を有する。

この実施形態では、図３及び図４において点線で示す撮像方向Ａは、鉛直方向に固定されている。しかし、半導体ウェハ１を水平面に対し傾斜させることによって、半導体ウェハ１に対する撮像方向Ａを、図３に示す直交方向から、図４に示す斜め方向へと変更することが可能となる。

また、図４に示すように、内部に受光素子等を有するカメラ１３の本体部１３ｂは、レンズ１３ａに対して、傾斜可能に構成されている。具体的には、本体部１３ｂとレンズ１３ａを鉛直方向の同軸状に配置した状態から、本体部１３ｂをその鉛直方向の軸線に対して角度αだけ傾斜することが可能である（図４参照）。

なお、赤外線照射手段１０とモニタ１２は、図１・図２で説明した第１実施形態の赤外線照射手段３及びモニタ５と同様の構成であるので、説明を省略する。

以下、本発明の検査装置の使用方法（検査方法）について説明する。
まず、図１と図２で説明した第１実施形態の検査装置の使用方法について説明する。図１に示すように、可動台２の上に検査対象物である半導体ウェハ１を載置すると共に、可動台２を移動させて、半導体ウェハ１を赤外線照射手段３と撮像手段４に対して適切な位置に配置する。

赤外線照射手段３から半導体ウェハ１へ赤外線を照射する。半導体ウェハ１を透過した赤外線を、第一ミラー７ａと第二ミラー７ｂによって順次反射して、カメラ６のレンズ６ａへ誘導する。そして、レンズ６ａで受光された赤外線は、カメラ６内部の受光素子上に結ばれ、半導体ウェハ１の赤外線像を形成する。この赤外線像を、カメラ６で電気信号に変換してモニタ５へと送り、モニタ５でコントラスト画像として表示される。

撮像した半導体ウェハ１にクラックがあると、モニタ５で表示するコントラスト画像において、クラックの部分が影として映し出される。検査者は、この影の部分を目視などでチェックすることにより、クラックの存在を確認することができる。

その後、反射誘導ユニット８を、軸線Ｘを中心に１８０度回動させて、上記図１に示す撮像方向Ａから図２に示す撮像方向Ａに変更する。そして、図２に示す撮像方向Ａで、再度半導体ウェハ１の検査対象部を撮像する。このように、本発明の検査方法は、半導体ウェハ１の検査対象部を、２方向から撮像する。

半導体ウェハの検査対象部を２方向から撮像する作用について、図５と図６を参照して説明する。
図５は図１の要部を拡大した図である。図５に示すように、半導体ウェハ１に形成されたクラックＣが、撮像方向Ａに対して略平行に配置されている場合、カメラで撮像できるクラックＣの撮像幅Ｚ１は、クラックＣの幅Ｗとほぼ同一幅となる。クラックＣの幅Ｗは１μｍほどであり非常に小さいので、この場合モニタ５に映し出されるクラックＣの影も非常に細くなる。特に、レンズ６ａに低倍率のものを使用している場合は、モニタ５に表示される画像からクラックＣを発見することが困難となる。

そこで、反射誘導ユニット８を、軸線Ｘを中心に１８０度回動させて、図１の状態から図２に示す状態に切り換え、半導体ウェハ１に対する撮像方向Ａを変更する。

図６は図２の要部を拡大した図である。図６に示すように、クラックＣは半導体ウェハ１の厚さＴ方向に渡って延在している。このクラックＣの深さ寸法Ｄは、半導体ウェハ１の厚さＴに関係するので、約２００μｍ〜３００μｍになる。従って、クラックＣの深さ寸法Ｄは、幅Ｗ（約１μｍ）に比べて非常に大きい。上述のように撮像方向Ａを変更することによって、クラックＣを図５に示す幅Ｗを臨む観察から、図６に示す深さ寸法Ｄを臨む観察に切り換えることができる。これにより、図６における撮像幅Ｚ２を、図５における撮像幅Ｚ１よりも大きくすることが可能である。

このように、本発明の検査方法では、１回目の撮像では撮像幅が小さく発見が困難であったクラックも、撮像方向を変更した後の２回目の撮像において撮像幅を大きくして観察することができる。従って、低倍率のレンズを使用している場合であっても、クラックの発見が容易となって見逃しを防止することができる。また、低倍率のレンズは、高倍率のレンズより視野を広く確保することができるので、検査作業能率も向上する。

次に、図３と図４で説明した第２実施形態の検査装置の使用方法について説明する。
まず、図３に示すように、可動台９によって半導体ウェハ１を水平状に支持した状態で、赤外線照射手段１０から半導体ウェハ１へ赤外線を照射する。半導体ウェハ１を透過した赤外線の画像をカメラ１３で撮像し、それをモニタ１２で表示して、クラックの有無を検査する。この赤外線照射手段１０による赤外線の照射行程から、モニタ１２への表示行程までの動作は、上記第１実施形態の動作と同様であるので説明を省略する。

図７は、図３の要部を拡大した図である。図７に示すように、万が一、半導体ウェハ１に形成されたクラックＣが、撮像方向Ａに対して略平行に配置されている場合、カメラで撮像できるクラックＣの撮像幅Ｚ３は、クラックＣの幅Ｗとほぼ同一幅となる。この場合、上述した第１実施形態の場合と同様に、特に低倍率のレンズではクラックの発見が困難となる。

第２実施形態では、半導体ウェハ１を、図３に示す水平状態から角度θだけ傾けて図４に示す傾斜状態にすることによって、半導体ウェハ１に対する撮像方向Ａを、（図３に示す）直交方向から（図４に示す）斜め方向へ変更することができる。このように、撮像方向Ａを変更して、半導体ウェハ１の検査対象部を、２方向から撮像する。

また、このとき、カメラ１３の本体部１３ｂを、鉛直方向の軸線に対して角度αだけ傾斜させる。このようにカメラ１３の本体部１３ｂを角度αだけ傾斜させるのは、半導体ウェハ１の角度θの傾斜に伴ってずれたカメラ１３の焦点を合わせるためである。

図８は図４の要部を拡大した図である。図８に示すように、クラックＣは半導体ウェハ１の厚さＴ方向に渡って延在しているので、クラックＣの深さ寸法Ｄは、幅Ｗに比べて非常に大きい。半導体ウェハ１を角度θだけ傾斜させて撮像方向Ａを変更することによって、クラックＣを、図７に示す幅Ｗを臨む観察から、図８に示す深さ寸法Ｄを臨む観察に切り換えることができる。これにより、図８における撮像幅Ｚ４を、図７における撮像幅Ｚ３よりも大きくすることが可能である。

上記第２実施形態では、カメラのレンズに対して、半導体ウェハを動かすことによって、撮像方向を変更している。これに対し、半導体ウェハに対して、カメラのレンズを動かして、撮像方向を変更してもよい。例えば、図９に示すように、半導体ウェハ１に対してカメラ１４（及びそのレンズ１４ａ）を、符号アに示す鉛直軸線廻りに回動させることによって、あるいは符号イに示す方向に揺動させることによって、半導体ウェハ１に対する撮像方向Ａを変更することが可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、半導体ウェハの検査対象部を２方向から撮像した場合を例に挙げて説明したが、３方向以上の撮像方向から撮像してもよい。また、撮像方向が互いに異なる２台又は３台以上のカメラを用いて撮像してもよい（図示省略）。本発明の検査装置で検査する検査対象物は、赤外線を透過可能な部材であれば、半導体ウェハ以外の電子部品、あるいはそれ以外の透光性ワークを適用することが可能である。

本発明の検査装置の第１実施形態を示す全体構成図である。 前記検査装置の撮像方向を変更した状態を示す全体構成図である。 本発明の検査装置の第２実施形態を示す全体構成図である。 前記検査装置の撮像方向を変更した状態を示す全体構成図である。 図１の要部を拡大した図である。 図２の要部を拡大した図である。 図３の要部を拡大した図である。 図４の要部を拡大した図である。 本発明のさらに別の実施形態を示す簡略図である。 従来の検査装置を示す全体構成図である。 図１０の要部を拡大した図である。

符号の説明

１ 半導体ウェハ（透光性ワーク）
３ 赤外線照射手段
４ 撮像手段
６ カメラ
６ａ レンズ
７ａ ミラー
７ｂ ミラー
１０ 赤外線照射手段
１１ 撮像手段
１３ カメラ
１３ａ レンズ
Ａ 撮像方向
Ｃ クラック
Ｘ 軸線

Claims (5)

1. 透光性ワークに赤外線を照射する赤外線照射手段と、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光すると共に当該受光した赤外線に基づいて透光性ワークの赤外線像を撮像する撮像手段とを備えた検査装置において、
   前記撮像手段の前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成したことを特徴とする検査装置。
2. 前記撮像手段は、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光するレンズを備えたカメラを具備し、前記透光性ワークに対する前記レンズの向きを相対的に変更して、前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成した請求項１に記載の検査装置。
3. 前記撮像手段は、前記透光性ワークを透過した赤外線を受光するレンズを備えたカメラと、前記透光性ワークと前記カメラの間に介在すると共に前記透光性ワークを透過した赤外線を反射してレンズへ誘導するミラーとを具備し、当該ミラーを前記透光性ワークと前記レンズを通る軸線廻りに回動させて、前記透光性ワークに対する撮像方向を変更可能に構成した請求項１に記載の検査装置。
4. 前記透光性ワークを半導体ウェハとした請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 透光性ワークに赤外線を照射すると共に、前記透光性ワークを透過した赤外線に基づいて透光性ワークの赤外線像を撮像する検査方法において、
   前記透光性ワークの検査対象部を少なくとも２方向から撮像することを特徴とする検査方法。

Images