JP2021001770A - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁膜を介して厚さ方向に積層された第１配線および第２配線の検査を効率よく行うことのできる外観検査装置および外観検査方法を提供すること。【解決手段】外観検査装置１は、第１波長域の光Ｌ１および第２波長域の光Ｌ２を半導体デバイス６に出射する照明部１０と、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する軸上色収差を発生させるレンズユニット２０を備えた撮像部３０とを有している。従って、第１波長域の光Ｌ１のピントを第１配線６１に合わせると、第２波長域の光Ｌ２のピントを第２配線６２に合わせることができる。従って、レンズ２１、２２の位置を変えずに、第１波長域の光Ｌ１による第１配線６１の像、および第２波長域の光Ｌ２による第２配線６２の像に基づいて、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を検査することができるので、検査時間を短縮することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、第１配線、透光膜および第２配線が基板に順に積層された半導体デバイス外観検査装置、および外観検査方法に関するものである。

半導体デバイスのモールド樹脂の欠陥を検査するために、半導体デバイスに照明光を照射した状態で半導体デバイスを拡大して検査する外観検査装置が提案されている（特許文献１参照）。一方、半導体デバイスでは、基板の一方面側に第１配線、透光膜、および第２配線が順に積層された多層配線構造が採用されている。かかる半導体デバイスの第１配線、および第２配線の欠陥についても、特許文献１に記載の外観検査装置で採用されている光学系を用いれば、検査を行うことができる。

特開２００６−３０９５号公報

しかしながら、半導体デバイスでは配線の細幅化が進んでおり、半導体デバイスを検査するには、外観検査装置に高倍率化および高分解能化が求められる。しかしながら、高倍率化および高分解能化を図ると、撮像部に設けたレンズユニットの被写界深度が非常に浅くなり、１０μｍ程度となる。このため、第１配線、および第２配線を検査する際、第１配線にピントを合わせると、第２配線の像では、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えなくなってしまう。それ故、第１配線にピントを合わせて撮像した後、第２配線にピントを合わせて撮像する必要があり、検査の効率が著しく低下するという問題点がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、絶縁膜を介して厚さ方向に積層された第１配線および第２配線の検査を効率よく行うことのできる外観検査装置および外観検査方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、第１配線、透光膜、および第２配線が基板に順に積層された半導体デバイスの欠陥を検査する外観検査装置であって、少なくとも、第１波長域の光、および前記第１波長域と異なる第２波長域の光を前記半導体デバイスに照射する照明部と、複数のレンズの各々の位置を固定した状態で前記第１波長域の光に対して前記第１配線を被写界深度内に位置させ、前記第２波長域の光に対して前記第２配線を被写界深度内に位置させる軸上色収差を発生させるレンズユニットを備えた撮像部と、を有し、前記複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、前記撮像部により得られた前記第１波長域の光による前記第１配線の像、および前記第２波長域の光による前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査することを特徴とする。

また、本発明の別態様は、第１配線、透光膜、および第２配線が基板に順に積層された半導体デバイスの欠陥を検査する外観検査方法であって、少なくとも、第１波長域の光、および前記第１波長域と異なる第２波長域の光を前記半導体デバイスに照射する照明部と、複数のレンズの各々の位置を固定した状態で前記第１波長域の光に対して前記第１配線を被写界深度内に位置させ、前記第２波長域の光に対して前記第２配線を被写界深度内に
位置させる軸上色収差を発生させるレンズユニットを備えた撮像部と、を外観検査装置に設け、前記複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、前記撮像部により得られた前記第１波長域の光による前記第１配線の像、および前記第２波長域の光による前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査することを特徴とする。

本発明において、照明部は、第１波長域の光、および第２波長域の光を半導体デバイスに照射する一方、撮像部は、第１波長域の光、および第２波長域の光に対して、半導体デバイスの第１配線と第２配線との間に介在する透光膜の厚さに対応する軸上色収差を発生させるレンズユニットによって、複数のレンズの各々の位置を固定した状態で第１波長域の光に対して第１配線を被写界深度内に位置させ、第２波長域の光に対して第２配線を被写界深度内に位置させる。このため、レンズユニットのレンズの位置を調整して、例えば、第１波長域の光のピントを第１配線に合わせると、第２波長域の光のピントを第２配線に合わせることができる。従って、レンズユニットの高倍率化を図ったためにレンズユニットの被写界深度が浅くなった場合でも、レンズユニットの複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、撮像部により得られた第１波長域の光による第１配線の像、および第２波長域の光による第２配線の像に基づいて、第１配線および第２配線の欠陥を検査することができるので、第１配線および第２配線の検査を効率よく行うことができる。従って、検査時間を短縮することができる。

本発明において、前記レンズユニットは、前記複数のレンズのうちのいずれかのレンズを撮像側の面と物体側の面とを逆に配置した場合に軸上色収差が小さくなる特性を有する態様を採用することができる。通常、レンズユニットは、軸上色収差が小さくなるように構成されるが、本発明において、レンズユニットは、軸上色収差が大きくなるように構成される。このため、レンズユニットによって、第１波長域の光、および第２波長域の光に対して透光膜の厚さに対応する軸上色収差を発生させることができる。

本発明において、前記照明部は、前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光を異なるタイミングで前記半導体デバイスに照射し、前記第１波長域の光が照射されるタイミング、および前記第２波長域の光が照射されるタイミングの各々で前記撮像部が前記半導体デバイスを撮像する態様を採用することができる。

本発明において、前記照明部が前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光を同時に前記半導体デバイスに照射した際に前記撮像部により撮像された画像に含まれる前記第１配線の像、および前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査する態様を採用してもよい。かかる態様によれば、第１配線および第２配線の検査をより効率よく行うことができる。すなわち、第１波長域の光のピントを第１配線に合わせると、撮像部により得られた１つの画像には、第１波長域の光による第１配線の像、および第２波長域の光による第２配線の像が含まれ、第１波長域の光による第２配線の像、および第２波長域の光による第１配線の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。従って、１つの画像に含まれる第１波長域の光による第１配線の像、および第２波長域の光による第２配線の像に基づいて、第１配線および第２配線の欠陥を検査することができる。

本発明において、前記照明部は、前記第１波長域および前記第２波長域を含む波長域の光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光源光のうち、前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光が選択的に通過するバンドパスフィルタと、を備えている態様を採用することができる。かかる態様の場合、前記光源光は、白色の光である態様を採用することができる。かかる態様にすれば、光源部から出射された光から所望の波長域の光を選択することができる。

本発明において、前記光源部は、前記第１波長域の光を出射する第１光源と、前記第２波長域の光を出射する第２光源とを備える態様を採用することができる。かかる態様によれば、バンドパスフィルタ等を用いずに、２つの波長域の光を半導体デバイスに照射することができる。

本発明において、前記照明部は、前記半導体デバイスに対する照明光の入射光軸が前記基板に対する法線方向から斜めに傾くよう配置されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、照明部によって、明視野照明と暗視野照明との間の照明を実現することができるので、明視野照明による明るい画像を得ることができるという利点、および暗視野照明による小さな欠陥を発見しやすいという利点の双方を得ることができる。

本発明において、前記照明部は、照明光の出射光軸が前記基板に対する法線方向から斜めに傾くよう配置されている態様を採用することができる。

本発明において、前記照明部は、光源部から出射された光源光を前記半導体デバイスに向けて反射するミラーを有する態様を採用することができる。

本発明において、前記照明部から前記半導体デバイスに到る光路と前記半導体デバイスから前記撮像部に到る光路とを合成する光路合成素子を有する態様を採用することができる。かかる態様によれば、照明部と撮像部とを離間した位置に配置することができる。

本発明において、前記撮像部は、ラインセンサを用いて前記半導体デバイスを撮像し、前記撮像部と前記半導体デバイスとを前記ラインセンサの延在方向と交差する方向に相対移動させる搬送装置が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、撮像部と半導体デバイスをラインセンサと交差する方向に走査すれば、簡素な構成で半導体デバイスの広い範囲を撮像することができる。また、照明部についてはライン照明を行う構成でよいので、構成の簡素化を図ることができる。

本発明において、前記撮像部によってカラー画像を得る態様を採用することができる。本発明において、前記撮像部によってモノクロ画像を得る態様であってもよい。

本発明において、前記半導体デバイスでは、前記第１配線が複数、一定のピッチで並列した状態で延在し、前記第２配線は各々、隣り合う前記第１配線に挟まれた各スペースで前記第１配線に沿うように延在している態様を採用することができる。

本発明において、前記半導体デバイスは、前記基板にトランジスタが形成された電気光学装置用基板であり、前記第１配線および前記第２配線の一方は、前記トランジスタのゲートに電気的に接続されたゲート配線であり、前記第１配線および前記第２配線の他方は、前記トランジスタのソースに電気的に接続されたソース配線である態様を採用することができる。

本発明において、照明部は、第１波長域の光、および第２波長域の光を半導体デバイスに照射する一方、撮像部は、第１波長域の光、および第２波長域の光に対して、半導体デバイスの第１配線と第２配線との間に介在する透光膜の厚さに対応する軸上色収差を発生させるレンズユニットによって、複数のレンズの各々の位置を固定した状態で第１波長域の光に対して第１配線を被写界深度内に位置させ、第２波長域の光に対して第２配線を被写界深度内に位置させる。このため、レンズユニットのレンズの位置を調整して、例えば、第１波長域の光のピントを第１配線に合わせると、第２波長域の光のピントを第２配線に合わせることができる。従って、レンズユニットの高倍率化を図ったためにレンズユニ
ットの被写界深度が浅くなった場合でも、レンズユニットの複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、撮像部により得られた第１波長域の光による第１配線の像、および第２波長域の光による第２配線の像に基づいて、第１配線および第２配線の欠陥を検査することができるので、第１配線および第２配線の検査を効率よく行うことができる。

本発明を適用した外観検査装置および外観検査方法の原理等を模式的に示す説明図。 図１に示す第１配線および第２配線の平面構造を模式的に示す説明図。 本発明に実施形態１に係る外観検査装置の概略構成図。 図３に示す外観検査装置によってデバイスを撮像した結果を示す説明図。 本発明に実施形態２に係る外観検査装置の概略構成図。 本発明に実施形態３に係る外観検査装置の概略構成図。 本発明に実施形態４に係る外観検査装置の概略構成図。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、半導体デバイス６では、少なくとも、第１配線６１、透光膜６３、および第２配線６２が基板６５に順に積層されており、外観検査装置１および外観検査方法では、第２配線６２の側（基板６５と反対側）から照明部１０による照明が行われ、撮像部３０によって第２配線６２の側（基板６５と反対側）から半導体デバイス６の撮像が行われる場合を中心に説明する。

［本発明の基本構成］
図１は、本発明を適用した外観検査装置１および外観検査方法の原理等を模式的に示す説明図である。図２は、図１に示す第１配線６１および第２配線６２の平面構造を模式的に示す説明図である。

図１において、半導体デバイス６は、少なくとも、第１配線６１、透光膜６３、および第２配線６２が基板６５に順に積層された多層配線構造を有している。本形態において、基板６５には、例えば、３層の層間絶縁膜６６、６７、６８が順に積層されており、層間絶縁膜６６、６７の層間に、金属や金属化合物からなる遮光性の第１配線６１が設けられ、層間絶縁膜６７、６８の層間に、金属や金属化合物からなる遮光性の第２配線６２が設けられている。従って、本形態において、第１配線６１は下層配線であり、第２配線６２は上層配線であり、第１配線６１と第２配線６２との間に介在する透光膜６３は、シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜６７である。透光膜６３の厚さは、例えば、３０μｍ程度である。

かかる半導体デバイス６としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の電気光学装置に用いられる電気光学装置用基板６０を例示することができる。電気光学装置用基板６０には、複数のトランジスタによって、複数の走査線および複数のデータ線に対応する複数の単位回路によって駆動回路が形成されている。従って、第１配線６１および第２配線６２の一方は、駆動回路用のトランジスタのゲートに電気的に接続されたゲート配線であり、第１配線６１および第２配線６２の他方は、駆動回路用のトランジスタのソースに電気的に接続されたソース配線である。本形態においては、例えば、下層側の第１配線６１がゲート配線であり、上層側の第２配線６２がソース配線である。

ここで、第１配線６１および第２配線６２は、平面的には、例えば、図２に示すように配置される。図２に示す構成例では、第１配線６１が複数、一定のピッチで並列した状態で延在し、第２配線６２は各々、隣り合う第１配線６１に挟まれた各スペースで第１配線６１に沿うように延在している。

このように構成した半導体デバイス６では、第１配線６１および第２配線６２に断線等の欠陥が存在すると、半導体デバイス６に不具合が発生する。具体的には、第１配線６１および第２配線６２に断線が存在すると、半導体デバイス６は正常に作動しない。また、第１配線６１および第２配線６２に細くなった部分が存在すると、電気抵抗の増大や断線による信頼性低下の問題がある。従って、本形態の半導体デバイス６の製造工程では、図１に模式的に示す外観検査装置１によって、半導体デバイス６に対して、第２配線６２の側（基板６５と反対側）から照明部１０による照明が行われた状態で、撮像部３０によって第２配線６２の側（基板６５と反対側）から半導体デバイス６の撮像が行われ、第１配線６１および第２配線６２に対する検査が行われる。

外観検査装置１は、少なくとも、第１波長域の光Ｌ１、および第１波長域と異なる第２波長域の光Ｌ２を半導体デバイスに出射する照明部１０と、レンズユニット２０を備えた撮像部３０とを有しており、撮像部３０は、レンズユニット２０を介して届いた画像光を受光する撮像素子３１を有している。図１には、レンズユニット２０を２つのレンズ２１、２２によって模式的に示してある。照明部１０から照射される照明光Ｌ０は略平行光である。

本形態において、レンズユニット２０は、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して、第１配線６１と第２配線６２との間に介在する透光膜６３の厚さに対応する軸上色収差を発生させる。すなわち、レンズユニット２０は、複数のレンズ２１、２２の各々の位置を固定した状態で第１波長域の光Ｌ１に対して第１配線６１を被写界深度内に位置させ、第２波長域の光Ｌ２に対して第２配線６２を被写界深度内に位置させる軸上色収差を発生させる。

ここで、レンズユニット２０は、例えば、レンズ２１の撮像側の面２１ａと物体側の面２１ｂとを逆に配置した場合、軸上色収差が小さくなる特性を有する。すなわち、通常、レンズユニットは、軸上色収差が小さくなるように構成されるが、本形態において、レンズユニット２０は、軸上色収差が大きくなるように構成される。このため、レンズユニット２０によって、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する軸上色収差を発生させることができる。例えば、レンズユニット２０によって、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する３０μｍの軸上色収差を発生させることができる。

以下に説明するように、本形態では、第１波長域の光Ｌ１によって下層側の第１配線６１の欠陥を検査し、第２波長域の光Ｌ２によって第２配線６２の欠陥を検査することから、第１波長域は、第２波長域より長波長域である。例えば、第１波長域の光Ｌ１は、波長域が５００ｎｍから５６５ｎｍの緑色光であり、第２波長域の光Ｌ２は、波長域が４５５ｎｍから４９０ｎｍの青色光である。

本形態に係る外観検査装置１および外観検査方法では、レンズユニット２０における各レンズ２１、２２の位置を固定した状態で、撮像部３０により得られた第１波長域の光Ｌ１による第１配線６１の像、および第２波長域の光Ｌ２による第２配線６２の像に基づいて、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を検査する。より具体的には、レンズユニット２０におけるレンズ２１、２２の位置を調整して、例えば、第１波長域の光Ｌ１のピントを第１配線６１に合わせると、第２波長域の光Ｌ２のピントを第２配線６２に合わせることができる。従って、撮像部３０によって半導体デバイス６を撮像すると、第１波長域の光Ｌ１によって第１配線６１の像が得られ、第２波長域の光Ｌ２によって第２配線６２の像が得られる。これに対して、第２波長域の光Ｌ２による第１配線６１の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。また、第１波長域の光Ｌ１による第２配線６２
の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。従って、第１波長域の光Ｌ１による第１配線６１の撮像結果によって第１配線６１の欠陥を検査することができ、第２波長域の光Ｌ２による第２配線６２の撮像結果によって第２配線６２の欠陥を検査することができる。

それ故、レンズユニット２０の高倍率化を図ったために被写界深度が１０μｍ程度まで浅くなった場合でも、レンズユニット２０における各レンズ２１、２２の位置を固定した状態で、撮像部３０により得られた第１波長域の光Ｌ１による撮像結果、および第２波長域の光Ｌ２による撮像結果に基づいて、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を検査することができるので、第１配線６１および第２配線６２の検査を効率よく行うことができる。従って、検査時間を短縮することができる。

（検査方法の第１例）
本例において、照明部１０は、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２を異なるタイミングで半導体デバイス６に出射し、第１波長域の光Ｌ１が出射されるタイミング、および第２波長域の光Ｌ２が出射されるタイミングの各々において、撮像部３０は、レンズユニット２０における各レンズ２１、２２の位置を固定した状態で、半導体デバイス６を撮像する。

この場合、第１波長域の光Ｌ１が出射されたタイミングで撮像部３０が半導体デバイス６を撮像した画像には、第２配線６２の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。それ故、第１配線６１の欠陥の有無を検査することができる。また、第２波長域の光Ｌ２が出射されたタイミングで撮像部３０が半導体デバイス６を撮像した画像には、第１配線６１の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。それ故、第２配線６２の欠陥の有無を検査することができる。従って、レンズユニットの高倍率化を図ったために被写界深度が浅くなった場合でも、レンズユニット２０における各レンズ２１、２２の位置を固定した状態で第１配線６１および第２配線６２の欠陥を検査することができるので、第１配線６１および第２配線６２の検査を効率よく行うことができる。なお、撮像部３０によって得られた画像は、カラー画像、あるいはモノクロ画像のいずれであってもよい。

（検査方法の第２例）
本例において、照明部１０は、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２を同時に半導体デバイス６に照射するとともに、撮像部３０は半導体デバイス６を撮像する。次に、撮像部３０により得られた１つの画像に含まれる第１波長域の光Ｌ１による第１配線６１の像、および第２波長域の光Ｌ２による第２配線６２の像に基づいて、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を検査する。すなわち、第１波長域の光Ｌ１のピントを第１配線６１に合わせると、第２波長域の光Ｌ２のピントが第２配線６２に合うため、撮像部３０により得られた１つの画像には、第１波長域の光Ｌ１による第１配線６１の像、および第２波長域の光Ｌ２による第２配線６２の像が含まれる。これに対して、第１波長域の光Ｌ１による第２配線６２の像、および第２波長域の光Ｌ２による第１配線６１の像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えない。このため、１つの画像に含まれる第１波長域の光Ｌ１による撮像結果、および第２波長域の光Ｌ２による撮像結果に基づいて、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を同時に検査することができる。従って、レンズユニット２０の高倍率化を図ったために被写界深度が浅くなった場合でも、レンズユニット２０における各レンズ２１、２２の位置を固定した状態で第１配線６１および第２配線６２の欠陥をより効率よく検査することができる。なお、撮像部３０によって得られた画像は、カラー画像、あるいはモノクロ画像のいずれであってもよい。カラー画像であれば、モノクロ画像の場合より、第１配線６１および第２配線６２の欠陥を容易に検査することができる。

［実施の形態１］
図３は、本発明に実施形態１に係る外観検査装置１の概略構成図である。なお、図１に示す外観検査装置１は、図１を参照して説明した検査方法の第２例を実施するための装置であり、図１に示す基本構成と同様な構成を有する。このため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。但し、図３では、レンズユニット２０を４つのレンズ２１、２２、２３、２４によって模式的に示してある。また、図１中において、軸線Ｖは、半導体デバイス６の基板６５の表面に対する法線方向を示す。軸線Ｌ１０は照明部１０の照明光の中心光軸であり、軸線Ｌ２０はレンズユニット２０の中心光軸である。

図３に示す外観検査装置１は、第１波長域の光Ｌ１、および第１波長域と異なる第２波長域の光Ｌ２を半導体デバイス６に出射する照明部１０と、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する軸上色収差を発生させるレンズユニット２０を備えた撮像部３０とを有しており、撮像部３０は、レンズユニット２０を介して届いた画像光を受光する撮像素子３１を有している。また、外観検査装置１は、撮像部３０によって得られた画像データを解析することで半導体デバイス６の欠陥を判断する解析部４０を備えている。

本形態の外観検査装置１において、撮像素子３１は、受光面がレンズユニット２０の光軸（軸線Ｌ２０）に対して直交するように配置されたラインセンサ３１０であり、半導体デバイス６の長さ方向の略全体を一定の幅で撮像する。照明部１０は、半導体デバイス６の長さ方向の略全体を一定の幅で照明する。このため、外観検査装置１は、ラインセンサ３１０の延在方向と交差する方向Ｆ（幅方向）に半導体デバイス６を搬送する搬送部５０を備えている。従って、半導体デバイス６を照明部１０および撮像部３０に対して幅方向の相対移動させることができるので、ラインセンサ３１０を用いた場合でも、半導体デバイス６のうち、配線領域の全体面を撮像することができる。

ここで、レンズユニット２０は、レンズユニット２０に含まれるレンズ２１、２２、２３、２４のうち、いずれかのレンズの撮像側の面と物体側の面とを逆に配置した場合、軸上色収差が小さくなる特性を有する。このため、レンズユニット２０によって、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する軸上色収差を発生させることができる。例えば、透光膜６３の厚さが３０μｍである場合、レンズユニット２０は、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２に対して透光膜６３の厚さに対応する３０μｍの軸上色収差を発生させることができる。従って、レンズユニット２０は、複数のレンズ２１、２２、２３、２４の各々の位置を固定した状態で第１波長域の光Ｌ１に対して第１配線６１を被写界深度内に位置させ、第２波長域の光Ｌ２に対して第２配線６２を被写界深度内に位置させる軸上色収差を発生させることができる。

本形態では、図１を参照して説明した構成と同様、半導体デバイス６に対して、第２配線６２の側（基板６５と反対側）から照明部１０による照明が行われ、撮像部３０によって第２配線６２の側（基板６５と反対側）から半導体デバイス６の撮像が行われる。その際、第１波長域の光Ｌ１によって下層側の第１配線６１の欠陥を検査し、第２波長域の光Ｌ２によって第２配線６２の欠陥を検査することから、第１波長域は、第２波長域より長波長域である。例えば、第１波長域の光Ｌ１は緑色光であり、第２波長域の光Ｌ２は青色光である。また、照明部１０は、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２を同時に半導体デバイス６に照射するとともに、撮像部３０は半導体デバイス６を撮像する。

本形態において、照明部１０は、第１波長域および第２波長域を含む波長域の光を出射する光源部１１と、光源部１１から出射された光源光のうち、第１波長域の光Ｌ１、および第２波長域の光Ｌ２を選択的に通過するバンドパスフィルタ１３とを備えている。光源
部１１は、発光ダイオード１１１を備えており、光源部１１から出射された光源光Ｓは、白色の光である。従って、バンドパスフィルタ１３によって、光源部１１から出射された光から所望の波長域の光を選択することができる。かかる照明部１０から出射される照明光Ｌ０は、軸線Ｌ１０に略平行な光からなる。なお、光源光Ｓが白色の光である場合、光源部１１にハロゲンランプ等を用いてもよい。

本形態において、照明部１０は、明視野照明と暗視野照明との間の照明となるように、半導体デバイス６に対する照明光Ｌ０の入射光軸が基板６５に対する法線方向（軸線Ｖ）から斜めに傾くよう配置されている。従って、明視野照明による明るい画像を得ることができるという利点、および暗視野照明による小さな欠陥を発見しやすいという利点の双方を得ることができる。本形態において、照明部１０は、光源光Ｓの光軸が基板６５に対する法線方向（軸線Ｖ）から斜めに傾くよう配置されており、照明光Ｌ０は、反射や屈折等を起こさずに半導体デバイス６に照射される。かかる態様によれば、照明光Ｌ０の出射光軸の傾きによって、半導体デバイス６に対する照明光Ｌ０の入射光軸を傾かせることができる。

本形態において、照明部１０は、明視野照明と暗視野照明との中間より明視野照明に近い照明となるように、半導体デバイス６に対する照明光Ｌ０の入射光軸と基板６５に対する法線方向（軸線Ｖ）とがなす角度が小さく設定されている。それ故、暗視野照明による小さな欠陥を発見しやすいという利点を得ながら、明視野照明による明るい画像を得ることができるという利点を得ることができる。

かかる構成に対応して、撮像部３０のレンズユニット２０の中心光軸（軸線Ｌ２０）も、基板６５に対する法線方向（軸線Ｖ）となす角度が設定されている。

（欠陥検査について）
図４を参照して、外観検査装置１を用いた半導体デバイス６の欠陥検査の方法について説明する。図４は、図３に示す外観検査装置１によって半導体デバイス６を撮像した結果を示す説明図であり、外観検査装置１で取得した半導体デバイス６の第１配線６１の像、および第２配線６２の像を示す図である。

外観検査装置１は、ラインセンサ３１０（撮像部３０）で取得した第１配線６１および第２配線６２の画像データを解析部４０で評価することで、半導体デバイス６の第１配線６１および第２配線６２に欠陥があるか判断する。具体的には、外観検査装置１において、解析部４０は、予め欠陥のない半導体デバイス６の画像データ（以下、標準画像データＧと呼ぶ）を有しておき、解析部４０が標準画像データＧおよびラインセンサ３１０（撮像部３０）で取得した画像データ（以下、実画像データＧ１と呼ぶ）を比較評価することで、半導体デバイス６に欠陥がある判断する。

図４に示すように、ラインセンサ３１０で取得した実画像データＧ１は、第１波長域の光Ｌ１で撮影された第１配線６１の像、および第２波長域の光Ｌ２で撮影された第２配線６２の像が１つの画像データに含まれている。ラインセンサ３１０で取得した実画像データＧ１において、図４の領域Ｘ以外の領域は、きれいな縞模様となっており、第１配線６１および第２配線６２に欠陥Ｄがない状態を表している。一方、図４の領域Ｘは、黒い点として、第２配線６２に欠陥Ｄがある状態を表している。従って、外観検査装置１の解析部４０は、標準画像データＧおよび実画像データＧ１を比較評価し、標準画像データＧと異なる部分である領域Ｘが実画像データＧ１に含まれていると判断した場合には、今回検査した半導体デバイス６に欠陥Ｄがあると判断する。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る外観検査装置１の概略構成図である。なお、本形態の基本的な構成は、照明部１０を除いて、実施の形態１に係る外観検査装置１と同一であるので、同一部分の説明は省略する。

実施の形態１では、照明部１０の光軸（軸線Ｌ１０）が半導体デバイス６まで屈曲せずに、直線的に延在していた。これに対して、本形態では、図５に示すように、照明部１０は、半導体デバイス６に対する照明光Ｌ０の入射光軸が基板６５に対する法線方向から斜めに傾くように構成するにあたって、光源部１１からの出射光軸は、基板６５の表面と略平行であるが、照明光Ｌ０は、光源部１１から出射された光源光が全反射ミラー１４によって反射してから半導体デバイス６に斜めに入射する。かかる構成に対応して、撮像部３０のレンズユニット２０の中心光軸（軸線Ｌ２０）も、基板６５に対する法線となす角度が設定されている。

かかる構成によれば、光源部１１を撮像部３０から離間させることができるので、照明部１０のレイアウトの自由度が高い。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る外観検査装置１の概略構成図である。なお、本形態における基本的な構成は、照明部１０および撮像部３０のレイアウト等を除いて、実施の形態１に係る外観検査装置１と同一であるので、同一部分の説明は省略する。

図６に示すように、本形態では、照明部１０において光源部１１からの出射光軸は、基板６５の表面と略平行である。これに対して、撮像部３０のレンズユニット２０の光軸（軸線Ｌ２０）は、基板６５の表面に対する法線方向（軸線Ｖ）と略平行である。ここで、外観検査装置１には、照明部１０から半導体デバイス６に到る光路と半導体デバイス６から撮像部３０に到る光路とを合成する光路合成素子３５が配置されており、照明光Ｌ０は、基板６５の表面に対する法線方向（軸線Ｖ）と略平行である。従って、照明部１０は明視野照明を行う。図６には、光路合成素子３５として板状のハーフミラーが配置されているが、光路合成プリズムを配置してもよい。

かかる態様によれば、照明部１０と撮像部３０とを離間した位置に配置することができる等の利点がある。

［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る外観検査装置１の概略構成図である。なお、本形態における基本的な構成は、照明部を除いて、実施の形態１に係る外観検査装置１と同一であるので、同一部分の説明は省略する。

上記の実施の形態１、２、３では、白色の光をバンドパスフィルタ１３に通過させることで、第１波長域の光Ｌ１および第２波長域の光Ｌ２を得たが、本形態では、図７に示すように、照明部１０の光源部１１は、第１波長域の光Ｌ１を出射する第１光源１１６と、第２波長域の光Ｌ２を出射する第２光源１１７とを備えている。本形態において、第１光源１１６は、第１波長域の光Ｌ１を出射する発光ダイオード１１６ａを備え、第２光源１１７は、第２波長域の光Ｌ２を出射する発光ダイオード１１７ａを備えている態様を採用することができる。かかる態様によれば、バンドパスフィルタ等を用いずに、２つの波長域の光を半導体デバイス６に照射することができる。

また、第１光源１１６および第２光源１１７をタイミングをずらして点灯させることができるで、検査方法２に限らず、検査方法１を実行することもできる。

（他の実施の形態）
上記の実施の形態では、第１波長域の光Ｌ１および第２波長域の光Ｌ２のみを半導体デバイス６に照射する構成であったが、第１波長域および第２波長域を含む波長域の光を半導体デバイス６に照射してもよい。この場合も、第１波長域および第２波長域以外の光が生成する像は、ぼやけたというレベルを超えて、像が見えないので、第１配線６１および第２配線６２の検査に影響を及ぼしにくい。

上記の実施の形態では、第１波長域の光Ｌ１は緑色の光であり、第２波長域の光Ｌ２は青色の光であったが、これに限定されない。例えば、第１波長域の光Ｌ１は、波長域が６２５ｎｍから７４５ｎｍの赤色の光であり、第２波長域の光Ｌ２が緑色の光、あるいは青色の光であってもよい。また、多層配線構造における配線が第１配線６１、および第２配線６２に加えて、第３配線を有する場合、例えば、第１波長域の光Ｌ１を赤色の光とし、第２波長域の光Ｌ２を緑色の光とし、第３波長域の光を青色の光とし、第３波長域の光（青色の光）によって、第３配線を検査してもよい。また、多層配線構造における配線は４層以上である場合に本発明を適用してもよい。

上記実施形態では、第２配線６２の側（基板６５と反対側）から照明部１０による照明が行われ、撮像部３０によって第２配線６２の側（基板６５と反対側）から半導体デバイス６の撮像が行われる場合を中心に説明したが、第１配線６１の側（基板６５の側）から照明部１０による照明が行われ、撮像部３０によって第１配線６１の側（基板６５の側）から半導体デバイス６の撮像が行われる態様であってもよい。この場合、第１波長域は、第２波長域より短波長域とする。

上記実施形態では、撮像部３０としてカラーもしくはモノクロで説明したが、より検出精度レベルを上げる目的で、偏光カメラを用いてもよい。偏向カメラは、０°、４５°、９０°、１３５°等の偏光成分を検知する素子を備えているので、より高精度な欠陥検査を行うことができる。また、この場合、照明部１０と半導体デバイス６の間に偏光フィルタを配置し、半導体デバイス６の撮影が行われる態様であってもよい。かかる態様の場合、欠陥箇所をより鮮明に検出することができる。

１…外観検査装置、６…半導体デバイス、１０…照明部、１１…光源部、１３…バンドパスフィルタ、１４…反射ミラー、２０…レンズユニット、２１、２２、２３、２４…レンズ、３０…撮像部、３１…撮像素子、３５…光路合成素子、４０…解析部、５０…搬送部、６０…電気光学装置用基板、６１…第１配線、６２…第２配線、６３…透光膜、６５…基板、１１６…第１光源、１１７…第２光源、３１０…ラインセンサ、Ｄ…欠陥、Ｇ…標準画像データ、Ｇ１…実画像データ、Ｌ０…照明光、Ｌ１…第１波長域の光、Ｌ２…第２波長域の光

Claims (17)

1. 第１配線、透光膜、および第２配線が基板に順に積層された半導体デバイスの欠陥を検査する外観検査装置であって、
   少なくとも、第１波長域の光、および前記第１波長域と異なる第２波長域の光を前記半導体デバイスに照射する照明部と、
   複数のレンズの各々の位置を固定した状態で前記第１波長域の光に対して前記第１配線を被写界深度内に位置させ、前記第２波長域の光に対して前記第２配線を被写界深度内に位置させる軸上色収差を発生させるレンズユニットを備えた撮像部と、
   を有し、
   前記複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、前記撮像部により得られた前記第１波長域の光による前記第１配線の像、および前記第２波長域の光による前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査することを特徴とする外観検査装置。
2. 請求項１に記載の外観検査装置において、
   前記レンズユニットは、前記複数のレンズのうちのいずれかのレンズを撮像側の面と物体側の面とを逆に配置した場合に軸上色収差が小さくなる特性を有することを特徴とする外観検査装置。
3. 請求項１または２に記載の外観検査装置において、
   前記照明部は、前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光を異なるタイミングで前記半導体デバイスに照射し、前記第１波長域の光が照射されるタイミング、および前記第２波長域の光が照射されるタイミングの各々で前記撮像部が前記半導体デバイスを撮像することを特徴とする外観検査装置。
4. 請求項１または２に記載の外観検査装置において、
   前記照明部が前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光を同時に前記半導体デバイスに照射した際に前記撮像部により撮像された画像に含まれる前記第１配線の像、および前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査することを特徴とする外観検査装置。
5. 請求項４に記載の外観検査装置において、
   前記照明部は、前記第１波長域および前記第２波長域を含む波長域の光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光源光のうち、前記第１波長域の光、および前記第２波長域の光が選択的に通過するバンドパスフィルタと、を備えていることを特徴とする外観検査装置。
6. 請求項５に記載の外観検査装置において、
   前記光源光は、白色の光であることを特徴とする外観検査装置。
7. 請求項１から４までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
   前記照明部は、前記第１波長域の光を出射する第１光源と、前記第２波長域の光を出射する第２光源とを備えることを特徴する外観検査装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
   前記照明部は、前記半導体デバイスに対する照明光の入射光軸が前記基板に対する法線方向から斜めに傾くよう配置されていることを特徴とする外観検査装置。
9. 請求項８に記載の外観検査装置において、
   前記照明部は、照明光の出射光軸が前記基板に対する法線方向から斜めに傾くよう配置されていることを特徴とする外観検査装置。
10. 請求項８に記載の外観検査装置において、
    前記照明部は、光源部から出射された光源光を前記半導体デバイスに向けて反射するミラーを有することを特徴とする外観検査装置。
11. 請求項１から７までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記照明部から前記半導体デバイスに到る光路と前記半導体デバイスから前記撮像部に到る光路とを合成する光路合成素子を有することを特徴とする外観検査装置。
12. 請求項１から１１までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記撮像部は、ラインセンサを用いて前記半導体デバイスを撮像し、
    前記撮像部と前記半導体デバイスを前記ラインセンサの延在方向と交差する方向に相対移動させる搬送装置が設けられていることを特徴とする外観検査装置。
13. 請求項１から１２までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記撮像部によってカラー画像を得ることを特徴とする外観検査装置。
14. 請求項１から１２までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記撮像部によってモノクロ画像を得ることを特徴とする外観検査装置。
15. 請求項１から１４までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記半導体デバイスでは、前記第１配線が複数、一定のピッチで並列した状態で延在し、前記第２配線は各々、隣り合う前記第１配線に挟まれた各スペースで前記第１配線に沿うように延在していることを特徴とする外観検査装置。
16. 請求項１から１５までの何れか一項に記載の外観検査装置において、
    前記半導体デバイスは、前記基板にトランジスタが形成された電気光学装置用基板であり、
    前記第１配線および前記第２配線の一方は、前記トランジスタのゲートに電気的に接続されたゲート配線であり、
    前記第１配線および前記第２配線の他方は、前記トランジスタのソースに電気的に接続されたソース配線であることを特徴とする外観検査装置。
17. 第１配線、透光膜、および第２配線が基板に順に積層された半導体デバイスの欠陥を検査する外観検査方法であって、
    少なくとも、第１波長域の光、および前記第１波長域と異なる第２波長域の光を前記半導体デバイスに照射する照明部と、
    複数のレンズの各々の位置を固定した状態で前記第１波長域の光に対して前記第１配線を被写界深度内に位置させ、前記第２波長域の光に対して前記第２配線を被写界深度内に位置させる軸上色収差を発生させるレンズユニットを備えた撮像部と、
    を外観検査装置に設け、
    前記複数のレンズの各々の位置を固定した状態で、前記撮像部により得られた前記第１波長域の光による前記第１配線の像、および前記第２波長域の光による前記第２配線の像に基づいて、前記第１配線および前記第２配線の欠陥を検査することを特徴とする外観検査方法。