CN110741464A - 缺陷检测装置、缺陷检测方法、晶片、半导体芯片、裸片接合机、半导体制造方法、以及半导体装置制造方法 - Google Patents

缺陷检测装置、缺陷检测方法、晶片、半导体芯片、裸片接合机、半导体制造方法、以及半导体装置制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种缺陷检测装置，在作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件中至少检测具有倾斜面部的缺陷。具备一种检查机构，其具有对工件照射明视野照明光的照明单元、和构成观察光学系统并对由照明单元照射的所述工件的观察部位进行观察的摄像装置。检查机构观察从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出的来自工件的反射光，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。

Description

缺陷检测装置、缺陷检测方法、晶片、半导体芯片、裸片接合 机、半导体制造方法、以及半导体装置制造方法
技术领域
本发明涉及晶片(wafer)、检测在被从该晶片切断而单片化的芯片等工件的表面形成的裂纹的缺陷检测装置、缺陷检测方法、裸片接合机(die bonder)、接合方法，并进一步涉及晶片、半导体芯片(semiconductor chip)、半导体制造方法、以及半导体装置制造方法。
背景技术
作为检测产生于芯片(半导体芯片)的裂纹的检测装置，以往有各种提案(专利文献1～专利文献3)。在专利文献1中，通过摄像单元对半导体表面的图像进行摄像，通过检测单元求取从该摄像单元输出的多个彩色信号的相关系数，由这些相关系数来检测半导体表面的缺陷。因此，能够检测变色、污损等缺陷。
在专利文献2中，从形成有将主面侧密封的树脂层的晶片的背面侧，使光轴与所述晶片的主面交叉地照射红外光线，一面接受该反射光一面进行摄像，由此检测在晶片内部产生的裂纹。即，从通过切割而单片化的晶片的背面侧照射红外光线，从而能够使红外光线透过晶片，一面接受在产生于晶片内部的裂纹的界面漫反射的红外光线的反射光一面对其进行成像，从而能够使产生于晶片内部的裂纹显像化。
在专利文献3中，通过检测来自半导体芯片的弹性波来检测半导体芯片的变形以及裂纹的产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平6-82377号公报
专利文献2：JP特开2008-45965号公报
专利文献3：JP特开2015-170746号公报
发明内容
-发明所要解决的课题-
顺带一提，作为工件，如图23所示，有时是具备布线图案的布线图案层1和处于布线图案层上的被覆层2的半导体芯片3。在这样的情况下，在照明光入射到该工件的表面的情况下，照明光或是被被覆层2的表面反射，或是透过被覆层2，或是被被覆层2吸收，或是被被覆层2散射，此外，或是从布线图案层1反射。
因此，很难利用专利文献1等记载的检测装置来检测形成在被覆层2的上表面的破裂等裂纹。此外，在专利文献2记载的方法中，通过从晶片的背面侧照射红外光线，能够使红外光线透过晶片，使在晶片内部产生的裂纹显像化，该方法不能检测晶片的表面的裂纹。在专利文献3中，检测来自半导体芯片的弹性波，从而检测是否产生了裂纹。因此，无法进行裂纹的位置检测。
本发明鉴于上述课题，提供一种能够稳定地检测形成于工件的表面的裂纹等缺陷的有无等的缺陷检测装置以及检测方法。此外，提供一种能够稳定地检测裂纹等缺陷的有无等的裸片接合机以及接合方法。
-用于解决课题的手段-
本发明的缺陷检测装置检测在作为半导体产品或者半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷，该缺陷检测装置具备检查机构，该检查机构具有：对所述工件照射明视野照明光的照明器；以及构成观察光学系统且观察由所述照明器照射的所述工件的观察部位的摄像装置，所述检查机构观察从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出的来自所述工件的反射光，相比由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。这里，所谓半导体产品，不仅指作为产品而完成的制品，而且包含制造中途阶段的未完成的制品。这里，所谓合焦位置，是合焦面(与像面(传感器面)处于共轭的关系的面)的任意位置，所谓非合焦位置，是所述合焦面以外的位置。将物体面与合焦位置不一致的情况称作散焦。
根据本发明的缺陷检测装置，在照射明视野照明光并观察反射光的装置中，进行如下所述的所谓散焦，即，使来自工件的反射光在表观上从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出。这里，所谓明视野照明光，是从观察光学系统的主光线的延长方向上进行照明(大致平行光)。由此，能够强调由来自非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷，能够使难以看到的缺陷容易被看到，或使已有的装置中无法看到的缺陷被看到。这里，所谓强调，是将图像上的缺陷放大得比由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷大，或增大观察图像上的缺陷和其他部分之间的对比度。即，本发明中的所谓强调，是说发生了放大或增大对比度的至少任一者。
在所述构成中，可以从合焦位置和非合焦位置的至少包含非合焦位置的两个不同的位置射出反射光。在该位置包含合焦位置。即，所谓至少两个不同的位置，有合焦位置以及一个以上的非合焦位置的情况和两个以上的非合焦位置的情况。此外，可以基于来自至少一个所述位置的反射光进行检查或者进行检测图像上的工件的位置的定位。由此，观察光学系统除了检查功能以外还具有定位功能，并且对于在合焦位置的附近(被摄景深的深度的范围)需要定位的装置(特别是裸片接合机)是有效的。所述检查机构可以以所述合焦位置为边界，基于分别从接近于所述摄像装置的一侧的非合焦位置和与所述摄像装置分离的一侧的非合焦位置射出的反射光来进行检查。由此，以合焦位置为边界，接近于摄像装置的一侧的非合焦位置的观察图像上的缺陷的颜色和与摄像装置分离的一侧的非合焦位置的观察图像上的缺陷的颜色就会不同。
所述照明器侧的NA可以比观察光学系统侧的NA小。由此，对于具有相对的一对倾斜面的缺陷来说，即使是相对的面的倾斜面彼此的相对角(在本说明书中称为裂纹角，在将一个面的倾斜角度设为θ1(顺时针方向)，将另一个面的倾斜角度设为θ2(逆时针方向)时，为θ1+θ2)小的情况，也能够进行检查。
通过将所述工件配置在非合焦位置，可以使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出。此外，所述检查机构具备使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出的散焦单元，所述散焦单元能够设为以下任一种单元：使工件和光学系统在光轴方向上相对移动的单元、变更光学系统的单元、使用合焦位置不同的多个光学系统以及受光元件的单元、变更照明或者观察波长的单元。
可以设置能够使照明单元侧的NA以及观察光学系统侧的NA的至少一者可变的可变单元。
可以根据工件的斜度或者散焦量，设置至少设定观察光学系统侧或者照明器侧的NA的NA控制部。
可以在从观察光学系统中的合焦位置散焦100μm以上的位置进行检查。
当检查对象的工件的缺陷具有彼此方向不同的一对面部时，从所述工件的位置到所述非合焦位置的散焦量，比根据所述摄像装置的最小检测幅宽εmin、与光轴正交的线和一个面部所成的角θ1、与光轴正交的线和另一个面部所成的角θ2、一对面部的分离幅宽w并利用εmin-w/(tan2θ1+tan2θ2)的式子算出的值大。由此，能够提高能将观察图像上的缺陷放大的可靠性。
在所述构成中，当检查对象的工件的θ1以及θ2由观察光学系统的数值孔径NA限制时，能够设为-sin-1(NA)≤θ1≤sin-1(NA)，且，-sin-1(NA)≤θ2≤sin-1(NA)。
也可以设置控制所述散焦单元以使得成为给定的散焦量的控制部。由此，缺陷检测装置可自动地进行散焦。在该情况下，控制部也可以具备基于给定的参数来运算散焦量的运算部。由此，使用者仅设定参数，缺陷检测装置自动地决定散焦量。
所述照明单元也可以具备：检查用光源、定位用光源、以及通过切换所述光源来以电的方式切换照明侧的NA的NA切换部。
也可以具备根据散焦量和分离幅宽来检测面部的倾斜角度以及缺陷幅宽的检测部。由此，能够进行缺陷的面部的角度测量。
也可以具备当从合焦位置和非合焦位置的至少包含非合焦位置的两个不同的位置进行检查时，基于缺陷的明暗的变化以及/或者缺陷的大小的变化来判别缺陷的判别单元。即，通过对缺陷的明暗的变化和大小的变化的任一者、或者这两者进行判别，例如，能够进行缺陷的分类(具有倾斜面的所谓裂纹、异物等)。缺陷的大小的变化是指放大或者缩小。
所述工件可以由多层构造构成，且是从检查对象的层反射或者散射而入射到摄像装置的光的强度比来自其他层的强度大的波长。
在所述构成中，所述工件具备：具有来源于半导体制造工序的浓淡图案的浓淡层；以及覆盖该浓淡层的浓淡图案的被覆层，从所述照明单元照射的照明光能够设为至少与从浓淡层反射而入射到所述摄像装置的光相比从所述被覆层反射或者散射而入射到摄像装置的光的强度大的波长且降低了所述浓淡层的浓淡图案的影响的光。所谓降低了浓淡图案的影响，是指观察缺陷时使这些浓淡图案消失或很浅地映现而无损于缺陷的观察的情况。即，相比使用该光以外的光的情况，因浓淡图案而产生的亮度对比度会变低。由此，能够映出从被覆层的表面反射或者散射的光，能够使因浓淡图案而产生的亮度对比度变低，降低(减少)浓淡图案的影响。
被覆层是有机物层，此外，该有机物层能够设定为聚酰亚胺树脂。所述被覆层的膜厚能够设定为1μm～100μm。被覆层由两层以上的多层构成，可以是各层为同一材质，各层为不同材质，或者多层的给定的层为同一材质。
所述照明单元的照明光当中被观察的波长优选为450nm以下或者1000nm以上。这样，如果被观察的波长为450nm以下或者1000nm以上，被覆层就能够由聚酰亚胺树脂构成，并且具有浓淡图案的浓淡层能够稳定地降低布线图案的影响。
在所述结构中，具有载置有工件的工作台，该工作台的工件的载置部能够由通过吸引来吸引并保持工件的多孔质材料形成。此外，具有载置有工件的工作台，该工作台的工件的载置部能够由通过静电吸引并保持工件的静电卡盘构造构成。当工作台的工件的载置部由多孔质材料构成，或者由静电卡盘构造构成时，工件相对于工作台整体被均匀地保持。因此，即使工件有翘曲也能够设为平面状，能够防止在观察时观察到较暗的翘曲部分。
作为工件，是布线图案构成其浓淡图案的晶片，或是将晶片单片化的单片体(半导体芯片)等。即，作为工件，可以是搭载于引线框、基板的单片体(未被封装，即，未被覆单片体)、由多个单片体构成的器件(将单一的单片体堆积而成，多个单片体的集合体)，例如，是层叠的存储器芯片、SiP(System in Package)。
本发明的缺陷检测方法检测在作为半导体产品或者半导体产品的一部分的至少具有倾斜面部的缺陷，该缺陷检测方法对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，相比由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
根据本发明的缺陷检测方法，在照射明视野照明光并观察反射光的装置中，进行如下所述的所谓散焦，即，使来自工件的反射光在表观上从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出。这里，所谓明视野照明光，是从观察光学系统的主光线的延长方向上进行照明(大致平行光)。由此，能够强调由来自非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷，能够使难以看到的缺陷容易被看到，或使已有的装置中无法看到的缺陷被看到。
本发明的第2缺陷检测方法是检测在作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷的缺陷检测方法，将工件载置于具有由多孔质材料形成的工件的载置部的工作台，经由所述多孔质材料的气孔吸引工件并使其吸附于工作台，对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
本发明的第3缺陷检测方法是检测在作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件中具有至少倾斜面部的缺陷的缺陷检测方法，将工件载置于具有由静电卡盘构造构成的工件的载置部的工作台，通过静电吸引工件并使其保持于工作台，对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
作为缺陷检测方法，可以使用所述缺陷检测装置。可以预先设定通过所述缺陷检测方法检测到的缺陷作为产品是否不良的判断基准，根据判断基准，对于缺陷图像，进行是不良品还是良品的判断。
当从合焦位置和非合焦位置的至少包含非合焦位置的两个不同的位置进行检查时，可以基于缺陷的明暗的变化以及/或者缺陷的大小的变化来判别缺陷。缺陷的大小的变化是指放大或者缩小。
此外，作为晶片、半导体芯片，能够提供通过缺陷检测方法未检测出缺陷、或者检测出的缺陷被所述缺陷检测方法判断为良品的晶片、半导体芯片。
作为半导体装置，可以由通过所述缺陷检测方法未检测出缺陷、或者检测出的缺陷被所述缺陷检测方法判断为良品的单片体构成。
本发明的裸片接合机具备接合部，该接合部在拾取位置拾取工件、将该拾取到的工件输送到接合位置，并在该接合位置对工件进行接合，所述裸片接合机配置了所述缺陷检测装置。
根据本发明的裸片接合机，能够在接合部、接合部以外的位置、即裸片接合机的任一个位置，检测进行接合的工件的表面的裂纹等缺陷。即，能够在接合动作前、接合动作中、接合动作后等检测工件(半导体芯片等)的缺陷(裂纹)，防止不良品出厂。此外，在将半导体芯片(裸片：die)层叠(堆叠：stack)的产品的情况下，能够很大程度改善成品率。例如，若在不良芯片之上接合芯片，或是在层叠了良品芯片的基础上层叠不良芯片，则该层叠体就会不良，产品的等级会降低。
在所述裸片接合机中，使得能够进行在拾取位置的定位检测，并能够进行在接合位置的定位检测。
作为裸片接合机，可以在拾取位置和接合位置之间具有输送工件的中间平台，在该中间平台也可以配置所述本发明的缺陷检测装置，进一步地，也能够进行在拾取位置、接合位置、拾取位置和接合位置之间的中间平台之内至少一个位置的定位检测。
本发明的第1接合方法具备接合工序，在该接合工序中，在拾取位置拾取工件，将该拾取到的工件输送到接合位置，并在该接合位置对工件进行接合，在拾取前和拾取后的至少任一者，通过所述缺陷检测装置对工件检测缺陷。
本发明的第2接合方法具备接合工序，在该接合工序中，在拾取位置拾取工件，将该拾取到的工件输送到接合位置，并在该接合位置对工件进行接合，在拾取位置和接合位置之间具有中间平台，在往中间平台去的工件供给前和从中间平台起的工件排出后的至少任一者，通过所述缺陷检测装置对工件检测缺陷。
本发明的第3接合方法具备接合工序，在该接合工序中，在拾取位置拾取工件，将该拾取到的工件输送到接合位置，并在该接合位置对工件进行接合，在接合前和接合后的至少任一者，通过所述缺陷检测装置对工件检测缺陷。
本发明的第4接合方法具备接合工序，在该接合工序中，在拾取位置拾取工件，将该拾取到的工件输送到接合位置，并在该接合位置对工件进行接合，在往接合工序去的工件供给前和从接合工序起的工件排出后的至少任一者，进行使用了所述记载的缺陷检测方法的检查工序。
半导体制造方法具备使用了所述缺陷检测方法的检查工序，进一步地，具备切割工序和模制密封工序的至少任一个工序，其中，该切割工序将晶片切断而单片化，该模制密封工序用树脂对单片化而形成的半导体芯片进行密封。
半导体装置制造方法制造具备由多个单片体构成的单片体集合体的半导体装置，该半导体装置制造方法使用所述陷检测方法对由一个单片体或者给定数量的单片体的集合体构成的被对象物和应集合在该被对象物的其他单片体的至少任一者进行检查。
-发明效果-
在本发明中，由于能够使由来自非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷比由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷更放大来进行观察，或是能够看到已有的装置中无法看到的缺陷，因此能够稳定地检测缺陷(裂纹)。
附图说明
图1是本发明涉及的缺陷检测装置的简要图。
图2A是表示使用本发明的裸片接合机的接合工序的简要图。
图2B是裸片接合机的简要立体图。
图3表示本发明的裸片接合机，是在拾取位置具备缺陷检测装置的裸片接合机的简要图。
图4是表示晶片的简要立体图。
图5A是被覆层为单层的工件的主要部分放大剖面图。
图5B是被覆层为多层的工件的主要部分放大剖面图。
图6A是表示光的反射且照明器侧的NA比观察光学系统侧的NA小的情况下的说明图。
图6B是表示光的反射且照明器侧的NA比观察光学系统侧的NA大的情况下的说明图。
图7A是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且在一对切断端面的上表面形成倾斜面部的状态的简要剖面图。
图7B是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且在一个切断端面的上表面形成倾斜面部的状态的简要剖面图。
图7C是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且设为剖面V字形形状的状态的简要剖面图。
图7D是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且设为剖面直角三角形形状的状态的简要剖面图。
图7E是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件切断成凹折状并在一对切断端面的上表面形成倾斜面部的状态的简要剖面图。
图7F是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件切断成凸折状并在一个切断端面的上表面形成倾斜面部的状态的简要剖面图。
图7G是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件折弯成凹折状的状态的简要剖面图。
图7H是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件折弯成凸折状的状态的简要剖面图。
图7I是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件切断成凹折状并形成从切断端面的上端起平坦地延伸的倾斜面部的状态的简要剖面图。
图7J是表示工件中产生的缺陷(裂纹)且将工件切断成凸折状并形成从切断端面的上端起平坦地延伸的倾斜面部的状态的简要剖面图。
图8是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的合焦位置以及非合焦位置的关系的说明图。
图9是在具有斜度θ的物体面中表示照明光和反射光的关系的说明图。
图10是表示基于来自合焦位置的反射光的像和基于来自非合焦位置的反射光的像发生偏离的说明图。
图11是表示来自具有切断成凹折状的缺陷的工件的反射光束、包括非合焦位置Fa的面的亮度剖面、以及包括非合焦位置Fb的面的亮度剖面的图。
图12A是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且上方侧的非合焦位置的图像。
图12B是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且上方侧的非合焦位置的图像。
图12C是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且上方侧的非合焦位置的图像。
图12D是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且上方侧的非合焦位置的图像。
图12E是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且下方侧的非合焦位置的图像。
图12F是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且下方侧的非合焦位置的图像。
图12G是表示具有切断成凹折状的缺陷的工件的观察图像且下方侧的非合焦位置的图像。
图13是表示具有切断成凸折状的缺陷的工件的合焦位置以及非合焦位置的关系的说明图。
图14是表示来自具有切断成凸折状的缺陷的工件的反射光束、包括非合焦位置Fa的面的亮度剖面、以及包括非合焦位置Fb的面的亮度剖面的图。
图15是表示倾斜角和最小散焦量的关系的曲线图。
图16是光的透过率的说明图。
图17A是表示在本发明的裸片接合机的拾取工作台上吸附半导体芯片的方法，是表示吸附前的简要图。
图17B是表示在本发明的裸片接合机的拾取工作台上吸附半导体芯片的方法，是表示吸附中途的简要图。
图17C是表示在本发明的裸片接合机的拾取工作台上吸附半导体芯片的方法，是表示吸附后的简要图。
图18是具备其他散焦单元的缺陷检测装置的简要图。
图19是具备其他散焦单元的缺陷检测装置的简要图。
图20是具备其他散焦单元的缺陷检测装置的简要图。
图21是具备其他照明单元的缺陷检测装置的简要图。
图22是裸片接合机的简要立体图。
图23是向作为工件的半导体芯片照射照明光的状态的简要剖面图。
图24是表示半导体制造工序图的框图。
具体实施方式
以下，基于图1～图24来说明本发明的实施方式。
图1示出本发明涉及的工件缺陷检测装置的简要图，该缺陷检测装置对在半导体晶片29(参照图4)、将该半导体晶片29单片化后得到的半导体芯片21(参照图2A、2B)、裸片等工件形成的裂纹等缺陷50(参照图7)的有无、其位置进行检测。
工件如图5A、图5B所示，具有作为浓淡图案的浓淡层11和覆盖该浓淡层11的浓淡图案的被覆层12。在该情况下，被覆层12在图5A中由一层构成，在图5B中由多层(在该图例中，浓淡层侧的第1层13和该第1层13的上层的第2层14这两层)构成。另外，作为浓淡图案，能够由布线图案构成，在由布线图案构成的情况下，能够将浓淡层11称为布线图案层。
即，在本申请发明中，作为浓淡图案，是来源于半导体制造工序且通过半导体制造工序而形成的，例如，有因布线图案而产生的图案、因具有氧化或氮化了的Si和与这些Si不同的Si而产生的图案等。这样，工件的浓淡图案只要是通过半导体制造工序而形成的即可，其基材是半导体、或玻璃、或高分子材料。另外，作为半导体制造前工序的工艺，有平板印刷(也包含离子注入、蚀刻等)以及成膜工序等。
作为被覆层12，例如，能够由硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等构成。此外，如图5B所示，在有多层的情况下，第1层13和第2层14可以是同一材质，也可以是不同材质。即，如图5A所示，如果被覆层12是一层，则其材质就能够由硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等构成，如图5B所示，如果被覆层12具有多层，则例如能够将第1层13设为聚酰亚胺树脂，将第2层设为硅酮树脂，或是将第1层13设为硅酮树脂，将第2层设为聚酰亚胺树脂，或是将第1层13和第2层14设为聚酰亚胺树脂，将第1层13和第2层14设为硅酮树脂。此外，即使在对第1层13和第2层14使用同一种树脂的情况下，也可以使用特性等不同的树脂。
作为被覆层12的厚度尺寸，例如，可以是图5A所示的单层，也可以如图5B所示，是多层，例如，能够设定成1μm～100μm，更优选，能够设为1μm～20μm程度。此外，被覆层也可以是3层以上，在该情况下，各层可以是相同材质，各层不同的材质、或者多层的规定的层也可以是相同材质。
缺陷检测装置100配设在本实施方式中图2B以及图22所示那样的裸片接合机的任意位置。裸片接合机具备接合部，其在拾取位置(pickup position)P将从晶片29(参照图4)切出的芯片21拾取，并移送(搭载)到引线框等的基板22的接合位置(bonding position)Q。晶片29通过切割工序而断开(分割)成很多芯片21。因此，该芯片21如图4所示在工作台(拾取工作台)上排列成矩阵状。图2B所示的裸片接合机如后所述在拾取位置P和接合位置Q之间配置工作台(中间平台)。在这样配置了中间平台的情况下，在接合工序中，能够将从晶片29拾取的工件暂时载置到中间平台，从该中间平台再次拾取工件，并进行接合。因此，本发明涉及的缺陷检测装置100配置在拾取位置P、接合位置Q、中间平台上的至少任意位置、从拾取位置P到接合位置Q的任一位置、接合部以外的位置。
如图3所示，工作台(在本实施方式中为拾取工作台101)具备矩形状的多孔质材料102和从周围支承多孔质材料102的支承部103，与省略图示的真空泵等吸引机构连接。多孔质材料是指空出无数的小气孔的材料，有金属、陶瓷等各种材料。多孔质材料102例如优选网眼粒径为240、平均细孔径为55μm左右。多孔质材料102的上表面成为载置工件的载置部。当在多孔质材料102上载置有工件的状态下驱动吸引机构时，经由形成于多孔质材料102以及支承部103的下方的封闭空间及多孔质材料102的无数的气孔来吸引工件，工件整面地被多孔质材料102吸附。
多孔质材料102比工件(芯片)的外径尺寸稍大。例如，在芯片尺寸为10×15mm的情况下，多孔质材料102的外周长度优选为芯片尺寸+0.1mm左右。由此，芯片被多孔质材料102吸附到外周部。
在拾取工作台101与吸引机构之间的流路设置有用于测定真空压的真空压传感器104(或流量传感器)，通过读取传感器的值，能够判别在拾取工作台101中是否吸引有工件。
以往，在拾取工作台101等的工作台设置吸引口吸引工件的情况下，吸引口的直径大到300μm左右，在将工件固定于拾取工作台101等工作台时工件被吸引到吸引口。由此，有时在工件的表面产生倾斜而观察到较暗。此外，有时因工件的形成过程而产生残余应力，工件产生翘曲，翘曲的部分被观察到较暗。在本实施方式中，通过将拾取工作台101的工件的载置部设为多孔质材料102，工件相对于平台整体被均匀地保持。因此，即使工件有翘曲也能够设为平面状，能够防止在观察时观察到较暗的翘曲部分。此外，在拾取工作台101上未设置以往设置的大的吸引口，因此能够防止工件被吸引到吸引口产生倾斜，而被观察到较暗。
该裸片接合机如图2A所示，具备筒夹(吸附筒夹)23。该筒夹(collet)23能够通过省略图示的移动机构而进行拾取位置P上的箭头a方向的上升以及箭头b方向的下降、接合位置Q上的箭头c方向的上升以及箭头d方向的下降、拾取位置P和接合位置Q之间的箭头e、f方向的往复运动。移动机构例如通过由微型计算机等构成的控制单元来控制所述箭头a、b、c、d、e、f的移动。另外，作为移动机构，能够由气缸机构、滚珠螺杆机构、线性马达机构等各种机构构成。
吸附筒夹23具备具有在其下表面开口的吸附孔28的头部(吸附的嘴)24，经由吸附孔28对芯片21进行真空吸引，将芯片21吸附在该头部24的下端面(前端面)。若解除该真空吸引(真空抽取)，则芯片21就从头部24脱落。
此外，断开(分割)成很多芯片21的晶片29例如配置在XYθ工作台25(参照图4)上，在该XYθ工作台25配置具备顶起销的顶起单元。即，通过顶起单元，易于将想要拾取的芯片21从下方顶起，而从粘着片剥离。在该状态下，该芯片21吸附在下降下来的吸附筒夹23。
即，在使筒夹位于该应拾取的芯片21的上方后，如箭头b那样使筒夹23下降来拾取该芯片21。之后，如箭头a那样使筒夹23上升。
接着，使筒夹向箭头e方向移动，在使其位于该岛部的上方后，使筒夹如箭头d那样下降移动，将芯片21供给到该岛部。此外，在将芯片21供给至岛部后，在使筒夹如箭头c那样上升后，如箭头f那样，返回到拾取位置P的上方的待机位置。
即，通过使筒夹23依次如箭头b、a、e、d、c、f那样移动，从而用筒夹23在拾取位置P拾取芯片21，并在接合位置Q将该芯片21安装到芯片21。
顺带一提，在拾取位置P，需要进行应拾取的芯片21的位置确认(位置检测)，在接合位置Q，也需要进行应接合的引线框的岛的位置确认(位置检测)。因此，一般，通过配设在拾取位置P的上方位置的确认用摄像机来观察应拾取的芯片21，使筒夹23位于该应拾取的芯片21的上方，此外，通过配设在接合位置Q的上方位置的确认用摄像机来观察引线框的岛，并使筒夹23位于该岛的上方。
因此，在裸片接合机150中，将定位装置配置在拾取位置P。在该定位装置中包含本发明涉及的缺陷检测装置100。即，定位装置具备如图1所示的检查机构30。检查机构30具备：用于观察芯片21的摄像装置31；对芯片21进行照明的照明单元32；将从照明单元32照射的光反射的半反射镜33；以及使来自芯片21的反射光从光轴方向上自合焦位置偏离(被散焦)的非合焦位置射出的散焦单元39。这里，合焦位置是使平行光束进入透镜时光线在光轴上相交的位置，所谓非合焦位置，是所述的合焦位置以外的位置，指从合焦位置散焦的位置。
构成观察光学系统的摄像装置31具有摄像机34和透镜35。作为该情况下的摄像机34，能够由CCD、CMOS图像传感器等构成。即，只要能够将照明波长的光图像化即可。因此，可以使用对可见光、紫外、红外具有灵敏度的传感器。此外，作为透镜35，能够由远心透镜、非远心透镜等构成。摄像装置31由控制单元43控制。控制单元43具备：进行缺陷检查的检查用处理器44；和用于检测图像上的工件的位置(例如图像匹配)的定位用处理器45。
照明单元32如图1所示是具备光源36以及透镜37的明视野用照明器。所谓明视野照明，指从观察光学系统31的主光线的延长方向照明(平行光)。即，一般，明视野对所照明的光反射或者透过的直接光进行观察，该情况下的照明方法称为直接光照明法。在本实施方式中，对工件表面(芯片21表面)的正常部分进行明亮的观察，主要观察由芯片21表面的大部分(正常部分)反射的直接光。所谓“从观察光学系统31的主光线的延长方向照明”，例如包含以下如JP特开2002-39956那样的情况等，即：使得来自发光单元的射出光通过透镜折射而成为接近于平行的收敛的朝向的光，并且使通过该透镜折射的光被半反射镜反射而照射至检查对象面的大致整面，并将由检查对象面反射的光导入到设置在该光收敛的部位的摄像单元。
在本实施方式中，使照明单元侧的NA(数值孔径)比观察光学系统侧的NA小。即，在工件(芯片21)的倾斜的面的反射(透过)下，如图6A以及图6B所示那样光线发生倾斜。在该情况下，如图6B那样，在照明单元侧的NA比观察光学系统侧的NA大的情况下，主光线以外的光被观察光学系统的光阑遮挡而不成像。因此，即使发生散焦，像的位置也不发生变化(不被放大)。另一方面，如图6A那样，在照明单元侧的NA比观察光学系统侧的NA小的情况下，不被观察光学系统的光阑遮挡，若发生散焦，则像的位置发生变化(被放大)。因此，在工件倾斜的情况、裂纹角小的情况下，也能够将像放大。
设置能够使照明单元侧的NA以及观察光学系统侧的NA的至少一者可变的可变单元(省略图示)。作为可变单元，例如，能够设为孔径光阑机构，该孔径光阑机构设置于摄像装置31以及照明单元32的任一者或者两者。孔径光阑机构根据工件的斜度或者散焦量而被控制成给定的NA。例如，在本实施方式中，分别在摄像装置31以及照明单元32设置孔径光阑机构，若在后述的运算部41中决定了散焦量，则根据该散焦量，在NA控制部47中通过运算来决定NA，并控制孔径光阑机构。
本实施方式的散焦单元39由设置在摄像装置31的下方并载置芯片21的工作台38和使该工作台38上下往复运动的驱动单元(图示省略)构成。驱动单元例如能够由气缸机构、滚珠螺杆机构、线性马达机构等公知公用的各种机构(优选高精度)构成。由此，芯片21能够如图1的箭头那样进行上下运动，或接近于摄像装置31或分离。即，散焦单元39使芯片21上下运动，使芯片21或位于合焦位置，或位于非合焦位置，进行使来自芯片21表面的反射光在光轴方向上自偏离合焦位置的非合焦位置射出的所谓散焦。
散焦单元39(驱动单元)基于控制部40的控制被驱动。控制部40例如能够由以CPU(Central Processing Unit)为中心且经由总线将ROM(Read Only Memory)、RAM(RandomAccess Memory)等相互连接的微型计算机构成。控制部40具备运算部41，仅例如通过后述的方法由使用者设定给定的参数，运算部41就自动地决定散焦量。
图1所示的缺陷检测装置例如配置在拾取位置P。在该情况下，工件为晶片29。首先，将工件载置于拾取工作台101，经由多孔质材料102的气孔吸引工件，使工件吸附于拾取工作台101。此外，在摄像装置31的下方具备另外的明视野照明单元42，利用该明视野照明单元42检测应该拾取的芯片21的图像上的位置，通过定位用处理器45进行图像匹配处理等，能够进行工件的定位。之后，检测工件的缺陷。
顺带一提，工件表面的缺陷50例如如所述那样有图7所示那样的各种形状。图7A是在一对切断端面51、52的上端形成有倾斜面部S、S的图，图7B是在一个切断端面51的上端形成有倾斜面部S的图。此外，图7C是形成有截面V字形状的槽53的图，形成有一对倾斜面部S。图7D是形成有截面呈直角三角形状的槽54的图，形成有倾斜面部S。图7E是将工件的被覆层12切断为凹折状，在一对切断端面51、52的上端形成有倾斜面部S、S的图，图7F是将工件的被覆层12切断成凸折状而在一方的切断端面51的上端形成倾斜面部S的图。图7G是工件的被覆层12弯折为凹折状的图，经由弯折线形成有倾斜面部S、S，图7H是工件的被覆层12弯折成凸折状的图，经由弯折线形成有倾斜面部S、S，图7I是以凹折状将工件的被覆层12切断而形成的，形成有从切断端面51、52的上端平坦地延伸的倾斜面部S、S，图7J是将工件的被覆层12切断成凸折状而形成的，形成有从切断端面51、52的上端平坦地延伸的倾斜面部S、S。另外，在本发明中，将如图7所示的被覆层12的缺陷50(破裂、弯折及切断等，在任一位置具有倾斜面部S)作为工件(晶片或单片体等)的缺陷进行检测。
通过所述本实施方式的缺陷检测装置100，能够对形成于工件的缺陷50的观察图像上的缺陷图像进行强调来观察。所谓强调，是将图像上的缺陷比由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷进一步放大，或是放大观察图像上的缺陷和其他部分的对比度。即，所谓本发明中的强调，是指放大图像或增大对比度的至少任一者。针对其理由，例如，说明检测图7J以及图8所示那样的缺陷(以凹折状具有切断部的缺陷)的情况。在图8中，将一个(图8的右侧)倾斜面部S1和另一个(图8的左侧)倾斜面部S2的分离幅宽(裂纹幅宽)设为w，将与光轴正交的线和一个倾斜面部S1所成的角(倾斜角)设为θ1，将与光轴正交的线和另一个倾斜面部S2所成的角(倾斜角)设为θ2，将裂纹角θ设为θ1+θ2。另外，在图8中，将虚线设为照明光，将实线设为反射光。
如图9所示，从具有倾斜角θ这样的倾斜的工件表面(倾斜面部S)发射平行光。在该情况下，反射光L2的光线从照射光L1的光轴倾斜2θ。在工件处于图10所示的合焦位置F的情况下，通过聚焦面与照射光L1的主交线的交点且进入±NA(照明侧数值孔径)的范围的反射光形成像IA。由此，能够得到合焦的像(物体面和合焦位置F一致时的象)(参照图12)。
如图10所示，通过使工件从合焦位置F移动到下方的非合焦位置Fb来进行散焦，从而反射光的发射位置在光轴上移动(向下方偏离)，若从观察侧透镜来看，能看到从向图面上的左侧移动了合焦位置F上的位置偏离量的点P进行了发射。由此，在像面中，像IB被观测为与像IA平行的方向的偏离。在该情况下，像的位置偏离量能够作为聚焦移动量×tan(2θ)来算出。另外，优选在检查缺陷之前，减小照明侧数值孔径NA，从而增大被摄景深的深度(能够容许模糊的范围)即可。由此，即使在散焦的情况下，也能够使像不模糊。
这样，在凹折状的情况下，若将工件从物体面(合焦位置F)向下方的非合焦位置Fb散焦，则如图11所示，反射光束A和反射光束B的表观上的位置就相偏离地扩展。由此，对于包含非合焦位置Fb的面的亮度剖面来说，反射光束A和反射光束B的像的间隔扩展，缺陷50以黑的形式(暗的形式)放大(变粗)。即，越从物体面向下方散焦，则如图12E～图12G所示，图像上的缺陷就越以黑的形式放大。另外，图12G表示最远离物体面的下方的非合焦位置的图像，缺陷50被放大得最大(变粗)。图12E是接近于物体面的图像。
此外，在凹折状的情况下，若将工件从物体面(合焦位置F)向上方的非合焦位置Fa散焦，则图11所示，反射光束A和反射光束B的表观上的位置就相偏离地接近。在该情况下，从物体面到非合焦位置Fc，反射光束A和反射光束B都不重合，因此对比度不变大，图像上的缺陷是越向上方散焦就越变小。并且，若相比该非合焦位置Fc更向上方散焦，则反射光束A和反射光束B会重合，因此图像上的缺陷变白(明亮)，并且重合部分逐渐放大，因此图像上的缺陷是越向上方散焦就越逐渐放大。对于包含非合焦位置Fa的面的亮度剖面来说，反射光束A和反射光束B重合，因此图像上的缺陷变白从而对比度变大，成为裂纹幅宽w的大小。并且，越从非合焦位置Fa向上方散焦，则如图12A～图12D所示，图像上的缺陷就越以白的形式放大。另外，图12A表示最远离物体面的上方的非合焦位置的图像，缺陷50被放大得最大(变粗)。图12D是接近于非合焦位置Fc的图像。
另外，在如图7G那样是不存在裂纹幅宽w的缺陷的情况下，从物体面起不存在非合焦位置Fc的区域(对比度不变大从而图像上的缺陷比w小的区域)。因此，越从物体面向下方散焦，则图像上的缺陷就越以黑的形式放大，越从物体面向上方散焦，则图像上的缺陷就越以白的形式放大。
在图7J所示那样的缺陷(以凸折状具有切断部的缺陷)的情况下，若将工件从物体面(合焦位置F)向下方的非合焦位置Fb散焦，则图13所示，反射光束A和反射光束B的表观上的位置就相偏离地接近。在该情况下，从物体面到非合焦位置Fc，反射光束A和反射光束B不重合，因此对比度不变大，图像上的缺陷是越向下方散焦就越变小。并且，若相比该非合焦位置Fc更向下方散焦，则反射光束A和反射光束B就会重合，因此图像上的缺陷变明亮，并且重合部分逐渐放大，因此图像上的缺陷是越向下方散焦就越被逐渐放大。对于包含非合焦位置Fb的面的亮度剖面来说，反射光束A和反射光束B重合，因此图像上的缺陷变白从而对比度变大，成为裂纹幅宽w的大小。并且，越从非合焦位置Fb向下方散焦，则图像上的缺陷就越以白的形式放大。
此外，在凸折状的情况下，若将工件从物体面(合焦位置F)向上方的非合焦位置Fa散焦，则如图14所示，反射光束A和反射光束B的表观上的位置就相偏离地扩展。由此，对于包含非合焦位置Fa的面的亮度剖面来说，反射光束A和反射光束B的象的间隔扩展，缺陷50以黑的形式放大(变粗)。即，越从物体面向上方散焦，则图像上的缺陷就越以黑的形式放大。
另外，在如图7H那样是不存在裂纹幅宽w的缺陷的情况下，从物体面不存在非合焦位置Fc的区域(对比度不变大从而图像上的缺陷比w小的区域)。因此，越从物体面向上方散焦，则图像上的缺陷就越以黑的形式放大，越从物体面向下方散焦，则图像上的缺陷就越以白的形式放大。
这样，通过从至少两个不同的位置射出反射光，能够强调观察图像上的缺陷(或被放大，或增大与其他部分之间的对比度，或发生放大以及对比度大这两者)来进行缺陷检查。而且，能够基于来自至少一个所述位置的反射光进行检查或者进行检测图像上的工件的位置的定位。在该情况下，优选在从观察光学系统中的合焦位置起散焦了100μm以上的位置进行检查。此外，通过以合焦位置F为边界，在接近于摄像装置31的一侧(上方侧)的非合焦位置Fa和与摄像装置31分离的一侧(下方侧)的非合焦位置Fb分别进行散焦，能够以分别不同的颜色来检查缺陷50。
对于最小散焦量z来说，在如图11所示缺陷变黑(暗)的情况下，根据数学表达式1、数学表达式2如数学表达式3那样，使用与光轴正交的线L和一个面部所成的角θ1、与光轴正交的线L和另一个面部所成的角θ2、裂纹幅宽w、最小检测幅宽εmin来算出。另外，Δx1是一个面部侧的放大量，Δx2是另一个面部侧的放大量，ΔXd是放大后的缺陷的尺寸。此外，在缺陷变白(变明)的情况下，根据数学表达式4、数学表达式5如数学表达式6那样，使用θ1、θ2、w、εmin来算出。另外，Δx1′(＝Δx1)是一个面部侧的放大量，Δx2′(＝Δx2)是另一个面部侧的放大量，ΔXl是放大后的缺陷的尺寸。
【数学表达式1】
Δx1＝z·tan2θ1
Δx2＝z·tan2θ2
ΔXd＝Δx1+Δx2+w
检测条件ΔXd≥εmin
【数学表达式2】
ΔXd≥εmin
Δx1+Δx2+w≥εmin
z·tan2θ1+z·tan2θ2≥εmin-w
z(tan2θ1+tan2θ2)≥εmin-w
【数学表达式3】
Figure BDA0002302286160000206
εmin-w＞0时
【数学表达式4】
Δx1’＝z·tan2θ1
Δx2’＝z·tan2θ2
ΔXl＝Δx1’+Δx2’-2w
检测条件ΔXl≥εmin
【数学表达式5】
ΔXl≥εmin
Δx1’+Δx2’-2w≥εmin
z·tan2θ1+z·tan2θ2-2w≥εmin
z(tan2θ1+tan2θ2)≥εmin+2w
【数学表达式6】
Figure BDA0002302286160000215
εmin-W＞0时
图15以曲线示出最小检测幅宽εmin＝10μm、裂纹幅宽w＝0μm下的裂纹角θ与最小散焦量z的关系。此外，优选将观察光学系统的数值孔径设为NA，设-sin-1(NA)≤θ1≤sin-1(NA)，并且，设-sin-1(NA)≤θ2≤sin-1(NA)。这里，εmin例如设为摄像装置的分辨率的1/5程度。这是以下情况：裂纹通常以线状连续地产生，且在图像处理中能够稳定地检测动态范围(DR)的10％程度的亮度变动，通过散焦，在将周围的亮度设为DR的中央值的情况下，在暗侧变化成0，在明侧变化成DR，亮度变动满足与中央值相等以及中央值×1/5＝DR×10％的条件的情况。
控制部40具备运算部41，基于给定的参数来运算散焦量。例如，在运算部41基于所述数学表达式1来运算散焦量的情况下，若设定参数εmin、θ1、θ2、w，则运算部41基于数学表达式1来运算最小散焦量z。另外，在使用者设定参数时，可以将θ1和θ2独立来设定两个参数，也可以作为裂纹角θ(θ1+θ2)来设定一个参数。在作为一个参数θ来设定的情况下，运算部41例如作为θ1＝θ/2以及θ2＝θ/2来运算，或作为θ1＝0以及θ2＝θ来运算等，这样将θ分配给θ1和θ2来运算。控制部40基于由运算部41运算出的散焦量来控制散焦单元39(驱动机构)的驱动。
顺带一提，若对工件照射照明光，则如图5A以及图5B所示，在被覆层12的表面或反射，或透过被覆层12，或在被覆层12被吸收，或在被覆层12散射。进一步地，或由浓淡图案(布线图案)反射。
但是，为了检测被覆层12的表面的缺陷50，反射光只要从被覆层12的表面进入到摄像装置31即可。因此，作为照明光，优选是至少与从浓淡层反射而入射到所述摄像装置31的光相比，从所述被覆层12反射或者散射而入射到摄像装置31的光的强度大的波长，且是降低了所述浓淡层11的浓淡图案的影响的光。这里，所谓降低了浓淡图案的影响，指观察缺陷时使这些浓淡图案消失或很浅地映现而无损于缺陷的观察的情况。即，相比使用该光以外的光的情况，因浓淡图案而产生的亮度对比度会变低。
在该情况下，能够基于被覆层12中的光的透过率来设定照明光的波长。透过率在光学以及分光法中以特定的波长的入射光通过样品的比例来表征，如图16所示，在将入射光的辐射发散度设为I0，将通过样品(被覆层12)的光的辐射发散度设为I时，透过率T由下面的数学表达式7来表征。
【数学表达式7】
Figure BDA0002302286160000221
T：透过率
作为降低了浓淡图案的影响的光，只要被覆层12中的光的透过率为50％以下即可。具体来说，照明单元的照明光当中被观察的波长在所述被覆层12为聚酰亚胺树脂时优选设为450nm以下或者1000nm以上。
因此，由于对照明光能够如所述那样，降低(减小)浓淡图案的影响，并映出从被覆层12反射或者散射的光，因此能够稳定地检测缺陷(裂纹)50。在所述实施方式中，虽然是在拾取位置P的缺陷的检测，但也可以将图1所示那样的缺陷检测装置100配置在接合位置Q。这样，能够在接合位置Q对缺陷检测装置100进行芯片21的表面的缺陷50的检测，并且能够进行缺陷50的检测，能够通过明视野照明而使用在对引线框的岛的位置进行观察的位置确认(定位)中。
图2A、图2B等所示的裸片接合机具备将半导体芯片21等工件从拾取位置P输送到接合位置Q的接合部，但是在这样的接合工序中，也有时会将从晶片29拾取的工件暂时载置在中间平台，从该中间平台再次拾取工件进行接合。
因此，能够在中间平台上，配置图1所示的缺陷检测装置100、这样，只要将缺陷检测装置100配置在中间平台101上，就能够对该中间平台上的工件(半导体芯片21、裸片等)放大形成于工件的缺陷50的观察图像上的缺陷图像来进行观察而且，能够减小浓淡图案(布线图案)的影响，能够稳定地检测缺陷(裂纹)。只要使用该缺陷检测装置100(100A、100B)，在该中间平台也能够进行定位。
设置于配置有缺陷检测装置100的场所(拾取位置P、中间平台上或接合位置Q)的工作台优选工件的载置部由多孔质材料形成。在该情况下，如图17A所示，具备从下方吸引半导体芯片21，进而如图17B所示，利用筒夹23从上方对多孔质材料102按压半导体芯片21的工序，由此，如图17C所示，半导体芯片21相对于工作台整体被均匀地保持。因此，即使工件有翘曲，也能够利用多孔质材料102和筒夹23来限制翘曲而成为平面状，在观察时，能够防止观察到翘曲部分较暗。
顺带一提，在所述裸片接合机中，在拾取位置、接合位置、中间平台上等进行缺陷检测，但是能够在拾取前和拾取后的至少任一者，即，拾取前和拾取后的任一者、或者拾取前和拾取后这两者进行缺陷检测。
此外，能够在接合前和接合后的至少任一者，即，接合前和接合后的任一者、或者接合前和接合后这两者进行缺陷检测。
进一步地，能够在工件向中间平台供给前和工件从中间平台排出后的至少任一者，即，工件向中间平台供给前和工件从中间平台排出后的任一者、或者工件向中间平台供给前和工件从中间平台排出后这两者，进行缺陷检测。此外，除了接合部以外也能够进行缺陷检测。即，能够在裸片接合机上的任意位置配置缺陷检测装置，在裸片接合机上的任意位置进行上述缺陷检测。
这样，也可以在图1所示的缺陷检测装置100、中，设置检测到的缺陷50作为产品是否不良的判断单元。即，在利用缺陷检测装置100进行的缺陷检测方法中，预先设定检测到的缺陷作为产品是否不良的判断基准，对该判断基准和观察图像上的缺陷图像进行比较，进行是不良品还是良品的判断。
作为判断单元，可以由控制摄像装置31的控制部(省略图示)构成。控制部例如能够由以CPU(Central Processing Unit)为中心且经由总线将ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等相互连接而成的微型计算机构成。将存储装置与微型计算机连接。在存储装置中存储成为所述判断单元判断基准的判断基准等。存储装置能够由HDD(Hard Disc Drive)或DVD(Digital Versatile Disk)驱动器、CD-R(Compact Disc-Recordable)驱动器、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read OnlyMemory)等构成。另外，在ROM中存放CPU所执行的程序、数据。
因此，在本发明中，能够将通过缺陷检测方法未检测到缺陷或者检测到的缺陷被所述判断单元判断为良品的工件设为产品(例如，晶片29，半导体芯片21，或者裸片)。
这样，在本发明中，能够使由来自非合焦位置Fa、Fb的反射光形成的观察图像上的缺陷50相比由来自合焦位置F的反射光形成的观察图像上的缺陷50更放大来观察，或能够看到已有的装置中看不到的缺陷50，因此能够稳定地检测缺陷50。
从照明单元32照射的照明光只要是至少与从浓淡层11反射而入射到摄像装置31的光相比，从被覆层12反射或者散射而入射到摄像装置31的光的强度大的波长，且设为降低了浓淡层11的浓淡图案的影响的光，就能够映出从被覆层12反射或者散射的光，因此能够稳定地检测缺陷50。
根据所述裸片接合机，能够在裸片接合机的任一个位置检测要接合的工件表面的裂纹等缺陷50。
此外，只要预先设定通过缺陷检测方法检测出的缺陷作为产品是否不良的判断基准，并进行是不良品还是良品的判断，就能够在接合动作等中检测工件(半导体芯片等)的缺陷(裂纹)50，防止不良品出厂。在所述裸片接合机中，能够进行定位检测，能够进行稳定的高精度的接合工序。
顺带一提，如图24所示，有时半导体制造方法具备：将晶片切断从而单片化的切割工序105；对通过切割工序被单片化而成的半导体芯片进行接合的工序(裸片接合工序106)；用树脂来密封作为单片体的半导体芯片的模制密封工序(模制工序108)，进一步地，在图24中，有对引线进行接合的引线接合工序107等。
因此，在具备这样的工序的半导体制造方法中，可以具备使用接合动作中的所述缺陷检测方法的检查工序。另外，作为半导体制造方法，可以具备切割工序105和检查工序，也可以具备检查工序和模制密封工序108，还可以具备切割工序105、检查工序、模制密封工序108。
此外，作为工件，可以是由通过所述缺陷检测方法未检测到缺陷或者检测到的缺陷被所述缺陷检测方法判断为良品的单片体构成的半导体装置。
此外，作为工件，可以是将多个单片体集合而成的单片体集合体。作为单片体集合体，可以是上下层叠而成，也可以在横向上并列设置，进一步地，还可以是层叠而成的集合体和并列设置的组合。在制造由这样的单片体集合体构成的半导体装置的情况下，能够构成为使用所述缺陷检测方法对由一个单片体或者给定数量的单片体的集合体构成的被对象物和应集合在该被对象物的其他单片体的至少任一者进行检查。即，能够通过所述检查方法仅检查由一个单片体或者给定数量的单片体的集合体构成的被对象物侧，或通过所述检查方法仅检查应集合在对象物的其他单片体侧，或检查被对象物侧以及其他单片体侧这两者。
此外，在裸片接合机等中，能够设定成只要在任一个检测位置在该工件发现缺陷，就在该检测位置停止工件的输送，通过警报音和警报灯点亮的至少任一者向作业者进行通知。此外，能够设置不良品排出机构，只要在工件发现缺陷，就从该检测位置将该不良品排出到装置外。
本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形，例如，作为散焦单元，在实施方式中是仅使工件上下运动的机构，但是也可以仅使摄像装置31上下运动，或使工件以及摄像装置31上下运动的机构。
此外，作为散焦单元，可以是对光学系统进行变更的单元。作为其一例，例如如图18所示，设为在摄像装置31和工件之间插入具有不同于大气中的折射率的物体(例如厚板玻璃)46的结构。此外，作为光学系统的变更，可以使用能变更合焦位置的透镜以及反射镜(可变焦点透镜、可变焦点反射镜)或者能够变更光学的厚度的窗口。
此外，作为散焦单元，可以使用合焦位置不同的多个光学系统以及受光元件。例如如图19所示，具备第1摄像装置31a以及第2摄像装置31b，而且，配置半反射镜45，第1摄像装置31a将比合焦位置更靠上方设为散焦的一侧，第2摄像装置31b将比合焦位置更靠下方设为散焦的一侧。
此外，作为散焦单元，可以是变更照明或者观察波长的单元。例如如图20所示，照明单元32具有第1光源36a和第2光源36b，对来自第1光源36a的光的波长和来自第2光源36b的光的波长进行变更。
进一步地，也可以不具备散焦单元。即，通过预先将工件配置在非合焦位置，能够使来自工件的反射光在光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出。
如图21所示，照明单元32可以具备：检查用光源50、定位用光源51、对这些光源进行切换而以电的方式切换照明侧的NA的NA切换部52、半反射镜46。
此外，在所述实施方式中，虽然能够相对于形成于工件的缺陷而放大观察图像上的缺陷来观察，而且，减小了浓淡图案(布线图案)的影响，但作为缺陷检测装置，也可以仪是能够相对于形成于工件的缺陷而放大观察图像上的缺陷的构成。
在从至少包含非合焦位置的两个不同的位置进行检查时，若将缺陷变明亮的情况下的缺陷检测幅宽设为ΔX1，将缺陷变昏暗的情况下的缺陷检测幅宽设为ΔXd，将相对的面部彼此的相对角(裂纹角)设为θ＝θ1+θ2，则能够设θ2＝0，θ1＝θ，可以将根据数学表达式8通过缺陷检测幅宽ΔXl以及ΔXd的检测来检测θ以及w的检测部(省略图示)设置在例如控制单元43。由此，能够进行倾斜面部的角度测量。
【数学表达式8】
ΔXl＝z·tan2θ1-2w
ΔXd＝z·tan2θ1+w
此外，在从至少包含非合焦位置的两个不同的位置进行检查时，可以将判别缺陷有明暗两种变化的缺陷和仅有明暗一种变化的缺陷的判别单元(省略图示)例如设置在控制单元43。即，判别单元能够将有明暗两种变化的缺陷判别为有倾斜的缺陷(裂纹)，将仅有明暗的任意一种变化的缺陷判别为没有倾斜的缺陷(异物等)，从而进行缺陷的分类(裂纹、异物等)。由此，例如，能够仅将具有明暗变化的缺陷的工件除去等，能够提高合格率。此外，判别单元也能够基于缺陷的大小的变化(放大或者缩小)，来判别是什么样的缺陷，此外，也能够基于缺陷的明暗变化和大小变化这两者，来判别是什么样的缺陷。
另外，能够根据散焦状态，适当设定摄像条件(曝光时间、照明光量等)。此外，能够在同一散焦状态下，以多个摄像条件来拍摄多个图像。例如，若相对于缺陷判明为黑色的工件，将周围(正常部)的平均值设定得明亮，则容易有对比度。
作为被覆层的膜厚，并不限定于1μm～100μm，此外，作为被覆层的材质，也不限于聚酰亚胺树脂、硅酮树脂。即，只要与被覆层的材质、被覆层的膜厚对应地，在观察被覆层的表面时，能够选择降低浓淡图案(布线图案)的影响的照明光即可。
顺带一提，在以使用了450nm以下或者1000nm以上的范围以外的波长的光(可见光)的照明光的暗视野进行观察时，在照明光到达布线图案层的情况下，只要布线图案层的图案间距为光的波长级别，就会发生衍射，使浓淡图案入射到摄像装置(摄像机)。但是，能够通过使用可见光以外的光使引起衍射的照明光衰减而到达布线图案层，并且衍射光本身也被衰减。
作为工件的载置部由多孔质材料形成的工作台，在实施方式中是拾取工作台，但具有所述结构的工作台不限于拾取工作台，也可以是中间平台等其他工作台。即，优选根据配置本发明的缺陷检测装置的场所，将与其对应的场所的工作台设为所述那样的结构。
工件的载置部也可以由通过静电吸引并保持工件的静电卡盘构造构成。即，载置部也可以由在电介质层的内部具备电极的部件构成，电极与控制电源连接，使电极产生电荷，通过静电吸附力将工件固定于载置部。在该情况下，首先，将工件载置于工作台，利用静电吸引工件并保持于工作台，之后，通过所述的方法来检测工件的缺陷。
在工作台的工件的载置部由多孔质材料形成的情况下、在形成静电卡盘构造的情况下，即使工件的翘曲方向为向上凸状，也能够限制其翘曲。本发明的缺陷检测装置以及缺陷检测方法能够应用于裸片接合机以外的装置中需要检测作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件的缺陷的装置。
附图标记说明：
P 拾取位置
Q 接合位置
S 倾斜面部
θ1，θ2 倾斜角
w 裂纹幅宽
εmin 最小检测幅宽
11 浓淡层
12 被覆层
21 半导体芯片
29 晶片
30 检查机构
31 摄像装置
32 照明单元
39 散焦单元
47 NA控制部
50 缺陷
52 NA切换部。

Claims (21)

1.一种缺陷检测装置，检测在作为半导体产品或者半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷，
所述缺陷检测装置的特征在于，
具备检查机构，该检查机构具有：
对所述工件照射明视野照明光的照明单元；和
构成观察光学系统且观察由所述照明单元照射的所述工件的观察部位的摄像装置，
所述检查机构观察从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出的来自所述工件的反射光，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
2.根据权利要求1所述缺陷检测装置，其特征在于，
从合焦位置和非合焦位置的至少包含非合焦位置的两个不同的位置射出反射光。
3.根据权利要求2所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述检查机构以所述合焦位置为边界，基于分别从接近于所述摄像装置的一侧的非合焦位置和与所述摄像装置分离的一侧的非合焦位置射出的反射光来进行检查。
4.根据权利要求1～3中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
通过将所述工件配置在非合焦位置，从而使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出。
5.根据权利要求1～4中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述检查机构具备使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置偏离的非合焦位置射出的散焦单元，所述散焦单元是以下的任一种单元：使工件和光学系统在光轴方向上相对移动的单元、变更光学系统的单元、使用合焦位置不同的多个光学系统以及受光元件的单元、变更照明或者观察波长的单元。
6.根据权利要求1～5中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
在从观察光学系统中的合焦位置散焦100μm以上的位置进行检查。
7.根据权利要求1～6中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
具备根据散焦量和分离幅宽来检测面部的倾斜角度以及缺陷幅宽的检测部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述工件可以由多层构造构成，且是从检查对象的层反射或者散射而入射到摄像装置的光的强度比来自其他层的强度大的波长。
9.根据权利要求8所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述工件具备：
浓淡层，具有来源于半导体制造工序的浓淡图案；以及
被覆层，覆盖该浓淡层的浓淡图案，
从所述照明单元照射的照明光是至少与从浓淡层反射而入射到所述摄像装置的光相比从所述被覆层反射或者散射而入射到摄像装置的光的强度大的波长且降低了所述浓淡层的浓淡图案的影响的光。
10.根据权利要求1～9中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述被覆层是有机物层。
11.根据权利要求1～10中任一项所述缺陷检测装置，其特征在于，
所述照明单元的照明光当中被观察的波长是450nm以下或者1000nm以上。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述缺陷检测装置具有载置工件的工作台，该工作台的工件的载置部由通过吸引来吸引并保持工件的多孔质材料形成。
13.根据权利要求1～11中任一项所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述缺陷检测装置具有载置工件的工作台，该工作台的工件的载置部由静电卡盘构造构成，该静电卡盘构造通过静电吸引并保持工件。
14.一种缺陷检测方法，检测在作为半导体产品或者半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷，
所述缺陷检测方法的特征在于，
对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
15.一种缺陷检测方法，检测在作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷，
所述缺陷检测方法的特征在于，
将工件载置于具有由多孔质材料形成的工件的载置部的工作台，
经由所述多孔质材料的气孔吸引工件并使其吸附于工作台，
对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
16.一种缺陷检测方法，检测在作为半导体产品或半导体产品的一部分的工件中至少具有倾斜面部的缺陷，
所述缺陷检测方法的特征在于，
将工件载置于具有由静电卡盘构造构成的工件的载置部的工作台，
通过静电吸引工件并保持于工作台，
对所述工件照射明视野照明光，使来自工件的反射光从光轴方向上自合焦位置散焦的非合焦位置射出，与由来自合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷相比，更强调由来自所述非合焦位置的反射光形成的观察图像上的缺陷。
17.一种晶片，其特征在于，
通过所述权利要求14～权利要求16中任一项所述的缺陷检测方法未检测到缺陷或者检测到的缺陷被权利要求14～权利要求16的任一项所述的缺陷检测方法判断为良品。
18.一种半导体芯片，其特征在于，
通过所述权利要求14～权利要求16中任一项所述的缺陷检测方法未检测到缺陷或者检测到的缺陷被权利要求14～权利要求16的任一项所述的缺陷检测方法判断为良品。
19.一种裸片接合机，具备接合部，其在拾取位置拾取作为工件的单片体，将该拾取到的单片体输送到接合位置，且在该接合位置对工件进行接合，
所述裸片接合机的特征在于，
配置了所述权利要求1～权利要求13中任一项所述的缺陷检测装置。
20.一种半导体制造方法，其特征在于，具备：
使用了所述权利要求14～权利要求16中任一项所述的缺陷检测方法的检查工序，
进一步地，具备切割工序和模制密封工序的至少任一个工序，其中，该切割工序将晶片切断来进行单片化，该模制密封工序用树脂对单片化而形成的半导体芯片进行密封。
21.一种半导体装置制造方法，制造具备由多个单片体构成的单片体集合体的半导体装置，
所述半导体装置制造方法的特征在于，
使用所述权利要求14～权利要求16中任一项所述的缺陷检测方法对由一个单片体或者给定数量的单片体的集合体构成的被对象物和应集合于该被对象物的其他单片体的至少任一个进行检查。
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