CN1708685A - 布线图案的检查设备、检查方法、检测设备、检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种布线图案检查设备包括光源(10)、引导将来自光源的光引导为基本上平行的平行光引导部件、以及光提取部件，该光提取部件从由平行光引导部件引导的光中提取横向波光分量，所述横向波光分量与光引导方向垂直相交，并且该光提取部件将横向波光分量转换为特殊的偏振分量，并用所述特殊偏振分量照射工件(51)，而且从通过由工件反射所发射的特殊偏振分量获得的反射光中提取垂直波光分量。
Description
技术领域
本发明涉及一种布线图案的检查设备、检查方法、检测设备和检测方法，用于光学地提取半导体封装的多层布线衬底中的最上层的布线图案和通过高分辨率拾取图像，从而自动地检查和检测该图案，其中在所述半导体封装的多层布线衬底上例如具有透明度的经聚酰亚胺绝缘层堆叠多个布线图案。
背景技术
一般情况下，在形成在为了使电子设备更小或更轻的半导体封装的多层布线衬底上的布线图案中，铜箔经粘合剂层叠在聚酰亚胺膜上并通过相减工艺、半相加工艺等进行构图/处理，并且一部分的厚度为5-15μm，最高集成度具有大约10μm的宽度。
在这个构图工艺步骤中，恐怕会突然产生严重缺陷，例如布线图案变薄(裂开)、布线断开、短路和增厚(突起)。因此，迄今为止这些缺陷的存在是通过开路/短路检查或视觉检查来判断的。然而，视觉检查存在的问题是需要图案最小化的技能，并且由于检查者的物理条件等在检查结果中产生波动或缺陷疏漏。则，近年来，已经提出了各种类型的自动检查设备，这些设备使用照相机自动地检查缺陷的存在(例如，Jpn.Pat.Appln.KOKAI Publication No.10-19531(例1)和Jpn.Pat.No.2962565(图5、7))。而且，可以视觉地检查存在于半导体封装的多层布线衬底中的具有10μm最小宽度的布线图案中的各种类型缺陷，但是存在的问题是视觉检查需要大量检查时间，并且随着个人成本的增加产品单位价格增加了。因此，需要自动检查。例如，为了检测10μm宽度内的1/3或更多的缺陷，必须实现1μm的成像分辨率。为了解决这个问题，从成像分辨率和成像视场(物体加工尺寸)之间的关系的广泛观点来看，必须寻找成像方法、检查方法、进一步的处理方法等。
一般情况下，在使用照相机自动检查缺陷存在的自动检查设备中，通过多个传感器照相机(线CCD器件、区域CCD器件等)在分割区域等中利用时间差对同一工件上的多个布线图案同时成像，并且识别该图像。通过这个工艺，检测到诸如变薄(裂开)、布线断开、短路、增厚(突起)等存在于布线图案中的缺陷。作为识别工艺，一般的方法是，预先将CAD数据(图案设计信息)或满意工件(其上正确地形成布线图案的工件)登记为参考主图像，并且通过诸如这个主图像与检查图像(检查物体图案图像)的对比工艺和特性提取工艺等方法将具有差别的部分判断为缺陷。同时，反射检查图像，记录形成在最上层的布线图案，并且在大多数情况下在不考虑内层布线图案的任何影响的情况下拾取该图像。
作为这样做的原因的例子，在产品中不存在内层布线图案，或者甚至在其中存在内层布线图案的产品中最上层布线图案的成像也不受置于布线图案之间的绝缘层衬底类型、衬底厚度、衬底颜色、传输/反射光谱灵敏度等的影响。甚至在内层布线图案存在和起到轻微影响时，也可以在成像时通过阈值调节容易地消除这种影响，并且不必将内层布线图案的反射影响从开始就看作是光学问题。
然而，在使用常规检查设备的情况下，在用于半导体封装的多层布线衬底中，当置于布线图案之间并具有透明度的聚酰亚胺膜绝缘层的厚度为大约10到25μm且很小，并且尝试着利用高分辨率对最上层布线图案进行成像时，存在于内层中的布线图案被反射，并且不能获得只记录了最上层布线图案的清楚图案图像。
而且，光学条件对于使用由照相机拾取的图像来进行上述检查是非常重要的。除非可以光学地目测缺陷，否则即使工艺算法是非常复杂精妙的也不可能进行可靠的检查。
此外，还提出在布线图案和绝缘层部分上使用荧光照明来检测由绝缘层产生的荧光成分，由此以伪方式提取和检测布线图案部分。然而，在这种方法中，其中以伪方式提取布线图案边缘的图像是通过荧光发射来获得的。因此，不能检测到诸如布线图案中的针孔和存在于布线图案的顶侧上的裂纹等缺陷。为了确保半导体封装的多层布线衬底的质量，必须记录和检查布线图案。因此，要求以这样一种方式来更加坚定地执行明显的质量保证作为封装检查，以至于可以直接看到铜布线图案，可以观察到诸如微型针孔和凹痕等缺陷或者用于进行层间连接的通孔的填充质量，以及实现高速信号传输。而且，当执行检查记录布线图案时，通过监视在制造期间形成的布线图案的好/坏点来检验制造工艺，并且为了保持制造工艺本身是最佳的而可以包括工艺状态的控制。
而且，在Jpn.Pat.Appln.KOKAI Publication No.10-19531中所述的发明是其中作为暗图像对布线图案成像从而对布线图案成像的发明。因此，在Jpn.Pat.Appln.KOKAI Publication No.10-19531中所述的方法中，只能作为暗图像拾取布线图案，并且不可能实现精细成像到也可以观察到诸如微型针孔和凹痕等缺陷或进行层间连接的填充通孔质量的程度。
此外，在Jpn.Pat.No.2962565中所述的发明中，照射具有特定波长(450nm或以下)的激光，并且利用布线图案的反射率与聚酰亚胺基绝缘膜(ON AL)的反射率之间的差别作为明亮图像拾取布线图案。然而，常用的CCD对于波长为450nm或以下的光没有任何灵敏度，并且需要特殊成像系统。另一方面，对于常规CCD对其具有灵敏度的波长(例如，大约550nm)，在布线图案的反射率和聚酰亚胺基绝缘膜(ON AL)的反射率之间有很小的差别。在Jpn.Pat.No.2962565中所公开的方法中，难以只成像最上层的布线图案，而不成像内层的布线图案。
而且，在布线图案的自动检查中，必须在短时间内对具有大面积的布线图案进行成像。然而，在Jpn.Pat.No.2962565中所公开的方法是所谓的点扫描。在该方法中，激光会聚从而照射布线图案，并且用于照射布线图案的激光进行扫描，由此对布线图案进行成像。因此，需要很多时间。此外，进一步在Jpn.Pat.No.2962565中公开的方法中，检测在布线图案上在各个方向上反射的激光的强度，并且基于检测到的值获得诸如布线图案的设置角等信息。因此，必须设置至少两个检测系统，并且构成是复杂的。此外，由于计算由每个系统检测到的值，以便恢复布线图案状态，因此计算量是很大的。
发明内容
鉴于上述情形已经研制了本发明，并且本发明的第一个目的是提供一种布线图案的检查设备、检查方法、检测设备和检测方法，其中关于半导体封装的多层布线衬底在光学上消除了内层布线图案的影响，由此拾取最上层布线图案的高精度图像，并且可以非常可靠地自动检查布线图案。
而且，本发明的第二个目的是提供一种布线图案的检查设备、检查方法、检测设备和检测方法，即使对于具有大面积和具有简单构成的最上层布线图案也能在短时间内检查和检测最上层布线图案。
为了实现上述目的，在本发明中，采取下列装置。
就是说，根据本发明的第一方案，提供一种布线图案检测设备，其光学地检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；第一提取装置，用于从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；圆偏振光转换装置，用于将由第一提取装置提取的第一线性偏振光转换成圆偏振光；照射装置，用于利用由圆偏振光转换装置转换的圆偏振光照射工件；第二提取装置，用于从由工件反射由照射装置发射的圆偏振光而获得的反射光中提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交；以及图像拾取装置，用于对由第二提取装置提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第一方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，把来自光源的光转换成圆偏振光，并且可以用该圆偏振光照射工件。此外，可以从由照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，以便拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第二方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；偏振光束分光器，用于从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交，并且该偏振光束分光器还用于在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导提取的第一线性偏振光；四分之一波长板，用于将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及图像拾取装置。
而且，通过工件使由照射装置发射的圆偏振光反相，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，由偏振光束分光器提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第二方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，四分之一波长板把来自光源的光转换为圆偏振光，并且可以用该圆偏振光照射工件。此外，可以通过四分之一波长板和偏振光束分光器从由照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，以便拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第三方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；第一偏振光束分光器，用来从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；第二偏振光束分光器，其在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由第一偏振光束分光器提取的第一线性偏振光；四分之一波长板，用于将由第二偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及图像拾取装置。
而且，由照射装置发射的圆偏振光由工件反射，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，通过第二偏振光束分光器提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第三方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，来自光源的光一旦转换为第一线性偏振光，四分之一波长板就把该第一线性偏振光转换为圆偏振光，并且可以用该圆偏振光照射工件。此外，可以从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，从而拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第四方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；偏振板，用来从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；偏振光束分光器，其在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由偏振板提取的第一线性偏振光；四分之一波长板，将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及图像拾取装置。
而且，由照射装置发射的圆偏振光由工件反射，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，通过偏振光束分光器提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第四方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，通过偏振板、偏振光束分光器、和四分之一波长板把来自光源的光转换为圆偏振光，并且可以用该圆偏振光照射工件。此外，可以从由照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，从而拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第五方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；第一提取装置，用于从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由第一提取装置提取的第一线性偏振光获得预定偏振分量；照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；第二提取装置，用于从由工件反射由照射装置发射的偏振分量而获得的反射光中提取第二线性偏振光；其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交；图像拾取装置，用于对由第二提取装置提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第五方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，把来自光源的光转换为偏振分量，并用该偏振分量照射工件。此外，可以从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，从而拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第六方案，提供一种布线图案检测设备，可以杂光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；偏振光束分光器，用来从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交，并且该偏振光束分光器还用于在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导提取的第一线性偏振光；偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定的偏振分量；照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及图像拾取装置。
而且，通过偏振光束分光器从由工件反射通过照射装置发射的偏振分量而获得的反射光来提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第六方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，把来自光源的光被转换为偏振分量，并且可以用该偏振分量照射工件。此外，可以从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，以便拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第七方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；第一偏振光束分光器，用来从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；第二偏振光束分光器，其在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由第一偏振光束分光器提取的第一线性偏振光；偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由第二偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定的偏振分量；照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及图像拾取装置。
而且，通过第二偏振光束分光器从由工件反射通过照射装置发射的偏振分量而获得的反射光来提取第二线性偏振光，其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第七方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，一旦把来自光源的光转换为第一线性偏振光，就将该第一线性偏振光转换为偏振分量，并且可以用该偏振分量照射工件。此外，可以从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，从而拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第八方案，提供一种布线图案检测设备，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：光源；平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；偏振板，用来从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，其电场矢量方向与光引导方向垂直相交；偏振光束分光器，用于在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由偏振板提取的第一线性偏振光；偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定的偏振分量；照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及图像拾取装置。
而且，从由工件反射通过照射装置发射的偏振分量而获得的反射光来提取与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
因此，当在本发明第八方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，把来自光源的光转换为偏振分量，并且可以用该偏振分量照射工件。此外，可以从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，从而拾取图像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第九方案，在根据第一到第八方案中的任何一个的布线图案检测设备中，图像拾取装置包括线传感器，该线传感器对工件中的预定线性区域连续成像并将连续成像的线性区域彼此连接，由此对工件的平面区域进行成像。
因此，当在本发明第九方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，可以线扫描工件，由此拾取图像，并且因此与点扫描工件相比可以在短时间内拾取图像。
根据本发明的第十方案，在根据第一到第九方案中的任何一个的布线图案检测设备中，平行光引导装置包括：光引导器，引导来自光源的光；漫射板，使来自光源的光漫射同时保持强度分布恒定；平行化装置，用于使被漫射板漫射的光基本上平行；以及用于引导由平行化装置产生的平行光的装置。
因此，当在本发明第十方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，可以使来自光源的光漫射同时保持强度分布恒定，可以在完全没有任何非均匀性的情况下利用高分辨率拾取图像。
根据本发明的第十一方案，在第十方案中的布线图案检测设备中，在光源和光引导器之间或者在光引导器和漫射板之间设置从来自光源的光中除去红外成分的红外滤波器。
因此，当在本发明第十一方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，可以以这种方式中断构成热源的红外线以至于防止红外线进入平行光引导装置，因此可以禁止平行光引导装置的温度升高。
根据本发明的第十二方案，根据第一到第十一方案中的任何一个的布线图案检测设备还包括：用于冷却平行光引导装置的冷却装置。
因此，当在本发明第十二方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，可以冷却平行光引导装置。
根据本发明的第十三方案，根据第一到第十二方案中的任何一个的布线图案检测设备还包括：选择装置，用于选择波长区域，在所述波长区域中最上层布线图案的反射光量与最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差在第二线性偏振光中大于预定值；以及所选波长光分量引导装置，用于在由选择装置选择的波长区域中引导光分量。
因此，在本发明第十三方案的布线图案检测设备中采取上述装置，并相应地在第二线性偏振光中选择波长区域，在该波长区域中最上层布线图案的反射光量与最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差大于预定值，并且可以拾取由所选波长区域中的光分量构成的图像。因而，可以获得形象化为最上层布线图案的图像。
根据本发明的第十四方案，在第十三方案的布线图案检测设备中，所选波长光分量引导装置包括一个或两个或多个透镜，这些透镜与图像拾取装置平行地引导由选择装置选择的波长区域中的光分量。
因此，当在本发明第十四方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，适当地使用一个或两个或多个透镜与图像拾取装置平行地引导所选波长区域的光分量。结果是，可以拾取形象化为最上层布线图案的精细图像。
根据本发明的第十五方案，在根据本发明的第十三或第十四方案的布线图案检测设备中，基膜由聚酰亚胺树脂形成，布线图案由铜形成，选择装置选择包括550nm的波长区域，图像拾取装置包括CCD。
因此，在本发明第十五方案的布线图案检测设备中采取上述装置，并相应地可以以良好的精确度检测涉及由聚酰亚胺树脂和铜形成的工件的最上层布线图案，其中聚酰亚胺树脂和铜都是基膜和布线图案的典型材料。
根据本发明的第十六方案，在第一到第十四方案中的任何一个的布线图案检测设备中，用椭圆偏振光而不是圆偏振光照射工件。
因此，当在本发明第十六方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，不仅可以用圆偏振光而且可以用椭圆偏振光照射工件。
根据本发明的第十七方案，在第一到第十六方案中的任何一个的布线图案检测设备中，光源包括白光源。
因此，当在本发明第十七方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，白光源可用做光源而不用使用任何特殊光源。
根据本发明的第十八方案，提供一种布线图案检查设备，包括：检查装置，用于由根据本发明第一到第十七方案中的任何一个的布线图案检测设备的图像拾取装置拾取的图像与预定的满意图像进行比较，由此检查最上层布线图案是否令人满意。
因此，当在本发明第十八方案的布线图案检查设备中采取上述装置时，可以以良好的精度检查最上层布线图案是否令人满意。
根据本发明的第十九方案，提供一种布线图案检测方法，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：将光引导为基本上平行的平行光引导步骤；从平行光引导步骤引导的光中提取第一线性偏振光的第一提取步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；将由第一提取步骤提取的第一线性偏振光转换为圆偏振光的圆偏振光转换步骤；用由圆偏振光转换步骤转换的圆偏振光照射工件的照射步骤；从由工件反射由照射步骤发射的圆偏振光而获得的反射光中提取第二线性偏振光的第二提取步骤，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交；以及对由第二提取步骤提取的第二线性偏振光进行成像的图像拾取步骤。
当在本发明第十九方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，把来自光源的光转换为圆偏振光，并且用该圆偏振光照射工件。此外，从被照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，并成像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第二十方案，提供一种布线图案检测方法，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：平行光引导装置，用于将光引导为基本上平行；通过偏振板从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光的步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；使用偏振光束分光器在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量的方向垂直相交的方向上引导第一线性偏振光的步骤；利用四分之一波长板将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光的步骤；用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件的步骤；以及由工件反射发射到工件的圆偏振光以使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输偏振光，并通过偏振光束分光器提取与第一线性偏振光垂直相交第二线性偏振光从而对提取的第二线性偏振光进行成像的步骤。
因此，当在本发明第二十方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，由偏振板、偏振光束分光器、和四分之一波长板把来自光源的光转换为圆偏振光，并且可以用该圆偏振光照射工件。此外，可以从由照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，并成像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第二十一方案，提供一种布线图案检测方法，可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：用于将光引导为基本上平行的平行光引导步骤；从平行光引导步骤引导的光中提取第一线性偏振光的第一提取步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；经过具有预定角度的偏振板从由第一提取步骤提取的第一线性偏振光中获得预定的偏振分量的偏振分量提取步骤；用通过偏振分量提取步骤获得的偏振分量照射工件的照射步骤；从由工件反射由照射步骤发射的偏振分量而获得的反射光中提取第二线性偏振光的第二提取步骤，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交；以及对由第二提取步骤提取的第二线性偏振光进行成像的图像拾取步骤。
因此，当在本发明第二十一方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，把来自光源的光转换为偏振分量，并且可以用该偏振分量照射工件。。此外，可以从由照射工件反射的反射光提取第二线性偏振光，并成像。该第二线性偏振光包括关于最上层布线图案的信息。
根据本发明的第二十二方案，在第十九到第二十一方案中的任何一个的布线图案检测方法中，使用线传感器对工件中的预定线性区域连续进行成像，并且被连续成像的线性区域彼此连接，由此对工件的平面区域进行成像。
因此，当在本发明第二十二方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，可以线扫描工件，由此拾取图像，因此与点扫描工件相比可以在短时间内拾取图像。
根据本发明的第二十三方案，在第十九到第二十二方案中的任何一个的布线图案检测方法中，平行光引导步骤包括：使光漫射同时保持强度分布恒定的漫射步骤；使由漫射步骤漫射的光基本上平行的平行化步骤；和引导由平行化步骤产生的平行光的步骤。
因此，当在本发明第二十三方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，可以使来自光源的光漫射同时保持强度分布恒定，并且可以在完全没有任何非均匀性的情况下以高分辨率拾取图像。
根据本发明的第二十四方案，在本发明的第二十三方案的布线图案检测方法中，平行光引导步骤还包括：在漫射步骤之前从光中除去红外成分的红外线除去步骤。
因此，当在本发明第二十四方案的布线图案检测设备中采取上述装置时，可以以这种方式中断构成热源的红外线以至于防止红外线进入平行光引导装置，因此可以禁止光引导部件的温度升高。
根据本发明的第二十五方案，第十九到第二十四方案中的任何一个的布线图案检测方法还包括：选择波长区域的选择步骤，在所述波长区域中最上层布线图案的反射光量和最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差值在第二线性偏振光中大于预定值；以及引导在由选择步骤选择的波长区域中的光分量的所选波长光分量引导步骤。
因此，在本发明第二十五方案的布线图案检测方法中采取上述装置，并相应地在第二线性偏振光中选择波长区域，在该波长区域中最上层布线图案的反射光量与最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差大于预定值，并且可以拾取由所选波长区域中的光分量构成的图像。因而，可以获得形象化为最上层布线图案的图像。
根据本发明的第二十六方案，在本发明第二十五方案的布线图案检测方法中，基膜由聚酰亚胺树脂形成，布线图案由铜形成，选择步骤选择包括550nm的波长区域，并且图像拾取步骤通过CCD来拾取图像。
因此，在本发明第二十六方案的布线图案检测方法中采取上述装置，并相应地可以以良好的精度检测涉及由聚酰亚胺树脂和铜形成的工件的最上层布线图案，其中所述聚酰亚胺树脂和铜都是基膜和布线图案的典型材料。
根据本发明的第二十七方案，在第十九或第二十的布线图案检测方法中，用椭圆偏振光代替圆偏振光照射工件。
因此，当在本发明第二十七方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，不仅可以用圆偏振光而且可以用椭圆偏振光来照射工件。
根据本发明的第二十八方案，在第十九到二十七方案中的任何一个的布线图案检测方法中，光源包括白光源。
因此，当在本发明第二十八方案的布线图案检测方法中采取上述装置时，白光源可用做光源而不使用任何特殊光源。
根据本发明的第二十九方案，提供一种布线图案检查方法，包括如下步骤：将通过根据第十九到第二十八方案中的任何一个的布线图案检测方法拾取的图像与预定的令人满意的图像进行比较，以便检查最上层布线图案是否是令人满意的。
因此，当在本发明第二十九方案的布线图案检查方法中采取上述装置时，可以以良好的精度检查最上层布线图案是否令人满意。
附图的简要说明
图1是示出根据第一实施例的布线图案检查设备的一个例子的构成说明图；
图2是示出根据第一实施例的布线图案检查设备中的检查单元的一个例子的构成说明图；
图3是示出在工件中的照射区域和线性区域之间的关系的示意图；
图4A是示出用于获得其中使最上层布线图案信息形象化的布线图案图像的原理的示意图；
图4B是示出用于获得其中使最上层布线图案信息形象化的布线图案图像的原理的示意图；
图4C是示出用于获得其中使最上层布线图案信息形象化的布线图案图像的原理的示意图；
图4D是示出用于获得其中使最上层布线图案信息形象化的布线图案图像的原理的示意图；
图5A示出在图2中所示的检查单元中偏振滤波器的旋转角设置为0度的情况下的布线图案的拾取图像；
图5B示出在图2中所示的检查单元中偏振滤波器的旋转角设置为10度的情况下的布线图案的拾取图像；
图5C示出在图2中所示的检查单元中偏振滤波器的旋转角设置为45度的情况下的布线图案的拾取图像；
图5D示出在图2中所示的检查单元中偏振滤波器的旋转角设置为80度的情况下的布线图案的拾取图像；
图5E示出在图2中所示的检查单元中偏振滤波器的旋转角设置为90度的情况下的布线图案的拾取图像；
图6A示出关于半导体封装的多层布线衬底的通过根据本发明的检查单元拾取的最上层布线图案的图像，在所述衬底上三层内层布线图案相对于最上层布线图案经过聚酰亚胺绝缘层而存在；
图6B示出关于半导体封装的多层布线衬底的通过常规技术拾取的图像，在所述衬底上三层内层布线图案相对于最上层布线图案经过聚酰亚胺绝缘层而存在；
图7A示出关于半导体封装的多层布线衬底的通过根据本发明的检查单元获得的最上层布线图案的图像，在所述衬底上一层内层布线图案相对于最上层布线图案经过聚酰亚胺绝缘层而存在；
图7B出对应图15的图像的线性分布；
图8示出通过图15中所示图像的二进制处理获得的图像；
图9示出在检查单元的偏振滤波器的旋转角在根据第一实施例的布线图案检查设备中改变了的情况下的布线图案图像的直方图的一个例子；
图10是示出根据第二实施例的布线图案检查设备中的偏振光束分光器的整个构成例子的透视图；
图11是示出根据第二实施例的布线图案检查设备中的另一偏振光束分光器的整个构成例子的透视图；
图12是示出在单独设置偏振光束分光器的情况(a)、偏振光束分光器包括薄片棱镜和半波长板的情况(b)以及偏振光束分光器包括全反射镜和四分之一波长板的情况(c)下拾取的图像数据中沿着布线图案部分的任意行的等级差的分布图；
图13是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元的一个例子的构成说明图；
图14是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的平行光引导装置的一个例子的构成说明图；
图15A是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的光提取部分的一个例子的构成说明图；
图15B是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的光提取部分的一个例子的构成说明图；
图15C是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的光提取部分的一个例子的构成说明图；
图15D是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的光提取部分的一个例子的构成说明图；
图16是示出串联设置的偏振光束分光器的两个级之间的位置关系的透视图；
图17是示出根据第三实施例的布线图案检查设备的检查单元中的波长选择部分的一个例子的构成说明图；
图18A示出一个图像，该图像示出在半导体封装的多层布线衬底中拾取的最上层布线图案的例子，在所述衬底上存在一层内层布线图案；
图18B示出一个图像，该图像示出在半导体封装的多层布线衬底中拾取的最上层布线图案的例子，在所述衬底上存在三层内层布线图案；
图19A示出一个图像，该图像示出在半导体封装的多层布线衬底中拾取的最上层布线图案的例子，在所述衬底上存在一层内层布线图案；
图19B示出通过图19A中所示图像的二进制处理获得的图像；
图20示出在两级偏振光束分光器串联组合的情况下的图像和在组合偏振光束分光器和横向波偏振板以便提高偏振效率的情况下的图像中的成像视场宽度方向上的线分布的一个例子；
图21A是示出在偏振光束分光器的相对端部相对于施加的入射角没有任何偏移的情况(两级偏振光束分光器串联设置的情况)的图；
图21B是在偏振光束分光器的相对端部相对于施加的入射角的偏移(两级偏振光束分光器串联设置的情况)的说明图；
图22A是示出在偏振光束分光器的相对端部相对于施加的入射角没有任何偏移的情况(只设置一个偏振光束分光器的情况)的图；
图22B是在偏振光束分光器的相对端部相对于施加的入射角的偏移(只设置一个偏振光束分光器的情况)的说明图。
实施本发明的最佳方式
下面将参照附图说明本发明的实施例。
第一实施例
下面参照图1-9说明本发明的第一实施例。
图1是示出根据本实施例的布线图案检查设备的一个例子的构成说明图。
就是说，根据本实施例的布线图案检查设备200是在光学上检查工件51的最上层布线图案的布线图案检查设备，所述工件51包括半导体封装的多层布线衬底，其中在基膜中形成布线图案。该设备包括检查单元100、工件解绕(wind-out)单元110、管理码读出单元120、标记单元130、检查/核实单元140、工件缠绕单元150和主计算机160。
在工件解绕单元110中，在下部工作台上设置其上缠绕工件51的工件卷轴111，工件51由滚子113沿着下部工作台工件路径送出，并且通过设置在需要/合适位置上的上/下限传感器122来调整松开量。隔离带卷轴112缠绕用于保护的隔离带52，在工件卷轴111上该隔离带52与工件51卷在一起。工件51的状态信息传输到主计算机160。
接着，通过带传送驱动滚筒121a、121b经过引导滚筒114、115高精确度地稳定工件51。在这个状态下，将工件运送到管理码读出单元120，由CCD照相机123读出管理码(例如其中管理/编码工件信息的标记，等)，并且将读出的管理码传输给主计算机160。
此外，经过引导滚筒116、117通过带传送驱动滚筒121a、121b高精确度地稳定工件51。在这个状态下，将工件运送到检查单元100。检查单元100在光学上获得工件51的最上层的布线图案。而且，通过提取获得的布线图案的特性而获得的布线图案数据与正常设计布线图案数据相比较，并且判断该布线图案是否令人满意。而且，判断结果输送给主计算机160。这个检查单元100的细节将在后面说明。
利用带传送驱动滚筒121a、121b经过引导滚筒118、119高精度地稳定其布线图案已经由检查单元100判断为令人满意的或不令人满意的工件51，并在这个状态下将其输送给标记单元130。标记单元130对作为有缺陷产品的工件51穿孔或做标记以便识别有缺陷的工件51。而且，将这个标记结果传输给主计算机160。应该注意的是标记方法的例子包括打印标记、粘胶带(taping)、和除了穿孔以外的其它方法。
接着，在检查/核实单元140中，不仅观察到布线图案而且核实以便确认过分的质量水平。这种确认结果传送给主计算机160。
此外，当再检查功能设有布线图案或诸如缺陷部件等任意部件的长度测量功能时，除了检查器之外还可以实现长度测量单元。相应地，可以掌握一个卷轴的图案宽度的常规信息，并且这对于立刻反馈到步骤中有贡献。
接下来，经过引导滚筒141、142将工件51传输到工件缠绕单元150。而且，将工件与由工件卷轴151中的隔离带卷轴152提供的用于保护的隔离带52缠绕在一起。工件缠绕单元150中的工件51的状态信息传输给主计算机160。
通过这种方式构成的布线图案检查设备200具有作为基底的单元结构。例如，可以容易地进行单元的添加/去除，例如添加检查单元100，以便提高处理速度，并且考虑到在清洁环境中的使用而实现了结构或构造。工件传运或其它构造不限于上述模式。例如，该构造可以以垂直传运而不是横向传运来实施，工件解绕单元110和工件缠绕单元150都设置在同一侧，或者还可以实现其它设置。
检查单元110的细节将在后面说明。
如图2所示，检查单元100包括：光源10；光引导器11；聚光透镜12；热线切割滤波器13；热辐射机构14；偏振光束分光器21；偏振光束分光器22；传感器照相机30；CCD装置31；带通滤波器32；图像形成透镜33；偏振滤波器34(偏振板)；计算控制单元40；以及工件固定/驱动机构50。应该注意的是每一个聚光透镜12和图像形成透镜33都不限于单一透镜，并且可以是包括多个透镜的透镜组。
作为光源10，优选发射整个可见范围内的光的高亮度照明装置，如白光源和金属卤化物灯。为了如随后所述通过CCD装置31以高分辨率拾取图像，则需要足量的光。因此，作为光源10，例如，将额定功率为250W的金属卤化物灯变为额定功率为350W的金属卤化物灯。作为光引导器11，优选能组合来自多个光源10的光从而从一端发射输出的斑点型或棒状透镜。另外，当使用的光源10的数量增加时，光引导器11的捆扎直径或外部形状必须放大，因此需要设计聚光透镜12。必须也采用通过包含在来自光源10的光中的红外光产生的热措施。
当从光源10发射光时，光经光引导器11、聚光透镜2、和热线切割滤波器13进入偏振光束分光器21。热线切割滤波器13中断在长波长一侧(例如，700nm或以上的波长)上的光，并允许其它光进入偏振光束分光器21。
从光源10发射的光是具有很多方向的光分量的所谓随机光。应该注意的是在这种情况下，“光引导方向”定义为在图中从右到左的水平方向。偏振光束分光器21从该随机光中提取线性偏振光(图中的前和后方向是电场矢量方向)。因此，必须充分考虑到适用波长区域、消光比、偏光比、能照射整个工件视场或形成图像的外部形状尺寸等选择合适的偏振光束分光器。偏振光束分光器21按照这种方式获得线性偏振光，但是不必提取100％的线性偏振光，另外，也包括其电场矢量在图中的前/后方向以外的少量光分量。
应该注意的是，偏振光束分光器21和热线切割滤波器13由于光源10的光而处于高温下。由于有破裂的风险，或者光学部件本身的退化，因此设置热辐射机构14。热辐射机构14从外部喷射空气，由此冷却偏振光束分光器21和热线切割滤波器13。例如，当一个250W金属卤化物灯用做光源10时，热线切割滤波器13处于大约75℃的高温下，但是获得的实验例表明由热辐射机构14喷出空气，由此将温度降低到大约50℃。
偏振光束分光器21引导提取的线性偏振光到偏振光束分光器22。此时，没有被引导到偏振光束分光器22的光分量逃到偏振光束分光器21中的透镜管侧壁上，因此需要在侧壁部分中施加热措施。尽可能地小设置偏振光束分光器21和22之间的间隙，以便使光传播损失最小。
在从偏振光束分光器21引导的光中也包括其电场矢量在前/后方向以外的少量光，因此通过偏振光束分光器22除去它。进一步向下引导所述光。而且，图像形成透镜33和偏振滤波器34将该线性偏振光转换成具有40到50°的旋转角的角度分量的光，并且照射由工件固定/驱动机构50固定的工件51。用通过根据旋转角矢量-分解入射线性偏振光获得的光分量照射工件51。应该注意的是在图2中，图像形成透镜33设置在偏振光束分光器22和偏振滤波器34之间，但是偏振滤波器34可以设置在偏振光束分光器22和图像形成透镜33之间。旋转机构可以适当地按照这样一种方式设置，使得偏振滤波器34能够容易地选择只包括一定角度分量的光。
用于照射工件51的光分量由工件51反射，并且通过根据偏振滤波器34的旋转角矢量-分解该反射光获得的光分量经偏振滤波器34和图像形成透镜33进入偏振光束分光器22。此时，在偏振光束分光器22中，提取了其电场矢量方向处于光引导方向上的线性偏振光，并且该线性偏振光进入带通滤波器32。
带通滤波器32提取波长区域，在该波长区域中，最上层布线图案的反射光量和通过聚酰亚胺绝缘层部分的反射光产生的来自偏振光束分光器22的量之间的差值最大，并且只有所提取的波长区域的光进入传感器照相机30中的CCD装置31。
在本实施例中，线传感器技术应用于传感器照相机30。图3是示出线传感器技术的示意图。就是说，在传感器照相机30中，在已经通过带通滤波器32进入CCD装置31的光中，只有对应于作为CCD装置31的规格而预定的线性区域的光由CCD装置31成像。在图3中，圆形照射区域71表示用光分量照射的工件51的区域。以这样一种方式设置每个上述线性区域72，使得穿过每个照射区域71的中心。当通过用于工件51的工件固定/驱动机构50在图像形成透镜33的焦点深度内确保工件51的平坦度并用光分量照射作为工件51的一部分的照射区域71时，在其中在所需取入方向上调整传感器照相机30的光学头或工件固定/驱动机构50的状态下，CCD装置31拾取图像。相应地，传感器照相机30在对应照射区域71的线性区域72中对光进行成像。
当按照这种方式对某线性区域72中的光进行成像时，驱动工件固定/驱动机构50，并使工件51微量移动，例如，如图3中的箭头所示，并相应地使照射区域71移动。而且，同样地对与照射区域71对应的线性区域72中的光进行成像。连续进行微量移动和工件51的成像，直到线性区域72覆盖工件51的整个表面为止。而且，当各个成像的线性区域72彼此叠加由此获得关于工件51的整个表面的成像信息时，获得布线图案图像，其中获得了最上层布线图案信息。
由于构成对象的工件51的布线图案最小为10μm，并且是很精细的，使用按照拾取的图像具有高分辨率的方式光学地设计的传感器照相机30和图像形成透镜33。分辨率优选为大约1到2μm，由此可以充分清楚地获得图案边缘信息，但是这个分辨率设置的目标是作为对象的图案宽度的大约1/9到1/10。由于成像视场也随着装置数量和关于所使用的传感器照相机30的CCD装置31的分辨率而变化，因此必须充分研究分辨率。例如，在通过具有8000像素的CCD装置30实现1μm的分辨率的情况下，成像视场为8mm。
而且，假设CCD装置31的尺寸为7μm，则自然要求七倍的光学放大。此时获得的分辨能力是对象侧上的721p(线对)/mm。为了实现1μm的分辨率，不能利用相等的亮度拾取图像，除非根据相对于7μm的分辨率的面积比存在大约50倍的光量。在光学系统中需要具有各种条件的逻辑和。
而且，在带通滤波器32中，例如，如在二向色绿色滤波器中那样，使用具有波长区域和高透射率的滤波器，在所述波长区域中最上层布线图案的反射光量与聚酰亚胺绝缘层部分的反射光量之间的差值最大。具体地说，当着眼于作为绿光分量的550nm的波长时，铜的反射光谱灵敏度为3％，而聚酰亚胺层的反射光谱灵敏度为0.1％，并且如从实验值获得的那样，反射30倍的光。
就是说，由于由工件51反射的光分量的强度取决于铜和聚酰亚胺，并且铜具有更强的反射强度，因此可以对最上层布线图案部分进行明亮地成像。当照射工件51时，偏光比增加，照射布线图案和聚酰亚胺绝缘层，并且相应地更清楚地拾取最上层布线图案的图像。
把其中以这种方式获得最上层布线图案信息的布线图案图像的布线图案数据输出到计算控制单元40，该计算控制单元40包括个人计算机、键盘、鼠标、显示器等(未示出)，并在显示器上进行显示。在计算控制单元40中，使用输出布线图案数据和标准设计布线图案数据进行各种计算、识别和比较处理，并且判断布线图案是否令人满意。计算控制单元40还具有用户接口的作用，它控制工件固定/驱动机构50等。
接着，将说明根据如上所述构成的本实施例的布线图案检查设备的检查单元的操作。
就是说，在检查单元100中，当从光源10发射光时，经过光引导器11和聚光透镜12把光引导到热线切割滤波器13。而且，长波长一侧上的光(例如，700nm或以上的波长)由热线切割滤波器13中断，并且将另一束光引导到偏振光束分光器21中。
从光源10发射的光是随机光，并且在偏振光束分光器21中从随机光提取线性偏振光(图中的前/后方向是电场矢量方向)，并且将其引导到偏振光束分光器22。应该注意的是，不需要通过偏振光束分光器21提取100％线性偏振光(图中的前/后方向是电场矢量方向)，并且包括图中的前/后方向以外的电场矢量的轻微量的光分量。
应该注意的是偏振光束分光器21和热线切割滤波器13处于由于光源10的光产生的高温下，并且通过由热辐射机构14喷出的空气来冷却。
在从偏振光束分光器21引导的光中包括含有前/后方向以外的电场矢量的少量光，因此通过偏振光束分光器22除去。而且，将光向图像形成透镜33和偏振滤波器34引导。此外，用由偏振光束分光器22提取的线性偏振光照射工件51，其中经过具有预定角的偏振滤波器34获得的预定偏转分量由工件固定/驱动机构50固定。
工件51反射用其照射工件51的光分量，并且反射的光通过偏振滤波器34，并转换为与线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的线性偏振光(图中的右/左方向是电场方向)。
此后，光由图像形成透镜33形成为平行光，并且由偏振光束分光器22提取其电场矢量方向为图中的右/左方向的线性偏振光，之后将其引导到带通滤波器32。
在带通滤波器32中，提取其中使最上层布线图案的反射光量和聚酰亚胺绝缘层部分的反射光量之间的差值最大的波长区域，并且只将波长区域的光传输到传感器照相机30中的CCD装置31。具体地说，在作为绿光分量的550nm的波长中，聚酰亚胺层的反射光谱灵敏度为0.1％，而铜的反射光谱灵敏度为3％，并且从实验值获得30倍的反射。当以这种方式提取的光由CCD装置31成像时，获得了其最上层布线图案信息已经形象化的布线图案的图像。就是说，由于由工件51反射的光分量的强度取决于铜和聚酰亚胺，并且铜具有更强的反射强度，因此最上层铜图案部分明亮地成像。当照射工件51时，偏光比增加，照射布线图案和聚酰亚胺绝缘层，并相应地拾取最上层布线图案的更清楚的图像。
这个原理将在下面参照图4A和4B进行说明。即，提取其电场矢量方向处于图2中的前/后方向的线性偏振光Y1，并且从由光引导器11引导的光对其进行引导，其中光引导器11经过以很多级组合的偏振板或偏振光束分光器平行地引导来自光源10的光L。图4A和4B示出其中线性偏振光Y1由偏振光束分光器21提取和引导的例子。
而且，把光引导到偏振板65，相对于线性偏振光Y1以任意角度调节所述偏振板的光轴。此时相对于线性偏振光Y1的偏振板最佳角度(由图2的前/后方向和偏振板65的传输轴形成的最佳角度)为45度。因此，在45度条件下的效果将在后面说明。
另外，通过其光轴已经调节为45度的偏振板65传输的光构成通过以
倍矢量分解入射线性偏振光Y1而获得的分量。用该
线性偏振光Y2照射其中布线图案69设置在聚酰亚胺膜绝缘材料等的基底67上的工件51。
如图4A所示，当用该
线性偏振光Y2照射铜等的布线图案69时，通过由铜电镀装置等形成的铜等的布线图案69的表面简单地反射入射
线性偏振光Y2。而且，被反射的
线性偏振光Y3再次通过偏振板65。此时，关于通过偏振光束分光器21的光Y4，通过将由工件51反射的
线性偏振光Y3进行再次
矢量分解得到的分量在偏振光束分光器21的上方通过。该光分量Y5作为具有最上层的布线图案69的信息的分量由CCD装置31接收。
同样，如图4B所示，用该
线性偏振光Y2照射聚酰亚胺膜绝缘材料等的透明基膜67。看到该透明基膜67在材料性能上具有各向异性。就是说，建议作为偏振光或随机光反射入射到透明基膜67上的
线性偏振光Y2，其中通过膜的表面为其增加角度变化。由于反射的光Y3’偏离偏振板45度的角度，因此光具有如此程度的光量以至于与由CCD装置31在45度时接收的0.5的相对光量相比几乎不接收光。即，在照射铜等的布线图案69的情况和照射聚酰亚胺绝缘部分的透明基膜67的情况之间形成由CCD装置31接收的光量差。应该几乎不把对应于聚酰亚胺膜绝缘材料等的透明基膜67的信息分量引导到CCD装置31。
因此，当以这种方式根据形成半导体封装的材料特性而很好地提取信息，并由CCD装置31接收时，可以作为具有高对比度的图像拾取最上层布线图案信息而同时不反射内层布线图案。
而且，图6A示出一个图像，该图像示出关于半导体封装的多层布线衬底，在通过检查单元100获得最上层布线图案信息之后，由传感器照相机30拾取的最上层布线图案的一个例子，其中在所述布线衬底上关于最上层布线图案经聚酰亚胺绝缘层存在三层内层布线图案。另一方面，图6B示出关于相同最上层布线图案通常通过照相机拾取的图像。
从图6A和6B可以确认通过检查单元100在光学上获得最上层的布线图案信息，相应地，即使在存在三层内层布线图案的情况下也可以清楚地提取最上层布线图案。可以提取唯一的最上层布线图案而不管布线图案的存在与增加内层的数量无关。
另一方面，如图6B所示，在由照相机进行通常成像中反射所有层的布线图案。此外，由于最上层布线图案具有与内层布线图案相同的亮度，因此即使在例如进行二进制处理时也不会分离该图形。尤其是，在其中最上层布线图形与内层布线图形相交的部分中影响很明显，并且不容易识别存在于最上侧的图形。
而且，图7A示出一个图像，该图像示出关于半导体封装的多层布线衬底，在通过检查单元100获得最上层布线图案信息之后、由CCD装置31拾取的最上层布线图案的另一个例子，其中在所述布线衬底中关于最上层布线图案经聚酰亚胺绝缘层存在一层内层布线图案。图7B示出对应于图7A中的图像所示的布线图案部分的线分布。图8示出通过相对于图7A中所示的图像进行二进制处理获得的图像。
从图8明显看出，最上层布线图案部分是明亮的，并且内层图案和聚酰亚胺绝缘层部分很暗地成像。这样，由检查单元100拾取的图像通过被称为二进制处理的简单图像处理可以进一步分为最上层布线图案和内层布线图案，同时不受内层布线图案的影响。而且，CAD数据(图案设计信息)或令人满意的工件(其中正确地形成了布线图案的工件)预先设置为参考主图像，并且可以通过与二进制图像相对比、特性提取方法等而将具有差别的部分判断为缺陷。
而且，用于图案检查的最佳图像表示其中图案边缘很清楚并且没有表面不规则性的任何影响的状态。布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差异必须清楚地分割，以便使图案边缘应该是清楚的。因此，用其照射工件的光量必须很大，并且工件必须是明亮的，以便消除布线图案表面不规则性的影响。
图9示出在偏振滤波器34的传输轴在第一线性偏振光的电场矢量方向改变了预定角度的情况下的布线图案图像的直方图的一个例子，其中横坐标表示等级值，纵坐标表示像素的数量。直方图在高等级侧上最大偏移的条件是40到50度的旋转角，并且可以确信与另外的旋转角度相比直方图的峰值的面积在这个旋转角度上也减小了。
在另外的旋转角度上在该峰值的等级范围内包括了聚酰亚胺绝缘层部分或布线图案部分。然而，当接近最佳角度时布线图案部分具有最大等级。因此，布线图案部分从峰值的面积分离，并且峰值面积减小。同样从在每个旋转角度拾取的图像中也可以确信最佳条件是在40到50度的范围内的旋转角度，其中在该最佳条件下布线图案部分是很清楚的，并且布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差值很大。
在另外的旋转角上，布线图案部分的等级值减小，相应地，布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差值减小。因而，布线图案部分的等级值下降，并且布线图案表面的不规则性的影响也明显出现。因此，该图像不适合作为图案检查图像。各个角度分量的图像如图5A和5E所示。
如上所述，在根据本实施例的布线图案检查设备中，通过上述功能可以在半导体封装的多层布线衬底中在光学上除去内层布线图案的影响。结果是，可以拾取最上层布线图案的精细图像。
此外，当该图像与参考数据或参考图像相对比时，可以自动地以高可靠性进行布线图案的检查。
而且，当线传感器技术应用于传感器照相机30时，与通过施加点扫描获得图像的情况相比，可以在短时间内拾取图像，例如，如在Jpn.Pat.No.2962565中那样。因此，该技术甚至对于具有大面积的最上层布线图案也是有利的。
此外，由于可以在由传感器照相机30拾取的图像基础上检查布线图案，因此不必双重地设置检测系统，如在Jpn.Pat.No.2962565中那样，并且可以简化构造。另外，由于检测到的值的数据处理也减少了，因此可以减少计算控制单元40的负载。
第二实施例
下面参照图2和10-12介绍本发明的第二实施例。
根据本实施例的布线图案检查设备涉及根据第一实施例的布线图案检查设备的检查单元100中的偏振光束分光器21的改进。因此，这里，将只说明偏振光束分光器21。
即，在图2的第一实施例中，偏振光束分光器21从光源10发射的随机光中提取线性偏振光(图中的前/后方向是电场矢量方向)。然而，其中图2中的垂直方向是电场矢量方向的光分量在提取时从偏振光束分光器21逃到侧面，因此该侧面处于高温下。
因此，在该光分量可以恢复、转换为其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量并将其引导到偏振光束分光器22时，光量进一步增加，并且可以扩大布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差值。
图10是示出用于实现本实施例的偏振光束分光器21的整个构造的一个例子的透视图。
即，如图10所示，本实施例的偏振光束分光器21包括偏振膜21a，此外，在相对侧面上设置薄片棱镜23(#R)和薄片棱镜23(#L)。在上方设置半波长板24。
即，当将随机光从光源10引入偏振光束分光器21时，由偏振光束分光器21从随机光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量Y，并将其引导到偏振光束分光器22。另一方面，在该提取时，其电场矢量方向是图2中的垂直方向的光分量T从侧面逃出，并且将其引入到薄片棱镜23(#R)。薄片棱镜23(#R)接收已经逃出并且其电场矢量方向是图2中的垂直方向的光分量T，并将该分量引导到半波长板24。半波长板24通过半波长转换从薄片棱镜23(#R)引入并且图2中的其垂直方向是电场矢量方向的光分量T。就是说，把该分量转换为光分量Z，其电场矢量方向是图中的右/左方向，并且将其引导到薄片棱镜23(#L)。薄片棱镜23(#L)从侧面把光分量Z引导到偏振光束分光器21中，其中从半波长板24引导的其电场矢量方向是图中的右/左方向。偏振膜21a反射光分量Z，其中以这种方式引导的其电场矢量方向是图中的右/左方向，相应地，将该分量转换为光分量Y，其电场矢量方向是图中的前/后方向，并且将该分量引导出到偏振光束分光器22。
图11是示出执行相似功能的偏振光束分光器21的整体构造的例子的透视图。
在图11所示的构造中，偏振光束分光器21包括偏振膜21a，此外，在非反射面一侧的偏振膜21a的侧面上设置全反射镜26(#L)，并且在反射面一侧的偏振膜21a的侧面上设置四分之一波长板25和全反射镜26(#R)。
即，在从光源10将随机光引入到偏振光束分光器21中时，从随机光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量Y，并将其引导到偏振光束分光器22中。另一方面，在该提取时，图2中的其垂直方向是电场矢量方向的光分量T从侧面逃出，并且经四分之一波长板25将其引导到全反射镜26(#R)。
全反射镜26(#R)反射光分量T，以这种方式引导的图2中的其垂直方向是电场矢量方向，并相应地经四分之一波长板25将该分量引入到偏振光束分光器21中。因而，已经从偏振光束分光器21逃出并且图2中的其垂直方向是电场矢量方向的光分量T两次通过四分之一波长板25，并因此作为光分量Z进入偏振光束分光器21，所述光分量Z的电场矢量方向是图中的右/左方向。
此外，其电场矢量方向是图2中的右/左方向的光分量Z通过偏振膜21a，从偏振光束分光器21出来一次，并且到达全反射镜26(#L)。而且，该分量由全反射镜26(#L)反射，之后再次进行偏振光束分光器21，并且由偏振膜21a反射。相应地，把该分量转换为其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量Y，并将其引导到偏振光束分光器22中。
图12是示出在单独设置偏振光束分光器21的情况(a)、偏振光束分光器21包括如图10所示的薄片棱镜23和半波长板24的情况(b)以及偏振光束分光器21包括如图11所示的全反射镜26和四分之一波长板25的情况(c)下、在相同条件下拾取的图像数据中沿着布线图案部分的任意线的等级差的分布图。
在(a)和(b)之间几乎看不到差别，但是在(a)和(c)中可以确认最大大约20％的对比度放大效果(布线图案部分和绝缘层部分的亮度扩大)。
在根据本实施例的布线图案检查设备中，如上所述，不仅把由偏振光束分光器21提取并具有是图中的前/后方向的电场矢量方向的光分量Y，而且把由图2中的其垂直方向是电场矢量并具有是图中的前/后方向的电场矢量方向的光分量T转换来的光分量Y引导出来到偏振光束分光器22。因而，由于可以高效率地利用来自光源10的光，因此可以增加光量。结果是，由于可以扩大布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差值，因此可以更清楚地对最上层布线图案进行成像。
第三实施例
下面将参照图13到22B说明本发明的第三实施例。
本实施例涉及根据第一实施例的布线图案检查设备的检查单元100的改进。因此，这里，将只说明检查单元。
图13是示出根据本实施例的布线图案检查设备的检查单元的一个例子的构造说明图。
即，根据本实施例的布线图案检查设备中的检查单元包括平行光引导部件56、光提取部件58、波长选择部件60、工件固定/驱动机构50以及计算控制单元40。
此外，如图14所示，平行光引导部件56包括光源10、光引导器11、热线切割滤波器13、聚光透镜17、漫射板18、聚光透镜19以及风扇20。
光源10可以是发射在整个可见光范围内的光的高亮度照射装置，例如金属卤化物灯，或者是发射具有单一波长的光的照明装置，如激光器。
从光源10发射的光经光引导器11和热线切割滤波器13进入聚光透镜17。而且，聚光透镜17、扩散板18和聚光透镜19将该光转换为均匀平行光，之后将其引导到光提取部件58。应该注意的是每个聚光透镜17和19不限于单一透镜，并且可以是包括多个透镜的透镜组。
引导到光提取部件58的光必须是均匀平行光。这是因为在光提取部件58中使用的光学偏振部件的特性很灵敏地、尤其取决于光入射角，并在具有施加入射角的光以外的光入射的情况下大大影响所希望的波长特性。
例如，当偏振光束分光器68(在后面详细说明)施加于光提取部件58时，当针对具有该45度规格入射角的偏振光束分光器68对40度入射进行试验时，在使用的波长区域中获得2％光减少的实验值。当试验50度入射时，光减少38％。相应地，在成像视场中产生具有大亮度的梯度曲线(阴影)。
对其中存在该大梯度曲线的图像进行各种图像处理和识别处理，并且这引起了由计算控制单元40所进行的处理的时间的增加。而且，当存在相同类型的缺陷时，例如，由于存在梯度曲线而在图像的中部和端部，存在在观察相应部分的缺陷或对比度的方式上产生差别的风险。因此，必须以这样一种方式充分注意随后说明的聚光透镜17、聚光透镜19和漫射板18的构造，以至于引导到光提取部件58的光必须是均匀平行光。
必须特别全面地考虑耐热温度来选择漫射板18，并且该漫射板18实现把来自光引导器11的发射光量分布设置为均匀的功能。全息漫射器是作为如漫射板的最有效的光学部件，但是在耐热性方面存在难度。因此，在需要较高耐热性的情况下猫眼石是合适的。
而且，一般情况下，来自光引导器11的端部的发射光量分布的中部趋于变暗。从实验获得效果，其中为了减少中部变暗的趋势，使光源10中的灯(未示出)倾斜5到6度的角度。
设置风扇20来代替第一实施例中的热辐射机构14，并且也可以不设置风扇20，只要能将空气送到光引导器11由此对引导器进行空气冷却并且不需要热措施。
光提取部件58具有如在图15A到15D中的任何一个图中所示的直立部分构造。该部分从由平行光引导部件56引导的随机入射光提取线性偏振光(假设图中的前/后方向为电场矢量方向)，进一步将该光转换为圆偏振光，之后照射工件51。即，在图15A到15D中，从光提取部件58的右侧引导入射光，并且用圆偏振光照射设置在光提取部件58下面的工件51。
如图15A所示构成的光提取部件58包括：偏振板61，其传输轴是图中的前/后方向；半反射镜62；四分之一波长板64；以及偏振板66，其传输轴处于图中的右/左方向。在这种情况下，其传输轴处于图中的前/后方向的偏振板61从由图的右侧引导的入射光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量。其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量由半反射镜62在图中向下反射，之后由四分之一波长板64转换为圆偏振光，从而照射工件51。该圆偏振光由工件51反射，并且构成其旋转方向反转的圆偏振光。该反射光由四分之一波长板64转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量。此外，在光通过半反射镜62之后，线性偏振光分量的比由于偏振板66而进一步增加，之后把光引导到波长选择部件60。
图15B中所示的光提取部件58包括偏振光束分光器68和四分之一波长板64。在这种情况下，偏振光束分光器68从由图中的右侧引导的入射光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量，并进一步将其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量引入到四分之一波长板64中。其电场矢量方向是图中的前/后方向的该光分量由四分之一波长板64转换为圆偏振光，从而照射工件51。该圆偏振光由工件51反射，并且构成其旋转方向反转的圆偏振光。该反射光由四分之一波长板64转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量。在光通过偏振光束分光器68之后，把光进一步地引导到波长选择部件60。
图15C所示的光提取部件58包括偏振光束分光器70、偏振光束分光器68以及四分之一波长板64。偏振光束分光器70和68之间的位置关系在图16的透视图中示出。在这种情况下，偏振光束分光器70从由图中右侧引导的入射光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量，并把光进一步地引导到偏振光束分光器68。偏振光束分光器68反射该线性偏振光，并允许光进入四分之一波长板64。该线性偏振光由四分之一波长板64转换为圆偏振光，从而照射工件51。该圆偏振光由工件51反射，并且构成其旋转方向反转的圆偏振光。该反射光由四分之一波长板64转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量。在光通过偏振光束分光器68之后，把光进一步引导到波长选择部件60。
图15D所示的光提取部件58包括偏振板61、偏振光束分光器68以及四分之一波长板64。这种情况下，偏振板61从由图中右侧引导的入射光中提取其电场矢量方向是图中的前/后方向的光分量，并将光引导到偏振光束分光器68。偏振光束分光器68反射该线性偏振光并允许光进入四分之一波长板64。在这个过程中，也除去了包含在入射光中的不纯成分。相应地，把具有较高纯度的线性偏振光引导到四分之一波长板64。
该线性偏振光由四分之一波长板64转换为圆偏振光，从而照射工件51。该圆偏振光由工件51反射，并且构成其旋转方向反转的圆偏振光。该反射光由四分之一波长板64转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量。在光通过偏振光束分光器68之后，把光进一步引导到波长选择部件60。
必须充分考虑施加的波长区域、消光比、偏光比、能照射整个工件视场或形成图像的外部形状尺寸等选择这些偏振板61、半反射镜62、四分之一波长板64、偏振板66、偏振光束分光器68和偏振光束分光器70。没有用其照射工件51的光分量逃到透镜管中的侧壁，这取决于构造，因此在侧壁部分中设置耐热板或空气冷却机构。
如图17所示，波长选择部件60包括传感器照相机30、CCD装置31、带通滤波器32、远心图像侧图像形成透镜36、和远心对象侧图像形成透镜38。
即，用来自光提取部件58的圆偏振光经远心对象侧图像形成透镜38照射工件51。而且，通过由工件51反射圆偏振光获得的反射光由光提取部件58经远心对象侧图像形成透镜38转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量，之后经远心图像侧图像形成透镜36构成平行光，通过光提取部件58，然后进入带通滤波器32。
应该注意的是，在本发明中，用其照射工件的光不限于全圆偏振光，并且也可以使用椭圆偏振光，只要主要观察到工件的最上层的布线图案即可。
接着，下面将说明如上所述构成的根据本实施例的布线图案检查设备的检查单元的操作。
即，在检查单元中，当从光源10发射可见光或激光时，经过光引导器11和热线切割滤波器13把光引导到聚光透镜17。此外，在光由聚光透镜17、漫射板18和聚光透镜19转换为均匀平行光束之后，把光引导到光提取部件58。
尽管光引导器11由来自光源10的光加热，但是由风扇20输送空气，并在到达功能退化的温度之前冷却引导器。
把引导到光提取部件58的光进一步转换为圆偏振光，从而照射工件51，其中在光提取部部件58中从所述引导到光提取部件58的光中提取线性偏振光(图中的前/后方向是电场矢量方向)。
经过远心对象侧图像形成透镜38用该圆偏振光照射工件51，并且光由工件51反射。在通过远心对象侧图像形成透镜38之后，反射光由光提取部件58转换为其电场矢量方向是图中的右/左方向的光分量，并经过远心图像侧图像形成透镜36将其转换为平行光。在通过偏振光束分光器22之后，把光引导到带通滤波器32。
在带通滤波器32中，提取其中使最上层布线图案的反射光量和聚酰亚胺绝缘层部分的反射光量之间的差值最大的波长区域，并且只把这个波长区域的光引入到传感器照相机30中的CCD装置31中。具体地说，在作为绿光分量的550nm的波长中，聚酰亚胺层的反射光谱灵敏度为0.1％，而铜的反射光谱灵敏度为3％，并从实验值获得30倍反射。
因此，当由传感器照相机30对入射光成像时，获得了布线图案的图像，其中获得了最上层布线图案信息。即，由于由工件51反射的圆偏振光的强度取决于铜和聚酰亚胺，并且铜具有更强的反射强度，因此最上层布线图案部分明亮地成像。应该注意的是，当用圆偏振光照射工件51时，偏光比增加，照射布线图案和聚酰亚胺绝缘层，并相应地，更清楚地拾取最上层布线图案的图像。
这个原理将参照图4C和4D进行说明。就是说，提取其电场矢量方向在图2中的前/后方向的线性偏振光y1，并将其从由光引导器11引导的光中引导，所述光引导器11经过以多级组合的偏振板或偏振光束分光器平行地引导来自光源10的光L。图4C和4D示出其中线性偏振光y1由四分之一波长板64提取和引导的例子。
线性偏振光y1通过四分之一波长板64，并由于光学特性而相应地将其转换为圆偏振光y2，并用该圆偏振光y2照射包括聚酰亚胺膜绝缘材料的基底67的布线图案69。
如图4C所示，当用该圆偏振光y2照射铜等的布线图案69时，简单地反射作为圆偏振光y3的入射圆偏振光y2，该圆偏振光y3的旋转方向由通过铜电镀装置等形成的铜等的布线图案69的表面反转。而且，当反射的圆偏振光y3再次通过四分之一波长板64时，把光转换为线性偏振光y4，该线性偏振光y4从光学特性上与入射线性偏振光y1垂直相交。转换的线性偏振光y4从偏振光束分光器21的光学特性上在上方通过，并且作为具有最上层布线图案信息的分量y5由CCD装置31接收。
同样，如图4D所示，用该圆偏振光y2照射聚酰亚胺膜绝缘材料等的透明基膜67。看到透明基膜67在材料特性上具有各向异性。即，反射作为椭圆偏振光y3’的引入到透明基膜67中的圆偏振光y2，该椭圆偏振光的相位差已经在所述膜的表面上产生。而且，当椭圆偏振光y3’再次通过四分之一波长板64时，根据椭圆偏振光的椭圆性，把光转换为具有方位角的线性偏振光y4’。，该线性偏振光y4’由于偏振光束分光器21的光学特性(实际上，从由四分之一波长板64转换为线性偏振光y4’的分量只传输在偏振光束分光器21上方通过的矢量-分解分量y5’)几乎不从上方通过。就是说，几乎不将对应于聚酰亚胺膜绝缘材料的透明基膜67的信息分量引导到CCD装置31。
因此，当以这种方式根据形成半导体封装的材料特性很好地提取信息，并且由CCD装置31接收光时，不反射任何内层布线图案，并且可以作为具有高对比度的图像拾取最上层布线图案信息。
图18A示出一个图像，该图像示出关于半导体封装的多层布线衬底，在由检查单元100获得最上层布线图案信息之后由传感器照相机30拾取的最上层布线图案的例子，其中在所述衬底上相对于最上层布线图案经聚酰亚胺绝缘层存在一层内层布线图案。另一方面，图18B示出一个图像，该图像示出关于半导体封装的多层布线衬底同样拾取的最上层布线图案的例子，在所述衬底上存在三层图案。
从图18A和18B明显看出，甚至在存在一层内层布线图案的情况下，或存在三层的情况下，可以确信只明亮地提取最上层布线图案。就是说，可以不管内层的数量只提取最上层布线图案。
而且，图19A示出一个图像，该图像示出关于最上层布线图案通过经聚酰亚胺绝缘层由检查单元拾取半导体封装的多层布线衬底而获得的最上层布线图案的例子，其中在所述衬底上存在一层内层布线图案。另一方面，图19B示出通过对图19A的图像进行二进制处理获得的图像。
如从图19B看出的那样，当对由检查单元拾取的图像进一步进行被称为二进制化的简单处理时，最上层布线图案成像得更明亮，而内层图案和聚酰亚胺绝缘膜部分成像得更暗，可以获得其最上层布线图案与另外的部分清楚区分的图像。该二进制化具有另一优点是：可以减少图像数据量，并且可以进行高速图像处理。
而且，预先将CAD数据(图案设计信息)或令人满意的工件(其中正确地形成布线图案的工件)设置为参考主图像，并且通过与二进制化图像相对比、特性提取法等可以将具有差别的部分判断为缺陷。
此外，图案检查的最佳图像表示其中图案边缘很清楚并且没有表面不规则性的任何影响的状态。布线图案部分和聚酰亚胺绝缘层部分之间的对比度差异必须清楚地分割，以便使图案边缘清楚。因此，用其照射工件的光量必须很大，并且工件必须是明亮的，以便消除布线图案表面不规则性的影响。
图20示出在如图15C和16所示那样偏振光束分光器70与偏振光束分光器68串联组合的情况(图中的曲线(d))和如图15D所示那样偏振光束分光器68与横向波偏振板61组合以便提高光提取部件58中的偏振效率的情况(图中的曲线(e))下成像视场宽度方向的线分布的一个例子。
如从图中的曲线(d)看到的那样，端部的入射角相对于具有入射角45度指标的偏振光束分光器偏离45度。就是说，在如图15C所示那样偏振光束分光器70与偏振光束分光器68串联组合的情况下，并且如图21A所示那样聚光透镜12没有形成完全平行的入射光，例如，如图21B所示，在偏振光束分光器68的相反端部中入射角偏离45度(图21B示出，作为一个例子，入射光以49度的角度进入偏振光束分光器68的上端部，并且入射光以41度的角度进入下端部的情况)。成像视场宽度方向的相反侧由于依赖入射角而非常地暗，并且必须说在这种状态下通过单个阈值的二进制化是困难的。当聚光透镜12和偏振光束分光器68之间的距离增加时，在相反端部中相对于施加的入射角的偏移量增加。因此，当在聚光透镜12和偏振光束分光器68之间设置偏振光束分光器70时，由于在相反端部中相对于施加的入射角的偏移对入射角的依赖性趋于增高。
另一方面，在设置比偏振光束分光器70薄的偏振板61来代替如图15D所示的偏振光束分光器70时，如图22A和22B所示，可以减小聚光透镜12和偏振光束分光器68之间的距离。因此，即使通过聚光透镜12没有形成完全平行的入射光，与使用偏振光束分光器70相比，在相反端部中相对于施加的入射角的偏移不是很大。因此，如从图中的曲线(e)看到的那样，通过使用偏振板61可以改进等级值下降受到在相反端部中相对于施加的入射角的偏移的影响。图22A示出通过聚光透镜12形成完全平行的入射光的情况。图22B示出由聚光透镜12没有形成完全平行的入射光，但是相对于施加的入射角的偏移在偏振光束分光器68的相反端部中很小的情况下的一个例子。
应该注意的是，即使使用偏振滤波器34(偏振板)来代替如图15A和15D所示的四分之一波长板，也可以只对最上层的布线图案进行清楚地成像。
前面已经参照附图说明了用于实施本发明的最佳方式，但是本发明不限于这种构造。任何本领域的技术人员在专利权利要求的发明技术构思的范围内都可以想到各种修改和变化，并且应该理解这些修改和变化属于本发明的技术范围。
工业实用性
根据本发明，从半导体封装的多层布线衬底在光学上消除了内层布线图案的影响，并且可以成像出最上层布线图案的高度精细图像。
如上所述，可以实现布线图案的检查设备、检查方法、检测设备和检测方法，能够高度可靠地自动检查布线图案。
而且，当线传感器技术施加于成像装置时，甚至针对具有大面积的最上层布线图案也可以在短时间内拾取图像，并且可以简化构造。
Claims (29)
1、一种布线图案检测设备，该设备在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行的光；
第一提取装置，用于从平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与所述光的引导方向垂直相交；
圆偏振光转换装置，用于将由第一提取装置提取的第一线性偏振光转换为圆偏振光；
照射装置，用于用由圆偏振光转换装置转换的圆偏振光照射工件；
第二提取装置，用于从由所述工件反射由照射装置发射的圆偏振光而获得的反射光中提取第二线性偏振光，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交；以及
图像拾取装置，用于对由第二提取装置提取的第二线性偏振光进行成像。
2、一种布线图案检测设备，该设备在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上的平行光；
偏振光束分光器，用来从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交，并且该偏振光束分光器还用来在光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导提取的第一线性偏振光；
四分之一波长板，将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；
照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及
图像拾取装置，
其中通过工件使由照射装置发射的圆偏振光反射，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，由偏振光束分光器提取其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
3、一种布线图案检测设备，该设备可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
第一偏振光束分光器，用来从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
第二偏振光束分光器，在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由第一偏振光束分光器提取的第一线性偏振光；
四分之一波长板，将由第二偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；
照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及
图像拾取装置，
其中工件反射由照射装置发射的圆偏振光，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，由第二偏振光束分光器提取其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
4、一种布线图案检测设备，该设备可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
偏振板，用来从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
偏振光束分光器，在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由偏振板提取的第一线性偏振光；
四分之一波长板，将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光；
照射装置，用于用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件；以及
图像拾取装置，
其中工件反射由照射装置发射的圆偏振光，从而使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输，由偏振光束分光器提取其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
5、一种布线图案检测设备，该设备在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
第一提取装置，用于从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由第一提取装置提取的第一线性偏振光获得预定偏振分量；
照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；
第二提取装置，用于从反射光提取第二线性偏振光，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，所述反射光是通过所述工件反射由照射装置发射的偏振分量而获得的；以及
图像拾取装置，用于对由第二提取装置提取的第二线性偏振光进行成像。
6、一种布线图案检测设备，该设备在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
偏振光束分光器，用来从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交，并且该偏振光束分光器还用来在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导提取的第一线性偏振光；
偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定偏振分量；
照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及
图像拾取装置，
其中由偏振光束分光器从反射光提取其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，所述反射光是由所述工件反射由照射装置发射的偏振分量而获得的，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
7、一种布线图案检测设备，该设备可以在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
第一偏振光束分光器，用来从由平行光引导装置引导的光提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
第二偏振光束分光器，在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由第一偏振光束分光器提取的第一线性偏振光；
偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由第二偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定偏振分量；
照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及
图像拾取装置，
其中由第二偏振光束分光器从反射光提取其电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，所述反射光是由工件反射由照射装置发射的偏振分量而获得的，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
8、一种布线图案检测设备，该设备在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该设备包括：
光源；
平行光引导装置，用于将来自光源的光引导为基本上平行；
偏振板，用来从由平行光引导装置引导的光中提取第一线性偏振光，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
偏振光束分光器，用于在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由偏振板提取的第一线性偏振光；
偏振分量提取装置，用于经过具有预定角度的偏振板从由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光获得预定偏振分量；
照射装置，用于用由偏振分量提取装置获得的偏振分量照射工件；以及
图像拾取装置，
其中从反射光提取与第一线性偏振光垂直相交的第二线性偏振光，所述反射光是由工件反射由照射装置发射的偏振分量而获得的，并且通过图像拾取装置对提取的第二线性偏振光进行成像。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的布线图案检测设备，
其中图像拾取装置包括线传感器，该线传感器对工件中的预定线性区域连续成像，并将连续地形成像的线性区域彼此连接，由此对工件的平面区域进行成像。
10、根据权利要求1至9中任一项所述的布线图案检测设备，其中平行光引导装置包括：
光引导器，引导来自光源的光；
漫射板，使来自光源的光漫射同时保持强度分布恒定；
平行化装置，用于使由漫射板漫射的光基本上平行；以及
用于引导由平行化装置产生的平行光的装置。
11、根据权利要求10所述的布线图案检测设备，包括：
红外滤波器，该红外滤波器从来自光源的光中除去红外分量，并且该红外滤波器设置在光源和光引导器之间，或者在光引导器和漫射板之间。
12、根据权利要求1至11中任一项所述的布线图案检测设备，还包括：
用于冷却平行光引导装置的冷却装置。
13、根据权利要求1至12中任一项所述的布线图案检测设备，还包括：
选择装置，用于选择波长区域，在所述波长区域中最上层布线图案的反射光量与最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差在第二线性偏振光中大于预定值；以及
所选波长光分量引导装置，用于引导在由选择装置选择的波长区域中的光分量。
14、根据权利要求13所述的布线图案检测设备，其中所选波长光分量引导装置包括一个或两个或更多个透镜，所述透镜将由选择装置选择的在所述波长区域中的光分量引导为与图像拾取装置平行。
15、根据权利要求13或14所述的布线图案检测设备，其中基膜由聚酰亚胺树脂形成，布线图案由铜形成，选择装置选择包括550nm的波长区域，图像拾取装置包括CCD。
16、根据权利要求1至4中任一项所述的布线图案检测设备，其中用椭圆偏振光替代圆偏振光照射工件。
17、根据权利要求1至16中任一项所述的布线图案检测设备，其中光源包括白光源。
18、一种布线图案检查设备，包括：检查装置，用于对由根据权利要求1至17中任一项所述的布线图案检测设备的图像拾取装置拾取的图像与预定的令人满意的图像进行比较，由此检查所述最上层布线图案是否令人满意。
19、一种布线图案检测方法，该方法在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：
将光引导为基本上平行的平行光引导步骤；
从在平行光引导步骤中引导的光提取第一线性偏振光的第一提取步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
将由第一提取步骤提取的第一线性偏振光转换为圆偏振光的圆偏振光转换步骤；
用由圆偏振光转换步骤中转换的圆偏振光照射工件的照射步骤；
从反射光中提取第二线性偏振光的第二提取步骤，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，所述反射光是由工件反射在照射步骤发射的圆偏振光而获得的；以及
对由第二提取步骤提取的第二线性偏振光进行成像的图像拾取步骤。
20、一种布线图案检测方法，该方法在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：
用于将光引导为基本上平行的平行光引导装置；
由偏振板从由平行光引导装置引导的光提取第一线性偏振光的步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
使用偏振光束分光器在所述光引导方向和与第一线性偏振光的电场矢量方向垂直相交的方向上引导由偏振板提取的第一线性偏振光的步骤；
利用四分之一波长板将由偏振光束分光器引导的第一线性偏振光转换为圆偏振光的步骤；
用由四分之一波长板转换的圆偏振光照射工件的步骤；以及如下步骤，
由工件反射发射到工件的圆偏振光以使旋转方向反转，之后通过四分之一波长板传输偏振光，并由偏振光束分光器提取第二线性偏振光从而对提取的第二线性偏振光进行成像，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交。
21、一种布线图案检测方法，该方法在光学上检测工件的最上层布线图案，该工件包括在透光基膜的至少前/后表面上具有布线图案的半导体封装的多层布线衬底，该方法包括：
将光引导为基本上平行的平行光引导步骤；
从由平行光引导步骤引导的光提取第一线性偏振光的第一提取步骤，该第一线性偏振光的电场矢量方向与光引导方向垂直相交；
经过具有预定角度的偏振板从由第一提取步骤提取的第一线性偏振光中获得预定偏振分量的偏振分量提取步骤；
用通过偏振分量提取步骤获得的偏振分量照射工件的照射步骤；
从反射光提取第二线性偏振光的第二提取步骤，该第二线性偏振光的电场矢量方向与第一线性偏振光垂直相交，且所述反射光是通过工件反射由照射步骤发射的偏振分量而获得的；以及
对由第二提取步骤提取的第二线性偏振光进行成像的图像拾取步骤。
22、根据权利要求19至21中任一项所述的布线图案检测方法，包括如下步骤：
使用线传感器对工件中的预定线性区域连续进行成像，并且将连续成像的线性区域彼此连接，由此对工件的平面区域进行成像。
23、根据权利要求19至22中任一项所述的布线图案检测方法，其中平行光引导步骤包括：
使光漫射同时保持强度分布恒定的漫射步骤；
使由漫射步骤漫射的光基本上平行的平行化步骤；以及
引导由平行化步骤产生的平行光的步骤。
24、根据权利要求23所述的布线图案检测方法，
其中平行光引导步骤还包括：在漫射步骤之前从所述光中除去红外成分的红外线除去步骤。
25、根据权利要求19至24中任一项所述的布线图案检测方法，还包括：
选择波长区域的选择步骤，在所述波长区域中最上层布线图案的反射光量和除最上层布线图案以外的图案的反射光量之间的差值在第二线性偏振光中大于预定值；以及
引导由选择步骤选择的波长区域中的光分量的所选波长光分量引导步骤。
26、根据权利要求25所述的布线图案检测方法，其中基膜由聚酰亚胺树脂形成，布线图案由铜形成，选择步骤选择包括550nm的波长区域，并且图像拾取步骤通过CCD来拾取图像。
27、根据权利要求19或20所述的布线图案检测方法，包括用椭圆偏振光替代圆偏振光照射工件的步骤。
28、根据权利要求19至27中任一项所述的布线图案检测方法，其中光源包括白光源。
29、一种布线图案检查方法，包括如下步骤：将通过根据权利要求19至28中任一项所述的布线图案检测方法拾取的图像与预定的令人满意的图像进行比较，以检查所述最上层布线图案是否是令人满意的。
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