JP2004361329A - パターン検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に接着剤層のような微小な凹凸を有する層が形成されていても、透過光によるパターン自動検査を誤認識なく行えるようにすること。
【解決手段】ＴＡＢテープ５は、送り出しリール１１から送り出され、液体塗布部２で、水、アルコール等の液体が塗布され検査部１に搬送される。検査部１では、ＴＡＢテープ５に透過照明手段１ａから照明光が照射され、ＴＡＢテープ５の検査対象となるパターンを透過した光が受像手段１ｂに入力され、ＴＡＢテープ５に形成されているパターンが撮像される。受像素子１ｂにより撮像されたパターンは制御部４に送られて画像処理され、検査用のマスターパターンと、比較され良否が判定される。ＴＡＢテープ５の接着剤層に液体が塗布された状態でパターンが撮像されるので、乱反射によるシミやムラのない画像を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン検査方法および装置に関し、特にテープキャリア方式によるＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープに照明光を照射し、ＴＡＢテープ上に形成された集積回路（ＩＣ）などのパターンを、撮像手段により撮像し自動で外観検査を行なうパターン検査方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは、高集積化と高密度実装の要求に対応して、リードの多ピン化と微小化が進んでいる。この多ピン化や微小化に有利なことから、半導体チップをフィルム状のＴＡＢテープに設けた多数のリード線と接続する方法が採用されている。
図７に、ＴＡＢテープの構造の一例を示す。
ＴＡＢテープ１０１は、厚さ２０〜１５０μｍ程度（多くは２５〜７５μｍ）、幅３５〜１６５ｍｍ程度の樹脂フィルム１０２上に、パーフォレーションホール１０３が形成される両側周辺部を除いて、図７（ａ）に示すように厚さ１０〜１５μｍ程度の接着剤１０４が塗布され、その上に図７（ｂ）に示すように銅箔などの金属箔１０５が貼りつけられている。
この金属箔１０５を露光およびエッチングにより加工し、図７（ｃ）に示すように回路などのパターン１０６に形成する。この時、接着剤１０４の層は除去されずそのまま残る。
パターンが形成されたＴＡＢテープ１０１の例を図８に示す。
図８において、内部の白い長方形は、半導体チップを取り付ける開口部（デバイスホール） １１０であり、１１１は配線回路パターンである。
このようなＴＡＢテープ１０１の製造工程においては、配線回路パターンが、正しく形成されているかどうかを検査する必要があり、パターン検査装置が用いられる。
【０００３】
パターン検査装置は、検査するＴＡＢテープ１０１を照明光で照明し、回路パターンの状態（外観）を撮像装置または目視にて検出し、基準パターンと比較して形成されたパターンの良否を判定する。近年は、あらかじめ検査装置の制御部の記億部に基準パターンを記憶させておき、記憶している基準パターンと、撮像装置により撮像した実際の回路パターンとを比較し、自動的に良否を判定する自動検杏装置も用いられるようになってきた。
パターンを撮像するために、ＴＡＢテープに対し照明光を照射する方法には、落射光を用いる方法と、透過光を用いる方法がある。
落射光を用いる方法は、ＴＡＢテープの上方 （パターンが形成される側）から照明光を照射し、照明光が照射される方向から、ＴＡＢテープからの反射光による回路パターン像を観察するものであり、例えば撮像素子により撮像し画像処理する。
例えば特許文献１には、落射光を用いたパターン検査装置が開示されている。
上記特許文献１に記載されるものは、パターンが形成されたテープに照明装置から光を照射し、ＣＣＤカメラにより照明装置で照明された位置のテープを撮影してコンピュータに出力し、コンピュータで画像処理をしてパターンの欠陥を検出するものである。
一方、透過照明を用いる方法は、ＴＡＢテープの下方（パターンが形成される側とは反対側）から照明し、ＴＡＢテープを透過した透過光による回路パターン像をＴＡＢテープの上方（照明光が照射される側とは反対側） に設けた撮像素子により撮像する。
【０００４】
落射光を用いる方法よりも、透過光を用いる方法のほうが、パターン検査に適している。その理由を以下に説明する。
図９に示すように、銅箔などの金属箔をエッチングしてパターンを形成した時、形成されたパターンの断面は台形状になり、パターンの上側の幅ａと下側の幅ｂの寸法を比べると、下側の幅ｂが広くなる。これはエッチング液が、銅箔の表面から内部にエッチングしていくときの拡散と速度に基づくものであり、良く知られている。
このようなパターンを検査する場合、照明光として落射光を用いると、撮像素子は、配線パターンの表面で反射する光を捉え、それ以外の部分は暗くなる。
したがって、図１０（ａ）に示すように、配線のパターンが下側で隣のパターンと短絡していても、撮像される画像は短絡のない正常なパターンとして映し出される。したがって不良を見逃す場合がある。
一方、透過光を用いると、撮像素子は、樹脂フィルムを透過してくる光を捉え、それ以外の部分は暗くなる。
したがって、図１０（ｂ）に示すように、配線のパターンが下側で隣のパターンと短絡していれば、撮像される画像は短絡のため太い異常なパターンとして映し出され、したがって不良を検知できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８２０６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、透過光を用いる場合は、次のような問題がある。前記したようにＴＡＢテープを形成する樹脂フィルムの上には、金属箔を接着するための接着剤の層があり、パターン形成後も樹脂フィルム上に残っている。
銅箔がエッチングにより剥離された後の接着剤層の表面は、数μｍｍの凹凸が無数に存在することが知られている。元々は、接着剤の表面は平坦である。しかし、銅箔の裏面にはアンカー効果で接着を強固にするための微小な突起が多数形成されているため、接着剤の表面にはこれが転写されてしまう。
銅箔剥離後の接着剤に照明光を透過させると、銅箔裏面から転写された凹凸によって照明光が乱反射により拡散されて暗くなり、ＣＣＤカメラ等で撮像される画像に黒いシミやムラが生じる。
このようなシミやムラが見える状態で画像処理を行うと、シミやムラがパターン付近にあると、これを配線の一部として処理してしまい、検査装置が基準パターンと比較する時、配線の太りとして誤認識し、製品不良と判断する場合がある。
また、パターン付近ではないシミやムラは、ごみとして認識し、製品不良と判断する場合がある。このように実際は不良ではないが、装置が不良と判断してしまうことを過検出という。
透過照明を行なうと、このような接着剤層の微小な凹凸によるシミやムラが原因で過検出が生じ、透過光を用いるパターンの自動検査装置の実用が難しかった。反射照明の場合、接着剤層は撮像されたとき暗く映るので、このような問題は生じない。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、基板上に接着剤層のような微小な凹凸を有する層が形成されていても、過検出が生じることなく、透過光を用いたパターン自動検査を可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
配線等のパターンが形成された基板の表面に液体を塗布し、この基板に対して撮像手段が設けられている側とは反対側から基板を照明し、撮像手段により撮像する。そして、撮像手段により撮像された基板の画像のパターンと、あらかじめ記憶している基準パターンと比較して検査を行なう。
上記のように、塗布手段により、検査を行なう基板の接着剤層の表面に液体を塗布し均一に濡らすことにより、接着剤層の凹凸はこの液体によって埋められる。したがって、上記液体が揮発する（基板が乾燥する）前に、透過光による照明を行ない、パターンを撮像すれば、接着剤層の凹凸は、液体によって埋められているので、透過光による照明を行なっても乱反射が少なくなる。このため、撮像された画像にもシミやムラが生じにくくなり、これを原因とする配線太りの誤認識がなく、過検出を防ぐことができる。
【０００８】
液体塗布により、画像にシミやムラが生じにくくなる理由は以下の通りである。
光は、屈折率の異なる媒体の界面を通過するとき、界面を形成す２つの媒体の屈折率と、界面に対する入射角度に応じて屈折する。
図２（ａ）に示すように、透過照明光のうち、基板に９０°で入射する成分を例にすると、凹凸のない部分の光は直進して通過する。しかし、凹凸の部分に入射した光は、凹凸により入射角度が変化し屈折する。これが乱反射である。
界面を形成する媒体の屈折率の差が大きいほど、光の屈折は大きくなり、直進する光の成分が少なくなる。したがって、光が屈折する部分、即ち凹凸の部分は暗くなる。このことにより、凹凸のある部分とない部分とでは、透過する照明光の明るさに差が生じ、シミやムラとなる。
一方、接着剤の上に、その屈折率が空気よりも大きく、接着剤よりも小さい液体、例えばアルコールや水を塗布した場合、図２（ｂ）に示すように、液体と接着剤との界面で、上記と同様の乱反射が生じるが、アルコールや水と接着剤の屈折率の差は、空気と接着剤の屈折率の差よりも小さいので、光の屈折も少なくなり、直進する光の成分が多くなる。
空気の屈折率は約１、アルコールは約１．３６、水（純水）は約１．３３、接着剤の屈折率は、その種類にもよるが樹脂の一種と考えると、アクリルやポリカ一ボネート等の樹脂が約１．５〜１．６の範囲であるので、これと同程度と考えられる。 なお、液体と空気との界面でも屈折が生じるが、この面は平坦であり乱反射は生じない。
したがって、接着剤と空気とが直接接している従来の場合に比べ、液体を塗布した場合のほうが乱反射が少なくなり、したがって、これを撮像したとき、シミやムラの少ない画像が得られる。
上記のように液体を塗布して、撮像したパターンの画像を、制御部において、あらかじめ記憶しておいた基準パターンと比較し検査を行なう。
乱反射によるシミやムラがないので、これを原因とする配線太りの誤認識がなく、過検出を防ぐことができる。
上記基板の表面に塗布する液体の屈折率は、基板の表面の樹脂の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きいことが望ましく、上記液体としては、例えば、水またはアルコールを用いることができる。水またはアルコールであれば、粘性があまり大きくないので基板を均一に濡らすことができ、また、基板に悪影響を与えることもない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例のパターン検査装置の構成例を示す図である。なお、以下では前記基板がＴＡＢテープである場合について説明するが、本発明は、ＴＡＢテープの外、透過照明光による種々の基板の検査に適用することができる。
本実施例のパターン検査装置は、同図に示すように、ＴＡＢテープ５を搬送する送り出しリール１１や巻き取りリール１２等からなるテープ搬送機構１０、送り出しリール１１から送り出されたＴＡＢテープ５に液体を塗布する液体塗布部２、ＴＡＢテープ５に照明光を照射しパターンを撮像する検査部１、不良のパターンにマークをつけるマーカ部３、撮像したパターンと基準となるマスターパターンとを比較し、製品の良否を判定するとともに、検査部１、マーカ部３、及びテープ搬送機構１０の動作を制御する制御部４から構成される。
検査部１は、ＴＡＢテープ５を裏面側から照明する透過照明手段１ａと、ＴＡＢテープ５を介して透過照明手段１ａとは対向する位置に設けられＴＡＢテープ５を透過した照明光によりＴＡＢテープ５に形成されている回路等のパターンを撮像する撮像手段１ｂとから構成される。
透過照明手段１ａは、ＴＡＢテープ５を透過する波長の光を出力する光源を適宜選択する。撮像手段１ｂは、照明光の波長に受光感度を有するＣＣＤカメラまたはＣＣＤラインセンサである。
撮像手段 １ｂとしてＣＣＤラインセンサを用いる場合には、ＴＡＢテープ５の検査パターン上で、ＣＤラインセンサと透過照明手段１ａを走査させ、ＴＡＢテープ５の全体の画像を得る。
【００１０】
液体塗布部２は、例えば同図に示すようにＴＡＢテープ５にループを設け、ループの一部を液体中に浸すようにしたものである。
ＴＡＢテープ５の表面に塗布する液体は、接着剤表面での乱反射を少なくするために、屈折率が空気（１）よりも大きく、接着剤（例えば１．５〜１．６）より小さい必要がある。また、接着剤表面の微小な凹凸内に入り込む必要があるので、粘性が低いことが望ましい。また、検査終了後すぐに基板を巻き取りリールに巻き取る場合は、塗布した液体がすぐに乾燥するように、揮発性の高いものであれば便利である。
上記のような理由から、屈折率約１．３６のアルコール類、屈折率約１．３３の水（純水）が適している。本実施例では１・メチルプロパノール（イソプロピルアルコール）を用いた。
なお、液体塗布部２の構成は上記構成に限られず、例えば、図３に示すように、アルコール等の液体をシャワー状に噴霧して、ＴＡＢテープ５に塗布するようなものであってもよい。
また、必要であれば、検査部１とマーカ部２との間に、図１に示すようにエアーを吹き付けてアルコールを乾燥させるドライヤー６を設け、ＴＡＢテープ５が巻き取りリールに１２に巻き取られる前に塗布した液体を乾燥させるようにしてもよい。
【００１１】
上記検査装置によるＴＡＢテープのパターンの検査は以下のように行われる。ＴＡＢテープ５は、送り出しリール１１から送り出され、液体塗布部２に搬送される。液体塗布部２では、容器の中に溜められた液体（アルコール）中に、ＴＡＢテープ５が浸される。
液体（アルコール）に浸されたＴＡＢテープ５は、検査部１に搬送され、検査対象となるパターンが撮像手段１ｂで撮像可能となる位置で停止する。そして、表面に塗布されたアルコールが揮発する前に、透過照明手段１ａから照明光が照射され、ＴＡＢテープ５の検査対象となるパターン（検査パターン）を透過した光が受像手段１ｂに入力され、ＴＡＢテープ５に形成されているパターンが撮像される。
なお、撮像手段１ｂとしてＣＣＤラインセンサを用いる場合には、図示しない走査手段により透過照明手段１ａ、撮像手段１ｂが例えば同図の紙面前後方向に走査され、検査パターンの全体画像が取得される。
ＴＡＢテープ５の接着剤層に液体（アルコール）が塗布された状態でＴＡＢテープに形成されたパターンが撮像されるので、接着剤の表面の凹凸が埋められており、したがって、乱反射によるシミやムラのない画像を得ることができる。
撮像手段１ｂにより撮像されたパターンは制御部４に送られて画像処理される。
【００１２】
制御部４の記憶部には、予め検査用のマスターパターン（基準パターン）が記憶されており、制御部４はこの検査用のマスターパターンと、撮像手段１ｂにより撮像されたパターンとを比較して良否を判定する。上記検査用のマスターパターンは、良品である実際の製品をあらかじめＣＣＤカメラによって撮像し、該撮像されたパターンに基づいて作成されたものであっても良いし、ＣＡＤデータから作成されたものであっても良い。
なお、パターンの良否の判定手法は、従来から種々の手法が提案されており、これらの方法のうち、適切な判定手法を選択して用いればよい。
上記良否の判定をＴＡＢテープ上の各パターンについて行い、上記検査の結果、ＴＡＢテープ上のパターンが不良であると判定されると、ＴＡＢテープ上の不良パターンの位置が制御部４に記億され、そのパターンがマーカ部３に搬送された時、着色や穿孔といったマークが施され巻き取りリール１２に巻き取られる。
【００１３】
図４は従来のように液体を塗布せずにＴＡＢテープを受像手段１ｂで受像したときの輝度分布特性を示す図、図５は、本実施例のように液体（アルコールを使用）を塗布したＴＡＢテープを撮像手段１ｂで受像したときの輝度分布特性を示す図であり、横軸は画像上の位置、縦軸は輝度を示している。
図６は、ＴＡＢテープ上に形成される検査パターンの一部（配線パターン）を示す図であり、図４、図５は図６に示す配線パターンを撮像手段１ｂで受像し、受像した画像上を配線パターンに直交する方向（図６の矢印で示す）に直線状に走査したときの輝度分布特性を示す図であり、図４、図５共に検査パターン上の同じ場所の輝度分布特性を示したものである。
透過照明手段１ａの光源としてはＬＥＤ光源（波長８５０ｎｍ）を用い、ＬＥＤ光源の出射口に拡散板を設けた。そして、ＴＡＢテープ上の検査パターンを透過した光をＣＣＤラインセンサで撮像した。
図４に示す「ライン」の部分が配線パターン、「スペース」の部分が樹脂フィルム（接着剤が塗布された凹凸のある部分）である。図４、図５に示すように、「ライン」の部分は、光が透過しないので暗く撮像され、「スペース」の部分は光が透過するので、明るく撮像されている。
従来例のようにＣＣＤラインセンサの直下から照明した場合、図４に示すようにスペースの部分の明るさが、おおよそ６０〜８０の範囲でばらつき、シミの部分の輝度が小さくなっている。
このように従来例の場合、スペースの部分の明るさが、ばらついているため、上記画像を画像処理して自動検査する際、暗い部分を、例えば輝度８０に比べて輝度６０の部分は暗く撮像され、実際には照明光が透過しているにもかかわらず配線の太りと誤認識する可能性がある。
これに対し、本実施例のように液体を塗布した場合、接着剤の表面の凹凸にアルコールが入り平滑になったため、図５に示すように輝度の差（明と暗の輝度差）が約１０以下となり、シミの影響がほとんどなくなりスペースの部分の明るさが殆ど等しくなる。このため、上記画像を画像処理して自動検査する際、ラインとスペースを確実に区別することができ、誤検知をなくすことができた。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、検査を行なう基板の接着剤層の表面に、液体を塗布しているので、透過光による照明を行なっても、接着剤層の凹凸部分での乱反射が少なくすることができる。
このため、撮像された画像にもシミやムラが生ずることがなく、これを原因とする配線太りの誤認識がなく、過検出を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のパターン検査装置の構成例を示す図である。
【図２】基板に液体を塗布しない場合と塗布した場合における基板の凹凸部分での光の乱反射の様子を示す図である。
【図３】液体塗布部の他の構成例を示す図である。
【図４】従来のように液体を塗布せずにＴＡＢテープを受像手段で受像したときの輝度分布特性を示す図である。
【図５】液体を塗布したＴＡＢテープを受像手段で受像したときの輝度分布特性を示す図である。
【図６】検査の対象となったＴＡＢテープ上に形成される検査パターンの一部を示す図である。
【図７】ＴＡＢテープの構造の一例を示す図である。
【図８】パターンが形成されたＴＡＢテープの例を示す図である。
【図９】銅箔などの金属箔をエッチングしてパターンを形成した時、形成されたパターンの断面を示す図である。
【図１０】照明光として落射光を用いたときに見逃すパターンの不良を説明する図である。
【符号の説明】
１ 検査部
１ａ 透過照明手段
１ｂ 撮像手段
２ 液体塗布部
３ マーカ部
４ 制御部
５ ＴＡＢテープ
６ ドライヤー
１０ テープ搬送機構
１１ 送り出しリール
１２ 巻き取りリール

Claims (4)

1. 配線等のパターンが形成された基板を、撮像素子によって撮像し、自動で検査を行なうパターン検査装置であって、
   上記基板の表面に液体を塗布する塗布手段と、
   上記液体が塗布された基板を撮像する撮像手段と、
   上記基板に対して撮像手段が設けられている側とは反対側から照明する照明手段と、
   撮像手段により撮像された基板の画像のパターンと、あらかじめ記憶している基準パターンと比較して検査を行なう制御部とを備えた
   ことを特徴とするパターン検査装置。
2. 上記基板の表面に塗布する液体の屈折率は、基板の表面の樹脂の屈折率よりも小さく、空気の屈折率よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１のパターン検査装置。
3. 上記液体は、水またはアルコールであることを特徴とする請求項２のパターン検査装置。
4. 配線等のパターンが形成された基板を、撮像素子によって撮像し、自動で検査を行なうパターン検査方法であって、
   基板の表面に液体を塗布する第１の工程と、
   上記基板を透過する光によって照明し、上記配線等のパターンを撮像する第２の工程と、
   上記撮像したパターンを、あらかじめ記憶している基準パターンと比較し、検査を行なう第３の工程とを有する
   ことを特徴とするパターン検査方法。

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