JP3335715B2 - ビアホール検査装置 - Google Patents

ビアホール検査装置

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JP3335715B2 JP16569793A JP16569793A JP3335715B2 JP 3335715 B2 JP3335715 B2 JP 3335715B2 JP 16569793 A JP16569793 A JP 16569793A JP 16569793 A JP16569793 A JP 16569793A JP 3335715 B2 JP3335715 B2 JP 3335715B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線基板の層間絶
縁膜上に形成され、層間配線を行うためのビアホール
(Via-hole)の形状を検査するビアホール検査装置に関
する。
【0002】近年の電子工業分野では、精密化、小型
化、高密度化の要求に伴い、電子装置を構成する回路基
板についても精密化、小型化、高密度化が要求されてお
り、これに答えるため多層配線基板が用いられている。
【0003】この多層配線基板は、電気信号を伝達する
複数の配線層と、各配線層間を絶縁するための絶縁層
と、で構成されており、各配線層間で層間配線を行うた
めに、絶縁層にビアホールを設け、配線の接続(ビアコ
ンタクト)を行っている。
【0004】この場合、問題となるのはビアホールの形
状異常に起因するビアコンタクトの接続不良である。ビ
アホールの形状異常は製品の良品率を低下させるばかり
でなく、ビアホール形成工程における条件(硬化条件、
現像条件等)を反映しているため、良品率を向上させる
ために当該異常をビアホール形成工程現場に直ちに知ら
せる必要がある。
【0005】したがって、ビアホールの異常を確実、迅
速に検出することができるビアホール検査装置が望まれ
ている。
【0006】
【従来の技術】従来、ビアホールの検査方法として、S
EM(走査型電子顕微鏡)で観察する方法、光学顕微鏡
で観察する方法、電気試験で不良を検出する方法、ダミ
ーパターンを形成してビアホールの異常を推定する方法
等が行われていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】SEMを用いて観察す
る方法は、試料を切断して断面を観察するため、製品の
一部の検査しかすることができず、不良位置の特定も極
めて困難であった。
【0008】光学顕微鏡を用いて観察する方法は、熟練
を要し、誰でも検査できるものではなく、検査量も限ら
れていた。電気試験で不良を検出する方法は、ビアホー
ル上に配線を行う必要があるため、不良としてはねられ
たものは、当該不良箇所の修正を行うことができず、廃
棄しなければならなかった。
【0009】ダミーパターンを形成する方法は、ビアホ
ールがネガ型であるならばダミーパターンをポジ型で形
成するというように反転型のダミーパターンを形成し、
当該ダミーパターンの残存状態からビアホールの不良状
態を推定するものであり、不良箇所を特定することがで
きなかった。
【0010】したがって、ビアホールが形成された時点
で、異常のあるビアホールを非破壊で特定できれば、無
駄な工程を進める必要がなくなるとともに、当該不良箇
所の修正を行うことにより、不良品を良品として再生で
きるので、経済的となる。
【0011】そこで、本発明の目的は、非破壊で多層基
板に形成されたビアホールの不良を迅速かつ正確に検査
可能なビアホール検査装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、絶縁層と配線層とを有する多層基板に形
成されたビアホールの不良を検査するビアホール検査装
置であって、前記絶縁層により吸収されて強度が減衰す
る特性を有する原検査光を出射する光源と、前記原検査
光を、直線偏光であって第1の偏光面を有する検査光に
変換し、当該検査光を前記多層基盤に照射する偏光手段
と、前記検査光が前記ビアホール周辺の所定の厚さ範囲
を有する前記絶縁層を透過して前記配線層により反射さ
れて生成された反射光であって、かつ前記第1の偏光面
所定の角度で交差する第2の偏光面を有する反射光の
みを透過させる検光手段と、前記検光手段を透過した前
記反射光を可視化させる表示手段と、を備えて構成す
る。
【0013】
【作用】本発明によれば、光源は原検査光を出射し、偏
光手段は、この原検査光を直線偏光であって第1の偏光
面を有する検査光に変換して検査対象物に出射する。
【0014】この結果、検光手段は検査対象物に照射さ
れた検査光であって正常に形成されたビアホール周辺の
所定の厚さ範囲を有する絶縁層を透過して配線層により
反射された反射光のうち、第1の偏光面と所定の角度で
交差する第2の偏光面を有する反射光のみを透過させ表
示手段に導き、表示手段は前記検光手段を透過した反射
光を可視化する。
【0015】したがって、表示手段に表示されるのは、
検査対象物に照射された検査光であって正常に形成され
たビアホール周辺の所定の厚さ範囲を有する絶縁層を透
過して配線層により反射された反射光のうち、第1の偏
光面と所定の角度で交差する第2の偏光面を有する反射
光のみに基づくものとなり、その他の部分は表示されな
いので、容易にビアホールの良、不良を判別することが
できる。
【0016】
【実施例】次に図面を参照して本発明の好適な実施例を
説明する。第1実施例 図1に第1実施例のビアホール検査装置の概要構成ブロ
ック図を示す。
【0017】ビアホール検査装置は、原検査光OLを出
射するハロゲンランプ等の光源2と、光源2の出射光の
透過光を直線偏光の検査光Lとする偏光子3と、検査対
象試料6への検査光Lを透過し、検査対象試料6からの
検査光Lを反射するハーフミラー4と、検査光Lを集光
する対物レンズ5と、検査対象試料6を載置する試料台
7と、ハーフミラーにより反射された検査対象試料6か
らの検査光Lのうち特定の偏光面、すなわち、正常に形
成されたビアホール周辺の所定厚さ範囲を有する絶縁層
を透過し、当該絶縁層に接合している配線層により反射
され、再び絶縁層を透過した時に得られる偏光面を有す
る反射光のみを透過する検光子8と、検光子8を透過し
た検査光LをCCD(Charge Coupled Device )等の撮
像素子により撮像し、テレビジョン信号等の映像信号と
して出力する撮像装置9と、映像信号に基づいて表示を
行うディスプレイ10と、を備えて構成されている。
【0018】次に図2を参照して動作を説明する。光源
を出射された源検査光は、偏光子3を透過することによ
り、直線偏光の検査光となってハーフミラー4を透過す
る。
【0019】ハーフミラー4を透過した検査光Lは、対
物レンズ5により試料台7に載置された検査対象試料6
上に集光され、反射される。この時の検査光の反射光の
状態としては、その照射される状態によって4つの状態
が考えられる。
【0020】1) 所定厚さ以上の絶縁層11に入射し
た検査光は、絶縁層11により吸収、減衰され、配線層
12による反射光量は非常に少ない。 2) 正常に形成されたビアホール(図2(b)参照)
周辺の所定厚さ未満の絶縁層11に入射した検査光は、
絶縁層11を透過し、配線層12によりその殆どが反射
される。この場合において、検査光の偏光面は絶縁層を
透過することにより変化する。したがって、検光子を透
過できる。
【0021】3) 異常(アンダーカット13等)のあ
るビアホール(図2(d)参照)周辺の所定厚さ未満の
絶縁層11に入射した検査光は、再び絶縁層11を出射
する際に散乱等により減衰され、配線層12による反射
光量は非常に少ない。
【0022】4) 配線層12に入射した検査光は、ほ
ぼ全量反射されるが、その偏光面は入射した検査光と同
一である。したがって、検光子により遮断される。これ
らの結果、ハーフミラー4により反射され、検光子8を
透過し、撮像装置9により撮像されるのは、正常に形成
されたビアホール周辺の所定厚さ未満の絶縁層11に入
射した検査光の反射光のみとなる。
【0023】したがって、ディスプレイ10において得
られる観察像は、図2(a)に示すように正常なビアホ
ール形成部分のみとなり、異常のあるビアホールの観察
像等は、図2(c)に示すように何も観察できない状態
となる。
【0024】したがって、正常なビアホールのみを観察
することができ、全て正常なビアホールを有する基準試
料等と比較することにより、容易に不良品を判別するこ
とができる。
【0025】また、以上の説明のように、非破壊で検査
対象試料を検査することができ、観察のために熟練度を
要することもない。さらに、配線工程前で異常を検出で
きるので、異常の程度によっては、修正工程へと回すこ
とができ、さらに良品率を向上させることが可能とな
る。第2実施例 図3に第2実施例のビアホール検査装置の概要構成ブロ
ック図を示す。
【0026】ビアホール検査装置は、原検査光OLを出
射するハロゲンランプ等の光源2と、光源2の出射光の
透過光を直線偏光の検査光Lとする偏光子3と、検査対
象試料6への検査光Lを透過し、検査対象試料6からの
検査光Lを反射するハーフミラー4と、検査光を集光す
る対物レンズ5と、検査対象試料6を載置するとともに
後述のマイクロコンピュータの制御下で検査対象試料6
を光軸の回りで回転駆動する試料台7と、ハーフミラー
4により反射された検査対象6からの検査光Lのうち特
定の偏光面を有する反射光のみを透過する検光子8と、
検光子8を透過した検査光をCCD等の撮像素子により
撮像し、映像信号として出力する撮像装置9と、映像信
号に基づいて表示を行うディスプレイ10と、対物レン
ズ5を上下動し、検査対象試料6へ焦点を合せるための
オートフォーカス装置14と、光源2の光強度を調整す
る光源コントローラ15と、ビアホール検査装置全体を
制御するとともに、画像処理等を行い、検査対象試料6
の良否判断を行うマイクロコンピュータ16と、良否判
断結果、各種データ、画像処理状態等を表示するディス
プレイ17と、を備えて構成されている。
【0027】マイクロコンピュータ16と、試料台7、
撮像装置9、オートフォーカス装置14及び光源コント
ローラ15と、の間はそれぞれ制御ラインで結ばれてい
る。次に動作を説明する。
【0028】まず、マイクロコンピュータ16は、制御
線を介して光源コントローラ15を制御し、光源2から
出射される原検査光の光強度を調整する。光源2を出射
された原検査光OLは、偏光子3を透過することによ
り、直線偏光の検査光Lとなってハーフミラー4を透過
する。
【0029】この時、マイクロコンピュータ16は、制
御線を介してオートフォーカス装置14を制御し、対物
レンズ5を上下動し検査光Lの焦点位置を調整する。こ
れにより、焦点ぼけ等の検査の人為的誤差を回避するこ
とができる。
【0030】この結果、ハーフミラーを透過した検査光
Lは、対物レンズにより試料台に載置された検査対象試
料6上に集光されることとなる。検査対象試料6に集光
された検査光Lのうち、正常に形成されたビアホール周
辺の所定厚さ未満の絶縁層11に入射した検査光をその
主たる成分とする光のみが、配線層12により反射され
る。
【0031】このとき、検査光Lの偏光面は変化し、再
び、対物レンズ5を透過して、ハーフミラー4により反
射され、偏光面が変化した反射光のみが検光子8を透過
する。
【0032】検光子8を透過した検査光の反射光は、撮
像装置9により撮像され、映像信号及び映像データ(例
えば、RGBデータ)として出力される。映像信号は、
ディスプレイ10に出力され、映像化されて直ちに検査
状態を把握することができる。
【0033】一方、映像データは制御線を介して、マイ
クロコンピュータ16に出力され、2値化処理されて、
基準2値化データと比較されることにより、良品、不良
品の判別が行われる。
【0034】この判別結果及び判別処理はディスプレイ
17上に示される。以上の説明のように、本第2実施例
によれば、ビアホールの異常を自動的に判別することが
でき、検査を自動化することができるとともに、ビアホ
ール形成工程の自動化(省力化)を促すことができる。
【0035】上記各実施例においては、光源としてハロ
ゲンランプ等を用い、可視光線を用いて検査を行ってい
たが、光源として紫外線光源を用い、偏光子及び検光子
として紫外線対応の母材を使用し、撮像装置として紫外
線撮像装置を用いれば、より高解像度の検査を行うこと
も可能である。
【0036】また、ビアホール形成に感光性樹脂を用い
る場合であれば、光源として、樹脂を硬化させることが
可能な波長を有するものを用いれば、一の光学系を用い
て形成工程と検査工程を兼ねることができ、ビアホール
の硬化(形成)過程をモニタしながら検査することがで
きる。
【0037】さらにまた、ビアホール内の配線層部分
(コンタクト部分)に着目して同様の検査を行えば、コ
ンタクト部分に残存した絶縁層の残存状態を判別する検
査装置として用いることも可能である。
【0038】また、撮像装置としてカラー撮像装置を用
い、偏光子と検光子との間に偏光分離プリズムを設けれ
ば、微分干渉色の観察を行うことも可能である。またさ
らに、撮像装置及びディスプレイに代えて接眼レンズを
設ければ、簡易に検査を行う装置とすることができる。
【0039】さらに、上記構成に加えて、撮像装置の出
力側に分光処理装置等を設けることにより、干渉色や干
渉縞から検査対象試料の形状データを算出するように構
成することも可能である。
【0040】さらにまた、検光子あるいは偏光子の少な
くとも一方を取外し可能に構成すれば、一方を取りはず
した場合には一方を回転させるのと同様の効果を得られ
るとともに、透過光量を増大させて明るい視野で観察を
行えるので、明るさが必要な場合や観察光源の電力節約
が可能となる。また、双方とも取り外ずせば検査対象試
料をそのままの状態で観察でき、改めて別の観察装置に
かける必要がない。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、検査対象物を非破壊で
検査できるのでその異常の程度によっては、後段の工程
で修正することも可能となり、経済性が向上する。さら
に、表示手段に表示されるのは、検査対象物に照射され
た検査光であって正常に形成されたビアホール周辺の所
定の厚さ範囲を有する絶縁層を透過して配線層により反
射された反射光のうち、第1の偏光面と所定の角度で交
差する第2の偏光面を有する反射光のみに基づくものと
なり、その他の部分は表示されないので、熟練を伴わな
くても容易にビアホールの良、不良を判別したり、その
判別を自動化することができ、安定した検査を行わせる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の概要構成を示すブロック図であ
る。
【図2】検査状態を説明する図である。
【図3】第2実施例の概要構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1…光学系 2…光源 3…偏光子 4…ハーフミラー 5…対物レンズ 6…検査対象試料 7…試料台 8…検光子 9…撮像装置 10…ディスプレイ 11…絶縁層 12…配線層 13…アンダーカット 14…オートフォーカス装置 15…光源コントローラ 16…マイクロコンピュータ 17…ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁層と配線層とを有する多層基板に形
    成されたビアホールの不良を検査するビアホール検査装
    置であって、 前記絶縁層により吸収されて強度が減衰する特性を有す
    る原検査光を出射する光源と、 前記原検査光を、直線偏光であって第1の偏光面を有す
    る検査光に変換し、当該検査光を前記多層基盤に照射す
    る偏光手段と、 前記検査光が前記ビアホール周辺の所定の厚さ範囲を有
    する前記絶縁層を透過して前記配線層により反射されて
    生成された反射光であって、かつ前記第1の偏光面と
    定の角度で交差する第2の偏光面を有する反射光のみを
    透過させる検光手段と、 前記検光手段を透過した前記反射光を可視化させる表示
    手段と、 を備えたことを特徴とするビアホール検査装置。
  2. 【請求項2】 前記偏光手段と前記検光手段は直交ニコ
    ルを形成することを特徴とする請求項1記載のビアホー
    ル検査装置。
  3. 【請求項3】 前記多層基板を載置するための載置台
    前記検査光の光軸を中心として回転させる回転手段を備
    えたことを特徴とする請求項1または2記載のビアホー
    ル検査装置。
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KR101340345B1 (ko) * 2012-02-17 2013-12-13 주식회사 미르기술 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치
KR102086362B1 (ko) 2013-03-08 2020-03-09 삼성전자주식회사 편광화된 빛을 이용하여 공정을 모니터링하는 반도체 제조 설비 및 모니터링 방법

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