JP4228778B2

JP4228778B2 - Pattern inspection device

Info

Publication number: JP4228778B2
Application number: JP2003143606A
Authority: JP
Inventors: 宏樹林; 進一永森
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: CN100395519C; KR20040100874A; JP2004347417A; CN1573280A; TW200506346A; KR100671770B1; TWI276793B

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（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）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９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９（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９（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９（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。
実際のパターンが形成されたＴＡＢテープ１０１の例を図１０に示す。
図１０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査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１１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１２（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１２（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化が難しかった。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実現可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、撮像手段を基板に対して照明手段の反対側に配置し、拡散光である照明光を撮像手段の視野外から照射して、基板に透過照明を行なう。
例えば、照明手段の照明光を出射する部分に拡散板を設け、照明光を出射する光源を、その中心光線（照明光源から出射する光線のうち、光強度が最も大きい光線）が撮像手段に直接入射しないように、撮像手段の視野の外側に配置する。そして、上記照明手段の光源をその中心光線が基板に対して斜めに照射されるように配置し、受像面が基板に対して平行になるように配置された撮像手段に対して、上記中心光線が直接入射しないようにする。
ここで、上記撮像手段の視野とは、撮像素子の受像面に結像する物体面上の範囲（領域）をいい、上記撮像手段がラインセンサの場合は、幅は１ｍｍ以下であり、長さは撮像手段の受像素子の長さに応じて定まる長さである。
撮像手段として、ラインセンサを用いる場合、上記のように視野の幅は狭いので、撮像手段とともに上記照明手段を視野の幅方向に走査して、基板上のパターンを取得する。
撮像手段により撮像された基板の画像のパターンは、制御部に送られて画像処理され、あらかじめ記憶している基準パターンと比較され、基板上のパターンの良否が判定される。
【０００８】
透過光の画像にシミやムラが生じるのは、以下の理由であると考えられる。
図２（ａ）に示すように、接着剤層に照明光が入射する際、基板に対して直角に入射する成分の光が、基板の凹凸のない部分に入射すると、その光はそのまま直進する。一方、凹凸のある部分に入射する場合は、乱反射により拡散されるので、直進する光の成分が少なくなる。
撮像手段を基板に対して上記照明手段の反対側に配置した場合、上記照明手段から最も光強度が大きい中心光線が上記基板の凹凸のない部分にほぼ直角に入射する。
この光の大部分はそのまま直進して撮像素子に入射し、撮像手段で受像した画像上で凹凸のない部分は明るく映る。
また、凹凸のある部分に入射する場合は、上記したように乱反射により拡散されるので、上記光強度の大きい中心光線がこの部分に入射しても、直進する光の成分が少なくなる。このため撮像手段で受像した画像上で凹凸のある部分は暗く映る。すなわち、撮像素子に受像される画像には、部分的に明るさに違いが出ることになる。
【０００９】
一方、照明手段の光源からの中心光線が基板を介して直接撮像素子に入射しないように照明手段の光源を撮像素子の視野外に配置すれば、該光源から出射する強度の大きい中心光線が、基板の凹凸のない部分を介して直接撮像手段に入射しなくなる。
すなわち、このようにすれば図２（ｂ）に示すように比較的光強度が小さい拡散光が凹凸のない部分に入射しても、凹凸のない部分において直進して撮像素子に入射する強い光の成分が少なくなる。このため、照明手段から中心光線が上記基板の凹凸のない部分に直角に入射する場合に比べ、凹凸のない部分は暗く映る。
また、上記拡散光が凹凸のある部分に入射する場合も、図２（ｂ）に示すように凹凸のある部分で拡散され、同様に暗く映る。
したがって、図２（ａ）に示す場合に比べ、凹凸のある部分もない部分も明るさに大きな違いがなくなり、撮像された画像にシミやムラが生じにくくなる。
本発明においては、上記のように撮像手段の視野外に照明手段の光源を配置した基板に対して照明を行っているので、画像上に乱反射によるシミやムラが現れにくく、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。
【００１０】
【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、以下の実施例では基板が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に照明光を照射しパターン５ａを撮像する検査部１、検査部１をＴＡＢテープの検査パターン５ａ上で走査する走査手段２、不良のパターンにマークをつけるマーカ部３を備える。また、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、走査手段２、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を備える。
検査部１は、ＴＡＢテープ５を裏面側から照明する２個の透過照明手段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５ａ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例えばＣＣＤラインセンサであり、以下では、撮像手段１ｂとしてＣＣＤラインセンサを用いる場合について説明する。なお、透過照明手段１ａの光量を十分に大きくできれば、ＣＣＤラインセンサの代わりに、検査パターン全面を一括して撮像できるＣＣＤセンサを用いてもよい。
走査手段２は、ＴＡＢテープ５の検査パターン５ａ上で、ＣＣＤラインセンサ１ｂと透過照明手段１ａを同図の紙面前後方向に走査させ、ＴＡＢテープ５の全体の画像を得る。
【００１１】
図１において、ＴＡＢテープ５の検査対象となる検査パターン５ａが前記テープ搬送機構１０により検査部１の所定位置まで搬送されてくると、その位置でＴＡＢテープ５が停止し、上記走査手段２により透過照明手段１ａ、ＣＣＤラインセンサ１ｂが同図の紙面前後方向に走査される。これにより、上記透過光照明手段１ａから出射される照明光がＴＡＢテープ上の検査パターン５ａを透過してＣＣＤラインセンサ１ｂで受光され、ＣＣＤラインセンサ１ｂに検査パターン５ａの画像が取り込まれる。
この画像は制御部４に送られ、制御部４では、ＣＣＤラインセンサ１ｂにより取り込まれた検査パターン５ａの画像と、予め制御部４に記憶された検査用のマスターパターン（基準パターン）画像とを比較し、検査パターン５ａの良否を判定する。
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撮像手段によって撮像し、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テープ上の各検査パターン５ａについて行い、上記検査の結果、ＴＡＢテープ上のパターン５ａ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に記憶され、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。
【００１２】
図３に上記検査部１の詳細構成例を示す。同図は、図１に示すように光源から放出される光の中心光線がＴＡＢテープ５に対して斜めに照射されるように傾けて配置した２個の照明手段を用いた場合の構成例を示し、同図（ａ）はＴＡＢテープ５の搬送方向から見た図、（ｂ）はＣＣＤラインセンサ１ｂ側からＴＡＢテープ５を見た図を示す。なお、図３ではＣＣＤラインセンサ１ｂ、透過照明手段１ａをテープの搬送方向に対し、直交する方向に走査する場合について示している。
検査部１には、開口部を有するワークステージ１ｃが設けられ、ＴＡＢテープ５上の検査パターン５ａがワークステージ１ｃ上の所定位置に停止すると、走査手段２により、透過照明手段１ａ、ＣＣＤラインセンサ１ｂが同図（ａ）（ｂ）の矢印方向（ＴＡＢテープ５の幅方向）に走査され、上記開口部を介してＴＡＢテープ５上の検査パターン５ａに斜め方向から照明光が照射される。そして、検査パターン５ａを透過した光がＣＣＤラインセンサ１ｂで受光され、検査パターン５ａの画像がＣＣＤラインセンサ１ｂに取り込まれる。
ＣＣＤラインセンサ１ｂの視野は、同図（ａ）（ｂ）に示すように走査方向の幅ａが狭く、走査方向に直交する方向の長さｂは検査パターン５ａの同方向の長さより長い。また、透過照明手段１ａのＣＣＤラインセンサ１ｂの走査方向に直交する方向の長さは、同図（ｂ）に示すようにＣＣＤラインセンサ１ｂの視野の長さｂより長い。
したがって、ＣＣＤラインセンサ１ｂを一回、同図の矢印方向に走査することにより、検査パターン５ａ全体の画像をＣＣＤラインセンサ１ｂに取り込むことができる。なお、ＣＣＤラインセンサ１ｂの走査方向の視野の幅は実際には数μｍである。
【００１３】
上記透過照明手段１ａの光源１ｄとしては、例えばＬＥＤ光源、ハロゲン光源等、ＴＡＢテープ５を透過する波長の光を出射する光源を適宜選択することができ、透過照明手段１ｂの光出射口には、拡散板１ｅである例えばすりガラスが設けられている。
しかし、上記拡散板１ｅを設けただけでは、光源１ｄから出射する照明光を十分な拡散光にはできず、ＴＡＢテープ５の検査パターン５ａを介して、ＣＣＤラインセンサ１ｂに透過照明手段１ｂから放出される比較的強度の大きい中心光線が入射する。このため、このまま照明したのでは、従来と同じように、乱反射による明るさの違いが生じる。
そこで、本実施例では、光源から放出される中心光線がＣＣＤラインセンサ１ｂに直接入射しないように、透過照明手段１ａを傾けて配置し、ＴＡＢテープ５に対して、光が斜めに入射するようにしている。
このようにすれば、適度に拡散された照明光がＴＡＢテープ５に照射されることになり、前記したように画像上に乱反射によるシミやムラが現れにくくすることができる。
なお、上記拡散板１ｅを設ける代わりに、光源１ｄの封体をフロスト（砂ずり）加工してもよい。
【００１４】
図４は透過照明手段１ａの光源１ｄとしてＬＥＤ光源を用い、透過照明手段１ａの出射口に拡散板１ｅを設けた場合の配光パターンと、透過照明手段１ａの配置例を示す図である。上記透過照明手段１ａのＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを同図の紙面前後方向に複数並べたものであり、前記したように、その紙面前後方向の長さはＣＣＤラインセンサ１ｂの視野の長さｂより長く、配光パターン５ａの形状は、紙面の前後方向でほぼ同じである。
この例では、透過照明手段１ａから出射される光の中心光線と、ＣＣＤラインセンサ１ｂの光軸の角度が１５度になるように透過照明手段１ａを傾けて配置し、上記透過照明手段１ａとＣＣＤラインセンサ１ｂを紙面の左右方向に走査して、検査パターン５ａの画像を撮像している。
同図に示すようにＬＥＤ光源の配光特性は、比較的中心光線の光量が中心光線以外の光量より強いが、このように透過照明手段１ａを配置することで、適度に拡散された照明光をＴＡＢテープ５に照射させることができた。
なお、上記説明では、透過照明手段１ａ、ＣＣＤラインセンサ１ｂをＴＡＢテープ５の搬送方向に対して直交する方向に走査しているが、透過照明手段１ａ、ＣＣＤラインセンサ１ｂをＴＡＢテープ５の搬送方向に走査してもよい。
【００１５】
図５は従来例で説明したようにＴＡＢテープを介してＣＣＤラインセンサの直下に透過照明手段を配置しＣＣＤラインセンサで受像した画像の輝度分布特性を示す図、図６は本実施例のように斜め方向から照明光を照射しＣＣＤラインセンサで受像した画像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７は、ＴＡＢテープ上に形成される検査パターン５ａの一部（配線パターン）を示す図であり、図５、図６は図７に示す配線パターンをＣＣＤラインセンサで受像し、受像した画像上を配線パターンに直交する方向（図７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る。図５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５、図６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５に示すようにスペースの部分の明るさがおおよそ６０〜８０の範囲でばらついており、輝度が小さい部分がシミの部分である。
図５に示す従来例の場合、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のもかかわらず、配線の太りと誤認識する可能性がある。
これに対し、本実施例のように斜め方向から照明光を照射した場合、図６に示すように、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。
【００１６】
図８は光源として、ハロゲン光源を用いた場合の前記検査部１の構成例を示す図である。
同図に示すように、ハロゲン光源２１から出る光はミラー２１ａで集光され、ＴＡＢテープ５を透過する波長を選択フィルタ２２ａ、光ファイバ２２ｂを介して、ＴＡＢテープ５に対して斜めに配置された２つの光出射部２２ｃに導かれ、光出射部２２ｃから出射する。
光出射部２２ｃは光ファイバ２２ｂの先端を長方形状に束ねたものであり、その光出射口には拡散板１ｅが設けられている。光出射部２２ｃから出射する長方形状の光はＴＡＢテープ５に照射され、ＴＡＢテープ５の上側に設けたＣＣＤラインセンサ１ｂにより受光される。
上記光出射部２２ｃとＣＣＤラインセンサ１ｂは、前記したように、図示しない走査手段により走査され検査パターンの画像が撮像される。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、拡散光である照明光を撮像手段の視野外から照射して、基板に透過照明を行なって基板上のパターンを撮像素子で撮像し、基板上のパターンの検査を行うようにしたので、接着剤の凹凸による乱反射が原因の明るさの違いが生じない。このため、撮像された画像にもシミやムラが少なく、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】撮像手段の直下に照明光源を配置した場合と撮像手段の視野外に照明光源を配置した場合における基板上の凹凸部分での光の乱反射の様子を示す図である。
【図３】検査部の詳細構成例を示す図である。
【図４】透過照明手段の光源としてＬＥＤ光源を用い、透過照明手段の出射口に拡散板を設けた場合の配光パターンと、透過照明手段の配置例を示す図である。
【図５】ＴＡＢテープを介してＣＣＤラインセンサの直下に透過照明手段を配置しＣＣＤラインセンサで受像した画像の輝度特性を示す図である。
【図６】透過照明手段をＣＣＤラインセンサの視野の外側に配置した場合に、ＣＣＤラインセンサで受像される画像の輝度分布特性を示す図である。
【図７】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（配線パターン）の一部を示す図である。
【図８】ハロゲン光源を用いた場合の透過照明手段の構成例を示す図である。
【図９】ＴＡＢテープの構造の一例を示す図である。
【図１０】パターンが形成されたＴＡＢテープの例を示す図である。
【図１１】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１２】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（ＣＣＤラインセンサ）
１ｃワークステージ
１ｄ光源
１ｅ拡散板
２走査手段
３マーカ部
４制御部
５ＴＡＢテープ
５ａ検査パターン
１０テープ搬送機構
１１送り出しリール
１２巻き取りリール
２１ハロゲン光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern inspection method and apparatus, and in particular, illuminates illumination light on a TAB (Tape Automated Bonding) tape using a tape carrier method, and images a pattern such as an integrated circuit (IC) formed on the TAB tape by an imaging means. The present invention relates to a pattern inspection method and apparatus for automatically performing an appearance inspection.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor device, the number of leads and the miniaturization are progressing in response to the demand for high integration and high-density mounting. A method of connecting a semiconductor chip to a large number of lead wires provided on a film-like TAB tape is adopted because it is advantageous for this increase in the number of pins and miniaturization.
FIG. 9 shows an example of the structure of the TAB tape.
TAB tape 101, a thickness of about 20 to 150 [mu] m (25-75 Many), on the resin film 102 having a width of about 35～165Mm, except the both side peripheral portions of the perforation holes 103 are formed, FIG. 9 (a) As shown in FIG. 9 , an adhesive 104 having a thickness of about 10 to 15 μm is applied, and a metal foil 105 such as a copper foil is attached thereon, as shown in FIG.
The metal foil 105 is processed by exposure and etching to form a pattern 106 such as a circuit, as shown in FIG. 9 (c). At this time, the layer of the adhesive 104 remains without being removed.
Examples of the TAB tape 101 actual pattern is formed is shown in FIG. 10.
In FIG. 10 , the white rectangle inside is an opening (device hole) 110 for attaching a semiconductor chip, and 111 is a wiring circuit pattern.
In such a manufacturing process of the TAB tape 101, it is necessary to inspect whether or not the wiring circuit pattern is correctly formed, and a pattern inspection apparatus is used.
[0003]
The pattern inspection apparatus illuminates the TAB tape 101 to be inspected with illumination light, detects the state (appearance) of the circuit pattern with an imaging apparatus or visually, and determines the quality of the formed pattern compared with the reference pattern. In recent years, a reference pattern is stored in advance in the storage unit of the control unit of the inspection device, and the stored reference pattern is compared with an actual circuit pattern captured by the imaging device to automatically determine pass / fail. Automatic inspection equipment has also been used. There are a method using incident light and a method using transmitted light as a method of irradiating illumination light to the TAB tape to image a pattern.
The method using epi-illumination involves irradiating illumination light from above the TAB tape (the side on which the pattern is formed), and observing a circuit pattern image by reflected light from the TAB tape from the direction of illumination light irradiation. Yes, for example, an image is picked up by an image sensor and processed.
For example, Patent Document 1 discloses a pattern inspection apparatus using incident light.
The device described in Patent Document 1 irradiates light from a lighting device onto a tape on which a pattern is formed, shoots the tape at a position illuminated by the lighting device with a CCD camera, outputs the tape to a computer, and outputs an image on the computer. Processing is performed to detect pattern defects.
On the other hand, in the method using transmitted illumination, illumination is performed from below the TAB tape (opposite to the side on which the pattern is formed), and the circuit pattern image by the transmitted light transmitted through the TAB tape is displayed above the TAB tape (irradiated with illumination light). The image is picked up by an image sensor provided on the side opposite to the side to be processed.
[0004]
The method using transmitted light is more suitable for pattern inspection than the method using incident light. The reason will be described below.
As shown in FIG. 11, when a pattern is formed by etching a metal foil such as a copper foil, the cross section of the formed pattern becomes trapezoidal, and the dimensions of the width a on the upper side and the width b on the lower side of the pattern In comparison, the lower width b is increased. This is based on the diffusion and speed when the etching solution is etched from the surface of the copper foil to the inside, and is well known.
When inspecting such a pattern, if incident light is used as illumination light, the image sensor captures light reflected on the surface of the wiring pattern, and the other portions become dark.
Accordingly, as shown in FIG. 12 (a), also the pattern of the wiring is short-circuited with the adjacent pattern in the lower, the image captured is displayed as a normal pattern without shorting. Therefore, a defect may be missed.
On the other hand, when transmitted light is used, the imaging device captures light transmitted through the resin film, and other portions are darkened.
Accordingly, as shown in FIG. 12 (b), if the pattern of the wiring is short-circuited with the adjacent pattern in the lower, the image captured is displayed as a thick abnormal pattern for short-circuiting, thus detecting the failure .
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-182061 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when using transmitted light, there are the following problems. As described above, there is an adhesive layer for adhering the metal foil on the resin film forming the TAB tape, and it remains on the resin film after the pattern is formed.
It is known that the surface of the adhesive layer after the copper foil is peeled off by etching has innumerable irregularities of several μmm. Originally, the surface of the adhesive is flat. However, since a large number of minute protrusions for strengthening the adhesion by the anchor effect are formed on the back surface of the copper foil, this is transferred to the surface of the adhesive.
If the illumination light is transmitted through the adhesive after the copper foil is peeled off, the illumination light is diffused and diffused by irregularities transferred from the back surface of the copper foil, and dark spots and unevenness occur in the image captured by the CCD camera or the like. .
When image processing is performed in a state where such spots and irregularities are visible, if the spots and irregularities are near the pattern, they are processed as a part of the wiring, and when the inspection apparatus compares the pattern with the reference pattern, It may be misrecognized as fat and judged as a product defect.
In addition, a stain or unevenness that is not near the pattern may be recognized as dust and may be determined as a product defect. Thus, although it is not actually defective, it is called overdetection that the apparatus determines that it is defective.
When transmitted illumination is performed, overdetection occurs due to spots and unevenness due to such minute unevenness of the adhesive layer, and it is difficult to put into practical use an automatic pattern inspection apparatus using transmitted light. In the case of reflected illumination, this problem does not occur because the adhesive layer appears dark when imaged.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to detect over-detection even when a layer having minute irregularities such as an adhesive layer is formed on a substrate. It is possible to realize automatic pattern inspection using transmitted light without occurring.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the imaging unit is disposed on the opposite side of the illumination unit with respect to the substrate, and illumination light that is diffused light is irradiated from outside the field of view of the imaging unit to perform transmission illumination on the substrate.
For example, a diffusing plate is provided in a portion of the illumination unit that emits illumination light, and a light source that emits illumination light is a central light beam (a light beam having the highest light intensity among the light beams emitted from the illumination light source) directly to the imaging unit. It arrange | positions outside the visual field of an imaging means so that it may not enter. Then, the central ray of the light source of the illumination means is arranged to be irradiated obliquely with respect to the substrate, the imaging means arranged in parallel receiving surface relative to the substrate, the central ray To prevent direct incidence .
Here, the field of view of the image pickup means refers to a range (region) on the object plane that forms an image on the image receiving surface of the image pickup device. When the image pickup means is a line sensor, the width is 1 mm or less and the length is Is a length determined according to the length of the image receiving element of the imaging means.
When a line sensor is used as the image pickup means, the width of the field of view is narrow as described above, so the pattern on the substrate is obtained by scanning the illumination means together with the image pickup means in the width direction of the field of view.
The pattern of the substrate image picked up by the image pickup means is sent to the control unit for image processing, and compared with a reference pattern stored in advance to determine whether the pattern on the substrate is good or bad.
[0008]
It is considered that the spots and unevenness occur in the transmitted light image for the following reason.
As shown in FIG. 2A, when illumination light is incident on the adhesive layer, if light of a component incident at a right angle to the substrate is incident on an unexposed portion of the substrate, the light goes straight as it is. . On the other hand, when the light is incident on the uneven portion, it is diffused by irregular reflection, so that the component of light traveling straight is reduced.
When the image pickup means is disposed on the opposite side of the illumination means with respect to the substrate, the central light beam having the highest light intensity is incident from the illumination means at a substantially right angle on the non-concave portion of the substrate.
Most of this light goes straight as it is and enters the imaging device, and the portion without unevenness appears bright on the image received by the imaging means.
Further, when the light is incident on the uneven portion, it is diffused by irregular reflection as described above, so that even if the central light beam having a high light intensity is incident on this portion, the component of the light traveling straight is reduced. For this reason, the uneven portion appears dark on the image received by the imaging means. That is, the image received by the image sensor has a partial difference in brightness.
[0009]
On the other hand, if the light source of the illumination unit is arranged outside the field of view of the image sensor so that the central beam from the light source of the illumination unit does not directly enter the image sensor via the substrate, the central beam having a high intensity emitted from the light source is The light is not directly incident on the imaging means through the uneven portion of the substrate.
That is, in this way, as shown in FIG. 2B, even if diffuse light having a relatively low light intensity is incident on a portion having no unevenness, the strong light that goes straight in the portion without the unevenness and enters the image sensor. Less ingredients. For this reason, as compared with the case where the central ray is incident from the illuminating means at a right angle on the uneven portion of the substrate, the uneven portion appears darker.
Also, when the diffused light is incident on the uneven portion, it is diffused at the uneven portion as shown in FIG.
Therefore, compared with the case shown in FIG. 2A, there is no significant difference in brightness between the uneven portion and the non-protruded portion, and the captured image is less likely to be spotted or uneven.
In the present invention, since the illumination is performed on the substrate on which the light source of the illumination unit is arranged outside the field of view of the imaging unit as described above, spots and unevenness due to irregular reflection are unlikely to appear on the image, and this is caused. There is no misrecognition of wiring fat and over-detection can be prevented.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
In the following embodiments, the case where the substrate is a TAB tape will be described. However, the present invention can be applied to inspection of various substrates using transmitted illumination light in addition to the TAB tape.
As shown in the figure, the pattern inspection apparatus of this embodiment illuminates the tape transport mechanism 10 including the delivery reel 11 and the take-up reel 12 that transport the TAB tape 5, and the TAB tape 5 delivered from the delivery reel 11. An inspection unit 1 that irradiates light and images the pattern 5a, a scanning unit 2 that scans the inspection unit 1 on the inspection pattern 5a of the TAB tape, and a marker unit 3 that marks a defective pattern are provided. Further, the image pickup pattern is compared with a reference master pattern to determine the quality of the product, and the control unit 4 that controls the operation of the inspection unit 1, the scanning unit 2, the marker unit 3, and the tape transport mechanism 10. Prepare.
The inspection unit 1 is provided with two transmitted illumination means 1a that illuminate the TAB tape 5 from the back side, and illumination light that is provided at a position facing the transmitted illumination means 1a via the TAB tape 5 and transmitted through the TAB tape 5. The image pickup means 1b for picking up an image of a pattern 5a such as a circuit formed on the TAB tape 5.
The transmission illumination unit 1 a appropriately selects a light source that outputs light having a wavelength that passes through the TAB tape 5. The imaging unit 1b is, for example, a CCD line sensor having light reception sensitivity at the wavelength of the illumination light. Hereinafter, a case where a CCD line sensor is used as the imaging unit 1b will be described. Note that a CCD sensor that can collectively image the entire inspection pattern may be used instead of the CCD line sensor as long as the light quantity of the transmitted illumination means 1a can be sufficiently increased.
The scanning means 2 scans the CCD line sensor 1b and the transmitted illumination means 1a on the inspection pattern 5a of the TAB tape 5 in the front-rear direction of the paper surface of FIG.
[0011]
In FIG. 1, when the inspection pattern 5 a to be inspected of the TAB tape 5 is conveyed to a predetermined position of the inspection unit 1 by the tape conveyance mechanism 10, the TAB tape 5 stops at that position, and is scanned by the scanning unit 2. The transmitted illumination means 1a and the CCD line sensor 1b are scanned in the front-rear direction of the drawing. As a result, the illumination light emitted from the transmitted light illumination means 1a passes through the inspection pattern 5a on the TAB tape and is received by the CCD line sensor 1b, and the image of the inspection pattern 5a is taken into the CCD line sensor 1b.
This image is sent to the control unit 4, and the control unit 4 uses the image of the inspection pattern 5a captured by the CCD line sensor 1b and the inspection master pattern (reference pattern) image stored in the control unit 4 in advance. The quality of the inspection pattern 5a is determined by comparison.
The inspection master pattern may be an image obtained by imaging an actual product that is a non-defective product with an imaging unit in advance and created based on the imaged pattern, or created from CAD data. May be.
Various methods for determining the quality of a pattern have been proposed in the past, and an appropriate determination method may be selected and used from these methods.
The pass / fail judgment is performed for each inspection pattern 5a on the TAB tape, and if the result of the inspection is that the pattern 5a on the TAB tape is determined to be defective, the position of the defective pattern on the TAB tape is transferred to the control unit 4. When the pattern is stored and conveyed to the marker unit 3, marks such as coloring and perforation are applied and the pattern is taken up on the take-up reel 12.
[0012]
FIG. 3 shows a detailed configuration example of the inspection unit 1. In the figure, as shown in FIG. 1, a configuration example in the case of using two illumination means arranged so as to be inclined so that the central ray of the light emitted from the light source is obliquely applied to the TAB tape 5 is used. 4A is a diagram viewed from the transport direction of the TAB tape 5, and FIG. 4B is a diagram illustrating the TAB tape 5 viewed from the CCD line sensor 1b side. FIG. 3 shows a case where the CCD line sensor 1b and the transmission illumination means 1a are scanned in a direction orthogonal to the tape transport direction.
The inspection unit 1 is provided with a work stage 1c having an opening. When the inspection pattern 5a on the TAB tape 5 stops at a predetermined position on the work stage 1c, the scanning unit 2 causes the transmission illumination unit 1a and the CCD line sensor to be in contact with each other. 1b is scanned in the arrow direction (the width direction of the TAB tape 5) in FIGS. 1A and 1B, and the illumination light is irradiated from the oblique direction onto the inspection pattern 5a on the TAB tape 5 through the opening. The light transmitted through the inspection pattern 5a is received by the CCD line sensor 1b, and an image of the inspection pattern 5a is taken into the CCD line sensor 1b.
The field of view of the CCD line sensor 1b has a narrow width a in the scanning direction as shown in FIGS. 2A and 2B, and the length b in the direction orthogonal to the scanning direction is longer than the length of the inspection pattern 5a in the same direction. Further, the length of the transmitted illumination means 1a in the direction perpendicular to the scanning direction of the CCD line sensor 1b is longer than the length b of the visual field of the CCD line sensor 1b as shown in FIG.
Therefore, by scanning the CCD line sensor 1b once in the direction of the arrow in the figure, the entire image of the inspection pattern 5a can be taken into the CCD line sensor 1b. Note that the width of the visual field in the scanning direction of the CCD line sensor 1b is actually several μm.
[0013]
As the light source 1d of the transmission illumination unit 1a, a light source that emits light having a wavelength that passes through the TAB tape 5, such as an LED light source or a halogen light source, can be appropriately selected. For example, ground glass which is the diffusion plate 1e is provided.
However, the illumination light emitted from the light source 1d cannot be sufficiently diffused only by providing the diffusion plate 1e, and the CCD line sensor 1b is transmitted from the transmission illumination means 1b via the inspection pattern 5a of the TAB tape 5. A relatively intense central beam that is emitted is incident. For this reason, if it illuminates as it is, the brightness difference by irregular reflection will arise like the past.
Therefore, in this embodiment, the transmitted illumination means 1a is arranged so as to be inclined so that the central beam emitted from the light source does not directly enter the CCD line sensor 1b, so that the light is incident on the TAB tape 5 at an angle. I have to.
In this way, the TAB tape 5 is irradiated with appropriately diffused illumination light, and it is possible to make it difficult for spots and unevenness due to irregular reflection to appear on the image as described above.
Instead of providing the diffusing plate 1e, the sealing body of the light source 1d may be frosted.
[0014]
FIG. 4 is a diagram showing a light distribution pattern in the case where an LED light source is used as the light source 1d of the transmissive illumination means 1a and a diffusion plate 1e is provided at the exit of the transmissive illumination means 1a, and an arrangement example of the transmissive illumination means 1a. The LED light source of the transmission illumination means 1a is a plurality of LEDs arranged in the front-rear direction of the drawing in the drawing, and as described above, the length in the front-rear direction of the drawing is the length of the visual field of the CCD line sensor 1b. It is longer than b, and the shape of the light distribution pattern 5a is substantially the same in the front-rear direction of the page.
In this example, the transmission illumination means 1a is inclined so that the angle between the central ray of the light emitted from the transmission illumination means 1a and the optical axis of the CCD line sensor 1b is 15 degrees. The CCD line sensor 1b is scanned in the left-right direction on the paper surface to capture an image of the inspection pattern 5a.
As shown in the figure, the light distribution characteristic of the LED light source is that the light amount of the central ray is relatively stronger than the light amount other than the central ray, but the illumination light diffused appropriately by arranging the transmission illumination means 1a in this way. Was able to be irradiated on the TAB tape 5.
In the above description, the transmissive illumination means 1a and the CCD line sensor 1b are scanned in a direction orthogonal to the transport direction of the TAB tape 5, but the transmissive illumination means 1a and the CCD line sensor 1b are transported of the TAB tape 5. You may scan in the direction.
[0015]
FIG. 5 is a diagram showing the luminance distribution characteristics of an image received by the CCD line sensor with the transmission illumination means arranged directly below the CCD line sensor via the TAB tape as described in the conventional example, and FIG. 6 is as in this embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the luminance distribution characteristics of an image irradiated with illumination light from an oblique direction and received by a CCD line sensor, with the horizontal axis representing the position on the image and the vertical axis representing the luminance.
FIG. 7 is a view showing a part (wiring pattern) of the inspection pattern 5a formed on the TAB tape. FIGS. 5 and 6 are images obtained by receiving the wiring pattern shown in FIG. 7 with a CCD line sensor. It is a figure which shows the luminance distribution characteristic when it scans linearly in the direction (indicated by the arrow of FIG. 7) orthogonal to the wiring pattern. The “line” portion shown in FIG. 5 is a wiring pattern, and the “space” portion is a resin film (an uneven portion coated with an adhesive).
As shown in FIGS. 5 and 6, the “line” portion is imaged dark because light is not transmitted, and the “space” portion is imaged brightly because light is transmitted.
When illuminated from directly under the CCD line sensor as in the conventional example, as shown in FIG. 5, the brightness of the space portion varies in the range of about 60 to 80, and the portion with low brightness is the spot portion.
In the case of the conventional example shown in FIG. 5, since the brightness of the space portion varies, when the image is processed and automatically inspected, the dark portion is darker, for example, the portion having the luminance 60 is darker than the luminance 80. There is a possibility of erroneous recognition that the wiring is thick, even though the illumination light is actually transmitted.
On the other hand, when the illumination light is irradiated from an oblique direction as in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the effect of the spots is almost eliminated and the brightness of the space portion becomes almost equal. For this reason, when the image is processed and automatically inspected, the line and the space can be surely distinguished, and erroneous detection can be eliminated.
[0016]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the inspection unit 1 when a halogen light source is used as the light source.
As shown in the figure, the light emitted from the halogen light source 21 is collected by the mirror 21a, and the wavelength transmitted through the TAB tape 5 is arranged obliquely with respect to the TAB tape 5 via the selection filter 22a and the optical fiber 22b. The light is emitted from the two light emitting portions 22c and emitted from the light emitting portion 22c.
The light emitting part 22c is a bundle of tips of optical fibers 22b in a rectangular shape, and a diffusion plate 1e is provided at the light emitting port. The rectangular light emitted from the light emitting portion 22 c is applied to the TAB tape 5 and received by the CCD line sensor 1 b provided on the upper side of the TAB tape 5.
As described above, the light emitting unit 22c and the CCD line sensor 1b are scanned by a scanning unit (not shown) to capture an image of an inspection pattern.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, illumination light that is diffused light is irradiated from outside the field of view of the imaging means, the substrate is transmissively illuminated, and the pattern on the substrate is imaged by the imaging device, and the pattern on the substrate is obtained. Thus, the brightness difference caused by irregular reflection due to the unevenness of the adhesive does not occur. For this reason, there are few spots and nonuniformities also in the imaged image, there is no misrecognition of the wiring fat caused by this, and overdetection can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of irregular reflection of light on a concavo-convex portion on a substrate when an illumination light source is disposed immediately below the imaging unit and when an illumination light source is disposed outside the field of view of the imaging unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration example of an inspection unit.
FIG. 4 is a diagram showing a light distribution pattern in the case where an LED light source is used as the light source of the transmissive illumination means and a diffusion plate is provided at the exit of the transmissive illumination means, and an arrangement example of the transmissive illumination means.
FIG. 5 is a diagram showing luminance characteristics of an image received by a CCD line sensor when a transmission illumination unit is arranged directly below the CCD line sensor via a TAB tape.
FIG. 6 is a diagram showing luminance distribution characteristics of an image received by the CCD line sensor when the transmission illumination unit is arranged outside the field of view of the CCD line sensor.
FIG. 7 is a diagram showing a part of an inspection pattern (wiring pattern) formed on a TAB tape to be inspected.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of transmitted illumination means when a halogen light source is used.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the structure of a TAB tape.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a TAB tape on which a pattern is formed.
FIG. 11 is a view showing a cross section of a formed pattern when a pattern is formed by etching a metal foil such as a copper foil.
FIG. 12 is a diagram for explaining a defect in a pattern that is overlooked when incident light is used as illumination light.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection | inspection part 1a Transmission illumination means 1b Imaging means (CCD line sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1c Work stage 1d Light source 1e Diffuser 2 Scanning means 3 Marker part 4 Control part 5 TAB tape 5a Inspection pattern 10 Tape conveyance mechanism 11 Sending reel 12 Take-up reel 21 Halogen light source

Claims

A pattern inspection apparatus for automatically inspecting a substrate on which a pattern such as a wiring is formed by imaging an image sensor,
Imaging means for imaging the surface of the substrate;
An illuminating unit that irradiates illumination light that is diffused light from the outside of the field of view of the imaging unit on the opposite side of the imaging unit with respect to the substrate;
A pattern of the image of the substrate imaged by the imaging means, and a control unit that performs an inspection in comparison with a reference pattern stored in advance,
A diffusion plate is provided in a portion of the illumination unit that emits illumination light, and the light source that emits the illumination light is arranged so that the central ray is irradiated obliquely with respect to the inspection pattern of the substrate. pattern inspection apparatus according to claim <br/> Being.