JPH06167461A

JPH06167461A - バイアホール検査装置

Info

Publication number: JPH06167461A
Application number: JP31998392A
Authority: JP
Inventors: Koji Oka; 浩司岡; Moritoshi Ando; 護俊安藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁体薄膜層に形成されたバイアホールの形
状不整、絶縁体残渣等の欠陥を検知するバイアホール検
査装置に関し、形状、残渣を確実に検知する。【構成】配線基板（２５，２６）の上の絶縁体薄膜層
（２７）にバイアホール（２８）が形成された検査対象
に複数の波長の光を照射し、この検査対象から反射され
た各波長の反射光の強度に対応する検知信号（ｘ₁，ｘ
₂，ｘ₃）を、設定された基準レベル（ｙ₁，ｙ₂，ｙ
₃）により２値化信号（Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃）とし、この
各波長の２値化信号（Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃）の間で論理演
算を施す（Ｐ）ことによって絶縁体残渣を検知する。こ
の場合、反射光を空間フィルタリングすることによって
検知信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。また、絶
縁体と配線層からの反射光の強度比が最も大きい波長の
光に対応する検知信号によってバイアホールの形状不整
を高解像度で検査することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板等の配
線基板の上の樹脂等の絶縁体薄膜層に形成されたバイア
ホールに発生する形状不整、絶縁体残渣等の欠陥を検知
するためのバイアホール検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、本発明の検査対象であるバイア
ホールの構成説明図である。この図において、４１はセ
ラミック基板、４２はポリイミド薄膜層、４３はバイア
ホールである。

【０００３】この図に示された検査対象の一例において
は、セラミック基板４１上にポリイミド薄膜層４２が形
成され、このポリイミド薄膜層４２に、直径１００μｍ
以下の多数のバイアホール４３が形成されている。

【０００４】なお、このセラミック基板４１は多層配線
基板であり、また、バイアホール４３の底面には配線層
が形成されており、この配線層とポリイミド薄膜層が交
互に複数層形成されて多層配線構造を構成する場合が多
い。本発明の検査対象であるバイアホールは、ポリイミ
ド薄膜層を介して形成されている配線層の必要な箇所を
電気的に接続するために設けられる。

【０００５】図８は、ポリイミド薄膜層のバイアホール
の欠陥説明図であり、（Ａ），（Ｂ）は正常なバイアホ
ールと欠陥が生じているバイアホールを示している。こ
の図における符号は、４３₁，４３₂，４３₃，４
３₄，４３₅，４３₆，４３₇がバイアホールを、４４
が配線層を示しているほかは図７で使用した符号と同じ
である。

【０００６】この図において、４３₁は、正常なバイアホール４３₂は、バイアホールの一部にポリイミドが残存して
いるもの４３₃は、バイアホールの全体にポリイミドが残存して
いるもの４３₄は、バイアホールの直径が許容値よりも小さいも
の４３₅は、バイアホール直径が許容値よりも大きなもの４３₆は、本来あるべき位置にバイアホールがないもの４３₇は、本来あるべきでない位置にバイアホールがあ
るものを示している。

【０００７】図９は、従来のバイアホール検査装置の光
学系の概略説明図であり、（Ａ）は全体の構成を示し、
（Ｂ）は走査型光電子倍管を示している。この図におい
て、５１は蛍光励起用レーザ光源、５２はビームエクス
パンダ、５３はミラー、５４は第１のビームスプリッ
タ、５５は回転多面鏡、５６はスキャンレンズ、５７は
第２のビームスプリッタ、５８は検査対象、５９は載置
ステージ、６０は格子板、６１は格子検知用光センサ、
６２は波長フィルタ、６３は再結像用レンズ、６４は走
査型光電子増倍管、６４₁は光電面、６４₂は偏向コイ
ル、６４₃はピンホール、６４₄は電子増倍部、６５は
格子検知信号処理回路、６６は位置電圧変換回路、６７
は偏向コイルドライバである。

【０００８】この従来のバイアホール検査装置において
は、蛍光励起用レーザ光源５１から放出される紫外線領
域から青色領域にわたる波長帯域内の波長を有するレー
ザ光をビームエクスパンダ５２によって拡大し、拡大し
たレーザ光を、ミラー５３によって反射し、第１のビー
ムスプリッタ５４によってスプリットし、回転多面鏡５
５を用いて掃引し、スキャンレンズ５６によって集束
し、第２のビームスプリッタ５７によってスプリットし
て、載置ステージ５９上に載置されている検査対象５８
上に集光して走査する。

【０００９】図１０は、ポリイミド薄膜層とバイアホー
ルの識別方法の原理説明図であり、（Ａ）はその斜視
図、（Ｂ）は波長特性を示している。この図において、
４１はセラミック基板、４２はポリイミド薄膜層、４３
はバイアホール、４４は配線層、４５₁，４５₂は照射
レーザ光、４６₁，４６₂は反射光、４７₂は蛍光であ
る。

【００１０】図９に示された従来のバイアホール検査装
置においては、ポリイミド薄膜層とバイアホールの底面
の配線層を識別するために、レーザ光の照射によってポ
リイミド薄膜層から発生する蛍光を用いている。

【００１１】すなわち、セラミック基板４１の上のポリ
イミド薄膜層４２に設けられた配線層４４に達するバイ
アホール４３を含む上面に照射レーザ光４５₁，４５₂
を照射すると、バイアホール４３の底に露出する配線層
４４からは照射レーザ光４５ ₁による反射光４６₁が生
じるだけであるが、ポリイミド薄膜層４２からは照射レ
ーザ光４５₂によって反射光４６₂と蛍光４７₂を生じ
る。

【００１２】この蛍光４７₂は、図１０（Ｂ）に示され
ているように、反射光４６₂の波長ａより長波長側にず
れた黄色から赤色にわたる蛍光波長特性ｂを有している
から、この蛍光４７₂だけを透過する波長フィルタ特性
ｃを有するフィルタを用いて反射光４６₂から蛍光４７
₂を分離し、蛍光４７₂の有無を光センサによって検知
することによって、ポリイミド薄膜層４２とバイアホー
ル４３の底面の配線層を識別することができる。

【００１３】再度、図９を参照すると、前記のように照
射レーザ光によってポリイミド薄膜層から発生した蛍光
は、入射レーザ光と同じ径路を逆に、第２のビームスプ
リッタ５７、スキャンレンズ５６、回転多面鏡５５へと
逆上って再帰的に帰還され、光路中に配置された第１の
ビームスプリッタ５４によって再帰反射光検知系に導か
れる。

【００１４】この再帰反射光検知系に導かれた再帰反射
光には、照射レーザ光の波長成分と発生した蛍光の波長
成分を含んでいるため、蛍光４７₂だけを反射する特性
を有する波長フィルタ６２を用いて蛍光成分だけを分離
し、この蛍光成分の像を再結像用レンズ６３によって走
査型光電子増倍管６４の光電面６４₁の上に結像させ
る。すなわち、光電面上には、レーザ光の照射点近傍の
蛍光による画面が結像されることになる。

【００１５】この画像には、バイアホールの壁面から発
生する蛍光の影響を受けて蛍光検知信号の低レベルが上
昇し、本来は暗い部分が明るくなるという問題がある。

【００１６】図１１は、バイアホール壁面から発生する
蛍光による影響の説明図であり、（Ａ）はその斜視図、
（Ｂ）は蛍光検知信号を示している。この図において、
４１はセラミック基板、４２はポリイミド薄膜層、４３
はバイアホール、４４は配線層、４５₁は照射レーザ
光、４６₁は反射光、４７₁は蛍光である。

【００１７】図１１（Ａ）のように、セラミック基板４
１上のポリイミド薄膜層４２に形成されたバイアホール
４３に照射レーザ光４５₁を照射すると、この照射レー
ザ光４５₁の一部は配線層４４によって反射されてほぼ
垂直に反射される反射光４６ ₁（黒矢印）となるが、他
の一部は配線層４４によって斜め方向に反射されて反射
光４６₁（黒矢印）となり、ポリイミド薄膜層４２に入
射して蛍光４７₁（白矢印）を発生する。

【００１８】そのため、蛍光検知信号は図１１（Ｂ）の
ように、バイアホールの壁面から蛍光を発生しないとき
には、破線で示されるように、バイアホールに相当する
領域でＧＮＤレベルにあるべきものが、実線で示されて
いるように、バイアホールに相当する領域の蛍光検知信
号が上昇する。

【００１９】検査対象で発生した蛍光による画像、また
はこの蛍光を光電変換した電子像をピンホールを設けた
遮蔽板によって遮り、このピンホールを通過したバイア
ホールの中心部分（レーザ光照射点）で発生した蛍光ま
たは電子のみを分離抽出して検知することにより、バイ
アホールの壁面から発生する蛍光による蛍光検知信号の
上昇分を除去して、周囲の不要な蛍光の影響を少なくす
る空間フィルタリングを用いることができる。

【００２０】この図９に示された従来のバイアホール検
査装置においては、光電面６４₁と電子増倍部６４₄の
間にピンホール６４₃を有する遮蔽板を配置し、このピ
ンホール６４₃を通過したバイアホールの中心部分から
の電子像を抽出して電子増倍部６４₄によって増倍して
電気的な蛍光検知信号として出力している。

【００２１】また、この従来のバイアホール検査装置に
おいては、検査対象５８を照射するレーザ光の一部を第
２のビームスプリッタ５７によってスプリットして格子
板６０のスリットを通し、スリットを通過した光パルス
を格子検知用光センサ６１によって検知し、格子検知信
号処理回路６５によってこの光パルスを計数して格子信
号として出力して位置電圧変換回路６６によってレーザ
光照射位置情報とし、偏向コイルドライバ６７によって
レーザ光照射位置と振幅を調整した鋸歯状波を発生して
偏向コイル６４₂を駆動している。

【００２２】これは、回転多面鏡５５とスキャンレンズ
５６による検査対象の走査速度が不均一になること、あ
るいは、このスキャンレンズ５６の照射レーザ光と蛍光
に対する屈折率が異なること等に起因する光電面６４₁
上の電子像の位置の揺れを補正するために付加されてい
る。すなわち、光電面６４₁によって生じる電子像の位
置が揺れても、偏向コイル６４₂によってバイアホール
の中心部分の画像が、電子増倍部６４₄の直前のピンホ
ール６４₃を通るように補正され、走査型光電子増倍管
６４からは常にバイアホールの中心部分の画像に相当す
る蛍光検知信号が出力される。

【００２３】図１２は、ポリイミド残渣がある場合の蛍
光検知信号の説明図であり、（Ａ）はその斜視図、
（Ｂ）は蛍光検知信号を示している。この図において、
４１はセラミック基板、４２はポリイミド薄膜層、４２
₁はポリイミド残渣、４３はバイアホール、４４は配線
層、４５₃は照射レーザ光である。

【００２４】図１２（Ａ）のように、セラミック基板４
１上のポリイミド薄膜層４２に形成されたバイアホール
４３に照射レーザ光４５₃を照射して走査すると、図１
２（Ｂ）に示されるように、この照射レーザ光４５₃に
よってポリイミド薄膜層４２からは高レベルの蛍光が発
生し、バイアホール４３の底の配線層４４からはほとん
ど蛍光は発生しない。そして、バイアホール４３の底に
ある程度厚いポリイミド残渣４２₁が存在している部分
からは低レベルの蛍光（図１２（Ｂ）の実線）を発生す
る。

【００２５】この蛍光検知信号を適宜のスライスレベ
ル、すなわち、高レベルの第１のスライスレベルと、ポ
リイミド残渣４２₁から発生する蛍光のレベル以下の第
２のスライスレベルで２値化し、第１のスライスレベル
でスライスした蛍光検知信号のパターンによってバイア
ホール４３の形状を検知し、第２のスライスレベルでス
ライスした蛍光検知信号のパターンによってバイアホー
ル４３の底面のポリイミド残渣４２₁の形状を検知する
ことができる。

【００２６】図１３は、蛍光検知信号の２値化回路の一
例の説明図である。この図において、７１₁は第１の２
値化回路、７１₂は第２の２値化回路、７２₁は第１の
スライスレベル設定回路、７２₂は第２のスライスレベ
ル設定回路である。

【００２７】この蛍光検知信号の２値化回路において
は、蛍光検知信号を２値化するための第１の２値化回路
７１₁および第２の２値化回路７１₂のスライスレベル
をポテンショメータ形式の第１のスライスレベル設定回
路７２₁と第２のスライスレベル設定回路７２₂によっ
て設定するものとして図示されている。

【００２８】高レベルの第１のスライスレベルによる検
知パターンは、通常円形となり、低レベルの第２のスラ
イスレベルによる検知パターンも、欠陥が存在しない場
合には円形となるが、図１２（Ａ）に示すようにポリイ
ミド残渣がある場合には、円形の一部が欠けたパターン
になる。したがって、各パターンに画像処理を施すこと
によって、バイアホール４３の形状、あるいはバイアホ
ール４３のポリイミド残渣４２₁の有無とその形状を検
知することができる。

【００２９】図１４は、従来のバイアホール検査論理の
一例の説明図である。この図において、８１はバイアホ
ール有無判定回路、８２は形状検査論理回路、８３は面
積判定回路、８４はバイアホール位置データ、８５はス
テージ位置データ、８６は面積計測回路、８７は最大・
最小面積値設定回路である。

【００３０】この図に示された、バイアホール有無判定
回路８１と、形状検査論理回路８２と、面積判定回路８
３を中心とする従来のバイアホール検査論理によって、
第１のパターンおよび第２のパターンを用いてバイアホ
ールの欠陥／正常の判定を行う方法を簡単に説明する。

【００３１】（１）バイアホールの有無判定回路は、第
１のパターンとバイアホール位置データ（設計データ）
８４とステージ位置データ８５を用いて、図８の４
３₆，４３ ₇のような欠陥を検出する。（２）形状検査論理回路８２は、例えばラジアルマッチ
ング検査論理を利用したものであり、第１のパターンの
形状（通常は円形）の良否を判定することにより図８の
４３₄，４３₅のような欠陥を検出する。（３）面積判定回路８３は、面積計測回路８６によって
計測した第２のパターンの面積計測値Ｓ₂と設定値（最
大面積値Ｓ_maxおよび最小面積値Ｓ_min）との比較を行
い、Ｓ₂＞Ｓ_maxまたはＳ₂＜Ｓ_minならば欠陥と判定
することにより、図８の４３₂，４３₃のような欠陥を
検出する。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
バイアホール検査装置の検知光学系には下記のような問
題があった。すなわち、バイアホール中のボリイミド残
渣が薄くなってくると、発生する蛍光が非常に微弱にな
り、蛍光が極端に微弱な領域では、光の粒子的な性質が
顕著になるため蛍光検知信号は、図１２（Ｂ）に破線で
示されているように、インパルス状になってしまう。

【００３３】この現象のため、蛍光検知信号のＳ／Ｎ比
が悪化し、厚さが極端に薄いポリイミド残渣の有無を識
別することが困難になるという問題があった。本発明
は、バイアホール中の薄いポリイミド等の絶縁体残渣を
確実に検知することができるバイアホール検査装置を提
供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるバイアホ
ール検査装置においては、配線基板上の絶縁体薄膜層に
バイアホールが形成された検査対象に複数の波長λ₁，
λ₂，λ₃，・・・からなり、λ₁＜λ₂＜λ₃＜・・
・の関係を有する光を照射する手段と、該検査対象から
の反射光を各波長毎に検知して反射光強度に対応する検
知信号を得る手段と、該各検知信号を設定された基準レ
ベルにより２値化して２値化信号を得る手段と、該２値
化信号の間で論理演算を施す手段を有する構成を採用し
た。

【００３５】この場合、検査対象に複数の波長の光を照
射する手段として、複数の波長で同時に発振する１つの
レーザ光源を用いることができる。

【００３６】また、この場合、検査対象に複数の波長の
光を照射する手段として、単一波長で発振する複数のレ
ーザの放射光を光学的に組み合わせた光源を用いること
ができる。

【００３７】また、この場合、検査対象からの反射光を
各波長毎に検知して反射光強度に対応する検知信号を得
る手段として、レーザ光をスポット状に集光して検査対
象の上を走査し、該検査対象からの反射光を再帰的に帰
還させ、該再帰的に帰還させた反射光に含まれている各
波長の光を波長フィルタを用いて分離し、該分離した各
波長の光をそれぞれ光センサによって検知する手段を用
いることができる。

【００３８】また、この場合、検査対象からの反射光を
各波長毎に検知して反射光強度に対応する検知信号を得
る手段として、レーザ光をスポット状に集光して検査対
象の上を走査し、該検査対象からの反射光を再帰的に帰
還させ、該再帰的に帰還させた反射光を再結像させて再
結像面上において空間フィルタリングを行い、空間フィ
ルタリングした再帰反射光に含まれている各波長の光を
波長フィルタを用いて分離し、分離した各波長の光をそ
れぞれ光センサによって検知する手段を用いることがで
きる。

【００３９】また、この場合、２値化信号の間で論理演
算を施す手段として、絶縁体薄膜層からの反射光による
検知信号を論理Ｌに対応させ、バイアホールの底部の配
線層からの反射光による検知信号を論理Ｈに対応させた
２値化信号とし、この２値化信号の論理積をとる手段を
用いることができる。

【００４０】これらの場合、最も短い波長の反射光に対
応する検知信号を２値化して、バイアホールの外形を検
査する手段を付加することができる。

【００４１】

【作用】本発明のバイアホール検査装置においては、バ
イアホール中の薄いポリイミド残渣を検知するために、
ポリイミド残渣の表面から反射されるレーザ光とポリイ
ミド残渣の下に存在する配線層の表面から反射されるレ
ーザ光の干渉を利用している。

【００４２】図１は、本発明のバイアホール検査装置の
原理説明図であり、（Ａ）は金属配線層の上のポリイミ
ド残渣を、（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は照射レーザ光の波
長がλ₁，λ₂，λ₃（λ₁＜λ₂＜λ₃）である場合
の干渉光検知信号と干渉パターンを示している。この図
において、１は金属配線層、２はポリイミド残渣、３は
照射レーザ光である。

【００４３】薄いポリイミド残渣２にはある程度の光透
過性がなり、かつ、このポリイミド残渣２の下面には必
ず光反射率の高い金属配線層１が存在する。そこで、例
えば、図１に示すような厚さが変化するポリイミド残渣
に波長λ₁を有する単色光の照射レーザ光３を照射する
と、ポリイミド残渣の表面で反射されるレーザ光と、ポ
リイミド残渣を透過しその下の金属配線層１の表面で反
射されたレーザ光とが干渉し合って、等高線のような縞
状の干渉パターンが観察される。この場合の縞と縞の間
隔は、薄膜の厚みにしてλ₁／２に相当する。

【００４４】この干渉法によると、極めて薄いポリイミ
ド残渣でもコントラスト良く検知することができ、ポリ
イミド残渣の検知限界は波長の１／４程度になる。この
干渉光検出信号を適宜調節した２つの基準レベルによっ
て２値化して２値化信号を得て、この２値化信号の間で
論理演算をすることによって、バイアホールの形状ある
いはバイアホールの底面に存在するポリイミド残渣の厚
さ分布を検査することができる。

【００４５】しかしながら、単色光の照射レーザ光３を
用いた干渉法によると、ポリイミド残渣の厚さ分布によ
っては暗い縞と明るい縞の中間の領域では、ポリイミド
残渣が存在するにもかかわらず、明るくなってしまうと
いう欠点がある。

【００４６】この欠点は、この図１に示されているよう
に、異なる波長λ₁，λ₂，λ₃（λ₁＜λ₂＜λ₃）
を有する複数のレーザ光の干渉パターンを得て、これら
の干渉光検知信号の論理積をとることによって解消する
ことができる。すなわち、異なる波長を有する複数の光
の干渉パターンを得て、ポリイミド残渣の同じ位置に低
レベル（暗い縞）が１つでも存在すると０信号を出力す
るようにすると、ポリイミド残渣の存在をほぼ確実に検
知することができる。

【００４７】なお、均一な厚さを有するポリイミド残渣
が存在する場合があると仮定しても、そのポリイミド残
渣全体から生じる干渉光が、レーザ光の波長によって明
るいか暗いかのいずれかになり、それらの論理積をとる
ことによってポリイミド残渣の存在をほぼ確実に検知す
ることができる。波長が異なる照射レーザ光の数を増加
することによって、ポリイミド残渣の存在を検知する確
率が大きくなることはその原理から明らかである。

【００４８】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図２は、第１実施例のバイアホール検査装置
の光学系説明図である。この図において、１１は３波長
同時発振レーザ、１２はビームエクスパンダ、１３は第
１のミラー、１４は第１のビームスプリッタ、１５は回
転多面鏡、１６はスキャンレンズ、１７は第２のビーム
スプリッタ、１８は検査対象、１９は載置ステージ、２
０₁は第１の波長フィルタ、２０₂は第２の波長フィル
タ、２０ ₃は第２のミラー、２１₁は第１の光センサ、
２１₂は第２の光センサ、２１₃は第３の光センサであ
る。

【００４９】この実施例バイアホール検査装置において
は、３波長同時発振レーザ１１から放出される３つの波
長λ₁，λ₂，λ₃（λ₁＜λ₂＜λ₃）の照射レーザ
光をビームエクスパンダ１２によって拡大し、拡大した
レーザ光を、第１のミラー１３によって反射し、第１の
ビームスプリッタ１４によってスプリットし、回転多面
鏡１５を用いて走査し、スキャンレンズ１６によって集
束し、第２のビームスプリッタ１７によってスプリット
して、載置ステージ１９上に載置されている検査対象１
８上に集光する。

【００５０】このように検査対象１８に集光された照射
レーザ光は、バイアホール近傍で反射されて照射レーザ
光と同じ径路を逆に、第２のビームスプリッタ１７、ス
キャンレンズ１６、回転多面鏡１５へと逆上って再帰的
に帰還され、光路中に配置された第１のビームスプリッ
タ１４によって再帰反射光検知系に導かれる。

【００５１】この再帰反射光検知系に導かれた再帰反射
光には、３つの波長λ₁，λ₂，λ ₃（λ₁＜λ₂＜λ
₃）の照射レーザ光を含んでいるため、波長λ₁以下の
レーザ光を反射する第１の波長フィルタ２０₁によって
波長λ₁のレーザ光のみを反射させて光電子増倍管等の
第１の光センサ２１₁に照射し、第１の波長フィルタ２
０₁を透過した波長λ₂の反射光を第２の波長フィルタ
２０₂によって反射して第２の光センサ２１₂に照射
し、第２の波長フィルタ２０₂を透過した波長λ ₃の反
射光を第２のミラー２０₃によって反射させて第３の光
センサ２１₃に照射する。

【００５２】図３は、第１実施例の波長フィルタの反射
波長特性図であり、（Ａ）は第１の波長フィルタ、
（Ｂ）は第２の波長フィルタの特性を示している。この
図からわかるように、３つの波長λ₁，λ₂，λ₃のレ
ーザ光を含む照射レーザ光が第１の波長フィルタ２０₁
に入射されると、波長λ₁のレーザ光は反射されて第１
の光センサ２１₁に入射し、この第１の波長フィルタ２
０₁を透過したレーザ光が第２の波長フィルタ２０₂に
入射されると、波長λ₂のレーザ光は反射されて第２の
光センサ２１₂に入射し、この第２の波長フィルタを透
過した波長λ₃のレーザ光が第２のミラー２０₃によっ
て反射されて第３の光センサ２１₃に入射する。

【００５３】図４は、第１実施例の検知信号処理系構成
図である。この図において、２１₁は第１の光センサ、
２１₂は第２の光センサ、２１₃は第３の光センサ、２
２₁は第１のコンパレータ、２２₂は第２のコンパレー
タ、２２₃は第３のコンパレータ、２２₄は第４のコン
パレータ、２３₁は第１のスライスレベル設定回路、２
３₂は第２のスライスレベル設定回路、２３₃は第３の
スライスレベル設定回路、２３₄は第４のスライスレベ
ル設定回路、２４は論理積回路である。

【００５４】この検知信号処理系構成図において、第１
の光センサ２１₁の検知信号を第４のコンパレータ２２
₄に入力し、そのスライスレベルを第４のスライスレベ
ル設定回路２３₄によって調節して、出力信号を有無検
査論理回路と形状検査論理回路に伝送する。

【００５５】また、第１の光センサ２１₁の検知信号を
第１のコンパレータ２２₁に同時に入力し、そのスライ
スレベルを第１のスライスレベル設定回路２３₁によっ
て調節して、出力信号を論理積回路２４に伝送する。そ
して、第２の光センサ２１₂の検知信号を第２のコンパ
レータ２２₂に入力し、そのスライスレベルを第２のス
ライスレベル設定回路２３₂によって調節して、出力信
号を論理積回路２４に伝送する。そしてまた、第３の光
センサ２１₃の検知信号を第３のコンパレータ２２₃に
入力し、そのスライスレベルを第３のスライスレベル設
定回路２３₃によって調節して、出力信号を論理積回路
２４に伝送する。

【００５６】前記の論理積回路２４によって、第１のコ
ンパレータ２２₁、第２のコンパレータ２２₂、第３の
コンパレータ２２₃の出力信号の論理積をとり、残渣検
査論理回路に伝送する。

【００５７】図５は、第１実施例の検知信号処理方法の
説明図であり、（Ａ）は検査対象の断面を、（Ｂ）は第
１の光センサ２１₁の検知信号処理を、（Ｃ）は第２の
光センサ２１₂の検知信号処理を、（Ｄ）は第３の光セ
ンサ２１₃の検知信号処理をを示し、（Ｅ）は第１の光
センサ２１₁、第２の光センサ２１₂、第３の光センサ
２１₃の２値化信号の論理積をとった結果を示してい
る。

【００５８】この図において、２５はセラミック基板、
２６は配線層、２７はポリイミド薄膜層、２７₁はポリ
イミド残渣、２８はバイアホールである。この実施例に
おける検査対象は、図５（Ａ）に示されているように、
セラミック基板２５の上に必要な配線層２６が形成さ
れ、その上にポリイミド薄膜層２７が形成され、このポ
リイミド薄膜層２７にバイアホール２８が形成されてい
るが、バイアホール２８の一部にポリイミド残渣２７₁
が残っている。

【００５９】そして図５（Ｂ）は第１の光センサ２１₁
の検知信号処理を示しており、第１の光センサ２１₁の
検知信号ｘ₁を第１のスライスレベルｙ₁によって２値
化して第１の２値化信号Ｙ₁を得、第１のスライスレベ
ルｙ₁より低い第２のスライスレベルｚ₁によって２値
化して第２の２値化信号Ｚ₁を得ている。

【００６０】また、図５（Ｃ）は第２の光センサ２１₂
の検知信号処理を示しており、第２の光センサ２１₂の
検知信号ｘ₂をスライスレベルｙ₂によって２値化して
２値化信号Ｙ₂を得ている。

【００６１】また、図５（Ｄ）は第３の光センサ２１₃
の検知信号処理を示しており、第３の光センサ２１₃の
検知信号ｘ₃をスライスレベルｙ₃によって２値化して
２値化信号Ｙ₃を得ている。

【００６２】また、図５（Ｅ）は、第１の光センサ２１
₁の検知信号ｘ₁を２値化した第１の２値化信号Ｙ
₁と、第２の光センサ２１₂の検知信号ｘ₂を２値化し
た２値化信号Ｙ₂と、第３の光センサ２１₃の検知信号
ｘ₃を２値化した２値化信号Ｙ₃を、図４に示される残
渣検査論理回路２４によって論理積（Ｙ₁・Ｙ₂・
Ｙ₃）をとった結果Ｐを示している。この論理積をとっ
た結果Ｐの幅がバイアホールの設計値に相当する予定の
幅より狭いときは、ポリイミド残渣２７₁が存在するこ
とを示している。

【００６３】この図の回路構成の場合は、バイアホール
底部の配線層の部分をＨレベルとする論理積をとってい
るが、その理由は、３つの光センサの各検知信号が、同
時にＨレベル（明るい）の場合に限って、バイアホール
の底部にポリイミド残渣が存在せず、金属配線が露出し
ていると判断するためである。

【００６４】なお、最も短い波長λ₁のレーザ光を検知
する第１の光センサ２１₁の検知信号ｘ₁を第２のスラ
イスレベルｚ₁によって２値化して得た第２の２値化信
号Ｚ ₁は、バイアホールの有無検査論理回路と形状検査
論理回路に伝送され、ここで予め記憶されている設計デ
ータと比較され、バイアホールの有無とその形状を含む
２次元パターンが判定される。

【００６５】これは、一般に基材であるポリイミド薄膜
層は、短波長の光の吸収率が高く、検知信号のＳ／Ｎ比
が高くなるためである。この例の場合には、最も短い波
長λ₁に対応する検知信号、すなわち、第１の光センサ
２１₁の検知信号ｘ₁を振幅の約１／２の第２のレベル
ｚ₁で２値化して２値化信号Ｚ₁を得ている。その理由
は、図１（Ｂ）のように、ポリイミド残渣が厚い部分で
干渉光の振幅が低下しても、その輪郭を検知することが
できるようにするためである。

【００６６】（第２実施例）図６は、第２実施例のバイ
アホール検査装置の光学系説明図である。この図におい
て、２９が再結像用レンズ、３０がピンホールを有す遮
光板、３１が集光レンズであるほかは、図２において同
符号を付して説明したものと同様である。

【００６７】この実施例のバイアホール検査装置の基本
的な動作は第１実施例のバイアホール検査装置と同様で
あるが、簡単に説明すると、３波長同時発振レーザ１１
から放出される３つの波長λ₁，λ₂，λ₃（λ₁＜λ
₂＜λ₃）の照射レーザ光をビームエクスパンダ１２に
よって拡大し、拡大したレーザ光を、第１のミラー１３
によって反射し、第１のビームスプリッタ１４によって
スプリットし、回転多面鏡１５を用いて走査し、スキャ
ンレンズ１６によって集束し、第２のビームスプリッタ
１７によってスプリットして、載置ステージ１９上に載
置されている検査対象１８上に集光する。

【００６８】このように検査対象１８に集光された照射
レーザ光は、バイアホール近傍で反射されて照射レーザ
光と同じ径路を逆に、第２のビームスプリッタ１７、ス
キャンレンズ１６、回転多面鏡１５へと逆上って再帰的
に帰還され、光路中に配置された第１のビームスプリッ
タ１４によって再帰反射光検知系に導かれる。

【００６９】この再帰反射光検知系に導かれた再帰反射
光は、再結像用レンズ２９によって一旦結像集束され、
ピンホールを有す遮光板３０のピンホールを通され、集
光レンズによって平行光線にされた後に、波長λ₁以下
のレーザ光を反射する第１の波長フィルタ２０₁によっ
て波長λ₁のレーザ光のみを抽出して光電子増倍管等の
第１の光センサ２１₁に照射し、第１の波長フィルタ２
０₁を透過した波長λ ₂の反射光を第２の波長フィルタ
２０₂によって反射させて第２の光センサ２１ ₂に照射
し、第２の波長フィルタ２０₂を透過した波長λ₃の反
射光を第２のミラー２０₃によって反射させて第３の光
センサ２１₃に照射する。

【００７０】その後の検知信号処理は第１実施例と同様
であるが、この実施例においては、再帰反射光を、再結
像用レンズで一旦結像し、その結像面上に配置されたピ
ンホールを有す遮光板のピンホールを通すことにより、
再帰反射光を空間フィルタリングすることによって、バ
イアホールの壁面等から反射される不要な光を除去して
Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

【００７１】上記の各実施例においては、複数の波長の
レーザ光を放出する光源として、三原色レーザ、白色レ
ーザ等の多波長光発振レーザを用いるものとして説明し
ているが、単色光の光を発振するレーザを複数個用い、
それらが放出するレーザ光を光学系によって光軸合わせ
をして、複数の波長のレーザ光を放出する光源を構成す
ることもできる。

【００７２】また、上記の実施例で層間絶縁膜として用
いたポリイミド薄膜層に代えて、エポキシ樹脂等の樹
脂、あるいはガラス等の無機材料からなる透明あるいは
半透明の絶縁体の薄膜を用いることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
バイアホール中の薄いポリイミド残渣を確実に検知する
ことができる干渉型のバイアホール検査装置を提供する
ことが可能となり、大容量コンピュータ等に必須である
多層高密度配線層の歩留り向上に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバイアホール検査装置の原理説明図で
あり、（Ａ）は金属配線層の上のポリイミド残渣を、
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は照射レーザ光の波長がλ₁，
λ ₂，λ₃（λ₁＜λ₂＜λ₃）である場合の干渉光検
知信号と干渉パターンを示している。

【図２】第１実施例のバイアホール検査装置の光学系説
明図である。

【図３】第１実施例の波長フィルタの反射波長特性図で
あり、（Ａ）は第１の波長フィルタ、（Ｂ）は第２の波
長フィルタの特性を示している。

【図４】第１実施例の検知信号処理系構成図である。

【図５】第１実施例の検知信号処理方法の説明図であ
り、（Ａ）は検査対象の断面を、（Ｂ）は第１の光セン
サ２１₁の検知信号処理を、（Ｃ）は第２の光センサ２
１ ₂の検知信号処理を、（Ｄ）は第３の光センサ２１₃
の検知信号処理を、（Ｅ）は第１の光センサ２１₁、第
２の光センサ２１₂、第３の光センサ２１₃の２値化信
号の論理積をとった結果を示している。

【図６】第２実施例のバイアホール検査装置の光学系説
明図である。

【図７】本発明の検査対象であるバイアホールの構成説
明図である。

【図８】ポリイミド薄膜層のバイアホールの欠陥説明図
であり、（Ａ）、（Ｂ）は正常なバイアホールと欠陥が
生じているバイアホールを示している。

【図９】従来のバイアホール検査装置の光学系の概略説
明図であり、（Ａ）は全体の構成を示し、（Ｂ）は走査
型光電子倍管を示している。

【図１０】ポリイミド薄膜層とバイアホールの識別方法
の原理説明図であり、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は波
長特性を示している。

【図１１】バイアホール壁面から発生する蛍光による影
響の説明図であり、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は蛍光
検知信号を示している。

【図１２】ポリイミド残渣がある場合の蛍光検知信号の
説明図であり、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は蛍光検知
信号を示している。

【図１３】蛍光検知信号の２値化回路の一例の説明図で
ある。

【図１４】従来のバイアホール検査論理の一例の説明図
である。

【符号の説明】

１金属配線層２ポリイミド残渣３照射レーザ光１１３波長同時発振レーザ１２ビームエクスパンダ１３第１のミラー１４第１のビームスプリッタ１５回転多面鏡１６スキャンレンズ１７第２のビームスプリッタ１８検査対象１９載置ステージ２０₁ 第１の波長フィルタ２０₂ 第２の波長フィルタ２０₃ 第２のミラー２１₁ 第１の光センサ２１₂ 第２の光センサ２１₃ 第３の光センサ２２₁ 第１のコンパレータ２２₂ 第２のコンパレータ２２₃ 第３のコンパレータ２２₄ 第４のコンパレータ２３₁ 第１のスライスレベル設定回路２３₂ 第２のスライスレベル設定回路２３₃ 第３のスライスレベル設定回路２３₄ 第４のスライスレベル設定回路２４論理積回路２９再結像用レンズ３０ピンホールを有す遮光板３１集光レンズ４１セラミック基板４２ポリイミド薄膜層４２₁ ポリイミド残渣４３バイアホール４３₁，４３₂，４３₃，４３₄，４３₅，４３₆，４
３₇ バイアホール４４配線層４５₁，４５₂，４５₃ 照射レーザ光４６₁，４６₂ 反射光４７₁，４７₂ 蛍光５１蛍光励起用レーザ光源５２ビームエクスパンダ５３ミラー５４第１のビームスプリッタ５５回転多面鏡５６スキャンレンズ５７第２のビームスプリッタ５８検査対象５９載置ステージ６０格子板６１格子検知用光センサ６２波長フィルタ６３再結像用レンズ６４走査型光電子増倍管６４₁ 光電面６４₂ 偏向コイル６４₃ ピンホール６４₄ 電子増倍部６５格子信号検知処理回路６６位置電圧変換回路６７偏向コイルドライバ７１₁ 第１の２値化回路７１₂ 第２の２値化回路７２₁ 第１のスライスレベル設定回路７２₂ 第２のスライスレベル設定回路８１バイアホール有無判定回路８２形状検査論理回路８３面積判定回路８４バイアホール位置データ８５ステージ位置データ８６面積計測回路８７最大・最小面積値設定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線基板上の絶縁体薄膜層にバイアホー
ルが形成された検査対象に複数の波長λ₁，λ₂，
λ₃，・・・からなり、λ₁＜λ₂＜λ₃＜・・・の関
係を有する光を照射する手段と、該検査対象からの反射
光を各波長毎に検知して反射光強度に対応する検知信号
を得る手段と、該各検知信号を設定された基準レベルに
より２値化して２値化信号を得る手段と、該２値化信号
の間で論理演算を施す手段を有することを特徴とするバ
イアホール検査装置。
【請求項２】検査対象に複数の波長の光を照射する手
段として、複数の波長で同時に発振する１つのレーザ光
源を用いることを特徴とする請求項１に記載されたバイ
アホール検査装置。
【請求項３】検査対象に複数の波長の光を照射する手
段として、単一波長で発振する複数のレーザの放射光を
光学的に組み合わせた光源を用いることを特徴とする請
求項１に記載されたバイアホール検査装置。
【請求項４】検査対象からの反射光を各波長毎に検知
して反射光強度に対応する検知信号を得る手段として、
レーザ光をスポット状に集光して検査対象の上を走査
し、該検査対象からの反射光を再帰的に帰還させ、該再
帰的に帰還させた反射光に含まれている各波長の光を波
長フィルタを用いて分離し、該分離した各波長の光をそ
れぞれ光センサによって検知する手段を用いることを特
徴とする請求項１に記載されたバイアホール検査装置。
【請求項５】検査対象からの反射光を各波長毎に検知
して反射光強度に対応する検知信号を得る手段として、
レーザ光をスポット状に集光して検査対象の上を走査
し、該検査対象からの反射光を再帰的に帰還させ、該再
帰的に帰還させた反射光を再結像させて再結像面上にお
いて空間フィルタリングを行い、空間フィルタリングし
た再帰反射光に含まれている各波長の光を波長フィルタ
を用いて分離し、分離した各波長の光をそれぞれ光セン
サによって検知する手段を用いることを特徴とする請求
項１に記載されたバイアホール検査装置。
【請求項６】２値化信号の間で論理演算を施す手段と
して、絶縁体薄膜層からの反射光による検知信号を論理
Ｌに対応させ、バイアホールの底部の配線層からの反射
光による検知信号を論理Ｈに対応させた２値化信号と
し、この２値化信号の論理積をとる手段を用いることを
特徴とする請求項１に記載されたバイアホール検査装
置。
【請求項７】絶縁体薄膜層からの反射光とバイアホー
ルの底部の配線層からの反射光の強度比が最も大きくな
る波長の反射光に対応する検知信号を２値化して、バイ
アホールの外形を検査する手段を付加したことを特徴と
する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載さ
れたバイアホール検査装置。