JP2006084446A - 配線パターンの検出装置、検出方法、検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】性状の異なるワークに対しても、実質的に一つの装置で、半導体パッケージ用多層配線基板の最上層配線パターンの高精度な画像を撮像すること。
【解決手段】半導体パッケージ用多層配線基板からなるワーク２１の最上層配線パターンを光学的に検出する装置であって、λ／４波長板２０と同屈折率光学板２６と偏光板２７とが交換可能に備えられ、ある性状のワークに対してはλ／４波長板２０を用い、偏光ビームスプリッタ１８によって導かれた直線偏光ｎを、λ／４波長板２０によって円偏光した後に照射し、別の性状のワークに対してはλ／４波長板２０の代わりに同屈折率光学板２６を用い、直線偏光ｎを同屈折率光学板２６を介した後に照射し、更に別の性状のワークに対してはλ／４波長板２０の代わりに偏光板２７を用い、直線偏光ｎを、偏光板２７によってベクトル分解した後に照射し、ワーク２１で反射してきた光を撮像する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の配線パターンが、例えばポリイミド絶縁層のように透明性を有する複数の層によって積層された半導体パッケージ用多層配線基板において、最上層の配線パターンを光学的にパターン抽出し、高分解能による撮像を行い、自動的にそのパターンを検査する配線パターンの検出装置、検出方法、検査装置、及び検査方法に関する。

一般に電気機器の小型・軽量化を目的として使用される半導体パッケージ用多層配線基板上に形成された配線パターンは、ポリイミドフィルムに銅箔を接着剤でラミネートし、これをサブトラクティブ法やセミアディティブ法等によりパターンニング処理して、厚さが５〜１５μｍ、最も集積度を有する部分で幅が１０μｍ程度である。

このパターニング処理工程において、配線パターンの細り（欠け）、断線、ショート、太り（突起）等の重欠陥が発生する恐れがある。このため、従来これら欠陥の有無はオープン／ショート導通検査や目視検査によって判別されてきた。しかし、目視検査は、パターンの微細化、熟練を要する上に、検査員の体調等により検査結果にばらつきが生じる恐れがある。そこで、最近ではカメラを使用して自動的に欠陥有無を検査する自動検査装置が各種提案されている。また、上記半導体パッケージ用多層配線基板において最小１０μｍ幅の配線パターンに存在する各種欠陥を目視にて検査することは可能であるが、目視検査は検査時間がかかり人件費増に伴う製品単価アップが懸念されるため自動検査が必要であり、例えば１０μｍ幅内の１／３以上の欠陥を検出するためには撮像分解能１μｍを実現しなければならない。そこで、撮像分解能と撮像視野（対象ワークサイズ）との関係から大局的に撮像方法、検査方法を模索する必要がある。

このような事情に基づいてなされた発明として、特許文献１の発明がある。図１０は、特許文献１で開示されている装置の構成図である。例えば白色光源や、メタルハライドランプ等の可視域全域に亘って発光する高輝度照明が用いられた光源１０から光が発せられると、この光は、ライトガイド１１、集光レンズ４０、熱線カットフィルタ１２を経て偏光ビームスプリッタ３１に入射する。熱線カットフィルタ１２は、長波長側の光（例えば７００ｎｍ以上の波長）を遮断し、それ以外の光を偏光ビームスプリッタ３１に入射させる。

光源１０から発せられた光は、多方面の光成分を有する所謂ランダム光である。このランダム光は、偏光ビームスプリッタ３１に入射すると、偏光ビームスプリッタ３１によって直線偏光が抽出される。偏光ビームスプリッタ３１は、抽出した直線偏光を偏光ビームスプリッタ３２に導光させる。

偏光ビームスプリッタ３２は、偏光ビームスプリッタ３１から導光された光には、紙面表裏方向以外が電界ベクトル方向である光も若干含まれているので、それを排除し、更に紙面下方に導光する。そして、結像レンズ３３および偏光フィルタ３４は、この直線偏光を、偏光角度を４０〜５０°とした角度成分の光に変換し、ワーク固定駆動機構５０によって固定されたワーク５１へ向けて照射する。このとき入射される直線偏光を所定偏光角に応じてベクトル分解された光成分がワーク５１に向けて照射される。

ワーク５１に照射された光成分は、ワーク５１で反射し、この反射光が偏光フィルタ３４の偏光角に応じてベクトル分解された光成分が、偏光フィルタ３４および結像レンズ３３を経て偏光ビームスプリッタ３２に入射する。このとき、偏光ビームスプリッタ３２において前記導光方向に電界ベクトル方向がある直線偏光が抽出され、この直線偏光は、バンドパスフィルタ４２に入射する。

バンドパスフィルタ４２は、最上層配線パターンの反射光量と、ポリイミド絶縁層部分の反射光による偏光ビームスプリッタ３２からの量との差異が最も大きくなる波長域を抽出し、抽出した波長域の光のみをセンサーカメラ３０内のＣＣＤ素子４１へと入射させる。

そして、バンドパスフィルタ４２を通った光がＣＣＤ素子４１によって撮像される。ワーク５１から反射される光成分の強弱は、銅およびポリイミドに依存し、かつ銅の方が反射強度が強いので、最上層銅パターン部が明るく撮像されるようになる。また、ワーク５１に照射する際、偏光比を高めて配線パターンおよびポリイミド絶縁層に照射することにより、より鮮明に最上層配線パターンの画像が撮像される。

このような特許文献１の発明によって、半導体パッケージ用の多層配線基板に対して内層配線パターンの影響を光学的に除去することが可能となり、最上層配線パターンの高精細な画像を撮像し、同配線パターンの検査を自動的にかつ高い信頼性の下で行うことが可能となった。更に、大面積の最上層配線パターンに対しても短時間で最上層配線パターンの検査および検出を行うことができるようになった。
国際公開番号ＷＯ ２００４／０４０２８１ Ａ１号公報

しかしながら、特許文献１で開示された技術は、あらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して万能に作用するものではなく、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性によっては、精度良く最上層配線パターンを光学的に顕在化できない場合もあることが分かってきた。

例えば、図１０に示すような構成の配線パターン検査装置では、ポリイミドフィルムに銅箔を接着剤でラミネートした配線パターンからなる半導体パッケージ用多層配線基板に対しては、最上層配線パターンを分解抽出した高精度な画像データを取得することができるものの、銅めっきを析出することによって形成された配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板に対しては、最上層配線パターンを分離抽出した高精度な画像データを取得することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性が異なるワークに対しても、実質的に一つの装置で、最上層配線パターンを分離抽出した高精度な画像データを取得することができる配線パターンの検査装置、検査方法、検出装置、及び検出方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、請求項１の発明は、光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出装置であって、光源と、光源からの光をほぼ平行に導光する平行導光手段と、光源からの光のうちの赤外線成分を遮断する赤外線遮断手段と、赤外線遮断手段によって赤外線成分が遮断された光を集光する第１のレンズと、第１のレンズによって集光された光を、強度を均一化するように拡散する拡散板と、拡散板によって拡散された光を集光する第２のレンズと、第２のレンズによって集光された光を、光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を抽出する偏光フィルタと、偏光フィルタによって抽出された第１の直線偏光を、導光方向および電界ベクトル方向と直交する方向に導く偏光ビームスプリッタとを備えている。

更に、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を円偏光に変換する着脱可能なλ／４波長板か、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を導く、λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板か、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を介して所定偏光角度の偏光成分を抽出する着脱可能な偏光成分抽出手段かのうちの何れかである光学部材を備えている。

更にまた、光学部材としてλ／４波長板が用いられた場合には、λ／４波長板によって変換された円偏光を、光学部材として同屈折率光学板が用いられた場合には、同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、光学部材として偏光成分抽出手段が用いられた場合には、偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれ集光してワークに照射する第３のレンズを備えている。

更に、光学部材としてλ／４波長板が用いられた場合には、第３のレンズによって照射された円偏光がワークで反転し回転方向が逆とされた後に第３のレンズおよびλ／４波長板を透過した後に、光学部材として同屈折率光学板が用いられた場合には、第３のレンズによってワークに照射された第１の直線偏光がワークで反射してなる反射光が、第３のレンズおよび同屈折率光学板を透過した後に、光学部材として偏光成分抽出手段が用いられた場合には、第３のレンズによってワークに照射された偏光成分がワークで反射してなる反射光が、第３のレンズを介した後に偏光成分抽出手段に導かれて偏光成分抽出手段において、偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ偏光ビームスプリッタに導かれ、偏光ビームスプリッタにおいて、その電界ベクトル方向が第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光が抽出された後に、第２の直線偏光を集光する第４のレンズを備えている。

更に、第４のレンズによって集光された第２の直線偏光から、最上層配線パターンにおける反射光量と、ベースフィルム及び配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択する選択手段と、選択手段によって選択された波長域の光を撮像する撮像手段とを備えている。

また、請求項２の発明の配線パターン検出装置は、偏光ビームスプリッタによって第１の直線偏光を抽出することによって、請求項１の発明の配線パターン検出装置における偏光フィルタを省略した構成としている。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明の配線パターン検出装置において、偏光ビームスプリッタの代わりに、クロスニコルに設定された２枚の導光板とハーフミラーとを用いる。

このような請求項１乃至請求項３の発明の配線パターン検出装置においては、以上のような手段を講じることにより、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性に応じて、λ／４波長板または同屈折率光学板または偏光成分抽出手段を使い分けることによって、あらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層の配線パターンの画像を精度良く光学的に分離することができる。

また、λ／４波長板、同屈折率光学板、及び偏光成分抽出手段は、互いに交換可能な構成としているので、検査対象毎に別の装置とすることなく、実質的に一つの装置によって、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性等の異なるあらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層の配線パターンの画像を精度良く光学的に分離することができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の配線パターン検出装置において、光源内に設けられた放電ランプに供給される電圧に相乗された周波数成分がノイズとして撮像手段に影響を及ぼさないようにするノイズ除去手段を付加している。

従って、請求項４に記載の配線パターン検出装置においては、以上のような手段を講じることにより、撮像された画像にノイズが入らないようにすることができ、もって、検査精度を高めることが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の配線パターン検出装置と、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の配線パターン検出装置に備えられた撮像手段で撮像された画像と所定の良品画像とを照合し、最上層配線パターンが良品であるか否かを検査する検査手段とを備えた配線パターン検査装置である。

従って、請求項５の発明の配線パターン検査装置においては、以上のような手段を講じることにより、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性等の異なるあらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層配線パターンが良品であるか否かを精度良く検査することが可能となる。

請求項６の発明は、光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出方法であって、光源から発せられる検査光をほぼ平行に導光し、ほぼ平行に導光された検査光から赤外線成分を除去し、赤外線成分が除去された検査光を、光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を偏光フィルタにより抽出し、偏光フィルタによって抽出された第１の直線偏光を、偏光ビームスプリッタを用いて導光方向および第１の直線偏光の電界ベクトルの方向と直交する方向に導く。

そして、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、着脱可能なλ／４波長板を用いて円偏光に変換するか、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板を用いて導くか、偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を備えた着脱可能な偏光成分抽出手段を用いて、所定偏光角度の偏光成分を抽出するかのうちの何れかを行う。

そして、λ／４波長板が用いられた場合には、λ／４波長板によって変換された円偏光を、同屈折率光学板が用いられた場合には、同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、偏光成分抽出手段が用いられた場合には、偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれワークに照射する。

更に、λ／４波長板が用いられた場合には、照射された円偏光がワークで反転し回転方向が逆とされた後にλ／４波長板を透過した後に、同屈折率光学板が用いられた場合には、ワークに照射された第１の直線偏光がワークで反射してなる反射光が同屈折率光学板を透過した後に、偏光成分抽出手段が用いられた場合には、ワークに照射された偏光成分がワークで反射してなる反射光が偏光成分抽出手段に導かれて偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ偏光ビームスプリッタに導かれ、偏光ビームスプリッタは、導かれた光から、その電界ベクトル方向が第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光を抽出する。

そして、抽出された第２の直線偏光から、最上層配線パターンにおける反射光量と、ベースフィルム及び配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この選択した波長域の光を撮像する。

また、請求項７の発明の配線パターン検出方法は、偏光ビームスプリッタによって第１の直線偏光を抽出することによって、請求項６の発明の配線パターン検出方法における偏光フィルタを省略した構成としている。

また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明の配線パターン検出方法において、偏光ビームスプリッタの代わりに、クロスニコルに設定された２枚の導光板とハーフミラーとを用いる。

このような請求項６乃至８の発明の配線パターン検出方法においては、以上のような手段を講じることにより、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性に応じて、λ／４波長板または同屈折率光学板または偏光成分抽出手段を使い分けることによって、あらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層の配線パターンの画像を精度良く光学的に分離することができる。

また、λ／４波長板、同屈折率光学板、及び偏光成分抽出手段は、互いに交換可能な構成としているので、検査対象毎に別の装置とすることなく、実質的に一つの装置によって、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性等の異なるあらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層の配線パターンの画像を精度良く光学的に分離することができる。

請求項９の発明の配線パターン検出方法は、請求項６乃至８のうち何れか１項の発明の配線パターン検出方法において、光源内に設けられた放電ランプに供給される電圧に相乗された周波数成分がノイズとして撮像に影響を及ぼさないように、周波数成分を除去する。

従って、請求項９に記載の配線パターン検出方法においては、以上のような手段を講じることにより、撮像された画像にノイズが入らないようにすることができ、もって、検査精度を高めることが可能となる。

請求項１０の発明は、請求項６乃至９のうち何れか１項の発明の配線パターン検出方法と、請求項６乃至９のうち何れか１項の発明の配線パターン検出方法で撮像された画像と所定の良品画像とを照合することによって、最上層配線パターンが良品であるか否かを検査するようにした配線パターン検査方法である。

従って、請求項１０の発明の配線パターン検査方法においては、以上のような手段を講じることにより、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性等の異なるあらゆる半導体パッケージ用多層配線基板に対して、最上層配線パターンが良品であるか否かを精度良く検査することが可能となる。

本発明によれば、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性が異なるワークに対しても、実質的に一つの装置で、最上層配線パターンを分離抽出した高精度な画像データを取得することができる配線パターンの検査装置、検査方法、検出装置、及び検出方法を実現することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る配線パターン検出方法を適用した配線パターン検出装置、および同実施の形態に係る配線パターン検査方法を適用した配線パターン検査装置の一例を示すブロック図である。

すなわち、同実施の形態に係る配線パターン検出方法を適用した配線パターン検出装置は、光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワーク２１の最上層配線パターンを光学的に検査する装置であって、光源１０と、ライトガイド１１と、熱線カットフィルタ１２と、照明レンズ１３ａと、拡散板１５と、照明レンズ１３ｂと、偏光フィルタ１６と、偏光ビームスプリッタ１８と、λ／４波長板２０と、前群レンズ１３ｃと、後群レンズ１３ｄと、バンドパスフィルタ１４と、撮像部２３と、ノイズ除去部２５とを備えてなる。ここで、偏光フィルタ１６は、省略することも可能である。さらに、このような配線パターン検出装置に、画像処理部２４を付加することにより、同実施の形態に係る配線パターン検査方法を適用した配線パターン検査装置となる。

光源１０は、検査光Ｋを発する。このような光源１０は、例えばメタルハライドランプ等の可視域全域に亘って発光する高輝度照明が好適である。高分解能による撮像がなされるためには十分な光量が必要である。従って、光源１０としては例えば消費電力量が２５０Ｗのメタルハライドランプから３５０Ｗのメタルハライドランプに変えたり、ライトガイド１１としては複数の光源１０からの検査光Ｋを統合して一端から出力できるようなスポット型のものが好適である。このような光源１０から発せられる検査光Ｋは、多方面の光成分を有する所謂ランダム光である。このようなランダム光からなる検査光Ｋが光源１０から発せられると、ライトガイド１１に入射する。

ライトガイド１１は、光源１０から発せられた検査光Ｋを、図中に示す導光方向Ｆに対してほぼ平行に導光する。

熱線カットフィルタ１２は、長波長側の光（例えば７００ｎｍ以上の波長）を遮断し、それ以外の光を導光させるものであり、赤外線フィルタが好適であり、ライトガイド１１によって導かれた検査光Ｋのうちの赤外線成分を遮断する。そして、このようにして赤外線成分が除去された検査光ｋを照明レンズ１３ａに導く。

照明レンズ１３ａは、一つまたは二つ以上のレンズからなり、熱線カットフィルタ１２によって赤外線成分が除去された検査光ｋを集光し、拡散板１５へと導く。

拡散板１５は、照明レンズ１３ａによって集光された検査光ｋを、強度を均一化するように拡散し、照明レンズ１３ｂへと導く。この拡散板１５には、高透過性を有するフロスト型拡散板が好適である。

照明レンズ１３ｂは、一つまたは二つ以上のレンズからなり、拡散板１５によって導かれた検査光ｋを集光し、偏光フィルタ１６へと導く。なお、証明レンズ１３ｂにより集光された検査光ｋは略平行光となっている。また、偏光フィルタ１６を省略した場合、この略平行光は直接、偏光ビームスプリッタ１８へと導かれる。

偏光フィルタ１６は、照明レンズ１３ｂから導かれた検査光ｋを、光の導光方向に電界ベクトルの方向が直交する第１の直線偏光ｍ（図中表裏方向）に変換し、偏光ビームスプリッタ１８へと導く。この偏光フィルタ１６は、偏光ビームスプリッタ１８も同様であるが、適用波長域、消光比、偏光比、外形サイズ等を十分考慮した上で適切なものを選択するようにする。また、高分解能にて撮像するためには系内の全透過光量が多ければ多いほど優利になる。したがって、例えば偏光フィルタ１６としては、高透過率であるワイヤーグリッド偏光フィルタが好適である。

偏光ビームスプリッタ１８は、偏光フィルタ１６から導かれた直線偏光ｍから、あるいは照明レンズ１３ｂから導かれた略平行光から、導光方向Ｆに対して電界ベクトル方向が直交する直線偏光ｎを抽出し、この直線偏光ｎを、導光方向Ｆおよび前記電界ベクトル方向と直交する方向Ｖに導く。

λ／４波長板２０は、偏光ビームスプリッタ１８によって導かれた直線偏光ｎを円偏光ｐに変換し、前群レンズ１３ｃに導く。このようなλ／４波長板２０は、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１８と前群レンズ１３ｃとの間に配置することが好ましいが、これに限るものではなく、前群レンズ１３ｃとワーク２１との間に配置するようにしても良い。

前群レンズ１３ｃは、一つまたは二つ以上のレンズからなり、λ／４波長板２０から導かれた円偏光ｐを集光してワーク２１に照射する。ワーク２１に照射された円偏光ｐは、ワーク２１で反転し、回転方向が逆となって前群レンズ１３ｃおよびλ／４波長板２０を透過し、偏光ビームスプリッタ１８に到達する。

すると、偏光ビームスプリッタ１８は、この光から、直線偏光ｎと電界ベクトル方向が直交する直線偏光ｑを抽出し、この直線偏光ｑを後群レンズ１３ｄに導く。なお、偏光ビームスプリッタ１８に代えて、図６に示すように、クロスニコルに設定された２枚の偏光板５３，５４とハーフミラー５２とによって構成した光学部材を用いるようにしても良い。

後群レンズ１３ｄは、一つまたは二つ以上のレンズからなり、偏光ビームスプリッタ１８から導かれた直線偏光ｑを集光し、バンドパスフィルタ１４に導く。

バンドパスフィルタ１４は、後群レンズ１３ｄによって導かれた直線偏光ｑから、最上層配線パターンにおける反射光量と、ベースフィルム及び配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この波長域にある成分光ｇを、撮像部２３に導く。具体的には、グリーン成分である５５０ｎｍの波長に着目する。また、バンドパスフィルタ１４は、紫外線をカットする作用をも有している。したがって、選択した波長域の光（例えばグリーン成分である５５０ｎｍの光）から、紫外線成分を効率良くカットする。

撮像部２３は、バンドパスフィルタ１４によって導かれた成分光ｇを撮像する。これによって、最上層配線パターン情報が顕在化された配線パターンの画像データを取得し、取得した画像データを画像処理部２４に送る。

画像処理部２４は、図示しないパーソナルコンピュータ、キーボード、マウス、ディスプレイ、画像処理ボード等を備えている。そして、撮像部２３から、最上層配線パターン情報が顕在化された配線パターンの画像データが送られると、この画像データをディスプレイから表示する。更に、この表示された画像データと、正常な設計配線パターンデータとを用いた各種演算、認識処理及び比較処理を行い、撮像された画像データの配線パターンの良否を判定する。

図２は、ポリイミドフィルムに銅箔を接着剤でラミネートし、これをサブトラクティブ法やセミアディティブ法等によりパターンニング処理した配線パターンからなる半導体パッケージ用多層配線基板の最上層配線パターンを、（ａ）従来技術であるリング照明方法によって撮像した場合と、（ｂ）上述した構成の配線パターンの検出装置および検査装置によって撮像した場合とをそれぞれ示す画像である。

図２（ａ）に示すように、従来技術であるリング照明方法の場合、最上層配線パターンＡのみならず、ポリイミド絶縁層Ｂを介して存在する内層配線パターンＣも撮像されていることが分かる。更に、最上層配線パターンＡ及び内層配線パターンＣは同程度の明るさであるため、例えば２値化処理によっても最上層配線パターンＡと内層配線パターンＣとを分離することができない。これにより、最上層配線パターンＡと内層配線パターンＣとが交差している箇所では、画像からは、どちらが上側に存在しているパターンなのか判別するのは困難である。

一方、図２（ｂ）に示すように、上述した構成の配線パターンの検出装置および検査装置によって撮像された画像の場合、内層配線パターンＣは撮像されず、最上層のポリイミド絶縁層Ｂと、その上に配置された最上層配線パターンＡのみが撮像される。しかも、最上層配線パターンＡの部分は明るく、ポリイミド絶縁層Ｂの部分は暗く撮像されるので、内層配線パターンＣに影響されないばかりか、例えば二値化という簡単な画像処理技術を用いることによって、最上層配線パターンＡとポリイミド絶縁層Ｂとの領域を精度良く分類することができる。

そして、このように両者の領域が分類できた状態で、画像処理部２４において、ＣＡＤデータ（パターン設計情報）や良品ワーク（正しく配線パターンが形成されたワーク）を基準マスター画像とした比較処理や、特徴抽出法等により、差異のあった部分を不良として判定することが可能となる。

このようにλ／４波長板２０を用いた配線パターンの検出装置および検査装置は、特にベースフィルムとしてのポリイミドと、配線層としての銅とをラミネートして作製した配線基板を積層してなるワーク２１を対象とした検出および検査に適している。

また、上述した構成の配線パターンの検出装置および検査装置では、λ／４波長板２０が着脱可能に配置されており、λ／４波長板２０が配置されている箇所に、λ／４波長板２０のみならず、同屈折率光学板２６、または偏光板２７を自在に交換して配置できるようにしている。更に、同屈折率光学板２６および偏光板２７もまた、着脱可能な構成としており、一旦配置された同屈折率光学板２６を、λ／４波長板２０や偏光板２７に交換して配置したり、一旦配置された偏光板２７を、λ／４波長板２０や同屈折率光学板２６に交換して配置することも自在にできるようにしている。

図３は、λ／４波長板２０を同屈折率光学板２６に交換した検出装置および検査装置の構成例を示すブロック図である。図１の構成の検出装置および検査装置と異なる点について以下に記載する。

同屈折率光学板２６は、λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持ち、偏光ビームスプリッタ１８によって導かれた直線偏光ｎを、前群レンズ１３ｃに導く。

この場合、前群レンズ１３ｃは、同屈折率光学板２６から導かれた直線偏光ｎを集光してワーク２１に照射する。ワーク２１に照射された直線偏光ｎは、ワーク２１で反射し、前群レンズ１３ｃおよび同屈折率光学板２６を透過して偏光ビームスプリッタ１８に到達する。

すると、偏光ビームスプリッタ１８は、この光から、直線偏光ｎと電界ベクトル方向が直交する直線偏光ｑを抽出し、この直線偏光ｑを後群レンズ１３ｄに導く。

後群レンズ１３ｄは、偏光ビームスプリッタ１８から導かれた直線偏光ｑを集光し、バンドパスフィルタ１４に導く。

バンドパスフィルタ１４は、このように導かれた直線偏光ｑから、最上層配線パターンにおける反射光量と、ベースフィルム及び配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この波長域にある成分光ｇを、撮像部２３に導く。

そして、撮像部２３は、バンドパスフィルタ１４によって導かれた成分光ｇを撮像する。これによって、最上層配線パターン情報が顕在化された配線パターンの画像データを取得する。

図４は、銅めっきを析出することによって形成された配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板の最上層配線パターンについて撮像された画像データの一例を、図３にその構成を示すように、同屈折率光学板２６を用いた配線パターンの検出装置および検査装置によって撮像した場合を示す画像である。

図４に示すように、最上層の配線パターンのみが光学的に顕在化されて撮像されていることがわかる。なお、図２（ｂ）では、最上層配線パターンＡが明るく、ポリイミド絶縁層Ｂが暗く撮像されていたのに対し、図４に示す画像データでは、その逆に、最上層配線パターンＡが暗く、ポリイミド絶縁層Ｂが明るく撮像される。これは、一方向の偏光成分しかない直線偏光がポリイミド絶縁層Ｂの内部で多重反射を繰り返し、あらゆる方向の偏光成分を有することになるためにポリイミド絶縁層Ｂ部分は明るく、最上層配線パターンＡは暗くなるからである。

このように同屈折率光学板２６を用いた配線パターンの検出装置および検査装置は、特に銅めっきを析出することによって形成された配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板を積層してなるワーク２１の検出および検査に適している。

図５は、λ／４波長板２０を偏光板２７に交換した検出装置および検査装置の構成例を示すブロック図である。図１の構成の検出装置および検査装置と異なる点について以下に記載する。

偏光板２７は、偏光ビームスプリッタ１８によって導かれた直線偏光ｎから、偏光板２７の偏光角度に対応してベクトル分解した成分ｓを抽出し、このベクトル分解成分ｓを前群レンズ１３ｃに導く。

この場合、前群レンズ１３ｃは、偏光板２７から導かれたベクトル分解成分ｓを集光してワーク２１に照射する。ワーク２１に照射されたベクトル分解成分ｓは、ワーク２１で反射し、前群レンズ１３ｃを透過して偏光板２７に到達する。

すると、偏光板２７は、このベクトル分解成分ｓを、更に偏光板２７の偏光角度に応じてベクトル分解し、このベクトル分解成分ｕを、偏光ビームスプリッタ１８に導く。すると、偏光ビームスプリッタ１８は、ベクトル分解成分ｕから、直線偏光んと電界ベクトルの方向が直交する直線偏光ｑを抽出し、この直線偏光ｑを後群レンズ１３ｄに導く。

後群レンズ１３ｄは、偏光ビームスプリッタ１８から導かれた直線偏光ｑを集光し、バンドパスフィルタ１４に導く。

バンドパスフィルタ１４は、このように導かれた直線偏光ｑから、最上層配線パターンにおける反射光量と、ベースフィルム及び配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この波長域にある成分光ｇを、撮像部２３に導く。

そして、撮像部２３は、バンドパスフィルタ１４によって導かれた成分光ｇを撮像する。これによって、最上層配線パターン情報が顕在化された配線パターンの画像データを取得する。

さらに、得られた画像データでは、過検出要因となり得るノイズ成分がないことが理想である。そこで、図７（ａ）は、光源１０にメタルハライドランプを使用し、ノイズ除去部２５を設けない条件で撮像して得られた画像データである。このように、ノイズ除去部２５を設けずに撮像した場合、横縞ノイズの発生が確認された。この例の場合、３０ラインに１回白い横縞が発生しており、精度の高い画像データとは言い難く、更に配線パターンが斜め方向に形成された状態では、この横縞ノイズと配線パターンとの交点において配線パターンのエッジが波打つ現象も確認され、誤検出要素となり、問題となる。この原因を検証した結果、メタルハライドランプに供給される電圧に相乗された１００Ｈｚノイズに起因するものと判明した。

図７では、横縞ノイズが分かりにくいので、輝度値のグラフを用いて説明する。図８に示す画像データを見ると、全体にわたって白線が存在していることがわかる。図８中に示すＸ−Ｘ’線に存在する白線情報を強調（積算）すると、図９に示すようなデータとなる。図９に示すように、明るい部分（白線）が一定周期で発生していることがわかる。このノイズ成分が存在すると画像品位が低下すると共に、画像を見ると分かるが、この白線と配線パターンとが交差する部分は、配線パターンが波打っている。このような波打ちが存在すると、誤検出が多くなり、安定したパターン検査ができなくなるため、横縞ノイズの除去は不可欠である。

そこで、本実施の形態による配線パターン検査方法を適用した配線パターン検査装置には、この１００Ｈｚで発生する電圧ノイズを回路的に除去するノイズ除去部２５が設けられている。図７（ｂ）は、このようなノイズ除去部２５を設けた場合に得られた図７（ａ）と同一箇所を撮像して得られた画像データである。このように、ノイズ除去部２５を設けることによって、光源１０に供給される電圧に相乗された１００Ｈｚノイズが回路的に除去され、より精度の高い画像データを得ることが可能となる。

このようにして、半導体パッケージ用多層配線基板に使用するベースフィルム材料の製法、材質、偏光特性が異なるワークに対しても、ワークに応じて、λ／４波長板２０、または同屈折率光学板２６、または偏光板２７を選択することができるので、いかなるワークに対しても、実質的に一つの装置で、最上層配線パターンのみを精度良く光学的に分離し、もって、最上層配線パターンの検出および検査を精度良く行うことが可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の実施の形態に係る配線パターン検出方法を適用した配線パターン検出装置、および同実施の形態に係る配線パターン検査方法を適用した配線パターン検査装置の一例を示すブロック図。 ポリイミドフィルムに銅箔を接着剤でラミネートした配線パターンからなる半導体パッケージ用多層配線基板の最上層配線パターンについて図１に示す構成の装置で撮像された画像の一例。 図１におけるλ／４波長板を同屈折率光学板に交換した検出装置および検査装置の構成例を示すブロック図。 銅めっきを析出することによって形成された配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板の最上層配線パターンについて図３に示す構成の装置で撮像された画像データの一例。 図１におけるλ／４波長板を偏光板に交換した検出装置および検査装置の構成例を示すブロック図。 クロスニコルに設定された２枚の偏光版と、ハーフミラーとによって構成した光学部材の構成例を示す配置図。 ノイズ除去部の効果を示す比較画像データ。 ノイズを有している画像データ。 図８中に示すＸ−Ｘ’部分における輝度と位置との関係を示す図。 特許文献１で開示されている装置の構成図。

符号の説明

１０…光源、１１…ライトガイド、１２…熱線カットフィルタ、１３ａ，１３ｂ…照明レンズ、１３ｃ…前群レンズ、１３ｄ…後群レンズ、１４…バンドパスフィルタ、１５…拡散板、１６…偏光フィルタ、１８…偏光ビームスプリッタ、２０…波長板、２１…ワーク、２３…撮像部、２４…画像処理部、２５…ノイズ除去部、２６…同屈折率光学板、２７…偏光板、３０…センサーカメラ、３１…偏光ビームスプリッタ、３２…偏光ビームスプリッタ、３３…結像レンズ、３４…偏光フィルタ、４０…集光レンズ、４１…ＣＣＤ素子、４２…バンドパスフィルタ、５０…ワーク固定駆動機構、５１…ワーク、５２…ハーフミラー、５３，５４…偏光板

Claims (10)

1. 光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光をほぼ平行に導光する平行導光手段と、
   前記光源からの光のうちの赤外線成分を遮断する赤外線遮断手段と、
   前記赤外線遮断手段によって赤外線成分が遮断された光を集光する第１のレンズと、
   前記第１のレンズによって集光された光を、強度を均一化するように拡散する拡散板と、
   前記拡散板によって拡散された光を集光する第２のレンズと、
   前記第２のレンズによって集光された光を、前記光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を抽出する偏光フィルタと、
   前記偏光フィルタによって抽出された第１の直線偏光を、前記導光方向および前記電界ベクトル方向と直交する方向に導く偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を円偏光に変換する着脱可能なλ／４波長板か、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を導く、前記λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板か、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を介して前記所定偏光角度の偏光成分を抽出する着脱可能な偏光成分抽出手段かのうちの何れかである光学部材と、
   前記光学部材としてλ／４波長板が用いられた場合には、前記λ／４波長板によって変換された円偏光を、前記光学部材として同屈折率光学板が用いられた場合には、前記同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、前記光学部材として偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれ集光して前記ワークに照射する第３のレンズと、
   前記光学部材として前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記第３のレンズによって照射された円偏光が前記ワークで反転し回転方向が逆とされた後に前記第３のレンズおよび前記λ／４波長板を透過した後に、前記光学部材として前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記第３のレンズによって前記ワークに照射された前記第１の直線偏光が前記ワークで反射してなる反射光が、前記第３のレンズおよび前記同屈折率光学板を透過した後に、前記光学部材として前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記第３のレンズによって前記ワークに照射された前記偏光成分が前記ワークで反射してなる反射光が、前記第３のレンズを介した後に前記偏光成分抽出手段に導かれて前記偏光成分抽出手段において、前記偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ前記偏光ビームスプリッタに導かれ、前記偏光ビームスプリッタにおいて、その電界ベクトル方向が前記第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光が抽出された後に、前記第２の直線偏光を集光する第４のレンズと、
   前記第４のレンズによって集光された第２の直線偏光から、前記最上層配線パターンにおける反射光量と、前記ベースフィルム及び前記配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された波長域の光を撮像する撮像手段と
   を備えた配線パターン検出装置。
2. 光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光をほぼ平行に導光する平行導光手段と、
   前記光源からの光のうちの赤外線成分を遮断する赤外線遮断手段と、
   前記赤外線遮断手段によって赤外線成分が遮断された光を集光する第１のレンズと、
   前記第１のレンズによって集光された光を、強度を均一化するように拡散する拡散板と、
   前記拡散板によって拡散された光を集光する第２のレンズと、
   前記第２のレンズによって集光された光を、この光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を抽出し、前記導光方向および前記電界ベクトル方向と直交する方向に導く偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を円偏光に変換する着脱可能なλ／４波長板か、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を導く、前記λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板か、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を介して前記所定偏光角度の偏光成分を抽出する着脱可能な偏光成分抽出手段かのうちの何れかである光学部材と、
   前記光学部材としてλ／４波長板が用いられた場合には、前記λ／４波長板によって変換された円偏光を、前記光学部材として同屈折率光学板が用いられた場合には、前記同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、前記光学部材として偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれ集光して前記ワークに照射する第３のレンズと、
   前記光学部材として前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記第３のレンズによって照射された円偏光が前記ワークで反転し回転方向が逆とされた後に前記第３のレンズおよび前記λ／４波長板を透過した後に、前記光学部材として前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記第３のレンズによって前記ワークに照射された前記第１の直線偏光が前記ワークで反射してなる反射光が、前記第３のレンズおよび前記同屈折率光学板を透過した後に、前記光学部材として前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記第３のレンズによって前記ワークに照射された前記偏光成分が前記ワークで反射してなる反射光が、前記第３のレンズを介した後に前記偏光成分抽出手段に導かれて前記偏光成分抽出手段において、前記偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ前記偏光ビームスプリッタに導かれ、前記偏光ビームスプリッタにおいて、その電界ベクトル方向が前記第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光が抽出された後に、前記第２の直線偏光を集光する第４のレンズと、
   前記第４のレンズによって集光された第２の直線偏光から、前記最上層配線パターンにおける反射光量と、前記ベースフィルム及び前記配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された波長域の光を撮像する撮像手段と
   を備えた配線パターン検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の配線パターン検出装置において、
   前記偏光ビームスプリッタの代わりに、クロスニコルに設定された２枚の導光板とハーフミラーとを用いる配線パターン検出装置。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の配線パターン検出装置において、
   前記光源内に設けられた放電ランプに供給される電圧に相乗された周波数成分がノイズとして前記撮像手段に影響を及ぼさないようにするノイズ除去手段を付加した配線パターン検出装置。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の配線パターン検出装置と、
   請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の配線パターン検出装置で撮像された画像と、所定の良品画像とを照合し、前記最上層配線パターンが良品であるか否かを検査する検査手段と
   を備えた配線パターン検査装置。
6. 光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出方法であって、
   光源から発せられる検査光をほぼ平行に導光し、
   前記ほぼ平行に導光された検査光から赤外線成分を除去し、
   前記赤外線成分が除去された検査光を、前記光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を偏光フィルタにより抽出し、
   前記偏光フィルタによって抽出された第１の直線偏光を、偏光ビームスプリッタを用いて前記導光方向および前記第１の直線偏光の電界ベクトルの方向と直交する方向に導き、
   前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、着脱可能なλ／４波長板を用いて円偏光に変換するか、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、前記λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板を用いて導くか、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を備えた着脱可能な偏光成分抽出手段を用いて、前記所定偏光角度の偏光成分を抽出するかのうちの何れかを行い、
   前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記λ／４波長板によって変換された円偏光を、前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれ前記ワークに照射し、
   前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記照射された円偏光が前記ワークで反転し回転方向が逆とされた後に前記λ／４波長板を透過した後に、前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記ワークに照射された前記第１の直線偏光が前記ワークで反射してなる反射光が前記同屈折率光学板を透過した後に、前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記ワークに照射された前記偏光成分が前記ワークで反射してなる反射光が前記偏光成分抽出手段に導かれて前記偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ前記偏光ビームスプリッタに導かれ、前記偏光ビームスプリッタは、前記導かれた光から、その電界ベクトル方向が前記第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光を抽出し、
   前記抽出された第２の直線偏光から、前記最上層配線パターンにおける反射光量と、前記ベースフィルム及び前記配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この選択した波長域の光を撮像する
   ようにした配線パターン検出方法。
7. 光透過性のベースフィルムに配線パターンを有する半導体パッケージ用多層配線基板からなるワークの最上層配線パターンを光学的に検出する配線パターン検出方法であって、
   光源から発せられる検査光をほぼ平行に導光し、
   前記ほぼ平行に導光された検査光から赤外線成分を除去し、
   前記赤外線成分が除去された検査光を、前記光の導光方向に対して電界ベクトル方向が直交する第1の直線偏光を偏光ビームスプリッタにより抽出し、前記導光方向および前記第１の直線偏光の電界ベクトルの方向と直交する方向に導き、
   前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、着脱可能なλ／４波長板を用いて円偏光に変換するか、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、前記λ／４波長板の光学部材とほぼ同じ屈折率を持つ着脱可能な同屈折率光学板を用いて導くか、前記偏光ビームスプリッタによって導かれた第１の直線偏光を、所定偏光角度の偏光板を備えた着脱可能な偏光成分抽出手段を用いて、前記所定偏光角度の偏光成分を抽出するかのうちの何れかを行い、
   前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記λ／４波長板によって変換された円偏光を、前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記同屈折率光学板によって導かれた第１の直線偏光を、前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記偏光成分抽出手段によって抽出された偏光成分をそれぞれ前記ワークに照射し、
   前記λ／４波長板が用いられた場合には、前記照射された円偏光が前記ワークで反転し回転方向が逆とされた後に前記λ／４波長板を透過した後に、前記同屈折率光学板が用いられた場合には、前記ワークに照射された前記第１の直線偏光が前記ワークで反射してなる反射光が前記同屈折率光学板を透過した後に、前記偏光成分抽出手段が用いられた場合には、前記ワークに照射された前記偏光成分が前記ワークで反射してなる反射光が前記偏光成分抽出手段に導かれて前記偏光板の所定偏光角度に応じてベクトル分解された後に、それぞれ前記偏光ビームスプリッタに導かれ、前記偏光ビームスプリッタは、前記導かれた光から、その電界ベクトル方向が前記第１の直線偏光の方向と直交する第２の直線偏光を抽出し、
   前記抽出された第２の直線偏光から、前記最上層配線パターンにおける反射光量と、前記ベースフィルム及び前記配線パターンにおける反射光量との差が最も大きくなる波長域を選択し、この選択した波長域の光を撮像する
   ようにした配線パターン検出方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の配線パターン検出方法において、
   前記偏光ビームスプリッタの代わりに、クロスニコルに設定された２枚の偏光板とハーフミラーを用いる配線パターン検出方法。
9. 請求項６乃至８のうち何れか１項に記載の配線パターン検出方法において、
   前記光源内に設けられた放電ランプに供給される電圧に相乗された周波数成分がノイズとして前記撮像に影響を及ぼさないように、前記周波数成分を除去する配線パターン検出方法。
10. 請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の配線パターン検出方法と、
    請求項６乃至９のうち何れか１項に記載の配線パターン検出方法で撮像された画像と、所定の良品画像とを照合することによって、前記最上層配線パターンが良品であるか否かを検査するようにした配線パターン検査方法。

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