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专利名称：基板检查装置、基板检查方法及基板检查装置的调整方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及检查由两个晶片贴合而成的半导体晶片等的基板的贴合界面处的微小空洞(空隙)的有无和该微小空洞的位置、大小、形状等的基板检查装置、基板检查方法以及该基板检查装置中的光学系统的调整方法。
背景技术：
以往，提出了用于检测由两个晶片(基板层)贴合而成的半导体晶片(粘结晶片)的贴合界面的未粘结缺陷(空隙)的缺陷检查装置(参照专利文献I)。在该缺陷检查装置 中，以垂直入射的方式对半导体晶片(粘结晶片)的一个面照射红外线光(检查光)，并由红外线TV照相机对该半导体晶片的另一个面进行拍摄。在半导体晶片内的晶片贴合界面中不存在特别的缺陷的情况下，从一个面入射的红外线光透过半导体晶片并从另一个面直接射出，但是，在所述晶片贴合界面中存在未粘结缺陷部分(微小空洞)时，红外线光在该未粘结缺陷部分处发生反射，从而该部分处的透过的红外线光的强度降低。因此，在用红外线TV照相机得到的摄影影像中，相比于与正常粘结部分对应的部分，与未粘结部分对应的部分表现得较暗，能够对它们进行区分。因此，从所述摄影图像中提取处于半导体晶片的预定区域的暗部分，根据该暗部分的尺寸等检测应视为未粘结缺陷的暗部分。专利文献I日本特开昭63-139237号公报但是，在上述以往的检查装置中，需要使红外线光照射并透过半导体晶片，因此，无法针对在贴合的两个晶片的任意一方中存在金属制布线或遮光膜等不透过红外线光的部分的半导体晶片进行检查。

发明内容
本发明的实施方式正是鉴于这种情况而完成的，提供如下这样的基板检查装置以及基板检查方法即使在贴合后的两个基板层的任意一方中存在不透过检查光的部分，也能够使用该检查光检查基板的贴合界面中可能产生的微小空洞。此外，本发明的实施方式提供这种基板检查装置中的光学系统的调整方法。本发明的实施方式的基板检查装置为如下结构该基板检查装置检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞，该基板检查装置具有照明单元，其以倾斜入射的方式对所述基板的表面照射预定波长的检查光；线感测照相机，其隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域而配置在与所述照明单元相反侧的预定位置处；移动机构，其使所述基板与所述线感测照相机及所述照明单元在横穿所述带状照明区域的方向上进行相对移动；以及图像处理单元，其对来自所述线感测照相机的影像信号进行处理，该图像处理单元具有基板图像信息生成单元，其在所述移动机构执行所述照明单元及所述线感测照相机与所述基板的相对移动时，根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及检查结果信息生成单元，其根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。此外，本发明的实施方式的基板检查方法为如下结构检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞，该基板检查方法中具有如下步骤基板扫描步骤，在照明单元以倾斜入射的方式对所述基板的表面照射预定波长的检查光的状态下，使所述基板与线感测照相机及该照明单元在横穿所述带状照明区域的方向上进行相对移动 ，所述线感测照相机隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域而配置在与所述照明单元相反侧的预定位置处；基板图像信息生成步骤，在进行所述基板与所述照明单元及所述线感测照相机的相对移动时，根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及检查结果信息生成步骤，根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。根据这种结构，在来自照明单元的检查光以倾斜入射的方式带状地照射基板表面的状态下，保持隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域而配置在与所述照明单元相反侧的预定位置处的线感测照相机和该光源单元之间的位置关系，同时使该线感测照相机及照明单元与所述基板进行相对移动，此时，根据从线感测照相机输出的影像信号生成基板图像信息。通过使用透过基板的检查光，线感测照相机能够接收第I基板层与第2基板层之间的界面处的反射光。此时，根据来自线感测照相机的影像信号生成的所述基板图像信息能够表现与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面有关的图像。根据该基板图像信息生成与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。另外，本发明的实施方式的基板检查装置为如下结构该基板检查装置检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层的界面中可能产生的微小空洞，该基板检查装置具有照明单元，其以倾斜入射的方式对所述基板的表面带状地照射预定波长的检查光；线感测照相机和面感测照相机，它们隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域，以预定的位置关系并排配置在与所述照明单元相反的一侧；照相机调整机构，其使所述线感测照相机和所述面感测照相机一体地移动，调整该线感测照相机和该面感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置和姿势；移动机构，其使所述基板与所述线感测照相机及所述照明单元在横穿所述带状照明区域的方向上进行相对移动；图像处理单元，其对分别来自所述面感测照相机和所述线感测照相机的影像信号进行处理；以及显示单元，所述图像处理单元具有面图像显示控制单元，其根据来自所述面感测照相机的影像信号将图像显示在所述显示单元上；基板图像信息生成单元，在所述移动机构进行所述照明单元及已被所述照相机调整机构调整为与所述基板的所述带状照明区域成为预定位置关系后的所述线感测照相机、与所述基板的相对移动时，该基板图像信息生成单元根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及检查结果信息生成单元，其根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层与所述第2基板层的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信肩、O根据这种结构，能够在检查光以倾斜入射的方式带状地照射基板表面的状态下，一边确认根据来自面感测照相机的影像信号而显示在显示单元上的图像，一边通过照相机调整机构将与该面感测照相机处于预定的位置关系的线感测照相机调整为，使得该线感测照相机与所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系成为预定位置关系，例如成为能够用线感测照相机接收从该带状照明区域进一步倾斜地进入基板内并在第I基板层与第2基板层的界面处发生反射的检查光的位 置关系。并且，在保持着该位置关系的所述线感测照相机及所述照明单元与所述基板进行相对移动时，根据从线感测照相机输出的影像信号生成基板图像信息。只要将线感测照相机调整为以如上方式入射所述基板的第I基板层与第2基板层之间的界面处发生反射的检查光，即可使得所述基板图像信息表现出与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面有关的图像。根据该基板图像信息生成与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。此外，本发明的实施方式的基板检查装置的调整方法为如下结构该调整方法是上述基板检查装置的调整方法，该基板检查装置的调整方法具有如下步骤面感测照相机调整步骤，一边使显示单元显示基于来自所述面感测照相机的影像信号的图像，一边通过所述照相机调整机构一体地移动所述面感测照相机和所述线感测照相机，调整该面感测照相机和该线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置和姿势，使得形成在所述基板上的带状照明区域的影像位于所述显示单元的画面上的预定位置；以及线感测照相机调整步骤，通过所述照相机调整机构一体地移动所述线感测照相机和所述面感测照相机，使得所述线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系与通过所述面感测照相机调整步骤调整后的所述面感器照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系相同。根据这种结构，能够一边确认基于来自面感测照相机的影像信号显示在显示单元上的图像，一边将线感测照相机与形成在基板上的带状照明区域的相对位置关系调整为预定位置关系，例如成为能够用线感测照相机接收从该带状照明区域进一步倾斜地进入基板内并在第I基板层与第2基板层的界面处发生反射的检查光的位置关系。根据本发明的基板检查装置以及基板检查方法，不使检查光透过第I基板层和第2基板层双方，而是使检查光倾斜地入射到基板的表面，根据来自接收该检查光在基板中的反射光的线感测照相机的影像信号生成能够表现第I基板层和第2基板层之间的界面的状态的基板图像信息，并根据该基板图像信息生成检查结果信息，因此，即使在贴合后的基板层(第I基板层和第2基板层)的任意一方中存在不透过检查光的部分，也能够使用该检查光对基板的贴合界面处可能产生的微小空洞进行检查。并且，根据本发明的基板检查装置的调整方法，能够一边确认面感测照相机中的摄影图像一边调整线感测照相机与形成在基板上的带状照明区域的相对位置关系，因此，能够容易地调整线感测照相机的位置和姿势，以便生成能够表现第I基板层与第2基板层之间的界面的状态的基板图像信息。


图IA是示出在本发明的实施方式的检查装置的基本结构中，满足面感测照相机与照明单元彼此相对的关系的状态的俯视图。图IB是示出在本发明的实施方式的基板检查装置的基本结构中，满足线感测照相机与照明单元彼此相对的关系的状态的俯视图。
图2是示出本发明的实施方式的基板检查装置的基本结构的侧视图。图3是示出本发明的实施方式的基板检查装置中的处理系统的基本结构的框图。图4是示出基板检查装置中的面感测照相机和线感测照相机的调整步骤(其一)的流程图。图5是示出基板检查装置中的面感测照相机和线感测照相机的调整步骤(其二)的流程图。
图6是示出照明单元的具体结构和利用该照明单元形成在基板内的界面中的带状照明区域(其一)的图。图7是示出照明单元的具体结构和利用该照明单元形成在基板内的界面中的带状照明区域(其二)的图。图8A是示出形成在基板内的界面中的带状照明区域的第I例(合适的情况)的图。图SB是示出形成在基板内的界面中的带状照明区域的第2例(不合适的情况)的图。 图SC是示出形成在基板内的界面中的带状照明区域的第3例(不合适的情况)的图。图8D是示出形成在基板内的界面中的带状照明区域的第4例(不合适的情况)的图。图9是示出光学系统的调整例的图。图10是示出光学系统的另一调整例的图。图11是示出处理单元中的与检查有关的处理流程的流程图。图12是示出在第I基板层和第2基板层的界面中可能产生的空隙的形状模型的图。图13是示出用线感测照相机得到的基板图像的例子的图。图14是放大地示出图13所示的图像中的部分A的图。图15是示出图14所示的图像的去除背景后的图像的图。图16是放大地示出图15所示的图像中的部分B的图。标号说明10 :面感测照相机20 :线感测照相机30:照明单元40 :输送机构50 :滑动机构51 :照相机移动机构52 :旋转机构60 :处理单元61 :显示单元62 :操作单元
具体实施例方式以下，使用附图来说明本发明的实施方式。本发明的一个实施方式的基板检查装置如图1A、图IB和图2所示那样构成。该基板检查装置将在形成有电路图案的第2晶片层102 (图案晶片第2基板层)的形成有该电路图案的面上贴合第I晶片层101 (裸晶片第I基板层)而构成的Si (硅)制半导体晶片100 (基板)作为检查对象(参照图2)，检查第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面中可能产生的微小空洞(贴合不完全而成为空洞的微小部分，以下称作空隙)。在图1A、图IB和图2中，该基板检查装置具有面感测照相机(area sensorcamera) 10、线感测照相机(line sensor camera) 20、照明单元30、输送机构40、滑动机构50、照相机移动机构51和旋转机构52。输送机构40 (移动机构)承载作为检查对象的半导体晶片100并以预定速度进行直线移动，而且能够在与该直线移动方向A垂直的方向B上阶梯状地移动。照明单元30配置在通过输送机构40而移动的半导体晶片100的上方，以倾 斜入射的方式对半导体晶片100的表面带状地照射预定波长的可透过作为检查对象的Si制半导体晶片100的例如波长为1070nm等的红外线波段的检查光。从光源单元30照射的检查光向半导体晶片100的表面的入射角度(检查光相对于表面法线的角度)被设定为预定角度，例如20° 30°的范围。并且，利用从照明单元30照射的检查光，例如在半导体晶片100的表面上，形成沿着横穿该半导体晶片100的移动方向A的方向延伸的带状照明区域Epj (参照后述的图6至图8D)，沿着照明单元30的光轴将检查光导入至半导体晶片100内部。面感测照相机10和线感测照相机20隔着利用从照明单元30照射的检查光形成于半导体晶片100的带状照明区域Epj，并排地配置在与该照明单元30相反的一侧。此外，分别构成面感测照相机10和线感测照相机20的光学设备(镜头等)采用了相同的设备，以便能够根据用面感测照相机10调整后的光学条件容易地调整线感测照相机20的光学条件。将线感测照相机20设置成使得线感测照相机20的摄影线(受光元件的排列)沿着横穿半导体晶片100的移动方向A的方向延伸，具体而言，沿着与所述移动方向A垂直的方向B延伸。并且，对于面感测照相机10和线感测照相机20的相互位置关系，只要预先固定地设定为能够拍摄形成在半导体晶片100上的带状照明区域Epj的关系即可，没有特别限定。在该例的情况下，面感测照相机10和线感测照相机20例如以能够接收从照明单元30倾斜地照射的检查光在半导体晶片100上的反射光的角度而倾斜，它们的摄影方向相同，并且，面感测照相机10和线感测照相机20以面感测照相机10的摄影中心与线感测照相机20的摄影线处于同一线上的位置关系，沿着与半导体晶片100的移动方向A垂直的方向B并排配置。滑动机构50、照相机移动机构51和旋转机构52作为照相机调整机构发挥功能，该照相机调整机构使面感测照相机10和线感测照相机20 —体转动，调整它们的位置和姿势。滑动机构50使得以上述那样的相对位置关系配置的面感测照相机10和线感测照相机20沿着与半导体晶片100的移动方向A垂直的方向B滑动地移动。如图2所示，照相机移动机构51使面感测照相机10和线感测照相机20与滑动机构50 —起沿着它们的摄影方向D以及与摄影方向D垂直的方向S分别独立地移动。旋转机构52使面感测照相机10和线感测照相机20与照相机移动机构51和滑动机构50 —起，以与方向B平行地延伸的轴为中心转动，该方向B与半导体晶片100的移动方向A垂直。通过这些由滑动机构50实现的方向B的滑动移动、由照相机移动机构51实现的摄影方向D及与该摄影方向D垂直的方向S的移动、以及由旋转机构52实现的以与所述方向B平行的轴为中心的转动，能够调整面感测照相机10和线感测照相机20相对于形成在半导体晶片100上的所述带状照明区域Epj的相对位置和姿势。在上述结构的基板检查装置中，利用输送机构40使半导体晶片100在方向A上移动，由此，处于固定位置关系的线感测照相机20和照明单元30在保持它们的位置关系的同时，与半导体晶片100的表面平行地且朝向与半导体晶片100的移动方向(A方向)相反的方向进行相对移动。由此利用线感测照相机20对半导体晶片100的四分之一区域进行光学扫描。并且，通过使输送机构40在与所述方向A垂直的方向B上阶梯状地移动，能够切换线感测照相机20对半导体晶片100进行的光学扫描的区域(4个区域中的任意一个)，利用线感测照相机20执行整个半导体晶片100的光学扫描。 基板检查装置的处理系统如图3所示那样构成。在图3中，处理单元60作为对分别来自面感测照相机10和线感测照相机20的影像信号进行处理的图像处理单元发挥功能。输入来自面感测照相机10的影像信号的处理单元60根据该影像信号将面感测照相机10的摄影图像显示在显示单元61上。此外，处理单元60根据来自与由输送机构40实现的半导体晶片100的移动同步地对该半导体晶片100进行光学扫描的线感测照相机20的影像信号，生成表示半导体晶片100的图像的晶片图像信息(基板图像信息)，并根据该晶片图像信息生成与第I晶片层101和第2晶片层102之间的界面中可能产生的空隙有关的检查结果信息。在处理单元60上连接着操作单元62和显示单元61，处理单元60取得与操作单元62的操作对应的各种指示所涉及的信息，并且将上述面感测照相机10的摄影图像以及检查结果信息等各种信息显示在显示单元61上。从照明单元30照射的检查光(红外线光)在半导体晶片100的表面上发生反射，并且，其一部分进入到内部，可能在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处发生反射。在该基板检查装置中，作为检查光的红外线光不是可见光，因此作业人员不能直接目视检查光进行调整，所以，根据显示在显示单元61上的摄影图像进行调整，可将线感测照相机20的位置和姿势调整成，使得线感测照相机20能够更高效地接收在半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102的界面处反射后的检查光。该线感测照相机20的调整是通过与线感测照相机20处于固定位置关系的面感测照相机10的位置调整(面感测照相机调整步骤)、和线感测照相机20的位置调整(线感测照相机调整步骤)进行的。具体而言，依照图4和图5所示的步骤进行该调整。另外，如上所述，照明单元30被预先设置成，使得检查光相对于半导体晶片100的表面的入射角度成为预定角度(例如20° 30°的范围)，而且，面感测照相机10和线感测照相机20的姿势(图2中的倾斜角0 )也被预先调整成，能够接收来自照明单元30的检查光在半导体晶片100(第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面)处的反射光，并且面感测照相机10和线感测照相机20与照明单元30之间的相对位置关系(图2中的S方向和D方向)也预先进行了一定程度的调整。依照图4和图5所示的步骤进行面感测照相机10的与线感测照相机20 —体的位置调整(面感测照相机调整步骤)。
在图4中，将面感测照相机10的增益和曝光时间调整成为能够合适地得到摄影图像(Sll)，并将照明单元30的焦距调整成为能够对半导体晶片100的表面进行合适的照明(S12)。在依照操作单元62的操作的处理单元60的控制下，基于来自面感测照相机10的影像信号将摄影图像显示在显示单元61上。在该状态下，作业人员一边观察显示在显示单元61上的由面感测照相机10得到的摄影图像，一边对操作单元62进行操作使输送机构40工作，并且按照如下步骤，进行使用了照相机移动机构51和滑动机构50的面感测照相机10的位置(图2中的S方向和D方向的位置)调整、照明单元30的焦距、照度、照明范围的调整、以及面感测照相机10的镜头条件的调整(S13 S20)。首先，一边观察显示在显示单元61上的由面感测照相机10得到的摄影图像，一边使半导体晶片100移动到面感测照相机10进行拍摄的位置(S13)。在该状态下，操作照相机移动机构51和旋转机构52，进行面感测照相机10 (线感测照相机20)的位置(图2所示的S方向和D方向)和姿势(旋转角0)的调整，使得利用来自照明单元30的检查光形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的影像处于显示单元61的画面的预定位置、例如中央部(S14)。由此，将面感测照相机10调整到如下位置在该位置处，面感测照 相机10的摄影中心位于带状照明区域Epj的中心部，并且，能够以最高的强度接收来自照明单元30的检查光在半导体晶片100的表面上发生正反射后的检查光(参照图9)。SP，将面感测照相机10定位到来自照明单元30的检查光在半导体晶片100的表面上发生正反射的光轴上。并且，一边观察显示在显示单元61的画面上的面感测照相机10的摄影图像，一边调整面感测照相机10的镜头条件(例如，作为表示镜头光圈值的值的f 值、作为表示镜头焦距倒数的值的D值等)，调整为使得第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处的像(空隙或形成在第2晶片层102的表面上的电路图案)显现在显示单元61的画面所显示的摄影图像上(S15)。之后，观察显示在显示单元61的画面上的由面感测照相机10得到的摄影图像，同时再次调整照明单元30 (焦距、照度、照射范围等)，以利用从照明单元30照射的光在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处形成带状照明区域Epj，更清晰地显现界面处的像(空隙或形成在第2晶片层102的表面上的电路图案)(S16)。在照明单元30由多个红外线LED和反射镜(椭圆反射镜)构成的情况下，如图6和图7所示，从多个红外线LED照射的红外线被反射镜(椭圆反射镜)进行反射而会聚，利用该光，例如在半导体晶片100内的界面处形成沿着横穿该移动方向A的方向延伸的带状照明区域Epj。当照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的位置不合适时，如图6所示，带状照明区域Epj成为在半导体晶片100的移动方向A上扩散而�：�的状态(从多个红外光LED照射的红外线光没有被反射镜充分会聚到带状照明区域Epj的状态)，当照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的位置合适时，如图7所示，带状照明区域Epj成为抑制了在半导体晶片100的移动方向A上的扩散的清晰状态(从多个红外光LED照射的红外线光被反射镜充分会聚到带状照明区域Epj的状态)。更具体而言，当照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的位置和姿势合适时，如图8A所示，带状照明区域Epj成为抑制了在半导体晶片100的移动方向A上的扩散的清晰状态，其中心线Lc的部分成为最大的照度分布。在保证了照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的平行性，但是与半导体晶片100内的界面的距离不合适的情况下，如图SB所示，带状照明区域Epj成为在半导体晶片100的移动方向A上扩散而�：�的状态。在未保证照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的平行性的情况下，如图8C所示，带状照明区域Epj成为从一方朝向另一方逐渐扩展的状态。在保证了照明单元30相对于半导体晶片100内的界面的平行性，但是没有保证与面感测照相机10的平行性的情况下，如图8D所示，带状照明区域Epj虽然处于抑制了扩散的清晰状态，但是成为相对于与半导体晶片100的移动方向A垂直的方向B倾斜的状态。通过上述照明单元30的调整(S16)，与照度的调整一起，调整照明单元30的位置和姿势，由此如图8A所示地，在显示于显示单元61的画面上的半导体晶片100内的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处形成带状照明区域Epj。接着，在显示单元61的画面上显示面感测照相机10的摄影图像，并且对照相机移动机构51进行操作，使面感测照相机10与线感测照相机20 —起朝向远离照明单元30的方向移动(偏移移动)预定距离(S17)。关于该偏移移动(S17)的详细情况，将在后面进行叙述。并且，进行面感测照相机10的镜头条件(例如f 值、D值等)的再次调整，使得第I 晶片层101与第2晶片层102之间的界面处的像(空隙或形成在第2晶片层102的表面上的电路图案)进一步显现在显示单元61的画面所显示的摄影图像上(S18)。之后，改变半导体晶片100的摄影位置(S19)，进行面感测照相机10和照明单元30的再次调整，由此使得即使以与上述步骤同样的步骤(S15 S16)改变摄影位置(例如线感测照相机20的扫描结束位置)，也能够同样地使第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处的像显现在显示单元61的画面所显示的摄影图像上(S20)。利用这种面感测照相机10和光源单元30的调整，如图8A所示，在半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处形成了如下这样的带状照明区域Epj :该带状照明区域Epj成为抑制了在半导体晶片100的移动方向A上的扩散的清晰状态，其中心线Lc的部分成为所述界面处的反射光的最大照度分布，并在与该移动方向A垂直的方向B上延伸。并且成为如下状态面感测照相机10的摄影中心被设定(偏移移动)到从形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc (半导体晶片100的表面上发生正反射后的检查光的照度分布为最大的带状部分)起，朝向远离光源单元30的方向偏离了预定距离的位置。上述面感测照相机10的位置和姿势的调整是与线感测照相机20 —体进行的，因此，线感测照相机20与形成在半导体晶片100上的带状照明区域Epj之间的位置关系，相对于面感测照相机10与所述带状照明区域Epj之间的位置关系，错开了该线感测照相机20与面感测照相机10之间的相对位置关系的量。此时,面感测照相机10和线感测照相机20的摄影方向相同，并且，面感测照相机10和线感测照相机20以面感测照相机10的摄影中心与线感测照相机20的摄影线处于同一线上的位置关系，沿着与半导体晶片100的移动方向A垂直的方向B并排配置，因此，线感测照相机20与半导体晶片100的带状照明区域Epj之间的位置关系相对于面感测照相机10与该带状照明区域Epj之间的位置关系，在该带状照明区域Epj的延伸方向B上错开了线感测照相机20的摄影线中心与面感测照相机10的摄影中心的距离。在如上所述地结束了面感测照相机10 (线感测照相机20)和照明单元30的调整(图4所示的步骤)后，依照图5所示的步骤进行线感测照相机20的调整(线感测照相机调整步骤)。
在图5中，对滑动机构50进行操作，使线感测照相机20和面感测照相机10滑动地移动与线感测照相机20和面感测照相机10之间的相对位置关系相应的量(S21)。由此，使线感测照相机20的摄影线中心(摄影轴)处于如上所述地进行了位置和姿势的调整后的面感测照相机10的摄影中心(摄影轴)的位置。在该状态下，线感测照相机20和形成在半导体晶片100内的界面中的带状照明区域Epj之间的位置关系与如上所述地进行了调整后的面感测照相机10和该带状照明区域Epj之间的关系相同。即，成为如下状态线感测照相机20的摄影线被设定(偏移移动)到从形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc (最大照度的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离了预定距离的位置。之后，将线感测照相机20的镜头条件(例如f 值、D值等)设定为与面感测照相机10相同(S22)，并进行线感测照相机20的增益和曝光时间的调整(S23)。针对进行了该增益和曝光时间的调整后的线感测照相机20，进一步进行镜头条件的再次调整(S24)。并且，当线感测照相机20的位置调整和镜头条件的设定结束后，使用操作单元62设定输送机 构40对半导体晶片100的输送速度(S25)。在如上所述地结束了针对线感测照相机20的调整的状态下，根据处理单元60的控制，输送机构40以上述设定的输送速度来输送半导体晶片100，由此，利用保持着与照明单元30的相对位置关系的线感测照相机20对沿着方向A移动的半导体晶片100进行光学扫描(线感测照相机20进行的摄影)。在该过程中，将从线感测照相机20输出的影像信号提供给处理单元60。并且，处理单元60根据来自线感测照相机20的影像信号生成表示半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处的图像的晶片图像信息。另外，如上所述，将半导体晶片100分割为4部分而进行扫描，因此，对各扫描中得到的晶片图像信息进行合成而生成表示半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面整体的晶片图像信息。之所以将线感测照相机20的摄影线(面感测照相机10的摄影中心)设定(偏移移动)到从形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc的部分(照度分布最大的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离了预定距离的位置，其原因如下。从照明单元30倾斜地入射到半导体晶片100(第I晶片层101)的表面的检查光(红外线光)在用其光轴表示时，如图9所示，包含如下成分在半导体晶片100(第I晶片层101)的表面上发生反射的成分(参照图9中的实线)；以及透过第I晶片层101并在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处发生反射而从第I晶片层101的表面射出的成分(参照图9中的虚线)。由于检查光倾斜地入射到半导体晶片100，并且第I晶片层101具有厚度，因此，与在半导体晶片100 (第I晶片层101)的表面上发生反射的成分相t匕，在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处发生反射的成分进一步朝向远离照明单元30的方向偏离。因此，依照上述图4和图5所示的步骤，如图9所示，将对半导体晶片100进行光学扫描的线感测照相机20的位置调整为使得线感测照相机20的摄影线(面感测照相机10的摄影中心)从形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc的部分(照度分布最大的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离预定距离A。由此使得在保持与照明单元30的相对位置关系的同时对半导体晶片100进行光学扫描的线感测照相机20中，始终包含更多的在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处发生反射的成分。即，使得线感测照相机20能够更高效地接收在半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处发生反射的检查光中强度最大的反射成分。另外，例如，在检查光的入射角度为20°、且第I晶片层101 (Si层)的折射率为3. 5、其厚度为750 u m的情况下，线感测照相机20的摄影线被设定(偏移移动)到从形成在半导体晶片100的表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc的部分(照度分布最大的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离了 140 150 iim的位置处。如上所述，将线感测照相机20调整到能够更多地接收半导体晶片100的第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处的反射光的位置，因此，处理单元60根据从线感测照相机20输出的影像信号生成的晶片图像信息能够更多地包含表示第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb的状态的信息。因此，如后所述，处理单元60能够根据该晶片图像信息生成与第I晶片层101和第2晶片层102之间的界面Sb处可能产生的空隙有关的精度良好的检查结果信息。 此外，由于一边确认根据来自面感测照相机10的影像信号而显示在显示单元61上的摄影图像，一边进行线感测照相机20的位置和姿势的调整，因此，不会像仅利用基于从线感测照相机20输出的影像信号的图像来调整照明单元30和线感测照相机20的位置和姿势时那样，每次进行调整时，都必须用线感测照相机20对半导体晶片100进行扫描来生成晶片图像信息，缩短了线感测照相机20的摄影的调整时间。此外，即使将作业人员无法直接目视到的红外光用作检查光，也能够一边观察一边调整根据来自面感测照相机10的影像信号而显示在显示单元61上的摄影图像，因此，能够容易地将线感测照相机20与形成在半导体晶片100上的带状照明区域Epj之间的位置关系调整为如下位置关系在该位置关系下，能够用线感测照相机20接收从该带状照明区域Epj进一步倾斜地射入半导体晶片100(第I晶片层101)并在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处发生反射的检查光。此外，在该检查装置中，也可调整为用面感测照相机10拍摄第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面处的像(空隙或形成在第2晶片层102的表面上的电路图案)(S15、S16)，不过，在面感测照相机10的摄影图像中，其视角较宽，因此，不适合选择性地提取并接收在半导体晶片100的表面发生反射的成分和在界面处发生反射的成分。另一方面，与面感测照相机10相比，线感测照相机20的视角非常窄，因此，通过如上述那样设定到偏离后的位置(偏移移动)，由此，相对于在表面上发生反射的成分，在界面处发生反射的成分成为支配性的，能够高效地接收来自界面的反射光。因此，在摄影图像的调整时，如上所述，从其便利性出发，使用面感测照相机10的图像进行调整，而在生成界面摄影的晶片图像信息时，利用偏移移动后的线感测照相机20取得影像信号。在上述例子中，将面感测照相机10的摄影中心(线感测照相机20的摄影线)设定(偏移移动)到从半导体晶片100表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc的部分(照度分布最大的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离了预定距离A的位置(参照图4的S17、图9)，但是不限于此。也可以如图10所示，使光源单元30朝向远离面感测照相机10 (线感测照相机20)的方向偏离预定距离A。此时，也成为如下状态线感测照相机20的摄影线从半导体晶片100表面上的带状照明区域Epj的中心线Lc的部分(照度分布最大的带状部分)起，朝向远离照明单元30的方向偏离了预定距离A。输入从线感测照相机20输出的影像信号的处理单元60依照图11所示的步骤，执行与半导体晶片100的第I晶片层101和第2晶片层102之间的界面Sb处可能产生的空隙有关的检查处理，其中，线感测照相机20在保持与如上所述进行了调整后的照明单元30的相对位置关系的同时对半导体晶片100进行光学扫描。在图11中，处理单元60根据来自将半导体晶片100分割为4部分而进行扫描的线感测照相机20的影像信号，生成表示半导体晶片100的图像的晶片图像信息(S31)。如上所述地对线感测照相机20进行了位置调整，以便高效地接收第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处的反射光，因此，关于用所述晶片图像信息表示的图像IM，如图13所示，并且对图13所示的其部分图像頂1进行放大而如图14所示，包含有形成在第2晶片层102的与第I晶片层101的接合面上的电路图案的图像。处理单元60对所述晶片图像信息实施用于去除电路图案等背景部分的处理(S32)。由此，对图14的图像IMl的部分图像頂2进行放大而如图15所示，经过处理的晶片图像成为去除了电路图案等背景部分的图 像。处理单元60根据表示去除了该电路图案等背景部分后的晶片图像(参照图15)的晶片图像信息，检测与晶片图像中包含的空隙对应的部分(空隙部分)(S33)。另外，较暗的环状干涉条纹通过图像处理进行了明暗反转，从而在图15和图16中，显现为较亮的(白色的)环。此外，反之，较亮的环状干涉条纹通过图像处理进行了明暗反转，从而在图15和图16中，显现为较暗的(黑色的)环。在处理单元60中，作为晶片图像可能包含的空隙部分，例如预先登记有图16所示的表现为干涉条纹的环状图像部分Bdl、以面状(圆状)图像部分Bd2为代表的线状图像部分、点状图像部分等非环状图像部分。处理单元60通过从得到的晶片图像中提取与作为空隙部分登记的图像部分(环状图像部分、面状图像部分等)相同种类的图像部分，进行空隙部分的检测。当从晶片图像中检测到空隙部分时，处理单元60判定在所提取的空隙部分中是否存在环状图像部分Bdl (S34)。该环状图像部分Bdl的干涉条纹是由于第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处产生的空隙而产生的，且在空隙的第I晶片层101侧的面上反射的光与在第2晶片层102侧的面上反射的光发生干涉，因此显现出明暗的条纹(与牛顿环类似的条纹图样)。当存在环状图像部分Bdl时(S34中为“是”)，处理单元60利用该环状图像部分Bdl的形状和干涉条纹(牛顿环理论)如下所示地计算与该空隙部分对应的空隙曲率半径R。如图12所示，将形成在第I晶片层101与第2晶片层102之间的界面Sb处的空隙Bd模型化为球的一部分。在图12中，定义为V :空隙的半径r :暗线环LNR (较暗的环状干涉条纹)的半径h :空隙的厚度s :从界面Sb到曲率半径中心0的距离。根据从晶片图像中作为空隙部分提取的环状图像部分Bdl (参照图16)，计测空隙的半径V和暗线环LNR的半径r。另外，在该实施方式中，空隙的半径V可通过计测提取出的环状图像部分Bdl的干涉条纹的最外侧的暗线环的半径来得到。
空隙的厚度h用下式表示式Ih = R — s = R — -Jr2 - V2
o设m为整数时，根据干涉条纹的暗线的条件，成为式2
2d = m 入。此处，d是图12中的AC之间的距离，是产生了从环状图像部分Bdl中检测到的暗线环LNR的部分的空隙厚度。此外，根据三角形A A0B，成为式3R2 = v2+s2,根据三角形A COD和式3，成为式4R2 = (s+d) 2+r2 = s2+2ds+d2+r2 = R2-v2+2ds+d2+r20基于d2 << r、R而设为d2 = 0，根据式4，成为式5V2 = 2ds+r式6
I,2— s
o根据式2、式3和式6，成为式7
V2-F2
2d — , = = mX^R2-V2
o设第m个暗线的半径为时，根据式7，成为式8
2 2 V -/* m,
「_~I— /I
O同样,设第m+n个暗线的半径为rm+n时,成为式9
V2 V1
I — / /"+/ ,、I^7={m+ )
O展开式9的右边，并代入式8，成为式10
权利要求
1.一种基板检查装置，其检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞， 该基板检查装置具有 照明单元，其以倾斜入射的方式对所述基板的表面照射预定波长的检查光； 线感测照相机，其隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域而配置在与所述照明单元相反侧的预定位置处； 移动机构，其使所述基板与所述线感测照相机及所述照明单元在横穿所述带状照明区域的方向上进行相对移动；以及 图像处理单元，其对来自所述线感测照相机的影像信号进行处理， 该图像处理单元具有 基板图像信息生成单元，其在所述移动机构执行所述照明单元及所述线感测照相机与所述基板的相对移动时，根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及 检查结果信息生成单元，其根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。
2.根据权利要求I所述的基板检查装置，其中， 所述线感测照相机被设置成该线感测照相机的摄影线位于从形成在所述基板上的带状照明区域的照度分布最大的带状部分起，朝向远离所述照明单元的方向偏离了预定距离的位置。
3.根据权利要求I所述的基板检查装置，其中， 所述线感测照相机被设置成该线感测照相机的摄影线位于从形成在所述基板上的带状照明区域的中心线起，朝向远离所述照明单元的方向偏离了预定距离的位置。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的基板检查装置，其中， 所述检查结果信息生成单元具有如下单元该单元根据所述基板图像信息，在该基板图像信息所表示的基板图像中检测与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中产生的微小空洞对应的微小空洞部分， 所述检查结果信息生成单元生成包含与检测到的所述微小空洞部分的形状有关的信息的所述检查结果信息。
5.根据权利要求4所述的基板检查装置，其中， 所述检查结果信息生成单元具有如下单元该单元计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息作为与所述微小空洞部分的形状有关的信息， 所述检查结果信息生成单元生成包含与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的所述检查结果信息。
6.根据权利要求5所述的基板检查装置，其中， 计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的单元具有从检测到的所述微小空洞部分中提取环状图像部分的单元， 并且，计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的单元根据提取出的所述环状图像部分的干涉条纹的形状计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息。
7.—种基板检查方法，检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞， 该基板检查方法具有如下步骤 基板扫描步骤，在照明单元以倾斜入射的方式对所述基板的表面照射预定波长的检查光的状态下，使所述基板与线感测照相机及该照明单元在横穿由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域的方向上进行相对移动，所述线感测照相机隔着所述带状照明区域而配置在与所述照明单元相反侧的预定位置处； 基板图像信息生成步骤，在进行所述基板与所述照明单元及所述线感测照相机的相对移动时，根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及 检查结果信息生成步骤，根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。
8.根据权利要求7所述的基板检查方法，其中，· 所述检查结果信息生成步骤具有如下步骤根据所述基板图像信息，在该基板图像信息所表示的基板图像中检测与所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中产生的微小空洞对应的微小空洞部分， 在所述检查结果信息生成步骤中，生成包含与检测到的所述微小空洞部分的形状有关的信息的所述检查结果信息。
9.根据权利要求8所述的基板检查方法，其中， 所述检查结果信息生成步骤具有如下步骤计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息作为与所述微小空洞部分的形状有关的信息， 在所述检查结果信息生成步骤中，生成包含与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的所述检查结果信息。
10.根据权利要求9所述的基板检查方法，其中， 计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的步骤具有从检测到的所述微小空洞部分中提取环状图像部分的步骤， 在计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息的步骤中，根据提取出的所述环状图像部分的干涉条纹的形状，计算与所述微小空洞部分的厚度有关的信息。
11.一种基板检查装置，其检查由第I基板层和第2基板层贴合而成的基板的所述第I基板层与所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞， 该基板检查装置具有 照明单元，其以倾斜入射的方式对所述基板的表面带状地照射预定波长的检查光； 线感测照相机和面感测照相机，它们隔着由所述检查光形成在所述基板上的带状照明区域，以预定的位置关系并排配置在与所述照明单元相反的一侧； 照相机调整机构，其使所述线感测照相机和所述面感测照相机一体地移动，调整该线感测照相机和该面感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置和姿势； 移动机构，其使所述基板与所述线感测照相机及所述照明单元在横穿所述带状照明区域的方向上进行相对移动； 图像处理单元，其对分别来自所述面感测照相机和所述线感测照相机的影像信号进行处理；以及显示单元， 所述图像处理单元具有 面图像显示控制单元，其根据来自所述面感测照相机的影像信号使所述显示单元显示图像； 基板图像信息生成单元，在所述移动机构进行所述照明单元及已被所述照相机调整机构调整为与所述基板的所述带状照明区域成为预定位置关系后的所述线感测照相机、与所述基板的相对移动时，该基板图像信息生成单元根据从所述线感测照相机输出的影像信号生成表示所述基板的图像的基板图像信息；以及 检查结果信息生成单元，其根据所述基板图像信息生成与所述基板的所述第I基板层和所述第2基板层之间的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。
12.根据权利要求11所述的基板检查装置，其中， 所述面感测照相机与所述线感测照相机以摄影方向相同的位置关系并排配置。
13.根据权利要求12所述的基板检查装置，其中， 所述面感测照相机和所述线感测照相机以所述面感测照相机的摄影中心与所述线感测照相机的摄影线处于同一线上的位置关系并排配置。
14.根据权利要求13所述的基板检查装置，其中， 所述照相机调整机构具有滑动机构，该滑动机构使所述线感测照相机和所述面感测照相机一体地在所述基板的所述带状照明区域延伸的方向上滑动。
15.根据权利要求11 14中任意一项所述的基板检查装置，其中， 通过所述照相机调整机构将所述线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置调整为如下位置在该位置处，所述线感测照相机在所述基板的表面上的摄影线从所述基板的所述带状照明区域的照度分布最大的带状部分起朝向远离所述照明单元的方向偏离了预定距离。
16.根据权利要求11 14中任意一项所述的基板检查装置，其中， 通过所述照相机调整机构将所述线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置调整为如下位置在该位置处，所述线感测照相机在所述基板的表面上的摄影线从所述基板的所述带状照明区域的中心线起朝向远离所述照明单元的方向偏离了预定距离。
17.一种基板检查装置的调整方法，其是权利要求11 16中任意一项所述的基板检查装置的调整方法， 该基板检查装置的调整方法具有如下步骤 面感测照相机调整步骤，一边使显示单元显示基于来自所述面感测照相机的影像信号的图像，一边通过所述照相机调整机构一体地移动所述面感测照相机和所述线感测照相机，调整该面感测照相机和该线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置和姿势，使得形成在所述基板上的带状照明区域的影像位于所述显示单元的画面上的预定位置；以及 线感测照相机调整步骤，通过所述照相机调整机构一体地移动所述线感测照相机和所述面感测照相机，使得所述线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系与通过所述面感测照相机调整步骤调整后的所述面感器照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系相同。
18.根据权利要求17所述的基板检查装置的调整方法，其中， 待进行调整的基板检查装置是权利要求14所述的基板检查装置， 在所述线感测照相机调整步骤中，通过所述滑动机构使所述线感测照相机和所述面感测照相机一体地滑动，使得所述线感测照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系与通过所述面感测照相机调整步骤调整后的所述面感器照相机相对于所述基板的所述带状照明区域的相对位置关系相同。
19.根据权利要求17或18所述的基板检查装置的调整方法，其中， 所述面感测照相机调整步骤具有以下步骤 第I步骤，通过所述照相机调整机构一体地移动所述面感测照相机和所述线感测照相机，使得所述面感测照相机的摄影中心位于所述基板的所述带状照明区域的照度分布最大的带状部分的位置；以及 第2步骤，通过所述照相机调整机构一体地移动所述面感测照相机和所述线感测照相机，使得所述面感测照相机的摄影中心位于朝向远离所述照明单元的方向偏离了预定距离的位置。
全文摘要
本发明提供基板检查装置、基板检查方法及基板检查装置的调整方法，即使在贴合的两个基板层的任意一方中存在不透过检查光的部分，也能检查贴合界面中可能产生的微小空洞。构成为具有光源单元(30)，其以倾斜入射的方式对基板(100)的表面带状地照射检查光；线感测照相机(20)，其隔着由检查光形成在基板表面上的带状照明区域配置在与光源单元(30)相反侧的预定位置，在照明单元(30)及线感测照相机(20)与基板(100)进行相对移动时，根据从线感测照相机(20)输出的影像信号生成基板图像信息，根据基板图像信息生成与基板(100)的第1基板层(101)和第2基板层(102)的界面中可能产生的微小空洞有关的检查结果信息。
文档编号G01B11/00GK102749334SQ20121011534
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月18日 优先权日2011年4月19日
发明者小野洋子, 松嶋大辅, 林义典, 森秀树, 武藤真, 若叶博之 申请人:芝浦机械电子装置股份有限公司