圖像檢查裝置以及採用該圖像檢查裝置的圖像檢查方法
2023-06-12 23:50:46
專利名稱：圖像檢查裝置以及採用該圖像檢查裝置的圖像檢查方法
技術領域：
本發明涉及拍攝像半導體晶片那樣的板狀、且透過紅外光的被檢查體的圖像，並從該圖像檢查缺陷的圖像檢查方法以及圖像檢查裝置的改良。
背景技術：
有檢查半導體晶片和液晶面板等板狀的透明或半透明體的缺陷(裂紋或異物的附著)的裝置。在本發明的說明中，雖然為了說明的方便，對半導體晶片的情況進行說明，但本發明的應用對象不限於半導體晶片(也有叫做單元的情況)。例如在專利文獻1中公開了將紅外線照射在作為被檢查體的半導體晶體上，從而檢查出半導體晶片的裂紋的檢查裝置。在專利文獻1的圖1中，圖示了透過紅外光的被檢查體1、保持被檢查體1的微動臺2、向被檢查體1照射紅外光12的紅外光源10、以緊貼紅外光源10的方式設置的漫射器11、從漫射器11射出的紅外線12。透過了被檢查體1的紅外線32，被安裝了紅外線透鏡14的紅外線照相機15檢測出來，並在輸入紅外線照相機的影像信號的監控器16上作為圖像被顯示出來。
其次，對專利文獻1所公開的裝置的動作進行說明。從紅外光源10射出的紅外線被漫射器11均勻化，並從被檢查體1的背面照射它。在此，被檢查體1由微動臺2從兩側(從下方)保持。照射的紅外線透過被檢查體1的表面，並由紅外線透鏡14將該透過的紅外線收入紅外線照相機15，監控器16以能夠用目視確認的影像展示。在此，如果被檢查體1設為例如實施圖案加工等之前的半導體晶片，由於裂紋和其他部分的紅外線的透過狀態不同，因此便可以很容易地檢查出裂紋。
在專利文獻1所公開的裝置中，對於被檢查體1，用從其背面向表面透過的透過光進行檢查。但是，由於單元的周邊部分被微動臺2遮蔽了透過光，因此存在該部分不能使透過光透過，而不能進行檢查的問題。可是，半導體晶片的缺陷具有容易發生在其周邊部分的性質，另外，為了提高半導體晶片的合格率，希望對檢查半導體晶片的周邊部分也進行檢查。
專利文獻1特開平8-220008號公報以往的圖像檢查方法以及圖像檢查裝置如以上那樣，是被檢查體的周邊部分被夾持被檢查體的裝置遮蔽的構成，因此存在如下的問題，即，當用透過光檢查時，由於透過光不能透過被遮蔽的部分，故出現不能進行檢查的部分。但是，不限於半導體晶片，為了到其周邊為止全都利用，希望對被檢查體的周邊也進行檢查。
發明內容
本發明是為了解決所述問題而研製成的，其目的在於得到可以檢查到被檢查體的端部為止的所有的部分的圖像檢查方法以及圖像檢查裝置。
本發明的圖像檢查方法是包括如下步驟的檢查方法，即由第一支撐機構支撐透過紅外光的板狀的被檢查體的步驟；從所述被檢查體的一面照射紅外光的步驟；在所述被檢查體的周圍設置遮蔽所述紅外光的掩模機構的步驟；由設置在所述被檢查體的另一面的紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第一支撐機構覆蓋的部分的紅外光的步驟；在由第二支撐機構支撐所述被檢查體之後，使所述第一支撐機構退避到不會遮蔽所述被檢查體的位置上的步驟；由設置在所述被檢查體的另一面的紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第二支撐機構覆蓋的部分的紅外光的步驟。
另外，本發明的圖像檢查裝置是具備如下部分的裝置，即
從透過紅外光的板狀的被檢查體的一面照射紅外光的紅外光源，設置在所述被檢查體的另一面，將透過了所述被檢查體的紅外光圖像化的紅外線照相機；在與所述被檢查體的板面大致相同的面內，以與所述被檢查體的板的端面之間具有規定的間隙的方式配置、遮蔽所述紅外光的掩模機構；具有支撐所述被檢查物的支撐機構，和使該支撐機構退避到不會覆蓋所述被檢查體的板面的位置上的退避機構的被檢查體保持機構。
發明的效果根據本發明的圖像檢查方法以及圖像檢查裝置，由於支撐被檢查體晶片的多個保持臺中的幾個相互交替地退避，因此不會妨礙半導體晶片的周邊部分的檢查。另外，通過設置距半導體晶片的周圍有規定的間隙的掩模機構，不會使照相機發生光暈，周邊部分也可以進行穩定的檢查。通過將紅外光漫射體用作光漫射板，除了容易防止光的光暈之外，也可以進行紅外光源的保護。
圖1是展示本發明的實施方式1的圖像檢查裝置的構成的剖面圖。
圖2是說明圖1的裝置的動作的說明圖。
圖3是說明圖1的裝置的構成的細微部分的圖。
圖4是圖3的側視圖。
圖5是展示實施方式2的圖像檢查裝置的構成的剖面圖。
圖6是用於說明實施方式3的圖像檢查裝置的圖。
圖7是展示實施方式3的圖像檢查裝置的細微部分的圖。
圖8是展示實施方式4的圖像檢查裝置的構成的剖面圖。
圖9是展示實施方式5的圖像檢查裝置的構成的剖面圖。
圖10是展示實施方式6的圖像檢查裝置的構成的剖面圖。
圖11是展示實施方式7的圖像檢查裝置的細微部分的結構的圖。
標號說明1半導體晶片 2 保持臺3紅外光源 4 紅外光漫射體5紅外光透鏡 6 紅外線照相機7監控器 8 掩模9相對於紅外光透明的玻璃板 10間隙16 從紅外光漫射體射出的紅外光17 透過了半導體晶片的紅外光18 通過了間隙的紅外光 80無反射掩模80a 尖銳端面 80b 傾斜部81 光圈機構式掩模 97掩模的旋轉軸98 反射光 99說明輔助線具體實施方式
實施方式1圖1是展示本發明的實施方式1的構成圖。在圖中，相對於透過紅外光的半導體晶片1(被檢查體)，在其下側設有保持半導體晶片1的保持臺2(稱為被檢查體保持機構)。在此，對半導體晶片1是四邊形的情況進行說明。在半導體晶片1的下方配置紅外光源3，在紅外光源3的上部設置使紅外光漫射的紅外光漫射體4的板。在此，所謂的紅外光漫射體4，說的是具有使紅外光均勻地漫射的功能的、例如半透明或毛玻璃狀的玻璃板那樣的部件。為了進行說明，從紅外光漫射體4射出的紅外光標以標號16。透過了半導體晶片1的紅外光設為標號17。在半導體晶片1的上方，配置安裝了紅外光透鏡5的、對紅外光感光的照相機6(以下，記做紅外線照相機或紅外光照相機)。紅外線照相機6攝影的影像信號被顯示在監控器7上，檢查員目視後檢查出缺陷。或者由圖未示的圖像處理機構自動檢查出缺陷。在與半導體晶片1的高度大致相同高度上，設有遮擋從半導體晶片1的外側洩漏的紅外光的掩模8(稱為掩模機構)。
圖2是說明保持臺(被檢查體保持機構)2的基本結構和動作的圖。保持臺2，如圖2a、圖2b、圖2c所示，由4個支撐機構2a～2d構成，具有利用圖未示的滑動機構(稱為退避機構)沿著與半導體晶片1的面大致平行的方向可以退避到不覆蓋各個半導體晶片1的板面的位置上的結構。即，圖2a是展示沒有退避的狀態的圖，圖2b是展示支撐臺2b和2d退避的狀態的圖，圖2c是展示支撐臺2a和2c退避的狀態的圖。
其次，對動作進行說明。從紅外光源3射出的紅外光被紅外光漫射體4均勻化，被均勻化的紅外光16從半導體晶片1的背面(面向圖，從下方)照射它。在此，半導體晶片1在由圖未示的定位機構相對於紅外線照相機6的位置相對地定位後，如圖2b所示，由支撐臺2a、2c(稱為第一支撐機構)保持對角部分。支撐臺2b、2d退避到不與半導體晶片1重疊的位置。照射的紅外光16向表面透過。該透過的紅外光17由紅外光透鏡5收入紅外線照相機6，監控器7以能夠用目視確認的圖像展示，人看著圖像進行裂紋的檢查。當然，也可以不用監控器7，而用圖未示的圖像檢查軟體等自動地進行檢查。其次，如圖2a所示那樣讓支撐臺2b、2d返回到原來的位置，然後在如圖2c所示那樣由支撐臺2b、2d(稱為第二支撐機構)保持半導體晶片1的相反一側的對角部分之後，使支撐臺2a、2c退避到不與半導體晶片1重疊的位置。然後，以同樣的步驟，將透過的紅外光17收入紅外線照相機6，並通過展示在監控器7中，進行之前沒能檢查的支撐臺2a、2c和半導體晶片1重疊的部分的圖像檢查。
在此，如圖3的俯視圖和圖4的側視圖所示，稍微設有間隙10地設置掩模8，以使得光透過半導體晶片1的周邊部分。如果間隙10較大，當用紅外線照相機6拍攝半導體晶片1的周邊部分時，通過間隙10的光18過大，從而產生光暈，便不能區別裂紋和正常的部分。如果間隙10的寬度僅僅是例如0.2～1.0mm，更好的是0.5mm左右，則通過間隙10的光18不會產生光暈，即便在半導體晶片1的周邊部分，也可以得到良好的圖像。當然，間隙的寬度尺寸越小，光的洩漏越少，但支撐機構2接觸半導體晶片1的機會便增加，很有可能因多餘的接觸而弄髒半導體晶片1，因此作為洩漏和接觸的協調點，選擇所述尺寸。其結果，即便在半導體晶片1的周邊部分，也能夠檢查出裂紋和正常部分的紅外光的透過狀態的差，從而可以進行裂紋的檢查。
另外，掩模8在圖1中設為與半導體晶片1大致相同的高度來進行圖示、說明，但也可以設置在半導體晶片1和紅外光透鏡5之間、半導體晶片1的大致旁邊、半導體晶片1和紅外光源3之間等任意的位置上。但是，如圖5所示，當將掩模8設置在半導體晶片1和紅外光透鏡5之間時，雖然可以避免與半導體晶片1的定位機構和保持臺的幹擾，並可以用更簡單的機構提供便宜的檢查裝置，但最好按照從照相機透鏡5觀察被檢查體1的表觀的大小(圖示說明線99)縮小掩模8的大小。即，以使圖示說明線99和掩模8的間隙10成為所述值的範圍的方式設定大小。即，以在從紅外線照相機觀望被檢查體的視場角的外側具有0.2～1.0mm的間隙的方式設置遮蔽紅外光的掩模機構。另外，由於存在掩模8越接近照相機透鏡5、由掩模8形成的遮蔽部分的輪廓就拍攝得越模糊的問題，和掩模8離被檢查體1越遠、越容易產生光暈的問題，因此使掩模8離開被檢查體1的程度，最好是照相機透鏡5的焦點深度的範圍，例如是0.2～1.0mm左右。
再者，由於設置在半導體晶片1和紅外光源3之間的紅外光漫射體4，使紅外光漫射，從而很容易防止光暈，因此可以進行更穩定的裂紋的檢查。另外，還防止灰塵或半導體晶片1的碎片直接掉落到紅外光源3上，從而保護紅外光源3。
所述說明之中，對進行檢查的步驟，依次整理後再次進行說明。
首先，由第一支撐機構支撐透過紅外光的板狀的被檢查體。
從所述被檢查體的一面照射紅外光。
在所述被檢查體的周圍設置遮蔽所述紅外光的掩模機構(也可以預先設置)。
由設置在所述被檢查體的另一面的紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第一支撐機構覆蓋的部分的紅外光。
在由第二支撐機構支撐所述被檢查體之後，使所述第一支撐機構退避到不遮蔽所述被檢查體的位置。
由所述紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第二支撐機構覆蓋的部分的紅外光。該攝像範圍當然是一面由第一支撐機構支撐一面攝像時沒有被攝像的範圍。
實施方式2在實施方式1的圖1中，掩模8作為有一定厚度的板狀的部件而圖示。但是，如圖6所示，由於掩模8的板的端面位於從照相機6可以看見的位置，因此從半透明物體4發出的光在此反射(將反射光作為98來圖示)後可能射入照相機。為了消除該問題，如圖7所示，作成具有如下結構的無反射掩模80，即，將端面設為削尖成薄而銳利的形狀的銳端部80a，並且具有傾斜部80b，以使得不會有多餘的光向半導體晶片1和紅外線照相機6的方向反射。由於銳端部80a極薄，因此不會拍攝到照相機上。另外，由傾斜部80b防止多餘的反射光到達照相機側，可以得到更好的圖像，從而可以進行更穩定的裂紋的檢查。優選銳端部80a的端部的厚度例如在0.2mm以下、並且傾斜部80b相對於半導體晶片的面具有10°～80°的角度，以使得在傾斜部反射的光不會進入到半導體晶片1的一側。
實施方式3在實施方式1和實施方式2中，展示了水平地設置紅外光漫射體4的例子，也可以如圖8所示那樣以規定的角度、例如相對於水平具有5°至60°的角度設置紅外光漫射體4。通過以規定的角度設置，灰塵或半導體晶片的碎片等不會堆積在紅外光漫射體4之上，從而可以防止堆積在半透明物體4的上面的灰塵·碎片等拍攝到用紅外線照相機6攝像的圖像上的情況，由此可以消除裂紋的錯誤確認、進行更穩定的裂紋的檢查。
實施方式4在實施方式1的圖1中，說明保持機構2通過圖未示的滑動機構(退避機構)沿著半導體晶片1的面平行地移動，但該退避機構只要是可以退避到不與半導體晶片1重疊(不覆蓋)的位置上的結構就不限於此，例如，也可以如圖9所示那樣，由以支點97為中心旋轉的旋轉機構使支撐臺2a～2d退避到不與半導體晶片1重疊的位置上。
實施方式5圖10是展示本發明的實施方式5的構成圖。與圖1的標號相同標號的部件是同一或等同部分，因此在此省略說明，對於與實施方式1不同的用透過紅外光的玻璃板9保持半導體晶片1這一點詳細地進行說明。
在實施方式1中，為了檢查半導體晶片1的周邊部分，必須將支撐臺2a～2d切換成支撐的臺和退避的臺，但如圖10所示，通過設為用固定的透明的(意思是相對於紅外光透明)玻璃板9代替圖1的保持臺支撐晶片1的結構，便可以一次檢查半導體晶片1的所有的周邊部分。因而，縮短了檢查所需要的時間，另外也不需要使保持臺可動的機構，因此可以提供更有效且便宜的檢查裝置。玻璃板9是本發明所說的透過型保持機構。
當掩模8與實施方式1同樣地設置在與半導體晶片1大致相同高度時，以稍微設有間隙10的方式預先設置，以使得光透過半導體晶片1的周邊部分。如果間隙10的寬度較大，當用紅外線照相機6拍攝半導體晶片1的周邊部分時，通過間隙10的光18過大，從而產生光暈，不能區別裂紋和正常的部分，如果間隙是0.2～1mm左右，最好是0.5mm左右，則通過間隙10的光18不會產生光暈，在半導體晶片1的周邊部分，可以得到良好的圖像。結果，即便在半導體晶片1的周邊部分，也可以檢查出裂紋和正常部分的紅外光的透過狀態的差，從而可以進行裂紋的檢查。
另外，掩模8與實施方式1同樣地可以設置在半導體晶片1和紅外線照相機6之間、半導體晶片1的大致旁邊、半導體晶片1和紅外光源3之間的任意的位置上。但是，當將掩模8設置在半導體晶片1和紅外線照相機6之間時，可以避免與半導體晶片的定位機構以及玻璃板的幹擾，並可以用更簡單的機構提供便宜的檢查裝置。
另外，掩模8也可以與實施方式2同樣地設為無反射掩模80，以使得不會有多餘的光向半導體晶片1和紅外線照相機6的方向反射。通過具有傾斜部，可以得到更好的圖像，從而可以進行更穩定的裂紋的檢查。
另外，雖然展示了水平地設置紅外光漫射體4的例子，但也可以如實施方式4那樣，以規定的角度設置紅外光漫射體4。通過以規定的角度設置，灰塵或半導體晶片的碎片等不會堆積在紅外光漫射體4之上，可以防止灰塵·碎片等拍攝到用紅外線照相機攝像的圖像上的情況，由此可以消除裂紋的錯誤確認、進行更穩定的裂紋的檢查。
再者，雖然透過型保持機構9接觸半導體晶片1，但由於透過型保持機構本身與半導體晶片1同時被檢查，因此如果有弄髒，立即被檢查出來。因而，透過型保持機構以非常潔淨的狀態被使用，不用擔心弄髒半導體晶片。
實施方式6在實施方式5的圖10中，展示了單獨地設置保持半導體晶片1的玻璃板9，和將紅外光均勻化的紅外光漫射體4的例子，但不限於此，也可以由紅外光漫射體4保持半導體晶片1。即，紅外光漫射體4也可以兼作支撐半導體晶片1的玻璃板9。通過設為該構成，可以用更簡單的機構提供便宜的檢查裝置。
實施方式7在以上的實施方式中，半導體晶片1作為四邊形來圖示說明。但是，半導體晶片中也有圓形的。即便在半導體晶片的形狀是圓形的情況下，各實施方式的原理也可以直接應用，因此例如通過採用圖11所示的光圈機構式掩模81那樣的、與照相機的機械式光圈機構類似的結構的掩模，可以得到寬度0.2～1mm的間隙。即，構成為使可以分別圍繞配置在圓周上的多個旋轉軸旋轉的多個紅外線遮蔽翼相互重疊地旋轉，然後通過改變旋轉角度，可以使中心的孔的直徑變化。這種機械式光圈機構的形狀是眾所周知的，因此省略詳細的說明。當然該光圈機構式掩模在以上說明的所有的實施方式中都可以使用。
在以上各實施方式的說明中，被檢查體作為半導體晶片1進行了說明，但只要是透過紅外光的被檢查體就可以，不限於半導體晶片。例如即便是液晶面板、太陽電池的前面板等，當然也可以進行檢查。
產業上的可利用性根據本發明的圖像檢查裝置，不限於半導體晶片的檢查，也可以用於液晶顯示器用的面板、太陽電池面板的檢查。
權利要求
1.一種圖像檢查方法，其特徵在於，包括由第1支撐機構大致水平地支撐具有透過紅外光線的性質的板狀的被檢查體的步驟；從所述被檢查體的一面照射紅外光線的步驟；在與所述被檢查體的板面大致相同的面內，在所述被檢查體的外側的周圍設置遮蔽所述紅外光線的掩模機構的步驟；由設置在所述被檢查體的另一面的紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第1支撐機構覆蓋的部分的紅外光線而得到圖像，同時檢查該圖像的步驟；當在與所述第1支撐機構的位置不同的位置上由第2支撐機構支撐所述被檢查體之後，使所述第1支撐機構退避到不會遮蔽所述被檢查體的位置上的步驟；以及由所述紅外線照相機，拍攝透過了所述被檢查體的沒有被所述第2支撐機構覆蓋的部分的紅外光線而得到圖像，同時檢查該圖像的步驟。
2.一種圖像檢查裝置，其特徵在於，具備從具有透過紅外光線的性質且被大致水平地設置的板狀的被檢查體的一面照射紅外光線的紅外光源；設置在所述被檢查體的另一面，拍攝透過了所述被檢查體的紅外光線而將其圖像化的紅外線照相機；在與所述被檢查體的板面大致相同的面內，在所述被檢查體的外側，以與所述板狀的被檢查體的端面之間具有規定間隙的方式配置，遮蔽所述紅外光線的掩模機構；以及具有支撐所述被檢查體的支撐機構的被檢查體保持機構。
3.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述被檢查體保持機構具有支撐所述被檢查體的第1支撐機構，設置在與所述第1支撐機構的位置不同的位置上的第2支撐機構，和使所述第1支撐機構退避到不會覆蓋所述被檢查體的板面的位置上的退避機構。
4.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述被檢查體保持機構的所述支撐機構由透過所述紅外光線的玻璃板構成。
5.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述掩模機構和所述被檢查體的端面之間的所述規定間隙為0.2～1mm。
6.如權利要求4所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，由所述玻璃板構成的所述支撐機構設置在所述紅外光源和所述被檢查體之間，兼作使所述紅外光線漫射的紅外光線漫射體。
7.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述掩模機構具有設置在與所述被檢查體的端面相對的位置上的銳端部，和使從所述紅外光源發出的紅外光線向沒有所述被檢查體的一側反射的傾斜部。
8.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，具備設置在所述紅外光源和所述被檢查體之間，使所述紅外光漫射的紅外光漫射體。
9.如權利要求8所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述紅外光漫射體相對於水平面以5°～60°的角度設置。
10.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，所述被檢查體是圓板狀，所述掩模機構構成為，使可以分別圍繞配置在圓周上的多個旋轉軸旋轉的多個紅外線遮蔽翼相互重疊地旋轉。
11.如權利要求1所述的圖像檢查方法，其特徵在於，被檢查體是半導體晶片。
12.如權利要求2所述的圖像檢查裝置，其特徵在於，被檢查體是半導體晶片。
全文摘要
以往，在半導體晶片的缺陷(裂紋或異物等)的檢查中，當用照相機拍攝透過半導體晶片的紅外光、並用該攝像圖像進行檢查時，由於從被檢查物的外側洩漏出來的光的原因，照相機產生光暈，結果不能檢查被檢查體的周邊部分。本發明用紅外光源(3)照射被檢查體(1)，用紅外線照相機(6)拍攝透過了被檢查體(1)的光，並進行被檢查體的檢查。通過採用距被檢查體的周圍有微小量的間隙(10)的掩模機構(8)，便可以檢查被檢查物的周邊部分。另外，通過採用多組支撐被檢查體(1)的機構可以分別退避的構成的部件，並使其交替退避，就可以檢查全部。
文檔編號H01L21/66GK101071107SQ20071010113
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月29日 優先權日2006年5月8日
發明者西野裕久, 小原隆雄, 宇野真彥 申請人:三菱電機株式會社