特開 2023-27927 パタン検査装置およびパタン検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027927

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】パタン検査装置およびパタン検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20230224BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021133293

(22)【出願日】2021-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】503098724

【氏名又は名称】株式会社オキサイド

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今井 信一

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA51

2G051AA61

2G051AA65

2G051AB06

2G051AC21

2G051BA06

2G051BA10

2G051BB01

2G051CA03

2G051CA04

2G051CB01

2G051CB02

2G051EB05

(57)【要約】

【課題】３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することの可能なパタン検査装置およびパタン検査方法を提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係るパタン検査装置は、光源部、検出部および検査部を備えている。光源部は、積層された複数のＳｉ基板を含む被検査体に向けて、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光を出射する。検出部は、光源から出射された光のうち、被検査体の透過光もしくは被検査体での反射光を検出する。検査部は、検出部の検出結果に基づいてパタン検査を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数のＳｉ基板を含む被検査体に向けて、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された光のうち、前記被検査体の透過光もしくは前記被検査体での反射光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいてパタン検査を行う検査部と
を備えた
パタン検査装置。

【請求項2】

前記光源部の位置を変化させることで、前記光源部から出射される光の、前記被検査体に対する入射角を変化させる移動部を更に備え、
前記検査部は、前記移動部によって前記入射角が変化する過程で前記検出部によって得られた複数の前記検出結果に基づいてパタン検査を行う
請求項１に記載のパタン検査装置。

【請求項3】

前記光源部は、前記波長帯の範囲内で出射光の波長を変化させ、
前記検査部は、前記光源部によって前記出射光の波長が変化する過程で前記検出部によって得られた複数の前記検出結果に基づいてパタン検査を行う
請求項１に記載のパタン検査装置。

【請求項4】

前記反射光は、前記被検査体での内部反射光による回折像（反射ブラッグ回折光）であり、
前記透過光は、前記被検査体の透過光による体積回折像（透過ブラッグ回折光）である
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパタン検査装置。

【請求項5】

積層された複数のＳｉ基板を含む被検査体に向けて、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光を出射する工程と、
前記被検査体に向けて出射された光のうち、前記被検査体の透過光もしくは前記被検査体での反射光を検出する工程と、
検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行う工程と
を含む
パタン検査方法。

【請求項6】

前記被検査体に向けて出射された光の、前記被検査体に対する入射角を変化させる工程と、
前記入射角が変化する過程で得られた複数の前記検出結果に基づいてパタン検査を行う工程と
を更に含む
請求項５に記載のパタン検査方法。

【請求項7】

前記波長帯の範囲内で出射光の波長を変化させる工程と、
前記出射光の波長が変化する過程で得られた複数の前記検出結果に基づいてパタン検査を行う工程と
を更に含む
請求項５に記載のパタン検査方法。

【請求項8】

前記反射光は、前記被検査体での内部反射光による回折像（反射ブラッグ回折光）であり、
前記透過光は、前記被検査体の透過光による体積回折像（透過ブラッグ回折光）である
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のパタン検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パタン検査装置およびパタン検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、集積回路の高集積化のための微細化が物理的限界となり、回路の積層化、すなわち３Ｄ化が行われている。従来の平面回路であれば、実際に使用される製品全数の欠陥検査が非破壊検査により可能であった。例えば、ｎｍオーダの光を回路パタンに照射し、それにより得られる回折像に基づいて、回路パタンの欠陥を検出することが特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－６８５５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、３Ｄ化された回路については、内部の回路パタンの欠陥を検出することができないという問題があった。従って、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することの可能なパタン検査装置およびパタン検査方法を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面に係るパタン検査装置は、光源部、検出部および検査部を備えている。光源部は、積層された複数のＳｉ基板を含む被検査体に向けて、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光を出射する。検出部は、光源部から出射された光のうち、被検査体の透過光もしくは被検査体での反射光を検出する。検査部は、検出部の検出結果に基づいてパタン検査を行う。

【0006】

本発明の一側面に係るパタン検査方法は、以下の３つの工程を含む。
（１）積層された複数のＳｉ基板を含む被検査体に向けて、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光を出射する工程
（２）被検査体に向けて出射された光のうち、被検査体の透過光もしくは被検査体での反射光を検出する工程
（３）検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行う工程

【0007】

本発明の一側面に係るパタン検査装置およびパタン検査方法では、被検査体に向けて出射された、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光のうち、被検査体の透過光もしくは被検査体での反射光が検出される。これにより、検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行うことができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一側面に係るパタン検査装置およびパタン検査方法によれば、被検査体に向けて出射された、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光のうち、被検査体の透過光もしくは被検査体での反射光を検出するようにしたので、検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行うことができる。これにより、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のパタン検査装置における検査対象の一例を表す図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係るパタン検査装置の概略構成例を表す図である。

【図3】Ｓｉ基板の透過特性の一例を表す図である。

【図4】図２のパタン検査装置における検査手順の一例を表す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態に係るパタン検査装置の概略構成例を表す図である。

【図6】図５のパタン検査装置における検査手順の一例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。

【0011】

＜１．被検査体＞
図１は、本発明のパタン検査装置における検査対象の一例である被検査体１０の断面構成例を表したものである。被検査体１０は、中間基板１１上に複数のＬＳＩ（Large-Scale Integration）チップ１２が積層された３Ｄ（three dimensions）チップである。ＬＳＩチップ１２の層数は、図１に示した５層に限定されるものではなく、例えば、１００層程度であってもよい。積層された複数のＬＳＩチップ１２の間には、チップ間の空隙を埋めるための樹脂充填層１７が設けられている。樹脂充填層１７は、例えば、ポリイミドなどの樹脂材料で構成されている。

【0012】

各ＬＳＩチップ１２は、Ｓｉ基板上に集積回路が形成されたものである。各ＬＳＩチップ１２において、Ｓｉ基板上の集積回路には、例えば、多数のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）や、多数の配線パタンが含まれている。

【0013】

各ＬＳＩチップ１２には、Ｓｉ基板を貫通する信号用貫通ビア１３や電源用貫通ビア１５が形成されている。積層された複数のＬＳＩチップ１２は、信号用貫通ビア１３や、チップ間に設けられた信号用バンプ１４によって電気的に接続されている。各ＬＳＩチップ１２の集積回路には、信号用貫通ビア１３や信号用バンプ１４を介して外部から各種信号が入力される。また、各ＬＳＩチップ１２の集積回路から、信号用貫通ビア１３や信号用バンプ１４を介して外部に各種信号が出力される。積層された複数のＬＳＩチップ１２は、電源用貫通ビア１５や、チップ間に設けられた電源用ブリッジ１６によって電気的に接続されている。電源用ブリッジ１６は、例えば、無電解めっきによって形成されている。各ＬＳＩチップ１２の集積回路には、電源用貫通ビア１５や電源用ブリッジ１６を介して外部から各種電源電圧が供給される。

【0014】

中間基板１１は、積層された複数のＬＳＩチップ１２に対して各種信号を伝送したり各種電源電圧を供給したりするための配線層と、配線層を支持する樹脂層とを有している。配線層には、例えば、抵抗などの受動部品が含まれていてもよい。中間基板１１には、１または複数のインターフェース部１８が接続されている。インターフェース部１８は、中間基板１１の配線層に電気的に接続されており、外部からの各種信号や各種電源電圧を中間基板１１に供給したり、中間基板１１からの各種信号を外部に出力したりする。

【0015】

従来のパタン検査装置では、検査対象が上述したような３Ｄチップである場合、チップ表面には見えない内部の回路パタンの欠陥を検出することが難しい。そこで、本願発明者は、チップ表面には見えない内部の回路パタンの欠陥も検出することの可能なパタン検査装置を以下に提案する。

【0016】

＜２．第１の実施の形態＞
[構成]
次に、本発明の第１の実施の形態に係るパタン検査装置１００について説明する。図２は、パタン検査装置１００の概略構成の一例を表したものである。パタン検査装置１００は、被検査体１０の欠陥を非破壊で検査する装置である。パタン検査装置１００は、例えば、図２に示したように、被検査体１０を支持する支持台１１０と、支持台１１０上の被検査体１０に向けて光Ｌａを出射（照射）する光源部１２０とを備えている。

【0017】

支持台１１０は、例えば、被検査体１０を吸着し、支持台１１０の上面に固定する。支持台１１０は、さらに、例えば、支持台１１０の上面を、支持台１１０の上面と平行な面内において２軸方向に変位させる機構を有していてもよい。また、支持台１１０は、さらに、例えば、支持台１１０の上面を、支持台１１０の上面と平行な面内において方位角方向に回転させる機構を有していてもよい。

【0018】

光源部１２０は、光Ｌａを出射することの可能なレーザと、レーザの発光を制御する制御回路とを有している。制御回路は、後述の制御部１６０に基づいて、レーザの発光を制御する。上記レーザは、光Ｌａとして、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯（中赤外領域）のコリメート光を出射することが可能なレーザである。上記レーザは、例えば、波長２．０μｍ（一定波長）の光Ｌａを出射することの可能なＴｍ：ＹＡＧレーザである。なお、上記レーザは、Ｔｍ：ＹＡＧレーザに限定されるものではない。光源部１２０は、例えば、上記レーザの代わりに、波長２．０μｍの光Ｌａを出射することの可能な発光素子、例えば、半導体レーザであってもよい。ところで、上記中赤外領域は、例えば、図３に示したように、Ｓｉ基板における光透過領域の一部に該当している。従って、光Ｌａは、Ｓｉ基板や、Ｓｉ基板を含む被検査体１０を透過することの可能な光である。

【0019】

光Ｌａが被検査体１０に入射すると、入射した光Ｌａの一部が被検査体１０で反射され、反射光Ｌｂとなって後述の光検出部１３０に入射し、入射した光Ｌａの一部が被検査体１０を透過し、透過光Ｌｃとなって後述の光検出部１４０に入射する。ここで、被検査体１０は、光学的には体積型ブラッグ素子として扱うことが可能である。このとき、反射光Ｌｂは、被検査体１０での内部反射光による回折像（反射ブラッグ回折光）であり、反射光Ｌｂの回折強度は特定の方向において強くなる。透過光Ｌｃは、被検査体１０の透過光による体積回折像（透過ブラッグ回折光）であり、透過光Ｌｃの強度も、特定の方向において強くなる。

【0020】

パタン検査装置１００は、さらに、例えば、図２に示したように、光検出部１３０，１４０を備えている。

【0021】

光検出部１３０は、反射光Ｌｂの光路上に配置されている。光検出部１３０は、後述の制御部１６０に基づいて反射光Ｌｂを検出する。光検出部１３０は、検出した結果（検出結果Ｄ１）に基づいて画像データＩｂを生成し、後述の検査部１５０に出力する。なお、光検出部１３０は、検出結果Ｄ１を検査部１５０に出力してもよい。

【0022】

光検出部１４０は、透過光Ｌｃの光路上に配置されている。光検出部１４０は、後述の制御部１６０に基づいて透過光Ｌｃを検出する。光検出部１４０は、検出した結果（検出結果Ｄ２）に基づいて画像データＩｃを生成し、後述の検査部１５０に出力する。なお、光検出部１４０は、検出結果Ｄ２を検査部１５０に出力してもよい。

【0023】

光検出部１３０，１４０は、例えば、上記中赤外領域の光を検出可能なイメージセンサを含んで構成されている。このようなイメージセンサでは、例えば、可視領域から波長１．７μｍまでの波長帯に感度のあるＩｎＧａＡｓ素子が画素ごとに設けられている。なお、画素ごとに設けられる素子は、ＩｎＧａＡｓ素子に限定されるものではない。

【0024】

パタン検査装置１００は、さらに、例えば、図２に示したように、光源部１２０の位置を変化させる移動部１２１と、光検出部１３０の位置を変化させる移動部１３１と、光検出部１４０の位置を変化させる移動部１４１とを備えている。移動部１２１は、光源部１２０から出射される光Ｌａが被検査体１０の表面に対して斜めに入射するように光源部１２０の位置を設定する。移動部１２１は、後述の制御部１６０に基づいて光源部１２０の位置を変化させることで、光源部１２０から出射される光Ｌａの、被検査体１０に対する入射角を変化させる。移動部１３１は、後述の制御部１６０に基づいて光検出部１３０の位置を変化させることで、光検出部１３０（イメージセンサの受光面）を反射光Ｌｂの光路上に維持する。

【0025】

パタン検査装置１００は、さらに、例えば、図２に示したように、検査部１５０、制御部１６０および表示部１７０を備えている。

【0026】

検査部１５０は、光検出部１３０から得られた検出結果Ｄ１と、光検出部１４０から得られた検出結果Ｄ２とに基づいて、被検査体１０のパタン検査を行う。具体的には、検査部１５０は、画像データＩｂおよび画像データＩｃを用いて、被検査体１０のパタン検査を行う。検査部１５０は、移動部１２１によって光Ｌａの、被検査体１０に対する入射角が変化する過程で得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２（テストデータ）に基づいてパタン検査を行う。具体的には、検査部１５０は、移動部１２１によって光Ｌａの、被検査体１０に対する入射角が変化する過程で得られた複数の画像データＩｂ，Ｉｃ（テストデータ）に基づいてパタン検査を行う。つまり、テストデータには、入射角が互いに異なる複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２または複数の画像データＩｂ，Ｉｃが含まれる。

【0027】

なお、検査部１５０は、光検出部１３０，１４０から検出結果Ｄ１，Ｄ２を取得する場合には、光検出部１３０から取得した検出結果Ｄ１に基づいて画像データＩｂを生成するとともに、光検出部１４０から取得した検出結果Ｄ２に基づいて画像データＩｃを生成してもよい。

【0028】

検査部１５０は、不良の無い被検査体１０から得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは複数の画像データＩｂ，Ｉｃをマスターデータとして有している。マスターデータには、入射角が互いに異なる複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは複数の画像データＩｂ，Ｉｃが含まれる。検査部１５０は、入射角の共通するマスターデータおよびテストデータを比較することにより、テストデータが取得された被検査体１０に対する特異点（欠陥の存在を疑う要素）の有無を判定する。比較方法としては、例えば、マスターデータとテストデータとの差分を取る方法が挙げられる。その結果、検査部１５０は、特異点がないと判断したときには、特異点が無かったことを示す情報を生成し、制御部１６０に出力する。一方、検査部１５０は、特異点があると判断したときには、特異点を示す情報を生成し、制御部１６０に出力する。

【0029】

検査部１５０は、例えば、入射角が互いに共通する検出結果Ｄ１，Ｄ２同士もしくは画像データＩｂ，Ｉｃ同士を比較することにより、被検査体１０に対する特異点の有無を判定してもよい。比較方法としては、例えば、検出結果Ｄ１と検出結果Ｄ２との差分を取ったり、画像データＩｂと画像データＩｃとの差分を取ったりする方法が挙げられる。このときは、判定に際してマスターデータが不要である。

【0030】

検査部１５０は、不良の無い被検査体１０から得られた検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは画像データＩｂ，Ｉｃや、不良の場所や種類の互いに異なる複数の被検査体１０から得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは複数の画像データＩｂ，Ｉｃを教示データとして学習させた学習モデルを有していてもよい。この場合、検査部１５０は、テストデータを学習モデルに入力することにより、テストデータが取得された被検査体１０に対する特異点の有無を学習モデルに判定させる。検査部１５０は、学習モデルによる判定結果を制御部１６０に出力する。

【0031】

検査部１５０は、不良の無い被検査体１０から得られた検出結果Ｄ１および検出結果Ｄ２の差分や、不良の場所や種類の互いに異なる複数の被検査体１０から得られた検出結果Ｄ１および検出結果Ｄ２の差分を教示データとして学習させた学習モデルを有していてもよい。この場合、検査部１５０は、テスト用の被検査体１０から得られた検出結果Ｄ１および検出結果Ｄ２の差分を学習モデルに入力することにより、テスト用の被検査体１０に対する特異点の有無を学習モデルに判定させる。検査部１５０は、学習モデルによる判定結果を制御部１６０に出力する。

【0032】

検査部１５０は、不良の無い被検査体１０から得られた画像データＩｂおよび画像データＩｃの差分や、不良の場所や種類の互いに異なる複数の被検査体１０から得られた画像データＩｂおよび画像データＩｃの差分を教示データとして学習させた学習モデルを有していてもよい。この場合、検査部１５０は、テスト用の被検査体１０から得られた画像データＩｂおよび画像データＩｃの差分を学習モデルに入力することにより、テスト用の被検査体１０に対する特異点の有無を学習モデルに判定させる。検査部１５０は、学習モデルによる判定結果を制御部１６０に出力する。

【0033】

制御部１６０は、光源部１２０、光検出部１３０，１４０および移動部１２１，１３１，１４１を制御する。制御部１６０は、光源部１２０の発光・消光を制御する。制御部１６０は、光検出部１３０，１４０の受光を制御する。制御部１６０は、移動部１２１による光源部１２０の位置や、移動部１３１による光検出部１３０の位置、移動部１４１による光検出部１４０の位置を制御する。制御部１６０は、検査部１５０での判定結果を含む画像データを表示部１７０に出力する。表示部１７０は、制御部１６０から入力された画像データを表示する。

【0034】

[動作]
次に、パタン検査装置１００による被検査体１０の検査の一例について説明する。

【0035】

まず、制御部１６０は、光Ｌａの入射角を設定する（ステップＳ１０１）。制御部１６０は、光Ｌａの入射角を掃引範囲における所定の値（開始点）に設定するために、位置情報に関する信号を移動部１２１に出力する。すると、移動部１２１は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、光Ｌａの入射角が所定の値（開始点）となるように光源部１２０を移動させる。次に、制御部１６０は、光出力を開始する信号を光源部１２０に出力する。すると、光源部１２０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、光Ｌａを出力する（ステップＳ１０２）。

【0036】

次に、制御部１６０は、光検出を開始する信号を光検出部１３０，１４０に出力する。すると、光検出部１３０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、反射光Ｌｂを検出する（ステップＳ１０３）。光検出部１３０は、検出結果Ｄ１に基づいて画像データＩｂを生成し、検査部１５０に出力する（ステップＳ１０４）。光検出部１４０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、透過光Ｌｃを検出する（ステップＳ１０３）。光検出部１４０は、検出結果Ｄ２に基づいて画像データＩｃを生成し、検査部１５０に出力する（ステップＳ１０４）。

【0037】

制御部１６０は、現在設定している入射角が、掃引範囲における最後の入射角（終点）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。現在設定している入射角が、掃引範囲における最後の入射角（終点）ではない場合には（ステップＳ１０５；Ｎ）、制御部１６０は、光Ｌａの入射角を掃引範囲内において変更する（ステップＳ１０６）。制御部１６０は、例えば、光Ｌａの入射角を終点に向かって所定の大きさだけずらした値に設定するために、位置情報に関する信号を移動部１２１に出力する。その後は、ステップＳ１０３～ステップＳ１０５が実行される。

【0038】

一方、現在設定している入射角が、掃引範囲における最後の入射角（終点）に該当する場合には（ステップＳ１０５；Ｙ）、制御部１６０は、光Ｌａの入射角の変更を終了し、テストデータである画像データＩｂ，Ｉｃと、マスターデータである画像データＩｒ１，Ｉｒ２との、入射角ごとの比較を開始する信号を検査部１５０に出力する。すると、検査部１５０は、上記比較を行う（ステップＳ１０７）。画像データＩｒ１は、不良の無い被検査体１０から得られた画像データＩｂに相当する。画像データＩｒ２は、不良の無い被検査体１０から得られた画像データＩｃに相当する。

【0039】

検査部１５０は、例えば、画像データＩｂと画像データＩｒ１との差分（以下、「差分α」と称する。）を取るとともに、画像データＩｃと画像データＩｒ２との差分（以下、「差分β」と称する。）を取る。検査部１５０は、例えば、差分α，βに特異点があるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。その結果、差分αおよび差分βの少なくとも一方に特異点があると判定された場合には（ステップＳ１０８；Ｙ）、検査部１５０は、被検査体１０に欠陥ありと判定する（ステップＳ１１０）。一方、差分αおよび差分βのいずれにも特異点が無いと判定された場合には（ステップＳ１０８；Ｎ）、検査部１５０は、被検査体１０に欠陥なしと判定する（ステップＳ１０９）。

【0040】

制御部１６０は、検査部１５０による判定結果を含む画像データを生成し、表示部１７０に出力する。表示部１７０は、制御部１６０から入力された画像データを表示する。このようにして、パタン検査装置１００による被検査体１０の検査が行われる。

【0041】

[効果]
次に、本実施の形態に係るパタン検査装置１００の効果について説明する。

【0042】

近年、集積回路の高集積化のための微細化が物理的限界となり、回路の積層化、すなわち３Ｄ化が行われている。従来の平面回路であれば、実際に使用される製品全数の欠陥検査が非破壊検査により可能であった。例えば、ｎｍオーダの光を回路パタンに照射し、それにより得られる回折像に基づいて、回路パタンの欠陥を検出することが特許文献１に開示されている。しかしながら、３Ｄ化された回路については、内部の回路パタンの欠陥を検出することができないという問題があった。

【0043】

一方、本実施の形態では、被検査体１０に向けて出射された、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光Ｌａのうち、被検査体１０の透過光Ｌｃもしくは被検査体１０での反射光Ｌｂが検出される。これにより、検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行うことができる。これにより、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【0044】

また、本実施の形態では、入射角が変化する過程で光検出部１３０，１４０によって得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは画像データＩｂ，Ｉｃに基づいてパタン検査が行われる。これにより、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【0045】

なお、本実施の形態において、検査部１５０は、検出結果Ｄ１または検出結果Ｄ２に基づいてパタン検査を行ってもよい。また、本実施の形態において、検査部１５０は、画像データＩｂまたは画像データＩｃに基づいてパタン検査を行ってもよい。このようにした場合であっても、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【0046】

＜３．第２の実施の形態＞
[構成]
次に、本発明の第２の実施の形態に係るパタン検査装置２００について説明する。図５は、パタン検査装置２００の概略構成の一例を表したものである。パタン検査装置２００は、被検査体１０の欠陥を非破壊で検査する装置である。パタン検査装置２００は、例えば、図５に示したように、上述のパタン検査装置１００において、移動部１２１，１３１，１４１を省略し、光源部１２０の代わりに光源部１８０を設けたものに相当する。以下では、第１の実施の形態と共通する構成に対しては同一の符号を付与し、第１の実施の形態と共通する構成についての記載は適宜、省略するものとする。

【0047】

光源部１８０は、光Ｌｄを出射することの可能なレーザと、レーザの発光を制御する制御回路とを有している。上記レーザは、上記レーザから出射される光Ｌｄが被検査体１０の表面に対して斜めに入射するように配置されている。制御回路は、制御部１６０に基づいて、レーザの発光を制御する。上記レーザは、光Ｌｄとして、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯（中赤外領域）のコリメート光を出射することが可能なレーザである。上記レーザは、例えば、波長１．９μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内の任意の波長の光Ｌｄを出射することの可能なＧａＳｂベースの半導体レーザである。上記レーザは、半導体レーザに限られるものではなく、固体レーザであってもよい。上記レーザは、例えば、波長２．２μｍ以上２．９μｍ以下の範囲内の任意の波長の光Ｌｄを出射することの可能なＣｒ：ＺｎＳｅレーザであってもよい。上記レーザは、Ｃｒ：ＺｎＳｅレーザに限定されるものではない。光源部１８０は、例えば、上記レーザの代わりに、波長２．２μｍ以上２．９μｍ以下の範囲内の任意の波長の光Ｌｄを出射することの可能な発光素子を有していてもよい。ところで、上記中赤外領域は、例えば、図３に示したように、Ｓｉ基板における光透過領域に含まれる。従って、光Ｌｄは、Ｓｉ基板や、Ｓｉ基板を含む被検査体１０を透過することの可能な光である。

【0048】

光Ｌｄが被検査体１０に入射すると、入射した光Ｌｄの一部が被検査体１０で反射され、反射光Ｌｂとなって光検出部１３０に入射し、入射した光Ｌａの一部が被検査体１０を透過し、透過光Ｌｃとなって光検出部１４０に入射する。ここで、被検査体１０は、光学的には体積型ブラッグ素子として扱うことが可能である。このとき、反射光Ｌｂは、被検査体１０内部による回折光（ブラッグ反射光）であり、反射光Ｌｂの回折強度は特定の方向において強くなる。同様に、透過光Ｌｃの強度も、特定の方向において強くなる。

【0049】

検査部１５０は、光検出部１３０から得られた検出結果Ｄ１と、光検出部１４０から得られた検出結果Ｄ２とに基づいて、被検査体１０のパタン検査を行う。具体的には、検査部１５０は、画像データＩｂおよび画像データＩｃを用いて、被検査体１０のパタン検査を行う。検査部１５０は、光Ｌｄの波長が変化する過程で得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２（テストデータ）に基づいてパタン検査を行う。具体的には、検査部１５０は、光Ｌｄの波長が変化する過程で得られた複数の画像データＩｂ，Ｉｃ（テストデータ）に基づいてパタン検査を行う。つまり、テストデータには、光Ｌｄの波長が互いに異なる複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２または複数の画像データＩｂ，Ｉｃが含まれる。

【0050】

検査部１５０は、不良の無い被検査体１０から得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは複数の画像データＩｂ，Ｉｃをマスターデータとして有している。マスターデータには、光Ｌｄの波長が互いに異なる複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは複数の画像データＩｂ，Ｉｃが含まれる。検査部１５０は、光Ｌｄの波長の共通するマスターデータおよびテストデータを比較することにより、テストデータが取得された被検査体１０に対する特異点（欠陥の存在を疑う要素）の有無を判定する。比較方法としては、例えば、マスターデータとテストデータとの差分を取る方法が挙げられる。その結果、検査部１５０は、特異点がないと判断したときには、特異点が無かったことを示す情報を生成し、制御部１６０に出力する。一方、検査部１５０は、特異点があると判断したときには、特異点を示す情報を生成し、制御部１６０に出力する。

【0051】

検査部１５０は、例えば、光Ｌｄの波長が互いに共通する検出結果Ｄ１，Ｄ２同士もしくは画像データＩｂ，Ｉｃ同士を比較することにより、被検査体１０に対する特異点の有無を判定してもよい。比較方法としては、例えば、検出結果Ｄ１と検出結果Ｄ２との差分を取ったり、画像データＩｂと画像データＩｃとの差分を取ったりする方法が挙げられる。このときは、判定に際してマスターデータが不要である。

【0052】

制御部１６０は、光源部１８０および光検出部１３０，１４０を制御する。制御部１６０は、光源部１８０の発光・消光や発光波長を制御する。制御部１６０は、光検出部１３０，１４０の受光を制御する。制御部１６０は、検査部１５０での判定結果を含む画像データを表示部１７０に出力する。表示部１７０は、制御部１６０から入力された画像データを表示する。

【0053】

[動作]
次に、パタン検査装置２００による被検査体１０の検査の一例について説明する。

【0054】

まず、制御部１６０は、光Ｌｄの波長を設定する（ステップＳ２０１）。制御部１６０は、光Ｌｄの波長を掃引範囲における所定の値（開始点）に設定するために、波長に関する信号を光源部１８０に出力する。すると、光源部１８０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、所定の値（開始点）の波長で光Ｌａを出力する（ステップＳ１０２）。

【0055】

次に、制御部１６０は、光検出を開始する信号を光検出部１３０，１４０に出力する。すると、光検出部１３０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、反射光Ｌｂを検出する（ステップＳ２０３）。光検出部１３０は、検出結果Ｄ１に基づいて画像データＩｂを生成し、検査部１５０に出力する（ステップＳ２０４）。光検出部１４０は、制御部１６０から入力された信号に基づいて、透過光Ｌｃを検出する（ステップＳ２０３）。光検出部１４０は、検出結果Ｄ２に基づいて画像データＩｃを生成し、検査部１５０に出力する（ステップＳ２０４）。

【0056】

制御部１６０は、現在設定している光Ｌｄの波長が、掃引範囲における最後の波長（終点）であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。現在設定している光Ｌｄの波長が、掃引範囲における最後の波長（終点）ではない場合には（ステップＳ２０５；Ｎ）、制御部１６０は、光Ｌｄの波長を掃引範囲内において変更する（ステップＳ２０６）。制御部１６０は、例えば、光Ｌｄの波長を終点に向かって所定の大きさだけずらした値に設定するために、波長に関する信号を光源部１８０に出力する。その後は、ステップＳ２０３～ステップＳ２０５が実行される。

【0057】

一方、現在設定している光Ｌｄの波長が、掃引範囲における最後の波長（終点）に該当する場合には（ステップＳ２０５；Ｙ）、制御部１６０は、光Ｌｄの波長の変更を終了し、テストデータである画像データＩｂ，Ｉｃと、マスターデータである画像データＩｒ３，Ｉｒ４との、波長ごとの比較を開始する信号を検査部１５０に出力する。すると、検査部１５０は、上記比較を行う（ステップＳ２０７）。画像データＩｒ３は、不良の無い被検査体１０から得られた画像データＩｂに相当する。画像データＩｒ４は、不良の無い被検査体１０から得られた画像データＩｃに相当する。

【0058】

検査部１５０は、例えば、画像データＩｂと画像データＩｒ３との差分（以下、「差分α」と称する。）を取るとともに、画像データＩｃと画像データＩｒ４との差分（以下、「差分β」と称する。）を取る。検査部１５０は、例えば、差分α，βに特異点があるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。その結果、差分αおよび差分βの少なくとも一方に特異点があると判定された場合には（ステップＳ２０８；Ｙ）、検査部１５０は、被検査体１０に欠陥ありと判定する（ステップＳ２１０）。一方、差分αおよび差分βのいずれにも特異点が無いと判定された場合には（ステップＳ２０８；Ｎ）、検査部１５０は、被検査体１０に欠陥なしと判定する（ステップＳ２０９）。

【0059】

制御部１６０は、検査部１５０による判定結果を含む画像データを生成し、表示部１７０に出力する。表示部１７０は、制御部１６０から入力された画像データを表示する。このようにして、パタン検査装置１００による被検査体１０の検査が行われる。

【0060】

[効果]
次に、本実施の形態に係るパタン検査装置２００の効果について説明する。

【0061】

本実施の形態では、被検査体１０に向けて出射された、１．２μｍ以上５．０μｍ以下の波長帯の光Ｌｄのうち、被検査体１０の透過光Ｌｃもしくは被検査体１０での反射光Ｌｂが検出される。これにより、検出により得られた検出結果に基づいてパタン検査を行うことができる。これにより、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【0062】

また、本実施の形態では、光Ｌｄの波長が変化する過程で光検出部１３０，１４０によって得られた複数の検出結果Ｄ１，Ｄ２もしくは画像データＩｂ，Ｉｃに基づいてパタン検査が行われる。これにより、３Ｄ化された回路における、内部の回路パタンの欠陥についても検出することができる。

【符号の説明】

【0063】

１０…被検査体、１１…中間基板、１２…ＬＳＩチップ、１３…信号用貫通ビア、１４…信号用バンプ、１５…電源用貫通ビア、１６…電源用ブリッジ、１７…樹脂充填層、１８…インターフェース部、１００，２００…パタン検査装置、１１０…支持台、１２０，１８０…光源部、１２１，１３１，１４１…移動部、１３０，１４０…光検出部、１５０…検査部、１６０…制御部、１７０…表示部、Ｄ１，Ｄ２…検出結果、Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｒ１，Ｉｒ２，Ｉｒ３，Ｉｒ４…画像データ、Ｌａ…光、Ｌｂ…反射光、Ｌｃ…透過光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】