JP2019168280A - ボイド検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体界面のボイドの検査手段を提供する。【解決手段】積層体の界面に潜むボイドを検査するボイド検査装置１において、積層体を保持する保持部２と、積層体に向けて赤外波長の照明光を照射する赤外照明部と、積層体の内部を観察する共焦点顕微鏡部４と、積層体と共焦点顕微鏡部との距離を測定する測長器５と、赤外照明部、共焦点顕微鏡部４および測長器５を、保持部に対して一体的に相対移動させる相対移動部６と、相対移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、スライダー機構を相対移動させつつ、測長器５で測定した距離に基づいて、積層体と共焦点顕微鏡部４との作動距離が一定になるように、昇降機構を相対移動させ、共焦点顕微鏡部４には、積層体の界面を含む所定範囲で焦点距離を揺動させる焦点距離揺動機構４５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、積層体の界面に潜むボイドを検査するボイド検査装置に関するものである。

シリコンウエーハなどを貼り合わせた積層体は、貼り合わせの際に界面にボイド（空隙）が混入してしまうと不良品となる。そのため、貼り合わせ工程の後で、超音波探傷法と呼ばれる手法により、積層体の界面にボイドが無いかどうか、検査が行われている（例えば、特許文献１）。

一方、ステンシルマスク用マスクブランクスの裏面側の欠陥を検出するために、共焦点光学系とオートフォーカス機構を用い、マスクブランクスを移動させながらこの裏面に焦点が合うように倣い制御させる技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１０−１５７５８５号公報 特開２００４−２２６９３９号公報

特許文献１に開示されている技術は、検査に時間がかかるだけでなく、水や油、試薬等の液体に積層体を浸して検査した後、積層体表面に付着した水滴等を乾燥・除去させる必要がある。水分や液剤の付着によるコンタミネーションの発生や、乾燥時間がロス要因になるなど、空気中での検査が望まれていた。

特許文献２に開示されている技術は、空気中で積層体界面の検査が可能の様に思われるが、共焦点光学系の被写界深度が非常に浅いため、積層体の厚みにバラツキがあると、積層体の表面と共焦点光学系との距離を一定に保つ様な倣い制御だけでは、共焦点光学系のピントを積層体の界面に倣わせることが困難である。また、積層体の厚みにバラツキは無い又は少ない場合でも、積層体に反りやうねりがあり、倣い制御の追従性が悪い場合には、所望の位置にピントを合わせることが困難となる。つまり、共焦点光学系を倣い制御させても、ボイドを見逃してしまうおそれがあった。
しかし、ピントずれを低減させるべく被写界深度を深くしようとすると、ピンホールを大きくする必要があるが、そうすると微小なボイドの検出ができず、測定精度が低下することにつながるという課題があった。また、倣い制御の追従性を補うために、積層体と共焦点光学系との移動の速度を遅くすると、広範囲に亘って検査しなければならない場合に検査に要する時間が長くなってしまうという課題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、積層体の界面に潜むボイドを高速かつ高精度で検査する手段を提供することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
積層体の界面に潜むボイドを検査するボイド検査装置において、
積層体を保持する保持部と、
積層体に向けて赤外波長の照明光を照射する赤外照明部と、
積層体の内部を観察する共焦点顕微鏡部と、
積層体と共焦点顕微鏡部との距離を測定する測長器と、
赤外照明部、共焦点顕微鏡部および測長器を、保持部に対して一体的に相対移動させる相対移動部と、
相対移動部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記スライダー機構を相対移動させつつ、前記測長器で測定した前記距離に基づいて、前記積層体と前記共焦点顕微鏡部との作動距離が一定になるように、前記昇降機構を相対移動させ、
前記共焦点顕微鏡部には、
前記積層体の界面を含む所定範囲で焦点距離を揺動させる焦点距離揺動機構を備えた
ことを特徴としている。

上記のボイド検査装置によれば、積層体の界面に潜むボイドを、高速かつ高精度で検査することができる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。 本発明を具現化する別の形態の一例における保持部を示す概略図である。 本発明を具現化する別の形態の一例における全体構成を示す概略図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向とする。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るボイド検査装置１の概略図が示されている。ここでは、積層体Ｗの具体例として、２枚のシリコンウエーハが貼り合わされたものを示し、詳細な説明を行う。

図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。図２には、積層体Ｗの断面図が示されており、本発明を適用して積層体Ｗの界面に潜むボイドＢ１，Ｂ２を検出する様子が概略的に示されている。

ボイド検査装置１は、積層体Ｗの界面Ｋに潜むボイドを検査するものである。
具体的には、ボイド検査装置１は、保持部２、赤外照明部３、共焦点顕微鏡部４、測長器５、相対移動部６、制御部ＣＮ等を備えている。

保持部２は、積層体Ｗを保持するものである。
具体的には、保持部２は、積層体Ｗの外縁部分（外周エッジとも言う）を狭持し、所定の姿勢で保持する構成をしている。
より具体的には、保持部２は、積層体Ｗの外縁を取り囲むように複数（図１では、４箇所を例示）配置された把持部材２１を備え、これら把持部材２１は、積層体Ｗの外縁と接触する部位が略Σ形状や円弧状に凹んだ形状をしている。さらに、保持部２は、これら把持部材２１を積層体Ｗの外縁よりも外側／内側に向けて移動させる開閉機構（不図示のアクチュエータ、ソレノイド等）を備えている。そして、開閉機構は、保持台２０に取り付けられている。

照明部３は、積層体Ｗに向けて照明光Ｌ１を照射するものである。
具体的には、照明部３は、積層体Ｗの検査領域Ｆを含む所定の領域に向けて、観察光Ｌ２を生じさせるために必要な光量の照明光Ｌ１を照射するものである。より具体的には、照明部３は、図示する様な反射照明のほか、同軸落斜照明や透過照明などが例示でき、照明光Ｌ１としては、波長１０００〜１１００ｎｍを含む赤外光が例示できる。

共焦点顕微鏡部４は、積層体Ｗの内部を観察するものである。
具体的には、共焦点顕微鏡部４は、撮像カメラ４０、鏡筒４１、対物レンズ４２、ピンホール４３、焦点距離揺動機構４５を備えている。

撮像カメラ４０は、撮像素子４０Ｐを備え、積層体Ｗの内部に設定された撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の像を撮像するものである。具体的には、撮像カメラ４０は、撮像素子４０Ｐを備え、撮像素子４０Ｐで受光した光を電気信号に変換し、映像信号（アナログ信号）や画像データ（デジタル信号）として外部に出力するものである。

鏡筒４１は、ピンホールアレイ４３や対物レンズ４２、リレーレンズ、結像レンズ等の光学部材を備え、これら光学部材ならびに撮像カメラ４０を所定の姿勢で固定しておくものである。

対物レンズ４２は、積層体Ｗの内部に設定された撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の像を撮像カメラ４０に結像させるものであり、保持部２で保持される積層体Ｗと対向するように配置されている。

ピンホールアレイ４３は、撮像素子４０Ｐで結像する光において、撮像視野の所定範囲の被写界深度内で結像する光を通過させ、それ以外の光を遮光するものである。具体的には、ピンホールアレイ４３は、ＸＹ方向に多数の開口部が設けられている。

焦点距離揺動機構４５は、撮像カメラ４０で撮像する際の焦点距離ｆを揺動させるものである。具体的には、焦点距離揺動機構４５は、積層体Ｗに対する共焦点顕微鏡部４の作動距離ＷＤを一定に保ちながら、所定の範囲で対物レンズ４２の焦点距離ｆを揺動させる機構を備えている。より具体的には、焦点距離揺動機構４５は、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆ、ターレット４７、回転機構４８を備えている。

光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、積層体Ｗの内部に設定された撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の焦点距離ｆをそれぞれ前後（図では上下）にシフトさせる（ずらすとも言う）ものである。具体的には、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、照明光Ｌ１を透過させ、雰囲気と屈折率の異なる材料で構成され、それぞれ厚みの異なる平行平板で構成されている。より具体的には、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、ガラスや石英、樹脂、シリコン化合物などで構成されており、対物レンズ４２と積層体Ｗとの間に配置されている。なお、光路長変更素子４６ａが最も厚みが薄く、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅの順に厚みが薄くなり、光路長変更素子４６ｆが最も厚みが厚い。つまり、対物レンズ４２と光路長変更素子４６ａを対向配置させることで、対物レンズ４２の焦点距離ｆが最も近くなり（短くなるとも言う）、対物レンズ４２と光路長変更素子４６ｆを対向配置させることで、対物レンズ４２の焦点距離ｆが最も遠くなる（長くなるとも言う）。そのため、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆのいずれを使用するか切り替えることにより、対物レンズ４２で結像する位置（高さとも言う）を前後（図では上下）にシフトさせることができる。

ターレット４７は、複数ある光路長変更素子４６ａ〜４６ｆを固定しつつ回転させるものである。具体的には、ターレット４７は、回転モータ４８の回転軸を基準に等角度（図では６０度ずつ）で振り分け配置された開口部を有し、開口部それぞれに光路長変更素子４６ａ〜４６ｆが配意されており、ターレット４７を回転させることで、観察に用いる光路長変更素子４６ａ〜４６ｆが切り替えできる構成をしている。

回転機構４８は、ターレット４７を回転させるものである。具体的には、回転機構４８は、ターレット４７を一方向に高速で回転させる構成をしている。

なお、図２には、積層体Ｗの表面位置から平均厚み分オフセットさせた位置に、撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の焦点距離ｆの平均位置ないし中央位置（以下、基準焦点位置ＲＭと呼ぶ）が設定されている。そして、焦点距離揺動機構４５は、ターレット４７を回転させることで、この基準焦点位置ＲＭよりも近方（図では上）にある近方位置ＲＮと、基準焦点位置ＲＭよりも遠方（図では下）にある遠方位置ＲＦとの間を段階的に（図１，２では６段階で）、対物レンズ４２の焦点距離ｆを切り替える構成をしている。

なお、焦点距離揺動機構４５において、ステージ機構のＸＹ方向の移動速度、撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）のＸＹ方向の視野サイズ、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆの段階数などに基づいて撮像レート（インターバルとも言う）が決定され、この撮像レートと光路長変更素子４６ａ〜４６ｆのサイズに基づいてターレット４７の回転速度を設定する。

共焦点顕微鏡部４は、この様な構成をしているため、対物レンズ４２の焦点からずれた位置にある領域からの観察光はピンホールアレイ４３で遮光されるので撮像されず、積層体Ｗの内部に設定された焦点距離ｆの異なる撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）を切り替えながらこれら領域に焦点を合わせて撮像することができる。

測長器５は、積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４との距離を測定するものである。
具体的には、積層体Ｗの表面に所定の傾斜角度（入射角度とも言う）で計測ビームＬＢを照射し、積層体Ｗの表面で反射した計測ビームＬＢの入射位置のずれを計測することで、距離を測定する。より具体的には、測長器５は、レーザ変位計と呼ばれるものが例示でき、測定対象物との距離に対応した電気信号（アナログ信号）や変位データ（デジタル信号）等が出力される。

相対移動部６は、照明部３、共焦点顕微鏡部４および測長器５を、保持部２に対して一体的に相対移動させるものである。具体的には、相対移動部６は、昇降機構、スライダー機構、回転機構６３を備えている。

昇降機構は、照明部３、共焦点顕微鏡部４および測長器５を一体的に、積層体Ｗの厚み方向（つまり、Ｚ方向）に相対移動させるものである。具体的には、昇降機構は、Ｚ軸ステージ６０を備えている。

Ｚ軸ステージ６０は、Ｚ方向に延びる１対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。スライダー駆動部は、制御部ＣＮからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたもので構成することができる。また、Ｚ軸スライダー６０には、必要に応じて、スライダー部の現在位置や移動量を検出するためのエンコーダが備えられている。なお、このエンコーダは、リニアスケールと呼ばれる直線状の部材に細かな凹凸が所定ピッチで刻まれたものや、ボールネジを回転させるモータの回転角度を検出するロータリエンコーダ等が例示できる。
具体的には、Ｚ軸ステージ６０は、支柱１１ｆを介して装置フレーム１０ｆに取り付けられている。さらに、Ｚ軸ステージ６０のスライダー部には、連結金具（不図示）等を介して、照明部３、共焦点顕微鏡部４および測長器５がそれぞれ取り付けられている。

スライダー機構は、積層体Ｗの厚み方向（つまり、Ｚ方向）と直交する方向（つまり、Ｘ方向および／またはＹ方向）に相対移動させるものである。具体的には、スライダー機構は、Ｘ軸スライダー６１、Ｙ軸スライダー６２を備えている。

Ｘ軸スライダー６１は、装置フレーム１０ｆ上に取り付けられており、Ｙ軸スライダー６２をＸ方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、Ｘ軸スライダーは、Ｘ方向に延びる１対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。スライダー駆動部は、制御部ＣＮからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたものや、リニアモータ機構などで構成することができる。また、Ｘ軸スライダー６１には、スライダー部の現在位置や移動量を検出するためのエンコーダが備えられている。なお、このエンコーダは、リニアスケールと呼ばれる直線状の部材に細かな凹凸が所定ピッチで刻まれたものや、ボールネジを回転させるモータの回転角度を検出するロータリエンコーダ等が例示できる。

Ｙ軸スライダー６２は、制御部ＣＮから出力される制御信号に基づいて、回転機構６３をＹ方向に任意の速度で移動させ、任意の位置で静止させるものである。具体的には、Ｙ軸スライダーは、Ｙ方向に延びる１対のレールと、そのレール上を移動するスライダー部と、スライダー部を移動および静止させるスライダー駆動部とで構成されている。スライダー駆動部は、制御部ＣＮからの信号制御により回転し静止するサーボモータやパルスモータとボールネジ機構を組み合わせたものや、リニアモータ機構などで構成することができる。また、Ｙ軸スライダー６２には、スライダー部の現在位置や移動量を検出するためのエンコーダが備えられている。なお、このエンコーダは、リニアスケールと呼ばれる直線状の部材に細かな凹凸が所定ピッチで刻まれたものや、ボールネジを回転させるモータの回転角度を検出するロータリエンコーダ等が例示できる。

回転機構６３は、保持台２０をθ方向に任意の速度で回転させ、任意の角度で静止させるものである。具体的には、回転機構６３は、ダイレクトドライブモータなどの、外部機器からの信号制御により任意の角度に回転／静止させるものが例示できる。回転機構６３の回転する側の部材の上には、基板保持部２の保持台２０が取り付けられている。

相対移動部６は、この様な構成をしているため、検査対象となる積層体Ｗを保持したまま、撮像部３、共焦点顕微鏡部４および測長器５に対して一体的に、ＺＸＹθ方向にそれぞれ独立させて又は複合的に、所定の速度や角度で相対移動させたり、任意の位置・角度で静止させたりすることができる。

制御部ＣＮは、相対移動部６ならびに各部の機器を制御するものある。
具体的には、制御部ＣＮは、下述の様な役割を担っている。
・保持部２の開閉機構を制御し、積層体Ｗの把持／解除を切り替える
・照明部３のＯＮ／ＯＦＦ制御や光量調節
・共焦点顕微鏡部４の撮像カメラ４０に対して撮像トリガを出力し、撮像カメラ４０から出力される画像を取得する
・焦点距離揺動機構４５の回転機構４８を制御し、ターレット４７の角度を変更する（つまり、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆの切り替え）
・相対移動部６のＺ軸ステージ６０、Ｘ軸スライダー６１、Ｙ軸スライダー６２、回転機構６３をそれぞれ制御し、保持部２を所定の速度や角度で相対移動させたり、任意の位置・角度で静止させたりする
・検査品種の登録
・測長器５から出力される積層体Ｗの表面との距離に対応した信号等を入力し、積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４との距離（つまり、作動距離ＷＤ）が一定になるように、相対移動部６の昇降機構（具体的には、Ｚ軸ステージ６０）を制御（いわゆる、倣い制御）する。

制御部ＣＮは、接続された外部機器から信号やデータが入力されると、予め登録されたプログラムに従って処理を行い、処理結果を外部機器へ出力するものである。具体的には、制御部ＣＮは、コンピュータやプログラマブルロジックコントローラ等（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。

この様な構成をしているため、ボイド検査装置１は、積層体Ｗを保持部２で保持し、積層体ＷをＸ方向および／またはＹ方向に相対移動させながら、測長器５で積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４との距離を測定して、共焦点顕微鏡部４が積層体Ｗの表面に倣うように（つまり、作動距離ＷＤが一定になるように）制御することができる。このとき、積層体Ｗの表面位置から平均厚み分オフセットさせた位置に、撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の基準焦点位置ＲＭが配置されるように倣い制御されるが、積層体Ｗの厚みのバラツキにより積層体Ｗの表面と界面Ｋの距離がずれても、焦点距離揺動機構４５で対物レンズ４２の焦点を揺動させて、積層体Ｗの界面Ｋの近方ないし遠方を共焦点顕微鏡部４で観察することができる。

そして、本発明に係る共焦点顕微鏡部４で積層体Ｗの内部を観察すれば、積層体Ｗの内部やボイドが無い界面Ｋでは、照明光Ｌ１の大部分が通過（透過とも言う）し、あまり反射光や散乱光が生じないため、観察光Ｌ２は暗光となる。つまり、撮像カメラ４０では、黒ないしグレーの映像しか撮像されない。一方、界面ＫにボイドＢ１，Ｂ２があれば、積層体Ｗを構成する材料とボイドＢ１，Ｂ２の界面で照明光Ｌ１が反射し、観察光Ｌ２の一部ないし全部が明光として撮像される。
そのため、共焦点顕微鏡部４で観察した観察光Ｌ２の一部ないし全部に明光が含まれるかどうか判定することで、積層体Ｗの界面Ｋに潜むボイドを高速かつ高精度で検査することができる。

［別の形態］
なお上述では、積層体Ｗを保持部２で保持し、積層体ＷをＸ方向および／またはＹ方向に相対移動させながら、積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４との距離を測長器５で測定して、倣い制御する構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、ボイド検査装置１はこの様な構成に限定されず、さらに下述のマッピング情報登録部を備え、制御部ＣＮが下述の機能を加えた構成としても良い。

マッピング情報登録部は、保持部２に積層体Ｗを保持した状態で、積層体ＷのＸＹ位置に対する、積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４の距離が紐付けられたマッピング情報を登録するものである。具体的には、マッピング情報登録部は、制御部ＣＮのハードウェアおよびソフトウェアの一部の機能ブロックで構成されている。

そして、マッピング情報は、保持部２に積層体Ｗを保持した状態で、積層体Ｗをスライダー機構により相対移動させながら、積層体Ｗと共焦点顕微鏡部４との距離を測長器５で測定して取得し、マッピング情報登録部に登録されている。

制御部ＣＮは、スライダー機構（具体的には、Ｘ軸スライダー６１および／またはＹ軸スライダー６１）の現在位置情報とマッピング情報とに基づいて、昇降機構（具体的には、Ｚ軸ステージ６０）を制御する機能を備えている。

この様な構成をしていれば、Ｘ方向やＹ方向への相対移動を高速で行いながらボイドの検査を行いたい場合に、昇降機構（具体的には、Ｚ軸ステージ６０）の追従遅れ等に起因したフォーカス外れ（つまり、界面Ｋが、焦点距離揺動機構４５の揺動範囲から逸脱すること）を防ぐことができるので好ましい。

［別の形態］
積層体Ｗの反りや変形による影響で、撮像対象となる界面Ｋが水平状態でなく傾斜していると、共焦点顕微鏡部４の撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の被写界深度に界面Ｋが収まらない場合がある。そして、この様な場合には、界面Ｋに潜む微小なボイドが正しく検出できないおそれがある。

そこで、積層体Ｗの反りや変形がある場合、本発明に係るボイド検査装置１は、上述の保持部２に代えて、次の様な構成の保持部２Ｂを備え、制御部ＣＮは次の様な構成とすることが好ましい。

保持部２Ｂは、積層体Ｗを保持した姿勢を傾斜させる保持姿勢傾斜機構を備えている。さらに、制御部ＣＮは、上述の構成に加え、スライダー機構の現在位置情報とマッピング情報とに基づいて、保持姿勢傾斜機構を制御し、積層体Ｗの界面Ｋを水平状態に保ちながら検査する構成をしている。

図３は、本発明を具現化する別の形態の一例における保持部を示す概略図である。図３には、上述した保持部２とは異なる構成の保持部２Ｂが示されている。

保持部２Ｂは、積層体Ｗを保持するものである。具体的には、保持部２Ｂは、積層体Ｗの外周部分を下面側から支え、所定の姿勢で保持する構成をしている。より具体的には、保持部２は、積層体Ｗの外縁を取り囲むように複数（図３では、３箇所を例示）配置されたスライダー２３および昇降シリンダ２５（すなわち、本発明に係る保持姿勢傾斜機構）を備えている。

スライダー２３は、積層体Ｗの中心側／外側に向けて移動する機構（アクチュエータ、ソレノイド等）を備え、自在継手２４を介して昇降シリンダ２５に取り付けられている。なお、スライダー２３の可動部には、積層体Ｗの外周下面を保持するための吸引部が備えられている。

昇降シリンダ２５は、スライダー２３の上下位置（高さとも言う）を調整するものであり、保持台２０に取り付けられている。そして、昇降シリンダ２５は、制御部ＣＮからの制御信号に基づいて、スライダー２３が取り付けられている可動部の高さがそれぞれ独立して制御される。

なお、積層体Ｗをどの程度傾斜させれば、撮像対象となる界面Ｋを水平状態（つまり、界面Ｋが被写界深度に収まる状態）となるかは、予め登録されたマッピング情報に基づいて、制御部ＣＮ等で算出しておく。そして、制御部ＣＮは、積層体Ｗをスライダー機構（Ｘ軸スライダー６１，Ｙ軸スライダー６２）でＸ方向やＹ方向に移動させながら、Ｘ方向およびＹ方向の現在位置情報を取得し、この現在位置情報と予め登録されたマッピング情報に基づいて、保持姿勢傾斜機構（昇降シリンダ２５等）を制御し、積層体Ｗの傾斜角度を調整する。このとき、制御部ＣＮは、作動距離ＷＤが一定になるように昇降機構（Ｚ軸ステージ６０）も制御する。

図４は、本発明を具現化する別の形態の一例における全体構成を示す概略図である。
図４（ａ）（ｂ）には、中央部が上方に湾曲した積層体Ｗを検査する様子が図示されている。図４（ａ）には、積層体Ｗの中央部を撮像する様子が示されている。
図４（ｂ）には、積層体Ｗの周辺部を撮像する様子が示されている。

保持部２Ｂを備えたボイド検査装置１は、この様な構成をしているため、焦点顕微鏡部４の撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）の被写界深度に撮像対象となる界面Ｋが収まらない程、積層体Ｗに反りや変形が生じていたとしても、界面Ｋが被写界深度に収まるよう（つまり、水平状態となるよう）に、保持部２Ｂで保持している積層体Ｗの傾斜角度を変更しつつ、作動距離ＷＤを一定に保つことができ、焦点距離を揺動させて、界面Ｋに潜む微小なボイドも正しく検出することができる。

［変形例］
なお上述では、積層体Ｗが、シリコンウエーハを貼り合わせたもので、照明部３から照射される照明光Ｌ１の波長が、１０００〜１１００ｎｍを含む赤外光である形態を例示した。シリコンウエーハは、波長９００ｎｍより短波長の可視光は透過せず、波長９００ｎｍ以上から徐々に透過率が上がる。そして、概ね波長１０００ｎｍ以上の赤外光であれば、シリコンウエーハの内部を観察するのに十分な光量が得られる。一方、波長が１１００ｎｍよりも長くなると、撮像カメラ４０の撮像素子４０ＰがＣＣＤやＣＭＯＳの場合、感度特性が低下する。また、撮像カメラ４０の撮像素子４０ＰがＩｎＧａＡｓ等の化合物を用いたものであれば、当該波長での感度は高いが、動作速度（撮像レート）が遅くなってしまう。そのため、積層体Ｗが、シリコンウエーハを貼り合わせたものであれば、照明部３から照射される照明光Ｌ１の波長が、１０００〜１１００ｎｍを含む赤外光であることが好ましい。

しかし、本発明を具現化する上で、照明部３から積層体Ｗに向けて照射される照明光をは、これ以外の波長の光でも良く、検査対象となる積層体Ｗの波長特性（光の透過率など）や撮像素子の受光感度特性に応じて設定すれば良い。

［その他、変形例］
なお上述では、焦点距離揺動機構４５は、ターレット４７を６０度ずつ回転させることで光路長変更素子４６ａ〜４６ｆが切り替えられ、対物レンズ４２の焦点距離ｆを１段階ずつ（ラスタースキャンする様に）変化させ、ターレットが１回転すれば元の状態に戻り、同様の動作を繰り返す例を図示して説明した。しかし、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、ターレット４７が６０度ずつ回転することで１段階ずつ焦点距離ｆが変わるように配置しておく必要はなく、それ以外の順番（例えば、４６ａ、４６ｃ、４６ｅ、４６ｂ、４６ｄ、４７ｆの順や、４６ａ、４６ｄ、４６ｂ、４６ｅ、４６ｃ、４７ｆの順）で配置しても良い。

また上述では、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、それぞれ厚みの異なる平行平板を例示したが、それぞれ曲率の異なる凸レンズや凹レンズで構成しても良い。

また上述では、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、形状が円形のものを図示したが、扇型や矩形等であっても良い。

なお上述では、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆとして、それぞれ厚みの異なる平行平板が６枚配置された構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、光路長変更素子４６ａ〜４６ｆは、この様な構成に限定されず、それぞれ曲率の異なるレンズで構成しても良い。また、光路長変更素子の枚数は、６枚に限定されず、少なくとも２枚以上であれば良い。

なお上述では、相対移動部６に回転機構６３を備えた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、回転機構６３は、必須の構成では無く、これが省かれた構成であっても良い。

なお上述では、相対移動部６として、照明部３を含めた共焦点顕微鏡部４等を一体的に昇降させる構成を例示した。しかし、照明光Ｌ１の照射範囲が撮像領域Ｆ（１）〜Ｆ（６）を隈無くカバーできれば、照明部３は、共焦点顕微鏡部４等と一体的に昇降させない構成であっても良い。

１ ボイド検査装置
２ 保持部
３ 照明部
４ 共焦点顕微鏡
５ 測長器
６ 相対移動部
ＣＮ 制御部
２０ 保持台
２１ 把持部材
２３ スライダー
２４ 自在継手
２５ 昇降シリンダ
４０ 撮像カメラ（４０Ｐ：撮像素子）
４１ 鏡筒
４２ 対物レンズ
４３ ピンホールアレイ
４５ 焦点距離揺動機構
４６ａ〜４６ｆ 光路長変更素子
４７ ターレット
４８ 回転機構
６０ Ｚ軸ステージ
６１ Ｘ軸スライダー
６２ Ｙ軸スライダー
６３ 回転機構
Ｗ 積層体（ウエーハなど）
Ｋ 界面
Ｂ１，Ｂ２ ボイド
Ｆ 検査領域
Ｆ（１）〜Ｆ（６） 撮像領域
ＷＤ 作動距離
ｆ 焦点距離
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ 観察光
ＬＢ 計測ビーム
ＲＭ 基準焦点位置
ＲＮ 近方位置（焦点距離の揺動上端位置）
ＲＦ 遠方位置（焦点距離の揺動下端位置）

Claims (4)

1. 積層体の界面に潜むボイドを検査するボイド検査装置において、
   前記積層体を保持する保持部と、
   前記積層体に向けて照明光を照射する照明部と、
   前記積層体の内部を観察する共焦点顕微鏡部と、
   前記積層体と前記共焦点顕微鏡部との距離を測定する測長器と、
   前記共焦点顕微鏡部および前記測長器を、前記保持部に対して一体的に相対移動させる相対移動部と、
   前記相対移動部を制御する制御部とを備え、
   前記相対移動部は、
   前記積層体の厚み方向に相対移動させる昇降機構と、当該厚み方向と直交する方向に相対移動させるスライダー機構とを備え、
   前記制御部は、
   前記スライダー機構を相対移動させつつ、前記測長器で測定した前記距離に基づいて、前記積層体と前記共焦点顕微鏡部との作動距離が一定になるように、前記昇降機構を相対移動させ、
   前記共焦点顕微鏡部には、
   前記積層体の界面を含む所定範囲で焦点距離を揺動させる焦点距離揺動機構を備えた
   ことを特徴とする、ボイド検査装置。
2. 前記保持部に前記積層体を保持した状態で、当該積層体を前記スライダー機構により相対移動させながら、当該積層体と前記共焦点顕微鏡部との距離を前記測長器で測定して取得したマッピング情報を登録するマッピング情報登録部を備え、
   前記制御部は、前記スライダー機構の現在位置情報と前記マッピング情報とに基づいて、前記昇降機構を制御する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のボイド検査装置。
3. 前記保持部は、前記積層体を保持した姿勢を傾斜させる保持姿勢傾斜機構を備え、
   前記制御部は、前記スライダー機構の現在位置情報と前記マッピング情報とに基づいて、前記保持姿勢傾斜機構を制御する
   ことを特徴とする、請求項２に記載のボイド検査装置。
4. 前記積層体が、シリコンウエーハを貼り合わせたもので、
   前記照明部から照射される照明光の波長が、１０００〜１１００ｎｍを含む
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のボイド検査装置。