JP2004006504A - Bump inspection method and apparatus - Google Patents
Bump inspection method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004006504A JP2004006504A JP2002159744A JP2002159744A JP2004006504A JP 2004006504 A JP2004006504 A JP 2004006504A JP 2002159744 A JP2002159744 A JP 2002159744A JP 2002159744 A JP2002159744 A JP 2002159744A JP 2004006504 A JP2004006504 A JP 2004006504A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bump
- light
- work
- height
- actual
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークの表面に形成されたバンプ(突起)を検査する方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップの実装において、実装密度の向上、多ピンの接続を目的として、ワイヤボンディングに変わり、バンプを用いることが行われている。バンプ接続の場合には、リード線の接続に比べて実装時間の短縮が図れること、リード線の接続に比べて実装面積が小さくなること、リード線の接続に比べて信号到達時間が短縮できるという利点を有するからである。
ところで、このバンプを用いる実装においては、リードフレーム等の実装基板の対応箇所に多数のバンプを一括接着することから、バンプの表面形状、形成位置、幅、高さが適切であることが要請される。半導体集積回路の高集積化及び微細化が進んだ今日においては、尚更である。
そこで、今日、半導体ウエハや半導体チップ等の半導体基板のバンプを検査するためのバンプ検査システム又はバンプ検査装置が種々提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体基板に形成されるバンプの種類としてはボールバンプ、ストレートバンプ等があり、これらバンプの種類に拘わらずバンプの高さや形状を迅速かつ正確に検出できるバンプ検査方法及び装置は存在しなかった。
【0004】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、バンプの高さや形状を迅速かつ正確に検出できるバンプ検査方法及び装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のバンプ検査方法は、ワークの表面に形成されたバンプを検査するにあたり、前記ワークの表面における設計上でのバンプ位置に当該ワークの表面の法線方向から光を照射し、その反射光のうちの正反射成分又は乱反射成分をマスクを通して得た光情報から実際のバンプ位置を検出し、前記ワークの表面の実際のバンプ位置に斜め方向からスリット光を照射し、その反射光から得た光情報からバンプ高さ又は形状を検出することを特徴とする。
この場合の「マスク」は反射光を観測する観測光学系の焦平面位置又はその近傍に位置させることが好ましい。また、例えば、正反射成分の光情報を得るには、観測光学系の光軸の近傍部分が透光部、その周辺部分が遮光部であるマスクが使用され、一方、正反射成分の光情報を得るには、観測光学系の光軸の近傍部分が遮光部、その周辺部分が透光部であるマスクが使用される。さらに、スリット光の照射によりバンプ高さ又は形状を検出するには、例えば周知の光切断法が使用される。なお、この場合、各バンプに対して一条のスリット光を照射してもよいが、互いに平行な二条以上のスリット光を照射するようにしてもよい。さらに、バンプ全てにスリット光を一度に照射するようにしてもよい。
なお、「設計上でのバンプ位置」とは、バンプをワークに形成する際の設計において定められたバンプ位置を言う。
また、バンプ位置を検出したり、バンプ高さ又は形状を検出するための照射パターンの形成はデジタルミラーデバイスや透明液晶を使用することが好ましい。
【0006】
このようなバンプ検査方法によれば、ワークの表面に照射し、そこで反射した光のうちの正反射成分又は乱反射成分から実際のバンプ位置を検出し、そのバンプ位置を基準にスリット光を照射しているので、バンプ高さ又は形状を正確に検出することができる。また、実際のバンプ位置と設計上でのバンプ位置とのずれが許容範囲内にない場合にはバンプ不良とすることもできる。一方、実際のバンプ位置と設計上でのバンプ位置とのずれが許容範囲内にある場合や、実際のバンプ位置と設計上でのバンプ位置とのずれが許容範囲内にはないが、バンプ形成プロセスの解析のために必要な場合には、実際のバンプ位置にてバンプ高さや形状を検出することができる。
【0007】
請求項2記載のバンプ検査方法は、請求項1記載のバンプ検査方法において、前記バンプが、上部が球状のバンプの場合、前記法線方向から照射する光のビーム寸法を当該バンプの寸法よりも小さくし、正反射成分である光情報から実際のバンプ位置を検出することを特徴とする。「上部が球状のバンプ」とは、特に限定はされないが、ボールバンプやマッシュルームバンプ等を言う。
【0008】
このバンプ検査方法によれば、ワークの表面にその法線方向から光を照射すると、上部が球状のバンプの場合には、反射光のうちの正反射成分は当該バンプの頂部で反射したものとなるので、主に正反射成分の光情報を得ることにより、実際のバンプ位置を正確に検出することができる。
なお、上部が球状のバンプの場合に、光のビーム寸法をバンプの寸法よりも大きくすると、バンプの頂部からの正反射成分の光情報のみならず、ワークの表面からの正反射成分の光情報までが検出されるので、画像処理が煩雑となる。
【0009】
請求項3記載のバンプ検査方法は、請求項1記載のバンプ検査方法において、前記バンプがストレートバンプの場合、前記法線方向から照射する光のビーム寸法を当該ストレートバンプの寸法よりも大きくし、乱反射成分である光情報から実際のバンプ位置を検出することを特徴とする。「ストレートバンプ」とは、例えば金バンプのように表面が平らではあるが、ワーク表面よりも粗面となっているバンプを言う。この場合の「光のビーム寸法」はバンプ位置ずれの許容範囲を考慮して定めることが好ましい。例えば、バンプ位置ずれの許容範囲を超えた場合には、バンプの頂部からの正反射成分が検出できないようなビーム寸法としておけば、容易に、バンプ不良かどうかを判定することができる。
【0010】
このバンプ検査方法によれば、ワークの表面にその法線方向から光を照射すると、ストレートバンプの場合には、反射光のうちの乱反射成分は当該バンプの上面で反射したものとなるので、主に乱反射成分の光情報を得ることにより、実際のバンプ位置を正確に検出することができる。ちなみに、ワークの表面で反射した光は、ワークが半導体ウェーハの場合に正反射成分となる。
【0011】
請求項4記載のバンプ検査装置は、ワークの表面に形成されたバンプを検査するバンプ検査装置において、前記ワークの表面における設計上でのバンプ位置に当該ワークの表面の法線方向から光を照射し、その反射光のうちの正反射成分又は乱反射成分をマスクを通して得た光情報から実際のバンプ位置を検出し、前記ワークの表面の実際のバンプ位置に斜め方向からスリット光を照射し、その反射光から得た光情報からバンプ高さ又は形状を検出することを特徴とする。この場合、各バンプに対して一条のスリット光を照射してもよいが、互いに平行な二条以上のスリット光を照射するような構成としてもよい。さらに、バンプ全て(あるいはバンプ不良のものを除いたバンプ全て)にスリット光を一度に照射するようにしてもよい。
【0012】
このようなバンプ検査装置によれば、ワークの表面に照射し、そこで反射した光のうちの正反射成分又は乱反射成分から実際のバンプ位置を検出し、そのバンプ位置を基準にスリット光を照射しているので、バンプ高さ又は形状を正確に検出することができる。
【0013】
請求項5記載のバンプ検査装置は、請求項4記載のバンプ検査装置において、照射パターンを空間光変調器によって形成するように構成されていることを特徴とする。ここで「空間光変調器」としては、例えばデジタルミラーデバイスや透明液晶が考えられる。
【0014】
この空間光変調器を使用することにより、照射パターンを簡単に変更することが可能となる。
【0015】
請求項6記載のバンプ検査装置は、請求項5記載のバンプ検査装置において、前記スリット光を照射する光学系がシャインプルーフ光学系を構成していることを特徴とする。
【0016】
光学系をシャインプルーフ光学系とすることで、ワークの表面全体で焦点を合わせることが可能となり、より正確に、バンプ高さ及び形状を検出することができる。
【0017】
なお、前記バンプ検査方法又は装置においてスリット光を照射するにあたり、ワークの表面に対して斜め方向から幅広又は幅狭のスリット光を選択的に照射することも可能である。この場合、幅広のスリット光の幅をバンプの幅又は直径よりも大きくなるように設定し、幅狭のスリット光の幅をバンプの幅又は直径よりも小さくなるように設定することが好ましい。さらに、幅狭のスリット光の場合、平行な複数のスリット光を同一のバンプに当てることが好ましい。このようにすることで、同一のバンプの複数箇所を同時に検査できるので、検査時間の短縮と精度の向上が図れる。
【0018】
このような構成では、バンプの種類に応じてワークの表面に幅広又は幅狭のスリット光を照射するようにする。この場合、幅広のスリット光を当てた場合、バンプの影が形成される。この影の長さ等を計測することにより、バンプ高さを計測することができる。この幅広のスリット光は特に制限はされないがボールバンプを検査する場合に特に有効である。
一方、幅狭のスリット光をバンプ配列部分に当てた場合、バンプ上面に対応する明部とベース面に対応する明部とでは位置がずれることになる。この位置ずれ量はバンプ高さを反映している。この幅狭のスリット光は特に制限はされないがストレートバンプを検査する場合に特に有効である。
【0019】
また、前記バンプ検査方法又は装置においては、ワークのバンプ配列方向に沿って延びるスリット光を照射することが好ましい。このようにすることで、配列された複数のバンプを同時に検査することができる。
【0020】
さらに、前記バンプ検査方法又は装置においては、スリット光の反射光を観測する観測光学系は受光部としてラインセンサを含んで構成されていることが好ましい。この場合ラインセンサの延在方向はスリット光の延在方向と直交する方向となっていて、ラインセンサをスリット光の延在方向に移動させてバンプの検査をすることが好ましい。このバンプ検査装置によれば、ラインセンサ(1次元センサ)によって受光しているので、2次元センサを用いる場合に比べて迅速に検査が行えることになる。
【0021】
【発明の実施の形態】
1.バンプ測定装置の構成
本発明に係るバンプ測定装置は、図1〜図3に示すように、任意の投射パターンを保持可能なDMD(デジタルミラーデバイス)100と、DMD100を照明するDMD照明光学系200と、被検面500上のバンプ位置を測定するためのバンプ位置測定用光学系300と、バンプ高さを測定するためのバンプ高さ測定用光学系400とを備えている。この場合のDMD100とDMD照明用光学系200は、バンプ位置を求めるバンプ位置検出装置と、バンプ高さを求める装置とで兼用することもできる。この場合には、例えば、DMD100全体の角度を変えるなりして、バンプ位置を求める場合と、バンプ高さを求める場合とで、バンプ位置測定用光学系300と、バンプ高さ光学系400との切換えができるような構成とすればよい。
【0022】
2.DMD100の構成
図1〜図3に示すDMD100は、2次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセル毎にメモリ素子による静電界作用によって微小ミラーの傾きが制御可能で、微小ミラーの光の反射角度を変化させることによってオン/オフ状態を作る反射形表示素子であり、任意の投射パターンを保持可能となっている。
【0023】
3.DMD照明用光学系200の構成
図1に示すDMD照明用光学系200は、ランプ201、反射鏡202、集光レンズ203、インテグレータロッド204及びコンデンサレンズ205を備えている。
ランプ201としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が使用される。反射鏡202としては、楕円反射鏡が使用され、この楕円反射鏡の一つの焦点にランプ201が設けられる。ランプ201からの光はこの反射鏡202によって反射されて平行光となる。集光レンズ203は反射鏡202からの光を集光させてインテグレータロッド204に導く。インテグレータロッド204は光束を平均化させる。コンデンサレンズ205はインテグレータロッド204からの光を平行光とする。この平行光によってDMD100を照明する。
【0024】
4.バンプ位置測定用光学系300の構成
図4に示すバンプ位置測定用光学系300は、投影レンズ301、結像レンズ302、対物レンズ303、ハーフミラー304、結像レンズ305、全反射ミラー306、結像レンズ307、マスク308、結像レンズ309及びCCD310を備えている。
投影レンズ301はDMD100を光を平行光にして投影するものであり、結像レンズ302は投影レンズ301からの光を結像させるためのものである。また、対物レンズ303は結像レンズ302からの光を平行光にして被検面500に照射すると共に、被検面500で反射した光を結像するものであり、ハーフミラー304は対物レンズ303からの光を照射光と分岐するものである。さらに、結像レンズ305はハーフミラー304からの光を受光するもので、全反射ミラー306は結像レンズ305からの光の向きを偏向するものである。また、結像レンズ307は全反射ミラー306からの光を結像させるためのものであり、マスク308は結像レンズ307からの光の一部を遮断するためのもので結像レンズ307の焦点位置(絞り面)に設けられる。さらに、結像レンズ309はマスク308からの光を平行光にするためのもので、CCD310は結像レンズ309からの光を受光して電気信号に変換するものである。CCD310は2次元センサとして構成されていることが好ましい。
【0025】
5.マスク308の構成
マスク308としては、図4に示すように、ボールバンプ用マスク308aとストレートバンプ用マスク308bが使用される。ボールバンプ用マスク308aは中心が透光部で周辺が遮光部となっていて、被検面500での乱反射成分を遮断する。一方、ストレートバンプ用マスク308bは中心が遮光部で周辺が透光部となっていて、被検面500での正反射成分を遮断する。この場合、ボールバンプ用マスク308aとストレートバンプ用マスク308bとの2種のマスクを用意し、これらを必要に応じて切り換えて使用してもよいが、透明液晶板によってマスクパターンを変えることによりボールバンプ用マスク308aとストレートバンプ用マスク308bとを構成してもよい。
なお、マッシュルームバンプ用マスクの場合はボールバンプ用マスクと同じ構成とすればよい。
【0026】
6 バンプ位置測定原理
(1)ボールバンプの場合
図5(a)に示すように、ボールバンプ600は上部が球状となっているため、ワーク(例えば半導体ウェーハ)の被検面500に対してその法線方向から光を当てるとその頂部に当たった光は正反射し、その他の場所に当たった光は乱反射する。したがって、ボールバンプ600に照射され、そこで反射した光のうち正反射成分のみを観測すれば、ボールバンプ600の頂部位置ひいてはバンプ位置が検出できることになる。この場合、ボールバンプ600の大きさ(径乃至は寸法)よりも小さい光束(スポット光)をボールバンプ600に当てることが好ましい。ボールバンプ600が形成されている被検面500の表面は平面であり、比較的に平滑なので、その平面に当たった光が正反射成分として同時に検出されるのを防止するためである。
マッシュルームバンプの場合も同様である。
【0027】
(2)ストレートバンプの場合
図5(b)に示すように、ストレートバンプ700の上面はほぼ平面ではあるがその上面は荒れている(粗度が高い)ため、その上面に当たった光は乱反射成分する。一方、被検面500の表面からの反射光は正反射成分となるので、その境界を検出することでバンプ位置が検出できることになる。この場合は、ストレートバンプ700の大きさ(寸法)よりも大きい光束(エリア光)をストレートバンプ700に当てることが好ましい。
【0028】
7.バンプ高さ測定用光学系400の構成
図3に示すバンプ高さ測定用光学系400は、投影レンズ401、対物レンズ402、結像レンズ403及びCCD404を備えている。
投影レンズ401はDMD100からの光を平行光にして被検面500に照射するものである。DMD100、投影レンズ401及び被検面500はシャインプルーフ光学系を構成する。シャインプルーフ光学系としたのは、DMD100の各部から被検面500の対応位置までの光路長を合わせるためである。対物レンズ402は被検面500からの光を結像するものであり、結像レンズ403は対物レンズ402からの光を受光するものである。また、CCD404は結像レンズ403からの光を受光して電気信号に変換するものである。この場合のCCD404はラインセンサとして構成することが好ましい。なお、対物レンズ402と結像レンズ403との間の絞り位置には絞り405が設けられ、これらは両側テレセントリック光学系を構成している。そして、このテレセントリック光学系においては開口角を狭くし、これにより焦点深度を深くしている。
【0029】
8.バンプの高さ測定原理の一例
バンプ位置測定用光学系300で得られたバンプ位置データに基づき被検面500上に形成されているバンプの配列ピッチをコンピュータによる画像処理によって求める。
【0030】
次いで、バンプの種類に応じて幅広のスリット光にするか、幅狭のスリット光にするかを選択する。具体的にはバンプの種類がボールバンプ又はマッシュルームバンプの場合には幅広のスリット光を選択し、その他の場合、つまりバンプの種類がストレートバンプの場合には幅狭のスリット光を選択する。また、バンプの配列ピッチが既に求められているので、その配列ピッチから1次元センサ(ラインセンサ:CCD404によって構成されている。)の走査スピードをコンピュータによって演算する。
【0031】
そして、この場合、幅広のスリット光を選択した場合には、DMD100の制御によりバンプの径の2倍程度の幅広のスリット光を図6に示すように入射角θ(例えば45°)をもって被検面500に照射してバンプ高さ測定用光学系400で反射角θ(例えば45°)をもって被検面500の光像を取り込む。この際に1次元センサをスリット光の延在方向に移動させる。
【0032】
このときの様子が図6及び図7に示されている。ただし、図6及び図7は説明の便宜上ストレートバンプを例に示してある。このときにはバンプ600に当たった光によってバンプ600の影ができる。この影の長さからコンピュータによってバンプの高さを求める。なお、バンプがボールバンプ700の場合には、バンプ700に当たった光によってバンプ700の影ができる一方で、バンプ700の頂点が輝点となるので、影の長さ及び輝点の位置からコンピュータによってバンプの高さを求めることができる。
【0033】
なお、図7(a)はバンプの図7(b)のA−A線に沿う断面図を示し、山の部分はバンプ、谷の部分は被検面500のベース面を示している。
【0034】
一方、幅狭のスリット光を選択した場合には、DMD100の制御によりバンプ600の径の4分の1程度の幅狭の光を図8に示すように入射角θ(例えば45°)をもって被検面500に照射し、バンプ高さ測定用光学系400で反射角θ(例えば45°)をもって被検面500の光像を取り込む。この際に1次元センサ32をスリット光の延在方向に移動させる。
【0035】
このときの様子が図8及び図9に示されている。ただし、図8及び図9は説明の便宜上ストレートバンプ600を例に示してある。このときには図8及び図9(b)に示すように、スリット光のうちバンプ600に当たった部分と被検面500の表面(ベース)に当たった部分とで光像(明部)に位置ずれができ、この位置ずれ量はバンプ高さを反映している。したがって、光像の位置ずれ量を計測することによって、バンプ高さを求めることができる。
【0036】
なお、図9(a)はバンプの図9(b)のA−A線に沿う断面図を示し、谷の部分は被検面500の表面を示している。
【0037】
9.バンプの検査プロセスの一例
(1)ボールバンプの場合
まず、設計上でのバンプ位置データをコンピュータに読み込む(S1)。バンプ位置データに基づいて被検面500の設計上でのバンプ位置にスポット光を照射する(S2)。この場合のスポット光の照射パターンはコンピュータの処理装置にてDMD100のミラーを制御することによって形成される。そして、被検面500からの反射光のうち正反射成分の光情報から実際のバンプ位置をコンピュータの処理装置にて求める。次いで、設計上のバンプ位置と実際のバンプ位置とのずれ量をコンピュータの処理装置にて演算してバンプの良、不良を判定する。バンプ不良が発見された場合、ワーク全体を不良とし、そのワークについてバンプ高さの検出を止めてもよいが、良バンプのみの高さを測定してもよい。この場合には、良バンプのバンプ位置データに基づいて被検面500の良バンプにスリット光を照射する。この場合のスポット光の照射パターンはコンピュータの処理装置にてDMD100のミラーを制御することによって形成される。そして、被検面500からの反射光である光情報からコンピュータの処理装置にてバンプ高さを演算する。
一方、不良バンプのバンプ高さをも検出する場合には、不良バンプの実際のバンプ位置データに基づいて被検面500の不良バンプにスリット光を照射する。この場合のスポット光の照射パターンはコンピュータの処理装置にてDMD100のミラーを制御することによって形成される。そして、被検面500からの反射光である光情報からコンピュータの処理装置にてバンプ高さを演算する。
なお、ボールバンプではなくてマッシュルームバンプの場合にも同様にしてバンプ検査を行う。
【0038】
(2)ストレートバンプの場合
ストレートバンプの場合も、スポット光の代わりにエリア光が照射される点を除いて、ほぼ同様なプロセスでバンプ検査が行われる。
【0039】
9.バンプ検査システムの一例の構成
図10には、前記バンプ測定装置が組み込まれたバンプ検査システムが示されている。
このバンプ検査システムは、バンプ位置測定装置800とバンプ高さ測定装置900とを備えている。このバンプ検査システムにおいては、バンプ位置測定装置800及びバンプ高さ測定用光学系900のDMD100はDMDコントローラ2100、2200を介してホストコンピュータ1000によって制御されるようになっている。また、CCD310、404はCCDコントローラ1100、1200を介して画像処理ユニット1300に接続され、画像処理ユニット1300はホストコンピュータ1000に接続されている。同図において、符号1400はXYθステージであり、XYθステージコントローラ1500を介してホストコンピュータ1000に接続されている。また、符号1600はXZステージであり、XZステージコントローラ1700を介してホストコンピュータ1000に接続されている。また、符号1800はモニタであり、符号1900はCRTである。
【0040】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【0041】
【発明の効果】
本発明の代表的なものの効果を説明すれば、バンプ位置を求めて、その後にバンプ高さを求めているので、バンプ高さを正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るDMD照明用光学系の構成図である。
【図2】実施形態に係るバンプ位置測定用光学系の構成図である。
【図3】実施形態に係るバンプ高さ測定用光学系の構成図である。
【図4】実施形態に係るマスクの構成図である。
【図5】実施形態に係るバンプ位置測定原理を示す図である。
【図6】幅広のスリット光を当てた場合の作用を示す図である。
【図7】幅広のスリット光を当てた場合のバンプの影の出方を説明するための図である。
【図8】幅狭のスリット光を当てた場合の作用を示す図である。
【図9】幅狭のスリット光を当てた場合の光像を説明するための図である。
【図10】バンプ検査システムの構成図である。
100 DMD
200 DMD照明用光学系
300 バンプ位置測定用光学系
400 バンプ高さ測定用光学系
500 被検面
600 ボールバンプ
700 ストレートバンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting bumps (projections) formed on a surface of a work.
[0002]
[Prior art]
In mounting semiconductor chips, bumps are used instead of wire bonding for the purpose of improving the mounting density and connecting multiple pins. In the case of bump connection, the mounting time can be reduced compared to the connection of the lead wire, the mounting area can be reduced compared to the connection of the lead wire, and the signal arrival time can be reduced compared to the connection of the lead wire. This is because it has advantages.
By the way, in mounting using these bumps, since a large number of bumps are collectively bonded to corresponding portions of a mounting substrate such as a lead frame, it is required that the surface shape, formation position, width, and height of the bumps be appropriate. You. In today's world, where the degree of integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits has advanced, this is even more so.
Therefore, various bump inspection systems or bump inspection apparatuses for inspecting bumps on semiconductor substrates such as semiconductor wafers and semiconductor chips have been proposed today.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, types of bumps formed on a semiconductor substrate include ball bumps and straight bumps, and there is no bump inspection method and apparatus that can quickly and accurately detect the height and shape of a bump regardless of the type of bump. Was.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a bump inspection method and apparatus capable of quickly and accurately detecting the height and shape of a bump.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the bump inspection method according to
In this case, it is preferable that the “mask” is located at or near the focal plane position of the observation optical system that observes the reflected light. In addition, for example, to obtain optical information of the specular reflection component, a mask in which a portion near the optical axis of the observation optical system is a light transmitting portion and a peripheral portion is a light shielding portion is used. In order to obtain (1), a mask having a light-shielding portion near the optical axis of the observation optical system and a light-transmitting portion around the portion is used. Further, in order to detect the bump height or the shape by irradiating the slit light, for example, a known light cutting method is used. In this case, each bump may be irradiated with one slit light, or two or more parallel slit lights may be irradiated. Furthermore, all the bumps may be irradiated with slit light at a time.
The “bump position in the design” refers to a bump position determined in the design when forming a bump on a work.
Further, it is preferable to use a digital mirror device or a transparent liquid crystal for forming an irradiation pattern for detecting a bump position or detecting a bump height or a shape.
[0006]
According to such a bump inspection method, an actual bump position is detected from the regular reflection component or irregular reflection component of the light reflected on the work surface, and slit light is irradiated based on the bump position. Therefore, the bump height or shape can be accurately detected. In addition, when the deviation between the actual bump position and the designed bump position is not within the allowable range, a bump failure can be determined. On the other hand, when the deviation between the actual bump position and the designed bump position is within the allowable range, or when the actual bump position and the designed bump position are not within the allowable range, the bump formation is not performed. If necessary for the analysis of the process, the bump height and shape can be detected at the actual bump position.
[0007]
The bump inspection method according to claim 2 is the bump inspection method according to
[0008]
According to this bump inspection method, when light is applied to the surface of the work from the normal direction, if the upper part is a spherical bump, the regular reflection component of the reflected light is the one reflected at the top of the bump. Therefore, the actual bump position can be accurately detected by mainly obtaining the optical information of the specular reflection component.
If the beam size of the light is larger than the size of the bump when the upper portion is a spherical bump, not only the optical information of the specular reflection component from the top of the bump but also the optical information of the specular reflection component from the surface of the work. , The image processing becomes complicated.
[0009]
The bump inspection method according to claim 3 is the bump inspection method according to
[0010]
According to this bump inspection method, when light is applied to the surface of the work from its normal direction, in the case of a straight bump, the irregularly reflected component of the reflected light is reflected on the upper surface of the bump. The actual bump position can be accurately detected by obtaining the optical information of the irregular reflection component. Incidentally, the light reflected on the surface of the work becomes a regular reflection component when the work is a semiconductor wafer.
[0011]
5. A bump inspection apparatus for inspecting a bump formed on a surface of a work, wherein the bump position on the surface of the work in design is irradiated with light from a normal direction of the surface of the work. Then, the actual bump position is detected from the optical information obtained through the mask, the specular reflection component or the irregular reflection component of the reflected light, and the actual bump position on the surface of the work is irradiated with slit light from an oblique direction. The bump height or shape is detected from optical information obtained from the reflected light. In this case, one bump light may be applied to each bump, or two or more parallel slit lights may be applied to each bump. Further, the slit light may be applied to all the bumps (or all the bumps excluding the bump failure) at once.
[0012]
According to such a bump inspection apparatus, the actual bump position is detected from the regular reflection component or the irregular reflection component of the light reflected on the surface of the work, and the slit light is irradiated based on the bump position. Therefore, the bump height or shape can be accurately detected.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the bump inspecting apparatus according to the fourth aspect, the irradiation pattern is formed by a spatial light modulator. Here, as the “spatial light modulator”, for example, a digital mirror device or a transparent liquid crystal can be considered.
[0014]
By using this spatial light modulator, it is possible to easily change the irradiation pattern.
[0015]
According to a sixth aspect of the invention, in the bump inspection apparatus of the fifth aspect, the optical system for irradiating the slit light constitutes a Scheimpflug optical system.
[0016]
When the optical system is a Scheimpflug optical system, it is possible to focus on the entire surface of the work, and it is possible to more accurately detect the bump height and the shape.
[0017]
In irradiating the slit light in the bump inspection method or apparatus, it is also possible to selectively irradiate a wide or narrow slit light from an oblique direction to the surface of the work. In this case, it is preferable that the width of the wide slit light is set to be larger than the width or diameter of the bump, and the width of the narrow slit light is set to be smaller than the width or diameter of the bump. Further, in the case of narrow slit light, it is preferable to apply a plurality of parallel slit lights to the same bump. By doing so, a plurality of portions of the same bump can be inspected at the same time, so that the inspection time can be reduced and the accuracy can be improved.
[0018]
In such a configuration, a wide or narrow slit light is applied to the surface of the work according to the type of the bump. In this case, when a wide slit light is applied, a shadow of the bump is formed. By measuring the length of the shadow and the like, the bump height can be measured. The wide slit light is not particularly limited, but is particularly effective when inspecting a ball bump.
On the other hand, when the narrow slit light is applied to the bump arrangement portion, the positions of the bright portion corresponding to the bump upper surface and the bright portion corresponding to the base surface are shifted. This amount of displacement reflects the bump height. The narrow slit light is not particularly limited, but is particularly effective when inspecting a straight bump.
[0019]
Further, in the bump inspection method or apparatus, it is preferable to irradiate slit light extending along the bump arrangement direction of the work. In this way, a plurality of arranged bumps can be inspected simultaneously.
[0020]
Further, in the bump inspection method or apparatus, it is preferable that the observation optical system that observes the reflected light of the slit light includes a line sensor as a light receiving unit. In this case, the extending direction of the line sensor is a direction orthogonal to the extending direction of the slit light, and it is preferable to inspect the bump by moving the line sensor in the extending direction of the slit light. According to this bump inspection apparatus, since light is received by the line sensor (one-dimensional sensor), the inspection can be performed more quickly than when a two-dimensional sensor is used.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1. Configuration of Bump Measuring Apparatus As shown in FIGS. 1 to 3, a bump measuring apparatus according to the present invention includes a DMD (digital mirror device) 100 capable of holding an arbitrary projection pattern, and a DMD illumination
[0022]
2. The
[0023]
3. 1. Configuration of DMD
As the lamp 201, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. An elliptical reflecting mirror is used as the reflecting mirror 202, and a lamp 201 is provided at one focal point of the elliptical reflecting mirror. Light from the lamp 201 is reflected by the reflecting mirror 202 and becomes parallel light. The
[0024]
4. Configuration of Bump Position
The
[0025]
5. As the
In the case of a mushroom bump mask, the same configuration as the ball bump mask may be used.
[0026]
6. Principle of Measuring Bump Position (1) In the Case of Ball Bump As shown in FIG. When light is applied from the normal direction, light that hits the top is specularly reflected, and light that hits other places is irregularly reflected. Therefore, by observing only the specular reflection component out of the light radiated to the
The same applies to mushroom bumps.
[0027]
(2) In the case of a straight bump As shown in FIG. 5B, the upper surface of the
[0028]
7. Configuration of Bump Height
The
[0029]
8. An example of the principle of measuring the height of the bumps The arrangement pitch of the bumps formed on the
[0030]
Next, depending on the type of the bump, it is selected whether to use a wide slit light or a narrow slit light. Specifically, when the type of bump is a ball bump or a mushroom bump, a wide slit light is selected. In other cases, that is, when the type of a bump is a straight bump, a narrow slit light is selected. In addition, since the arrangement pitch of the bumps has already been determined, the computer calculates the scanning speed of the one-dimensional sensor (configured by the line sensor: CCD 404) from the arrangement pitch.
[0031]
In this case, when a wide slit light is selected, a wide slit light having a width of about twice the diameter of the bump is detected at an incident angle θ (for example, 45 °) as shown in FIG. The light is irradiated onto the
[0032]
The situation at this time is shown in FIG. 6 and FIG. However, FIGS. 6 and 7 show straight bumps as an example for convenience of explanation. At this time, the shadow of the
[0033]
FIG. 7A is a cross-sectional view of the bump taken along the line AA in FIG. 7B, where the peaks indicate the bumps and the valleys indicate the base surface of the
[0034]
On the other hand, when the narrow slit light is selected, the light having a narrow width of about の of the diameter of the
[0035]
The situation at this time is shown in FIGS. 8 and 9 show the
[0036]
9A shows a cross-sectional view of the bump along the line AA in FIG. 9B, and the valleys show the surface of the
[0037]
9. Example of Bump Inspection Process (1) In the case of a ball bump First, bump position data on design is read into a computer (S1). Based on the bump position data, a spot light is applied to the designed bump position of the test surface 500 (S2). In this case, the irradiation pattern of the spot light is formed by controlling the mirror of the
On the other hand, when the bump height of the defective bump is also detected, the defective bump on the
It should be noted that the bump inspection is performed in the same manner also for a mushroom bump instead of a ball bump.
[0038]
(2) In the case of a straight bump Also in the case of a straight bump, a bump inspection is performed by a substantially similar process except that an area light is irradiated instead of a spot light.
[0039]
9. Configuration of an Example of a Bump Inspection System FIG. 10 shows a bump inspection system in which the bump measuring device is incorporated.
This bump inspection system includes a bump
[0040]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0041]
【The invention's effect】
Explaining the effect of the typical embodiment of the present invention, since the bump position is obtained and then the bump height is obtained, the bump height can be accurately detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a DMD illumination optical system according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a bump position measuring optical system according to the embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram of a bump height measuring optical system according to the embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a mask according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a principle of measuring a bump position according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when a wide slit light is applied.
FIG. 7 is a diagram for explaining how shadows of bumps appear when a wide slit light is applied.
FIG. 8 is a diagram showing an operation when a narrow slit light is applied.
FIG. 9 is a diagram for explaining an optical image when narrow slit light is applied.
FIG. 10 is a configuration diagram of a bump inspection system.
100 DMD
200 Optical system for
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002159744A JP3978507B2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Bump inspection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002159744A JP3978507B2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Bump inspection method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004006504A true JP2004006504A (en) | 2004-01-08 |
| JP3978507B2 JP3978507B2 (en) | 2007-09-19 |
Family
ID=30429404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002159744A Expired - Fee Related JP3978507B2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Bump inspection method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3978507B2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017181A (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Nano System Solutions:Kk | Device and method for inspecting surface |
| JP2007024623A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Nano System Solutions:Kk | Surface inspection apparatus and surface inspection method |
| JP2007114087A (en) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Nano System Solutions:Kk | Surface inspection method |
| JP2008185551A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | V Technology Co Ltd | Height measuring device |
| JP2009167842A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Denso Corp | Valve timing adjusting device |
| JP2010014505A (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Nikon Corp | Three-dimensional shape measuring apparatus and three-dimensional shape measurement method |
| JP2010197171A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Waida Seisakusho:Kk | Edge detector, machine tool using the same, and edge detection method |
| JP2014106094A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Keyence Corp | Shape measurement device |
| JP2016133464A (en) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社ジェイテクト | Sphere position measurement device |
-
2002
- 2002-05-31 JP JP2002159744A patent/JP3978507B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017181A (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Nano System Solutions:Kk | Device and method for inspecting surface |
| JP2007024623A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Nano System Solutions:Kk | Surface inspection apparatus and surface inspection method |
| JP2007114087A (en) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Nano System Solutions:Kk | Surface inspection method |
| JP2008185551A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | V Technology Co Ltd | Height measuring device |
| JP2009167842A (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Denso Corp | Valve timing adjusting device |
| JP2010014505A (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Nikon Corp | Three-dimensional shape measuring apparatus and three-dimensional shape measurement method |
| JP2010197171A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Waida Seisakusho:Kk | Edge detector, machine tool using the same, and edge detection method |
| JP2014106094A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Keyence Corp | Shape measurement device |
| JP2016133464A (en) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社ジェイテクト | Sphere position measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3978507B2 (en) | 2007-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5109633B2 (en) | Measuring method and inspection method, measuring device and inspection device | |
| US7990535B2 (en) | Surface state detecting apparatus | |
| JP3878165B2 (en) | 3D measuring device | |
| JP2001013085A (en) | Flow inspection apparatus | |
| CN1287643A (en) | Three-dimensional detection method and equipment for electronic assembly | |
| CN101124453A (en) | Systems for 2D and 3D Image Inspection | |
| WO2003046530A1 (en) | Inspection device and inspection method for pattern profile, exposure system | |
| JP3978507B2 (en) | Bump inspection method and apparatus | |
| JP4207302B2 (en) | Bump inspection method and inspection apparatus | |
| JP2000131037A (en) | Object shape inspection device | |
| JP3223483B2 (en) | Defect inspection method and device | |
| KR101028335B1 (en) | Wire inspection device | |
| JP2002230523A (en) | Inspection equipment | |
| TWI845721B (en) | Wafer appearance inspection device and method | |
| JP2008058248A (en) | Diffracted light detector and inspection system | |
| JP2000028535A (en) | Defect inspection equipment | |
| JP2002267415A (en) | Semiconductor measuring equipment | |
| JP3341739B2 (en) | Bump apex detection method and bump height measurement method and apparatus using the same | |
| JP3316829B2 (en) | Comparative inspection method and device | |
| JP4566445B2 (en) | Bump height inspection method and inspection apparatus | |
| JP2008261787A (en) | Method of adjusting ring illumination device and ring illumination device performing the adjustment method | |
| JP2021131331A (en) | Substrate edge inspection device | |
| JP2008021884A (en) | Inspection device | |
| JP4795561B2 (en) | Bump height inspection method and inspection apparatus | |
| JPH03137502A (en) | Inspecting apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050426 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051024 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070306 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070426 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070522 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20070601 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130706 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |