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JP2011112361A - Device and method for inspecting bump - Google Patents

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JP2011112361A
JP2011112361A JP2009265952A JP2009265952A JP2011112361A JP 2011112361 A JP2011112361 A JP 2011112361A JP 2009265952 A JP2009265952 A JP 2009265952A JP 2009265952 A JP2009265952 A JP 2009265952A JP 2011112361 A JP2011112361 A JP 2011112361A
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JP
Japan
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bump
light
substrate
semiconductor element
reflected
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009265952A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kawada
努 河田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
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Abstract

【課題】バンプ接合部を効率よくかつ精度よく検査する。
【解決手段】基板53と半導体素子51との間に形成されたバンプ52を検査するバンプ検査装置は、基板53と半導体素子51との間にレーザー光を照射するレーザー照射装置10と、バンプ52を介して半導体素子51が戴置された基板53を保持するワーク保持部14と、基板表面に対し垂直方向にレーザー照射装置10を移動しながら、バンプ52に向けて照射されるレーザー光の入射方向が、基板53に対して平行方向になるようにレーザー照射装置10からレーザー光を照射させるXYZステージ13と、バンプ表面から基板53と平行方向に反射された反射光を受光する受光装置11と、受光装置11が受光した反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、バンプ52の接合状態を良好と判定する制御部17と、を有する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to efficiently and accurately inspect a bump bonding portion.
A bump inspection apparatus for inspecting a bump formed between a substrate and a semiconductor element includes a laser irradiation apparatus for irradiating a laser beam between the substrate and the semiconductor element, and a bump. The workpiece holder 14 holding the substrate 53 on which the semiconductor element 51 is placed via the laser beam, and the incidence of the laser light irradiated toward the bump 52 while moving the laser irradiation device 10 in the direction perpendicular to the substrate surface An XYZ stage 13 that irradiates laser light from the laser irradiation device 10 so that the direction is parallel to the substrate 53, and a light receiving device 11 that receives reflected light reflected in a direction parallel to the substrate 53 from the bump surface. The control unit 17 determines that the bonding state of the bump 52 is good when the intensity distribution of the reflected light received by the light receiving device 11 satisfies a predetermined condition.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、バンプ検査装置およびバンプ検査方法に関する。   The present invention relates to a bump inspection apparatus and a bump inspection method.

半導体チップや半導体パッケージを基板に実装する方法として、バンプによる接続方法が知られている。この場合、バンプの形状の良否が接続の信頼性を左右する。バンプの形状を検査するバンプ検査装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。このバンプ検査装置は、ステージ、CCD(Charged Coupled Device)カメラ、および画像処理装置を備えており、基板にバンプが正しく形成されているか否かを検査する。   As a method for mounting a semiconductor chip or a semiconductor package on a substrate, a connection method using bumps is known. In this case, the quality of the bumps determines the connection reliability. As a bump inspection apparatus for inspecting the shape of the bump, for example, there is one described in Patent Document 1. This bump inspection apparatus includes a stage, a CCD (Charged Coupled Device) camera, and an image processing apparatus, and inspects whether or not the bumps are correctly formed on the substrate.

また、特許文献2では、光ビームをパッケージの裏面に沿って各バンプ列の間に斜め方向に入射させ、バンプで反射された光の結像点の位置を計測し、所定の基準位置と比較することにより、バンプに欠陥があるか否かを判定する技術が記載されている。   In Patent Document 2, a light beam is incident obliquely between the bump rows along the back surface of the package, and the position of the imaging point of the light reflected by the bump is measured and compared with a predetermined reference position. Thus, a technique for determining whether or not a bump is defective is described.

特開2006−234667号公報JP 2006-234667 A 特開平3−215704号公報JP-A-3-215704

しかしながら、特許文献1記載の手法では、基板上方から撮像して得られたオブジェクト画像に含まれるバンプを表す画像を用いてバンプの位置及び形状の検査を行う。そのため、半導体素子やパッケージを搭載した後の基板のバンプ接合部を検査する手法として適していない。   However, in the technique described in Patent Document 1, the position and shape of a bump are inspected using an image representing a bump included in an object image obtained by imaging from above the substrate. Therefore, it is not suitable as a method for inspecting the bump bonding portion of the substrate after mounting the semiconductor element or the package.

また、バンプ接合部を側面から撮像しようとすると、撮像対象となるバンプの前に基板端面部が映り込むことがあり、鮮明な画像を取得することができない。また、これを解決するため、カメラの光軸を傾けると、半導体素子のシリコン基板が邪魔になってしまい、バンプ上部の異常を検出できない可能性がある。   Further, if an image of the bump bonding portion is taken from the side, the substrate end face portion may be reflected before the bump to be imaged, and a clear image cannot be acquired. In order to solve this problem, if the optical axis of the camera is tilted, the silicon substrate of the semiconductor element gets in the way, and it may not be possible to detect an abnormality at the top of the bump.

一方、特許文献2記載の手法では、パッケージの裏面に沿って各バンプ列の間に平行に又は各バンプ列に対し斜め方向に光を入射し、反射した光を検出することで、バンプの接合部を検査する。しかしながら、かかる技術による場合、入射光と異なる方向に反射した光を検出するため、反射光の軌道がバンプの形状により変動してしまう。そのため、検査の都度、バンプの形状に応じて光学系の位置あわせをする必要がある。したがって、検査効率が悪化するという問題がある。   On the other hand, in the method described in Patent Document 2, light is incident in parallel between the bump rows along the back surface of the package or in an oblique direction with respect to each bump row, and the reflected light is detected, thereby joining the bumps. Inspect the part. However, according to such a technique, since the light reflected in a direction different from the incident light is detected, the trajectory of the reflected light varies depending on the shape of the bump. For this reason, it is necessary to align the optical system in accordance with the shape of the bump at every inspection. Therefore, there is a problem that inspection efficiency deteriorates.

以上のことから、バンプ接合部を効率よくかつ精度よく検査する手法の開発が望まれている。   In view of the above, development of a method for inspecting bump joints efficiently and accurately is desired.

本発明によれば、
基板と半導体素子との間に形成されたバンプを検査するバンプ検査装置であって、
前記基板と前記半導体素子との間に光を照射する光照射部と、
前記バンプを介して前記半導体素子が戴置された前記基板を保持するステージと、
前記基板表面に対し垂直方向に前記光照射部を移動しながら、前記バンプに向けて照射される光の入射方向が、前記基板に対して平行方向になるように前記光照射部から光を照射させる移動機構と、
前記バンプ表面から前記基板と平行方向に反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、前記バンプの接合状態を良好と判定する判定部と、
を有するバンプ検査装置が提供される。
According to the present invention,
A bump inspection apparatus for inspecting a bump formed between a substrate and a semiconductor element,
A light irradiation unit for irradiating light between the substrate and the semiconductor element;
A stage for holding the substrate on which the semiconductor element is placed via the bump;
While moving the light irradiation unit in a direction perpendicular to the substrate surface, light is irradiated from the light irradiation unit so that the incident direction of the light irradiated toward the bumps is parallel to the substrate. A moving mechanism
A light receiving unit that receives reflected light reflected in a direction parallel to the substrate from the bump surface;
When the intensity distribution of the reflected light received by the light receiving unit satisfies a predetermined condition, a determination unit that determines that the bonding state of the bump is good,
A bump inspection apparatus is provided.

また、本発明によれば、
基板と半導体素子との間に形成されたバンプを検査するバンプ検査方法であって、
前記バンプを介して前記半導体素子が戴置された前記基板をステージに保持するステップと、
光の入射方向が、前記基板に対して平行方向になるように前記基板と前記半導体素子との間に光を照射しながら前記基板表面に対し垂直方向に前記バンプを走査するステップと、
前記バンプ表面から前記基板と平行方向に反射された反射光を受光するステップと、
受光した前記反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、前記バンプの接合状態を良好と判定するステップと、
を含む、バンプ検査方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A bump inspection method for inspecting a bump formed between a substrate and a semiconductor element,
Holding the substrate on which the semiconductor element is placed via the bumps on a stage;
Scanning the bumps in a direction perpendicular to the substrate surface while irradiating light between the substrate and the semiconductor element so that a light incident direction is parallel to the substrate;
Receiving reflected light reflected from the bump surface in a direction parallel to the substrate;
When the intensity distribution of the received reflected light satisfies a predetermined condition, the step of determining that the bump bonding state is good;
A bump inspection method is provided.

この発明によれば、基板表面に対し垂直方向に光照射部を移動しながら、光の入射方向が、基板に対して平行方向になるように光を照射し、バンプ表面から基板と平行方向に反射された反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、バンプの接合状態を良好と判定する。これにより、光の入射方向と、検出する反射方向とが同じ軌道になるため、光の位置合わせを不要とすることができる。また、バンプの形状が良好な場合は、バンプ中心で正反射するため、この正反射した光を検出してバンプ接合部の良不良を判定することができる。したがって、バンプ接合部を効率よくかつ精度よく検査することが可能になる。   According to this invention, while moving the light irradiation unit in the direction perpendicular to the substrate surface, the light is irradiated so that the incident direction of light is parallel to the substrate, and from the bump surface in the direction parallel to the substrate. When the intensity distribution of the reflected light reflected satisfies a predetermined condition, the bonding state of the bump is determined to be good. Thereby, since the incident direction of light and the reflection direction to detect become the same track | orbit, it can make the position alignment of light unnecessary. In addition, when the shape of the bump is good, the light is regularly reflected at the center of the bump. Therefore, it is possible to determine whether the bump joint is good or bad by detecting the regularly reflected light. Therefore, it becomes possible to inspect the bump bonding portion efficiently and accurately.

本発明によれば、バンプ接合部を効率よくかつ精度よく検査することができる。   According to the present invention, it is possible to inspect the bump bonding portion efficiently and accurately.

実施の形態のバンプ検査装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the bump test | inspection apparatus of embodiment. 実施の形態に係るバンプ検査方法を説明する図である。It is a figure explaining the bump test | inspection method which concerns on embodiment. 実施の形態に係るバンプ検査方法を説明する図である。It is a figure explaining the bump test | inspection method which concerns on embodiment. 実施の形態のバンプ検査装置の変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the modification of the bump test | inspection apparatus of embodiment. 実施の形態のバンプ検査装置の変形例を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the modification of the bump test | inspection apparatus of embodiment. 実施の形態に係るバンプ検査方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the bump inspection method concerning an embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

本実施形態は、基板53と半導体素子51との間に形成されたバンプ52を検査するバンプ検査装置である。図1は、本実施形態のバンプ検査装置を模式的に示す図である。図示するように、本実施形態のバンプ検査装置は、基板53と半導体素子51との間にレーザー光を照射するレーザー照射装置10(光照射部)と、バンプ52を介して半導体素子51が戴置された基板53を保持するワーク保持部14(ステージ)と、基板表面に対し垂直方向にレーザー照射装置10を移動しながら、バンプ52に向けて照射されるレーザー光の入射方向が、基板53に対して平行方向になるようにレーザー照射装置10からレーザー光を照射させるXYZステージ13(移動機構)と、バンプ表面から基板53と平行方向に反射された反射光を受光する受光装置11(受光部)と、受光装置11が受光した反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、バンプ52の接合状態を良好と判定する制御部17(判定部)と、を有する。   The present embodiment is a bump inspection apparatus that inspects bumps 52 formed between a substrate 53 and a semiconductor element 51. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a bump inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in the figure, the bump inspection apparatus of this embodiment includes a laser irradiation apparatus 10 (light irradiation unit) that irradiates a laser beam between a substrate 53 and a semiconductor element 51, and a semiconductor element 51 via a bump 52. The incident direction of the laser beam irradiated toward the bump 52 while moving the laser irradiation device 10 in the direction perpendicular to the workpiece holding unit 14 (stage) holding the placed substrate 53 and the surface of the substrate is determined by the substrate 53. XYZ stage 13 (moving mechanism) that irradiates laser light from laser irradiation device 10 so as to be parallel to the substrate, and light receiving device 11 that receives reflected light reflected in the direction parallel to substrate 53 from the bump surface (light reception). And a control unit 17 (determination unit) that determines that the bonding state of the bump 52 is good when the intensity distribution of the reflected light received by the light receiving device 11 satisfies a predetermined condition, A.

本実施形態において、半導体素子51とは、半導体チップ又は半導体パッケージをいう。半導体素子51が半導体チップのとき、半導体素子51の底面とは、半導体チップの底面をいう。また、半導体素子51が半導体パッケージのとき、半導体素子51の底面とは、半導体パッケージの底面をいう。   In the present embodiment, the semiconductor element 51 refers to a semiconductor chip or a semiconductor package. When the semiconductor element 51 is a semiconductor chip, the bottom surface of the semiconductor element 51 refers to the bottom surface of the semiconductor chip. When the semiconductor element 51 is a semiconductor package, the bottom surface of the semiconductor element 51 refers to the bottom surface of the semiconductor package.

本実施形態のバンプ検査装置は、反射光を基板53に対して非平行方向に反射させるプリズム12を有する。受光装置11は、プリズム12を反射した光を受光する。プリズム12は、レーザー光が照射される光軸上に配置されていることで、バンプからの反射光を基板53に対して非平行方向に反射させることができる。「非平行方向」とは、レーザー照射の光軸と一致しない方向であればよいが、レーザー光の入射方向に対し、45°〜135°の方向とすると好ましい。こうすることで、プリズム12が反射した光がバンプ52に再衝突したり、レーザー照射装置10等他の部品に衝突したりすることを防ぐことができる。また、受光装置11の設置を容易にするという観点からは、「非平行方向」がレーザー光の入射方向に対し、略垂直方向(特に、90°の方向)と定義されることがより好ましい。   The bump inspection apparatus according to the present embodiment includes a prism 12 that reflects reflected light in a non-parallel direction with respect to the substrate 53. The light receiving device 11 receives the light reflected by the prism 12. Since the prism 12 is disposed on the optical axis to which the laser beam is irradiated, the reflected light from the bump can be reflected in a non-parallel direction with respect to the substrate 53. The “non-parallel direction” may be a direction that does not coincide with the optical axis of laser irradiation, but is preferably a direction of 45 ° to 135 ° with respect to the incident direction of the laser light. By doing so, it is possible to prevent the light reflected by the prism 12 from colliding with the bumps 52 or colliding with other components such as the laser irradiation device 10. Further, from the viewpoint of facilitating installation of the light receiving device 11, it is more preferable that the “non-parallel direction” is defined as a substantially vertical direction (particularly, a direction of 90 °) with respect to the incident direction of the laser light.

受光装置11は、プリズム12により分光される光軸上に設けられている。D/Aコンバータ16は、受光装置11に接続し、受光によって発生する電圧を検知する。D/Aコンバータ16には、あらかじめ所定の閾値が設定されており、受光によって発生した電圧が該閾値を超えたとき、検知した電圧値を光強度として制御部17に送出する。この閾値は、レーザー光の照射対象物が光を正反射したときにプリズム12を介して受光装置11が受光したときの光強度である。制御部17は、これを受け付け、検査処理を行う。   The light receiving device 11 is provided on the optical axis that is split by the prism 12. The D / A converter 16 is connected to the light receiving device 11 and detects a voltage generated by light reception. A predetermined threshold value is set in advance in the D / A converter 16, and when the voltage generated by light reception exceeds the threshold value, the detected voltage value is sent to the control unit 17 as the light intensity. This threshold is the light intensity when the light receiving device 11 receives light via the prism 12 when the object to be irradiated with laser light regularly reflects light. The control unit 17 receives this and performs an inspection process.

XYZステージ13は、モータ15を備え、モータ15には、エンコーダー18が付属している。このエンコーダー18により、XYZステージ13の位置が検知され、制御部17に位置情報が送られ、検査処理に利用される。   The XYZ stage 13 includes a motor 15, and an encoder 18 is attached to the motor 15. The encoder 18 detects the position of the XYZ stage 13 and sends position information to the control unit 17 for use in inspection processing.

ワーク保持部14は、レーザー照射の直進方向に位置し、検査対象となるワーク50を保持する。なお、ワーク50は、バンプ52を介して半導体素子51が搭載された基板53をいう。ワーク50は、例えば、半田バンプを使ったフリップチップである。バンプ52は、半田バンプであってもよいし、金バンプであってもよい。半田バンプは、例えば、スクリーン印刷方式で半導体素子51の底面に形成される。また、金バンプは、例えば、メッキ方式又はスタッドバンプ方式等で半導体素子51の底面に形成される。そして、アンダーフィル樹脂を塗布した基板53上に搭載させてワーク50を作製することができる。また、シリコンウェハ上にバンプ52を形成し、半導体素子51を実装した後、ダイシングにより基板53を切り出してワーク50を作製してもよい。   The work holding unit 14 is positioned in the straight direction of laser irradiation and holds the work 50 to be inspected. The work 50 refers to the substrate 53 on which the semiconductor element 51 is mounted via the bumps 52. The work 50 is, for example, a flip chip using solder bumps. The bumps 52 may be solder bumps or gold bumps. The solder bump is formed on the bottom surface of the semiconductor element 51 by, for example, a screen printing method. Further, the gold bump is formed on the bottom surface of the semiconductor element 51 by, for example, a plating method or a stud bump method. And the workpiece | work 50 can be produced by mounting on the board | substrate 53 which apply | coated underfill resin. Alternatively, bumps 52 may be formed on a silicon wafer and semiconductor element 51 may be mounted, and then substrate 53 may be cut out by dicing to produce workpiece 50.

つづいて、本実施形態のバンプ検査装置を用いて行うバンプ52の検査方法について説明する。まず、ワーク50をワーク保持部14に保持する。ついで、図2に示すように、光の入射方向が基板53に対して平行方向になるように、レーザー光を基板53と半導体素子51との間に照射し、基板53表面に対し垂直方向にバンプ52を走査する。より具体的には、XYZステージ13によりレーザー照射装置10が基板53表面から半導体素子51の底面、又は/及び、半導体素子51の底面から基板53表面に向かって移動しながら個々のバンプ52に対し光を照射する。レーザー照射装置10から照射されるレーザー光は直進し、バンプ52に当たる。   Next, a method for inspecting the bump 52 using the bump inspection apparatus of this embodiment will be described. First, the work 50 is held by the work holding unit 14. Next, as shown in FIG. 2, laser light is irradiated between the substrate 53 and the semiconductor element 51 so that the incident direction of light is parallel to the substrate 53, and is perpendicular to the surface of the substrate 53. The bump 52 is scanned. More specifically, the laser irradiation apparatus 10 moves from the surface of the substrate 53 to the bottom surface of the semiconductor element 51 and / or the individual bumps 52 while moving from the bottom surface of the semiconductor element 51 to the surface of the substrate 53 by the XYZ stage 13. Irradiate light. The laser light emitted from the laser irradiation device 10 goes straight and hits the bumps 52.

図3(a)で示すように、バンプ52が良好に接合している場合、バンプ52の形状は、溶融時の表面張力により球状となっている。そのため、曲率を有する位置では、レーザー照射装置10から発せられたレーザー光は正反射せずに乱反射する。乱反射した光は、プリズム12に到達しないか、到達してもその光強度は微弱である。したがって、良品のバンプ52の上部及び下部にレーザー光が照射されたとき、D/Aコンバータ16は、受光装置11が受光した反射光を検知しない。一方、バンプの中心、つまり接合高さの約半分の位置周辺では、バンプの曲率が小さくなり、レーザー光が正反射される。そうすると、正反射した光は、プリズム12によりさらに反射され、受光装置11によって受光される。この受光した光の光強度はあらかじめ記憶された閾値を満たすため、D/Aコンバータ16が、反射光として検知し、検知した光強度を制御部17に送出する。   As shown in FIG. 3A, when the bumps 52 are well bonded, the shape of the bumps 52 is spherical due to the surface tension at the time of melting. Therefore, at a position having a curvature, the laser light emitted from the laser irradiation apparatus 10 is irregularly reflected without regular reflection. The irregularly reflected light does not reach the prism 12, or even if it reaches, the light intensity is weak. Therefore, when the upper and lower portions of the non-defective bump 52 are irradiated with laser light, the D / A converter 16 does not detect the reflected light received by the light receiving device 11. On the other hand, at the center of the bump, that is, around the position of about half of the bonding height, the curvature of the bump becomes small and the laser beam is regularly reflected. Then, the specularly reflected light is further reflected by the prism 12 and received by the light receiving device 11. Since the light intensity of the received light satisfies a threshold stored in advance, the D / A converter 16 detects it as reflected light and sends the detected light intensity to the control unit 17.

ここで、制御部17は、個々のバンプ52ごとの反射光の強度分布を記録している。XYZステージ13によって個々のバンプ52が走査されている間、制御部17は、エンコーダー18を介してXYZステージ13の位置を把握する。こうすることで、レーザー光の照射位置(Z)に対応づけて、D/Aコンバータ16で検知した所定の閾値以上の光強度(I)を記録する。その強度分布の例を図3(d)に示す。この例では、横軸では、基板53表面に対して垂直方向の位置を示し、基板53表面をZ=0としている。縦軸は、光強度(I)である。バンプ52の接続状態が良好な場合は、図示するように、バンプ基板53表面と半導体素子の底面との中間点で単一の反射光ピークが検出される。このような光強度分布が得られたとき、制御部17は、該バンプによる接合状態が良好であると判定する。   Here, the control unit 17 records the intensity distribution of the reflected light for each bump 52. While the individual bumps 52 are scanned by the XYZ stage 13, the control unit 17 grasps the position of the XYZ stage 13 via the encoder 18. By doing so, the light intensity (I) equal to or higher than the predetermined threshold detected by the D / A converter 16 is recorded in association with the irradiation position (Z) of the laser light. An example of the intensity distribution is shown in FIG. In this example, the horizontal axis indicates the position in the direction perpendicular to the surface of the substrate 53, and the surface of the substrate 53 is Z = 0. The vertical axis represents the light intensity (I). When the connection state of the bumps 52 is good, a single reflected light peak is detected at an intermediate point between the surface of the bump substrate 53 and the bottom surface of the semiconductor element as shown in the figure. When such a light intensity distribution is obtained, the control unit 17 determines that the bonding state by the bumps is good.

一方、図3(b)に示すように、溶融不足のバンプ52の場合は、くびれが生じる。そのため、レーザー光が正反射する箇所が複数存在することとなる。したがって、XYZステージ13により個々のバンプ52に対し基板53表面から半導体素子51の底面に向かって光を照射した場合、正反射が複数回起こることになる。そうすると、D/Aコンバータ16は、複数回光を検知することになる。したがって、例えば、図3(e)で示すように、複数の反射光ピークが検出された光強度分布が得られる。このような場合、制御部17は、検査対象のバンプ52を接合不良であると判定することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the case of the insufficiently melted bump 52, constriction occurs. Therefore, there are a plurality of locations where the laser light is regularly reflected. Therefore, when the XYZ stage 13 irradiates the individual bumps 52 from the surface of the substrate 53 toward the bottom surface of the semiconductor element 51, regular reflection occurs a plurality of times. Then, the D / A converter 16 detects light a plurality of times. Therefore, for example, as shown in FIG. 3E, a light intensity distribution in which a plurality of reflected light peaks are detected is obtained. In such a case, the control unit 17 can determine that the bump 52 to be inspected is defective in bonding.

また、図3(c)に示すように、未溶融(未接合)バンプの場合は、バンプがお椀状の球状となってしまう。そのため、レーザー光の反射は、乱反射となり、正反射しない。そのため、D/Aコンバータ16で光が検知されず、例えば、図3(f)で示すように、反射光ピークが全く検出されない光強度分布図が得られる。このような場合、制御部17は、検査対象のバンプ52を接合不良であると判定することができる。   Further, as shown in FIG. 3C, in the case of an unmelted (unbonded) bump, the bump becomes a bowl-shaped spherical shape. Therefore, the reflection of the laser light becomes irregular reflection and does not reflect regularly. Therefore, no light is detected by the D / A converter 16, and for example, as shown in FIG. 3F, a light intensity distribution diagram in which no reflected light peak is detected is obtained. In such a case, the control unit 17 can determine that the bump 52 to be inspected is defective in bonding.

なお、制御部17の判定結果は、制御部17に接続されたモニタに表示させたり、プリンタ等に出力させたりしてもよい。こうすることで、検査者は、検査対象のワーク50のバンプ接合の良不良を識別することができる。   The determination result of the control unit 17 may be displayed on a monitor connected to the control unit 17 or output to a printer or the like. By doing so, the inspector can identify the quality of bump bonding of the workpiece 50 to be inspected.

つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のバンプ検査装置によれば、基板53表面に対し垂直方向にレーザー照射装置10を移動しながら、レーザー光の入射方向が、基板53に対して平行方向になるようにレーザー光を照射し、バンプ52表面から基板53と平行方向に反射された反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、バンプ52の接合状態を良好と判定する。これにより、光の入射方向と、検出する反射方向とが同じ軌道になるため、光の位置合わせを不要とすることができる。また、バンプ52の形状が良好な場合は、バンプ中心で正反射するため、バンプ接合部の良不良を判定することができる。したがって、バンプ接合部を効率よくかつ精度よく検査することが可能になる。   It continues and demonstrates the effect of this embodiment. According to the bump inspection apparatus of this embodiment, the laser beam is irradiated so that the incident direction of the laser beam is parallel to the substrate 53 while moving the laser irradiation device 10 in the direction perpendicular to the surface of the substrate 53. When the intensity distribution of the reflected light reflected from the surface of the bump 52 in the direction parallel to the substrate 53 satisfies a predetermined condition, the bonding state of the bump 52 is determined to be good. Thereby, since the incident direction of light and the reflection direction to detect become the same track | orbit, it can make the position alignment of light unnecessary. In addition, when the shape of the bump 52 is good, regular reflection is performed at the center of the bump, so that it is possible to determine whether the bump joint is good or bad. Therefore, it becomes possible to inspect the bump bonding portion efficiently and accurately.

カメラを用いてバンプ形状を撮像してバンプ接合を検査する従来の手法では、カメラや照明に角度を設けなければならない。その結果、半導体素子51の部品や基板53側面が障害となって、検査できない部分が生じてしまう。また、良好な画像が得られた場合も、画像処理から検査アルゴリズムの策定に困難がある。さらに、システム全体が煩雑になり、システムを構築するにあたっても高価となってしまう。   In the conventional method of inspecting bump bonding by imaging a bump shape using a camera, the camera and illumination must be provided with an angle. As a result, the parts of the semiconductor element 51 and the side surface of the substrate 53 become obstacles, resulting in a portion that cannot be inspected. Even when a good image is obtained, it is difficult to formulate an inspection algorithm from image processing. Furthermore, the entire system becomes complicated and expensive to construct the system.

一方、本実施形態のバンプ検査装置では、レーザー光を使用していることから、より広範な検査が可能になるという利点がある。たとえば、図6で示すように、バンプ位置が半導体素子51の底面の最外周に形成された第一バンプ52aと第一バンプ52aに対して千鳥状に形成された第二バンプ52bが形成されている場合、最外周の第一バンプ52aだけでなく、第一バンプ52aよりも内側の第二バンプ52bの接合良不良を判定することができる。   On the other hand, since the bump inspection apparatus of this embodiment uses laser light, there is an advantage that a wider range of inspection is possible. For example, as shown in FIG. 6, the first bump 52 a formed at the outermost periphery of the bottom surface of the semiconductor element 51 and the second bump 52 b formed in a staggered manner with respect to the first bump 52 a are formed. If it is, not only the outermost first bump 52a but also the bonding quality of the second bump 52b inside the first bump 52a can be determined.

また、本実施形態のバンプ検査装置では、バンプ52ごとの反射光の強度分布が単一のピークを有するか否かの判定をするだけで、バンプ接合の良不良を判定することができる。したがって、煩雑な画像処理や検査アルゴリズムの策定が不要となり、簡易に精度よくバンプ接合を検査することができる。   In the bump inspection apparatus according to the present embodiment, it is possible to determine whether the bump bonding is good or bad simply by determining whether or not the intensity distribution of the reflected light for each bump 52 has a single peak. Therefore, it is not necessary to create complicated image processing and inspection algorithms, and it is possible to easily and accurately inspect bump bonding.

また、本実施形態のバンプ検査装置では、レーザー光による直進性を有する光とその反射により、球状を有するバンプの接合状態を検出するため、装置の構成要素をシンプルにすることができる。また、照明カメラや画像処理といった高価で構成が煩雑化するシステムに比べ、容易に検査機能を提供することができる。   Further, in the bump inspection apparatus of this embodiment, the joining state of the bumps having a spherical shape is detected by light having a straight traveling property by laser light and its reflection, so that the constituent elements of the apparatus can be simplified. In addition, an inspection function can be easily provided as compared with expensive and complicated systems such as an illumination camera and image processing.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、上記実施の形態は、プリズム12を設ける例を示したが、図4で示すように受光装置21をレーザー照射装置20の周囲に配置してもよい。この例では、モータ25を利用してXYZステージ23が受光装置21を上下左右に動かす。図5は、この変形例の上面図である。図5で示すように、受光装置21は、正反射したレーザー光を受光する。受光装置21が受光した光は、D/Fコンバータ16に送出され、実施の形態と同様な処理がなされる。なお、実施の形態の装置によれば、バンプにより正反射する光が、投光するレーザー光と全くの同一軌道を通るため、より正確な形状検知をすることができるという利点がある。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable. For example, in the above embodiment, the example in which the prism 12 is provided has been described. However, the light receiving device 21 may be disposed around the laser irradiation device 20 as shown in FIG. In this example, the XYZ stage 23 moves the light receiving device 21 up, down, left and right using the motor 25. FIG. 5 is a top view of this modification. As shown in FIG. 5, the light receiving device 21 receives the specularly reflected laser light. The light received by the light receiving device 21 is sent to the D / F converter 16 and processed in the same manner as in the embodiment. In addition, according to the apparatus of embodiment, since the light specularly reflected by a bump passes the completely same track | orbit as the laser beam to project, there exists an advantage that a more exact shape detection can be performed.

10 レーザー照射装置
11 受光装置
12 プリズム
13 XYZステージ
14 ワーク保持部
15 モータ
16 D/Aコンバータ
17 制御部
18 エンコーダー
20 レーザー照射装置
21 受光装置
23 XYZステージ
25 モータ
50 ワーク
51 半導体素子
52 バンプ
52a 第一バンプ
52b 第二バンプ
53 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser irradiation apparatus 11 Light reception apparatus 12 Prism 13 XYZ stage 14 Work holding part 15 Motor 16 D / A converter 17 Control part 18 Encoder 20 Laser irradiation apparatus 21 Light reception apparatus 23 XYZ stage 25 Motor 50 Work 51 Semiconductor element 52 Bump 52a 1st Bump 52b Second bump 53 Substrate

Claims (7)

基板と半導体素子との間に形成されたバンプを検査するバンプ検査装置であって、
前記基板と前記半導体素子との間に光を照射する光照射部と、
前記バンプを介して前記半導体素子が戴置された前記基板を保持するステージと、
前記基板表面に対し垂直方向に前記光照射部を移動しながら、前記バンプに向けて照射される光の入射方向が、前記基板に対して平行方向になるように前記光照射部から光を照射させる移動機構と、
前記バンプ表面から前記基板と平行方向に反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、前記バンプの接合状態を良好と判定する判定部と、
を有するバンプ検査装置。
A bump inspection apparatus for inspecting a bump formed between a substrate and a semiconductor element,
A light irradiation unit for irradiating light between the substrate and the semiconductor element;
A stage for holding the substrate on which the semiconductor element is placed via the bump;
While moving the light irradiation unit in a direction perpendicular to the substrate surface, light is irradiated from the light irradiation unit so that the incident direction of the light irradiated toward the bumps is parallel to the substrate. A moving mechanism
A light receiving unit that receives reflected light reflected in a direction parallel to the substrate from the bump surface;
When the intensity distribution of the reflected light received by the light receiving unit satisfies a predetermined condition, a determination unit that determines that the bonding state of the bump is good,
A bump inspection apparatus.
前記反射光を前記基板に対して非平行方向にさらに反射させるプリズムをさらに有し、前記プリズムを反射した光を前記受光部が受光する、請求項1に記載のバンプ検査装置。   The bump inspection apparatus according to claim 1, further comprising a prism that further reflects the reflected light in a non-parallel direction with respect to the substrate, wherein the light receiving unit receives the light reflected by the prism. 前記バンプごとの前記反射光の強度分布が、所定の閾値を満たす光強度を有する単一の反射光ピークを検出したものであるとき、前記判定部は、該バンプによる前記接合状態が良好であると判定する、請求項1又は2に記載のバンプ検査装置。   When the intensity distribution of the reflected light for each bump detects a single reflected light peak having a light intensity that satisfies a predetermined threshold, the determination unit has a good bonding state by the bump. The bump inspection apparatus according to claim 1, wherein the bump inspection device is determined as follows. 前記バンプごとの前記反射光の強度分布が、所定の閾値を満たす光強度を有する複数の反射光ピークを検出したものであるとき、前記判定部は、該バンプによる前記接合状態が不良であると判定する、請求項1又は2に記載のバンプ検査装置。   When the intensity distribution of the reflected light for each bump detects a plurality of reflected light peaks having a light intensity that satisfies a predetermined threshold, the determination unit determines that the bonding state by the bump is poor. The bump inspection apparatus according to claim 1, wherein the bump inspection apparatus is determined. 前記バンプごとの前記反射光の強度分布が、所定の閾値を満たす光強度を有する反射光ピークを検出しないものであるとき、前記判定部は、該バンプによる前記接合状態が不良であると判定する、請求項1又は2に記載のバンプ検査装置。   When the intensity distribution of the reflected light for each bump does not detect a reflected light peak having a light intensity that satisfies a predetermined threshold, the determination unit determines that the bonding state by the bump is defective. The bump inspection apparatus according to claim 1 or 2. 前記バンプは、前記半導体素子の底面の最外周に形成された第一バンプと前記第一バンプに対して千鳥状に内側に形成された第二バンプとを含み、前記受光部は、前記第二バンプからの前記反射光を受光し、前記判定部の判定結果に基づいて、前記第一及び前記第二バンプの接合状態を判定する、請求項1乃至5いずれかに記載のバンプ検査装置。   The bump includes a first bump formed on the outermost periphery of the bottom surface of the semiconductor element and a second bump formed on the inner side in a staggered manner with respect to the first bump, and the light receiving unit includes the second bump The bump inspection apparatus according to claim 1, wherein the reflected light from the bumps is received, and a bonding state of the first and second bumps is determined based on a determination result of the determination unit. 基板と半導体素子との間に形成されたバンプを検査するバンプ検査方法であって、
前記バンプを介して前記半導体素子が戴置された前記基板をステージに保持するステップと、
光の入射方向が、前記基板に対して平行方向になるように前記基板と前記半導体素子との間に光を照射しながら前記基板表面に対し垂直方向に前記バンプを走査するステップと、
前記バンプ表面から前記基板と平行方向に反射された反射光を受光するステップと、
受光した前記反射光の強度分布が所定の条件を満たすとき、前記バンプの接合状態を良好と判定するステップと、
を含む、バンプ検査方法。
A bump inspection method for inspecting a bump formed between a substrate and a semiconductor element,
Holding the substrate on which the semiconductor element is placed via the bumps on a stage;
Scanning the bumps in a direction perpendicular to the substrate surface while irradiating light between the substrate and the semiconductor element so that a light incident direction is parallel to the substrate;
Receiving reflected light reflected from the bump surface in a direction parallel to the substrate;
When the intensity distribution of the received reflected light satisfies a predetermined condition, the step of determining that the bump bonding state is good;
A bump inspection method.
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