JP2000221014A - バンプ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バンプ検査工程において良好な撮
像状態が得られる照明方法を提供し、良好な画像処理を
可能にすることで、特にバンプの有無に関する判定を確
実にできるバンプ検査装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 この課題を解決するために、本発明のバ
ンプ検査装置では、接続部の照明手段を撮像装置の光軸
に平行な同軸照明と斜方光であるリング照明とを併用す
る。その時、同軸照明は白色光、リング照明は金バンプ
に対して略補色関係にある青色光（波長４００〜５００
ｎｍ）とする。同じ角度で入射した青色光に対し、アル
ミパッドでは反射率が大きく、金バンプでは反射率が小
さいため、金バンプの有無によってパターンの異なる２
値画像が得られる。これにより、金バンプの有無の判定
が容易になり、かつ高精度でバンプ形状を計測すること
のできるバンプ検査装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ検査装置に
関する。さらに詳しくは、半導体製造工程で行われる電
極へのバンプ形成について、その形成状態を検査する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バンプ形成工程の形成状態の検査
において、同軸または斜方照明手段により照明された被
検査品を、光−電気信号変換器、例えば、ＣＣＤカメラ
で撮影して、このカメラからの画像出力を、画像処理装
置である検査判定装置に入力して、２値画像にて形状を
推定し、良否の判別をしていた。

【０００３】図７にバンプとアルミパッドよりなる接続
部の断面形状を、図８に従来のバンプ検査装置の構成例
を示す。

【０００４】図７において、５１は半導体チップ、５２
ａ、５２ｂはアルミニウム材よりなるアルミパッド、５
３は金のバンプ、５４はレジスト層である。金バンプ５
３は平坦頭部５５を有するだるま状をしており、アルミ
パッド５２ａの略中央に形成されている。平坦頭部５５
は頭頂と呼ばれ、金バンプ５３の高さを均一にする目的
でプレスされて形成されたものである。アルミパッド５
２ａと隣接するアルミパッド５２ｂの中央には窪み５６
が描かれている。窪み５６は金バンプ５３の抜け穴であ
り、不良接続部はアルミパッド５２ａに形成されたアル
ミニウム材の窪み５６として観察される。

【０００５】次に、形成された接続部の良否を判定する
従来のバンプ検査装置の構成を図８で説明する。図８に
おいて、検査台６１の上に被検査品であるバンプ形成後
の半導体チップ５１が配置され、同軸照明手段６２で照
明された半導体チップ５１をＣＣＤカメラ６３で撮影
し、ＣＣＤカメラ６３からの画像出力を、画像処理装置
６４に入力して、半導体チップ５１のアルミパッド５２
上に形成されるバンプ５３の形成状態の良否を判定す
る。良否の判定はバンプの有無、アルミパッドに対する
バンプの台座位置、バンプ台座の直径、頭頂の面積、頭
頂の位置を測定して行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の撮影方
法では、バンプ形成ミス時にできる窪み５６の２値画像
が、あたかも良品のバンプであるかのような２値画像を
示すときがある。これは同軸光が平面部の光をカメラ方
向に反射し、斜面部の光はカメラ方向に反射しないとい
うことに起因しており、凸部（良品バンプ）と凹部（バ
ンプ形成ミスによる不良バンプ跡）との区別がわかりに
くいという欠点があった。

【０００７】図７に示す接続部に同軸照明のみを使用し
て照明すると、同軸照明６２の特性により平面部は明る
く、斜面部は暗く撮像される。従って、図７におけるア
ルミパッド５２ａの状態、即ち正常にバンプ５３が形成
された状態では、平坦面であるアルミパッド５２ａ、頭
頂５５は照明光の反射率が大きく、明るく撮像され、台
座斜面５７ａ、５７ｂは反射率が小さいため、暗く撮像
される。アルミパッド５２ａの周辺のレジスト層５４は
平坦面であるが、暗色に着色されているため反射率が小
さく、暗く撮像される。

【０００８】この場合の画像処理後の２値画像は図５
（ａ）のようになる。図において、反射光が大きく明る
い部分は白、反射率が小さく暗い部分は黒で表してい
る。図５（ａ）の２値画像に基づいて、バンプの有無、
アルミパッドに対するバンプの台座位置、バンプ台座の
直径、頭頂の面積、頭頂の位置を測定して合否を判定し
ていた。

【０００９】ところが図７におけるアルミパッド５２ｂ
に形成された窪み５６でも傾斜面５２ｃが周囲に、平坦
面５２ｄが中央部に存在するため、良品バンプの２値画
像図５（ａ）と同様に明るい部分、暗い部分が発生し、
２値画像は図５（ｅ）となる。バンプの欠落の状態によ
って、窪み５６のできかたが異なるため、処理された画
像はまちまちで、バンプのあるものとないものとの選別
は困難なものになってしまうという課題を有していた。
２値化処理前の画像は、図５（ａ）と図５（ｅ）とでは
目視では判別可能なものであるが、バンプの形状測定時
の曖昧さをなくすための２値化処理に起因する問題であ
る。

【００１０】また、別のバンプ検査装置として、リング
照明を使用した検査装置、同軸照明とリング照明を併用
したものも有るが、上述の課題の解決には至っていな
い。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、バンプ検査工程において良好な撮像状態を得られ
る照明方法を提供し、良好な画像処理を可能にすること
で、特にバンプの有無に関する判定を確実にできるバン
プ検査装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のバンプ検査装置では、接続部の照明手段を
撮像装置の光軸に平行な同軸照明と斜方光であるリング
照明とを併用する。その時、同軸照明は白色光、リング
照明は金バンプに対して略補色関係にある青色光とす
る。同じ角度で入射した青色光に対し、アルミパッドで
は反射率が大きく、金バンプでは反射率が小さいため、
金バンプの有無によってパターンの異なる２値画像が得
られる。これにより、高精度で安定した画像処理が行わ
れるバンプ検査装置が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、半導体表面、または回路基板表面に形成されたアル
ミパッドと前記アルミパッドの表面に形成された突起状
バンプとよりなる接続部と、前記接続部を撮像する光−
電気信号変換器と、前記接続部を照明する第一の照明手
段と、前記接続部を照明する第二の照明手段と、前記光
−電気信号変換器からの画像情報を処理する画像処理手
段とよりなり、同じ入射角で入射した前記第一の照明手
段による照明光の反射率が、前記アルミパッドからの前
記反射率の方が前記バンプからの前記反射率よりも大き
いことを特徴とするもので、バンプが形成されている接
続部とバンプが欠落した接続部との２値画像パターン形
状が大きく異なるため、バンプの有無の判定が確実であ
り、かつバンプありのものについては、バンプの台座位
置、バンプ台座の直径、頭頂の面積、頭頂の位置を鮮明
に撮像することができるバンプ検査装置を提供すること
ができる。

【００１４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、アルミパッドを構成する材料
がアルミニウム、突起状バンプを構成する材料が金、第
一の照明手段が青色のリング照明、第二の照明手段が白
色の同軸照明であることを特徴とするものであり、接続
部材料として広く利用されている金とアルミニウム材料
に対する青色光の反射率は大きく異なるので、この組合
せにより極めて良好な結果を得ることができる。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２の記載の発明において、第一の照明手段と、第二の照
明手段とを同時に照明することを特徴とするものであ
り、短時間で検査することができる。

【００１６】以下、本発明の実施形態を、図１〜図６を
用いて説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１に本発明のバンプ検
査装置の構成、図２に正常な接続部の形状、図３にバン
プが欠落した接続部の形状を示す。

【００１８】図１に示すように、本発明のバンプ検査装
置は検査台１に置いた被検査品である半導体チップ２
と、半導体チップ２を撮影する光−電気信号変換器であ
るＣＣＤカメラ３と、撮像された画像を処理する処理装
置４と、撮像に用いる同軸照明５と、リング照明６とか
ら構成されている。同軸照明５、リング照明６にて接続
部を照明し、ＣＣＤカメラ３で撮像し、その撮像により
得られた電気信号を処理装置４で処理することで、金バ
ンプの形成状態を検査する。

【００１９】同軸照明５はＣＣＤカメラ３の光軸と平行
に入射する白色光、例えばハロゲンランプであり、可視
領域に対して平坦な波長分布を有する。リング照明６は
ＣＣＤカメラ３の光軸と角度を持った照射光で、半導体
チップ２の周囲を取り囲むリング状に設けられている。
実施の形態で使用した青色光は、白色光（ハロゲンラン
プ）青フィルタを挿入して得た４００〜５００ｎｍ領域
の光である。

【００２０】図２に示すように、半導体チップ２のアル
ミパッド８上には、突出した金バンプ７が形成されてい
る。金バンプ７の頭頂１０は平坦面である。従来例の図
７で説明したように、アルミパッド８の周囲には暗色の
レジスト層が存在するが図面からは省略した。

【００２１】図３に金バンプ７が欠落した不良接続部の
一例を示す。図３に示したものは、窪み１１の中央部に
頭頂１０に相当する位置に平坦部１２を持ち、平坦部１
０の周囲１３が盛り上がっているものである。勿論、窪
み１１の形状は種々あり、図３とは違う形状のものは数
多くあることは言うまでもない。

【００２２】図４は平坦な導電面にアルミニウム、金を
真空蒸着して作った新鮮な金属表面に、波長３００〜７
５０ｎｍの波長の光を垂直に投射したとき分光反射率
（％）の変化を示す図である。図に示すように、アルミ
ニウム表面（点線）は可視域全域の平均反射率は９１．
２％、４００〜５００ｎｍの青色光に対しては平均反射
率９２．４％を示す。これに対して、金表面（実線）は
可視域全域の平均反射率は６６．２％、４００〜５００
ｎｍの青色光に対しては平均反射率３８．７％を示す。

【００２３】図２、図３によって本実施の形態における
バンプが形成された接続部の見え方を説明する。図２、
図３において、２０は白色同軸照明光、２１は青色リン
グ照明光を示し、サフィックスｉは入射光、サフィック
スｒは反射光を示す。

【００２４】図２において、ＣＣＤカメラ３に到達する
反射光は、Ｒ１（アルミパッド８の平坦面からの白色同
軸反射光）、Ｒ２（金バンプ７の平坦部からの白色同軸
反射光）、Ｒ３（金バンプ７の傾斜面からの青色リング
反射光）の３種類である。Ｒ１、Ｒ２は反射光の強度が
大きいので、この領域に対応する２値画像は白となる。
金バンプ７の傾斜面から反射される青色リング反射光
（Ｒ３）は、もともとＲ１、Ｒ２より小さかったのに加
え、青色光を使用しているので白色光の約１／３の強度
となり十分に暗く、２値画像は黒として表示される。従
って、全体として図６（ｉ）の２値画像が得られる。

【００２５】次に、金バンプ７が欠落した接続部の２値
画像を説明する。図３に示すように、ＣＣＤカメラ３に
到達する反射光は、Ｒ４（アルミパッド８の平坦部から
の白色同軸反射光）、Ｒ５（窪み１２の平坦アルミニウ
ム部からの白色同軸反射光）、Ｒ６（窪み１２の傾斜ア
ルミニウム部からの青色リング反射光）の３種類であ
る。Ｒ４、Ｒ５は反射光の強度が大きいので、この領域
に対応する２値画像は白となる。

【００２６】Ｒ６は従来の方法によれば黒と判定されて
いた領域であるが、本実施の形態では白と判定される
（図６ｋ）。その理由は、Ｒ６領域を白にしたければリ
ング照明２１ｉの照度を大きくすればよいが、Ｒ３領域
も白になってしまう。従って、従来の方法では白色同軸
照明と、白色リング照明との照度バランスを工夫するだ
けで、Ｒ３を黒とし、Ｒ６を白と判定させるだけのマー
ジンがなかった。つまり、従来方法ではＲ３／Ｒ６領域
の反射率の比は、白色光（４００〜７００ｎｍ）のもと
では９１．２％／６６．２％＝１．４であった。

【００２７】これに対して本実施の形態ではＲ３／Ｒ６
領域の反射率の比は、青色光（４００〜５００ｎｍ）の
もとでは９２．４％／３８．７％＝２．４となる。つま
り、青色光を使用したためにＲ３／Ｒ６の比が大きくな
る（コントラストが大きくなる）ので、リング照明２１
ｉの輝度を大きくしてＲ６領域を白とし、Ｒ３領域を黒
と２値判定させることが可能となる。

【００２８】図５、図６は同軸照明／リング照明、白色
光／青色光の照明条件を組み合わせたときに得られる２
値画像を示している。バンプの形成状態を高精度な判定
方法とするためには、上記説明したバンプの有無の確認
が確実にできることに加え、バンプの台座、頭頂の位
置、寸法の測定が必要であり、このためにバンプの台
座、頭頂の輪郭がはっきりしていることが前提になる。
図５によれば、白色同軸照明、または白色リング照明を
単独使用のときは、バンプ形状の寸法測定はできるが、
欠落バンプとの区別が困難（図５ａ、ｂ、ｅ、ｆ）であ
る。青色同軸照明、または青色リング照明を単独使用の
ときは、欠落バンプの判別は容易であるが、バンプの形
状測定はできないことになる（図５ｃ、ｄ、ｇ、ｈ）。

【００２９】よって、バンプの有無、形状を正確に測
定、判定しようとすると、白色の同軸照明と青色のリン
グ照明を併用した、本発明の方法（図６ｉ、ｋ）が最も
有効であることが分かる。青色の同軸照明と白色のリン
グ照明を併用した場合には、欠落バンプの判別は容易で
あるが、バンプ台座の輪郭が不明瞭となる（図６ｊ、
ｌ）。なお、図５、図６においてアルミパッド８の外周
は白で表現してあるが、アルミパッド８の外周には暗色
のレジスト層が存在するので、アルミパッド８の周辺の
２値画像は常に黒となる。

【００３０】また、実施の形態ではアルミニウム、金と
の組合せの接続部について説明したが、白金、銀、銅、
パラジュウム等の材料においても同様の方法によって接
続部の識別を確実に行うことができる。勿論、この場合
には青色照明でなく、使用する金属の分光反射率特性に
応じた照明光を選択する必要がある。

【００３１】また、実施の形態では照明光にフィルタを
挿入することによって、照明光の分光波長域を変化させ
たが、光源そのものを、例えば各色発光のＬＥＤ等に変
えることも有効な方法である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、バンプ
形成工程における被検査品の良好な撮像状態を得られる
照明方法を提供し、良好な画像処理を可能にすること
で、特にバンプの有無に関する判定を確実にできるバン
プ検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるバンプ検査装置の
構成図

【図２】本発明の実施の形態における接続部の断面図
（バンプあり）

【図３】本発明の実施の形態における接続部の断面図
（バンプ欠落）

【図４】アルミニウム、金の分光反射率特性を示す図

【図５】照明光による２値画像の変化を説明する図

【図６】照明光による２値画像の変化を説明する図

【図７】接続部の形状を説明する断面図

【図８】従来のバンプ検査装置の構成を示す構成図

【符号の説明】

１ 検査台 ２ 半導体チップ ３ ＣＣＤカメラ ４ 画像処理装置 ５ 同軸照明 ６ リング照明 ７ 金バンプ ８ アルミパッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体表面、または回路基板表面に形成さ
   れた平面電極と前記平面電極の表面に形成された突起状
   バンプとよりなる接続部と、前記接続部を撮像する光−
   電気信号変換器と、前記接続部を照明する第一の照明手
   段と、前記接続部を照明する第二の照明手段と、前記光
   −電気信号変換器からの画像情報を処理する画像処理手
   段とよりなり、同じ入射角で入射した前記第一の照明手
   段による照明光の反射率が、前記平面電極からの前記反
   射率の方が前記バンプからの前記反射率よりも大きいこ
   とを特徴とするバンプ検査装置。
2. 【請求項２】平面電極を構成する材料がアルミニウム、
   突起状バンプを構成する材料が金、第一の照明手段が青
   色のリング照明、第二の照明手段が白色の同軸照明であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のバンプ検査装置。
3. 【請求項３】第一の照明手段と、第二の照明手段とを同
   時に照明することを特徴とする請求項２に記載のバンプ
   検査装置。