JP2012002619A - Laser interference bump measuring instrument - Google Patents

Laser interference bump measuring instrument Download PDF

Info

Publication number
JP2012002619A
JP2012002619A JP2010136896A JP2010136896A JP2012002619A JP 2012002619 A JP2012002619 A JP 2012002619A JP 2010136896 A JP2010136896 A JP 2010136896A JP 2010136896 A JP2010136896 A JP 2010136896A JP 2012002619 A JP2012002619 A JP 2012002619A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
bump
beat
interference
height
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
Application number
JP2010136896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5514641B2 (en
Inventor
Yudai Ito
雄大 伊東
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.)
Ito Co ltd
Original Assignee
Ito Co ltd
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ito Co ltd filed Critical Ito Co ltd
Priority to JP2010136896A priority Critical patent/JP5514641B2/en
Publication of JP2012002619A publication Critical patent/JP2012002619A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5514641B2 publication Critical patent/JP5514641B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and precisely measure the height of a bump and inspect the shape of the bump without any necessity of imaging a large number of interference fringes many times with changing the length of an optical path of object light or .SOLUTION: Beat light formed by superimposing light, emitted from two light sources 21 and 22, having different wavelengths are split, one is reflected from a reference mirror 28 to be defined as the reference light, the other is applied to and reflected from a bump to be defined as object light, and interference fringes formed by superimposition and interference of the reference light and the object light are captured by a CCD 30, thereby enabling to measure the height or inspect the shape of the bump from the image of the interference fringes. The respective wavelengths λ1 and λ2 of the two light sources are set such that the wavelength Λ/2 of the beat light becomes larger than the height in the design specifications of the bump 23 to be measured.

Description

本発明は、光干渉位相シフトを利用し、半導体デバイス実装プロセスにおいて、微細なバンプ(マイクロバンプとも言う。)の高さ測定、又はバンプ表面の段差、凹凸、傾斜、平坦度等の形状検査(本明細書では、単に形状検査という。)が可能なレーザー干渉バンプ測定器に関する。   The present invention utilizes optical interference phase shift and measures the height of fine bumps (also referred to as microbumps) in the semiconductor device mounting process or shape inspection (step, unevenness, inclination, flatness, etc.) of the bump surface. In the present specification, the present invention relates to a laser interference bump measuring instrument capable of simply performing shape inspection.

半導体デバイス実装プロセスにおけるバンプの高さ測定や形状検査は、従来、共焦点レーザー顕微鏡、光切断法、位相変調光干渉測定器、白色光干渉測定器等により行われている。   Conventionally, bump height measurement and shape inspection in a semiconductor device mounting process are performed by a confocal laser microscope, a light cutting method, a phase modulation optical interference measuring instrument, a white light interference measuring instrument, or the like.

共焦点レーザー顕微鏡は、光源と光検出器が対物レンズに対して光学的に共役の位置関係(光源の一点から出た光が 検出器の一点に集まる状態)とし、検出器の前に焦点と共役の位置にピンホールを設置し、焦点位置からのみの散乱光を選択して、焦点が合った部分だけの散乱光、蛍光を検出することで、焦点距離がばらばらになるような厚い試料であってもボケのない像を得られる。   In a confocal laser microscope, the light source and the light detector are optically conjugate with respect to the objective lens (the light emitted from one point of the light source is collected at one point of the detector). With a thick sample where the focal length varies by installing a pinhole at the conjugate position, selecting scattered light only from the focal position, and detecting scattered light and fluorescence only at the focused part Even if there is, an image without blur can be obtained.

そして、レーザーは試料を走査していき、最終的に全体の画像を得るもので、走査速度を遅くすればノイズが少なく高解像度のイメージが得られる。また、顕微鏡のステージを上下させることで複数の焦点面から情報を集められる。複数の焦点面の二次元画像を重ね合わせることで、コンピュータにより標本の三次元画像を作成することができる(特許文献1参照)。   The laser scans the sample and finally obtains the entire image. If the scanning speed is slowed, a high-resolution image is obtained with less noise. Information can be collected from a plurality of focal planes by moving the microscope stage up and down. By superimposing two-dimensional images of a plurality of focal planes, a three-dimensional image of a specimen can be created by a computer (see Patent Document 1).

光切断法は、レーザー光源からのスリット光を試料に照射し、試料上の曲がった帯状の光をカメラで撮影し、画像内の結像位置から、試料上の光の点のX、Y、Z値を求める方法である。   In the light cutting method, a sample is irradiated with slit light from a laser light source, and a curved strip of light on the sample is photographed with a camera. From the image formation position in the image, X, Y, This is a method for obtaining the Z value.

位相変調光干渉測定器は、光干渉計において光の位相を変調しながら干渉縞を検出することで、微細な凹凸構造を可視化して測定するもので、凹凸構造の深さをナノの精度で測定できる。従って、レンズやミラーなどの光学部品の形状計測、液晶パネル(1000ミリ×400ミリ程度)の平たん度計測、液晶素子のスペーサーの精密形状計測などへの応用が可能である。   The phase modulation optical interferometer visualizes and measures the fine concavo-convex structure by detecting the interference fringes while modulating the phase of the light with an optical interferometer. It can be measured. Therefore, it can be applied to shape measurement of optical components such as lenses and mirrors, flatness measurement of liquid crystal panels (about 1000 mm × 400 mm), and accurate shape measurement of spacers of liquid crystal elements.

白色光干渉測定器は、光源として十分拡がったスペクトル分布を持つ白色光源を用い、白色光源による干渉縞を形成し、試料の参照面光路長差が0の場所のみ、白色の縞が観察され、参照鏡の位置を光軸に沿って、等間隔、例えば1/8λに移動させ、この白色縞ができる位置を求めることにより、物体の形状を測定する手段である(特許文献2参照)。このような白色干渉測定器は、液晶ディスプレイの表面計測や、半導体のウェハーの平坦度の測定など、さまざまな工業製品の3次元形状検査に広く利用されている。   The white light interferometer uses a white light source having a sufficiently broad spectrum distribution as a light source, forms interference fringes by the white light source, and white fringes are observed only where the reference surface optical path length difference of the sample is zero, This is a means for measuring the shape of the object by moving the position of the reference mirror along the optical axis at equal intervals, for example, 1 / 8λ, and obtaining the position where this white stripe is formed (see Patent Document 2). Such a white interference measuring instrument is widely used for three-dimensional shape inspection of various industrial products such as surface measurement of a liquid crystal display and flatness measurement of a semiconductor wafer.

特開2000−275027号公報JP 2000-275027 A WO2006/068217号公報WO 2006/068217

近年、半導体デバイスのコンパクト化、薄肉化、微細化等に伴い、半導体デバイスに実装されるバンプの高さ寸法は小さくなる傾向がある。例えば、半導体において、高度化の進んだファインピッチ接続技術に対応した高さが20μm近辺の微細なバンプについては、分解能が約1μm、光スポット径が1μm以上の共焦点レーザー顕微鏡、光切断法、位相シフト光干渉測定器等では、測定が困難である。さらにこれらの手段についてバンプの計測に適用する場合は、それぞれ次のような大きな問題がある。   In recent years, with the downsizing, thinning, and miniaturization of semiconductor devices, the height dimensions of bumps mounted on the semiconductor devices tend to be small. For example, in a semiconductor, a fine bump having a height of about 20 μm corresponding to an advanced fine pitch connection technology, a confocal laser microscope having a resolution of about 1 μm and a light spot diameter of 1 μm or more, a light cutting method, Measurement is difficult with a phase shift optical interference measuring instrument or the like. Furthermore, when these methods are applied to bump measurement, there are the following major problems.

共焦点レーザー顕微鏡は、顕微鏡のステージを上下させることで複数の焦点面から情報を集めて得た複数の二次元画像を重ね合わせて、試料の三次元画像を得るので、顕微鏡のステージを上下させるための操作に時間を要し、また、高さ寸法は小さくなるバンプの形状検査を精度良く計測することはできないという問題がある。   The confocal laser microscope moves the microscope stage up and down to superimpose multiple 2D images obtained by collecting information from multiple focal planes to obtain a 3D image of the sample. For this reason, there is a problem that it takes time to perform the operation and the shape inspection of the bump having a small height cannot be accurately measured.

光切断法は、通常カメラ視野の内に1本のスリット光しかないため、データの誤認が少ないが、1本のスリット光による1線の測定の度に機械系を移動させなければならず、操作性が悪く、多数の点の測定には時間がかかるという問題がある。   The light cutting method usually has only one slit light in the camera field of view, so there is little misidentification of data, but the mechanical system must be moved each time one line is measured with one slit light. There is a problem that the operability is poor and it takes time to measure a large number of points.

白色光干渉測定器では0.1μm以下の高分解能であるが、参照鏡の位置を光軸に沿って、等間隔例えば(1/8)λ毎に移動させ、測定光路長と一致する干渉縞最大強度の位置を求めることにより、物体の高さ形状を測定する手段であるから、表面に段差があって、その高さが波長よりかなり大きい場合でも、参照鏡の位置の移動を多数繰り返し行えば高さが求められる。しかし、測定が面倒であるだけでなく、測定時間が一視野あたり数秒〜十数秒位かかってしまい、高速な測定検査はできない。   Although the white light interferometer has a high resolution of 0.1 μm or less, the position of the reference mirror is moved along the optical axis at regular intervals, for example, (1/8) λ, and the interference fringes coincide with the measurement optical path length. Since it is a means to measure the height shape of an object by finding the position of maximum intensity, even if there is a step on the surface and the height is much larger than the wavelength, the position of the reference mirror is repeatedly moved many times. For example, height is required. However, the measurement is not only troublesome, but the measurement time takes several seconds to several tens of seconds per field of view, and high-speed measurement inspection cannot be performed.

位相シフト光干渉測定器では、通常、0.6μm程度の単一波長のレーザー光を使用する。しかし、単一波長の光干渉において、連続傾斜表面では光源の波長をλとしてλ/2毎に干渉縞が現れるが、試料表面にλ(1/2+n)倍の段差があると、干渉縞に変化がないため、正しく段差(及びその高さ、位置等)を認識することができない。そのために、測定レンジをλ/2以下に限定せざるを得ない。このため、段差があってもその高さが測定できるような設計仕様の試料に測定対象が限定されるという問題がある。   In a phase shift optical interferometer, a laser beam having a single wavelength of about 0.6 μm is usually used. However, in a single-wavelength optical interference, an interference fringe appears every λ / 2 with the wavelength of the light source being λ on a continuously inclined surface. However, if there is a step of λ (1/2 + n) times on the sample surface, the interference fringe Since there is no change, the level difference (and its height, position, etc.) cannot be recognized correctly. Therefore, the measurement range must be limited to λ / 2 or less. For this reason, there exists a problem that a measuring object is limited to the sample of the design specification which can measure the height even if there is a level difference.

そこで、本発明は、ファインピッチ接続技術に対応した実装プロセスの品質向上、コスト低減(不良率低減)を図ることを目的とするものであり、上記バンプの高さ測定や形状検査に利用されている従来の各種の測定手段の問題点に鑑み、半導体の生産性向上のため実装プロセスで、微細なバンプの高さや形状について、高分解能で高速な測定検査を可能とするレーザー干渉バンプ測定器を実現することを課題とする。   Therefore, the present invention aims to improve the quality of the mounting process corresponding to the fine pitch connection technology and to reduce the cost (reduction of defective rate), and is used for the height measurement and shape inspection of the bump. In view of the problems of various conventional measurement means, a laser interference bump measuring instrument that enables high-resolution and high-speed measurement inspection of the height and shape of fine bumps in the mounting process to improve semiconductor productivity. The challenge is to achieve this.

本発明は上記課題を解決するために、2つの光源と、ハーフミラーと、参照ミラーと、検出手段とを備えたレーザー干渉バンプ測定器であって、2つの光源は、それぞれ互いに異なる波長の光を発光し、該互いに異なる波長の光は重ね合わされてビートさせてビート光として使用されるものであり、ハーフミラーは、ビート光を分割し、分割されたビート光の一方を参照ミラーに向けるとともに、他方をバンプに向け、ビート光の一方は参照ミラーで反射されて参照光となり、他方はバンプで反射され物体光となり、検出手段は、ハーフミラーを介して、参照ミラーからの参照光とバンプからの物体光が重畳された干渉光を受光し干渉縞像を検出し、該干渉縞像からバンプの高さ測定又はバンプの形状検査を可能とすることを特徴とするレーザー干渉バンプ測定器を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention is a laser interference bump measuring instrument including two light sources, a half mirror, a reference mirror, and a detection means, and the two light sources have light of different wavelengths. The light of different wavelengths is superimposed and beat to be used as beat light, and the half mirror divides the beat light and directs one of the divided beat lights to the reference mirror The other is directed to the bump, and one of the beat light is reflected by the reference mirror to become reference light, the other is reflected by the bump to become object light, and the detection means passes through the half mirror and the reference light from the reference mirror and the bump. An interference fringe image is detected by receiving the interference light on which the object light from is superimposed, and a bump height measurement or a bump shape inspection can be performed from the interference fringe image. Providing over interference bump instrument.

ビート光の波長をΛとし、2つの光源のそれぞれの波長をλ1、λ2とすると、ビート光の波長Λは、下記の式で決められものである。
Λ=λ1λ2/(λ2−λ1)
但し、Λ≫λ1、λ2である。
When the wavelength of the beat light is Λ and the wavelengths of the two light sources are λ1 and λ2, the wavelength Λ of the beat light is determined by the following equation.
Λ = λ1λ2 / (λ2-λ1)
However, Λ >> λ1, λ2.

ビート光の波長Λ/2は、測定すべきバンプの設計仕様における高さより大きくなるように、2つの光源のそれぞれの波長λ1、λ2が設定されている。   The wavelengths λ1 and λ2 of the two light sources are set so that the wavelength Λ / 2 of the beat light is larger than the height in the design specification of the bump to be measured.

検出手段から干渉縞像の情報が送られて入力する解析装置が設けられており、解析装置は、入出力インターフェース部、CPU及び記憶部を備え、記憶部に搭載された形状分析プログラムに従って動作するCPUにより、干渉縞像の情報を分析することでバンプの高さ形状を分析する構成であることが好ましい。   An analysis device for sending and inputting information of interference fringe images from the detection means is provided. The analysis device includes an input / output interface unit, a CPU, and a storage unit, and operates according to a shape analysis program installed in the storage unit. The CPU preferably analyzes the height shape of the bumps by analyzing the information of the interference fringe image.

光源は、レーザー光、LED光、白色ランプモノクロ光又は輝線光源光を発光する構成とすることが好ましい。   The light source preferably emits laser light, LED light, white lamp monochrome light, or bright line light source light.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は、互いに異なる波長の光を発光する2つの光源を設け、これらの波長の光を重ね合わせてビート光を発生させて、このビート光を参照光と物体光に供する構成を採用したので、次のような顕著な効果が生じる。   The laser interference bump measuring instrument according to the present invention is provided with two light sources that emit light of different wavelengths, superimposes light of these wavelengths to generate beat light, and uses the beat light as reference light and object light. Since the structure provided for is adopted, the following remarkable effects are produced.

即ち、波長の半分がバンプの高さより長いビート光をより簡単に得ることができ、そのようなビート光を干渉計に適用することで、物体光について光路長を変えて何度も多数の干渉縞を撮影する面倒な操作が必要なくなり、バンプの高さ測定や形状検査を、簡単かつ正確にすることができる。   That is, it is possible to easily obtain beat light in which half the wavelength is longer than the height of the bump, and by applying such beat light to the interferometer, the optical path length of the object light is changed and many interferences are repeated many times. The troublesome operation of photographing the stripes is not required, and the bump height measurement and shape inspection can be easily and accurately performed.

本発明の原理を説明する必要上、干渉計の一般的な構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the general structure of an interferometer in order to explain the principle of this invention. (a)は上から、干渉計で計測される傾斜面を有する試料の平面図、側面図及びこの試料の干渉縞を示す図であり、(b)は上から、試料の側面図及びこの別の傾斜表面を有する試料の干渉縞を示す図である。(A) is a plan view, a side view, and a diagram showing an interference fringe of this sample having an inclined surface measured by an interferometer from above, and (b) is a side view of the sample and this separate view from above. It is a figure which shows the interference fringe of the sample which has these inclined surfaces. (a)は干渉計の鏡筒をλ/8ずつ移動した状態を示し、(b)は移動後毎に撮影した干渉縞像を示す。(A) shows a state where the lens barrel of the interferometer is moved by λ / 8, and (b) shows an interference fringe image taken every time after the movement. (a)は上から、干渉計で計測される傾斜面を有する試料の平面図、側面図及びこの試料の干渉縞を示す図であり、(b)は干渉計で計測される同じ傾斜面を有する段付きの試料の側面図及びこの試料の干渉縞を示す図である。(A) is a top view of a sample having an inclined surface measured with an interferometer, a side view and a diagram showing interference fringes of this sample from above, and (b) shows the same inclined surface measured with an interferometer. It is a figure which shows the side view of the stepped sample which has, and the interference fringe of this sample. 本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器の実施例の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the Example of the laser interference bump measuring device which concerns on this invention. 本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器で使用するビート光を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the beat light used with the laser interference bump measuring device which concerns on this invention. (a)は、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器の実施例における解析装置の構成を説明するための図であり、(b)は解析装置の機能的な手段を示す機能ブロック図である。(A) is a figure for demonstrating the structure of the analyzer in the Example of the laser interference bump measuring device based on this invention, (b) is a functional block diagram which shows the functional means of an analyzer. バンプ、基板表面(バンプ底面)から反射されたビート光、及びバンプの上面から反射されたビート光の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship of the beat light reflected from the bump, the substrate surface (bump bottom surface), and the beat light reflected from the upper surface of the bump.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。   An embodiment for implementing a laser interference bump measuring instrument according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on the embodiments.

(原理)
本発明の原理を以下説明する。干渉計は従来、周知であり、干渉計を試料の長さや形状計測に利用した場合の課題等については、前述のとおりであるが、本発明の原理を説明する都合上、一部重複するが、干渉計及び干渉計による試料の長さや形状計測を図1において説明する。
(principle)
The principle of the present invention will be described below. Interferometers are well known in the art, and the problems when the interferometer is used for measuring the length and shape of the sample are as described above. However, for the convenience of explaining the principle of the present invention, there are some overlaps. Measurement of the length and shape of the sample using the interferometer and the interferometer will be described with reference to FIG.

干渉計1は、光源2から出た光を、ハーフミラー3及び対物レンズ4を通し、さらにハーフミラー5によって2つの光に分割し、一方の光を参照ミラー6(参照面)で反射させて参照光とし、他方の光を試料7に照射してその反射光を物体光として、それぞれ別の光路を通った後、再びハーフミラー5で重畳させ(重ね合わせ)、2つの光の光路差により発生する干渉縞を、検出手段であるCCD8で撮影する。   The interferometer 1 passes the light emitted from the light source 2 through the half mirror 3 and the objective lens 4, further divides the light into two lights by the half mirror 5, and reflects one of the lights by the reference mirror 6 (reference surface). The sample 7 is irradiated with the other light as the reference light, and the reflected light as object light passes through different optical paths, and is again superimposed (superposed) by the half mirror 5, due to the optical path difference between the two lights. The generated interference fringes are photographed by the CCD 8 serving as detection means.

そして、撮影した干渉縞像の情報を、解析装置9(コンピュータを使用する)において、搭載された干渉縞を解析する専用のプログラムに従ってそのCPU(演算手段)で解析し、試料5の高さやその表面形状、透過波面形状等を求めるものである。   Then, the information of the captured interference fringe image is analyzed by the CPU (calculation means) in accordance with a dedicated program for analyzing the mounted interference fringe in the analysis device 9 (using a computer), and the height of the sample 5 The surface shape, transmitted wavefront shape, and the like are obtained.

参照光と物体光の光路差が波長λの整数倍である場合は、干渉した光は明るくなり、光路差が波長λの整数倍から波長λの半分だけずれていれば、即ちλ(1/2+n)であれば、干渉した光は暗くなる。場所により光路差が一定でない場合には、明暗の干渉縞が観察される。   When the optical path difference between the reference light and the object light is an integral multiple of the wavelength λ, the interfered light becomes bright, and if the optical path difference is shifted from the integral multiple of the wavelength λ by half the wavelength λ, that is, λ (1 / 2 + n), the interfering light becomes dark. When the optical path difference is not constant depending on the location, bright and dark interference fringes are observed.

このような干渉計1において、光源2としては可干渉性に優れたレーザーを用い、図2(a)に示すような表面に傾斜面(段差でもよい)のある試料7(例えば、バンプ)を測定すると、CCD8によって、図2(a)に示すような明暗の縞を示す干渉縞像11が撮影される。この場合、図2(b)に示すように、試料7の傾斜面の高低が逆方向であっても、図2(a)と同じ干渉縞像11が撮影される。   In such an interferometer 1, a laser having excellent coherence is used as the light source 2, and a sample 7 (for example, a bump) having an inclined surface (may be a step) on the surface as shown in FIG. When the measurement is performed, an interference fringe image 11 showing bright and dark stripes as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2B, the same interference fringe image 11 as in FIG. 2A is photographed even if the height of the inclined surface of the sample 7 is in the reverse direction.

干渉縞像11の明暗の縞は等高線となっており、その間隔は光源2の波長と入射角により決定される。通常、光は試料7の面に対して垂直に入射するが、その時の等高線間隔は波長λの半分(λ/2)となる。要するに、発生した干渉縞は、光源2の波長の半分と同じ間隔で現れる。又、試料面と参照面からそれぞれ反射された光の両者の位相差をφ、参照面の高さをhとすると、φ=4πh/λとなる。   The bright and dark stripes of the interference fringe image 11 are contour lines, and the interval is determined by the wavelength and the incident angle of the light source 2. Usually, light is incident perpendicularly to the surface of the sample 7, and the contour line spacing at that time is half the wavelength λ (λ / 2). In short, the generated interference fringes appear at the same interval as half the wavelength of the light source 2. If the phase difference between the light reflected from the sample surface and the reference surface is φ and the height of the reference surface is h, φ = 4πh / λ.

例えば、光源2として、波長λが600nmのレーザー光を使用する場合は、干渉縞の間隔は、λ/2=300nmとなり、この数値がそのまま試料7の表面の高低差となる。従って、干渉縞の本数を数えることで、試料7の表面の傾斜や段差の高低差が測定可能となる。   For example, when laser light having a wavelength λ of 600 nm is used as the light source 2, the interval between the interference fringes is λ / 2 = 300 nm, and this numerical value is the height difference of the surface of the sample 7 as it is. Therefore, by counting the number of interference fringes, it is possible to measure the inclination of the surface of the sample 7 and the height difference of the steps.

図3(a)に示すように、対物レンズ12の鏡筒13(又は試料5)をλ/8ピッチで移動させて物体光の光路長を変えて、その都度、CCD8で干渉縞を撮影し、図3(b)に示すような4枚の干渉縞像111〜114を取得する。   As shown in FIG. 3 (a), the lens barrel 13 (or sample 5) of the objective lens 12 is moved at a λ / 8 pitch to change the optical path length of the object light. Then, four interference fringe images 111 to 114 as shown in FIG.

この4枚の干渉縞像は、点線で示す基準線13に対して、干渉縞が一方向に移動したものとして示されている。対物レンズの鏡筒12の移動方向と、干渉縞の移動方向との関係が予め把握されていれば、図2(a)、(b)に示すように、傾斜面の方向が異なり干渉縞が同じような場合であっても、試料7の傾斜表面のどちら側が高低であるか、測定可能となる。   The four interference fringe images are shown as having the interference fringes moved in one direction with respect to the reference line 13 indicated by a dotted line. If the relationship between the movement direction of the objective lens barrel 12 and the movement direction of the interference fringes is known in advance, as shown in FIGS. Even in the same case, it is possible to measure which side of the inclined surface of the sample 7 is high or low.

以上のとおり、干渉計1は、光の波長を物差しとしているので、高精度な測定を行える特長がある。しかしながら、干渉縞は、λ/2毎に現れるので、試料7の表面の段差の高低差、凹凸の高低差、傾斜の高低差等が、波長λ/2より大きい場合には、試料7の高さ、試料7の表面の段差の高低差、凹凸の高低差、傾斜の高低差等が測定できず、また、試料7の表面に段差や凹凸の位置等を認識することができない。   As described above, since the interferometer 1 uses the wavelength of light as a ruler, it has an advantage that high-precision measurement can be performed. However, since interference fringes appear at every λ / 2, when the height difference of the step on the surface of the sample 7, the height difference of the unevenness, the height difference of the inclination, etc. are larger than the wavelength λ / 2, the height of the sample 7 is increased. In addition, the height difference of the step on the surface of the sample 7, the height difference of the unevenness, the height difference of the inclination, etc. cannot be measured, and the position of the step or unevenness on the surface of the sample 7 cannot be recognized.

例えば、傾斜面を有する図4(a)に示す試料7と、この試料7と同じ傾きの傾斜面であって途中に段差を有する段差付き試料7とについて干渉計1で計測した場合、試料7の段差の高低差hがλ(1/2+n)より大きいと、図4(a)及び図4(b)に示すように、干渉縞像11は変化がないために、試料7の表面の段差の高低差、凹凸の高低差等が測定できず、また、試料7の表面に段差や凹凸の位置等を認識することができない。   For example, when the interferometer 1 measures the sample 7 shown in FIG. 4A having an inclined surface and the stepped sample 7 having the same inclination as the sample 7 and having a step in the middle, the sample 7 4 is larger than λ (1/2 + n), the interference fringe image 11 does not change as shown in FIGS. 4A and 4B. It is impossible to measure the height difference, the height difference of the unevenness, and the like, and it is impossible to recognize the step or the position of the unevenness on the surface of the sample 7.

そのため、光源に白色光を用い参照光路長と測定光路長が一致したときに生ずる最大強度干渉縞を求め、ピエゾ素子などのアクチュエータを利用して、多数回、光路長を移動させて多数の干渉縞像を検出手段であるカメラ(CCD8)で撮影し、それらの多数の干渉縞像から、高さと位置を測定しなくてはならないので、測定時間がかかってしまう。   For this reason, white light is used as the light source, and the maximum intensity interference fringe generated when the reference optical path length and the measured optical path length coincide with each other is obtained, and the optical path length is moved many times by using an actuator such as a piezo element. Since it is necessary to take a fringe image with a camera (CCD 8) as detection means and to measure the height and position from these many interference fringe images, it takes a long measurement time.

実際、近年、半導体の実装プロセスで必要とされている20μm程度の微細なバンプの高さや形状検査では、従来の白色干渉計で使用されている光の波長は、例えば0.6μm程度であるから、その半分である0.3μmでは、バンプの高さ20μmに較べると、きわめて短い。そのため、数百枚の画像取り込みと画像演算処理が必要となり、測定のために数秒〜十数秒と測定タクト時間がかかる。   Actually, in recent years, in the height and shape inspection of a fine bump of about 20 μm, which is required in a semiconductor mounting process, the wavelength of light used in a conventional white interferometer is about 0.6 μm, for example. The half, 0.3 μm, is extremely short compared to the bump height of 20 μm. For this reason, it is necessary to capture several hundred images and perform image calculation processing, and it takes a measurement tact time of several seconds to several tens of seconds for measurement.

そこで、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器では、この解決策として、等高線間隔、即ち波長λの半分を、計測すべきバンプの高さの設計仕様寸法より長くすることである。しかし、前記のとおり、レーザー光の波長は例えば0.633μm程度であり、バンプの高さ20μmに較べるときわめて小さく、レーザー光の波長については、より長い波長は限界がある。   Therefore, in the laser interference bump measuring instrument according to the present invention, the solution is to make the contour line interval, that is, half the wavelength λ longer than the design specification dimension of the height of the bump to be measured. However, as described above, the wavelength of the laser beam is, for example, about 0.633 μm, which is extremely small compared to the bump height of 20 μm, and there is a limit to the longer wavelength of the laser beam.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は、互いに波長の異なる(周波数の異なる)2つのレーザー光を重ね合わせ干渉させて光ビートを生じさせ、2つのレーザー光のそれぞれの波長に較べてきわめて長い波長を有するビート光を、参照光と物体光として利用する。そして、位相干渉シフト手段により、干渉縞について数枚の干渉縞像をCCD(検出手段)で撮影し、これらの干渉縞像の画像処理により、試料の高さ測定や形状検査等を可能とする構成を特徴とする。   The laser interference bump measuring device according to the present invention superimposes and interferes two laser beams having different wavelengths (different frequencies) to generate an optical beat, and has an extremely long wavelength compared to the wavelengths of the two laser beams. Is used as reference light and object light. Then, several interference fringe images of the interference fringes are taken by the CCD (detection means) by the phase interference shift means, and the height measurement of the sample and the shape inspection can be performed by image processing of these interference fringe images. Features the configuration.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器20の実施例を説明する。図5において、レーザー干渉バンプ測定器20は、第1の光源21及び第2の光源22の2つの光源を備えている。これらの光源としては、レーザー光、LED光、白色ランプモノクロ光、輝線光源光等の光を発光する光源を使用する。本実施例では、レーザー光源を使用する構成で以下説明する。   An embodiment of the laser interference bump measuring device 20 according to the present invention will be described. In FIG. 5, the laser interference bump measuring instrument 20 includes two light sources, a first light source 21 and a second light source 22. As these light sources, light sources that emit light such as laser light, LED light, white lamp monochrome light, and bright line light source light are used. In this embodiment, a configuration using a laser light source will be described below.

第1の光源21からのレーザー光及び第2の光源22からのレーザー光は、後記するが、互いに異なる波長のレーザー光を使用し、互いに重ね合わせ干渉させて生じるビート波を有するビート光として使用する。このビート光は、第1の光源21及び第2の光源22からそれぞれ発光される光の波長に較べてきわめて長い波長を持つ。   The laser light from the first light source 21 and the laser light from the second light source 22 will be described later, but the laser light having different wavelengths is used as beat light having beat waves generated by overlapping and interfering with each other. To do. This beat light has a very long wavelength compared to the wavelengths of the light emitted from the first light source 21 and the second light source 22, respectively.

このようなビート光を、図6において説明する。第1の光源21のレーザー光の波長をλ1とし、その波形を図6(a)に示す。また、第2の光源22のレーザー光の波長をλ2(但し、λ1>λ2)とし、その波形を図6(b)に示す。この2つの波を互いに重ね合わせ干渉させると、図6(c)に太線の包括線で示す波形のビート波を有するビート光が生じる。このビート光の波長をΛとすると、Λ≫λ1、λ2である。   Such beat light will be described with reference to FIG. The wavelength of the laser beam of the first light source 21 is λ1, and its waveform is shown in FIG. Further, the wavelength of the laser light of the second light source 22 is λ2 (where λ1> λ2), and the waveform thereof is shown in FIG. When these two waves are caused to overlap and interfere with each other, beat light having a beat wave having a waveform shown by a thick inclusion line in FIG. 6C is generated. When the wavelength of this beat light is Λ, Λ >> λ1, λ2.

そして、レーザー干渉バンプ測定器20は、第1及び第2の光源21、22から発光されるレーザー光を、被測定試料であるバンプ23の方向に向けて出光する第1のハーフミラー24を備え、さらに、第1のハーフミラー24からバンプ23に向かう光路上に、第2のハーフミラー25と、対物レンズ26と、第3のハーフミラー27とを順次備えている。   The laser interference bump measuring instrument 20 includes a first half mirror 24 that emits the laser light emitted from the first and second light sources 21 and 22 toward the bump 23 that is a sample to be measured. Further, a second half mirror 25, an objective lens 26, and a third half mirror 27 are sequentially provided on the optical path from the first half mirror 24 toward the bump 23.

第3のハーフミラー27の側方には、参照ミラー28が設けられている。参照ミラー28は、アクチュエータであるピエゾ素子29により、図5に示すように光路上を矢印方向に移動可能である。   A reference mirror 28 is provided on the side of the third half mirror 27. The reference mirror 28 can be moved in the direction of the arrow on the optical path by a piezo element 29 as an actuator, as shown in FIG.

第3のハーフミラー27は、第2のハーフミラー25を透過してバンプ23方向に向かうビート光を、バンプ23と参照ミラー28(参照面)に向けて分割するとともに、バンプ23の面から反射された物体光と参照ミラー28の面で反射された参照光を重畳し、対物レンズ26に向けて出光させる機能を有する。   The third half mirror 27 divides beat light that passes through the second half mirror 25 and travels toward the bump 23 toward the bump 23 and the reference mirror 28 (reference surface), and reflects the light from the surface of the bump 23. The object light and the reference light reflected by the surface of the reference mirror 28 are superposed to emit light toward the objective lens 26.

第2のハーフミラー25の側方には、CCD30(検出手段)が設けられている。第2のハーフミラー25は、第1のハーフミラー24からのビート光を、対物レンズ26に向けて透過させるとともに、第3のハーフミラー27からの物体光と参照光が重畳されたビート光を受光して、CCD30に向けて出光させる。   A CCD 30 (detection means) is provided on the side of the second half mirror 25. The second half mirror 25 transmits the beat light from the first half mirror 24 toward the objective lens 26, and the beat light in which the object light from the third half mirror 27 and the reference light are superimposed. Light is received and emitted toward the CCD 30.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器20では、第1及び第2の光源21、22から発光される互いに異なる波長λ1とλ2のレーザー光は、互いに重ねると、ビート波原則に基づき、波長λ1とλ2と異なり、かつ波長λ1とλ2より長いビート波長Λを持つ図6に示すようなビート光となる。この波長Λは、次の式で示される。
Λ=(λ1λ2/λ2−λ1)
但し、Λ≫λ1、λ2である。
In the laser interference bump measuring instrument 20 according to the present invention, when the laser beams having different wavelengths λ1 and λ2 emitted from the first and second light sources 21 and 22 are overlapped with each other, the wavelength λ1 is obtained based on the beat wave principle. Unlike the λ2, the beat light has a beat wavelength Λ longer than the wavelengths λ1 and λ2, as shown in FIG. This wavelength Λ is expressed by the following equation.
Λ = (λ1λ2 / λ2-λ1)
However, Λ >> λ1, λ2.

例えば、λ2=633nm、λ1=640nmのレーザー光では、上記式によると、ビート波長は57.87μmになる。この場合、λ/2は、57.87/2=28.93μmとなるから、20μmのバンプ23高さは、干渉縞の等高線間隔の間にあり位相シフト干渉手段で短時間の測定が可能となる。   For example, for a laser beam with λ2 = 633 nm and λ1 = 640 nm, the beat wavelength is 57.87 μm according to the above formula. In this case, since λ / 2 is 57.87 / 2 = 28.93 μm, the height of the bump 23 of 20 μm is between the contour line intervals of the interference fringes and can be measured in a short time by the phase shift interference means. Become.

ビート波長Λは、λ1及びλ2を選択することで、設定することができる。従って、バンプ23の高さの測定や、バンプ23の表面形状(段差、凹凸、傾斜等)等の検査する具体的な目的応じて、バンプ23の設計仕様における高さ寸法等(測定して得る高さ等ではなく、予め決められている設計上の高さ寸法等)を考慮して、予めλ1及びλ2を選択し、ビート波長Λを設定すればよい。   The beat wavelength Λ can be set by selecting λ1 and λ2. Therefore, depending on the specific purpose of inspecting the height of the bump 23 and the surface shape (step, unevenness, inclination, etc.) of the bump 23, the height dimension in the design specifications of the bump 23, etc. (obtained by measurement) It is only necessary to select λ1 and λ2 in advance and set the beat wavelength Λ in consideration of not the height but a predetermined design height dimension.

例えば、バンプ23の高さを測定、検査する場合は、その設計仕様上の高さより、ビート波長Λの半分(Λ/2)が長くなるように、第1の光源21の波長λ1と第2の光源22の波長λ2を設定するように構成すればよい。   For example, when the height of the bump 23 is measured and inspected, the wavelength λ1 and the second wavelength of the first light source 21 are set so that half of the beat wavelength Λ (Λ / 2) is longer than the height of the design specification. The wavelength λ2 of the light source 22 may be set.

CCD30で撮影された干渉縞像の情報は、解析装置40に入力され、この解析装置40において、干渉縞像を解析してバンプ23の高さの算出や形状の検査をするものである。解析装置40として、例えば、図7に示すように、CPU41、メモリ42、記憶部43、バス45(データ及びアドレス用のバス)、入出力インターフェース部46を備えた通常のコンピュータが使用される。なお、入出力インターフェース部46にはCCD30が接続されている。また、入出力インターフェース部46には、ピエゾ素子29により参照ミラー28を駆動するための具体的な構成である参照ミラーピエゾ駆動部31が接続されている。   Information on the interference fringe image captured by the CCD 30 is input to the analysis device 40, which analyzes the interference fringe image to calculate the height of the bump 23 and inspect the shape. As the analysis device 40, for example, as shown in FIG. 7, a normal computer including a CPU 41, a memory 42, a storage unit 43, a bus 45 (data and address bus), and an input / output interface unit 46 is used. The input / output interface unit 46 is connected to the CCD 30. The input / output interface unit 46 is connected to a reference mirror piezo drive unit 31 that is a specific configuration for driving the reference mirror 28 by the piezo element 29.

この解析装置40は、CCD30で撮影された干渉縞像の情報を入出力インターフェース部46で入力して、この干渉縞像の情報を、記憶部43に記憶搭載された専用の画像解析プログラムに従ってCPU41の動作で生じる機能的な手段によって、画像処理し、解析してバンプ23の高さ測定、表面形状の検査、又は透過波面形状を求めることが可能となる。参照ミラーピエゾ駆動部31は、参照ミラー28を駆動の際に、その駆動量(駆動距離)等のデータを入出力インターフェース部46を介して解析装置40に入力する。   The analysis device 40 inputs information on the interference fringe image captured by the CCD 30 through the input / output interface unit 46, and the CPU 41 in accordance with a dedicated image analysis program stored in the storage unit 43. By the functional means generated by the above operation, it is possible to perform image processing and analysis to determine the height of the bump 23, surface shape inspection, or transmission wavefront shape. When the reference mirror 28 is driven, the reference mirror piezo drive unit 31 inputs data such as a drive amount (drive distance) to the analyzer 40 via the input / output interface unit 46.

解析装置40における画像解析プログラム従ってCPU41が行う機能的な手段としては、例えば、図7(b)において示すが、次のような手段を備えている。CCD30で撮影され解析装置40に入力された干渉縞像の情報から、干渉強度を算出する干渉強度取得手段47を有する。   As functional means performed by the CPU 41 according to the image analysis program in the analysis device 40, for example, as shown in FIG. 7B, the following means are provided. Interference intensity acquisition means 47 for calculating the interference intensity from the information of the interference fringe image captured by the CCD 30 and input to the analysis device 40 is provided.

また、凹凸等の高さを測定する際には、光路方向への参照ミラー28を移動するが、それぞれの移動位置で干渉強度取得手段47によって得られる干渉強度から、数式(後記する作用の項で記述する)に従って、高さ測定対象物の上面と下面における位相差を算出する位相差取得手段48を有する。   Further, when measuring the height of the unevenness or the like, the reference mirror 28 is moved in the optical path direction. From the interference intensity obtained by the interference intensity acquisition means 47 at each moving position, a mathematical expression (the term of action described later) is obtained. The phase difference acquisition unit 48 calculates the phase difference between the upper surface and the lower surface of the height measurement object.

さらに、位相差取得手段48で得られた位相差から、数式(後記する作用の項で記述する)に従って凹凸等の高さを算出する高さ取得手段49を有する。解析装置40におけるこれらの機能的な手段による作用については、後記の(作用)の項で、実際にバンプ23の高さを取得する例によって説明する。   Furthermore, it has a height acquisition means 49 for calculating the height of unevenness or the like from the phase difference obtained by the phase difference acquisition means 48 according to a mathematical formula (described in the section of action described later). The action of these functional means in the analysis device 40 will be described in an example of actually acquiring the height of the bump 23 in the section (action) described later.

(作用)
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器20の作用を説明する。第1の光源21から波長λ1の第1のレーザー光は、第1のハーフミラー24を透過し第2のハーフミラー25に向かい、第2の光源22から波長λ2の第2のレーザー光は、第1のハーフミラー24で反射され第2のハーフミラー25に向かう。
(Function)
The operation of the laser interference bump measuring instrument 20 according to the present invention will be described. The first laser light having the wavelength λ1 from the first light source 21 is transmitted through the first half mirror 24 toward the second half mirror 25, and the second laser light having the wavelength λ2 from the second light source 22 is The light is reflected by the first half mirror 24 and travels toward the second half mirror 25.

この光路中において、波長λ1の第1のレーザー光と、波長λ2の第2のレーザー光は、互いに重ね合わさって、図6に示すように光ビートを生じ、上記式で計算されるビート波長Λを持つビート光となる。   In this optical path, the first laser beam having the wavelength λ1 and the second laser beam having the wavelength λ2 are superimposed on each other to generate an optical beat as shown in FIG. Become a beat light with.

ビート光は、第2のハーフミラー25及び対物レンズ26を通過してから、第3のハーフミラー27によって分割され、一方のビート光は参照ミラー28に向けられ、参照ミラー28で反射されて参照光となり、他方のビート光はバンプ23に向けられ、バンプ23表面で反射され物体光となる。   The beat light passes through the second half mirror 25 and the objective lens 26, and then is divided by the third half mirror 27. One beat light is directed to the reference mirror 28, reflected by the reference mirror 28, and referred to. The other beat light is directed to the bump 23 and reflected on the surface of the bump 23 to become object light.

参照ミラー28で反射された参照光と、バンプ23の表面で反射された物体光は、第3のハーフミラー27に入光し重畳され、対物レンズ26で収斂され、さらに第2のハーフミラー25で反射され、CCD30へ向けられて、CCD30で受光する。このような光路の途中において、物体光と参照光は干渉して干渉縞を生じ、この干渉縞は検出手段であるCCD30により干渉縞像として撮影される。   The reference light reflected by the reference mirror 28 and the object light reflected by the surface of the bump 23 enter the third half mirror 27 and are superimposed, converged by the objective lens 26, and further converged by the second half mirror 25. The light is reflected at the CCD 30, directed toward the CCD 30, and received by the CCD 30. In the middle of such an optical path, the object beam and the reference beam interfere with each other to form an interference fringe, and this interference fringe is photographed as an interference fringe image by the CCD 30 serving as a detection means.

そして、ピエゾ素子29によって、参照ミラー28をビート光の波長の1/8すなわち(Λ/8)分だけ移動し、その移動後の都度、干渉縞像をCCD30により撮影し、合計4枚の干渉縞像を取得する。4枚の干渉縞像の情報は、互いに干渉縞がΛ/8だけずれた画像である。   Then, the reference mirror 28 is moved by 8 of the wavelength of the beat light, that is, (Λ / 8) by the piezo element 29, and an interference fringe image is taken by the CCD 30 each time after the movement, and a total of four interferences are obtained. Get a fringe image. The information of the four interference fringe images is an image in which the interference fringes are shifted from each other by Λ / 8.

CCD30で撮影された4枚の干渉縞像の情報は、解析装置40へ入出力インターフェース部46で入力される。そして、干渉縞像の情報を、記憶部43に記憶搭載された専用の画像解析プログラムに従って動作するCPU41によって、画像処理し、解析し、バンプ23の高さの算出や表面形状(段差、凹凸、傾斜、平坦度)検査が可能となる。   Information on the four interference fringe images photographed by the CCD 30 is input to the analysis device 40 by the input / output interface unit 46. Then, the interference fringe image information is subjected to image processing and analysis by the CPU 41 operating according to a dedicated image analysis program stored in the storage unit 43, and the bump 23 height calculation and surface shape (step, unevenness, (Inclination, flatness) inspection is possible.

例えば、解析装置40では、4枚の干渉縞像の情報に基づき、バンプ23の上面と下面の位相差を求めることで、バンプ23の高さを測定することが可能となる。   For example, the analysis device 40 can measure the height of the bump 23 by obtaining the phase difference between the upper surface and the lower surface of the bump 23 based on information of four interference fringe images.

解析装置40における画像解析プログラムに従ってCPUが行う、解析の一例を説明する。ビート光の波長がΛの場合、0、Λ/8、2Λ/8、3Λ/8の長さの光路方向への位置に参照ミラー28を移動し、それぞれの位置で測定して得られる干渉縞の情報に基づき、干渉強度取得手段47によって取得される干渉強度が、a、b、c、dとする。   An example of analysis performed by the CPU according to the image analysis program in the analysis device 40 will be described. When the wavelength of the beat light is Λ, the interference fringes obtained by moving the reference mirror 28 to positions in the optical path direction having lengths of 0, Λ / 8, 2Λ / 8, and 3Λ / 8, and measuring at the respective positions. Based on the information, the interference intensity acquired by the interference intensity acquisition unit 47 is a, b, c, d.

すると、位相差取得手段48において、画像内各点の位相差φが、φ=tan−1[(a−c)/(b−d)]の式から算出される。さらに、高さ取得手段49において、画像内各点(試料面内の各点)の参照面からの高さh(距離)は、前記のとおり、h=φΛ/4π の式で求めることができる。 Then, the phase difference obtaining unit 48 calculates the phase difference φ at each point in the image from the equation φ = tan −1 [(ac) / (b−d)]. Further, in the height acquisition means 49, the height h (distance) from each reference point (each point in the sample surface) in the image to the reference surface can be obtained by the equation h = φΛ / 4π as described above. .

それ故、バンプの高さの測定については、バンプ23の高さHは、
H=hs−hb=(φs−φb)Λ/4π=φhΛ/4π で求めることができる。
ここで、hs、hbは、それぞれ参照面からの、基板表面(バンプ底面)までの高さ(距離)、バンプ上面までの高さ(距離)であり、φsは基板表面と参照面からそれぞれ反射されたビート光の両者の位相差であり、φbはバンプ上面と参照面からそれぞれ反射されたビート光の両者の位相差である。
Therefore, for the measurement of the height of the bump, the height H of the bump 23 is
H = hs−hb = (φs−φb) Λ / 4π = φhΛ / 4π.
Here, hs and hb are the height (distance) from the reference surface to the substrate surface (bump bottom surface) and the height (distance) to the bump top surface, respectively, and φs is reflected from the substrate surface and the reference surface, respectively. Is the phase difference between the two beat lights, and φb is the phase difference between the two beat lights reflected from the bump upper surface and the reference surface.

なお、図8は、高さHを有するバンプ23、基板表面(バンプ底面)51から反射されたビート光52、及びバンプ23の上面53から反射されたビート光54の関係を模式的に示す図である。φhは、高さHに対応したビート光の位相差、即ちビート光52とビート光54の位相差を示し、φs−φbに相当する。   8 schematically shows the relationship between the bump 23 having the height H, the beat light 52 reflected from the substrate surface (bump bottom surface) 51, and the beat light 54 reflected from the upper surface 53 of the bump 23. It is. φh indicates the phase difference of the beat light corresponding to the height H, that is, the phase difference between the beat light 52 and the beat light 54, and corresponds to φs−φb.

以上、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。   As mentioned above, although the form for implementing the laser interference bump measuring device concerning the present invention was explained based on the example, the present invention is not limited to such an example, and is described in a claim. It goes without saying that there are various embodiments within the scope of technical matters.

本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は上記のような構成であるから、半導体デバイス実装プロセスでのバンプの高さ測定や形状検査にきわめて有用であり、また、半導体、その他の産業分野で利用される微細な素子等の高さ測定や形状検査にも適用可能である。   Since the laser interference bump measuring instrument according to the present invention is configured as described above, it is extremely useful for bump height measurement and shape inspection in the semiconductor device mounting process, and is also used in the semiconductor and other industrial fields. It can also be applied to height measurement and shape inspection of fine elements.

1 干渉計
2 光源
3 ハーフミラー
4 対物レンズ
5 ハーフミラー
6 参照ミラー
7 試料
8 CCD
9 解析装置
10 試料
11 干渉縞像
111〜114 干渉縞像
12 対物レンズ
13 対物レンズの鏡筒
14 基準線
20 レーザー干渉バンプ測定器
21 第1の光源
22 第2の光源
23 バンプ
24 第1のハーフミラー
25 第2のハーフミラー
26 対物レンズ
27 第3のハーフミラー
28 参照ミラー
29 ピエゾ素子
30 CCD
31 参照ミラーピエゾ駆動部
40 解析装置
41 CPU
42 メモリ
43 記憶部
45 バス(データ及びアドレス用のバス)
46 入出力インターフェース部
47 干渉強度取得手段
48 位相差取得手段
49 高さ取得手段
51 基板表面(バンプ底面)
52 基板表面から反射されたビート光
53 バンプ上面
54 バンプ上面から反射されたビート光
1 Interferometer
2 Light source
3 Half mirror
4 Objective lens
5 Half mirror
6 Reference mirror
7 Sample 8 CCD
9 Analysis device
10 samples
11 Interference fringe image 111-114 Interference fringe image
12 Objective lens
13 Objective lens barrel
14 Reference line 20 Laser interference bump measuring device 21 First light source 22 Second light source 23 Bump
24 First half mirror
25 Second half mirror
26 Objective lens
27 Third half mirror
28 Reference mirror
29 Piezo elements
30 CCD
31 Reference mirror piezo drive
40 Analyzer
41 CPU
42 memory
43 Memory
45 bus (data and address bus)
46 I / O interface section 47 Interference intensity acquisition means 48 Phase difference acquisition means 49 Height acquisition means 51 Substrate surface (bump bottom surface)
52 Beat light reflected from substrate surface 53 Bump upper surface 54 Beat light reflected from bump upper surface

Claims (5)

2つの光源と、ハーフミラーと、参照ミラーと、検出手段とを備えたレーザー干渉バンプ測定器であって、
2つの光源は、それぞれ互いに異なる波長の光を発光し、該互いに異なる波長の光は重ね合わされてビートさせてビート光として使用されるものであり、
ハーフミラーは、ビート光を分割し、分割されたビート光の一方を参照ミラーに向けるとともに、他方をバンプに向け、ビート光の一方は参照ミラーで反射されて参照光となり、他方はバンプで反射され物体光となり、
検出手段は、ハーフミラーを介して、参照ミラーからの参照光とバンプからの物体光が重畳された干渉光を受光し干渉縞像を検出し、該干渉縞像からバンプの高さ測定又は形状検査を可能とすることを特徴とするレーザー干渉バンプ測定器。
A laser interference bump measuring instrument comprising two light sources, a half mirror, a reference mirror, and a detection means,
The two light sources emit light of different wavelengths, and the light of different wavelengths are superimposed and beat to be used as beat light.
The half mirror divides the beat light, directs one of the divided beat lights to the reference mirror, directs the other to the bump, one of the beat lights is reflected by the reference mirror to become reference light, and the other is reflected by the bump Becomes object light,
The detection means receives the interference light in which the reference light from the reference mirror and the object light from the bump are superimposed via the half mirror, detects an interference fringe image, and measures the height or shape of the bump from the interference fringe image. Laser interference bump measuring instrument characterized by enabling inspection.
ビート光の波長をΛとし、2つの光源のそれぞれの波長をλ1、λ2とすると、ビート光の波長Λは、下記の式で決められものであることを特徴とする請求項1記載のレーザー干渉バンプ測定器。
Λ=λ1λ2/(λ2−λ1)
但し、Λ≫λ1、λ2である。
2. The laser interference according to claim 1, wherein when the wavelength of the beat light is Λ and the wavelengths of the two light sources are λ1 and λ2, the wavelength Λ of the beat light is determined by the following equation. Bump measuring instrument.
Λ = λ1λ2 / (λ2-λ1)
However, Λ >> λ1, λ2.
ビート光の波長Λ/2は、測定すべきバンプの設計仕様における高さより大きくなるように、2つの光源のそれぞれの波長λ1、λ2が設定されていることを特徴とする請求項2記載のレーザー干渉バンプ測定器。   3. The laser according to claim 2, wherein the wavelengths λ1 and λ2 of the two light sources are set so that the wavelength Λ / 2 of the beat light is larger than the height in the design specification of the bump to be measured. Interference bump measuring instrument. 検出手段から干渉縞像の情報が送られて入力する解析装置が設けられており、
解析装置は、入出力インターフェース部、CPU及び記憶部を備え、記憶部に搭載された形状分析プログラムに従って動作するCPUにより、干渉縞像の情報を分析することでバンプの形状を分析する構成であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザー干渉バンプ測定器。
An analysis device is provided for inputting and inputting information of the interference fringe image from the detection means,
The analysis device includes an input / output interface unit, a CPU, and a storage unit, and is configured to analyze the shape of the bump by analyzing information on the interference fringe image by a CPU that operates according to a shape analysis program installed in the storage unit. The laser interference bump measuring instrument according to any one of claims 1 to 3.
光源は、レーザー光、LED光、白色ランプモノクロ光又は輝線光源光を発光することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレーザー干渉バンプ測定器。   The laser interference bump measuring instrument according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source emits laser light, LED light, white lamp monochrome light, or bright line light source light.
JP2010136896A 2010-06-16 2010-06-16 Laser interference bump measuring instrument Active JP5514641B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010136896A JP5514641B2 (en) 2010-06-16 2010-06-16 Laser interference bump measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010136896A JP5514641B2 (en) 2010-06-16 2010-06-16 Laser interference bump measuring instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012002619A true JP2012002619A (en) 2012-01-05
JP5514641B2 JP5514641B2 (en) 2014-06-04

Family

ID=45534784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010136896A Active JP5514641B2 (en) 2010-06-16 2010-06-16 Laser interference bump measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5514641B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014098572A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Tokyo Seimitsu Co Ltd Shape measuring apparatus
CN107764185A (en) * 2017-11-29 2018-03-06 福州锐景达光电科技有限公司 The device and method of contactless point-sourcre imaging measurement reflection line position
JP2019215363A (en) * 2015-03-10 2019-12-19 レイセオン カンパニー LADAR system and method
JP7385919B2 (en) 2020-01-30 2023-11-24 株式会社Xtia Distance measurement method, optical comb rangefinder, and optical three-dimensional shape measuring device
JP7452227B2 (en) 2020-04-24 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 Measuring device and measuring method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06331314A (en) * 1993-05-25 1994-12-02 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method and apparatus for measuring displacement
WO2006068217A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 The University Of Electro-Communications Three-dimensional shape measuring instrument
JP2010014549A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Optical Comb Inc Range finder, range finding method, and optical three-dimensional shape measuring machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06331314A (en) * 1993-05-25 1994-12-02 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method and apparatus for measuring displacement
WO2006068217A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 The University Of Electro-Communications Three-dimensional shape measuring instrument
JP2010014549A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Optical Comb Inc Range finder, range finding method, and optical three-dimensional shape measuring machine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014098572A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Tokyo Seimitsu Co Ltd Shape measuring apparatus
JP2019215363A (en) * 2015-03-10 2019-12-19 レイセオン カンパニー LADAR system and method
US10845468B2 (en) 2015-03-10 2020-11-24 Raytheon Company Coherent LADAR using intra-pixel quadrature detection
CN107764185A (en) * 2017-11-29 2018-03-06 福州锐景达光电科技有限公司 The device and method of contactless point-sourcre imaging measurement reflection line position
JP7385919B2 (en) 2020-01-30 2023-11-24 株式会社Xtia Distance measurement method, optical comb rangefinder, and optical three-dimensional shape measuring device
JP7452227B2 (en) 2020-04-24 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 Measuring device and measuring method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5514641B2 (en) 2014-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8416491B2 (en) Method and system for three-dimensional polarization-based confocal microscopy
TWI484139B (en) Chromatic confocal scanning apparatus
JP2006329751A (en) Surface shape measuring method and surface shape measuring instrument
JP2014228486A (en) Three-dimensional profile acquisition device, pattern inspection device, and three-dimensional profile acquisition method
JP2009509150A (en) Interference measurement device
EP2420796B1 (en) Shape measuring method and shape measuring apparatus using white light interferometry
JP5514641B2 (en) Laser interference bump measuring instrument
KR20120099504A (en) Surface shape measurement method and surface shape measurement device
TW201800720A (en) Optical system and method of surface and internal surface profilometry using the same
US6734978B2 (en) Profile measuring method and measurement apparatus using interference of light
CN114502912B (en) Hybrid 3D inspection system
WO2013091584A1 (en) Method and device for detecting defects in substrate
TW201923305A (en) Assembly for detecting the surface profile of an object surface by means of interferometric distance measurement
CN111664802A (en) Semiconductor wafer surface morphology measuring device based on dynamic quantitative phase imaging
US20110255097A1 (en) Method and system for evaluating a height of structures
JP6025411B2 (en) Shape measuring apparatus and shape measuring method
JP2005189069A (en) Method and apparatus for measuring surface shape
JP5849231B2 (en) Surface shape measuring apparatus and method
JP5147065B2 (en) 3D shape inspection equipment
JP4852651B2 (en) Multiplexed spectral interferometric optical coherence tomography
TWI500963B (en) An image capturing device and method
US20120274946A1 (en) Method and system for evaluating a height of structures
JP2014001966A (en) Shape measuring apparatus and shape measuring method
JP5668566B2 (en) Microscope apparatus and observation method
JP2006242853A (en) Interference device and measuring technique of planar shape

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140224

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: 20140318

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5514641

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S633 Written request for registration of reclamation of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313633

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250