JP2012002780A - 形状計測装置、形状計測方法、および半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

形状計測装置、形状計測方法、および半導体パッケージの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】被計測物に損害を与えずに、被計測物の形状を正確に計測する。
【解決手段】形状測定装置11は、スペックルパターン2が投影された被計測物1を撮像する撮像装置13、14を備え、撮像装置13で撮像された画像と、撮像装置14で撮像された画像とから被計測物1の形状を計測するものである。被計測物1に対して、スペックルパターン2を白色光によって投影する投影装置12を備えている。撮像装置13と撮像装置14は、撮像装置13で撮像された被計測物1の画像と、撮像装置14で撮像された被計測物1の画像とが互いに角度がずれて撮像される位置に、配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、形状計測装置、形状計測技術、および半導体パッケージの製造技術に適用して有効な技術に関する。
コア基板、配線基板などの基板上に半導体装置(半導体チップ)を実装した半導体パッケージの製造工程中において、半導体パッケージが製品として個片化される前の基板は、大判の状態でパネルとして取り扱われる。
このようなパネルの反り、変位などの形状計測には、例えば、平置きによる定規、ノギス、シックネスゲージなどを用いたベース(基台)からの距離計測や、壁にパネルを押し当てて壁からの距離計測によって、数点レベルでの反り計測方法が用いられる。しかし、どの方法も不正確な計測になり、定量評価となり難い。
また、パネルの形状計測には、接触式計測装置や非接触式計測装置を用いた方法がある。接触式計測装置では、計測範囲の制限から、反りの大きなパネルの計測をすることはできない。また、非接触式計測装置として、CNC(Computer Numerical Control)画像計測装置は、計測用レンズ搭載のヘッドとベースに摺動部を持つ構造のため、大型パネルの平面度計測には向かず、一点ずつの数十点計測のため、計測時間もかかってしまう。また、前述の平置きによる定規などによる計測方法では、例えば、半導体パッケージの製造工程でインラインとして用いるには、時間がかかりすぎてしまう。
これら形状計測技術に対して、3次元画像相関法は、摺動部がなく、瞬時の静止像から形状認識するため、パネルの反り、変位などの形状計測に適している。この画像相関法を用いたパネルの形状計測では、被計測物(試料)の表面にスペックルパターンと呼ばれるランダムな白黒の模様が必要である。その際、模様は、被計測物を撮る撮像装置(カメラ)の視野サイズと画像のピクセルサイズに適した大きさにする必要がある。この模様は、画像認識をする上で欠かすことができないものであり、従来では塗装によって形成されていた。
また、特開平8−14824号公報(特許文献1)および特開2003−262510号公報(特許文献2)には、レーザスペックル法を用いて、被計測物の動き(変動)を計測する技術が開示されている。レーザスペックル法は、単波長レーザ(コヒーレント光)で被計測物を照射した際、その表面でランダムに反射した光が干渉し合い斑模様(スペックルパターン)を結像して、それを撮像することで計測を行うものである。
レーザ光の特徴としては、指向性が良いこと、高密度のエネルギーを照射できること、単色性であること、およびコヒーレント性を有することが挙げられる。すなわち、特許文献1、2の技術のようなレーザスペックル法による計測は、被計測物にレーザ光を照射した際に現れる斑模様の不規則な輝度分布であるレーザスペックルパターンが被計測物の移動とともに速度に比例して並進することを利用して、被計測物の動きを計測している。
特開平8−14824号公報 特開2003−262510号公報
例えば、半導体パッケージに用いられる基板は、製造工程中に反りなどで形状が変形することがある。この変形により、搬送時のハンドリング性が低下する。また、絶縁層へのビア(Via)や溝の形成、配線パターン形成時に位置ずれが生じる。更に、電子部品(半導体チップ、チップコンデンサなど)の実装での位置合わせの不具合などを引き起こしてしまう場合がある。基板において反りが発生する要因としては、絶縁層(例えば、熱硬化性樹脂層、感光性樹脂層)、配線パターン(例えば、金属パターン)、半導体チップ(例えば、シリコン)など、これらの半導体パッケージの構成部材の熱膨張係数の差に起因する応力によることが挙げられる。
このように基板に反りなどの形状変化が生じている場合、半導体パッケージの製造歩留まりが低下し、また、完成品としては信頼性が低下してしまうことが考えらえる。したがって、配線層や配線パターンが形成された状態、電子部品が実装された状態など、半導体パッケージで用いられる基板の形状を製造工程中に把握することは、半導体パッケージの製造歩留まりの向上や信頼性の向上に有益となる。
しかしながら、被計測物を、半導体パッケージに用いられる基板とした形状計測において、塗装によってスペックルパターンを形成した画像相関法を用いた場合、基板の表面に、スペックルパターンの大きさをコントロールするため、塗粒を調整しながら吹き付ける技術の習得が必要である。また、塗装技術が熟練したとしても、複数の基板に同様のスペックルパターンの模様を塗布し、同条件で評価することは困難である。
さらに、半導体パッケージに用いられる基板(被計測物)の表面に塗装が施されるため、塗装された基板に反り、変位などが生じていなくても、不良品として取り扱われる(損害が与えられる)こととなる。このため、形状計測を行うことで、必然的に半導体パッケージの製造歩留まりが低下してしまう。したがって、スペックルパターンの形成に塗装を用いた画像相関法は、非接触で計測できる技術にも関わらず、製造工程内の流動調査や、製品検査などに使用することに対しては躊躇される。
また、半導体パッケージに用いられる基板(被計測物)の形状計測において、レーザスペックル法を用いた場合、レーザ光(コヒーレント光)の波長によっては、半導体パッケージの構成部材の一部(例えば、金属パターン)が反射し、他の一部(例えば、熱硬化性樹脂層)が透過して、基板の形状を正確に計測することができないことが考えられる。また、レーザ光の照射強度によっては、感光性樹脂層の感光、劣化に影響し、基板に損害(傷)を与えることも考えられる。
本発明の目的は、被計測物に損害を与えずに、被計測物の形状を正確に計測することのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明の一実施形態における形状測定装置は、スペックルパターンが投影された被計測物を撮像する第1および第2撮像装置を備え、前記第1撮像装置で形成された第1画像と、前記第2撮像装置で形成された第2画像とから被計測物の形状を計測するものである。前記被計測物に対して、前記スペックルパターンを白色光によって投影する投影装置を備えている。
なお、特許文献1で開示された技術は、レーザスペックル画像の動きをモニターして変位を計測するものであって、本願のような形状計測とは異なる。また、特許文献1で開示された技術は、本願のような視野角をもつ画像相関技術への適用でもないため、本願技術とは異なる。また、特許文献2で開示された技術は、あくまでも1つのペリスコープを使い、軸対称画像を用いることを前提とされており、本願のような2つのCCDの視野角差(軸対称とは限らない)を用いる画像相関とは異なる。
また、特許文献1、2には、本願のように、半導体パッケージに用いる基板の反り計測に適用することは開示も示唆もされていない。さらに、特許文献1、2で開示された技術は、被計測物の表面にレーザ光を照射することにより発生する被計測物表面の凹凸に対応した乱反射(この乱反射の模様がスペックルパターンとなる)を撮像装置(カメラ)で撮像し、スペックルパターンを得ているのに対して、本願技術では、スペックルパターン自体を被計測物に投影している点で相違する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。前記一実施形態における形状測定装置によれば、被計測物に損害を与えずに、被計測物の形状を正確に計測することができる。
本発明の一実施形態における形状計測装置を説明するための図である。 図1の形状計測装置の構成を説明するための図である。 図1の形状計測装置を用いた形状計測技術を説明するための図である。 図1の形状計測装置を用いた製造工程中の半導体パッケージを示す断面図である。 図4に続く製造工程中の半導体パッケージを示す断面図である。 多数個取り基板を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
まず、本実施形態における形状測定装置の構成について説明する。図1は本実施形態における形状計測装置11を説明するための図であり、図2は形状計測装置11の構成を説明するための図である。この形状計測装置11は、三次元画像相関(3D−DIC:3dimansional Digital Image Correlation)処理を用いて、被計測物1の形状(例えば、反りや変位など)を計測するものである。なお、被計測物1は、例えば、図示されていないステージ上にセットされて計測される。
形状計測装置11は、被計測物1に対して、スペックルパターン2を白色光(インコヒーレント光)によって投影する投影装置12を備えている。本実施形態では、投影装置12として、プロジェクタを用いている。投影装置12は、投影するための光(投影光)が、被計測物1を構成する種々の部材で反射するように、多周波数の白色光のものを用いる。
この投影装置12からは、画像相関処理を行うためにスペックルパターン2として白黒模様が投影される。なお、図1では、スペックルパターン2は、模様としては示しておらず、模様が形成される領域として示している。
また、形状計測装置11は、スペックルパターン2が投影された被計測物1を撮像する撮像装置13、14を備えている。本実施形態では、撮像装置13、14として、CCD(Charge Coupled Device)カメラを用いている。撮像装置13と撮像装置14は、撮像装置13で撮像した画像の被計測物と、撮像装置14で撮像した画像の被計測物とが互いに角度がずれて撮像される位置に配置されている。
また、形状計測装置11は、撮像装置13からのアナログデータを、デジタルデータに変換するA/D変換器15と、撮像装置14からのアナログデータを、デジタルデータに変換するA/D変換器16と、これらのデジタルデータを受け取る演算装置17とを備えている。なお、撮像装置13、14に、A/D変換機能を持たせても良く、この場合、A/D変換器15、16は不要となる。
また、形状測定装置11は、形状計測装置11(演算装置17)に対して情報を入力する入力装置18と、形状計測装置11(演算装置17)の状態を表示する表示装置19と、形状計測装置11(演算装置17)の情報等を記憶する記憶装置20とを備えている。このような形状計測装置11では、演算装置17が、撮像装置13、14、投影装置12等の各部の制御を行うこととしている。
本実施形態における形状計測装置11は、撮像装置13で撮像された被計測物1の画像と、撮像装置14で撮像された被計測物1の画像との違い(ずれ)から、演算装置17において画像相関処理することによって、被計測物1の形状を3次元データ化し、3次元データから反りや変位等を計測するものである。また、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を、被計測物表面への塗装やレーザ照射による乱反射で形成するのではなく、白色光による投影で形成している。このため、被計測物1に損害を与えずに、被計測物1の形状を正確に計測することができる。
次に、本実施形態における形状測定装置11を用いた形状測定技術について説明する。図3は形状計測装置1を用いた形状計測技術を説明するための図(フローチャート)である。
まず、被計測物1としての標準サンプルをステージ上にセットし、個々のカメラ(撮像装置13、14)を測定エリアが視野に入るようにセットする(ステップS10)。次いで、個々のカメラ(撮像装置13、14)の焦点を合わせる(ステップS20)。次いで、予め記憶装置20に記憶されている画像相関用のソフトウエア(プログラム)で、キャリブレーションを行う(ステップS30)。次いで、投影装置12によって被計測物1(標準サンプル)の測定エリアにスペックルパターン2を投影する(ステップS40)。
次いで、投影スペックルパターン2をカメラピクセルに対し妥当なサイズに調整する(ステップS50)。言い換えると、撮像装置13、14のそれぞれがスペックルパターン2を認識できる大きさに、投影装置12によってスペックルパターン2の大きさを調整する。
これまでの工程(ステップS10〜S50)が終了した後、標準サンプルを取り除き、被計測物1を計測対象としてステージ上にセットする(ステップS60)。次いで、複数のカメラ(撮像装置13、14)で同時に撮像する(ステップS70)。
ここで、計測対象が複数あるのであれば、対象数分だけ被計測物を交換し、ステップS60、S70を繰り返し行う(ステップS80)。繰り返し撮像する場合は、連続して投影装置12から白色光を照射していても良い。白色光であるので、レーザによる単色光とは異なり、被計測物1に損害を与えることもないからである。また、投影装置12としてプロジェクタを用いた場合、その光源には、主に、超高圧水銀ランプ(UHEランプ)が用いられるため、再点灯させるには時間がかかる。このため、繰り返し撮像する場合には、投影装置12から白色光を照射させたままにしておくことで、処理時間を短縮することができる。
次いで、撮像装置13で撮像された画像と、撮像装置14で撮像された画像とから、演算装置17において画像相関処理することによって、被計測物1の形状を3次元データ化する(ステップS90)。次いで、演算装置17において、3次元データから反り、変位などの計測データを抽出する(ステップS100)。
本実施形態における形状計測技術は、撮像装置13で撮像された被計測物1の画像と、撮像装置14で撮像された被計測物1の画像との違い(ずれ)から、演算装置17において画像相関処理することによって、被計測物1の形状を3次元データ化し、3次元データから反りや変位等を計測するものである。また、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を、被計測物表面への塗装やレーザ照射による乱反射で形成するのではなく、白色光による投影で形成している。このため、被計測物1に損害を与えずに、被計測物1の形状を正確に計測することができる。
次に、本実施形態における形状測定技術を用いた半導体パッケージの製造技術について説明する。図4および図5は製造工程中の半導体パッケージ51(配線基板31)を示す断面図である。
また、説明を明解にするために、図6に多数個取り基板(パネル)Pの平面図を示す。図6に示す多数個取り基板Pでは、1枚の大判基板に、例えば16個の配線形成領域(パッケージとなる領域である個々の配線基板)Aが形成されており、この多数個取り基板Pを切断することで、個々の配線基板(パッケージ)を得ることができる。なお、図4は、図6に示す多数個取り基板P中の、一つの配線基板形成領域の断面を示していることになる。また、図5は、図6に示す多数個取り基板Pに、半導体チップ52、チップコンデンサ55を搭載後、多数個取り基板Pを個々の配線基板31(半導体パッケージ51)に切断した状態の断面を示している。
まず、図4に示すように、金属層(接続パッド32など)および絶縁層(絶縁層37など)を有する配線基板31を準備する。配線基板31は、チップ実装面(上面)にチップ実装用の接続パッド32と、裏面(下面)にはんだボール用の接続パッド33を有する。また、配線基板31は、接続パッド32と接続パッド33とを電気的に接続する配線パターン34、35およびビア36を有している。また、配線基板31は、これら接続パッド32、33、配線パターン34、35およびビア36を電気的に分離するため絶縁層37、38、39を有している。このように、配線基板1は、絶縁層と配線層とが複数積層されて形成されているものである。また、配線基板31の裏面には、はんだボール用の接続パッド33を露出する開口部を有するソルダレジスト層40が形成されている。
チップ実装用の接続パッド32は、例えば、めっき法によって形成され、外部露出面からAu/Pd/Ni/Cuの4層で構成されている。また、はんだボール用の接続パッド33は、例えば、めっき法によって形成され、Cu層で構成されている。また、配線パターン34、35(配線層)およびビア36は、例えば、Cuで構成(形成)されている。また、絶縁層37、38、39は、例えば、エポキシ系樹脂層によって構成されている。また、ソルダレジスト層40は、例えば、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂によって構成されている。なお、はんだボール用の接続パッド33も、外部露出面からAu/Pd/Ni/Cuの4層で構成しても良い。
次いで、前述の形状計測方法によって、配線基板31の全体(配線基板形成領域)を被計測物1として、その形状を計測する。概略すると、配線基板31をステージ上にセットし、投影装置12によって配線基板31のチップ実装面にスペックルパターン2を投影する。次いで、撮像装置13、14のそれぞれがスペックルパターン2を認識できる大きさに、投影装置12によってスペックルパターン2の大きさを調整する。
次いで、撮像装置13、14のそれぞれで配線基板31のチップ実装面を同時に撮像する。この撮像装置13で撮像した画像と、撮像装置14で撮像した画像を画像相関処理することによって、配線基板31のチップ実装面側の形状を計測する。なお、配線基板31の裏面側の形状も同様に計測することができる。
計測された配線基板31の形状からは、例えば、配線基板31の反りの状態を確認することができる。配線基板31に反りが確認された場合、例えば、その配線基板31の排除、反りを低減させる処理などの対応をすることができる。また、工程前、工程途中での反り挙動調査に適用することができる。これにより、製造工程の段階で、異物混入の危険性を回避することもできる。
一方、配線基板31に反りが確認されなかった場合、その配線基板31はそのまま次の製造工程に搬送することができる。このことは、前述したように、本実施形態では、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を、被計測物表面への塗装やレーザ照射による乱反射で形成するのではなく、白色光による投影で形成しているので、配線基板31に損害を与えずに配線基板31の反りや変位を正確に計測することができるからである。
ここで、レーザ照射による乱反射でスペックルパターンを形成すること(レーザスペックル法)に対して、白色光による投影によってスペックルパターンを形成することが、配線基板31に損害を与えずに配線基板31の反りを正確に計測することができる点について説明する。
レーザスペックル法は、単波長レーザ(コヒーレント光)で被計測物を照射した際、表面でランダムに反射した光が干渉し合い斑模様(スペックルパターン)を結像しており、それを撮像することで計測を行うものである。したがって金属のように照射されたレーザ光の波長の大半を反射する材料に対しては有効であるが、半透明な材料(配線基板の絶縁層(樹脂層))など、その波長の光を反射しない(透過する)材料に対しては投影することができない。
これに対し、白色光には広い範囲の多数の波長が含まれており、半透明な材料でもすべてが透過するわけではなく、反射する光もあり投影像を撮像することができる。材料の反射率、透過率は、照射する光の波長に対してのものであり、使用する各種材料に対してすべてで屈折、吸収されずに大きく反射する波長があるとはいえない。したがって、プロジェクタ(UHEランプ:超高圧水銀ランプ)のようにインコヒーレントな白色光を用いる場合、反射率0%に近い透明体でもない限り、スペックルパターンを投影することができる。
配線基板の製造段階に用いる絶縁材料には、感光性材を含め半透明のものが多く、コヒーレント光であるレーザを用いると反射率が低く表面認識が困難となり適切な形状可視化につながらない。したがって、配線基板やその製造段階途中における大型基板(パネル)の反り計測、変位計測、形状認識には白色光によって(白〜黒)256階調などの輝度の違いによるパターン投影技術が必要となる。
よって、配線基板31(金属である配線層や、樹脂である絶縁層等、各種素材(各種の透過率や反射率からなる材料)が、計測面となる表面に存在する)の計測には、白色光によるスペックルパターン2の投影が有効である。
続いて、図5に示すように、配線基板31のチップ実装面に半導体チップ52を実装する。ここでは、配線基板31の接続パッド32と半導体チップ52の外部接続端子53(例えば、はんだボール)とが電気的に接続される。また、半導体チップ52と配線基板31との間には、半導体チップ52と配線基板31の熱膨張率差による応力を緩和させるためアンダーフィル樹脂層54が形成される。
また、配線基板31のチップ実装面にチップコンデンサ55を実装する。ここでは、チップコンデンサ55は、配線基板31の接続パッド32とチップコンデンサ55の外部接続端子56とが接続部材57(例えば、はんだ)を介して電気的に接続される。
また、配線基板31の裏面の接続パッド33に外部接続端子となるはんだボール58を形成する。これにより、配線基板31の接続パッド33とはんだボール58とが電気的に接続される。すなわち、はんだボール58と、半導体チップ52、チップコンデンサ55とは配線基板31を介して電気的に接続されることとなる。これにより、半導体パッケージ51が略完成する。なお、図5に示す半導体パッケージ51は、大判の状態の配線基板31から個片化された状態で示されている。
次いで、前述の形状計測方法によって、半導体パッケージ51の全体(半導体パッケージ形成領域)を被計測物1として、その形状を計測する。概略すると、半導体パッケージ51をステージ上にセットし、静止させて、投影装置12によって半導体パッケージ51のチップ実装面にスペックルパターン2を投影する。次いで、撮像装置13、14のそれぞれがスペックルパターン2を認識できる大きさに、投影装置12によってスペックルパターン2の大きさを調整する。
次いで、撮像装置13、14のそれぞれで半導体パッケージ51のチップ実装面を同時に撮像する。この撮像装置13で撮像した画像と、撮像装置14で撮像した画像を画像相関処理することによって、半導体パッケージ51のチップ実装面側の形状を計測する。なお、半導体パッケージ51の裏面側の形状も同様に計測することができる。
計測された半導体パッケージ51の形状からは、例えば、半導体パッケージ51の反りの状態を確認することができる。半導体パッケージ51に反りが確認された場合、例えば、その半導体パッケージ51の排除、反りを低減させる処理、半導体パッケージ51の製造工程の確認などの対応をすることができる。
半導体チップ52(主としてシリコンからなる)と、配線基板31(主として有機系絶縁樹脂)との熱膨張係数の差による応力によって、半導体パッケージ51に反りが生じてしまう場合がある。そこで、本実施形態における形状計測技術を適用することは有益である。前述したように、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を、被計測物表面への塗装やレーザ照射による乱反射で形成するのではなく、白色光による投影で行っているので、半導体パッケージ51に損害を与えずに半導体パッケージ51の反りを正確に計測することができる。これにより、半導体パッケージ51の製造歩留まりの低減を抑制することができる。
また、例えば、半導体パッケージ51上に別の半導体パッケージを実装するようなPOP(Package On Package)構造の場合、半導体パッケージ51の電子部品が傾いていると、実装の際に、その電子部品と別の半導体パッケージとが接触して不具合が生じてしまう。そこで、本実施形態における形状計測技術を適用し、配線基板31に実装された電子部品の傾き形状を計測することは有益である。
例えば、電子部品周辺を計測エリア(測定エリア)として、撮像装置13、14の視野を調整し、また、計測エリアにスペックルパターン2を投影装置12で投影する。ここで、撮像装置13、14のそれぞれがスペックルパターン2を認識できる大きさに、投影装置12によってスペックルパターン2の大きさを調整すれば、配線基板31の全体の形状と同様に、電子部品の形状(傾き)も計測することができる。本実施形態では、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を投影することによって形成しているので、投影装置12の調整でスペックルパターン2の大きさを容易に変えることもできる。
すなわち、本実施形態における形状計測技術では、被計測物1として、配線基板31が大判の状態から、個片化された半導体パッケージ51の状態、さらには、電子部品の状態まで、幅広い計測エリアに対応することができる。また、この際、画像相関処理で必要なスペックルパターン2を、被計測物表面への塗装やレーザ照射による乱反射で形成するのではなく、白色光による投影で行っているので、被計測物1に損害を与えずに被計測物1の形状を正確に計測することができる。
このように、本実施形態における形状計測技術では、自由に計測エリアを変更可能である。計測エリアの例としては、図6を参照すると、多数個取り基板Pの全領域を計測エリアとした場合、多数個取り基板Pのある特定の配線基板形成領域Aを計測エリアとした場合、更に、多数個取り基板Pに搭載された半導体チップ平面のみを計測エリアとした場合が挙げられる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、被計測物として、半導体パッケージ用の配線基板に適用した場合について説明したが、配線基板自体の製造工程における基板や、銅張り積層基板の表面およびその製造工程における基板にも適用することができる。
また、例えば、半導体パッケージの製造途中での抜き取り検査や、インライン計測や、完成品の反り検査に使用できるように、無塗装で非接触式計測を実現しているため、画像相関技術の適用範囲が広がる。具体的には、スペックルサイズの調整やスペックルパターンの投影範囲は、投影装置12により容易にコントロールできる。このようにサンプルサイズに合わせた投影が可能になるため、基板(パネル)、パッケージレベルでもアセンブル基板(電子部品を搭載した基板)でも同様に計測することができる。
本発明は、配線基板、特に、半導体パッケージ用の配線基板に有効で、とりわけ半導体パッケージの製造業に幅広く利用されるものである。
1 被計測物
2 スペックルパターン
11 形状測定装置
12 投影装置
13、14 撮像装置
15、16 A/D変換器
17 演算装置
18 入力装置
19 表示装置
20 記憶装置
31 配線基板
32、33 接続パッド
34、35 配線パターン
36 ビア(Via)
37、38、39 絶縁層
40 ソルダレジスト層
51 半導体パッケージ
52 半導体チップ
53 外部接続端子
54 アンダーフィル樹脂層
55 チップコンデンサ
56 外部接続端子
57 接続部材
58 はんだボール

Claims (7)

  1. スペックルパターンが投影された被計測物を撮像する第1および第2撮像装置を備え、前記第1撮像装置で撮像された第1画像と、前記第2撮像装置で撮像された第2画像とから被計測物の形状を計測する形状計測装置であって、
    前記被計測物に対して、前記スペックルパターンを白色光によって投影する投影装置を備えていることを特徴とする形状計測装置。
  2. 請求項1記載の形状計測装置において、
    前記第1撮像装置と前記第2撮像装置は、前記第1画像の被計測物と前記第2画像の被計測物とが互いに角度がずれて撮像される位置に、配置されていることを特徴とする形状測定装置。
  3. 請求項1または2記載の形状計測装置を用いた形状計測方法において、
    前記投影装置によって前記被計測物に前記スペックルパターンを投影し、
    前記第1および第2撮像装置のそれぞれが前記スペックルパターンを認識できる大きさに、前記投影装置によって前記スペックルパターンの大きさを調整し、
    前記第1および第2撮像装置により前記被計測物を撮像し、前記第1および第2画像を画像相関処理することによって、前記被計測物の形状を計測することを特徴とする形状計測方法。
  4. 請求項3記載の形状計測方法において、
    複数の前記被計測物の形状を測定するとき、連続して前記投影装置から白色光を照射していることを特徴とする形状計測方法。
  5. 請求項3または4記載の形状計測方法を用いた半導体パッケージの製造方法において、
    (a)配線層および絶縁層を有する基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に電子部品を実装する工程と、
    を含み、
    前記(a)工程において、前記形状計測方法によって、前記基板を被計測物として、その形状を計測することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  6. 請求項5記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記(b)工程において、前記形状計測方法によって、前記基板を被計測物として、その形状を計測することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  7. 請求項5記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記(b)工程において、前記形状計測方法によって、前記基板に実装された前記電子部品を被計測物として、その形状を計測することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019144261A (ja) * 2013-06-06 2019-08-29 ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッドHeptagon Micro Optics Pte. Ltd. 撮像システムおよびそれを動作させる方法
US20220037175A1 (en) * 2018-10-15 2022-02-03 Koh Young Technology Inc. Apparatus, method and recording medium storing command for inspection

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803943B2 (en) * 2011-09-21 2014-08-12 National Applied Research Laboratories Formation apparatus using digital image correlation
JP6023415B2 (ja) * 2011-10-17 2016-11-09 キヤノン株式会社 三次元計測装置、三次元計測装置の制御方法およびプログラム
US20130162809A1 (en) * 2011-12-27 2013-06-27 Ya-Chen Hsu Light-homogenizing imaging device for a bead sorting machine
US11629951B2 (en) * 2013-07-09 2023-04-18 Auburn University Determining geometric characteristics of reflective surfaces and transparent materials
US20160219266A1 (en) * 2015-01-25 2016-07-28 3dMD Technologies Ltd Anatomical imaging system for product customization and methods of use thereof
US10861726B2 (en) * 2018-09-21 2020-12-08 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Apparatus and method for measuring warpage

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814824A (ja) * 1993-10-08 1996-01-19 Kishimoto Sangyo Kk レーザ光を利用したスペックルパターンによる被計測物の移動量の修正方法ならびにその装置
JP2001507133A (ja) * 1996-12-20 2001-05-29 ライフェフ/エックス・ネットワークス・インク 高速3dイメージパラメータ表示装置および方法
JP2001244311A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Miyagi Oki Electric Co Ltd 半導体薄膜の表面形状測定方法
JP2004071641A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品実装方法及び部品実装装置
JP2007085862A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Omron Corp パタン光照射装置、3次元形状計測装置、及びパタン光照射方法
JP2007149731A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Shinko Electric Ind Co Ltd 配線基板、半導体装置、及び配線基板の製造方法
JP2007317943A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 基板および半導体装置
JP2008039535A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Mitsutoyo Corp 画像相関変位計
WO2009074751A2 (fr) * 2007-09-28 2009-06-18 Noomeo Procédé de numérisation tridimensionnelle
JP2010078339A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Fujifilm Corp 3次元形状計測装置および方法並びにプログラム
JP2011007627A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Kobelco Kaken:Kk 基材、この基材の微小変位測定方法および測定装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11330798A (ja) * 1998-05-19 1999-11-30 Fuji Mach Mfg Co Ltd 電気部品装着方法およびシステム
US7353954B1 (en) * 1998-07-08 2008-04-08 Charles A. Lemaire Tray flipper and method for parts inspection
US6988660B2 (en) * 1999-06-07 2006-01-24 Metrologic Instruments, Inc. Planar laser illumination and imaging (PLIIM) based camera system for producing high-resolution 3-D images of moving 3-D objects
US6754370B1 (en) * 2000-08-14 2004-06-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Real-time structured light range scanning of moving scenes
CA2435935A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-24 Guylain Lemelin Optical 3d digitizer with enlarged non-ambiguity zone
US8509879B2 (en) * 2007-11-06 2013-08-13 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for widefield functional imaging (WiFI) using integrated structured illumination and laser speckle imaging

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814824A (ja) * 1993-10-08 1996-01-19 Kishimoto Sangyo Kk レーザ光を利用したスペックルパターンによる被計測物の移動量の修正方法ならびにその装置
JP2001507133A (ja) * 1996-12-20 2001-05-29 ライフェフ/エックス・ネットワークス・インク 高速3dイメージパラメータ表示装置および方法
JP2001244311A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Miyagi Oki Electric Co Ltd 半導体薄膜の表面形状測定方法
JP2004071641A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品実装方法及び部品実装装置
JP2007085862A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Omron Corp パタン光照射装置、3次元形状計測装置、及びパタン光照射方法
JP2007149731A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Shinko Electric Ind Co Ltd 配線基板、半導体装置、及び配線基板の製造方法
JP2007317943A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 基板および半導体装置
JP2008039535A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Mitsutoyo Corp 画像相関変位計
WO2009074751A2 (fr) * 2007-09-28 2009-06-18 Noomeo Procédé de numérisation tridimensionnelle
JP2010078339A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Fujifilm Corp 3次元形状計測装置および方法並びにプログラム
JP2011007627A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Kobelco Kaken:Kk 基材、この基材の微小変位測定方法および測定装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019144261A (ja) * 2013-06-06 2019-08-29 ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッドHeptagon Micro Optics Pte. Ltd. 撮像システムおよびそれを動作させる方法
US20220037175A1 (en) * 2018-10-15 2022-02-03 Koh Young Technology Inc. Apparatus, method and recording medium storing command for inspection
US11694916B2 (en) * 2018-10-15 2023-07-04 Koh Young Technology Inc. Apparatus, method and recording medium storing command for inspection
US12051606B2 (en) 2018-10-15 2024-07-30 Koh Young Technology Inc. Apparatus, method and recording medium storing command for inspection

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