JP2021141091A - バンプ接合部検査装置及びバンプ接合部検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の接合部が重なる配置でも、接合の良否を精度よく判定できるようにする。【解決手段】バンプ接合部検査装置は、撮影ユニットと、画像解析ユニットとを備え、ベアチップに設けられたバンプと、予備ハンダとの接合部を検査する。撮影ユニットは、照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、接合部の第１画像と第２画像とを撮影する。画像解析ユニットは、第１画像および前記第２画像に対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出する。そして第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、第１高輝度領域の第１輝度重心と、第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出する。また第１輝度重心と第２輝度重心の差分を算出する。そして、第１下端位置と、第２下端位置と、差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、バンプ接合部検査装置及びバンプ接合部検査方法に関する。

今日、電子機器においては高機能で小型のＩＣ等が強く要求されている。このため、ＩＣ等の端子数が増大すると共に、隣接する端子間の寸法も小さくなっている。このような狭ピッチで多数の端子を持つＩＣ等を基板に搭載する際には、フリップチップやＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等が用いられるが、その接合状態を確認することは容易でない。

そこで、特開２００１−９４２４９号公報においては、ＢＧＡのはんだ付けの良否を判定するＢＧＡはんだ付け検査方法が開示されている。即ち、プリント基板上に配置されたＢＧＡのはんだバンプのうち、最外殻に位置するはんだバンプを撮影する。そして、この撮影された画像データから最外殻バンプのプリント基板のランドからの高さを計測し、この最外殻バンプの高さとプリント基板に配置される前のはんだバンプの高さとの高低を判別する。さらに、画像データにおいて、最外殻バンプとプリント基板のランドとの接する地点の隙間の領域を計測し、その計測値と所定のしきい値との大小を判別する。このような２種類の判別処理により得られた結果に基づき、ＢＧＡのはんだ付けの良否を判定している。

特開２００１−０９４２４９号公報

しかしながら、特開２００１−０９４２４９号公報にかかるはんだ付け検査方法では、以下のような問題があった。即ち、上記の検査方法は、光線の透過状態に基づき接合部の外形輪郭を抽出し、輪郭の幅の最も狭い箇所に基づき良否を判定する。このとき、接合部とプリント基板とが離れている（隙間が存在する）場合でも、隙間を通して背後に存在する接合部が撮影されるため、取得された撮影画像は複数の接合部が重ね合わされている。従って、かかる撮影画像から抽出された接合部の輪郭に基づき接合状態を判定しても、正確な接合の良否が判定できない場合がある。

また、接合部とプリント基板とが僅かしか接合していない場合も、同様に背後に存在する接合部が撮影されることがあり、正確な接合の良否が判定できない場合がある。

そこで、本発明の主目的は、複数の接合部が重なる配置でも、接合の良否を精度よく判定できるバンプ接合部検査装置及びバンプ接合部検査方法を提供することである。

上記課題を解決するため、バンプ接合部検査装置は、撮影ユニットと、画像解析ユニットとを備え、ベアチップに設けられたバンプと、予備ハンダとの接合部を検査する。撮影ユニットは、照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、接合部の第１画像と第２画像とを撮影する。画像解析ユニットは、第１画像および前記第２画像に対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出する。そして第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、第１高輝度領域の第１輝度重心と、第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出する。また第１輝度重心と第２輝度重心の差分を算出する。そして、第１下端位置と、第２下端位置と、差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する。

本発明の効果は、複数の接合部が重なる配置でも、接合の良否を精度よく判定できるバンプ接合部検査装置及びバンプ接合部検査方法を提供きることである。

第1の実施形態のバンプ接合部検査装置を示すブロック図である。 第２の実施形態のバンプ接合部検査装置を示すブロック図である。 一般的なバンプ接合方法を説明する図である。 第２の実施形態の、予備ハンダの粘性が小さい場合の接合部の検査画像及び輝度分布を示す模式図である。 第２の実施形態の、予備ハンダの粘性が大きい場合の接合部の検査画像及び輝度分布を示す模式図である。 第２の実施形態のバンプ接合部の検査手順の一部を示すフローチャートである。 第２の実施形態のバンプ接合部の検査手順の別の一部を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のバンプ接合部検査装置を示すブロック図である。バンプ接合部検査装置１０００は、ベアチップに設けられたバンプと、基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された接合部を検査するバンプ接合部検査装置である。

バンプ接合部検査装置は、撮影ユニット１００と、画像処理ユニット２００とを有する。

撮影ユニット１００は、検査する接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、接合部の反射画像の第１画像と第２画像とを撮影する。

画像解析ユニット２００は、第１画像の高輝度領域である第１高輝度領域を算出する。また、第２画像の高輝度領域である第２高輝度領域を算出する。そして第１高輝度領域の下端位置である第１下端位置、第２高輝度領域の下端位置である第２下端位置を算出する。さらに、第１高輝度領域の重心となる第１輝度重心と、第２高輝度領域の重心となる第２輝度重心とを算出する。そして、第１下端位置と、第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、異なる条件で撮影した複数の接合部の画像の高輝度領域に基づいて接合部の良否を判定することにより、精度よく接合部の良否判定を行うことができる。

（第２の実施形態）
本発明の実施形態を説明する。図２は、本実施形態にかかる半導体装置の外観検査装置２の模式図である。この外観検査装置２は、ステージユニット１０、撮影ユニット２０、画像解析ユニット３０を主要構成とする。

ステージユニット１０は、ステージ１１、このステージを回転・並進させるステージ駆動部１２を備える。ステージ１１は、検査対象である半導体チップ４が載置されるテーブル１１ａと、このテーブル１１ａを回転させる回転機構１１ｂ、テーブル１１ａを平面内（ＸＹ平面）で並進運動させる並進機構１１ｃとを備える。半導体チップ４は、ベアチップ４ａが、基板４ｂ上のランド４ｃにバンプ接続して実装されたものである。回転機構１１ｂは、テーブル１１ａを９０度単位で回転させる。なお、ランド４ｃは、基板４ｂ上に設けられた電極パターンである。

撮影ユニット２０は、ドーム照明２１、同軸落射照明２２、照明の明るさを制御するための照明駆動部２３、カメラ２４、レンズ部２５を含む。

ドーム照明２１は、中心部分に開口部（以下、接合検査光路孔２１ａと記載する）を有する半球殻体で、接合検査光路孔２１ａの周囲の半球殻体内側には複数のＬＥＤ等の光源２１ｂが配置されている。そして、その配置は、各光源からの光が半球殻体の開放側の所定位置に集まるようになっている。この場合は、検査位置にある半導体チップ４の接合部に光が集まるように調整されている。照射した光は、接合部により、様々な方向に反射されるが、その一部は、接合検査光路孔２１ａからレンズ部２５に入射する。なお、接合部とは、ベアチップ４ａと、基板４ｂ上のランド４ｃとを接続するバンプ部分を言う。

同軸落射照明２２は、中心部分が開口（以下、位置検出光路孔と記載する、図示せず）されて、この中心部分の周囲には複数のＬＥＤ等の光源が配置されている（図示せず）。そして、光源からの光は、半導体チップ４の真横（図１の水平方向）から照射される。接合部により反射された光は、接合検査光路孔２１ａを介してレンズ部２５に入射する。

レンズ部２５は、カメラ２４に入射する光を集光するレンズ（図示せず）及びハーフミラー２５ａを備えている。このハーフミラー２５ａは、接合検査光路孔２１ａから入射した光を透過させてカメラ２４に導く。カメラ２４は、このように接合検査光路孔２１ａから入射した光による画像を取得する。

照明駆動部２３は、画像処理部３２からの照射指令に基づきドーム照明２１及び同軸落射照明２２の点灯・消灯を行う。このとき、ドーム照明２１及び同軸落射照明２２は、例えば、ｎ段階（ｎは、１以上の正の整数）の明るさ（輝度）の光で、接合部を照射するように駆動される。以下、このような照明を照明条件と記載する。以下、明るい光で照射したときの照明条件を第１照明条件、暗い光で照射したときの照明条件を第ｎ照明条件と記載する。ドーム照明２１及び同軸落射照明２２から同時に光が照射される。

画像解析ユニット３０は、カメラ２４により取得された画像を取り込む画像入力部３１、取り込まれた画像を記憶し、後述する半導体チップ位置を判定するチップ位置判定処理及び接合状態を判定する接合判定処理を行う画像処理部３２を備える。なお、画像処理部３２には、ドーム照明２１における照明条件が複数記憶されて、接合判定処理に応じてステージ駆動部１２にステージ移動指令を出力すると共に、照明駆動部２３に照明指令を出力するようにしても良い。

このような半導体接合部検査装置を用いて、接合部の撮影が行われ、撮影された画像（以下、検査画像と記載する）を解析することにより接合の良否が判定される。

図３は、一般的なバンプ接合方法を説明するための断面図である。バンプ接合は、図３に示すように、基板４ｂのランド４ｃ上に設けられた予備ハンダ４ｄに対して、バンプ４ｅが設けられたベアチップ４ａを押し付けて行われる。その際、予備ハンダ４ｄが溶融又は半溶融するように加熱される。図３（ａ）は、接合前の基板４ｂ、ランド４ｃ、予備ハンダ４ｄと、ベアチップ４ａ、バンプ４ｅとの関係を示す断面図である。図３（ｂ）は接合後の基板４ｂとベアチップ４ａとの関係を示す断面図である。接合が良好に行われる場合、予備ハンダ４ｄは、溶融すると、濡れにより、バンプ４ｅの表面を這い上がる。そして、図３（ｂ）に示すように、バンプ４ｅ全体を覆うと、良好な接合が形成でき、電気的接続を行うことができる。

次に、接合部の画像と、接合の良否の判定について説明する。図４、図５はそれぞれ、接合部の検査画像のパターンと対応する輝度分布を示す模式図である。図４は、加熱した際の予備ハンダ４ｄの粘性が小さい場合の画像の例であり、図５は、加熱した際の予備ハンダ４ｄの粘性が大きい場合の画像の例である。図４、５において、左側の図は検査画像を示し、右側の図は輝度分布を示す。輝度分布は、中心線Ｏに沿った輝度分布である。

そして、図４（ａ）及び図５（ａ）は、良好にバンプ接続が行われている場合（良品）、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は良好なバンプ接続と判定できる限界（良品限界）、図４（ｃ）及び図５（ｃ）はバンプ接続が不良（不良品）な場合を示している。

図４、図５の輝度分布における曲線Ｃ１及び曲線Ｃ２は、高い照度の第１の照明条件と低い照度の第２の照明条件で接合部に光を照射した際の輝度分布を示している。ここで、一度溶融してバンプ４ｅを覆った予備ハンダ４ｄの表面は鏡面化して、高い反射率を示す。このため、溶融した予備ハンダ４ｄが覆っている部分が高輝度領域となる。一方で、バンプ４ｅの表面が露出しているところは輝度が低くなる。また、例えば、バンプ４ｅに予備ハンダ４ｄが乗っていても、ランド４ｃと離れている場合は、バンプ４ｅの下方に行くにつれて表面が下を向くため、反射光量が少なく、低輝度となる。

上記した理由によって、接合部の検査画像には、低輝度領域と高輝度領域ができる。図４、５では、高輝度領域を白抜きで表している。閾値輝度Ｂｔを用いることで、画像を２値化し、高輝度領域と低輝度領域に分けることができる。図４、図５の検査画像における領域Ｒ１及び領域Ｒ２は、輝度分布が輝度閾値Ｂｔより大きい高輝度領域を示している。領域Ｒ１が照明の照度が大きい時の高輝度領域、領域Ｒ２が照明の照度が小さい時の高輝度領域である。すなわち、領域Ｒ１は、領域Ｒ２を照明した光より明るい光を照射した場合の高輝度領域である。また図の右側の輝度分布では、照射光の照度が大きい場合の輝度分布が曲線Ｃ１であり、それより照射光の照度が小さい場合の輝度分布輝度分布が曲線Ｃ２である。

また、図中Ｙｔ１〜Ｙｔ６、Ｙｔ１’〜Ｙｔ６’は高輝度領域の上端位置を示し、図中Ｙｂ１〜Ｙｂ６、Ｙｂ１’〜Ｙｂ６’は高輝度領域の下端位置を示している。そして、Ｇ１〜Ｇ６、Ｇ１’〜Ｇ６’は、高輝度領域の重心（以下、輝度重心）の位置を示している。高輝度領域の輝度重心は、例えば高輝度領域に含まれる画素の位置座標を全平均して得ることができる。

高輝度領域の、上端位置、下端位置は、ランド４Ｃからの距離とする。例えば、図３（ａ）においてＹｔ１は輝度閾値Ｂｔより大きい高輝度領域の上端を示し、Ｙｂ１は輝度閾値Ｂｔより大きい高輝度領域の下端を示している。このＹｔ１，Ｙｂ１が領域Ｒ１の上端、下端に対応する。また、照射輝度の小さい場合のＹｔ１’は輝度閾値Ｂｔより大きい高輝度領域の上端を示し、Ｙｂ１’は輝度閾値Ｂｔより大きい高輝度領域の下端を示している。このＹｔ１’，Ｙｂ１’が領域Ｒ２の上端、下端に対応する。そして、領域Ｒ１の輝度重心がＧ１、領域Ｒ２の輝度重心がＧ１’である。

図３において説明したように、接続は、球形のバンプ４ｅが設けられたベアチップ４ａと、予備ハンダ４ｄが設けられたランド４ｃとを、加熱雰囲気等の環境下で近接させて、予備ハンダ４ｄがバンプ４ｅを濡らすことで行われる。即ち、予備ハンダ４ｄの粘度は加えられる熱により変わり、粘度によりバンプ４ｅとの濡れ度合いが変わる。バンプ４ｅを濡らした予備ハンダ４ｄは、バンプ４ｅ側に移動する（這い上がる）。そして、この予備ハンダ４ｄにより濡れた領域は略鏡面を示すため、大きな反射率を示すようになる。

ところが、予備ハンダ４ｄの這い上がりが大きい場合には、バンプ４ｅとランド４ｃとの間に、図４（ｃ）に示すような隙間Ｋが発生することがある。このような状態では、ベアチップ４ａとランド４ｃとは電気的に接続されていない状態となるため、不良品となる。

従って、バンプ４ｅとランド４ｃとの間に隙間が生じているか否かにより、バンプ接続の要否が判定できる。しかし、この場合には、バンプ４ｅの下端位置を正確に検出しなければならない。バンプ４ｅは、概ね球形状である。従って、バンプ４ｅの表面とカメラ２４との距離は連続的に変化する。このため、バンプ４ｅの下端位置を正確に判定することが困難である。

そこで、本実施形態では、検査画像を輝度閾値Ｂｔにより２値化して高輝度領域を求める。高輝度領域は、少なくとも概ね球形状のバンプ４ｅの下端位置より中心側の領域となるので、バンプ４ｅの表面とカメラ２４との距離の変化は緩やかである。従って、図４及び図５に示すように、高輝度領域の輪郭が明瞭に判別できる。

高輝度領域の下端は、バンプ４ｅの下端位置ではない。しかし、以下に説明するように、高輝度領域の下端位置に基づき、バンプ４ｅが基板４ｂから離れているか否か（隙間Ｋが発生しているか否か）を判定することができる。

予備ハンダ４ｄがバンプ４ｅを濡らす力は、主に表面張力によると考えられる。従って、濡れ量が多くなると、予備ハンダ４ｄは自重によりバンプ４ｅの下側（基板４ｂ側）に偏るようになる。そして、図４（ｃ）のように予備ハンダ４ｄがランド４ｃから離れた状態となると、高輝度領域の下端も、ランド４ｃから離れた位置となる。

なお、複数の接合部が重なって撮影される場合には、検査対象の接合部が図４（ｃ）の状態となっても、隙間Ｋから、その後方に位置する接合部の像が写り込みことがあり得る。しかし、隙間越しに写る後方の接合部は、輝度が低い。このため、本実施形態によれば、後方の接合部等が隙間Ｋから見えているか否かに関わらず、高輝度領域の下端位置を正確に検出し、接合の良否が判定することができる。

下端位置に基づく接合の良否の判定は、高輝度領域の下端位置と基板４ｂとの距離が予め設定された下端位置基準値Ｙｃより大きいか否かにより行う。以下、このような判定処理を下端位置判定処理という。即ち、高輝度領域の下端位置と基板４ｂとの距離が予め設定された下端位置基準値Ｙｃより小さい場合は、接合状態が図４（ａ）、図４（ｂ）に示す良品状態であると判定する。また、高輝度領域の下端位置と基板４ｂとの距離が下端位置基準値Ｙｃより大きい場合は、図４（ｃ）に示す不良品状態であると判定する。

そして、図４（ａ）〜図４（ｃ）に例示する高輝度領域の下端位置Ｙｂ１〜Ｙｂ３、Ｙｂ１’〜Ｙｂ３’は、Ｙｂ３＞Ｙｂ２＞Ｙｂ１、Ｙｂ３’＞Ｙｂ２’＞Ｙｂ１’となる。このため、下端位置基準値ＹｃをＹｂ３＞Ｙｃ＞Ｙｂ２、Ｙｂ３’＞Ｙｃ＞Ｙｂ２’の範囲で設定する。なお、照射光の輝度の関係から、Ｙｂ１＜Ｙｂ１’、Ｙｂ２＜Ｙｂ２’、Ｙｂ３＜Ｙｂ３’が成り立っている。

ところが、不良品のモードとして、図５（ｃ）に示すモードも存在する。図５（ｃ）は予備ハンダ４ｄの粘度が大きいため、予備ハンダ４ｄの這い上がりが悪い状態を示している。このような接合状態は高い接続抵抗を示すため、接合不良品である。

しかし、先に述べた不良品判定方法に従うと、図４（ｂ）の高輝度領域の下端位置Ｙｂ２、Ｙｂ２’が、図５（ｃ）の高輝度領域の下端位置Ｙｂ６、Ｙｂ６’より大きくなる場合が起こり得る。即ち、Ｙｂ６＜Ｙｂ２、Ｙｂ６’＜Ｙｂ２’となることがある。そして、Ｙｃ＞Ｙｂ６＞Ｙｂ２、Ｙｃ＞Ｙｂ６’＞Ｙｂ２’の場合には、図５（ｃ）の状態は良品と判定されてしまう。

無論、このような誤判定を避けるために、下端位置基準値ＹｃをＹｂ６＞Ｙｃ＞Ｙｂ２、Ｙｂ６’＞Ｙｃ＞Ｙｂ２’を満たすように設定することも原理的には可能である。しかし、Ｙｂ６とＹｂ２との範囲は、予備ハンダ４ｄの粘度に依存し、かつ、接合工程において予備ハンダ４ｄの粘度を任意に変更できない。即ち、予備ハンダ４ｄの粘度は、接合時の温度に依存し、この温度は、ベアチップ４ａに形成された回路への熱影響を抑制するために任意に変えることができない。

また、予備ハンダ４ｄの粘度が低い場合の良品状態である、図４（ｂ）に示す接合状態における下端位置Ｙｂ２、Ｙｂ２´と、予備ハンダ４ｄの粘度が高い場合の不良品状態である図５（ｃ）に示す接合状態における下端位置Ｙｂ６、Ｙｂ６´との差は大きくない。さらには下端位置Ｙｂ２、Ｙｂ２´は、むしろ予備ハンダ４ｄの粘度が高い場合の良品状態である図５（ａ）、図５（ｂ）に示す接合状態における下端位置Ｙｂ４、Ｙｂ４´、Ｙｂ５、Ｙｂ５´よりも大きい場合がありうる。これは、図４（ｂ）および図５（ｃ）の例のように、予備ハンダ４ｄのランド４ｃとの接触面が小さい場合、予備ハンダ４ｄがバンプ４ｅの下端付近でくびれた形状となるためである。くびれた形状では、ランド４ｃと接触する部分の予備ハンダ４ｄ表面に照明光が達せずにその部分の輝度が低下する。このような事情を勘案して、本実施形態では、予備ハンダ４ｄの粘度も考慮した新たな判定処理を追加する。

バンプ４ｅのランド４ｃとの接触面が小さく、予備ハンダ４ｄの粘性が小さい場合の這い上がり状態の外形および輝度分布、は図４（ｂ）に模式的に示すことができる。また、バンプ４ｅと予備ハンダ４ｄとの接触面が小さく、予備ハンダ４ｄの粘性が大きい場合の、予備ハンダ４ｄの這い上がり状態の外形および輝度分布は図５（ｃ）で模式的に示すことができる。

先に述べたように、予備ハンダ４ｄの粘度が小さい場合には這い上がりが大きい（濡れ性が大きい）ので、予備ハンダ４ｄはおよそ同じ厚みでバンプ４ｅの表面を濡らす。この状態で、高い照度の第１の照明条件と低い照度の第２の照明条件で照明して、接合部を撮影する。すると第１の照明条件、第２の照明条件のどちらで照明しても、反射領域Ｒ１、Ｒ２の上端と下端のそれぞれの差はおおむね同じになるので、輝度しきい値Ｂｔを用いて求めた高輝度領域の輝度重心Ｇ２、Ｇ２´の位置はおよそ同じ位置となる。

しかし、予備ハンダ４ｄの粘度が大きい場合には、這い上がりが小さい上に、バンプ４ｅの下端に近づくに従い厚くなる濡れ性となる。このことは、予備ハンダ４ｄの断面形状は下端にふくれた形状になることを意味する。そして溶融した予備ハンダ４ｄがカバーしていないバンプ４ｅの上部の反射率は低いため、この部分の輝度は小さくなる。この状態で、照度の低い照明条件で照明して撮影した画像の高輝度領域Ｒ２は、下方向が狭くなるため、その輝度重心Ｇ´が、高照度で照明したときの輝度重心Ｇよりも高い位置となる。すなわち、照明光の輝度が小さくなると、輝度重心は上側に移動する。このため、接合不良である図５（ｃ）の場合は、第１の照明条件における輝度重心Ｇ６の位置と、第２の照明条件における輝度重心Ｇ６‘の位置との差が大きくなる。この現象を利用して、本実施形態では、この輝度重心の差が予め設定した輝度重心基準値より大きいか否かにより、図４（ｂ）の接合良品と、図５（ｃ）の接合不良とを切り分ける。かかる判定処理を、輝度重心位置判定処理と記載する。

次に、このような外観検査装置２を用いて接合部の検査手順を、図を参照して説明する。図６、図７は、検査手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１：先ず、検査対象の接合部が照明と撮影が撮影できる位置に、ステージ１１を移動させる。ベアチップ４ａが同軸落射照明２２の照明方向に移動すると、移動完了信号がステージ駆動部１２から画像処理部３２に送られる。画像処理部３２は、移動完了信号を受信すると、照明駆動部２３に照明指令を出力する。照明駆動部２３は、照明指令を受信すると、同軸落射照明２２に光を照射させる。これにより、接合部に向けて光が照射され、その反射光は位置検出光路孔を通りレンズ部２５におけるハーフミラー２５ａで反射されてカメラ２４に入射して撮影される。撮影された画像は、画像入力部３１により取り込まれ、画像処理部３２に送られる。以下、同軸落射照明２２により取得された画像を位置画像と記載する。
ステップＳ２：第１照明条件で照明を行い、接合部の第１画像を取得する。これにより検査画像が得られる。
ステップＳ３：画像処理部３２は、輝度閾値を用いて検査画像を２値化し、第１高輝度領域を決定する。

ステップＳ４：画像処理部３２は、第１高輝度領域の第１下端位置を算出する。

ステップＳ５：画像処理部３２は、第１高輝度領域の第１輝度重心位置を算出する。

ステップＳ６：次に第１下端位置が予め定めた閾値Ｙｃより大きいか判定する。そして第１下端位置がＹｃより大きい場合は（Ｓ６＿Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進み接合不良品と判定する。一方、第１下端位置がＹｃ以下の場合は（Ｓ６＿Ｎｏ）、Ａに進む。

図６は図５のＡ以降の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１：第１照明条件とは照度の異なる第２照明条件で接合部を照明し、カメラ２４で第２画像を取得する。
ステップＳ１２：画像処理部３２は、輝度閾値を用いて検査画像を２値化し、第２高輝度領域を決定する。
ステップＳ１３：画像処理部３２は、第２高輝度領域の第２下端位置を算出する。
ステップＳ１４：画像処理部３２は、第２高輝度領域の第２輝度重心位置を算出する。

ステップＳ１５：次に第１下端位置が予め定めた閾値Ｙｃより大きいか判定する。そして第１下端位置がＹｃより大きい場合は（Ｓ１５＿Ｙｅｓ）、ステップＳ１９に進み接合不良品と判定し、Ｂに進む（図５のフローチャートのＢに戻る）。一方、第２下端位置がＹｃ以下の場合は（Ｓ１５＿Ｎｏ）、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６：第１輝度重心と第２輝度重心の差分を算出する。
ステップＳ１７：第１輝度重心と第２輝度重心の差分を、予め定めた閾値Ｙｄと比較する。そして差分がＹｄ以下であれば（Ｓ１７＿Ｎｏ）、接合良品と判定し（Ｓ１８）、Ｂに進む（図１のＢに戻り終了する）。一方、差分がＹｄより大きければ（Ｓ１７＿Ｙｅｓ）、接合不良と判定し（Ｓ１９）、Ｂに進む。

なお、上記の説明の、第１画像の撮影や画像処理と、第２画像の撮影や画像処理の順番は逆であっても良い。また、下端位置に基づく良否判定と、輝度重心の差分に基づく良否判定の順番は、逆であっても良い。さらに、第１画像、第２画像に加えて、第３画像以上のより多くの画像を用いて、上記と同様の、下端位置および輝度重心の差分に基づく良否判定を行っても良い。

以上説明したように、本実施形態では、反射光の高輝度領域を利用して、接合部の検査を行っている。このため、検査対象の接合部の後方に、別の接合部が重なって配置されていても、その影響を受けずに、検査を行うことができる。なぜならば、手前のバンプの下から奥の接合部が見えていたとしても、その輝度は低いからである。このため、本実施形態によれば、他の接合部が奥に重なっていても、精度よく接合部の良否判定を行うことができる。

なお、上記説明では、複数の照明条件での検査画像を撮影したが、本発明は掛かる方法に限定するものではない。例えば、カメラ２４のダイナミックレンジを変えた検査画像を取得しても良い。ダイナミックレンジを変えることにより輝度条件を変えた場合と同様に、異なる輝度分布が得られるため、先に説明した検査方法が適用できる。

上述した実施形態の処理を、コンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上記の実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
ベアチップに設けられたバンプと、基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査装置であって、
検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の第１画像と第２画像とを撮影する撮影ユニットと、
前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出し、前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出し、前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する画像解析ユニットと、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記２）
付記１に記載のバンプ接合部検査装置であって、
前記撮影ユニットは、前記半導体チップの接合面と平行な方向から当該半導体チップに光を照射するドーム照明と、
前記接合面と平行な方向から前記半導体チップに光を照射する同軸落射照明と、
前記接合部からの反射光を受光して当該接合部を撮影するカメラと、
前記ドーム照明及び前記同軸落射照明が、異なる輝度の光を照射するように、前記ドーム照明及び前記同軸落射照明を制御駆動する照明駆動部と、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記３）
付記１に記載のバンプ接合部検査装置であって、
前記撮影ユニットは、前記半導体チップの接合面と平行な方向から当該半導体チップに光を照射するドーム照明と、
鉛直上方向から前記半導体チップに光を照射する同軸落射照明と、
前記接合部からの反射光を受光して当該接合部を撮影し、その際に前記接合部からの反射光を異なるダイナミックレンジで撮影して複数の画像を取得するカメラと、
前記ドーム照明及び前記同軸落射照明制御駆動する照明駆動部と、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１つに記載のバンプ接合部検査装置であって、
前記画像解析ユニットは、
前記下端位置に基づく良否判定を、
前記第１下端位置と前記第２下端位置とを、予め定めた下端位置の閾値と比較して行う、
ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記５）
付記４に記載のバンプ接合部検査装置であって
前記第１下端位置と前記第２下端位置のいずれかが、前記下端位置の閾値より大きい場合に接合不良と判定する、
ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１つに記載のバンプ接合部検査装置であって、
前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の前記差分が，予め定めた差分閾値より大きい場合に、に接合不良と判定する、
ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
（付記７）
ベアチップに設けられたバンプと基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査方法であって、
検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の第１画像と第２画像とを撮影し、
前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出し、
前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、
前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出し、
前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する、
ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
（付記８）
付記７に記載のバンプ接合部検査方法であって、
第１撮影条件と第２撮影条件では前記接合部に照射する光の照度が異なる
ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
（付記９）
付記７に記載のバンプ接合部検査方法であって、
前記第１撮影条件と前記第２撮影条件では前記接合部からの反射光の撮影のダイナミックレンジが異なる、
ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
（付記１０）
付記６乃至９のいずれか１つに記載のバンプ接合部検査方法であって、
前記第１下端位置と前記第２下端位置のいずれかが、予め定めた下端位置閾値より大きい場合に、接合不良と判定する
ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
（付記１１）
付記６乃至１０のいずれか１項に記載のバンプ接合部検査方法であって、
前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の前記差分が、予め定めた差分閾値より大きい場合に、接合不良と判定する
ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
（付記１２）
ベアチップに設けられたバンプと基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査するバンプ接合検査装置の制御方法であって、
検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の第１画像と第２画像とを撮影するステップと、
前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出するステップと、
前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出するステップと、
前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出するステップと、
前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定するステップと、を、
バンプ接合検査装置に実行させることを特徴とするバンプ接合部検査装置制御プログラム。

２ 外観検査装置
４ 半導体チップ
４ａ ベアチップ
４ｂ 基板
４ｃ ランド
４ｄ 予備ハンダ
４ｅ バンプ
１０ ステージユニット
１１ ステージ
１１ａ テーブル
１１ｂ 回転機構
１１ｃ 並進機構
１２ ステージ駆動部
２０ 撮影ユニット
２１ ドーム照明
２２ 同軸落射照明
２３ 照明駆動部
２４ カメラ
２５ レンズ部
２５ａ ハーフミラー
３０ 画像解析ユニット
３１ 画像入力部

Claims (10)

1. ベアチップに設けられたバンプと、基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査装置であって、
   検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の反射画像の第１画像と第２画像とを撮影する撮影ユニットと、
   前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出し、前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出し、前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する画像解析ユニットと、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
2. 請求項１に記載のバンプ接合部検査装置であって、
   前記撮影ユニットは、前記半導体チップの接合面と平行な方向から当該半導体チップに光を照射するドーム照明と、
   前記接合面と平行な方向から前記半導体チップに光を照射する同軸落射照明と、
   前記接合部からの反射光を受光して当該接合部を撮影するカメラと、
   前記ドーム照明及び前記同軸落射照明が、異なる輝度の光を照射するように、前記ドーム照明及び前記同軸落射照明を制御駆動する照明駆動部と、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
3. 請求項１に記載のバンプ接合部検査装置であって、
   前記撮影ユニットは、前記半導体チップの接合面と平行な方向から当該半導体チップに光を照射するドーム照明と、
   接合面と平行な方向から前記半導体チップに光を照射する同軸落射照明と、
   前記接合部からの反射光を受光して当該接合部を撮影し、その際に前記接合部からの反射光を異なるダイナミックレンジで撮影して複数の画像を取得するカメラと、
   前記ドーム照明及び前記同軸落射照明を制御駆動する照明駆動部と、を備えることを特徴とするバンプ接合部検査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバンプ接合部検査装置であって、
   前記画像解析ユニットは、
   前記接合部の良否の判定を、
   前記第１下端位置と前記第２下端位置とを、予め定めた下端位置の閾値と比較して行う、
   ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
5. 請求項４に記載のバンプ接合部検査装置であって
   前記第１下端位置と前記第２下端位置のいずれかが、前記下端位置の閾値より大きい場合に接合不良と判定する、
   ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバンプ接合部検査装置であって、
   前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の前記差分が，予め定めた差分閾値より大きい場合に、に接合不良と判定する、
   ことを特徴とするバンプ接合部検査装置。
7. ベアチップに設けられたバンプと基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査方法であって、
   検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の第１画像と第２画像とを撮影し、
   前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出し、
   前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出し、
   前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出し、
   前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定する、
   ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
8. 請求項７に記載のバンプ接合部検査方法であって、
   第１撮影条件と第２撮影条件では前記接合部に照射する光の照度が異なる
   ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
9. 請求項７に記載のバンプ接合部検査方法であって、
   前記第１撮影条件と前記第２撮影条件では前記接合部からの反射光の撮影のダイナミックレンジが異なる、
   ことを特徴とするバンプ接合部検査方法。
10. ベアチップに設けられたバンプと基板上のランドに設けられた予備ハンダとがバンプ接続されて形成された半導体チップにおける接合部を検査するバンプ接合部検査するバンプ接合検査装置の制御方法であって、
    検査する前記接合部に光を照射し、照明の照度または撮像部のダイナミックレンジが異なる第１撮影条件と第２撮影条件で、それぞれ、前記接合部の第１画像と第２画像とを撮影するステップと、
    前記第１画像および前記第２画像のそれぞれに対応する第１高輝度領域と第２高輝度領域とを算出するステップと、
    前記第１高輝度領域の第１下端位置と、第２高輝度領域の第２下端位置とを算出するステップと、
    前記第１高輝度領域の第１輝度重心と前記第２高輝度領域の第２輝度重心とを算出するステップと、
    前記第１輝度重心と前記第２輝度重心の差分を算出し、前記第１下端位置と、前記第２下端位置と、前記差分とに基づいて、前記接合部の良否を判定するステップと、を、
    バンプ接合検査装置に実行させることを特徴とするバンプ接合部検査装置制御プログラム。

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