JP2971658B2 - Method and apparatus for inspecting bonding state of bump - Google Patents

Method and apparatus for inspecting bonding state of bump

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JP2971658B2
JP2971658B2 JP4037920A JP3792092A JP2971658B2 JP 2971658 B2 JP2971658 B2 JP 2971658B2 JP 4037920 A JP4037920 A JP 4037920A JP 3792092 A JP3792092 A JP 3792092A JP 2971658 B2 JP2971658 B2 JP 2971658B2
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bonding
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敏 岩田
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陽二 西山
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はバンプの接合状態検査方
法及装置に係り、特にバンプの接合により基板に実装さ
れたシリコン製の半導体チップにおいてバンプの接合状
態を検査するバンプの接合状態検査方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for inspecting the bonding state of bumps, and more particularly to a method for inspecting the bonding state of bumps in a silicon semiconductor chip mounted on a substrate by bonding bumps. And an apparatus.

【0002】近年、半導体技術の急速な発展に伴い、半
導体チップをプリント基板に実装する技術の開発が盛ん
になっている。実装技術に求められる性能としては、電
気的な経路が短いこと、多数の端子を接続できること、
信頼性が高いことなどである。これらを満たす技術とし
て、バンプ接合、TAB等の技術があげられるが、バン
プ接合技術は、高速の信号伝達、多ピン結合の点から特
に注目されている。
In recent years, with the rapid development of semiconductor technology, technology for mounting a semiconductor chip on a printed circuit board has been actively developed. The performance required for mounting technology is that the electrical path is short, that many terminals can be connected,
And high reliability. Techniques that satisfy these requirements include techniques such as bump bonding and TAB, and the bump bonding technique has received particular attention in terms of high-speed signal transmission and multi-pin coupling.

【0003】このバンプ接合技術は、半導体チップの表
面に金属の小さな突起を形成し、これを基板上の端子と
接合して電気的導通と半導体チップの機械的固定を行う
ものである。この方法によれば、半導体チップの外部に
リードを引き出す方式に比較して、電気的な接続部の長
さを短縮でき、且つ一つの半導体チップに1000個も
の接合点を形成することができる。
In this bump bonding technique, small metal protrusions are formed on the surface of a semiconductor chip, and these are bonded to terminals on a substrate to perform electrical conduction and mechanical fixation of the semiconductor chip. According to this method, it is possible to reduce the length of the electrical connection portion and to form as many as 1000 junctions in one semiconductor chip, as compared with a method in which leads are drawn out of the semiconductor chip.

【0004】しかし、接合部が半導体チップと基板との
間に位置することとなり、その接合状態を目視で観察す
ることができず、欠陥の有無の検査が難しいという欠点
がある。
[0004] However, the joint is located between the semiconductor chip and the substrate, and the joint cannot be visually observed, and it is difficult to inspect for defects.

【0005】そこで、バンプが接合された状態において
バンプ及びその接合部の状態を簡単に検査できる方法の
開発が望まれている。
[0005] Therefore, there is a demand for the development of a method that can easily inspect the state of the bump and the joint thereof while the bump is joined.

【0006】[0006]

【従来の技術】図7はバンプ接合部を拡大して示す。シ
リコンからなる半導体チップ1の表面には金属製のバン
プ2が形成され、基板3上に形成された端子4に接合さ
れている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an enlarged view of a bump joint. Metal bumps 2 are formed on the surface of a semiconductor chip 1 made of silicon, and are joined to terminals 4 formed on a substrate 3.

【0007】図8はバンプの欠陥を示しており、同図中
左側のバンプは基板1上の端子4とバンプ2とが完全に
溶着しておらず、右側のバンプ2にはクラックが生じて
いる。
FIG. 8 shows a defect of the bump. In the left side of the figure, the terminal 4 on the substrate 1 and the bump 2 are not completely welded, and the right side bump 2 is cracked. I have.

【0008】このようなバンプ2の欠陥は外観検査で発
見することは難しく、また、大きな欠陥であった場合は
電気的な導通試験により発見できるが、微小な欠陥の場
合は発見できない。
[0008] Such a defect of the bump 2 is difficult to find by an appearance inspection, and a large defect can be found by an electrical continuity test, but a small defect cannot be found.

【0009】そこで、従来のバンプの検査方法として
は、X線をバンプ部に照射してその透過光によりバンプ
の像を得て観察する方法がある。
Therefore, as a conventional method of inspecting a bump, there is a method of irradiating an X-ray to a bump portion, obtaining an image of the bump by the transmitted light, and observing the image.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のX線を
使用する方法は、X線の発生装置が大型であり、且つ、
被爆の問題があるため大がかりな遮蔽装置を必要とする
という問題があった。
However, the above-mentioned method using X-rays requires a large-sized X-ray generator,
There was a problem that a large shielding device was required due to the problem of exposure.

【0011】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、大がかりな装置を必要とせずにバンプの接合状
態を検査できるバンプの接合状態検査方法及び装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a bump bonding state inspection method and apparatus which can inspect a bump bonding state without requiring a large-scale apparatus.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、シリコンよりなる半導体チップ
がバンプにより合された状態において赤外レーザ光を半
導体チップに照射し、半導体チップの表面とバンプの接
合面からの反射光により形成される第一のスペックルパ
ターンの画像情報を得た後に、バンプを選択的に加熱
し、再び赤外レーザ光を照射して半導体チップの表面と
加熱されたバンプの接合面からの反射光により形成され
る第二のスペックルパターンの画像情報を得てから、第
一のスペックルパターンと第二のスペックルパターンの
画像情報を数値化してその差を計算し、その差を所定の
閾値と比較してバンプの接合状態の良否を判定する方法
とする。
According to a first aspect of the present invention, an infrared laser beam is applied to a semiconductor chip made of silicon in a state where the semiconductor chip is joined by bumps. After obtaining image information of the first speckle pattern formed by the reflected light from the bonding surface between the surface of the semiconductor chip and the bump, the bump is selectively heated, and the infrared laser light is again irradiated to irradiate the surface of the semiconductor chip. And after obtaining the image information of the second speckle pattern formed by the reflected light from the bonded surface of the heated bump, the image information of the first speckle pattern and the second speckle pattern is digitized The difference is calculated, and the difference is compared with a predetermined threshold value to determine whether the bonding state of the bump is good or bad.

【0013】請求項2の発明は、シリコンよりなる半導
体チップがバンプにより接合された状態を検査する検査
装置であって、低出力の赤外レーザ光を該半導体チップ
の接合面側の反対側から照射するレーザ照射手段と、レ
ーザ照射手段から照射され、半導体チップにより反射さ
れた赤外レーザ光を受光して画像情報を得る手段と、赤
外レーザ光が照射されているバンプだけを選択的に加熱
する加熱手段とを有しており、加熱前と加熱後の前記画
像情報を比較して前記バンプの接合状態の良否を判定す
る構成とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an inspection apparatus for inspecting a state in which a semiconductor chip made of silicon is joined by a bump, wherein low-power infrared laser light is emitted from a side opposite to a joining surface side of the semiconductor chip. A laser irradiating means for irradiating, a means for receiving infrared laser light irradiated from the laser irradiating means and reflected by the semiconductor chip to obtain image information, and selectively selecting only bumps irradiated with the infrared laser light And heating means for heating, and comparing the image information before and after the heating to determine the quality of the bonding state of the bumps.

【0014】[0014]

【作用】請求項1の発明において、バンプの接合面によ
るスペックルパターンの画像情報を得た後に、バンプを
加熱して膨張させ、バンプとシリコンの接合面を変形さ
せてから、再度バンプの接合面によるスペックルパター
ンの画像情報を得る方法は、加熱前後のスペックルパタ
ーンの画像情報を比較することができ、これにより半導
体チップとバンプの接合面の変形の程度を数値で表すこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, after obtaining the image information of the speckle pattern by the bonding surface of the bump, the bump is heated and expanded to deform the bonding surface between the bump and silicon, and then the bonding of the bump is performed again. In the method of obtaining the image information of the speckle pattern by the surface, the image information of the speckle pattern before and after heating can be compared, whereby the degree of deformation of the bonding surface between the semiconductor chip and the bump can be expressed by a numerical value.

【0015】請求項2の発明において、赤外レーザ光を
照射しその反射光を受光して画像情報を得る構成は、赤
外レーザ光が半導体チップのシリコン層を透過するた
め、半導体チップのシリコン表面とバンプの接合面の両
面から反射光が得られる。そして、この両面からの反射
光は干渉してスペックルパターンを形成しこの画像情報
を得ることができる。また、バンプを選択的に加熱する
加熱手段を有した構成は、特定のバンプだけを熱膨張さ
せ、シリコンとバンプの接合面を変形させる。
According to the second aspect of the present invention, the infrared laser beam is irradiated and the reflected light is received to obtain image information. The infrared laser beam is transmitted through the silicon layer of the semiconductor chip. Reflected light is obtained from both surfaces of the surface and the bonding surface of the bump. Then, the reflected lights from both surfaces interfere with each other to form a speckle pattern, and this image information can be obtained. Further, the configuration having the heating means for selectively heating the bumps causes only specific bumps to thermally expand and deform the bonding surface between the silicon and the bumps.

【0016】[0016]

【実施例】説明の便宜上、先ず半導体チップとバンプと
の接合面によるスペックルパターンの画像情報を得る原
理について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS For convenience of explanation, the principle of obtaining image information of a speckle pattern by a bonding surface between a semiconductor chip and a bump will be described first.

【0017】図2は多結晶性のnタイプ又はpタイプの
2mm厚シリコンについて、光の波長の変化と透過率との
関係を示した図である。横軸は透過させる光の波長を表
し、縦軸はその透過率を表す。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the change in light wavelength and the transmittance of polycrystalline n-type or p-type 2 mm thick silicon. The horizontal axis indicates the wavelength of light to be transmitted, and the vertical axis indicates the transmittance.

【0018】図2中線Iより分かるように、波長が1μ
m 付近から透過率は急激に大きくなり、波長が約 1.4μ
m付近の赤外領域において透過率は0.5を越えている。
したがって、シリコンは波長が1.5μm 近辺の赤外レー
ザ光を透過することがわかる。
As can be seen from the line I in FIG.
From around m, the transmittance sharply increases, and the wavelength becomes approximately 1.4μ.
In the infrared region around m, the transmittance exceeds 0.5.
Therefore, it can be seen that silicon transmits infrared laser light having a wavelength of around 1.5 μm.

【0019】ここで、バンプ2が接合されたシリコン製
の半導体チップ1に、シリコン表面に対して傾斜して赤
外レーザ光が照射された場合について説明する。図3は
この時の状態を示しており、便宜上バンプ2は半導体チ
ップ1に対して拡大して示されている。
Here, a case will be described where the silicon semiconductor chip 1 to which the bumps 2 are bonded is irradiated with infrared laser light inclined with respect to the silicon surface. FIG. 3 shows the state at this time. For convenience, the bump 2 is shown enlarged on the semiconductor chip 1.

【0020】半導体チップ1の表面1aに対して光軸が
傾斜して照射された赤外レーザ光5は、その一部は表面
1aで反射されるが、一部は半導体チップ1内に入射
し、反対側に形成された金属製のバンプ2と半導体チッ
プ1との接合面1bに達する。そして接合面1bに達し
た赤外レーザ光5は接合面1bで反射され、再び半導体
チップ1内を通過して表面1aから外部へ射出される。
The infrared laser light 5 irradiated with the optical axis inclined to the surface 1a of the semiconductor chip 1 is partially reflected by the surface 1a, but partially incident into the semiconductor chip 1. Reaches the bonding surface 1b between the semiconductor chip 1 and the metal bump 2 formed on the opposite side. The infrared laser beam 5 that has reached the bonding surface 1b is reflected by the bonding surface 1b, passes through the inside of the semiconductor chip 1 again, and is emitted from the surface 1a to the outside.

【0021】半導体チップ1の表面1aは赤外レーザ光
5の波長に比較するとある程度の表面粗さを有してお
り、半導体チップ1の表面1aで反射された赤外レーザ
光5には位相のずれが生じる。この半導体チップ1の表
面1aで反射された赤外レーザ光5と、接合面1bで反
射された赤外レーザ光5が重なった部分では、この2つ
の赤外レーザ光5同士が干渉して、いわゆるスペックル
パターンが形成される。このスペックルパターンの画像
は赤外レーザ光の強弱となって現れるもので、撮像素子
等で電気的な画像情報として取り出すことができる。
The surface 1a of the semiconductor chip 1 has a certain surface roughness as compared with the wavelength of the infrared laser light 5, and the infrared laser light 5 reflected by the surface 1a of the semiconductor chip 1 has a phase Misalignment occurs. In a portion where the infrared laser light 5 reflected on the surface 1a of the semiconductor chip 1 and the infrared laser light 5 reflected on the bonding surface 1b overlap, the two infrared laser lights 5 interfere with each other, A so-called speckle pattern is formed. The image of the speckle pattern appears as the intensity of infrared laser light, and can be extracted as electrical image information by an image sensor or the like.

【0022】以上がバンプ接合部のスペックルパターン
の画像情報を得る原理である。
The above is the principle of obtaining the image information of the speckle pattern of the bump joint.

【0023】次に本発明の一実施例について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0024】図1は本発明の一実施例の構成を示す。被
検査対象である半導体チップ1がバンプ接合されて実装
された基板3が、XYテーブル11の上面11a上に載
置されている。このXYテーブル11の上方には、波長
が1.5μmの低出力の赤外レーザ発振器12(例えばヘ
リウム・ネオン・レーザ)と、発射されたレーザ光の角
度を変えるための反射鏡13と、集光レンズ14が設け
られている。そして、赤外レーザ発振器12から発射さ
れたレーザ光が半導体チップ1により反射され、そのレ
ーザ光の進む方向には結像レンズ15が配置され、この
結像レンズ15によって結像する位置には赤外線カメラ
16が配置されている。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. The substrate 3 on which the semiconductor chip 1 to be inspected is mounted by bump bonding is mounted on the upper surface 11 a of the XY table 11. Above the XY table 11, a low-output infrared laser oscillator 12 (for example, a helium-neon laser) having a wavelength of 1.5 μm, a reflecting mirror 13 for changing the angle of the emitted laser light, and a collector An optical lens 14 is provided. The laser light emitted from the infrared laser oscillator 12 is reflected by the semiconductor chip 1, and an imaging lens 15 is disposed in a direction in which the laser light travels. A camera 16 is arranged.

【0025】赤外線カメラ16はフレームメモリ20に
接続され、フレームメモリ20はさらに高速計算機21
に接続されている。そして、高速計算機21がコントロ
ーラ22に接続されており、赤外線カメラ16からの画
像情報を保存し、処理する作業を制御している。コント
ローラ22にはさらに合否判定表示装置23と、XYテ
ーブル11の移動用モータ24、25を駆動するドライ
バ26が接続されている。
The infrared camera 16 is connected to a frame memory 20, and the frame memory 20 is further connected to a high-speed computer 21.
It is connected to the. The high-speed computer 21 is connected to the controller 22 and controls operations for storing and processing image information from the infrared camera 16. The controller 22 is further connected with a pass / fail judgment display device 23 and a driver 26 for driving the moving motors 24 and 25 of the XY table 11.

【0026】また、赤外レーザ発振器12から発射され
た赤外レーザ光が照射される位置の、XYテーブル11
の上面11aに垂直上方には集光レンズ17と、そのさ
らに上方には反射鏡18が位置している。またYAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザ1
9は、発射されたレーザ光が反射鏡18により集光レン
ズ17に入射する位置に設けられている。よって、YA
Gレーザ19から発射されたレーザ光は、赤外レーザ発
振器12からの赤外レーザ光が反射する位置を垂直上方
から照射するようになっている。
The XY table 11 is located at a position where the infrared laser light emitted from the infrared laser oscillator 12 is irradiated.
A condensing lens 17 is located vertically above the upper surface 11a of the device, and a reflecting mirror 18 is located further above. Also YAG
(Yttrium Aluminum Garnet) Laser 1
Reference numeral 9 is provided at a position where the emitted laser light enters the condenser lens 17 by the reflecting mirror 18. Therefore, YA
The laser light emitted from the G laser 19 irradiates the position where the infrared laser light from the infrared laser oscillator 12 is reflected from above vertically.

【0027】ここで、YAGレーザ19からのレーザ光
は検査対象の一つのバンプだけを選択的に加熱するため
のものであり、以下にこの作用について、図4と共に説
明する。
Here, the laser beam from the YAG laser 19 is for selectively heating only one bump to be inspected, and this operation will be described below with reference to FIG.

【0028】YAGレーザ19からのレーザ光27がバ
ンプ2の垂直上方から照射されると、レーザ光27は半
導体チップ1のシリコン層を透過しバンプ2に吸収され
る。YAGレーザは比較的パワーの大きなレーザであ
り、金属製のバンプ2は加熱され膨張する(図4の右側
のバンプで示す)。ところが加熱されたバンプ以外のバ
ンプはそのままであるので、半導体チップ1と基板3の
間隔は変わらないため、加熱されて膨張したバンプ2は
半導体チップ1との接合面1bを押圧し、接合面1bは
変形する。例えば、厚さ100 μm のバンプが10 °C加
熱されるとその厚み方向の膨張変形量は0.03 μm にな
る。
When the laser beam 27 from the YAG laser 19 is irradiated from above the bump 2 vertically, the laser beam 27 passes through the silicon layer of the semiconductor chip 1 and is absorbed by the bump 2. The YAG laser is a laser having a relatively large power, and the metal bump 2 is heated and expands (shown by a bump on the right side in FIG. 4). However, since the bumps other than the heated bump remain as they are, the distance between the semiconductor chip 1 and the substrate 3 does not change, so that the heated and expanded bump 2 presses the bonding surface 1b with the semiconductor chip 1 and the bonding surface 1b Transforms. For example, when a bump having a thickness of 100 μm is heated at 10 ° C., the amount of expansion and deformation in the thickness direction becomes 0.03 μm.

【0029】一方、図4の左側のバンプ2で示すよう
に、クラックが入ったり接合面の密着が不十分等の欠陥
を有したバンプ2においては、膨張力がクラックや接合
面との隙間に吸収されてしまう。したがって、半導体チ
ップ1とバンプ2との接合面1bは、正常なバンプ2に
比較すると変形量は少ない。
On the other hand, as shown by the bump 2 on the left side of FIG. 4, in the bump 2 having a defect such as a crack or insufficient adhesion of the joint surface, the expansion force causes a crack or a gap between the crack and the joint surface. It will be absorbed. Therefore, the amount of deformation of the bonding surface 1b between the semiconductor chip 1 and the bump 2 is smaller than that of the normal bump 2.

【0030】上述の加熱されたバンプ2に、図5に示す
ように赤外レーザ光を照射し、その接合面1bによるス
ペックルパターンをとると、加熱される前のスペックル
パターンとは異なっている。これは、半導体チップ1と
バンプ2との接合面1bが変形したために、この面で反
射する赤外レーザ光5の位相がずれるためである。とこ
ろが、欠陥を有するバンプ2の場合は、接合面1bの変
形が少ないため、スペックルパターンの変化も少なくな
る。
When the above-mentioned heated bump 2 is irradiated with an infrared laser beam as shown in FIG. 5 and a speckle pattern is formed by the joint surface 1b, the speckle pattern differs from the speckle pattern before being heated. I have. This is because the bonding surface 1b between the semiconductor chip 1 and the bump 2 is deformed, and the phase of the infrared laser light 5 reflected on this surface is shifted. However, in the case of the bump 2 having a defect, the deformation of the bonding surface 1b is small, and the change of the speckle pattern is also small.

【0031】本実施例は以上のスペックルパターンの変
化に着目してバンプの欠陥の有無を検査するものであ
る。したがって、本実施例による検査装置によれば、大
がかりな装置を必要とするX線検査装置を使用しなくて
もバンプの接合状態の良否を判定することができ、検査
員がX線によって被爆する危険も回避することができ
る。
In this embodiment, the presence or absence of a bump defect is inspected by paying attention to the change in the speckle pattern. Therefore, according to the inspection apparatus according to the present embodiment, it is possible to determine the quality of the bonding state of the bumps without using an X-ray inspection apparatus requiring a large-scale apparatus, and the inspector is exposed to the X-ray. Danger can be avoided.

【0032】次に、加熱前後のスペックルパターンの画
像情報によるバンプの良否判定の方法について説明す
る。
Next, a method of judging the quality of a bump based on image information of a speckle pattern before and after heating will be described.

【0033】赤外線カメラ16により得られて、フレー
ムメモリ20に蓄えられたスペックルパターンの画像情
報のうち、加熱前の画像強度分布をf1(xn , n )と
し、加熱後の画像強度分布をf2(xn , n )として、
In the image information of the speckle pattern obtained by the infrared camera 16 and stored in the frame memory 20, the image intensity distribution before heating is defined as f 1 (x n, y n ), and the image intensity distribution after heating is calculated. distribution f 2 (x n, y n ) as,

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】を全画面にとると、二つのスペックルパタ
ーンの画像の明暗の強度分布が一致したときには、出力
F=0となる。そして、二つの画像の明暗の強度分布の
差が大きくなるに従い、出力Fの値も大きくなる。
When the image is taken over the entire screen, the output F = 0 when the light and dark intensity distributions of the two speckle pattern images match. Then, as the difference between the light and dark intensity distributions of the two images increases, the value of the output F also increases.

【0036】そこで、このFの値に所定の閾値を設け、
Fの値が所定の閾値より小さい場合を画像の変化が無い
として、そのバンプになんらかの欠陥があるという判定
をおこない、Fの値が所定の閾値以上であった場合を正
常とする。すなわち、加熱前後の画像に、ある程度以上
の変化が認められれば、バンプと半導体チップとの接合
面は変形しているということであり、そのバンプは正常
な状態で接合されているとみなすわけである。
Therefore, a predetermined threshold value is provided for the value of F,
If the value of F is smaller than the predetermined threshold, it is determined that there is no change in the image, and it is determined that there is some defect in the bump. If the value of F is equal to or larger than the predetermined threshold, it is regarded as normal. In other words, if the image before and after heating shows a certain degree of change, it means that the bonding surface between the bump and the semiconductor chip is deformed, and the bump is considered to be bonded in a normal state. is there.

【0037】(1)式の計算は、画像を非常に多くの微
小部分に分割して行われるため、計算量は膨大となる
が、例えば相関関数を計算する装置等の高速計算機を使
用することにより、迅速に処理することができる。
Since the calculation of the equation (1) is performed by dividing the image into a very large number of very small parts, the amount of calculation is enormous. However, it is necessary to use a high-speed computer such as a device for calculating a correlation function. Can be processed quickly.

【0038】次に、本実施例を使用したバンプの接合状
態の検査方法について説明する。
Next, a method for inspecting the bonding state of bumps using the present embodiment will be described.

【0039】図6は検査の手順を示すフローチャートで
ある。先ず検査対象である基板3を、その半導体チップ
1が上になった状態でXYテーブル11の上面11a上
に載置する。そして、XYテーブル11を移動して、赤
外レーザ光5が照射される範囲に検査するバンプ2を移
動させる(ステップS1)。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the inspection. First, the substrate 3 to be inspected is placed on the upper surface 11a of the XY table 11 with the semiconductor chip 1 facing upward. Then, the XY table 11 is moved, and the bump 2 to be inspected is moved to a range irradiated with the infrared laser light 5 (step S1).

【0040】次に、赤外レーザ発振器12から赤外レー
ザ光5を発射してバンプ2に照射し、その反射光による
第一のスペックルパターンを赤外線カメラ16で検知し
て画像情報に変換する(ステップS2)。そしてフレー
ムメモリ20にステップ2で得られた画像情報を蓄積す
る(ステップS3)。
Next, the infrared laser light 5 is emitted from the infrared laser oscillator 12 to irradiate the bump 2 and the first speckle pattern by the reflected light is detected by the infrared camera 16 and converted into image information. (Step S2). Then, the image information obtained in step 2 is stored in the frame memory 20 (step S3).

【0041】次に、YAGレーザ19からレーザ光27
を発射してバンプ2に照射し、バンプ2を選択的に加熱
する(ステップS4)。
Next, the laser beam 27 from the YAG laser 19 is
And irradiates the bump 2 to selectively heat the bump 2 (step S4).

【0042】そして、加熱されたバンプに再び赤外レー
ザ光5を照射して、その反射光による第二のスペックル
パターンを赤外線カメラ16で検知して画像情報に変換
する(ステップS5)。
Then, the heated bump is again irradiated with the infrared laser beam 5, and the second speckle pattern by the reflected light is detected by the infrared camera 16 and converted into image information (step S5).

【0043】このようにして得られたステップS2の画
像情報とステップS5の画像情報とを高速計算機21に
送ってそれ等の差を計算する(ステップS6)。そし
て、その差と予め決められた閾値とを比較する(ステッ
プS7)。差が閾値より小さかった場合は欠陥とし、差
が閾値以上であった場合は正常として良否判定表示装置
23に表示する(ステップS8)。
The image information of step S2 and the image information of step S5 thus obtained are sent to the high-speed computer 21 and the difference between them is calculated (step S6). Then, the difference is compared with a predetermined threshold (step S7). If the difference is smaller than the threshold, it is determined as a defect, and if the difference is greater than or equal to the threshold, it is displayed as normal on the pass / fail determination display device 23 (step S8).

【0044】以上で一つのバンプ2の検査は終了する。Thus, the inspection of one bump 2 is completed.

【0045】次いで、ステップS1に戻りステップS1
からステップS8を繰り返し、次のバンプ2を順次検査
する。
Then, returning to step S1, step S1
To step S8 are repeated, and the next bump 2 is sequentially inspected.

【0046】以上のように、本実施例を使用する検査方
法によれば、X線検査装置等の複雑な装置の操作を必要
とせずにバンプの接合状態の良否を判定することができ
る。また、画像情報を数値化して処理するため高速計算
機が使用でき、良否判定を迅速に行うことができる。
As described above, according to the inspection method using this embodiment, it is possible to determine the quality of the bonding state of the bumps without the need for operation of a complicated apparatus such as an X-ray inspection apparatus. Further, a high-speed computer can be used to process the image information by converting it into a numerical value, and the quality can be determined quickly.

【0047】[0047]

【発明の効果】上述の如く、請求項1の発明によれば、
加熱前後のバンプの接合面によるスペックルパターンを
数値化してその差を閾値と比較することにより、バンプ
の接合状態の良否を迅速に知ることができ、検査の迅速
化が図れる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
By digitizing the speckle pattern by the bonding surface of the bump before and after heating and comparing the difference with a threshold value, the quality of the bonding state of the bump can be quickly known, and the inspection can be speeded up.

【0048】また、請求項2の発明によれば、赤外レー
ザ光を使用することによってバンプの接合状態の検査を
行う装置を得ることができ、X線を使用した検査装置に
比較して、検査装置の小型化、簡略化が図れる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain an apparatus for inspecting the bonding state of bumps by using an infrared laser beam. The inspection apparatus can be reduced in size and simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】シリコンの光の波長に対する透過率を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing transmittance of silicon with respect to the wavelength of light.

【図3】赤外レーザ光によるスペックルパターンを説明
する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a speckle pattern by infrared laser light.

【図4】YAGレーザによるバンプの加熱を説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating heating of a bump by a YAG laser.

【図5】加熱されたバンプによるスペックルパターンを
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a speckle pattern by a heated bump.

【図6】図1の実施例の検査手順を示すフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart showing an inspection procedure of the embodiment of FIG.

【図7】バンプを説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a bump.

【図8】バンプの欠陥を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a defect of a bump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体チップ 1a 表面 1b 接合面 2 バンプ 3 基板 4 端子 5 赤外レーザ光 11 XYテーブル 12 赤外レーザ発振器 13,18 反射鏡 14,17 集光レンズ 15 結像レンズ 16 赤外線カメラ 19 YAGレーザ 20 フレームメモリ 21 高速計算機 22 コントローラ 23 良否判定表示装置 24,25 モータ 26 ドライバ 27 レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 1a Surface 1b Joining surface 2 Bump 3 Substrate 4 Terminal 5 Infrared laser beam 11 XY table 12 Infrared laser oscillator 13,18 Reflector 14,17 Condenser lens 15 Imaging lens 16 Infrared camera 19 YAG laser 20 Frame Memory 21 High-speed computer 22 Controller 23 Pass / fail judgment display device 24, 25 Motor 26 Driver 27 Laser beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 陽二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−370945(JP,A) 特開 昭63−148650(JP,A) 特開 昭60−59743(JP,A) 特開 昭64−10636(JP,A) 特開 平2−174261(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/66 H01L 21/60 321 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yoji Nishiyama 1015 Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-4-370945 (JP, A) JP-A-63-148650 (JP, a) JP Akira 60-59743 (JP, a) JP Akira 64-10636 (JP, a) JP flat 2-174261 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6 H01L 21/66 H01L 21/60 321

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコンよりなる半導体チップ(1)が
バンプ(2)により接合された状態において赤外レーザ
光を半導体チップ(1)に照射し、該半導体チップ
(1)の表面(1a)と該バンプ(2)の接合面(1
b)からの反射光により形成される第一のスペックルパ
ターンの画像情報を得、 該バンプ(2)を選択的に加熱し、 再び赤外レーザ光を照射して半導体チップの表面(1
a)と加熱された該バンプ(2)の接合面(1b)から
の反射光により形成される第二のスペックルパターンの
画像情報を得、 該第一のスペックルパターンと該第二のスペックルパタ
ーンの画像情報を数値化してその差を計算し、 その差を所定の閾値と比較して該バンプ(2)の接合状
態の良否を判定することを特徴とするバンプの接合状態
検査方法。
An infrared laser beam is irradiated to a semiconductor chip (1) in a state where the semiconductor chip (1) made of silicon is bonded by a bump (2), and the surface (1a) of the semiconductor chip (1) is The bonding surface (1) of the bump (2)
The image information of the first speckle pattern formed by the reflected light from b) is obtained, the bumps (2) are selectively heated, and the bumps (2) are again irradiated with the infrared laser light to thereby obtain the surface (1) of the semiconductor chip.
a) and image information of a second speckle pattern formed by reflected light from the bonding surface (1b) of the bump (2) heated, and the first speckle pattern and the second spec A method for inspecting the bonding state of the bumps (2), wherein the difference is calculated by numerically converting the image information of the pattern, and the difference is compared with a predetermined threshold value to determine whether the bonding state of the bump (2) is good.
【請求項2】 シリコンよりなる半導体チップ(1)が
バンプ(2)により接合された状態を検査する検査装置
であって、 低出力の赤外レーザ光を該半導体チップの接合面側の反
対側から照射するレーザ照射手段(12,13,14)
と、 該レーザ照射手段(12,13,14)から照射され、
該半導体チップ(1)により反射された赤外レーザ光を
受光して画像情報を得る手段(15,16)と、 該赤外レーザ光が照射されているバンプ(2)だけを選
択的に加熱する加熱手段(17,18,19)とを有し
ており、 加熱前と加熱後の前記画像情報を比較して前記バンプ
(2)の接合状態の良否を判定することを特徴とするバ
ンプの接合状態検査装置。
2. An inspection apparatus for inspecting a state in which a semiconductor chip (1) made of silicon is joined by a bump (2), wherein a low-output infrared laser beam is applied to a side opposite to a joining surface side of the semiconductor chip. Irradiating means for irradiating from outside (12,13,14)
Irradiating from the laser irradiating means (12, 13, 14),
Means (15, 16) for receiving the infrared laser light reflected by the semiconductor chip (1) to obtain image information; and selectively heating only the bumps (2) irradiated with the infrared laser light. Heating means (17, 18, 19) for comparing the image information before and after heating to determine whether the bonding state of the bump (2) is good or not. Bonding condition inspection device.
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