JP3140591B2 - Bump appearance inspection device - Google Patents

Bump appearance inspection device

Info

Publication number
JP3140591B2
JP3140591B2 JP05000617A JP61793A JP3140591B2 JP 3140591 B2 JP3140591 B2 JP 3140591B2 JP 05000617 A JP05000617 A JP 05000617A JP 61793 A JP61793 A JP 61793A JP 3140591 B2 JP3140591 B2 JP 3140591B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
bump
height
sampling
laser
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP05000617A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06201332A (en
Inventor
博之 塚原
美隆 大嶋
貴史 布施
護俊 安藤
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP05000617A priority Critical patent/JP3140591B2/en
Publication of JPH06201332A publication Critical patent/JPH06201332A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3140591B2 publication Critical patent/JP3140591B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • 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】本発明はバンプ外観検査装置に係
り、特に、半導体レーザからの走査光を半導体チップ上
のバンプに照射してバンプ高さを検査するバンプ外観検
査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bump appearance inspection apparatus and, more particularly, to a bump appearance inspection apparatus for irradiating a bump on a semiconductor chip with scanning light from a semiconductor laser to inspect a bump height.

【0002】近年、電子機器等の小型化の要求に伴い半
導体装置の高集積化、高密度化が進み、そのリード数は
増加している。したがって、限られた寸法の半導体チッ
プに多くのバンプを形成する技術が開発されており、た
とえば、フリップチップ(FC)方式により半導体チッ
プの全面に数千個のバンプを形成するエリアバンプが知
られている。
In recent years, with the demand for miniaturization of electronic devices and the like, the integration and density of semiconductor devices have been advanced, and the number of leads has been increasing. Therefore, a technique for forming a large number of bumps on a semiconductor chip having a limited size has been developed. For example, an area bump for forming thousands of bumps on the entire surface of a semiconductor chip by a flip chip (FC) method is known. ing.

【0003】そこで、これらのバンプが基板との接合を
確実に行えるよう、バンプの形状寸法を精密に検査する
ことが要望されている。
Therefore, it is required to precisely inspect the shape and dimensions of the bumps so that the bumps can be securely bonded to the substrate.

【0004】[0004]

【従来の技術】図5はエリアバンプが形成された従来の
半導体チップの一例を示す図であり、1はLSIチッ
プ、2はLSIチップ1の全面に複数形成されたバンプ
である。LSIチップ1は一辺が10mm以上であり、L
SIチップ1上のアルミ電極には、FC方式により、Pb
−Sn等からなるバンプ2がクロム等の金属薄膜を介して
たとえばドーム状に形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a view showing an example of a conventional semiconductor chip on which area bumps are formed. Reference numeral 1 denotes an LSI chip, and reference numeral 2 denotes a plurality of bumps formed on the entire surface of the LSI chip 1. The length of one side of the LSI chip 1 is 10 mm or more.
Pb is applied to the aluminum electrode on SI chip 1 by FC method.
A bump 2 made of -Sn or the like is formed, for example, in a dome shape via a metal thin film such as chrome.

【0005】図6は従来の半導体基板の一例を示す図で
あり、図5の如く形成されたLSIチップ1が基板3上
に複数配設されたようすを示している。
FIG. 6 is a view showing an example of a conventional semiconductor substrate, in which a plurality of LSI chips 1 formed as shown in FIG.

【0006】各LSIチップ1は、基板3上のアルミ電
極にバンプ2を位置合わせされ、リフローはんだ付けに
より基板3と接合される。このように1枚の基板に複数
のLSIチップ1を実装する方式をマルチチップモジュ
ール(MCM)方式といい、高性能計算機用の半導体装
置などに広く用いられている。
Each of the LSI chips 1 has the bumps 2 aligned with the aluminum electrodes on the substrate 3 and is joined to the substrate 3 by reflow soldering. Such a method of mounting a plurality of LSI chips 1 on one substrate is called a multi-chip module (MCM) method, and is widely used in semiconductor devices for high-performance computers.

【0007】エリアバンプの全部を基板3上のアルミ電
極に確実に接合するためには、各バンプ2の寸法形状を
なるべく均一に形成する必要があり、特にその高さを揃
えなければならない。
In order to securely bond all of the area bumps to the aluminum electrodes on the substrate 3, the dimensions and shapes of the bumps 2 need to be formed as uniformly as possible, and their heights must be particularly uniform.

【0008】図7は、エリアバンプが形成された従来の
半導体チップの代表的なバンプ不良例を示す図である。
同図(A)ではバンプ2aは異常に大きく、バンプ2b
は異常に小さく形成されている。また同図(B)は、バ
ンプを形成する際のウエットバック工程において、隣接
するバンプ同志がつながって(電気的に短絡される)ブ
リッジ2cが発生した例を示している。これらの形状不
良の場合、各バンプの高さが不揃いとなって接合不良を
引き起こす。
FIG. 7 is a view showing a typical example of a bump failure of a conventional semiconductor chip having an area bump formed thereon.
In FIG. 3A, the bump 2a is abnormally large and the bump 2b
Are abnormally small. FIG. 2B shows an example in which the adjacent bumps are connected to each other (electrically short-circuited) to generate a bridge 2c in a wet-back step in forming the bumps. In the case of these defective shapes, the heights of the bumps are not uniform, which causes defective bonding.

【0009】そこで、以下に説明するような検査装置に
よってバンプの寸法形状を検査し、不良品を除去して基
板との接合不良を防ぐことが、従来から行われている。
Therefore, it has been conventionally performed to inspect the dimensions and shapes of the bumps by using an inspection apparatus as described below, and to remove defective products to prevent defective bonding with the substrate.

【0010】図8乃至図9は従来のバンプ外観検査装置
の一例を示す図であり、図8はその走査機構部、図9は
その回路部を示す。
FIGS. 8 and 9 show an example of a conventional bump appearance inspection apparatus. FIG. 8 shows a scanning mechanism section and FIG. 9 shows a circuit section.

【0011】図8において、半導体レーザ14より一定
エネルギで出力されるレーザ光Lはコリメータレンズ1
5を介して平行光とされて8角柱形状のポリゴンミラー
16の側面に入射する。ポリゴンミラー16はその各側
面に反射鏡を配設され、図中反時計回り方向に高速で回
転駆動される。よって、ポリゴンミラー16からの反射
光はX方向への高周波数の走査光S1 とされ、f・θレ
ンズ18を介して光路変更ミラー19により反射され
る。
In FIG. 8, a laser beam L output at a constant energy from a semiconductor laser 14 is a collimator lens 1.
The light is converted into parallel light via the light source 5 and enters the side surface of the polygon mirror 16 having an octagonal prism shape. The polygon mirror 16 is provided with a reflection mirror on each side thereof, and is driven to rotate at high speed in a counterclockwise direction in the figure. Therefore, the reflected light from the polygon mirror 16 is turned into high-frequency scanning light S 1 in the X direction, and is reflected by the optical path changing mirror 19 via the f · θ lens 18.

【0012】一方、図中下方には一軸ステージ22上に
載置されてLSIチップ1が配設されており、光路変更
ミラー19からの走査光S2 がLSIチップ1上を走査
するよう構成されている。また、一軸ステージ22はY
方向に駆動され、LSIチップ1はXY両方向に走査さ
れる。
On the other hand, an LSI chip 1 mounted on a uniaxial stage 22 is disposed below the figure, and the scanning light S 2 from the optical path changing mirror 19 scans the LSI chip 1. ing. The uniaxial stage 22 is Y
And the LSI chip 1 is scanned in both X and Y directions.

【0013】そして、LSIチップ1により反射された
走査光S3 は、所定の結像位置に配設されたPSD(Po
sition Sensitive Detecter)21上に結像レンズ20を
介して照射される。PSD21はx方向に走査される
が、その走査光S4 の照射位置はバンプ2の形状に応じ
てx方向に対し垂直方向に変位する。
Then, the scanning light S 3 reflected by the LSI chip 1 is applied to a PSD (Pod) disposed at a predetermined imaging position.
The light is radiated onto a sition sensitive detector 21 via an imaging lens 20. The PSD 21 is scanned in the x direction, and the irradiation position of the scanning light S 4 is displaced in the direction perpendicular to the x direction according to the shape of the bump 2.

【0014】ところで、PSD21は光の入射位置に応
じた電流Ia及びIbを端子21a及び21bから出力
する周知の光検出器であり、結像レンズ20の倍率を
M、光走査幅をWとすると、その電極長さLは L≧M・W (1) とされている。
The PSD 21 is a well-known photodetector that outputs currents Ia and Ib according to the incident position of light from the terminals 21a and 21b. If the magnification of the imaging lens 20 is M and the light scanning width is W, The electrode length L is set to L ≧ MW (1).

【0015】図9に示す回路部で電流Ia及びIbに所
定の処理を施すことにより、LSIチップ1表面の寸法
形状、すなわちバンプ2の高さが求められる。
By performing predetermined processing on the currents Ia and Ib in the circuit section shown in FIG. 9, the dimensions and shape of the surface of the LSI chip 1, that is, the height of the bumps 2 are obtained.

【0016】なお、図8において17はPINフォトダ
イオードであり、ポリゴンミラー16が回転してその異
なる側面にレーザ光Lが入射する度に、ポリゴンミラー
16からの反射光が入射する位置に配設されている。よ
って、PINフォトダイオード17は、ポリゴンミラー
16による走査周期を検出して走査周期と同一周期で電
流Ixを出力する。
In FIG. 8, reference numeral 17 denotes a PIN photodiode, which is disposed at a position where the reflected light from the polygon mirror 16 is incident each time the polygon mirror 16 rotates and the laser light L is incident on a different side surface thereof. Have been. Therefore, the PIN photodiode 17 detects the scanning cycle of the polygon mirror 16 and outputs the current Ix in the same cycle as the scanning cycle.

【0017】図9中のクロック発生回路24は、電流Ix
に基づいて走査周期に同期したラインクロックCLを生
成するとともに、ラインクロックCLよりも充分高い周
波数の所定周波数のドットクロックCDを生成して高さ
補正回路25へ送出する。
The clock generation circuit 24 in FIG.
, A line clock CL synchronized with the scanning cycle is generated, and a dot clock CD having a predetermined frequency sufficiently higher than the line clock CL is generated and sent to the height correction circuit 25.

【0018】一方、高さ演算回路23は、前述したPS
D21からの電流Ia及びIbに基づいた電圧Va及び
Vbを生成したのち d=(Va−Vb)/(Va+Vb) (2) を算出し、高さ補正回路25へ送出する。この値dはP
SD21上での走査光S 4 の照射位置を表し、高さ補正
回路25ではdの値に基づいてバンプ2の高さなどが算
出される。
On the other hand, the height calculating circuit 23 is provided with the aforementioned PS
A voltage Va based on currents Ia and Ib from D21 and
After generating Vb, d = (Va−Vb) / (Va + Vb) (2) is calculated and sent to the height correction circuit 25. This value d is P
Scanning light S on SD21 FourHeight correction
The circuit 25 calculates the height of the bump 2 based on the value of d.
Will be issued.

【0019】図10はバンプ高さ算出原理を説明する図
である。同図において、y軸はLSIチップ(1)の表面
を一軸ステージ22の走査方向に示している。また、バ
ンプ2は説明のため球形とし、直径(チップ面から垂直
な実際の高さ)をh、補正距離をy0 とする。なお、一
軸ステージ22は、ポリゴンミラー16による主走査一
ライン毎に1ピッチ移動して副走査する。
FIG. 10 illustrates the principle of calculating the bump height. In the figure, the y-axis shows the surface of the LSI chip (1) in the scanning direction of the uniaxial stage 22. The bump 2 is spherical for explanation, a diameter (actual height perpendicular from the chip surface) h, the correction distance is y 0. The one-axis stage 22 moves by one pitch for each main scanning line by the polygon mirror 16 and performs sub-scanning.

【0020】走査光S2 がバンプ2の頂点で反射された
走査光S3 のPSD(21)上での照射位置と、LSIチ
ップ(1)の表面に当たって反射された照射位置との距離
はM・dとなり、走査光S2 のy軸に対する入射角(=
反射角)をθ、y軸上での仮想入射位置の座標をy1
すると、バンプ2の実際の高さh及び補正距離y0 は h=d・sin θ/sin α (3) y0 =d・cos θ/sin α (4) (ただし、α=180°−2θ) から図9の高さ補正回路25において求められる。これ
らの値はいったん高さデータメモリ26に格納される。
The distance between the irradiation position on PSD of the scanning light S 2 is the scanning light S 3 that is reflected at the apex of the bump 2 (21), and has been irradiated position reflected against the surface of the LSI chip (1) is M · d, and the angle of incidence y-axis of the scanning light S 2 (=
If the reflection angle) is θ, and the coordinate of the virtual incident position on the y-axis is y 1 , the actual height h of the bump 2 and the correction distance y 0 are h = d · sin θ / sin α (3) y 0 = D · cos θ / sin α (4) (where α = 180 ° −2θ) is obtained in the height correction circuit 25 of FIG. These values are temporarily stored in the height data memory 26.

【0021】バンプ高さ検査回路27は、予めバンプの
寸法、形状、位置などの規格値を格納された内部メモリ
を有しており、高さデータメモリ26に格納されている
バンプ2の実際の高さh及び補正距離y0 の算出値を規
格値と比較して良品か不良品かを検査する。
The bump height inspection circuit 27 has an internal memory in which standard values such as the size, shape, and position of the bump are stored in advance, and the actual data of the bump 2 stored in the height data memory 26 is stored. the height h and the calculated value of the correction distance y 0 as compared with the standard value to check whether good or defective.

【0022】従来のバンプ外観検査装置では、以上のよ
うにしてバンプ高さを求め、良・不良の検査を行なうよ
う構成されていた。
In the conventional bump appearance inspection apparatus, the bump height is determined as described above, and a good / defective inspection is performed.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにレーザ光のエネルギ強度を一定にしてLSIチッ
プを走査する従来のバンプ外観検査装置では、チップ面
とバンプとの反射率が著しく異なる場合は精密な検査を
行えない問題があった。
However, as described above, in the conventional bump appearance inspection apparatus which scans an LSI chip while keeping the energy intensity of the laser beam constant, if the reflectance between the chip surface and the bump is significantly different, There was a problem that precise inspection could not be performed.

【0024】図11は上記の問題を説明する図であり、
図中、横軸は走査時間、すなわちチップ上の走査位置を
表し、ほぼ時間Tb に対応する位置にバンプが形成され
ている。また、縦軸は算出されたバンプの高さhを表
す。
FIG. 11 is a diagram for explaining the above problem.
In the figure, the horizontal axis represents the scanning time, that is, the scanning position on the chip, and bumps are formed at positions substantially corresponding to the time Tb. The vertical axis represents the calculated height h of the bump.

【0025】同図(A)はチップ面からの反射光が適当
な大きさになるようにレーザ光Lのエネルギ強度を一定
として検査した場合を示すが、バンプ2をはんだバンプ
により形成するとチップ面の反射率はバンプの反射率よ
りもかなり高いため、式(2)においてPSDでの受光
量を表す分母(Va+Vb)の値を小さく設定しても、
Tb 以外の時間はチップ面の形状に応じて高さhが算出
される。しかし、PSDでの受光量が少ないためにバン
プからの反射光量が少なくなり、PSDや回路でのショ
ットノイズや熱雑音のために、時間Tb では図示のとお
りS/N比が低下してノイズの影響を受けてしまう。
FIG. 3A shows a case where the inspection is performed with the energy intensity of the laser beam L constant so that the reflected light from the chip surface becomes an appropriate size. Is much higher than the reflectivity of the bumps. Therefore, even if the value of the denominator (Va + Vb) representing the amount of light received by the PSD in Equation (2) is set small,
For times other than Tb, the height h is calculated according to the shape of the chip surface. However, since the amount of light received by the PSD is small, the amount of light reflected from the bumps is reduced, and due to shot noise and thermal noise in the PSD and the circuit, the S / N ratio decreases at time Tb as shown in FIG. Affected.

【0026】一方、同図(B)はバンプからの反射光が
適当な大きさになるようにレーザ光Lのエネルギ強度を
上記よりも強めて一定として検査した場合を示すが、時
間Tb ではノイズの影響を受けずにバンプの形状に応じ
て高さhが算出される。しかし、Tb 以外の時間は、P
SDでの受光量が多くなりすぎて出力電流Ia及びIb
が飽和し、図示のとおり算出値hがなまってしまう問題
があった。
On the other hand, FIG. 6B shows a case where the energy intensity of the laser beam L is made higher than that described above so that the reflected light from the bumps becomes an appropriate size, and the inspection is performed at a constant level. The height h is calculated according to the shape of the bump without being affected by the above. However, at times other than Tb, P
The amount of light received by the SD becomes too large and the output currents Ia and Ib
Is saturated, and the calculated value h is distorted as shown in the figure.

【0027】本発明は、反射率の異なるチップ面とバン
プの両方の形状に応じて走査面の高さを算出し、バンプ
の良・不良を精密に検査することのできるバンプ外観検
査装置を提供することを目的とする。
The present invention provides a bump appearance inspection apparatus capable of calculating the height of a scanning surface in accordance with the shapes of both a chip surface and a bump having different reflectivities and accurately inspecting the quality of bumps. The purpose is to do.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記の問題
を解決するために以下のとおり構成した。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the following constitution is provided.

【0029】すなわち、半導体レーザと、駆動信号を入
力され駆動信号のレベルに応じたエネルギ強度のレーザ
光を半導体レーザに励起させる励起手段と、第1の反射
率を有するチップ表面に第2の反射率を有するバンプが
形成された半導体チップを半導体レーザからのレーザ光
により走査する走査手段と、入射光の入射位置に応じた
光検出信号を生成する光検出手段と、半導体チップから
の反射光を上記入射光として光検出手段に結像させる結
像手段とを具備し、光検出手段からの光検出信号に基づ
いてバンプの外観を検査するバンプ外観検査装置におい
て、半導体レーザが第1の反射率に応じた第1のエネル
ギ強度のレーザ光と第2の反射率に応じた第2のエネル
ギ強度のレーザ光を交互に発射するよう励起手段への駆
動信号のレベルを変調する変調手段と、駆動信号に基づ
いて光検出手段からの光検出信号を第1のエネルギ強度
のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリングする
第1のサンプリング手段と、駆動信号に基づいて光検出
手段からの光検出信号を第2のエネルギ強度のレーザ光
が発射されるタイミングでサンプリングする第2のサン
プリング手段と、第1及び第2のサンプリング手段のサ
ンプリング結果に基づいてバンプのチップ表面からの高
さを算出するバンプ高さ算出手段とを具備する構成とし
た。
That is, a semiconductor laser, an exciting means for receiving a drive signal and exciting a laser beam having an energy intensity corresponding to the level of the drive signal to the semiconductor laser, and a second reflection means for applying a second reflection to a chip surface having a first reflectance. Scanning means for scanning a semiconductor chip on which a bump having a ratio is formed with laser light from a semiconductor laser, light detection means for generating a light detection signal corresponding to the incident position of incident light, and light reflected from the semiconductor chip. An image forming means for forming an image on the light detecting means as the incident light, wherein the semiconductor laser is provided with a first reflectance based on a light detection signal from the light detecting means. The level of the drive signal to the exciting means is changed so as to alternately emit laser light of the first energy intensity corresponding to the second energy intensity and laser light of the second energy intensity according to the second reflectance. Modulation means for modulating the light, first sampling means for sampling a light detection signal from the light detection means based on the drive signal at a timing at which a laser beam having a first energy intensity is emitted, and light detection based on the drive signal. A second sampling means for sampling a light detection signal from the means at a timing at which a laser beam of a second energy intensity is emitted; and a method for detecting a bump from a chip surface based on a sampling result of the first and second sampling means. And a bump height calculating means for calculating the height.

【0030】[0030]

【作用】上記の構成によれば、変調手段は半導体レーザ
が第1の反射率に応じた第1のエネルギ強度のレーザ光
と第2の反射率に応じた第2のエネルギ強度のレーザ光
を交互に発射するよう励起手段への駆動信号のレベルを
変調し、第1のサンプリング手段は駆動信号に基づいて
光検出手段からの光検出信号を第1のエネルギ強度のレ
ーザ光が発射されるタイミングでサンプリングし、第2
のサンプリング手段は駆動信号に基づいて光検出手段か
らの光検出信号を第2のエネルギ強度のレーザ光が発射
されるタイミングでサンプリングし、バンプ高さ算出手
段は第1及び第2のサンプリング手段のサンプリング結
果に基づいてバンプのチップ表面からの高さを算出する
よう作用する。
According to the above arrangement, the modulating means causes the semiconductor laser to emit a laser beam having a first energy intensity according to the first reflectance and a laser beam having a second energy intensity according to the second reflectance. The timing of modulating the level of the drive signal to the excitation means so as to emit the light alternately, and the first sampling means changing the light detection signal from the light detection means based on the drive signal when the laser light of the first energy intensity is emitted Sampled at the second
Sampling means samples the light detection signal from the light detection means based on the drive signal at the timing when the laser light of the second energy intensity is emitted, and the bump height calculation means performs the sampling of the first and second sampling means. It works to calculate the height of the bump from the chip surface based on the sampling result.

【0031】[0031]

【実施例】図1は本発明の一実施例の全体のブロック
図、図2は本発明の一実施例の走査機構部を制御処理回
路とともに示す図であり、両図中、図5と同一構成部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。
1 is an overall block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a scanning mechanism section of an embodiment of the present invention together with a control processing circuit. The same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0032】図1において、バンプ高さ演算回路49と
チップ面高さ演算回路50と高さ検出補正回路51とで
バンプ高さ算出手段手段を構成している。また、サンプ
ルホールド回路47及び48はそれぞれ第1及び第2の
サンプリング手段、結像レンズ20は結像手段、PSD
(Position Sensitive Detecter)21は光検出手段、レ
ーザ変調回路46は励起手段であり、かつ変調手段でも
ある。
In FIG. 1, the bump height calculating means 49, the chip surface height calculating circuit 50, and the height detecting and correcting circuit 51 constitute a bump height calculating means. The sample and hold circuits 47 and 48 are first and second sampling means, respectively. The imaging lens 20 is an imaging means.
The (Position Sensitive Detecter) 21 is a light detecting means, and the laser modulation circuit 46 is an exciting means and also a modulating means.

【0033】図2中の走査手段である走査機構部は、図
1における走査光学系13と搬送部41とからなってお
り、走査光学系13は、図5において説明したとおりコ
リメータレンズ15、ポリゴンミラー16、f・θレン
ズ18、光路変更ミラー19により構成される。
The scanning mechanism section as the scanning means in FIG. 2 comprises the scanning optical system 13 and the transport section 41 in FIG. 1. The scanning optical system 13 includes the collimator lens 15, the polygon and the polygon as described in FIG. It comprises a mirror 16, an f · θ lens 18, and an optical path changing mirror 19.

【0034】また搬送部41は、図1では半導体チップ
1が載置されて制御処理回路52により制御されるよう
示してあるが、実際にはウェーハ状態でバンプが形成さ
れて半導体チップ1にダイシングされる前のものを搬送
する。すなわち、図2に示すとおり、カートリッジ(図
示せず)に収納されたウェーハ40は、キャリア39 1
によりプリアライメントステージ38上に搬送され、プ
リアライメントステージ38が回転することでオリフラ
合わせが行われる。
In FIG. 1, the transport unit 41 is a semiconductor chip.
1 is mounted and controlled by the control processing circuit 52.
As shown, bumps are actually formed in the wafer state.
Transported before being diced into semiconductor chip 1
I do. That is, as shown in FIG.
The wafer 40 accommodated in the carrier 39 (not shown) 1
Is transferred onto the pre-alignment stage 38 by the
When the realignment stage 38 rotates, the orientation flat
Matching is performed.

【0035】オリフラが所定位置とされると、ウェーハ
40はキャリア392 により一軸ステージ22上に搬送
され、走査光学系(13)に走査されて所定の外観検査が
終了したのち、キャリア393 により搬送されて別のカ
ートリッジ(図示せず)に収納されるよう構成されてい
る。
[0035] When the orientation flat is a predetermined position, the wafer 40 is conveyed onto the uniaxial stage 22 by the carrier 39 2, after being scanned in the scanning optical system (13) with a predetermined visual inspection is completed, the carrier 39 3 It is configured to be conveyed and stored in another cartridge (not shown).

【0036】図1に戻って説明するに、レーザ変調回路
46は、クロック発生回路24からのラインクロックC
Lに基づいて駆動信号LDを生成し、半導体レーザ14
の出力のエネルギ強度を駆動信号LDに応じたタイミン
グで可変するよう、内部駆動回路(励起手段)によりこ
れを駆動する。
Returning to FIG. 1, the laser modulation circuit 46 controls the line clock C from the clock generation circuit 24.
The drive signal LD is generated on the basis of the
Is driven by an internal drive circuit (excitation means) so as to vary the energy intensity of the output at a timing according to the drive signal LD.

【0037】ここで、図3は図1中の要部の信号波形を
示す図であり、図3(A)は駆動信号LDを表す。駆動
信号LDはバンプ寸法に対して充分短い所定周期tの矩
形波とされている。前述の如く、はんだバンプはチップ
面に比べて著しく反射率が低いので、駆動信号LDの各
レベルLmax,Lmin はPSD21からの出力電流Ia,
Ibがはんだバンプとチップ面の両方に対して適当な値
となるように設定されている。
FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms of main parts in FIG. 1, and FIG. 3A shows a drive signal LD. The drive signal LD is a rectangular wave having a predetermined period t that is sufficiently short with respect to the bump size. As described above, since the reflectivity of the solder bump is significantly lower than that of the chip surface, each level Lmax, Lmin of the drive signal LD depends on the output current Ia,
Ib is set to be an appropriate value for both the solder bump and the chip surface.

【0038】PSD21からの出力電流Ia,Ibはそ
れぞれ図1のサンプルホールド回路47と48に送出さ
れ、各サンプルホールド回路47,48は、図3
(B),(C)に示すサンプリングパルスSP1 又はSP
2 に応じたタイミングで出力電流Ia,Ibをサンプル
ホールドする。
The output currents Ia and Ib from the PSD 21 are sent to the sample and hold circuits 47 and 48 shown in FIG. 1, respectively.
(B), or the sampling pulse SP 1 shown in (C) SP
The output currents Ia and Ib are sampled and held at a timing corresponding to the timing 2 .

【0039】なお、サンプリングパルスSP1 及びSP
2 は駆動信号LDとともにレーザ変調回路46において
生成され、たとえば駆動信号LDの各エッジを検出して
所定時間後に一定期間(ただし、Lmax,Lmin の期間よ
り短い)ハイレベルとなるパルスを生成することで得ら
れる。
Note that the sampling pulses SP 1 and SP
Reference numeral 2 denotes a pulse generated in the laser modulation circuit 46 together with the drive signal LD. For example, a pulse which is at a high level for a predetermined period (however, shorter than the period of Lmax and Lmin) after a predetermined time after detecting each edge of the drive signal LD Is obtained.

【0040】上記のサンプリング処理を行った結果、バ
ンプ高さ演算回路49には、はんだバンプの反射率に対
応したエネルギ強度の走査光S3 によるPSD21から
の出力電流のみが、またチップ面高さ演算回路50に
は、チップ面の反射率に対応したエネルギ強度の走査光
3 によるPSD21からの出力電流のみが、それぞれ
送出される。そして、各演算回路49,50では前述と
同様にバンプ高さ又はチップ面高さに応じた値db又は
dcがそれぞれ算出され、算出された値は高さ検出補正
回路51へと送出される。
As a result of performing the above-mentioned sampling processing, only the output current from the PSD 21 by the scanning light S 3 having the energy intensity corresponding to the reflectance of the solder bump is output to the bump height calculating circuit 49. the arithmetic circuit 50, only the output current from PSD21 by scanning light S 3 of the energy intensity corresponding to the reflectivity of the chip surface is respectively transmitted. Each of the arithmetic circuits 49 and 50 calculates a value db or dc corresponding to the bump height or the chip surface height in the same manner as described above, and sends the calculated value to the height detection correction circuit 51.

【0041】図4は、図1の本発明の一実施例の動作を
説明する図であり、図中、横軸は走査時間、すなわちチ
ップ上の走査位置を表し、ほぼ時間Tb に対応する位置
にはんだバンプが形成されている。縦軸は各演算回路4
9,50により算出された値を表し、期間Tb ではバン
プ高さに応じた値db、Tb 以外の期間ではチップ面高
さに応じた値dcをそれぞれ示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1. In FIG. 4, the horizontal axis represents the scanning time, that is, the scanning position on the chip, and the position substantially corresponding to the time Tb. Are formed with solder bumps. The vertical axis is each arithmetic circuit 4
9 and 50, a value db corresponding to the bump height during the period Tb, and a value dc corresponding to the chip surface height during periods other than Tb.

【0042】各算出値はこのようにそれぞれの形状に応
じた値とされて、ノイズに影響されたり、また出力電流
の飽和によってなまったりすることがない。
Each of the calculated values is a value corresponding to each shape as described above, and is not affected by noise and does not become round due to saturation of the output current.

【0043】一方、高さ検出補正回路51にはクロック
発生回路24からのラインクロックCLとドットクロッ
クCDが供給されており、高さ検出補正回路51は、各
クロックのタイミングに基づいて算出値db、dcをサ
ンプリングし、前述と同様にバンプ頂点の実際の高さと
チップ面の実際の高さとを算出したのち、これらの差を
求めてチップ面からのバンプ高さhbを検出する。
On the other hand, the line clock CL and the dot clock CD from the clock generation circuit 24 are supplied to the height detection and correction circuit 51, and the height detection and correction circuit 51 calculates the calculated value db based on the timing of each clock. , Dc, and the actual height of the bump apex and the actual height of the chip surface are calculated in the same manner as described above, and the difference between them is obtained to detect the bump height hb from the chip surface.

【0044】また、アドレス補正のための補正距離y0
も前述と同様に算出されて、バンプ高さhbとともにい
ったん高さデータメモリ26に格納される。
Further, a correction distance y 0 for address correction.
Is calculated in the same manner as described above, and is temporarily stored in the height data memory 26 together with the bump height hb.

【0045】バンプ高さ検査回路27は、予めはんだバ
ンプの寸法、形状、位置などの規格値を格納された内部
メモリを有しており、高さデータメモリ26に格納され
ているバンプ高hb及び補正距離y0 の算出値を規格値
と比較して良品か不良品かを検査して、検査結果を制御
処理回路52へと送出する。
The bump height inspection circuit 27 has an internal memory in which standard values such as the size, shape, and position of the solder bump are stored in advance, and the bump height hb and the bump height hb stored in the height data memory 26 are stored. The calculated value of the correction distance y 0 is compared with a standard value to check whether it is a non-defective product or a defective product, and sends the inspection result to the control processing circuit 52.

【0046】制御処理回路52は、ウェーハ40内のL
SIチップ1上の全ての(数千個)はんだバンプの高さ
から、これらの平均値、標準偏差等を算出し、たとえば
工程能力指数やLSIチップ1の良・不良を検査する。
The control processing circuit 52 controls the L
From the heights of all (thousands) solder bumps on the SI chip 1, an average value, a standard deviation and the like are calculated, and, for example, a process capability index and a pass / fail of the LSI chip 1 are inspected.

【0047】上記したとおり本実施例によれば、半導体
チップに形成されたバンプとチップ面の反射率が著しく
異なっていても、それぞれの反射率に応じて半導体レー
ザの出力エネルギ強度を可変することにより走査面の高
さを精密に算出することができるため、バンプの良・不
良を精密に検査することのできるバンプ外観検査装置を
提供することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, even if the reflectivity of the bump formed on the semiconductor chip and that of the chip surface are significantly different, the output energy intensity of the semiconductor laser can be varied according to each reflectivity. Thus, the height of the scanning surface can be accurately calculated, so that it is possible to provide a bump appearance inspection apparatus capable of precisely inspecting the quality of a bump.

【0048】[0048]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、半導体レー
ザから第1の反射率に応じた第1のエネルギ強度のレー
ザ光と第2の反射率に応じた第2のエネルギ強度のレー
ザ光とが駆動信号に基づいて交互に発射されて半導体チ
ップが走査され、光検出手段からの光検出信号は、第1
及び第2のサンプリング手段によって第1のエネルギ強
度のレーザ光が発射されるタイミングと第2のエネルギ
強度のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリング
され、このサンプリング結果に基づいてバンプ高さ算出
手段がバンプのチップ表面からの高さを算出するので、
半導体チップの反射率分布が一様でなく第1の反射率と
第2の反射率とを示していても、走査面の高さを精密に
算出することができてバンプの良・不良を精密に検査す
ることができる特長がある。
As described above, according to the present invention, a laser beam having a first energy intensity according to a first reflectance and a laser beam having a second energy intensity according to a second reflectance are provided from a semiconductor laser. Are emitted alternately based on the drive signal to scan the semiconductor chip, and the light detection signal from the light detection means
And sampling is performed by the second sampling means at a timing at which the laser light having the first energy intensity is emitted and at a timing at which the laser light having the second energy intensity is emitted, and the bump height calculating means is provided based on the sampling result. Since the height of the bump from the chip surface is calculated,
Even if the reflectivity distribution of the semiconductor chip is not uniform and shows the first reflectivity and the second reflectivity, the height of the scanning surface can be calculated accurately, and the quality of bumps can be accurately determined. There is a feature that can be inspected.

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

【図1】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の走査機構部を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a scanning mechanism unit according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1中の要部の信号波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms of main parts in FIG.

【図4】本発明の一実施例の動作を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of one embodiment of the present invention.

【図5】従来の半導体チップの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a conventional semiconductor chip.

【図6】従来の半導体基板の一例を示す図である。FIG. 6 is a view showing an example of a conventional semiconductor substrate.

【図7】代表的なバンプ不良例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a typical bump failure example.

【図8】従来のバンプ外観検査装置(走査機構部)の一
例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional bump appearance inspection apparatus (scanning mechanism unit).

【図9】従来のバンプ外観検査装置(回路部)の一例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a conventional bump appearance inspection apparatus (circuit section).

【図10】バンプ高さ算出原理を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of calculating the bump height.

【図11】従来のバンプ外観検査装置の問題点説明図で
ある。
FIG. 11 is a diagram illustrating a problem of the conventional bump appearance inspection apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体チップ 2 バンプ 13 走査光学系 14 半導体レーザ 20 結像レンズ 21 PSD(Position Sensitive Detecter) 41 搬送部 46 レーザ変調回路 47,48 サンプルホールド回路 49 バンプ高さ演算回路 50 チップ面高さ演算回路 51 高さ検出補正回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Bump 13 Scanning optical system 14 Semiconductor laser 20 Imaging lens 21 PSD (Position Sensitive Detecter) 41 Carrier 46 Laser modulation circuit 47, 48 Sample hold circuit 49 Bump height calculation circuit 50 Chip surface height calculation circuit 51 Height detection correction circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 護俊 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 昭64−21581(JP,A) 特開 昭58−171611(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/64 - 21/66 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Gotoshi Ando 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-64-21581 (JP, A) JP-A-58- 171611 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01N 21/84-21/958 H01L 21/64-21/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体レーザ(14)と、 駆動信号(LD)を入力され、該駆動信号(LD)のレ
ベルに応じたエネルギ強度のレーザ光を該半導体レーザ
(14)に励起させる励起手段(46)と、 第1の反射率を有するチップ表面に第2の反射率を有す
るバンプ(2)が形成された半導体チップ(1)を、該
半導体レーザ(14)からのレーザ光により走査する走
査手段(13,41)と、 入射光の入射位置に応じた光検出信号(Ia,Ib) を生成す
る光検出手段(21)と、 該半導体チップ(1)からの反射光を上記入射光として
該光検出手段(21)に結像させる結像手段(20)と
を具備し、 該光検出手段(21)からの光検出信号(Ia,Ib) に基づ
いて該バンプ(2)の外観を検査するバンプ外観検査装
置において、 前記半導体レーザ(14)が前記第1の反射率に応じた第
1のエネルギ強度のレーザ光と前記第2の反射率に応じ
た第2のエネルギ強度のレーザ光を交互に発射するよ
う、前記励起手段(46)への前記駆動信号(LD)の
レベルを変調する変調手段(46)と、 前記駆動信号(LD)に基づいて、前記光検出手段(2
1)からの光検出信号(Ia,Ib) を前記第1のエネルギ強
度のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリングす
る第1のサンプリング手段(47)と、 前記駆動信号(LD)に基づいて、前記光検出手段(2
1)からの光検出信号(Ia,Ib) を前記第2のエネルギ強
度のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリングす
る第2のサンプリング手段(48)と、 該第1及び第2のサンプリング手段(47,48)のサ
ンプリング結果に基づいて、前記バンプ(2)の前記チ
ップ表面からの高さを算出するバンプ高さ算出手段(4
9,50,51)とを具備したことを特徴とするバンプ外
観検査装置。
An excitation means for receiving a semiconductor laser (14) and a drive signal (LD) and exciting the semiconductor laser (14) with laser light having an energy intensity according to the level of the drive signal (LD); 46) scanning the semiconductor chip (1) in which the bump (2) having the second reflectivity is formed on the chip surface having the first reflectivity by laser light from the semiconductor laser (14). Means (13, 41); light detection means (21) for generating light detection signals (Ia, Ib) corresponding to the incident position of the incident light; and reflected light from the semiconductor chip (1) as the incident light. An image forming means (20) for forming an image on the light detecting means (21), and the appearance of the bump (2) is determined based on a light detection signal (Ia, Ib) from the light detecting means (21). In the bump appearance inspection device to be inspected, the semiconductor laser (14) is in front. The pumping means (46) sends the laser light of the first energy intensity corresponding to the first reflectance and the laser light of the second energy intensity corresponding to the second reflectance alternately to the excitation means (46). A modulating means (46) for modulating the level of the driving signal (LD); and the light detecting means (2) based on the driving signal (LD).
A first sampling means (47) for sampling the light detection signals (Ia, Ib) from 1) at a timing when the laser light of the first energy intensity is emitted; and The light detecting means (2
A second sampling means (48) for sampling the light detection signals (Ia, Ib) from 1) at the timing when the laser light of the second energy intensity is emitted; and the first and second sampling means ( A bump height calculating means (4) for calculating the height of the bump (2) from the chip surface based on the sampling results of (47, 48).
9. An appearance inspection apparatus for bumps, comprising: 9, 50, 51).
JP05000617A 1993-01-06 1993-01-06 Bump appearance inspection device Expired - Lifetime JP3140591B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05000617A JP3140591B2 (en) 1993-01-06 1993-01-06 Bump appearance inspection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05000617A JP3140591B2 (en) 1993-01-06 1993-01-06 Bump appearance inspection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06201332A JPH06201332A (en) 1994-07-19
JP3140591B2 true JP3140591B2 (en) 2001-03-05

Family

ID=11478693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05000617A Expired - Lifetime JP3140591B2 (en) 1993-01-06 1993-01-06 Bump appearance inspection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3140591B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2694814B2 (en) * 1995-03-29 1997-12-24 日本電気株式会社 Solder height inspection device
JPH09275126A (en) * 1996-04-02 1997-10-21 Komatsu Ltd Appearance inspecting equipment and height measuring equipment of wafer bump

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06201332A (en) 1994-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2671241B2 (en) Glass plate foreign matter detection device
JP3143038B2 (en) Automatic focusing method and apparatus, and three-dimensional shape detection method and apparatus
US4342515A (en) Method of inspecting the surface of an object and apparatus therefor
JP3144661B2 (en) Three-dimensional electrode appearance inspection device
JP3140591B2 (en) Bump appearance inspection device
JP2000074845A (en) Bump inspection method and bump inspection device
JP2000088542A (en) Apparatus and method for inspecting soldering
JP2971658B2 (en) Method and apparatus for inspecting bonding state of bump
JP3370733B2 (en) Method and apparatus for measuring height of minute object
JPH10253323A (en) Method for inspecting mounting state of electronic parts with bump
JPH06318624A (en) Visual inspection apparatus
JP2003185590A (en) Work inspection method and device therefor
JP3232811B2 (en) Inspection method of mounted printed circuit board
JPH0743123A (en) Surface inspection device
JPH05312731A (en) Visual inspection equipment
JP3203852B2 (en) Inspection device for mounted printed circuit boards
JP2005017168A (en) External appearance inspection apparatus, external appearance inspection method, and method for manufacturing semiconductor chip
JP3339110B2 (en) Optical axis detection method for light emitting element
JPH07260430A (en) Method and apparatus for measuring length
JP2011112361A (en) Device and method for inspecting bump
JP3012038B2 (en) Lead inspection device
JP3301647B2 (en) Application inspection device
JPH08159719A (en) Height measuring method and device
JPH0672776B2 (en) Inspection device for mounted printed circuit boards
JPH0915134A (en) Method and equipment for inspecting particle

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20001205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071215

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081215

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091215

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091215

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215

Year of fee payment: 13