JP4048096B2 - 被検出物の高さ計測方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は球体または半球体の被検出物の高さ計測方法に関し、特にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ＰａｃｋａｇｅまたはＣｈｉｐ ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などの被検出物のバンプ電極を有する半導体装置におけるバンプ電極の高さ位置の均一度を安価な装置によって計測することが可能な被検出物の高さ計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡやＣＳＰなどのバンプ電極による接合タイプの半導体装置においては、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、半導体装置のパッケージ１０の裏面に設けられた多数の球状または半球状のバンプ電極１１を、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板１２に設けられた多数の基板電極１３に接続する構造を有する。このため、多数の球状または半球状のバンプ電極１１と、多数の基板電極１３との接続状態によっては、半導体装置が所期の動作・機能を奏し得ない場合があった。
【０００３】
そこで、多数の球状または半球状のバンプ電極１１と、多数の基板電極１３との接続状態の検査が必要になるが、バンプ電極１１の高さ寸法は高々数百μｍ程度に過ぎないため、図６（Ｂ）に示すように、バンプ電極１１と基板電極１３とを接続した状態では、Ｘ線検査などの特殊な検査方法を用いない限り、バンプ電極１１の基板電極１３への接続後の接合状態を検査することは不可能である。したがって、従来の他の半導体装置にも増して、接続前のバンプ電極１１の高さ寸法およびその均一度を検査することが重要である。
【０００４】
そこで、バンプ電極の高さ寸法測定装置は、従来から各種のものが市場に出回っている。これらは、ペンシルビームスキャンなどによりサブミクロン程度まで測定可能で測定精度も十分であり、測定に要する時間も十分に高速化されているが、非常にコストの掛かる機構を持っており、高価であるという問題点がある。
【０００５】
一方、撮像系で距離を測定する際に、距離計測手法として、フォーカスを変化させたときに画像中のボケの度合いが最小になる合焦フォーカス位置を求めることによって、物体までの距離を算出する原理（Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓまたはＳｈａｐｅ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓ）は、古くから知られており（例えば、非特許文献１参照。）、合焦度を評価する様々な方法が考案され、オートフォーカスカメラ（ＡＦＣ）として既に実用化されている。
【０００６】
ここで、上記の「合焦度」とは、画像の明度分布から画素毎にコントラストを定量化した数値をいう。
【０００７】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＰＡＴＥＲＮ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＡＮＤ ＭＡＣＨＩＮＥ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ．ＶＯＬ．１６，ＮＯ．８ ＡＵＧＵＳＴ １９９４ Ｐ．８２４−８３１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この原理（Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓまたはＳｈａｐｅ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓ）は、合焦フォーカス位置を探索、選択する方法であるため、▲１▼ワークとカメラ間の距離を変化させながら、多数の画像を撮像し、▲２▼着目画素毎に複数画像の「合焦度」を取得し、「最大合焦度」が得られる位置を推定する必要がある。一般的にはガウスフィッティングの手法が採られる。
【０００９】
このため、上記従来の方法では、▲１▼複数の画像を撮像するために、移動、および撮像のための時間が必要となる。▲２▼最大合焦度推定アルゴリズムのプロセッサに対する負荷が大きく、時間が掛かる処理である。
【００１０】
ところで、バンプ電極１１の高さ寸法の絶対値も、もちろん設計値に対して所定の範囲内にあることが必要ではあるが、その高さ寸法そのものは、バンプ電極１１をめっき法により形成する場合は、めっき時間を制御することにより制御可能であり、また、バンプ電極１１を金属ボールの融着により形成する場合は、その融着前の金属ボールの直径寸法を所定範囲内に収めることにより制御可能である。
【００１１】
しかしながら、多数のバンプ電極１１間における高さ寸法の均一度は、例えば、バンプ電極１１をめっき法によって形成する場合には、バンプ電極１１の形成位置によってめっき電流が異なることに起因して高さ寸法が異なり易いことにより、高精度で得ることが困難であり、しかも、バンプ電極１１と基板電極１３との接続性の確保には、個々のバンプ電極１１そのものにおける高さ寸法の絶対値よりも、多数のバンプ電極１１の頂部における高さ位置、より詳細には、多数のバンプ電極１１間の高さ位置の均一度がより重要に関与している。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体装置におけるバンプ電極などの球体または半球体である被検出物における高さ位置の均一度を、従来よりも安価な装置で実用上問題の無い精度で測定可能な、被検出物の高さ計測方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載された被検出物の高さ計測方法は、半径が既知の球体または半球体である被検出物の高さ計測方法であって、高さ位置が相違する第１の基準位置と第２の基準位置とを設定し、次に第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度と、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度とを求め、前記各画像の合焦度を比較し、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置における等合焦度位置である被検出物の水平断面円形輪郭線を求めて、この水平断面円形輪郭線の半径を算出し、水平断面円形輪郭線の半径と既知の被検出物の半径とに基づいて被検出物の高さ位置を推定することを特徴とする。
【００１４】
上記の「等合焦度位置」なる用語は、前述の距離計測手法を利用して得られた、第１の基準位置における画像の合焦度と、第２の基準位置における画像の合焦度との差分が零となる点を言い、第１の焦点面と第２の焦点面の中間位置（高さ）にある被検出物表面の位置を示す。
【００１５】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、従来のような被検出物の高さ寸法そのものを高精度で計測するものではないが、例えば、バンプ電極と基板電極との接続性を評価可能にする、バンプ電極の高さ位置を±１０μｍ内外の計測精度を有する高さ位置計測を実現することができる。それによって、多数のバンプ電極間における高さ位置の均一度を、簡単、かつ安価な装置によって評価可能になる。
【００１６】
請求項２に記載された被検出物の高さ計測方法は、前記第１の基準位置の画像の合焦度を得た後に、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて第２の基準位置の画像の合焦度を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、上記の「被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて」なる用語は、被検出物を撮像系に対して接近または離隔させる場合、それとは逆に、撮像系を被検出物に対して接近または離隔させる場合、あるいは被検出物と撮像系との両方を相互に接近または離隔させる場合を含むことを意味する。
【００１８】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、単一の撮像系によって、第１の画像および第２の画像の合焦度を得ることができ、撮像系を安価に構成することが出来る。
【００１９】
請求項３に記載された被検出物の高さ計測方法は、被検出物の画像をビームスプリッタを介して第１の光路と第２の光路に分割し、第１の光路によって第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求め、第２の光路によって第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求めることを特徴とする。
【００２０】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、ビームスプリッタを介して、複数の撮像系毎に異なる光路長の光路を形成させて、複数の撮像系によって同時に第１の画像と第２の画像との合焦度を得ることが可能で、第１の画像撮像後に被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させることが不要になり、それだけ操作が簡単になると共に、高さ計測時間を短縮することが出来る。
【００２１】
請求項４に記載された被検出物の高さ計測方法は、色により屈折率が相違するガラス基板を介して、第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第１の色画像として撮像 し、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第２の色画像として撮像し、前記第１の色画像および第１の色画像と異なる第２の色画像の合焦度をカラー撮像系で得ることを特徴とするものである。
【００２２】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、ガラス基板の色に対する屈折率の違いによる光路長差を利用して、２ＣＣＤまたは３ＣＣＤなどのカラー撮像系で第１の画像および第２の画像の合焦度を同時に得ることが可能で、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させることが不要になり、それだけ操作が簡単になると共に、高さ計測時間を短縮することが出来、さらに、装置を小型化することが出来る。
【００２３】
請求項５に記載された被検出物の高さ計測方法は、前記被検出物が、半導体装置のバンプ電極であることを特徴とするものである。
【００２４】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、半導体装置における球体または半球体形状を有するバンプ電極の高さ寸法の均一度を、従来よりも簡単、かつ安価な装置によって、実用上問題ない精度で計測することが可能になり、多数のバンプ電極間における高さ寸法の均一度の計測コストを低減することが出来る。
【００２５】
また、この被検出物の高さ計測方法を採用することによって、半導体装置のバンプ電極と基板電極との接合前に、バンプ電極の高さ位置のばらつきが大きい半導体装置のパッケージを検出除去することが可能になり、バンプ電極と基板電極との接合後の良品率を向上することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の被検出物の高さ計測方法の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１および図２により本発明の被検出物の高さ計測方法の原理について説明し、次いで、図３および図４により、具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する。ここで、被検出物とは、半径が既知である球体または半球体、具体的には図１に示すようなバンプ電極である。
【００２７】
図１（Ａ）（Ｂ）は、球状のバンプ電極を有する半導体装置の拡大正面図を示す。図１（Ａ）（Ｂ）において、１０は半導体装置のパッケージで、その上に球状のバンプ電極１１ａ，１１ｂが形成されている。図示例は、バンプ電極１１ａ，１１ｂの直径寸法Ｄ１，Ｄ２が同一で（Ｄ１＝Ｄ２）、半導体装置のパッケージ１０のうねりによって、パッケージ１０の高さ位置が異なっており、結果的に、バンプ電極１１ａ，１１ｂの高さ位置が異なっている場合を示している。
【００２８】
まず、図１（Ａ）において、ＣＣＤカメラなどの撮像系によって、バンプ電極１１ａの第１の基準位置Ｆ１について焦点を合わせた画像の合焦度を求め、次に、同一のバンプ電極１１ａについてバンプ電極１１ａおよび／または撮像系を移動させて、第２の基準位置Ｆ２について焦点を合わせた画像の合焦度を求め、前記各画像の合焦度を比較し、これらの合焦度の差分が零となる画像上の位置を求め、点Ｐ−Ｑの高さ位置、すなわち高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ａの水平断面の輪郭を検出する。バンプ電極１１ａが完全に球体であれば、輪郭は円形となる（水平断面円形輪郭線）。この場合、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ａの水平断面円形輪郭線は、図２においてＰ１Ｑ１に相当し、水平断面円径輪郭線の半径ｄ１／２を算出することができる。このような検出方法は、「最大合焦度」を得られる位置から等距離で上下に離れた２つの位置の合焦度は等しいという、合焦度の変化特性の対称性を利用している。
【００２９】
ここで、「合焦度の差が零」とは、実用上は「合焦度の差の絶対値が設定されたしきい値より小さいこと」として運用されるべきである。したがって、本発明で「合焦度の差が零」と言うときには、「差の絶対値が設定されたしきい値より小さい」場合も含めるものとする。
【００３０】
図１（Ｂ）においても、図１（Ａ）と同様に、バンプ電極１１ｂの第１の基準位置Ｆ１において画像の合焦度を求め、次に、同一のバンプ電極１１ｂについて撮像系を移動させて、第２の基準位置Ｆ２において画像の合焦度を求め、これらの合焦度の差分が零となる画像上の位置を求め、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２における水平断面の輪郭ＰＱを検出する。この場合、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ｂの水平断面円形輪郭線は、図２においてＰ２Ｑ２に相当し、水平断面円径輪郭線の半径ｄ２／２を算出することができる。
【００３１】
図２は、パッケージ１０の高さが異なる２つのバンプ電極１１ａ，１１ｂについて、それぞれの輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２の直径寸法ｄ１，ｄ２と、中心点Ｏから各輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２までの高さ位置ｈ１，ｈ２とは特定の関係にあり、直径寸法ｄ１，ｄ２を計測することによって、輪郭Ｐ１Ｑ１または輪郭Ｐ２Ｑ２の高さ位置ｈ１，ｈ２を推測出来ることを示している。
【００３２】
すなわち、バンプ電極１１ａについては、図２に示すように、（ｄ１／２） 2 ＋ｈ１ 2 ＝（Ｄ１／２） 2 の関係式から、次の数１によりｈ１を求めることができる。同様にバンプ電極１１ｂについても、バンプ電極１１ａと同様に、（ｄ２／２） 2 ＋ｈ２ 2 ＝（Ｄ２／２） 2 の関係式から、次の数２によりｈ２を求めることができる。
【数１】
【数２】
【００３３】
また、直径寸法ｄ１，ｄ２に代えて、各輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２に内包される面積と、高さ位置ｈ１，ｈ２に対しての関係を使用する方法でも、同様に推測することが出来る。
【００３４】
この方法によると、バンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点そのもの、および頂点の高さ寸法を直接計測するものではないが、バンプ電極１１ａ、１１ｂの直径寸法Ｄ１、Ｄ２が既知であるという条件の下で、頂点近傍の水平断面の輪郭形状から、基準位置（パッケージの高さ位置が正常であって、この状態におけるバンプ電極の頂点を基準とする）に対するバンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点の変位量を検出することができ、バンプ電極１１ａ、１１ｂの高さ位置を推定することが可能である。
【００３５】
バンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点に変形が無いという前提では、この推測されるバンプ電極１１ａ、１１ｂの高さ位置精度は、±１０μｍの範囲内に収まることが実験によって確認されている。
【００３６】
この±１０μｍの範囲内に収まる計測精度は、実際に、バンプ電極１１ａ、１１ｂを有する半導体装置において、バンプ電極１１ａ、１１ｂと基板電極１３（図５，図６参照）との接合性を評価する場合において、実用性を満足する必要十分な精度である。
【００３７】
以上のようにして、バンプ電極１１ａの頂点の高さ位置と、バンプ電極１１ｂの頂点の高さ位置とを比較することによって、ＣＣＤカメラを用いた、簡単、かつ安価な装置によって、バンプ電極１１ａ，１１ｂの高さ位置の均一度を計測し評価することが出来る。
【００３８】
図１（Ａ）（Ｂ）に示す方法は、ＣＣＤカメラなどの撮像系によって、バンプ電極１１の第１の基準位置Ｆ１において画像の合焦度を取得し、次に、同一のバンプ電極１１およびＣＣＤカメラなどの撮像系を相対的に接近または離隔させることによって、第２の基準位置Ｆ２において画像の合焦度を取得し、２つの画像の合焦度の差分が零となる画像上のドット列を求め、これらのドット列を点Ｐ−Ｑで示した高さ位置（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極の水平断面の輪郭の像として検出する操作が必要である。
【００３９】
このようなバンプ電極１１の第１の基準位置Ｆ１における画像を取得した後に、ＣＣＤカメラなどの撮像系をバンプ電極１１に対して移動させることなく、第２の基準位置Ｆ２における画像を取得することが出来れば、計測時間の短縮が可能であり、有利である。
【００４０】
図３はそのような要求を満足する第１の計測方法について説明する概略構成図である。図３において、２０はステージで、その所定位置にバンプ電極１１を有する半導体装置のパッケージ１０が載置固定されている。このパッケージ１０の上方には、ビームスプリッタ２１が配置されている。このビームスプリッタ２１の上方には、レンズ２２を介してＣＣＤカメラなどの第１の撮像系２３が配置されている。また、前記ビームスプリッタ２１の横方には、レンズ２４を介してＣＣＤカメラなどの第２の撮像系２５が配置されている。なお、テレセントリック光学系を使用することによって、フォーカスの違いによる画像サイズが相違する問題に対処することが可能である。
【００４１】
次に、その動作について説明すると、バンプ電極１１の画像は、ビームスプリッタ２１を直進する第１の光路２６によって、第１の撮像系２３によって撮像されると共に、ビームスプリッタ２１によって反射されて形成される第２の光路２７によって、第２の撮像系２５によって撮像される。このとき、ビームスプリッタ２１とレンズ２２間の距離と、ビームスプリッタ２１とレンズ２４間の距離とを異ならせて光路長差を設けておけば、同時に基準位置の異なる２画像を撮像することが可能になり、図１の場合よりも簡単、かつ短時間で、バンプ電極１１の高さ寸法の均一度を計測評価することが出来る。
【００４２】
上記図３の場合は、２つの撮像系を用いなければならなかったが、もし、単一の撮像系で２画像を撮像することが出来れば、より構成が簡単、かつ安価になり有利である。
【００４３】
図４はそのような要求を満足する第２の計測方法について説明する概略構成図である。図４において、３０はステージで、その所定位置にバンプ電極１１を有する半導体装置のパッケージ１０が載置固定されている。このパッケージ１０の上方には、色収差を有する、すなわち、色によって屈折率が異なる厚いガラス基板３１が配置されている。このガラス基板３１の上方には、レンズ３２を介してカラー３ＣＣＤなどからなる撮像系３３が配置されている。
【００４４】
次に、その動作について説明する。例えば、今、バンプ電極１１を赤色と青色の２色のＬＥＤなどによって照射する場合、赤色ＬＥＤの照射波長は６６０ｎｍであり、ガラス基板３１の屈折率は１．５１４０である。一方、青色ＬＥＤの照射波長は４８０ｎｍであり、ガラス基板３１の屈折率は１．５２２８である。したがって、赤色と青色とを混在させたＬＥＤ光源からの照射によって、ガラス基板３１を透過したバンプ電極１１の赤色画像の光路３４と青色画像の光路３５とは、前述の屈折率の差に基づいて、光路長に差が生じる。この光路長の差は、ガラス基板３１の厚さ寸法をＴとするとき、次式で与えられる。
光路長差＝（１．５２２８−１．５１４０）×Ｔ［ｍｍ］
今、例えば、ガラス基板３１の厚さ寸法Ｔを１２［ｍｍ］とすると、０．１０５６［ｍｍ］の光路差が生じることになる。このような光路長の異なる２つの光路３４，３５により赤色画像と青色画像とを撮像系３３で撮像すると、３ＣＣＤカラーカメラのダイクロイックプリズムによって分光され、赤色用ＣＣＤ、青色用ＣＣＤにそれぞれ焦点が異なる等倍率の２画像を結ぶことが可能になる。したがって、カラー撮像系によって、同時に２画像を撮像することが出来る。ガラス基板３１の厚さ寸法の設定により、希望する光路長差を有する２画像を得ることが出来る。
【００４５】
また、上記の赤色ＬＥＤ，青色ＬＥＤおよび赤色用ＣＣＤ，青色用ＣＣＤに加えて、緑色ＬＥＤおよび緑色用ＣＣＤを用いれば、それぞれ光路長差のある３画像を得ることも可能である。この緑色の画像は、バンプ電極１１の形状計測に用いてもよいし、他の用途で使用することも出来る。例えば、低角度光源のみ緑色にして、バンプ電極１１のある領域のみを抽出し、高さ計測する領域を限定して、プロセッサの負担を軽くするような用途が考えられる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、半導体装置の球体状のバンプ電極について説明したが、半球体状のバンプ電極における高さ位置の均一度を計測する場合にも、同様に適用することが出来る。
【００４７】
さらに、半導体装置以外の電子機器における球体状または半球体状のバンプ電極についても、同様に適用することが出来る。さらにまた、バンプ電極以外の球体または半球体の高さ位置の均一度を計測する場合にも適用することが出来る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の被検出物の高さ計測方法は、半径が既知の球体または半球体である被検出物の高さ計測方法であって、高さ位置が相違する第１の基準位置と第２の基準位置とを設定し、次に第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度と、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度とを求め、前記各画像の合焦度を比較し、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置における等合焦度位置である被検出物の水平断面円形輪郭線を求めて、この水平断面円形輪郭線の半径を算出し、水平断面円形輪郭線の半径と既知の被検出物の半径とに基づいて被検出物の高さ位置を推定することを特徴とするものであるから、従来よりも簡単、かつ安価な装置によって、バンプ電極などの被検出物の高さ位置の均一度を計測することが出来る。
【００４９】
また、本発明の被検出物の高さ計測方法は、前記第１の基準位置の画像の合焦度を得た後に、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて第２の基準位置の画像の合焦度を得ることにより、若干操作は面倒ではあるが、極めて簡単、かつ安価な装置で、被検出物の高さ位置の計測が可能になる。
【００５０】
また、被検出物の画像を、ビームスプリッタを介して第１の光路と第２の光路に分割し、第１の光路によって第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求め、第２の光路によって第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求めることが出来、単一の撮像系を用いて被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて２画像を得る場合に比較して、被検出物の高さ位置の均一度を短時間で計測することが出来る。
【００５１】
また、色により屈折率が相違するガラス基板を介して、第１の基準位置に焦点を合わせ た被検出物の画像を第１の色画像として撮像し、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第２の色画像として撮像し、前記第１の色画像および第１の色画像と異なる第２の色画像の合焦度をカラー撮像系で同時に得ることにより、より簡単、かつ安価な装置で、同時に複数画像を撮像することが出来、被検出物の高さ位置の均一度を短時間で計測することが出来る。
【００５２】
さらにまた、被検出物のバンプ電極を有する半導体装置におけるバンプ電極の高さ位置の均一度を、バンプ電極と基板電極とを接合する前に計測することが出来、バンプ電極の高さ位置が大きくばらつく半導体装置を接合前に除去することによって、接合後の半導体装置の良品率を向上出来ると共に、不良品の廃棄による資材の無駄をなくすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の被検出物の高さ計測方法の原理について説明する拡大正面図、
（Ｂ）は異なる位置での被検出物の高さ計測方法について説明する拡大正面図である。
【図２】本発明の被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図３】本発明の具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図４】本発明の他の具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図５】（Ａ）はバンプ電極を有する半導体装置の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）の半導体装置の正面図である。
【図６】（Ａ）は図４の半導体装置を基板電極へ接続する前の正面図、
（Ｂ）は図４の半導体装置を基板電極へ接続した後の正面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体装置のパッケージ
１１，１１ａ，１１ｂ バンプ電極
１２ 基板
１３ 基板電極
２０，３０ ステージ
２１ ビームスプリッタ
２２，２４ レンズ
２３，２５ 撮像系
２６，２７ 光路
３１ ガラス基板
３２ レンズ
３３ 撮像系
３４ 第１の色（赤色）画像の光路
３５ 第２の色（青色）画像の光路
Ｄ１，Ｄ２ 球体状のバンプ電極の直径寸法
Ｆ１ 第１の基準位置
Ｆ２ 第２の基準位置
（Ｆ１＋Ｆ２）／２ ２つの画像の合焦度が零となる高さ位置
ＰＱ，Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２ 等合焦度位置の輪郭
ｄ１，ｄ２ 輪郭の直径寸法
Ｄ１，Ｄ２ 球体状のバンプ電極の直径寸法
１９ スケール
【発明の属する技術分野】
本発明は球体または半球体の被検出物の高さ計測方法に関し、特にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ＰａｃｋａｇｅまたはＣｈｉｐ ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などの被検出物のバンプ電極を有する半導体装置におけるバンプ電極の高さ位置の均一度を安価な装置によって計測することが可能な被検出物の高さ計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡやＣＳＰなどのバンプ電極による接合タイプの半導体装置においては、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、半導体装置のパッケージ１０の裏面に設けられた多数の球状または半球状のバンプ電極１１を、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板１２に設けられた多数の基板電極１３に接続する構造を有する。このため、多数の球状または半球状のバンプ電極１１と、多数の基板電極１３との接続状態によっては、半導体装置が所期の動作・機能を奏し得ない場合があった。
【０００３】
そこで、多数の球状または半球状のバンプ電極１１と、多数の基板電極１３との接続状態の検査が必要になるが、バンプ電極１１の高さ寸法は高々数百μｍ程度に過ぎないため、図６（Ｂ）に示すように、バンプ電極１１と基板電極１３とを接続した状態では、Ｘ線検査などの特殊な検査方法を用いない限り、バンプ電極１１の基板電極１３への接続後の接合状態を検査することは不可能である。したがって、従来の他の半導体装置にも増して、接続前のバンプ電極１１の高さ寸法およびその均一度を検査することが重要である。
【０００４】
そこで、バンプ電極の高さ寸法測定装置は、従来から各種のものが市場に出回っている。これらは、ペンシルビームスキャンなどによりサブミクロン程度まで測定可能で測定精度も十分であり、測定に要する時間も十分に高速化されているが、非常にコストの掛かる機構を持っており、高価であるという問題点がある。
【０００５】
一方、撮像系で距離を測定する際に、距離計測手法として、フォーカスを変化させたときに画像中のボケの度合いが最小になる合焦フォーカス位置を求めることによって、物体までの距離を算出する原理（Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓまたはＳｈａｐｅ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓ）は、古くから知られており（例えば、非特許文献１参照。）、合焦度を評価する様々な方法が考案され、オートフォーカスカメラ（ＡＦＣ）として既に実用化されている。
【０００６】
ここで、上記の「合焦度」とは、画像の明度分布から画素毎にコントラストを定量化した数値をいう。
【０００７】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＰＡＴＥＲＮ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＡＮＤ ＭＡＣＨＩＮＥ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ．ＶＯＬ．１６，ＮＯ．８ ＡＵＧＵＳＴ １９９４ Ｐ．８２４−８３１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この原理（Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓまたはＳｈａｐｅ ｆｒｏｍ ｆｏｃｕｓ）は、合焦フォーカス位置を探索、選択する方法であるため、▲１▼ワークとカメラ間の距離を変化させながら、多数の画像を撮像し、▲２▼着目画素毎に複数画像の「合焦度」を取得し、「最大合焦度」が得られる位置を推定する必要がある。一般的にはガウスフィッティングの手法が採られる。
【０００９】
このため、上記従来の方法では、▲１▼複数の画像を撮像するために、移動、および撮像のための時間が必要となる。▲２▼最大合焦度推定アルゴリズムのプロセッサに対する負荷が大きく、時間が掛かる処理である。
【００１０】
ところで、バンプ電極１１の高さ寸法の絶対値も、もちろん設計値に対して所定の範囲内にあることが必要ではあるが、その高さ寸法そのものは、バンプ電極１１をめっき法により形成する場合は、めっき時間を制御することにより制御可能であり、また、バンプ電極１１を金属ボールの融着により形成する場合は、その融着前の金属ボールの直径寸法を所定範囲内に収めることにより制御可能である。
【００１１】
しかしながら、多数のバンプ電極１１間における高さ寸法の均一度は、例えば、バンプ電極１１をめっき法によって形成する場合には、バンプ電極１１の形成位置によってめっき電流が異なることに起因して高さ寸法が異なり易いことにより、高精度で得ることが困難であり、しかも、バンプ電極１１と基板電極１３との接続性の確保には、個々のバンプ電極１１そのものにおける高さ寸法の絶対値よりも、多数のバンプ電極１１の頂部における高さ位置、より詳細には、多数のバンプ電極１１間の高さ位置の均一度がより重要に関与している。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体装置におけるバンプ電極などの球体または半球体である被検出物における高さ位置の均一度を、従来よりも安価な装置で実用上問題の無い精度で測定可能な、被検出物の高さ計測方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載された被検出物の高さ計測方法は、半径が既知の球体または半球体である被検出物の高さ計測方法であって、高さ位置が相違する第１の基準位置と第２の基準位置とを設定し、次に第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度と、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度とを求め、前記各画像の合焦度を比較し、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置における等合焦度位置である被検出物の水平断面円形輪郭線を求めて、この水平断面円形輪郭線の半径を算出し、水平断面円形輪郭線の半径と既知の被検出物の半径とに基づいて被検出物の高さ位置を推定することを特徴とする。
【００１４】
上記の「等合焦度位置」なる用語は、前述の距離計測手法を利用して得られた、第１の基準位置における画像の合焦度と、第２の基準位置における画像の合焦度との差分が零となる点を言い、第１の焦点面と第２の焦点面の中間位置（高さ）にある被検出物表面の位置を示す。
【００１５】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、従来のような被検出物の高さ寸法そのものを高精度で計測するものではないが、例えば、バンプ電極と基板電極との接続性を評価可能にする、バンプ電極の高さ位置を±１０μｍ内外の計測精度を有する高さ位置計測を実現することができる。それによって、多数のバンプ電極間における高さ位置の均一度を、簡単、かつ安価な装置によって評価可能になる。
【００１６】
請求項２に記載された被検出物の高さ計測方法は、前記第１の基準位置の画像の合焦度を得た後に、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて第２の基準位置の画像の合焦度を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、上記の「被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて」なる用語は、被検出物を撮像系に対して接近または離隔させる場合、それとは逆に、撮像系を被検出物に対して接近または離隔させる場合、あるいは被検出物と撮像系との両方を相互に接近または離隔させる場合を含むことを意味する。
【００１８】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、単一の撮像系によって、第１の画像および第２の画像の合焦度を得ることができ、撮像系を安価に構成することが出来る。
【００１９】
請求項３に記載された被検出物の高さ計測方法は、被検出物の画像をビームスプリッタを介して第１の光路と第２の光路に分割し、第１の光路によって第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求め、第２の光路によって第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求めることを特徴とする。
【００２０】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、ビームスプリッタを介して、複数の撮像系毎に異なる光路長の光路を形成させて、複数の撮像系によって同時に第１の画像と第２の画像との合焦度を得ることが可能で、第１の画像撮像後に被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させることが不要になり、それだけ操作が簡単になると共に、高さ計測時間を短縮することが出来る。
【００２１】
請求項４に記載された被検出物の高さ計測方法は、色により屈折率が相違するガラス基板を介して、第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第１の色画像として撮像 し、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第２の色画像として撮像し、前記第１の色画像および第１の色画像と異なる第２の色画像の合焦度をカラー撮像系で得ることを特徴とするものである。
【００２２】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、ガラス基板の色に対する屈折率の違いによる光路長差を利用して、２ＣＣＤまたは３ＣＣＤなどのカラー撮像系で第１の画像および第２の画像の合焦度を同時に得ることが可能で、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させることが不要になり、それだけ操作が簡単になると共に、高さ計測時間を短縮することが出来、さらに、装置を小型化することが出来る。
【００２３】
請求項５に記載された被検出物の高さ計測方法は、前記被検出物が、半導体装置のバンプ電極であることを特徴とするものである。
【００２４】
上記の被検出物の高さ計測方法によれば、半導体装置における球体または半球体形状を有するバンプ電極の高さ寸法の均一度を、従来よりも簡単、かつ安価な装置によって、実用上問題ない精度で計測することが可能になり、多数のバンプ電極間における高さ寸法の均一度の計測コストを低減することが出来る。
【００２５】
また、この被検出物の高さ計測方法を採用することによって、半導体装置のバンプ電極と基板電極との接合前に、バンプ電極の高さ位置のばらつきが大きい半導体装置のパッケージを検出除去することが可能になり、バンプ電極と基板電極との接合後の良品率を向上することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の被検出物の高さ計測方法の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１および図２により本発明の被検出物の高さ計測方法の原理について説明し、次いで、図３および図４により、具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する。ここで、被検出物とは、半径が既知である球体または半球体、具体的には図１に示すようなバンプ電極である。
【００２７】
図１（Ａ）（Ｂ）は、球状のバンプ電極を有する半導体装置の拡大正面図を示す。図１（Ａ）（Ｂ）において、１０は半導体装置のパッケージで、その上に球状のバンプ電極１１ａ，１１ｂが形成されている。図示例は、バンプ電極１１ａ，１１ｂの直径寸法Ｄ１，Ｄ２が同一で（Ｄ１＝Ｄ２）、半導体装置のパッケージ１０のうねりによって、パッケージ１０の高さ位置が異なっており、結果的に、バンプ電極１１ａ，１１ｂの高さ位置が異なっている場合を示している。
【００２８】
まず、図１（Ａ）において、ＣＣＤカメラなどの撮像系によって、バンプ電極１１ａの第１の基準位置Ｆ１について焦点を合わせた画像の合焦度を求め、次に、同一のバンプ電極１１ａについてバンプ電極１１ａおよび／または撮像系を移動させて、第２の基準位置Ｆ２について焦点を合わせた画像の合焦度を求め、前記各画像の合焦度を比較し、これらの合焦度の差分が零となる画像上の位置を求め、点Ｐ−Ｑの高さ位置、すなわち高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ａの水平断面の輪郭を検出する。バンプ電極１１ａが完全に球体であれば、輪郭は円形となる（水平断面円形輪郭線）。この場合、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ａの水平断面円形輪郭線は、図２においてＰ１Ｑ１に相当し、水平断面円径輪郭線の半径ｄ１／２を算出することができる。このような検出方法は、「最大合焦度」を得られる位置から等距離で上下に離れた２つの位置の合焦度は等しいという、合焦度の変化特性の対称性を利用している。
【００２９】
ここで、「合焦度の差が零」とは、実用上は「合焦度の差の絶対値が設定されたしきい値より小さいこと」として運用されるべきである。したがって、本発明で「合焦度の差が零」と言うときには、「差の絶対値が設定されたしきい値より小さい」場合も含めるものとする。
【００３０】
図１（Ｂ）においても、図１（Ａ）と同様に、バンプ電極１１ｂの第１の基準位置Ｆ１において画像の合焦度を求め、次に、同一のバンプ電極１１ｂについて撮像系を移動させて、第２の基準位置Ｆ２において画像の合焦度を求め、これらの合焦度の差分が零となる画像上の位置を求め、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２における水平断面の輪郭ＰＱを検出する。この場合、高さ（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極１１ｂの水平断面円形輪郭線は、図２においてＰ２Ｑ２に相当し、水平断面円径輪郭線の半径ｄ２／２を算出することができる。
【００３１】
図２は、パッケージ１０の高さが異なる２つのバンプ電極１１ａ，１１ｂについて、それぞれの輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２の直径寸法ｄ１，ｄ２と、中心点Ｏから各輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２までの高さ位置ｈ１，ｈ２とは特定の関係にあり、直径寸法ｄ１，ｄ２を計測することによって、輪郭Ｐ１Ｑ１または輪郭Ｐ２Ｑ２の高さ位置ｈ１，ｈ２を推測出来ることを示している。
【００３２】
すなわち、バンプ電極１１ａについては、図２に示すように、（ｄ１／２） 2 ＋ｈ１ 2 ＝（Ｄ１／２） 2 の関係式から、次の数１によりｈ１を求めることができる。同様にバンプ電極１１ｂについても、バンプ電極１１ａと同様に、（ｄ２／２） 2 ＋ｈ２ 2 ＝（Ｄ２／２） 2 の関係式から、次の数２によりｈ２を求めることができる。
【数１】
また、直径寸法ｄ１，ｄ２に代えて、各輪郭Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２に内包される面積と、高さ位置ｈ１，ｈ２に対しての関係を使用する方法でも、同様に推測することが出来る。
【００３４】
この方法によると、バンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点そのもの、および頂点の高さ寸法を直接計測するものではないが、バンプ電極１１ａ、１１ｂの直径寸法Ｄ１、Ｄ２が既知であるという条件の下で、頂点近傍の水平断面の輪郭形状から、基準位置（パッケージの高さ位置が正常であって、この状態におけるバンプ電極の頂点を基準とする）に対するバンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点の変位量を検出することができ、バンプ電極１１ａ、１１ｂの高さ位置を推定することが可能である。
【００３５】
バンプ電極１１ａ、１１ｂの頂点に変形が無いという前提では、この推測されるバンプ電極１１ａ、１１ｂの高さ位置精度は、±１０μｍの範囲内に収まることが実験によって確認されている。
【００３６】
この±１０μｍの範囲内に収まる計測精度は、実際に、バンプ電極１１ａ、１１ｂを有する半導体装置において、バンプ電極１１ａ、１１ｂと基板電極１３（図５，図６参照）との接合性を評価する場合において、実用性を満足する必要十分な精度である。
【００３７】
以上のようにして、バンプ電極１１ａの頂点の高さ位置と、バンプ電極１１ｂの頂点の高さ位置とを比較することによって、ＣＣＤカメラを用いた、簡単、かつ安価な装置によって、バンプ電極１１ａ，１１ｂの高さ位置の均一度を計測し評価することが出来る。
【００３８】
図１（Ａ）（Ｂ）に示す方法は、ＣＣＤカメラなどの撮像系によって、バンプ電極１１の第１の基準位置Ｆ１において画像の合焦度を取得し、次に、同一のバンプ電極１１およびＣＣＤカメラなどの撮像系を相対的に接近または離隔させることによって、第２の基準位置Ｆ２において画像の合焦度を取得し、２つの画像の合焦度の差分が零となる画像上のドット列を求め、これらのドット列を点Ｐ−Ｑで示した高さ位置（Ｆ１＋Ｆ２）／２におけるバンプ電極の水平断面の輪郭の像として検出する操作が必要である。
【００３９】
このようなバンプ電極１１の第１の基準位置Ｆ１における画像を取得した後に、ＣＣＤカメラなどの撮像系をバンプ電極１１に対して移動させることなく、第２の基準位置Ｆ２における画像を取得することが出来れば、計測時間の短縮が可能であり、有利である。
【００４０】
図３はそのような要求を満足する第１の計測方法について説明する概略構成図である。図３において、２０はステージで、その所定位置にバンプ電極１１を有する半導体装置のパッケージ１０が載置固定されている。このパッケージ１０の上方には、ビームスプリッタ２１が配置されている。このビームスプリッタ２１の上方には、レンズ２２を介してＣＣＤカメラなどの第１の撮像系２３が配置されている。また、前記ビームスプリッタ２１の横方には、レンズ２４を介してＣＣＤカメラなどの第２の撮像系２５が配置されている。なお、テレセントリック光学系を使用することによって、フォーカスの違いによる画像サイズが相違する問題に対処することが可能である。
【００４１】
次に、その動作について説明すると、バンプ電極１１の画像は、ビームスプリッタ２１を直進する第１の光路２６によって、第１の撮像系２３によって撮像されると共に、ビームスプリッタ２１によって反射されて形成される第２の光路２７によって、第２の撮像系２５によって撮像される。このとき、ビームスプリッタ２１とレンズ２２間の距離と、ビームスプリッタ２１とレンズ２４間の距離とを異ならせて光路長差を設けておけば、同時に基準位置の異なる２画像を撮像することが可能になり、図１の場合よりも簡単、かつ短時間で、バンプ電極１１の高さ寸法の均一度を計測評価することが出来る。
【００４２】
上記図３の場合は、２つの撮像系を用いなければならなかったが、もし、単一の撮像系で２画像を撮像することが出来れば、より構成が簡単、かつ安価になり有利である。
【００４３】
図４はそのような要求を満足する第２の計測方法について説明する概略構成図である。図４において、３０はステージで、その所定位置にバンプ電極１１を有する半導体装置のパッケージ１０が載置固定されている。このパッケージ１０の上方には、色収差を有する、すなわち、色によって屈折率が異なる厚いガラス基板３１が配置されている。このガラス基板３１の上方には、レンズ３２を介してカラー３ＣＣＤなどからなる撮像系３３が配置されている。
【００４４】
次に、その動作について説明する。例えば、今、バンプ電極１１を赤色と青色の２色のＬＥＤなどによって照射する場合、赤色ＬＥＤの照射波長は６６０ｎｍであり、ガラス基板３１の屈折率は１．５１４０である。一方、青色ＬＥＤの照射波長は４８０ｎｍであり、ガラス基板３１の屈折率は１．５２２８である。したがって、赤色と青色とを混在させたＬＥＤ光源からの照射によって、ガラス基板３１を透過したバンプ電極１１の赤色画像の光路３４と青色画像の光路３５とは、前述の屈折率の差に基づいて、光路長に差が生じる。この光路長の差は、ガラス基板３１の厚さ寸法をＴとするとき、次式で与えられる。
光路長差＝（１．５２２８−１．５１４０）×Ｔ［ｍｍ］
今、例えば、ガラス基板３１の厚さ寸法Ｔを１２［ｍｍ］とすると、０．１０５６［ｍｍ］の光路差が生じることになる。このような光路長の異なる２つの光路３４，３５により赤色画像と青色画像とを撮像系３３で撮像すると、３ＣＣＤカラーカメラのダイクロイックプリズムによって分光され、赤色用ＣＣＤ、青色用ＣＣＤにそれぞれ焦点が異なる等倍率の２画像を結ぶことが可能になる。したがって、カラー撮像系によって、同時に２画像を撮像することが出来る。ガラス基板３１の厚さ寸法の設定により、希望する光路長差を有する２画像を得ることが出来る。
【００４５】
また、上記の赤色ＬＥＤ，青色ＬＥＤおよび赤色用ＣＣＤ，青色用ＣＣＤに加えて、緑色ＬＥＤおよび緑色用ＣＣＤを用いれば、それぞれ光路長差のある３画像を得ることも可能である。この緑色の画像は、バンプ電極１１の形状計測に用いてもよいし、他の用途で使用することも出来る。例えば、低角度光源のみ緑色にして、バンプ電極１１のある領域のみを抽出し、高さ計測する領域を限定して、プロセッサの負担を軽くするような用途が考えられる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、半導体装置の球体状のバンプ電極について説明したが、半球体状のバンプ電極における高さ位置の均一度を計測する場合にも、同様に適用することが出来る。
【００４７】
さらに、半導体装置以外の電子機器における球体状または半球体状のバンプ電極についても、同様に適用することが出来る。さらにまた、バンプ電極以外の球体または半球体の高さ位置の均一度を計測する場合にも適用することが出来る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の被検出物の高さ計測方法は、半径が既知の球体または半球体である被検出物の高さ計測方法であって、高さ位置が相違する第１の基準位置と第２の基準位置とを設定し、次に第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度と、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度とを求め、前記各画像の合焦度を比較し、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置における等合焦度位置である被検出物の水平断面円形輪郭線を求めて、この水平断面円形輪郭線の半径を算出し、水平断面円形輪郭線の半径と既知の被検出物の半径とに基づいて被検出物の高さ位置を推定することを特徴とするものであるから、従来よりも簡単、かつ安価な装置によって、バンプ電極などの被検出物の高さ位置の均一度を計測することが出来る。
【００４９】
また、本発明の被検出物の高さ計測方法は、前記第１の基準位置の画像の合焦度を得た後に、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて第２の基準位置の画像の合焦度を得ることにより、若干操作は面倒ではあるが、極めて簡単、かつ安価な装置で、被検出物の高さ位置の計測が可能になる。
【００５０】
また、被検出物の画像を、ビームスプリッタを介して第１の光路と第２の光路に分割し、第１の光路によって第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求め、第２の光路によって第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求めることが出来、単一の撮像系を用いて被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて２画像を得る場合に比較して、被検出物の高さ位置の均一度を短時間で計測することが出来る。
【００５１】
また、色により屈折率が相違するガラス基板を介して、第１の基準位置に焦点を合わせ た被検出物の画像を第１の色画像として撮像し、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第２の色画像として撮像し、前記第１の色画像および第１の色画像と異なる第２の色画像の合焦度をカラー撮像系で同時に得ることにより、より簡単、かつ安価な装置で、同時に複数画像を撮像することが出来、被検出物の高さ位置の均一度を短時間で計測することが出来る。
【００５２】
さらにまた、被検出物のバンプ電極を有する半導体装置におけるバンプ電極の高さ位置の均一度を、バンプ電極と基板電極とを接合する前に計測することが出来、バンプ電極の高さ位置が大きくばらつく半導体装置を接合前に除去することによって、接合後の半導体装置の良品率を向上出来ると共に、不良品の廃棄による資材の無駄をなくすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の被検出物の高さ計測方法の原理について説明する拡大正面図、
（Ｂ）は異なる位置での被検出物の高さ計測方法について説明する拡大正面図である。
【図２】本発明の被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図３】本発明の具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図４】本発明の他の具体的な被検出物の高さ計測方法について説明する概略説明図である。
【図５】（Ａ）はバンプ電極を有する半導体装置の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）の半導体装置の正面図である。
【図６】（Ａ）は図４の半導体装置を基板電極へ接続する前の正面図、
（Ｂ）は図４の半導体装置を基板電極へ接続した後の正面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体装置のパッケージ
１１，１１ａ，１１ｂ バンプ電極
１２ 基板
１３ 基板電極
２０，３０ ステージ
２１ ビームスプリッタ
２２，２４ レンズ
２３，２５ 撮像系
２６，２７ 光路
３１ ガラス基板
３２ レンズ
３３ 撮像系
３４ 第１の色（赤色）画像の光路
３５ 第２の色（青色）画像の光路
Ｄ１，Ｄ２ 球体状のバンプ電極の直径寸法
Ｆ１ 第１の基準位置
Ｆ２ 第２の基準位置
（Ｆ１＋Ｆ２）／２ ２つの画像の合焦度が零となる高さ位置
ＰＱ，Ｐ１Ｑ１，Ｐ２Ｑ２ 等合焦度位置の輪郭
ｄ１，ｄ２ 輪郭の直径寸法
Ｄ１，Ｄ２ 球体状のバンプ電極の直径寸法
１９ スケール
Claims (5)
- 半径が既知の球体または半球体である被検出物の高さ計測方法であって、
高さ位置が相違する第１の基準位置と第２の基準位置とを設定し、
次に第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度と、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度とを求め、
前記各画像の合焦度を比較し、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置における等合焦度位置である被検出物の水平断面円形輪郭線を求めて、この水平断面円形輪郭線の半径を算出し、
水平断面円形輪郭線の半径と既知の被検出物の半径とに基づいて、被検出物の高さ位置を推定することを特徴とする被検出物の高さ計測方法。 - 前記第１の基準位置の画像の合焦度を得た後に、被検出物と撮像系とを相対的に接近または離隔させて第２の基準位置の画像の合焦度を得ることを特徴とする請求項１に記載の被検出物の高さ計測方法。
- 被検出物の画像をビームスプリッタを介して第１の光路と第２の光路に分割し、第１の光路によって第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求め、第２の光路によって第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像の合焦度を求めることを特徴とする請求項１に記載の被検出物の高さ計測方法。
- 色により屈折率が相違するガラス基板を介して、第１の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第１の色画像として撮像し、第２の基準位置に焦点を合わせた被検出物の画像を第２の色画像として撮像し、前記第１の色画像および第１の色画像と異なる第２の色画像の合焦度をカラー撮像系で同時に得ることを特徴とする請求項１に記載の被検出物の高さ計測方法。
- 前記被検出物が、半導体装置のバンプ電極であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の被検出物の高さ計測方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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