JP4751298B2 - Height inspection method and height inspection apparatus for implementing the method - Google Patents

Height inspection method and height inspection apparatus for implementing the method Download PDF

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Description

本発明は、高さ検査方法及びそれを実施する高さ検査装置にかかり、特に、半導体チップの表面に形成されるバンプの高さを精度良く且つ効率的に検査する方法及びそれを実施する高さ検査装置に関する。   The present invention relates to a height inspection method and a height inspection apparatus for performing the method, and more particularly, a method for accurately and efficiently inspecting the height of a bump formed on a surface of a semiconductor chip and a height for implementing the method. The present invention relates to an inspection apparatus.

半導体チップの表面に入出力端子として複数のバンプ端子をマトリクス状に配置し、半導体チップをフェースダウンで基板にボンディングすることが行われている。このような半導体チップは、フリップチップと呼ばれ、マルチチップモジュール等に利用される。   A plurality of bump terminals as input / output terminals are arranged in a matrix on the surface of a semiconductor chip, and the semiconductor chip is bonded face-down to a substrate. Such a semiconductor chip is called a flip chip and is used for a multi-chip module or the like.

このバンプ端子は、通常半導体基板の表面に形成した電極上に形成された球状の端子であり、半田ディップ法により形成される半田バンプやメッキ法により形成される金属バンプ等がある。   This bump terminal is a spherical terminal usually formed on an electrode formed on the surface of a semiconductor substrate, and includes a solder bump formed by a solder dipping method and a metal bump formed by a plating method.

複数のバンプ端子が形成されたチップはフェースダウンで基板上にボンディングされるが、その場合、各バンプ端子が基板上の対応する電極と正常に接続されなければならない。従って、バンプの形状が均一で高さも均一に形成されていることが必要である。他のバンプよりも高さが低いと基板の電極との接続不良の原因となり、高さが高いとバンプの形状が大きくボンディング工程で隣接するバンプと短絡する等の恐れがある。   A chip on which a plurality of bump terminals are formed is bonded face down on the substrate. In this case, each bump terminal must be normally connected to a corresponding electrode on the substrate. Therefore, it is necessary that the bumps have a uniform shape and a uniform height. If the height is lower than the other bumps, it may cause a connection failure with the electrode of the substrate, and if the height is high, the shape of the bump may be large, and the bump may be short-circuited with the adjacent bump in the bonding process.

そこで、フリップチップをボンディングする前に、表面のバンプの高さを検査することが一般に行われる。高さ検査の一般的な方法は、光を照射してその反射光を2分割フォトダイオードやPSD(Position Sensitive Light Detector)に結像させてその高さを検出する三角測量法である。従って、表面をレーザ光で走査してその反射光の位置によってそれぞれのバンプの高さを検査している。
特開平10−009825号公報 特開平05−209719号公報 特開平08−159719号公報 特開平08−159721号公報
Therefore, it is common to inspect the height of the bumps on the surface before bonding the flip chip. A general method of height inspection is a triangulation method in which light is irradiated and the reflected light is imaged on a two-part photodiode or PSD (Position Sensitive Light Detector) to detect the height. Therefore, the surface is scanned with laser light, and the height of each bump is inspected according to the position of the reflected light.
JP-A-10-009825 Japanese Patent Laid-Open No. 05-209719 JP 08-159719 A JP 08-159721 A

ところが、球状のバンプをレーザ光で走査する場合、その反射光はバンプの近傍で大きく乱反射を起こし、バンプの頂上で極めて高い反射率をもって反射し、バンプ領域外の表面では比較的反射率が一定である。この様に、表面の反射率が大きく変化するため、照射光の強度を一定にすると反射光の強度が大きく変化する。その為、反射光の光量がフォトダイオードやPSDのダイナミックレンジをはずれてしまい、正しい高さの測定ができないという問題がある。   However, when a spherical bump is scanned with a laser beam, the reflected light is greatly diffused in the vicinity of the bump, reflected at the top of the bump with a very high reflectance, and the reflectance outside the bump area is relatively constant. It is. Thus, since the reflectance of the surface changes greatly, the intensity of the reflected light greatly changes if the intensity of the irradiated light is made constant. For this reason, there is a problem that the amount of reflected light deviates from the dynamic range of the photodiode or PSD, and the correct height cannot be measured.

また、半導体チップ表面の多数のバンプの高さを測定する為に、上記した三角測量法により反射光が位置検出素子(PSD)上に結像する位置から直接高さを測定する方法が有効である。しかし、バンプの曲面形状により入射光のバンプでの反射位置に応じて反射光の方向が一定ではないので、位置検出素子により検出される高さに誤差が生じる。また、光学系の合焦ずれによっても検出される高さに誤差が発生し、しかも、その誤差の方向は前焦点か後焦点かにより異なる。更に、反射光を受光する光学系の光軸のずれの存在により、検出されるバンプ頂点位置がずれてしまし、検出される高さにずれが含まれる。   In order to measure the height of a large number of bumps on the surface of the semiconductor chip, it is effective to directly measure the height from the position where the reflected light forms an image on the position detection element (PSD) by the triangulation method. is there. However, since the direction of the reflected light is not constant depending on the reflection position of the incident light on the bump due to the curved surface shape of the bump, an error occurs in the height detected by the position detection element. Further, an error occurs in the detected height due to the out-of-focus state of the optical system, and the direction of the error differs depending on whether the focus is the front focus or the back focus. Further, the presence of a deviation in the optical axis of the optical system that receives the reflected light causes the detected bump apex position to be displaced, and the detected height includes a deviation.

更に別の問題として、多数のバンプを有するLSIチップ上を高速にレーザ光で走査する為に音響光学偏向器が利用される。音響光学偏向器に対して供給される周波数変動信号が、例えば電圧発振回路により生成される。しかし、この音響光学偏向器が有する非点収差の問題と、電圧発振回路のもつ歪んだ出力特性に伴う非点収差の動的な変化の問題と、更に光学系の公差の問題等から、被測定物上の走査を非点収差ゼロの状態で且つ等速に行うことが非常に困難である。   As another problem, an acousto-optic deflector is used to scan an LSI chip having a large number of bumps with a laser beam at high speed. A frequency fluctuation signal supplied to the acousto-optic deflector is generated by, for example, a voltage oscillation circuit. However, due to the astigmatism problem of this acousto-optic deflector, the problem of dynamic astigmatism change due to the distorted output characteristics of the voltage oscillation circuit, and the tolerance of the optical system, etc. It is very difficult to scan the measurement object with astigmatism zero and at a constant speed.

上記の問題点は、いずれもLSIチップ上の多数のバンプの高さを検出する場合に招来される問題点であり、これらを全て解決することが正確な高さ検査には必要である。   The above problems are all problems that arise when detecting the height of a large number of bumps on an LSI chip, and it is necessary for accurate height inspection to solve all of these problems.

そこで、本発明の目的は、半導体チップの表面に形成されるバンプ端子の高さを精度良く且つ効率的に検査する方法及びその検査装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an inspection apparatus for inspecting the height of bump terminals formed on the surface of a semiconductor chip with high accuracy and efficiency.

また、本発明の目的は、半導体チップのバンプに限定されず、反射率の大きく異なる領域を有する試料表面の高さを検査する方法及びその検査装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method and an inspection apparatus for inspecting the height of a sample surface having regions with greatly different reflectivities, without being limited to the bumps of a semiconductor chip.

また、本発明の目的は、バンプの曲面形状に起因する検出される高さの誤差を補正することができる高さ検査方法及びその検査装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a height inspection method and an inspection apparatus capable of correcting a detected height error caused by the curved shape of the bump.

また、本発明の目的は、音響光学偏向器とそれを駆動する電圧発振回路の特性に伴う走査光の非点収差や焦点ぼけ及び走査速度むらをなくすことができる高さ検査方法及びその検査装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a height inspection method and an inspection apparatus capable of eliminating astigmatism, defocusing and scanning speed unevenness of scanning light due to the characteristics of an acousto-optic deflector and a voltage oscillation circuit for driving the acousto-optic deflector. Is to provide.

上記の目的は、本発明によれば、反射率の異なる領域を有する被検査物の表面に所定の強度の入射光を走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置を検出することにより前記表面の高さを検知する高さ検査方法において、反射率の高い第一の領域を囲みその周辺の反射率の低い第二の領域では、当該高い反射率でも前記光点位置検出手段が飽和しない程度の低い第一の入射光強度で走査を行う工程と、該反射光の結像光の光量が所定の閾値を越えたことを検知したら、前回の走査時の該検知光量と該入射光強度から求めた適切な第二の入射光強度で走査を行う工程とを有することを特徴とする高さ検査方法を提供することにより達成される。   According to the present invention, the above object is achieved by scanning the surface of an object to be inspected having regions with different reflectivities with a predetermined intensity and causing the reflected light from the surface to form an image on the light spot position detecting means. In the height inspection method for detecting the height of the surface by detecting the imaged light spot position, in the second region surrounding the first region having a high reflectance and having a low reflectance around the first region, Scanning with the first incident light intensity low enough not to saturate the light spot position detecting means even with the high reflectance, and detecting that the amount of imaged light of the reflected light exceeds a predetermined threshold It is achieved by providing a height inspection method comprising a step of scanning with an appropriate second incident light intensity obtained from the detected light quantity and the incident light intensity at the previous scanning. .

更に、本発明によれば、前記第二の入射光強度Pn+1(i)は、前回の走査時の入射光強度Pn(i)とその時の検知光量Bn(i)から、式、Pn+1(i)=Pn(i)×Bt/Bn(i)
(但し、Btは前記光点位置検査手段のダイナミックレンジ内の所定値)に従って演算により求められることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the second incident light intensity Pn + 1 (i) is calculated from the incident light intensity Pn (i) at the previous scanning and the detected light amount Bn (i) at the time, using the formula: Pn + 1 (i) = Pn (i) × Bt / Bn (i)
(Bt is obtained by calculation according to the predetermined value within the dynamic range of the light spot position inspection means).

更に、本発明によれば、前記第一及び第二の領域以外の領域では、前記入射光強度をゼロにして走査を行うことを特徴とする。   Furthermore, according to the present invention, scanning is performed with the incident light intensity set to zero in a region other than the first and second regions.

更に、本発明によれば、前記閾値は、前記第二の領域における前記第一の入射光強度に対する検知光量よりも高い値に設定されていることを特徴とする。   Furthermore, according to the present invention, the threshold value is set to a value higher than a detected light amount with respect to the first incident light intensity in the second region.

更に、本発明によれば、前記被検査物は、基板表面に設けられ略球状の形状をしたバンプ端子を有し、前記第一の領域は該バンプ端子の頂上近傍であり、該第二の領域は当該バンプ頂上近傍を囲む周囲の領域であることを特徴とする。   Further, according to the present invention, the object to be inspected has a bump terminal that is provided on the surface of the substrate and has a substantially spherical shape, and the first region is near the top of the bump terminal, The area is a surrounding area surrounding the vicinity of the top of the bump.

半導体チップのバンプ端子の高さ検出において、特に本発明の高さ検査方法が有効である。   In detecting the height of the bump terminal of the semiconductor chip, the height inspection method of the present invention is particularly effective.

更に、上記の目的は、本発明によれば、反射率の異なる領域を有する被検査物の表面に所定の強度の入射光を走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置を検出することにより前記表面の高さを検知する高さ検査装置において、前記入射光を生成する発光手段と、該発光手段を駆動する発光駆動手段と、反射率の高い第一の領域を囲みその周辺の反射率の低い第二の領域では、当該高い反射率でも前記光点位置検出手段が飽和しない程度の低い第一の入射光強度になる様に前記発光駆動手段を制御し、該反射光の結像光の光量が所定の閾値を越えたことを検知したら、前回の走査時の該検知光量と該入射光強度から求めた適切な第二の入射光強度になる様に前記発光駆動手段を制御する変調手段とを有することを特徴とする。   Further, according to the present invention, according to the present invention, incident light having a predetermined intensity is scanned on the surface of an object to be inspected having regions having different reflectivities, and the reflected light from the surface is connected to the light spot position detecting means. In a height inspection apparatus that detects the height of the surface by detecting the position of the focused light spot, the light emitting means for generating the incident light, the light emission driving means for driving the light emitting means, In the second region surrounding the first region having a high reflectance and having a low reflectance around the first region, the first incident light intensity is so low that the light spot position detecting means is not saturated even at the high reflectance. When the light emission driving means is controlled to detect that the light amount of the imaged light of the reflected light exceeds a predetermined threshold value, an appropriate second value obtained from the detected light amount and the incident light intensity at the previous scanning is obtained. Modulation means for controlling the light emission driving means so as to obtain an incident light intensity; Characterized in that it.

更に、本発明によれば、前記変調手段は、前記第二の入射光強度Pn+1(i)を、前回の走査時の入射光強度Pn(i)とその時の検知光量Bn(i)から、式、Pn+1(i)=Pn(i)×Bt/Bn(i)
(但し、Btは前記光点位置検査手段のダイナミックレンジ内の所定値)に従って演算により求められることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the modulation means calculates the second incident light intensity Pn + 1 (i) from the incident light intensity Pn (i) at the previous scanning and the detected light quantity Bn (i) at that time. , Pn + 1 (i) = Pn (i) × Bt / Bn (i)
(Bt is obtained by calculation according to the predetermined value within the dynamic range of the light spot position inspection means).

上記目的を達成する為に、本発明は、非平面状の表面を有する被検査物の該表面に入射光を照射し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検査方法において、基準被検査物を搭載したステージをZ軸方向に移動させて前記基準被検査物の表面の高さを第一の補正用高さ値として検出する第一の補正用高さ検出工程と、前記基準被検査物の該表面に前記入射光を照射し、その表面からの反射光を前記光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記基準被検査物の表面の高さを第二の補正用高さ値として検出する第二の補正用高さ検出工程と、前記被検査物の表面に前記照射光を照射し、その表面からの反射光を前記光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記被検査物の表面の高さを測定用高さ値として検出する測定用高さ検出工程と、該測定用高さ値を前記第一の補正用高さ値と第二の補正用高さ値との対応関係に従って補正して、補正済み高さ値を生成する補正工程とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention irradiates the surface of an inspection object having a non-planar surface with incident light, forms an image of reflected light from the surface on a light spot position detecting means, In the height inspection method for detecting the height of the surface from the imaged light spot position, the height of the surface of the reference inspection object is first set by moving a stage on which the reference inspection object is mounted in the Z-axis direction. A first height detecting step for detecting the correction height value, and irradiating the surface of the reference inspection object with the incident light, and reflecting light from the surface to the light spot position detecting means. A second correction height detecting step of forming an image and detecting the height of the surface of the reference inspection object as a second correction height value from the imaged light spot position; and The surface is irradiated with the irradiation light, the reflected light from the surface is imaged on the light spot position detecting means, and the result is A measuring height detecting step for detecting the height of the surface of the object to be inspected as a measuring height value from the light spot position, and the measuring height value as the first correcting height value and the second correcting height value. And a correction step of generating a corrected height value by performing correction according to the correspondence relationship with the correction height value.

上記発明により、LSIチップ上のバンプの様な曲面状の表面を有する被測定物の場合に生じる検出高さ値の誤差が適切に補正される。補正関数またはテーブルを求める為に第一の補正用高さ検出工程では、ステージをZ軸方向に移動するなど時間を要する工程が含まれるが、補正関数が設定されたあとは、光点位置検出素子を利用した高速の高さ測定により多数のバンプの高さが検出される。   According to the above-described invention, an error in the detected height value that occurs in the case of a measurement object having a curved surface such as a bump on an LSI chip is appropriately corrected. The first correction height detection process for obtaining the correction function or table includes a time-consuming process such as moving the stage in the Z-axis direction. After the correction function is set, the light spot position detection is performed. The height of a large number of bumps is detected by high-speed height measurement using an element.

上記の目的を達成する為に、本発明は、入射光を音響光学偏向器により偏向し、その偏向された前記入射光をシリンドリカルレンズと入射光学系を介して被検査物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検査方法において、前記音響光学偏向器に走査用周波数信号を与える駆動回路の入力信号を変化させながら、前記被検査物が載置されるステージ上の所定のパターンを有する設定用サンプルに前記入射光を走査し、その反射光の光量を観測することにより、前記入射光が該設定用サンプル上において非点収差がなく合焦し更に等速度で走査されるような前記入力信号の掃引曲線を求める設定工程と、前記掃引曲線に従って前記入力信号を前記駆動回路に与えて、前記入射光を前記被測定物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検出工程とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention deflects incident light by an acousto-optic deflector, and scans the deflected incident light on the surface of an inspection object through a cylindrical lens and an incident optical system. In the height inspection method in which reflected light from the surface is imaged on a light spot position detecting means and the height of the surface is detected from the imaged light spot position, a scanning frequency signal is sent to the acousto-optic deflector. By scanning the incident light on a setting sample having a predetermined pattern on the stage on which the inspection object is placed, and observing the amount of reflected light while changing the input signal of the drive circuit that gives A setting step for obtaining a sweep curve of the input signal so that the incident light is focused on the setting sample without astigmatism and further scanned at a constant speed, and the input signal is driven according to the sweep curve. The incident light is scanned on the surface of the object to be measured, and the reflected light from the surface is imaged on the light spot position detecting means, and the height of the surface is measured from the imaged light spot position. And a height detection step for detecting the above.

上記の発明によれば、高速走査を可能にする音響光学偏向器を利用するときのシリンドリカル効果による非点収差の問題と、その音響光学偏向器を駆動する回路の特性歪みと、更に光学系の公差等による問題を解決することができる。その駆動回路への入力信号の掃引曲線を、サンプルを入射光で走査してその反射光の光量をモニタリングすることで求めることができる。   According to the above invention, the problem of astigmatism due to the cylindrical effect when using an acoustooptic deflector that enables high-speed scanning, the characteristic distortion of the circuit that drives the acoustooptic deflector, and the optical system It can solve problems caused by tolerances. The sweep curve of the input signal to the drive circuit can be obtained by scanning the sample with incident light and monitoring the amount of reflected light.

以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.

図1は、半導体チップの表面に形成されたバンプ端子を示す斜視図である。複数のバンプ端子2がチップ1の表面上にマトリクス状に配置されている。   FIG. 1 is a perspective view showing bump terminals formed on the surface of a semiconductor chip. A plurality of bump terminals 2 are arranged in a matrix on the surface of the chip 1.

図2は、そのバンプ端子が形成されている半導体チップ1の部分断面図である。半導体チップ1の表面に形成された電極20の上に、球状のバンプ端子2が形成される。図2に示された例では、バンプB1,B3,B5は正常な大きさであり、正常な高さhに形成されているが、バンプB2は形状が小さくその高さは正常な高さhより低く、バンプB4は形状が大きくその高さは正常値hよりも高い。一般にバンプの高さと大きさは相対的な関係を有するので、ボンディング不良をおこすか否かは、事前にバンプの高さが正常値hに形成されているが否かを検査することにより判定することができる。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the semiconductor chip 1 on which the bump terminals are formed. A spherical bump terminal 2 is formed on the electrode 20 formed on the surface of the semiconductor chip 1. In the example shown in FIG. 2, the bumps B1, B3, and B5 have a normal size and are formed at a normal height h, but the bump B2 has a small shape and a normal height h. The bump B4 has a larger shape and a height higher than the normal value h. In general, since the height and size of the bumps have a relative relationship, whether or not bonding failure occurs is determined by inspecting whether or not the height of the bump is formed to a normal value h in advance. be able to.

図3は、バンプに対してレーザ光を走査してバンプの高さを検出する方法を説明する平面図である。また、図4はその側面図である。この例では、図3において、図面に向かって手前側から照射光22が照射され、バンプやチップ表面で反射した反射光24が上側に向かう。そして、図3の上側から順番に照射光が走査される。   FIG. 3 is a plan view for explaining a method of detecting the height of the bump by scanning the bump with laser light. FIG. 4 is a side view thereof. In this example, in FIG. 3, the irradiation light 22 is irradiated from the front side toward the drawing, and the reflected light 24 reflected by the bumps and the chip surface is directed upward. And irradiation light is scanned in an order from the upper side of FIG.

図4を参照することで、バンプ2近傍での照射光22と反射光24の様子が理解される。図4には、走査1から走査9までが示されている。走査1では、バンプ2に照射されずにチップ1の表面に照射され反射される。走査2では、この例では照射光22がバンプ2の頂上に照射され反射光24が、検査装置の対物レンズ26を通過してPSDに入射される。破線で示した通り、バンプ2が低くなっていると、反射光24は光点位置検出手段であるPSD上の異なる位置に結像され、その結像した光点の位置の違いからバンプ2の高さが検出される。   With reference to FIG. 4, the state of the irradiation light 22 and the reflected light 24 in the vicinity of the bump 2 can be understood. FIG. 4 shows scanning 1 to scanning 9. In the scan 1, the bump 2 is not irradiated but is irradiated and reflected on the surface of the chip 1. In the scan 2, in this example, the irradiation light 22 is irradiated on the top of the bump 2, and the reflected light 24 passes through the objective lens 26 of the inspection apparatus and enters the PSD. As shown by the broken line, when the bump 2 is low, the reflected light 24 is imaged at different positions on the PSD as the light spot position detecting means, and the bump 2 Height is detected.

さらに、走査3〜8は、バンプ2の球の形状の為に反射光は乱反射したりして対物レンズ26に入射せず、極めて暗い光しかPSDは検出できない。同様に、図4中の走査1と2の間の領域に走査された場合にも、図に示される通りPSDでは暗い光しか検出できない。   Furthermore, in the scans 3 to 8, the reflected light is irregularly reflected due to the shape of the sphere of the bump 2 and does not enter the objective lens 26, and PSD can be detected only by extremely dark light. Similarly, when scanning is performed in an area between scans 1 and 2 in FIG. 4, only dark light can be detected by the PSD as shown in the figure.

上記の如き入射光の位置と反射光の乱れは、バンプ2という特殊な形状に起因するものであるが、半導体チップ表面に限らず同様な特殊な形状の場合でも発生する。   The disturbance of the incident light position and the reflected light as described above is caused by the special shape of the bump 2, but it occurs not only in the surface of the semiconductor chip but also in the same special shape.

[入射光強度の変調方法]
図5は、上記したバンプ2等を走査した時の、照射光の強度とPSDが検知する光量との関係を示すグラフ図である。図5の(a)は照射光の強度を走査位置に対して一定にした場合を示し、同(b)はその時の検知される光量の例を示す。横軸は共に時間iである。即ち、図4の例では、走査1、2の間では図4に示される通り検出される光量が極端に少なく、走査2で極端に多くの光量が検出され、そして走査3〜8において極端に少ない光量しか検知されない。或いは、走査2において、バンプ以外の部分では検知光量は少なく、バンプ頂点では多くなる。従って、検知される光量は、図5(b)に示される通り大きく変動する。図中のBtは、PSD等の光電変換素子のダイナミックレンジの例えば中央値であり、精度良く動作する為には検知される光量がこの中央値Btに近傍位置することが望ましく、少なくとも検知光量がダイナミックレンジ内に納まることが必要である。
[Method of modulating incident light intensity]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the intensity of irradiated light and the amount of light detected by the PSD when the above-described bump 2 and the like are scanned. FIG. 5A shows a case where the intensity of irradiation light is constant with respect to the scanning position, and FIG. 5B shows an example of the detected light amount at that time. Both horizontal axes are time i. That is, in the example of FIG. 4, the amount of light detected between scans 1 and 2 is extremely small as shown in FIG. 4, an extremely large amount of light is detected in scan 2, and extremely large in scans 3 to 8. Only a small amount of light is detected. Alternatively, in scanning 2, the amount of light detected is small at portions other than the bumps and increases at the bump apexes. Therefore, the detected light amount varies greatly as shown in FIG. Bt in the figure is, for example, the median value of the dynamic range of a photoelectric conversion element such as a PSD. In order to operate with high accuracy, it is desirable that the detected light amount is located near the median value Bt, and at least the detected light amount is It must be within the dynamic range.

図5(c)は、上記の検知光量の変動に対応して、照射光の強度を変化させた例を示し、同(d)はその場合の検知光量の変動を示している。上記した通り、検知される光量が中央値Btの近傍に維持されることにより精度の高い位置検出が可能になる。   FIG. 5C shows an example in which the intensity of the irradiated light is changed in response to the fluctuation of the detected light amount, and FIG. 5D shows the fluctuation of the detected light amount in that case. As described above, the detected light quantity is maintained in the vicinity of the median value Bt, thereby enabling highly accurate position detection.

図5(c),(d)の如く検知光量を維持する為に、一般に照射光の変調が行われる。即ち、走査nによって検出される検知光量Bn(i)に基づき、次の走査n+1では同等の反射率で反射光が検知されるという仮定のもとに、次の走査n+1での検知光量がBt値になる様に照射光の強度Pn+1(i)を求める変調方法である。即ち、次式により次の照射光強度Pn+1(i)が求められる。
Pn+1(i)=Pn(i)×Bt/Bn(i)
即ち、一つ前の走査nの時の照射強度Pn(i)と検知光量Bn(i)の関係から、次の走査での照射強度Pn+1(i)を求めるのである。
In order to maintain the detected light amount as shown in FIGS. 5C and 5D, the irradiation light is generally modulated. That is, based on the detected light amount Bn (i) detected by the scan n, the detected light amount at the next scan n + 1 is Bt under the assumption that the reflected light is detected with the same reflectance in the next scan n + 1. In this modulation method, the intensity Pn + 1 (i) of the irradiation light is obtained so as to be a value. That is, the next irradiation light intensity Pn + 1 (i) is obtained by the following equation.
Pn + 1 (i) = Pn (i) × Bt / Bn (i)
That is, the irradiation intensity Pn + 1 (i) at the next scanning is obtained from the relationship between the irradiation intensity Pn (i) at the previous scanning n and the detected light quantity Bn (i).

図6は、上記の変調方法を説明する為の図である。例えば、点31の様に照射強度P1の時の検知光量がB1であったとすると、その時の反射率はR1の如く表すことができる。従って、次の走査2での照射強度は、上記の変調式に従って、同じ反射率の場合に検知光量がBtになる点32にしたがい照射強度がP2に変調される。そして、その走査2において点33の様に検知された光量がB2であると、その時の反射率はR2である。そこで、次の走査3での照射強度は点34の様にP3となる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the modulation method. For example, if the detected light amount at the irradiation intensity P1 is B1 as in the point 31, the reflectance at that time can be expressed as R1. Therefore, the irradiation intensity in the next scan 2 is modulated to P2 according to the point 32 where the detected light quantity becomes Bt in the case of the same reflectance according to the above modulation formula. If the amount of light detected as indicated by a point 33 in the scan 2 is B2, the reflectance at that time is R2. Therefore, the irradiation intensity in the next scan 3 is P3 as indicated by a point 34.

この様な変調方法によれば、照射強度を決定するのに、本走査する前にプレ走査を行う必要がなく、単に前の走査の結果を利用して次の照射強度を算出するだけであり、走査全体の速度を落とすことなく最適な変調を行うことができる。   According to such a modulation method, it is not necessary to perform a pre-scan before the main scan to determine the irradiation intensity, and the next irradiation intensity is simply calculated using the result of the previous scan. Optimum modulation can be performed without reducing the overall scanning speed.

ところが、上記したバンプ等が表面に形成されている場合、かかる変調方法では不適切な場合が発生する。バンプの頂点で照射光が反射する場合は、その反射率が極めて高くなる。しかも、前述した通りバンプの頂点で反射する前後の走査では、走査光は乱反射してPSDでは暗い光しか検知できない。従って、図6に示される様に、次の走査での照射強度をP3として走査した結果、そこがR3の如き高い反射率であると、照射強度P3に対して検知光量B3は、ダイナミックレンジの飽和レベルBsよりも遙に高い値に論理的にはなる。しかし、実際には飽和レベルBsを越えているので、検知光量B3は不定となる。従って、次の走査での照射強度が計算不能となるのである。   However, when the above-described bumps or the like are formed on the surface, there are cases where this modulation method is inappropriate. When the irradiation light is reflected at the apex of the bump, the reflectance becomes extremely high. In addition, as described above, in the scanning before and after the reflection at the apex of the bump, the scanning light is irregularly reflected, and the PSD can detect only dark light. Therefore, as shown in FIG. 6, when the irradiation intensity in the next scan is set as P3, and the result is a high reflectance such as R3, the detected light amount B3 is in the dynamic range with respect to the irradiation intensity P3. It becomes logically much higher than the saturation level Bs. However, since the saturation level Bs is actually exceeded, the detected light amount B3 is indefinite. Therefore, the irradiation intensity in the next scan cannot be calculated.

上記の問題は、全体の走査時間の短縮の為に、前回の走査での照射強度と検知光量から次の照射強度を演算で求める変調方式において、半導体チップのバンプの境界部分以外にもアルミニウム配線の境界でも発生する。   The above problem is that, in order to shorten the entire scanning time, in the modulation method that calculates the next irradiation intensity from the irradiation intensity and the detected light intensity in the previous scanning, the aluminum wiring other than the boundary part of the bump of the semiconductor chip It also occurs at the boundary.

図7は、本発明者等によって分析されたバンプ2近傍での反射光の光量の分布を示す図である。図4を参照して行った説明から明らかであるが、反射光の光量の分布は、実際のバンプ2の位置に対して、やや上側にずれた位置にバンプ頂点41の最も反射光の光量が大きい領域があり、その前後ではバンプ影42の暗い領域となる。従って、図7に示したような走査方向に対して、変調領域40を例えばバンプ頂点41を囲みその周辺を含む矩形領域と限定することが有効である。   FIG. 7 is a diagram showing the distribution of the amount of reflected light in the vicinity of the bump 2 analyzed by the present inventors. As is apparent from the description made with reference to FIG. 4, the distribution of the amount of reflected light is such that the most reflected light amount of the bump apex 41 is slightly shifted upward from the actual bump 2 position. There is a large area, and the bump shadow 42 is dark before and after that area. Therefore, it is effective to limit the modulation area 40 to a rectangular area that surrounds the bump apex 41 and includes the periphery thereof in the scanning direction as shown in FIG.

そして、その変調領域40においては前述の変調演算式を利用して変調するが、更にその変調領域40内でも、影の部分42とそれ以外の頂点の部分41において変調式を変えることが有効である。   In the modulation region 40, modulation is performed using the above-described modulation calculation formula. It is also effective to change the modulation formula in the shadow portion 42 and the other vertex portion 41 in the modulation region 40. is there.

図8は、変調領域を拡大した図である。上記した変調領域40内において前記した変調演算式を単純に適用すると、バンプ頂点部41とバンプ影部42との境界部分で検知光量が飽和してしまう。そこで、本発明では、バンプ頂点部42を照射する前後には、非常に暗い影の部分42がある点に着目し、変調領域40内の影の部分42に該当する領域45では、一定の弱い照射強度P0を採用して走査を行い、バンプ頂点41の領域では通常通り前述の変調演算により照射強度を変調する。また、バンプ影42の外側の変調領域44でも、通常通りの前述の変調演算を適用する。   FIG. 8 is an enlarged view of the modulation region. If the above-described modulation formula is simply applied in the modulation region 40 described above, the detected light amount is saturated at the boundary between the bump apex 41 and the bump shadow 42. Therefore, in the present invention, attention is paid to the fact that there is a very dark shadow portion 42 before and after the bump apex portion 42 is irradiated, and the region 45 corresponding to the shadow portion 42 in the modulation region 40 has a certain weakness. Scanning is performed using the irradiation intensity P0, and in the area of the bump apex 41, the irradiation intensity is modulated by the above-described modulation calculation as usual. Further, the above-described modulation calculation as usual is also applied to the modulation area 44 outside the bump shadow 42.

図9は、上記の本発明にかかる変調方法を説明するための照射強度と検知光量との関係を示す図である。図8において、走査が上側から下に向かって行われるとする。その場合、変調領域40内に入ると、最初の照射強度は、チップ内で最も反射率が高い部分に照射しても検知光量が光点位置検出素子であるPSDの飽和レベルBsを越えない値P0に設定する。図9に示される通り、最も高い反射率Rmaxでも飽和レベルBsを越えないP0が選択される。この照射強度P0にすることで、例えバンプ頂点41が最初に照射されてもPSDが飽和することはない。そして、前の走査の検知光量が所定の閾値B0よりも低い場合は、バンプ影の領域42であると判断して、次の照射強度もP0とする。従って、閾値B0は、バンプの影42の部分からの反射光の検知光量よりも低い値にセットしておく。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the irradiation intensity and the detected light amount for explaining the modulation method according to the present invention. In FIG. 8, it is assumed that scanning is performed from the upper side to the lower side. In this case, when entering the modulation region 40, the initial irradiation intensity is a value that does not exceed the saturation level Bs of the PSD that is the light spot position detection element even if the portion having the highest reflectance in the chip is irradiated. Set to P0. As shown in FIG. 9, P0 is selected that does not exceed the saturation level Bs even at the highest reflectance Rmax. By setting the irradiation intensity P0, even if the bump apex 41 is irradiated for the first time, the PSD is not saturated. If the amount of light detected in the previous scan is lower than the predetermined threshold B0, it is determined that the region is a bump shadow region 42, and the next irradiation intensity is also set to P0. Accordingly, the threshold value B0 is set to a value lower than the detected light amount of the reflected light from the portion of the shadow 42 of the bump.

その結果、図8の例で説明すると、領域44では通常通り、前述した演算式により照射強度P(i)が設定される。やがて、バンプ影の領域45に達する。すると、検知光量B(i)は閾値B0より低くなる。その結果、次の走査時の照射強度P(i)は強制的にP0に設定される。その後、バンプ頂点の領域41に達すると、その高い反射率により検知光量B(i)も高くなる。但し、上記した通り、照射強度P0に対する検知光量B(i)は決して飽和レベルBsより高くならないので上記の演算式におけるBn(i)が不定になることはない。バンプ頂点の領域41内では、そのまま演算式に従って次の走査の照射強度が変調され、PSDはダイナミックレンジ内の検知光量で、その光点の位置を検出することができる。   As a result, in the example of FIG. 8, in the region 44, the irradiation intensity P (i) is set by the above-described arithmetic expression as usual. Eventually, the bump shadow area 45 is reached. Then, the detected light amount B (i) becomes lower than the threshold value B0. As a result, the irradiation intensity P (i) at the next scanning is forcibly set to P0. Thereafter, when reaching the bump apex region 41, the detected light amount B (i) also increases due to the high reflectance. However, as described above, the detected light amount B (i) with respect to the irradiation intensity P0 never becomes higher than the saturation level Bs, so that Bn (i) in the above arithmetic expression does not become indefinite. In the bump apex area 41, the irradiation intensity of the next scan is modulated as it is according to the arithmetic expression, and the PSD can detect the position of the light spot with the detected light quantity within the dynamic range.

バンプ頂点から反射した光がPSDに結像したときの光点位置により、バンプ頂点の高さが検出される。   The height of the bump apex is detected based on the light spot position when the light reflected from the bump apex is imaged on the PSD.

更に、変調領域40以外の領域では、照射強度P(i)を強制的にゼロにすることで、無駄な演算を行う必要がなくなり、より高さ検査工程の短縮化につながる。   Further, in the area other than the modulation area 40, the irradiation intensity P (i) is forcibly set to zero, so that it is not necessary to perform useless calculation, leading to shortening of the height inspection process.

上記した変調領域40をバンプ2の位置に対して適切な位置に設定する為に、本発明では、照射光を走査すると共に半導体チップの表面パターンのデータを格納したCADデータを参照する。即ち、走査の開始点と走査のピッチは予め設定されているので、走査しているチップ上の位置は、高さ検出装置側で知ることができる。従って、CADデータを参照することにより、バンプ2の近傍の所定の領域である変調領域40を走査しているか否かを判定することができる。或いは、CCDカメラ等の撮像装置を利用して走査位置の画像とCADデータとを比較することにより、現在の走査位置を判別することができる。   In order to set the above-described modulation area 40 to an appropriate position with respect to the position of the bump 2, in the present invention, the irradiation light is scanned and the CAD data storing the surface pattern data of the semiconductor chip is referred to. That is, since the scanning start point and the scanning pitch are set in advance, the position on the chip being scanned can be known on the height detection device side. Therefore, by referring to the CAD data, it is possible to determine whether or not the modulation area 40 which is a predetermined area near the bump 2 is scanned. Alternatively, the current scanning position can be determined by comparing an image at the scanning position with CAD data using an imaging device such as a CCD camera.

従って、変調領域40外の領域を走査しているときは、照射強度はゼロに設定する。そして、走査位置が変調領域40に入ると初期値P0で走査を開始し、上記した変調演算式により次の照射強度が演算される。そして、検知光量がB0を下回るとその後は、再度照射強度をP0に設定し、検知光量がB0を下回る間は照射強度をP0に維持する。やがて、バンプ頂点の領域41に走査位置が移動すると、その強烈な反射率により検知光量がB0を上回り、再度上記の変調演算式で次の照射強度が演算される。そして、再度バンプの影になると、検知光量がB0を下回り、その後の照射強度がP0に固定される。   Therefore, when scanning the area outside the modulation area 40, the irradiation intensity is set to zero. When the scanning position enters the modulation area 40, scanning is started at the initial value P0, and the next irradiation intensity is calculated by the above-described modulation calculation formula. When the detected light quantity falls below B0, the irradiation intensity is set to P0 again, and the irradiation intensity is maintained at P0 while the detected light quantity falls below B0. Eventually, when the scanning position moves to the bump apex area 41, the detected light quantity exceeds B0 due to its intense reflectance, and the next irradiation intensity is calculated again by the above modulation calculation formula. And when it becomes the shadow of a bump again, the amount of detected light falls below B0, and the irradiation intensity after that is fixed to P0.

以上の通り、本発明によれば、上記の変調演算式は、バンプの頂点のごく近傍領域41でだけ利用されるので、光点位置検出素子の飽和を極力抑えることができる。また、バンプ頂点部41の周辺の影の部分42、45では、照射光量がP0で走査が行われるので、バンプ頂点部41の変調の初期値が常にP0と安定するので、頂点部41内では上記演算式による変調を正常に行うことができる。   As described above, according to the present invention, the above modulation calculation formula is used only in the region 41 very close to the apex of the bump, so that the saturation of the light spot position detecting element can be suppressed as much as possible. Further, in the shadow portions 42 and 45 around the bump apex portion 41, the irradiation light quantity is scanned at P0. Therefore, the initial modulation value of the bump apex portion 41 is always stable at P0. The modulation by the above arithmetic expression can be normally performed.

図10は、本発明の実施の形態例の高さ検査装置の構造図である。この例では、バンプ2が形成された半導体チップ1が、X軸、Y方向に移動可能なXステージ8とYステージ9とを有するステージ上に置かれている。そして、レーザ光源4からの照射光22が、音響光学偏向器(Acousto-optic Deflector )AOD5、レンズ10b,10a、そして対物レンズ6aを介してチップ1の表面に照射される。図10では、丁度バンプ2の頂点をレーザ光22が照射している。   FIG. 10 is a structural diagram of the height inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. In this example, the semiconductor chip 1 on which the bumps 2 are formed is placed on a stage having an X stage 8 and a Y stage 9 that can move in the X axis and Y directions. Then, irradiation light 22 from the laser light source 4 is irradiated onto the surface of the chip 1 through an acousto-optic deflector AOD5, lenses 10b and 10a, and an objective lens 6a. In FIG. 10, the laser beam 22 is applied to the apex of the bump 2.

反射光24は、対物レンズ6b、結像レンズ11を介して、光点位置検出素子のPSD7に結像する。PSD7は、一般にライン方向の位置を検出するときは、左右の電極から検出される光電変換された電流値A,Bの差に従って、光点の位置を検出する。また、電流値A,Bの和によって検知光量が求められる。即ち、図10内の高さ光量演算回路19により、被検査物の高さと反射光の光量が求められる。52はその求められた高さと光量のデータである。変調回路17は、制御部50からの変調指令信号53に従い、上述した変調方法により次の走査の照射強度P(i)を求める。   The reflected light 24 forms an image on the PSD 7 of the light spot position detecting element through the objective lens 6b and the imaging lens 11. In general, when detecting the position in the line direction, the PSD 7 detects the position of the light spot according to the difference between the photoelectrically converted current values A and B detected from the left and right electrodes. Further, the detected light amount is obtained from the sum of the current values A and B. That is, the height of the object to be inspected and the amount of reflected light are obtained by the height light amount calculation circuit 19 in FIG. 52 is data of the obtained height and light quantity. The modulation circuit 17 obtains the irradiation intensity P (i) of the next scanning by the modulation method described above according to the modulation command signal 53 from the control unit 50.

レーザ駆動回路18は、変調回路17により求められた照射強度P(i)に従い、レーザ光源4を駆動する。12はCCDカメラであり結像レンズ13、ハーフミラー15、対物レンズ16を介して走査中の被検査物のチップ1の表面の画像を取り込む。その取り込まれた画像データ54が制御部50に与えられる。   The laser drive circuit 18 drives the laser light source 4 according to the irradiation intensity P (i) obtained by the modulation circuit 17. Reference numeral 12 denotes a CCD camera that captures an image of the surface of the chip 1 to be inspected during scanning through the imaging lens 13, the half mirror 15, and the objective lens 16. The captured image data 54 is given to the control unit 50.

さて、上記した高さ検出装置の動作は以下の通りである。先ず、制御部50からのステージ駆動信号55によりX,Yステージが駆動され、適切な走査位置にチップ1を移動させる。その時のチップ1の表面画像がCCDカメラで捉えられ、制御部50に与えられる。制御部50では、チップ表面のパターンを有するCADデータのファイル51からCADデータを入力し、走査位置がバンプ2に対してどの位置にあるかを検出する。   Now, the operation of the above-described height detection apparatus is as follows. First, the X and Y stages are driven by the stage drive signal 55 from the controller 50, and the chip 1 is moved to an appropriate scanning position. The surface image of the chip 1 at that time is captured by the CCD camera and given to the control unit 50. The control unit 50 inputs CAD data from a CAD data file 51 having a pattern on the chip surface, and detects where the scanning position is with respect to the bump 2.

そして、偏向領域以外であれば、照射強度を強制的にゼロにするよう、指令信号53により変調回路に指示する。また、偏向領域に達すると、初期値として照射強度をP0にするよう指令信号53により指示する。そして、レーザ駆動回路18は、照射強度P(i)に従う駆動信号によりレーザ光源4を駆動し、レーザ光が生成される。そして、制御部50からの走査信号56にしたがって偏向器5が駆動されて、照射レーザ光22が水平方向に偏向され、チップ表面が走査される。   If it is outside the deflection region, the instruction signal 53 instructs the modulation circuit to force the irradiation intensity to zero. When the deflection area is reached, the command signal 53 instructs the irradiation intensity to be P0 as an initial value. Then, the laser drive circuit 18 drives the laser light source 4 with a drive signal according to the irradiation intensity P (i), and laser light is generated. Then, the deflector 5 is driven according to the scanning signal 56 from the control unit 50, the irradiation laser light 22 is deflected in the horizontal direction, and the chip surface is scanned.

そして、その時の反射光24がPSD7にの結像されて、高さが検出される。そこで、高さ光量演算回路19により求められた高さのデータと、検知光量のデータ52が制御部50に与えられる。一方、変調回路では、検知光量が閾値B0よりも低いか否かの判断をし、閾値B0より高ければあるいは飽和レベルBsより低ければ、通常通り、上記した変調演算式に従って次の走査時の照射強度P(i)を求める。また、検知光量が閾値B0より低いかあるいは飽和レベルBsより高いと強制的に次の照射強度がP0に設定される。即ち、Pn+1(i)=Pn(i)×Bt/Bn(i)(B0≦Bn(i)≦Bs)
または、Pn+1(i)=P0 (Bn(i)<B0,Bn(i)>Bs)
である。
Then, the reflected light 24 at that time is imaged on the PSD 7 and the height is detected. Therefore, the height data obtained by the height light quantity calculation circuit 19 and the detected light quantity data 52 are supplied to the control unit 50. On the other hand, in the modulation circuit, it is determined whether or not the detected light amount is lower than the threshold value B0. If the detected light amount is higher than the threshold value B0 or lower than the saturation level Bs, the irradiation at the next scanning is performed according to the above modulation calculation formula as usual. The intensity P (i) is obtained. If the detected light amount is lower than the threshold value B0 or higher than the saturation level Bs, the next irradiation intensity is forcibly set to P0. That is, Pn + 1 (i) = Pn (i) × Bt / Bn (i) (B0 ≦ Bn (i) ≦ Bs)
Or, Pn + 1 (i) = P0 (Bn (i) <B0, Bn (i)> Bs)
It is.

この様な変調方法により、変調回路17では次の走査の照射強度P(i)をレーザ駆動回路18に与える。無論、変調回路17では、上記の演算式による演算を毎回行うことなく、予め作成しておいた演算式にしたがうルックアップテーブルを作成しておき、そのテーブル値を参照して求めてもよい。   With such a modulation method, the modulation circuit 17 gives the irradiation intensity P (i) of the next scanning to the laser driving circuit 18. Of course, the modulation circuit 17 may create a lookup table according to an arithmetic expression prepared in advance without referring to the arithmetic expression described above every time, and obtain the table by referring to the table value.

図11は、他の変調領域の例を示す図である。この例では、バンプ頂点の領域41の回りの楕円形の領域を変調領域40としている。変調領域40が異なるが、上記の変調方法はそのまま適用される。変調領域40の大きさは、バンプの大きさが小さかったり大きかったりしてその頂点の位置が変わると、バンプ頂点で反射する走査光の位置が変化するので、その程度の頂点の位置の変化が生じてもバンプ頂点41が変調領域40内に入る程度にすることが必要である。即ち、図4にて示した通り、バンプ頂点で反射する走査光は、バンプの大きさが小さくなると破線の通り異なる位置の走査光となる。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of another modulation region. In this example, an elliptical area around the bump apex area 41 is used as the modulation area 40. Although the modulation area 40 is different, the above modulation method is applied as it is. The size of the modulation area 40 is such that when the bump size is small or large and the position of the vertex changes, the position of the scanning light reflected by the bump vertex changes. Even if it occurs, it is necessary that the bump apex 41 is within the modulation area 40. That is, as shown in FIG. 4, the scanning light reflected at the bump apex becomes scanning light at a different position as shown by the broken line when the size of the bump is reduced.

上記の実施の形態例では、主に半導体チップの表面のバンプ端子の高さを検出するときの照射光の変調方法について説明した。しかしながら、それ以外にも表面に凹凸があり、反射率の異なる領域が分布しているような被検出物にも同様に適用できる。特に、反射率が極めて高い領域と極めて低い領域とが隣接している場合には、反射率が低い領域では強制的に照射強度をP0に設定することで、反射率が高い領域との境界のところで、検知光量がPSD等の光点位置検出素子の飽和領域を越えて不定になることが防止される。そして、反射率が高い領域内では、前述の演算式等に従い、前回の走査時の検知光量にもとづき次の走査時の照射強度が決定されることで、最適な高さ検知を行うことができる。   In the embodiment described above, the method of modulating the irradiation light when mainly detecting the height of the bump terminal on the surface of the semiconductor chip has been described. However, the present invention can be similarly applied to objects to be detected that have other irregularities on the surface and in which regions having different reflectances are distributed. In particular, when a region having a very high reflectance and a region having a very low reflectance are adjacent to each other, the irradiation intensity is forcibly set to P0 in a region having a low reflectance so that the boundary between the region having a high reflectance is high. By the way, the detected light quantity is prevented from becoming indefinite beyond the saturation region of the light spot position detecting element such as PSD. In the region where the reflectance is high, the optimum height detection can be performed by determining the irradiation intensity at the next scanning based on the detected light quantity at the previous scanning in accordance with the above-described arithmetic expression and the like. .

[検出される高さの補正]
上記の実施の形態例では、バンプの表面形状に起因する反射光強度の変動に対応する入射光強度の変調を行うことで、高さ検査を行う。次に、バンプの表面形状が曲面であることに起因して生じる検出される高さの誤差を補正する方法について、以下に説明する。
[Correction of detected height]
In the above embodiment, the height inspection is performed by modulating the incident light intensity corresponding to the fluctuation of the reflected light intensity caused by the surface shape of the bump. Next, a method for correcting the detected height error caused by the bump surface shape being a curved surface will be described below.

図12は、三角測量法の原理を説明する図である。三角測量法については、図4において概略説明した通りである。図12に示される通り、左側から入射光である照射光22が対物レンズ6aを介して被測定表面60,61に照射される。そして、その被測定表面60,61で反射された反射光24が、対物レンズ6bと結像レンズ11を介して光点位置検出素子PSDの表面に結像する。被測定表面60に対しては、光点位置は位置62になるのに対して、被測定表面61に対しては、光点位置は位置63になる。被測定表面が60より上に位置する場合は、光点位置は62より高い側(High)になる。この様に、三角測量法では、原理的に被測定物を載置したステージのZ軸方向の位置を固定して光路長を固定し、高さの違いに応じて光点位置検出素子PSD上に結像する光点の位置の違いから、その高さを検出する。ステージのZ軸方向の移動が伴わないので、照射光を音響光学偏向器等により走査させるだけで多数のバンプの高さを短時間で検査することができる。   FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the triangulation method. The triangulation method is as outlined in FIG. As shown in FIG. 12, irradiation light 22 that is incident light is applied to the measured surfaces 60 and 61 through the objective lens 6 a from the left side. Then, the reflected light 24 reflected by the measured surfaces 60 and 61 forms an image on the surface of the light spot position detecting element PSD via the objective lens 6b and the imaging lens 11. For the measured surface 60, the light spot position is at position 62, while for the measured surface 61, the light spot position is at position 63. When the surface to be measured is located above 60, the light spot position is on the higher side (High) than 62. As described above, in the triangulation method, in principle, the optical path length is fixed by fixing the position in the Z-axis direction of the stage on which the object to be measured is placed, and on the light spot position detecting element PSD according to the difference in height. The height is detected from the difference in the position of the light spot that forms an image. Since the stage does not move in the Z-axis direction, the height of a large number of bumps can be inspected in a short time by simply scanning the irradiation light with an acousto-optic deflector or the like.

ところが、バンプ表面形状が曲面であることから、様々な要因により検出される高さに誤差が発生する。例えば、三角測量法により高さを検査する場合に、最初に被検査物に対して光学系を合焦位置に調節し、その後は光学系を固定して上記の原理で高さを測定する。その場合、検査装置の光学系の合焦位置が被検査物の表面の前後にばらつく。その結果、バンプの頂点の高さを正確に検出することができない。   However, since the bump surface shape is a curved surface, an error occurs in the detected height due to various factors. For example, when the height is inspected by the triangulation method, the optical system is first adjusted to the in-focus position with respect to the object to be inspected, and then the optical system is fixed and the height is measured according to the above principle. In that case, the focus position of the optical system of the inspection apparatus varies before and after the surface of the inspection object. As a result, the height of the bump apex cannot be detected accurately.

図13及び図14は、かかるバンプの高さ測定の問題点を説明する図である。図13は、照射光22がバンプ2の頂点位置に照射されている場合に、光学系が光点位置検出素子PSDに正確に合焦している状態(図13(a))、光点位置検出素子PSDの後ろの位置64に合焦している状態図(図13(b))、光点位置検出素子PSDの前の位置65に合焦している状態図(図13(c))とを示す。   FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams for explaining the problem of the bump height measurement. FIG. 13 shows a state where the optical system is accurately focused on the light spot position detection element PSD when the irradiation light 22 is irradiated on the apex position of the bump 2 (FIG. 13A), the light spot position. State diagram focusing on position 64 behind detection element PSD (FIG. 13B), state diagram focusing on position 65 in front of light spot position detection element PSD (FIG. 13C) It shows.

図13(a)は、バンプ2の頂点で反射して光点が光点位置検出素子PSDで合焦する様に光学系が設定された場合である。図に示される通り、バンプ2の頂点で反射した反射光24は、光点位置検出素子PSDの位置62に合焦する。従って、検出される高さは、位置62に対応する高さとなる。   FIG. 13A shows a case where the optical system is set such that the light spot is reflected by the apex of the bump 2 and the light spot is focused by the light spot position detecting element PSD. As shown in the figure, the reflected light 24 reflected at the apex of the bump 2 is focused on the position 62 of the light spot position detecting element PSD. Therefore, the detected height is a height corresponding to the position 62.

一方、図13(b)の様に、光学系の合焦位置が光点位置検出素子PSDの後ろの位置64の場合は、反射光24は光点位置検出素子PSDの上には合焦しない。しかし、光点位置検出素子PSDは両端の端子から検出される信号a,bに対して、(a−b)/(a+b)なる演算により光点像の重心位置を検出するので、この場合も、検出される高さは位置62に対応する高さとなる。さらに、図13(c)の様に、光学系の合焦位置が光点位置検出素子PSDの前の位置65の場合も同様に、検出される高さは位置62に対応する高さとなる。   On the other hand, as shown in FIG. 13B, when the focus position of the optical system is the position 64 behind the light spot position detection element PSD, the reflected light 24 is not focused on the light spot position detection element PSD. . However, the light spot position detecting element PSD detects the center of gravity position of the light spot image by the calculation of (a−b) / (a + b) with respect to the signals a and b detected from the terminals at both ends. The detected height is a height corresponding to the position 62. Further, as shown in FIG. 13C, when the focus position of the optical system is the position 65 in front of the light spot position detection element PSD, the detected height is the height corresponding to the position 62.

この様に、バンプ2の頂点で照射光22が反射する場合は、この光が均等に反射するので、光学系の合焦位置のずれが発生しても正確な高さの検出が可能である。しかし、照射光22がバンプ2の頂点からずれた位置で反射する場合は、光学系の合焦位置のずれに伴い、検出される高さに誤差が発生する。   In this way, when the irradiation light 22 is reflected at the apex of the bump 2, since this light is reflected evenly, it is possible to accurately detect the height even if the focus position of the optical system shifts. . However, when the irradiation light 22 is reflected at a position shifted from the apex of the bump 2, an error occurs in the detected height as the focus position of the optical system shifts.

図14は、バンプ2の頂点からずれた位置66で照射光22が反射する場合を示す。図13と同様に、図14(a)は、光点位置検出素子PSDに合焦する様に光学系が設定された場合を示し、図14(b)は、光点位置検出素子PSDの後ろの位置64に合焦する様に設定された場合を示し、そして、図14(c)は、光点位置検出素子PSDの前の位置65に合焦する様に設定された場合を示す。バンプ2の頂点からずれた位置66で照射光22が反射する場合、特徴的なことは、反射光24が光軸69に対して均等ではなく下側に偏ることである。   FIG. 14 shows a case where the irradiation light 22 is reflected at a position 66 shifted from the apex of the bump 2. 14A shows the case where the optical system is set so as to focus on the light spot position detection element PSD, and FIG. 14B shows the back of the light spot position detection element PSD. FIG. 14 (c) shows a case where it is set to focus on the position 65 in front of the light spot position detecting element PSD. When the irradiation light 22 is reflected at the position 66 deviated from the apex of the bump 2, the characteristic feature is that the reflected light 24 is not uniform with respect to the optical axis 69 but is biased downward.

図14(a)の場合は、反射光24は、光点位置検出素子PSDの位置62に合焦する。上記の通り反射光24が下側に偏っていても、その光点の重心位置は位置62になり、検出される高さはその位置62に対応する高さになる。ところが、図14(b)の後焦点の場合は、光点位置検出素子PSD上に検出される光点の重心位置は図中の位置67になる。その結果、検出される高さは、その位置67に対応するより高い値になる。従って、バンプ2の位置66は、頂点の位置よりも低いのにもかかわらず、検出される高さは、バンプ2の頂点より高い値になってしまう。このことは、照射光22を走査して最も高い位置を頂点位置と判断する場合は、誤ったバンプ頂点高さを検出することを意味する。   In the case of FIG. 14A, the reflected light 24 is focused on the position 62 of the light spot position detecting element PSD. As described above, even if the reflected light 24 is biased downward, the position of the center of gravity of the light spot is the position 62, and the detected height is the height corresponding to the position 62. However, in the case of the back focus in FIG. 14B, the barycentric position of the light spot detected on the light spot position detecting element PSD is a position 67 in the figure. As a result, the detected height is a higher value corresponding to that position 67. Therefore, although the position 66 of the bump 2 is lower than the position of the apex, the detected height is higher than the apex of the bump 2. This means that when the irradiation light 22 is scanned and the highest position is determined as the apex position, an incorrect bump apex height is detected.

また、図14(c)の前焦点の場合は、光点位置検出素子PSD上に検出される光点の重心位置は図中の位置68になる。その結果、検出される高さは、その位置68に対応する低い値になる。   In the case of the front focal point in FIG. 14C, the barycentric position of the light spot detected on the light spot position detecting element PSD is a position 68 in the figure. As a result, the detected height becomes a low value corresponding to the position 68.

上記した通り、三角測量法により多数のバンプの高さを検出する場合は、一旦高さ検査装置の光学系を調節したあとは、その光学系を固定して光点位置検出素子PSD上の光点位置により高さを検出する。従って、図14(b)の様に、光学系が後焦点位置に固定されると、頂点からずれた位置66における高さが、常に高めに検出される。逆に、図14(c)の様に、光学系が前焦点位置に固定されると、頂点からずれた位置66における高さが、常に低めに検出される。   As described above, when the height of a large number of bumps is detected by the triangulation method, after adjusting the optical system of the height inspection device, the optical system is fixed and the light on the light spot position detecting element PSD is used. The height is detected by the point position. Therefore, as shown in FIG. 14B, when the optical system is fixed at the back focal position, the height at the position 66 shifted from the apex is always detected to be higher. Conversely, as shown in FIG. 14C, when the optical system is fixed at the front focal position, the height at the position 66 shifted from the apex is always detected to be lower.

図14に示した問題を回避する手段として、光点位置検出素子PSDが出力する光点の光強度(信号a+b)が最も高い時に、バンプ頂点で照射光が反射していると判断し、そこでの高さ検出値を頂点の高さとする方法がある。この方法は、バンプ頂点で反射される場合は、位置66のような傾斜がないので、反射側の光学系に捉えられる反射光の強度は、最も強くなることを利用する方法である。   As a means for avoiding the problem shown in FIG. 14, when the light intensity (signal a + b) of the light spot output from the light spot position detecting element PSD is the highest, it is determined that the irradiation light is reflected at the bump apex. There is a method in which the height detection value of is used as the height of the vertex. This method utilizes the fact that the intensity of the reflected light captured by the optical system on the reflection side is the strongest because there is no inclination like the position 66 when reflected at the bump apex.

図15は、反射光の光強度を手がかりに頂点位置を検出する方法を説明する図である。図15(a)の様に、バンプ2の頂点からずれた位置66で照射光22が反射する場合は、反射光24が光軸69の下側に偏るので、図13(a)の場合よりも光点位置検出素子PSDが検出する光強度(信号a+b)は、少なくなる。従って、位置66はバンプの頂点以外であると検出される。ところが、検査装置の光学系の光軸がずれている場合は、バンプ2の頂点以外の位置で照射光が反射する時に、光点位置検出素子PSDが検出する光強度が最大になることがある。図15(b)は、反射側の光学系の光軸70が、本来の光軸69より下側にずれている場合を示す。この場合は、バンプ2の頂点以外の位置66で反射した反射光24は、光軸70に対して均等になるので、光点位置検出素子PSDが検出する光強度(信号a+b)は、最大となる。従って、位置66を頂点と誤認して、その位置66の高さの測定が行われることになる。   FIG. 15 is a diagram for explaining a method for detecting the vertex position based on the light intensity of the reflected light. As shown in FIG. 15A, when the irradiation light 22 is reflected at the position 66 that is shifted from the apex of the bump 2, the reflected light 24 is biased to the lower side of the optical axis 69, so that the case of FIG. However, the light intensity (signal a + b) detected by the light spot position detecting element PSD is reduced. Accordingly, the position 66 is detected as other than the apex of the bump. However, when the optical axis of the optical system of the inspection apparatus is deviated, the light intensity detected by the light spot position detecting element PSD may be maximized when the irradiation light is reflected at a position other than the apex of the bump 2. . FIG. 15B shows a case where the optical axis 70 of the reflection-side optical system is shifted downward from the original optical axis 69. In this case, since the reflected light 24 reflected at the position 66 other than the apex of the bump 2 becomes uniform with respect to the optical axis 70, the light intensity (signal a + b) detected by the light spot position detecting element PSD is the maximum. Become. Accordingly, the position 66 is mistaken as a vertex, and the height of the position 66 is measured.

上記の様に、反射側の光学系の光軸ずれが存在する時は、光点位置検出素子PSDの検出する光点の光強度が最大の位置を頂点として高さ検査を行う場合に、常に頂点より低い位置の高さが検出される傾向を持つことになる。   As described above, when there is a deviation of the optical axis of the optical system on the reflection side, when the height inspection is performed with the position where the light intensity of the light spot detected by the light spot position detection element PSD is the maximum as the vertex, There is a tendency that the height of the position lower than the vertex is detected.

そこで、本実施の形態例の高さ検査装置は、三角測量法による高速の高さ検査装置に加えて、補正用の高さ検査部を追加する。高さ検査装置により基準被検査物について検出される高さの値X(第二の補正用高さ値)と補正用の高さ検査部により同じ基準被検査物について検出される高さの値Y(第一の補正用高さ値)との相関関係から、補正用の変換関数を求める。そして、実際のバンプの高さ測定を行う時に、三角測量法による高速の高さ検査装置からの検出出力X(測定用高さ値)を変換関数に従って補正された値Y(補正済み高さ値)に変換する。補正用の高さ検査部では、バンプの曲面形状によって検出高さに誤差が発生しない測定方法が採用される。例えば、ステージをZ軸方向に移動して光路長を変えて合焦位置を検出することにより、その時の光路長からバンプの高さを検出する方法等である。   Therefore, the height inspection apparatus according to the present embodiment adds a correction height inspection unit in addition to the high-speed height inspection apparatus based on the triangulation method. A height value X (second correction height value) detected for the reference inspection object by the height inspection device and a height value detected for the same reference inspection object by the correction height inspection unit A correction conversion function is obtained from the correlation with Y (first correction height value). When the actual bump height measurement is performed, a value Y (corrected height value) obtained by correcting the detection output X (measurement height value) from the high-speed height inspection apparatus by the triangulation method according to the conversion function. ). The correction height inspection unit employs a measurement method that does not cause an error in the detected height due to the curved shape of the bump. For example, there is a method of detecting the height of the bump from the optical path length at that time by moving the stage in the Z-axis direction and changing the optical path length to detect the in-focus position.

図16は、本実施の形態例の高さ検査装置の構成を示す図である。この例では、図10にて示した三角測量法による高さ検査装置100に、補正用の高さ検査部200を付加する。そして、Xステージ8上のYステージ9を矢印74の如く移動させることにより、同じチップ1上のバンプ2を高さ検査装置100で測定することもできれば、補正用高さ検査部200によりその高さを検査することもできる。補正用高さ検査部200では、被測定物の垂直方向(Z軸方向)の位置を変化させて、合焦位置にある光路長から被測定物の高さを測定することをその基本原理とする。従って、Zステージ70は垂直方向に移動可能であり、Zステージ70には、スケール72とその目盛りを読みとるエンコーダ73とが設けられる。   FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the height inspection apparatus according to the present embodiment. In this example, a height inspection unit 200 for correction is added to the height inspection apparatus 100 based on the triangulation method shown in FIG. If the bump 2 on the same chip 1 can be measured by the height inspection apparatus 100 by moving the Y stage 9 on the X stage 8 as indicated by an arrow 74, the height inspection unit 200 for correction can increase the height. You can also check the thickness. The correction height inspection unit 200 changes the vertical position (Z-axis direction) of the object to be measured and measures the height of the object to be measured from the optical path length at the in-focus position. To do. Accordingly, the Z stage 70 is movable in the vertical direction, and the Z stage 70 is provided with a scale 72 and an encoder 73 for reading the scale.

三角測量法による高さ検査装置100は、図10で示したものと同等であり、対応する部分には同じ引用番号を付している。即ち、レーザダイオード4からの照射光が、音響光学偏向器AODにより偏向走査され、レンズ10b,10aさらに対物レンズ6aを介して被測定物のバンプ2に照射される。その反射光は、対物レンズ6bと結像レンズ11を介して、光点位置検出素子PSDに結像する。19は、光点位置検出素子PSDからの信号a,bを受信し、光点位置に対応した信号から高さを演算する高さ演算部である。   The height inspection apparatus 100 by the triangulation method is the same as that shown in FIG. 10, and the corresponding reference numerals are assigned to the corresponding parts. That is, the irradiation light from the laser diode 4 is deflected and scanned by the acousto-optic deflector AOD, and is applied to the bump 2 of the object to be measured through the lenses 10b and 10a and the objective lens 6a. The reflected light forms an image on the light spot position detection element PSD via the objective lens 6b and the imaging lens 11. Reference numeral 19 denotes a height calculation unit that receives the signals a and b from the light spot position detection element PSD and calculates the height from the signal corresponding to the light spot position.

一方、補正用の高さ検査部200では、光源18からの照明光をハーフミラー82を介して被測定物であるバンプ2に照射する。その反射光がハーフミラー82を通過し結像レンズ83を通過して、CCDなどの撮像素子84に撮像される。高さ演算手段85は、Zステージ70を垂直方向に移動させながら、被検査物の表面が合焦位置になる様に制御する。合焦位置か否かは、例えば撮像素子84上の光点が最も小さくなる(シャープになる)か否かにより判断される。そして、合焦位置になった時のZステージの位置をエンコーダ73からスケール72を読む。このZ値を基準のZ値と比較して、被測定物のバンプ頂点の高さを測定することができる。   On the other hand, the height inspection unit 200 for correction irradiates the illumination light from the light source 18 onto the bump 2 that is an object to be measured through the half mirror 82. The reflected light passes through the half mirror 82, passes through the imaging lens 83, and is picked up by the image pickup device 84 such as a CCD. The height calculation means 85 controls the surface of the inspection object to be in the in-focus position while moving the Z stage 70 in the vertical direction. Whether or not it is the in-focus position is determined by, for example, whether or not the light spot on the image sensor 84 is the smallest (sharp). Then, the scale 72 is read from the encoder 73 for the position of the Z stage when the in-focus position is reached. By comparing this Z value with the reference Z value, the height of the bump apex of the object to be measured can be measured.

上記の通り、補正用の高さ検査部200では、光路長を変化させて合焦位置を求め、その光路長から被測定物の高さを検出するので、バンプの曲面形状に依存せず正確に高さを測定することができる。但し、Zステージを移動させる必要があるので、その測定時間は長くなる。   As described above, the correction height inspection unit 200 obtains the in-focus position by changing the optical path length and detects the height of the object to be measured from the optical path length, so that it does not depend on the curved surface shape of the bump. The height can be measured. However, since it is necessary to move the Z stage, the measurement time becomes long.

図17は、図16の高さ測定装置を利用して測定する時のフローチャート図である。まず最初に、三角測量法による高さ検査装置100側の光学系を合焦位置に調節する(S10)。即ち、被測定物で反射した反射光が、光点位置検出素子PSDの表面上に合焦する様に、光学系のレンズの位置やZステージ70の位置等を調整する。その結果、光学系は合焦位置または若干前焦点または後焦点の位置に設定される。   FIG. 17 is a flowchart when measuring using the height measuring apparatus of FIG. First, the optical system on the height inspection apparatus 100 side by the triangulation method is adjusted to the in-focus position (S10). That is, the position of the lens of the optical system, the position of the Z stage 70, and the like are adjusted so that the reflected light reflected by the object to be measured is focused on the surface of the light spot position detecting element PSD. As a result, the optical system is set at the in-focus position or slightly in the front or back focus position.

そこで、矢印74の右方向にYステージ9を移動して、被測定物のバンプ2を補正用の高さ検査部200の下に置く。そこで、Zステージを垂直方向に移動させながら、撮像素子84が撮像する光点像が最もシャープまたは小さくなる位置を見つける。その時のZ値から、バンプ2の高さYを高さ演算手段85にて演算して求める(S12)。この高さYは、複数のバンプに対して求める。その求めた高さYは、高さ結果格納用メモリ88に格納される。   Therefore, the Y stage 9 is moved in the right direction of the arrow 74, and the bump 2 of the object to be measured is placed under the height inspection unit 200 for correction. Therefore, the position where the light spot image captured by the image sensor 84 is the sharpest or the smallest is found while moving the Z stage in the vertical direction. From the Z value at that time, the height Y of the bump 2 is calculated by the height calculating means 85 (S12). This height Y is obtained for a plurality of bumps. The obtained height Y is stored in the height result storage memory 88.

今度は、矢印74の左方向にYステージ9を移動させ、高さ検査装置100にて、同じ被測定物の複数のバンプ2の高さXを測定する(S14)。この時、光学系の合焦位置はステップS10で調整したままである。その測定結果Xは、高さ結果格納メモリ87に格納される。   Next, the Y stage 9 is moved to the left of the arrow 74, and the height X of the plurality of bumps 2 of the same object to be measured is measured by the height inspection apparatus 100 (S14). At this time, the focus position of the optical system remains adjusted in step S10. The measurement result X is stored in the height result storage memory 87.

図16において、破線部86は、例えばマイクロコンピュータ若しくはパーソナルコンピュータにより構成される高さ演算部である。高さ演算部86では、両方の検査装置100,200により検出された高さY、Xの値をメモリ88,87から読み出し、高さデータ補正手段89により高さXとYとの関係が求められる。複数のバンプに対する高さXとYとの分布から、例えば最小二乗近似法により両値の関係式が求められる。   In FIG. 16, a broken line portion 86 is a height calculation unit configured by, for example, a microcomputer or a personal computer. The height calculation unit 86 reads the values of the heights Y and X detected by both the inspection apparatuses 100 and 200 from the memories 88 and 87, and obtains the relationship between the heights X and Y by the height data correction unit 89. It is done. From the distribution of the heights X and Y for a plurality of bumps, a relational expression of both values is obtained by, for example, the least square approximation method.

図18は、最小二乗近似法によりY=aX+bの一次関数の関係式が求められる例である。測定系の測定値Xと補正系の測定値Yとをプロットし、その分布から近似される関係式が求められる。図19は、更に最小二乗近似法により
Y=ann +an-1n-1+... +a0 X+b
の多次元関数が求められる例である。上記した通り、高さ検査装置100側の光学系が一旦調節されると、その光学系において検出される高さXの誤差は一定の傾向を持つ。従って、図18,19の様に、両値X、Yの分布から一定の関係式が求められる(S16)。この関係式は、変換関数または変換テーブルとしてメモリ90内に格納される。
FIG. 18 is an example in which a relational expression of a linear function of Y = aX + b is obtained by the least square approximation method. The measurement value X of the measurement system and the measurement value Y of the correction system are plotted, and a relational expression approximated from the distribution is obtained. Figure 19 is a further Y by the least square approximation method = a n X n + a n -1 X n-1 + ... + a 0 X + b
This is an example in which a multidimensional function is obtained. As described above, once the optical system on the height inspection apparatus 100 side is adjusted, the error of the height X detected in the optical system has a certain tendency. Accordingly, as shown in FIGS. 18 and 19, a fixed relational expression is obtained from the distribution of both values X and Y (S16). This relational expression is stored in the memory 90 as a conversion function or conversion table.

その後、複数の被測定用のチップ1に対して、高さ検査装置100側でバンプ2の高さの測定が上記した三角測量法により行われる(S18)。高さ演算手段19にて光点位置検出素子PSDからの信号から演算された高さ値Xは、高さ補正手段91にて、上記した変換関数または変換テーブルに従って補正された値Yに変換され、補正された高さ値92として出力される(S20)。上記ステップS18とS20が、全ての被測定物のチップの測定が終了するまで行われる(S22)。   Thereafter, the height of the bump 2 is measured on the plurality of chips 1 to be measured on the height inspection apparatus 100 side by the triangulation method described above (S18). The height value X calculated from the signal from the light spot position detection element PSD by the height calculating means 19 is converted into a value Y corrected according to the above conversion function or conversion table by the height correcting means 91. The corrected height value 92 is output (S20). The above steps S18 and S20 are performed until the measurement of the chips of all the objects to be measured is completed (S22).

一旦、高さ検査装置100の光学系が再調整されると、再度上記の工程S102〜S16を行って、新たな変換関数が求められる。そして、その後の測定は、新たに求めた変換関数に従って補正演算される。   Once the optical system of the height inspection apparatus 100 is readjusted, the above steps S102 to S16 are performed again to obtain a new conversion function. Then, the subsequent measurement is corrected and calculated according to the newly obtained conversion function.

上記の例では、測定値XとYとの関係から変換関数を求めたが、図20のような測定値と補正値とのテーブルを生成して、メモリ90内に格納してもよい。その場合は、高さ補正手段91では、テーブルの値から直線補間やスプライン補間などにより補正された値Yを求める必要がある。   In the above example, the conversion function is obtained from the relationship between the measurement values X and Y. However, a table of measurement values and correction values as shown in FIG. 20 may be generated and stored in the memory 90. In that case, the height correction means 91 needs to obtain a value Y corrected by linear interpolation or spline interpolation from the table value.

図21は、本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。図16の高さ検査装置と同じ部分には同じ引用番号を付した。この例では、測定系の高さ検査装置100は、図16と同じである。図16に示された補正系の高さ測定部200は、被測定物からの反射光の光点が最も小さくまたはシャープになる位置を合焦位置として検出した。これに対し、図21の例の補正系の高さ測定部200では、被測定物からの反射光をハーフミラー96で反射し、結像レンズ97とスリット95を通過した反射光の光量を光量検出手段94で監視する。   FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the height inspection apparatus according to the present embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as those in the height inspection apparatus of FIG. In this example, the height inspection apparatus 100 of the measurement system is the same as FIG. The height measurement unit 200 of the correction system shown in FIG. 16 detects the position where the light spot of the reflected light from the object to be measured is the smallest or sharp as the in-focus position. On the other hand, in the height measuring unit 200 of the correction system in the example of FIG. 21, the reflected light from the object to be measured is reflected by the half mirror 96, and the amount of reflected light that has passed through the imaging lens 97 and the slit 95 is set as the light quantity. Monitoring is performed by the detecting means 94.

バンプ2で反射した反射光がスリット95で合焦する時に、光量検出手段94は最大の光量を検出する。一方、反射光がスリット95の前方または後方で合焦する時には、スリット95を通過する反射光の光量が減少するので、光量検出手段94は、少ない光量を検出する。従って、Zステージ70を垂直方向に移動させながら光量検出手段94の出力がピーク値になる時のZ値を、エンコーダ73によりスケール72を読みとることで、合焦状態のZ値を得ることができる。そのZ値から補正用の高さ検出値Yが得られる。   When the reflected light reflected by the bump 2 is focused by the slit 95, the light amount detecting means 94 detects the maximum light amount. On the other hand, when the reflected light is focused in front of or behind the slit 95, the light amount of the reflected light passing through the slit 95 decreases, so the light amount detection means 94 detects a small amount of light. Accordingly, the Z value when the output of the light amount detecting means 94 reaches the peak value while the Z stage 70 is moved in the vertical direction is read by the encoder 73, and the Z value in the focused state can be obtained. . A height detection value Y for correction is obtained from the Z value.

図21に示した補正系の高さ検査部200においても、Zステージを移動させて光路長を変化させ、合焦位置を検出して、被測定物の高さを検出する。即ち、原理的には図16の補正系の高さ検査部200と同じである。   Also in the correction system height inspection unit 200 shown in FIG. 21, the Z stage is moved to change the optical path length, the in-focus position is detected, and the height of the object to be measured is detected. That is, in principle, it is the same as the height inspection unit 200 of the correction system in FIG.

図22は、更に、本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。図16及び図21の高さ検査装置と同じ部分には同じ引用番号を付した。この例では、測定系の高さ検査装置100は、図16、21と同じである。図22の例での補正系の高さ検査部200では、図21のスリットの代わりにナイフエッジ98を設け、更に、光量検出手段の代わりに2分割フォトダイオード99が設けられる。ナイフエッジ98は、反射光の上部半分を遮断する位置に設けられる。従って、反射光がナイフエッジ98の位置で合焦する場合は、ほぼ全ての反射光がシャープに2分割フォトダイオード99の真ん中に結像する。一方、反射光がナイフエッジ98の前後で合焦する場合は、その反射光の上半分がナイフエッジ98で遮断される。従って、2分割フォトダイオード99の下側のフォトダイオードに光点の重心が移動する。   FIG. 22 is a diagram showing another example of the height inspection apparatus according to the present embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as those in the height inspection apparatus of FIGS. In this example, the height inspection apparatus 100 of the measurement system is the same as that shown in FIGS. In the height inspection unit 200 of the correction system in the example of FIG. 22, a knife edge 98 is provided instead of the slit of FIG. 21, and a two-divided photodiode 99 is provided instead of the light amount detecting means. The knife edge 98 is provided at a position that blocks the upper half of the reflected light. Therefore, when the reflected light is focused at the position of the knife edge 98, almost all of the reflected light is sharply imaged in the middle of the two-divided photodiode 99. On the other hand, when the reflected light is focused before and after the knife edge 98, the upper half of the reflected light is blocked by the knife edge 98. Therefore, the center of gravity of the light spot moves to the photodiode below the two-divided photodiode 99.

この様に、2分割フォトダイオード99からの信号a−bを監視すると、a−b=0の時に、合焦位置にあることが検出される。従って、Zステージを垂直方向に移動させながら、2分割フォトダイオード99からの信号a−bを監視して、その信号a−b=0になるZ値を検出することで、合焦位置でのZ値を求めることができる。従って、図22の場合も、光路長を変化させて合焦位置を検出することで、高さを測定するという原理は、図16,21の場合と同じである。   Thus, when the signal ab from the two-divided photodiode 99 is monitored, it is detected that the in-focus position is obtained when ab = 0. Therefore, by moving the Z stage in the vertical direction, the signal ab from the two-divided photodiode 99 is monitored, and the Z value at which the signal ab = 0 is detected to detect the Z value at the in-focus position. The Z value can be determined. Therefore, in the case of FIG. 22 as well, the principle of measuring the height by changing the optical path length and detecting the in-focus position is the same as in FIGS.

図23は、更に、本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。図16及び図21,22の高さ検査装置と同じ部分には同じ引用番号を付した。この例では、測定系の高さ検査装置100は、図16らと同じである。   FIG. 23 is a diagram showing another example of the height inspection apparatus according to the present embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts as those in the height inspection apparatus of FIGS. 16 and 21 and 22. In this example, the height inspection apparatus 100 of the measurement system is the same as FIG.

この例の補正系の高さ検査部200では、光の干渉を利用した光路長測定を原理とする。レーザ光などの光源81から投光された光は、ハーフミラー82で反射され被測定物であるバンプ2に投光される。また、ハーフミラー82を透過した光は参照路レンズ103を通過して参照ミラー102で反射する。それぞれ、被測定物と参照ミラーとで反射したレーザ光が、再度ハーフミラー82で合成される。被測定物2で反射したレーザ光と参照ミラー102で反射したレーザ光とでは、光路長の違いによりハーフミラー82の位置ではそれぞれの位相を持つ。従って、この合成によりそれぞれのレーザ光が干渉し、ビート信号が生成される。この干渉により生成される干渉縞が、撮像素子84により検出され、干渉縞の大きさにより、被測定物までの光路長を検出することができる。従って、この例では、ZステージのZ値を検出するエンコーダやスケールは必要がない。   The height inspection unit 200 of the correction system in this example is based on optical path length measurement using light interference. Light projected from the light source 81 such as laser light is reflected by the half mirror 82 and projected onto the bump 2 that is the object to be measured. The light transmitted through the half mirror 82 passes through the reference path lens 103 and is reflected by the reference mirror 102. The laser beams reflected by the object to be measured and the reference mirror are again synthesized by the half mirror 82. The laser beam reflected by the DUT 2 and the laser beam reflected by the reference mirror 102 have their phases at the position of the half mirror 82 due to the difference in optical path length. Accordingly, the laser beams interfere with each other by this synthesis, and a beat signal is generated. Interference fringes generated by this interference are detected by the image sensor 84, and the optical path length to the object to be measured can be detected based on the size of the interference fringes. Therefore, in this example, there is no need for an encoder or scale for detecting the Z value of the Z stage.

[音響光学偏向器の非点収差の除去]
上記の通り、バンプの表面形状が球面であることに伴う照射光の強度の問題、検出高さの誤差の問題が解決された。本発明では、LSIチップ上の多数のバンプの高さを検出するために、三角測量法を利用し、LSIチップ上を照射光が走査し、その反射光が光点位置検出素子PSD上に結像した光点の位置から高さを求める。その場合、物理的な駆動を伴わずに照射光を高速に走査する為に音響光学偏向器が利用される。
[Removing astigmatism from acousto-optic deflectors]
As described above, the problem of the intensity of irradiated light and the error of the detection height due to the bump surface being spherical have been solved. In the present invention, in order to detect the heights of a large number of bumps on the LSI chip, a triangulation method is used, the irradiation light scans on the LSI chip, and the reflected light is coupled onto the light spot position detecting element PSD. The height is obtained from the position of the imaged light spot. In that case, an acousto-optic deflector is used to scan the irradiation light at high speed without physical driving.

図24は、かかる音響光学偏向器(Acousto-optic Deflector 、以下AODと称する)を示す図である。AOD122は、音波の伝播によって引き起こされる歪みの影響により屈折率変化が誘起される結晶であり、音波の周波数に依存して屈折率が変化するのを利用して、光の高速走査に利用される。図24に示される通り、鋸歯状の波形の電圧Vinを電圧制御発振回路(VCO)120に与え、生成される信号の周波数をf1 からfn まで変化させる。その周波数信号をAOD122に与えることで、レーザ光110の屈折率が時間経過と共に変化し、レーザ光は走査方向SCANの方向に走査される。   FIG. 24 is a diagram showing such an acousto-optic deflector (hereinafter referred to as AOD). The AOD 122 is a crystal in which a change in refractive index is induced by the influence of distortion caused by the propagation of sound waves, and is used for high-speed scanning of light by utilizing the fact that the refractive index changes depending on the frequency of sound waves. . As shown in FIG. 24, a voltage Vin having a sawtooth waveform is applied to the voltage controlled oscillation circuit (VCO) 120, and the frequency of the generated signal is changed from f1 to fn. By applying the frequency signal to the AOD 122, the refractive index of the laser beam 110 changes with time, and the laser beam is scanned in the scanning direction SCAN.

入射するレーザ光110は平行光であるが、AOD122から屈折して出ていくレーザ光はある広がりを持つ光となる。高速に走査するために周波数を高速に変化させると、レーザ光110のスポット径の両端では、印加される音波の周波数が厳密には異なるので、スポット径の両端での屈折率が異なることが原因である。しかも、このレーザ光110の広がりは、走査方向SCANの方向にのみ発生し、図24の紙面に垂直な方向には発生しない。これを、本明細書ではAODのシリンドリカルレンズ効果と称する。   The incident laser beam 110 is parallel light, but the laser beam refracted from the AOD 122 becomes light having a certain spread. If the frequency is changed at a high speed in order to scan at high speed, the frequency of the applied sound wave is strictly different at both ends of the spot diameter of the laser beam 110. Therefore, the refractive index at the both ends of the spot diameter is different. It is. Moreover, the spread of the laser beam 110 occurs only in the scanning direction SCAN, and does not occur in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. This is referred to herein as the AOD cylindrical lens effect.

図25は、音響光学偏向器の非点収差を説明する図である。上記した通り、AOD122で屈折したレーザ光は、シリンドリカルレンズ効果により、走査方向の光126は広がりを持ち、走査方向と垂直な方向の光124は平行のままである。従って、光学系129を通過すると、走査方向に垂直な光124の合焦点125と走査方向の光126の合焦点127とが異なる位置になる。この両合焦点125と126との差128が非点収差と呼ばれる。かかる非点収差の存在は、レーザ光を被測定物であるバンプ表面に合焦させ、その反射光の光点の位置から高さを検出する方法においては、精密な高さ検出の妨げとなる。   FIG. 25 is a diagram for explaining astigmatism of the acoustooptic deflector. As described above, the laser light refracted by the AOD 122 has the light 126 in the scanning direction spread due to the cylindrical lens effect, and the light 124 in the direction perpendicular to the scanning direction remains parallel. Therefore, when passing through the optical system 129, the focal point 125 of the light 124 perpendicular to the scanning direction and the focal point 127 of the light 126 in the scanning direction are in different positions. This difference 128 between the focal points 125 and 126 is called astigmatism. The presence of such astigmatism interferes with accurate height detection in a method in which the laser beam is focused on the surface of the bump, which is the object to be measured, and the height is detected from the position of the light spot of the reflected light. .

図26は、AODのシリンドリカルレンズ効果をなくす為の照射光学系の構成例を示す図である。OAD122の屈折光側にシリンドリカルレンズ130を挿入することにより、走査方向に広がった屈折光を平行光に戻すことができる。図中、4はレーザ光源、10a、10bはリレーレンズ、6aは対物レンズである。被測定物であるサンプル131の表面に、レーザ光が合焦する状態で、等速度でX方向に走査されることが望まれる。   FIG. 26 is a diagram showing a configuration example of an irradiation optical system for eliminating the AOD cylindrical lens effect. By inserting the cylindrical lens 130 on the refracted light side of the OAD 122, the refracted light spread in the scanning direction can be returned to parallel light. In the figure, 4 is a laser light source, 10a and 10b are relay lenses, and 6a is an objective lens. It is desired that the surface of the sample 131 to be measured is scanned in the X direction at a constant speed in a state where the laser beam is focused.

図26の様にシリンドリカルレンズ130を挿入することで、走査周波数の変化に伴うAODの静的なシリンドリカルレンズ効果は、多少除去することができる。しかしながら、AODの特性は、それに供給される周波数信号を生成する電圧発振回路の周波数特性の歪みによる動的なシリンドリカルレンズ効果も含まれる。   By inserting the cylindrical lens 130 as shown in FIG. 26, the static cylindrical lens effect of the AOD accompanying the change of the scanning frequency can be somewhat removed. However, the AOD characteristic includes a dynamic cylindrical lens effect due to distortion of the frequency characteristic of the voltage oscillation circuit that generates the frequency signal supplied thereto.

図27は、電圧発振回路の特性歪みによる動的なシリンドリカルレンズ効果を説明する図である。電圧発振回路120に鋸歯状の電圧Vinを印加することで、レーザ光をAOD122で屈折させ、その屈折光にシリンドリカルレンズ130を通過させることで、静的なシリンドリカルレンズ効果は一応除かれる。しかし、電圧発振回路120の特性歪みにより、入力電圧Vinのリニアな変化に対して出力周波数の変化はリニアではなく歪んでいる。従って、光学系129を通過すると、走査位置によりサンプル131上で合焦する場合があれば、それより例えば前で合焦する場合もある。図27には、走査方向の光についての合焦位置134,135,136が示されている。この例では、サンプル131の走査開始位置では合焦点134と前焦点になっている。更に、サンプル131の走査中央位置では合焦点135はちょうどサンプル表面上に一致する。そして、サンプル131の走査終了位置では合焦点136と再び前焦点になっている。   FIG. 27 is a diagram for explaining a dynamic cylindrical lens effect due to characteristic distortion of the voltage oscillation circuit. By applying a sawtooth voltage Vin to the voltage oscillation circuit 120, the laser light is refracted by the AOD 122, and the refracted light is passed through the cylindrical lens 130, so that the static cylindrical lens effect is temporarily eliminated. However, due to the characteristic distortion of the voltage oscillation circuit 120, the change of the output frequency is not linear but distorted with respect to the linear change of the input voltage Vin. Therefore, if the sample 131 passes through the optical system 129, the sample 131 may be focused on the sample 131 depending on the scanning position. FIG. 27 shows in-focus positions 134, 135, and 136 for light in the scanning direction. In this example, the focal point 134 and the front focal point are at the scanning start position of the sample 131. Furthermore, the focal point 135 just coincides with the sample surface at the scanning center position of the sample 131. Then, at the scanning end position of the sample 131, the focal point 136 and the front focal point are set again.

図28は、電圧発振回路120の入力電圧Vinに対する出力の周波数特性例を示す図である。この例では、実線がその周波数特性であり、入力電圧Vinが低い領域と高い領域では、周波数の変化率が低下し、入力電圧Vinが中央付近の領域では、周波数の変化率が高くなっている。理想的には、入力電圧Vinのリニアな変化に対して、周波数もリニアに変化する破線の特性が望ましい。しかしながら、一般に電圧発振回路は、図28の如く歪んだ特性となる。この歪み特性は一例である。   FIG. 28 is a diagram illustrating an example of the frequency characteristic of the output with respect to the input voltage Vin of the voltage oscillation circuit 120. In this example, the solid line is the frequency characteristic, and the frequency change rate decreases in the region where the input voltage Vin is low and high, and the frequency change rate is high in the region where the input voltage Vin is near the center. . Ideally, it is desirable to have a broken line characteristic in which the frequency also changes linearly with respect to the linear change of the input voltage Vin. However, in general, the voltage oscillation circuit has a distorted characteristic as shown in FIG. This distortion characteristic is an example.

図28の様に、電圧発振回路120の出力周波数の特性に歪みがあることで、図27で説明した様な走査位置によって合焦点の位置が異なる現象が発生する。即ち、入力電圧Vinが高い領域と低い領域とは、図28の特性図では、出力周波数が低い領域と高い領域に対応する。その時に、両領域において周波数の変化が遅いことに伴い、図24で説明した走査方向の光の広がりが小さくなる。一方、入力電圧Vinが中央の領域では出力周波数の変化が早く、図24で説明した走査方向の光の広がりは大きくなる。同じレーザ光のスポット径であっても、周波数の変化が遅い場合は両端での周波数の違いが小さく、その分光の広がりが小さくなり、周波数の変化が早い場合は両端での周波数の違いが大きくなり、その分光の広がりが大きくなるからである。従って、図27の様に、レーザ光の走査の中央部で合焦点135がサンプル131上にあるとすると、走査の開始と終了のところでは前焦点134,136となる。   As shown in FIG. 28, the distortion of the output frequency characteristics of the voltage oscillation circuit 120 causes a phenomenon that the focal point position differs depending on the scanning position as described in FIG. That is, the region where the input voltage Vin is high and the region where the input voltage Vin is low correspond to the region where the output frequency is low and the region where the output frequency is high in the characteristic diagram of FIG. At that time, the spread of light in the scanning direction described with reference to FIG. On the other hand, in the region where the input voltage Vin is in the center, the output frequency changes rapidly, and the spread of light in the scanning direction described with reference to FIG. 24 increases. Even if the spot diameter of the laser beam is the same, if the frequency change is slow, the difference in frequency at both ends is small, the spread of the spectrum is small, and if the frequency change is fast, the difference in frequency at both ends is large. This is because the spread of the spectrum becomes large. Accordingly, as shown in FIG. 27, assuming that the focal point 135 is on the sample 131 at the center of the laser beam scanning, the front focal points 134 and 136 are obtained at the start and end of the scanning.

上記の電圧発振回路の歪み特性による動的なシリンドリカルレンズ効果は、例えばその回路の特性に応じて、出力の周波数の変化が一定になる様に入力電圧Vinを歪んで与えれば良い。しかしながら、電圧発振回路の特性は、それぞれ異なるので、検査装置毎に特性に併せて入力電圧Vinの変化曲線を生成する必要がある。   The dynamic cylindrical lens effect due to the distortion characteristics of the voltage oscillation circuit described above may be given by distorting the input voltage Vin so that the change of the output frequency becomes constant according to the characteristics of the circuit, for example. However, since the characteristics of the voltage oscillation circuit are different, it is necessary to generate a change curve of the input voltage Vin in accordance with the characteristics for each inspection device.

更に、シリンドリカルレンズ130自体も公差を有するので、単にAOD122の後方にシリンドリカルレンズ130を挿入しても完全に静的なシリンドリカルレンズ効果を除去することはできない。また、光学系の公差も検査装置それぞれで異なるので、それによる誤差も除去することが望まれる。   Furthermore, since the cylindrical lens 130 itself has a tolerance, even if the cylindrical lens 130 is simply inserted behind the AOD 122, the completely static cylindrical lens effect cannot be removed. Moreover, since the tolerances of the optical system are different for each inspection apparatus, it is desirable to eliminate errors caused by the tolerances.

最も理想的には、AOD122の後方にシリンドリカルレンズ130を挿入して、且つ入力電圧Vinを最適の掃引波形にすることで、レーザ光がサンプル上を等速で移動し且つ全走査領域でサンプル上に非点収差ゼロで合焦する走査を実現することにある。そのための方法について、以下に説明する。   Most ideally, the cylindrical lens 130 is inserted behind the AOD 122 and the input voltage Vin is set to the optimum sweep waveform, so that the laser light moves on the sample at a constant speed and on the sample in the entire scanning region. In other words, it is possible to achieve scanning with focusing at zero astigmatism. A method for this will be described below.

図29は、レーザ光の走査における時間と入力電圧、回折角、非点収差、走査位置及び走査速度との関係を示す図である。図29(a)の様に、入力電圧Vinの掃引波形がリニアな場合は、AODによる回折角の変化は図29(b)の実線の通りになる。即ち、走査開始の時間t0では回折角の変化が遅く、中央の時間t1では回折角の変化が早く、更に、走査終了の時間t2では回折角の変化が遅くなる。それに伴い、図29(d)に示される通り、走査位置は実線の様に歪んみ、走査速度は最初と最後が遅く、中央のt1で早くなる。それに伴い、非点収差は、図29(c)に示した通りに、両端で小さく中央で大きくなる。   FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the scanning time of laser light and the input voltage, diffraction angle, astigmatism, scanning position, and scanning speed. When the sweep waveform of the input voltage Vin is linear as shown in FIG. 29A, the change in the diffraction angle due to AOD is as shown by the solid line in FIG. That is, the change in the diffraction angle is slow at the scan start time t0, the change in the diffraction angle is fast at the center time t1, and the change in the diffraction angle is slow at the scan end time t2. Accordingly, as shown in FIG. 29D, the scanning position is distorted as shown by a solid line, and the scanning speed is slow at the beginning and the end, and becomes fast at the center t1. Accordingly, astigmatism is small at both ends and large at the center as shown in FIG.

図30は、走査速度と非点収差との関係を示す図である。上記した通り、走査速度が高いと非点収差は大きくなり、走査速度が低いと非点収差は小さくなる。図30にて、縦軸はシリンドリカルレンズが挿入されない場合の非点収差と、挿入された場合の非点収差とを示す。シリンドリカルレンズが挿入されることで、ある速度v0 において走査方向の光は非点収差がゼロになる。従って、この速度v0 が全走査範囲で実現されれば、走査範囲全域で非点収差ゼロを実現することができるはずである。 FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the scanning speed and astigmatism. As described above, astigmatism increases when the scanning speed is high, and astigmatism decreases when the scanning speed is low. In FIG. 30, the vertical axis represents astigmatism when the cylindrical lens is not inserted and astigmatism when it is inserted. By inserting the cylindrical lens, the astigmatism of the light in the scanning direction becomes zero at a certain speed v 0 . Therefore, if this speed v 0 is realized in the entire scanning range, zero astigmatism should be realized in the entire scanning range.

図31は、理想的な入力電圧Vinの掃引電圧曲線を設定して高さ検出を行うフローチャート図である。本実施の形態例のフローチャートでは、電圧発振回路に与える電圧を任意に制御できる様にすると共に、走査光の反射した光の光量(光強度)を検出することで、光学系に固有の最適な走査速度v0と、その速度で一定して走査する為の入力電圧Vinの掃引電圧曲線を求める。それを行う為に、図32に示す2種類の設定用サンプルが利用される。設定用サンプル140は照射光の走査方向であるX軸に垂直なY軸方向に反射率が低い領域(斜線部分)と高い領域のパターンが形成される。このパターンは、例えばシリコン基板(反射率小、斜線部分)とその表面に形成したアルミニウム層(反射率大)から構成される。また、設定用サンプル142は、照射光の走査方向(X軸方向)に同様の反射率が低い領域(斜線部分)と高い領域のパターンが形成される。 FIG. 31 is a flowchart for detecting the height by setting an ideal sweep voltage curve of the input voltage Vin. In the flowchart of the present embodiment, the voltage applied to the voltage oscillation circuit can be arbitrarily controlled, and the light amount (light intensity) of the reflected light of the scanning light is detected, so that the optimum characteristic inherent to the optical system is obtained. A scanning voltage v 0 and a sweep voltage curve of the input voltage Vin for scanning at a constant speed are obtained. In order to do so, two types of setting samples shown in FIG. 32 are used. In the setting sample 140, a pattern with a low reflectance (shaded portion) and a high region are formed in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis, which is the scanning direction of the irradiation light. This pattern is composed of, for example, a silicon substrate (low reflectance, shaded portion) and an aluminum layer (high reflectance) formed on the surface thereof. In the setting sample 142, a pattern of a region with low reflectance (shaded portion) and a region with a high reflectance are formed in the scanning direction (X-axis direction) of irradiation light.

図31に示される通り、第一段階としてサンプル140に対して、シリンドリカルレンズ130の非曲面方向にレーザ光を走査して、光学系に固有の合焦点位置を検出する(ステップS30)。図33は、このステップS30の光学系の合焦位置を検出する方法を説明する図である。図33(a)に示される通り、電圧発振回路に与える入力電圧Vinを一定にし、レーザ光の走査をサンプル140の中央で止めた状態を維持する。そして、ステージを図中Y軸方向に等速度で移動し、その時の反射光の光量(光強度)をPSDやフォトダイオードでモニタする。その時に観測される光量と時間との関係は、図33(b)に示される通りであり、サンプル140のパターン境界の部分で光量が立ち上がる。その場合、ステージのZ軸方向を変化させたりレンズ位置を変化させたりして光路長を変化させて、光量の立ち上がり時間trが最も短い位置を検出する。その位置が、合焦点上にサンプルが位置している状態である。図33(b)の破線は、合焦点位置にない状態の時の光量波形であり、実線は合焦点位置にある状態の時の波形である。   As shown in FIG. 31, as a first step, the sample 140 is scanned with laser light in the non-curved surface direction of the cylindrical lens 130 to detect a focal point unique to the optical system (step S30). FIG. 33 is a diagram for explaining the method for detecting the focus position of the optical system in step S30. As shown in FIG. 33A, the input voltage Vin applied to the voltage oscillation circuit is made constant, and the state where the scanning of the laser beam is stopped at the center of the sample 140 is maintained. Then, the stage is moved at a constant speed in the Y-axis direction in the figure, and the amount of reflected light (light intensity) at that time is monitored by a PSD or a photodiode. The relationship between the amount of light observed at that time and time is as shown in FIG. 33B, and the amount of light rises at the pattern boundary portion of the sample 140. In that case, the optical path length is changed by changing the Z-axis direction of the stage or the lens position, and the position with the shortest rise time tr is detected. That position is the state where the sample is located on the focal point. The broken line in FIG. 33 (b) is a light amount waveform when not in the focal position, and the solid line is a waveform when in the focal position.

次に、第二段階として、AODで偏向された光の走査方向の焦点がステップS30で求めた合焦点位置に一致する走査速度を求める。即ち、非点収差ゼロになる走査速度v0 (図30参照)を求める工程である。 Next, as a second stage, a scanning speed at which the focal point of the light deflected by the AOD in the scanning direction matches the in-focus position obtained in step S30 is obtained. That is, this is a step of obtaining a scanning speed v 0 (see FIG. 30) at which astigmatism is zero.

図34は、その第二段階の非点収差ゼロの走査速度v0 を検出する工程を説明する図である。まず、サンプル142を上記のステップS30で求めた合焦位置に置いて、図34(a)に示される通り、電圧発振回路の入力電圧Vinをリニアに変化させレーザ光をサンプル142上のX軸方向に走査する。更に、入力電圧Vinは、図34(b)に示される通りその変化率をv1、v2 、v3 の如く変化させて、その時に検出される反射光の光量を図34(c)の如く検出する。実線v2で示された様な、光量の立ち上がり時間が最短になる時の電圧Vinの変化率v2 を求める。この変化率v2 で入力電圧Vinを与えた時に、サンプル142の中央のパターンエッジの位置で非点収差がゼロになっていることが理解される。 FIG. 34 is a diagram for explaining the process of detecting the scanning speed v 0 with zero astigmatism in the second stage. First, the sample 142 is placed at the in-focus position obtained in step S30 above, and the input voltage Vin of the voltage oscillation circuit is linearly changed as shown in FIG. Scan in the direction. Further, as shown in FIG. 34 (b), the change rate of the input voltage Vin is changed as v 1 , v 2 , v 3 , and the amount of reflected light detected at that time is changed as shown in FIG. 34 (c). It detects as follows. As indicated by the solid line v 2 , the rate of change v 2 of the voltage Vin when the rise time of the light amount becomes the shortest is obtained. It is understood that astigmatism is zero at the position of the pattern edge at the center of the sample 142 when the input voltage Vin is applied at this rate of change v 2 .

図34(b)の様にリニアに変化する入力電圧Vinの場合は、図34(d)に示される通りレーザ光の走査速度は、電圧発振回路の特性歪みにより走査の中央t1で大きく、最初t0と最後t2で小さくなる。従って、図34(b)の様に入力電圧Vinの変化率を変えると、走査速度は図34(d)に示される様に上下に変化する。   In the case of the input voltage Vin changing linearly as shown in FIG. 34B, the scanning speed of the laser light is large at the center t1 of the scanning due to the characteristic distortion of the voltage oscillation circuit as shown in FIG. It becomes smaller at t0 and last t2. Therefore, when the rate of change of the input voltage Vin is changed as shown in FIG. 34B, the scanning speed changes up and down as shown in FIG.

従って、パターンのエッジに対応する走査領域の中央の時間t1における実線の走査速度が、非点収差ゼロになる理想的な走査速度v0 である。以上の第二段階の工程は、図31のフローチャートのステップS32,S34,S36に対応する。この段階では、理想的な走査速度v0 をパターンエッジの位置で実現できる入力電圧Vinの変化率v1が判明したことになる。 Therefore, the scanning speed of the solid line at the center time t1 of the scanning area corresponding to the edge of the pattern is an ideal scanning speed v 0 at which astigmatism is zero. The above-described second stage process corresponds to steps S32, S34, and S36 in the flowchart of FIG. At this stage, the change rate v 1 of the input voltage Vin that can realize the ideal scanning speed v 0 at the position of the pattern edge has been found.

次に、第三回段階として、上記第二段階で非点収差がゼロの時の理想的な走査速度を求める。第二段階で求められた入力電圧Vinの変化率v1 を維持してレーザ光を走査しながら、サンプル142を走査方向にΔxだけ移動する。この時、図34(c)の如き反射光の光量(強度)の立ち上がり時刻の変化Δtを求める。その結果、非点収差ゼロの走査速度v0が、v0 =Δx/Δtとして求められる(S38)。 Next, as the third stage, an ideal scanning speed when the astigmatism is zero in the second stage is obtained. The sample 142 is moved by Δx in the scanning direction while scanning the laser beam while maintaining the change rate v 1 of the input voltage Vin obtained in the second stage. At this time, the change Δt in the rise time of the amount (intensity) of the reflected light as shown in FIG. As a result, the scanning speed v 0 with zero astigmatism is obtained as v 0 = Δx / Δt (S38).

そして、第四段階として、走査線上の全ての位置で上記理想的な走査速度v0となるような入力電圧Vinの掃引波形を求める(S40)。具体的な手法は種々考えられる。図35は、その一例を説明する為の図である。図35(b)に示される通り、電圧発振回路の入力電圧Vinを実線144の様に直線的に変化させると、その走査位置は、図35(a)の実線146に示される様に歪むことが明らかである。この走査位置の検出は、例えば、サンプル152のエッジ位置を走査方向(X軸方向)の複数の既知の位置に移動して、反射光の光量が立ち上がる時間をプロットすることにより簡単に求めることができる。 Then, as a fourth stage, a sweep waveform of the input voltage Vin is obtained so that the ideal scanning speed v 0 is obtained at all positions on the scanning line (S40). Various specific methods are conceivable. FIG. 35 is a diagram for explaining an example thereof. As shown in FIG. 35B, when the input voltage Vin of the voltage oscillation circuit is linearly changed as indicated by the solid line 144, the scanning position is distorted as indicated by the solid line 146 in FIG. Is clear. This detection of the scanning position can be easily obtained by, for example, moving the edge position of the sample 152 to a plurality of known positions in the scanning direction (X-axis direction) and plotting the rise time of the reflected light amount. it can.

そこで、図35(a)に示される実線146の走査位置を、破線147の如く直線的に変化する様にすることで、全走査範囲で理想の走査速度v0 を実現することができる。従って、実線146の走査位置を破線147の走査位置に変更できる様に、入力電圧Vinを変更する。その変更した時間毎の入力電圧vinをプロットすると、図35(b)の破線に示される理想的な掃引曲線145が求められる。 Therefore, by changing the scanning position of the solid line 146 shown in FIG. 35A linearly as shown by the broken line 147, the ideal scanning speed v 0 can be realized in the entire scanning range. Therefore, the input voltage Vin is changed so that the scanning position of the solid line 146 can be changed to the scanning position of the broken line 147. When the input voltage vin for each changed time is plotted, an ideal sweep curve 145 shown by a broken line in FIG. 35B is obtained.

従って、入力電圧Vinを理想的な掃引曲線145で電圧発振回路に与えることで、走査領域全域にわたり非点収差ゼロになる走査速度v0 での走査を実現することができる。以上の4つの段階を経て、入力電圧Vinの初期設定が終了する。この初期設定により求められた入力電圧Vinの掃引曲線は、光学系の公差、シリンドリカルレンズの公差、電圧発振回路の固有の特性を全て考慮して全走査領域で非点収差がゼロになる曲線である。また、等速度の走査が実現される掃引曲線である。従って、高さ検出装置としては、単に、サンプル140と142を走査してその時の反射光の光量の変化を観測することにより、理想的な入力電圧Vinの掃引曲線を求めることができる。 Therefore, by applying the input voltage Vin to the voltage oscillation circuit with an ideal sweep curve 145, it is possible to realize scanning at a scanning speed v 0 where astigmatism is zero over the entire scanning region. The initial setting of the input voltage Vin is completed through the above four steps. The sweep curve of the input voltage Vin obtained by this initial setting is a curve in which the astigmatism is zero in the entire scanning region in consideration of all of the tolerance of the optical system, the tolerance of the cylindrical lens, and the inherent characteristics of the voltage oscillation circuit. is there. Moreover, it is a sweep curve in which scanning at an equal speed is realized. Therefore, as a height detection device, an ideal sweep curve of the input voltage Vin can be obtained by simply scanning the samples 140 and 142 and observing the change in the amount of reflected light at that time.

そこで、図31のステップS42乃至S46に示される通り、被測定物のサンプルをステージに載せて、上記第一段階で求めた合焦位置の光学系の状態で、上記第四段階で求めた入力電圧Vinの掃引曲線によりレーザ光を走査し、三角測量法によりサンプルの高さを検出する。この高さ検出は、全ての検査すべきサンプルの検査が終了するまで行われる。この高さ検出工程においては、既に述べた通り、レーザ素子の駆動信号を最適に変調し、検出される光点位置検出素子PSDの出力を補正することで、より精度の高い高さ検出を行うことができる。   Therefore, as shown in steps S42 to S46 of FIG. 31, the sample of the object to be measured is placed on the stage, and the input obtained in the fourth stage in the state of the optical system at the in-focus position obtained in the first stage. Laser light is scanned by a sweep curve of voltage Vin, and the height of the sample is detected by triangulation. This height detection is performed until the inspection of all the samples to be inspected is completed. In this height detection step, as described above, the laser element drive signal is optimally modulated, and the output of the detected light spot position detection element PSD is corrected, thereby performing more accurate height detection. be able to.

図36は、上記した理想的な入力電圧Vinの掃引曲線を求める為の検査装置の構成例を示す図である。この構成例では、レーザ光源4からのレーザ光がAOD122により偏向され、シリンドリカルレンズ130及び走査側の光学系150を経由してステージ152上のサンプルに照射される。電圧発振回路120に与えられる入力電圧Vinを掃引することにより、レーザ光がステージ152上のサンプル上を走査される。受光光学系154を経由した反射光は、光センサ156でその光量が検出される。光センサ156は、例えば光点位置検出素子PSDで良く、その出力信号の和(a+b)が光量(光強度)である。また、フォトダイオードでもよい。検出された光量は、A/D変換回路158でデジタル値に変換され、CPU160に供給される。   FIG. 36 is a diagram illustrating a configuration example of an inspection apparatus for obtaining the above-described ideal input voltage Vin sweep curve. In this configuration example, the laser light from the laser light source 4 is deflected by the AOD 122 and irradiated onto the sample on the stage 152 via the cylindrical lens 130 and the scanning optical system 150. By sweeping the input voltage Vin applied to the voltage oscillation circuit 120, the laser beam is scanned over the sample on the stage 152. The amount of light reflected by the light receiving optical system 154 is detected by the optical sensor 156. The optical sensor 156 may be, for example, a light spot position detection element PSD, and the sum (a + b) of the output signals is the light amount (light intensity). A photodiode may also be used. The detected light amount is converted into a digital value by the A / D conversion circuit 158 and supplied to the CPU 160.

CPU160は、メモリ162やディスプレイ164に接続される。更に、CPU160は、レーザ光源の駆動信号175をD/A変換回路168を介してレーザドライバ170に与える。また、CPU160は、電圧発振回路120の入力電圧値の信号176を与える。更に、ステージコントローラ172にステージ駆動命令信号177を与える。ステージコントローラ172によりステージドライバ174が駆動され、ステージ152に駆動される。   The CPU 160 is connected to the memory 162 and the display 164. Further, the CPU 160 supplies a laser light source drive signal 175 to the laser driver 170 via the D / A conversion circuit 168. Further, the CPU 160 gives a signal 176 of the input voltage value of the voltage oscillation circuit 120. Further, a stage drive command signal 177 is given to the stage controller 172. A stage driver 174 is driven by the stage controller 172 and driven by the stage 152.

図36に示した検査装置であれば、電圧発振回路120への入力電圧VinをCPU160により任意に変化させ、その時に検出される光量を監視することができる。また、ステージ152を任意の位置、方向に移動させながら、検出される光量を監視することができる。   With the inspection apparatus shown in FIG. 36, the input voltage Vin to the voltage oscillation circuit 120 can be arbitrarily changed by the CPU 160, and the amount of light detected at that time can be monitored. Further, the detected light amount can be monitored while moving the stage 152 in an arbitrary position and direction.

更に、補正パターンとして全走査領域で均一な反射率を有するパターンを加え、その均一なパターン上を走査した時の反射光の光量を観察し、光量にむらがあればそれを打ち消す様にレーザ駆動信号を変調することが好ましい。その結果、AODの透過率特性、光学系の視野特性、サンプルの反射特性に起因する反射強度のむら等を補正することができる。   Furthermore, as a correction pattern, a pattern having a uniform reflectance in the entire scanning region is added, the amount of reflected light when the uniform pattern is scanned is observed, and if there is unevenness in the amount of light, laser driving is performed. It is preferable to modulate the signal. As a result, it is possible to correct unevenness in the reflection intensity caused by the transmittance characteristics of the AOD, the visual field characteristics of the optical system, and the reflection characteristics of the sample.

上記した音響光学偏向器が有するシリンドリカルレンズ効果に起因して発生する非点収差を除去した状態で、被測定資料のバンプ付きLSIチップの表面を等速で走査することができる。従って、高速に走査させても精度の高い高さ検査を行うことができる。   With the astigmatism generated due to the cylindrical lens effect of the acoustooptic deflector described above removed, the surface of the LSI chip with bumps of the material to be measured can be scanned at a constant speed. Therefore, a high-precision height inspection can be performed even when scanning is performed at high speed.

以上説明した通り、本発明によれば、半導体チップ等の表面に形成されたバンプの頂点部の照射強度の変調を高速にかつ正確に行うことができる。従って、バンプの高さ検査工程を高速にかつ精度良く行うことができる。   As described above, according to the present invention, the irradiation intensity at the apex portion of the bump formed on the surface of the semiconductor chip or the like can be modulated at high speed and accurately. Therefore, the bump height inspection process can be performed at high speed and with high accuracy.

更に、半導体チップ以外の被検査物であっても、同様に高速で高精度にその高さ検査を行うことができる。   Furthermore, even for an object to be inspected other than a semiconductor chip, the height inspection can be similarly performed at high speed and with high accuracy.

更に、本発明によれば、バンプ等の表面形状が曲面であることに伴う高さ検出値の誤差を適切に補正することができるので、より正確な高さの検出を行うことができる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to appropriately correct an error in the height detection value due to the curved surface shape of the bump or the like, so that more accurate height detection can be performed.

更に、本発明によれば、被検査資料の表面を、非点収差がなく等速で照射光を走査することができる。   Furthermore, according to the present invention, the surface of the material to be inspected can be scanned with irradiation light at a constant speed without astigmatism.

半導体チップの表面に形成されたバンプ端子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bump terminal formed in the surface of a semiconductor chip. バンプ端子が形成されている半導体チップ1の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of semiconductor chip 1 in which a bump terminal is formed. バンプに対してレーザー光を走査してバンプの高さを検出する方法を説明する平面図である。It is a top view explaining the method of scanning a laser beam with respect to a bump and detecting the height of a bump. バンプに対してレーザー光を走査してバンプの高さを検出する方法を説明する側面図である。It is a side view explaining the method of scanning a laser beam with respect to a bump and detecting the height of a bump. 照射光の強度とPSDが検知する光量との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the intensity | strength of irradiation light, and the light quantity which PSD detects. 変調方法を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the modulation method. バンプ2近傍での反射光の光量の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the light quantity of the reflected light in the bump 2 vicinity. 変調領域を拡大した図である。It is the figure which expanded the modulation area. 本発明にかかる変調方法を説明するための照射強度と検知光量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the irradiation intensity for demonstrating the modulation method concerning this invention, and a detected light quantity. 本発明の実施の形態例の高さ検査装置の構造図である。1 is a structural diagram of a height inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 他の変調領域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another modulation area | region. 三角測量法の原理を説明する図であるIt is a figure explaining the principle of triangulation バンプの高さ測定の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the height measurement of a bump. バンプの高さ測定の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the height measurement of a bump. バンプの高さ測定の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the height measurement of a bump. 本実施の形態例の高さ検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the height inspection apparatus of the example of this embodiment. 図16の高さ測定装置を利用して測定する時のフローチャート図である。It is a flowchart figure at the time of measuring using the height measuring apparatus of FIG. 補正用変換関数の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conversion function for a correction | amendment. 補正用変換関数の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conversion function for a correction | amendment. 補正用テーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the table for correction | amendment. 本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the height inspection apparatus of the example of this embodiment. 本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the height inspection apparatus of the example of this embodiment. 本実施の形態例の高さ検査装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the height inspection apparatus of the example of this embodiment. 音響光学偏向器を示す図である。It is a figure which shows an acousto-optic deflector. 音響光学偏向器の非点収差を説明する図である。It is a figure explaining the astigmatism of an acousto-optic deflector. AODのシリンドリカルレンズ効果をなくす為の照射光学系の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the irradiation optical system for eliminating the cylindrical lens effect of AOD. 電圧発振回路の特性歪みによる動的なシリンドリカルレンズ効果を説明する図である。It is a figure explaining the dynamic cylindrical lens effect by the characteristic distortion of a voltage oscillation circuit. 電圧発振回路の入力電圧Vinに対する出力の周波数特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of the frequency characteristic of the output with respect to the input voltage Vin of a voltage oscillation circuit. レーザ光の走査における時間と入力電圧、回折角、非点収差、走査位置及び走査速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time in the scanning of a laser beam, input voltage, a diffraction angle, astigmatism, a scanning position, and a scanning speed. 走査速度と非点収差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a scanning speed and astigmatism. 理想的な入力電圧Vinの掃引電圧曲線を設定して高さ検出を行うフローチャート図である。It is a flowchart figure which sets the sweep voltage curve of the ideal input voltage Vin, and performs height detection. 2種類のサンプルを示す図である。It is a figure which shows two types of samples. 光学系の合焦位置を検出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to detect the focus position of an optical system. 非点収差ゼロの走査速度v0 を検出する工程を説明する図である。It is diagrams illustrating a process of detecting a scanning speed v 0 of the astigmatism-zero. 入力電圧Vinの掃引波形を求める方法の例を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating the example of the method of calculating | requiring the sweep waveform of the input voltage Vin. 理想的な入力電圧Vinの掃引曲線を求める為の検査装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the test | inspection apparatus for calculating | requiring the sweep curve of the ideal input voltage Vin.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体チップ
2 バンプ端子
4 レーザー光源
5、122 音響光学偏向器、OAD
6 対物レンズ
7 PSD、光点位置検出素子
8、9 ステージ
12 CCDカメラ
17 変調回路
18 レーザ駆動回路
40 変調領域
41 バンプ頂点領域
42 バンプ影領域
50 制御部
51 CADデータ
120 駆動回路、電圧発振回路
130 シリンドリカルレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Bump terminal 4 Laser light source 5, 122 Acoustooptic deflector, OAD
6 Objective lens 7 PSD, light spot position detection element 8, 9 Stage 12 CCD camera 17 Modulation circuit 18 Laser drive circuit 40 Modulation area 41 Bump apex area 42 Bump shadow area 50 Control unit 51 CAD data 120 Drive circuit, voltage oscillation circuit 130 Cylindrical lens

Claims (2)

入射光を音響光学偏向器により偏向し、その偏向されて広がった前記入射光をシリンドリカルレンズで平行光線に戻し、その平行光線に戻された前記入射光を入射光学系を介して被検査物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検査方法において、
前記音響光学偏向器に走査用周波数信号を与える駆動回路の入力信号を変化させながら、前記被検査物が載置されるステージ上の、反射率が異なる第1の領域と第2の領域が形成されたパターンを有する設定用サンプルに前記入射光を走査し、その反射光の光量を観測することにより、前記入射光が該設定用サンプル上において非点収差がなく合焦し更に等速度で走査されるような前記入力信号の掃引曲線を求める設定工程と、
前記掃引曲線に従って前記入力信号を前記駆動回路に与えて、前記入射光を前記被測定物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検出工程とを有し、
前記設定工程は、前記音響光学偏向器の走査方向と垂直方向の入射光の合焦位置が前記第1の領域と前記第2の領域が前記垂直方向に形成された第1の前記設定用サンプル上に位置する様に前記入射光学系及びステージの位置を設定する第一の工程と、前記第一の工程で設定された前記入射光学系及びステージの位置の状態で、前記音響光学偏向器に走査用周波数信号を与える駆動回路の入力信号を変化させながら、前記第1の領域と前記第2の領域が前記走査方向に形成された第2の前記設定用サンプルに前記入射光を走査し、その反射光の光量を観測することにより、前記走査方向の入射光の合焦位置が前記設定用サンプル上に位置する走査速度を検出する第二の工程と、前記入射光が前記設定用サンプル上の走査領域内で前記走査速度を保つことができる前記入力信号の掃引曲線を求める第三の工程とを有することを特徴とする高さ検査方法。
The incident light is deflected by an acousto-optic deflector, and the deflected and spread incident light is returned to a parallel light beam by a cylindrical lens, and the incident light returned to the parallel light beam is incident on the object to be inspected via the incident optical system. In the height inspection method of scanning on the surface, imaging the reflected light from the surface on the light spot position detecting means, and detecting the height of the surface from the imaged light spot position,
A first region and a second region having different reflectivities are formed on a stage on which the inspection object is placed while changing an input signal of a driving circuit that supplies a scanning frequency signal to the acousto-optic deflector. By scanning the incident light on a setting sample having a patterned pattern and observing the amount of reflected light, the incident light is focused on the setting sample without astigmatism and further scanned at a constant speed. A setting step for obtaining a sweep curve of the input signal as
The input signal is applied to the drive circuit according to the sweep curve, the incident light is scanned on the surface of the object to be measured, and the reflected light from the surface is imaged on the light spot position detecting means, and the image is formed. A height detection step of detecting the height of the surface from the light spot position made ,
In the setting step, the first setting sample in which the focus position of incident light in a direction perpendicular to the scanning direction of the acousto-optic deflector is formed in the first region and the second region in the vertical direction. In the first step of setting the position of the incident optical system and the stage so as to be positioned above, and in the state of the position of the incident optical system and the stage set in the first step, the acousto-optic deflector While changing the input signal of the drive circuit that gives the scanning frequency signal, the incident light is scanned onto the second setting sample in which the first region and the second region are formed in the scanning direction, A second step of detecting a scanning speed at which an in-focus position of incident light in the scanning direction is located on the setting sample by observing the amount of reflected light; and the incident light is on the setting sample. The scanning speed within the scanning area Height inspection method characterized by having a third step of obtaining a sweeping curve of the input signal can be kept.
入射光を音響光学偏向器により偏向し、その偏向されて広がった前記入射光をシリンドリカルレンズで平行光線に戻し、その平行光線に戻された前記入射光を入射光学系を介して被検査物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検査装置において、
前記音響光学偏向器に走査用周波数信号を与える駆動回路の入力信号を変化させながら、前記被検査物が載置されるステージ上の、反射率が異なる第1の領域と第2の領域が形成されたパターンを有する設定用サンプルに前記入射光を走査し、その反射光の光量を観測することにより、前記入射光が該設定用サンプル上において非点収差がなく合焦し更に等速度で走査されるような前記入力信号の掃引曲線を求める設定手段と、
前記掃引曲線に従って前記入力信号を前記駆動回路に与えて、前記入射光を前記被測定物の表面上に走査し、その表面からの反射光を光点位置検出手段に結像させ、その結像した光点位置から前記表面の高さを検知する高さ検出手段とを有し、
前記設定手段は、前記音響光学偏向器の走査方向と垂直方向の入射光の合焦位置が前記第1の領域と前記第2の領域が前記垂直方向に形成された第1の前記設定用サンプル上に位置する様に前記入射光学系及びステージの位置を設定する第一の手段と、前記第一の手段で設定された前記入射光学系及びステージの位置の状態で、前記音響光学偏向器に走査用周波数信号を与える駆動回路の入力信号を変化させながら、前記第1の領域と前記第2の領域が前記走査方向に形成された第2の前記設定用サンプルに前記入射光を走査し、その反射光の光量を観測することにより、前記走査方向の入射光の合焦位置が前記設定用サンプル上に位置する走査速度を検出する第二の手段と、前記入射光が前記設定用サンプル上の走査領域内で前記走査速度を保つことができる前記入力信号の掃引曲線を求める第三の手段とを有することを特徴とする高さ検査装置。
The incident light is deflected by an acousto-optic deflector, and the deflected and spread incident light is returned to a parallel light beam by a cylindrical lens, and the incident light returned to the parallel light beam is incident on the object to be inspected via the incident optical system. In a height inspection apparatus that scans on the surface, forms an image of reflected light from the surface on the light spot position detection means, and detects the height of the surface from the light spot position formed on the surface,
A first region and a second region having different reflectivities are formed on a stage on which the inspection object is placed while changing an input signal of a driving circuit that supplies a scanning frequency signal to the acousto-optic deflector. By scanning the incident light on a setting sample having a patterned pattern and observing the amount of reflected light, the incident light is focused on the setting sample without astigmatism and further scanned at a constant speed. Setting means for obtaining a sweep curve of the input signal,
The input signal is applied to the drive circuit according to the sweep curve, the incident light is scanned on the surface of the object to be measured, and the reflected light from the surface is imaged on the light spot position detecting means, and the image is formed. A height detecting means for detecting the height of the surface from the light spot position ,
The setting means includes a first setting sample in which a focus position of incident light in a direction perpendicular to a scanning direction of the acousto-optic deflector is formed in the first region and the second region in the vertical direction. A first means for setting the position of the incident optical system and the stage so as to be positioned above, and the position of the incident optical system and the stage set by the first means in the acousto-optic deflector. While changing the input signal of the drive circuit that gives the scanning frequency signal, the incident light is scanned onto the second setting sample in which the first region and the second region are formed in the scanning direction, A second means for detecting a scanning speed at which a focus position of the incident light in the scanning direction is located on the setting sample by observing a light amount of the reflected light; and the incident light on the setting sample. The scanning speed within the scanning area Height inspection apparatus characterized by having a third means for determining the sweep curve of the input signal can be kept.
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