JPH06201332A - Inspection device for appearance of bump - Google Patents

Inspection device for appearance of bump

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JPH06201332A
JPH06201332A JP61793A JP61793A JPH06201332A JP H06201332 A JPH06201332 A JP H06201332A JP 61793 A JP61793 A JP 61793A JP 61793 A JP61793 A JP 61793A JP H06201332 A JPH06201332 A JP H06201332A
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light
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laser
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博之 塚原
Yoshitaka Oshima
美隆 大嶋
Takashi Fuse
貴史 布施
Moritoshi Ando
護俊 安藤
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Abstract

PURPOSE:To accurately inspect whether a bump is good or defective by using a bump appearance inspection device for inspecting the height of the bump by radiating the scanning light from a semiconductor laser to the bump on a semiconductor chip. CONSTITUTION:The level of a driving signal LD is modulated by a laser modulation circuit 46 so that a first laser beam of first energy intensity corresponding to first reflectance, and a second laser beam of second energy intensity corresponding to second reflectance are alternately emitted from a semiconductor laser 14. Output currents Ia, Ib of a PSD(Position Sensitive Detector) 12 are sampled by a sample hold circuit 47 at an emission timing of the laser beam of the first energy intensity based on the driving signal LD, and by a sample hold circuit 48 at an emission timing of the laser beam of the second energy intensity. The height of the bump 1 from the surface of a chip 2 is calculated by a bump height calculation means consisting of each calculation circuit 49, 50 and a height detection/correction circuit 51, based on the sampling results of the sample hold circuits 47, 48.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

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

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

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

【0004】[0004]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0023】[0023]

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

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

【0025】同図(A)はチップ面からの反射光が適当
な大きさになるようにレーザ光Lのエネルギ強度を一定
として検査した場合を示すが、バンプ2をはんだバンプ
により形成するとチップ面の反射率はバンプの反射率よ
りもかなり高いため、式(2)においてPSDでの受光
量を表す分母(Va+Vb)の値を小さく設定しても、
Tb 以外の時間はチップ面の形状に応じて高さhが算出
される。しかし、PSDでの受光量が少ないためにバン
プからの反射光量が少なくなり、PSDや回路でのショ
ットノイズや熱雑音のために、時間Tb では図示のとお
りS/N比が低下してノイズの影響を受けてしまう。
FIG. 1A shows a case where the energy intensity of the laser beam L is inspected so that the reflected light from the chip surface has an appropriate size, and the inspection is performed. Since the reflectance of is much higher than the reflectance of the bump, even if the value of the denominator (Va + Vb) representing the amount of light received by the PSD in equation (2) is set small,
For times other than Tb, the height h is calculated according to the shape of the chip surface. However, since the amount of light received by the PSD is small, the amount of light reflected from the bumps is small, and due to shot noise and thermal noise in the PSD and the circuit, at time Tb, the S / N ratio decreases and the noise is reduced. I will be affected.

【0026】一方、同図(B)はバンプからの反射光が
適当な大きさになるようにレーザ光Lのエネルギ強度を
上記よりも強めて一定として検査した場合を示すが、時
間Tb ではノイズの影響を受けずにバンプの形状に応じ
て高さhが算出される。しかし、Tb 以外の時間は、P
SDでの受光量が多くなりすぎて出力電流Ia及びIb
が飽和し、図示のとおり算出値hがなまってしまう問題
があった。
On the other hand, FIG. 3B shows a case where the energy intensity of the laser beam L is intensified more than the above so as to make the reflected light from the bumps have an appropriate size, and the inspection is performed. The height h is calculated according to the shape of the bump without being affected by. However, at times other than Tb, P
The amount of light received at SD becomes too large and the output currents Ia and Ib
Was saturated and the calculated value h was blunted as shown in the figure.

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

【0028】[0028]

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

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

【0030】[0030]

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

【0031】[0031]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0048】[0048]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体チップ 2 バンプ 13 走査光学系 14 半導体レーザ 20 結像レンズ 21 PSD(Position Sensitive Detecter) 41 搬送部 46 レーザ変調回路 47,48 サンプルホールド回路 49 バンプ高さ演算回路 50 チップ面高さ演算回路 51 高さ検出補正回路 1 Semiconductor Chip 2 Bump 13 Scanning Optical System 14 Semiconductor Laser 20 Imaging Lens 21 PSD (Position Sensitive Detector) 41 Conveying Section 46 Laser Modulation Circuit 47, 48 Sample Hold Circuit 49 Bump Height Calculation Circuit 50 Chip Surface Height Calculation Circuit 51 Height detection correction circuit

フロントページの続き (72)発明者 安藤 護俊 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Gotoshi Ando 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザ(14)と、 駆動信号(LD)を入力され、該駆動信号(LD)のレ
ベルに応じたエネルギ強度のレーザ光を該半導体レーザ
(14)に励起させる励起手段(46)と、 第1の反射率を有するチップ表面に第2の反射率を有す
るバンプ(2)が形成された半導体チップ(1)を、該
半導体レーザ(14)からのレーザ光により走査する走
査手段(13,41)と、 入射光の入射位置に応じた光検出信号(Ia,Ib) を生成す
る光検出手段(21)と、 該半導体チップ(1)からの反射光を上記入射光として
該光検出手段(21)に結像させる結像手段(20)と
を具備し、 該光検出手段(21)からの光検出信号(Ia,Ib) に基づ
いて該バンプ(2)の外観を検査するバンプ外観検査装
置において、 前記半導体レーザ(14)が前記第1の反射率に応じた第
1のエネルギ強度のレーザ光と前記第2の反射率に応じ
た第2のエネルギ強度のレーザ光を交互に発射するよ
う、前記励起手段(46)への前記駆動信号(LD)の
レベルを変調する変調手段(46)と、 前記駆動信号(LD)に基づいて、前記光検出手段(2
1)からの光検出信号(Ia,Ib) を前記第1のエネルギ強
度のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリングす
る第1のサンプリング手段(47)と、 前記駆動信号(LD)に基づいて、前記光検出手段(2
1)からの光検出信号(Ia,Ib) を前記第2のエネルギ強
度のレーザ光が発射されるタイミングでサンプリングす
る第2のサンプリング手段(48)と、 該第1及び第2のサンプリング手段(47,48)のサ
ンプリング結果に基づいて、前記バンプ(2)の前記チ
ップ表面からの高さを算出するバンプ高さ算出手段(4
9,50,51)とを具備したことを特徴とするバンプ外
観検査装置。
1. A semiconductor laser (14), and a pumping means () for inputting a drive signal (LD) and for exciting the semiconductor laser (14) with laser light having an energy intensity corresponding to the level of the drive signal (LD). 46) and scanning for scanning the semiconductor chip (1) having the bumps (2) having the second reflectance formed on the surface of the chip having the first reflectance with the laser light from the semiconductor laser (14). Means (13, 41), light detecting means (21) for generating light detection signals (Ia, Ib) according to the incident position of the incident light, and reflected light from the semiconductor chip (1) as the incident light. An image forming means (20) for forming an image on the light detecting means (21), and based on the light detection signals (Ia, Ib) from the light detecting means (21), the appearance of the bump (2) is determined. In the bump appearance inspection device for inspecting, the semiconductor laser (14) is The excitation means (46) is configured to alternately emit laser light having a first energy intensity corresponding to a first reflectance and laser light having a second energy intensity corresponding to the second reflectance. A modulation means (46) for modulating the level of the drive signal (LD), and the light detection means (2) based on the drive signal (LD).
1) sampling means (47) for sampling the light detection signals (Ia, Ib) from 1) at the timing when the laser light of the first energy intensity is emitted; and based on the drive signal (LD), The light detecting means (2
Second sampling means (48) for sampling the light detection signals (Ia, Ib) from 1) at the timing when the laser light of the second energy intensity is emitted; and the first and second sampling means (48). Bump height calculation means (4) for calculating the height of the bump (2) from the chip surface based on the sampling result of (47, 48).
9, 50, 51), and a bump appearance inspection device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08271229A (en) * 1995-03-29 1996-10-18 Nec Corp Solder height detection device
WO1997037378A1 (en) * 1996-04-02 1997-10-09 Komatsu Ltd. Visual inspection device for wafer bump and height measuring device

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