JPH06323824A - バンプ外観検査方法およびバンプ外観検査装置 - Google Patents

バンプ外観検査方法およびバンプ外観検査装置

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JPH06323824A
JPH06323824A JP5111503A JP11150393A JPH06323824A JP H06323824 A JPH06323824 A JP H06323824A JP 5111503 A JP5111503 A JP 5111503A JP 11150393 A JP11150393 A JP 11150393A JP H06323824 A JPH06323824 A JP H06323824A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バンプの表面状態からの種々の影響をある範
囲内で許容しつつ欠陥特徴を抽出する。 【構成】 機構制御部１２は、チップ２上に形成された
バンプ１がＣＣＤ１０の光軸５の直下に位置するように
ウエハ３が搭載されたステージ１１を移動する。画像処
理部１５は、ＣＣＤ１０によって撮像された画像に各バ
ンプ１を取り囲む基準ウインドウを設定する。さらに、
この基準ウインドウを各種欠陥の特徴量抽出に最適なよ
うに拡大したり小ウインドウに分割したりして再設定
し、この再設定されたウインドウ内の画像情報に基づい
て各種欠陥の特徴量を抽出する。ＣＰＵ１４は、画像処
理部１５によって抽出された特徴量に統計処理を施して
評価値を算出し、この評価値に基づいて欠陥バンプを検
出する。さらに、機構制御部１２を制御してステージ１
１を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップの電極
部に形成されたバンプの外観不良をテープキャリッジパ
ッケージダイ検査時に検査するバンプ外観検査方法およ
びバンプ外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップの電極部に形成されたバン
プによって半導体チップを回路基板に接合する方法は、
印刷回路板のような回路基板の表面に半導体チップを接
合するための優良な方法である。このようなバンプによ
る半導体チップと回路基板との接合は、例えば次のよう
にして実施される。先ず、半導体チップ上の各バンプが
印刷回路板の表面上における対応する金属化領域と接触
状態で符合するように、上記半導体チップを印刷回路板
上に載置する。そして、上記半導体チップおよび印刷回
路板を加熱して上記バンプを熔融し、上記半導体チップ
の電極部と印刷回路板上の金属化領域とを接合させるの
である。
【０００３】バンプ形成プロセスによって上記半導体チ
ップ上に作成されるバンプの信頼性は、プロセス中にお
けるバンプの欠落や欠陥によって低下する。例えば、バ
ンプが欠落していたり、バンプ形成中に気泡が混入して
凹部が形成されたり、バンプ成長不良によってバンプ高
さが不十分である場合には、半導体チップと回路基板と
の接合箇所間に電気的接続が得られない。
【０００４】また、隣接する二つのバンプ間が短絡する
と所望しない短絡回路が生じてしまう。さらに、隣接す
る二つのバンプ間の距離が余りにも接近している場合に
は、後にバンプを熔融する際に両バンプが橋絡して所望
しない短絡が生ずる。
【０００５】上述のようなバンプ欠陥は、バンプ形成プ
ロセス終了後に、実態顕微鏡を用いて目視検査によって
除去するようにしている。ところが、人員雇用の難しさ
や人的起因による品質の変動(欠陥を見逃す等の不確実
性や合否基準の変動等の不一致性)から、バンプ検査の
自動化が望まれている。
【０００６】従来、自動化されたバンプ検査方法とし
て、次のようなものがある。鏡面状の３次元形状の突出
部のある物品表面を暗視野照明法によって照明し、得ら
れる影像を上記物品に対して光軸が垂直になるように設
置されたＣＣＤ(電荷結合素子)のような影像捕捉手段を
用いて捕捉する。
【０００７】そして、上記捕捉した画像内に、バンプが
存在する領域全体を囲む第１のウインドウとこの第１の
ウインドウ内における各バンプを囲む第２のウインドウ
とを設定する。そして、第１のウインドウ内の画像から
バンプ位置,大きさ,隣接バンプとの間隔および数を測定
し、第２のウインドウ内の画像から寸法,形状および輝
度を測定する。そして、測定された各値と基準値とを比
較して、ある偏差が認められた場合には対象バンプを欠
陥バンプであると判定するのである。
【０００８】また、明視野照明法によって照射されたバ
ンプの影像を捕捉して得られた画像を暗視野照明法での
場合と同様な方法で処理することによっても検査でき
る。また、このバンプ検査方法によれば、特定の欠陥
(例えば、短絡およびバンプ成長不良等)の判定が可能で
ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のバンプ検査
方法は、バンプ検査に対して非常に有用である。しかし
ながら、以下に述べるように検査不可能な欠陥が存在す
る。
【００１０】すなわち、上記従来のバンプ検査方法にお
いては、鏡面状の３次元形状を有する突出物を検査対象
としている。ところが、バンプには、その形成プロセス
によっては表面が鏡面でないバンプが存在し、このよう
な非鏡面バンプに対しては全く非力である。
【００１１】また、上述のように、上記従来のバンプ検
査方法においては、上記バンプを囲む第２のウインドウ
内の画像のみから特徴情報を抽出して直接基準値と比較
している。したがって、上記物品表面を暗視野照明法で
照射して撮像した際に取り込まれたバンプ表面の微小な
凹凸の情報が、そのまま欠陥情報の要素となってしま
う。そのために、良品バンプであっても欠陥バンプであ
ると評価されて、評価結果が虚報となる場合がある。上
記バンプ上に付く傷には種々の程度がある。例えば、回
路動作テストを終了したバンプにはプローバの跡が付
く。また、オペレータの作業ミスや搬送によっても傷が
付く。ところが、このような傷は、後工程の組立では問
題にならない程度の傷であり、基本的には良品と判定さ
れるべきものである。ところが、これらの傷もバンプ表
面の欠陥凹凸として捕えられて虚報になる可能性が高
い。勿論、バンプ高さおよび形状を著しく侵す傷は欠陥
として評価されねばならない。
【００１２】また、上記バンプの形状にはバンプ形成プ
ロセスによって差異がある。代表的な形状として、半球
状のボール型,マッシュルーム型,直方体のストレート型
等がある。これらバンプ形状の差異は表面状態の違いを
引き起こすために、バンプの形状によっては表面の画像
から欠陥の特徴抽出が容易である場合とそうでない場合
とがある。すなわち、上記バンプの種類によっては表面
に凹凸を形成するバンプがあり、バンプ形成における形
状の不揃い(許容範囲内であれば欠陥とはならない)も要
因となって、バンプの表面画像から欠陥の特徴を抽出す
るのを困難なものとしている。
【００１３】そこで、この発明の目的は、バンプの表面
状態からの種々の影響をある範囲内で許容しつつ欠陥特
徴を抽出できるバンプ外観検査方法およびバンプ外観検
査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明のバンプ外観検査方法は、半導体チップ
上における複数のパッド電極の夫々に形成されたバンプ
の表面を全周から所定角度で照射し、複数のバンプの影
像を撮像手段で捕捉して得られた画像情報を画像メモリ
に格納し、上記画像メモリに格納された画像情報に基づ
いて上記撮像手段によって影像が捕捉された各バンプの
位置を認識して位置データを得、この得られた位置デー
タおよび上記画像メモリに格納された画像情報に基づい
て上記バンプ影像における各バンプの周囲を囲む基準ウ
インドウを設定し、バンプ表面の状態に応じて欠陥の特
徴量を正しく抽出できるように上記各基準ウインドウに
基づいて新たにウインドウを再設定してこの再設定され
た各ウインドウ内の画像情報から上記特徴量を抽出し、
上記複数のバンプに係る上記特徴量に対して所定の統計
処理を施して許容範囲を有するように求められた評価値
と個々の特徴量とを比較して、上記許容範囲外に在る特
徴量に係るバンプを欠陥バンプとして認識することを特
徴としている。
【００１５】また、第２の発明は、第１の発明のバンプ
外観検査方法において、上記ウインドウの再設定は、上
記各基準ウインドウをバンプ周縁の高輝度部とその高輝
度部より内側の低輝度部との境界まで縮小し、さらに上
記各縮小ウインドウを複数の小ウインドウに分割するこ
とによって実施し、上記評価値は、上記各縮小ウインド
ウ夫々における上記複数の小ウインドウのうち上記各縮
小ウインドウ内での位置が同じ小ウインドウ内の画像情
報から抽出された特徴量に基づいて求めて、上記バンプ
の低輝度部における傷や表面粗さの影響をある範囲内で
許容可能に成したことを特徴としている。
【００１６】また、第３の発明は、第２の発明のバンプ
外観検査方法によって認識された半導体チップ上の欠陥
バンプを欠陥候補バンプとして選出し、上記欠陥候補バ
ンプを選出する際に再設定された上記各縮小ウインドウ
内中央部に小ウインドウを設定し、上記欠陥候補バンプ
を選出する際に画像メモリに格納された上記各縮小ウイ
ンドウ内の画像情報を欠陥部の特徴が正しく現れるよう
な閾値で２値化し、上記各小ウインドウから成る第１ウ
インドウ内の２値画像情報から第１特徴量を抽出する一
方、上記各縮小ウインドウ内における上記小ウインドウ
の領域をマスクして成る第２ウインドウ内の２値画像情
報から第２特徴量を抽出し、上記抽出された第１特徴量
および第２特徴量を用いて所定の演算によって欠陥の特
徴量を算出し、上記各欠陥候補バンプに係る上記特徴量
に対して統計処理を施して許容範囲を有するように求め
られた評価値と個々の特徴量とを比較して、上記許容範
囲外に在る特徴量に係る欠陥候補バンプを欠陥バンプで
あると確定して、上記第１,第２ウインドウ内から抽出
された表面粗さや表面形状の影響をある範囲内で許容し
つつ上記低輝度部に発生する凹部欠陥を認識可能に成し
たことを特徴としている。
【００１７】また、第４の発明は、第３の発明のバンプ
外観検査方法において、得られた上記各欠陥候補バンプ
に係る上記欠陥の特徴量の平均値を算出し、この算出さ
れた平均値と予め設定された所定の評価値とを比較して
上記平均値が上記評価値を越える場合には当該半導体チ
ップ上に形成された複数のバンプには欠陥が集団発生し
ていると判定して、バンプ形成時の電流密度異常によっ
てバンプ周縁に集団発生する異常隆起を認識可能に成し
たことを特徴としている。
【００１８】また、第５の発明は、第２の発明のバンプ
外観検査方法によって欠陥候補バンプを選出し、あるい
は、第３又は第４の発明のバンプ外観検査方法によって
欠陥バンプを検出し、上記欠陥候補バンプ選出の際に設
定された各欠陥候補バンプに係る上記基準ウインドウ内
或は上記欠陥バンプ検出の際に設定された上記欠陥バン
プと確定されなかった各欠陥候補バンプに係る上記基準
ウインドウ内における画像情報を２値化して、得られた
２値画像情報に基づいて上記各基準ウインドウ内におけ
る低輝度部を抽出し、この抽出された各低輝度部の輪郭
に基づいて、所定の方法によって上記低輝度部の形状の
特徴量を算出し、上記算出された特徴量と予め設定され
た所定の評価値とを比較して上記評価値を越える特徴量
に係る欠陥候補バンプを欠陥バンプであると確定して、
上記バンプの周縁部に発生する凹部欠陥を認識可能に成
したことを特徴としている。
【００１９】また、第６の発明は、第２の発明のバンプ
外観検査方法によって欠陥候補バンプを選出し、あるい
は、第３乃至第５の何れか一つの発明のバンプ外観検査
方法によって欠陥バンプを検出し、上記欠陥候補バンプ
選出の際に設定された各欠陥候補バンプに係る上記基準
ウインドウ或は上記欠陥バンプ検出の際に設定された上
記欠陥バンプと確定されなかった各欠陥候補バンプに係
る上記基準ウインドウの夫々を所定倍率に拡大してこの
各拡大ウインドウ内の画像情報を２値化し、得られた２
値画像情報に基づいて上記各欠陥候補バンプ周縁の高輝
度部を抽出して上記抽出された各高輝度部の輪郭からこ
の高輝度部の形状を求めてバンプ形状の特徴量とし、上
記得られた特徴量と予め設定した所定の評価値とを比較
して上記評価値を越える特徴量に係るバンプを欠陥バン
プであると確定して、上記バンプの外形不良を認識可能
に成したことを特徴としている。
【００２０】また、第７の発明は、第１乃至第６の何れ
か一つの発明のバンプ外観検査方法において、上記複数
のバンプ夫々の周囲を囲む上記基準ウインドウ内の２値
画像情報に基づいて上記各バンプの幅を求め、上記求め
られた幅に基づいて所定の方法によって上記各バンプの
高さを算出し、上記各バンプに係る上記高さに対して統
計処理を施して許容範囲を有するように求められた評価
値と個々の高さとを比較して上記許容範囲外に在る高さ
に係るバンプを欠陥バンプとして認識することを特徴と
している。
【００２１】また、第８の発明のバンプ外観検査装置
は、半導体チップが載置されたステージを上記半導体チ
ップ上における複数のパッド電極の夫々に形成されたバ
ンプが撮像部の直下に位置するように移動させるステー
ジ駆動部と、上記半導体チップ上におけるバンプの表面
を全周から所定角度で照射する照明部と、上記撮像部に
よって得られた複数のバンプの影像の画像情報を格納す
る画像情報格納部と、上記画像情報格納部によって格納
された画像情報に基づいて、所定の方法によって上記バ
ンプの影像における各バンプの周囲を囲む基準ウインド
ウを設定する基準ウイドウ設定部と、上記バンプの表面
状態に応じて、欠陥の特徴量を正しく抽出できるように
上記各基準ウインドウに基づいて新たにウインドウを再
設定するウインドウ再設定部と、上記再設定された各ウ
インドウ内の画像情報から上記特徴量を抽出する特徴抽
出部と、上記特徴抽出部によって抽出された上記各バン
プに係る特徴量に対して所定の統計処理を施して許容範
囲を有するような評価値を算出する評価値算出部と、こ
の算出された評価値と個々の特徴量とを比較して上記許
容範囲外に在る特徴量に係るバンプを欠陥バンプである
と判定する欠陥判定部を備えたことを特徴としている。
【００２２】
【作用】第８の発明のバンプ外観検査装置は次のように
動作する。先ず、半導体チップが載置されたステージが
ステージ駆動部によって駆動されて、上記半導体チップ
上における複数のパッド電極の夫々に形成されたバンプ
が撮像部の直下に位置するように移動される。そして、
照明部によって、上記半導体チップ上のバンプの表面が
全周から所定角度で照射される。
【００２３】そうすると、上記撮像部によって複数のバ
ンプの影像が捕捉され、得られた画像情報が画像情報格
納部に格納される。そして、この記画像情報格納部に格
納された画像情報に基づいて、基準ウイドウ設定部によ
って、所定の方法によって上記バンプの影像における各
バンプの周囲を囲む基準ウインドウが設定され、さら
に、ウインドウ再設定部によって、バンプ表面の状態に
応じて欠陥の特徴量を正しく抽出できるように上記各基
準ウインドウに基づいて新たにウインドウが再設定され
る。そして、特徴抽出部によって、上記再設定された各
ウインドウ内の画像情報から上記特徴量が抽出される。
【００２４】こうして、上記特徴抽出部によって上記複
数のバンプに係る特徴量が抽出されると、評価値算出部
によって、この抽出された上記各バンプの特徴量に対し
て所定の統計処理が施されて許容範囲を有するような評
価値が算出される。そして、欠陥判定部によって、この
算出された評価値と個々の特徴量とが比較されて、上記
許容範囲外に在る特徴量に係るバンプが欠陥バンプであ
ると判定される。こうして、上記バンプ表面の傷や形状
の影響をある範囲内で許容しつつ精度よく種々の欠陥バ
ンプが検出される。
【００２５】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１は本実施例のバンプ外観検査装置におけ
るブロック図である。このバンプ外観検査装置は、ウエ
ハ３を支持するためのステージ１１(Ｘ,Ｙ,θ方向に移
動可能)を有する。ウエハ３は、運搬手段(図示せず)に
よってステージ１１に対して移送される。上記ステージ
１１は、機構制御部１２によって駆動される２つのモー
タ(図示せず)によって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動
される。
【００２６】撮像素子であるＣＣＤ１０は、その光軸５
がステージ１１に載置されているウエハ３の表面に垂直
になるようにステージ１１の上方に設置されている。ま
た、上記ＣＣＤ１０とステージ１１との間におけるＣＣ
Ｄ５の光軸５上にビームスプリッタ６が設置されてお
り、このビームスプリッタ６からＣＣＤ１０の光軸５に
対して垂直な方向に光源８が設置されている。この光源
８から出射された平行光ビーム７は、ＣＣＤ１０の光軸
５に対して垂直な方向からビームスプリッタ６に入射さ
れ、ビームスプリッタ６によってウエハ３側に反射され
る。そして、ＣＣＤ１０の光軸５と同軸にウエハ３に向
かう平行光ビーム７はウエハ３の表面に垂直に当たり、
ウエハ３表面において反射され且つ屈折される。
【００２７】光源９からの光によって照射する環状照明
４は上記ＣＣＤ１０の光軸５を取り囲むようにウエハ３
の直上に設けられており、ウエハ３の周囲上方から円錐
状のビーム１８によってウエハ３の表面を暗視野照明法
によって全周から所定の角度で照射する。これに対し
て、光源８は、ウエハ８の表面を明視野照明法によって
照射する。
【００２８】上記ＣＣＤ１０からの出力信号は画像処理
部１５内に取り込まれて画像メモリ(図示せず)に格納さ
れる。こうして、画像メモリに格納されたウエハ３表面
に係る画像情報に対して、各種画像処理が施されて特徴
量が抽出される。こうして得られた特徴量はＣＰＵ(中
央演算処理装置)１４に送出され、ＣＰＵ１４によって
処理されてウエハ３上に形成されたチップ２のバンプ１
に欠陥があるか否かが判定される。
【００２９】上記ＣＰＵ１４は、画像処理部１５からの
特徴値に基づくバンプ１の欠陥判定処理部として動作す
る他に、機構制御部１２を制御してステージ１１を駆動
/制御し、さらに、Ｄ/Ａ変換部１３に光源制御信号を出
力して光源８および光源９を制御して、上記明視野照明
法による照射あるいは暗視野照明法による照射を切り替
え実施する主制御部として動作する。上記ＣＰＵ１４の
処理動作はモニタ１７によって監視され、画像処理部１
５による特徴抽出はモニタ１６によって監視される。
【００３０】すなわち、上記画像処理部１５で上記基準
ウイドウ設定部,ウインドウ再設定部および特徴抽出部
を構成する。また、ＣＰＵ１４で、上記評価値算出部お
よび欠陥判定部を構成するのである。
【００３１】図２は、図１におけるウエハ３付近の拡大
側面図である。以下、図２に従って上記明視野照明法お
よび暗視野照明法について説明する。上記暗視野照明法
においては、環状照明４からの円錐状のビーム１８によ
ってチップ２の表面が照射される。その際に、マッシュ
ルール型のバンプ１における隆起部のように丸く３次元
形状を有する突出部に当たったビーム１８は、湾曲部に
よって垂直方向に反射されてＣＣＤ１０に入射される。
これに対して、チップ２上に形成された金属パッド１９
のように非隆起性の平坦な反射面に当たったビーム１８
は、金属パッド１９表面で正反射してＣＣＤ１０には入
射されない。
【００３２】すなわち、上記暗視野照明法によれば、上
方に向かって隆起し且つ側壁から上壁に向かって湾曲し
ている隆起部の輪郭の画像情報が得られるのである。
【００３３】一方、上記明視野照明法においては、光源
８から出射されてビームスプリッタ６で反射された平行
光ビーム７によって、チップ２の表面が垂直方向に照射
される。その際に、バンプ１における上記突出部に当た
った平行光ビーム７は、平坦部によって垂直方向に反射
されてＣＣＤ１０に入射される。これに対して、バンプ
１における湾曲部に当たった平行光ビーム７はＣＣＤ１
０に入射されない。
【００３４】すなわち、上記明視野照明法によれば、ス
テージ１１に平行で平坦な反射面の画像情報が得られる
のである。
【００３５】図３は、様々な欠陥を有する不良品バンプ
と良品バンプとにおける暗視野照明下での画像を示す。
図３に見られるように、ＣＣＤ１０によって得られる良
品バンプ“Ａ,Ｂ"の画像は、その中心部が暗く周囲は明
るい矩形の環である。併記したバンプ側面形状および図
２から理解できるように、バンプ周縁の隆起部が環状照
明４によって全周方向から照明されることによって明る
い矩形の環が観察される。
【００３６】図３に示されるような各種の欠陥に対する
特徴量の抽出方法としては種々の方法が考えられる。そ
の一つとして、バンプ周縁の明るい部分(以下、高輝度
部と言う)とその内側の暗い部分(以下、低輝度部と言
う)とにウインドウで分割して特徴量を抽出することが
有効である。このように、バンプ１の表面画像をウイン
ドウで分割することによって、各種の欠陥を周縁異常と
内部異常とに分類できるのである。さらに、バンプ欠陥
の特徴量抽出は表面凹凸の反射による明るい箇所が対象
となるため、表面の粗さや形成状態によって変動するバ
ンプ周縁の高輝度部を上記ウインドウで検査領域から省
くことによって、安定して特徴量を抽出できるのであ
る。
【００３７】図４は、上記ウエハ３上のバンプ１の外観
を検査する際に画像処理部１５およびＣＰＵ１４によっ
て実施されるバンプ外観検査処理動作のフローチャート
である。以下、図４に従って、バンプ外観検査処理動作
について説明する。
【００３８】尚、バンプ外観検査処理動作の開始に先立
って、ウエハ３のサイズ,チップ２のサイズおよび良品
バンプの位置が予め記憶部(図示せず)に登録されている
ものとする。ステップＳ1で、搬送系(図示せず)によっ
てウエハ３がステージ１１上に載置される。ステップＳ
2で、上記ウエハ３のアライメントが実施される。例え
ば、画像処理を用いたアライメントの場合には次のよう
に実施される。すなわち、先ず環状照明４が消灯され、
光源８による明視野照明法によってウエハ３の表面が照
射されてウエハ３の外辺の３つの点の座標が求められ
る。次に、上記登録されているウエハサイズ内で上記３
点のうちの各２点を結ぶ線分の２等分線の交点の座標が
求められて中心位置が認識される。そして、ウエハ３の
中心からオリエンテーションフラットが認識されて、Ｘ
軸およびＹ軸とウエハ３とのアライメントが行われる。
【００３９】ステップＳ3で、検査対象のチップ２が検
査位置に移動される。ステップＳ4で、上記検査対象の
チップ２が更に検査視野位置に移動される。その際に、
検査対象のチップ２が１回の画像情報取り込みで視野内
に完全に収まらない場合には、予め登録されているチッ
プサイズに基づいてチップ２の画像領域を視野サイズで
分割しておく。ステップＳ5で、上記光源８が消灯さ
れ、環状照明４によってチップ２の表面が暗視野照明法
によって照射される。そして、機構制御部１２が制御さ
れてＣＣＤ１０の直下に所定個数のバンプが位置するよ
うにステージ１１が移動され、各バンプ１の画像がＣＣ
Ｄ１０に取り込まれてバンプ１の影像が撮像される。
【００４０】ステップＳ6で、上記登録されている良品
バンプの位置に基づいてバンプ１の位置が予測され、取
り込み画像内のバンプを取り囲む領域を残して他がマス
クされた基準ウインドウが設けられる。そして、上記基
準ウインドウ内の画像情報に２値化処理が実施されてバ
ンプ周縁の隆起部(高輝度部)の画素が抽出された後、
Ｘ,Ｙ軸に抽出画素を投影することでバンプ位置座標が
認識される。こうして得られたバンプ位置座標と登録さ
れている良品バンプの位置座標とが比較されて、図３に
おける“Ｃ"に示すようなバンプ無しが判定される。ま
た、上記得られたバンプ位置座標から、図３における
“Ｄ"に示すようなバンプの間隔異常を起こす形状欠陥
が判定される。さらに、上記得られたバンプ位置座標か
ら、後に詳述するようにしてバンプ高さが求められて高
さ異常が判定される。ステップＳ7で、後に詳述するよ
うにして、領域分割処理によって欠陥候補が選出され
る。
【００４１】ステップＳ8で、後に詳述するように、上
記ステップＳ7において選出された欠陥候補表面の画像
情報に対して最適２値化が行われ、バンプ１における周
縁隆起部の内側の凹部(以下、開口部と言う)を取り囲む
ウインドウが再設定されて、上記開口部における明るい
部分(すなわち、上記低輝度部の中でも明るい部分)が抽
出される。そして、この抽出された明るい部分の２値画
像情報に基づいて、欠陥の特徴が定量化される。こうし
て定量化された特徴を用いて、図３における“Ｅ−１"
に示すようなバンプ形成時に気泡が混入することで表面
に大きな陥没が生ずる欠陥(以下、“気泡"と言う)が認
識される。さらに、図３における“Ｆ"に示すようなバ
ンプ形成箇所の電流密度が過剰となったためにバンプ周
縁が異常に隆起した欠陥(以下、“エッジ効果"と言う)
が認識される。
【００４２】ステップＳ9で、上記バンプ開口部の形状
を表す特徴量が抽出されて、図３における“Ｅ−２"に
示すような、上記ステップＳ8において抽出できない気
泡(以下、“大気泡"と言う)が認識される。このような
欠陥“大気泡"はバンプ周縁に及んでいるために、上記
ステップＳ8において設定されたウインドウ内で特徴値
が抽出できない、したがって、後に詳述するような別の
手法を必要とする。
【００４３】ステップＳ10で、後に詳述するようにして
バンプ影像の輪郭の形状が検査されて、図３における
“Ｇ−１"や“Ｇ−２"に示すような、バンプ表面におけ
る外形の異常が認識される。ステップＳ11で、１つのチ
ップ２における上記視野サイズで分割された夫々の検査
対象領域(以下、検査視野と言う)に対する処理が終了し
たか否かが判別される。その結果、終了していなければ
ステップＳ4に戻って同一チップ２における次の検査視
野に対する処理に移行する。一方、終了していればステ
ップＳ12に進む。ステップＳ12で、上記ウエハ３におけ
る検査対象の総てのチップ２に対する処理が終了したか
否かが判別される。そして、終了していなければステッ
プＳ3に戻って次のチップ２に対する処理が開始され
る。一方、終了していればバンプ外観検査処理動作を終
了する。
【００４４】次に、上記バンプ外観検査処理動作のフロ
ーチャート中における上記ステップＳ6において実施さ
れる「バンプ高さの算出」、上記ステップＳ7において実
施される「領域分割処理による欠陥候補選出」、上記ステ
ップＳ8において実施される「バンプ開口部における欠陥
特徴の定量化による欠陥“気泡"の認識」、ステップＳ9
において実施される「欠陥“大気泡"の認識」、及び、ス
テップＳ10において実施される「バンプ輪郭の形状検査」
について、詳細に説明する。
【００４５】(１) バンプ高さ 先ず、上記ステップＳ6において実施される“バンプ高
さの算出"について、図５および図６に従って詳細に説
明する。尚、図５は形成されたバンプ１の外観を示し、
図６はバンプ形成前のパッド電極付近の断面を示す。
【００４６】上記バンプ高さの算出にはバンプ１の幅の
値を利用するのである。通常、図７に示すように、上記
バンプ１の横方向の広がり(バンプ１の庇の部分の幅)Ａ
と高さＢとには比例関係が成立する(ＴＡＢ技術入門：
畑田賢造)。そこで、先ず、実験等によって横方向の広
がりＡとバンプ高さＢとの関係を得ておく。そして、図
５におけるバンプ幅寸法“Ｗ0"と図６におけるバンプパ
ターン寸法“Ｐ0"とから算出した横広がり量“ａ"を用
いて、上記得られた横広がりＡとバンプ高さＢとの関係
からホトレジスト以降の高さ成長量ｈ0を算出する。
【００４７】次に、バンプ電極形成前の測定によって得
られるパッド電極厚み“ｂ",半導体保護膜厚み“ｃ",金
属被着膜厚み“ｄ"およびホトレジスト厚み“ｅ"の各値
を用いて、上記算出されたホトレジスト以降の高さ成長
量“ｈ0"から、半導体基板２１からのバンプ高さ“ｈ1"
(半導体基板基準高さ)を算出するのである。
【００４８】図８は実際にサンプル画像上から計測され
たバンプ幅Ｘと高さＢの値を示す。図よりバンプ高さＢ
はバンプ幅Ｘに比例することが実証される。つまり、バ
ンプ１の画像情報から得られるバンプ幅に基づいて、バ
ンプ高さを得ることができるのである。
【００４９】(２) 領域分割処理による欠陥候補選出 次に、上記ステップＳ7において実施される“欠陥候補
選出の際における領域分割処理"について、図９に従っ
て詳細に説明する。尚、図９は、バンプ１の上記開口部
全面からの特徴抽出を可能にする領域分割例を示す。
【００５０】回路動作テスト後のバンプ１から欠陥の特
徴量を抽出する際に問題となるのはプローブ跡である。
バンプ１の表面におけるプローブ跡の付き方は、プロー
バーとバンプ１との接触によって様々である。したがっ
て、抽出される特徴量によってはプローブ跡の影響を受
ける。例えば、プローブ跡は黒く、しかもプローブ跡の
形状や位置は特定できない。したがって、“黒"という
特徴量を抽出する際には、プローブ跡も欠陥として認識
されてしまう可能性がある。そこで、上記プローブ跡を
許容しつつ、欠陥の有無を区別する手法が必要となる。
【００５１】本実施例においては、隣接するバンプ１間
における表面画像特性には類似性がある(例えば、ある
特定のプローブ跡の付き方を呈する良品バンプに隣接す
るバンプは同じようなプローブ跡が付いた良品バンプで
ある可能性が高い)ことを利用して、プローブ跡等の傷
や表面粗さをある範囲内で許容しつつ欠陥の有無を判定
するのである。つまり、各バンプから得られたある特徴
値を集計し、統計処理して得られた評価値に基づいて判
定するのである。
【００５２】今、特徴量としてバンプ１の表面画像の画
像濃度平均および画像濃度の標準偏差を用いるとする。
ここで、画像濃度の平均値および標準偏差値は表面のコ
ントラストを示す指標である。ところが、そのまま画像
濃度の平均値および標準偏差値を算出して特徴量として
用いると欠陥と斑模様との区別が付かなくなるのでバン
プ表面が粗いと問題となる。したがって、その場合に
は、予め画像をぼかすために画像処理部１５によって画
像情報に対してフィルタ処理を行う必要がある。
【００５３】ところで、上記バンプ１の表面画像情報に
おける上記低輝度部を取り囲んで設定された一つのウイ
ンドウから上記特徴量を抽出すると微小な変化量を捕え
ることができない。そこで、本実施例においては上記ウ
インドウをさらに分割する。但し、上記ウインドウの分
割を単に格子状に行うと分割線の下の特徴を抽出できな
くなるので、本実施例においては、図９に示すように分
割するのである。つまり、図９(a)に示すようなバンプ
１の表面画像における周縁の高輝度部２５とその内側の
低輝度部２６との境界に設定されたウインドウを縦ある
いは横に２分割したうちの一方の領域(図９(b),図９
(c),図９(d),図９(e))から成る４通りの小ウインドウと
上記ウインドウの中央の領域に設定された小ウインドウ
(図９(f))との５通りの小ウインドウに分割する。この
ように５通りの小ウインドウを互いにオーバーラップさ
せて特徴量を抽出することによって各分割線下の特徴量
も確実に抽出し、且つ、上記バンプ１の表面画像に開か
れた上記一つのウインドウ全面を特徴抽出の対象とする
ことができるのある。
【００５４】また、上述したようにプローブ跡を許容し
つつ欠陥を認識するために、本実施例においては、図９
(b)〜図９(f)に示すような各小ウインドウから抽出した
特徴量を集計して統計処理を施して得られた評価値に基
づいて欠陥候補を選出するのである。今、上記検査視野
内に在るｎ個のバンプ画像における図９(b)〜図９(f)に
示す小ウインドウのうちのある一つの小ウインドウから
抽出されたｎ個の特徴量をａ,ｂ,ｃ,ｄ,ｅとする。そし
て、各特徴量の評価値を式(１)〜式(２)によって求め
る。
【数１】 そして、上記評価値の範囲から外れた特徴量を欠陥であ
ると見なすのである。上記評価値の算出方法は、各特徴
量が正規分布する場合に適用が可能である。
【００５５】上述の領域分割処理によれば、上記評価値
は小ウインドウ毎に多くのバンプ画像から得られるの
で、隣接バンプの類似性を利用して良品バンプにおける
特徴量の変動を許容することが可能となる。そして、上
述のように、上記評価値の範囲から外れた特徴量を欠陥
候補と認識することによって、後に各種欠陥あるいは傷
の分類を行うための処理においては、プローブ跡および
バンプ１の表面粗さ等による虚報を緩和することが可能
となるのである。
【００５６】(３) 開口部における欠陥特徴の定量化に
よる欠陥“気泡"の認識 次に、上記ステップＳ8において実施される“バンプ開
口部の２値画像情報に基づく特徴の定量化"について述
べる。上述のような欠陥“気泡"はバンプ１表面のどこ
に発生するか分からない。また、“気泡"とは言っても
後工程において電気的な接続を得ることが可能な程度の
陥没は欠陥とはならない。電気的接続が得られるか否か
はバンプ１の高さ(深さ)が幾ら在るかによって判定で
き、しかも気泡は球状であるためにその深さは口部の大
きさから見当を付けることが可能である。そこで、上記
“気泡"の口部の有無や大きさによって欠陥を判定する
のである。
【００５７】上記“気泡"の口部は、バンプ１の上記開
口部内における特徴量から認識できる。そこで、バンプ
１の上記開口部にウインドウを設定して、気泡の口部を
示す明るい部分を抽出すれば気泡の大きさを認識できる
のである。
【００５８】その際に、最適なウインドウを設定するこ
とが重要である。すなわち、ウインドウが小さすぎると
十分な情報が得られず、逆に大き過ぎるとバンプ１周縁
の上記隆起部である高輝度部をも抽出してしまってバン
プ周縁部と気泡の口部との区別が付かなくなる。そこ
で、図１０(イ)に示すように点線から外側の高輝度部２
５とその内側の低輝度部２６とからなるバンプ１の表面
画像のうち、図１０(ロ)に示すような上記高輝度部２５
と低輝度部２６との境界(点線)から内側の領域を中心領
域２９でマスクして成る第１ウインドウ２７と、中心領
域２９である第２ウインドウ２８とを再設定するのであ
る。
【００５９】そして、上記第１ウインドウ２７と第２ウ
インドウ２８の各領域毎にバンプ１表面の画像情報を２
値化してこの２値画像情報から高輝度画素を抽出し、抽
出した画素数を以て特徴量とするのである。その際に、
バンプ１の表面粗さによる明るい部分も欠陥“気泡"を
表す情報として取り込まれるが、画像情報を２値化する
際に閾値の設定の仕方によって欠陥判定に支承のない程
度にまで緩和できる。むしろ、問題となるのは第１ウイ
ンドウ２７から抽出される特徴量に、バンプ１周縁の上
記隆起部から内側に突き出た突出部からの情報が取り込
まれることである。
【００６０】そこで、本実施例においては、第１ウイン
ドウ２７から抽出された第１特徴量と第２ウインドウ２
８から抽出された第２特徴量とに重み付けを行って、第
１特徴量からの必要以上の影響を押えることによって欠
陥“気泡"検出に最適な特徴関数ｆを得るようにしてい
る。 特徴関数ｆ＝第１特徴量/Ａ＋第２特徴量＊Ｂ 但し、Ａ,Ｂは定数 上記定数Ａ,Ｂは、多くのサンプルの欠陥特徴から最適
値を採用する。
【００６１】本実施例の場合には次のように定数Ａ,Ｂ
を決定した。すなわち、多くの良品バンプおよび欠陥
“気泡"のバンプに対して官能検査によって欠陥の特徴
値を与える。次に、上記各サンプルの画像情報より上記
第１特徴量および第２特徴量を求める。そして、上記欠
陥の特徴値と第１,第２特徴量とから最適に定数Ａ,Ｂを
決定するのである。その結果、Ａ＝２０.０，Ｂ＝１.５
が最適値として得られた。
【００６２】このようにして上記最適値として得られた
定数Ａ,Ｂを用いた特徴関数ｆを用いて、上記検査視野
内に在るｎ個のバンプ画像における第１特徴量及び第２
特徴量から特徴量を算出する。そして、この算出された
ｎ個の特徴量に対して式(１)〜式(３)による統計処理を
施して上記評価値を求め、この求められた評価値に基づ
いて欠陥“気泡"を認識すれば、バンプ１周縁の隆起部
の影響およびバンプ１の形成状態(内側への突出部等)の
影響を緩和することができる。
【００６３】ここで、上記欠陥“エッジ効果"は集団で
発生する。すなわち、バンプ１はバンプ形成時に加えら
れる電流密度に比例して大きく成長する一方、生ずる欠
陥も電流密度の影響を受ける。また、バンプ形成はバッ
チ処理で実施されるので、発生する欠陥は単一で発生す
ることはなく集団で発生する。一方、上記“エッジ効
果"ではバンプ１の周縁が図３における“Ｆ"に示すよう
に異常隆起しているために、バンプ１表面における矩形
の開口部(図１０(イ)における低輝度部２６)がバンプ１
の内側へ狭くなる。そして、図１０(ロ)に示す第１ウイ
ンドウ２７内に上記開口部の縁が在る場合には上記特徴
関数ｆを用いた方法によって認識可能となる。
【００６４】そこで、上述の２つのことを利用して、例
えば、上記特徴関数ｆによって算出した各欠陥候補に係
る特徴量を集計して平均値を算出し、予め設定された所
定の評価値と比較することによって、特徴量の平均値が
上記評価値より高くなっていれば欠陥が複数で発生して
いると認識して欠陥“エッジ効果"の判定を行うのであ
る。
【００６５】(４) 欠陥“大気泡"の認識 次に、上記ステップＳ9において実施される欠陥“大気
泡"の認識について述べる。この欠陥“大気泡"の認識に
おいては、先ず上記ステップＳ7において選出された欠
陥候補に係る画像情報に対して、上記低輝度部を抽出す
るための２値化処理を行う。この場合、低輝度部の特徴
を検査対象とするので、予め低輝度部の２値画像情報か
らプローブ跡の影響を除去しておく必要がある。尚、本
実施例では、上記ステップＳ7において実施された領域
分割処理によってプローブ跡の影響は既に除去されてい
る。そして、上記低輝度部の２値画像情報から低輝度部
の輪郭を求め、この低輝度部の輪郭に基づいて特徴量を
求めるのである。
【００６６】ところが、上記低輝度部の輪郭に基づいて
抽出された特徴量には図３における良品“Ｂ"の特徴も
含まれるので、そのままでは不良品“Ｅ−２(大気泡)"
と良品“Ｂ"とを識別できないのである。そこで、図３
における良品“Ｂ"を識別可能にするために、次のよう
な形状値を適用するのである。
【００６７】すなわち、図３における不良品“Ｅ−２
(大気泡)"と良品“Ｂ"とにおける影像上における差異
は、“Ｅ−２(大気泡)"における低輝度部の外辺が円み
をおびていることである。そこで、上記形状値として、
式(４)で表される円みの度合を表す“円度"を設定す
る。 円度＝４π×(面積)/(周囲長)2 …（４） そして、図３における不良品“Ｅ−２(大気泡)"と良品
“Ｂ"とによる低輝度部の輪郭の画素座標から低輝度部
の面積と周囲長とを求め、この求められた面積と周囲長
とを式(４)に代入して得られた“円度"の値を欠陥“大
気泡"の特徴量とする。そして、求められた特徴量と予
め設定された所定の評価値とを比較して、欠陥“大気
泡"を認識するのである。
【００６８】(５) バンプ輪郭の形状検査 次に、上記ステップＳ10において実施される“バンプ輪
郭の形状検査"について述べる。このバンプ輪郭の形状
検査においては、先ずバンプ１を囲む基準ウインドウを
所定の倍率だけ拡大して、バンプ１の輪郭抽出に最適な
拡大ウインドウを再設定する。その際における拡大ウイ
ンドウ設定の基本位置は、上記ステップＳ6において得
られたバンプ位置座標である。
【００６９】上記拡大ウインドウの再設定は次のように
して実施する。上記バンプ１の基本位置に基づいて、図
１１(a)に示すようにバンプ１を取り囲んで設けられて
いる基準ウインドウ３１の隅イ,ロの座標および中心座
標を求める。そして、この中心座標を基準として、所定
倍率にしたがって上記隅イ,ロの座標を変更することに
よって基準ウインドウ３１を拡大する。そして、図１１
(b)に示すように、当該バンプ１の輪郭および隣接する
バンプ１'に係る拡大ウインドウ３２'に掛からないよう
に拡大ウインドウ３２を設定する。図１１(b)では、当
該バンプ１とそれに隣接するバンプ１'との間隔“ｗ"の
３分の１だけ当該バンプ１の外方に広がるようにウイン
ドウ３２を設けている。このように拡大ウインドウ３２
を設定することによって、バンプ１の輪郭の特徴を失う
ことなく容易に特徴量を抽出可能になるのである。
【００７０】次に、上述のように設定された拡大ウイン
ドウ３２内のバンプ１の表面画像を２値化する。そし
て、この２値画像情報に基づいてバンプ１とその周囲と
の境界画素の座標を求める。そして更に、この境界画素
の座標値からバンプ１における輪郭の形状を単純な形に
近似して良品バンプの輪郭形状からの偏差を求めて特徴
量とし、この特徴量と予め設定された所定の評価値とを
比較して偏差を呈するバンプ１を形状欠陥であると見な
すのである。
【００７１】このように、本実施例においては、バンプ
外観検査装置におけるステージ１１上に載置されたウエ
ハ３を光源８による明視野照明法で照射してウエハ３の
アライメントを行う。そうした後、環状照明４による暗
視野照明法に切り替えてウエハ３を照射し、ＣＣＤ１０
によってウエハ３上のバンプ１を撮像して得られた画像
情報を画像メモリに格納する。そして、画像処理部１５
によって、バンプ１の画像に最適にウインドウを再設定
して特徴量を抽出する。そして、隣接するバンプ１,１,
…における形成条件が等しいために隣接バンプの表面状
態が類似していることに着目して、上記抽出された複数
のバンプ１に係る特徴量に対して式(１)〜式(３)による
統計処理を行って欠陥であるか否かの評価を行う。
【００７２】したがって、本実施例によれば、良品バン
プの特徴量の変動を上述のような統計的処理によって任
意の範囲で許容することが可能となり、プローブ跡等の
表面粗さの影響をある範囲内で許容しつつ欠陥バンプを
識別できる。
【００７３】また、その際に、バンプ高さは、バンプ形
成時にバンプ１が等方向性に成長するためにバンプ高さ
とバンプ幅に相関関係があることに着目して、バンプ幅
からバンプ高さを得るようにしている。したがって、本
実施例によれば、バンプ１の表面画像から容易にバンプ
高さ不良を判定できる。
【００７４】また、上記バンプ１の表面画像から特徴量
を抽出して欠陥候補を選出する際において、バンプ１の
表面画像における低輝度部２６の外枠一杯に設けたウイ
ンドウを縦,横に２分割した一方の領域からなる小ウイ
ンドウと低輝度部２６の中央部に設けた小ウインドウと
の５つの小ウインドウから、画像濃度の平均値および画
像濃度の標準偏差を特徴量として抽出するようにしてい
る。したがって、本実施例によれば、上記小ウインドウ
からの特徴量に基づいて特徴量の微小な変化を捕まえる
に際して、上記ウインドウにおける分割線下の特徴量も
確実に抽出可能である。
【００７５】また、上記バンプ１の表面画像から得られ
る開口部内の２値画像情報に基づく特徴の定量化を行っ
て欠陥“気泡"を検出する場合には、バンプ１の表面画
像における低輝度部２６の外枠一杯に設けたウインドウ
の中央部をマスクした第１ウインドウ２７および上記ウ
インドウにおける第１ウインドウ２７の領域をマスクし
た第２ウインドウ２８を設ける。そして、第１ウインド
ウ２７から抽出した第１特徴量と第２ウインドウから抽
出した第２特徴量とに重み付けを行って、欠陥“気泡"
の特徴量を得るようにしている。したがって、本実施例
によれば、上記バンプ周縁の隆起部に係る高輝度部およ
びこの隆起部から内側に突出した突出部の影響を受けず
に欠陥“気泡"の特徴量を得ることができる。
【００７６】また、上記第１特徴量と第２特徴量とに重
み付けを行って算出された各特徴量の平均値を算出し、
この平均値と評価値とを比較することによって、例えば
バンプ形成時における電流密度異常によって同時に多数
発生する欠陥“エッジ効果"を他の欠陥“気泡"と識別で
きる。
【００７７】また、上記バンプ１の形状検査を行う場合
には、バンプ１の表面画像における高輝度部２５の外枠
一杯に設けた基準ウインドウを拡大して、当該バンプ１
の輪郭および隣接するバンプ１'に係る拡大ウインドウ
３２'に掛かることなく当該バンプ１を囲う拡大ウイン
ドウ３２を設ける。そして、拡大ウインドウ３２内にお
けるバンプ１の表面画像情報から得られたバンプ１の輪
郭の形状を近似し、良品バンプの輪郭形状からの偏差値
を求めてバンプの輪郭形状の特徴量を得るようにしてい
る。したがって、本実施例によれば、当該バンプ１の輪
郭に掛からない拡大ウインドウ３２からの画像情報に基
づいて、安定して輪郭形状の特徴量を得ることができ
る。
【００７８】この発明のバンプ外観検査処理動作のアル
ゴリズムは図４に示すフローチャートに限定されるもの
ではない。すなわち、図４に示すフローチャートにおけ
るステップＳ8〜ステップＳ10の全てを備える必要はな
く、必要に応じて適宜に選択して組み合わせてもよい。
また、上記実施例ではセミストレート型のバンプを例に
説明しているが、この発明はこれに限定されるものでは
ない。
【００７９】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
バンプ外観検査方法は、撮像手段によって得られた複数
のバンプの画像情報に基づくバンプの位置データと上記
画像情報に基づいて上記各バンプの周囲を囲む基準ウイ
ンドウを設定し、さらに欠陥の特徴量を正しく抽出でき
るようにウインドウを再設定して再設定された各ウイン
ドウ内の画像情報から上記特徴量を抽出し、上記複数の
バンプに係る上記特徴量に対して所定の統計処理を施し
て許容範囲を有するように求められた評価値と個々の特
徴量とを比較して欠陥バンプを認識するので、欠陥の特
徴量を正しく抽出できるように設定されたウインドウ内
の画像情報に基づいて欠陥の特徴を正しく表す特徴量を
抽出できる。したがって、この発明によれば、欠陥内容
に応じた特徴量を効率良く抽出して内容別に欠陥バンプ
を検出できる。
【００８０】さらに、統計処理によって許容範囲を有す
るように求められた評価値に基づいて欠陥バンプを認識
することができる。したがって、この発明よれば、上記
バンプ表面状態からの種々の影響をある範囲内で許容し
つつ欠陥バンプを検出でき、バンプの表面が非鏡面状態
であっても欠陥を認識できる。
【００８１】また、第２の発明のバンプ外観検査方法
は、上記ウインドウの再設定を、上記各基準ウインドウ
をバンプ周縁の高輝度部とその高輝度部より内側の低輝
度部との境界まで縮小し、更にこの各縮小ウインドウを
複数の小ウインドウに分割することによって実施し、上
記評価値を、上記各縮小ウインドウ夫々における上記複
数の小ウインドウのうち上記各縮小ウインドウ内での位
置が同じ小ウインドウ内の画像情報から抽出された特徴
量に基づいて求めるので、上記各バンプ表面の低輝度部
における特徴量を精度よく抽出でき、且つ、プローブ跡
等の傷や表面粗さの影響をある範囲内で許容しつつバン
プの欠陥を認識できる。
【００８２】また、第３の発明のバンプ外観検査方法
は、第２の発明による欠陥候補バンプ選出の際に再設定
された上記各縮小ウインドウ内の中央部に小ウインドウ
を設定し、上記各小ウインドウから成る第１ウインドウ
内の２値画像情報から第１特徴量を抽出する一方、上記
各縮小ウインドウ内における上記小ウインドウの領域を
マスクして成る第２ウインドウ内の２値画像情報から第
２特徴量を抽出し、上記第１特徴量および第２特徴量を
用いて欠陥の特徴量を算出し、上記各欠陥候補バンプに
係る上記特徴量に対して統計処理を施して求められた評
価値と個々の特徴量とを比較して欠陥バンプを確定する
ので、上記選出された欠陥候補バンプの中から、上記第
１,第２ウインドウ内における表面粗さや表面形状の影
響を許容しつつ欠陥バンプを認識できる。したがって、
この発明によれば、上記バンプにおける上記低輝度部に
発生する凹部欠陥を適確に検出できる。
【００８３】また、第４の発明のバンプ外観検査方法
は、第３の発明によって得られた各欠陥候補バンプに係
る上記欠陥の特徴量の平均値を算出し、この算出された
平均値と予め設定された所定の評価値とを比較して、上
記平均値が上記評価値を越える場合には当該半導体チッ
プ上に形成された複数のバンプには欠陥が集団発生して
いると判定するので、バンプ形成時の電流密度異常によ
ってバンプ周縁に集団発生する異常隆起を容易に且つ適
確に認識できる。
【００８４】また、第５の発明のバンプ外観検査方法
は、第２の発明による欠陥候補バンプ選出の際に設定さ
れた各欠陥候補バンプに係る上記基準ウインドウ内、或
は、第３又は第４の発明のバンプによる欠陥バンプ検出
の際に欠陥バンプとして確定されなかった各欠陥候補バ
ンプに係る上記基準ウインドウ内における２値画像情報
に基づいて、上記各基準ウインドウ内における低輝度部
を抽出してこの低輝度部の輪郭から低輝度部の形状の特
徴量を算出し、上記算出された特徴量と予め設定された
所定の評価値とを比較して欠陥バンプを確定するので、
上記選出された欠陥候補バンプの中から、上記欠陥候補
バンプにおける上記低輝度部の形状に基づいて正しく欠
陥バンプを認識できる。したがって、この発明によれ
ば、上記バンプにおける周縁部に発生する凹部欠陥を適
確に検出できる。
【００８５】また、第６の発明のバンプ外観検査方法
は、第２の発明による欠陥候補バンプ選出の際に設定さ
れた各欠陥候補バンプに係る上記基準ウインドウ、ある
いは、第３乃至第５の何れか一つの発明による欠陥バン
プ検出の際に欠陥バンプと確定されなかった各欠陥候補
バンプに係る上記基準ウインドウの夫々を所定倍率に拡
大して、各拡大ウインドウ内の２値画像情報に基づいて
上記欠陥候補バンプ周縁の高輝度部の形状を求めてバン
プ輪郭の特徴量とし、上記求められた特徴量と予め設定
された所定の評価値とを比較して欠陥バンプを確定する
ので、上記選出された欠陥候補バンプの中から上記欠陥
候補バンプの輪郭形状に基づいて正しく欠陥バンプを認
識できる。したがって、この発明によれば、上記バンプ
の形状欠陥を適確に検出できる。
【００８６】また、第７の発明のバンプ外観検査方法
は、上記複数のバンプ夫々の周囲を囲む上記基準ウイン
ドウ内の２値画像情報に基づいて上記各バンプの幅を求
め、上記求められた幅に基づいて所定の方法によって各
バンプの高さを算出し、上記各バンプに係る上記高さに
対して統計処理を施して求められた評価値と個々の高さ
とを比較して欠陥バンプを認識するので、バンプ表面画
像から容易にバンプ高さを求めてバンプの高さ不良を検
出できる。
【００８７】また、第８の発明のバンプ外観検査装置
は、半導体チップが載置されたステージをステージ駆動
部によって移動し、上記半導体チップ上のバンプの表面
を照明部によって全周から所定角度で照射し、撮像部で
得られたバンプの画像情報を画像情報格納部によって格
納し、上記画像情報に基づいて所定の方法によって上記
各バンプの周囲を囲む基準ウインドウを基準ウインドウ
設定部によって設定し、さらに欠陥の特徴量を正しく抽
出できるようにウインドウ再設定部によって新たにウイ
ンドウを再設定し、特徴抽出部によって上記特徴量を抽
出し、評価値算出部によって、上記特徴抽出部で抽出さ
れた上記特徴量に対して所定の統計処理を施して評価値
を求め、欠陥判定部によって、上記求められた評価値と
個々の特徴量とを比較して欠陥バンプを判定するので、
欠陥の特徴量を正しく抽出できるように設定されたウイ
ンドウ内の画像情報に基づいて欠陥の特徴を正しく表す
特徴量を抽出できる。したがって、この発明によれば、
欠陥内容に応じた特徴量を効率良く抽出して内容別に精
度よく欠陥バンプを検出できる。
【００８８】さらに、統計処理によって許容範囲を有す
るように求められた評価値に基づいて欠陥バンプを検出
できる。したがって、この発明によれば、上記バンプ表
面におけるプローブ跡等の傷や表面粗さの影響をある範
囲内で許容しつつバンプの欠陥を認識できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のバンプ外観検査装置におけるブロッ
ク図である。
【図２】図１におけるウエハ付近の拡大側面図である。
【図３】種々欠陥を有する不良品バンプおよび良品バン
プにおける暗視野照明下での画像の一例を示す図であ
る。
【図４】図１における画像処理部およびＣＰＵによって
実施される外観検査処理動作のフローチャートである。
【図５】バンプの側面図である。
【図６】図５に示すバンプが形成されるパッド電極付近
の断面図である。
【図７】バンプの横方向の広がりと高さとの関係を示す
図である。
【図８】バンプ幅と高さとの関係を示す図である。
【図９】バンプの表面画像から欠陥候補を抽出する際に
最適なウインドウの分割例を示す図である。
【図１０】バンプ表面の開口部における明るい部分の抽
出に最適なウインドウの設定例を示す図である。
【図１１】バンプの輪郭抽出に最適なウインドウの設定
例を示す図である。
【符号の説明】
１…バンプ、 ３…ウエハ、４…
環状照明、 ８…光源、１０…ＣＣ
Ｄ、 １１…ステージ、１２…機構
制御部、 １４…ＣＰＵ、１５…画像処
理部、 ２１…半導体基板、２２…半導
体保護膜、 ２５…高輝度部、２６…低輝
度部、 ２７,２８,３１,３２…ウイ
ンドウ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/321

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップ上における複数のパッド電
    極の夫々に形成されたバンプの表面を全周から所定角度
    で照射し、 複数のバンプの影像を撮像手段で捕捉して得られた画像
    情報を画像メモリに格納し、 上記画像メモリに格納された画像情報に基づいて上記撮
    像手段によって影像が捕捉された各バンプの位置を認識
    して位置データを得、この得られた位置データおよび上
    記画像メモリに格納された画像情報に基づいて上記バン
    プ影像における各バンプの周囲を囲む基準ウインドウを
    設定し、 バンプ表面の状態に応じて欠陥の特徴量を正しく抽出で
    きるように上記各基準ウインドウに基づいて新たにウイ
    ンドウを再設定して、この再設定された各ウインドウ内
    の画像情報から上記特徴量を抽出し、 上記複数のバンプに係る上記特徴量に対して所定の統計
    処理を施して許容範囲を有するように求められた評価値
    と個々の特徴量とを比較して、上記許容範囲外に在る特
    徴量に係るバンプを欠陥バンプとして認識することを特
    徴とするバンプ外観検査方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のバンプ外観検査方法に
    おいて、 上記ウインドウの再設定は、上記各基準ウインドウをバ
    ンプ周縁の高輝度部とその高輝度部より内側の低輝度部
    との境界まで縮小し、さらに上記各縮小ウインドウを複
    数の小ウインドウに分割することによって実施し、 上記評価値は、上記各縮小ウインドウ夫々における上記
    複数の小ウインドウのうち上記各縮小ウインドウ内での
    位置が同じ小ウインドウ内の画像情報から抽出された特
    徴量に基づいて求めて、 上記バンプの低輝度部における傷や表面粗さの影響をあ
    る範囲内で許容可能に成したことを特徴とするバンプ外
    観検査方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のバンプ外観検査方法に
    よって認識された半導体チップ上の欠陥バンプを欠陥候
    補バンプとして選出し、 上記欠陥候補バンプを選出する際に再設定された上記各
    縮小ウインドウ内中央部に小ウインドウを設定し、 上記欠陥候補バンプを選出する際に画像メモリに格納さ
    れた上記各縮小ウインドウ内の画像情報を欠陥部の特徴
    が正しく現れるような閾値で２値化し、 上記各小ウインドウから成る第１ウインドウ内の２値画
    像情報から第１特徴量を抽出する一方、上記各縮小ウイ
    ンドウ内における上記小ウインドウの領域をマスクして
    成る第２ウインドウ内の２値画像情報から第２特徴量を
    抽出し、 上記抽出された第１特徴量および第２特徴量を用いて所
    定の演算によって欠陥の特徴量を算出し、 上記各欠陥候補バンプに係る上記特徴量に対して統計処
    理を施して許容範囲を有するように求められた評価値と
    個々の特徴量とを比較して、上記許容範囲外に在る特徴
    量に係る欠陥候補バンプを欠陥バンプであると確定し
    て、 上記第１,第２ウインドウ内から抽出された表面粗さや
    表面形状の影響をある範囲内で許容しつつ上記低輝度部
    に発生する凹部欠陥を認識可能に成したことを特徴とす
    るバンプ外観検査方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のバンプ外観検査方法に
    おいて、 得られた上記各欠陥候補バンプに係る上記欠陥の特徴量
    の平均値を算出し、 この算出された平均値と予め設定された所定の評価値と
    を比較して、上記平均値が上記評価値を越える場合には
    当該半導体チップ上に形成された複数のバンプには欠陥
    が集団発生していると判定して、 バンプ形成時の電流密度異常によってバンプ周縁に集団
    発生する異常隆起を認識可能に成したことを特徴とする
    バンプ外観検査方法。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載のバンプ外観検査方法に
    よって欠陥候補バンプを選出し、あるいは、請求項３又
    は４に記載のバンプ外観検査方法によって欠陥バンプを
    検出し、 上記欠陥候補バンプ選出の際に設定された各欠陥候補バ
    ンプに係る上記基準ウインドウ内、あるいは、上記欠陥
    バンプ検出の際に設定された上記欠陥バンプと確定され
    なかった各欠陥候補バンプに係る上記基準ウインドウ内
    における画像情報を２値化して、得られた２値画像情報
    に基づいて上記各基準ウインドウ内における低輝度部を
    抽出し、 この抽出された各低輝度部の輪郭に基づいて、所定の方
    法によって上記低輝度部の形状の特徴量を算出し、 上記算出された特徴量と予め設定された所定の評価値と
    を比較して、上記評価値を越える特徴量に係る欠陥候補
    バンプを欠陥バンプであると確定して、 上記バンプの周縁部に発生する凹部欠陥を認識可能に成
    したことを特徴とするバンプ外観検査方法。
  6. 【請求項６】 請求項２に記載のバンプ外観検査方法に
    よって欠陥候補バンプを選出し、あるいは、請求項３乃
    至５の何れか一つに記載のバンプ外観検査方法によって
    欠陥バンプを検出し、 上記欠陥候補バンプ選出の際に設定された各欠陥候補バ
    ンプに係る上記基準ウインドウ、あるいは、上記欠陥バ
    ンプ検出の際に設定された上記欠陥バンプと確定されな
    かった各欠陥候補バンプに係る上記基準ウインドウの夫
    々を所定倍率に拡大して、この各拡大ウインドウ内の画
    像情報を２値化し、 得られた２値画像情報に基づいて上記各欠陥候補バンプ
    周縁の高輝度部を抽出して、上記抽出された各高輝度部
    の輪郭からこの高輝度部の形状を求めてバンプ形状の特
    徴量とし、 上記得られた特徴量と予め設定した所定の評価値とを比
    較して、上記評価値を越える特徴量に係るバンプを欠陥
    バンプであると確定して、 上記バンプの外形不良を認識可能に成したことを特徴と
    するバンプ外観検査方法。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６の何れか一つに記載のバ
    ンプ外観検査方法において、 上記複数のバンプ夫々の周囲を囲む上記基準ウインドウ
    内の２値画像情報に基づいて上記各バンプの幅を求め、 上記求められた幅に基づいて、所定の方法によって上記
    各バンプの高さを算出し、 上記各バンプに係る上記高さに対して統計処理を施して
    許容範囲を有するように求められた評価値と個々の高さ
    とを比較して、上記許容範囲外に在る高さに係るバンプ
    を欠陥バンプとして認識することを特徴とするバンプ外
    観検査方法。
  8. 【請求項８】 半導体チップが載置されたステージを、
    上記半導体チップ上における複数のパッド電極の夫々に
    形成されたバンプが撮像部の直下に位置するように移動
    させるステージ駆動部と、 上記半導体チップ上のバンプの表面を全周から所定角度
    で照射する照明部と、 上記撮像部によって得られた複数のバンプの影像の画像
    情報を格納する画像情報格納部と、 上記画像情報格納部によって格納された画像情報に基づ
    いて、所定の方法によって上記バンプの影像における各
    バンプの周囲を囲む基準ウインドウを設定する基準ウイ
    ドウ設定部と、 上記バンプの表面状態に応じて、欠陥の特徴量を正しく
    抽出できるように上記各基準ウインドウに基づいて新た
    にウインドウを再設定するウインドウ再設定部と、 上記再設定された各ウインドウ内の画像情報から上記特
    徴量を抽出する特徴抽出部と、 上記特徴抽出部によって抽出された上記各バンプに係る
    特徴量に対して所定の統計処理を施して許容範囲を有す
    るような評価値を算出する評価値算出部と、 この算出された評価値と個々の特徴量とを比較して、上
    記許容範囲外に在る特徴量に係るバンプを欠陥バンプで
    あると判定する欠陥判定部を備えたことを特徴とするバ
    ンプ外観検査装置。
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