JPH08285548A

JPH08285548A - バンプ外観検査装置

Info

Publication number: JPH08285548A
Application number: JP8526695A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Nishimura; 秀年西村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】配線パターンと分離してバンプのみの画像を
得ることができる上、バンプの輪郭を精度良く観察で
き、カップ型のバンプであってもバンプ外観の良否を正
確に判定できるバンプ外観検査装置を提供する。【構成】表面に突起状のバンプ１０３を持つ半導体チ
ップ１０２が載置されるべきステージ１１と、撮像部１
０と、２値化処理を含む画像処理を施して、バンプ１０
３の輪郭を表す画像を抽出する画像処理部１５と、バン
プ１０３の外観の良否を判定する中央演算処理部１４と
を備える。ステージ１１に対して平行に、全周から中心
へ向かって略水平に光を発する第１の環状照明部２５
と、全周から第１の環状照明部２５の中心へ向かって斜
め下方に光を発する第２の環状照明部２６とを備える。
第１，第２の環状照明部２５，２６の高さを可変して設
定することができる機構制御部１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はバンプ外観検査装置に
関する。より詳しくは、半導体チップの電極部に形成さ
れた微小突起物であるバンプの外観をダイ検査工程にお
いて検査するバンプ外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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ことを目的として、半導体チップ
の電極部にバンプが形成されることが多い。このような
半導体チップと回路基板とを接合する場合、半導体チッ
プの各バンプが回路基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号するように、上記半導体チップ
を回路基板に載置する。そして、上記半導体チップおよ
び回路基板を加熱して上記バンプを熔融し、上記半導体
チップの電極部と回路基板上の金属化領域とを接合させ
る。

【０００３】このとき、バンプと回路基板との接合にお
ける総合的信頼性は、バンプの欠陥によって不利な影響
を受ける。例えば、バンプが欠落していたり、バンプ形
成過程で気泡が混入してバンプ表面に陥没が形成された
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に電気
的な接続が得られない。また、隣接する２つのバンプが
余りにも接近している場合、バンプを熔融する間に両バ
ンプ間が橋絡して、望まない短絡が生ずる。

【０００４】上述のようなバンプ欠陥等は、バンプ形成
工程終了時に、実態顕微鏡を用いて作業者の目視検査に
よって取り除くようにしている。しかし、人員雇用の難
しさや人的起因による品質変動（見逃す等の不確実性、
合否基準がもたらす不一致）から、バンプ検査の自動化
が望まれている。

【０００５】従来、バンプ検査を自動的に行うバンプ外
観検査装置としては、図１０に示すように、ウエハ１０
１（チップ１０２）が載置されるステージ１１１と、そ
の上方に設けられたＣＣＤカメラ１１０と、ＣＣＤカメ
ラ１１０の光軸１０５を取り囲むようにステージ１１１
に沿って配置された環状照明部１０４と、ＣＣＤカメラ
１１０の光軸１０５上に配置されたビームスプリッタ１
０６とを備え、明視野照明または暗視野照明でチップ表
面を観測するものが知られている（特開平６−３２３８
２４号公報）。

【０００６】明視野方式では、光源１０８から平行光ビ
ーム１０７（２点鎖線で示す）をビームスプリッタ１０
６に入射し、ビームスプリッタ１０６による反射光をチ
ップ１０２の表面に垂直に入射させる。そして、チップ
１０２の表面によって反射された光をビームスプリッタ
１０６を通してＣＣＤカメラ１１０に取り込む。この場
合、図９中に示すように、主としてステージ１１１に平
行な面、すなわちチップ１０２のフィールド１０２ａ、
配線パターン１１９、バンプ１０３の上面１０３ａによ
って反射された光が取り込まれる。主に正反射を取り込
むため、チップ表面で散乱を起こす箇所は暗く観測され
る。なお、ここでは、図８(a)，(b)に示すように、バン
プ１０３の形状はマッシュルーム型であるとしている
（同図(a)はバンプを上方から見たところ、同図(b)はバ
ンプの縦断面を示している。）。

【０００７】一方、暗視野方式では、図１０中に示す光
源１０９が発した光を光ファイバによって環状照明部１
０４に導き、環状照明部１０４の全周からチップ表面に
対して斜めに、すなわち円錐状ビーム１１８によってチ
ップ１０２の表面を照射する。そして、チップ１０２の
表面によって反射された光をビームスプリッタ１０６を
通してＣＣＤカメラ１１０に取り込む。この場合、図９
に示すように、主としてバンプ１０３の外周側面１０３
ｂによって反射された光が取り込まれる。同時に、配線
パターン１１９やバンプ１０３の表面に存在する微小な
凹凸（結晶粒レベル）によって散乱された光も取り込ま
れる。

【０００８】いずれの照明方式による場合も、ＣＣＤカ
メラ１１０が得た画像に対して、画像処理部１１５が２
値化処理を含む画像処理を施し、バンプ１０３の輪郭を
表す画像（特徴量）を抽出する。そして、この画像に基
づいて、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１４がバンプ形
状、位置、数、および隣接バンプ間の間隔の良否を判定
する。

【０００９】なお、ＣＰＵ１１４からの制御信号に基づ
いて、Ｄ／Ａ変換部１１３が光源１０８，１０９を制御
し、機構制御部１１２がステージ１１１をＸ，Ｙおよび
θ方向に駆動するようになっている。また、画像処理部
１１５の特徴抽出はモニタ１１６によって、ＣＰＵ１１
４の処理動作はモニタ１１７によってそれぞれ監視され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のバンプ外観検査装置では、明視野照明、暗視野照明
のいずれの方式を採用した場合であっても、バンプ１０
３の画像とともに、バンプ１０３の近傍に存在する配線
パターン１１９の画像が抽出される。このため、バンプ
外観の良否を正確に判定することができないという問題
がある。

【００１１】例えば、図７（ａ−１）に示すように明視
野照明で撮像した場合は、同図（ａ−２）に示すよう
に、明るいフィールド１０２ａ内にバンプ１０３と配線
パターン１１９の影が抽出される。また、同図（ｂ−
１）に示すように暗視野照明で撮像した場合、同図(b−
２)に示すように、暗いフィールド１０２ａ内にバンプ
１０３と配線パターン１１９が抽出される。同図(a−
３)，(b−３)（輝度を横方向に２５６階調で示す）に示
すように、いずれの照明方式による場合も、バンプ１０
３の輝度範囲とチップ表面（バンプの位置を除く）の輝
度範囲とが重なっているため、画像処理部１１５での２
値化処理の段階でバンプ１０３の画像とチップ表面（実
際には配線パターン１１９）の画像とを分離することが
できない。このため、バンプ１０３のみの画像を得るこ
とができず、バンプ外観の良否を正確に判定することが
できない。

【００１２】特に、上記従来の外観検査装置は、バンプ
形成工程で気泡が混入することにより生じた陥没欠陥に
対しては全く非力である。

【００１３】すなわち、明視野照明では、バンプ１０３
の上面で光が正反射されるため、上記陥没を観察するこ
とができない。また、暗視野照明によれば、明視野照明
に比して光の入射角（チップ表面に対する法線を基準と
する）が大きくなることからバンプ１０３の上面での正
反射は無くなるが、バンプ表面全体の反射光を受光して
いるため、上記陥没を抽出できるまでには至らない。

【００１４】この問題は、バンプの形状がマッシュルー
ム型ではなく、図８(c)，(d)に示すように上部中央に凹
部１３０ｕを持つカップ型のもの１３０である場合にさ
らに深刻になる（同図(a)はカップ型のバンプ１３０を
上方から見たところ、同図(b)はそのバンプの縦断面を
示している。）。このようなカップ型のバンプ１３０で
は、正常な凹部１３０ｕであるか陥没欠陥であるかを判
定するために、バンプの輪郭を精度良く観察しなければ
ならないからである。

【００１５】そこで、この発明の目的は、配線パターン
と分離してバンプのみの画像を得ることができる上、バ
ンプの輪郭を精度良く観察でき、カップ型のバンプであ
ってもバンプ外観の良否を正確に判定できるバンプ外観
検査装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載のバンプ外観検査装置は、表面に突起状
のバンプを持つ半導体チップが載置されるべきステージ
と、上記ステージの上方に設けられ、上記ステージ上に
載置された半導体チップの表面を撮像する撮像部と、上
記撮像部によって得られた画像に対して２値化処理を含
む画像処理を施して、上記バンプの輪郭を表す画像を抽
出する画像処理部と、上記画像処理部が抽出した画像に
基づいて、上記バンプの外観の良否を判定する中央演算
処理部とを備えたバンプ外観検査装置において、上記ス
テージに対して平行に、実質的に環状に設けられ、全周
から中心へ向かって略水平に光を発する第１の環状照明
部と、上記第１の環状照明部と平行に、実質的に環状に
設けられ、全周から上記第１の環状照明部の中心へ向か
って斜め下方に光を発する第２の環状照明部と、上記第
１および第２の環状照明部と上記ステージ上に載置され
た半導体チップとの相対位置を、少なくとも鉛直方向に
関して可変して設定することができる機構制御部とを備
えたことを特徴としている。

【００１７】また、請求項２に記載のバンプ外観検査装
置は、請求項１に記載のバンプ外観検査装置において、
上記第１および第２の環状照明部は、略円筒状をなす１
つの本体の内周に沿って設けられていることを特徴とし
ている。

【００１８】また、請求項３に記載のバンプ外観検査装
置は、請求項１または２に記載のバンプ外観検査装置に
おいて、上記機構制御部は、上記第１および第２の環状
照明部と上記ステージ上に載置された半導体チップとの
相対位置を、上記中央演算処理部からの指示に応じて変
化させるようになっていることを特徴としている。

【００１９】

【作用】請求項１のバンプ外観検査装置では、機構制御
部によって、第１および第２の環状照明部とステージ上
に載置された半導体チップとの鉛直方向の相対位置が調
節される。具体的には、第１の環状照明部の高さと、上
記半導体チップの表面に形成されたバンプの高さとが、
略同じになるように設定される。この状態で、第１の環
状照明部がその全周から中心へ向かって略水平に光を発
して、バンプの外周側面を全周にわたって照らす。これ
により、撮像部によって、バンプの外周側面についての
画像情報が得られる。また、第２の環状照明部がその全
周から上記第１の環状照明部の中心へ向かって斜め下方
に光を発して、バンプの上部を照らす。これにより、撮
像部によって、バンプの上部についての画像情報が得ら
れる。上記第１の環状照明部による光は略水平に照射さ
れているので、チップ表面のフィールドや配線パターン
による反射はほとんど生じない。上記第２の環状照明部
による光は斜めに照射されているので、従来の暗視野照
明と同様に、チップ表面のフィールドや配線パターンに
よる散乱が多少生ずる。しかし、第２の環状照明部の光
量を第１の環状照明部の光量よりも少なく設定しておく
ことによって、実際上、チップ表面のフィールドや配線
パターンによる散乱は、バンプの外周側面や上部による
反射よりも極めて少ないレベルに抑えられる。したがっ
て、画像処理部が画像に対して２値化処理を含む画像処
理を施すことによって、配線パターンと分離したバンプ
のみの画像が得られる。したがって、バンプの輪郭が精
度良く観察され、この結果、中央演算処理部によって、
バンプの外観の良否が正確に判定される。ここで、バン
プの形状がカップ型であっても、上記第２の環状照明部
が斜め下方に発する光によって、その凹部内についての
画像情報が得られる。したがって、カップ型のバンプで
あっても、外観の良否が正確に判定される。

【００２０】請求項２に記載のバンプ外観検査装置で
は、上記第１および第２の環状照明部は、略円筒状をな
す１つの本体の内周に沿って設けられているので、機構
制御部がこの本体の高さを可変することによって、上記
第１および第２の環状照明部と上記半導体チップとの鉛
直方向の相対位置は、簡単かつ同時に調節される。

【００２１】請求項３に記載のバンプ外観検査装置で
は、上記機構制御部は、上記第１および第２の環状照明
部と上記ステージ上に載置された半導体チップとの相対
位置を、上記中央演算処理部からの指示に応じて変化さ
せるようになっている。したがって、中央演算処理部
は、バンプの輪郭を精度良く表す最適な画像が得られる
ように、上記機構制御部を介して上記相対位置を変化さ
ながら、バンプ外観の良否を判定することができる。し
たがって、バンプ外観の良否がさらに正確に判定され
る。

【００２２】

【実施例】以下、この発明のバンプ外観検査装置を実施
例により詳細に説明する。

【００２３】図１は一実施例のバンプ外観検査装置のシ
ステム構成を示している。この外観検査装置は、半導体
チップ１０２が載置されるべきステージ１１と、このス
テージ１１の上方に設けられた撮像部としてのＣＣＤ
（チャージ・カップルド・デバイス）カメラ１０と、画
像処理部１５と、中央演算処理部としてのＣＰＵ（セン
トラル・プロセシング・ユニット）１４と、第１および
第２の環状照明部を含む環状照明ユニット４と、Ｄ／Ａ
変換部１３と、光源２１および２２と、機構制御部１２
を備えている。

【００２４】上記ＣＣＤカメラ１０は、その光軸５がス
テージ１１に垂直になるようにステージ１１の上方に支
持されており、ステージ１１上に載置された半導体チッ
プ１０２の表面を撮像することができる。

【００２５】画像処理部１５は、ＣＣＤカメラ１０によ
って得られた画像に対して２値化処理を含む画像処理を
施して、半導体チップ１０２の表面に形成されたバンプ
１０３の輪郭を表す画像（特徴量）を抽出する。

【００２６】ＣＰＵ１４は、この外観検査装置全体の動
作を制御するとともに、画像処理部１５が抽出した画像
に基づいて、上記バンプ１０３の外観の良否を判定す
る。

【００２７】Ｄ／Ａ変換部１３は、ＣＰＵ１４からの制
御信号に基づいて、光源２１および２２を動作させる。
光源２１，２２が発生した光は、それぞれ光ファイバ２
３，２４を通して環状照明ユニット４に送られる。

【００２８】機構制御部１２は、ＣＰＵ１４からの制御
信号に基づいて、ステージ１１を水平面内でＸ，Ｙおよ
びθ方向に駆動するとともに環状照明ユニット４をＺ方
向（鉛直方向）に駆動するようになっている。これによ
り、環状照明ユニット４とステージ１１上に載置された
半導体チップ１０２との相対位置が可変される。

【００２９】また、このバンプ外観検査装置は、表面に
バンプ１０３が形成された半導体チップ１０２をステー
ジ１１上に移送し、かつステージ１１から取り去るため
の図示しない搬送手段を有している。

【００３０】なお、画像処理部１５の特徴抽出はモニタ
１６によって、ＣＰＵ１４の処理動作はモニタ１７によ
ってそれぞれ監視される。

【００３１】図２(a)は上記環状照明ユニット４の縦断
面を示し、図２(b)は環状照明ユニット４を下方から見
たところを示している。図示のように、この環状照明ユ
ニット４は、略円筒状をなす本体４０（全高４０ｍｍ）
と、この本体４０の側方に突出する光ファイバ導入部４
５を備えている。この本体４０は、その内部に環状の空
洞を形成するように、それぞれ一定の肉厚を持つ板材か
らなる円筒状の外周部４１と、この外周部４１の内側に
同軸に設けられた内周部４２と、外周部４１と内周部４
２の上端、下端をつなぐ天板部４３および底板部４４と
で構成されている。外周部４１の直径は高さ方向に一定
（外径８５ｍｍ）となっている。一方、内周部４２は、
高さ方向に直径が異なる３つの部分からなっている。す
なわち、内周部４２は、下側から順に、一定の直径（内
径５０ｍｍ）を持つ下部４２ａと、この下部４２ａに連
なり、水平面に対して４５°に傾斜し上方へ行くにつれ
て次第に直径が小さくなる傾斜部４２ｂと、この傾斜部
４２ｂに連なり、一定の直径（内径３５ｍｍ）を持つ上
部４３ｃとを有している。

【００３２】本体４０内には、図１中に示した光源２
１，２２につながる多数の光ファイバ２３，２４が光フ
ァイバ導入部４５を通して導入されている。なお、４６
は光ファイバ２３，２４を挿通する保護チューブを示し
ている。

【００３３】内周部４２の下部４２ａの下端近傍には、
その板材を垂直に貫通する小穴４７が周方向に一定間隔
で多数設けられている。各小穴４７には、光ファイバ２
３の先端２３ａが挿入され、取り付けられている。これ
により第１の環状照明部２５が構成されている。動作時
には、各光ファイバ２３の先端２３ａからは、その先端
２３ａが挿入されている小穴４７の向きに応じて、ステ
ージ１１に対して平行に、内周部４２の中心へ向かって
略水平に光Ｌ₁が出射される。すなわち、実質的に内周
部４２の下部４２ａの全周から中心へ向かって略水平に
光Ｌ₁が発せられる。

【００３４】また、内周部４２の傾斜部４２ｂには、そ
の板材を垂直に貫通する小穴４８が周方向に一定間隔で
多数設けられている。各小穴４８には光ファイバ２４の
先端２４ａが挿入され、取り付けられている。これによ
り、上記第１の環状照明部２５と平行に、第２の環状照
明部２６が構成されている。動作時には、各光ファイバ
２４の先端２４ａからは、その先端２４ａが挿入されて
いる小穴４８の向きに応じて、ステージ１１に対して４
５°の角度で、斜め下方に光Ｌ₂が出射される。すなわ
ち、実質的に内周部４２の傾斜部４２ｂの全周から第１
の環状照明部２５の中心へ向かって斜め下方に、つまり
仮想的な円錐面に沿って光Ｌ₂が発せられる。

【００３５】図３は、機構制御部１２の一部をなす上下
機構６０に上記環状照明ユニット４を取り付けた状態を
示している（同図(a)は正面から見たところ、同図(b)は
側方から見たところを示している。）。この上下機構６
０は、環状照明ユニット４が下面に取り付けられた水平
板６５と、フォーク部材６４と、スライド部材６３と、
ステッピングモータ６１と、このステッピングモータ６
１を支持するＬ状部材６２を備えている。

【００３６】フォーク部材６４は、スライド部材６３に
ビス６６で取り付けられた横板部６４ｃと、この横板部
６４ｃの両端に連なり下方に延びる一対の縦板部６４ｂ
と、この縦板部６４ｂの下端に連なり水平に延びる一対
のフォーク部６４ａとからなっている。このフォーク部
６４ａ上には水平板６５の両端が取り付けられている。

【００３７】スライド部材６３は、略直方体状の部材で
あり、ネジ穴６３ａが上下方向に設けられている。

【００３８】Ｌ状部材６２は、Ｌの短辺に相当する板状
の水平部６２ａと、Ｌの長辺に相当する板状の垂直部６
２ｂとからなっている。水平部６２ａの中央には貫通穴
６２ｃが設けられている。水平部６２ａ上には、ステッ
ピングモータ６１が上記貫通穴６２ｃにその出力軸６１
ａを挿通した状態で搭載されている。垂直部６２ａは図
示しない支持部材によって一定の高さに支持されてい
る。

【００３９】ステッピングモータ６１の出力軸６１ａの
先端は、スライド部材６３のネジ穴６３ａと対応するネ
ジ山を持ち、スライド部材６３のネジ穴６３ａに螺合さ
れている。

【００４０】動作時に、ＣＰＵ１４（図１）からの制御
信号によってステッピングモータ６１の出力軸６１ａが
順逆に回転されると、その回転に応じてスライド部材６
３がＬ状部材６２の垂直部６２ｂに沿って上下方向にス
ライドし、このスライド部材６３と一体にフォーク部材
６４、水平板６５および環状照明ユニット４が昇降され
る。これにより、ステージ１１上の半導体チップ１０２
と環状照明ユニット４との鉛直方向の相対位置を調節す
ることができる。上述のように第１および第２の環状照
明部２５，２６を１つの本体４０の内周に沿って設けて
いるので、第１および第２の環状照明部２５，２６と半
導体チップ１０２との鉛直方向の相対位置を、簡単かつ
同時に調節することができる。

【００４１】なお、図３(b)に示すように、フォーク部
材６４の裏側から縦板部６４ｂ，６４ｂの隙間を通して
ＣＣＤカメラ５用の支持部材５２を前方へ突出させ、こ
の支持部材５２によってＣＣＤカメラ５を保持する。こ
れにより、環状照明ユニット４の内周部４２を通してＣ
ＣＤカメラ５の金属顕微鏡部分５１を半導体チップ１０
２に接近させることができる。

【００４２】このバンプ外観検査装置は全体として次の
ように動作する。

【００４３】最初に、図示しない搬送手段によって、
図１に示したステージ１１上に、表面にバンプ１０３が
形成された半導体チップ１０２を載置する。図７(c−
１)に示すように、バンプ１０３の形状はマッシュルー
ム型であるものとする。続いて、機構制御部１２によっ
て、ステージ１１をＸ，Ｙ方向に移動させて、半導体チ
ップ１０２をＣＣＤカメラ１０の光軸５上に位置させ
る。ＣＰＵ１４によって、Ｄ／Ａ変換部１３を介して光
源２１，２１の光出力を設定し、第１および第２環状照
明部２５，２６の光量を設定する。このとき、第２の環
状照明部２６の光量は第１の環状照明部２５の光量より
も少なく設定しておくものとする。

【００４４】次に、機構制御部１２によって、環状照
明ユニット４とステージ１１上に載置された半導体チッ
プ１０２とのＺ方向の相対位置を調節する。具体的に
は、図４(a)に示すように、第１の環状照明部２５の高
さと上記半導体チップの表面に形成されたバンプの高さ
とが略同じになるように、環状照明ユニット４の高さを
０．２ｍｍステップで変化させる。なお、環状照明ユニ
ット４と半導体チップ１０２とのＺ方向の最適距離は約
５ｍｍであることが実験的に分かっているので、最適画
像を得るためには環状照明ユニット４の高さを０．２ｍ
ｍのステップで変化させれば十分である。このとき、環
状照明ユニット４の各高さ（ステップ）で、ＣＣＤカメ
ラ１０によって半導体チップ１０２の表面を撮像する。
そして、ＣＣＤカメラ１０が得た画像から、画像処理部
１５がチップ表面でのバンプ１０３の位置を認識する。
図７(c−３)に示すように、画像処理部１５は、バンプ
１０３の位置の最小輝度と、バンプ１０３をマスクした
ときの残りのチップ表面の最大輝度（実際には配線パタ
ーンの最大輝度である。）とを算出する。これにより、
環状照明ユニット４の最適高さとして、バンプ１０３の
位置の最小輝度がチップ表面（バンプの位置を除く）の
最大輝度に対して相対的に最も大きくなるような高さを
求める。

【００４５】図７(c−３)の例では、輝度を２５６階調
で表した場合、環状照明ユニット４が最適高さにあると
き、それぞれバンプ１０３の位置の最小輝度が５５、チ
ップ表面（バンプの位置を除く）の最大輝度が４９とな
っている。

【００４６】次に、環状照明ユニット４が最適高さに
あるときの画像に対して、画像処理部１５が２値化処理
を施し、バンプ１０３の輪郭を表す画像（特徴量）を抽
出する。そして、この画像に基づいて、ＣＰＵ１４がバ
ンプ形状、位置、数、および隣接バンプ間の間隔の良否
を判定する。

【００４７】このようにして動作を行う場合、図４(a)
に示すように、環状照明ユニット４が最適高さにある状
態では、第１の環状照明部２５がその全周から中心へ向
かって略水平に光Ｌ₁を発して、バンプ１０３の外周側
面１０３ｂを全周にわたって照らす。これにより、ＣＣ
Ｄカメラ１０によって、バンプ１０３の外周側面１０３
ｂについての画像情報を得ることができる。この第１の
環状照明部２５による光Ｌ₁は略水平に照射されている
ので、チップ表面のフィールドや配線パターンによる反
射はほとんど生じない。また、第２の環状照明部２６が
その全周から上記第１の環状照明部２５の中心へ向かっ
て斜め下方に光Ｌ₂を発して、バンプ１０３の上部１０
３ａを照らす。これにより、ＣＣＤカメラ１０によっ
て、バンプ１０３の上部１０３ａについての画像情報を
得ることができる。後述するように、バンプの形状が上
部中央に凹部を持つカップ型のものであっても、その凹
部内についての画像情報を得ることができる。ここで、
この第２の環状照明部２６による光Ｌ₂は斜めに照射さ
れているので、従来の暗視野照明と同様に、チップ表面
のフィールドや配線パターンによる散乱が多少生ずる。
しかし、第２の環状照明部２６の光量を第１の環状照明
部２５の光量よりも少なく設定しているので、実際上、
チップ表面のフィールドや配線パターンによる散乱は、
バンプ１０３の外周側面１０３ｂや上部１０３ａによる
反射よりも極めて少ないレベルに抑えられる。また、図
４(b)に示すように、第１の環状照明部２５が発する光
Ｌ₁は一定の広がり角αで広がるが、この広がる光によ
る反射も実際上問題がないレベルに抑えられる。したが
って、画像処理部が画像に対して２値化処理を施すこと
によって、図７(c−２)に示すように、配線パターンと
分離したバンプ１０３のみの画像を得ることができる。
したがって、バンプ１０３の輪郭を精度良く観察でき
る。この結果、ＣＰＵ１４によって、バンプ１０３の外
観の良否を正確に判定することができる。

【００４８】ここで、図５(a)，(b)，(c)に示すよう
に、カップ型のバンプ１３０の凹部１３０ｕに、特有の
陥没欠陥１４０が存在する場合について考察する。同図
(a)はカップ型のバンプ１３０を上方から見たところ、
同図(b)，(c)は同図(a)におけるＡ−Ａ₁断面を示してい
る。

【００４９】この場合、第１の環状照明部２５が発した
略水平の光Ｌ₁のみによって、バンプ１３０の外周側面
１３０ｂを全周にわたって照らしたとしても、図５(b)
に示すように、凹部１３２０ｕがカップの縁１３０ａに
よって遮られて陰となるため、陥没Ｂを容易には観察す
ることができない。しかし、このバンプ外観検査装置で
は、第２の環状照明部２６が発した斜め４５°の光Ｌ₂
によって、図５(c)に示すように、バンプ１３０の凹部
１３０ｕ内を照らすことができる。したがって、陥没Ｂ
についての画像情報を得ることができる。

【００５０】実際に、図６(a)，(b)に示すように、第１
の環状照明部２５が発した略水平の光Ｌ₁のみでは、バ
ンプ１３０が良品であっても（同図(a)）、陥没Ｂを持
つ不良品であっても（同図(b)）、画像処理部１５によ
る２値化処理後に、カップの縁１３０ａを表す画像のみ
しか得られなかった。しかし、第２の環状照明部２６が
発した斜め４５°の光Ｌ₂を加えた場合、図６(d)に示す
ように、不良品の陥没欠陥Ｂを検出することができた。
なお、バンプ１３０が良品である場合は、当然ながら、
同図(c)に示すようにカップの縁１３０ａを表す画像の
みが得られた。

【００５１】このように、このバンプ外観検査装置によ
れば、バンプの形状がカップ型のもの１３０である場合
についても、その凹部１３０ｕ内についての画像情報を
得ることができ、外観の良否を正確に判定することがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に記
載のバンプ外観検査装置は、第１の環状照明部がその全
周から中心へ向かって略水平に光を発するので、バンプ
の外周側面を全周にわたって照らされ、撮像部によっ
て、バンプの外周側面についての画像情報を得ることが
できる。また、第２の環状照明部がその全周から上記第
１の環状照明部の中心へ向かって斜め下方に光を発し
て、バンプの上部を照らすので、撮像部によって、バン
プの上部についての画像情報を得ることができる。この
第１の環状照明部による光は略水平に照射されているの
で、チップ表面のフィールドや配線パターンによる反射
はほとんど生じない。また、第２の環状照明部の光量を
第１の環状照明部の光量よりも少なく設定しておくこと
によって、実際上、チップ表面のフィールドや配線パタ
ーンによる散乱は、バンプの外周側面や上部による反射
よりも極めて少ないレベルに抑えられる。したがって、
画像処理部が画像に対して２値化処理を含む画像処理を
施すことによって、配線パターンと分離したバンプのみ
の画像を得ることかでき、バンプの輪郭を精度良く観察
できる。この結果、中央演算処理部によって、バンプの
外観の良否を正確に判定することができる。また、バン
プの形状がカップ型であっても、第２の環状照明部が斜
め下方に発する光によって、その凹部内についての画像
情報を得ることができるので、外観の良否を正確に判定
することができる。

【００５３】請求項２に記載のバンプ外観検査装置で
は、上記第１および第２の環状照明部は、略円筒状をな
す１つの本体の内周に沿って設けられているので、機構
制御部がこの本体の高さを可変することによって、上記
第１および第２の環状照明部と上記半導体チップとの鉛
直方向の相対位置を、簡単かつ同時に調節することがで
きる。

【００５４】請求項３に記載のバンプ外観検査装置で
は、上記機構制御部は、上記第１および第２の環状照明
部と上記ステージ上に載置された半導体チップとの相対
位置を、上記中央演算処理部からの指示に応じて変化さ
せるようになっているので、中央演算処理部は、バンプ
の輪郭を精度良く表す最適な画像が得られるように、上
記機構制御部を介して上記相対位置を変化さながら、バ
ンプ外観の良否を判定することができる。したがって、
バンプ外観の良否をさらに正確に判定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施例のバンプ外観検査装置のシ
ステム構成を示す図である。

【図２】上記バンプ外観検査装置の環状照明ユニット
を詳細に示す図である。

【図３】上記環状照明ユニットを昇降させる上下機構
を示す図である。

【図４】 (a)は第１および第２の環状照明部が半導体
チップのバンプへ光を発する状態を示す図、(b)は第１
の環状照明部が発する光が広がる様子を示す図である。

【図５】 (a)は凹部内に陥没欠陥を持つカップ型バン
プを上方から見たところ、(b)，(c)はカップ型バンプに
光が照射された状態を示す図である。

【図６】カップ型バンプについて得られた画像を示す
図である。

【図７】各種照明法により得られる画像および輝度範
囲を示す図である。

【図８】マッシュルーム型バンプとカップ型バンプを
示す図である。

【図９】チップ表面における光の反射を示す図であ
る。

【図１０】従来のバンプ外観検査装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

４環状照明ユニット１０ＣＣＤカメラ１１ステージ１２機構制御部１３Ｄ／Ａ変換部１４ＣＰＵ１５画像処理部２１，２２光源２３，２４光ファイバ２５第１の環状照明部２６第２の環状照明部１０２半導体チップ１０３バンプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9169−4ＭＨ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｔ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に突起状のバンプを持つ半導体チッ
プが載置されるべきステージと、上記ステージの上方に設けられ、上記ステージ上に載置
された半導体チップの表面を撮像する撮像部と、上記撮像部によって得られた画像に対して２値化処理を
含む画像処理を施して、上記バンプの輪郭を表す画像を
抽出する画像処理部と、上記画像処理部が抽出した画像に基づいて、上記バンプ
の外観の良否を判定する中央演算処理部とを備えたバン
プ外観検査装置において、上記ステージに対して平行に、実質的に環状に設けら
れ、全周から中心へ向かって略水平に光を発する第１の
環状照明部と、上記第１の環状照明部と平行に、実質的に環状に設けら
れ、全周から上記第１の環状照明部の中心へ向かって斜
め下方に光を発する第２の環状照明部と、上記第１および第２の環状照明部と上記ステージ上に載
置された半導体チップとの相対位置を、少なくとも鉛直
方向に関して可変して設定することができる機構制御部
とを備えたことを特徴とするバンプ外観検査装置。
【請求項２】請求項１に記載のバンプ外観検査装置に
おいて、上記第１および第２の環状照明部は、略円筒状をなす１
つの本体の内周に沿って設けられていることを特徴とす
るバンプ外観検査装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のバンプ外観検
査装置において、上記機構制御部は、上記第１および第２の環状照明部と
上記ステージ上に載置された半導体チップとの相対位置
を、上記中央演算処理部からの指示に応じて変化させる
ようになっていることを特徴とするバンプ外観検査装
置。