JPH08327327A - Method and apparatus for measuring height of bump - Google Patents

Method and apparatus for measuring height of bump

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JPH08327327A
JPH08327327A JP7136567A JP13656795A JPH08327327A JP H08327327 A JPH08327327 A JP H08327327A JP 7136567 A JP7136567 A JP 7136567A JP 13656795 A JP13656795 A JP 13656795A JP H08327327 A JPH08327327 A JP H08327327A
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Application number
JP7136567A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Noguchi
俊 野口
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
株式会社東京精密
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Abstract

PURPOSE: To measure the height of a bump having relatively smooth upper end face at a high speed highly accurately and judge whether the bump is good or not, by moving a surface to be measured or a reference surface in the direction of optical axis so that an area where an optical interferometer can interfere comes to the vicinity of an estimated position of the bump.
CONSTITUTION: A silicon wafer 50 having a solder bump 54 formed thereon is set under an optical interferometer using a light source 12 projecting a light of a large spectral width. Based on a measuring reference position in heightwise direction, a surface to be measured of a work W or the reference surface of a reference mirror 8 is moved in the direction of optical axis by a PzT driver 32 so that an area where the interferometer can interfere comes to the vicinity of a position where the upper end face of the bump 54 is estimated to be present. In this state, while optical path difference is minutely changed, interference fringe patterns of different phases are obtained for at least three screens with a camera 26 and stored in a frame memory 28. A CPU 30 calculates an intensity of the interference fringes for every pixel based on image data and obtains an average value of the intensities for a fixed pixel area corresponding to the bump 54.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明はバンプ高さ測定方法及び装置に係り、特にシリコンウエハ、回路基板又はリードフレーム等に形成されたハンダバンプ等、上端面が比較的滑らかなバンプの高さを高速に測定するバンプ高さ測定方法及び装置に関する。 The present invention relates relates to a bump height measurement method and apparatus, high-speed in particular a silicon wafer, such solder bumps formed on the circuit board or a lead frame or the like, the upper surface is relatively smooth bump height bump regarding height measuring method and apparatus for measuring the.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来バンプの高さを測定する方法として、直線状の光を被測定物に斜めから投射し、その反射光をエリアセンサ等で受光して、光の直線からのズレを読み取ることにより、被測定物の形状を得る方法(光切断法)や、被測定面上で常に焦点を結ぶように光学系を上下に駆動してその駆動量に基づいて被測定物の高さを測定する焦点追尾方式と称される方法が知られている。 As a method for measuring the Related Art conventional bump height, the linear light is projected obliquely from the object to be measured, it receives the reflected light by the area sensor or the like, reads the deviation from a straight line of light by, a method of obtaining a profile of the workpiece (light section method), the height of the object to be measured based on the driving amount to drive the optical system in the vertical so as to connect always focus on the surface to be measured focus tracking system called a method of measuring are known.

【0003】また、特公平6─1167号公報には、可干渉性の低い光源を用いた光干渉計を使用して、干渉計を光軸(Z)方向にスキャニングして、可干渉性が最大となる点を検出して被測定物の3次元形状を測定する方法及び装置が開示されている。 [0003] Further, JP fair 6─1167, using an optical interferometer using a low coherence light source, the interferometer scans the optical axis direction (Z), coherence detects a point of maximum method and apparatus for measuring three-dimensional shape of the object is disclosed. 一方、バンプの材料としては、金とハンダの2種類が主なものであり、このうち、金バンプのようにバンプ上端面が比較的粗いバンプの高さ測定に有効な方法として、本出願人は既に、バンプ上端面による光のスペックルを検出する方法を提案している(特願平7─29130号明細書参考)。 On the other hand, the material of the bumps, the two types of gold and solder are those main, these, as an effective method to height measurement bump top end surface of the relatively coarse bumps such as gold bumps, the applicant It has already proposed a method of detecting a speckle of light by the bump upper surface (Japanese Patent Application 7─29130 herein by reference).

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の光切断法では測定範囲が断面となるため、被測定物(ワーク)の3次元的なデータを得るにはワークを移動可能なステージ等に載置して、ワークを移動させて測定する必要があり、高精度な測定は困難であるという問題がある。 However [0007] Since the measurement range in the conventional light section method is sectional, placing the movable stage such as a workpiece to obtain a 3-dimensional data of the object to be measured (workpiece) and location, should be measured by moving the workpiece, there is a problem that accurate measurement is difficult. また、ワークの傾きが直接測定誤差になるため、例えば同一ウエハ内の同じ高さのバンプについても、該ウエハの反り・うねり等により、同一測定値が得られないという問題もある。 Further, since the inclination of the workpiece is measured directly error, for example, for even bump of the same height in the same wafer, the warpage, undulation of the wafer, there is a problem that the same measurements can not be obtained.

【0005】一方、焦点追尾式では焦点スポット1点での測定であるため、ワークの3次元的なデータを得るためにはワークをx,y方向にスキャニングする必要があり、測定に長時間を要するとともに精度的にも問題がある。 On the other hand, since the focus tracking type is the measurement of one point focal spot, in order to obtain three-dimensional data of the workpiece must scanning the workpiece in the x, y-direction, a long time measurement precision manner to be a problem with costs. また、上記可干渉性を検出する方法では、高さ方向(z方向)に0.1μm程度の刻み幅で全測定範囲をスキャニングする必要があり、測定時間が長くなるという問題がある。 In the method for detecting the coherence, it is necessary to scan the entire measurement range 0.1μm about step size in the height direction (z direction), there is a problem that the measurement time becomes longer.

【0006】他方、前記特願平7─29130号明細書に記載した方法は、金バンプのようにバンプ上端面が比較的粗いものについての測定には適しているが、ハンダバンプのようにバンプ上端面が滑らかなバンプについては、スペックルの検出が困難で、測定の繰り返し精度が悪いという問題が新たに確認された。 [0006] On the other hand, the method described in the Japanese Patent Application 7─29130 Pat is bump upper surface as gold bumps are suitable for measurements on relatively coarse, on the bump as solder bumps the end surface smooth bump, is difficult to detect the speckle is repeatability is poor measured was newly discovered. 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ハンダバンプのように上端面が比較的滑らかなバンプの高さを高速、高精度に測定でき、特にバンプが設計値(公差を含む)内にあるか否かを高速に判定することができるバンプ高さ測定方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, the height of the relatively smooth bumps upper surface as solder bumps can be measured faster, high precision, especially bumps design values ​​including tolerance and to provide a bump height measurement method and apparatus capable of determining whether or not within a high speed.

【0007】 [0007]

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成するために、被測定対象面及び参照面にスペクトル幅の広い光を照射する光源と、前記被測定対象面を経由する光路と前記参照面を経由する光路の光路長差が0になる付近で干渉縞の強度が強く現れ、前記光路長差が大きくなるに従って干渉縞の強度が減少するような干渉縞を発生させる干渉光学系と、前記被測定対象面又は前記参照面の少なくとも一方を光軸方向に移動して前記光路長差を変化させる可変機構と、前記光路長差に応じて発生する干渉縞パターンを撮像する撮像手段と、を備えた光干渉計を使用して、被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定するバンプ測定方法において、被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定する際に基準となる高さ方向の位置を測定基 For SUMMARY OF THE INVENTION The present invention to achieve the above object, a light source for irradiating a wide optical spectral width measurement target surface and the reference surface, the optical path passing through the measured object surface the the intensity of the interference fringes in the vicinity of the optical path length difference of the optical path passing through the reference surface is 0 appeared strong, and the interference optical system in which the intensity of the interference fringes to generate interference fringes that decreases as the optical path length difference increases the variable mechanism for changing the optical path length difference by moving in the optical axis direction at least one of the object surface or the reference surface, imaging means for imaging an interference fringe pattern generated in accordance with the optical path length difference , using an optical interferometer with a, in bump measuring method of measuring the height of the bumps formed on the target surface to be measured, a reference when measuring the height of the bumps formed on the target surface to be measured measurements based on the position in the height direction as the 位置とし、前記光干渉計について前記光路長差が0になる付近で干渉縞の強度が強く現れるときの光路長差の範囲を可干渉範囲とすると、前記測定基準位置を基準として、前記被測定対象面に形成されたバンプの上端面が存在すると推定されるバンプ推定位置付近に前記光干渉計の可干渉範囲がくるように前記可変機構で設定し、その設定状態で前記可変機構により前記光路長差を微少に変化させながら、位相の異なる干渉縞パターンを前記撮像手段で少なくとも三画面以上撮像し、前記撮像手段で得られた少なくとも三画面以上の画像データを基に画素毎に干渉縞強度を算出し、画面内でバンプが存在している領域に対応する一定の画素領域について前記干渉縞強度の平均値を算出し、前記平均値と該バンプの上端面が前記可干渉範囲内 And position, if the coherence range range of the optical path length difference when the intensity of the interference fringes in the vicinity of the optical path length difference for the light interferometer is zero appears strong, based on the measurement reference position, the object to be measured set in the variable mechanism so as coherent range of the optical interferometer comes near bumps estimated position in which the upper end surface of the bumps formed on the target surface is estimated to be present, the optical path by the variable mechanism in its set state while changing the length difference minutely, and imaging at least three or more screens of different interference fringe patterns in phase with the image pickup means, the interference fringe intensity for each pixel based on image data of more than at least three screens obtained by said image pickup means is calculated, to calculate the average value of the interference fringe intensity for certain pixel areas corresponding to the region where the bumps are present on the screen, the upper end surface of said average value and said bump within the coherence range 所定の許容範囲内にあることを示す所定のしきい値とを比較し、前記平均値が前記所定のしきい値よりも大きい場合は、測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記所定の許容範囲に対応する一定の範囲内にあると判別し、前記平均値が前記所定のしきい値以下の場合は、測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記一定の範囲の外にあると判別することを特徴としている。 Comparing the predetermined threshold value that indicates that within a predetermined allowable range, the case where the average value is greater than the predetermined threshold, the height of the bumps are measured, the bump estimated position determined to be within a certain range corresponding to the predetermined permissible range in the vicinity, the case where the average value is less than the predetermined threshold, the height of the bumps are measured, the bump estimated position near It is characterized in that determining that there is the outside of the predetermined range.

【0008】 [0008]

【作用】本発明によれば、バンプが形成されている測定対象物をスペクトル幅の広い光を照射する光源を用いた光干渉計のもとにおき、高さ方向の測定基準位置を基準として、前記被測定対象面に形成されたバンプの上端面が存在すると推定されるバンプ推定位置付近に前記光干渉計の可干渉範囲がくるように前記被測定対象面又は参照面を可変機構で光軸方向に移動する。 According to the present invention, placing the measured object bumps are formed on the basis of the optical interferometer using a light source for irradiating a wide optical spectral width, with respect to the measurement reference position in the height direction light the measurement target surface or reference surface as coherent range of the optical interferometer comes near bumps estimated position at a variable mechanism that is estimated with the upper end face of the formed on the measurement target surface bumps are present It moves in the axial direction. そして、その状態で光路長差を微少に変化させながら、位相の異なる干渉縞パターンを少なくとも三画面取得して、その画像データを基に画素毎に干渉縞強度を算出し、バンプに対応する一定の画素領域について前記干渉縞強度の平均値を算出している。 Then, while minutely changing the optical path length difference in this state, and at least three screen obtaining different interference fringe patterns phases, to calculate the interference fringe intensity for each pixel based on the image data, corresponding to the bump constant and it calculates the average value of the interference fringe intensity for the pixel region. 光源光のスペクトル幅が広いので干渉性は悪く、可干渉範囲は狭くなっているので、バンプ上端面が該干渉計の可干渉範囲にあるときは干渉縞強度が大きくなり、前記平均値は大きくなる。 Coherence because the spectral width of the light source light is wide poor, because the coherence range is narrower, when the bump upper end face is in a coherent range of the interferometer fringe intensity is increased, the average value is greater Become. 他方、バンプ上端面が該干渉計の可干渉範囲にないときは、干渉縞強度が極めて小さくなることから、前記平均値も小さくなる。 On the other hand, when the bump upper end face is not in the coherent range of the interferometer, since the interference fringe intensity is extremely small, even smaller the average value.
その平均値について、所定しきい値を定め、そのしきい値と大小比較することで、バンプの高さを測定している。 For the average value defines a predetermined threshold, by comparing the threshold and magnitude measures the height of the bump. 即ち、前記平均値が前記所定のしきい値より大きければ、先に設定したバンプ推定位置の近傍の一定の範囲内にバンプの上端面があると判別し、他方その平均値が所定のしきい値以下であれば、先に設定したバンプ推定位置の近傍の一定範囲の外であると判別する。 That is, the if the average value is greater than the predetermined threshold value, determines that there is the upper end surface of the bumps within a certain range in the vicinity of the bumps estimated position previously set, while the average value is a predetermined threshold When the value or less, determined to be outside the predetermined range in the vicinity of the bump estimation position set previously. これにより、干渉計の可干渉範囲程度の精度で、バンプ高さの測定を高速に行うことができる。 Thus, in a coherent range of about accuracy of the interferometer, the measurement of the bump height can be performed at high speed.

【0009】また、前記平均値が前記所定のしきい値以下であときには、先に設定したバンプ推定位置を他の位置(プラス側又はマイナス側)に変更して、上記測定の過程を繰り返すことにより、未知のバンプの上端面を検出することができるとともに、その高さを測定することができる。 Further, the when the average value is the predetermined threshold or less der changes the bumps estimated position previously set at other positions (plus side or minus side), repeating the process of the measurement Accordingly, it is possible to detect the upper end face of the unknown bump, it is possible to measure the height. 尚、干渉フィルタを用いて光源のスペクトル幅を変更することで、干渉計の可干渉範囲を調整変更することができ、バンプ高さ測定の精度を変更することもができる。 Incidentally, by changing the spectral width of the light source by using an interference filter, a coherent range of the interferometer can be adjusted changes may be changed accuracy of bump height measurement.

【0010】 [0010]

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るバンプ高さ測定方法及び装置の好ましい実施例について詳説する。 EXAMPLES be described in detail preferred embodiments of the bump height measuring method and apparatus according to the present invention with reference to the accompanying drawings. 図1は本発明に係るバンプ高さ測定方法が適用されたバンプ高さ測定装置の実施例の構成を説明するための概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of the bump height measuring apparatus bump height measurement method is applied according to the present invention. 同図に示すように本測定装置は主に、光源ランプ12、コリメートレンズ14、ビームスプリッタ16、参照鏡18、ピエゾ素子(PzT)2 Mainly this measurement device as shown in the figure, the light source lamp 12, a collimator lens 14, beam splitter 16, reference mirror 18, the piezoelectric element (PzT) 2
0、変位センサ22、対物レンズ23、結像レンズ2 0, the displacement sensor 22, an objective lens 23, an imaging lens 2
4、白黒固体撮像カメラ26、フレームメモリ28及び中央処理演算装置(CPU)30等から構成される。 4, a monochrome solid-state image camera 26, a frame memory 28 and a central processing unit (CPU) comprised 30 like.
尚、同図ではトワイマン・グリーン型干渉計を例に説明するが、これに限らず、リニック型、ミラウ型干渉計等でもよい。 Although in the figure is explained as an example Twyman-Green interferometer, not limited thereto, clinics type may be a Mirau interferometer or the like.

【0011】光源ランプ12は例えば白色光源を用い、 [0011] The light source lamp 12 with a white light source for example,
該光源ランプ12から出射された光は、コリメートレンズ14により平行光にされ、ビームスプリッタ16により2方向に分割される。 Light emitted from the light source lamp 12 is collimated by the collimator lens 14 is split by the beam splitter 16 into two directions. 即ち、ビームスプリッタ16で反射した光は対物レンズ23を介して被測定対象物(ワーク)Wに照射され、他方、ビームスプリッタ16を透過した光は参照鏡18に照射される。 That is, light reflected by the beam splitter 16 is irradiated to the object to be measured (workpiece) W via the objective lens 23, on the other hand, the light transmitted through the beam splitter 16 is irradiated to the reference mirror 18.

【0012】ワークWは固定されたステージ台(不図示)に載せられており、ワークWの表面で反射した光は、ビームスプリッタ16及び結像レンズ24を経てカメラ26に達し、他方、参照鏡18で反射した光はビームスプリッタ16及び結像レンズ24を経てカメラ26 [0012] the workpiece W is mounted on a stage base which is fixed (not shown), the light reflected by the surface of the workpiece W reaches the camera 26 via the beam splitter 16 and imaging lens 24, while the reference mirror light reflected by the 18 through the beam splitter 16 and imaging lens 24 camera 26
に達する。 To reach. PzT20はPzTドライバ32によって駆動され、参照鏡18を光軸方向に変位させることができ、変位センサ22は変位センサドライバ34を介して駆動され、前記参照鏡18の変位量を検出している。 PzT20 is driven by PzT driver 32, the reference mirror 18 can be displaced in the optical axis direction, the displacement sensor 22 is driven by means of the displacement sensor driver 34, and detects the displacement amount of the reference mirror 18.

【0013】カメラ26は、前記2光束の光学距離の差(光路長差)に対応して観察される干渉縞を撮像すると共に、該干渉縞画像を所定の電気信号に変換してフレームメモリ28に出力する。 [0013] The camera 26 is configured to image the interference pattern observed in response to the difference in the optical distance of the two light beams (optical path length difference), the frame memory 28 to convert the interference fringe image to a predetermined electric signal and outputs it to. フレームメモリ28は前記干渉縞画像を前記光路長差、即ち参照鏡18の位置(又は変位量)を変数として記録する。 The frame memory 28 for recording the interference fringe image the optical path length difference, i.e. the position of the reference mirror 18 (or displacement) as variables. CPU30は、バス3 CPU30, the bus 3
6を介して前記フレームメモリ28、PzTドライバ3 The frame memory 28 through the 6, PzT driver 3
2及び変位センサドライバ34と接続されるとともに、 Is connected with the 2 and the displacement sensor driver 34,
フレームメモリ28を介して入力する干渉縞データを処理してワークWのバンプ形状を検出する。 Processing the interference pattern data inputted via the frame memory 28 to detect the bump shape of the workpiece W. 尚、このデータ処理については後述する。 It will be described later for this data processing.

【0014】また、CPU30には、キーボード40及びモニタTV42が接続されており、操作者はモニタT Further, the CPU 30, and a keyboard 40 and monitor TV42 is connected, the operator monitors T
V42の表示を見ながら、キーボード40を介して各種入力を行うことができるとともに、モニタTV42にワークWのバンプ形状測定結果等を表示させることができる。 While watching the display of the V 42, it is possible to perform various inputs through the keyboard 40, it is possible to display the bump shape measurement results and the like of the workpiece W to monitor the TV 42. 更に、バス36にインターフェイス44を介して記録媒体46と接続することが可能である。 Furthermore, it is possible to connect a recording medium 46 through the interface 44 to the bus 36. この記録媒体46はハードディスクドライブ47及びフロッピディスクドライブ48を含み、測定したワークWのバンプ測定データ等を保存することができる。 The recording medium 46 may store include a hard disk drive 47 and floppy disk drive 48, the bump measurement data of the measured workpiece W. 尚、前記記録媒体4 Incidentally, the recording medium 4
6(図中点線で示す部分)は、本発明の構成上必須ではない。 6 (indicated by dotted line in the figure) is configured on not essential to the present invention.

【0015】次に、本測定装置の測定原理について説明する。 Next, description will be given of a measurement principle of this measuring device. 図2は図1の干渉計部分の要部拡大概略図である。 Figure 2 is an enlarged schematic view of an interferometer portion of FIG. ビームスプリッタ16と参照鏡18との間の距離をLR、ビームスプリッタ16とワークWとの間の距離をLWとすると、この場合の光路長差(OPD:Optical When the distance between the reference mirror 18 and beam splitter 16 LR, the distance between the beam splitter 16 and the workpiece W and LW, the optical path length difference in this case (OPD: Optical
path difference )は次式(1) OPD=2×(LR−LW)……(1) で表される。 path difference) is represented by the following formula (1) OPD = 2 × (LR-LW) ...... (1).

【0016】前記OPDは、PzT20を駆動して参照鏡18を光軸上で変位させることにより変化させることができる変数として、これを変数Zで定義する。 [0016] The OPD as variables that can be changed by displacing in the optical axis reference mirror 18 by driving the PzT20, define this variable Z. ここで、OPD(=Z)をゼロ付近で連続的に変化させた場合、カメラ26上の1点で観察される干渉縞の強度I Here, OPD if a (= Z) is changed continuously in the vicinity of zero, the intensity of the interference fringes observed at one point on the camera 26 I
(Z)は、図3に示すI(Z)のような関数になる。 (Z) is a function, such as I (Z) shown in FIG. 本測定装置では、白色光源を用いているので可干渉範囲は±0.6μm程度である。 In this measuring apparatus, coherent range because of the use of white light source is about ± 0.6 .mu.m. 尚、可干渉範囲は干渉計に使用する光源のスペクトル幅に依存するので、図示しない干渉フィルタを光源の前又はカメラの前などに配置して光源のスペクトル幅を狭くすると、可干渉範囲は広がる。 Since the coherence range is dependent on the spectral width of the light source used in the interferometer and by placing the interference filter (not shown) such as a front of the front or camera source to narrow the spectral width of the light source, coherence range spreads .

【0017】図4(A)は測定対象となるワークの一例を示す平面図であり、図4(B)はその断面図である。 FIG. 4 (A) is a plan view showing an example of a workpiece to be measured, Fig. 4 (B) is a sectional view thereof.
同図に示すワークは、シリコンウエハ50上に略部分球状のハンダバンプ54が形成されたものであり、このハンダバンプ54はシリコンウエハ面50aを基準として高さ設計値dで形成されている。 Work shown in the figure, which silicon wafer 50 substantially partially spherical solder bumps 54 on are formed, the solder bump 54 is formed at a height designed value d relative to the silicon wafer surface 50a. 尚、ハンダバンプ54 In addition, the solder bump 54
の上端面54aは比較的滑らかな表面粗さを有している(図4(b)参照)。 The upper end surface 54a has a relatively smooth surface roughness (see Figure 4 (b)).

【0018】このハンダバンプ54に上記光干渉計の光源ランプ12の白色光を照射すると、以下の現象が観察される。 [0018] When irradiated with white light of the light source lamp 12 of the optical interferometer to the solder bump 54, the following phenomenon is observed. 即ち、バンプ上面54aの位置が該干渉計の可干渉範囲内に無いとき、光源光は、平滑なシリコン基板面で反射されるとともに、ハンダバンプ54の上面54 That is, when the position of the bump top 54a is not within the coherence range of the interferometer, the light source light, while being reflected by the flat silicon substrate surface, the upper surface of the solder bump 54 54
aで反射される。 It is reflected by a. このとき両者の材質が異なることから、その反射率も異なり、該バンプ部分52が周囲のシリコン部50に比べて暗くなる。 Since the material of both the time are different, also different reflectance, the bump portion 52 becomes darker than silicon portion 50 of the periphery. この場合、バンプ上面は可干渉範囲にないので、干渉縞のコントラストは観察されない。 In this case, the bump upper surface because it is not in the coherent ranges, the contrast of the interference fringes are not observed.

【0019】一方、バンプ上面54aの位置がこの干渉計の可干渉範囲内にあるとき、光源光はハンダバンプ5 Meanwhile, when the position of the bump top 54a is within the coherence range of the interferometer, the light source light bumps 5
4の滑らかな上面54aで反射されて干渉するので、該バンプ部はコントラストの顕著な干渉縞が観測される。 Since interference is reflected by the smooth top surface 54a of the 4, the bump portion is observed a significant fringe contrast.
本測定装置は、この干渉縞について各画素毎に干渉縞強度を検出するとともに、バンプ部分の領域に対応する画面内の所定のXY領域内で前記干渉縞強度の平均値を算出し、その平均値がある一定値以上であれば、バンプが存在すると判定し、一定値に満たない場合は、バンプが存在しないと判定するものである。 This measurement device is configured to detect the interference fringe intensity for each pixel on the interference fringes to calculate the average value of the interference fringe intensity within a predetermined XY area of ​​the screen that corresponds to the region of the bump portion, the average If greater than a specific value with the value, it determines that the bump is present, if less than the predetermined value, is to determine the bumps do not exist. そして、ハンダバンプ54の高さが可干渉範囲内に有るか否かを判別することで、ハンダバンプ54が設計値dの許容範囲(公差を含む)に有るか否かを高速、高精度に判別するものである。 Then, the height of the solder bump 54, it is determined whether or not within the coherence range, the solder bump 54, it is determined whether or not there in the allowable range of the design value d (including the tolerance) faster, high precision it is intended.

【0020】尚、図4では一つのバンプを拡大したものを示しているが、通常は一枚のウエハの上に数百、数千個という多数のバンプが形成されており、一つの画面で同時に複数のバンプについて測定することができる。 [0020] Incidentally, while indicating an enlarged bump one in FIG. 4, typically several on a single wafer hundred, and many bumps that thousands are formed, on one screen it can be measured for a plurality of bumps simultaneously. 上記の如く構成されたバンプ高さ測定装置の測定原理について、図5〜図8を参照しながら測定手順に沿って説明する。 The measuring principle of the configured bump height measuring device as will be explained with reference to the measurement procedure with reference to FIGS.

【0021】先ず、ウエハ基板上面50aを基準面としてこの基準面からバンプ設計値dの位置を当該干渉計のZ=0の位置として定めておく。 [0021] First, in advance from the reference plane of the wafer substrate upper surface 50a as a reference surface defining the position of the bump design value d as the position of Z = 0 in the interferometer. この基準面の検出方法の一例を説明する。 An example of a method for detecting the reference plane will be described. 図1に示す構成を用いて、OPD Using the configuration shown in FIG. 1, OPD
(=Z)をゼロ付近で連続的に変化させた場合、カメラ上の1点(1画素)で観察される干渉縞の明暗強度I If the (= Z) is changed continuously in the vicinity of zero, dark intensity of the interference fringes observed at one point on the camera (1 pixel) I
(Z)は、図5(A)に示すI(Z)のような関数になる。 (Z) is a function, such as I (Z) shown in FIG. 5 (A). また、前記I(Z)のZについての微分は同図J Moreover, said derivative for Z of I (Z) Fig J
(Z)のような関数になる。 It becomes a function such as (Z). 本測定装置では、Zを全測定範囲内で変化させ、カメラ上の各測定点について上記J(Z)の最大値(又は最小値)を与えるZ値、即ちZ In this measuring device, Z is varied within the whole measuring range, Z values ​​for each measurement point on the camera gives the maximum value (or minimum value) of the J (Z), i.e. Z
a(又はZb)を求めることにより、ワークWのウエハ表面高さを算出するものである。 By obtaining the a (or Zb), and calculates the wafer surface height of the workpiece W.

【0022】以下具体的にJ(Z)の最大値を与えるZ [0022] Z giving the following maximum values ​​of specific J (Z)
値、即ちZaを簡易に検出する方法を説明する。 Value, i.e., explaining a method of detecting Za easily. Zは予め定められた一定間隔で離散的に変化させることができ、各Z値に応じて干渉縞画像を取得し、該画像のデータから干渉縞の強度を観察する。 Z can be discretely changed at regular intervals determined in advance, the interference fringe image acquired according to each Z value, observing the intensity of the interference pattern from the data of the image. そして連続する2点Z And two consecutive points Z
k ,Zk-1 での明暗強度データI(Zk),I(Zk-1)を用いて、微分値J(Zk)を次式(2),(3) ・I(Zk)>I(Zk-1)のとき J(Zk)=I(Zk)−I(Zk-1)……(2) ・I(Zk)≦I(Zk-1)のとき J(Zk)=0 ……(3) 但し、 Zk −Zk-1 =定数C :Cは参照鏡18を移動させる一定間隔距離 0<Zk −Zk-1 ≦λ/6 :λは光源の中心波長 で算出する。 k, brightness intensity data I at Zk-1 (Zk), with I (Zk-1), following equation differential value J (Zk) (2), (3) · I (Zk)> I (Zk J when -1) (Zk) = I (Zk) -I (Zk-1) ...... (2) · I (Zk) ≦ I (Zk-1) J (Zk) when = 0 ... (3 ) However, Zk -Zk-1 = constant C: C is a constant distance to move the reference mirror 18 distance 0 <Zk -Zk-1 ≦ λ / 6: λ is calculated by the center wavelength of the light source.

【0023】Zを全測定範囲内で変化させて上記J The varied within the entire measuring range Z the J
(Z)を算出し、それらのうちJ(Z)の最大値を与えるZ値、即ちZk とZk-1 の一組を判別し、次式(4) Za=(Zk +Zk-1 )/2……(4) でJ(Z)の最大値を与えるZaを検出する。 (Z) calculates, Z value which gives the maximum value of them J (Z), i.e. to determine a set of Zk and Zk-1, equation (4) Za = (Zk + Zk-1) / 2 in ... (4) detecting the Za giving the maximum value of J (Z). これにより、Zaを簡易に検出することができる。 Thus, it is possible to detect the Za easily.

【0024】また、前記式(4)に代えて、図5(B) Further, instead of the equation (4), and FIG. 5 (B)
に示すように、前記J(Z)の最大値を与えるZk とZ As shown in, Zk and Z giving the maximum value of the J (Z)
k-1 の2点A(Zk ,I(Zk))及びB(Zk-1 ,I k-1 two points A (Zk, I (Zk)) and B (Zk-1, I
(Zk-1))を結ぶ直線L1と、明暗強度のバイアス値(DC値)との交点をJ(Z)の最大値を与えるZaとして検出してもよい。 And (Zk-1)) straight line L1 connecting the bias value of the brightness intensity intersection between (DC value) may be detected as Za giving the maximum value of J (Z). これにより得られるZaは前記式(4)から得られるZaよりも高精度となる。 Za obtained thereby becomes higher precision than Za obtained from the equation (4).

【0025】尚、上記DC値は、可干渉範囲外の各画素の明暗値として求めることができるのみならず、複数の測定点の平均値として求めてもよし、或いは周波数解析により算出してもよい。 [0025] Incidentally, the DC value is not only can be obtained as brightness values ​​of the pixels outside the coherence range, be determined as an average value of a plurality of measurement points OK, or be calculated by the frequency analysis good. こうして得られたZaを基に測定基準値となるウエハ基板面50aの高さ位置の測定が行われる。 Measurements of the height position of the wafer substrate surface 50a is performed based on Za thus obtained as a measurement reference value. この基準面の測定はバンプ高さ計測毎に毎回行う必要はない。 The measurement of the reference plane is not necessary to perform each time every bump height measurement. また、上述した方法を用いる場合は、 In the case of using a method described above,
図1に示す同一の測定装置において基準面の測定モードと、バンプ高さ判定とモードを切り換え可能にしておくことが考えられる。 And measurement mode of the reference surface in the same measuring apparatus shown in FIG. 1, it is considered to keep the switchable determination and mode bump height.

【0026】尚、基準面はウエハ面に限らず、ハンダバンプ54の設計値を指定できる基準となる高さであればよい。 [0026] Incidentally, the reference plane is not limited to the wafer surface, it may be any height as a reference which can specify the design value of the solder bump 54. また、基準面の測定は上述した方法に限らず他の方法で行ってもよいし、予め、所定の基準面が設定入力されていてもよい。 The measurement of the reference plane may be performed in other ways not limited to the above-described method, in advance, a predetermined reference plane may be set and input. 図6は図5で説明したバンプ測定の基準面となるウエハ基板面の位置を検出する際のフロー図である。 6 is a flow diagram of detecting a position of the wafer substrate surface as a reference surface of the bumps measured as described in FIG. 先ず、図1の測定装置を基準面測定モードにし、基準面となるウエハ面50aの高さを測定する。 First, the reference plane measurement mode measurement apparatus in FIG. 1, to measure the height of the wafer surface 50a serving as a reference plane. これには、ワークWのウエハ基板面50a上の各測定点 This includes each measuring point on the wafer substrate surface 50a of the workpiece W
(x,y) 毎の微分最大値J′(x,y) 及びその最大値を与えるφ′(x,y) のメモリをクリアし、測定装置の初期化を行うとともに、PzT20を駆動してZ方向測定位置を初期位置に移動する(ステップ102)。 (X, y) for each of the differential maximum value J '(x, y) and gives the maximum value phi' (x, y) with clearing the memory, and initializes the measurement device, by driving the PzT20 the Z-direction measurement position is moved to the initial position (step 102).

【0027】そして上述した方法により、各測定点(x, [0027] Then the method described above, each measurement point (x,
y) における微分値J(x,y) を算出する(ステップ10 Differential value J (x in y), y) is calculated (Step 10
4)。 4). 次に、各測定点(x,y) 毎にステップ104で求めたJ(x,y) と、前記メモリに記憶している前回までの微分最大値J′(x,y) とを比較し(ステップ106)、 J(x,y) > J′(x,y) の場合にJ′(x,y) をJ(x,y) に置き換えて微分最大値J′(x,y) を更新するとともに、その時のZ位置φ′ Then, as compared with each measurement point (x, y) calculated in step 104 for each J (x, y), the differential maximum value J to the last time is stored and the memory '(x, y) and the (step 106), J (x, y)> J (x, y) '(x, y) J in the case of' a J (x, y) maximum differential substituting the value J '(x, y) and and updates, Z position when the phi '
(x,y) を更新する(ステップ108)。 (X, y) is updated (steps 108). 尚、初期位置では、メモリはクリアされておりJ′(x,y) 及びφ′(x, In the initial position, the memory is cleared J '(x, y) and phi' (x,
y) は記録されていないので、自動的にJ′(x,y) , Since y) is not recorded, automatically J '(x, y),
φ′(x,y) が記録される。 φ '(x, y) is recorded.

【0028】続いて、PzT20を駆動して参照鏡18 [0028] Then, the reference mirror to drive the PzT20 18
をZ方向に一定距離Cだけ移動させて、測定位置を移動する(ステップ110)。 The move by a predetermined distance C in the Z direction, to move the measuring position (step 110). 該測定位置でステップ10 Step by said measuring position 10
4、106の工程を行い、 J(x,y) > J′(x,y) の場合にはJ′(x,y) をJ(x,y) に置き換えて微分最大値J′(x,y) を更新するとともに、その時のZ位置φ′ Performs 4,106 steps, J (x, y)> J '(x, y) in the case of J' (x, y) and J (x, y) maximum differential substituting the value J '(x updates the y), Z position φ at this time '
(x,y) を更新する(ステップ108)。 (X, y) is updated (steps 108).

【0029】一方、ステップ106でJ(x,y) ≦J′ On the other hand, in step 106 J (x, y) ≦ J '
(x,y) の場合はJ′(x,y) は更新されない。 (X, y) in the case of J '(x, y) is not updated. 同様にして、全測定範囲内の測定が終了するまで上記工程を繰り返し、変位センサ22が最終測定位置を検出したら(ステップ112)、測定を終了し、メモリに記憶しているφ′(x,y) に基づいてシリコン基板面の位置を求める(ステップ114)。 Similarly, repeating the above steps until the measurement of the entire measurement range is completed and the displacement sensor 22 detects the final measurement position (Step 112), terminates the measurement, phi stored in the memory '(x, determine the position of the silicon substrate surface based on y) (step 114).

【0030】尚、本実施例では微分値J′(x,y) の置き換えを測定位置毎に逐次行う場合を説明したが、これに限るものでなく、測定範囲(Z)の一部範囲又は全範囲について複数の画像データを取り込んでメモリに保存した後、前記微分値J(x,y) の最大値を算出してもよい。 [0030] In this embodiment the differential value J '(x, y) has been described a case in which sequential replacement of each measurement position is not limited to this, a part of the measurement range (Z) range or after storing in the memory captures a plurality of image data for the entire range, the differential value J (x, y) may be calculated the maximum.
上記方法に限らず他の方法によってシリコン基板面の位置を検出してもよい。 May detect the position of the silicon substrate surface by other methods is not limited to the above method. また、一度検出すれば、バンプ高さ測定の度に毎回検出する必要はない。 Further, by detecting a time, it is not necessary to detect every time the bump height measurement.

【0031】次に、前記基準面であるウエハ面上に形成されたハンダバンプ54の高さを測定する方法について説明する。 [0031] Next, a method for measuring the height of the solder bump 54 formed on the wafer surface is the reference surface. 図7はバンプ高さ判別の手順を示すフロー図である。 Figure 7 is a flow diagram illustrating a procedure of determination bump height. 図6で説明した手順によって基準面が検出された後(ステップ201)、参照鏡18をハンダバンプ5 After the reference surface is detected by the procedure described in FIG. 6 (step 201), the reference mirror 18 solder bumps 5
4の設計値高さdへ移動し(ステップ206)、測定画像I1 を取り込む(ステップ208)。 Move 4 designed value the height d of the (step 206), takes in the measurement image I1 (step 208).

【0032】続いて、参照鏡18を所定の量(以下、測定画像取り込み間隔と呼び、例えば、λ/8)だけ移動して(ステップ221)、測定画像I2 を取り込む(ステップ222)。 [0032] Then, the amount of the reference mirror 18 a predetermined (hereinafter, referred to as the measurement image capture interval, for example, lambda / 8) moved by (step 221), takes in the measurement image I2 (step 222). 前記ステップ221及びステップ22 Step 221 and Step 22
2の工程を複数回(少なくとも3回以上)繰り返し、測定画像I1 ,I2 ,I3 …を取得する。 (At least three times) the second step multiple times repeatedly, the measured image I1, I2, I3 ... to get. そして得られた画像データをもとに、各画素i について干渉縞強度を算出する。 And based on the image data obtained, to calculate the interference fringe intensity for each pixel i. 尚、画像データの全画素について干渉縞強度を算出する必要は必ずしもなく、後述するバンプ部分に対応する一定の画素領域の画素について算出すれば十分である。 Incidentally, it is not always necessary to calculate the interference fringe intensity for all pixels in the image data, it is sufficient to calculate the pixels of certain pixel region corresponding to the bump portions to be described later.

【0033】この干渉縞強度の算出式は、様々な定義の仕方が考えられるが、例えば、前記測定画像をλ/8間隔で取り込んだ3画面に基づいて算出する場合、干渉縞強度m(i)は、次式(5) m(i) ={I 1 (i) −I 2 (i)} 2 +{I 3 (i)−I 2 (i)} 2 …(5) で算出する。 The calculation formula of the interference fringe intensity is conceivable how various definitions, for example, when calculating on the basis of the measurement image on the three screens captured by lambda / 8 intervals, interference fringe intensity m (i ) is calculated by the following equation (5) m (i) = {I 1 (i) -I 2 (i)} 2 + {I 3 (i) -I 2 (i)} 2 ... (5).

【0034】バンプの高さが可干渉範囲内にあれば、上記干渉縞強度m(i) は大きくなる。 [0034] If the height of the bumps in the coherence range, the interference fringe intensity m (i) is increased. 一方、バンプ高さが可干渉範囲内になければ、上記干渉縞強度m(i) は小さい。 On the other hand, if in the bump height is coherence range, the interference fringe intensity m (i) is small. 続いて、バンプ部分の一定の領域、即ち、バンプ部分に対応する画面上の一定の領域内の画素(i=1,2,…n) Subsequently, certain areas of the bump portion, i.e., the pixels of a certain area on the screen corresponding to the bump part (i = 1,2, ... n)
について干渉縞強度m(i) の平均値Mを算出する。 For calculating the average value M of the interference fringe intensity m (i). この平均値Mの算出式は、各画素毎の干渉縞強度を式(5) Equation for calculating the average value M, the interference fringe intensity of each pixel formula (5)
で算出した場合の該平均値Mは、次式(6) In said mean value M in the case of calculating, the following equation (6) 但し、I k (i) は第k番目に取り込んだ測定画像の画素 However, the pixels of I k (i) is the measurement image acquired in the k-th
i についての明暗強度 nは前記一定の領域内の画素iの全数で算出する(ステップ211)。 Brightness intensity n for i is calculated by the total number of pixel i of the constant region (step 211).

【0035】尚、前記ステップ208からステップ22 [0035] Incidentally, steps from the step 208 22
2で前記測定画像をλ/8間隔で4画面取り込み、その4画面の画像データから前記平均値を算出する場合、平均値Mは、次式(7) 4 screen capture the measurement image 2 at lambda / 8 intervals, when calculating the average value from the image data of the four screens, the mean value M, the following equation (7) 但し、I k (i) は第k番目に取り込んだ測定画像の画素 However, the pixels of I k (i) is the measurement image acquired in the k-th
i についての明暗強度 nは前記一定の領域内の画素iの全数で算出することができる。 Brightness intensity n for i can be calculated by the total number of pixel i of the constant region.

【0036】尚、測定画像の取り込み間隔、干渉縞強度及びその平均値の算出式は上記のものに限定するものではなく、取り込み間隔も必ずしも等間隔である必要はない。 [0036] Incidentally, sampling intervals of the measurement image, the calculation formula of the interference fringe intensity and the average value thereof is not limited to those described above, incorporation intervals can not necessarily equally spaced. 本実施例では測定画像の取り込み間隔をλ/8として、連続する等間隔で画像データを取得しているが、これは参照鏡18をλ/8移動すると、干渉縞の位相としては90度ずれることになり、位相がおよそ90度ずれたところの画像データを基にして上述の干渉縞強度の平均値を計算するのが演算の負荷も比較的少なく、適しているためである。 Uptake interval of measure images as lambda / 8 in this embodiment, although acquires image data at regular intervals to be continuous, which is when the reference mirror 18 lambda / 8 moves, shifts 90 degrees as the phase of the interference fringe It will be relatively less load of calculation to calculate the average value of the interference fringe intensity above based on image data where the phases are shifted approximately 90 degrees, because suitable.

【0037】一方、前記一定の領域については、例えばバンプ部分の中心を含む一部の領域であるとすることが考えられるが、その領域の形や大きさは特に限定するものではなく平均値の算出に都合のよい領域を設定することが望ましい。 On the other hand, for the constant region, for example, it is conceivable to be a part of a region including the center of the bump portion, the shape and size of the area is an average of not particularly limited calculation it is desirable to set a good area convenient for. また、バンプ領域を複数のブロックに分割して、ブロック毎にそれぞれ平均値を求めて、不適切な値を示すブロックについては計算から除外する等の態様も考えられる。 Further, by dividing the bump area into a plurality of blocks, seeking each average value for each block, the block showing faulty values ​​is also conceivable aspect such as to exclude from the calculation.

【0038】尚、一つの画面内でバンプの中心位置は、 [0038] In addition, the center position of the bump in one of the screen,
必ずしも画面の決まった場所に位置するとは限らないので、公知の画像処理技術を利用して、画面内に存在するバンプの中心位置を検出して、その中心を含む一定の領域で前記平均値を算出することが考えられる。 Since not necessarily to be located where the preformatted screen, by using a known image processing technique, detects the center position of the bump present on the screen, the average value in a certain area including the center calculation to it is conceivable. 式(6) Equation (6)
から得られる干渉縞強度の平均値を一定の基準比較値と比較して(ステップ226)、該基準比較値以上の場合は設計位置dにバンプがあると判別し(ステップ22 The average value of the interference fringe intensity obtained from the comparison with the fixed reference comparison value (step 226), if more than the reference comparison value determines that there is a bump in the design position d (Step 22
8)、他方、該基準比較値以下の場合は、設計位置にバンプがないと判別する(ステップ230)。 8), on the other hand, in the case of less than the reference comparison value, it is determined that there is no bump on the design position (Step 230). 尚、判別の精度は可干渉範囲程度(約±0.6μm)である。 Incidentally, the accuracy of the determination is approximately coherent range (about ± 0.6 .mu.m).

【0039】従って、例えば、ハンダバンプの許容公差±5μmとした場合に、その設計値±5μmの中にバンプがあるか否かを判定する場合などに特に有効である。 [0039] Thus, for example, in the case of a tolerance ± 5 [mu] m of the solder bumps, it is particularly effective in the case of determining whether there is a bump in its design value ± 5 [mu] m.
更に上記のバンプ高さ判別方法を拡張して、バンプ高さが設計値にないと判断された場合には、参照鏡を前記設計値よりもプラス側またはマイナス側に移動させて、上記工程(ステップ206〜ステップ230)を繰り返すことにより、バンプの高さを特定し、その高さを測定することも可能である。 Further extend the above bump height determination method, when the bump height is determined not to design values, the reference mirror is moved to the plus side or minus side of the design value, the step ( by repeating steps 206 to step 230), to identify the height of the bump, it is also possible to measure the height. 従って、バンプが設計値の許容範囲内にある否かのOK/NG判定の装置として利用することができるのみならず、未知のバンプ高さのを測定する測定装置としても利用することができる。 Therefore, bumps are not only can be utilized as whether the OK / NG determination apparatus is within an acceptable range of design values, it can also be utilized as a measuring apparatus for measuring the unknown bump height. しかも、一の画面内に複数のバンプが存在している場合、それらを同時に測定することが可能で、測定の効率もよい。 Moreover, if there are multiple bumps in one of the screen, it can be measured them simultaneously, or the efficiency of the measurement.

【0040】尚、画像データの取り込み順や干渉縞強度の平均値の算出順番は上記に限らず、参照鏡18を所定間隔ずつ、一方向に移動させながら、順次画像を取り込んでもよい。 [0040] The calculation order of the image data acquisition order and the average value of the interference fringe intensity is not limited to the above, the reference mirror 18 by a predetermined distance, while moving in one direction, it may capture sequential images. また、平均値の算出は、全ての画像を取り込んだ後に行ってもよいし、画像を取り込む毎に逐次行ってもよい。 Further, calculation of the average value may be performed after capturing all images may be sequentially performed every capture images. 上記実施例では、シリコンウエハ50上に形成したハンダバンプの測定について説明したが、これに限るものではなく、バンプ部分とそれが形成されている基底部分とが画面上で区別でき、バンプの位置を特定できればよく、原理的には同材質のものでも測定が可能であるが、通常は基底面の材質とバンプの材質とが異なるワークであり、これらについて広く適用が可能である。 In the above embodiment has been described for the measurement of solder bumps formed on the silicon wafer 50 is not limited to this, the bump portion and the base portion which it is formed can be distinguished on the screen, the position of the bump as long particular, although in principle it is possible to measure also be of the same material, usually a workpiece and the material of the material and the bump of the base plane different, it can be widely applied for these. 特に異種金属どうしで、バンプ上端面が滑らかなものについて有効である。 Especially in different metals each other, it is effective for the bump upper face those smooth.

【0041】また、上記実施例では、光源ランプ12は白色光源として説明したが、これに限るものでなく、白色光源に図示しない干渉フィルタを使用してスペクトル幅を調整してもよいし、又は、あるスペクトル幅を有する広域光源を用いてもよい。 [0041] In the above embodiment, the light source lamp 12 is described as a white light source, not limited thereto, and may be adjusted spectral width using an interference filter (not shown) to a white light source, or it may be used a broad light source having a certain spectral width. 更に、図示しない干渉フィルタをカメラの前に配置することも考えられる。 Furthermore, it is also conceivable to arrange an interference filter (not shown) in front of the camera. このように、光のスペクトル幅を調整して可干渉範囲を変更することができるので、バンプ高さ判定の精度を適宜変更することことも可能である。 Thus, it is possible to change the adjustment to coherent range the spectral width of the light, it is also possible to change the accuracy of the determination bump height appropriately. 例えば、バンプ高さのラフな判定に使用することができる。 For example, it can be used in rough determination of the bump height.

【0042】 [0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るバンプ高さ測定方法及び装置によれば、スペクトル幅の広い光を照射する光源を用いた光干渉計を使用して、被測定対象面に形成されたバンプの上端面が存在すると推定されるバンプ推定位置付近に前記光干渉計の可干渉範囲がくるように可変機構で設定し、その状態で得られる位相の異なる干渉縞パターンを少なくとも三画面以上撮像して、その画像データを基に画素毎に干渉縞強度を算出し、バンプに対応する一定の画素領域について前記干渉縞強度の平均値を算出し、その平均値について、所定しきい値と大小比較することで、バンプの高さを測定するようにしたので、演算負荷も比較的少なく、演算速度を高めることができるとともに、干渉計の可干渉範囲程度の高精度でバンプ高 As described in the foregoing, according to the bump height measuring method and apparatus according to the present invention, using an optical interferometer using a light source for irradiating a wide optical spectral width, the surface to be measured at least the optical coherence range of the interferometer is set by the variable mechanism so that the phase of different interference fringe pattern obtained in such a state in the vicinity of the bumps estimated position in which the upper end face of the formed bump is estimated to be present in by imaging three or more screens, the image data to calculate the interference fringe intensity for each pixel on the basis of an average value of the interference fringe intensity for certain pixel areas corresponding to the bump, the average value, and a predetermined by comparing threshold and magnitude. Thus to measure the height of the bump, the calculation load is relatively small, it is possible to increase the processing speed, bumps high in coherent range as high accuracy of the interferometer の測定を行うことができる。 It is possible to perform the measurement.

【0043】これにより、ハンダバンプのように上端面が比較的滑らかなバンプの高さを高速、高精度に測定でき、特にバンプが設計値(公差を含む)内にあるか否かを高速に判別することができる。 [0043] Thus, determining the height of the relatively smooth bumps upper surface as solder bumps fast, it can be measured with high accuracy, in particular whether the bumps are within the design values ​​including tolerance to high speed can do. また、前記平均値が前記所定のしきい値以下の場合に、先に設定したバンプ推定位置を他の位置(プラス側又はマイナス側)に変更して、上記測定の過程を繰り返すことにより、未知のバンプの上端面を検出することができるとともに、その高さを測定することができる。 Further, When the above average value is less than the predetermined threshold value, by changing the bump estimated position previously set in the other position (the plus side or minus side), by repeating the process of the measurement, unknown it is possible to detect the upper end surface of the bump, it is possible to measure the height.

【0044】更に、前記光干渉計について干渉フィルタを利用して光源のスペクトル幅を変更することで、干渉計の可干渉範囲を調整変更することができるので、バンプ高さ測定の精度を適宜変更することも可能である。 [0044] Further, by using an interference filter for the optical interferometer by changing the spectral width of the light source, it is possible to adjust change coherence range of the interferometer, properly changing the accuracy of the bump height measurement it is also possible to.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明に係るバンプ高さ測定装置の構成を説明するための概略構成図 Schematic block diagram for explaining the configuration of a bump height measuring apparatus according to the present invention; FIG

【図2】図1の干渉計部分の要部拡大図 [Figure 2] enlarged view of the interferometer portion of FIG. 1

【図3】干渉計の光路差ゼロ付近で連続的に変化させた場合、カメラ26上の1点で観察される干渉縞の強度を示すグラフ [3] When continuously changed in the vicinity of the optical path difference zero of the interferometer, a graph showing the intensity of the interference fringes observed at one point on the camera 26

【図4】図4(A)はウエハ面に形成されたバンプの一例を示す平面図であり、図4(B)はその断面図 [4] FIG. 4 (A) is a plan view showing an example of a bump formed on the wafer surface, Fig. 4 (B) a sectional view

【図5】図5(A)は図1のカメラ上のある1点で観測される干渉縞強度及びその微分値を示すグラフ、図5 [5] FIG. 5 (A) graph showing the interference fringe intensity and its differential value is observed at a certain point on the camera 1, 5
(B)は干渉縞強度の微分値J(Z)の最大値を与えるZaを、DC値を用いて高精度に算出する方法を説明するためのグラフ (B) is interference Za giving the maximum value of the differential value J (Z) of the fringe intensity graph for explaining a method of calculating a high accuracy using the DC value

【図6】図1のバンプ高さ測定装置のバンプ測定の基準面となるウエハ基板面の位置を検出する手順を説明するための際のフロー図 [6] Flow diagram for explaining a procedure for detecting the position of the wafer substrate surface as a reference surface of the bump measured bump height measuring apparatus of FIG. 1

【図7】図1のバンプ高さ測定装置のバンプ高さ判別の手順を示すフロー図 Figure 7 is a flow diagram illustrating a procedure for bump height determination of the bump height measuring apparatus of FIG. 1

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

12…光源ランプ 16…ビームスプリッタ 14、23、24…レンズ 18…参照鏡 20…ピエゾ素子(PzT) 22…変位センサ 26…白黒固体撮像カメラ 28…フレームメモリ 30…CPU 50…シリコンウエハ 54…ハンダバンプ 12 ... light source lamp 16 ... beam splitter 14,23,24 ... lens 18 ... reference mirror 20 ... piezoelectric element (PzT) 22 ... displacement sensor 26 ... monochrome solid-state image camera 28 ... frame memories 30 ... CPU 50 ... silicon wafer 54 ... solder bumps

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被測定対象面及び参照面にスペクトル幅の広い光を照射する光源と、前記被測定対象面を経由する光路と前記参照面を経由する光路の光路長差が0になる付近で干渉縞の強度が強く現れ、前記光路長差が大きくなるに従って干渉縞の強度が減少するような干渉縞を発生させる干渉光学系と、前記被測定対象面又は前記参照面の少なくとも一方を光軸方向に移動して前記光路長差を変化させる可変機構と、前記光路長差に応じて発生する干渉縞パターンを撮像する撮像手段と、を備えた光干渉計を使用して、被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定するバンプ測定方法において、 被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定する際に基準となる高さ方向の位置を測定基準位置とし、前記光干渉計について前記光路長差が 1. A nearby optical path length difference of the optical path passing through a light source for irradiating a wide optical spectral width measurement target surface and the reference plane, the reference plane and the optical path passing through the object to be measured surface becomes 0 in intensity of the interference fringes appeared strong, the interference optical system for generating interference fringes as the intensity of the interference fringes decreases as the optical path length difference increases, the light at least one of the measured object surface or the reference surface a variable mechanism that moves in the axial direction to vary said optical path length difference, using an optical interferometer and an imaging means for imaging an interference fringe pattern generated in accordance with the optical path length difference, the object to be measured in bump measuring method of measuring the height of the bumps formed on the surface, and a measurement reference position serving as a reference in the height direction position at the time of measuring the height of the bumps formed on the measurement target surface, the light the optical path length difference for interferometers になる付近で干渉縞の強度が強く現れるときの光路長差の範囲を可干渉範囲とすると、前記測定基準位置を基準として、前記被測定対象面に形成されたバンプの上端面が存在すると推定されるバンプ推定位置付近に前記光干渉計の可干渉範囲がくるように前記可変機構で設定し、 その設定状態で前記可変機構により前記光路長差を微少に変化させながら、位相の異なる干渉縞パターンを前記撮像手段で少なくとも三画面以上撮像し、 前記撮像手段で得られた少なくとも三画面以上の画像データを基に画素毎に干渉縞強度を算出し、画面内でバンプが存在している領域に対応する一定の画素領域について前記干渉縞強度の平均値を算出し、 前記平均値と該バンプの上端面が前記可干渉範囲内の所定の許容範囲内にあることを示す所定のしきい When the intensity of the interference fringes in the vicinity to be to the coherence range range of the optical path length difference when strongly appears, based on the measurement reference position, the upper end surface of the bumps formed on the measurement target surface is present between the estimated is the set with the variable mechanism so as coherent range of the optical interferometer comes near bumps estimated position, while minutely changing the optical path length difference by the variable mechanism in its set state, different interference fringe phases the pattern is imaged at least three or more screens by the imaging means, calculates an interference fringe intensity for each pixel based on at least three or more screens of the image data obtained by the imaging means, a region where the bumps are present on the screen for certain pixel area corresponding to an average value of the interference fringe intensity, the mean value and a predetermined threshold indicating that the upper end face of the bump is within a predetermined tolerance range in the coherence range 値とを比較し、 前記平均値が前記所定のしきい値よりも大きい場合は、 The comparator compares the value, if the average value is greater than the predetermined threshold value,
    測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記所定の許容範囲に対応する一定の範囲内にあると判別し、前記平均値が前記所定のしきい値以下の場合は、測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記一定の範囲の外にあると判別することを特徴とするバンプ高さ測定方法。 The height of the bump is a measurement object, said determined to be within a certain range corresponding to said predetermined tolerance of bumps estimated position near the case where the average value is less than the predetermined threshold value, the measurement bump height measurement method characterized in that the height of the bumps are targeted it is determined to be outside of the predetermined range of the bump estimated position near.
  2. 【請求項2】 前記平均値が前記所定のしきい値以下で、前記バンプの高さが前記バンプ推定位置の付近の前記一定の範囲の外にあると判別した場合に、バンプ推定位置を他の位置に変更し、上記請求項1のバンプ測定方法を繰り返してバンプの上端面を検出し、バンプの高さを測定することを特徴とする請求項1のバンプ高さ測定方法。 Wherein in said mean value is less than the predetermined threshold value, if the height of the bump is determined to be outside of the predetermined range around the bump estimated location, other bumps estimated position change in position, the claims to detect the upper end surface of the bump by repeating the bump measuring method in claim 1, bump height measurement method according to claim 1, characterized in that to measure the height of the bump.
  3. 【請求項3】 前記スペクトル幅を限定する干渉フィルタを用いて、前記可干渉範囲を調整して光路長差の分解能を可変とし、前記判別の精度を変更することを特徴とする請求項1のバンプ高さ測定方法。 3. Using an interference filter to limit the spectral width, the resolution of the optical path length difference is variable by adjusting the coherence range, according to claim 1, characterized in that to change the accuracy of the determination bump height measurement method.
  4. 【請求項4】 被測定対象面及び参照面にスペクトル幅の広い光を照射する光源と、前記被測定対象面を経由する光路と前記参照面を経由する光路の光路長差が0になる付近で干渉縞の強度が強く現れ、前記光路長差が大きくなるに従って干渉縞の強度が減少するような干渉縞を発生させる干渉光学系と、前記被測定対象面又は前記参照面の少なくとも一方を光軸方向に移動して、前記光路長差を変化させる可変機構と、前記光路長差に応じて発生する干渉縞パターンを撮像する撮像手段と、を含む光干渉計を利用して、被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定するバンプ測定装置において、 被測定対象面に形成されたバンプの高さを測定する際に基準となる高さ方向の位置を測定基準位置とし、前記光干渉計について前記光路長差が 4. A nearby optical path length difference of the optical path passing through a light source for irradiating a wide optical spectral width measurement target surface and the reference plane, the reference plane and the optical path passing through the object to be measured surface becomes 0 in intensity of the interference fringes appeared strong, the interference optical system for generating interference fringes as the intensity of the interference fringes decreases as the optical path length difference increases, the light at least one of the measured object surface or the reference surface moves in the axial direction, by utilizing a variable mechanism for changing the optical path length difference, the optical interferometer including an imaging unit, an imaging the interference fringe pattern generated in response to the optical path length difference, the object to be measured in bump measuring device for measuring the height of bumps formed on a surface, and a measurement reference position serving as a reference in the height direction position at the time of measuring the height of the bumps formed on the measurement target surface, the light the optical path length difference for interferometers になる付近で干渉縞の強度が強く現れるときのその光路長差の範囲を該光干渉計の可干渉範囲とすると、前記測定基準位置を基準として、前記被測定対象面に形成されたバンプの上端面が存在すると推定されるバンプ推定位置付近に前記光干渉計の可干渉範囲がくるように設定された状態で、前記可変機構により前記光路長差を微少に変化させながら、位相の異なる干渉縞パターンを前記撮像手段で少なくとも三画面以上撮像して得られた画像データを基に画素毎に干渉縞強度を算出するとともに、画面内でバンプが存在している領域に対応する一定の画素領域について前記干渉縞強度の平均値を算出する算出手段と、 前記平均値と該バンプの上端面が前記可干渉範囲内の所定の許容範囲内にあることを示す所定のしきい値とを比較し、前 When the range of the optical path length difference when the intensity of the interference fringes in the vicinity to be strongly appears and coherence range of the light interferometer, based on the measurement reference position, of the bumps formed on the measurement target surface in the state set as come coherence range of the light interferometry around bumps estimated position that is estimated to the upper end face is present, while minutely changing the optical path length difference by the variable mechanism, different interference phases calculates the interference fringe intensity for each pixel based on image data obtained by imaging at least three or more screens in the image pickup means a stripe pattern, a certain pixel region corresponding to the region where the bumps are present on the screen said calculating means for calculating an average value of the interference fringe intensity is compared with the predetermined threshold indicating that the upper end surface of said average value and said bump is within a predetermined tolerance range in the coherence range for ,Previous 平均値が前記所定のしきい値よりも大きい場合は、測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記所定の許容範囲に対応する一定の範囲内にあると判別し、前記平均値が前記所定のしきい値以下の場合は、測定対象としているバンプの高さが、前記バンプ推定位置近傍の前記一定の範囲の外にあると判別する比較判別手段と、 を備えたことを特徴とするバンプ高さ測定装置。 If the average value is greater than the predetermined threshold, the height of the bump is a measurement target, it is determined to be within a certain range corresponding to the predetermined permissible range of the bump estimated position near the If the average value is less than the predetermined threshold value, the height of the bump is a measurement object, comprising a comparison discriminating means for discriminating to be outside of the predetermined range of the bump estimated position near bump height measuring apparatus according to claim.
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