JPH08327327A - Method and apparatus for measuring height of bump - Google Patents
Method and apparatus for measuring height of bumpInfo
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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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Abstract
Description
【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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bump height measuring method and apparatus, and more particularly to a bump height which is relatively smooth on the upper end surface such as a solder bump formed on a silicon wafer, a circuit board or a lead frame at high speed. The present invention relates to a bump height measuring method and apparatus for measuring bump height.
【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。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for measuring the height of a bump, linear light is projected obliquely onto an object to be measured, and the reflected light is received by an area sensor or the like to read the deviation of the light from the straight line. By this method, the shape of the measured object can be obtained (light cutting method), or the optical system can be moved up and down so as to always focus on the measured surface, and the height of the measured object can be determined based on the driving amount. A method called a focus tracking method for measuring is 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。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)。In Japanese Patent Publication No. 6-1167, an optical interferometer using a light source with low coherence is used, and the interferometer is scanned in the optical axis (Z) direction to improve coherence. A method and apparatus for detecting the maximum point and measuring the three-dimensional shape of the object to be measured are disclosed. On the other hand, as the material of the bump, two kinds of gold and solder are mainly used. Among them, as a method effective for measuring the height of a bump having a relatively rough upper end surface such as a gold bump, the present applicant Have already proposed a method for detecting the speckle of light by the upper end surface of the bump (see Japanese Patent Application No. 7-29130).
【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。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。However, in the conventional optical cutting method, since the measuring range is a cross section, the work is placed on a movable stage or the like to obtain three-dimensional data of the work (work). There is a problem that it is difficult to perform high-precision measurement because the work needs to be moved and the measurement performed by moving the work. Further, since the inclination of the work directly causes a measurement error, there is a problem that the same measurement value cannot be obtained even for bumps of the same height in the same wafer due to warping or waviness of the wafer.
【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。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。On the other hand, in the focus tracking method, since the measurement is performed at one focal spot, it is necessary to scan the work in the x and y directions in order to obtain three-dimensional data of the work, and it takes a long time for the measurement. There is a problem in accuracy as well as it takes. Further, in the method of detecting the coherence, it is necessary to scan the entire measurement range with a step width of about 0.1 μm in the height direction (z direction), which causes a problem that the measurement time becomes long.
【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。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。On the other hand, the method described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 7-29130 is suitable for measurement of a bump whose upper end surface is relatively rough such as a gold bump, but on the bump such as a solder bump. For bumps with smooth end faces, it has been newly confirmed that speckles are difficult to detect and measurement repeatability is poor. The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to measure the height of a bump having a relatively smooth upper end surface, such as a solder bump, at high speed and with high accuracy. In particular, the bump has a design value (including a tolerance). It is an object of the present invention to provide a bump height measuring method and device capable of rapidly determining whether or not the inside of the bump is inside.
【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
向の位置を測定基準位置とし、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。In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for irradiating a surface to be measured and a reference surface with light having a wide spectrum width, an optical path passing through the surface to be measured, and An interference optical system that generates interference fringes in which the intensity of the interference fringes appears strongly in the vicinity of the optical path length difference of the optical path passing through the reference surface becomes 0, and the intensity of the interference fringes decreases as the optical path length difference increases. A variable mechanism for changing at least one of the surface to be measured or the reference surface in the optical axis direction to change the optical path length difference, and an image pickup means for picking up an interference fringe pattern generated according to the optical path length difference. In the bump measuring method for measuring the height of the bump formed on the surface to be measured by using an optical interferometer, the reference is used when measuring the height of the bump formed on the surface to be measured. Position in the height direction The position of the optical path length difference when the intensity of the interference fringes strongly appears in the vicinity of the optical path length difference of 0 in the optical interferometer is defined as the coherence range, and the measured reference position is used as a reference for the measurement target position. The variable mechanism is set so that the coherent range of the optical interferometer is near the bump estimated position where the upper end surface of the bump formed on the target surface is estimated to exist, and the optical path is set by the variable mechanism in the setting state. While slightly changing the length difference, the interference fringe patterns having different phases are imaged by at least three screens by the imaging unit, and the interference fringe intensity is pixel by pixel based on the image data of at least three screens obtained by the imaging unit. Is calculated, and an average value of the interference fringe intensity is calculated for a certain pixel area corresponding to an area where bumps are present in the screen, and the average value and the upper end surface of the bump are within the coherence range. Compared with a predetermined threshold value indicating that it is within a predetermined allowable range, if the average value is larger than the predetermined threshold value, the height of the bump to be measured is the bump estimated position. If it is determined that the average value is equal to or less than the predetermined threshold value, the height of the bump to be measured is near the estimated bump position. It is characterized in that it is judged to be outside the above-mentioned 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。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。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。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。
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。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。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。According to the present invention, the object to be measured on which the bumps are formed is placed under an optical interferometer using a light source for irradiating light with a wide spectral width, and the measurement reference position in the height direction is used as a reference. , A variable mechanism is used to light the measured surface or the reference surface so that the coherent range of the optical interferometer is near the bump estimated position where the upper end surface of the bump formed on the measured surface is estimated to exist. Move in the axial direction. Then, while slightly changing the optical path length difference in that state, at least three screens of interference fringe patterns having different phases are acquired, the interference fringe intensity is calculated for each pixel based on the image data, and a constant corresponding to the bump is obtained. The average value of the intensity of the interference fringes is calculated for the pixel area. Since the spectrum width of the light source light is wide, the coherence is poor, and the coherence range is narrow. Therefore, when the upper end surface of the bump is in the coherence range of the interferometer, the interference fringe strength becomes large and the average value becomes large. Become. On the other hand, when the upper end surface of the bump is not within the coherence range of the interferometer, the intensity of the interference fringe is extremely small, and the average value is also small.
With respect to the average value, a predetermined threshold value is determined, and the height of the bump is measured by comparing with the threshold value. That is, if the average value is larger than the predetermined threshold value, it is determined that the upper end surface of the bump is within a certain range in the vicinity of the previously set estimated bump position, while the average value is the predetermined threshold value. If the value is less than or equal to the value, it is determined that the value is outside the predetermined range near the previously set estimated bump position. As a result, the bump height can be measured at high speed with the accuracy of the coherence range of the interferometer.
【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。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。When the average value is less than or equal to the predetermined threshold value, the previously set estimated bump position is changed to another position (plus side or minus side) and the above measurement process is repeated. Thus, the upper end surface of the unknown bump can be detected and its height can be measured. By changing the spectral width of the light source using the interference filter, the coherence range of the interferometer can be adjusted and changed, and the accuracy of bump height measurement can also be changed.
【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。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。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
0、変位センサ22、対物レンズ23、結像レンズ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。
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a bump height measuring method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of an embodiment of a bump height measuring apparatus to which the bump height measuring method according to the present invention is applied. As shown in the figure, this measuring apparatus mainly comprises a light source lamp 12, a collimator lens 14, a beam splitter 16, a reference mirror 18, and a piezo element (PzT) 2.
0, displacement sensor 22, objective lens 23, imaging lens 2
4, a monochrome solid-state imaging camera 26, a frame memory 28, a central processing unit (CPU) 30, and the like.
In the figure, a Twyman-Green type interferometer is described as an example, but the present invention is not limited to this, and a Linic type, a Mirau type interferometer or the like may be used.
【0011】光源ランプ12は例えば白色光源を用い、
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。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。The light source lamp 12 uses, for example, a white light source,
The light emitted from the light source lamp 12 is collimated by the collimator lens 14 and split into two directions by the beam splitter 16. That is, the light reflected by the beam splitter 16 is applied to the object to be measured (workpiece) W via the objective lens 23, while the light transmitted through the beam splitter 16 is applied 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
に達する。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。The work W is placed on a fixed stage table (not shown), and the light reflected by the surface of the work W reaches the camera 26 via the beam splitter 16 and the imaging lens 24, while the reference mirror is used. The light reflected by 18 passes through the beam splitter 16 and the imaging lens 24, and then the camera 26
Reach The PzT 20 is driven by the PzT driver 32 to displace the reference mirror 18 in the optical axis direction, and the displacement sensor 22 is driven via the displacement sensor driver 34 to detect 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。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。CPU30は、バス3
6を介して前記フレームメモリ28、PzTドライバ3
2及び変位センサドライバ34と接続されるとともに、
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。尚、このデー
タ処理については後述する。The camera 26 images the interference fringes observed corresponding to the difference in optical distance (optical path length difference) of the two light beams, converts the interference fringe image into a predetermined electric signal, and then the frame memory 28. Output to. The frame memory 28 records the interference fringe image with the optical path length difference, that is, the position (or displacement amount) of the reference mirror 18 as a variable. CPU30 is bus 3
6 through the frame memory 28, PzT driver 3
2 and the displacement sensor driver 34,
The bump pattern of the work W is detected by processing the interference fringe data input via the frame memory 28. The data processing will be described later.
【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
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。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。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。尚、前記記録媒体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。A keyboard 40 and a monitor TV 42 are connected to the CPU 30 so that the operator can monitor the monitor T.
While observing the display of V42, various inputs can be performed through the keyboard 40, and the monitor TV 42 can display the bump shape measurement result of the work W and the like. Further, it is possible to connect the recording medium 46 to the bus 36 via the interface 44. The recording medium 46 includes a hard disk drive 47 and a floppy disk drive 48, and can store the measured bump measurement data of the work W and the like. Incidentally, the recording medium 4
6 (portion indicated by dotted line in the figure) is not essential for the configuration of the present invention.
【0015】次に、本測定装置の測定原理について説明
する。図2は図1の干渉計部分の要部拡大概略図であ
る。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
path difference )は次式(1) OPD=2×(LR−LW)……(1) で表される。Next, the measuring principle of this measuring apparatus will be described. FIG. 2 is an enlarged schematic view of an essential part of the interferometer portion of FIG. Assuming that the distance between the beam splitter 16 and the reference mirror 18 is LR and the distance between the beam splitter 16 and the work W is LW, the optical path length difference (OPD: Optical) in this case.
The path difference) is expressed by the following equation (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。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
(Z)は、図3に示すI(Z)のような関数になる。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。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。The OPD is defined as a variable Z, which is a variable that can be changed by driving the PzT 20 to displace the reference mirror 18 on the optical axis. Here, when OPD (= Z) is continuously changed in the vicinity of zero, the intensity I of the interference fringe observed at one point on the camera 26.
(Z) becomes a function like I (Z) shown in FIG. Since the measuring device uses a white light source, the coherence range is about ± 0.6 μm. Since the coherence range depends on the spectrum width of the light source used for the interferometer, if the interference filter (not shown) is placed in front of the light source or in front of the camera to narrow the spectrum width of the light source, the coherence range is expanded. .
【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。
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。尚、ハンダバンプ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)。FIG. 4A is a plan view showing an example of a work to be measured, and FIG. 4B is a sectional view thereof.
The workpiece shown in the figure has a substantially spherical solder bump 54 formed on a silicon wafer 50. The solder bump 54 is formed with a height design value d based on the silicon wafer surface 50a. In addition, the solder bump 54
The upper end surface 54a has a relatively smooth surface roughness (see FIG. 4B).
【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。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
aで反射される。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。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。When the solder bump 54 is irradiated with white light from the light source lamp 12 of the optical interferometer, the following phenomenon is observed. That is, when the position of the bump upper surface 54a is not within the coherence range of the interferometer, the light source light is reflected by the smooth silicon substrate surface and the upper surface 54 of the solder bump 54 is also reflected.
It is reflected at a. At this time, since the two materials are different from each other, the reflectance is also different, and the bump portion 52 becomes darker than the surrounding silicon portion 50. In this case, since the upper surface of the bump is not within the coherence range, the contrast of interference fringes is 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
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。
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。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。On the other hand, when the position of the upper surface 54a of the bump is within the coherence range of this interferometer, the light from the light source is the solder bump 5
Since the light is reflected by the smooth upper surface 54a of No. 4 and interferes, interference fringes having a remarkable contrast are observed in the bump portion.
The measuring device detects the interference fringe intensity for each pixel for this interference fringe, calculates the average value of the interference fringe intensity in a predetermined XY region in the screen corresponding to the region of the bump portion, and calculates the average value. If the value is equal to or greater than a certain value, it is determined that the bump exists, and if the value is less than the certain value, it is determined that the bump does not exist. Then, by determining whether or not the height of the solder bump 54 is within the coherence range, it is determined at high speed and with high accuracy whether or not the solder bump 54 is within the allowable range (including the tolerance) of the design value d. It is a thing.
【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。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。Although FIG. 4 shows a magnified version of one bump, normally, a large number of hundreds or thousands of bumps are formed on a single wafer, and one bump is displayed on one screen. It is possible to measure multiple bumps at the same time. The measurement principle of the bump height measuring apparatus configured as described above will be described according 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。この基準面の検出方法
の一例を説明する。図1に示す構成を用いて、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
(Z)は、図5(A)に示すI(Z)のような関数にな
る。また、前記I(Z)のZについての微分は同図J
(Z)のような関数になる。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
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。First, using the upper surface 50a of the wafer substrate as a reference surface, the position of the bump design value d from this reference surface is set as the Z = 0 position of the interferometer. An example of the method of detecting the reference plane will be described. Using the configuration shown in FIG. 1, OPD
When (= Z) is continuously changed in the vicinity of zero, the brightness intensity I of the interference fringe observed at one point (one pixel) on the camera
(Z) becomes a function like I (Z) shown in FIG. Also, the differentiation of I (Z) with respect to Z is shown in FIG.
It becomes a function like (Z). In this measurement device, Z is changed within the entire measurement range, and a Z value giving the maximum value (or minimum value) of J (Z) at each measurement point on the camera, that is, Z value.
By obtaining a (or Zb), the wafer surface height of the work W is calculated.
【0022】以下具体的にJ(Z)の最大値を与えるZ
値、即ちZaを簡易に検出する方法を説明する。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。そして連続する2点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。Below, Z giving the maximum value of J (Z)
A method of simply detecting the value, that is, Za will be described. Z can be discretely changed at predetermined constant intervals, an interference fringe image is acquired according to each Z value, and the intensity of the interference fringe is observed from the data of the image. And two consecutive points Z
Using the brightness intensity data I (Zk) and I (Zk-1) at k and Zk-1, the differential value J (Zk) is calculated by the following equations (2), (3) .I (Zk)> I (Zk -1) J (Zk) = I (Zk) -I (Zk-1) (2) ・ I (Zk) ≤I (Zk-1) J (Zk) = 0 (3) However, Zk-Zk-1 = constant C: C is a constant distance for moving the reference mirror 18, 0 <Zk-Zk-1 ≤ λ / 6: λ is the central wavelength of the light source.
【0023】Zを全測定範囲内で変化させて上記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。これによ
り、Zaを簡易に検出することができる。By changing Z within the entire measuring range, the above J
(Z) is calculated, and a Z value giving the maximum value of J (Z), that is, a set of Zk and Zk-1, is discriminated, and the following equation (4) Za = (Zk + Zk-1) / 2 .. (4) detects Za that gives the maximum value of J (Z). This makes it possible to easily detect Za.
【0024】また、前記式(4)に代えて、図5(B)
に示すように、前記J(Z)の最大値を与えるZk とZ
k-1 の2点A(Zk ,I(Zk))及び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。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。Further, instead of the equation (4), FIG.
, Zk and Z that give the maximum value of J (Z)
Two points of k-1 A (Zk, I (Zk)) and B (Zk-1, I)
The intersection of the straight line L1 connecting (Zk−1)) and the bias value (DC value) of the light-dark intensity may be detected as Za that gives the maximum value of J (Z). The Za obtained thereby has higher accuracy than the 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。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。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。また、上述した方法を用いる場合は、
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。The DC value can be obtained not only as the brightness value of each pixel outside the coherence range, but also as the average value of a plurality of measurement points or by frequency analysis. Good. Based on the Za thus obtained, the height position of the wafer substrate surface 50a, which is the measurement reference value, is measured. It is not necessary to measure this reference plane every time the bump height is measured. Also, when using the above method,
It is conceivable that the same measuring apparatus shown in FIG. 1 can be switched between the reference plane measurement mode and the bump height determination and mode.
【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。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。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。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。こ
れには、ワークWのウエハ基板面50a上の各測定点
(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)。The reference surface is not limited to the wafer surface, but may be any height as long as it serves as a reference for designating the solder bump 54. Further, the measurement of the reference plane is not limited to the above-mentioned method, and may be performed by another method, or a predetermined reference plane may be set and input in advance. FIG. 6 is a flow chart when detecting the position of the wafer substrate surface which is the reference surface for the bump measurement described in FIG. First, the measuring apparatus shown in FIG. 1 is set to the reference plane measurement mode, and the height of the wafer surface 50a serving as the reference plane is measured. This includes each measurement point on the wafer substrate surface 50a of the work W.
The differential maximum value J '(x, y) for each (x, y) and the memory of φ' (x, y) giving the maximum value are cleared, the measuring device is initialized, and PzT20 is driven. The measurement position in the Z direction 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,
y) における微分値J(x,y) を算出する(ステップ10
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′
(x,y) を更新する(ステップ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,
y) は記録されていないので、自動的にJ′(x,y) ,
φ′(x,y) が記録される。Then, by the above-mentioned method, each measurement point (x,
The differential value J (x, y) in y) is calculated (step 10
4). Next, J (x, y) obtained in step 104 for each measurement point (x, y) is compared with the maximum differential value J '(x, y) up to the last time stored in the memory. (Step 106), if J (x, y)> J ′ (x, y), replace J ′ (x, y) with J (x, y) to obtain the maximum differential value J ′ (x, y). While updating, Z position φ'at that time
Update (x, y) (step 108). At the initial position, the memory is cleared and J '(x, y) and φ' (x,
y) is not recorded, so J '(x, y),
φ '(x, y) is recorded.
【0028】続いて、PzT20を駆動して参照鏡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)。該測定位置でステップ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′
(x,y) を更新する(ステップ108)。Subsequently, the PzT 20 is driven to drive the reference mirror 18.
Is moved in the Z direction by a constant distance C to move the measurement position (step 110). Step 10 at the measurement position
When steps J4 and 106 are performed and J (x, y)> J '(x, y), J' (x, y) is replaced with J (x, y) and the maximum differential value J '(x , y) and the Z position φ ′ at that time
Update (x, y) (step 108).
【0029】一方、ステップ106でJ(x,y) ≦J′
(x,y) の場合はJ′(x,y) は更新されない。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)。On the other hand, in step 106, J (x, y) ≤J '
In the case of (x, y), J '(x, y) is not updated. Similarly, the above steps are repeated until the measurement within the entire measurement range is completed, and when the displacement sensor 22 detects the final measurement position (step 112), the measurement is completed and φ '(x, The position of the silicon substrate surface is obtained 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。
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。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。In this embodiment, the case where the replacement of the differential value J '(x, y) is sequentially performed for each measurement position has been described, but the present invention is not limited to this, and a partial range of the measurement range (Z) or The maximum value of the differential value J (x, y) may be calculated after capturing a plurality of image data for the entire range and storing the image data in the memory.
The position of the silicon substrate surface may be detected by any other method than the above method. Also, once detected, it is not necessary to detect each time the bump height is measured.
【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。図7はバンプ高さ判別の手順を示すフロー図
である。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
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)。Next, a method of measuring the height of the solder bumps 54 formed on the wafer surface which is the reference surface will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of bump height determination. After the reference plane is detected by the procedure described in FIG. 6 (step 201), the reference mirror 18 is attached to the solder bump 5
It moves to the design value height d of 4 (step 206) and captures 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)。前記ステップ221及びステップ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。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。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。Subsequently, the reference mirror 18 is moved by a predetermined amount (hereinafter referred to as a measurement image capturing interval, for example, λ / 8) (step 221) to capture the measurement image I2 (step 222). Step 221 and Step 22
The step 2 is repeated a plurality of times (at least three times or more) to acquire measurement images I1, I2, I3, .... Then, based on the obtained image data, the interference fringe intensity is calculated for each pixel i. It is not always necessary to calculate the interference fringe intensity for all pixels of the image data, but it is sufficient to calculate for the pixels in a certain pixel area corresponding to the bump portion 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) ={I1 (i) −I2(i)}2 +{I3(i)−I2(i)}2 …(5) で算出する。The calculation formula of the interference fringe intensity may be defined in various ways. For example, when the measurement image is calculated based on three screens captured at λ / 8 intervals, the 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。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。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)
について干渉縞強度m(i) の平均値Mを算出する。この
平均値Mの算出式は、各画素毎の干渉縞強度を式(5)
で算出した場合の該平均値Mは、次式(6) 但し、Ik (i) は第k番目に取り込んだ測定画像の画素
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)。If the height of the bump is within the coherence range, the interference fringe intensity m (i) becomes large. On the other hand, if the bump height is not within the coherence range, the interference fringe strength m (i) is small. Next, a certain area of the bump portion, that is, a pixel (i = 1,2, ... n) in a certain area on the screen corresponding to the bump portion.
Then, the average value M of the interference fringe intensity m (i) is calculated. The formula for calculating the average value M is the interference fringe intensity for each pixel expressed by the formula (5).
The average value M calculated by the following equation (6) However, I k (i) is the pixel of the measurement image captured in the kth position.
The brightness intensity n of i is calculated by the total number of pixels i in the certain area (step 211).
【0035】尚、前記ステップ208からステップ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) 但し、Ik (i) は第k番目に取り込んだ測定画像の画素
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。Incidentally, the steps 208 to 22
When 4 screens of the measurement image are captured at λ / 8 intervals in 2 and the average value is calculated from the image data of the 4 screens, the average value M is expressed by the following formula (7). However, I k (i) is the pixel of the measurement image captured in the kth position.
The brightness intensity n for i can be calculated by the total number of pixels i in the fixed 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。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。The calculation intervals of the measurement image capturing interval, the interference fringe intensity, and the average value thereof are not limited to those described above, and the capturing intervals do not necessarily have to be equal intervals. In this embodiment, the measurement image acquisition interval is set to λ / 8, and image data is acquired at continuous equal intervals. However, when the reference mirror 18 is moved by λ / 8, the phase of the interference fringes is shifted by 90 degrees. This is because it is suitable that the average value of the interference fringe intensity is calculated based on the image data where the phase is shifted by about 90 degrees, because the calculation load is relatively small.
【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。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。On the other hand, it is considered that the certain area is, for example, a part of the area including the center of the bump portion, but the shape and size of the area are not particularly limited, and the average value is not limited. It is desirable to set an area that is convenient for calculation. It is also possible to divide the bump region into a plurality of blocks, obtain an average value for each block, and exclude blocks showing an inappropriate value from the calculation.
【0038】尚、一つの画面内でバンプの中心位置は、
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。式(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
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)。尚、判別の
精度は可干渉範囲程度(約±0.6μm)である。The center position of the bump on one screen is
Since it is not always located at a fixed place on the screen, a known image processing technique is used to detect the center position of the bump existing in the screen, and the average value is calculated in a certain area including the center. It is possible to calculate. Formula (6)
The average value of the intensity of the interference fringes obtained from the above is compared with a fixed reference comparison value (step 226), and when it is equal to or larger than the reference comparison value, it is determined that there is a bump at the design position d (step 22).
8) On the other hand, if it is less than the reference comparison value, it is determined that there is no bump at the design position (step 230). The accuracy of the discrimination is about the coherence range (about ± 0.6 μm).
【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。
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。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。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。Therefore, for example, when the tolerance of the solder bump is ± 5 μm, it is particularly effective in determining whether or not the bump is within the design value ± 5 μm.
If the bump height determination method is further expanded and it is determined that the bump height is not within the design value, the reference mirror is moved to the plus side or the minus side with respect to the design value, and the step ( It is also possible to specify the height of the bump and measure the height by repeating steps 206 to 230). Therefore, it can be used not only as a device for determining OK / NG of whether the bump is within the allowable range of the design value, but also as a measuring device for measuring an unknown bump height. Moreover, when a plurality of bumps are present in one screen, it is possible to measure them at the same time, and the measurement efficiency is good.
【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。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。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。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。The order in which the image data is taken in and the order in which the average value of the interference fringe intensity is calculated are not limited to the above, and the images may be sequentially taken in while the reference mirror 18 is moved in one direction at predetermined intervals. Further, the calculation of the average value may be performed after capturing all the images, or may be sequentially performed each time the images are captured. In the above-described embodiment, the measurement of the solder bump formed on the silicon wafer 50 has been described, but the present invention is not limited to this. The bump portion and the base portion on which it is formed can be distinguished on the screen, and the position of the bump can be determined. It is only necessary to be able to specify, and in principle it is possible to measure the same material, but it is usually a work in which the material of the base surface and the material of the bump are different, and it is possible to apply them widely. It is particularly effective for different metals having a smooth bump top surface.
【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。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。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。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。In the above embodiment, the light source lamp 12 is described as a white light source. However, the light source lamp 12 is not limited to this, and the spectrum width may be adjusted by using an interference filter (not shown) for the white light source, or Alternatively, a wide area light source having a certain spectral width may be used. It is also conceivable to arrange an interference filter (not shown) in front of the camera. Since the coherence range can be changed by adjusting the spectrum width of light in this way, it is also possible to appropriately change the accuracy of bump height determination. For example, it can be used for rough determination of 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さの測定を行うことができる。As described above, according to the bump height measuring method and apparatus according to the present invention, the surface to be measured is measured by using the optical interferometer using the light source for irradiating the light having the wide spectrum width. The variable mechanism is set so that the coherent range of the optical interferometer is near the bump estimated position where the upper end surface of the bump formed in is present, and at least interference fringe patterns having different phases obtained in that state are set. Three or more screens are imaged, the interference fringe intensity is calculated for each pixel based on the image data, the average value of the interference fringe intensity is calculated for a certain pixel area corresponding to the bump, and the average value is predetermined. Since the bump height is measured by comparing it with the threshold value, the calculation load is relatively small, the calculation speed can be increased, and the bump height can be as high as the coherence range of the interferometer. 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。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。Thus, the height of a bump such as a solder bump whose upper end surface is relatively smooth can be measured at high speed and with high accuracy, and in particular, whether or not the bump is within the design value (including the tolerance) can be determined at high speed. can do. When the average value is less than or equal to the predetermined threshold value, the previously set estimated bump position is changed to another position (plus side or minus side), and the measurement process is repeated to obtain an unknown value. The upper end face of the bump can be detected and its height can be measured.
【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。Furthermore, since the coherent range of the interferometer can be adjusted and changed by changing the spectral width of the light source using an interference filter in the optical interferometer, the accuracy of bump height measurement can be changed appropriately. It is also possible to do so.
【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FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a bump height measuring device according to the present invention.
【図2】図1の干渉計部分の要部拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the interferometer portion of FIG.
【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FIG. 3 is a graph showing the intensity of interference fringes observed at one point on the camera when the optical path difference of the interferometer is continuously changed near zero.
【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FIG. 4 (A) is a plan view showing an example of bumps formed on a wafer surface, and FIG. 4 (B) is a sectional view thereof.
【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
(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5 (A) is a graph showing the intensity of interference fringes observed at one point on the camera of FIG. 1 and its differential value, FIG.
(B) is a graph for explaining a method of accurately calculating Za, which gives the maximum value of the differential value J (Z) of the interference fringe intensity, 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 is a flow chart for explaining a procedure for detecting a position of a wafer substrate surface which is a reference surface for bump measurement of the bump height measuring apparatus of FIG.
【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FIG. 7 is a flow chart showing a procedure for determining a bump height of the bump height measuring apparatus of FIG.
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 ... Piezo element (PzT) 22 ... Displacement sensor 26 ... Monochrome solid-state imaging camera 28 ... Frame memory 30 ... CPU 50 ... Silicon wafer 54 ... Solder bump
Claims (4)
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
ことを特徴とするバンプ高さ測定方法。1. A light source for irradiating a measured surface and a reference surface with light having a wide spectrum width, and an area in which an optical path length difference between an optical path passing through the measured surface and an optical path passing through the reference surface becomes zero. Intensity of interference fringes appears strongly, and an interference optical system that generates interference fringes such that the intensity of interference fringes decreases as the optical path length difference increases, and at least one of the measured surface or the reference surface An optical interferometer including a variable mechanism that moves in the axial direction to change the optical path length difference and an imaging unit that images an interference fringe pattern generated according to the optical path length difference is used to measure the object to be measured. In the bump measuring method for measuring the height of the bumps formed on the surface, the position in the height direction that is the reference when measuring the height of the bumps formed on the surface to be measured is used as the measurement reference position, and About the interferometer Assuming that the range of the optical path length difference when the intensity of the interference fringes strongly appears in the vicinity of becomes the coherence range, it is estimated that the upper end surface of the bump formed on the surface to be measured exists with the measurement reference position as a reference. The variable mechanism is set so that the coherence range of the optical interferometer is close to the estimated bump position, and the variable mechanism slightly changes the optical path length difference in the setting state, and the interference fringes having different phases are set. The pattern is imaged by at least three screens by the imaging unit, the interference fringe intensity is calculated for each pixel based on the image data of at least three screens obtained by the imaging unit, and a region where bumps are present in the screen The average value of the interference fringe intensity is calculated for a certain pixel area corresponding to, and the average value and a predetermined threshold indicating that the upper end surface of the bump are within a predetermined allowable range within the coherence range. If the average value is larger than the predetermined threshold value,
The height of the bump to be measured is determined to be within a certain range corresponding to the predetermined allowable range near the estimated bump position, and if the average value is less than or equal to the predetermined threshold value, the measurement is performed. A bump height measuring method comprising: determining that the height of a target bump is outside the predetermined range near the estimated bump position.
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。2. When it is determined that the average value is equal to or less than the predetermined threshold value and the height of the bump is outside the predetermined range near the estimated bump position, another estimated bump position is set. 3. The bump height measuring method according to claim 1, wherein the bump height is measured by changing the position to, and repeating the bump measuring method of claim 1 to detect the upper end surface of the bump.
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. The interference filter for limiting the spectral width is used to adjust the coherence range to make variable the resolution of the optical path length difference and change the accuracy of the discrimination. Bump height measurement method.
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0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。4. A light source for irradiating a measured surface and a reference surface with light having a wide spectrum width, and an area in which an optical path length difference between an optical path passing through the measured surface and an optical path passing through the reference surface becomes zero. Intensity of interference fringes appears strongly, and an interference optical system that generates interference fringes such that the intensity of interference fringes decreases as the optical path length difference increases, and at least one of the measured surface or the reference surface An object to be measured is utilized by using an optical interferometer including a variable mechanism that moves in the axial direction to change the optical path length difference, and an imaging unit that images an interference fringe pattern generated according to the optical path length difference. In the bump measuring device that measures the height of the bumps formed on the surface, the position in the height direction that is the reference when measuring the height of the bumps formed on the surface to be measured is the measurement reference position, and About the interferometer When the range of the optical path length difference when the intensity of the interference fringes strongly appears in the vicinity of becomes the coherence range of the optical interferometer, the measurement reference position is used as a reference, and the bumps formed on the measured surface are measured. In the state where the coherence range of the optical interferometer is set near the bump estimated position where the upper end surface is estimated to exist, the variable mechanism slightly changes the optical path length difference, and interference of different phases is obtained. The interference fringe intensity is calculated for each pixel on the basis of image data obtained by capturing at least three screens of the fringe pattern by the image capturing means, and a constant pixel area corresponding to an area where bumps are present in the screen. With respect to the calculation means for calculating the average value of the interference fringe intensity, the average value is compared with a predetermined threshold value indicating that the upper end surface of the bump is within a predetermined allowable range within the coherence range. ,Before If the average value is larger than the predetermined threshold value, the height of the bump to be measured is determined to be within a certain range corresponding to the predetermined allowable range near the estimated bump position, and When the average value is less than or equal to the predetermined threshold value, the comparison determination unit determines that the height of the bump to be measured is outside the certain range in the vicinity of the estimated bump position, and Bump height measuring device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7136567A JPH08327327A (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Method and apparatus for measuring height of bump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08327327A true JPH08327327A (en) | 1996-12-13 |
Family
ID=15178279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7136567A Pending JPH08327327A (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Method and apparatus for measuring height of bump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08327327A (en) |
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1995
- 1995-06-02 JP JP7136567A patent/JPH08327327A/en active Pending
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