JPH10160445A - 高さ測定装置 - Google Patents
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- JPH10160445A JPH10160445A JP8319153A JP31915396A JPH10160445A JP H10160445 A JPH10160445 A JP H10160445A JP 8319153 A JP8319153 A JP 8319153A JP 31915396 A JP31915396 A JP 31915396A JP H10160445 A JPH10160445 A JP H10160445A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/35—Mechanical effects
- H01L2924/351—Thermal stress
- H01L2924/3511—Warping
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】例えバンプ形成面が反っていても、バンプ高さ
が勾配を持っていても、バンプ接合の信頼性から見たバ
ンプ高さの所要精度を正しく評価できる検査装置を提供
する。 【解決手段】バンプ高さを測定する変位計とバンプ配列
平面に沿ってバンプまたは変位計を走査させるＸＹステ
ージと、測定した高さデータとＸＹ位置データをデータ
処理するコンピュータを具備し、バンプ高さバラツキの
判定基準面を Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ と表現し、バンプ高
さの測定値のＸ、Ｙ、Ｚ座標を xj，yj，zj（ｊ=1〜
ｎ）からコンピュ−タの計算処理によっバンプ高さバラ
ツキの判定基準面を算出し、この基準面からの高さバラ
ツキで、バンプ高さを評価する。
が勾配を持っていても、バンプ接合の信頼性から見たバ
ンプ高さの所要精度を正しく評価できる検査装置を提供
する。 【解決手段】バンプ高さを測定する変位計とバンプ配列
平面に沿ってバンプまたは変位計を走査させるＸＹステ
ージと、測定した高さデータとＸＹ位置データをデータ
処理するコンピュータを具備し、バンプ高さバラツキの
判定基準面を Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ と表現し、バンプ高
さの測定値のＸ、Ｙ、Ｚ座標を xj，yj，zj（ｊ=1〜
ｎ）からコンピュ−タの計算処理によっバンプ高さバラ
ツキの判定基準面を算出し、この基準面からの高さバラ
ツキで、バンプ高さを評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、微小な突起形状の
集合の高さ測定に関するものである。
集合の高さ測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を半導体ウエハ上に形成され
たバンプの高さ測定を例として説明する。バンプとは半
導体チップの複数の電極部にバンプと称する微小な突起
を導電性の物質、主に金属たとえば金及びその合金、は
んだ等で形成し、その突起を外部接続端子として使用
し、半導体装置を直接回路基板等に実装するものであ
る。図２はバンプ接合を説明する断面図で、ＩＣチップ
21にはんだまたは金等でバンプと称するこぶ状の小突起
５を形成し、これを回路基板22のランド23に接合する技
術である。バンプ接合は、接合部がＩＣチップ21と回路
基板22との間に挟まれてしまい、外観検査が困難であ
る。またバンプ接合はランド23が作る平面に対する個々
のバンプ頂点24が作る凹凸の度合が接合の信頼性や品質
に大きな影響を与える。この為バンプ5の高さバラツキ
を許容値以内に作る必要があり、またこれを正確に測定
する必要がある。
たバンプの高さ測定を例として説明する。バンプとは半
導体チップの複数の電極部にバンプと称する微小な突起
を導電性の物質、主に金属たとえば金及びその合金、は
んだ等で形成し、その突起を外部接続端子として使用
し、半導体装置を直接回路基板等に実装するものであ
る。図２はバンプ接合を説明する断面図で、ＩＣチップ
21にはんだまたは金等でバンプと称するこぶ状の小突起
５を形成し、これを回路基板22のランド23に接合する技
術である。バンプ接合は、接合部がＩＣチップ21と回路
基板22との間に挟まれてしまい、外観検査が困難であ
る。またバンプ接合はランド23が作る平面に対する個々
のバンプ頂点24が作る凹凸の度合が接合の信頼性や品質
に大きな影響を与える。この為バンプ5の高さバラツキ
を許容値以内に作る必要があり、またこれを正確に測定
する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図3及び図４はバンプ
接合時の問題点を説明する為誇張して描いた断面図で、
図9は１枚の半導体ウエハ27の上に多数のＩＣチップ21
を一括製造することを説明する平面図である。図9のよ
うにバンプ5は一般にこの工程の後で、ＩＣチップ21を
個々にスクライブライン28で分割する前に形成される
が、このとき半導体ウエハ27のソリやバンプ製造条件の
乱れから、図3と図４に誇張して示すようなバンプ高さ
または頂点高さの不揃いが発生し、バンプ接続に断線25
や接触不良26が発生してしまう。なお図４ではバンプ接
続の一例として、ＩＣチップ21のバンプ5と回路基板22
との接続は導電性接着剤を使用している。従ってバンプ
接合の信頼性を確保する為のバンプ高さ測定装置に於い
ては、ＩＣチップ21表面から、バンプ頂点24までのバン
プ高さの相互差が小さいことよりも、むしろバンプ5が
当接する回路基板22のランド23で作られる平面から見た
バンプ頂点24の高さバラツキが小さいことが必要とな
る。しかし従来のバンプ検査装置は、光切断法、または
オートフォーカス法等によって、いずれもＩＣチップ21
表面からバンプ頂点24までの高さ測定を行っており、バ
ンプ接合の信頼性確保の観点からは、不充分な検査であ
る。本発明の目的は、上記のような欠点を除去し、信頼
性上より適切な評価を得ることのできる微小高さ測定装
置を提供することにある。
接合時の問題点を説明する為誇張して描いた断面図で、
図9は１枚の半導体ウエハ27の上に多数のＩＣチップ21
を一括製造することを説明する平面図である。図9のよ
うにバンプ5は一般にこの工程の後で、ＩＣチップ21を
個々にスクライブライン28で分割する前に形成される
が、このとき半導体ウエハ27のソリやバンプ製造条件の
乱れから、図3と図４に誇張して示すようなバンプ高さ
または頂点高さの不揃いが発生し、バンプ接続に断線25
や接触不良26が発生してしまう。なお図４ではバンプ接
続の一例として、ＩＣチップ21のバンプ5と回路基板22
との接続は導電性接着剤を使用している。従ってバンプ
接合の信頼性を確保する為のバンプ高さ測定装置に於い
ては、ＩＣチップ21表面から、バンプ頂点24までのバン
プ高さの相互差が小さいことよりも、むしろバンプ5が
当接する回路基板22のランド23で作られる平面から見た
バンプ頂点24の高さバラツキが小さいことが必要とな
る。しかし従来のバンプ検査装置は、光切断法、または
オートフォーカス法等によって、いずれもＩＣチップ21
表面からバンプ頂点24までの高さ測定を行っており、バ
ンプ接合の信頼性確保の観点からは、不充分な検査であ
る。本発明の目的は、上記のような欠点を除去し、信頼
性上より適切な評価を得ることのできる微小高さ測定装
置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に本発明は、高さを測定する集合（行列）についてその
高さのデータと同時にＸＹ座標データも取得し、例えば
最小自乗法等の計算式により仮想基準平面を算出し、得
られた仮想基準平面を高さバラツキの判定基準にした高
さデータを高さ測定データとしたものである。
に本発明は、高さを測定する集合（行列）についてその
高さのデータと同時にＸＹ座標データも取得し、例えば
最小自乗法等の計算式により仮想基準平面を算出し、得
られた仮想基準平面を高さバラツキの判定基準にした高
さデータを高さ測定データとしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を説明す
る。図1に於いてＸステージ1、Ｙステージ2、θステー
ジ3の上部にワーク保持部４が組み込まれており、ワー
ク保持部４はバンプ5を形成したウエハ6を真空吸着でき
るようになっている。またＸステージ1にはＸ軸エンコ
ーダ7が、Ｙステージ1にはＹ軸エンコーダ8が取付けら
れており、それぞれＸステージ1及びＹステージ2の位置
を検出できるようになっている。Ｘステージ1とＹステ
ージ2の上部には図示していないＺ軸コラムに支えられ
たＺステージに周知のレーザ変位計9が取付けられてお
り、バンプ5のＺ方向変位（高さ）を測定できるように
なっている。またＸ軸エンコーダ7、Ｙ軸エンコーダ8及
びレーザ変位計9の出力はデータ処理部10を経て、それ
ぞれの位置データとしてコンピュータ11に送られるよう
になっている。さらにＺステージには、レーザ変位計9
と共にＴＶカメラ１２が取付けられており、ウエハ6上
の各ＩＣチップ21毎位置、方向を認識するためにアライ
メントマークの検出、及びバンプ形状検査に使うための
画像を撮像できるようになっている。ＴＶカメラ12で得
られた画像信号は、画像処理部13に送られ、画像処理さ
れた後コンピュータ11に送られるようになっている。こ
の動作は、図示しないロボットから、ウエハ6をワーク
保持部４に載せると、ワーク保持部4が、ウエハ6を真空
吸着する。すると、コンピュータ11があらかじめ与えら
れたウエハ6のＩＣチップ21のバンプ5及びアライメント
マーク位置情報を基に、複数個のアライメントマークが
次々にＴＶカメラ12の下に来るように、Ｘステージ1，
Ｙステージ2，θステージ3を駆動する指令を与える。す
ると図示しないモータ制御部、モータドライバによって
アライメントマークがＴＶカメラ12の下に位置決めされ
この画像情報と、この時のＸ軸エンコーダ7とＹ軸エン
コーダの位置情報とからアライメントマークの位置をコ
ンピュータが算出し、さらにウエハ６のＸステージ1と
Ｙステージ2に対する傾斜、θステージ3に対する中心位
置ずれ量を計算し、この情報に基づいて、 Ｘステージ
1，Ｙステージ2，θステージ3を駆動し、バンプ5を順次
レーザ変位計9の下に走査するよう指令する。するとＸ
ステージ1，Ｙステージ2，θステージ3は、図示してい
ないモータ制御部及びモータドライバによって駆動され
るモータによって、バンプ5を順次レーザ変位計9の下に
走査する。この時レーザ変位計9は、 Ｘステージ1及び
Ｙステージ2の案内面と平行な面を基準にして、バンプ5
の高さを測定することになるが、この高さデータと、そ
のバンプの位置データをデータ処理部10を介してコンピ
ュータ11に送り、コンピュータ11は式(2)に基づく計算
プログラムによってバンプ5の集合（行列）の仮想基準
平面を求めさらにその面からの高さ及び高さバラツキを
算出する。画像処理部13のハード構成の一例を図６に示
す。画像処理部13はＴＶカメラ12の画像信号をディジタ
ル信号に変換するビデオ入力部31、ディジタル画像デー
タを格納するビデオＲＡＭ32、アライメントマーク画像
データ等を記憶する画像メモリ34、ビデオＲＡＭ32の画
像データと画像メモリ34の内容を比較し画像のズレ量を
計算する画像データ処理プロセッサ33、ビデオＲＡＭ32
のディジタル画像データ等をＴＶモニタに表示する為の
ビデオ出力部35から構成されている。データ処理部10の
ハード構成の一例を図７に示す。データ処理部10は、Ｘ
軸エンコーダ7からのＸ軸エンコーダパルス44、及びＹ
軸エンコーダ8からのＹ軸エンコーダパルス45をＸステ
ージ1とＹステージ2の位置座標としてディジタルデータ
に変換するカウンター46、レーザ変位計9からの高さデ
ータzjとカウンター46で作成された位置データ（xj，y
j）を順次記憶する第一のデータメモリ42と第二のデー
タメモリ43、カウンター46、及び第一のデータメモリ4
2、第二のデータメモリ43の切替え、並びに第一のデー
タメモリ42、第二のデータメモリ43への書き込みを制御
するためのコントロール回路47から構成されている。第
一のデータメモリ42と第二のデータメモリ43は、一方が
データを記憶している間、他方がその前に記憶したデー
タをコンピュータ11に送り込む役目を分担している。こ
の実施例ではデータメモリを２つ設け切替えて用いてい
るが、第一のデータメモリ42と第二のデータメモリ43の
記憶、送り込み、処理能力及び、コンピュータ11の検査
処理能力によって、第一のデータメモリ42と第二のデー
タメモリ43及びコンピュータ11の数は任意に変更できる
ことは言うまでもない。前述の実施例ではバンプ5のＺ
方向変位（高さ）をレーザ変位計9で測定しているが変
位を測定できる他の計測器または手段を使っても本発明
を適用できる事は明らかである。図８に検査処理フロー
チャートの一例を示す。ステップ100に於いて、ＴＶカ
メラ12はアライメントマーク画像データを出力する。画
像処理部13はアライメントマーク画像データを映像信号
として受け取り、求めたアライメントマークズレ量をコ
ンピュータ11に送る（ステップ101）。コンピュータ11
はアライメントマークズレ量からバンプ5のＸ、Ｙ、θ
のズレ量を求め、この情報に基づいて図示しないモータ
制御部、モータドライバによって、Ｘステージ1，Ｙス
テージ2，θステージ3を駆動し、ズレを補正する（ステ
ップ102）。バンプ5の集合をＸステージ1とＹステージ2
の動作により順次レーザ変位計9の下に走査する（ステ
ップ103）。レーザ変位計9は順次バンプ5の高さzjを測
定（ステップ104）し、このときの位置データ（xj，y
j）と共にデータ処理部に送る。データ処理部はバンプ
高さデータzjと位置データ（xj，yj）をＩＣチップ単位
にメモリに格納（ステップ105）し、コンピュータ11に
送る。この動作はウエハ6のあらかじめ決められた総て
のバンプ5の集合の走査が終了するまで繰返される（ス
テップ106）。コンピュータ11はウエハ6の総てのチップ
21について各ＩＣチップ単位に高さバラツキを計算し合
否判定を行う（ステップ107）。
る。図1に於いてＸステージ1、Ｙステージ2、θステー
ジ3の上部にワーク保持部４が組み込まれており、ワー
ク保持部４はバンプ5を形成したウエハ6を真空吸着でき
るようになっている。またＸステージ1にはＸ軸エンコ
ーダ7が、Ｙステージ1にはＹ軸エンコーダ8が取付けら
れており、それぞれＸステージ1及びＹステージ2の位置
を検出できるようになっている。Ｘステージ1とＹステ
ージ2の上部には図示していないＺ軸コラムに支えられ
たＺステージに周知のレーザ変位計9が取付けられてお
り、バンプ5のＺ方向変位（高さ）を測定できるように
なっている。またＸ軸エンコーダ7、Ｙ軸エンコーダ8及
びレーザ変位計9の出力はデータ処理部10を経て、それ
ぞれの位置データとしてコンピュータ11に送られるよう
になっている。さらにＺステージには、レーザ変位計9
と共にＴＶカメラ１２が取付けられており、ウエハ6上
の各ＩＣチップ21毎位置、方向を認識するためにアライ
メントマークの検出、及びバンプ形状検査に使うための
画像を撮像できるようになっている。ＴＶカメラ12で得
られた画像信号は、画像処理部13に送られ、画像処理さ
れた後コンピュータ11に送られるようになっている。こ
の動作は、図示しないロボットから、ウエハ6をワーク
保持部４に載せると、ワーク保持部4が、ウエハ6を真空
吸着する。すると、コンピュータ11があらかじめ与えら
れたウエハ6のＩＣチップ21のバンプ5及びアライメント
マーク位置情報を基に、複数個のアライメントマークが
次々にＴＶカメラ12の下に来るように、Ｘステージ1，
Ｙステージ2，θステージ3を駆動する指令を与える。す
ると図示しないモータ制御部、モータドライバによって
アライメントマークがＴＶカメラ12の下に位置決めされ
この画像情報と、この時のＸ軸エンコーダ7とＹ軸エン
コーダの位置情報とからアライメントマークの位置をコ
ンピュータが算出し、さらにウエハ６のＸステージ1と
Ｙステージ2に対する傾斜、θステージ3に対する中心位
置ずれ量を計算し、この情報に基づいて、 Ｘステージ
1，Ｙステージ2，θステージ3を駆動し、バンプ5を順次
レーザ変位計9の下に走査するよう指令する。するとＸ
ステージ1，Ｙステージ2，θステージ3は、図示してい
ないモータ制御部及びモータドライバによって駆動され
るモータによって、バンプ5を順次レーザ変位計9の下に
走査する。この時レーザ変位計9は、 Ｘステージ1及び
Ｙステージ2の案内面と平行な面を基準にして、バンプ5
の高さを測定することになるが、この高さデータと、そ
のバンプの位置データをデータ処理部10を介してコンピ
ュータ11に送り、コンピュータ11は式(2)に基づく計算
プログラムによってバンプ5の集合（行列）の仮想基準
平面を求めさらにその面からの高さ及び高さバラツキを
算出する。画像処理部13のハード構成の一例を図６に示
す。画像処理部13はＴＶカメラ12の画像信号をディジタ
ル信号に変換するビデオ入力部31、ディジタル画像デー
タを格納するビデオＲＡＭ32、アライメントマーク画像
データ等を記憶する画像メモリ34、ビデオＲＡＭ32の画
像データと画像メモリ34の内容を比較し画像のズレ量を
計算する画像データ処理プロセッサ33、ビデオＲＡＭ32
のディジタル画像データ等をＴＶモニタに表示する為の
ビデオ出力部35から構成されている。データ処理部10の
ハード構成の一例を図７に示す。データ処理部10は、Ｘ
軸エンコーダ7からのＸ軸エンコーダパルス44、及びＹ
軸エンコーダ8からのＹ軸エンコーダパルス45をＸステ
ージ1とＹステージ2の位置座標としてディジタルデータ
に変換するカウンター46、レーザ変位計9からの高さデ
ータzjとカウンター46で作成された位置データ（xj，y
j）を順次記憶する第一のデータメモリ42と第二のデー
タメモリ43、カウンター46、及び第一のデータメモリ4
2、第二のデータメモリ43の切替え、並びに第一のデー
タメモリ42、第二のデータメモリ43への書き込みを制御
するためのコントロール回路47から構成されている。第
一のデータメモリ42と第二のデータメモリ43は、一方が
データを記憶している間、他方がその前に記憶したデー
タをコンピュータ11に送り込む役目を分担している。こ
の実施例ではデータメモリを２つ設け切替えて用いてい
るが、第一のデータメモリ42と第二のデータメモリ43の
記憶、送り込み、処理能力及び、コンピュータ11の検査
処理能力によって、第一のデータメモリ42と第二のデー
タメモリ43及びコンピュータ11の数は任意に変更できる
ことは言うまでもない。前述の実施例ではバンプ5のＺ
方向変位（高さ）をレーザ変位計9で測定しているが変
位を測定できる他の計測器または手段を使っても本発明
を適用できる事は明らかである。図８に検査処理フロー
チャートの一例を示す。ステップ100に於いて、ＴＶカ
メラ12はアライメントマーク画像データを出力する。画
像処理部13はアライメントマーク画像データを映像信号
として受け取り、求めたアライメントマークズレ量をコ
ンピュータ11に送る（ステップ101）。コンピュータ11
はアライメントマークズレ量からバンプ5のＸ、Ｙ、θ
のズレ量を求め、この情報に基づいて図示しないモータ
制御部、モータドライバによって、Ｘステージ1，Ｙス
テージ2，θステージ3を駆動し、ズレを補正する（ステ
ップ102）。バンプ5の集合をＸステージ1とＹステージ2
の動作により順次レーザ変位計9の下に走査する（ステ
ップ103）。レーザ変位計9は順次バンプ5の高さzjを測
定（ステップ104）し、このときの位置データ（xj，y
j）と共にデータ処理部に送る。データ処理部はバンプ
高さデータzjと位置データ（xj，yj）をＩＣチップ単位
にメモリに格納（ステップ105）し、コンピュータ11に
送る。この動作はウエハ6のあらかじめ決められた総て
のバンプ5の集合の走査が終了するまで繰返される（ス
テップ106）。コンピュータ11はウエハ6の総てのチップ
21について各ＩＣチップ単位に高さバラツキを計算し合
否判定を行う（ステップ107）。
【０００６】図５は本発明の仮想基準平面からバンプ頂
点24までの高さを算出する原理を説明する斜視図で、そ
の原理を説明すると、図５のようなバンプ行列にＸ、
Ｙ、Ｚ座標を設定し、バンプ行列（xj，yj，zj）j=1〜
ｎ近傍の平面 Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ …式(1) が仮想基準平面になる条件を考える。今、座標（xj，y
j）に高さ（zj）のバンプがあるとすると式(1) で表す
平面Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ からの高さｈは ｈ=｜zj-ａxj-ｂyj-ｃ｜ …式(3) で与えられる。あらかじめ定めた集合の総てのバンプの
位置座標及び高さ、（xj，yj，zj）j=1〜ｎについてこ
のバンプ高さの自乗和が最小になる平面を考えると、こ
れがバンプ行列の仮想基準平面であると考えられる（最
小自乗法）。バンプ高さの自乗和は、 Ｑ=Σ（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）2 （但し ｊ=1〜ｎ）…式(4) となる。バンプ行列の仮想基準平面を算出するには、Ｑ
が最小となるようにａ、ｂ、ｃを求めればよい。Ｑは
ａ、ｂ、ｃに依存していてＱが最小となる為の必要条件
は ∂Ｑ/∂ａ=０ ∂Ｑ/∂ｂ=０ ∂Ｑ/∂ｃ=０ …式(5) となる。式(4)，(5)より ∂Ｑ/∂ａ=-2Σxj（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ ∂Ｑ/∂ｂ=-2Σyj（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ ∂Ｑ/∂ｃ=-2Σ（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ （但し、ｊ=1〜ｎ） …式(6) 式(6)より ａΣxj2+ｂΣxjyj+ｃΣxj=Σxjzj ａΣxjyj+ｂΣyj2+ｃΣyj=Σyjzj ａΣxj+ｂΣyj+ｎｃ=Σzj （但し、ｊ=1〜ｎ） …式(2) を得る。式(2)においてxj，yj，zjは測定値によって与
えられるのでａ，ｂ，ｃを未知数とする連立方程式とし
て解いてａ，ｂ，ｃを算出し、これを式(1)に代入する
ことにより仮想基準平面の式を得ることができる。この
仮想基準平面の式にxj，yjの測定値を入れて仮想基準平
面上のＺ軸位置を算出し、さらにその点のバンプ高さ測
定値zjから仮想基準面から見たバンプ高さを算出する。
点24までの高さを算出する原理を説明する斜視図で、そ
の原理を説明すると、図５のようなバンプ行列にＸ、
Ｙ、Ｚ座標を設定し、バンプ行列（xj，yj，zj）j=1〜
ｎ近傍の平面 Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ …式(1) が仮想基準平面になる条件を考える。今、座標（xj，y
j）に高さ（zj）のバンプがあるとすると式(1) で表す
平面Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ からの高さｈは ｈ=｜zj-ａxj-ｂyj-ｃ｜ …式(3) で与えられる。あらかじめ定めた集合の総てのバンプの
位置座標及び高さ、（xj，yj，zj）j=1〜ｎについてこ
のバンプ高さの自乗和が最小になる平面を考えると、こ
れがバンプ行列の仮想基準平面であると考えられる（最
小自乗法）。バンプ高さの自乗和は、 Ｑ=Σ（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）2 （但し ｊ=1〜ｎ）…式(4) となる。バンプ行列の仮想基準平面を算出するには、Ｑ
が最小となるようにａ、ｂ、ｃを求めればよい。Ｑは
ａ、ｂ、ｃに依存していてＱが最小となる為の必要条件
は ∂Ｑ/∂ａ=０ ∂Ｑ/∂ｂ=０ ∂Ｑ/∂ｃ=０ …式(5) となる。式(4)，(5)より ∂Ｑ/∂ａ=-2Σxj（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ ∂Ｑ/∂ｂ=-2Σyj（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ ∂Ｑ/∂ｃ=-2Σ（zj-ａxj-ｂyj-ｃ）=０ （但し、ｊ=1〜ｎ） …式(6) 式(6)より ａΣxj2+ｂΣxjyj+ｃΣxj=Σxjzj ａΣxjyj+ｂΣyj2+ｃΣyj=Σyjzj ａΣxj+ｂΣyj+ｎｃ=Σzj （但し、ｊ=1〜ｎ） …式(2) を得る。式(2)においてxj，yj，zjは測定値によって与
えられるのでａ，ｂ，ｃを未知数とする連立方程式とし
て解いてａ，ｂ，ｃを算出し、これを式(1)に代入する
ことにより仮想基準平面の式を得ることができる。この
仮想基準平面の式にxj，yjの測定値を入れて仮想基準平
面上のＺ軸位置を算出し、さらにその点のバンプ高さ測
定値zjから仮想基準面から見たバンプ高さを算出する。
【０００７】図10はバンプ5の高さに勾配を有するＩＣ
チップ21の接続状況を誇張した一例を示す断面図であ
る。通常のバンプ頂上24の高さ測定では高さが大きくて
基準をはずれるバンプ5-1及び高さが小さくて基準をは
ずれるバンプ5-2がでてくる。しかし、このように単純
な勾配を有するだけなら実際には回路基板22の面は図10
の様になって信頼性上問題のない接続が実現できる。こ
のことは、図11を見れば明らかである。今高さ20μm目
標のバンプ5が、厚さ475μm、直径100mmのシリコンウエ
ハ27に形成された寸法10mm×10mmのＩＣチップ21上に、
それぞれ300μmピッチで４行×４列＝16ヶできていると
する。このときバンプ5はシリコンウエハ27のソリ（≦5
0μm）や厚さバラツキ（≦±10μm）及びバンプ製造上
のバラツキによって、図11のデータのようになったとす
る。高さのバラツキの許容範囲をを±1μmとしたとき、
バンプ5の高さの実測値の合否判定では、20±1μmを満
足しないの高さのものがあるので不合格となるが本発明
のように仮想基準平面を計算で算出し、この仮想基準平
面を基準面として差を計算した場合、図11の計算値の様
に合格となる。また図12の例は図11のデータから※の値
を入れ替えたもので、実測値では合格レベルのバンプ高
さである。しかし、本発明の方法ではバラツキｈを見る
とおり不合格となる。
チップ21の接続状況を誇張した一例を示す断面図であ
る。通常のバンプ頂上24の高さ測定では高さが大きくて
基準をはずれるバンプ5-1及び高さが小さくて基準をは
ずれるバンプ5-2がでてくる。しかし、このように単純
な勾配を有するだけなら実際には回路基板22の面は図10
の様になって信頼性上問題のない接続が実現できる。こ
のことは、図11を見れば明らかである。今高さ20μm目
標のバンプ5が、厚さ475μm、直径100mmのシリコンウエ
ハ27に形成された寸法10mm×10mmのＩＣチップ21上に、
それぞれ300μmピッチで４行×４列＝16ヶできていると
する。このときバンプ5はシリコンウエハ27のソリ（≦5
0μm）や厚さバラツキ（≦±10μm）及びバンプ製造上
のバラツキによって、図11のデータのようになったとす
る。高さのバラツキの許容範囲をを±1μmとしたとき、
バンプ5の高さの実測値の合否判定では、20±1μmを満
足しないの高さのものがあるので不合格となるが本発明
のように仮想基準平面を計算で算出し、この仮想基準平
面を基準面として差を計算した場合、図11の計算値の様
に合格となる。また図12の例は図11のデータから※の値
を入れ替えたもので、実測値では合格レベルのバンプ高
さである。しかし、本発明の方法ではバラツキｈを見る
とおり不合格となる。
【０００８】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によると例えＩＣ
チップ面が反っていたり、またバンプ高さにバラツキが
あっても、バンプ接合の信頼性、品質から見て必要とさ
れるバンプ高さのバラツキを正しく評価できる為、バン
プ製造に於ける品質確保の点で多大な効果がある。特に
実施例で見るように、バンプ高さが勾配を持っているも
のに対して効果がある。
チップ面が反っていたり、またバンプ高さにバラツキが
あっても、バンプ接合の信頼性、品質から見て必要とさ
れるバンプ高さのバラツキを正しく評価できる為、バン
プ製造に於ける品質確保の点で多大な効果がある。特に
実施例で見るように、バンプ高さが勾配を持っているも
のに対して効果がある。
【０００９】本発明の実施例ではバンプ高さ測定装置に
ついて述べたが、バンプに限らず平面上に高さバラツキ
を有する被測定物の高さバラツキや表面アラサの測定に
応用できる事は自明である。
ついて述べたが、バンプに限らず平面上に高さバラツキ
を有する被測定物の高さバラツキや表面アラサの測定に
応用できる事は自明である。
【図１】 本発明の全体構成の一例を示す構成図
【図２】 バンプの接続状況の一例を示す断面図
【図3】 ソリを有するチップのバンプ接続の状況を誇
張した一例を示した断面図
張した一例を示した断面図
【図４】 バンプ高さ不揃いによる断線、接続不良を誇
張した一例を示した断面図
張した一例を示した断面図
【図５】 本発明の原理を説明する為の図
【図６】 本発明の画像処理部のハード構成の一例を説
明する為の図
明する為の図
【図７】 本発明のデータ処理部のハード構成の一例を
説明する為の図
説明する為の図
【図８】 本発明のコンピュ−タ部の検査処理フローチ
ャートの一例を説明する為の図
ャートの一例を説明する為の図
【図９】 半導体ウエハをを説明する為の図
【図１０】 バンプ高さに勾配を有するチップのバンプ
接続状況を誇張した一例を示した断面図
接続状況を誇張した一例を示した断面図
【図１１】 バンプ高さに勾配がある場合の実測値の一
例と本発明の基準面からの計算値との比較を示した図
例と本発明の基準面からの計算値との比較を示した図
【図１２】 図１１のバンプ高さの順番を入れ替えた場
合の実測値と本発明の基準面からの計算値との比較を示
した図
合の実測値と本発明の基準面からの計算値との比較を示
した図
1：Ｘステ−ジ、 2：Ｙステージ、 3：θステージ、
4：ワーク保持部、55：バンプ、 5-1：バンプ高さ大
のバンプ、 5-2：バンプ高さ小のバンプ、6：ウエハ、
7：Ｘ軸エンコーダ、 8：Ｙ軸エンコーダ、 9：レ
ーザ変位計、 10：データ処理部、 11：コンピュー
タ、 12：ＴＶカメラ、 13：画像処理部、 21：ＩＣ
チップ、 22：回路基板、 23：ランド、 24：バンプ
頂上、25：バンプ接続断線箇所、 26：バンプ接続不良
箇所、 27：半導体ウエハ、28：スクライブライン、
31：ビデオ入力部、 32：ビデオＲＡＭ、 33：画像デ
ータ処理プロセッサ、 34：画像メモリ、 ビデオ出力
部、 42：第一のデータメモリ、 43：第二のデータメ
モリ、 44：Ｘ軸エンコーダパルス、 45：Ｙ軸エンコ
ーダパルス、 46：カウンタ、 47：コントロール回
路。
4：ワーク保持部、55：バンプ、 5-1：バンプ高さ大
のバンプ、 5-2：バンプ高さ小のバンプ、6：ウエハ、
7：Ｘ軸エンコーダ、 8：Ｙ軸エンコーダ、 9：レ
ーザ変位計、 10：データ処理部、 11：コンピュー
タ、 12：ＴＶカメラ、 13：画像処理部、 21：ＩＣ
チップ、 22：回路基板、 23：ランド、 24：バンプ
頂上、25：バンプ接続断線箇所、 26：バンプ接続不良
箇所、 27：半導体ウエハ、28：スクライブライン、
31：ビデオ入力部、 32：ビデオＲＡＭ、 33：画像デ
ータ処理プロセッサ、 34：画像メモリ、 ビデオ出力
部、 42：第一のデータメモリ、 43：第二のデータメ
モリ、 44：Ｘ軸エンコーダパルス、 45：Ｙ軸エンコ
ーダパルス、 46：カウンタ、 47：コントロール回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊従 潔 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 平面上に２次元的に広がって存在する突
起形状の集合があり、該突起形状の集合の各々の頂上ま
での高さを測定する装置に於いて、該突起形状の集合の
各々の高さのデータとその高さのデータを得たときのＸ
座標及びＹ座標とから計算で求めた仮想基準平面を導
き、該仮想基準平面を基準として、該仮想基準平面から
該突起形状の集合の各々の頂上までの高さを測定するこ
とを特徴とする高さ測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置に於いて、該突起形
状の集合の座標を（xj，yj）としたとき、（xj，yj）に
於ける高さをzjで表し、かつ請求項１記載の前記仮想基
準平面、 Ｚ=ａＸ+ｂＹ+ｃ …式(1) で表現したとき、 ａΣxj2+ｂΣxjyj+ｃΣxj=Σxjzj ａΣxjyj+ｂΣyj2+ｃΣyj=Σyjzj ａΣxj+ｂΣyj+ｎｃ=Σzj （但し、ｊ=1〜ｎ） …式(2) で表す式(2)を、ａ，ｂ，ｃを未知数とする連立方程式
とし、xjを前記Ｘ座標データで与え、yjを前記Ｙ座標デ
ータで与え、zjを高さデータで与え、式(2)のａ、ｂ、
ｃ算出して、該微小な突起形状の集合の仮想基準平面を
算出し、この仮想基準平面を基準面とし高さを算出して
高さデータとすることを特徴とする高さ測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の装置に於
いて、前記各突起形状の高さを測定する変位計または突
起形状の集合を持つ平面の何れかを、ほぼ前記突起形状
の集合配列平面に沿って移動させるＸステージ及びＹス
テージと、この移動量を計測するＸ軸エンコーダ及びＹ
軸エンコーダと、前記変位計から得られる高さデータと
前記Ｘ軸エンコーダ及びＹ軸エンコーダから得られるＸ
Ｙ座標位置データをデータ処理するコンピュータとを具
備していることを特徴とする高さ測定装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項3
記載の高さ測定装置に於いて、前記突起形状の集合は半
導体ウエハ上に形成されたバンプであり、該バンプの頂
上のＸＹ座標を（ xj ，yj ）としたとき、ＸＹ座標（
xj ，yj ）での該バンプの頂上までの高さをzjで表し前
記仮想基準平面を求め、該バンプの高さバラツキの判定
基準を前記仮想基準平面として、この基準面からの高さ
のバラツキを算出し、求めた高さバラツキによってバン
プ高さ合否を判定することを特徴とするバンプ高さ測定
装置。 - 【請求項５】 請求項３記載の微小高さ測定装置に於い
て、微小高さを測定する変位計としてレーザ変位計を使
用したことを特徴とする高さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319153A JPH10160445A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319153A JPH10160445A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 高さ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160445A true JPH10160445A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18107033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8319153A Pending JPH10160445A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 高さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160445A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207320A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Heiwa Kinzoku Kogyo Kk | ３次元認識装置及びその方法 |
| JP2008275577A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | King Yuan Electronics Co Ltd | 重畳監視装置及び方法 |
| CN108723617A (zh) * | 2017-04-24 | 2018-11-02 | 株式会社迪思科 | 激光加工方法 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8319153A patent/JPH10160445A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207320A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Heiwa Kinzoku Kogyo Kk | ３次元認識装置及びその方法 |
| JP2008275577A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | King Yuan Electronics Co Ltd | 重畳監視装置及び方法 |
| CN108723617A (zh) * | 2017-04-24 | 2018-11-02 | 株式会社迪思科 | 激光加工方法 |
| CN108723617B (zh) * | 2017-04-24 | 2021-08-27 | 株式会社迪思科 | 激光加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040927 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050307 |