JPH0688709A

JPH0688709A - バンプ電極検査装置

Info

Publication number: JPH0688709A
Application number: JP23827392A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fuse; 貴史布施; Hiroyuki Tsukahara; 博之塚原; Yoshitaka Oshima; 美隆大嶋; Yoshiaki Goto; 善朗後藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-07
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】パッド間の接続を行うバンプ電極の高さを検
査するバンプ電極検査装置に関し、短時間かつ正確に自
動検査を行うことを目的とする。【構成】試料２４におけるバンプ電極に直線偏光され
たレーザ光を照射し、反射光を、入射光と同一の偏光状
態の反射光を通過させる偏光フィルタ２８を介してＰＳ
Ｄセンサ２９に受光させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッド間の接続を行う
バンプ電極の高さを検査するバンプ電極検査装置に関す
る。

【０００２】近年、ＬＳＩの大規模化により、信号線の
取り出し口であるＩ／Ｏピンの多ピン化、少ピッチ化が
進んでいる。このＩ／Ｏピンとしてバンプ電極が使用さ
れる場合、微小であり多数のバンプ電極の高さ検査を自
動的に行うことが望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図４に、検査対象を説明するための図を
示す。図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は部分拡
大図である。

【０００４】図４（Ａ），（Ｂ）は、半導体チップ１１
上に形成された複数のパッド１２上のそれぞれに略球状
の半田バンプ１３が形成されたものである。この半田バ
ンプ１３により、半導体チップ１１と他基板の電極とを
電気的に導通させる。

【０００５】このとき、半田バンプ１３の高さに差があ
ると、別の基板と接合したときに接合不足や接合されな
いという事態を生じる。

【０００６】そのため、半田バンプの高さを計測する必
要があり、従来、目視検査によって行われてきている。
しかし、目視による検査は、確実性に欠けるという問題
があった。

【０００７】そこで、カメラによる検査が行われるよう
になってきている。図５に、従来のカメラによる検査を
説明するための図を示す。図５において、半田バンプ１
３を真上からカメラ１４により撮像を行うものである。
すなわち、各半田バンプ１３の真上から、カメラ１４に
より撮像する際に、半田バンプ１３の頂点に焦点が合う
ように、該カメラ１４を上下動させて撮像し、このとき
のカメラ１４の位置で半田バンプ１３の高さを検査する
ものである。

【０００８】また、レーザ光を使用して検査を行う方法
も行われている。図６に、従来のレーザ光による検査を
説明するための図を示す。図６（Ａ）は半田バンプ１３
に斜め方向よりレーザ光を照射し、その反射光を結像レ
ンズ１５を介してＰＳＤ（Position Sensitive Detecto
r)センサ１６により検出して、三角測量の原理で高さの
計測を行うものである。

【０００９】例えば、レーザ光の入射角度、反射角度を
共に４５°とし、結像レンズ１５の倍率をａとすると、
半田バンプ１３の実際の高さｈ₀に対して、ＰＳＤセン
サ１６上の見掛け高さｈ₁は、ｈ₁＝√２・ａ・ｈ₀と
表わされ、これによりｈ₀を求めるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示すカ
メラ１４による検査は、半田バンプ１３の数だけ焦点合
せを行う必要があり、検査に長時間を要するという問題
がある。

【００１１】また、図６（Ａ）に示すレーザ光による検
査は、図６（Ｂ）に示すように、隣接した半田バンプ１
３により多重反射が起こり、正確に該当する半田バンプ
１３の高さを検査することができないという問題があ
る。

【００１２】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、バンプ電極の高さを短時間かつ正確に自動検査
を行うバンプ電極検査装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、基板上に形
成されたバンプ電極に、直線偏光された光を照射する光
源と、該バンプ電極からの反射光を検出する検出部と、
該反射光の該検出部までの経路中に介在され、入射光と
同一の偏光状態の光を通過させる偏光手段と、該検出部
からの信号により該バンプ電極の高さを算出する処理手
段と、を含む構成とすることにより解決される。

【００１４】

【作用】上述のように、バンプ電極に直線偏光された光
を照射して、その反射光を受光して検出する。この場
合、反射光の検出部までの経路中に偏光手段が介在され
る。この偏光手段は、入射光と同一の偏光状態の光を通
過されるものである。

【００１５】すなわち、隣接するバンプ電極等より多重
反射した光は偏光状態が変化しており偏光手段により減
衰されるもので、検出部で検出される反射光は入射光と
同一の偏光状態の反射光のみとなる。

【００１６】そして、検出部で検出された反射光を処理
手段により、例えば三角測量でバンプ電極の高さを算出
する。

【００１７】これにより、各バンプ電極上で焦点合せ等
を行う必要がなく短時間で検査が可能になると共に、多
重反射の影響を除外して正確に検査を行うことが可能と
なる。

【００１８】

【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１のバンプ電極検査装置２１は、制御部２２により制
御駆動されるＸＹステージ２３上に試料（例えば半田に
よるバンプ電極２４ｂが形成された基板２４ａ，図２参
照）２４が載置される。

【００１９】試料２４の上方であって、例えば斜め４５
°の方向より、直線偏光されたレーザ光がレンズ２５を
介して該試料２４に照射されるようにレーザ光源２６が
配置される。また、試料２４からの反射光の経路中に、
レンズ２７，偏光手段である偏光フィルタ２８及びＰＳ
Ｄセンサ２９が配置される。この偏光フィルタ２８は、
入射光と同一の偏光状態の反射光を通過させるものであ
る。

【００２０】なお、これらの光学系は、試料２４に対し
て入射角と反射角が一定角度になるように調整されてい
る。

【００２１】一方、ＰＳＤセンサ２９は、アンプ３０，
Ａ／Ｄ変換器３１を経てメモリ３２に接続されている。
また、メモリ３２は制御部２２に接続されると共に、高
さ算出部３３に接続され、高さ算出部３３は出力部３４
に接続される。出力部３４は検査結果を表示する。これ
らアンプ３０，Ａ／Ｄ変換器３１，メモリ３２，高さ算
出部３３，及び、出力部３４により処理手段を構成す
る。

【００２２】ここで、図２に、図１の検出原理を説明す
るための図を示す。図２（Ａ）は検出の概念図であり、
図２（Ｂ）は検出領域を説明するための図である。

【００２３】図２（Ａ）において、レーザ光源２６より
直線偏光されたレーザ光がバンプ電極２４ｂにレンズ２
５を介して照射され、レンズ２７を通った反射光が偏光
フィルタ２８を通してＰＳＤセンサ２９に受光されるも
のである。この場合、ＰＳＤセンサ２９には、レンズ２
７のアパーチャの大きさにより、ある領域の反射光だけ
がＰＳＤセンサ２９上で結像する。

【００２４】すなわち、図２（Ｂ）において、レンズ２
７のアパーチャの大きさでバンプ電極２４ｂ上の円弧Ａ
Ｂに照射されたレーザ光だけがレンズ２７を通ってＰＳ
Ｄセンサ２９上に結像される。この場合、バンプ電極２
４ｂ上が鏡面反射であり、球状である限り、該バンプ電
極２４ｂの頂点での反射光はＰＳＤセンサ２９上に結像
されるものである。

【００２５】また、偏光フィルタ２８は、偏光状態が入
射レーザ光と同じ光線を通すように角度調整がなされて
いる。これにより、偏光角度が入射光と同じ反射光が偏
光フィルタ２８を通ってＰＳＤセンサ２９に受光され、
同じでない反射光の光強度は角度がずれるに従って小さ
くなる。

【００２６】ここで、図３に、図２の偏光状態を説明す
るための図を示す。図３（Ａ）に示すように、反射光が
隣接するバンプ電極２４ｂの影響により多重反射光の場
合、その偏光角度は入射光の偏光角度に比べて多数回反
射を受けた分ずれて、偏光フィルタ２８により減衰され
る。なお、光軸に垂直な矢印は、偏光角度を表わしてい
る。

【００２７】一方、図３（Ｂ）に示すように、バンプ電
極２４ｂの頂点付近で反射した正反射光の偏光角度のず
れは、レンズ２７を通ってＰＳＤセンサ２９上で結像す
る頂点付近の領域の大きさにもよるが、小さい。

【００２８】そこで、図２（Ｂ）に戻って説明するに、
例えば、レンズ２７を通ってＰＳＤセンサ２９上で結像
するバンプ電極２４ｂにおける頂点付近の領域の大きさ
を∠ＡＯＢで表わすものとする。この場合、バンプ電極
２４ｂの径がＬやｄに比べて十分に小さいものとし、完
全な球形状であるとすると、∠ＡＯＢ＝２tan ^-1（ｄ／
Ｌ）となる。このことは図２（Ｂ）における紙面上垂直
方向についても同様である。

【００２９】従って、近似を行うと、ＰＳＤセンサ２９
上で結像するバンプ電極２４ｂの頂点付近の領域は、頂
点を中心とする半径ＡＢ／２の円内となる。また、この
円内で反射したレーザ光の偏光角度のずれは、例えば、
図２（Ｂ）の弧ＡＢ上では０°である。そして、反射位
置が紙面垂直方向に移るに従って、ずれは大きくなり、
弧ＡＢを上述の円内で頂点を中心として９０°回転した
ときの弧端でのずれが最も大きくなり、その角度は∠Ａ
ＯＢである。この∠ＡＯＢはｄ，Ｌを調節することによ
り決めることができるもので、角度が１０°程度だと、
光強度の減衰量は小さい。

【００３０】従って、偏光フィルタを用いることによ
り、頂点では光強度の減衰がなく、正確に高さデータを
得ることができ、偏光角度がずれた多重反射光の影響を
除外することができる。

【００３１】次に、図１に戻ってバンプ電極検査装置２
１の動作について説明する。バンプ電極２４ｂの反射光
がＰＳＤセンサ２９に受光されると、ＰＳＤセンサ２９
から出力される電気信号がアンプ３０により増幅され、
Ａ／Ｄ変換器３１によりデジタル化される。

【００３２】このデジタル信号はメモリ３２に記憶さ
れ、記憶されたことが制御部２２に出力されると、ＸＹ
ステージ２３を駆動して試料２４を移動させる。移動さ
れている間に、メモリ３２のデータが高さ算出部３３に
供給され、図６（Ａ）において説明したように三角測量
の原理でバンプ電極２４ｂの高さが算出され、出力部３
４に出力される。

【００３３】出力部３４では、バンプ電極２４ｂの高さ
が異常であるか否かが判定され、その結果が表示され
る。

【００３４】そして、他の検査すべきバンプ電極２４ｂ
が存在すれば、各々について上述の処理が繰り返される
ものである。

【００３５】このように、偏光フィルタ２８を設けるこ
とにより、バンプ電極２４ｂの高さを三角測量の原理
で、短時間かつ正確に自動検査することができるもので
ある。

【００３６】なお、図示しないが、ＰＳＤセンサ２９ま
での反射光の経路中に、別に波長選択手段としてのフィ
ルタを設けてもよい。これにより、レーザ光以外の、例
えば外光の影響を低減することができる。

【００３７】また、レーザ光源２６から照射する入射経
路中に、走査手段である回転多面鏡やガルバノミラー及
びスキャンレンズ（レンズ２５に代わるものとして）を
設けてもよい。すなわち、回転多面鏡やガルバノミラー
により入射光を振り、スキャンレンズでバンプ電極２４
ｂの頂点付近の領域結像させて走査することにより、検
査時間の短縮を図ることができる。

【００３８】さらに、反射光の経路付近にセンサを設け
ると共に、レーザ光源又は偏光フィルタを回転させても
よい。これは、反射強度が最大の位置に調整するもの
で、特にバンプ電極２４ｂの大きさが変更された場合に
有効である。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バンプ電
極に直線偏光された光を照射し、偏光手段を介して検出
部で検出することにより、バンプ電極の高さを三角測量
の原理で計測することができると共に、多重反射による
影響を低減して短時間かつ正確に自動検査を行うことが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１の検出原理を説明するための図である。

【図３】図２の偏光状態を説明するための図である。

【図４】検査対象を説明するための図である。

【図５】従来のカメラによる検査を説明するための図で
ある。

【図６】従来のレーザ光による検査を説明するための図
である。

【符号の説明】

２１バンプ電極検査装置２２制御部２３ＸＹステージ２４試料２４ａ基板２４ｂバンプ電極２５，２７レンズ２６レーザ光源２８偏光フィルタ２９ＰＳＤセンサ３１Ａ／Ｄ変換器３２メモリ３３高さ算出部３４出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤善朗神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（２４ａ）上に形成されたバンプ電
極（２４ｂ）に、直線偏光された光を照射する光源（２
６）と、該バンプ電極（２４ｂ）からの反射光を検出する検出部
（２９）と、該反射光の該検出部（２９）までの経路中に介在され、
入射光と同一の偏光状態の光を通過させる偏光手段（２
８）と、該検出部（２９）からの信号により該バンプ電極（２４
ｂ）の高さを算出する処理手段（３０〜３４）と、を含むことを特徴とするバンプ電極検査装置。
【請求項２】前記偏光手段（２８）を、偏光角度を前
記反射光の光軸に垂直であり、前記基板面に水平とする
ことを特徴とする請求項１記載のバンプ電極検査装置。
【請求項３】前記反射光の経路中に、波長選択手段を
設けることを特徴とする請求項１又は２記載のバンプ電
極検査装置。
【請求項４】前記光源（２６）から出射される経路中
に、前記バンプ電極（２４ｂ）に入射する光を走査する
走査手段を設けることを特徴とする請求項１乃至３記載
のバンプ電極検査装置。
【請求項５】前記反射光の経路中にセンサを設けると
共に、該センサの検出に応じて該反射光の強度を調整す
るために前記光源（２６）又は前記偏光手段（２８）を
回動自在とする請求項１乃至４記載のバンプ電極検査装
置。