(57)【要約】【課題】検査の目的に応じてバンプを検査する。【解決手段】第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂが３０度の仰角に設定されるとともに、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂが４５度の仰角に設定される。第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂによってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影されると、ＣＣＤカメラ３１によってワークの表面が撮像されるとともに、バンプの影を含む画像信号が出力される。バンプの影のみが抽出された二値化画像信号が二値化画像が隣接するバンプに干渉しているか否かを判定し、二値化画像で干渉していると判定された場合、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂによってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影される。【選択図】      図１
2006090918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に形成された突起状のバンプを、第１乃至第４の光源を斜光照射して発生した前記バンプの影を用いて検査するバンプ検査方法において、
前記第１及び第２の光源が第１の仰角に設定されるとともに、前記第３及び第４の光源が前記第１の仰角より大きい仰角に設定されるステップと、
前記第１及び前記第２の光源によって前記ワークが照射され前記バンプの影が前記ワーク上に投影されるステップと、
撮像装置によって前記ワークの表面が撮像されるとともに、前記第１及び前記第２の光源によって投影された前記バンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、
前記第１及び前記第２の光源によって投影された前記画像信号から前記バンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて前記バンプが検査されるとともに、前記二値化画像が隣接するバンプに干渉しているか否かが判定されるステップと、
前記二値化画像で干渉していると判定された場合、前記第３及び前記第４の光源によって前記ワークが照射され前記バンプの影が前記ワーク上に投影されるステップと、
撮像装置によって前記ワークの表面が撮像されるとともに、前記第３及び前記第４の光源によって投影された前記バンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、
前記第３及び前記第４の光源によって投影された前記画像信号から前記バンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、前記バンプが検査されるステップ
とを備えることを特徴とするバンプ検査方法。
【請求項２】
ワークの表面に形成された突起状のバンプを、光源を斜光照射して発生した前記バンプの影を用いて検査するバンプ検査方法において、
前記バンプを含む前記ワークの表面に対して前記光源の仰角及び方向が任意に設定されるとともに、前記光源によって前記ワークが照射され前記バンプの影が前記ワーク上に投影されるステップと、
撮像装置によって前記ワークの表面が撮像されるとともに、前記バンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、
前記画像信号から前記バンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、前記バンプを検査するとともに、前記バンプを検査するステップにおいて、更に前記二値化画像が隣接するバンプに干渉しているか否かが判定されるステップと、
干渉していると判定された場合、前記バンプを含む前記ワークの表面に対して前記光源の仰角が、前記投影されるステップにおいて設定された仰角よりも大きい角度に設定され、前記光源によって前記ワークが照射され前記バンプの影が前記ワーク上に投影されるステップ
を更に備えることを特徴とするバンプ検査方法。
【請求項３】
前記バンプの有無のみが検査される場合、前記光源は一つだけ使用され、前記バンプの有無及び高さが検査される場合、前記光源は複数使用されることを特徴とする請求項２に記載のバンプ検査方法。
【請求項４】
ワークの表面に形成された突起状のバンプを、第１乃至第４の光源を斜光照射して発生した前記バンプの影を用いて検査するバンプ検査方法において、
前記第１及び第２の光源が第１の仰角に設定されるとともに、前記第３及び第４の光源が前記第１の仰角より大きい仰角に設定されるステップと、
前記第１及び前記第２の光源と同等の仰角を持つ光源によって投影されたシミュレーション画像信号が算出されるとともに、前記シミュレーション画像信号からバンプの影のみが抽出されたシミュレーション二値化画像に基づいて、隣接するバンプのシミュレーション画像信号と干渉するか否かが判定されるステップと、
干渉しないと判定された場合、前記第１及び第２の光源によって投影された前記バンプの影を含む画像信号が出力され、前記第１及び第２の光源によって投影された前記画像信号から前記バンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、前記バンプが検査されるステップと、
干渉すると判定された場合、前記第３及び第４の光源によって投影された前記バンプの影を含む画像信号が出力され、前記第３及び第４の光源によって投影された前記画像信号から前記バンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、前記バンプが検査されるステップ
とを備えることを特徴とするバンプ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、光源を斜光照射して発生したバンプの影を用いて検査するバンプ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体表面上の突起物の高さを測定する方法に関しては、光切断法や共焦点法が一般的に知られている。光切断法は突起物の表面に帯状の照明光を斜めから照射し、上方から観察した時に物体表面と突起物の表面とで生じる帯状光のずれ量から突起物の高さを求める方法である。共焦点法は光を被測定対象物の表面でスポット状に結像させ、その反射光をピンホールを介して受光した光量が合焦点位置で最大になることを利用し、物体の基準面と突起物の二箇所について検出光学系またはワークを上下に移動して合焦点位置を探索した時の上下移動量から高さを求める方法である。
【０００３】
これらの高さ測定方法で数百ミクロン程の高さの突起物を高精度に測定するには様々な工夫を要する。光切断法の場合は、帯状光の幅を細くしたり、帯状光を低角度から照射したり、帯状光のずれを検出する分解能を上げるなどの工夫を要する。又、共焦点法の場合は、スポット光を小さく絞ったり、上下移動分解能を上げるなどの工夫を要をする。
【０００４】
しかしながら、上記のような高さ測定方法で広範囲に散らばった数万点の突起物を短時間に測定しようとすると次のような問題があった。即ち、照明光の高精度な位置決めを一点ずつ行わなくてはならず、測定効率が非常に低いという問題があった。
【０００５】
そこで、半導体基板などのワーク上に設けられたバンプの高さを測るバンプ高さ測定方法がある（例えば、特許文献１）。特許文献１においては、バンプに所定の仰角で光を照射してバンプの影を基板上に投射し、基板上のバンプの影領域を抽出し、この影領域情報と影領域を撮像した画像情報とからバンプの影長さを求め、この影長さと仰角とからバンプの高さを求める（例えば、特許文献１）。
【０００６】
又、被検出物体の斜め上方に、照明灯を第１及び第２の高さ位置に変位可能に配置し、照明灯を第１の高さ位置に配置した時の平面上に投影される被検出物体の第１の影の位置と、照明灯を第２の高さ位置に配置した時の平面上に投影される被検出物体の第２の影の位置とから被検出物体の平面からの高さを算出する検出方法もある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−２９８０３６号公報
【特許文献２】特開平９−７９８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した特許文献１に記載の方法においては、バンプの影が隣のバンプに干渉している場合、バンプ高さの測定が不可能になってしまい、所定の検査を完了できない場合がある。具体的には、荒い精度でもよいからバンプ高さを計測したい場合に対応することができない。又、特許文献２に記載の方法においても同様の問題がある。
【０００８】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、検査の目的に応じて光源を斜光照射して発生した影を用いてバンプを検査するバンプ検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、第１乃至第４の光源を斜光照射して発生したバンプの影を用いて検査するバンプ検査方法に関する。即ち、本発明の第１の特徴に係るバンプ検査方法は、第１及び第２の光源が第１の仰角に設定されるとともに、第３及び第４の光源が第１の仰角より大きい仰角に設定されるステップと、第１及び第２の光源によってワークが照射され前記バンプの影がワーク上に投影されるステップと、撮像装置によってワークの表面が撮像されるとともに、第１及び第２の光源によって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、第１及び第２の光源によって投影された画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいてバンプが検査されるとともに、二値化画像が隣接するバンプに干渉しているか否かが判定されるステップと、二値化画像で干渉していると判定された場合、第３及び第４の光源によってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影されるステップと、撮像装置によってワークの表面が撮像されるとともに、第３及び第４の光源によって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、第３及び第４の光源によって投影された画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、バンプが検査されるステップとを備える。ここで、撮像装置とは、例えばＣＣＤカメラなどである。
【００１０】
本発明の第１の特徴に係るバンプ検査方法によれば、検査の精度や検査視野を重点的に置いた第１の仰角の光源でバンプを検査し、バンプの影が隣り合うバンプに重なる場合、第１の仰角より大きい第２の仰角の光源でバンプを検査する。従って、高い精度を要求されず、バンプが狭ピッチで配置されている場合でもバンプの高さを計測することができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、光源を斜光照射して発生したバンプの影を用いて検査するバンプ検査方法に関する。即ち本発明の第２の特徴に係るバンプ検査方法は、バンプを含むワークの表面に対して光源の仰角及び方向が任意に設定されるとともに、光源によってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影されるステップと、撮像装置によってワークの表面が撮像されるとともに、バンプの影を含む画像信号が出力されるステップと、画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、バンプを検査するとともに、バンプを検査するステップにおいて、更に二値化画像が隣接するバンプに干渉しているか否かが判定されるステップと、干渉していると判定された場合、バンプを含むワークの表面に対して光源の仰角が、投影されるステップにおいて設定された仰角よりも大きい角度に設定され、光源によってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影されるステップを更に備える
本発明の第２の特徴に係るバンプ検査方法によれば、光源の仰角及び方向が任意に設定されるので、バンプの配置や要求される検査精度に応じて仰角及び方向を設定することができる。
【００１２】
ここで、バンプの有無のみが検査される場合、光源は一つだけ使用され、バンプの有無及び高さが検査される場合、光源は複数使用されるのが好ましい。
【００１３】
バンプの有無のみが検査される場合、光源は一つのみ使用され、所定の仰角でバンプを照射し撮像した画像に基づいてバンプの有無を検査する。バンプの影が他のバンプと干渉する場合、仰角を大きくしてバンプを照射し撮像した画像に基づいてバンプの有無を検査する。一方、バンプの高さも検査される場合、光源は２つ使用され、それぞれの光源で所定の仰角でバンプを交互に照射して撮像する。所定の仰角でバンプを照射し撮像した画像に基づいてバンプを検査し、バンプの影が他のバンプと干渉する場合、仰角を大きくしてバンプを照射し撮像した画像に基づいてバンプを検査する。このとき利用される光源は、相対する光源でもよいし、隣り合う光源でもよい。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、第１乃至第４の光源を斜光照射して発生したバンプの影を用いて検査するバンプ検査方法に関する。即ち、本発明の第３の特徴に係るバンプ検査方法は、第１及び第２の光源が第１の仰角に設定されるとともに、第３及び第４の光源が第１の仰角より大きい仰角に設定されるステップと、第１及び第２の光源と同等の仰角を持つ光源によって投影されたシミュレーション画像信号が算出されるとともに、シミュレーション画像信号からバンプの影のみが抽出されたシミュレーション二値化画像に基づいて、隣接するバンプのシミュレーション画像信号と干渉するか否かが判定されるステップと、干渉しないと判定された場合、第１及び第２の光源によって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力され、第１及び第２の光源によって投影された画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、バンプが検査されるステップと、干渉すると判定された場合、第３及び第４の光源によって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力され、第３及び第４の光源によって投影された画像信号からバンプの影のみが抽出された二値化画像信号に基づいて、バンプが検査されるステップとを備える。
【００１５】
本発明の第３の特徴に係るバンプ検査方法によれば、シミュレーションで最適な仰角を求めることができるので、実際の検査に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワークの表面に形成された突起状のバンプを、検査の目的に応じて光源を斜光照射して発生した影を用いてバンプを検査するバンプ検査方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１８】
（最良の実施の形態）
図１を参照して本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ検査装置１０を説明する。
【００１９】
バンプ高さ検査装置１０は、基板Ｗを水平に保持するとともに後述するＣＣＤカメラ３１に対して相対的に位置決めする保持部２０と、この保持部２０の上方に配置された光学系部（照明部及び撮像部）３０と保持部２０及び光学系部３０を制御する制御部４０とを備えている。
【００２０】
保持部２０は、その上面に基板Ｗを吸着保持するとともに位置決めするＸＹテーブル２１を備えている。ここで基板Ｗは例えば５４０ｍｍ×４４０ｍｍ、厚さ３５μｍの銅箔である。又、バンプＢは例えば高さ１００〜３００μｍ、直径１００〜３００μｍの円錐状に形成されたものが数万個配置されている。
【００２１】
光学系部３０は、ＸＹテーブル２１に対向配置されたＣＣＤカメラ３１と、このＣＣＤカメラ３１の撮像領域を照明する平行照明光源である第１光源３２ａ、第２光源３２ｂ、第３光源３３ａ、第４光源３３ｂとを備えている。第１から第４の光源は回転テーブル３４に支持され、又、個々にチルトテーブル３５ａ乃至３５ｄに支持されている。
【００２２】
制御部４０は、ＣＰＵ４１とこのＣＰＵ４１に接続された画像処理回路４２、バンプ検査結果を表示するＣＲＴ等の表示部４３と、バンプ検査結果データを記憶するハードディスク等のデータ記憶部４４とを備えている。
【００２３】
ＣＰＵ４１は画像処理回路４２から得られた画像からバンプ影の特徴量の演算及び第１光源３２ａ、第２光源３２ｂ、第３光源３３ａ、第４光源３３ｂの仰角からバンプ高さを演算するとともに予め格納されているプログラムに従って保持部２０、光学系部３０及び画像処理回路４２を後述するように制御する機能を有している。又、画像処理回路４２はＣＣＤカメラ３１からの画像信号、即ち第１光源３２ａと第２光源３２ｂ、第３光源３３ａ、第４光源３３ｂを個々に点灯させた時の画像信号がそれぞれ入力され、これらを画像処理演算して影を抽出する機能を有している。
【００２４】
次に、図２を参照して本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ検査装置１０の光源について説明する。
【００２５】
回転テーブルが初期位置の時、第１光源３２ａ、第２光源３２ｂ、第３光源３３ａ、第４光源３３ｂはそれぞれＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した位置に、チルトテーブル３５ａ乃至３５ｄが初期位置の時、基板Ｗに対して３０度の仰角をもって配置されている。回転テーブルは初期位置を基準に±４５度回転でき、チルトテーブル３５ａ乃至３５ｄは±１５度チルトでき、照射方向角及び仰角を任意に設定できるのが好ましい。
【００２６】
本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ検査装置１０において、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂは対向する位置に設置されており、それぞれ３０度の仰角に設定されている。第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂは、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂからそれぞれ９０度回転された位置に４５度の仰角に設定されている。又、保持部２０のＸＹテーブル２１に基板Ｗを吸着保持させ、予めＣＰＵ４１にプログラムされた視野座標に基づいてＣＣＤカメラ３１の視野座標にＸＹテーブル２１を位置決めする。
【００２７】
ここで、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂに設定される仰角３０度と、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂに設定される仰角４５度について説明する。
【００２８】
まず仰角θは検査対象のバンプの大きさや検査分解能及びバンプ配列ピッチから次にのように決めることができる。
【００２９】
検査対象とするバンプの高さと径は１００〜３００μｍでその比は約１：１とされる。検査可能なバンプ高さ範囲を設計高さＨの±ｎ％とした場合、影を発生させるために必要な光源の仰角下限値θminは下記式で求められる。
【００３０】
θmin＝ｔａｎ−１（（Ｈ×（１００−ｎ）／１００）／（Ｄ／２））・・・・（式１）
ここでＤは設計上のバンプ径である。仮に検査可能なバンプ高さ範囲を設計高さＨの±７０％とした場合、影を発生させるために必要な仰角θは３０度以上となる。仰角θを大きくすると影が短くなり、検査可能なバンプ高さ範囲が狭くなる。仮に仰角θが４５度の場合±５０％となり検査範囲の限界となる。よって検査範囲から仰角θは、３０度から４５度の範囲がよい。
【００３１】
又、光源の仰角θが小さい程バンプの影が長くなりかつ影の面積も大きくなるため影の大きさや形状及び高さからバンプ良否または有無を判断する精度が向上する。仮に仰角θが３０度の場合、影の長さから計算されるバンプ高さの分解能は設計高さの約６％となり、仰角θが３０度の場合は約１０％となる。
【００３２】
次に検査対象基板内のバンプ配列ピッチの最小ピッチＰminから隣接バンプに影響を与えない影を発生させるために必要な仰角θは次の式で求められる。
【００３３】
θ＝ｔａｎ−１（Ｈ／（Ｐmin−α−（Ｄ／２）））・・・・・・（式２）
ここでαはバンプ高さ良否許容値である。最小ピッチＰminから求められるθ以上の仰角がないと隣のバンプに干渉してしまうことになる。光源の仰角θを大きくすれば狭ピッチ配列に対応できるが検査精度と検査範囲が低下し、逆に仰角θを小さくすれば検査精度と検査範囲が向上するが狭ピッチに対応し難くなる。
【００３４】
以上のことから、検査精度と検査範囲を優先するには仰角θを３０度、狭ピッチバンプ配列対応を優先させたい場合は仰角θを４５度にすることがよい。図１及び図２に示す検査装置においてチルトテーブル３５ａ乃至３５ｄで光源の仰角を設定でき、検査視野毎に仰角を変えてもよいが、短時間に検査するには仰角を固定した方がよい。その場合、４個の光源を持っていることから、
本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ検査装置１０は、２個の光源を使ってバンプ高さの良否や有無を検査する場合は、上述したように、２個ずつ対で３０度と４５度を固定する方法で説明する。
【００３５】
次にどの方向から照明するかの考え方であるが、基準となるバンプとその影の範囲外に隣接バンプがあれば基準となるバンプの影は他のバンプへ確実に干渉しない。撮像視野内のバンプ全てが条件を満たせばどの光源をどの方向から用いてもかまわない。しかしながら狭ピッチバンプ配列になると撮像視野内のバンプ全てが条件を満たすことは難しい。図１及び図２に示す検査装置において４個の光源は回転テーブルに支持されており、撮像視野毎に条件を満たす方向を設定することも可能だが、短時間に検査するには方向を固定した方がよい。その場合、ＸＹ方向とするよりも碁盤目状にバンプ配列された時に影の干渉を回避できる上述した初期状態の方向で本実施例は説明する。
【００３６】
次に、図３乃至図６を参照して、本発明の最良の実施の形態におけるバンプ高さ検査方法の処理について説明する。
【００３７】
まずステップＳ１０１において、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂが第１の仰角に設定されるとともに、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂが第１の仰角より大きい仰角に設定される。具体的には、回転テーブル３４上にワークを配置し、第１光源乃至第４光源をそれぞれＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した位置に回転し、固定する。ステップＳ１０２において、チルトテーブル３５ａ及び３５ｂによって第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂの仰角を３０度に、チルトテーブル３５ｃ及び３５ｄによって第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂの仰角を４５度に設定する。
【００３８】
この設定が完了すると、仰角３０度の光源での検査が開始される。
【００３９】
まず、ステップＳ１０３において、ワーク上の検査視野へＣＣＤカメラ３１を移動する。次に、ステップＳ１０４においてから、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂを交互に点灯し、それぞれの光源によって検査領域を撮像する。具体的には、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂによってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影され、ＣＣＤカメラ３１によってワークの表面が撮像されるとともに、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂによって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力される。ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４において撮像された２つの画像を二値化し、影の外接長方形座標を求める。ここで、影部分に外接する長方形を求めることにより、影部分の先端位置を求めることができる。
【００４０】
次にステップＳ１０６において、ペアになる２つの外接長方形を探索し合成する。具体的には、ステップＳ１０４において撮像された検査領域には、複数のバンプが撮像されることから、第１光源３２ａで撮像された影と第２光源３２ｂで撮像された影とが同一のバンプによって生じた影であることの関連づけが必要となる。この関連づけは、影部分の先端位置とみなされた長方形の頂点のちょうど対角をなす頂点同士を比較し、最も位置が近い組み合わせを同一のバンプに係る影であると関連づけられる。関連づけられた２つの影は合成される。
【００４１】
更にステップＳ１０７において、ステップＳ１０６において合成された合成外接長方形画像を用いて隣接バンプとの重なりを確認する。この外接バンプとの重なりについては、後に詳述する。ステップＳ１０７の確認に基づいて、ステップＳ１０８において隣接バンプと重なる合成外接長方形がある場合、ステップＳ１０９において、干渉する外接長方形座標、具体的には隣接バンプと重なる合成外接長方形座標を削除する。
【００４２】
次にステップＳ１２１において、ステップＳ１０９において削除されなかった合成外接長方形について、合成外接長方形中心（検出バンプ位置）と、ワークの設計に基づいた設計バンプ位置とを照合する。ステップＳ１２１の照合に基づいてステップＳ１２２において照合できなかった場合、ステップＳ１２３において、当該バンプを検査不能、具体的にはバンプなし、又は隣接と重なり合うバンプとして記憶し、ステップＳ１２９に進む。
【００４３】
一方ステップＳ１２２において、検出バンプ位置と設計バンプ位置とが照合された場合、ステップＳ１２４において、合成外接長方形座標を基準に、ステップＳ１０４で撮像された撮像多値画像からサブ画素で、影の両先端位置を探索し、ステップＳ１２５において影の両先端間の長さと光源仰角からバンプ高さを求める。
【００４４】
ステップＳ１２６において、ステップＳ１２５において求められたバンプ高さが設計バンプに適合する所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲内である場合、ステップＳ１２８において当該バンプの高さは良品であると判定し、所定範囲内でない場合、ステップＳ１２７において当該バンプの高さは不良であると判定し、それぞれ、ステップＳ１２９に進む。
【００４５】
ステップＳ１２９において視野内の全ての対象バンプについて、良品又は不良品の判定が完了していない場合、ステップＳ１２１に戻り、視野内の他の対象バンプについて判定する。一方、ステップＳ１２９において視野内の全ての対象バンプについて判定された場合、ステップＳ１３０において、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂでの検査について、全視野終了したか判定し、終了していない場合、ステップＳ１０３に戻り、他の検査視野へＣＣＤカメラ３１を移動する。
【００４６】
一方、全視野終了したと判定された場合、ステップＳ１４１において、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂでの検査で、検査不能バンプがあるか否かを判定する。検査不能バンプがない場合、そのまま検査を終了する。
【００４７】
一方、検査不能バンプがあった場合、仰角４５度の光源を用いて検査を行う。
【００４８】
まず、ステップＳ１４２において、第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂによる検査で検査不能バンプがあった検査視野へＣＣＤカメラ３１を移動する。次に、ステップＳ１４３においてから、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂを交互に点灯し、それぞれの光源によって検査領域を撮像する。具体的には、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂによってワークが照射されバンプの影がワーク上に投影され、ＣＣＤカメラ３１によってワークの表面が撮像されるとともに、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂによって投影されたバンプの影を含む画像信号が出力される。ステップＳ１４４において、ステップＳ１４３において撮像された２つの画像を二値化し、影の外接長方形座標を求める。ここで、影部分に外接する長方形を求めることにより、影部分の先端位置を求めることができる。
【００４９】
次にステップＳ１４５において、ペアになる２つの外接長方形を探索し合成する。具体的には、ステップＳ１４３において撮像された検査領域には、複数のバンプが撮像されることから、第３光源３３ａで撮像された影と第４光源３３ｂで撮像された影とが同一のバンプによって生じた影であることの関連づけが必要となる。この関連づけは、影部分の先端位置とみなされた長方形の頂点のちょうど対角をなす頂点同士を比較し、最も位置が近い組み合わせを同一のバンプに係る影であると関連づけられる。関連づけられた２つの影は合成される。
【００５０】
更にステップＳ１４６において、ステップＳ１４５において合成された合成外接長方形画像を用いて隣接バンプとの重なりを確認する。ステップＳ１４６の確認に基づいて、ステップＳ１４７において隣接バンプと重なる合成外接長方形がある場合、ステップＳ１４８において、干渉する外接長方形座標、具体的には隣接バンプと重なる合成外接長方形座標を削除する。
【００５１】
次にステップＳ１６１において、ステップＳ１４８において削除されなかった合成外接長方形について、合成外接長方形中心（検出バンプ位置）と、ワークの設計から第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂを用いて検査不能となった設計バンプ位置とを照合する。ステップＳ１６１の照合に基づいてステップＳ１６２において照合できなかった場合、ステップＳ１６３において、当該バンプを検査不能、具体的にはバンプなし、又は隣接と重なり合うバンプとして記憶し、ステップＳ１６９に進む。
【００５２】
一方ステップＳ１６２において、検出バンプ位置と設計バンプ位置とが照合された場合、ステップＳ１６４において、合成外接長方形座標を基準に、ステップＳ１４３で撮像された撮像多値画像からサブ画素で、影の両先端位置を探索し、ステップＳ１６５において影の両先端間の長さと光源仰角からバンプ高さを求める。
【００５３】
ステップＳ１６６において、ステップＳ１６５において求められたバンプ高さが設計バンプに適合する所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲内である場合、ステップＳ１６７において当該バンプの高さは良品であると判定し、所定範囲内でない場合、ステップＳ１６８において当該バンプの高さは不良であると判定し、それぞれ、ステップＳ１６９に進む。
【００５４】
ステップＳ１６９において視野内の全ての対象バンプについて、良品又は不良品の判定が完了していない場合、ステップＳ１６１に戻り、視野内の他の対象バンプについて判定する。一方、ステップＳ１６９において視野内の全ての対象バンプについて判定された場合、ステップＳ１７０において、第３光源３３ａ及び第４光源３３ｂでの検査について、全視野終了したか判定し、終了していない場合、ステップＳ１４２に戻り、他の検査視野へＣＣＤカメラ３１を移動する。一方、全視野終了したと判定された場合、そのまま検査を終了する。
【００５５】
次に、図３のステップＳ１０７と図５のステップＳ１４６において隣接バンプとの重なりの判定について詳述する。バンプが重なるか否かの判定は、式３の条件式に基づいて判定される。式３の条件式が満たされた場合、バンプが重なっていると判定される。
【００５６】
（Ｌ  ＜  １／ｔａｎθ×Ｈ＋（Ｄ／２））    かつ    （（Ｍ−Ｎ）  ＜  ±５度）
ここで、
Ｌ：基準外接長方形の中心座標（Ｋｐ）と参照外接長方形の中心座標（Ｋｓ）間の隣接長さ  
θ：光源の仰角（３０°又は４５°）
Ｈ：設計上のバンプ高さ上限値
Ｄ：設計上のバンプ径
Ｎ：光源の方向角（３０°）
Ｍ：基準外接長方形座標に対する参照外接長方形座標の隣接角度  
…（式３）
式３の隣接長さＬに関する条件式によれば、基準外接長方形座標中心と隣接する参照外接長方形座標中心との距離Ｌが、基準となるバンプの影の長さに隣接するバンプの半径を足した長さだけの距離が保たれているかが判定される。距離Ｌが保たれている場合は、隣接するバンプの角度に拘わらずバンプが重なることはない。式３の隣接角度に関する条件式によれば、光源の光軸上に、基準となるバンプと隣接するバンプが重なるか否かを判定する。ここで、±５度は、バンプ径に対応するバンプの影の影響が及ぶ範囲である。光源の光軸上に、基準となるバンプと隣接するバンプが重ならない場合、具体的には、基準外接長方形座標に対する参照外接長方形座標の隣接角度と、光源の方向角との差分が５度以上である場合、隣接するバンプの角度に拘わらずバンプが重なることはない。
【００５７】
この式３に基づいて、図７及び図８を参照してバンプの重なりの判定を具体的に説明する。図７は、バンプの重なりに問題ない例で、図８は、バンプが重なっている例である。
【００５８】
図７（ａ）に示した方法において、検査対象となるバンプの影を基準外接長方形座標ＢＣ１とする。基準外接長方形座標ＢＣ１は、図３のステップＳ１０６で合成された合成外接長方形の座標である。基準外接長方形座標ＢＣ１の重なりを判定する場合に参照する外接長方形座標は、基準外接長方形座標に対して影発生方向を対象とする。図７（ａ）に示した例においては、向かって左手から光源が照射されているので、右手に位置する参照外接長方形座標ＲＣ１が対象となる。参照外接長方形座標ＲＣ１は、図３のステップＳ１０６で合成された合成外接長方形の座標である。
【００５９】
図７（ａ）においては、光軸上に基準外接長方形座標ＢＣ１と参照外接長方形座標ＲＣ１が重なるが、基準外接長方形座標ＢＣ１と参照フィレ座標ＲＣ１との距離が充分に保たれているので、バンプの影は重ならないと判定される。図７（ｂ）においては、基準外接長方形座標ＢＣ２と参照外接長方形座標ＲＣ２との距離が充分に保たれており、光軸上に基準外接長方形座標ＢＣ２と参照外接長方形座標ＲＣ２が重ならいので、バンプの影は重ならないと判定される。図７（ｃ）は、基準外接長方形座標ＢＣ３と参照外接長方形座標ＲＣ３との距離が充分に保たれておらず、光軸上に基準外接長方形座標ＢＣ２と参照外接長方形座標ＲＣ２が重ならいので、バンプの影は重ならないと判定される。
【００６０】
一方、図８においては、基準外接長方形座標ＢＣ４と参照外接長方形座標ＲＣ４との距離が充分に保たれておおらず、光軸上に基準外接長方形座標ＢＣ２と参照外接長方形座標ＲＣ２が重なるので、バンプの影は重なると判定される。
【００６１】
この様に、本発明の最良の実施の形態においては、相対する２つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、第１光源３２ａと第２光源３２ｂの第１の仰角θ１は検査精度と検査範囲を優先した３０度、第３光源３３ａと第４光源３３ｂの第２の仰角θ２は狭ピッチバンプ配列対応を優先した４５度とし、方向角はいずれもＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した方向に固定する。
【００６２】
次に設計上のバンプ位置座標と高さ及び径から、下記手順で撮像に用いる使用する光源の順位付けする。第１光源３２ａと第２光源３２ｂで視野内全てのバンプが他のバンプへ影の干渉をさせない場合は、第１光源３２ａと第２光源３２ｂだけを使用する。他のバンプへ影の干渉を生じさせる場合は、それらのバンプを第３光源３３ａと第４光源３３ｂを使う。これでも解消できないバンプは、検査不可として処理する。
【００６３】
この手順で決めた各光源を個別に点灯させＣＣＤカメラ３１で撮像した画像を影のみを抽出できる所定レベルで二値化し、画像処理回路４２内の画像メモリＭ１に記憶するとともに記憶された画像に対して影の外接長方形座標を求める。
【００６４】
更に、相反する２つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、まず２つの影画像の光源の照射方向の外接長方形のコーナー座標が最も近くかつ所定距離内であることを条件にペアとなる影（外接長方形）を決め、ペアとなる外接長方形を合成する。この合成した外接長方形の中心がそのバンプの検出中心であり、設計上のバンプ位置座標に最も近く、かつ所定距離以内であることを条件に設計座標と照合する。この条件を満たさない設計上のバンプは基板上にないと判断する。条件を満たしたバンプについて、外接長方形の相対するコーナー座標を基準として、影の両先端位置を撮像多値画像からサブ画素で求める。影の両先端位置間の長さとその時の光源の仰角からバンプの高さを求め、所定高さ範囲内なら良品とし、範囲外なら不良とする。
【００６５】
これにより、本発明の最良の実施の形態においては、精度と検査範囲を優先した仰角で測定できないバンプに対しても、精度は劣るものの所定の精度を保ちつつ隣接バンプとの距離が近くともバンプの高さを測定することができる。
【００６６】
又、本発明の最良の実施の形態においては、光源を４つ使用して測定する場合について説明したが、光源を２つ使用して測定してもよい。具体的には、２つの光源を精度優先の３０度の仰角に設定して撮像し、その撮像された画像において隣接するバンプとの干渉が見られた場合、その光源を４５度の仰角に設定して撮像してもよい。
【００６７】
（最良の実施の形態の変形例１）
本発明の最良の実施の形態においては、相対する２つの光源を用いて検査する場合について説明したが、本発明の最良の実施の形態の変形例１においては、相対しない２つの光源を用いて検査する場合について説明する。
【００６８】
相対しない２つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、第１光源３２ａと第３光源３３ａの第１の仰角θ１は検査精度と検査範囲を優先した３０度、第２光源３２ｂと第４光源３３ｂの第２の仰角θ２は狭ピッチバンプ配列対応を優先した４５度とし、方向角はいずれもＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した方向に固定する。
【００６９】
次に設計上のバンプ位置座標と高さ及び径から、下記手順で撮像に用いる使用する光源の順位付けする。第１光源３２ａと第３光源３３ａで視野内全てのバンプが他のバンプへ影の干渉をさせない場合は、第１光源３２ａと第３光源３３ａだけを使用する。他のバンプへ影の干渉を生じさせる場合は、それらのバンプを第２光源３２ｂと第４光源３３ｂを使う。これでも解消できないバンプは、検査不可として処理する。
【００７０】
以上手順で決めた各光源を個別に点灯させＣＣＤカメラ３１で撮像した画像を影のみを抽出できる所定レベルで二値化し、画像処理回路４２内の画像メモリＭ１に記憶するとともに記憶された画像に対して影の外接長方形座標を求める。
【００７１】
この手順で決めた各光源を個別に点灯させＣＣＤカメラ３１で撮像した画像を影のみを抽出できる所定レベルで二値化し、画像処理回路４２内の画像メモリＭ１に記憶するとともに記憶された画像に対して影の外接長方形座標を求める。
【００７２】
相対しない２つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、まず２つの影画像の光源の照射方向の外接長方形のコーナー座標が最も近くかつ所定距離内であることを条件にペアとなる影（外接長方形）を決める。二方向の影画像の慣性主軸の交点がそのバンプの検出中心であり、設計上のバンプ位置座標に最も近く、かつ所定距離以内であることを条件に設計座標と照合する。この条件を満たさない設計上のバンプは基板上にないと判断する。条件を満たしたバンプについて、影先端の外接長方形のコーナー座標を基準として、影の両先端位置を撮像多値画像からサブ画素で求める。影の両先端位置と慣性主軸交点との各長さの加算値とその時の光源の仰角からバンプの高さを求め、所定高さ範囲内なら良品とし、範囲外なら不良とする。
【００７３】
これにより、本発明の最良の実施の形態の変形例１においては、精度を優先した仰角で測定できないバンプに対しても、精度は劣るものの所定の精度を保ちつつ隣接バンプとの距離が近くともバンプの高さを測定することができる。
【００７４】
又、変形例１においては、相対しない２つの光源、具体的には隣り合う２つの光源を使ってバンプの高さを検査することにより、相対する２つの光源を用いる場合において隣接するバンプと干渉する場合でも、バンプの高さを検査することができる。
【００７５】
更に、本発明の最良の実施の形態においては、光源を４つ使用して測定する場合について説明したが、光源を２つ使用して測定してもよい。具体的には、２つの光源を精度優先の３０度の仰角に設定して撮像し、その撮像された画像において隣接するバンプとの干渉が見られた場合、その光源を４５度の仰角に設定して撮像してもよい。
【００７６】
（本発明の最良の実施の形態の変形例２）
本発明の最良の実施の形態及び変形例１においては、複数の光源を用いてバンプの高さを測定する場合について説明したが、本発明の最良の実施の形態の変形例２においては、一つの光源を用いてバンプの有無のみを測定する場合について説明する。
【００７７】
一つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、第１光源３２ａと第２光源３２ｂの第１の仰角θ１は検査精度と検査範囲を優先した３０度、第３光源３３ａと第４光源３３ｂの第２の仰角θ２は狭ピッチバンプ配列対応を優先した４５度とし、方向角はいずれもＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した方向に固定する。
【００７８】
次に設計上のバンプ位置座標と高さ及び径から、下記手順で撮像に用いる使用する光源の順位付けする。第１光源３２ａで視野内全てのバンプが他のバンプへ影の干渉をさせない場合は、第１光源３２ａだけを使用する。第１光源３２ａで他のバンプへ影の干渉を生じさせる場合は、それらのバンプが第２光源３２ｂで解消できれば第２光源３２ｂも使う。第２光源３２ｂで解消できない場合は、解消できないバンプに第３光源３３ａを使う。第３光源３３ａで解消できない場合は、解消できないバンプに第４光源３３ｂを使う。これでも解消できないバンプは、検査不可として処理する。
【００７９】
この手順で決めた各光源を個別に点灯させＣＣＤカメラ３１で撮像した画像を影のみを抽出できる所定レベルで二値化し、画像処理回路４２内の画像メモリＭ１に記憶するとともに記憶された画像に対して影の外接長方形座標を求める。
【００８０】
一つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、次にの条件で設計上のバンプ位置座標と照合する。光源の照射方向の外接長方形のコーナー座標が最も設計上のバンプ位置座標に近く、かつ所定距離以内であること。この条件を満たさない設計上のバンプは基板上にないと判断する。条件を満たしたバンプについて、影領域の面積を求め、所定値以上であれば良品とし、未満であれば不良と判断する。
【００８１】
ここで、１個の光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する方法としては、２個ずつ対で３０度と４５度を固定する場合について説明したが、４つの光源を３０度から４５度まで５度ピッチで４段階をそれぞれ固定してもよい。この場合、３０度の仰角を持つ光源で測定できない場合は３５度の仰角を持つ光源で測定し、３５度の仰角を持つ光源で測定できない場合は４０度の仰角を持つ光源で測定し、４０度の仰角を持つ光源で測定できない場合は４５度の仰角を持つ光源で測定する。
【００８２】
（本発明の最良の実施の形態の変形例３）
本発明の最良の実施の形態と変形例１及び２においては、実際に撮像した画像を用いて隣接したバンプとの重なりを判定する場合について説明したが、本発明の最良の実施の形態の変形例３においては、相対する２つの光源を用いてシミュレーションによって隣接するバンプとの重なりを判定する場合について説明する。
【００８３】
具体的には、相対する２つの光源を使ってバンプの良否及び有無を検査する場合は、第１光源３２ａと第２光源３２ｂの第１の仰角θ１は検査精度と検査範囲を優先した３０度、第３光源３３ａと第４光源３３ｂの第２の仰角θ２は狭ピッチバンプ配列対応を優先した４５度とし、方向角はいずれもＸ軸及びＹ軸に対して３０度回転した方向に固定する。
【００８４】
ここで、バンプの設計に基づいて、精度優先した仰角、具体的には３０度の仰角で照射した場合のバンプの影のシミュレーションを実行し、隣接するバンプとの干渉を判定する。このとき、バンプ高さの誤差範囲などを考慮して隣接するバンプとの干渉が判定されるのが好ましい。
【００８５】
次に、干渉しないバンプについては、精度優先の３０度の仰角を持つ第１光源３２ａ及び第２光源３２ｂで撮影し、干渉するバンプについては狭ピッチバンプ配列対応を優先した４５度で撮影し、それぞれの画像に基づいてバンプの高さを算出する。
【００８６】
（半導体の製造方法）
本発明の最良の実施の形態に係るバンプ検査方法を用いた半導体装置の製造方法について、図９を参照して説明する。本発明の最良の実施の形態における半導体装置の製造方法は、パターン設計工程（図示せず）、ステップＳ２１０におけるマスク製造工程、ステッ
プＳ２２０ウェーハ工程、ステップＳ２３０のテスト工程、ステップＳ２４０のアセンブル工程、ステップＳ２５０の検査工程からなり、その後、ステップＳ２６０の出荷工程へ流される。
【００８７】
通常は、ステップＳ２１０のマスク製造工程までが準備段階であり、ステップＳ２２０〜Ｓ２４０までの一連の工程がロット単位で繰り返し実施される。ステップＳ２５０、Ｓ２６０は、ロットと連繋していても良く、ロットと独立した工程として進められてもよい。そして、一定の製品が蓄積された後、ステップＳ２６０の出荷工程に移る。以下、各工程の詳細について説明する。
【００８８】
（ａ）まず、プロセスシミュレーション、デバイスシミュレーション、回路シミュレーション等の結果をもとにＣＡＤシステムを用いて、メモリユニットを含むシステムＬＳＩの表面パターンを実現するために必要な枚数のマスクデータを作成する。そして、半導体製造工程の各プロセスの段階に対応したウェーハ上の各層や内部構造をそれぞれ実現するために必要なマスクデータをもとに、ステップＳ２１０において、電子ビーム露光装置等のパターンジェネレータを使用して、必要な枚数のマスク（レチクル）のセットを製造する。
【００８９】
（ｂ）次に、ステップＳ２２１において、各工程に必要なそれぞれのレチクルを用いたフォトリソグラフィー工程を繰り返すことにより半導体ウェーハに対する基板工程がなされる。例えば、対応するレチクルを用いることにより半導体ウェーハ上に塗布されたフォトレジストをステッパーで露光し、パターニングしたマスクを用いて選択拡散工程、選択イオン注入工程等がなされる。更に、酸化工程やＣＶＤ工程で形成された各種の薄膜を、他の対応するレチクルを用いて形成されたフォトレジストのマスク等を用いてエッチングする。又、半導体ウェーハの表面にトレンチ等が選択的に形成される。
【００９０】
（ｃ）そして、ステップＳ２２２において、同様に各工程に必要なレチクルを用いて所望のパターンを描画することにより基板表面に対して配線処理が施される（表面配線工程）。ステップＳ２２２における表面配線工程ではＣＶＤ等による絶縁膜の堆積工程、この絶縁膜に対するコンタクトホール（ビアホール）の開口工程、蒸着、スパッタリング等による金属膜の堆積工程等が順に繰り返され、多層配線構造が形成される。
【００９１】
（ｄ）次にステップＳ２３０のテスト工程において、ウェーハ上のチップ領域パターンのパッドに針を当て、電気的特性を測定する。この電気的特性の測定結果により、各チップ領域パターンを良品チップ領域、不良品チップ領域に選別する。又、前工程（ステップＳ２２０）の設計そのものに設計に問題があれば、ステップＳ２１０のマスク製造工程からやり直す（必要があればプロセスシミュレーション等も加える。）。
【００９２】
（ｅ）前工程（ウェーハ工程）が完了すれば、ステップＳ２４１において、ダイヤモンドブレード等のダイシング装置により、所定のチップサイズのチップに分割する（ダイシング工程）。そして、ステップＳ２４２において、パッケージング材料にチップをマウントし（マウント工程）、ステップＳ２４３において、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを金線やバンプで接続する（ボンディング工程）。このボンディング工程で利用されるバンプの高さは、上述した本発明の最良の実施の形態に係るバンプ検査方法により検査される。バンプの高さはチップ上の電極パッドとリードフレームのリードを接続する精度に影響を及ぼす。次に、ステップＳ２４４において、樹脂封止等の所要のパッケージ組み立ての工程を実施する（封止工程）。
【００９３】
（ｆ）次に、ステップＳ２５０において、半導体装置の性能・機能に関する特性
検査、リード形状・寸法状態、信頼性試験等の所定の検査を経て（検査工程）、
半導体装置が完成する。ステップＳ２６０において、以上の工程を全てクリアし
た半導体装置は、水分、静電気等から保護するための包装を施され、製品として
出荷される。
【００９４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の最良の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００９５】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定装置の外観図で、図２（ａ）は上から見た図であって、図２（ｂ）横から見た図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法の処理を示すフローチャートである（その１）。
【図４】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法の処理を示すフローチャートである（その２）。
【図５】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法の処理を示すフローチャートである（その３）。
【図６】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法の処理を示すフローチャートである（その４）。
【図７】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法において、隣接するバンプと干渉しない場合を説明した図である。
【図８】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法において、隣接するバンプと干渉する場合を説明した図である。
【図９】本発明の最良の実施の形態に係るバンプ高さ測定方法が適用される半導体製造方法の工程を示した図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…検査装置、２０…保持部、２１…ＸＹテーブル、３０…光学系部、３１…ＣＣＤカメラ、３２ａ…第１光源、３２ｂ…第２光源、３３ａ…第３光源、３３ｂ…第４光源、３４…回転テーブル、３５ａ〜３５ｄ…チルトテーブル、３５ｃ…チルトテーブル、４０…制御部、４１…ＣＰＵ、４２…画像処理回路、４３…表示部、４４…データ記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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