(57)【要約】【課題】  繰り返し精度を向上することができるバンプ高測定装置を提供する。【解決手段】  各測定対象位置での受光量を電圧（受光量）データと高さデータを取得し（Ｓ１）、各測定対象位置と受光量データが関連付けされた受光量分布データテーブルと（Ｓ２）、各測定対象位置と高さデータ１０１とが関連付けされた高さ量分布データテーブルをを形成する（Ｓ３）。受光量分布データテーブルから大きな順に五つの受光量データを選択し（Ｓ４）、各受光量データの測定対象位置に対応する各高さデータを抽出する（Ｓ５）。抽出した各高さデータを前記順位に従って重み付けして平均化データを算出し（Ｓ６）、平均化データからワーク表面での高さデータを減算してバンプ高を算出する（Ｓ７）。【選択図】        図５
2006100452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに設けられたボール状のバンプの高さを測定する際に、少なくとも該バンプを含む測定領域内にて測定対象位置に照射した光線の反射光を位置検出素子に入力して、該位置検出素子への前記反射光の入力位置から前記測定対象位置での高さを示す高さデータを取得するとともに、前記位置検出素子に入力された前記反射光の受光量を示す受光量データを取得するバンプ高測定装置において、
各測定対象位置で取得した前記受光量データを、該受光量データが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶した受光量分布データテーブルを形成する受光量分布データデーブル形成手段と、
各測定対象位置で取得した前記高さデータを、該高さデータが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶した高さ分布データテーブルを形成する高さ分布データデーブル形成手段と、
前記受光量分布データテーブルにて対象バンプにおける受光量データの大きな順に順位付けするとともに、高順位から予め定められた任意数の受光量データを選択する選択手段と、
該選択手段で選択された各受光量データの測定対象位置に対応する各高さデータを前記高さ分布データテーブルから検索して抽出する抽出手段と、
該抽出手段で抽出した各高さデータに、各高さデータに対応する前記受光量データに付与された順位に応じた重み付けをして重み付けデータを形成するとともに、各重み付けデータを平均化して平均化データを算出する算出手段とを備え、
該算出手段は、前記各高さデータに重み付けをする際に、対応する前記順位が高順位から低順位となるに従って小さくなる定数で重み付けすることを特徴としたバンプ高測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク上に設けられたバンプの高さを測定するバンプ高測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップ上に半田など接合剤からなるバンプを設けた際には、当該バンプの高さが規定値内にあるか否かの検査を行っており、前記バンプの高さを測定する際には、バンプ高測定装置が用いられていた。
【０００３】
該バンプ高測定装置では、三角測量の原理に基づく光切断法が採用されており、この光切断法では、図７に示すように、ワーク８０１に設けられたボール状のバンプ８０２の一方側からレーザーからのライン光８０３を測定対象位置に照射するとともに、その反射光８０４を他方側に設けられた対物レンズ８０５によってＰＳＤ（位置検出素子）に結像する。このＰＳＤでは、前記反射光８０４の入力位置に応じた信号を出力するので、この信号から前記測定対象位置での高さを検出する。そして、ワーク８０１を支持したテーブルを移動することによって測定対象位置を変更して測定を行った後、高さデータの最大点をバンプ高Ｈとしてバンプの高さを測定し、このバンプ高Ｈが規定値内であるか否かを判断していた。
【０００４】
ここで、バンプ表面には、微小な凹凸があり、必ずしもバンプ中心が最大高さとはならない。このため、受光量の最大点に対応する高さデータを基準として複数データを単純平均してバンプ高としていた。
【０００５】
具体的に説明すると、図８に示すように、前記ライン光８０３の反射光をＰＳＤで検出し、バンプ８０２を含んだ測定領域内における各測定対象位置での受光量を電圧値として入力して電圧（受光量）データを取得するとともに（ＳＢ１）、前記測定領域における各測定対象位置での高さを電流値として入力して高さデータを取得する（ＳＢ２）。ワークをＸＹ方向に走査し、連続して測定することにより、図９に示すように、各測定対象位置での電圧分布を示す頂点付近電圧分布データテーブル８２１と、各測定対象位置での高さ分布を示す高さ分布データテーブル８２２を形成する。
【０００６】
そして、前記電圧分布データテーブル８２１（頂点付近電圧分布テーブル）における最大値を示す受光量データ８３１を選択し（ＳＢ３）、選択した受光量データ８３１に対応する測定対象位置の高さデータ８３２と、その周辺の高さデータ８３３，８３４を前記高さ分布データテーブル８２２から取得した後（ＳＢ４）、取得した高さデータ８３２〜８３４を、計算式８３５に示すように単純平均する（ＳＢ５）。そして、この平均化データよりワーク８０１表面での高さデータを減算して、バンプ８０２頂点でのバンプ高Ｈを算出し（ＳＢ６）、該バンプ高Ｈを次処理に引き渡す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなバンプ高測定装置にあっては、受光量の最大点は、位置が不安定であるため、測定値のバラツキが大きく、繰り返し精度が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、繰り返し精度を向上することができるバンプ高測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明のバンプ高測定装置にあっては、ワークに設けられたボール状のバンプの高さを測定する際に、少なくとも該バンプを含む測定領域内にて測定対象位置に照射した光線の反射光を位置検出素子に入力して、該位置検出素子への前記反射光の入力位置から前記測定対象位置での高さを示す高さデータを取得するとともに、前記位置検出素子に入力された前記反射光の受光量を示す受光量データを取得するバンプ高測定装置において、各測定対象位置で取得した前記受光量データを、該受光量データが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶した受光量分布データテーブルを形成する受光量分布データデーブル形成手段と、各測定対象位置で取得した前記高さデータを、該高さデータが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶した高さ分布データテーブルを形成する高さ分布データデーブル形成手段と、前記受光量分布データテーブルにて対象バンプにおける受光量データの大きな順に順位付けするとともに、高順位から予め定められた任意数の受光量データを選択する選択手段と、該選択手段で選択された各受光量データの測定対象位置に対応する各高さデータを前記高さ分布データテーブルから検索して抽出する抽出手段と、該抽出手段で抽出した各高さデータに、各高さデータに対応する前記受光量データに付与された順位に応じた重み付けをして重み付けデータを形成するとともに、各重み付けデータを平均化して平均化データを算出する算出手段とを備え、該算出手段は、前記各高さデータに重み付けをする際に、対応する前記順位が高順位から低順位となるに従って小さくなる定数で重み付けする。
【００１０】
すなわち、ワークに設けられたボール状のバンプの高さを測定する際には、バンプを含む測定領域内において、測定対象位置に光線を照射し、その反射光を位置検出素子に入力して、該位置検出素子への前記反射光の入力位置から前記測定対象位置での高さを示す高さデータを取得するとともに、前記位置検出素子に入力された前記反射光の受光量を示す受光量データを取得する。
【００１１】
すると、各測定対象位置で取得した前記受光量データは、該受光量データが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶され、受光量分布データテーブルが形成される。また、各測定対象位置で取得した前記高さデータは、該高さデータが測定された測定対象位置を示す位置データに関連付けて記憶され、高さ分布データテーブルが形成される。
【００１２】
次に、前記受光量分布データテーブルにおいて対象バンプにおける受光量データの大きな順に順位付けするとともに、高順位から予め定められた任意数の受光量データを選択し、この選択された各受光量データの測定対象位置に対応する各高さデータを前記高さ分布データテーブルから検索して抽出する。そして、この抽出した各高さデータを、各高さデータに対応する前記受光量データに付与された順位に応じて重み付けして重み付けデータを形成するとともに、各重み付けデータを平均化して平均化データを算出する。このとき、前記各高さデータへの重み付けは、前記受光量の大きな順に大きな定数によって行われる。
【００１３】
このように、周囲部と比較して受光量の大きな部位は、高順位から順に予め定められた任意数選択されるとともに、この選択された部位での高さデータが、前記順位に応じた重み付けがされた後、平均化されて平均化データが算出される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明のバンプ高測定装置にあっては、対象バンプにおいて周囲部より受光量の大きな部位を高順位から順に予め定められた任意数選択し、この選択した部位での高さデータを、前記順位に応じた重み付けをして平均化した平均化データを取得することができる。
【００１５】
このため、ボール状のバンプの頂点付近において大きな値を示すものの、その位置の正確な特定が難しく不安定となり易い受光量を用いたバンプ高測定であっても、前記平均化データを用いることによって、安定した測定値を取得することができる。これにより、測定値のバラツキを抑えることができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００１６】
また、前記平均化データを算出する際には、受光量の大きな順に大きな定数によって重み付けを行う。このため、演算処理の簡素化を図りつつ、測定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるバンプ高測定装置１を示すブロック図であり、該バンプ高測定装置１は、ウェーハチップ等のワーク２上に設けられた半田ボール等の接合剤からなるバンプの高さを測定する装置で、この測定値が予め定められた規定値内にあるか否かによって良不良の判定が行われる。
【００１８】
このバンプ高測定装置１は、測定対象であるワーク２を支持するステージ１１を備えており、該ステージ１１は、Ｘ方向駆動用のＸステージ１２と、Ｙ方向駆動用のＹステージ１３と、回転方向駆動用のθステージ１４とによって構成されており、各ステージ１２〜１４は、サーボモータドライバ１５を介して接続されたコンピュータ１６からの制御信号に従って動作するように構成されている。
【００１９】
このステージ１１上には、測定対象位置２１が設定されており、該測定対象位置２１を境とする一方側には、ライン光照明ユニット２２が設けられている。また、前記測定対象位置２１を境とする他方側には、ＰＳＤ検出ユニット２３が設けられており、前記ライン光照明ユニット２２から照射されたライン光２４が前記測定対象位置２１にて反射した反射光２５を受光するように構成されている。このＰＳＤ検出ユニット２２には、Ｉ／Ｖ変換アンプ２６及びＡＤ変換ユニット２７を介して前記コンピュータ１６に接続されており、前記ＰＳＤ検出ユニット２３からの出力電流をデジタルデータに変換して前記コンピュータ１６に入力するように構成されている。
【００２０】
このコンピュータ１６には、ロボットコントローラ４１を介してウエハ搬送ロボット４２及びアライナー４３が接続されているとともに、モニタ４４とキーボード４５とが接続されている。これにより、該キーボード４５を用いた設定値の入力や、前記モニタ４４への出力結果の表示が行えるように構成されている。
【００２１】
前記ライン光照明ユニット２２は、レーザー装置を備えており、該レーザー装置からは、ワーク２上に設けられたバンプ５１の並び方向に延在する前記ライン光２４を測定対象位置に向けて照射するように構成されている（図３参照）。ここで、ワーク２上に設けられたバンプ５１の幅寸法は例えば８０μｍに、また隣接したバンプ５１，５１の離間距離は例えば５００μｍに設定されており、前記ライン光２４は、対象とするバンプ５１と、その両側部とを照射するように構成されている。そして、前記ステージ１１を駆動して前記ワーク２を移動することによって、前記ライン光２４を、前記ワーク２に対して相対的に当該ライン光２４の長さ方向に直交する走査方向５２へ移動できるように構成されており、前記測定対象位置を前記走査方向５２へ移動しながら、測定が行えるように構成されている。
【００２２】
このライン光２４は、照射部位にて反射するとともに、その反射光２５が前記ＰＳＤ検出ユニット２３に入力されるように構成されており、該ＰＳＤ検出ユニット２３には、前記反射光２５を受光する面状の位置検出素子であるＰＳＤ素子５５が設けられている。
【００２３】
該ＰＳＤ素子５５は、図２に示すように、当該ＰＳＤ素子５５に入射する入射光６１の位置に応じた電流を第１電極６２及び第２電極６３から出力するように構成されており、前記各電極６２，６３からの電流を計算式６４で演算することによって、当該ＰＳＤ素子５５の中心位置６５から前記入射光６１の入力位置までの距離Ｄを求められるように構成されている。
【００２４】
すなわち、前記測定対象位置２１で反射した反射光２５は、図３に示すように、対物レンズ７１を介して前記ＰＳＤ素子５５で結像されており、該ＰＳＤ素子５５への前記反射光２５の入力位置は、反射した測定対象位置の高さによって変化する（三角測量の原理に基づく光切断法）。つまり、図中実線で示すように、ワーク２表面にて反射した反射光２５ａは、前記ＰＳＤ素子５５の高位置に入力される一方、図中破線で示すように、バンプ５１の頂点７２で反射した反射光２５ｂは、前記ＰＳＤ素子５５の低位置に入力されるように構成されている。
【００２５】
これにより、前記ワーク２表面からの反射光２５の入力位置を、前記ＰＳＤ素子５５の中心位置６５に設定することで、該中心位置６５から前記反射光２５の入力位置までの距離Ｄを算出することによって（図２参照）、当該反射光２５が反射した測定対象位置での高さ位置を示す高さデータを算出できるように構成されている。図４は、前記ＰＳＤ素子５５の第１電極６２及び第２電極６３からの出力の流れを示すブロック図であり、前記第１及び第２電極６２，６３からの電流は、それぞれＩ／Ｖ変換アンプ２６ａ，２６ｂを介して、ＡＤ変換ユニット２７内のＡ／Ｄ変換器８１に入力されるように構成されている。該Ａ／Ｄ変換器８１からのデジタル信号は、前記コンピュータ１６を構成するＣＰＵ８２で演算されて高さデータに変換され、前記モニタ４４でディスプレイ表示されるように構成されている。
【００２６】
以上の構成にかかる本実施の形態の動作を、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００２７】
すなわち、ワーク２に設けられたボール状のバンプ５１の高さを測定する際には、ライン光照明ユニット２２からのライン光２４をワーク２上の測定対象位置２１に照射して、その反射光２５をＰＳＤ検出ユニット２３で検出する。このとき、バンプ５１を含んだ測定領域内にてステージ１１を移動して前記ライン光２２を走査方向５２へ相対移動しつつ、前記ステージ１１の座標軸から算出された各測定対象位置２１での受光量を、ＰＳＤ素子５５から電圧値として入力して電圧（受光量）データを取得する。また、各測定対象位置での高さを前記ＰＳＤ素子５５から電流値として入力して高さデータを取得する（Ｓ１）。
【００２８】
次に、図６に示すように、各測定対象位置２１で取得した前記受光量データ９１を、該受光量データ９１が測定された測定対象位置２１を示す位置データに関連付けて記憶し、受光量分布データテーブル９２を形成する（Ｓ２）。この受光量分布データテーブル９２は、横軸がライン光２４の長さ方向９５を示し、縦軸がライン光２２の走査方向５２を示す行列によって構成されており、当該受光量分布データテーブル９２には、前記受光量データ９１が前記長さ方向９５に一定ピッチで記憶されている。また、前記走査方向５２には、一定ピッチで前記受光量データ９１が記憶されており、各受光量データ９１が割り当てられた座標は、その測定対象位置２１を示す位置データに対応している。
【００２９】
また、各測定対象位置２１で取得した前記高さデータ１０１を、該高さデータ１０１が測定された測定対象位置２１を示す位置データに関連付けて記憶し、高さ量分布データテーブル１０２を形成する（Ｓ３）。この高さ分布データテーブル１０２も、横軸がライン光２４の長さ方向９５を示し、縦軸がライン光２２の走査方向５２を示す行列によって構成されており、当該高さ分布データテーブル１０２には、前記高さデータ１０１が前記長さ方向９５に一定ピッチで記憶されている。また、前記走査方向５２には、一定ピッチで前記高さデータ１０１が記憶されており、各高さデータ１０１が割り当てられた座標は、その測定対象位置２１を示す位置データに対応している。
【００３０】
次に、前記受光量分布データテーブル９２において対象バンプ５１における受光量データ９１の大きな順に順位付けするとともに、その最大値から予め定められた任意数の受光量データ９１を選択する（Ｓ４）。
【００３１】
例えば、前記任意数として「５」が設定されている場合、前記受光量分布データテーブル９２の受光量データ９１の大きな順に順位付けするとともに、その最大値である第１位から第５位までの受光量データ９１ａ〜９１ｅを選択し、この選択された各受光量データ９１の測定対象位置（座標位置）に対応する各高さデータ１０１ａ〜１０１ｅを前記高さ分布データテーブル１０２から検索して抽出する（Ｓ５）。
【００３２】
そして、この抽出した各高さデータ１０１ａ〜１０１ｅを、各高さデータ１０１ａ〜１０１ｅに対応する前記受光量データ９１ａ〜９１ｅに付与された順位に応じて重み付けして重み付けデータ１１１ａ〜１１１ｅを形成するとともに、各重み付けデータ１１１ａ〜１１１ｅを平均化して平均化データ１１２を算出する（Ｓ６）。このとき、前記各高さデータ１０１ａ〜１０１ｅへの重み付けは、前記受光量の大きな順に大きな定数によって行う。
【００３３】
具体的に説明すると、図６に示したように、第１〜５位まで受光量データ９１ａ〜９１ｅが「３．２８」「３．２７」「３．２７」「３．２６」「２．９９」、これに対応した各高さデータ１０１ａ〜１０１ｅが、「７７．２」「７２．０」「７６．９」「７１．９」「８１．４」、これらに対応する重み付け定数が「１０」「９」「６」「４」「３」の場合、計算式１１３に示すように、平均化データ１１２は「７５．４」となる。
【００３４】
そして、この平均化データ１１２からワーク２表面での高さデータを減算して、バンプ５１頂点でのバンプ高Ｈを算出して（Ｓ７）、このバンプ高Ｈが規定値内にあるか否かを判断する次処理に引き渡す。
【００３５】
このように、対象バンプ５１において周囲部より受光量の大きな部位を高順位から順に予め定められた任意数選択し、この選択した部位での高さデータ１０１を、前記順位に応じた重み付けをして平均化した平均化データ１１２を取得することができる。
【００３６】
このため、ボール状のバンプ５１の頂点付近において大きな値を示すものの、その位置の正確な特定が難しく不安定となり易い受光量を用いたバンプ高測定方法であっても、前記平均化データ１１２を用いることによって、安定した測定値を取得することができる。これにより、繰り返し測定において、測定値のバラツキを抑えることができ、繰り返し精度の向上を図ることができる。
【００３７】
また、前記平均化データ１１２を算出する際には、受光量の大きな順に大きな定数によって重み付けを行うため、演算処理の簡素化を図りつつ、測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態のＰＳＤ素子を示す説明図である。
【図３】同実施の形態で行われる測定を側面から示した説明図である。
【図４】同実施の形態のＰＳＤ素子からの出力処理を示す説明図である。
【図５】同実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】同実施の形態での測定例を示す説明図である。
【図７】従来の測定方法を示す説明図である。
【図８】同従来の動作を示すフローチャートである。
【図９】同従来例での測定例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    バンプ高測定装置
２    ワーク
１６    コンピュータ
２２    ライン光照明ユニット
２３    ＰＳＤ検出ユニット
２４    ライン光
２５    反射光
５１    バンプ
５５    ＰＳＤ素子
９１    受光量データ
９２    受光量分布データテーブル
１０１    高さデータ
１０２    高さ分布データテーブル
１１１ｅ  重み付けデータ
１１２    平均化データ
【図１】
2006100452.tif 000003
【図２】
2006100452.tif 000004
【図３】
2006100452.tif 000005
【図４】
2006100452.tif 000006
【図５】
2006100452.tif 000007
【図６】
2006100452.tif 000008
【図７】
2006100452.tif 000009
【図８】
2006100452.tif 000010
【図９】
2006100452.tif 000011