(57)【要約】【課題】バンプの評価項目は今後多岐に及ぶことが予想される。従来技術においては、この点に関する配慮がなされていなかった。【解決手段】本発明は、基板の法線方向に配置された上方明視野検出系、基板に対して第１の斜角で配置された第１の斜方明視野検出系、基板に対して第２の斜角で配置された第２の斜方明視野検出系、を備える。これら複数の明視野検出系から得られた画像を用いてバンプの評価を行う。本発明によれば、従来よりも得られる情報量が多くなるので、より精度の高いバンプ評価を行うことが可能となる。【選択図】  図１
2015025656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記基板の法線方向に配置された上方明視野検出光学系と、
前記基板に対して第１の斜角で配置された第１の斜方明視野検出光学系と、
前記基板に対して第２の斜角で配置された第２の斜方明視野検出光学系と、を有することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第１の斜方明視野検出光学系、及び前記第２の斜方明視野検出光学系の少なくとも１つは、前記上方明視野検出光学系の撮像をきっかけとして、撮像を開始することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第１の斜方明視野検出光学系、及び前記第２の斜方明視野検出光学系の少なくとも１つは、シャッタを有し、前記シャッタは前記上方明視野検出光学系の撮像をきっかけとして、開閉することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記シャッタは、透明強誘電体セラミックス系の材料を有することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第１の斜方明視野検出光学系、及び前記第２の斜方明視野検出光学系の少なくとも１つは、電荷蓄積型のセンサを有し、
前記センサの電荷蓄積時間は前記シャッタの開閉時間に対応していることを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項６】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第１の斜方明視野検出光学系は、前記第１の斜角を、設計基準情報に応じて変更することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第２の斜方明視野検出光学系は、前記第２の斜角を、設計基準情報に応じて変更することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記上方明視野検出光学系は、焦点位置の異なる２つのラインセンサを有することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項９】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第１の斜方明視野検出光学系は、複数の画素を有する２次元センサを有し、設計基準情報に応じて、前記複数の画素の中から撮像に使用する画素を選択することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記第２の斜方明視野検出光学系は、複数の画素を有する２次元センサを有し、設計基準情報に応じて、前記複数の画素の中から撮像に使用する画素を選択することを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の基板に形成された形状を計測するための装置において、
前記上方明視野検出光学系、前記第１の斜方明視野検出光学系、及び前記第２の斜方明視野検出光学系は、前記基板の走査方向に沿って配置されていることを特徴とする基板に形成された形状を計測するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を計測するための装置、及び方法に関する。基板にはシリコンウェハ等様々な基板が含まれる。また、評価、計測には、例えばバンプの形成過程において形成される様々な形状、欠陥を得ること、バンプの形状を得ること、欠陥がいかなるものかを評価（分類）することが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子製品に用いられる半導体はウェハに対して様々な処理を施すことで製造される。この半導体製造工程は大きく前工程、後工程に分けられる。まず、前工程について説明する。前工程には、ウェハの酸化、ウェハへのフォトレジストの塗布、露光によるパターン形成、エッチング、酸化・拡散・ＣＶＤ・イオン注入、平坦化、電極形成、検査が含まれる。前工程によって、ウェハ上に必要な半導体素子の作りこみが行われる。次に、後工程について説明する。後工程には、前工程によって処理されたウェハをチップごとに切り出す工程、切り出したチップをパッケージ基板へ固定する工程、モールド工程が含まれる。
【０００３】
ここで、チップをパッケージ基板へ固定する工程は、バンプと呼ばれる突起電極をチップに形成し、このバンプを介してチップ・パッケージ基板を接続するフリップチップボンディングが使用されることがある。フリップチップボンディングにおいて、バンプの形状、バンプ上の欠陥の有無等は、チップ・パッケージ基板間の電気特性、すなわち半導体の電気特性に影響を与えるため重要である。よって、基板に形成された形状を評価すること、例えば、バンプの形成過程、及び形成されたバンプを計測すること（バンプ計測）が必要となる。
【０００４】
従来技術としては、特許文献１乃至３の光学式の評価装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７２８６２１８号公報
【特許文献２】米国特許第７０６４８２１号公報
【特許文献３】米国特許第７１２６６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バンプの評価項目は今後多岐に及ぶことが予想される。従来技術においては、この点に関する配慮がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の結像光学系（例えば、明視野光学系）にて、バンプを評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来よりも精度の高いバンプの評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例のバンプ計測システムの構成。
【図２】画像処理を説明する図。
【図３】評価部１２８の詳細を説明する図。
【図４】第１工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図。
【図５】第１工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図（続き）。
【図６】第２工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図。
【図７】第２工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図（続き）。
【図８】第３工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図。
【図９】第３工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図（続き）。
【図１０】第４工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図。
【図１１】第４工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図（続き）。
【図１２】側壁計測、及びペースト材の充填不良計測を説明する図。
【図１３】画像の読み出しを説明する図。
【図１４】１次元ラインセンサ１０６、第２の１次元ラインセンサ１０７、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の視野の位置関係を説明する図。
【図１５】実施例２を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例のバンプ計測システムの構成について図１を用いて説明する。本実施例のバンプ計測システムは、基板を固定して走査するためのステージ１３００、基板の法線方向に配置された上方明視野検出系１０００、基板に対して第１の斜角で配置された第１の斜方明視野検出系１１００、基板に対して第２の斜角で配置された第２の斜方明視野検出系１２００、を備える。
【００１２】
まず、上方明視野検出系１０００の構成について説明する。照明系１０１からの光はレンズ１０、ハーフミラー１０２を経由し、対物レンズ１０３を経由して基板上に照明される。基板からの光（例えば正反射光）は対物レンズ１０３によって集光される。集光された光は可変開口１０４を経由し、結像レンズ１０５によって結像されることになる。なお、結像レンズ１０５の結像側にはビームスプリッタ１０６が配置されており、結像レンズ１０５を経由した光は２つに分岐されることになる。分岐された光は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、及び１次元ラインセンサ１０６とは異なる焦点位置に配置された第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で検出される（焦点位置を同じにしても良い）。なお、結像レンズ１０５の結像側には、得られた像を観察するための可動式全反射ミラー１０８、レンズ１０９、観察カメラ１１０が配置されている。なお、照明系１０１は後述する照明方式１：ランプ（バルブ）による明視野落射照明／暗視野照明と、照明方式２：ＬＥＤによる多点発光光源による平行照明との切り替えのために、ランプ光源１４００、多点ＬＥＤ光源１５００、及び切り替え機構１６００を有する。
【００１３】
次に、基板に対して第１の斜角で配置された第１の斜方明視野検出系１１００について説明する。光源１１１からの光はハーフミラー１１２によって分岐される。分岐された１つの光はさらに全反射ミラー１１３によって反射され、レンズ２０を介して第１の斜方明視野検出系１１００に入射する。入射した光は、ハーフミラー１１４によって反射され、対物レンズ１１５によって基板上に第１の斜角で照明される。基板からの光（例えば正反射光）は対物レンズ１１５によって集光される。集光された光は、結像レンズ１１６によって結像されることになる。なお、結像レンズ１１６の結像側には透明強誘電体セラミックス系の材料（以降はＰＬＺＴと称す）によって構成された光学的シャッタ１１７が配置される。ここで、ＰＬＺＴを用いた光学的シャッタについて概説する。本実施例のバンプ計測システムは、光学的シャッタ１１７、後述する光学的シャッタ１２２を駆動するための電源を有する。この電源から電圧が印加されるとＰＬＺＴの複屈折率は変化する。つまり、ＰＬＺＴは電圧の印加によってシャッタとしての役割を果たすことになる。また、ＰＬＺＴのシャッタとしての機能は電圧を印加する周波数に依存しており、高速応答が可能である。なお、ＰＬＺＴの代替えとして液晶式のシャッタや機械式のシャッタを採用しても良い。
【００１４】
光学的シャッタ１１７を経由した光は２次元センサ１１８（ＳＢ）（例えば電荷蓄積型センサの１種である時間遅延積分型センサ）によって撮像されることになる。なお、ここで、２次元センサ１１８を使用した撮像に当たっては、センサの全画素を使用するのではなく、設計基準情報に応じて一部の任意の画素の集合を選択的に使用することが可能である。この任意の画素の集合は、有効領域と表現することができる。
【００１５】
基板に対して第２の斜角で配置された第２の斜方明視野検出系１２００について説明する。光源１１１からの光はハーフミラー１１２によって分岐される。分岐されたもう１つの光は、レンズ３０を介して第２の斜方明視野検出系１２００に入射する。入射した光は、ハーフミラー１１９によって反射され、対物レンズ１２０によって基板上に第２の斜角で照明される。基板からの光（例えば正反射光）は対物レンズ１２０によって集光される。集光された光は、結像レンズ１２１によって結像されることになる。なお、結像レンズ１２１の結像側にはＰＬＺＴによって構成された光学的シャッタ１２２が配置される。光学的シャッタ１２２を経由した光は２次元センサ１２３（ＳＦ）（例えば時間遅延積分型センサ）によって撮像されることになる。なお、ここで、２次元センサ１２３を使用した撮像に当たっては、センサの全画素を使用するのではなく、設計基準情報に応じて一部の任意の画素の集合を選択的に使用することが可能である。この任意の画素の集合は、有効領域と表現することができる。
【００１６】
ここで、可変開口１０４、４０、５０は検出しようとする欠陥の性質（サイズ等）に応じて焦点深度を変えることができる。また、可変開口１０４、３０、５０は後述する設計基準情報から読み出した基板の凹凸に応じて合焦するように焦点深度を変えることができる。
【００１７】
なお、第１の斜方明視野検出系１１００はステージ１３００のＸ軸の走査方向に対して進行方向反対側に配置されており、第２の斜方明視野検出系１２００はステージ１３００のＸ軸の走査方向に対して進行方向側に配置されている。これは言い換えるなら、基板上方から見た場合に、上方明視野検出系１０００、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００は、ステージ１３００のＸ軸の走査方向上に配置されている、ステージ１３００のＸ軸の走査方向に沿って配置されていると表現することもできる。
なお、上方明視野検出系１０００、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００をステージ１３００のＹ軸の走査方向上に配置しても良い。
【００１８】
また、第１の斜方明視野検出系１１００、及び第２の斜方明視野検出系１２００の少なくとも１つは系全体で、後述する設計基準情報に基づいて、その傾きを変えることが可能である。つまり、第１の斜角、及び第２の斜角は任意に変更することができる。より具体的には、第１の斜方明視野検出系１１００、及び第２の斜方明視野検出系１２００の少なくとも１つは、設計基準情報に応じて（例えば検出すべきバンプの面の角度）第１の斜角、及び第２の斜角を任意に変更することができる。さらに、後述するホールの内側側壁を観察することも可能になる。
【００１９】
また、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の少なくとも１つは、後述する設計基準情報に基づいて、検出光軸に対して前後に動くことが可能である。つまり、焦点を任意に変更することが可能になる。より、具体的には、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の少なくとも１つは、検出すべきバンプの高さ、及び距離の少なくとも１つに応じて、検出光軸に対して前後に動くものである。
【００２０】
さらに、２次元センサ１１８は光学的シャッタ１１７の開閉に同期して電荷を蓄積するものである。これは、２次元センサ１１８の電荷蓄積の開始は光学的シャッタ１１７の開動作によって制御され、電荷蓄積の終了は光学的シャッタ１１７の閉動作によって制御されることを意味する。そして、２次元センサ１１８の電荷蓄積の電荷蓄積時間は、光学的シャッタ１１７が開いてから閉じるまでの時間に対応していることを意味している。さらに、２次元センサ１２３は光学的シャッタ１２２の開閉に同期して電荷を蓄積するものである。これは、２次元センサ１２３の電荷蓄積の開始は光学的シャッタ１２２の開動作によって制御され、電荷蓄積の終了は光学的シャッタ１２２の閉動作によって制御されることを意味する。そして、２次元センサ１２３の電荷蓄積の電荷蓄積時間は、光学的シャッタ１２２が開いてから閉じるまでの時間に対応していることを意味している。さらに、２次元センサ１１８、２次元センサ１２３で得られた画像はそれぞれ独立して読みだすことができる。
【００２１】
次に、画像処理について説明する。
【００２２】
上述したように、第１の斜方明視野検出系１１００からは２つの画像（第１の画像、第２の画像）が得られる。第１の斜方明視野検出系１１００からは１つの画像が得られる。
第２の斜方明視野検出系１２００は１つの画像が得られる。つまり、本実施例のバンプ計測システムでは、１つの検査領域から４つの画像が得られることになる。本実施例のバンプ計測システムは、この４つの画像のうち少なくとも１つ以上を用いてバンプに関する情報を得るものである。
【００２３】
より、具体的に図２を用いて説明する。
【００２４】
まず、各検出系がどのように画像を取得するか説明する。まず、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、及び第２の１次元ラインセンサ１０７の撮像について説明する。
第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、及び第２の１次元ラインセンサ１０７の撮像は、撮像を始める最初のダイ（１stダイ）の最初のバンプ（１stバンプ）の位置をチップ原点からの設計値に基づいて認識し、１stバンプを撮像することにより第１の画像、第２の画像を得る。
【００２５】
第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像は、ホール位置を認識するためのホール位置認識部５０で送られる。また、第１の画像は、光学的シャッタ１１７、及び光学的シャッタ１２２の少なくとも１つを駆動するためのトリガを生成するためにも使用される。生成されたトリガは、ステージ同期撮像制御部１２４を送られる。このトリガによって、光学的シャッタ１１７、及び光学的シャッタ１２２の少なくとも１つは駆動され、さらに光学的シャッタ１１７、及び光学的シャッタ１２２の少なくとも１つの開閉に同期して２次元センサ１１８、２次元センサ１２３の少なくとも１つは蓄積時間を変えることになる。
【００２６】
次のバンプ（２ndバンプ）はチップ原点からではなく、１stバンプの撮像位置からの設計ピッチにステージ移動量を合わせることで撮像を行う。Ｎ番目のバンプについても同様である。さらに、次のダイ（２ndダイ）の１stバンプについては、１stダイの最後のバンプ位置から２ndダイの１stバンプまでの間隔を得ておいて、この間隔にステージの移動量を合わせる。
【００２７】
観察カメラ１１０にて得られた画像は、基板を位置決めするための情報を得るアライメント処理部１２５へ送られる。観察カメラ１１０にて得られた画像から基板を位置決めするための情報が得られる。基板を位置決めするための情報は、一旦ホストＣＰＵ１２６へ送信された後、メカ制御部１２７へ送信される。基板を位置決めするための情報に基づき、ステージは上下に駆動する。これにより、いわゆるオートフォーカスが可能となる。
【００２８】
なお、画像処理の処理量は評価すべきバンプや形状の密度や配置の仕方に依存する。よって、本実施例のステージ１３００は、バンプや基板表面に形成された形状の密度や配置の仕方に応じ、その速度を変更する。例えば、密度が低ければステージ１３００の速度はより速くなるし、密度が高ければステージ１３００の速度は遅くなる。
【００２９】
第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像は、評価部１２８へ送られる。ステージからの座標値もステージ同期撮像制御部１２４を経由して、評価部１２８へ送られる。上記４つの画像と座標値とを関連づけることでいずれの領域を検査しているか知ることができる。また、いずれの領域を検査すべきか選択することもできる。
【００３０】
検査領域選択部１２７へ送信された４つの画像は評価部１２８へ送られる。ここで、４つの画像の少なくとも１つを使用して、バンプの評価が行われる。ここで、バンプの評価には、バンプ（又はバンプとなるべきペースト材料）の欠陥の有無を評価する欠陥判定、欠陥の寸法計測、欠陥分類、バンプとなるべきペースト材料の高さ計測、ペースト材料を充填すべき穴（ホール）の深さ形成、ホールの壁の角度計測、ペースト材料の体積推定が含まれる。評価結果はホストＣＰＵ１２６へ送信され、モニタ１２９によってマップとして作業者へ表示される。
【００３１】
また、評価結果は、同時にＩ／Ｆ部１３０を介してマネジメントシステム１３１へ送信され、歩留まり管理に使用される。ホストＣＰＵ１２６には基板搬送装置１３２も接続されており、基板の搬送はホストＣＰＵからの情報に基づいて基板搬送装置１３２によって行われる。
【００３２】
次に、評価部１２８の詳細について説明する。図３は評価部１２８の詳細を説明する図である。第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像は、バッファ部３００へ送られる。バッファ部３００では、第１の画像、第２の画像、第３の画像、第４の画像それぞれから、各検出器間の距離に関する情報、第３の画像、第４の画像については有効領域のセンサ内での場所に関する情報、位置情報を使用して、バンプの画像（必要に応じてバンプ周辺の画像も含む）が切りだされる。つまり、１つのバンプについて４種類のバンプの画像が得られる。
【００３３】
切りだされたバンプの画像は特徴量抽出部３１０に送られる。特徴量抽出部３１０では、例えば画像内の輝度に関する情報等の特徴量が抽出される。
【００３４】
同時に、切りだされたバンプの画像は３Ｄ像合成部３２０へ送られる。３Ｄ像合成部３２０では、第１の斜角、第２の斜角の大きさ、各検出光学系の焦点深度、焦点面の間隔の情報を用いてバンプの３Ｄ（３次元）像が作成される。
【００３５】
特徴量、及び３Ｄ像は評価部１２８内の処理部３３０へ送られる。処理部３３０では、特徴量、３Ｄ像、設計基準情報（例：後述する正常ホールの輪郭線、バンプ配列、ホール深さ、バンプサイズ等）、閾値を使用して、バンプの評価を行う。ここで、バンプ評価には、バンプ（又はバンプとなるべきペースト材料）の欠陥（後述するParticle，Residue，Chipping，Dent，Projection，Cracking等）の有無を評価する欠陥判定、欠陥の寸法計測、欠陥分類、バンプとなるべきペースト材料の高さ（後述するＳＯＤ Height）計測、ペースト材料を充填すべき穴（ホール）の寸法（後述するGeometry）計測、ホールの壁の角度計測、ペースト材料の体積推定が含まれる。さらに、これらのバンプ評価は、全て座標と対応づけて行われる。ここで、設計基準情報は既定の値ではなく、作業者が任意に変更しても良い。
【００３６】
バンプ評価によって、得られた評価結果は、結果ファイル生成部３４０へ送られる。結果ファイル生成部３４０では、欠陥位置、サイズ、分類結果、３Ｄ像、統計データ等作業者によって有益な情報を整理し、整理した情報をホストＣＰＵ１２６へ送信する。
【００３７】
次にバンプ評価についてさらに詳細に説明する。本実施例のバンプ計測システムは評価を行うバンプ形成プロセスごとに評価すべき項目を変更することが可能である。バンプ形成プロセスは大きく４つの工程に分けられる。第１工程はバンプの根元をとなるべき銅の台を形成する工程である。第２工程は第１工程で形成した銅の台の周囲に壁を形成し、バンプの突起となるべきペースト材料を充填するための穴（ホール）を形成する工程である。第３工程はホールにペースト材料を充填する工程である。第４工程は第２工程で形成した壁を除去する工程である。本実施例のバンプ計測システムでは、例えばこの４工程についてそれぞれ適切にバンプの評価を行うことができる。以降、詳細を説明するが、バンプ評価は後述する様々な情報と設計基準情報（例：正常ホールの輪郭線、バンプ配列、ホール深さ、バンプサイズ等）とが比較されることにより行われる。
【００３８】
まず、第１工程でのバンプ評価について説明する。図４、及び図５は第１工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図である。
【００３９】
Particle４００（異物）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像中の暗像から判断される。この暗像は、照明光の散乱に起因するものである。
【００４０】
Residue４１０（残留物）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像のコントラストから判断される。コントラストには、例えばResidue４１０に照明光が照明された際の散乱によるコントラスト、Residue４１０と他の領域とで反射率が異なることによるコントラスト、Residue４１０が透過性薄膜では干渉によるコントラストが含まれる。なお、Residue４１０に有る程度の厚さがあれば、Residue４１０の端部は暗像となるはずである。この暗像の情報も使用される。
【００４１】
Surface Roughness４２０（表面粗さ）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像のコントラストから得られる。
【００４２】
Chipping４３０（切れ端），Dent（へこみ），Projection（突起）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像でのコントラスト、及びその位置、及び第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像から判断される。
【００４３】
基板法線方向のChipping４３０（切れ端）は第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像では図５画像５００に示すように端部が暗く表示される。
【００４４】
また、基板斜方でのChipping４３０（切れ端）は、Chipping４３０が第１の斜方明視野検出系１１００に対向していれば、得られた画像５１０でのChipping４３０は明るく表示される（第２の斜方明視野検出系１２００でも同様である）。また、Chipping４３０が第１の斜方明視野検出系１１００に対向してなければ（第１の斜方明視野検出系の基板上の射影に対して概略９０°方向にあれば）、得られた画像５２０でのChipping４３０は暗く表示される（第２の斜方明視野検出系１２００でも同様である）。また、Chipping４３０が第１の斜方明視野検出系１１００とは正反対の方向にある場合でも、輪郭抽出（実際に得られた銅の台の画像６０と設計基準情報の１種である基準楕円６１との差分を得ること）を行うことでChipping４３０を判定することができる。なお、輪郭抽出を用いた判定は、上述したChipping４３０が第１の斜方明視野検出系１１００に対向している場合、Chipping４３０が第１の斜方明視野検出系１１００に対向していない場合にも適用することができる。
【００４５】
Dent４４０（へこみ）は、図５画像５４０〜５６０に示す通り輪郭が太く、Dent４４０（へこみ）全体が暗く表示される。Projection４５０（突起）は、図５画像５７０〜５９０に示すように輪郭は細く、中心部は明るく表示される。よって、この差異を利用することで、Dent４４０（へこみ），Projection４５０（突起）を判別することが可能となる。
【００４６】
Cracking４６０（ひび）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像中の照明光の散乱による暗像から判断される。
【００４７】
Cu Die Height４７０（銅の台の高さ）は、図４画像４７１、画像４７２に示す通り、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像の形状から判断される。さらに、Geometry（φｘ，φｙ）４８０（銅の台の形状）、Alignment４８１（ある方向からの角度）、pitch４８２は、図４画像４８３に示すように第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像の少なくとも１つから得ることができる。
【００４８】
次に、第２工程でのバンプ評価について説明する。図６、及び図７は第２工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図である。
【００４９】
ホールの形成に起因するResidue６０１（残留物）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像中の照明光の散乱による暗像から判断される。
【００５０】
Side Wall Crack６０２、及びBlunt Prominence６０３（広がりを持った滑らかな盛り上がり）は、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像を使用して得ることができる。具体的に説明する。Side Wall Crack６０２、及びBlunt Prominence６０３は、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像から得られたホールの画像と設計基準データの１種である正常ホールの輪郭線との差分、ホール壁の高さ、及び異常部分のコントラスト分布により判断される。
【００５１】
まず、Side Wall Crack６０２を判断する場合について説明する。図７画像７０１は第１の斜方明視野検出系１１００から得られた画像であり、画像７０２は第２の斜方明視野検出系１２００から得られた画像である。ここで、以下の場合はSide Wall Crack６０２と判断する。（１）得られたホールの輪郭線が正常ホールの輪郭線からはずれる。（２）画像７０１において、正常ホールの輪郭線より外側に暗部がある。（３）暗部の大きさはある基準よりも大きい。（４）画像７０２において、正常ホールの輪郭線より外側に明部がある。（５）ホール壁の高さはある基準より低い。
【００５２】
一方、以下の場合には、Blunt Prominence６０３であると判断される。（１）得られたホールの輪郭線が正常ホールの輪郭線からはずれる。（２）画像７０３において、正常ホールの輪郭線より外側明部がある。（３）暗部の大きさはある基準よりも小さい。（４）画像７０４において、正常ホールの輪郭線より外側に明部がある。（５）ホール壁の高さはある基準より高い。
【００５３】
Geometry（φｘ）６０４，Geometry（φｙ）６０５（形成されたホールの壁の形状）、Alignment６０６（ある方向からの角度）、Offset（Δｘ）６０７（ｘ方向でのずれ），Offset（Δｙ）６０８（ｙ方向でのずれ），Pitch４６０９は、図６画像６１０に示すように第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像の少なくとも１つ（望ましくは２つ）から得ることができる。
【００５４】
次に第３工程でのバンプ評価について説明する。図８、及び図９は第３工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図である。
【００５５】
まず、Paste Residue８０１（ペースト材の塗布に起因する残留物）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像中の照明光の散乱による暗像から判断される。
【００５６】
Miss Filling８０２（既定のペースト充填量を満たしていない状態）、Over Filling８０３（ペースト材の過充填）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像から判断される。
【００５７】
より具体的に説明する。図９の領域９０１は上方明視野検出系１０００の検出結果を使用して、Miss Filling８０２・Over Filling８０３間の判別を説明する図である。まず、Miss Filling８０２の部分は暗く表示される（符号９０２、９０３）、Over Filling８０３の部分は明るく表示される（符号９０４、９０５）。さらに、Focus Position Upper（焦点位置が上方）で得られた画像と、Focus Position Lower（焦点位置が下方）で得られた画像では、鮮明となる輪郭線が異なる。これは、例えば、Focus Position Upper（焦点位置が上方）で得られた画像ではOver Filling８０３の頂点付近の像の輪郭が鮮明に得られるし、Focus Position Lower（焦点位置が下方）で得られた画像ではOver Filling８０３の底面付近の像の輪郭が鮮明に得られることを示している。また、Miss Filling８０２については、例えば、Focus Position Lower（焦点位置が下方）で得られた画像での方がより像の輪郭が鮮明に得られることを示している。このように、コントラスト、及び輪郭の少なくとも１つ（望ましくは両方）に着目することで、Miss Filling８０２・Over Filling８０３間の判別が可能となる。
【００５８】
第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００でも、Miss Filling８０２・Over Filling８０３間の判別は可能である。図９の領域９０６は、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００を使用して、Miss Filling８０２・Over Filling８０３間の判別を説明する図である。ここで、以下の場合はOver Filling８０３と判断する。（１）画像９０７において、正常ホールの輪郭線より外側に明部がある。（２）画像９０８において、正常ホールの輪郭線より内側に明部がある。一方、以下の場合には、Miss Filling８０２であると判断される。（１）画像９０９において、正常ホールの輪郭線より内側に暗部がある。（２）画像９１０において、正常ホールの輪郭線より内側に暗部がある。なお、上述したMiss Filling８０２・Over Filling８０３間の判別は、上方明視野検出系１０００の検出結果を使用した判別、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００の検出結果を使用した判別を組み合わせる方が判別の精度は高くなるので、組み合わせた方が良い。
【００５９】
次に第４工程でのバンプ評価について説明する。図１０、及び図１１は第４工程での評価項目とその評価項目がどのような情報から得られるかを説明する図である。
【００６０】
Particle１００１及びＤＦＲ Residue１００２（壁の除去に起因する残留物）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像中の照明光の散乱による暗像から判断される。
また、分類は特徴量を使用することで可能である。
【００６１】
Dent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像間、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像から判断される。
【００６２】
より、具体的に説明する。図１１の領域１００５は、上方明視野検出系１０００の検出結果を使用して、Dent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）間の判別を説明する図である。まず、Dent１００３（へこみ）の部分は暗く表示される（１００６、１００７）、Projection１００４の部分は明るく表示される（符号１００８、１００９）。さらに、Focus Position Upper（焦点位置が上方）で得られた画像と、Focus Position Lower（焦点位置が下方）で得られた画像とでは、鮮明になる輪郭が異なる。さらに、Projection１００４においては、焦点位置の場所によって、画像に現れる明部の大きさが異なる。より具体的には、Focus Position Upper（焦点位置が上方）で得られた画像の明部よりもFocus Position Lower（焦点位置が下方）で得られた画像の明部の方が大きい画像となる。このように、上方明視野検出系１０００の検出結果、特にコントラスト、輪郭に着目することで、Dent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）間の判別が可能となる。
【００６３】
第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００でも、Dent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）間の判別が可能である。図１１の領域１０１０は、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００の少なくとも１つを使用して、Dent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）間の判別を説明する図である。画像１０１１、１０１２は、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００で得られた画像の少なくとも１つである。Dent１００３（へこみ）であれば、基準とする輪郭線１１１０の内側に特異なコントラスト１１２０が表示される。また、Projection１００４（突起）であれば、基準とする輪郭線１１１０の外側に特異なコントラスト１１３０が表示される。なお、上述したDent１００３（へこみ），Projection１００４（突起）間の判別は、上方明視野検出系１０００の検出結果を使用した判別、第１の斜方明視野検出系１１００、第２の斜方明視野検出系１２００の検出結果を使用した判別を組み合わせる方が判別の精度は高くなるので、組み合わせた方が良い。
【００６４】
ＳＯＤ Height１０１３（銅の台からペースト頂点までの高さ）、Cu Die Height１０１４（銅の台の高さ）は、図１０領域１０１５に示す通り、第１の斜方明視野検出系１１００から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００から得られた第４の画像の少なくとも１つから得ることができる。なお、図１０領域１０１５のＳＯＤ Height１０１３、Cu Die Height１０１４は、第１の斜角、第２の斜角が反映されている。そこで、本実施例では、図１１領域１０１５のＳＯＤ Height１０１３、Cu Die Height１０１４に、第１の斜角、第２の斜角を考慮して、真のＳＯＤ Height１０１３、Cu Die Height１０１４を得る。さらに、図１０領域１０２１に示すように、形成されたバンプの突起１０２２の良否は、基準とすべき正常バンプの輪郭線１０２３と比較することで行うことができる。
【００６５】
Geometry（φｘ）１０１６，Geometry（φｙ）１０１７（形成されたホールの壁の形状）、Offset（Δｘ）１０１９（ｘ方向でのずれ），Offset（Δｙ）１０２０（ｙ方向でのずれ），図１０画像１０３０に示すように第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像の少なくとも１つから得ることができる。
【００６６】
次に、第２工程、第３工程での側壁計測、及びペースト材の充填不良計測について説明する。図１２は側壁計測、及びペースト材の充填不良計測を説明する図である。前述したように２次元センサ１１８、１２３を使用した撮像に当たっては、センサの全画素を使用するのではなく、一部の任意の画素の集合を選択的に使用することが可能である。この任意の画素の集合は、有効領域と表現することができる。側壁計測、及びペースト材の充填不良計測について、この有効領域１２０７、１２０８、及びそれらの焦点深度は、設計基準データから読みだした銅の台１２０１の頂上から壁１２０２の頂上までの高さ１２０３、ホールの幅１２０４、高さ１２０３とホールの幅１２０４とのアスペクト比を考慮して決定される。第１の斜角、第２の斜角、についても同様である。
【００６７】
壁の傾きは、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像によって得られたホールの形状（ホールの楕円率でも良い）と第１の斜方明視野検出系１１００の有効領域から得られた第３の画像との差分により得ることができる。また、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）で得られた第１の画像、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）で得られた第２の画像によって得られたホールの形状（ホールの楕円率でも良い）と第２の斜方明視野検出系１２００の有効領域から得られた第４の画像との差分により得ることもできる。
【００６８】
さらに、ペーストの充填不良は、図１２の領域１２０５、１２０６のように、特に第１の斜方明視野検出系１１００の有効領域から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００の有効領域から得られた第４の画像に反映される。つまり、第１の斜方明視野検出系１１００の有効領域から得られた第３の画像、及び第２の斜方明視野検出系１２００の有効領域から得られた第４の画像からペーストの充填不良を推定することが可能となる。
【００６９】
次にホール上部、下部での欠陥検出について説明する。本実施例では、焦点位置の異なるホール上部、下部での欠陥をそれぞれ検出できるよう、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）を、異なる焦点位置に配置する。例えば、本実施例では、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）をホール上部の欠陥検出用とし、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）をホール下部での欠陥検出用とする。さらに本実施例ではホール底まで照明光を到達させるために、例えば、ランプ（バルブ）による明視野落射照明／暗視野照明方式を採用することもできる（この際、明視野、暗視野の照明光量比は１００：０〜０：１００まで変更可能とする。）。
【００７０】
次に、画像の読み出しについて説明する。図１３は本実施例での画像の読み出しを説明する図である。２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の露光を制御するトリガ信号１３０１、１３０２は、第１の１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）の信号を読み出すためのトリガ信号１３０３、１３０４と同期している。ここで、トリガ信号１３０１は、１stダイ１３０９（又はショット）におけるアライメントマークからΔｘforgだけ離れたｔ１stバンプに対応したトリガ信号である。また、トリガ信号１３０２は、１stバンプから距離Ｐｘだけ離れた２ndバンプに対応したトリガ信号である。光学的シャッタ１１７、１２２の開く時刻は、トリガ信号１３０３に同期している。また、光学的シャッタ１１７、１２２の閉じる時刻は反射率が低い計測対象にも対応できるよう任意の時刻に設定可能である（領域１３０５）。これにより、光学的シャッタ１１７、１２２の開いている時間を制御できる訳であるが、これは、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の電荷蓄積時間が可変となることを意味している。さらに、前述したように、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３は、時間遅延積分型の場合もある。その場合、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３は、ステージ１３００の走査に同期して電荷をシフトする。この場合のシフトタイミングは、１次元ラインセンサ１０６（ＳＣＵ）、第２の１次元ラインセンサ１０７（ＳＣＤ）を基準にして、第１の斜角、第２の斜角に応じて変更される。なお、加算回数は２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３に基づいて決定される（図１３領域１３０６）。また、加算走査時の読み出しデータを無効とすることも可能である（図１３領域１３０７）。また、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の露光終了後は、シフトトリガを変更しデータの読み出しを行う（領域１３０８）。
【００７１】
次に、１次元ラインセンサ１０６、１次元ラインセンサ１０７、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の視野の位置関係について説明する。図１４は、１次元ラインセンサ１０６、第２の１次元ラインセンサ１０７、２次元センサ１１８、及び２次元センサ１２３の視野の位置関係を説明する図である。本実施例では、１次元ラインセンサ１０６の視野１４０１、第２の１次元ラインセンサ１０７の視野１４０２、２次元センサ１１８の視野１４０３（前述した有効領域と表現することもできる）、及び２次元センサ１２３の視野１４０４はそれぞれ異なる位置にある。なお、図１４でのＸ軸、Ｙ軸はそれぞれステージ１３００の走査方向である。つまり、ステージ１３００は基板を図１４のＸ軸、及びＹ軸方向に移動させる。本実施例では、ステージ１３００は基板を矢印１４０５の方向に移動させる。つまり、バンプ１４０６は時間的に２次元センサ１１８、１次元ラインセンサ１０６、１次元ラインセンサ１０７、２次元センサ１２３の順に撮像される。なお、１次元ラインセンサ１０６、１次元ラインセンサ１０７についてはＸ軸上では同一座標上にあるので、時間的には同時にバンプを撮像する。つまり、本実施例では、バンプ１４０６について、時間的に異なる複数の像が得られることになる。つまり、同じバンプについての像がメモリ内の異なるアドレスに保存されることになる。ここで、各視野間の距離が既知であれば、各視野間の距離と走査速度との関係から、得られる複数の画像がどれだけの時間差を持って各センサによって撮像されるか知ることができる。よって、本実施例では、同じバンプについて撮像され、かつ時間差を有する複数の画像を、この時間差を考慮してメモリから読み出す。
【００７２】
より具体的に説明する。例えば、１次元ラインセンサ１０６、及び１次元ラインセンサ１０７のうち少なくとも１つは、２次元センサ１１８が撮像する時間に対して時間１４０７だけ遅れて撮像する。また、２次元センサ１２３は、２次元センサ１１８が撮像する時間に対して時間１４０８だけ遅れて撮像する。よって、本実施例では、この時間差１４０７、１４０８を考慮してメモリから撮像した画像を読み出す。
【００７３】
さらに、Ｙ軸方向について考えると、各視野は、距離的に位置ずれ１４０９、１４１０、１４１１を有している場合も考えられるが、各視野の大きさを予想される位置ずれよりも大きく、望ましくは十分大きくしておけば、この位置ずれ１４０９、１４１０、１４１１の影響は実質的に無視できることができる。
【実施例２】
【００７４】
次に実施例２について説明する。実施例２では主に実施例１とは異なる部分について説明する。本実施例２は、例えば、ＬＥＤによる多点発光光源による平行照明光を用いる実施例である。
【００７５】
図１５を用いて本実施例を説明する。本実施例では、第２の斜方明視野検出系１２００の対物レンズ１２０の周囲に第１の多点発光光源１５０６、第１の多点発光光源１５０６よりも外周側に配置された第２の多点発光光源１５０７を有する。ここで、第１の多点発光光源１５０６はＬＥＤ１５０６を複数有する。第２の多点発光光源１５０７はＬＥＤ１５０５を複数有する。そして、バンプ１５０１や銅の台１５０２を撮像する場合は、第１の多点発光光源１５０６、及び第２の多点発光光源１５０７が発光する。この場合、点線１５０７の部分の端部がより強調されて撮像されることになる。これは、上述したバンプの形を得る場合等に有効である。
【００７６】
なお、上述した多点発光光源は、基板の法線方向に配置された上方明視野検出系１０００、基板に対して第１の斜角で配置された第１の斜方明視野検出系１１００に採用しても良い。また、第１の多点発光光源１５０６、及び第２の多点発光光源１５０７の少なくとも１つの選択的に発光させても良い。また、点線１５０３のように、多点発光光源の１部を発光させるようにしても良い。このようにすることで、任意の場所の端部を強調して撮像することが可能となる。
【００７７】
本実施例によれば、従来よりも得られる情報量が多くなるので、より精度の高いバンプ評価を行うことが可能となる。なお、本発明は実施例に限定されない。例えば、上述した３つの検出光学系のうちいずれか２つを採用することも可能であるし、検出光学系をさらに増やしても良い。また、本発明はバンプ以外の評価に利用しても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１０００  上方明視野検出系
１１００  第１の斜方明視野検出系
１２００  第２の斜方明視野検出系
１３００  ステージ
【図１】
2015025656.tif 000003
【図２】
2015025656.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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