(57)【要約】【課題】バンプウエハのバンプ等に代表される被検査物表面の突起物の高さを突起物上面の状態によらず精度良く測定することができる高さ測定装置及び高さ測定方法を提供する。【解決手段】被検査物表面の突起物の高さ測定装置において、バンプウエハ１に照射光を照射する照射光学系、バンプウエハ１からの反射光を検出する検出光学系、バンプウエハ１上のバンプ配置情報８０１を基に測定対象のバンプ８８に対してバンプ高さ測定領域８０２を設定するバンプ測定領域設定部７３、バンプ高さ測定領域８０２内の移動平均算出領域９０１の高さデータ７０３を平均し移動平均値９０２を算出する統計処理部７４、移動平均値９０２を基にバンプ８８の断面の輪郭線９０４を算出する輪郭線演算部７５、輪郭線９０４のピーク値をバンプ高さとして決定するバンプ高さ決定部７６を備える。【選択図】  図９
2008196974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物表面の突起物の高さ測定装置において、
被検査物を載置する検査台と、
この検査台に載置された被検査物に照射光を照射する照射光学系と、
被検査物からの反射光を検出する検出光学系と、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に突起物高さ測定領域を設定する測定領域設定部と、
この測定領域設定部により設定された前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出する統計処理部と、
この統計処理部により算出された高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出する輪郭線演算部と、
この輪郭線演算部により演算された突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する突起物高さ決定部と
を備えたことを特徴とする高さ測定装置。
【請求項２】
被検査物表面の突起物の高さ測定装置において、
被検査物を載置する検査台と、
この検査台に載置された被検査物に照射光を照射する照射光学系と、
被検査物からの反射光を検出する検出光学系と、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に予め定められた演算式により算出された長さを有する突起物高さ測定領域を設定する測定領域設定部と、
この測定領域設定部により設定された前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出する統計処理部と、
この統計処理部により算出された高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出する輪郭線演算部と、
この輪郭線演算部により演算された突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する突起物高さ決定部と
を備えたことを特徴とする高さ測定装置。
【請求項３】
被検査物表面の突起物の高さ測定装置において、
被検査物を載置する検査台と、
この検査台に載置された被検査物に照射光を照射する照射光学系と、
被検査物からの反射光を検出する検出光学系と、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に予め定められた演算式により算出された長さを有する突起物高さ測定領域を設定する測定領域設定部と、
この測定領域設定部により設定された前記突起物高さ測定領域を読み込み、前記突起物高さ測定領域内の被検査物表面の高さを測定する突起物高さ測定部と、
この突起物高さ測定部により得られた前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出する統計処理部と、
この統計処理部により算出された高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出する輪郭線演算部と、
この輪郭線演算部により演算された突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する突起物高さ決定部と
を備えたことを特徴とする高さ測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの高さ測定装置において、前記統計処理部は、前記高さ統計値として前記測定高さの前記第二の方向にとった平均値を算出することを特徴とする高さ測定装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかの高さ測定装置において、前記突起物高さ測定領域は、測定対象の突起物に対して前記第一の方向に広く想定されていることを特徴とする高さ測定装置。
【請求項６】
請求項５の高さ測定装置において、前記突起物高さ測定領域は、測定対象の突起物の中心座標を含み当該突起物に対して前記第二の方向に狭く想定された矩形領域であることを特徴とする高さ測定装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかの高さ測定装置において、前記突起物高さ決定部は、前記輪郭線内のピーク値を測定対象の突起物の高さとして決定することを特徴とする高さ測定装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかの高さ測定装置において、前記被検査物は表面にバンプが形成されたバンプウエハであり、前記突起物はそのバンプウエハのバンプであることを特徴とする高さ測定装置。
【請求項９】
被検査物表面の突起物の高さ測定方法において、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に突起物高さ測定領域を設定し、
前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出し、
前記高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出し、
突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する
ことを特徴とする高さ測定方法。
【請求項１０】
被検査物表面の突起物の高さ測定方法において、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に予め定められた演算式により算出された長さを有する突起物高さ測定領域を設定し、
前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出し、
前記高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出し、
突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する
ことを特徴とする高さ測定方法。
【請求項１１】
被検査物表面の突起物の高さ測定方法において、
被検査物表面の突起物の配置情報を基に、測定対象の突起物に対して第一の方向に予め定められた演算式により算出された長さを有する突起物高さ測定領域を設定し、
前記突起物高さ測定領域を読み込み、前記突起物高さ測定領域内の被検査物表面の高さを測定し、
前記突起物高さ測定領域内の測定高さを基に、前記第一の方向に直交する第二の方向に測定高さを統計して高さ統計値を算出し、
前記高さ統計値を基に、前記第一の方向にとった突起物の断面の輪郭線を算出し、
突起物の輪郭線から求められた値を当該突起物の高さとして決定する
ことを特徴とする高さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物に形成された突起物の高さを測定する高さ測定装置及び高さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器等のコンパクト化や表示画面の高精細化が著しく、それに伴って、例えば、液晶表示パネルに隣接して実装されるＬＣＤドライバ用半導体チップ等ではサイズの縮小化や多ピン化が急速に進んでいる。この縮小化や多ピン化に伴うバンプの短絡や欠損などの不具合に対し、半導体デバイスのウエハ製造段階でバンプの品質を確認しチップの信頼性を確保するため、バンプ形状の全数検査が要求されている。一般に、このような半導体ウエハ（バンプウエハ）に形成されたバンプの高さ測定装置には、バンプと認識した領域（バンプ上面）の各点の測定高さの平均値をバンプ高さとして検出するものがある（特許文献１等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バンプの上面形状は、平坦な場合ばかりでなくバンプウエハの仕様や製造方法によっては正常品でも凹状や凸状に形成されることがあり、場合によっては上面形状の異なるバンプが同一チップ上に混在することもある。
【０００５】
従来のバンプの高さ測定方法では、バンプ上面が平坦であることを前提として測定高さを平均しているため、バンプ上面に凹凸がある場合、凹部と凸部の測定高さの平均値がバンプ高さとして算出され、実際のバンプ高さとの測定誤差が大きく出てしまうことがある。また、バンプ上面の面積によって凹部と凸部の面積比率が変動するため、上面が凹凸で上面の面積の異なるバンプが同一チップ内に混在していると、良品であって実際には各バンプがほぼ同じ高さに形成されている場合でも各バンプの高さの測定結果にバラつきが生じる可能性もある。
【０００６】
そこで本発明は、バンプウエハのバンプ等に代表される被検査物表面の突起物の高さを突起物上面の状態によらず精度良く測定することができる高さ測定装置及び高さ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、被検査物表面の突起物の高さ測定するにあたり、被検査物表面の突起物の配置情報を基に測定対象の突起物に対して突起物高さ測定領域を算出し、突起物高さ測定領域内の各座標位置の測定高さを基に突起物の断面の輪郭線を算出し、突起物の輪郭線を把握した上で突起物の高さを評価する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バンプウエハのバンプ等に代表される被検査物表面の突起物の高さを突起物上面の状態によらず精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
本発明は、半導体ウエハやフラットディスプレイ用のガラス基板、プリント基板等の平板状の被検査物の突起物の高さ検査に適用可能であるが、以下に説明する実施の形態においては、半導体デバイス製造工程で用いられる半導体ウエハ（表面にバンプが形成されたバンプウエハ）を被検査物とした場合を例に挙げて説明する。
【００１１】
図１は本発明の高さ測定装置の一実施の形態の概略構成を示した平面図である。図示した高さ測定装置は、載置部１０、搬送部２０、プリアライメント部３０、検査部４０、光学部５０、及びデータ処理部６０を有している。光学部５０は検査部４０の上方に配設されている。データ処理部６０は、信号処理部１１７と制御装置１１８を有している。
【００１２】
載置部１０には、被検査物であるバンプウエハ１を複数枚収納した搬送可能なカセット１１が載置される。
【００１３】
搬送部２０は、バンプウエハ１を搬送する搬送装置２１を備えており、データ処理部６０からの指令信号に従って搬送装置２１を駆動し、搬送装置２１のハンドリングアーム２２でバンプウエハ１を保持しカセット１１・プリアライメント部３０・検査部４０の各ユニット間を搬送する。
【００１４】
プリアライメント部３０は、バンプウエハ１を載置する支持台３１、及び支持台３１に載置されたバンプウエハ１の外縁部をセンシングするセンサ３２を備えており、支持台３１を回転させながらセンサ３２でバンプウエハ１の外縁部を検出することにより、バンプウエハ１の位置（中心位置）及びバンプウエハ１に設けられたノッチの位置のプリアライメントを行う。
【００１５】
検査部４０には、検査対象のバンプウエハ１を載置する検査台４１が備えられている。検査台４１は、回転機構（θ軸）、昇降機構（Ｚ軸）、水平面内で移動する機構（Ｘ軸、Ｙ軸）を備えており、バンプウエハ１の位置アライメント（中心合わせ及びノッチ位置合わせ）、光学部５０の照射光の焦点位置に対する検査台４１の高さ調整、照射光に対してバンプウエハ１をＸＹ方向へ移動させることによるバンプウエハ１の全面検査が可能である。
【００１６】
検査台４１は、上下２枚のプレートを有しており、下側のプレートには図１中の左右方向にとったＸ軸方向に延在するＸ軸ネジ４２が螺合している。上側のプレートには図１中の上下方向にとったＹ軸方向に延在するＹ軸ネジ４３が螺合している。上側プレートはＹ軸ネジ４３とともに下側プレート上に搭載されている。検査台４１に載置したバンプウエハ１をＸ軸方向に移動させる場合、Ｘ軸ネジ４２を回転させて上下のプレートを移動させ、Ｙ軸方向に移動させる場合、Ｙ軸ネジ４３を回転させて下側プレート上で上側プレートを移動させる。
【００１７】
図２は光学部５０の概略構成を示した概念図である。
【００１８】
図２において、光学部５０は、複数の照射光学系（第一照射光学系及び第二照射光学系）と複数の検出光学系（第一検出光学系及び第二検出光学系）とを有する。
【００１９】
第一照射光学系では、ハロゲンランプ等からなる照射光光源であるランプ１１３から発生する概略インコヒーレントの第一照射光が、コリメートレンズ１１２で平行な光束とされた後、ハーフミラー１１１，１０４を介し、対物レンズ１０３で集束されバンプウエハ１に照射される。
【００２０】
第一検出光学系では、バンプウエハ１からの第一照射光の反射光が、対物レンズ１０３を介してハーフミラー１０４に入射し、ハーフミラー１０４で反射した反射光が画像測定用結像レンズ１０５・ハーフミラー１０６を介して画像カメラ１０７へ入光する。
【００２１】
第二照射光学系では、可視レーザー光源等からなるレーザー１１６から発生するコヒーレントの第二照射光が、回転するポリゴンスキャナー１１５で反射してＦ−θレンズ１１４を通過することによりＸ軸方向（検査時の検査台４１の走行方向に直交する方向）に往復振動する走査ビームに変換され、さらにハーフミラー１０６・画像測定用結像レンズ１０５を介してハーフミラー１０４に入射し、ハーフミラー１０４で反射した第二照射光が対物レンズ１０３で集束されてバンプウエハ１に照射される。これにより第二照射光学系の第二照射光は、Ｘ軸方向に往復振動する走査ビームとして、バンプウエハ１に照射される。
【００２２】
第二検出光学系では、バンプウエハ１で反射した第二照射光の反射光が、対物レンズ１０３・ハーフミラー１０４を介してハーフミラー１１１に入射し、ハーフミラー１１１で反射した反射光が、高さ測定用結像レンズ１０８・ナイフエッジ１０９を介して２分割センサ１１０へ入射する。２分割センサ１１０には、ナイフエッジ１０９によって高さ測定用結像レンズ１０８を通過した第二照射光が片側半分遮られて入射する。この場合、バンプウエハ１の表面のＺ軸方向の位置（高さ）によって２分割センサ１１０の各センサの受光光量が変化するため、各センサの受光光量の変化によりバンプウエハ１の表面の高さを測定することができる。
【００２３】
上記第一照射光学系及び第一検出光学系からなる画像測定手段、及び第二照射光学系及び第二検出光学系からなる高さ測定手段は、共用の対物レンズ１０３を通じてそれぞれの照射光を一軸上に集束し、バンプウエハ１上の同一位置の画像データと高さデータ（図７の高さデータ７０３参照）をそれぞれ画像カメラ１０７と２分割センサ１１０によって同じタイミングで取得することができる。信号処理部１１７では、画像カメラ１０７から入力された画像データと２分割センサ１１０から入力された高さデータ７０３を基に所定の演算処理が実行される。
【００２４】
図３はバンプウエハ１上のチップの一構成例を表した概略図である。
【００２５】
図３に示したチップ８４上には、バンプ８８以外にも回路８５が形成されている。バンプウエハ１上にはこのようなバンプ付きのチップ８４がＸＹ軸方向に並べて配置されている。
【００２６】
信号処理装置１１７では、図３のようなチップ８４の検査中、既に取得されている隣接チップの対応箇所の画像データとの比較から、バンプ８８の上面のＸ軸方向寸法ＷｘやＹ軸方向寸法Ｗｙ、バンプ位置（例えばバンプの中心座標）Ｌｎｎの欠陥、回路８５の形状の欠陥が検出される。また、取得される高さデータからは、図６を用いて後述する一連の処理によりバンプ８８の高さＨが検出される。
【００２７】
図１に戻り、制御装置１１８は、キーボードやタッチパネルまたはマウス等からなる入力装置６３、ＣＲＴやフラットパネルディスプレイ等からなる表示装置６４、各種演算処理を実行する演算処理装置６１、演算処理に必要なプログラムや係数又は演算結果や演算途中の値を記憶する記憶装置６２を備えている。本実施の形態では、データ処理部６０は、高さ測定装置全体の動作を制御するとともに、その表示装置６４や入力装置６３によりバンプウエハ１の検査条件設定や検査結果の表示などを指示操作することが可能である。
【００２８】
信号処理部１１７は、既述のように、バンプウエハ１上のチップの画像データ及び表面の高さデータを処理し、欠陥を検出する機能を有する。図１には、そのうちの高さデータの処理部を抽出して図示してあり、図示したように、信号処理部１１７は、入力部７１、バンプ配置演算部７２、バンプ高さ測定領域設定部７３、バンプ高さ測定部７７、統計処理部７４、輪郭線演算部７５、バンプ高さ決定部７６を備えている。
【００２９】
入力部７１は、光学部５０や制御装置１１８からの信号を入力するブロックであり、光学部５０の前述した各検出光学系からの検出信号もこの入力部７１を介して信号処理部１１７に入力される。
【００３０】
バンプ配置演算部７２は、入力部７１に入力された検出信号を基にバンプウエハ１上のチップ８４内のバンプ８８の配置情報（図７のチップ内バンプ配置情報８０１参照）を演算するブロックである。バンプ配置演算部７２で演算されたバンプ配置情報８０１は、信号処理部１１７内の図示しない記憶装置や制御装置１１８の記憶装置６２に記憶される。
【００３１】
バンプ高さ測定領域設定部７３は、バンプ配置演算部７２で演算されたバンプ配置情報８０１を基に、測定対象のバンプ８８に対して、検査台４１の移動方向を含む面（本例の場合は水平面）内の第一の方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に広いバンプ高さ測定領域（図７、図８のバンプ高さ測定領域８０２又は８０３参照）を算出するブロックである。後述するように、バンプ８８の高さは、このバンプ高さ測定領域設定部７３で設定されたバンプ高さ測定領域８０２又は８０３内の各位置の測定高さを基に評価される。
【００３２】
バンプ高さ測定部７７は、バンプ高さ測定領域設定部７３により設定されたバンプ高さ測定領域８０２又は８０３を読み込み、光学部５０から入力された高さデータを基にバンプ高さ測定領域８０２又は８０３内のバンプウエハ１の表面の高さを測定するブロックである。
【００３３】
統計処理部７４は、バンプ高さ測定部７７により得られたバンプ高さ測定領域８０２又は８０３内の各位置（後述する“サンプル”ピッチの測定点）の測定高さを基に、上記第一の方向に並ぶ各測定点の測定高さを、第一の方向に直交する第二の方向に統計（例えば平均）するブロックである。
【００３４】
輪郭線演算部７５は、統計処理部７４により算出されたバンプ高さ測定領域８０２又は８０３内の第一の方向の各測定点（第一の方向に並ぶ、第二の方向に延びる測定点の列〔図９又は図１０で後述する移動平均算出領域９０１に相当〕）の高さ統計値を基に、第一の方向にとったバンプ８８の断面の輪郭線（図９、図１０の輪郭線９０４参照）を算出するブロックである。
【００３５】
バンプ高さ決定部７６は、輪郭線演算部７５により演算されたバンプの輪郭線９０４から評価された値（例えば最大値）を当該バンプの高さデータ（図７のバンプ高さ測定結果７０４参照）として決定するブロックである。
【００３６】
図４はデータ処理部６０によるウエハ検査の全体の処理手順を表すフローチャートである。
【００３７】
図４において、ウエハ搬入処理（Ｓ１）では、載置部１１に載置されたカセット１１から搬送装置２１によりバンプウエハ１を搬出し、プリアライメント部３０の支持台３１に載置する。続くプリアライメント処理（Ｓ２）では、プリアライメント部３０でバンプウエハ１の位置ずれのプリアライメントとノッチ位置調整を行う。プリアライメントが終了したバンプウエハ１は、搬送装置２１により再度ハンドリングされ、検査部４０の検査台４１に載置され保持される。精密アライメント処理（Ｓ３）では、検査台４１の回転・移動により検査台４１に載置されたバンプウエハ１の位置ずれをアライメントし、検査台４１の昇降機構により焦点位置に対してバンプウエハ１の高さを調整する。
【００３８】
ウエハ全面測定処理（Ｓ４）では、光学部５０から第一照射光と第二照射光を照射しながら、バンプウエハ１からの第一照射光及び第二照射光の各反射光をそれぞれ第一検出光学系及び第二検出光学系で検出し、バンプ８８の高さデータ７０３を取得しバンプ８８の高さ測定値（図９、図１０の高さ測定値９０３参照）を得る。それと同時に、実測中のチップ８４と隣接チップとの画像データの比較からバンプ８８のサイズや位置の欠陥、回路８５の形状の欠陥をバンプウエハ１の全面について検出する。
【００３９】
結果集計処理（Ｓ５）では、各バンプの高さ測定値９０３の良否判定、チップ８４毎の高さ測定値９０３の最大値・最小値・平均値・標準偏差等の統計処理がなされる。加えて、各バンプの高さ測定結果９０３の良否判定結果、及びウエハ全面測定処理（Ｓ４）で得られた欠陥情報をチップ８４毎に集計し、チップ８４の良否が判定される。結果集計処理（Ｓ５）で得られた情報は、記憶装置６２（又は信号処理部１１７の図示しない記憶部）に記憶され表示装置６４で閲覧可能である。
【００４０】
ウエハ搬出処理（Ｓ６）では、データ処理装置６０から搬送装置２１に指令信号が出力され、搬送装置２１によって測定済みのバンプウエハ１がカセット１１の元の棚段に搬送され、図４に示した全体処理の制御手順が終了する。
【００４１】
図５はウエハ全面測定処理（Ｓ４）におけるウエハ全面の走査手順を示した図である。
【００４２】
図５に示したように、バンプウエハ１にはチップ８４がＸＹ方向に並んでおり、ここではＹ軸方向に並んだチップ８４を纏めてチップ列５０１とする。バンプウエハ１の全面走査では、先ずバンプウエハ１の図５中一番左側のチップ列５０１の図５中左下の部分を測定開始位置５０３とし、測定開始位置５０３が光学部５０の照射光の照射位置にくるようにＸ軸ネジ４２及びＹ軸ネジ４３を駆動して検査台４１を移動させる。次に、Ｙ軸ネジ４３を駆動して検査台４１をＹ軸方向に移動させつつ高さデータと画像データを取得する。本実施の形態では、このように検査台４１をＹ軸方向に移動させてデータ取得することをＹ軸方向走査５０２と称することとする。一回のＹ軸方向走査５０２で実測中のチップ列５０１の全幅を走査できない場合は、Ｘ軸ネジ４２を駆動して、前のＹ軸方向走査５０２からデータ取得をせずに隣の走査位置まで検査台４１を移動させる。本実施の形態ではこれをＸ軸方向ステップ移動５０４と称することとする。その後、実測中のチップ列５０１全面を走査終了するまでＹ軸方向走査５０２とＸ軸方向ステップ移動５０４を繰り返す。１つのチップ列５０１の全面走査が終了したら、図５中の右隣のチップ列５０１の走査に移行し、Ｙ軸方向走査５０２とＸ軸方向ステップ移動５０４を繰り返す。こうして隣接するチップ列５０１を走査していくことで、ウエハ全面走査を実行し終了する。
【００４３】
図６はデータ処理装置６０によるウエハ全面測定処理（Ｓ４）の具体的処理手順を表すフローチャートである。
【００４４】
図６において、データ処理装置６０は、先ず測定開始位置移動処理（Ｓ４０１）でバンプウエハ１の測定開始位置５０３が光学部５０の照射光の照射位置に来るように検査台４１を移動させる。
【００４５】
続くバンプ高さ測定領域算出処理（Ｓ４０２）では、バンプ高さ測定領域設定部７３により図７の概念図に示すチップ内バンプマップデータ７０１からバンプ高さ測定領域情報７０２を算出する。図７のチップ内バンプマップデータ７０１は、本処理（Ｓ４０２）に先行して実行される１〜数チップのプレビュー検査の検出値を基にバンプ配置演算部７２により予め演算され、信号処理部１１７の図示しない記憶部（又は記憶装置６２）に記憶されている。同一品種のバンプウエハ１の検査が続く場合、得られたチップ内バンプマップデータ７０１は、後の検査で利用することができる。本処理（Ｓ４０２）では、チップ内バンプマップデータ７０１のうち、続く処理（Ｓ４０３）で実行するＹ軸方向走査５０２で走査する部分がバンプ高さ測定領域設定部７３により読み出され、読み出した情報を基にバンプ高さ測定領域８０２又は８０３が所定の演算処理（図８で後述する）により設定される。そして、バンプ高さ測定領域設定部７３は、このようにして得られた今回のＹ軸方向走査５０２部分のバンプ高さ測定領域情報７０２を信号処理部１１７の記憶部に記憶する。
【００４６】
続いて、Ｙ軸方向走査開始処理（Ｓ４０３）及びデータ取得処理（Ｓ４０４）では、Ｙ軸ネジ４３を駆動してＹ軸方向走査５０２を実行しつつ、バンプ高さ測定部７７により、図示しない記憶部からバンプ高さ測定領域情報７０２を読み出し、入力部７１を介してバンプ高さ測定領域情報７０２に対応する領域の検出信号を光学部５０から取り込み、Ｙ軸方向走査５０２部分のバンプウエハ１の表面の高さデータと画像データを取得する。
【００４７】
バンプ高さ測定及び欠陥検出処理（Ｓ４０５）では、統計処理部７４や輪郭線演算部７５、バンプ高さ決定部７６等により、データ取得処理（Ｓ４０４）で取得した高さデータと画像データを処理し、バンプ８８の断面の輪郭線９０４を作成してバンプ８８の高さ測定値９０３を算出する（図９、図１０で後述する）。それと同時に、バンプ８８のサイズ（ＸＹ寸法）や位置（座標）の欠陥検出及び回路８５の形状の欠陥検出を隣接チップの対応箇所との比較により実行する。
【００４８】
Ｙ軸方向走査終了処理（Ｓ４０６）では、Ｙ軸方向走査５０２の終了を待ち、Ｙ軸方向走査５０２が終了したら、信号処理部１１７は、結果読出し処理（Ｓ４０７）に移行して処理（Ｓ４０５）で得られたバンプ高さ測定結果７０４と欠陥検出結果を制御装置１１８に出力する。制御装置１１８では、信号処理部１１７からのそれら入力データが記憶装置６２に記憶される。
【００４９】
その後、データ処理部６０は、今回Ｙ軸方向走査５０２を実行した当該チップ列５０１の全面走査が終了したかどうかを判定し（Ｓ４０８）、終了していないと判定したら、Ｘ軸方向ステップ移動５０４の処理（Ｓ４０９）を実行した後、バンプ高さ測定領域算出処理（Ｓ４０２）に手順を戻し、処理（Ｓ４０２）〜（Ｓ４０８）を再度実行する。処理（Ｓ４０８）において、当該チップ列５０１の全面走査が終了していると判定したら、処理（Ｓ４１０）に手順を移してバンプウエハ１の全面走査が終了したか否かを判定する。処理（Ｓ４１０）では、バンプウエハ１の全面走査が未完であると判定したら、Ｘ軸方向ステップ移動５０４を実行して右隣のチップ列へ移動（Ｓ４１１）した後、処理（Ｓ４０２）に手順を戻し、処理（Ｓ４０２）〜（Ｓ４０８）を再度実行する。処理（Ｓ４１０）において、ウエハ全面の走査が終了していると判定されれば、データ処理部６０は、ウエハ全面測定処理（Ｓ４）を終了する。
【００５０】
ウエハ全面測定処理（Ｓ４）が終了したら、制御装置１１８では、処理（Ｓ４０５）で取得されて記憶装置６２に記憶されたデータを基に、演算処理装置６１により表示信号が生成され、検査結果が入力装置６３や表示装置６４の操作に応じて（或いは自動的に）表示装置６４に表示される。
【００５１】
図７は信号処理部１１７による処理（Ｓ４０５）で実行されるバンプ高さ測定処理の概念を示す説明図である。
【００５２】
図７において、チップ内バンプマップデータ７０１は、同一チップ内に存在する少なくとも１つのバンプ８８の配置情報８０１の集合であってウエハ品種ごとに異なる。このチップ内バンプマップデータ７０１は、バンプ配置演算部７２によって処理（４０３）に先駆けて取得されている。チップ内バンプマップデータ７０１は、例えば、検査台４１上での事前検査（プレビュー）の検出結果を基に、検出信号の強さをしきい値と比較してバンプ部とそうでない部分のいずれかに区別することにより求められる。また、検査台４１上でのプレビューに限らず、事前に別の検査装置で別途行われた検査の結果を制御装置１１８等から入力し、それを基にチップ内バンプマップデータ７０１を算出するようにしても良いし、既に別の検査装置で算出されたチップ内バンプマップデータ７０１を入力するようにしても良い。また、バンプウエハ１の設計データ（ＣＡＤデータ等）を制御装置１１８等から入力し、そのデータを基にチップ内バンプマップデータ７０１を算出することも考えられる。
【００５３】
バンプ高さ測定領域情報７０２は、横長バンプ用のバンプ高さ測定領域８０２及び縦長バンプ用のバンプ高さ測定領域８０３の両方または何れかを少なくとも１つ含むデータの集合であり、バンプ高さ測定領域算出処理（Ｓ４０２）において、Ｙ軸方向走査５０２前に、バンプ高さ測定領域設定部７３によってチップ内バンプマップデータ７０１を基に算出される（詳細は後述する）。
【００５４】
高さデータ７０３は、処理（Ｓ４０３）及び処理（Ｓ４０４）において、バンプ高さ測定部７７によって、バンプ高さ測定領域情報７０２に基づく領域をＹ軸方向走査５０２するように検査部４０及び光学部５０に指令され、Ｙ軸方向走査５０２により入力部７１を介して順次入力される入力信号を基にバンプ高さ測定部７７で演算される。図７の高さデータ７０３では、色を濃く表示した部分ほど高さが低い部分であり、薄く表示した部分ほど高い部分である。
【００５５】
バンプ高さ測定結果７０４は、高さデータ７０３とバンプ高さ測定領域情報７０２から、統計処理部７４、輪郭線演算部７５、バンプ高さ決定部７６により、バンプ高さ測定処理（Ｓ４０５）にて算出される。
【００５６】
図８はバンプ高さ測定領域算出処理（Ｓ４０２）の処理内容を表す概念図である。ここでは、図８を用いて１つのバンプ８８に注目して処理内容を説明する。
【００５７】
チップ内バンプ配置情報８０１は、チップ内バンプマップデータ７０１のバンプ一個に注目した情報であって次の情報を持つ。
【００５８】
Ｘ：バンプ中心Ｏのチップ内Ｘ座標（単位：ｍｍ）
Ｙ：バンプ中心Ｏのチップ内Ｙ座標（単位：ｍｍ）
Ｗｘ：バンプのＸ軸方向寸法（単位：μｍ）
Ｗｙ：バンプのＹ幅方向寸法（単位：μｍ）
バンプ高さ測定領域８０２とバンプ高さ測定領域８０３は、それぞれバンプ高さ測定領域情報７０２のバンプ一個に注目した情報であって次の情報を持つ。
【００５９】
Ｘ’：バンプ中心Ｏのチップ内Ｘ座標（単位：サンプル）
Ｙ’：バンプ中心Ｏのチップ内Ｙ座標（単位：サンプル）
Ｍ：バンプ高さ測定領域のＸ軸方向寸法（単位：サンプル）
Ｎ：バンプ高さ測定領域のＹ軸方向寸法（単位：サンプル）
Ｄ：バンプの方向コード（０：縦長／１：横長）
ここで言う“サンプル”とは、格子状に取得した高さデータ７０３の一要素のことを意味し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の長さをサンプルで表す場合、それぞれ高さデータ７０３のＸ軸方向、Ｙ軸方向のデータ取得ピッチＰ（単位：μｍ）で割って換算する。本実施の形態では、例えば１サンプルのサイズを２．５μｍ×２．５μｍとする。
【００６０】
バンプ方向（横長か縦長か）については、対応するチップ内バンプ配置情報８０１のＸ軸方向寸法ＷｘとＹ軸方向寸法Ｗｙの関係により分類する。本実施の形態では、対応するチップ内バンプ配置情報８０１が横長（Ｗｘ＞Ｗｙ）の場合にＤ＝１とし、横長バンプ用のバンプ高さ測定領域８０２を算出する。このとき、バンプ高さ測定領域のＹ軸方向寸法Ｎは、予め定められた次の（式１）により算出された値とする。
【００６１】
Ｎ＝（Ｗｙ＋２×ε）／Ｐ    ・・・（式１）
ε：位置ずれ許容距離（単位：μｍ）
位置ずれ許容量εは、バンプ高さ測定領域情報８０２が実際のバンプ８８のＹ軸方向の全幅をカバーするように、隣接するバンプに干渉しない範囲でチップ内バンプ配置情報８０１と高さデータ７０３との間の位置ずれ量より広く設定することが望ましい。
【００６２】
それに対し、バンプ高さ測定領域のＸ軸方向寸法Ｍは、Ｄ＝１の場合、バンプのＸ軸方向寸法Ｗｘ未満の範囲で任意に設定可能であり、後に算出するバンプの輪郭線９０４の算出結果はＭの値を適当に大きくとった方が安定する。信号処理部１１７の演算処理能力にもよるが、本実施の形態では、例えばＭ＝１５と定める。以上の結果、バンプ高さ測定領域８０２は、対応するチップ内バンプ配置情報８０１の長辺を横切るように設定される。
【００６３】
一方、チップ内バンプ配置情報８０１が縦長（Ｗｘ＜Ｗｙ）の場合はＤ＝０となり、この場合、バンプ高さ測定領域設定部７３は、縦長バンプ用のバンプ高さ測定領域８０３を算出する。なお、Ｗｘ＝Ｗｙの場合は、Ｄ＝１としてもＤ＝０としても良いが、本実施の形態ではＷｘ＝Ｗｙの場合はＤ＝０とする。したがって、Ｗｘ≦Ｗｙ（Ｄ＝０）のとき、予め定められた次の（式２）によりバンプ高さ測定領域のＸ軸方向寸法Ｍを算出する。
【００６４】
Ｍ＝（Ｗｘ＋２×ε）／Ｐ    ・・・（式２）
それに対し、バンプ高さ測定領域のＹ軸方向寸法Ｎは、Ｄ＝０の場合、バンプのＹ軸方向寸法Ｗｙ未満の範囲で任意に設定可能であり、後に算出するバンプの輪郭線９０４の算出結果はＮの値を適当に大きくとった方が安定する。信号処理部１１７の演算処理能力にもよるが、本実施の形態では、例えばＮ＝１５と定める。以上の結果、バンプ高さ測定領域８０３も、対応するチップ内バンプ配置情報８０１の長辺を横切るように設定される。
【００６５】
以上のようにして、バンプ高さ測定領域８０２，８０３は、測定対象のバンプの中心座標を含み、対象バンプに対して、対象バンプの長辺寸法よりも狭く短辺寸法よりも広い矩形領域として想定される。なお、本例ではバンプ高さ測定領域８０２，８０３を対象バンプの短辺寸法よりも広く想定しているが、対象バンプの短辺寸法と同等、或いは、想定されるバンプの凸部１１０４の幅よりも狭い幅だけ短辺よりも短い寸法としても良い。
【００６６】
図９は横長（Ｙ軸方向寸法よりもＸ軸方向寸法が長い）バンプの高さ測定処理（Ｓ４０５）の処理内容を表す概念図である。ここでは、図９を用いて１つのバンプ８８に注目して処理内容を説明する。
【００６７】
まず、統計処理部７４は、バンプ高さ測定領域８０２の範囲の高さデータ７０３を抜き出し、バンプ高さ測定領域８０２を、Ｘ軸方向にＭ（＝１５）サンプル、Ｙ軸方向に１サンプルの移動平均算出領域９０１に分割する。バンプ高さ測定領域８０２は、Ｎ列の移動平均算出領域９０１がＹ軸方向に並んで形成されたものと見ることができる。
【００６８】
次に、統計処理部７４は、バンプの輪郭線を算出するための高さ統計値として、各移動平均算出領域９０１内で高さデータ７０３の平均値すなわち移動平均値９０２を下の（式３）により算出する。
【００６９】
【数１】
2008196974.tif 000003
【００７０】
輪郭線演算部７５では、こうしてバンプ高さ測定領域８０２内においてＹ軸方向に各位置の測定高さの平均値をとって算出された移動平均値９０２を基に、バンプの輪郭線９０４を演算する。輪郭線９０４は、Ｙ軸方向の各測定点の移動平均値９０２をプロットして得られ、Ｙ軸方向に延びるバンプの断面（例えばｈ１，１〜ｈ１，Ｎをプロットして得られる断面）をバンプ高さ測定領域８０２内の値で平均化したものに相当する。
【００７１】
最後に、バンプ高さ決定部７６において、輪郭線９０４内のピーク値（すなわち最大の移動平均値９０２）が測定対象バンプの高さ測定値９０３として抽出され、抽出された高さ測定値９０３が当該バンプの測定高さに決定される。この移動平均値９０２とバンプ高さ測定値９０３の算出結果は、表示装置６４（図１）に表示可能である。
【００７２】
図１０は縦長（Ｘ軸方向寸法よりもＹ軸方向寸法が長い）バンプの高さ測定処理（Ｓ４０５）の処理内容を表す概念図である。ここでは、図１０を用いて１つのバンプ８８に注目して処理内容を説明する。
【００７３】
まず、統計処理部７４は、バンプ高さ測定領域８０３の範囲の高さデータ７０３を抜き出し、バンプ高さ測定領域８０３を、Ｘ軸方向に１サンプル、Ｙ軸方向にＮ（＝１５）サンプルの移動平均算出領域９０１に分割する。バンプ高さ測定領域８０３は、Ｍ列の移動平均算出領域９０１がＸ軸方向に並んで形成されたものと見ることができる。
【００７４】
次に、統計処理部７４は、バンプの輪郭線を算出するための高さ統計値として、各移動平均算出領域９０１内で高さデータ７０３の平均値すなわち移動平均値９０２を下の（式４）により算出する。
【００７５】
【数２】
2008196974.tif 000004
【００７６】
輪郭線演算部７５では、こうしてバンプ高さ測定領域８０３内においてＸ軸方向に各位置の測定高さの平均値をとって算出された移動平均値９０２を基に、バンプの輪郭線９０４を演算する。輪郭線９０４は、Ｘ軸方向の各測定点の移動平均値９０２をプロットして得られ、Ｘ軸方向に延びるバンプの一断面（例えばｈ１，１〜ｈＭ，１をプロットして得られる断面）をバンプ高さ測定領域８０３内の値で平均化したものに相当する。
【００７７】
最後に、バンプ高さ決定部７６において、輪郭線９０４内のピーク値（すなわち最大の移動平均値９０２）が測定対象バンプの高さ測定値９０３として抽出され、抽出された高さ測定値９０３が当該バンプの測定高さに決定される。この移動平均値９０２とバンプ高さ測定値９０３の算出結果は、表示装置６４（図１）に表示可能である。
【００７８】
本実施の形態によれば、バンプの上面を横切るバンプ高さ測定領域の高さ測定データを基に、バンプの輪郭線形状を把握した上でバンプの高さを評価するので、上面が平坦なバンプは勿論のこと、上面に凹凸のあるバンプでも精度良く高さを評価することができ、図３に示したバンプウエハ１のバンプ８８等に代表される被検査物表面の突起物の高さを突起物上面の状態によらず精度良く測定することができる。
【００７９】
したがって、図１１に示すような、上面窪みの無い平坦な角形バンプ１１０１（図１１（ａ）参照）、短辺と長辺の長さの違いが大きく上面窪みが細長い形状の角形バンプ１１０２（図１１（ａ）参照）、各辺の長さが概ね等しく上面窪みも比較的広い略正方形状の角形バンプ１１０３（図１１（ａ）参照）が同一チップ内に混在するような場合でも、各バンプの高さをそれぞれ高精度に測定することができる。なお、本実施の形態の場合、バンプ高さ決定部７６の処理で、輪郭線９０４のピーク値をバンプの高さ測定値としているため、凹凸のある角形バンプ１１０２，１１０３では、上面の外縁部に形成された凸部（窪んでいない部分）１１０４の高さがバンプ高さとなる。
【００８０】
また、輪郭線９０４を特定するに当たって、移動平均値９０２を算出することにより、特定の直線上の高さデータからバンプ高さを算出する場合に比べて、測定結果を安定化させることができる。また、移動平均算出領域９０１の形状は、１×１５サンプル又は１５×１サンプルに限定されない。測定対象の上面の形状がバンプ１１０１のように比較的平坦であることが想定される場合、例えば本例で言えば５×１５サンプル又は１５×５サンプルといったように移動平均算出領域９０１のバンプ短辺方向のサンプル数を多くした方が、移動平均値９０２の再現性は一般的に改善する。一方、凹凸のあるバンプでバンプの凸部１１０４が狭い場合には、本実施の形態のように移動平均算出領域９０１のバンプ短辺方向のサンプル数を少なくした方が、高さデータ７０３の変動に対し移動平均値９０２が追従し易くなり、バンプ高さ測定結果の実際のバンプ高さに対する偏差は一般的に改善する。移動平均算出領域９０１のバンプ短辺方向のサンプル数は、移動平均算出領域９０１のバンプ短辺方向の寸法が、想定される凸部１１０４の幅よりも小さくなるようにすることが望ましい。
【００８１】
なお、本実施の形態では、Ｘ軸方向を第一の方向、Ｙ軸方向を第二の方向としたが、これが逆であっても良い。すなわち、バンプ８８に対して、バンプ８８の長辺寸法よりも広く短辺寸法よりも狭いバンプ高さ測定領域を設定するようにしても良い。また、本実施の形態では、バンプ高さ決定部７６の処理において、バンプが電極として最初に接触する部分を抽出する観点で輪郭線９０４のピーク値をバンプの高さ測定値９０３とするようにしたが、必要と場合に応じ、輪郭線９０４を形成する移動平均値９０２の平均値をバンプ高さの評価値とすることもできるし、上面の凹凸部の最低点を評価値とすることもできる。
【００８２】
また、上記の（式１）又は（式２）のように予め定められた演算式によりバンプ高さ測定領域８０２のＹ軸方向寸法Ｎやバンプ高さ測定領域８０３のＸ軸方向寸法Ｍが演算される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば前述した入力装置６３或いは表示装置６４（図１参照）等により、バンプ高さ測定領域８０２のＹ軸方向寸法Ｎやバンプ高さ測定領域８０３のＸ軸方向寸法Ｍを入力するようにしても良い。
【００８３】
また、本実施の形態では、ナイフエッジ方式をバンプ高さの検出原理に利用した高さ検出用の第二検出光学系を持つ高さ測定装置を例に挙げて説明したが、例えば、被検査物に斜めから照射光を照射して検査面表面と基準面からの反射光の位置の差を検出して突起物の高さを検出する光切断方式、照射光の焦点高さを変化させて輝度が最大になる焦点高さを被検査物の表面高さとして検出する共焦点方式の検出光学系を利用した高さ測定装置にも本発明は適用可能である。
【００８４】
図１２〜図１５は図１に示した表示装置６４に表示する画面の一構成例を例示した図である。
【００８５】
図１２に示したチップ内バンプマップデータ画面１２０１は、図７に示すチップ内バンプマップデータ７０１の画面表示例である。このチップ内バンプマップデータ画面１２０１では、例えば、表示の拡大縮小、平行移動、チップ内バンプ配置情報８０１の選択を指示するボタンオブジェクトや、選択したバンプ中心のチップ内ＸＹ座標、バンプＸ幅、バンプＹ幅等を参照することができる。
【００８６】
図１３に示したバンプ高さ測定領域表示画面例１２０２は、図８に示すバンプ高さ測定領域８０３の画面表示例である。本画面はウエハ面観察用の画面であり、カメラ画像をリアルタイムで表示している。チップ内バンプマップデータ画面１２０１でチップ内バンプ配置情報８０１を選択すると、対応するバンプに図１に示す検査台４１を位置づけ、各バンプ高さ測定領域８０２や各バンプ高さ測定領域８０３を、カメラ画像に重畳表示する。
【００８７】
図１４に示したバンプ高さ測定結果実画面１２０３は、図７に示すバンプ高さ測定結果７０４の画面表示例である。各バンプの高さを色や濃淡で識別表示するとともに、各測定値を表示している。表示の拡大縮小、平行移動等を指示するボタンオブジェクト等が画面内に配置されている。
【００８８】
図１５に示した位置ずれ許容距離設定画面１２０４は、図８に示す位置ずれ許容距離εの設定画面である。画面では「バンプ位置ずれマージン（片側）」と表示された入力欄に位置ずれ許容距離εの値を入力する。例えば、バンプ高さ測定領域８０２のＸ軸方向寸法Ｍやバンプ高さ測定領域８０３のＹ軸方向寸法Ｎ等のバンプ高さ測定で用いられる他のパラメータもこの画面で設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の高さ測定装置の一実施の形態の概略構成を示した平面図である。
【図２】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられた光学部の概略構成を示した概念図である。
【図３】バンプウエハ上のチップの一構成例を表した概略図である。
【図４】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられたデータ処理部によるウエハ検査の全体の処理手順を表すフローチャートである。
【図５】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられたデータ処理部によるウエハ全面測定処理におけるウエハ全面の走査手順を示した図である。
【図６】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられたデータ処理装置によるウエハ全面測定処理の具体的処理手順を表すフローチャートである。
【図７】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられた信号処理部による処理で実行されるバンプ高さ測定処理の概念を示す説明図である。
【図８】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられた信号処理部によるバンプ高さ測定領域算出処理の処理内容を表す概念図である。
【図９】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられた信号処理部による横長バンプの高さ測定処理の処理内容を表す概念図である。
【図１０】本発明の高さ測定装置の一実施の形態に備えられた信号処理部による縦長バンプの高さ測定処理の処理内容を表す概念図である。
【図１１】本発明の高さ測定装置で高さ測定可能な種々の形状のバンプの模式図である。
【図１２】図１に示した表示装置に表示する画面の一構成例を例示した図である。
【図１３】図１に示した表示装置に表示する画面の一構成例を例示した図である。
【図１４】図１に示した表示装置に表示する画面の一構成例を例示した図である。
【図１５】図１に示した表示装置に表示する画面の一構成例を例示した図である。
【符号の説明】
【００９０】
１          バンプウエハ
４１        検査台
７１        入力部
７２        バンプ配置演算部
７３        バンプ高さ測定領域設定部
７４        統計処理部
７５        輪郭線演算部
７６        バンプ高さ決定部
８８        バンプ
１０３      対物レンズ
１０４      ハーフミラー
１０５      画像測定用結像レンズ
１０６      ハーフミラー
１０８      高さ測定用結像レンズ
１０９      ナイフエッジ
１１０      ２分割センサ
１１１      ハーフミラー
１１４      Ｆ−θレンズ
１１５      ポリゴンスキャナー
１１６      レーザー
１１７      信号処理部
７０１      チップ内バンプマップデータ
７０２      バンプ高さ測定領域情報
７０３      高さデータ
７０４      バンプ高さ測定結果
８０１      チップ内バンプ配置情報
８０２      バンプ高さ測定領域
８０３      バンプ高さ測定領域
９０１      移動平均算出領域
９０２      移動平均値
９０３      高さ測定値
９０４      輪郭線
Ｏ          バンプ中心
【図１】
2008196974.tif 000005
【図２】
2008196974.tif 000006
【図３】
2008196974.tif 000007
【図４】
2008196974.tif 000008
【図５】
2008196974.tif 000009
【図６】
2008196974.tif 000010
【図７】
2008196974.tif 000011
【図８】
2008196974.tif 000012
【図９】
2008196974.tif 000013
【図１０】
2008196974.tif 000014
【図１１】
2008196974.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
2008196974.tif 000017
【図１４】
2008196974.tif 000018
【図１５】
2008196974.tif 000019