(57)【要約】【課題】本発明は、ボールバンプウエハ生産工程で、全ボールバンプの高さ（形状含む）を効率良く検査するボールバンプウエハ検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るボールバンプウエハ検査装置は、ボールバンプを有する複数のチップが形成された被検査ウエハをウエハ搭載台に搭載し、投光光学系からウエハ搭載台に搭載された被検査ウエハへ検査光を照射し、被検査ウエハの表面（バンプ表面も含む）で反射した被検査光の強度を検出光学系で検出し、検査光の強度からボールバンプの形状（高さ、径、位置）を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ表面のボールバンプを検査するボールバンプウエハ検査装置において、
ボールバンプの同位置の画像データと高さデータを同じタイミングで取得することを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載のボールバンプウエハ検査装置において、
画像データの取得は、２Ｄ画像を撮る画像カメラですることを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【請求項３】
請求項１記載のボールバンプウエハ検査装置において、
高さデータの取得は、２分割センサですることを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【請求項４】
請求項１記載のボールバンプウエハ検査装置において、
前記画像データに基づき、ボールバンプの高さとウエハの外観（チップ外観）検査を同時に行うことを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【請求項５】
請求項１記載のボールバンプウエハ検査装置において、
前記画像データと前記高さデータを処理する信号処理部と、検査装置全体を制御する制御部を有することを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【請求項６】
請求項１記載のボールバンプウエハ検査装置において、
画像データと高さデータ
ウエハから反射する画像データおよび高さデータの反射光を導く双方の光学系が同軸上に位置することを特徴とするボールバンプウエハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ表面のボールバンプを検査する方法及び装置に係り、特に大量のボールバンプを持つウエハ（半導体チップ）を検査するために好適なボールバンプウエハ検査方法及びボールバンプウエハ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に形成されたＩＣチップの表面には、ＩＣパッケージ等の配線に接続するために多数のバンプが形成される。ボールバンプウエハ検査装置は、このようなバンプの外観（高さ、径、位置）に欠陥がないか否かを検査する装置である。
【０００３】
ボールバンプウエハ検査装置は、ボールの高さを測定する際、ボールの頂点位置に高さ測定器の測定位置を合わせ測定する。ボールの位置はあらかじめ登録するが、各チップ又は、ボール毎にずれが生じるため、測定位置の修正手段が必要となる。
【０００４】
一般的には、カメラ画像などでボール位置を特定し、その位置に高さ測定位置を合わせる方法が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、ボール位置の特定、ボール高さの測定に別々の測定手段を用いるため、ボール高さ測定毎に測定系を切り替える必要が生じ、数十万個にもなるボール全数の高さを測定するためには多くの時間を要する。
【０００６】
一方、半導体チップは、小型多機能化が進み、ボールサイズの小型化、多ボール化が進み、信頼性確保のために全ボールの形状検査が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、ボールバンプウエハ生産工程で、全ボールバンプの高さ（形状含む）を効率良く検査するボールバンプウエハ検査装置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】
【０００８】
本発明は、半導体ウエハ表面のボールバンプを検査するボールバンプウエハ検査装置において、ボールバンプの同位置の画像データと高さデータを同じタイミングで取得することを特徴とする。
【０００９】
更に詳しく述べると、本発明に係るボールバンプウエハ検査装置は、ボールバンプを有する複数のチップが形成された被検査ウエハをウエハ搭載台に搭載し、投光光学系からウエハ搭載台に搭載された被検査ウエハへ検査光を照射し、被検査ウエハの表面（バンプ表面も含む）で反射した被検査光の強度を検出光学系で検出し、検査光の強度からボールバンプの形状（高さ、径、位置）を検出する。
【００１０】
また、本発明に係るボールバンプウエハ検査装置は、反射光から輝度（チップ画像）を得る光学系と高さを測定する光学系が同軸上（同じ対物レンズを使用）に組み込まれており、同位置の画像と高さデータを同タイミングで得る事が出来る構成とする。
【００１１】
そして、ボールバンプ付きウエハ検査時、画像データと高さデータを同位置同タイミングで取得し、画像データでボールの頂点位置を特定し、特定した位置に対応する高さデータを取り出すことで、画像と高さ測定系を切り替えることが無く、短時間でボール形状（高さ、径、位置を測定することが出来る。
【００１２】
また、同時の得た画像データで、被測定チップの外観検査も同時に行う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウエハ上のボールの形状（高さ、径、位置）検査と被測定チップの外観検査を、１回の走査で実行出来、効率の良いボールバンプウエハの検査を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を引用して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例係わるボールバンプウエハ検査装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
本実施例のボールバンプ検査装置は、Ｘ−Ｙステージ１０１（検査ステージ部）、対物レンズ１０３他（検査光学系）、信号処理部１１７、および検査装置を制御する制御装置１１８を含んで構成されている。
【００１７】
ランプ１１３からの照明光は、コリメートレンズ１１２、ハーフミラー（３）１１１、ハーフミラー（１）１０４、対物レンズ１０３を通して被検査ウエハ１０２に照射される。
【００１８】
被検査ウエハ１０２からの反射光は、ハーフミラー（１）１０４で反射され、画像測定用結像レンズ１０５、ハーフミラー（２）１０６を通して画像カメラ１０７で検出される。
これらを画像測定系と云う。
【００１９】
高さ測定用レーザー光１１６は、ポリゴンスキャナ１１５、Ｆ−θレンズ１１４でＸ方向走査ビームとなり、ハーフミラー（２）１０６、画像測定用結像レンズ１０５を通りハーフミラー（１）１０４で反射され、対物レンズ１０３を通して被検査ウエハ１０２に照射する。高さ測定ビームは、被検査ウエハ１０２上では、Ｘ方向の走査ビームとなる。
【００２０】
被検査ウエハ１０２から反射した高さ測定用レーザー光は、対物レンズ１０３、ハーフミラー（１）１０４を通過し、ハーフミラー（３）１１１で反射され高さ測定用結像レンズ１０８によって、２分割センサ１１０に入光する。
【００２１】
２分割センサによって検出される被検査ウエハ１０２の反射光は、ナイフエッジ１０９によって高さ測定用結像レンズ通過光が片側１／２遮られるため、被検査ウエハ１０２のＺ方向（高さ）位置により、２分割センサ１１０の左右受光光量が変化し、被検査ウエハ（ボールバンプ）の高さを測定する事が出来る。これらを高さ測定系と云う。
【００２２】
対物レンズ１０３は、高さ測定系と画像測定系の光学系を担う。すなわち、対物レンズ１０３は、ウエハから反射する画像データおよび高さデータの反射光を導く双方の光学系を兼ねるもので、双方の光学系の同軸上に位置する。
【００２３】
これにより、画像カメラ１０７によるウエハ表面（ボールバンプを含む）画像（２Ｄ画像）と、２分割センサ１１０による高さデータは、上述の様に同じ対物レンズ１０３を通して測定されるため、被検査ウエハの同一位置を同一タイミングで測定することが出来る。
【００２４】
被検査ウエハは、Ｘ−Ｙステージ１０１によって移動することで全面検査を行う。
【００２５】
図２は、高さデータと画像データのサンプル位置を説明する図である。
【００２６】
高さサンプル位置２０１と画像サンプル位置２０２が共に２．５μｍピッチで重なっている。サンプルタイミングも同じである。
【００２７】
被測定ウエハ１０２の検査時は、ウエハ全面の画像データと高さデータを２．５μｍピッチで測定し、バンプ形状（高さ、径、位置）の検査結果を得る。
【００２８】
ウエハ表面の外観検査も同時に行う。
【００２９】
なお、サンプルピッチは、２．５μｍに限らない。
【００３０】
図３はボール高さ測定手順を示す図である。
【００３１】
被検査ウエハ１０２上には、モニタ画像３０１の様なボールバンプが複数形成されている。
【００３２】
画像データ３０２は、図１の画像カメラで得た画像データで、輝度変化を表している。高さデータ３０３は、図１の２分割センサ１１０の測定結果で、画像データ３０２と同一位置同一タイミングで、測定されている。
【００３３】
画像データ３０２の輝度断面３０４は、２値化判定レベル３０５と比較され、ボール輪郭３０６を生成する。
【００３４】
ボール輪郭３０６からボール中心位置３０７を導出し、この位置に対応した高さデータ３０３を選択し、測定目的のボール高さ測定値を得る。
【００３５】
本実施例のように、画像データと変位データを同位置で同タイミングで測定することによって、一回のウエハ全面スキャンで、ボールバンプ形状（高さ、径、位置）の測定とウエハ（チップ）外観検査を行うことが出来、効率の良いボールバンプ検査を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例に係わるボールバンプウエハ検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係わるもので、画像データと高さデータのサンプリング位置を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係わるもので、画像データと高さデータを処理する処理手順の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１…Ｘ−Ｙステージ、１０２…被検査ウエハ、１０３…対物レンズ、１０４…ハーフミラー（１）、１０５…画像測定用結像レンズ、１０６…ハーフミラー（２）、１０７…画像カメラ、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（３）、１１２…コリメートレンズ、１１３…ランプ（画像用）、１１４…ｆ−θレンズ、１１５…ポリゴンスキャナ、１１６…レーザー（高さ測定用）、１１７…信号処理部、１１８…制御装置、２０１…高さサンプル位置、２０２…画像サンプル位置、３０１…モニタ画像、３０２…画像データ（輝度）、３０３…高さデータ、３０４…輝度（断面）、３０５…２値化判定レベル、３０６…ボール輪郭（切り出し）、３０７…ボール中心（頂点位置）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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