JP2003315014A - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の計測・検査項目を効率的に行うことので
きる検査方法及び検査装置を提供すること。 【解決手段】バンプ検査装置は、ＣＣＤが撮像した画像
を格納するための第１及び第２フレームメモリ（画像バ
ッファ１，２）を備え、画像入力回路は、取り込んだ画
像データを第１フレームメモリ又は第２フレームメモリ
に交互に格納する。そして、一方のメモリに画像データ
の取り込みが行われる期間中に、他方のメモリに取り込
まれている画像データの計測・検査処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は検査方法及び検査装
置に係り、詳しくはバンプが実装された半導体ウェハを
検査する検査方法及び検査装置に関する。

【０００２】近年、半導体デバイスにおいては、半導体
チップと実装用基板とを接合電極であるバンプを介して
接続する方法が採用されている。その際、バンプの形
状，高さ，寸法，位置等の不揃いやバンプ実装面におけ
る塵・バンプカス等の異物は半導体チップと実装用基板
との接合不良の原因の１つとなる。このため、バンプに
関する種々の計測・検査のみならず、バンプが実装され
た半導体ウェハの検査を短時間でかつ効率的に行うこと
が求められている。

【０００３】

【従来の技術】従来、バンプの計測・検査を行う検査装
置は、一般に２次元計測・検査装置及び３次元計測・検
査装置（以下、２次元系装置，３次元系装置）を含み、
それらは互いに干渉しない位置に設置されている。

【０００４】２次元系装置は、ステージに吸着固定され
る半導体ウェハの上方にＣＣＤカメラを備え、このＣＣ
Ｄカメラにより撮像したバンプの画像データに基づいて
バンプの寸法計測及び位置ずれ検査を行う。一方、３次
元系装置は、半導体ウェハの斜め上方に配置されるレー
ザ及び音響光学偏向器（ＡＯＤ）と、そのレーザと対称
位置となる半導体ウェハの斜め上方に配置される位置検
出器（ＰＳＤ）とを備え、それらによりバンプの高さ計
測を三角測量法を用いて行う。具体的には、３次元系装
置は、レーザから発射されるレーザ光をＡＯＤにより偏
向させてバンプに斜め上方から照射し、バンプ頂点から
の反射光及びそのバンプ近傍におけるウェハ表面からの
反射光をＰＳＤにより受光する。そして、３次元系装置
は、そのＰＳＤにより受光したバンプ頂点からの反射光
とウェハ表面からの反射光との差を検出することで、バ
ンプの高さを測定する。

【０００５】検査装置は、このような２次元系装置と３
次元系装置による計測・検査処理を同時に且つ並列して
行う。これにより、従来では、バンプの寸法計測及び位
置ずれ検査に加えてバンプの高さ計測を１回の処理で行
うことが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
ウェハ上の塵やバンプカス等の異物を検出するための検
査は、上述した検査装置とは別の装置、例えばウェハに
形成されたパターンを検査するパターニング検査用のＣ
ＣＤカメラ等を併設してバンプの寸法・高さ計測や位置
ずれ検査と異なる別の検査工程で行われる。即ち、バン
プを計測・検査の対象とする従来の２次元系装置では、
ウェハに存在する異物を検出することができなかった。

【０００７】これにより、検査装置の設備コストが増加
するという問題があった。また、異物の検出検査がバン
プの計測・検査に対して別途行われるため、結果として
全体の検査時間が長くなるという問題があった。こうし
たことから、従来の検査装置では、他の検査項目を追加
して行う場合は、その検査に適した装置を用いる必要が
あるため、検査コストが上昇し、様々な検査を効率的に
行うことができなかった。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は複数の計測・検査項目を
効率的に行うことのできる検査方法及び検査装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、検査装置は、所定
強度の測定光を半導体ウェハに照射し該半導体ウェハ上
で前記測定光を走査させる走査装置と、半導体ウェハか
らの反射光及び該半導体ウェハに形成されたバンプから
の反射光を検出する検出装置と、半導体ウェハの所定領
域を撮像する撮像装置とを備え、バンプの高さ計測、寸
法計測、位置ずれ検査、ブリッジ検査、ミッシング検査
及び異物検出検査を１回の処理工程で行う。このような
検査装置では、別途新たに検査装置を追加せずに、複数
の検査項目を効率的に行うことができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、検査装置
は、撮像装置からの画像データを２値化処理し、その２
値化処理により抽出されるブロッブの重心位置と理論座
標位置にあるバンプの中心位置とが一致するか否かを判
断する。そして、一致するブロッブについてバンプの寸
法計測を行う。この方法では、バンプの寸法計測を高精
度かつ効率的に行うことが可能であり、その結果、バン
プの位置ずれ検査、ブリッジ検査、ミッシング検査に加
えて、ウェハＷ表面の異物検出検査を高精度かつ効率的
に行うことが可能である。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、前記位置
ずれ検査では、半導体ウェハをマトリクス状に区画して
複数の統計領域に分割し、該統計領域毎に算出した位置
ずれ値の平均値と個々の位置ずれ値との差を算出するよ
うにした。これにより、機械的誤差の影響を小さくして
位置ずれ検査を精度良く行うことができる。

【００１２】請求項４に記載の発明によれば、前記位置
ずれ検査では、半導体ウェハを吸着固定するステージの
回転軸を中心として該半導体ウェハを２以上の領域に分
割し、各領域内で算出した前記ステージのθ方向の誤差
補正値に従って位置ずれ値を補正する。これにより、位
置ずれ検査をより高精度に行うことができる。

【００１３】請求項５に記載の発明によれば、半導体ウ
ェハを吸着固定するステージの等速移動中に前記画像デ
ータを取り込み、位置ずれ検査及び異物検出検査をステ
ージの加減速期間中に行う。これにより、さらに効率的
に計測・検査処理を行うことが可能である。

【００１４】請求項６に記載の発明によれば、所定強度
の測定光を半導体ウェハに照射し該半導体ウェハ上で前
記測定光を走査させる走査装置と、前記半導体ウェハか
らの反射光及び該半導体ウェハに形成されたバンプから
の反射光を検出する検出装置と、前記半導体ウェハの所
定領域を撮像する撮像装置とを備え、前記半導体ウェハ
に形成されたバンプの検査を行う検査装置は、前記撮像
装置から取り込まれた画像データを格納するための記憶
手段を少なくとも２つ備える。これにより、一方のメモ
リに画像データの取り込みが行われる期間中に、他方の
メモリに取り込まれている画像データの計測・検査処理
が行うことが可能であるため、計測・検査処理を効率的
に行うことが可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図１７に従って説明する。図１は、バンプ
検査装置の測定光学系を示す概略図である。

【００１６】バンプ検査装置１１は、バンプが形成され
た半導体ウェハＷを吸着固定するためのＸＹＺθステー
ジ（以下、ステージ）１２と、そのステージ１２に載置
されたウェハＷの上方にて配置される撮像装置１３と、
ウェハＷの斜め上方にて配置される走査装置１４及び検
出装置１５とを備える。走査装置１４と検出装置１５は
互いに対象となる位置に配置されている。

【００１７】ステージ１２は、図示しない駆動機構によ
り、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能且つθ方向（図
示略）に回転可能に設けられている。また、このステー
ジ１２には、該ステージ１２に吸着固定されたウェハＷ
に対する撮像装置１３、走査装置１４及び検出装置１５
の各配置位置を補正して、撮像装置１３によるウェハＷ
の撮像位置を調整するための認識マークＡＭが設置され
ている。

【００１８】撮像装置１３は、光源１６、ＣＣＤ１７、
光学フィルタ１８を含む。詳述すると、光源１６から放
射された光は、図示しないレンズ（コリメータレンズ
等）により略平行化されて、光透過性を有するハーフミ
ラ１９によりその一部が９０度に屈折された後、図示し
ない対物レンズを介してウェハＷに照射される。このウ
ェハＷからの反射光は、前記対物レンズを介して略平行
化されて、その一部がハーフミラ１９を透過した後、図
示しない結像レンズを介してＣＣＤ１７上に拡大結像さ
れる。光学フィルタ１８は、特定波長の光を遮断するた
めのフィルタであり、後述する走査装置１４からのレー
ザ光がＣＣＤ１７へ写り込むことを防止する。

【００１９】走査装置１４は、レーザ２０、音響光学偏
向器（Acousto-Optical Deflector:以下、ＡＯＤ）２１
を含み、検出装置１５は、位置検出器（Position Sensi
tiveDefrector: 以下、ＰＳＤ）２２を含む。詳述する
と、レーザ２０から放射されたレーザ光（平行光束）
は、ＡＯＤ２１により図中Ｘ方向に所定の走査幅で偏向
され、図示しないレンズを介してウェハＷに照射され
る。このウェハＷに斜め上方から照射されたレーザ光
は、バンプの頂点及びその近傍におけるウェハＷの表面
で反射され、それらの反射光は、図示しないレンズを介
してＰＳＤ２２に受光される。

【００２０】このように構成されたバンプ検査装置１１
は、撮像装置１３によりウェハＷの２次元的な画像を撮
像し、その画像データに基づいて各バンプ及びウェハＷ
の表面に関する２次元系の検査を行う。尚、本実施形態
では、２次元系の検査は、バンプの寸法計測、位置ずれ
検査、バンプがショートしていないか否かの検査（ブリ
ッジ検査）、バンプが全て形成されているか否かの検査
（ミッシング検査）及びウェハＷの面上における塵やバ
ンプカス等の異物検出検査を含む。また、バンプ検査装
置１１は、ＰＳＤ２２で受光したバンプ頂点及びウェハ
Ｗ表面からの反射光に基づいてバンプに関する３次元系
の検査を行う。尚、本実施形態では、３次元系の検査
は、バンプの高さ計測を含み、この計測結果に基づいて
バンプ間の平坦度（コプラナリティ）を検査する。

【００２１】図２は、バンプ検査装置の回路構成を示す
ブロック図である。バンプ検査装置１１は、制御用端末
としてのコンソール２３と、そのコンソール２３に入力
されるユーザからの指示に基づいて各種の検査に対応し
た制御データを生成する第１〜第３制御装置２４〜２６
とを備える。具体的には、第１制御装置２４は、コンソ
ール２３からの指示に対応した制御データを第２及び第
３制御装置２５，２６に出力する。第２制御装置２５
は、第１制御装置２４から出力される制御データに応答
してステージ１２、ＡＯＤ２１及びＰＳＤ２２を駆動制
御する。また、第３制御装置２６は、第１制御装置２４
から出力される制御データに応答してＣＣＤ１７を駆動
制御する。

【００２２】以下、第１〜第３制御装置２４〜２６の構
成を図３〜図５に従って詳述する。図３は、第１制御装
置２４のブロック図である。第１制御装置２４は、ユー
ザインタフェース３１、データメモリ３２及びデータ通
信部３３を含む。

【００２３】ユーザインタフェース３１は、コンソール
２３を介して入力されるユーザからの指示に基づいて制
御データを作成する機能や各種の検査結果の表示を行う
ための機能等を備える。データメモリ３２には、アライ
メント情報、ウェハ情報、バンプ種類等を記憶した品種
データ３４及び後述する第２及び第３制御装置２５，２
６での各計測／検査の結果を記憶した計測結果データ３
５が格納される。

【００２４】このような第１制御装置２４は、ユーザイ
ンタフェース３１からの制御データに基づいて検査対象
となるウェハＷの品種データ３４をデータメモリ３２か
ら抽出し、それをデータ通信部３３から第２及び第３制
御装置２５，２６へ送信する。また、第１制御装置２４
は、第２及び第３制御装置２５，２６からの各計測結果
をデータ通信部３３にて受信し、それをデータメモリ３
２に格納する。

【００２５】図４は、第２制御装置２５のブロック図で
ある。第２制御装置２５は、高さ演算回路４１、高さメ
モリ４２、ＡＯＤ駆動回路４３、ステージ駆動回路４
４、アドレス計算回路４５、計測部４６及びデータ通信
部４７を含む。

【００２６】高さ演算回路４１は、ＰＳＤ２２の両電極
から入力される電流値Ｉ１，Ｉ２に基づいてウェハＷの
バンプに照射される光点の高さを算出し、それをデジタ
ル化した高さデータＨをメモリ４２に格納する。ＡＯＤ
駆動回路４３は、ＡＯＤ２１を駆動し、その駆動信号に
含まれる走査位置情報をアドレス計算回路４５に出力す
る。ステージ駆動回路４４は、ステージ１２を駆動し、
それにより駆動したステージ１２の位置情報を検出して
アドレス計算回路４５に出力する。アドレス計算回路４
５は、ＡＯＤ駆動回路４３及びステージ駆動回路４４か
らそれぞれ出力される位置情報に基づいて、高さメモリ
４２に格納されている高さデータＨの格納アドレスを指
定する。計測部４６は、その格納アドレスに基づいて高
さメモリ４２内から高さデータＨを抽出し、該高さデー
タＨに基づいてバンプ高さを計測する。また、計測部４
６は、高さ演算回路４１から高さデータＨを必要に応じ
て受け取り、その高さデータＨに応じてＡＯＤ駆動回路
４３及びステージ駆動回路４４を駆動制御する。

【００２７】このような第２制御装置２５は、計測部４
６により測定されたバンプ高さ（つまり図３に示す計測
結果データ３５）をデータ通信部４７を介して第１制御
装置２４に送信する。また、第２制御装置２５は、第１
制御装置２４から受信した品種データ３４をデータ通信
部４７を介して第３制御装置２６に送信する。

【００２８】図５は、第３制御装置２６のブロック図で
ある。第３制御装置２６は、画像入力回路５１、第１及
び第２フレームメモリ５２，５３（図ではフレームメモ
リ１，２）、パラメータメモリ５４、計測部５５及びデ
ータ通信部５６を含む。

【００２９】画像入力回路５１は、ＣＣＤ１７からの出
力信号を増幅して映像信号と同期信号とに分離し、映像
信号をデジタル化して生成した画像データを第１フレー
ムメモリ５２又は第２フレームメモリ５３に交互に格納
する。また、画像入力回路５１は、上記同期信号に基づ
いて画像データが格納された第１フレームメモリ５２又
は第２フレームメモリ５３の格納アドレスを算出する。
パラメータメモリ５４には、上記第１及び第２制御装置
２４，２５の各データ通信部３３，４７を介してデータ
通信部５６により受信した品種データ３４が格納され
る。計測部５５は、その品種データ３４を参照し、第１
フレームメモリ５２又は第２フレームメモリ５３に格納
されている画像データに基づいて各種の計測処理及び後
述する統計処理を行う。

【００３０】このような第３制御装置２６は、計測部５
５により実行された計測処理及び統計処理の結果（つま
り図３に示す計測結果データ３５）を、データ通信部５
６から第２制御装置２５（データ通信部４７）を介して
第１制御装置２４（データ通信部３３）に送信する。

【００３１】図６は、ステージ１２に設置される認識マ
ークＡＭの説明図である。通常、認識マークＡＭは、シ
リコン基板上にアルミニウムにてなる所定のパターン形
状で形成され、本実施形態では、それぞれ異なるパター
ン形状を有した第１〜第６のマーク領域ＡＭ１〜ＡＭ６
から構成されている。尚、各マーク領域ＡＭ１〜ＡＭ６
はＣＣＤ１７による撮像範囲と同領域で形成されてい
る。

【００３２】このような認識マークＡＭにおいて、ＣＣ
Ｄ１７、ＡＯＤ２１及びＰＳＤ２２の各配置位置の調整
は、例えば第１のマーク領域ＡＭ１に形成された孤立点
パターンを用いてステージ１２を移動させることにより
行われる。また、ＡＯＤ２１によるレーザ光の焦点位置
（走査方向）の調整は、例えば第３〜第６のマーク領域
ＡＭ３〜ＡＭ６に形成されたストライプ形状のパターン
を用いてステージ１２を移動させることにより行われ
る。

【００３３】以下、第１のマーク領域ＡＭ１に形成され
た孤立点パターンＰを使用して位置調整を行う場合の例
として、ＣＣＤ１７による撮像位置の調整を行う場合に
ついて詳述する。

【００３４】図７に示すように、第１のマーク領域ＡＭ
１内にて、孤立点パターンＰは、ＡＯＤ２１によるレー
ザ走査幅（図中、（ｘ２−ｘ１）で示す）の中央に形成
されている。ＡＯＤ２１は、孤立点パターンＰに対して
レーザ光を走査させ、ＰＳＤ２２は、そのときの孤立点
パターンＰからの反射光の輝度Ｂ１を検出する。そし
て、ＰＳＤ２２により検出される輝度Ｂ１の立上がり及
び立下がりがレーザ走査幅の中央位置になるようにステ
ージ１２の位置を調整する。これにより、レーザ走査方
向におけるＣＣＤ１７の撮像位置が調整される。

【００３５】また、ＡＯＤ２１は、孤立点パターンＰに
対してレーザ光を走査させ、その状態でステージ１２を
レーザ走査方向と直交方向に移動させる。ＰＳＤ２２
は、そのときの孤立点パターンＰからの反射光の輝度Ｂ
２を検出する。そして、ＰＳＤ２２により検出される輝
度Ｂ２の立上がり及び立下がりがレーザ走査方向と直交
方向における画像の中央位置（図ではｘ３で示す）にな
るようにステージ１２の位置を調整する。これにより、
レーザ走査方向と直交方向におけるＣＣＤ１７の撮像位
置が調整される。

【００３６】次に、バンプ検査装置１１の２次元系の検
査処理について詳述する。図８は、２次元測定系の処理
を示すフローチャートである。第２制御装置２５におい
て、計測部４６は、品種データ３４を受信すると（ステ
ップ６１）、予め品種毎に登録された位置決め用画像デ
ータ（パラメータメモリ５４に展開されたデータ）に基
づいてステージ駆動回路４４を駆動制御し、吸着された
ウェハＷのステージ１２上の位置調整を行う（ステップ
６２）。これにより、ＡＯＤ２１及びＣＣＤ１７による
撮像位置が調整される。

【００３７】第３制御装置２６において、データ通信部
５６は、ＣＣＤ１７により撮像する画像枚数やウェハＷ
に形成されているバンプ数等の情報を記憶したエリアデ
ータを受信し（ステップ６３）、そのエリアデータをパ
ラメータメモリ５４に格納する。

【００３８】今、エリアデータに設定されたＣＣＤ１７
により撮像する画像枚数がｎ枚であるとする。まず、画
像入力回路５１は、ＣＣＤ１７により撮像された１枚目
の画像データを取り込み（ステップ６４）、該取り込ん
だ画像データを第１フレームメモリ５２に格納する。

【００３９】計測部５５は、その第１フレームメモリ５
２に格納された画像データに基づいて所定の計測・検査
処理（寸法計測、ブリッジ検査、ミッシング検査）を行
う（ステップ６５ａ）。そして、このステップ６５ａに
おける計測・検査処理の期間中に、画像入力回路５１
は、ＣＣＤ１７により撮像された２枚目の画像データを
取り込み第２フレームメモリ５３に格納する（ステップ
６５ｂ）。

【００４０】計測部５５は、画像データの計測・検査処
理を（ｎ−１）回行ったか、つまりＣＣＤ１７により撮
像される画像枚数ｎ枚のうち、第１フレームメモリ５２
又は第２フレームメモリ５３に格納された（ｎ−１）枚
目の画像データについて計測・検査処理を行ったか否か
を判断する（ステップ６６）。このとき、まだ終了して
いない場合は、第１フレームメモリ５２又は第２フレー
ムメモリ５３にｎ枚目の画像データが取り込まれるま
で、言い換えれば、計測部５５が（ｎ−１）枚目の画像
データについての計測・検査処理が終了するまでステッ
プ６５，６６を繰り返す。

【００４１】そして、計測部５５は、ｎ枚目の画像デー
タが取り込まれると、そのｎ枚目の画像データについて
の計測・検査処理を行い（ステップ６７）、次いでエリ
ア統計処理（位置ずれ検査、異物検出検査）を行う（ス
テップ６８）。

【００４２】計測部５５は、このエリア統計処理が終了
すると、該エリア統計処理による計測結果データ及び上
記計測・検査処理による計測結果データをデータ通信部
５６から第２制御装置２５（具体的にはデータ通信部４
７）に送信する（ステップ６９）。その後、計測部５５
は、次候補のエリアデータが有るか否かを判断し（ステ
ップ７０）、このとき存在する場合には、該ステップ７
０において次候補となるエリアデータが無くなるまで、
上記ステップ６３〜７０を再度繰り返し実行する。

【００４３】図９は、１画面あたりの計測処理を示すフ
ローチャートであり、図８のステップ６５ａ或いはステ
ップ６７での処理を具体化して示したものである。尚、
理論座標位置に形成されるバンプの１画面あたりの画像
データ内に含まれる個数をＮ個とする。

【００４４】計測部５５は、まず、取り込んだ画像デー
タ全体（１画面）に対して２値化ブロッブ処理を行う
（ステップ７１）。この２値化ブロッブ処理について詳
述すると、ＣＣＤ１７により撮像された画像データにお
いて、ウェハＷに形成された各バンプはウェハＷの垂直
方向へは光を反射しないため黒色で写される。特に、こ
のときバンプのエッジは、その周囲（ウェハＷの表面）
と比較して画素の濃度差が一番大きい個所になる。従っ
て、各バンプは、ウェハＷの表面に対して黒色の塊（ブ
ロッブ）として表される。これにより、各画素２５６階
調で表示されるグレースケール画像の１画面全体を白／
黒に２値化する。尚、グレースケール画像を白／黒に２
値化するスライスレベルは、ウェハＷの個々の品種に対
してそれぞれ設定されて保存される。

【００４５】今、このようにして２値化された画像につ
いて、黒色で表されるブロッブの面積がバンプの面積
（期待値）に対して±５０％程度であるブロッブを抽出
し、そのブロッブ数をＭ個とする。

【００４６】ここで、抽出したＭ個のブロッブについ
て、それらの重心位置を検出し、所定個所にあるブロッ
ブｍ（０,１,…Ｍ）の重心位置がバンプの理論座標位置
と微小誤差内であるものについては、そのブロッブｍを
バンプｎ（０,１,…Ｎ）として抽出する。

【００４７】詳述すると、まず計測部５５は、ブロッブ
ｍ（ｍ＝０；初期値）とバンプｎ（ｎ＝０；初期値）の
座標値が一致するか否かを判断する（ステップ７２〜７
４）。このとき、互いの座標値が一致する場合、計測部
５５は、そのブロッブがバンプであると判断して寸法計
測を行う（ステップ７５）。逆に、一致しない場合、計
測部５５は「ｎ＝Ｎ」であるか否かを判断する（ステッ
プ７６）。

【００４８】このとき、「ｎ＝Ｎ」である場合、計測部
５５はそのブロッブがバンプではないと判断し、該ブロ
ッブをエキストラとしてその座標値を保存する（ステッ
プ７７）。ちなみに、ここで、座標値を保存するエキス
トラは、例えばウェハＷ上の塵やバンプカス等の異物、
或いはバンプのブリッジ状態及びミッシング状態の可能
性を有するブロッブを含む。つまり、このときエキスト
ラとして保存されたブロッブに基づいて異物検出検査、
ブリッジ検査、ミッシング検査が行われる。逆に、「ｎ
≠Ｎ」である場合、計測部５５はバンプｎの値をカウン
トアップし、該カウントアップしたバンプｎとブロッブ
ｍとの座標値が一致するか否かを前記同様にして判断す
る（ステップ７２〜７４）。

【００４９】一方、上記ステップ７５において、計測部
５５は、寸法計測が終了すると、寸法計測回数ｃ（ｃ＝
０；初期値）の値をカウントアップし、「ｃ＝ｎ」であ
るか否かを判断する（ステップ７８）。

【００５０】このとき、「ｃ≠ｎ」である場合、計測部
５５はブロッブｍの値をカウントアップし、該カウント
アップしたブロッブｍの値とバンプｎとの座標値が一致
するか否かを前記同様にして判断する（ステップ７２〜
７４）。逆に、「ｃ＝ｎ」である場合、計測部５５は
「ｍ＝Ｍ」であるか否かを判断する（ステップ７９）。

【００５１】このとき、「ｍ＝Ｍ」である場合、計測部
５５は、当該１画面あたりの画像データについての計測
処理を終了する。つまり、図８に示すステップ６５ａに
おいて、１回の計測処理を終了する。逆に、「ｍ≠Ｍ」
である場合、計測部５５は、そのブロッブがバンプでは
ないと判断し、該ブロッブを前記と同様、エキストラと
してその座標値を保存する（ステップ７７）。

【００５２】計測部５５は、エキストラを保存すると、
その保存回数ｅ（ｅ＝０；初期値）の値をカウントアッ
プし、「ｍ＝Ｍ」であるか否か又は「ｃ＝Ｎ」であるか
否かを判断する（ステップ８０）。

【００５３】このとき、「ｍ＝Ｍ」又は「ｃ＝Ｎ」であ
る場合には、計測部５５は、当該１画面あたりの画像デ
ータについての計測処理を終了する。逆に、「ｍ≠Ｍ」
であり「ｃ≠Ｎ」である場合には、ブロッブｍの値をカ
ウントアップし、該カウントアップしたブロッブｍの値
とバンプｎとの座標値が一致するか否かを前記同様にし
て判断する（ステップ７２〜７４）。

【００５４】次に、バンプ検査装置１１による画像取り
込みについて詳述する。図１０は、画像取り込みのタイ
ミングチャートである。２次元系の検査においては、ま
ず、タイミングｔ１で、ＣＣＤ１７により撮像された１
枚目の画像データが取り込まれ、第１の画像バッファ
（図中、画像バッファ１）としての第１フレームメモリ
５２に格納される。

【００５５】次いで、タイミングｔ２で、上記第１フレ
ームメモリ５２に格納されている１枚目の画像データの
計測・検査処理が行われる。この計測・検査処理の期間
中において、ＣＣＤ１７により撮像された２枚目の画像
データが取り込まれ、第２の画像バッファ（図中、画像
バッファ２）としての第２フレームメモリ５３に格納さ
れる。

【００５６】同様に、タイミングｔ３で、上記第２フレ
ームメモリ５３に格納されている２枚目の画像データの
計測・検査処理が行われる。この計測・検査処理の期間
中において、ＣＣＤ１７により撮像された３枚目の画像
データが取り込まれ、第１の画像バッファである第１フ
レームメモリ５２に格納される。

【００５７】このように、ＣＣＤ１７により順次撮像さ
れた画像データは第１及び第２フレームメモリ５２，５
３に交互に格納され、それらの取り込み期間中には、そ
の直前のタイミングで取り込まれた画像データの計測・
検査処理が平行して行われる。そして、最後の画像デー
タの計測・検査処理が終了すると、続いてエリア統計処
理が実行される。

【００５８】３次元系の検査においては、２次元系の検
査の開始タイミングと同時に、即ち上記タイミングｔ１
で、ＰＳＤ２２による検出値（電流値）に基づいて算出
された高さデータＨが３Ｄ高さバッファとしての高さメ
モリ４２に格納される。そして、タイミングｔ４で、画
像取り込みが終了すると、続いて計測処理が実行され
る。

【００５９】このような２次元系及び３次元系の検査に
おける画像の取り込みは、ステージ１２の移動速度が等
速度である期間中に行われる。即ち、図１１に示すよう
に、ステージ１２がレーザ走査方向の直交方向（図中、
ワークスキャン方向）に沿って等速移動しているときに
画像が撮像されて取り込まれる。そして、２次元系の検
査におけるエリア統計処理や３次元系の検査における計
測処理は、ステージ１２が加減速している期間中に行わ
れる。具体的には、ワークスキャン方向における画像取
り込みが終了した後、ステージ１２がワークスキャン方
向の直交方向に所定ピッチで移動し、該ワークスキャン
方向に沿って再度等速度になるまでの期間中に行われ
る。

【００６０】図１１は、画像オーバーラップの説明図で
ある。尚、図は、画像取り込み処理の一部分を示したも
のである。今、ステージ１２は、ワークスキャン方向Ｘ
ａに向かって等速移動しており、ＣＣＤ１７は撮像領域
Ｐ１内におけるバンプＢＭＰ及びウェハＷ表面を撮像す
る。その際、ＡＯＤ２１によるレーザ走査は撮像領域Ｐ
１内にて行われる。即ち、ＣＣＤ１７による画像の取り
込みに際して上記認識マークＡＭを用いたアライメント
（位置調整）では、ＡＯＤ２１によるレーザ走査がＣＣ
Ｄ１７の撮像領域にて行われるように設定される。これ
により、２次元系の検査と３次元系の検査が同時に且つ
並行して行われる。尚、同図では、例えば撮像領域Ｐ１
内にて計測対象となるバンプＢＭＰについては、斜線の
向きを変えて示している。

【００６１】次いで、ＣＣＤ１７は、撮像領域Ｐ２内に
おけるバンプＢＭＰ及びウェハＷ表面を撮像する。この
場合、ＣＣＤ１７は、ワークスキャン方向に沿って撮像
領域Ｐ２内の画像の切れ目でバンプＢＭＰが遮断されな
いように、撮像領域Ｐ１に対し撮像領域Ｐ２を所定間隔
でオーバーラップ（図中、スキャン方向オーバーラッ
プ）させる。このオーバーラップ量は、ウェハＷの品種
やＢＭＰの種類に応じてステージ１２の速度等により予
め設定される。その後は、前記同様にＣＣＤ１７は、撮
像領域Ｐ２に対し撮像領域Ｐ３をオーバーラップさせ、
撮像領域Ｐ３に対し撮像領域Ｐ４をオーバーラップさせ
る。

【００６２】ＣＣＤ１７が撮像領域Ｐ４内を撮像する
と、ステージ１２は徐々に減速して停止する。そして、
ステージ１２は、レーザ走査幅（図中、レーザスキャン
幅）方向に沿って同図の左方向に移動した後、ワークス
キャン方向Ｘｂに向かって徐々に加速し、その後、前記
と同様に等速移動する。

【００６３】この状態で、ＣＣＤ１７は撮像領域Ｐ５内
を撮像する。この場合、ＣＣＤ１７は、前記と同様にし
て、ワークスキャン幅方向に沿って撮像領域Ｐ５内の画
像の切れ目でバンプＢＭＰが遮断されないように、撮像
領域Ｐ３，Ｐ４に対し撮像領域Ｐ５を所定間隔でオーバ
ーラップ（図中、ピッチ方向オーバーラップ）させる。
このオーバーラップ量は、前記と同様に、ウェハＷの品
種やＢＭＰの種類に応じてステージ１２の速度等により
予め設定される。その後は、前記同様にＣＣＤ１７は、
撮像領域Ｐ５に対し撮像領域Ｐ６をオーバーラップさ
せ、撮像領域Ｐ６に対し撮像領域Ｐ７をオーバーラップ
させ、撮像領域Ｐ７に対し撮像領域Ｐ８をオーバーラッ
プさせる。そして、ＣＣＤ１７が撮像領域Ｐ８内を撮像
すると、ステージ１２は徐々に減速して停止する。

【００６４】図１２は、２次元系の測定における計測時
間の比較図である。尚、図は、バンプの寸法計測時間に
ついての比較を示すものである。１画面あたりの画像デ
ータについての計測時間は、図１１に示す画像間距離
（例えば撮像領域Ｐ１，Ｐ２間）とステージ１２の等速
度区間における移動速度とに基づいて算出される。本実
施形態のＣＣＤ１７には、光感度の高いレンズが接続さ
れている。これにより、ＣＣＤ１７のシャッタスピード
を向上して、撮像される画像の歪みを低減することがで
きるため、単位画面あたりの計測時間を従来に比して約
１５ｍｓ短縮させることが可能である。また、このよう
な光感度の高いレンズを備えるＣＣＤ１７では、画像取
り込み時間を従来と比して約半分の時間に短縮させるこ
とができる。これにより、ステージ１２の移動速度を向
上させることができるため、全体の検査時間を短縮させ
ることが可能である。

【００６５】次に、位置ずれ検査について詳述する。位
置ずれ検査は、寸法計測時に求められたブロッブの重心
位置と理論座標位置にあるバンプの中心位置との差を算
出することで行われる。そして、本実施形態において、
この位置ずれ検査は、ウェハＷに形成される各チップの
うち、１又は複数のチップで構成されるエリアを統計取
得エリア（統計領域）として予め設定し、各統計取得エ
リア内にて、ずれ値の平均と個々のずれ値との差をそれ
ぞれ算出することで行われる。

【００６６】詳述すると、位置ずれ検査では、ウェハＷ
を吸着固定するステージ１２の位置ばらつき等の機械的
誤差に起因して、精度良く位置ずれ値を計測できない場
合がある。このため、こうした機械的誤差が比較的同じ
である微小なエリア内にて統計的なずれ値（平均ずれ
値）を計測し、その平均ずれ値に対して突出したずれ値
を持つブロッブを位置ずれのあるバンプとして検出す
る。

【００６７】図１３は、統計取得エリアの説明図であ
る。統計取得エリアは、ウェハＷに形成される各チップ
を、１又は複数で構成されるチップ単位でマトリクス状
に区画することで構成される。同図は、例えば２×２の
４チップ分に相当する領域で構成される統計取得エリア
を示す。尚、各統計取得エリアのうち、ウェハＷからチ
ップを取得できないエリアについては、１〜３チップ分
に相当する領域で構成される。

【００６８】また、本実施形態では、さらにステージ１
２のθ方向における位置ばらつきに起因する測定誤差の
補正を、予め取得したステージ１２の移動誤差に基づい
て算出した撮像範囲毎の補正値に従って行う。また、こ
うしたステージ１２のθ方向における位置ばらつきに起
因する測定誤差を補正するための他の方法としては、ス
テージ１２の回転軸を中心としてウェハＷを４分割し、
該分割した４つの領域のうちいずれかの領域における平
均的な誤差補正値に従って補正を行うようにしてもよ
い。即ち、前述した補正方法では、補正を高精度に行う
ことができるが、補正計算が複雑であるため、補正を行
う時間が長くなる。一方、後述した補正方法では、補正
値を取得する面積が大きいため、補正の精度は低くなる
が、補正計算が簡易であるため、短時間で補正を行うこ
とができる。従って、こうした補正方法は、位置ずれ検
査に要求される精度に応じて用いられる。尚、ここで、
本実施形態では、ステージ１２の回転軸を中心としてウ
ェハＷを４分割したが、ウェハＷの品種やバンプの種類
等に応じて、ウェハＷをステージ１２の回転軸を中心と
して２以上の領域に分割するようにしてもよい。

【００６９】次に、異物検出検査の確認機能を図１４〜
図１７を参照しながら詳述する。図１４は、検査後のウ
ェハのマップ画面を示す説明図である。尚、図では、説
明の簡略化のため、９チップについて検査した場合を示
す。

【００７０】このウェハのマップ画面において、異物検
出検査の結果、エキストラが検出されたチップ８１は、
その他のチップ８２（エキストラが検出されないチッ
プ）と異なる色で表示される。このエキストラが検出さ
れたチップ８１を選択すると、図１５に示すように、チ
ップ８１のマップ画面が表示される。

【００７１】このチップ８１のマップ画面中に表示され
たエキストラＥＸを選択すると、図１７に示すように、
ＣＣＤ１７により撮像された画像が表示され、この画像
によりエキストラＥＸを確認することが可能である。
尚、この画像データの表示後には、図１６に示すメッセ
ージが表示され、そのメッセージ画面の指示に従って画
像データを保存することができる（図では、例えばメッ
セージ画面の中央のキーを選択する）。

【００７２】以上記述したように、本実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）バンプ検査装置１１は、ＣＣＤ１７が撮像した画
像を格納するための第１及び第２フレームメモリ５２，
５３を備え、画像入力回路５１は、取り込んだ画像デー
タを第１フレームメモリ５２又は第２フレームメモリ５
３に交互に格納する。このような構成では、一方のメモ
リに画像データの取り込みが行われる期間中に、他方の
メモリに取り込まれている画像データの計測・検査処理
が行われる。これにより、計測・検査処理を効率的に行
うことが可能である。このように検査効率を向上させる
ことで、結果として、その他の複数の計測・検査をも効
率良く行うことが可能である。

【００７３】（２）位置ずれ検査及び異物検出処理をス
テージ１２の加減速期間中に行うようにした。これによ
り、さらに効率的に計測・検査処理を行うことが可能で
ある。

【００７４】（３）ＣＣＤ１７により撮像された画像デ
ータを２値化ブロッブ処理し、それにより取得したブロ
ッブに基づいて、２次元系の計測・検査を行うようにし
た。この方法では、バンプの寸法計測、バンプの位置ず
れ検査、ブリッジ検査、ミッシング検査に加えて、ウェ
ハＷ表面の異物検出検査を行うことが可能であり、各計
測・検査を高精度かつ効率的に行うことが可能である。

【００７５】（４）位置ずれ検査は、１又は複数のチッ
プ分で構成される統計取得エリアにウェハＷをマトリク
ス状に区画し、各統計取得エリアにて、ずれ値の平均値
と個々のずれ値を算出した結果に基づいて行うようにし
た。これにより、位置ずれ検査を高精度に行うことがで
きる。

【００７６】（５）本実施形態では、別途新たな検査装
置が不要であるため、コストの上昇も抑えられる。尚、
上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。

【００７７】・本実施形態では、２つの第１及び第２フ
レームメモリ５２，５３を備えたが３以上備えてもよ
い。 ・認識マークＡＭは本実施形態のパターン形状に限定さ
れない。

【００７８】・統計取得エリアは、１又は複数のチップ
分に相当する領域としたが、これに限定されない。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
複数の計測・検査項目を効率的に行うことのできる検査
方法及び検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バンプ検査装置の測定光学系の概略図であ
る。

【図２】 バンプ検査装置の回路構成を示すブロック図
である。

【図３】 第１制御装置のブロック図である。

【図４】 第２制御装置のブロック図である。

【図５】 第３制御装置のブロック図である。

【図６】 認識マークの説明図である。

【図７】 認識マークによるアライメントの説明図であ
る。

【図８】 ２次元測定系の処理フローチャートである。

【図９】 １画面あたりの計測処理のフローチャートで
ある。

【図１０】 画像取り込みのタイミングチャートであ
る。

【図１１】 画像オーバーラップの説明図である。

【図１２】 ２次元測定系の計測時間の比較図である。

【図１３】 統計取得エリアの説明図である。

【図１４】 ウェハのマップ画面の説明図である。

【図１５】 チップのマップ画面の説明図である。

【図１６】 メッセージ画面の説明図である。

【図１７】 保存した画像のデータの説明図である。

【符号の説明】

Ｗ ウェハ ＢＭＰ バンプ １１ 検査装置としてのバンプ検査装置 １２ ステージ １３ 撮像装置 １４ 走査装置 １５ 検出装置 ５２，５３ 記憶手段としての第１及び第２フレームメ
モリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA07 AA14 AA17 AA20 AA24 AA49 AA54 BB02 BB03 BB18 BB25 BB27 CC19 DD06 FF04 FF23 FF41 FF67 GG04 HH04 HH12 HH13 JJ02 JJ03 JJ05 JJ08 JJ09 JJ16 JJ26 LL00 LL21 LL57 LL61 MM16 PP12 QQ24 QQ25 QQ31 RR05 2G051 AA51 AB01 BB02 CA04 CB01 EA08 EA11 EA14 EC03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定強度の測定光を半導体ウェハに照射
   し該半導体ウェハ上で前記測定光を走査させる走査装置
   と、前記半導体ウェハからの反射光及び該半導体ウェハ
   に形成されたバンプからの反射光を検出する検出装置
   と、前記半導体ウェハの所定領域を撮像する撮像装置と
   を備え、 前記検出装置にて検出した反射光に基づいて行うバンプ
   の高さ計測と、 前記撮像装置からの画像データに基づいて行うバンプの
   寸法計測と共に、位置ずれ検査、ブリッジ検査、ミッシ
   ング検査及び異物検出検査の少なくとも１つを行うよう
   にしたことを特徴とする検査方法。
2. 【請求項２】 前記撮像装置からの画像データを２値化
   処理し、その２値化処理により抽出されるブロッブの重
   心位置と理論座標位置にあるバンプの中心位置とが一致
   するか否かを判断して、該一致するブロッブについて前
   記バンプの寸法計測を行うようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の検査方法。
3. 【請求項３】 前記位置ずれ検査では、前記半導体ウェ
   ハをマトリクス状に区画して複数の統計領域に分割し、
   該統計領域毎に算出した位置ずれ値の平均値と個々の位
   置ずれ値との差を算出するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の検査方法。
4. 【請求項４】 前記位置ずれ検査では、前記半導体ウェ
   ハを吸着固定するステージの回転軸を中心として該半導
   体ウェハを２以上の領域に分割し、各領域内で算出した
   前記ステージのθ方向の誤差補正値に従って前記位置ず
   れ値を補正することを特徴とする請求項１又は３記載の
   検査方法。
5. 【請求項５】 前記半導体ウェハを吸着固定するステー
   ジの等速移動中に前記画像データを取り込み、前記位置
   ずれ検査及び前記異物検出検査を前記ステージの加減速
   期間中に行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至
   ４の何れか一項記載の検査方法。
6. 【請求項６】 所定強度の測定光を半導体ウェハに照射
   し該半導体ウェハ上で前記測定光を走査させる走査装置
   と、前記半導体ウェハからの反射光及び該半導体ウェハ
   に形成されたバンプからの反射光を検出する検出装置
   と、前記半導体ウェハの所定領域を撮像する撮像装置と
   を備え、前記半導体ウェハに形成されたバンプの検査を
   行う検査装置であって、 前記撮像装置から取り込まれた画像データを格納するた
   めの記憶手段を少なくとも２つ備えたことを特徴とする
   検査装置。