JP2007017181A - Device and method for inspecting surface - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device or method for inspecting a surface allowing easy detection of a projecting part on a chip surface by improving the contrast of a photographed image. <P>SOLUTION: The surface inspection device 1 comprises a line light guide 5 for converting light from a light source into a line shape and radiating the light from one oblique direction to the surface of the chip 2 with a bump supported on a stage, and a telecentric system 7 for transmitting the reflected light on the surface of the chip 2 with the bump. The projecting part on the surface of the chip 2 with the bump is inspected with the reflected light focused by the telecentric system 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は表面検査装置及び表面検査方法に関し、特に半導体デバイスの製造に用いられる試料表面の状態を検査する表面検査装置及び表面検査方法に関する。   The present invention relates to a surface inspection apparatus and a surface inspection method, and more particularly, to a surface inspection apparatus and a surface inspection method for inspecting a state of a sample surface used for manufacturing a semiconductor device.

従来から、半導体デバイスの製造に用いられる試料表面の状態、例えば、うねり、ディンプル、突起、洗浄不良又はバフダメージなどを検出する検査装置として、光源から試料表面に光を照射し、試料表面の反射光から試料表面の状態を検出する表面検査装置が知られている。   Conventionally, as an inspection device for detecting the state of a sample surface used for manufacturing a semiconductor device, such as waviness, dimples, protrusions, poor cleaning, or buff damage, the sample surface is irradiated with light and the sample surface is reflected. A surface inspection apparatus that detects the state of a sample surface from light is known.

このような表面検査装置を用いた表面検査方法としては、例えば、バンプが形成されたチップを検査対象として、このチップ表面の状態、すなわちバンプの変形や欠落などを判定する方法が知られている。   As a surface inspection method using such a surface inspection apparatus, for example, a method is known in which a chip on which a bump is formed is inspected, and the state of the chip surface, that is, a deformation or missing of the bump is determined. .

例えば、特許文献１には、バンプが形成された基板上をリング状照明装置によって照明し、上方から撮像装置により撮像して得られた円環状の撮影画像を利用して、バンプの変形や欠落を検査する表面検査装置が記載されている（特許文献１）。この表面検査装置によれば、バンプが形成された部分は比較的明るく撮影されることから、撮影画像の明暗パターンにより、基板上でバンプが形成された部分とベース部分との検出をすることが可能となる。
特開２００４−１７０３２９号公報 For example, in Patent Document 1, a ring-shaped illumination device is used to illuminate a substrate on which bumps are formed, and an annular captured image obtained by imaging with an imaging device from above is used to deform or lack bumps. A surface inspection apparatus for inspecting the surface is described (Patent Document 1). According to this surface inspection apparatus, since the portion where the bump is formed is photographed relatively brightly, it is possible to detect the portion where the bump is formed on the substrate and the base portion based on the brightness pattern of the photographed image. It becomes possible.
JP 2004-170329 A

しかしながら、上記の表面検査装置のように、基板上を照明する手段としてリング状照明装置を用いると、撮像装置が基板上のバンプにおける反射光のみならずベース面における反射光も拾ってしまうため、特にバンプが細かく形成された基板の検査では、撮影画像においてバンプとベース面とのコントラストがつきにくく、チップ上でバンプが形成された位置を容易に検出することができないという問題があった。   However, when a ring-shaped illumination device is used as a means for illuminating the substrate like the surface inspection device described above, the imaging device picks up not only the reflected light on the bumps on the substrate but also the reflected light on the base surface, In particular, in the inspection of the substrate on which the bumps are finely formed, there is a problem in that the contrast between the bump and the base surface is difficult to be obtained in the photographed image, and the position where the bump is formed on the chip cannot be easily detected.

また、この場合に、リング状照明装置を近づけて撮像を行うとコントラストをある程度改善することができるが、リング状照明装置を基板に近づけすぎるとワークスペースを確保することができないという問題があった。   In this case, the contrast can be improved to some extent if the ring illumination device is brought close to the image, but there is a problem that the work space cannot be secured if the ring illumination device is too close to the substrate. .

本発明の課題は、半導体デバイスの製造に用いられる試料の表面検査において、撮影画像のコントラストを改善してチップ表面の凸部を容易に検出することを可能とする表面検査装置又は表面検査方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus or surface inspection method capable of improving the contrast of a photographed image and easily detecting convex portions on a chip surface in the surface inspection of a sample used for manufacturing a semiconductor device. It is to provide.

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、表面検査装置であって、光源からの光をライン状にしてステージ上に支持されたチップの表面に斜め一方向から光を照射するラインライトガイドと、前記チップ表面の反射光を透過させるテレセントリック光学系とを設け、前記テレセントリック光学系によって結像された反射光により前記チップ表面の凸部を検出することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a surface inspection apparatus, in which light from a light source is formed in a line to irradiate light on the surface of the chip supported on the stage from one oblique direction. A light guide and a telecentric optical system that transmits reflected light from the chip surface are provided, and a convex portion on the chip surface is detected by reflected light imaged by the telecentric optical system.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の表面検査装置であって、前記チップは表面にバンプが形成されたバンプ付きチップであり、前記バンプ付きチップにおいてバンプが形成された部分を検出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the surface inspection apparatus according to the first aspect, the chip is a bumped chip having a bump formed on a surface thereof, and the bump formed chip is detected in the bumped chip. It is characterized by that.

請求項３記載の発明は、請求項２記載の表面検査装置であって、前記ラインライトガイドは光軸が前記ステージと３６°の角をなすように設置され、前記テレセントリック光学系は前記ステージの法線方向に設置されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the surface inspection apparatus according to the second aspect, the line light guide is installed so that an optical axis forms an angle of 36 ° with the stage, and the telecentric optical system is mounted on the stage. It is installed in the normal direction.

請求項４記載の発明は、請求項１記載の表面検査装置であって、前記チップは成形チップ及び鏡面を備えた鏡面チップであり、前記鏡面チップにおいて成形チップ及び鏡面の境界を検出することを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the surface inspection apparatus according to the first aspect, wherein the chip is a mirror chip having a molding chip and a mirror surface, and the boundary between the molding chip and the mirror surface is detected in the mirror chip. Features.

請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の表面検査装置であって、前記ステージは３６０°回転可能であり、前記ラインライトガイドによってどの角度からでも前記チップ表面に光を照射することができることを特徴とする。   A fifth aspect of the present invention is the surface inspection apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the stage is rotatable by 360 °, and the chip can be rotated from any angle by the line light guide. It is characterized in that the surface can be irradiated with light.

請求項６記載の発明は、表面検査方法であって、ステージ上に支持されたチップの表面を検査する方法において、ラインライトガイドの使用により光源からの光をライン状にして前記チップ表面に斜め一方向から光を照射し、前記チップ表面における反射光を透過させるテレセントリック光学系を使用し、前記テレセントリック光学系によって結像された反射光により前記チップ表面の凸部を検出することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is a surface inspection method for inspecting the surface of a chip supported on a stage, wherein light from a light source is formed in a line shape by use of a line light guide, and is oblique to the surface of the chip. A telecentric optical system that irradiates light from one direction and transmits reflected light on the chip surface is used, and a convex portion on the chip surface is detected by reflected light imaged by the telecentric optical system. .

請求項７記載の発明は、請求項６記載の表面検査方法であって、前記チップは表面にバンプが形成されたバンプ付きチップであり、前記バンプ付きチップにおいてバンプが形成された部分を検出することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the surface inspection method according to claim 6, wherein the chip is a chip with a bump having a bump formed on a surface thereof, and a portion where the bump is formed in the chip with the bump is detected. It is characterized by that.

請求項８記載の発明は、請求項７記載の表面検査方法であって、前記ラインライトガイドは光軸が前記ステージと３６°の角をなすように設置され、前記テレセントリック光学系は前記ステージの法線方向に設置されていることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the surface inspection method according to claim 7, wherein the line light guide is installed so that an optical axis forms an angle of 36 ° with the stage, and the telecentric optical system is mounted on the stage. It is installed in the normal direction.

請求項９記載の発明は、請求項６記載の表面検査方法であって、前記チップは成形チップ及び鏡面を備えた鏡面チップであり、前記鏡面チップにおいて成形チップ及び鏡面の境界を検出することを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the surface inspection method according to claim 6, wherein the chip is a mirror chip having a molding chip and a mirror surface, and the boundary between the molding chip and the mirror surface is detected in the mirror chip. Features.

請求項１０記載の発明は、請求項６〜請求項９いずれか一項に記載の表面検査方法であって、前記ステージは３６０°回転可能であり、前記ラインライトガイドはどの角度からでも前記チップ表面に光を照射することができることを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is the surface inspection method according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the stage can be rotated 360 °, and the line light guide can be rotated from any angle. It is characterized in that the surface can be irradiated with light.

請求項１又は請求項６記載の発明によれば、ラインライトガイドによってライン状の平行光を斜め一方向から照射するため、単にハロゲンランプなどの光源を用いて照明を行った場合に比べて、チップ表面の凸部の反射光を一方向に強く反射させることができる。これにより、チップ表面における凸部の検出が容易となり、ラインライトガイドとチップとの間のワークスペースを確保することも可能となる。また、ラインライトガイドとテレセントリック光学系とを組み合わせて使用することにより、テレセントリック光学系の絞りを介してチップ表面を観測すると、チップ表面の凸部の反射光と異なる方向に反射した光は絞りによって遮られるため、チップ表面における凸部の検出が一層容易となる。   According to the invention of claim 1 or claim 6, in order to irradiate the line-shaped parallel light from one oblique direction by the line light guide, compared with the case where illumination is simply performed using a light source such as a halogen lamp, The reflected light of the convex part on the chip surface can be strongly reflected in one direction. Thereby, it is easy to detect the convex portion on the chip surface, and it is possible to secure a work space between the line light guide and the chip. Also, by using a combination of a line light guide and a telecentric optical system, when the chip surface is observed through the aperture of the telecentric optical system, the light reflected in a direction different from the reflected light of the convex portion of the chip surface is reflected by the aperture. Since it is blocked, it becomes easier to detect the convex portion on the chip surface.

請求項２又は請求項７記載の発明によれば、ラインライトガイドによってライン状の平行光を斜め一方向から照射することによって、バンプ付きチップの表面に形成されたバンプに当たった光を一方向に強く反射させることができる。また、バンプ付きチップの表面のバンプにおける反射光と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系の絞りによって遮られるため、バンプが形成された部分を検出することが一層容易となる。   According to the invention of claim 2 or claim 7, by irradiating the line-shaped parallel light from one oblique direction by the line light guide, the light hitting the bump formed on the surface of the bumped chip is unidirectional. Can be strongly reflected. In addition, since the light reflected in the direction different from the reflected light on the surface of the bumped chip is blocked by the aperture of the telecentric optical system, it is easier to detect the portion where the bump is formed.

請求項３又は請求項８記載の発明によれば、ラインライトガイドは斜め３６°の角度から光を照射することから、チップ表面の凸部に当たった光はステージの法線方向付近に強く反射する。また、テレセントリック光学系はステージの法線方向に設置されており、ステージの法線方向と異なる方向に反射した光は絞りによって遮られるため、チップ表面における凸部の検出が一層容易となる。   According to the invention of claim 3 or claim 8, since the line light guide irradiates light from an oblique angle of 36 °, the light hitting the convex portion of the chip surface is strongly reflected near the normal direction of the stage. To do. Further, the telecentric optical system is installed in the normal direction of the stage, and light reflected in a direction different from the normal direction of the stage is blocked by the diaphragm, so that detection of the convex portion on the chip surface becomes easier.

請求項４又は請求項９記載の発明によれば、ラインライトガイドによってライン状の平行光を斜め一方向から照射することによって、鏡面チップの表面の成形チップに当たった光を一方向に強く反射させることができる。また、鏡面チップの表面の成形チップにおける反射光と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系の絞りによって遮られるため、成形チップ及び鏡面の境界を検出することが一層容易となる。   According to the invention of claim 4 or claim 9, by irradiating the line-shaped parallel light from one diagonal direction by the line light guide, the light hitting the molding chip on the surface of the specular chip is strongly reflected in one direction. Can be made. In addition, since the light reflected in a direction different from the reflected light from the molding chip on the surface of the mirror chip is blocked by the aperture of the telecentric optical system, it becomes easier to detect the boundary between the molding chip and the mirror surface.

請求項５又は請求項１０記載の発明によれば、ラインライトガイドによってどの角度からでもチップ表面に光を照射することができることから、例えば、鏡面チップの表面を検査する場合、成形パターンの方向に応じてチップ表面の凸部に当たった光が特に強く反射する方向から光を照射することが可能となる。これにより、チップ表面における凸部の検出が一層容易となる。   According to the invention of claim 5 or claim 10, light can be applied to the chip surface from any angle by the line light guide. For example, when inspecting the surface of the specular chip, in the direction of the molding pattern. Accordingly, it is possible to irradiate light from a direction in which light hitting the convex portion on the chip surface is particularly strongly reflected. This makes it easier to detect the convex portion on the chip surface.

図１は本発明の実施の形態に係る表面検査装置１の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a surface inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の表面検査装置１は、バンプ付きチップ２の表面におけるバンプの有無について検査を行う装置であり、光源３、ファイバ４、ラインライトガイド５、バンプ付きチップ２を支持するステージ６、テレセントリック光学系７及びＣＣＤ８から構成されている。   The surface inspection apparatus 1 of this embodiment is an apparatus that inspects for the presence or absence of bumps on the surface of the chip 2 with bumps. The light source 3, the fiber 4, the line light guide 5, the stage 6 that supports the chip 2 with bumps, and telecentric. It consists of an optical system 7 and a CCD 8.

バンプ付きチップ２は、半導体チップの電極パッド部分に半田の突起であるバンプが形成されたものである。本実施形態のバンプはボールバンプであるが、上部が球状に形成されていればマッシュルームバンプであってもよい。   The bumped chip 2 is formed by forming bumps as solder protrusions on electrode pad portions of a semiconductor chip. The bump of this embodiment is a ball bump, but may be a mushroom bump as long as the upper part is formed in a spherical shape.

光源３としては特に限定されないが、本実施形態ではハロゲンランプを使用している。また、メタルハライドランプ、キセノンランプ、発光ダイオード又はレーザなどを使用することも可能である。   Although it does not specifically limit as the light source 3, In this embodiment, the halogen lamp is used. In addition, a metal halide lamp, a xenon lamp, a light emitting diode, a laser, or the like can be used.

ファイバ４は、高純度のガラス又はプラスチックなどによって形成された光通信用ケーブルであり、本実施形態では複数本のファイバ４が光源３の出力光をラインライトガイド５に送信するようになっている。   The fiber 4 is an optical communication cable formed of high-purity glass or plastic. In this embodiment, the plurality of fibers 4 transmit output light from the light source 3 to the line light guide 5. .

ラインライトガイド５は、筐体の一側面に矩形のファイバ挿入孔９をライン状に形成することによって構成されており、複数のファイバ４を挿入することによって、ファイバ４の先端をライン状に束ねてライン光を出射させるようになっている。本実施形態のラインライトガイド５のファイバ挿入孔９は幅寸法１ｍｍ、長さ寸法５０ｍｍとされており、ファイバ挿入孔９から断面形状の面積が１ｍｍ×５０ｍｍのライン光を出射させるようになっている。   The line light guide 5 is configured by forming a rectangular fiber insertion hole 9 in a line shape on one side surface of the housing. By inserting a plurality of fibers 4, the ends of the fibers 4 are bundled in a line shape. Line light is emitted. The fiber insertion hole 9 of the line light guide 5 of this embodiment has a width dimension of 1 mm and a length dimension of 50 mm, and emits line light having a cross-sectional area of 1 mm × 50 mm from the fiber insertion hole 9. Yes.

ラインライトガイド５は、ステージ６との距離が２００ｍｍ以上となるように設置されており、ワークスペースが確保されている。   The line light guide 5 is installed such that the distance from the stage 6 is 200 mm or more, and a work space is secured.

また、ラインライトガイド５は、光軸を中心として左右の傾きが可変となるように設置され、ファイバ挿入孔９から出射されるライン光の傾きを変化させることができるようになっている。本実施形態では、ラインライトガイド５は光軸を中心として左右の傾きがないように設置されている。   Further, the line light guide 5 is installed so that the right and left inclinations are variable with the optical axis as the center, and the inclination of the line light emitted from the fiber insertion hole 9 can be changed. In the present embodiment, the line light guide 5 is installed so that there is no left-right inclination around the optical axis.

また、ラインライトガイド５は、ラインライトガイド５の光軸とステージ６とが成す角の角度が可変であるように設置されており、ステージ６に支持されたバンプ付きチップ２の表面に斜め一方向から光を照射することができるようになっている。これにより、単にハロゲンランプなどの光源を用いて照明を行った場合に比べて、チップ表面の凸部の反射光を一方向に強く反射させることができるようになっている。   Further, the line light guide 5 is installed such that the angle formed by the optical axis of the line light guide 5 and the stage 6 is variable, and the line light guide 5 is obliquely attached to the surface of the bumped chip 2 supported by the stage 6. Light can be irradiated from the direction. As a result, compared to the case where illumination is simply performed using a light source such as a halogen lamp, the reflected light of the convex portion on the chip surface can be strongly reflected in one direction.

本実施形態のラインライトガイド５は、ラインライトガイド５の光軸とステージ６とが成す角の角度が３６°となるように設置されており、ラインライトガイド５から出射された光は、３６°の角度でバンプ付きチップ２の表面のバンプに照射されるようになっている。また、上述のように本実施形態のバンプは上部が球状のボールバンプであり、このバンプに３６°の角度で光が照射されると、球状のバンプの斜め上部付近に当たった光は主にステージ６の法線方向に反射する。したがって、この反射光をステージ６の真上方向から撮像することにより、バンプの頂部付近の位置ひいてはバンプの位置を容易に検出することができるようになっている。なお、バンプがマッシュルームバンプの場合も同様である。   The line light guide 5 of this embodiment is installed so that the angle formed by the optical axis of the line light guide 5 and the stage 6 is 36 °, and the light emitted from the line light guide 5 is 36 The bumps on the surface of the bumped chip 2 are irradiated at an angle of °. Further, as described above, the bumps of this embodiment are spherical ball bumps at the top, and when the bumps are irradiated with light at an angle of 36 °, the light hitting the vicinity of the oblique upper portions of the spherical bumps is mainly Reflected in the normal direction of the stage 6. Therefore, by imaging this reflected light from the direction directly above the stage 6, the position near the top of the bump and thus the position of the bump can be easily detected. The same applies when the bump is a mushroom bump.

ステージ６は、中心線を軸として傾きが可変であるように設置されており、本実施形態のｔｉｌｔ許容角度は±５°となっている。   The stage 6 is installed so that the inclination is variable about the center line, and the tilt allowable angle of this embodiment is ± 5 °.

また、ステージ６は被検体であるバンプ付きチップ２を支持して３６０°回転可能なように構成されており、ラインライトガイド５によってどの角度からでもバンプ付きチップ２の表面に光を照射することができるようになっている。   Further, the stage 6 is configured to be able to rotate 360 ° while supporting the chip 2 with the bump as the subject, and the line light guide 5 irradiates the surface of the chip 2 with the bump from any angle. Can be done.

テレセントリック光学系７は、ステージ６の法線方向に設置されている。また、テレセントリック光学系７はステージ６との距離が２００ｍｍとなるように設置されており、ワークスペースが確保されている。   The telecentric optical system 7 is installed in the normal direction of the stage 6. The telecentric optical system 7 is installed so that the distance from the stage 6 is 200 mm, and a work space is secured.

また、テレセントリック光学系７は前側レンズと後側レンズの２つから構成され、前側レンズの後側焦点と後側レンズの前側焦点を一致させて配列し、この焦点位置に絞りが設けられたいわゆる両側テレセントリック光学系として構成されている。このテレセントリック光学系７の絞りは可変絞りとして構成され、０．５〜４．０の範囲で可変とされており、本実施形態では絞りを２としている。   The telecentric optical system 7 is composed of two lenses, a front lens and a rear lens, and the rear focal point of the front lens and the front focal point of the rear lens are arranged to coincide with each other, and a so-called stop is provided at the focal position. It is configured as a double-sided telecentric optical system. The aperture of the telecentric optical system 7 is configured as a variable aperture, and is variable in the range of 0.5 to 4.0. In this embodiment, the aperture is 2.

このように、テレセントリック光学系７をラインライトガイド５と組み合わせて使用することにより、バンプ付きチップ２のバンプに当たって反射した光を一層容易に検出することができるようになっている。すなわち、本実施形態では上述のように、ラインライトガイド５からバンプ付きチップ２に３６°の角度で光が照射されると、球状のバンプの斜め上部付近に当たった光は主にステージ６の法線方向に反射する。そして、テレセントリック光学系７はステージ６の法線方向に設置されているため、バンプの反射光を容易に検出することができる。また、ステージ６の法線方向と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系７の絞りによって遮られることから、バンプの反射光を検出することが一層容易となる。これにより、バンプ付きチップ２の表面におけるバンプの有無を容易に検出することができる。   As described above, by using the telecentric optical system 7 in combination with the line light guide 5, it is possible to more easily detect the light reflected by the bumps of the bumped chip 2. That is, in this embodiment, as described above, when light is irradiated from the line light guide 5 to the bumped chip 2 at an angle of 36 °, the light hitting the vicinity of the oblique upper portion of the spherical bump is mainly on the stage 6. Reflects in the normal direction. And since the telecentric optical system 7 is installed in the normal line direction of the stage 6, it can detect the reflected light of a bump easily. Further, since the light reflected in the direction different from the normal direction of the stage 6 is blocked by the aperture of the telecentric optical system 7, it becomes easier to detect the reflected light of the bumps. Thereby, the presence or absence of a bump on the surface of the bumped chip 2 can be easily detected.

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）８は、テレセントリック光学系７からの光を受光して電気信号に変換するものである。   A CCD (Charge Coupled Device) 8 receives light from the telecentric optical system 7 and converts it into an electrical signal.

次に、図２に本実施形態の表面検査装置１の機能的構成を示す。   Next, FIG. 2 shows a functional configuration of the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment.

図２に示すように、本実施形態の表面検査装置１は制御装置１０を備えている。   As shown in FIG. 2, the surface inspection apparatus 1 of this embodiment includes a control device 10.

制御装置１０は制御部１１を備えており、制御部１１は、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによってこの処理プログラムを実行することにより、表面検査装置１の各構成部分を駆動制御するようになっている。   The control device 10 includes a control unit 11. The control unit 11 expands the processing program recorded in the ROM to the RAM, and executes the processing program by the CPU, so that each component of the surface inspection device 1 is performed. The drive is controlled.

また、制御装置１０はキーボード又はマウスなどから構成される入力部１２を備え、ユーザによる指示入力ができるようになっている。 In addition, the control device 10 includes an input unit 12 including a keyboard or a mouse so that a user can input instructions.

また、制御装置１０は、半導体メモリなどからなる記憶部１３を備えている。記憶部１３は、例えばフラッシュメモリなどの内蔵型メモリや着脱可能なメモリカードやメモリスティックであってもよく、また、ハードディスク又はフロッピー（登録商標）ディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。   In addition, the control device 10 includes a storage unit 13 including a semiconductor memory. The storage unit 13 may be, for example, a built-in memory such as a flash memory, a removable memory card or a memory stick, or a magnetic recording medium such as a hard disk or a floppy (registered trademark) disk.

図２に示すように、制御装置１０には光源３、ステージ駆動機構１４及びＣＣＤ８が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the light source 3, the stage drive mechanism 14, and the CCD 8 are electrically connected to the control device 10.

光源３としてのハロゲンランプは、制御部１１によってＯＮ／ＯＦＦが制御されるようになっている。   The halogen lamp as the light source 3 is controlled to be turned ON / OFF by the control unit 11.

ステージ駆動機構１４は、バンプ付きチップ２を支持するステージ６の回転や傾斜を制御することにより、ラインライトガイド５からバンプ付きチップ２の表面に入射する光の位置を調整するようになっている。本実施形態において、ステージ６は３６０°回転することが可能であり、また、ステージ６の傾きの許容範囲は±５°程度となっている。   The stage drive mechanism 14 adjusts the position of light incident on the surface of the bumped chip 2 from the line light guide 5 by controlling the rotation and inclination of the stage 6 that supports the bumped chip 2. . In the present embodiment, the stage 6 can rotate 360 °, and the allowable range of the tilt of the stage 6 is about ± 5 °.

ＣＣＤ８は、制御部１１の制御により所定のタイミングでテレセントリック光学系７からの光を受光して電気信号に変換し、画像データとして制御部１１に送信するようになっている。本実施形態のＣＣＤ８は、ステージ６の法線方向に設置されたテレセントリック光学系７に近接して設置されており、テレセントリック光学系７を透過した反射光を受光してバンプ付きチップ２を真上から撮像するようになっている。   The CCD 8 receives light from the telecentric optical system 7 at a predetermined timing under the control of the control unit 11 and converts it into an electrical signal, which is transmitted to the control unit 11 as image data. The CCD 8 of this embodiment is installed in the vicinity of the telecentric optical system 7 installed in the normal direction of the stage 6 and receives the reflected light that has passed through the telecentric optical system 7 to directly above the bumped chip 2. It is supposed to take an image from.

次に、上記の表面検査装置１を使用した本発明の表面検査方法について説明する。   Next, the surface inspection method of the present invention using the surface inspection apparatus 1 will be described.

ユーザは、バンプ付きチップ２を表面検査装置１のステージ６に支持させる。   The user supports the chip 2 with bumps on the stage 6 of the surface inspection apparatus 1.

バンプ付きチップ２の表面検査が開始されると、制御部１１は光源３としてのハロゲンランプをＯＮにする。   When the surface inspection of the bumped chip 2 is started, the control unit 11 turns on the halogen lamp as the light source 3.

光源３から出射された光はファイバ４によりラインライトガイド５に送信され、ラインライトガイド５のファイバ挿入孔９から断面形状の面積が１ｍｍ×５０ｍｍの光として出射される。   The light emitted from the light source 3 is transmitted to the line light guide 5 through the fiber 4 and is emitted from the fiber insertion hole 9 of the line light guide 5 as light having a cross-sectional area of 1 mm × 50 mm.

ラインライトガイド５から出射された光は、３６°の角度でバンプ付きチップ２の表面に形成されたバンプに照射される。すると、球状のバンプの斜め上部付近に当たって反射した光は主にステージ６の法線方向に反射する。   The light emitted from the line light guide 5 is applied to the bumps formed on the surface of the bumped chip 2 at an angle of 36 °. Then, the light reflected by the vicinity of the oblique upper portion of the spherical bump is reflected mainly in the normal direction of the stage 6.

続いて、球状のバンプの斜め上部付近に当たって反射した光は、テレセントリック光学系７を透過する。この際、ステージ６の法線方向と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系７の絞りによって遮られる。更に、ＣＣＤ８は、テレセントリック光学系７を透過した光をステージ６の真上から受光して光電変換することにより、バンプ付きチップ２を撮像し、画像データを制御部１１に送信するようになっている。   Subsequently, the light reflected by hitting the vicinity of the oblique upper portion of the spherical bump passes through the telecentric optical system 7. At this time, light reflected in a direction different from the normal direction of the stage 6 is blocked by the aperture of the telecentric optical system 7. Further, the CCD 8 receives the light transmitted through the telecentric optical system 7 from directly above the stage 6 and photoelectrically converts it, thereby imaging the bumped chip 2 and transmitting the image data to the control unit 11. Yes.

制御部１１は、ＣＣＤ８から受信した画像データを図示しないモニタに表示する。そして、この撮影画像により、バンプの頂部付近の位置ひいてはバンプの位置を検出する。   The control unit 11 displays the image data received from the CCD 8 on a monitor (not shown). Then, the position near the top of the bump and the position of the bump are detected from this photographed image.

以上のように、本実施形態に係る表面検査装置１によれば、ラインライトガイド５によってライン状の平行光を斜め一方向から照射するため、単にハロゲンランプなどの光源を用いて照明を行った場合に比べて、バンプ付きチップ２のバンプの反射光を一方向に強く反射させることができる。これにより、バンプ付きチップ２の表面におけるバンプ形成部分の検出が容易となり、ラインライトガイド５とバンプ付きチップ２との間のワークスペースを確保することも可能となる。   As described above, according to the surface inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the line light guide 5 irradiates the line-shaped parallel light from one oblique direction, so that illumination is simply performed using a light source such as a halogen lamp. Compared to the case, the reflected light of the bumps of the bumped chip 2 can be strongly reflected in one direction. Thereby, it becomes easy to detect a bump forming portion on the surface of the bumped chip 2 and a work space between the line light guide 5 and the bumped chip 2 can be secured.

また、ラインライトガイド５から３６°の角度でバンプ付きチップ２の表面に光を照射することにより、球状のバンプの斜め上部付近に当たった光は主にステージ６の法線方向に反射する。したがって、この反射光をステージ６の真上方向から撮像することにより、バンプの頂部付近の位置ひいてはバンプの位置を容易に検出することができるようになっている。   Further, by irradiating the surface of the bumped chip 2 with an angle of 36 ° from the line light guide 5, the light hitting the oblique upper portion of the spherical bump is reflected mainly in the normal direction of the stage 6. Therefore, by imaging this reflected light from the direction directly above the stage 6, the position near the top of the bump and thus the position of the bump can be easily detected.

更に、テレセントリック光学系７をラインライトガイド５と組み合わせて使用することにより、バンプ付きチップ２のバンプに当たって反射した光を一層容易に検出することができる。すなわち、テレセントリック光学系７はステージ６の法線方向に設置されているため、球状のバンプの斜め上部付近に当たってステージ６の法線方向に反射した光を容易に検出することができる。また、ステージ６の法線方向と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系７の絞りによって遮られることから、バンプの反射光を検出することが一層容易となる。   Furthermore, by using the telecentric optical system 7 in combination with the line light guide 5, it is possible to more easily detect the light reflected by the bumps of the bumped chip 2. That is, since the telecentric optical system 7 is installed in the normal direction of the stage 6, it is possible to easily detect the light reflected in the normal direction of the stage 6 when hitting the vicinity of the oblique upper portion of the spherical bump. Further, since the light reflected in the direction different from the normal direction of the stage 6 is blocked by the aperture of the telecentric optical system 7, it becomes easier to detect the reflected light of the bumps.

また、本実施形態では表面検査装置１の被検体をバンプ付きチップ２としたが、例えば被検体を鏡面チップとして、鏡面チップにおいて鏡面と成形チップとの境界を検出することも可能である。   In the present embodiment, the subject of the surface inspection apparatus 1 is the chip 2 with bumps. However, for example, the subject can be a mirror chip, and the boundary between the mirror surface and the molded chip can be detected in the mirror chip.

すなわち、ラインライトガイド５によってライン状の平行光を斜め一方向から照射することにより、鏡面チップの成形チップに当たった光を一方向に強く反射させることができる。また、成形チップにおける反射光と異なる方向に反射した光はテレセントリック光学系７の絞りによって遮られるため、鏡面チップにおいて鏡面と成形チップとの境界を検出することが一層容易となる。   That is, by irradiating the line-shaped parallel light from one oblique direction with the line light guide 5, the light hitting the molding tip of the specular tip can be strongly reflected in one direction. In addition, since the light reflected in a direction different from the reflected light from the molded chip is blocked by the diaphragm of the telecentric optical system 7, it is easier to detect the boundary between the mirror surface and the molded chip in the mirror chip.

この場合において、上述のようにステージ６は被検体であるバンプ付きチップ２を支持して３６０°回転可能となるように構成されており、鏡面チップの表面における成形パターンの方向に応じて、鏡面チップの表面の凸部に当たった光が特に強く反射する方向から光を照射することが可能となる。これにより、鏡面チップにおいて成形チップ及び鏡面の境界を検出することが一層容易となる。   In this case, as described above, the stage 6 is configured to be able to rotate 360 ° while supporting the bumped chip 2 that is the subject, and according to the direction of the molding pattern on the surface of the mirror surface chip, It is possible to irradiate light from a direction in which light hitting the convex portion on the surface of the chip is particularly strongly reflected. This makes it easier to detect the boundary between the molded tip and the mirror surface in the mirror surface tip.

以上詳細に説明したように本発明の表面検査装置又は表面検査方法によれば、半導体デバイスの製造に用いられる試料の表面検査において、撮影画像のコントラストを改善することができる。   As described above in detail, according to the surface inspection apparatus or the surface inspection method of the present invention, the contrast of a photographed image can be improved in the surface inspection of a sample used for manufacturing a semiconductor device.

本発明の実施の形態に係る表面検査装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the surface inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る表面検査装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the surface inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 表面検査装置
２ チップ
３ 光源
４ ファイバ
５ ラインライトガイド
６ ステージ
７ テレセントリック光学系
８ ＣＣＤ
９ ファイバ挿入孔
１０ 制御装置
１１ 制御部
１２ 入力部
１３ 記憶部
１４ ステージ駆動機構 1 Surface inspection device 2 Chip 3 Light source 4 Fiber 5 Line light guide 6 Stage 7 Telecentric optical system 8 CCD
9 Fiber insertion hole 10 Control device 11 Control unit 12 Input unit 13 Storage unit 14 Stage drive mechanism

Claims (10)

光源からの光をライン状にしてステージ上に支持されたチップの表面に斜め一方向から光を照射するラインライトガイドと、前記チップ表面の反射光を透過させるテレセントリック光学系とを設け、前記テレセントリック光学系によって結像された反射光により前記チップ表面の凸部を検出することを特徴とする表面検査装置。   A line light guide that irradiates light from one oblique direction onto the surface of the chip supported on the stage in a line shape from the light source, and a telecentric optical system that transmits the reflected light of the chip surface are provided, and the telecentric A surface inspection apparatus for detecting a convex portion of the chip surface by reflected light imaged by an optical system. 前記チップは表面にバンプが形成されたバンプ付きチップであり、前記バンプ付きチップにおいてバンプが形成された部分を検出することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。   2. The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the chip is a chip with a bump having a bump formed on a surface thereof, and detects a portion of the chip with the bump where the bump is formed. 前記ラインライトガイドは光軸が前記ステージと３６°の角をなすように設置され、前記テレセントリック光学系は前記ステージの法線方向に設置されていることを特徴とする請求項２記載の表面検査装置。   3. The surface inspection according to claim 2, wherein the line light guide is installed so that an optical axis forms an angle of 36 degrees with the stage, and the telecentric optical system is installed in a normal direction of the stage. apparatus. 前記チップは成形チップ及び鏡面を備えた鏡面チップであり、前記鏡面チップにおいて成形チップ及び鏡面の境界を検出することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。   2. The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the chip is a mirror chip having a molding chip and a mirror surface, and a boundary between the molding chip and the mirror surface is detected in the mirror chip. 前記ステージは３６０°回転可能であり、前記ラインライトガイドによってどの角度からでも前記チップ表面に光を照射することができることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の表面検査装置。   5. The surface inspection according to claim 1, wherein the stage is rotatable by 360 °, and the chip surface can be irradiated with light from any angle by the line light guide. apparatus. ステージ上に支持されたチップの表面を検査する方法において、ラインライトガイドの使用により光源からの光をライン状にして前記チップ表面に斜め一方向から光を照射し、前記チップ表面における反射光を透過させるテレセントリック光学系を使用し、前記テレセントリック光学系によって結像された反射光により前記チップ表面の凸部を検出することを特徴とする表面検査方法。   In a method for inspecting the surface of a chip supported on a stage, light from a light source is formed into a line by using a line light guide, and light is irradiated on the chip surface from one diagonal direction, and reflected light on the chip surface is reflected. A surface inspection method using a telecentric optical system that transmits light, and detecting convex portions of the chip surface by reflected light imaged by the telecentric optical system. 前記チップは表面にバンプが形成されたバンプ付きチップであり、前記バンプ付きチップにおいてバンプが形成された部分を検出することを特徴とする請求項６記載の表面検査方法。   The surface inspection method according to claim 6, wherein the chip is a bumped chip having a bump formed on a surface thereof, and a portion where the bump is formed in the chip with bump is detected. 前記ラインライトガイドは光軸が前記ステージと３６°の角をなすように設置され、前記テレセントリック光学系は前記ステージの法線方向に設置されていることを特徴とする請求項７記載の表面検査方法。   The surface inspection according to claim 7, wherein the line light guide is installed so that an optical axis forms an angle of 36 ° with the stage, and the telecentric optical system is installed in a normal direction of the stage. Method. 前記チップは成形チップ及び鏡面を備えた鏡面チップであり、前記鏡面チップにおいて成形チップ及び鏡面の境界を検出することを特徴とする請求項６記載の表面検査方法。   The surface inspection method according to claim 6, wherein the chip is a mirror chip having a molding chip and a mirror surface, and a boundary between the molding chip and the mirror surface is detected in the mirror chip. 前記ステージは３６０°回転可能であり、前記ラインライトガイドはどの角度からでも前記チップ表面に光を照射することができることを特徴とする請求項６〜請求項９いずれか一項に記載の表面検査方法。   The surface inspection according to claim 6, wherein the stage is rotatable by 360 °, and the line light guide can irradiate the chip surface with light from any angle. Method.
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