JPH09166422A - バンプ接合検査装置及び検査方法 - Google Patents
バンプ接合検査装置及び検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合箇所の状態を検査でき、簡単な構成で安
全且つ半導体装置の量産に適したフリップチップ実装の
検査装置及び検査方法を提供する。 【解決手段】 半導体のベアチップ１をバンプ２を介し
て基板上３に逆転実装した半導体装置のバンプ接合検査
装置において、前記半導体ベアチップ１上面にレーザ光
を照射し、加熱されたチップ１の輻射熱を赤外線カメラ
１０で検出する。コンピュータ１３は画像処理装置１１
からチップ上面の温度分布を取得し温度分布を解析して
バンプ２の接合状態の良否を判定する。判定処理は、予
め良品の半導体装置から同一方法で温度分布のデータを
取得しこのデータとの比較により行う。
全且つ半導体装置の量産に適したフリップチップ実装の
検査装置及び検査方法を提供する。 【解決手段】 半導体のベアチップ１をバンプ２を介し
て基板上３に逆転実装した半導体装置のバンプ接合検査
装置において、前記半導体ベアチップ１上面にレーザ光
を照射し、加熱されたチップ１の輻射熱を赤外線カメラ
１０で検出する。コンピュータ１３は画像処理装置１１
からチップ上面の温度分布を取得し温度分布を解析して
バンプ２の接合状態の良否を判定する。判定処理は、予
め良品の半導体装置から同一方法で温度分布のデータを
取得しこのデータとの比較により行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子をバン
プ等を介して有機、セラミック等の基板に逆転実装を行
うフリップチップ実装において半導体素子と基板の接合
を検査する装置、及び検査する方法に関する。
プ等を介して有機、セラミック等の基板に逆転実装を行
うフリップチップ実装において半導体素子と基板の接合
を検査する装置、及び検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、高密度実装を進めるにあたって注
目を集めているフリップチップ実装は、図５に示すよう
に均等に配置された多数のベアチップ１の電極１７にバ
ンプ２とよばれるボール状の金属等がはんだ付け等によ
って接続されている。
目を集めているフリップチップ実装は、図５に示すよう
に均等に配置された多数のベアチップ１の電極１７にバ
ンプ２とよばれるボール状の金属等がはんだ付け等によ
って接続されている。
【０００３】これらの取り付けられたバンプ２を有機あ
るいは、セラミック等からなる基板の電極１８にやはり
はんだ付け等によって接続する。
るいは、セラミック等からなる基板の電極１８にやはり
はんだ付け等によって接続する。
【０００４】このようなフリップチップ実装は、高密度
実装を行うが故にベアチップ１の裏面に基板との接続箇
所を持ってきているために、従来のＳＭＤ部品で接続箇
所が直接見える場所にあったのに対して、直接接続箇所
を見ることができないという検査上不利な特徴を持って
いる。
実装を行うが故にベアチップ１の裏面に基板との接続箇
所を持ってきているために、従来のＳＭＤ部品で接続箇
所が直接見える場所にあったのに対して、直接接続箇所
を見ることができないという検査上不利な特徴を持って
いる。
【０００５】このため試作レベルでは、フリップチップ
実装を行った基板は接続検査をせずに、ベアチップ１に
通電し動作確認により接続がうまくできているかを確認
するといった方法が採られていたが、このような検査方
法は量産に向かない。また、このような通電試験では、
接続箇所がどのような状態でも電気が通ればベアチップ
１は動作するので、例えば、バンプ２がはんだによって
接続された箇所に大きなボイドが発生していても、電気
的には問題ないので良品と判断されてしまい、このよう
な場合充分な接続検査ができず信頼性上問題がある。
実装を行った基板は接続検査をせずに、ベアチップ１に
通電し動作確認により接続がうまくできているかを確認
するといった方法が採られていたが、このような検査方
法は量産に向かない。また、このような通電試験では、
接続箇所がどのような状態でも電気が通ればベアチップ
１は動作するので、例えば、バンプ２がはんだによって
接続された箇所に大きなボイドが発生していても、電気
的には問題ないので良品と判断されてしまい、このよう
な場合充分な接続検査ができず信頼性上問題がある。
【０００６】このため、ベアチップ実装の接続箇所を検
査する装置が必要となる。図６に示す半導体装置のハン
ダ接合部検査装置（特開平４−３５９４４７号公報）で
は、Ｘ線の透過を利用し基板とベアチップのバンプ接合
部の可視化を試みている。しかし、これは、接続箇所の
真上からＸ線を照射しその影を測定するために、接続箇
所の真上にＸ線線源を持ってこなくてはならず、フリッ
プチップ実装で多数配置されている基板の接続箇所の個
々のバンプに対してＸ線線源を真上に移動しなくてはな
らない。また、接続箇所が直接目視できないために、接
続箇所の真上にＸ線線源を移動させるのも困難である。
さらに、Ｘ線線源は高価であり、その使用に関して人体
に対する配慮も必要となってくる。
査する装置が必要となる。図６に示す半導体装置のハン
ダ接合部検査装置（特開平４−３５９４４７号公報）で
は、Ｘ線の透過を利用し基板とベアチップのバンプ接合
部の可視化を試みている。しかし、これは、接続箇所の
真上からＸ線を照射しその影を測定するために、接続箇
所の真上にＸ線線源を持ってこなくてはならず、フリッ
プチップ実装で多数配置されている基板の接続箇所の個
々のバンプに対してＸ線線源を真上に移動しなくてはな
らない。また、接続箇所が直接目視できないために、接
続箇所の真上にＸ線線源を移動させるのも困難である。
さらに、Ｘ線線源は高価であり、その使用に関して人体
に対する配慮も必要となってくる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】現在注目を集めている
フリップチップ実装は高密度実装を行うために開発され
ている実装方法であるが、高密度実装を行う故にベアチ
ップと基板との接合部を直接目視できない実装構造であ
る。このため、従来のＳＤＭ部品等に使用される種類の
検査装置は接合箇所が直接見ることができないフリップ
チップ実装の接続検査には適用できない。
フリップチップ実装は高密度実装を行うために開発され
ている実装方法であるが、高密度実装を行う故にベアチ
ップと基板との接合部を直接目視できない実装構造であ
る。このため、従来のＳＤＭ部品等に使用される種類の
検査装置は接合箇所が直接見ることができないフリップ
チップ実装の接続検査には適用できない。
【０００８】また、フリップチップ実装用の検査装置と
してＸ線装置を利用するものが発明されているものの、
検査のためのＸ線源の配置、移動等の機構上の難点があ
るのみならず、人体に対する配慮を必要とし製品が高価
になる等の点で極めて問題があった。
してＸ線装置を利用するものが発明されているものの、
検査のためのＸ線源の配置、移動等の機構上の難点があ
るのみならず、人体に対する配慮を必要とし製品が高価
になる等の点で極めて問題があった。
【０００９】このように、従来、フリップチップ実装の
好適な検査装置が無いため、フリップチップ実装の歩留
まりが悪化することが予想され、コスト上昇により将来
のフリップチップ実装による高密度実装の進展乃至実現
性が危ぶまれる。
好適な検査装置が無いため、フリップチップ実装の歩留
まりが悪化することが予想され、コスト上昇により将来
のフリップチップ実装による高密度実装の進展乃至実現
性が危ぶまれる。
【００１０】従って、このようなフリップチップ実装に
好適に使用でき、且つ半導体装置の量産に適した充分な
検査性能を備えた非接触の検査装置及び検査方法が望ま
れていた。
好適に使用でき、且つ半導体装置の量産に適した充分な
検査性能を備えた非接触の検査装置及び検査方法が望ま
れていた。
【００１１】そこで、本発明の目的は、バンプ接合箇所
の状態を精度よく検査でき、簡単な構成で安全、且つ半
導体装置の量産に適したフリップチップ実装のバンプ接
合検査装置及び検査方法を提供することにある。
の状態を精度よく検査でき、簡単な構成で安全、且つ半
導体装置の量産に適したフリップチップ実装のバンプ接
合検査装置及び検査方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係るバンプ接合検査装置は、半導体チップ
をバンプを介して基板上に逆転実装した半導体装置のバ
ンプ接合検査装置において、前記半導体チップに熱線を
照射する熱線発生手段と、前記半導体チップの加熱によ
り輻射する輻射熱を検出するセンサ手段と、前記輻射熱
から得られる前記半導体チップの表面の温度分布と前記
半導体チップのバンプの配置情報とに基づきバンプ接合
部の良否を判定する判定処理手段とを有する。
め、本発明に係るバンプ接合検査装置は、半導体チップ
をバンプを介して基板上に逆転実装した半導体装置のバ
ンプ接合検査装置において、前記半導体チップに熱線を
照射する熱線発生手段と、前記半導体チップの加熱によ
り輻射する輻射熱を検出するセンサ手段と、前記輻射熱
から得られる前記半導体チップの表面の温度分布と前記
半導体チップのバンプの配置情報とに基づきバンプ接合
部の良否を判定する判定処理手段とを有する。
【００１３】前記判定処理手段としては、バンプ接合箇
所の半導体チップ上面の温度のみの温度分布、又はバン
プ接合箇所及びバンプ接合間の中間箇所の半導体チップ
上面の温度のみの温度分布によりバンプ接合部の良否を
判定するように構成するか、又は前記半導体チップ上面
への熱線の照射の開始から温度上昇の過渡状態のセンサ
手段の出力を少なくとも１回検出して前記温度分布を取
得する構成とするか、これらの組合せ構成とすることが
信号処理を簡略化し検査時間を短縮し大量生産に適す
る。
所の半導体チップ上面の温度のみの温度分布、又はバン
プ接合箇所及びバンプ接合間の中間箇所の半導体チップ
上面の温度のみの温度分布によりバンプ接合部の良否を
判定するように構成するか、又は前記半導体チップ上面
への熱線の照射の開始から温度上昇の過渡状態のセンサ
手段の出力を少なくとも１回検出して前記温度分布を取
得する構成とするか、これらの組合せ構成とすることが
信号処理を簡略化し検査時間を短縮し大量生産に適す
る。
【００１４】また、前記各バンプ接合検査装置におい
て、前記半導体装置の基板の温度を半導体チップの加熱
温度以下に一定化する温度制御手段を有する構成とする
か、又は前記半導体装置の基板の温度を測定する温度検
出手段を有し、前記判定制御手段は前記温度検出手段の
出力により半導体チップ上面と基板との相対温度分布を
求めて判定を行うように構成することが温度外乱の影響
を排除するのに好適である。
て、前記半導体装置の基板の温度を半導体チップの加熱
温度以下に一定化する温度制御手段を有する構成とする
か、又は前記半導体装置の基板の温度を測定する温度検
出手段を有し、前記判定制御手段は前記温度検出手段の
出力により半導体チップ上面と基板との相対温度分布を
求めて判定を行うように構成することが温度外乱の影響
を排除するのに好適である。
【００１５】また、前記半導体チップのバンプの配置情
報は、検査対象と同一条件で取得した良品の半導体装置
の半導体チップ上面の温度分布とすることが好適であ
る。
報は、検査対象と同一条件で取得した良品の半導体装置
の半導体チップ上面の温度分布とすることが好適であ
る。
【００１６】更に、前記各バンプ接合検査装置におい
て、前記熱線発生手段は半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ等のレーザ手段、又はキセノンランプ、水銀ランプ等
のランプ光源手段を使用することが好適である。
て、前記熱線発生手段は半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ等のレーザ手段、又はキセノンランプ、水銀ランプ等
のランプ光源手段を使用することが好適である。
【００１７】そして、前記各バンプ接合検査装置のセン
サ手段には赤外線撮像カメラを使用することが好適であ
り、更に、前記温度分布を表示するモニタ手段を設ける
ことで目視検査に利用することができる。
サ手段には赤外線撮像カメラを使用することが好適であ
り、更に、前記温度分布を表示するモニタ手段を設ける
ことで目視検査に利用することができる。
【００１８】また、本発明のバンプ接合検査方法は、半
導体チップをバンプを介して基板上に逆転実装した半導
体装置のバンプ接合検査方法において、前記半導体チッ
プに熱線を照射して加熱するステップ、前記半導体チッ
プより輻射される輻射熱を検出するステップ、検出され
た輻射熱から前記半導体チップの表面の温度分布を生成
するステップ、前記温度分布を前記半導体チップの前記
バンプの配置情報に基づきバンプ接合部の良否を判定す
るステップを含む。
導体チップをバンプを介して基板上に逆転実装した半導
体装置のバンプ接合検査方法において、前記半導体チッ
プに熱線を照射して加熱するステップ、前記半導体チッ
プより輻射される輻射熱を検出するステップ、検出され
た輻射熱から前記半導体チップの表面の温度分布を生成
するステップ、前記温度分布を前記半導体チップの前記
バンプの配置情報に基づきバンプ接合部の良否を判定す
るステップを含む。
【００１９】そして、前記半導体チップの表面の温度分
布を生成するステップは、前記半導体チップから検出さ
れた輻射熱からバンプ接合箇所の半導体チップ上面の温
度のみの温度分布、又はバンプ接合箇所及びバンプ接合
箇所間の中間の半導体チップ上面の温度のみの温度分布
を生成するステップを含むか、又は前記半導体チップの
表面の温度分布を生成するステップは、前記半導体チッ
プ上面への熱線の照射開始からの半導体チップの温度上
昇の過渡状態で温度分布を取得するステップを含むか、
これらの組合せのステップを含む。
布を生成するステップは、前記半導体チップから検出さ
れた輻射熱からバンプ接合箇所の半導体チップ上面の温
度のみの温度分布、又はバンプ接合箇所及びバンプ接合
箇所間の中間の半導体チップ上面の温度のみの温度分布
を生成するステップを含むか、又は前記半導体チップの
表面の温度分布を生成するステップは、前記半導体チッ
プ上面への熱線の照射開始からの半導体チップの温度上
昇の過渡状態で温度分布を取得するステップを含むか、
これらの組合せのステップを含む。
【００２０】また、前記半導体チップの表面の温度分布
を生成するステップは、前記温度分布として前記半導体
装置の基板の温度を測定して半導体チップ上面と基板と
の相対温度分布を求めるステップを含む。
を生成するステップは、前記温度分布として前記半導体
装置の基板の温度を測定して半導体チップ上面と基板と
の相対温度分布を求めるステップを含む。
【００２１】更に、前記半導体チップのバンプの配置情
報として、前記温度分布の取得と同一条件での良品の半
導体装置の半導体チップ上面の温度分布を取得するステ
ップを含む。
報として、前記温度分布の取得と同一条件での良品の半
導体装置の半導体チップ上面の温度分布を取得するステ
ップを含む。
【００２２】より具体的には、本発明ははんだバンプを
介して基板にハンダ付されたフリップチップ実装を行っ
たベアチップの上面に熱線を照射し、ベアチップ上面の
温度上昇を、赤外線撮像装置によって測定し、その結果
をコンピュータに記憶する。また、あらかじめ、同様の
測定を良品のフリップチップ実装されたベアチップにつ
いて行っておき、その測定結果をコンピュータに記憶さ
せておく。良品の測定結果と検査対象品の測定結果を比
較することによってフリップチップ実装の接合部の検査
を行うものである。
介して基板にハンダ付されたフリップチップ実装を行っ
たベアチップの上面に熱線を照射し、ベアチップ上面の
温度上昇を、赤外線撮像装置によって測定し、その結果
をコンピュータに記憶する。また、あらかじめ、同様の
測定を良品のフリップチップ実装されたベアチップにつ
いて行っておき、その測定結果をコンピュータに記憶さ
せておく。良品の測定結果と検査対象品の測定結果を比
較することによってフリップチップ実装の接合部の検査
を行うものである。
【００２３】ベアチップからバンプを介して熱が基板上
に放熱されるべき箇所は、はんだ不良等によりバンプ接
続がうまく行われていないと、良品と比較して温度が上
昇することになるから、赤外線撮像装置からコンピュー
タ内に取り込まれた測定結果と、あらかじめ良品の測定
結果を演算、比較することによって良品と不良品の判定
を行う。
に放熱されるべき箇所は、はんだ不良等によりバンプ接
続がうまく行われていないと、良品と比較して温度が上
昇することになるから、赤外線撮像装置からコンピュー
タ内に取り込まれた測定結果と、あらかじめ良品の測定
結果を演算、比較することによって良品と不良品の判定
を行う。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態の構造を示す図である。
態の構造を示す図である。
【００２５】図１に示すように本発明のフリップチップ
検査装置は、主に検査対象であるベアチップ１を加熱す
る半導体レーザ装置、また、ベアチップ１上面の温度分
布を測定する赤外線撮像装置、及びコンピュータ１３か
らなる。
検査装置は、主に検査対象であるベアチップ１を加熱す
る半導体レーザ装置、また、ベアチップ１上面の温度分
布を測定する赤外線撮像装置、及びコンピュータ１３か
らなる。
【００２６】半導体レーザ装置は、加熱用光源の半導体
レーザ４及び光学系８、半導体レーザ用温度制御装置
６、及び半導体レーザ駆動装置５から構成される。半導
体レーザ４は半導体レーザ駆動装置５により低ノイズの
定電流が供給され発振する。このような駆動装置により
半導体レーザ４の長寿命が可能となる。また、半導体レ
ーザ駆動装置５はコンピュータ１３によって制御されレ
ーザの駆動電流の制御が出来る。半導体レーザ４から出
射したレーザ光９は、凹レンズの光学系８を通りベアチ
ップ１全体を加熱するように調整される。
レーザ４及び光学系８、半導体レーザ用温度制御装置
６、及び半導体レーザ駆動装置５から構成される。半導
体レーザ４は半導体レーザ駆動装置５により低ノイズの
定電流が供給され発振する。このような駆動装置により
半導体レーザ４の長寿命が可能となる。また、半導体レ
ーザ駆動装置５はコンピュータ１３によって制御されレ
ーザの駆動電流の制御が出来る。半導体レーザ４から出
射したレーザ光９は、凹レンズの光学系８を通りベアチ
ップ１全体を加熱するように調整される。
【００２７】赤外線撮像装置は、赤外線カメラ１０、画
像処理装置１１、モニタ１２から構成される。赤外線カ
メラ１０は、フリップチップ実装されたベアチップ１全
体を撮影出来る位置に配置してあり、温度分布は、画像
処理装置１１を介してモニタ１２で表示される。測定結
果はコンピュータ１３に取り込まれる。
像処理装置１１、モニタ１２から構成される。赤外線カ
メラ１０は、フリップチップ実装されたベアチップ１全
体を撮影出来る位置に配置してあり、温度分布は、画像
処理装置１１を介してモニタ１２で表示される。測定結
果はコンピュータ１３に取り込まれる。
【００２８】コンピュータ１３は、半導体レーザ装置、
赤外線撮像装置を制御し、また、測定結果を取り込み良
品・不良品の判定をする。
赤外線撮像装置を制御し、また、測定結果を取り込み良
品・不良品の判定をする。
【００２９】フリップチップ実装された基板である検査
対象品は、ステージ用温度制御装置１５によって制御さ
れるペルチェ素子１６が取り付けられた熱伝導率の良い
金属あるいはセラミック等のステージ（台）１４に固定
される。
対象品は、ステージ用温度制御装置１５によって制御さ
れるペルチェ素子１６が取り付けられた熱伝導率の良い
金属あるいはセラミック等のステージ（台）１４に固定
される。
【００３０】次に、本実施の形態の検査動作について図
２、図３を参照して説明する。
２、図３を参照して説明する。
【００３１】コンピュータ１３より、半導体レーザ駆動
装置５に対して半導体レーザ４を駆動する電流を出力す
るように信号がでる。半導体レーザ駆動装置５よりステ
ップ状の出力電流が出力され、半導体レーザ４は、発振
し、パルス状又はステップ状のレーザ光９を出射する。
出射したレーザ光９は、光学系８の凹レンズを通り、フ
リップチップ実装されたベアチップ１の全体をステップ
状に加熱し、充分に温める。
装置５に対して半導体レーザ４を駆動する電流を出力す
るように信号がでる。半導体レーザ駆動装置５よりステ
ップ状の出力電流が出力され、半導体レーザ４は、発振
し、パルス状又はステップ状のレーザ光９を出射する。
出射したレーザ光９は、光学系８の凹レンズを通り、フ
リップチップ実装されたベアチップ１の全体をステップ
状に加熱し、充分に温める。
【００３２】この時、フリップチップ実装が良品で、ベ
アチップ１がバンプ２を介して基板３に接続されていれ
ば、ベアチップ１上面の温度分布は、図２（２）−ａの
様になり、その一部（Ａ−Ａ′間）の温度分布をグラフ
にすると図２（２）−ｂとなる。逆に接合が不良のバン
プがあれば、ベアチップ１上面の温度分布は、図２
（３）−ａの様に成っており、その一部（Ｂ−Ｂ′間）
の温度分布をグラフにすると図２（３）−ｂとなり、接
続不良のバンプから熱が逃げにくくなっているため、同
一点Ｘにおいて良品の温度Ｔと比べ、不良品の温度Ｔ′
は高くなる。
アチップ１がバンプ２を介して基板３に接続されていれ
ば、ベアチップ１上面の温度分布は、図２（２）−ａの
様になり、その一部（Ａ−Ａ′間）の温度分布をグラフ
にすると図２（２）−ｂとなる。逆に接合が不良のバン
プがあれば、ベアチップ１上面の温度分布は、図２
（３）−ａの様に成っており、その一部（Ｂ−Ｂ′間）
の温度分布をグラフにすると図２（３）−ｂとなり、接
続不良のバンプから熱が逃げにくくなっているため、同
一点Ｘにおいて良品の温度Ｔと比べ、不良品の温度Ｔ′
は高くなる。
【００３３】このように、加熱されたベアチップ１の上
面はバンプの接続の状態によって温度分布が発生する。
この温度分布は、赤外線カメラ１０によって画像情報と
して画像処理装置１１からコンピュータ１３に取り込ま
れる。温度分布をコンピュータ１３に取り込むのは、コ
ンピュータ１３の信号によって出射したレーザ光９によ
って充分温められるように時間が経過した後であり、再
びコンピュータ１３から画像処理装置に対してベアチッ
プ１上面の温度分布を測定するように信号が出て自動的
に行われる。画像処理装置１１にはモニタ１２が接続さ
れており、常時ベアチップ１の温度分布が観測出来る。
面はバンプの接続の状態によって温度分布が発生する。
この温度分布は、赤外線カメラ１０によって画像情報と
して画像処理装置１１からコンピュータ１３に取り込ま
れる。温度分布をコンピュータ１３に取り込むのは、コ
ンピュータ１３の信号によって出射したレーザ光９によ
って充分温められるように時間が経過した後であり、再
びコンピュータ１３から画像処理装置に対してベアチッ
プ１上面の温度分布を測定するように信号が出て自動的
に行われる。画像処理装置１１にはモニタ１２が接続さ
れており、常時ベアチップ１の温度分布が観測出来る。
【００３４】以上のようにして、測定された絶対温度の
温度分布よりフリップチップ実装の接続状態の良・不良
を判定する。判定には、あらかじめフリップチップ実装
の良品を測定した温度分布の良品データがコンピュータ
１３内に記憶されている。この良品データは、一つのデ
ータだけでなく、多数の良品データの平均を取るのが望
ましい。この良品データと測定データの画像情報の座標
位置を合わせて、その温度の差分を求める。全く同じ温
度分布を持っていれば、温度差は全て０となるが、実際
には、良品であっても多少のばらつきが生じるので、あ
る温度差以内なら良品と判定することになる。接続の不
良箇所があれば、良品データとの差分を取れば、温度差
が大きくなる所が生じ不良と判定する事が出来る。
温度分布よりフリップチップ実装の接続状態の良・不良
を判定する。判定には、あらかじめフリップチップ実装
の良品を測定した温度分布の良品データがコンピュータ
１３内に記憶されている。この良品データは、一つのデ
ータだけでなく、多数の良品データの平均を取るのが望
ましい。この良品データと測定データの画像情報の座標
位置を合わせて、その温度の差分を求める。全く同じ温
度分布を持っていれば、温度差は全て０となるが、実際
には、良品であっても多少のばらつきが生じるので、あ
る温度差以内なら良品と判定することになる。接続の不
良箇所があれば、良品データとの差分を取れば、温度差
が大きくなる所が生じ不良と判定する事が出来る。
【００３５】また、ペルチェ素子１６とステージ用温度
制御装置１５はステージ１４上に固定されているフリッ
プチップ実装された基板３の底面の温度を一定に保ちベ
アチップ１上面の温度分布をバンプ結合の状態に対応し
て安定に生じさせるもので、温度の外乱の影響を排除す
る作用を有する。
制御装置１５はステージ１４上に固定されているフリッ
プチップ実装された基板３の底面の温度を一定に保ちベ
アチップ１上面の温度分布をバンプ結合の状態に対応し
て安定に生じさせるもので、温度の外乱の影響を排除す
る作用を有する。
【００３６】同じ測定系を用いて測定時間を短縮する方
法について述べる。
法について述べる。
【００３７】第１の方法；上述した方法では、ベアチッ
プを充分に加熱し、温度が定常になったところで測定を
行っていたが、定常になるまでに多少の時間が必要とな
るので、レーザ光９によって加熱している途中、つまり
過渡状態で温度分布を測定する方法である。
プを充分に加熱し、温度が定常になったところで測定を
行っていたが、定常になるまでに多少の時間が必要とな
るので、レーザ光９によって加熱している途中、つまり
過渡状態で温度分布を測定する方法である。
【００３８】コンピュータ１３の信号により、パルス状
のレーザ光９を出射し、ベアチップ上面を加熱する。こ
の後、短い時間間隔をおいて、ベアチップ１上面の温度
分布をコンピュータ１３内に取り込む。この短い時間間
隔は常に一定としておく。良品データについても同様の
測定によりデータを得ることは言うまでもない。良・不
良判定は上述の方法と同様に行うことができる。
のレーザ光９を出射し、ベアチップ上面を加熱する。こ
の後、短い時間間隔をおいて、ベアチップ１上面の温度
分布をコンピュータ１３内に取り込む。この短い時間間
隔は常に一定としておく。良品データについても同様の
測定によりデータを得ることは言うまでもない。良・不
良判定は上述の方法と同様に行うことができる。
【００３９】第２の方法；前記実施の形態では、画像デ
ータにより、良品データと測定データの温度差を算出し
て、良・不良の判定を行っているが、画像情報としてデ
ータを処理しようとするとデータ量が多いため時間が掛
かる。このため、測定した画像情報から、多数配置され
ている各バンプ接合箇所のベアチップ１上面の温度デー
タのみの温度分布を抽出し、良品データも同様に抽出
し、それぞれの温度差を測定することによって良・不良
を判定する方法を採用すれば測定時間を短縮できる。ま
た、多数のバンプ接合箇所のベアチップ上面のデータに
加えて、バンプ接合箇所間の中間部のベアチップ上面の
データからなる温度分布を利用して判定するようにして
も必要な測定時間の短縮が図れる。
ータにより、良品データと測定データの温度差を算出し
て、良・不良の判定を行っているが、画像情報としてデ
ータを処理しようとするとデータ量が多いため時間が掛
かる。このため、測定した画像情報から、多数配置され
ている各バンプ接合箇所のベアチップ１上面の温度デー
タのみの温度分布を抽出し、良品データも同様に抽出
し、それぞれの温度差を測定することによって良・不良
を判定する方法を採用すれば測定時間を短縮できる。ま
た、多数のバンプ接合箇所のベアチップ上面のデータに
加えて、バンプ接合箇所間の中間部のベアチップ上面の
データからなる温度分布を利用して判定するようにして
も必要な測定時間の短縮が図れる。
【００４０】第３の方法；第１と第２の方法を組み合わ
せて行うようにすれば、一層の測定時間の短縮が可能と
なる。
せて行うようにすれば、一層の測定時間の短縮が可能と
なる。
【００４１】図４は、本発明の別の実施の形態の構造を
示す図である。
示す図である。
【００４２】図４に示すように本実施の形態はフリップ
チップ検査装置は、主に検査対象品を加熱するキセノン
ランプ２０、また、ベアチップ１上面の温度分布を測定
する赤外線撮像装置、及びコンピュータ１３からなる。
チップ検査装置は、主に検査対象品を加熱するキセノン
ランプ２０、また、ベアチップ１上面の温度分布を測定
する赤外線撮像装置、及びコンピュータ１３からなる。
【００４３】キセノンランプ２０は、電源２２に接続さ
れ、電源２２はコンピュータ１３と接続されている。ま
た、キセノンランプ２０から出射した光は反射板２１に
よってベアチップ１全体を加熱するように調整される。
れ、電源２２はコンピュータ１３と接続されている。ま
た、キセノンランプ２０から出射した光は反射板２１に
よってベアチップ１全体を加熱するように調整される。
【００４４】赤外線撮像装置は、赤外線カメラ１０、画
像処理装置１１、モニタ１２から構成される。赤外線カ
メラ１０は、フリップチップ実装されたベアチップ１全
体を撮影出来る位置に配置してあり、温度分布は、画像
処理装置１１を介してモニタ１２で表示される。測定結
果はコンピュータ１３に取り込まれる。
像処理装置１１、モニタ１２から構成される。赤外線カ
メラ１０は、フリップチップ実装されたベアチップ１全
体を撮影出来る位置に配置してあり、温度分布は、画像
処理装置１１を介してモニタ１２で表示される。測定結
果はコンピュータ１３に取り込まれる。
【００４５】コンピュータ１３は、キセノンランプ２
０、赤外線撮像装置を制御し、また、測定結果を取り込
み良品・不良品判定を行う。
０、赤外線撮像装置を制御し、また、測定結果を取り込
み良品・不良品判定を行う。
【００４６】測定の方法について説明する。
【００４７】コンピュータ１３より、キセノンランプ２
０の電源２２に対して電圧を出力するように信号が出さ
れ、キセノンランプ２０が発光する。
０の電源２２に対して電圧を出力するように信号が出さ
れ、キセノンランプ２０が発光する。
【００４８】キセノンランプ２０の照射光２５によって
加熱され、温度分布が生じたベアチップ１上面の絶対温
度の温度分布を測定する。このとき、同時に基板１の底
面、あるいはステージ１４の温度をサーミスタ２４を介
して電子温度計２３によって測定し、コンピュータ１３
に取り込む。測定した絶対温度の温度分布に対して、電
子温度計２３の温度との差をとることによって、基板３
底面、あるいは、ステージ１４に対する相対温度分布と
なる。このようにして、測定された相対温度分布は、温
度の外乱を排除する手段として有効である。
加熱され、温度分布が生じたベアチップ１上面の絶対温
度の温度分布を測定する。このとき、同時に基板１の底
面、あるいはステージ１４の温度をサーミスタ２４を介
して電子温度計２３によって測定し、コンピュータ１３
に取り込む。測定した絶対温度の温度分布に対して、電
子温度計２３の温度との差をとることによって、基板３
底面、あるいは、ステージ１４に対する相対温度分布と
なる。このようにして、測定された相対温度分布は、温
度の外乱を排除する手段として有効である。
【００４９】良品のデータも同様に相対温度分布を測定
し、コンピュータ１３内に良品データとして記憶させて
おく。
し、コンピュータ１３内に良品データとして記憶させて
おく。
【００５０】相対温度の基準となるサーミスタ２４の位
置はすべて同一の箇所でなくてはならない。また、キセ
ノンランプの照射光２５が直接当たってはならない。
置はすべて同一の箇所でなくてはならない。また、キセ
ノンランプの照射光２５が直接当たってはならない。
【００５１】良品・不良の判定は、前記した実施例の方
法で、測定した相対温度分布より判定される。
法で、測定した相対温度分布より判定される。
【００５２】本実施の形態において、温度分布として
は、サーミスタ２４の出力を利用してフリップチップ実
装した半導体装置の基板とチップ上面の温度との相対温
度分布を得るようにしているが、これはチップ上面の絶
対温度分布を利用するようにしてもよい。その際、第１
の実施の形態と同様に温度制御装置を使用して外乱の影
響を除くように構成すると好適である。また、図４に示
す実施の形態においてもチップの温度分布の測定時間の
短縮に前記第１乃至第３の測定時間の短縮方法を適用す
ることができる。前記第２の方法を適用する場合、過渡
状態のデータ取得を一定の短時間毎に複数回行い判定す
るようにしてもよい。
は、サーミスタ２４の出力を利用してフリップチップ実
装した半導体装置の基板とチップ上面の温度との相対温
度分布を得るようにしているが、これはチップ上面の絶
対温度分布を利用するようにしてもよい。その際、第１
の実施の形態と同様に温度制御装置を使用して外乱の影
響を除くように構成すると好適である。また、図４に示
す実施の形態においてもチップの温度分布の測定時間の
短縮に前記第１乃至第３の測定時間の短縮方法を適用す
ることができる。前記第２の方法を適用する場合、過渡
状態のデータ取得を一定の短時間毎に複数回行い判定す
るようにしてもよい。
【００５３】また、図１に示す第１の実施の形態におい
て、相対温度分布を利用するように図４の基板温度を測
定して使用する構成を採用することができることは明ら
かである。
て、相対温度分布を利用するように図４の基板温度を測
定して使用する構成を採用することができることは明ら
かである。
【００５４】更に、両実施の形態において、バンプ結合
の検査方法は、検査対象のチップ上面から測定した温度
分布のデータを、予め同様な条件で良品の半導体装置に
つき測定した温度分布データ等と比較することで半導体
装置の良否の判定を行うようにしているが、チップ上面
の温度分布はそのバンプの配置構造、パターン等の配置
情報が判れば、これに応じて前記温度分布が予測できる
ことから、コンピュータによって前記比較によらずに測
定対象チップから測定した温度分布のパターンの分析、
演算を行うことにより判定するように構成することもで
きる。
の検査方法は、検査対象のチップ上面から測定した温度
分布のデータを、予め同様な条件で良品の半導体装置に
つき測定した温度分布データ等と比較することで半導体
装置の良否の判定を行うようにしているが、チップ上面
の温度分布はそのバンプの配置構造、パターン等の配置
情報が判れば、これに応じて前記温度分布が予測できる
ことから、コンピュータによって前記比較によらずに測
定対象チップから測定した温度分布のパターンの分析、
演算を行うことにより判定するように構成することもで
きる。
【００５５】また、本発明の検査対象のチップは図示の
ような一個に限られるものでない。即ち、本発明は、同
時に複数のチップ又は複数の半導体装置から各チップの
温度分布データを取得してまとめて検査を行うようにす
れば、半導体装置の一層の大量生産に対応できることは
明らかである。
ような一個に限られるものでない。即ち、本発明は、同
時に複数のチップ又は複数の半導体装置から各チップの
温度分布データを取得してまとめて検査を行うようにす
れば、半導体装置の一層の大量生産に対応できることは
明らかである。
【００５６】なお、本実施の形態においてベアチップの
加熱手段の使用例として半導体レーザ及びキセノンラン
プを示したがこれらに代えヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎ
ｅ）レーザ及び水銀ランプ等を使用することができる。
加熱手段の使用例として半導体レーザ及びキセノンラン
プを示したがこれらに代えヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎ
ｅ）レーザ及び水銀ランプ等を使用することができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成してい
るから、以下のような効果がある。
るから、以下のような効果がある。
【００５８】半導体チップの表面温度分布によってバン
プの接合を検査することにより、極めて簡単な構成及び
方法で半田の接合部を検査でき大量生産に向いた、安全
なフリップチップ実装用の検査が実現できる。
プの接合を検査することにより、極めて簡単な構成及び
方法で半田の接合部を検査でき大量生産に向いた、安全
なフリップチップ実装用の検査が実現できる。
【００５９】また、チップの必要な部分の温度分布、及
び／又はチップの加熱過渡状態の温度分布を利用するこ
とにより、良品・不良品の判定に使用するデータを少な
くでき、検査にかかる時間が短縮でき、より大量生産に
対応した検査を実現できる。
び／又はチップの加熱過渡状態の温度分布を利用するこ
とにより、良品・不良品の判定に使用するデータを少な
くでき、検査にかかる時間が短縮でき、より大量生産に
対応した検査を実現できる。
【００６０】半導体装置の基板の温度をチップ加熱温度
より低い一定温度にした絶対温度分布を利用するか、又
は基板の温度を測定し相対温度を利用することから、外
乱となる周囲の雰囲気温度の影響を排除でき、判定検査
の精度を向上させることができる。
より低い一定温度にした絶対温度分布を利用するか、又
は基板の温度を測定し相対温度を利用することから、外
乱となる周囲の雰囲気温度の影響を排除でき、判定検査
の精度を向上させることができる。
【００６１】チップの温度分布による判定に良品の半導
体装置の同一条件の測定データを利用することから、判
定検査の精度を向上させることができる。
体装置の同一条件の測定データを利用することから、判
定検査の精度を向上させることができる。
【００６２】Ｘ線源に比べ安価で安全なレーザ装置やラ
ンプ光源を利用できる。また、モニタ装置を接続するこ
とにより目視による検査が可能である。
ンプ光源を利用できる。また、モニタ装置を接続するこ
とにより目視による検査が可能である。
【図１】本発明の第１実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明の動作を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施の形態の測定手順のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】本発明の第２実施の形態を説明する図である。
【図５】バンプを介したフリップチップ実装の斜視図で
ある。
ある。
【図６】従来の技術のＸ線透過方法の原理図である。
１ ベアチップ ２ バンプ ３ 基板 ４ 半導体レーザ ５ 半導体レーザ駆動装置 ６ 半導体レーザ用温度制御装置 ７ 半導体レーザ用ペルチェ素子 ８ 光学系 ９ レーザ光 １０ 赤外線カメラ １１ 画像処理装置 １２ モニタ １３ コンピュータ １４ ステージ １５ ステージ用温度制御装置 １６ ステージ用ペルチェ素子 １７ ベアチップ側電極 １８ 基板側電極 １９ 等温線 ２０ キセノンランプ ２１ 反射板 ２２ 電源 ２３ 電子温度計 ２４ サーミスタ ２５ 照射光
Claims (15)
- 【請求項１】 半導体チップをバンプを介して基板上に
逆転実装した半導体装置のバンプ接合検査装置におい
て、 前記半導体チップに熱線を照射する熱線発生手段と、 前記半導体チップの加熱により輻射する輻射熱を検出す
るセンサ手段と、 前記輻射熱から得られる前記半導体チップの表面の温度
分布と前記半導体チップのバンプの配置情報とに基づき
バンプ接合部の良否を判定する判定処理手段と、 を有することを特徴とするバンプ接合検査装置。 - 【請求項２】 前記判定処理手段は、バンプ接合箇所の
半導体チップ上面の温度のみの温度分布、又はバンプ接
合箇所及びバンプ接合間の中間箇所の半導体チップ上面
の温度のみの温度分布によりバンプ接合部の良否を判定
することを特徴とする請求項１記載のバンプ接合検査装
置。 - 【請求項３】 前記判定処理手段は、前記半導体チップ
上面への熱線の照射の開始から温度上昇の過渡状態のセ
ンサ手段の出力を少なくとも１回検出して前記温度分布
を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２記載
のバンプ接合検査装置。 - 【請求項４】 前記半導体装置の基板の温度を半導体チ
ップの加熱温度以下に一定化する温度制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか
１項の記載のバンプ接合検査装置。 - 【請求項５】 前記半導体装置の基板の温度を測定する
温度検出手段を有し、前記判定制御手段は前記温度検出
手段の出力により半導体チップ上面と基板との相対温度
分布を求めて判定を行うことを特徴とする請求項１から
請求項３のうちいずれか１項の記載のバンプ接合検査装
置。 - 【請求項６】 前記半導体チップのバンプの配置情報
は、前記温度分布の取得と同一条件で取得した良品の半
導体装置の半導体チップ上面の温度分布であることを特
徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項の記
載のバンプ接合検査装置。 - 【請求項７】 前記熱線発生手段は半導体レーザ、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ等のレーザ手段であることを特徴とする請
求項１から請求項６のうちいずれか１項の記載のバンプ
接合検査装置。 - 【請求項８】 前記熱線発生手段はキセノンランプ、水
銀ランプ等のランプ光源手段であることを特徴とする請
求項１から請求項６のうちいずれか１項の記載のバンプ
接合検査装置。 - 【請求項９】 前記センサ手段は赤外線撮像カメラであ
ることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれ
か１項の記載のバンプ接合検査装置。 - 【請求項１０】 前記温度分布を表示するモニタ手段を
有することを特徴とする請求項１から請求項９のうちい
ずれか１項の記載のバンプ接合検査装置。 - 【請求項１１】 半導体チップをバンプを介して基板上
に逆転実装した半導体装置のバンプ接合検査方法におい
て、 前記半導体チップに熱線を照射して加熱するステップ、 前記半導体チップより輻射される輻射熱を検出するステ
ップ、 検出された輻射熱から前記半導体チップの表面の温度分
布を生成するステップ、 前記温度分布を前記半導体チップの前記バンプの配置情
報に基づきバンプ接合部の良否を判定するステップ、を
含むことを特徴とするバンプ接合検査方法。 - 【請求項１２】 前記半導体チップの表面の温度分布を
生成するステップは、前記半導体チップから検出された
輻射熱からバンプ接合箇所の半導体チップ上面の温度の
みの温度分布、又はバンプ接合箇所及びバンプ接合箇所
間の中間の半導体チップ上面の温度のみの温度分布を生
成するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載
のバンプ接合検査方法。 - 【請求項１３】 前記半導体チップの表面の温度分布を
生成するステップは、前記半導体チップ上面への熱線の
照射開始からの半導体チップの温度上昇の過渡状態で温
度分布を取得するステップを含むことを特徴とする請求
項１１又は請求項１２記載のバンプ接合検査方法。 - 【請求項１４】 前記半導体チップの表面の温度分布を
生成するステップは、前記温度分布として前記半導体装
置の基板の温度を測定して半導体チップ上面と基板との
相対温度分布を求めるステップを含むことを特徴とする
請求項１１から請求項１３のうちいずれか１項の記載の
バンプ接合検査方法。 - 【請求項１５】 前記温度分布の取得と同一条件での良
品の半導体装置の半導体チップ上面の温度分布を前記半
導体チップのバンプの配置情報として取得するステップ
を含むことを特徴とする請求項１１から請求項１４のう
ちいずれか１項の記載のバンプ接合検査方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328452A JP2850816B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | バンプ接合検査装置及び検査方法 |
| US08/764,996 US5984522A (en) | 1995-12-18 | 1996-12-16 | Apparatus for inspecting bump junction of flip chips and method of inspecting the same |
| DE19652789A DE19652789A1 (de) | 1995-12-18 | 1996-12-18 | Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen von Anschlußkontakten von Flip-Chips |
| US09/161,538 US5971608A (en) | 1995-12-18 | 1998-09-28 | Apparatus for inspecting bump junction of flip chips and method of inspecting the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328452A JP2850816B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | バンプ接合検査装置及び検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166422A true JPH09166422A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2850816B2 JP2850816B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=18210436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328452A Expired - Lifetime JP2850816B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | バンプ接合検査装置及び検査方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5984522A (ja) |
| JP (1) | JP2850816B2 (ja) |
| DE (1) | DE19652789A1 (ja) |
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| JP2009099869A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Shibuya Kogyo Co Ltd | ボンディング装置 |
| JP2012028390A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Citizen Holdings Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| JP2022532523A (ja) * | 2019-05-03 | 2022-07-15 | プロテック カンパニー リミテッド | フリップチップレーザーボンディングシステム |
Families Citing this family (34)
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| FR2760528B1 (fr) * | 1997-03-05 | 1999-05-21 | Framatome Sa | Procede et dispositif d'examen photothermique d'un materiau |
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