JP3335826B2 - はんだバンプの測定装置 - Google Patents
はんだバンプの測定装置Info
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0608—Height gauges
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0813—Controlling of single components prior to mounting, e.g. orientation, component geometry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＬＳＩ等の半導体モ
ジュールやＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）等に形成されるはんだバンプの測定装置
に関する。
ジュールやＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）等に形成されるはんだバンプの測定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は多数のはんだバンプを有する半導
体モジュール１の構造を示す説明図である。半導体モジ
ュール１の裏面には、はんだバンプ１０が多数形成さ
れ、各バンプは半導体モジュール１が搭載される配線基
板との間を接続する。半導体モジュール１は例えば１０
ｍｍ角の正方形の平面形状を有し、その表面８上に４５
０μｍのピッチ間隔で２３×２３のはんだバンプ１０が
形成される。各はんだバンプ１０の寸法と形状は拡大図
で示すように、ほぼ球状の形状を有する。従来このよう
な球状の多数のバンプの高さ測定を自動で行う装置はな
く、焦点深度顕微鏡等による目視測定しか方法がなかっ
た。
体モジュール１の構造を示す説明図である。半導体モジ
ュール１の裏面には、はんだバンプ１０が多数形成さ
れ、各バンプは半導体モジュール１が搭載される配線基
板との間を接続する。半導体モジュール１は例えば１０
ｍｍ角の正方形の平面形状を有し、その表面８上に４５
０μｍのピッチ間隔で２３×２３のはんだバンプ１０が
形成される。各はんだバンプ１０の寸法と形状は拡大図
で示すように、ほぼ球状の形状を有する。従来このよう
な球状の多数のバンプの高さ測定を自動で行う装置はな
く、焦点深度顕微鏡等による目視測定しか方法がなかっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多数のバンプが形成さ
れた半導体モジュール等のワーク（被測定物）は、次工
程で配線基板上に位置決めされ、加熱炉中ではんだバン
プを加熱、溶融して結線を行なう。この結線を確実にす
るためには、各バンプの頂部の高さ寸法が正確に形成さ
れる必要がある。また、各バンプの大きさも、一定の値
に制御することによって、隣接するバンプや配線とのシ
ョートを防止する必要がある。しかしながら、多数のバ
ンプの高さ寸法を短時間で、しかも正確に測定すること
は非常に困難なことである。本発明は、本出願人が先に
提案した特開平２−８０９０５号公報に示す光ビームを
用いてワークの高さ寸法を測定する技術を発展させて、
ワーク上のバンプを高速かつ正確に測定する装置を提供
するものである。
れた半導体モジュール等のワーク（被測定物）は、次工
程で配線基板上に位置決めされ、加熱炉中ではんだバン
プを加熱、溶融して結線を行なう。この結線を確実にす
るためには、各バンプの頂部の高さ寸法が正確に形成さ
れる必要がある。また、各バンプの大きさも、一定の値
に制御することによって、隣接するバンプや配線とのシ
ョートを防止する必要がある。しかしながら、多数のバ
ンプの高さ寸法を短時間で、しかも正確に測定すること
は非常に困難なことである。本発明は、本出願人が先に
提案した特開平２−８０９０５号公報に示す光ビームを
用いてワークの高さ寸法を測定する技術を発展させて、
ワーク上のバンプを高速かつ正確に測定する装置を提供
するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の測定装置は、は
んだバンプ列を有する被想定物を載置するテーブルと、
テーブルを平面上の直交２軸に移動する手段と、テーブ
ルを垂直軸まわりに回動する手段と、テーブルを傾動す
る手段と、テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装
備されるレーザを利用する光マイクロヘッドと、光マイ
クロヘッドの測定データをディジタルデータとして記録
するパソコンと、テーブルと光マイクロヘッドを制御す
る手段と、光マイクロヘッドの測定データに基づいては
んだバンプの頂点の高さ位置を演算するパソコンと、演
算結果を表示する表示画面と、演算結果を出力するプリ
ンタとを備える。
んだバンプ列を有する被想定物を載置するテーブルと、
テーブルを平面上の直交２軸に移動する手段と、テーブ
ルを垂直軸まわりに回動する手段と、テーブルを傾動す
る手段と、テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装
備されるレーザを利用する光マイクロヘッドと、光マイ
クロヘッドの測定データをディジタルデータとして記録
するパソコンと、テーブルと光マイクロヘッドを制御す
る手段と、光マイクロヘッドの測定データに基づいては
んだバンプの頂点の高さ位置を演算するパソコンと、演
算結果を表示する表示画面と、演算結果を出力するプリ
ンタとを備える。
【０００５】
【発明の実施の形態】図２は、本発明のはんだバンプの
測定方法に使用する装置の外観を示す説明図である。全
体を符号１００で示す測定装置は、ワークを載置して測
定を行なう操作ステージ１１０と制御部１２０と、操作
盤１３０と、結果を出力するプリンタ１４０と、操作ス
テージ１１０の測定部をモニタするモニタＴＶ１５０等
を備える。図３は、２の装置１００の制御系の構成を示
すブロック図であって、ワーク１を搭載するテーブル側
は防振台２１０上に配設されて、ワークの垂直軸線（Ｚ
軸）まわりの角度を制御するθステージ２１２と、垂直
軸線に直交する平面内の一方の案内軸（Ｘ軸）方向の移
動を制御するＸステージと、Ｘ軸に直交する案内軸（Ｙ
軸）方向の移動を制御するＹステージと、ワーク位置決
め機構の表面の傾斜を制御するβ傾斜ステージ２１８及
びα傾斜ステージ２２０と、ワーク１を保持するワーク
位置決め機構（ワークテーブル）２３０を備える。
測定方法に使用する装置の外観を示す説明図である。全
体を符号１００で示す測定装置は、ワークを載置して測
定を行なう操作ステージ１１０と制御部１２０と、操作
盤１３０と、結果を出力するプリンタ１４０と、操作ス
テージ１１０の測定部をモニタするモニタＴＶ１５０等
を備える。図３は、２の装置１００の制御系の構成を示
すブロック図であって、ワーク１を搭載するテーブル側
は防振台２１０上に配設されて、ワークの垂直軸線（Ｚ
軸）まわりの角度を制御するθステージ２１２と、垂直
軸線に直交する平面内の一方の案内軸（Ｘ軸）方向の移
動を制御するＸステージと、Ｘ軸に直交する案内軸（Ｙ
軸）方向の移動を制御するＹステージと、ワーク位置決
め機構の表面の傾斜を制御するβ傾斜ステージ２１８及
びα傾斜ステージ２２０と、ワーク１を保持するワーク
位置決め機構（ワークテーブル）２３０を備える。
【０００６】各制御軸は、軸の制御駆動装置２４０から
の出力によって制御される。光マイクロセンサ２５０
は、Ｚ軸駆動機構２７０にとりつけられて、ワークテー
ブル２３０に対してＺ軸方向に制御される。この光マイ
クロセンサ２５０は、ワークテーブル２３０に対して、
ワーク１の取付けと取出しを容易にするために待避機構
２７２により測定位置から待避する構成となっている。
Ｚ軸方向の移動量はデジタルマイクロ２７４で管理され
る。光マイクロセンサ２５０に隣接して光学カメラ２５
２が装備されており、測定部の状況をモニタ用のＣＲＴ
１５０で視認することができる。
の出力によって制御される。光マイクロセンサ２５０
は、Ｚ軸駆動機構２７０にとりつけられて、ワークテー
ブル２３０に対してＺ軸方向に制御される。この光マイ
クロセンサ２５０は、ワークテーブル２３０に対して、
ワーク１の取付けと取出しを容易にするために待避機構
２７２により測定位置から待避する構成となっている。
Ｚ軸方向の移動量はデジタルマイクロ２７４で管理され
る。光マイクロセンサ２５０に隣接して光学カメラ２５
２が装備されており、測定部の状況をモニタ用のＣＲＴ
１５０で視認することができる。
【０００７】光マイクロセンサ２５０は、コントローラ
２６０で制御され、測定データはＡ／Ｄ変換されて、デ
ジタル入出力インターフェース２６４を介してパソコン
２６６に記録される。測定結果は、マスターパソコン１
１０のデジタル入出力インターフェース２８０側へ送ら
れ、パソコン１１０上の画面に表示されるとともに、プ
リンタ１４０にも出力される。はんだバンプの測定結果
の判定には、各バンプの位置の座標データや各制御軸の
補正量のデータも利用され操作スイッチ２８４によって
操作される。
２６０で制御され、測定データはＡ／Ｄ変換されて、デ
ジタル入出力インターフェース２６４を介してパソコン
２６６に記録される。測定結果は、マスターパソコン１
１０のデジタル入出力インターフェース２８０側へ送ら
れ、パソコン１１０上の画面に表示されるとともに、プ
リンタ１４０にも出力される。はんだバンプの測定結果
の判定には、各バンプの位置の座標データや各制御軸の
補正量のデータも利用され操作スイッチ２８４によって
操作される。
【０００８】図４は、光マイクロヘッド２５０の構造を
示し、半導体レーザー２５２と受光素子２５５を有す
る。半導体レーザー２５２から出力されたレーザーは、
レンズ２５３を通ってビームＬＢとしてバンプ１０上に
照射され、バンプ１０の表面で反射したビームはレンズ
２５４を通って受光素子２５５に受光される。受光素子
２５５は、反射光の受光位置によって、バンプの表面の
高さ位置を三角測量の原理により測定する。同時に反射
受光量も検出される。テーブルのＸ軸は、このレーザー
ビームＬＢの光軸方向に設定される。
示し、半導体レーザー２５２と受光素子２５５を有す
る。半導体レーザー２５２から出力されたレーザーは、
レンズ２５３を通ってビームＬＢとしてバンプ１０上に
照射され、バンプ１０の表面で反射したビームはレンズ
２５４を通って受光素子２５５に受光される。受光素子
２５５は、反射光の受光位置によって、バンプの表面の
高さ位置を三角測量の原理により測定する。同時に反射
受光量も検出される。テーブルのＸ軸は、このレーザー
ビームＬＢの光軸方向に設定される。
【０００９】図５は、レーザービームＬＢによってバン
プ１０を走査するパスを示し、バンプ１０の頂点を含め
てその付近を３回のパスによって測定する。
プ１０を走査するパスを示し、バンプ１０の頂点を含め
てその付近を３回のパスによって測定する。
【００１０】図６は、測定結果のデータの一例を示し、
横軸にＸ軸座標を、たて軸に検出レベルをとっている。
第１のカーブＣ１は反射受光のレベルを示し、第２のカ
ーブＣ２はバンプの高さの変位を示す。反射受光Ｃ１の
基準値ＴＬを予め定めておき、受光がこの基準値ＴＬを
超えたＸ座標位置と基準値より下がったＸ座標位置を検
出し、この中間の座標位置Ｘ１０での変位信号Ｃ２の値
をそのバンプの頂点の高さ位置として採用する。
横軸にＸ軸座標を、たて軸に検出レベルをとっている。
第１のカーブＣ１は反射受光のレベルを示し、第２のカ
ーブＣ２はバンプの高さの変位を示す。反射受光Ｃ１の
基準値ＴＬを予め定めておき、受光がこの基準値ＴＬを
超えたＸ座標位置と基準値より下がったＸ座標位置を検
出し、この中間の座標位置Ｘ１０での変位信号Ｃ２の値
をそのバンプの頂点の高さ位置として採用する。
【００１１】図７は、基板２の表面８とバンプ１０の高
さ位置の関係を示す。レーザービームＬＢは、基板２の
表面８とバンプ１０上を走査し、表面８の高さ位置とバ
ンプ１０の高さ位置を検出する。基板２は、必ずしも絶
対平面を形成せず、うねり等を発生させる。そこで図８
に示すように、基板２の表面８の回帰平面Ｐ１と各バン
プの頂部により形成される回帰平面Ｐ２を算出する。そ
して、バンプ１０の回帰平面Ｐ１からの絶対高さＨ１と
回帰平面Ｐ２からの相対高さＨ２を得る。測定対象のワ
ークの基板の形状、寸法と、基板上に形成されるはんだ
バンプの位置とは常に一定の関係になるとは限らない。
そこで、ワークをテーブル上に取りつけた後に、測定開
始前にワークの取付姿勢を調整（アライメント）を行な
う。
さ位置の関係を示す。レーザービームＬＢは、基板２の
表面８とバンプ１０上を走査し、表面８の高さ位置とバ
ンプ１０の高さ位置を検出する。基板２は、必ずしも絶
対平面を形成せず、うねり等を発生させる。そこで図８
に示すように、基板２の表面８の回帰平面Ｐ１と各バン
プの頂部により形成される回帰平面Ｐ２を算出する。そ
して、バンプ１０の回帰平面Ｐ１からの絶対高さＨ１と
回帰平面Ｐ２からの相対高さＨ２を得る。測定対象のワ
ークの基板の形状、寸法と、基板上に形成されるはんだ
バンプの位置とは常に一定の関係になるとは限らない。
そこで、ワークをテーブル上に取りつけた後に、測定開
始前にワークの取付姿勢を調整（アライメント）を行な
う。
【００１２】図９は、ワークであるＬＳＩキャリヤ１を
Ｘ、Ｙ方向に移動するワークテーブル２３０上に位置決
めする手段を示す。ワーク１は平面形状が正方形であっ
て、このワーク１に対応する直角ブロック２３２がテー
ブル２３０上にとりつけてある。このブロック２３２は
基準となるストッパ２３３が突出し、このストッパ２３
３に向かって前進する押し当てピン２３４によってワー
ク１をストッパ２３３に押し当てて、ワーク１を位置決
めする。テーブル２３０には負圧を用いた吸着装置２３
５が設けてあり、ワーク１の裏面を吸着保持する。とり
つけられたワーク１は、その基板の外形の切断誤差、基
板材料の収縮等により、ＬＳＩ基板の外形とバンプ位置
の間に誤差が発生する。
Ｘ、Ｙ方向に移動するワークテーブル２３０上に位置決
めする手段を示す。ワーク１は平面形状が正方形であっ
て、このワーク１に対応する直角ブロック２３２がテー
ブル２３０上にとりつけてある。このブロック２３２は
基準となるストッパ２３３が突出し、このストッパ２３
３に向かって前進する押し当てピン２３４によってワー
ク１をストッパ２３３に押し当てて、ワーク１を位置決
めする。テーブル２３０には負圧を用いた吸着装置２３
５が設けてあり、ワーク１の裏面を吸着保持する。とり
つけられたワーク１は、その基板の外形の切断誤差、基
板材料の収縮等により、ＬＳＩ基板の外形とバンプ位置
の間に誤差が発生する。
【００１３】そこで、図１０に示す、ワーク１の第１の
バンプ１０−１の位置を検出する工程を実行する。ワー
ク１の基板に対する第１のバンプ１０−１の設計上の位
置は、コントローラが認識しているので、まず、テーブ
ルのＸ軸の座標を第１のバンプ１０−１の設計座標に位
置決めして、テーブルをＹ方向に移動しつつ第１のスキ
ャンＳ−１により測定を行なう。
バンプ１０−１の位置を検出する工程を実行する。ワー
ク１の基板に対する第１のバンプ１０−１の設計上の位
置は、コントローラが認識しているので、まず、テーブ
ルのＸ軸の座標を第１のバンプ１０−１の設計座標に位
置決めして、テーブルをＹ方向に移動しつつ第１のスキ
ャンＳ−１により測定を行なう。
【００１４】この走査Ｓ−１によって、図６のカーブＣ
１に示すような第１のバンプ１０−１の反射受光量の変
化のカーブが得られる。そこで、このカーブから得られ
る光量の中心位置を求めて、第１のバンプ１０−１の中
心点（原点）と仮定する。受光量が基準値に達しないと
きには、Ｘ軸座標を距離Ｄ１だけシフトして第２の走査
Ｓ−２を実行し、仮の原点を検出し、Ｙ軸座標を決定す
る。次にこのＹ軸座標を固定し、Ｘ軸方向の走査Ｓ−３
を行ない、受光量中心から第１のバンプ１０−１の位置
を検出する。Ｘ軸座標上の受光量が基準値に達しないと
きには、Ｙ軸を距離Ｄ２だけシフトして走査Ｓ−４を行
ない、同様の処理を行なう。
１に示すような第１のバンプ１０−１の反射受光量の変
化のカーブが得られる。そこで、このカーブから得られ
る光量の中心位置を求めて、第１のバンプ１０−１の中
心点（原点）と仮定する。受光量が基準値に達しないと
きには、Ｘ軸座標を距離Ｄ１だけシフトして第２の走査
Ｓ−２を実行し、仮の原点を検出し、Ｙ軸座標を決定す
る。次にこのＹ軸座標を固定し、Ｘ軸方向の走査Ｓ−３
を行ない、受光量中心から第１のバンプ１０−１の位置
を検出する。Ｘ軸座標上の受光量が基準値に達しないと
きには、Ｙ軸を距離Ｄ２だけシフトして走査Ｓ−４を行
ない、同様の処理を行なう。
【００１５】以上により求められた座標位置を仮の原点
Ｋ１とする。仮の原点Ｋ１を含むバンプの第１行を走査
（Ｓ−１０）し、受光量が基準以上のバンプについて頂
点位置を求める。この頂点位置のＸ軸座標位置と、設計
上のＸ軸座標位置とのズレ量の平均値を算出する（図１
１）。次に基板の反対端に最も近いバンプの行に対して
も同様の走査（Ｓ−１１）を行ないＸ軸座標のズレ量の
平均値を算出する。このズレ量をもって、このワークの
基板端面から第１のバンプまでのＸ軸方向の補正値とし
て、原点のＸ軸座標を補正する。同様の走査をＹ軸方向
に実行して、Ｙ軸座標のズレ量を算出して、原点のＹ軸
座標を補正する。
Ｋ１とする。仮の原点Ｋ１を含むバンプの第１行を走査
（Ｓ−１０）し、受光量が基準以上のバンプについて頂
点位置を求める。この頂点位置のＸ軸座標位置と、設計
上のＸ軸座標位置とのズレ量の平均値を算出する（図１
１）。次に基板の反対端に最も近いバンプの行に対して
も同様の走査（Ｓ−１１）を行ないＸ軸座標のズレ量の
平均値を算出する。このズレ量をもって、このワークの
基板端面から第１のバンプまでのＸ軸方向の補正値とし
て、原点のＸ軸座標を補正する。同様の走査をＹ軸方向
に実行して、Ｙ軸座標のズレ量を算出して、原点のＹ軸
座標を補正する。
【００１６】ワークが中心軸まわりに回転してとりつけ
られていると、設計上の値に走査間隔を移動して走査を
行なうと、走査線上に出現する受光量のピーク値が一定
方向に変化し、またピーク位置と設計位置にズレが生じ
る（図１２）。この変化によって、ワークの回転角θの
補正量を算出して、θステージを回動して補正する。
られていると、設計上の値に走査間隔を移動して走査を
行なうと、走査線上に出現する受光量のピーク値が一定
方向に変化し、またピーク位置と設計位置にズレが生じ
る（図１２）。この変化によって、ワークの回転角θの
補正量を算出して、θステージを回動して補正する。
【００１７】このθ補正のＸ軸方向の走査時には、図１
３に示すように、ワークの基板上の位置８−１、８−
２、８−３……の高さ位置も検出される。この高さ位置
の変化により、回帰直線Ｌ−１を算出し、Ｘ軸方向の基
準線（水平線）からの傾斜角の補正値αを算出し、α傾
斜ステージ２１８を補正する。同様にＹ軸方向の傾斜の
補正値βを算出し、β傾斜ステージ２１６を補正する。
以上のアライメント工程を完了した後に、全てのバンプ
を走査して頂点高さを測定する。
３に示すように、ワークの基板上の位置８−１、８−
２、８−３……の高さ位置も検出される。この高さ位置
の変化により、回帰直線Ｌ−１を算出し、Ｘ軸方向の基
準線（水平線）からの傾斜角の補正値αを算出し、α傾
斜ステージ２１８を補正する。同様にＹ軸方向の傾斜の
補正値βを算出し、β傾斜ステージ２１６を補正する。
以上のアライメント工程を完了した後に、全てのバンプ
を走査して頂点高さを測定する。
【００１８】図１４は、測定結果に基づいて、バンプ１
０の頂点位置が形成する回帰平面ＰＬ−１を示す。そし
て、この回帰平面ＰＬ−１からの各バンプの頂点位置の
偏位を演算し、判定結果をディスプレイ１１２上に表示
する。
０の頂点位置が形成する回帰平面ＰＬ−１を示す。そし
て、この回帰平面ＰＬ−１からの各バンプの頂点位置の
偏位を演算し、判定結果をディスプレイ１１２上に表示
する。
【００１９】図１５は、画面上に表示される測定結果の
グラフである。横軸に回帰平面からの各バンプ頂点の高
さの差を、たて軸にバンプの個数をとったものである。
このワークの場合には、バンプ個数が５２００個であっ
て、標準偏差が０．６５μｍであり、３δが±１．９５
μｍである。目標仕様を例えば±２μｍに設定するとこ
のワークの標準偏差での判定は良品となり、次工程へ送
付される。
グラフである。横軸に回帰平面からの各バンプ頂点の高
さの差を、たて軸にバンプの個数をとったものである。
このワークの場合には、バンプ個数が５２００個であっ
て、標準偏差が０．６５μｍであり、３δが±１．９５
μｍである。目標仕様を例えば±２μｍに設定するとこ
のワークの標準偏差での判定は良品となり、次工程へ送
付される。
【００２０】図１６は、測定装置の画面１１２上に表示
される各種の画面の例を示す。運転画面３００は、現在
の運転モード等の表示エリア３０２、相対高さ頻度分布
グラフを表示するエリア３０４、判定結果を表示するエ
リア３０６、ワークであるＬＳＩ１毎の詳細結果を表示
するエリア３０８を有する。エリア３０２は、 ａ．現在の動作モード（アライメント、頂点計測、ベー
ス計測、判定演算、個別再計測） ｂ．現在の検査位置（行、列）を数値とグラフィックで
表示 ｃ．１ＬＳＩ検査終了後、不良バンプの座標を数値とグ
ラフィックで表示 を表示する。不良バンプの位置の表示は、ワーク１の不
良バンプ１０−Ｎの位置をエリア３０２上に画像として
表示する。
される各種の画面の例を示す。運転画面３００は、現在
の運転モード等の表示エリア３０２、相対高さ頻度分布
グラフを表示するエリア３０４、判定結果を表示するエ
リア３０６、ワークであるＬＳＩ１毎の詳細結果を表示
するエリア３０８を有する。エリア３０２は、 ａ．現在の動作モード（アライメント、頂点計測、ベー
ス計測、判定演算、個別再計測） ｂ．現在の検査位置（行、列）を数値とグラフィックで
表示 ｃ．１ＬＳＩ検査終了後、不良バンプの座標を数値とグ
ラフィックで表示 を表示する。不良バンプの位置の表示は、ワーク１の不
良バンプ１０−Ｎの位置をエリア３０２上に画像として
表示する。
【００２１】相対高さ頻度分布グラフ３０４は、図１５
に示したものである。判定結果はＯＫ又はＮＧとしてエ
リア３０６に表示される。エリア３０８に表示されるＬ
ＳＩ毎の詳細結果は、アライメントの結果をＸ，Ｙ，
Ｚ，θ，α，βの数値で表示するとともに、バンプの平
均高さ、相対高さの標準偏差、平均受光量、Ｘ，Ｙ方向
のベース収縮率を表示する。
に示したものである。判定結果はＯＫ又はＮＧとしてエ
リア３０６に表示される。エリア３０８に表示されるＬ
ＳＩ毎の詳細結果は、アライメントの結果をＸ，Ｙ，
Ｚ，θ，α，βの数値で表示するとともに、バンプの平
均高さ、相対高さの標準偏差、平均受光量、Ｘ，Ｙ方向
のベース収縮率を表示する。
【００２２】位置ずれグラフの画面３１０は、バンプ毎
の設計値からの頂点位置のずれ量の分布を示すグラフで
ある。高さ立体分布グラフの画面３２０は、バンプ毎の
相対高さの３Ｄグラフおよび色分けによる平面分布グラ
フを示す。不良ＬＳＩの情報画面３３０は、全自動運転
終了後（マガジン単位）の不良ＬＳＩの判定モードを示
す。検査条件設定画面３４０は、判定閾値等、検査のパ
ラメータを設定するための画面である。
の設計値からの頂点位置のずれ量の分布を示すグラフで
ある。高さ立体分布グラフの画面３２０は、バンプ毎の
相対高さの３Ｄグラフおよび色分けによる平面分布グラ
フを示す。不良ＬＳＩの情報画面３３０は、全自動運転
終了後（マガジン単位）の不良ＬＳＩの判定モードを示
す。検査条件設定画面３４０は、判定閾値等、検査のパ
ラメータを設定するための画面である。
【００２３】
【発明の効果】本発明は以上のように、多数のはんだバ
ンプを有するＬＳＩ等のワークの全てのバンプの高さを
測定してワークの良否を短時間で判定する装置を提供す
るものであって、増々高密度化するバンプに対しても対
応することができるものである。
ンプを有するＬＳＩ等のワークの全てのバンプの高さを
測定してワークの良否を短時間で判定する装置を提供す
るものであって、増々高密度化するバンプに対しても対
応することができるものである。
【図１】本発明の測定対象（ワーク）となるＬＳＩを示
す説明図。
す説明図。
【図２】本発明の測定装置の斜視図。
【図３】本発明の測定装置の構成を示すブロック図。
【図４】光マイクロヘッドの構成を示す斜視図。
【図５】光マイクロヘッドの走査を示す平面図。
【図６】測定結果の一例を示すグラフ図。
【図７】基板表面とはんだバンプ頂点の測定方法を示す
説明図。
説明図。
【図８】基板のうねりの影響を示す説明図。
【図９】ワークテーブルに対するワークの取り付けを示
す平面図。
す平面図。
【図１０】はんだバンプの頂点位置の検出方法を示す平
面図。
面図。
【図１１】基板の取り付け誤差により生ずる測定結果の
説明図。
説明図。
【図１２】基板の取り付け誤差により生ずる測定結果の
説明図。
説明図。
【図１３】基板の取り付け誤差により生ずる測定結果の
説明図。
説明図。
【図１４】はんだバンプの頂点が形成する回帰平面の説
明図。
明図。
【図１５】測定結果の標準偏差のグラフ図。
【図１６】モニター装置の表示画面を示す説明図。
１ 半導体モジュール ８ 正方形の平面形状を有する半導体モジュール１
の表面 １０ はんだバンプ １００ 測定装置 １１０ 操作ステージ（マスターパソコン） １１２ ディスプレイ １２０ 制御部 １３０ 操作盤 １４０ 出力プリンタ １５０ モニタＴＶ（ＣＲＴ） ２１０ 防振台 ２１２ ワークの垂直軸線（Ｚ軸）まわりの角度を制御
するθステージ ２１８ ワーク位置決め機構の表面の傾斜を制御するβ
傾斜ステージ（β傾斜ステージ２１６） ２２０ α傾斜ステージ（α傾斜ステージ２１８） ２３０ ワーク位置決め機構（ワークテーブル） ２３２ 直角ブロック ２３３ ストッパ ２３４ 押し当てピン ２３５ 吸着装置 ２４０ 軸の制御駆動装置 ２５０ 光マイクロセンサ ２５２ 光学カメラ（半導体レーザー） ２５３，２５４ レンズ ２５５ 受光素子 ２６０ コントローラ ２６４ デジタル入出力インターフェース ２６６ パソコン ２７０ Ｚ軸駆動機構 ２７２ 待避機構 ２７４ デジタルマイクロ ２８０ マスターパソコン１１０のデジタル入出力イン
ターフェース ２８４ 操作スイッチ
の表面 １０ はんだバンプ １００ 測定装置 １１０ 操作ステージ（マスターパソコン） １１２ ディスプレイ １２０ 制御部 １３０ 操作盤 １４０ 出力プリンタ １５０ モニタＴＶ（ＣＲＴ） ２１０ 防振台 ２１２ ワークの垂直軸線（Ｚ軸）まわりの角度を制御
するθステージ ２１８ ワーク位置決め機構の表面の傾斜を制御するβ
傾斜ステージ（β傾斜ステージ２１６） ２２０ α傾斜ステージ（α傾斜ステージ２１８） ２３０ ワーク位置決め機構（ワークテーブル） ２３２ 直角ブロック ２３３ ストッパ ２３４ 押し当てピン ２３５ 吸着装置 ２４０ 軸の制御駆動装置 ２５０ 光マイクロセンサ ２５２ 光学カメラ（半導体レーザー） ２５３，２５４ レンズ ２５５ 受光素子 ２６０ コントローラ ２６４ デジタル入出力インターフェース ２６６ パソコン ２７０ Ｚ軸駆動機構 ２７２ 待避機構 ２７４ デジタルマイクロ ２８０ マスターパソコン１１０のデジタル入出力イン
ターフェース ２８４ 操作スイッチ
フロントページの続き (72)発明者 和井 伸一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部内 (56)参考文献 特開 平６−201332（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311025（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−167460（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288707（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−28222（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 H01L 21/66
Claims (13)
- 【請求項１】 被測定物に形成されたはんだバンプの測
定装置において、 前記被測定物を載置するテーブルと、 前記テーブルを平面上の直交２軸に移動する移動手段
と、 前記テーブルを垂直軸まわりに回動する回動手段と、 前記テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装備さ
れ、光ビームを前記被測定物に照射する手段と前記被測
定物からの反射光を受光する手段を備えてはんだバンプ
の高さを測定する測定手段と、 前記測定手段の測定データをディジタルデータとして記
録する記録手段と、 前記テーブルと前記測定手段の動作を制御する制御手段
と、 前記記録手段に記録された測定データに基づいて、各は
んだバンプの頂点が形成する回帰平面を算出し、前記回
帰平面に対する各はんだバンプの相対的な頂点の高さを
求め、良否を判定する演算手段と、 前記演算手段の判定結果に基づいて、不良と判定された
はんだバンプの位置を表示するエリアを備えた表示画面
を表示する表示手段を有することを特徴とする測定装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の測定装置であって、 前記表示手段が表示する前記表示画面は、前記被測定物
の詳細な測定結果を表示する第２エリアを備えることを
特徴とする測定装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の測定装置であって、 前記表示手段が表示する前記表示画面は、更に、前記被
測定物の良否判定結果を表示する第３エリアと、前記被
測定物の複数のはんだバンプの高さの偏位のグラフを表
示する第４エリアとを備えることを特徴とする測定装
置。 - 【請求項４】 請求項１記載の測定装置であって、 前記表示手段は、前記被測定物のはんだバンプ毎に、頂
点位置の測定値と設計値とのずれ量の分布を示すグラフ
を表示する表示画面を更に表示することを特徴とする測
定装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の測定装置であって、 前記表示手段は、前記被測定物のはんだバンプ毎の相対
高さの立体グラフを表示する表示画面を更に表示するこ
とを特徴とする測定装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の測定装置であって、 前記表示手段は、不良と判定された被測定物のデータを
表示する表示画面を更に表示することを特徴とする測定
装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の測定装置であって、 前記表示手段は、前記被測定物の検査のためのパラメー
タを設定するための表示画面を更に表示することを特徴
とする測定装置。 - 【請求項８】 被測定物に形成されたはんだバンプの測
定装置において、 前記測定物を載置するテーブルと、 前記テーブルを平面上の直交２軸に移動する移動手段
と、 前記テーブルを垂直軸まわりに回動する回動手段と、 前記テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装備さ
れ、レーザを利用して前記被測定物の各はんだバンプの
高さを測定する測定手段と、 前記テーブルに対して前記被測定物を載置及び取り除く
際、前記測定手段を前記被測定物に対する測定位置から
待避する待避手段と、 前記測定手段の測定データをディジタルデータとして記
録する記録手段と、 前記テーブルと前記測定手段の動作を制御する制御手段
と、 前記記録手段に記録された測定データに基づいて、各は
んだバンプの頂点が形成する回帰平面を算出し、前記回
帰平面に対する各はんだバンプの相対的な頂点の高さを
求め、良否を判定する演算手段と、 前記演算手段の判定結果を表示する表示手段とを有する
ことを特徴とする測定装置。 - 【請求項９】 被測定物に形成されたはんだバンプの測
定装置において、 前記被測定物を載置するテーブルと、 前記テーブルを平面上の直交２軸に移動する移動手段
と、 前記テーブルを垂直軸まわりに回動する回動手段と、 前記テーブルに対して前記被測定物を載置する際、前記
被測定物を前記テーブル上の所定の位置に配置する位置
決め手段と、 前記テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装備さ
れ、レーザを利用して前記被測定物の各はんだバンプの
高さを測定する測定手段と、 前記測定手段の測定データをディジタルデータとして記
録する記録手段と、 前記テーブルと前記測定手段の動作を制御する制御手段
と、 前記記録手段に記録された測定データに基づいて、各は
んだバンプの頂点が形成する回帰平面を算出し、前記回
帰平面に対する各はんだバンプの相対的な頂点の高さを
求め、良否を判定する演算手段と、 前記演算手段の判定結果を表示する表示手段とを有する
ことを特徴とする測定装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の測定装置であって、 前記位置決め手段は、前記テーブル上に取り付けられた
位置決め用ブロックと、前記ブロックに対して前記被測
定物を押し当てる手段とを備えることを特徴とする測定
装置。 - 【請求項１１】 請求項９記載の測定装置であって、 前記位置決め手段は、前記被測定物を前記テーブルに吸
着し、保持する機構を有することを特徴とする測定装
置。 - 【請求項１２】 請求項１、８又は９に記載の測定装置
であって、 前記測定手段はさらに、前記被測定物の表面の高さを測
定し、 前記演算手段はさらに、前記記録手段に記録された測定
データに基づいて、前記被測定物の表面が形成する他の
回帰平面を算出し、前記他の回帰平面に対する各はんだ
バンプの絶対的な頂点の高さを求めることを特徴とする
測定装置。 - 【請求項１３】 被測定物に形成されたはんだバンプの
測定装置において、 前記被測定物を載置するテーブルと、 前記テーブルを平面上の直交２軸に移動する移動手段
と、 前記テーブルを垂直軸まわりに回動する回動手段と、 前記テーブルに対して垂直軸方向に移動可能に装備さ
れ、光ビームを前記被測定物に照射する手段と前記被測
定物からの反射光を受光する手段を備えて、前記被測定
物の表面の高さ及び前記はんだバンプの頂点の高さを測
定する測定手段と、 前記測定手段の測定データをディジタルデータとして記
録する記録手段と、 前記テーブルと前記測定手段の動作を制御する制御手段
と、 前記記録手段に記録された測定データに基づいて、前記
被測定物の表面が形成する回帰平面及び前記はんだバン
プの頂点が形成する他の回帰平面を算出し、前記回帰平
面に対する各はんだバンプの絶対的な頂点の高さを求
め、さらに、前記他の回帰平面に対する各はんだバンプ
の相対的な頂点の高さを求めて良否を判定する演算手段
と、前記演算手段の判定結果に基づいて、不良と判定された
はんだバンプの位置を表示するエリアを備えた表面画面
を表示する表示手段と、 を有することを特徴とする測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP31628395A JP3335826B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | はんだバンプの測定装置 |
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| US09/289,386 US6196441B1 (en) | 1995-12-05 | 1999-04-12 | Solder bump measuring method and apparatus |
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|---|---|---|---|
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| JP31628395A Expired - Fee Related JP3335826B2 (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | はんだバンプの測定装置 |
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| TWI256719B (en) * | 2002-03-06 | 2006-06-11 | Via Tech Inc | Semiconductor device package module and manufacturing method thereof |
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