JP7533174B2 - Semiconductor inspection device and semiconductor chip inspection method - Google Patents
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Description
この発明は、半導体検査装置および半導体チップの検査方法に関する。 This invention relates to a semiconductor inspection device and a method for inspecting semiconductor chips.
従来、半導体装置の放熱性向上や低抵抗化を目的として半導体チップの厚さを薄くすること(薄板化)が公知である。薄板化された半導体チップは、例えば200μm程度と厚さが薄く、反りが生じている。半導体チップの反りとは、半導体検査装置のステージに一方の主面をステージ側にして載置された半導体チップに、ステージに向かう方向(湾曲方向)に突出する凸(以下、下方に凸とする)状に湾曲した部分、およびステージから離れる方向(湾曲方向)に突出する凸(以下、上方に凸とする)状に湾曲した部分のいずれか、または両方が1つ以上生じていることである。半導体チップの面内の反りの状態(湾曲箇所、湾曲方向、反り量)は半導体装置の素子構造に応じて半導体チップごとに異なる。 Conventionally, it is known to make semiconductor chips thinner (thinning) in order to improve the heat dissipation and reduce the resistance of semiconductor devices. Thinned semiconductor chips are thin, for example, about 200 μm thick, and warp occurs. Warping of a semiconductor chip refers to the occurrence of one or more of the following on a semiconductor chip placed on the stage of a semiconductor inspection device with one main surface facing the stage: a convex (hereinafter, convex downward) curved portion protruding in the direction toward the stage (curving direction), and a convex (hereinafter, convex upward) curved portion protruding in the direction away from the stage (curving direction). The state of warping within the surface of the semiconductor chip (curved location, curving direction, amount of warping) differs for each semiconductor chip depending on the element structure of the semiconductor device.
また、半導体チップの主面の撮影画像には、照明の影響で、半導体チップの主面の金属電極(金(Au)めっき)や絶縁膜等の光沢度の違いや、金属電極と絶縁膜との高低差による凹凸による明暗のパターンがあらわれる。目視による半導体チップの外観検査では半導体チップの表面全体が検査対象であり、半導体チップの主面の光沢により暗くなる部分は視認しにくい。半導体チップの主面の撮影画像の明暗のパターンは半導体装置の素子構造に応じて半導体チップごとに異なる。このため、作業者は、半導体チップをさまざまな角度に傾けて、半導体チップごとに主面への照明光の照射角度を調整し、作業環境の照明の影響を抑制しながら、半導体チップの外観異常(異物の付着や傷)の有無を確認する。 In addition, due to the influence of lighting, the photographed image of the main surface of the semiconductor chip shows a light and dark pattern due to the difference in gloss of the metal electrodes (gold (Au) plating) and insulating film on the main surface of the semiconductor chip, and the unevenness caused by the difference in height between the metal electrodes and the insulating film. In visual inspection of the appearance of a semiconductor chip, the entire surface of the semiconductor chip is inspected, and the parts of the main surface of the semiconductor chip that are dark due to the gloss are difficult to see. The light and dark pattern in the photographed image of the main surface of the semiconductor chip differs for each semiconductor chip depending on the element structure of the semiconductor device. For this reason, the worker tilts the semiconductor chip at various angles and adjusts the angle of illumination light on the main surface for each semiconductor chip, while suppressing the influence of the lighting in the work environment, and checks for any abnormalities in the appearance of the semiconductor chip (adhered foreign matter or scratches).
図13は、薄板化された半導体チップの反りの状態の例を模式的に示す斜視図である。図13には、半導体チップの主面の凹凸を図示省略する。図14,15は、従来の半導体チップの検査面の撮影画像データを模式的に示す平面図である。図14には、照明の影響で、半導体チップの検査面に当該検査面上の金属電極や絶縁膜等の光沢度の違いによる明暗のパターンが生じた状態を示す。図15には、照明の影響で、半導体チップの検査面に当該検査面の凹凸による明暗のパターンが生じた状態を示す。図14の(a)(b)には、それぞれ異なる照明種を用いて撮影した同一箇所を示している。図15の(a)(b)には、それぞれ異なる照明種を用いて撮影した同一箇所を示している。 Fig. 13 is a perspective view showing a schematic example of the warping state of a thinned semiconductor chip. In Fig. 13, the unevenness of the main surface of the semiconductor chip is omitted. Figs. 14 and 15 are plan views showing schematic image data of the inspection surface of a conventional semiconductor chip. Fig. 14 shows a state in which a light and dark pattern has appeared on the inspection surface of a semiconductor chip due to the influence of lighting, caused by differences in glossiness of metal electrodes, insulating films, etc. on the inspection surface. Fig. 15 shows a state in which a light and dark pattern has appeared on the inspection surface of a semiconductor chip due to the unevenness of the inspection surface, caused by the influence of lighting. Figs. 14 (a) and (b) show the same location photographed using different types of lighting. Figs. 15 (a) and (b) show the same location photographed using different types of lighting.
半導体チップ101の外観検査を自動で行う場合、半導体検査装置(不図示)の撮影手段で半導体チップ101の主面(以下、検査面とする)を撮影し、所定の画像処理を行うことで半導体チップ101の検査面の外観異常を検出する。このとき、半導体チップ101の検査面の面内の、ステージに略平行する部分(以下、平坦部とする)のみが検査対象である。半導体チップ101に上方もしくは下方(それぞれ矢印101a,101bで示す)またはその両方に凸状に湾曲する反りが生じていたとしても(図13)、半導体チップ101の反りについては、半導体チップ101のステージに対向する主面(以下、対向面とする)を吸引してステージに押し付ける等により矯正可能である。
When the appearance inspection of the
一方、半導体チップ101の検査面の光沢度の異なる部分は、それぞれ画像処理時に認識しやすい照明種が異なる(図14)。半導体チップ101の検査面の平坦部に垂直な方向から照明光を照射する同軸照明を用いて撮影した半導体チップ101の検査面の撮影画像は、金属電極111等の光沢度の高い部分でハレーションが起きて明るく、絶縁膜112,113およびポリシリコン膜114等の光沢度の低い部分で相対的に暗くなることが確認された(図14(a))。一方、半導体チップ101の検査面の平坦部に斜めの方向から照明光を照射する拡散照明を用いて撮影した半導体チップ101の検査面の撮影画像は、同軸照明の場合と明暗のパターンが反転することが確認された(図14(b))。
On the other hand, the parts of the inspection surface of the
半導体チップ101の検査面の凹凸についても、凹部および凸部それぞれで画像処理時に認識しやすい照明種が異なる(図15)。図15には、半導体チップ101の検査面の一部を拡大して示す。同軸照明を用いて撮影した半導体チップ101の検査面の撮影画像は、トレンチ等の溝115の底面115a(凹部)で明るくなり、撮影手段に近い溝115の開口側の部分(凸部)で暗くなることが確認された(図15(a))。一方、拡散照明を用いて撮影した半導体チップ101の検査面の撮影画像は、溝115の底面115aで暗くなり、半導体チップ101の主面101cで明るくなることが確認された(図15(b))。
As for the unevenness of the inspection surface of the
従来の半導体検査装置として、回転駆動するθステージと、半導体ウエハの保持面に平行でかつ直交する2方向に駆動するX-Yステージと、X-Yステージを上下駆動するZステージと、からなり、θステージの上面およびX-Yステージの上面を半導体ウエハの保持面とする装置が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。下記特許文献1では、X-Yステージ、Zステージおよびθステージがそれぞれ独立して駆動する。θステージおよびX-Yステージを独立して駆動させることで、θステージの上面およびX-Yステージの上面に保持された半導体ウエハについて、半導体ウエハの回転方向の位置と、半導体ウエハの保持面に平行でかつ直交する2方向の位置と、を調整している。
A conventional semiconductor inspection device has been proposed that is made up of a rotationally driven θ stage, an X-Y stage that drives in two directions parallel to and perpendicular to the semiconductor wafer holding surface, and a Z stage that drives the X-Y stage up and down, with the upper surfaces of the θ stage and the X-Y stage serving as holding surfaces for the semiconductor wafer (see, for example,
半導体チップの外観検査では、半導体チップの主面の20μm程度の微細な外観異常の有無を確認するために光学顕微鏡を用いる。半導体チップには反りや主面の凹凸が存在するため、作業者は、目視による半導体チップを確認する場合、手動で半導体チップごとに反りや主面の凹凸に応じて顕微鏡のレンズの焦点調整および倍率変更を繰り返しながら外観異常の有無を確認する必要がある。この作業はクリーンルーム内で行い、作業者はクリーンルーム用ウエア(無塵衣)およびマスクを着用して、1枚ずつ半導体チップを確認する。作業時間が長く、作業者は眼精疲労やウエア着用による疲労を貯め込みやすいため、作業者の負担が大きく、半導体チップの主面の全面の外観検査の自動化が望まれる。 In the visual inspection of semiconductor chips, an optical microscope is used to check for minute appearance abnormalities of about 20 μm on the main surface of the semiconductor chip. Because semiconductor chips have warping and unevenness on their main surface, when visually inspecting semiconductor chips, workers must manually check for appearance abnormalities by repeatedly adjusting the focus and magnification of the microscope lens according to the warping and unevenness of the main surface for each semiconductor chip. This work is carried out in a clean room, and workers check each semiconductor chip one by one while wearing clean room wear (dust-free clothing) and a mask. This work is long and workers are prone to eye strain and fatigue from wearing the wear, so it places a heavy burden on workers, and there is a need to automate the visual inspection of the entire main surface of semiconductor chips.
また、目視による半導体チップの外観検査のみでは、半導体チップの主面の凹凸箇所で外観異常の有無を確認しにくく、外観異常の見落としにより製品の品質低下につながる虞がある。半導体チップの主面の凹凸は、半導体装置の素子構造に応じて必ず発生するものであり、改善することは難しい。一方、従来技術で自動化した半導体チップの外観検査では検査精度が低い。その理由は、半導体チップの検査面から光学顕微鏡のレンズまでの高さを調整するためのレベル出し(高さ出し)を行ったとしても、半導体チップごとの固有の反りや、搬送時の把持による半導体チップの変形に起因して、半導体チップの検査面の面内でレンズまでの距離にばらつきが生じるからである。 In addition, visual inspection of semiconductor chips alone makes it difficult to check for visual abnormalities at uneven areas on the main surface of the semiconductor chip, and there is a risk that overlooking visual abnormalities will lead to a decrease in product quality. Irregularities on the main surface of a semiconductor chip are inevitable depending on the element structure of the semiconductor device, and are difficult to improve. On the other hand, the inspection accuracy of automated visual inspection of semiconductor chips using conventional technology is low. This is because even if leveling (height adjustment) is performed to adjust the height from the inspection surface of the semiconductor chip to the lens of the optical microscope, variations in the distance to the lens occur within the inspection surface of the semiconductor chip due to the inherent warping of each semiconductor chip and deformation of the semiconductor chip due to gripping during transportation.
また、上述したように半導体チップ101の検査面の状態(半導体チップ101の検査面の面内で光沢度の異なる各部が混在すること、半導体チップ101の面内での厚さのばらつきおよび検査面の凹凸が生じていること、半導体チップ101ごとに湾曲箇所、湾曲方向および反り量が異なること)や、半導体チップ101の検査面の撮影に用いる照明種で、半導体チップ101の検査面の撮影画像の明暗のパターンが種々変化するが(図14,15参照)、従来技術では、半導体チップ101の外観検査を自動化すると、半導体チップ101の検査面への照明光の照射角度を種々調整することができない。このため、半導体チップ101の検査面を画像認識しにくい部分で検査精度が低くなる。
As described above, the light and dark patterns of the captured image of the inspection surface of the
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するため、安定した検査精度を得ることができる半導体検査装置および半導体チップの検査方法を提供することを目的とする。 The purpose of this invention is to provide a semiconductor inspection device and a semiconductor chip inspection method that can achieve stable inspection accuracy in order to solve the problems associated with the conventional technology described above.
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体検査装置は、ステージ、中空の複数の吸着手段、撮影手段、演算手段、矯正手段および検査手段を備え、次の特徴を有する。前記ステージには、半導体チップが載置される。前記吸着手段は、前記半導体チップの前記ステージに対向する第1主面に吸着して、前記ステージの第1面側において前記半導体チップを保持する。前記撮影手段は、前記半導体チップの前記ステージ側に対して反対側の第2主面を撮影する。前記演算手段は、前記撮影手段によって撮影された前記半導体チップの第2主面の画像データに基づいて、前記半導体チップの面内の反りの状態を数値化する。前記矯正手段は、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップの反りを矯正する。前記検査手段は、前記矯正手段によって反りが矯正された状態の前記半導体チップの第2主面の外観異常を検査する。前記吸着手段は、前記矯正手段の機能を兼ねる。前記吸着手段を吸気して前記半導体チップと前記吸着手段との間の気体を吸引することで、前記半導体チップに部分的に直接または間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the semiconductor inspection device according to the present invention comprises a stage, a plurality of hollow suction means, an imaging means, a calculation means, a correction means, and an inspection means, and has the following features. A semiconductor chip is placed on the stage. The suction means adsorbs the first main surface of the semiconductor chip facing the stage, and holds the semiconductor chip on the first surface side of the stage. The imaging means images the second main surface of the semiconductor chip opposite the stage side. The calculation means digitizes the state of warping within the surface of the semiconductor chip based on image data of the second main surface of the semiconductor chip photographed by the imaging means. The correction means corrects the warping of the semiconductor chip based on the state of warping of the semiconductor chip digitized by the calculation means. The inspection means inspects the appearance abnormality of the second main surface of the semiconductor chip in a state in which the warping has been corrected by the correction means. The suction means also functions as the correction means. By sucking the suction means to suck the gas between the semiconductor chip and the suction means, an external force is applied directly or indirectly to a portion of the semiconductor chip, and the warping of the semiconductor chip is corrected.
また、この発明にかかる半導体検査装置は、上述した発明において、前記吸着手段は、鉛直方向に可動可能な状態で支持されている。反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させる。そして、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In addition, in the semiconductor inspection device according to the present invention, in the above-mentioned invention, the suction means is supported in a state in which it can be moved vertically. After placing the semiconductor chip before the warpage is corrected on the suction means, all of the suction means are individually moved vertically to contact the first main surface of the semiconductor chip based on the warpage state of the semiconductor chip quantified by the calculation means, and then all of the suction means are sucked in to adsorb the semiconductor chip to the first main surface. Then, based on the warpage state of the semiconductor chip quantified by the calculation means, the suction means with the semiconductor chip adsorbed are individually moved vertically to apply an external force directly to a portion of the semiconductor chip, thereby controlling the correction of the warpage of the semiconductor chip.
また、この発明にかかる半導体検査装置は、上述した発明において、前記吸着手段は、鉛直方向に可動可能な状態で支持されている。すべての前記吸着手段の上端が同じ高さに位置する。反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、1つ以上の前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて、当該吸着手段から前記半導体チップの第1主面までの距離を変更する。そして、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップを吸引することで、前記半導体チップに部分的に間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In addition, in the semiconductor inspection device according to the present invention, in the above-mentioned invention, the suction means is supported in a state in which it can be moved in the vertical direction. The upper ends of all of the suction means are located at the same height. After the semiconductor chip before warping is corrected is placed on the suction means, one or more of the suction means are individually moved in the vertical direction based on the state of warping of the semiconductor chip quantified by the calculation means, and the distance from the suction means to the first main surface of the semiconductor chip is changed. Then, all of the suction means are sucked in to suck the semiconductor chip, and an external force is indirectly applied partially to the semiconductor chip, thereby controlling the warping of the semiconductor chip to be corrected.
また、この発明にかかる半導体検査装置は、上述した発明において、前記吸着手段は、水平方向に可動可能な状態で支持されている。すべての前記吸着手段の上端が同じ高さに位置する。反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップの第1主面の所定箇所に対向する位置に1つ以上の前記吸着手段を水平方向に可動させる。そして、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップを吸引することで、前記半導体チップに部分的に間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In the semiconductor inspection device according to the present invention, in the above-mentioned invention, the suction means is supported in a state in which it can be moved horizontally. The upper ends of all of the suction means are located at the same height. The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means, and then one or more of the suction means are moved horizontally to a position facing a predetermined location on the first main surface of the semiconductor chip based on the state of the warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means. Then, all of the suction means are sucked in to suck the semiconductor chip, thereby applying an external force indirectly to a part of the semiconductor chip, thereby controlling the warpage of the semiconductor chip to be corrected.
また、この発明にかかる半導体検査装置は、上述した発明において、前記ステージは、前記矯正手段の機能を兼ねており、複数の貫通孔を有する。前記吸着手段は、鉛直方向に可動可能な状態で支持され、かつ前記ステージの前記貫通孔を貫通する。反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させる。そして、前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を鉛直方向に可動させて、前記半導体チップの第1主面を前記ステージの第1面に押し付けることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In addition, in the semiconductor inspection device according to the present invention, in the above-mentioned invention, the stage also functions as the correction means and has a plurality of through holes. The suction means is supported in a state in which it can move vertically, and passes through the through holes of the stage. After the semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means, all of the suction means are individually moved vertically based on the warpage state of the semiconductor chip quantified by the calculation means to contact the first main surface of the semiconductor chip, and then all of the suction means are sucked in to adsorb the first main surface of the semiconductor chip. Then, the suction means with the semiconductor chip adsorbed is moved vertically to press the first main surface of the semiconductor chip against the first surface of the stage, thereby applying an external force directly to a portion of the semiconductor chip, and controlling the correction of the warpage of the semiconductor chip.
また、この発明にかかる半導体検査装置は、上述した発明において、前記吸着手段は、鉛直方向に可動可能で、かつ自身の中心軸を中心とする回転方向に可動可能な状態で支持されている。反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させる。そして、前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を前記回転方向に個々に可動させることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされる。 In addition, in the semiconductor inspection device according to the present invention, in the above-mentioned invention, the suction means is supported in a state in which it can move vertically and in a rotational direction around its own central axis. After placing the semiconductor chip before warping correction on the suction means, based on the state of warping of the semiconductor chip quantified by the calculation means, all of the suction means are individually moved in the vertical direction to contact the first main surface of the semiconductor chip, and then all of the suction means are sucked in to adsorb to the first main surface of the semiconductor chip. Then, based on the state of warping of the semiconductor chip quantified by the calculation means, the suction means with the semiconductor chip adsorbed are individually moved in the rotational direction to apply an external force directly to part of the semiconductor chip, thereby controlling the correction of the warping of the semiconductor chip.
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体チップの検査方法は、半導体チップを載置するステージと、前記半導体チップの第1主面に吸着する中空の複数の吸着手段と、前記半導体チップの第2主面を撮影する撮影手段と、前記半導体チップの面内の反りの状態を数値化する演算手段と、前記半導体チップの反りを矯正する矯正手段と、前記半導体チップの第2主面の外観異常を検査する検査手段と、を備えた半導体検査装置を用いており、次の特徴を有する。前記ステージの第1面側において前記吸着手段の上に、第1主面を前記ステージに対向させた状態で前記半導体チップを載置して保持する第1工程を行う。前記撮影手段によって、前記半導体チップの前記ステージ側に対して反対側の第2主面を撮影する第2工程を行う。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the semiconductor chip inspection method of the present invention uses a semiconductor inspection device including a stage for placing a semiconductor chip, a plurality of hollow suction means for suctioning the first main surface of the semiconductor chip, an imaging means for imaging the second main surface of the semiconductor chip, a calculation means for quantifying the state of warpage within the surface of the semiconductor chip, a correction means for correcting the warpage of the semiconductor chip, and an inspection means for inspecting the second main surface of the semiconductor chip for visual abnormalities, and has the following features: A first step is performed in which the semiconductor chip is placed and held on the suction means on the first surface side of the stage with the first main surface facing the stage. A second step is performed in which the imaging means images the second main surface of the semiconductor chip opposite the stage side.
前記撮影手段によって撮影された前記半導体チップの第2主面の画像データに基づいて、前記演算手段によって前記半導体チップの面内の反りの状態を数値化する第3工程を行う。前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記矯正手段によって前記半導体チップの反りを矯正する第4工程を行う。前記検査手段によって、前記矯正手段によって反りが矯正された状態の前記半導体チップの第2主面の外観異常を検査する第5工程を行う。前記吸着手段は、前記矯正手段の機能を兼ねている。前記第4工程では、前記吸着手段を吸気して前記半導体チップと前記吸着手段との間の気体を吸引することで、前記半導体チップに部分的に直接または間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する。 A third step is performed in which the calculation means quantifies the state of warpage within the plane of the semiconductor chip based on image data of the second main surface of the semiconductor chip photographed by the photographing means. A fourth step is performed in which the correction means corrects the warpage of the semiconductor chip based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means. A fifth step is performed in which the inspection means inspects the second main surface of the semiconductor chip for visual abnormalities in a state in which the warpage has been corrected by the correction means. The suction means also functions as the correction means. In the fourth step, the suction means is sucked in to suck in the gas between the semiconductor chip and the suction means, thereby applying an external force directly or indirectly to a portion of the semiconductor chip to correct the warpage of the semiconductor chip.
上述した発明によれば、半導体チップの検査面(第2主面)の撮影画像のパターン認識について半導体チップの反りによる影響を抑制することができるため、半導体チップの検査面のパターン認識を安定させることができる。 According to the above-mentioned invention, the influence of warping of the semiconductor chip on the pattern recognition of the captured image of the inspection surface (second main surface) of the semiconductor chip can be suppressed, thereby stabilizing the pattern recognition of the inspection surface of the semiconductor chip.
本発明にかかる半導体検査装置および半導体チップの検査方法によれば、厚さが薄く、かつ主面に金属電極等による微細に凹凸を有する半導体チップにおいて、安定した検査精度を得ることができるという効果を奏する。 The semiconductor inspection device and semiconductor chip inspection method of the present invention have the effect of providing stable inspection accuracy for thin semiconductor chips that have minute irregularities on their main surfaces due to metal electrodes, etc.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体検査装置および半導体チップの検査方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Below, a preferred embodiment of the semiconductor inspection device and semiconductor chip inspection method according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that in the following description of the embodiment and the attached drawings, similar configurations are given the same reference numerals and duplicated explanations will be omitted.
(実施の形態1)
実施の形態1にかかる半導体検査装置の構造について説明する。図1は、実施の形態1にかかる半導体検査装置の構造を示す断面図である。図2は、図1の矯正機構の構造の一部を模式的に示す説明図である。図2の(a)~(c)は、それぞれ、反りを矯正する前の半導体チップ1を検査面(第2主面)1a側から見た状態を示す平面図、反りを矯正する前の半導体チップ1の断面形状を示す断面図、および、矯正機構(矯正手段)24により反りを矯正した状態の半導体チップ40の状態を示す断面図である(図5~7,9,19の(a)~(c)においても同様)。図3は、実施の形態1にかかる半導体検査装置による半導体チップの反りの矯正途中の状態を模式的に示す断面図である。
(Embodiment 1)
The structure of the semiconductor inspection device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor inspection device according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a part of the structure of the correction mechanism in FIG. 1. (a) to (c) of FIG. 2 are a plan view showing the state of the
図1に示す実施の形態1にかかる半導体検査装置10は、半導体チップ1の外観異常(異物の付着や傷)の有無を自動で検出する光学顕微鏡であり、ステージ11、レンズ12、第1,2照明13,14、撮影手段15、画像認識手段21、演算手段22、アクチュエータ23、矯正機構24、姿勢制御機構25および制御手段26を有する。半導体チップ1には、半導体装置の所定の素子構造が形成されている。半導体チップ1の少なくとも一方の主面には、素子構造を構成する高低差や光沢度の異なる各部(金属電極、絶縁膜およびポリシリコン膜等:不図示)が形成され、高低差の異なる各部による凹凸が生じている。
The
また、半導体チップ1は、半導体装置のオン抵抗および耐圧に応じた厚さ(例えば200μm程度)に薄板化され、反りが生じている。半導体チップ1の反りとは、ステージ11から離れる鉛直方向Z1(湾曲方向)に突出する凸(上方に凸)状に湾曲した部分(湾曲箇所)、および、ステージ11上の半導体チップ1にステージ11に向かう鉛直方向Z2(湾曲方向)に突出する凸(下方に凸)状に湾曲した部分(湾曲箇所)のいずれか、または両方が1つ以上生じていることである。半導体チップ1の面内の反りの状態(湾曲箇所、湾曲方向、反り量)は半導体装置の素子構造に応じて半導体チップ1ごとに異なる。
The
半導体チップ1は、図示省略する搬送手段によってステージ11の上面(第1面)に搬送され、ステージ11に対向する主面(対向面:第1主面)1bを後述する吸着ノズル31の上端に吸着され保持される。ステージ11は、半導体チップ1の外形寸法以上の寸法の例えば略矩形状の平面形状の平板状の台座であり、鉛直方向(上下方向)Z1,Z2に可動(レンズ12に近づく方向、レンズ12から離れる方向)可能な状態で支持されている。ステージ11は、鉛直方向Z1,Z2と直交しかつ互いに直交する水平方向X,Yにそれぞれ平行な回転軸をそれぞれ中心とする回転方向Rx,Ryに回転可能な状態で支持されていてもよい。
The
ステージ11には、互いに離れて配置され両面間を貫通する複数の貫通孔11a(図10参照、図3では不図示)を有する。ステージ11の貫通孔11aは、吸着ノズル31の本数と同じ個数で設けられ、略等間隔に配置されている。ステージ11の各貫通孔11aにそれぞれ異なる吸着ノズル31が貫通し、吸着ノズル31の一端(上端)側がステージ11の上面から上方に突出している。ステージ11の貫通孔11aは、吸着ノズル31の鉛直方向Z1,Z2の可動を阻害しない寸法であればよく、例えば吸着ノズル31の配管32の径(直径)よりも大きい直径の略円形状の平面形状を有する。
The
レンズ12は、ステージ11の上方に配置され、ステージ11の上面に保持された半導体チップ1,40の対向面1b,40bに対して反対側の主面(検査面)1a,40aに対向する。レンズ12は、第1,2照明13,14のいずれかから半導体チップ1,40の主面に照射された照明光の透過光や反射光を拡大する機能を有する。レンズ12の焦点調整(焦点を合わせる調整)は、ステージ11を鉛直方向Z1,Z2に可動させて、半導体チップ1,40の検査面1a,40aの高さ位置を、半導体チップ1,40の検査面1a,40aのエッジ強度が所定値以上となる高さ位置に合わせることで行う。
The
レンズ12の焦点調整は、半導体チップの平坦面(鉛直方向Z1,Z2と直交する表面)にレンズ12の焦点が合うように調整される。半導体チップ1,40の検査面1a,40aの高さ位置を変更するごとに、撮影手段15によって半導体チップ1,40の検査面1a,40aを撮影し、当該撮影画像データに基づいて画像認識手段21および演算手段22によって当該検査面1a,40aのエッジ強度の算出を繰り返し行う。半導体チップ1,40の検査面1a,40aの平坦面のエッジ強度が所定値以上となる高さ範囲がレンズ12の焦点が合っているように見える範囲(レンズ12の被写界深度)である。
The focus of the
レンズ12の被写界深度は、撮影手段15に関するパラメータ(許容錯乱円形)、絞り、焦点距離およびレンズ12と半導体チップ1,40の検査面1a,40aの平坦面との距離に応じて設定できる。半導体チップ1,40の検査面1a,40aのうちレンズ12の被写界深度に入っている部分の素子構造が鮮明に撮影される。反りを矯正した状態の半導体チップ40の検査面40aは略全体にわたって略平坦であるため、レンズ12の焦点調整により検査面40aの略全面にレンズ12の焦点を合わせることができる。一方、反りを矯正する前の半導体チップ1の検査面1aの面内には、レンズ12の焦点調整後もレンズ12の焦点が合わない湾曲箇所(円弧状に湾曲した部分)が存在する。
The depth of field of the
そこで、レンズ12の焦点調整を利用して、反りを矯正する前の半導体チップ1について、1回目のレンズ12の焦点調整で焦点が合わなかった箇所(湾曲箇所)の面内の3次元的な反りの状態(湾曲箇所の座標(水平方向X,Yおよび鉛直方向Z1,Z2の位置や湾曲範囲)、各湾曲箇所の湾曲方向(鉛直方向Z1,Z2)、および各湾曲箇所の反り量(各湾曲箇所の矢高))を数値化して取得する。具体的には、ステージ11を鉛直方向Z1,Z2に可動させて、半導体チップ1の検査面1aの高さ位置を変更しながら、1回目のレンズの焦点調整で焦点が合わなかった箇所を撮影手段15によって複数の異なる高さ位置で撮影する。
Therefore, by utilizing the focus adjustment of the
この1回目のレンズ12の焦点調整で焦点が合わなかった箇所は上述したように半導体チップ1の湾曲箇所であり、このときのステージ11を鉛直方向Z1,Z2の可動方向から、半導体チップ1の湾曲箇所の湾曲方向を取得することができる。具体的には、レンズ12の焦点が合わなかった箇所においてレンズ12の焦点調整を再度行う。このとき、半導体チップ1は、ステージ11の上方(鉛直方向Z1)への可動によりレンズ12の焦点が合った箇所で下方(鉛直方向Z2)に凸状に湾曲し、ステージ11の下方への可動によりレンズ12の焦点が合った箇所で上方に凸状に湾曲している。
The part that was not in focus during this first focus adjustment of the
そして、画像認識手段21および演算手段22によって、撮影手段15の撮影による複数の画像データのエッジ強度をそれぞれ算出し、すべての画像データのエッジ強度に基づいて1回目のレンズ12の焦点調整で焦点が合わなかった箇所のエッジ強度の変化量を算出する。このエッジ強度の変化量から、半導体チップ1の湾曲箇所の座標および反り量を取得することができる。このようにして、半導体チップ1の3次元的な反りの状態を予め取得することができるため、当該半導体チップ1の3次元的な反りの状態に基づいて半導体チップ1の反りを矯正してから半導体チップ1の外観検査を行うことができる。
Then, the image recognition means 21 and the calculation means 22 calculate the edge strength of each of the multiple image data captured by the imaging means 15, and calculate the amount of change in edge strength at the point where the focus was not achieved in the first focus adjustment of the
第1照明13は、半導体チップ1,40の検査面1a,40aに略垂直な方向から照明光を照射する一般的な同軸照明である。第1照明13は、レンズ12の光路内(例えば撮影手段15とレンズ12との間)に配置されている。第2照明14は、半導体チップ1,40の検査面1a,40aに斜めの方向から照明光を照射する一般的な拡散照明である。第2照明14は、撮影手段15と半導体チップ1,40との間に配置されている。第1,2照明13,14は、撮影手段15によって撮影される対象物(被写体)の表面の各部の材料や凹凸に応じて適宜選択される。
The
撮影手段15は、レンズ12を通して拡大された被写体を撮影する。撮影手段15の被写体は、反りを矯正する前の半導体チップ1の検査面1a、および、反りを矯正した状態の半導体チップ40の検査面40aである。撮影手段15によって撮影された画像データは、記憶部(不図示)に記憶された後に記憶部から画像認識手段21に適宜出力されるか、もしくは画像認識手段21に直接出力される。画像認識手段21は、撮影手段15によって撮影された画像データのパターン認識を行う機能を有する。パターン認識とは、画像データの特徴(形状、寸法、数、明暗、色など)を抽出することである。
The photographing means 15 photographs a subject magnified through the
演算手段22は、画像認識手段21によってパターン認識された画像データの同一の特徴の差分(隣り合った画素の明暗や色の強度の差)から、半導体チップ1,40の検査面1a,40aのエッジ強度(表面の凹凸の高さ)を算出する。演算手段22は、反りを矯正する前の半導体チップ1の検査面1aについて、算出したエッジ強度に基づいて、湾曲箇所、湾曲方向および反り量を取得する。また、演算手段22は、反りを矯正した状態の半導体チップ40の検査面40aについて、算出したエッジ強度に基づいて、予め取得した外観異常が生じていない正常時の情報と比較して外観異常の有無を判定する(検査手段)。
The calculation means 22 calculates the edge strength (height of surface irregularities) of the inspection surfaces 1a, 40a of the
アクチュエータ23は、ステージ11を鉛直方向Z1,Z2に可動させる機能を有する。アクチュエータ23によって、ステージ11の全体を鉛直方向Z1,Z2に可動させて、ステージ11の上面の高さ位置を変えることができる。ステージ11の上面の高さ位置を変えることで、ステージ11の上面の半導体チップ1,40の検査面1a,40aに対するレンズ12の焦点距離を調整することができる。アクチュエータ23は、矯正機構24の動作(後述する吸着ノズル31を鉛直方向Z1,Z2に可動させる動作)を阻害しない位置に、矯正機構24とは別に独立して設けられている。
The
矯正機構24は、複数の吸着ノズル31を有する。吸着ノズル31は、ステージ11の上面側で半導体チップ1,40の対向面1b,40bを吸着して保持する治具であり、半導体チップ1の反りを矯正する矯正手段の機能を兼ねる。吸着ノズル31は、中空円形状で棒状(円筒形状)の配管32と、配管32の一端に設けられた吸着パッド33と、で構成される。吸着ノズル31の配管32の他端は、外部の吸引装置(例えば真空ポンプ:不図示)に連結されている。すべての吸着ノズル31の配管32が1つの吸引装置に連結されてもよいし、各吸着ノズル31の配管32がそれぞれ異なる吸引装置に連結されてもよい。
The
各吸着ノズル31の配管32は、それぞれステージ11の異なる貫通孔11aを貫通して配置され、それぞれ個々に鉛直方向Z1,Z2に可動可能な状態で支持されている。すべての吸着ノズル31の配管32は、ステージ11の鉛直方向Z1,Z2への可動に連動して、鉛直方向Z1,Z2にステージ11と同じ距離で可動する。吸着パッド33は、吸着ノズル31の配管32の上端に設けられている。吸着ノズル31の吸着パッド33の高さ位置は、吸着ノズル31の鉛直方向Z1,Z2への可動時においても、ステージ11の上面から鉛直方向Z1に離れた位置であり、ステージ11に接触していない。
The piping 32 of each
半導体チップ1,40は、吸着ノズル31の吸着パッド33に吸着され保持されることで、ステージ11の上面側に載置される。吸着ノズル31の吸着パッド33の初期設定はすべての吸着ノズル31で同じである。すべての吸着ノズル31は、次の半導体チップ1の外観検査前に同じ高さ位置に戻される。ステージ11の上面上に搬送された半導体チップ1を吸着ノズル31で保持するとき、まず、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33を半導体チップ1の対向面1bに接触させる。このとき、反りを矯正する前の半導体チップ1の対向面1bに接触していない吸着ノズル31が存在する。
The semiconductor chips 1, 40 are placed on the upper surface of the
そこで、各吸着ノズル31の配管32を個々に鉛直方向Z1,Z2に可動させて、吸着ノズル31ごとに吸着パッド33の高さ位置を調整して、反りを矯正する前の半導体チップ1の対向面1bにすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を接触させる。その後、吸着ノズル31の配管32内の大気(空気)を吸引して(図2に吸気時の空気の流れを下向きの細矢印で示す)、半導体チップ1の対向面1bにすべての吸着パッド33を吸着させる。これによって、すべての吸着ノズル31によって半導体チップ1が吸着され保持される。吸着ノズル31の吸気量は、例えば、すべての吸着ノズル31で同じである。
Then, the
すべての吸着ノズル31によって半導体チップ1を吸着して保持した状態で、吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させて、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33を略同じ高さ位置に揃える。これによって、半導体チップ1を略全体にわたって平坦にする方向に半導体チップ1に吸着ノズル31による外力(後述する引張力41および押し上げ力42)が直接加わり、半導体チップ1の反りが矯正される。例えば、半導体チップ1のステージ11から鉛直方向Z1に最も離れた部分に吸着する吸着ノズル31(以下、基準高さの吸着ノズル31とする)は可動させずに高さ位置を維持するか、または下方に引き下げる。
With the
基準高さの吸着ノズル31を除く残りの吸着ノズル31は上方に可動させて、自身の吸着パッド33の高さ位置を基準高さの吸着ノズル31の吸着パッド33と同じ高さ位置まで上昇させる。これによって、半導体チップ1には、基準高さの吸着ノズル31が吸着する部分で、半導体チップ1を下方に引き下げる引張力41が生じる。さらに、半導体チップ1には、基準高さの吸着ノズル31を除く残りの吸着ノズル31が吸着する部分にそれぞれ各吸着ノズル31が押し付けられ、各吸着ノズル31の可動量に応じた大きさで、半導体チップ1を上方に押し上げる力(以下、押し上げ力とする)42が生じる。
The remaining
例えば、半導体チップ1に中央で最も下方に凸状に突出している場合(図2(b)、図3の左図)、半導体チップ1の対向面1bの端部付近がステージ11から鉛直方向Z1に最も離れた部分である。このため、略矩形状の平面形状の半導体チップ1の中央および4つの頂点付近の計5か所にそれぞれ吸着ノズル31を配置した場合(図2(a))、半導体チップ1の中央に吸着する吸着ノズル31を上方に可動させることで、半導体チップ1の中央に押し上げ力42を加える。半導体チップ1の4つの頂点付近に吸着する吸着ノズル31は可動させずに、半導体チップ1の4つの頂点付近に引張力41を加えればよい。
For example, when the
このように半導体チップ1の反りに応じて、矯正機構24(24a)の所定の吸着ノズル31をそれぞれ個々に鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させ、半導体チップ1に引張力41および押し上げ力42を加えることで、略全体にわたって略平坦に矯正された半導体チップ40を得ることができる(図2(c)、図3の右図)。反りを矯正した状態の半導体チップ40が略平坦とは、半導体チップ40の主面の面内の各湾曲箇所の反り量の絶対値が0mm以上で半導体チップ40の短辺の1/100以下程度になっていることである。半導体チップ40の反り量とは、半導体チップ40の各湾曲箇所の矢高である。
In this way, by individually moving the specified
各吸着ノズル31の個々の可動量(圧力や移動距離)は、すべての吸着ノズル31の個々の可動量を総合的に見て、半導体チップ1にかかる外力(応力:引張力41および押し上げ力42)が最小となるように設定されることがよい。半導体チップ1にかかる外力が大きいと、半導体チップ1に割れや吸着ノズル31の吸着痕が生じる虞があるからである。吸着ノズル31の配管32および吸着パッド33の材料には、クリーンルームで使用可能な材料を用いる。具体的には、配管32の材料は、例えばポリウレタンである。吸着パッド33の材料は、半導体チップ1,40に吸着痕が残りにくい例えばニトリルゴム等の弾性体である。
The individual movement amount (pressure and movement distance) of each
上述したように、吸着ノズル31は、鉛直方向Z1,Z2に個々に可動可能で、かつステージ11の鉛直方向Z1,Z2への可動に連動して、鉛直方向Z1,Z2に鉛直方向Z1,Z2にステージ11と同じ距離で可動すればよい。このため、吸着ノズル31がステージ11の貫通孔11aを貫通する構成に代えて、すべての吸着ノズル31がステージ11と第2照明14との間に配置された構成としてもよい。
As described above, the
アクチュエータ23によってステージ11を鉛直方向Z1,Z2に可動させることに代えて、半導体チップ40の平坦性が保たれた状態で半導体チップ40に吸着するすべての吸着ノズル31を上方または下方に同じ距離だけ可動させて、半導体チップ40の検査面40aに対するレンズ12の焦点距離を合わせてもよい。また、半導体チップ1の検査面1aの反りを矯正することに代えて、予め取得した半導体チップ1の反りの状態に基づいて各吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2に可動させて、半導体チップ1の検査面1aの各所定箇所の角度を個々に敢えて傾けてもよい。
Instead of moving the
半導体チップ1の検査面1aの所定箇所の角度を個々に敢えて傾けることで、例えば、当該所定箇所への第1,2照明13,14の照明光の照射角度を当該所定箇所ごとに個々に調整することができる。上述したように、作業者は、目視による半導体チップの外観検査において、半導体チップをさまざまな角度に傾けて、半導体チップごとに主面への照明光の照射角度を調整して作業環境の照明の影響を抑制している。このため、本実施の形態において、半導体チップ1の検査面1aの各所定箇所の角度を個々に敢えて傾けることで、作業者の目視による外観検査と同程度の外観検査を自動で行うことができる。
By intentionally tilting the angles of specific locations on the
また、反りを矯正する前の半導体チップ1の反りの状態(湾曲箇所、湾曲方向、反り量)を取得するにあたって、半導体チップ1に対してレンズ12の焦点調整を行う際に、所定の吸着ノズル31を個々に上方に可動させて、半導体チップ1の検査面1aの湾曲箇所を個々に押し上げてもよい。この場合、ステージ11の鉛直方向Z1,Z2への可動によって半導体チップ1の全体の高さ位置を変えるのではなく、吸着ノズル31によって半導体チップ1の検査面1aの各湾曲箇所をそれぞれ個々に押し上げて、当該湾曲箇所ごとに湾曲方向および反り量を取得することができる。
In addition, when obtaining the state of the warpage of the
姿勢制御機構25は、ステージ11の中心を通ってステージ11の上面に平行で互いに直交する2方向X,Yにそれぞれ平行な回転軸をそれぞれ中心とする回転方向Rx,Ryにステージ11を可動する機能を有する。姿勢制御機構25によって、ステージ11の上面全体を、回転方向Rx,Ryのいずれか一方に所定角度で傾けるか、または回転方向Rx,Ryそれぞれに所定角度で傾けることができる。これにより、ステージ11の上面側に保持された半導体チップ1,40の検査面1a,40aの全体を、レンズ12の光路に対して傾けることができる。姿勢制御機構25は設けられていなくてもよい。
The
制御手段26は、ステージ11、レンズ12、第1,2照明13,14、撮影手段15、画像認識手段21、演算手段22、アクチュエータ23、矯正機構24、姿勢制御機構25および搬送手段等を制御する。また、本実施の形態にかかる半導体装置(半導体チップ)の検査方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータや、データベースサーバー、ウェブサーバーで実行することにより実現することができる。撮影手段15、画像認識手段21および演算手段22で得られた情報は記憶部(不図示)に記憶される。
The control means 26 controls the
また、本実施の形態にかかる半導体チップの検査方法を実現するためのプログラムは、ソリッドステートドライブ(SSD:Solid State Drive)、ハードディスク、ブルーレイディスク(BD:Blu-ray(登録商標) Disc)、フレキシブルディスク、USBフラッシュメモリ、CD-ROM、MO、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータやサーバーによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。 The program for implementing the semiconductor chip inspection method according to this embodiment is recorded on a computer-readable recording medium such as a solid state drive (SSD), a hard disk, a Blu-ray (registered trademark) Disc (BD), a flexible disk, a USB flash memory, a CD-ROM, an MO, or a DVD, and is executed by being read from the recording medium by a computer or a server. This program may also be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.
実施の形態1にかかる半導体チップ1の検査方法について説明する。図4は、実施の形態1にかかる半導体チップの検査方法の概要を示すフローチャートである。まず、実施の形態1にかかる半導体検査装置10(図1~3参照)のステージ11の上面側において、吸着ノズル31の吸着パッド33の上に、反りを矯正する前の半導体チップ1を載置する(ステップS1)。この段階では、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33は同じ高さ位置(例えば初期設定による高さ位置)にあるため、反りを矯正する前の半導体チップ1の対向面1bに接触していない吸着ノズル31が存在する(図3の左図)。
The method of inspecting the
次に、反りを矯正する前の半導体チップ1の検査面1aを撮影手段15で撮影し、撮影手段15によって撮影された画像データに基づいて、画像認識手段21および演算手段22を用いて半導体チップ1の検査面1aの全面のエッジ強度を算出する(ステップS2)。ステップS2の処理においてエッジ強度が所定値未満である箇所は、レンズ12の焦点が合っていなかった湾曲箇所である。次に、ステップS2においてエッジ強度が所定値未満である箇所内の複数の所定箇所でエッジ強度を算出する(ステップS3)。ステップS3の処理でのエッジ強度の算出方法はステップS2と同様である。
Next, the
次に、ステージ11を鉛直方向Z1,Z2に可動させながら、複数の異なる高さ位置で、ステップS3と同様の箇所のエッジ強度を算出する(ステップS4)。ステップS4の処理でのエッジ強度の算出方法はステップS2と同様である。次に、ステップS3,S4で取得したエッジ強度に基づいて、半導体チップ1の検査面1aの湾曲箇所のエッジ強度の変化量を算出する(ステップS5)。次に、ステップS5で算出したエッジ強度の変化量と、ステップS4の処理におけるステージ11の可動方向と、から、半導体チップ1の面内の3次元的な反りの状態を取得する(ステップS6)。
Next, while moving the
次に、ステップS6で取得した半導体チップ1の面内の3次元的な反りの状態に基づいて、半導体チップ1の反りの矯正量を算出する(ステップS7)。半導体チップ1の反りの矯正量とは、半導体チップ1の対向面1bから吸着ノズル31の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離である。次に、ステップS7で算出した半導体チップ1の反りの矯正量で各吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させ、半導体チップ1の対向面1bにすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を接触させる。次に、吸着ノズル31の配管32を吸気して、半導体チップ1の対向面1bにすべての吸着パッド33を吸着させる。
Next, the amount of warpage correction of the
次に、ステップS7で算出した半導体チップ1の反りの矯正量で所定の吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2(上向きの矢印43および下向きの矢印44)のいずれかに可動させて、半導体チップ1を略全体にわたって平坦にする方向に半導体チップ1に外力(後述する引張力41および押し上げ力42)を加える(ステップS8:図3の中央図)。このように半導体チップ1の反りに応じて所定の吸着ノズル31をそれぞれ鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させることで、略全体にわたって略平坦に矯正された半導体チップ40を得ることができる(図3の右図)。
Next, the
次に、反りを矯正した状態の半導体チップ40の検査面40aの外観検査を行う(ステップS9)。ステップS9の処理時、半導体チップ40が略全体にわたって略平坦に矯正されていることで、半導体チップ40の検査面40aの略全面にレンズ12の焦点を合わせることができる。このため、撮影手段15によって、半導体チップ40の検査面40aの略全面にわたって素子構造の光沢度の違いや凹凸等による濃淡(明暗)差が鮮明に撮影される。演算手段22は、パターン認識された当該濃淡差の鮮明な画像データに基づいて、半導体チップ40の検査面40aの略全面にわたってエッジ強度を算出する。
Next, an appearance inspection of the
そして、演算手段22は、濃淡差の鮮明な画像データに基づいて算出した半導体チップ40の検査面40aのエッジ強度と、予め取得した外観異常(異物の付着や傷)が生じていない正常時の半導体チップの同一主面の同一箇所のエッジ強度と、を比較する。演算手段22は、検査対象と比較対象とでエッジ強度に異なる箇所が存在する場合に半導体チップ40に外観異常が発生していると判定する。これらステップS1~S9の処理を各半導体チップ1に対して1枚ずつ行うことで、半導体チップ1の検査面1a(反りを矯正した半導体チップ40の検査面40a)の外観検査が完了する。
Then, the calculation means 22 compares the edge strength of the
半導体チップ1の素子構造に応じて起こりうる半導体チップ1の反りの状態が決まることが発明者により確認されている。半導体チップ1の3次元的な反りの状態(半導体チップ1の検査面1aのエッジ強度の傾向)を予め取得することで、半導体チップ1の反りの補正量を予め取得することができるため、同一の素子構造を形成した複数の半導体チップ1の外観検査を行うにあたって、2枚目以降の半導体チップ1の外観検査について、ステップS2~S7の処理(半導体チップ1の検査面1aのエッジ強度を算出し、この算出結果に基づいて半導体チップ1の反りの補正量を算出すること)を省略してもよい。
The inventors have confirmed that the possible warpage state of the
以上、説明したように、実施の形態1によれば、半導体チップを吸着して保持する吸着手段が、半導体チップの反りを矯正する矯正手段の機能を兼ねる。このため、吸着手段を吸気することで、半導体チップを平坦にする方向に半導体チップに部分的に直接外力を加えることができ、半導体チップの反りを矯正した状態で半導体チップの外観検査を行うことができる。これによって、半導体チップの検査面の撮影画像のパターン認識について半導体チップの反りによる影響を抑制することができるため、半導体チップの検査面のパターン認識を安定させることができ、半導体チップの外観検査を自動化することができる。 As described above, according to the first embodiment, the suction means for suctioning and holding the semiconductor chip also functions as a correction means for correcting the warpage of the semiconductor chip. Therefore, by sucking air into the suction means, an external force can be applied directly to part of the semiconductor chip in a direction to flatten the semiconductor chip, and visual inspection of the semiconductor chip can be performed with the warpage of the semiconductor chip corrected. This makes it possible to suppress the effect of the warpage of the semiconductor chip on the pattern recognition of the captured image of the inspection surface of the semiconductor chip, thereby stabilizing the pattern recognition of the inspection surface of the semiconductor chip and automating the visual inspection of the semiconductor chip.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2にかかる半導体検査装置の構造について説明する。図5は、実施の形態2にかかる半導体検査装置の構造を示す断面図である。実施の形態2にかかる半導体検査装置の全体の構成は図1と同様である。図5には、図1の矯正機構24の構造の一部を模式的に示す。実施の形態2にかかる半導体検査装置が実施の形態1にかかる半導体検査装置10(図2参照)と異なる点は、吸着ノズル31の吸引力のみで半導体チップ2の反りを矯正する点である。実施の形態2の矯正機構24(24b)の吸着ノズル31の本数は、実施の形態1の矯正機構24a(図2)の吸着ノズル31の本数よりも多い。
(Embodiment 2)
Next, the structure of the semiconductor inspection device according to the second embodiment will be described. Fig. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor inspection device according to the second embodiment. The overall configuration of the semiconductor inspection device according to the second embodiment is the same as that of Fig. 1. Fig. 5 shows a schematic view of a part of the structure of the
実施の形態2においては、矯正機構24bを構成する複数の吸着ノズル31のうち、半導体チップ2に吸着させる第1吸着ノズル31a(31)の本数は、半導体チップ2の反りの状態に応じて調整される。例えば、半導体チップ2の面内で最も下方に凸状に湾曲した箇所(図5(b)の右寄りの箇所)に対向する1つ以上の吸着ノズル31と、最も上方に凸状に湾曲した箇所(図5(b)の左寄りの箇所)に対向する1つ以上の吸着ノズル31と、を半導体チップ2に吸着させる第1吸着ノズル31aとする。すべての第1吸着ノズル31aは、ステージ11の上面からの吸着パッド33の高さ位置を同じにする。
In the second embodiment, among the
反りを矯正する前の半導体チップ2を第1吸着ノズル31aの吸着パッド33上に載置した段階では、半導体チップ2の反りの状態に応じて、半導体チップ2の対向面2bから第1吸着ノズル31aの吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離が異なっており、半導体チップ2の対向面2bに接触していない第1吸着ノズル31aが存在する。矯正機構24bを構成する複数の吸着ノズル31のうち、第1吸着ノズル31aを除く残りの第2吸着ノズル31b(31)は、ステージ11の上面からの吸着パッド33の高さ位置を、第1吸着ノズル31aの吸着パッド33の高さ位置よりも低い位置にする。
When the semiconductor chip 2 before warping is corrected is placed on the
この状態で、すべての吸着ノズル31(31a,31b)の配管32を吸気する(図5に吸気時の空気の流れを細矢印で示す)。半導体チップ2の面内で最も下方に凸状に湾曲した箇所に対向する第1吸着ノズル31aは、半導体チップ2を吸着して保持する。半導体チップ2の面内で最も上方に凸状に湾曲した箇所に対向する第1吸着ノズル31aと、第2吸着ノズル31bと、は、半導体チップ2の対向面2bから吸着ノズル31の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離に応じた大きさで半導体チップ2を下方に引き下げる引張力41(41a,41b)を半導体チップ2に生じさせる。
In this state, air is sucked into the
半導体チップ2の対向面2bから第1吸着ノズル31aの吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離は、半導体チップ2の対向面2bから第2吸着ノズル31bの吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離よりも短い。このため、第1吸着ノズル31aの吸気によって半導体チップ2に生じる引張力41aは、第2吸着ノズル31bの吸気によって半導体チップ2に生じる引張力41bよりも大きくなる。このように半導体チップ2の反りの状態に応じて半導体チップ2にかかる引張力41を調整することで、略全体にわたって略平坦になるように反りが矯正された半導体チップ40を得ることができる(図5(c))。
The distance in the vertical direction Z2 from the facing
このように、半導体チップ2の対向面2bから吸着ノズル31の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離に応じて、半導体チップ2にかかる引張力41が調整されるため、すべての吸着ノズル31で吸気量が同じであってもよい。各吸着ノズル31の吸気量が個々に調整されてもよい。各吸着ノズル31の吸気量が個々に調整される場合、吸着ノズル31の配管32はそれぞれ異なる吸引装置(不図示)に連結されてもよいし、すべての吸着ノズル31の配管32を1つの吸引装置に連結して、各吸着ノズル31にそれぞれ吸気量を調整する圧力制御装置(不図示)が設けられていてもよい。
In this way, the
実施の形態2にかかる半導体チップ2の検査方法について説明する。まず、実施の形態1と同様に、半導体検査装置10(図1参照)のステージ11の上面側において、吸着ノズル31の吸着パッド33の上に、反りを矯正する前の半導体チップ2を載置する(図4のステップS1参照)。この段階では、実施の形態1と同様に、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33は同じ高さ位置にある。次に、実施の形態1と同様にステップS2~S7の処理(図4参照)を行い、半導体チップ2の面内の3次元的な反りの状態を取得して、半導体チップ2の反りの矯正量を算出する。
A method for inspecting a semiconductor chip 2 according to the second embodiment will be described. First, as in the first embodiment, the semiconductor chip 2 before warpage correction is placed on the
実施の形態2において半導体チップ2の反りの矯正量とは、半導体チップ2の対向面2bから各吸着ノズル31(31a,31b)の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離である。演算手段22は、半導体チップ2の反りの矯正量に基づいて、各吸着ノズル31(31a,31b)の配管32の吸気量を算出する。次に、半導体チップ2の反りの矯正量に基づいて、第2吸着ノズル31bを鉛直方向Z2に下方に可動させることで、第2吸着ノズル31bの吸着パッド33の高さ位置を、第1吸着ノズル31aの吸着パッド33の高さ位置よりも低い位置に移動させる。
In the second embodiment, the amount of warpage correction of the semiconductor chip 2 is the distance in the vertical direction Z2 from the opposing
次に、演算手段22によって算出された吸気量で吸着ノズル31の配管32を吸気することで、吸着ノズル31を接触させずに、半導体チップ2を吸着ノズル31側に引き寄せる外力(引張力41)が半導体チップ2に間接的に加わる(図4のステップS8に相当)。これにより、半導体チップ2の対向面2bにすべての第1吸着ノズル31aの吸着パッド33が吸着され、略全体にわたって略平坦に矯正された半導体チップ40を得ることができる(図5(c))。その後、実施の形態1と同様にステップS9の処理を行うことで、半導体チップ2の検査面2a(反りを矯正した半導体チップ40の検査面40a)の外観検査が完了する。
Next, by sucking air into the piping 32 of the
以上、説明したように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態2によれば、吸着ノズルの吸引力(引張力)のみで半導体チップの反りを矯正することができるため、半導体チップにかかる外力を小さくすることができる。これにより、半導体チップに吸着ノズルによる傷や吸着痕が残ることを抑制することができる。また、実施の形態2によれば、半導体チップの反りの状態に応じて半導体チップに吸着させる吸着ノズルを自動で変更することができるため、半導体チップに生じる虞のある様々な反りの状態に対応可能である。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment. Furthermore, according to the second embodiment, the warpage of the semiconductor chip can be corrected only by the suction force (tensile force) of the suction nozzle, so that the external force applied to the semiconductor chip can be reduced. This makes it possible to prevent scratches or suction marks left on the semiconductor chip by the suction nozzle. Furthermore, according to the second embodiment, it is possible to automatically change the suction nozzle that is used to suction the semiconductor chip depending on the warpage state of the semiconductor chip, so that it is possible to deal with various warpage states that may occur in the semiconductor chip.
(実施の形態3)
次に、実施の形態3にかかる半導体検査装置の構造について説明する。図6は、実施の形態3にかかる半導体検査装置の構造を示す断面図である。実施の形態3にかかる半導体検査装置の吸着ノズル31の鉛直方向Z2の可動域以外の各部の構成は、図1と同様である。図6には、図1の矯正機構24の構造の一部を模式的に示す。実施の形態3にかかる半導体検査装置が実施の形態1にかかる半導体検査装置10(図2参照)と異なる点は、矯正機構24(24d)の複数の吸着ノズル31と、ステージ11と、の両方で、半導体チップ4の反りを矯正する矯正手段の機能を兼ねる点である。
(Embodiment 3)
Next, the structure of the semiconductor inspection device according to the third embodiment will be described. Fig. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor inspection device according to the third embodiment. The configuration of each part of the semiconductor inspection device according to the third embodiment, other than the movable range of the
実施の形態3においては、矯正機構24dのすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を半導体チップ4の対向面4bに吸着させてから、吸着ノズル31を下方(鉛直方向Z2)に可動させて半導体チップ4を下方に引き下げ、半導体チップ4の対向面4bの全面をステージ11の上面に押し付ける。半導体チップ4は、対向面4bの全面がステージ11の上面に押し付けられることで反りが矯正され、略全体にわたって略平坦となる。半導体チップ4がステージ11の上面に押し付けられた状態にあるとき、吸着ノズル31の吸着パッド33はステージ11の貫通孔11aの内部に収納される。
In the third embodiment, the
実施の形態3にかかる半導体チップ4の検査方法について説明する。図7は、実施の形態3にかかる半導体検査装置による半導体チップの反りの矯正途中の状態を模式的に示す断面図である。まず、実施の形態1と同様に、半導体検査装置10(図1参照)のステージ11の上面側において、吸着ノズル31の吸着パッド33の上に、反りを矯正する前の半導体チップ4を載置する(図4のステップS1参照)。この段階では、実施の形態1と同様に、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33の高さ位置はステージ11の上面側において同じ高さ位置にあるため、反りを矯正する前の半導体チップ4の対向面4bに接触していない吸着ノズル31が存在する(図7の左図)。
The method of inspecting the
次に、実施の形態1と同様にステップS2~S7の処理を行い、半導体チップ4の面内の3次元的な反りの状態を取得して、半導体チップ4の反りの矯正量を算出する。半導体チップ4の反りの矯正量とは、半導体チップ4の対向面4bから吸着ノズル31の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離である。次に、実施の形態1と同様に、半導体チップ4の反りの矯正量で各吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させて、半導体チップ4の対向面4bにすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を接触させる。次に、実施の形態1と同様に、吸着ノズル31の配管32を吸気して、半導体チップ4の対向面4bにすべての吸着パッド33を吸着させる。
Next, steps S2 to S7 are performed in the same manner as in the first embodiment, the three-dimensional warpage state within the plane of the
次に、すべての吸着ノズル31を鉛直方向Z2(下向きの矢印44)に可動させて(図7の中央図)、半導体チップ4の対向面4bの全面をステージ11の上面に押し付けることで、略全体にわたって略平坦に矯正された半導体チップ40を得ることができる(図4のステップS8に相当:図7の右図)。このとき、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33は、ステージ11の貫通孔11aに収納される。その後、実施の形態1と同様にステップS9の処理を行うことで、半導体チップ4の検査面4a(反りを矯正した半導体チップ40の検査面40a)の外観検査が完了する。
Next, all of the
以上、説明したように、実施の形態3によれば、実施の形態1~3と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態3によれば、半導体チップのサイズに依らず、半導体チップの反りを矯正することができる。また、実施の形態3によれば、半導体チップの反りの矯正時に吸着ノズル31を制御する必要がないため、吸着ノズルを個々に可動させて半導体チップの反りを矯正する場合と比べて、半導体検査装置による制御を簡略化することができる。
As described above, according to the third embodiment, it is possible to obtain the same effects as the first to third embodiments. Furthermore, according to the third embodiment, it is possible to correct the warpage of a semiconductor chip regardless of the size of the semiconductor chip. Furthermore, according to the third embodiment, it is not necessary to control the
(実施の形態4)
次に、実施の形態4にかかる半導体検査装置の構造について説明する。図8,9は、実施の形態4にかかる半導体検査装置の構造を示す断面図である。実施の形態4にかかる半導体検査装置の全体の構成は図1と同様である。図8,9には、図1の矯正機構24の構造の一部を模式的に示す。実施の形態4にかかる半導体検査装置が実施の形態1にかかる半導体検査装置10(図2参照)と異なる点は、矯正機構24(24e,24f)の吸着ノズル31が配管32の中心軸(回転軸)を中心とする回転方向R1,R2(時計回りおよび反時計回り)のいずれかに回転する点である。
(Embodiment 4)
Next, the structure of the semiconductor inspection device according to the fourth embodiment will be described. Figures 8 and 9 are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor inspection device according to the fourth embodiment. The overall configuration of the semiconductor inspection device according to the fourth embodiment is the same as that of Figure 1. Figures 8 and 9 show a schematic view of a part of the structure of the
実施の形態4においては、矯正機構24e,24fのすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を半導体チップ5,6の対向面5b,6bに吸着させてから、1つ以上の吸着ノズル31を回転方向R1,R2のいずれかに回転させて、半導体チップ5,6が略全体にわたって略平坦になるように半導体チップ5,6に外力(回転モーメント)を加える。図8,9には、半導体チップ5,6の対向面5b,6bの中央および4つの頂点付近の計5か所にそれぞれ吸着させた計5つの吸着ノズル31のうち、頂点付近に吸着する吸着ノズル31を隣り合う吸着ノズル31と逆回りの回転方向R1,R2に可動させる場合を示す。
In the fourth embodiment, the
吸着ノズル31を回転させることで、半導体チップ5,6の中心と、半導体チップ5,6の1辺を共有する各頂点と、を頂点とする三角形状の領域の表面積の大きい半導体チップ5,6に対しても反りを矯正しやすくなる。例えば、半導体チップ5,6の中央付近の吸着ノズル31は回転させず、半導体チップ5,6の各頂点付近の4つの吸着ノズル31を回転方向R1,R2のいずれかに回転させる。この場合、半導体チップ5,6の対向面5b,6bの頂点付近に吸着された吸着ノズル31は、半導体チップ5,6の中央と自身の吸着箇所とを対頂点とする略矩形状の範囲内の反りを矯正することができる。
By rotating the
実施の形態4においては、すべての吸着ノズル31が回転方向R1,R2に可動可能で、かつステージ11の鉛直方向Z1,Z2への可動に連動して鉛直方向Z1,Z2に可動すればよく、吸着ノズル31がステージ11の貫通孔11aを貫通する構成に代えて、すべての吸着ノズル31がステージ11と第2照明14との間に配置された構成としてもよい。また、吸着ノズル31は、回転方向R1,R2に可動すればよく、個々に鉛直方向Z1,Z2に可動しなくてもよい。
In the fourth embodiment, all of the
実施の形態4にかかる半導体チップ5,6の検査方法について説明する。まず、実施の形態1と同様に、半導体検査装置10(図1参照)のステージ11の上面側において、吸着ノズル31の吸着パッド33の上に、反りを矯正する前の半導体チップ5,6を載置する(図4のステップS1参照)。この段階では、実施の形態1と同様に、すべての吸着ノズル31の吸着パッド33は同じ高さ位置にある。このため、反りを矯正する前の半導体チップ5,6の対向面5b,6bに接触していない吸着ノズル31が存在する。
A method for inspecting
次に、実施の形態1と同様にステップS2~S7の処理を行い、半導体チップ5,6の面内の3次元的な反りの状態を取得して、半導体チップ5,6の反りの矯正量を算出する。半導体チップ5,6の反りの矯正量とは、半導体チップ5,6の対向面5b,6bから吸着ノズル31の吸着パッド33までの鉛直方向Z2の距離である。次に、実施の形態1と同様に、半導体チップ4の反りの矯正量で各吸着ノズル31を個々に鉛直方向Z1,Z2のいずれかに可動させて、半導体チップ5,6の対向面5b,6bにすべての吸着ノズル31の吸着パッド33を接触させる。
Next, steps S2 to S7 are performed in the same manner as in the first embodiment, the three-dimensional state of the warpage within the plane of the
次に、実施の形態1と同様に、吸着ノズル31の配管32を吸気して、半導体チップ5,6の対向面5b,6bにすべての吸着パッド33を吸着させる。次に、半導体チップ5,6の面内の3次元的な反りの状態に基づいて所定の吸着ノズル31を回転方向R1,R2のいずれかに回転させることで、略全体にわたって略平坦に矯正された半導体チップ40を得ることができる(図4のステップS8に相当)。その後、実施の形態1と同様にステップS9の処理を行うことで、半導体チップ5,6の検査面5a,6a(反りを矯正した半導体チップ40の検査面40a)の外観検査が完了する。
Next, as in the first embodiment, air is sucked into the piping 32 of the
以上、説明したように、実施の形態4によれば、実施の形態1~4と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態4によれば、少ない本数の吸着ノズルで、チップサイズの大きい半導体チップの反りを矯正することができる。 As explained above, according to the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effects as the first to fourth embodiments. Furthermore, according to the fourth embodiment, it is possible to correct the warpage of a large semiconductor chip with a small number of suction nozzles.
(実施の形態5)
実施の形態5として、実施の形態1~5の矯正機構24(24a~24f)の構造について説明する。図10は、図1の矯正機構の構造を模式的に示す断面図である。図10に示す矯正機構24は、複数の吸着ノズル31と、吸着ノズル31ごとにそれぞれ設けられたロボシリンダ52および継手53と、を備える。上述したように、複数の吸着ノズル31は、それぞれステージ11の異なる貫通孔11aを貫通する。吸着ノズル31の配管32の上端には、上述したように吸着パッド33が設けられている。吸着ノズル31の配管32の下端は、継手53を介して外部の吸引装置(不図示)に連結されている。
(Embodiment 5)
As a fifth embodiment, the structure of the correction mechanism 24 (24a to 24f) of the first to fifth embodiments will be described. Fig. 10 is a cross-sectional view that shows a schematic structure of the correction mechanism of Fig. 1. The
すべての吸着ノズル31の配管32が1つの吸引装置に連結されてもよいし、各吸着ノズル31の配管32がそれぞれ異なる吸引装置に連結されてもよい。すべての吸着ノズル31の配管32を1つの吸引装置に連結する場合、各吸着ノズル31の配管32にそれぞれ接続された継手53にそれぞれ吸気量を調整する圧力制御装置(不図示)が設けられる。吸着ノズル31の配管32はそれぞれ自身に連結された継手53を介して吸気される。ステージ11は、略矩形状の平面形状の平板状をなし、その1辺で例えばL字状の断面形状の支持部51の垂直部の上端に固定され支持されている。
The
ステージ11を天板とし、支持部51の水平部を底面とし、支持部51の垂直部でステージ11と支持部51の水平部とをつなぐ一部が開口した略矩形状の断面形状の領域において、支持部51の水平部上に一般的なロボシリンダ52が複数配置されている。支持部51の水平部は、例えば略矩形状の平面形状の平板状の台座である。支持部51の垂直部は、柱状であってもよいし、側壁をなす平板状であってもよい。ロボシリンダ52は、支持部51の水平部とステージ11との間に位置する。ロボシリンダ52は、例えば空気圧等の圧力を推力に変換して対象物を鉛直方向54に押し上げる機能を有する。
The
複数のロボシリンダ52は、ステージ11の上面側から見て、すべての吸着ノズル31を囲むように配置されている。複数のロボシリンダ52は、それぞれ異なる吸着ノズル31の配管32を鉛直方向54に可動可能な状態で支持する。ロボシリンダ52によって吸着ノズル31の配管32が鉛直方向54に可動されることで、吸着ノズル31の上端の吸着パッド33の高さ位置を、ステージ11の上面側において鉛直方向55に移動させることができる。ここで、鉛直方向54,55を示す上下方向を指す両矢印は、図1の鉛直方向Z1,Z2を示す両矢印に相当する。
The
以上、説明したように、実施の形態5によれば、実施の形態1~5の矯正機構に適用することができる。
As explained above,
(実施の形態6)
実施の形態6にかかる半導体検査装置について説明する。図11は、実施の形態6にかかる半導体検査装置の矯正機構を模式的に示す断面図である。図12は、図11の矯正機構の一部を示す斜視図である。実施の形態6にかかる半導体検査装置の矯正機構60以外の各部の構成は図1と同様である。実施の形態6にかかる半導体検査装置の矯正機構60が実施の形態3にかかる半導体検査装置の矯正機構24d(図6参照)と異なる点は、ステージ61のみが半導体チップ4の反りを矯正する矯正手段の機能を兼ねる点である。ステージ61の溝63および通気孔64がそれぞれ吸着ノズル62の吸着パッドおよび配管として機能する。
(Embodiment 6)
A semiconductor inspection device according to a sixth embodiment will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a correction mechanism of the semiconductor inspection device according to the sixth embodiment. FIG. 12 is a perspective view showing a part of the correction mechanism of FIG. 11. The configuration of each part of the semiconductor inspection device according to the sixth embodiment, other than the
具体的には、実施の形態6においては、矯正機構60は、ステージ61、継手66、取付フランジ67およびロボシリンダ68を備える。ステージ61の上面に、半導体チップ4を収納して保持する溝(以下、チップ受けとする)65が設けられている。チップ受け65は、反りが矯正された状態の半導体チップ40の外形寸法よりも若干大きい寸法で、かつ半導体チップ4の平面形状と略同じ平面形状を有する。チップ受け65の深さは、例えば、チップ受け65の内部に投入された半導体チップ4がチップ受け65の底面に吸着され固定される前に当該チップ受け65から飛び出さない程度の深さを有する。
Specifically, in the sixth embodiment, the
溝63は、深さ方向(図1の鉛直方向Z2)にステージ61を貫通しない深さでチップ受け65の底面に複数設けられている。通気孔64は、ステージ61の下面と溝63との間に設けられ、すべての溝63を連結する。通気孔64は、例えば、ステージ61の下面に平行な方向に延在して、ステージ61の側面で継手66に連結されている。通気孔64は、継手66を介して吸引装置に連結されている。図12には、通気孔64を図示省略する。すべての溝63が通気孔64および継手66を介して吸引装置に連結されていればよく、通気孔64および継手66は複数ずつ設けられていてもよい。
The
ステージ61のチップ受け65に対向面を下側(チップ受け65の底面側)にして半導体チップ4が投入71された後、吸引装置によって通気孔64が吸気72bされることで、溝63が吸気72aされる(図11には吸気72a,72b時の空気の流れを細矢印で示す)。溝63が吸気72aされることで、半導体チップ4の対向面とチップ受け65の底面との間の大気が吸引され、半導体チップ4の対向面が溝63に吸着され保持される。ステージ61の下面は、取付フランジ67に接合されている。ステージ61は、取付フランジ67を介して、一般的なロボシリンダ68に取り付けられている。
After the
ロボシリンダ68は、例えば空気圧等の圧力を推力に変換して対象物を鉛直方向73に押し上げる機能を有する。ロボシリンダ68によってステージ61が鉛直方向73に可動されることで、ステージ61の上面の半導体チップ4の検査面の高さ位置が調整され、レンズ12の焦点調整がなされる。ここで、鉛直方向73を示す上下方向を指す両矢印は、図1の鉛直方向Z1,Z2を示す両矢印に相当する。実施の形態1~5にかかる半導体検査装置にロボシリンダ68を適用して、実施の形態1~5のステージ11をロボシリンダ68によって鉛直方向73に可動させることが可能である。
The
以上、説明したように、実施の形態6によれば、実施の形態1~5と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態6によれば、ステージの内部の溝および通気孔が吸着ノズルとして機能することで、複数の吸着ノズルを独立して設ける必要がないため、半導体検査装置を簡略化させることができる。 As described above, according to the sixth embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first to fifth embodiments. Furthermore, according to the sixth embodiment, the grooves and vents inside the stage function as suction nozzles, which eliminates the need to provide multiple independent suction nozzles, thereby simplifying the semiconductor inspection device.
以上において本発明は、上述した各実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、半導体チップの両面が検査対象であってもよい。この場合、半導体チップの一方の主面の外観検査後に、半導体チップの他方の主面の外観検査を行えばよい。また、半導体チップの主面に素子構造の光沢度の違いや凹凸が生じていない半導体チップについても、本発明を適用可能である。また、上述した実施の形態では、半導体チップの外見検査を大気雰囲気で行う場合を例に説明しているが、これに限らず、大気以外の気体の雰囲気下で半導体チップの外観検査を行ってもよい。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, both sides of a semiconductor chip may be inspected. In this case, after visual inspection of one main surface of the semiconductor chip, visual inspection of the other main surface of the semiconductor chip may be performed. The present invention is also applicable to semiconductor chips in which there is no difference in glossiness or unevenness of the element structure on the main surface of the semiconductor chip. In the above-mentioned embodiments, the visual inspection of the semiconductor chip is performed in an air atmosphere, but the present invention is not limited to this, and the visual inspection of the semiconductor chip may be performed in an atmosphere of gas other than air.
以上のように、本発明にかかる半導体検査装置および半導体チップの検査方法は、薄板化されて反りが生じている半導体チップに有用である。 As described above, the semiconductor inspection device and semiconductor chip inspection method of the present invention are useful for semiconductor chips that have been thinned and have warped.
1~6 反りを矯正する前の半導体チップ
1a,2a,3a,4a,5a,6a 反りを矯正する前の半導体チップを外観検査する主面(検査面)
1b,2b,3b,4b,5b,6b 反りを矯正する前の半導体チップのステージに対向する主面(対向面)
10 半導体検査装置
11,61 ステージ
11a ステージの貫通孔
12 レンズ
13,14 照明
15 撮影手段
21 画像認識手段
22 演算手段
23 アクチュエータ
24,24a~24f,60 矯正機構
25 姿勢制御機構
26 制御手段
31,31a,31b,62 吸着ノズル
32 吸着ノズルの配管
33 吸着ノズルの吸着パッド
40 反りを矯正した状態の半導体チップ
40a 反りを矯正した状態の半導体チップの検査面
40b 反りを矯正した状態の半導体チップの対向面
41,41a,41b 引張力
42 押し上げ力
51 矯正機構の支持部
52,68 矯正機構のロボシリンダ
53 吸着ノズルの継手
63 ステージの溝
64 ステージの通気孔
65 ステージのチップ受け
66 ステージの通気孔の継手
67 ステージの取付フランジ
R1,R2,Rx,Ry 回転方向
X,Y 水平方向
Z1,Z2 鉛直方向
1 to 6: Semiconductor chip before warping is corrected 1a, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a: Main surface (inspection surface) for visually inspecting the semiconductor chip before warping is corrected
1b, 2b, 3b, 4b, 5b, 6b: Main surface (opposing surface) of the semiconductor chip facing the stage before warpage is corrected
LIST OF
Claims (7)
前記半導体チップの前記ステージに対向する第1主面に吸着して、前記ステージの第1面側において前記半導体チップを保持する中空の複数の吸着手段と、
前記半導体チップの前記ステージ側に対して反対側の第2主面を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された前記半導体チップの第2主面の画像データに基づいて、前記半導体チップの反りの状態を数値化する演算手段と、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップの反りを矯正する矯正手段と、
前記矯正手段によって反りが矯正された状態の前記半導体チップの第2主面の外観異常を検査する検査手段と、
を備え、
前記吸着手段は、前記矯正手段の機能を兼ねており、
前記吸着手段を吸気して前記半導体チップと前記吸着手段との間の気体を吸引することで、前記半導体チップに部分的に直接または間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする半導体検査装置。 a stage on which a semiconductor chip is placed;
a plurality of hollow suction means for suctioning the semiconductor chip on a first main surface of the semiconductor chip facing the stage and holding the semiconductor chip on the first surface side of the stage;
an imaging means for imaging a second main surface of the semiconductor chip on the opposite side to the stage;
a calculation means for converting a state of warpage of the semiconductor chip into a numerical value based on image data of the second main surface of the semiconductor chip photographed by the photographing means;
a correction means for correcting the warpage of the semiconductor chip based on the state of the warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means;
an inspection means for inspecting the second main surface of the semiconductor chip after the warpage has been corrected by the correction means for any abnormality in appearance;
Equipped with
The suction means also functions as the correction means,
A semiconductor inspection device characterized in that the suction means is sucked in to suck in the gas between the semiconductor chip and the suction means, thereby controlling the application of an external force directly or indirectly to a portion of the semiconductor chip, thereby correcting the warping of the semiconductor chip.
反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させ、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする請求項1に記載の半導体検査装置。 The suction means is supported in a state in which it can move vertically,
The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means,
based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, all of the suction means are individually moved in a vertical direction to contact the first main surface of the semiconductor chip, and then all of the suction means are sucked in air to suction the first main surface of the semiconductor chip;
2. The semiconductor inspection device according to claim 1, wherein the suction means holding the semiconductor chip is individually moved in a vertical direction based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, thereby applying an external force directly to part of the semiconductor chip to correct the warpage of the semiconductor chip.
すべての前記吸着手段の上端が同じ高さに位置し、
反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、1つ以上の前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて、当該吸着手段から前記半導体チップの第1主面までの距離を変更してから、
すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップを吸引することで、前記半導体チップに部分的に間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする請求項1に記載の半導体検査装置。 The suction means is supported in a state in which it can move vertically,
The upper ends of all of the suction means are located at the same height,
The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means,
based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, one or more of the suction means are individually moved in a vertical direction to change a distance from the suction means to a first main surface of the semiconductor chip, and
2. The semiconductor inspection device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is sucked by sucking air through all of the suction means, thereby exerting an external force indirectly on a part of the semiconductor chip, thereby correcting warpage of the semiconductor chip.
すべての前記吸着手段の上端が同じ高さに位置し、
反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップの第1主面の所定箇所に対向する位置に1つ以上の前記吸着手段を水平方向に可動させてから、
すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップを吸引することで、前記半導体チップに部分的に間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする請求項1に記載の半導体検査装置。 The suction means is supported in a state in which it can move horizontally,
The upper ends of all of the suction means are located at the same height,
The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means,
Based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, one or more of the suction means are moved in a horizontal direction to a position facing a predetermined portion of a first main surface of the semiconductor chip, and
2. The semiconductor inspection device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is sucked by sucking air through all of the suction means, thereby exerting an external force indirectly on a part of the semiconductor chip, thereby correcting warpage of the semiconductor chip.
前記吸着手段は、鉛直方向に可動可能な状態で支持され、かつ前記ステージの前記貫通孔を貫通し、
反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させ、
前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を鉛直方向に可動させて、前記半導体チップの第1主面を前記ステージの第1面に押し付けることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする請求項1に記載の半導体検査装置。 the stage also functions as the correcting means, and has a plurality of through holes;
the suction means is supported in a state in which it can move in a vertical direction, and passes through the through hole of the stage;
The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means,
based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, all of the suction means are individually moved in a vertical direction to contact the first main surface of the semiconductor chip, and then all of the suction means are sucked in air to suction the first main surface of the semiconductor chip;
The semiconductor inspection device according to claim 1, characterized in that the suction means, while holding the semiconductor chip, is moved vertically to press the first main surface of the semiconductor chip against the first surface of the stage, thereby applying an external force directly to part of the semiconductor chip and correcting any warping of the semiconductor chip.
反りを矯正する前の前記半導体チップを前記吸着手段の上に載置した後、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、すべての前記吸着手段を鉛直方向に個々に可動させて前記半導体チップの第1主面に接触させてから、すべての前記吸着手段を吸気して前記半導体チップの第1主面に吸着させ、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記半導体チップを吸着した状態の前記吸着手段を前記回転方向に個々に可動させることで、前記半導体チップに部分的に直接外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正する制御がなされることを特徴とする請求項1に記載の半導体検査装置。 the suction means is supported in a state in which it can move in a vertical direction and in a rotational direction about its own central axis;
The semiconductor chip before the warpage is corrected is placed on the suction means,
based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, all of the suction means are individually moved in a vertical direction to contact the first main surface of the semiconductor chip, and then all of the suction means are sucked in air to suction the first main surface of the semiconductor chip;
2. The semiconductor inspection device according to claim 1, wherein the suction means holding the semiconductor chip is individually moved in the rotational direction based on the state of warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means, thereby applying an external force directly to part of the semiconductor chip to correct the warpage of the semiconductor chip.
前記ステージの第1面側において前記吸着手段の上に、第1主面を前記ステージに対向させた状態で前記半導体チップを載置して保持する第1工程と、
前記撮影手段によって、前記半導体チップの前記ステージ側に対して反対側の第2主面を撮影する第2工程と、
前記撮影手段によって撮影された前記半導体チップの第2主面の画像データに基づいて、前記演算手段によって前記半導体チップの面内の反りの状態を数値化する第3工程と、
前記演算手段によって数値化された前記半導体チップの反りの状態に基づいて、前記矯正手段によって前記半導体チップの反りを矯正する第4工程と、
前記検査手段によって、前記矯正手段によって反りが矯正された状態の前記半導体チップの第2主面の外観異常を検査する第5工程と、
を含み、
前記吸着手段は、前記矯正手段の機能を兼ねており、
前記第4工程では、前記吸着手段を吸気して前記半導体チップと前記吸着手段との間の気体を吸引することで、前記半導体チップに部分的に直接または間接的に外力を加えて、前記半導体チップの反りを矯正することを特徴とする半導体チップの検査方法。 using a semiconductor inspection device including a stage for mounting a semiconductor chip, a plurality of hollow suction means for suctioning a first main surface of the semiconductor chip, an imaging means for imaging a second main surface of the semiconductor chip, a calculation means for converting a state of warpage within the surface of the semiconductor chip into a numerical value, a correction means for correcting the warpage of the semiconductor chip, and an inspection means for inspecting the second main surface of the semiconductor chip for visual abnormalities,
a first step of placing and holding the semiconductor chip on the suction means on a first surface side of the stage with a first main surface facing the stage;
a second step of photographing a second main surface of the semiconductor chip opposite to the stage side by the photographing means;
a third step of quantifying a state of warpage within the plane of the semiconductor chip by the calculation means based on image data of the second main surface of the semiconductor chip photographed by the photographing means;
a fourth step of correcting the warpage of the semiconductor chip by the correction means based on the state of the warpage of the semiconductor chip quantified by the calculation means;
a fifth step of inspecting, by the inspection means, for an appearance abnormality on the second main surface of the semiconductor chip in a state in which the warpage has been corrected by the correction means;
Including,
The suction means also functions as the correction means,
A semiconductor chip inspection method, characterized in that in the fourth step, the suction means is sucked to suck in air between the semiconductor chip and the suction means, thereby applying an external force partially to the semiconductor chip directly or indirectly, thereby correcting the warpage of the semiconductor chip.
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| JP2009168479A (en) | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Hitachi High-Technologies Corp | Inspection apparatus and inspection method |
| JP2013104713A (en) | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | Defect inspection system for semiconductor substrate and manufacturing method for semiconductor device |
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