JP2019102742A

JP2019102742A - ウエハの検査方法

Info

Publication number: JP2019102742A
Application number: JP2017234874A
Authority: JP
Inventors: 康祐藤原; Kosuke Fujiwara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: JP6915518B2

Abstract

【課題】ウエハ裏面の外観異常に対応するウエハ表面の半導体チップの座標を簡単に特定することができるウエハの検査方法を得る。【解決手段】複数の半導体チップ１６が表面に形成されたウエハ１の裏面を可視光カメラ６で撮影して外観異常２０を検出する。熱源により加熱したウエハ１を裏面から赤外線カメラ７で撮影して複数の半導体チップ１６の配置を検出し、外観異常２０に対応する半導体チップ１６の座標を特定する。【選択図】図４

Description

本発明は、ウエハの検査方法に関する。

ウエハの外観が可視光カメラ又は赤外線カメラで検査される（例えば、特許文献１参照）。ウエハ裏面にキズ又は異物付着等の局所的な外観異常が確認された場合、ウエハ表面に形成した複数の半導体チップのうち、外観異常に対応するチップにインクマークを打点し、異常チップとして外観異常のないチップと区別できるようにしている。

特開２００７−２９４６０４号公報

従来はウエハの裏表から同一位置を挟み込める治具を用いて、裏面側の外観異常箇所を治具で挟むことで表面側からもその位置を特定できるようにしてから、手作業で異常チップにインクマークを打点していたが、異常チップ付近の正常チップにキズを発生させてしまう場合があった。このような治具を用いずにインクマークを打点するには、ウエハ裏面の外観異常に対応するウエハ表面の半導体チップの座標を特定する必要がある。しかし、ウエハ裏面の外観異常を可視光カメラで確認しても、その外観異常に対応するウエハ表面の半導体チップを特定することは困難である。また、半導体チップを形成したウエハは半導体と金属などの異なる材料が混在し、場所によって熱量に差が生じるため、赤外線カメラでは外観異常の確認が困難である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はウエハ裏面の外観異常に対応するウエハ表面の半導体チップの座標を簡単に特定することができるウエハの検査方法を得るものである。

本発明に係るウエハの検査方法は、複数の半導体チップが表面に形成されたウエハの裏面を可視光カメラで撮影して外観異常を検出する工程と、熱源により加熱した前記ウエハを前記裏面から赤外線カメラで撮影して前記複数の半導体チップの配置を検出し、前記外観異常に対応する半導体チップの座標を特定する工程とを備えることを特徴とする。

本発明では、ウエハの裏面を可視光カメラで撮影して外観異常を検出する。そして、熱源により加熱したウエハを裏面から赤外線カメラで撮影して複数の半導体チップの配置を検出し、外観異常に対応する半導体チップの座標を特定する。これにより、ウエハ裏面の外観異常に対応するウエハ表面の半導体チップの座標を簡単に特定することができる。

実施の形態１に係るウエハ外観検査装置を示す図である。熱源の制御方法のフローチャートである。検査対象であるウエハを拡大した断面図である。実施の形態１に係るウエハの検査方法のフローチャートである。可視光画像と赤外線画像を表示したモニターを示す図である。外観検査を行うウエハにおける複数の半導体チップの位置を予めマップ化したチェックシートである。実施の形態２に係るステージを示す断面図である。実施の形態２に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。実施の形態３に係るステージを示す断面図である。実施の形態３に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。実施の形態４に係るステージを示す断面図である。実施の形態４に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。

実施の形態に係るウエハの検査方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るウエハ外観検査装置を示す図である。ウエハ１の外周部をステージ２のウエハ保持部３が保持する。光源４はウエハ１を照らすランプである。ウエハ１からの光はビームスプリッター５により分割されそれぞれ可視光カメラ６及び赤外線カメラ７に入力される。レンズ８はウエハ１からの光をカメラに集光させる。可視光カメラ６が撮影した可視光画像９と赤外線カメラ７が撮影した赤外線画像１０をモニター１１が表示する。この図では１台のモニター１１に可視光画像９と赤外線画像１０を並べて表示させる例を示しているが、２台のモニターにそれぞれの画像を表示させてもよい。

ステージ２は、ウエハ１を下方から加熱する熱源１２を有する。ウエハ１と熱源１２の間にプレート１３が配置されている。プレート１３上には、温度を検出する熱電対等のセンサー１４が複数設けられている。これらのセンサー１４で検出した温度に基づいて温度調整ユニット１５が熱源１２の出力を制御する。センサー１４は、プレート１３の温度を検出する接触式でもよいし、ウエハ１の温度を検出する非接触式でもよい。

図２は、熱源の制御方法のフローチャートである。まずセンサー１４で温度を確認する（ステップＳ１）。設定温度の下限以下の場合には温度調整ユニット１５が熱源１２をＯＮする（ステップＳ２）。一方、設定温度の下限より大きく、設定温度の上限以上の場合には熱源１２をＯＦＦする（ステップＳ３）。このフローはセンサー１４毎に行い、一定間隔で温度制御終了、つまり外観検査における異常箇所特定作業終了まで繰り返す。作業が終了したら熱源１２をＯＦＦする（ステップＳ４）。

図３は、検査対象であるウエハを拡大した断面図である。ウエハ１は例えばシリコン基板であるが、シリコンに比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ウエハ１の表面には複数の半導体チップ１６が平面視で行列状に形成され、それらの間にダイシングライン１７が形成されている。複数の半導体チップ１６はトランジスタなどの多数の能動素子とそれらを相互に接続するアルミ配線１８などの金属層を含み、ダイシングライン１７はそのような金属層をほとんど含まない。ウエハ１の裏面には電極等は形成されていない。

図４は、実施の形態１に係るウエハの検査方法のフローチャートである。まずウエハ１の裏面を真空ピンセットで保持し、表面を下にしてウエハ１をステージ２に載せる（ステップＳ１１）。次に、温度調整ユニット１５による温度制御を開始する（ステップＳ１２）。次に、ウエハ１の裏面を可視光カメラ６で撮影して外観異常を検出する（ステップＳ１３）。次に、熱源１２により加熱したウエハ１を裏面から赤外線カメラ７で撮影して複数の半導体チップ１６の配置を検出し、外観異常箇所に対応する半導体チップ１６の座標を特定する（ステップＳ１４）。

図５は、可視光画像と赤外線画像を表示したモニターを示す図である。ウエハ１の裏面を撮影した可視光画像９を見て作業者は異常の有無を確認する。モニター１１に並んで表示されている赤外線画像１０にてダイシングライン１７が確認できる。外観異常２０が確認された場合は、各画像の中心部に表示されている十字マーク２１を参考に外観異常２０に対応する半導体チップ１６の座標を特定する。

図６は、外観検査を行うウエハにおける複数の半導体チップの位置を予めマップ化したチェックシートである。このチェックシートにおいて、外観異常２０に対応する半導体チップ１６の座標にチェック２２を付ける。

ウエハ全面についてステップＳ１３を実施し、外観異常の数だけステップＳ１４を繰り返した後、温度調整ユニット１５による温度制御を終了する（ステップＳ１５）。次に、ウエハ１を裏返して表面を上にして別のテーブルに載せる（ステップＳ１６）。次に、特定した座標に基づいてウエハ１の表面において外観異常２０に対応する半導体チップ１６の中央部にインクマークを打点する（ステップＳ１７）。検出した外観異常２０の数だけ打点を繰り返す。打点は手付けマーキングでもよいし、装置で行ってもよい。

なお、インクマークを打点する際、ウエハ１の裏表でマップ上のＸ座標が逆になるため、外観異常２０を記載するチェックシートは透明となっていることが望ましい。透明なチェックシートを裏返すことで座標情報を実際のウエハ１と一致させることができる。透明なチェックシートの代わりに、パソコン上でデータ入力しＸ座標を並び替える専用のシステムを用いてもよい。この情報に基づいてマーキング用の別装置にてインク打点を行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態では、ウエハ１の裏面を可視光カメラ６で撮影して外観異常２０を検出する。そして、熱源１２により加熱したウエハ１を裏面から赤外線カメラ７で撮影して複数の半導体チップ１６の配置を検出し、外観異常２０に対応する半導体チップ１６の座標を特定する。これにより、ウエハ裏面の外観異常２０に対応するウエハ表面の半導体チップ１６の座標を簡単に特定することができる。

また、複数の半導体チップ１６は金属層を含み、ダイシングライン１７は金属層をほとんど含まない。この材料の違いによって複数の半導体チップ１６とダイシングライン１７は温度上昇の推移が異なる。この温度の差を赤外線カメラ７で撮影することで、ウエハ裏面から複数の半導体チップ１６の配置を検出することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るステージを示す断面図である。図８は、実施の形態２に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。ウエハ１を均一に加熱するために、熱源としてハロゲンランプ２３を用いることで、ウエハ１に与える熱量を簡単に短時間で調節することができる。また、複数のハロゲンランプ２３を等間隔に配置することで、ウエハ１の広範囲を均一に加熱することができるため、検査可能なウエハ１のインチ数、即ちウエハ径サイズを上げることができる。

実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係るステージを示す断面図である。図１０は、実施の形態３に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。熱源として、ウエハ１を載せるステージ２に同心円状に配置された電熱線２４を用いる。これにより、ウエハ１の広範囲を均一に加熱することができるため、検査可能なウエハ１のインチ数を上げることができる。

電熱線２４は可動機構２５の上に設けられている。この可動機構２５の高さを調整してウエハ１と電熱線２４の距離を変えることで、ウエハ１に与える熱量を簡単に短時間で調節することができる。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係るステージを示す断面図である。図１２は、実施の形態４に係るステージのプレート部を外した状態を示す上面図である。電熱線２４の下に送風用ファン２６を取り付ける。通気口として流入口２７と排出口２８を複数箇所に設ける。送風用ファン２６でウエハ１に熱風を送ることで、ウエハ１に与える熱量を簡単に短時間で調節することができる。

１ウエハ、６可視光カメラ、７赤外線カメラ、１２熱源、１６半導体チップ、１７ダイシングライン、１８アルミ配線（金属層）、２０外観異常、２３ハロゲンランプ、２４電熱線、２５可動機構、２６送風用ファン

Claims

複数の半導体チップが表面に形成されたウエハの裏面を可視光カメラで撮影して外観異常を検出する工程と、
熱源により加熱した前記ウエハを前記裏面から赤外線カメラで撮影して前記複数の半導体チップの配置を検出し、前記外観異常に対応する半導体チップの座標を特定する工程とを備えることを特徴とするウエハの検査方法。
前記ウエハの前記表面において前記複数の半導体チップの間にダイシングラインが形成され、
前記複数の半導体チップは金属層を含み、
前記ダイシングラインは金属層を含まないことを特徴とする請求項１に記載のウエハの検査方法。
前記熱源として、等間隔に配置された複数のハロゲンランプを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハの検査方法。
前記熱源として、前記ウエハを載せるステージに同心円状に配置された電熱線を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハの検査方法。
前記ステージは前記ウエハと前記電熱線の距離を変える可動機構を持つことを特徴とする請求項４に記載のウエハの検査方法。
前記電熱線の下に送風用ファンを配置することを特徴とする請求項４に記載のウエハの検査方法。