JP3506170B2 - 半導体部品の検査装置および検査方法 - Google Patents
半導体部品の検査装置および検査方法Info
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Description
等の半導体部品の検査装置および検査方法に係り、特
に、半導体部品を透過光で検査することにより、各部の
形状検査、欠損、破壊または割れ検査、或いは、薄膜加
工部分の形状や膜厚の均一性の検査等を、半導体部品の
一方の側の像の取得のみによって行うことができ、高速
且つ高精度で安価な半導体部品の検査装置および検査方
法に関する。
は、例えば、シリコン等による感圧部(薄膜加工部分)
を備える半導体圧力センサの検査を行う場合には、顕微
鏡の同軸落射型照明を用いて、表側と裏側とについて目
視による検査を行っていた。
自動化する目的で、顕微鏡にCCDカラーカメラを付設
してその取得画像を画像処理装置に取り込む構成とした
半導体部品の検査装置においては、半導体圧力センサの
表面側および裏面側についての同軸落射型照明による画
像を取り込んで、画像処理による画像解析によって検査
を行っていた。
目としては、半導体圧力センサの各部の形状の検出、半
導体圧力センサの欠損、破壊部分または割れの検出、或
いは、薄膜加工部分の形状や膜厚の均一性を検出して良
否検査するもの等がある。
半導体部品の検査装置および検査方法にあっては、例え
ば、目視によって半導体圧力センサの検査を行う場合、
顕微鏡のフォーカシングによってエッチング深さを推測
し、薄膜加工部分の膜厚不良を検出することとなるが、
一般的な半導体圧力センサのシリコン部材の厚さが約4
00[μm]の場合に薄膜加工部分の膜厚は1[μm]
程度であるので、顕微鏡による目視検査では厳密に検査
するのは困難であり、また、落射型照明を用いた検査で
あることから、表面の荒れや照明の照射角度、或いは明
るさ等によって観察状態が大きく変わるという問題点が
あった。
の目視検査または表側の取得画像から半導体部品の裏側
の形状を特定することは困難であり、表側と裏側を別々
に検査しなければならず、半導体圧力センサを反転する
作業が必要とされることから、検査工程が繁雑であり、
検査の自動化が難しいという問題点があった。
向して、感圧部(薄膜加工部分)を備えたシリコン部材
が微少隙間を介して接合された構造の静電容量検出式半
導体圧力センサ等においては、感圧部(薄膜加工部分)
の微細なヒビや欠け等を検出することも必要であるが、
目視検査では困難な作業であり、また、検査を自動化す
るに当たっても画像解析に複雑なアルゴリズムを必要と
するという問題点もあった。
目してなされたもので、その目的とするところは、半導
体圧力センサ等の半導体部品を透過光で検査することに
より、各部の形状検査、欠損、破壊または割れ検査、或
いは、薄膜加工部分の形状や膜厚の均一性の検査等を、
半導体部品の一方の側の像の取得のみによって行うこと
ができ、高速且つ高精度で安価な半導体部品の検査装置
および検査方法を提供することにある。
の発明は、半導体部品の裏面側より赤色光を含む光を照
射する照射手段と、前記半導体部品の表面側に位置して
前記照射手段からの透過光による前記半導体部品の像を
取得する撮像手段と、前記撮像手段の取得した赤色透過
光による画像および光の強度に基づいて前記半導体部品
の検査を行うと共に、前記撮像手段の取得した白色光に
よる画像に基づいて、前記半導体部品のガラス割れ或い
はシリコン割れの有無を検査する検査手段と、を具備す
ること、を特徴とする半導体部品の検査装置にある。
検査手段が、前記撮像手段の取得した赤色透過光による
画像および光の強度に基づいて、前記半導体部品の薄膜
加工部分の形状および膜厚の均一性、並びに、前記半導
体部品の欠損または破壊部分を検出して良否検査するこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体部品の検査装置
にある。
検査手段が、前記撮像手段の取得した透過光による画像
に基づいて、前記半導体部品の光を透過しない部分の形
状を検出して良否検査することを特徴とする請求項1若
しくは2に記載の半導体部品の検査装置にある。
は、半導体部品の裏面側より赤色光を含む光を照射し、
透過光による前記半導体部品の像を取得して検査を行う
半導体部品の検査方法において、取得した赤色透過光に
よる画像に基づいて、前記半導体部品の薄膜加工部分の
形状、並びに、前記半導体部品の欠損または破壊部分を
検出して良否検査する第1形状検査ステップと、取得し
た赤色透過光の強度に基づいて、前記半導体部品の薄膜
加工部分の膜厚の均一性を検出して良否検査する膜厚検
査ステップと、取得した透過光による画像に基づいて、
前記半導体部品の光を透過しない部分の形状を検出して
良否検査する第2形状検査ステップと、取得した白色光
による画像に基づいて、前記半導体部品のガラス割れの
有無を検査する割れ検査ステップとを具備することを特
徴とする半導体部品の検査方法にある。
リコン割れ等の不良があった場合には、照射手段により
照射された透過光が散乱して白色光として検出される原
理を利用している。
載の発明によれば、照射手段により半導体部品の裏面側
より赤色光を含む光を照射して、検査手段では、撮像手
段の取得した赤色透過光による画像および光の強度に基
づいて、半導体部品の検査が行われると共に、撮像手段
の取得した白色光による画像に基づいて、半導体部品の
ガラス割れ或いはシリコン割れの有無が検査される。
明では、検査手段は、撮像手段の取得した赤色透過光に
よる画像および光の強度に基づいて、半導体部品の薄膜
加工部分の形状および膜厚の均一性、並びに、半導体部
品の欠損または破壊部分を検出して良否検査し、また、
請求項3または請求項4に記載の発明では、検査手段
は、撮像手段の取得した透過光による画像に基づいて、
半導体部品の光を透過しない部分の形状を検出して良否
検査する。
または割れ検査、或いは、薄膜加工部分の形状や膜厚の
均一性の検査等を、半導体部品の一方の側からの反射光
および透過光による像、並びに、光の強度の取得によっ
て行うことができ、高速且つ高精度で安価な半導体部品
の検査装置および検査方法を実現することができる。
一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
び検査方法の一実施形態に係る半導体部品の検査装置の
構成図を図1に示す。同図に示されるように、本実施形
態の半導体部品の検査装置は、顕微鏡101と、顕微鏡
101に付設されて被検査対象である半導体圧力センサ
(半導体部品)100の一方の面からの同軸落射照明1
12による反射光および透過照明111による透過光に
よって形成される像を取得するCCDカラーカメラ(撮
像手段)113と、CCDカラーカメラ113の取得画
像を取り込んで、画像処理による画像解析を行う画像処
理装置103と、取得画像および画像解析結果を表示す
るTVモニタ104と、画像解析結果に基づくデータ処
理を行って各検査項目の判定を行うパソコン105とか
ら構成されている。尚、画像処理装置103、TVモニ
タ104およびパソコン105が検査手段に該当する。
おける検査対象である半導体圧力センサ(半導体部品)
100の構造図を示す。図2(a)は平面図、図2
(b)は断面図である。
静電容量検出式半導体圧力センサであり、ドーナツ形状
の電極203が取り付けられたガラス部材202に対向
して、ディープエッチングにより薄膜加工された感圧部
213を備えたシリコン部材201が微少隙間部212
を介して陽極接合された構造である。すなわち、圧力変
化を電気的信号に変換するために感圧部213に対向電
極部203を配置させて、圧力の変化を静電容量の変化
に置き換え、外部よりセンシング可能とした構造であ
る。
おいては、シリコン部材201の裏面側のディープエッ
チング部211に、圧力を検出すべき気体(ガス)等が
充填されており、該気体の圧力によって感圧部213が
膜が振動する如く変形する。この感圧部213の変形に
よって、電極部203および感圧部213間の微小隙間
部212による静電容量が変化するので、該静電容量の
変化を電極端子205およびシリコン側電極端子201
間の静電容量変化として検知し、気体の圧力を検出する
ものである。
うな形状寸法を持つ半導体圧力センサ100を取り扱
う。すなわち、シリコン部材201については、縦横寸
法が2900× 3000[μm]、厚さが約400
[μm]、薄膜加工部分(感圧部213)の膜厚は約4
0[μm]、ディープエッチング部211のDE=15
00[μm]、TE=300[μm]、ガラス部材20
2については、厚さが約500[μm]、電極部203
については、厚さが約0.2[μm]、R1=150
[μm]、R2=250[μm]、R3=600[μ
m]、R4=800[μm]、微小隙間部212の間隔
が約1[μm]である。また、このような寸法の半導体
圧力センサ100の静電容量変化は約5〜20[pF]
程度である。
力センサ100の表面側には同軸落射照明112からの
光L2が、裏面側には透過照明111からの光L1がそ
れぞれ照射され、監視者の目102およびCCDカラー
カメラ113には、これらの反射光および透過光L3に
よって形成される像が取得されることとなる。また、透
過照明111には、ハロゲンランプ等の赤外線光を含む
ものを使用する。
リコンウエハにおいて、膜厚が厚いところでは光を透過
させないが、半導体圧力センサ100におけるディープ
エッチングが施された薄膜加工部分(感圧部213)で
は、赤色領域の波長の光を透過させるという性質を利用
するものである。すなわち、本実施形態では、透過照明
111からの透過光による像では、ディープエッチング
が施された薄膜加工部分(感圧部213)や、ダイシン
グ工程でシリコンウエハが一部破壊された部分等の部分
画像は赤色を呈した像として観察されることになる。
尚、当然ながら、薄膜加工部分(感圧部213)の膜厚
に応じて透過光の強弱が変化してみられる。
うな金属が使用されており、該金属は光を透過させない
性質を持っている。従って、この電極部203の形状
は、光を透過しない部分の像の形状より観察することが
でき、これによりエッチング不良等の異常を検出するこ
とができる。
割れ等の不良があった場合には、透過光が散乱して白色
光として検出されるので、像の白色部分の面積からガラ
ス割れの有無を検査することも可能である。
における検査方法を、図を参照して詳細に説明する。図
3は、本実施形態の半導体部品の検査方法を説明する概
略フローチャートである。
103の初期設定を行うと共に、半導体圧力センサ10
0を顕微鏡101にセットし、赤外線光を含む透過照明
111を照射する。次に、ステップ302では、CCD
カラーカメラ113の取得画像を画像処理装置103に
取り込み画像解析を行う。
透過光の強度に基づいて、半導体圧力センサ100の薄
膜加工部分(感圧部213)の膜厚の均一性を検出して
良否検査する(膜厚検査ステップ)。ここで、膜厚の均
一性検査は、目視観察によって行う。尚、赤色透過光の
強度を画像解析によって得ることにより、膜厚の均一性
を検査することも可能である。
透過光による画像を2値化抽出して、半導体圧力センサ
100の薄膜加工部分(感圧部213またはディープエ
ッチング部211)の形状の良否検査および欠損または
破壊部分の有無による良否検査を行う(第1形状検査ス
テップ)。
光による画像に基づいて、半導体圧力センサ100の光
を透過しない部分、すなわち赤色光に囲まれた領域の中
で透過光の極めて少ない部分(黒色の部分)を2値化抽
出して、その形状よりシリコンに対向する電極部203
の形状について良否検査する(第2形状検査ステッ
プ)。
色光による画像を2値化抽出して、その面積により半導
体圧力センサ100のガラス割れ或いはシリコン割れの
有無を検査する(割れ検査ステップ)。
半導体部品の検査方法を説明する詳細フローチャートを
示す。尚、同図のフローチャートは、図3におけるステ
ップ301(初期設定),302(画像入力),304
(裏面Si部の形状・欠損・破壊検査)および306
(Si感圧部の割れ検査)を自動的に行う場合の処理を
詳細に示したものであり、該当する処理部分を点線で囲
って表す。
画像処理装置103の初期設定を行う。ステップ401
では画像処理装置103の内部メモリをクリアし、ステ
ップ402では、画像処理装置103の表示をクリアす
る。
カメラ113の取得画像を画像処理装置103に取り込
み画像解析を行う。具体的には、R(赤),G(緑),
B(緑)の画像信号(それぞれ256階調信号)を画像
処理装置103のメモリに入力する。
した赤色透過光による画像に基づいて、半導体圧力セン
サ100の薄膜加工部分(感圧部213またはディープ
エッチング部211)の形状および欠損または破壊部分
の良否検査を行う。
を示す色(赤色)を抽出するべく、輝度の範囲が、画像
信号R(赤)について「100〜255」、画像信号G
(緑)について「0〜100」且つ画像信号B(青)に
ついて「0〜100」である画素を抽出する。
素の面積を計算し、その面積RED_AREAを検査判
定用パラメータとする。また、ステップ407では、抽
出された画像より、赤色部分の周囲長を計算し、その値
RED_LENGTHを検査判定用パラメータとする。
パラメータである赤色面積RED_AREAおよび赤色
周囲長RED_LENGTHに基づいて、良否判定を行
う。判定は、次の2式を共に満たせば良品であり、そう
でなければ不良品(ステップ409)であるとして行わ
れる。
01800≦RED_LENGTH≦2000ステップ
408の判定で良品であるとされた場合には、さらに図
5の処理に進む。すなわち、ステップ501〜505で
は、取得した白色光による画像を2値化抽出して、その
面積により半導体圧力センサ100のガラス割れ或いは
シリコン割れの有無を検査する。
るべく、輝度の範囲が、画像信号R(赤)について「1
50〜255」、画像信号G(緑)について「150〜
255」且つ画像信号B(青)について「150〜25
5」である画素を抽出する。
素の面積を計算し、その面積WHITE_AREAを検
査判定用パラメータとする。さらに、ステップ503で
は、検査判定用パラメータである白色面積WHITE_
AREAに基づいて、良否判定を行う。判定は、次式を
満たせば良品(ステップ505)であり、そうでなけれ
ば不良品(ステップ504)であるとして行われる。
ップ305(電極部の検査)についても、図5のステッ
プ501〜505と同様にして、所定領域内の黒色領域
を2値化抽出して、その面積および周囲長により電極部
203の形状の良否検査を自動的に行うことができる。
照明111を半導体圧力センサ100の裏面側から照射
したときの透過光に基づく検査方法について説明した
が、同時に、半導体圧力センサ100の表面側から同軸
落射照明112を照射して、その反射光を併用して検査
を行ってもよい。尚、この場合、同軸落射照明112の
光により赤色がやや薄まるので、赤色領域が識別可能な
ように同軸落射照明112の光量を調節する必要があ
る。
の検査装置による半導体圧力センサ100の取得画像の
具体例を示す。
取得画像の具体例、図7は半導体圧力センサ(シリコン
欠損不良品チップ)の取得画像の具体例、図8は半導体
圧力センサ(ガラス割れ不良品チップ)の取得画像の具
体例をそれぞれ示す説明図であり、図6(a)、図7
(a)および図8(a)は同軸落射照明112のみによ
る画像を、図6(b)、図7(b)および図8(b)は
同軸落射照明112と透過照明111の併用による画像
を、図6(c)、図7(c)および図8(c)は透過照
明111のみによる画像をそれぞれ示している。
12で観察すると、図6(a)、図7(a)および図8
(a)に示すように見え、また、同一の半導体圧力セン
サ100を、透過照明111で観察すると、図6
(c)、図7(c)および図8(c)に示すように見え
る。つまり、透過照明111による取得画像では、シリ
コン部材の感圧部213(ディープエッチング部21
1)が赤色領域611c,711c,811cとして画
像上に現れるため、この赤色領域611c,711c,
811cの面積を計測することで、シリコン部材の欠損
やエッチング不良を検出することができるのである。
尚、図6(b)、図7(b)および図8(b)に示す同
軸落射照明112と透過照明111の併用画像において
も同様に、薄赤色領域611b,711b,811bと
して画像上に現れ、形状・欠損・破壊の検査が可能であ
る。
(c)に示すように、透過照明111による取得画像で
は、ガラス部材202に取り付けられた金属電極部20
3が、シルエットとして観察できるため、リング状の電
極部203の面積や真円度を計測することで、金属電極
部203の欠損やエッチング不良等も検出できることと
なる。
示すような微細なヒビや欠けがあった場合には、図8
(b)または図8(c)に示すように、光が散乱して白
色領域812b,812cとして観察できるので、白色
領域を2値化抽出することでガラスの割れ或いはシリコ
ン割れを検出することもできる。
検査装置および検査方法によれば、透過照明111によ
り半導体圧力センサ100の裏面側より赤色光を含む光
を照射して、検査手段103〜105では、CCDカラ
ーカメラ113の取得した赤色透過光による画像および
光の強度に基づいて、半導体圧力センサ100の薄膜加
工部分213の形状および膜厚の均一性、並びに、半導
体圧力センサ100の欠損または破壊部分を検出して良
否検査し、また、取得した透過光による画像に基づい
て、半導体圧力センサ100の光を透過しない部分の形
状を検出して良否検査し、さらに、取得した白色光によ
る画像に基づいて、半導体圧力センサ100のガラス割
れ或いはシリコン割れの有無を検査することとしたの
で、次のような効果が得ることができる。
リコン部材の感圧部213の膜厚、欠損、および、ダイ
シング工程におけるシリコン部材の欠損等を精度良く検
出できる。
裏)からの検査を行う必要がないため、半導体圧力セン
サ100の検査途中での反転操作が不要となり、検査処
理が高速化できると共に、検査装置をより低コストに抑
えることができる。
における各部領域の検出精度が良いので検査処理のアル
ゴリズムを単純化することができ、検査処理を高速化す
ることが可能となり、また検査装置をより低コストに抑
えることができる。
コン部材による感圧部213(薄膜加工部分)の透過率
と大きく異なるので、電極部203の形状検査が容易と
なり、検査精度を向上させることができると共に、検査
処理の高速化に貢献できる。
によれば、照射手段により半導体部品の裏面側より赤色
光を含む光を照射して、検査手段では、撮像手段の取得
した赤色透過光による画像および光の強度に基づいて、
半導体部品の検査を行うこととし、加えて検査手段は、
撮像手段の取得した赤色透過光による画像および光の強
度に基づいて、半導体部品の薄膜加工部分の形状および
膜厚の均一性、並びに、半導体部品の欠損または破壊部
分を検出して良否検査し、また検査手段は、撮像手段の
取得した透過光による画像に基づいて、半導体部品の光
を透過しない部分の形状を検出して良否検査し、さらに
検査手段は、撮像手段の取得した白色光による画像に基
づいて、半導体部品のガラス割れの有無を検査すること
としたので、各部の形状検査、欠損、破壊または割れ検
査、或いは、薄膜加工部分の形状や膜厚の均一性の検査
等を、半導体部品の一方の側からの透過光による像、並
びに、光の強度の取得によって行うことができ、高速且
つ高精度で安価な半導体部品の検査装置および検査方法
を提供することができる。
ある。
力センサ(半導体部品)の構造図であり、図2(a)は
平面図、図2(b)は断面図である。
略フローチャートである。
細フローチャート(その1)である。
細フローチャート(その2)である。
具体例を示す説明図であり、図6(a)は同軸落射照明
のみによる画像、図6(b)は同軸落射照明と透過照明
の併用による画像、図6(c)は透過照明のみによる画
像である。
プ)の取得画像の具体例を示す説明図であり、図7
(a)は同軸落射照明のみによる画像、図7(b)は同
軸落射照明と透過照明の併用による画像、図7(c)は
透過照明のみによる画像である。
の取得画像の具体例を示す説明図であり、図8(a)は
同軸落射照明のみによる画像、図8(b)は同軸落射照
明と透過照明の併用による画像、図8(c)は透過照明
のみによる画像である。
部) 711b,711c 赤色領域 (ディープエッチング部およびシリコン欠陥部分) 811b,811c 赤色領域(ディープエッチング
部) 812b,812c 白色領域
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体部品の裏面側より赤色光を含む光
を照射する照射手段と、 前記半導体部品の表面側に位置して前記照射手段からの
透過光による前記半導体部品の像を取得する撮像手段
と、 前記撮像手段の取得した赤色透過光による画像および光
の強度に基づいて前記半導体部品の検査を行うと共に、
前記撮像手段の取得した白色光による画像に基づいて、
前記半導体部品のガラス割れ或いはシリコン割れの有無
を検査する検査手段と、 を具備すること、を特徴とする半導体部品の検査装置。 - 【請求項2】 前記検査手段は、前記撮像手段の取得し
た赤色透過光による画像および光の強度に基づいて、前
記半導体部品の薄膜加工部分の形状および膜厚の均一
性、並びに、前記半導体部品の欠損または破壊部分を検
出して良否検査することを特徴とする請求項1に記載の
半導体部品の検査装置。 - 【請求項3】 前記検査手段は、前記撮像手段の取得し
た透過光による画像に基づいて、前記半導体部品の光を
透過しない部分の形状を検出して良否検査することを特
徴とする請求項1若しくは請求項2に記載の半導体部品
の検査装置。 - 【請求項4】 半導体部品の裏面側より赤色光を含む光
を照射し、透過光による前記半導体部品の像を取得して
検査を行う半導体部品の検査方法において、 取得した赤色透過光による画像に基づいて、前記半導体
部品の薄膜加工部分の形状、並びに、前記半導体部品の
欠損または破壊部分を検出して良否検査する第1形状検
査ステップと、 取得した赤色透過光の強度に基づいて、前記半導体部品
の薄膜加工部分の膜厚の均一性を検出して良否検査する
膜厚検査ステップと、 取得した透過光による画像に基づいて、前記半導体部品
の光を透過しない部分の形状を検出して良否検査する第
2形状検査ステップと、 取得した白色光による画像に基づいて、前記半導体部品
のガラス割れ或いはシリコン割れの有無を検査する割れ
検査ステップと、 を具備すること、を特徴とする半導体部品の検査方法。
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JP14101897A JP3506170B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体部品の検査装置および検査方法 |
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JPH10318722A JPH10318722A (ja) | 1998-12-04 |
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-
1997
- 1997-05-15 JP JP14101897A patent/JP3506170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008089489A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 形状測定方法及び形状測定装置 |
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Publication number | Publication date |
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JPH10318722A (ja) | 1998-12-04 |
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