JP2014175345A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極プロープ針跡が適切にパッド内に形成されて、電気特性が測定された半導体装置を選別し、製造する。
【解決手段】基準パッドの領域の最外周部分について,n等分(n=2、3、4、・・・)し、検査対象パッドの測定針による接触測定を行った時に、まず最外周部分の領域の黒点数を計測し、ある閾値以上の場合には、基準パッドと実際のパッドの領域がずれていると判断し、ずれた方向を計算し、基準パッドの領域の中心値をずらして、再計算を行う。中心値をずらしたのち、再計算を繰り返し、基準パッドと実際のパッドのズレ量が最小となる座標を決定し、その座標系を用いて、検査対象パッドの測定針による接触測定を行った後の状態の検査を行い、針跡の合否を判定する。
【選択図】図4

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。特に、自動外観検査装置およびプローバーを用いたプローブ針跡の検査する工程を有するに半導体装置の製造方法に関する。
半導体ウェハ上に形成された半導体装置の製造プロセスにおいて、電気特性の検査のために該半導体装置内の電極パッドに電気特性検査用プローブ針を接触させ電気特性を測定するときに、プローブ針が電極パッドに正常に接触したかどうかを合否判定することを目的として、半導体装置をCCDカメラ等で撮像し、電極パッド内におけるプローブ針の針跡の有無、位置、大きさなどを全数の半導体装置について自動判別する工程がある(例えば、特許文献1、2を参照)。
特開2002−318263号公報 特開2009−239057号公報
電極パッド部の針跡検査において、基準電極パッド(測定針による接触測定前の状態)と、検査対象である実電極パッドの測定針による接触測定を行った後の状態とを比較する方法において、基準電極パッドの領域と実際の電極パッドの領域がずれると、二値化により、本来は電極パッド上の明るい点として白点となるべきところが、保護膜上になってしまい暗い点である黒点となってしまうので、正確な判定ができなくなってしまうという問題があった。
上記課題解決のために以下のような手段を用いた。
電極パッドに付けられたプローブ針の針跡を検査することを含む半導体装置の製造方法であって、基準となるアライメントパターンに対して、それぞれの基準電極パッドの画素領域の位置座標を決めるステップと、前記基準電極パッドの画素領域の位置座標より任意の画素数だけ内側に判定領域を設けるステップと、前記判定領域を任意の数にて分割するステップと、前記分割された判定領域における画像データを任意の閾値にて2値化するステップと、前記分割された判定領域における2値化データにおける白点数または黒点数をかぞえ予め決めた規格値と比較し判定するステップと、前記判定結果により基準電極パッドと実電極パッドとの位置ずれを確認するステップと、前記位置ずれに基づいて前記基準電極パッドの位置座標を変更して前記基準電極パッドと前記実電極パッドを重畳させるステップと、前記実電極パッド内のプローブ針跡の適否を検査するステップからなることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
上記手段により、電極プロープ針跡が適切にパッド内に形成されて、電気特性が測定された半導体装置を選別し、製造できる。
検査対象のチップにおけるアライメントパターンと電極パッドの関係を示す概念図である。 基準画像におけるアライメントパターンと電極パッドの位置座標の関係を示す概念図である。 基準画像における基準電極パッドと実際の実電極パッドの位置座標の関係を示す概念図である。 基準画像における基準電極パッドと実際の実電極パッドとの位置座標の関係を判定するための判定領域の位置関係を示す概念図である。
1個の半導体装置の中に矩形の電極パッドが4個形成されている場合の実施例について図を用いて説明する。
図1のように、1個の半導体装置1には、複数個の電極パッド11、12、13、14が形成されている。通常、画像データを取得して外観を検査する方法において、半導体装置1の画像データを取得後、半導体装置1の基準画像を作成する工程において、半導体装置1の中にある特徴的なパターンを選んで、アライメントパターン10として定義する。
複数個の電極パッドのうち代表して電極パッド11について、以下説明する。
図2のように、半導体装置1の基準画像において、まず、アライメントパターン10の範囲の座標を定義する。いまアライメントパターン10は矩形にとり、以下のような頂点の座標を持つとする。
10Aの座標=(X10A、Y10A)
10Bの座標=(X10B、Y10B)
10Cの座標=(X10C、Y10C)
10Dの座標=(X10D、Y10D)
続いて、基準電極パッド11の範囲の座標を定義する。そして、基準電極パッド11と同様に、電極パッド12、13、14についても範囲の座標を定義することとなる。
本発明における最適な座標の単位については、CCDカメラなどの撮像データの画素を座標の単位にすることが望ましいので、以後、座標と記述した場合、画素を単位とした座標を表すものとする。
図3は、アライメント後の基準電極パッド11と実電極パッド21との位置関係を図示したものである。アライメントマークを利用してアライメントを行っても、両者はアライメント許容範囲内で、ある程度ずれていることがある。基準電極パッド11の内側が当初画定された検査対象領域であるが、実電極パッド21の内側の領域と同一ではないため、基準電極パッドの内側領域と実電極パッドで重なっている部分については正しく検査されるが、非重畳部分では正しい検査が行われない。なお、ここで、本発明においては、実際の電極パッド21の全て範囲の座標について状態を正確に求めるものではないことに注意する必要がある。実際使用する上で問題となる可能性のある範囲についてのみ検査ができればよいのである。
図4は、半導体装置1の基準画像における基準電極パッド11の内側の領域に判定領域31を設けた図である。図のように、判定領域31は内側領域の外端部、すなわち外周部に設けられている。
本発明における最適な判定領域31の設定方法は、電極パッド11に対して、任意の画素分だけ内側に設定し、上下左右4つの判定領域31T、31L、31R、31BTに設定するものである。
例えば、以下の通りである。
11Aの座標=(X11A、Y11A)
11Bの座標=(X11B、Y11B)
11Cの座標=(X11C、Y11C)
11Dの座標=(X11D、Y11D)
判定領域31Tの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A、Y11A)、(X11D、Y11D)
(X11A、Y11A−α)、(X11D、Y11D−α)
判定領域31Lの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A、Y11A)、(X11A+β、Y11A)
(X11B、Y11B)、(X11B+β、Y11B)
判定領域31Rの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11D−γ、Y11D)、(X11D、Y11D)
(X11C−γ、Y11C)、(X11C、Y11C)
判定領域31BTの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11B、Y11B−δ)、(X11C、Y11C−δ)
(X11B、Y11B)、(X11C、Y11C)
ここで、α、β、γ、δは画素数を示し、整数で以下のような値をとる。
α=1、2、・・・、β=1、2、・・・。
γ=1、2、・・・、δ=1、2、・・・。
各判定領域の画素数(面積)は、下記のようになる。
上判定領域31Tの画素数(面積)=ABS(X11A−X11D)×α
左判定領域31Lの画素数(面積)=ABS(Y11A−Y11B)×β
右判定領域31Rの画素数(面積)=ABS(Y11C−Y11D)×γ
下判定領域31BTの画素数(面積)=ABS(X11B−X11C)×δ
撮像により得られた画像データは、一般的にn階調となっているが、ここで電極パッドに針跡が無い時の画像データを2値化したときに、電極パッド内が白点“0”になり、電極パッドの外周部分が黒点“1”になるように2値化の閾値を予め決めておき、その2値化の閾値を用いて、各判定領域31T、31L、31R、31BTの白点“0”または黒点“1”の数をかぞえる。基準画像における基準電極パッド11と実電極パッド21が一致していれば、各判定領域の白点数は、ほぼ同じ数となるが、基準画像における基準電極パッド11と実電極パッド21がずれている場合には、ある判定領域の白点数“0”が少なくなり黒点数“1”の数が多くなる。その場合には、ずれている方向に基準画像における基準電極パッド11の座標を1画素分ずらしてあげ、再度、各領域の白点“0”または黒点“1”の数をかぞえ、上下左右の各判定領域における白点数が、ほぼ同じ数となるまで、繰り返し実施し、基準画像における基準電極パッド11の座標を決定させる。このとき、繰り返し数については、2回もしくは3回と予め決めておく必要がある。上下左右の各判定領域における白点数が同じになった時点で、基準電極パッド11と実電極パッド21の内側領域が完全に重畳したとみなされ、実電極パッド21の内側の全領域が、検査領域となる。
図4に示すように、基準電極パッド11に対し実電極パッド21が右下にずれている場合について説明する。
最初に定義された基準画像における電極パッド11の座標は下記のようになる。
11Aの座標=(X11A、Y11A)
11Bの座標=(X11B、Y11B)
11Cの座標=(X11C、Y11C)
11Dの座標=(X11D、Y11D)
判定領域31の座標は、下記のようになる。
判定領域31Tの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A、Y11A)、(X11D、Y11D)
(X11A、Y11A−α)、(X11D、Y11D−α)
判定領域31Lの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A、Y11A)、(X11A+β、Y11A)
(X11B、Y11B)、(X11B+β、Y11B)
判定領域31Rの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11D−γ、Y11D)、(X11D、Y11D)
(X11C−γ、Y11C)、(X11C、Y11C)
判定領域31BTの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11B、Y11B−δ)、(X11C、Y11C−δ)
(X11B、Y11B)、(X11C、Y11C)
ここで、α、β、γ、δは整数であり、画素数を示し、以下のような値をとる。
α=1、2、・・・、β=1、2、・・・。
γ=1、2、・・・、δ=1、2、・・・。
各領域の白点“0”または黒点“1”の数をかぞえて、仮に領域31Tと領域31Lの方向にずれていることがわかった場合には、基準電極パッド11の座標を右下方向に1画素分ずらしてあげることになるが、その場合の座標は下記のようになる。
11Aの新しい座標=(X11A+1、Y11A−1)
11Bの新しい座標=(X11B+1、Y11B−1)
11Cの新しい座標=(X11C+1、Y11C−1)
11Dの新しい座標=(X11D+1、Y11D−1)
また、判定領域31の新しい座標は、下記のようになる。
判定領域31Tの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A+1、Y11A−1)、(X11D+1、Y11D−1)
(X11A+1、Y11A−1−α)、(X11D+1、Y11D−1−α)
判定領域31Lの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11A+1、Y11A−1)、(X11A+1+β、Y11A−1)
(X11B+1、Y11B−1)、(X11B+1+β、Y11B−1)
判定領域31Rの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11D+1−γ、Y11D−1)、(X11D+1、Y11D−1)
(X11C+1−γ、Y11C−1)、(X11C+1、Y11C−1)
判定領域31BTの範囲:下記の4座標で囲まれた領域
(X11B+1、Y11B−1−δ)、(X11C+1、Y11C−1−δ)
(X11B+1、Y11B−1)、(X11C+1、Y11C−1)
ここで、α、β、γ、δは整数であり、画素数を示し、以下のような値をとる。
α=1、2、・・・、β=1、2、・・・。
γ=1、2、・・・、δ=1、2、・・・。
ここで、再度各判定領域の白点“0”または黒点“1”の数をかぞえて、各判定領域における白点数が同じになれば、基準電極パッドと実電極パッドが完全に重畳したと判定する。未だ、ずれていれば、図の右下方向にさらに1画素分ずらして、上記同様に画素数をかぞえる。そうして、上下左右の各判定領域における白点数が同じになった時点で、基準電極パッド11と実電極パッド21の内側領域が完全に重畳したとみなされ、実電極パッド21の内側の全領域が、検査領域とする準備が完成する。その後、実電極パッド内に付けられたプローブ針跡を検査することで、プローブ針跡の良否を確認できる。プローブ針跡検査においては、実電極パッドの内側領域の適切な領域に判定領域を設け、そこにおける白点と黒点の数をかぞえることで針跡の大きさや位置の適否を判定することができる。
以上では、基準電極パッドに対し実電極パッドがずれていることを前提に説明を行ったが、ずれて1回目の判定で、ずれていないと判断される場合もあり、その場合は、次のプローブ針跡検査工程に移行することができる。
本発明は半導体装置(半導体集積回路)が形成されたウエハ(半導体基板)の外観検査を行う外観検査装置もしくは電気特性を評価するプローバー装置を用いた半導体装置の製造方法であり、特に半導体装置の電極パッド内に生じた電気特性検査用プローブ針の針跡箇所の検出を行う装置を利用したものである。
1 基準画像における半導体装置
10 基準画像におけるアライメントパターン
10A、10B、10C、10D 基準画像におけるアライメントパターンの領域を示す座標
11、12、13、14 基準画像における基準電極パッド
11A、11B、11C、11D 基準画像における基準電極パッドの領域を示す座標
21 実際のチップにおける実電極パッド
21A、21B、21C、21D 実際のチップにおける実電極パッドの領域を示す座標
31 基準画像における基準電極パッドと実際のチップにおける実電極パッドの位置関係を判定するための判定領域
31T 上判定領域
31L 左判定領域
31R 右判定領域
31BT 右判定領域

Claims (2)

  1. 電極パッドに付けられたプローブ針の針跡を検査することを含む半導体装置の製造方法であって、
    基準となるアライメントパターンに対して、基準電極パッドの画素領域の位置座標を決めるステップと、
    前記基準電極パッドの画素領域の位置座標より定められた画素数だけ内側に判定領域を設けるステップと、
    前記判定領域を任意の数にて分割するステップと、
    前記分割された判定領域における画像データを定められた閾値にて二値化して二値化データとするステップと、
    前記分割された判定領域における前記二値化データにおける白点数または黒点数をかぞえ予め決めた規格値と比較し判定するステップと、
    前記白点数または黒点数と前記規格値との比較判定結果により基準電極パッドと実電極パッドとの位置ずれを確認するステップと、
    前記位置ずれに基づいて前記基準電極パッドの位置座標を変更して前記基準電極パッドと前記実電極パッドを重畳させるステップと、
    前記実電極パッド内のプローブ針跡の適否を検査するステップと、
    からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記プローブ針跡の適否を検査するステップは、
    前記実電極パッドの内側領域に第2の判定領域を設けるステップと、
    前記第2の判定領域における白点と黒点の数をかぞえるステップと、
    を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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