JP2014229635A - 半導体検査方法および半導体検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハ上に形成された複数のチップの電気的特性を簡易な手法で正確に測定可能とする。
【解決手段】半導体検査方法は、複数のチップが形成されたウエハの裏面側に、複数のチップの位置に合わせて形成された複数の孔を有する絶縁シートを貼り付ける工程と、絶縁シートが貼り付けられたウエハをダイシングして、絶縁シートが貼り付けられたままで複数のチップに個片化する工程と、ウエハ上の複数のチップのうち測定対象チップの上面の所定箇所にプローブを接触させるとともに、絶縁シートの対応する孔を通して測定対象チップの下面に別のプローブを接触させて、測定対象チップの電気的特性を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、プローブをチップに接触させて種々の電気的特性を測定する半導体検査方法および半導体検査装置に関する。

ウエハ上には多数のチップが形成されており、従来は、ウエハ上の個々のチップの電気的特性を測定した後に、ウエハをダイシングして個々のチップに個片化していた。

ダイシング前のウエハの状態で電気的測定を行うと、ウエハ内の測定対象チップ上の所定箇所に正確にプローブを接触させて測定を行えるという利点があるが、電気的特性の測定後にダイシングを行う際に、ダイシング時のダメージにより、新たな不良が発生し、ウエハの状態では良品であったチップがダイシング後に不良となるおそれがあり、このような不良を検出できないという問題がある。

また、チップのオン抵抗を下げるために、ウエハの厚さを薄くすると、ウエハの反りによって搬送トラブルが起きやすくなる上に、ダイシングの際にウエハの割れや欠け等の障害も起きやすくなる。

さらに、ウエハの状態で電気的動特性試験を行うと、被測定対象チップの破壊による影響が他のチップにも及んで、短絡電流が流れる等して他のチップを破壊してしまうおそれがある。

特開２０１１−９１２８６号公報 特開２００７−２８１０５１号公報 特開２００３−８４０４０号公報

本実施形態は、ウエハ上に形成された複数のチップの電気的特性を簡易な手法で正確に測定できる半導体検査方法および半導体検査装置を提供するものである。

本実施形態に係る半導体検査方法では、複数のチップが形成されたウエハの裏面側に、前記複数のチップの位置に対応して設けられた複数の孔を有する絶縁シートを貼り付ける工程と、
前記絶縁シートが貼り付けられた前記ウエハをダイシングして、前記絶縁シートが貼り付けられたままで前記複数のチップに個片化する工程と、
前記ウエハ上の複数のチップのうち測定対象チップの上面の所定箇所にプローブを接触させるとともに、前記絶縁シートの対応する孔を通して前記測定対象チップの下面に別のプローブを接触させて、前記測定対象チップの電気的特性を測定する工程と、を備える。

ウエハ１のダイシングと検査に用いるフラットリング２とダイシングシート３の配置を示す図。 ウエハ１をダイシングシート３に貼り付けた状態を示す図。 フラットリング２を介してウエハ１とダイシングシート３を貼り付けてダイシングした状態を示す斜視図。 ウエハ１の水平面方向から見た図。 一実施形態に係る半導体検査システム１０の概略構成を示すブロック図。 図５の半導体検査システム１０の処理動作の一例を示すフローチャート。 ウエハ貼り付け装置１１の内部構成の一例を示すブロック図。 ダイシング装置１２の内部構成の一例を示すブロック図。 測定装置１３の内部構成の一例を示すブロック図。 マウンタ装置１４の内部構成の一例を示すブロック図。 ウエハ１上の複数のチップ４にプローブ５を接触する例を示す斜視図。 図１１の例を水平方向から見た図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態は、多数のチップが形成されたウエハをダイシングして個片化し、その後に電気的特性の検査を行うものである。図１はウエハ１のダイシングと検査に用いるフラットリング（平板状リング）２とダイシングシート（絶縁シート）３の配置を示す図である。図示のように、フラットリング２の裏面側にダイシングシート３が貼り付けられ、フラットリング２の表面側からダイシング前のウエハ１がダイシングシート３に貼り付けられる。

フラットリング２は、中央部に開口部２ａが形成された平板であり、その内径はウエハ１の外径よりも大きく、ダイシングシート３の外径よりも小さい。フラットリング２の裏面側にダイシングシート３が貼り付けられて、フラットリング２の外径よりも外側にはみ出したダイシングシート３の部分は、必要に応じて切り取られる。フラットリング２は、例えばステンレス等の金属材料で形成されている。

ダイシングシート３の基材は、例えば樹脂である。ダイシングシート３は、樹脂基材の両面に粘着材または紫外線硬化材を付着させたものである。

ダイシングシート３には、ウエハ１上の各チップ４の位置に対応づけて孔３ａが形成されている。すなわち、ダイシングシート３には、ウエハ１上のチップ４の数分の複数の孔３ａが形成されている。この孔３ａは、テスタのプローブをウエハ１の裏面に接触させることが可能なサイズの径を有する。

図２はフラットリング２にダイシングシート３を貼り付けるとともに、フラットリング２の開口部２ａを介してウエハ１をダイシングシート３に貼り付けた状態を示す図である。図示のように、フラットリング２の裏面側にダイシングシート３が貼り付けられるため、フラットリング２の中央部の開口部２ａからダイシングシート３が露出されることになる。この露出部分にウエハ１が上方から貼り付けられる。

後述するように、本実施形態では、フラットリング２を介してウエハ１とダイシングシート３を貼り付けた状態で、ウエハ１をダイシングする。ただし、テスタによる検査が終了するまでは、ウエハ１からチップ４単位での取り出しは行わない。

図３はフラットリング２を介してウエハ１とダイシングシート３を貼り付けてダイシングした状態を示す斜視図、図４はウエハ１の水平面方向から見た図である。これらの図にように、チップ４の略中央部に孔３ａが位置するように、ウエハ１とダイシングシート３が位置決めされて、ダイシングされる。チップ４の裏面側は通常はその全面にわたって接地パターンや電源パターンが形成されているため、孔３ａを通して裏面側からプローブ５をチップ４の裏面に接触させると、接地パターンや電源パターンに接続させることができる。表面電極の位置を正確に当てるため、画像処理で、チップ４の電極位置を認識して補正後、電気的特性を測定したい箇所にプローブ５を正確に接触させる必要がある。

図４では、一つのチップ４に対して、片面側３本のプローブ５を接触させる例を示しているが、接触させるプローブ５の本数には特に制限はない。一つのチップ４の複数箇所の電気的特性を同時に測定したい場合は、測定ポイントの数に応じて複数のプローブ５をチップ４に接続すればよい。

図５は一実施形態に係る半導体検査システム１０の概略構成を示すブロック図である。図５の半導体検査システム１０は、ウエハ貼り付け装置１１と、ダイシング装置１２と、測定装置１３と、マウンタ装置１４とを備えている。このうち、マウンタ装置１４を除くウエハ貼り付け装置１１と、ダイシング装置１２と、測定装置１３とで、半導体検査装置１５が構成される。

ウエハ貼り付け装置１１は、図１および図２で示したように、フラットリング２を介してダイシングシート３とウエハ１を位置決めして貼り付ける処理を行う。

ダイシング装置１２は、図３に示したように、ダイシングシート３に貼り付けられた状態でウエハ１をダイシングする。

測定装置１３は、ダイシングシート３に貼り付けられてダイシングされたウエハ１内の個々のチップ４の電気的特性を測定する。

マウンタ装置１４は、電気的特性の測定が終了したウエハ１内の良品チップ４を回路基板にマウントする。

図６は図５の半導体検査システム１０の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、ウエハ貼り付け装置１１を用いて、フラットリング２にダイシングシート３を貼り付けて、フラットリング２の中央部の開口部２ａから露出されるダイシングシート３にウエハ１を貼り付ける（ステップＳ１）。このとき、ダイシングシート３内の孔３ａ位置を、ウエハ１内の対応するチップ４と位置合わせして、ダイシングシート３にウエハ１を貼り付ける。

次に、ダイシング装置１２を用いて、ダイシングシート３に貼り付けられたウエハ１をダイシングする（ステップＳ２）。

次に、測定装置１３を用いて、ダイシングされたウエハ１内の測定対象チップ４にテスタのプローブ５を接続する（ステップＳ３）。測定対象チップ４の上面側は測定対象ポイントにプローブ５を接触させ、測定対象チップ４の下面側はダイシングシート３の孔３ａを通して下方からプローブ５をチップ４下面に接触させて、測定対象チップ４の検査すなわち電気的特性を測定する（ステップＳ４）。測定結果は、ＭＡＰデータとして、各チップ４の位置情報とともに格納しておく。

次に、マウンタ装置１４を用いて、リードフレーム上にチップ４を実装する（ステップＳ５）。このとき、ＭＡＰデータを参照して、良品チップ４を実装する。

図７はウエハ貼り付け装置１１の内部構成の一例を示すブロック図である。図７のウエハ貼り付け装置１１は、ウエハ供給部２１と、ウエハ位置決め部２２と、フラットリング供給部２３と、ダイシングシート供給部２４と、画像処理部２５と、ウエハ貼り付け部２６と、収納部２７と、シートカット機構２８と、制御部２９とを有する。制御部２９は、ウエハ貼り付け装置１１内の各部を制御する。

ウエハ供給部２１は、全面にチップ４が形成されてまだダイシングされていないウエハ１を供給する。ウエハ位置決め部２２は、供給されたウエハ１を所定位置に位置決めする。

フラットリング供給部２３は、ダイシングおよび検査時に利用するフラットリング２を供給する。フラットリング２は、ウエハ１のサイズが同じである場合は、過去に使用したものを流用可能である。

ダイシングシート供給部２４は、ウエハ供給部２１が新たなウエハ１を供給するタイミングに合わせて、新たなダイシングシート３を供給する。ダイシングシート３は、個々のウエハ１ごとに別個に必要となる。

画像処理部２５は、供給されたウエハ１、フラットリング２、およびダイシングシート３を位置決めのために撮影し、その撮影画像を解析して、位置ずれ量を検出する。ウエハ貼り付け部２６は、画像処理部２５の画像処理結果を確認しながら、ウエハ１とダイシングシート３との位置合わせを行って、フラットリング２を介してウエハ１とダイシングシート３を貼り付ける。

収納部２７は、ウエハ１とダイシングシート３が貼り付けられたフラットリング２を収納する。その際、シートカット機構２８は、ダイシングシート３の縁部をダイシングシート３の外径に合わせて切り取る。

図８はダイシング装置１２の内部構成の一例を示すブロック図である。図８のダイシング装置１２は、フラットリング供給部３１と、フラットリングプリアライメント部３２と、ダイシングステージ３３と、切削水供給部３４と、スピンドル部３５と、画像処理部３６と、収納部３７と、制御部３８とを有する。制御部３８は、ダイシング装置１２内の各部を制御する。

フラットリング供給部３１は、ウエハ１とダイシングシート３が貼り付けられたフラットリング２を収納部３７から取り出して、フラットリングプリアライメント部３２に供給する。

フラットリングプリアライメント部３２は、ウエハ１とダイシングシート３が貼り付けられたフラットリング２をダイシングステージ３３上で位置合わせする。

画像処理部３６は、ダイシングステージ３３上のフラットリング２周辺の画像を撮影して、その画像を解析する。スピンドル部３５は、画像処理結果に基づいてダイシングステージ３３の移動を制御して、フラットリング２の精密な位置合わせを行う。

位置合わせが終了すると、ダイシングステージ３３上のフラットリング２に切削水供給部３４から水を供給しながら、フラットリング２を介してダイシングシート３に貼り付けられたウエハ１がダイシングされる。ダイシングされたウエハ１は、ダイシングシート３とフラットリング２に貼り付けられたままで、収納部３７に収納される。

図９は測定装置１３の内部構成の一例を示すブロック図である。図９の測定装置１３は、ダイシング済フラットリング供給部４１と、フラットリングプリアライメント部４２と、画像処理部４３と、測定ステージ４４と、測定プローブ５と、テスタ４５と、制御部４６と、ＵＶ照射部４７と、収納部４８と、ＭＡＰデータ格納部４９とを有する。制御部４６は、図９の測定装置１３内の各部を制御する。

ダイシング済フラットリング供給部４１は、図８の収納部４８に収納してあるダイシング済みのフラットリング２を取り出して、フラットリングプリアライメント部４２に供給する。

フラットリングプリアライメント部４２は、ダイシング済みのフラットリング２を測定ステージ４４上に位置決めする。そして、画像処理部４３により測定ステージ４４を撮影して、その撮影画像を解析し、ウエハ１上の特定のパッドやパターンの位置を基準として位置ずれ量を検出し、その位置ずれ量に合わせて測定ステージ４４を移動させて、精密な位置合わせを行う。

位置合わせが終了すると、図２および図３に示したように、ウエハ１内の測定対象チップ４上の特定箇所に上方からプローブ５を接触させるとともに、このチップ４の下面の接地パターンや電源パターンに、フラットリング２の下方からダイシングシート３の孔３ａを介してプローブ５を接触させる。

次に、テスタ４５を用いて、測定対象チップ４の電気的特性の測定を行う。測定する電気的特性の具体的な内容は問わないが、例えば測定対象チップ４の静特性試験と動特性試験を行う。測定対象チップ４の測定結果は、ＭＡＰデータとしてＭＡＰデータ格納部４９に格納される。ＭＡＰデータは、測定対象チップ４のウエハ１上の位置情報と、良品か否かを示す情報とを含んでいる。

一つの測定対象チップ４についての測定が終わると、他の測定対象チップ４について同様の測定を行い、チップ４内のすべてのチップ４についてのＭＡＰデータがＭＡＰデータ格納部４９に格納される。

一つのウエハ１内のすべてのチップ４についての電気的特性の測定が終了すると、ＵＶ照射部４７は、ダイシングシート３に紫外線を照射し、ダイシングシート３とウエハ１との間の粘着力を弱める。収納部４８は、紫外線照射後のフラットリング２を、ダイシングシート３とウエハ１が貼り付けられたままで収納する。

図１０はマウンタ装置１４の内部構成の一例を示すブロック図である。図１０のマウンタ装置１４は、測定済フラットリング供給部５１と、フラットリングステージ５２と、マウントヘッド５３と、フレーム供給部５４と、フレーム搬送フィーダ５５と、マウント部５６と、リフロー部５７と、マウント済フレーム収納部５８と、制御部５９と、画像処理部６０とを有する。制御部５９は、図１０のマウンタ装置１４内の各部を制御する。

測定済フラットリング供給部５１は、図９の収納部４８に収納された測定済みのフラットリング２を取り出して、フラットリングステージ５２まで搬送する。マウントヘッド５３は、ＭＡＰデータに基づいて、良品チップ４をウエハ１から取り出す。

フレーム供給部５４は、チップ４を載せる台座となるリードフレームを供給する。フレーム搬送フィーダ５５は、フレーム供給部５４から供給されたリードフレームをマウント部５６まで搬送する。

マウント部５６は、マウントヘッド５３にマウントされたウエハ１から、良品のチップ４を取り出して、リードフレーム上に実装する。

リフロー部５７は、チップ４の各パッドとリードフレームとの結線を行い、結線済のリードフレームは、マウント済フレーム格納部５８に格納される。

このように、第１の実施形態では、ウエハ１上のチップ４の位置に合わせて孔３ａの開いたダイシングシート３を用意し、フラットリング２にダイシングシート３を貼り付けるとともに、フラットリング２の開口部２ａを通して露出されるダイシングシート３の孔３ａ位置に合わせてウエハ１を貼り付けた状態で、ウエハ１のダイシングを行い、その後にウエハ１上の測定対象チップ４の両面にプローブ５を接触させる。より具体的には、測定対象チップ４の下面にダイシングシート３の孔３ａを通してプローブ５を接触させて電気的特性の測定を行う。これにより、ウエハ１をダイシングした後、ダイシングシート３にウエハ１を接着させたままで、ウエハ１内のすべてのチップ４の電気的特性を測定でき、電気的特性の測定後にはダイシングを行う必要がなくなる。

また、ダイシングシート３に、ウエハ１上の各チップ４の位置に対応して孔３ａを設けるため、ダイシングシート３にウエハ１を貼り付けたままで、ダイシングと電気的特性の測定を行うことができ、測定時間を短縮できる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、ウエハ１内の個々のチップ４を順繰りに検査する例を説明したが、ウエハ１内の複数のチップ４を上下の電極の位置許容範囲で、同時に検査してもよい。

図１１はウエハ１上の複数のチップ４のそれぞれにプローブ５を接触する例を示す斜視図、図１２はこの例について水平方向から見た図である。

このとき、プローブ５が接触された複数のチップ４では、同じ電気的特性の測定を行ってもよいし、異なる電気的特性の測定を行ってもよい。また、同時に測定するチップ４の数についても特に制限はない。

このように、ダイシングシート３には、ウエハ１内の各チップ４に対応づけた孔３ａが形成されているため、複数のチップ４に同時並行的にプローブ５を接触させて、複数のチップ４の電気的特性を同時に測定でき、測定スループットを向上できる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ ウエハ、２ フラットリング、２ａ 開口部、３ ダイシングシート、３ａ 孔、４ チップ、５ プローブ、１０ 半導体検査システム、１１ ウエハ貼り付け装置、１２ ダイシング装置、１３ 測定装置、１４ マウンタ装置、１５ 半導体検査装置、２１ ウエハ供給部、２２ ウエハ位置決め部、２３ フラットリング供給部、２４ ダイシングシート供給部、２５ 画像処理部、２６ ウエハ貼り付け部、２７ 収納部、２８ シートカット機構、２９ 制御部、３１ フラットリング供給部、３２ フラとリングプリアライメント部、３３ ダイシングステージ、３４ 切削水供給部、３５ スピンドル部、３６ 画像処理部、３７ 収納部、３８ 制御部、４１ダイシング済フラットリング供給部、４２ フラットリングプリアライメント部、４３ 画像処理部、４４ 測定ステージ、４５ テスタ、４６ 測定ステージ、４７ ＵＶ照射部、４８ 収納部、４９ ＭＡＰデータ格納部、５１ 測定済フラットリング供給部、５２ フラットリングステージ、５３ マウントヘッド、５４ フレーム供給部、５５ フレーム搬送フィーダ、５６ マウント部、５７ リフロー部、５８ マウント済フレーム収納部、５９ 制御部、６０ 画像処理部

Claims (5)

1. 複数のチップが形成されたウエハの裏面側に、前記複数のチップの位置に対応して設けられた複数の孔を有する絶縁シートを貼り付ける工程と、
   前記絶縁シートが貼り付けられた前記ウエハをダイシングして、前記絶縁シートが貼り付けられたままで前記複数のチップに個片化する工程と、
   前記ウエハ上の複数のチップのうち測定対象チップの上面の所定箇所にプローブを接触させるとともに、前記絶縁シートの対応する孔を通して前記測定対象チップの下面に別のプローブを接触させて、前記測定対象チップの電気的特性を測定する工程と、を備える半導体検査方法。
2. 前記貼り付ける工程は、中央部に前記ウエハの外径よりも大きな径の開口部を有する平板状リングの裏面に、前記複数の孔が前記開口部内に露出されるように前記絶縁シートを貼り付けるとともに、前記平板状リングの表面側から、前記複数の孔のそれぞれが対応する前記チップに重なるように前記ウエハを前記絶縁シートに貼り付ける請求項１に記載の半導体検査方法。
3. 前記測定する工程は、２以上の測定対象チップのそれぞれについて、各チップの上面の所定箇所にそれぞれ対応するプローブを接触させるとともに、各チップの下面にそれぞれ対応するプローブを接触させて、各チップの電気的特性を測定する請求項１または２に記載の半導体検査方法。
4. 前記測定する工程は、前記２以上の測定対象チップのそれぞれの上面および下面に、それぞれ対応するプローブを接触させて、前記測定対象チップごとに異なる種類の電気的特性を測定する請求項３に記載の半導体検査方法。
5. 中央部にウエハの外径よりも大きな径の開口部を有する平板状リングと、
   前記開口部の径よりも大きな径を持ち、かつ前記ウエハに形成された複数のチップの位置に対応して設けられた複数の孔を有する絶縁シートと、
   前記平板状リングの裏面に、前記複数の孔が前記開口部内に露出されるように前記絶縁シートを貼り付けるとともに、前記平板状リングの表面側から、前記複数の孔のそれぞれが対応する前記チップに重なるように前記ウエハを前記絶縁シートに貼り付けた状態で、前記平板状リングを支持する支持部と、
   前記支持部で支持した状態で、前記絶縁シートを切断しないように前記ウエハをダイシングして、前記複数のチップに個片化するダイシングカッタと、
   個片化された前記複数のチップのうち、測定対象チップの上面の所定箇所にプローブを接触させるとともに、前記絶縁シートの孔を通して前記測定対象チップの下面に別のプローブを接触させて、前記測定対象チップの電気的特性を測定する測定部と、を備える半導体検査装置。

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