JP5106202B2 - Semiconductor wafer appearance inspection method and apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体チップの電気的特性検査によりその電極パッド上に形成される針痕の有無や形状の異常の検出をおこなう外観検査において、電極パッドが存在する部分のみ撮像することで、高速に検査を行うことを特徴とする半導体ウェハ外観検査方法およびそれを備えた装置に関する。
[背景技術]
The present invention provides a visual inspection performed whether or abnormality detection of the shape of the needle marks formed on its electrode pad by inspecting electrical characteristics of the semiconductor chip, by imaging only part where the electrode pads are present, high speed The present invention relates to a semiconductor wafer appearance inspection method and an apparatus including the same.
[Background]
半導体ウェハに形成された半導体チップの電気的特性を検査するために、通常、当該半導体チップ内の電極パッドは、検査用のプローブの針を刺すことにより通電される。多く、電極パッドはアルミニウムから成り、検査用プローブは通電を確保するために、相当程度の力で電極パッドに押し当てられる。それによって、電極パッドには電気的特性検査用プローブによる針痕が形成される。 In order to inspect the electrical characteristics of a semiconductor chip formed on a semiconductor wafer, the electrode pads in the semiconductor chip are usually energized by inserting a probe needle for inspection. Many, electrode pads are made, et al or aluminum, pressed against the order inspection probe is to ensure energization, at considerable force to the electrode pad. As a result, needle marks are formed on the electrode pads by the electrical characteristic inspection probe.
ところで、これら電気的特性検査が完了した後の検査用プローブによる針痕が形成された電極パッドを含む半導体ウェハを、その後の工程へ送るに際し、半導体チップ上のパターン欠陥の検査の他に、この電極パッドの検査もおこなう。例えば、半導体チップ上の電極パッド部を撮像装置で撮像を行い、撮像した画像に対して画像処理等を施し、電極パッド上にある針痕の有無や形状の異常その他異物の検出を行う。 By the way, in addition to the inspection of pattern defects on the semiconductor chip, when the semiconductor wafer including the electrode pad formed with the needle marks by the inspection probe after the electrical characteristic inspection is completed is sent to the subsequent process, Inspect electrode pads. For example, it captures an image by the imaging device electrode pads of the semiconductor chip, performs image processing on the captured image, and detects the abnormality other foreign matter in the presence and shape of probe marks located on the electrode pad.
電極パッドを撮像するために、半導体チップ上のパターン欠陥の検査等と同様で、半導体ウェハを載せたステージ等を一定方向に走査し画像を撮像する。例えば、図4の様に記載された矢印に沿って走査し、画像を撮像する。この場合、電極パッドが半導体チップ上で形成されていない部分があったとしても走査が必要となる。例えば、近年、電極パッドが半導体チップ上の周辺4辺近傍にのみ形成され、中央部分には形成されていないような半導体チップも存在し、そのような半導体チップでは、中央部分の画像の撮像は必要ないため、無駄な走査となり、検査時間の遅延をもたらしている。 In order to image the electrode pad, a stage or the like on which a semiconductor wafer is mounted is scanned in a certain direction in the same manner as in the inspection of a pattern defect on a semiconductor chip. For example, the image is scanned by scanning along an arrow described as shown in FIG. In this case, even if there is a portion where the electrode pad is not formed on the semiconductor chip, scanning is required. For example, in recent years, there are semiconductor chips in which electrode pads are formed only in the vicinity of the four sides on the periphery of the semiconductor chip and not in the central portion. With such a semiconductor chip, an image of the central portion is captured. Since it is not necessary, the scan becomes useless, and the inspection time is delayed.
また、特許文献1に示す電極パッドの「針痕読取装置および針痕読取方法」に記載の電気的特性検査工程に関する出願は、上記の様な電極パッド上の針痕の位置を高速に判定する装置および方法に関する出願である。それに対し、本発明は、電極パッドが形成されている部分のみを選択して走査することで、無駄なく走査を行うことによる検査の高速化に関する発明であり、異なる発明の出願である。
The determination application relating to electrical characteristic inspection process described in "probe mark reading apparatus and probe mark reading method" of the electrode pad shown in
上記の様に、本発明に於いては、電極パッドを撮像するために、半導体チップ上のパターン欠陥の検査等と同様で、半導体ウェハを載せたステージ等を一定方向に走査し画像を撮像する。この場合、電極パッドが半導体チップ上で形成されていない部分があったとしても走査が必要となり、検査時間の遅延をもたらしている。そのステージ等の走査方向を半導体チップ上の電極パッドが形成されている部分のみ走査し、電極パッド部分を撮像することにより、無駄な走査を行うことなく、高速に検査を行うことを可能にした外観検査方法及び外観検査装置を考察した。 As described above, in the present invention, in order to take an image of the electrode pad, the stage on which the semiconductor wafer is mounted is scanned in a certain direction in the same manner as the inspection of the pattern defect on the semiconductor chip and the image is taken. . In this case, even if there is a portion where the electrode pad is not formed on the semiconductor chip, scanning is necessary, resulting in a delay in inspection time. By scanning only the part where the electrode pad is formed on the semiconductor chip in the scanning direction of the stage, etc., and imaging the electrode pad part, it is possible to perform inspection at high speed without performing unnecessary scanning. The appearance inspection method and the appearance inspection apparatus were considered.
請求項1および請求項2に記載の発明では、半導体チップの通電の為の電極パッド部に針をあて電気的特性検査を行った後、電極パッド上に形成される針痕の有無や形状の異常その他異物の検出をおこなうに際し、撮像装置における視野が、近隣に位置する半導体チップの電極パッドを撮像できる範囲である場合、近隣に位置する半導体チップを被い、複数のチップの電極パッド部を同時に撮像することで、高速に検査を行う方法と装置について提供する。
In the invention described in 請 Motomeko 1 and
従来の検査では、特定の方向のみに走査を行っているため、半導体チップ上の電極パッドが形成されていない部分まで走査を行ってしまうという問題があった。これを電極パッドが形成されている部分のみを走査することで、無駄なく走査を行えるため検査の高速化を行うことが出来る。さらに、隣り合う二つあるいはそれ以上の半導体チップの電極パッド部分を、同時に撮像を行うことによって、走査回数を削減することができ、高速化を図ることができる。 In the conventional inspection, since scanning is performed only in a specific direction, there is a problem in that scanning is performed up to a portion on the semiconductor chip where no electrode pad is formed. By scanning only the portion where the electrode pad is formed, scanning can be performed without waste, so that the inspection speed can be increased. Furthermore, by simultaneously imaging the electrode pad portions of two or more adjacent semiconductor chips, the number of scans can be reduced, and the speed can be increased.
図14に外観検査装置101の外観を示す。その構成は、図14の上部カバーを取り外した時点の図である図15を用いて説明する。外観検査装置101の中央には、検査用ステージ102を設け該検査用ステージ102上には、検査用カメラ103が具備されている。該検査用ステージ102への半導体ウェハ1の搬入搬出は、半導体ウェハ搬送ロボット104がおこなう。該半導体ウェハ搬送ロボット104は、外観検査装置101の端部に位置されている半導体ウェハ用カセット105に対し、検査が進むにつれ、逐次該半導体ウェハ1を入れ替える様にセットすることで、該半導体ウェハ1の搬出搬入を行っている。
FIG. 14 shows the appearance of the
図1は、半導体ウェハ1の外観図である。1枚の半導体ウェハ1には多くの半導体チップ2が搭載されている。その半導体チップ2の中に、図2に示す様に、半導体チップ2に通電するための電極パッド3が複数並んでいる。そこには、図2に示す様に、半導体チップ2の電気的特性試験を行われたことにより、電気的特性検査用プローブによる針痕4が残っている。その針痕4の概要を図3に示す。
FIG. 1 is an external view of a
前記の電気的特性検査によりその電極パッド3上に形成される針痕4の有無や形状の異常の検出をおこなう外観検査装置101において、検査用ステージ102は図4に示す矢印の方向に走査し、撮像装置で画像を撮像した場合、図5のような電極パッド3が半導体チップ2上の周囲の4辺近傍にのみ形成され、且つ、中央部分には形成されていないような半導体チップ2では、図6に示すように電極パッド3が形成されていない部分まで走査を行うため、無駄な走査を行うことになり、検査時間に遅延をもたらしている。
In the
本発明では、検査用ステージ102の図6および図7に示す矢印の走査方向L1,L2を電極パッド3が半導体チップ2上に形成されている部分のみ走査を行うことで、電極パッド3部分のみの撮像を行い、無駄な走査を行うことなく、高速に検査を行うことを可能にした方法及び装置を起案する。
In the present invention, only the portion where the
図5に示すような、電極パッド3が半導体チップ2上の周囲の4辺近傍にのみ形成され、中央部分には形成されていないような半導体チップ2では、電極パッド3が位置しない中央部分を走査し画像を撮像する必要はない。そのため、図7の様に半導体チップ2の周囲の4辺近傍のみを走査することで、電極パッド3部分のみ撮像することが可能となる。このように半導体チップ2の周囲の4辺近傍のみの走査を行うには、まず図8に示す矢印の方向に、半導体ウェハ1の横方向に電極パッド3が形成されている部分のみ走査を行う。これにより、図7に示す半導体チップ2の横方向の電極パッド3の画像が撮像できる。次に、図9に示す矢印の方向に半導体ウェハ1の縦方向に電極パッド3が形成されている部分のみ走査を行う。これにより、図7に示す矢印の方向に半導体チップ2の縦方向の電極パッド3の画像が撮像できる。以上の様に走査を行うことにより、図6に示す矢印の方向のような無駄な走査を行うことがなくなるため、高速に検査を行うことができる。
As shown in FIG. 5, in the
また、過去には背景技術に記載の様に、図12の矢印の方向で示す様に半導体チップ2ごとに画像の撮像を行ってきた。これは、半導体チップ2上のパターン欠陥の検査において、半導体チップ2ごと個別に検査を行っていたためである。しかしながら、本発明では、電極パッド3上に形成される針痕4の有無や形状の異常の検出が目的であるため、半導体チップ2ごと個別に画像の撮像を行う必要はない。そこで、図10や図11に示すように、検査用カメラ103の検査用カメラの視野CMに対し、隣り合う半導体チップ2の電極パッド3が同時に写る場合、この隣り合う半導体チップ2の電極パッド3を纏めて1回で撮像を行う。これにより、図12の様に半導体チップ2ごとに画像を撮像する場合に比べ、図13に示すように、隣り合う半導体チップ2の電極パッド3を纏めて1回で撮像することで走査回数を削減することができるため、結果として高速に検査を行うことができる。
In the past, as described in the background art, as shown by the direction of the arrow in FIG. This is because the inspection of the pattern defect on the
上記実施例では、検査用カメラ103の検査用カメラの視野CMに対し、隣り合う半導体チップ2の電極パッド3が同時に検査用カメラの視野CMに入る場合、この隣り合う半導体チップ2の電極パッド3を纏めて1回で撮像を行うことを提言したが、半導体チップ2の配列によっては、図17に示す様に、必ずしも隣り合う2列だけを1回で撮像するのではなく、時にさらに多列の電極パッド3を同時に撮像することも可能なケースが考えられる。その場合、広領域をまとめて撮像できるので、さらに高速に検査をおこなうことができる。
In the above embodiment, when the
次に、当該手法を用いて実際に外観検査をおこなった場合の従来例との検査時間の差違について、事例をもって説明する。図16に示す様に、半導体ウェハ1の中におよそ37の半導体チップ2が存在し、その個々の半導体チップ2が5×5検査用カメラの視野CMに分けられた場合について述べる。
Next, the difference in inspection time from the conventional example when an appearance inspection is actually performed using the method will be described with examples. As shown in FIG. 16, there will be described a case where there are approximately 37
1)通常の検査の検査時間: 半導体チップ個数 537回
半導体チップ撮像回数 13425回
半導体ウェハ走査回数 110回
外観検査時間 約148秒
2)今回の発明した方法を用いた場合の検査時間:
半導体チップ個数 537個
半導体チップ撮像回数 7458回
半導体ウェハ走査回数 61回
外観検査時間 約101秒
結果として、約32%検査時間が短縮された。
1) Normal inspection time: Number of semiconductor chips 537 times
Semiconductor chip imaging 13425 times
Semiconductor wafer scanning 110 times
Appearance inspection time Approx. 148 seconds 2) Inspection time when using the method invented this time:
Number of semiconductor chips 537
Semiconductor chip imaging 7458 times
Number of semiconductor wafer scans 61 times
Appearance inspection time: about 101 seconds As a result, the inspection time was reduced by about 32%.
従来の検査では、図6に記載の矢印が示す様に、特定の方向のみに走査を行っていたため、半導体チップ2上の電極パッド3が形成されていない部分まで走査を行っていた。本発明では、半導体ウェハの電極パッド3が形成されている部分のみを走査することが可能とするため、図15に示す検査用ステージ102が図8,図9の矢印が示す様に2軸の方向へ自在に走査する構成とし電極パッド3が存在する検査用カメラ103を用いて撮像する場合に、必要とする部分のみに無駄無く走査を行える様に改良を加え、外観検査の高速化を可能とした。さらに、半導体ウェハ1上の隣り合う二列あるいはそれ以上の列の半導体チップ2の電極パッド3を、同時に検査用カメラ103にて撮像を行うことによって、走査回数を削減することができ、高速化を図ることを可能とした。
In the conventional inspection, as indicated by the arrows shown in FIG. 6, since the scanning is performed only in a specific direction, the scanning is performed up to the portion on the
1 半導体ウェハ
2 半導体チップ
3 電極パッド
4 針痕
5 保護膜
6 配線パターン
7 針
CM 検査用カメラの視野
L1 走査方向1
L2 走査方向2
N1 検査時の平行走査方向
H1 検査時の垂直走査方向
101 外観検査装置
102 検査用ステージ
103 検査用カメラ
104 半導体ウェハ搬送ロボット
105 半導体ウェハ用カセット
DESCRIPTION OF
N1 Parallel scanning direction during inspection H1 Vertical scanning direction during
Claims (2)
撮像装置における視野が、近隣に位置する半導体チップの電極パッドを撮像できる範囲である場合、近隣に位置する半導体チップを被い、複数のチップの電極パッド部を同時に撮像し、検査を行うことを特徴とするウェハ外観検査方法。 After inspecting electrical characteristics against the needle electrode pads for the semiconductor chip energized, the wafer appearance inspection method for detecting an abnormality other foreign matter in the presence and shape of the needle marks formed on the electrode pad ,
When the field of view of the imaging device is within a range in which an electrode pad of a semiconductor chip located in the vicinity can be imaged, the semiconductor chip located in the vicinity is covered, and the electrode pad portions of a plurality of chips are simultaneously imaged and tested Characteristic wafer appearance inspection method.
、撮像装置における視野が、近隣に位置する半導体チップの電極パッドを撮像できる範囲である場合、近隣に位置する半導体チップを被い、複数のチップの電極パッド部を同時に撮像し、検査をおこなうことができることを特徴とするウェハ外観検査装置。 After inspecting electrical characteristics against the needle electrode pads for the semiconductor chip energized, the wafer inspection system for detecting an anomaly other foreign matter in the presence and shape of the needle marks formed on the electrode pad ,
When the field of view of the imaging device is within a range where the electrode pads of the semiconductor chip located in the vicinity can be imaged, the semiconductor chip located in the vicinity is covered, and the electrode pad portions of a plurality of chips are simultaneously imaged and inspected. A wafer visual inspection apparatus characterized in that
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