JP7338546B2

JP7338546B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP7338546B2
Application number: JP2020078527A
Authority: JP
Inventors: 広志山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2023-09-05
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: JP2021174904A

Description

本開示は、検査装置に関する。

特許文献１には、発光装置の特性試験またはダイボンド工程時に、線状欠陥集中領域で位置合わせする窒化物半導体発光装置の製造方法が開示されている。この方法では、欠陥集中領域をアライメントラインとして用いることで、チップ認識を行う。これにより、測定ステージへの窒化物半導体レーザ素子搬送のためのコレット吸着位置を決定する。

特開２００５－１７５２４７号公報

特許文献１の方法では、位置決めを行ったあとに測定ステージにチップを搬送している。このため、搬送後の位置ずれを補正できないおそれがある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、測定ステージ上での半導体チップの位置を正確に設定できる検査装置を得ることを目的とする。

本開示に係る検査装置は、半導体チップが搭載される測定ステージと、該測定ステージ上での該半導体チップの位置情報を取得するカメラと、該カメラが取得した該位置情報に基づき、該測定ステージの位置を補正する位置補正部と、該測定ステージに搭載された該半導体チップの特性を測定するプローブと、上面に該測定ステージが設けられたテーブルと、を備え、該テーブルは、該半導体チップが該カメラにより該位置情報を取得される位置から、該半導体チップが該プローブの直下となる位置まで該測定ステージを移動させ、該位置補正部は、該プローブと該半導体チップの電極パッドとが接触可能なように、該測定ステージの位置を補正し、該テーブルの上面での該測定ステージの位置を補正する。

本開示に係る検査装置では、測定ステージ上で半導体チップの位置合わせができる。従って、測定ステージ上での半導体チップの位置を正確に設定できる。

実施の形態１に係る検査装置の平面図である。実施の形態１に係る測定ステージの位置を補正する方法を説明する図である。実施の形態２に係る検査装置の平面図である。実施の形態２に係る検査装置の断面図である。実施の形態２で半導体チップが窪みに収納された状態を示す平面図である。実施の形態２で半導体チップが窪みに収納された状態を示す断面図である。実施の形態３に係る検査装置の平面図である。実施の形態３に係る検査装置の断面図である。実施の形態３で半導体チップが窪みに収納された状態を示す平面図である。実施の形態３で半導体チップが窪みに収納された状態を示す断面図である。実施の形態４に係る検査装置の平面図である。実施の形態４に係る検査装置の正面図である。実施の形態４で半導体チップが移動した状態を示す平面図である。実施の形態４で半導体チップが移動した状態を示す正面図である。実施の形態４で第１壁が半導体チップに対して下方となるように測定ステージを傾けた状態を示す図である。実施の形態４で第２壁が半導体チップに対して下方となるように測定ステージを傾けた状態を示す図である。実施の形態５に係る検査装置の平面図である。実施の形態５でエアーを吹き付けている状態を示す図である。

各実施の形態に係る検査装置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に係る検査装置１００の平面図である。検査装置１００は、半導体チップ５０の特性を検査するチップテスターである。検査装置１００はテーブル１０を備える。テーブル１０はインデックステーブルと呼ばれる。テーブル１０は、平面視で円形である。

テーブル１０の上面には、複数の測定ステージ１１が設けられる。テーブル１０は、矢印８１に示される方向に回転することで、測定ステージ１１を移動させる。本実施の形態では、テーブル１０上に９０°間隔で４つの測定ステージ１１ａ～１１ｄが設けられている。

測定ステージ１１には、半導体チップ５０が搭載される。半導体チップ５０は例えばレーザーダイオードチップである。測定ステージ１１に搭載される前の半導体チップ５０は、へき開および分離された状態で供給シート７０上に並んでいる。半導体チップ５０はバー状である。半導体チップ５０は、コレットでピックアップされ、測定ステージ１１へ搬送される。測定ステージ１１には、第１位置１０ａにおいて供給シート７０から半導体チップ５０が供給される。

また、検査装置１００は、測定ステージ１１上での半導体チップ５０の位置情報を取得するカメラ２２を備える。カメラ２２は、第１位置１０ａの測定ステージ１１について、半導体チップ５０を撮影して位置情報を取得する。

検査装置１００は、測定ステージ１１に搭載された半導体チップ５０の特性を測定するプローブ２４を備える。プローブ２４は、第２位置１０ｂの測定ステージ１１の直上に設けられる。プローブ２４は例えば針状である。プローブ２４を半導体チップ５０の電極パッドに接触させることで、特性検査が実施される。検査装置１００内の予め定められた位置には、プローブユニットが設置される。プローブユニットはプローブ２４を有する。プローブユニットは、図２の矢印８０に示されるように、例えばメカシリンダーによって上下運動する。これにより、プローブ２４は半導体チップ５０と接触する。

テーブル１０は、半導体チップ５０がカメラ２２により位置情報を取得される第１位置１０ａから、半導体チップ５０がプローブ２４の直下となる第２位置１０ｂまで測定ステージ１１を移動させる。測定ステージ１１ｂがプローブ２４の直下に配置された状態で、測定ステージ１１ａ上の半導体チップ５０はカメラ２２により位置情報を取得される。テーブル１０は９０°ずつ回転する。これにより、半導体チップ５０の搬送、撮影および測定が繰り返される。

図２は、実施の形態１に係る測定ステージ１１の位置を補正する方法を説明する図である。検査装置１００は、演算部２８と位置補正部２６とを備える。位置補正部２６は、カメラ２２が取得した半導体チップ５０の位置情報に基づき、測定ステージ１１の位置を補正する。位置補正部２６は、測定ステージ１１の各々に設けられる。位置補正部２６は、テーブル１０の上面での測定ステージ１１の位置を補正する。演算部２８は測定ステージ１１の位置を補正するための各種の演算を行う。

供給シート７０から測定ステージ１１へ搬送された半導体チップ５０の向きおよび位置には、バラツキが生じる。このバラツキは、例えば供給シート７０から半導体チップ５０をピックアップする際および半導体チップ５０の測定ステージ１１への受け渡しの際に発生する。半導体チップ５０の受け渡しの際のバラツキは、例えば測定ステージ１１に半導体チップ５０を置く時のコレットの真空状態の解除、および、測定ステージ１１の吸着開始により発生する。

このように、半導体チップ５０は測定ステージ１１上でランダムな方向および位置に配置される。カメラ２２は、位置情報として半導体チップ５０の角度および位置データを取得する。演算部２８は、取得した位置情報から半導体チップ５０が予め定められた角度および位置に配置されるための必要な位置補正量を算出する。演算部２８は、位置補正量を位置補正部２６に転送する。

位置補正部２６は、例えば位置補正制御用のモーターを有する。モーターは各測定ステージ１１の下に設けられる。図１に示されるように、位置補正部２６は測定ステージ１１の位置を、位置補正量に従って、ｘ、ｙ方向および回転方向８２に補正する。これにより、テーブル１０上での測定ステージ１１の位置が補正される。従って、上下運動するプローブ２４と接触可能なように、半導体チップ５０が位置決めされる。

半導体チップ５０の測定ステージ１１上での位置にバラツキが発生している場合、特に固定位置で上下運動を行っているプローブ２４は、半導体チップ５０の電極パッドに安定して当らないおそれがある。これに対し本実施の形態では、半導体チップ５０を測定ステージ１１に置いたあとに、位置補正を行う。半導体チップ５０はプローブが下降する前に、予め定められた位置に配置されるように位置決めされる。従って、測定ステージ１１上での半導体チップ５０の位置を正確に設定できる。

チップの位置決め方法として、ゲージングユニット等の位置決め用の治具を用いることが考えられる。ゲージングユニットは、半導体チップ５０と接触して、半導体チップ５０を測定ステージ上の予め定められた位置に寄せる。この場合、ゲージングユニットと半導体チップ５０の発光点とが接触すると、半導体チップ５０がダメージを受けるおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、カメラ２２による半導体チップ５０の画像認識データの取得および位置補正部２６による位置決めにより、半導体チップ５０にゲージングユニットを接触させることなく位置決めができる。従って、位置決め用の治具との接触による半導体チップ５０の特性および品質の劣化を抑制できる。このため、安定してプローブ２４と半導体チップ５０を接触させることが可能となる。

本実施の形態の変形例として、テーブル１０に設けられる測定ステージ１１の数は１つ以上であれば良い。また、本実施の形態では、カメラ２２での撮影は第１位置１０ａで実施され、測定ステージ１１の位置補正は第２位置１０ｂで実施された。これに限らず、カメラ２２での撮影と測定ステージ１１の位置補正は同じ位置で実施されても良い。また、本実施の形態ではテーブル１０は回転することで測定ステージ１１を移動させた。これに限らず、テーブル１０は測定ステージ１１を例えば直線状に移動させても良い。また、第２位置１０ｂからさらに回転した位置において、別の検査または測定ステージ１１からの半導体チップ５０の回収が行われても良い。

これらの変形は、以下の実施の形態に係る検査装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る検査装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る検査装置２００の平面図である。図４は、実施の形態２に係る検査装置２００の断面図である。検査装置２００は測定ステージ２１１を備える。測定ステージ２１１は上面に半導体チップ５０が収納される窪み２１１ａが形成される。窪み２１１ａは平面視で四角形であり、半導体チップ５０に対応した形状である。

また、検査装置２００はスロープ状のチップ搬送部２３０を備える。チップ搬送部２３０は斜面２３１を有する。斜面２３１の下端は窪み２１１ａと隣接する。斜面２３１は、窪み２１１ａに近づくほど幅が狭まる。

斜面２３１には、コレットにより半導体チップ５０が搭載される。半導体チップ５０は矢印８３に示されるように、斜面２３１の上を自重によって滑っていく。この結果、半導体チップ５０は、チップ搭載位置である窪み２１１ａに収まる。図５は、実施の形態２で半導体チップ５０が窪み２１１ａに収納された状態を示す平面図である。図６は、実施の形態２で半導体チップ５０が窪み２１１ａに収納された状態を示す断面図である。

図６に示されるように、窪み２１１ａの直上にはプローブ２４が設けられる。プローブ２４は、上下運動により半導体チップ５０と接触する。これにより、プローブ２４は、窪み２１１ａに収納された半導体チップ５０の特性を測定する。

本実施の形態では、チップ搭載位置である窪み２１１ａに半導体チップ５０が収まることで、測定ステージ１１上での半導体チップ５０の位置を正確に設定できる。また、本実施の形態では、位置決めのために半導体チップ５０と位置決め用の治具を複数回接触させる必要がない。従って、発光点へのダメージを抑制でき、生産歩留および製品の品質を向上できる。

チップ搬送部２３０の構造は、図３、４に示されるものに限らない。例えば、斜面２３１の両側に、半導体チップ５０を窪み２１１ａに誘い込むための壁が設けられても良い。

また、実施の形態１と同様に、複数の測定ステージ２１１がテーブル１０の上に設けられても良い。この場合、例えば第１位置１０ａにおいてチップ搬送部２３０から窪み２１１ａに半導体チップ５０が供給され、第２位置１０ｂにおいて窪み２１１ａに収納された半導体チップ５０の特性がプローブ２４により測定されても良い。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る検査装置３００の平面図である。図８は、実施の形態３に係る検査装置３００の断面図である。本実施の形態では、チップ搬送部３３０の構造が実施の形態２と異なる。検査装置３００は測定ステージ３１１を備える。測定ステージ３１１は上面に半導体チップ５０が収納される窪み３１１ａが形成される。

また、検査装置３００はチップ搬送部３３０を備える。チップ搬送部３３０は斜面３３１を有する。斜面３３１の下端は窪み３１１ａと隣接する。斜面３３１はすり鉢状であり、半導体チップ５０を窪み３３１ａに誘い込む。

実施の形態２と同様に、斜面３３１には、コレットにより半導体チップ５０が搭載される。半導体チップ５０は矢印８４に示されるように、斜面３３１の上を自重によって滑っていく。この結果、半導体チップ５０は、チップ搭載位置である窪み３１１ａに収まる。図９は、実施の形態３で半導体チップ５０が窪み３１１ａに収納された状態を示す平面図である。図１０は、実施の形態３で半導体チップ５０が窪み３１１ａに収納された状態を示す断面図である。

図１０に示されるように、窪み３１１ａの直上にはプローブ２４が設けられる。プローブ２４は、上下運動により半導体チップ５０と接触する。これにより、プローブ２４は、窪み３１１ａに収納された半導体チップ５０の特性を測定する。

本実施の形態においても、チップ搭載位置である窪み３１１ａに半導体チップ５０が収まることで、測定ステージ１１上での半導体チップ５０の位置を正確に設定できる。また、実施の形態２と同様に、半導体チップ５０と位置決め用の治具を複数回接触させる必要がなく、発光点へのダメージを抑制できる。

また、実施の形態１と同様に、複数の測定ステージ３１１がテーブル１０の上に設けられても良い。この場合、例えば第１位置１０ａにおいてチップ搬送部３３０から窪み３１１ａに半導体チップ５０が供給され、第２位置１０ｂにおいて窪み３１１ａに収納された半導体チップ５０の特性がプローブ２４により測定されても良い。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る検査装置４００の平面図である。図１２は、実施の形態４に係る検査装置４００の正面図である。検査装置４００は、測定ステージ４１１を備える。測定ステージ４１１の上面には、第１壁４４１と第２壁４４２が設けられる。第１壁４４１は、平面視で第１方向に延びる。第２壁４４２は、平面視で第１方向と交差する第２方向に延びる。第１方向と第２方向は直交する。第１壁４４１と第２壁４４２は、例えば測定ステージ４１１の隅に設けられる。第１壁４４１と第２壁４４２は、例えば半導体チップ５０と同程度の厚みを有する。

測定ステージ４１１の上面には、コレットにより半導体チップ５０が搭載される。検査装置４００は、後述するように、測定ステージ４１１の上面に搭載された半導体チップ５０を、第１壁４４１および第２壁４４２と接する位置まで移動させるチップ移動部４４５、４４６を備える。

図１３は、実施の形態４で半導体チップ５０が移動した状態を示す平面図である。図１４は、実施の形態４で半導体チップ５０が移動した状態を示す正面図である。プローブ２４は、測定ステージ４１１に搭載された半導体チップ５０の特性を測定する。プローブ２４は、半導体チップ５０が第１壁４４１および第２壁４４２と接した状態で、半導体チップ５０の直上に設けられる。これにより、半導体チップ５０の特性の測定が実施可能となる。

次に、チップ移動部４４５、４４６について説明する。チップ移動部４４５、４４６は、測定ステージ４１１の下に設けられる。チップ移動部４４５、４４６は、例えば測定ステージ４１１を傾けるためのシリンダーである。

まず、チップ移動部４４５は、測定ステージ４１１の上面に半導体チップ５０が搭載された状態で、第１壁４４１が半導体チップ５０に対して下方となるように測定ステージ４１１を傾ける。図１５は、実施の形態４で第１壁４４１が半導体チップ５０に対して下方となるように測定ステージ４１１を傾けた状態を示す図である。チップ移動部４４５が上下に動くことにより、測定ステージ４１１が傾く。これにより、半導体チップ５０が測定ステージ４１１上を自重で滑り、第１壁４４１と接触する位置まで移動する。

次に、チップ移動部４４６は、第２壁４４２が半導体チップ５０に対して下方となるように測定ステージ４１１を傾ける。図１６は、実施の形態４で第２壁４４２が半導体チップ５０に対して下方となるように測定ステージ４１１を傾けた状態を示す図である。チップ移動部４４６が上下に動くことにより、測定ステージ４１１が傾く。これにより、半導体チップ５０が測定ステージ４１１上を自重で滑り、第２壁４４２と接触する位置まで移動する。

このように、チップ移動部４４５、４４６は、第１壁４４１と第２壁４４２が形成する角と、半導体チップ５０の角部が接触するように、半導体チップ５０を移動させる。これにより、位置決めが完了する。

本実施の形態においても、半導体チップ５０を第１壁４４１および第２壁４４２と接する位置まで移動させることで、測定ステージ１１上での半導体チップ５０の位置を正確に設定できる。また、半導体チップ５０と位置決め用の治具の接触の回数を抑制でき、発光点へのダメージを抑制できる。

第１壁４４１および第２壁４４２の形状は図１１、１２に示されるものに限らない。例えば、第１方向と第２方向は半導体チップ５０の形状に応じて変わっても良い。また、第１壁４４１および第２壁４４２の高さは、半導体チップ５０を保持できる高さであれば良い。また、第１壁４４１と第２壁４４２は、半導体チップ５０の位置決めが可能であれば、離れていても良い。

また、実施の形態１と同様に、複数の測定ステージ４１１がテーブル１０の上に設けられても良い。この場合、例えば第１位置１０ａにおいてチップ移動部４４５、４４６による位置決めが実施され、第２位置１０ｂにおいてプローブ２４による測定が実施されても良い。

実施の形態５．
図１７は、実施の形態５に係る検査装置５００の平面図である。検査装置５００は、チップ移動部５４７、５４８の構成が検査装置４００と異なる。その他の構造は、検査装置４００と同様である。チップ移動部５４７、５４８は、エアー供給部を有する。エアー供給部は、測定ステージ４１１の上面に半導体チップ５０が搭載された状態で、半導体チップ５０を第１壁４４１および第２壁４４２に向かって押すようにエアーを吹き付ける。

図１８は、実施の形態５でエアーを吹き付けている状態を示す図である。チップ移動部５４７は、第１壁４４１に向かってエアー５５７を吹き付ける。これにより、半導体チップ５０は第１壁４４１と接触する位置まで移動する。また、チップ移動部５４８は、第２壁４４２に向かってエアー５５８を吹き付ける。これにより、半導体チップ５０は第２壁４４２と接触する位置まで移動する。

また、検査装置５００はエアー供給部がエアーを吹き付ける際に、測定ステージ４１１の上面を覆うシャッター５６０を備える。測定ステージ４１１、第１壁４４１、第２壁４４２およびシャッター５６０に囲まれた空間に半導体チップ５０は配置される。これにより、エアーにより半導体チップ５０が飛んで測定ステージ４１１から落ちることを防止できる。シャッター５６０は開閉可能である。シャッター５６０は、半導体チップ５０を測定ステージ４１１に搭載する際には開いた状態である。

以上から、半導体チップ５０の飛散を防ぎながら、位置決めができる。位置決めが完了すると、シャッター５６０は例えば測定ステージ４１１の上面のうち第１壁４４１と反対側に収納される。これにより、シャッター５６０が開き、図１４に示されるようにプローブ２４による検査が可能となる。

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０テーブル、１０ａ第１位置、１０ｂ第２位置、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ測定ステージ、２２カメラ、２４プローブ、２６位置補正部、２８演算部、５０半導体チップ、７０供給シート、１００、２００検査装置、２１１測定ステージ、２３０チップ搬送部、２３１斜面、３００検査装置、３１１測定ステージ、３３０チップ搬送部、３３１斜面、４００検査装置、４１１測定ステージ、４４１第１壁、４４２第２壁、４４５チップ移動部、４４６チップ移動部、５００検査装置、５４７、５４８チップ移動部、５５７、５５８エアー、５６０シャッター

Claims

半導体チップが搭載される測定ステージと、
前記測定ステージ上での前記半導体チップの位置情報を取得するカメラと、
前記カメラが取得した前記位置情報に基づき、前記測定ステージの位置を補正する位置補正部と、
前記測定ステージに搭載された前記半導体チップの特性を測定するプローブと、
上面に前記測定ステージが設けられたテーブルと、
を備え、
前記テーブルは、前記半導体チップが前記カメラにより前記位置情報を取得される位置から、前記半導体チップが前記プローブの直下となる位置まで前記測定ステージを移動させ、
前記位置補正部は、前記プローブと前記半導体チップの電極パッドとが接触可能なように、前記測定ステージの位置を補正し、前記テーブルの上面での前記測定ステージの位置を補正することを特徴とする検査装置。
前記テーブルの上面には、前記測定ステージが複数設けられ、
前記複数の測定ステージは第１測定ステージと第２測定ステージとを含み、
前記第１測定ステージが前記プローブの直下に配置された状態で、前記第２測定ステージ上の前記半導体チップは前記カメラにより前記位置情報を取得されることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記テーブルは、回転することで前記測定ステージを移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。