JPH0424937A - 欠陥検査装置およびそれを備えたプローバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、欠陥検査技術およびそれを備えたプローバに
関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程における外
観検査などに適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、メモリ素子などの半導体集積回路装置におい
ては、α線によるソフトエラーを低減させるなどの観点
から、当該α線からの素子の保護に有効で、しかも耐熱
性や絶縁性などにも優れたポリイミド樹脂などを層間絶
縁族や、最終的な保護絶縁膜として使用することが行わ
れている。

すなわち、最終的な保護絶縁膜として用いる場合には、
所望の素子構造や配線構造の形成を終えた半導体基板の
表面に、回転塗布などの方法によって所望の厚さに液状
のポリイミド樹脂を塗着して熱硬化させて保護絶縁膜と
した後、後続のボンディング工程に備えて、素子の外部
接続端子の上部を覆っている保護絶縁膜を、フォトリン
グラフィによって除去するものである。

ところで、上述のフォトリングラフィにおいて、たとえ
ばネガ型のホトレジストを用いる場合には、露光時にホ
トレジストの上に異物などが存在すると当該異物の直下
に位置するホトレジストが現像時に除去され、本来はホ
トレジストによってマスクされるべき下地の保護絶縁膜
が外部に露出した状態となり、エツチング時に浸食され
る結果、当該保護絶縁膜によって隠蔽されるべき下層の
素子構造が外部に露出した状態となる、いわゆる開口欠
陥が発生する。

このような、開口欠陥は、外部からの水分の侵入による
素子配線構造の腐食の一因となり、実使用時に不時の障
害を発生させ、動作の信頼性を低下させるので、好まし
くないものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、従来では、たとえば、金属顕ｍ鏡などによる
目視観察によって上述のような開口欠陥を探索し、当該
欠陥を有するペレ７）には、インク、刻印などを付して
、以降の工程において当該ペレットを排除するような検
査を行っているが、量産工程の場合には、数万〜数百万
個にも及ぶ大量のペレットの全数に対して上述のような
目視検査を行うことは実際上不可能であり、抜き取り検
査を行わざるを得ないものである。

このため、保護絶縁膜に開口欠陥を有するペレットが看
過され、実際の製品として出荷される場合があり、当該
開口欠陥に起因する製品不良を根絶できないという問題
があった。

なお、同様の技術としては、たとえば、特公昭６３−２
１８５４号公報に開示される技術があるが、当該技術で
は、薄膜上に付着した異物のように、散乱光を生じやす
い凸形の欠陥の検出の自動化にはそれなりの効果が得ら
れるが、微細な開口欠陥の場合に検出感度が低くなるこ
とが懸念される。

そこで、本発明の目的は、被検査物に存在する開口欠陥
の検出を自動的に精度良く行うことが可能な欠陥検査装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、検査工程の作業効率を向上させる
ことが可能なブローμを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の言己述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる欠陥検査装置は、下地部に所望
の物質からなる少なくとも一層の薄膜を被着してなる被
検査物の、薄膜における開口欠陥の有無を検査する検査
装置であって、下地部と薄膜とにおける吸収率の異なる
検査光を被検査物に所望の角度で照射する光源部と、被
検査物から反射される検査光を検出する光検出部と、こ
の光検出部において検出された検査光の強弱に基づいて
、薄膜における開口欠陥の有無を判定する判定手段とを
備えたものである。

また、本発明になるブローμは、半導体基板または当該
半導体基板を分割してなるペレットに形成されている半
導体集積回路装置の保護絶縁膜から露出した外部接続端
子領域に接続される複数のプローブと、このプローブを
介して半導体集積回路装置に対する動作電力の供給およ
び試験信号の印加・検出を行うテスタとからなり、半導
体集積回路装置の動作状態における諸機能を検査するブ
ローμであって、請求項１または２記載の欠陥検査装置
を備え、保護絶縁膜における開口欠陥の有無を検出する
ようにしたものである。

〔作用〕

上記した本発明の欠陥検査装置によれば、下地部と、こ
の下地部の上に被着された薄膜とにおける吸収率の異な
る検査光を用いるので、当該薄膜に存在する開口欠陥を
通じて露出した下地部から反射される検査光と、無欠陥
領域から反射される検査光との光量の差が大きくなり、
開口欠陥の存無をｉ？ｉ５感度で自動的に検出すること
ができる。

また、上記した本発明になるブローμによれば、プロー
ブを用いた半導体集積回路装置の機能検査と、当該半導
体集積回路構造を構成する保護絶縁膜における開口欠陥
の検出とを同一の検査工程で行うことが可能となり、両
者を個別の装置および工程で実施する場合などに比較し
て、検査工程の作業効率を大幅に向上させることができ
る。

〔実施例１〕 以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例である欠
陥検査装置の一例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例である欠陥検査装置の構成
の一例を模式的に示すブロック図である。

水平面内における移動および上下動が自在な試料台１の
上には、たとえば、半導体基板や、当該半導体基板を半
導体基板の単位毎に分断して構成されるペレットなどか
らなる被検査物２が、たとえば、真空吸着などの方法で
載置されている。

すなわち、この被検査物２は、たとえば、所望の半導体
集積回路構造が形成された基板部２ａに、当該半導体集
積回路構造を相互に接続したり、外部との電気的な接続
を行うための図示しないポンディングパッドとの接続を
行う配線構造などからなる下地部２ｂが形成されている
。

さらに、この下地部２ｂの上には、当該下地部２ｂより
も下側の回路構造を外部環境から保護する保護絶縁膜２
Ｃが被着形成されている。

この場合、前記下地部２ｂは、たとえばＡｆなどからな
り、また保護絶縁膜２Ｃは、たとえばポリイミド樹脂な
どで構成されている。

そして、それ以前のフォ）　ＩＪソゲラフイエ程により
、最上部に位置する保護絶縁膜２Ｃには、図示シないポ
ンディングパッドの直上部に対応する領域を所定のパタ
ーンにエツチング除去することによって透孔２ｄが穿設
されており、当該透孔２ｄｌｌじて、ポンディングパッ
ドのみが外部に露出した状態となっている。

また、保護絶縁膜２Ｃの一部には、前記透孔２ｄを穿設
する際に発生した開口欠陥２ｅが不定位置にある確率で
存在しており、当該開口欠陥２ｅの位置では、保護絶縁
膜２Ｃの直下に位置する下地部２ｂが外部に露出した状
態となっている。

一方、このような被検査物２が載置される試料台１の上
方には、当該被検査物２の平面に対して光軸が所望の傾
斜角θをなすように配置され、検査光３を放射する光源
部４と、被検査物２から反射される検査光３を検出する
ように配置された光電管などからなる光検出部５とが設
けられている。

光源部４は、光源４ａと、当該光源４ａから発生する光
から、所望の波長の検査光３を選択して透過させるフィ
ルタ４ｂと、当該フィルタ４ｂを透過することによって
選択された検査光３を収束するレンズ群などからなる光
源光学系４ｃとを備えている。

この場合、前記フィルタ４ｂは、検査光３の波長が、た
とえば被検査物２における保護絶縁膜２Ｃを構成するポ
リイミド樹脂などには吸収され、その下地のＡｆなどか
らなる下地部２ｂに対しては吸収されにくい（反射され
やすい）値になるように設定されている。

また、光源部４の全体は、回動軸４ｄを中心に適宜回動
させることにより、被検査物２に対する光軸の傾斜角θ
を所望の値に設定可能になってい６つ 一方、前記光検出部５には、当該光検出部５において検
出される検査光３の検出信号を増幅する増幅器６と、た
とえば当該検出信号からのノイズの除去や、保護絶縁膜
２ｃの膜厚の大小などに応じた正規化処理などを行うデ
ータ処理部７と、このデータ処理部７から得られた検査
光３の検出レベルの大小を所望の閾値などと比較するこ
とによって、被検査物２における開口欠陥２ｅの有無を
判定する判定部８と、この判定結果などを、ＣＲ１画面
やプリンタなどに出力するデータ出力部９などが接続さ
れている。

以下、上述のような本実施例の欠陥検査装置の作用の一
例を説明する。

まず、試料台１を、光源部４および光検出部５に対して
相対的に移動させることにより、光源部４から放射され
る検査光３によって、被検査物２の全域を走査する。

この時、光検出部５は、被検査物２から反射される検査
光３を捕捉し、捕捉光量に応じた電気的な検出信号に変
換して増幅器６に送出し、増幅器６において増幅された
検出信号は、データ処理部７において所定のノイズ除去
や正規化などが施され判定部８に至って所定の閾値と比
較される。

そして、当該閾値よりも検出信号のレベルが高い時に、
被検査物２の保護絶縁膜２０に開口欠陥２ｅが存在する
と判定され、当該開口欠陥２ｅを含む被検査物２の単位
領域（たとえば個々の半導体集積回路装置）に対してイ
ンク付けや刻印を行い、後の工程で欠陥が存在すること
が胡瞭に識別されるようにする。

また、その時の試料台１の移動位置情報などに基づいて
、当該開口欠陥２ｅの被検査物２における位置情報が８
己録され、データ出力部９などに出力する。

すなわち、検査光３の波長は、前述のように光源部４に
おけるフィルタ４ｂの作用によって、被検査物２の保護
絶縁膜２Ｃには吸収されやすく、その下に位置する下地
部２ｂからは反射されやすい値に設定されているため、
保護絶縁膜２ｃの健全な領域では、検査光３のほとんど
が当該保護絶縁膜２ｃに吸収され、光検出部５に入射す
る検査光３の光量は極めて小さくなる。

これに対して、たとえば、開口欠陥２ｅの存在部位のよ
うに、保護絶縁膜２ｃの下側の下地部２ｂが露出してい
る場合には、照射される検査光３のほとんどが反射され
るため、光検出部５に入射する検査光３の光量は極めて
大きくなる。

このた緬、開口欠陥２ｅの有無によって、光検出部５に
得られる検査光３の光量の差が大きくなり、光検出部５
に得られる検査光３の光量の多少、すなわち検出信号の
レベルの大小を、所定の闇値と比較することにより、保
護絶縁膜２Ｃにおける開口欠陥２ｅに有無が高感度で検
出される。

また、ポンディングパッドの位置に相当する透孔２ｄの
部位においても下側の下地部２ｂなどが露出した状態と
なっているが、当該透孔２ｄは、被検査物２の上に予め
規則的に存在するので、たとえば、被検査物２の品種な
どに応じた当該透孔２ｄの座標位置を、予めデータ処理
部７などに人力しておき、試料台１の現在位置に基づい
て、当該透孔２ｄの位置における検出信号を除外するこ
とによって、透孔２ｄを開口欠陥２ｅと誤認することは
ない。

また、被検査物２の光学的な特性などに応じて、光源部
４の光軸の被検査物２の表面に対する傾斜角θを適宜調
整することにより、常に、最良の条件下で検査作業を遂
行することができる。

このように、本実施例の欠陥検査装置によれば、被検査
物２の保護絶縁膜２ｃなどに存在する開口欠陥２ｅを高
感度にしかも自動的に検出することが可能となる。

この結果、被検査物２の全数検査を精度良くかつ容易に
行うことが可能きなり、欠陥製品が看過される確率が確
実に減少し、保護絶縁膜２ｃに開口欠陥２ｅを有する被
検査物２が、当該開口欠陥２ｅから水分の侵入による腐
食などによって、出荷後に不時に動作不良を発生するな
どの障害が確実に減少する。

なお、上記の説明では、検査光３０波長を選択する方法
の一例として、フィルタ４ｂを用いる場合について説明
したが、これに限らず、波長の異なる検査光３を個別に
発生する複数の光源４ａを用意し、その各々の点灯を個
別に制御して使い分けるような構成としてもよいことは
言うまでもない。

〔実施例２〕 第２図は本発明の他の実施例であるブローμの構成の一
例を模式的に示すブロック図である。

すなわち、本実施例２のブローμは、複数のプローブ１
０と、このプローブ１０に接続されるテスタ１１とを備
えている。

そして、試料台１に載置された、半導体基板や当該半導
体基板を分断して構成されるペレットに形成された半導
体集積回路装置２０における保護絶縁膜２ｃに穿設され
ている複数の透孔２ｄを通じて露出した図示しない複数
のポンディングパッドの各々に、複数のプローブ１０の
先端部を個別に接触させて電気的な導通を確保し、テス
タ１１から半導体集積回路袋Ｗ２０への動作電力の供給
や、試験信号の印加および検出による機能検査を行い、
当該半導体集積回路装置２０の諸機能が正常か否かや、
性能の格付けなどを判定するものである。

このブローμには、前記実施例１に例示したような欠陥
検査装置が組み込まれており、たとえば、前述のような
プローブ１０を用いた機能検査の前後の適当な時に、同
じ試料台ｌに載置されたままの、単導体集積回路装置２
０に対して、当該半導体集積回路装置２０の保護絶縁膜
２ｃにおける開口欠陥２ｅの有無の検査が可能になって
いる。

これにより、半導体集積回路装置２ｏの搬送や、位置決
めなどの煩雑な動作を、開口欠陥２ｅの検査とプローブ
検査とを個別に実施する場合に比較して、大幅に簡略化
することが可能となり、半導体集積回路装置２０の検査
工程の全体の生産性が大幅に向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、欠陥検査装置およびブローμの各部の構成は
、前述の各実施例に例示したものに限定されない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単１ご説明すれば、以下のとおり
である。

すなわち、本発明になる欠陥検査装置によれば、下地部
に所望の物質からなる少なくとも一層の薄膜を被着して
なる被検査物の、前記薄膜における開口欠陥の有無を検
査する検査装置であって、前記下地部と前記薄膜とにお
ける吸収率の異なる検査光を前記被検査物に所望の角度
で照射する光源部と、前記被検査物から反射される前記
検査光を検出する光検出部と、この光検出部において検
出された前記検査光の強弱に基づいて、前記薄膜におけ
る前記開口欠陥の有無を判定する判定手段とを備えた構
造であるため、薄膜に存在する開口欠陥を通じて露出し
た下地部から反射される検査光と、無欠陥領域から反射
される検査光との光量の差が大きくなり、開口欠陥の有
無を高感度で自動的に検出することができる。

また、本発明になるブローμによれば、半導体基板また
は当該半導体基板を分割してなるペレットに形成されて
いる半導体集積回路装置の保護絶縁膜から露出した外部
接続端子領域に接続される複数のプローブと、このプロ
ーブを介して前記半導体集積回路装置に対する動作電力
の供給および試験信号の印加・検出を行うテスタとから
なり、前記半導体集積回路装置の動作状態における諸機
能を検査するブローμであって、請求項１または２記載
の欠陥検査装置を備え、前記保護絶縁膜における開口欠
陥の有無を検出するようにしたので、プローブを用いた
半導体集積回路装置の機能検査と、当該半導体集積回路
装置を構成する保護絶縁膜における開口欠陥の検出とを
同一の装置で行うことが可能となり、両者を個別の装置
および工程で実施する場合などに比較して、検査工程の
作業効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である欠陥検査族。 置の構成の一例を模式的に示すブロック図、第２図は本
発明の一実施例であるブローμの構成の一例を模式的に
示すブロック図である。 １・・・試料台、２・・・被検査物、２ａ・・・基板部
、２ｂ・・・下地部、２ｃ・・・保護絶縁膜、２ｄ・・
・透孔、２ｅ・・・開口欠陥、３・・・検査光、４・・
・光源部、４ａ・・・光源、４ｂ・・・フィルタ、４Ｃ
・・・光源光学系、４ｄ・・・回動軸、５・・・光検出
部、６・・・増幅器、７・・・データ処理部、８・・・
判定部、９・・・データ出力部、１０・・・プローブ、
１１・・・テスタ、２０・・・半導体集積回路装置、θ
・・・光源部の光軸の被検査物の平面に対する傾斜角。 代理人　弁理士　筒　井　大　和

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下地部に所望の物質からなる少なくとも一層の薄膜
   を被着してなる被検査物の、前記薄膜における開口欠陥
   の有無を検査する検査装置であって、前記下地部と前記
   薄膜とにおける吸収率の異なる検査光を前記被検査物に
   所望の角度で照射する光源部と、前記被検査物から反射
   される前記検査光を検出する光検出部と、この光検出部
   において検出された前記検査光の強弱に基づいて、前記
   薄膜における前記開口欠陥の有無を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 ２、前記被検査物が、半導体基板または当該半導体基板
   を分断してなるペレットであり、前記薄膜がポリイミド
   樹脂膜であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査
   装置。 ３、半導体基板または当該半導体基板を分割してなるペ
   レットに形成されている半導体集積回路装置の保護絶縁
   膜から露出した外部接続端子領域に接続される複数のプ
   ローブと、このプローブを介して前記半導体集積回路装
   置に対する動作電力の供給および試験信号の印加・検出
   を行うテスタとからなり、前記半導体集積回路装置の動
   作状態における諸機能を検査するプローバであって、請
   求項１または２記載の欠陥検査装置を備え、前記保護絶
   縁膜における開口欠陥の有無を検出するようにしたこと
   を特徴とするプローバ。