KR20230142344A

KR20230142344A - 검사 방법

Info

Publication number: KR20230142344A
Application number: KR1020230036522A
Authority: KR
Inventors: 뎃페이 노무라; 지웬 첸; 영숙 김
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2022-04-01
Filing date: 2023-03-21
Publication date: 2023-10-11
Also published as: TW202339885A; US20230314234A1; CN116895545A; JP2023151984A

Abstract

본 발명은 칩이 기판에 정상적으로 접속되었는지의 여부를 검사하는 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
검사 방법은, 한쪽 면에 범프를 가진 반도체 칩의 다른 쪽 면으로부터 반도체 칩에 대해 레이저광을 조사하여 피가공물의 피조사 범위에 포함되는 범프를 리플로우시키는 레이저광 조사 단계와, 레이저광을 반도체 칩에 조사하면서 피조사 범위를 열 카메라로 촬상하여, 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득 단계와, 반도체 칩과 기판이 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되는 경우의 온도 정보인 기준 온도 정보를 미리 기억해 두는 기억 단계와, 기억 단계에서 기억한 기준 온도 정보와, 온도 정보 취득 단계에서 취득한 온도 정보에 기초하여, 반도체 칩과 기판이 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되었는지의 여부를 판정하는 판정 단계를 포함한다.

Description

검사 방법 {INSPECTION METHOD}

본 발명은 검사 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 칩과 외부 단자를 전기적으로 접속하는 방법의 하나로, 칩의 전극과 패키지 기판 상의 전극을 마주보게 하여 범프를 통해 접속하는 플립 칩 실장 방식이 있다.

일반적으로, 플립 칩 실장에서는, 기판 전체를 가열하여 본딩하는 매스 리플로우(Mass Reflow) 프로세스나, 각 칩을 가열, 가압함으로써 본딩하는 TCB(Thermo-Compression Bonding; 열압착) 프로세스 등이 채용되고 있다. 그러나, 매스 리플로우 프로세스는, 기판 전체를 가열하는 것에 의한 열스트레스가 과제로 되어 있고, TCB 프로세스는, 본더 헤드의 냉각에 시간이 걸리는 등 생산성이 뒤떨어지는 것이 과제로 되어 있다.

상기와 같은 프로세스에 대해 우위성이 있는 프로세스로서, 레이저 조사에 의해 칩을 기판 상의 전극에 접속하는 레이저 리플로우 프로세스가 제안되어 있다(특허문헌 1, 2 참조). 레이저 리플로우 프로세스에서는, 기판 전체에 열이 가해지는 일이 없기 때문에 열스트레스를 저감할 수 있고, 또한, 복수의 칩에 대해 레이저광을 조사함으로써 TCB 프로세스보다 높은 생산성이 얻어진다고 하는 이점이 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2008-177240호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2021-102217호 공보

그런데, 전술한 바와 같은 프로세스에 있어서, 칩이 기판에 접속되었는지의 여부의 본딩의 양부를 판정하기 위해서는, 도통(導通) 검사를 실시할 필요가 있다. 그러나, 평가용의 데이지 체인 등이 형성되어 있지 않은 양산품에서는, 본딩의 양부를 검사하는 방법이 존재하지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은, 칩이 기판에 정상적으로 접속되었는지의 여부를 검사하는 검사 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 반도체 칩과 기판의 접합 상태를 검사하는 검사 방법으로서, 한쪽 면에 범프를 가진 반도체 칩이 상기 범프를 통해 기판 상에 배치된 피가공물을 준비하는 준비 단계와, 상기 한쪽 면의 반대측의 다른 쪽 면으로부터, 상기 반도체 칩에 대해 레이저광을 조사하여 상기 피가공물의 피조사 범위에 포함되는 범프를 리플로우시키는 레이저광 조사 단계와, 상기 레이저광을 상기 반도체 칩에 조사하면서 상기 피조사 범위를 열 카메라로 촬상하여, 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득 단계와, 상기 반도체 칩과 상기 기판이 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되는 경우의 온도 정보인 기준 온도 정보를 미리 기억해 두는 기억 단계와, 상기 기억 단계에서 기억한 상기 기준 온도 정보와, 상기 온도 정보 취득 단계에서 취득한 상기 온도 정보에 기초하여, 상기 반도체 칩과 상기 기판이 상기 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되었는지의 여부를 판정하는 판정 단계를 구비한 검사 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 온도 정보는, 상기 반도체 칩의 단면에서의 온도 프로파일을 포함한다.

바람직하게는, 상기 온도 정보는, 상기 반도체 칩의 상면에서의 서모그래피 화상을 포함한다.

바람직하게는, 상기 판정 단계에서는, 상기 온도 정보 취득 단계에서 취득한 상기 온도 정보에 있어서, 상기 기억 단계에서 기억한 상기 기준 온도 정보보다 고온이 되는 영역이 존재하는 경우에, 상기 반도체 칩과 상기 기판이 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판정한다.

본 발명은 칩이 기판에 정상적으로 접속되었는지의 여부를 검사할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 검사 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 준비 단계에서 준비되는 피가공물의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 피가공물의 주요부 단면도이다.
도 4는 평가용 칩을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 기억 단계에서 기억하는 단면 온도 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 기억 단계에서 기억하는 서모그래피 화상의 일례이다.
도 7은 도 1에 도시된 기억 단계에서 기억하는 최고 온도의 시간 변화를 도시한 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시된 레이저광 조사 단계의 일 상태를 도시한 피가공물의 주요부 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계에서 취득한 단면 온도 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다.
도 10은 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계에서 취득한 서모그래피 화상의 일례이다.
도 11은 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계에서 취득한 최고 온도의 시간 변화를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 검사 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 검사 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 검사 방법은, 준비 단계(1)와, 기억 단계(2)와, 레이저광 조사 단계(3)와, 온도 정보 취득 단계(4)와, 판정 단계(5)를 구비한다.

(준비 단계(1))

도 2는 도 1에 도시된 준비 단계(1)에서 준비되는 피가공물(100)의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 피가공물(100)의 주요부 단면도이다. 도 4는 평가용 칩을 도시한 평면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 피가공물(100)은, 기판(110)과, 범프(130)를 갖는 반도체 칩(120)을 포함한다.

준비 단계(1)는, 반도체 칩(120)이 기판(110) 상에 배치된 피가공물(100)을 준비하는 단계이다. 이때, 반도체 칩(120)은, 범프(130)를 갖는 한쪽 면[표면(121)]을 하향으로 한 상태에서, 범프(130)를 통해, 표면(111)측이 상향으로 된 기판(110)의 표면(111)측에 배치된다.

기판(110)은, 실시형태에 있어서, 직사각형 형상이다. 기판(110)은, 예컨대, PCB(Printed Circuit Board) 기판이나, 칩으로 분할되기 전의 디바이스 웨이퍼 등이다. 기판(110)의 표면(111)측에는, 범프(130)를 통해 반도체 칩(120)이 복수 배치된다. 반도체 칩(120)은, 표면(121)에 1 이상의 범프(130)를 갖는다. 범프(130)는, 반도체 칩(120)의 표면(121)에 형성되는 돌기형의 단자이다.

반도체 칩(120)은, 범프(130)가 가열되어 녹음으로써, 기판(110) 상의 전극에 접속한다. 즉, 준비 단계(1)에서 준비되는 피가공물(100)은, 범프(130)를 레이저광(21)(도 8 참조)으로 리플로우시킴으로써, 반도체 칩(120)이 기판(110)에 대해 플립 실장되는 것이 예정되는 것이다.

또한, 피가공물(100)은, 실시형태에서의 반도체 칩(120)이 범프(130)를 통해 기판(110)에 배열된 것 외에, 복수의 반도체 칩(120)이 적층되고, 각각의 반도체 칩(120) 사이에 범프(130)가 존재하는 것 등이어도 좋다.

후술에 있어서, 온도 정보와 접합(본딩)의 양부의 상관을 설명하기 위해서, 이후의 설명에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(120)으로서, 복수의 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)의 도통 상황을 취득 가능한 데이지 체인을 갖는 평가용 칩을 사용하지만, 본 발명의 검사 방법에 있어서, 반도체 칩(120)은, 데이지 체인을 갖지 않아도 좋다.

(기억 단계(2))

기억 단계(2)는, 반도체 칩(120)과 기판(110)이 레이저광(21)의 조사에 의해 정상적으로 접합되는 경우의 온도 정보인 기준 온도 정보를 미리 기억해 두는 단계이다. 기억 단계(2)는, 준비 단계(1)보다 전에 실시되어도 좋다.

기준 온도 정보는, 열 카메라로 촬상한 열 화상으로부터 취득 가능한 정보이고, 후술하는 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 온도 정보와 동종의 온도 정보이다. 실시형태의 기억 단계(2)에서는, 도 4에 도시된 평가용 칩에 대해, 후술하는 레이저광 조사 단계(3)와 동일한 조건으로 레이저광(21)을 조사한 결과, 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5) 전부에 있어서 도통 상황을 확인할 수 있었을 때의 온도 정보를, 기준 온도 정보로서 미리 기억해 둔다.

도 5는 도 1에 도시된 기억 단계(2)에서 기억하는 단면 온도 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다. 온도 정보는, 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 온도 프로파일을 포함한다. 온도 프로파일은, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 각부의 온도와 시간의 관계를 표나 그래프로 한 것이다. 소정의 단면은, 실시형태에 있어서, 도 4에 도시된 반도체 칩(120)의 평면시(平面視)에 있어서, 일점 쇄선으로 도시한 대각선을 지나는 단면이다. 소정의 단면은, 영역(124-1, 124-5, 124-3)을 지난다.

도 5에 도시된 온도 정보는, 도 4에 도시된 위치의 단면을 따르는 각 위치에서의 온도의 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 5에 도시된 기준 온도 정보는, 후술하는 레이저광 조사 단계(3)와 동일한 조사 조건에 있어서, 레이저광(21)의 조사를 개시한 직후와, 레이저광(21)의 조사를 종료하기 직전의 온도의 분포 정보를 포함한다. 도 5에 도시된 예에서, 단면 온도 프로파일은, 레이저광(21)의 조사 개시 직후에서는, 영역(124-1)에서의 온도가 조금 높고, 영역(124-3)에서의 온도가 낮은 경향을 나타내고 있다. 또한, 단면 온도 프로파일은, 레이저광(21)의 조사 종료 직전에서는, 영역(124-1)에서의 온도가 조금 높기는 하지만, 온도 분포가 평탄에 가까워지는 경향을 나타내고 있다.

도 6은 도 1에 도시된 기억 단계(2)에서 기억하는 서모그래피 화상의 일례이다. 온도 정보는, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같은, 반도체 칩(120)의 상면을 촬상한 서모그래피 화상을 포함한다. 도 6에 도시된 서모그래피 화상에서는, 백색이 고온을 나타내고, 흑색이 저온을 나타내며, 명도가 높을수록 고온을 나타낸다.

도 6에 도시된 온도 정보는, 반도체 칩(120)의 상면에서의 온도의 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 6에 도시된 기준 온도 정보는, 후술하는 레이저광 조사 단계(3)와 동일한 조사 조건에 있어서, 레이저광(21)의 조사를 종료하기 직전의 온도의 분포 정보를 포함한다. 도 6에 도시된 예에서, 서모그래피 화상은, 반도체 칩(120)의 외연(外緣)보다 내측의 영역에서 명도가 대략 일정한 경향을 나타내고 있다. 또한, 기억 단계(2)에서는, 서모그래피 화상의 명도에 기초하여 수치로 변환한 온도의 분포를 이차원 좌표와 연결시켜 기억해도 좋다.

도 7은 도 1에 도시된 기억 단계(2)에서 기억하는 최고 온도의 시간 변화를 도시한 그래프이다. 온도 정보는, 예컨대, 도 7과 같은, 최고 온도의 시간 변화를 포함한다. 최고 온도는, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같은 서모그래피 화상으로부터 취득된다. 최고 온도는, 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)마다 취득되고, 각각에서 가장 명도가 높은 개소에 대응하는 온도가 최고 온도로서 취득된다.

도 7에 도시된 온도 정보는, 반도체 칩(120)의 상면에서의 온도에 대해, 각각의 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)에서의 최고 온도의 시간 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 7에 도시된 기준 온도 정보는, 후술하는 레이저광 조사 단계(3)와 동일한 조사 조건에 있어서, 레이저광(21)을 조사하고 있을 때의 최고 온도의 시간 변화를 포함한다. 도 7에 도시된 예에서는, 모든 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)에 있어서, 시간 변화에 상관없이, 최고 온도에 큰 차이가 없는 경향을 나타내고 있다.

(레이저광 조사 단계(3))

도 8은 도 1에 도시된 레이저광 조사 단계(3)의 일 상태를 도시한 피가공물(100)의 주요부 단면도이다. 레이저광 조사 단계(3)는, 반도체 칩(120)에 대해 레이저광(21)을 조사하여 피가공물(100)의 피조사 범위(123)에 포함되는 범프(130)를 리플로우시키는 단계이다.

레이저광 조사 단계(3)는, 예컨대, 피가공물(100)을 배치하는 유지 테이블과, 레이저광(21)을 조사하는 레이저광 조사 유닛을 구비하는 레이저광 조사 장치 등에 의해 실시된다. 레이저광 조사 단계(3)에서는, 먼저, 유지 테이블의 유지면에 피가공물(100)의 기판(110)을 유지시킨다. 이때, 유지면이 기판(110)의 이면(112)측을 유지하고, 기판(110)은 표면(111)측에 범프(130)를 통해 반도체 칩(120)이 배치된 상태이다. 다음으로, 레이저광 조사 유닛의 레이저광(21)을 조사하는 조사부를, 유지 테이블에 대향시켜, 조사 위치를 반도체 칩(120)에 위치 맞춤하는 얼라인먼트를 실행한다.

레이저광 조사 단계(3)에서는, 범프(130)를 갖는 한쪽 면[표면(121)]과는 반대측의 다른 쪽 면[이면(122)]측으로부터, 반도체 칩(120)에 대해 레이저광(21)을 조사한다. 실시형태의 레이저광 조사 단계(3)에서는, 피가공물(100)에 대해, 1 sec 동안, 가공점 출력이 102 W인 조건으로, 레이저광(21)을 조사한다. 이에 의해, 레이저광(21)이 조사된 반도체 칩(120)의 한쪽 면[표면(121)]측에 있어서, 레이저광(21)의 조사 범위에 상당하는 범프(130)가 리플로우되어, 반도체 칩(120)이 기판(110)에 접합된다.

(온도 정보 취득 단계(4))

온도 정보 취득 단계(4)는, 레이저광(21)을 반도체 칩(120)에 조사하면서 피조사 범위(123)(도 8 참조)를 열 카메라(적외선 카메라)로 촬상하여, 온도 정보를 취득하는 단계이다. 온도 정보는, 열 카메라로 촬상한 열 화상으로부터 취득 가능한 정보이고, 기억 단계(2)에서 기억하는 기준 온도 정보와 동종의 온도 정보이다. 구체적으로는, 온도 정보는, 예컨대, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 온도 프로파일이나, 반도체 칩(120)의 상면에서의 온도의 분포 정보, 최고 온도의 시간 변화 등을 포함한다.

또한, 이하의 설명의 도 9 내지 도 11까지 도시한 예에서 온도 정보를 취득한 피가공물(100)(평가용 칩)에서는, 영역(124-1, 124-2, 124-5)에서는 도통 상황을 확인할 수 있었으나, 영역(124-3, 124-4)에서는 도통 상황을 확인할 수 없었던 것으로 한다.

먼저, 온도 정보 취득 단계(4)에서, 온도 정보로서, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 온도 프로파일을 취득하는 경우, 즉, 기억 단계(2)에서, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 온도 프로파일을 미리 기억하고 있는 경우에 대해 설명한다.

도 9는 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 단면 온도 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다. 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 단면 온도 프로파일은, 기억 단계(2)에서 기억한 단면 온도 프로파일을 측정한 단면에 대해 취득한다. 또한, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 단면 온도 프로파일은, 레이저광 조사 단계(3)에서 레이저광(21)의 조사를 개시한 직후와, 레이저광(21)의 조사를 종료하기 직전의 각각의 온도의 분포 정보를 포함한다. 이러한, 온도의 분포 정보는, 기억 단계(2)에서 미리 기억하는 기준 온도 정보와, 레이저 조사 조건, 샘플링수, 레이저 조사 개시로부터의 측정 시각 등이 동등한 조건하에서 취득된다.

도 9에 도시된 예에서, 취득한 단면 온도 프로파일은, 레이저광(21)의 조사 개시 직후에서는, 영역(124-1)에서의 온도가 조금 높은 경향을 나타내었다. 또한, 단면 온도 프로파일은, 레이저광(21)의 조사 종료 직전에서는, 영역(124-3)에서의 온도가 높은 경향을 나타내었다.

다음으로, 온도 정보 취득 단계(4)에서, 온도 정보로서, 반도체 칩(120)의 상면을 촬상한 서모그래피 화상을 취득하는 경우, 즉, 기억 단계(2)에서, 반도체 칩(120)의 상면을 촬상한 서모그래피 화상을 미리 기억하고 있는 경우에 대해 설명한다.

도 10은 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 서모그래피 화상의 일례이다. 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 서모그래피 화상은, 기억 단계(2)에서 기억한 서모그래피 화상을 촬상한 촬상 조건과 동일한 촬상 조건으로 촬상한다. 또한, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 서모그래피 화상은, 레이저광 조사 단계(3)에서 레이저광(21)의 조사를 종료하기 직전의 반도체 칩(120)의 상면의 온도의 분포 정보를 포함한다. 이러한, 온도의 분포 정보는, 기억 단계(2)에서 미리 기억하는 기준 온도 정보와, 레이저 조사 조건, 샘플링수, 레이저 조사 개시로부터의 측정 시각 등이 동등한 조건하에서 취득된다.

도 10에 도시된 예에서, 서모그래피 화상은, 반도체 칩(120)의 외연보다 내측의 영역에 있어서, 도 10에서의 상부의 영역[도 4에 도시된 영역(124-3, 124-4)에 대응]에서 명도가 높고, 중앙부로부터 하부에 걸친 영역[도 4에 도시된 영역(124-1, 124-2, 124-5)]에서, 상부의 영역에 비해 명도가 낮은 경향을 나타내었다. 또한, 온도 정보 취득 단계(4)에서는, 기억 단계(2)에서 서모그래피 화상의 명도에 기초하여 수치로 변환한 온도의 분포를 이차원 좌표와 연결시켜 기억한 경우, 마찬가지로 온도의 분포를 수치로서 취득해도 좋다.

다음으로, 온도 정보 취득 단계(4)에서, 온도 정보로서, 최고 온도의 시간 변화를 취득하는 경우, 즉, 기억 단계(2)에서, 최고 온도의 시간 변화를 미리 기억하고 있는 경우에 대해 설명한다.

도 11은 도 1에 도시된 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 최고 온도의 시간 변화를 도시한 그래프이다. 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 최고 온도의 시간 변화는, 기억 단계(2)에서 기억한 최고 온도의 시간 변화를 측정한 영역마다 측정한다. 또한, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득하는 최고 온도의 시간 변화는, 레이저광 조사 단계(3)에서 레이저광(21)을 조사하고 있을 때의 최고 온도의 시간 변화를 포함한다. 이러한, 최고 온도의 시간 변화 정보는, 기억 단계(2)에서 미리 기억하는 기준 온도 정보와, 레이저 조사 조건, 샘플링수, 레이저 조사 개시로부터의 측정 시각 등이 동등한 조건하에서 취득된다.

도 11에 도시된 예에서, 최고 온도의 시간 변화는, 피크 시에 있어서, 영역(124-3, 124-4)에서의 최고 온도가, 영역(124-1, 124-2, 124-5)에 대해 높아지는 경향을 나타내었다.

(판정 단계(5))

판정 단계(5)는, 기억 단계(2)에서 기억한 기준 온도 정보와, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 온도 정보에 기초하여, 반도체 칩(120)과 기판(110)이 레이저광(21)의 조사에 의해 정상적으로 접합되었는지의 여부를 판정하는 단계이다.

먼저, 기억 단계(2)에서 기억한 기준 온도 정보와, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 온도 정보가, 반도체 칩(120)의 소정의 단면에서의 온도 프로파일을 포함하는 경우에서의, 판정 방법의 일례를 설명한다. 판정 단계(5)에서는, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 도 9에 도시된 단면 온도 프로파일을 포함하는 온도 정보를, 기억 단계(2)에서 미리 기억하고 있는 도 5에 도시된 기준 온도 정보와 비교함으로써, 접합의 양부를 판정한다.

구체적으로는, 예컨대, 도 5에 도시된 기준 온도 정보의 단면 온도 프로파일을 기준으로 하여, 온도의 오차 허용 범위를 미리 설정하고, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 단면 온도 프로파일이 오차 허용 범위 내인 경우에는 정상적으로 접합되었다고 판단하고, 오차 허용 범위를 초과하는 개소가 있는 경우에는 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판단해도 좋다.

단면 온도 프로파일과 접합 상황의 상관 관계를 설명한다. 여기서, 반도체 칩(120)의 레이저광(21)이 조사되는 피조사 범위(123)(도 8 참조)에서는, 온도가 일정한 것이 바람직하다. 즉, 피가공물(100)의 단면을 따르는 온도 분포는, 스커트(skirt)가 급준 형상 또한 정상이 평탄한 구형파(矩形波) 형상인 것이 이상적이다.

판정 단계(5)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저광(21)의 조사 종료 직전에서의 프로파일이 평탄한 경우에는, 접합이 양호하다고 판정 가능하다. 또한, 도 9에 도시된 예와 같이, 레이저광(21)의 조사 종료 직전에서의 프로파일이 기울어져 있는 경우에는, 온도가 높은 영역에 있어서 접합 불량이 발생했다고 판정 가능하다.

다음으로, 기억 단계(2)에서 기억한 기준 온도 정보와, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 온도 정보가, 반도체 칩(120)의 상면을 촬상한 서모그래피 화상을 포함하는 경우에서의, 판정 방법의 일례를 설명한다. 판정 단계(5)에서는, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 도 10에 도시된 서모그래피 화상을 포함하는 온도 정보를, 기억 단계(2)에서 미리 기억하고 있는 도 6에 도시된 기준 온도 정보와 비교함으로써, 접합의 양부를 판정한다.

구체적으로는, 예컨대, 도 6에 도시된 기준 온도 정보의 반도체 칩(120)의 상면의 서모그래피 화상에서의 온도의 분포 정보를 기준으로 하여, 온도의 오차 허용 범위를 미리 설정하고, 도 10에 도시된 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 서모그래피 화상으로부터 취득된 온도의 분포가 오차 허용 범위 내인 경우에는 정상적으로 접합되었다고 판단하고, 오차 허용 범위를 초과하는 개소가 있는 경우에는 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판단한다.

상면의 온도의 분포와 접합 상황의 상관 관계를 설명한다. 여기서, 반도체 칩(120)의 레이저광(21)이 조사되는 피조사 범위(123)(도 8 참조)에서는, 온도가 일정한 것이 바람직하다. 즉, 서모그래피 화상에 있어서, 피가공물(100)은, 외연보다 내측의 영역에서 명도가 일정한 것이 이상적이다.

판정 단계(5)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(120)의 외연보다 내측의 영역에서 명도가 일정한 경우에는, 접합이 양호하다고 판정 가능하다. 또한, 도 10에 도시된 예와 같이, 반도체 칩(120)의 외연보다 내측의 영역에서 명도에 불균일이 있는 경우에는, 명도가 보다 높은 영역에 있어서 접합 불량이 발생했다고 판정 가능하다.

다음으로, 기억 단계(2)에서 기억한 기준 온도 정보와, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 온도 정보가, 최고 온도의 시간 변화를 포함하는 경우에서의, 판정 방법의 일례를 설명한다. 판정 단계(5)에서는, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 도 11에 도시된 최고 온도의 시간 변화를 포함하는 온도 정보를, 기억 단계(2)에서 미리 기억하고 있는 도 7에 도시된 기준 온도 정보와 비교함으로써, 접합의 양부를 판정한다.

구체적으로는, 예컨대, 도 7에 도시된 기준 온도 정보의 최고 온도의 시간 변화를 기준으로 하여, 온도의 오차 허용 범위를 미리 설정하고, 도 11에 도시된 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 최고 온도의 시간 변화가 오차 허용 범위 내인 경우에는 정상적으로 접합되었다고 판단하고, 오차 허용 범위를 초과하는 개소가 있는 경우에는 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판단한다.

최고 온도의 시간 변화와 접합 상황의 상관 관계를 설명한다. 여기서, 반도체 칩(120)의 레이저광(21)이 조사되는 피조사 범위(123)(도 8 참조)에서는, 각 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)에서 서로 최고 온도가 동일한 것이 바람직하다. 즉, 최고 온도의 시간 변화에 있어서, 각 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)의 데이터는, 시간의 경과에 상관없이, 서로 겹쳐 있는 것이 이상적이다.

판정 단계(5)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)의 데이터가, 항상 대략 겹쳐 있는 경우에는, 접합이 양호하다고 판정 가능하다. 또한, 도 11에 도시된 예와 같이, 각 영역(124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5)의 데이터가, 겹치지 않는 개소가 있는 경우에는, 온도가 높은 영역에 있어서 접합 불량이 발생했다고 판정 가능하다.

또한, 판정 단계(5)에서는, 기준 온도 정보의 최고 온도를 임계값으로 하여, 온도 정보의 최고 온도가 임계값을 상회한 경우, 접합 불량이 발생했다고 판정해도 좋다.

이와 같이, 판정 단계(5)에서는, 어느 예에서 온도 정보를 이용한 경우라도, 온도 정보 취득 단계(4)에서 취득한 온도 정보에 있어서, 기억 단계(2)에서 기억한 기준 온도 정보보다 고온이 되는 영역이 존재하는 경우에, 반도체 칩(120)과 기판(110)이 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판정할 수 있다.

또한, 상기에서는, 온도가 높은 영역에서 접합 불량이 발생했다고 판정하는 케이스를 설명하였으나, 예컨대, 반도체 칩(120)의 단면 내(단면 온도 프로파일) 또는 상면 내(서모그래피 화상)에서의 온도 편차가 소정의 범위 이상이었던 경우나, 최저 온도가 소정값 이하였던 경우에도, 접합 불량이 발생했다고 판정해도 좋다. 이 경우, 판정 방법으로서, 기준이 되는 단면 온도 프로파일이나 서모그래피 화상과, 새롭게 취득한 단면 온도 프로파일이나 서모그래피 화상의 유사도를 판단하는 패턴 매칭을 실시해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 실시형태에 따른 검사 방법은, 열 카메라로 본딩 중의 온도 변화를 측정하여, 기억 단계(2)에서 미리 기억된 정상적으로 본딩된 경우의 온도 변화와 비교하여, 본딩이 정상적으로 행해졌는지의 여부를 판정한다. 이에 의해, 본딩과 동시에 접속의 양부를 검사하는 것이 가능해지기 때문에, 접속 불량의 반도체 칩(120)을 제거하거나, 재차 가공을 실시하여 다시 접속하거나 하는 것 등이 가능해져, 수율의 향상에 공헌할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 기억 단계(2)는, 준비 단계(1)보다 전에 실시되어도 좋다. 또한, 예컨대, 제조 라인에 있어서, 복수의 동종의 피가공물(100)에 대해 잇달아 레이저 조사와 검사를 실시하는 경우, 기억 단계(2)는, 전체로 최초의 1번만 실시되어도 좋다.

또한, 단면 온도 프로파일이 취득되는 단면은, 실시형태에서는 도 4의 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이 반도체 칩(120)의 평면시에서의 대각선을 지나는 단면이며, 영역(124-1, 124-5, 124-3)을 지나지만, 반대의 대각선을 지나는 단면, 즉, 영역(124-2, 124-5, 124-4)을 지나는 단면이어도 좋고, 양자를 동시에 기억 및 판정해도 좋다.

또한, 본 발명의 검사 방법에서는, 판정 단계(5)에서 접합 불량이라고 판정된 반도체 칩(120)을 기억하여, 후공정에서 사용하지 않도록 제거하는 제거 단계를 더 구비하고 있어도 좋다. 또한, 판정 단계(5)에서 접합 불량이라고 판정된 반도체 칩(120)에 대해, 재차 레이저광(21)을 조사하고, 또한 유리 기판에 의한 압박을 실시하여 재접합하는 재접합 단계를 더 구비하고 있어도 좋다.

또한, 본 발명의 검사 방법을 실시하는 레이저광 조사 장치에 표시 장치를 구비하여, 판정 단계(5)에서 접합 불량이라고 판정된 반도체 칩(120)의 접합 불량 개소를 매핑하여 표시 장치에 표시시켜도 좋다. 또한, 본 발명의 검사 방법을 실시하는 레이저광 조사 장치에 통지 장치를 구비하여, 판정 단계(5)에서 접합 불량이라고 판정된 반도체 칩(120)의 접합 불량 개소가 소정량을 초과하는 경우에, 레이저광 조사 장치에 어떠한 이상이 있다고 판정하여 통지 장치에 알람을 발보(發報)시켜도 좋다.

1: 준비 단계 2: 기억 단계
3: 레이저광 조사 단계 4: 온도 정보 취득 단계
5: 판정 단계 21: 레이저광
100: 피가공물 110: 기판
111: 표면 112: 이면
120: 반도체 칩 121: 표면(한쪽 면)
122: 이면(다른 쪽 면) 123: 피조사 범위
124-1, 124-2, 124-3, 124-4, 124-5: 영역 130: 범프

Claims

반도체 칩과 기판의 접합 상태를 검사하는 검사 방법으로서,
한쪽 면에 범프를 가진 반도체 칩이 상기 범프를 통해 기판 상에 배치된 피가공물을 준비하는 준비 단계와,
상기 한쪽 면의 반대측의 다른 쪽 면으로부터, 상기 반도체 칩에 대해 레이저광을 조사하여 상기 피가공물의 피조사 범위에 포함되는 범프를 리플로우시키는 레이저광 조사 단계와,
상기 레이저광을 상기 반도체 칩에 조사하면서 상기 피조사 범위를 열 카메라로 촬상하여, 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득 단계와,
상기 반도체 칩과 상기 기판이 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되는 경우의 온도 정보인 기준 온도 정보를 미리 기억해 두는 기억 단계와,
상기 기억 단계에서 기억한 상기 기준 온도 정보와, 상기 온도 정보 취득 단계에서 취득한 상기 온도 정보에 기초하여, 상기 반도체 칩과 상기 기판이 상기 레이저광의 조사에 의해 정상적으로 접합되었는지의 여부를 판정하는 판정 단계
를 포함하는 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 온도 정보는, 상기 반도체 칩의 단면에서의 온도 프로파일을 포함하는 것인 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 온도 정보는, 상기 반도체 칩의 상면에서의 서모그래피 화상을 포함하는 것인 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정 단계에서는,
상기 온도 정보 취득 단계에서 취득한 상기 온도 정보에 있어서, 상기 기억 단계에서 기억한 상기 기준 온도 정보보다 고온이 되는 영역이 존재하는 경우에, 상기 반도체 칩과 상기 기판이 정상적으로 접합되어 있지 않다고 판정하는 것인 검사 방법.