WO2020085203A1 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

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WO2020085203A1
WO2020085203A1 PCT/JP2019/040936 JP2019040936W WO2020085203A1 WO 2020085203 A1 WO2020085203 A1 WO 2020085203A1 JP 2019040936 W JP2019040936 W JP 2019040936W WO 2020085203 A1 WO2020085203 A1 WO 2020085203A1
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light
inspection
guide plate
light guide
transmissive
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PCT/JP2019/040936
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直樹 秋山
斉藤 進
中山 博之
河西 繁
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an inspection device and an inspection method.
  • the inspection device of Patent Document 1 supplies a probe card provided above a solid-state image sensor to be inspected and formed with probe needles connectable to the solid-state image sensor, and a power supply and various signals to the solid-state image sensor. It has a test head and a light source unit that irradiates an inspection target with light.
  • the probe card located above the solid-state image sensor is located below the test head, and the light source section is located above the test head.
  • the solid-state image sensor is located below the probe card, and the light source unit is located above the probe card.
  • the probe card is provided with an opening so that the light from the light source section located above the probe card is applied to the solid-state imaging element located below the probe card.
  • the technique according to the present disclosure enables an inspection of a backside illumination type imaging device to be performed in a short time without impairing the strength of a mounting table on which an inspection target object on which the imaging device is formed is mounted.
  • One aspect of the present disclosure is an inspection apparatus that inspects an inspection target device, in which an inspection target device is configured to emit light from a back surface that is a surface opposite to a side where a wiring layer is provided. It is a back-illuminated imaging device that is incident, and the inspection apparatus has a mounting table on which the inspection object is mounted in a form facing the back surface of the imaging device, and the mounting table is a light-transmitting material. Consisting of a transmissive part on which the inspection object is placed, and a light irradiating part arranged in a region lower than the transmissive part, wherein the light irradiating part has the transmissive part in between.
  • It has a plate-shaped light guide plate having a facing surface facing the object to be inspected, and a light source part provided in a laterally outer region of the light guide plate, and the light guide plate is provided from the light source part.
  • the light emitted and incident from the side end surface of the light guide plate is diffused inside the light guide plate. Allowed to be emitted by the planar light from the facing surface that faces the inspection object.
  • the present disclosure in the inspection of the backside illumination type imaging device, it is possible to perform the inspection in a short time without impairing the strength of the mounting table on which the inspection target object on which the imaging device is formed is mounted.
  • a large number of semiconductor devices having circuit patterns are formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer").
  • the formed semiconductor devices are inspected for electrical characteristics and the like, and are sorted into good products and defective products.
  • the inspection of the semiconductor device is performed, for example, by using an inspection apparatus called a prober or the like in a state of the wafer before each semiconductor device is divided.
  • a probe card having a large number of probe needles is provided above the wafer, that is, above the semiconductor device, and the probe card and the semiconductor device are brought close to each other during the inspection.
  • an electric signal is supplied to the semiconductor device from the test head provided on the upper part of the probe card through each probe needle. Then, based on the electric signal received by the test head from the semiconductor device via each probe needle, whether the semiconductor device is defective or not is selected.
  • the inspection is performed while irradiating the imaging device with light (see Patent Document 1).
  • the solid-state image sensor is located below the probe card, and the light source unit is located above the probe card.
  • the probe card is provided with an opening so that the light from the light source section located above the probe card is applied to the solid-state imaging element located below the probe card.
  • the inspection time is prolonged. In particular, when the number of electrodes to be brought into contact with the probe needles increases due to a memory mounted on the imaging device, the inspection time is further prolonged.
  • a backside illumination type has been developed as an imaging device that receives light incident from the backside opposite to the front side where the wiring layer is formed.
  • the inspection device in which the probe needle is located above the imaging device as in Patent Document 1, when the light source unit is located above the probe card, that is, when light is emitted from above the imaging device during inspection.
  • a cavity is formed inside a mounting table on which a wafer W having the image pickup device formed thereon is placed, and a light source such as an LED is provided in the cavity to face each other.
  • a mode in which light is emitted toward the back surface of the image pickup device can be considered.
  • the strength of the mounting table may be insufficient as a result of forming a cavity in the mounting table.
  • the technology according to the present disclosure enables an inspection of a backside illumination type imaging device to be performed in a short time without impairing the strength of the mounting table.
  • the technology according to the present embodiment is concerned with the inspection of the backside illumination type imaging device, first, the backside illumination type imaging device will be described.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of a wafer as an inspection object on which a backside illumination type imaging device is formed
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the backside illumination type imaging device. is there.
  • a plurality of backside illuminated image pickup devices D are formed on a substantially disk-shaped wafer W.
  • the backside illumination type image pickup device D is a solid-state image pickup element, and as shown in FIG. 2, has a photoelectric conversion unit PD which is a photodiode and a wiring layer PL including a plurality of wirings PLa. Further, when the wiring layer PL side is the front surface side of the wafer W, the back surface illumination type image pickup device D allows the light incident from the back surface side of the wafer W to pass through the on-chip lens L and the color filter F, and the photoelectric conversion unit PD. To receive light.
  • the color filter F includes a red color filter FR, a blue color filter FB, and a green color filter FG.
  • an electrode E is formed on the front surface Da of the backside illumination type image pickup device D, that is, the front surface of the wafer W, and the electrode E is electrically connected to the wiring PLa of the wiring layer PL.
  • the wiring PLa is for inputting an electric signal to a circuit element inside the backside illumination type imaging device D and outputting an electric signal from the circuit element to the outside of the backside illumination type imaging device D. Note that, as shown in FIG. 1, in the outer peripheral portion of the wafer W, there is a non-device forming region R in which the backside illumination type imaging device D is not formed.
  • FIG. 3 and 4 are a perspective view and a front view, respectively, showing the outline of the configuration of the prober 1 as the inspection device according to the first embodiment.
  • a part of the prober 1 shown in FIG. 3 is shown in a cross section in order to show components housed in a storage chamber and a loader described later.
  • the prober 1 is for inspecting the electrical characteristics of each of a plurality of backside illumination type image pickup devices D (hereinafter, may be abbreviated as image pickup device D) formed on the wafer W. As shown in FIGS. 3 and 4, the prober 1 includes a storage chamber 2, a loader 3 disposed adjacent to the storage chamber 2, and a tester 4 disposed so as to cover the storage chamber.
  • the accommodation chamber 2 is a housing having a hollow inside, and has a stage 10 as a mounting table on which the wafer W is mounted.
  • the stage 10 holds the wafer W by sandwiching the non-device forming region R (see FIG. 1) in the outer peripheral portion of the wafer W so that the position of the wafer W with respect to the stage 10 does not shift.
  • the stage 10 is configured to be movable in the horizontal direction and the vertical direction, and the relative position between a probe card 11 and a wafer W, which will be described later, is adjusted so that the electrode E on the surface of the wafer W becomes the probe 11a of the probe card 11. Can be contacted.
  • a probe card 11 is arranged above the stage 10 in the accommodation chamber 2 so as to face the stage 10.
  • the probe card 11 has a large number of needle-shaped probes 11a formed so as to correspond to the electrodes E on the surface of the wafer W.
  • the probe card 11 is connected to the tester 4 via the interface 12.
  • each probe 11a comes into contact with the electrode E of each imaging device D of the wafer W, each probe 11a supplies power to the imaging device D from the tester 4 via the interface 12, or outputs a signal from the imaging device D. It is transmitted to the tester 4 via the interface 12.
  • the loader 3 takes out the wafer W stored in a FOUP (not shown) which is a transfer container and transfers it to the stage 10 in the storage chamber 2. Further, the loader 3 receives the wafer W whose inspection of the electrical characteristics of the imaging device D is completed from the stage 10 and stores it in the FOUP.
  • a FOUP not shown
  • the loader 3 has a base unit 13 as a controller that controls a power supply and the like.
  • the base unit 13 is connected to the stage 10 via wiring 14 and is connected to the tester computer 16 via wiring 15.
  • the base unit 13 controls an irradiation operation by a light irradiation section 40 of the stage 10 described later based on an input signal from the tester computer 16.
  • the base unit 13 also controls a temperature adjusting mechanism 50 of the stage 10, which will be described later, based on a temperature measuring mechanism (not shown) of the stage 10.
  • the base unit 13 may be provided in the accommodation chamber 2.
  • the tester 4 has a test board (not shown) that reproduces a part of the circuit configuration of the motherboard on which the imaging device D is mounted.
  • the test board is connected to the tester computer 16.
  • the tester computer 16 determines the quality of the image pickup device D based on the signal from the image pickup device D.
  • the circuit configurations of a plurality of types of motherboards can be reproduced by replacing the test board.
  • the prober 1 includes a user interface unit 17.
  • the user interface unit 17 is for displaying information for the user and for inputting instructions by the user, and is composed of, for example, a display panel having a touch panel, a keyboard, and the like.
  • the tester computer 16 transmits data to the test board connected to the imaging device D via each probe 11a when inspecting the electrical characteristics of the imaging device D. Then, the tester computer 16 determines whether or not the transmitted data has been correctly processed by the test board based on the electric signal from the test board.
  • FIG. 5 is a sectional view schematically showing the structure of the stage 10.
  • the stage 10 is a stage on which the wafer W is placed such that the back surface of the imaging device D and the stage 10 face each other.
  • the stage 10 has a transmission part 30 and a light irradiation part 40. .
  • the transmissive portion 30 is made of a light transmissive material, and the wafer W is placed on the back surface of the wafer W in contact with the back surface of the wafer W.
  • the transmissive portion 30 has a flat plate member 31.
  • the “light transmitting material” is a material that transmits light having a wavelength in the inspection range.
  • the transmissive portion 30 is provided with a holding mechanism (not shown) that holds the wafer W placed thereon by holding the non-device forming region R in the outer peripheral portion of the wafer W.
  • the light irradiator 40 irradiates the wafer W with light, and is arranged in a region S1 vertically below the transmissive part 30.
  • the light irradiation section 40 includes a light guide plate 41 and a light source section 42.
  • the light guide plate 41 is a flat plate-like member having a facing surface 41 a facing the wafer W with the transmissive portion 30 sandwiched therebetween.
  • the light guide plate 41 is formed in a square shape whose one side is longer than the diameter of the wafer W in a plan view, for example.
  • the support member 43 is provided on the lower surface of the light guide plate 41.
  • the light guide plate 41 emits planar light toward the wafer W as described later. However, in plan view, the imaging device formation region of the wafer W is located within the region where the planar light is emitted. Arranged to be included.
  • the light source unit 42 is provided in the laterally outer region S2 of the light guide plate 41, and emits linear light toward one end surface of the light guide plate 41.
  • the light source unit 42 emits linear light, and thus is composed of, for example, a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) provided along the side end surface of the light guide plate 41.
  • the LED emits light such that the light diffused in the light guide plate 41 and transmitted through the transmissive portion 30 includes light having a wavelength in the inspection range.
  • the light having a wavelength in the inspection range is, for example, light having a wavelength in the visible light region, and may include light outside the visible light region, such as infrared light, depending on the type of the imaging device D.
  • the heat dissipation plate 44 is provided on the back surface of the substrate (not shown) that supports the LED.
  • the heat dissipation plate 44 is formed of, for example, a metal material.
  • the heat dissipation plate 44 may be provided with a passage through which a coolant such as water for cooling the LEDs of the light source unit 42 flows.
  • the light guide plate 41 diffuses the linear light emitted from the light source unit 42 and incident from the side end surface of the light guide plate 41 inside the light guide plate 41 to face the wafer W.
  • the light is emitted as a sheet of light.
  • the transmissive part 30 will be further described. High flatness is used for the surface of the prober 1 on which the wafer W is placed during inspection. However, the flatness of the upper surface of the ready-made light guide plate 41 is not high. In view of this, in the present embodiment, the transmissive portion 30 having an upper surface having high flatness, which is manufactured separately from the light guide plate 41, is provided above the light guide plate 41 of the light irradiation unit 40.
  • the transmissive part 30 may simply transmit the planar light emitted from the light guide plate 41 toward the wafer W or may transmit the planar light while diffusing it. By transmitting the light while diffusing it, it is possible to irradiate the wafer W from the transmissive portion 30 with light having a more uniform light intensity distribution within the surface.
  • the flat plate member 31 is made of transparent glass, and the surface thereof on the wafer W side is a sanding surface. As a result, the light from the light guide plate 41 that has entered the transmissive portion 30 is emitted from the transmissive portion 30 in a state of being diffused by the sand surface.
  • the flat plate member 31 may be formed of cellular quartz containing bubbles so that light is transmitted while being diffused.
  • the transmissive part 30 the light from the light guide plate 41 that is incident on the transmissive part 30 is emitted while passing through the transmissive part 30 while being diffused by the bubbles in the transmissive part 30.
  • the flat plate member 31 may be formed of a transparent ceramic such as sintered alumina in order to transmit the light while diffusing the light.
  • the transparent ceramic has grain boundaries and defects inside. Therefore, when the transmissive part 30 of the present example is used, the light from the light guide plate 41 that has entered the transmissive part 30 passes through the transmissive part 30 while being diffused by the grain boundaries and defects in the transmissive part 30. And then emitted.
  • the flat plate member 31 may be configured by a holographic diffuser in order to transmit the light while diffusing the light.
  • the holographic diffuser is one in which a hologram pattern (a group of aperiodic uneven patterns of about 5 ⁇ m) is formed on a glass substrate such as a quartz glass substrate.
  • a hologram pattern a group of aperiodic uneven patterns of about 5 ⁇ m
  • the transmissive part 30 is used, the light from the light guide plate 41 that has entered the transmissive part 30 is emitted while passing through the transmissive part 30 while being diffused by the hologram pattern of the flat plate member 31.
  • the stage 10 having the above-described transmissive part 30 and light irradiation part 40 has a wafer W in an area S3 below the light irradiation part 40, specifically in an area S3 below the support member 43 for the light guide plate 41. It has a temperature adjusting mechanism 50.
  • a temperature adjusting mechanism 50 an existing wafer W mounting table having a temperature adjusting function (hereinafter, referred to as “temperature adjusting stage”) can be used. Since the existing temperature adjustment stage has a suction mechanism for the wafer W, the light irradiation unit 40 is suction-held by the temperature adjustment mechanism 50 by this suction mechanism.
  • the transmissive part 30 is held by the light irradiation part 40, for example, by adhesion and holding with a transparent adhesive material.
  • one imaging device D is inspected by one inspection.
  • a plurality of imaging devices D may be collectively inspected by one inspection using the prober 1.
  • the wafer W is taken out from the FOUP of the loader 3 and transferred into the accommodation chamber 2. Then, the wafer W is placed on the stage 10 such that the back surface of the imaging device D formed on the wafer W faces the stage 10, and the back surface of the wafer W contacts the stage 10.
  • stage 10 is moved, and the probe 11a provided above the stage 10 comes into contact with the electrode E of the imaging device D to be inspected.
  • the LED of the light source unit 42 of the light irradiation unit 40 is turned on, and light is incident on the side end surface of the light guide plate 41 from the light irradiation unit 40.
  • the light incident on the light guide plate 41 is diffused inside the light guide plate 41 and is emitted as light on the surface from the facing surface 41 a facing the wafer W.
  • the emitted light passes through the transmissive portion 30 and is applied to the wafer W.
  • a signal for inspection is input to the probe 11a.
  • the image pickup device D is inspected.
  • the temperature of the wafer W is measured by a temperature measuring mechanism (not shown), the temperature adjusting mechanism 50 is controlled based on the result, and the temperature of the wafer W is adjusted to a desired value.
  • the temperature of the image pickup device D is adjusted to a desired value. After that, the same processing as described above is repeated until the inspection of all the imaging devices D is completed.
  • the stage 10 includes the transmissive part 30 made of a light transmissive material on which the wafer W is placed, and the light irradiation part 40 arranged in the region S1 below the transmissive part 30.
  • the light irradiation unit 40 includes a light guide plate 41 having a facing surface 41 a facing the wafer W with the transmissive unit 30 sandwiched therebetween, and a light source unit 42 provided in a lateral outside region of the light guide plate 41.
  • the light guide plate 41 diffuses the light emitted from the light source unit 42 and incident from the side end surface of the light guide plate 41 inside the light guide plate 41, and forms a planar light from the facing surface 41a. Emit.
  • the backside illumination type imaging device D can be inspected. Further, since it is not necessary to provide the probe card 11 with an opening for inspection, the number of the probes 11a is not limited, so that the inspection can be performed in a short time. Further, in the present embodiment, the light source unit 42 is provided in the lateral outside region of the light guide plate 41, and it is not necessary to form a cavity inside the stage 10 to dispose the light source unit 42. Therefore, the strength of the stage 10 is not impaired. In particular, when a plurality of imaging devices D are collectively inspected, a large load is applied to the stage 10, so the strength of the stage 10 is important.
  • the stage 10 has the temperature adjusting mechanism 50 in a region below the light guide plate 41.
  • the temperature adjusting mechanism for the wafer W is provided in a region above the light guide plate 41, specifically, between the light guide plate 41 and the wafer W, the temperature adjusting mechanism needs to be made of a light transmissive material. is there.
  • an existing temperature adjusting stage can be used for the temperature adjusting mechanism 50.
  • the stage 10 is prevented from being upsized, and further, the accommodation chamber 2 and the prober 1 are upsized. Can be prevented.
  • a holding mechanism that holds the non-device forming region R on the outer peripheral portion of the wafer W is used as a mechanism for holding the wafer W. Therefore, since it is not necessary to form a suction holding hole in the transmission part 30, it is possible to prevent the suction holding hole from affecting the in-plane uniformity of the intensity distribution of the light with which the wafer W is irradiated. it can.
  • FIG. 6 is a sectional view schematically showing the configuration of the stage 10 included in the prober as the inspection device according to the second embodiment.
  • the transmissive portion 30 has a low refractive index portion 32 in addition to a flat plate-shaped flat plate member 31 that transmits light.
  • the low refractive index portion 32 has a refractive index lower than that of the flat plate member 31, is provided on the wafer W side of the flat plate member 31 so as to overlap with the flat plate member 31, and is mounted on the stage 10.
  • the back surface of W contacts the low refractive index portion 32.
  • the low-refractive-index portion 32 has a different type of silica glass from the flat plate member 31 (for example, a silica glass different from the flat plate member 31 having different kinds of impurities and different ratios of impurities) Is used.
  • the low refractive index portion 32 can have a lower refractive index than the flat plate member 31.
  • the low refractive index portion 32 can have a lower refractive index than the flat plate member 31.
  • the low refractive index portion 32 may be formed of an electro-optic crystal having an electro-optic effect in which the refractive index changes by applying an electric field.
  • the low refractive index portion 32 is formed by, for example, a CVD method when the low refractive index portion 32 is made of quartz glass or electro-optic crystal, and is spin-coated when the low refractive index portion 32 is a fluororesin. Done by law.
  • the prober 1 can also be used for an inspection in which it is necessary to limit the angle of incidence on the imaging device D.
  • An inspection device for inspecting a device to be inspected The inspection target device formed on the inspection target object is a backside illumination type imaging device in which light is incident from the backside which is the surface opposite to the side on which the wiring layer is provided,
  • the inspection device A mounting table on which the inspection object is mounted in a form facing the back surface of the imaging device, The above-mentioned table is A transparent portion made of a light-transmitting material, on which the inspection object is placed, Arranged in a region below the transmissive portion, a light irradiation portion, The light irradiation unit, A flat light guide plate having a facing surface that faces the inspection object with the transmission part interposed therebetween, and A light source section provided in a laterally outer region of the light guide plate; Have The light guide plate diffuses the light emitted from the light source unit and incident from the side end surface of the light guide plate inside the light guide plate, and emits the light as a planar light from the facing surface facing the inspection object.
  • the backside illumination type imaging device can be inspected. Further, since it is not necessary to provide an opening for inspection on the probe card, the number of probes is not limited, so that the inspection can be performed in a short time. Further, in the present embodiment, the light source section is provided in the lateral outside area of the light guide plate, and it is not necessary to form a cavity inside the mounting table in order to dispose the light source section. Therefore, the strength of the mounting table is not impaired.
  • the mounting table has a temperature adjustment mechanism that adjusts the temperature of the inspection object in a region below the light guide plate.
  • the temperature adjusting mechanism does not need to be made of a light transmissive material, and an inexpensive structure such as an existing temperature adjusting stage can be obtained.
  • the transparent portion includes a flat plate member made of a transparent material, and a low refractive index portion provided on the flat plate member and having a refractive index lower than that of the flat plate member, (1) to (3).
  • the inspection apparatus according to any one of 1.
  • An inspection method for inspecting a device to be inspected The inspection target device formed on the inspection target object is a backside illumination type imaging device in which light is incident from the backside which is the surface opposite to the side on which the wiring layer is provided,
  • the inspection method is A step of placing the inspection object on the transmissive portion such that the back surface of the imaging device and the transmissive portion made of the light transmissive material of the mounting table face each other; From a light source provided in a region below the transmissive part and laterally outside the transmissive part, in the region below the transmissive part, the transmissive part is sandwiched to face the inspection object.
  • a step of injecting light into the side end surface of the flat light guide plate which is arranged to The light emitted from the light source and incident from the side end surface of the light guide plate is diffused inside the light guide plate, and emitted as planar light from the surface of the light guide plate facing the inspection object. Having an inspection method.

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Abstract

検査対象デバイスを検査する検査装置であって、検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、当該検査装置は、前記撮像デバイスの裏面と対向する形態で前記検査対象体が載置される載置台を有し、前記載置台は、光透過材料からなり、前記検査対象体が載置される透過部と、前記透過部より下側の領域に配置された、光照射部と、を有し、前記光照射部は、前記透過部を間に挟み前記検査対象体と対向する対向面を有する、平板状の導光板と、前記導光板の側方外側の領域に設けられた光源部と、を有し、前記導光板は、前記光源部から出射され当該導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、前記検査対象体と対向する前記対向面から面状の光で出射する。

Description

検査装置及び検査方法
 本開示は、検査装置及び検査方法に関する。
 特許文献1の検査装置は、検査対象の固体撮像素子の上方に設けられ当該固体撮像素子に接続可能なプローブ針が形成されたプローブカードと、上記固体撮像素子への電源や各種信号を供給するテストヘッドと、検査対象に光を照射する光源部とを有する。この検査装置では、固体撮像素子の上方に位置するプローブカードがテストヘッドの下方に位置し、光源部がテストヘッドの上方に位置する。言い換えれば、プローブカードの下方に固体撮像素子が位置し、プローブカードの上方に光源部が位置する。また、この検査装置では、プローブカードの上方に位置する光源部からの光が、プローブカードの下方に位置する固体撮像素子に照射されるように、プローブカードには開口部が形成されている。
特開2005-44853号公報
 本開示にかかる技術は、裏面照射型の撮像デバイスの検査において、撮像デバイスが形成された検査対象体が載置される載置台の強度を損なわずに、短時間で検査を行うことができるようにする。
 本開示の一態様は、検査対象デバイスを検査する検査装置であって、検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、当該検査装置は、前記撮像デバイスの裏面と対向する形態で前記検査対象体が載置される載置台を有し、前記載置台は、光透過材料からなり、前記検査対象体が載置される透過部と、前記透過部より下側の領域に配置された、光照射部と、を有し、前記光照射部は、前記透過部を間に挟み前記検査対象体と対向する対向面を有する、平板状の導光板と、前記導光板の側方外側の領域に設けられた光源部と、を有し、前記導光板は、前記光源部から出射され当該導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、前記検査対象体と対向する前記対向面から面状の光で出射する。
 本開示によれば、裏面照射型の撮像デバイスの検査において、撮像デバイスが形成された検査対象体が載置される載置台の強度を損なわずに、短時間で検査を行うことができる。
裏面照射型撮像デバイスが形成されたウェハの構成を概略的に示す平面図である。 裏面照射型撮像デバイスの構成を概略的に示す断面図である。 第1の実施形態にかかる検査装置としてのプローバの構成の概略を示す斜視図である。 第1の実施形態にかかる検査装置としてのプローバの構成の概略を示す正面である。 ステージの構成を概略的に示す断面図である。 第2の実施形態にかかる検査装置としてのプローバが有するステージの構成を概略的に示す断面図である。
 半導体製造プロセスでは、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上に回路パターンを持つ多数の半導体デバイスが形成される。形成された半導体デバイスは、電気的特性等の検査が行われ、良品と不良品とに選別される。半導体デバイスの検査は、例えば、各半導体デバイスが分割される前のウェハの状態で、プローバ等と称される検査装置を用いて行われる。検査装置は、多数のプローブ針を有するプローブカードがウェハの上方すなわち半導体デバイスの上方に設けられており、検査の際は、プローブカードと半導体デバイスとが近づけられる。次いで、半導体デバイスの各電極にプローブ針が接触した状態で、プローブカードの上部に設けられたテストヘッドから各プローブ針を介して当該半導体デバイスに電気信号が供給される。そして、各プローブ針を介して半導体デバイスからテストヘッドが受信した電気信号に基づいて、当該半導体デバイスが不良品か否か選別される。
 半導体デバイスがCMOSセンサ等の撮像デバイスである場合は、他の一般的な半導体デバイスとは異なり、撮像デバイスに光を照射しながら検査が行われる(特許文献1参照)。
 特許文献1の検査装置は、前述のように、プローブカードの下方に固体撮像素子が位置し、プローブカードの上方に光源部が位置する。また、この検査装置では、プローブカードの上方に位置する光源部からの光が、プローブカードの下方に位置する固体撮像素子に照射されるように、プローブカードには開口部が形成されている。
 特許文献1のように光源部がプローブカードの上方に位置する場合、プローブカードに開口部を形成する必要があり、開口部を形成しない場合に比べて、プローブカードに形成し得るプローブ針の数が制限されてしまい、その結果、検査時間が長期化してしまう。特に、撮像デバイスにメモリが搭載される等してプローブ針を接触させるべき電極の数が増えた場合は、さらに検査時間が長期化する。
 さらに、近年、撮像デバイスとして、配線層が形成された表面側とは反対側の裏面側から入射した光を受光する裏面照射型のものが開発されている。しかし、プローブ針が撮像デバイスの上方に位置する検査装置では、特許文献1のように、光源部がプローブカードの上方に位置する場合、すなわち、検査時に撮像デバイスの上方から光が照射される場合、裏面照射型の撮像デバイスを検査することができない。
 また、裏面照射型の撮像デバイスの検査装置としては、撮像デバイスが形成されたウェハWが載置される載置台の内部に空洞を形成し、当該空洞内にLED等の光源を設け、対向する撮像デバイスの裏面に向けて光を照射する形態が考えられる。しかし、この形態では、載置台に空洞を形成する結果、載置台の強度が不足することが考えられる。
 そこで、本開示にかかる技術は、裏面照射型の撮像デバイスの検査において、載置台の強度を損なわずに、短時間で検査を行うことができるようにする。
 以下、本実施形態にかかる検査装置及び検査方法を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 本実施形態にかかる技術は、裏面照射型撮像デバイスの検査にかかるものであるため、まず、裏面照射型撮像デバイスについて説明する。
 図1は、裏面照射型撮像デバイスが形成された検査対象体としてのウェハの構成を概略的に示す平面図であり、図2は、裏面照射型撮像デバイスの構成を概略的に示す断面図である。
 図1に示すように、裏面照射型撮像デバイスDは、略円板状のウェハWに複数形成されている。
 裏面照射型撮像デバイスDは、固体撮像素子であり、図2に示すように、フォトダイオードである光電変換部PDと、複数の配線PLaを含む配線層PLとを有する。また、裏面照射型撮像デバイスDは、配線層PL側をウェハWの表面側としたときに、ウェハWの裏面側から入射した光をオンチップレンズL及びカラーフィルタFを介して光電変換部PDで受光する。カラーフィルタFは赤色カラーフィルタFR、青色カラーフィルタFB及び緑色カラーフィルタFGからなる。
 また、裏面照射型撮像デバイスDの表面DaすなわちウェハWの表面には、電極Eが形成されており、該電極Eは配線層PLの配線PLaに電気的に接続されている。配線PLaは、裏面照射型撮像デバイスDの内部の回路素子に電気信号を入力したり、同回路素子からの電気信号を裏面照射型撮像デバイスDの外部に出力したりするためのものである。
 なお、図1に示すように、ウェハWの外周部分には、裏面照射型撮像デバイスDが形成されていない非デバイス形成領域Rが存在する。
(第1の実施形態)
 続いて、第1の実施形態にかかる検査装置について説明する。
 図3及び図4はそれぞれ、第1の実施形態にかかる検査装置としてのプローバ1の構成の概略を示す斜視図及び正面図である。図4では、図3のプローバ1の後述の収容室とローダが内蔵する構成要素を示すため、その一部が断面で示されている。
 プローバ1は、ウェハWに形成された複数の裏面照射型撮像デバイスD(以下、撮像デバイスDと省略することがある。)それぞれの電気的特性の検査を行うものである。プローバ1は、図3及び図4に示すように、収容室2と、収容室2に隣接して配置されるローダ3と、収容室を覆うように配置されるテスタ4とを備える。
 収容室2は、内部が空洞の筐体であり、ウェハWが載置される載置台としてのステージ10を有する。ステージ10は、該ステージ10に対するウェハWの位置がずれないように、ウェハWの外周部分の非デバイス形成領域R(図1参照)を挟持することにより、当該ウェハWを保持する。なお、ステージ10は、水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、後述のプローブカード11とウェハWの相対位置を調整してウェハWの表面の電極Eをプローブカード11のプローブ11aと接触させることができる。
 また、収容室2における該ステージ10の上方には、該ステージ10に対向するようにプローブカード11が配置される。プローブカード11は、ウェハWの表面の電極Eに対応するように形成された多数の針状のプローブ11aを有する。
 プローブカード11は、インターフェース12を介してテスタ4へ接続されている。各プローブ11aがウェハWの各撮像デバイスDの電極Eに接触する際、各プローブ11aは、テスタ4からインターフェース12を介して撮像デバイスDへ電力を供給し、または、撮像デバイスDからの信号をインターフェース12を介してテスタ4へ伝達する。
 ローダ3は、搬送容器であるFOUP(図示せず)に収容されているウェハWを取り出して収容室2のステージ10へ搬送する。また、ローダ3は、撮像デバイスDの電気的特性の検査が終了したウェハWをステージ10から受け取り、FOUPへ収容する。
 ローダ3は、電源等を制御するコントローラとしてのベースユニット13を有する。ベースユニット13は配線14を介してステージ10へ接続され、配線15を介してテスタコンピュータ16に接続されている。ベースユニット13は、テスタコンピュータ16からの入力信号に基づいて、ステージ10の後述の光照射部40による照射動作を制御する。また、ベースユニット13は、ステージ10の不図示の温度測定機構に基づいて、ステージ10の後述の温度調整機構50を制御する。なお、ベースユニット13は収容室2に設けられてもよい。
 テスタ4は、撮像デバイスDが搭載されるマザーボードの回路構成の一部を再現するテストボード(図示せず)を有する。テストボードは、テスタコンピュータ16に接続される。テスタコンピュータ16は、撮像デバイスDからの信号に基づいて該撮像デバイスDの良否を判断する。テスタ4では、上記テストボードを取り替えることにより、複数種のマザーボードの回路構成を再現することができる。
 さらに、プローバ1は、ユーザインターフェース部17を備える。ユーザインターフェース部17は、ユーザ向けに情報を表示したりユーザが指示を入力したりするためのものであり、例えば、タッチパネルやキーボード等を有する表示パネルからなる。
 上述の各部を有するプローバ1では、撮像デバイスDの電気的特性の検査の際、テスタコンピュータ16が、撮像デバイスDと各プローブ11aを介して接続されたテストボードへデータを送信する。そして、テスタコンピュータ16が、送信されたデータが当該テストボードによって正しく処理されたか否かを当該テストボードからの電気信号に基づいて判定する。
 次に、ステージ10の構成について説明する。図5はステージ10の構成を概略的に示す断面図である。
 ステージ10は、撮像デバイスDの裏面と当該ステージ10とが対向する形態でウェハWが載置されるものであり、図5に示すように、透過部30と、光照射部40と、を有する。
 透過部30は、光透過材料からなり、ウェハWの裏面が当接する形態で当該ウェハWが載置されるものであり、平板状の平板部材31を有する。なお、「光透過材料」とは、検査範囲の波長の光を透過する材料である。透過部30には、載置されたウェハWを保持するために、当該ウェハWの外周部分の非デバイス形成領域Rを挟持する挟持機構(図示せず)が設けられている。
 光照射部40は、ウェハWに向けて光を照射するものであり、透過部30より鉛直方向下側の領域S1に配置されている。
 光照射部40は、導光板41と光源部42とを有する。
 導光板41は、透過部30を間に挟みウェハWと対向する対向面41aを有する平板状の部材である。導光板41は、例えば平面視において、ウェハWの直径より一辺の長さが大きい正方形状に形成される。本実施形態では、導光板41の強度を補うため、当該導光板41の下面に対してサポート部材43が設けられている。この導光板41は、後述するように面状の光をウェハWに向けて出射するものであるところ、平面視において、面状の光を出射する領域内に、ウェハWの撮像デバイス形成領域が含まれるように配置される。
 光源部42は、導光板41の側方外側の領域S2に設けられており、導光板41の一側端面に向けて線状の光を出射する。光源部42は、線状の光を出射するため、例えば、導光板41の側端面に沿って設けられた複数のLED(Light Emitting Diode)から構成される。LEDは、例えば導光板41内で拡散され透過部30を透過した光が検査範囲の波長の光を含むような光を出射する。検査範囲の波長の光とは、例えば、可視光領域の波長の光であり、撮像デバイスDの種類によっては、赤外線等の可視光領域外の光を含む場合もある。
 また、本実施形態では、光源部42のLEDの熱をステージ10の外部に放出するため、LEDを支持する基板(図示せず)の背面には放熱板44が設けられている。放熱板44は、例えば、金属材料から形成される。放熱板44には、光源部42のLEDを冷却するための水等の冷媒が通流する経路が形成されていてもよい。
 プローバ1では、導光板41が、光源部42から出射され当該導光板41の側端面から入射された線状の光を、当該導光板41の内部で拡散させ、ウェハWと対向する対向面41aから面状の光で出射する。
 ここで、透過部30についてさらに説明する。
 プローバ1において検査時にウェハWが載置される面には高い平坦性が用いられる。しかし、既製の導光板41の上面は平坦度が高くない。そこで、本実施形態では、光照射部40の導光板41の上部に、導光板41とは別に作製され高い平坦性を有する上面を備える透過部30が設けられている。
 透過部30は、導光板41からウェハWの方向に向けて出射された面状の光を、単純に透過するものであってもよいし、拡散させながら透過するものであってもよい。拡散させながら透過することにより、透過部30からウェハWに対して、光強度分布がさらに面内で均一な光を照射することができる。
 透過部30は、光を拡散させながら透過するためには、例えば、平板部材31が透明ガラスからなり、そのウェハW側の面が砂ずり面とされる。これにより、透過部30に入射された導光板41からの光は、上記砂ずり面で拡散された状態で透過部30から出射される。
 また、透過部30は、光を拡散させながら透過するために、平板部材31を内部に気泡を含む気泡石英から形成してもよい。この透過部30を用いる場合、当該透過部30に入射された導光板41からの光は、当該透過部30内の気泡で拡散されつつ当該透過部30を通過し出射される。
 さらに、透過部30は、光を拡散させながら透過するために、平板部材31を焼結アルミナ等の透明セラミックから形成してもよい。透明セラミックは、その内部に粒界や欠陥を有する。そのため、本例の透過部30を用いる場合、当該透過部30に入射された導光板41からの光は、当該透過部30内の上述の粒界や欠陥で拡散されつつ当該透過部30を通過し出射される。
 さらに、透過部30は、光を拡散させながら透過するために、平板部材31をホログラフィックディフューザーにより構成してもよい。ホログラフィックディフューザーは、石英ガラス基板等のガラス基板上にホログラムパターン(約5μmの非周期な凹凸パターンの集まり)が形成されたものである。この透過部30を用いる場合、当該透過部30に入射された導光板41からの光は、平板部材31のホログラムパターンで拡散されつつ当該透過部30を通過し出射される。
 上述の透過部30と光照射部40を有するステージ10は、光照射部40より下側の領域S3に、具体的には、導光板41に対するサポート部材43より下側の領域S3に、ウェハWの温度調整機構50を有する。温度調整機構としては、既存の、温度調整機能を有するウェハWの載置台(以下、「温調ステージ」という。)を用いることができる。既存の温調ステージは、ウェハWの吸着機構を有するため、この吸着機構により、光照射部40が温度調整機構50に吸着保持される。なお、透過部30は例えば透明接着材料による接着保持により光照射部40に保持される。
 次に、プローバ1を用いたウェハWに対する検査処理の一例について説明する。以下の説明では、1回の検査で1つの撮像デバイスDが検査されるものとする。ただし、プローバ1を用いた1回の検査で、複数の撮像デバイスDを一括して検査してもよい。
 まず、ローダ3のFOUPからウェハWが取り出されて収容室2内に搬送される。そして、ウェハWは、当該ウェハWに形成された撮像デバイスDの裏面とステージ10とが対向すると共に当該ウェハWの裏面がステージ10と当接するように、ステージ10に載置される。
 次いで、ステージ10が移動され、ステージ10の上方に設けられているプローブ11aと検査対象の撮像デバイスDの電極Eとが接触する。
 そして、光照射部40の光源部42のLEDが点灯され、光照射部40から、導光板41の側端面に光が入射する。導光板41に入射された光は、導光板41の内部で拡散され、ウェハWと対向する対向面41aから面上の光で出射する。出射された光は、透過部30を透過し、ウェハWに照射される。
 このウェハWへの光の照射と共に、プローブ11aへの検査用の信号の入力が行われる。これにより、撮像デバイスDの検査を行う。なお、上記検査中、不図示の温度測定機構により、ウェハWの温度が測定され、その結果に基づいて、温度調整機構50が制御され、ウェハWの温度が所望の値に調整されることにより、撮像デバイスDの温度が所望の値に調整される。
 以後、全ての撮像デバイスDの検査が完了するまで上述と同様な処理が繰り返される。
 以上のように、本実施形態では、ステージ10が、光透過材料からなりウェハWが載置される透過部30と、透過部30より下側の領域S1に配置された光照射部40とを有する。そして、光照射部40が、透過部30を間に挟みウェハWと対向する対向面41aを有する導光板41と、導光板41の側方外側領域に設けられた光源部42とを有する。本実施形態では、導光板41が、光源部42から出射され当該導光板41の側端面から入射された光を、当該導光板41の内部で拡散させ、上記対向面41aから面状の光で出射する。そのため、裏面照射型撮像デバイスDを検査することができる。また、検査のための開口をプローブカード11に設ける必要がないため、プローブ11aの数が制限されないので、短時間で検査を行うことができる。さらに、本実施形態では、光源部42が導光板41の側方外側領域に設けられており、光源部42を配設するためにステージ10の内部に空洞を形成する必要がない。したがって、ステージ10の強度が損なわれることがない。特に、複数の撮像デバイスDを一括で検査する場合、ステージ10に大きな荷重が加わるため、ステージ10の強度は重要である。
 また、本実施形態では、ステージ10が、導光板41より下側の領域に、温度調整機構50を有する。ウェハWの温度調整機構を、導光板41より上側の領域に設ける場合、具体的には、導光板41とウェハWの間に設ける場合、当該温度調整機構を光透過性材料で構成する必要がある。それに対し、ステージ10が、導光板41より下側の領域に、温度調整機構50を有するため、温度調整機構50に既存の温調ステージを用いることができる。
 また、本実施形態では、複数のLEDからなる光源部42と導光板41により光照射部40を構成しているため、ステージ10の大型化を防ぎ、さらには収容室2やプローバ1の大型化を防ぐことができる。
 さらにまた、本実施形態では、ウェハWを保持するための機構として、ウェハWの外周部分の非デバイス形成領域Rを挟持する挟持機構を用いている。したがって、透過部30に吸着保持用の孔を形成する必要がないため、当該吸着保持用の孔が、ウェハWに照射する光の強度分布の面内均一性に影響を及ぼすのを防ぐことができる。
(第2の実施形態)
 図6は、第2の実施形態にかかる検査装置としてのプローバが有するステージ10の構成を概略的に示す断面図である。
 本実施形態のステージ10は、図6に示すように、透過部30が、光を透過する平板状の平板部材31の他に、低屈折率部32を有する。
 低屈折率部32は、その屈折率が平板部材31より低いものであり、また、平板部材31に重なるように当該平板部材31よりもウェハW側に設けられ、ステージ10に載置されたウェハWはその裏面が当該低屈折率部32に当接する。例えば、平板部材31が石英ガラスからなる場合、低屈折率部32には平板部材31とは異なる種類の石英ガラス(例えば、不純物の種類や不純物の割合が異なる平板部材31とは異なる石英ガラス)が用いられる。これにより、低屈折率部32を平板部材31より低い屈折率とすることができる。
 また、低屈折率部32の材料にフッ素樹脂を用い、当該フッ素樹脂に添加する材料を調整することにより、低屈折率部32を平板部材31より低屈折率とすることができる。
 なお、電界を加えることにより屈折率が変化する電気光学効果を有する電気光学結晶から低屈折率部32を形成してもよい。
 低屈折率部32の形成は、当該低屈折率部32が石英ガラスや電気光学結晶の場合は例えばCVD法により行われ、また、当該低屈折率部32がフッ素樹脂の場合は、例えばスピンコーティング法により行われる。
 本実施形態では、平板部材31を透過した光のうち、低屈折率部32に対する入射角が小さいものは、低屈折率部32に入射され当該低屈折率部32を透過しウェハWに向けて出射される。しかし、低屈折率部32に対する入射角が大きい光は、低屈折率部32の平板部材31側の面で反射されるためウェハWには入射されない。このように、本実施形態では、平板部材31から低屈折率部32への光の入射角度が制限されるため、低屈折率部32を透過してウェハWに照射される光の入射角度も制限される。つまり、本実施形態では、ウェハWに照射する光の入射角度を制限することができる。したがって、プローバ1は、撮像デバイスDへ入射角度を制限する必要がある検査にも用いることができる。
 今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)検査対象デバイスを検査する検査装置であって、
検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、
当該検査装置は、
前記撮像デバイスの裏面と対向する形態で前記検査対象体が載置される載置台を有し、
前記載置台は、
光透過材料からなり、前記検査対象体が載置される透過部と、
前記透過部より下側の領域に配置された、光照射部と、を有し、
前記光照射部は、
前記透過部を間に挟み前記検査対象体と対向する対向面を有する、平板状の導光板と、
前記導光板の側方外側の領域に設けられた光源部と、
を有し、
前記導光板は、前記光源部から出射され当該導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、前記検査対象体と対向する前記対向面から面状の光で出射する、検査装置。
 前記(1)によれば、裏面照射型撮像デバイスを検査することができる。また、検査のための開口をプローブカードに設ける必要がないため、プローブの数が制限されないので、短時間で検査を行うことができる。さらに、本実施形態では、光源部が導光板の側方外側領域に設けられており、光源部を配設するために載置台の内部に空洞を形成する必要がない。したがって、載置台の強度が損なわれることがない。
(2)前記透過部は、前記導光板からの光を拡散させながら透過する、前記(1)に記載の検査装置。
 前記(2)によれば、透過部から検査対象体に対して、光強度分布がより面内で均一な光を照射することができる。
(3)前記載置台は、前記導光板より下側の領域に、前記検査対象体の温度を調整する温度調整機構を有する、前記(1)または(2)に記載の検査装置。
 前記(3)によれば、温度調整機構を光透過性材料で構成する必要がなく、既存の温調ステージ等、安価な構成とすることができる。
(4)前記透過部は、透明材料からなる平板部材と、前記平板部材の上に設けられ屈折率が当該平板部材よりも低い低屈折率部と、を有する、前記(1)~(3)のいずれか1に記載の検査装置。
(5)検査対象デバイスを検査する検査方法であって、
検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、
当該検査方法は、
前記撮像デバイスの裏面と載置台の光透過材料からなる透過部とが対向するように、当該透過部上に前記検査対象体を載置する工程と、
前記透過部より下側の領域であって前記透過部の側方外側の領域に設けられた光源から、前記透過部より下側の領域に、当該透過部を間に挟み前記検査対象体と対向するように配置された、平板状の導光板の側端面に、光を入射する工程と、
前記光源から出射され前記導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、当該導光板の前記検査対象体と対向する面から面状の光で出射する工程と、を有する、検査方法。
1   プローバ
10  ステージ
30  透過部
40  光照射部
41  導光板
41a 対向面
42  光源部
D   裏面照射型撮像デバイス
S1  領域
S2  領域
W   ウェハ

Claims (5)

  1. 検査対象デバイスを検査する検査装置であって、
    検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、
    当該検査装置は、
    前記撮像デバイスの裏面と対向する形態で前記検査対象体が載置される載置台を有し、
    前記載置台は、
    光透過材料からなり、前記検査対象体が載置される透過部と、
    前記透過部より下側の領域に配置された、光照射部と、を有し、
    前記光照射部は、
    前記透過部を間に挟み前記検査対象体と対向する対向面を有する、平板状の導光板と、
    前記導光板の側方外側の領域に設けられた光源部と、
    を有し、
    前記導光板は、前記光源部から出射され当該導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、前記検査対象体と対向する前記対向面から面状の光で出射する、検査装置。
  2. 前記透過部は、前記導光板からの光を拡散させながら透過する、請求項1に記載の検査装置。
  3. 前記載置台は、前記導光板より下側の領域に、前記検査対象体の温度を調整する温度調整機構を有する、請求項1または2に記載の検査装置。
  4. 前記透過部は、透明材料からなる平板部材と、前記平板部材の上に設けられ屈折率が当該平板部材よりも低い低屈折率部と、を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の検査装置。
  5. 検査対象デバイスを検査する検査方法であって、
    検査対象体に形成された検査対象デバイスは、配線層が設けられた側とは反対側の面である裏面から光が入射される裏面照射型の撮像デバイスであり、
    当該検査方法は、
    前記撮像デバイスの裏面と載置台の光透過材料からなる透過部とが対向するように、当該透過部上に前記検査対象体を載置する工程と、
    前記透過部より下側の領域であって前記透過部の側方外側の領域に設けられた光源から、前記透過部より下側の領域に、当該透過部を間に挟み前記検査対象体と対向するように配置された、平板状の導光板の側端面に、光を入射する工程と、
    前記光源から出射され前記導光板の側端面から入射された光を、当該導光板内部で拡散させ、当該導光板の前記検査対象体と対向する面から面状の光で出射する工程と、を有する、検査方法。
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