(57)【要約】【課題】  ウエハの下面の外観異常箇所に対応するウエハの上面の位置を正確に特定することができる外観検査方法を提供する。【解決手段】  複数の半導体素子領域が形成されたウエハ５０の下面５０ｂの外観異常を検査する方法であって、ウエハ５０の下面５０ｂの外観異常箇所を特定する外観異常箇所特定工程と、ウエハ５０を透過可能なレーザをウエハ５０の下面５０ｂの外観異常箇所に向けて照射して、ウエハ５０の上面５０ａのうちの外観異常箇所の裏側の箇所にマークを形成するレーザ照射工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子領域が形成されたウエハの下面の外観異常を検査する方法であって、
ウエハの下面の外観異常箇所を特定する外観異常箇所特定工程と、
ウエハを透過可能なレーザをウエハの下面の外観異常箇所に向けて照射して、ウエハの上面のうちの外観異常箇所の裏側の箇所にマークを形成するレーザ照射工程、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
レーザ照射工程では、レーザをウエハの上面に集光させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
【請求項３】
ウエハを透過可能なレーザが赤外線レーザであり、
レーザ照射工程では、その照射経路が赤外線レーザの照射経路と同軸に調整された可視光レーザを照射しながら可視光レーザの照射位置を外観異常箇所に合わせ、その後、赤外線レーザを照射することを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査方法。
【請求項４】
複数の半導体素子領域が形成されたウエハの下面の外観異常を検査する方法であって、
ウエハの下面の外観異常箇所を特定する外観異常箇所特定工程と、
ウエハを透過可能なレーザをウエハの下面の外観異常箇所に向けて照射するとともに、カメラでウエハの上面と透過したレーザを撮影するレーザ照射工程、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項５】
ウエハが取り付けられるステージと、
ステージに取り付けられたウエハに向けてウエハを透過可能なレーザを照射して、レーザが照射される表面と反対側のウエハの表面を加熱するレーザ照射装置、
を有することを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項６】
ウエハが取り付けられるステージと、
ステージに取り付けられたウエハに向けてウエハを透過可能なレーザを照射するレーザ照射装置と、
レーザが照射される表面と反対側のウエハの表面とウエハを透過したレーザを撮影するカメラ、
を有することを特徴とする外観検査補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を製造するためのウエハの外観を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、半導体素子の製造時には、目視によってウエハの外観検査が行われる。例えば、ウエハの表面にキズがある箇所や、ウエハの表面に異物が固着している箇所は、外観異常箇所として特定される。外観異常箇所が存在する半導体素子領域にはマーキングがされる。後にその半導体素子領域が半導体チップ（半導体素子）に分離されたときには、マークの有無によって半導体チップが良品であるか否かが識別可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１２９３８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般には、外観検査は、ウエハの上面（実装時にワイヤーボンディングにより接続される面）に対して行われる。しかしながら、ＩＧＢＴ等の大電流が流れる半導体素子では、電極の異常による発熱の影響が大きいため、ウエハの下面（実装時に導電性ペーストやハンダにより接続される面）に対しても外観検査が行われる。半導体チップは、通常、上面が視認可能な状態で取り扱われるので、下面の外観検査において外観異常箇所を特定した場合には、外観異常箇所が存在する半導体素子領域の上面（外観検査する面と反対の面）にマーキングをする必要がある。このため、外観異常箇所が存在する半導体素子領域を正確に識別し、識別した半導体素子領域の上面にマーキングを行う必要がある。
しかしながら、ウエハの下面には、通常は、略全面に亘って一様に電極が形成される。このため、ウエハの下面を外観検査する際には、特定した外観異常箇所が何れの半導体素子領域に存在するのかを正確に識別することが困難である。このため、従来は、外観異常箇所の周辺の半導体素子領域を不良と判断して、これらの半導体素子領域の上面にマーキングを行っていた。このため、実際には外観異常箇所が存在していない半導体素子領域にまでマーキングが行われており、製造歩留まりが低下するという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みて創作されたものであり、ウエハの下面の外観異常箇所に対応するウエハの上面の位置を正確に特定することができる外観検査方法と、その外観検査方法に用いることが可能な外観検査補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が提供する第１の外観検査方法は、複数の半導体素子領域が形成されたウエハの下面の外観異常を検査する。この外観検査方法は、外観異常箇所特定工程と、レーザ照射工程を有している。外観異常箇所特定工程では、ウエハの下面の外観異常箇所を特定する。レーザ照射工程では、ウエハを透過可能なレーザをウエハの下面の外観異常箇所に向けて照射して、ウエハの上面のうちの外観異常箇所の裏側の箇所にマークを形成する。
なお、本発明の「ウエハ」とは、半導体素子が形成される半導体ウエハと、その表面に形成されている電極、絶縁膜、保護膜（保護テープ等）を含んだものを意味する。
また、「ウエハを透過可能」とは、ウエハの下面に照射されたレーザのうちの少なくとも一部がウエハの上面まで透過することを意味する。
また、外観異常箇所特定工程では、目視によって外観異常箇所を特定してもよいし、ウエハの下面を画像認識することで外観異常箇所を特定してもよい。
【０００７】
この外観検査方法では、レーザ照射工程において、外観異常箇所に向けてレーザを照射する。照射されたレーザの少なくとも一部は、ウエハを透過してウエハの上面まで到達する。これによって、ウエハの上面を変色させる等して、マークを形成することができる。例えば、ウエハの上面に電極が形成されている場合には、レーザによって電極を加熱することで、電極を変色させることができる。また、ウエハの上面に感熱性の樹脂層（保護テープ等）が形成されている場合には、レーザによって樹脂層を加熱することで、樹脂層を変色させたり、硬化させることができる。また、ウエハの上面に感光性の樹脂層が形成されている場合には、レーザの照射によって、樹脂層を変色させたり、硬化させることができる。このように、下面の外観異常箇所に向けて照射したレーザが、ウエハを透過して、ウエハの上面にマークを形成する。これによって、外観異常箇所の裏側に位置するウエハの上面に正確にマークが形成される。ウエハの上面に外観異常箇所の存在を示すマークが正確に形成されるので、外観異常箇所が存在する半導体素子領域を正確に特定することができる。
【０００８】
上述した外観検査方法では、レーザ照射工程において、レーザをウエハの上面に集光させることが好ましい。
このような構成によれば、ウエハの上面でレーザの強度が高くなるので、より好適にマークを形成することができる。
【０００９】
上述した外観検査方法においては、ウエハを透過可能なレーザが赤外線レーザであることが好ましい。そして、レーザ照射工程では、照射経路が赤外線レーザの照射経路と同軸に調整された可視光レーザを照射しながら可視光レーザの照射位置を外観異常箇所に合わせ、その後、赤外線レーザを照射することが好ましい。
赤外線レーザは、ウエハを透過可能であるとともに、ウエハの上面を加熱して変色させることができる。一方、ウエハの上面に正確にマーキングするためには、赤外線レーザの照射位置とウエハの下面の外観異常箇所とを正確に一致させる必要がある。しかし、赤外線は不可視であるので、その照射位置の位置合わせが困難となる。この外観検査方法では、赤外線レーザと同軸に照射される可視光レーザを照射して、その照射位置を外観異常箇所に合わせる。これによって、赤外線レーザの照射位置も外観異常箇所に合わせられる。その後、赤外線レーザを照射するので、赤外線レーザの照射位置とウエハの下面の外観異常箇所とが正確に一致する。これにより、より正確なマーキングが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、第２の外観検査方法も提供する。この外観検査方法では、複数の半導体素子領域が形成されたウエハの下面の外観異常を検査する。この外観検査方法は、外観異常箇所特定工程と、レーザ照射工程を有している。外観異常箇所特定工程では、ウエハの下面の外観異常箇所を特定する。レーザ照射工程では、ウエハを透過可能なレーザをウエハの下面の外観異常箇所に向けて照射するとともに、カメラでウエハの上面と透過したレーザを撮影する。
この外観検査方法では、レーザ照射工程において、カメラによってウエハの上面を撮影する。このとき、ウエハを透過したレーザもカメラによって撮影される。透過したレーザが撮影された箇所は、下面の外観異常箇所の位置を示している。すなわち、撮影された画像は、ウエハの上面の画像と、ウエハの下面の外観異常箇所の位置とを重ねて表示する画像となる。したがって、撮影した画像から、外観異常箇所の位置を正確に特定することができる。
【００１１】
また、本発明は、上述した第１の外観検査方法に使用することができる外観検査補助装置を提供する。この外観検査補助装置は、ステージとレーザ照射装置を備えている。ステージには、ウエハが取り付けられる。レーザ照射装置は、ステージに取り付けられたウエハに向けてウエハを透過可能なレーザを照射して、レーザが照射される表面とは反対側のウエハの表面を加熱する。
この外観検査補助装置によれば、第１の外観検査方法を好適に実施することができる。
【００１２】
また、本発明は、上述した第２の外観検査方法に使用することができる外観検査補助装置を提供する。この外観検査補助装置は、ステージと、レーザ照射装置と、カメラを備えている。ステージには、ウエハが取り付けられる。レーザ照射装置は、ステージに取り付けられたウエハに向けてウエハを透過可能なレーザを照射する。カメラは、レーザが照射される表面とは反対側のウエハの表面とウエハを透過したレーザを撮影する。
この外観検査補助装置によれば、第２の外観検査方法を好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例の外観検査補助装置１０の説明図。
【図２】第２実施例の外観検査補助装置１１０の説明図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
第１実施例に係るウエハの外観検査工程及び外観検査補助装置について説明する。図１は、外観検査補助装置１０の概略構成を示している。外観検査補助装置１０は、ウエハ５０の外観検査を行う際に用いられる。
図示していないが、ウエハ５０は、半導体ウエハと、その表面に形成されているＡｌ電極、保護テープ等により構成されている。半導体ウエハの上面には、半導体素子領域ごとに区分してＡｌ電極が形成されている。半導体ウエハの下面には、全面に亘ってＡｌ電極が形成されている。また、半導体ウエハの上面には、保護テープが貼り付けられている。保護テープは、透明樹脂により形成されたテープである。したがって、ウエハ５０の上面５０ａは保護テープの表面であり、ウエハ５０の下面５０ｂはＡｌ電極の表面である。
図１に示すように、外観検査補助装置１０は、ステージ１２と、レーザ照射装置２０と、位置調整機構３０を備えている。
【００１５】
ステージ１２は、ウエハ５０の外周部と接触可能な形状を備えている。ステージ１２には、ウエハ５０が載置される。図１に示すように、ウエハ５０は、上面５０ａが下方を向き、下面５０ｂが上方を向くように載置される。
【００１６】
レーザ照射装置２０は、ＹＡＧレーザ発振器２２と、可視光レーザ発振器２４と、集光レンズ２６と、ハーフミラー２８を備えている。
ＹＡＧレーザ発振器２２は、波長が１μｍ〜６μｍの赤外線レーザを放出する。ＹＡＧレーザ発振器２２から放出された赤外線レーザは、集光レンズ２６を通過し、ハーフミラー２８に入射する。ハーフミラー２８に入射した赤外線レーザの大部分は、ハーフミラー２８で反射する。ハーフミラー２８で反射した赤外線レーザは、ステージ１２に載置されたウエハ５０の下面５０ｂに対して略垂直に入射する。ウエハ５０の下面５０ｂに入射した赤外線レーザの一部は、ウエハ５０を透過して、上面５０ａから下方へ放出される。集光レンズ２６は、ＹＡＧレーザ発振器２２から放出された赤外線レーザを集光する。集光レンズ２６の焦点位置は、ウエハ５０の上面５０ａの位置と略一致している。
可視光レーザ発振器２４は、可視光レーザを放出する。可視光レーザ発振器２４から放出された可視光レーザは、ハーフミラー２８に入射する。ハーフミラー２８に入射した可視光レーザの一部は、ハーフミラー２８を透過する。ハーフミラー２８を透過した可視光レーザは、ウエハ５０の下面５０ｂに対して略垂直に入射する。
ハーフミラー２８を透過した可視光レーザは、ハーフミラー２８で反射した赤外線レーザと同軸（すなわち、光軸が同一となる経路）で進行する。このため、レーザ照射装置２０は、赤外線レーザと可視光レーザを同一の位置に照射することができる。
【００１７】
位置調整機構３０は、レーザ照射装置２０を水平面内で移動させる。位置調整機構３０によってレーザ照射装置２０を移動させることで、ウエハ５０に対するレーザの照射位置を変更することができる。
【００１８】
次に、外観検査補助装置１０を用いた外観検査方法について説明する。
最初に、図１に示すように、ウエハ５０をステージ１２に取り付ける。そして、目視により、ウエハ５０の下面５０ｂの外観を検査する。外観異常箇所を発見したら、レーザ照射装置２０によってウエハ５０の下面５０ｂに可視光レーザを照射する。可視光レーザの照射位置は、視認することができる。次に、位置調整機構３０によってレーザ照射装置２０を移動させて、可視光レーザの照射位置を外観異常箇所に一致させる。次に、可視光レーザの照射を停止して、赤外線レーザを照射する。赤外線レーザはウエハ５０を透過して、ウエハ５０の上面５０ａまで到達する。また、赤外線レーザは集光レンズ２６によりウエハ５０の上面５０ａに集光される。このため、ウエハ５０の上面５０ａを構成している保護テープが、赤外線レーザによって加熱される。これにより、赤外線レーザを照射された箇所の保護テープが変色する。赤外線レーザはウエハ５０の下面５０ｂに対して垂直に入射するので、外観異常箇所の裏側の位置の保護テープが変色する。すなわち、保護テープの変色箇所は、その裏側に外観異常箇所が存在することを示すマークとなる。上述したように、上面５０ａ側のＡｌ電極は、半導体素子領域毎に区画されて形成されている。また、保護テープは透明である。したがって、赤外線レーザにより形成されたマークによって、下面５０ｂの外観異常箇所が何れの半導体素子領域に存在しているのかを正確に特定することができる。
外観異常箇所の特定と、レーザの照射を繰り返し実施することで、ウエハ５０の上面５０ａ（すなわち、保護テープ）に、各外観異常箇所の位置を示すマークが形成される。
【００１９】
以上に説明したように、この外観検査方法では、外観異常箇所の裏側の位置の保護テープに正確にマークを形成することができる。すなわち、ウエハ５０の下面５０ｂの外観異常箇所の位置を、ウエハ５０の上面５０ａに正確に転写することができる。このため、ウエハ５０の下面５０ｂの外観異常箇所が、何れの半導体素子領域に存在しているかを正確に識別することができる。
【００２０】
なお、上述した第１実施例では、ウエハ５０の上面５０ａが保護テープにより形成されており、赤外線レーザによって保護テープを変色させることでマーキングを行った。しかしながら、ウエハ５０の上面５０ａはＡｌ電極により形成されていてもよい。この場合、赤外線レーザによってＡｌ電極を加熱して変色させることで、ウエハ５０の上面５０ａにマーキングをすることができる。また、上面５０ａにネガレジストを形成しておいてもよい。この場合、赤外線レーザによってネガレジストを硬化させることで、ウエハ５０の上面５０ａにマーキングをすることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、第２実施例に係るウエハの外観検査工程及び外観検査補助装置について説明する。図２は、外観検査補助装置１１０の概略構成を示している。外観検査補助装置１１０は、ウエハ１５０の外観検査を行う際に用いられる。
図示していないが、ウエハ１５０は、半導体ウエハと、その表面に形成されているＡｌ電極により構成されている。半導体ウエハの上面には、半導体素子領域ごとに区分してＡｌ電極が形成されている。半導体ウエハの下面には、全面に亘ってＡｌ電極が形成されている。
図１に示すように、外観検査補助装置１１０は、ステージ１２と、レーザ照射装置２０と、位置調整機構３０と、カメラ４０を備えている。
【００２２】
ステージ１２、レーザ照射装置２０、及び、位置調整機構３０は、第１実施例の外観検査補助装置１０と同様に構成されている。カメラ４０は、可視光から赤外線までの感度を有する。カメラ４０は、ウエハ１５０の上面１５０ａを撮影可能な位置に設置されている。
【００２３】
外観検査補助装置１１０を用いた外観検査方法について説明する。
最初に、図２に示すように、ウエハ１５０をステージ１２に取り付ける。そして、目視により、ウエハ１５０の下面１５０ｂの外観を検査する。次に、第１実施例と同様にして、可視光レーザを用いてレーザ照射位置を外観異常箇所に合わせ、その後、ウエハ１５０に向けて赤外線レーザを照射する。また、カメラ４０を作動させて、ウエハ１５０の上面１５０ａを撮影する。赤外線レーザはウエハ１５０を透過するので、カメラ４０ではウエハ１５０の下面１５０ｂとともに赤外線レーザの透過光が撮影される。また、赤外線レーザは、ウエハ１５０の上面１５０ａのＡｌ電極を加熱するので、Ａｌ電極からの熱放射による赤外線もカメラ４０で撮影される。このため、カメラ４０で撮影される画像は、ウエハ１５０の上面１５０ａと赤外線が観測される位置とを示す画像となる。赤外線レーザはウエハ１５０の下面１５０ｂに対して垂直に入射するので、カメラ４０で撮影された画像における赤外線観測位置は、その裏側に外観異常箇所が存在することを示す。上述したように、ウエハ１５０の上面１５０ａ側のＡｌ電極は、半導体素子領域毎に区画されて形成されている。したがって、撮影された上面１５０ａの画像における赤外線観測位置によって、外観異常箇所が何れの半導体素子領域に存在しているのかを正確に特定することができる。
外観異常箇所の特定と、レーザの照射及び画像撮影を繰り返し実施することで、外観異常箇所が存在する半導体素子領域の全てを特定することができる。
【００２４】
なお、上述した実施例では、半導体ウエハの下面に形成されているＡｌ電極を検査対象としたが、検査対象の電極は他の電極であってもよい。例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、及び、Ａｕをこの順番で積層した電極であってもよい。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２６】
１０：外観検査補助装置
１２：ステージ
２０：レーザ照射装置
２２：ＹＡＧレーザ発振器
２４：可視光レーザ発振器
２６：集光レンズ
２８：ハーフミラー
３０：位置調整機構
４０：カメラ
５０：ウエハ
５０ａ：上面
５０ｂ：下面
１１０：外観検査補助装置
１５０：ウエハ
１５０ａ：上面
１５０ｂ：下面
【図１】
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【図２】
2010245301.tif 000004