(57)【要約】【課題】  半導体素子の面上の酸化膜と傷の特徴が類似しているため、酸化膜による変色を含む半導体素子のみを不良品として判定することができずに、半導体素子を検査する精度が下がってしまう。【解決手段】  本件発明における半導体検査装置は、半導体素子１５の面を検査するものであって、面に対向する位置に設けられた撮像部２２と、面と撮像部２２との間に設けられ、第一の波長を含む光を面に照射する第一の照射部２３と、第一の波長を含む光とは異なる方向から、第一の波長とは異なる第二の波長を含む光を面に照射する第二の照射部２４と、第一の波長に基づく面からの反射光と、第二の波長に基づく面からの反射光と、を含む反射光による画像データを取得する画像処理部２９とを備える。【選択図】  図５
2018165616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の面を検査する半導体検査装置において、
前記面に対向する位置に設けられた撮像部と、
前記面と前記撮像部との間に設けられ、第一の波長を含む光を前記面に照射する第一の照射部と、
前記第一の波長を含む光とは異なる方向から、前記第一の波長とは異なる第二の波長を含む光を前記面に照射する第二の照射部と、
前記第一の波長に基づく前記面からの反射光と、前記第二の波長に基づく前記面からの反射光と、を含む反射光による画像データを取得する画像処理部と
を備える半導体検査装置。
【請求項２】
前記第一の波長は、３８０ｎｍ未満である
請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記第二の波長は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍである
請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
前記撮像部撮像部の分光感度特性は、前記第二の波長の感度が前記第一の波長の感度よりも高い
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体検査装置。
【請求項５】
前記画像データは、少なくとも２つの画像領域に分割される
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体検査装置。
【請求項６】
半導体素子の面と撮像部との間から、第一の波長を含む光を前記面に照射する工程と、
前記第一の波長を含む光とは異なる方向から、前記第一の波長とは異なる第二の波長を含む光を前記面に照射する工程と、
前記第一の波長に基づく前記面からの反射光と、前記第二の波長に基づく前記面からの反射光と、を含む反射光による画像データを取得する工程と
を含む半導体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、通電後の半導体素子の良否を検査する半導体検査装置及び半導体検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の変色検査方法では、白色光を対象物に照射し、撮像手段によって撮像して得られた画像データの特徴量を用いて対象物の変色度を判断し、対象物の良否を判定していた（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子の電気的特性を評価する通電試験では、局所的に電流密度が集中して過昇温となってしまうことや、冷却性が悪化して半導体素子の自己発熱を冷却しきれずに熱がこもることで、半導体素子に酸化膜による変色が発生する場合があった。また、半導体素子の製造工程において、半導体素子に凹みや窪みによる傷が発生する場合があった。半導体素子の良否を検査する工程では、アセンブリ時の接合性への影響を考慮し、傷を含む半導体素子は良品、酸化膜による変色を含む半導体素子は不良品として判定する必要があった。しかし、特許文献１に記載の変色検査方法では、撮像によって得られた画像データにおいて、酸化膜と傷の特徴量が類似していることから、酸化膜による変色を含む半導体素子と傷を含む半導体素子とを両方とも不良品として判定していた。そのため、酸化膜による変色を含む半導体素子のみを不良品として判定することができずに、半導体素子を検査する精度が下がるという問題があった。
【０００５】
本件発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、半導体素子の良否を検査する場合において、酸化膜による変色を含む半導体素子のみを不良品として判定することによって、半導体素子を検査する精度を上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件発明における半導体検査装置は、半導体素子の面を検査するものであって、面に対向する位置に設けられた撮像部と、面と撮像部との間に設けられ、第一の波長を含む光を面に照射する第一の照射部と、第一の波長を含む光とは異なる方向から、第一の波長とは異なる第二の波長を含む光を面に照射する第二の照射部と、第一の波長に基づく面からの反射光と、第二の波長に基づく面からの反射光と、を含む反射光による画像データを取得する画像処理部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本件発明における半導体検査装置は、半導体素子を検査する精度が上がる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本件発明の実施の形態１における半導体検査装置の斜視図である。
【図２】本件発明の実施の形態１における半導体検査装置の通電部の断面図である。
【図３】本件発明の実施の形態１における通電試験の動作を示す図である。
【図４】本件発明の実施の形態１における通電試験の動作を示す図である。
【図５】本件発明の実施の形態１における半導体検査装置の検査部の断面図である。
【図６】本件発明の実施の形態１における画像データを示す図である。
【図７】本件発明の実施の形態１における半導体素子の検査アルゴリズムを示す図である。
【図８】本件発明の実施の形態２における半導体検査装置の検査部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本件発明の実施の形態１における半導体検査装置について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本件実施の形態１における半導体検査装置の斜視図であり、図２は、半導体検査装置の通電部の断面図である。
【００１０】
図１に示すように、半導体試験装置１００は、土台１、Ｙ方向の移送機構２、搬送台３、通電部４、冷却板５、プローブ６、加圧板７、サーボプレス８、支柱９、電源１０、ＰＬＣ１１、画面１２、プレスコントローラ１３、電源コントローラ１４、吸着パッド２１、撮像部２２、第一の照射部２３、第二の照射部２４、遮光壁２５、検査部２６、Ｚ方向の移送機構２７、及びＸ方向の移送機構２８を備える。半導体試験装置１００は、大電流を流す用途で用いられる半導体素子１５の電気的特性を評価するために用いられる装置である。
【００１１】
土台１には、半導体素子の通電試験を行うための搬送台３、プローブ６、加圧板７、サーボプレス８、及び支柱９が備えられている。搬送台３上に、通電加圧の対象となる通電部４が搭載されている。また、通電試験後の搬送台３を検査部２６に移送するためのＸ方向の移送機構２８、Ｙ方向の移送機構２、及びＺ方向の移送機構２７が備えられている。さらに、半導体素子１５を吸着して検査部２６に移送するための吸着パッド２１が備えられている。Ｘ方向の移送機構２８、Ｙ方向の移送機構２、及びＺ方向の移送機構２７は、レールとブロックにより構成され、半導体素子を載せたブロックがレール上をスライドする機構として、例えばアクチュエータを用いる。半導体素子１５は、上述の移送機構により通電部４から検査部２６に向かって移送される。さらに、土台１には、半導体素子の検査部２６が備えられている。なお、本件実施の形態では、土台１、搬送台３、及び支柱９は、アルミニウム部品を含む材質による構成としたが、耐久性と耐摩耗性を有する材質であればよく、例えば、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）、及びプラスチック等が用いられる。
【００１２】
図２に示すように、通電部４は、半導体素子１５の位置決めをするガイド１９、ガイド１９に設けられた穴１９ａ、ガイド１９の裏面に配置された冷却板５、冷却板５に設けられた凸部５ａ、半導体素子１５と冷却板５との間に配置された第三の間材１６、ガイド１９に跨って半導体素子１５を覆い配置された第二の間材１７、及び第二の間材１７の上に重ねて半導体素子１５を覆い配置された第一の間材１８を備える。
【００１３】
半導体素子１５は通電の対象物であり、少なくともその第一の主面である表面３５と、表面３５に対向する第二の主面である裏面３６とに電極を有している。表面３５には、微細な回路パターンが形成されている。半導体素子１５として、例えば、炭化珪素を用いたショットキーバリアダイオードやＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が考えられる。
【００１４】
第一の間材１８は、半導体素子１５と同等以上の大きさであればよいが、耐久性の観点から厚みがある程好ましい。また第一の間材１８は、プローブ６と接触する部分を有するため、プローブ６と半導体素子１５との接触面積を増やすために、研磨されることにより面粗さを小さくすることが好ましい。さらに第一の間材１８は、下降したプローブ６の底面と半導体素子１５との平行度のずれを吸収し、両者間の平行度を良好にする役割を有している。特に、複数本から成るプローブ６を用いた場合には、プローブ６の長さにバラつきが生じるため、加圧力を均一にするためには第一の間材１８に一定の厚みが必要となる。第一の間材１８が薄いと塑性変形しやすいことから、加圧力の均一化に劣りが生じて、素子の破損や局所的な電流集中が起きやすくなり、半導体素子１５に酸化膜による変色が発生しやすくなる。
【００１５】
第二の間材１７は、半導体素子１５を覆うことのできる大きさであればよいが、厚さに関しては、半導体素子１５の表面３５に形成されている電極パターン等の数μｍある段差を吸収する程度の厚みが必要である。第二の間材１７の厚みが十分ではないと、通電試験中にアルミニウム製の間材又は冷却板が破断し、通電試験が失敗してしまう場合がある。また、第二の間材１７の厚みが大きすぎる場合、通電加圧時の発熱により圧延方向に熱膨張が大きくなり、半導体素子１５の熱膨張との差により半導体素子１５に傷が発生しやすくなる。また、剛性が高くなることで加圧時に半導体素子１５の面の形状にあわせた変形により空隙ができてしまい、放熱性が悪化することで半導体素子１５の裏面３６に酸化膜による変色が発生しやすくなる。
【００１６】
第二の間材１７は、第三の間材１６と接続された極とは反対側の極に第一の間材１８を介して接続されており、電源１０から半導体素子１５への通電のため、半導体素子１５の表面３５の電極に接触する。
【００１７】
第三の間材１６は、半導体素子１５の裏面３６の電極に接触しており、この半導体素子１５の裏面３６の電極と電源１０とが接続されている。つまり、第三の間材１６は、冷却板５を介して、電源１０の正極または負極と接続されている。
【００１８】
第一の間材１８、第二の間材１７、及び第三の間材１６の材質としては、電気伝導度が高く、耐熱性を有し、耐摩耗性を有する物質であればよく、例えば、銅やアルミニウム等が用いられる。
【００１９】
冷却板５は、半導体素子１５の裏面３６側に設けられ、半導体試験装置１００が通電試験を行なう際に発熱した半導体素子１５を冷却させるための部材である。冷却板５は、矩形の平面形状を有する板状の部材であり、第三の間材１６を介して半導体素子１５を載置している。ガイド１９により位置決めされた半導体素子１５に生じる通電時の発熱は、第三の間材１６を介して冷却板５の中央部に設けられた凸部５ａを伝わって冷却される。冷却板５は、導電性と熱伝導性が高く、耐熱性と耐摩耗性を有する物質であればよく、例えば、銅、アルミニウム、及びカーボン等が用いられる。
【００２０】
プローブ６は、第一の間材１８と接触することにより、半導体素子１５に大電流を流し、半導体素子１５からの応答信号を取得するために、第一の間材１８の上に配置されている。プローブ６は、例えば、Ｚ方向に沿って延びるように加圧板７に固定され、円筒形状を有している。プローブ６は、一般的にタングステン等の炭素工具鋼により形成されているが、プローブ６を構成する材質はこれに限られない。プローブ６は、導電性が高く、耐熱性と耐摩耗性を有し、且つ加圧するために一定の耐荷重を有する物質であればよく、例えば、ジェラコン、真鍮、ステンレス等を用いてもよい。プローブ６は、一本あたりの荷重と電流密度に耐えることができれば、一本で通電加圧してもよいし、又は複数本で通電加圧してもよい。
【００２１】
また、加圧板７を構成する材質についても同様で、炭素工具鋼により形成されていることが好ましいが、加圧板７を構成する材質はこれに限られない。加圧板７は、プローブ６への電気的な接続と、発熱したプローブ６を冷却するために、導電性が高く、耐熱性と耐摩耗性を有する物質であればよく、例えば、銅やアルミニウム等を用いてもよい。
【００２２】
ガイド１９には、半導体素子１５と第三の間材１６の位置決めをするための穴１９ａが設けられている。ガイド１９を構成する材質としては、半導体素子１５への通電が分流しないようにするため、絶縁性、耐熱性、及び耐摩耗性を有する物質であればよく、例えば、銅やアルミニウム等が用いられる。なお、ガイド１９は、セラミック系の高分子材料に限るわけではなく、金属材料を絶縁コーティングしたものを用いてもよい。例えば、金属材料に絶縁テープを巻いたものや、セラミックコーティング、及びガラスコーティング等をしたものが挙げられる。これにより、安価に、電流の分流等、通電試験のプロセスに悪影響を及ぼす原因を低減することができる。
【００２３】
次に、このように構成された半導体検査装置における半導体素子の通電試験について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。
【００２４】
図３は、通電試験の動作を示す図である。まず図３（ａ）に示すように、冷却板５上において、第三の間材１６がガイド１９により位置決めをされて配置される。次に図３（ｂ）に示すように、第三の間材１６の上に半導体素子１５が配置される。続いて図３（ｃ）
に示すように、ガイド１９に跨って半導体素子１５を覆うように第二の間材１７が配置される。さらに、図３（ｄ）に示すように、第二の間材１７の上に重ねて半導体素子１５を覆うように第一の間材１８が配置される。
【００２５】
図１に示すように、半導体試験装置１００は、搬送台３上に通電部４を搭載した状態で、アクチュエータ等で構成されたＹ方向の移送機構２により、サーボプレス８の下、つまり加圧板７とプローブ６の下まで、搬送台３の移送を可能とする。搬送台３を移送させる場合は、操作をするための画面１２として、例えばＧＯＴ（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）（登録商標）を用いる。画面１２における搬送台３を移送させるための指示情報は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１においてＹ方向の移送機構２の制御信号に変換され、Ｙ方向の移送機構２により搬送台３が移送される。
【００２６】
図４は、通電試験の動作を示す図である。図４（ａ）に示すように、最初、プローブ６は通電部４に配置された第一の間材１８に接触していない。次に、図４（ｂ）に示すように、ＰＬＣ１１からの制御情報により、プレスコントローラ１３にて予め設定している条件を読み込むことで、支柱９に支えられたサーボプレス８が加圧板７を搬送台３上の通電部４に向けて下降し、プローブ６は通電部４に配置された第一の間材１８と接触する。その後、ＰＬＣ１１からの指示により、プローブ６の加圧力を任意に設定した規定の荷重値（２５ｋｇ〜１００ｋｇ）まで上昇させた後、電源コントローラ１４にて予め設定している条件を読み込むことで、電源１０から任意に設定した電流（電流密度が１２０[Ａ／ｃｍ２]以上４００[Ａ／ｃｍ２]未満）を通電部４に対して継続して流す。その際、半導体素子１５の温度は、１５０℃以上２３０℃以下とする。
【００２７】
半導体試験装置１００は、ＰＬＣ１１により、通電加圧中の半導体素子１５の温度を冷却板５の凸部５ａに取り付けた熱電対を用いて常時監視を行い、規定の温度（１５０℃以上２３０℃以下）から外れた場合には、ＰＬＣ１１により、通電加圧を停止する信号を、プレスコントローラ１３と電源コントローラ１４へ送信し、通電加圧を停止させる機能を有する。
【００２８】
また、半導体試験装置１００において、電流密度が１２０[Ａ／ｃｍ２]以上４００[Ａ／ｃｍ２]未満の範囲外の場合には、電源コントローラ１４で通電加圧中の半導体素子１５を不良品として判定する。判定結果はＰＬＣ１１に送信され、ＰＬＣ１１により通電加圧を停止する信号がプレスコントローラ１３と電源コントローラ１４へ送信され、通電加圧を停止させる機能を有する。通電加圧を異常発生時に停止させる機能により、周辺機構へのダメージを抑制することができる。
【００２９】
続いて、通電後の半導体素子１５の裏面３６において、酸化膜による変色を検出する方法について、図５と図６を用いて説明する。
【００３０】
図５は、半導体検査装置の検査部の断面図である。図５に示すように、検査部２６は、半導体素子１５の表面３５を吸着するための吸着パッド２１、半導体素子１５の裏面３６に対向する撮像部２２、第一の照射部２３、第二の照射部２４、遮光壁２５、及び画像処理部２９を備える。まず、吸着パッド２１が半導体素子１５を吸着する。吸着状態を維持したまま、持ち上げて中空で停止している半導体素子１５の裏面３６は、遮光壁２５により外乱光の影響を遮蔽しておく。なお、遮光壁２５は、暗幕等で代用することも可能である。
【００３１】
次に、第一の波長の光を含む第一の照射部２３と第二の波長の光を含む第二の照射部２４とを、半導体素子１５に向けて同時に照射する。第一の波長の光は、３８０ｎｍ未満の波長域の光を支配的に含む光であり、例えば紫外光（ＵＶ光）又は遠紫外光（ＤＵＶ光）である。また、第二の波長の光は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の波長域の光を支配的に含む光であり、例えば可視光である。第一の照射部２３は撮像部２２と半導体素子１５との間から半導体素子１５を照射し、第二の照射部２４は第一の波長を含む光とは異なる斜め方向から半導体素子１５を照射する。第一の照射部２３は、撮像部２２と半導体素子１５との間から半導体素子１５を照射すればよく、例えば、撮像部２２と半導体素子１５との間にハーフミラーを設置し、このハーフミラーを介して光を照射する同軸照明装置を用いる。なお、ハーフミラーに替えて、ビームスプリッター等の光束を分岐できる分岐光学素子を用いてもよい。
【００３２】
第一の照射部２３と第二の照射部２４としては、例えば、ＬＥＤ照明により所望の波長の光を照射する。ただし、第一の照射部２３と第二の照射部２４は、これに限定されるものではない。例えば、白色ＬＥＤ照明とカラーフィルタとの組み合わせによって構成してもよく、白色電球又は蛍光管とカラーフィルタとの組み合わせ、又はカラーランプ等を用いることもできる。また、第二の照射部２４は、酸化膜領域３１や傷領域３２の特徴に応じて、適宜赤色、緑色、及び青色等の特定の波長の光を用いることもできる。特定の波長の光を用いることにより、酸化膜領域３１や傷領域３２からの反射光が強調されるため、上述の領域を検出する精度を高めることができる。
【００３３】
検査部２６に配置されている撮像部２２を用いて、半導体素子１５の裏面３６を撮像する。撮像部２２の分光感度特性は、可視光波長域の感度が紫外光波長域の感度よりも高い。撮像部２２は、第一の波長に基づく裏面３６からの反射光と、第二の波長に基づく裏面３６からの反射光とを含む裏面３６からの反射光を撮像し、撮像により得られた画像データは、画像処理部２９において取得される。第一の波長に基づく裏面３６からの反射光は、正反射光を支配的に含む光である。また、第二の波長に基づく裏面３６からの反射光は、拡散反射光を支配的に含む光である。なお、画像データとは、画像を構成する画素毎の明暗を示したデータのことをいう。
【００３４】
図６は、撮像により得られた画像データを示す図である。図６に示すように、画像データは、画像処理部２９に備えられた判定部において、酸化膜領域３１、傷領域３２、及び正常領域３３のうち、少なくともいずれかの領域に分割される。酸化膜領域３１は、半導体素子１５に発生した酸化膜による変色を示す領域である。傷領域３２は、凹みや窪みを含む傷を示す領域である。正常領域３３は、酸化膜領域３１と傷領域３２以外の領域を示し、半導体素子１５において凹凸のない平坦な形状の領域である。
【００３５】
画像処理部２９に備えられた判定部は、得られた画像データの特徴量に基づき、酸化膜領域３１、傷領域３２、及び正常領域３３のうち、少なくとも酸化膜領域３１を識別し、半導体素子１５の良否を判定する。画像領域の識別は、例えば、画像データの各画素のデータ値が、酸化膜の閾値内であれば酸化膜領域３１、傷の閾値内であれば傷領域３２、いずれの閾値外であれば正常領域３３と識別する。なお、これらの閾値は、撮像部２２、第一の照射部２３、及び第二の照射部２４の特性によって変わるため、あらかじめ撮像部や照明の特性を考慮した上で決定することが望ましい。識別結果に基づき、画像データに酸化膜領域３１が含まれない場合は、半導体素子１５が良品であると判定し、画像データに酸化膜領域３１が含まれる場合は、半導体素子１５が不良品であると判定する。
【００３６】
このように、得られた画像データから、酸化膜領域３１、傷領域３２、及び正常領域３３に分割されるのは、下記の理由によると解される。撮像部２２の分光感度特性は、紫外光波長域の感度が可視光波長域の感度よりも低いため、第一の照射部２３を撮像部２２と半導体素子１５との間から照射し、撮像部２２で半導体素子１５の裏面３６を撮像すると、正常領域３３から酸化膜領域３１と傷領域３２とを含む領域を区別可能なコントラストの低い画像データが得られる。しかし、画像データのコントラストが低いため、酸化膜領域３１と傷領域３２とを区別することが困難である。
【００３７】
その理由としては、第一の照射部２３を半導体素子１５の裏面３６に向けて照射した場合、得られた画像データにおいて、半導体素子１５の裏面３６にある傷領域３２は、乱反射により撮像部２２に戻る明るさの情報が区別できる程に含まれないためである。また、第一の照射部２３を半導体素子１５の裏面３６に向けて照射した場合、得られた画像データにおいて、半導体素子１５の裏面３６にある酸化膜領域３１は、紫外光波長域の光の吸収率が傷領域３２における紫外光波長域の光の吸収率よりも高いことにより、酸化膜領域３１の明るさの情報が区別できる程得られないためである。したがって、傷領域３２と酸化膜領域３１のいずれの領域においても、明るさの情報が区別できる程得られないため、両者のコントラストが低くなってしまう。
【００３８】
得られた画像データのコントラストを高めるため、第一の照射部２３による照射と同時に、第一の波長を含む光とは異なる斜め方向から第二の照射部２４を半導体素子１５に照射する。これにより、凹凸のある傷領域３２に明るさの情報が追加される。しかしながら、半導体素子１５において酸化膜は凹凸のない平坦な形状であり、第一の波長を含む光とは異なる斜め方向からの光は全反射して半導体素子１５の対角側へ反射するため、酸化膜領域３１には傷領域３２程の明るさの情報は追加されない。したがって、第一の照射部２３と第二の照射部２４とを、半導体素子１５に向けて同時に照射することで、画像データにおいて、傷領域３２と酸化膜領域３１との間には、コントラストが生じる。また、正常領域３３は、凹凸のない平坦な形状であることから、傷の領域と酸化膜の領域よりも明るさの情報を得るため、傷領域３２と酸化膜領域３１とに対し、コントラストが得られる。これにより、酸化膜領域３１、傷領域３２、及び正常領域３３を検出することができる。
【００３９】
検出結果に基づき、画像データに酸化膜領域３１が含まれない場合は、半導体素子１５が良品であると判定し、画像データに酸化膜領域３１が含まれる場合は、半導体素子１５が不良品であると判定する。判定結果は、ＰＬＣ１１に接続された処理回路を通じて画像信号に変換され、画面１２に文字や画像によって示される。
【００４０】
以上により、本構成を用いることで、第一の波長の光を含む第一の照射部２３と第二の波長の光を含む第二の照射部２４とから、半導体素子１５に向けて同時に照射し、撮像により得られた画像から、各領域間のコントラストの違いを利用して、半導体素子１５の酸化膜領域３１のみを検出することができる。また、酸化膜領域３１、傷領域３２、及び正常領域を、それぞれ区別して検出することもできる。
【００４１】
次に、半導体素子の裏面３６にグラデーションが生じた場合の検査アルゴリズムについて、図７を用いて説明する。
【００４２】
図７は、半導体素子の検査アルゴリズムを示す図である。図７（ａ）は、半導体素子１５を示す画像データである。図７（ａ）に示すように、半導体素子１５の裏面３６は研磨されているため、半導体素子１５の裏面３６の正常領域３３にグラデーション３４が生じることがある。グラデーション３４の発生により、正常領域３３を検出できない場合は、動的二値化処理を行うことで、正常領域３３を検出する。
【００４３】
図７（ｂ）は、動的二値化処理前と動的二値化処理後の画像データの例である。図７（ｂ）において、動的二値化処理後の画像データの方が、動的二値化処理前の画像データよりもコントラストが高いことを示している。
【００４４】
動的二値化処理について、以下に説明をする。本実施の形態１では、動的二値化閾値を、中心画素の周辺のＭ×Ｎ画素の平均画素値のうち一定の割合の値であると定義する。本実施の形態１では、中心画素の周辺の５×５画素を対象の範囲と設定し、一定の割合を平均画素値のうち８０％であると設定する。なお、Ｍ×Ｎ画素のサイズは、グラデーション３４の特徴を考慮した上で設定することが望ましい。また、周辺の画素の形状は、十字形、×印形、又は長方形等、グラデーション３４の特徴を考慮した上で設定することが望ましい。
【００４５】
図７（ｃ）は動的二値化処理の第一の例を示す図であり、図７（ｄ）は動的二値化処理の第二の例を示す図である。
【００４６】
図７（ｃ）の左側に示すように、中心画素は酸化膜領域３１を示しており、その画素値は２０である。中心画素の周辺の５×５画素の平均画素値は２４３であり、動的二値化閾値は１９４となる。したがって、図７（ｃ）の右側に示すように、中心画素とその周辺画素において、画素値が動的二値化閾値内である画素の画素値は０に変換し、画素値が動的二値化閾値外である画素の画素値は２５５に変換する。
【００４７】
また、図７（ｄ）の左側に示すように、中心画素とその周辺の５×５画素は正常領域３３を示しており、それらの画素値は１２７である。中心画素の周辺の５×５画素の平均画素値は１２７であり、動的二値化閾値は１０２となる。したがって、図７（ｄ）の右側に示すように、中心画素とその周辺画素において、全画素の画素値が動的二値化閾値外であるため、これらの画素の画素値を２５５に変換する。
【００４８】
上記の動的二値化処理を行うことで、半導体素子１５の裏面３６の正常領域３３に発生するグラデーション３４による影響を抑制し、酸化膜領域３１を安定して検出することができる。
【００４９】
このように、半導体素子１５において、第一の照射部２３、第二の照射部２４、及びこれらの照明によって照射された半導体素子１５からの反射光を撮像する撮像部２２を備えることにより、酸化膜による変色を含む半導体素子１５のみを不良品として判定することが可能となり、半導体素子１５を検査する精度が上がるという効果を奏する。
【００５０】
また、半導体素子１５と半導体素子１５の外との境界付近で動的二値化処理を実施した場合、半導体素子１５の外の画素値が半導体素子１５の画素値よりも低くなることによって、正常領域３３を誤って酸化膜領域３１と検出してしまうことがある。これに対し、予め半導体素子１５の形状をエッジ検出手法やパターンマッチング手法等により検出し、検査範囲を限定しておくことによって、誤検出を抑制することができる。
【００５１】
なお、本件発明の実施の形態１では、判定結果を画面１２に文字や画像によって示していたが、スピーカから音声によって示してもよい。この場合、半導体試験装置１００と画面１２との距離が離れている環境においては、音声による情報提示が行えるという効果を奏する。
【００５２】
さらに、本件発明の実施の形態１では、判定部において半導体素子１５の良否を判定していたが、判定部に替えて、画像処理部２９を介して少なくとも酸化膜領域３１が識別された画像データを画面１２に表示させてもよい。この場合、人が画面１２に表示された画像データの酸化膜領域３１に基づき、半導体素子１５の良否を判定することによって、判定部における判定の処理に係る実装コストを抑制することができる。
【００５３】
半導体素子１５の検査において、検査部２６での通電時間に対して検査時間は短いため、検査終了後に半導体素子１５の判定結果に基づき、Ｚ方向の移送機構２７とＸ方向の移送機構２８を用いて、半導体素子１５の良品と不良品をそれぞれ良品トレイと不良品トレイ等に載せて搬送してもよい。同様にして、Ｚ方向の移送機構２７とＸ方向の移送機構２８を用いて、半導体素子１５、第一の間材１８、第二の間材１７、及び第三の間材１６をそれぞれ搬送台３に載せて搬送してもよい。これにより、半導体素子１５の検査を人の手に依らずに行なうため、検査時間を短縮することができる。
【００５４】
また、土台１に撮像部２２を搭載しておくことにより、半導体素子１５の裏面３６を検査する際に半導体素子１５を反転するための機構を必要とすることなく、通電試験中に半導体素子１５の検査を実施することができる。
【００５５】
実施の形態２．
本件発明の実施の形態２における半導体検査装置について、図８を用いて説明する。なお、図８において、図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５６】
本件実施の形態１において、第二の照射部２４は、第一の波長を含む光とは異なる斜め方向から半導体素子１５を照射する構成にしたが、例えば、半導体素子１５の周囲の方向から照射する照射部により構成してもよい。図８は、本件実施の形態２における半導体検査装置の検査部の断面図である。第二の照射部２４の代わりにリング照明３０を用いることにより、第二の照射部２４よりも広い範囲から半導体素子１５を照射している。
【００５７】
この構成にすることによって、傷領域３２からの反射光は、第二の照射部２４からの照射光よりも明るくなる。一方で、酸化膜領域３１は凹凸がなく平坦な形状のため、酸化膜領域３１からの反射光は、第二の照射部２４からの照射光よりも暗くなる。その結果、撮像によってコントラストの高い画像データが得られ、これらの領域の検出精度を高めることができる効果を奏する。なお、広い範囲から半導体素子１５を照射するための照明としては、必要とされる照射範囲に応じて、リング照明３０の代わりにドーム照明等、適宜最適なものを用いてもよいことは言うまでもない。
【００５８】
なお、以上の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１  土台、２  Ｙ方向の移送機構、３  搬送台、４  通電部、５  冷却板、５ａ  凸部、６  プローブ、７  加圧板、８  サーボプレス、９  支柱、１０  電源、１１  ＰＬＣ、１２  画面、１３  プレスコントローラ、１４  電源コントローラ、１５  半導体素子、１６  第三の間材、１７  第二の間材、１８  第一の間材、１９  ガイド、１９ａ  穴、２１  吸着パッド、２２  撮像部、２３  第一の照射部、２４  第二の照射部、２５  遮光壁、２６  検査部、２７  Ｚ方向の移送機構、２８  Ｘ方向の移送機構、２９  画像処理部、３０  リング照明、３１  酸化膜領域、３２傷領域  、３３正常領域  、３４  グラデーション、３５  表面、３６  裏面、１００  半導体試験装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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