(57)【要約】【課題】半導体チップの検査装置において、検査時間を短縮することが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】検査装置は、近赤外レーザー９を透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップ１を並べて載置するための透明チップトレイ１２と、透明チップトレイ１２の端部を保持するトレイ保持台１３と、透明チップトレイ１２の下側から複数の半導体チップ１の裏面に向けて近赤外レーザー９を照射することで、複数の半導体チップ１を加熱するレーザー発振部８と、各半導体チップ１の表面に設けられた複数の電源パッド５に接触可能な一対のプローブ４ａ，４ｂと、一対のプローブ４ａ，４ｂ間に電位差を与える電圧供給部６と、一対のプローブ４ａ，４ｂを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーを透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップを並べて載置するための透明チップトレイと、
前記透明チップトレイの端部を保持するトレイ保持台と、
前記透明チップトレイの下側から複数の前記半導体チップの裏面に向けて前記レーザーを照射することで、複数の前記半導体チップを加熱するレーザー発振部と、
各前記半導体チップの表面に設けられた複数の電源パッドに接触可能な少なくとも一対のプローブと、
少なくとも一対の前記プローブ間に電位差を与える電圧供給部と、
少なくとも一対の前記プローブを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部と、
を備える、半導体チップの検査装置。
【請求項２】
少なくとも一対の前記プローブは複数対の前記プローブを備え、
複数の前記半導体チップの複数の前記電源パッドに対して複数対の前記プローブが一度に接触するように、複数対の前記プローブが取り付けられたプローブカードをさらに備える、請求項１記載の半導体チップの検査装置。
【請求項３】
レーザーを透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップを並べて載置するための透明チップトレイと、
前記透明チップトレイの端部を保持するトレイ保持台と、
前記透明チップトレイの下側から複数の前記半導体チップの裏面に向けて前記レーザーを照射することで、複数の前記半導体チップを加熱するレーザー発振部と、
複数の前記半導体チップの表面に設けられた電源パッドに接触可能な少なくとも１つのプローブと、
を備え、
各前記半導体チップの裏面に裏面電極が設けられ、
前記透明チップトレイにおける前記裏面電極に対応する部分は導電性材料で構成され、
前記トレイ保持台および前記透明チップトレイと、少なくとも１つの前記プローブとの間に電位差を与える電圧供給部と、
前記トレイ保持台、前記透明チップトレイ、および少なくとも１つの前記プローブを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部と、
をさらに備える、半導体チップの検査装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記プローブは複数の前記プローブを備え、
複数の前記半導体チップの前記電源パッドに対して複数の前記プローブが一度に接触するように、複数の前記プローブが取り付けられたプローブカードをさらに備える、請求項３記載の半導体チップの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの検査装置、特に半導体チップのリーク箇所を特定するＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＢＩＲＣＨ解析装置では、ステージ保持台に保持されたガラスステージ上に１つの半導体チップが載置され、プローブと電圧供給部および電流変化検出部とが接続され、プローブの先端を半導体チップの表面に設けられた電源パッドに接触させて検査が行われる。電圧供給部から電圧を印加した状態でレーザー発振部から照射された近赤外レーザーを走査しながら、電流変化検出部はプローブおよび配線を介して流れる電流の変化を監視する。
【０００３】
近赤外レーザーが半導体チップを通過する際、通過領域を加熱する。このときの温度上昇は、半導体チップの欠陥部位を加熱する場合と、半導体チップの正常部位を加熱する場合で異なる。導電率は温度に依存するため、近赤外レーザーの通過領域が正常部位から欠陥部位に移動すると、半導体チップに流れる電流が変化する。このため、電流変化検出部が電流変化ΔＩを検出することにより、半導体チップの欠陥部位を判別することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＯＢＩＲＣＨ解析は、チップテスト工程で不良と判定されリジェクトされた半導体チップに対して行われるため、チップテスト工程で不良と判定されない程度の微小リークを伴う欠陥の場合にはリジェクトされずＯＢＩＲＣＨ解析が行われないという問題点があった。
【０００６】
また、チップテスト工程で１チップずつＯＢＩＲＣＨ解析を行って欠陥の有無を検出しようとすると、一度に複数の半導体チップをガラスステージに載せることができないため、半導体チップを１チップずつガラスステージに載せ替える必要があった。このため、検査に長い時間を要するという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、半導体チップの検査装置において、検査時間を短縮することが可能な技術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】
【０００８】
本発明に係る半導体チップの検査装置は、レーザーを透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップを並べて載置するための透明チップトレイと、前記透明チップトレイの端部を保持するトレイ保持台と、前記透明チップトレイの下側から複数の前記半導体チップの裏面に向けて前記レーザーを照射することで、複数の前記半導体チップを加熱するレーザー発振部と、各前記半導体チップの表面に設けられた複数の電源パッドに接触可能な少なくとも一対のプローブと、少なくとも一対の前記プローブ間に電位差を与える電圧供給部と、少なくとも一対の前記プローブを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、チップテスト工程で複数の半導体チップを透明チップトレイに載置した状態で、透明チップトレイの下側から複数の半導体チップの裏面に向けてレーザーを照射し検査を行うことで、半導体チップを1チップずつ載せ替える必要がなくなる。これにより、検査時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る検査装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係る検査装置が備える透明チップトレイに複数の半導体チップを搭載した状態を示す平面図である。
【図３】実施の形態２に係る検査装置の概略断面図である。
【図４】実施の形態３に係る検査装置の概略断面図である。
【図５】実施の形態４に係る検査装置の概略断面図である。
【図６】前提技術に係る検査装置の概略断面図である。
【図７】前提技術に係る検査装置が備えるガラスステージに１つの半導体チップを搭載した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜前提技術＞
最初に、前提技術に係る検査装置について説明する。図６は、前提技術に係る検査装置の概略断面図である。図７は、前提技術に係る検査装置が備えるガラスステージ３に１つの半導体チップ１を搭載した状態を示す平面図である。
【００１２】
図６と図７に示すように、前提技術に係る検査装置は、半導体チップ１のリーク箇所を特定するＯＢＩＲＣＨ解析を行う装置であり、ガラスステージ３、ステージ保持台２、レーザー発振部８、一対のプローブ４ａ，４ｂ、電圧供給部６、および電流変化検出部７を備えている。
【００１３】
ガラスステージ３は近赤外レーザー９を透過するように透明なガラスで構成され、平面視にて円形状である。１つの半導体チップ１がガラスステージ３の上面に載置されている。ステージ保持台２は、ガラスステージ３の端部を保持する。レーザー発振部８は、ガラスステージ３の下側に配置され、ガラスステージ３の下側から半導体チップの裏面に向けて近赤外レーザー９を照射することで、半導体チップ１を加熱する。
【００１４】
一対のプローブ４ａ，４ｂは互いに対向するように配置されている。プローブ４ａは配線１１を介して電圧供給部６に接続され、プローブ４ｂは配線１１を介して電流変化検出部７に接続されている。また、電圧供給部６は配線１１を介して電流変化検出部７に接続されている。一対のプローブ４ａ，４ｂが半導体チップ１の表面に設けられた２つの電源パッド５にそれぞれ接触することで、電圧供給部６からプローブ４ａ，４ｂ間に電位差が与えられる。すなわち、ガラスステージ３に載置された１つの半導体チップ１に電圧が印加される。
【００１５】
電流変化検出部７は一対のプローブ４ａ，４ｂおよび配線１１を介して流れる電流の変化を検出することで検査を行う。電圧供給部６から電圧を印加した状態でレーザー発振部８から照射された近赤外レーザー９を走査範囲１０に渡って走査しながら、電流変化検出部７は一対のプローブ４ａ，４ｂおよび配線１１を介して流れる電流の変化を監視する。
【００１６】
近赤外レーザーが半導体チップ１を通過する際、通過領域を加熱する。このときの温度上昇は、半導体チップ１の欠陥部位を加熱する場合と、半導体チップ１の正常部位を加熱する場合で異なる。導電率は温度に依存するため、近赤外レーザー９の通過領域が正常部位から欠陥部位に移動すると、半導体チップ１に流れる電流が変化する。このため、電流変化検出部７が電流変化ΔＩを検出することにより、半導体チップ１の欠陥部位を判別することができる。
【００１７】
従来のＯＢＩＲＣＨ解析は、チップテスト工程で不良と判定されリジェクトされた半導体チップ１に対して行うため、チップテスト工程で不良と判定されない程度の微小リークを伴う欠陥の場合にはリジェクトされずＯＢＩＲＣＨ解析が行われないという問題点があった。
【００１８】
また、チップテスト工程で１チップずつＯＢＩＲＣＨ解析を行って欠陥の有無を検出しようとすると、一度に複数の半導体チップ１をガラスステージ３に載せることができないため、半導体チップ１を１チップずつガラスステージ３に載せ替える必要があった。このため、検査に長い時間を要するという問題点があった。実施の形態１に係る検査装置は、以上のような課題を解決するものである。
【００１９】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る検査装置の概略断面図である。図２は、実施の形態１に係る検査装置が備える透明チップトレイ１２に複数の半導体チップ１を搭載した状態を示す平面図である。なお、実施の形態１において、前提技術で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２０】
図１と図２に示すように、実施の形態１に係る検査装置は、半導体チップ１のリーク箇所を特定するＯＢＩＲＣＨ解析を行う装置であり、透明チップトレイ１２、トレイ保持台１３、ステージ保持台２、レーザー発振部８、一対のプローブ４ａ，４ｂ、電圧供給部６、および電流変化検出部７を備えている。実施の形態１に係る検査装置は、前提技術の場合に対して、ガラスステージ３に代えて、透明チップトレイ１２およびトレイ保持台１３を備えている。
【００２１】
透明チップトレイ１２は、近赤外レーザー９を透過するように透明な材料、例えば透明な樹脂またはガラス等で構成され、平面視にて矩形状である。透明チップトレイ１２は壁部１２ａを備えている。壁部１２ａは、透明チップトレイ１２の上面を複数に区分けするために、透明チップトレイ１２の上面から上方に突出するように形成されている。透明チップトレイ１２の上面における複数（例えば９つ）に区分けされた領域に、複数（例えば９つ）の半導体チップ１がそれぞれ載置されている。なお、図２では、壁部１２ａは透明チップトレイ１２の上面を９つに区分けしているがこれに限定されず、２つ以上に区分けしていればよい。
【００２２】
トレイ保持台１３は、平面視にて円形状であり、中央部分に透明チップトレイ１２の平面視輪郭と同じ形状の穴１３ａが形成されている。トレイ保持台１３における穴１３ａの下側には、穴１３ａの中心側に突出する保持部１３ｂが穴１３ａの全周に渡って形成され、トレイ保持台１３の保持部１３ｂが透明チップトレイ１２の端部を保持する。ステージ保持台２は平面視にて円環状であり、トレイ保持台１３の端部を保持する。
【００２３】
次に、実施の形態１に係る検査装置を用いた検査方法について説明する。チップテスト工程において、最初に、透明チップトレイ１２の上面の９つの領域に９つの半導体チップ１がそれぞれ載置される。
【００２４】
図示しない移動機構により、最初の検査対象となる半導体チップ１が一対のプローブ４ａ，４ｂの下側に位置するように、透明チップトレイ１２、トレイ保持台１３、およびステージ保持台２を移動させて、一対のプローブ４ａ，４ｂの先端を半導体チップ１の上面に設けられた２つの電源パッド５にそれぞれ接触させる。
【００２５】
電圧供給部６から電圧を印加した状態でレーザー発振部８から照射された近赤外レーザー９を走査範囲１０に渡って走査しながら、電流変化検出部７がプローブ４ｂおよび配線１１を介して流れる電流の変化を監視する。なお、走査範囲１０は、図１に示すように、１つの半導体チップ１の裏面全体である。前提技術で説明したように、電流変化検出部７が電流変化ΔＩを検出することにより半導体チップ１の欠陥部位を判別することができる。
【００２６】
最初の対象となる半導体チップ１の検査が終了すると、図示しない移動機構により、次の検査対象となる半導体チップ１が一対のプローブ４ａ，４ｂの下側に位置するように、透明チップトレイ１２、トレイ保持台１３、およびステージ保持台２を移動させて、一対のプローブ４ａ，４ｂの先端を半導体チップ１の上面に設けられた２つの電源パッド５にそれぞれ接触させる。その後、上記と同様の方法で検査を行い、９つ全ての半導体チップ１の検査が終了すると、透明チップトレイ１２に対して別の９つの半導体チップ１が載せ替えられる。
【００２７】
以上のように、実施の形態１に係る検査装置は、近赤外レーザー９を透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップ１を並べて載置するための透明チップトレイ１２と、透明チップトレイ１２の端部を保持するトレイ保持台１３と、透明チップトレイ１２の下側から複数の半導体チップ１の裏面に向けて近赤外レーザー９を照射することで、複数の半導体チップ１を加熱するレーザー発振部８と、各半導体チップ１の表面に設けられた複数の電源パッド５に接触可能な一対のプローブ４ａ，４ｂと、一対のプローブ４ａ，４ｂ間に電位差を与える電圧供給部６と、一対のプローブ４ａ，４ｂを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部７とを備える。
【００２８】
したがって、チップテスト工程で複数の半導体チップ１を透明チップトレイ１２に載置した状態で、透明チップトレイ１２の下側から複数の半導体チップ１の裏面に向けて近赤外レーザー９を照射し検査を行うことで、半導体チップ１を1チップずつ載せ替える必要がなくなる。これにより、検査時間を短縮することができる。
【００２９】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る検査装置について説明する。図３は、実施の形態２に係る検査装置の概略断面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３０】
図３に示すように、実施の形態２に係る検査装置は、実施の形態１の場合に対して、複数対のプローブ４ａ，４ｂ、およびプローブカード１４をさらに備えている。
【００３１】
９つの半導体チップ１の１８個の電源パッド５に対して九対のプローブ４ａ，４ｂが一度に接触するように、プローブカード１４には、九対のプローブ４ａ，４ｂが取り付けられている。具体的には、９つのプローブ４ａは結線１５により配線１１に接続されることで、９つのプローブ４ａが配線１１を介して電圧供給部６に接続されている。また、９つのプローブ４ｂは結線１５により配線１１に接続されることで、９つのプローブ４ｂが配線１１を介して電流変化検出部７に接続されている。これにより、プローブカード１４に設けられた九対のプローブ４ａ，４ｂは、透明チップトレイ１２に載置されている９つの半導体チップ１全てに一括で接触することができる。
【００３２】
次に、実施の形態２に係る検査装置を用いた検査方法について説明する。ここでは、実施の形態１と異なる点のみを説明する。
【００３３】
電圧供給部６は、九対のプローブ４ａ，４ｂを介して透明チップトレイ１２に載置されている全ての半導体チップ１に対して電圧を印加し、電流変化検出部７は九対のプローブ４ａ，４ｂを介して電流変化ΔＩを検出する。また、近赤外レーザー９の走査範囲１０は、実施の形態１では１つの半導体チップ１の裏面全体であったのに対して、実施の形態２では透明チップトレイ１２上の全ての半導体チップ１の裏面全体に拡大される。
【００３４】
以上のように、実施の形態２に係る検査装置は、複数の半導体チップ１の複数の電源パッド５に対して複数対のプローブ４ａ，４ｂが一度に接触するように、複数対のプローブ４ａ，４ｂが取り付けられたプローブカード１４をさらに備える。したがって、透明チップトレイ１２に載置されている全ての半導体チップ１に対して一度に検査を行うことができるため、検査時間をさらに短縮することができる。
【００３５】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る検査装置について説明する。図４は、実施の形態３に係る検査装置の概略断面図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図４に示すように、実施の形態３に係る検査装置は、裏面に裏面電極１７が設けられた半導体チップ１を検査する装置である。実施の形態３に係る検査装置は、１つのプローブ４ａのみを備えており、プローブ４ｂを備えていない。さらに、実施の形態３に係る検査装置は、透明チップトレイ１２の代わりに、導電性を有する透明チップトレイ１６を備えている。
【００３７】
透明チップトレイ１６における裏面電極１７に対応する部分は、導電性材料で構成されている。具体的には、透明チップトレイ１６における裏面電極１７に対応する部分は、酸化錫、酸化亜鉛および錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の酸化物または導電性フィラーを含有する樹脂、またはポリチオフェン系導電性ポリマー等の導電性樹脂で構成されている。透明チップトレイ１６のその他の部分は、近赤外レーザー９を透過するように、例えば透明な樹脂またはガラス等の透明な材料で構成されている。なお、透明チップトレイ１６における裏面電極１７に対応する部分とは、透明チップトレイ１６に半導体チップ１が載置された状態で、透明チップトレイ１６における裏面電極１７に接触する部分である。
【００３８】
また、トレイ保持台１３が配線１１を介して電流変化検出部７に接続され、プローブ４ａが配線１１を介して電圧供給部６に接続されている。
【００３９】
次に、実施の形態３に係る検査装置を用いた検査方法について説明する。ここでは、実施の形態１と異なる点のみを説明する。
【００４０】
プローブ４ａが半導体チップ１の表面に設けられた電源パッド５に接触するとともに、透明チップトレイ１６の裏面電極１７が透明チップトレイ１６における導電性材料で構成された部分に接触することで、電圧供給部６からトレイ保持台１３、および透明チップトレイ１６と、プローブ４ａとの間に電位差が与えられる。すなわち、電圧供給部６は１つの半導体チップ１に対して電圧を印加する。電流変化検出部７は、トレイ保持台１３、透明チップトレイ１６、およびプローブ４ａを介して電流変化ΔＩを検出する。
【００４１】
以上のように、実施の形態３に係る検査装置は、近赤外レーザー９を透過するように透明な材料で構成され、かつ、複数の半導体チップ１を並べて載置するための透明チップトレイ１６と、透明チップトレイ１６の端部を保持するトレイ保持台１３と、透明チップトレイ１６の下側から複数の半導体チップ１の裏面に向けて近赤外レーザー９を照射することで、複数の半導体チップ１を加熱するレーザー発振部８と、複数の半導体チップ１の表面に設けられた電源パッド５に接触可能な１つのプローブ４ａとを備え、各半導体チップ１の裏面に裏面電極１７が設けられ、透明チップトレイ１６における裏面電極１７に対応する部分は導電性材料で構成され、トレイ保持台１３および透明チップトレイ１６と、１つのプローブ４ａとの間に電位差を与える電圧供給部６と、トレイ保持台１３、透明チップトレイ１６、および１つのプローブ４ａを介して流れる電流の変化を検出する電流変化検出部７とをさらに備える。
【００４２】
したがって、裏面電極１７が設けられた半導体チップ１についても検査時間を短縮することができる。
【００４３】
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る検査装置について説明する。図５は、実施の形態４に係る検査装置の概略断面図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１〜３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４４】
図５に示すように、実施の形態４に係る検査装置は、実施の形態３に対して、複数のプローブ４ａ、およびプローブカード１４をさらに備えている。
【００４５】
９つの半導体チップ１の９つの電源パッド５に対して９つのプローブ４ａが一度に接触するように、プローブカード１４には、９つのプローブ４ａが取り付けられている。具体的には、９つのプローブ４ａは結線１５により配線１１に接続されることで、９つのプローブ４ａが電圧供給部６に接続されている。これにより、プローブカード１４に設けられた９つのプローブ４ａは、透明チップトレイ１６に載置されている９つの半導体チップ１全てに一括で接触することができる。
【００４６】
次に、実施の形態４に係る検査装置を用いた検査方法について説明する。ここでは、実施の形態３と異なる点のみを説明する。
【００４７】
９つのプローブ４ａが半導体チップ１の表面に設けられた９つの電源パッド５にそれぞれ接触するとともに、透明チップトレイ１６の裏面電極１７が透明チップトレイ１６における導電性材料で構成された部分に接触することで、電圧供給部６からトレイ保持台１３、および透明チップトレイ１６と、９つのプローブ４ａとの間に電位差が与えられる。すなわち、電圧供給部６は、透明チップトレイ１６に載置されている全ての半導体チップ１に対して電圧を印加する。電流変化検出部７は、トレイ保持台１３、透明チップトレイ１６、および９つのプローブ４ａを介して電流変化ΔＩを検出する。
【００４８】
以上のように、実施の形態４に係る検査装置は、複数の半導体チップ１の電源パッド５に対して複数のプローブ４ａが一度に接触するように、複数のプローブ４ａが取り付けられたプローブカード１４をさらに備える。
【００４９】
したがって、裏面電極１７が設けられた半導体チップ１を検査する場合に、透明チップトレイ１６に載置されている全ての半導体チップ１に対して一度に検査を行うことができるため、検査時間をさらに短縮することができる。
【００５０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体チップ、４ａ，４ｂ  プローブ、１２  透明チップトレイ、１３  トレイ保持台、１４  プローブカード、１６  透明チップトレイ。
【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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