(57)【要約】【課題】半導体チップの外観検査における裏面の検査を、半導体チップの表面側からのみで行える半導体チップ外観検査方法とその装置を提供すること。【解決手段】外観検査装置で、赤外光ランプ１２からの赤外光を半導体チップ１に照射し、半導体チップ１を透過した裏面の画像を、半導体チップ１の表面側に配置した赤外光カメラ９で取込む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの表面側から該半導体チップに赤外光を照射する照射工程と、
前記照射工程により前記半導体チップの表面に照射され、かつ、該半導体チップを透過して裏面に達した赤外光による該裏面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている赤外光カメラで取込む撮像工程と、
前記撮像工程で前記赤外光カメラに取込まれた画像情報を画像処理装置で処理する画像処理工程と
を有することを特徴とする半導体チップ外観検査方法。
【請求項２】
半導体チップの表面側から該半導体チップに赤外光を照射する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程により前記半導体チップの表面に照射され、かつ、該半導体チップを透過して裏面に達した赤外光による該裏面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている赤外光カメラで取込む第１の撮像工程と、
半導体チップの表面側から該半導体チップに可視光を照射する第２の照射工程と、
前記第２の照射工程により照射された前記半導体チップの表面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている可視光カメラで取込む第２の撮像工程と、
前記第１および第２の撮像工程で前記赤外光又は可視光カメラに取込まれた画像情報を画像処理装置で処理する画像処理工程と
を有することを特徴とする半導体チップ外観検査方法。
【請求項３】
前記赤外光は、半導体チップに対応した固有の赤外光透過領域の波長を用いていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体チップ外観検査方法。
【請求項４】
半導体チップを載置する載置台と、この載置台に対向して配置されている光学系を具備し、前記光学系を介して該半導体チップの画像をカメラに取りこみ、その画像によって該半導体チップの外観を検査する半導体チップ外観検査装置であって、
前記光学系には、赤外光を前記半導体チップに照射する光源が設けられており、かつ、前記カメラは赤外光に感度を有している赤外光カメラであることを特徴とする半導体チップ外観検査装置。
【請求項５】
半導体チップを載置する載置台と、この載置台に対向して配置されている光学系を具備し、前記光学系を介して該半導体チップの画像をカメラに取りこみ、その画像によって該半導体チップの外観を検査する半導体チップ外観検査装置であって、
前記光学系には、可視光源を具備し、かつ、可視光に感度を有する可視光カメラに接続されている第１の光学系と、赤外光を発光する赤外光光源を具備し、かつ、赤外光に感度を有する赤外光カメラに接続されている第２の光学系とを有していることを特徴とする半導体チップ外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを撮像してその画像により外観検査を行う外観検査方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップの検査においては、例えば、半導体圧力センサのようにシリコン等による感圧部（薄膜加工部分）を具えている半導体チップの場合、半導体チップの両面から検査をおこなっているものがある。
【０００３】
検査工程では、目視による場合の他に、自動化した装置の例として、図６に模式構成図を示すように、移動自在な載置台５０に載置されているウエハシート５１の上に貼付された半導体チップ５２の表面方向と裏面方向との両方に、それぞれ可視光を照射する照明手段５３、５４と、この照明手段によって照射された半導体チップ５２からの反射光を受光するための光学系５５、５６と、この光学系により導かれた光を受光するＣＣＤカメラ５７、５８とが設けられている。このＣＣＤカメラで撮像された画像情報は、画像処理装置５９に入力されて画像処理が行われ、基準値と比較されて、良、不良が判断される。
【０００４】
また、半導体部品の検査装置でＣＣＤカメラを一方のみに設けた例としては、構成図を図７に示すように、検査装置は、顕微鏡６１と、顕微鏡６１に付設されて被検査対象である半導体圧力センサ（半導体部品）６０の一方の面からの同軸落射照明７２による反射光および透過照明７１による透過光によって形成される像を取得するＣＣＤカラーカメラ（撮像手段）７３と、ＣＣＤカラーカメラ７３の取得画像を取り込んで、画像処理による画像解析を行う画像処理装置６３と、取得画像および画像解析結果を表示するＴＶモニタ６４と、画像解析結果に基づくデータ処理を行って各検査項目の判定を行うパソコン６５とから構成している。なお、この場合、画像処理装置６３、ＴＶモニタ６４およびパソコン６５が検査手段に該当する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、半導体部品の検査装置でＣＣＤカメラを一方のみに設けた別の例として、外観検査ではないが、半導体ウエハの結晶欠陥を観察するために、照射光として赤外光を使う試料観察装置も開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
（特開平１０−３１８７２２号公報  段落番号００１７〜００２３  図１）。
【０００７】
【特許文献２】
（特公昭６２−４５９６５号公報  第２頁  図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の各検査装置の検査方式では、半導体チップの裏面側の検査に際しては、裏面の下方側に光源を設けて半導体チップの裏面を照明している。したがって、従来の技術では、必ず半導体チップを載置している載置台の下方に光源か、光源からの光を導く光学系を配置する必要がある。そのことは、検査装置を複雑にして装置の構造としては、好ましいものではない。
【０００９】
本発明はこれらの事情に基づいてなされたもので、半導体チップの外観検査における裏面の検査を、半導体チップの表面側からのみで行える半導体チップ外観検査方法とその装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体チップの表面側から該半導体チップに赤外光を照射する照射工程と、
前記照射工程により前記半導体チップの表面に照射され、かつ、該半導体チップを透過して裏面に達した赤外光による該裏面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている赤外光カメラで取込む撮像工程と、
前記撮像工程で前記赤外光カメラに取込まれた画像情報を画像処理装置で処理する画像処理工程と
を有することを特徴とする半導体チップ外観検査方法である。
【００１１】
また本発明によれば、半導体チップの表面側から該半導体チップに赤外光を照射する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程により前記半導体チップの表面に照射され、かつ、該半導体チップを透過して裏面に達した赤外光による該裏面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている赤外光カメラで取込む第１の撮像工程と、
半導体チップの表面側から該半導体チップに可視光を照射する第２の照射工程と、
前記第２の照射工程により照射された前記半導体チップの表面の画像を該半導体チップの表面側に設けられている可視光カメラで取込む第２の撮像工程と、
前記第１および第２の撮像工程で前記赤外光又は可視光カメラに取込まれた画像情報を画像処理装置で処理する画像処理工程と
を有することを特徴とする半導体チップ外観検査方法である。
【００１２】
また本発明によれば、前記赤外光は、半導体チップに対応した固有の赤外光透過領域の波長を用いていることを特徴とする半導体チップ外観検査方法である。
【００１３】
また本発明によれば、半導体チップを載置する載置台と、この載置台に対向して配置されている光学系を具備し、前記光学系を介して該半導体チップの画像をカメラに取りこみ、その画像によって該半導体チップの外観を検査する半導体チップ外観検査装置であって、
前記光学系には、赤外光を前記半導体チップに照射する光源が設けられており、かつ、前記カメラは赤外光に感度を有している赤外光カメラであることを特徴とする半導体チップ外観検査装置である。
【００１４】
また本発明によれば、半導体チップを載置する載置台と、この載置台に対向して配置されている光学系を具備し、前記光学系を介して該半導体チップの画像をカメラに取りこみ、その画像によって該半導体チップの外観を検査する半導体チップ外観検査装置であって、
前記光学系には、可視光源を具備し、かつ、可視光に感度を有する可視光カメラに接続されている第１の光学系と、赤外光を発光する赤外光光源を具備し、かつ、赤外光に感度を有する赤外光カメラに接続されている第２の光学系とを有していることを特徴とする半導体チップ外観検査装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
発明者は、予てから半導体チップの外観検査に際し、半導体チップの表面側からのみで、半導体チップの裏面を検査する方法について検討してきた。その結果、今般、検査光に赤外光を用い、赤外光を半導体チップに照射した状態で、半導体チップの裏面側の画像を赤外光カメラで撮像することにより、半導体チップの裏面の検査を行えることを確認した。
【００１７】
なお、赤外光は、各材料に対応して固有の透過領域があり、単結晶シリコンでは１２００〜１５００ｎｍであり、Ｇｅでは１８００〜２３００ｎｍであり、ＧａＡｓでは９００〜１８００ｎｍである。したがって、半導体チップの外観検査の際には、光源と赤外光カメラに半導体チップに対応した固有の赤外光透過領域の波長に感度のあるものを用いる。
【００１８】
次に、図１に示した半導体チップ外観検査装置の要部の模式構成図により、同装置について説明する。
【００１９】
被検査体である半導体チップ１は整列された状態で透光性のウエハシート２に貼付され、所定方向に移動自在な載置台３に載置されている。この載置台３の上方には、所定距離を離間して赤外光光学系（光学系）４が配置されている。この赤外光光学系４には、半導体チップ１との対向位置の光学筒５の内部に集光レンズ６が設けられ、この集光レンズ６の光軸上の上方に、順次、ハーフミラー７、検査レンズ８およびＣＣＤカメラであり赤外線に感度を有する検査カメラ（赤外光カメラ）９が配置されている。この検査からの出力側は画像処理装置１１に接続されている。なお、画像処理装置に１１は情報処理用のパソコン（不図示）が接続されている。また、ハーフミラー７の反射光軸上の前方には、赤外光を照射する光源である赤外光ランプ１２が配置されている。
【００２０】
これらの構成により、外観検査時には、半導体チップ１を載置している載置台３が制御手段（不図示）により制御されて移動し、検査する半導体チップ１が集光レンズ６の光軸の位置に停止する。赤外光ランプ１２が点灯すると、赤外光ランプ１２から出射した赤外光は、ハーフミラー７で反射され、集光レンズ６を介して半導体チップ１の表面を照明する。さらに、赤外光であるので半導体チップ１を透過して裏面を照射する。半導体チップ１の裏面の像は、集光レンズ６、ハーフミラー７および検査レンズ８を介して、検査カメラ９の受光面に結像されて取込まれる（撮像工程）。検査カメラ９に取込まれた半導体チップ１の裏面の画像情報は、画像処理装置１１に入力される。画像処理装置１１では予め収納されている良品の基準画像と比較されて良、不良が判断される（画像処理工程）。
【００２１】
なお、場合によっては、検査カメラ９の画像は画像処理装置１１で判断しなくても、検査カメラ９の画像をモニター等により目視して、それによって判断してもよい。
【００２２】
図２（ａ）および（ｂ）は、画像処理装置１１での画像処理の際の説明図である。図２（ａ−１）は、半導体チップ１の良品の裏面形状で、欠陥は存在しないので、それを検査カメラ９で取込み画像処理装置１１で処理した画像も図２（ａ−２）に示したように欠陥は存在しない。一方、図２（ｂ−１）は、半導体チップ１の不良品の裏面形状で、角部に欠陥１３が存在する。したがって、それを検査カメラ９で取込み画像処理装置１１で処理した画像も図２（ｂ−２）に示したように角部に欠陥１３が存在する。
【００２３】
次に、上述の実施の形態の変形例として、半導体チップ１の表面と裏面との両方を外観検査する方法とその装置について説明する。この場合、半導体チップ１の表面の外観検査は後述する可視光光学系（第２の光学系）を、裏面の外観検査は上述と略同様の赤外光光学系４（第１の光学系）を使用する。
【００２４】
図３は、半導体チップ外観検査装置の変形例の要部の模式構成図である。被検査体である半導体チップ１は整列された状態で透光性のウエハシート２に貼付され、所定方向に移動自在な載置台３に載置されている。この載置台３の上方には、所定距離を離間して撮像プリズム１４が配置されている。この撮像プリズム１４の上面には、可視光光学系１５と赤外光光学系４が並んで配置されている。赤外光光学系４は、上述の実施の形態で用いた赤外光光学系４と基本構造が同じ（ただし、集光レンズ６はない）であるので、同一機能個所に同一符号を付して個々の説明を省略する。
【００２５】
一方、可視光光学系１５も、光源と検査カメラが可視光域にそれぞれ対応していることを除けば、赤外光光学系４と同様な構造である。
【００２６】
すなわち光学筒５ａの内部のハーフミラー７ａを直進する光軸上の位置には、下方から上に向かって、ハーフミラー７ａ、検査レンズ８ａが設けられ、更にこの検査レンズ８ａの集光位置が受光面になるＣＣＤカメラである可視光カメラ１６が配置されている。また、ハーフミラー７ａの反射光軸上の前方には、可視光を照射する可視光ランプ１７が配置されている。
【００２７】
なお、可視光カメラ１６と、赤外光光学系４の赤外光カメラ９の出力側は画像処理装置１１に接続されている。
【００２８】
これらの構成により、外観検査時には、半導体チップ１を載置している載置台３が制御手段（不図示）により制御されて移動し、検査する半導体チップ１が撮像プリズム１４の光軸の位置に停止する。まず、赤外光ランプ１２が点灯すると、赤外光ランプ１２から出射した赤外光は、ハーフミラー７で反射され、撮像プリズム１４を介して半導体チップ１の表面を照明し、さらに半導体チップ１を透過して裏面を照射する。半導体チップ１の裏面の像は、撮像プリズム１４、ハーフミラー７および検査レンズ８を介して、検査カメラ９の受光面に結像されて取込まれる（第１の撮像工程）。検査カメラ９に取込まれた半導体チップ１の裏面の画像情報は、画像処理装置１１入力され、画像処理装置１１では予め収納されている良品の基準画像と比較されて良、不良が判断される（第１の画像処理工程）。
【００２９】
次に、赤外光ランプ１２が消灯し、可視光ランプ１７が点灯する。それにしたがって、可視光ランプ１７から出射した可視光は、ハーフミラー７ａで反射され、撮像プリズム１４を介して半導体チップ１の表面を照明し照射する。照射された半導体チップ１の表面の像は、ハーフミラー７ａおよび検査レンズ８ａを介して、可視光カメラ１６の受光面に結像されて取込まれる（第２の撮像工程）。可視光カメラ１６に取込まれた半導体チップ１の表面の画像情報は、画像処理装置１１に入力され、画像処理装置１１では予め収納されている良品の基準画像と比較されて良、不良が判断される（第２の画像処理工程）。
【００３０】
なお、この場合、先に、半導体チップ１の裏面の画像の取り込みを行い、その後に、半導体チップ１の表面の画像の取り込みを行ったが、画像の取り込む順序を逆にして、最初に、半導体チップ１の表面の画像を取込み、その後に、半導体チップ１の裏面の画像を取込んでも差し支えないのは勿論である。
【００３１】
図４（ａ）乃至（ｃ）ならびに、図５（ａ）乃至（ｃ）は、画像処理装置１１での画像処理の際の説明図である。図４（ａ）は、半導体チップ１の良品の表面形状であり、図４（ｂ）は、良品の裏面形状である。また、図４（ｃ）は、画像処理装置１１で処理した画像である。この場合は、良品であるので、表面にも裏面にも外観上の欠陥１３は存在しない。したがって、画像処理装置１１で処理した画像にも欠陥１３は存在しない。
【００３２】
これに対して、図５（ａ）は、半導体チップ１の不良品の表面形状であり、図５（ｂ）は、不良品の裏面形状である。また、図５（ｃ）は、画像処理装置１１で処理した画像である。この場合は、表面形状には角部に欠陥１３が存在しており、また、裏面にも表面とは異なった角部に欠陥１３が存在している。
【００３３】
したがって、可視光光学系１５から取り込んだ表面の画像情報と、赤外光光学系４から取り込んだ裏面の画像情報とを画像処理装置１１で処理した画像には、図５（ｃ）に示すように、表面と裏面との欠陥１３が存在する角部に該当する位置に、欠陥１３のパターンが表示される。このパターンは、予め画像処理装置１１に収納されている良品の基準画像と、パターンマッチングされて良、不良が判断される。
【００３４】
以上に説明したように、上述の実施の形態によれば、半導体チップ１の表裏面の外観検査に際して、ウエハシート上の半導体チップを上方向（表面）からのみの検査システムで、自動検査することが可能になる。それにより、製造工程内で迅速かつ精度よく検査をおこなうことができる。また、外観検査装置の構成が単純になり、生産工程のラインでの省スペースが可能なる。
【００３５】
それにより、半導体チップの生産性の向上が実現できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップの外観検査における裏面の検査を、半導体チップの表面側からのみで行うことができる。それにより、製造工程内で迅速かつ精度よく検査をおこなうことができる。
【００３７】
また、外観検査装置の構成が単純になり、生産工程のラインでの省スペースが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体チップ外観検査装置の要部の模式構成図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、画像処理装置での画像処理の際の説明図。
【図３】本発明の半導体チップ外観検査装置の変形例の要部の模式構成図。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、画像処理装置での画像処理の際の説明図。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は、画像処理装置での画像処理の際の説明図。
【図６】従来の半導体チップ外観検査装置の要部の模式構成図。
【図７】従来の半導体チップ外観検査装置の要部の模式構成図。
【符号の説明】
１…半導体チップ、４…赤外光光学系、９…検査カメラ、１１…画像処理装置、１２…赤外光ランプ、１３…欠陥、１４…撮像プリズム、１５…可視光光学系、１６…可視光カメラ、１７…可視光ランプ。
【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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