(57)【要約】      （修正有）【課題】精度を向上できる半導体チップの検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】透明な部材３０と、半導体チップ２０と、部材３０と半導体チップ２０との間に設けられ半導体チップ２０を保持するシート１０と、部材３０とシート１０との間に設けられた光透過性の液体層４１と、を含む構造体を準備し、部材３０、液体層４１及びシート１０を介して、半導体チップ２０を観察する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な部材と、半導体チップと、前記部材と前記半導体チップとの間に設けられ前記半導体チップを保持するシートと、前記部材と前記シートとの間に設けられた光透過性の液体層と、を含む構造体を準備し、
前記部材、前記液体層及び前記シートを介して、前記半導体チップを観察する、
半導体チップの検査方法。
【請求項２】
前記シートから前記液体層へ向かう方向は、重力の方向である請求項１記載の検査方法。
【請求項３】
前記半導体チップの観察は、前記部材、前記液体層及び前記シートを通して前記半導体チップに光を照射して、前記半導体チップの少なくとも一部を撮像することを含む請求項２記載の検査方法。
【請求項４】
前記半導体チップの前記観察は、前記光を照射する範囲および前記半導体チップを撮像する範囲を変化させて、複数の画像を取得することを含む請求項３記載の検査方法。
【請求項５】
前記液体層は、水およびエタノールの少なくともいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の検査方法。
【請求項６】
少なくとも一部が透明なステージであって、前記ステージの上に、液体層と、前記液体層の上に位置するシートと、前記シートの上に貼り付けられた半導体チップと、を配置可能なステージと、
少なくとも一部が前記ステージの下方に設けられた撮像装置と、
を備えた半導体チップの検査装置。
【請求項７】
前記ステージは、前記シートから前記液体層へ向かう方向に沿った軸を中心に回転可能である請求項６記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体チップの検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するダイシングが行われている。ダイシング工程において、ダイシングシートに貼り付けられた半導体ウェハは、ブレードを用いて切断される。この際に半導体チップに、チッピングと呼ばれる微細な欠けが生じることがある。チッピングが生じると半導体チップの強度が低下する等の不具合が生じるおそれがある。このようなチッピングの発生状況を管理するため、ダイシング工程後の半導体チップを精度よく検査する方法および装置が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、精度を向上できる半導体チップの検査方法および検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、透明な部材と、半導体チップと、前記部材と前記半導体チップとの間に設けられ前記半導体チップを保持するシートと、前記部材と前記シートとの間に設けられた光透過性の液体層と、を含む構造体を準備し、前記部材、前記液体層及び前記シートを介して、前記半導体チップを観察する、半導体チップの検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体チップの検査方法を説明するための工程順模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体チップの検査方法を例示する模式的断面図である。
【図３】比較例に係る半導体チップの検査方法を例示する模式的断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る検査装置を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体チップの検査方法を説明するための工程順模式的断面図である。  
本実施形態に係る半導体チップの検査方法は、半導体製造工程のダイシング後におけるチッピングを検査する方法に係る。
【０００９】
まず、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照してダイシング工程について説明する。  
図１（ａ）に示すように、シート１０（ダイシングシート）上に半導体ウェハＷを貼り付ける。  
以下の説明において、シート１０から半導体ウェハＷへ向かう積層方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、シート１０の主面に対して垂直な方向である。Ｚ軸方向に直交する１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１０】
半導体ウェハＷの材料には、例えばシリコンが用いられる。半導体ウェハＷには、絶縁体や金属を含む層が適宜形成されていてもよい。半導体ウェハＷには、Ｚ方向に沿って見たときに、格子状に区画された複数の領域が設けられており、各領域に半導体デバイスが設けられている。半導体デバイスは、例えばＩＣ（Integrated Circuit）、記憶素子、発光素子または受光素子などの任意のデバイスでよい。
【００１１】
シート１０は、基材１１と粘着層１２とを含む。粘着層１２は、基材１１の片面上に設けられている。粘着層１２を介して、半導体ウェハＷが基材１１に貼り付けられる。半導体ウェハＷは、シート１０の上面１０ａに接している。
【００１２】
基材１１の材料には、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィンまたはポリエチレンテレフタラート等の伸縮性を有する樹脂材料が用いられる。基材１１は、互いに異なる材料を含む層が積層された多層膜であってもよい。
【００１３】
シート１０は、光透過性を有する（例えば透明または半透明である）。本願明細書において「光透過性を有する」とは、半導体チップの観察に用いられる光の波長領域に含まれる少なくとも１つの波長において、光透過率が光吸収率よりも高く、光反射率よりも高いことをいう。
【００１４】
シート１０に半導体ウェハＷを貼り付けることで、後のダイシング工程において半導体ウェハＷを固定および保護することができる。半導体ウェハＷを固定して搬送の際の強度を維持するため、半導体ウェハＷに保持フレーム（ダイシングフレーム）を適宜取り付けてもよい。
【００１５】
その後、図１（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷを、複数の半導体チップ２０に分割する（ダイシング工程）。この工程において、前述の半導体デバイスが設けられた各領域が半導体チップ２０として互いに分離される。
【００１６】
本実施形態におけるダイシング工程においては、ブレードを用いて半導体ウェハＷの一部を切削するブレードダイシングが用いられる。その他にダイシングには、レーザによって半導体ウェハを加工するレーザダイシングや、プラズマエッチング技術を用いて半導体ウェハを加工するプラズマダイシングなどがある。実施形態においては、これらの加工方法とブレードダイシングとを組み合わせてもよい。
【００１７】
以上のようなダイシング工程によって、シート１０と、シート１０の上に保持された半導体チップ２０と、が得られる。
【００１８】
前述のブレードを用いたダイシングは、研削加工による切断である。このため、切断によって形成された半導体チップ２０には、チッピング（微細な欠け）が生じやすい。例えば、半導体チップ２０の裏面（シート１０と接する面）は、シート１０によって固定されているため、半導体チップ２０の裏面の端部においてチッピングが生じやすい。チッピングは、半導体チップ２０の物理的な強度の低下に繋がり、半導体チップ２０を含む製品の信頼性を低下させる原因となる。このため、ダイシング工程後に、半導体チップの裏面の外観を検査する工程が設けられる。
【００１９】
以下、ダイシング工程後の半導体チップ２０の検査工程について説明する。  
図１（ｃ）に示すように、シート１０の下方に配置された部材３０と、シート１０と、によって、液体４０を挟む。
【００２０】
部材３０は、例えば板状の透明体であり、光透過性を有する。部材３０には、液体４０に溶解しにくく、屈折率がシート１０に近い材料を用いることが望ましい。例えば、部材３０の材料には、アクリル樹脂などを用いることができる。部材３０の下面３０ｂは、シート１０の下面１０ｂよりも平坦であることが望ましい。
【００２１】
液体４０は、光透過性を有する液体である。液体４０は、シート１０や部材３０を溶解することなく、屈折率がシート１０に近い無色透明な液体であることが望ましい。液体４０には、例えば、水（純水）、エタノールまたはベンゼンを用いることができる。但し、液体４０は、これらに限定されない。
【００２２】
図１（ｄ）に示すように、シート１０と部材３０との間に、液体４０を含み光透過性を有する液体層４１が形成される。液体層４１は、シート１０の下面１０ｂと接しており、部材３０の上面３０ａと接している。
【００２３】
以上により、検査対象の構造体２５が形成される。構造体２５は、部材３０、液体層４１、シート１０及び半導体チップ２０を含む。シート１０は、部材３０（及び液体層４１）と半導体チップ２０との間に位置する。
【００２４】
そして、実施形態における半導体チップ２０の検査方法では、部材３０の下方から、部材３０、液体層４１およびシート１０を通して、半導体チップ２０を観察する。
【００２５】
図２は、第１の実施形態に係る半導体チップの検査方法を例示する模式的断面図である。図２では、図１（ｄ）に示した半導体チップ２０、シート１０、液体層４１および部材３０の一部を拡大して表示している。半導体チップ２０の裏面側には、チッピング２３が形成されている。
【００２６】
図２に示すように、実施形態における検査方法では、部材３０の下方に位置する照明装置５１（光源）から、半導体チップ２０の観察に用いられる光Ｌ（１次光）が照射される。光Ｌの一部は、部材３０、液体層４１およびシート１０を通過し、半導体チップ２０に照射される。照射された光Ｌの一部は、半導体チップ２０によって反射され、再び、シート１０、液体層４１および部材３０を通過する。そして、光Ｌの一部は、部材３０の下方に設けられた撮像装置５２（カメラ）において結像する。このようにして、半導体チップ２０の少なくとも一部を撮像した画像が得られる。この画像を用いて、半導体チップ２０の裏面側の外観を検査することができる。
【００２７】
なお、半導体チップ２０の観察に用いられる光Ｌには、可視光（波長が４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）や赤外線など任意の波長の光を用いることができる。実施形態において、半導体チップ２０の裏面の観察は、撮像装置５２を用いた観察に限られず、肉眼による観察や光学顕微鏡などを用いた観察であってもよい。
【００２８】
図３は、比較例に係る半導体チップの検査方法を例示する模式的断面図である。  
図３では、半導体チップ２０およびシート１０の一部を拡大して表示している。比較例においては、液体層４１および部材３０が設けられない。なお、この比較例では、図２に示した実施形態に対して、半導体チップ２０およびシート１０の上下を反転させて配置している。
【００２９】
図３に示すように、シート１０の表面（半導体チップ２０が設けられた面とは反対側の面であって、図１の下面１０ｂに相当する面）には、微細な凹凸が存在する。この凹凸は、例えば、シート１０の製造時やダイシング工程時に生じるものである。または、作業性等の向上のために、シート１０に凹凸加工が施されることもある。
【００３０】
比較例においても、シート１０の上方に位置する照明装置５１から、半導体チップ２０へ向けて光Ｌが照射される。光Ｌの一部は、シート１０を通過し、半導体チップ２０において反射され、撮像装置５２へ向かって進行する。一方、光Ｌの別の一部は、シート１０表面の微細な凹凸において散乱され、散乱光Ｌｓが発生する。この散乱は、空気の屈折率とシート１０（基材１１）の屈折率との差が大きいことに起因する。シート１０の表面で生じた散乱光Ｌｓの一部は、撮像装置５２に入射する。このような散乱光Ｌｓによって、半導体チップ２０の裏面の視認性が低下することがある。例えば、半導体チップ２０の裏面の画像が、散乱光Ｌｓによって覆い隠されたように、白く暈けて見えることがある。このため、例えば１μｍ〜１０μｍ程度の小さなチッピングが画像上で不明瞭となり、不具合を検出することができないおそれがある。
【００３１】
これに対して、実施形態に係る検査方法では、部材３０とシート１０との間に透明な液体層４１が設けられている。液体層４１は、シート１０と接しており、下面１０ｂの微細な凹凸を埋めるように設けられている。そして、液体４０の屈折率とシート１０の屈折率との差は、空気の屈折率とシート１０の屈折率との差よりも小さい。このため、シート１０の表面に凹凸が存在しても、図３の比較例に比べてシート１０の表面における散乱光の発生を抑制することができる。したがって、散乱光によって半導体チップ２０の裏面の視認性が低下することを抑制することができる。これにより、検査の精度や分解能を向上させることができる。
【００３２】
例えば、シート１０の屈折率は、１．５４程度である。液体４０に純水を用いた場合、液体層４１の屈折率は、１．３３３程度である。純水を用いた場合には、コストを抑えることができ、安全性が向上し、検査を簡易なものとすることができる。液体４０にベンゼンを用いた場合、液体層４１の屈折率は、１．５１程度である。この場合、さらに散乱光の発生を抑制することができるため、検査の精度や分解能が向上する。  
なお、「屈折率」とは、半導体チップ２０の観察に用いられる光（光Ｌ）の波長に対する屈折率である。
【００３３】
液体層４１の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが望ましい。液体層４１が薄すぎると、十分にシート１０の表面の凹凸を埋めることができない。液体層４１が厚すぎると、光学系レンズ等の焦点距離との相互干渉の影響で分解能が低下する。また、液体層４１中で光が減衰し、半導体チップ２０の裏面の視認性が低下するおそれがある。
【００３４】
図３のように上下を反転させた状態で、シート１０の上に液体層４１を形成し、液体層４１とシート１０とを介して半導体チップ２０を観察する方法も考えられる。しかしながら、シート１０は、例えばダイシング工程等において部分的に破れてしまっていることがある。このような場合に、シート１０の上に液体層４１を形成しようとすると、破れた部分から下方に液体が漏れてしまう。これにより、液体層４１の厚さが不均一となるおそれがある。例えば、シート１０の破れた部分に対応して、液体層４１の厚さが部分的に薄くなる。光Ｌの光路は、液体層４１の厚さによって変化するため、液体層４１の厚さが不均一である場合、撮像装置５２で撮像された画像が歪むことがある。例えば、撮像装置５２で撮像された画像におけるチッピングの寸法等は、液体層４１の厚さに依存する。このため、液体層４１の厚さの不均一は、検査のばらつきに繋がる。
【００３５】
これに対して、実施形態では、シート１０から液体層４１へ向かう方向は、重力の方向に沿った方向（鉛直下方向）である。このため、シート１０が部分的に破れていたような場合でも液体が下方に漏れない。これにより比較的均一な厚さの液体層４１を形成しやすい。したがって、検査のばらつきを抑制することができ、検査精度を高めることができる。
【００３６】
例えば、シート１０の上に液体を塗布しただけの場合には、高速搬送の加速または減速によって生じる振動により、液体が揺れたりこぼれたりするおそれがある。これに対して、実施形態では、液体層４１をシート１０と部材３０とで挟むようにすることで、液体の揺れ等を抑え、液体層４１の厚さや形状を安定させることができる。したがって、安定した検査を行うことが可能となる。
【００３７】
部材３０の屈折率は、液体層４１（液体４０）の屈折率に近いことが望ましい。例えば、アクリルの屈折率は、１．５３程度である。これにより、部材３０と液体層４１との界面において、照射された光Ｌの屈折を小さくすることができる。
【００３８】
散乱光Ｌｓの影響を除くため、シート１０を半導体チップ２０から剥離した後に、裏面を検査する方法も考えられる。しかしながら、シート１０を半導体チップ２０から剥離する際に、半導体チップ２０の裏面の状態が変化してしまう場合がある。製造工程の管理の観点からは、他の工程を実施する前に、ダイシング工程直後に半導体チップ２０を観察することが望ましい。
【００３９】
シート１０を剥離した後の個片化された半導体チップ２０を１つずつ検査することは、大きな手間となり、生産効率の低下に繋がる。そこで、実施形態では、例えば、照明装置５１が光を照射する範囲や撮像装置５２が半導体チップ２０を撮像する範囲を変化させて、複数の画像を取得する。これにより、撮像範囲が互いに異なる複数の画像データを得ることができ、効率的に検査を行うことができる。例えば、パターンマッチングなどの画像認識の技術を用いれば、検査の工程を自動化することもできる。これにより、全ての半導体チップ２０を効率的に検査することが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）  
図４は、第２の実施形態に係る検査装置を例示する模式的断面図である。  
図４に示すように、本実施形態に係る検査装置１００は、ステージ３５と、撮像装置５２と、照明装置５１と、を備える。
【００４１】
ステージ３５には、前述の部材３０と同様の説明を適用することができる。このステージ３５上には、液体層４１と、液体層４１の上に位置するシート１０と、シート１０の上に貼り付けられた半導体チップ２０と、を配置することができる。  
ステージ３５には、シート１０及び液体層４１の位置を規定する保持部材等（フレーム等）が適宜設けられてもよい。
【００４２】
撮像装置５２は、例えばＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を有する。撮像装置５２は、ミラーおよびレンズ等の光学素子を有していてもよい。  撮像装置５２の少なくとも一部は、ステージ３５の下方に設けられている。これにより、撮像装置５２は、ステージ３５の下方から半導体チップ２０を撮像することができる。ステージ３５の下方から半導体チップ２０に光を照射できるように、照明装置５１の少なくとも一部は、ステージ３５の下方に設けられている。ステージ３５の位置、撮像装置５２の位置、および、撮像装置５２の向きなどは、可変である。これにより、撮像装置５２の撮像範囲を適宜変更することができる。
【００４３】
ステージ３５の液体層４１が配置される面（上面３５ａ）は、水平方向に延在している。これにより、上面３５ａ上の液体層４１の厚さの均一性を向上させることができる。
【００４４】
さらに、ステージ３５は、シート１０から液体層４１へ向かう方向（例えばＺ軸方向）に沿った軸Ａｘを中心に回転することができる。軸Ａｘは、Ｚ軸方向に沿って見たときにステージ３５の略中央に位置している。ステージ３５上に液体４０を配置した後、ステージ３５を軸Ａｘを中心に回転させることで、遠心力で液体４０をステージ３５上に広げて、均一な厚さの液体層４１を得ることができる。その後、液体層４１の上にシート１０及び半導体チップ２０を配置する。または、ステージ３５上に液体層４１を形成し、その上にシート１０及び半導体チップ２０を配置した後に、ステージ３５を回転させてもよい。
【００４５】
本実施形態における上記以外の構成や、半導体チップ２０の検査方法は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
以上説明した実施形態によれば、精度を向上できる半導体チップの検査方法および検査装置を提供することができる。
【００４７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０…シート、  １０ａ…上面、  １０ｂ…下面、  １１…基材、  １２…粘着層、  ２０…半導体チップ、  ２３…チッピング、  ２５…構造体、  ３０…部材、  ３０ａ…上面、  ３０ｂ…下面、  ３５…ステージ、  ３５ａ…上面、  ４０…液体、  ４１…液体層、  ５１…照明装置、  ５２…撮像装置、  １００…検査装置、  Ａｘ…軸、  Ｌ…光、  Ｌｓ…散乱光、  Ｗ…半導体ウェハ
【図１】
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【図２】
2017053641.tif 000004
【図３】
2017053641.tif 000005
【図４】
2017053641.tif 000006