(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体チップ内の電極パッドの前記針痕の有無、形状の異常、プローブ針の位置ズレによる欠陥と、その他の理由に起因する欠陥とを区別する可能性を高める方法の提供。【解決手段】被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥と、電極パッドの表面に存在するヒロック等の欠陥とを区別し、プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥が無ければ、正常な電極として扱う可能性を高める方法であって、電極パッド内にある針痕の位置を抽出する事により、検査領域を特定し、針痕の位置ずれに起因する欠陥と電極パッドの表面に存在するヒロック等の欠陥とを高い確率で、区別する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、電極パッド上に形成される針痕の有無、前記針痕の形状の異常、プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥と、ヒロックやその他異物の検出をおこなう被検査物の外観検査方法において、
半導体チップ内の電極パッドの前記針痕の有無、形状の異常、プローブ針の位置ズレによる欠陥と、その他の理由に起因する欠陥とを区別することを特徴とする被検査物の外観検査方法。
【請求項２】
被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、プローブ針の進入方向と電極パッド内にある針痕の位置を抽出する事により、検査領域を特定し、電極パッド内の前記針痕の位置ずれに起因する欠陥と、ヒロックやその他の理由に起因する欠陥とを区別することを特徴とする請求項１に記載の被検査物の外観検査方法。
【請求項３】
被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、電極パッド上に形成される針痕の有無、前記針痕の形状の異常、プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥とヒロックやその他異物の検出をおこなう被検査物の外観検査方法において、
半導体チップ内の電極パッドの前記針痕の有無、形状の異常、プローブ針の位置ズレによる欠陥と、その他の理由に起因する欠陥とを区別することができることを特徴とする被検査物の外観検査装置。
【請求項４】
被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、プローブ針の進入方向と電極パッド内にある針痕の位置を抽出する事により、検査領域を特定し、電極パッド内の前記針痕の位置ずれに起因する欠陥と、ヒロックやその他の理由に起因する欠陥とを区別することができることを特徴とする請求項３に記載の被検査物の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の被検査物（例えば多数の半導体チップからなる半導体ウェハ）内の半導体チップ内の電極パッドに電気的特性検査時に通電のために電気的特性検査用のプローブ針（以下、単に「プローブ針」と云う）が用いられる。該プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥とその電極パッド上に存在するヒロック（熱処理により電極パッド表面に発生する突起物）やその他異物からなる欠陥とを区別するそして／または区別できる被検査物の外観検査方法およびそれを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査物上に形成された半導体チップの電気的特性を検査するために、通常、当該半導体チップ内の電極パッドには、電気的特性検査用のプローブ針が通電のため用いられる。一般には、電極パッドはアルミニウム材から形成され、電気的特性検査用プローブ針は通電を確保するために、相当程度の圧力で電極パッドに押し当てられる。それにより、電極パッドには、電気的特性検査用プローブ針による針痕が形成される。
【０００３】
図２に示される様に、プローブ針４は一つの半導体チップに多数本配置され、一括して電極パッド３に押し当てられる。この場合に、１本でもプローブ針が物理的に曲がっていると、スムーズに電極パッドに正確に押し当てられないなどのトラブルが生じる。さらに、図４に示す様に保護膜７の電極パッド３の枠の境界部分にプローブ針が接触し半導体チップを破壊してしまうか、時には、経年変化により中に破壊を生じる可能性を秘めた傷を残してしまう。
【０００４】
電気的特性検査が完了した後工程として、該プローブ針を相当程度の圧力で押し当てられた電極パッドを持つ結果となった半導体ウェハを後工程へ送るに際し、半導体チップのパターン欠陥の検査の他に、この電極パッドの検査もおこなう。例えば、１）電極パッド上にある針痕の有無や２）前記針痕の形状の異常や３）プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥の有無、特に該３）からなる欠陥の有無などが、確認される。
【０００５】
電極パッドの表面には、ヒロック（熱処理により電極パッド表面に発生する突起物）やその他異物（多くの場合、後の洗浄工程で除去される。）などの欠陥（以下、当該欠陥を総称して「ヒロック」という。）が存在する場合がある。それ等は、電極パッド上に存在していたとしても、上記１）ないし３）に記載された欠陥、特に該３）からなる欠陥が無ければ、正常な電極として扱うことが望まれる。
【０００６】
当該問題の解決方法として、特許文献１に示される様な「測定針の針跡検査方法」が出願されているが、当該文献の記載に基づけば、電気的特性検査の前後の電極パッドの画像が必要となり、本来の欠陥と正常な欠陥とを区分けするに際し、多くの手間と時間を必要とし、満足できる効率が得られないものと推測される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１８２６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
背景技術に記載した様に、本発明に於いては、被検査物なる半導体ウェハの中の半導体チップの電気的特性を検査する場合に、プローブ針の通電を確保するために、プローブ針が電極パットに相当程度の圧力で押し当てられる。その場合に１）電極パッド上にある針痕の有無や２）前記針痕の形状の異常や３）プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥が無ければ、特に該３）からなる欠陥ば無ければ、電気的特性検査結果としては、正常な電極パッドとして扱うという判定がなされる様にする外観検査方法及び外観検査装置が求められる。
【０００９】
また、該検査の際に、前記特許文献１に示される様に被検査物の半導体ウェハの中の半導体チップの電気的特性検査の前後画像を必要とすることなく、１回の撮像でより短時間に当該判定が出来る方法と装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１及び請求項３に記載の発明は、被検査物の半導体チップの通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、１）電極パッド上にある針痕の有無、２）前記針痕の形状の異常、３）プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥と、電極パッドの表面に存在するヒロックで総称される欠陥とを区別し、上記１）ないし３）に起因する欠陥が無ければ、特に該３）からなる欠陥が無ければ、正常な電極として扱う可能性を高めることである。
【００１１】
すなわち、半導体チップ内の電極パッドの前記針痕の有無、形状の異常、プローブ針の位置ズレによる欠陥と、その他の理由に起因する欠陥とを区別する可能性を高めることができることである。
【００１２】
前記区別することができる可能性を高めることによって、正常であると扱える欠陥のみが欠陥として存在する半導体チップまでもを不良として扱ってしまい、排除してしまうという無駄を高い確率で防ぐことができる。
【００１３】
さらに、請求項２及び請求項４に記載の発明は、半導体チップに代表される被検査物の通電テストの為の電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、プローブ針の進入方向と電極パッド内にある針痕の位置を抽出する事により、検査領域を特定し、前記１）ないし３）に記載の電極パッド内の前記針痕の位置ずれに起因する欠陥、特に該３）からなる欠陥と電極パッドの表面に存在するヒロックで総称される欠陥とを高い確率で、区別することを特徴とする方法と装置に関する発明である。
【００１４】
さらに詳細には、
（１）撮像した画像から電極パッド画像を抽出し、
（２）さらに、その電極パッド内の針痕を抽出し、
（３）抽出した針痕の位置により、プローブ針進入方向を求め、
（４）電極パッド内の検査領域を特定し、
（５）特定された該検査領域に電極パッドの背景と異なる色の物体が存在する事を検出し
、プローブ針の位置ズレによる欠陥とヒロックで総称される欠陥の存在を見出す。
【００１５】
上記の様に、電極パッド内の特定された検査領域に存在する欠陥（実際には、当該出願で問題にしている位置ズレによる欠陥とヒロックで総称される欠陥とが混在するが、特定された検査領域は図４で示される様に位置ズレによる欠陥が発生し易い領域であるので、前記位置ズレによる欠陥である比率は高い。）を見出す。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の方法と装置を用いれば、半導体ウェハに代表される被検査物である半導体チップの外観検査、特に、半導体ウェハの中の半導体チップの外観検査において、被検査物の半導体チップの通電テストの為に電極パッド部にプローブ針を当て電気的特性検査を行った後、１）電極パッド上にある針痕の有無や２）前記針痕の形状の異常や３）プローブ針の位置ズレにより発生する欠陥の有無と、電極パッドの表面に存在するヒロックで総称される欠陥とを区別し、上記１）ないし３）に記載に類する欠陥が無ければ、特に該３）からなる欠陥が無ければ、正常な電極として扱うことができる。
【００１７】
すなわち、半導体チップ内の電極パッドの前記針痕の有無、形状の異常、プローブ針のズレによる欠陥の生じる可能性の高いエリアを検査領域として特定し、該検査領域に存在する電極パッドの背景と異なる色の物体を欠陥として、検出する。この特定された検査領域にて発生する欠陥は、位置ズレによる欠陥が発生し易い領域であるので、前記位置ズレによる欠陥である比率は高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
被検査物１である半導体ウェハの中の半導体チップ２の外観検査において、電気的特性検査をおこなった時に、プローブ針４の位置ズレによる欠陥５が発生することがある。該欠陥５が発生するプロセスは、図４に示す様に、電気的特性検査時に通電を確保するため、相当程度の圧力で電極パッド３に押し当てられる。それにより、電極パッド３に電気的特性検査用プローブ針４による針痕８が形成される。その時、プローブ針４が、物理的に位置ズレがあると電極パッド３に押し当てられる時に、その半導体チップ２の電極パッド３の周囲の保護膜７に触れてしまうなどの障害により、電極パッド３に位置ズレによる欠陥５として残ってしまう。
【００１９】
同時に、該電極パッド３内には、ヒロック６で総称される欠陥が存在しており、プローブ針４の位置ズレによる欠陥５との区別はつきにくい。従い、その後工程である外観検査時、正常な電極パッド３であるにもかかわらず、ヒロック６で総称される欠陥の存在を起因として、不良と取り扱われる場合もあった。その要因の異なるプローブ針４の位置ズレによる欠陥５の不具合の内容を当該発明の方法及び装置によって区別することにより、不良として扱うべく位置ズレによる欠陥が存在する場合のみの不良として扱うという比率を上げことにより、外観検査の信頼性を上げることができる。また、特許文献１の様に、半導体ウェハの中の半導体チップ２の電気的特性検査の際には前後画像を用いて比較しているが、本発明では、１回の撮像で、効率良く当該判定をおこなうことを提案している。
【００２０】
本発明での、前記電気的特性検査をおこなった時に発生する可能性のある電極パッド３上のプローブ針４の不良として扱うべく位置ズレによる欠陥５が存在する場合のみを不良として扱うことと、ヒロック６で総称される欠陥との区別の比率を上げる方法とその装置について、以下に図を用いて具体的に説明する。
【００２１】
図１は、被検査物１の写真である。１枚の被検査物１に多数の半導体チップ２が搭載されている。その半導体チップ２の中に、図２に示す様に、半導体チップ２に通電するための電極パッド３が多数並んでいる。電極パッド３には、半導体チップ２の電気的特性試験をおこなうために、電気的特性検査用プローブ針４が配置され、電極パッド３に通電のために相当程度の圧力で押し当てられる。図３は、プローブ針４の押し当てられた正常状態の例を示している。また、図４には、該プローブ針４が電極パッド３の周囲の保護膜７に接触した場合の位置ズレによる欠陥５を示す例が示されている。また、図５には、図２と同様に半導体チップ２の中の電極パッド３を示しているが、その内部にプローブ針４の位置ズレによる欠陥５とヒロック６に総称される欠陥が例示されている。
【００２２】
本発明では、プローブ針４の位置ズレによる欠陥５とヒロック６に総称される欠陥が混在している場合、ヒロック６からなる欠陥は、正常プロセスでも発生することがあり、また、単に付着しているその他異物は後の洗浄で除去されるものなので、プローブ針４の位置ズレによる欠陥５とヒロック６に総称される欠陥とを区別し、ヒロック６に総称される欠陥のみが存在するという理由だけの場合、外観検査の結果として不良と扱わないという判定が成立する。
【００２３】
上記記載のプローブ針４の位置ズレによる欠陥５とヒロック６に総称される欠陥の判別方法について述べる。説明のために、その判別方法に関するフローチャートを図６に示す。記載のフローＳ１からフローＳ９は方法手順を示す。
【００２４】
Ｓ１：  図示しないＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどを用いて半導体チップ２の全体画像を取り込む。
【００２５】
Ｓ２：  Ｓ１で撮像した画像をあらかじめ検査条件などで特定した閾値あるいは、自動で算出した閾値を用いて２値化をおこなう。
２値化された画像に対して領域の識別を起こなうラベリング処理をおこない、電極パッド３を抽出する。電極パッド３に対しては、あらかじめ面積・縦幅・横幅・位置などがわかっているので、その特徴量をもとに抽出する。
【００２６】
Ｓ３：  さらに、Ｓ２で抽出した電極パッド３に対し、あらかじめ検査条件等で設定した閾値あるいは、自動で算出した閾値で２値化をおこない、２値化された画像に対してラベリング処理をおこない、プローブ針４の針痕８を抽出する。
【００２７】
Ｓ４：  Ｓ２で抽出した電極パッド３の針痕８の位置とあらかじめわかっている電極パッド３に対するプローブ針４の進入方向に基づき検査領域９を特定する。
【００２８】
Ｓ５：  図７に示す電極パッド３のプローブ針４の進入方向を電極パッド３の座標の縦方向とし、該針痕８の縦方向の上端の横方向をＹｓ線、下端の横方向をＹｅ線と設定する。プローブ針４の位置ズレによる欠陥５は、電極パッド３の周囲の内、前記Ｙｓ線とＹｅ線間と、電極パッド３の周囲と保護膜７との境界近傍の両側のラベリングメッシュ幅の領域に発生する確率が高いので、該領域を検査領域９と特定する。
【００２９】
Ｓ６：  Ｓ５で特定された電極パッド３の電極パッド３の周囲の保護膜７との境界に近い箇所の両側の検査領域９に異物があるかどうかを検出する。
検出方法は、
Ｓ１で撮像された全体画像から、Ｓ２の説明に記載されている様に、２値化され、ラベリング処理をおこなわれた画像は、電極パッド３の箇所を図８（ｂ）に示す様に、２ミクロン平方のメッシュ状にラベリング化されている。各メッシュの画像を分析する方法は次による。すなわち、異物が存在した場合、該画像を２値化しラベリング化した場合に電極パッド３の各ラベルの色とその補色に該当する色の物体で認識できる。照明系が明視野の場合は電極パッド３のラベルの全体領域は反射率が高いために２値化すると白くなり、ヒロック６に総称される欠陥やプローブ針４の位置ズレによる欠陥５は両者とも黒くなる。逆に、照明系が暗視野の場合は、電極パッド３のラベルの全体領域は２値化すると黒くなり、ヒロック６に総称される欠陥やプローブ針４の位置ズレによる欠陥５は、両者とも白くなるので、該差違を基に異物の存在を検出することができる。
【００３０】
Ｓ７：  該検査領域９に異物が検出されれば、該検査領域９に存在する異物は領域として位置ズレによる欠陥５である可能性が高いので、プローブ針４の位置ズレによる欠陥５であると判定し、該電極パッド３を不良と判定する。
【実施例】
【００３１】
従来技術に沿って、半導体チップ２の電極パッド３に対する外観検査工程に於いて、２値化及びラベリング化により電極パッド３内の異物を検出する方法を用いて検査をおこなった結果と、本願で説明している図６のフローチャートに沿って、該検査をおこなった場合の検査結果の状況とを比較した場合の嘘報率の差違を示し、本願発明が優位であることを示した。
【００３２】
〔比較例〕
被検査物１である半導体ウェハには、多数の半導体チップ２が存在するので、半導体ウェハの特定のエリアを設定し、その中に存在する半導体チップ２について、該位置ズレによる欠陥５にあたる欠陥を光学顕微鏡を高倍率に準備し目視にてカウントしたところ、電極パッド３上に発生した位置ズレによる欠陥５の数は、２５７個であった。
【００３３】
次に、上記と同じ特定エリアについて、ＣＣＤカメラを用いて全体画像を取り込み、２値価およびラベリング処理をおこない電極パッド３内の総欠陥個数をパソコンを用いてカウントしたところ、９７３個の欠陥を見出した。
【００３４】
従い、設定された特定のエリアの枠内の総欠陥個数が９７３個であったにもかかわらず、目視にてカウントした実際に同枠内の電極パッド３上に発生した位置ズレによる欠陥５の総数が２５７個であったのであるから、その差９７３個から実欠陥に該当する位置ズレによる欠陥の総数を差し引いた７１６個は、正規の欠陥の数として扱われない欠陥の個数、すなわち、嘘報の欠陥数である。従い、検出した総欠陥個数９７３個の内の正規の欠陥でない欠陥（嘘報数）の個数７１６個の比率を嘘報率として示すと、嘘報率＝嘘報数／総欠陥個数であり、数値としては、７１６個／９７３個＝７４％と高い値を示した。
まとめて提示すると、
比較例結果：  ２値化により電極パッド３内の異物を検出する手法。
ａ．検出した総欠陥個数                                  ９７３個
ｂ．電極パッド３上に発生した位置ズレによる欠陥５の総数  ２５７個
ｃ．嘘報数                                              ７１６個
ｄ．嘘報率                                              ７４％（７１６／９７３）
である。
【００３５】
〔実施例〕
次に、本願の発明の方法に沿って、同じく嘘報数及び嘘報率を求める。
まずは、比較例にて用いたデータと同じ条件の半導体ウェハの特定のエリアの複数の半導体チップ２について、検出した総欠陥個数が９７３個を用い、その総欠陥個数の内、同じ特定のエリア内の真の欠陥である電極パッド３上に発生した位置ズレによる欠陥５の数２５７個を用いる。
【００３６】
その内の一つの電極パッド３を例にとって、本願発明の電極パッド３の周囲の保護膜７との境界に近い箇所の両側の検査領域９とそれ以外のエリアについて、説明する。
【００３７】
図８に示す、また、ステップ５に記載の様に、電極パッド３を２ミクロン平方のメッシュ状にラベリング化し、各メッシュの画像を取り込み、分析した場合、異物の存在については、電極パッド３の各ラベルの色とその補色に該当する色の物体で認識できる。例えば、照明系が明視野の場合は電極パッド３の全体領域は反射率が高いために２値化すると白くなり、ヒロック６に総称される欠陥やプローブ針４の位置ズレによる欠陥５は黒くなる。逆に、照明系が暗視野の場合は、電極パッド３の全体領域は２値化すると黒くなり、ヒロック６に総称される欠陥やプローブ針４の位置ズレによる欠陥５は、両者とも白くなる。該差違を基に異物の存在を検出し、まずは、検査領域９外の電極パッド３の領域に存在する欠陥個数をカウントしたところ５５７個を見出した。従い、検査領域９内に存在するヒロック６に総称される欠陥から成る嘘の欠陥の個数は、
検査領域９内に存在する嘘の欠陥の個数＝総欠陥個数９７３−位置ズレによる真の欠陥の個数２５７個−検査領域９外に存在する欠陥個数５５７個＝検査領域９内欠陥個数１５９個であった。従い、当該発明に基づく場合の虚報率は、
本願発明に基づく虚報率＝検査領域９内欠陥個数／総欠陥個数
＝１５９個／９７３個
＝１６％
である。
【００３８】
まとめて提示すると
実施例結果：  本発明に基づく検査の判定結果。
ａ．検出した総欠陥個数                                      ９７３個
ｂ．電極パッド３上に発生した位置ズレによる欠陥５の総数      ２５７個
ｃ．検査領域９外欠陥個数                                      ５５７個
ｄ．検査領域９内の嘘の欠陥個数（嘘報数）                    １５９個
ｅ．嘘報率                                              １６％（１５９／９７３）
である。
該設定エリア内の総欠陥個数９７３個に対し、本発明による特定の検査領域９内の欠陥個数のみを対象とし、検査領域９の範囲外の多くの欠陥個数を考慮しないで検査できるので、いわゆる、ヒロック６に総称される欠陥やその他異物など後々洗浄などによって、回避できる欠陥を含めた形での電極パッド３の全領域を含めての検査をおこなうという無駄な検査工程を省くことが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について、比較形態と実施形態について説明を記載したが、上記開示した実施形態はあくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものでは無い。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更を含むことを意図する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
被検査物に対し、電気的特定検査をおこなった時に、プローブ針の位置ズレによる欠陥が発生する。該被検査物の半導体チップの中の電極パッドの中には、ヒロックに総称される欠陥が多く存在しており、プローブ針の位置ズレによる欠陥との区別がつきにくい。従って、その後工程である、外観検査装置に於いて、正常な電極パッドであるにもかかわらず、ヒロックに総称される欠陥を含めて不良と取り扱かわれることが多かった。その様な要因の異なる不具合の内容を当該発明の方法および装置によって高い比率で排除することが容易にでき、外観検査の信頼性を上げることができる。
【００４１】
また、本発明では、被検査物の電気的特性検査の際に特許文献１に記載されている様に、前後画像を用い比較して良否判定をすることを必要とせず、１回の撮像で効率良く当該判定が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】半導体ウェハの図。
【図２】プローブ針と電極パッドの関係図
【図３】プローブ針の接触状態の正常状態図。
【図４】プローブ針の接触状態の位置ズレ状態を表す図。
【図５】位置ズレによる欠陥とヒロックを説明する図。
【図６】位置ズレによる欠陥とヒロックを区別する方法のフローチャート。
【図７】検査領域説明図。
【図８】欠陥のカウントする状況の説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１            被検査物（半導体ウェハ）
２            半導体チップ
３            電極パッド
４            プローブ針
５            位置ズレによる欠陥
６            ヒロック
７            保護膜
８            針痕
９            検査領域
【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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