(57)【要約】【課題】半導体装置を構成する半導体基板の裏面の傷や欠陥等を自動的に検出し、前記傷や欠陥等に対応する半導体チップを自動的に特定することができる半導体装置の検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】半導体基板の第１主面上に所定のアドレスが付与されている複数の半導体チップが形成され、前記半導体基板の第２主面上に金属層が形成されている半導体装置の検査方法であって、前記半導体基板の前記第２主面上に形成されている前記金属層の画像データを取得する画像データ取得工程と、前記画像データに基づいて、前記金属層の表面品質の良不良を判定し、前記金属層の不良領域を決定する不良領域決定工程と、前記不良領域決定工程で決定された前記金属層の前記不良領域と、前記半導体チップに付与されている前記アドレスとを対応させるアドレス対応工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１主面上に所定のアドレスが付与されている複数の半導体チップが形成され、前記半導体基板の第２主面上に金属層が形成されている半導体装置の検査方法であって、
前記半導体基板の前記第２主面上に形成されている前記金属層の表面の画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データに基づいて、前記金属層の表面品質の良不良を判定し、前記金属層の不良領域を決定する不良領域決定工程と、
前記不良領域決定工程で決定された前記金属層の前記不良領域と、前記半導体チップに付与されている前記アドレスとを対応させることにより、不良にする前記半導体チップの前記アドレスを決定し、前記アドレスと前記表面品質の良不良との対応関係をデータ化する第１のデータ化工程と、を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記不良領域決定工程は、前記画像データを２値化データに変換し、前記２値化データに基づいて、前記金属層の表面品質の良不良を判定する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
更に、前記第１のデータ化工程でデータ化されたデータに基づいて、不良にする前記半導体チップにマーキングするマーキング工程を有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
更に、前記半導体装置の電気的特性データを取得する電気的特性取得工程と、
前記電気的特性取得工程で取得された前記電気的特性データから不良にする前記半導体チップの前記アドレスを決定し、前記アドレスと前記電気的特性データの良不良との対応関係をデータ化する第２のデータ化工程と、
前記第１のデータ化工程でデータ化されたデータと、前記第２のデータ化工程でデータ化されたデータとを合成するデータ合成工程と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
更に、前記データ合成工程で合成されたデータに基づいて、不良にする前記半導体チップにマーキングするマーキング工程を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の検査方法。
【請求項６】
前記マーキング工程において、前記第１のデータ化工程又は前記第２のデータ化工程で不良にすると決定された前記アドレスが付与されている前記半導体チップに隣接する半導体チップにもマーキングすることを特徴とする請求項３又は５記載の半導体装置の検査方法。
【請求項７】
前記画像データ取得工程は、前記半導体装置が、前記金属層の表面が所定の載置部の載置面と接触するように載置される工程よりも後に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の半導体装置の検査方法。
【請求項８】
前記画像データ取得工程において、複数の前記半導体装置の前記半導体基板の前記第２主面上に形成されている前記金属層の表面の画像データを並列的に取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の半導体装置の検査方法。
【請求項９】
前記画像データ取得工程において、スキャナーを用いて前記画像データを取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の半導体装置の検査方法。
【請求項１０】
前記画像データ取得工程において、カメラを用いて前記画像データを取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の第１主面上に複数の半導体チップが形成され、第２主面上に金属層が形成されている半導体装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の検査工程においては、半導体基板上に半導体チップが形成された半導体装置の電極パッドに半導体検査装置のプローブの先端を直接押し当て、外部の試験装置と半導体装置とを一時的に電気的に接続することにより、各回路間の導通の良否を判別するプロービング検査、高温中において熱的、電気的ストレスを回路に付与して不良を加速選別するバーンイン検査、及び、最終的に高周波で検査を行う最終検査等の電気的特性の検査が行われていた。又、これらの電気的特性の検査の他に、半導体装置を構成する半導体基板に形成された傷や欠陥等を検出するための外観検査が行われていた。
【０００３】
ところで、半導体装置の中には、半導体装置を構成する半導体基板の裏面に、例えば、裏面電極として使用する金属層が形成されているものがある。このような半導体装置においては、半導体基板の表面の傷や欠陥等の検出のみならず、半導体基板の裏面の傷や欠陥等も検出する必要がある。従来は、半導体基板の裏面の傷や欠陥等を検出するための外観検査は、作業者による目視検査にて行われていたため、検出精度のばらつきや、検査時間の増大等が問題となっていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、カメラにより半導体装置を構成する半導体基板の裏面の映像情報を取得し、取得した映像を分析することにより、半導体基板の裏面の傷や欠陥等を検出し、半導体基板の良否を判定する半導体装置の検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０９１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周知のように、半導体装置を構成する半導体基板には、複数の半導体チップが形成されており、電気的特性の検査や外観検査の後に所定の位置で切断することにより個片化され、個々の半導体装置となる。半導体装置を構成する半導体基板の裏面の傷や欠陥等が問題となるのは、多くの場合には、半導体基板の裏面の一部の領域のみである。
【０００６】
しかしながら、従来の半導体装置の検査方法では、半導体装置を構成する半導体基板の裏面の傷や欠陥等を検出し、半導体装置全体の良不良を判定することはできるが、半導体基板の裏面の傷や欠陥等のある領域を特定し、その部分のみを不良と判定することはできないという問題があった。
【０００７】
従って、半導体基板の裏面の一部の領域のみに傷や欠陥等がある場合も、半導体装置全体を不良と判定してしまい、本来は使用可能である半導体チップが形成されている部分も破棄することになり、半導体装置の製造コストを上昇させる要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、半導体装置を構成する半導体基板の裏面の傷や欠陥等を自動的に検出し、前記傷や欠陥等に対応する半導体チップを自動的に特定することができる半導体装置の検査方法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】
【０００９】
上記目的を達成するため、第１の発明は、半導体基板（１１）の第１主面（１１ａ）上に所定のアドレスが付与されている複数の半導体チップ（１２）が形成され、前記半導体基板（１１）の第２主面（１１ｂ）上に金属層（１３）が形成されている半導体装置（１０）の検査方法であって、前記半導体基板（１１）の前記第２主面（１１ｂ）上に形成されている前記金属層（１３）の表面（１３ａ）の画像データを取得する画像データ取得工程（Ｓ１０２）と、前記画像データに基づいて、前記金属層（１３）の表面品質の良不良を判定し、前記金属層（１３）の不良領域を決定する不良領域決定工程（Ｓ１０５）と、前記不良領域決定工程（Ｓ１０５）で決定された前記金属層（１３）の前記不良領域と、前記半導体チップ（１２）に付与されている前記アドレスとを対応させることにより、不良にする前記半導体チップ（１２）の前記アドレスを決定し、前記アドレスと前記表面品質の良不良との対応関係をデータ化する第１のデータ化工程（Ｓ１０８）と、を有することを特徴とする。
【００１０】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置を構成する半導体基板の裏面の傷や欠陥等を自動的に検出し、前記傷や欠陥等に対応する半導体チップを自動的に特定することができる半導体装置の検査方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象物である半導体装置を例示する平面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象物である半導体装置を例示する段面図である。図１及び図２を参照するに、半導体装置１０において、半導体基板１１の表面である第１主面１１ａ上には、複数の半導体チップ１２が形成されており、複数の半導体チップ１２は、スクライブ領域Ａにより分離されている。複数の半導体チップ１２には所定のアドレスが付与されている。
【００１４】
半導体基板１１の裏面である第２主面１１ｂ上には、金属層１３が形成されている。１３ａは金属層１３の表面を示している。金属層１３は、例えば、Ａｕ膜からなる単層構造、Ｎｉ膜、Ａｕ膜が順次積層された積層構造、Ｎｉ膜、Ｐｄ膜，Ａｕ膜が順次積層された積層構造等からなる層である。半導体装置１０は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴであり、金属層１３は、例えば、裏面電極として使用される。Ｂはダイサーが半導体装置１０を切断する位置（以下、「切断位置Ｂ」とする）を示している。半導体装置１０は、切断位置Ｂにおいて切断されることにより個片化される。
【００１５】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体検査装置を模式的に例示する斜視図である。図３を参照するに、半導体検査装置２０は、画像データ取得部２１と、制御部２２と、表示部２３とを有する。画像データ取得部２１と制御部２２とは電気信号の授受が可能なように有線又は無線で接続されている。制御部２２と表示部２３とは電気信号の授受が可能なように有線又は無線で接続されている。制御部２２は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等であり、表示部２３は、例えば、液晶ディスプレー等である。
【００１６】
画像データ取得部２１は、ベース部２４と、カセット部２５と、搬送部２６と、スキャン部３０とを有し、検査対象物である半導体装置１０の裏面（「半導体装置１０の裏面」は、金属層１３の表面１３ａを指す。以下同じ）の画像データを取得する。カセット部２５は、ベース部２４上に着脱可能な構成とされている。搬送部２６及びスキャン部３０は、ベース部２４上に固定されている。
【００１７】
カセット部２５には、複数の半導体装置１０が半導体チップ１２を上側にして積載されている。搬送部２６は、支持部２７と、軸部２８と、半導体装置１０を載置する載置部２９とを有する。載置部２９は、軸部２８に沿ってＺ方向に上下動可能に、軸部２８回りにＸＹ平面内で回動可能に構成されている。又、載置部２９は、半導体装置１０の裏面に傷を付けないようにするために、柔らかい素材で構成され、エッジ部は半導体装置１０の裏面に接しないように処理が施されている。又、搬送部２６には、載置部２９をクリーニングする機能が設けられている。
【００１８】
スキャン部３０は、本体３１と、半導体装置１０を載置する載置部３２と、キャリッジ３３とを有する。キャリッジ３３は、光源（図示せず）と、光源から出射された光の反射光を受光する例えばＣＣＤ等からなる受光部（図示せず）とを有し、Ｘ方向に移動可能に構成されている。載置部３２は、キャリッジ３３内の光源から出射された光を透過する材料から構成されている。スキャン部３０は、半導体装置１０の裏面をスキャンして、半導体装置１０の裏面の画像データを取得するスキャナーである。スキャン部３０で取得した半導体装置１０の裏面の画像データは、制御部２２に送られ、必要に応じ表示部２３に表示される。
【００１９】
制御部２２は、スキャン部３０で取得した半導体装置１０の裏面の画像データに基づいた金属層１３の表面品質（傷や欠陥等の有無）の良不良の判定や、画像データ取得部２１と一体化されて、又は、別体として構成されているマーキング手段（図示せず）に対してマーキングの指令等を行う。
【００２０】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法を例示するフローチャートである。図５は、半導体装置１０の裏面の画像データを模式的に例示する底面図である。図６は、半導体装置１０の裏面の傷周辺部分を模式的に例示する図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図５及び図６において、１４は、半導体装置１０の裏面の金属層１３についた傷を示している。図４に示すフローチャートでは、図５及び図６に例示する傷１４を自動的に検出し、傷１４に対応する半導体チップ１２を特定し不良化する。
【００２１】
図４に示すステップ１００において、半導体検査装置２０の画像データ取得部２１に、複数の半導体装置１０が積載されているカセット部２５をセットする（Ｓ１００）。ステップ１０１において、搬送部２６は、カセット部２５に積載されている複数の半導体装置１０のうちの一つを載置部２９に半導体装置１０の裏面が接するように載置し、スキャン部３０に搬送して、スキャン部３０の載置部３２に半導体装置１０の裏面が接するように載置する（Ｓ１０１）。
【００２２】
ステップ１０２において、スキャン部３０は、キャリッジ３３をＸ方向に移動しながら半導体装置１０の裏面をスキャンして、半導体装置１０の裏面の画像データを取得する（Ｓ１０２、画像データ取得工程）。なお、ステップ１０２の画像データ取得工程は、半導体装置１０が、半導体装置１０の裏面（金属層１３の表面１３ａ）が各種検査装置等に設けられた載置部の載置面と接触するように載置される工程よりも後に設けられている。
【００２３】
ステップ１０２の画像データ取得工程は、スキャン部３０に複数のキャリッジ３３を設置し、複数の半導体装置１０を各キャリッジ３３に対応する位置に載置し、各キャリッジ３３で複数の半導体装置１０の裏面をスキャンして、複数の半導体装置１０の裏面の画像データを並列的に取得する構成としてもよい。このようにすることにより、スループットを上げることができる。
【００２４】
ステップ１０３において、スキャン部３０は、ステップ１０２において取得した画像データを制御部２２に送る（Ｓ１０３）。ステップ１０４において、制御部２２は、画像データを所定の基準値と比較することで２値化する（Ｓ１０４）。ステップ１０５において、制御部２２は、２値化したデータに基づいて、半導体装置１０の裏面の金属層１３の表面品質（傷や欠陥等の有無）の良不良を判定し、半導体装置１０の裏面の金属層１３の不良領域（傷や欠陥等の有る領域）を決定する（Ｓ１０５、不良領域決定工程）。
【００２５】
ステップ１０６において、制御部２２は、２値化したデータに基づいて、半導体装置１０の裏面の金属層１３の不良領域と、半導体チップ１２に付与されているアドレスとの対応関係を求め、半導体装置１０の表面の画像イメージを生成し、表示部２３に表示する（Ｓ１０６）。図７は、半導体装置１０の表面の画像イメージを模式的に例示する図である。図７に示すように、半導体装置１０の表面の画像イメージは、半導体装置１０の裏面の金属層１３にある傷等を、半導体装置１０の表面側から透視したように表示するものである。
【００２６】
ステップ１０７において、制御部２２は、ステップ１０６で生成した画像イメージと、チップマトリックスとを合成した画像イメージを生成し、表示部２３に表示する（Ｓ１０７）。図８は、半導体装置１０の表面の画像イメージとチップマトリックスとを合成した画像イメージを模式的に例示する図である。図８において、Ｃはチップマトリックスを、斜線部１５は半導体装置１０の裏面の金属層１３に傷等がある半導体チップ１２を示している。
【００２７】
図８に示すように、半導体装置１０の表面の画像イメージとチップマトリックスＣとを合成した画像イメージを生成し、表示部２３に表示することにより、半導体装置１０の裏面の金属層１３にある傷等が、半導体装置１０の表面にあるどの半導体チップ１２に対応しているかを明確にすることができる。
【００２８】
ステップ１０８において、制御部２２は、ステップ１０６で求めた半導体装置１０の裏面の金属層１３の不良領域と、半導体チップ１２に付与されているアドレスとの対応関係に基づいて、不良にする半導体チップ１２のアドレスを決定し、半導体チップ１２のアドレスと金属層１３の表面品質の良不良との対応関係をデータ化する（Ｓ１０８、第１のデータ化工程）。
【００２９】
具体的には、半導体チップ１２に付与されている所定のアドレス毎に、金属層１３の表面品質の良不良のデータを作成する。このデータをバッドマークデータという。バッドマークデータは、例えば、半導体チップ１２に付与されているアドレスが、Ｘ−Ｙ座標に基づいて（Ｘ１０、Ｙ１０）等と現される場合には、例えば、（Ｘ１０、Ｙ１０）のアドレスにある半導体チップ１２は良、（Ｘ１０、Ｙ２０）のアドレスにある半導体チップ１２は不良等の情報を有するデータである。
【００３０】
図８の場合には、例えば、斜線部１５の半導体チップ１２を不良とする。又、図９に示すように、安全を見込んで、図８における斜線部１５に隣接する部分である斜線部１６の半導体チップ１２を不良とするアルゴリズムとしても良い。このようにすることにより、不良の半導体チップ１２の流出を防止することができる。適宜、適切なアルゴリズムを用いればよい。
【００３１】
ステップ１０９において、制御部２２は、ステップ１０８において作成した、半導体チップ１２に付与されているアドレスと金属層１３の表面品質の良不良との対応関係のデータに基づいて、不良にする半導体チップ１２にマーキングするように、マーキング手段に指令する。制御部２２から指令を受けたマーキング手段は、例えば、インクを用いたインクマーキングやレーザービームを用いたレーザーマーキング等により不良にする半導体チップ１２にマーキングを行う（Ｓ１０９、マーキング工程）。
【００３２】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法では、スキャナーを用いて金属層１３の表面１３ａの画像データを取得する例について説明したが、スキャナーに代えてカメラを用いて金属層１３の表面１３ａの画像データを取得する構成としても構わない。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法によれば、半導体装置１０の裏面の金属層１３の表面品質（傷や欠陥等の有無）の良不良を判定し、半導体装置１０の裏面の金属層１３の不良領域と、半導体チップ１２に付与されているアドレスとを対応させることにより、正確かつ効率よく傷や欠陥等に対応する半導体チップ１２を自動的に特定することができる。又、特定した半導体チップ１２に自動的にマーキングを行うことができる。
【００３４】
〈第２の実施の形態〉
本発明の第２の実施の形態に係る半導体検査装置の検査方法について図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体検査装置の検査方法を例示するフローチャートである。同図中、図４と同一部分については、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図１０において、ステップ１００〜ステップ１０８は図４に示す本発明の第１の実施の形態に係る半導体検査装置の検査方法の場合と同一である。
【００３５】
半導体検査装置２０とは独立して、電気的特性検査装置（図示せず）は、半導体装置１０の電気的特性データを取得する（電気的特性取得工程）。ステップ１０８の後、ステップ２００において、制御部２２は、電気的特性取得工程で取得された電気的特性データから不良にする半導体チップ１２のアドレスを決定し、半導体チップ１２のアドレスと電気的特性データの良不良との対応関係をデータ化する（Ｓ２００、第２のデータ化工程）。
【００３６】
ここで、電気的特性データとは、各回路間の導通の良否を判別するプロービング検査、高温中において熱的、電気的ストレスを回路に付与して不良を加速選別するバーンイン検査、及び、最終的に高周波で検査を行う最終検査等の検査結果のデータである。なお、制御部２２と電気的特性検査装置（図示せず）とは、ケーブル等で直接接続されていてもよいし、ネットワーク等を経由して接続されていてもよい。
【００３７】
ステップ２０１において、制御部２２は、ステップ１０８（第１のデータ化工程）でデータ化されたデータと、ステップ２００（第２のデータ化工程）でデータ化されたデータとを合成する（Ｓ２０１、データ合成工程）。合成されたデータは、半導体チップ１２に付与されているアドレスと、金属層１３の表面品質の良不良及び電気的特性データの良不良との対応関係のデータであり、何れか一方が不良である半導体チップ１２は不良と対応づけられる。
【００３８】
ステップ２０２において、制御部２２は、ステップ２０１において合成したデータに基づいて、不良にする半導体チップ１２にマーキングするように、マーキング手段に指令する。制御部２２から指令を受けたマーキング手段は、例えば、インクを用いたインクマーキングやレーザービームを用いたレーザーマーキング等により不良にする半導体チップ１２にマーキングを行う（Ｓ２０２、マーキング工程）。
【００３９】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の検査方法では、スキャナーを用いて金属層１３の表面１３ａの画像データを取得する例について説明したが、スキャナーに代えてカメラを用いて金属層１３の表面１３ａの画像データを取得する構成としても構わない。
【００４０】
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の検査方法によれば、半導体装置１０の裏面の金属層１３の表面品質（傷や欠陥等の有無）の良不良を判定し、半導体装置１０の裏面の金属層１３の不良領域と、半導体チップ１２に付与されているアドレスとを対応させることにより、正確かつ効率よく傷や欠陥等に対応する半導体チップ１２を自動的に特定することができる。又、特定した半導体チップ１２に自動的にマーキングを行うことができる。
【００４１】
又、傷や欠陥等に対応する半導体チップ１２に対応するバッドマークデータと電気的特性データとを合成することにより、傷や欠陥等のある半導体チップ１２とともに電気的特性の検査において不良であった半導体チップ１２にもマーキングを行うことが可能となり、生産性の向上を図ることできる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象物である半導体装置を例示する平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法の検査対象物である半導体装置を例示する段面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体検査装置を模式的に例示する斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の検査方法を例示するフローチャートである。
【図５】半導体装置１０の裏面の画像データを模式的に例示する底面図である。
【図６】半導体装置１０の裏面の傷周辺部分を模式的に例示する図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図７】半導体装置１０の表面の画像イメージを模式的に例示する図である。
【図８】半導体装置１０の表面の画像イメージとチップマトリックスとを合成した画像イメージを模式的に例示する図である。
【図９】不良にする半導体チップ１２を例示する図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の検査方法を例示するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  半導体装置
１１  半導体基板
１１ａ  半導体基板１１の表面である第１主面
１１ｂ  半導体基板１１の裏面である第２主面
１２  半導体チップ
１３  金属層
１３ａ  金属層１３の表面
１４  傷
１５，１６  斜線部
２０  半導体検査装置
２１  画像データ取得部
２２  制御部
２３  表示部
２４  ベース部
２５  カセット部
２６  搬送部
２７  支持部
２８  軸部
２９，３２  載置部
３０  スキャン部
３１  本体
３３  キャリッジ
Ａ  スクライブ領域
Ｂ  切断位置
Ｃ  チップマトリックス
【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】
2009231763.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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