JP3311266B2 - 半導体部材の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体部材の検査方
法及び装置及び半導体製造装置及び半導体部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップ（半導体部材）にはんだバ
ンプ等のバンプを形成し、このはんだバンプを利用して
半導体チップを回路基板等に接合することが知られてい
る。半導体チップを回路基板等に接合する前に、半導体
チップに形成されたはんだバンプの検査を行うようにな
っている。はんだバンプの検査は例えばレーザー光を照
射して、その反射光を検査することにより、はんだバン
プの高さを測定することにより行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】はんだバンプの検査に
おいては、はんだバンプの高さが許容値に満たないはん
だバンプが一つでもあれば、その半導体チップは不良品
と判定される。不良品と判定された半導体チップは、廃
棄されなければならず、歩留りが低下する問題がある。
また、一つの半導体チップが微量の（例えば一つの）不
良はんだバンプを含み、そのような半導体チップが多量
発生したような場合には、軽微な不良であるにもかかわ
らず多くの半導体チップを廃棄しなければならない。

【０００４】本発明の目的は、注意品レベル（きわどい
良否レベル）の半導体部材を良品として抽出して歩留り
を向上させることのできる半導体部材の検査装置を提供
することである。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本 発明による半導体部材
の検査装置は、半導体部材のバンプの検査を行う手段
と、第１の判定基準で不良と判定されるバンプのうち、
該第１の判定基準とは異なった第２の判定基準を満足す
るものがあるかどうかを判定する手段と、該第２の判定
基準を満足するバンプがあればその半導体部材を良品と
判定する手段とを備え、該第２の判定基準を満足するも
のがあるかどうかを判定する手段は、バンプの種類と位
置とから、該第２の判定基準を満足するバンプがあるか
どうかを判定し、かつ、該第２の判定基準を満足するも
のがあるかどうかを判定する手段は、該第１の判定基準
で不良と判定されたバンプを含む所定の範囲内に不良と
判定されたバンプと同種類の良品のバンプがあるかどう
かを判定することを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】半導体部材ははんだチップとすることがで
き、あるいはバンプを有する半導体パッケージ等のその
他の半導体部材とすることができる。バンプははんだバ
ンプとすることができる。以上の各構成においては、例
えば、一つのはんだバンプの高さが許容値に満たない場
合でも、その半導体チップは直ちに不良品と判定される
のではなく、さらに第２の判定基準を満足するかどうか
を判定する。そこで、第１の判定基準で不良と判定され
るバンプがあっても、そのバンプが第２の判定基準を満
足すれば、その半導体部材は良品として使用される。従
って、半導体部材の歩留りが向上する。

【００１０】

【００１１】好ましくは、該バンプの種類は信号バンプ
以外のバンプである。

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】図３はオンライン配置される半導
体製造装置１００を示す図である。半導体製造装置１０
０は、半導体部材の検査装置１０と、第１製造装置１２
と、第２製造装置１４と、修正装置１６等を含み、これ
らの装置は上位ホストコンピュータ１８によって相互に
接続されている。また、この検査装置１０において、本
発明の半導体部材の検査方法が実施される。

【００１４】図２に示されるように、検査装置１０は、
発光装置２０、受光装置２２、及び判定手段２４を含
む。半導体部材である半導体チップ２６は、多数のはん
だバンプ２８を有する。発光装置２０は例えばレーザー
光を発生するレーザー装置からなり、レーザー光を斜め
にはんだバンプ２８に照射し、受光装置２２ははんだバ
ンプ２８で反射したレーザー光を受ける。判定手段２４
は例えばコンピュータで構成され、受光装置２２の信号
からはんだバンプ２８の高さを計算し、以下に説明する
判定を行う。

【００１５】図１は、本発明の実施例による半導体部材
の検査装置１０の機能の概略を示す図である。検査装置
１０は、判定切替指令３０に基づいて、通常判定手段３
２とシビアな判定手段３４とを有する。判定切替指令３
０は上位ホストコンピュータ１８から供給され、上位ホ
ストコンピュータ１８は前後の製造工程の状況や、半導
体チップ２６の種類、ロットの状況等により、通常判定
手段３２とシビアな判定手段３４とを切替えて製品の製
造計画を調整する。

【００１６】図４は、多数のはんだバンプ２８を有する
半導体チップ２６を示す図である。はんだバンプ２８
は、信号用はんだバンプ、ＶＤＤ（電源）用はんだバン
プ、及びグランド用はんだバンプを含む。信号用はんだ
バンプの数が多いが、ＶＤＤ用はんだバンプ及びグラン
ド用はんだバンプの数もかなりある。また、モニター用
はんだバンプ及びダミ用はんだバンプが含まれることも
ある。

【００１７】図４では、各はんだバンプ２８の高さが測
定されて、高さが許容値内にあるかどうかの判定が行わ
れ、バンプの良否の判定がされている。ハッチングで示
したはんだバンプ２８ａは不良品と判定されたＶＤＤ用
はんだバンプである。一重丸で示したはんだバンプ２８
ｂは良品と判定されたＶＤＤ用はんだバンプである。二
重丸で示したはんだバンプ２８は、良品と判定されたそ
の他のはんだバンプである。これは、信号用はんだバン
プ、ＶＤＤ用はんだバンプ及びグランド用はんだバンプ
等を含む。さらに、所定の範囲３６が示されている。こ
の実施例においては、所定の範囲３６は５×５のはんだ
バンプの範囲と定められている。

【００１８】図５は通常判定手段３２で行われるフロー
チャートを示す。ステップ４０において、ＣＡＤロード
を行い、はんだバンプ２８のアドレスや種類等を読み込
む。ステップ４１において、バンプランクの割当てを行
う。はんだバンプ２８の高さに関する測定結果は図２を
参照して説明した検査により分かっており、バンプラン
クははんだバンプ２８毎の高さについてランク付けされ
たものである。そして、高さが許容範囲内に入らなかっ
たはんだバンプは、図４のハッチングで示したはんだバ
ンプ２８ａのように不良品と判定され、記録される。例
えば、標準的なはんだバンプ２８の高さが１００μｍの
場合には、そのチップの全はんだバンプ２８の高さの平
均値が許容範囲（８３〜１２３μｍ）以内にあるかどう
かを判断し、そして、各はんだバンプの高さが平均値±
２５μｍ，±２０μｍ，±１３μｍ以内にあるかどうか
を判断し、ランク付けする。

【００１９】ステップ４２においては、半導体チップ２
６が規格範囲内にあるかどうかがチェックされる。ここ
では、高さが平均値±２５μｍを越える不良のはんだバ
ンプ２８ａがあると、その半導体チップ２６は不良と判
定される。さらに、ステップ４３においては、はんだバ
ンプ２８のバラツキ規格チェックが行われる。つまり、
一つの半導体チップ２６のはんだバンプ２８の高さがで
こぼこしていると回路基板等に接合するときに都合が悪
いので、バラツキがある範囲内に収まるようにする。

【００２０】そして、ステップ４１、４２、４３におい
て、はんだバンプ２８の高さが問題がないと判定される
と、ステップ４４においては、その半導体チップ２６は
良品と判定される。ステップ４５においては、判定結果
を上位ホストコンピュータ１８に出力する。図６はシビ
アな判定手段３４で行われるフローチャートを示す。図
６のステップ４０からステップ４８は、図５のステップ
４０からステップ４８と同様である。図６は、ステップ
４６、４７を加えた点が図５と異なっている。

【００２１】ステップ４０において、ＣＡＤロードを行
い、はんだバンプ２８のアドレスや種類等を読み込む。
ステップ４１において、バンプランクの割当てを行い、
許容範囲内に入らなかったはんだバンプは、図４のハッ
チングで示したはんだバンプ２８ａのように不良品と判
定され、記録される。ステップ４６においては、不良品
と判定されたはんだバンプ２８の数をチェックする。シ
ビアな判定では、不良のはんだバンプ２８ａがあって
も、その半導体チップ２６は直ちに不良と判定されるこ
とはない。ただし、１０個以上の不良のはんだバンプ２
８ａがあれば、その半導体チップ２６は不良と判定され
る。

【００２２】ステップ４２においては、半導体チップ２
６が規格範囲内にあるかどうかがチェックされる。ここ
では、信号用のはんだバンプ２８については不良がある
と半導体チップ２６は不良と判定されるが、その他のは
んだバンプ２８については不良があっても直ちに半導体
チップ２６は不良とは判定されない。ステップ４３にお
いては、はんだバンプ２８のバラツキ規格チェックが行
われる。

【００２３】ステップ４７においては、バンプ周辺チェ
ックが行われる。バンプ周辺チェックは、はんだバンプ
２８の種類と位置とから、所定の判定基準を満足するは
んだバンプがあるかどうかをチェックする。ここで、再
び図４を参照すると、ハッチングで示した不良品のＶＤ
Ｄ用はんだバンプ２８ａがあるとする。そこで、不良品
のＶＤＤ用はんだバンプ２８ａを中心として、所定の範
囲（５×５のはんだバンプの範囲）３６を設定する。そ
して、この所定の範囲３６内に、不良品のＶＤＤ用はん
だバンプ２８ａと同種類の良品のＶＤＤ用はんだバンプ
２８ｂがあるかどうかを判定する。

【００２４】ステップ４４においては、不良品のＶＤＤ
用はんだバンプ２８ａを含む所定の範囲３６内に、良品
のＶＤＤ用はんだバンプ２８ｂがあれば、その半導体チ
ップ２６は良品と判定される。ただし、実施例において
は、この所定の範囲３６内に、さらにもう一つの不良品
のＶＤＤ用はんだバンプ２８ａがあれば、その半導体チ
ップ２６は不良品と判定されるようになっている。

【００２５】同様に、不良品のはんだバンプ２８がグラ
ンド用はんだバンプである場合には、不良品のグランド
用はんだバンプ２８を含む所定の範囲３６内に、同種類
の良品のグランド用はんだバンプ２８があれば、その半
導体チップ２６は良品と判定される。このように、不良
品のグランド用はんだバンプ２８と、良品のグランド用
はんだバンプ２８が所定の範囲内にあれば、不良品のグ
ランド用はんだバンプ２８の機能は良品のグランド用は
んだバンプ２８の機能で共用される。ただし、信号用は
んだバンプ２８の場合には、他のバンプで機能を共用で
きないので、バンプ周辺チェックは信号用はんだバンプ
２８には適用されない。最後に、ステップ４５において
は、判定結果を上位ホストコンピュータ１８に出力す
る。

【００２６】従って、シビアな判定においては、不良の
はんだバンプ２８が１個もない純粋な良品の半導体チッ
プ２６と、不良のはんだバンプ２８があるけれども、そ
の不良のはんだバンプ２８の近くに同種類の良品のはん
だバンプ２８がある二次良品の半導体チップ２６とがあ
ることになる。その意味で、図６のステップ４４は、図
５のステップ４４とは多少異なっている。二次良品の半
導体チップ２６は、第１の判定基準で不良と判定され且
つ該第１の判定基準とは異なった第２の判定基準を満足
するバンプである。

【００２７】図７は、検査装置１０と修正装置１６との
関係を示す図である。上位ホストコンピュータ１８は検
査装置１０及び修正装置１６と信号を交換している。検
査装置１０の検査結果は、上位ホストコンピュータ１８
を介して修正装置１６に入力される。修正装置１６は、
検査装置１０の検査結果に基づいて不良と判断されたは
んだバンプ２８を修正（リムーブ）する。特に、シビア
な判定手段３４で不良品と判定された半導体チップ２６
に関する情報を修正装置１６へ送ることにより、最小限
修正しなければならないはんだバンプ２８のみを修正す
ればよく、必ずしも全ての不良はんだバンプ２８を修正
する必要はない。従って、工数が軽減される。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
注意品レベル（きわどい良否レベル）の半導体部材を良
品として抽出して歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による半導体部材の検査装置の
機能の概略を示す図である。

【図２】半導体部材の検査装置の検査手段を示す図であ
る。

【図３】検査手段を含む半導体製造装置を示す図であ
る。

【図４】はんだバンプを有する半導体チップを示す図で
ある。

【図５】通常判定手段のフローチャートである。

【図６】シビアな判定手段のフローチャートである。

【図７】検査装置と修正装置との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…検査装置 １６…修正装置 １８…上位ホストコンピュータ ２６…半導体チップ ２８…はんだバンプ ３２…通常判定手段 ３４…シビアな判定手段 ３６…所定の範囲 １００…半導体製造装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−104168（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56246（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72637（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−251535（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−137825（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138172（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323824（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−134846（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 H01L 21/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体部材のバンプの検査を行う手段
   と、第１の判定基準で不良と判定されるバンプのうち、
   該第１の判定基準とは異なった第２の判定基準を満足す
   るものがあるかどうかを判定する手段と、該第２の判定
   基準を満足するバンプがあればその半導体部材を良品と
   判定する手段とを備え、該第２の判定基準を満足するも
   のがあるかどうかを判定する手段は、バンプの種類と位
   置とから、該第２の判定基準を満足するバンプがあるか
   どうかを判定し、かつ、該第２の判定基準を満足するも
   のがあるかどうかを判定する手段は、該第１の判定基準
   で不良と判定されたバンプを含む所定の範囲内に不良と
   判定されたバンプと同種類の良品のバンプがあるかどう
   かを判定することを特徴とする半導体部材の検査装置。
2. 【請求項２】 該バンプの種類は信号バンプ以外のバン
   プであることを特徴とする請求項１に記載の半導体部材
   の検査装置。