JP2008294373A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造技術を用いて形成された薄膜プローブを用いて行うプローブ検査において、接触端子とその接触端子が対応するテストパッドとを所望の接触圧力で接触させることのできる技術を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造工程のうち、プローブカードの複数のプローブをウエハの複数のチップ領域にそれぞれ形成された複数のパッドに接触させてチップ領域に形成された半導体素子の電気的検査を行う工程において、ウエハを検査ステージ３０に吸着保持させる。ここで、検査ステージ３０のウエハを吸着保持する面３０ａには、吸気経路に接続された複数の溝部３６が形成され、複数の溝部３６の溝幅は、ウエハの厚さの２倍以下の幅となるように構成するものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の検査に適用して有効な技術に関するものである。

半導体装置の検査技術としてプローブ検査がある。このプローブ検査には、半導体装置あるいは半導体集積回路装置が所定の機能どおりに動作するか否かを確認する機能テストや、ＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するテスト等が含まれる。

プローブ検査は、一般に半導体検査装置（プローバと呼ばれる）が備えるステージ上に半導体チップ、あるいは半導体装置として個片化される前のウエハを保持させて、プローブカードと呼ばれる検査治工具が備える接触端子と、ウエハの各半導体チップ領域に形成されたチップ電極とを接触させて検査を行う。

このプローバの備えるステージ上にウエハを保持させる手段として、ステージ上に溝部を形成し、溝部とウエハに囲まれた空間を減圧することにより、ウエハをステージに吸着させる方法がある。

例えば、特開平１１−４０６２６号公報（特許文献１）には、試験装置のステージ上に半導体ウエハを真空吸着させる構成が開示されている。
特開平１１−４０６２６号公報

近年、半導体装置の多機能化が進行し、１個の半導体チップに複数の回路を作りこむことが進められている。また、半導体装置の製造コストを低減するために、半導体素子および配線を微細化して、チップの面積を小さくし、ウエハ１枚当たりの取得チップ数を増加することが進められている。

そのため、テストパッド（ボンディングパッド）数が増加するだけでなく、テストパッドの配置が狭ピッチ化し、テストパッドの面積も縮小されてきている。このようなテストパッドの狭ピッチ化に伴って、上記プローブ検査にカンチレバー状の接触端子を有するプローバを用いようとした場合には、接触端子をテストパッドの配置位置に合わせて設置することが困難になってしまう課題が存在する。

本発明者らは、半導体装置の製造技術を用いて形成された複数の接触端子を有するプローブカードを用いることにより、テストパッドが狭ピッチ化したチップに対してもプローブ検査が実現できる技術について検討している。その中で、本発明者らは、以下のような課題を見出した。

プローブ検査において、複数の接触端子を複数のテストパッドに接触させるためには、ステージ上の所定の位置にウエハを保持することが必要である。検査工程中にステージ上でウエハの位置がずれると、正確な検査を行うことができなくなる。

したがって、ステージ上に溝部を形成し、ウエハを吸着保持させる場合、ウエハの位置がずれないようにするためには、相当程度の吸着力が必要となる。この吸着力は、ウエハと接する溝部の表面積により決定される。このため、この溝部は少なくとも２〜５ｍｍ以上の溝幅で形成されている。

ところが、本発明者らの検討によれば、この溝部を減圧すると、このステージ上の溝部に対面接触するウエハの一部が溝部に倣って面外方向（すなわち、ウエハの厚さ方向）に変形することが判った。特に近年、半導体チップに対する薄型化の要求から、プローブ検査に供されるウエハの厚さは薄くなる傾向にある。ウエハの厚さが薄くなると、ウエハの剛性が低下するので、減圧時のウエハの変形量は大きくなる。

ウエハの一部が面外方向に変形した状態で、接触端子をテストパッドに接触させると、全ての接触端子を所定の接触圧力の範囲内で接触させることができなくなる。すなわち、ウエハの面外方向に変形した領域に形成されたテストパッドは、接触端子との接触圧力が小さくなる。あるいは、接触しない可能性がある。また、ウエハの面外方向に変形した領域に形成されたテストパッドを接触端子に接触させようとすると、面外方向に変形していない領域に形成されたテストパッドと接触端子との接触圧力は過剰に大きくなる。

接触端子とテストパッドとの接触圧力が小さい箇所では、接触抵抗が大きくなるので、所定の電気的特性を得ることができず、検査できなくなる可能性がある。また、接触端子とテストパッドとの接触圧力が大きい箇所では、テストパッド、あるいはウエハを構成する半導体チップ自体が損傷する可能性がある。

特に、薄型化したウエハのプローブ検査においては、テストパッド自体が薄く形成されるため、接触端子とテストパッドとを接触させる際のウエハには高い平坦性が要求される。

このため、ウエハが例えば数十μｍ程度面外方向に変形した場合であっても、接触端子とテストパッドとの接触圧力は、所定の接触圧力範囲から逸脱してしまう可能性がある。

本願に開示された一つの代表的な発明の目的は、半導体装置の製造技術を用いて形成された薄膜プローブを用いて行うプローブ検査において、半導体検査装置の接触端子と半導体ウエハのチップ領域の第１電極とを所望の接触圧力範囲内に接触させることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハを半導体検査装置の検査ステージに吸着保持した状態で、プローブカードの複数の接触端子を前記半導体ウエハの複数のチップ領域にそれぞれ形成された複数の第１電極に接触させて前記チップ領域に形成された半導体素子の電気的検査を行う工程において、
前記検査ステージの前記半導体ウエハを吸着保持する面には、吸気経路に接続された複数の溝部が形成され、前記複数の溝部の溝幅は、前記半導体ウエハの厚さの２倍以下の幅となるように構成するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、半導体装置の製造技術を用いて形成された薄膜プローブを用いて行うプローブ検査において、半導体検査装置の接触端子と半導体ウエハのチップ領域の第１電極とを所望の接触圧力範囲内で接触させることができる。

本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。

ウエハとは、半導体装置の製造に用いる単結晶シリコン基板（一般にほぼ平面円形状）、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板をいう。また、本願において半導体装置というときは、シリコンウエハやサファイア基板等の半導体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nematic）液晶等のようなガラス等の他の絶縁基板上に作られるもの等も含むものとする。

デバイス面とは、ウエハの主面であって、その面にリソグラフィにより、複数のチップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面をいう。

薄膜プローブ（membrane probe）、薄膜プローブカード、または突起針配線シート複合体とは、検査対象と接触する接触端子（突起針）とそこから引き回された配線とが設けられ、その配線に外部接触用の電極が形成された薄膜をいい、たとえば厚さ１０μｍ〜１００μｍ程度のものをいう。

上記接触端子とは、シリコンウエハを半導体素子の製造に用いるのと同様な、ウエハプロセス、すなわちフォトリソグラフィ技術、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術、スパッタリング技術およびエッチング技術などを組み合わせたパターニング手法によって、配線層およびそれに電気的に接続された先端部を一体的に形成したものをいう。

プローブカードとは、検査対象となるウエハと接触する接触端子および多層配線基板などを有する構造体をいい、半導体検査装置、あるいはプローバとは、プローブカードおよび検査対象となるウエハを載せる試料支持系を有する検査装置をいう。

プローブ検査とは、ウエハ工程が完了したウエハに対してプローバを用いて行われる電気的試験であって、チップ領域の主面上に形成された電極に上記接触端子の先端を当てて半導体素子の電気的検査を行うことをいい、所定の機能通りに動作するか否かを確認する機能テストやＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するものである。各チップに分割してから（またはパッケージング完了後）行われる選別テスト（最終テスト）とは区別される。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、本実施の形態を説明するための全図においては、各部材の構成をわかりやすくするために、平面図であってもハッチングを付す場合がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜プローブカードの構造＞
まず、図１および図２を用いて本実施の形態１の半導体装置のプローブ検査を行うプローブカードの構造について説明する。

図１は本実施の形態１のプローブカード１０の下面の要部平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態１のプローブカード１０は、たとえば多層配線基板１、薄膜シート２およびプランジャ３などから構成される薄膜プローブカードである。

薄膜シート２は押さえリング４によって薄膜シート２の上側の面２ａと多層配線基板１の下側の面１ｂを対向させた状態で多層配線基板１に固定され、プランジャ３は多層配線基板１の上側の面１ａに取り付けられている。多層配線基板１の中央部には開口部５が設けられ、この開口部５内において、薄膜シート２とプランジャ３とは接着リング６を介して接着されている。

薄膜シート２の下側の面２ｂには、たとえば四角錐型または四角錐台形型の複数のプローブ（接触端子）７が形成されている。薄膜シート２内には、プローブ７の各々と電気的に接続され、各々のプローブ７から薄膜シート２の端部に向かって延在する複数の配線が形成されている。

多層配線基板１の下側の面１ｂには、この複数の配線とそれぞれ電気的に接触する複数の受け部（図示は省略）が形成されており、この複数の受け部は、多層配線基板１内に形成された配線（第１配線）を通じて多層配線基板１の上側の面１ａに設けられた複数のポゴ（POGO）座８と電気的に接続している。このポゴ座８は、テスタからの信号をプローブカードへ導入するピンを受ける機能を有する。

本実施の形態１において、薄膜シート２は、たとえばポリイミドを主成分とする薄膜から構成されている。

また、本実施の形態１では、プローブ検査を行う際にウエハ２０が備えるチップ領域２２のパッド（第１電極）に全てのプローブ７を接触させるために、プローブ７が形成された領域の薄膜シート２を薄膜シート２の上面２ａ側からチップ領域２２の上側の主面（第１主面）２０ａ方向に押圧具（押圧部）９を介してプランジャ３が押圧する機構（押圧機構）となっている。

すなわち、プランジャ３内に配置されたばね３Ａの弾性力によって一定の圧力を押圧具９に加えるものである。本実施の形態１において、押圧具９の材質としては、４２アロイを例示することができる。

＜ウエハの構造＞
次に図３および図４を用いて本実施の形態１の半導体装置のプローブ検査の検査対象であるウエハ２０の構造について説明する。上記プローブカード１０を用いてプローブ検査を行う検査対象の半導体装置としては、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）ドライバが形成された半導体集積回路装置がある。本実施の形態１では、デバイス面にＬＣＤドライバが形成されたウエハ２０を例として説明する。

図３は本実施の形態１のウエハ２０のパッドが形成された主面を示す平面図、図４は図３に示すチップ領域２２の一つを拡大して示す拡大平面図である。図３において、ウエハ２０は例えば単結晶シリコン基板からなり、互いに反対側に位置する主面（第１主面）２０ａと主面（第２主面）２０ｂ（図２参照）とを備えている。

また、ウエハ２０はダイシングライン２１によって、複数のチップ領域２２に区分されている。また、本実施の形態１のウエハ２０の厚さは例えば７００μｍである。

各チップ領域２２の主面２０ａにはＬＣＤドライバ回路（半導体素子）が複数形成されている。ウエハ２０のダイシングライン２１に沿って各チップ領域２２を個片化すると、ＬＣＤドライバチップを得ることが出来る。

次に、図４において、チップ領域２２の主面２０ａの周辺部には、ＬＣＤドライバ回路と電気的に接続する多数のパッド（第１電極）２３が配置されている。なおパッド２３は外部からＬＣＤドライバ回路への入力端子、あるいはＬＣＤドライバ回路から外部への出力端子を有している。

多数のパッドの隣接間隔をできるだけ広くとった状態で配置するため、パッド２３はチップ領域２２の備える外郭辺に沿って各２列で配列され、チップ領域２２の外郭辺に沿って互いの列のパッド２３が互い違いに配列されている。

本実施の形態１において、隣り合うパッド２３が配置されているピッチは、例えば約６８μｍである。また、本実施の形態１において、パッド２３は平面矩形であり、チップ領域２２の外周と交差（直交）する方向に延在する長辺の長さは約６３μｍであり、チップ領域２２の外周に沿って延在する短辺の長さは約３４μｍである。

また、隣り合うパッド２３が配置されているピッチが約６８μｍであり、パッド２３の短辺の長さが約３４μｍであることから、隣り合うパッド２３の間隔は約３４μｍとなる。また、パッド２３の高さＬＣは例えば約１５μｍである。

パッド２３は、たとえばＡｕ（金）から形成されたバンプ電極であり、チップ領域２２の外部端子（ボンディングパッド）上に、電解めっき、無電解めっき、蒸着あるいはスパッタリングなどの方法によって形成されたものである。

また、上記ＬＣＤドライバ回路チップは、ウエハの主面に区画された多数のチップ領域２２に半導体製造技術を使ってＬＣＤドライバ回路（半導体素子）や外部端子（ボンディングパッド）を形成し、次いで外部端子上に上記の方法でパッド２３を形成した後、ウエハを図３に示すダイシングライン２１に沿ってダイシングしてチップ領域を個片化することにより製造することができる。

また、本実施の形態１において、上記プローブ検査は、ウエハをダイシングする前に各チップ領域に対して実施するものである。なお、以後プローブ検査（パッド２３とプローブ７とが接触する工程）を説明する際に、特に明記しない場合には、チップ領域２２はウエハをダイシングする前の各チップ領域２２を示すものとする。

＜プローバ（半導体検査装置）の構造＞
次に、図５を用いて本実施の形態１の半導体装置のプローブ検査を行う半導体検査装置であるプローバの構造について説明する。

図５は、本実施の形態１の半導体検査装置であるプローバ１００が備える検査ステージに図３に示すウエハ２０が戴置された状態を示す要部断面図である。図５において、本実施の形態１のプローバ１００は、ウエハ２０を支持する検査ステージ３０と、図１および図２に示したプローブカード１０などで構成される。

プローブカード１０は例えば、図５に示すようにカードホルダ４０により保持され、所定の位置に固定されている。カードホルダ４０はプローブカード１０を着脱可能な状態で保持しており、例えば、検査対象であるウエハ２０の品種を変更する場合には、プローブカード１０を、変更する品種用の異なる種類に付け替えることができる構造となっている。

また、図５に示す検査ステージ３０は、三次元的に自在に移動させることができる可動式構造となっており、検査ステージ３０を所定の位置に移動させることにより、プローブカード１０とウエハ２０との位置合せを行う。以下位置合せ方法の一例について簡単に説明する。

まず、検査ステージ３０に取り付けられた複数のセンサ（図示は省略）により、ウエハ２０の位置およびプローブカード１０の位置を検出する。次に、検査ステージ３０を三次元的に移動させ、検査対象となるチップ領域２２に形成されたパッド２３が図２に示したプローブカード１０に形成されたプローブ７の直下の位置関係となるように位置合せを行う。

なお、検査ステージ３０を三次元的に移動させる方法は、例えば、図５に示す以下の方法である。検査ステージ３０は、ウエハ２０を保持する面３０ａの平面内の一方向であるＸ方向に沿って配置されたＸ方向ガイド３１に倣ってＸ方向に移動自在な構造となっている。

また、Ｘ方向ガイド３１および検査ステージ３０を支持するＹステージ３２は、検査ステージ３０の面３０ａ内でＸ方向と交差するＹ方向に沿って配置されたＹ方向ガイド３３に倣ってＹ方向に移動自在な構造となっている。

また、Ｙステージ３２およびＹ方向ガイド３３を支持するＺステージ３４は検査ステージ３０の面３０ａと交差するＺ方向に沿って配置されたＺ方向ガイド３５に倣って、Ｚ方向に移動自在な構造となっている。このような構造とすることにより、検査ステージ３０を三次元的に自在に移動させることができる。

＜検査ステージの構造＞
ところで、このように、検査ステージ３０の面３０ａにウエハ２０を戴置した状態で検査ステージ３０を移動させると、移動に起因する衝撃、あるいは振動によりウエハ２０位置がずれる可能性がある。この位置ずれを防止するためには、ウエハ２０を検査ステージ３０上の所定の位置に保持する必要がある。以下、この保持手段を含め、本実施の形態１の検査ステージの詳細な構造について図６〜図８を用いて説明する。

図６は本実施の形態１の検査ステージ３０の面３０ａ側を示す平面図、図７は図６に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図、図８は検査ステージ３０の面３０ａに形成された溝部３６にウエハが保持された状態を示す拡大断面図である。

図６において、本実施の形態１の検査ステージ３０のウエハ２０（図５参照）を吸着保持する面３０ａには、複数の溝部３６が形成されている。溝部３６の構成例として、図６では、８本のリング状の溝部３６と、この溝部３６それぞれと交差するように配置される十字状の溝部３６とが配置された状態を示している。

リング状の溝部３６は、ウエハ２０の平面形状にならって円形状のリング状となっている。リング状の溝部３６は等間隔に形成されている。ウエハ２０の平面内の吸引力を均一にするためである。

また、図７に示すように、各溝部３６は、検査ステージ３０の内部で、吸気経路３７に接続されている。この吸気経路３７は、例えば真空ポンプなどの吸気手段に接続されている。

図８に示すように検査ステージ３０の面３０ａにウエハ２０を戴置した状態で、吸気手段を駆動させると、ウエハ２０の主面（第２主面）２０ｂと溝部３６の側壁に囲まれた空間は減圧され、ウエハ２０は検査ステージ３０に吸着保持される。

ここで、本実施の形態１の検査ステージ３０が備える特徴的な構造について本実施の形態１の比較例を用いて説明する。図１３は本実施の形態１の比較例である検査ステージ５０のウエハ２０を吸着保持する面５０ａ側の平面図、図１４は検査ステージ５０の面５０ａに形成された溝部５６にウエハが保持された状態を示す拡大断面図である。

図１３において、本実施の形態１の比較例である検査ステージ５０のウエハ２０（図１４参照）を吸着保持する面５０ａには、２本のリング状の溝部５６と、このリング状の溝部５６それぞれと交差するように配置される十字状の溝部５６とが形成されている。

図６〜図８に示す検査ステージ３０と、図１３および図１４に示す検査ステージ５０との第１の相違点は溝部の溝幅である。すなわち、図８に示す検査ステージ３０に形成された溝部３６の溝幅ＬＡは、ウエハの厚さ（例えば７００μｍ）の２倍以下の値となっており、例えば１.４ｍｍである。一方、図１４に示す検査ステージ５０に形成された溝部５６の溝幅ＬＢはウエハの厚さの２倍よりも広く、例えば２ｍｍ〜５ｍｍである。

なお、図６に示すリング状の溝部３６および十字状の溝部３６の溝幅ＬＡ（図８参照）はいずれも５００μｍに設定してある。同様に、図１４に示すリング状の溝部５６および十字状の溝部５６の溝幅ＬＢはいずれも２ｍｍに設定してある。

図１４に示すように、溝部５６の溝幅ＬＢが広いと、ウエハ２０を吸着する際に、ウエハ２０自体が、溝部５６に倣って変形し、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度が低下する。このため、ウエハ２０の主面２０ａに形成されたパッド２３（図４参照）の高さがばらつくこととなる。具体的には、ウエハ２０の溝部５６に対面接触する領域２４は、他の領域と比較して高さが低くなる。

したがって、プローブ検査を実施する工程で、この領域２４内に形成されたパッド２３（図４参照）の配置高さは他の領域に形成されたパッド２３の配置高さと比較して低くなる。

このように、パッド２３の配置高さがばらついた状態で、図１に示すプローブ７をパッド２３に接触させると、全てのプローブ７を所定の接触圧力の範囲内で接触させることができなくなる。

すなわち、図１４に示す領域２４内に形成されたパッド２３は、プローブ７との接触圧力が小さくなる。あるいは、接触しない可能性がある。また、領域２４内に形成されたパッド２３をプローブ７に接触させようとすると、その他の領域に形成されたパッド２３とプローブ７との接触圧力は過剰に大きくなる。

本発明者が検討したところ、ウエハ２０が変形する際の変位量は、ウエハ２０の溝部５６と対面接触する領域２４の局所的な曲げ剛性と、領域２４を吸引する吸引力との相関関係があることが判った。

溝部５６の溝幅ＬＢを広くするほど、領域２４は大きくなるので、ウエハ２０の局所的な曲げ剛性は低下する。また、領域２４を吸引する吸引力は、溝部５６のウエハ２０と接触する平面積により決定されるので、溝部５６の溝幅ＬＢを広くするほど吸引力が強くなる。

そこで、図８に示すように本実施の形態１の検査ステージ３０では、溝部３６の溝幅ＬＡがウエハの厚さの２倍以下の幅となるように形成した。溝部３６の溝幅をウエハ２０の厚さの２倍以下の幅で形成することにより、ウエハ２０の領域２４の局所的な曲げ剛性を向上させることができる。

このため、検査ステージ３０は、図８に示すように、ウエハ２０を吸着する際に、ウエハ２０が、溝部３６に倣って変形する変位量を抑制することができる。すなわち、検査ステージ３０は、ウエハ２０を吸着保持する際の、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができる。

本実施の形態１によれば、プローブ検査工程で、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができるので、全てのプローブ７（図２参照）を所定の接触圧力の範囲内でパッド２３（図４参照）に接触させることが可能となる。

次に、図６〜図８に示す検査ステージ３０と、図１３および図１４に示す検査ステージ５０との第２の相違点はリング状の溝部の数である。

図６〜図８において、検査ステージ３０がウエハ２０を吸着保持する力は、ウエハ２０の溝部３６と接触する面積の総和により決定される。このため、検査ステージ３０は、リング状の溝部３６の数を図１３に示す検査ステージ５０が備えるリング状の溝部５６よりも多く形成している。

このように、リング状の溝部３６の数を増やすことにより、図８に示す溝部３６の溝幅ＬＡを狭くしたことによる吸着保持力の低下を抑制することができる。

＜半導体装置の製造方法＞
以上説明した本実施の形態１の半導体装置の製造方法をまとめると以下のようになる。

（ａ）まず、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する主面（第１主面）２０ａおよび主面（第２主面）２０ｂを有する図２〜図４で説明したウエハ（半導体ウエハ）２０を用意する工程がある。

（ｂ）また、ウエハ２０の主面２０ａの複数のチップ領域２２の各々に例えばＬＣＤドライバ回路などの半導体素子を形成する工程がある。

（ｃ）また、チップ領域２２の各々には、半導体素子に電気的に接続される複数のパッド（第１電極）２３を形成する工程がある。

（ｄ）また、図１および図２で説明した複数のプローブ（接触端子）７を有するプローブカード１０を用意する工程がある。

（ｅ）また、ウエハ２０を図６〜図８で説明した検査ステージ３０に吸着保持させる工程がある。

（ｆ）また、複数のプローブ７を複数のパッド２３に接触させて半導体素子のプローブ検査（電気的検査）を行う工程がある。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、検査ステージ３０の溝部３６の溝幅ＬＡを狭くしたことによる検査ステージ３０の吸着保持力の低下を、リング状の溝部３６の数を増やすことによって抑制する態様について説明した。

本実施の形態２では、検査ステージ６０の吸着保持力の低下を抑制する他の方法について説明する。

なお、本実施の形態２において、プローブカード１０の構造、ウエハ２０の構造、およびプローバ１００の構造（検査ステージの溝部の構造を除く）、および半導体装置の製造工程は前記実施の形態１で説明したものと同様であるため、重複説明は省略し、説明の必要が生じた場合は、図１〜図８を適宜引用して説明する。

図９は本実施の形態２の検査ステージ６０のウエハ２０を吸着保持する面３０ａ側を示す平面図である。

図９において、本実施の形態２の検査ステージ６０と前記実施の形態１で説明した検査ステージ３０との相違点は溝部の構造である。

検査ステージ６０は、３本のリング状の溝部（第１溝部）３６と、この溝部３６それぞれと交差するように配置される十字状の溝部３６を備えている。この溝部３６の溝幅（第１の溝幅）ＬＡ（図８参照）は、ウエハ２０（図３参照）の厚さ（例えば７００μｍ）の２倍の値以下であり、例えば１ｍｍとなっている。

検査ステージ６０は溝部３６に加えて、溝部３６の一部に重なるように形成された溝部（第２溝部）３８を複数有している。この溝部３８は溝部３６と重なるように形成されているため、溝部３６と溝部３８とは互いに連結され、検査ステージ６０が備える吸気経路３７（図７参照）に接続されている。

溝部３８はウエハ２０を吸着保持する面に沿って円形に形成されており、円の直径は溝部３６の溝幅、あるいはウエハ２０の厚さの２倍の値より広く、例えば３ｍｍとなっている。すなわち、溝部３８は溝部３６が備える溝幅ＬＡよりも広い溝幅（第２の溝幅）ＬＣを備えている。

また、この複数の溝部３８は溝部３６が延在する途上に、溝部３６が延在する方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。つまり、リング状あるいは十字状の溝部３６が形成されている領域の途上に、溝部３８が点在するように配置されている。

ここで、検査ステージ６０は前記実施の形態１で説明した検査ステージ３０と比較してリング状の溝部３６の数が少ない。しかし、検査ステージ６０は溝部３６が備える溝幅ＬＡよりも広い溝幅ＬＣを備える溝部３８を有しており、これらが、検査ステージ６０が備える吸気経路３７（図７参照）に接続されているので、ウエハ２０（図３参照）が検査ステージ６０の面３０ａに接触する面積は前記検査ステージ３０の場合と同等とすることができる。

このため、リング状の溝部３６の溝幅ＬＡを狭くしても検査ステージ６０の吸着保持力の低下を抑制することができる。

次に図９、図１０、図１３、図１４を用いて、ウエハ２０を検査ステージ６０に吸着した時の状態を説明する。図１０は検査ステージ６０の面３０ａに形成された溝部３８にウエハが保持された状態を示す拡大断面図である。

図１０において、溝部３８の溝幅ＬＣはウエハ２０の厚さよりも広い。ウエハ２０を検査ステージ６０に吸着する際に、ウエハ２０が、溝部３８に倣って変形する可能性がある。

しかし、図９に示すように溝部３８は、溝部３６が延在する途上に、所定の間隔をあけて配置されている。すなわち、溝部３８は前記実施の形態１の比較例として説明した図１３に示す検査ステージ５０のように、ウエハ２０の厚さよりも広い溝幅ＬＢを備えた溝部５６が延在しているのではなく、溝部３６が延在する方向に沿って点在している状態である。

溝部３８をこのように配置することにより、ウエハ２０の溝部３８に対面接触する領域２４を支持する領域の面積は図１４に示すように、単に広い溝幅ＬＢを備えた溝部５６を延在させた場合と比較して相対的に大きくなる。

このため、ウエハ２０の溝部３８に対面接触する領域２４の局所的な曲げ剛性は、図１４に示すウエハ２０の溝部５６に対面接触する領域２４の局所的な曲げ剛性と比較すると、大きくなる。

したがって、検査ステージ６０は、図１０に示すように、ウエハ２０を吸着する際に、ウエハ２０が、溝部３６に倣って変形する変位量を抑制することができる。すなわち、検査ステージ６０は、ウエハ２０を吸着保持する際の、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができる。

本実施の形態２によれば、プローブ検査工程で、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができるので、全てのプローブ７（図２参照）を所定の接触圧力の範囲内でパッド２３（図４参照）に接触させることが可能となる。

ところで、図９では溝部３８の形状を円形としたが、他の変形例が存在する。例えば、ウエハ２０を吸着保持する面に沿って方形に形成しても良い。溝部３８を方形としても溝部３８を、溝部３６が延在する途上に、所定の間隔をあけて配置することにより、ウエハ２０を吸着する際に、ウエハ２０が、溝部３６に倣って変形する変位量を抑制することができる。

ただし、溝部３８を方形とすると、方形の各角部では、ウエハ２０を吸引する力が集中する。このため、溝部３８の角部周辺の領域ではウエハ２０の一部が持ち上がり、ウエハ２０の平坦性が低下する場合がある。

この点、溝部３８を円形とすれば、このようにウエハ２０を吸引する力が集中する箇所がないため、ウエハ２０の平坦性をより向上させることができる点で好ましい。

（実施の形態３）
前記実施の形態１および２では、ウエハ２０の局所的な曲げ剛性を向上させることによりウエハ２０が面外方向に変形する変位量を抑制する方法について説明した。本実施の形態３では、ウエハ２０が面外方向に変形する変位量を防止する他の方法について説明する。

なお、本実施の形態３において、プローブカード１０の構造、ウエハ２０の構造、およびプローバ１００の構造（検査ステージの溝部の構造を除く）は前記実施の形態１で説明したものと同様であるため、重複説明は省略し、説明の必要が生じた場合は、図１〜図８を適宜引用して説明する。

図１１は本実施の形態２の検査ステージ７０のウエハを吸着保持する面３０ａ側を示す平面図である。

図１１において、本実施の形態３の検査ステージ７０と前記実施の形態１で説明した検査ステージ３０との相違点は検査ステージ７０のウエハ２０（図４参照）を吸着保持する面３０ａが複数の吸着領域に区分されている点である。

図１１では、ウエハ２０（図４参照）を吸着保持する面３０ａを４つの吸着領域７１、７２、７３、７４に区分した例を示している。

この吸着領域７１、７２、７３、７４にはそれぞれ、溝部７５、７６、７７、７８が形成されている。本実施の形態３では、溝部７５、７６、７７、７８の溝幅をウエハ２０（図４参照）の厚さの２倍以下とする必要はなく、例えば、それぞれ２ｍｍの溝幅を備えている。

また、各溝部７５、７６、７７、７８は、それぞれ吸気経路３７（図７参照）に接続されている。また、吸着領域７１、７２、７３、７４はそれぞれ独立して、吸引の実行、あるいは吸引の解除を制御することができる。

吸着領域毎に吸引の実行あるいは吸引の解除を制御する制御手段としては、例えば、吸着領域毎に独立した吸気系統を備える方法がある。また、各吸着領域が備える吸気経路と、例えば真空ポンプなどの吸気手段との接続状態を、例えば弁などを用いて制御しても良い。

次に、本実施の形態３の検査ステージ７０を用いたプローブ検査の方法について説明する。図１２は本実施の形態３の検査ステージ７０のウエハ２０を吸着保持する面３０ａに形成された溝部７５にウエハが保持された状態を示す拡大断面図である。

図１２において、検査ステージ７０のウエハ２０を吸着保持する面３０ａに図３に示すようなウエハ２０を戴置する。次に図１１に示した各吸着領域７１、７２、７３、７４のうち、少なくとも１箇所以上の吸着領域で、吸気を実行し、ウエハ２０を面３０ａに吸着保持させる。

次に、前記実施の形態１で説明したように、検査ステージ７０に取り付けられた複数のセンサ（図示は省略）により、ウエハ２０の位置およびプローブカード１０（図２参照）の位置を検出する。

次に、検査ステージ７０を三次元的に移動させ、検査対象となるチップ領域２２（図３参照）に形成されたパッド２３（図３参照）が図２に示したプローブカード１０に形成されたプローブ７の直下の位置関係となるように位置合せを行う。

次に、図２に示したプローブカード１０のプランジャ３内に配置されたばね３Ａの弾性力によって一定の圧力を押圧具９に加え、検査対象であるチップ領域２２（図３参照）の主面２０ａに形成されたパッド２３と、プローブ７とを接触させる。

プローブ検査は、ウエハ２０に形成された全てのチップ領域２２（図３参照）を同時に実施する訳ではない。チップ領域毎、あるいは隣接する複数のチップ領域毎に、複数回に分けてプローブ検査を実施する。

ここで、例えば、図１２に示す吸着領域７１上に配置されたチップ領域２２（図３参照）についてプローブ検査を行う場合、吸着領域（第１吸着領域）７１では吸気を実行せず（非実行）、図１１に示す他の吸着領域（第２吸着領域）７２、７３、７４で吸気を実行する。

このように本実施の形態３ではプローブ検査を実施する吸着領域７１では、吸気を実行しないため、図１２に示すように、ウエハ２０の溝部７５に対面接触する領域２４の変形を防止することができる。すなわち、プローブ検査工程で、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができる。また、図１１に示す他の吸着領域７２、７３、７４では吸気を実行しているため、ウエハ２０を面３０ａに吸着保持することができる。

本実施の形態３のプローブ検査方法によれば、プローブ検査工程で、ウエハ２０の主面２０ａの平坦度を向上させることができるので、全てのプローブ７（図２参照）を所定の接触圧力の範囲内でパッド２３（図４参照）に接触させることが可能となる。

なお、吸着領域７１をプローブ検査している際に、吸気を実行するのは、吸着領域７２、７３、７４のうち、少なくとも１箇所以上有ればよい。

吸着領域７１上に配置されたチップ領域２２のプローブ検査が完了したら、検査する吸着領域を切り替える。つまり、本実施の形態３では、吸着領域を順次切り替えながら複数の吸着領域上に配置されたチップ領域２２のプローブ検査を行う。

このプローブ検査の対象となる吸着領域を切り替える工程では、次に検査の対象となる吸着領域の吸気が非実行に切り替わる。但し、この切り替え工程中も吸着領域７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１箇所以上で吸着が実行されていることが好ましい。

切り替え工程中に全ての吸着領域の吸気を非実行とすると、検査ステージ７０の面３０ａがウエハ２０を吸着保持する吸着力が失われ、ウエハ２０の位置がずれる可能性がある。この場合、検査ステージ７０に取り付けられた複数のセンサ（図示は省略）により、ウエハ２０の位置およびプローブカード１０（図２参照）の位置を再度検出する必要が生じるので、製造効率が低下する。

しかし、切り替え工程中も吸着領域７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１箇所以上で吸着が実行されることにより、ウエハ２０の位置ずれを防止することができるので、製造効率を向上させることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明に実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明は、半導体装置、特にウエハ状態で半導体素子の電気的検査を行う半導体装置の製造技術に適用できる。

本発明の一実施の形態であるプローブカードの下面の要部平面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１のウエハのパッドが形成された主面を示す平面図である。 図３に示すチップ領域の一つを拡大して示す拡大平面図である。 本発明の実施の形態１の半導体検査装置が備える検査ステージに図３に示すウエハが戴置された状態を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態１の検査ステージのウエハを吸着保持する面側を示す平面図である。 図６中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図６に示す溝部にウエハが保持された状態を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態２の検査ステージのウエハを吸着保持する面側を示す平面図である。 図９の検査ステージのウエハを吸着保持する面に形成された溝部にウエハが保持された状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施の形態３の検査ステージのウエハを吸着保持する面側を示す平面図である。 図１１の検査ステージのウエハを吸着保持する面に形成された溝部にウエハが保持された状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の比較例である検査ステージのウエハを吸着保持する面側の平面図である。 図１３の検査ステージのウエハを吸着保持する面に形成された溝部にウエハが保持された状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 多層配線基板
２ 薄膜シート
２ａ、２ｂ 面
３ プランジャ
３Ａ ばね
４ 押さえリング
５ 開口部
６ 接着リング
７ プローブ（接触端子）
８ ポゴ座
９ 押圧具
１０ プローブカード
２０ ウエハ（半導体ウエハ）
２０ａ 主面（半導体ウエハの第１主面）
２０ｂ 主面（半導体ウエハの第２主面）
２１ ダイシングライン
２２ チップ領域
２３ パッド（第１電極）
２４ 領域
３０ 検査ステージ
３１ Ｘ方向ガイド
３２ Ｙステージ
３３ Ｙ方向ガイド
３４ Ｚステージ
３５ Ｚ方向ガイド
３６ 溝部（第１溝部）
３７ 吸気経路
３８ 溝部（第２溝部）
４０ カードホルダ
５０ 検査ステージ
５６ 溝部
６０ 検査ステージ
７０ 検査ステージ
７１ 吸着領域（第１吸着領域）
７２、７３、７４ 吸着領域（第２吸着領域）
７５、７６、７７、７８ 溝部
ＬＡ 溝幅（第１の溝幅）
ＬＢ 溝幅
ＬＣ 溝幅（第２の溝幅）

Claims (5)

1. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する半導体ウエハを用意する工程と、
   （ｂ）前記半導体ウエハの区画された前記第１主面の複数のチップ領域の各々に半導体素子を形成する工程と、
   （ｃ）前記複数のチップ領域の各々に、前記半導体素子に電気的に接続される複数の第１電極を形成する工程と、
   （ｄ）複数の接触端子を有するプローブカードを用意する工程と、
   （ｅ）前記半導体ウエハを検査ステージに吸着保持させる工程と、
   （ｆ）前記複数の接触端子を前記複数の第１電極に接触させて前記半導体素子の電気的検査を行う工程とを含み、
   前記検査ステージの前記半導体ウエハを吸着保持する面には、吸気経路に接続された複数の溝部が形成され、
   前記複数の溝部の溝幅は、前記半導体ウエハの厚さの２倍以下の幅であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する半導体ウエハを用意する工程と、
   （ｂ）前記半導体ウエハの区画された前記第１主面の複数のチップ領域の各々に半導体素子を形成する工程と、
   （ｃ）前記複数のチップ領域の各々に、前記半導体素子に電気的に接続される複数の第１電極を形成する工程と、
   （ｄ）複数の接触端子を有するプローブカードを用意する工程と、
   （ｅ）前記半導体ウエハを検査ステージに吸着保持させる工程と、
   （ｆ）前記複数の接触端子を前記複数の第１電極に接触させて前記半導体素子の電気的検査を行う工程とを含み、
   前記検査ステージの前記半導体ウエハを吸着保持する面には、吸気経路に接続された複数の溝部が形成され、
   前記複数の溝部は、前記半導体ウエハの厚さの２倍以下である第１の溝幅を備える複数の第１溝部と、前記第１溝部が延在する途上に間隔を開けながら配置され、前記第１の溝幅よりも広い複数の第２の溝幅を備える第２溝部とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第２溝部は、前記検査ステージの前記半導体ウエハを吸着保持する面に沿って円形に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する半導体ウエハを用意する工程と、
   （ｂ）前記半導体ウエハの区画された前記第１主面の複数のチップ領域の各々に半導体素子を形成する工程と、
   （ｃ）前記複数のチップ領域の各々に、前記半導体素子に電気的に接続される複数の第１電極を形成する工程と、
   （ｄ）複数の接触端子を有するプローブカードを用意する工程と、
   （ｅ）前記半導体ウエハを検査ステージに吸着保持させる工程と、
   （ｆ）前記複数の接触端子を前記複数の第１電極に接触させて前記半導体素子の電気的検査を行う工程とを含み、
   前記検査ステージの前記半導体ウエハを吸着保持する面は、複数の吸着領域に区分され、
   前記複数の吸着領域には、それぞれ吸気経路に接続されて形成された複数の溝部が形成され、
   前記複数の吸着領域は、それぞれ独立して吸引あるいは吸引の解除が制御可能な状態であり、
   前記（ｆ）工程では、前記複数の吸着領域のうち、前記半導体素子の電気的検査が行われている第１吸着領域では前記吸引が解除され、前記半導体素子の電気的検査が行われていない第２吸着領域で前記吸引が実行されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｆ）工程では、前記第１吸着領域の位置を切り替えながら前記複数の吸着領域に形成された前記半導体素子の電気的検査が行われ、
   前記第１吸着領域の位置を切り替えている工程中も、前記複数の吸着領域のうち、すくなくとも１箇所以上で前記吸引が実行されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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