JP2014229696A - 半導体装置の評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持部に半導体基板を配置したときに、保持部における半導体基板の位置を高精度で検出することができる半導体装置の評価装置を提供する。
【解決手段】半導体基板１００上に形成された半導体装置を電気的に評価する半導体装置の評価装置であって、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持する保持部２と、保持部２の表面２Ａの凹凸を検出する検出部３とを備える。保持部２は、表面２Ａ上において複数の溝部２０を含み、複数の溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の外周と重なるとともに一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の評価装置に関し、特に半導体装置の位置を検出することができる半導体装置の評価装置に関する。

半導体装置の製造工程において、個々の半導体装置にダイシングされる前の半導体基板の状態で半導体基板上に形成された半導体装置の電気的特性を評価することがある。この場合の半導体装置の評価装置は、一般に、評価中において半導体基板を保持するステージ（保持部）と半導体基板上に形成された半導体装置のパッド部と電気的に接続されるプローブとを備える。評価の際には、予め半導体基板の中心位置をステージの基準位置に配置する。このようにすることで、半導体基板に形成された複数の半導体装置をステージに対して一度に位置合わせすることができ、位置合わせ後はプローブとステージとを相対的に移動させながら各半導体装置を個別に評価することができる。半導体基板の中心位置をステージの基準位置に配置する方法としては、半導体基板の外周端を利用した方法がある。

特開平６−３０２６７６号公報には、ウエハをテーブル上に載置させたときにテーブルより外周側にはみ出したウエハの外周部分に対し落射光を照射し、該外周部分の裏面側に隣接してウエハの下側に設けられた鏡により落射光を反射させてウエハの周辺部の映像を採取するウエハ異物検査装置が開示されている。

特開平６−３０２６７６号公報

しかしながら、半導体基板の外周部分は厚み方向に丸みを帯びていたり、傾斜していたりするため、映像として観察してそこから半導体基板の外周端部を簡易にかつ精度良く検出することは困難であった。

また、半導体装置の製造方法の各工程を経ることにより、各工程内の面内ばらつき等によって半導体基板の外周部の外観形状は一様ではなくなるため、映像として観察して当該画像から半導体基板の外周端部を簡易にかつ精度良く検出することはさらに困難であった。そのため、半導体装置の評価装置において、ステージ上に配置された半導体基板の位置確認を高い精度で行うことは困難であった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、保持部に半導体基板を配置したときに、保持部における半導体基板の位置を高精度で検出することができる半導体装置の評価装置を提供することにある。

本発明に従った半導体装置の評価装置は、半導体基板上に形成された半導体装置を電気的に評価する半導体装置の評価装置であって、表面上に半導体基板を保持する保持部と、保持部の表面の凹凸を検出する検出部とを備える。保持部は、表面上において複数の溝部を含み、複数の溝部は、表面上に半導体基板を保持したときに、半導体基板の外周と重なるとともに一部が半導体基板の外周より外側に位置するように形成されている。

本発明によれば、保持部における半導体基板の位置を高精度で検出することができる半導体装置の評価装置を提供することにある。

実施の形態１に係る半導体装置の評価装置を説明するための図である。 実施の形態１に係るコンタクトプローブを説明するための図である。 実施の形態１に係る半導体装置の評価装置の保持部２の上面図である。 図３中の線分ＩＶ−線分ＩＶから見た断面図と、測定例を示すグラフである。 実施の形態１に係る保持部の変形例を示す上面図である。 実施の形態２に係る保持部を説明するための図である。 実施の形態２に係る半導体装置の評価装置の保持部２の上面図である。 図７中の線分ＶＩＩＩ−線分ＶＩＩＩから見た断面図と、測定例を示すグラフである。 実施の形態２に係る保持部の変形例を示す上面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１に係る半導体装置の評価装置１について説明する。半導体装置の評価装置１は、半導体基板１００上に形成された半導体装置を電気的に評価する半導体装置の評価装置である。本実施の形態において、半導体基板１００は平坦性を有する表面１００Ａ上に、任意の半導体装置が形成されている。該半導体装置は、たとえば、半導体基板１００の厚み方向に大電流を流す縦型の半導体装置としてもよい。本実施の形態に係る半導体装置の評価装置１は、保持部２と検出部３とを備える。なお、本実施の形態において、保持部２の表面２Ａに平行な面をｘｙ平面とする。

保持部２は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持可能に構成されている。このとき、保持部２の表面２Ａの外形は、半導体基板１００の表面１００Ａの外形よりも大きく設けられている。つまり、保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、保持部２は、一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている。

保持部２の表面２Ａには、該表面２Ａ上に半導体基板１００を配置したときに半導体基板１００を吸着して保持することができるように、真空吸着機構が設けられている。保持部２の表面２Ａには、基準位置２Ｃが規定されている。保持部２の基準位置２Ｃは、表面２Ａに半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の中心１００Ｃが重なるべき保持部２の表面２Ａ上の位置である。

保持部２の表面２Ａは、縦型の半導体装置の電極として半導体基板１００の裏面に形成された電極パッド１０１（図２参照）と電気的に接続可能に設けられている。表面２Ａは保持部２の側面に設けられた接続部４と、該接続部４に取り付けられた信号線６を介して制御部５に電気的に接続されている。

検出部３は、保持部２の表面２Ａの凹凸を検出することができる。検出部３は光学式の距離センサであり、光を照射するとともに、その反射光を検出することにより、検出部３と反射面との距離（以下、反射面の高さともいう）を測定可能に設けられている。具体的には、保持部２の表面２Ａおよび半導体基板１００の表面１００Ａに対して、略垂直な方向から光を照射したときに、これらの表面２Ａ，１００Ａからの反射光を検出可能に構成されている。検出部３の分解能は、半導体基板１００の厚み以下であればよく、たとえば、０．５ｍｍ程度であればよい。

検出部３は、プローブ基体１０に固定されている。プローブ基体１０は、検出部３と、コンタクトプローブ３０と、検出部３およびコンタクトプローブ３０を保持する絶縁性基体８とで構成されている。プローブ基体１０は、絶縁性基体８に接続された移動アーム９により保持部２に対して相対的に移動可能なように設けられている。

図２を参照して、コンタクトプローブ３０は、半導体装置の電極として半導体基板１００の表面１００Ａ上に形成された電極パッド１０１と接触することにより、半導体装置と電気的に接続可能に設けられている。半導体装置において電極パッド１０１は複数形成されている場合には、コンタクトプローブ３０は複数の電極パッド１０１にそれぞれ当接可能なように複数形成されていてもよい。コンタクトプローブ３０は、半導体基板１００に形成された半導体装置の電極パッド１０１と機械的かつ電気的に接触するコンタクト部３１と、該コンタクト部３１を有した先端部３２と、該先端部３２をプローブ基体に対して摺動可能とする押し込み部３３と、プローブ基体に固定される設置部３４と、コンタクト部３１と電気的に接続されて外部に対する出力端子となる電気的接続部３５から構成されている。押し込み部３３には内部にばね部材が組み込まれており、押し込み部３３が先端部３２と設置部３４とを当該ばね部材を介して接続することにより、先端部３２はプローブ基体に対して摺動可能に構成されている。コンタクトプローブ３０を構成する材料は、導電性を有する任意の材料とすることができるが、たとえば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、レニウムタングステンといった金属材料とすることができる。また、コンタクト部３１は、導電性向上や耐久性向上などの観点から、たとえば、上記金属材料の表面を、金（Ａｕ）、パラジウム、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）等により被覆されている構成としてもよい。コンタクトプローブ３０は、絶縁性基体８上に設けられている金属板（図示しない）等を介して接続部７と電気的に接続されており、さらに該接続部７に取り付けられた信号線６を介して制御部５と電気的に接続されている。プローブ基体は移動アーム９により保持部２に対して相対的に移動可能に設けられている。

図３を参照して、保持部２には４つの溝部２０が設けられている。図３は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持しているときの保持部２の上面図である。４つの溝部２０は、いずれも保持部２において基準位置２Ｃが位置する側（内周側）から外周側に延びるように形成されている。つまり、４つの溝部２０はそれぞれ保持部２の径方向に沿うように形成されている。また、４つの溝部２０は、保持部２の基準位置２Ｃといずれも等距離であり、かつ、隣り合う２つの溝部２０が基準位置２Ｃに成す中心角は９０°となるように設けられている。つまり、２つの溝部は基準位置２Ｃを挟んで互いに対向するとともに、これら２つの溝部を結ぶ線分と直交する線分上に他の２つの溝部２０が基準位置２Ｃを挟んで互いに対向するように形成されている。また、異なる観点から言えば、複数の溝部２０は周方向に等間隔に配置されている。このとき、基準位置２Ｃを挟んで対向する２つの溝部間において、内周側の端部間の距離は半導体基板１００の外径よりも短く、外周側の端部間の距離は半導体基板１００の外径よりも長く設けられている。言い換えると、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとが重なるように保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、溝部２０の一部は半導体基板１００の外周よりも外側に露出するように設けられている。ここで、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとが重なるように保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を保持するとは、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとが完全に一致している場合だけでなく、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとの間で許容され得る程度の位置ずれが生じている場合も含む。

溝部２０は、たとえば、保持部２に対して切削等の加工を行うことによって形成されており、図４（ａ）に示す底面２０Ａは鏡面加工されている。これにより、底面２０Ａは、反射率の高い反射面として形成されている。

溝部２０の底面２０Ａは、半導体基板１００の径方向に沿って保持部２の表面２Ａからの深さが異なるように、階段状に形成されている。具体的には、溝部２０には、表面２Ａから底面２０Ａまでの深さが相対的に浅い領域（上部２１）と、表面２Ａから底面２０Ａまでの深さが相対的に深い領域（下部２２）とが形成されている。溝部２０において、上部２１は保持部２の基準位置２Ｃ側に、下部２２は保持部２の外周側に形成されている。このとき、上部２１および下部２２の上部表面は、表面２Ａと平行に設けられている。また、４つの溝部２０において、上部２１と下部２２との境界部（上部２１の外周側端部）と基準位置２Ｃとの距離はいずれも等しくなるように形成されている。

基準位置２Ｃを挟んで対向する２つの溝部２０間において、上部２１と下部２２との境界部間の距離は、半導体基板１００の外径よりも長く設けられている。このとき、当該距離と半導体基板１００の外径との長さの差の１／２が、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとの位置ずれの許容値となるように設けられていてもよい。溝部２０の深さ（上部２１および下部２２の深さ）および上部２１と下部２２との深さの差は、検出部３として使用する光学式の距離センサの有する分解能より大きい限りにおいて任意に選択することができるが、たとえば上部２１の深さや上部２１と下部２２との深さの差、および半導体基板１００の厚みなどと同程度のオーダーとして１ｍｍ程度とすればよい。

図３および図４（ａ）を参照して、基準位置２Ｃと中心１００Ｃとが重なるように半導体基板１００を保持部２の表面２Ａ上に保持したときに、各溝部２０は、半導体基板１００の外周と重なるとともに、一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている。つまり、保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の外周より外側に位置する領域のうち一部の領域では保持部２に形成された溝部２０の底面２０Ａが露出しており、他の領域は保持部２の表面２Ａが露出している。

次に、図１〜図４を参照して、本実施の形態に係る半導体装置の評価装置を用いた半導体装置の評価方法について説明する。本実施の形態において、半導体基板１００は、その外周において平坦性を有する表面１００Ａから端部１１０に至るまでの領域に表面１００Ａに対して傾斜している傾斜面１２０が形成されている。つまり、傾斜面１２０は保持部２の表面２Ａや底面２０Ａに対して傾斜している。

まず、保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を配置する（工程（Ｓ１０））。このとき、半導体基板１００は測定対象とする半導体装置の全てがプローブ基体１０により測定可能である位置に配置されて、真空吸着される。このとき、半導体基板１００の外周より内側に位置する領域において、半導体基板１００の表面１００Ａおよび傾斜面１２０は露出している。一方、半導体基板１００の外周より外側に位置する領域において、保持部２の表面２Ａおよび４つの溝部２０の一部は露出している。なお、半導体装置の温度特性を評価する場合には、加熱機構を備えた保持部２を用いればよいが、この場合には本工程（Ｓ１０）に先だって保持部２を所定の温度に昇温させておいてもよい。

次に、少なくとも３つの溝部２０に対して検出部３を相対的に移動させながら、検出部３により保持部２の表面２Ａの凹凸を検出する（工程（Ｓ２０））。このとき、表面２Ａをｘｙ平面とすると、検出部３をｚ軸方向には移動させずに、ｘｙ平面内においてのみ移動させる。これにより、検出部３が半導体基板１００の表面１００Ａ上に位置するときには、検出部３から照射された光は表面１００Ａにより反射されて検出部３に検出され、表面１００Ａに対する検出部３の高さｈ１が測定される。また、検出部３が半導体基板１００の外周に形成された傾斜面１２０上に位置するときには、検出部３から照射される光の進行方向に対して傾斜面１２０が傾いているため、検出部３から照射された光は傾斜面１２０により反射されても検出部３には到達せず、傾斜面１２０に対する検出部３の高さの測定結果は得られない。さらに、検出部３が保持部２の表面２Ａ上に位置するときには、検出部３から照射された光は、表面２Ａにより反射されて検出部３に検出され、表面２Ａに対する検出部３の高さｈ２が測定される。検出部３が溝部２０の上部２１上に位置するときには、検出部３から照射された光は、上部２１上面（底面２０Ａの上部）により反射されて検出部３に検出され、上部２１上面に対する検出部３の高さｈ３が測定される。検出部３が溝部２０の下部２２上に位置するときには、検出部３から照射された光は、下部２２上面（底面２０Ａの下部）により反射されて検出部３に検出され、下部２２上面に対する検出部３の高さｈ４が測定される。

検出部３を移動アーム９により保持部２に対して相対的に移動させるときに、移動させる方向はｘｙ平面内において任意の方向とすればよいが、たとえば、保持部２の基準位置２Ｃから溝部２０に向かう方向（図４（ａ）に示す矢印Ａ）に検出部３を移動させる。このときの測定例を図４（ｂ）に示す。検出部３が半導体基板１００の表面１００Ａ上に位置するときには、表面１００Ａと検出部３との高さｈ１が検出部３により検出される。その後、検出部３が傾斜面１１０Ａ上に到達すると、検出部３は傾斜面１１０Ａからの反射光を捕えることができず、傾斜面１１０Ａに対する検出部３の高さは測定されない。その後、検出部３が溝部２０上に到達すると、まず上部２１の底面２０Ａに対する検出部３の高さｈ３が検出部３により検出され、続いて下部２２の底面２０Ａに対する検出部３の高さｈ４が検出部３により検出される。その後検出部３が表面２Ａ上に到達すると、表面２Ａに対する検出部３の高さｈ２が検出される。このとき、半導体基板１００の傾斜面１２０および端部１１０に対する検出部３の実際の高さ（測定は不能）と、上部２１上面（底面２０Ａの上部）に対する検出部３の高さｈ３との高さの差はｈ３−ｈ１程度であり（少なくともｈ３−ｈ２以上であり）、半導体基板１００の厚みｈ２−ｈ１よりも大きく設けられている。その結果、検出部３により、半導体基板１００の外周側から露出した上部２１の距離、つまり、保持部２（または半導体基板１００）の径方向において高さｈ３が検出される距離（図４（ｂ）中のＬ２）を高精度で測定することができる。

本工程（Ｓ２０）では、保持部２の径方向において各溝部２０を跨ぐように検出部３を移動させることにより、上部２１と下部２２との境界部と、半導体基板１００の外周から露出した上部２１の距離Ｌ２とを特定することができる。これにより、該境界部から距離Ｌ２だけ基準位置２Ｃ側に半導体基板１００の外周の端部１７が位置していると判断することができる。同様に、他の溝部２０についても同様に測定することにより、保持部２の表面２Ａ上における半導体基板１００の位置、すなわち、保持部２の基準位置２Ｃに対する半導体基板１００の中心１００Ｃの位置を導出することができる。

次に、先の工程（Ｓ２０）において検出部３により位置確認がされた半導体基板１００上に構成された半導体装置の電極パッド１０１に対して、コンタクトプローブ３０を位置決めする（工程（Ｓ３０））。具体的には、図２（ａ）を参照して、まず、電極パッド１０１のｚ軸方向直上にコンタクトプローブ３０を配置する。次に、図２（ｂ）を参照して、電極パッド１０１に向けてコンタクトプローブ３０を下降させて、コンタクト部３１と電極パッド１０１とを接触させる。図２（ｃ）を参照して、さらに所定の距離だけコンタクトプローブ３０を下降させることにより、押し込み部３３が内部のバネ部材を縮ませながら設置部３４内に押し込まれる。これにより、コンタクト部３１と電極パッド１０１との接触圧力を充分高くすることができる。なお、プローブ基体１０に複数のコンタクトプローブ３０が形成されており、複数の電極パッド１０１にそれぞれ当接させる場合には、本工程（Ｓ３０）の前にあらかじめコンタクトプローブ３０におけるコンタクト部３１の平行度を揃えておくのが好ましい。

次に、半導体装置の電気的特性等を測定する（工程（Ｓ４０））。たとえば、測定の結果不良と判断された半導体装置はその後の工程において除去される。

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の評価装置は、保持部２の表面２Ａ上に複数の溝部２０が形成されており、複数の該溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の外周と重なるとともに一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている。そのため、半導体基板１００の外周の端部１２０において、半導体基板１００の外周の内側に位置する領域と、半導体基板の外周の外側に位置する領域との間で、検出部からの距離の差（高さの差）を半導体基板１００の厚さｈ２−ｈ１以上に大きくすることができる。そのため、保持部２の表面２Ａ上に溝部２０が形成されていない場合と比べて、検出部３による半導体基板１００の外周の端部１１０の検出精度を向上することができる。さらに、溝部２０において上部２１および下部２２が設けられているため、上部２１および下部２２と検出部との距離の差（高さの差）を検出することができる。これにより、溝部２０において外周側の端部が欠け等の損傷を受けている場合や該端部に異物等が付着している場合においても、上部２１と下部２２との境界部と半導体基板の外周端部との距離Ｌ２を高精度で検出することができる。その結果、保持部２上における半導体基板１００の位置確認精度を向上することができる。

実施の形態１において、溝部２０は４箇所に設けられていたが、これに限られるものではない。また、各溝部２０は、保持部２の基準位置２Ｃといずれも等距離であり、かつ、隣り合う２つの溝部２０が基準位置２Ｃに成す中心角は９０°となるように設けられているがこれに限られるものではない。たとえば、図５を参照して、８つの溝部２０が、保持部２の基準位置２Ｃとの距離が異なる２組として、４箇所ずつ設けられていても良い。このとき、たとえば、それぞれの組に含まれる溝部２０は、各溝部２０と基準位置２Ｃとを結ぶ線分が重ならないように設けられていてもよい。このようにすれば、異なる外径を有する半導体基板１００に対しても、同一の保持部２上で保持部２に対する位置確認を行うことができるため、半導体基板１００の外径に応じて保持部２を新たに用意する必要がない。

（実施の形態２）
次に、図６〜図８を参照して、実施の形態２に係る半導体装置の評価装置１について説明する。実施の形態２に係る半導体装置の評価装置１は、基本的には実施の形態１に係る半導体装置の評価装置１と同様の構成を備えるが、保持部２がその表面２Ａ上において、半導体基板１００の外周側となる領域（表面２Ａの外周部）に凹部を有し、溝部２０は凹部に形成されている点で異なる。

凹部は、保持部２の基準位置２Ｃからある一定の距離だけ離れた位置に設けられている。具体的には、凹部は、表面２Ａ上において基準位置２Ｃを中心とした円形状に設けられている上段２３に対して、その外周側に上段２３を囲むように下段２４が設けられることにより、構成されている。

溝部２０は、半導体基板の外周を規定する厚肉部と重なるとともに一部が半導体基板の外周より外側に位置するように形成されている。つまり、溝部２０は、下段２４の表面上に設けられている。溝部２０の基準位置２Ｃ側の端部は、上段２３と下段２４との境界部または境界部の近傍に設けられている。溝部２０の外周側の端部および上部２１と下部２２との境界部は、基準位置２Ｃからの距離が半導体基板の中心から外周までの距離よりも長くなるように設けられている。

このようにすることで、半導体基板１００が中心側に厚みの薄い薄肉部１３０を有し、薄肉部１３０の外周側に薄肉部１３０よりも厚みの厚い厚肉部１４０を有している、いわゆるリム付き半導体基板１００である場合にも、薄肉部１３０の直径以下に上段２３の直径を設けることにより保持部２にリム付き半導体基板１００を配置できるとともに、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態１および２において、溝部２０は内部に上部２１と下部２２が形成されて階段状に構成されていたが、これに限られるものではない。溝部２０の底面２０Ａは一つの平面として、段差を有さずに設けられていても良い。このようにしても、半導体基板１００の外周の内側に位置する領域と、半導体基板１００の外周の外側に位置する領域との間で、検出部からの距離の差（高さの差）を半導体基板１００の厚さ（ｈ２−ｈ１）以上に大きくすることができる。そのため、溝部２０における外周側の端部（保持部の外周側における溝部２０の端部）において、欠けや傷等の損傷がなく、異物等の付着もない場合には、実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態１および２において、半導体基板１００の外周側から露出した上部２１の距離Ｌ２を用いて、保持部２における半導体基板１００の位置を検出したが、これに限られるものではない。たとえば、保持部２の径方向において、溝部２０の下部２２と表面２Ａの境界部から高さｈ４と高さｈ３とが検出される合計の距離Ｌ１だけ基準位置２Ｃ側に半導体基板１００の外周の端部１１０が位置していると判断してもよい。このようにしても、溝部２０における外周側の端部（下部２２と表面２Ａとの境界部）において、欠けや傷等の損傷がなく、異物等の付着もない場合には、実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態１および２において、複数の溝部２０において、上部２１と下部２２との境界部と基準位置２Ｃとの距離は等しく形成されているが、これに限られるものではない。基準位置２Ｃに対して異なる距離に形成されていてもよい。このようにしても、当該境界部と基準位置２Ｃとの位置関係のデータを事前に把握しておくことで、各溝部２０における上部２１と下部２２との境界部と計測不能領域との距離から、保持部２の表面２Ａ上における半導体基板１００の設置位置を高精度で検出することができる。

また、実施の形態１および２において、溝部２０の底面２０Ａは鏡面加工されているが、これに限られるものではない。たとえば、底面２０Ａに金属膜が形成されていることにより、反射面が金属膜で形成されていてもよい。また、反射面は金メッキにより形成されていてもよい。このようにしても、底面２０Ａでの光の反射率を高めることができるため、実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態１および２において、プローブ基体１０は保持部２に対して相対的に移動可能に設けられているが、これに限られるものでない。たとえば、保持部２をプローブ基体に対して相対的に移動可能に設けても良い。このようにしても、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態１および２において、検出部３はプローブ基体１０上に設けられているが、これに限られるものではない。検出部３はプローブ基体１０とは別体として設けられていてもよい。

また、実施の形態１および２において、コンタクトプローブ３０はばねを用いてｚ軸方向に摺動性を有するように構成されていたが、これに限るものではない。たとえば、コンタクトプローブ３０は、積層プローブ、ワイヤープローブ等であってもよい。また、コンタクトプローブ３０は、カンチレバー式であっても構わない。

また、実施の形態１および２において、保持部２の表面２Ａは、平坦な面として形成されているが、これに限られるものではない。たとえば、保持部２の表面２Ａは、梨地として形成されていてもよい。このようにすれば、半導体基板１００と保持部２の表面２Ａとの貼りつきを抑制することができる。さらに、この場合には、表面２Ａは反射面としての役割を果たすことは困難であるが、溝部２０における上部２１と下部２２との段差を検出することができるため、上部２１と下部２２との境界部（上部２１の外周側端部）と基準位置２Ｃとの距離と各溝部２０における検出部３による検出結果とを用いて、保持部２の表面２Ａ上における半導体基板１００の設置位置を高精度で検出することができる。

また、実施の形態１および２において、複数の溝部２０は保持部２の径方向に沿うように形成されているが、これに限られるものではない。たとえば、図９を参照して、溝部２０は半導体基板１００の周方向に沿うように形成されていてもよい。実施の形態２に係る半導体装置の評価装置では、上段２３の側面２５に沿うように溝部２０が形成されていてもよい。このようにしても、実施の形態１および２と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態１および２において、複数の溝部２０は保護膜により覆われていてもよい。この場合、保護膜は検出部３で使用する光が透過することができるように設けられていればよい。たとえば、保護膜を構成する材料は、透過率が６０％以上の材料とすればよく、酸化亜鉛などとすればよい。

ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。

本発明に従った半導体装置の評価方法は、半導体基板１００上に形成された半導体装置を電気的に評価する半導体装置の評価装置であって、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持する保持部２と、保持部２の表面２Ａの凹凸を検出する検出部３とを備える。保持部２は、表面２Ａ上において複数の溝部２０を含み、複数の溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の外周と重なるとともに一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている。

これにより、半導体基板１００の外周端部１１０において、半導体基板１００の外周の内側に位置する領域と、半導体基板１００の外周の外側に位置する領域との間で、検出部３からの距離の差（高さの差）を溝部２０が無い場合よりも大きくすることができる。そのため、保持部２の表面２Ａ上に溝部２０が形成されていない場合と比べて、検出部３による半導体基板１００の外周端部１１０の検出精度を向上することができる。その結果、半導体基板１００に対するプローブ基体１０の位置合わせ精度を向上することができる。

上記溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の中心側から外周側に延びるように形成されていてもよい。

これにより、保持部２の基準位置に対する半導体基板１００の中心位置の位置ずれが許容される場合には、該位置ずれが生じている状態においても、検出部３によって半導体基板１００の外周端部１１０の検出を高精度で行うことができ、半導体基板１００に対するプローブ基体１０の位置合わせ精度を向上することができる。

上記溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の周方向に延びるように形成されていてもよい。

これにより、検出部３により半導体基板１００の外周端部１１０を高精度に検出する際の検出場所を、半導体基板１００の外周上において任意の領域とすることができる。

上記溝部２０は、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の径方向において異なる位置に複数形成されていてもよい。

これにより、外径が異なる半導体基板１００を保持部２の表面２Ａ上に保持した場合にも、半導体基板１００の外周と重なるとともに一部が半導体基板１００の外周より外側に位置するように形成されている溝部２０を用いて半導体基板１００の外周端部１１０の検出を高精度で行うことができる。

上記表面２Ａと溝部２０の底面２０Ａとは、平行に設けられていてもよい。
このようにすれば、検出部３と表面２Ａとが成す角度と、検出部３と底面２０Ａとが成す角度を略同じにすることができる。たとえば、検出部３が光学式の距離センサである場合には、検出部３が照射する光の光軸に対して表面２Ａおよび底面２０Ａをほぼ同一の角度とすることができる。この結果、検出部３から照射されて表面２Ａまたは底面２０Ａにより反射される光が効率的に検出部３に到達することができるように、検出部３を構成することができる。また、上記表面２Ａから底面２０Ａまでの深さは一定として形成されるので、既存の保持部２に対して容易に溝部２０を形成することができる。

上記表面２Ａから底面２０Ａまでの深さは、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、半導体基板１００の外周より外側に位置する領域において、半導体基板１００の中心側と半導体基板１００の外周側とで異なっていてもよい。

このようにすれば、溝部２０における外周側の端部（保持部２の外周側における溝部２０の端部）において、欠けや傷等の損傷がある場合または異物等が付着している場合にも、外周端部１１０の位置を高精度に検出することができる。具体的には、表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、溝部２０において半導体基板１００の外周より外側に位置する領域に、外周側の端部とは別の段差部が形成されている。つまり、溝部２０において上部２１と下部２２とが形成されている。これにより、溝部２０において外周側の端部が欠け等の損傷を受けている場合や該端部に異物等が付着している場合においても、該端部よりも内側に設けられてかつ半導体基板１００の外周よりも外側に露出している段差部を上部２１および下部２２と検出部３との距離の差（高さの差）として検出することにより、当該段差部と半導体基板１００の外周端部１１０との距離を高精度で検出することができる。

上記検出部３は光学式の距離センサであり、溝部２０は底面２０Ａに反射面を有していてもよい。

これにより、検出部３から溝部２０の底面２０Ａに照射された光の多くを反射することができる。その結果、底面２０Ａ（反射面）から検出部３に到達する反射光の量を増すことができ、半導体基板１００の外周端部１１０の検出精度を向上することができる。

上記反射面は鏡面加工されていてもよい。このようにすれば、保持部２に対して溝部２０を形成した後、溝部２０の底面２０Ａを鏡面加工することにより、反射面を形成することができる。そのため、低コストで反射面を形成することができる。

上記反射面は金属膜で形成されていてもよい。このようにしても、検出部３から溝部２０の底面２０Ａに照射された光の多くを反射することができる。その結果、底面２０Ａ（反射面）から検出部３に到達する反射光の量を増すことができ、半導体基板１００の外周端部１１０の検出精度を向上することができる。

上記反射面は金メッキにより形成されていてもよい。このようにしても、検出部３から溝部２０の底面２０Ａに照射された光の多くを反射することができる。その結果、底面２０Ａ（反射面）から検出部３に到達する反射光の量を増すことができ、半導体基板１００の外周端部１１０の検出精度を向上することができる。

上記保持部２の表面２Ａは、梨地として形成されていてもよい。このようにすれば、保持部２の表面２Ａ上に半導体基板１００を保持したときに、表面２Ａと半導体基板１００とが貼り付くことを抑制することができる。

上記半導体装置のパッド部（たとえば、図２における電極パッド１０１）と電気的に接続される測定部（コンタクトプローブ３０）と、測定部（コンタクトプローブ３０）を保持する測定部基体（プローブ基体１０）とをさらに備え、検出部３は、測定部基体（プローブ基体１０）に設けられていてもよい。

このようにすれば、半導体装置の評価装置１を小型化することができる。
上記溝部２０は保護膜により被覆されていてもよい。このようにすれば、溝部２０の内部に異物や汚れが付着したり、溝部２０の外周側の端部が欠け等の損傷を受けることを防止することができる。

上記保持部２は、表面２Ａ上において、半導体基板１００の外周側に凹部を有し、溝部２０は凹部に形成されていてもよい。

つまり、保持部２の表面２Ａ上において、半導体基板の中心側に上段２３と、該上段２３の外周側を囲うように下段２４とが設けられていても良い。このようにすれば、中心側に形成された薄肉部１３０と、該薄肉部１３０を囲うように外周側に形成された厚肉部１４０とを有する半導体基板１００に対しても、外周端部１１０の検出を高精度に行うことができる。

以上のように、本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲のすべての変更が含まれることが意図される。

１ 評価装置、２ 保持部、２Ａ，１００Ａ 表面、２Ｃ 基準位置、３ 検出部、４，７ 接続部、５ 制御部、６ 信号線、８ 絶縁性基体、９ 移動アーム、１０ プローブ基体、２０ 溝部、２０Ａ 底面、２１ 上部、２２ 下部、２３ 上段、２４ 下段、２５ 側面、３０ コンタクトプローブ、３１ コンタクト部、３２ 先端部、３３ 押し込み部、３４ 設置部、３５ 電気的接続部、１００ 半導体基板、１００Ｃ 中心、１０１ 電極パッド、１１０ 端部、１２０ 傾斜面、１３０ 薄肉部、厚肉部 １４０。

Claims (14)

1. 半導体基板上に形成された半導体装置を電気的に評価する半導体装置の評価装置であって、
   表面上に半導体基板を保持する保持部と、
   前記保持部の前記表面の凹凸を検出する検出部とを備え、
   前記保持部は、前記表面上において複数の溝部を含み、
   複数の前記溝部は、前記表面上に前記半導体基板を保持したときに、前記半導体基板の外周と重なるとともに一部が前記半導体基板の外周より外側に位置するように形成されている、半導体装置の評価装置。
2. 前記溝部は、前記表面上に前記半導体基板を保持したときに、前記半導体基板の中心側から外周側に延びるように形成されている、請求項１に記載の半導体装置の評価装置。
3. 前記溝部は、前記表面上に前記半導体基板を保持したときに、前記半導体基板の周方向に延びるように形成されている、請求項１または２に記載の半導体装置の評価装置。
4. 前記溝部は、前記表面上に前記半導体基板を保持したときに、前記半導体基板の径方向において異なる位置に複数形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。
5. 前記表面と前記溝部の底面とは、平行に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。
6. 前記表面から前記底面までの深さは、前記表面上に前記半導体基板を保持したときに、前記半導体基板の外周より外側に位置する領域において、前記半導体基板の中心側と前記半導体基板の外周側とで異なる、請求項５に記載の半導体装置の評価装置。
7. 前記検出部は光学式の距離センサであり、前記溝部は前記底面に反射面を有している、請求項５または６に記載の半導体装置の評価装置。
8. 前記反射面は鏡面加工されている、請求項７に記載の半導体装置の評価装置。
9. 前記反射面は金属膜で形成されている、請求項７または８に記載の半導体装置の評価装置。
10. 前記反射面は金メッキにより形成されている、請求項９に記載の半導体装置の評価装置。
11. 前記保持部の前記表面は、梨地として形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。
12. 前記半導体装置のパッド部と電気的に接続される測定部と、前記測定部を保持する測定部基体とをさらに備え、
    前記検出部は、前記測定部基体に設けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。
13. 前記溝部は保護膜により被覆されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。
14. 前記保持部は、前記表面上において、前記半導体基板の外周側に凹部を有し、
    前記溝部は前記凹部に形成されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の評価装置。

Images