JP4675212B2 - 半導体検査用キャリア及び半導体の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、バックグラインドにより薄くされた半導体ウェーハの熱処理や電気的特性の検査に使用される半導体検査用キャリア及び半導体の検査方法に関するものである。

従来の半導体ウェーハは、図示しないが、口径２００ｍｍあるいは３００ｍｍの円板にスライスされ、表面に回路パターンが形成されて電気的特性が検査された後、バックグラインド工程やストレスリリーフ工程を経てダイシングによりチップに個片化される（特許文献１参照）。
このような半導体ウェーハは、裏面がバックグラインドされた後は、厚さや欠け等が検査されるものの、電気的特性の検査対象からは除外される。
特開２００２‐３４３７５６号公報

従来の半導体ウェーハは、以上のように電気的特性が検査された後にバックグラインドされるので幾つかの問題がある。先ず、半導体ウェーハは、バックグラインドの前後で特性が変化するので、バックグラインドの後に電気的特性を検査しなければ、チップの最終的な合否判定に支障を来たすおそれがある。また、半導体ウェーハの特性やチップの不良状態は熱処理により改善することがあるが、この熱処理はバックグラインドの後に行うことができないという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、バックグラインドされた半導体ウェーハの電気的特性を検査することができ、しかも、半導体ウェーハの特性やチップの不良状態を熱処理により改善することのできる半導体検査用キャリア及び半導体の検査方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、剛性を有する支持基板と、この支持基板に貼り着けられてバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備え、半導体ウェーハの熱処理工程と電気的特性の検査工程とで使用されるものであって、
支持基板の熱変形温度を１３０℃以上に設定してその表面の周縁部を除く中央部を凹み形成し、この支持基板の中央部に複数の突起を間隔をおいて配列形成し、
保持層を薄膜に形成してその可塑化温度と分解温度を１３０℃以上に設定し、この保持層を支持基板の表面周縁部と複数の突起とに接着支持させることにより、支持基板の中央部と保持層との間に気体を流通させる区画空間を形成し、
支持基板に、区画空間に連通してその気体を外部に排気する給排孔を穿孔し、
保持層に半導体ウェーハを保持させる場合には、平坦な保持層の表面に半導体ウェーハを押圧して密着保持させ、保持層から半導体ウェーハを取り外す場合には、区画空間の気体を給排孔から外部に排気して平坦な保持層を複数の突起に応じて変形させ、保持層と半導体ウェーハとの間に隙間を形成するようにしたことを特徴としている。

なお、支持基板の熱変形温度を２５５℃以上に設定し、保持層をフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマーにより形成してその可塑化温度と分解温度を２５５℃以上とすることができる。

また、本発明においては上記課題を解決するため、剛性を有する支持基板と、この支持基板に貼り着けられてバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備え、半導体ウェーハの熱処理工程と電気的特性の検査工程とで使用されるものであって、
支持基板の熱変形温度を１３０℃以上に設定してその表面の周縁部を除く中央部を凹み形成し、
保持層を、支持基板の表面周縁部に接着される通気性の織布と、この織布に積層されて半導体ウェーハを密着保持するフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマーとから構成し、織布の熱変形温度を１３０℃以上に設定するとともに、エラストマーの可塑化温度と分解温度を１３０℃以上とし、この保持層と支持基板の中央部との間に気体を流通させる区画空間を形成し、
支持基板に、区画空間に連通する給排孔を穿孔し、
保持層に半導体ウェーハを保持させる場合には、平坦な保持層の表面に半導体ウェーハを押圧して密着保持させ、保持層から半導体ウェーハを取り外す場合には、保持層の織布内と区画空間の気体を給排孔から外部に排気して平坦な保持層を変形させ、保持層と半導体ウェーハとの間に隙間を形成するようにしたことを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１、２、又は３記載の半導体検査用キャリアの平坦な保持層にバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを押圧して密着保持させる工程と、この保持層に密着保持された半導体ウェーハに熱処理を施す工程と、保持層に密着保持された半導体ウェーハの電気的特性を検査する工程と、給排孔から気体を外部に排気することにより、平坦な保持層を変形させて検査の終了した半導体ウェーハを取り外す工程とを含むことを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における支持基板と保持層とは、平面略円形に形成するのが主ではあるが、略楕円形、略矩形、略多角形等に形成しても良い。支持基板は、ＰＥＳ、ＰＡＩ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ポリアリレート、アルミニウム、マグネシウム、銅、ニッケル、鉄、これらを含む合金、繊維強化エポキシ樹脂、繊維強化ＢＴレジン、ガラス、シリコンウェーハ、セラミックス等を材料として断面略皿形や板形等に形成することが好ましい。

保持層は、アイオノマー系エラストマー、架橋アクリルゴム、架橋ニトリルゴム、フッ素系ゴム、シリコーンゴム等を材料とすることが好ましい。また、半導体ウェーハには、Ｓｉタイプ、２００ｍｍタイプ、３００ｍｍタイプ等があるが、特に問うものではない。給排孔は、単数複数を特に問うものではない。気体は、空気でも良いし、窒素ガス等でも良い。また、各突起は、円柱形、角柱形、円錐台、角錐台等に形成することができ、保持層に対する接着の有無を特に問うものではない。

織布は、単数複数の織布と不織布のいずれでも良いし、複数の単繊維を間隔をおいて織り込んだメッシュ等でも良い。これらの織布や不織布は、ポリエステル、ナイロン、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維等を材料とすることが好ましい。

本発明によれば、材料の選択により支持基板の熱変形温度、及び保持層の可塑化温度と分解温度をそれぞれ１３０℃以上に設定するので、バックグラインドの後に薄い半導体ウェーハの電気的特性を精密に検査することができ、これによりチップの最終的な合否判定に支障を来たすおそれを排除することができるという効果がある。また、バックグラインドされた半導体ウェーハの特性を熱処理により安定化させることができる。さらに、保持層が単に変形するのではなく、複数の突起に追従して凸凹に変形し、半導体ウェーハとの間に形成される隙間領域が過剰に拡大するのを抑制防止することができるので、半導体ウェーハが取り外しの際、簡単に落下したり、損傷するのを防ぐことができる。
また、請求項３記載の発明によれば、材料の選択により支持基板の熱変形温度、及び保持層の可塑化温度と分解温度をそれぞれ１３０℃以上に設定するので、バックグラインドの後に薄い半導体ウェーハの電気的特性を精密に検査することができ、これによりチップの最終的な合否判定に支障を来たすおそれを排除することができるという効果がある。また、バックグラインドされた半導体ウェーハの特性を熱処理により安定化させることが可能になる。さらに、エラストマーに覆われる織布が複数の突起と略同様の支持機能を発揮するので、複数の突起を省略して支持基板の構成の簡素化や製造の容易化を図ることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における半導体検査用キャリアは、図１ないし図３に示すように、剛性を有する支持基板１と、この支持基板１の表面周縁部に貼着されてバックグラインドされた薄い半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する変形可能な保持層１０とを備え、少なくとも半導体ウェーハＷの熱処理工程と半導体ウェーハＷの電気的特性の検査工程等に使用される。

半導体検査用キャリア全体の厚さは０．３〜２．５ｍｍの範囲、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの範囲に設定される。これは、係る範囲内であれば、半導体ウェーハＷに関する補強性を十分に確保することができるし、半導体検査用キャリアの軽量化を図ることもできるからである。

支持基板１と保持層１０とは、図１や図２に示すように、共に半導体ウェーハＷよりも拡径の平面円形に形成され、支持基板１が保持層１０よりも僅かに大きく形成される。支持基板１は、基本的には所定の材料を使用して薄板に形成され、半導体ウェーハＷよりも４ｍｍの範囲で拡径に形成されており、熱変形温度が１３０〜２５５℃以上、２５５℃以上に設定される。

支持基板１の所定の材料としては、支持基板１の熱変形温度が１３０〜２５５℃以上に設定される場合には、ＰＥＳ、ＰＡＩ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ポリアリレート等が使用される。また、支持基板１の熱変形温度が２５５℃以上に設定される場合には、アルミニウム、マグネシウム、銅、ニッケル、鉄、これらを含む合金、繊維強化エポキシ樹脂、繊維強化ＢＴレジン、ガラス、シリコンウェーハ、セラミックス等が用いられる。

なお、支持基板１の熱変形温度が１３０〜２５５℃以上、あるいは２５５℃以上と選択的であるのは、電気的特性の検査が１２５℃〜−４５℃のサイクル試験と、２５０℃２４時間のアニール処理試験の二種類の試験に分類されるのを考慮したものである。

支持基板１は、図３に示すように、表面の中央部２が平面円形に浅く凹み形成され、全体として表面の中央部２が低く、残りのエンドレスの周縁部が相対的に高い断面略皿形に形成されており、平坦な表面の中央部２と保持層１０の裏面との間に、空気の流通する区画区間３が形成される。支持基板１の表面中央部２からは保持層１０に被覆される複数の突起４が上方に突出して区画空間３に配列され、支持基板１の中央部２には、区画空間３に連通する給排孔５が穿孔されており、この給排孔５が図３のバキューム装置６にチューブ等を介し着脱自在に接続される。

複数の突起４は、支持基板１が樹脂製の場合には、射出成形法やプレス成形法等により並設されるとともに、支持基板１がガラス製やセラミックス製の場合には、プレス法、電鋳法、エッチング法等により並設され、突起４と突起４の間には、所定の間隔で隙間が形成される。各突起４は、例えば円錐台形に形成され、支持基板１の平坦な表面周縁部と略同じ高さに揃えられる。

各突起４は好ましくは０．０５ｍｍ以上の高さに形成される。これは、突起４の高さが０．０５ｍｍ未満の場合には、十分な高さの区画空間３を形成することができず、保持層１０の変形に支障を来たすおそれがあるからである。また、給排孔５は、例えばドリル、レーザ、サンドブラスト、エッチング法等により支持基板１の厚さ方向に丸く穿孔される。

バキューム装置６は、区画空間３から空気を外部に給排孔５を介して排気し、保持層１０を複数の突起４に追従して凸凹に変形させることにより、保持層１０と半導体ウェーハＷとの間に隙間を形成し、保持層１０から半導体ウェーハＷを取り外し可能とするよう機能する。

保持層１０は、例えば可撓性、柔軟性、耐熱性、密着性に優れる弾性変形可能な所定のエラストマーにより薄膜に形成され、支持基板１の表面周縁部と各突起４の平坦な表面とにそれぞれ接着支持されており、可塑化温度と分解温度が１３０〜２５５℃以上、２５５℃以上に設定される。所定のエラストマーとしては、保持層１０の可塑化温度と分解温度が１３０〜２５５℃以上に設定される場合には、アイオノマー系エラストマー１２、架橋アクリルゴム、架橋ニトリルゴム等が使用され、可塑化温度と分解温度が２５５℃以上に設定される場合には、フッ素系ゴムやシリコーンゴム等が用いられる。

保持層１０は好ましくは２５〜５００μｍの厚さに形成される。これは、保持層１０の厚さが２５μｍ未満の場合には、保持層１０の繰り返し耐久性が低下し、逆に保持層１０の厚さが５００μｍを超える場合には、支持基板１の突起４に追従して保持層１０の変形するのが困難になるという理由に基づく。
なお、保持層１０の可塑化温度と分解温度が１３０〜２５５℃以上、あるいは２５５℃以上と選択的なのは、支持基板１同様、電気的特性の検査が二種類の試験に分類されるのを考慮したものである。

半導体ウェーハＷは、例えば口径が３００ｍｍ（１２インチ）のタイプからなり、表面に回路パターンが形成されており、裏面が図示しない加工装置によりバックグラインドされる。

上記において、バックグラインドにより薄くされた半導体ウェーハＷに熱処理を施したり、電気的特性を検査する場合には、先ず、半導体検査用キャリアの保持層表面にバックグラインドされた半導体ウェーハＷを押圧して密着保持させ、この保持層１０の半導体ウェーハＷに所定の熱処理を施してその特性を安定化させる。

半導体ウェーハＷに所定の熱処理を加えたら、保持層１０に密着保持された半導体ウェーハＷの電気的特性をプローブを接触させて精密に検査し、その後、バキューム装置６に半導体検査用キャリアを接続してその区画空間３から空気を外部に給排孔５を介して排気し、保持層１０を凸凹に変形させて検査の終了した半導体ウェーハＷを取り外せば良い。

上記によれば、材料の選択により支持基板１の熱変形温度、及び保持層１０の可塑化温度と分解温度をそれぞれ１３０℃以上に設定するので、バックグラインドの後に半導体ウェーハＷの電気的特性を精密に検査することができ、これによりチップの最終的な合否判定に支障を来たすおそれを有効に排除することができる。また、バックグラインドされた半導体ウェーハＷの特性を熱処理により安定化させることができる。

また、支持基板１の熱変形温度、及び保持層１０の可塑化温度と分解温度をそれぞれ１３０〜２５５℃以上、あるいは２５５℃以上と選択的にすれば、検査の種類に応じて半導体検査用キャリアを製造したり、使用することができる。すなわち、熱変形温度、及び可塑化温度と分解温度が１３０〜２５５℃以上のタイプの半導体検査用キャリアを選択すれば、１２５℃〜−４５℃のサイクル試験に問題なく使用することが可能になる。また、熱変形温度、及び可塑化温度と分解温度が２５５℃以上のタイプの半導体検査用キャリアを選択すれば、いずれの試験にも利用することが可能となる。

さらに、保持層１０が単に変形するのではなく、複数の突起４に追従して凸凹に変形し、半導体ウェーハＷとの間に形成される隙間領域が過剰に拡大するのを抑制防止することができるので、半導体ウェーハＷが取り外しの際、簡単に落下したり、損傷することがない。

次に、図４、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、保持層１０を、支持基板１の表面に接着される通気性の織布１１と、この織布１１の表面上に積層されて半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する変形可能なエラストマー１２とから多層構造に構成し、支持基板１と織布１１の熱変形温度を１３０℃以上あるいは２５５℃以上に設定するとともに、エラストマー１２の可塑化温度と分解温度を１３０℃以上あるいは２５５℃以上にするようにしている。

織布１１は、耐熱性を有する所定の繊維材料が並列に並設されたり、複数交差して織り込まれたり、あるいは積層形成される等により、繊維と繊維との間に隙間である通気用の目１３が区画形成されるとともに、表裏面が凹凸に形成され、５０μｍ〜１ｍｍの厚さを有する平面円形に形成される。この織布１１の繊維材料としては、熱変形温度が１３０〜２５５℃以上に設定される場合には、ポリエステル繊維やナイロン等が使用され、熱変形温度が２５５℃以上に設定される場合には、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維等が用いられる。

織布１１は５０μｍ〜１ｍｍの厚さに形成されるが、これは、５０μｍ未満の場合には、エラストマー１２の変形量が小さくなり、逆に１ｍｍを超える場合には、電気的特性を検査するためにプローブを接触させた際、エラストマー１２の変形量が大きくなり過ぎるからである。

このような構成の織布１１は、区画空間３とエラストマー１２、あるいは給排孔５とエラストマー１２を複数の目１３を介して連通し、区画空間３や目１３の空気がバキューム装置６により排気されることにより、凹凸の表面形状に沿わせて可撓性のエラストマー１２を変形させるよう機能する。

エラストマー１２は、例えばフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマーにより２５〜５００μｍの厚さを有する平面円形の薄膜に形成され、周縁部が下方に屈曲形成されており、織布１１をその周縁部をも含め被覆してその表面の全部又は一部に接着される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても同様の作用効果が期待でき、しかも、エラストマー１２に覆われる織布１１が複数の突起４と略同様の支持機能を発揮するので、区画空間３と複数の突起４のうち、少なくとも複数の突起４を省略して支持基板１の構成の簡素化や製造の容易化を図ることができるのは明らかである。また、区画空間３が必要ない場合には図５に示すように、支持基板１を平坦化して区画空間３を省略し、構成のさらなる簡素化を図ることもできる。

なお、上記実施形態の支持基板１と保持層１０とを、共に半導体ウェーハＷと同径の平面円形に形成しても良い。また、保持層１０を、支持基板１の表面に接着される耐熱性の不織布と、この不織布の表面に積層されて半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持するフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマー１２とから多層構造に構成しても良い。さらに、半導体検査用キャリアの大きさ、形状、厚さは特に制限されるものではないが、図６や図７に示す基板収納容器２０の容器本体２１に収納可能な大きさ、形状、厚さに形成しても良い。

本発明に係る半導体検査用キャリアの実施形態における半導体ウェーハの保持状態を示す平面図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの実施形態を示す平面図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの実施形態を示す要部断面説明図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの第２の実施形態を模式的に示す要部断面説明図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの第２の実施形態における区画空間を省略した状態を示す要部断面説明図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの他の実施形態における基板収納容器を示す全体斜視説明図である。 本発明に係る半導体検査用キャリアの他の実施形態における基板収納容器を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 支持基板
２ 中央部
３ 区画空間
４ 突起
５ 給排孔
６ バキューム装置
１０ 保持層
１１ 織布
１２ エラストマー
１３ 目
２０ 基板収納容器
２１ 容器本体
Ｗ 半導体ウェーハ

Claims (4)

1. 剛性を有する支持基板と、この支持基板に貼り着けられてバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備え、半導体ウェーハの熱処理工程と電気的特性の検査工程とで使用される半導体検査用キャリアであって、
   支持基板の熱変形温度を１３０℃以上に設定してその表面の周縁部を除く中央部を凹み形成し、この支持基板の中央部に複数の突起を間隔をおいて配列形成し、
   保持層を薄膜に形成してその可塑化温度と分解温度を１３０℃以上に設定し、この保持層を支持基板の表面周縁部と複数の突起とに接着支持させることにより、支持基板の中央部と保持層との間に気体を流通させる区画空間を形成し、
   支持基板に、区画空間に連通してその気体を外部に排気する給排孔を穿孔し、
   保持層に半導体ウェーハを保持させる場合には、平坦な保持層の表面に半導体ウェーハを押圧して密着保持させ、保持層から半導体ウェーハを取り外す場合には、区画空間の気体を給排孔から外部に排気して平坦な保持層を複数の突起に応じて変形させ、保持層と半導体ウェーハとの間に隙間を形成するようにしたことを特徴とする半導体検査用キャリア。
2. 支持基板の熱変形温度を２５５℃以上に設定し、保持層をフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマーにより形成してその可塑化温度と分解温度を２５５℃以上とした請求項１記載の半導体検査用キャリア。
3. 剛性を有する支持基板と、この支持基板に貼り着けられてバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備え、半導体ウェーハの熱処理工程と電気的特性の検査工程とで使用される半導体検査用キャリアであって、
   支持基板の熱変形温度を１３０℃以上に設定してその表面の周縁部を除く中央部を凹み形成し、
   保持層を、支持基板の表面周縁部に接着される通気性の織布と、この織布に積層されて半導体ウェーハを密着保持するフッ素系あるいはシリコーン系のエラストマーとから構成し、織布の熱変形温度を１３０℃以上に設定するとともに、エラストマーの可塑化温度と分解温度を１３０℃以上とし、この保持層と支持基板の中央部との間に気体を流通させる区画空間を形成し、
   支持基板に、区画空間に連通する給排孔を穿孔し、
   保持層に半導体ウェーハを保持させる場合には、平坦な保持層の表面に半導体ウェーハを押圧して密着保持させ、保持層から半導体ウェーハを取り外す場合には、保持層の織布内と区画空間の気体を給排孔から外部に排気して平坦な保持層を変形させ、保持層と半導体ウェーハとの間に隙間を形成するようにしたことを特徴とする半導体検査用キャリア。
4. 請求項１、２、又は３記載の半導体検査用キャリアの平坦な保持層にバックグラインドされた薄い半導体ウェーハを押圧して密着保持させる工程と、この保持層に密着保持された半導体ウェーハに熱処理を施す工程と、保持層に密着保持された半導体ウェーハの電気的特性を検査する工程と、給排孔から気体を外部に排気することにより、平坦な保持層を変形させて検査の終了した半導体ウェーハを取り外す工程とを含むことを特徴とする半導体の検査方法。

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