JP5966959B2 - 半導体検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の電気的特性を検査し、半導体装置の不良品に対してマーキングを行う半導体検査方法に関する。

半導体装置の製造工程において、ウェハ状態又はチップ状態の半導体装置の電気的特性の検査が行われる。その検査の結果、所望の特性が得られず不良と判断された半導体装置に対してマーキングが行われる。マーキング手法として、インクを塗布し硬化させる手法が利用されている。インクの種類によっては、硬化させる際に加熱乾燥が必要となる。

従来、半導体ウェハを検査の後に一括してベーク炉に収納してインクの加熱乾燥を行っていた。また、インクの加熱乾燥を行う処理エリアをウェハ排出経路に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、バッドマークの塗布と乾燥とを一つの工程で実施するバッドマーク付与装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

実開昭６１−８８２４０号公報 特開２００１−１５６１２６号公報

しかし、従来技術では、検査装置とは別に設けた処理エリア又は専用の装置において、加熱乾燥によりインクを硬化させていた。このため、処理設備と処理時間が増加し、コストが増加するという問題があった。また、従来は昇温して検査した後に、再び昇温してインクを硬化していたため、半導体装置に過剰な温度履歴が付与されるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はコストを低減することができ、半導体装置に過剰な温度履歴が付与されるのを防ぐことができる半導体検査方法を得るものである。

本発明に係る半導体検査方法は、半導体ウェハ内に形成された複数の半導体装置の電気的特性を検査する検査工程と、前記検査工程で不良と判定された前記半導体装置にインクを塗布するマーキング工程と、前記インクを加熱して乾燥させるインク硬化工程とを備え、前記検査工程、前記マーキング工程、及び前記インク硬化工程を同一のステージの設置面上で行い、前記ステージ内部のヒータにより前記半導体ウェハを加熱して前記検査工程を実施し、かつ前記ヒータにより前記半導体ウェハを加熱して前記インクを乾燥させることを特徴とする。

本発明により、コストを低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置のステージを拡大した平面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置の一部を拡大した側面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体検査装置を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体検査方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置のステージを拡大した平面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体検査装置の一部を拡大した側面図である。

被測定物である複数の半導体装置１が半導体ウェハ２内に形成されている。ここでは半導体装置１は縦方向で入出力を行う縦型構造であるが、これに限らず上面側のみで入出力を行う横型構造でもよい。半導体ウェハ２はチャックステージ３の設置面上に載せられて検査を受ける。チャックステージ３は半導体ウェハ２を真空吸着により固定する台座である。真空吸着に限らず静電吸着等でもよい。半導体装置１の下面電極（図示せず）がチャックステージ３に接触する。

チャックステージ３の内部に複数のヒータ４と温度センサ５が設けられている。複数のヒータ４は、チャックステージ３の外周部、中間部、内周部にそれぞれ配置され、個別に制御される。これにより複数のヒータ４はチャックステージ３の外周部、中間部、内周部を個別に加温できる。複数のヒータ４は、半導体ウェハ２の大きさ、目標温度等に応じて使い分けられる。例えば使用するヒータ４の数により温度を簡単に制御できる。なお、外周部、中間部、内周部の３箇所に限らず、細かな温度制御を行うためにヒータ４の数を更に多くしてもよい。

温度センサ５は、チャックステージ３の設置面の温度を内部からモニタする。温度制御部６は、温度センサ５でモニタした温度を参照して複数のヒータ４に印加する電力を調整して、チャックステージ３の設置面の温度を制御する。なお、温度センサ５を複数個にすれば、チャックステージ３の設置面の温度を均一になるように制御できる。

チャックステージ３の上方にプローブ基体７が配置されている。プローブ基体７は絶縁性基体８、コンタクトプローブ９、接続部１０、インク塗布部１１、非接触加熱部１２を有する。移動アーム１３がプローブ基体７を任意の方向へ移動させる。なお、プローブ基体７を一つの移動アーム１３のみで保持するのに限らず、複数の移動アームで安定的に保持してもよい。また、プローブ基体７を移動させるのではなく、半導体ウェハ２及びチャックステージ３を移動させてもよい。

コンタクトプローブ９は、絶縁性基体８に取り付けられ、絶縁性基体８上の金属板（図示せず）により接続部１０に接続されている。接続部１０は信号線１４を介して評価部１５に接続されている。チャックステージ３の表面は、チャックステージ３の側面に設けた接続部１６と信号線１７を介して評価部１５に接続されている。大電流を印加することを想定してコンタクトプローブ９は複数個設けられている。各コンタクトプローブ９に加わる電流密度が略一致するように、接続部１０，１６は、両者の距離がどのコンタクトプローブ９を介しても略一致する位置に配置される。従って、接続部１０と接続部１６がコンタクトプローブ９を介して対向するように配置することが望ましい。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すコンタクトプローブ９の設置部１８が絶縁性基体８に固定される。コンタクト部１９の先端部２０が、半導体ウェハ２の上面に設けられた接続パッド２１と機械的かつ電気的に接触する。押し込み部２２が、内部に組み込まれたスプリング等のばね部材を介して接触時に摺動する。電気的接続部２３は、先端部２０と電気的に接続され、外部への出力端となる。

コンタクトプローブ９は、導電性を有する銅、タングステン、レニウムタングステンなどの金属材料により構成される。ただし、導電性や耐久性を向上させるため、金、パラジウム、タンタル、プラチナなどの別の部材をコンタクト部１９に被覆してもよい。

図３（ａ）の初期状態からＺ軸下方にコンタクトプローブ９を下降させると、図３（ｂ）に示すようにコンタクト部１９が接続パッド２１と接触する。更に下降させると、図３（ｃ）に示すように押し込み部２２が設置部１８内にばね部材を介して押し込まれ、接続パッド２１との接触が確実になる。

ここでは、コンタクトプローブ９はＺ軸方向に摺動性を有するスプリング式であるが、これに限らずカンチレバー式のコンタクトプローブでもよい。なお、Ｚ軸方向に摺動性を有するコンタクトプローブとして、スプリング式に限らず、積層プローブ、ワイヤープローブ等でもよい。

図３（ｄ）に示すように、インク塗布部１１は、インク２４を吐出するニードル２５と、ニードル２５を保持するシリンダ２６、及びインク溜め２７を有する。インク塗布部１１は、不良品と判定された半導体装置１にインク２４を塗布する。インク２４として、加熱して乾燥する加熱硬化型のインクを用いる。

非接触加熱部１２は赤外線ランプであり、半導体ウェハ２に接触せずに半導体ウェハ２を所望の温度まで全体的に加熱して、不良品に塗布されたインクを加熱して乾燥する。なお、半導体ウェハを全体的に加熱するか、局所的に加熱するかを切り替えることができる。例えば半導体ウェハ２内に不良品が多発している領域があれば、その領域を局所的に加熱する。また、非接触加熱部１２は、赤外線ランプに限らず、熱風加熱、ハロゲンランプ、レーザ加熱等でもよく、これらの２つ以上を組み合わせたものでよい。なお、非接触加熱部１２を省略してもよい。

搬送アーム等のロード部２８が半導体ウェハ２を供給カセット２９から取り出してチャックステージ３の設置面へ設置する。検査等の後に、搬送アーム等のアンロード部３０が半導体ウェハ２をチャックステージ３の設置面から収納カセット３１へ収納する。なお、取り出しと収納について異なる搬送アームと異なるカセットを用いているが、これに限らず搬送アームとカセットを共通化してもよい。

続いて、本実施の形態に係る半導体検査方法を説明する。まず、検査前に複数のコンタクトプローブ９のコンタクト部１９の平行度を揃える。搬送アーム等のロード部２８を用いて半導体ウェハ２を供給カセット２９から取り出してチャックステージ３上に載せる。真空吸着等により半導体ウェハ２をチャックステージ３の設置面上に固定する。ロード部２８に設けたヒータ４により半導体ウェハ２を検査前に予備加熱する。

次に、コンタクトプローブ９を接続パッド２１に接触させて半導体ウェハ２内に形成された複数の半導体装置１の電気的特性を検査する（検査工程）。この際にヒータ４により半導体ウェハ２を加熱して半導体装置１の温度特性評価を行う。

次に、検査工程で不良と判定された半導体装置１にインク塗布部１１を用いてインク２４を塗布する（マーキング工程）。これにより、検査後に良品と不良品を識別することができる。

半導体ウェハ２内の全て又は定められた数量の半導体装置１を検査した後、チャックステージ３の設置面に半導体ウェハ２を保持したまま、チャックステージ３内部のヒータ４により半導体ウェハ２を加熱してインク２４を加熱して乾燥させる（インク硬化工程）。なお、硬化処理の迅速化のために、ヒータ４だけでなく非接触加熱部１２を補助的に用いて半導体ウェハ２を全体的又は局所的に加熱してもよい。

インク硬化工程において、チャックステージ３の設置面の温度を温度センサ５によりモニタしながら制御する。このチャックステージ３の設置面の温度のモニタでインク２４の乾燥状況を把握することができる。

検査温度よりも加熱・乾燥温度が高い場合は、未使用のヒータ４に電源を投入し、設置面を昇温する。検査温度よりもインクの加熱・乾燥温度が低温の場合は、使用中のヒータ４の電源を落とし、設置面を降温する。

次に、アンロード部３０を用いて半導体ウェハ２をチャックステージ３から取り出して収納カセット３１に収納する。アンロード部３０に設けたヒータ４により半導体ウェハ２の急冷却を防ぐ。加熱・乾燥処理に設置面の温度を変えた場合は検査温度に戻して、次の半導体ウェハ２の検査を行う。なお、インクを塗布された不良品はその後の工程から排除する。

本実施の形態では、上記の検査工程、マーキング工程、及びインク硬化工程を同一のチャックステージ３の設置面上で行う。これにより、検査装置とは別に処理エリア又は専用の装置を設ける必要が無く、処理設備と処理時間を低減できるため、コストを低減することができる。また、半導体装置１に過剰な温度履歴が付与されるのを防ぐことができる。

また、半導体装置１の温度特性評価とインク２４の乾燥において、チャックステージ３内部のヒータ４を共用することができる。これにより、両工程において別個の加熱手段を用いる場合に比べて、コストを低減することができる。

また、常温の半導体ウェハ２を加温されたチャックステージ３の設置面に設置すると、半導体ウェハ２に温度履歴が付与され、半導体装置１の不良につながる。これを防ぐために、本実施の形態ではロード部２８のヒータ３２で半導体ウェハ２を予備加熱する。さらに、チャックステージ３上に設置後の昇温時間を短縮することもできる。

また、加温された半導体ウェハ２を常温の収納カセット３１に収納すると、半導体ウェハ２に温度履歴が付与され、半導体装置１の不良につながる。これを防ぐために、本実施の形態ではアンロード部３０のヒータ３３で半導体ウェハ２を搬送時に予備冷却する。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体検査装置を示す断面図である。半導体ウェハ２の設置面の近くの側面に、内部に繋がる複数の貫通孔３４が設けられている。チャックステージ３の内部において、チャックステージ３の設置面の裏面側に対向して冷却部３５が設けられている。冷却部３５は送風ファン又は乾燥空気吹き付けであるがこれらに限られない。なお、実施の形態１と同様にヒータ４及び温度センサ５は存在するが、ここでは図示を省略している。

ヒータ４によりチャックステージ３の設置面の温度を上昇させた場合、ヒータ４の電源をオフしただけでは迅速な降温を実現できない。そこで、本実施の形態では、チャックステージ３内に設けた冷却部３５を用いて設置面の近くの熱を拡散させる。これにより、チャックステージ３の設置面の温度常温より高い温度から迅速に効率的に降温することができる。この結果、検査工程とインク硬化工程におけるチャックステージ３の設置面の温度調整の時間を短縮することができる。

また、複数の貫通孔３４を設けたことで、気体の流れが確保され、熱の拡散の効率が向上する。なお、チャックステージ３が閉じた構成である場合、チャックステージ３の下面の近くにも複数の貫通孔３４を設置して気体の流れを確保することが好ましい。

また、冷却部３５をチャックステージ３の内部に設けることで、検査装置を小型化できる。ただし、既存の装置への後付等の理由により、半導体検査装置の外部に冷却部３５を設けてもよい。また、内部と外部の両方に設けて、更なる降温の迅速化・効率化を図ってもよい。

１ 半導体装置、２ 半導体ウェハ、３ チャックステージ、４，３２，３３ ヒータ、５ 温度センサ、１２ 非接触加熱部、２４ インク、２８ ロード部、３０ アンロード部、３５ 冷却部

Claims (7)

1. 半導体ウェハ内に形成された複数の半導体装置の電気的特性を検査する検査工程と、
   前記検査工程で不良と判定された前記半導体装置にインクを塗布するマーキング工程と、
   前記インクを加熱して乾燥させるインク硬化工程とを備え、
   前記検査工程、前記マーキング工程、及び前記インク硬化工程を同一のステージの設置面上で行い、
   前記ステージ内部のヒータにより前記半導体ウェハを加熱して前記検査工程を実施し、かつ前記ヒータにより前記半導体ウェハを加熱して前記インクを乾燥させることを特徴とする半導体検査方法。
2. 前記ヒータは複数のヒータを有し、前記複数のヒータを個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体検査方法。
3. 半導体ウェハ内に形成された複数の半導体装置の電気的特性を検査する検査工程と、
   前記検査工程で不良と判定された前記半導体装置にインクを塗布するマーキング工程と、
   前記インクを加熱して乾燥させるインク硬化工程とを備え、
   前記検査工程、前記マーキング工程、及び前記インク硬化工程を同一のステージの設置面上で行い、
   前記検査工程と前記インク硬化工程の少なくとも一方において、前記ステージ内に設けた冷却部を用いて前記ステージの設置面の温度を制御することを特徴とする半導体検査方法。
4. 前記インク硬化工程において、前記半導体ウェハに接触しない非接触加熱部により前記半導体ウェハを全体的又は局所的に加熱することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体検査方法。
5. 前記インク硬化工程において、前記ステージの設置面の温度を温度センサによりモニタしながら制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体検査方法。
6. 前記検査工程の前にロード部を用いて前記半導体ウェハを前記ステージ上に載せる際に、前記ロード部に設けたヒータにより前記半導体ウェハを予備加熱する工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体検査方法。
7. 前記インク硬化工程の後にアンロード部を用いて前記半導体ウェハを前記ステージから取り出す際に、前記アンロード部に設けたヒータにより前記半導体ウェハの急冷却を防ぐ工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体検査方法。

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