JP6386923B2 - 半導体評価装置およびチャックステージの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハを載置するチャックステージの載置面を検査する検査治具または検査用半導体装置を備える半導体評価装置およびチャックステージの検査方法に関する。

従来、半導体ウエハの状態で被測定物である半導体装置の電気的特性を評価する場合において、半導体ウエハをチャックステージの載置面上に真空吸着等によって接触して固定した後に、半導体装置のチャックステージに接触していない側の面に対して、電気的な入出力を行うためのコンタクトプローブを接触することによって、半導体装置の電気的特性の評価を行っている。このとき、半導体装置の縦方向（面外方向）に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置の電気的特性を評価する場合は、チャックステージの載置面が電極となる。また、コンタクトプローブの多ピン化によって、大電流および高電圧を印加することによる電気的特性の評価が実現されている。

上記のような半導体装置の電気的特性を評価する際に、チャックステージの載置面に存在する異物（例えば、シリコン片などの屑）、チャックステージの載置面の傷、またはチャックステージにおける吸着異常等に起因して、半導体ウエハとチャックステージの載置面との間に接触抵抗が増大し、主に電気的な入出力時において、半導体ウエハの破損等の不具合、または検査異常が生じることが知られている。半導体ウエハで生じた破損等の不具合に起因して、半導体装置に同様の不具合が生じると、当該半導体装置は、その後の工程（電気的特性を評価する工程の後の工程）で使用できなくなる。

また、半導体ウエハが破損した場合は、破損時の衝撃によってチャックステージの載置面が荒れたり、破損した半導体ウエハ（半導体装置）の一部がチャックステージの載置面に密着または埋め込まれたりすることがある。チャックステージの載置面の不具合は、その後に行われる電気的特性の評価時に、半導体ウエハとチャックステージとの密着性や接触抵抗を悪化させ、半導体装置に傷や欠けを生じさせる場合があり、電気的特性の評価の精度や歩留りに悪影響を及ぼす。従って、チャックステージの載置面を適切に管理し保護することは重要である。

上記の問題の対策として、従来では、電気的特性を測定する全ての半導体基板に対して、異物に起因した半導体基板への応力を緩和する膜やシートを形成することによって、不良率の低減を実現する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、異物を排出または除去する機構を検査装置に搭載することによって、検査装置内のクリーン度の向上を実現する技術が開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。

特開２００８−４７３９号公報 特開平９−１５３５３０号公報 特開２０１１−７７０７７号公報

特許文献１では、全ての半導体基板に対して膜やシートを形成する必要があるため、製造工程の増加、および膜やシートを形成するためのコストがかかるという問題がある。

また、特許文献２，３では、チャックステージの変更、あるいは異物を排出または除去する機構である送風手段等を追加する必要があるため、従来のチャックステージおよびウエハ搬送機構を備える半導体評価装置をそのまま利用することができないという問題がある。

また、特許文献１，２，３では、チャックステージの載置面を検査して管理することについて何ら開示されていない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、チャックステージの載置面を容易に検査および管理することが可能な半導体評価装置およびチャックステージの検査方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による半導体評価装置は、半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置であって、評価時に半導体ウエハを載置するチャックステージと、板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有し、チャックステージの載置面の検査時において抵抗体が載置面に接触するようにチャックステージに載置される検査治具と、抵抗体のチャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して接触可能に配置されたプローブとを備える。

また、本発明によるチャックステージの検査方法は、半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置の、半導体ウエハを載置するチャックステージの載置面の検査を行うチャックステージの検査方法であって、（ａ）板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有する検査治具を、抵抗体が載置面に接触するようにチャックステージに載置する工程と、（ｂ）抵抗体のチャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して半導体評価装置のプローブを接触させて検査を行う工程とを備える。

本発明によると、半導体評価装置は、半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置であって、評価時に半導体ウエハを載置するチャックステージと、板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有し、チャックステージの載置面の検査時において抵抗体が載置面に接触するようにチャックステージに載置される検査治具と、抵抗体のチャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して接触可能に配置されたプローブとを備えるため、チャックステージの載置面を容易に検査および管理することが可能となる。

また、チャックステージの検査方法は、半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置の、半導体ウエハを載置するチャックステージの載置面の検査を行うチャックステージの検査方法であって、（ａ）板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有する検査治具を、抵抗体が載置面に接触するようにチャックステージに載置する工程と、（ｂ）抵抗体のチャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して半導体評価装置のプローブを接触させて検査を行う工程とを備えるため、チャックステージの載置面を容易に検査および管理することが可能となる。

本発明の実施の形態１による半導体評価装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による検査治具の一例を示す平面図である。 図２に示す検査治具の断面図である。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブを説明するための図である。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブを説明するための図である。 本発明の実施の形態１によるコンタクトプローブを説明するための図である。 本発明の実施の形態１による検査治具の他の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態１による検査治具の他の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１による検査治具の他の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態１による検査治具の他の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２による検査治具の一例を示す平面図である。 図１１に示す検査治具の断面図である。 本発明の実施の形態２による検査治具の他の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の一例を示す平面図である。 図１４に示す検査治具の断面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の他の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の他の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の他の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の他の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３による検査治具の他の一例を示す断面図である。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。

＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１による半導体評価装置の構成について説明する。

図１は、本実施の形態１による半導体評価装置１の構成の一例を示す図である。また、図２は、検査治具２の一例を示す平面図であり、図３は、図２のＡ１−Ａ２断面図である。

図１に示すように、半導体評価装置１は、半導体ウエハ（図示せず）に形成された複数の半導体装置の電気的特性を評価する前に検査治具２をチャックステージ６上に載置し、検査治具２の抵抗体５を介して、抵抗体５とチャックステージ６との接触抵抗の検査（以下、単に接触抵抗の検査という）を行うことによって、チャックステージ６の載置面の検査および管理する。なお、検査治具２を用いたチャックステージ６の載置面を検査する方法は、半導体装置の特性を評価する方法と同様である。

図２，３に示すように、検査治具２は、基体となる板状（薄板）の絶縁板３（絶縁材）に形成された複数の貫通孔４を有し、各貫通孔４には抵抗体５が嵌合（配置）されている。本実施の形態１では、検査治具２（すなわち、絶縁板３）の外周形状は円形としている。検査治具２の外周形状を、通常の半導体ウエハと同一の円形とすることによって、検査治具２をチャックステージ６に搬送するときに、従来のウエハ搬送機構１５を用いることができる。

また、検査治具２をチャックステージ６に載置したときにおける抵抗体５の位置は、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置の位置と同一である。

絶縁板３は、導電性を有しない、樹脂材のような絶縁材（例えば、ＰＰＳ樹脂などのエンジニアリングプラスチック）で作製される。絶縁板３は、樹脂材であるため、成型加工によって作製することが可能である。

貫通孔４は、絶縁板３と同時に形成してもよいが、ＰＰＳ樹脂のような機械加工が可能な硬さを有する材料であれば、絶縁板３の作製時に形成（加工）してもよい。なお、図２，３に示す貫通孔４は、四角柱形状となるように形成されている。

抵抗体５は、当該抵抗体５とチャックステージ６との接触抵抗を検査するために用いられる負荷であり、例えば銅ニッケル合金のような電気抵抗材料で作製される。なお、図２，３の例では、抵抗体５は、単一の材料で作製されている。また、平面視における抵抗体５の形状は、四角形状である。

通常、チャックステージ６は、半導体ウエハを載置する際に、当該半導体ウエハを吸着して固定することを想定している。半導体ウエハは、多少の撓みを有しているため、チャックステージ６に密着して固定される。一方、検査治具２は、樹脂材の薄板である絶縁板３に抵抗体５を配置することにより構成されているため、半導体ウエハのような撓みを有していない。従って、検査治具２をチャックステージ６に載置する際に、検査治具２とチャックステージ６との密着性を阻害する吸着漏れが検査治具２の外周部で生じる（チャックステージ６による吸着時に、検査治具２の外周部に存在する隙間から空気が流入する）可能性がある。

このような吸着漏れを防ぐために、本実施の形態１では、図３に示すような枠部１６を、検査治具２のチャックステージ６に載置する側の面の外周部分に設けている。枠部１６は、柔軟性を有する薄厚の素材であり、例えばテフロン（登録商標）からなるシールテープ材であることが望ましいが、これに限るものではない。なお、図３に示すように、検査治具２に枠部１６を設ける場合において、抵抗体５は、チャックステージ６に接触する側の面が、検査治具２のチャックステージ６に載置する側の面に対して凸状となるように設けてもよい。凸状とすることによって、抵抗体５とチャックステージ６とを確実に接触させることができる。また、凸状とすることによって、抵抗体５とチャックステージ６との間にわずかな空間が生じるが、枠部１６を設けているため吸着漏れを防ぐことができる。

なお、図２では、１つの検査治具２に３２個の抵抗体５を配置する場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、半導体装置の電気的特性を評価する際にチャックステージ６に載置される半導体ウエハに形成された半導体装置の個数および位置に応じて、抵抗体５の個数および位置を変えるようにしてもよい。

図３では、抵抗体５のチャックステージ６に接触する側の面が、検査治具２のチャックステージ６に載置する側の面に対して凸状となるように設ける場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、図３において、抵抗体５のチャックステージ６に接触する側の面が、検査治具２のチャックステージ６に載置する側の面に対して面一となるように設けるようにしてもよい（図４〜６参照）。このような場合であっても、検査治具２をチャックステージ６に載置したときの吸着漏れを防ぐことができる。

図１に示すように、抵抗体５とチャックステージ６との接触抵抗の検査を行う際、外部と接続するための一方の電極は、検査治具２に配置された抵抗体５の上面（チャックステージ６に接触する側の面とは反対側の面）と接触するコンタクトプローブ９となる。また、他方の電極は、抵抗体５の下面（チャックステージ６に接触する側の面）と接触するチャックステージ６の載置面となる。

プローブ基体７は、絶縁性基体８と、当該絶縁性基体８に取り付けられたコンタクトプローブ９および接続部１０とを有しており、移動アーム１４によって任意の方向に移動可能である。例えば、接触抵抗の検査時において、プローブ基体７は、移動アーム１４によってチャックステージ６側に移動する。

コンタクトプローブ９は、接触抵抗の検査時において、抵抗体５の上面と接触可能なように設けられている。また、コンタクトプローブ９は、接続部１０および信号線１３を介して評価部１２と電気的に接続されている。コンタクトプローブ９と接続部１０とは、例えばプローブ基体７上に設けられた金属板（図示せず）を介して接続されている。

なお、図１では、１つの移動アーム１４でプローブ基体７を支持する構成について示しているが、これに限るものではない。例えば、複数の移動アーム１４でプローブ基体７を支持する構成としてもよい。この場合、安定的にプローブ基体７を支持することができる。

チャックステージ６は、検査治具２または半導体ウエハを接触して固定する台座であり、固定手段として真空吸着の機能を有している。チャックステージ６の載置面には、吸着溝が設けられており、当該吸着溝の底面の一部に真空吸着のための吸着孔が設けられている。検査治具２または半導体ウエハは、真空吸着によってチャックステージ６の載置面に固定される。また、チャックステージ６は、接続部１１を有しており、チャックステージ６の載置面は、接続部１１および信号線１３を介して評価部１２と電気的に接続されている。

評価部１２は、抵抗体５とチャックステージ６との接触抵抗の検査を行い、チャックステージ６の載置面の検査および管理を行う。また、半導体ウエハに形成された半導体装置の電気的特性の評価を行う。

ウエハ搬送機構１５は、半導体装置の電気的特性を評価する際に、半導体ウエハをチャックステージ６に搬送する。また、ウエハ搬送機構１５は、接触抵抗の検査を行う際に、検査治具２をチャックステージ６に搬送する。

上記では、移動アーム１４によってプローブ基体７をチャックステージ６側に移動させる場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、移動アーム１４を固定した状態でチャックステージ６を移動させるようにしてもよく、移動アーム１４およびチャックステージ６の両方を移動させるようにしてもよい。

次に、コンタクトプローブ９について、図４〜６を用いて説明する。

図４〜６に示すように、コンタクトプローブ９は、先端部１８と、押し込み部１９と、基体設置部２０と、電気的接続部２１とを備えている。

先端部１８は、検査治具２の抵抗体５と機械的かつ電気的に接触するコンタクト部１７を有している。コンタクト部１７は、半導体装置の表面に形成された接続パッド（図示せず）とも機械的かつ電気的に接触することが可能である。

押し込み部１９は、内部に組み込まれたスプリング等のばね部材を介して、コンタクト部１７が抵抗体５と接触するときに摺動可能である。すなわち、押し込み部１９は、コンタクト部１７の方向（−Ｚ方向）に付勢されている。

基体設置部２０は、コンタクトプローブ９の基台として設けられ、絶縁性基体８と接続されている。電気的接続部２１は、外部への出力端として設けられている。

コンタクトプローブ９は、導電性を有し、例えば、銅、タングステン、レニウムタングステンなどの金属材料から構成されるが、これに限るものではない。特に、コンタクト部１７には、導電性や耐久性の向上等の観点から、他の部材、例えば金、パラジウム、タンタル、プラチナ等を被覆してもよい。

図４に示す初期状態において、コンタクトプローブ９を抵抗体５の方向（−Ｚ方向）に降下させると、図５に示すように、コンタクト部１７と抵抗体５とが接触する。その後、コンタクトプローブをさらに降下させると、図６に示すように、押し込み部１９がばね部材を介して基体設置部２０内に押し込まれるため、コンタクト部１７と抵抗体５との接触をより確実にする。

なお、コンタクトプローブ９は、大電流（例えば、５Ａ以上）を印加することを想定して、個々の抵抗体５（電気的特性の評価を行う場合は個々の半導体装置）に対して複数のコンタクトプローブ９が接触するように配置されている。

また、上記では、コンタクトプローブ９がＺ軸方向に摺動性を有するスプリング式である場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、コンタクトプローブ９は、カンチレバー式であってもよい。また、Ｚ軸方向に摺動性を有するコンタクトプローブ９の場合は、スプリング式に限らず、積層プローブやワイヤープローブ等であってもよい。

また、接続部１０および接続部１１は、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と接続部１１との距離が各コンタクトプローブ９のいずれを介しても略一致する位置に設けることが望ましい。具体的には、接続部１０および接続部１１は、コンタクトプローブ９を介して対向する位置に設けることが望ましい。

次に、半導体評価装置１の動作について説明する。

まず、ウエハ搬送機構１５によって検査治具２をチャックステージ６の載置面に載置する。次いで、チャックステージ６は、真空吸着によって検査治具２を固定する。次いで、コンタクトプローブ９と抵抗体５とを接触させて、所望の接触抵抗に関する検査を行う。検査の終了後、コンタクトプローブ９を抵抗体５から離間する。

その後、検査治具２をチャックステージ６から離間し、検査の結果、接触抵抗に異常がなければチャックステージ６の載置面に異常がないと判断し、検査治具２と電気的特性の評価を行う半導体ウエハとを交換して、半導体装置の電気的特性の評価を行う。一方、接触抵抗に異常があった場合は、異常の原因を調査する。そして、異常の原因を解消した後に、半導体装置の電気的特性の評価を行う。このとき、異常の原因がチャックステージ６に付着等した異物である場合は、エアブロー等によってチャックステージ６の載置面の清掃を行う。また、異常の原因がチャックステージ６の載置面に生じた傷（例えば、突起）である場合は、研磨等によってチャックステージ６の載置面の平坦化を行ってもよい。なお、チャックステージ６の載置面の復旧（修復）が困難である場合は、チャックステージ６自体の交換を行う。

すなわち、半導体評価装置１は、半導体ウエハを載置するチャックステージ６の載置面の検査を行うチャックステージの検査方法として、（ａ）抵抗体５を有する検査治具２を、抵抗体５がチャックステージ６の載置面に接触するようにチャックステージ６に載置する工程と、（ｂ）抵抗体５のチャックステージ６に接触する側の面とは反対側の面に対してコンタクトプローブ９を接触させて検査を行う工程とを備えている。

上記では、図２，３に示す検査治具２を用いて接触抵抗の検査を行う場合について説明したが、これに限るものではない。以下、検査治具２の他の例（変形例１〜４）について説明する。

＜変形例１＞
図７は、変形例１による検査治具２を示す平面図である。

図７に示すように、変形例１では、平面視における抵抗体５の形状が円形であることを特徴としている。なお、図７に示す貫通孔４は、円柱形状となるように形成されている。このような構成とすることによって、筒状（線状）の電気抵抗材料をカットするだけで、容易に抵抗体５を作製することができる。

＜変形例２＞
図８は、変形例２による検査治具２を示しており、図２のＡ１−Ａ２に対応する断面図である。

図８に示すように、変形例２では、貫通孔４を、チャックステージ６に載置する側の開口部の面積よりも、チャックステージ６に載置する側とは反対側の開口部の面積の方を大きくしてその断面をテーパー形状にすることを特徴としている。なお、平面視における抵抗体５の形状は、四角形状であってもよく（図２参照）、円形状であってもよい（図７参照）。このような構成とすることによって、抵抗体５が貫通孔４から抜けることを防止することができる。

＜変形例３＞
図９は、変形例３による検査治具２を示す平面図である。

上記の図２または図７では、検査治具２をチャックステージ６に載置したときにおける抵抗体５の位置が、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置の位置と同一である場合について説明した。本変形例３では、図９に示すように、検査治具２をチャックステージ６に載置したときにおける抵抗体５の位置が、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置の位置と同一でないことを特徴としている。その他の構成は、図７（変形例１）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

例えば、図７に示す検査治具２を用いて接触抵抗を検査する場合において、異物が抵抗体５の直下に存在せず、その近傍に存在する場合は、接触抵抗に異常が生じる。しかし、異物の大きさや位置によっては、異物を検出することができない場合がある。このような場合において、図９に示す位置（すなわち、例えば図７の抵抗体５が配置されていない位置）に抵抗体５が配置される検査治具２を用いて接触抵抗を検査すれば、図７に示す検査治具２では検査できない箇所の接触抵抗を精度良く検査することができるため、図７に示す検査治具２では検出できない異物を検出することが可能となる。また、図７に示す検査治具２と、図９に示す検査治具２との両方を用いて接触抵抗を検査すれば、チャックステージ６の載置面における半導体装置と接触する面の全てについて、容易に接触抵抗の検査および管理を行うことができる。

＜変形例４＞
図１０は、変形例４による検査治具２を示しており、図２のＡ１−Ａ２に対応する断面図である。

上記の図３では、抵抗体５が単一の材料からなる場合について説明した。本変形例４では、抵抗体５が複数（図１０の例では３つ）の材料からなることを特徴としている。その他の構成は、図３と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１０に示すように、抵抗体５は、電気抵抗部２２と、めっき部２３と、接続部２４とを有している。なお、電気抵抗部２２は、図３に示す抵抗体５と同一の材料からなるため、ここでは説明を省略する。

めっき部２３は、チャックステージ６との接触面側に設けられている。抵抗体５が、微小かつ抵抗体５よりも硬度が高い異物と接触した場合において、当該異物が抵抗体５にめり込むことによって、接触抵抗に異常が生じないことがある。このような状況を回避するために、抵抗体５のチャックステージ６と接触する側の面に、めっき部２３を設けて硬度の向上を図っている。なお、めっき部２３としては、例えばニッケル−りん膜が挙げられるが、これに限るものではない。また、めっき部２３は、抵抗体５を貫通孔４に配置（嵌合）する前後において、スパッタリング法等で形成するようにしてもよい。

接続部２４は、コンタクトプローブ９との接触面側に設けられている。例えば図３において、抵抗体５にコンタクトプローブ９を直接接触させると、抵抗体５に傷や磨耗が生じ、それが要因となって接触抵抗が悪化することがある。このような状況を回避するために、抵抗体５のコンタクトプローブ９と接触する側の面に、接続部２４として導電性を有する緩和層を設けている。なお、接続部２４としては、例えばアルミニウムが挙げられるが、これに限るものではない。また、接続部２４は、抵抗体５を貫通孔４に配置（嵌合）する前後において、スパッタリング法等で形成するようにしてもよい。

上記より、めっき部２３を設けることによって、抵抗体５のチャックステージ６と接触する側の面の硬度を向上させることができる。また、接続部２４を設けることによって、コンタクトプローブ９が接触することによる接触抵抗の悪化を防ぐことができる。

以上のことから、本実施の形態１によれば、チャックステージ６の載置面を容易に検査および管理することが可能となる。また、検査治具２の外周形状が半導体ウエハの形状と同じであるため、従来のチャックステージおよびウエハ搬送機構を備える半導体評価装置をそのまま利用することができ、低コスト化に寄与することができる。また、チャックステージ６の載置面を検査および管理することによって、電気的特性の評価を行う半導体ウエハの破損を防ぐことができる。

＜実施の形態２＞
図１１は、本発明の実施の形態２による検査治具２５（検査用半導体装置）の一例を示す平面図であり、図１２は、図１１のＢ１−Ｂ２断面図である。なお、本実施の形態２による半導体評価装置の構成および動作は、実施の形態１（図１参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１１，１２に示すように、検査治具２５は、複数の貫通孔２７を有するガラス基板２６と、ガラス基板２６の一方面側に接合された半導体基板２９と、貫通孔２７内において半導体基板２９上に形成された抵抗体２８とを備えている。検査治具２５の外周形状は、通常の半導体ウエハと同一の円形である。従って、検査治具２５をチャックステージ６に搬送するときに、従来のウエハ搬送機構１５を用いることができる。

チャックステージ６の載置面の検査時において、検査治具２５は、半導体基板２９がチャックステージ６の載置面に接触するように、チャックステージ６に載置される。このとき、抵抗体２８の位置は、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置と同一である。

ガラス基板２６の貫通孔２７は、サンドブラスト、レーザ加工、またはドリル等の機械加工、あるいはケミカルエッチングによって加工されるが、これらに限るものではない。なお、図１１，１２に示す貫通孔２７は、四角柱形状となるように形成されている。

抵抗体２８は、半導体基板２９とチャックステージ６との接触抵抗を検査するために用いられる負荷であり、例えば銅ニッケル合金のような電気抵抗材料で作製される。抵抗体２８は、例えばメタルマスクを介して、貫通孔２７内の半導体基板２９に接するようにスパッタリング法等で形成される。なお、抵抗体２８は、貫通孔２７内における底部（半導体基板２９側）に形成されてもよく、貫通孔２７を充填するように形成されてもよい。なお、図１１，１２の例では、抵抗体２８は、単一の材料で作製されている。また、平面視における抵抗体２８の形状は、四角形状である。

半導体基板２９は、半導体装置が形成された半導体ウエハと同様に導電性を有し、例えば３００μｍ程度の厚さであるがこれに限るものではない。半導体基板２９は、ガラス基板２６に接合（例えば、陽極接合）されている。また、個々の抵抗体２８同士が電気的に干渉しないように、半導体基板２９は、ガラス基板２６に接合された後、各貫通孔２７の位置に対応して配置するようにエッチング等によって分離される。

なお、図１１では、１つの検査治具２５に３２個の抵抗体２８を配置する場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、半導体装置の電気的特性を評価する際にチャックステージ６に載置される半導体ウエハに形成された半導体装置の個数および位置に応じて、抵抗体２８の個数および位置を変えるようにしてもよい。

図１２では、抵抗体２８が貫通孔２７内に形成されている場合について示しているが、これに限るものではない。例えば、抵抗体２８は、半導体基板２９のチャックステージ６の載置面と接触する側（半導体基板２９の貫通孔２７とは反対側）の面上に形成してもよい（図示せず）。ただし、抵抗体２８を形成する際におけるメタルマスクの位置合わせの容易さ（隣接する貫通孔２７の間隔の方が、隣接する半導体基板２９の間隔よりも広い）という観点から、抵抗体２８は貫通孔２７内に形成することが望ましい。

上記では、図１１，１２に示す検査治具２５を用いる場合について説明したが、これに限るものではない。以下、検査治具２５の他の例（変形例１〜３）について説明する。

＜変形例１＞
変形例１では、貫通孔２７の形状が円柱形状であることを特徴としている。貫通孔２７は、作製容易の観点（例えば、機械加工によって容易に形成することができる）から円柱形状としてもよい。この場合、平面視における抵抗体２８の形状は円形となる（例えば、図７参照）。

＜変形例２＞
上記の図１１または変形例１では、検査治具２５をチャックステージ６に載置したときにおける抵抗体２８の位置が、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置の位置と同一である場合について説明した。本変形例２では、検査治具２５をチャックステージ６に載置したときにおける抵抗体２８の位置が、電気的特性の評価時に半導体ウエハをチャックステージ６に載置したときにおける半導体装置の位置と同一でないことを特徴としている（例えば、図９参照）。その他の構成は、変形例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

例えば、変形例１による検査治具２５を用いて接触抵抗を検査する場合において、異物が半導体基板２９の直下に存在しないときは異物を検出することができない場合がある。このような場合において、例えば変形例１の半導体基板２９が配置されていない位置に半導体基板２９が配置される検査治具２５を用いて接触抵抗を検査すれば、変形例１による検査治具２５では検査できない箇所の接触抵抗を精度良く検査することができるため、変形例１による検査治具２５では検出できない異物を検出することが可能となる。また、変形例１による検査治具２５と、本変形例２による検査治具２５との両方を用いて接触抵抗を検査すれば、チャックステージ６の載置面における半導体装置と接触する面の全てについて、容易に接触抵抗の検査および管理を行うことができる。

＜変形例３＞
図１３は、変形例３による検査治具２５を示しており、図１１のＢ１−Ｂ２に対応する断面図である。

上記の図１２では、抵抗体２８が単一の材料からなる場合について説明した。本変形例３では、抵抗体２８が複数（図１３の例では２つ）の材料からなることを特徴としている。その他の構成は、図１２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１３に示すように、抵抗体２８は、電気抵抗部３０と、接続部３１とを有している。なお、電気抵抗部３０は、図１２に示す抵抗体２８と同一の材料からなるため、ここでは説明を省略する。

接続部３１は、コンタクトプローブ９との接触面側に設けられている。例えば図１２において、抵抗体２８にコンタクトプローブ９を直接接触させると、抵抗体２８に傷や磨耗が生じ、それが要因となって接触抵抗が悪化することがある。このような状況を回避するために、抵抗体２８のコンタクトプローブ９と接触する側の面（すなわち、半導体基板２９とは反対側の面）に、接続部３１として導電性を有する緩和層を設けている。なお、接続部３１としては、例えばアルミニウムが挙げられるが、これに限るものではない。また、接続部３１は、スパッタリング法等で形成するようにしてもよい。

上記より、接続部３１を設けることによって、コンタクトプローブ９が接触することによる接触抵抗の悪化を防ぐことができる。

以上のことから、本実施の形態２によれば、チャックステージ６の載置面を容易に検査および管理することが可能となる。また、検査治具２５の外周形状が半導体ウエハの形状と同じであるため、従来のチャックステージおよびウエハ搬送機構を備える半導体評価装置をそのまま利用することができ、低コスト化に寄与することができる。また、チャックステージ６の載置面を検査および管理することによって、電気的特性の評価を行う半導体ウエハの破損を防ぐことができる。

＜実施の形態３＞
図１４は、本発明の実施の形態３による検査治具３２（検査用半導体装置）の一例を示す平面図であり、図１５は、図１４のＣ１−Ｃ２断面図である。なお、本実施の形態３による半導体評価装置の構成および動作は、実施の形態１（図１参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１４，１５に示すように、検査治具３２は、シリコンウエハ３３（検査用半導体ウエハ）と、シリコンウエハ３３の一方面上に離間して設けられた複数の抵抗体３４とを備えている。検査治具３２の外周形状は、通常の半導体ウエハと同一の円形である。従って、検査治具３２をチャックステージ６に搬送するときに、従来のウエハ搬送機構１５を用いることができる。

チャックステージ６の載置面の検査時において、検査治具３２は、シリコンウエハ３３がチャックステージ６の載置面に接触するように、チャックステージ６に載置される。

抵抗体３４は、シリコンウエハ３３とチャックステージ６との接触抵抗を検査するために用いられる負荷であり、例えば銅ニッケル合金のような電気抵抗材料で作製される。また、個々の抵抗体３４は、互いに電気的に干渉しないように、例えばメタルマスクを介してスパッタリング法等で形成してもよく、パターニングしたレジストを介してスパッタリング法等で形成し、リフトオフによって形成してもよい。なお、図１４，１５の例では、抵抗体３４は、単一の材料で作製されている。また、平面視における抵抗体３４の形状は、四角形状である。

シリコンウエハ３３は、半導体装置が形成された半導体ウエハと同様に導電性を有するウエハであり、例えば３００μｍ程度の厚さであるがこれに限るものではない。

なお、図１４では、１つの検査治具３２に３２個の抵抗体３４を配置する場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、チャックステージ６の載置面における異物位置の検出精度および検査時間の制限等に応じて、抵抗体３４の個数、大きさ、および位置を変えるようにしてもよい。

上記では、図１４，１５に示す検査治具３２を用いる場合について説明したが、これに限るものではない。以下、検査治具３２の他の例（変形例１〜４）について説明する。

＜変形例１＞
図１６は、変形例１による検査治具３２を示す平面図である。

図１６に示すように、変形例１では、平面視における抵抗体３４の形状が円形であることを特徴としている。角部を有する形状（例えば、四角形状）の抵抗体３４をリフトオフによって形成すると、形成後の抵抗体３４の角部またはその近傍に蒸着した膜の一部が残留する場合がある。従って、作製容易の観点から、円形の抵抗体３４をリフトオフによって形成するようにしてもよい。

＜変形例２＞
図１７は、変形例２による検査治具３２を示しており、図１４のＣ１−Ｃ２に対応する断面図である。

図１７に示すように、変形例２では、検査治具３２をチャックステージ６に載置する際に、各抵抗体３４がチャックステージ６の載置面に接触するようにチャックステージ６に載置することを特徴としている。すなわち、図１５に示す検査治具３２の上下を反対にしてチャックステージ６に載置する。チャックステージ６の載置面の検査時において、プローブ９は、シリコンウエハ３３に接触する。

図１５に示すように、シリコンウエハ３３とチャックステージ６の載置面とが接触する場合は、チャックステージ６の載置面に存在する異物の位置に依らずに接触抵抗の変化を検出することが可能である。しかし、シリコンウエハ３３は、露出した状態でチャックステージ６の載置面に接触しているため、チャックステージ６の載置面に異物が存在する場合は当該異物が要因となって割れ等の破損が生じやすい。

一方、図１７に示すように、抵抗体３４とチャックステージ６の載置面とが接触する場合は、シリコンウエハ３３がチャックステージ６の載置面に直接接触しないため、シリコンウエハ３３の割れ等の破損を防ぐことができる。また、いずれの抵抗体３４の下面（チャックステージ６の載置面における抵抗体３４が接触している箇所）が異常であるかの判断が容易であり、異物等の位置の特定が容易である。しかし、抵抗体３４とチャックステージ６の載置面とが接触していない箇所の異物が検出されにくいという問題がある。

図１８は、検査治具３２の他の一例を示す平面図であり、図１７に示す抵抗体３４の位置を変更した場合を示している。なお、図１８では、抵抗体３４の平面視の形状が円形である場合を示している。

上記の通り、抵抗体３４とチャックステージ６の載置面とが接触する場合において、抵抗体３４とチャックステージ６の載置面とが接触している箇所に異物がないと、当該異物を検出することができない場合がある。このような場合において、図１８に示す位置に抵抗体３４が配置される検査治具３２を用いて接触抵抗を検査すれば、図１７に示す検査治具３２では検査できない箇所の接触抵抗を精度良く検査することができるため、図１７に示す検査治具３２では検出できない異物を検出することが可能となる。また、図１７に示す検査治具３２と、図１８に示す検査治具３２との両方を用いて接触抵抗を検査すれば、チャックステージ６の載置面における半導体装置と接触する面の全てについて、容易に接触抵抗の検査および管理を行うことができる。

＜変形例３＞
図１９は、変形例３による検査治具３２を示しており、図１４のＣ１−Ｃ２に対応する断面図である。

上記の図１５では、抵抗体３４が単一の材料からなる場合について説明した。本変形例３では、抵抗体３４が複数（図１９の例では２つ）の材料からなることを特徴としている。その他の構成は、図１５と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１９に示すように、抵抗体３４は、電気抵抗部３５と、接続部３６とを有している。なお、電気抵抗部３５は、図１５に示す抵抗体３４と同一の材料からなるため、ここでは説明を省略する。

接続部３６は、コンタクトプローブ９との接触面側に設けられている。例えば図１５において、抵抗体３４にコンタクトプローブ９を直接接触させると、抵抗体３４に傷や磨耗が生じ、それが要因となって接触抵抗が悪化することがある。このような状況を回避するために、抵抗体３４のコンタクトプローブ９と接触する側の面（すなわち、シリコンウエハ３３とは反対側の面）に、接続部３６として導電性を有する緩和層を設けている。なお、接続部３６としては、例えばアルミニウムが挙げられるが、これに限るものではない。また、接続部３６は、スパッタリング法等で形成するようにしてもよい。

なお、図１７に示す検査治具３２であっても、図２０に示すように、シリコンウエハ３３のコンタクトプローブ９と接触する側の面（すなわち、抵抗体３４とは反対側の面）に接続部３６を形成すれば、上記（図１９）と同様の効果が得られる。

上記より、接続部３６を設けることによって、コンタクトプローブ９が接触することによる接触抵抗の悪化を防ぐことができる。

以上のことから、本実施の形態３によれば、チャックステージ６の載置面を容易に検査および管理することが可能となる。また、検査治具３２の外周形状が半導体ウエハの形状と同じであるため、従来のチャックステージおよびウエハ搬送機構を備える半導体評価装置をそのまま利用することができ、低コスト化に寄与することができる。また、チャックステージ６の載置面を検査および管理することによって、電気的特性の評価を行う半導体ウエハの破損を防ぐことができる。

実施の形態１〜３では、チャックステージ６の載置面を検査および管理する場合を想定して説明したが、これに限るものではない。例えば、半導体ウエハに形成された半導体装置の導通チェック、あるいは導電性を有する検査面（例えば、金属台座）の凹凸チェックまたはうねり検知などにも利用可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 半導体評価装置、２ 検査治具、３ 絶縁板、４ 貫通孔、５ 抵抗体、６ チャックステージ、７ プローブ基体、８ 絶縁性基体、９ コンタクトプローブ、１０ 接続部、１１ 接続部、１２ 評価部、１３ 信号線、１４ 移動アーム、１５ ウエハ搬送機構、１６ 枠部、１７ コンタクト部、１８ 先端部、１９ 押し込み部、２０ 基体設置部、２１ 電気的接続部、２２ 電気抵抗部、２３ めっき部、２４ 接続部、２５ 検査治具、２６ ガラス基板、２７ 貫通孔、２８ 抵抗体、２９ 半導体基板、３０ 電気抵抗部、３１ 接続部、３２ 検査治具、３３ シリコンウエハ、３４ 抵抗体、３５ 電気抵抗部、３６ 接続部。

Claims (28)

1. 半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置であって、
   前記評価時に前記半導体ウエハを載置するチャックステージと、
   板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有し、前記チャックステージの載置面の検査時において前記抵抗体が前記載置面に接触するように前記チャックステージに載置される検査治具と、
   前記抵抗体の前記チャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して接触可能に配置されたプローブと、
   を備える、半導体評価装置。
2. 前記検査治具の外周形状は、円形であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体評価装置。
3. 前記検査治具を前記チャックステージに載置したときにおける前記抵抗体の位置は、前記評価時に前記半導体ウエハを前記チャックステージに載置したときにおける前記半導体装置の位置と同一であることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体評価装置。
4. 前記検査治具を前記チャックステージに載置したときにおける前記抵抗体の位置は、前記評価時に前記半導体ウエハを前記チャックステージに載置したときにおける前記半導体装置の位置と同一でないことを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体評価装置。
5. 前記検査治具は、前記チャックステージに載置する側の面の外周部分に枠部をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
6. 前記枠部は、柔軟性を有しかつ薄厚であることを特徴とする、請求項５に記載の半導体評価装置。
7. 前記抵抗体の前記チャックステージに接触する側の面は、前記検査治具の前記チャックステージに載置する側の面に対して凸状となるように設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
8. 前記抵抗体の前記チャックステージに接触する側の面は、前記検査治具の前記チャックステージに載置する側の面と面一となるように設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
9. 前記抵抗体は、単一の材料からなることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
10. 前記抵抗体は、複数の材料からなることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
11. 前記抵抗体は、銅ニッケル合金を含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載の半導体評価装置。
12. 前記抵抗体は、前記チャックステージに接触する側の面にニッケル−りん膜を有することを特徴とする、請求項１０に記載の半導体評価装置。
13. 前記貫通孔は、四角柱形状であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
14. 前記貫通孔は、前記チャックステージに載置する側の開口部の面積よりも、前記チャックステージに載置する側とは反対側の開口部の面積の方が大きいテーパー形状であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
15. 前記貫通孔は、円柱形状であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
16. 平面視における前記抵抗体の形状は、四角形状であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
17. 平面視における前記抵抗体の形状は、円形状であることを特徴とする、請求項１から１２、１４、または１５のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
18. 請求項１に記載の半導体評価装置であって、前記検査治具に代えて検査用半導体装置を備え、
    前記検査用半導体装置は、
    複数の貫通孔を有するガラス基板と、
    前記ガラス基板の一方面側に接合された半導体基板と、
    前記貫通孔内において前記半導体基板上に形成された抵抗体と、
    を備え、
    前記半導体基板は、各前記貫通孔に対応して配置されるように分離して設けられていることを特徴とする、半導体評価装置。
19. 前記抵抗体は、前記半導体基板とは反対側の面に導電性の緩和層を有することを特徴とする、請求項１８に記載の半導体評価装置。
20. 請求項１に記載の半導体評価装置であって、前記検査治具に代えて検査用半導体装置を備え、
    前記検査用半導体装置は、
    検査用半導体ウエハと、
    前記検査用半導体ウエハの一方面上に離間して設けられた複数の抵抗体と、
    を備える、半導体評価装置。
21. 前記抵抗体は、前記検査用半導体ウエハとは反対側の面に導電性の緩和層を有することを特徴とする、請求項２０に記載の半導体評価装置。
22. 前記検査用半導体ウエハは、前記抵抗体とは反対側の面に導電性の緩和層を有することを特徴とする、請求項２０に記載の半導体評価装置。
23. 前記抵抗体は、銅ニッケル合金を含むことを特徴とする、請求項１８から２２のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
24. 前記検査用半導体装置を前記チャックステージに載置したときにおける前記抵抗体の位置は、前記評価時に前記半導体ウエハを前記チャックステージに載置したときにおける前記半導体装置の位置と同一であることを特徴とする、請求項１８から２３のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
25. 前記検査用半導体装置を前記チャックステージに載置したときにおける前記抵抗体の位置は、前記評価時に前記半導体ウエハを前記チャックステージに載置したときにおける前記半導体装置の位置と同一でないことを特徴とする、請求項１８から２３のいずれか１項に記載の半導体評価装置。
26. 半導体ウエハに形成された複数の半導体装置の特性を評価する半導体評価装置の、前記半導体ウエハを載置するチャックステージの載置面の検査を行うチャックステージの検査方法であって、
    （ａ）板状の絶縁材からなり、かつ当該絶縁材の複数の貫通孔の各々に嵌合された抵抗体を有する検査治具を、前記抵抗体が前記載置面に接触するように前記チャックステージに載置する工程と、
    （ｂ）前記抵抗体の前記チャックステージに接触する側の面とは反対側の面に対して前記半導体評価装置のプローブを接触させて前記検査を行う工程と、
    を備える、チャックステージの検査方法。
27. 前記検査治具の外周形状は、円形であることを特徴とする、請求項２６に記載のチャックステージの検査方法。
28. 前記工程（ａ）において、
    前記検査治具を前記チャックステージに載置したときにおける前記抵抗体の位置は、前記評価時に前記半導体ウエハを前記チャックステージに載置したときにおける前記半導体装置の位置と同一であることを特徴とする、請求項２６または２７に記載のチャックステージの検査方法。

Images