JPH0629362A - 半導体ウエハの耐衝撃性評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】半導体ウエハに潜在しているクラックを予め発
見し、良品のみを選別、出荷できるようにすることを目
的とする。 【構成】鋼球８の振り子式に振り子用糸７で吊るし、そ
の鋼球８を所定の角度に持ち上げ、支持するクラッシャ
ーＡと、その鋼球８が前記所定の角度から下ろされ、最
加速される位置で、その鋼球８がその接線と垂直状態で
打撃されるように半導体ウエハ３０を固定するウエハホ
ルダーＢとから構成されたもの。 【効果】目視では発見できない潜在するクラックを出荷
前に予め発見でき、不良品の出荷を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの割れ
強度の仕様規格を定めたり、その定められた仕様規格の
基に、工場出荷に当たって或る半導体ウエハの割れ強度
を検査など評価できる半導体ウエハの耐衝撃性評価装置
に関するものである。なお、この明細書で用いる「評
価」とは、前記のように各種半導体ウエハの割れ強度の
データを収集することやその半導体ウエハの出荷に当た
って耐衝撃性を検査することも含めて総称する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の耐衝撃性検査については、半導
体素子の単体状態での出荷保証として行われているが、
半導体ウエハの状態では、これまで行われていないのが
実情である。これは、通常、同一メーカーで半導体ウエ
ハの製造工程と半導体装置の組立工程との一貫生産が一
般的であるために、両工程における半導体ウエハ（半製
品）の割れ強度などの品質をそれほど厳重に評価する必
要性がなかったことに起因するものと思われる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかし、最近、半導体メーカーは外資系半
導体メーカーなどから半製品の状態である半導体ウエハ
の形で生産委託を受け、供給しなければならない事態に
至っている。このような状況下では、半導体メーカーと
しては、単に目視に頼っているような半導体ウエハの評
価方法では厳しい仕様規格に合わせることができない。
目視評価では半導体ウエハの欠けや表面に現れているク
ラックなどは検出することができるが、半導体ウエハに
内在している目に見えないクラックの場合には、目視評
価では到底検出することができない。この発明はこのよ
うな問題点を解決することを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】従って、この発明では、
鋼球を振り子式に支持し、その鋼球を所定の振り上げ角
度に持ち上げ、一方、前記鋼球が最下位に振り下ろされ
る位置に、正面に前記鋼球は通過できる空間が開けられ
た内部が見えるカバーと背面に重りが取り付けられ、そ
して両者間で半導体ウエハを保持するウエハホルダーを
配置して、このウエハホルダーに半導体ウエハを保持さ
せ、前記鋼球の振り子運動の接線と前記半導体ウエハの
面とがほぼ直角またはそれ以上になるように、前記鋼球
でその半導体ウエハを打撃するように構成した。

【０００５】

【作用】従って、半導体ウエハに目に見えないクラック
が潜在していても、外部から衝撃を積極的に与えること
により、前記潜在している欠陥も顕在化でき、従って、
そのような半導体ウエハを不良品として確実に検出する
ことができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の半導体ウエハの耐衝撃性評
価装置の実施例を図１乃至図４を用いて説明する。図１
は半導体ウエハの耐衝撃性評価装置の正面図であり、図
２はその半導体ウエハの耐衝撃性評価装置の構成要素の
１つであるクラッシャーの上面図であり、図３はそのク
ラッシャーの側面図であり、図４はその半導体ウエハの
耐衝撃性評価装置の構成要素の１つであるウエハホルダ
ーの側面図である。

【０００７】先ず、図を用いて、この発明の半導体ウエ
ハの耐衝撃性評価装置（以下、単に「評価装置」と記
す）の構成を説明する。図１において、符号１は全体と
して、この発明の評価装置を指す。この評価装置１はク
ラッシャーＡとウエハホルダーＢとから構成されてい
る。

【０００８】クラッシャーＡは水平状態に置かれた支柱
台２と、この支柱台２に垂直状態で支柱３が立てれてお
り、この支柱３の上端部にはカートリッジ４を介して水
平杆５が取り付けられている。この水平杆５は前記カー
トリッジ４を介して上下位置を調整でき、かつそのカー
トリッジ４で水平状態に支持される。また、この水平杆
５の先端部にはカートリッジ６を介して振り子用糸７の
下端部に鋼球８が吊り下げられている。この鋼球８の位
置は調整ネジ９で前記カートリッジ６を左右上下に微調
整できるように構成されている。

【０００９】前記両カートリッジ４及び６間の水平杆５
には、これも左右の水平位置の微調整が調整ネジ１０で
行うことができるカートリッジ１１を介してＬ型の角度
設定棒１２と分度器１３とからなる角度設定装置１４が
取り付けられている。そして更に、この角度設定棒１２
の先端部にはガイド１５が形成されていて、前記カート
リッジ６から吊り下げられた鋼球８の振り子用糸７を案
内、規制する。また更に、このガイド１５には発光ダイ
オードのような発光素子１６が埋設されていて、その電
源は支柱台２に導出された電源コード１７から供給され
るように構成されている。

【００１０】次に、図４も併せて用いながら、ウエハホ
ルダーＢについて説明する。このウエハホルダーＢはほ
ぼ中央で分かれ、下容器である本体２０と、上容器でも
あり前記本体２０と一体の容器になる蓋２１と、前記本
体２０から前記蓋２１の方にまで突出し、前記本体２０
及び蓋２１の背面板２２の内面全体に密着するように配
置した或る厚さと重量を備えたホルダー重り２３と、こ
のホルダー重り２３の周縁部から本体２０の中央部に延
長している支持板２４で支持されたウエハ固定板２５
と、このウエハ固定板２５に半導体ウエハ３０を固定す
る複数の固定金具２６とから構成されている。従って、
前記ウエハ固定板２５に半導体ウエハ３０を固定した場
合に、その半導体ウエハ３０と前記ホルダー重り２３と
の間に空間３１が形成されるようになっている。前記ホ
ルダー重り２３は、後述するように、鋼球８で半導体ウ
エハ３０を打撃した場合に、その衝撃でウエハホルダー
Ｂを、従って、半導体ウエハ３０の面を後退させない役
割をしている。

【００１１】更に、前記ウエハホルダーＢの前記本体２
０と蓋２１との前面板２７は、例えば、ガラスやプラス
チック製の透明板で構成されており、そして、図１に示
したように、丁度半導体ウエハ３０の中央部に相当する
部分に角型の窓２８とその上縁から上方に振り子用糸７
が通過できる幅のスリット２９とが形成されている。前
面板２７を透明板で構成したのは、後述する耐衝撃性評
価で内部の半導体ウエハ３０が破損したか否かの状態を
外部から確認できるようにするためである。

【００１２】次に、このような構成の評価装置１で半導
体ウエハ３０の良否を評価する方法を説明する。先ず、
ウエハホルダーＢの前記ウエハ固定板２５に半導体ウエ
ハ３０を、その裏面を前面板２７側にして、複数の、図
の例では４個の固定金具２６でしっかりと固定する。そ
して、水平杆５及びカートリッジ６を調整ネジ９など
で、前記振り子用糸７を前記ウエハホルダーＢの前面板
２７に形成したスリット２９を通過できるように、そし
て前記鋼球８が前記窓２８の中央部を通過して半導体ウ
エハ３０の中央部に当接するように調節する。

【００１３】そして、半導体ウエハ３０の種類や厚さ、
主に厚さに応じて、角度設定棒１２の角度を分度器１３
を用いて設定する。この設定角度は、この評価装置１を
用い、予めその半導体ウエハ３０の良品の半導体ウエハ
を用いて、数回、或いは十数回鋼球８を当て、その鋼球
８のその半導体ウエハ３０からの跳ね返り角度などのデ
ータを基に設定されるものである。

【００１４】その設定角度に角度設定棒１２を固定する
と、図３に示したように、鋼球８をを引っ張り、その振
り子用糸７が前記ガイド１５に丁度接する位置であるＡ
点まで持ち上げる。振り子用糸７がガイド１５に接する
と、そのガイド１５に内蔵してある前記発光素子１６が
発光して、その発光を認知して鋼球８が所定の角度に持
ち上げられたことを確認することができる。従って、発
光素子１６が発光すると、鋼球８をＡ点より上に持ち上
げないようにするとが肝要である。それは、その角度よ
り持ち上げると、鋼球８の位置エネルギーが変わるから
である。

【００１５】このように鋼球８の位置が設定されると、
その位置で鋼球８を放す。放された鋼球８は、前記ウエ
ハホルダーＢの前面板２７の窓２８を通過し、振り子用
糸７も前記ウエハホルダーＢのスリット２９を通過し
て、半導体ウエハ３０の中央部に衝突する。

【００１６】次に、半導体ウエハ３０に衝突し、跳ね返
った鋼球８の角度を前記分度器１３で確認する。そして
また、鋼球８を発光素子１６が発光するところの前記設
定角度まで持ち上げ、鋼球８を放す。このような動作を
予め定めた条件の基に繰り返して行い、半導体ウエハ３
０の良否を評価する。

【００１７】その半導体ウエハ３０にクラックが潜在し
いる場合には、その半導体ウエハ３０に数回鋼球８を当
てている内に、その半導体ウエハ３０が割れるか、その
半導体ウエハ３０からの鋼球８の反発力が少なく、前記
跳ね返り角度が小さくなり、そのような事象からその半
導体ウエハ３０が不良品であると判別することができ
る。従って、その半導体ウエハ３０が良品である場合に
は、前記予め定められた条件下では、前記のような割れ
や反発力の低下が見られないので、その半導体ウエハ３
０を良品として判別することができる。前述のように、
前記設定条件は、半導体ウエハ３０の厚さや直径などに
よってことなるので、鋼球８の重さや大きさ、或いは振
り子用糸７の長さや設定角度などを半導体ウエハ３０の
種類に応じて取り替える。

【００１８】また、この評価装置１では、鋼球８の設定
角度と振り子用糸７の長さを所定の値に設定しておき、
前記半導体ウエハ３０からの鋼球８の衝突後の跳ね返り
角度を分度器１３を用いて測定、記録しておき、また、
半導体ウエハ３０を打撃する前後の鋼球８の速度を前記
角度を用いて算出すると、打撃中の衝撃エネルギーの可
変成分ΔＵを〔数１〕から求めることができるので、そ
れを打撃回数と照らし合わせて、その半導体ウエハ３０
の耐衝撃性を知ることもできる。

【００１９】

【数１】ΔＵ＝１／２ｍＶａ² −１／２ｍＶｂ² 但し、Ｖａ：衝突直前の鋼球８の速度（ｍ／ｓ） Ｖｂ：衝突直後の鋼球８の速度（ｍ／ｓ） ｍ ：鋼球８の質量

【００２０】前記角度設定装置１４による鋼球８の角度
設定は、角度設定棒１２に内蔵した発光素子１６が発光
することにより設定したが、この方法は発光素子１６が
発光した時点で鋼球８の持ち上げを停止することが必要
で、誤って必要以上に持ち上げると、鋼球８の位置エネ
ルギーが狂うことになる。

【００２１】従って、この狂いを防止するために、前記
角度設定棒１２の角度規定棒１２ａの長さを、前記振り
子用糸７とほぼ等しい長さにし、その先端部にフックを
設けて、このフックに鋼球８を掛けるように構成する
と、分度器１３で角度規定棒１２ａの角度を設定するだ
けで、毎度鋼球８を所定の位置に置くことができるの
で、前記のような位置エネルギーの狂いが生じるような
ことがない。

【００２２】また、鋼球８が振り下ろされて最下位Ｅま
たはその位置よりやや通過した位置の時の鋼球８の加速
度、つまり衝撃エネルギーは最高にあるので、これらの
位置で鋼球８が半導体ウエハ３０の中央部を打撃するよ
うに構成することが望ましい。

【００２３】半導体ウエハ３０が前記の耐衝撃性評価で
破損した場合は、前記蓋２１を外し、本体２０の底に溜
まった半導体ウエハ３０の破片やウエハ固定板２５に存
在する破片を片付ける。そして、次の評価資料である半
導体ウエハ３０をウエハ固定板２５に固定して評価を続
ける。この耐衝撃性評価は出荷しようとする半導体ウエ
ハ全数について行うものである。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、潜在するクラックなどの欠陥を持つ半導体ウエハの
出荷を防止することができ、顧客からのクレームをなく
すことができる。

【００２５】また、このような耐衝撃性評価を行うに先
立ち、評価基準を策定する必要があるが、この発明の評
価装置で同様に半導体ウエハの適正な割れ仕様規格を策
定することができ、その割れ仕様規格の策定ができれ
ば、組立工程に対する品質保証体制の信頼性も増すこと
ができる。そしてまた、これ迄、過度に定めていた規格
により歩留りが思わしくなかった歩留りも解消すること
ができる。これらの事柄から、各半導体ウエハ処理工程
で受けていたウエハ割れのトラブル処置に要した工数を
削減することもでき、半製品としての半導体ウエハの外
販だけでなく、内製に対する半導体ウエハの品質保証な
どの有用な評価装置として用いることができる。更にま
た、耐衝撃性など、割れ仕様規格が適性に決めることが
できるので工場間の運送に対する梱包の在り方も適性に
対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体ウエハの耐衝撃性評価装置の
正面図である。

【図２】図１に示した半導体ウエハの耐衝撃性評価装置
の構成要素の１つであるクラッシャーの上面図である。

【図３】図２に示したクラッシャーの側面図である。

【図４】この発明の半導体ウエハの耐衝撃性評価装置の
構成要素の１つであるウエハホルダーの側面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハの耐衝撃性評価装置 ２ 支柱台 ３ 支柱 ４ カートリッジ ５ 水平杆 ６ カートリッジ ７ 振り子用糸 ８ 鋼球 ９ 調整ネジ １０ 調整ネジ １１ カートリッジ １２ 角度設定棒 １２ａ 角度規定棒 １３ 分度器 １４ 角度設定装置 １５ ガイド １６ 発光素子 １７ 電源コード ２０ 本体 ２１ 蓋 ２２ 背面板 ２３ ホルダー重り ２４ 支持板 ２５ ウエハ固定板 ２６ 固定金具 ２７ 前面板 ２８ 窓 ２９ スリット ３０ 半導体ウエハ ３１ 空間 Ａ クラッシャー Ｂ ウエハホルダー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼球を振り子式に支持する支持装置と、前
   記鋼球を所定の振り上げ角度に規制する角度設定装置
   と、前記鋼球が最下位に振り下ろされる位置に配置さ
   れ、導体ウエハを保持するウエハホルダーとからなり、
   前記鋼球の振り子運動の接線が前記半導体ウエハの面に
   ほぼ直角に打撃するように構成されていることを特徴と
   する半導体ウエハの耐衝撃性評価装置。
2. 【請求項２】前記角度設定装置は角度設定棒からなり、
   更にこの角度設定棒は角度規定棒からなり、この角度規
   定棒の長さを鋼球の支持装置の長さとほぼ同等の長さに
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエ
   ハの耐衝撃性評価装置。
3. 【請求項３】前記ウエハホルダーは正面に前記鋼球は通
   過できる空間が開けられた内部が見える前面板と背後に
   重りが取り付けられ、前記前面板と重りとの中央部に在
   って半導体ウエハを固定するウエハ固定板と、このウエ
   ハ固定板と前記重りとの間に空間を形成するように構成
   したことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの
   耐衝撃性評価装置に用いることができるウエハホルダ
   ー。