JP5591852B2

JP5591852B2 - 半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法、検査用治具

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Publication number: JP5591852B2
Application number: JP2012061632A
Authority: JP
Inventors: 大輔山下; 浩延柴田; 朗江崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: US20130244351A1; US20150056727A1; CN103325705A; JP2013197248A

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法及び検査用治具に関する。

個別半導体（ディスクリート半導体）等の縦型半導体装置は、半導体基板（以下、ウェハと記載）に対して垂直な方向に電流が流れる。このため、ウェハ上に形成されている縦型半導体装置の電気特性は、電気特性検査装置のプローブをウェハの表面側にある電極（表面電極）に接触（コンタクト）させ、電気特性検査装置のテストステージをウェハの裏面側にある電極（裏面電極）にコンタクトした状態で検査する必要がある。

縦型半導体装置では、ウェハを裏面から研削、研磨、エッチング等により薄化した後、この裏面に対して種々のプロセス処理を行うことが一般的である。通常、薄化したウェハは、反りが大きくなるため搬送（ハンドリング）が困難となる。また、搬送時やプロセス時の不具合（例えば、割れや欠け）が生じやすくなる。このため、ウェハの表面に表面保護シート（ＢＳＧテープ）や支持基板（ガラス基板）を貼り付けてウェハを補強する対策が採られる。

しかしながら、ウェハ表面にＢＳＧテープやガラス基板を貼り付けた状態では、電気特性検査装置のプローブを表面電極に接触させることができず、縦型半導体装置の電気特性を検査することができない。そこで、ウェハ表面に貼り付けられたＢＳＧテープやガラス基板を剥離して表面電極を露出する必要がある。通常、ＢＳＧテープやガラス基板は、ウェハをダイシングシート上にマウントした状態で剥離する。しかし、ＢＳＧテープやガラス基板を剥離した後では、ウェハの強度を保つためにダイシングシートを剥がすことができない。このため、今度は、裏面電極にテストステージを接触させることができず、縦型半導体装置の電気特性を検査することができない。

そこで、ＢＳＧテープやガラス基板をウェハの表面から剥離した後、ウェハの表面に、開口を有するシートを貼り付けて電気特性を測定することが提案されている。この提案では、シートの開口を介してプローブを表面電極にコンタクトさせて電気的導通を確保している（特許文献１参照）。

特開２００５−２９４７７３号公報

しかしながら、従来の手法では、ウェハの表面側からウェハを支持しているため、ウェハ裏面のプロセス処理を進める途中でＢＳＧテープを剥離する必要がある。また、ＢＳＧテープを剥離した状態のウェハでは、ウェハの強度を保つことができず、ウェハ裏面へのプロセス処理を進めることができない。
以上のように、薄化した半導体基板の搬送性を確保しつつ、半導体装置の電気特性を検査できる手法が求められている。

本発明の実施形態は、薄化した半導体基板の搬送性を確保しつつ、半導体装置の電気特性を検査できる半導体装置の検査方法、半導体装置の製造方法及び検査用治具を提供することを目的とする。

実施形態に係る半導体装置の検査方法は、半導体装置が形成され、表面に支持基板が貼り付けられた半導体基板の裏面に、半導体基板よりも大きく、中心部に半導体基板よりも小さな開口が形成されたシート及びシートの外周部を保持する保持フレームを備える検査用治具を貼り付ける工程と、半導体基板から支持基板を剥離する工程と、電気特性検査装置のプローブを半導体基板の表面に接触させ、電気特性検査装置のテストステージを開口から露出した半導体基板の裏面に接触させて、半導体装置の電気特性を測定する工程と、を有する。

実施形態に係る検査用治具の構成図。実施形態に係る検査用治具の製造装置の断面図。実施形態に係る検査用治具の製造工程図。実施形態に係る検査用治具の製造工程図。実施形態に係る半導体装置の製造工程図。実施形態に係る半導体装置の製造工程図。実施形態の変形例に係る半導体装置の製造工程図。

以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
＜実施形態＞
（検査用治具１００の構成）
図１は、実施形態に係る検査用治具１００の構成図である。図１（ａ）は、検査用治具１００の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ｘ−Ｘでの検査用治具１００の断面図である。

検査用治具１００は、シート１０１と、金属枠１０２とを備える。シート１０１は、ダイシングシートである。シート１０１は、シート基材１０１ａと、粘着層１０１ｂとを備える。粘着層１０１ｂは、シート基材１０１ａの片面に設けられる。シート基材１０１ａは、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の伸縮性を有する樹脂材料で構成される。

シート１０１は、中心部に円形の開口１０１ｃを有する円形のシートである。シート１０１の直径Ｄ１は、検査対象である半導体基板Ｗ（以下、ウェハＷ）の直径よりも大きい（長い）。開口１０１ｃの直径Ｄ２（シート１０１の内径）は、ウェハＷの直径よりも６ｍｍ程度小さい（短い）。なお、シート１０１には、紫外線硬化型、非紫外線硬化型、耐熱型のいずれのシートを用いてもよい。

金属枠１０２は、シート１０１の外周部を保持するリング状の保持枠（例えば、ダイシングフレーム）である。金属枠１０２の内径Ｄ３は、ウェハＷの直径よりも大きい（長い）。金属枠１０２の材質は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）である。なお、シート１０１に貼り付けられたウェハＷを搬送するのに必要な強度を確保できれば、金属以外の材料を使用してもよい。

（検査用治具１００の製造装置２００）
図２は、シート１０１の製造装置２００の構成図である。図２（ａ）は、製造装置２００の断面図である。図２（ｂ）は、吸着ステージ２０２及びハンドラ（搬送アーム）２０３の平面図である。以下、図２を参照して、製造装置２００の構成について説明する。

製造装置２００は、カットステージ２０１と、吸着ステージ２０２と、ハンドラ（搬送アーム）２０３と、カッター２０４とを備える。

カットステージ２０１は、上述したダイシングシートなど（以下、シートＳと称する）を貼り付けるための円形状のフレームである。吸着ステージ２０２は、粒子状の金属又はセラミックを焼結成形したポーラス状（多孔質状）の内周吸着部２０２Ａ及び外周吸着部２０２Ｂを備える。

内周吸着部２０２Ａと外周吸着部２０２Ｂとの間には、カッター２０４の逃げ溝Ｇ１が設けられている。内周吸着部２０２Ａ及び外周吸着部２０２Ｂは、それぞれ図示しない真空引き機構（例えば、ドライポンプ）に接続されている。吸着ステージ２０２は、カットステージ２０１に貼り付けられたシートを吸着する。

ハンドラ２０３は、吸着ステージ２０２を搬送する。ハンドラ２０３と、外周吸着部２０２Ｂとの間には、カッター２０４の逃げ溝Ｇ２が設けられている。カッター２０４は、吸着ステージ２０２に吸着されたシートＳを逃げ溝Ｇ１，Ｇ２に沿って切る。

図２（ｂ）に示すように、内周吸着部２０２Ａ、外周吸着部２０２Ｂ及びハンドラ２０３は、それぞれ円形状であり、同心円状に配置されている。このためシートＳを逃げ溝Ｇ１，Ｇ２に沿ってカッター２０４で切ると、図１を参照して説明したシート１０１の形状となる。

（検査用治具１００の製造）
図３，図４は、実施形態に係る検査用治具１００の製造工程図である。以下、図３，図４を参照して、検査用治具１００の製造方法について説明する。

シートＳの粘着面を下側（カットステージ側）にして、シートＳを引き出し、カットステージ２０１上に貼り付ける（図３（ａ）参照）。

ハンドラ２０３を移動させて、吸着ステージ２０２の吸着面をシートＳのカットステージ２０１とは反対側に当接させる。次に、シートＳを内周吸着部２０２Ａ及び外周吸着部２０２Ｂに吸着させる（図３（ｂ）参照）。

カッター２０４を使用して、逃げ溝Ｇ２に沿ってシートＳを切る（図３（ｃ）参照）。次に、カッター２０４を使用して、逃げ溝Ｇ１に沿ってシートＳを切る（図４（ａ）参照）。これにより、シートＳからシート１０１が切り取られる。なお、逃げ溝Ｇ１に沿ってシートＳを切った後、逃げ溝Ｇ２に沿ってシートＳを切ってもよい。

ハンドラ２０３を移動させて、切り取ったシート１０１を金属枠１０２上に貼り付ける（図４（ｂ）参照）。

外周吸着部２０２Ｂの吸着を解除（ＯＦＦ）した後、ハンドラ２０３を移動させて吸着ステージ２０２を退避させる（図４（ｃ）参照）。

以上のように、図３，図４を参照して説明した方法により、金属枠１０２にシート１０１が貼り付けられた検査用治具１００が製造される。なお、内周吸着部２０２Ａに吸着されている円形状のシートＳを利用して、外径の一回り小さい検査用治具を製造してもよい。例えば、３００ｍｍ（１２インチ）ウェハ用の検査用治具を製造した後、内周吸着部２０２Ａに吸着されている円形状のシートＳを利用して、２００ｍｍ（８インチ）ウェハ用の検査用治具を製造すれば、検査用治具の製造コストを低減できる。さらに、２００ｍｍ（８インチ）ウェハ用の検査用治具を製造した後、内周吸着部２０２Ａに吸着されている円形状のシートＳを利用して、１５０ｍｍ（６インチ）ウェハ用の検査用治具を製造してもよい。

（半導体装置Ｃの製造）
図５，図６は、半導体装置Ｃの製造工程図である。以下、図５，図６を参照して、半導体装置Ｃの製造方法について説明する。

複数の半導体装置Ｃが形成されたウェハＷの表面Ｆに、仮止剤Ｖ（接着剤Ｖ）を用いて支持基板Ｚを接合し、研削等により薄化した後、裏面電極Ｅ２の形成までを終えたウェハＷを用意する。次に、ウェハＷの裏面Ｂを、検査用治具１００のシート１０１の粘着面側にマウントする（図５（ａ）参照）。ウェハＷをシート１０１にマウントする際は、減圧下での脱気貼り付けや、ローラ等を用いて支持基板Ｚ上またはシート１０１のシート基材１０１ａ側から圧力を印加する。また、脱気貼り付けと支持基板Ｚまたはシート１０１のシート基材１０１ａ側への圧力の印加を併用してもよい。

支持基板ＺをウェハＷの表面Ｆから剥離する。支持基板Ｚの剥離は、分離洗浄装置を用いる。支持基板Ｚを剥離した後は、ウェハＷの表面Ｆを洗浄し、仮止剤ＶをウェハＷの表面Ｆから取り除く（図５（ｂ）参照）。

電気特性検査装置のプローブＰをウェハＷに形成された半導体装置Ｃの表面電極Ｅ１に接触させ、電気特性検査装置のテストステージＸをシート１０１から露出したウェハＷの裏面Ｂに形成された裏面電極Ｅ２に接触させて、半導体装置Ｃの電気特性を測定する（図５（ｃ）参照）。

電気特性を測定後、ウェハＷの裏面ＢにダイシングシートＹを貼り付ける（図６（ａ）参照）。ダイシングシートＹを貼り付ける際は、減圧下での脱気貼り付けや、ローラ等を用いて検査用治具１００上から圧力を印加する。また、脱気貼り付けと検査用治具１００への圧力の印加を併用してもよい。

なお、上記手法では、シート１０１の厚さに相当する段差がウェハＷの裏面Ｂに発生するが，ダイシングシートＹを脱気貼付けによりコンフォーマル貼りすることによりその段差部に生じる気泡を極小化できる。このため，ダイシング加工品質に対する影響を低減することができる。また、例えば、高速回転する切削ブレードで、ウェハＷの外周部を切り取ることにより、上記段差部を除去した後、後述のダイシングを行うようにしてもよい。

ウェハＷをダイシングして、半導体装置Ｃを個片化する（図６（ｂ）参照）。なお、図６（ｂ）では、ウェハＷをフルカットしているが、ウェハＷをハーフカットした後、ダイシングシートＹを引き延ばして半導体装置Ｃを個片化してもよい。

以上のように、実施形態では、ウェハＷよりも直径が大きく、中心部にウェハＷよりも直径の小さな開口が形成されたシート１０１と、シート１０１の外周部を保持する金属枠１０２とを備える検査用治具１００を、半導体装置Ｃが形成され、表面Ｆに支持基板Ｚが貼り付けられたウェハＷの裏面Ｂに貼り付けた後、ウェハＷから支持基板Ｚを剥離して、電気特性検査装置のプローブＰをウェハＷに形成されている半導体装置Ｃの表面電極Ｅ１にコンタクトさせ、電気特性検査装置のテストステージＸをシート１０１から露出したウェハＷの裏面に形成されている裏面電極Ｅ２にコンタクトさせているので、裏面導通が必要な電気特性検査（ウェハテスト）を実施することができる。

また、減圧下での脱気貼り付けや、ローラ等を用いて支持基板Ｚ上またはシート１０１のシート基材１０１ａ側から圧力を印加した状態、もしくは、脱気貼り付けと支持基板Ｚまたはシート１０１のシート基材１０１ａ側への圧力の印加を併用してシート１０１やダイシングシートＹを貼り付けているので、密着性を担保することができる。また、シート１０１とダイシングシートＹとの間に発生する気泡を極小化することができる。

さらに、シート１０１を製造する際に、内周吸着部２０２Ａに吸着されている円形状のシートＳを利用して、外径の一回り小さい検査用治具１００を製造しているので、検査用治具１００の製造コストを低減することができる。

なお、シート１０１に、非紫外線硬化型のシートを用いた場合、非紫外線硬化型のシートが安価であることから、検査用治具１００の製造コストをより低減することができる。また、シート１０１に、紫外線照射により硬化して粘着性が低下する紫外線硬化型のシートを用いた場合、電気特性検査（ウェハテスト）を実施した後、紫外線を照射することで粘着性が低下するため、シート１０１を剥離する際のウェハＷへのストレスや裏面電極Ｅ２上のシート１０１の糊残渣を低減することができる。さらに、シート１０１に、耐熱型のシートを用いた場合、高温度での電気特性検査（ウェハテスト）の実施が可能となる。

（実施形態の変形例）
上記実施形態では、検査用治具１００のシート１０１がウェハＷの裏面Ｂに残った状態で、ダイシングシートＹをウェハＷの裏面Ｂに貼り付けた。この実施形態の変形例では、検査用治具１００のシート１０１をウェハＷの裏面Ｂから剥離した後に、ダイシングシートＹをウェハＷの裏面に貼り付ける形態について説明する。

図７は、実施形態の変形例に係る半導体装置Ｃの製造工程図である。なお、図５（ｃ）までの製造工程は、既に説明した実施形態に係る半導体装置Ｃの製造工程と同じであるため、重複した説明を省略する。また、図１〜図６で説明した構成と同一の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

電気特性を測定後、検査用治具１００のシート１０１を剥離する。剥離の際は、薄化されたウェハＷの損傷を防止するため、ウェハＷを表面Ｆ側から吸着した状態で検査用治具１００のシート１０１を剥離する（図７（ａ）参照）。

次に、ウェハＷの裏面Ｂ及び検査用治具１００の金属枠１０２の裏面にダイシングシートＹを貼り付ける（７（ｂ）参照）。ダイシングシートＹを貼り付ける際は、減圧下での脱気貼り付けや、ローラ等を用いダイシングシートＹ側から圧力を印加する。また、脱気貼り付けとダイシングシートＹへの圧力の印加を併用してもよい。

ウェハＷをダイシングして、半導体装置Ｃを個片化する（図７（ｃ）参照）。なお、図７（ｃ）では、ウェハＷをフルカットしているが、ウェハＷをハーフカットした後、ダイシングシートＹを引き延ばして半導体装置Ｃを個片化してもよい。

以上のように、実施形態に変形例では、ウェハＷの裏面Ｂに貼り付けられたシート１０１を剥がした後に、ダイシングシートＹを貼り付けている。このため、ウェハＷの裏面Ｂに貼り付けられたダイシングシートＹに段差が生じず、ウェハＷをダイシングする際の加工性を担保することができる。

（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…検査用治具、１０１…シート、１０１ａ…シート基材、１０１ｂ…粘着層、１０１ｃ…開口、１０２…金属枠、２００…検査用治具の製造装置、２０１…カットステージ、２０２…吸着ステージ、２０２Ａ…内周吸着部、２０２Ｂ…外周吸着部、２０３…ハンドラ、２０４…カッター、Ｖ…仮止剤（接着剤）、Ｂ…裏面、Ｃ…半導体装置、Ｄ１…直径、Ｄ２…直径、Ｄ３…内径、Ｅ１…表面電極、Ｅ２…裏面電極、Ｆ…表面、Ｇ１，Ｇ２…逃し溝、Ｐ…プローブ、Ｓ…シート、Ｗ…半導体基板（ウェハ）、Ｘ…テストステージ、Ｙ…ダイシングシート、Ｚ…支持基板。

Claims

半導体装置が形成され、表面に支持基板が貼り付けられた半導体基板の裏面に、前記半導体基板よりも大きく、中心部に前記半導体基板よりも小さな開口が形成されたシート及び前記シートの外周部を保持する保持フレームを備える検査用治具を貼り付ける工程と、
前記半導体基板から前記支持基板を剥離する工程と、
電気特性検査装置のプローブを前記半導体基板の表面に接触させ、前記電気特性検査装置のテストステージを前記開口から露出した前記半導体基板の裏面に接触させて、前記半導体装置の電気特性を測定する工程と、
を有する半導体装置の検査方法。
半導体装置が形成され、表面に支持基板が貼り付けられた半導体基板の裏面に、前記半導体基板よりも大きく、中心部に前記半導体基板よりも小さな開口が形成されたシート及び前記シートの外周部を保持する保持フレームを備える検査用治具を貼り付ける工程と、
前記半導体基板の表面に貼り付けられた支持基板を剥離する工程と、
前記半導体装置の電気特性を検査する工程と、
を有する半導体装置の検査方法。
電気特性検査装置のプローブを前記半導体基板の表面に接触させ、前記電気特性検査装置のテストステージを前記開口から露出した前記半導体基板の裏面に接触させて、前記半導体装置の電気特性を測定する請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
減圧した状態及び／又はローラにより圧力を印加した状態で、前記検査用治具を前記半導体基板の裏面に貼り付ける請求項２又は請求項３に記載の半導体装置の検査方法。
複数の半導体装置が形成され、表面に支持基板が貼り付けられた半導体基板の裏面に、前記半導体基板よりも大きく、中心部に前記半導体基板よりも小さな開口が形成されたシート及び前記シートの外周部を保持する保持フレームを備える検査用治具を貼り付ける工程と、
前記半導体基板の表面に貼り付けられた支持基板を剥離する工程と、
前記半導体装置の電気特性を検査する工程と、
前記半導体基板の裏面にダイシングシートを貼り付ける工程と、
前記半導体基板を切断して、前記半導体装置を個片化する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
電気特性検査装置のプローブを前記半導体基板の表面に接触させ、前記電気特性検査装置のテストステージを前記開口から露出した前記半導体基板の裏面に接触させて、前記半導体装置の電気特性を測定する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
減圧した状態及び／又はローラにより圧力を印加した状態で、前記検査用治具を前記半導体基板の裏面に貼り付ける請求項５又は請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
前記ダイシングシートは、前記シートを剥離した後に前記半導体基板の裏面に貼り付けられる請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
減圧した状態及び／又はローラにより圧力を印加した状態で、前記ダイシングシートを前記半導体基板の裏面に貼り付ける請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
半導体基板よりも大きく、中心部に前記半導体基板よりも小さな開口が形成されたシートと、
前記シートの外周部を保持する保持フレームと、
を備え、
前記シートは、前記半導体基板の裏面側に貼り付けられ、
前記開口は、前記半導体基板よりも直径が２〜６ｍｍ小さな円形である検査用治具。