JP2004106009A - ウェーハプローバ - Google Patents

Abstract

【課題】プロービング工程の後のダイシング工程を省略することのできるウェーハプローバを提供すること。
【解決手段】ウェーハＷのプローブテストを行うウェーハプローバ１０に、ウェーハＷの表面からレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷ内部に改質領域Ｐを形成するレーザー加工部２０を設け、ウェーハプローバ１０自身にウェーハＷを個々のチップに分割する機能を持つように構成した。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に半導体チップが多数形成されたウェーハのプローブテストを行うウェーハプローバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程は、ウェーハ上に多数の半導体装置を形成するウェーハ処理工程である前工程と、組立工程である後工程とに分かれている。この前工程の最後に、ウェーハ上に形成された半導体チップの電極にプローブニードルと称する触針を接触させ、テスタからの測定電圧を印加して電気テスト（通常プローブテストと言われている）を行うウェーハプローバがある。
【０００３】
プローブテストを行うプロービング工程の後は、後工程の組立工程が始まる。この後工程は、プローブテストされたウェーハを個々のチップ（ダイとも言う）に分割するダイシング工程があり、ダイシング工程の後には分割された個々のチップを１個づつ基台にボンディングするダイボンディング工程がある。基台にボンディングされた半導体チップは、パッケージング工程で樹脂モールドされ、最終検査工程を経て完成品となる。
【０００４】
プローブテストされたウェーハから個々のチップに分割するダイシング工程には、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
【０００５】
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【０００６】
しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。また、このダイシング装置では研削水や洗浄水等大量の水を使用するため、前工程と同じクリーンルームに設置することができず、前工程と後工程とでは完全に建て屋が分かれていた。更に、廃水浄化費用も含めランニングコストが増大する要因になっていた。
【０００７】
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザダイシング装置が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献で提案されているレーザダイシング装置は、レーザー光を用いた割断技術によるもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成することによってこの改質領域を起点として前記ウェーハが割断されるものである。
【００１５】
しかし、上記の特許文献で提案されているレーザダイシング装置は、ダイシングブレードを用いたダイシング装置と比べてダイシングのメカニズムが異なるだけで、ダイシング装置であることには変わりがなく、ウェーハプローバによるプロービング工程の後には相変わらずダイシング装置によるダイシング工程が必要であった。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プロービング工程の後の、ダイシング装置によるダイシング工程を省略することのできるウェーハプローバを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、表面に半導体チップが多数形成されたウェーハのプローブテストを行うウェーハプローバにおいて、前記ウェーハプローバには、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられ、該レーザー加工部で前記ウェーハを個々のチップに分割することを特徴としている。
【００１８】
請求項１の発明によれば、ウェーハのプローブテストを行うウェーハプローバにレーザー加工部が設けられているので、ウェーハプローバ自身にウェーハを個々のチップに分割する機能が備わり、ダイボンディング工程の前のダイシング工程を省略することができる。このため、前工程と後工程とを同一フロア内で接続し、ウェーハプローバとダイボンダとを接続することが可能になり、製品汚染が低減される。また半導体製造工程全体が単純化され、フロアスペースの削減と、使用電力の削減が図れる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記チップの分割が、前記ウェーハのプローブテストの後に行われることを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明によれば、チップの分割が、ウェーハのプローブテストの後に行われるので、プローブテストの結果に基いてチップの分割を行うことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、前記チップの分割が、前記ウェーハのプローブテストに先立って行われることを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明によれば、分割がウェーハのプローブテストに先立って行われるので、分割によるチップへの影響も含めてプローブテストを行うことができる。また、ウェーハのアライメント位置とレーザー加工位置とが近接している場合には、ウエーハの無駄な移動が削減され、効率的にウェーハを移動させることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の良品チップのみを個々のチップに分割することを特徴としている。
【００２４】
請求項４の発明によれば、良品のチップのみに対してレーザー光を入射させるので効率的である。ウェーハ上の良品のチップが少ない時には、無駄なレーザー光照射をしないので特に効率がアップする。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項の発明において、前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の全チップを個々のチップに分割することを特徴としている。
【００２６】
請求項５の発明によれば、ウェーハ上の全数のダイに対してレーザー光を入射させるのでウェーハのレーザー光に対する相対的移動制御が単純になる。
【００２７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちいずれか１項の発明において、前記レーザー加工部によって、前記チップの表面に品種マーキングを施すことを特徴としている。
【００２８】
請求項６の発明によれば、チップ分割用のレーザー加工部を用いてチップの表面に品種マーキングを施すので、マーキング専用の装置を用いた品種マーキング工程を省略することができる。また良品のチップのみにマーキングを施せばより効率的に品種マーキングを行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハプローバの好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００３０】
図１は、本発明に係るウェーハプローバの概略構成図である。ウェーハプローバ１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー加工部２０、観察光学部３０、プロービング部４０、制御部５０、ウェーハ搬送部６０等から構成されている。
【００３１】
ウェーハ移動部１１は、ウェーハのレーザー加工時及びプロービング時にウェーハを高精度で移動させる。レーザー加工部２０はウェーハを個々のチップに分割するための加工を行う。観察光学部３０はウェーハ表面の画像を撮像する。プロービング部４０はウェーハ上の各チップのプローブテストを行う。ウェーハ搬送部６０はウェーハプローバの各部にウェーハを搬送する。制御部５０は、入出力回路部、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部等を有し、外部のテスタとの信号のやり取りを行うと共に、ウェーハプローバ１０の各部を制御する。
【００３２】
図２は、ウェーハプローバ１０の各部の配置を表わす概念図である。図２に示すように、ウェーハ移動部１１は、ウェーハプローバ１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ＸＹＺθテーブル１２に載置され、ダイシングテープＴを介してウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３、ウェーハＷがマウントされているフレームＦを保持するフレームホルダ１４等からなっている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００３３】
レーザー加工部２０は、図２に示すように、レーザーヘッド２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
【００３４】
プロービング部４０では、チップの電極に接触する多数のプローブニードル４１、４１、…を備えたプローブカード４２がテストヘッド４３に設けられている。このテストヘッド４３は、外部のテスタに接続されており、テスト信号はテスタで解析されて各チップの良否が判定される。また、テスト結果は制御部５０に送られて、良品チップのデータマップが作成される。
【００３５】
レーザー加工部２０では、レーザーヘッド２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃ　ｍ^２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００３６】
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの表面を照射する。ウエーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウエーハＷの表面画像が撮像される。この撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
【００３７】
次に、本発明のウェーハプローバ１０の作用について説明する。最初に、ウェーハプローバ１０に投入されるウエーハＷは、図３に示すように、片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＴを介してリング状のフレームＦにマウントされ、ウェーハプローバ１０に搬送されてくる。
【００３８】
ウェーハＷはこの状態で吸着ステージ１３に吸着保持されている。ウェーハＷは最初にＣＣＤカメラ３５で表面に形成された回路パターンが撮像され、図示しない画像処理手段とアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。
【００３９】
アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がプロービング部４０へ移動して、ＸＹＺθテーブル１２のＸＹ方向インデックス送りとＺ方向の往復送りが繰り返され、チップの電極とプローブニードルとのコンタクトによりプローブテストが行われる。テストの結果は外部のテスタで良否が判定され、制御部５０では良品チップのマップを作成する。
【００４０】
プローブテストが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がレーザー加工部２０の下に移動し、ＸＹ方向インデックス送りがなされてウエーハＷのダイシングストリートに沿ってレーザー光Ｌが入射される。この時、制御部５０で作成された良品チップマップに基いて、良品のチップのみのダイシングストリートにレーザー光Ｌを入射させてもよく、あるいは全数のチップに対して入射させてもよい。
【００４１】
ウエーハＷの表面から入射したレーザー光の集光点がウエーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウエーハの表面を透過したレーザー光Ｌは、ウエーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウエーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。これによりウエーハは分子間力のバランスが崩れ、改質領域を起点として自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
【００４２】
図４は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図４（ａ）は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図４（ｂ）は断続するパルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表わしている。この状態でウェーハＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。
【００４３】
厚さの厚いウェーハＷの場合は、改質領域Ｐの層が１層では割断できないので、図５に示すように、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光Ｌの集光点を移動し、改質領域Ｐを多層に形成させて割断する。
【００４４】
なお、図４（ｂ）及び図５では断続するパルス状のレーザー光Ｌで不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、レーザー光Ｌの連続波の下で連続的な改質領域Ｐを形成してもよい。
【００４５】
また、必要に応じ、レーザー光Ｌの集光点を良品チップの上面に合わせ、チップの上面に品種マークを印字させる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、レーザー加工をウェーハのプローブテストの後に行ったが、本発明はこれに限らず、ウェーハＷのプローブテストに先立ってレーザー加工を行ってもよい。この場合は、チップに形成された半導体回路にレーザー加工による影響が及ぼしていないかどうかも含めてプローブテストを行うことができ、より信頼性の高いプローブテストが期待できる。なおこの場合は、良品チップのマップ情報が作成されていないので、全てのチップに対してレーザー加工を行うことになる。
【００４７】
また、プロービング部４０のテストヘッド４３及びプローブカード４２を取外し、ここにレーザー加工部２０を取付けることにより、ウェーハプローバ１０を容易にレーザーダイシング専用機にセット換えすることが出来る。このようにしてウェーハプローバ１０と、ウェーハプローバ１０と同形のレーザーダイシング専用機とを適宜の台数づつ組み合わせ、これらを郡管理することにより効率のよいプロービング／ダイシング工程を構築することができる。この場合、ウェーハプローバ１０とレーザーダイシング専用機とは同形、同サイズであるため、ラインのセット替えが容易でスペースファクターも高い。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のウェーハプローバには、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられているので、ウェーハプローバ自身にウェーハを個々のチップに分割する機能が備わり、プロービング工程の後に続くダイシング装置によるダイシング工程を省略することができる。このため、製造工程全体が単純化され、フロアスペースの削減と、使用電力の削減が図れるとともに、製造工程全体の処理能力を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハプローバの概略構成を表わすブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係るウェーハプローバの各部の配置を表わす概念図
【図３】フレームにマウントされたウェーハを表わす斜視図
【図４】ウェーハ内部に形成された改質領域を説明する概念図
【図５】ウェーハ内部に複数層形成された改質領域を説明する概念図
【符号の説明】
１０…ウェーハプローバ、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、２０…レーザー加工部、２１…レーザーヘッド、２２、３２…コリメートレンズ、２３、３３…ハーフミラー、２４、３４…コンデンスレンズ、３０…観察光学部、３１…観察用光源、３５…ＣＣＤカメラ、３６…テレビモニタ、４０…プロービング部、４１…プローブニードル、４２…プローブカード、４３…テストヘッド、５０…制御部、Ｆ…フレーム、Ｌ…レーザー光、Ｐ…改質領域、Ｔ…ダイシングテープ、Ｗ…ウェーハ

Claims (6)

1. 表面に半導体チップが多数形成されたウェーハのプローブテストを行うウェーハプローバにおいて、
   前記ウェーハプローバには、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられ、
   該レーザー加工部で前記ウェーハを個々のチップに分割することを特徴とするウェーハプローバ。
2. 前記チップの分割が、前記ウェーハのプローブテストの後に行われることを特徴とする請求項１に記載のウェーハプローバ。
3. 前記チップの分割が、前記ウェーハのプローブテストに先立って行われることを特徴とする請求項１に記載のウェーハプローバ。
4. 前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の良品チップのみを個々のチップに分割することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハプローバ。
5. 前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の全チップを個々のチップに分割することを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のウェーハプローバ。
6. 前記レーザー加工部によって、前記チップの表面に品種マーキングを施すことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のウェーハプローバ。

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