JP6064831B2 - 試験装置、試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップの異物を除去した後に半導体チップの電気的特性を試験する試験装置及び試験方法に関する。

特許文献１には、半導体ウエハに付着した異物をパージガス吹き付けによって除去する技術が開示されている。特許文献２には、半導体ウエハをダイシングしたことで生じる異物を低減する技術が開示されている。この技術は、ダイシングライン上に金属電極を形成しないことで、ダイシングによる異物発生を抑制するものである。

特開２０１０−１６５９４３号公報 特開２００８−１４１１３５号公報

ダイシングされた半導体チップの側面に異物が存在していることがある。異物が存在したまま半導体チップの電気的特性を試験すると、異物が試験結果に悪影響を与える問題があった。この場合、試験の信頼性を確保することができない。そのため、半導体チップの電気的特性を試験する前に、半導体チップの異物を除去しておくべきである。

ところが、特許文献１に開示のように異物にパージガスを吹き付けただけでは異物の除去は困難である。また、特許文献２に開示の技術ではダイシングラインから金属電極を除去する工程が必要となるので高コストとなる問題があった。

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、簡単な方法で半導体チップの異物を除去して試験の信頼性を高めることができる試験装置と試験方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る試験装置は、砥粒又は粘着シートが設けられた第１斜面と、砥粒又は粘着シートが設けられ、上方で該第１斜面との距離が遠く、下方で該第１斜面との距離が近くなるように該第１斜面と対向する第２斜面と、を有する異物除去部と、半導体チップの電気的特性を試験する試験部と、該半導体チップを該第１斜面と該第２斜面の上方にて脱着させ、該半導体チップを該試験部へ輸送する移動部と、を備えたことを特徴とする。

本願の発明に係る試験方法は、ダイシングされた半導体チップの側面を、砥粒又は粘着シートが設けられた斜面にあてて該半導体チップの側面の異物を除去する異物除去工程と、該異物除去工程の後に、該半導体チップの電気的特性を試験する試験工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、簡単な方法で半導体チップの異物を除去して試験の信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る試験装置のブロック図である。 異物除去部の正面図である。 本体部の斜視図である。 移動部の正面図である。 移動部により半導体チップをピックアップした状態を示す正面図である。 第１斜面と第２斜面の上方へ半導体チップを移動したことを示す正面図である。 半導体チップの側面が第１斜面及び第２斜面にあたることを示す正面図である。 突き上げ部で半導体チップを保持することを示す正面図である。 本発明の実施の形態２に係る異物除去部の正面図である。 半導体チップの側面が斜面と接触した直後の異物除去部を示す正面図である。 部材を上方（Ｚ軸正方向）に移動させたことを示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る追加異物除去部等の正面図である。

本発明の実施の形態に係る試験装置と試験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に係る試験装置１０のブロック図である。試験装置１０は、ダイシングされた半導体チップ２０を一時保管するピックアップ部１２を備えている。ピックアップ部１２の隣には半導体チップ２０の異物を除去する異物除去部１４が設けられている。異物除去部１４の隣には半導体チップ２０の電気的特性を試験する試験部１６が設けられている。試験装置１０には、半導体チップ２０をピックアップ部１２から異物除去部１４へ移動させ、異物除去部１４から試験部１６へ移動させる移動部１８が設けられている。

図２は、異物除去部１４の正面図である。異物除去部１４は基板３０を備えている。基板３０には本体部３２がのせられている。本体部３２は、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂを備えている。第１斜面３２ａには砥粒又は粘着シートが設けられている。第２斜面３２ｂにも砥粒又は粘着シートが設けられている。砥粒を設ける場合、大きな砥粒により半導体チップ２０にダメージを与えないように、砥粒の粒度は例えば♯４０００程度とすることが望ましい。

第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂは対向している。第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂは、上方では第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの距離が遠く、下方では第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの距離が近くなっている。本体部３２の第１斜面３２ａの下方には振動装置３４が埋め込まれている。本体部３２の第２斜面３２ｂの下方には振動装置３６が埋め込まれている。図２において、振動装置３４、３６は破線で示す。

振動装置３４、３６は、例えば圧電素子又は偏心モータで形成することができる。振動装置３４、３６はそれぞれ第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂを振動させるために設けられている。なお、振動装置３４、３６の振動で第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂを効率的に振動させるために、本体部３２は振動を吸収しにくい剛体で形成することが望ましい。

本体部３２の第１斜面３２ａには開口３２ｃが形成されている。また、本体部３２の第２斜面３２ｂには開口３２ｄが形成されている。開口３２ｃ、３２ｄは半導体チップ２０から脱落した異物を回収するために形成されている。図３は、異物除去部１４の本体部３２の斜視図である。開口３２ｃ、３２ｄは、本体部３２の短手方向に沿って形成されている。

図２の説明に戻る。開口３２ｃ、３２ｄは配管３８に通じている。この配管３８は開口３２ｃ、３２ｄ内を吸気する吸気装置４０に通じている。本体部３２の第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂに挟まれた部分３２ｅには、開口３２ｆが形成されている。開口３２ｆには突き上げ部４２が設けられている。突き上げ部４２には移動制御部４４が固定されている。移動制御部４４は、突き上げ部４２をＺ方向に移動させたりＺ軸周りに回転させたりするものである。従って、突き上げ部４２は、Ｚ方向に移動することで、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの間を上下動することができる。

図４は、移動部１８の正面図である。移動部１８は基板５０を備えている。基板５０には内部に空洞を有する吸着部５２が固定されている。吸着部５２の先端にはコレット５４が固定されている。吸着部５２は吸気装置５６と接続されている。そして、吸気装置５６によって吸着部５２の内部を吸気することで、コレット５４に半導体チップを真空吸着させることができるようになっている。

基板５０には、半導体チップの異物を除電する除電装置５８、６０が固定されている。除電装置５８、６０は、半導体チップに付着した帯電している異物を除電するために設けられている。除電装置５８、６０は、特に限定されないが、例えばイオナイザー、加湿手段、又は過熱手段で形成されている。

本発明の実施の形態１に係る試験装置１０を用いた試験方法を説明する。まず、移動部１８により、ピックアップ部１２に保管された半導体チップ２０をピックアップする。半導体チップ２０は、ウエハをダイシングして平面視で四角形に形成されたものである。図５は、移動部により半導体チップ２０をピックアップした状態を示す正面図である。移動部で半導体チップ２０をピックアップした後、除電装置５８、６０によって半導体チップ２０に付着した帯電している異物を除電する。

次いで、半導体チップ２０を吸着した移動部１８を移動させて、半導体チップ２０を第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの上方へ移動させる。図６は、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの上方へ半導体チップ２０を移動したことを示す正面図である。半導体チップ２０は、第１斜面３２ａと第２斜面の中間に位置させる。

次いで、吸気装置５６による半導体チップ２０のコレット５４への真空吸着を解除する。そうすると、半導体チップ２０が自重で下方へ落ち、図７に示すように、半導体チップ２０側面が第１斜面３２ａ及び第２斜面３２ｂにあたる。

第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂには砥粒又は粘着シートが設けられているので、半導体チップ２０の側面に存在する異物は砥粒又は粘着シートによって除去される。砥粒を設けた場合は、砥粒が異物を噛みこむことで異物に引っ張り応力がかかり、異物が半導体チップ２０から除去される。粘着シートを設けた場合は、粘着シートに異物が付着することで半導体チップ２０から異物が除去される。

さらに、振動装置３４、３６を稼動させることで第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂを振動させて、砥粒又は粘着シートと異物を積極的に接触させる。これにより、異物除去を促進する。また、吸気装置４０を稼動させて開口３２ｃ、３２ｄを吸気することで、半導体チップ２０から除去された異物を回収する。よって異物が半導体チップ２０に再付着することを抑制できる。

次いで、移動制御部４４により突き上げ部４２を上方（Ｚ軸正方向）に移動させ、突き上げ部４２で半導体チップ２０を保持する。図８は、突き上げ部４２で半導体チップを保持することを示す正面図である。こうすると、半導体チップ２０と第１斜面３２ａ及び第２斜面３２ｂが離れる。そして、移動制御部４４により突き上げ部をＺ軸周りに９０度回転させる。その後、突き上げ部４２を下方（Ｚ軸負方向）に移動させ、半導体チップ２０の側面のうち、これまでに第１斜面３２ａにも第２斜面３２ｂにも接しなかった側面を第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂにあてる。

この状態で、振動装置３４、３６と吸気装置４０を稼動させつつ、半導体チップ２０側面の異物を除去する。このようにして半導体チップ２０の側面の異物を除去する工程を異物除去工程と称する。

異物除去工程を終えると、再び、突き上げ部４２を上方に移動させて、突き上げ部４２で半導体チップ２０を保持する。そして、移動部１８のコレット５４で半導体チップ２０を吸着し、半導体チップ２０を試験部１６へ移動する。試験部１６では、半導体チップ２０の電気的特性を試験する。この工程を試験工程と称する。その後、半導体チップ２０を試験装置１０の外に輸送して処理を終える。

ところで、半導体ウエハをダイシングすると半導体チップの側面から半導体ウエハ材料の小片又は屑等が多数生じ、それらが異物となって半導体チップの側面及び側面近傍に付着する。このような異物を付着異物という。

また、半導体チップの表面電極又は裏面電極となるべき金属電極が、ダイシングによって一部剥がれて半導体チップにぶら下がるようにして残留する異物が生じることがある。この異物をぶら下がり異物という。ぶら下がり異物は半導体チップの側面に生じる。

さらに、半導体ウエハの製造工程中に帯電した異物などが、半導体チップの側面及び側面近傍に付着することがある。この異物を工程異物という。付着異物、ぶら下がり異物、及び工程異物（これらをまとめて異物という）は、いずれも、半導体チップの試験結果に悪影響を与えたり、半導体チップにダメージを与えたりするので、試験工程前に除去しておかなければならない。

本発明の実施の形態１に係る試験方法によれば、異物除去工程で半導体チップの側面の異物を除去する。つまり、半導体チップの側面を第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂにあてることで、主として付着異物とぶら下がり異物を除去することができる。さらに、振動装置３４、３６によって第１斜面３２ａ、第２斜面３２ｂを振動させることで、これらの異物の除去を促進できる。

さらに、除電装置５８、６０によって主として工程異物を除電することができる。帯電したままの異物を除去するのは困難であるが、除電装置５８、６０によって帯電した異物（工程異物）を除電することで、当該異物を容易に除去できる。例えば、除電された工程異物は、振動装置３４、３６からの振動によって容易に除去できる。

このように、異物除去工程で異物を除去した後に試験工程を実施するので、試験の信頼性を高めることができる。しかも、異物除去部１４は非常にシンプルな構造であり、簡単に異物を除去できる。

移動部１８の構造は、半導体チップ２０を第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂの上方にて脱着させ、その後半導体チップ２０を試験部１６へ輸送するものであれば特に限定されない。例えば、工程異物が殆ど無視できるほど少数であれば、除電装置５８、６０は省略しても良い。

異物の除電は、異物除去工程の前に限らず、異物除去工程中に行っても良い、異物の除去を促進するために、異物除去工程の前、又は異物除去工程で半導体チップ２０に超音波を印加してもよい。異物に超音波振動を付与することで異物の半導体チップへの付着力を弱めることができる。超音波振動を発生する超音波印加装置は、例えば移動部に固定することができる。

第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂには、砥粒が付着した巻き取り式の研磨シートを設けてもよい。あるいは、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂには、巻き取り式の粘着シートを設けても良い。研磨シート又は粘着シートを巻き取り可能な形態としておくことで、容易に清浄なシートと交換可能となる。例えば、異物除去部１４にて１つの半導体チップの処理を終える毎に研磨シート又は粘着シートを巻き取り、清浄面に交換すると、ある半導体チップから除去された異物が別の半導体チップに付着することを防止できる。

異物除去部１４は、半導体チップ２０から脱落した異物を収容する凹部を備えてもよい。この場合、配管３８及び吸気装置４０が不要となる利点がある。異物除去工程では、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂを振動させることとしたが、そのような振動を要しない場合は、振動装置３４、３６を省略しても良い。

第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂに加えて、これらが接する半導体チップ側面とは別の側面にあたる第３斜面と第４斜面を設けても良い。つまり、第１−第４斜面を設けて、各斜面を、半導体チップの各側面（４つの側面）にあてることで処理を迅速にすることができる。なお、これらの変形は、以下の実施の形態に係る試験装置と試験方法に対して応用することもできる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る試験装置と試験方法は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る異物除去部の正面図である。この異物除去部は基板３０を貫通してＺ方向に移動する棒状の部材７０、８０を備えている。部材７０、８０の動きは制御装置９０によって制御される。

部材７０の先端には回転軸７２を介して本体部７４が接続されている。本体部７４は砥粒又は粘着シートが設けられた第１斜面７４ａを備えている。本体部７４の先端にはＸ方向に転がることができるローラ７６が設けられている。本体部７４はローラ７６を介して基板３０にのせられている。部材７０をＺ方向に移動させることで、本体部７４が回転軸７２を中心に回転し第１斜面７４ａの基板３０に対する角度が変わる。

部材８０の先端には回転軸８２を介して本体部８４が接続されている。本体部８４は砥粒又は粘着シートが設けられた第２斜面８４ａを備えている。本体部８４の先端にはＸ方向に転がることができるローラ８６が設けられている。本体部８４はローラ８６を介して基板３０にのせられている。部材８０をＺ方向に移動させることで、本体部８４が回転軸８２を中心に回転し第２斜面８４ａの基板３０に対する角度が変わる。

このように、本発明の実施の形態２に係る異物除去部は、第１斜面７４ａと第２斜面８４ａの基板３０に対する角度を変更させる角度変更機構として、部材７０、８０、回転軸７２、８２、ローラ７６、８６及び、制御装置９０を備えている。

本発明の実施の形態２に係る試験方法のうち異物除去工程を説明する。まず、半導体チップ２０のコレット５４への真空吸着を解除し、斜面（対向する第１斜面７４ａと第２斜面８４ａをいう、以下同じ）に半導体チップ２０の側面をあてる。図１０は、半導体チップ２０の側面が斜面と接触した直後の異物除去部を示す正面図である。

次いで、制御装置９０を駆使して、図１１に示すように、部材７０、８０を上方（Ｚ軸正方向）に移動させる。そうすると、回転軸７２、８２の下方においては第１斜面７４ａと第２斜面８４ａの間隔が広がるので、半導体チップ２０は自重により第１斜面７４ａと第２斜面８４ａに沿って滑る。このとき半導体チップ２０の側面が第１斜面７４ａと第２斜面８４ａに擦られるので異物に摩擦力を与え、異物を除去することができる。その後、半導体チップの別の側面についても同様の処理を施して異物除去工程を終える。

上記のように、本発明の実施の形態２の異物除去工程では、第１斜面７４ａと第２斜面８４ａの間隔を変化させ、半導体チップ２０を第１斜面７４ａと第２斜面８４ａに沿って滑らせる。半導体チップ２０の側面が斜面を滑ることで、当該側面の異物を砥粒によって除去、又は粘着シートに付着させることができる。従って、半導体チップ２０の側面の異物除去を促進できる。

角度変更機構は、第１斜面７４ａと第２斜面８４ａの基板３０に対する角度を変更させるものであればよく、上述の構成に限定されない。斜面に振動を付与して異物の除去を促進したり、半導体チップに超音波振動を付与して異物の除去を促進したり、異物を除電したりしてもよい。また、本体部７４、８４に異物を回収する開口を形成しても良い。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る試験装置と試験方法は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態３に係る試験装置及び試験方法は、上記のように半導体チップの側面の異物を除去するとともに、半導体チップの上面と下面の異物を除去するものである。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る追加異物除去部１００等の正面図である。追加異物除去部１００は、基板１０２と基板１０２の上に設けられた研磨シート１０４を備えている。研磨シート１０４の表面は平坦面１０４ａとなっている。なお、研磨シート１０４に代えて粘着シートを用いても良い。

追加異物除去部１００により異物を除去する追加異物除去工程を説明する。まず、移動部１８が半導体チップ２０を追加異物除去部１００へ輸送する。そして、コレット５４で半導体チップ２０を保持したままで、半導体チップ２０の下面を平坦面１０４ａにあてて半導体チップ２０の下面の異物を除去する。

次いで、半導体チップ２０の上面が研磨シート１０４と対向するようにコレット５４で半導体チップ２０を保持し、当該上面を平坦面１０４ａにあてて当該上面の異物を除去する。その後、移動部１８で半導体チップ２０を試験部１６へ輸送する。なお、追加異物除去工程は試験工程前に実施する。

異物除去工程で半導体チップの側面の異物を除去できるので、追加異物除去工程を実施して半導体チップ２０の上面と下面の異物を除去することで、半導体チップの全ての面の異物を除去することができる。よって、試験の信頼性を高めることができる。

半導体チップ２０を平坦面１０４ａに強く押し付けるために、移動部１８又は追加異物除去部１００に加圧機構を設けても良い。移動部１８に設ける加圧機構としては、例えば、Ｚ方向に伸縮するばねがある。

追加異物除去工程では、半導体チップ２０又は平坦面１０４ａに振動を付加して、異物除去を促進しても良い。また、追加異物除去工程の前、又は追加異物除去工程で異物を除電したり、半導体チップに超音波を印加したりしても良い。巻き取り式の研磨シート又は粘着シートを利用してもよい。

また、半導体チップ２０と平坦面１０４ａが接触した状態で研磨シート１０４をＺ軸と垂直方向に移動させても良い。例えば、半導体チップ２０と平坦面１０４ａが接触した状態で巻き取り式の研磨シートを巻き取る。これにより、異物に摩擦力が加わり異物の半導体チップからの除去を促進できる。

実施の形態１−３に係る試験装置と試験方法の特徴は適宜に組み合わせることができる。

１０ 試験装置、 １２ ピックアップ部、 １４ 異物除去部、 １６ 試験部、 １８ 移動部、 ２０ 半導体チップ、 ３０ 基板、 ３２ 本体部、 ３２ａ 第１斜面、 ３２ｂ 第２斜面、 ３２ｃ,３２ｄ 開口、 ４０,５６ 吸気装置、 ４２ 突き上げ部、 ４４ 移動制御部、 ５０ 基板、 ５２ 吸着部、 ５４ コレット、 ５８,６０ 除電装置、 ７０,８０ 部材、 ７２,８２ 回転軸、 ７４,８４ 本体部、 ７４ａ 第１斜面、 ８４ａ 第２斜面、 ７６,８６ ローラ、 ９０ 制御装置、 １００ 追加異物除去部

Claims (20)

1. 砥粒又は粘着シートが設けられた第１斜面と、
   砥粒又は粘着シートが設けられ、上方で前記第１斜面との距離が遠く、下方で前記第１斜面との距離が近くなるように前記第１斜面と対向する第２斜面と、を有する異物除去部と、
   半導体チップの電気的特性を試験する試験部と、
   前記半導体チップを前記第１斜面と前記第２斜面の上方にて脱着させ、前記半導体チップを前記試験部へ輸送する移動部と、を備えたことを特徴とする試験装置。
2. 前記異物除去部は、
   前記第１斜面と前記第２斜面が形成された本体部と、
   前記本体部をのせる基板と、
   前記第１斜面と前記第２斜面の前記基板に対する角度を変更させる角度変更機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
3. 前記第１斜面と前記第２斜面を振動させる振動装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の試験装置。
4. 前記半導体チップの異物を除電する除電装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験装置。
5. 前記除電装置はイオナイザーであることを特徴とする請求項４に記載の試験装置。
6. 前記半導体チップに超音波を印加する超音波印加装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の試験装置。
7. 前記第１斜面と前記第２斜面の間を上下動する突き上げ部を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の試験装置。
8. 前記突き上げ部を回転させる移動制御部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の試験装置。
9. 前記第１斜面と前記第２斜面には、砥粒が付着した巻き取り式の研磨シートが設けられたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の試験装置。
10. 前記第１斜面と前記第２斜面には、巻き取り式の粘着シートが設けられたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の試験装置。
11. 前記第１斜面と前記第２斜面には、前記半導体チップから脱落した異物を回収する開口が形成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の試験装置。
12. 前記開口内を吸気する吸気装置を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の試験装置。
13. 前記異物除去部は、前記半導体チップから脱落した異物を収容する凹部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の試験装置。
14. 砥粒又は粘着シートが設けられた平坦面を有する追加異物除去部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の試験装置。
15. ダイシングされた半導体チップの側面を、砥粒又は粘着シートが設けられた斜面にあてて前記半導体チップの側面の異物を除去する異物除去工程と、
    前記異物除去工程の後に、前記半導体チップの電気的特性を試験する試験工程と、を備えたことを特徴とする試験方法。
16. 前記斜面は、対向する第１斜面と第２斜面を備え、
    前記異物除去工程では、前記第１斜面と前記第２斜面に前記半導体チップの側面をあて、
    前記異物除去工程では、前記第１斜面と前記第２斜面の間隔を変化させ、前記半導体チップを前記第１斜面と前記第２斜面に沿って滑らせることを特徴とする請求項１５に記載の試験方法。
17. 前記異物除去工程では、前記斜面を振動させることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の試験方法。
18. 前記異物除去工程の前、又は前記異物除去工程で前記半導体チップに付着した異物を除電することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の試験方法。
19. 前記異物除去工程の前、又は前記異物除去工程で前記半導体チップに超音波を印加することを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の試験方法。
20. 前記試験工程の前に、前記半導体チップの上面及び下面を砥粒又は粘着シートが設けられた平坦面にあてて前記半導体チップの上面及び下面の異物を除去する追加異物除去工程を備えたことを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の試験方法。

Images