半導体装置の製造方法
【課題】ウエハ・レベル・バーインテストでは、ウエハ全域をほぼ一括してプローブテストを実行している。この際、プローブカードは、摂氏百数十度程度に加熱された下方のウエハステージからの熱により、テスト温度に近い温度にあらかじめ加熱されている。しかし、本願発明者らが検討したところによると、この予備加熱が十分でないと、プローブ針がコンタクトしている間にもプローブカードの熱膨張が進行し、プローブ針をウエハから浮上させる際に、蓄積した応力によりウエハ上のパッドに引っかき傷を形成することが明らかとなった。
【解決手段】本願発明は、実際の被テストウエハに対して、プローブテストを実行する前に、ウエハステージ上に被テストウエハではない別のウエハをセットした状態で、プローブカードのプローブ針と前記別のウエハをコンタクトすることにより、プローブカードの予備加熱を実行するものである。
【解決手段】本願発明は、実際の被テストウエハに対して、プローブテストを実行する前に、ウエハステージ上に被テストウエハではない別のウエハをセットした状態で、プローブカードのプローブ針と前記別のウエハをコンタクトすることにより、プローブカードの予備加熱を実行するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるウエハテスト技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００４−２６６２０６号公報（特許文献１）には、高温ウエハプローブテストにおいて、ウエハステージとは別のステージ上のプリヒート専用板とプローブカードのプローブ針を接触させてプローブカードのプリヒートを行う技術が開示されている。
【０００３】
日本特開２００６−３３９４５６号公報（特許文献２）には、高温又は低温ウエハプローブテストにおいて、被テストウエハ上の非テストチップ領域にプローブカードのプローブ針を接触させて針の温度を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６６２０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハ・レベル・バーインテスト（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｂｕｒｎ−Ｉｎ Ｔｅｓｔ）は、目的とする試験環境（温度）下において、ウエハ全域もしくはウエハ内に分布した複数のテスト領域群の各々を一括して電気的テストを行うことにより、内在する初期不良品の判別・除去を行うものであり、ウエハプローバ類似の装置を使用して行われるため、テスト方法上の分類では、プローブテストに属する。このプローブテストは、プローブカードに配置されたプローブ針をウエハ主面上に配置されたパッドに押し当てることにより行う。
【０００６】
この際、プローブカードは、例えば摂氏百数十度程度に加熱されている。なお、このプローブカードの加熱方法については、いくつかの方式がある。代表的な方式を例に挙げると、プローブ針をウエハに接触させないで、下方のウエハステージからの輻射熱により、プローブ針およびプローブカードを目標の温度付近まであらかじめ加熱するセパレートプリヒート方式や、プローブカードの内部に熱源（ヒータ）を有し、プローブ針を目標の温度付近まであらかじめ加熱するような方式などがある。
【０００７】
しかし、本願発明者らが検討したところによると、これらの方式には以下に述べる様な問題が有ることがわかった。最初にセパレートプリヒート方式については、針の温度が目標のテスト温度まで到達しないことが判明した。その状態でプローブ針をウエハ主面のパッドにコンタクトさせると、パッド内の所定の位置からずれた位置にコンタクトしてしまう。さらに、ウエハは下方のウエハステージより加熱されているので、その熱がプローブ針を介してプローブカードに伝わり、プローブ針がパッドにコンタクトしている間、プローブ針およびプローブカードはさらに熱膨張が進行することになる。そしてテスト終了後、プローブ針をパッドから浮上させる際に、プローブ針は上下方向から押さえられていた力を失い、蓄積した応力が開放されるので、パッド表面に引っかき傷を形成したり、パッド周囲を覆っている保護膜に傷を付けたりしてしまうことが明らかになった。次にプローブカードの内部に熱源を有する方式については、プローブ針の温度を目標のテスト温度まで到達させることは可能であるが、熱源の配置のためプローブカード及びプローブ針の構造が限定されてしまう。また、熱源を搭載する分、プローブカードのコストが高くなってしまう。
【０００８】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【０００９】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【００１０】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１２】
すなわち、本願の一つの発明は、実際の被テストウエハに対して、プローブテストを実行する前に、ウエハステージ上に被テストウエハではない別のウエハをセットした状態で、プローブカードのプローブ針と前記別のウエハをコンタクトすることにより、プローブカードの予備加熱を実行するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１４】
プローブカードおよびプローブ針が目標のテスト温度まで到達することにより、プローブ針を被テストウエハ上のパッドにコンタクトさせた後の熱膨張の進行が無くなる。その結果、プローブ針に応力が蓄積されることが無くなるので、テスト終了後にプローブ針をパッドから浮上させても引っかき傷等のダメージを与えることなく、プローブテストを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの単位コンタクト領域等をウエハ上に投影したものを説明するための被検査ウエハ上面図である。
【図２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、コンタクトプリヒート方式とセパレートプリヒート方式の温度上昇特性を比較した計測図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、ボンディングパッド上に引っかき傷が残るメカニズムを説明するための説明図である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン検査に使用するウエハプローバ（ウエハバーイン検査装置）の上面模式図である。
【図５】図４のウエハバーイン検査装置にけるプローブカードと被検査ウエハの関係を説明するためのウエハプローバのプローブ部の模式断面図である。
【図６】図４のウエハバーイン検査装置にける制御系の構成の概要を示すブロック図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの下面図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの上面図である。
【図９】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ等が直下にないとき）である。
【図１０】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（予備ウエハによるコンタクトプリヒート中）である。
【図１１】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面をサンドブラスト処理したクリーニングウエハ）である。
【図１２】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にクリーニングシートを貼り付けたクリーニングウエハ）である。
【図１３】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にアルミニウム系メタル膜を均一に形成したクリーニングウエハ）である。
【図１４】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（ウエハプローブ検査において不良とされた同一品種のチップ領域を形成した不良ウエハ）である。
【図１５】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ・バーイン検査中）である。
【図１６】図１の被検査チップ領域内の平面レイアウト図である。
【図１７】図１６のバーインテスト用ボンディングパッドの平面構造図である。
【図１８】図１６の通常のボンディングパッドの平面構造図である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン装置内における被検査ウエハの流れの概要を示すプロセスブロックフロー図である。
【図２０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査における各種のウエハの流れを示すプロセスブロックフロー図である。
【図２１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査のウエハプローブ検査全体における位置を説明するプロセスブロックフロー図である。
【図２２】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（ウエハ位置合わせ中）である。
【図２３】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（針位置合わせ中）である。
【図２４】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（被検査ウエハがプローブ部にあるとき）である。
【図２５】図１５に対応する実際に近い形でのチップ領域上のバーインテスト用パッドとプローブ針の関係を示すウエハ上のチップ領域上面図およびプローブ針部分の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１７】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）プローブ検査装置内において、加熱されたウエハステージ上に、被検査ウエハ以外の予備ウエハをロードする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージ上にロードした状態で、前記ウエハステージの上方のプローブカードの複数のプローブ針を、前記予備ウエハの上面に接触させ、この接触状態を保持したままで、前記プローブカードの予備加熱を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記予備ウエハの前記上面から前記プローブカードの前記複数のプローブ針を浮上させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージからアンロードする工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハステージ上に、前記被検査ウエハをそのデバイス面を上に向けた状態でロードする工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハステージ上にロードされた前記被検査ウエハの前記デバイス面上の複数の電極パッドのそれぞれに、前記複数のプローブ針の内の対応するプローブ針をコンタクトさせた状態で、高温プローブ検査を実行する工程。
【００１８】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面は、シリコン系ウエハのプレーンウエハの対応する主面にブラスト処理を施したものである。
【００１９】
３．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、その最上層にプローブ針研磨層を有するシートが貼り付けられている。
【００２０】
４．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハは、不良ウエハである。
【００２１】
５．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、そのほぼ全面にアルミニウム系メタル膜が形成されている。
【００２２】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査のテスト温度は、摂氏１００度以上、摂氏３００度未満である。
【００２３】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記予備加熱の時間は、６０分以上、１８０分未満である。
【００２４】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、ロジックテストを下位工程として含む。
【００２５】
９．前記１から８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１００００本以上である。
【００２６】
１０．前記１から９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の先端部の間隔は、前記高温プローブ検査のテスト温度において、前記複数の電極パッドの間隔とほぼ一致する。
【００２７】
１１．前記１から１０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、バーインテストである。
【００２８】
１２．前記１から１１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域の全体に対して検査を実行するものである。
【００２９】
１３．前記１から１２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域を複数の単位コンタクト領域にわけ、各単位コンタクト領域にコンタクトして検査を実行するものである。
【００３０】
１４．前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域はその内部に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含まない。
【００３１】
１５．前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域はその内部又はその複数の要素領域間に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含む。
【００３２】
１６．前記１５項の半導体装置の製造方法において、前記複数の要素領域の少なくとも一つは、前記デバイス面を実質的に横断又は縦断する。
【００３３】
１７．前記１から１６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記プローブカードは蓄熱部を有する。
【００３４】
１８．前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記蓄熱部はステンレス製の部分を主要な構成要素として有する。
【００３５】
１９．前記１から８項および１０から１８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１０００本以上である。
【００３６】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００３７】
更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）を中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう（なお、「半導体装置」は、いわゆる単体素子を含む）。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００３８】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリメタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクトホール形成、タングステンプラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナルパッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハ・レベル・パッケージ・プロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。ＦＥＯＬ工程の内、ゲート電極パターニング工程、コンタクトホール形成工程等は、特に微細な加工が要求される微細加工工程である。一方、ＢＥＯＬ工程においては、ビアおよびトレンチ形成工程、特に、比較的下層のローカル配線（たとえば４層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ３あたりまで、１０層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ５あたりまでの微細埋め込み配線）等において、特に微細加工が要求される。なお、「ＭＮ（通常Ｎ＝１から１５程度）」で、下から第Ｎ層配線を表す。Ｍ１は第１層配線であり、Ｍ３は第３層配線である。
【００３９】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００４０】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４１】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４２】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００４３】
単結晶シリコンウエハ（エピタキシャルウエハを含む）を例にとると、「プレーンウエハ」とは、何の加工もされておらず、酸化膜、メタル膜、樹脂膜等が形成されていないウエハを言う。「製品ウエハ」とは、製品チップを形成するためのプレーンウエハまたはパターン付ウエハ等の加工済みウエハを言う。「不良ウエハ」とは、ウエハプロセスから脱落した元の製品ウエハ等であり、不良ウエハは、すでに製品ウエハではない。
【００４４】
ここでは「被テストウエハ」は、ウエハプローブテストの対象である製品ウエハである。「ダミーウエハ」は、ウエハプロセスで使用する装置動作テスト用等に使用するウエハである。「テスト用ウエハ」は、ウエハプロセスにおいて、露光、膜形成、エッチング等のテスト用に使用するウエハである。「クリーニングウエハ」とは、ここでは、ウエハプローブテストにおいて、プローブ針の先端のクリーニングに使用するウエハである。「予備ウエハ」とは、ここでは、ウエハプローブテストにおいて、被テストウエハではないウエハであって、同テスト用のウエハステージにロードして、プローブカードの予備加熱に利用されるウエハである。
【００４５】
６．本願において「プローブテスト」、「ウエハテスト」または「ウエハプローブテスト」とは、ウエハプローバまたは類似の装置を用いた電気的試験を広く含む。従って、ＤＣパラメトリックテスト、ロジック機能テスト等の通常のウエハプローブテスト、ウエハを対象とするバーインテスト、テストバーイン等もプローブテスト等に含まれる。
【００４６】
「バーインテスト」は初期故障を排除するため、高温下、必要に応じて通常よりも高い印加電圧等をかけて故障の発生を加速することを主要な目的とするテストである（なお、比較的長いテスト時間を利用して他のテストを含めるのが一般的である）。ここでは、主として、ウエハに対して実施される「ウエハ・レベル・バーインテスト」を取り扱う。
【００４７】
ウエハプローブテストにおいて、「テスト温度」とは、テスト中の被検査ウエハの温度を言う。このテスト温度が、摂氏８０度ないしは、１００度以上のとき、これを「高温テスト」という。
【００４８】
ウエハプローブテストにおいて、「有効領域」とは、テスト対象となる全チップ領域を要素とする領域である。「単位コンタクト領域」とは、単一のプローブカードのプローブ針が同時にコンタクトする全チップ領域を要素とする領域である。単位コンタクト領域は、単一の単連結領域からなることもあるし、複数の単連結領域からなることもある（すなわち、多重連結領域）。多重連結の単位コンタクト領域の要素領域がウエハのデバイス面を「横断または縦断」するとは、有効領域の一つの端部から他の端部へ連続して存在することを言う。このとき、隣接辺を共有する一つの隣接チップ群が複数の隣接チップ群とコーナ部のみで近接するときは、いずれか一つの隣接チップ群と一体となって、単一の要素領域を構成するものとする。
【００４９】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５０】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５１】
なお、一般的な高温ウエハプローブテストにおけるプローブカードの温度保持等の詳細については、日本特願第２００８−２２４４４４号（日本出願日２００８年９月１日）に詳しく記載されているので、本願では原則として、それらの部分の説明は繰り返さない。
【００５２】
１．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストのアウトライン等の説明（主に図１から図３）
図１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの単位コンタクト領域等をウエハ上に投影したものを説明するための被検査ウエハ上面図である。図２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、コンタクトプリヒートとセパレートプリヒートの温度上昇特性を比較した計測図である。図３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、ボンディングパッド上に引っかき傷が残るメカニズムを説明するための説明図である。これらに基づいて、本願発明者らが見出したウエハ・レベル・バーインテスト（より一般的には、ウエハレベルでのウエハプローブ検査）の問題点について説明する。
【００５３】
図１に示すように、ウエハ・レベル・バーインテストにおいては、被検査ウエハ１１のデバイス面１ａ上の有効領域２２を一括して、または、２個から５個の単位コンタクト領域２３に分割して、プローブテストを実行する。この単位コンタクト領域２３は、平面的に単一の短連結領域（破線で４分割領域を例示する）である場合もあるが、近年、測定の効率を考慮して、複数の要素領域２４からなる多重連結領域とする場合が増加している。
【００５４】
バーインテストの際には、ウエハ１が、たとえば、摂氏１００度以上、３００度未満のテスト温度に加熱されており、それに合わせて、プローブカードの方も予備加熱（プリヒート）される。このプリヒートには、セパレートプリヒートとコンタクトプリヒートの２方式がある。ウエハ・レベル・バーインで使用されるセパレートプリヒートは、非接触状態で被検査ウエハ１とプローブカードを近接させて、熱輻射及び対流を利用して、加熱するものである。これに対して、コンタクトする領域が比較的局在している通常のプローブテストで使用されるコンタクトプリヒートは、実際のテストと同様に、被検査ウエハ１の被検査チップ又は周辺の検査対象外のチップの検査パッドにプローブ針をコンタクトさせた状態で、熱伝導の作用を加えて効率的に予備加熱を実行するものである。
【００５５】
図２は、予備加熱工程におけるプローブカードの温度上昇の様子をセパレートプリヒート方式とコンタクトプリヒート方式の２方式について、シリコン系の３００φウエハを用いて、本願発明者らが実験して調べたものである（針先の温度を測定対象に影響を与えることなく測定することはできないので、プローブカード本体の温度を測定して、温度上昇が飽和に達しているか否かを間接的に見ている）。測定実験の結果、コンタクトプリヒート方式の時は摂氏１１０〜１１２度程度（この程度までプローブカード本体温度が上昇していると飽和状態に達していることが確認されている）、セパレートプリヒート方式の時は摂氏１０２〜１０５度程度となっており、コンタクトプリヒート方式の方がセパレートプリヒート方式よりも高い温度であることが明らかである。また、この時のコンタクトプリヒート方式のプローブ針先端の温度は、目標のテスト温度（ウエハ温度）である摂氏１４５度に到達していることが確認されている（ウエハステージの設定温度は摂氏１４７度程度）。次に、図３に基づいて、予備加熱による到達温度とテスト温度の間に大差がある場合の問題点を説明する。図３に示すように、ウエハ・レベル・バーインテストにおいては、プローブ針４７の先端部４７ｔをバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクト（着地）させた状態で（図３の上段）、数時間程度、被検査ウエハ１１の上面を加熱し続ける。そのため、コンタクト開始時点のプローブカードの温度が低すぎると、長時間の過熱の結果、徐々にプローブ針４７の間隔が拡大して（図３の中段）、プローブ針４７にずれ応力が生じることとなる。このずれ応力は、コンタクトを解除する浮上時に開放され、正常な針跡４８に引っかき傷が付加され、図３の下段に示すように、浮上後に、異常な針跡４８ｓが残されることとなる。なお、最悪の場合はパッド周囲を覆っている保護膜に傷を付けたりするような事態も生じる。このようなことから、異常な針跡４８ｓは、例えば自動車用途等の高信頼性を要求される製品では、信頼性に影響を与える恐れが高い。従って、高信頼性を要求される製品では、コンタクトプリヒート方式を採用する必要があるが、それでは、被検査ウエハ１１、すなわち、製品ウエハの製品チップに相当大きな引っかき傷（致命的な不良）を伴う針跡を残すこととなる。
【００５６】
そこで、ここでは、被検査ウエハ１１の代わりに、クリーニングウエハ等の予備ウエハを用いて、コンタクトプリヒートを実行する。従来のように、単一のチップ領域１又は少数のチップ領域単位でコンタクトを実施してプローブテストを実行する場合であれば、プローブ針をウエハ１の周辺の有効領域２２外のチップ領域にコンタクトさせて、ウエハ１からの熱を直接プローブカードに伝達するコンタクトプリヒートが可能である。これは、有効領域２２外のチップ領域に局所的な致命的な不良が残っても、有効領域２２内の製品チップには無関係だからである。
【００５７】
一方、図１に示すような大域的な単位コンタクト領域２３を有するウエハプローブテスト（ウエハ全面一括コンタクトを含む）においては、ウエハ１１の周辺の被製品チップ領域が狭く、その部分だけにコンタクトさせることができないからである。
【００５８】
このように、コンタクトプリヒートを採用することで、プローブカードの温度上昇不足による引っかき傷等の発生を回避することができる。また、被テストウエハである製品ウエハではなく、各種の予備ウエハを使用して、コンタクトプリヒートを実行することにより（各種の予備ウエハの種類に依存する効果のほか）、製品ウエハへのダメージを懸念することなく、テストに使用する針全体を直接加熱することができるので、より有効な予備加熱特性を達成することができる。
【００５９】
２．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーインテスト装置等の説明（主に図４から図６、図１９、図２２および図２４）
図４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン検査に使用するウエハプローバ（ウエハバーイン検査装置）の上面模式図である。図５は図４のウエハバーイン検査装置にけるプローブカードと被検査ウエハの関係を説明するためのウエハプローバのプローブ部の模式断面図である。図６は図４のウエハバーイン検査装置にける制御系の構成の概要を示すブロック図である。図１９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン装置内における被検査ウエハの流れの概要を示すプロセスブロックフロー図である。図２２は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（ウエハ位置合わせ中）である。図２３は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（針位置合わせ中）である。図２４は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（被検査ウエハがプローブ部にあるとき）である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーインテスト装置５１（図４）の構造の概要およびその中でのウエハ（被検査ウエハまたは予備ウエハ）の動きを説明する。この目的に使用可能なプローバとして、たとえば、株式会社東京精密製のＵＦ３０００ＥＸ等を例示することができる。
【００６０】
図４に示すように、被検査ウエハ１１は、１枚から２５枚程度の任意の単位（ウエハバッチ）で、ウエハ搬送容器５２に収容されて、ウエハ・レベル・バーインテスト装置５１のロードポート５３にロードされる（図１９の搬送容器ロード１０１）。次に、被検査ウエハ１１はウエハ搬送ロボット５４によって、プリアライメント部５５に移送され（図１９のウエハ搬入１０２）、そこで、プリアライメント光学系６２によって、プリアライメント１０３（図１９）が実行される。次に、ウエハロード＆アンロード部５６において、被検査ウエハ１１はウエハ搬送ロボット５４によって、テスト温度に加熱されたウエハステージ６０上にデバイス面１１ａを上に向けて、その裏面１１ｂを真空吸着される（図１９のステージ上に移動１０４）。
【００６１】
次に、図２２に示すように、ウエハステージ６０がウエハアライメント部５７に移動して、そこで、ウエハアライメント光学系６３により、ウエハアライメント１０５（図１９）が実行される。一方、図２３に示すように、適切なタイミングで、たとえば、ウエハステージ６０と同じＸＹテーブル４２上に設置された針位置合わせ光学系６４によって、カードホルダ４４上に設置されたプローブカード５０のプローブ針４７の針位置合わせ１０６（図１９）が実行される。次に、ウエハアライメント１０５および針位置合わせ１０６の結果に基づいて、ウエハステージ６０がプローブ部５９の適切なテスト位置に移動する。
【００６２】
ウエハステージ６０がプローブ部５９の適切なテスト位置に移動した状態を図５に示す。このとき、被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａ（正確にはボンディングパッド上面）は、プローブ針４７の先端部４７ｔから間隔Ｄだけ下方にある。ここで、プローブ針４７は、プローブカード５０上のコネクタ部４３を介して、テスタのテストヘッド４５と接続されている。
【００６３】
次に、図５において、間隔Ｄがゼロとなるようにウエハステージ６０が上昇して、バーインテスト用ボンディングパッド（図１５）とプローブ針４７のコンタクトが実行され、その状態で、バーインテスト等の電気的試験が実行される（図１の電気的試験実行）。続いて、被検査ウエハ１１がウエハステージ６０上からウエハ搬送ロボット５４によって取り除かれ（図１９のウエハ・リリース１０８）、ウエハバーイン装置５１外に搬出され（図１９のウエハ搬出１０９）、最終的にウエハ搬送容器（フープ）５２内に収容される。このプロセスをバッチに属する全ての被検査ウエハ１１に対して繰り返し実行して、バッチ全体に対するバーインテストを完了すると、搬送容器５２がアンロードされる（図１９の搬送容器アンロード１１０）。
【００６４】
なお、このウエハバーイン装置５１には、予備ウエハストッカ４９が設けられており、クリーニングウエハ等の予備ウエハ１５が保管されている。この予備ウエハ１５は、必要なときに、ウエハ搬送ロボット５４によってウエハステージ６０上にセットされる。
【００６５】
ウエハバーイン装置５１の以上の動作は、図６のような回路構成により制御されている。ＸＹテーブルを制御するＸＹテーブル制御系６７、ウエハ位置合わせを実行するウエハ位置合わせ制御系６８、針位置合わせを実行する針位置合わせ制御系６９、および、これらを統括するプローバ制御系６６である。
【００６６】
３．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーイン用プローブカード等の説明（主に図７から図９）
このセクションでは、セクション２の図５、および図２２から図２４に説明したプローブカードを更に詳しく説明する。
【００６７】
図７は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの下面図である。図８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの上面図である。図９は図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ等が直下にないとき）である。ここで、市販のウエハバーイン用プローブカードとして、株式会社日本マイクロニクス製のＵ−Ｐｒｏｂｅを例示することができる。
【００６８】
図７から図９に示すように、たとえば、プローブカードは、その本体が有機樹脂製基板５０で構成されており、その下面に、インターポーザ４０を介して、たとえばセラミック製の針ホルダ３７がリング状金属枠体４１等によって固定されている。この針ホルダ３７には、多数のプローブ針４７が固定されている（プローブ針４７の総数は、たとえば、少なくとも１０００本以上、通常１００００本以上で、一般的には２００００本から３００００本程度である）。針の間隔は、テスト温度において、対応するバーインテスト用ボンディングパッド３（図１６）の間隔とほぼ一致するように設定されている。
【００６９】
有機樹脂製基板５０の上面には、たとえばステンレス製のスティフナ（補強構造体）３６が網の目状に設けられており、その上には、たとえばステンレス製の上面カバー２９が設けられている。スティフナ３６は、プローブカード５０の剛性を確保する働きがあり、また、その熱容量の大きさから、上面カバー２９とともに、蓄熱部を構成している。すなわち、プローブカード５０の熱的安定性を確保している。これは、プローブカード本体の熱容量が大きくなると、一旦、熱的に飽和状態となると、外部からの擾乱に対して鈍感になるためである。そのため、多くのウエハを連続又は断続的にテストする場合においても、安定した温度でテストを実行することができる（たとえば、不所望な温度低下による再加熱時間等が削減できる）。
【００７０】
セクション１において、図１について説明したように、この例では、図７に示すように、単位コンタクト領域２３は、ウエハ１１上の有効領域２２のほぼ半分をカバーしており、１チップ分Ｙ方向にシフトした２回のコンタクトで、ウエハ１１の全面のテストを完了するようになっている。この場合、単位コンタクト領域２３の要素領域２４の多くが、有効領域２２を横断（又は縦断）している。
【００７１】
４．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用する予備ウエハ等の説明（主に図１０から図１４）
このセクションでは、セクション１で説明した予備ウエハ１５の構造及びバリエーションについて説明する。
【００７２】
図１０は図７及び図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（予備ウエハによるコンタクトプリヒート中）である。図１１は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面をサンドブラスト処理したクリーニングウエハ）である。図１２は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にクリーニングシートを貼り付けたクリーニングウエハ）である。図１３は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にアルミニウム系メタル膜を均一に形成したクリーニングウエハ）である。図１４は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（ウエハプローブ検査において不良とされた同一品種のチップ領域を形成した不良ウエハ）である。
【００７３】
セクション１で説明したように、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストにおいては、被検査ウエハ１１を用いて、プローブカード５０のコンタクトプリヒートをする代わりに、図１０に示すように、加熱吸着ステージ６０の上にクリーニングウエハ１５等の予備ウエハ（被検査ウエハでないほぼ同一外形ウエハ）を吸着した状態で、ウエハ・レベル・バーインテストの電気的テスト実行時と同様に、多数のプローブ針４７を予備ウエハ１５の上面にコンタクトさせることにより、効率的に予備加熱を実行する。
【００７４】
予備ウエハ１５としては、引っかき傷が残ってもよいウエハ状のもので、プローブ針を傷つけないものであれば、どんなものでもよい。以下のその代表的なものを例示する。最初にクリーニングウエハの例を説明する。
【００７５】
図１１に示すクリーニングウエハ１５（ブラストウエハ）は、被検査ウエハ１１とほぼ同一の外形のシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａ（裏面１５ｂの反対の面）をサンドブラスト処理したものである。このサンドブラスト処理面１６は、比較的すべりが良好であり、コンタクトプリヒートにより、比較的大きなずれ応力が加わっても、自発的に応力が開放されるので、プローブ針４７にダメージを与えることがない。また、同時に、針先のクリーニングもできるメリットがある。このメリットは、クリーニングウエハに共通するメリットである。
【００７６】
図１２に示すクリーニングウエハ１５（クリーニングシートウエハ）は、上と同様なシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａに多層のクリーニングシート１４を貼り付けたものである。このタイプのクリーニングウエハ１５はブラストウエハと同様なメリットがあるほか、市販のシートを張り替えるだけで、クリーニングウエハ１５の再生ができるメリットがある。クリーニングシート１４の一例を示すと、ウエハに貼り付けた状態で、たとえば、下からアクリル系粘着剤層２０ａ、弾性層としてのアクリルフォーム層１９、アクリル系粘着剤層２０ｂ、シート基材としてのＰＥＴシート１８、研磨剤とバインダの組成物としての針先研摩層２１等から構成されている。この種のクリーニングシートは、たとえば、住友スリーエム株式会社等から市販されている。
【００７７】
図１３に示すクリーニングウエハ１５（アルミニウムブランケットウエハ）は、上と同様なシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａのほぼ全面に、たとえば、１から数μｍ程度のアルミニウム系メタル層（たとえば、パッド層と同一又は類似の材料）を、たとえば、スパッタリング等によって成膜したものである。このアルミニウムブランケットウエハのメリットは、実際のパッドと近似した材料であり、熱伝導性に優れている点である。また、従来からクリーニングに適用されており、クリーニング部材として実績がある。
【００７８】
予備ウエハ１５としては、クリーニングウエハだけでなく、ダミーウエハやその他の非製品ウエハも使用することができる。また、図１４に示すように、過去に同一品種であった製品ウエハ（不良ウエハ）等も使用することができる。たとえば、ウエハプローブ検査で不良とされたものなどが好適な例として例示することができる。これは、バーインテスト用ボンディングパッド３の配列が同じであり、図１５に示すように、実際の製品のテストと近い状態でプリヒートが実施できる点にメリットがある。
【００７９】
５．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハ・レベル・バーインテストにおけるプローブ針と被検査ウエハとのコンタクト等の説明（主に図１５から図１８、および図２５）
このセクションでは、被検査ウエハ１１に対するバーインテスト時のコンタクトの状況、検査対象チップ領域の関係するレイアウト、および、バーインテスト時のプローブ針とチップ内外のレイアウトの関係について説明する。
【００８０】
図１５は図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハバーイン検査中）である。図１６は図１の被検査チップ領域内の平面レイアウト図である。図１７は図１６のバーインテスト用ボンディングパッドの平面構造図である。図１８は図１６の通常のボンディングパッドの平面構造図である。図２５は図１５に対応する実際に近い形でのチップ領域上のバーインテスト用パッドとプローブ針の関係を示すウエハ上のチップ領域上面図およびプローブ針部分の拡大正面図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハ・レベル・バーインテストにおけるプローブ針と被検査ウエハとのコンタクト等の関係について説明する。
【００８１】
図１５に示すように、多数のプローブ針４７は、各々対応するバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクトした状態で、バーイン試験が実行される。テストの対象となるチップ領域１のレイアウトを図１６に示す（たとえば、チップサイズの一例として６．８×５．７ｍｍ程度を典型的なものとして例示することができる）。チップ領域１の上面１ａの中央には、内部回路領域７が配置されており、その周りに、実線で示すバーインテスト用ボンディングパッド３（バーインパッド）や破線で示す通常のボンディングパッド４（通常のウエハテストに使用するパッド、すなわち、通常パッド）からなるパッド群が配置されている。この例の場合は、プローブ針４７の配置の都合上、バーインテスト用ボンディングパッド３は対向する一対の辺に集中的に配置されている。なお、一般にチップ領域内には、ＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｄｉｎ Ｓｅｌｆｔｅｓｔ）回路を設けて、端子数の低減が図られている。
【００８２】
このバーインテスト用ボンディングパッド３は、図１７および図１８に示すように、通常のボンディングパッド４と比較して、横幅が若干広く設定されている（たとえば、通常のボンディングパッドの寸法を１２０×６０μｍ程度としたとき、バーインテスト用ボンディングパッドの寸法は、１２０×９０μｍ程度が特に好適である）。これは、バーインテストでは、単位コンタクト領域２３がウエハ１１の全面に分布しているため、比較的局所的にコンタクトする通常のウエハテストと比較して、熱膨張等による位置ずれが大きいためである。バーインパッド３および通常パッド４の開口部５内は、その内部にプローブポイント９（プローブ針のコンタクト目標点）が設定されているプローブ領域６とその内部にワイヤボンディングポイント（ボンディングワイヤのボール１２の中心目標点）が設定されているワイヤボンディング領域８に分けられている。このように領域を分割することにより、プローブ検査等のコンタクト性とワイヤボンディングにおけるボンディング強度を両立させることができる。
【００８３】
図２５は、実際のチップ領域１上におけるパッドレイアウトを例示して、そのときの上方から見たプローブ針４７の配置を説明したものである。また、一点破線で囲った部分に、プローブ針４７の一つの正面拡大形状を示す。この図において、隣接チップ領域１ｘの一つに、そのバーインテスト用ボンディングパッド３ｘを示す。
【００８４】
６．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストを含むウエハプローブ検査等のプロセスフローの説明（主に図４、図２０および図２１）
このセクションでは、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストを含むウエハプローブ検査全体のプロセスの流れ、その中でのウエハ・レベル・バーインテストの位置、および、ウエハ・レベル・バーインテストの詳細プロセスを説明する。
【００８５】
図２０は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査における各種のウエハの流れを示すプロセスブロックフロー図である。図２１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査のウエハプローブ検査全体における位置を説明するプロセスブロックフロー図である。
【００８６】
まず、図２１に基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハプローブ検査全体のプロセスの流れを説明する。以下で説明するウエハプローブ検査工程は、図２０に説明するウエハ・レベル・バーイン工程が、どのような一連の諸テストの中で行われるかを具体的に例示するものであり、以下の説明に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８７】
図２１に示すように、先行ウエハ工程１３０が完了した被検査ウエハ１１は、ウエハテスト工程１３１に移送される。ウエハテスト工程１３１においては、たとえば、摂氏２５度程度の室温環境において、第１の常温メモリテスト１３１ａがウエハプローバ（およびメモリテスタ）によって実行される。続いて、第１のベーク処理１４１が摂氏２５０度程度で８時間程度実施される。次にウエハ・レベル・バーイン処理１３３がウエハバーイン装置５１により、実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１４５度程度）。続いて、高温メモリテスト１３１ｂがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１６０度程度）。次に、第２のベーク処理１４２が摂氏２５０度程度で８時間程度実施される。次に、高温ロジックテスト１３１ｃがウエハプローバ（およびロジックテスタ）によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１６０度程度）。次に、低温ロジックテスト１３１ｄがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏マイナス４０度程度）。最後に、第２の常温メモリテスト１３１ｅがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏２５度程度）。これで、一連のウエハプローブテスト１３１は完了する。その後、製品ウエハ１１（ウエハプローブテスト１３１における被検査ウエハ１１）は、バックグラインディング処理１３２（ＢＧ処理）のために当該工程に移送される。
【００８８】
ここで示したように、バーインテストは、ウエハプローブテスト全体の前半部分に実施するのが有利である。これは、後半部分に実施すると、スクリーニングで不良化したチップを出荷する恐れがあるからである。
【００８９】
次に、図２０に基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストの詳細プロセスフローを説明する。図１９に説明では、ウエハ・レベル・バーインテスト装置５１（図４）内における一枚の被テストウエハ１１の流れに着目して、説明したが、ここでは、電気的試験及びその準備に関して、ウエハステージ６０（図４）上の各種ウエハの動きに着目して説明する。
【００９０】
図２０に示すように、各被検査ウエハ１１に対するテストを開始する前に、まず、予備ウエハ１５を加熱されたウエハステージ６０（たとえば、テスト温度を摂氏１４５度とするとステージのヒータ設定温度は摂氏１４７度程度）にセット、すなわち、主表面１５ａを上に向けた状態で裏面１５ｂを真空吸着する（予備ウエハロードステップ１２１）。次に、図１０に示すように、多数のプローブ針４７を予備ウエハ１５の上面１５ａにコンタクト、すなわち、着地させる（プローブ針コンタクトステップ１２２）。次に、図２０に示すように、多数のプローブ針４７が予備ウエハ１５の上面１５ａにコンタクトした状態で、プローブカード５０の予備加熱１２３を実行する（予備加熱時間は、量産性を考慮すると、たとえば６０分以上、１８０分未満が好適な範囲として例示することができる。また、更に好適な範囲として、９０分以上、１８０分未満を例示することができる）。予備加熱１２３が完了すると、予備ウエハ１５がウエハステージ６０からアンロードされ（予備ウエハアンロードステップ１２４）、予備ウエハストッカ４９へ戻される。次に、被検査ロットに属する最初の被検査ウエハ１１を継続的にテスト温度に加熱されたウエハステージ６０上にロード、すなわち、被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａを上に向けた状態で、その裏面１５ｂを真空吸着する（被検査ウエハロードステップ１２５）。次に、この状態で、図１５に示すように、多数のプローブ針４７を被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａ上のバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクトさせて、その状態で、バーインテスト１２６（図２０）を実施する。プローブ針４７のコンタクトは、図７に示したプローブカード５０のように２つの単位コンタクト領域２３で有効領域２２をカバーしている場合は、先ず、一方の単位コンタクト領域２３にプローブ針４７をコンタクトして、電気的試験（図１９の電気的試験実行１０７の一部、すなわち、当該単位コンタクト領域２３に対するバーイン試験）を実行する。その後、一旦、プローブ針４７を浮上させ、単位チップ分シフトさせ、こんどは、他方の単位コンタクト領域２３にプローブ針４７をコンタクトして、電気的試験を実行する。この他方の単位コンタクト領域２３に対する電気的試験が完了すると、再び、プローブ針４７を浮上させ、当該被検査ウエハ１１をウエハステージ６０からアンロードする（被検査ウエハアンロードステップ１２７）。これで、一枚の被検査ウエハ１１に対するバーインテスト１２６が完了したことになる。これに続いて、リターンループ１２８に沿って、繰り返し、被試験ロットに属する全ての被検査ウエハ１１に対して、バーインテスト１２６を実行する。バーインテスト１２６の所要時間は、量産性を考慮すると、単位コンタクト領域２３あたり、たとえば、２時間程度となる。なお、バーインテスト１２６においては、印加電圧もチップ内の昇圧回路等を用いて、高電圧化されている。また、通常、バーインテスト１２６中の時間を利用して、一部のロジックテストまたはメモリテストを実施することによって、ウエハプローブテスト時間を節約している。
【００９１】
７．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
例えば、前記実施の形態では、プローバの形式として、主にバーチカル型プローブカード、スプリングピン型プローブカード、薄膜プローブ等のフォトリソグラフィやＭＥＭＳ技術を活用したアドバンストプローブカードまたはＭＥＭＳタイプのプローブカードの一例について、具体的に説明したが、本願はそれに限定されるものではなく、従来型のカンチレバー型プローブカード等によるウエハ・レベル・バーインを含むウエハプローブ検査にも適用できることは言うまでもない。
【００９３】
また、前記実施の形態では、１列にボンディングパッドを配置したチップレイアウトを例にとり具体的に説明したが、本願はそれに限定されるものではなく、２列にボンディングパッドを配置したチップレイアウトにも３列以上およびマトリクス状にボンディングパッドを配置したチップレイアウトにも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
１ チップまたはウエハ上のチップ領域（被検査チップ領域）
１ａ チップの上面（またはデバイス面）
１ｘ 隣接チップ領域
３ バーインテスト用ボンディングパッド
３ｘ 隣接チップ領域のバーインテスト用ボンディングパッド
４ 通常のボンディングパッド
５ パッド開口
６ プローブ領域
７ 内部回路領域
８ ワイヤボンディング領域
９ プローブポイント
１０ ワイヤボンディングポイント
１１ 被検査ウエハ
１１ａ 被検査ウエハの上面（またはデバイス面）
１１ｂ 被検査ウエハの裏面
１２ ボール（ボンディングワイヤのボール部）
１４ クリーニングシート
１５ 予備ウエハ（クリーニングウエハなど）
１５ａ 予備ウエハの上面（クリーニング面などの主表面）
１５ｂ 予備ウエハの裏面
１６ サンドブラスト処理面
１７ アルミニウム系メタルブランケット膜
１８ ＰＥＴシート
１９ アクリルフォーム層
２０ａ，２０ｂ アクリル系粘着剤層
２１ 針先研摩層
２２ ウエハ上の有効領域
２３ 単位コンタクト領域（または、それをウエハ上に投影したもの）
２４ 要素領域（または、それをウエハ上に投影したもの）
２９ 上面カバー
３６ スティフナ（補強構造体）
３７ （セラミック製の）針ホルダ
４０ インターポーザ
４１ リング状金属枠体
４２ ＸＹテーブル
４３ ポゴピン（またはコネクタ部）
４４ カードホルダ
４５ テストヘッド
４７ プローブ針
４７ｔ プローブ針先端
４８ 針跡
４８ｓ 引っかき傷を伴う針跡
４９ 予備ウエハストッカ
５０ プローブカード（またはプローブカード本体の配線基板）
５１ プローバ（ウエハバーイン装置）
５２ ウエハ搬送容器（フープ）
５３ ウエハ搬送容器用ポート
５４ ウエハ搬送ロボット
５５ プリアライメント部
５６ ウエハロード＆アンロード部
５７ ウエハアライメント部
５９ プローブ部
６０ ウエハステージ
６２ プリアライメント光学系
６３ ウエハアライメント光学系
６４ 針位置合わせ光学系
６６ プローバ制御系
６７ ＸＹテーブル制御系
６８ ウエハ位置合わせ制御系
６９ 針位置合わせ制御系
１０１ ウエハ搬送容器ロード
１０２ ウエハ搬入
１０３ プリアライメント
１０４ ウエハがステージ上に移動
１０５ ウエハアライメント
１０６ 針位置合わせ
１０７ プローブ実行（電気的試験実行、すなわち、バーインテスト実行）
１０８ ウエハがステージ上から移動
１０９ ウエハ搬出
１１０ ウエハ搬送容器アンロード
１２１ 予備ウエハロードステップ
１２２ 予備ウエハへプローブ針コンタクト
１２３ 予備加熱ステップ
１２４ 予備ウエハアンロードステップ
１２５ 被検査ウエハロードステップ
１２６ 被検査ウエハのバーイン検査
１２７ 被検査ウエハアンロードステップ
１２８ 繰り返しループ
１３０ ウエハテスト以前のウエハプロセス
１３１ ウエハテストまたはウエハプローブテスト（ウエハバーインを含む）
１３１ａ 第１の常温メモリテスト
１３１ｂ 高温メモリテスト
１３１ｃ 高温ロジックテスト
１３１ｄ 低温ロジックテスト
１３１ｅ 第２の常温メモリテスト
１３２ ＢＧ（バックグラインディング）
１３３ バーインテスト
１４１ 第１のベーク処理
１４２ 第２のベーク処理
Ｄ プローブ針先端からウエハ上面（正確にはボンディングパッド上面）間の距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるウエハテスト技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００４−２６６２０６号公報（特許文献１）には、高温ウエハプローブテストにおいて、ウエハステージとは別のステージ上のプリヒート専用板とプローブカードのプローブ針を接触させてプローブカードのプリヒートを行う技術が開示されている。
【０００３】
日本特開２００６−３３９４５６号公報（特許文献２）には、高温又は低温ウエハプローブテストにおいて、被テストウエハ上の非テストチップ領域にプローブカードのプローブ針を接触させて針の温度を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６６２０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハ・レベル・バーインテスト（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｂｕｒｎ−Ｉｎ Ｔｅｓｔ）は、目的とする試験環境（温度）下において、ウエハ全域もしくはウエハ内に分布した複数のテスト領域群の各々を一括して電気的テストを行うことにより、内在する初期不良品の判別・除去を行うものであり、ウエハプローバ類似の装置を使用して行われるため、テスト方法上の分類では、プローブテストに属する。このプローブテストは、プローブカードに配置されたプローブ針をウエハ主面上に配置されたパッドに押し当てることにより行う。
【０００６】
この際、プローブカードは、例えば摂氏百数十度程度に加熱されている。なお、このプローブカードの加熱方法については、いくつかの方式がある。代表的な方式を例に挙げると、プローブ針をウエハに接触させないで、下方のウエハステージからの輻射熱により、プローブ針およびプローブカードを目標の温度付近まであらかじめ加熱するセパレートプリヒート方式や、プローブカードの内部に熱源（ヒータ）を有し、プローブ針を目標の温度付近まであらかじめ加熱するような方式などがある。
【０００７】
しかし、本願発明者らが検討したところによると、これらの方式には以下に述べる様な問題が有ることがわかった。最初にセパレートプリヒート方式については、針の温度が目標のテスト温度まで到達しないことが判明した。その状態でプローブ針をウエハ主面のパッドにコンタクトさせると、パッド内の所定の位置からずれた位置にコンタクトしてしまう。さらに、ウエハは下方のウエハステージより加熱されているので、その熱がプローブ針を介してプローブカードに伝わり、プローブ針がパッドにコンタクトしている間、プローブ針およびプローブカードはさらに熱膨張が進行することになる。そしてテスト終了後、プローブ針をパッドから浮上させる際に、プローブ針は上下方向から押さえられていた力を失い、蓄積した応力が開放されるので、パッド表面に引っかき傷を形成したり、パッド周囲を覆っている保護膜に傷を付けたりしてしまうことが明らかになった。次にプローブカードの内部に熱源を有する方式については、プローブ針の温度を目標のテスト温度まで到達させることは可能であるが、熱源の配置のためプローブカード及びプローブ針の構造が限定されてしまう。また、熱源を搭載する分、プローブカードのコストが高くなってしまう。
【０００８】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【０００９】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【００１０】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１２】
すなわち、本願の一つの発明は、実際の被テストウエハに対して、プローブテストを実行する前に、ウエハステージ上に被テストウエハではない別のウエハをセットした状態で、プローブカードのプローブ針と前記別のウエハをコンタクトすることにより、プローブカードの予備加熱を実行するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１４】
プローブカードおよびプローブ針が目標のテスト温度まで到達することにより、プローブ針を被テストウエハ上のパッドにコンタクトさせた後の熱膨張の進行が無くなる。その結果、プローブ針に応力が蓄積されることが無くなるので、テスト終了後にプローブ針をパッドから浮上させても引っかき傷等のダメージを与えることなく、プローブテストを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの単位コンタクト領域等をウエハ上に投影したものを説明するための被検査ウエハ上面図である。
【図２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、コンタクトプリヒート方式とセパレートプリヒート方式の温度上昇特性を比較した計測図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、ボンディングパッド上に引っかき傷が残るメカニズムを説明するための説明図である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン検査に使用するウエハプローバ（ウエハバーイン検査装置）の上面模式図である。
【図５】図４のウエハバーイン検査装置にけるプローブカードと被検査ウエハの関係を説明するためのウエハプローバのプローブ部の模式断面図である。
【図６】図４のウエハバーイン検査装置にける制御系の構成の概要を示すブロック図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの下面図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの上面図である。
【図９】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ等が直下にないとき）である。
【図１０】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（予備ウエハによるコンタクトプリヒート中）である。
【図１１】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面をサンドブラスト処理したクリーニングウエハ）である。
【図１２】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にクリーニングシートを貼り付けたクリーニングウエハ）である。
【図１３】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にアルミニウム系メタル膜を均一に形成したクリーニングウエハ）である。
【図１４】図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（ウエハプローブ検査において不良とされた同一品種のチップ領域を形成した不良ウエハ）である。
【図１５】図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ・バーイン検査中）である。
【図１６】図１の被検査チップ領域内の平面レイアウト図である。
【図１７】図１６のバーインテスト用ボンディングパッドの平面構造図である。
【図１８】図１６の通常のボンディングパッドの平面構造図である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン装置内における被検査ウエハの流れの概要を示すプロセスブロックフロー図である。
【図２０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査における各種のウエハの流れを示すプロセスブロックフロー図である。
【図２１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査のウエハプローブ検査全体における位置を説明するプロセスブロックフロー図である。
【図２２】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（ウエハ位置合わせ中）である。
【図２３】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（針位置合わせ中）である。
【図２４】図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（被検査ウエハがプローブ部にあるとき）である。
【図２５】図１５に対応する実際に近い形でのチップ領域上のバーインテスト用パッドとプローブ針の関係を示すウエハ上のチップ領域上面図およびプローブ針部分の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１７】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）プローブ検査装置内において、加熱されたウエハステージ上に、被検査ウエハ以外の予備ウエハをロードする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージ上にロードした状態で、前記ウエハステージの上方のプローブカードの複数のプローブ針を、前記予備ウエハの上面に接触させ、この接触状態を保持したままで、前記プローブカードの予備加熱を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記予備ウエハの前記上面から前記プローブカードの前記複数のプローブ針を浮上させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージからアンロードする工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハステージ上に、前記被検査ウエハをそのデバイス面を上に向けた状態でロードする工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハステージ上にロードされた前記被検査ウエハの前記デバイス面上の複数の電極パッドのそれぞれに、前記複数のプローブ針の内の対応するプローブ針をコンタクトさせた状態で、高温プローブ検査を実行する工程。
【００１８】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面は、シリコン系ウエハのプレーンウエハの対応する主面にブラスト処理を施したものである。
【００１９】
３．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、その最上層にプローブ針研磨層を有するシートが貼り付けられている。
【００２０】
４．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハは、不良ウエハである。
【００２１】
５．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、そのほぼ全面にアルミニウム系メタル膜が形成されている。
【００２２】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査のテスト温度は、摂氏１００度以上、摂氏３００度未満である。
【００２３】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記予備加熱の時間は、６０分以上、１８０分未満である。
【００２４】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、ロジックテストを下位工程として含む。
【００２５】
９．前記１から８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１００００本以上である。
【００２６】
１０．前記１から９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の先端部の間隔は、前記高温プローブ検査のテスト温度において、前記複数の電極パッドの間隔とほぼ一致する。
【００２７】
１１．前記１から１０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、バーインテストである。
【００２８】
１２．前記１から１１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域の全体に対して検査を実行するものである。
【００２９】
１３．前記１から１２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域を複数の単位コンタクト領域にわけ、各単位コンタクト領域にコンタクトして検査を実行するものである。
【００３０】
１４．前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域はその内部に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含まない。
【００３１】
１５．前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域はその内部又はその複数の要素領域間に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含む。
【００３２】
１６．前記１５項の半導体装置の製造方法において、前記複数の要素領域の少なくとも一つは、前記デバイス面を実質的に横断又は縦断する。
【００３３】
１７．前記１から１６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記プローブカードは蓄熱部を有する。
【００３４】
１８．前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記蓄熱部はステンレス製の部分を主要な構成要素として有する。
【００３５】
１９．前記１から８項および１０から１８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１０００本以上である。
【００３６】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００３７】
更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）を中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう（なお、「半導体装置」は、いわゆる単体素子を含む）。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００３８】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリメタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクトホール形成、タングステンプラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナルパッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハ・レベル・パッケージ・プロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。ＦＥＯＬ工程の内、ゲート電極パターニング工程、コンタクトホール形成工程等は、特に微細な加工が要求される微細加工工程である。一方、ＢＥＯＬ工程においては、ビアおよびトレンチ形成工程、特に、比較的下層のローカル配線（たとえば４層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ３あたりまで、１０層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ５あたりまでの微細埋め込み配線）等において、特に微細加工が要求される。なお、「ＭＮ（通常Ｎ＝１から１５程度）」で、下から第Ｎ層配線を表す。Ｍ１は第１層配線であり、Ｍ３は第３層配線である。
【００３９】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００４０】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４１】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４２】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００４３】
単結晶シリコンウエハ（エピタキシャルウエハを含む）を例にとると、「プレーンウエハ」とは、何の加工もされておらず、酸化膜、メタル膜、樹脂膜等が形成されていないウエハを言う。「製品ウエハ」とは、製品チップを形成するためのプレーンウエハまたはパターン付ウエハ等の加工済みウエハを言う。「不良ウエハ」とは、ウエハプロセスから脱落した元の製品ウエハ等であり、不良ウエハは、すでに製品ウエハではない。
【００４４】
ここでは「被テストウエハ」は、ウエハプローブテストの対象である製品ウエハである。「ダミーウエハ」は、ウエハプロセスで使用する装置動作テスト用等に使用するウエハである。「テスト用ウエハ」は、ウエハプロセスにおいて、露光、膜形成、エッチング等のテスト用に使用するウエハである。「クリーニングウエハ」とは、ここでは、ウエハプローブテストにおいて、プローブ針の先端のクリーニングに使用するウエハである。「予備ウエハ」とは、ここでは、ウエハプローブテストにおいて、被テストウエハではないウエハであって、同テスト用のウエハステージにロードして、プローブカードの予備加熱に利用されるウエハである。
【００４５】
６．本願において「プローブテスト」、「ウエハテスト」または「ウエハプローブテスト」とは、ウエハプローバまたは類似の装置を用いた電気的試験を広く含む。従って、ＤＣパラメトリックテスト、ロジック機能テスト等の通常のウエハプローブテスト、ウエハを対象とするバーインテスト、テストバーイン等もプローブテスト等に含まれる。
【００４６】
「バーインテスト」は初期故障を排除するため、高温下、必要に応じて通常よりも高い印加電圧等をかけて故障の発生を加速することを主要な目的とするテストである（なお、比較的長いテスト時間を利用して他のテストを含めるのが一般的である）。ここでは、主として、ウエハに対して実施される「ウエハ・レベル・バーインテスト」を取り扱う。
【００４７】
ウエハプローブテストにおいて、「テスト温度」とは、テスト中の被検査ウエハの温度を言う。このテスト温度が、摂氏８０度ないしは、１００度以上のとき、これを「高温テスト」という。
【００４８】
ウエハプローブテストにおいて、「有効領域」とは、テスト対象となる全チップ領域を要素とする領域である。「単位コンタクト領域」とは、単一のプローブカードのプローブ針が同時にコンタクトする全チップ領域を要素とする領域である。単位コンタクト領域は、単一の単連結領域からなることもあるし、複数の単連結領域からなることもある（すなわち、多重連結領域）。多重連結の単位コンタクト領域の要素領域がウエハのデバイス面を「横断または縦断」するとは、有効領域の一つの端部から他の端部へ連続して存在することを言う。このとき、隣接辺を共有する一つの隣接チップ群が複数の隣接チップ群とコーナ部のみで近接するときは、いずれか一つの隣接チップ群と一体となって、単一の要素領域を構成するものとする。
【００４９】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５０】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５１】
なお、一般的な高温ウエハプローブテストにおけるプローブカードの温度保持等の詳細については、日本特願第２００８−２２４４４４号（日本出願日２００８年９月１日）に詳しく記載されているので、本願では原則として、それらの部分の説明は繰り返さない。
【００５２】
１．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストのアウトライン等の説明（主に図１から図３）
図１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの単位コンタクト領域等をウエハ上に投影したものを説明するための被検査ウエハ上面図である。図２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、コンタクトプリヒートとセパレートプリヒートの温度上昇特性を比較した計測図である。図３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査に関連して、ボンディングパッド上に引っかき傷が残るメカニズムを説明するための説明図である。これらに基づいて、本願発明者らが見出したウエハ・レベル・バーインテスト（より一般的には、ウエハレベルでのウエハプローブ検査）の問題点について説明する。
【００５３】
図１に示すように、ウエハ・レベル・バーインテストにおいては、被検査ウエハ１１のデバイス面１ａ上の有効領域２２を一括して、または、２個から５個の単位コンタクト領域２３に分割して、プローブテストを実行する。この単位コンタクト領域２３は、平面的に単一の短連結領域（破線で４分割領域を例示する）である場合もあるが、近年、測定の効率を考慮して、複数の要素領域２４からなる多重連結領域とする場合が増加している。
【００５４】
バーインテストの際には、ウエハ１が、たとえば、摂氏１００度以上、３００度未満のテスト温度に加熱されており、それに合わせて、プローブカードの方も予備加熱（プリヒート）される。このプリヒートには、セパレートプリヒートとコンタクトプリヒートの２方式がある。ウエハ・レベル・バーインで使用されるセパレートプリヒートは、非接触状態で被検査ウエハ１とプローブカードを近接させて、熱輻射及び対流を利用して、加熱するものである。これに対して、コンタクトする領域が比較的局在している通常のプローブテストで使用されるコンタクトプリヒートは、実際のテストと同様に、被検査ウエハ１の被検査チップ又は周辺の検査対象外のチップの検査パッドにプローブ針をコンタクトさせた状態で、熱伝導の作用を加えて効率的に予備加熱を実行するものである。
【００５５】
図２は、予備加熱工程におけるプローブカードの温度上昇の様子をセパレートプリヒート方式とコンタクトプリヒート方式の２方式について、シリコン系の３００φウエハを用いて、本願発明者らが実験して調べたものである（針先の温度を測定対象に影響を与えることなく測定することはできないので、プローブカード本体の温度を測定して、温度上昇が飽和に達しているか否かを間接的に見ている）。測定実験の結果、コンタクトプリヒート方式の時は摂氏１１０〜１１２度程度（この程度までプローブカード本体温度が上昇していると飽和状態に達していることが確認されている）、セパレートプリヒート方式の時は摂氏１０２〜１０５度程度となっており、コンタクトプリヒート方式の方がセパレートプリヒート方式よりも高い温度であることが明らかである。また、この時のコンタクトプリヒート方式のプローブ針先端の温度は、目標のテスト温度（ウエハ温度）である摂氏１４５度に到達していることが確認されている（ウエハステージの設定温度は摂氏１４７度程度）。次に、図３に基づいて、予備加熱による到達温度とテスト温度の間に大差がある場合の問題点を説明する。図３に示すように、ウエハ・レベル・バーインテストにおいては、プローブ針４７の先端部４７ｔをバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクト（着地）させた状態で（図３の上段）、数時間程度、被検査ウエハ１１の上面を加熱し続ける。そのため、コンタクト開始時点のプローブカードの温度が低すぎると、長時間の過熱の結果、徐々にプローブ針４７の間隔が拡大して（図３の中段）、プローブ針４７にずれ応力が生じることとなる。このずれ応力は、コンタクトを解除する浮上時に開放され、正常な針跡４８に引っかき傷が付加され、図３の下段に示すように、浮上後に、異常な針跡４８ｓが残されることとなる。なお、最悪の場合はパッド周囲を覆っている保護膜に傷を付けたりするような事態も生じる。このようなことから、異常な針跡４８ｓは、例えば自動車用途等の高信頼性を要求される製品では、信頼性に影響を与える恐れが高い。従って、高信頼性を要求される製品では、コンタクトプリヒート方式を採用する必要があるが、それでは、被検査ウエハ１１、すなわち、製品ウエハの製品チップに相当大きな引っかき傷（致命的な不良）を伴う針跡を残すこととなる。
【００５６】
そこで、ここでは、被検査ウエハ１１の代わりに、クリーニングウエハ等の予備ウエハを用いて、コンタクトプリヒートを実行する。従来のように、単一のチップ領域１又は少数のチップ領域単位でコンタクトを実施してプローブテストを実行する場合であれば、プローブ針をウエハ１の周辺の有効領域２２外のチップ領域にコンタクトさせて、ウエハ１からの熱を直接プローブカードに伝達するコンタクトプリヒートが可能である。これは、有効領域２２外のチップ領域に局所的な致命的な不良が残っても、有効領域２２内の製品チップには無関係だからである。
【００５７】
一方、図１に示すような大域的な単位コンタクト領域２３を有するウエハプローブテスト（ウエハ全面一括コンタクトを含む）においては、ウエハ１１の周辺の被製品チップ領域が狭く、その部分だけにコンタクトさせることができないからである。
【００５８】
このように、コンタクトプリヒートを採用することで、プローブカードの温度上昇不足による引っかき傷等の発生を回避することができる。また、被テストウエハである製品ウエハではなく、各種の予備ウエハを使用して、コンタクトプリヒートを実行することにより（各種の予備ウエハの種類に依存する効果のほか）、製品ウエハへのダメージを懸念することなく、テストに使用する針全体を直接加熱することができるので、より有効な予備加熱特性を達成することができる。
【００５９】
２．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーインテスト装置等の説明（主に図４から図６、図１９、図２２および図２４）
図４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン検査に使用するウエハプローバ（ウエハバーイン検査装置）の上面模式図である。図５は図４のウエハバーイン検査装置にけるプローブカードと被検査ウエハの関係を説明するためのウエハプローバのプローブ部の模式断面図である。図６は図４のウエハバーイン検査装置にける制御系の構成の概要を示すブロック図である。図１９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン装置内における被検査ウエハの流れの概要を示すプロセスブロックフロー図である。図２２は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（ウエハ位置合わせ中）である。図２３は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（針位置合わせ中）である。図２４は図１９に対応するウエハバーイン装置の一部斜視図を含む模式正面図（被検査ウエハがプローブ部にあるとき）である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーインテスト装置５１（図４）の構造の概要およびその中でのウエハ（被検査ウエハまたは予備ウエハ）の動きを説明する。この目的に使用可能なプローバとして、たとえば、株式会社東京精密製のＵＦ３０００ＥＸ等を例示することができる。
【００６０】
図４に示すように、被検査ウエハ１１は、１枚から２５枚程度の任意の単位（ウエハバッチ）で、ウエハ搬送容器５２に収容されて、ウエハ・レベル・バーインテスト装置５１のロードポート５３にロードされる（図１９の搬送容器ロード１０１）。次に、被検査ウエハ１１はウエハ搬送ロボット５４によって、プリアライメント部５５に移送され（図１９のウエハ搬入１０２）、そこで、プリアライメント光学系６２によって、プリアライメント１０３（図１９）が実行される。次に、ウエハロード＆アンロード部５６において、被検査ウエハ１１はウエハ搬送ロボット５４によって、テスト温度に加熱されたウエハステージ６０上にデバイス面１１ａを上に向けて、その裏面１１ｂを真空吸着される（図１９のステージ上に移動１０４）。
【００６１】
次に、図２２に示すように、ウエハステージ６０がウエハアライメント部５７に移動して、そこで、ウエハアライメント光学系６３により、ウエハアライメント１０５（図１９）が実行される。一方、図２３に示すように、適切なタイミングで、たとえば、ウエハステージ６０と同じＸＹテーブル４２上に設置された針位置合わせ光学系６４によって、カードホルダ４４上に設置されたプローブカード５０のプローブ針４７の針位置合わせ１０６（図１９）が実行される。次に、ウエハアライメント１０５および針位置合わせ１０６の結果に基づいて、ウエハステージ６０がプローブ部５９の適切なテスト位置に移動する。
【００６２】
ウエハステージ６０がプローブ部５９の適切なテスト位置に移動した状態を図５に示す。このとき、被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａ（正確にはボンディングパッド上面）は、プローブ針４７の先端部４７ｔから間隔Ｄだけ下方にある。ここで、プローブ針４７は、プローブカード５０上のコネクタ部４３を介して、テスタのテストヘッド４５と接続されている。
【００６３】
次に、図５において、間隔Ｄがゼロとなるようにウエハステージ６０が上昇して、バーインテスト用ボンディングパッド（図１５）とプローブ針４７のコンタクトが実行され、その状態で、バーインテスト等の電気的試験が実行される（図１の電気的試験実行）。続いて、被検査ウエハ１１がウエハステージ６０上からウエハ搬送ロボット５４によって取り除かれ（図１９のウエハ・リリース１０８）、ウエハバーイン装置５１外に搬出され（図１９のウエハ搬出１０９）、最終的にウエハ搬送容器（フープ）５２内に収容される。このプロセスをバッチに属する全ての被検査ウエハ１１に対して繰り返し実行して、バッチ全体に対するバーインテストを完了すると、搬送容器５２がアンロードされる（図１９の搬送容器アンロード１１０）。
【００６４】
なお、このウエハバーイン装置５１には、予備ウエハストッカ４９が設けられており、クリーニングウエハ等の予備ウエハ１５が保管されている。この予備ウエハ１５は、必要なときに、ウエハ搬送ロボット５４によってウエハステージ６０上にセットされる。
【００６５】
ウエハバーイン装置５１の以上の動作は、図６のような回路構成により制御されている。ＸＹテーブルを制御するＸＹテーブル制御系６７、ウエハ位置合わせを実行するウエハ位置合わせ制御系６８、針位置合わせを実行する針位置合わせ制御系６９、および、これらを統括するプローバ制御系６６である。
【００６６】
３．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用するウエハ・レベル・バーイン用プローブカード等の説明（主に図７から図９）
このセクションでは、セクション２の図５、および図２２から図２４に説明したプローブカードを更に詳しく説明する。
【００６７】
図７は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの下面図である。図８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査におけるウエハバーイン用プローブカードの上面図である。図９は図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハ等が直下にないとき）である。ここで、市販のウエハバーイン用プローブカードとして、株式会社日本マイクロニクス製のＵ−Ｐｒｏｂｅを例示することができる。
【００６８】
図７から図９に示すように、たとえば、プローブカードは、その本体が有機樹脂製基板５０で構成されており、その下面に、インターポーザ４０を介して、たとえばセラミック製の針ホルダ３７がリング状金属枠体４１等によって固定されている。この針ホルダ３７には、多数のプローブ針４７が固定されている（プローブ針４７の総数は、たとえば、少なくとも１０００本以上、通常１００００本以上で、一般的には２００００本から３００００本程度である）。針の間隔は、テスト温度において、対応するバーインテスト用ボンディングパッド３（図１６）の間隔とほぼ一致するように設定されている。
【００６９】
有機樹脂製基板５０の上面には、たとえばステンレス製のスティフナ（補強構造体）３６が網の目状に設けられており、その上には、たとえばステンレス製の上面カバー２９が設けられている。スティフナ３６は、プローブカード５０の剛性を確保する働きがあり、また、その熱容量の大きさから、上面カバー２９とともに、蓄熱部を構成している。すなわち、プローブカード５０の熱的安定性を確保している。これは、プローブカード本体の熱容量が大きくなると、一旦、熱的に飽和状態となると、外部からの擾乱に対して鈍感になるためである。そのため、多くのウエハを連続又は断続的にテストする場合においても、安定した温度でテストを実行することができる（たとえば、不所望な温度低下による再加熱時間等が削減できる）。
【００７０】
セクション１において、図１について説明したように、この例では、図７に示すように、単位コンタクト領域２３は、ウエハ１１上の有効領域２２のほぼ半分をカバーしており、１チップ分Ｙ方向にシフトした２回のコンタクトで、ウエハ１１の全面のテストを完了するようになっている。この場合、単位コンタクト領域２３の要素領域２４の多くが、有効領域２２を横断（又は縦断）している。
【００７１】
４．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストに使用する予備ウエハ等の説明（主に図１０から図１４）
このセクションでは、セクション１で説明した予備ウエハ１５の構造及びバリエーションについて説明する。
【００７２】
図１０は図７及び図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（予備ウエハによるコンタクトプリヒート中）である。図１１は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面をサンドブラスト処理したクリーニングウエハ）である。図１２は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にクリーニングシートを貼り付けたクリーニングウエハ）である。図１３は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（シリコン系プレーンウエハの上面にアルミニウム系メタル膜を均一に形成したクリーニングウエハ）である。図１４は図１０の予備ウエハの一例を示す予備ウエハ断面図（ウエハプローブ検査において不良とされた同一品種のチップ領域を形成した不良ウエハ）である。
【００７３】
セクション１で説明したように、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストにおいては、被検査ウエハ１１を用いて、プローブカード５０のコンタクトプリヒートをする代わりに、図１０に示すように、加熱吸着ステージ６０の上にクリーニングウエハ１５等の予備ウエハ（被検査ウエハでないほぼ同一外形ウエハ）を吸着した状態で、ウエハ・レベル・バーインテストの電気的テスト実行時と同様に、多数のプローブ針４７を予備ウエハ１５の上面にコンタクトさせることにより、効率的に予備加熱を実行する。
【００７４】
予備ウエハ１５としては、引っかき傷が残ってもよいウエハ状のもので、プローブ針を傷つけないものであれば、どんなものでもよい。以下のその代表的なものを例示する。最初にクリーニングウエハの例を説明する。
【００７５】
図１１に示すクリーニングウエハ１５（ブラストウエハ）は、被検査ウエハ１１とほぼ同一の外形のシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａ（裏面１５ｂの反対の面）をサンドブラスト処理したものである。このサンドブラスト処理面１６は、比較的すべりが良好であり、コンタクトプリヒートにより、比較的大きなずれ応力が加わっても、自発的に応力が開放されるので、プローブ針４７にダメージを与えることがない。また、同時に、針先のクリーニングもできるメリットがある。このメリットは、クリーニングウエハに共通するメリットである。
【００７６】
図１２に示すクリーニングウエハ１５（クリーニングシートウエハ）は、上と同様なシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａに多層のクリーニングシート１４を貼り付けたものである。このタイプのクリーニングウエハ１５はブラストウエハと同様なメリットがあるほか、市販のシートを張り替えるだけで、クリーニングウエハ１５の再生ができるメリットがある。クリーニングシート１４の一例を示すと、ウエハに貼り付けた状態で、たとえば、下からアクリル系粘着剤層２０ａ、弾性層としてのアクリルフォーム層１９、アクリル系粘着剤層２０ｂ、シート基材としてのＰＥＴシート１８、研磨剤とバインダの組成物としての針先研摩層２１等から構成されている。この種のクリーニングシートは、たとえば、住友スリーエム株式会社等から市販されている。
【００７７】
図１３に示すクリーニングウエハ１５（アルミニウムブランケットウエハ）は、上と同様なシリコン系ブランケットウエハ１５（プレーンウエハ）の上面１５ａのほぼ全面に、たとえば、１から数μｍ程度のアルミニウム系メタル層（たとえば、パッド層と同一又は類似の材料）を、たとえば、スパッタリング等によって成膜したものである。このアルミニウムブランケットウエハのメリットは、実際のパッドと近似した材料であり、熱伝導性に優れている点である。また、従来からクリーニングに適用されており、クリーニング部材として実績がある。
【００７８】
予備ウエハ１５としては、クリーニングウエハだけでなく、ダミーウエハやその他の非製品ウエハも使用することができる。また、図１４に示すように、過去に同一品種であった製品ウエハ（不良ウエハ）等も使用することができる。たとえば、ウエハプローブ検査で不良とされたものなどが好適な例として例示することができる。これは、バーインテスト用ボンディングパッド３の配列が同じであり、図１５に示すように、実際の製品のテストと近い状態でプリヒートが実施できる点にメリットがある。
【００７９】
５．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハ・レベル・バーインテストにおけるプローブ針と被検査ウエハとのコンタクト等の説明（主に図１５から図１８、および図２５）
このセクションでは、被検査ウエハ１１に対するバーインテスト時のコンタクトの状況、検査対象チップ領域の関係するレイアウト、および、バーインテスト時のプローブ針とチップ内外のレイアウトの関係について説明する。
【００８０】
図１５は図７および図８のウエハバーイン用プローブカードのＹ−Ｙ’断面の模式断面図（ウエハバーイン検査中）である。図１６は図１の被検査チップ領域内の平面レイアウト図である。図１７は図１６のバーインテスト用ボンディングパッドの平面構造図である。図１８は図１６の通常のボンディングパッドの平面構造図である。図２５は図１５に対応する実際に近い形でのチップ領域上のバーインテスト用パッドとプローブ針の関係を示すウエハ上のチップ領域上面図およびプローブ針部分の拡大正面図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハ・レベル・バーインテストにおけるプローブ針と被検査ウエハとのコンタクト等の関係について説明する。
【００８１】
図１５に示すように、多数のプローブ針４７は、各々対応するバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクトした状態で、バーイン試験が実行される。テストの対象となるチップ領域１のレイアウトを図１６に示す（たとえば、チップサイズの一例として６．８×５．７ｍｍ程度を典型的なものとして例示することができる）。チップ領域１の上面１ａの中央には、内部回路領域７が配置されており、その周りに、実線で示すバーインテスト用ボンディングパッド３（バーインパッド）や破線で示す通常のボンディングパッド４（通常のウエハテストに使用するパッド、すなわち、通常パッド）からなるパッド群が配置されている。この例の場合は、プローブ針４７の配置の都合上、バーインテスト用ボンディングパッド３は対向する一対の辺に集中的に配置されている。なお、一般にチップ領域内には、ＢＩＳＴ（Ｂｕｉｌｄｉｎ Ｓｅｌｆｔｅｓｔ）回路を設けて、端子数の低減が図られている。
【００８２】
このバーインテスト用ボンディングパッド３は、図１７および図１８に示すように、通常のボンディングパッド４と比較して、横幅が若干広く設定されている（たとえば、通常のボンディングパッドの寸法を１２０×６０μｍ程度としたとき、バーインテスト用ボンディングパッドの寸法は、１２０×９０μｍ程度が特に好適である）。これは、バーインテストでは、単位コンタクト領域２３がウエハ１１の全面に分布しているため、比較的局所的にコンタクトする通常のウエハテストと比較して、熱膨張等による位置ずれが大きいためである。バーインパッド３および通常パッド４の開口部５内は、その内部にプローブポイント９（プローブ針のコンタクト目標点）が設定されているプローブ領域６とその内部にワイヤボンディングポイント（ボンディングワイヤのボール１２の中心目標点）が設定されているワイヤボンディング領域８に分けられている。このように領域を分割することにより、プローブ検査等のコンタクト性とワイヤボンディングにおけるボンディング強度を両立させることができる。
【００８３】
図２５は、実際のチップ領域１上におけるパッドレイアウトを例示して、そのときの上方から見たプローブ針４７の配置を説明したものである。また、一点破線で囲った部分に、プローブ針４７の一つの正面拡大形状を示す。この図において、隣接チップ領域１ｘの一つに、そのバーインテスト用ボンディングパッド３ｘを示す。
【００８４】
６．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストを含むウエハプローブ検査等のプロセスフローの説明（主に図４、図２０および図２１）
このセクションでは、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストを含むウエハプローブ検査全体のプロセスの流れ、その中でのウエハ・レベル・バーインテストの位置、および、ウエハ・レベル・バーインテストの詳細プロセスを説明する。
【００８５】
図２０は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査における各種のウエハの流れを示すプロセスブロックフロー図である。図２１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法のウエハバーイン検査のウエハプローブ検査全体における位置を説明するプロセスブロックフロー図である。
【００８６】
まず、図２１に基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハプローブ検査全体のプロセスの流れを説明する。以下で説明するウエハプローブ検査工程は、図２０に説明するウエハ・レベル・バーイン工程が、どのような一連の諸テストの中で行われるかを具体的に例示するものであり、以下の説明に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８７】
図２１に示すように、先行ウエハ工程１３０が完了した被検査ウエハ１１は、ウエハテスト工程１３１に移送される。ウエハテスト工程１３１においては、たとえば、摂氏２５度程度の室温環境において、第１の常温メモリテスト１３１ａがウエハプローバ（およびメモリテスタ）によって実行される。続いて、第１のベーク処理１４１が摂氏２５０度程度で８時間程度実施される。次にウエハ・レベル・バーイン処理１３３がウエハバーイン装置５１により、実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１４５度程度）。続いて、高温メモリテスト１３１ｂがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１６０度程度）。次に、第２のベーク処理１４２が摂氏２５０度程度で８時間程度実施される。次に、高温ロジックテスト１３１ｃがウエハプローバ（およびロジックテスタ）によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏１６０度程度）。次に、低温ロジックテスト１３１ｄがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏マイナス４０度程度）。最後に、第２の常温メモリテスト１３１ｅがウエハプローバ等によって実行される（テスト温度は、たとえば摂氏２５度程度）。これで、一連のウエハプローブテスト１３１は完了する。その後、製品ウエハ１１（ウエハプローブテスト１３１における被検査ウエハ１１）は、バックグラインディング処理１３２（ＢＧ処理）のために当該工程に移送される。
【００８８】
ここで示したように、バーインテストは、ウエハプローブテスト全体の前半部分に実施するのが有利である。これは、後半部分に実施すると、スクリーニングで不良化したチップを出荷する恐れがあるからである。
【００８９】
次に、図２０に基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ・レベル・バーインテストの詳細プロセスフローを説明する。図１９に説明では、ウエハ・レベル・バーインテスト装置５１（図４）内における一枚の被テストウエハ１１の流れに着目して、説明したが、ここでは、電気的試験及びその準備に関して、ウエハステージ６０（図４）上の各種ウエハの動きに着目して説明する。
【００９０】
図２０に示すように、各被検査ウエハ１１に対するテストを開始する前に、まず、予備ウエハ１５を加熱されたウエハステージ６０（たとえば、テスト温度を摂氏１４５度とするとステージのヒータ設定温度は摂氏１４７度程度）にセット、すなわち、主表面１５ａを上に向けた状態で裏面１５ｂを真空吸着する（予備ウエハロードステップ１２１）。次に、図１０に示すように、多数のプローブ針４７を予備ウエハ１５の上面１５ａにコンタクト、すなわち、着地させる（プローブ針コンタクトステップ１２２）。次に、図２０に示すように、多数のプローブ針４７が予備ウエハ１５の上面１５ａにコンタクトした状態で、プローブカード５０の予備加熱１２３を実行する（予備加熱時間は、量産性を考慮すると、たとえば６０分以上、１８０分未満が好適な範囲として例示することができる。また、更に好適な範囲として、９０分以上、１８０分未満を例示することができる）。予備加熱１２３が完了すると、予備ウエハ１５がウエハステージ６０からアンロードされ（予備ウエハアンロードステップ１２４）、予備ウエハストッカ４９へ戻される。次に、被検査ロットに属する最初の被検査ウエハ１１を継続的にテスト温度に加熱されたウエハステージ６０上にロード、すなわち、被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａを上に向けた状態で、その裏面１５ｂを真空吸着する（被検査ウエハロードステップ１２５）。次に、この状態で、図１５に示すように、多数のプローブ針４７を被検査ウエハ１１のデバイス面１１ａ上のバーインテスト用ボンディングパッド３にコンタクトさせて、その状態で、バーインテスト１２６（図２０）を実施する。プローブ針４７のコンタクトは、図７に示したプローブカード５０のように２つの単位コンタクト領域２３で有効領域２２をカバーしている場合は、先ず、一方の単位コンタクト領域２３にプローブ針４７をコンタクトして、電気的試験（図１９の電気的試験実行１０７の一部、すなわち、当該単位コンタクト領域２３に対するバーイン試験）を実行する。その後、一旦、プローブ針４７を浮上させ、単位チップ分シフトさせ、こんどは、他方の単位コンタクト領域２３にプローブ針４７をコンタクトして、電気的試験を実行する。この他方の単位コンタクト領域２３に対する電気的試験が完了すると、再び、プローブ針４７を浮上させ、当該被検査ウエハ１１をウエハステージ６０からアンロードする（被検査ウエハアンロードステップ１２７）。これで、一枚の被検査ウエハ１１に対するバーインテスト１２６が完了したことになる。これに続いて、リターンループ１２８に沿って、繰り返し、被試験ロットに属する全ての被検査ウエハ１１に対して、バーインテスト１２６を実行する。バーインテスト１２６の所要時間は、量産性を考慮すると、単位コンタクト領域２３あたり、たとえば、２時間程度となる。なお、バーインテスト１２６においては、印加電圧もチップ内の昇圧回路等を用いて、高電圧化されている。また、通常、バーインテスト１２６中の時間を利用して、一部のロジックテストまたはメモリテストを実施することによって、ウエハプローブテスト時間を節約している。
【００９１】
７．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
例えば、前記実施の形態では、プローバの形式として、主にバーチカル型プローブカード、スプリングピン型プローブカード、薄膜プローブ等のフォトリソグラフィやＭＥＭＳ技術を活用したアドバンストプローブカードまたはＭＥＭＳタイプのプローブカードの一例について、具体的に説明したが、本願はそれに限定されるものではなく、従来型のカンチレバー型プローブカード等によるウエハ・レベル・バーインを含むウエハプローブ検査にも適用できることは言うまでもない。
【００９３】
また、前記実施の形態では、１列にボンディングパッドを配置したチップレイアウトを例にとり具体的に説明したが、本願はそれに限定されるものではなく、２列にボンディングパッドを配置したチップレイアウトにも３列以上およびマトリクス状にボンディングパッドを配置したチップレイアウトにも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
１ チップまたはウエハ上のチップ領域（被検査チップ領域）
１ａ チップの上面（またはデバイス面）
１ｘ 隣接チップ領域
３ バーインテスト用ボンディングパッド
３ｘ 隣接チップ領域のバーインテスト用ボンディングパッド
４ 通常のボンディングパッド
５ パッド開口
６ プローブ領域
７ 内部回路領域
８ ワイヤボンディング領域
９ プローブポイント
１０ ワイヤボンディングポイント
１１ 被検査ウエハ
１１ａ 被検査ウエハの上面（またはデバイス面）
１１ｂ 被検査ウエハの裏面
１２ ボール（ボンディングワイヤのボール部）
１４ クリーニングシート
１５ 予備ウエハ（クリーニングウエハなど）
１５ａ 予備ウエハの上面（クリーニング面などの主表面）
１５ｂ 予備ウエハの裏面
１６ サンドブラスト処理面
１７ アルミニウム系メタルブランケット膜
１８ ＰＥＴシート
１９ アクリルフォーム層
２０ａ，２０ｂ アクリル系粘着剤層
２１ 針先研摩層
２２ ウエハ上の有効領域
２３ 単位コンタクト領域（または、それをウエハ上に投影したもの）
２４ 要素領域（または、それをウエハ上に投影したもの）
２９ 上面カバー
３６ スティフナ（補強構造体）
３７ （セラミック製の）針ホルダ
４０ インターポーザ
４１ リング状金属枠体
４２ ＸＹテーブル
４３ ポゴピン（またはコネクタ部）
４４ カードホルダ
４５ テストヘッド
４７ プローブ針
４７ｔ プローブ針先端
４８ 針跡
４８ｓ 引っかき傷を伴う針跡
４９ 予備ウエハストッカ
５０ プローブカード（またはプローブカード本体の配線基板）
５１ プローバ（ウエハバーイン装置）
５２ ウエハ搬送容器（フープ）
５３ ウエハ搬送容器用ポート
５４ ウエハ搬送ロボット
５５ プリアライメント部
５６ ウエハロード＆アンロード部
５７ ウエハアライメント部
５９ プローブ部
６０ ウエハステージ
６２ プリアライメント光学系
６３ ウエハアライメント光学系
６４ 針位置合わせ光学系
６６ プローバ制御系
６７ ＸＹテーブル制御系
６８ ウエハ位置合わせ制御系
６９ 針位置合わせ制御系
１０１ ウエハ搬送容器ロード
１０２ ウエハ搬入
１０３ プリアライメント
１０４ ウエハがステージ上に移動
１０５ ウエハアライメント
１０６ 針位置合わせ
１０７ プローブ実行（電気的試験実行、すなわち、バーインテスト実行）
１０８ ウエハがステージ上から移動
１０９ ウエハ搬出
１１０ ウエハ搬送容器アンロード
１２１ 予備ウエハロードステップ
１２２ 予備ウエハへプローブ針コンタクト
１２３ 予備加熱ステップ
１２４ 予備ウエハアンロードステップ
１２５ 被検査ウエハロードステップ
１２６ 被検査ウエハのバーイン検査
１２７ 被検査ウエハアンロードステップ
１２８ 繰り返しループ
１３０ ウエハテスト以前のウエハプロセス
１３１ ウエハテストまたはウエハプローブテスト（ウエハバーインを含む）
１３１ａ 第１の常温メモリテスト
１３１ｂ 高温メモリテスト
１３１ｃ 高温ロジックテスト
１３１ｄ 低温ロジックテスト
１３１ｅ 第２の常温メモリテスト
１３２ ＢＧ（バックグラインディング）
１３３ バーインテスト
１４１ 第１のベーク処理
１４２ 第２のベーク処理
Ｄ プローブ針先端からウエハ上面（正確にはボンディングパッド上面）間の距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）プローブ検査装置内において、加熱されたウエハステージ上に、被検査ウエハ以外の予備ウエハをロードする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージ上にロードした状態で、前記ウエハステージの上方のプローブカードの複数のプローブ針を、前記予備ウエハの上面に接触させ、この接触状態を保持したままで、前記プローブカードの予備加熱を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記予備ウエハの前記上面から前記プローブカードの前記複数のプローブ針を、浮上させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージからアンロードする工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハステージ上に、前記被検査ウエハをそのデバイス面を上に向けた状態でロードする工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハステージ上にロードされた前記被検査ウエハの前記デバイス面上の複数の電極パッドのそれぞれに、前記複数のプローブ針の内の対応するプローブ針をコンタクトさせた状態で、高温プローブ検査を実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面は、シリコン系ウエハのプレーンウエハの対応する主面にブラスト処理を施したものである。
【請求項３】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、その最上層にプローブ針研磨層を有するシートが貼り付けられている。
【請求項４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハは、不良ウエハである。
【請求項５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、そのほぼ全面にアルミニウム系メタル膜が形成されている。
【請求項６】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査のテスト温度は、摂氏１００度以上、摂氏３００度未満である。
【請求項７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備加熱の時間は、６０分以上、１８０分未満である。
【請求項８】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、ロジックテストを下位工程として含む。
【請求項９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１００００本以上である。
【請求項１０】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の先端部の間隔は、前記高温プローブ検査のテスト温度において、前記複数の電極パッドの間隔とほぼ一致する。
【請求項１１】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、バーインテストである。
【請求項１２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域の全体に対して検査を実行するものである。
【請求項１３】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域を複数の単位コンタクト領域にわけ、各単位コンタクト領域にコンタクトして検査を実行するものである。
【請求項１４】
前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域は、その内部に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含まない。
【請求項１５】
前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域は、その内部またはその複数の要素領域間に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含む。
【請求項１６】
前記１５項の半導体装置の製造方法において、前記複数の要素領域の少なくとも一つは、前記有効領域を実質的に横断又は縦断する。
【請求項１７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記プローブカードは蓄熱部を有する。
【請求項１８】
前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記蓄熱部はステンレス製の部分を主要な構成要素として有する。
【請求項１９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１０００本以上である。
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）プローブ検査装置内において、加熱されたウエハステージ上に、被検査ウエハ以外の予備ウエハをロードする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージ上にロードした状態で、前記ウエハステージの上方のプローブカードの複数のプローブ針を、前記予備ウエハの上面に接触させ、この接触状態を保持したままで、前記プローブカードの予備加熱を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記予備ウエハの前記上面から前記プローブカードの前記複数のプローブ針を、浮上させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記予備ウエハを前記ウエハステージからアンロードする工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハステージ上に、前記被検査ウエハをそのデバイス面を上に向けた状態でロードする工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハステージ上にロードされた前記被検査ウエハの前記デバイス面上の複数の電極パッドのそれぞれに、前記複数のプローブ針の内の対応するプローブ針をコンタクトさせた状態で、高温プローブ検査を実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面は、シリコン系ウエハのプレーンウエハの対応する主面にブラスト処理を施したものである。
【請求項３】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、その最上層にプローブ針研磨層を有するシートが貼り付けられている。
【請求項４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハは、不良ウエハである。
【請求項５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備ウエハの前記上面には、そのほぼ全面にアルミニウム系メタル膜が形成されている。
【請求項６】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査のテスト温度は、摂氏１００度以上、摂氏３００度未満である。
【請求項７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記予備加熱の時間は、６０分以上、１８０分未満である。
【請求項８】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、ロジックテストを下位工程として含む。
【請求項９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１００００本以上である。
【請求項１０】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の先端部の間隔は、前記高温プローブ検査のテスト温度において、前記複数の電極パッドの間隔とほぼ一致する。
【請求項１１】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、バーインテストである。
【請求項１２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域の全体に対して検査を実行するものである。
【請求項１３】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記高温プローブ検査は、前記被検査ウエハの前記デバイス面上の有効領域を複数の単位コンタクト領域にわけ、各単位コンタクト領域にコンタクトして検査を実行するものである。
【請求項１４】
前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域は、その内部に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含まない。
【請求項１５】
前記１３項の半導体装置の製造方法において、各単位コンタクト領域は、その内部またはその複数の要素領域間に他の単位コンタクト領域に属するチップ領域を含む。
【請求項１６】
前記１５項の半導体装置の製造方法において、前記複数の要素領域の少なくとも一つは、前記有効領域を実質的に横断又は縦断する。
【請求項１７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記プローブカードは蓄熱部を有する。
【請求項１８】
前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記蓄熱部はステンレス製の部分を主要な構成要素として有する。
【請求項１９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｆ）において、前記複数の電極パッドにコンタクトさせる前記プローブ針の数は、１０００本以上である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−２８７７００（Ｐ２０１０−２８７７００Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３９８２９（Ｐ２００９−１３９８２９）
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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