JP5148917B2 - 半導体ウェハーのテスト方法 - Google Patents

Description

この発明は半導体ウェハーのテスト方法、詳しくは、ＩＣチップなどの製造において用いられる半導体ウェハーの真空チャンバー内における加熱処理の際の熱分布状況を確認する方法に関するものである。

ＩＣチップの製造過程においては、素材である半導体ウェハーを真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中において熱処理する工程があり、この熱処理工程の実施に先立ち、ダミーつまりテスト用のウェハーを真空チャンバー内に置き、プラズマ雰囲気中におけるウェハーの各部分の熱分布を実際に測定してみることが行われている。なお、テスト用のウェハーは、実際に熱処理されるものと同じものを用いる。
特願２００４−３４００６７ なし

この熱分布の測定には、あらかじめ設定された特定の温度で不可逆的に発色する感温発色体を基板上に固定したシート状の温度測定片を用意し、これをダミーのウェハー本体の周縁や中央部などの所望部位に複数枚貼付し、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中で加熱処理した後、ウェハー本体に貼られている各温度測定片の発色状態を確認することによって行われている。この様に、温度測定の対象であるウェハー本体は真空チャンバーのプラズマ雰囲気中に置かれるが、プラズマ雰囲気中においては頻繁に放電現象が生起し、放電の際の電撃によって感温発色体が損傷し、温度の測定結果を正しく表示出来なくなってしまう場合がしばしばあった。

又、約３００℃以上の高温領域の温度測定を行う感温発色体においては、耐熱性を持たせる為、その成分中にコバルトやニッケルなどの重金属が含まれることが多く、これらを含んだ感温発色体をそのままプラズマ雰囲気中に置いた場合、プラズマ放電によってこれら重金属がガス化し、このガスが真空チャンバー内に拡散し、これを汚染してしまい、汚染された真空チャンバーはウェハーの本来の熱処理作業に用いられなくなってしまうという重大な問題もあった。

本発明者は、半導体ウェハーの真空チャンバー内におけるプラズマ処理に先立ち行われる温度分布測定作業の際のプラズマ放電現象に起因する上記問題点を解決すべく研究を行った結果、プラズマ放電による損傷を回避出来、重金属ガスによる真空チャンバー内の汚染を防ぐことが出来るテスト用ウェハーを特願２００５−２４１９７３として提案した。

このテスト用ウェハーは、ウェハー本体の所望位置に、あらかじめ定められた設定温度に達すると、それまでの白濁した不透明状態から透明あるいは半透明状態に変化する温度表示体を固定し、その上を耐熱性樹脂層で覆ってテスト用ウェハーを構成したものである。

このテスト用ウェハーにおいては、これを真空チャンバー内に入れてテスト的な熱処理作業を行うと、ウェハー本体の各部分に固定されている温度表示体は、あらかじめ定められた設定温度を超過した時点で、その中の粉末状の化学物質が融解し、それまでの白濁していたものが透明化し、この温度表示体が塗布固定されている物質表面の色彩が透けて見える様になり、その視覚的変化によって設定温度超過の事実が外部に表示される。

従って、この温度表示体を、テスト用のウェハー本体の各部分に多数固定しておけば、ウェハー本体の各部分の温度分布を詳細に知ることが出来る。この際、温度表示体は耐熱性樹脂層によって覆われているので、真空チャンバー内においてプラズマ放電が起きても、温度表示体自体は電撃に直接晒されることはなく、プラズマ放電によってその温度表示機能に狂いが生じることはない。

又、温度表示体は耐熱性樹脂層によって覆われているので、温度表示体がニッケルやコバルトなどの重金属類を含んでいても、これら重金属類がガス化して真空チャンバー内に拡散してこれを汚染するおそれはなく、ニッケルやコバルトなどの重金属類を含有した温度表示体を用いなければならない高温域の温度測定をより安全に行うことが出来、従来のものに比べ、すぐれた機能を有するものである。

しかしながら、半導体ウェハーの高機能化に伴い、近年真空チャンバー内での加熱温度を高くする要求が強く、５００℃以上、あるいは１０００℃以上といった超高温で加熱する場合があり、これに耐え得る温度表示体が求められており、重金属類の添加量も多くなる傾向にあり、重金属ガスの真空チャンバー内への拡散を防ぐ為の耐熱性樹脂層もより強固なものが求められている。しかしながら、高温に耐え、重金属ガスの飛散を防ぐ耐熱性樹脂層は、これを構成する材料の関係から不透明な場合も多く、温度表示体の視覚的変化をこの耐熱性樹脂層を通して確認することが出来なくなってしまう場合があった。本発明者は、この点に関する問題点を解決すべく研究を行った結果、重金属ガスを真空チャンバー内に拡散させることなく、例えば１０００℃以上といった超高温下における温度分布も、確実に測定出来る画期的な半導体ウェハーのテスト方法を開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。

透明あるいは半透明状をなしたテスト用の半導体ウェハーの表面側の所望箇所に、あらかじめ設定された特定の温度で、白濁した不透明状態から透明あるいは半透明に変化する示温材を付着せしめ、その上から前記示温材のガス化を阻止する防禦膜をコーティングした後、この半導体ウェハーを加熱用の真空チャンバー内に配置し、所定の加熱処理を行った後、該半導体ウェハーをチャンバー外へ取り出し、半導体ウェハーの裏面側からその肉厚を透かして示温材の変化状況を視認し、それによって半導体ウェハーの各部分のプラズマ放電下における温度分布状況を知る様にして、上記課題を解決した。

このテスト方法においては、半導体ウェハーの裏面側から示温材の変化状況を透かして見る為、示温材のガス化を防ぐ防禦膜は、透明である必要は全くなく、その材質を選ばない為、より強固な防禦膜を用いることが出来、従来においてはむずかしかった超高温下の加熱テストも何ら問題なく実施出来る。

示温材の変化状況を半導体ウェハーの裏面側から、その肉厚を透かして見る様にした点に、最大の特徴が存する。

以下、図面を参照しながら、この発明に係る半導体ウェハーのテスト方法の一実施例について説明する。テストに用いる半導体ウェハーとしては、表裏方向に透けて見える透明あるいは半透明素材のものを用いる。そして、この半導体ウェハーの本体１の表面側には、図１に示す様に、あらかじめ設定された特定の温度に達すると、白濁した不透明状態から透明あるいは半透明に変化する示温材２を所望のパターンで付着せしめる。示温材２自
体は特願２００５−２４１９７３のものと同じであり、あらかじめ定められた設定温度で融解するワックスなどの固体状の化学物質の粉末とバインダーとを混合した常温では白濁した状態を呈した不透明物質であり、シルクスクリーン印刷などの技法により、半導体ウェハーの本体１の表面側に所望のパターンで付着せしめる。

そして、この様に示温材２が固定されている半導体ウェハーの表面には、図２に示す様に耐熱性にすぐれ、超高温下においても、示温材２中の重金属がガス化して拡散することを防ぐことが出来る防禦膜３がコーティングされている。この防禦膜３は一般的に不透明であり、この防禦膜３を通して、示温材２を視認することは出来ない。

この様に、表面側に示温材２が塗布され、その上を防禦膜３でコーティングされたテスト用の半導体ウェハーを加熱用の真空チャンバー内に入れ、プラズマ放電を伴う所定の加熱処理を行った後、この加熱済みの半導体ウェハーを該チャンバー外へ取り出し、図３に示す様に、その裏面側からその肉厚を透かして加熱後の示温材２の変化状況を視認することにより、半導体ウェハーの各部分のプラズマ放電下における温度分布状況を知るのである。

このテスト方法においては、半導体ウェハーの裏面側から示温材の変化状況を透かして見る為、ガス化を防ぐ防禦膜は、透明である必要は全くなく、その材質を選ばない為、より強固な防禦膜を用いることが出来、従来においてはむずかしかった超高温下の加熱テストも何ら問題なく実施出来る効果を有する。

半導体製造の分野において利用可能である。

この発明に係る半導体ウェハーのテスト方法によってテストされる半導体ウェハー表面に示温材を塗布した状態の斜視図。 同じく、その上に防禦膜をコーティングした状態の斜視図。 真空チャンバー内における加熱が終り、各部分の熱分布の状況を確認する際の状況の斜視図。

１ 本体
２ 示温材
３ 防禦膜

Claims (1)

1. 透明あるいは半透明をなしたテスト用の半導体ウェハーの表面側の所望箇所に、あらかじめ設定された特定の温度で、白濁した不透明状態から透明あるいは半透明に変化する示温材を付着せしめ、その上から前記示温材のガス化を阻止する防禦膜をコーティングした後、この半導体ウェハーを加熱用の真空チャンバー内に配置し、所定の加熱処理を行った後、該半導体ウェハーをチャンバー外へ取り出し、半導体ウェハーの裏面側からその肉厚を透かして示温材の変化状況を視認し、それによって半導体ウェハーの各部分のプラズマ放電下における温度分布状況を知る様にしたことを特徴とする半導体ウェハーのテスト方法。

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