(57)【要約】【課題】多くの面を有する半導体基材のそれぞれの面に各素子が形成され、それぞれの面の回路が電気的に接続された半導体装置を提供する。また、多くの面に各素子が形成された半導体装置の製造装置および検査装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、板状の半導体基材１と、半導体基材１の表裏の２つの主表面に形成された各素子２，４と、半導体基材１の端面の外側に、表側の主表面の各素子２，４と裏側の主表面の各素子２，４とを電気的に接続するための接続手段とを備える。好ましくは、上記の接続手段は配線用ワイヤ５を含む。【選択図】        図１
2004342832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の半導体基材と、
前記半導体基材の表裏の２つの主表面に形成された各素子と、
前記半導体基材の端面の外側に、表側の主表面の各素子と裏側の主表面の各素子とを電気的に接続するための接続手段と
を備える、半導体装置。
【請求項２】
３以上の平面を含む多面体の形状の半導体基材と、
前記平面に形成された各素子と、
異なる前記平面に形成された前記各素子同士を電気的に接続するための接続手段と
を備える、半導体装置。
【請求項３】
前記接続手段は、ワイヤを含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記接続手段は、前記半導体基材の表面に形成された配線パターンを含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
ガス導入手段および真空排気手段が接続されたチャンバと、
前記チャンバの内部に配置され、基板を保持するためのチャックと、
前記チャックの向きを変えるための回転用モータと、
前記チャックに保持されるべき基板の一の主表面に対向するように形成された電極と、
前記一の主表面の反対側の主表面を覆うように形成されたシールドと
を備える、半導体装置の製造装置。
【請求項６】
ガス導入手段および真空排気手段が接続されたチャンバと、
第１の方向から半導体基材を保持する第１保持手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記半導体基材を保持する第２保持手段と、
第１電極および第２電極と
を備え、
前記第１保持手段は、前記第１の方向に平行な第１回転軸を中心として前記半導体基材を回転させるための第１回転手段を含み、
前記第２保持手段は、前記第２の方向に平行な第２回転軸を中心として前記半導体基材を回転させるための第２回転手段を含み、
前記第１電極は、前記第１回転手段によって回転する前記半導体基材に対して、半径方向から対向するように配置され、
前記第２電極は、前記第２回転手段によって回転する前記半導体基材に対して、半径方向から対向するように配置された、半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記第１回転軸と前記第２回転軸とが垂直に交わるように、２つの保持手段が形成された、請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項８】
前記第１保持手段および前記第２保持手段のうち少なくとも一方は、
前記半導体基材を保持するための電圧印加手段と、
前記半導体基材が回転する回転軸の方向に、前記保持手段を移動するためのエアシリンダと、
前記半導体基材を回転させるための回転用モータと
を含む、請求項６または７に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項９】
チャンバと、
第１の方向から半導体装置を保持する第１保持手段と、
前記第１の方向と異なる第２の方向から前記半導体装置を保持する第２保持手段と、
第１検針サポートおよび第２検針サポートと
を備え、
前記第１保持手段は、前記第１の方向に平行な第１回転軸を中心として前記半導体装置を回転させるための第１回転手段を含み、
前記第２保持手段は、前記第２の方向に平行な第２回転軸を中心として前記半導体装置を回転させるための第２回転手段を含み、
前記第１検針サポートは、前記第１回転手段によって回転する前記半導体装置に対して、半径方向から対向するように配置され、
前記第２検針サポートは、前記第２回転手段によって回転する前記半導体装置に対して、半径方向から対向するように配置された、半導体装置の検査装置。
【請求項１０】
前記第１回転軸と前記第２回転軸とが垂直に交わるように、２つの検針サポートが形成された、請求項９に記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１１】
前記第１回転手段または前記第２回転手段のうち、少なくとも一方は、
前記半導体装置を保持するための吸着手段と、
前記半導体装置が回転する回転軸の方向に、前記保持手段を移動するためのエアシリンダと、
前記半導体装置を回転させるための回転用モータと
を含む、請求項９または１０に記載の半導体装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造装置および半導体装置の検査装置に関する。特に、高集積化を行うための半導体装置、半導体装置の製造装置および半導体装置の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、一般的にウエハ基板の片方の主表面のみに各素子が形成されている。一方で、ウエハ基板の両方の主表面に各素子が形成されているものも提案されている。たとえば、特開２００２−２０３７５９号公報には、ウエハの前面と裏面との両方に回路構造および他の構造を形成する方法が開示されている。この方法は、第１の面に、第１の回路構造とこの上に配置されるメタライゼーション構造とを提供する工程と、第２の回路構造とこの上に配置されるメタライゼーション構造とを提供する工程とによって、ウエハの両面に回路構造を形成する。コンタクト構造は、個々の回路の各々の２つのメタライゼーション構造を接続するように生成される。コンタクト構造は、チップの第１の面をリードフレームの上面とボンディングし、次いで、チップの第２の面をリードフレームの下面とボンディングすることによって、両面のパッドを接続するというものである。また、特開平１０−２２９１６２号公報には、シリコン基板の表裏両側に形成された能動素子同士を貫通電極により電気的に接続する両面回路基板が開示されている。
【０００３】
半導体装置の製造装置に関しては、特開平６−８４８３４号公報に、ウエハ上に膜の形成を行なう膜形成室と、膜形成室に隣接して設けられた不要な膜を除去するエッチング室とにチャンバが分割され、各室にそれぞれ電極が形成された半導体装置の製造装置が開示されている。この製造装置は、形成されたウエハの表面と裏面とについて、膜形成とエッチングとを同時に行なうことができることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２０３７５９号公報（第２，３頁）
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０−２２９１６２号公報（第２−５頁、第１図）
【０００６】
【特許文献３】
特開平６−８４８３４号公報（第３，４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置は、半導体ウエハの表面を処理して電気素子を形成するものが多くあり、このうち、片方の主表面のみに各素子が形成されている半導体装置がほとんどである。各素子が形成されている主表面と反対側の主表面には電気回路が形成されていない場合が多く、半導体材料をいたずらに使用している。また、片方の主表面のみに各素子が形成されている半導体装置を含む製品の中には、必要な電気回路を形成するために、基板の数が多くなって多額の費用がかかったり、取り付ける機器の内部で大きな場所が必要であったりするという問題がある。
【０００８】
また、上記の特許文献２の半導体装置については、貫通電極の接続孔がウエハ基板を貫通するほどの深さがあり、このような深さに電極を埋め込む技術は存在しない。仮に、何らかの製造方法があって可能であるとしても、製造の困難性から歩留まりや品質に大きな問題があると考えられる。また、製造工程において、貫通電極の不良が発見されても、ウエハ基板の内部に形成されているために貫通電極を修復することは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、多くの面を有する半導体基材のそれぞれの面に各素子が形成され、それぞれの面の回路が電気的に接続された半導体装置を提供することを目的とする。また、多くの面に各素子が形成された半導体装置の製造装置および検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体装置は、板状の半導体基材と、上記半導体基材の表裏の２つの主表面に形成された各素子と、上記半導体基材の端面の外側に、表側の主表面の各素子と裏側の主表面の各素子とを電気的に接続するための接続手段とを備える。または、３以上の平面を含む多面体の形状の半導体基材と、上記平面に形成された各素子と、異なる上記平面に形成された上記各素子同士を電気的に接続するための接続手段とを備える。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体装置の製造装置は、ガス導入手段および真空排気手段が接続されたチャンバと、上記チャンバの内部に配置され、基板を保持するためのチャックと、上記チャックの向きを変えるための回転用モータとを備える。さらに、上記チャックに保持されるべき基板の一の主表面に対向するように形成された電極と、上記一の主表面の反対側の主表面を覆うように形成されたシールドとを備える。
【００１２】
また、本発明に基づく半導体装置の製造装置は、ガス導入手段および真空排気手段が接続されたチャンバと、第１の方向から半導体基材を保持する第１保持手段と、上記第１の方向と異なる第２の方向から上記半導体基材を保持する第２保持手段と、第１電極および第２電極とを備える。上記第１保持手段は、上記第１の方向に平行な第１回転軸を中心として上記半導体基材を回転させるための第１回転手段を含み、上記第２保持手段は、上記第２の方向に平行な第２回転軸を中心として上記半導体基材を回転させるための第２回転手段を含む。上記第１電極は、上記第１回転手段によって回転する上記半導体基材に対して、半径方向から対向するように配置され、上記第２電極は、上記第２回転手段によって回転する上記半導体基材に対して、半径方向から対向するように配置されている。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体装置の検査装置は、チャンバと、第１の方向から半導体装置を保持する第１保持手段と、上記第１の方向と異なる第２の方向から上記半導体装置を保持する第２保持手段と、第１検針サポートおよび第２検針サポートとを備える。上記第１保持手段は、上記第１の方向に平行な第１回転軸を中心として上記半導体装置を回転させるための第１回転手段を含み、上記第２保持手段は、上記第２の方向に平行な第２回転軸を中心として上記半導体装置を回転させるための第２回転手段を含む。上記第１検針サポートは、上記第１回転手段によって回転する上記半導体装置に対して、半径方向から対向するように配置され、上記第２検針サポートは、上記第２回転手段によって回転する上記半導体装置に対して、半径方向から対向するように配置されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１および図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における半導体装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態における第１の半導体装置の概略断面図である。ウエハ基板１は板状の半導体基材であり、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどの各素子２，４がウエハ基板１の主表面に配置されて電気回路が形成されている。ウエハ基板１の主表面には表裏があるが、本実施の形態における半導体装置は、両面に各素子２，４が形成されている。各素子２，４は、窒化膜や酸化膜、樹脂などの保護膜３によって覆われている。
【００１６】
第１の半導体装置は、ウエハ基板１の端面の外側において、配線用ワイヤ５が接続手段として形成されている。表側の主表面に形成されているパッド６ａと裏側の主表面に形成されているパッド６ｂとが、配線用ワイヤ５によって接続されている。配線用ワイヤ５は、ウエハ基板１に接触しないように、ウエハ基板１の端面の外側に、この端面から離れて形成されている。配線用ワイヤ５は、表側の回路と裏側の回路の接続が必要な箇所において形成される。第１の半導体装置においては、ウエハ基板１の両側の端部に配線用ワイヤ５が形成されているが、片側のみに配線用ワイヤ５が形成されていてもよい。また、図１の概略断面図においては、配線用ワイヤ５が２本のみ示されているが、ウエハ基板１の端面に沿って、より多くの配線用ワイヤ５が形成されていてもよい。
【００１７】
図２は、本実施の形態における第２の半導体装置の概略断面図である。ウエハ基板１は板状であり、各素子２，４はウエハ基板１の主表面に形成されている。第２の半導体装置は、ウエハ基板１の主表面のうち、表側と裏側との両方の主表面に各素子２，４が形成されている。各素子２，４は、窒化膜や酸化膜、樹脂などの保護膜３によって覆われている。
【００１８】
第２の半導体装置は、ウエハ基板１の端面の外側において、配線パターン７が接続手段として形成されており、表側の主表面に形成されたパッド６ａと裏側の主表面に形成されたパッド６ｂとが電気的に接続されている。第２の半導体装置の配線パターン７は、ウエハ基板１に直接形成されている。ウエハ基板１の端部における配線パターン７の外側にも、保護膜３が形成されている。第２の半導体装置においては、配線パターン７は、ウエハ基板１の両側の端部に形成されているが、配線パターン７は、ウエハ基板１の必要な箇所においてのみ形成されていればよい。たとえば、図２の第２の半導体装置においては、両側の端部に配線パターン７が形成されているが、片側の端部のみに配線パターン７が形成されていてもよい。また、図２の断面図においては、配線パターン７が左右両側の２本のみが示されているが、ウエハ基板１の端面に沿って、より多くの配線パターン７が形成されていてもよい。
【００１９】
（作用・効果）
本実施の形態における第１の半導体装置は、ウエハ基板１の表側と裏側との両方の主表面に各素子２，４が形成されている。表裏のそれぞれの主表面に形成された回路は、ウエハ基板１によって互いの絶縁が形成されており、独立した回路である。ウエハ基板１の端面の外側に接続手段が形成されることによって、表裏の独立した回路を容易に電気的に接続することができる。よって、１枚のウエハ基板の両面を有効に活用することができ、製品のコスト低減が図ることができるとともに、高密度実装への対応を可能にすることができる。接続手段として配線用ワイヤ５が形成されることによって、容易に接続手段を形成することができる。
【００２０】
本実施の形態における第２の半導体装置は、ウエハ基板１の表側と裏側との両方の主表面に各素子２，４が形成されている。表裏のそれぞれの回路同士は、ウエハ基板１によって互いの絶縁が形成され、それぞれが独立した回路であることは、第１の半導体装置と同様である。第２の半導体装置については、ウエハ基板１の端面に接続手段としての配線パターン７を形成することによって、表裏の回路を電気的に接続することができる。よって、第１の半導体装置と同様に、１枚のウエハ基板の両面を有効に活用することができ、製品のコスト低減が図ることができるとともに、高密度実装への対応を可能にすることができる。
【００２１】
本実施の形態における表裏の電気回路については、表裏の回路がそれぞれ独立の機能を有していても良いし、表裏の電気回路を合わせて１つの機能を有していても良い。
【００２２】
従来の技術における半導体装置のように、ウエハ基板に貫通電極を形成する場合は、ウエハ基板の内部での断線やショートなどの不具合を発見し、または、修復することは困難である。一方で、本発明に基づく半導体装置は、断線などの不具合を容易に発見でき、レーザなどを用いて修復することができる。また、製造工程においては、不具合の発見が容易であるので、早期に不具合を発見することができ、製造工程へのフィードバックを素早く行なうことができる。この結果、品質の向上や歩留まりの向上を促進することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
（構成）
図３を参照して、本発明に基づく実施の形態２における半導体装置について説明する。図３は、本実施の形態における半導体装置の概略断面図である。
【００２４】
本実施の形態における立体半導体基材２０は、断面が８角形の多面体の準正３２面体（サッカーボール型の多面体）の形状を有する半導体基材である。それぞれの面は、平面である。それぞれの面には、トランジスタ、抵抗、コンデンサなどの各素子２，４が配置され、電気回路が形成されている。各素子２，４は、窒化膜や酸化膜、樹脂などの保護膜３によって覆われている。
【００２５】
それぞれの面に形成された電気回路は、一の平面に形成されたパッド６ａと隣り合う他の面に形成されたパッド６ｂとが、接続手段としての配線パターン７によって電気的に接続されている。配線パターン７は、立体半導体基材２０の表面に直接形成され、電気的な接続が必要な箇所において形成されている。
【００２６】
本実施の形態においては、隣合う平面に形成された電気回路同士が接続されているが、互いに離れた平面に形成されている電気回路同士が配線パターン７によって、接続されていてもよい。この場合の配線パターンは、上記の互いに離れた平面同士にはさまれた平面を通過するように形成される。
【００２７】
本実施の形態においては、立体半導体基材２０として断面の形状が８角形のものを用いて説明を行なったが、立方体などの正多面体や、四角柱などの柱の形状を有する立体半導体基材でもよい。または、各平面が規則的な形状を有するものでなくてもよく、各平面の形状がそれぞれ異なっていてもよい。
【００２８】
（作用・効果）
本実施の形態においては、半導体基材が平面的ではなく、立体的に形成され、それぞれの各平面に各素子２，４が形成されている。この立体半導体基材２０の表面に配線パターン７を形成することによって、必要な箇所の回路同士が接続されている。この構成を採用することにより、半導体基材を立体的にして多くの面を有効に活用することができ、製品のコスト低減を図ることができるとともに、高密度実装などへの対応を可能にすることができる。
【００２９】
本実施の形態においては、各面に形成されている回路の接続手段として、配線パターンを立体半導体基材の表面に形成した例を説明したが、接続手段として配線パターンの代わりに配線用ワイヤなどのワイヤによって、各平面に形成されている電気回路が接続されていてもよい。この場合は、実施の形態１における半導体装置のように、立体半導体基材に接触しないように、各平面に形成されたパッド同士をワイヤで接続する。
【００３０】
実施の形態１および２における半導体基材は、各素子が形成されている面は、平面である。一方で、各素子が形成されている面を曲面にすることも可能である。しかし、各素子が形成されている面は、平面である方が、露光装置でパターンを転写する時に焦点深度が合った状態で処理できる。よって、各素子が形成されている面は曲面より平面の方が、微細な電気回路を形成することができる。また、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
（構成）
図４から図６を参照して、本発明に基づく実施の形態３における半導体装置の製造装置について説明する。
【００３２】
図４は、本実施の形態における製造装置に処理の対象となるウエハ基板１を配置した概略断面図である。シリコンなどから形成されているウエハ基板１は、密閉されたチャンバ８の略中央に配置される。ウエハ基板１の両側の端部は、チャンバ８の側壁に固定された２本のチャック１８によって保持される。２本のチャック１８は、それぞれチャック１８の長手方向を中心に自由に回転できるように形成されている。また、一方のチャック１８は、長手方向を回転軸としてチャック１８を回転させることができるように、チャック回転用モータ１９に連結されている。すなわち、チャック１８は、チャック回転用モータ１９によって、向きを変えることができるように形成されている。チャック１８には、ウエハ基板１を加熱するためのヒータが含まれており、また、２本のチャック１８は、それぞれアースに接続されている（図示せず）。
【００３３】
チャンバ８の上側の隔壁には、電極１０が形成されている。電極１０は板状であり、処理されるウエハ基板１の主表面と電極１０の主表面とが平行に向かい合うように形成されている。電極１０は電源９と接続されている。本実施の形態においては、電源９としてマイクロ波電源を用いている。電源９はアース３４に接続されている。
【００３４】
チャンバ８の隔壁には、放電の媒体ガスを導入するためのガス導入管１２が形成されている。ガス導入管１２は、ガスボンベや流量調整弁を含むガス導入手段の一部である。ガス導入管１２は、ウエハ基板１と電極１０とに挟まれる空間に、媒体ガスや必要に応じた反応性ガスを導入するように形成されている。ウエハ基板１の上側の空間と下側の空間とは連通している。ウエハ基板１の下側となる空間のチャンバ８の側壁には、チャンバ８内部を真空に排気することができるように、真空排気手段が接続されている。真空排気手段として、ガス排気管１４、真空ポンプ１３および圧力制御用バルブ１５が形成されている。ガス排気管１４は真空ポンプ１３に接続されており、ガス排気管１４の途中には、圧力制御用バルブ１５が形成されている。ウエハ基板１が配置される位置の下側（電極が形成された側と反対側）には、シールド１７が形成されている。
【００３５】
図５にウエハ基板１が保持されている部分の拡大断面図を、図６に拡大平面図をそれぞれ示す。ウエハ基板１は、両側の端部がチャック１８によって保持される。本実施の形態におけるチャックは、板状の部分がウエハ基板１の端面を覆うように形成されている。両側のチャック１８は、真空保持機構２７を介して、チャンバ８に支えられおり、片方のチャック１８はチャック回転用モータ１９に連結している。チャック回転用モータ１９は、チャンバ８の外側に配置されている。真空保持機構２７は、それぞれの両側のチャック１８を回転自在に保持しており、なおかつ、内部の真空状態が保てるように形成されている。
【００３６】
チャック１８に保持されるウエハ基板１の下側には、ウエハ基板１の下側の主表面全体を覆うように、シールド１７が配置されている。シールド１７は、アルマイト、ステンレス、石英などを材料として形成されている。図５に示すように、シールド１７は、断面において上側が開口した箱型であり、上端部とチャック１８との間にわずかな隙間ができるように配置されている。図６に示すように、シールド１７は平面の形状が円形になるように形成されている。また、シールド１７は、上側から見たとき、ウエハ基板１全体を覆うことができるように、十分に大きく形成されている。
【００３７】
シールド１７は、駆動方向変換部２８に支えられており、駆動方向変更部２８は真空保持機構２７を介してチャンバ８に支えられている。また、駆動方向変更部２８は、シールド移動用モータ１６と連結している。駆動方向変更部２８は、回転運動を水平運動に変更する機能を有する。よって、シールド移動用モータ１６を駆動することによって、矢印３５に示すように、シールド１７を水平方向に移動することができるように形成されている。
【００３８】
（作用・効果）
本実施の形態における半導体装置の製造装置は、マイクロ波放電を発生させて、ウエハ基板１の表裏の主表面に成膜やエッチングなどの処理を行なう製造装置である。
【００３９】
初めに、２本のチャック１８の間にウエハ基板１を挟みこむ。ウエハ基板１の一方の主表面が、電極１０の主表面と平行に向き合うように、回転チャック用モータ１９でチャック１８の固定位置を調整する。この後に、シールド移動用モータ１６を駆動して、ウエハ基板１の下側の主表面全体を覆うように、シールド１７を移動する。
【００４０】
次に、真空ポンプ１３を駆動させて、ガス排気管１４からチャンバ８内部の真空排気を行なった後に、放電の媒体ガスおよび必要に応じた反応性ガスをガス導入管１２から導入する。一方で、圧力制御用バルブ１５の開度を調整することによって、排気量を調整する。放電媒体ガスの導入量と内部気体の排気量とを調整することによって、チャンバ８内部を所定の圧力にする。
【００４１】
次に、チャック１８に内蔵されたヒータを投入して、ウエハ基板１を加熱する。ウエハ基板１は、チャック１８を介してアースと接続されている状態である。この後に、電源９を投入すると、ウエハ基板１と電極１０との間でプラズマが発生して、ウエハ基板１の２つの主表面のうち、電極１０に対向している主表面の処理を行なうことができる。図４においては、上側の主表面の処理を行なうことができる。
【００４２】
ウエハ基板１の下側（電極１０が配置されている側と反対側）に、シールド１７を配置することによって、ウエハ基板１の下側の主表面がプラズマ処理の影響を受けることを防止して、上側の主表面のみを処理することができる。また、チャック１８にヒータを備えて、ウエハ基板１を加熱することによって、ウエハ基板１の主表面上での化学反応を促進することができ、また、成膜を行なう場合には、生成される膜の膜質を均一に、かつ安定したものにすることができる。
【００４３】
ウエハ基板１の一方の主表面の処理が終わると、図６に示すように、シールド移動用モータ１６を駆動して、シールド１７をチャック１８の側方に向けて、水平移動させる。このシールド１７の回避を行なった後、チャック回転用モータ１９を駆動して、チャック１８を１８０°回転させてウエハ基板１を裏返す。ウエハ基板１の処理が完了した主表面と反対側の主表面を、電極１０に対向させるようにして固定する。シールド移動用モータ１６を駆動して、シールド１７を移動させて、ウエハ基板１の下側をシールド１７で覆うように配置する。この状態で再度、電源９を投入してプラズマを発生させ、反対側の主表面の処理を行なう。この際、処理が完了している一方の主表面は、シールド１７によって覆われており、プラズマから保護されている。
【００４４】
このように、本実施の形態における半導体装置の製造方法においては、ウエハ基板の表側と裏側との両方の主表面を処理することができる。また、片面の処理が終了した後に、チャンバを開放する必要性はなく、連続して両方の主表面の処理を行なうことができる。さらに、電極や電源を複数個形成する必要性はなく、安価に製造装置を形成することができる。
【００４５】
（実施の形態４）
（構成）
図７を参照して、本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造装置について説明する。図７は、本実施の形態における半導体装置の製造装置の概略断面図である。本実施の形態における半導体装置の製造装置は、主に立体的な半導体基材の表面に処理を行なうための製造装置である。
【００４６】
処理の対象となるシリコンなどから形成されている立体半導体基材２０は、密閉されたチャンバ８の内部に配置される。本実施の形態においては、立体半導体基材２０として、立方体のシリコンの基材を使用しており、チャンバ８内部の略中央部に配置される。
【００４７】
立体半導体基材２０は、第１保持手段としての保持サポート３２ａの先端に形成された、静電ステージ２１ａの上側に配置される。本実施の形態においては、保持サポート３２ａは、第１の方向としてのチャンバ８の下側から上側に向かって形成されている。保持サポート３２ａには、静電ステージ２１ａに１００〜１５００Ｖの電圧が印加できるように、電圧印加手段としての直流電源２２ａが接続されている。
【００４８】
静電ステージ２１ａは、板状に形成されている。保持サポート３２ａ内部の静電ステージ２１ａの下側には、第１回転手段としての回転シャフト２３ａおよびステージ回転用モータ２４ａが形成されている。静電ステージ２１ａは、下面の重心位置に回転シャフト２３ａが接続され、第１の方向と平行な回転シャフト２３ａの中心軸を第１回転軸として、自由に回転するように形成されている。
【００４９】
また、保持サポート３２ａの静電ステージ２１ａが形成されている側と反対側の端部には、第１回転軸の方向に保持サポート３２ａを移動させるために、移動シャフト２５ａを介してエアシリンダ２６ａが形成されている。保持サポート３２ａは、静電ステージ２１ａが配置されている側がチャンバ８の内部になるように配置され、反対側がチャンバ８の外部に露出するように配置されている。すなわち、保持サポート３２ａはチャンバ８を貫通して形成されており、この貫通部は、保持サポート３２ａが、第１回転軸の方向（保持サポート３２ａの長手方向）に移動でき、さらにチャンバ８内部の真空が維持できるように形成されている。
【００５０】
立体半導体基材２０が配置される位置の側方には、第２の方向としてのチャンバ８の側方から内側に向かって保持サポート３２ｂが形成されている。保持サポート３２ｂは、チャンバ８の下側に形成されている保持サポート３２ａと同じ構成を有する。すなわち、直流電源２２ｂに接続された静電ステージ２１ｂが形成され、さらに、静電ステージ２１ｂを第２の方向に平行な第２回転軸を中心に回転させるための第２回転手段として、回転シャフト２３ｂおよびステージ回転用モータ２４ｂが形成されている。また、保持サポート３２ｂの静電ステージ２１ｂが形成されている側と反対側の端部には、保持サポート３２ｂを移動するための移動シャフト２５ｂおよびエアシリンダ２６ｂが形成されている。また、保持サポート３２ｂは、チャンバ８を貫通するように形成されており、第２回転軸の方向（保持サポート３２ｂの長手方向）に移動できるように形成されている。
【００５１】
本実施の形態においては、ステージ２１ａの回転軸とステージ２１ｂの回転軸、すなわち、回転シャフト２３ａの長手方向と回転シャフト２３ｂの長手方向とが直交するように２つの保持サポートが形成されている。
【００５２】
静電ステージ２１ａの側方のチャンバ８の隔壁には、第１電極としての電極１０ａが形成されている。電極１０ａは板状の電極であり、主表面がチャンバ８の壁面に平行になるように形成されている。また、電極１０ａは、上記の第１回転手段によって回転する立体半導体基材２０に対して、半径方向から対向するように形成されている。同様に、上記の第２回転手段によって回転する立体半導体基材２０に対して、半径方向から対向するように、電極１０ｂが形成されている。電極１０ｂも板状の電極であり、主表面がチャンバ８の壁面に平行になるように、静電ステージ２１ｂの側方に形成されている。
【００５３】
電極１０ａまたは電極１０ｂは、それぞれ、電源９ａまたは電源９ｂに接続されている。電源９ａまたは電源９ｂは、それぞれ、アース３４に接続されている。チャンバ８の上面には、放電の媒体ガスとなるガスや必要に応じた反応性ガスを導入するためのガス導入手段の一部としてのガス導入管１２が形成されている。ガス導入手段は、ガス導入管１２のほかに、ガスボンベや流量調整弁を含む。チャンバ８の下方には、チャンバ８内部を真空に排気することができるように、真空排気手段として、ガス排気管１４、圧力制御用バルブ１５および真空ポンプ１３が形成されている。チャンバ８に接続されたガス排気管１４は、真空ポンプ１３に接続されており、ガス排気管１４の途中には圧力制御用バルブ１５が形成されている。
【００５４】
（作用・効果）
本実施の形態における半導体装置の製造装置は、マイクロ波放電を行なって、立体的な形状を有する立体半導体基材の表面に処理を行なうための製造装置である。
【００５５】
初めに、立体半導体基材２０を静電ステージ２１ａの上面に配置して、直流電源２２ａを投入して、静電ステージ２１ａに１００〜１５００Ｖの負の電圧を印加する。エアシリンダ２６ａで立体半導体基材２０の高さを調整することによって、また、ステージ回転用モータ２４ａで静電ステージを回転することによって、立体半導体基材２０の一の面が、電極１０ａと平行に向き合うように調整する。
【００５６】
真空ポンプ１３を駆動させてガス排気管１４から真空排気を行なった後に、放電の媒体ガスおよび必要に応じた反応性ガスをガス導入管１２から導入する。一方で、圧力制御用バルブ１５の開度を調整することによって、ガス排気管１４からの排気量を調整する。この排気量とガス導入管１２からのガス導入量とを調整することによって、チャンバ８内部を所定の圧力にする。
【００５７】
次に、電源９ａを投入して、電極１０ａと立体半導体基材２０との間に、プラズマを発生させる。このように、立体半導体基材２０の電極１０ａと対向している面のプラズマ処理を行なう。プラズマ処理を行なうことによって、立体半導体基材２０は負に帯電して、直流電源２２ａからの電圧印加によって静電ステージ２１ａに固定される。一の面の処理が完了したら、ステージ回転用モータ２４ａを駆動して、立体半導体基材２０を９０°回転させ、処理が完了した面と隣接する面を電極１０ａに対向させる。この状態で再び、電極１０ａと立体半導体基材２０との間にプラズマを発生させて処理を行なう。この動作を繰返して、立方体の６面のうち、回転方向の４面の処理を行なう。
【００５８】
次に、立体半導体基材２０の側方から、エアシリンダ２６ｂを動かして静電ステージ２１ｂを立体半導体基材２０の側面に接触させる。直流電源２２ｂを投入して、１００Ｖ〜１５００Ｖの負の電圧を印加すると、プラズマ処理によって負に帯電している立体半導体基材２０を、静電ステージ２１ｂに固定することができる。この状態で、直流電源２２ａからの電圧印加を止めて、エアシリンダ２６ａを駆動することによって、保持サポート３２ａを降下させて、立体半導体基材２０から引離す。立体半導体基材２０の未処理の２面のうち、一の面と電極１０ｂとが平行に向かい合うように位置を調整する。この状態で、電源９ｂを投入して、電極１０ｂと立体半導体基材２０との間でプラズマを発生させ、立体半導体基材２０の上側の面の処理を行なう。処理が完了したら、ステージ回転用モータ２４ｂを用いて、立体半導体基材２０を１８０°回転させて、残りの一面が電極１０ｂの主表面に平行に向かい合うように調整する。最後に、残りの一面と電極１０ｂの間でプラズマを発生させて処理を行なう。
【００５９】
このように、本発明に基づく立体半導体装置の製造装置は、立方体である立体半導体基材２０の全ての面について、プラズマ処理を行なうことができる。また、製造途中にチャンバを開放して半導体基材の向きを変更する必要性がなく、連続して各面の処理を行なうことができる。
【００６０】
本実施の形態においては、説明の便宜上、立体半導体基材として立方体のものを用いたが、他の多面体の形状をする立体半導体基材についても適用することができる。本実施の形態における製造装置は、鉛直方向を回転軸とする回転運動でこの回転運動の周方向の面のプラズマ処理を行なうことができ、水平方向を回転軸とする回転運動によって、この回転軸の周方向の面のプラズマ処理を行なうことができる。また、静電ステージ２１ａの回転軸（第１回転軸）と静電ステージ２１ｂの回転軸（第２回転軸）が垂直に交わることによって、それぞれの静電ステージを多面体の面の中央に容易に密着させることができ、確実に立体半導体基材を保持することができる。
【００６１】
半導体基材を保持するために、保持手段としての保持サポートに電圧印加手段を形成することによって、直流電源の入／切の操作を行なうのみで、静電ステージへの固定／解除を行なうことができる。また、さらに、保持手段を移動するためのエアシリンダおよび立体半導体基材を回転するための回転用モータを形成することによって、チャンバを開放しなくても、容易に立体半導体基材の向きを変更することができ、処理時間の短縮を行なうことができる。
【００６２】
本実施の形態においては、保持サポートを鉛直方向と水平方向に形成したが、処理を行なう半導体基材の形状がより複雑な場合には、半導体基材の形状に応じて、保持サポートを形成する向きや位置を変更し、また、必要に応じて保持サポートの台数を増やせばよい。この場合の電極の位置については、上記の半導体基材の表面にある平面と対向できるように配置する。図２に示したウエハ基板の端面に配線パターンが形成されている半導体装置についても本製造装置で製造することができる。
【００６３】
上記の実施の形態３および４においては、放電形態として、マイクロ波放電について説明を行なったが、他にも電源として高周波電源を使用して、高周波放電による半導体装置の製造装置に適用することができる。また、プラズマ処理としては、プラズマの媒体ガスや反応性ガスなどを変更することによって、成膜のほか、エッチングやアッシングなどの処理を行なうことができる。
【００６４】
（実施の形態５）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態５における半導体装置の検査装置を説明する。図８は本実施の形態における半導体装置の検査装置の概略断面図である。
【００６５】
検査の対象となる半導体は、たとえば、本発明に基づく多面体の形状の立体的な半導体装置である。本実施の形態においての立体半導体装置３３は、立方体の形状をしている。立体半導体装置３３は、チャンバ８の内部の略中央部に配置される。チャンバ８には、ガス導入手段および真空排気手段は接続されておらず、内部は常圧である。
【００６６】
立体半導体装置３３の第１保持手段として第１の方向に形成された保持サポート３２ｃと、第２保持手段として上記の第１の方向と異なる第２の方向に形成された保持サポート３２ｄとを備える。本実施の形態においては、保持サポート３２ｃは、第１の方向として、チャンバ８の下側から内部に向かう方向に、チャンバ８を貫通して形成されている。保持サポート３２ｃの内部には、第１回転手段としてのステージ回転用モータ２４ａおよび回転シャフト２３ａが含まれており、保持サポート３２ｃの端部には、移動シャフト２５ａを介して、エアシリンダ２６ａが連結されている。このエアシリンダ２６ａを駆動することによって、第１の方向に保持サポート３２ｃを移動させることができる。
【００６７】
立体半導体装置３３は、保持サポート３２ｃの先端に形成された、吸着ステージ３１ａの上側に配置される。吸着ステージ３１ａは図示しない排気ポンプを含む吸着手段に接続されている。吸着ステージ３１ａは、板状に形成されておりこの平面形状は正方形である。吸着ステージ３１ａは、第１回転手段としての回転シャフト２３ａを介したステージ回転用モータ２４ａに連結されており、第１の方向に平行な回転シャフト２３ａの軸（第１回転軸）を中心として回転するように形成されている。
【００６８】
立体半導体装置３３が配置される位置の側方には、保持サポート３２ｃと同じ構成を有する保持サポート３２ｄが形成されている。保持サポート３２ｄは、第２の方向としてのチャンバ８の側方から内部に向かう方向に、チャンバ８を貫通して形成されている。保持サポート３２ｄの内部には、第２回転手段としてのステージ回転用モータ２４ｂおよび回転シャフト２３ｂが含まれている。吸着ステージ３１ｂは、回転シャフト２３ｂに接続され、第２の方向と平行な、回転シャフト２３ｂの軸（第２回転軸）を中心として回転するように形成されている。吸着ステージ３１ｂは、図示しない吸着手段に接続されている。保持サポート３２ｄの端部には、移動シャフト２５ｂを介して、エアシリンダ２６ｂが連結されている。このエアシリンダ２６ｂを駆動することによって、第２の方向に保持サポート３２ｄを移動させることができる。
【００６９】
本実施の形態においては、第１回転軸と第２回転軸とが、垂直に交わるように形成されている。すなわち、２つの吸着ステージが回転する回転軸の方向が互いに垂直に交わるように形成されている。このように、チャンバと２つの保持手段とを備えることは、実施の形態４における半導体装置の製造装置と同一である。
【００７０】
吸着ステージ３１ａの側方には、チャンバ８の壁面を貫通するように、第１検針サポートとしての検針サポート３０ａが形成されている。検針サポート３０ａは、上記の第１回転手段によって回転する半導体装置に対して、半径方向から対向するように形成されている。検針サポート３０ａの先端には、立体半導体装置３３に対向するように、複数の検針２９ａが形成されている。検針サポート３０ａには、移動シャフト２５ｃを介してエアシリンダ２６ｃが接続されており、検針サポート３０ａが水平方向に移動できるように形成されている。
【００７１】
吸着ステージ３１ｂの側方には、チャンバ８の壁面を貫通するように、第２検針サポートとしての検針サポート３０ｂが形成されている。検針サポート３０ｂは、上記の第２回転手段によって回転する半導体装置に対して、半径方向から対向するように形成されている。検針サポート３０ｂは、検針サポート３０ａと同様の構成を有する。検針サポート３０ｂは、先端に形成された複数の検針２９ｂが立体半導体装置３３に対向するように形成されている。検針サポート３０ｂは、移動シャフト２５ｄを介してエアシリンダ２６ｄと連結している。検針２９ａ，２９ｂは、それぞれ立体半導体装置３３から得られる信号を処理するために、チャンバ８の外部に形成された計測装置に接続されている（図示せず）。
【００７２】
（作用・効果）
本実施の形態における半導体装置の検査装置は、半導体装置の計測を行なう検査装置である。
【００７３】
初めに、立体半導体装置３３を吸着ステージ３１ａの上面に固定する。立体半導体装置３３の固定は、吸着手段を駆動させることによって行なう。エアシリンダ２６ａで吸着ステージの高さを調整することによって、また、ステージ回転用モータ２４ａで静電ステージを回転することによって、立体半導体装置３３の一の面が、検針サポート３０ａと対向するように調整する。
【００７４】
次に、エアシリンダ２６ｃを駆動して、検針サポート３０ａをチャンバ８内部に向かって移動させ、検針２９ａを立体半導体装置３３の表面上に形成されたパッドに接触させる。この状態を維持して、外部の計測装置で立体半導体装置の検査を行なう。
【００７５】
一の面の検査が終了したら、エアシリンダ２６ｃを駆動して、検針２９ａを立体半導体装置３３から退避させる。この後、ステージ回転用モータ２４ａを駆動して、立体半導体装置３３を９０°回転させ、検査が完了した面と隣接する面を検針サポート３０ａに対向させる。この状態で、再び立体半導体装置３３に検針２９ａを接触させて、立体半導体装置３３の検査を行なう。この作業を繰返して、立方体の６面のうち、回転方向に形成されている４面の検査を行なう。
【００７６】
次に、立体半導体装置３３の側方から、エアシリンダ２６ｂを駆動して吸着ステージ３１ｂを立体半導体装置３３の側面に接触させる。図示しない吸着手段を駆動すると、吸着ステージ３１ｂに立体半導体装置３３が固定される。吸着ステージ３１ａに接続されている吸着手段を停止させる。この後に、エアシリンダ２６ａを駆動することによって、保持サポート３２ｃを降下させて、立体半導体装置３３から吸着ステージ３１ａを引離す。立体半導体装置３３の検査が行なわれていない残りの２面のうち、上側の面と検針サポート３０ｂが対向するように位置と向きを調整する。エアシリンダ２６ｄを駆動して検針２９ｂを立体半導体基材３３上に形成されたパッドに接触させる。この状態を維持して、外部の計測装置で検査を行なう。検査が完了したら、エアシリンダ２６ｄを駆動して検針２９ｂを上方に退避させる。残りの１面が検針サポート３０ｂに対向するように、ステージ回転用モータ２４ｂによって、立体半導体装置３３を１８０°回転させる。最後に、同じ操作を繰返して、残りの１面の検査を行なう。
【００７７】
このように、立方体である立体半導体装置３３の全ての面について、検査を行なうことができる。吸着ステージ３１ａの回転軸（第１回転軸）と吸着ステージ３１ｂの回転軸（第２回転軸）とが垂直に交わるように、検針サポートが形成されることによって、吸着ステージを多面体の面の中央に容易に密着させることができ、確実に立体半導体装置を保持することができる。半導体装置を保持するための吸着手段を形成することによって、容易に半導体装置の固定または解除を行なうことができる。エアシリンダおよび回転用モータを形成することによって、連続的に各面の検査を行なうことができ、検査時間を短縮することができる。
【００７８】
本実施の形態においては、説明の便宜上、立体半導体装置３３として、立方体のものを用いたが、多面体の形状をする半導体装置についても適用することができる。本実施の形態においては、保持サポートを鉛直方向と水平方向に形成したが、処理を行なう半導体装置の形状がより複雑な場合には、半導体装置の形状に応じて、保持サポートを配置する向きを変更し、また、保持サポートの台数を増やせばよい。この場合、検針サポートの位置については、立体半導体装置の形状に対応させて配置する。
【００７９】
上記の半導体装置の検査装置としては、プロービング装置やテスター装置に適用することができる。どちらにおいても、検針が半導体装置に形成されている特定のパッドに接触すればよく、検針の配置と計測装置との変更を行なうことでどちらの検査装置においても本発明を適用することができる。
【００８０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、多くの面を有する半導体基材のそれぞれの面に各素子が配置されて回路が形成され、それぞれの面の回路が接続された半導体装置を提供することができる。また、多くの面に各素子が形成された半導体装置の製造装置および検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における第１の半導体装置の概略断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における第２の半導体装置の概略断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態２における半導体装置の概略断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態３における半導体装置の製造装置の概略断面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態３における半導体装置の製造装置の基板を保持する部分の拡大断面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態３における半導体装置の製造装置の基板を保持する部分の拡大平面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造装置の概略断面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態５における半導体装置の検査装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１  ウエハ基板、２  各素子、３  保護膜、４  各素子、５  配線用ワイヤ、６ａ，６ｂ  パッド、７  配線パターン、８  チャンバ、９，９ａ，９ｂ  電源、１０  １０ａ，１０ｂ  電極、１２  ガス導入管、１３  真空ポンプ、１４  ガス排気管、１５  圧力制御用バルブ、１６  シールド移動用モータ、１７  シールド、１８  チャック、１９  チャック回転用モータ、２０  立体半導体基材、２１ａ，２１ｂ  静電ステージ、２２ａ，２２ｂ  直流電源、２３ａ，２３ｂ回転シャフト、２４ａ，２４ｂ  ステージ回転用モータ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  移動シャフト、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  エアシリンダ、２７  真空保持機構、２８  駆動方向変換部、２９ａ，２９ｂ  検針、３０ａ，３０ｂ  検針サポート、３１ａ，３１ｂ  吸着ステージ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  保持サポート、３３  立体半導体装置、３４  アース、３５  矢印。
【図１】
2004342832.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004342832.tif 000008
【図７】
2004342832.tif 000009
【図８】
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