JP2004193253A - 半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接触部3と接触部3から内部抵抗2を介して信号線を外部に引き出す多層配線基板1とを有する半導体ウェーハ検査用プローブ12と、半導体ウェーハの電極と接触する接触部3に対して半導体デバイス毎の各電極を全て接続する配線パターン5を有する検査用擬似ウェーハ4を用いて、多層配線基板1から引き出されるSCAN線6、信号線7、電源線8の接続を切り替える信号切り替え器9と、各接続間の抵抗値を測定する抵抗測定器10と、信号切り替え器9の制御及び測定値を処理するパーソナルコンピュータ11を備え、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側先端の半導体ウェーハとの接続を含む半導体ウェーハ検査用プローブ全域の電気的接続を確認する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査用擬似ウェーハとの接触部分の電気的な接続を含む半導体検査用プローブの検査を行うことができる半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置及び検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の電極パッドと電気的に接続される基板側電極部を有するプローブを用いて、ウェーハ状態で一括又は部分的に電気的接続を行い、半導体ウェーハの電気的特性の検査を行う方法が知られている。
【0003】
この場合、プローブは全ての電極に対して個別に配線を行うのではなく、共通の電源線及び共通の信号線を設けて半導体回路素子の各電極パッドとの接続を行う。この電極パッドは部分接続の場合で数百パッド、ウェーハ全体の場合には数万にも上る電極パッドがあり、全ての電極パッドについて電気的接続を十分に行う必要がある。
【0004】
プローブは、ウェーハと電気的接続を行う基板側電極部分と信号を外部に引き出す多層配線基板で構成されているが、それぞれの部品において、単体での製品良否の測定は可能であるが、それらを組み合わせた場合のプローブ完成品として、ウェーハとの電気的接続を含めた製品検査は、実際に検査を行う半導体ウェーハを用いてプローブ全体での動作確認を行う必要があった。
【0005】
また従来、図9に示すように、GND電源接続機構28と、信号パッド検査用プローブ29と、静電容量測定器30とで構成されており、多層配線基板の信号パッド25を、検査用プローブ29で一つずつ接触することによって、配線基板の回路パターンの静電容量を測定し接続検査を行うようにした回路基板の検査装置及び方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−26943号公報(第2頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
実際に検査を行う半導体ウェーハを用いた検査の場合は、動作歩留まり100%のウェーハを用いるか、動作歩留まりがある程度良い複数枚のウェーハの検査を行いその測定結果を重ね合わせてプローブ全域の検査を行わなければならない。
【0008】
しかしながら、動作歩留まり100%のウェーハの入手は現実的には困難である。また、動作歩留まり100%には及ばないものの動作歩留まりの高いウェーハに関しても、プロセスが確立されていない場合には、何枚ものウェーハを用いる必要があるし、ある部分には良品チップが得られない場合もあり、この場合にはプローブ側の接続を完全に保証することができない。
【0009】
また、半導体ウェーハのパッドはアルミパッドであることがほとんどで、その表面は電気絶縁性の酸化膜で覆われているため、ウェーハパッドとの確実な電気的接続を行うためには、プローブの基板側電極部の先端が、その酸化膜を破る必要がある。
【0010】
このために、プローブ先端の微小部分を粗面化し、酸化膜を破る工夫を施しているが、従来の検査方法では、プローブ先端の微小部分へ安定した荷重を掛ける方法が無く、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側電極部分の電気的接続性を含めたプローブ全域の接続を確認することはできなかった。
【0011】
更に、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側電極部の一つ一つを検査用プローブで接続を行い、測定を行う場合には、その基板側電極部が数万ピンにも上るため非常に時間がかかってしまうという問題があった。
【0012】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、半導体ウェーハ検査用に製作した擬似ウェーハを用いて、基板側電極部先端のウェーハへの接続を含めたプローブ全域の接続を短時間で確認することのできる半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置は、半導体ウェーハ上に形成された電極パッドに電気的に接続する接触部と、前記接触部から信号線を外部に引き出す多層配線基板とを有する半導体ウェーハ検査用プローブと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記接触部に対向し電気的に接続される半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の検査用電極パッドと前記検査用電極パッドを位置合わせした後に電気的に接続する配線パターンとを有する検査用擬似ウェーハと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの出力点を切り替える信号切り替え手段と、前記信号切り替え手段により切り替えられた前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記出力点において前記信号線間の抵抗を測定する抵抗値測定手段と、前記抵抗値測定手段により測定された抵抗値と既知の抵抗値とを比較して半導体ウェーハ検査用プローブの電気的接続の良否を判定する接続良否判定手段と、を備える構成を有している。この構成により、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側先端の半導体ウェーハとの接続を含む半導体ウェーハ検査用プローブ全域の電気的接続を短時間で確認することができる。
【0014】
また本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置は、前記信号切り替え手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記半導体ウェーハ検査用プローブの出力点を前記複数の半導体集積回路素子毎に切り替えるように指示信号を出力することを特徴とする。この構成により、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側先端の半導体ウェーハとの接続を含む半導体ウェーハ検査用プローブ全域の電気的接続を短時間で確認することができる。
【0015】
本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査方法は、半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の検査用電極パッドを接続する配線パターンを有する検査用擬似ウェーハを半導体ウェーハ検査用プローブに位置合わせした後に抵抗値を測定する回路を構成するとともに、構成された前記回路に基づいて抵抗値を測定し、あらかじめ測定した前記回路に含まれる既知の抵抗値と比較し、前記半導体検査用プローブの電気的接続の良否を検査することを特徴とする。この構成により、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側先端の半導体ウェーハとの接続を含む半導体ウェーハ検査用プローブ全域の電気的接続を短時間で確認することができる。
【0016】
また本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査方法は、半導体ウェーハ検査用プローブの接触部に接続される電極パッドを有する検査用擬似ウェーハと前記半導体ウェーハ検査用プローブとの位置合わせした後に電気的に接続する工程と、前記半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板から外部に引き出された各出力線と入力SCAN線間の抵抗値を測定し、測定した前記抵抗値とあらかじめ測定され既知の前記多層配線基板の内部抵抗値との比較を行い、電気的接続の良否判定を行う工程とを含んでなる構成を有している。この構成により、ウェーハ検査用プローブの全域のウェーハへの電気的接触を含めた検査を短時間で行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の構成を示すブロック図である。
【0019】
図1の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置において本発明の半導体ウェーハ検査用プローブ12は、検査用擬似ウェーハ4と電気的接続を行う多層配線基板1側に設けられた接触部3と、接触部3から内部抵抗2を介して信号線を外部に引き出す多層配線基板1とから構成される。
【0020】
多層配線基板1の各信号線に介挿される内部抵抗2は過電流保護用もので、内部抵抗2の抵抗値は別手段、例えばフライングプローバ、で測定されて既知のものとなっている。検査用擬似ウェーハ4には、検査入力線となるSCAN線6と、検査出力線となる信号線7および電源線8とを接触部3を介して接続する配線パターン5が形成されている。
【0021】
図2(a)は、本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板1の構成を示す平面図であり、また図2(b)は、本発明の実施の形態に係る検査用擬似ウェーハ4の構成を示す平面図であり、さらに図2(c)は、半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板1と検査用擬似ウェーハ4とを位置合わせした後に構成される本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の回路構成を示すブロック図である。
【0022】
図2(b)に示すように、検査用擬似ウェーハ4には、信号入力端としてのSCAN信号線パッド41と、信号出力端としての信号線パッド42および電源線パッド43が配線パターン5(図1参照)上に形成され、これらの電極パッド41〜43と半導体ウェーハ検査用プローブの接触部3のバンプ(瘤)とが位置合わせによりそれぞれ接触されるようになっている。
【0023】
図2(a)に示す半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板1の接触部3に対し、図2(b)に示す検査用疑似ウェーハ4の各パッドをアライメント装置(図示せず)を用いて位置合わせを行って接続するとともに多層配線基板1から外部に引き出されたSCAN線、信号線および電源線が図2(c)に示すように信号切り替え器9に導かれる。
【0024】
次に、プローブの基板側電極部と検査用疑似ウェーハとの電気的接続を確認するために、信号切り替え器9で半導体ウェーハ検査用プローブの接触部3と各パッドの接触点を選択し、抵抗測定器10で各列のSCAN線と各信号線間の抵抗値を測定する。なお信号切り替え器9は、制御手段としてのパーソナルコンピュータ11の制御によって接触ポイントが指示されることで信号の切り替えが行われる。
【0025】
測定値はパーソナルコンピュータ11を用いて処理し、電気的接続の良否判定を行う。つまりパーソナルコンピュータ11は接続良否判定手段も兼ねる。ここで、各列のSCAN線および各信号線に接続される保護抵抗値及び配線抵抗値は、フライングプローバで測定済みであり既知である。したがって電気的接続ができていれば、各列のSCAN線と各信号線とが接続され抵抗値が測定されることになる。このようにして、接続された各信号線の抵抗値が求められ、プローブの電気的接続の良否判定が行われる。
【0026】
本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の具体的な検査動作を以下に説明する。図3は検査用擬似ウェーハとプローブを位置合わせしたときの回路図を示すものである。各端子(図3の白抜きの小丸)は検査用擬似ウェーハ4の配線パターン5で全て接続されているものである。
【0027】
図3において検査用擬似ウェーハ4上に形成された半導体集積回路素子(デバイス)の一つ、たとえばU1に着目すると、デバイスU1には、そのデバイスを有効にするチップセレクト(CS)端子、データの入出力を行うデータ(DQ)端子、クロック信号を入力するクロック(CLK)端子、アドレス指定を行うアドレス(ADR)端子、電源を接続する電源(Vdd)端子が設けられている。Vdd端子以外の各端子には過電流保護用に抵抗(R11、R21、R31、R41)が内部に設けられている。これらの抵抗値はフライングプローバであらかじめ測定され既知である。
【0028】
また、多層配線基板1内では、データ信号線(DQ1、DQ2)及びクロック信号線(CLK1、CLK2)は、縦方向一列のデバイスに共通に接続されており、アドレス信号線(ADR)及び電源線(Vdd)は全て共通に接続される配線となっている。
【0029】
まず、デバイスU1のデータ端子DQU1の接続を確認するには、図4に示すようにSCAN信号線SCAN1とデータ信号線DQ1の間の抵抗値を測定すればよい。つまりDQU1の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RDQU1 = R11+R21
【0030】
同様にデバイスU2、U3、U4のデータ信号線の接続がなされている場合には、
RDQU2 = R12+R22
RDQU3 = R13+R23
RDQU4 = R14+R24
となる。
【0031】
ここで、基板側接触部3との接触抵抗が高い場合には、高抵抗値を示し、接触していない場合には無限大の抵抗値を示す。
【0032】
次にデバイスU1のクロック端子CLKU1の接続を確認するには、図5に示すようにSCAN信号線SCAN1とクロック信号線CLK1の間の抵抗値を測定すればよい。つまり、CLKU1の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RCLKU1 = R11+R31
【0033】
同様にデバイスU2、U3、U4のクロック信号線の接続がなされている場合には、
RCLKU2 = R12+R32
RCLKU3 = R13+R33
RCLKU4 = R14+R34
となる。
【0034】
ここで、基板側接触部3との接触抵抗が高い場合には、高抵抗値を示し、接触していない場合には無限大の抵抗値を示す。
【0035】
次にデバイスU1とデバイスU3のアドレス端子ADRU1、ADRU3の接続を確認するには図6に示すようにSCAN信号線SCAN1とアドレス信号線ADRの間の抵抗値を測定すればよい。つまり、ADRU1とADRU3の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RADRU1 、 ADRU3 = (R11+R41)//(R13+R43)
(“//”は並列合成抵抗を示す。以下、同様)
【0036】
同様にデバイスU2とデバイスU4のアドレス端子ADRU2、ADRU4の接続を確認するには図6に示すようにSCAN信号線SCAN2とアドレス信号線ADRの間の抵抗値を測定すればよい。つまり、ADRU2とADRU4の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RADRU2 、 ADRU4 = (R12+R42)//(R14+R44)
となる。
【0037】
ここで、基板側接触部3との接触抵抗が高かったり、接触していない場合には既知の抵抗とは異なった値を示す。
【0038】
更にデバイスU1とデバイスU3の電源端子VddU1、VddU3の接続を確認するには、図7に示すようにSCAN信号線SCAN1と電源線Vddの間の抵抗値を測定すればよい。つまり、VddU1とVddU3の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RVddU1 、 VddU3 = R11//R13
【0039】
同様にデバイスU2とデバイスU4の電源端子VddU2、VddU4の接続を確認するには、図7に示すようにSCAN信号線SCAN2電源線Vddの間の抵抗値を測定すればよい。つまり、VddU2とVddU4の接続ができていればこの時の回路抵抗は次のように表される。
RVddU2 、 VddU4 = R12//R14
となる。
【0040】
ここで、基板側接触部3との接触抵抗が高かったり、接触していない場合には既知の抵抗とは異なった値を示す。
【0041】
このようにして、プローブの基板側電極部と検査用擬似ウェーハの全パッドの接続状態を測定しプローブ全面の接触部分を含めた検査を行うことができるようになる。すなわち、検査用擬似ウェーハと半導体ウェーハ検査用プローブとの位置合わせをした後に電気的に接続した上で、信号切り替え器9により半導体ウェーハ検査用プローブの接触部3と各パッドの接触点を選択し、抵抗測定器10で各列のSCAN線と各信号線間の抵抗値を測定する。これにより、半導体ウェーハ検査用プローブ全域の電気的接続を短時間で確認することができる。
【0042】
図8は、以上に示した本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の検査の流れを示すフローチャートである。図8において、まずプローブと検査用擬似ウェーハを位置合わせする(ステップ81、以下、ステップをSと略記)。
【0043】
次に、各デバイスのデータ端子DQの接続を確認するためにSCAN線とデータ信号線(DQ)との間の抵抗値を測定する(S82)。
【0044】
次いで、各デバイスのクロック端子CLKの接続を確認するためにSCAN線とクロック信号線(CLK)との間の抵抗値を測定する(S83)。
【0045】
さらに、各デバイスのアドレス端子ADRの接続を確認するためにSCAN線とアドレス信号線(ADR)との間の抵抗値を測定する(S84)。
【0046】
またさらに、各デバイスの電源端子Vddの接続を確認するためにSCAN線と電源線(Vdd)との間の抵抗値を測定する(S85)。
【0047】
上記ステップで測定した抵抗値を既知の抵抗値とパーソナルコンピュータ11において比較する(S86)。そして測定した抵抗値の良否を判定する(S87)。これにより、半導体ウェーハ検査用プローブの検査を終了する。
【0048】
なお、本実施形態においては、抵抗値の測定に抵抗測定装置を用いたが、これに限らず、電圧測定回路を用いる方法でもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上のように本発明は、半導体ウェーハ上に形成された電極パッドに電気的に接続する接触部と、前記接触部から信号線を外部に引き出す多層配線基板とを有する半導体ウェーハ検査用プローブと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記接触部に対向し電気的に接続される半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の検査用電極パッドと前記検査用電極パッドを位置合わせした後に電気的に接続する配線パターンとを有する検査用擬似ウェーハと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの出力点を切り替える信号切り替え手段と、前記信号切り替え手段により切り替えられた前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記出力点において前記信号線間の抵抗を測定する抵抗値測定手段と、前記抵抗値測定手段により測定された抵抗値と既知の抵抗値とを比較して半導体ウェーハ検査用プローブの電気的接続の良否を判定する接続良否判定手段と、を備えることにより、半導体ウェーハ検査用プローブの基板側先端の半導体ウェーハとの接続を含むプローブ全域の電気的接続を短時間で確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の原理を示す断面図及びブロック図
【図2】(a)本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板の構成を示す平面図
(b)本発明の実施の形態に係る検査用擬似ウェーハの構成を示す平面図
(c)半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板と検査用擬似ウェーハとを位置合わせした後に構成される本発明の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置の回路構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態におけるウェーハ検査用プローブと、検査用擬似ウェーハを位置合わせしたときの回路図
【図4】本発明の実施の形態における、データ信号線測定時の接続回路を示す図
【図5】本発明の実施の形態における、クロック信号線測定時の接続回路を示す図
【図6】本発明の実施の形態における、アドレス信号線測定時の接続回路を示す図
【図7】本発明の実施の形態における、電源線測定時の接続回路を示す図
【図8】本発明の検査の流れを示すフローチャート
【図9】従来の回路パターンの検査方法を示すブロック図
【符号の説明】
1 多層配線基板
2 内部抵抗
3 接触部
4 検査用擬似ウェーハ
5 配線パターン
6 SCAN線
7 信号線
8 電源線
9 信号切り替え器
10 抵抗測定器
11 パーソナルコンピュータ
12 半導体ウェーハ検査用プローブ
Claims (4)
- 半導体ウェーハ上に形成された電極パッドに電気的に接続する接触部と、前記接触部から信号線を外部に引き出す多層配線基板とを有する半導体ウェーハ検査用プローブと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記接触部に対向し電気的に接続される半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の検査用電極パッドと前記検査用電極パッドを位置合わせした後に電気的に接続する配線パターンとを有する検査用擬似ウェーハと、前記半導体ウェーハ検査用プローブの出力点を切り替える信号切り替え手段と、前記信号切り替え手段により切り替えられた前記半導体ウェーハ検査用プローブの前記出力点において前記信号線間の抵抗を測定する抵抗値測定手段と、前記抵抗値測定手段により測定された抵抗値と既知の抵抗値とを比較して半導体ウェーハ検査用プローブの電気的接続の良否を判定する接続良否判定手段と、を備える半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置。
- 前記信号切り替え手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記半導体ウェーハ検査用プローブの出力点を前記複数の半導体集積回路素子毎に切り替えるように指示信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハ検査用プローブの検査装置。
- 半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体集積回路素子の検査用電極パッドを接続する配線パターンを有する検査用擬似ウェーハを半導体ウェーハ検査用プローブに位置合わせした後に抵抗値を測定する回路を構成するとともに、構成された前記回路に基づいて抵抗値を測定し、あらかじめ測定した前記回路に含まれる既知の抵抗値と比較し、前記半導体検査用プローブの電気的接続の良否を検査することを特徴とする半導体ウェーハ検査用プローブの検査方法。
- 半導体ウェーハ検査用プローブの接触部に接続される電極パッドを有する検査用擬似ウェーハと前記半導体ウェーハ検査用プローブとの位置合わせした後に電気的に接続する工程と、前記半導体ウェーハ検査用プローブの多層配線基板から外部に引き出された各出力線と入力SCAN線間の抵抗値を測定し、測定した前記抵抗値とあらかじめ測定され既知の前記多層配線基板の内部抵抗値との比較を行い、電気的接続の良否判定を行う工程とを含んでなる半導体ウェーハ検査用プローブの検査方法。
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