JP2005123293A - プローブ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プローブカードを交換して半導体ウエハのチップのプローブ検査を行う際に、その検査時間の短縮化を図るようにしたプローブ検査方法の提供。
【解決手段】 プローブカード５をセットする（Ｓ１）。針先研磨盤８に設けた針跡確認用領域に配置される針跡確認部材とプローブカード５のプローブ針の針先との位置合わせを行う（Ｓ２）。針跡確認部材にプローブ針を接触させて、針跡を付ける（Ｓ３）。その針跡の位置を第１カメラ６で検出し、その検出位置とその針跡確認部材に付されるべき針跡の目標位置とのずれを求める（Ｓ４）。ステージ３上に検査対象の半導体ウエハ２を載せ、半導体ウエハ２のチップとプローブ針の針先との位置合わせを行う（Ｓ５）。チップの電極パッドをプローブ針に接触させるが、この接触の際に、上記の（Ｓ４）で予め求めてあるずれを使用し、その接触位置を補正する（Ｓ６）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体基板上に形成される半導体チップの電極パッドをプローブ針に接触させ、半導体チップの電気的特性を検査するプローブ検査方法に関するものである。

従来、プローバ検査方法としては、例えば次のような手順で行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
（１）プローブカードの取り付け位置を求める。ここで、プローブカードとは、半導体ウエハのチップの電極パッドに対応して、多数本のプローブ針をプリント基板に実装したものである。
（２）ダミーウエハをステージ上に載せ、ステージを移動させてダミーウエハの針跡形成部とプローブカードのプローブ針の針先との位置合わせ（アライメント）を行い、その針跡形成部とプローブ針とを対向させる。
（３）ステージをさらに移動させて、ダミーウエハの針跡形成部にプローブ針を接触させ、その針跡形成部にプローブ針により針跡を付ける。
（４）ダミーウエハの針跡形成部に付けた針跡の位置をカメラで検出し、その検出位置とその針跡形成部に付けるべき針跡の目標位置とのずれを求める。
（５）ダミーウエハに代えて、ステージ上に検査すべき半導体ウエハを載せ、ステージを移動させて半導体ウエハのチップとプローブカードのプローブ針の針先との位置合わせを行い、そのチップとプローブ針とを対向させる。
（６）ステージをさらに移動させて、チップの電極パッドにプローブ針を接触させるが、この接触の際に、（４）で求めたずれを使用してその接触位置を補正する。その接触が完了すると、チップの電気的特性の検査を行う。
特開平６−３１８６２２号公報

ところで、上記のような従来のプローブ検査方法では、プローブカードを交換する場合には、ダミーウエハを必ずステージ上に載せて上記の（２）〜（３）の作業を行う必要がある上に、その作業の終了後はダミーウエハをステージから降ろす必要がある。さらに、半導体ウエハのチップの検査の途中にプローブカードを交換するような場合には、その半導体ウエハをステージから降ろす必要もある。

このため、従来のプローバ検査方法では、プローブカードを交換する場合には、ダミーウエハをステージ上に載せたり降ろしたりする作業が必要となるので、その作業が必要な分だけ時間の無駄が生じるという不具合がある。さらに、半導体ウエハのチップの検査の途中にプローブカードを交換するような場合には、その半導体ウエハをステージ上から降ろす必要もあるので、その作業の分だけ無駄になるという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、プローブカードを交換して半導体ウエハのチップのプローブ検査を行う際に、ダミーウエハをステージへ載せたりする作業を省略できるようにし、その検査時間の短縮化を図るようにしたプローブ検査方法を提供することにある。

上記の課題を解決して本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１発明は、検査すべき半導体ウエハを載せるステージと、このステージを移動させる移動手段と、前記半導体ウエハの電極パッドに接触させるプローブ針とを有し、半導体ウエハを載せたステージを前記移動手段で移動させることにより、前記プローブ針に対して前記半導体ウエハの電極パッドを位置合わせしたのち、電極パッドをプローブ針に接触させて半導体ウエハ上に配列される半導体チップの検査を行うプローブ装置において、前記ステージの一部または前記ステージの移動に連動する部材の一部に針跡確認用領域を設け、前記プローブ針に接触させて針跡を付けて確認可能な針跡確認部材を、前記針跡確認用領域に配置しておき、前記チップの検査の開始に先立って、前記ステージを前記移動手段で移動させて前記針跡確認部材とプローブ針との位置合わせを行なったのち、その針跡確認部材を前記プローブ針に接触させて針跡確認部材上に針跡を付け、その針跡の位置を検出してその検出位置と目標位置とのずれを予め求めておき、前記チップの検査時に、前記半導体ウエハを載せた前記ステージを前記移動手段で移動させて半導体ウエハとプローブ針との位置合わせを行ったのち、前記半導体ウエハの電極パッドを前記プローブ針に接触させ、この接触の際に予め求めてある前記ずれを用いてその接触位置を補正するようにした。

第２発明は、第１発明において、前記プローブ針の針先を研磨するために用いる針先研磨盤をさらに含み、前記針先研磨盤は、前記移動手段により前記ステージのＸ方向とＹ方向の各移動に連動するようになっており、かつ前記針跡確認用領域は、前記針先研磨盤の一部に設けるようにした。
このように本発明によれば、プローブカードを交換して半導体ウエハのチップのプローブ検査を行う際に、ダミーウエハをステージへ載せたりする作業を省略できるので、そのプローブ検査時間の短縮化を図ることができる。

以下、本発明のプローブ検査方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、この実施形態に適用されるプローブ装置の構成について、図１および図２を参照して説明する。
このプローブ装置は、被検査対象として例えば半導体ウエハ上に多数形成された半導体チップの電気的特性を検査するものである。
すなわち、このプローブ装置は、図１および図２に示すように固定台１の上に構成され、ステージ３と、移動機構４と、プローブカード５と、第１カメラ６と、第２カメラ７と、針先研磨盤（クリーニング盤）８とを少なくとも備え、ステージ３上に検査対象である半導体ウエハ２を載せて検査するようになっている。

半導体ウエハ２は、検査対象となるものである。この半導体ウエハ２上には、多数の半導体チップ（図示せず）が配列され、その各半導体チップは電極パッドを有している。そして、その電極パットにプローブカード５のプローブ針を接触させることにより、半導体チップの電気的特性が検査されるようになっている。
ステージ３は、検査対象である半導体ウエハ２を載せるものである。ステージ３に載せられた半導体ウエハ２は、例えば真空チャックされてステージ３上の所定位置に保持されるようになっている。
移動機構４は、ステージ３を任意の位置に移動させるためのものである。すなわち、移動機構４は、ステージ３をＸ方向（左右方向）、Ｙ方向（前後方向）、Ｚ方向（上下方向）、およびθ方向（回転方向）にそれぞれ移動できるようになっている。

このために、移動機構４は、図１および図２に示すように、レール４１、４１と、モータ４２と、ネジ棒４３と、Ｙテーブル４４と、レール４５、４５と、モータ４６と、ネジ棒４７と、Ｘテーブル４８と、Ｚ方向部材４９とを備えている。
レール４１、４１は、固定台１上にＹ方向に向けて並行に配置されている。Ｙテーブル４４は、ネジ棒４３とネジ結合するとともに、一対のレール４１、４１により案内されるようになっている。従って、Ｙテーブル４４は、モータ４２の正転または逆転により、レール４１、４１に案内されてＹ方向に移動できるようになっている。

レール４５、４５は、Ｙテーブル４４上にＸ方向に向けて並行に配置されている。Ｘテーブル４８は、ネジ棒４７とネジ結合するとともに、一対のレール４５、４５により案内されるようになっている。従って、Ｘテーブル４８は、モータ４６の正転または逆転により、レール４５、４５に案内されてＸ方向に移動できるようになっている。
Ｚ方向部材４９は、Ｘテーブル４８上で回転できるとともにＺ方向に移動できるようになっており、その上端にステージ３が固定されている。すなわち、ステージ３は、Ｚ方向部材４９を中心に回転できるとともに、Ｚ方向に移動できるようになっている。
プローブカード５は、半導体ウエハ２のチップの電極パッドに対応して、多数本のプローブ針をプリント基板に実装したものであり、固定台１の上方の所定位置にセット（配置）されるようになっている。このプローブカード５は、検査対象である半導体ウエハ２に差異があるので、その差異に応じたものが用意されるとともに、交換できるようになっている。

第１カメラ６は、例えばＣＣＤカメラからなり、固定台１上に設けたブリッジ９に取り付けて固定されている。この第１カメラ６は、ステージ３上の半導体ウエハ２のチップのパッド電極とプローブ針との位置合わせなどを行ったり、後述の針跡確認部材にプローブ針の針先で付けられる針跡を検出するために使用される。
第２カメラ７は、Ｘテーブル４８上に搭載された昇降機構１０に取り付けられている。このため、第２カメラ７は、昇降機構１０の昇降動作によりＺ方向（上下方向）に移動でき、プローブ針の針先位置を検出するために使用されるものである。

針先研磨盤８は、昇降機構１０に取り付けられて昇降動作ができるとともに、プローブカード５のプローブ針の針先の研磨を行うための研磨手段（図示せず）を搭載している。この針先研磨盤８の一部には、針跡確認用領域（図示せず）を設けてある。この針跡確認用領域には、針跡確認部材（図示せず）を配置または取り付けでき、かつ、その針跡確認部材が交換できるようになっている。

針跡確認部材は、プローブカード５のプローブ針の針先と接触させて針跡を付けることができ、その付けた針跡を認識できるものであれば良い。従って、針跡確認部材は、針跡などのマークが確認できればその材質などを問うものではなく、シリコン基板にアルミ蒸着などを施したもの等が好適である。
次に、このような構成からなるプローブ装置を用いて、半導体ウエハ２のチップの電気的特性を検査するプローブ検査方法について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。

ここで、検査対象の半導体ウエハ２は、多数の半導体チップ（図示せず）が配列され、その各半導体チップは電極パッドを有しているものとする。また、針先研磨盤８の一部に設けた針跡確認用領域（図示せず）には、針跡確認部材（図示せず）が予めセットされているものとする。
まず、その検査対象の半導体ウエハ２に対応したプローブカード５を、図１に示す位置にセットする（ステップＳ１）。ここで、プローブカード５は、検査対象である半導体ウエハによりプローブ針の形状には差異があるが、プローブカード５の中心位置とプローブ針の高さには差異がない。このため、プローブカード５の中心位置とプローブ針の高さは予めわかっているので、これらはプローブ装置に予め教えておく。

次に、ステージ３を移動機構４により移動させるとともに、第１カメラ６および第２カメラ７の使用により、針先研磨盤８に設けた針跡確認用領域に配置される針跡確認部材（図示せず）とプローブカード５のプローブ針の針先との位置合わせ（アライメント）を行い、その針跡確認部材とプローブ針の針先とを対向させる（ステップＳ２）。このとき、プローブカード５の位置を求める。
次に、移動機構４によりステージ３を上昇させて、上記の針跡確認部材にプローブ針を接触させ、その針跡確認部材にプローブ針の針先で針跡を付ける（ステップＳ３）。
次に、その針跡確認部材に付けた針跡の位置を第１カメラ６で検出し、その検出位置とその針跡確認部材に付されるべき針跡の目標位置とのずれを求める（ステップＳ４）。

その後、ステージ３上に検査対象の半導体ウエハ２を載せて、そのステージ３上の所定位置に半導体ウエハ２を保持させる。次に、ステージ３を移動機構４により移動させるとともに、第１カメラ６および第２カメラ７の使用により、半導体ウエハ２のチップとプローブカード５のプローブ針の針先との位置合わせを行い、そのチップとプローブ針の針先とを対向させる（ステップＳ５）。
さらに、移動機構４によりステージ３を上昇させて、チップの電極パッドをプローブ針の針先に接触させるが、この接触の際に、上記のステップＳ４で予め求めてあるずれに係る情報を使用し、プローブ針の針先の電極パッドに対する接触位置を補正する（ステップＳ６）。その電極パッドのプローブ針の針先との接触が完了すると、チップの電気的特性の検査を行う。

以上のように、この実施形態によれば、プローブ装置の針先研磨盤８の一部に針跡確認用領域を設けておき、その針跡確認用領域には、針跡確認部材（図示せず）を配置または取り付けできるようにした。
このため、プローブカードを交換して半導体ウエハのチップのプローブ検査を行う際に、従来、必要とされたダミーウエハをステージへ載せたりする作業を省略できるので、そのプローブ検査時間の短縮化を実現できる。
なお、上記の実施例では、針跡確認部材をセットしておく針跡確認用領域を、針先研磨盤８の一部に設けるようにした。しかし、その針跡確認用領域は、ステージ３上などの一部、ステージ３の一部に取り付けた専用の部材、またはＸテーブル４８上の一部に搭載した専用の部材などに設けるようにしても良い。

本発明のプローブ検査方法に使用されるプローブ装置の概略を示す正面図である。 そのプローブ装置の平面図である。 本発明のプローブ検査方法の手順の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２・・・半導体ウエハ、３・・・ステージ、４・・・移動機構（移動手段）、５・・・プローブカード、６・・・第１カメラ、７・・・第２カメラ、８・・・針先研磨盤。

Claims (2)

1. 検査すべき半導体ウエハを載せるステージと、このステージを移動させる移動手段と、前記半導体ウエハの電極パッドに接触させるプローブ針とを有し、半導体ウエハを載せたステージを前記移動手段で移動させることにより、前記プローブ針に対して前記半導体ウエハの電極パッドを位置合わせしたのち、電極パッドをプローブ針に接触させて半導体ウエハ上に配列される半導体チップの検査を行うプローブ装置において、
   前記ステージの一部または前記ステージの移動に連動する部材の一部に針跡確認用領域を設け、前記プローブ針に接触させて針跡を付けて確認可能な針跡確認部材を、前記針跡確認用領域に配置しておき、
   前記チップの検査の開始に先立って、前記ステージを前記移動手段で移動させて前記針跡確認部材とプローブ針との位置合わせを行なったのち、その針跡確認部材を前記プローブ針に接触させて針跡確認部材上に針跡を付け、その針跡の位置を検出してその検出位置と目標位置とのずれを予め求めておき、
   前記チップの検査時に、前記半導体ウエハを載せた前記ステージを前記移動手段で移動させて半導体ウエハとプローブ針との位置合わせを行ったのち、前記半導体ウエハの電極パッドを前記プローブ針に接触させ、この接触の際に予め求めてある前記ずれを用いてその接触位置を補正するようにしたことを特徴とするプローブ検査方法。
2. 前記プローブ針の針先を研磨するために用いる針先研磨盤をさらに含み、前記針先研磨盤は、前記移動手段により前記ステージのＸ方向とＹ方向の各移動に連動するようになっており、
   かつ前記針跡確認用領域は、前記針先研磨盤の一部に設けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ検査方法。

Images