JP2005134204A - 特性検査装置、特性検査方法および特性検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 プローブの接触不良の確認の効率化を図りつつ、半導体装置の特性検査を行う。
【解決手段】 規格外のチップについてのプローブ４の針跡面積を算出し、規格外のチップについての針跡面積が規定値以上でない場合、プローブ４の接触状態に異常があると判断し、プローブカード３を交換してから、そのチップについての再測定を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は特性検査装置、特性検査方法および特性検査プログラムに関し、特に、パット電極にプローブを接触させながら、半導体チップの特性を検査する方法に適用して好適なものである。

従来の半導体装置の特性検査では、規格外のチップが検出された場合、そのチップの針跡をオペレータが金属顕微鏡などを用いて確認する。そして、そのチップに針跡が残っていない場合、またはそのチップの針跡が小さい場合、再測定用レシピを用いてそのチップの再測定が行われていた。
また、例えば、特許文献１には、半導体チップの測定系の診断を容易かつ迅速化するために、プローブを当接させる平坦面を有する診断器をウェハステージの一側に設ける方法が開示されている。
特開平６−３４９９０６号公報

しかしながら、従来の半導体装置の特性検査方法では、規格外のチップが検出された場合、そのチップに針跡が残っていないか、またはそのチップの針跡が小さいかをオペレータが金属顕微鏡などを用いて確認する必要があるため、工数が増大するとともに、針跡の確認の判断に個人差があるため、判断ミスが発生するという問題があった。
また、針跡に異常が見つかった場合、再測定も同じポイント数について行われるため、測定に時間がかかるという問題があった。

また、特許文献１に開示されている方法では、測定対象となる実際のチップに対するプローブの接触状態は判別できないため、規格外のチップが検出された場合、プローブの接触不良かどうかを確認できないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、プローブの接触不良の確認の効率化を図りつつ、特性検査を行うことが可能な特性検査装置、特性検査方法および特性検査プログラムを提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る特性検査装置によれば、電極上に接触可能なプローブと、前記プローブを保持するプローブカードと、前記プローブの接触状態を判別する接触状態判別手段と、前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、測定対象の特性検査を行う特性検査手段と、前記プローブの接触状態に基づいて、前記測定対象の再測定を行なう再測定手段とを備えることを特徴とする。

これにより、プローブの接触状態を人手で判断することなく、測定対象の再測定を行なうことが可能となるとともに、プローブの接触異常があると判断された測定対象についてのみ再測定を行なうことができる。このため、規格外の測定対象が検出された場合、その測定対象のプローブ跡の確認を人手で行う必要がなくなり、工数を削減することが可能となるとともに、再測定されるポイント数を削減することを可能として、測定時間を短縮することができる。

また、プローブの接触状態を人手で判断する必要がなくなることから、プローブの接触状態の判断に個人差が発生することを防止することができ、再測定を精度よく行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る特性検査装置によれば、前記プローブの接触状態に基づいて、前記プローブカードを交換するプローブカード交換手段をさらに備えることを特徴とする。

これにより、プローブの接触異常があると判断された場合、プローブカードを交換してから、その測定対象についての再測定を行なうことができ、再測定を精度よく行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る特性検査装置によれば、前記接触状態判別手段は、前記電極上のプローブ跡の面積を算出する面積算出手段を備え、前記再測定手段は、前記特性検査手段による前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記面積算出手段により算出されたプローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行なうことを特徴とする。

これにより、プローブの接触異常のある測定対象を容易に特定することが可能となるとともに、プローブに接触異常があるかどうかを安定して判断することが可能となり、プローブの接触不良の確認の効率化を図りつつ、特性検査を精度よく行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る特性検査方法によれば、測定対象の電極上にプローブを接触させるステップと、前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、前記測定対象の特性検査を行うステップと、前記測定対象の特性検査結果が規格外かどうかを判別するステップと、前記電極上のプローブ跡の面積を算出するステップと、前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記プローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行なうステップとを備えることを特徴とする。

これにより、プローブの接触異常のある測定対象を容易に特定することが可能となるとともに、プローブに接触異常があるかどうかを安定して判断することが可能となる。このため、プローブの接触状態を人手で判断することなく、測定対象の再測定を行なうことが可能となるとともに、プローブの接触異常があると判断された測定対象についてのみ再測定を行なうことができ、プローブの接触不良の確認の効率化を図りつつ、特性検査を精度よく行うことが可能となる。

また、本発明の一態様に係る特性検査プログラムによれば、測定対象の電極上にプローブを接触させるステップと、前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、前記測定対象の特性検査を行わせるステップと、前記測定対象の特性検査結果が規格外かどうかを判別するステップと、前記電極上のプローブ跡の面積を算出するステップと、前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記プローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行わせるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

これにより、特性検査プログラムを実行することで、プローブの接触状態を人手で判断することなく、測定対象の再測定を行なうことが可能となるとともに、プローブの接触異常があると判断された測定対象についてのみ再測定を行なうことができ、プローブの接触不良の確認の効率化を図りつつ、特性検査を精度よく行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る特性検査装置および特性検査方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る特性検査装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、ウェハＷには、プローブ４を接触可能なパッド電極Ｐが設けられている。なお、ウェハＷには、例えば、半導体チップなどを形成することができる。

そして、特性検査装置には、ウェハＷを配置するウェハステージ１が設けられ、ウェハステージ１は、ウェハステージ１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動するステージ駆動部２に接続されている。
また、ウェハステージ１上には、プローブ４を保持するプローブカード３が設けられ、プローブカード３は、プローブカード取り付け部５に取り付けられている。そして、プローブカード３は、プローブカード取り付け部５を介してＬＳＩテスタ６に接続されている。ここで、ＬＳＩテスタ６は、プローブ４に信号を入出力することにより、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行うことができる。

また、ウェハステージ１上には、パッド電極Ｐの表面に光を集光させるレンズ９が配置されるとともに、光を出射させる光源７が設けられ、レンズ９と光源７との間にはハーフミラー８が設置されている。
そして、ハーフミラー８を介してパッド電極Ｐからの反射光を受光する受光部１０が設けられるとともに、パッド電極Ｐの画像の処理を行う画像処理部１１が設けられている。

そして、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なう場合、ステージ駆動部２を介してウェハステージ１を駆動させることにより、パッド電極Ｐをプローブ４に接触させる。
そして、ＬＳＩテスタ６は、プローブ４を介してウェハＷと信号のやり取りを行ない、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なう。ここで、ＬＳＩテスタ６は、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なうと、チップの特性検査結果が規格内かどうかを判断する。そして、チップの特性検査結果が規格外の場合、そのチップが規格外であることを画像処理部１１に通知する。

そして、ＬＳＩテスタ６は、１ショット分の測定が終了すると、ステージ駆動部２にてウェハステージ１を駆動させることにより、ウェハステージ１を１ショット分だけ移動させ、次のショットの特性検査を行なう。
一方、光源７から出射された光は、ハーフミラー８およびレンズ９を介してパッド電極Ｐ上に入射する。そして、パッド電極Ｐで反射された光は、ハーフミラー８を介して受光部１０に入射する。そして、受光部１０で検出されたパッド電極Ｐの画像は画像処理部１１に送られる。

そして、画像処理部１１は、規格外のチップが検出されたという通知を受け取ると、その規格外のチップについてのパッド電極Ｐの画像処理を行うことにより、そのパッド電極Ｐのプローブ４の針跡面積を算出する。
なお、パッド電極Ｐのプローブ４の針跡面積を算出する方法としては、例えば、未使用のパッド電極Ｐの画像を重ね合わせて明暗の差が閾値を超えた部分を針跡として面積を算出するようにしてもよいし、あるいは、規格内のチップについてのパッド電極Ｐの針跡面積との比較結果に基づいて算出するようにしてもよい。また、パッド電極Ｐの暗視野像に基づいて、パッド電極Ｐの内部において明るさが閾値以上の部分をプローブ４の針跡として面積を算出するようにしてもよい。

そして、規格外のチップについてのプローブ４の針跡面積を算出すると、その針跡面積が規定値以上かどうかを判断し、針跡面積が規定値以上の場合は、そのチップ自体の特性に異常があるとして、そのチップについての処理を終了する。
一方、規格外のチップについての針跡面積が規定値以上でない場合、プローブ４の接触状態に異常があると判断し、画像処理部１１は、そのことをＬＳＩテスタ６に通知する。そして、ＬＳＩテスタ６は、プローブ４の接触状態に異常があるという通知を受け取ると、そのチップについての再測定を行なうことができる。

これにより、プローブ４の接触異常のあるパッド電極を容易に特定することが可能となるとともに、プローブ４に接触異常があるかどうかを安定して判断することが可能となる。このため、プローブ４の接触状態を人手で判断することなく、チップの再測定を行なうことが可能となるとともに、プローブ４の接触異常があると判断されたチップについてのみ再測定を行なうことができる。このため、規格外のチップが検出された場合、そのチップのプローブ跡の確認を人手で行う必要がなくなり、工数を削減することが可能となるとともに、再測定されるポイント数を削減することを可能として、測定時間を短縮することができる。

また、プローブ４の接触状態を人手で判断する必要がなくなることから、プローブ４の接触状態の判断に個人差が発生することを防止することができ、再測定を精度よく行うことが可能となる。
なお、測定対象としては、半導体チップなどが形成されたウェハＷの他、例えば、液晶表示素子や有機ＥＬ素子などの表示素子、素子弾性表面波（ＳＡＷ）素子などのセラミック素子、光変調器や光スイッチなどの光学素子、磁気センサやバイオセンサなどの各種センサ類などに適用してもよい。

図２は、図１の特性検査装置の動作を示すフローチャートである。
図２において、ＬＳＩテスタ６は、ステージ駆動部２を介してウェハステージ１を駆動させることにより、パッド電極Ｐをプローブ４に接触させる。そして、プローブ４を介してウェハＷとの信号のやり取りを行なうことにより、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なう（ステップＳ１）。

次に、ＬＳＩテスタ６は、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なうと、チップの特性データを格納する（ステップＳ２）。そして、ＬＳＩテスタ６は、測定されたチップの特性データに基いて、そのチップの特性が規格内かどうかを判断する（ステップＳ３。そして、そのチップの特性が規格内の場合、そのチップについての処理を終了する。
一方、今回測定されたチップの特性検査結果が規格外の場合、そのチップが規格外であることを画像処理部１１に通知する。そして、画像処理部１１は、規格外のチップが検出されたという通知を受け取ると、その規格外のチップのパッド電極Ｐの針跡面積と隣のショットのパッド電極Ｐの針跡面積とを比較することにより、そのパッド電極Ｐのプローブ４の針跡面積を算出する（ステップＳ４）。

そして、規格外のチップについてのプローブ４の針跡面積を算出すると、その針跡面積が規定値以上かどうかを判断し（ステップＳ５）、針跡面積が規定値以上の場合は、例えば、Ｆａｉｌメッセージを表示して（ステップＳ６）、そのチップについての処理を終了する。
一方、規格外のチップについての針跡面積が規定値以上でない場合、プローブカード３を交換してから（ステップＳ７）、隣のショットに移動し（ステップＳ８）、特性試験を行なう。

図３は、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの交換方法を示す断面図である。
図３において、予備プローブカード格納庫２１には、予備のプローブカード１３が格納されている。また、予備のプローブカード１３を搬送する予備プローブカード搬送ユニット２３が設けられるとともに、プローブ４の接触異常が検出されたプローブカード３を搬送するプローブカード排出ユニット２４が設けられている。

そして、プローブカード３のプローブ４の接触異常が検出されると、プローブカード排出ユニット２４は、プローブカード３下に移動する。そして、プローブカード排出ユニット２４は、プローブカード保持部２３ｂを介してプローブカード３を保持し、プローブカード３を予備プローブカード排出口２２に搬送する。そして、プローブカード排出ユニット２４は、プローブカード３を予備プローブカード排出口２２に搬送すると、予備プローブカード排出口２２を介してプローブカード３を排出する。

また、予備プローブカード搬送ユニット２３は、プローブカード３がプローブカード取り付け部５から除去されると、予備プローブカード格納庫２１下に移動する。そして、予備プローブカード搬送ユニット２３は、プローブカード保持部２３ａを介して予備のプローブカード１３を保持し、プローブカード取り付け部５に搬送する。そして、予備プローブカード搬送ユニット２３は、予備のプローブカード１３をプローブカード取り付け部５に搬送すると、予備のプローブカード１３をプローブカード取り付け部５に取り付ける。

図４は、本発明の第３実施形態に係る針跡面積の算出方法を示す図である。
図４において、ウェハＷに形成されたチップの特性検査を行なったため、パッド電極Ｐには、プローブ４の針跡Ｂが残っているものとする。そして、パッド電極Ｐの暗視野像に基づいて、パッド電極Ｐのプローブ４の針跡Ｂの面積を算出する場合、パッド電極Ｐを所定方向に走査し、明るさレベルが所定値以上を示す領域の長さＬを算出する。そして、そして、この長さＬに基いて、プローブ４の針跡Ｂの面積を算出することができる。

本発明の第１実施形態に係る特性検査装置の概略構成を示すブロック図。 図１の特性検査装置の動作を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るプローブカードの交換方法を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る針跡面積の算出方法を示す図。

符号の説明

Ｗ ウェハ、Ｐ パッド電極、１ ウェハステージ、２ ステージ駆動部、３、１３ プローブカード、４、１４ プローブ、５ プローブカード取り付け部、６ ＬＳＩテスタ、７ 光源、８ ハーフミラー、９ レンズ、１０ 受光部、１１ 画像処理部、２１ 予備プローブカード格納庫、２２ 予備プローブカード排出口、２３ 予備プローブカード搬送ユニット、２３ａ、２３ｂ プローブカード保持部、２４ プローブカード排出ユニット、Ｂ 針跡

Claims (5)

1. 電極上に接触可能なプローブと、
   前記プローブを保持するプローブカードと、
   前記プローブの接触状態を判別する接触状態判別手段と、
   前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、測定対象の特性検査を行う特性検査手段と、
   前記プローブの接触状態に基づいて、前記測定対象の再測定を行なう再測定手段とを備えることを特徴とする特性検査装置。
2. 前記プローブの接触状態に基づいて、前記プローブカードを交換するプローブカード交換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の特性検査装置。
3. 前記接触状態判別手段は、前記電極上のプローブ跡の面積を算出する面積算出手段を備え、
   前記再測定手段は、前記特性検査手段による前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記面積算出手段により算出されたプローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行なうことを特徴とする請求項１または２記載の特性検査装置。
4. 測定対象の電極上にプローブを接触させるステップと、
   前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、前記測定対象の特性検査を行うステップと、
   前記測定対象の特性検査結果が規格外かどうかを判別するステップと、
   前記電極上のプローブ跡の面積を算出するステップと、
   前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記プローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行なうステップとを備えることを特徴とする特性検査方法。
5. 測定対象の電極上にプローブを接触させるステップと、
   前記プローブを介して信号をやり取りすることにより、前記測定対象の特性検査を行わせるステップと、
   前記測定対象の特性検査結果が規格外かどうかを判別するステップと、
   前記電極上のプローブ跡の面積を算出するステップと、
   前記測定対象の特性検査結果が規格外で、前記プローブ跡の面積が規定値以下の場合、前記測定対象の再測定を行わせるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする特性検査プログラム。

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