JP2006319125A - ウェハ検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウェハ検査装置の全自動化と装置稼働率向上を図る。
【解決手段】 異なる品種の半導体ウェハの夫々に複数形成されている半導体チップを検査するウェハ検査において、検査対象の半導体ウェハにマーキングされているウェハＩＤを読み取り、該ウェハＩＤで特定される最初の針合わせや移動量だけ当該半導体ウェハを移動させながら当該半導体ウェハに形成されている前記半導体チップの検査を順次行い、検査不可となる前記半導体チップが存在した場合には該半導体ウェハの検査をスキップ（ステップＳ６）して次の半導体ウェハの半導体チップ検査に進む。
【選択図】 図６

Description

本発明は、半導体集積回路等が形成されたウェハの電気的特性やＴＥＧ（Test Element Group）の検査を行うウェハ検査方法及びその装置に関する。

半導体集積回路等が形成されたウェハの電気的特性を試験するウェハ検査装置では、ウェハ上に形成されたチップの１個１個に順番にプローブカードを当てて、該当チップの特性試験を行う。この特性試験は、ウェハの品種が異なるとき、温度や針圧等の測定条件や測定プログラムを変更しなければならない場合がある。

下記特許文献１の段落番号〔０００２〕〔０００３〕には、ウェハの品種をウェハ上にマーキングされたウェハＩＤにより識別し、ウェハの品種が異なるときは、その都度、測定条件をホストコンピュータから受信し変更することが記載されている。また、ウェハの品種が異なるとき、下記特許文献２の〔００３８〕〜〔００４０〕に記載されている様に、その測定プログラムを自動的にロードし変更することが記載されている。

特開平６―５６７５号公報 特開２００２―２８０４２５号公報

半導体ウェハに形成されているチップを次々と検査するウェハテストの場合、従来の様に、半導体ウェハの品種に対応した測定条件や測定プログラムを自動的にダウンロードして検査することで、検査員の手間等を減らし、検査装置の稼働率を向上させることができる。しかし、従来は、例えばプローブカードのチップへの針合わせ等が不良となりエラーが発生すると、検査不可となって検査装置が停止し、検査員による検査装置の再セットが要求される。検査不可のまま続行すると、針合わせ不良で該当チップをＮＧにしてしまい、歩留まり低下となってしまう。このため、検査装置の近くに検査員がいないと停止時間が長くなり、装置の稼働率が低下してしまうという問題がある。

また、ウェハに半導体集積回路等を形成する場合、ＴＥＧ（試験用のトランジスタ，抵抗，ダイオード，キャパシタ等）をウェハの任意箇所（ウェハ上の全チップに夫々形成する場合もあり、また、ウェハ上の予め定めた少数のチップにのみ形成する場合や、チップ間のスクライブライン上に形成する場合もある。）に形成し、このＴＥＧを試験することで、ウェハ自体の良否を判断しているが、このＴＥＧの検査は、チップ１個１個を全数検査する製品デバイスのウェハテストとは別に実施するため、ＴＥＧの検査に時間がかかったりエラー停止したりすると、ウェハの全テストに要する時間が長時間に亘ってしまい、製造コストを押し上げる要因になる。しかし、上述した従来技術では、ＴＥＧの検査を如何に短時間で行うかについては考慮していない。

本発明の目的は、検査装置の全自動化を図って装置の稼働率向上を図ると共に、ＴＥＧの検査も短時間に行うことができるウェハ検査方法及びその装置を提供することにある。

本発明のウェハ検査方法及びその装置は、異なる品種の半導体ウェハの夫々に複数形成されている半導体チップを検査するウェハ検査において、検査対象の半導体ウェハにマーキングされているウェハＩＤを読み取り、該ウェハＩＤで特定される最初の針合わせ及び移動量だけ当該半導体ウェハを移動させながら当該半導体ウェハに形成されている前記半導体チップの検査を順次行い、検査不可となる前記半導体チップが存在した場合には該半導体ウェハの検査をスキップして次の半導体ウェハの半導体チップ検査に進むことを特徴とする。

本発明のウェハ検査方法及びその装置における前記半導体チップの検査は、検査対象となる前記半導体チップの所定領域に形成されているＴＥＧ（Test Element Group）の検査であることを特徴とする。

本発明のウェハ検査方法及びその装置は、前記検査の結果得られた測定データに対して、前記ウェハＩＤで特定されるロット番号及びウェハ番号をヘッダ情報として付加して記録することを特徴とする。

本発明のウェハ検査方法及びその装置は、前記検査で必要となる測定条件，測定プログラムを、前記ウェハＩＤによって自動変更することを特徴とする。

本発明のウェハ検査方法及びその装置は、検査対象となる前記半導体ウェハをウェハ収納キャリアから順次取り出して検査を行う上記のいずれかに記載のウェハ検査において、品種の異なる半導体ウェハ毎に纏めて前記ウェハ収納キャリアに前記半導体ウェハが収納されていることを特徴とする。

本発明によれば、エラーが発生して装置を停止させずに次のウェハの検査に進むため、検査の自動化と装置稼働率向上を図ることが可能となる。また、針合わせずれによるチップＮＧを最小限に食い止めることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るウェハテストを行うプローバ装置の一般的構成図である。このプローバ装置２０は、ウェハ３１上に形成されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を検査するため、上部に光源装置１０が設けられている。

光源装置１０は、ハロゲンランプ等の光源１１と、光源１１からプローバ装置２０に照射される試験光１５の出射光量を調整する光量調整器１２と、プローバ装置２０内にセットされた半導体ウェハ３１に照射される試験光の光強度が所定強度になるように制御する光源制御部１４とを備える。

光量調整器１２は、第１スリット板１２ａと第２スリット板１２ｂとから成り、両者を移動することで、両者間に形成されているスリット穴１２ｃの開口量の調整を行い、試験光１５の出射光量を調整する様になっている。

プローバ装置２０は、検査対象となる固体撮像素子（以下、チップともいう。）が複数形成された半導体ウェハ３１を載置するテーブル２１と、検査対象となる固体撮像素子の電極パッドにプローブ針２２ａを当接してこの固体撮像素子の出力信号を収集する円盤形状のプローブカード２２と、半導体ウェハ３１上の所定箇所にマーキングされているウェハＩＤを読み取るＯＣＲ等のウェハＩＤ読取装置２５とを備えている。尚、ウェハＩＤ読取装置２５は、プローバ装置２０に設けるのではなく、プローバ装置２０の外部に設けても良い。

このプローバ装置を用いて固体撮像素子の検査を行う場合、例えば図２に示す様に、２４枚の半導体ウェハ３１を収納したウェハキャリア４０から１枚の半導体ウェハ３１を取り出してステージ２１上にセットし、この半導体ウェハ３１のウェハＩＤをウェハＩＤ読取装置２５で読み取ると共に、ステージ２１を移動させて検査対象の固体撮像素子を試験光１５の直下位置に移動させる。そして、光源１１からの試験光１５を固体撮像素子に照射し、このとき固体撮像素子から出力される信号をプローブカード２２で読み出すことで、検査を行う。

ウェハキャリア４０内に収納される半導体ウェハ３１が全て同一品種であれば、同一の測定条件、同一測定プログラムで検査可能であるが、異なる品種の半導体ウェハ３１が１つのキャリア４０内に混在する場合、品種毎に測定条件，測定プログラムを変更しなければならない場合がある。

図３は、ある品種の半導体ウェハ３１ａの表面模式図であり、図４は、異なる品種の半導体ウェハ３１ｂの表面模式図である。図３に示す半導体ウェハ３１ａには、固体撮像素子５０ａが、計４４個形成されており、図４に示す半導体ウェハ３１ｂには、固体撮像素子５０ｂが、計２６個形成されている。同一口径の半導体ウェハを用いる場合、固体撮像素子５０ｂの方が固体撮像素子５０ａよりチップ面積が大面積となっており、チップサイズが異なるため、チップ表面上のパターン（電極パッド位置）等も異なってくる。

従って、例えば、固体撮像素子５０ａを検査し、次に隣接する固体撮像素子５０ａの検査に移るときのステージ２１の移動量と、固体撮像素子５０ｂを検査し、次に隣接する固体撮像素子５０ｂの検査に移るときのステージ２１の移動量は、異なってくる。また、各々最初に測定する位置の針合わせも異なる。このため、半導体ウェハの品種を識別して、ウェハ最初の針合わせ及びステージ移動量等を制御する必要が生じる。

このため、本実施形態の半導体ウェハ３１ａ，３１ｂには、所定箇所にウェハＩＤ５２がマーキングされており、ウェハＩＤ読取装置２５はこのウェハＩＤ５２を読み取り、ウェハ品種に応じた最初の針合わせやステージ移動量制御、試験環境の温度制御やプローブ針の針圧などの測定条件及びプローバ制御プログラム，測定プログラム等の変更を行う。ウェハＩＤ５２は、本実施形態では、チップのパターンに関わる品種コードと、ロット番号と、ウェハ番号とを含む。尚、ウェハＩＤ５２を単なる識別番号だけとし、この識別番号に対応したロット番号やウェハ番号等を、後述のデータベースから読み出す構成としてもよい。

半導体ウェハに半導体集積回路等を形成する場合、試験用トランジスタ，試験用ダイオード，試験用抵抗，試験用キャパシタ等のＴＥＧをウェハの所定領域に形成し、このＴＥＧを検査することで、半導体ウェハの良否を判断する様にしている。このＴＥＧは、半導体ウェハに形成される全チップの所定領域に形成する場合もあり、また、図３，図４に示す様に、予め決めた少数のチップの所定領域にＴＥＧ５３を形成する場合もある。あるいは、スクライブライン上に形成する場合（図示せず）もある。ＴＥＧ５３の検査は、全数検査する場合もあり、また、抜き取り検査で行う場合もある。

図５は、ウェハ検査装置の全体構成図である。複数の測定システムＡ，Ｂ，…がＬＡＮ６１によりデータベース６２に接続されている。各測定システムは、ＬＡＮ６１に接続されたホストコンピュータ６３と、テスタ６４と、図１で説明したプローバ装置２０及びＩＤ読取装置２５とが接続されている。テスタ６４は、ホストコンピュータ６３を介し、ウェハＩＤを読み取り、プローブカード２２から検査データを取得し、ステージ２１を制御し、ウェハＩＤに適合する測定プログラムや測定条件，プローバ制御プログラムをデータベース６２からダウンロードしてプローバ装置２０を制御する。

図６は、各テスタ６４がホストコンピュータ６３を介して実行するＴＥＧ検査方法の処理手順を示すフローチャートである。このＴＥＧ検査の開始に先立って、検査員は、ＴＥＧ検査用プローブカード２２を、プローバ装置２０にセットする。プローバ装置２０に複数種類のプローブカード２２を同時にセットでき、セットされたプローブカード２２の内のいずれかを選択して自動的または手動的にプローバ装置２０内で移動させ測定対象チップの測定位置に移動させることができるプローバ装置２０では、ＴＥＧ検査用プローブカード２２を測定位置に移動させる。

そして、ＴＥＧ検査が開始されると、先ず、ウェハキャリア４０のスロット番号“１”または“２４”のスロット内から半導体ウェハ３１が取り出され、この半導体ウェハ３１がステージ２１上にセットされる（ステップＳ１）。次に、この半導体ウェハ３１のウェハＩＤ５２がウェハＩＤ読取装置２５によって読み取られ（ステップＳ２）、ウェハＩＤ５２によって特定されるウェハ品種のＴＥＧ検査に必要な測定プログラム，測定条件，プローバ制御が、既にテスタ６４にロードされている測定プログラム，プローバ制御，測定条件と異なるか否かを判定し（ステップＳ３）、異なる場合には、データベース６２から該当の測定プログラム，測定条件，プローバ制御プログラムをロードして交換する（ステップＳ４）。プローバ装置も、ウェハＩＤに適合した最初の針合わせ位置と測定個所への移動量等の情報ファイル（プローバファイルと呼ぶ）をダウンロードする。測定プログラム，プローバファイル等の変更が不要な場合には、このステップＳ４を飛び越してステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、測定プログラムをスタートさせ、次のステップＳ６では、測定が可能であるか否かを判定する。エラーが発生していない場合には測定が可能であるためステップＳ７に進み、測定を行う。図３の半導体ウェハ３１ａの場合、例えば先ず、チップ５０ａ―１のＴＥＧ５３の測定を行う。この測定データ、すなわちＴＥＧ検査用プローブ２２から出力されテスタ６４によって収集された測定データには、ウェハＩＤ５２で読み取られたロット番号及びウェハ番号と、チップ番号（当該チップの位置座標でも良い。）とがヘッダ情報の一部として付加され、データベース６２に送信され格納される。

チップ５０ａ―１のＴＥＧ５３の測定が終わった後は、ＴＥＧ検査対象のチップの全部の検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ８）、終了していない場合には、ウェハＩＤ５２で特定される移動量だけステージ２１を移動させて次の測定対象チップ（例えばチップ５０ａ―２）がプローブカード２２位置となるようにし（ステップＳ９）、再びステップＳ６に戻り、ステップ７，ステップ８，ステップ９の処理を繰り返す。

プローブカード２２の針合わせ等に異常が検出され、エラーとなった場合には、ステップＳ６での判定結果が否定すなわち測定不可と判定されるため、当該チップの測定をスキップしてステップＳ１０に進み、次のＴＥＧ検査対象のウェハの測定に進む。この測定不可によるスキップ処理は、該当ウェハの針合わせが不適切でウェハに無用のキズを付けないための処置である。

ステップＳ８で当該半導体ウェハのＴＥＧ検査対象チップの全部のＴＥＧの特性測定が終了したと判断した場合には、ステップＳ８からステップＳ１０に進み、今度は、キャリア４０内の全部の半導体ウェハのＴＥＧ検査が終了したか否かを判定する。終了していない場合には、ステップＳ１に戻り、次の半導体ウェハのＴＥＧ検査に進む。キャリア４０が複数ある場合には、自動搬送システム等を制御して次のキャリアをプローバ装置２０まで搬送し、このキャリアに収納されている半導体ウェハのＴＥＧ検査を上述と同様に繰り返す。

次の半導体ウェハのＴＥＧ検査に入る場合には、ステージ２１からＴＥＧ検査済みの半導体ウェハ３１を取り外し、この半導体ウェハ３１を、キャリア４０のスロット番号“１”または“２４”のスロット内に収納すると共に、キャリア４０の例えばスロット番号“２”または“２３”のスロット内から次の検査対象となる半導体ウェハを取り出し、ステージ２１にセットし、上述したステップＳ１〜ステップＳ１０を繰り返す。

以上述べた実施形態によれば、図２に示すキャリア４０内に複数品種の半導体ウェハが混在していても、また、斯かるキャリアが複数存在していても、全自動により全キャリア内の全ての半導体ウェハのＴＥＧ検査が行われ、作業時間の短縮化と作業員による手作業の省力化（無人運転化）、装置の稼働率向上を図ることが可能となる。本実施形態では、検査中にエラーが発生した場合、エラー発生に関わる検査対象チップの測定をスキップして次の検査対象ウェハの測定に進むため、更に装置稼働率の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、品種毎に半導体ウェハを纏めてキャリア内にセットすると、測定プログラム，測定条件等の交換頻度を低減でき、検査時間の短縮化を図ることが可能となる。また、ウェハ品種が異なってもＴＥＧ検査用の電極パッドの配置パターンを同一にすると共に測定プログラムやプローブカードの統一化を図ることで、更にＴＥＧ検査に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。

上述した実施形態では、ＴＥＧ検査の例を説明したが、このＴＥＧ検査と同様の検査方法を、全チップの電気的特性試験を行うウェハテストにも適用することで、ウェハテストの全自動化と装置稼働率向上等を図ることができることはいうまでもない。

本発明によれば、複数種類の品種のウェハが混在する場合でも自動的に連続して検査を行うことができるため、検査の省力化，全自動化，装置の稼働率向上を図ることができ、固体撮像素子等の半導体集積回路の検査装置として有用である。

本発明の一実施形態に係るＴＥＧ検査装置で用いるプローバ装置の構成図である。 図１のプローバ装置で検査する半導体ウェハを収納したキャリアの説明図である。 図１のプローバ装置で検査する半導体ウェハの表面模式図である。 図３と異なる品種の半導体ウェハの表面模式図である。 本発明の一実施形態に係るＴＥＧ検査装置の構成図である。 図５に示すテスタが実行するＴＥＧ検査方法の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 光源装置
１５ 試験光
２０ プローバ装置
２１ ステージ
２２ プローブカード
２５ ＩＤ読取装置
３１，３１ａ，３１ｂ 半導体ウェハ
４０ キャリア
５０ａ，５０ｂ 固体撮像素子（チップ）
５２ ウェハＩＤ
５３ ＴＥＧ
６２ データベース
６４ テスタ

Claims (10)

1. 異なる品種の半導体ウェハの夫々に複数形成されている半導体チップを検査するウェハ検査方法において、検査対象の半導体ウェハにマーキングされているウェハＩＤを読み取り、該ウェハＩＤで特定される最初の針合わせ及び移動量だけ当該半導体ウェハを移動させながら当該半導体ウェハに形成されている前記半導体チップの検査を順次行い、検査不可となる前記半導体チップが存在した場合には該半導体ウェハの検査をスキップして次の半導体ウェハの半導体チップ検査に進むことを特徴とするウェハ検査方法。
2. 前記半導体チップの検査は、検査対象となる前記半導体チップの所定領域に形成されているＴＥＧ（Test Element Group）の検査であることを特徴とする請求項１に記載のウェハ検査方法。
3. 前記検査の結果得られた測定データに対して、前記ウェハＩＤで特定されるロット番号及びウェハ番号をヘッダ情報として付加して記録することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウェハ検査方法。
4. 前記検査で必要となる測定条件，測定プログラムを、前記ウェハＩＤによって自動変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のウェハ検査方法。
5. 検査対象となる前記半導体ウェハをウェハ収納キャリアから順次取り出して検査を行う請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のウェハ検査方法において、品種の異なる半導体ウェハ毎に纏めて前記ウェハ収納キャリアに前記半導体ウェハが収納されていることを特徴とするウェハ検査方法。
6. 異なる品種の半導体ウェハの夫々に複数形成されている半導体チップを検査するウェハ検査装置において、検査対象の半導体ウェハにマーキングされているウェハＩＤを読み取るウェハＩＤ読取手段と、該ウェハＩＤ読取手段で読み取られた前記ウェハＩＤで特定される最初の針合わせ及び移動量だけ当該半導体ウェハを移動させながら当該半導体ウェハに形成されている前記半導体チップの検査を順次行う検査手段と、検査不可となる前記半導体チップが存在した場合には該半導体ウェハの検査をスキップして次の半導体ウェハの半導体チップ検査に進むスキップ手段とを備えることを特徴とするウェハ検査装置。
7. 前記半導体チップの検査は、検査対象となる前記半導体チップの所定領域に形成されているＴＥＧ（Test Element Group）の検査であることを特徴とする請求項６に記載のウェハ検査装置。
8. 前記検査の結果得られた測定データに対して、前記ウェハＩＤで特定されるロット番号及びウェハ番号をヘッダ情報として付加して記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のウェハ検査装置。
9. 前記検査で必要となる測定条件，測定プログラムを、前記ウェハＩＤによって自動変更する手段を備えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のウェハ検査装置。
10. 検査対象となる前記半導体ウェハをウェハ収納キャリアから順次取り出して検査を行う請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のウェハ検査装置において、品種の異なる半導体ウェハ毎に纏めて前記ウェハ収納キャリアに前記半導体ウェハが収納されていることを特徴とするウェハ検査装置。

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