JP2007120961A - Prober apparatus, probe stylus cleaning method, and apparatus and method for inspecting semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハー上の半導体チップの検査に際して用いられるプローバー装置、および該プローバー装置におけるプローブ触針のクリーニング方法、該プローバー装置を用いる半導体チップ検査装置,半導体チップ検査方法に関するものである。 The present invention relates to a prober device used for inspecting a semiconductor chip on a semiconductor wafer, a probe stylus cleaning method in the prober device, a semiconductor chip inspection device using the prober device, and a semiconductor chip inspection method.
近年、半導体集積回路の高集積化,多機能化、および低コスト化が必須になってきており、この場合、そのチップサイズを小さくするというよりか、パッケージングされた組立品をいかに効率よく小チップにするかが課題となっている。 In recent years, high integration, multi-functionalization, and low cost of semiconductor integrated circuits have become essential. In this case, how to efficiently reduce packaged assemblies rather than reducing the chip size. The issue is whether to make a chip.
さらに、半導体装置としての組立品の検査コストもまた、販売製品としては避けられない事項であり、特に品質,信頼性を維持するという観点では重要な課題となっている。 Further, the inspection cost of an assembly as a semiconductor device is also an unavoidable matter for a sold product, and is an important issue particularly from the viewpoint of maintaining quality and reliability.
しかしながら、当該検査において検査内容や検査の信頼性などに注力されているため、この検査コストについては、検査上の装置や設備においてあまり考慮されていない現況にある。 However, since the inspection is focused on the inspection contents and the reliability of the inspection, the inspection cost is not considered much in the inspection apparatuses and facilities.
また、この検査上の装置や設備においてプローバー装置を用いる場合、プローブ触針による検査動作の安定化のため、該プローブ触針とウェハー上の電極との接点において発生する削りカスなどの塵埃を除去しており、そのクリーニングに関する技術が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
ところで、従来のプローバー装置を用いた半導体ウェハーに対する検査装置では、クリーニングに際して、検査装置およびそれに関連する設備を一旦停止することが必要であった。 By the way, in a conventional inspection apparatus for semiconductor wafers using a prober apparatus, it is necessary to temporarily stop the inspection apparatus and related equipment during cleaning.
また、従来技術において、クリーニングに際し空気のダウンフローを発生させる構成のものでは、連続検査動作により、除去した削りカスなどの塵埃が、再度、プローブ触針あるいはウェハーに付着する可能性がある。 Further, in the conventional technique in which a down flow of air is generated at the time of cleaning, there is a possibility that dust such as shavings removed will adhere to the probe stylus or the wafer again by the continuous inspection operation.
前記のようなクリーニングのリアルタイム性と塵埃の完全除去とを図ることは、検査の低コスト化にとって大きな課題である。 The real-time property of cleaning as described above and the complete removal of dust are major issues for reducing the cost of inspection.
本発明は、前記従来の課題を解決し、プローブ触針に対する良好なクリーニングが行え、しかもクリーニングのリアルタイム化を可能にし、検査自体の信頼性や品質向上、および検査コストの削減化を図ることができるプローバー装置,プローブ触針クリーニング方法および半導体チップ検査装置ならびに半導体チップ検査方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, enables good cleaning of the probe stylus, enables real-time cleaning, improves the reliability and quality of the inspection itself, and reduces the inspection cost. An object of the present invention is to provide a prober device, a probe stylus cleaning method, a semiconductor chip inspection device, and a semiconductor chip inspection method.
前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、被検査体に接触して電気的検査を行う複数のプローブ触針が設けられたプローブカードを有するプローバー装置において、前記プローブ触針の側周囲から該プローブ触針に対して、前記プローブ触針に付着した塵埃を除去するエアーを送るエアー送出部と、前記プローブカードにおける前記プローブ触針の配置中央部分から、前記除去された塵埃を吸引する吸引部とを備えたことを特徴とし、この構成によって、プローブ触針からの削りカスなどの除去クリーニングを、他部への散乱なく良好に行うことができる。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a prober apparatus having a probe card provided with a plurality of probe styluses that perform electrical inspection by contacting an object to be inspected. An air sending part for sending air to remove dust adhering to the probe stylus from the side periphery to the probe stylus, and the removed dust from the central portion of the probe stylus in the probe card. It is characterized in that a suction part for suction is provided. With this configuration, it is possible to satisfactorily perform cleaning for removing scraps from the probe stylus without scattering to other parts.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のプローバー装置において、塵埃の流動性に基づきエアー送出部を配置し、前記流動性に基づき吸引部を配置したことを特徴とし、この構成によって、予想される塵埃の種類によってエアー送出部および吸引部を構成することによって、良好なクリーニングが行われる。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the prober device according to claim 1, the air sending part is arranged based on the fluidity of dust, and the suction part is arranged based on the fluidity. By configuring the air delivery unit and the suction unit according to the expected type of dust, good cleaning is performed.
請求項3に記載の発明は、被検査体に接触して電気的検査を行う複数のプローブ触針が設けられたプローブカードを有するプローバー装置における前記プローブ触針のクリーニングを行うプローブ触針クリーニング方法において、前記プローブ触針の側周囲から該プローブ触針に対して、前記プローブ触針に付着した塵埃を除去するエアーを送り、前記プローブカードにおける前記プローブ触針の配置中央部分から、前記除去された塵埃を吸引することを特徴とし、この方法によって、プローブ触針から削りカスなどを除去するクリーニングを、他部への散乱なく良好に行うことができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a probe stylus cleaning method for cleaning the probe stylus in a prober apparatus having a probe card provided with a plurality of probe styluses that are in contact with an object to be inspected for electrical inspection. In this case, air for removing dust adhering to the probe stylus is sent from the periphery of the probe stylus to the probe stylus, and the air is removed from a central portion of the probe stylus on the probe card. In this method, cleaning for removing shavings and the like from the probe stylus can be performed satisfactorily without scattering to other parts.
請求項4に記載の発明は、請求項1または2記載のプローバー装置と、被検査体として半導体ウェハーの半導体チップの機能を検査するプログラムを格納するメモリ部と、前記プローバー装置に接続され、前記プログラムに従って前記プローバー装置のプローブ触針にて前記半導体チップに対する検査処理を行うテスターとを備えた半導体チップ検査装置であって、この構成によって、プローブ触針による検査処理と、プローブ触針のクリーニングとを両立するコントロールが可能になる。 The invention according to claim 4 is connected to the prober device according to claim 1 or 2, a memory unit storing a program for inspecting a function of a semiconductor chip of a semiconductor wafer as an object to be inspected, and the prober device, A semiconductor chip inspection apparatus including a tester that performs an inspection process on the semiconductor chip with a probe stylus of the prober device according to a program, and with this configuration, an inspection process using the probe stylus, cleaning of the probe stylus, It is possible to control both.
請求項5に記載の発明は、請求項4記載の半導体チップ検査装置による検査処理と共に、請求項1または2記載のプローバー装置にて請求項3記載のプローブ触針クリーニング方法を実行させることを特徴とする半導体チップ検査方法であって、この方法によって、プローブ触針による検査処理と、プローブ触針のクリーニングとをタイミングよく制御することが可能になり、クリーニングのリアルタイム化を実現することができる。 According to a fifth aspect of the invention, the probe probe cleaning method according to the third aspect is executed by the prober apparatus according to the first or second aspect together with the inspection processing by the semiconductor chip inspection apparatus according to the fourth aspect. In this method, the inspection process using the probe stylus and the cleaning of the probe stylus can be controlled with good timing, and real-time cleaning can be realized.
本発明によれば、プローブ触針から削りカスなどを除去するクリーニングを、他部への散乱なく良好に行うことができ、また、プローブ触針による検査処理と、プローブ触針のクリーニングとをタイミングよく制御することが可能になり、クリーニングのリアルタイム化を実現することができる。これにより、検査自体の信頼性や品質向上、および検査コストの削減化を図ることが可能になる。 According to the present invention, cleaning for removing shavings and the like from the probe stylus can be performed satisfactorily without scattering to other parts, and the inspection processing by the probe stylus and the cleaning of the probe stylus are timed. It becomes possible to control well, and real-time cleaning can be realized. This makes it possible to improve the reliability and quality of the inspection itself and reduce the inspection cost.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態を説明するための半導体チップ検査装置の概略構成図であり、10は、被検査体として半導体ウェハーにおけるシステムLSIチップなどの半導体チップの機能を検査するプログラムを格納するメモリ部(図示せず)と、プログラムに従い半導体チップに対する検査処理を行うテスター(図示せず)などを備えたテストヘッド、11はテストヘッド10とプローバー装置12とを接続する接続部である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor chip inspection apparatus for explaining an embodiment of the present invention. Reference numeral 10 denotes a program for inspecting the function of a semiconductor chip such as a system LSI chip in a semiconductor wafer as an object to be inspected. A test head 11 including a memory unit (not shown) and a tester (not shown) for performing an inspection process on a semiconductor chip according to a program, and 11 is a connection unit for connecting the test head 10 and the prober device 12.
プローバー装置12は、プローブカード13と、このプローブカード13に複数設けられたプローブ触針14と、これらのプローブ触針14における外周の四方から該プローブ触針14で囲まれた内方へ空気を送り込むエアー送出部15と、プローブカード13の略中央部に設置されて空気を吸い込む吸引部であるバキューム部16と、半導体ウェハー17を所定位置に保持するウェハー吸着ステージ18などから構成されている。
The prober device 12 includes a
次に、前記構成の半導体チップ検査装置の検査動作を説明する。 Next, the inspection operation of the semiconductor chip inspection apparatus having the above configuration will be described.
図1において、半導体ウェハー17を検査する際に、プローバー装置12内に半導体ウェハー17を入れ、ウェハー吸着ステージ18に載置して、真空吸着にて所定位置に保持固定する。同時に、プローバー装置12内にプローブカード13を入れ、ウェハー吸着ステージ18上に配設する。この状態において、プローバー装置12と、検査するためのプログラムを処理するテスターを備えたテストヘッド10とを接続部11により電気的に接続する。
In FIG. 1, when a
次に、テストヘッド10のテスターにて検査プログラムを実行して、プローブカード13に設けられているプローブ触針14を、半導体ウェハー17上の半導体チップの端子部分に接触させ、プログラム処理内容により電気的な検査を実施していく。半導体ウェハー17上には、半導体チップが多数の配置されており、その1チップずつプローブ触針14との接触を繰り返し実施して、全ての半導体チップの検査を実行する。
Next, an inspection program is executed by a tester of the test head 10, the
そして、前記検査を繰り返し実行している間に、エアー送出部15から空気がプローブカード13上のプローブ触針14の周囲から内方へと送られ、各プローブ触針14に付着した削りカスなどの塵埃を内方へと飛散させる。プローブ触針14の配置位置内方へ飛散した塵埃は、プローブカード13の中央部に配置されているバキューム部16により吸い上げられ、装置外部に回収される。
During repeated execution of the inspection, air is sent from the periphery of the
図2(a)〜(d)の説明図を参照して、本実施形態における検査とクリーニングの動作フローについて説明する。 With reference to the explanatory views of FIGS. 2A to 2D, the operation flow of inspection and cleaning in the present embodiment will be described.
図2(a)は検査実施の状態を示しており、プローブ触針14が半導体ウェハー17に接触して所定の検査が行われる。この検査状態から図2(b)に示す検査終了の状態に移行する際に、エアー送出部15が動作して空気が噴出される。この空気流によりプローブ触針14に付着した削りカスを飛ばす。この動作は、図2(c)に示すプローブ触針14の次半導体ウェハー17’への移動状態になるまで継続される。そして、図2(d)に示す次半導体ウェハー17’の検査実施の状態になると、エアー送出部15が動作停止して空気の送出が停止する。この動作が繰り返して行われる。
FIG. 2A shows a state in which an inspection is performed. The
この検査とクリーニングの動作制御において、半導体ウェハー17を載置しているウェハー吸着ステージ18の上下動作に連動して、エアー送出部15の動作と動作停止とが実施される。バキューム部16は、検査開始と同時に常に動作しており、半導体ウェハー17表面上の削りカスの吸い上げは勿論のこと、塵埃なども吸い上げ、常時、クリーニングを行っている。
In this inspection and cleaning operation control, the
図3はプローブ触針による端子削りカスの発生メカニズムを説明する断面図であり、20は、プローブ触針14が半導体ウェハー17上の端子21に接して削られた削りカス、20aは削りカス20の山、21aは半導体チップの端子21における削られた部分である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the generation mechanism of the terminal shavings generated by the probe stylus. 20 is a shaving scraped by the
図3において、プローブ触針14を、半導体チップの端子21に対して押し当てるようにし、順次、次の端子へと移動させることにより検査が実施される。このため、プローブ触針14は撓り、かつ半導体チップの中心に向かって摺動することになる。このようにプローブ触針14を押し当てることにより、半導体チップの端子21の表面に削れた部分21aが形成され、その削りカス20が山20aのように半導体チップの端子21上に残る。これが検査工程中、例えば何百回と繰り返されることにより、プローブ触針14に削りカス20が付着することになる。
In FIG. 3, the
図4,図5は本実施形態における前記付着削りカスを除去するプローブ触針クリーニングの説明図であり、図4は空気送出の説明図、図5は削りカス吸引の説明図である。 FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory views of probe stylus cleaning for removing the adhered scraps in this embodiment, FIG. 4 is an explanatory view of air delivery, and FIG. 5 is an explanatory view of scrap scraps suction.
図4において、プローブカード13にはプローブ触針14が複数(本例では4辺に4個ずつ)設けられており、図1に示すエアー送出部15から、プローブ触針14における外周の四方(図4の上下左右方向)からプローブ触針14で囲まれた内方へと空気が送り込まれる。図4に示すように、各ブローブ触針14の配置位置内方の中央部分に半導体チップ22が位置する。
In FIG. 4, the
したがって、エアー送出部15からの空気流23は、プローブ触針14の内側に対して流れ込み、この空気流23によりプローブ触針14に付着した削りカス20が除去され、除去された削りカス20は半導体チップ22の中央方向、すなわちプローブカード13の中央部分へ飛散する。
Therefore, the
図5において、削りカス20は、空気流23により飛散されて半導体チップ22の中央部に集まることになり、この集まった削りカス20を、空気24と共にバキューム部16によって、プローブ触針14内側のプローブカード13の中央部分上方へ吸引することにより、削りカス20を、再度、プローブ触針や半導体ウェハー上に付着させることなく除去回収することができる。
In FIG. 5, the
本実施形態において、空気流および削りカスの流動性,設置スペースなどを考慮して、エアー送出部15およびバキューム部16を設置することにより、プローブ触針14に付着した削りカスのクリーニングを効率よく良好に行うことができ、プローブ触針14の検査の信頼性,チップ品質の向上を実現することができる。
In the present embodiment, by taking into consideration the air flow and the fluidity of the shavings, the installation space, etc., the
さらに、このクリーニング手法は、テスターヘッド10とプローバー装置12とを接続してなる構成であるため、検査とクリーニングとを同期して適正なタイミングにより実施するようにプログラミングすることにより、検査工程を中断することなく、検査工程の1つとしてリアルタイムにクリーニングを実施することができ、検査の全体コストの低減化を図ることができる。 Furthermore, since this cleaning method has a configuration in which the tester head 10 and the prober device 12 are connected, the inspection process is interrupted by programming so that the inspection and the cleaning are performed at an appropriate timing in synchronization. Therefore, cleaning can be performed in real time as one of the inspection processes, and the overall cost of the inspection can be reduced.
図6,図7は本実施形態におけるエアー送出部の変形例を説明するための斜視図である。 6 and 7 are perspective views for explaining modifications of the air delivery unit in the present embodiment.
図6に示した例は、複数のプローブ触針14の個々に対して、それぞれエアー送出部25を配設した構成のものであり、ピンポイントで削りカス20を除去することができる。
The example shown in FIG. 6 has a configuration in which an
図7に示した例は、複数のプローブ触針14の全体に空気流が行きわたるように、横に長い空気送り出し口26aを設けたエアー送出部26を設置した構成のものである。
The example shown in FIG. 7 has a configuration in which an
図6,図7の構成例は共に、図1〜図5にて説明した実施形態におけるバキューム部16の構成と共に使用して、同様にクリーニングを実施することらより、図4に示すエアー送出部15よりも、プローブ触針14に付着した削りカス20を効率よく、略完全に除去することが可能になる。これによりプローバー装置のクリーニングは維持しながら、プローブ触針による検査の信頼性とチップ品質を向上させることができる。
6 and 7 are used together with the configuration of the
本発明は、プローバー装置,半導体チップ検査装置に適用され、特にウェハー表面上の半導体パッドとプローブ触針が接触することにより発生する削りカスのクリーニングを、検査効率を低減させることなく、リアルタイムに確実に行うプローバー装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to prober devices and semiconductor chip inspection devices. In particular, cleaning of shavings generated by contact between a semiconductor pad on a wafer surface and a probe stylus is ensured in real time without reducing inspection efficiency. It is useful as a prober device for
10 テストヘッド
11 接続部
12 プローバー装置
13 プローブカード
14 プローブ触針
15,25,26 エアー送出部
16 バキューム部
17 半導体ウェハー
18 ウェハー吸着ステージ
20 削りカス
21 端子
22 半導体チップ
23 空気流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Test head 11 Connection part 12
Claims (5)
前記プローブ触針の側周囲から該プローブ触針に対して、前記プローブ触針に付着した塵埃を除去するエアーを送るエアー送出部と、
前記プローブカードにおける前記プローブ触針の配置中央部分から、前記除去された塵埃を吸引する吸引部とを備えたことを特徴とするプローバー装置。 In a prober apparatus having a probe card provided with a plurality of probe styluses that perform electrical inspection in contact with an object to be inspected,
An air delivery section for sending air to remove dust adhering to the probe stylus from the side periphery of the probe stylus;
A prober device, comprising: a suction portion for sucking the removed dust from a central portion of the probe stylus in the probe card.
前記プローブ触針の側周囲から該プローブ触針に対して、前記プローブ触針に付着した塵埃を除去するエアーを送り、前記プローブカードにおける前記プローブ触針の配置中央部分から、前記除去された塵埃を吸引することを特徴とするプローブ触針クリーニング方法。 In a probe stylus cleaning method for cleaning the probe stylus in a prober apparatus having a probe card provided with a plurality of probe styluses that are in contact with an object to be inspected for electrical inspection,
The air which removes the dust adhering to the probe stylus is sent from the periphery of the probe stylus to the probe stylus, and the removed dust from the central portion of the probe stylus in the probe card. A probe stylus cleaning method, wherein the probe is sucked.
被検査体として半導体ウェハーの半導体チップの機能を検査するプログラムを格納するメモリ部と、
前記プローバー装置に接続され、前記プログラムに従って前記プローバー装置のプローブ触針にて前記半導体チップに対する検査処理を行うテスターとを備えたことを特徴とする半導体チップ検査装置。 A prober device according to claim 1 or 2,
A memory unit for storing a program for inspecting a function of a semiconductor chip of a semiconductor wafer as an object to be inspected;
A semiconductor chip inspection apparatus comprising: a tester connected to the prober apparatus and performing an inspection process on the semiconductor chip with a probe stylus of the prober apparatus according to the program.
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