JP2007287827A - プローブカード及び半導体ウエハ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置のウエハテストにおいて、半導体ウエハは円形であり、プローブカードは四角形であることから、半導体ウエハの周辺部分における無駄な領域があり、測定効率が悪いという問題がある。さらに同時測定個数の増大に伴って、半導体ウエハ周辺部の測定効率はますます低下するという問題がある。
【解決手段】 本発明のプローブカードは、各チップに対応するプローブを複数備えた領域を複数の領域に分割する。分割された一対の領域へのテスト信号を切り替え、一対の領域の一方領域にテスト信号を供給する。テスタ信号を切り替えることでプローブカードの測定対象を半導体ウエハのチップ配置に合わせて切り替えることで、周辺部の無駄な部分がなくなり測定効率が効上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体ウエハ測定方法に係り、特に半導体ウエハの測定を効率よく行うためのプローブカード及びそのプローブカードを用いた半導体ウエハ測定方法に関する。

年毎に半導体装置は大容量化、高機能化が進み、例えばＤＲＡＭ（ Dynamic Random Access Memory ）においては、1Ｇビットの製品が商品化されている。これらの半導体装置はメーカの製造工程（ウエハ検査、製品出荷検査等）において試験され、良品判定された製品のみが次工程、あるいは出荷されることになる。この半導体装置の試験時間は、半導体装置の大容量化に伴い、長大化している。この試験時間を短縮するために、メーカにおいては多数のチップを同時に試験する並列測定が行われている。

ウエハ検査においても、これらの並列測定の並列数は１６、３２、６４個と増大し、現在の１２インチの主力製品では並列数２５６個が実施されている。従来例のウエハ状態の測定方法を図９、図１０を参照して説明する。ウエハ状態で検査する場合は、Ｊ行＊Ｋ列に並んだチップを同時測定するようにプローブカードを決定する。そのプローブカードにより最小繰り返し回数で、ウエハ全体を覆うようにインデックス方法を決定する。ここでインデックス方法とは、プローブカードの設定位置、行送り位置、繰り返し回数等の手順を含めた測定方法の総称である。以下の説明においては、プローブカードの位置を変えることをインデックス送り、ウエハとプローブカードがセットされた状態を１つのインデックス、繰り返し回数６回の場合を６回インデックスと記す。

図９には２２回インデックス、図１０には６回インデックスの場合の測定方法を示す説明図である。図から明らかなように半導体ウエハ１０は円形、プローブカード１１は四角形であることから、周辺部分の四隅にはプローブカード内にチップが存在しないところがでてくる（図の点表示部分）。四角いプローブカードで丸いウエハを測定する時には必ずウエハの四隅が無駄になってしまう。同時測定個数が多くなり、プローブカードが大きくなるに伴って、これらの無駄な領域も大きくなり、問題になっている。

図１０のように９５０チップクラスのウエハは並列数２５６個では、９５０／２５６≒３．７となり、理論的には繰り返し回数４回で測定可能である。周辺部分の無駄な部分（図１０の点表示部分）が無ければ繰り返し回数４回で測定可能なところが、実際は６回の測定回数が必要となる。そのためテスタのリソースを有効に使用できず、コスト増の原因の一つとなっている。このように周辺部分の無駄な部分があり測定効率が悪いという問題がある。

半導体ウエハの測定に関する先行文献として下記特許文献がある。特許文献１（特開2003-156527）では、半導体試験装置のピンアサインをイニシャライズデータに基づいて割り付けセットしている。特許文献２（特開2003-7730）では、ウエハの位置によりパターン認識位置を変更し、チップの欠けを効率よく認識させている。特許文献３（特開平5-326654）では、チップセレクト回路を備えたプロービング専用チップを設け、チップセレクト回路を用いて順次被測定チップを選択し測定している。特許文献４（特開平4-262549）では、完全成形チップに注目したインデックス送りすることで測定効率を向上させている。特許文献５（特開平4-236440）では、バンプパッドを備えたチップテスト部によりウエハの全チップを同時測定している。

これらの先行文献は、それぞれの目的を達成させるものと思われる。しかし本願における周辺部分の無駄な部分における測定効率が悪いという問題を基本的に解決するもではない。特許文献４においては、次行に移行する場合には周辺部分の測定効率を向上させている。しかし、移行する前の測定においては周辺部分の測定効率が悪く、基本的な解決ではなく、図９、１０に示す従来例相当である。そのため依然として、同時測定数が増大した場合に、半導体ウエハ周辺部分の測定効率が悪いという問題が残されている。

特開２００３−１５６５２７号公報 特開２００３−７７３０号公報 特開平５−３２６６５４号公報 特開平４−２６２５４９号公報 特開平４−２３６４４０号公報

上記したように半導体ウエハは円形であり、プローブカードは四角形であることから、半導体ウエハの周辺部分における測定効率が悪いという問題がある。本発明の目的は上記した問題に鑑み、半導体ウエハの周辺部分における測定効率のよいプローブカード及びこのプローブカードを使用した測定方法を提供することである。

本発明は上記した課題を解決するため、基本的には下記に記載される技術を採用するものである。またその技術趣旨を逸脱しない範囲で種々変更できる応用技術も、本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明のプローブカードは、半導体ウエハ測定に使用され、各チップに対応するプローブを複数備えた領域を、少なくとも一対の領域を含む複数の領域に分割し、前記一対の領域間へのテスト信号を切り替え、前記一対の領域の一方領域にテスト信号を供給することを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記一対の領域のそれぞれの領域には、ほぼ同数のチップに対応するプローブが設けられていることを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記一対の領域の１つの領域はプローブが設けられた領域の周辺領域であり、前記一対の領域の残りの領域は対向する反対側の領域にあることを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記一対の領域の１つの領域に設けられたプローブは、半導体ウエハの周辺部に設けられたチップの配置と相似した形状に配置されることを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記プローブを複数備えた領域は多角形状であり、その周辺には凸状にプローブが設けられた領域を有することを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記一対の領域間へのテスト信号の切り替えはリレーにより行われ、前記一対の領域の一方のみにテスト信号を供給し、他方の領域には供給しないことを特徴とする。

本発明のプローブカードにおいては、前記プローブを複数備えた領域は、テスト信号が切り替えられる少なくとも一対の領域と、テスト信号が切り替えられない領域との複数の領域に分割することを特徴とする。

本発明の半導体ウエハ測定方法は、上記いずれかに記載のプローブカードを用いて、測定対象を半導体ウエハに搭載されたチップ配置に合わせ切り替え、測定することを特徴とする。

本発明のプローブカードは、各チップに対応するプローブを複数備えた領域を複数の領域に分割する。分割された一対の領域へのテスト信号を切り替え、一対の領域の一方領域にテスト信号を供給する。テスタ信号を切り替えることでプローブカードの測定対象を半導体ウエハのチップ配置に合わせて切り替えることができ、周辺部の無駄な部分がなくなる。９５０チップクラスなら従来の６回インデックスから４回インデックスで測定できることから測定効率は３３％向上する効果が得られる。さらに効率よく測定することで、テスタ台数を節約できる効果が得られる。

本発明のプローブカード及びこのプローブカードを使用した測定方法について、図を参照して説明する。

本発明の実施例１を、図１〜図６を参照して説明する。本実施例は９５０チップクラスの半導体ウエハを４回インデックスで測定する実施例である。図１は半導体ウエハの１／４扇形の測定に適用されるプローブカードの概念図、図２は半導体ウエハ全体の測定に適用した測定概念図である。図３は、テスタの信号が分岐され、それぞれの分岐に選択されるスイッチを持つテスト信号切り替え説明図である。図４は、４回インデックス測定用のプローブカードの説明図である。図５は、９５０チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合のプローブカードの説明図である。図６は、９５０チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合の４インデックスでのウエハ測定の説明図である。

本実施例は２５６個並列測定可能であり、２５６個のテスタ信号をもつテスタで９５０チップクラスのウエハを４回で測定完了させようというものである。その手法はプローブカードの被測定デバイス（Device Under Test；以下ＤＵＴと記す）数は２５６個より大きい数を用意して、ウエハ周辺のチップの存在していない部分のテスタ信号をウエハ内部のチップ分に振り替えてテスタ信号を使いきろうという発想である。

基本的な考えは図１のように、半導体ウエハ１０を想定した１／４の扇形ａｏＤに関して長方形ＡＢＣＤとし、辺ＡＢ、ＡＤの概ね中点をＥ、Ｐとする。三角形ＡＥＰの領域(Ａ１)内にあるチップ数と長方形ＱＲＣＫの領域(Ａ２)内にあるチップ数がほぼ同等（等しいか又は小さく）になるように長方形ＱＲＣＫを求める。線ａｏは長方形ＱＲＣＫの領域(Ａ２)を２等分する線である。三角形ＡＥＰ領域(Ａ１)内にあるチップの信号を長方形ＱＲＣＫ領域(Ａ２)内にあるチップに切り替える。

言い換えるとウエハの左上１／４領域を測定する場合は、多角形ＥＰＤＫＱＲＢの領域中にある有効チップを測定するように切り替える。プローブカード１１としては、長方形ＬＭＫＪの領域内部全体にはそれぞれのチップに対応したプローブ（探針）を備えている。しかし、テスト時には半導体ウエハの周辺領域のチップがない領域(Ａ1)のテスト信号をウエハ内部側の領域(Ａ２)にある有効チップ用に切り替え、効率よく測定するものである。

図２に示す半導体ウエハ１０の全体を測定する場合には、テスタ信号を切り替えながら測定する。ウエハの左上１／４領域を測定する場合は領域（Ａ１）のテスタ信号を領域（Ａ２）に切り替える。同様にウエハの右上１／４領域を測定する場合は領域（Ｂ１）のテスタ信号を領域（Ｂ２）に切り替える。ウエハの左下１／４領域を測定する場合は領域（Ｃ１）のテスタ信号を領域（Ｃ２）に切り替える。ウエハの右下１／４領域を測定する場合は領域（Ｄ１）のテスタ信号を領域（Ｄ２）に切り替える。このように半導体ウエハの周辺部領域のテスト信号を中央部領域に切り替えることで周辺部の無駄な領域がなく、効率よい測定が可能になる。

テスタ信号を切り替える手法としては、例えば図３のようにテスタ信号１２を分岐し、分岐先のどちらか一方に出力するように制御する。リレー１３に接続すれば、テスタ信号１２は領域Ａ１に含まれるそれぞれのＤＵＴ_Ａ１に接続され、リレー１４に接続されれば領域Ａ２に含まれるそれぞれのＤＵＴ_Ａ２に接続されるようにする。これらのテスト信号１２の切り替えは必要に応じ行われる。本実施例においてはプローブカードのインデックス毎に行われる。またこれらのリレーはプローブカードに搭載してもよく、プローブカードを保持するテストヘッドに搭載、あるいは半導体試験装置内部で行うようにすることもできる。

図４に本発明を適用した４回インデックス測定時のプローブカード１１の仕様を示す。同じ模様の部分（Ｅ１とＥ２、Ｆ１とＦ２、Ｇ１とＧ２、Ｈ１とＨ２）は、添え字１と２とがそれぞれ対の領域であり、それぞれのＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ同士でリレーによりテスト信号が切り替えられる。図３の選択されたテスタ信号でどちらか一方側の領域内のＤＵＴ（チップ）を測定可能にする。中央部の菱形部分はテスタ信号の切り替えがなく、常にテスト信号が供給される領域である。またこれらの対の領域は中心線をはさんでそれぞれの対向する反対側にある。この選択可能な領域を各インデックスでウエハのチップ配置に合わせて効率良く選択することで、図２のようにウエハを効率よく測定可能になる。

９５０チップクラスの半導体ウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合は、従来は図１０に示すように６回インデックスで測定している。この半導体ウエハの測定を４回インデックスで測定するためのプローブカード１１及びその測定説明図を図５、６に示す。図５のプローブカード１１は四角形ではなく、両脇に凸状の領域を備えて多角形である。同じ模様の領域（Ｅ１とＥ２、Ｆ１とＦ２、Ｇ１とＧ２、Ｈ１とＨ２）は切り替え可能な対の領域である。これらの領域においては添え字１の領域が添え字２の領域とほぼ同等（大きいか、等しく）とする。プローブカード全体で３９２ＤＵＴ（チップ）に対応するプローブが設けられ、それぞれの１つの升目が１つのＤＵＴ（チップ）に対応する。

図６のようにインデックス毎にウエハの形状に合わせて領域、その領域のＤＵＴ（チップ）を選択する。インデックスとしては１回目〜４回目の４回の繰り返しでウエハ全体を測定可能にしている。ここでの各升目にはチップに対応したプローブがそれぞれ備えられてあり、符号Ｐは１個の半導体チップを表している。従って升目内のそれぞれのチップＰが測定されることになる。升目内にチップＰの符号がない領域は、テスト信号は供給されるがチップがない領域を示す。逆に升目がなく、チップＰの符号がある領域は、テスト信号が供給されないことからそのインデックスにおいては試験されない。この領域のチップＰは別のインデックスにおいて試験されることになる。それぞれのインデックスにおける並列数は２５６ＤＵＴ以下になっている。

本実施例のプローブカードには、テスタの並列測定数よりも多い数のチップに対応するプローブを設ける。さらにプローブカードの領域をいくつかの領域に分割し、切り替えリレーにより対をなす領域同士内の一方領域のみにテスト信号を供給する。テスタ信号を切り替えることで半導体ウエハの周辺部におけるチップが存在しない領域へのテスト信号を反対サイド側に活用することで効率よい測定が行うことができる。効率よく測定することで、テスタ台数を節約できる。

本発明の実施例２を、図７、図８を参照して説明する。本実施例は２５６個同時測定可能なテスタを用いて６００チップクラスのウエハを３回インデックスで測定する実施例である。図７はプローブカードの説明図である。図８はウエハ測定の説明図である。

図７に示すプローブカード１１は、試験装置の同時測定可能な並列測定数２５６個より大きい数が用意される。さらにプローブカード１１は切り替え可能な対の領域を含むいくつかの領域に分割される。切り替え可能な対の領域として領域Ｊ１とＪ２、領域Ｋ１とＫ２、領域Ｌ１とＬ２、領域Ｍ１とＭ２、とを備えている。これらの領域は実施例１と同様にリレーにより切り替え可能であり、例えば領域Ｊ１とＪ２はその一方の領域のみにテスト信号が供給される。また本実施例ではインデックス毎に、テスト信号が供給される領域が設定される。

図８のウエハ測定においては、３回インデックスで全体ウエハは測定される。それぞれのインデックスで測定される領域を太線、それぞれのインデックスでテスト信号が供給される対の領域を細線にて示す。インデックス１回目においては領域Ｊ２、領域Ｋ２、領域Ｌ１、領域Ｍ２がそれぞれ選択される。インデックス２回目においては領域Ｊ２、領域Ｋ１、領域Ｌ２、領域Ｍ１がそれぞれ選択される。インデックス３回目においては領域Ｊ１、領域Ｋ１、領域Ｌ１、領域Ｍ１がそれぞれ選択される。この図８においてはプローブカードとして、その外形ではなくテスト信号が供給される領域のみを示している。図から理解できるように半導体ウエハ１０の周辺部に対応するようにそれぞれの領域を選択することで、周辺部の無駄な領域が少なくなっている。このため従来の測定回数は４回が必要であったが、本願においては３回の測定回数でウエハの測定が完了し、測定効率が向上している。

本実施例においてもプローブカードは、テスタの並列測定数よりも多い数のチップに対応するプローブを設ける。各チップに対応するプローブを複数備えた領域を複数の領域に分割する。分割された一対の領域へのテスト信号を切り替え、一対の領域の一方領域にテスト信号を供給する。テスタ信号を切り替えることでプローブカードの測定対象を半導体ウエハのチップ配置に合わせて切り替えることができ、周辺部の無駄な部分がなくなることで効率よい測定を行うことができる。さらに効率よく測定することで、テスタ台数を節約できる。

以上本願発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能であり、これらも本発明に含まれることはいうまでもない。

本発明に実施例１における半導体ウエハの１／４扇形の測定に適用されるプローブカードの概念図である。 本発明の実施例１における半導体ウエハ全体の測定に適用した測定概念図である。 本発明におけるテスト信号切り替え説明図である。 本発明の実施例１における４回インデックス測定用のプローブカードの説明図である。 本発明の実施例１における９５０チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合の４回インデックス測定用のプローブカードの説明図である。 本発明の実施例１における９５０チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合の４回インデックスでのウエハ測定の説明図である。 本発明の実施例２における６００チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合の３回インデックス測定用のプローブカードの説明図である。 本発明の実施例２における９５０チップクラスのウエハを２５６個同時測定可能なテスタで測定する場合の３回インデックスでのウエハ測定の説明図である。 従来例における２２回インデックスでのウエハ測定の説明図である。 従来例における６回インデックスでのウエハ測定の説明図である。

符号の説明

１０ 半導体ウエハ
１１ プローブカード
１２ テスタ信号
１３，１４ リレー
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２ 切り替え領域

Claims (8)

1. 半導体ウエハ測定に使用されるプローブカードにおいて、各チップに対応するプローブを複数備えた領域を、少なくとも一対の領域を含む複数の領域に分割し、前記一対の領域間へのテスト信号を切り替え、前記一対の領域の一方領域にテスト信号を供給することを特徴とするプローブカード。
2. 前記一対の領域のそれぞれの領域には、ほぼ同数のチップに対応するプローブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記一対の領域の１つの領域はプローブが設けられた領域の周辺領域であり、前記一対の領域の残りの領域は対向する反対側の領域にあることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
4. 前記一対の領域の１つの領域に設けられたプローブは、半導体ウエハの周辺部に設けられたチップの配置と相似した形状に配置されることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
5. 前記プローブを複数備えた領域は多角形状であり、その周辺には凸状にプローブが設けられた領域を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
6. 前記一対の領域間へのテスト信号の切り替えはリレーにより行われ、前記一対の領域の一方のみにテスト信号を供給し、他方の領域には供給しないことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
7. 前記プローブを複数備えた領域は、テスト信号が切り替えられる少なくとも一対の領域と、テスト信号が切り替えられない領域との複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のプローブカードを用いて、測定対象を半導体ウエハに搭載されたチップ配置に合わせ切り替え、測定することを特徴とする半導体ウエハ測定方法。
   

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