JP2008147276A - Probe card and device and method for inspecting semiconductor wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブカード、半導体ウエハの検査装置および半導体ウエハの検査方法に関するものであり、特に、半導体装置を検査する際に用いるプローブカード、プローブカードを備えた半導体ウエハの検査装置およびプローブカードを用いた半導体ウエハの検査方法に関するものである。 The present invention relates to a probe card, a semiconductor wafer inspection apparatus, and a semiconductor wafer inspection method, and more particularly to a probe card used when inspecting a semiconductor device, a semiconductor wafer inspection apparatus and a probe card provided with the probe card, and the like. The present invention relates to a method for inspecting a used semiconductor wafer.
半導体装置の製造においては、ウエハ上にデバイスを形成する製造工程(以下、前処理工程と称する)終了後にデバイス特性を検査することによって良品ウエハ/不良品ウエハの判定を行っている。さらに、車載用途に代表される昨今の品質に対する厳しい要求により、常温での検査だけではなく100℃以上の高温、−20℃以下の低温での検査も必要となってきている。そのため、ウエハプローバを用いた半導体ウエハ検査において常温検査では見られなかった熱に起因する測定課題が浮き彫りになってきた。 In manufacturing a semiconductor device, a non-defective wafer / defective wafer is determined by inspecting device characteristics after a manufacturing process (hereinafter referred to as a preprocessing process) for forming a device on a wafer is completed. Furthermore, due to recent strict requirements for quality represented by in-vehicle applications, not only inspection at normal temperature but also inspection at high temperature of 100 ° C. or higher and low temperature of −20 ° C. or lower is required. For this reason, a measurement problem caused by heat that has not been seen in a normal temperature inspection in a semiconductor wafer inspection using a wafer prober has been highlighted.
図8は、高温測定時のプローブ形状と、プローブとの接触によって形成される検査用パッド上の針跡形状を示したものである。プローブ形状は、図8(a)の常温時の形状に対し、高温時の形状は、図8(b)のようにプローブ104が伸びた状態になる(図8(b)において、破線が常温時におけるプローブ104の形状であり、実線が高温時におけるプローブ504の形状である)。そのため、図8(c)に示すように常温時には検査用パッド131内に収まる適正な針跡形状132であるが、高温時には図8(d)のように検査用パッド131を突き出た針跡133のようになる。
FIG. 8 shows the probe shape during high-temperature measurement and the shape of the needle trace on the inspection pad formed by contact with the probe. The shape of the probe at room temperature is the same as that at room temperature in FIG. 8A, but the shape at high temperature is such that the
一方、図10は、低温測定時のプローブ形状と、プローブとの接触によって形成される検査用パッド上の針跡形状を示したものである。プローブ形状は、図10(a)の常温時の形状に対し、低温時の形状は、図10(b)のようにプローブ104が縮んだ状態になる(図10(b)において、破線が常温時におけるプローブ104の形状であり、実線が低温時におけるプローブ604の形状である)。そのため、図10(c)に示すように常温時には検査用パッド131内に収まる適正な針跡形状132であるが、低温時には図10(d)のように検査用パッド131上には小さな針跡134となるか、場合によっては図10(e)のように針跡が全くつかないことがある。
On the other hand, FIG. 10 shows the probe shape at the time of low temperature measurement and the needle trace shape on the inspection pad formed by contact with the probe. The probe shape is lower than that at room temperature in FIG. 10A, and the shape at low temperature is that the
昨今の半導体装置に設けられている検査用パッドは1辺が50μm程度まで小さくなっており、10μm程度のわずかな熱による変位でもコンタクト異常となってしまうことがある。 An inspection pad provided in a recent semiconductor device has a side as small as about 50 μm, and even a slight thermal displacement of about 10 μm may cause a contact abnormality.
このため、ウエハプローバを用いた半導体ウエハの自動検査においては、温度に対するプローブ伸縮の影響を除去するしくみが搭載されている。 For this reason, in the automatic inspection of semiconductor wafers using a wafer prober, a mechanism for removing the influence of probe expansion and contraction on temperature is installed.
図11は上記のプローブ伸縮の影響を除去するしくみを搭載したウエハプローバを用いた従来の半導体ウエハ検査方法を示したものである。 FIG. 11 shows a conventional semiconductor wafer inspection method using a wafer prober equipped with a mechanism for removing the influence of the probe expansion and contraction.
まず、半導体ウエハをウエハプローバにセットし測定を開始する。ここで測定温度が常温以外の高温、低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカード、ウエハプローバは温度変化と共に膨張、収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う。プリヒートは約30分から1時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。カメラを用いたプローブ先端の3次元座標取得(以下、プローブアライメントと称す)、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取りアライメントを実施し(以下、ウエハアライメントと称す)、半導体ウエハの平均厚みを取得する。ここで、プローブ先端座標とウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離を算出する。プローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる。
First, a semiconductor wafer is set on a wafer prober and measurement is started. Here, in the case of measurement at a high temperature or low temperature other than normal temperature, the semiconductor wafer, probe card, and wafer prober to be inspected are preheated to adjust to the temperature in order to expand and contract as the temperature changes. Although preheating is performed over about 30 minutes to 1 hour, the inspection does not proceed during this period.
When the preheating is finished, an alignment operation is performed in order to realize contact between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer. 3D coordinate acquisition of the probe tip using a camera (hereinafter referred to as “probe alignment”), alignment of the wafer shape and the arrangement of semiconductor devices formed on the semiconductor wafer, and the like are performed with the camera (hereinafter referred to as “wafer alignment”). ) To obtain the average thickness of the semiconductor wafer. Here, the distance from the probe tip to the wafer surface is calculated from the probe tip coordinates and the wafer thickness. After the probe tip comes into contact with the test pad, an overdrive is performed to further load the pad to ensure contact. The prober stage is raised by the amount obtained by adding the distance from the probe tip to the inspection pad and the set overdrive amount to bring the probe and the pad into contact with each other.
その後、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体装置の検査測定を実行する。 Thereafter, a signal is output from the tester to each pad, and the semiconductor device is inspected and measured.
測定が完了すると次のチップに移動し、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば5分以上経過していた場合、再度プローブアライメント、ウエハアライメントを実行する。これは、高温、低温によるプローブ伸縮の影響を最小限にし、当初設定したとおりにパッドに対してオーバードライブをかけることができるようにするためである。 When the measurement is completed, it moves to the next chip and repeats the measurement as described above. If a preset time, for example, 5 minutes or more has elapsed since the previous probe alignment or wafer alignment, the probe alignment, Perform wafer alignment. This is to minimize the influence of probe expansion and contraction due to high and low temperatures and to allow overdrive to the pads as originally set.
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。 When all the chips have been measured, the wafer is replaced with another wafer, and the above operation is repeated until all the wafers have been measured.
ところが、上記手法のようなプローブの伸縮の影響を考慮した検査を実施しても、当初設定したオーバードライブ量が実現できず、プローブと検査パッドのコンタクト異常によって正しい特性が得られないことが多い。 However, even if the inspection considering the influence of the expansion and contraction of the probe as in the above method is performed, the initially set overdrive amount cannot be realized, and the correct characteristic is often not obtained due to abnormal contact between the probe and the inspection pad. .
プリヒート時、プローブはウエハプローバの中で非接触の状態にある。高低温の温度制御はステージ内に設けられたヒーターや、ステージ内を流れる冷却液によって行われる。そのため、ステージに接触しているウエハは、ステージの温度変化にすばやく追随して、ステージとウエハ温度はほぼ同じである。一方、熱は空気中を伝わりにくいのでプローブにはステージやウエハの温度が伝わりにくい。プリヒートによってウエハ温度は設定温度に到達したとしても、プローブは設定温度に到達しない。この状態で測定を始めプローブが検査パッドと接触すると、ウエハの熱が直接プローブに伝わってくるため、高温測定であればプローブが伸張、低温であればプローブが伸縮し、図8、図10のようなコンタクト異常が発生するのである。 During preheating, the probe is in a non-contact state in the wafer prober. High and low temperature control is performed by a heater provided in the stage and a coolant flowing in the stage. Therefore, the wafer in contact with the stage quickly follows the temperature change of the stage, and the temperature of the stage and the wafer is almost the same. On the other hand, since heat is not easily transmitted through the air, the temperature of the stage or wafer is not easily transmitted to the probe. Even if the wafer temperature reaches the set temperature due to preheating, the probe does not reach the set temperature. When measurement starts in this state and the probe comes into contact with the inspection pad, the heat of the wafer is transmitted directly to the probe. Therefore, the probe expands at high temperature, and the probe expands and contracts at low temperature. Such contact abnormality occurs.
このような問題に対して、高低温測定におけるプローブ伸縮の影響を抑制する方法として、プローブを予めヒートブロックに接触させることによりプローブの伸縮状態を熱的に飽和させ、測定中のプローブの伸縮を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図7は高温測定時における課題をさらに詳細に示したものである。 FIG. 7 shows the problem at the time of high temperature measurement in more detail.
図7(a)は常温時での測定状態で、図7(b)が高温測定時の測定状態を示している。上記手法ではプローブの熱伸縮に着眼しているが、これに加えてプローブカードのたわみ、ウエハの熱膨張が熱による変化として現れる。プローブカード自身も高温状態に置くことで熱膨張するが、通常、プローブカードは周辺部分をネジや固定リング123でウエハプローバ天板122に固定されるため水平方向への膨張は抑制され、図7(b)に示すようにたわむ(プローブカード101の水平面は、図7(b)に示す破線101aから実線101bになる)。ウエハ111は、ステージ121に真空により固定されているため水平方向への膨張は抑制され、おもに厚さ方向に膨張し、ウエハ表面位置は破線位置111aから実線位置111bへ変化する。ステージは熱変位しにくい材料で構成されているが、わずかに熱膨張するためにステージ上のウエハも水平方向にわずかに膨張し、ウエハ径が拡大する。
FIG. 7A shows a measurement state at normal temperature, and FIG. 7B shows a measurement state at high temperature measurement. The above method focuses on thermal expansion and contraction of the probe, but in addition to this, deflection of the probe card and thermal expansion of the wafer appear as changes due to heat. Although the probe card itself is thermally expanded by placing it in a high temperature state, the probe card is normally fixed to the wafer prober
図9は低温測定時における課題をさらに詳細に示したものである。 FIG. 9 shows the problem in the low temperature measurement in more detail.
図9(a)は常温時での測定状態で、図9(b)が低温測定時の測定状態を示している。低温時にはプローブ、プローブカード、ウエハは収縮する。プローブカードは周辺部分をネジや固定リング123でウエハプローバ天板122に固定されるため高温時のようなたわみや熱による変位は発生しない。ウエハ111は、ステージ121に真空により固定されているため水平方向への収縮は抑制され、おもに厚さ方向に収縮し、ウエハ表面位置は破線位置111aから実線位置111cへ変化する。ステージは熱変位しにくい材料で構成されているが、わずかに熱収縮するためにステージ上のウエハも水平方向にわずかに収縮し、ウエハ径が小さくなる。
FIG. 9A shows a measurement state at normal temperature, and FIG. 9B shows a measurement state at low temperature measurement. At low temperatures, the probe, probe card, and wafer shrink. Since the probe card is fixed to the wafer
さらに、現状、ウエハ厚みはウエハ面内数点で計測した厚みの平均値を用いているが、本来のウエハ厚みの面内ばらつきのほか、高低温時の温度均一性に起因する熱膨張・伸縮に伴う厚みばらつき、応力によるウエハのそりが存在する。 Furthermore, at present, the wafer thickness uses the average value of the thickness measured at several points within the wafer surface, but in addition to the in-plane variation of the original wafer thickness, thermal expansion and expansion due to temperature uniformity at high and low temperatures There is a wafer warpage due to thickness variation and stress accompanying the above.
高温測定時の過剰なオーバードライブはパッド踏み外しによるコンタクト異常だけではなく、パッド近傍に形成された半導体素子をも破壊し、前処理工程では正常に形成された半導体製品も、検査で不良としてしまう可能性がある。一方、低温測定時の不足したオーバードライブは、プローブと検査パッドが非接触となってしまい、良品も不良品と判断してしまう。 Excessive overdrive during high-temperature measurement not only causes contact abnormalities due to pad stepping, but also destroys semiconductor elements formed in the vicinity of the pad, so that semiconductor products that are normally formed in the pretreatment process can also become defective during inspection. There is sex. On the other hand, insufficient overdrive at the time of low temperature measurement causes the probe and the inspection pad to be in non-contact, and a good product is judged as a defective product.
このように、正確な良品、不良品判定を行うためには常に最適なオーバードライブ量をウエハ上の各測定点で実現する必要がある。高低温測定に伴う熱変位はプローブの伸縮だけではなく、他の熱変位の影響も考慮した検査手法が必要である。また、測定システム全体が熱的に安定するまで数時間を要することがあり、検査・測定中も熱変位をモニターし、適宜オーバードライブ量を補正する必要がある。 As described above, in order to accurately determine whether the product is good or defective, it is necessary to always realize an optimum overdrive amount at each measurement point on the wafer. The thermal displacement associated with high and low temperature measurements requires not only the expansion and contraction of the probe, but also an inspection method that takes into account the effects of other thermal displacements. In addition, it may take several hours for the entire measurement system to become thermally stable, and it is necessary to monitor the thermal displacement during the inspection and measurement and appropriately correct the overdrive amount.
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、半導体装置の高低温プローブ検査において、温度変化に伴うプローブカードのそり、プローブ伸縮、ウエハ厚み変化、ウエハ径変化をモニターすることによって、各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現するウエハ検査装置、およびそれを用いたウエハ検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by monitoring probe card warpage, probe expansion / contraction, wafer thickness change, and wafer diameter change accompanying temperature change in high / low temperature probe inspection of a semiconductor device, It is an object of the present invention to provide a wafer inspection apparatus that always sets a fixed overdrive amount at each measurement point to realize stable contact between a probe and an inspection pad, and a wafer inspection method using the same.
本発明のプローブカードは、半導体ウエハの検査を行う際に用いられる。プローブカードは、第1面が半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、第1面に設けられ、半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第1面から突出するように第1面における中央および周縁に設けられ、温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを備えている。 The probe card of the present invention is used when inspecting a semiconductor wafer. The probe card includes a card body that has a first surface facing the surface to be inspected of the semiconductor wafer, a probe that is provided on the first surface and contacts an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer, , Provided at the center and peripheral edge of the first surface so as to protrude from the first surface, and provided with a position detection projection for detecting expansion or contraction of the card body due to a temperature change.
上記構成によれば、半導体ウエハの検査装置に搭載されたプローブ先端位置を検出するためのカメラを用いて、位置検出用突起の位置座標を取得できる。このため、プローブカードの熱膨張または熱収縮に伴う撓み発生を検出でき、熱膨張または熱収縮が継続的に発生しているか判断可能となる。 According to the above configuration, it is possible to acquire the position coordinates of the position detection protrusion using the camera for detecting the probe tip position mounted on the semiconductor wafer inspection apparatus. For this reason, it is possible to detect the occurrence of bending associated with the thermal expansion or thermal contraction of the probe card, and to determine whether the thermal expansion or thermal contraction is continuously occurring.
本発明のプローブカードでは、位置検出用突起の先端は尖っている方が好ましい。 In the probe card of the present invention, it is preferable that the tip of the position detection projection is sharp.
本発明のプローブカードでは、プローブは、先端が第1面の面上から離れた位置に存在するように形成されており、位置検出用突起の高さは、第1面からプローブの先端までの高さよりも低いことが好ましい。なお、プローブは、後述の好ましい実施形態では先端が第1面の面上から離れた位置に存在するように曲げられているが、必ずしも曲げられていなくてもよい。プローブは、直線状であり、先端が第1面の面上から離れた位置に存在するようにプローブカードに配置されていてもよい。 In the probe card of the present invention, the probe is formed such that the tip is located at a position away from the surface of the first surface, and the height of the position detection projection is from the first surface to the tip of the probe. It is preferable to be lower than the height. In the preferred embodiment described later, the probe is bent so that the tip exists at a position away from the surface of the first surface. However, the probe does not necessarily have to be bent. The probe may be arranged on the probe card so that the tip is linear and the tip exists at a position away from the surface of the first surface.
本発明の半導体ウエハの検査装置は、半導体ウエハの検査を行う際に用いられる。具体的には、第1面が半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、第1面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第1面から突出するように第1面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードと、プローブの先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第1の記憶手段と、位置検出用突起の先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第2の記憶手段と、半導体ウエハのウエハ厚を一定時間毎に計測して記憶する第3の記憶手段と、半導体ウエハのウエハ径を一定時間毎に計測して記憶する第4の記憶手段とを備えている。 The semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention is used when a semiconductor wafer is inspected. Specifically, a card body arranged with the first surface facing the surface to be inspected of the semiconductor wafer, and a probe that is provided on the first surface and contacts an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer; A probe card provided at the center and peripheral edge of the first surface so as to protrude from the first surface, and a position detection protrusion for detecting expansion or contraction of the card body due to temperature change, and the probe tip coordinates at regular intervals A first storage means for detecting and storing the first position, a second storage means for detecting and storing the tip coordinates of the position detection projection at regular intervals, and measuring the wafer thickness of the semiconductor wafer at regular intervals. Third storage means for storing and fourth storage means for measuring and storing the wafer diameter of the semiconductor wafer at regular time intervals are provided.
上記構成により、高低温測定時のプローブカードのそり、プローブの伸縮、半導体ウエハのウエハ厚みおよびウエハ径の熱変異を経時的にモニターすることが可能となる。また、任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに設けられた検査用パッドとの距離を正確に算出できるので、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。 With the above-described configuration, it is possible to monitor over time the probe card warpage, probe expansion / contraction, the wafer thickness of the semiconductor wafer, and the thermal variation of the wafer diameter during high / low temperature measurement. Further, since the distance between the probe tip and the inspection pad provided on the semiconductor wafer can be accurately calculated at an arbitrary measurement point, the initially set overdrive amount can be accurately executed.
本発明の半導体ウエハの検査方法は、第1面が半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、第1面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第1面から突出するように第1面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、半導体ウエハに対して検査を行う。具体的には、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚とプローブの先端座標とをそれぞれ検出して記憶する第1工程と、第1工程において記憶されたプローブの先端座標および半導体ウエハのウエハ厚を用いて、プローブの先端から半導体ウエハの被検査面までの第1距離を算出して記憶する第2工程と、第1距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第3工程と、半導体ウエハを移動距離分移動させ、半導体ウエハに対して検査を行う第4工程とを備えている。第3工程では、検査時が常温よりも高温または低温であっても、前記オーバードライブ量が常温時におけるオーバードライブ量と等しくなるように移動距離を算出する。 The method for inspecting a semiconductor wafer according to the present invention includes a card body having a first surface opposed to a surface to be inspected of a semiconductor wafer, and an inspection pad provided on the surface to be inspected provided on the first surface. And a probe card having a probe that contacts the card and a position detection protrusion provided at the center and periphery of the first surface so as to protrude from the first surface and detecting expansion or contraction of the card body due to temperature change. Inspect the wafer. Specifically, a first step of detecting and storing a wafer thickness and a probe tip coordinate at an arbitrary point within the wafer surface of the semiconductor wafer, a probe tip coordinate and a semiconductor stored in the first step, respectively. The second step of calculating and storing the first distance from the tip of the probe to the surface to be inspected of the semiconductor wafer by using the wafer thickness of the wafer, and adding the first distance and the overdrive amount, A third step of calculating a moving distance to be moved and a fourth step of moving the semiconductor wafer by the moving distance and inspecting the semiconductor wafer are provided. In the third step, the moving distance is calculated so that the overdrive amount becomes equal to the overdrive amount at the normal temperature even when the inspection is at a temperature higher or lower than the normal temperature.
上記検査方法によれば、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。 According to the above inspection method, even if thermal displacement of the wafer thickness or thermal expansion / contraction of the probe occurs during measurement, the distance between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer is accurately calculated at any measurement point. Therefore, the overdrive amount set in the initial stage can be accurately executed.
本発明の第1の半導体ウエハの検査方法では、第1工程において、半導体ウエハの数カ所におけるウエハ厚を検出し、検出されたウエハ厚を用いて半導体ウエハにおけるウエハ厚分布を求めることが好ましい。 In the first method for inspecting a semiconductor wafer of the present invention, in the first step, it is preferable to detect the wafer thickness at several locations of the semiconductor wafer and obtain the wafer thickness distribution on the semiconductor wafer using the detected wafer thickness.
これにより、多くの測定箇所において検査を行う場合であっても、比較的短時間で検査を行うことができる。 Thereby, even if it is a case where it test | inspects in many measurement locations, it can test | inspect in a comparatively short time.
本発明の第1の半導体ウエハの検査方法では、第1工程において、半導体ウエハのうち検査用パッドが設けられた部分におけるウエハ厚を検出し、第4工程において、第1工程においてウエハ厚を測定した検査用パッドと、プローブの先端とを互いに近づけて、半導体ウエハに対して検査を行うことが好ましい。 In the first semiconductor wafer inspection method of the present invention, in the first step, the wafer thickness in the portion of the semiconductor wafer provided with the inspection pad is detected, and in the fourth step, the wafer thickness is measured in the first step. It is preferable to inspect the semiconductor wafer by bringing the inspection pad and the tip of the probe close to each other.
これにより、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行できる。 As a result, the initially set overdrive amount can be accurately executed.
本発明の第1の半導体ウエハの検査方法では、第4工程の後、第1工程を実行してから設定時間以上経過したか否かを判断する第5工程をさらに備え、第5工程において第1工程を実行してから設定時間以上経過していると判断した場合には、半導体ウエハの別のパッドに対して検査を行う際に第1工程から順に行うことが好ましい。 The first method for inspecting a semiconductor wafer according to the present invention further includes a fifth step of determining whether or not a set time has elapsed since the execution of the first step after the fourth step. When it is determined that a set time or more has elapsed since the execution of one process, it is preferable to perform the processes sequentially from the first process when inspecting another pad of the semiconductor wafer.
本発明の第2の半導体ウエハの検査方法は、第1面が半導体ウエハの被検査面に対向して配置されるカード本体と、第1面に設けられ半導体ウエハの被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、第1面から突出するように第1面における中央および周縁に設けられ温度変化によるカード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードを用いて、半導体ウエハに対して検査を行う。具体的には、プローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標と、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第1工程と、第1工程において記憶されたプローブの先端座標および半導体ウエハのウエハ厚を用いて、プローブの先端から半導体ウエハの被検査面までの第1距離を算出して記憶する第2工程と、第1距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第3工程と、半導体ウエハを移動距離分移動させて、半導体ウエハの第1検査用パッドに対して検査を行う第4工程と、第4工程の後に、半導体ウエハの第2検査用パッドに対する検査の準備をする第5工程と、第5工程の後に、プローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標と、半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第6工程と、第6工程における検出結果と第1工程における検出結果との差分を算出し、差分が設定値よりも大きいか否かを判断する第7工程と、第7工程において差分が設定値以下であると判断した場合には、第7工程の後に第4工程を行うか、もしくは、第7工程の後に第1工程と第6工程との間の時間間隔を拡げる第8工程を経た後に第2工程、第3工程および第4工程を順に行い、第7工程において差分が設定値よりも大きいと判断した場合には、第7工程の後に第2工程、第3工程および第4工程を順に行う。 According to the second method for inspecting a semiconductor wafer of the present invention, the first surface is provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer provided on the first surface, the card body being arranged to face the surface to be inspected of the semiconductor wafer. A probe card having a probe that comes into contact with an inspection pad and a position detection protrusion that is provided at the center and peripheral edge of the first surface so as to protrude from the first surface and detects expansion or contraction of the card body due to a temperature change is used. The semiconductor wafer is inspected. Specifically, a probe tip coordinate, a tip coordinate of a position detection protrusion, a wafer thickness at an arbitrary point on the wafer surface of the semiconductor wafer, and a wafer diameter of the semiconductor wafer are detected and stored. A first step, and a second step of calculating and storing a first distance from the tip of the probe to the surface to be inspected of the semiconductor wafer using the tip coordinates of the probe and the wafer thickness of the semiconductor wafer stored in the first step; Adding a first distance and an overdrive amount to calculate a moving distance for moving the semiconductor wafer; and moving the semiconductor wafer by the moving distance to move the semiconductor wafer to the first inspection pad. A fourth step of performing the inspection, a fifth step of preparing for the inspection of the second inspection pad of the semiconductor wafer after the fourth step, a tip coordinate of the probe, and a position after the fifth step The sixth step of detecting and storing the tip coordinates of the protrusions, the wafer thickness at an arbitrary point in the wafer surface of the semiconductor wafer, and the wafer diameter of the semiconductor wafer, the detection result in the sixth step, and the When the difference between the detection result in one step is calculated and it is determined that the difference is less than or equal to the set value in the seventh step and whether or not the difference is larger than the set value, The fourth step is performed after the step, or the second step, the third step, and the fourth step are performed after the eighth step that extends the time interval between the first step and the sixth step after the seventh step. If it is determined that the difference is larger than the set value in the seventh step, the second step, the third step, and the fourth step are sequentially performed after the seventh step.
本発明の第2のウエハ検査方法によれば、時間変位量が予め設定された変位量以下になると、熱変位が収束したと判断することが可能となり、一定時間間隔ごとに実施しているプローブ先端位置座標、突起先端位置座標、ウエハ厚み、およびウエハ直径の計測について計測時間間隔を長く設定するか、あるいは計測をやめるため、半導体ウエハの測定時間短縮が可能となる。これにより、ウエハ厚みデータやプローブ先端位置座標は直前に測定したデータを利用すれば、プローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができ、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行しながら、測定スループット向上を両立させることができる。 According to the second wafer inspection method of the present invention, it is possible to determine that the thermal displacement has converged when the time displacement amount is equal to or less than a preset displacement amount, and the probe is performed at regular time intervals. The measurement time interval for the measurement of the tip position coordinates, the protrusion tip position coordinates, the wafer thickness, and the wafer diameter is set longer or the measurement is stopped, so that the measurement time of the semiconductor wafer can be shortened. This makes it possible to accurately calculate the distance between the probe tip where the probe inspection is performed and the inspection pad formed on the semiconductor wafer by using the data measured immediately before the wafer thickness data and probe tip position coordinates. It is possible to improve the measurement throughput while accurately executing the initially set overdrive amount.
本発明のプローブカード、半導体ウエハの検査装置および半導体ウエハの検査装置を用いた半導体ウエハ検査方法によれば、半導体ウエハ内の各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現できる。 According to the probe card of the present invention, the semiconductor wafer inspection apparatus, and the semiconductor wafer inspection method using the semiconductor wafer inspection apparatus, a constant overdrive amount is always set at each measurement point in the semiconductor wafer, Test pad contact can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態にかかるプローブカードについて、図1に基づいて説明する。
(First embodiment)
A probe card according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、位置検出用突起を設けたプローブカード概略図の一例であり、図1(a)はプローブ104,104,…が設けられた面(第1面)、つまり半導体ウエハの被検査面に対向する面からプローブカードを見たものである。
FIG. 1 is an example of a schematic diagram of a probe card provided with position detection projections, and FIG. 1A is a surface (first surface) provided with
プローブカード基板101の中央には開口部109があり、プローブカード配線102にはプローブ104が接続されている。プローブ104が半導体ウエハの被検査面上に形成された検査用パッドに接触することにより、半導体ウエハの検査が実施される。
There is an
一方、プローブカード配線102のうちプローブカード基板101の周縁に位置した破線の丸で示した部分103には半導体検査装置(後述)のテストヘッドに具備されたポゴピンがプローブカード裏面(第1面とは反対側の面)から接続され、プローブカード基板に設けられたスルーホールを通じてプローブカード配線102に接続される。
On the other hand, in the
また、プローブ104が設けられた同一平面、つまり半導体ウエハの被検査面と対向する面における中央近傍および周縁には位置検出用突起105〜108が形成されている。中央近傍に設けられた位置検出用突起107,108はプローブカード基板101の開口部109とプローブカード配線102との間に配置され、周縁に設けられた位置検出用突起105,106はプローブカード配線102よりも外側に配置されている。実際には、プローブカードの周縁はネジやリングによってもウエハプローブ天板に固定されるので、ウエハプローブ天板に固定される位置とは異なる位置に位置検出用突起105,106を設ける必要がある。
In addition,
図1(b)は、図1(a)に示すIB−IB線における断面図である。プローブ104が設けられたプローブカード基板101の面に位置検出用突起105〜108が設けられている。
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB shown in FIG.
以上の構成のプローブカードをウエハプローバ(半導体ウエハの検査装置)に取り付け、ウエハプローバに搭載されたプローブ先端位置検出用カメラなどを用いて位置検出用突起の3次元座標(上下、左右、高さ)を一定時間間隔ごとに計測し、経時的な変化量としてモニターすれば、高温測定時のプローブカード熱膨張によって発生するプローブカードのたわみの発生や、プローブカードの熱膨張が続いているかを判断することが可能になる。このようにプローブカードの熱変位データを提供できることから、ウエハ厚みデータと照合して常に一定のオーバードライブをかけるためのステージ制御を行うことが可能となり、パッド突き抜けのない安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実施することができる。 The probe card having the above configuration is attached to a wafer prober (semiconductor wafer inspection apparatus), and the three-dimensional coordinates (vertical, horizontal, vertical) of the position detection projections using a probe tip position detection camera mounted on the wafer prober. ) Measured at regular time intervals and monitored as the amount of change over time, it can be determined whether probe card deflection caused by probe card thermal expansion during high-temperature measurement or probe card thermal expansion continues. It becomes possible to do. Since the thermal displacement data of the probe card can be provided in this way, it becomes possible to perform stage control to always apply a constant overdrive by collating with the wafer thickness data, and a stable probe and inspection pad without pad penetration Can be contacted.
上記位置検出用突起の先端の座標を検出する際には、通常、プローブ先端位置検出用カメラを活用し、位置検出用突起の先端の座標を検出するが、プローブ先端位置検出用カメラはレンズの焦点深度を利用し、位置検出用突起がどこの焦点で明確に合うかという方法で先端の座標を検出している。プローブカードの熱変位をモニターするためには1μm単位での先端の座標の検出が必要であり、位置検出用突起の正確な位置を精度よく検出するためには、位置検出用突起の先端は尖っていることが好ましい。 When detecting the coordinates of the tip of the position detection projection, the probe tip position detection camera is usually used to detect the position of the position detection projection tip. Using the depth of focus, the coordinates of the tip are detected by the method of where the projection for position detection clearly matches. In order to monitor the thermal displacement of the probe card, it is necessary to detect the coordinates of the tip in units of 1 μm. In order to accurately detect the exact position of the position detection projection, the tip of the position detection projection is sharp. It is preferable.
また、位置検出用突起105〜108は、プローブ104と同一面内上に設けられ、検査対象である半導体ウエハに対向している。位置検出用突起105〜108が半導体ウエハの被検査面と接触しないようにするためには、位置検出用突起の高さはプローブカード基板101の上面からプローブ先端までの高さより低くすることが好ましい。
Further, the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態にかかるウエハプローバについて、図2および図3に基づいて説明する。本実施形態にかかるウエハプローバは、上記第1の実施形態にかかるプローブカードを備えている。
(Second Embodiment)
A wafer prober according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The wafer prober according to the present embodiment includes the probe card according to the first embodiment.
図2(a)は、プローブカードに設けられたプローブの先端座標と、位置検出用突起の先端座標を検出する機構の概念図である。図中では便宜的に7本のプローブに対し1〜7の番号を割り付けており、また、4つの位置検出用突起に対してはa〜dの符号を割り付けている。プローブの先端座標および位置検出用突起の先端座標はいずれもカメラ141を用いて検出される。従来のウエハプローバでは、プローブの先端座標を検出するカメラがプローブカード101よりも下に設置されている。本実施形態にかかるウエハプローバでは、プローブの先端座標を検出するカメラとは別に位置検出用突起の先端座標を検出するカメラを設けてもよいが、従来のウエハプローバが備えているカメラの検出エリアを拡げてそのカメラを用いて位置検出用突起の先端座標も検出するようにすればウエハプローバの製造コストを抑えることができる。座標取り込みの座標系(x、y、z)を図2(a)に示す座標系のように定義すると、カメラ141をプローブカードの基板面に対して水平方向に動かすことで水平方向の位置座標(x,y)を検出することができる。また、カメラ141に使われているレンズの焦点深度を利用し、位置検出用突起がどこの焦点で明確に合うかという方法で座標(z)を検出することができる。
FIG. 2A is a conceptual diagram of a mechanism for detecting the tip coordinates of the probe provided on the probe card and the tip coordinates of the position detection projection. In the figure, for convenience, the
図2(b)は、半導体ウエハのウエハ厚およびウエハ径を検出する機構の概念図である。また、図2(c)はウエハ厚みを測定する場所を一例としてウエハ面内17箇所とし、その場所を示したものである。ウエハ厚み測定やウエハ径測定を行うのが半導体ウエハの上方に設けられたカメラ142である。通常、カメラ142は固定されておりステージを移動させることによって測定場所1〜17に移動する。指定された測定場所にて、カメラに使われているレンズの焦点深度を利用し、ウエハ表面がどこの焦点で明確に合うかという方法でウエハ厚みを算出することができる。また、ウエハのエッジを検出することによってウエハ形状を取得することができるため、ウエハの直径を算出することができる。
FIG. 2B is a conceptual diagram of a mechanism for detecting the wafer thickness and the wafer diameter of the semiconductor wafer. Further, FIG. 2C shows 17 locations on the wafer surface as an example of locations where the wafer thickness is measured. The
なお、カメラではなく容量センサーを用いてウエハ厚みを測定するという手法も一般的に実施されていることである。また、ウエハ径の測定には、カメラではなくエッジセンサーを用いたウエハエッジ検出により算出されることもある。 Note that a method of measuring the wafer thickness using a capacitance sensor instead of a camera is also generally implemented. The wafer diameter may be calculated by wafer edge detection using an edge sensor instead of a camera.
図3は、プローブ、位置検出用突起の3次元座標、ウエハ厚みをプローバシステム内にデータとして格納する概念図である。ウエハプローバには、プローブ先端座標、位置検出用突起の先端座標、ウエハ厚みおよびウエハ径を格納するデータ格納領域がメモリー上、または記録ディスク上に構成されている。各データの熱変位の経時変化を求められるように、時間1、時間2、・・・、時間nで計測したデータが格納されるようになっている。各時間内に格納されるデータは複数本のプローブ先端座標、複数個の位置検出用突起先端座標、複数箇所のウエハ厚みおよびウエハ径である。例えば、図2(a)〜(c)に例示したデータを計測する場合、プローブ1の先端座標(x1、y1、z1)からプローブ7の先端座標(x7、y7、z7)までのプローブ7本各々の3次元座標、位置検出用突起aの先端座標(xa、ya、za)から位置検出用突起dの先端座標(xd、yd、zd)までの突起4個各々の3次元座標、ウエハ面内場所1の厚み1から場所17の厚み17までの17箇所各々の厚み、およびウエハ径が各時間の領域に格納される。
FIG. 3 is a conceptual diagram for storing the probe, the three-dimensional coordinates of the position detection projection, and the wafer thickness as data in the prober system. In the wafer prober, a data storage area for storing a probe tip coordinate, a tip coordinate of a position detection projection, a wafer thickness, and a wafer diameter is configured on a memory or a recording disk. The data measured at
以上よりまとめると、本実施形態に係るウエハプローバは、プローブ先端の位置座標を測定して記憶する手段31と、位置検出用突起の位置座標を測定して記憶する手段32と、半導体ウエハのウエハ面内での特定箇所におけるウエハ厚を測定して記憶する手段33と、半導体ウエハのウエハ径を測定して記憶する手段34とを備えている。手段31は測定手段11と記憶手段21とを有しており、手段32〜34は同様にそれぞれ測定手段12〜14と記憶手段22〜24とを有している。
In summary, the wafer prober according to the present embodiment includes a
以上、本実施形態にかかるウエハプローバでは、常温よりも高低温測定時に発生するプローブカードのそり、プローブの伸縮、ウエハ厚み、ウエハ径の熱変位を経時的にモニターすることが可能となる。また、ウエハプローバは、ウエハ面内での複数点におけるウエハ厚みを記憶するため、任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行するプローバシステムを構築することができる。 As described above, with the wafer prober according to the present embodiment, it is possible to monitor over time the probe card warpage, the probe expansion / contraction, the wafer thickness, and the thermal displacement of the wafer diameter that occur during measurement at higher and lower temperatures than room temperature. Further, since the wafer prober stores the wafer thickness at a plurality of points in the wafer surface, the distance between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer can be accurately calculated at any measurement point. A prober system that accurately executes the initially set overdrive amount can be constructed.
なお、図2(a)および図2(b)には常温よりも高温状態で半導体ウエハを検査する場合を示したが、常温よりも低温状態で半導体ウエハを検査する場合であっても本実施形態にかかるウエハプローバを用いて検査することができる。 2A and 2B show the case where the semiconductor wafer is inspected at a temperature higher than room temperature. However, the present embodiment is applicable even when the semiconductor wafer is inspected at a temperature lower than normal temperature. Inspection can be performed using the wafer prober according to the embodiment.
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法について、図4ならびに図5に基づいて説明する。
(Third embodiment)
A semiconductor wafer inspection method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図4は、本発明に基づく検査方法のフローチャートの一例である。 FIG. 4 is an example of a flowchart of the inspection method according to the present invention.
本実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法では、半導体ウエハをウエハプローバにセットして検査を開始する。 In the semiconductor wafer inspection method according to the present embodiment, the semiconductor wafer is set on a wafer prober and inspection is started.
ここで測定温度が常温以外の高温または低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカード、ウエハプローバは温度変化と共に膨張または収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う(ステップS301)。プリヒートは約30分から1時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。ただし、高低温の温度制御はプローバのウエハステージに搭載されているヒーター、またはステージ内を流れる冷却液によって行われるため、ステージに直接接触している半導体ウエハはプリヒートにより設定温度に近づけることができるが、プローブはステージに非接触であるため設定温度には到達しない。 Here, in the case of measurement at a high or low temperature other than normal temperature, the semiconductor wafer, probe card, or wafer prober to be inspected undergoes preheating to adjust to the temperature in order to cause expansion or contraction as the temperature changes (step) S301). Although preheating is performed over about 30 minutes to 1 hour, the inspection does not proceed during this period. However, since the temperature control at high and low temperatures is performed by a heater mounted on the wafer stage of the prober or a coolant flowing in the stage, the semiconductor wafer that is in direct contact with the stage can be brought close to the set temperature by preheating. However, since the probe is not in contact with the stage, the set temperature is not reached.
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。まず、カメラを用いてプローブ先端の3次元座標取得する(ステップS302;第1工程)。ここでは複数本のプローブ先端座標を取得する。プローブ各々は加工上、また測定を何回か行うことで先端位置がばらついていることがある。この先端位置のばらつきを補正するため、実際に検査用パッドにコンタクトするときは各プローブ先端座標から算出した重心の値を求め、オフセットをかけてコンタクト動作させている。 When the preheating is finished, an alignment operation is performed in order to realize contact between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer. First, the three-dimensional coordinates of the probe tip are acquired using a camera (step S302; first step). Here, a plurality of probe tip coordinates are acquired. Each probe may vary in tip position due to processing and several measurements. In order to correct this variation in the tip position, when actually contacting the inspection pad, the value of the center of gravity calculated from the probe tip coordinates is obtained, and the contact operation is performed by applying an offset.
次に、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取るウエハアライメント(ステップS303)を実施後、半導体ウエハ面内複数点のウエハ厚みを取得し(ステップS304)、プローバシステムにデータとして格納し、ウエハ面内厚み分布を作成する(ステップS305;第1工程)。 Next, after performing wafer alignment (step S303) for reading the wafer shape and the arrangement of semiconductor devices formed on the semiconductor wafer with a camera (step S303), wafer thicknesses at a plurality of points in the semiconductor wafer surface are acquired (step S304). The data is stored in the system as data, and a wafer surface thickness distribution is created (step S305; first step).
ここで、測定点数が比較的少ない半導体ウエハの検査においては、測定場所に対応した場所のウエハ厚みを計測しておくことが好ましい。直接計測した数値を利用する方が、プローブと検査用パッドとの距離を正確に算出することができるためである。 Here, in the inspection of a semiconductor wafer having a relatively small number of measurement points, it is preferable to measure the wafer thickness at a location corresponding to the measurement location. This is because the distance between the probe and the inspection pad can be accurately calculated by using the directly measured numerical value.
一方で、測定点数が多い場合、測定場所に対応したウエハ厚みをすべて計測していたら検査開始から終了までのトータルの測定時間が長くなってしまう。そこで任意の複数点でウエハ厚みを計測、データとして格納し、このデータを元にウエハ面内厚み分布を計算により予測・算出する方法をとれば効率的であり、検査時間の短縮に効果がある。計測していない場所のウエハ厚みは計算で求めるのである。 On the other hand, when the number of measurement points is large, if all the wafer thicknesses corresponding to the measurement place are measured, the total measurement time from the start to the end of the inspection becomes long. Therefore, it is efficient to measure the wafer thickness at arbitrary multiple points, store it as data, and predict and calculate the thickness distribution in the wafer surface based on this data, and it is effective for shortening the inspection time. . The thickness of the wafer at the place where measurement is not performed is obtained by calculation.
また、半導体ウエハの厚みを一定時間ごとに計測する測定点が、プローブと半導体装置のパッドとを接触させてプローブ検査を実施する場所そのものであれば、プローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができるため、初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。 In addition, if the measurement points at which the thickness of the semiconductor wafer is measured at regular intervals are the locations where the probe is in contact with the pads of the semiconductor device and the probe inspection is performed, the probe tip and the semiconductor at the location where the probe inspection is performed Since the distance from the inspection pad formed on the wafer can be accurately calculated, the initially set overdrive amount can be accurately executed.
次に、プローブ先端座標と測定場所におけるウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離(第1距離)を算出する(ステップS306;第2工程)。測定場所におけるウエハ厚みをデータとして格納しておいた場合は、現測定場所におけるウエハ厚みとして読み込む。ウエハ厚み測定場所の数が、半導体装置の検査・測定点数より少ない場合は計算・予測により算出されたウエハ面内の厚み分布から現測定場所のウエハ厚みを求める。こうして、測定時間ロスの低減と、より正確なオーバードライブによる測定安定性を効率よく実現可能となる。 Next, the distance (first distance) from the probe tip to the wafer surface is calculated from the probe tip coordinates and the wafer thickness at the measurement location (step S306; second step). If the wafer thickness at the measurement location is stored as data, it is read as the wafer thickness at the current measurement location. When the number of wafer thickness measurement locations is smaller than the number of inspection / measurement points of the semiconductor device, the wafer thickness at the current measurement location is obtained from the thickness distribution in the wafer plane calculated by calculation / prediction. Thus, measurement time loss can be reduced and measurement stability by more accurate overdrive can be efficiently realized.
次にプローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる(ステップS307;第3工程)。 Next, after the probe tip comes into contact with the inspection pad, an overdrive is further performed to apply a load to the pad to ensure contact. The prober stage is raised by the amount obtained by adding the distance from the probe tip to the test pad and the set overdrive amount to bring the probe into contact with the pad (step S307; third step).
図5は高温測定時のオーバードライブを加味したステージ上昇量の算出方法を示したものであり、図5(a)には常温時における算出方法が示されており、図5(b)には高温時における算出方法が示されている。当初のプローブ先端とパッドまでの距離をZo、設定されたオーバードライブ量をZdとすると、図5(a)に示すように、
当初のステージ上昇量=Zo+Zd
と表される。
FIG. 5 shows a method for calculating the amount of stage rise in consideration of overdrive during high temperature measurement. FIG. 5 (a) shows a calculation method at room temperature, and FIG. 5 (b) shows the calculation method. A calculation method at a high temperature is shown. Assuming that the distance between the initial probe tip and the pad is Zo and the set overdrive amount is Zd, as shown in FIG.
Initial stage lift = Zo + Zd
It is expressed.
一方、一定時間後の熱変位としてプローブの伸びZp、ウエハの熱膨張による厚み増加Zwが発生し、プローブ先端とパッドまでの距離がZnになったとすると、図5(b)に示すように、
一定時間後のステージ上昇量=Zn+Zd=Zo+Zd−(Zp+Zw)
と表すことができる。
On the other hand, if a probe elongation Zp and a wafer thickness increase Zw are generated as thermal displacement after a certain time, and the distance between the probe tip and the pad becomes Zn, as shown in FIG.
Stage rise after a certain time = Zn + Zd = Zo + Zd− (Zp + Zw)
It can be expressed as.
つまり、同一のオーバードライブ量を実現するには、直前の状態からステージ上昇量を(Zp+Zw)だけ減らす必要がある。なお、Zpには熱によるプローブカードたわみに伴うプローブ先端の変位量も含まれている。 That is, in order to realize the same overdrive amount, it is necessary to reduce the stage lift amount by (Zp + Zw) from the immediately preceding state. Note that Zp includes the amount of displacement of the probe tip accompanying the probe card deflection due to heat.
次に、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体ウエハに対して検査を行う(ステップS308;第4工程)。 Next, a signal is output from the tester to each pad, and the semiconductor wafer is inspected (step S308; fourth step).
測定が完了すると次のチップに移動し(ステップS310)、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば5分以上経過していた場合(ステップS311)、再度プローブ先端座標を取得するプローブアライメント(ステップS302)から実行する。これは、高温または低温によるプローブ伸縮、半導体ウエハの熱膨張または熱収縮などの熱変位Zp、Zwを再計測し、各測定場所において同一のオーバードライブをかけることができるよう適正なステージ上昇量を決定するためである。 When the measurement is completed, it moves to the next chip (step S310), and the above measurement is repeated, but when a preset time, for example, 5 minutes or more has elapsed since the previous probe alignment or wafer alignment ( Step S311) is executed again from the probe alignment (step S302) for acquiring the probe tip coordinates again. This is because the thermal displacement Zp, Zw such as probe expansion / contraction due to high or low temperature, thermal expansion or contraction of the semiconductor wafer is re-measured, and the appropriate stage rise amount is set so that the same overdrive can be applied at each measurement location. This is to decide.
一方、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば5分に満たない場合は次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理(S306)に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。 On the other hand, if the time set in advance from the previous probe alignment or wafer alignment, for example, less than 5 minutes, is less than 5 minutes, the wafer thickness at the next measurement location is extracted from the stored data and the distance between the probe tip and the pad is calculated. Proceeding to (S306), the probe / pad contact / measurement is subsequently executed.
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。 When all the chips have been measured, the wafer is replaced with another wafer, and the above operation is repeated until all the wafers have been measured.
ここでは5分以上の間隔でプローブアライメントを実施する例を用いて説明したが、時間の設定に当たっては、実際の測定から針跡を確認、もしくはコンタクト異常による測定値異常が発生しない時間を算出し設定すればよい。 In this example, probe alignment is performed at intervals of 5 minutes or more. However, when setting the time, check the needle trace from the actual measurement or calculate the time when the measurement value abnormality does not occur due to contact abnormality. You only have to set it.
以上の構成により、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出、ステージ上昇量を制御するため、検査用パッドに対して初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。 With the above configuration, even if thermal displacement of the wafer thickness or thermal expansion / contraction of the probe occurs during measurement, the distance between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer is accurately calculated at any measurement point, and the stage is raised Since the amount is controlled, it is possible to accurately execute the overdrive amount initially set for the inspection pad.
なお、本実施形態においては、高温測定における熱膨張が発生した場合について説明したが、低温測定時の熱収縮が発生した場合も同様な手順で実施すればよい。 In the present embodiment, the case where thermal expansion occurs during high temperature measurement has been described. However, the same procedure may be performed when thermal contraction occurs during low temperature measurement.
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法について、図6に基づいて説明する。本実施形態にかかる半導体ウエハの検査方法では、プローブ先端位置、突起の先端位置、ウエハ厚およびウエハ径の熱変位量を算出し、熱変位量が所定値よりも大きければプローブ先端位置の検出などから順に行い、熱変位量が所定値以下であればプローブ先端位置の検出などを行わずに半導体ウエハに対して検査を行う。
(Fourth embodiment)
A semiconductor wafer inspection method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor wafer inspection method according to the present embodiment, the probe tip position, protrusion tip position, wafer thickness and wafer diameter thermal displacement are calculated, and if the thermal displacement is greater than a predetermined value, the probe tip position is detected. The semiconductor wafer is inspected without detecting the probe tip position if the amount of thermal displacement is less than or equal to a predetermined value.
図6は、本発明に基づく検査方法のフローチャートの一例である。 FIG. 6 is an example of a flowchart of the inspection method according to the present invention.
まず、半導体ウエハをウエハプローバにセットし検査を開始する。 First, a semiconductor wafer is set on a wafer prober and inspection is started.
ここで測定温度が常温以外の高温または低温での測定の場合、検査する半導体ウエハ、プローブカードおよびウエハプローバは温度変化と共に膨張または収縮を起こすために、温度になじませるためのプリヒートを行う(ステップS501)。プリヒートは約30分から1時間かけて実施するが、当然この間、検査は進行しない。ただし、高低温の温度制御はプローバのウエハステージに搭載されているヒーター、またはステージ内を流れる冷却液によって行われるため、ステージに直接接触している半導体ウエハはプリヒートにより設定温度に近づけることができるが、プローブはステージに非接触であるため設定温度には到達しない。 Here, in the case of measurement at a high or low temperature other than room temperature, the semiconductor wafer, probe card, and wafer prober to be inspected are preheated to adjust to the temperature in order to cause expansion or contraction as the temperature changes (step) S501). Although preheating is performed over about 30 minutes to 1 hour, the inspection does not proceed during this period. However, since the temperature control at high and low temperatures is performed by a heater mounted on the wafer stage of the prober or a coolant flowing in the stage, the semiconductor wafer that is in direct contact with the stage can be brought close to the set temperature by preheating. However, since the probe is not in contact with the stage, the set temperature is not reached.
プリヒートが終わると、プローブ先端と半導体ウエハ上に形成された検査用パッドとのコンタクトを実現するためにアライメント動作を実行する。まず、カメラを用いてプローブ先端の3次元座標取得する(ステップS502)。ここでは複数本のプローブ先端座標を取得し、プローバシステムにデータを格納する。プローブ各々は加工上、また、測定を何回か行うことによって先端位置がばらついていることがある。この先端位置ばらつきを吸収するため、実際に検査用パッドにコンタクトするときは各プローブ先端座標から算出した重心の値を求め、オフセットをかけてコンタクト動作させている。 When the preheating is finished, an alignment operation is performed in order to realize contact between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer. First, the three-dimensional coordinates of the probe tip are acquired using a camera (step S502). Here, a plurality of probe tip coordinates are acquired, and data is stored in the prober system. In each probe, the position of the tip may vary due to processing and several measurements. In order to absorb this variation in the tip position, when actually contacting the inspection pad, the value of the center of gravity calculated from the probe tip coordinates is obtained, and the contact operation is performed by applying an offset.
続いて、プローブ先端座標を取得するカメラを用いて、プローブ先端座標を取得したときと同じ方法でプローブカード基板に設けられた複数の位置検出用突起の先端座標を取得し、プローバシステムにデータを格納する(ステップS503)。 Subsequently, using the camera that acquires the probe tip coordinates, the tip coordinates of a plurality of position detection protrusions provided on the probe card substrate are acquired in the same manner as when the probe tip coordinates are acquired, and the prober system receives the data. Store (step S503).
次に、ウエハ形状や半導体ウエハ上に形成された半導体装置の配列などをカメラで読み取るウエハアライメント実施し(ステップS504)、ウエハ直径を計測しプローバシステムにデータを格納する(ステップS505)。そして半導体ウエハ面内複数点のウエハ厚みを取得し、プローバシステムにデータとして格納する(ステップS506)。 Next, wafer alignment is performed by reading the wafer shape and the arrangement of semiconductor devices formed on the semiconductor wafer with a camera (step S504), the wafer diameter is measured, and data is stored in the prober system (step S505). The wafer thicknesses at a plurality of points in the semiconductor wafer surface are acquired and stored as data in the prober system (step S506).
本実施の形態における計測された各データは、第2の実施の形態で説明した図3に示すような形でプローバシステムに格納されていることが好ましい。 Each data measured in the present embodiment is preferably stored in the prober system in the form as shown in FIG. 3 described in the second embodiment.
以上のデータ取得が終了すると、先ほどプローバシステムに格納されたデータを呼び出し、熱変位量を算出するステップに入るが、今は半導体ウエハロード直後の1チップ目の測定のため(ステップS507)、本ステップをスキップし、取得したウエハ厚みデータからウエハ面内厚み分布を作成する(ステップS511)。 When the above data acquisition is completed, the data stored in the prober system is called and the thermal displacement amount calculation step is started. Now, for the measurement of the first chip immediately after loading the semiconductor wafer (step S507), The step is skipped, and a wafer in-plane thickness distribution is created from the acquired wafer thickness data (step S511).
なお、測定点数が比較的少ない半導体ウエハの検査においては、測定場所に対応した場所のウエハ厚みを計測しておくことが好ましい。直接計測した数値を利用する方が、プローブと検査用パッドとの距離を正確に算出することができるためである。 In the inspection of a semiconductor wafer having a relatively small number of measurement points, it is preferable to measure the wafer thickness at a location corresponding to the measurement location. This is because the distance between the probe and the inspection pad can be accurately calculated by using the directly measured numerical value.
一方で、測定点数が多い場合、測定場所に対応したウエハ厚みをすべて計測していたら検査開始から終了までのトータルの測定時間が長くなってしまう。そこで任意の複数点でウエハ厚みを計測、データとして格納し、このデータを元にウエハ面内厚み分布を計算により予測・算出する方法をとれば効率的であり、検査時間の短縮に効果がある。計測していない場所のウエハ厚みは計算で求めるのである。 On the other hand, when the number of measurement points is large, if all the wafer thicknesses corresponding to the measurement place are measured, the total measurement time from the start to the end of the inspection becomes long. Therefore, it is efficient to measure the wafer thickness at arbitrary multiple points, store it as data, and predict and calculate the thickness distribution in the wafer surface based on this data, and it is effective for shortening the inspection time. . The thickness of the wafer at the place where measurement is not performed is obtained by calculation.
次に、プローブ先端座標と測定場所におけるウエハ厚みから、プローブ先端からウエハ表面の距離を算出する(ステップS512)。測定場所におけるウエハ厚みをデータとして格納しておいた場合は、現測定場所におけるウエハ厚みをデータとして読み込む。ウエハ厚み測定場所の数が、半導体装置の検査・測定点数より少ない場合は計算・予測により算出されたウエハ面内の厚み分布から現測定場所のウエハ厚みを求める。こうして、測定時間ロスの低減と、より正確なオーバードライブによる測定安定性を効率よく実現可能となる。 Next, the distance from the probe tip to the wafer surface is calculated from the probe tip coordinates and the wafer thickness at the measurement location (step S512). If the wafer thickness at the measurement location is stored as data, the wafer thickness at the current measurement location is read as data. When the number of wafer thickness measurement locations is smaller than the number of inspection / measurement points of the semiconductor device, the wafer thickness at the current measurement location is obtained from the thickness distribution in the wafer plane calculated by calculation / prediction. Thus, measurement time loss can be reduced and measurement stability by more accurate overdrive can be efficiently realized.
次にプローブ先端が検査用パッドに接触した後に、コンタクトを確実にするためにさらにパッドに対して荷重をかけるオーバードライブを実行する。前記プローブ先端から検査用パッドとの距離と設定されたオーバードライブ量を足し合わせた量だけプローバのステージを上昇させプローブとパッドを接触させる(ステップS513)。 Next, after the probe tip comes into contact with the inspection pad, an overdrive is further performed to apply a load to the pad to ensure contact. The prober stage is raised by the amount obtained by adding the distance from the probe tip to the inspection pad and the set overdrive amount to bring the probe into contact with the pad (step S513).
図5(a)および図5(b)は、高温測定時のオーバードライブを加味したステージ上昇量の算出方法を示したものである。当初のプローブ先端とパッドまでの距離をZo、設定されたオーバードライブ量をZdとすると、図5(a)に示すように、
当初のステージ上昇量=Zo+Zd
と表される。一方、一定時間後の熱変位としてプローブの伸びZp、ウエハ膨張による厚み増加Zwが発生し、プローブ先端とパッドまでの距離がZnになったとすると、図5(b)に示すように、
一定時間後のステージ上昇量=Zn+Zd=Zo+Zd−(Zp+Zw)
と表すことができる。つまり、一定のオーバードライブ量を実現するには、直前の状態からステージ上昇量を(Zp+Zw)だけ減らす必要がある。なお、Zpには熱によるプローブカードたわみに伴うプローブ先端の変位量も含まれている。
FIG. 5A and FIG. 5B show a method for calculating the amount of stage rise in consideration of overdrive at the time of high temperature measurement. Assuming that the distance between the initial probe tip and the pad is Zo and the set overdrive amount is Zd, as shown in FIG.
Initial stage lift = Zo + Zd
It is expressed. On the other hand, if the probe extension Zp and the thickness increase Zw due to wafer expansion occur as thermal displacement after a certain time, and the distance between the probe tip and the pad becomes Zn, as shown in FIG.
Stage rise after a certain time = Zn + Zd = Zo + Zd− (Zp + Zw)
It can be expressed as. In other words, in order to achieve a constant overdrive amount, it is necessary to reduce the stage lift by (Zp + Zw) from the previous state. Note that Zp includes the amount of displacement of the probe tip accompanying the probe card deflection due to heat.
続いて、テスターから各パッドに対し信号を出力し、半導体ウエハの検査測定を実行する(ステップS514)。 Subsequently, a signal is output from the tester to each pad, and an inspection measurement of the semiconductor wafer is executed (step S514).
測定が完了すると最終チップでなければ(ステップS515)次のチップに移動し(ステップS516;第5工程)、上記のような測定を繰り返し実施するが、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば5分以上経過していた場合(ステップS517)、再度プローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径取得を行う(第6工程)。その理由は、高温、低温によるプローブ伸縮、半導体ウエハの熱膨張・収縮などの熱変位Zp、Zwを再計測し、各測定場所において一定のオーバードライブをかけることができるよう適正なステージ上昇量を決定するためである。各データの計測・格納が終わると、前回計測・格納されたデータと比較し、前回計測の5分後にプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径が熱によりいくら変位したかを算出する(ステップS508)。各項目の熱変位量の許容値(設定値)を予め、例えば5μmと設定しておくと、1つ以上のデータで5μmの熱変位が存在した場合(ステップS509)、次回のプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を5分経過後に行うよう設定し(ステップS510)、次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理(ステップS511)に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。 When the measurement is completed, if it is not the final chip (step S515), the next chip is moved (step S516; fifth step), and the above-described measurement is repeatedly performed. The measurement is performed in advance from the previous probe alignment and wafer alignment. If, for example, 5 minutes or more have elapsed (step S517), probe tip coordinates, position detection projection tip coordinates, wafer thickness, and wafer diameter are acquired again (sixth step). The reason is that the thermal displacement Zp and Zw, such as probe expansion and contraction due to high and low temperatures, and thermal expansion and contraction of the semiconductor wafer, are remeasured, and an appropriate amount of stage rise is set so that a constant overdrive can be applied at each measurement location. This is to decide. When measurement and storage of each data is completed, the probe tip coordinates, position detection projection tip coordinates, wafer thickness, and wafer diameter are displaced by heat 5 minutes after the previous measurement and compared with the data previously measured and stored. Is calculated (step S508). If the allowable value (setting value) of the thermal displacement amount of each item is set in advance as 5 μm, for example, if there is a thermal displacement of 5 μm in one or more data (step S509), the next probe tip coordinates, The position detection protrusion tip coordinates, wafer thickness, and wafer diameter are set to be measured after 5 minutes (step S510), and the wafer thickness at the next measurement location is extracted from the stored data, and the distance between the probe tip and the pad is determined. The process proceeds to the calculation process (step S511), and the probe / pad contact / measurement is subsequently executed.
一方、前回のプローブアライメント、ウエハアライメントから予め設定された時間、例えば5分に満たない場合は次の測定場所におけるウエハ厚みを格納されているデータから取り出しプローブ先端とパッドまでの距離を算出する処理(ステップS512)に移り、引き続きプローブとパッドのコンタクト・測定を実行する。 On the other hand, if the time set in advance from the previous probe alignment or wafer alignment, for example, less than 5 minutes, is less than 5 minutes, the wafer thickness at the next measurement location is extracted from the stored data and the distance between the probe tip and the pad is calculated. The process proceeds to (Step S512), and contact / measurement between the probe and the pad is subsequently executed.
以上の測定を繰り返し行っていくと、やがてプローブカード、プローブおよび半導体ウエハが熱的に安定した状態になり、熱変位が小さくなる。そのためプローブアライメントやウエハアライメントで変位量補正を行わなくても同一のオーバードライブ量を安定してかけることができるようになる。例えば、プローブアライメント、ウエハアライメント後の熱変位量を算出するステップで、すべての熱変位量が許容値5μm以下で最大値が2.5μmであったとする。5μmの変位になるのに10分を要すると計算できるため、次回のプローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を10分経過後に行うよう自動的に設定する。変位量がすべて0となれば、計測時間間隔を無限大、つまり、プローブ先端座標、位置検出用突起先端座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測を実施しないように自動的に設定し、測定を継続していく。 When the above measurement is repeated, the probe card, the probe, and the semiconductor wafer are eventually in a thermally stable state, and the thermal displacement is reduced. Therefore, the same overdrive amount can be stably applied without performing displacement amount correction by probe alignment or wafer alignment. For example, in the step of calculating the thermal displacement amount after probe alignment and wafer alignment, it is assumed that all thermal displacement amounts are an allowable value of 5 μm or less and the maximum value is 2.5 μm. Since it can be calculated that it takes 10 minutes to reach a displacement of 5 μm, the next probe tip coordinates, position detection projection tip coordinates, wafer thickness, and wafer diameter measurement are automatically set to be performed after 10 minutes. If the amount of displacement is all 0, the measurement time interval is infinite, that is, the probe tip coordinates, position detection projection tip coordinates, wafer thickness, and wafer diameter are automatically set not to be measured and measurement is continued. To go.
全てのチップの測定が終了すると、別のウエハと入れ替えられ、すべてのウエハの測定が終わるまで上記動作が繰り返し行われる。 When all the chips have been measured, the wafer is replaced with another wafer, and the above operation is repeated until all the wafers have been measured.
ここでは5分以上の間隔でプローブアライメントを実施する例を用いて説明したが、時間の設定に当たっては、実際の測定から針跡を確認、もしくはコンタクト異常による測定値異常が発生しない時間を算出し設定すればよい。 In this example, probe alignment is performed at intervals of 5 minutes or more. However, when setting the time, check the needle trace from the actual measurement or calculate the time when the measurement value abnormality does not occur due to contact abnormality. You only have to set it.
以上の構成により、ウエハ厚みの熱変位やプローブの熱伸縮が測定中に発生しても任意の測定点においてプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出し、ステージ上昇量を制御するため、検査用パッドに対して初期に設定したオーバードライブ量を正確に実行することができる。 With the above configuration, even if thermal displacement of the wafer thickness or thermal expansion / contraction of the probe occurs during measurement, the distance between the probe tip and the inspection pad formed on the semiconductor wafer can be accurately calculated at any measurement point, and the stage Since the amount of increase is controlled, the overdrive amount initially set for the inspection pad can be accurately executed.
さらに、第3の実施形態で実施している一定時間間隔ごとのプローブ先端位置座標、ウエハ厚み、ウエハ径計測に加えて位置検出用突起先端座標も計測していることから、高温、低温測定に伴う測定装置の熱変位算出、モニターが可能となり、測定装置の熱変異が収束したかどうかを判断し、上記計測の時間間隔の設定を変更することができる。つまり熱変位が収束していれば上記計測を短時間で繰り返し実施する必要がなくなり、上記計測の時間間隔を長く設定する、あるいは熱変位が0となれば計測をやめることができる。上記計測を行うプローブアライメント、ウエハアライメント動作は計測する点数にもよって変わるが、2〜5分要するため、計測時間間隔を長くすることができるようになれば、半導体ウエハの測定時間短縮が可能になる。ウエハ厚みやプローブ先端座標は直前に計測したデータを利用すればよく、常にプローブ検査を実施する場所のプローブ先端と半導体ウエハに形成された検査用パッドとの距離を正確に算出することができ、当初設定したオーバードライブ量を正確に実行しながら、測定スループット向上を両立することができる。 In addition to the probe tip position coordinates, wafer thickness, and wafer diameter measurement at fixed time intervals implemented in the third embodiment, the position detection protrusion tip coordinates are also measured. Accordingly, it is possible to calculate and monitor the thermal displacement of the measuring apparatus, determine whether the thermal variation of the measuring apparatus has converged, and change the setting of the measurement time interval. That is, if the thermal displacement has converged, it is not necessary to repeat the measurement in a short time, and the measurement can be stopped if the time interval of the measurement is set longer or if the thermal displacement becomes zero. The probe alignment and wafer alignment operations for performing the above measurement vary depending on the number of points to be measured, but it takes 2 to 5 minutes. Become. The wafer thickness and probe tip coordinates may be obtained using the data measured immediately before, and the distance between the probe tip where the probe inspection is always performed and the inspection pad formed on the semiconductor wafer can be accurately calculated. Measurement throughput can be improved while accurately executing the initially set overdrive amount.
なお、本実施例においては、高温測定における熱膨張が発生した場合について説明したが、低温測定時の熱収縮が発生した場合も同様な手順で実施すればよい。 In the present embodiment, the case where thermal expansion occurs during high temperature measurement has been described. However, the same procedure may be performed when thermal contraction occurs during low temperature measurement.
以上説明したように、本発明のプローブカード、ウエハ検査装置およびそれを用いたウエハ検査方法は、半導体装置の高低温プローブ検査において、温度変化に伴うプローブカードのそり、プローブ伸縮、ウエハ厚み変化、ウエハ径変化をモニターすることによって、各測定点で常に一定のオーバードライブ量を設定し、安定したプローブと検査用パッドのコンタクトを実現できるものであり、特に、半導体装置を検査するプローブカード、半導体ウエハプローバを含むウエハ検査装置およびこのウエハ検査装置を用いたウエハ検査方法等に有用である。 As described above, the probe card, the wafer inspection apparatus and the wafer inspection method using the probe card according to the present invention are a probe card warp, a probe expansion / contraction, a wafer thickness change, By monitoring the change in wafer diameter, a constant overdrive amount can always be set at each measurement point to achieve stable contact between the probe and the inspection pad. In particular, probe cards and semiconductors for inspecting semiconductor devices The present invention is useful for a wafer inspection apparatus including a wafer prober, a wafer inspection method using the wafer inspection apparatus, and the like.
101 プローブカード基板
101a 常温時のプローブカードの水平面
101b 高温時のプローブカードの水平面
102 プローブカード配線
103 テストヘッドポコピン接触部
104 プローブ(常温時)
105,106,107,108 位置検出用突起
109 開口部
111 半導体ウエハ
111a 常温時の半導体ウエハの表面位置
111b 高温時の半導体ウエハの表面位置
111c 低温時の半導体ウエハの表面位置
121 ステージ
122 ウエハプローバ天板
123 プローブカード固定リング
131 検査用パッド
132,133,134 針跡
141,142 カメラ
504 プローブ(高温時)
604 プローブ(低温時)
101
105, 106, 107, 108
604 Probe (at low temperature)
Claims (9)
第1面が前記半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、
前記第1面に設けられ、前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、
前記第1面から突出するように前記第1面における中央および周縁に設けられ、温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを備えている、プローブカード。 A probe card used when inspecting a semiconductor wafer,
A card body arranged such that the first surface faces the surface to be inspected of the semiconductor wafer;
A probe provided on the first surface and in contact with an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer;
A probe card, comprising: a position detection protrusion provided at a center and a periphery of the first surface so as to protrude from the first surface and detecting expansion or contraction of the card body due to a temperature change.
前記位置検出用突起の高さは、前記第1面を基準とした前記プローブの前記先端の高さよりも低い、請求項1に記載のプローブカード。 The probe is formed such that a tip thereof exists at a position away from the surface of the first surface,
2. The probe card according to claim 1, wherein a height of the position detection projection is lower than a height of the tip of the probe with respect to the first surface.
第1面が前記半導体ウエハの被検査面に対面して配置されるカード本体と、前記第1面に設けられ前記半導体ウエハの前記被検査面に設けられた検査用パッドに接触するプローブと、前記第1面から突出するように前記第1面における中央および周縁に設けられ温度変化による前記カード本体の膨張または収縮を検出する位置検出用突起とを有するプローブカードと、
前記プローブの先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第1の記憶手段と、
前記位置検出用突起の先端座標を一定時間毎に検出して記憶する第2の記憶手段と、
前記半導体ウエハのウエハ厚を一定時間毎に計測して記憶する第3の記憶手段と、
前記半導体ウエハのウエハ径を一定時間毎に計測して記憶する第4の記憶手段とを備えている、半導体ウエハの検査装置。 A semiconductor wafer inspection apparatus used when inspecting a semiconductor wafer,
A card body disposed with the first surface facing the surface to be inspected of the semiconductor wafer; a probe that is provided on the first surface and contacts an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer; A probe card having a position detection protrusion provided at the center and the periphery of the first surface so as to protrude from the first surface and detecting expansion or contraction of the card body due to a temperature change;
First storage means for detecting and storing the tip coordinates of the probe at regular intervals;
Second storage means for detecting and storing the tip coordinates of the position detection projection at regular intervals;
Third storage means for measuring and storing the wafer thickness of the semiconductor wafer at regular intervals;
A semiconductor wafer inspection apparatus, comprising: a fourth storage unit that measures and stores the wafer diameter of the semiconductor wafer at regular intervals.
前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と前記プローブの先端座標とをそれぞれ検出して記憶する第1工程と、
前記第1工程において記憶された前記プローブの先端座標および前記半導体ウエハのウエハ厚を用いて、前記プローブの先端から前記半導体ウエハの前記被検査面までの第1距離を算出して記憶する第2工程と、
前記第1距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、前記半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第3工程と、
前記半導体ウエハを前記移動距離分移動させ、前記半導体ウエハに対して検査を行う第4工程とを備え、
前記第3工程では、検査時が常温よりも高温または低温であっても、前記オーバードライブ量が常温時におけるオーバードライブ量と等しくなるように前記移動距離を算出する、半導体ウエハの検査方法。 A card body disposed with the first surface facing the surface to be inspected of the semiconductor wafer, a probe provided on the first surface and in contact with an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer, A probe card provided at a center and a periphery of the first surface so as to protrude from the first surface and having a position detection protrusion for detecting expansion or contraction of the card body due to a temperature change; A method for inspecting a semiconductor wafer for inspecting,
A first step of detecting and storing a wafer thickness and a tip coordinate of the probe at an arbitrary point within the wafer surface of the semiconductor wafer;
A first distance from the tip of the probe to the surface to be inspected of the semiconductor wafer is calculated and stored using the tip coordinates of the probe and the wafer thickness of the semiconductor wafer stored in the first step. Process,
A third step of calculating a moving distance for moving the semiconductor wafer by adding the first distance and the overdrive amount;
A fourth step of moving the semiconductor wafer by the moving distance and inspecting the semiconductor wafer;
The method for inspecting a semiconductor wafer, wherein, in the third step, the moving distance is calculated so that the overdrive amount is equal to the overdrive amount at the normal temperature even when the inspection is at a temperature higher or lower than the normal temperature.
前記第4工程では、前記第1工程において前記ウエハ厚を測定した検査用パッドと、前記プローブの先端とを互いに近づけて、前記半導体ウエハに対して検査を行う、請求項5に記載の半導体ウエハの検査方法。 In the first step, a wafer thickness in a portion of the semiconductor wafer provided with the inspection pad is detected,
6. The semiconductor wafer according to claim 5, wherein in the fourth step, the semiconductor wafer is inspected by bringing the inspection pad whose thickness was measured in the first step close to the tip of the probe. Inspection method.
前記第5工程において前記第1工程を実行してから前記設定時間以上経過していると判断した場合には、前記第5工程の後に前記第1工程、前記第2工程、前記第3工程および前記第4工程を順に行うことにより前記半導体ウエハの別の検査用パッドに対して検査を行う、請求項5に記載の半導体ウエハの検査方法。 After the fourth step, further comprising a fifth step of determining whether or not a set time has elapsed since the execution of the first step,
If it is determined in the fifth step that the set time has elapsed since the execution of the first step, the first step, the second step, the third step, and the fifth step, The semiconductor wafer inspection method according to claim 5, wherein inspection is performed on another inspection pad of the semiconductor wafer by sequentially performing the fourth step.
前記プローブの先端座標と、前記位置検出用突起の先端座標と、前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、前記半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第1工程と、
前記第1工程において記憶されたプローブの先端座標および前記半導体ウエハのウエハ厚を用いて、前記プローブの先端から前記半導体ウエハの前記被検査面までの第1距離を算出して記憶する第2工程と、
前記第1距離とオーバードライブ量とを足し合わせて、前記半導体ウエハを移動させる移動距離を算出する第3工程と、
前記半導体ウエハを前記移動距離分移動させて、前記半導体ウエハの第1検査用パッドに対して検査を行う第4工程と、
前記第4工程の後に、前記半導体ウエハの第2検査用パッドに対する検査の準備をする第5工程と、
前記第5工程の後に、前記プローブの先端座標と、前記位置検出用突起の先端座標と、前記半導体ウエハのウエハ面内での任意の点におけるウエハ厚と、前記半導体ウエハのウエハ径とをそれぞれ検出して記憶する第6工程と、
前記第6工程における検出結果と前記第1工程における検出結果との差分をそれぞれ算出し、前記差分が設定値よりも大きいか否かをそれぞれ判断する第7工程と、
前記第7工程において前記差分が前記設定値以下であると判断した場合には、前記第7工程の後に前記第4工程を行うか、もしくは、前記第7工程の後に前記第1工程と前記第6工程との間の時間間隔を拡げる第8工程を経た後に前記第2工程、前記第3工程および前記第4工程を順に行い、
前記第7工程において前記差分が前記設定値よりも大きいと判断した場合には、前記第7工程の後に前記第2工程、前記第3工程および前記第4工程を順に行う、半導体ウエハの検査方法。 A card body disposed with the first surface facing the surface to be inspected of the semiconductor wafer, a probe provided on the first surface and in contact with an inspection pad provided on the surface to be inspected of the semiconductor wafer, A probe card provided at a center and a periphery of the first surface so as to protrude from the first surface and having a position detection protrusion for detecting expansion or contraction of the card body due to a temperature change; A method for inspecting a semiconductor wafer for inspecting,
First coordinates for detecting and storing the coordinates of the probe tip, the coordinates of the tip of the position detection projection, the wafer thickness at an arbitrary point on the wafer surface of the semiconductor wafer, and the wafer diameter of the semiconductor wafer, respectively Process,
A second step of calculating and storing a first distance from the tip of the probe to the surface to be inspected of the semiconductor wafer using the probe tip coordinates and the wafer thickness of the semiconductor wafer stored in the first step. When,
A third step of calculating a moving distance for moving the semiconductor wafer by adding the first distance and the overdrive amount;
A fourth step of inspecting the first inspection pad of the semiconductor wafer by moving the semiconductor wafer by the moving distance;
After the fourth step, a fifth step of preparing for inspection of the second inspection pad of the semiconductor wafer;
After the fifth step, the tip coordinates of the probe, the tip coordinates of the position detection protrusion, the wafer thickness at an arbitrary point in the wafer surface of the semiconductor wafer, and the wafer diameter of the semiconductor wafer, respectively A sixth step of detecting and storing;
Calculating a difference between the detection result in the sixth step and the detection result in the first step, and determining whether the difference is larger than a set value;
If it is determined in the seventh step that the difference is less than or equal to the set value, the fourth step is performed after the seventh step, or the first step and the first step are performed after the seventh step. After passing through the eighth step that widens the time interval between the six steps, the second step, the third step, and the fourth step are performed in order,
A method of inspecting a semiconductor wafer, in which, when it is determined that the difference is larger than the set value in the seventh step, the second step, the third step, and the fourth step are sequentially performed after the seventh step .
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JP2006330321A JP2008147276A (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Probe card and device and method for inspecting semiconductor wafer |
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- 2006-12-07 JP JP2006330321A patent/JP2008147276A/en active Pending
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