JP2009021397A

JP2009021397A - マルチカードの位置ズレ補正方法及び、回路素子の検査方法

Info

Publication number: JP2009021397A
Application number: JP2007182885A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Natori; 靖名取
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-29
Also published as: US20090237101A1; TW200924095A; US20090015280A1

Abstract

【課題】製品ウエーハを検査する際のコンタクト不良を防止し、安定した測定ができるよ
うにしたマルチカードの位置ズレ補正方法及び、回路素子の検査方法を提供する。
【解決手段】マルチカードを用いてＩＣチップの電気的特性を検査する際に、製品ウエー
ハに対するマルチカードの位置ズレを補正する方法であって、プローバ装置のステージ上
にコリレーションウエーハ、又は製品ウエーハを配置し、ステージ上に配置されたウエー
ハにプローブ針を接触させて当該ウエーハ面内に該プローブ針との接触痕を形成する工程
と、この接触痕から、マルチカードとの間で位置ズレが生じた位置ズレ領域をウエーハ面
内で特定しその位置ズレ量を求める工程と、位置ズレ領域にマルチカードを位置合わせす
る際に参照されるパラメータを位置ズレ量に基づいて設定する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチカードの位置ズレ補正方法及び、回路素子の検査方法に関する。

半導体装置の検査工程では、ウエーハ上に形成された複数個のＩＣチップをダイシング
することなくその電気的特性を測定することが行われている。このような測定は、プロー
ブ針とＩＣチップのパッド電極とをコンタクト（接触）させることにより行われる。また
、半導体装置の検査工程では、ＩＣチップを例えば−４５℃（低温）、常温、１２５℃（
高温）などの検査温度に調整して電気的特性を測定する場合がある。このような測定を行
う際に、特に多数個のＩＣチップを同時に測定することが可能なプローブカード（以下、
マルチカードという。）で測定する場合などは、プローブ針とパッド電極とを正確な位置
でコンタクトさせることが極めて重要である。

図６は、従来例に係る検査方法とその問題点を説明するための概念図である。安定した
測定を可能にする為に、プローバ装置のステージ９１とマルチカードの熱膨張を考慮し、
これらを十分に温めた状態でマルチカードのプローブ針とＩＣチップのパッド電極との位
置合わせを行う。その後、測定を開始し、例えば図６の矢印で示す方向にマルチカードが
進むようにステージ９１をインデックスする。
特開２００３−３４４４９８号公報特開２００４−２６６２０６号公報

ところで、マルチカードによる測定がウエーハＷ´の外周部にある被検査領域９３に来
ると、プローバ装置のステージ９１からマルチカードの一部がはみ出し、はみ出した部分
の針先が冷やされる。これにより、次のインデックスでは、マルチカードの冷やされた部
分で針位置がズレる可能性が高く、プローブ針をパッド電極９７に正しくコンタクトさせ
ることができないおそれがあった（問題点）。このような問題点は、マルチカードが大型
化してステージ９１からはみ出す量が増えるにつれて、徐々に顕在化しつつある。

また、上記の問題点を解決するために、マルチカードがはみ出したときは、ステージ９
１外に配置されたカメラでプローブ針を直接モニタしてその位置ズレ量を測定し、次のイ
ンデックスでは位置ズレ量をキャンセルするようにステージ９１の位置を補正する方法（
即ち、針アライメント）も考えられる。しかしながら、この方法では、針先をモニタする
ためにマルチカードをステージ９１から離す必要があり、その間にマルチカードが冷えて
しまう。このため、針アライメント後にプローブ針をウエーハにコンタクトさせると、ウ
エーハからプローブ針に熱が加わって針先の位置がズレてしまう可能性が高い。
そこで、この発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、製品ウエーハを検
査する際のコンタクト不良を防止し、安定した測定ができるようにしたマルチカードの位
置ズレ補正方法及び、回路素子の検査方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、発明１のマルチカードの位置ズレ補正方法は、製品ウエー
ハに作りこまれた複数個の回路素子にプローブ針を一度に接触させることが可能なマルチ
カードを用いて当該回路素子の電気的特性を検査する際に、前記製品ウエーハに対する前
記マルチカードの位置ズレを補正する方法であって、プローバ装置のステージ上に所定の
ウエーハを配置し、前記ステージ上に配置された前記ウエーハに前記プローブ針を接触さ
せて当該ウエーハ面内に該プローブ針との接触痕を形成する工程と、前記接触痕から、前
記マルチカードとの間で位置ズレが生じた位置ズレ領域を前記ウエーハ面内で特定しその
位置ズレ量を求める工程と、前記位置ズレ領域に前記マルチカードを位置合わせする際に
参照されるパラメータを前記位置ズレ量に基づいて設定する工程と、を含むことを特徴と
するものである。

ここで、「所定のウエーハ」には、コリレーションウエーハ（即ち、テスト用のウエー
ハ）又は製品ウエーハのどちらを使用しても良い。また、「パラメータ」は例えばプロー
バ装置の記憶装置（一例として、ハードディスク又は不揮発性メモリ等）に格納されてい
る。「パラメータを位置ズレ量に基づいて設定する」とは、位置ズレ量が例えばゼロ（０
）に近づくようにパラメータを設定する、ということである。

発明２のマルチカードの位置ズレ補正方法は、発明１において、前記接触痕から前記位
置ズレ領域を特定する工程では、当該位置ズレ領域を前記ウエーハ面内の外周部で特定し
、前記外周部には、前記ステージからはみ出した前記プローブ針によって次に検査が行わ
れる被検査領域が含まれることを特徴とするものである。
ここで、ウエーハの外周部に作りこまれた回路素子の電気的特性を検査する場合には、
マルチカードが有するプローブ針の一部がウエーハに接触しないでステージからはみ出す
ことがある。本発明者の知見によれば、プローブ針がステージからはみ出すと、このはみ
出したプローブ針とステージ上に配置されたウエーハとの間で温度差が生じる。例えば、
高温試験において、マルチカードの一部がステージからはみ出すと、そのはみ出した部分
の針先は冷やされる。そして、冷やされたプローブ針によって次に検査が行われる被検査
領域では、プローブ針と回路素子との間で位置ズレが生じる。この位置ズレの大きさ（即
ち、位置ズレ量）は、プローブ針とウエーハとの温度差が大きいほど大となる傾向がある
。

発明３のマルチカードの位置ズレ補正方法は、発明１又は発明２において、前記プロー
ブ針を前記ウエーハ面内に接触させて前記接触痕を形成する工程の前に、前記ウエーハの
温度及び前記プローブ針の温度をそれぞれ検査温度に調整しておく工程、をさらに含むこ
とを特徴とするものである。ここで、「検査温度」は低温又は高温であり、低温の場合は
一例として−４５℃、高温の場合は一例として１２５℃が挙げられる。

発明４の回路素子の検査方法は、発明１から発明３の何れか一の位置ズレ補正方法を行
った後で、前記製品ウエーハに形成された前記回路素子の電気的特性を前記マルチカード
を用いて検査することを特徴とするものである。
発明１〜４によれば、製品ウエーハに対するマルチカードの位置ズレ量を被検査領域毎
に把握して、その位置ズレ量をキャンセルすることができるので、安定した測定が可能と
なる。また、例えば、検査中にプローブ針をプリヒートする（即ち、検査を中断してプロ
ーブ針を暖める）必要がなくなるので、検査時間の短縮を期待することができ、検査効率
を高めることができる。

発明５の回路素子の検査方法は、製品ウエーハに作りこまれた複数個の回路素子にプロ
ーブ針を一度に接触させることが可能なマルチカードを用いて、前記回路素子の電気的特
性を検査する方法であって、前記製品ウエーハがプローバ装置のステージ上に配置され、
前記製品ウエーハの温度及び前記プローブ針の温度がそれぞれ検査温度に調整された状態
で、前記プローブ針が前記ステージからはみ出した場合には、前記プローブ針を次の被検
査領域に接触させる前に当該プローブ針を前記検査温度に再調整し、一方、前記プローブ
針が前記ステージからはみ出していない場合には当該プローブ針を前記検査温度に再調整
することなく次の被検査領域に接触させることを特徴とするものである。

発明６の回路素子の検査方法は、発明５において、前記プローブ針の温度を前記検査温
度に再調整する場合には、前記製品ウエーハの中心部上方に前記プローブ針を移動させ、
この位置で前記プローブ針を一定時間待機させてその温度を前記検査温度に近づけること
を特徴とするものである。
発明５、６の検査方法によれば、プローブ針の温度が検査温度から変動して位置ズレが
生じる可能性があるときのみ、その温度を検査温度に再調整することができる。例えば、
高温試験において、プローブ針が冷やされて位置ズレが生じる可能性があるときのみ当該
プローブ針をプリヒートすることができる。従って、位置ズレの発生を未然に防ぐことが
でき、安定した測定が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るマルチカードの位置合わせ補正方法を示すフローチ
ャートである。ウエーハに形成されたＩＣチップの電気的特性は、プローブ針とＩＣチッ
プのパッド電極とをコンタクトさせることにより測定される。また、この種の測定では、
−４５℃（低温）、常温、１２５℃（高温）などの試験がある。ここでは、マルチカード
を用いて高温試験（即ち、ウェハレベルバーンイン）を行う場合を例に説明する。

図１のステップＳ１では、例えばコリレーションウエーハ、又は製品ウエーハ（以下、
これらを１枚目のウエーハともいう。）を用いてプローブ針とＩＣチップのパッド電極と
の位置合わせを行う。ここでは、プローバ装置のステージとマルチカードの熱膨張を考慮
し、（加熱・冷却機能を備えた）ステージを介して１枚目のウエーハとマルチカードとを
十分に温めて、温度が安定した状態でプローブ針とＩＣチップのパッド電極との位置合わ
せを開始する。

図２は、１枚目のウエーハＷ１で位置合わせする際のインデックス方向と、ウエーハＷ
１における被検査領域１１、１２、１３の位置関係とを示す概念図である。図２中の太線
で囲まれた部分が、マルチカードが一度にコンタクトすることが可能な被検査領域１１、
１２、１３である。また、図２中の矢印はインデックス方向である。インデックスとは、
ステージ１に対してマルチカードを一定間隔で移動させる処理のことである。この移動は
もちろん相対的で良い。この例ではマルチカードを固定した状態でステージ１を一定間隔
で移動させる。

このようなインデックスにより、各々の被検査領域１１、１２、１３はそれぞれマルチ
カードとコンタクトすることになるが、ウエーハの外周部に来るとプローバ装置のステー
ジ１からマルチカードの一部がはみ出す。そして、このマルチカードがはみ出す被検査領
域（以下、はみ出し領域ともいう。）１２では、はみ出した部分のプローブ針が冷やされ
てしまう。その結果、この冷やされたプローブ針と次にコンタクトする被検査領域１３で
は、プローブ針とパッド電極との間で位置ズレが生じてしまう。なお、この位置ズレが生
じる被検査領域（以下、位置ズレ領域ともいう。）１３では、プローブ針はウエーハＷ１
とコンタクトして暖められるので、次の被検査領域１１では温度低下による位置ズレがほ
ぼ無くなる。

次に、図１のステップＳ２では、１枚目のウエーハＷ１において、位置ズレが生じたＩ
Ｃチップを探す。ここでは、プローブ針との接触痕を例えば目視で観察し、接触痕がパッ
ド電極の中心部から外れているＩＣチップ（以下、位置ズレチップともいう。）を探す。
そして、図１のステップＳ３では、１枚目のウエーハＷ１において、位置ズレチップが存
在するか否かを判断する。この判断は例えば作業者（人）が行う。位置ズレチップが存在
する場合はステップＳ４へ進み、位置ズレチップが存在しない場合はステップＳ７へ進む
。ここでは、図２に示した位置ズレ領域１３において、位置ズレチップが見つかった場合
を想定して、図１のステップＳ４へ進む。
図１のステップＳ４では、位置ズレチップにおける位置ズレ量を測定する。この測定は
例えば作業者（人）が行う。そして、図１のステップＳ５では、測定された位置ズレ量に
基づいて、各々の位置ズレ領域１３における補正量をそれぞれ算出する。

図３（ａ）及び（ｂ）は補正テーブルと補正量の一例を示す表図である。図３（ａ）中
のアドレスは、被検査領域の座標（Ｘ，Ｙ）であり、図２に示したＸ座標及びＹ座標と、
後述する図４のＸ座標及びＹ座標の両方にそれぞれ対応している。また、図３（ａ）中の
ｘ，ｙ，ｚは、各アドレスにおけるｘ方向（横方向）、ｙ方向（縦方向）、ｚ方向（高さ
方向）への補正量である。図３（ｂ）に示すように、例えばパッド電極７の中心部ではな
く左上に接触痕９が形成された場合は、２枚目以降のウエーハにおいて、この接触痕９が
パッド電極７の中心部に形成されるように、ｘ方向へ例えば＋５、ｙ方向へ例えば−５の
補正をする。このような補正量を、位置ズレ領域毎に算出する。そして、図１のステップ
Ｓ６では、算出された補正量を位置あわせのパラメータとして、プローバ装置の補正テー
ブルにそれぞれ入力する。このような補正量の算出作業及び補正テーブルへの入力作業は
、例えば作業者（人）が行う。その後、図１のステップＳ７では、マルチカードを用いて
２枚目以降のウエーハを検査する。２枚目以降のウエーハは製品ウエーハである。

図４は、２枚目のウエーハＷ２を検査する際のインデックス方向と、ウエーハＷ２にお
ける被検査領域１１、１２、１３の位置関係を示す概念図である。ステップＳ７では、図
４（ａ）に示すように、２枚目のウエーハＷ２をステージ１上に配置する。そして、１枚
目のウエーハのときと同じ順番でステージ１をインデックスして、複数個の回路素子をマ
ルチカードで同時に検査していく。この２枚目のウエーハを検査するときは、補正テーブ
ルに入力されたパラメータに基づいてステージ１の位置を補正する。

具体的には、図４（ｂ）に示すように、例えばアドレスが（Ｘ，Ｙ）＝（２，３）の被
検査領域では、１枚目のウエーハにおいてＸ方向のズレ量が−１０μｍであったものが、
補正量ｘ＝＋１０を補正テーブルに入力する（図３（ａ）参照。）ことにより、２枚目の
ウエーハＷ２ではＸ方向のズレ量がおよそ０μｍとなる。また、アドレスが（Ｘ，Ｙ）＝
（８，４）の被検査領域では、１枚目のウエーハにおいてＸ方向のズレ量が＋１０μｍで
あったものが、補正量ｘ＝−１０を補正テーブルに入力する（図３（ａ）参照。）ことに
より、２枚目のウエーハＷ２ではＸ方向のズレ量がおよそ０μｍとなる。
２枚目のウエーハＷ２を検査した後は、３枚目、４枚目、…枚目の順で、ウエーハにマ
ルチカードをコンタクトさせてＩＣチップの電気的特性を検査する。このとき、補正テー
ブルには補正量が既に入力されているので、２枚目のウエーハＷ２を検査するときと同様
に、マルチカードの位置ズレを補正することができる。

このように、本発明の第１実施形態によれば、ウエーハＷ１面内の各々の被検査領域１
１、１２、１３毎にマルチカードの位置ズレ量を把握する。そして、２枚目のウエーハＷ
２を検査する際には、ウエーハＷ１で把握した位置ズレ量がキャンセルされるようにステ
ージ１の位置を補正する。これにより、ＩＣチップのパッド電極に対してプローブ針が位
置ズレすることを防ぐことができ、安定した測定が可能となる。また、例えば、検査中に
プローブ針をプリヒートする（即ち、検査を中断してプローブ針を暖める）必要がなくな
るので、検査時間の短縮を期待することができ、検査効率を高めることができる。

なお、上記の第１実施形態では、図１のステップＳ２〜Ｓ６をマニュアルで実行する（
即ち、作業者（人）が直接行う）場合について説明した。しかしながら、本発明では、こ
れらのステップＳ２〜Ｓ６も含めて、図１の全ステップをプローバ装置が自動で行っても
良い。具体的には、図１のステップＳ１で１枚目のウエーハをプローバ装置が自動で測定
した後、ステップＳ２ではプローバ装置がカメラでウエーハ面内を観察して、位置ズレが
起きているチップを自動で探す。次に、図１のステップＳ３ではプローバ装置が位置ズレ
有り・無しの判断を自動で行い、位置ズレがある場合はステップＳ４でプローバ装置が位
置ズレ量を自動で測定する。そして、図１のステップＳ５ではプローバ装置が補正量（パ
ラメータ）を自動で算出し、ステップＳ６ではプローバ装置が補正テーブルにパラメータ
を自動で入力する。その後、２枚目以降のウエーハをプローバ装置が自動で測定する。こ
のような構成であれば、マルチカードの位置ズレ補正が自動で行われるため、作業者（人
）の負担を減らすことができる。

また、２枚目以降のウエーハについては、図１のステップＳ１〜Ｓ７を一定時間ごと、
一定枚数ごと、又は一定コンタクトごとに行って、補正量の見直しを図っても良い。この
ような構成であれば、ウエーハに対するマルチカードのコンタクト精度の向上に寄与する
ことができる。
さらに、この第１実施形態では、図１のステップＳ２でウエーハ面内において位置ズレ
が生じたＩＣチップを探すことについて説明した。しかしながら、例えば図２、４で示し
たように、いわゆる一筆書きでインデックスする場合は、被検査領域１１、１２において
温度低下による位置ズレが発生する可能性はほとんど無い。従って、図１のステップＳ２
では、位置ズレ領域１３のみに着目し、当該領域１３内において位置ズレチップを探すよ
うにしても良い。このような構成であれば、位置ズレチップの探索に要する時間を短縮す
ることができる。

（２）第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態に係るマルチカードの位置合わせ補正方法を示す概念図で
ある。図５において、図４と同一の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。ここでは、マルチカードで高温試験（即ち、ウェハレベルバーンイン）を行う場合を
例に説明する。

図５に示すように、インデックスにより、各々の被検査領域１１、１２、１３はそれぞ
れマルチカードとコンタクトすることになるが、この第２実施形態では、はみ出し領域１
２の検査後、マルチカードをウエーハＷ２の中心部Ｃの上方に移動させて一定時間待機さ
せる。このとき、マルチカードのプローブ針はウエーハＷ２にコンタクトさせず、プロー
ブ針とウエーハＷ２との間には僅かな隙間を設けておく。これにより、冷やされたプロー
ブ針が高温試験の温度（例えば、１２５℃）に近づくように、その温度を再調整すること
ができる。また、上記隙間を設けることにより、中心部Ｃの表面が傷つかないようにする
ことができる。

次に、マルチカードをウエーハＷ２の中心部Ｃ上方から位置ズレ領域１３に移動させて
、当該領域の検査を行う。プローブ針はウエーハＷ２の中心部Ｃ上方で暖められ、また移
動中もウエーハＷ２の上方を通って位置ズレ領域１３に運ばれるため、プローブ針は保温
される。それゆえ、位置ズレ領域１３の検査では温度低下による位置ズレを防ぐことがで
きる。また、図５に示すようにいわゆる一筆書きでインデックスする場合には、被検査領
域１１、１２において温度低下による位置ズレが発生する可能性はほとんど無い。従って
、はみ出し領域１２を検査した後は、位置ズレ領域１３を検査する前にマルチカードをウ
エーハＷ２の中心部Ｃ上方に移動させてプローブ針の温度を再調整し、それ以外の場合は
プローブ針の温度を再調整することなくマルチカードを次の被検査領域１１、１２に移動
させれば良い。

このように、本発明の第２実施形態によれば、プローブ針が冷やされて位置ズレが生じ
る可能性があるときのみ当該プローブ針をプリヒートすることができる。従って、位置ズ
レの発生を未然に防ぐことができ、安定した測定が可能となる。
上記の第１、第２実施形態では、ウエーハＷ２が本発明の「製品ウエーハ」に対応し、
ＩＣチップが本発明の「回路素子」に対応している。また、ウエーハＷ１が本発明の「所
定のウエーハ」に対応し、図３（ａ）に示した補正量が本発明の「パラメータ」に対応し
ている。さらに、位置ズレ領域１３が本発明の「ステージからはみ出したプローブ針によ
って次に検査が行われる被検査領域」に対応している。

第１実施形態に係るマルチカードの位置合わせ補正方法を示すフローチャート。ウエーハＷ１で位置合わせする際の概念図。補正テーブルと補正量の一例を示す表図。ウエーハＷ２を検査する際の概念図。第２実施形態に係るマルチカードの位置合わせ補正方法を示す概念図。従来例に係る検査方法とその問題点を説明するための概念図。

符号の説明

１ステージ、７パッド電極、９接触痕、１１被検査領域、１２はみ出し領域
（被検査領域）、１３位置ズレ領域（被検査領域）、Ｗ１ウエーハ（コリレーション
ウエーハ、又は製品ウエーハ）、Ｗ２ウエーハ（製品ウエーハ）

Claims

製品ウエーハに作りこまれた複数個の回路素子にプローブ針を一度に接触させることが
可能なマルチカードを用いて当該回路素子の電気的特性を検査する際に、前記製品ウエー
ハに対する前記マルチカードの位置ズレを補正する方法であって、
プローバ装置のステージ上に所定のウエーハを配置し、前記ステージ上に配置された前
記ウエーハに前記プローブ針を接触させて当該ウエーハ面内に該プローブ針との接触痕を
形成する工程と、
前記接触痕から、前記マルチカードとの間で位置ズレが生じた位置ズレ領域を前記ウエ
ーハ面内で特定しその位置ズレ量を求める工程と、
前記位置ズレ領域に前記マルチカードを位置合わせする際に参照されるパラメータを前
記位置ズレ量に基づいて設定する工程と、を含むことを特徴とするマルチカードの位置ズ
レ補正方法。
前記接触痕から前記位置ズレ領域を特定する工程では、当該位置ズレ領域を前記ウエー
ハ面内の外周部で特定し、
前記外周部には、前記ステージからはみ出した前記プローブ針によって次に検査が行わ
れる被検査領域が含まれることを特徴とする請求項１に記載のマルチカードの位置ズレ補
正方法。
前記プローブ針を前記ウエーハ面内に接触させて前記接触痕を形成する工程の前に、
前記ウエーハの温度及び前記プローブ針の温度をそれぞれ検査温度に調整しておく工程
、をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチカードの位置ズレ
補正方法。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のマルチカードの位置ズレ補正方法を行った
後で、前記製品ウエーハに形成された前記回路素子の電気的特性を前記マルチカードを用
いて検査することを特徴とする回路素子の検査方法。
製品ウエーハに作りこまれた複数個の回路素子にプローブ針を一度に接触させることが
可能なマルチカードを用いて、前記回路素子の電気的特性を検査する方法であって、
前記製品ウエーハがプローバ装置のステージ上に配置され、前記製品ウエーハの温度及
び前記プローブ針の温度がそれぞれ検査温度に調整された状態で、前記プローブ針が前記
ステージからはみ出した場合には、前記プローブ針を次の被検査領域に接触させる前に当
該プローブ針を前記検査温度に再調整し、一方、
前記プローブ針が前記ステージからはみ出していない場合には当該プローブ針を前記検
査温度に再調整することなく次の被検査領域に接触させることを特徴とする回路素子の検
査方法。
前記プローブ針の温度を前記検査温度に再調整する場合には、前記製品ウエーハの中心
部上方に前記プローブ針を移動させ、この位置で前記プローブ針を一定時間待機させてそ
の温度を前記検査温度に近づけることを特徴とする請求項５に記載の回路素子の検査方法
。