JP2011108695A - 半導体検査装置、半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】接触抵抗が同じ条件でテストを行うことができる、半導体検査装置、及び半導体装置の検査方法を提供する。
【解決手段】検査対象ウエハを載置する、ステージと、前記検査対象ウエハに形成された電極と接触するプローブ、を有するプローブカードと、前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節する、距離調節機構と、制御装置とを具備する。前記制御装置は、前記プローブカードを介して前記電極と前記プローブとの間の接触抵抗を測定し、接触抵抗データを生成する接触抵抗測定部と、前記接触抵抗データに基づいて、前記接触抵抗が所望の値になるように、前記距離調節機構のオーバードライブ量を決定する、オーバードライブ量決定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体検査装置、半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査プログラムに関する。

半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ上に集積回路が形成される。形成された集積回路に対しては、不良の有無が検査される。検査のために、プローブ（針）を有するプローブカードが用いられる。検査時には、半導体ウエハがステージ上に載せられる。また、ステージに面するように、プローブカードが固定される。そして、半導体ウエハに形成された電極（パッド）がプローブと接触するように、ステージが駆動される。プローブカードを介して集積回路の電気的特性が測定され、所望の特性が得られるかどうかが判定される。

半導体装置においては、電極のピッチが狭まっている。また、電極が小型化されている。プローブと電極との接触により、電極にプローブの跡が生じることがある。そのような跡は、外観などの理由から、好ましくない。そこで、ステージのオーバードライブ量を減らすことが考えられる。しかし、オーバードライブ量を減らすと、プローブと電極との接触不良が発生しやすくなる。従って、プローブを電極に安定に接触させることが望まれる。

関連技術が、特許文献１（特開２００６−１５３６２０号公報）に記載されている。特許文献１には、プローブカードが、半導体ウェハに形成された半導体素子の端子に接触させる測定プローブと、測定プローブを取り付けた基板とを備える点が記載されている。基板の測定プローブのプローブ設置領域の外側に領域にダミープローブが設けられる。このダミープローブの端面が、半導体ウェハの端子と測定プローブの先端との間隔を設定する基準となる基準面に設定される。特許文献１には、これにより、プローブカードの高さを容易に測定することができ、垂直方向の位置ずれが生じた場合にもオーバドライブ量を適切にして測定プローブを端子に押圧することが可能になる点が記載されている。

他の関連技術が、特許文献２（特開２００３−４３１１２号公報）に記載されている。特許文献２には、接触圧によるプローブカードの変形によって生じたプローブカードとカード保持具との間の間隙量をエアゲージにより測定して、触針のＺ方向の変位量を求め、この変位量を補償して接触圧を一定にするように、ウエハのチャック機構のＺ方向の位置を修正する点が記載されている。

更に他の関連技術が、特許文献３（特開２００１−１１０８５７号公報）に記載されている。特許文献３には、オーバードライブ時にプローブとウエハとの接触により発生する荷重をメインチャックに設けられた圧力センサを介して測定し、この測定荷重に基づいてメインチャックのオーバドライブ量を制御することが記載されている。

特開２００６−１５３６２０号公報 特開２００３−４３１１２号公報 特開２００１−１１０８５７号公報

しかしながら、正常に検査を行うことができるか否かは、電極とプローブとの間の接触抵抗に依存する。接触抵抗が大きすぎる場合には、正常に検査を行うことができなくなる。また、通常、検査時には、半導体ウエハが複数の領域に分けられ、複数回に分けてプローブが押し当てられる。ここで、半導体ウエハの回路形成面における異なる位置の間では、電極とプローブとの間の接触圧が同じであったとしても、接触抵抗が異なる場合がある。従って、特許文献１に記載されるように、プローブカードの高さを調節したとしても、回路形成面内における異なる位置の間において、必ずしも接触抵抗が同じになるとは限らない。同様に、特許文献２、３に記載されるように、荷重（接触圧）を制御したとしても、回路形成面内における異なる位置の間において、必ずしも接触抵抗が同じになるとは限らない。

本発明に係る半導体検査装置は、検査対象ウエハを載置する、ステージと、前記検査対象ウエハに形成された電極と接触するプローブ、を有するプローブカードと、前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節する、距離調節機構と、制御装置とを具備する。前記制御装置は、前記プローブカードを介して前記電極と前記プローブとの間の接触抵抗を測定し、接触抵抗データを生成する接触抵抗測定部と、前記接触抵抗データに基づいて、前記接触抵抗が所望の値になるように、前記距離調節機構のオーバードライブ量を決定する、オーバードライブ量決定部とを備える。

本発明に係る半導体装置の検査方法は、検査対象ウエハに形成された電極に、プローブカードに設けられたプローブを接触させるステップと、前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節するステップと、前記プローブカードを介して前記電極と前記プローブとの間の接触抵抗を測定するステップと、前記測定するステップにおける測定結果に基づいて、前記接触抵抗が所望の値になるように、前記距離を調節するステップにおけるオーバードライブ量を決定するステップとを具備する。

本発明に係る半導体装置の検査プログラムは、上述の半導体装置の検査方法をコンピュータにより実現するためのプログラムである。

本発明によれば、回路形成面内における異なる位置の間であっても、接触抵抗を同じにすることができる、半導体検査装置、半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査プログラムが提供される。

図１は、半導体検査装置を示す概略図である。 図２は、接触抵抗とオーバードライブ量との関係を示すグラフである。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る半導体検査装置１を示す概略図である。図１に示されるように、半導体検査装置１は、駆動機構２、ステージ３、プローブカード５、及び制御装置８を備えている。

ステージ３は、検査対象となるウエハ４を載せるために設けられている。ウエハ４は、回路形成面を上向として、ステージ３上に載置される。

駆動機構２は、ステージ３を上下に移動（駆動）させるために設けられている。

プローブカード５は、ウエハ４の電気特性を検査するために用いられる。プローブカード５は、基板６と、基板の片面に設けられたプローブ７とを備えている。プローブカード５は、ウエハ４の上方に配置されている。プローブカード５は、プローブ７が設けられた面を下向きにして、固定される。

プローブ７は、ウエハ４の回路形成面に設けられた電極パッド１４に接触する部分である。プローブ７は、プローブ７と電極パッド１４との間の接触抵抗を求めるために必要な端子を備えている。

制御装置８は、駆動機構２及びプローブカード５の動作を制御する装置である。制御装置８は、プローブカード５を制御するプローバ制御装置９と、プローブカード５を介してウエハ４の電気的特性を検査するＬＳＩテスタ１０とを備えている。

プローバ制御装置９は、プローブカード５及び駆動機構２に接続されている。プローバ制御装置９は、プローブ７を介してウエハ７の電極パッド１４に電気信号を与える。そして、プローブ７を介してウエハ４の電気特性を測定し、電気特性データを生成する。また、プローバ制御装置９は、駆動機構２の駆動量を制御し、ステージ３とプローブカード５との間の距離を調節する。具体的には、プローブ制御装置９は、電極パッド１４がプローブ７に接触するように、駆動機構２を駆動させる。さらに、電極パッド１４がプローブ７に確実に接するように、オーバードライブを加える。プローバ制御装置９は、コンピュータにより実現される。

ＬＳＩテスタ１０は、プローバ制御装置９から、電気特性データを取得し、電気特性データに基づいてウエハ４の電気特性が所望する値であるかどうかを判定する。ＬＳＩテスタ１０は、コンピュータにより実現され、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）などに格納された半導体装置の検査プログラム１１がＣＰＵによって実行されることにより、その機能を実現する。

また、ＬＳＩテスタ１０は、接触抵抗測定部１２、オーバードライブ量決定部１３を備えている。これらは、半導体装置の検査プログラム１１により実現される。接触抵抗測定部１２は、プローバ制御装置９から取得した電気特性データに基づいて、電極パッド１４とプローブ７との間の接触抵抗を求め、接触抵抗データを生成する。オーバードライブ量決定部１３は、接触抵抗データに基づいて、駆動機構２のオーバードライブ量を決定し、オーバードライブ量データを生成する。オーバードライブ量データは、プローバ制御装置９に通知される。プローバ制御装置９は、通知されたオーバードライブ量データに基づいて、駆動機構２を駆動する。

続いて、本実施形態に係る半導体装置の検査方法について説明する。

まず、ステージ３上に、ウエハ４を載せる。そして、プローブカード５を、ステージ３の上方に固定する。次いで、プローバ制御装置９が、駆動機構２により、ステージ３を上方に移動させる。そして、電極パッド１４をプローブ７に接触させる。更に、駆動機構２は、オーバードライブを行い、更に電極パッド１４を上方に押し上げる。

次いで、プローバ制御装置９が、プローブカード５を介して、プローブ７と電極パッド１４との間の接触抵抗を求めるのに必要なウエハ４の電気的特性を測定し、電気特性データを生成する。電気特性データは、ＬＩＳテスタ１０へ送られる。ＬＳＩテスタ１０では、接触抵抗測定部１２が、電気特性データに基づいて、接触抵抗を求め、接触抵抗データを生成する。

次いで、オーバードライブ量決定部１３が、接触抵抗データに基づいて、オーバードライブ量を決定する。図２は、接触抵抗とオーバードライブ量との関係を示すグラフである。図２において、横軸は接触抵抗を示しており、縦軸はオーバードライブ量を示している。図２に示されるように、接触抵抗は、オーバードライブ量が大きくなるほど、小さくなる。従って、接触抵抗データに示される現在の接触抵抗が所望する値（目標値）よりも大きい場合には、オーバードライブ量を増加させる。尚、目標値は、予めハードディスクなどの記録媒体にデータとして格納される。例えば、図２に示されるように、接触抵抗データに示される接触抵抗がｔ１であり、そのときのオーバードライブ量がＳ１であったとする。所望する接触抵抗がｔ１’（＜ｔ１）であるとする。このような場合には、オーバードライブ量として、接触抵抗の値がｔ１’になるような値Ｓ１’が決定される。そして、決定したオーバードライブ量を示すオーバードライブ量データを生成し、プローバ制御装置９に通知する。

プローバ制御装置９は、オーバードライブ量データに基づいて、駆動機構２を駆動させ、ステージ３のオーバードライブ量を制御する。

以上説明した動作により、プローブ７と電極パッド１４との間の接触抵抗が、目標値に合わせられる。この状態で、ＬＳＩテスタ１０が、プローバ制御装置９及びプローブカード５を介して、ウエハ４の電気的特性を測定する。そして、測定結果に基づいて、ウエハ４に形成された集積回路の良否判定を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、接触抵抗が所望する値になるように、オーバードライブ量が補正される。従って、ウエハ４の回路形成面内におけるどの領域を検査する場合であっても、所望する接触抵抗で検査を行うことができる。

また、本実施形態によれば、接触抵抗データに基づいて、オーバードライブ量が制御される。ここで、新たな機械的機構を追加するがない。特許文献１（特開２００６−１５３６２０号公報）に記載された技術では、ダミープローブが必要になる。また、特許文献２（特開２００３−４３１１２号公報）に記載された技術では、プローブカードの変形検知機構が必要になる。また、特許文献３（特開２００１−１１０８５７号公報）に記載された技術では、圧力センサー機構が必要になる。これに対し、本実施形態では、新たな機械的機構を追加する必要がないため、コスト的に有利である。

尚、本実施形態では、オーバードライブ量が補正された後に、良否判定が行われる場合について説明した。但し、良否判定が行われている最中に、オーバードライブ量が補正されてもよい。

また、オーバードライブ量を決定するにあたっては、接触抵抗データを目標値と比較し、フィードバック制御を行ってもよい。また、予め、図２に示したオーバードライブ量と接触抵抗との関係を示す対応関係データを用意しておき、この対応関係データを参照することにより、接触抵抗が目標値になるようなオーバードライブ量を決定してもよい。

１ 半導体検査装置
２ 駆動機構（距離調節機構）
３ ステージ
４ ウエハ
５ プローブカード
６ 基板
７ プローブ
８ 制御装置
９ プローバ制御装置
１０ ＬＳＩテスタ
１１ 半導体装置の検査プログラム
１２ 接触抵抗測定部
１３ オーバードライブ量決定部
１４ 電極パッド

Claims (5)

1. 検査対象ウエハを載置する、ステージと、
   前記検査対象ウエハに形成された電極と接触するプローブ、を有するプローブカードと、
   前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節する、距離調節機構と、
   制御装置と、
   を具備し、
   前記制御装置は、
   前記プローブカードを介して前記電極と前記プローブとの間の接触抵抗を測定し、接触抵抗データを生成する接触抵抗測定部と、
   前記接触抵抗データに基づいて、前記接触抵抗が所望の値になるように、前記距離調節機構のオーバードライブ量を決定する、オーバードライブ量決定部とを備える
   半導体検査装置。
2. 請求項１に記載された半導体検査装置であって、
   前記プローブカードは固定されており、
   前記距離調節機構は、前記ステージを駆動するステージ駆動機構を備えている
   半導体検査装置。
3. 検査対象ウエハに形成された電極に、プローブカードに設けられたプローブを接触させるステップと、
   前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節するステップと、
   前記プローブカードを介して前記電極と前記プローブとの間の接触抵抗を測定するステップと、
   前記測定するステップにおける測定結果に基づいて、前記接触抵抗が所望の値になるように、前記距離を調節するステップにおけるオーバードライブ量を決定するステップと、
   を具備する
   半導体装置の検査方法。
4. 請求項３に記載された半導体装置の検査方法であって、
   更に、
   前記接触させるステップよりも前に、前記検査対象ウエハをステージ上に載せるステップと、
   前記接触させるステップよりも前に、前記プローブカードを固定するステップと、
   を具備し、
   前記距離を調節するステップは、前記ステージを駆動することにより、前記プローブカードと前記検査対象ウエハとの間の距離を調節するステップを含んでいる
   半導体装置の検査方法。
5. 請求項３又は４に記載された半導体装置の検査方法を実現するための、半導体装置の検査プログラム。

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