JP2014119340A - プローブカード、検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく検査することができるプローブカード、検査装置、及び検査方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかるプローブカードは、複数のデバイス１２５を有するウェハ１２を検査するために、繰り返しタッチダウンを行うプローブカードであって、プローブ基板４０と、プローブ基板４０に配列された複数の接触子１４ａを有する第１のプローブ群１４１と、接触子１４ａよりも先端位置がプローブ基板４０側にある複数の接触子１４ｂを有し、プローブ基板４０の平面視において第１のプローブ群１４１を挟むように離間して配置された第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂと、を備えたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、プローブカード、検査装置、及び検査方法に関する。

半導体デバイス等の検査には、プローブカードが用いられている（特許文献１）。例えば、プローブカードに設けられた複数のプローブが半導体デバイスの電極（パッド）に接触することで、テスターからの電源や信号等を半導体デバイスに供給することができる。

国際公開２００７／０１７９５６号

このようなプローブカードを用いた検査では、テスターのチャンネル数に制限がある。したがって、テスターのチャンネル数の中で、最大同時測定できるＤＵＴ（Device Under Test）数でプローブカードを作成する。同時測定数が増えると検査時間を短縮することができる。例えば、テスターのチャンネル数が２０４８ｃｈで、１測定ＤＵＴあたりのチャネル数が１６ｃｈの場合、１２８ＤＵＴ（＝２０４８／１６）の同時測定が可能になる。しかしながら、プローブカードのレイアウトによっては、ウェハの外周部において、無効なＤＵＴレイアウトが多くなり、測定効率が悪くなってしまうという問題点がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、効率良く検査することができるプローブカード、検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るプローブカードは、複数のデバイスを有するウェハを検査するためのプローブカードであって、基板と、前記基板に配列された複数の第１のプローブを有する第１のプローブ群と、前記第１のプローブの先端位置よりも先端位置が前記基板側にある複数の第２のプローブを有し、前記基板の平面視において前記第１のプローブ群を挟むように離間して配置された第２のプローブ群と、を備えたのである。

上記のプローブカードにおいて、前記第２のプローブ群が前記第１のプローブ群を挟む第１の方向において前記基板に端に行くほど、前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第２のプローブ群のレイアウトが大きくなっていてもよい。

上記のプローブカードにおいて、前記第１のプローブと前記第２のプローブの先端位置の高さの差が、前記第１のプローブが前記デバイスを検査する際のオーバードライブ量よりも大きくなっていてもよい。

上記のプローブカードにおいて、前記第１のプローブ群が前記ウェハの中央部に配置された前記デバイスを検査し、前記第２のプローブ群が前記ウェハの端部に配置されたデバイスを検査するようにしてもよい。

本発明の一態様にかかる検査装置は、上記のプローブカードと、ウェハが載置されるステージと、前記プローブカードと前記ステージとの相対的な位置を変化させて、繰り返しタッチダウンを行う制御部と、を備えたものである。

本発明の一態様にかかる検査方法は、上記のプローブカードを用いてウェハを検査する検査方法であって、繰り返しタッチダウンを行うことで、前記ウェハの中央部のデバイスを前記第１のプローブ群で検査し、前記ウェハの端部のデバイスを前記第２のプローブ群で検査し、前記第１のプローブ群での検査と、前記第２のプローブ群での検査で、前記ウェハと基板との距離を変えているものである。

以上のように、本発明によれば、効率よく検査することができるプローブカード、検査装置、及び検査方法を提供することができる。

本実施の形態に係る検査装置の構成を示す図である。 本実施の形態にかかるプローブのレイアウトを模式的に示す平面図である。 プローブカードにより、ウェハの端部を試験する様子を示す図である。 プローブカードにより、ウェハの中央を試験する様子を示す図である。 プローブカードにより、ウェハの端部を試験する様子を示す図である。 プローブによるレイアウトショットを模式的に示すマップである。 比較例にかかるプローブのレイアウトを模式的に示す平面図である。 比較例にかかるプローブカードにより、ウェハの端部を試験する様子を示す図である。 変形例にかかるプローブのレイアウトを模式的に示す平面図である。 高さの異なる接触子を製造する方法を説明するための側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

本実施形態のプローブカード及び検査装置は、例えば、半導体ウェハ上のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ等の検査対象物のテスト時の効率化を図ったものである。測定の効率化を目的として、多数の検査対象物を同時に測定する際に、タッチダウンの回数を減らすように、プローブをレイアウトしている。このため、本発明は、プローブカード全般に適用することができると共に、当該プローブカードが用いられる検査装置全てに適用することができる。このように、本発明は、種々のプローブカード及び検査装置に適用することができるため、以下では、プローブカードに搭載される回路構成部分を中心に説明する。また、検査対象物として、半導体ウェハ上に多数形成されるＩＣチップを例に説明する。

なお、以下の説明においてタッチダウンとは、チャックトップ７６を上昇させてウェハのデバイスとプローブとを接触させるものに限らず、プローブカードを下降させてデバイスとプローブとを接触させるものを含むものとする。すなわち、タッチダウンとは、プローブ基板とウェハとの相対位置を鉛直方向に変化させて、デバイスとプローブを接触させることを言うものとする。

図１は、本実施の形態に係るプローブカードが用いられた試験装置（検査装置）の構成を示す図である。なお、以下の説明において、ＸＹＺの直交座標系を用いる。図１における上下方向（鉛直方向）がＺ方向となり、左右方向をＸ方向となり、紙背方向をＹ方向とする。しかし、それらの方向は、多数の接触子が配置されたプローブ基板及びプローブカードの姿勢に応じて異なる。

それゆえに、プローブカードは、これが試験装置に取り付けられた状態において、本発明でいう上下方向が、実際に、上下方向となる状態、上下逆となる状態、斜めの方向となる状態等、いずれの方向となる状態で使用してもよい。

図１を参照するに、試験装置１０は、円板状の半導体ウェハ１２を被検査体とし、ウェハ１２に形成された複数の集積回路を複数回に分けて検査すなわち試験する。各集積回路は、パッド電極のような複数の電極（図示せず）を上面に有する。

試験装置１０は、プローブカード１６、テストヘッド２０、カードホルダ２２、カード制御部２４、ステージ制御部２６、テスター制御部２８を備えている。プローブカード１６は、板状の電気的接続装置であり、複数の接触子１４を備えている。テストヘッド２０は、プローブカード１６と電気的に接続される。検査ステージ１８には、ウェハ１２が載置される。カードホルダ２２は、プローブカード１６を保持するため、外周縁部においてプローブカード１６を受ける。

カード制御部２４は、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２の高さ又は傾きを制御する。ステージ制御部２６は、カードホルダ２２に対する検査ステージ１８の位置を制御する。テスター制御部２８は、接触子１４に対する試験信号（すなわち、試験のために集積回路に供給する供給信号、供給信号に対する集積回路からの応答信号等の電気信号）の授受を行うべくテストヘッド２０を制御する。

図示の例では、各接触子１４は、クランク状の形状を有する板状のプローブを用いている。そのような接触子１４は、例えば、特開２００５-２０１８４４号公報等に記載されている公知のものである。

しかし、各接触子１４は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から公知のものであってもよい。

プローブカード１６は、平坦な下面を有する補強部材３４と、補強部材３４の下面に保持された円形平板状の配線基板３６と、配線基板３６の下面に配置された平板状の電気接続器３８と、電気接続器３８の下面に配置されたプローブ基板４０と、補強部材３４の上に配置された円板状のカバー４２とを含む。これらの部材３４〜４２は、複数のボルトにより分離可能に堅固に組み付けられている。

補強部材３４は、ステンレス板のような金属材料で製作されている。例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とすることができる。

また、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されているように、補強部材３４の上側に補強部材３４の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバー４２を配置してもよい。

配線基板３６は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子１４に対する試験信号の受け渡しに用いる複数の導電路すなわち内部配線（不図示）を有している。

配線基板３６の上面の環状周縁部には、テストヘッド２０に接続される多数のコネクタ４４が配置されている。各コネクタ４４は、内部配線に電気的に接続された複数の端子（図示せず）を有する。

補強部材３４と配線基板３６とは、補強部材３４の下面と配線基板３６の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材（図示せず）により同軸的に結合されている。

電気接続器３８は、例えば、特開２００８−１４５２３８号公報に記載されている公知のものである。電気接続器３８は、電気絶縁性のピンホルダを上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような公知の複数の接続ピン５０を備えており、配線基板３６の内部配線をそれぞれ接続ピン５０によりプローブ基板４０の、後に説明する導電路に電気的に接続している。

電気接続器３８は、ピンホルダの上面が配線基板３６の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材（いずれも図示せず）により、ピンホルダにおいて配線基板３６の下面に結合されている。

さらに、接続ピン５０のそれぞれは、その上端及び下端をスプリングにより離間させており、また上端を配線基板３６の内部配線の下端部に続く端子部（図示せず）に押圧されていると共に、下端をプローブ基板４０の上面に設けられた他の端子部に押圧されている。

プローブ基板４０は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により形成されたフレキシブル多層シート５４を多層のセラミック基板５６の下面に設けた併用基板であり、また多層シート５４の下面に接触子１４を片持ち状に配置している。

多層シート５４は、複数の内部配線（図示せず）を内部に有すると共に、内部配線に電気的に接続された複数のプローブランド（図示せず）を下面に有する形状及び構造を有しており、またセラミック基板５６と一体的に形成されている。セラミック基板５６には、上下に貫通する貫通配線が形成されている。

各接触子１４は、その先端部（針先）を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、前記したプローブランドに片持ち梁状に装着されている。

カードホルダ２２は、電気絶縁材料から製作されており、また内向きフランジのように、リング状の周縁部２２ａと、周縁部２２ａの下端部から内方へ伸びる上向きの段部２２ｂとを有している。段部２２ｂは、内向きフランジのようにリング状の形状を有しており、また配線基板３６の外周縁部の下側を受けている。

プローブカード１６は、配線基板３６の外周縁部が段部２２ｂに受けられて、プローブカード１６がテストヘッド２０の筐体の下側に位置するように、補強部材３４の延長部３４ｄ及び配線基板３６の外周縁部において、複数のねじ部材（図示せず）により、カードホルダ２２の段部２２ｂに取り付けられている。

カードホルダ２２は、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２の傾きを変更するカード支持機構（図示せず）を介して、試験装置１０のフレーム又は筐体に取り付けられている。

前記したカード支持機構は、試験に先だって、特に１ロット分の試験又は１つのウェハ１２の試験に先だって、カード制御部２４により制御されて、検査ステージ１８に対するカードホルダ２２、ひいてはプローブカード１６の高さ又は傾きを変更する。これにより、プローブカード１６は、接触子１４の針先により形成される仮想的な針先面がチャックトップ７６に受けられたウェハ１２に対し、所定の高さ位置となるように、位置決められる。

上記のようなカード支持機構は、例えば、特開２００２−１４０４７号、特開２００７−１８３１９４号等の公報に記載されている。

検査ステージ１８は、ウェハ１２を解除可能に真空的に吸着するステージ、すなわち、チャックトップ７６と、チャックトップ７６を、プローブカード１６に対し、前後方向、左右方向及び上下方向に三次元的に移動させると共に、上下方向へ伸びるθ軸線の周りに角度的に回転移動させるチャックトップ移動機構７８とを備えている。

検査ステージ１８は、ステージ移動機構（図示せず）によりプローブカード１６に対し前後及び左右の方向へ移動される。これにより、検査ステージ１８は、ウェハ１２を試験する間は前後及び左右の方向への移動を防止されるが、試験すべき１ロット分のウェハ１２の交換のために、ステージ移動機構により前後及び左右の方向へ移動される。

また、検査ステージ１８は、１ロット分のウェハ１２の試験の間、１つのウェハ１２の試験を終了するたびに、試験すべきウェハ１２の交換のために、上記したステージ移動機構により前後及び左右の方向へ移動される。しかし、１ロット分のウェハ１２の試験の間、検査ステージ１を前後及び左右の方向へ移動させることなく、試験すべきウェハ１２を交換するようにしてもよい。

上記のようなステージ移動機構を設ける代わりに、チャックトップ移動機構７８におけるチャックトップ７６を前後方向及び左右方向へ移動させる機能を利用してもよい。

ウェハ１２の試験に先だって、チャックトップ移動機構７８は、ステージ制御部２６により制御されて、検査ステージ１８を、三次元的に移動させると共に、θ軸線の周りに角度的に回転移動させる。これにより、チャックトップ７６に受けられたウェハ１２は、これに設けられた集積回路の電極が接触子１４の針先に対向するように、位置決められる。

試験すべきウェハ１２の交換時、検査ステージ１８は、上記したステージ移動機構により前後及び左右の方向へ移動される前に、ウェハ１２が接触子１４に接触しない位置にチャックトップ７６がチャックトップ移動機構７８により下降された状態に維持される。

テストヘッド２０は、完成した複数の集積回路を配線基板のような支持基板に配置した複数の回路基板と、これら回路基板を収容するボックスとを備えた既知のものであり、プローブカード１６の上方に配置されている。

図示の例では、各回路基板の集積回路は、配線８０とコネクタ４４とを介して、配線基板３６の内部配線（図示せず）に電気的に接続されている。これにより、各回路基板の集積回路は、実際の試験時に、テスター制御部２８により制御されて、ウェハ１２の集積回路に対しプローブカード１６を介して試験信号を受け渡す。

テスター制御部２８は、所定数のチャンネルを有している。すなわち、テスター制御部２８は複数のチャンネルに対して、試験信号や電源（以下、信号等）を入出力する。例えば、テスター制御部２８は、２０１６ｃｈを有している。さらに、ウェハ１２に設けられた１デバイスあたり、所定のチャンネル数で検査を行う。例えば、１ＤＵＴあたり１６ｃｈでの検査を行う。この場合、１２６ＤＵＴの同時測定が可能になる。すなわち、プローブカードの１回のタッチダウン（１ショット）で、１２６個のデバイスの電気試験を行うことができる。そして、ウェハ上の全てのデバイスに対する試験が終了するまで、繰り返しタッチダウンを行う。プローブカード１６は複数のデバイスを有するウェハ１２を検査するために、繰り返しタッチダウンを行う。

次に、プローブカード１６における接触子１４のレイアウトについて、図２を用いて説明する。図２は、プローブカード１６におけるプローブレイアウトを模式的に示す図である。図２（ａ）は、プローブカード１６におけるプローブレイアウトを示すＸＹ平面図であり、図２（ｂ）は、プローブカード１６におけるプローブのレイアウトを説明するための側面図である。なお、図２（ａ）における１つのマス目がウェハ１２の１つのデバイス１２５に対応している。

図２（ｂ）に示すように、プローブ基板４０には、第１のプローブ群１４１と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂとが設けられている。第１のプローブ群１４１と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂは、それぞれ複数の接触子１４を有している。ここで、第１のプローブ群１４１の接触子１４を接触子１４ａとし、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂの接触子１４を接触子１４ｂとして示す。接触子１４ａ、１４ｂは、プローブ基板４０から下方に突出している。接触子１４ａよりも接触子１４ｂの背が低くなっている。すなわち、接触子１４ａの先端は、接触子１４ｂの先端よりも上側に配置されている。換言すると、Ｚ方向における接触子１４ａの先端位置は、接触子１４ｂの先端位置よりもプローブ基板４０側に配置される。

Ｘ方向において、第１のプローブ群１４１の両側に、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂが配置されている。すなわち、第２のプローブ群１４２ａと第２のプローブ群１４２ｂの間に、第１のプローブ群１４１が配置されている。図２（ｂ）において、第２のプローブ群１４２ａが第１のプローブ群１４１の左側に配置され、第２のプローブ群１４２ｂが第１のプローブ群１４１の右側に配置されている。第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂが第１のプローブ群１４１を挟むように、Ｘ方向に離間して配置されている。したがって、接触子１４ａは、プローブ基板４０の中央に配列され、接触子１４ｂはプローブ基板４０の端部に配列される。

第１のプローブ群１４１の接触子１４ａは、図２（ａ）のプローブレイアウト１２１に示すように配列されている。第２のプローブ群１４２ａの接触子１４ｂは、図２（ａ）のプローブレイアウト１２２ａに示すように配列されている。第２のプローブ群１４２ｂの接触子１４ｂは、図２（ａ）のプローブレイアウト１２２ｂに示すように配列されている。なお、プローブレイアウト１２１、１２２ａ、１２２ｂにおいて、１つのマス目がウェハ１２上の１つのデバイス１２５に相当する。したがって、プローブレイアウト１２１は、第１のプローブ群１４１によって同時測定可能なデバイス１２５を示している。プローブレイアウト１２２ａは、第２のプローブ群１４２ａによって同時測定可能なデバイス１２５を示しており、プローブレイアウト１２２ｂは、第２のプローブ群１４２ｂによって同時測定可能なデバイス１２５を示している。

第１のプローブ群１４１のプローブレイアウト１２１は矩形状になっている。例えば、第１のプローブ群１４１の接触子１４ａは、７×１６のマトリクス状に配列されたデバイス１２５を試験する。第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂのプローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂは、第１のプローブ群１４１のプローブレイアウト１２１と異なっている。すなわち、プローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂは矩形状となっていない。プローブレイアウト１２２ａは、図２の点線で示すプローブレイアウト１２１の中心線に対して、プローブレイアウト１２２ｂと対称になっている。なお、中心線は、Ｘ方向におけるプローブレイアウト１２１の中心を通るＹ方向の直線である。

第１のプローブ群１４１は、１回のタッチダウンで試験可能なデバイス数に対応する数の接触子１４ａを有している。例えば、テスター制御部２８が２０１６ｃｈの場合、１つのデバイス１２５に対して１６ｃｈで、１２６個（＝７×１８）のデバイス１２５の同時測定が可能である。すなわち、第１のプローブ群１４１の接触子１４ａが、１ＤＵＴ当りのチャネル数が１６ｃｈで、１２６ＤＵＴの同時測定を行う。

第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂのそれぞれも、同様に、１回のタッチダウンで試験可能なデバイス数に対応する数の接触子１４ｂを有している。１回のタッチダウンで、第１のプローブ群１４１、第２のプローブ群１４２ａ、又は第２のプローブ群１４２ｂのうちの一つが、測定を行う。ここでは、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂの接触子１４ｂで同時測定可能なＤＵＴ数は、第１のプローブ群１４１で同時測定可能なＤＵＴ数より少なくなっている。すなわち、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂの接触子１４ｂの数は、第１のプローブ群１４１の接触子１４ａの数よりも小さくなっている。もちろん、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂの接触子１４ｂで同時測定可能なＤＵＴ数は、第１のプローブ群１４１で同時測定可能なＤＵＴ数と同じでもよい。

プローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂについて説明する。Ｙ方向において、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂのプローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂは、第１のプローブ群１４１のプローブレイアウト１２１よりも大きくなっている。Ｘ方向において外側に行くほど、Ｙ方向におけるプローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂが大きくなっている。すなわち、プローブ基板４０の外側ほど、Ｙ方向におけるプローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂが広がっている。

例えば、プローブレイアウト１２１では、Ｙ方向の１列のデバイス数が１６個となっている。一方、プローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂにおいて、Ｘ方向における最も外側では、１列のデバイス数が２２個になっている。また、Ｘ方向における最も内側、すなわち、第１のプローブ群１４１側では、１列のデバイス数が１６個になっている。Ｘ方向における外側ほど、１列のデバイス数が増えていくように第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂの接触子１４ｂがレイアウトされている。ここでは、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂにおいて、最も内側の列のデバイス数が、第１のプローブ群１４１の１列のデバイス数と同じになっている。

そして、第１のプローブ群１４１が、ウェハ１２の中央部のデバイス１２５を試験する。すなわち、第１のプローブ群１４１の接触子１４ａが、ウェハ１２の中央部のデバイス１２５のパッドと接触する。第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂがウェハ１２の端部のデバイス１２５を試験する。すなわち、第２のプローブ群１４２ａ、１４２の接触子１４ｂが、ウェハ１２の端部のデバイス１２５のパッドと接触する。

ウェハ１２の電気試験の様子を図３〜図５に示す。図３、図５は、ウェハ１２の端部のデバイスを電気試験する様子を示し、図４は、ウェハ１２の中央部のデバイス１２５を電気試験する様子を示している

図４に示すように、ウェハ１２の中央部のデバイス１２５を電気試験する場合、ＤＵＴが第１のプローブ群１４１の直下になるように、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を移動する。そして、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を上昇させる。すなわち、ウェハ１２とプローブ基板４０が近づくように、ウェハ１２に対してプローブカード１６を相対移動させる。これにより、接触子１４ａの先端が、デバイス１２５のパッドと接触する。そして、テスター制御部２８が接触子１４ａを介して、信号等を入出力することで、中央部のデバイス１２５を検査することができる。

ウェハ１２の端部のデバイス１２５を電気試験する場合、ＤＵＴが第２のプローブ群１４２ａ、又は第２のプローブ群１４２ｂの直下になるように、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を移動する。そして、チャックトップ移動機構７８チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を上昇させる。すなわち、ウェハ１２とプローブ基板４０が近づくように、ウェハ１２に対してプローブカード１６を相対移動させる。これにより、接触子１４ａの先端が、デバイス１２５のパッドと接触する。そして、テスター制御部２８が接触子１４ａを介して、信号等を入出力することで、端部のデバイス１２５を検査することができる。

具体的には、ウェハ１２の−Ｘ側の端部のデバイス１２５を電気試験する場合、図３に示すように、第２のプローブ群１４２ｂの直下にＤＵＴを配置する。すなわち、Ｘ方向において、ウェハ１２の−Ｘ側のエッジが、第１のプローブ群１４１と第２のプローブ群１４２ｂとの間になるように、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を移動する。そして、この状態でタッチダウンを行うことで、電気試験を行う。一方、ウェハ１２の＋Ｘ側の端部のデバイス１２５を電気試験する場合、図５に示すように、第２のプローブ群１４２ａの直下にＤＵＴを配置する。すなわち、Ｘ方向において、ウェハ１２の＋Ｘ側のエッジが、第１のプローブ群１４１と第２のプローブ群１４２ａとの間になるように、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を移動する。そして、この状態でタッチダウンを行うことで、電気試験を行う。例えば、図３に示す状態から図５に示す状態まで、チャックトップ移動機構７８がウェハ１２を水平方向に移動させる。

接触子１４ａの先端位置は、接触子１４ｂの先端位置よりも下にある。したがって、ウェハ１２の中央部のデバイス１２５を試験するために、接触子１４ａをウェハ１２と接触させたとしても（図４参照）、接触子１４ｂがウェハ１２と接触することはない。すなわち、接触子１４ａをウェハ１２と接触させた状態においても、接触子１４ｂとウェハ１２の間にはクリアランスが生じている。

なお、接触子１４ａの先端位置と、接触子１４ｂの先端位置との高さの違いは、オーバードライブ（ＯＤ）量を考慮して設計すればよい。例えば、接触子１４ａと接触子１４ｂとの高さの違いをＯＤ量の２倍程度にする。具体的には、ＯＤ量が１００μｍの場合、接触子１４ｂの先端位置を接触子１４ａの先端位置よりも２００μｍ程度上側にする。これにより、ウェハ１２中央部のデバイス１２５の試験時において、接触子１４ｂがウェハ１２と接触するのを防ぐことができる。

ウェハ１２の端部のデバイス１２５を電気試験する場合、接触子１４ｂがウェハ１２と接触し、所定のオーバードライブ量に到達するまで、チャックトップ移動機構７８がチャックトップ７６を上昇させる。このとき、第１のプローブ群１４１は、図３、図５に示すように、ＸＹ平面内においてウェハ１２の外側にあるため、接触子１４ａがウェハ１２と接触することはない。すなわち、先端位置が高い接触子１４ｂをウェハ１２と接触する位置まで移動させたとしても、接触子１４ａがウェハ１２と接触しない。換言すると、第２のプローブ群１４２ａで試験する場合、第１のプローブ群１４１と第２のプローブ群１４２ｂがＸＹ平面においてウェハ１２の外側になるように配置して、タッチダウンする。同様に、第２のプローブ群１４２ｂで試験する場合、第１のプローブ群１４１と第２のプローブ群１４２ａがＸＹ平面においてウェハ１２の外側になるように配置する。このようにすることで、それぞれの電気試験において、ＤＵＴに対応する接触子１４のみがウェハ１２と接触するようになる。

プローブカード１６に上記のような第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂを設けることで、測定回数を減らすことができる。すなわち、プローブカード１６のタッチダウン数を減らすことができ、測定時間を短縮することができる。この理由について、図６を用いて説明する。図６は、レイアウトショットマップであり、ウェハ１２のデバイス１２５を模式的に示す平面図である。

円形のウェハ１２には、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）チップなどのデバイス１２５が複数設けられている。図６において、小さな正方形の白枠がデバイス１２５となり、長方形の太枠が１度のタッチダウンで試験されるレイアウトとなる。ここで、第１のプローブ群１４１で試験されるレイアウトをレイアウト１３１とし、第２のプローブ群１４２ａで試験されるレイアウトをレイアウト１３２ａとし、第２のプローブ群１４２ｂで試験されるレイアウトをレイアウト１３２ｂとする。レイアウト１３１は、図２〜図５のプローブレイアウト１２１のように矩形状となっている。レイアウト１３２ａは、図２〜図５のプローブレイアウト１２２ａのように、−Ｘ側ほどＹ方向に広がっている。レイアウト１３２ｂは、図２〜図５のプローブレイアウト１２２ｂのように、＋Ｘ側ほどＹ方向に広がっている。

ウェハ１２の中央部では、第１のプローブ群１４１によって、８回の測定が行われる。すなわち、Ｘ方向、及びＹ方向に位置をずらしてタッチダウンを繰り返し行う。一方、ウェハ１２の端部では、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂのそれぞれによって、１回の測定が行われる。ウェハ１２の＋Ｘ側の端近傍のデバイス１２５は、第２のプローブ群１４２ａで試験され、ウェハ１２の−Ｘ側の端近傍のデバイス１２５は、第２のプローブ群１４２ｂで試験される。これにより、ウェハ１２の＋Ｘ側の端部のデバイス１２５の全てが、レイアウト１３２ａに含まれ、ウェハ１２の−Ｘ側の端部のデバイス１２５の全てが、レイアウト１３２ｂに含まれる。ウェハ１２の全てのデバイス１２５が、８つのレイアウト１３２ａと、１つのレイアウト１３１ａと、１つのレイアウト１３１ｂの中に含まれることになる。したがって、１０回のショット数（タッチダウン数）で、全てのデバイス１２５の試験が可能になる。

一方、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂがない場合の比較例を図７、図８に示す。比較例では、図７に示すように、第１のプローブ群１４１のみ設けられている。すなわち、全ての接触子１４ａの先端位置が同じ高さとなっている。この場合、ウェハ１２の端部のデバイス１２５を試験しようとすると、同時測定できるデバイス数が限られてしまう。図８に示すように、ウェハ１２の端部においても、Ｙ方向に位置を変えてタッチダウンする必要が生じてしまい、ショット数が増加してしまう。ここでは、全てのデバイス１２５を電気試験するために、１２ショット必要となる。

これに対して、本実施の形態に係るプローブカードでは、図２〜図５に示したような第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂを有している。第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂのプローブレイアウト１２２ａ、１２２ｂは、第１のプローブ群１４１のプローブレイアウト１２１よりもＹ方向の大きさが大きくなっている。よって、図６に示すように、Ｘ方向の両端において、Ｙ方向に位置を変えてタッチダウンする必要がない。換言すると、第２のプローブ群１４２ａは、ウェハ１２の右端のデバイス１２５を１回のタッチダウンで試験する。第２のプローブ群１４２ｂは、左端のデバイス１２５を１回のタッチダウンで試験する。これにより、ショット数を少なくすることができ、試験時間を短くすることができる。効率よく検査することができ、生産性を向上することができる。この例では、ショット数を１２回から１０回に減少することができるため、測定効率を１．２倍に向上することができる。

なお、第１のプローブ群１４１による試験と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験とを行う順番は特に限定されるものではない。すなわち、第１のプローブ群１４１による試験を、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験よりも先に行ってもよく、あるいは、後に行ってもよい。さらには、第２のプローブ群１４２ａによる試験と、第２のプローブ群１４２ｂによる試験との間に、第１のプローブ群１４１による試験を行ってもよい。

プローブカード１６内で、第１のプローブ群１４１を、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂと電気的に並列接続するようにしてもよい。すなわち、プローブカード１６の内の配線で、接触子１４ａと接触子１４ｂを接続して、信号等を並列に供給する。こうすることで、第１のプローブ群１４１、第２のプローブ群１４２ａ、及び第２のプローブ群１４２ｂのそれぞれに共通の信号等を入出力することができる。すなわち、第１のプローブ群１４１、第２のプローブ群１４２ａ、及び第２のプローブ群１４２ｂのいずれをデバイス１２５と接触させた場合でも、各デバイス１２５に同じ信号等での試験が可能になる。

また、接触子１４ａと接触子１４ｂの高さが異なっている。これにより、ＤＵＴ以外の箇所で、ウェハ１２と接触子１４が接触するのを防ぐことができる。よって、１つのデバイス１２に接触子１４が複数回接触するのを防ぐことができる。デバイス１２５や接触子１４の損傷を防ぐことができる。また、ＤＵＴに対応するプローブ群以外のプローブ群では、接触子１４がウェハ１２に接触していないため、並列に信号等を供給した場合でも、確実にＤＵＴを試験することができる。

なお、接触子１４ａと接触子１４ｂを並列に接続しなくてもよい。すなわち、接触子１４ａと接触子１４ｂに信号等を供給するための配線を独立に設けてもよい。この場合、リレー等のスイッチで、信号等の供給を制御することができる。テスター制御部２８は、リレーを切り替えるための制御信号を出力する。

なお、第１のプローブ群１４１による試験と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験とで異なるＯＤ量を設定してもよい。第１のプローブ群１４１による試験と第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験とで、それぞれ最適なインデックス量やＯＤドライブ量等を設定しておく。第１のプローブ群１４１による試験を行う際、第１のインデックス量に応じたＸＹ位置にプローブカード１６又はウェハ１２を移動させる。そして、第１の高さまでチャックトップ７６を上昇させて、接触子１４ａをデバイス１２５に接触させる。さらに、第１のＯＤ量だけチャックトップ７６を上昇させた状態で、電気試験を行う。
同様に、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験を行う際、第２のインデックス量に応じたＸＹ位置にプローブカード１６又はウェハ１２を移動させる。そして、第２の高さまで、チャックトップ７６を上昇させて、接触子１４ｂをデバイス１２５に接触させる。さらに、第２のＯＤ量だけをプローブカード１６を押し込んだ状態で、電気試験を行う。すなわち、第１のプローブ群１４１による試験と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験とで、プローブ基板４０とウェハ１２の距離を変える。さらに、個別に設定されたＯＤ量で、接触子１４をオーバドライブする。このようにすることで、確実に試験することができる。なお、第１のプローブ群１４１による試験と、第２のプローブ群１４２ａ、１４２ｂによる試験とでＯＤ量を同じにしてもよい。

（変形例）
次に、プローブレイアウトの変形例について、図９を用い説明する。図９は、プローブレイアウトの変形例を示す平面図である。図９に示す変形例では、図２〜図５のプローブレイアウトに対して、プローブレイアウト１２２ｃ、及びプローブレイアウト１２２ｄが追加された構成となっている。すなわち、プローブカード１６の中央には、第１のプローブ群１４１によるプローブレイアウト１２１が設けられている。そして、その周囲に、第２のプローブ群によるプローブレイアウト１２２ａ〜１２２ｄが配置されている。

矩形状のプローブレイアウト１２１の＋Ｙ側にはプローブレイアウト１２２ｃが配置され、−Ｙ側にはプローブレイアウト１２２ｄが配置されている。すなわち、プローブレイアウト１２２ｃとプローブレイアウト１２２ｄが、プローブレイアウト１２１を挟むように、Ｙ方向に離間して配置されている。Ｙ方向における外側ほど、プローブレイアウト１２２ｃ、プローブレイアウト１２２ｄのＸ方向の大きさが大きくなっている。

プローブレイアウト１２２ｃに対応する第２のプローブ群が、ウェハ１２の−Ｙ側の端部のデバイス１２５を試験し、プローブレイアウト１２２ｄに対応する第２のプローブ群が、ウェハ１２の＋Ｙ側の端部のデバイス１２５を試験する。このような構成とすることで、よりショット数を減らすことが可能になる。

次に、接触子１４ａと接触子１４ｂの製造方法について、図１０用いて説明する。図１０は、接触子１４ａと接触子１４ｂの製造方法を説明するための断面図である。例えば、メッキ層、及び犠牲層を積層していくことで、接触子１４ａと接触子１４ｂを製造している。ここでは、基板４２０上に、メッキ層４２２、及び犠牲層４２１を１３層（Ｌ１〜Ｌ１３）だけ積層した構成を示している。すなわち、基板４２０上にＬ１〜Ｌ１３の順番に、メッキ層４２２、及び犠牲層４２１を積み上げて形成していく。そして、犠牲層４２１を除去することで、接触子１４ａ、１４ｂが形成される。

接触子１４ａ、接触子１４ｂは、カンチレバー式のプローブである。接触子１４ａは、先端部４１１と、アーム部４１２と、基部４１３と、を備えている。接触子１４ｂは、先端部４０１と、アーム部４０２と、基部４０３と、を備えている。先端部４０１、４１１は、デバイス１２５のパッドと接触する。基部４０３、４１３は、プローブ基板４０のランドに固定される。先端部４０１、４１１と基部４０３、４１３と接続するアーム部４０２、４１２は、平行な２枚の板バネ構造を有している。オーバードライブによりアーム部４０２、４１２が変形する。

ここで、先端部４０１と先端部４１１とで、高さが異なるように形成している。そのため、基部４１３の厚さが、基部４０３よりも厚くなっている。ここでは、基部４１３がＬ１３〜Ｌ８によって形成され、基部４０３がＬ１３〜Ｌ１０によって形成することができる。こうすることで、接触子１４ａと接触子１４ｂの高さを変えることができる。例えば、接触子１４ａと接触子１４ｂの先端位置の高さの差が２００μｍとすると、各層が１００μｍの厚みとすることができる。

さらに、基部４０３の厚さだけ、アーム部４０２のクリアランスを確保することができる。すなわち、所定のＯＤ量だけが接触子１４ｂが変形したとしても、クリアランスを確保することができる。したがって、オーバードライブによる接触子１４ｂの損傷を防ぐことができる。また、アーム部４０２から先端部４０１までの構成が、アーム部４１２から先端部４０１までの構成と同じにすることができる。

このように、高さの異なる２つの接触子１４ａ、１４ｂを形成する場合、Ｌ１２とＬ１３の２層を追加する必要がある。この２層追加によるプローブカードの製造コストの増加はわずか数％程度である。したがって、本実施の形態に係るプローブカード１６を用いて試験することで、生産性を向上することができる。

１０ 試験装置
１２ ウェハ
１４ 接触子
１６ プローブカード
４０ プローブ基板
７６ チャックトップ
１２１ プローブレイアウト
１２２ａ〜１２２ｄ プローブレイアウト
１２５ デバイス
１３１ レイアウト
１３２ａ、１３２ｂ レイアウト
１４１ 第１のプローブ群
１４２ａ 第２のプローブ群
１４２ｂ 第２のプローブ群
４０１、４１１ 先端部
４０２、４１２ アーム部
４０３、４１３ 基部
４２１ 犠牲層
４２２ メッキ層

Claims (6)

1. 複数のデバイスを有するウェハを検査するためのプローブカードであって、
   基板と、
   前記基板に配列された複数の第１のプローブを有する第１のプローブ群と、
   前記第１のプローブの先端位置よりも先端位置が前記基板側にある複数の第２のプローブを有し、前記基板の平面視において前記第１のプローブ群を挟むように離間して配置された第２のプローブ群と、を備えたプローブカード。
2. 前記第２のプローブ群が前記第１のプローブ群を挟む第１の方向において前記基板に端に行くほど、前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第２のプローブ群のレイアウトが大きくなっている請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記第１のプローブと前記第２のプローブの先端位置の高さの差が、前記第１のプローブが前記デバイスを検査する際のオーバードライブ量よりも大きい請求項１、又は２に記載のプローブカード。
4. 前記第１のプローブ群が前記ウェハの中央部に配置された前記デバイスを検査し、
   前記第２のプローブ群が前記ウェハの端部に配置されたデバイスを検査する請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブカード。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブカードと、
   ウェハが載置されるステージと、
   前記プローブカードと前記ステージとの相対的な位置を変化させて、繰り返しタッチダウンを行う制御部と、を備えた検査装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブカードを用いてウェハを検査する検査方法であって、
   繰り返しタッチダウンを行うことで、前記ウェハの中央部のデバイスを前記第１のプローブ群で検査し、前記ウェハの端部のデバイスを前記第２のプローブ群で検査し、
   前記第１のプローブ群での検査と、前記第２のプローブ群での検査で、前記ウェハと基板との距離を変えている検査方法。

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