JP4052966B2 - ウェハ検査装置およびその検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハに形成される複数のチップ領域の半導体装置の電極パッドのそれぞれにプロ−ブを接触させ半導体装置の特性を検査するウェハ検査装置およびその検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、半導体装置の製造工程においては、半導体ウェハに形成されるチップ状の半導体装置が良品か不良品かを検査するウェハ検査工程がある。このウェハ検査工程で使用されるウェハ検査装置は、測定針である複数のプロ−ブが埋設されたプロ−ブカ−ドを備えている。そして、ウェハのチップの特性検査する際には、チップに形成された複数のパッド（電極）のそれぞれに対応するプロ−ブを接触させ入力信号を授受しチップ領域の半導体装置の検査を行っていた。
【０００３】
しかしながら、何回か検査している内に、プロ−ブの先端に酸化アルミ等の異物が付着し、電気的接続を阻害し正確な検査できなくなる。このような課題を解消するのに、プロ−ブ針の先端をクリ−ニングするクリ−ニング部材およびクリ−ニング方法が提案されている。
【０００４】
図１０は従来のウェハ検査装置の一例を示す図、図９（ａ）および（ｂ）はウェハ検査装置におけるプロ−ブ針のクリ−ニング方法の一例を説明するための図である。従来、この種のウェハ検査装置は、図１０に示すように、ベ−ス４４上に取り付けられるウェハステ−ジ５５と研磨板５４を載せる研磨ステ−ジとが備えられている。また、カ−ドステ−ジ５１には、ウェハ４０のチップと接触するプロ−ブ５３の複数本を埋設するプロ−ブカ−ド５２が設けられている。
【０００５】
一方、プロ−ブをクリ−ニングするために、図９に示すように、研磨基材５４前記プロ−ブの先端を前記クリ−ニング部材に刺し込み抜く毎に、前記プロ−ブの先端の刺し込む位置をずらすａとＰｂ／Ｓｎで形成される金属層５４ｂとで構成される研磨材５４を準備し、ヒ−タ５６により研磨材５４を加熱し、プロ−ブ５３を研磨材５４に接触させ、プロ−ブ５３に付着するバンプ屑５９を溶融させ研磨材５４に移載させ、バンプ屑５９を除去している（特許文献１）。
【０００６】
図１１は従来の一例におけるクリ−ニング部材およびその作用を説明するための断面図である。このクリ−ニング部材は、図１１に示すように、全体が弾力性をもつシリコンゴムの母材３８とアルミナ微粉の研磨材３９との混合層である研磨部材４１と、研磨部材４１に接着される異物除去膜４０とで構成されている。そして、プロ−ブ３３の先端をクリ−ニング部材３７に突き刺し引き抜くことにより、プロ−ブの先端の球面部３６および側面部３５に付着した異物１０１や研磨母材から外れた異物１０２をも除去している（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−０９２８８５号公報（第５−８頁、図１,図２,図３）
【特許文献２】
特開平１１−０８７４３８号公報（第４−５頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前者の上述したクリ−ニング部材は、バンプ屑、はんだ屑のような比較的低温で溶融する屑には有効であるが、高温でしか溶融しない異物は除去できないという欠点がある。また、金属屑でない有機物の屑は、プロ−ブに焼きついたり除去できなくなるという重大な欠点をもっている。さらに、特許文献１には、セラミック砥石をクリ−ニング部材として使用しているが、このセラミック砥石と接触しない針先の領域に付着する異物は除去できないという問題がある。
【０００９】
後者の上述したクリ−ニング部材は、異物の中には、異物除去膜４０を通さないものがある。例えば、プロ−ブ３３に付着する異物の内、上方に付着した異物１０１は異物除去膜４０を通過することができず、プロ−ブ３３の先端が研磨母材４１に到達せず研磨されない。このため、異物は針先の上の方に移動するだけである。また、研磨母材４１から外れた研磨材の異物１０２も除去できると記載があるものの、プロ−ブ３３を引き抜く際に、先端の球面部３６に付着した異物１０１は異物除去膜と接触することができず、異物は除去できないという懸念がある。
【００１０】
一方、上述した前者のウェハ検査装置であるウェハプロ−ビング装置は、研磨板５４を載置するステ−ジとウェハステ−ジ５５とが連結されているので、独立に移動できないという欠点がある。例えば、研磨ステ−ジにおいて、針先を繰り返して研磨するとき、針先が当たる研磨板５４の部分に異物が蓄積し汚れ針先が研磨できなくなる。これを避けるために、研磨板５４への針先の当たる位置を変えれば良いが、このために研磨ステ−ジを移動させると、ウェハステ−ジまで移動するので、ウェハを搭載する位置が狂い、再度ウェハステ−ジの位置調整が必要となる欠点がある。
【００１１】
さらに、ウェハステ−ジ５５がウェハを交換するために移動し交換位置に待機しているとき、研磨ステ−ジもウェハステ−ジのそばに位置しているので、研磨せずにウェハの交換が終了するまで待機しなければならず、余分な時間を費やし生産性が悪いという欠点がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ウェハ交換時にプロ−ブの針先のクリ−ニングできるウェハ検査装置およびその検査方法を提供することを第１の目的とし、第２の目的は、プロ−ブの針先に付着する異物の種類かかわらず異物を除去できるクリ−ニング部材を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、ウェハを載置するウェハステージと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプローブと、前記プローブを上下に移動させるプローブ上下駆動機構と、前記ウェハステージを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステージ駆動機構と、前記プローブの先端を表面に突入させ前記プローブの先端に付着する異物を除去するクリーニング部材と、前記ウェハステージと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリーニング部材を載置するクリーニングステージと、前記ウェハステージと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるクリーニングステージ駆動機構と、前記プローブの先端を押しつけ前記プローブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載する移載手段とを備え、前記ウェハステージおよび前記クリーニングステージの前記一方向に移動案内されるレールが同一であるウェハ検査装置である。
【００１４】
また、前記クリーニング部材は、セラミック基板に軟質のポリテトラフルオロエチレン膜が貼付けられていることが望ましい。一方、好ましくは、前記研磨用ウェハは、前記ウェハと同じ大きさのウェハを基板とし、該基板にクッション部材を介して研磨粒子を含む接着剤を塗布してなることである。そして、前記研磨粒子の直径は、１μｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
本発明の第２の特徴は、ウェハを載置するウェハステ−ジと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプロ−ブと、前記プロ−ブを上下に移動させるプロ−ブ上下駆動機構と、前記ウェハステ−ジを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステ−ジ駆動機構と、前記プロ−ブの先端を表面に突入させ前記プロ−ブの先端に付着する異物を除去するクリ−ニング部材と、前記ウェハステ−ジと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリ−ニング部材を載置するクリ−ニングステ−ジと、前記ウェハステ−ジと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させる クリ−ニングステ−ジ駆動機構と、前記プロ−ブの先端を押しつけ前記プロ−ブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステ−ジに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステ−ジに載置したり移載する移載手段とを備えるウェハ検査装置において、一枚の前記ウェハを検査する毎に、前記クリ−ニング部材に前記プロ−ブの先端を刺し込み抜くことにより前記プロ−ブをクリ−ニングする工程と、前記ウェハを所定枚数を検査する毎に、前記プロ−ブの先端を前記研磨用ウェハに押しつけ前記プロ−ブの先端を研磨する研磨工程とを含むウェハ検査方法である。
【００１６】
また、前記プロ−ブの先端を前記クリ−ニング部材に刺し込み抜く毎に、前記プロ−ブの先端の刺し込む位置をずらすことが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるウェハ検査装置を示す部分断面図である。このウェハ検査装置は、図１に示すように、ウェハ２０を載置したりクリ−ニングウェハ１９を載置するウェハステ−ジ２と、ウェハ２０のチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプロ−ブ８と、プロ−ブ８を上下に移動させるプロ−ブ上下駆動機構と、ウェハステ−ジ２を一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステ−ジ駆動機構と、プロ−ブ８の先端を表面に突入させ前記プロ−ブの先端に付着する異物を除去するクリ−ニング部材４と、ウェハステ−ジ２と前記一方向に離間して配設されるとともにクリ−ニング部材４を載置するクリ−ニングステ−ジ３と、ウェハステ−ジ２と独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させる クリ−ニングステ−ジ駆動機構と、プロ−ブ８の先端を押しつけプロ−ブ８の先端を研磨するクリ−ニングウェハ１９と、ウェハ２０をウェハステ−ジ２に載置したり移載するとともにクリ−ニングウェハ１９をウェハステ−ジ２に載置したり移載する移載手段であるフォ−ク１２とを備えている。
【００１９】
また、ウェハステ−ジ２およびクリ−ニングステ−ジ３の長手一方向（Ｘ軸）に移動案内されるレ−ル６が同一であることことが望ましい。そして、このレ−ル６は剛性のあるベ−ス７に取り付けられている。一方、ウェハステ−ジ駆動機構のモ−タ１１とクリ−ニングステ−ジ駆動機構のモ−タ１０とは、独立して設けられている。駆動機構が独立に設けられることにより、ウェハステ−ジ２は、プロ−ブ８の下とレ−ル６の右側エンドに位置決めでき、クリ−ニングステ−ジ３は、プロ−ブ８の下とレ−ル６の左側エンドに位置決めできる。
【００２０】
複数のプロ−ブ８は、プロ−ブカ−ド９に埋設され、その信号線は図示してないテスタ本体に接続されている。プロ−ブヘッド１を上下させるプロ−ブ上下駆動機構（図示せず）はベ−ス７に取付けられ、二本のガイドポストとガイドポストの中間に設けられた送りねじと送りねじを回転するパルスモ−タで構成されている。なお、プロ−ブヘッド１には、プロ−ブ８の位置決めし易いように、プロ−ブ８の先端を観察する顕微鏡５が設けられている。
【００２１】
レ−ル６の右側にウェハ２０またはクリ−ニングウェハ１９を移載するフォ−ク１２が配置されている。ウェハは図示していないウェハカセットからウェハ２０がフォ−ク１２より引き出され、ウェハステ−ジ２にウェハ２０が載置される。また、検査が終了したウェハ２０は、フォ−ク１２よりウェハステ−ジ２から拾われ、検査済み用のカセット（図示せず）に収納される。一方、クリ−ニングウェハ１９は、カセット１３からフォ−ク１２により引き出され、ウェハステ−ジ２に載せられる。そして、プロ−ブ８の研磨操作が終了したクリ−ニングウェハ１９は、フォ−ク１２によりウェハステ−ジ２より取り出され 、再び、フォ−ク１２によりカセット１３に収納される。
【００２２】
図２は図１のクリ−ニング部材の一実施の形態における断面図である。このクリ−ニング部材は、図２に示すように、厚さ１５ｍｍのセラミク１４ｃの基板に接着剤１４ｂを介して厚さ約１５０μｍの軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４ａを施した構造である。また、変形例として、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４ａと接着剤１４ｂとの間に１２０μｍ程度のポリエステル樹脂のクッション部材を挿入しても良い。
【００２３】
ここで、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４は軟質性が強く粘着性をもっている。この軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４にプロ−ブ８の先端を突入すると、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４は大きく凹み、プロ−ブの先端の形状に合わせて先端を包み込み、プロ−ブ８の先端に付着している異物を軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４内に移載することができ、プロ−ブ８の先端から異物を除去することができる。
【００２４】
図３は図１のクリ−ニングウェハの一実施の形態における断面図、図４（ａ）〜（ｃ）はクリ−ニングウェハの作用を説明するための図である。クリ−ニングウェハは、図３に示すように、厚さ約７５０μｍのシリコンのウェハ１５ｃを基板とし、この基板１５Ｃ上に接着剤１５ｄを塗布し、その上に３００μｍの厚さのポリエステル樹脂のクッション材１５ｂを貼付け、さらに、その上に研磨粒子１５ｅを含むエポキシ接着剤を吹き付けた構造である。このクリ−ニングウェハの表面に突出する研磨粒子１５ｅは１μｍ以下が望ましい。
【００２５】
この研磨粒子を１μｍ以下にする理由は以下に記述する。例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、研磨粒子１５ｅが大きく表面の凹凸が大きい場合、プロ−ブ８の先端は、研磨する毎に、図４（ｂ）に示すように、プロ−ブ８の先端が細くなりやがて先端が折れるという問題が発生する。一方、図４（ｃ）に示すように、研磨粒子１５ｅが１μｍ以下であれば、凹凸が大きくても１μｍであり、プロ−ブ８の先端のみ擦るので、先端のみ磨かれる。
【００２６】
図５は図１のウェハ検査装置の動作を説明するためのフロ−チャ−ト、図６は図１のウェハ検査装置のプロ−ブを研磨する状態を示す部分断面図、図７は図１のウェハ検査装置のプロ−ブをクリ−ニングする状態を示す部分断面図である。次に、このウェハ検査装置の動作を説明する。
【００２７】
まず、図５のステップでスタ−トする。これにより測定開始する。そして、ステップＡで、測定が開始したばかりか、または連続測定の途中か判定する。もし、初期の測定であれば、ステップＢに進み、図６のウェハステ−ジ２が右側に移動する。右側にあるフォ−ク１２はカセット１３からクリ−ニングウェハ１９を取り出し、クリ−ニングウェハ１９をウェハステ−ジ２に載置する。ウェハステ−ジ２は、クリ−ニングウェハ１９の載置を確認すると、自動的にウェハステ−ジ２は左側に移動し、プロ−ブ８の真下にクリ−ニングウェハ１９が位置するところで停止する。また、ステップＡで連続測定中でウェハの測定枚数が所定枚数以下ならステップＣに進む。
【００２８】
次に、図５のステップＢで、プロ−ブヘッド１が下降し、プロ−ブ８の先端をクリ−ニングウェハ１９に押しつけプロ−ブ８の先端をスクラバすることにより先端を研磨する。研磨が完了したら、プロ−ブヘッド１が上昇するとともにウェハステ−ジ２はレ−ル６の右側に移動し、所定の位置で停止する。そして、フォ−ク１２によりウェハステ−ジ２からクリ−ニングウェハ１９を拾いカセット１３に収納する。しかる後、フォ−ク１２は、ウェハカセットから測定すべきウェハを取り出し、ウェハステ−ジ２にウェハ２０を載置する。
【００２９】
次に、図５のステップＣに進み、ウェハステ−ジ２が左側に移動し、プロ−ブ８の真下にウェハ２０が位置するように位置決めされる。そして、プロ−ブヘッド１が下降し、測定すべきウェハ２０のチップ領域の電極パッドにプロ−ブ８の先端を接触させチップ領域の半導体装置の特性を測定する。そして、一チップ領域の半導体装置の特性検査が終了したら、測定プログラムに沿ってウェハステ−ジ２の移動および位置決めプロ−ブ８と電極パッドとの接触を繰り返して行い。ウェハ２０の全てのチップ領域の半導体装置の特性を測定する。そして、一枚のウェハ２０の検査が終了したら、カウンタに１を計数する。
【００３０】
次に、ステップＤで、カウンタの数値が所定枚数（ここでは７枚）と比較し、所定枚数以下ならステップＥに進み、所定枚数７枚を越えていたならステップＦに進み、前述のステップＢと同じようにプロ−ブ８を研磨する。一方、ステップＥに進む場合、図７に示すように、ウェハステ−ジ２は右側に走向しプロ−ブ８の真下から退避する。代わりに、クリ−ニングステ−ジ３が右側に移動しプロ−ブ８の真下に位置決めされる。そして、プロ−ブヘッド１が下降し、プロ−ブ８の先端をクリ−ニング部材４に刺し込む、さし込まれたプロ−ブ８の先端をプロ−ブヘッド１の上昇によってクリ−ニング部材４から抜く。このことによりプロ−ブ８の先端に付着した異物をクリ−ニング部材４の内部に残す。
【００３１】
次に、ステップＧで、ウェハカセットに未検査のウェハが有るか否かを判断し、有れば、ウェハステ−ジ２をレ−ル６の右側に移動させ、ウェハステ−ジ２を停止させ、検査済みのウェハと未検査のウェハとを入れ替え、ステップＣに戻りウェハ２０の検査を行う。そして、ステップＧで、ウェハカセットに収納された全てのウェハの検査が終了したら、測定終了とする。
【００３２】
図８はプロ−ブの先端のクリ−ニング操作を説明するための図である。前述の図５のステップＥで説明したように、一枚のウェハ２０を検査したら、プロ−ブ８のクリ−ニングすることになっている。しかし、クリ−ニング部材４の同じ位置にプロ−ブ８を刺し込むことは、除去された異物１６がプロ−ブ８に転移することから避けるべきである。
【００３３】
そこで、この異物の転移を避けるには、二点鎖線で示す前回のプロ−ブ８のさし込む位置と違う位置に実線で示すプロ−ブ８をさし込むことである。このクリ−ニング部材４へのプロ−ブ８の刺し込む位置をずらすプログラムは、クリ−ニングステ−ジ３の長手方向（Ｘ軸）および（Ｙ軸）のステップ状の移動とプロ−ブヘッド１の上昇および下降動作によりなし得る。
【００３４】
このように、プロ−ブの先端の研磨とプロ−ブの先端のクリ−ニングとを分離して行えば、無機物の異物や有機物の異物にかかわらずに除去できるし、除去された異物がプロ−ブに再付着を避けることができる。また、クリ−ニングウェハ１９は、カセット１３に収納しているが、カセット１３以外、例えば、簡単に載置できる台を設ければ、フォ−ク１２の動作が簡略でき、移載時間を短くできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、プロ−ブの異物除去用ステ−ジとウェハ検査用ステ−ジと分離して配置しかつ独立に移動できる駆動機構を設けることによって、検査および異物除去が交互にできるので、検査装置を効率良く稼働できるので、装置のスル−プットが向上するという効果がある。
【００３６】
また、プロ−ブの先端の研磨とプロ−ブの先端のクリ−ニングとを分離して行うことによって、無機物の異物や有機物の異物にかかわらずに除去できるし、除去された異物がプロ−ブに再付着を避けることができ、正確な検査ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるウェハ検査装置を示す部分断面図である。
【図２】図１のクリ−ニング部材の一実施の形態における断面図である。
【図３】図１のクリ−ニングウェハの一実施の形態における断面図である。
【図４】クリ−ニングウェハの作用を説明するための図である。
【図５】図１のウェハ検査装置の動作を説明するためのフロ−チャ−トである。
【図６】図１のウェハ検査装置のプロ−ブを研磨する状態を示す部分断面図である。
【図７】図１のウェハ検査装置のプロ−ブをクリ−ニングする状態を示す部分断面図である。
【図８】プロ−ブの先端のクリ−ニング操作を説明するための図である。
【図９】ウェハ検査装置におけるプロ−ブ針のクリ−ニング方法の一例を説明するための図である。
【図１０】従来のウェハ検査装置の一例を示す図である。
【図１１】従来の一例におけるクリ−ニング部材およびその作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ プロ−ブヘッド
２ ウェハステ−ジ
３ クリ−ニングステ−ジ
４ クリ−ニング部材
５ 顕微鏡
６ レ−ル
７ ベ−ス
８ プロ−ブ
９ プロ−ブカ−ド
１０,１１ モ−タ
１２ フォ−ク
１３ カセット
１９ クリ−ニングウェハ
２０ ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハに形成される複数のチップ領域の半導体装置の電極パッドのそれぞれにプロ−ブを接触させ半導体装置の特性を検査するウェハ検査装置およびその検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、半導体装置の製造工程においては、半導体ウェハに形成されるチップ状の半導体装置が良品か不良品かを検査するウェハ検査工程がある。このウェハ検査工程で使用されるウェハ検査装置は、測定針である複数のプロ−ブが埋設されたプロ−ブカ−ドを備えている。そして、ウェハのチップの特性検査する際には、チップに形成された複数のパッド（電極）のそれぞれに対応するプロ−ブを接触させ入力信号を授受しチップ領域の半導体装置の検査を行っていた。
【０００３】
しかしながら、何回か検査している内に、プロ−ブの先端に酸化アルミ等の異物が付着し、電気的接続を阻害し正確な検査できなくなる。このような課題を解消するのに、プロ−ブ針の先端をクリ−ニングするクリ−ニング部材およびクリ−ニング方法が提案されている。
【０００４】
図１０は従来のウェハ検査装置の一例を示す図、図９（ａ）および（ｂ）はウェハ検査装置におけるプロ−ブ針のクリ−ニング方法の一例を説明するための図である。従来、この種のウェハ検査装置は、図１０に示すように、ベ−ス４４上に取り付けられるウェハステ−ジ５５と研磨板５４を載せる研磨ステ−ジとが備えられている。また、カ−ドステ−ジ５１には、ウェハ４０のチップと接触するプロ−ブ５３の複数本を埋設するプロ−ブカ−ド５２が設けられている。
【０００５】
一方、プロ−ブをクリ−ニングするために、図９に示すように、研磨基材５４前記プロ−ブの先端を前記クリ−ニング部材に刺し込み抜く毎に、前記プロ−ブの先端の刺し込む位置をずらすａとＰｂ／Ｓｎで形成される金属層５４ｂとで構成される研磨材５４を準備し、ヒ−タ５６により研磨材５４を加熱し、プロ−ブ５３を研磨材５４に接触させ、プロ−ブ５３に付着するバンプ屑５９を溶融させ研磨材５４に移載させ、バンプ屑５９を除去している（特許文献１）。
【０００６】
図１１は従来の一例におけるクリ−ニング部材およびその作用を説明するための断面図である。このクリ−ニング部材は、図１１に示すように、全体が弾力性をもつシリコンゴムの母材３８とアルミナ微粉の研磨材３９との混合層である研磨部材４１と、研磨部材４１に接着される異物除去膜４０とで構成されている。そして、プロ−ブ３３の先端をクリ−ニング部材３７に突き刺し引き抜くことにより、プロ−ブの先端の球面部３６および側面部３５に付着した異物１０１や研磨母材から外れた異物１０２をも除去している（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−０９２８８５号公報（第５−８頁、図１,図２,図３）
【特許文献２】
特開平１１−０８７４３８号公報（第４−５頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前者の上述したクリ−ニング部材は、バンプ屑、はんだ屑のような比較的低温で溶融する屑には有効であるが、高温でしか溶融しない異物は除去できないという欠点がある。また、金属屑でない有機物の屑は、プロ−ブに焼きついたり除去できなくなるという重大な欠点をもっている。さらに、特許文献１には、セラミック砥石をクリ−ニング部材として使用しているが、このセラミック砥石と接触しない針先の領域に付着する異物は除去できないという問題がある。
【０００９】
後者の上述したクリ−ニング部材は、異物の中には、異物除去膜４０を通さないものがある。例えば、プロ−ブ３３に付着する異物の内、上方に付着した異物１０１は異物除去膜４０を通過することができず、プロ−ブ３３の先端が研磨母材４１に到達せず研磨されない。このため、異物は針先の上の方に移動するだけである。また、研磨母材４１から外れた研磨材の異物１０２も除去できると記載があるものの、プロ−ブ３３を引き抜く際に、先端の球面部３６に付着した異物１０１は異物除去膜と接触することができず、異物は除去できないという懸念がある。
【００１０】
一方、上述した前者のウェハ検査装置であるウェハプロ−ビング装置は、研磨板５４を載置するステ−ジとウェハステ−ジ５５とが連結されているので、独立に移動できないという欠点がある。例えば、研磨ステ−ジにおいて、針先を繰り返して研磨するとき、針先が当たる研磨板５４の部分に異物が蓄積し汚れ針先が研磨できなくなる。これを避けるために、研磨板５４への針先の当たる位置を変えれば良いが、このために研磨ステ−ジを移動させると、ウェハステ−ジまで移動するので、ウェハを搭載する位置が狂い、再度ウェハステ−ジの位置調整が必要となる欠点がある。
【００１１】
さらに、ウェハステ−ジ５５がウェハを交換するために移動し交換位置に待機しているとき、研磨ステ−ジもウェハステ−ジのそばに位置しているので、研磨せずにウェハの交換が終了するまで待機しなければならず、余分な時間を費やし生産性が悪いという欠点がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ウェハ交換時にプロ−ブの針先のクリ−ニングできるウェハ検査装置およびその検査方法を提供することを第１の目的とし、第２の目的は、プロ−ブの針先に付着する異物の種類かかわらず異物を除去できるクリ−ニング部材を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、ウェハを載置するウェハステージと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプローブと、前記プローブを上下に移動させるプローブ上下駆動機構と、前記ウェハステージを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステージ駆動機構と、前記プローブの先端を表面に突入させ前記プローブの先端に付着する異物を除去するクリーニング部材と、前記ウェハステージと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリーニング部材を載置するクリーニングステージと、前記ウェハステージと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるクリーニングステージ駆動機構と、前記プローブの先端を押しつけ前記プローブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載する移載手段とを備え、前記ウェハステージおよび前記クリーニングステージの前記一方向に移動案内されるレールが同一であるウェハ検査装置である。
【００１４】
また、前記クリーニング部材は、セラミック基板に軟質のポリテトラフルオロエチレン膜が貼付けられていることが望ましい。一方、好ましくは、前記研磨用ウェハは、前記ウェハと同じ大きさのウェハを基板とし、該基板にクッション部材を介して研磨粒子を含む接着剤を塗布してなることである。そして、前記研磨粒子の直径は、１μｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
本発明の第２の特徴は、ウェハを載置するウェハステ−ジと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプロ−ブと、前記プロ−ブを上下に移動させるプロ−ブ上下駆動機構と、前記ウェハステ−ジを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステ−ジ駆動機構と、前記プロ−ブの先端を表面に突入させ前記プロ−ブの先端に付着する異物を除去するクリ−ニング部材と、前記ウェハステ−ジと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリ−ニング部材を載置するクリ−ニングステ−ジと、前記ウェハステ−ジと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させる クリ−ニングステ−ジ駆動機構と、前記プロ−ブの先端を押しつけ前記プロ−ブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステ−ジに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステ−ジに載置したり移載する移載手段とを備えるウェハ検査装置において、一枚の前記ウェハを検査する毎に、前記クリ−ニング部材に前記プロ−ブの先端を刺し込み抜くことにより前記プロ−ブをクリ−ニングする工程と、前記ウェハを所定枚数を検査する毎に、前記プロ−ブの先端を前記研磨用ウェハに押しつけ前記プロ−ブの先端を研磨する研磨工程とを含むウェハ検査方法である。
【００１６】
また、前記プロ−ブの先端を前記クリ−ニング部材に刺し込み抜く毎に、前記プロ−ブの先端の刺し込む位置をずらすことが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるウェハ検査装置を示す部分断面図である。このウェハ検査装置は、図１に示すように、ウェハ２０を載置したりクリ−ニングウェハ１９を載置するウェハステ−ジ２と、ウェハ２０のチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプロ−ブ８と、プロ−ブ８を上下に移動させるプロ−ブ上下駆動機構と、ウェハステ−ジ２を一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステ−ジ駆動機構と、プロ−ブ８の先端を表面に突入させ前記プロ−ブの先端に付着する異物を除去するクリ−ニング部材４と、ウェハステ−ジ２と前記一方向に離間して配設されるとともにクリ−ニング部材４を載置するクリ−ニングステ−ジ３と、ウェハステ−ジ２と独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させる クリ−ニングステ−ジ駆動機構と、プロ−ブ８の先端を押しつけプロ−ブ８の先端を研磨するクリ−ニングウェハ１９と、ウェハ２０をウェハステ−ジ２に載置したり移載するとともにクリ−ニングウェハ１９をウェハステ−ジ２に載置したり移載する移載手段であるフォ−ク１２とを備えている。
【００１９】
また、ウェハステ−ジ２およびクリ−ニングステ−ジ３の長手一方向（Ｘ軸）に移動案内されるレ−ル６が同一であることことが望ましい。そして、このレ−ル６は剛性のあるベ−ス７に取り付けられている。一方、ウェハステ−ジ駆動機構のモ−タ１１とクリ−ニングステ−ジ駆動機構のモ−タ１０とは、独立して設けられている。駆動機構が独立に設けられることにより、ウェハステ−ジ２は、プロ−ブ８の下とレ−ル６の右側エンドに位置決めでき、クリ−ニングステ−ジ３は、プロ−ブ８の下とレ−ル６の左側エンドに位置決めできる。
【００２０】
複数のプロ−ブ８は、プロ−ブカ−ド９に埋設され、その信号線は図示してないテスタ本体に接続されている。プロ−ブヘッド１を上下させるプロ−ブ上下駆動機構（図示せず）はベ−ス７に取付けられ、二本のガイドポストとガイドポストの中間に設けられた送りねじと送りねじを回転するパルスモ−タで構成されている。なお、プロ−ブヘッド１には、プロ−ブ８の位置決めし易いように、プロ−ブ８の先端を観察する顕微鏡５が設けられている。
【００２１】
レ−ル６の右側にウェハ２０またはクリ−ニングウェハ１９を移載するフォ−ク１２が配置されている。ウェハは図示していないウェハカセットからウェハ２０がフォ−ク１２より引き出され、ウェハステ−ジ２にウェハ２０が載置される。また、検査が終了したウェハ２０は、フォ−ク１２よりウェハステ−ジ２から拾われ、検査済み用のカセット（図示せず）に収納される。一方、クリ−ニングウェハ１９は、カセット１３からフォ−ク１２により引き出され、ウェハステ−ジ２に載せられる。そして、プロ−ブ８の研磨操作が終了したクリ−ニングウェハ１９は、フォ−ク１２によりウェハステ−ジ２より取り出され 、再び、フォ−ク１２によりカセット１３に収納される。
【００２２】
図２は図１のクリ−ニング部材の一実施の形態における断面図である。このクリ−ニング部材は、図２に示すように、厚さ１５ｍｍのセラミク１４ｃの基板に接着剤１４ｂを介して厚さ約１５０μｍの軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４ａを施した構造である。また、変形例として、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４ａと接着剤１４ｂとの間に１２０μｍ程度のポリエステル樹脂のクッション部材を挿入しても良い。
【００２３】
ここで、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４は軟質性が強く粘着性をもっている。この軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４にプロ−ブ８の先端を突入すると、軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４は大きく凹み、プロ−ブの先端の形状に合わせて先端を包み込み、プロ−ブ８の先端に付着している異物を軟質ポリテトラフルオロエチレン膜１４内に移載することができ、プロ−ブ８の先端から異物を除去することができる。
【００２４】
図３は図１のクリ−ニングウェハの一実施の形態における断面図、図４（ａ）〜（ｃ）はクリ−ニングウェハの作用を説明するための図である。クリ−ニングウェハは、図３に示すように、厚さ約７５０μｍのシリコンのウェハ１５ｃを基板とし、この基板１５Ｃ上に接着剤１５ｄを塗布し、その上に３００μｍの厚さのポリエステル樹脂のクッション材１５ｂを貼付け、さらに、その上に研磨粒子１５ｅを含むエポキシ接着剤を吹き付けた構造である。このクリ−ニングウェハの表面に突出する研磨粒子１５ｅは１μｍ以下が望ましい。
【００２５】
この研磨粒子を１μｍ以下にする理由は以下に記述する。例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、研磨粒子１５ｅが大きく表面の凹凸が大きい場合、プロ−ブ８の先端は、研磨する毎に、図４（ｂ）に示すように、プロ−ブ８の先端が細くなりやがて先端が折れるという問題が発生する。一方、図４（ｃ）に示すように、研磨粒子１５ｅが１μｍ以下であれば、凹凸が大きくても１μｍであり、プロ−ブ８の先端のみ擦るので、先端のみ磨かれる。
【００２６】
図５は図１のウェハ検査装置の動作を説明するためのフロ−チャ−ト、図６は図１のウェハ検査装置のプロ−ブを研磨する状態を示す部分断面図、図７は図１のウェハ検査装置のプロ−ブをクリ−ニングする状態を示す部分断面図である。次に、このウェハ検査装置の動作を説明する。
【００２７】
まず、図５のステップでスタ−トする。これにより測定開始する。そして、ステップＡで、測定が開始したばかりか、または連続測定の途中か判定する。もし、初期の測定であれば、ステップＢに進み、図６のウェハステ−ジ２が右側に移動する。右側にあるフォ−ク１２はカセット１３からクリ−ニングウェハ１９を取り出し、クリ−ニングウェハ１９をウェハステ−ジ２に載置する。ウェハステ−ジ２は、クリ−ニングウェハ１９の載置を確認すると、自動的にウェハステ−ジ２は左側に移動し、プロ−ブ８の真下にクリ−ニングウェハ１９が位置するところで停止する。また、ステップＡで連続測定中でウェハの測定枚数が所定枚数以下ならステップＣに進む。
【００２８】
次に、図５のステップＢで、プロ−ブヘッド１が下降し、プロ−ブ８の先端をクリ−ニングウェハ１９に押しつけプロ−ブ８の先端をスクラバすることにより先端を研磨する。研磨が完了したら、プロ−ブヘッド１が上昇するとともにウェハステ−ジ２はレ−ル６の右側に移動し、所定の位置で停止する。そして、フォ−ク１２によりウェハステ−ジ２からクリ−ニングウェハ１９を拾いカセット１３に収納する。しかる後、フォ−ク１２は、ウェハカセットから測定すべきウェハを取り出し、ウェハステ−ジ２にウェハ２０を載置する。
【００２９】
次に、図５のステップＣに進み、ウェハステ−ジ２が左側に移動し、プロ−ブ８の真下にウェハ２０が位置するように位置決めされる。そして、プロ−ブヘッド１が下降し、測定すべきウェハ２０のチップ領域の電極パッドにプロ−ブ８の先端を接触させチップ領域の半導体装置の特性を測定する。そして、一チップ領域の半導体装置の特性検査が終了したら、測定プログラムに沿ってウェハステ−ジ２の移動および位置決めプロ−ブ８と電極パッドとの接触を繰り返して行い。ウェハ２０の全てのチップ領域の半導体装置の特性を測定する。そして、一枚のウェハ２０の検査が終了したら、カウンタに１を計数する。
【００３０】
次に、ステップＤで、カウンタの数値が所定枚数（ここでは７枚）と比較し、所定枚数以下ならステップＥに進み、所定枚数７枚を越えていたならステップＦに進み、前述のステップＢと同じようにプロ−ブ８を研磨する。一方、ステップＥに進む場合、図７に示すように、ウェハステ−ジ２は右側に走向しプロ−ブ８の真下から退避する。代わりに、クリ−ニングステ−ジ３が右側に移動しプロ−ブ８の真下に位置決めされる。そして、プロ−ブヘッド１が下降し、プロ−ブ８の先端をクリ−ニング部材４に刺し込む、さし込まれたプロ−ブ８の先端をプロ−ブヘッド１の上昇によってクリ−ニング部材４から抜く。このことによりプロ−ブ８の先端に付着した異物をクリ−ニング部材４の内部に残す。
【００３１】
次に、ステップＧで、ウェハカセットに未検査のウェハが有るか否かを判断し、有れば、ウェハステ−ジ２をレ−ル６の右側に移動させ、ウェハステ−ジ２を停止させ、検査済みのウェハと未検査のウェハとを入れ替え、ステップＣに戻りウェハ２０の検査を行う。そして、ステップＧで、ウェハカセットに収納された全てのウェハの検査が終了したら、測定終了とする。
【００３２】
図８はプロ−ブの先端のクリ−ニング操作を説明するための図である。前述の図５のステップＥで説明したように、一枚のウェハ２０を検査したら、プロ−ブ８のクリ−ニングすることになっている。しかし、クリ−ニング部材４の同じ位置にプロ−ブ８を刺し込むことは、除去された異物１６がプロ−ブ８に転移することから避けるべきである。
【００３３】
そこで、この異物の転移を避けるには、二点鎖線で示す前回のプロ−ブ８のさし込む位置と違う位置に実線で示すプロ−ブ８をさし込むことである。このクリ−ニング部材４へのプロ−ブ８の刺し込む位置をずらすプログラムは、クリ−ニングステ−ジ３の長手方向（Ｘ軸）および（Ｙ軸）のステップ状の移動とプロ−ブヘッド１の上昇および下降動作によりなし得る。
【００３４】
このように、プロ−ブの先端の研磨とプロ−ブの先端のクリ−ニングとを分離して行えば、無機物の異物や有機物の異物にかかわらずに除去できるし、除去された異物がプロ−ブに再付着を避けることができる。また、クリ−ニングウェハ１９は、カセット１３に収納しているが、カセット１３以外、例えば、簡単に載置できる台を設ければ、フォ−ク１２の動作が簡略でき、移載時間を短くできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、プロ−ブの異物除去用ステ−ジとウェハ検査用ステ−ジと分離して配置しかつ独立に移動できる駆動機構を設けることによって、検査および異物除去が交互にできるので、検査装置を効率良く稼働できるので、装置のスル−プットが向上するという効果がある。
【００３６】
また、プロ−ブの先端の研磨とプロ−ブの先端のクリ−ニングとを分離して行うことによって、無機物の異物や有機物の異物にかかわらずに除去できるし、除去された異物がプロ−ブに再付着を避けることができ、正確な検査ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるウェハ検査装置を示す部分断面図である。
【図２】図１のクリ−ニング部材の一実施の形態における断面図である。
【図３】図１のクリ−ニングウェハの一実施の形態における断面図である。
【図４】クリ−ニングウェハの作用を説明するための図である。
【図５】図１のウェハ検査装置の動作を説明するためのフロ−チャ−トである。
【図６】図１のウェハ検査装置のプロ−ブを研磨する状態を示す部分断面図である。
【図７】図１のウェハ検査装置のプロ−ブをクリ−ニングする状態を示す部分断面図である。
【図８】プロ−ブの先端のクリ−ニング操作を説明するための図である。
【図９】ウェハ検査装置におけるプロ−ブ針のクリ−ニング方法の一例を説明するための図である。
【図１０】従来のウェハ検査装置の一例を示す図である。
【図１１】従来の一例におけるクリ−ニング部材およびその作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ プロ−ブヘッド
２ ウェハステ−ジ
３ クリ−ニングステ−ジ
４ クリ−ニング部材
５ 顕微鏡
６ レ−ル
７ ベ−ス
８ プロ−ブ
９ プロ−ブカ−ド
１０,１１ モ−タ
１２ フォ−ク
１３ カセット
１９ クリ−ニングウェハ
２０ ウェハ
Claims (6)
- ウェハを載置するウェハステージと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプローブと、前記プローブを上下に移動させるプローブ上下駆動機構と、前記ウェハステージを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステージ駆動機構と、前記プローブの先端を表面に突入させ前記プローブの先端に付着する異物を除去するクリーニング部材と、前記ウェハステージと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリーニング部材を載置するクリーニングステージと、前記ウェハステージと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるクリーニングステージ駆動機構と、前記プローブの先端を押しつけ前記プローブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載する移載手段とを備え、前記ウェハステージおよび前記クリーニングステージの前記一方向に移動案内されるレールが同一であることを特徴とするウェハ検査装置。
- 前記クリーニング部材は、セラミック基板に軟質のポリテトラフルオロエチレン膜が貼付けられていることを特徴とする請求項１記載のウェハ検査装置。
- 前記研磨用ウェハは、前記ウェハと同じ大きさのウェハを基板とし、該基板にクッション部材を介して研磨粒子を含む接着剤を塗布してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェハ検査装置。
- 前記研磨粒子の直径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のウェハ検査装置。
- ウェハを載置するウェハステージと、前記ウェハのチップ領域の複数の電極パッドに接触させ該チップ領域の特性を測定するプローブと、前記プローブを上下に移動させるプローブ上下駆動機構と、前記ウェハステージを一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるウェハステージ駆動機構と、前記プローブの先端を表面に突入させ前記プローブの先端に付着する異物を除去するクリーニング部材と、前記ウェハステージと前記一方向に離間して配設されるとともに前記クリーニング部材を載置するクリーニングステージと、前記ウェハステージと独立して前記一方向および該一方向と直交する方向の移動ならびに回転させるクリーニングステージ駆動機構と、前記プローブの先端を押しつけ前記プローブの先端を研磨する研磨用ウェハと、前記ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載するとともに前記研磨用ウェハを前記ウェハステージに載置したり移載する移載手段とを備えるウェハ検査装置において、一枚の前記ウェハを検査する毎に、前記クリーニング部材に前記プローブの先端を刺し込み抜くことにより前記プローブをクリーニングする工程と、前記ウェハを所定枚数を検査する毎に、前記プローブの先端を前記研磨用ウェハに押しつけ前記プローブの先端を研磨する研磨工程とを含むことを特徴とするウェハ検査方法。
- 前記プローブの先端を前記クリーニング部材に刺し込み抜く毎に、前記プローブの先端の刺し込む位置をずらすことを特徴とする請求項５記載のウェハ検査方法。
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