JP5020261B2 - 検査方法、検査装置及びプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法と、その検査方法が行われる検査装置と、前記検査方法を実現するためのプログラムを記憶した記憶媒体に関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、検査装置を用いて行われている。検査装置は、テスタに電気的に接続されたプローブカードを有し、そのプローブカードの下面には、多数のプローブが取り付けられている。そして電子回路の検査は、プローブを、ウェハ上の電子回路の各電極に接触させ、電極に電気信号を流すことにより行われている。

しかしながら、ウェハの電極表面に酸化膜が形成されていると、電気信号が流れにくくなり、検査が適正に行われなくなる。また、電気的な導通を図るためにプローブを電極表面に強く押し付けると、プローブや電子回路が破損する恐れがある。このため検査前に、２本一組の一対のプローブ（プローブ対）を電極に低圧力で接触させ、プローブ対の間に電圧を印加することにより、フリッティング現象を起こし電極表面に絶縁破壊を生じさせ、プローブと電極との間に電気的に良好な導通を図ること（以下「フリッティング」という。）が提案されている（特許文献１、２参照）。なおフリッティング現象とは、酸化膜が形成された金属表面に高い電位傾度を印加することにより、酸化膜が絶縁破壊され、金属表面に電流が流れる現象をいう。
特開２００２−１３９５４２号公報 特開２００４−１９１２０８号公報

ところで、上述のフリッティングを用いた検査方法を多数回行った場合、プローブ対に徐々に電極の溶解物が付着していく。このときに例えば図１０に示すように陽極側のプローブＰ１の溶解物Ｑの付着量と陰極側のプローブＰ２の溶解物Ｑの付着量に大きな差異が生じることが発明者により確認された。このように、プローブ対間で溶解物の付着量に大きな差異が生じると、例えば付着物により一方のプローブの導電性が早い段階で低下して、プローブ対の全体の寿命が短くなる。また、付着物を取り除くためにプローブ対の先端を研磨シートに押し付けて研磨する際に、付着物の少ない方のプローブが余分に削られてしまう。これにより、プローブ対の高さにばらつきが生じるため、プローブ対と電極との接触が不安定になり、検査が安定的に行われなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、プローブ対間に生じる付着物の量の偏りを解消し、プローブ対の寿命を延ばし、なおかつプローブ対と被検査体の電極との電気的な接触を安定させることをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、被検査体の電極にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法であって、２本一組のプローブ対を被検査体の電極に接触させ、当該プローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、少なくとも１本のプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング工程と、プローブ対に印加される電圧の極性を変更する極性変更工程と、を有し、前記フリッティング工程は被検査体の複数の電極に対し順次行われ、当該電極に対するフリッティング工程が行われる度に、極性変更工程が実施される。

本発明によれば、フリッティング工程の他に、プローブ対に印加される電圧の極性を変更する極性変更工程とを有しているので、極性変更工程の実施によりプローブ対の陽極側と陰極側の間の付着物の量の偏りが解消される。この結果、プローブ対の寿命を延ばし、なおかつプローブ対と被検査体の電極との電気的な接触を安定させることができる。

別の観点による本発明は、被検査体の電極にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査装置であって、被検査体の電極に接触した２本一組のプローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて少なくとも１本のプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティングを行うフリッティング回路と、前記プローブ対とフリッティング回路を電気的に接続し、前記プローブ対に印加される電圧の極性を切り替え自在なスイッチング回路と、を有し、前記フリッティング回路により、被検査体の複数の電極に対しフリッティングが順次行われ、当該電極に対するフリッティングが行われる度に、前記スイッチング回路により、プローブ対に印加される電圧の極性が変更される。

別の観点による本発明によれば、上記検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。

本発明によれば、プローブ対間に生じる付着物の量の偏りが解消するので、例えばプローブ対の寿命を延ばすことができる。

検査装置の構成の概略を示す側面図である。 プローブカードの回路構成の一例を示す模式図である。 検査プロセスのフローチャートである。 フリッティング時のプローブ対の極性を示す説明図である。 検査時のプローブカードの回路の接続例を示す模式図である。 プローブ対の極性を変更した時のプローブカードの回路の接続例を示す模式図である。 極性を変更したフリッティング時のプローブ対の極性を示す説明図である。 （ａ）は、極性を変更せずに多数回のフリッティングを行った場合の陽極側のプローブの先端の状態を示す実験写真であり、（ｂ）は、その場合の陰極側のプローブの先端の状態を示す実験写真である。 （ａ）は、極性を交互に変更して多数回のフリッティングを行った場合の陽極側のプローブの先端の状態を示す実験写真であり、（ｂ）は、その場合の陰極側のプローブの先端の状態を示す実験写真である。 陰極側のプローブに付着した溶解物と陽極側のプローブに付着した溶解物の付着量を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 検査装置
２ プローブカード
１０ａ、１０ｂ プローブ
４０ 検査回路
４１ フリッティング回路
４３ 第２のスイッチング回路
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 電極
Ｗ ウェハ

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる検査装置１の構成を示す説明図である。

検査装置１は、例えばプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを吸着保持するチャック３と、チャック３を移動させる移動機構４と、テスタ５などを備えている。

プローブカード２は、例えば複数のプローブ１０を下面に支持したコンタクタ１１と、そのコンタクタ１１の上面側に取り付けられたプリント配線基板１２を備えている。各プローブ１０は、コンタクタ１１の本体を通じてプリント配線基板１２に電気的に接続されている。プローブカード２には、テスタ５が電気的に接続されており、テスタ５からの電気信号によりプローブカード２の動作を制御できる。プローブカード２の回路構成については後述する。

チャック３は、水平な上面を有する略円盤状に形成されている。チャック３の上面には、図示しない吸引口が設けられており、その吸引口からの吸引によりウェハＷをチャック３上に吸着保持できる。

移動機構４は、例えばチャック３を昇降するシリンダなどの昇降駆動部２０と、昇降駆動部２０を水平方向の直交する２方向（Ｘ方向とＹ方向）に移動させるＸ−Ｙステージ２１を備えている。これにより、チャック３に保持されたウェハＷを三次元移動させ、ウェハＷの表面の電極とプローブ１０を接触させることができる。

例えばプローブカード２は、図２に示すように２本一組のプローブ１０ａ、１０ｂに対し電気的特性の検査のための電気信号を送受信する検査回路４０と、プローブ対１０ａ、１０ｂに電圧を印加してフリッティング現象を生じさせるフリッティング回路４１と、検査回路４０とフリッティング回路４１のプローブ対１０ａ、１０ｂに対する接続を切り替える第１のスイッチング回路４２と、フリッティング回路４１からプローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を切り替える第２のスイッチング回路４３などを備えている。

第１のスイッチング回路４２は、例えばプローブ１０ａに接続されている端子Ａ１と検査回路４０の陰極の端子Ｂ１に接続された端子Ａ２との接続と、端子Ａ１とフリッティング回路４１のいずれかの極性の端子Ｄ１、Ｄ２に接続された端子Ａ３との接続とを切り替えるスイッチング素子４２ａを備えている。また第１のスイッチング回路４２は、例えばプローブ１０ｂに接続されている端子Ａ４と検査回路４０の陽極の端子Ｂ２に接続された端子Ａ５との接続と、端子Ａ４とフリッティング回路４１のいずれかの極性の端子Ｄ１、Ｄ２に接続される端子Ａ６との接続とを切り替えるスイッチング素子４２ｂを備えている。

第２のスイッチング回路４３は、例えば第１のスイッチング回路４２の端子Ａ３に接続された端子Ｃ１とフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２に接続された端子Ｃ２との接続と、端子Ｃ１とフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１に接続された端子Ｃ３との接続とを切り替えるスイッチング素子４３ａを備えている。また、第２のスイッチング回路４３は、第１のスイッチング回路４２の端子Ａ６に接続された端子Ｃ４とフリッティング回路の陰極の端子Ｄ１に接続された端子Ｃ５との接続と、端子Ｃ４とフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２に接続された端子Ｃ６との接続とを切り替えるスイッチング素子４３ｂを備えている。

テスタ５には、例えば検査回路４０、フリッティング回路４１、第１のスイッチング回路４２及び第２のスイッチング回路４３などの動作を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、検査装置１における検査プロセスを実現できる。なお、検査装置１における検査プロセスを実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なＣＤなどの記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部５０にインストールされたものが用いられる。

次に、以上のように構成された検査装置１で行われるウェハＷの電気的特性の検査プロセスについて説明する。図３は、本実施の形態における検査プロセスのフローチャートである。

先ず、図１に示すようにウェハＷがチャック３上に吸着保持される。そして、移動機構４により、チャック３上のウェハＷが上昇され、例えば図２に示すようにウェハＷ上の電極Ｐ１に、プローブ対１０ａ、１０ｂが接触される。

このとき、第１のスイッチング回路４２により、フリッティング回路４１とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。第２のスイッチング回路４３により、例えばプローブ１０ａにフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１が接続され、プローブ１０ｂにフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２が接続される。

そして、例えば図４に示すようにフリッティング回路４１により、プローブ１０ａが陰極、プローブ１０ｂが陽極になるようにプローブ対１０ａ、１０ｂ間に例えば１０^５〜１０^６Ｖ／ｃｍ程度の電位傾度となる電圧が印加される。これにより、フリッティング現象が生じ電極Ｐ１の表面の酸化膜が絶縁破壊して、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐ１との電気的な導通が図られて、フリッティング工程Ｓ１（図３に示す）が行われる。

電極Ｐ１に対するフリッティング工程Ｓ１が終了すると、次に第１のスイッチング回路４２により、図５に示すように検査回路４０とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。検査回路４０から検査用の電気信号がプローブ対１０ａ、１０ｂを介して電極Ｐ１に送られ、電極Ｐ１を有する電子回路の電気的特性が検査される（図３の工程Ｓ２）。

電極Ｐ１の電子回路の検査が終了すると、移動機構４により、チャック３上のウェハＷが移動され、例えば図６に示すようにウェハＷ上の次の電極Ｐ２に、プローブ対１０ａ、１０ｂが接触される。

このとき、第１のスイッチング回路４２により、フリッティング回路４１とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。第２のスイッチング回路４３により、プローブ１０ａにフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２が接続され、プローブ１０ｂにフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１が接続されて、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が変更される（図３の工程Ｓ３）。

そして、図７に示すようにフリッティング回路４１により、プローブ１０ａが陽極、プローブ１０ｂが陰極になるようにプローブ対１０ａ、１０ｂ間に、前回の電極Ｐ１に対するフリッティング工程Ｓ１と逆極性の電圧が印加される。これにより、フリッティング現象が生じて、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐ２との電気的な導通が図られて、フリッティング工程Ｓ１が行われる。

電極Ｐ２に対するフリッティング工程Ｓ１が終了すると、次に第１のスイッチング回路４２により、図５に示したように検査回路４０とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。検査回路４０から検査用の電気信号がプローブ対１０ａ、１０ｂを介して電極Ｐ２に送られ、電極Ｐ２を有する電子回路の電気的特性が検査される（図３の工程Ｓ２）。

電極Ｐ２の電子回路の検査が終了すると、再び移動機構４により、チャック３上のウェハＷが移動され、図２に示すようにウェハＷ上の次の電極Ｐ３にプローブ対１０ａ、１０ｂが接触される。そして、第２のスイッチング回路４３により、フリッティング回路４１からプローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が変更される（図３の工程Ｓ３）。

そして、前回の電極Ｐ２に対するフリッティング工程Ｓ１と逆極性の電圧がプローブ対１０ａ、１０ｂに印加され、フリッティング工程Ｓ１が行われ、その後、その電極Ｐ３を有する電子回路の電気的特性の検査が行われる（図３の工程Ｓ２）。その後、次の電極の検査が行われる場合には、フリッティング時にプローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が変更される（図３の工程Ｓ３）

このように、ウェハＷ上の複数の電極に対し、フリッティング工程Ｓ１、検査工程Ｓ２及びプローブ対１０ａ、１０ｂに対する極性変更工程Ｓ３が繰り返し行われ、各電極に対するフリッティングが行われる度に、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が変更される。

ウェハＷ上の総ての電極の電子回路の電気的特性の検査が終了すると、チャック３が下降し、その後ウェハＷがチャック３から取り外されて一連の検査プロセスが終了する。

以上の実施の形態によれば、複数の電極に対する複数回のフリッティング工程Ｓ１において、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が交互に変更されるので、プローブ対１０ａ、１０ｂに対して電極の溶解物が均等に付着する。以下に、この効果について検証する。

図８は、極性を変えずに２０００回のフリッティングを行った場合の陽極側のプローブの先端部の状態（図８（ａ））と、陰極側のプローブの先端部の状態（図８（ｂ））を示すものである。図９は、極性を交互に変えて２０００回のフリッティングを行った場合の陽極側のプローブの先端部の状態（図９（ａ））と、陰極側のプローブの先端部の状態（図９（ｂ））を示すものである。この実験では、アルミ製の電極に対しＰｄ（パラジウム）製のプローブを接触させてフリッティングを行っている。

図８に示されるように、極性を変えずにフリッティングを繰り返した場合、陰極側のプローブに、陽極側のプローブに比べて多くのアルミの溶解物が付着して、プローブ対間の付着物の量に偏りができる。一方、図９に示されるように、極性を交互に変えてフリッティングを繰り返した場合、陰極側のプローブと陽極側のプローブのアルミの付着量がほぼ同じになり、プローブ対間の付着物の量の偏りが解消している。なお、電極材とプローブ材の組み合わせにより、溶解物の付着量が多くなる電極が変わり、陰極と陽極の導通性の大小が変わる。

この実験結果が示すように、本実施の形態のようにフリッティング毎に、プローブ対１０ａ、１０ｂに対する電圧の極性を変更することにより、プローブ対１０ａ、１０ｂ間の付着物の量の偏りが解消する。この結果、電極材がプローブ対１０ａ、１０ｂに均等に付着し、いずれかのプローブが付着物によって導電性を損なうまでの使用可能回数が増えるので、プローブ対１０ａ、１０ｂの寿命を延ばすことができる。また、プローブ対１０ａ、１０ｂの付着物の量が同程度になるので、研磨シートにプローブ対１０ａ、１０ｂを押し付けてプローブ対１０ａ、１０ｂの付着物を除去する際に、片側のプローブが余分に削られることがない。この結果、付着物によるプローブ対１０ａ、１０ｂの高さのばらつきがなくなるので、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極との接触を安定させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

前記実施の形態においては、フリッティング工程Ｓ１、検査工程Ｓ２及びプローブ対１０ａ、１０ｂに対する極性変更工程Ｓ３が繰り返し行われ、各電極に対するフリッティングが行われる度に、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を変更するようにしていた。すなわち検査を実施するウェハＷ上の電極が代わるごとに極性変更を行なってから、フリッティング工程を実施し、その後に検査工程を実施するようにしていた。しかしながらそのように検査対象の電極が代わるごとに、必ずしもその都度極性変更を行う必要はなく、同じ極性で複数回のフリッティング工程を実施した後に、はじめて極性変更工程を実施するようにしてもよい。

たとえばフリッティング工程を実施した後に検査工程を実施し、その後検査を実施する電極が代わっても、所定数の検査回数がカウントされるまで、そのままの極性で、フリッティング工程、検査工程を実施するようにしてもよい。そして所定数の検査回数が実行された後にはじめてプローブ対１０ａ、１０ｂに対する極性変更工程を実施する。そしてその後検査を実施する電極が代わっても再び所定の検査回数に達するまで、そのままの極性でフリッティング工程、検査工程を連続して行なうようにしてもよい。こうすることで極性変更の回数を減ずることができ、検査のスピードアップを図ることが可能である。

なお前記した所定回数は、たとえば予め極性変更しないでフリッティング工程、検査工程を繰り返して行い、それによって各プローブに付着する各々の溶解物の付着量を調べて、極性を変更しない場合の許容付着量や付着の偏り状況を確認し、極性の変更を要しない許容回数を求めておき、当該許容回数に基づいて、定めるようにすればよい。

その他例えば以上の実施の形態で記載した検査装置１のスイッチング回路４３には、Ｈブリッジ回路を用いてもよい。以上の実施の形態で記載した検査装置１で検査される被検査体は、ウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などの他の基板であってもよい。

本発明は、プローブ対間に生じる付着物の量の偏りを解消する際に有用である。

Claims (3)

1. 被検査体の電極にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法であって、
   ２本一組のプローブ対を被検査体の電極に接触させ、当該プローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、少なくとも１本のプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング工程と、
   プローブ対に印加される電圧の極性を変更する極性変更工程と、を有し、
   前記フリッティング工程は被検査体の複数の電極に対し順次行われ、当該電極に対するフリッティング工程が行われる度に、極性変更工程が実施される。
2. 被検査体の電極にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査装置であって、
   被検査体の電極に接触した２本一組のプローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、少なくとも１本のプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティングを行うフリッティング回路と、
   前記プローブ対とフリッティング回路を電気的に接続し、前記プローブ対に印加される電圧の極性を切り替え自在なスイッチング回路と、を有し、
   前記フリッティング回路により、被検査体の複数の電極に対しフリッティングが順次行われ、
   当該電極に対するフリッティングが行われる度に、前記スイッチング回路により、プローブ対に印加される電圧の極性が変更される。
3. 検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
   前記検査方法は、被検査体の電極にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法であり、
   この検査方法は、２本一組のプローブ対を被検査体の電極に接触させ、当該プローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、少なくとも１本のプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング工程と、
   プローブ対に印加される電圧の極性を変更する極性変更工程と、を有し、
   前記フリッティング工程は被検査体の複数の電極に対し順次行われ、当該電極に対するフリッティング工程が行われる度に、極性変更工程が実施される。

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