JP5236556B2 - アライメント機能を有する半導体検査装置とアライメント方法 - Google Patents

Description

本発明は、アライメント機能を有する半導体検査装置とアライメント方法に関し、詳細には、ＴＡＢテープ等の基体上に担持されている液晶駆動ドライバ等の半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置において、テストパッドとテスト用プローブ針の位置合わせを行うアライメント機能を有する半導体検査装置とそのアライメント方法、さらには、そのような半導体検査装置又はアライメント方法に使用される半導体チップを担持する基体並びにプローブカードに関するものである。

半導体基板やＴＡＢテープなどの基体上に担持されている半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置においては、半導体チップの電極パッド又はテストパッドと、テスト用プローブ針との位置合わせを行うことが必要であり、この位置合わせに関しては、従来から種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１、２においては、半導体チップを担持するＴＡＢテープに位置合わせ用のマークを形成しておき、そのマークをカメラ等によって撮影して画像解析することにより、基準位置からのずれを計算し、半導体チップのテストパッドとテスト用プローブ針との位置合わせを行うアライメント方法が開示されている。しかし、このような光学的なアライメント方法では、マークを撮影するカメラや画像解析の設備が必要となり、装置が大掛かりなものとなる上に、位置合わせ用のマークをカメラが撮影できるように、検査装置の限られた空間の中でマークとカメラの光学的な位置関係を確保しなければならないという制約がある。

また、特許文献３、４においては、半導体チップを担持する基板又はＴＡＢテープ上に、位置合わせ用の接点又はダミーパッドを形成し、複数の位置合わせ用のプローブ針をこれらの接点又はダミーパッドと接触させ、その電気的導通の有無を調べることによって、基準位置からのずれについての情報を得るようにすることが提案されている。しかし、これら従来から提案されている電気的なアライメント方法では、基準位置からのどの方向にずれているかの情報は得られるものの、どの程度ずれているかについての定量的な情報は得られず、位置合わせを完了するまでに、何度も試行錯誤を繰り返さなければならないという不都合がある。

実用新案登録第２５５６３８６号公報 特開２００８−１１６２２１号公報 特開昭５３−４５１８１号公報 特許第３２１４４２０号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために為されたもので、カメラ等の設備を必要とせず、かつ、位置ずれについての定量的な情報が得られるアライメント機能を有する半導体検査装置とそのアライメント方法、さらには、そのような半導体検査装置又はアライメント方法に使用される半導体チップを担持する基体並びにプローブカードを提供することを課題とするものである。

本発明は、上記の課題を、半導体チップの電極パッド又はテストパッドにテスト用プローブ針の先端を電気的に接触させて半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置であって、検査対象である半導体チップを担持する基体を検査位置まで送る手段；検査位置まで送られた基体に対して、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を相対的に移動させ、基体上に形成されているアライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子のそれぞれと接触又は離脱させる手段；コモンプローブ針及びダミープローブ針間の電気的導通を調べる手段；電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶する手段；電気的に導通したコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせに基づいて前記対応関係を記憶する手段からアライメント用の補正量を読み出す手段；読み出された補正量に基づいて、半導体チップとテスト用プローブ針との相対的な位置関係を合わす手段を備えているアライメント機能を有する半導体検査装置を提供することによって解決するものである。

すなわち、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置においては、基体上に形成されているアライメント用のコモン端子及びダミー端子を介して電気的に導通状態となるコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせを調べ、その組み合わせに基づいて、予め求められている電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶手段から読み出すようにしているので、基準位置からのずれ量を補正量として定量的に把握することが可能である。

また、本発明は、上記の課題を、半導体チップの電極パッド又はテストパッドにテスト用プローブ針の先端を電気的に接触させて半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置におけるアライメント方法であって、１）検査対象である半導体チップを担持するとともに、アライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子が形成されている基体を、検査位置まで送る工程；２）検査位置まで送られた基体に対し、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を相対的に移動させ、アライメント用のコモン端子にはコモンプローブ針を、ダミー端子には複数のダミープローブ針のうちのいずれかを、それぞれ、電気的に接触させる工程；３）コモンプローブ針及びダミープローブ針間の電気的導通を調べる工程；４）電気的に導通したコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせに基づいて、電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶する記憶装置から、アライメント用の補正量を読み出す工程；５）読み出した補正量に基づいて、半導体チップとテスト用プローブ針との相対的な位置関係を合わす工程；を含む半導体検査装置におけるアライメント方法を提供することによって解決するものである。

本発明のアライメント方法においては、基体上に形成されているアライメント用のコモン端子及びダミー端子を介して電気的に導通状態となるコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせを調べ、その組み合わせに基づいて、予め求められている電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶手段から読み出すようにしているので、基準位置からのずれ量を補正量として定量的に把握することが可能であり、半導体チップをテスト用プローブ針に対して必要とされる量だけ相対的に的確に移動させ、両者の位置関係を合わすことが可能である。

さらに、本発明は、検査対象である半導体チップを担持するとともに、アライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子が形成されている基体、また、対象とする基体に形成されているコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子に対応する位置に、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を備えているプローブカードを提供することによって上記の課題を解決するものである。

本発明が対象とする半導体チップを担持する基体としては、液晶駆動ドライバ等のＩＣやＬＳＩを搭載したＴＡＢテープが最も好適であるが、その上に多数の半導体チップが形成された半導体基板であっても良く、本発明は、電極パッド又はテストパッドとテスト用プローブ針との位置合わせが必要な全ての基体を対象とするものである。

本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置及びアライメント方法によれば、基準位置からのずれを補正量として定量的に知ることができるので、アライメント作業における試行錯誤の回数を減らし、効率の良い位置合わせを行うことができるという利点が得られる。また、本発明の半導体チップを担持する基体及びプローブカードによれば、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置及びアライメント方法に使用されることにより、基準位置からのずれ量を補正量として定量的に把握することを可能にし、効率の良いアライメントを実現することができるという利点が得られる。

本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置の一例を示す概略図である。 ＴＡＢテープとプローブカードの関係を拡大して示す断面図である。 ＴＡＢテープの一例を示す平面図である。 ＴＡＢテープの部分拡大図である。 マクロアライメント用の端子の拡大図である。 マクロアライメント用の端子とコモンプローブ針及びダミープローブ針の関係を示す平面図である。 図６のＸ−Ｘ’断面図である。 図７の部分拡大図である。 位置がずれたときのダミープローブ針とダミー端子の関係を表す図である。 位置がずれたときのダミープローブ針とダミー端子の関係を表す図である。 マイクロアライメント用の端子の拡大図である。 マイクロアライメント用の端子とコモンプローブ針及びダミープローブ針の関係を示す平面図である。 図１２のＹ−Ｙ’断面図である。 位置がずれたときのダミープローブ針とダミー端子の関係を表す図である。 位置合わせの手順を示すフローチャートである。

以下、半導体チップを担持する基体がＴＡＢテープである場合を例に、図面を用いて本発明を説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。

図１は、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置の一例を示す概略図である。図１において、１は本発明の半導体検査装置で、半導体検査装置１は、ハンドラー２とテスター３から構成されている。４はデバイスリール、５は収容リール、６、６はスプロケット、７はＴＡＢテープである。スプロケット６、６は、ＴＡＢテープ７に設けられているスプロケットホールにスプロケットの歯を係合させ、ＴＡＢテープ７をデバイスリール４から収容リール５に向かう方向に送る機能を有している。８はプッシャー、９はＸＹ移動ステージ、１０はプッシャー７を上下方向に移動させる駆動装置である。プッシャー８には、図示しない吸引手段が設けられており、ＴＡＢテープ７を吸着し、吸着したＴＡＢテープ７ごと、ＸＹ移動ステージ９によってＸＹ方向に移動させることができるようになっている。これらデバイスリール４、収容リール５、スプロケット６、６、プッシャー８、ＸＹ移動ステージ９、及び駆動装置１０は、ハンドラー２の構成要素である。

１１はプローブカード、１２はテスターヘッドである。これらプローブカード１１及びテスターヘッド１２は、テスター３の構成要素である。

本発明の半導体検査装置１は、上記のようなハンドラー２とテスター３を有しており、ＴＡＢテープ７に担持されている半導体チップを、スプロケット６、６によって、検査位置まで送り、位置合わせをした後に、プッシャー８を下降させて、プローブカード１１に取り付けられている多数のテスト用プローブ針を、半導体チップのテストパッドに電気的に接触させ、その電気的特性の検査を行うものである。なお、ＸＹ移動ステージ９は、テスターヘッド１２側に設けられていても良く、ＴＡＢテープ７をプローブカード１１に対して移動させるのではなく、プローブカード１１をＴＡＢテープ７に対して移動させるようにしても良い。

図２は、ＴＡＢテープ７と、プローブカード１１の関係を拡大して示す断面図である。１３はプローブ基板、１４はプローブカード１１の配線基板である。１５はＴＡＢテープ７に担持されている半導体チップ、１６、１６はプローブカード１１に取り付けられているテスト用のプローブ針、１７はプラットフォームであり、プラットフォーム１７には凹部１７ａが設けられている。凹部１７ａは、プローブ基板１３の略中央部に設けられている貫通穴１８を介して、ＴＡＢテープ７に向かって開口している。凹部１７ａの深さは、貫通穴１８の厚さを含めた場合に、半導体チップ１５を収容するのに十分な深さとされている。このような凹部１７ａがプラットフォーム１７に設けられている場合には、プッシャー８によってＴＡＢテープ７がプローブカード１１側に押圧されたとき、ＴＡＢテープ７に担持されている半導体チップ１５の少なくとも一部が凹部１７ａに収容され、プラットフォーム１７と接触することがないという利点が得られる。通常、ＴＢＡテープ７に搭載される半導体チップ１５の高さは０．８ｍｍであり、プローブカード１１の厚さは０．１４ｍｍであるので、凹部１７ａの深さは、０．８ｍｍ−０．１４ｍｍ、すなわち、０．６４ｍｍ以上あれば良いことになる。なお、１９はスペーサー、２０は補強板である。

図３は、本発明の基体であるＴＡＢテープ７の一例を示す平面図である。図に示すとおり、ＴＡＢテープ７には、複数の半導体チップ１５、１５、１５・・・が担持されており、個々の半導体チップ１５、１５、１５・・・の図示しないインナーリードは、ＴＡＢテープ上に形成されているリードパターン２１、２１・・・と接続され、リードパターン２１、２１の先端には、図示しないテストパッドが形成されている。

２２、２３は、それぞれマクロアライメント用及びマイクロアライメント用の端子であり、いずれもＴＡＢテープ７上に形成されている。本例においては、マクロアライメント用の端子２２と、マイクロアライメント用の端子２３は、後述するように、各端子から得られる補正量の平均値を得るために、各半導体チップ１５ごとに２セットずつ形成されているが、１セットずつであっても良いし、配置する角度を各セットごとに異ならせても良い。また、場合によっては、マクロアライメント用又はマイクロアライメント用のいずれか一方の端子を設けるだけでも良い。なお、２４、２４はスプロケットホールである。

図４に一つの半導体チップ１５に関連するＴＡＢテープ７の部分だけを取り出して拡大して示す。図３と同じ部材には同じ符号を付してある。２５、２５はテスト用のプローブ針であり、テスト用のプローブ針２５、２５は、図に示すとおり、その先端部をリードパターン２１の先端に形成されているテストパッドに接触させて、半導体チップ１５の電気的特性を検査するものである。

図５は、マクロアライメント用の端子２２の拡大図である。マクロアライメント用の端子２２は、長尺状のコモン端子２２_ＣＯＭと、コモン端子２２_ＣＯＭの長尺状の中央部から長尺状の長手方向に対し直角方向に突出した１つのダミー端子２２ａから構成されている。ダミー端子２２ａは、コモン端子２２_ＣＯＭから突出していることから明らかなように、コモン端子２２_ＣＯＭと電気的に接続されている。αはダミー端子２２ａの幅方向の中心線であり、本例においてダミー端子２２ａは、コモン端子２２_ＣＯＭの長手方向中央部から突出しているので、αは、コモン端子２２_ＣＯＭの長手方向の中心線でもある。

図６は、マクロアライメント用の端子２２と、コモンプローブ針及びダミープローブ針の関係を示す平面図である。図６において、２６_ＣＯＭはコモンプローブ針、２６_１〜２６_１９はダミープローブ針であり、ダミープローブ針２６_１〜２６_１９は、いずれも同形、同大であり、その先端部が直線状に整列するように配置されている。Ｗはダミープローブ針２６_１〜２６_１９の配置間隔（ピッチ）であり、ダミープローブ針２６_１〜２６_１９間で配置間隔Ｗは均等である。βは中央のダミープローブ針２６_１０の幅方向の中心線であり、図に示すとおり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭは、中央のダミープローブ針２６_１０と向き合った位置にあるので、βは、コモンプローブ針２６_ＣＯＭの幅方向の中心線でもある。コモンプローブ針２６_ＣＯＭの直下にはコモン端子２２_ＣＯＭが存在し、ダミープローブ針２６_１０の直下には、ダミー端子２２ａが存在する。

図７は、図６のＸ−Ｘ’断面図であり、図の状態では、ダミープローブ針２６_１０だけがダミー端子２２ａと接触している。Ｌはダミー端子２２ａの幅方向の長さであり、Ｘはダミープローブ針２６_１〜２６_１９の先端径である。

コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１〜２６_１９とは、通常、テスト用のプローブ針とともに、プローブカード１１に取り付けられているが、これらコモンプローブ針２６_ＣＯＭ及びダミープローブ針２６_１〜２６_１９と、ＴＡＢテープ７上に形成されているコモン端子２２_ＣＯＭ及びダミー端子２２ａとの位置関係は次のとおりである。すなわち、両者の位置関係は、検査位置において、検査対象の半導体チップ１５を担持するＴＡＢテープ７が正規の位置にあるときに、中央のダミープローブ針２６_１０の中心線βがダミー端子２２ａの中心線α上に来るように設定される。したがって、中央のダミープローブ針２６_１０の中心線βがダミー端子２２ａの中心線α上に位置するとき、換言すれば、中央のダミープローブ針２６_１０がダミー端子２２ａに接触し、その位置がダミー端子２２ａの中央であれば、ＴＡＢテープ７は検査位置において、少なくともコモン端子２２_ＣＯＭの長尺状の長手方向に関し、正規の位置にあることになる。

逆に、中央のダミープローブ針２６_１０がダミー端子２２ａと接触しないか、他のダミープローブ針２６_１〜２６_９、２６_１１〜２６_１９のいずれかがダミー端子２２ａと接触する場合には、その接触したダミープローブ針が中央のダミープローブ針２６_１０から離れている分だけ、ＴＡＢテープ７の位置は正規の位置からずれていることになる。例えば、最も外側に位置するダミープローブ針２６_１又は２６_１９のいずれかがダミー端子２２ａと接触する場合には、ＴＡＢテープ７は、検出できる範囲において、正規の位置から最もずれていることになり、中央のダミープローブ針２６_１０からダミープローブ針２６_１又は２６_１９までの距離が、検出できるずれ量の最大値を規制することになる。なお、コモン端子２２_ＣＯＭの長手方向の長さは、最も外側に位置するダミープローブ針２６_１又は２６_１９のいずれかがダミー端子２２ａと接触する場合であっても、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとの電気的接触が絶たれない長さに選ばれる。また、図示の例では、ダミープローブ針の数は１９本であるが、１９本に限られず、１８本以下であっても、２０本以上であっても良い。ただし、ダミープローブ針の数は、ダミープローブ針列の中央が判然とするように奇数とするのが好ましい。

以下、図８〜図１０を用いて、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと電気的に導通するダミープローブ針２６_１〜２６_１９の組み合わせと、アライメント用の補正量との対応関係について説明する。なお、図８〜図１０において、ダミープローブ針２６_１〜２６_１９は、プローブ針上に番号を記すことによって示してある。

図８は、図７の中央部のみを拡大して示すものである。図８において、中央のダミープローブ針２６_１０はダミー端子２２ａの中央にあり、ＴＡＢテープ７は正規の位置にある。この状態では先に図６で示したとおり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭは、コモン端子２２_ＣＯＭと接触している。したがって、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１０のみが導通状態にあり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと他のダミープローブ針とは導通状態にはない。

この図８に示す状態から、ＴＡＢテープ７が例えば図中左方向又は右方向にＳ_１だけずれると、ダミープローブ針２６_９又はダミープローブ針２６_１１もダミー端子２２ａと接触することになる。この場合でも、ダミープローブ針２６_１０は依然としてダミー端子２２ａと接触状態にあるから、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１０及び２６_９、又はコモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１０及び２６_１１とが導通状態になることになる。このときの距離Ｓ_１を求めると、Ｓ_１は、ダミープローブ針２６_９〜２６_１０間の間隔Ｗから、ダミー端子２２ａの幅方向の長さＬの（１／２）と、ダミープローブ針２６_９の先端径Ｘの（１／２）とを減算した長さ、すなわち、
Ｓ_１＝Ｗ−（Ｌ／２）−（Ｘ／２）
となる。

つまり、ダミープローブ針２６_１０だけでなく、隣接するダミープローブ針２６_９又は２６_１１がコモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通状態にあるときには、ＴＡＢテープ７は、図中左又は右方向に少なくとも距離Ｓ_１だけずれていることになり、逆に、ダミープローブ針２６_１０だけがコモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通状態にあるときには、ＴＡＢテープ７のずれ量は、±Ｓ_１未満ということになる。

図９は、図８に示す状態からＴＡＢテープ７が図中右方向にずれて、中央のダミープローブ針２６_１０がダミー端子２２ａと接触しなくなる限界の状態を示している。このときのずれの量Ｓ_２は、図から明らかなとおり、
Ｓ_２＝（Ｌ／２）＋（Ｘ／２）
となる。

つまり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１０及びダミープローブ針２６_１１とが導通状態であるときには、ＴＡＢテープ７の図中右方向へのずれ量は、図中右方向へのずれを「マイナス」の符号にすると−Ｓ_１以上、−Ｓ_２以下ということになる。図８に示す状態からＴＡＢテープ７が図中左方向にずれた場合も、ただ、Ｓ_１、Ｓ_２の距離が「マイナス」に変えて「プラス」を付して表されるだけで、同様である。

図１０は、図９に示す状態からＴＡＢテープ７がさらに図中右方向、すなわち、「マイナス」方向にずれて、ダミープローブ針２６_１１に加えて、ダミープローブ針２６_１２がダミー端子２２ａと接触する臨界の状態を示している。このときのずれの量Ｓ_３は、図から明らかなとおり、
Ｓ_３＝Ｗ＋｛Ｗ−（Ｌ／２）−（Ｘ／２）｝＝２Ｗ−（Ｌ／２）−（Ｘ／２）
となる。

つまり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１１だけが導通状態であるときには、ＴＡＢテープ７の図中右方向へのずれ量は−Ｓ_２超、−Ｓ_３未満ということになる。以上の結果をまとめると以下の表１のようになる。

ところで、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針の組み合わせが変わることによって導かれるずれ量の幅は均等である方が望ましいので、今、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１０及び２６_１１とが導通状態であるときのずれ量の幅（＝−Ｓ_２−（−Ｓ_１））と、コモンプローブ針２６_ＣＯＭとダミープローブ針２６_１１だけが導通状態であるときのずれ量の幅（＝−Ｓ_３−（−Ｓ_２））とが等しいと仮定して、そのときの、Ｗ、Ｌ、Ｘの関係を求めると以下のようになる。

すなわち、−Ｓ_２−（−Ｓ_１）＝−Ｓ_３−（−Ｓ_２）と仮定すると、２Ｓ_２＝Ｓ_３＋Ｓ_１となるから、ここに上記で求めたＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を代入すると、
２｛（Ｌ／２）＋（Ｘ／２）｝＝｛２Ｗ−（Ｌ／２）−（Ｘ／２）｝＋｛Ｗ−（Ｌ／２）−（Ｘ／２）｝
となり、これを整理すると、
Ｌ＋Ｘ＝３Ｗ−Ｌ−Ｘ
つまり、３Ｗ＝２（Ｌ＋Ｘ）となり、ダミープローブ針２６_１〜２６_１９の配置間隔Ｗとその先端径Ｘ、及びダミーパッド２２ａの幅方向の長さＬとが、３Ｗ＝２（Ｌ＋Ｘ）の場合には、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針の組み合わせが変わることによって導かれるずれ量の範囲は均等になることが分かる。

以上の結果に基づいて、通常の汎用されているプローブ針の先端径が約２０μｍ程度であることを前提に、Ｗ、Ｘ、Ｌの関係を検討した結果、Ｗ＝６０μｍ、Ｘ＝２２．５μｍ、Ｌ＝６７．５μｍとした場合には、ずれ量のピッチは３０μｍと均等になることが確認された。この場合のコモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２６_１〜２６_１９の組み合わせと、そのときのずれ量、及び補正量の対応関係を表２、表３に示す。表２は、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針が２６_１０〜２６_１９の場合、表３は、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針が２６_１〜２６_１０の場合を示し、便宜上、２つに分けたので、２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針が２６_１０だけである場合を重複して示している。なお、ずれ量には幅があるので、各ずれ量の範囲の平均値をもってアライメント用の補正量としている。また、当然のことながら、補正量の符号はずれ量の符号と反対になり、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針が２６_１０〜２６_１９の場合の補正量を「＋」とすると、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針が２６_１〜２６_１０の場合の補正量は「−」として表される。

このように、コモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２６_１〜２６_１９の組み合わせと、アライメント用の補正量との間には対応関係があるので、この対応関係を記憶装置に記憶させておき、アライメント時に求められるコモンプローブ針２６_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２６_１〜２６_１９の組み合わせに基づいて、対応する補正量を記憶装置から読み出すことによって、アライメント用の補正量を、ずれの方向まで含めて、定量的に知ることができる。後は、読み出された補正量に基づいて、半導体チップ１５をテスト用プローブ針２５、２５・・・に対して相対的に移動させ、両者の位置関係を合わせればよい。

図１１は、マイクロアライメント用の端子２３の拡大図である。マイクロアライメント用の端子２３は、櫛状に突出した複数のダミー端子２３ａ〜２３ｇと、それらダミー端子２３ａ〜２３ｇの櫛状の根元部に対し、その根元部の中央部で、電気的に接続されたコモン端子２３_ＣＯＭから構成されている。αは中央のダミー端子２３ｄの幅方向の中心線であり、Ｄはダミー端子２３ａ〜２３ｇの配置間隔（ピッチ）、Ｙはダミー端子２３ａ〜２３ｇの幅方向の長さである。なお、ダミー端子２３ａ〜２３ｇは、全て同形、同大である。

図１２は、マイクロアライメント用の端子２３と、コモンプローブ針及びダミープローブ針の関係を示す平面図である。図１２において、２７_ＣＯＭはマイクロアライメント用のコモンプローブ針、２７_１〜２７_５はマイクロアライメント用のダミープローブ針、Ｗはダミープローブ針２７_１〜２７_５の配置間隔（ピッチ）である。ダミープローブ針２７_１〜２７_５は、いずれも同形、同大であり、その先端部が直線状に整列されており、ダミープローブ針２７_１〜２７_５間で配置間隔Ｗは均等である。βは中央のダミープローブ針２７_３の幅方向の中心線である。図に示すとおり、コモンプローブ針２７_ＣＯＭは、中央のダミープローブ針２７_３と向き合った位置にあるので、βは、コモンプローブ針２７_ＣＯＭの幅方向の中心線でもある。コモンプローブ針２７_ＣＯＭの直下にはコモン端子２３_ＣＯＭが存在し、ダミープローブ針２７_３の直下には、ダミー端子２３ｄが存在する。

図１３は、図１２のＹ−Ｙ’断面図である。図に示すとおり、ダミープローブ針２７_３の直下には、ダミー端子２３ｄが存在するが、隣接するダミープローブ針２７_２及び２７_４の下にも、それぞれ、ダミー端子２３ｃ及び２３ｅが存在し、結局、３本のダミープローブ針２７_２、２７_３、２７_４が、ダミー端子２３ｃ〜２３ｅ及びコモン端子２３_ＣＯＭを介して、コモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通状態にある。Ｘはダミープローブ針２７_１〜２７_５の先端径、Ｗ、Ｄ、Ｙは、上述したとおり、それぞれ、ダミープローブ針２７_１〜２７_５の配置間隔、ダミー端子２３ａ〜２３ｇの配置間隔、ダミー端子２３ａ〜２３ｇの幅方向の長さである。なお、図１３において、ダミープローブ針２７_１〜２７_５は、プローブ針上に番号を記すことによって、ダミー端子２３ａ〜２３ｇは、各ダミー端子の下にアルファベットａ〜ｇを記すことによって示してある。

マクロアライメント用のコモンプローブ針２６_ＣＯＭ及びダミープローブ針２６_１〜２６_１９と同様に、マイクロアライメント用のコモンプローブ針２７_ＣＯＭ及びダミープローブ針２７_１〜２７_５も、通常、テスト用のプローブ針とともに、プローブカード１１に取り付けられている。これらコモンプローブ針２７_ＣＯＭ及びダミープローブ針２７_１〜２７_５は、ＴＡＢテープ７上に形成されているマイクロアライメント用のコモン端子２３_ＣＯＭ及びダミー端子２３ａ〜２３ｇに対し、検査位置において、検査対象の半導体チップ１５を担持するＴＡＢテープ７が正規の位置にあるときに、中央のダミープローブ針２７_３の中心線βが中央のダミー端子２３ｄの中心線α上に来るように設定される。したがって、図１３に示すように、中央のダミープローブ針２７_３がその中央位置でダミー端子２３ｄに接触し、隣接するダミープローブ針２７_２及び２７_４が、それぞれ、ダミー端子２３ｃ及び２３ｅに接触していれば、ＴＡＢテープ７は検査位置において、少なくともダミー端子２３ａ〜２３ｇの櫛状の配列方向（図１２、図１３における左右方向）に関し、正規の位置にあることになる。

なお、コモン端子２３_ＣＯＭの幅、すなわち、ダミー端子２３ａ〜２３ｇの配列方向（図１２、図１３における左右方向）に沿った長さは、最も外側にあるダミープローブ針２７_１又は２７_５が最も外側にあるダミー端子２３ａ又は２３ｇと十分に接触できる位置まで移動しても、コモンプローブ針２７_ＣＯＭとコモン端子２３_ＣＯＭとの電気的接触が絶たれない長さに選ばれる。また、図示の例では、ダミー端子の数は７本、ダミープローブ針の数は５本であるが、ダミー端子及びダミープローブ針の数は、これらに限られない。ただし、ダミー端子の数はダミープローブ針の数よりも２多い数とするのが好ましい。

以下、図１３、図１４を用いて、マイクロアライメント用のコモンプローブ針２７_ＣＯＭと電気的に導通するダミープローブ針２７_１〜２７_５の組み合わせと、アライメント用の補正量との対応関係について説明する。

図１３において、中央のダミープローブ針２７_３は、その中央位置でダミー端子２３ｄに接触し、隣接するダミープローブ針２７_２及び２７_４も、それぞれ、ダミー端子２３ｃ及び２３ｅに接触しており、ＴＡＢテープ７は正規の位置にある。この状態から、ＴＡＢテープ７が例えば図中左方向又は右方向にｓ_１だけずれると、ダミープローブ針２７_１又はダミープローブ針２７_５のいずれかが、ダミー端子２３ｂ又は２３ｆと接触することになる。この場合でも、ダミープローブ針２７_２〜２７_４は、依然として、それぞれのダミー端子２３ｃ〜２３ｅと接触状態にあるから、コモンプローブ針２７_ＣＯＭとダミープローブ針２７_２〜２７_４及び２７_１、又はコモンプローブ針２７_ＣＯＭとダミープローブ針２７_２〜２７_４及び２７_５とが導通状態になることになる。

このときの距離ｓ_１を求めると、ｓ_１は、ダミープローブ針２７_３〜２７_５間の間隔、２×Ｗから、ダミー端子２３ｄ〜２３ｆの間隔、２×Ｄを減算し、さらに、ダミー端子２３ｆの幅方向の長さＹの（１／２）と、ダミープローブ針２７_５の先端径Ｘの（１／２）とを減算した長さ、すなわち、
ｓ_１＝２Ｗ−２Ｄ−（Ｙ／２）−（Ｘ／２）
となる。

つまり、ダミープローブ針２７_２〜２７_４だけでなく、ダミープローブ針２７_１又は２７_５がコモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通状態にあるときには、ＴＡＢテープ７は、図中左又は右方向に少なくとも距離ｓ_１だけずれていることになり、逆に、ダミープローブ針２７_２〜２７_４だけがコモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通状態にあるときには、ＴＡＢテープ７のずれ量は、±ｓ_１未満ということになる。

図１４は、図１３に示す状態からＴＡＢテープ７が図中右方向にずれて、左から２番目のダミープローブ針２７_２がダミー端子２３ｃと接触しなくなる限界の状態を示している。このときのずれの量ｓ_２は、図から明らかなとおり、
ｓ_２＝｛Ｄ＋（Ｙ／２）｝−｛Ｗ−（Ｘ／２）｝
となる。

つまり、コモンプローブ針２７_ＣＯＭとダミープローブ針２７_２、２７_３、２７_４、２７_５とが導通状態であるときには、ＴＡＢテープ７の図中右方向へのずれ量は、図中右方向へのずれを「マイナス」の符号にすると−ｓ_１以上、−ｓ_２以下ということになる。図１３に示す状態からＴＡＢテープ７が図中左方向にずれた場合も、ただ、ｓ_１、ｓ_２の距離が「マイナス」に変えて「プラス」を付して表されるだけで、同様である。以上の結果をまとめると表４のようになる。

ところで、マクロアライメント用の補正量の場合と同様に、コモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通するダミープローブ針の組み合わせが変わることによって導かれるずれ量の幅は均等である方が望ましいので、今、コモンプローブ針２７_ＣＯＭとダミープローブ針２７_２〜２７_４とが導通状態であるときのずれ量の幅（＝２×ｓ_１）と、コモンプローブ針２７_ＣＯＭとダミープローブ針２７_２〜２７_５が導通状態であるときのずれ量の幅（＝ｓ_２−ｓ_１）とが等しいと仮定して、そのときの、Ｗ、Ｄ、Ｘ、Ｙの関係を求めると以下のようになる。

すなわち、２ｓ_１＝ｓ_２−ｓ_１と仮定して、これに上記で求めたｓ_１、ｓ_２を代入すると、
２｛２Ｗ−２Ｄ−（Ｙ／２）−（Ｘ／２）｝＝｛Ｄ＋（Ｙ／２）｝−｛Ｗ−（Ｘ／２）｝−｛２Ｗ−２Ｄ−（Ｙ／２）−（Ｘ／２）｝
となり、これを整理すると、
４Ｗ−４Ｄ−Ｙ−Ｘ＝３Ｄ−３Ｗ＋Ｙ＋Ｘ
つまり、７（Ｗ−Ｄ）＝２（Ｘ＋Ｙ）となり、ダミープローブ針２７_１〜２７_５の配置間隔Ｗとその先端径Ｘ、及びダミーパッド２３ａ〜２３ｇの配置間隔Ｄと幅Ｙとが、７（Ｗ−Ｄ）＝２（Ｘ＋Ｙ）の場合には、コモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通するダミープローブ針の組み合わせが変わることによって導かれるずれ量の範囲は均等になることが分かる。

以上の結果に基づいて、通常の汎用されているプローブ針の先端径が約２０μｍ程度であることを前提に、Ｗ、Ｘ、Ｄ、Ｙの関係を検討した結果、Ｗ＝６０μｍ、Ｘ＝２２．５μｍ、Ｄ＝５０μｍ、Ｙ＝１２．５μｍとした場合には、ずれ量のピッチは５μｍと均等になることが確認された。この場合のコモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２７_１〜２７_５の組み合わせと、そのときのずれ量、及び補正量の対応関係を表５に示す。なお、ずれ量には幅があるので、各ずれ量の範囲の平均値をもってアライメント用の補正量としている。また、当然のことながら、補正量の符号はずれ量の符号と反対になる。

このように、コモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２７_１〜２７_５の組み合わせと、アライメント用の補正量との間には対応関係があるので、この対応関係を記憶装置に記憶させておき、アライメント時に求められるコモンプローブ針２７_ＣＯＭと導通するダミープローブ針２７_１〜２７_５の組み合わせに基づいて、対応する補正量を記憶装置から読み出すことによって、アライメント用の補正量を、ずれの方向まで含めて、定量的に知ることができる。後は、読み出された補正量に基づいて、半導体チップ１５をテスト用プローブ針２５、２５・・・に対して相対的に移動させ、両者の位置関係を合わせればよい。

なお、図４に示したように、マクロアライメント用の端子２２と、マイクロアライメント用の端子２３とが、それぞれ２セットずつＴＡＢテープ７に設けられている場合には、プローブカード１１にも、マクロアライメント用及びマイクロアライメント用のコモンプローブ針及びダミープローブ針のセットが、それぞれ対応する位置に、２セットずつ取り付けられていることになる。このように、マクロアライメント用の端子２２と、マイクロアライメント用の端子２３とが、それぞれ２セットずつＴＡＢテープ７に設けられている場合には、それぞれの端子とダミープローブ針を接触させて求められる補正量の平均値をもって、アライメント用の補正量とすることができる。したがって、例えば、ＴＡＢテープ７上における端子２２又は２３の形成位置に若干のずれがあったとしても、そのずれを平均して均すことができるので、より精度の高いアライメントを実現することが可能となる。

さらに、図４に示した例では、マクロアライメント用の端子２２と、マイクロアライメント用の端子２３とは、いずれも、ＴＡＢテープ７のテープ送り方向とは直角方向の位置ずれを検出する方向に配置されているが、これは、ＴＡＢテープ７に形成されているテストパッドは、通常、ＴＡＢテープ７の送り方向にある程度の長さをもって形成されており、ＴＡＢテープ７の送り方向に関しては、それほど高いアライメント精度が求められないからである。必要な場合には、マクロアライメント用の端子２２と、マイクロアライメント用の端子２３とを、図４に示す配置とは９０度回転した配置として、ＴＢＡテープ７の送り方向における位置ずれを検出することができることは勿論である。

図１５は、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置及びアライメント方法による位置合わせの手順を示すフローチャートである。図１５に示されるとおり、本発明においては、ハンドラーとテスターとが、情報を交換しながら、まず、上述したマクロアライメント用の端子及びプローブを用いて得られる補正量に基づいて、マクロ位置合わせを行い、次に、マイクロアライメント用の端子及びプローブを用いて得られる補正量に基づいてマイクロ位置合わせを行う。そして、いずれの位置合わせも完了した時点で、テスターは所定の電気的特性の検査を行うことになる。

以上の述べたとおり、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置及びアライメント方法によれば、検査対象である半導体チップを担持した基体の検査位置における位置ずれを、補正量として、定量的に知ることができるので、アライメント作業における試行錯誤の回数を減らし、効率の良い位置合わせを行うことができるので、極めて有用である。また、本発明の半導体チップを担持する基体及びプローブカードによれば、本発明のアライメント機能を有する半導体検査装置及びアライメント方法に使用されることにより、基準位置からのずれ量を補正量として定量的に把握することを可能にし、効率の良いアライメントを実現することができるという優れた産業上の有用性が得られる。

１ 半導体検査装置
２ ハンドラー
３ テスター
４ デバイスリール
７ ＴＡＢテープ
８ プッシャー
９ ＸＹ移動ステージ
１０ 駆動装置
１１ プローブカード
１２ テスターヘッド
１３ プローブ基板
１４ 配線基板
１５ 半導体チップ
１６ プローブ針
１７ プラットフォーム
１７ａ 凹部
１８ 貫通穴
２２ マクロアライメント用端子
２３ マイクロアライメント用端子
２５ テスト用プローブ針
２６ アライメント用プローブ針
Ｗ アライメント用プローブ針の配置間隔
Ｘ アライメント用プローブ針の先端径
Ｌ マクロアライメント用ダミー端子の幅
Ｄ マイクロアライメント用のダミー端子の配置間隔
Ｙ マイクロアライメント用ダミー端子の幅
Ｓ、ｓ ずれ量

Claims (15)

1. 半導体チップの電極パッド又はテストパッドにテスト用プローブ針の先端を電気的に接触させて半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置であって、検査対象である半導体チップを担持する基体を検査位置まで送る手段；検査位置まで送られた基体に対して、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を相対的に移動させ、基体上に形成されているアライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子のそれぞれと接触又は離脱させる手段；コモンプローブ針及びダミープローブ針間の電気的導通を調べる手段；電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶する手段；電気的に導通したコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせに基づいて前記対応関係を記憶する手段からアライメント用の補正量を読み出す手段；読み出された補正量に基づいて、半導体チップとテスト用プローブ針との相対的な位置を合わせる手段を備えているアライメント機能を有する半導体検査装置。
2. コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針がテスト用プローブ針とともにプローブカードに取り付けられており、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を、検査対象である半導体チップを担持している基体に対して相対的に移動させる手段が、当該プローブカードを基体に対して相対的に移動させる駆動装置を備えている請求項１記載のアライメント機能を有する半導体検査装置。
3. 電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶する手段が、当該対応関係を、マクロアライメント用とマイクロアライメント用の少なくとも２種類記憶している請求項１又は２に記載のアライメント機能を有する半導体検査装置。
4. 検査対象である半導体チップを担持している基体がＴＡＢテープである請求項１〜３のいずれかに記載のアライメント機能を有する半導体検査装置。
5. 半導体チップの電極パッド又はテストパッドにテスト用プローブ針の先端を電気的に接触させて半導体チップの電気的特性を検査する半導体検査装置におけるアライメント方法であって、１）検査対象である半導体チップを担持するとともに、アライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子が形成されている基体を、検査位置まで送る工程；２）検査位置まで送られた基体に対し、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を相対的に移動させ、アライメント用のコモン端子にはコモンプローブ針を、ダミー端子には複数のダミープローブ針のうちのいずれかを、それぞれ、電気的に接触させる工程；３）コモンプローブ針及びダミープローブ針間の電気的導通を調べる工程；４）電気的に導通したコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせに基づいて、電気的に導通するコモンプローブ針とダミープローブ針の組み合わせとアライメント用の補正量との対応関係を記憶する記憶装置から、アライメント用の補正量を読み出す工程；５）読み出した補正量に基づいて、半導体チップとテスト用プローブ針との相対的な位置関係を合わす工程；を含む半導体検査装置におけるアライメント方法。
6. 基体には、コモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子のセットが、マクロアライメント用とマイクロアライメント用に、それぞれ、少なくとも１セットずつ形成されており、上記２）〜５）の工程が、マクロアライメント用とマイクロアライメント用のコモン端子及びダミー端子のセットのそれぞれについて、それぞれ、マクロアライメント用又はマイクロアライメント用のコモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を用いて、少なくとも１回ずつ繰り返される請求項５記載の半導体検査装置におけるアライメント方法。
7. コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針がテスト用プローブ針とともにプローブカードに取り付けられており、上記２）の工程が、検査位置まで送られた基体に対し、プローブカードを相対的に移動させる工程である請求項５又は６記載の半導体検査装置におけるアライメント方法。
8. 検査対象である半導体チップを担持している基体がＴＡＢテープである請求項５〜７のいずれかに記載の半導体検査装置におけるアライメント方法。
9. 検査対象である半導体チップを担持するとともに、アライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子が形成されている基体であって、前記コモン端子及び前記ダミー端子が、長尺状のコモン端子と、コモン端子の長尺状の中央部から長尺状の長手方向に対し直角方向に突出した１つのダミー端子である基体。
10. 検査対象である半導体チップを担持するとともに、アライメント用のコモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子が形成されている基体であって、前記コモン端子及び前記ダミー端子が、櫛状に突出した複数のダミー端子と、それらダミー端子の櫛状の根元部に対し、その根元部の中央部で、電気的に接続されたコモン端子である基体。
11. コモン端子及び該コモン端子と電気的に接続されている１又は複数のダミー端子のセットが、マクロアライメント用とマイクロアライメント用に、それぞれ、少なくとも１セットずつ形成されている請求項９又は１０に記載の基体。
12. 基体がＴＡＢテープである請求項９〜１１のいずれかに記載の基体。
13. 請求項９又は１０記載の基体とともに使用されるプローブカードであって、請求項９又は１０記載の基体に形成されているコモン端子及びダミー端子に対応する位置に、それぞれ、コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針を備えているプローブカード。
14. コモンプローブ針及び複数のダミープローブ針のセットを、マクロアライメント用とマイクロアライメント用に、それぞれ、少なくとも１セットずつ備えている請求項１３記載のプローブカード。
15. プローブ基板を担持するプラットフォームが、プローブ基板の略中央部に設けられている貫通穴を介して検査対象である半導体チップを担持している基体に向かって開口し、プロービング時に検査対象である半導体チップの少なくとも一部を収容する凹部を備えている請求項１３又は１４記載のプローブカード。

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