JPH02290036A - 半導体ウエハの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハの検査方法に関する。

（従来の技術） 半感体検査工程において、半導体ウエハ（以下、ウエハ
という）の状態でウエハに形成された半導体チップ（以
下、チップという）の電気的特性を検査するものとして
ウエハプローバ（以下、プローバという）がある。

このプローバは、特開昭６１−１５３４１号等多数の公
報に記載されている。即ちプローバはウエハカセットか
らウエハを取り出し、プローブカード（ブローピングカ
ードともいう）下にウエハを位置させる。そして、この
ウエハ上に形成されたチップの複数の電極にブローブカ
ードに取付けられたプローブ針を接触させ，ウエハを順
次チップサイズ分、Ｘ方方向例えば５ｍｎ又はＹ方向例
えば４ｍｍに移動し、ウエハ内のチップの検査を実行さ
せている。

第４図に示すようにウエハ■円周辺のチップに関しては
、そのチップの形状が完全面積を有したチップであるか
否かの判定を行い，その結果、不完全チップ（１ａ）の
場合は、被検査体であるチップの列を１列移動させ移動
方向を折返し検査している。

この検査時不完全チップ（１ａ）で有るか否かの判定（
以下チップの形状判定という）には、従来より２つの方
法が使用されている。

第１の方法は、載置台上に搭載されたウエハ（ト）をこ
れと対向する方向に設置した容量型センサー（図示せず
）の下を移動させウエハ■表面上とウエハの表面外とで
は容量センサーの出力に段差が異ることに注目し、ウエ
ハω円周上のエッジ点を検出し、この上にエッジ点を結
んだウエハ（υ上で直交する２本の直線を想定し、ウェ
ハ（１）の中心および直径を求め、同様にして求めた載
置台の中心座標とのズレ量を求めている。そして予めブ
ローブカード下で載置台の中心とプローブカードの中心
を目視により合わせて、載置台の中心座標に容量センサ
ーにより求めた載置台とウエハ（υ中心のズレ量を加算
することにより、ブローブカードの下方でのウエハ中心
及びウエハ（１）直径を算出し、各々のチップ位置がウ
エハ上に位置するか、否か、また、その形状が完全チッ
プの面積に対し何％で有るかを算出する方法である。

第２の方法は、プローブ針がウエハ内を移動している間
は、ウエハにより針が下方向より圧力を受ける事を利用
し、下方向よりの圧力により電気的に開ループ（又は閉
ループ）を形成するプローブ鉗と電気回路との組合せに
より、ブローブカード下にて移動した位置にチップが形
成されているか又は、ウエハ外へ移動したかの判定を行
う方法で有る。

（発明が解決しようとする課題） 第１の方法は、フルオートプローバと称されるウエハプ
ローバで多く採用されている方法で有り、チップの形状
判定が高精度で行えると言う利点の外に高価な容量セン
サーを使用しなければならないと言うコス１一上での欠
点、容量センサー及びその周辺回路の誤動作がちととな
る信頼性の低下、容量センサーに反応しないウエハ材質
の場合使用できなかった。

また第２の方法では、ブローブカード上にチップ特性の
測定とは関係の無いチップの形状判定用にプローブ針に
似た針を余計に設置しなければならない。又，移動して
その後、その位置がウエハ上か否かの判定が可能な為、
実際にウエハを移動し、プローブ針とチップを接触させ
る必要が有った。この方法によれば、チップの位置はウ
エハの内側か外側かの判定となり、ウエハ円周上からど
の位内側で有るかという判定は不可能で有る。

ウエハの円周周辺の領域に形成されているチップは不良
率が高いという事が経験に基づき判明し、不良率の高い
領域に関しては測定せずマーキングを実行しようとして
も、本方法に於では、予めチップの位置が円周よりどれ
だけ内側に有るか算出できない為、この様なマーキング
は不可能で有だ。

本発明の目的は上記問題点に鑑みなされたもの−４一 で半導体ウエハの中心を容易に検出し、半導体ウエハの
完全面積を有したチップのみを検査し、検査時間を短縮
させた半導体ウエハの検査方法を提供することにありま
す。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は半渾体ウエハ中心を検出し、半心体チップ配列
を確認し、 このチップの電極にプローブ針を接触させて、電気的特
性を検査する方法において、 半導体ウエハ外周エッジの少なくとも３点位置をＸＹ座
標で検出する工程と、 これら各３点のＸＹ座標データを予め記憶されている半
導体ウエハの中心および径を算出する演算手段に入力し
て，中心および径を算出する工程と、 この算出したデータおよび半導体チップ形状データから
半導体ウエハの外周近傍領域の半導体チップ形状を完全
面積を有した半導体チップ形状か否かを判定する工程と
、 上記判定結果から完全面積のチップ形状のみのものを検
査する工程とを具備したことを特徴としている。

（作用効果） 本発明によれば、半感体ウエハ外周の３点位置を座標で
検出するので、ＸＹ座標系を有した装置では、新たに半
導体ウエハの中心を検出する装置を設けることがなくな
り、この方法を用いた装置を小型化させることが可能と
なる。

（実施例） 以下本発明の方法をウエハに形成されたチップの検査工
程に適用した一実施例を図面を参照して説明する。上“
記チップの検査工程は、ウェハプローバと称する検査装
置を用いて行われている。

従来技術部品と同一部品は同一符号を用いて説明する。

上記ウエハプローバは既に周知であるので概略的に説明
する。先ず、ウエハプローバは検査部とローダ部とから
構成されている。上記検査部は、被検査体、例えばウェ
ハに形成されている各半導体チップの電気的特性を検査
する機能を有し、上記ローダ部は、上記検査部に被検査
用ウエハを搬送し、そして検査終了後、検査済みウエハ
を所定のカセットに収納する如く搬送する機能を有して
いる。

上記検査部は、第１図に示すように、ウエハ■を載置す
る円板状の載置台（２）と、この載置台（２）を平面方
向、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動制御可能なステ
ージ■と、上記載置台■の上面に対向したブローブカー
ド（イ）と、このプローブカード■の上空部に配置され
た顕微鏡■とから構成されている。

上記載置台■は、上記ステージ（３）の上面に固定され
ている。

上記載置台■の対向位置にヘッドプレート■が設けられ
ている。

上記ヘッドプレート■の中空部にはリングインサートを
介して、ブローブカード（ニ）が上記載置台■の上面と
平行に対向して設けられている。

このブローブカード（ニ）には、ウエハ■のチップ−７
一 の電極パッドと対向したプローブ針（４ａ）列が設けら
れ、チップの電極パッドをテスタ（図示せず）と電気的
に接続されるようになっている。

さらに、上記ヘッドプレート０の上方には視野方向を載
置台■の上面と直交する如く、顕微鏡（ハ）が配置され
ている。

第２図に示すように、上記顕微鏡■の視野方向の光軸の
位置をオペレータに認識させるためにクロスライン、例
えば線幅０．２ｍｍ黒色線を十字に切ったクロスライン
■が接眼レンズ側の片側に設けられている。

さらに、このクロスライン■交点（８）は、プローブカ
ード（イ）の中心と同心となる様顕微鏡０を容易に移動
可能な構造となっており、クロスラインの交点（ハ）と
ブローブカード（イ）の中心を合わせるようになってい
る。

上記プローブ針（４ａ）はテスタ（図示せず）側に電気
的に接続されており、このプローブ針（４ａ）の下方に
移動されて停止している載置台■が所定高さまで上昇し
、このプローブ針（４ａ）と対応したチップの電極パッ
ドと接触するように設けられている。

次に、上記ウエハプローバにおけるウエハ（ト）の中心
及び直径を求める方法の原理について説明する。ここで
、中心及び直径を求めるとは、言換えるとブローブカー
ド（ヘ）の中心にウエハ■の中心が合致させた時のＸ，
Ｙ座標を求めることをいうことになる。即ち各々のチッ
プの中心がブローブカード（ヘ）の中心に合った時の座
標と前記ウェハ■の中心がプローブカード（ニ）の中心
に合った時の座標との相互比較により、チップの形状判
定が可能となる。従って以後単にウエハの中心求めると
表現されているものはウエハωの中心をブローブカード
（ニ）の中心に合わせた時のＸ，Ｙ座標を求めることを
いう。

次に動作について説明する。

先ずブローブカード（イ）の下方に載置台■を移動させ
載置台の中心とプローブカード（ニ）の中心を合わせ、
ＸＹ座標を予め記録する。この時には、クロスライン■
の交点も載置台■の中心に予め合わせでおく。

次にウエハプローバのローダ部よりウェハ（ト）を一枚
取り出し、ブリアライメント（粗調整）したのち、検査
部側のウエハ■の載置台■に搬送する。

上記ウエハ（ト）が載置台（２）に載置された後、吸着
手段例えば真空吸着によって、載置台（２）に仮固定す
る。この仮固定された状態を保持して、予め記憶された
プログラムに従って検査部の略中心位置まで自動的にＸ
Ｙ方向に移動する。

第３図（ａ）に示すようにウエハ（１）の外周の周縁エ
ッジ（１ａ）をクロスライン（ヘ）の交点（８）に合わ
せる。

即ち、プローブ装置の操作パネル側に設けられているジ
ョイステックを操作しながら、クロスライン■の交点（
８）に上記ウエハ（ト）の周縁エッジＥの任意のＡ点（
第１エッジ）を合わせる。これにより、ウエハ（ト）円
周上の任意のＡ点がブローブカード（イ）の中心に位置
した時の載置台■座標が求まったことになる。この座標
（ＸＡＩ　ＹＡ）’は、記憶手段、例えばメモリに記憶
する。

次に、第３図（ｂ）に示すように上記ウェハ（１）の他
の周縁エッジＥを上記クロスラインωの交点（８）に合
うようにジョイステックを操作しながら、載置台（２）
を移動させて、任意のＢ点（第２エッジ）をブローブカ
ードＧ）の中心に合わせる。

但し、」二記周縁エッジＥは、ウエハ（わのオリフラ部
分を使用しない。このウエハ円周」二のＢ点が、ブロー
ブカード０）の中心に位置した時の載置台の座標（Ｘｎ
．　Ｙｎ）は、メモリに記憶する。

さらに、上記ウエハの別の周縁エッジを上記クロスライ
ン■の交点（８）に合うようにジョイステックを操作し
ながら、載置台■を移動させて、ウェハ円周上の任意の
Ｃ点（第３エッジ）がブローブカード（イ）の中心に位
置した時の載置台の座標（Ｘｃ，　Ｙｃ）をメモリに記
憶する。

以上の操作により求めた３点のステージのＸ，Ｙ座標よ
り、ウエハの中心がブローブカードの中心に位置する為
のステージ座標は、３点より円の方程式を導き出すもの
で、種々の解方が有る。

以下はその一例である。

中心座標が（ａ，ｂ）　、半径がｒの円の方程式一１］
一 は、 （ｘ−ａ）２＋（ｙ−ｂ）″＝ｒ　　　　−（１）で表
わされる。

これは、 ｘ”＋ｙ２＋Ａｘ＋Ｂ　ｙ＋Ｃ＝φ　一■とも表わせら
れる。

上記（１），（２）式より、 半径ｒは ｒ＝（　　Ａ”＋Ｂ”−４Ｇ　）／２ となり、■式に求めた３点の座標を代入し、■式を解く
事により、中心座標及び半径を求める事が可能となる。

今最初のＡ点を座標（０．０）に置換え、中心座標を求
めた後Ａ点座標（Ｘ＾ｔＹＡ）を加算する方法を取れば
計算処理が単純となる。

＝１２ 即ち、 Ａ’（０．　０） Ｂ’（ｘ，，Ｙｔ）＝Ｂ（ＸＢ＋　ＹＢ）Ａ（ＸＡ，Ｙ
Ａ）Ｃ’（Ｘ２？　Ｙ２）＝Ｃ（Ｘｃ−　ＹＣ）　　Ａ
（ＸＡ！　ＹＡ）以上のＡ’，Ｂ’，Ｃ’　の条件によ
り円の方程式を書き直すと、 ■は、 ｘ２＋ｙ”＋Ａｘ＋Ｂｙ−φ　　一（２）′となり、 半径ｒは ｒ＝（ハ７百Ｆ）／２　　　　（イ） ？なる。

Ｂ’（Ｘ１，　Ｙ■）を■′へ代入し、Ｘ■’＋Ｙ１２
＋ＡＸ１＋ＢＹ，＝Ｏ Ｂ＝（−Ｘ１”−Ｙ■”−ＡＸ．）／Ｙ■ｃ’　（Ｘ２
　，”ｉ’　２）を■に代入し、Ｘ２’＋Ｙ２２＋ＡＸ
．”＋ＢＹ，”＝φ？（ハ） 以上により求めたＡを（ハ）式に代入しＢを求め、Ａ，
Ｂを（ニ）式に代入して半径ｒを求め、■に代入して中
心座標を求める。最後にこの中心座標に（ＸＡＩ　ＸＢ
）分の座標を加算すれば実際のウェハの中心がブローブ
カードの中心に位置するステージ座標となる。

以上により求めた、ウエハ中心座標とウェハ半径を使用
すればブローブカードの下にチップを移動した時及び移
動する前に計算により、移動後のステージのＸ，Ｙ座標
がプローブカード下へチップを位置させるか、ウェハ円
周を通過した外側の領域を位置させるかが判定可能とな
る。

従って本発明を行えれば高価の容量センサーを用いるこ
となく、容量センサー及びその周辺回路の誤動作がちと
となる信頼性の低下も無く、容量センサーに反応しない
材質を使用したウェハに対してもチップ形状の判定が精
度よく実行できる。

又、ウエハ周辺部の不良率の高い領域へのマーキングも
可能となる。

尚本実施例に於では、ウエハ円周上の点を顕微鏡のクロ
スラインを使用してブローブカードの中心に合わせ、３
点を指示したが、このウエハ円周上の３点を指示する位
置は任意の位置に変更可能で有り、例えばプローブカー
ド上のプローブ針の内の１本としてもよく、この場合そ
のプローブ針よりチップの中心迄の距離Ｘ，Ｙをウエハ
中心を求める際の演算課程に於で補正すれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図はウエハに形成されたチップの検査工程をウエハ
プローバに適用した一実施例を説明するための原理説明
図、第２図は第１図のウエハプローバの顕微鏡の接眼レ
ンズにクロスラインの交点を設けたことを説明するため
の断面説明図、第３図は第１図のウエハ外周の３点のＸ
Ｙ座標を検出する動作を説明するための動作説明図、第
４図は従来のウエハプローバでチップを検出する順序を
説明するためのウエハ説明図である。 １・・・ウエハ　　　　　２・・・載置台３・・・ステ
ージ　　　　４・・・ブローブカード４ａ・・・プロー
ブ針　　　５・・・顕微鏡６・・・ヘッドプレート ７・・・クロスライン ８・・・交点 一１６− 特許出願人　東京エレクトロン株式会社東京エレクトロ
ン東北株式会社 ー１７一 第 図 （ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体ウェハ中心を検出し、半導体チップ配列を確認し
   、 この半導体チップの電極にプローブ針を接触させて、電
   気的特性を検査する方法において、半導体ウエハ外周エ
   ッジの少なくとも３点位置をＸＹ座標で検出する工程と
   、 これら各３点のＸＹ座標データを予め記憶されている半
   導体ウェハの中心および径を算出する演算手段に入力し
   て、中心および径を算出する工程と、 この算出したデータおよび半導体チップ形状データから
   半導体ウェハの外周近傍領域の半導体チップ形状を完全
   面積を有した半導体チップ形状か、否かを判定する工程
   と、 上記判定結果から完全面積のチップ形状のみのものを検
   査する工程とを具備したことを特徴とする半導体ウェハ
   の検査方法。