JPH04188744A - 検査方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検査技術に関し、特に、ウェハプローブ検査
技術に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

ウェハプローブ検査は、半導体ウェハに形成された半導
体チップのポンディングパッドに、検査装置のプローブ
針を接触させて、各半導体チップの電気的特性を検査す
る方法である。したがって、検査装置のプローブ針と半
導体チップのポンディングパッドとの導通状態を良好に
する必要がある。

そこで、従来は、検査の前段階に、プローブ針に対して
次のような初期設定を行っていた。まず、正常動作する
サンプル用の半導体ウェハ（以下、サンプルウェハとい
う）のポンディングパッドに検査装置のプローブ針を接
触させて、プローブ針とポンディングパッドとの導通状
態を検査する。

この際、不良と判定された場合は、例えばプローブ針の
先端を研磨あるいは洗浄することにより、プローブ針に
付着した塵やプローブ針に形成された表面酸化膜を除去
し、実際の検査に際してプローブ針とポンディングパッ
ドとの導通状態か良好になるよう設定していた。

ところで、塵や表面酸化膜等に起因するプローブ針とポ
ンディングパッドとの導通不良は検査中にも発生する。

従来、そのような導通不良は、不良が連続して発生した
場合に、検査者が判定するようになっていた。この場合
、検査者は検査を中断し、次のような作業を行っていた
。まず、検査対象の半導体ウェハの代わりに研磨用ウェ
ハをウェハチャック台上に載置する。続いて、プローブ
針の先端を研磨用ウェハにより研磨する。あるいはウェ
ハチャック台上に洗浄液の入った容器を載置し、プロー
ブ針の先端を洗浄液により洗浄する。

その後、研磨用ウェハに代えて検査対象の半導体ウェハ
をウェハチャック台上に載置し検査を再開するようにし
ていた。ただし、検査中に導通不良が確認された半導体
ウェハは、半導体ウェハ上の全ての半導体チップの検査
か終了した後、検査の信頼性および安定性を確保する観
点から再検査を行うようにしていた。

なお、ウェハプローブ検査については、例えば日刊工業
新聞社、昭和６２年９月２９日発行、［ＣＭＯ３デバイ
スハンドブックＪＰ２０８〜Ｐ２１９に記載があり、検
査項目等について詳細に説明されている。

〔発明か解決しようとする課題〕

ところか、上記従来の検査技術においては、検査の際に
プローブ針に付着した塵やプローブ針に形成された表面
酸化膜に起因するプローブ針とホンディングパッドとの
導通不良を改善する点について充分な考慮がなされてお
らず、以下の問題かあることを本発明者は見い出した。

すなわち、従来は、検査中にプローブ針に付着した塵や
プローブ針に形成された表面酸化膜等により検査結果が
変動する上、塵や表面酸化膜等に起因する該導通不良を
検査者が測定値から判定するので誤差が生じ易く、検査
の信頼性および安定性が著しく低下する問題があった。

また、従来は、検査中にプローブ針とポンディングパッ
ドとの導通不良が発生した場合、その半導体ウェハ上の
全ての半導体チップの検査が終了した後、その半導体ウ
ェハを再度検査しなければならないので、検査時間が長
くなり、検査効率か著しく低下する問題があった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その
目的は、プローブ検査の信頼性および安定性を向上させ
ることのできる技術を提供することにある。

本発明の他の目、的は、プローブ検査時間を短縮し、検
査効率を向上させることのできる技術を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、プローブ検査の全自動化を実現す
ることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、請求項１記載の発明は、被検査物の電極にプ
ローブ針を接触させて前記被検査物の電気的検査を行う
際、所定の電気的不良項目が検出された段階で、前記プ
ローブ針を自動的に清浄化する検査方法である。

請求項２記載の発明は、前記電気的検査に際し、検査室
内に不活性ガスを供給する検査方法である。

〔作用〕

上記した請求項１記載の発明によれば、プローブ検査中
にプローブ針を自動的に清浄化することにより、プロー
ブ針と被検査物の電極との導通状態を常に良好にするこ
とかできる。また、プローブ針の清浄化を自動的に判断
することにより、その判断の確実性を高くすることがで
きる。また、プローブ針の清浄化を自動的に判断し、清
浄化処理を行った後、導通不良と判定された半導体チッ
プから検査を再開することにより、従来のような検査終
了後の再検査を行う必要がない。さらに、プローブ針の
清浄化を自動的に判断するので、プローブ検査の全自動
化を実現することか可能となる。

上記した請求項２記載の発明によれば、検査中に検査室
内に不活性ガスを供給することにより、プローブ針の表
面酸化を抑制することかできる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である検査方法を示すフロー
図、第２図〜第４図はプローブ針の自動清浄化処理工程
を説明するための説明図、第５図は本実施例の検査装置
の構成を示す要部断面図、第６図は第５図に示した検査
装置のプローブ針と被検査物の電極との接触状態を示す
要部断面図、第７図は第６図に示したプローブ針と被検
査物の電極との接触状態の平面図、第８図は清浄化手段
の要部断面図、第９図は清浄化手段の変形例を示す検査
装置の要部断面図、第１θ図は本実施例の検査装置にお
けるシステムの構成図である。

まず、本実施例の検査装置を第５図〜第１０図により説
明する。

第５図に示す本実施例の検査装置１は、例えばウエハブ
ローバである。第５図は検査時における検査装置ｌの状
態を示している。

チャック台２上には、半導体ウェハ３が載置されている
。半導体ウェハ３には、第６図および第７図に示すよう
に半導体チップ（被検査物）４が複数形成されている。

各半導体チップ４には、論理回路等のような所定の半導
体集積回路が形成されている。各半導体チップ４に形成
された半導体集積回路の電極は、各半導体チップ４の主
面上に形成されたポンディングパッド（電極）５から引
き出されるようになっている。

検査装置１におけるチャック台２の上方には、プローブ
針６が配置されている。プローブ針６の一端は、プロー
ブカード７に支持され固定されている。プローブカード
７は、カード支持台８にょって支持され固定されている
。また、カード支持台８は、ブローバ筐体９によって支
持され固定されている。プローブ針６は、プローブカー
ド７に支持された状態で第５図の上下方向に移動可能な
ようになっている。そして、検査に際しては、第６図に
示すように、プローブ針６の先端かポンディングパッド
５に接触するようになっている。また、プローブ針６は
、プローブカード７に形成された配線（図示せず）を通
じて第１０図に示す検査回路部１０に電気的に接続され
ている。検査回路部１０は、コンピュータ（主制御部）
１１から伝送されたテスト命令に基づいて所定のテスト
を行い、かつ、そのテスト結果をコンピュータ１１に伝
送するようになっている。

ところで、本実施例の検査装置１においては、第５図に
示すように、チャック台２の横にサブチャック台（清浄
化手段）１２が設置されている。

サブチャック台１２およびチャック台２は、第１Ｏ図に
示す清浄化手段動作制御回路部（清浄化手段）１３によ
って第５図の横方向および上下方向に移動可能なように
なっている。清浄化手段動作制御回路部１３は、コンピ
ュータ１１から伝送された清浄化処理命令に基づいてサ
ブチャック台】２およびチャック台２の移動動作を制御
し、かつ、その清浄化処理の終了信号（以下、ＳＲＱ信
号という）をコンピュータ１１に伝送するようになって
いる。

そして、本実施例においては、プローブ針６の先端表面
を研磨するための研磨用部材（清浄化手段）１４が検査
装置１のサブチャック台１２の上に載置されている。研
磨用部材１４の要部拡大断面図を第８図に示す。研磨用
部材１４の主面上には、研磨部（清浄化手段）１４ａが
形成されている。研磨部１４ａは、例えばアルミナ等の
ようなセラミックからなり、プローブ針６の先端表面の
清浄化処理に際してプローブ針６の先端が接触するよう
になっている。

ただし、清浄化手段は、研磨用部材１４に限定されるも
のではなく、例えば第９図に示すように、サブチャック
台１２上に洗浄液が注入された容器（清浄化手段）１５
を載置し、その洗浄液によりプローブ針６の先端表面を
清浄化しても良い。洗浄液は、例えばメタノール等のよ
うなアルコールからなる。また、研磨用部材１４と洗浄
液の注入された容器１５との両方をサブチャック台１２
上に載置しても良い。この場合、プローブ針６を研磨部
材１４により研磨した後、洗浄液により洗浄しても良い
。このようにすることによって、プローブ針６を研磨し
た際に発生した塵を洗浄液により除去することができる
ので、プローブ針の清浄化状態をさらに良好にすること
ができる。

また、検査装置１は、検査に際してプローブ検査を行う
検査室（図示せず）内に、例えば窒素（Ｎ、）ガス等の
ような不活性ガスを供給できる構造になっている。また
、検査装置１は、検査に際して半導体ウェハ３にエアー
を吹き付けて半導体ウェハ３上の塵、異物等を除去する
機構も備えている。

次に、本実施例の検査方法を第１図〜第１０図により説
明する。

まず、検査室内にＮ、ガスを供給することによって、検
査の際におけるプローブ針６の表面酸化を抑制する。続
いて、従来と同様に図示しない正常に動作するサンプル
ウェハを用いてプローブ針６の清浄状態をチエツクする
。この段階で、異常が認められた場合には、プローブ針
６の下方にサブチャック台１２を移動して、プローブ針
６の先端を研磨部１４ａに当接した状態て摺動させて研
磨し、プローブ針６とボンディングバット５との導通状
態が良好となるように初期設定を行う。

次いで、チャック台２上のサンプルウェハを取り除いて
代わりに検査対象の半導体ウェハ３をチャック台２上に
載置する。続いて、半導体ウェハ３にエアーを吹き付け
、半導体ウェハ３上の塵や異物を除去する。その後、チ
ャック台２をプローブ針６の下方に移動し、プローブ針
６とホンディングバッド５とを位置合わせする。

次いで、プローブ針６とポンディングパッド５とを当接
し、検査を開始する。検査工程を第１図により説明する
。

まず、半導体チップ４の電源配線のオーブン／ショート
をチエツクする（ステップ１０１）。

続いて、本実施例の検査方法においては、プローブ針６
とポンディングパッド５とのコンタクトチエツクを行う
（１０２）。具体的には、例えばプローブ針６とポンデ
ィングパッド５との接触抵抗値を測定する。検査回路部
１０は、その際に測定した検査データ（を気的特性デー
タ）をコンピュータ１１に伝送する。コンピュータ１１
では、その検査データと予め設定された基準接触抵抗値
とを比較する。ここで、測定した抵抗値が基準抵抗値を
超えなければ、コンピュータ１１は、プローブ針６とポ
ンディングパッド５との導通状態が良好であると判定す
る。そして、コンピュータ１１は、第１図に示すように
、例えば電源電流測定工程（１０３ａ）、ファンクショ
ンテスト工程（１０４）、ＤＣパラメータテスト工程（
１０５）を順次行い半導体チップ４の良否を判定する。

なお、コンピュータＩＩは、各検査工程１０１．１０３
ａ、１０４，１０５において測定結果が合格しなかった
時点て半導体チップ４を不良と判定する。

一方、コンタクトチエツク工程（＋０２）の際に測定し
た抵抗値が基準抵抗値を超えた場合には、コンピュータ
１１はプローブ針６とホンディングバッド５との導通状
態か不良であると判定する。そして、この場合には、第
１図に示すように、針先清浄化処理工程（］０３ｂ）に
移行する。針先清浄化処理工程においては、次のような
処理を自動的に行う。

まず、コンピュータ１１は、プローブ針６とポンディン
グパット５との導通状態か不良であると判定した段階で
、清浄化手段動作制御回路部１３に清浄化処理命令を伝
送する。

清浄化手段動作制御回路部１３は、その清浄化処理命令
に基づいて第２図に示すようにサブチャック台１２をプ
ローブ針６の下方に移動する。続いて、第３図に示すよ
うにプローブ針６と研磨部１４ａとの位置合わせをした
後、サブチャック台１２を上昇させ、プローブ針６の先
端を研磨部１４ａに接触させる。その後、第４図に示す
ように、清浄化手段動作制御回路部１３は、プローブ針
６の先端を研磨部１４ａに接触させたままサブチャック
台１２を小刻みに上下動させることにより、プローブ針
６を第４図の左右横方向に摺動させてプローブ針６の先
端表面を研磨する。その後、図示しないか、プローブ針
６の先端を洗浄液により洗浄しても良い。

清浄化手段動作制御回路部１３は、清浄化処理か終了し
た段階て、ＳＲＱ信号をコンピュータ１１に送信し、プ
ローブ針６の清浄化処理か終了したことをコンピュータ
１１に伝える。コンピュータ１１は、ＳＲＱ信号を受信
すると、コンタクトチエツク工程（１０２）の際に不良
と判定された半導体チップ４に対して電源電流測定工程
（１０３ａ）、ファンクションテスト工程（１０４）、
ＤＣパラメータテスト工程（１０５）を順次行い半導体
チップ４の良否を判定する。なお、コンピュータ１１は
、各検査工程１０１．１０３ａ、１０４．１０５におい
て測定結果が合格しなかった時点で半導体チップ４を不
良と判定する。

以上のような検査工程を他の半導体チップ４に対しても
行い、半導体ウェハ３上の全ての半導体チップ４の検査
を順次行う。

このように本実施例によれば、以下の効果を得ることが
可能となる。

（１）、プローブ検査中にプローブ針６を自動的に清浄
化することにより、プローブ針６とポンディングパッド
５との導通状態を常に良好にすることができるので、検
査の信頼性および安定性を向上させることが可能となる
。

（２）、プローブ検査中にプローブ針６の清浄化を自動
的に判断することにより、その判断の確実性を高くする
ことができるので、検査の信頼性および安定性を向上さ
せることが可能となる。

（３）、プローブ検査に際して検査室内に不活性ガスを
供給することにより、プローブ針６の表面酸化を抑制す
ることができるので、その表面酸化に起因するプローブ
針６とポンディングパッド５との導通不良の発生を大幅
に低減することができ、検査の信頼性および安定性を向
上させることか可能となる。

（４）、プローブ針６の清浄化を自動的に判断し、清浄
化処理を行った後、導通不良と判定された半導体チップ
４から検査を再開することにより、検査終了後に再検査
を行う必要がないので、従来よりも検査時間を大幅に短
縮することができ、検査効率を大幅に向上させることが
可能となる。

（５）、プローブ検査中にプローブ針６の清浄化を自動
的に判断するので、プローブ検査の全自動化を実現する
ことが可能となる。

（６）、上記（５）により、検査に際して人か介在しな
いので、人に起因する異物や塵等の発生を大幅に低減す
ることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば前記実施例においては、半導体チップに論理回路
が形成されている場合について説明したが、これに限定
されるものではなく種々変更可能であり、例えば半導体
チップに記憶回路等が形成されている場合でも本発明を
適用することが可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

（１）、すなわち、請求項１記載の発明によれば、プロ
ーブ検査中にプローブ針を自動的に清浄化することによ
り、プローブ針と被検査物の電極との導通状態を常に良
好にすることができる上、プローブ針の清浄化判断の確
実性を高くすることができるので、検査の信頼性および
安定性を向上させることが可能となる。また、プローブ
針の清浄化を自動的に判断し、清浄化処理を行った後、
導通不良と判定された半導体チップから検査を再開する
ことにより、従来のような検査終了後の再検査を行う必
要がないので、従来よりも検査時間を大幅に短縮するこ
とかでき、検査効率を大幅に向上させることが可能とな
る。さらに、プローブ針の清浄化を自動的に判断するの
で、プローブ検査の全自動化を実現することが可能とな
る。

（２）、請求項２記載の発明によれば、検査中に検査室
内に不活性ガスを供給することにより、プローブ針の表
面酸化を抑制することがてきるので、その表面酸化に起
因するプローブ針と被検査物の電極との導通不良の発生
を大幅に低減することかでき、検査の信頼性および安定
性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である検査方法を示すフロー
図、 第２図〜第４図はプローブ針の自動清浄化処理工程を説
明するための説明図、 第５図は本実施例の検査装置の構成を示す要部断面図、 第６図は第５図に示した検査装置のプローブ針と被検査
物の電極との接触状態を示す要部断面図、第７図は第６
図に示したプローブ針と被検査物の電極との接触状態の
平面図、 第８図は清浄化手段の要部断面図、 第９図は清浄化手段の変形例を示す検査装置の要部断面
図、 第１０図は本実施例の検査装置におけるシステムの構成
図である。 ｌ・・・検査装置、２・・・チャック台、３・・・半導
体ウェハ、４・・・・半導体チップ（被検査物）、５・
・・ポンディングパッド（を極）、６・・・プローブ針
、７・・・プローブカード、８・・・カード支持台、９
・・・ブローバ筐体、ＩＯ・・・検査回路部、１１・・
・コンピュータ（主制御部）、１２・・・サブチャック
台（清浄化手段）、１３・・・清浄化手段動作制御回路
部（清浄化手段）、１４・・・研磨用部材（清浄化手段
）、１４ａ・・・研磨部（清浄化手段）、１５・・・容
器（清浄化手段）。 第３図 第４図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物の電極にプローブ針を接触させて前記被検
   査物の電気的検査を行う際、所定の電気的不良項目が検
   出された段階で、前記プローブ針を自動的に清浄化する
   ことを特徴とする検査方法。 ２、前記電気的検査に際して検査室内に不活性ガスを供
   給することを特徴とする請求項１記載の検査方法。 ３、被検査物の電極にプローブ針を接触させて前記被検
   査物の電気的検査を行う検査装置であって、前記被検査
   物の電気的特性を測定する検査回路部と、前記検査回路
   部によって測定された電気的特性データに基づいて前記
   プローブ針と前記電極との導通状態の良否を判定し、か
   つ、前記導通状態が不良と判定された際に前記プローブ
   針を清浄化するための清浄化命令を作成す制御部と、前
   記主制御部から伝送された清浄化命令に基づいて前記プ
   ローブ針を自動的に清浄化する清浄化手段とを備える検
   査装置。