JPH06349909A - プローブ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブ検査時の温度雰囲気の変化に係わら
ず、最適なプローブ検査を行うことができる半導体ウェ
ハのプローブ検査装置を提供する。 【構成】 １枚のウェハ上のチップを所定数毎の検査グ
ループに分けてプローブ検査を行なうプローブ検査装置
１０には、ウェハ１を加熱／冷却する第１の温度調整装
置２１と、プローブカードを加熱若くは冷却する第２の
温度調節装置２２が設けれている。プローブ検査時に、
プローブカード２の温度が、ウェハ温度に応じた温度と
なるように上記第２の温度調整装置２２にて制御するこ
とにより、複数の検査グループに対するプローブ検査時
にプローブカードの温度条件を一定にすることができ
る。しかして、プローブカードの探針２Ａが、当該ウェ
ハ１に当接されるときの針圧を全プローブ検査が終了す
るまで一定に保つことができ、針圧の変化に起因する、
探針の接触不良、他の配線等の損傷がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体検査装置さらに
はウェハプローブ検査装置に適用して特に有効な技術に
関し、例えば製品化後のチップの使用温度を想定したプ
ローブ検査に利用して有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】素子が形成された半導体ウェハ上の各チ
ップの特性を検査するに当り、製品化後の使用状態を想
定し、これに応じた温度雰囲気中でプローブ検査をし
て、その良品／不良品を選別するウェハプローブ検査が
公知である。このプローブ検査では、プローブ検査装置
に設けられた操作キーにて、試験項目が選択され、選択
された試験に必要な指令信号が、検査装置に接続された
テスタから当該プローブ検査装置に送られるようになっ
ている。そして指令信号を受けたプローブ検査装置は、
プローブカードを介して、検査信号を当該ウェハ上のチ
ップに供給し、このときの出力信号を検知するようにし
ている。この出力信号は、上記プローブカードを介して
テスタに入力され、テスタはこの信号に基いて、チップ
の特性を解析する。

【０００３】ところで、上記プローブカードには、複数
の入・出力ピン（探針）が設けられており、この探針
が、チップ上の各パッドに当接した状態でプローブ検査
が行われる。しかして、プローブカードに形成される探
針の数には、位置合わせの精度等による制限があり、１
回に検査できるのは数のチップに限られる（以下「検査
グループ」と称する）。そしてこの検査グループに対す
るプローブ検査が終了すると、ウェハがステップ移動さ
れて、次の検査グループに属するチップに、上記探針が
当接されて次のプローブ検査が行われる。

【０００４】このプローブ検査において、検査時の温度
条件を変化させると、ウェハが収縮し、これによって探
針と、ウェハ上のパッド位置との間にずれが生じる。こ
のため、従来のプローブ検査装置は、上記ステップ移動
量を温度変化に応じて補正し、探針が所望のパッドに当
たるようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかにされた。即ち、高温雰囲気等温度条件
を変えてプローブ検査を行なった場合には、プローブカ
ードが上下方向に反って、探針が装置内で上下方向にづ
れたり、探針自体が伸びたりして、検査時にチップのパ
ッドにかかる針圧が変化する。因に、針圧が大きくなっ
たならば、パッドに生じる針跡が大きくなってこれがパ
ッドから外れてしまい、他の配線パターン等を損傷する
虞が生る。一方、針圧が弱くなったならば、探針とパッ
ド間の接触が不十分（接触不良）となってプローブ検査
自体が不能となる。特に、プローブ検査では、ウェハ上
の多数のチップに対して検査グループ毎にその検査を行
っているため、仮に、プローブ検査開始初期の検査グル
ープに対して最適な針圧となるようにウェハアライメン
トを行った場合でも、検査が進につれてプローブカード
の温度が上昇すると、終盤に行われる検査グループに対
しては、その針圧が最適値とはならない。

【０００６】かかる不具合を回避すべく、ウェハとプロ
ーブカードの双方が充分に暖められた後にウェハアライ
メントを行うことも考えられるが、かかる手法では、プ
ローブ検査開始までに要する時間が長くなりスループッ
トが著しく低下する。又、１枚のウェハに対するプロー
ブ検査が終了して次のウェハを装置に収納する際には、
プローブカードの温度が低下し、再びアライメントをし
なければならならず、スループットが低下する。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、プローブ検査時の温度雰囲気の変化に係わらず、
最適なプローブ検査を行うことができる半導体ウェハの
プローブ検査装置を提供することをその目的とする。こ
の発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴につ
いては、本明細書の記述および添附図面から明らかにな
るであろう。

【０００８】

【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説明すれば、下記のと
おりである。即ち、本発明では、半導体ウェハのプロー
ブ検査装置に、検査対象となるウェハを加熱若くは冷却
する第１の温度調整手段と、検査に用いられるプローブ
カードを加熱若くは冷却する第２の温度調整手段とを設
けるようにしている。

【０００９】

【作用】上記プローブ検査装置によれば、第１の温度調
整手段により半導体ウェハが加熱若くは冷却されたと
き、その温度変化に応じて第２の温度調整手段が上記プ
ローブカードを加熱若くは冷却させるので、該プローブ
カードの探針の、ウェハに対する針圧を一定にすること
ができる。

【００１０】

【実施例】（第１実施例）以下、本発明の一実施例を添
付図面を参照して説明する。図１は本実施例のプローブ
検査装置１０の外観を示す斜視図、図２は該プローブ検
査装置１０の内部構造を示す説明図である。図１に示す
ように、プローブ検査装置１０は、その本体１１の略中
央にウェハ収納室１２が形成され、これを上面より覆う
蓋体１３が上記本体１１に開閉自在に取り付けられてい
る（図１は蓋体１１が開成された状態を示している）。

【００１１】上記収納室１２には、その略中央に検査対
象たるウェハ１が搭載されるウェハステージ１４が設け
られている。このウェハステージ１４は、その上面にウ
ェハが真空チャック方式で搭載されるもので、後述のテ
スタ１９からの信号に基いてＸＹ方向（図中矢印で示す
方向）にステップ移動されるようになっている。又、本
体１１の上記収納室１２の前面寄り位置には、プローブ
検査の内容をテスタ１９に指示するための操作パネル１
５が設けられている。

【００１２】上記蓋体１３の略中央には、プローブカー
ド保持部１６が設けられている。このプローブカード保
持部１６にはプローブカード２が取付けられ、当該蓋体
１３が閉成された状態にあっては、ウェハアライメント
を行うことにより、該プローブカード２に設けられた探
針（プローブ針）２Ａが本体１１側のステージ１４上の
ウェハ１のパッド（電極部）に所定の針圧で当接される
ようになっている（図２参照）。

【００１３】このプローブ検査装置１０は、ウェハ上の
複数のチップ（ウェハ内チップ）を所定個数宛グループ
分けし、この検査グループに属するチップに対して並列
同時測定するようにしている。そして、１つの検査グル
ープに対するプローブ検査が終了すると、他の検査グル
ープに対する検査を行なうべく、上記ステージ１４が、
ステップ量制御装置２５（図２）からの駆動信号により
ステップ移動される。

【００１４】図２は上記プローブ装置１０の蓋体１３が
閉じられた状態の断面構造を示す説明図である。この図
に示すように、蓋体１３が閉じられた状態では、ウェハ
１上のパッド（図示省略）に探針２Ａが、所望の針圧に
て接触される。

【００１５】そして、操作パネル１５の操作によって所
望の検査項目が選択されるとテスタ１９から検査用の指
令信号がプローブ検査ヘッド１７、プローブカード２の
探針２Ａを介してウェハ上のチップに入力される。この
入力信号に対応した出力信号はチップから、上記プロー
ブカード２、プローブ検査ヘッド１７を介してテスタ１
９に送られ、その検出結果が該テスタ１９にて解析され
た後、表示装置（ＣＲＴ）１８にて表示される。

【００１６】ところで、このプローブ検査装置１０に
は、検査対象のウェハ１を加熱／冷却するための第１の
温度調節装置２１、上記プローブカード２を加熱／冷却
するための第２の温度調整装置２２が設けられている。
このうち第１の温度調節装置２１は、ウェハステージ１
４に埋設された電熱線（図示省略）を流れる電流量を制
御したり、該ウェハステージ１４に設けられた冷媒用ダ
クト１４Ａ内の冷却媒体の流量調整等を制御することに
より該ステージ１４上のウェハ１の温度調節を行うもの
である。一方、第２の温度調節装置２２は、蓋体１３の
プローブカード保持部１６に設けられた電熱線（図示省
略）を流れる電流量を制御したり、該保持部１６に設け
られた冷媒用ダクト１６Ａ内の冷却媒体の流量調整等を
制御して、これに保持されたプローブカード２の温度調
節を行うものである。これら２つの温度調整装置２１，
２２は、夫々、ウェハ温度制御部２３，プローブカード
温度制御部２４からの指令信号に基いて、ウェハ１及び
プローブカード２を所望の温度に保持するようになって
いる。実際にプローブ検査が行われるときには、テスタ
１９より、今回のプローブ検査に適した温度を示す信号
が、温度制御部２３，２４に送られ、該制御部２３，２
４はこの指令信号に基いて、温度調整のための制御信号
を、上記２つの温度調整装置２１，２２に送り、これに
よってプローブ検査時、ウェハ１とプローブカード２と
を夫々所望の温度に保持することができる。プローブ検
査装置１０の収納室１２には、ウェハ１，プローブカー
ド２若くは該収納室内の温度の少なくとも１つを検出す
る温度センサ（図示省略）が設けられ、該センサからの
信号が上記テスタ１９に入力されて、ウェハ，プローブ
カードの温度を所望の温度にフィードバック制御するよ
うにしている。

【００１７】以上説明したように、本実施例のプローブ
検査装置１０によれば、プローブ検査中、上記第２の温
度調整装置２２によってプローブカード２の温度を、ウ
ェハ温度に合わせて制御することができるので、１枚の
ウェハに形成された複数の検査グループに対するプロー
ブ検査を、同一温度条件にて行うことができる。従っ
て、プローブカードの探針２Ａが、当該ウェハ１に当接
されるときの針圧を１枚のウェハに対する全プローブ検
査が終了するまで一定に保つことができ、針圧の変化に
起因する、探針の接触不良、更には、他の配線等の損傷
がなくなる。又、検査対象となるウェハを取り替える場
合にも、上記温度調節装置２２によりプローブカード２
の温度が低下しないようにしておくことによって、ウェ
ハ取り替え後、逸早く、当該ウェハに対するプローブ検
査を開始することができ、スループットが向上する。

【００１８】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図３を参照して説明する。この図３に示す半導体ウェ
ハのプローブ検査装置３０は、その温度調整機構のみが
上記した第１実施例のプローブ検査装置１０と異なる。
即ち、このプローブ検査装置３０には、温度調節機構と
して、本体１１のウェハ収納室１２に、給排気ダクト１
１Ａ，１１Ｂを介して温度調整用の気体を循環させる温
風循環装置３１が設けられている。このようにプローブ
検査時の温度雰囲気を調整するに当り、当該収納室１２
全体を加熱する構成とすることにより、ウェハ１のみな
らず、プローブカード２も同一条件で加熱／冷却するこ
とができ、プローブ検査時の針圧を一定にすることがで
きる。尚、上記温風循環装置３１は、操作パネル１５か
らの指令信号を受けたテスタ１９からの制御信号に基い
て、その媒体の流量、媒体の温度などが調整されるよう
になっている。尚、プローブ検査装置３０の他の構成
は、上記した第１実施例のプローブ検査装置１０と同一
であり、その詳細な説明は省略する。

【００１９】以上説明したように第２実施例のプローブ
検査装置によれば、プローブ検査時に、検査対象たるウ
ェハのみならずプローブカードをも加熱／冷却できるの
で、当該プローブカードの温度調整が容易となって、プ
ローブ検査開始までに要する時間が短縮されスループッ
トが向上する。

【００２０】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、本発明は上記実施例に
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、上
記第１実施例では、プローブカードを加熱するのに、電
熱線を用いる構成としたが、高温の流体を媒体とした加
熱装置等他の温度調整機構を用いるようにしてもよい。
又、上記実施例でプローブカードを冷却するために用い
られる冷却装置を、プローブ検査時の異常加熱を抑制す
る装置に転用してもよい。

【００２１】

【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。すなわち、プローブ検査時にウェハの
温度変化に応じて、プローブカードの温度条件を調整で
きるので、常に適正なプローブ検査を可能にし、プロー
ブ検査時に発生しがちであった接触不良、素子の損傷が
発生しなくなり、且つスループットも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のプローブ検査装置１０の外観を示
す斜視図である。

【図２】図１のプローブ検査装置１０の内部構造を示す
説明図である。

【図３】第２実施例のプローブ検査装置１０の内部構造
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ ２ プローブカード ２Ａ 探針（プローブ針） １０ プローブ検査装置 １２ 収納室 １４ ステージ １６ プローブカード保持部 １９ テスタ ２１ 第１の温度調整装置 ２２ 第２の温度調整装置 ２３ ウェハ温度制御部 ２４ プローブカード温度制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハを収納する収納室と、プロ
   ーブカードを保持するカード保持部とを具え、収納した
   ウェハ上のチップの電極部に、当該プローブカードに形
   成された探針を当てて、上記チップの特性を検査するプ
   ローブ検査装置において、 上記半導体ウェハを加熱若くは冷却する第１の温度調整
   手段と、 上記プローブカードを加熱若くは冷却する第２の温度調
   整手段とを具えるようにしたことを特徴とするプローブ
   検査装置。
2. 【請求項２】 上記第２の温度調整手段は、プローブカ
   ードの温度を検出する温度センサからの信号に基いて上
   記保持部の温度を制御し、当該プローブカードを所望の
   温度に制御することを特徴とする請求項１に記載のプロ
   ーブ検査装置。
3. 【請求項３】 半導体ウェハを収納する収納室と、該収
   納室に設けられたプローブカード保持部とを具え、収納
   したウェハ上のチップの電極部に、当該プローブカード
   に形成された探針を当てて、上記チップの特性を検査す
   るプローブ検査装置であって、 上記収納室に加熱用流体若くは冷却用流体を循環させる
   温度調整手段を具備することを特徴とするプローブ検査
   装置。