WO2004053508A1 - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

本発明の検査方法は、テスタ２０の複数のドライバ２１からそれぞれに接続された第１、第２プローブピン１１Ａ、１１Ｂ対の一方の第１プローブピン１１Ａを介してフリッティング用の電圧を各電極Ｐに印加する。

Description

明 細 書

検査方法及び検査装置

こ の出願は、 2 0 0 2年 1 2月 1 2 日 に提出され、 その内 容はこ こに取り 込まれる、 前の 日本出願 2 0 0 2 .- 3 6 0 1 4 8 に基づいており 、 優先権を主張します。

技術分野

本発明は、 フ リ ツティ ング現象を利用 して、 プローブピン と検査用電極間を導通状態にする、 被検査体の検査を行な う 検査方法及び検査装置に関する。

背景技術

半導体処理工程には、 ウェハ状態のままの被検査体 （例、 半導体装置） の電気的特性を検査する工程や、 'パッケージ状 態の被検査体を検査する工程等の種々の工程がある。 検査を 実施する場合には、 ウェハの電極に接触子 （例えば、 プロ一 ブピン） を接触させる。 プローブピンを介して電極にテスタ よ り 測定信号を印加する。 被検査体の電極の表面には、 電気 的に絶縁性の酸化膜が形成されている。 このため、 従来は、 プローブピンを電極に所定の針圧で押圧した状態で、 プロ一 ブピンが電極の酸化膜を搔き取る こ と によ り 、 プローブピン が電極と電気的に導通 した状態と している。

し力 しながら、 ウェハに形成されたデバイ スの高密度化は 薄膜化した電極や配線構造を採用する。 ウェハの検査時に電 極 P の酸化膜をプローブピンで搔き取って除去する方法では. 電極や電極の下地層等を傷める虞がある。 このよ う な損傷を 防止するために、 フ リ ッティ ング現象を利用 して電極の酸化 膜を除去する方法が提案されている （特許文献 1 、 特開 2 0 0 2 - 1 3 9 5 4 2号公報 （特許請求の範囲の請求項 1 及び 段落 [ 0 0 4 6 ] ) ) 。

特許文献 1 に.記載の技術を例えば図 2 に基づいて概説する _c プローブカー ド 1 は、 図 2 に示すよ う に、 ウェハ上の複数の 電極 Pにそれぞれ接触する複数のプローブピ ン対 2 と、 各プ ローブピ ン対 2 にそれぞれ接続された リ レー 3 と を有する。 リ レー 3 は、 一対のプローブピン 2 をテス タ 4 と フ リ ツティ ング用電源 5 に切り 替えて接続する。 ウェハ上の被検查体の 電気的特性を検査する場合には、 まず、 一対のプローブピン 2 を各電極 P に接触させる。 リ レー 3 は一対のプローブピン 2 をフ リ ッティ ング用電源 5 に接続する。 フ リ ッティ ング用 電源 5 は一対のプローブピン 2 の一方のプローブピン 2 に電 圧を印加し、 電圧値を徐々 に上昇する。 フ リ ッティ ング現象 が発生し、 同現象は一対のプローブピン 2 の先端の間の酸化 膜を破壌し、 一対のプローブピン 2 の先端の間は電気的導通 状態になる。 リ レー 3 は、 一対のプローブピン 2 をフ リ ツテ イ ング用電源 5 からテスタ 4側に切 り 替え、 テスタ 4側に接 続する。 テスタ 4 は、 一方のプロープピン 2 を介 して電極 P へ検査用信号を印加する こ と によ り 、 被検査体の電気的特性 検査する。 このよ う に、 フ リ ツティ ング現象を利用する こ と によ り 、 プローブピン 2 と電極 P間の針圧を極めて低く 設定 する こ と ができ る結果、 電極等は損傷される虞がなく 、 信頼 性の高い検査が行われる こ と ができる。 フ リ ッティ ング現象 と は、 金属 （本発明では電極） の表面に形成された酸化膜に 電圧を印加 し、 印加される電位傾度が 1 0 5〜 1 0 6 V / c m程度になる と酸化膜の厚さや金属の組成の不均一性によ り 電流が流れて酸化膜を破壌する現象をい う。

発明の開示

しかしながら、 特許文献 1 に記載の検査方法及び検査装置 においては、 テスタ 4 の検査用の信号ライ ンに接続されたプ ローブピン 2毎にフ リ ッティ ング現象を利用 している。 プロ ーブ検査までにフ リ ッティ ング現象を多数回利用する こ とが 必要なため、 多く に時間が必要であった。 検査のスループッ トが低下した。 この検査装置の場合には、 フ リ ツティ ング専 用電源 5及びリ レー 3 を設けなく てはならなかった。 プロ一 プカー ド 1 に リ レー 3 を実装しなく てはな らないが、 半導体 装置の高集積化に伴ってプローブピン 2 の本数が増加するに よ り リ レー 3 の数も多く な り 、 プローブカー ド 1 上での リ レ 一 3 の実装数が自ずと制限される。

本発明は、 上記課題の少なく と も 1 つを解決する こ と を目 的と している。

本発明の他の目的及び利点は、 以下の明細書に記載され、 その一部は該開示から 自明であるか、 又は本発明の実行によ り 得られるであろ う。 本発明の該目的及び利点は、 こ こに特 に指摘される手段と組み合わせによ り 実現され、 得られる。

本願発明の第 1 の観点に従って、 下記を具備する被検査体 の電気的特性を検査する方法が提供される ： 少な く と も 1 つ の被検査体の複数の電極のそれぞれに、 一対のプローブピン を接触させる こ と ； 該一対のプローブピンの各々 に接続され た電源から、 該一対のプローブピンを介して複数の該検査用 電極の各々 に電圧を印加する こ と によ り 、 該一対のプローブ ピンの先端の間にフ リ ッティ ング現象を生起させる こ と ； 該 一対のプローブピンを介して、 検査用信号を該被検査体の電 極に印加し、 被検査体の電気的特性を検査する こ と。

上記方法は、 下記（a )乃至（c )の内のいずれか一つ或いは、 いずれか複数を組み合わせて具備する こ とがこ とが好ま しい _c

( a )被検査体の電気的特性の検查はテスタ回路によ り 実施 される こ と、 こ こにおいて、 テスタ回路は、 テスタ回路と各 プローブピンと の間を接続する電気的接続線を介 して検査用 信号を送信する ；

該電源の各々は、 該テスタ回路内に配置された各 ドライ バーである こ と、 こ こにおいて、 各 ドライバ一は該電気的接 続線及び各一対のプローブピンを介して、 該電極に電圧を印 加する。

( b )該一対のプローブピンの各々 に接続された電源から、 該一対のプローブピンを介して複数の該電極の各々 に電圧を 印加する こ と は、 該複数の電極の全てに同時に該電圧を印加 する、 及び該複数の電極の各々 に順次該電圧を印加する こ と _c

( c )各電源から各電極に印加する電圧が、 所定の制限値に 到達した時点、 該電圧によ り 流れる電流値が所定の制限値に 到達した時点、 該電圧値が所定の変化を示した時点、 或いは 該電流値が所定の変化を示した時点、 のいずれかの時点で、 該電圧を該電極に印加する こ と を停止する こ と。

本願名発明の第 2 の観点に従って、 下記を具備する、 被検 查体の電気的特性を検査するための装置が提供される ： 少な く と も 1 つの被検査体の複数の電極のそれぞれに接 触するための複数の一対のプローブピン ；

該一対のプローブピンの各々 に接続され、 該電極の各々 に電圧を印加するための電源、 該電源からの電圧によ り 、 該 一対のプローブピンの先端の間にフ リ ッティ ング現象が生起 する ；

テスタ、 該テスタは、 該フ リ ツティ ング現象が生起した 後、 検査用信号を該被検査体の電極に送信 し、 該被検査体の 電気的特性を検査する。

上記装置は、 さ らに下記（d)乃至（f )の内のいずれか一つ或 いはいずれか複数を組み合わせて具備する こ とが好ま しい。

( d)テス タ、 該テスタ は検査用信号を被検査体の電極に送 信し、 該被検査体の電気的特性を検査する ；

複数対のプローブピン、 各対のプローブピンは該各電極 に接触する ；

テスタ と各対のプローブピン と の間を接続する電気的接 続線 ；

該テスタ回路內に配置された複数の ドライパー、 こ こに おいて、 各 ドライバ一は該一対のプローブピンの各々 に接続 され、 該電極の各々 に電圧を印加するための電源である ； こ こ において、 該電気的接続線は、 テス タか らの検查用 信号及び ドライバーからの該電圧を該被検査体の該電極に伝 送する。

( e )各 ドライバーと該一対のプローブピンと の間に配置さ れたスィ ッ チ機構、 該スィ ッ チ機構は、 該 ドライバーから該 一対のプローブピンを介して該複数の電極の全てに同時に該 電圧を印加する、 及ぴ該複数の電極の各々 に順次該電圧を印 加する、 の内のいずれかを実施するための電圧切 り替え機構 である。

( f )各一対のプローブピン に接続されたコ ンパ レータ、 該 コ ンパ レータは、 各電源から各電極に印加する電圧が、 所定 の制限値に到達したこ と を検知する、

こ こ において、 コ ンパ レータが、 該電圧及び電流値のい ずれか 1 つが所定の制限値に到達したこ と を検知する と、 該 ス ィ ツチ機構は、 該 ドライバーからプローブピ ンへの電圧の 印加を中止する。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の検査装置の一実施形態の要部を示すプロ ック図である。

図 2 は、 従来の検査装置の一例を示すプロ ック図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図 1 に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。 本実施形態の検査装置 1 0 はプローブカー ド 1 2 を有し、 プ ローブカー ド 1 2 はウェハ上の複数の電極 P にそれぞれ接触 する複数対の第 1 、 第 2プローブピン 1 1 A、 1 I B を有し ている。 第 1 、 第 2 プローブピ ン 1 1 A、 1 I B にぞれぞれ 接続された電気的接続線 （例、 フ リ ツティ ング専門用接続線, 或いは信号ライ ンと兼務した接続線） 1 3 と 、 これらの信号 ライ ン 1 3 の端子 1 4 と、 各端子 1 4 に電気的に切り 離し可 能に接触する中継端子 （例、 ポ ゴ ピン） 1 5 と を備える。 第 1 、 第 2 プローブピ ン 1 1 A、 1 1 B は、 これらの中継端子 1 5 を介 して、 テスタ 2 0 に接続される。 プローブカー ド 1 2 は、 例えば検査装置 1 0 のプロ ーパ室のへッ ドプレー ト (図示せず） に固定される こ と ができ る。 プローブカー ド 1 2 は、 中継端子 1 5 が内蔵されたイ ンサー ト リ ング （図示せ ず） を介 してテスタ 2 0側のテス トヘッ ド （図示せず） に電 気的に接触する こ と ができ る。

図示してないが、 本実施形態の検査装置 1 0 は、 従来同様. ウェハを载置し且つ X、 Υ、 Ζ及び Θ 方向に移動する載置台 と、 こ の載置台と協働してウェハとプローブピン 1 1 Α、 1 1 Β との位置合わせを行う ァラィ メ ン ト機構と を備えてる こ とができ る。

第 1 、 第 2 プロ ーブピン 1 1 A、 1 1 B は、 フ リ ツ テ ィ ン グ用電圧を供給するための電源が接続される。 テス タ 2 0 は. 図 1 に示すよ う に、 第 1 、 第 2 プ ロ ーブ ピン 1 1 Α、 1 1 Β に対応する ドライ ノ 2 1 と コ ンパ レータ 2 2 と を備える こ と ができ る。 ドライ ノ 2 1 は一方の第 1 プローブピ ン 1 1 Α側 に切 り離し可能に接続されている と共に、 コ ンパ レータ 2 2 は他方の第 2 プローブピン 1 1 B側に切 り 離し可能に接続さ れる こ と ができ る。 ドライ ノく 2 1 及びコ ンパ レータ 2 2 には. 信号ライ ン 2 3 、 2 4が接続される。 これらは、 それぞれの 端子 2 5 , 2 6 を介して、 第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 I B に電気的に接続し、 切り 離せる よ う になつている。 更 に、 ドライ ノ 2 1 はフ リ ツティ ング現象を宪生させるために 必要な大き さの電圧を第 1 プローブピン 1 1 A側に印加でき る よ う になっている。

第 1 、 .第 2プローブピン 1 1 A、 1 I Bが電極 P に僅かな 針圧 （例えば、 1 m N以下） .で接触した状態で、 テスタ 2 0 側の ドライバ 2 1 は信号ライ ン 2 3 を介して検査装置 1 0側 の中継端子 1 5 、 信号ライ ン 1 3及び第 1 プローブピン 1 1 Aを介して電極 P にフ リ ッティ ング用の電圧を印加し、 該電 圧値を徐々 に上昇させる。 第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 1 Bの先端の間で、 始めは電極の酸化膜 P を介して微小電 流が流れ、 その後、 酸化膜を破って流れる電流は急激に大き く なる。 こ の電流は検査装置 1 0側の第 2 プローブピン 1 1 B力 ら信号ライ ン 1 3 、 中継端子 1 5 、 テス タ 2 0側の信号 ライ ン 2 4 を経由 して、 コ ンパレータ 2 2 に流れる。 コ ンノヽ。 レータ 2 2 が制限電圧値 （或いは制限電流値） を検出 した時 点で、 ドライバ 2 1 からプローブピンへの電圧の印加を中止 する。 尚、 フ リ ツティ グ現象が発生した後には、 第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 1 Bは電極と接触 したまま検査用の プローブピンと して使用される。

上記検査装置 1 0 を用いた本発明の検査方法の一実施形態 について説明する。 検査装置 1 0 内の載置台にウェハが載置 される。 ァライ メ ン ト機構と の協働の下で、 載置台を X 、 Y 及び Θ 方向に移動させる こ と によ り 、 載置台上の被検査体の 電極 P と第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 I B と の位置合 わせを行 う。 載置台が上昇して、 ウェハの各電極 P と これら の電極 P に対応する第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 1 B とが例えば 1 m N以下の低針圧で接触する。

ドライ ノく 2 1 は、 信号ライ ン 2 3、 検査装置 1 0側の中継 端子 1 5 、 プローブカー ド 1 2 の信号ライ ン 1 3 及ぴ第 1 プ ロープピン 1 1 Aを介 してフ リ ッティ ング用の電圧を各電極 Pに印加する。 こ の電圧印加の態様は、 各電極に同時に電圧 を印加する態様や、 各電極に順次電圧を印加する態様が採用 される こ とができ る。 各電極 P上において、 第 1 、 第 2 プロ ーブピン 1 1 A、 1 1 Bの先端の間で、 始めは微小電流が流 れる。 フ リ ツティ ング用の電圧を徐々 に上昇する と、 フ リ ツ ティ ング現象が発生し、 第 1 、 第 2 プローブピン 1 1 A、 1 1 B の先端の間に流れる電流値は急激に大き く な り 、 各電極 P の酸化膜は破壊される。 電極 P 上の第 1 、 第 2 プローブピ ン 1 1 A、 1 I B の先端間は電気的導通状態にされる と と も に、 コ ンノ レータ 2 2 は全ての ドライバ 2 1 から電極への電 圧印加を停止する。

各 ドライバーから、 各プローブピンへ同時に電圧を印加す る場合は、 一回のフ リ ッティ ング電圧の印加によって、 全て のプローブピン 1 1 A、 1 I B の先端の間の電気的な導通を 取る こ と ができ る。 従来のよ う に信号ライ ン毎にフ リ ッティ ング電圧を印加している場合と比較する と、 フ リ ッティ ング に要する時間を格段に短縮する こ とができ る。

この後、 これらの ドライ ノく 2 1 はそれぞれの信号ライ ン 2 3 を介して検査用信号を送信する こ と によ り 、 従来と 同様に 被検查体の電気的特性を検査する こ と ができ る。 この検査は. 極めて低い針圧で行な う こ とができるため、 第 1 、 第 2 プロ ーブピン 1 1 A、 1 I B及び電極 P等を損傷する虞がなく 、 信頼性の高い検査を行な う こ と ができ る。

以上説明 したよ う に本実施形態によれば、 一対のプローブ ピンに接続された各電源から、 各プローブピ ンに電圧を印加 する こ と ができ る。

該電源をテスタ回路が有する ドライバーを使用する場合に は、 新たな電源を要する必要はない。 検査用信号線を、 ドラ ィバーからプローブピンへ電圧を印加する電気的接続線を兼 ねさせる こ と によ り 、 検査装置における配線本数を減少させ る こ とができ る。

各電源から、 各電極に同時にフ リ ッティ ング用電圧を印加 する こ と によ り 、 フ リ ツティ ングに要する時間を格段に短縮 する こ と ができ、 延いては検査のスループッ ト を格段に向上 させる こ とができ る。

各電源から各電極に印加する電圧が制限値に達したこ と を 検知 して、 或いは、 一対のプローブピ ン間に流れる電流値が 所定値に達したこ と を検知 して、 或いは、 これら電圧値或い は電流値が所定の変化を示したこ と を検知 して、 フ リ ッティ ング用電圧を電極へ印加する こ と を中止する こ と によ り 、 電 極及びプローブピンな どの損傷を押さ える こ と ができ る。

上記電圧に関する制限値、 電流値に関する所定値、 電圧値 或いは電流値の所定の変化は、 電極表面の状態等によ り 異な るが、 例えば、 上記電圧に関する制限値は 6 0 0 m V以下、 電流値に関する所定値は 6 0 0 m A以上に設定する こ と がで さ る。 上記電圧値の所定の変化の例と しては、 初期電圧 （例、 5 一 1 0 V ) から低電圧 （例、 6 0 0 m v以下） への変化を採 用するこ と ができ る。 上記電流値の所定の変化の例と しては 初期微小電流から、 プローブと電極と が電気的に導通 した状 態の比較的高い電流値 （例、 6 0 0 m A以上） への変化を採 用するこ と ができ る。

本実施形態によれば、 フ リ ツティ ング用電源と してテスタ 2 0 の ドライバーを利用する場合、 フ リ ツティ ング専用電源 及びリ レーを設ける必要がなく 、 製造コ ス ト を低減する こ と ができ る。 プローブカー ド 1 2 上の リ レーを省略する こ とが できるため、 リ レーを実装する面積分だけ実装面積を拡張す る こ とができ、 半導体装置の高集積化に対応する こ と ができ る。 第 2 プローブピン 1 1 Bをテスタ 2 0 のコ ンノ、。レータ 2 2 に接続したため、 コ ンパレ—夕 2 2 を介 してフ リ ッティ ン グ時の制限電圧或いは制限電流を検出する こ とができ る。

尚、 本発明は上記実施形態に何等制限される ものではなく 必要に応 じて各構成要素を適宜変更する こ とができ る。

さ らなる特徴及ぴ変更は、 当該技術分野の当業者には着想 される と こ ろである。 それ故に、 本発明はよ り 広い観点に立 つものであ り 、 特定の詳細な及びこ こに開示された代表的な 実施例に限定される ものではない。

従って、 添付されたク レームに定義された広い発明概念及 びその均等物の解釈と範囲において、 そこから離れる こ と無 く 、 種々 の変更をおこな う こ と ができ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 下記を具備する、 被検査体の電気的特性を検査する方 法 ：

少なく と も 1 つの被検査体の複数の電極のそれぞれに、 一対のプローブピンを接触させる ；

該一対のプローブピンの各々 に接続された電源から、 該 一対のプローブピンを介して複数の該検査用電極の各々 に電 圧を印加する こ と によ り 、 該一対のプローブピンの先端の間 にフ リ ツティ ング現象を生起させる ；

該一対のプローブピンを介して、 検査用信号を該被検査 体の電極に印加 し、 被検査体の電気的特性を検査する。

2 . 被検查体の電気的特性の検査はテスタ回路によ り 実施さ れる、 こ こにおいて、 テスタ回路は、 テスタ回路と各プロ一 プピンと の間を接続する電気的接続線を介 して検査用信号を 送信する ；

該電源の各々 は、 該テスタ回路内に配置された各 ドライ バーである、 こ こ において、 各 ドライバ一は該電気的接続線 及び各一対のプローブピンを介 して、 該電極に電圧を印加す る、 請求項 1 に記載の方法。

3 . 該一対のプローブピンの各々 に接続された電源から、 該 一対のプローブピンを介して複数の該電極の各々 に電圧を印 加する こ と は、 該複数の電極の全てに同時に該電圧を印加す る、 及び該複数の電極の各々 に順次該電圧を印加する、 の内 のいずれかである、 請求項 2 に記載の方法。

4 . 各電源から各電極に印加する電圧が、 所定の制限値に到 達した時点、 該電圧によ り 流れる電流値が所定の制限値に到 達した時点、 該電圧値が所定の変化を示した時点、 或いは該 電流値が所定の変化を示した時点、 のいずれかの時点で、 該 電圧を該電極に印加するこ と を停止する、 請求項 3 に記載の 方法。

5 . 下記を具備する、 被検査体の電気的特性を検査するため の装置 ：

少な く と も 1 つの被検查体の複数の電極のそれぞれに接 触するための複数の一対のプローブピン ；

該一対のプローブピンの各々 に接続され、 該電極の各々 に電圧を印加するための電源、 該電源からの電圧によ り 、 該 一対のプローブピンの先端の間にフ リ ッティ ング現象が生起 する ；

テス タ、 該テスタは、 該フ リ ツティ ング現象が生起した 後、 検査用信号を該被検査体の電極に送信 し、 該被検査体の 電気的特性を検査する。

6 . さ らに、 下記を具備する請求項 5 に記載の装置 ：

テス タ、 該テス タは検査用信号を被検査体の電極に送信 し、 該被検査体の電気的特性を検査する ；

複数対のプローブピン、 各対のプローブピンは該各電極 に接触する ；

テスタ と各対のプローブピン と の間を接続する電気的接 続 1 ；

該テス タ回路内に配置された複数の ドライバー、 こ こに おいて、 各 ドライバ一は該一対のプローブピンの各々 に接続 され、 該電極の各々 に電圧を印加するための電源である ； ここにおいて、 該電気的接続線は、 テス タ か ら の検査用 信号及び ドライバーからの該電圧を該被検査体の該電極に伝 送する.。

7 . さ らに、 下記を具備する請求項 6 に記載の装置 ：

各 ドライバーと該一対のプローブピン と の間に配置され たス ィ ッ チ機構、 該ス ィ ッ チ機構は、 該 ドライバーから該ー 対のプローブピ ンを介 して該複数の電極の全てに同時に該電 圧を印加する、 及び該複数の電極の各々 に順次該電圧を印加 する、 の内のいずれかを実施するための電圧切 り 替え機構で める。

8 . さ らに、 下記を具備する請求項 7 に記載された装置 ： 各一対のプローブピンに接続されたコ ンパ レータ、 該コ ンパ レータは、 各電源から各電極に印加する電圧が、 所定の 制限値に到達したこ と を検知する、

こ こにおいて、 コ ンパ レータが、 該電圧及び電流値のい ずれか 1 つが所定の制限値に到達したこ と を検知する と、 該 スィ ツチ機構は、 該 ドライパーからプローブピンへの電圧の 印加を中止する。