WO2007034863A1 - ウエハ検査装置およびウエハ検査方法、ならびにコンピュータプログラム - Google Patents

ウエハ検査装置およびウエハ検査方法、ならびにコンピュータプログラム Download PDF

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WO2007034863A1
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probe needle
probe
bonding pad
elapsed time
semiconductor wafer
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PCT/JP2006/318718
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Takahito Matsuzawa
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Tokyo Electron Limited
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Publication date
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/2891Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks related to sensing or controlling of force, position, temperature
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    • G01R31/286External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2868Complete testing stations; systems; procedures; software aspects

Definitions

  • Wafer inspection apparatus and wafer inspection method, and computer program
  • the present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for measuring electrical characteristics of a large number of IC chips formed on a semiconductor wafer, and a computer program.
  • An inspection device for measuring electrical characteristics of a large number of IC chips (hereinafter referred to as devices) formed on a semiconductor wafer includes, for example, a loader portion and a prober portion. .
  • the loader unit carries the wafer.
  • the prober unit measures the electrical characteristics of each device on the wafer delivered from the loader unit.
  • the loader unit has a cassette mounting unit.
  • tweezers and a sub-chuck are provided.
  • the cassette placement unit places wafers in cassette units.
  • the tweezers transport the wafer to the loader unit.
  • the sub-chuck aligns the wafer with the orientation of the orientation flat (orientation 'flat) as a reference during the process of holding and transporting the wafer with tweezers.
  • a main chuck stage
  • an alignment mechanism and a probe card are arranged in the prober section.
  • the main chuck receives the pre-aligned wafer from the tweezers and places it. This main chuck is movable in the X, ⁇ , ⁇ and ⁇ directions.
  • the alignment mechanism accurately aligns the wafer on the main chuck.
  • the probe card has a probe needle that is in electrical contact with the electrode pad of the wafer after alignment.
  • the tester of the wafer inspection apparatus is provided with a test head.
  • This test head is electrically connected to the probe card mounted on the prober head plate.
  • the test head mediates transmission / reception of signals between the tester and the probe card.
  • the electrical inspection of the device formed in the wafer is performed by sending and receiving signals between the probe card and the tester.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 11-176893 (hereinafter referred to as Patent Document 1) detects at least one of the temperature of the probe card and the pressure at which the probe card contacts the connecting member, and based on the obtained value! A method for correcting the position of the heating stage is disclosed.
  • Patent Document 1 it is necessary to detect a temperature or a pressure by arranging a temperature sensor or a pressure sensor around the probe card or its periphery. This complicates the structure around the probe card, increases the cost of the wafer inspection device, and increases the maintenance effort.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-299360 discloses heating Z cooling in which a wafer, a wafer, and a probe pin module are heated and cooled by respective temperature control systems. The technique which provided the means is disclosed. This technology detects the difference in thermal expansion between the wafer and wafer pin module using a differential transformer, etc., and heat Z cooling on the wafer probe pin module side to eliminate this difference. This is a technology that equalizes the amount of thermal expansion through negative feedback control.
  • Patent Document 2 requires an independent heating z cooling means for the probe card in addition to the wafer heating Z cooling means.
  • the wafer inspection apparatus becomes complicated, the cost of the wafer inspection apparatus increases, and there is a drawback in that it requires much labor for maintenance.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and includes wafer inspection. It is an object of the present invention to provide a wafer inspection apparatus capable of maintaining normal contact between a probe and an object to be inspected without requiring a pressure sensor or an independent heating / cooling means when performing the inspection at high or low temperatures.
  • Another object of the present invention is to provide a wafer inspection apparatus capable of shortening the preheating time of the probe and preventing damage to the probe and the wafer. Means for solving the problem
  • the wafer inspection apparatus is provided with a heater or a cooler inside, and a stage for placing the semiconductor wafer on the upper surface and heating or cooling the semiconductor wafer to a predetermined temperature
  • a drive mechanism that drives the stage in the vertical direction; and a probe card that is installed above the stage and has a probe needle that is in contact with a bonding pad formed on the semiconductor wafer and transmits a signal.
  • a position control device that controls the drive mechanism so that the bonding pad of the semiconductor wafer is brought into contact with the probe needle of the probe card; and an elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad.
  • Timing control means wherein the position control device detects the predetermined temperature and the probe needle measured by the time measuring means. Based on the elapsed time after contact with the bonding pad, the position correction value is adjusted so that the bonding pad of the semiconductor wafer contacts the probe needle of the probe card with a predetermined strain amount, and the stage The position of the is controlled.
  • an elapsed time after the probe needle is brought into contact with a bonding pad of the semiconductor wafer placed on the stage and heated or cooled to a predetermined temperature, and expansion and contraction of the probe needle is brought into contact with a bonding pad of the semiconductor wafer placed on the stage and heated or cooled to a predetermined temperature, and expansion and contraction of the probe needle.
  • the position of the stage is controlled by adding a position correction value so as to make contact with the amount.
  • the probe change storage means is connected to the bonding pad with the pro- gram.
  • Each elapsed time obtained by dividing the elapsed time after contact with the needle by a predetermined interval is stored, and the amount of expansion / contraction of the probe needle corresponding to each elapsed time is stored, and the length of the interval is The amount of expansion / contraction of the probe needle at each of the intervals based on the result of measuring in advance the relationship between the elapsed time after contacting the probe needle with the bonding pad and the amount of expansion / contraction of the probe needle Each of these may be determined to be equal to or higher than the resolution of the control of the drive mechanism by the position control device.
  • the elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad is a finite time, and the length of the interval at the initial stage of the finite time is equal to the limited time. It may be shorter than the length of the interval at the end.
  • the length of the interval may be gradually increased from the beginning to the end of the finite time.
  • the position control device sets the relationship between the elapsed time stored in the probe change storage means and the expansion and contraction of the probe needle to the ambient temperature of the probe needle and the semiconductor wafer.
  • the correction is based on the above.
  • a temperature storage means for storing a temperature when the semiconductor wafer is inspected, and after the completion of one inspection and separating the probe needle from the bonding pad of the semiconductor wafer, After the separation time measuring means for measuring the elapsed time until the end, the temperature at the previous inspection stored in the temperature storage means, and the previous inspection measured by the time measurement means after separation, and the probe needle Expansion / contraction amount estimating means for estimating an amount of expansion / contraction of the probe needle based on an elapsed time from the separation from the bonding pod of the semiconductor wafer to a current time, and the position control device includes: The amount of expansion / contraction of the probe needle estimated by the expansion / contraction amount estimating means, the predetermined temperature, and the probe needle measured by the time measuring means are applied to the bonding pad. Based on the elapsed time after touching, the position of the stage is added by adding a position correction value so that the bonding pad of the semiconductor wafer contacts the probe needle of the probe card with a pre
  • a probe needle for transmitting a signal is brought into contact with a bonding pad on a semiconductor wafer placed on a stage.
  • a wafer inspection method for measuring an electrical characteristic of an element formed on the semiconductor wafer wherein the semiconductor wafer is heated or cooled to a predetermined temperature, a heating or cooling step, and the heating or cooling to the predetermined temperature.
  • the time measuring step of measuring an elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad on the semiconductor wafer the predetermined temperature, and the elapsed time measured in the time measuring step.
  • a stage position correction step of adding a position correction value to control the position of the stage so that the bonding pad contacts the probe needle with a predetermined strain amount.
  • each elapsed time obtained by dividing the elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad by a predetermined interval is measured, and at each elapsed time, The amount of expansion / contraction of the corresponding probe needle is measured, and the length of the interval is measured in advance by measuring the relationship between the elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad and the amount of expansion / contraction of the probe needle.
  • the amount of expansion / contraction of the probe needle in each of the intervals may be determined so as to be equal to or higher than the resolution of control of the drive mechanism by the position control device.
  • the elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad is a finite time, and the length of the interval at the initial stage of the finite time is equal to the limited time. It may be shorter than the length of the interval at the end.
  • the length of the interval may be gradually increased from the beginning to the end of the finite time.
  • the relationship between the elapsed time stored in the probe change storage means and the expansion and contraction of the probe needle is determined based on the circumference of the probe needle and the semiconductor wafer. It further includes a correction step of correcting based on the temperature.
  • a temperature storage step for storing a temperature when inspecting the semiconductor wafer, and a force after separating the probe needle from the bonding pad force of the semiconductor wafer after completing one inspection
  • the separation time-measurement step for measuring the elapsed time
  • the temperature at the previous inspection stored in the temperature storage step the previous inspection measured in the time-measurement step after separation
  • the probe needle An expansion amount estimation step for estimating the amount of expansion and contraction of the probe needle based on the elapsed time from the separation of the bonding pad force of the semiconductor wafer to the present time; and the stage position correction step, The amount of expansion / contraction of the probe needle estimated in the expansion / contraction amount estimation step, a predetermined temperature for heating or cooling the semiconductor wafer, and the process measured in the timing step.
  • the position correction value is added so that the bonding pad of the semiconductor wafer contacts the probe needle of the probe card with a predetermined amount of strain based on the elapsed time after the contact of the contact needle with the bonding pad
  • a computer program includes a computer provided with a heater or a cooler therein, and a semiconductor wafer placed on the upper surface to heat or heat the semiconductor wafer to a predetermined temperature.
  • a position control device that controls the drive mechanism so that the bonding pad of the semiconductor wafer is brought into contact with the probe needle of the probe card; and a time measurement that measures an elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad.
  • a computer program for controlling a wafer inspection apparatus comprising: means for causing the timing means to execute a timing process for measuring an elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad; The position control device measures the predetermined temperature and the time measurement process. Further, based on the elapsed time after the probe needle is brought into contact with the bonding pad, a position correction value is added so that the bonding pad of the semiconductor wafer contacts the probe needle of the probe card with a predetermined distortion amount. Then, a stage position correction process for controlling the position of the stage is executed.
  • the wafer inspection apparatus does not require a sensor such as temperature or pressure, and has the same hardware (HZW) configuration as that of the prior art without the cost of additional HZW. Can maintain normal contact.
  • HZW hardware
  • the preheating time can be reduced to a fraction of a few tenths compared to the method of preheating the probe without contacting the heat source.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a position control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the elapsed time and the displacement of the probe needle tip position according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a stage control operation for preheating in the wafer inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 In Embodiment 2 of the present invention, the first wafer inspection is completed and the preheat for the second inspection is performed including the elapsed time after the probe needle is separated from the wafer. It is a figure showing the example of the relationship between elapsed time and the displacement of a probe needle tip position.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a stage control operation for preheating in the wafer inspection apparatus according to the second embodiment.
  • the wafer inspection apparatus includes a loader unit 3, a prober unit 4, a position control device 2, a display device 6, and a tester 5.
  • the loader unit 3 transports the wafer W stored in the force set C.
  • the prober unit 4 measures the electrical characteristics of the wafer W transferred from the loader unit 3.
  • the position control device 2 drives and controls the loader unit 3 and the prober unit 4.
  • the display device 6 also serves as an operation panel for operating the position control device 2.
  • the tester 5 is provided with a test head 7. This test The head 7 is electrically connected to the probe card 9 mounted on the head plate 8 of the prober section 4 during inspection, and can be retracted from the prober section 4 during maintenance.
  • the loader unit 3 is provided with a sub-chuck (not shown) for pre-aligning the wafer W with the orientation flat as a reference. By this sub-chuck, the wafer W is pre-aligned while the wafer W is transferred from the loader unit 3 to the prober unit 4.
  • the prober unit 4 includes a main chuck 10 and a drive mechanism 11.
  • the main chuck 10 is a stage on which the wafer W is mounted by vacuum suction.
  • the drive mechanism 11 moves the main chuck 10 in two orthogonal directions X and Y in the horizontal plane, in the height direction ⁇ , and in the ⁇ direction which is rotation in the horizontal plane.
  • the prober unit 4 also includes an alignment mechanism 12, which aligns the probe needle 9 ⁇ of the probe card 9 with the wafer W on the main chuck 10.
  • the drive mechanism 11 and the alignment mechanism 12 align the electrode pads of each device on the wafer W on the main chuck 10 and the plurality of probe needles 9 ⁇ of the probe card 9, and both of them are brought into electrical contact.
  • the wafer inspection device 1 is provided with a heating Z cooling device 13 for heating or cooling the main chuck 10.
  • the main chuck 10 is provided with a cooling device 13 and a Peltier element (not shown).
  • a cooling device 13 When performing the low temperature test, the flat chuck top of the main chuck 10 is cooled by the Peltier element, and the back side of the main chuck 10 is cooled by the cooling device 13.
  • the chuck top When a high temperature test is performed, the chuck top is heated by passing a current through the Peltier element in the direction opposite to that during cooling.
  • the position control device 2 includes a control unit 21, a main storage unit 22, an external storage unit 23, an input unit 24, a display unit 25, a transmission / reception unit 26, an output unit 27, and a timing unit 28. Composed.
  • the main storage unit 22, the external storage unit 23, the input unit 24, the display unit 25, the transmission / reception unit 26, the output unit 27, and the timing unit 28 are connected to the control unit 21 via the internal bus 20.
  • the control unit 21 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, monitors the state of the position control device 2 according to a program stored in the external storage unit 23, and responds to the input of the input unit 24. Execute the process, and control the information input to the display unit 25 and the drive unit as a result of the process. Display your status.
  • CPU Central Processing Unit
  • the main storage unit 22 is composed of a RAM (Random-Access Memory) or the like, and is used as a work area of the control unit 21.
  • the external storage unit 23 is a non-volatile memory such as a flash memory, a hard disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory), and a DVD—RW (Digital Versatile Disc Rewritable). It is configured.
  • the external storage unit 23 stores in advance a program for causing the control unit 21 to perform the above processing. Further, the external storage unit 23 supplies the above-described program and other data used by the program to the control unit 21 in accordance with instructions from the control unit 21, and stores the data supplied from the control unit 21.
  • the external storage unit 23 stores, for example, a relationship between an elapsed time measured in advance and a probe needle tip end position displacement, which will be described later.
  • the input unit 24 includes a keyboard or key switch, a pointing device such as a mouse, and an interface device that connects the keyboard and pointing device to the internal bus 20. Parameters and the like for controlling the drive mechanism 11 are input via the input unit 24 and supplied to the control unit 21.
  • the display unit 25 is configured with a force such as a CRT (Cathode Ray Tube) or an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the display unit 25 displays the input parameters for controlling the drive mechanism 11 and the control status of the drive mechanism 11, for example, the current position coordinates of the stage.
  • the transmission / reception unit 26 includes a serial interface or a LAN (Local Area Network) interface connected to a modem or a network termination device.
  • the control unit 21 transmits necessary information to the tester 5 shown in FIG. 1 via the transmission / reception unit 26, and receives the result information from the tester 5. For example, the fact that the inspection can be started is transmitted to the tester 5, and the end of the inspection is received from the tester 5.
  • the output unit 27 is also configured with a serial interface or a parallel interface. In some cases, it includes a printer and a printer interface. The output unit 27 outputs a control instruction value to the drive mechanism 11 in accordance with a command from the control unit 21. When the drive mechanism 11 performs feedback control, the output unit 27 also has a main Feedback information such as the position and speed of the motor 10 is input from the drive mechanism 11.
  • the timer unit 28 includes a crystal oscillator, for example, and includes a counter that counts clock pulses oscillated by the crystal oscillator.
  • the timer unit 28 is a timer of an arbitrary time that operates according to a command from the control unit 21. Further, the current time is supplied to the control unit 21.
  • the control unit 21 sets a value in the counter of the time measuring unit 28.
  • the clock unit 28 subtracts 1 from the counter every time a clock pulse occurs, and generates an interrupt signal to the control unit 21 when the counter value reaches 0. Thereby, the control part 21 can measure fixed time.
  • the control unit 21 can know the elapsed time from the reference time, that is, the current time by reading the clock pulse count from the reference time recorded in the time measuring unit 28.
  • FIG. 3 shows the relationship between the elapsed time after the probe needle 9A is brought into contact with the bonding pad of the wafer W and the tip position of the probe needle 9A, for example, when the wafer W is held at a high temperature. It is a represented graph.
  • (A) of FIG. 3 represents the displacement of the tip position of the probe needle 9A that is theoretically estimated from the thermal conductivity and the thermal expansion coefficient of the probe card 9 and the probe needle 9A.
  • (B) of FIG. 3 shows an example of the result of actually measuring the tip position of the probe needle 9A by bringing the probe needle 9A into contact with the wafer W actually held at a certain temperature in the wafer inspection apparatus 1. It is a graph. In order to actually measure the displacement of the tip position of the probe needle 9A, the probe needle 9A is brought into contact with the probe needle 9A, and the tip position of the probe needle 9A is measured with a camera or the like slightly apart at regular intervals.
  • the probe mechanism 9 is controlled by controlling the height of the drive mechanism 11 using the relationship between the analytically obtained elapsed time and the tip position of the probe needle 9A as shown in FIG.
  • the needle 9A can be brought into contact with the wafer W with a substantially constant pressure. More precisely, for example, it is preferable to control the height of the main chuck 10 (stage) based on actual measurement data as shown in FIG.
  • the relationship between the elapsed time and the probe needle tip position as shown in FIG. 3 shows that the probe needle 9A comes into contact with the wafer and the force probe needle 9A tip position is stabilized at regular intervals.
  • This is stored in the external storage unit 23 as a column of values of the position (distance from the reference point) of the probe needle 9A. Since the amount of expansion and contraction of the probe needle 9A is large at the initial stage when the probe needle 9A is brought into contact with the wafer W, the initial time interval may be shortened and the time interval may be gradually increased. In this case, the relationship between the elapsed time and the probe needle tip position displacement is stored as data having a pair of time interval and position.
  • the tip position of the probe needle 9A shown in Fig. 3 is such that the probe needle 9A contacts the bonding pad of the wafer W at a constant pressure.
  • the drive mechanism 11 is overdriven so as to give a certain strain to the probe needle 9A.
  • the amount of overdrive is 10 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control operation of the main chuck 10 (stage) for preheating the probe needle 9A and the probe card 9 in the wafer inspection apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the wafer W is held at the inspection temperature, the drive mechanism 11 and alignment mechanism 12 are controlled, and the probe needle 9A is brought into contact with the bonding pad of the wafer W, so that the preheating operation is started.
  • the control unit 21 sets a predetermined value in the counter of the time measuring unit 28 and waits until a predetermined time elapses (step Al).
  • This fixed time is a time interval between adjacent numerical values in the row of position values of the probe needle 9A in the relationship between the elapsed time and the probe needle tip position.
  • the fixed time is determined in such a range that the extension of the probe needle 9A exceeds the control resolution of the drive mechanism 11 and the probe needle 9A or the wafer is not damaged.
  • the fixed time is 10 seconds.
  • the time interval may be gradually shortened in the initial stage. In that case, the control unit 21 reads the value of the next time interval from the external storage unit 23 and sets it in the counter of the time measuring unit 28.
  • the time interval is determined by, for example, t (l), t (2), ..., t (n) (where n is a positive value).
  • the control unit 21 calculates the following value (correction) from the relationship between the elapsed time stored in the external storage unit 23 and the probe needle tip position (for example, the relationship represented by (b) in FIG. 3).
  • (Predicted value) is read (step A2). If there is a corrected predicted value (step A3; Yes), a value for correcting the height of the main chuck 10 (stage) is calculated (step A4). Since the read correction prediction value is the distance from the reference point, convert it to the height of the main chuck 10 and add the overdrive amount to the control amount of the drive mechanism 11.
  • the control unit 21 commands the control amount to the drive mechanism 11 to correct the height of the main chuck 10 (stage) (step A5). Then, return to Step A1 to wait until a certain time has elapsed.
  • step A1 to step A5 are repeated until there is no corrected predicted value for the relationship between the elapsed time and the probe needle tip position.
  • the absence of the corrected predicted value means that the tip position of the probe needle 9A is sufficiently stable. Therefore, when the corrected predicted value disappears (step A3; No), the control unit 21 notifies the tester 5 through the transmission / reception unit 26 that preheating has been completed, and starts wafer inspection (step A6).
  • the probe needle 9A and the probe card 9 can be preheated without damaging the probe needle 9A and the wafer W while the probe needle 9A is in contact with the bonding pad of the wafer W.
  • the preheating time can be reduced to a fraction of a tens of minutes compared to the method of preheating the probe needle 9A and the probe card 9 without contacting the wafer W!
  • the force described for heating the wafer W can be shortened in the same manner when the wafer W is cooled, and the cooling time of the probe needle 9A and the probe card 9 can be shortened.
  • the displacement of the tip position of the probe needle 9A is represented by a curve that is upside down from the example shown in FIG. Even when the wafer W is cooled, it is preferable to actually measure the displacement of the tip of the probe needle 9A in advance and store the relationship between the elapsed time and the probe needle tip position in the external storage unit 23.
  • the present invention is not limited to such a form.
  • external It is also possible to make the memory interval at the fixed time in the memory unit 23 finely tuned so that the control unit 21 waits at step A1 in FIG. 4 for a longer time than that.
  • the external storage unit 23 stores the value of the tip position of the probe needle 9A corresponding to a relatively large number of time intervals, and the control unit 21 stores these values in step A1 in FIG. It becomes a form which selects an appropriate value from the inside.
  • the waiting time in step A1 in FIG. 4 can be determined more flexibly. More specifically, for example, the length of the standby time may be changed in accordance with the change in temperature rise rate or temperature fall rate. In this case, when there is a larger temperature change, it is possible to perform more appropriate control by rounding up the standby time.
  • the number of tip positions of the probe 9A to be stored in the external storage unit 23 can be suppressed to a necessary minimum, so that the capacity of the external storage unit 23 is unavoidable. There is no need to make it larger.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. 5 and FIG.
  • the temperature of the previous wafer inspection and the force after the previous inspection is completed are used.
  • Figured. As a result, the effect of accurate and short-time preheating can be enjoyed over a plurality of inspections.
  • the configurations of wafer inspection apparatus 1 and position control apparatus 2 according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows the elapsed time and the process time when preheating for the second inspection is performed, including the elapsed time after the first wafer inspection is completed and the probe needle 9A is separated from the wafer W. It is a figure which shows the example of the displacement of a probe needle tip position.
  • the elapsed time indicated by the symbol E indicates the time when the first inspection is completed and the probe needle 9A is separated from the wafer W.
  • the elapsed time indicated by the symbol S indicates that the probe needle 9A is again brought into contact with the UE and W after being separated from each other. For example, the inspection of the first wafer W is completed, and the inspection is performed after replacing the next wafer W.
  • the origin of the graph (when the probe needle 9A is first brought into contact with Ueno and W) Up to the time point indicated by symbol E is the same as FIG. 3 (b). However, the tip position of the probe needle 9A is stable and the force test is performed, and the time required for the probe needle 9A is reduced.
  • the probe needle 9A is separated from the wafer W at the time point indicated by the symbol E, the probe needle 9A and the probe card 9 are naturally cooled, so that the probe needle tip position returns to the original position. If the probe needle 9A is brought into contact with the wafer W before it is sufficiently cooled to the initial temperature, the preheat time is shortened. This is because the probe needle 9A has a residual heat.
  • Such a state is represented by a curve on the right side of the figure from the time point indicated by the symbol S.
  • the displacement of the probe needle tip position in the second pre-heat is such that the intermediate force of the displacement curve of the probe needle tip position in the first pre-heat starts.
  • Actual measurement may be performed with respect to various wafer inspection temperatures.
  • the tip position of the probe needle 9A at the stage of the actual inspection can be estimated based on the result of this measurement. This estimation is performed by comparing the temperature of the previous wafer inspection and the elapsed time from the end of the previous inspection to the probe needle 9A being separated from the wafer and the force until the present time with the result of the above measurement. Can do.
  • the result of the actual measurement that is, the relationship of the displacement of the probe needle tip position with respect to the passage of time when the probe needle 9A and the probe card 9 naturally radiate heat is stored in the external storage unit 23. Keep it. Then, from the temperature of the previous wafer inspection and the force after the previous inspection is finished and the probe needle 9A is separated from the wafer, the current preheat is the probe needle tip position in the previous preheat. Estimate which point force on the curve of the displacement starts. Based on this, the height of the main chuck 10 is controlled. As a result, the contact between the probe needle 9A and the wafer W is properly maintained, and the preheating time can be shortened.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a control operation of the main chuck 10 (stage) for preheating the probe needle 9A and the probe card 9 in the wafer inspection apparatus 1 according to the second embodiment.
  • the following processes have been completed. Snow (I) last inspection, (ii) temperature maintenance in this inspection, and (iii) contact of probe needle 9A to the bonding pad of wafer W. After completing each of these processes, the preheating operation is started.
  • the control unit 21 reads the temperature of the previous examination stored in the external storage unit 23 (step Bl). Next, the current test temperature input from the tester 5 or the input unit 24 is input (step B2). Then, the control unit 21 reads the time when the probe 9A has been separated from Ueno and W after finishing the previous test from the external storage unit 23, reads the current test start time from the time measuring unit 28, and the differential force between the two probes The needle 9A is separated from Ueno, W, and the force is also measured for the elapsed time up to the present time (step B3).
  • the control unit 21 estimates the displacement of the current probe needle tip position from the temperature of the previous test and the elapsed time after the end of the previous test (step B4).
  • the control unit 21 determines the probe needle for the elapsed time in the current preheating from the relationship between the probe needle tip position with respect to the elapsed time after contact at the current inspection temperature and the estimated displacement of the current probe needle tip position. Calculate the tip position displacement relationship (step B5).
  • step B 10 for correcting the height of the stage from the step B 6 waiting for the elapse of a predetermined time is the same as the steps A 1 to A 5 in the first embodiment.
  • step B8 When the predicted correction value of the relationship of the probe needle tip position displacement with respect to the elapsed time in this preheating is lost (step B8; No), the control unit 21 notifies the end of the preheating via the transmission / reception unit 26. Tester 5 is notified, wafer inspection is started (step B11), and the end of inspection is awaited (step B12).
  • the absence of the corrected predicted value means that the tip position of the probe needle 9A is sufficiently stable, as in the first embodiment.
  • the control unit 21 Upon receipt of the test end notification from the tester 5 via the transmission / reception unit 26, the control unit 21 lowers the stage and prepares for the next operation, and prepares the current test temperature and test end time (probe needle 9A). The time separated from the wafer W) is written in the external storage unit 23 (step B13). The current test temperature and test end time written to the external storage unit 23 are the values for the next test. Read in step Bl and step B3 of reheat control.
  • FIG. 5 illustrates the case where the temperature of the previous inspection and the temperature of the current inspection are the same, but the temperature of the previous inspection and the temperature of the current inspection are different. However, it is possible to control the stage height in the same manner as described above, to keep the contact between the probe needle 9A and the wafer W properly, and to shorten the preheating time.
  • the case where the temperature of the previous inspection is different from the temperature of the current inspection is, for example, when the previous time is low and this time is high, or when the previous time is high and this time is low, or there are two levels: low or high. There may be cases.
  • the relationship of the displacement of the probe needle tip position with respect to the elapsed time after contact as shown in Fig. 3 should be appropriately corrected and applied. Can do.
  • the fact that the ambient temperature of the wafer inspection apparatus differs corresponds to moving the starting point of the displacement curve of the probe needle tip position back and forth.
  • the difference in the inspection temperature corresponds to moving the displacement curve of the probe needle tip position up and down and moving the starting point back and forth to match the temperature difference.
  • the position control device 2 of the wafer inspection device 1 can be realized by using a normal computer system without using a dedicated system.
  • a computer program for executing the above operation is stored and distributed on a computer-readable recording medium (flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, etc.), and the computer program is distributed to the computer.
  • the position control device 2 that executes the above-described processing may be configured by installation.
  • the wafer inspection apparatus 1 of the present invention may be configured by storing the computer program in a storage device included in a server device on a communication network such as the Internet and downloading the normal computer system.

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Abstract

 プローブのプリヒート時間を短縮し、プローブおよびウエハへのダメージを防止できるウエハ検査装置を提供する。  上面に半導体ウエハ(W)を載置してこれを所定の温度に加熱または冷却するステージ(10)と、ステージを上下方向に駆動する駆動機構(11)と、ステージの上方に設置され、半導体ウエハのボンディングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針(9A)を有するプローブカード(9)と、半導体ウエハのボンディングパッドをプローブカードのプローブ針に接触させるように駆動機構を制御する位置制御装置(2)と、プローブ針をボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段(28)とを備え、位置制御装置は、半導体ウエハを検査する所定の温度と、プローブ針をボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づいて、プローブ針にボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて駆動機構の位置を制御する。

Description

明 細 書
ウェハ検査装置およびウエノ、検査方法、ならびにコンピュータプログラム 技術分野
[0001] 本発明は、半導体ウェハに形成された多数の ICチップの電気的特性を測定する検 查装置および検査方法、ならびにコンピュータプログラムに関する。
背景技術
[0002] 半導体ウェハ(以下、単にウェハと 、う)に形成された多数の ICチップ (以下、デバ イスという)の電気的特性を測定する検査装置は、例えばローダ部及びプローバ部を 備えている。ローダ部は、ウェハを搬送する。プローバ部は、ローダ部から引き渡され たウェハの各デバイスの電気的特性を測定する。前記ローダ部には、カセット載置部
、ピンセット及びサブチャックが配設されている。カセット載置部は、ウェハをカセット 単位で載置する。ピンセットは、ウェハをローダ部へ搬送する。サブチャックは、ゥェ ハをピンセットで保持して搬送する過程で、そのオリフラ (オリエンテーション 'フラット) を基準にしてウェハの向きを合わせてブリアライメントする。また、プローバ部には、メ インチャック (ステージ)、ァライメント機構及びプローブカードが配設されている。メイ ンチャックは、ピンセットからプリアライメント後のウェハを受け取つてこれを載置する。 このメインチャックは、 X、 Υ、 Ζ及び Θ方向で移動可能である。ァライメント機構は、メ インチャック上のウェハを正確に位置合わせする。プローブカードは、位置合わせし たのち、ウェハの電極パッドと電気的に導通するように接触するプローブ針を有する
[0003] また、ウェハ検査装置のテスタにはテストヘッドが備えられている。このテストヘッド は、プローバ部のヘッドプレートに装着されたプローブカードと電気的に接続されて いる。テストヘッドは、テスタとプローブカード間での信号の授受を仲介している。ゥェ ハに形成されたデバイスの電気的検査は、プローブカードとテスタ間で信号を授受 すること〖こより行われる。
[0004] ウェハの検査を高温または低温で行う場合、プローブ自体が温度によって伸縮す るため、検査を開始する前にプローブを検査する温度に加熱 (プリヒート)または冷却 する必要がある。
[0005] プローブを熱源 (チャック)に近づけた (接触させな!/ヽ)状態でプリヒートを行うと、プ ローブが目標の温度に到達するのに数分力 数十分を要する。また、チャック上の検 查対象であるウェハに接触させた状態でプリヒートを行うと、時間は短縮できるが、プ ローブカードの熱変形および探針の伸縮によって、プローブまたはウェハにダメージ を与える可能 ¾が大きい。
[0006] プローブカードに対するステージの相対位置を、プローブ針の伸縮に合わせて温 度テストの開始力 終了まで略一定に保持する技術が提案されている。例えば、特 開平 11— 176893号公報(以下、特許文献 1という。)は、プローブカードの温度及 び接続部材にプローブカードが接触する圧力の少なくとも一方を検出し、得られた値 に基づ!/、て加熱ステージの位置を補正する方法を開示して 、る。
[0007] しかし、特許文献 1に開示されている技術では、プローブカードまたはその周辺に 温度センサまたは圧力センサを配置して、温度または圧力を検知する必要がある。そ のため、プローブカード周辺の構造が複雑になり、ウェハ検査装置のコストが増加し 、保守の手間も力かる。
[0008] また、特開 2000— 299360号公報(以下、特許文献 2という。 )は、ウェハとウエノ、. プローブ ·ピン ·モジュールとを夫々個別の温度制御系で加熱 Z冷却する加熱 Z冷 却手段を設けた技術を開示している。この技術は、差動トランス等によりウェハとゥェ ハ ·ピン ·モジュールとの熱膨張量の差を検出し、この差がなくなるようにウェハ ·プロ ーブ ·ピン ·モジュールの側の加熱 Z冷却手段を負帰還制御して熱膨張量を均等に する技術である。
[0009] しかし、特許文献 2に開示されている技術では、ウェハの加熱 Z冷却手段の他に、 プローブカードについても独立の加熱 z冷却手段が必要である。そのため、ウェハ 検査装置が複雑になり、ウェハ検査装置のコストが増加し、保守の手間も力かるとい う欠点がある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ウェハ検査 を高温または低温で行う場合に、圧力センサや独立の加熱 z冷却手段を必要とせ ずに、プローブと被検査物の接触を正常に保つことのできるウェハ検査装置を提供 することを目的とする。
また、本発明は、プローブのプリヒート時間を短縮し、かつプローブおよびウェハへ のダメージを防止することのできるウェハ検査装置を提供することを他の目的とする。 課題を解決するための手段
[0011] 本発明の第 1の観点に係るウェハ検査装置は、内部に加熱器または冷却器が設け られ、上面に半導体ウェハを載置して前記半導体ウェハを所定の温度に加熱または 冷却するステージと、前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、前記ステー ジの上方に設置され、前記半導体ウェハ上に形成されたボンディングパッドと接触し て信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、前記半導体ウェハ のボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触させるように前記駆 動機構を制御する位置制御装置と、前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接 触させた後の経過時間を計測する計時手段と、を備え、前記位置制御装置は、前記 所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッ ドに接触させた後の経過時間とに基づ 、て、前記プローブカードのプローブ針に前 記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値 をカロえて前記ステージの位置を制御する、ことを特徴とする。
[0012] 好ましくは、前記ステージに載置され、かつ、所定の温度に加熱または冷却された 前記半導体ウェハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過 時間と前記プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果を記憶するプローブ 変化記憶手段を備え、前記位置制御装置は、前記所定の温度と、前記計時手段で 計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、 前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間とプローブ針の伸縮の量と の関係とに基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウェハのボン デイングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記ステージ の位置を制御する、ことを特徴とする。
[0013] 好ましくは、前記プローブ変化記憶手段は、前記ボンディングパッドに前記プロ一 ブ針を接触させた後の経過時間を所定の間隔によって分割した各経過時点を記憶 するとともに、前記各経過時点に対応した前記プローブ針の伸縮の量を記憶し、前 記間隔の長さは、前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過 時間と前記プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果に基づき、当該間隔 の一つ一つにおける前記プローブ針の伸縮の量のそれぞれが前記位置制御装置に よる前記駆動機構の制御の分解能以上となるように定められるようにしてもょ ヽ。
[0014] この態様では更に、前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経 過時間は有限時間であり、当該有限時間の初期の際の前記間隔の長さは、当該有 限時間の終期の際の前記間隔の長さよりも短くしてもよい。
[0015] この態様では更に、前記間隔の長さは、前記有限時間の初期から終期に向けて漸 次大きくなるようにしてもょ 、。
[0016] また、好ましくは、前記位置制御装置は、前記プローブ変化記憶手段に記憶された 前記経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係を、前記プローブ針及び前記半導 体ウェハの周囲温度に基づいて補正することを特徴とする。
[0017] 好ましくは、さらに、前記半導体ウェハを検査するときの温度を記憶する温度記憶 手段と、 1回分の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディング パッドから離間させた後から現時点までの経過時間を計測する離間後計時手段と、 前記温度記憶手段に記憶された前回の検査時の温度と、前記離間後計時手段で計 測される前回の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディング ノッドから離間させた後から現時点までの経過時間とに基づ 、て、前記プローブ針 の伸縮の量を推定する伸縮量推定手段と、を備え、前記位置制御装置は、前記伸 縮量推定手段によって推定される前記プローブ針の伸縮の量と、前記所定の温度と 、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させ た後の経過時間と、に基づいて、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ゥ ェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前 記ステージの位置を制御する、ことを特徴とする。
[0018] 本発明の第 2の観点に係るウェハ検査方法は、ステージ上に載置された半導体ゥ ェハ上のボンディングパッドに信号を伝達するためのプローブ針を接触させることで 、当該半導体ウェハ上に形成された素子の電気的特性を測定するウェハ検査方法 であって、前記半導体ウェハを所定の温度に加熱又は冷却する加熱又は冷却工程 と、前記所定の温度まで加熱又は冷却された前記半導体ウェハ上のボンディングパ ッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間を計測する計時工程と、前記所定 の温度と、前記計時工程で計測された前記経過時間とに基づいて、前記プローブ針 に前記ボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前 記ステージの位置を制御するステージ位置補正工程と、を備えることを特徴とする。
[0019] 好ましくは、前記ステージに載置され、かつ、所定の温度に加熱または冷却された 前記半導体ウェハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過 時間と前記プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測するプローブ変化量実測ェ 程を更に備え、前記ステージ位置補正工程は、前記所定の温度と、前記計時工程で 計測された前記経過時間と、前記プローブ変化量実測工程で得られた前記経過時 間とプローブ針の伸縮の量との関係とに基づ 、て、前記プローブ針に前記半導体ゥ ェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前 記ステージの位置を制御する、ことを特徴とする。
[0020] 好ましくは、前記プローブ変化量実測工程では、前記ボンディングパッドに前記プ ローブ針を接触させた後の経過時間を所定の間隔によって分割した各経過時点を 測定するとともに、前記各経過時点に対応した前記プローブ針の伸縮の量を測定し 、前記間隔の長さは、前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経 過時間と前記プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果に基づき、当該間 隔の一つ一つにおける前記プローブ針の伸縮の量のそれぞれが、前記位置制御装 置による前記駆動機構の制御の分解能以上となるように、定められるようにしてもょ 、
[0021] この態様では更に、前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経 過時間は有限時間であり、当該有限時間の初期の際の前記間隔の長さは、当該有 限時間の終期の際の前記間隔の長さよりも短くしてもよい。
[0022] この態様では更に、前記間隔の長さは、前記有限時間の初期から終期に向けて漸 次大きくなるようにしてもょ 、。 [0023] また、好ましくは、前記ステージ位置補正工程の前に、前記プローブ変化記憶手段 に記憶された前記経過時間と前記プローブ針の伸縮との関係を、前記プローブ針及 び前記半導体ウェハの周囲温度に基づいて補正する補正工程を更に含む、ことを 特徴とする。
[0024] 好ましくは、さらに、半導体ウェハを検査するときの温度を記憶する温度記憶工程と 、 1回分の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディングパッド 力 離間させた後力 現時点までの経過時間を計測する離間後計時工程と、前記温 度記憶工程で記憶された前回の検査時の温度と、前記離間後計時工程で計測され る前回の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディングパッド 力 離間させた後から現時点までの経過時間とに基づ 、て、前記プローブ針の伸縮 の量を推定する伸縮量推定工程と、をさらに備え、前記ステージ位置補正工程は、 前記伸縮量推定工程で推定される前記プローブ針の伸縮の量と、前記半導体ゥェ ハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測された前記プローブ針 を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、に基づいて、前記プローブ カードのプローブ針に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接 触するように、位置補正値を加えて前記ステージの位置を制御する、ことを特徴とす る。
[0025] 本発明の第 3の観点に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、内部に加熱 器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウェハを載置して前記半導体ウェハを所 定の温度に加熱または冷却するステージと、前記ステージを上下方向に駆動する駆 動機構と、前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウェハ上に形成されたボン デイングパッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと
、前記半導体ウェハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触 させるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、前記プローブ針を前記ボン デイングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時手段と、を備えるウェハ検 查装置を制御させるためのコンピュータプログラムであって、前記計時手段に、前記 プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計時処 理を実行させ、前記位置制御装置に、前記所定の温度と、前記計時処理で計測され た前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づい て、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所 定の歪み量で接触するように位置補正値を加えて前記ステージの位置を制御するス テージ位置補正処理を実行させることを特徴とする。
発明の効果
[0026] 本発明に係るウェハ検査装置は、温度または圧力等のセンサを必要とせず、追カロ の HZWのコストをかけずに従来技術と同じハードウェア(HZW)構成で、プローブ と被検査物の接触を正常に保つことができる。
また、熱源に接触させずにプローブをプリヒートする方法に比べて、プリヒートの時 間を数分の 1な ヽし数十分の 1に短縮できる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]本発明の実施の形態に係るウェハ検査装置の構成図である。
[図 2]本発明の実施の形態に係る位置制御装置のブロック図である。
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る経過時間とプローブ針先端位置の変位の関係の 例を表す図である。
[図 4]本発明の実施の形態 1に係るウェハ検査装置において、プリヒートするためのス テージの制御動作の一例を示すフローチャートである。
[図 5]本発明の実施の形態 2において、 1回目のウェハ検査を終了し、プローブ針を ウェハから離間してからの経過時間を含んで、 2回目の検査のためのプリヒートを行う 場合の経過時間とプローブ針先端位置の変位の関係の例を表す図である。
[図 6]実施の形態 2に係るウェハ検査装置において、プリヒートするためのステージの 制御動作の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
[0028] 1 ウェハ検査装置
2 位置制御装置
3 ローダ部
4 プローバ部
5 テスタ 6 表示装置
7 テストヘッド
8 ヘッドプレート
9 プローブカード
9A プローブ針
10 メインチャック(ステージ)
11 駆動機構
12 ァライメント機構
13 加熱 Z冷却装置
20 内部バス
21 制御部
22 主記憶部
23 外部記憶部
24 入力部
25 表示部
26 送受信部
27 出力部
28 計時部
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、 図中同一または相当部分には同一符号を付す。
[0030] (実施の形態 1)
本発明の実施の形態に係るウェハ検査装置は、図 1に示すように、ローダ部 3、プロ ーバ部 4、位置制御装置 2、表示装置 6及びテスタ 5を備えている。ローダ部 3は、力 セット C内に収納されたウェハ Wを搬送する。プローバ部 4は、このローダ部 3から搬 送されたウェハ Wの電気的特性を測定する。位置制御装置 2は、これらローダ部 3及 びプローバ部 4をそれぞれ駆動制御する。表示装置 6は、位置制御装置 2を操作す る操作パネルを兼ねる。また、テスタ 5にはテストヘッド 7が備えられている。このテスト ヘッド 7は、検査時にはプローバ部 4のヘッドプレート 8に装着されたプローブカード 9 と電気的に接続し、メンテナンス時等にはプローバ部 4から退避できるようにしてある
[0031] ローダ部 3にはオリフラを基準にしてウェハ Wをプリアライメントするサブチャック(図 示せず)が配設されている。このサブチャックにより、ローダ部 3からプローバ部 4へゥ ェハ Wを搬送する間に、ウェハ Wはプリアライメントされる。
[0032] プローバ部 4は、メインチャック 10及び駆動機構 11を備えている。メインチャック 10 は、ウェハ Wを真空吸着して載置するステージである。駆動機構 11は、このメインチ ャック 10を水平面内の直交する 2方向 X、 Y、高さ方向 Ζおよび水平面内の回転であ る Θ方向へ移動させる。また、プローバ部 4はァライメント機構 12を備え、このァラィメ ント機構 12は、プローブカード 9のプローブ針 9Αをメインチャック 10上のウェハ Wに 対して位置合わせする。駆動機構 11およびァライメント機構 12により、メインチャック 10上のウェハ Wの各デバイスの電極パッドとプローブカード 9の複数のプローブ針 9 Αとは位置合わせされ、これら両者は電気的に接触させられる。また、ウェハ検査装 置 1にはメインチャック 10を加熱または冷却する加熱 Z冷却装置 13が備えられて 、 る。
[0033] 例えば、メインチャック 10には、冷却装置 13とペルチェ素子(図示せず)が備えら れている。低温試験を実施する場合には、ペルチェ素子によりメインチャック 10の平 板状のチャックトップを冷却すると共に、冷却装置 13によりメインチャック 10の裏面側 を冷却する。高温試験を実施する場合などにはペルチェ素子に冷却時とは逆方向 に電流を流してチャックトップを加熱するように構成する。
[0034] 位置制御装置 2は、図 2に示すように、制御部 21、主記憶部 22、外部記憶部 23、 入力部 24、表示部 25、送受信部 26、出力部 27および計時部 28から構成される。主 記憶部 22、外部記憶部 23、入力部 24、表示部 25、送受信部 26、出力部 27および 計時部 28は 、ずれも内部バス 20を介して制御部 21に接続されて 、る。
[0035] 制御部 21は CPU (Central Processing Unit)等から構成され、外部記憶部 23に記 憶されているプログラムに従って、位置制御装置 2の状態を監視し、入力部 24の入 力に応じた処理を実行し、処理の結果、表示部 25に入力された情報や駆動部の制 御の状況等を表示する。
[0036] 主記憶部 22は RAM (Random-Access Memory)等から構成され、制御部 21の作 業領域として用いられる。
[0037] 外部記憶部 23は、フラッシュメモリ、ハードディスク、 DVD (Digital Versatile Disc)、 DVD -RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory)ゝ DVD— RW (Digit al Versatile Disc Rewritable)等の不揮発性メモリから構成されている。この外部記憶 部 23は、前記の処理を制御部 21に行わせるためのプログラムを予め記憶する。また 、外部記憶部 23は、制御部 21の指示に従って、前述のプログラムやそのほかプログ ラムが利用するデータを制御部 21に供給し、制御部 21から供給されたデータを記憶 する。外部記憶部 23は、例えば、後述する予め測定された経過時間とプローブ針先 端位置変位の関係を記憶する。
[0038] 入力部 24はキーボードまたはキースィッチ、およびマウスなどのポインティングデバ イス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス 20に接続するインタ 一フェース装置カゝら構成されている。入力部 24を介して、駆動機構 11を制御するた めのパラメータなどが入力され制御部 21に供給される。
[0039] 表示部 25は、 CRT (Cathode Ray Tube)または LCD (Liquid Crystal Display)など 力も構成されている。この表示部 25は、入力された駆動機構 11を制御するためのパ ラメータや、駆動機構 11の制御の状況、例えば現在のステージの位置座標などを表 示する。
[0040] 送受信部 26は、モデム又は網終端装置などと接続するシリアルインターフェース又 は LAN (Local Area Network)インターフェースから構成されている。制御部 21は、 送受信部 26を介して、図 1に示すテスタ 5に必要な情報を送信し、テスタ 5から結果 情報を受信する。例えば、テスタ 5へ検査開始可能になったことを送信し、テスタ 5か ら検査の終了を受信する。
[0041] 出力部 27は、シリアルインターフェースまたはパラレルインタフェース力も構成され ている。場合によっては、プリンタとプリンタインターフェースを含んで構成されている 。出力部 27は制御部 21の指令に従って、駆動機構 11への制御指示値の出力を行 う。駆動機構 11がフィードバック制御を行う場合には、出力部 27はまた、メインチヤッ ク 10の位置や速度などのフィードバック情報を駆動機構 11から入力する。
[0042] 計時部 28は、例えば水晶発振器を備え、水晶発振器で発振されるクロックパルス をカウントするカウンタを備える。計時部 28は、制御部 21の指令によって動作する任 意の時間のタイマである。また、制御部 21に現在時刻を供給する。例えば、制御部 2 1は、計時部 28のカウンタにある値をセットする。計時部 28はクロックパルス発生ごと にカウンタから 1を減算し、カウンタの値が 0になったときに、制御部 21への割り込み 信号を発生する。これにより、制御部 21は一定の時間を計測することができる。また、 制御部 21は、計時部 28に記録されていく基準時刻からのクロックパルスのカウント数 を読み込むことで、基準時刻からの時間経過、すなわち現在時刻を知ることができる
[0043] 図 3は、例えばウェハ Wが高温に保持された場合に、プローブ針 9Aをウェハ Wの ボンディングパッドに接触させたのちの経過時間と、プローブ針 9Aの先端位置が変 位する関係を表したグラフである。図 3の(a)は、プローブカード 9およびプローブ針 9 Aの熱伝導度と熱膨張係数から、理論的に推測されるプローブ針 9Aの先端位置の 変位を表す。図 3の(b)は、ウェハ検査装置 1において、実際にある温度に保持され たウェハ Wにプローブ針 9Aを接触させて、プローブ針 9Aの先端位置を実際に計測 した結果の一例を表したグラフである。実際にプローブ針 9Aの先端位置の変位を計 測するには、プローブ針 9Aを接触させて、一定時間ごとにわずかに離してその先端 位置をカメラなどを用いて画像計測する。
[0044] 図 3の(b)では、プローブ針 9Aの先端位置は、ー且伸びたのちに少し縮んでいる。
これは、プローブ針 9Aが膨張したのち、プローブカード 9が遅れて加熱されて変形 することが原因と考えられる。簡易的には、図 3の(a)に示すような、解析的に求めた 経過時間とプローブ針 9Aの先端位置の関係を用いて、駆動機構 11の高さを制御す ることにより、プローブ針 9Aをほぼ一定の圧力でウェハ Wに接触させることができる。 より正確には、例えば図 3の (b)に示すような実測データに基づいて、メインチャック 1 0 (ステージ)の高さを制御することが好ま 、。
[0045] 図 3に示すような経過時間とプローブ針先端位置との関係は、プローブ針 9Aがゥ ェハに接触して力 プローブ針 9Aの先端位置が充分安定するまで、一定時間ごと のプローブ針 9Aの位置 (基準点からの距離)の値の列として、外部記憶部 23に記憶 される。プローブ針 9Aをウェハ Wに接触させた初期は、プローブ針 9Aの伸縮量が 大きいので、初期の時間間隔を短くし、次第に時間間隔を長くしてもよい。その場合 、経過時間とプローブ針先端位置変位の関係は、時間間隔と位置を対とするデータ で記憶される。
[0046] プローブカード 9とウェハ Wとが電気的に導通するためには、プローブ針 9Aが一定 の圧力でウェハ Wのボンディングパッドに接触するように、図 3に示されるプローブ針 9Aの先端位置に対して、プローブ針 9Aに一定の歪みを与えるように駆動機構 11を オーバドライブ制御する。例えば、オーバドライブ量は 10 μ mである。
[0047] 次に、実施の形態 1に係るウェハ検査装置 1の動作について説明する。図 4は、実 施の形態 1に係るウェハ検査装置 1にお 、て、プローブ針 9Aおよびプローブカード 9 をプリヒートするためのメインチャック 10 (ステージ)の制御動作の一例を示すフロー チャートである。ウェハ Wを検査する温度に保持し、駆動機構 11とァライメント機構 1 2を制御して、プローブ針 9Aをウェハ Wのボンディングパッドに接触させたところから 、プリヒートの動作が開始される。
[0048] まず、制御部 21は、計時部 28のカウンタに所定の値をセットして、一定時間が経過 するまで待つ (ステップ Al)。この一定の時間は、前述の経過時間とプローブ針先端 位置の関係の、プローブ針 9Aの位置の値の列における、隣り合う数値の間の時間 間隔である。一定時間は、プローブ針 9Aの伸びが駆動機構 11の制御の分解能以 上で、プローブ針 9Aまたはウェハが損傷しない範囲で決められる。例えば、一定時 間は 10秒である。時間間隔は、前述したように初期は短ぐ次第に長くなるようにして もよい。その場合制御部 21は、次の時間間隔の値を外部記憶部 23から読み込んで 、計時部 28のカウンタにセットする。このようにしておけば、より実際に即した制御を 行うことができる。なお、時間間隔の定め方は、より具体的には例えば、各時間間隔 それぞれの時間の長さを t (l) , t (2) , · ··, t (n) (ただし、 nは正の整数)で表すとすれ ば、 t (l)く t (2)く…く t (n)としても、 t (l)≤t (2)≤〜≤t (n)としても、あるいは t (l ) < t (2) <… < t (n— m) =… = t (n— 1) = t (n) (ただし、 mは正の整数で、 m< n) としてちよい。 [0049] 次に、制御部 21は、外部記憶部 23に格納されている経過時間とプローブ針先端 位置の関係 (例えば図 3の (b)で表される関係)から、次の値 (補正予測値)を読み込 む (ステップ A2)。補正予測値がある場合は (ステップ A3; Yes)、メインチャック 10 ( ステージ)の高さを補正する値を計算する (ステップ A4)。読み込んだ補正予測値は 基準点からの距離なので、メインチャック 10の高さに変換し、オーバドライブ量を加え て駆動機構 11の制御量とする。制御部 21は、その制御量を駆動機構 11に指令して 、メインチャック 10 (ステージ)の高さを補正する (ステップ A5)。そして、一定時間が 経過するまで待つステップ A1に戻る。
[0050] ステップ A1からステップ A5までの動作は、経過時間とプローブ針先端位置の関係 の補正予測値がなくなるまで繰り返される。当該補正予測値がなくなるということは、 すなわちプローブ針 9Aの先端位置が充分安定したことを意味する。したがって、当 該補正予測値がなくなったら (ステップ A3 ;No)、制御部 21は、プリヒートが終了した ことを送受信部 26を経由してテスタ 5に通知し、ウェハ検査を開始する (ステップ A6)
[0051] このようにして、プローブ針 9Aをウェハ Wのボンディングパッドに接触させた状態で 、プローブ針 9Aおよびウェハ Wに損傷を与えることなぐプローブ針 9Aおよびプロ ーブカード 9をプリヒートすることができる。その結果、ウェハ Wに接触させずにプロ一 ブ針 9Aおよびプローブカード 9をプリヒートする方法に比べて、プリヒートの時間を数 分の 1な!、し数十分の 1に短縮できる。
[0052] なお、実施の形態 1では、ウェハ Wを加熱する場合について説明した力 ウェハ W を冷却する場合も同様にしてプローブ針 9Aおよびプローブカード 9の冷却時間を短 縮することができる。その場合、プローブ針 9Aの先端位置の変位は、図 3で示される 例と上下が逆になるような曲線で表される。ウェハ Wを冷却する場合も、実際にプロ ーブ針 9Aの先端の変位を予め計測して、経過時間とプローブ針先端位置の関係を 外部記憶部 23に格納しておくことが好ましい。
[0053] また、上記の実施の形態 1では、外部記憶部 23において記憶されたプローブ針 9A の先端位置の値の時間間隔と、図 4のステップ A1にお 、て制御部 21が待つ時間間 隔とは一致しているが、本発明は、このような形態に限定されない。例えば、外部記 憶部 23における一定時間ごとの記憶の間隔をきめ細やかにし、制御部 21が図 4のス テツプ A1にお 、て待機する一定時間を、それよりもより大まかにするようにしてもょ ヽ 。この場合、外部記憶部 23は、比較的多くの時間間隔に対応したプローブ針 9Aの 先端位置の値を記憶することになり、制御部 21は、図 4のステップ A1において、これ らの値の中から適宜の値を選択してくるような形態となる。
力かる形態においては、図 4のステップ A1における待機時間をより柔軟に決定する ことができる。より具体的には例えば、温度上昇速度、あるいは温度下降速度の時々 の変化に応じて、待機時間の長さを変化させるようにしてよい。この場合、より大きな 温度変化があるときには、待機時間を短く切り上げることで、より適切な制御を実施す ることがでさる。
なお、上記の実施の形態 1によれば、外部記憶部 23の記憶対象となるプローブ 9A の先端位置の数を必要最小限に抑え込むことが可能であるから、該外部記憶部 23 の容量をむやみに大きくする必要がな 、、 t 、う効果は得られる。
[0054] (実施の形態 2)
次に、本発明の実施の形態 2について、図 5および図 6を参照して説明する。この 実施の形態 2では、現時点におけるウェハの検査工程におけるプローブ針のプリヒー トにおいて、前回実施したウェハの検査の温度と、その前回実施の検査が終了した 後力 現時点までの経過時間との利用が図られる。これにより、正確かつ短時間のプ リヒートという効果が、複数回の検査にわたって享受されうる。なお、実施の形態 2に 係るウェハ検査装置 1および位置制御装置 2の構成は、実施の形態 1と同様である。
[0055] 図 5は、 1回目のウェハ検査を終了し、プローブ針 9Aをウェハ Wから離間してから の経過時間を含んで、 2回目の検査のためのプリヒートを行う場合の経過時間とプロ ーブ針先端位置の変位の例を示す図である。図 5において、符号 Eで示される経過 時点は、 1回目の検査を終了してプローブ針 9Aをウェハ Wから離間したときを示す。 また、符号 Sで示される経過時点は、ー且離間させたのち、プローブ針 9Aを再びゥ エノ、 Wに接触させたときを示す。例えば、 1枚目のウェハ Wの検査を終えて、次のゥ エノ、 Wに交換して、検査を行うような場合である。
[0056] 図 5において、グラフの原点(最初にプローブ針 9 Aをウエノ、 Wに接触させたとき)か ら符号 Eで示される経過時点までは、図 3 (b)と同様である。ただし、プローブ針 9Aの 先端位置が安定して力 検査を行って 、る時間を短縮して表して 、る。符号 Eで示さ れる経過時点でプローブ針 9Aをウェハ Wから離間させると、プローブ針 9Aおよびプ ローブカード 9は自然冷却するので、プローブ針先端位置は元に戻っていく。最初の 温度まで充分冷却されないうちに、プローブ針 9Aをウェハ Wに接触させると、プリヒ ート時間は短くなる。なぜなら、プローブ針 9Aは余熱をもっている力もである。その様 子は、符号 Sで示される経過時点から図中右の曲線で表されている。 2回目のプリヒ ートにおけるプローブ針先端位置の変位は、最初のプリヒートにおけるプローブ針先 端位置の変位の曲線の途中力も始まるような曲線になる。
[0057] プローブ針 9Aおよびプローブカード 9が自然放熱する場合の、時間経過に対する プローブ針先端位置の変位がどのようになるかは、実際に計測して知ることができる
。実際の計測は、様々なウェハ検査の温度に関して実施しておくとよい。現に検査を 行おうとする段階におけるプローブ針 9Aの先端位置は、この実測の結果に基づいて 推定することができる。この推定は、前回のウェハ検査の温度と、前回の検査を終了 してプローブ針 9Aをウエノ、から離間させて力も現時点までの経過時間とを、前記の 実測の結果と照らし合わせることで行うことができる。
[0058] 実施の形態 2では、前記の実測の結果、即ちプローブ針 9Aおよびプローブカード 9が自然放熱する場合の、時間経過に対するプローブ針先端位置の変位の関係を、 外部記憶部 23に記憶しておく。そして、前回のウェハ検査の温度と、前回の検査を 終了してプローブ針 9Aをウエノ、から離間させたのち力 現時点までの経過時間とか ら、現時点のプリヒートがその前のプリヒートにおけるプローブ針先端位置の変位の 曲線のどの点力も始まるかを推定する。これに基づき、メインチャック 10の高さ制御を 行う。その結果、プローブ針 9Aとウェハ Wの接触が適正に保持され、かつプリヒート 時間を短縮することができる。
[0059] 次に、実施の形態 2に係るウェハ検査装置 1の動作について説明する。図 6は、実 施の形態 2に係るウェハ検査装置 1において、プローブ針 9Aおよびプローブカード 9 をプリヒートするためのメインチャック 10 (ステージ)の制御動作の一例を示すフロー チャートである。図 6の処理に入る前提として、以下の各処理が完了している。すなわ ち(i)前回の検査、 (ii)今回の検査における温度の保持、及び (iii)ウェハ Wのボンデ イングパッドへのプローブ針 9Aの接触、である。これら各処理の完了の後、プリヒート の動作が開始される。
[0060] 制御部 21は、外部記憶部 23に記憶されていた前回の検査の温度を読み込む (ス テツプ Bl)。つぎにテスタ 5から、または入力部 24から入力された今回の検査温度を 入力する (ステップ B2)。そして、制御部 21は、前回検査を終了してプローブ針 9Aを ウエノ、 Wから離間させた時刻を外部記憶部 23から読み込み、今回検査開始時刻を 計時部 28から読み込んで、両者の差力 プローブ針 9Aをウエノ、 Wから離間させて 力も現時点までの経過時間を計測する (ステップ B3)。
[0061] 次に、制御部 21は、前回検査の温度と前回検査終了後の経過時間から、現在の プローブ針先端位置の変位を推定する (ステップ B4)。次に、制御部 21は、今回の 検査温度における接触後経過時間に対するプローブ針先端位置の関係と、現在の プローブ針先端位置の変位の推定値から、今回のプリヒートにおける経過時間に対 するプローブ針先端位置の変位の関係を計算する (ステップ B5)。例えば、今回の検 查温度における接触後経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係のどの点 力も始まるかを推定し、その後の関係 (プローブ針先端位置の変位の値の列)を、今 回のプリヒートにおける経過時間に対するプローブ針先端位置の変位の関係とする。
[0062] 以後、所定の時間経過を待つステップ B6からステージの高さを補正するステップ B 10は、実施の形態 1のステップ A1から A5までと同様である。
[0063] 今回のプリヒートにおける経過時間に対するプローブ針先端位置変位の関係の補 正予測値がなくなったら (ステップ B8 ;No)、制御部 21は、プリヒートが終了したことを 送受信部 26を経由してテスタ 5に通知し、ウェハ検査を開始し (ステップ B11)、検査 終了を待つ (ステップ B 12)。ここで、補正予測値がなくなったということは、上記の実 施の形態 1と同様、プローブ針 9Aの先端位置が充分安定したことを意味する。
[0064] テスタ 5から検査終了通知を送受信部 26を経由して受信したら、制御部 21は、ステ ージを下げて次の動作に備え、今回の検査温度と検査終了時刻(プローブ針 9Aを ウェハ Wから離間させた時刻)を、外部記憶部 23に書き込む (ステップ B13)。外部 記憶部 23に書き込んだ今回の検査温度と検査終了時刻は、次回の検査におけるプ リヒート制御のステップ Blおよびステップ B3で読み込まれる。
[0065] こうして、前回の検査が終了してからプローブ針 9Aおよびプローブカード 9が充分 冷却されない (周囲温度にならない)うちに、次のプリヒートを行う場合に、プローブ針 9Aとウェハ Wの接触が適正に保持され、かつプリヒート時間は短縮されることになる
[0066] なお、実施の形態 2において、図 5では、前回の検査の温度と今回の検査の温度が 同じである場合を説明したが、前回の検査の温度と今回の検査の温度が異なる場合 でも、前述と同様にステージ高さを制御して、プローブ針 9Aとウェハ Wの接触を適正 に保持し、かつプリヒート時間を短縮することができる。なお、前回の検査の温度と今 回の検査の温度が異なる場合とは、例えば、前回が低温で今回が高温の場合、また は前回が高温で今回が低温、あるいは低温または高温に 2段階あるような場合があり 得る。
[0067] また、ウェハ検査装置の周囲温度または検査温度が異なる場合においても、図 3に 示すような接触後経過時間に対するプローブ針先端位置の変位の関係を適当に補 正して、適用することができる。簡易的には、ウェハ検査装置の周囲温度が異なるこ とは、プローブ針先端位置の変位の曲線の開始点を前後に移動することに相当する 。検査温度が異なることは、プローブ針先端位置の変位の曲線を上下に移動して、 かつ温度差を合わせるように開始点を前後に移動することに相当する。
[0068] その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び 修正が可能である。
[0069] ウェハ検査装置 1の位置制御装置 2は、専用のシステムによらず、通常のコンビュ ータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンビ ユータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体 (フレキシブルディスク、 CD-ROM, DVD- ROM等)に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンビュ ータにインストールすることにより、前記の処理を実行する位置制御装置 2を構成して もよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置 に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウン ロード等することで本発明のウェハ検査装置 1を構成してもよい。 [0070] また、前記の各機能を、 OS (オペレーティングシステム)とアプリケーションプロダラ ムの分担、または OSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などに は、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよ 、。
[0071] また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配 信することも可能である。
[0072] 本出願は、 2005年 9月 22日に出願された日本国特許出願 2005— 275150号に 基づく。本明細書中に日本国特許出願 2005— 275150号の明細書、特許請求の 範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
産業上の利用可能性
[0073] より簡易な装置構成で、より短時間の適切なプローブのプリヒートを実現することが できるので、半導体製造業におけるウェハの検査工程の効率化を促進する。

Claims

請求の範囲
[1] 内部に加熱器(13)または冷却器(13)が設けられ、上面に半導体ウェハ (W)を載 置して前記半導体ウェハを所定の温度に加熱または冷却するステージ(10)と、 前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構(11)と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウェハ上に形成されたボンディングパ ッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針 (9A)を有するプローブカード(9)と 前記半導体ウェハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触さ せるように前記駆動機構を制御する位置制御装置(2)と、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計 時手段(28)と、
を備え、
前記位置制御装置は、
前記所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディン グパッドに接触させた後の経過時間とに基づ 、て、前記プローブカードのプローブ針 に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補 正値を加えて前記ステージの位置を制御する、
ことを特徴とするウェハ検査装置。
[2] 前記ステージに載置され、かつ、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体 ウェハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記 プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果を記憶するプローブ変化記憶 手段を備え、
前記位置制御装置は、
前記所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディン グパッドに接触させた後の経過時間と、前記プローブ変化記憶手段に記憶された前 記経過時間とプローブ針の伸縮の量との関係とに基づいて、前記プローブカードの プローブ針に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で接触するよう に、位置補正値を加えて前記ステージの位置を制御する、 ことを特徴とする請求項 1に記載のウェハ検査装置。
[3] 前記プローブ変化記憶手段は、
前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間を所定の間 隔によって分割した各経過時点を記憶するとともに、
前記各経過時点に対応した前記プローブ針の伸縮の量を記憶し、
前記間隔の長さは、
前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間と前記プロ一 ブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果に基づき、当該間隔の一つ一つにお ける前記プローブ針の伸縮の量のそれぞれが前記位置制御装置による前記駆動機 構の制御の分解能以上となるように、
定められることを特徴とする請求項 2に記載のウェハ検査装置。
[4] 前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間は有限時間 であり、
当該有限時間の初期の際の前記間隔の長さは、当該有限時間の終期の際の前記 間隔の長さよりも短いことを特徴とする請求項 3に記載のウェハ検査装置。
[5] 前記間隔の長さは、前記有限時間の初期力も終期に向けて漸次大きくなることを特 徴とする請求項 4に記載のウェハ検査装置。
[6] 前記位置制御装置は、
前記プローブ変化記憶手段に記憶された前記経過時間と前記プローブ針の伸縮 の量との関係を、前記プローブ針及び前記半導体ウェハの周囲温度に基づいて補 正することを特徴とする請求項 2に記載のウェハ検査装置。
[7] 前記半導体ウェハを検査するときの温度を記憶する温度記憶手段と、
1回分の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディングパッド 力 離間させた後力 現時点までの経過時間を計測する離間後計時手段と、 前記温度記憶手段に記憶された前回の検査時の温度と、前記離間後計時手段で 計測される前回の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディン グパッドから離間させた後から現時点までの経過時間とに基づ 、て、前記プローブ針 の伸縮の量を推定する伸縮量推定手段と、 を備え、
前記位置制御装置は、
前記伸縮量推定手段によって推定される前記プローブ針の伸縮の量と、 前記所定の温度と、前記計時手段で計測された前記プローブ針を前記ボンディン グパッドに接触させた後の経過時間と、
に基づ!/、て、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウェハのボンディング ノッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記ステージの位置 を制御する、
ことを特徴とする請求項 1に記載のウェハ検査装置。
[8] ステージ上に載置された半導体ウェハ上のボンディングパッドに信号を伝達するた めのプローブ針を接触させることで、当該半導体ウェハ上に形成された素子の電気 的特性を測定するウェハ検査方法であって、
前記半導体ウェハを所定の温度に加熱又は冷却する加熱又は冷却工程と、 前記所定の温度まで加熱又は冷却された前記半導体ウェハ上のボンディングパッ ドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間を計測する計時工程と、
前記所定の温度と、前記計時工程で計測された前記経過時間とに基づいて、前記 プローブ針に前記ボンディングパッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値 をカ卩えて前記ステージの位置を制御するステージ位置補正工程と、
を備えることを特徴とするウェハ検査方法。
[9] 前記ステージに載置され、かつ、所定の温度に加熱または冷却された前記半導体 ウェハのボンディングパッドに、前記プローブ針を接触させたのちの経過時間と前記 プローブ針の伸縮の量との関係を予め計測するプローブ変化量実測工程を更に備 え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記所定の温度と、前記計時工程で計測された前記経過時間と、前記プローブ変 化量実測工程で得られた前記経過時間とプローブ針の伸縮の量との関係とに基づ V、て、前記プローブ針に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で 接触するように、位置補正値を加えて前記ステージの位置を制御する、 ことを特徴とする請求項 8に記載のウェハ検査方法。
[10] 前記プローブ変化量実測工程では、
前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間を所定の間 隔によって分割した各経過時点を測定するとともに、
前記各経過時点に対応した前記プローブ針の伸縮の量を測定し、
前記間隔の長さは、
前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間と前記プロ一 ブ針の伸縮の量との関係を予め計測した結果に基づき、当該間隔の一つ一つにお ける前記プローブ針の伸縮の量のそれぞれが、前記位置制御装置による前記駆動 機構の制御の分解能以上となるように、
定められることを特徴とする請求項 9に記載のウェハ検査方法。
[11] 前記ボンディングパッドに前記プローブ針を接触させた後の経過時間は有限時間 であり、
当該有限時間の初期の際の前記間隔の長さは、当該有限時間の終期の際の前記 間隔の長さよりも短いことを特徴とする請求項 10に記載のウェハ検査方法。
[12] 前記間隔の長さは、前記有限時間の初期力も終期に向けて漸次大きくなることを特 徴とする請求項 13に記載のウェハ検査方法。
[13] 前記ステージ位置補正工程の前に、
前記プローブ変化量実測工程で計測された前記経過時間と前記プローブ針の伸 縮の量との関係を、前記プローブ針及び前記半導体ウェハの周囲温度に基づいて 補正する補正工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項 9に記載のウェハ検査方法。
[14] 半導体ウェハを検査したときの温度を記憶する温度記憶工程と、
1回分の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディングパッド 力 離間させた後力 現時点までの経過時間を計測する離間後計時工程と、 前記温度記憶工程で記憶された前回の検査時の温度と、前記離間後計時工程で 計測される前回の検査を終了して前記プローブ針を前記半導体ウェハのボンディン グパッドから離間させた後から現時点までの経過時間とに基づ 、て、前記プローブ針 の伸縮の量を推定する伸縮量推定工程と、
をさらに備え、
前記ステージ位置補正工程は、
前記伸縮量推定工程で推定される前記プローブ針の伸縮の量と、
前記半導体ウェハを加熱または冷却する所定の温度と、前記計時工程で計測され た前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間と、
に基づ!/、て、前記プローブカードのプローブ針に前記半導体ウェハのボンディング ノッドが所定の歪み量で接触するように、位置補正値を加えて前記ステージの位置 を制御する、
ことを特徴とする請求項 8に記載のウェハ検査方法。
[15] コンピュータに、
内部に加熱器または冷却器が設けられ、上面に半導体ウェハを載置して前記半導 体ウェハを所定の温度に加熱または冷却するステージと、
前記ステージを上下方向に駆動する駆動機構と、
前記ステージの上方に設置され、前記半導体ウェハ上に形成されたボンディングパ ッドと接触して信号を伝達するためのプローブ針を有するプローブカードと、 前記半導体ウェハのボンディングパッドを前記プローブカードのプローブ針に接触さ せるように前記駆動機構を制御する位置制御装置と、
前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間を計測する計 時手段と、
を備えるウェハ検査装置
を制御させるためのコンピュータプログラムであって、
前記計時手段に、前記プローブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経 過時間を計測する計時処理を、実行させ、
前記位置制御装置に、前記所定の温度と、前記計時処理で計測された前記プロ一 ブ針を前記ボンディングパッドに接触させた後の経過時間とに基づ 、て、前記プロ一 ブカードのプローブ針に前記半導体ウェハのボンディングパッドが所定の歪み量で 接触するように位置補正値を加えて前記ステージの位置を制御するステージ位置補 正処理を、
実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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