(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハのパッドに接触するプローブチップのアライメントを確保する技術の提供。【解決手段】ステップ１１００で、システムにウェハの搭載を行い、ステップ１１０５で、レーザがウェハの裏側をスキャンし、赤外線撮像装置が画像を取得する。ステップ１１１０で、ウェハのＣＡＤデータベースからデザインデータが引き出され、前記画像に位置合わせをするＣＡＤの調整をする。ステップ１１１５で、選択したコンタクトパッドが、プローブカードのピンに合うようにポイントのマークがなされる。ステップ１１２０によるウェハを止めることでウェハを取り除き、ステップ１１２５で、今度はプローブカードの撮影をする。この撮影画像を、ステップ１１３０で、マークの位置にピンが合っている？かを調べ、合っていれば、ステップ１１３５で、ウェハの再搭載を行い、合っていなければ、ステップ１１４０のカードの回転をして、ピンに合わせる。【選択図】図１１
2010135784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハプロービングアプリケーション用にプローブカードのプローブチップアレイを対応するコンタクトパッドにアライメントさせる方法であって、
前記ウェハの裏側の画像を取得するステップと、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップと、
着地ポイントとしてコンタクトパッドを選択するステップと、
前記プローブチップアレイの画像を取得するステップと、
前記着地ポイントをプローブチップの対応する位置と比較するステップと、
前記プローブチップの位置が前記着地ポイントと一致していない場合には、前記プローブカードを回転させることにより、前記プローブチップの位置を前記着地ポイントに一致させるステップとを備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハのＣＡＤデザインデータを取得し、前記裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせる工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハの表側のデジタルデータを取得し、前記裏側の画像に対して前記デジタルデータを重ね合わせる工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハのＣＡＤデザインデータを取得し、前記裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせる工程をさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記裏側の画像において視認できる特徴に合わせる工程をさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記ＣＡＤデザインデータにおける特徴に合わせる工程をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記デジタル処理での操作は、拡大縮小、回転、及びトリミングのうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項８】
ウェハプロービングシステムであって、
開口部を有し、上部に前記ウェハを置くように構成されたベンチと、
レーザ源と、
赤外線撮像装置を用いて前記ウェハの裏側を検査するように構成された光学システムと、
下記ステップを実行することにより、プローブカードのプローブチップアレイを対応する前記ウェハのコンタクトパッドにアライメントさせることを可能にするように構成されたプロセッサーとを備え、前記下記ステップは、
前記ベンチ上に前記ウェハを搭載するステップと、
前記ウェハ上のダイの裏側の画像を取得するために前記光学システムを動作させるステップと、
前記裏側の画像に対して前記ダイの前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップと、
着地ポイントとして選択されたコンタクトパッドをマークするステップと、
前記開口部から離れて前記ウェハを止めるステップと、
前記プローブチップアレイの画像を取得するために前記光学システムを動作させるステップと、
前記着地ポイントをプローブチップの対応する位置と比較するステップと、
前記プローブチップの位置が前記着地ポイントと一致していない場合には、前記プローブカードを回転させることにより、前記プローブチップの位置を前記着地ポイントに一致させるステップとを含む、ウェハプロービングシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のプロービングシステムにおいて、
前記プロセッサーは、
前記ウェハのＣＡＤデザインデータを受け取り、前記裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせることができるように、さらに構成されている、プロービングシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載のプロービングシステムにおいて、
前記ウェハの表側のデジタル画像を取得するように配置されたデジタルカメラをさらに備え、
前記プロセッサーは、
前記裏側の画像に対して前記デジタル画像を重ね合わせることができるように、さらに構成されている、プロービングシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロービングシステムにおいて、
前記プロセッサーは、
前記ウェハのＣＡＤデザインデータを受け取り、前記裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせることができるように、さらに構成されている、プロービングシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプロービングシステムにおいて、
前記プロセッサーは、
前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記裏側の画像において視認できる特徴に一致させることができるように、さらに構成されている、プロービングシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプロービングシステムにおいて、
前記プロセッサーは、
前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記ＣＡＤデザインデータにおける特徴に一致させることができるように、さらに構成されている、プロービングシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプロービングシステムにおいて、
前記プロセッサーは、
前記デジタル画像を、拡大縮小、回転、及びトリミングのうちの少なくとも１つを行うことができるように、さらに構成されている、プロービングシステム
【請求項１５】
開口部を有し、上部にウェハを置くように構成されたベンチを有するウェハプロービングシステム、及び、前記開口部を介して前記ウェハの裏側を撮像するための赤外線撮像システムにおいて、プローブカードのプローブチップアレイを対応する前記ウェハ上のダイのコンタクトパッドにアライメントさせることを可能にする方法であって、
前記ベンチ上に前記ウェハを搭載するステップと、
前記ウェハ上の前記ダイの裏側の画像を取得するために前記撮像システムを動作させるステップと、
前記裏側の画像に対して前記ダイの前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップと、
着地ポイントとして選択されたコンタクトパッドをマークするステップと、
前記開口部から離れて前記ウェハを止めるステップと、
前記プローブチップアレイの画像を取得するために前記撮像システムを動作させるステップと、
前記着地ポイントをプローブチップの対応する位置と比較するステップと、
前記プローブチップの位置が前記着地ポイントと一致していない場合には、前記プローブカードを回転させることにより、前記プローブチップの位置を前記着地ポイントに一致させるステップとを備える、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記ウェハの裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハのＣＡＤデザインデータを取得し、前記ウェハの裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせる工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記ウェハの裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハの表側のデジタルデータを取得し、前記ウェハの裏側の画像に対して前記デジタルデータを重ね合わせる工程を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記ウェハの裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記ウェハのＣＡＤデザインデータを取得し、前記ウェハの裏側の画像に対して前記ＣＡＤデザインデータを重ね合わせる工程をさらに含む、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
前記ウェハの裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記ウェハの裏側の画像において視認できる特徴に合わせる工程をさらに含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記ウェハの裏側の画像に対して前記コンタクトパッドのマッピングを重ね合わせるステップは、前記デジタルデータをデジタル処理で操作して前記ＣＡＤデザインデータにおける特徴に合わせる工程をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２００８年１１月１３日に出願された米国仮特許出願（出願番号61/114,430）に基づく優先権の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、半導体ウェハのプロービングの分野に関し、より具体的には、試験中のデバイスに対するプローブチップのアライメントに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ウェハは一般的に、ＩＣ上面の導電性パッドに接触させるプローブカードを用いてプロービングが施される。技術の進展に連れて、ウェハのプロービングは適切な設計及び許容できる生産量を確保するためにより重要になっている。しかしながら、技術の進展に連れて、個々のパッドのサイズ及びパッド間のピッチが減少する一方でパッドの数は増加している。これにより、プローブカードの全てのコンタクトが対応するパッドに適切に接触することを確保することがかなり難しくなっている。
【０００４】
デバイスプローブパッドはチップの最上層にある。ＰＴＰＡ（パッドに対するプローブのアライメント）に対する従来の技術はウェハの裏側からそのようなパッドの遮るもののない表示を要求する。しかしながら、近年の半導体製造技術によると、デバイス中の最上層と最下層との間に、多くの（１０層以上もの）配線金属層を形成している。これらの金属層はプローブパッドの下部からの視認性を妨害する結果、現存するそのような技術を不十分にさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１〜図３は、プローブピンのアライメントのための従来の配置を示している。図１において、ウェハ１００は、チャック１０５によって保持されており、該チャック１０５はｘ−ｙステージ１１０に取り付けられている。カメラ１１５はまたｘ−ｙステージ１１０に取り付けられている。アライメントを実行するために、ステージは、カメラ１１５がプローブカード１２５のプローブチップ１２０の写真を撮れるように、スキャンされる。スキャンされた画像はチップ位置のマッピングを形成するために利用される。図２において、赤外線カメラ２１５は、ウェハ２００上のパッドとプローブカード２２５のプローブチップ２２０の双方を撮像するために利用される。図２に示すように、配置Ａでは、カメラ２１５はパッドが存在する平面上に焦点を置いており、それにより、カメラ２１５はシリコンウェハを介してパッド２０２を撮像する（それゆえ、シリコンが透けて見える赤外線が利用される）。配置Ｂでは、カメラ２１５はピン２２０が存在する平面に焦点を置いており、それにより、カメラ２１５はシリコンウェハを介してピン２２０を撮像する。ウェハ上に全く又はほとんど全く金属配線が形成されていないときには、赤外線カメラはシリコンを介してパッド及びプローブチップを撮像することができる。このことは、図３では、パッドが四角形に示され、プローブチップが円形に示されている。しかしながら、幾つかの配線金属層がウェハ上に形成されているとき、その配線がカメラの視界を遮り、且つ、パッド及び／又はプローブチップの撮像を妨げる結果、こうした技術を用いて適切なアライメントを検証することはできない。
【０００６】
それゆえ、ウェハ上に幾つかの金属配線層が形成されるときでさえ、パッドに接触するプローブチップの適切なアライメントを確保するために、新たな装置及び方法が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下のサマリーは、本発明のいくつかの側面及び特徴の基本的な理解をもたらすために含められる。このサマリーは、本発明を広く概観するものではなく、したがって、そのように、本発明のキーや重要な要素をとりわけ特定したり、発明の範囲の輪郭を描いたりするものではない。それは、以下に示すより詳細な説明に先立って、本発明のいくつかの概念を簡潔に提示することを目的とするに過ぎない。
【０００８】
本発明の実施例は、金属配線がシリコンを介した表示を妨害するときにおける、プローブチップのコンタクトパッドに対する適切なアライメントに関わる問題を解決する。上向きのカメラを用いてプローブカードをウェハデバイスのパッドに位置合わせすることは、ピン及びパッドの表示がプローブカード技術及び多数の金属層を有する半導体製造技術のせいで妨害されるときに、実現することができない。したがって、ｘ、ｙ、及びシータ（回転）におけるアライメントを実現するように、プローブピンのアレイの表示、デバイスの画像、及び／又は重ね合わされるデバイスのＣＡＤマップの組み合わせを利用する種々の実施例が説明されている。ある実施例は、標準の放出型のマイクロスコープ又はレーザプロービングマイクロスコープの上向きの赤外線カメラサブシステムにより、その実施が円滑に行われる。
【０００９】
ある実施例では、デバイスのＣＡＤ情報が、プローブパッドの必要な位置情報を提供するために、取得された実際のデバイス画像上に重ね合わされる。それゆえ、デバイスの裏側を通じた表側の従来の表示は要求されていない。この「バーチャルデバイス」情報はそれから、ウェハが存在していないときに上向きのカメラによって撮られたプローブカードのピンのアレイ情報と空間的に比較される。それから、２つの情報が一致するまで、ウェハとプローブカードの相対位置に対する調整が行われ得る。
【００１０】
別の実施例によると、位置合わせされるウェハ上のダイの実際の表側の画像を撮るために高解像度カメラが用いられ、それにより、コンタクトパッドの位置を表示する。カメラは、ウェハの表側における妨げのない表示を与えるあらゆる位置に搭載され得る。事実、ツールにおけるＩＲマイクロスコープシステムによって生成される裏側の画像の縮尺及び位置を合わせるために、画像は究極的にはプロービングシステムによって操作され得るので、プロービングシステムにカメラが搭載される必要はない。画像が一旦撮られると、上向きのＩＲカメラによって撮られたダイの裏側の画像に対して、その画像は、拡大縮小、回転、トリミング及びさもなければ一致するようにデジタル処理による操作がなされてもよい。その画像はそれから、透明化されて、その裏側の画像に統合され、それにより、２つの画像が重ね合わされる。すなわち、表側の画像は、ダイの表側及び裏側の両方から見える特徴を縁取るように合わせられて、合成「バーチャル透明」ダイ画像が作り出される。
【００１１】
「透明の」特徴は、半導体デバイスにおける中間の金属層が画像を覆い隠すという理由で、ＩＲマイクロスコープによって撮られたデバイス裏側からの通常の画像では、デバイスを介して表側を見ることができないという事実に注意を向けている。表側と裏側の画像を統合して１つの画像にすることにより、デバイスが透明であったならば見られるであろうものと同様の画像が作られる。この画像はアライメントされるダイの実際の画像に基づいているので、この画像は、ウェハプローバＰｒｏｂｅ−ｔｏ−Ｐａｄアライメントプロセスに用いられ得る。
【００１２】
しかしまた別の実施形態によると、裏側、ＣＡＤ、及び表側の完全合成画像の生成は、この方法の精度及び効果を向上させる。しかしながら、ＣＡＤデザインが利用できないときには、この方法は、ＣＡＤデザインの重ね合わせなしに実行され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付された、明細書に取り込まれてその一部を構成する図面は、本発明の実施例を例示するものであり、明細書の記述と伴に本発明の原理を説明し図示するものである。図面は、代表的な実施例の主な特徴を図表形式で表すことを意図するものである。図面は、実際の実施例の全ての特徴や、描かれた要素の相対的な大きさを描いたりすることを意図するものではなく、正しい縮尺で描かれてはいない。
【図１】図１は、プローブピンのアライメントのための従来の配置を示す図である。
【図２】図２は、プローブピンのアライメントのための従来の配置を示す図である。
【図３】図３は、プローブピンのアライメントのための従来の配置を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態のために利用され得るプロービングマイクロスコープの概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態のために利用され得るプロービングマイクロスコープの主要な部品を示す概略図である。
【図６】図６は、赤外線マイクロスコープを用いて撮像された最新のデバイスを示す図である。
【図７】図７は、ＣＡＤデータベース（図５）から取得され、物理的なデバイスの配置を利用して赤外線画像に重ね合わされ且つ登録された対応するＣＡＤ設計データを備えたデバイスの赤外線画像を示す図である。
【図８】図８は、プローブチップアレイと比較するために特定され且つハイライトされたプローブの所望の位置を示す図である。
【図９】図９は、赤外線マイクロスコープを用いて撮像されたプローブチップアレイの画像を示す図である。
【図１０】図１０は、アライメントが完了した後におけるデバイス上のプローブパッドの位置と比較されたプローブチップアレイの位置を示す図である。
【図１１】図１１は、プローブカードを調整してウェハ上のダイパッドに接触させるための、本発明の実施形態に係るプロセスフローチャートである。
【図１２】図１２は、ウェハのダイ及びプローブカードを同時に撮像するために特別のカメラ及び光学系セットを要することなく、アライメントできるような環境において利用され得る実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は、ウェハの裏側の撮像に統合された前面の透明図の一例である。
【図１４】図１４は、ＣＡＤ設計データが全く利用できないときにおける、プローブカードのピンを調整してコンタクトパッドに合わせるためのプロセス図である。
【図１５】図１５は、ＣＡＤ設計データが利用できるときにおける、アライメント用にコンタクトパッドを選択する際の精度検証に利用されるまた別の実施形態を示す図である。
【図１６】図１６は、選択されたコンタクトパッドが、アライメント用にマークされている画像図の一例（表側から見える画像図であってＣＡＤデータによって確定された図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の種々の実施例によれば、ウェハプローブカードに対するウェハダイのアライメントを容易にするために、擬似透明のウェハダイの画像を作り出すための多数の情報源からウェハダイの画像を統合するための装置及び方法が提供される。本発明の技術は全てのウェハのタイプ（ウェハＩＲ顕微鏡の視野を妨害する多数の金属層を備えたウェハを含む）及びプローブカードのタイプ（「コブラ」タイプのプローブカード及びその他の中央のビューポートを持たないプローブカードを含む）に適用される。
【００１５】
本発明は、配置の真実性を利用して実行され得るものであるが、例えばフェアモントにあるＤＣＧシステムから利用可能なメリディアン（登録商標）ウェハスキャンのような放射型顕微鏡及びレーザ電圧プローバといったプロービングマイクロスコープにおいて特に有益である。それゆえ、本発明の種々の実施例はそのようなシステムにおいて実行されるように説明されるであろう。
【００１６】
本発明の実施例を実行するために利用され得るプロービングマイクロスコープの概略図が図４に示されている。図示されたシステムは、特に基板を介して裏側から、ウェハ上のダイに対する計時、放出、失敗、及びその他の試験にとって特に適している。当システムは、商業的に利用できる自動試験装置４０５（ＡＴＥ）と協働して動作するように示されている。ＡＴＥ４０５は一般的に、予めプログラム化されたコンピュータ４８１のようなコントローラ、及び、当該技術分野で良く知られたテスト中の装置４１０（ＤＵＴ：この文脈ではウェハ上の選択されたダイ）に対してコントローラ４８１によって生成された信号（ベクトル）を伝達するために利用されるプローブカード４２５を有するテストヘッド４２４を含んでいる。特に、ＡＴＥ４０５は、チップをチェック及び／又はデバッグするためにチップの設計者によって設計されている通りに、種々のタスクを実行するために装置４１０を刺激する信号を生成するために利用される。
【００１７】
図４に示された実施例では、ＡＴＥテストヘッド４２４は振動孤立テストベンチ４１５の表側に対して搭載され、一方で、マイクロスコープシステムの光学素子、撮像素子、検知素子の全体を収容するチャンバー４００は下部に位置している。これにより、このシステムが、チャンバー４００内部のいかなる要素と干渉することなく、または、その要素に対して変更を行うことなく、ＡＴＥのあらゆるタイプ及びサイズと共に利用されることが可能であるという非常に優れた利点が提供される。むしろ、開口部４８５を介して光学素子が視認可能なように、ＡＴＥはＤＵＴを上部から搭載するように用いられる。チャンバー４００内部のステージは、開口部４８５の内部のいかなる位置における収集光学素子の組み立てを可能とする。
【００１８】
図５は、本発明の実施例を実行するために利用され得るプロービングマイクロスコープの主要部品を示す概略図である。図５において、破線の矢印は光学パスを表しており、一方で、実線の矢印は電気的な信号パスを表している。破線によって表された光学パスは一般的にファイバー光学ケーブルを用いて作られる。プロービングシステム５００は、例えばＣＷ又はモード固定のレーザ源ＭＬＬ５１０といったレーザ光源、光学ベンチ５１２、並びにデータ取得及び解析装置５１４を含んでいる。光学ベンチ５１２は、ウェハ５６０を搭載させるための設備とビームオプティクス５２５とを含んでいる。ビームオプティクスは、ビーム操作オプティクス、つまりＢＭＯ５３５として示されたようなそのビームを形作るための種々の要素と、レーザスキャンマイクロスコープ、つまりＬＳＭ５３０といったＤＵＴ上にビームを当てたりスキャンするための要素とを含んでいる。コンピュータ５４０又は例えばＡＴＥといったその他のデバイスは、電源及び／又は信号５４２をプローブカードを介してＤＵＴ５６０に提供するために利用されてもよく、さらに、トリガ及びクロック信号５４４をモード同期のレーザ源５１０及び／又は解析装置５１４に提供することもできる。解析装置５１４はワークステーション５７０を含んでおり、該ワークステーション５７０はプロセスを制御して、信号取得ボード５５０及びオプティカルベンチ５１２からのデータを表示する。
【００１９】
動作中、従来のＡＴＥであってもよいコンピュータ５４０はＤＵＴ５６０に対して電気的に与えられるテストベクトルを生成する。エミッションテストが実行されているとき、光学素子はＤＵＴ上のアクティブなデバイスから放出されるかすかな光を収集し、そして、収集した光をフォトディテクター（光検出器）５３６に向ける。例えばアバランシェフォトディテクター（ＡＰＤ）といったフォトディテクターは、集光した光を、信号取得ボードに送信される電気信号に変換する。その信号はそれからコンピュータ５７０を用いて解析され得る。
【００２０】
他方で、レーザプロービングが実行されているとき、ＡＴＥはまた、レーザビームを放出するモード同期のレーザ源５１０に対して同期信号を送信する。ビームオプティクス５２５はそれから、ビームを当ててＤＵＴ上の種々の位置を照らすために用いられる。ビームはＤＵＴから反射するが、その反射はテストベクトル５４２に対するＤＵＴの応答によって摂動される。この摂動された反射は、それをアナログ信号に変換するフォトディテクター５３６によって検知される。このアナログ信号は信号取得ボード５５０によって取得されてコンピュータ５７０に与えられ、該コンピュータにおいて、ＤＵＴからの摂動された反射に対応する波形として表示される。波形のタイムラインをＡＴＥのタイムラインに相関させることにより、ＤＵＴの応答は解析され得る。
【００２１】
理解され得るように、図４及び図５のシステムを動作可能にするためには、電気ベクトル信号はＤＵＴと適切に通信されることが要求される。この目的のために、プローブアダプター上のピンはＤＵＴのパッド上に正確に配置されなければならない。不適切なアライメントはＤＵＴと通信される誤った信号又は無信号を引き起こし、ＤＵＴ又はピンにダメージを与えるかもしれない。
【００２２】
図４及び図５に示したような光学プローバを用いるときは、例えばＬＳＭを用いてレーザでスキャンさせることにより、ＤＵＴの赤外線画像を撮るためにプローバのレーザを使用できる。図６は、赤外線マイクロスコープを用いて観察された最新のデバイスを示している。図示するように、内部の金属層がデバイス情報のプローブパッド又はプローブチップの何らかの表示を完全に遮っている。それゆえ、プローブパッド及びプローブチップの表示に頼る、アライメントの現存する方法は、このようなデバイスに利用され得ない。
【００２３】
図７は、ＣＡＤデータベース（図５）から取得され、物理的なデバイスの配置を利用して赤外線画像に重ね合わされ且つ登録される対応するＣＡＤ設計データを備えたデバイスの裏側の赤外線画像を示している。図７では、円弧は表面層のプローブパッドの位置を示している。上向きカメラによって撮影されたデバイス画像と重ね合わされたＣＡＤデザインとの組み合わせは、物理的なプローブチップアレイと対比され得る「バーチャルデバイス」を形成する。これにより、ＤＵＴにおける表示を遮る金属層を介してパッドの画像を取得しようとする際の問題を克服する。
【００２４】
図８は、プローブチップアレイとの比較のために特定され且つハイライトされたプローブ位置を示している。すなわち、図７のバーチャルデバイス画像を用いて、幾つかのプロービングポイントが次ステップの登録のためにマークされている。これは、オペレータが、コンピュータ５７０と連結しているマウス又はその他のポインティングデバイスを用いて、所望のプローブポイントを単純に「ポイント及びクリック」することにより、可能となる。特に、全てのプロービングポイントがハイライトされる必要はなく、むしろ、ｘ−ｙ及びシータ（回転）における登録エラーを認識するために十分なプロービングポイントのみをハイライトすればよい。
【００２５】
図９は、赤外線マイクロスコープを用いて観察されたプローブチップアレイの画像を示している。この画像を得るために、プローブチップアレイの遮るもののない表示が利用できるようにウェハが保持位置に移動されている。それから、赤外線カメラがプローブチップアレイの画像を得るために用いられる。事前に特定されたウェハプローブの位置は、位置比較ために画像上に重ね合わせて示されている。プローブカードはそれから、その位置がプローブアレイの位置に合うまで、ｘ及びｙ方向に移動される。図１０は、アライメントが完了した後における、デバイス上のプローブパッドの位置と比較されたプローブチップアレイの位置を示している。
【００２６】
図１１は、プローブカードを調整してウェハ上のダイパッドに接触させるための、本発明の実施例に係るフローチャートを示している。ステップ１１００では、ウェハがシステムに搭載され、そこでは、システムはウェハの裏側の表示を有する紫外線撮像装置を備える。この文脈において、裏側とは、コンタクトパッドを有する表面と反対側の表面を意味している。図４及び図５に関して説明したように、それが光子の放出及びレーザプロービングが実行され得る表面であるから、レーザ及び赤外線撮像装置はウェハの裏側を観察するように配置されている。ウェハが一旦搭載されると、赤外線撮像装置は、ウェハの下側の表面から画像を取得するために、ウェハ上の選択されたダイをスキャンするように用いられる。
【００２７】
ステップ１１１０では、ウェハのＣＡＤデザインデータがＣＡＤデータベース（図５参照）から引き出されて、そのデータは位置合わせされてダイのレーザ画像に登録される。すなわち、レーザ画像における種々の視認できる要素がＣＡＤデザインデータに登録される。図７に示す例では、デバイスの要素は矩形として示されている。ＣＡＤデータはまた、コンタクトパッドの要素を含んでおり、これらは図７では円弧として示されている。ＣＡＤデータはダイ上の実際のデバイス要素に登録されているので、赤外線画像において、コンタクトパッドは妨害されて見えなくなっているけれど、ＣＡＤデータによって示されたコンタクトパッドの位置はコンタクトパッドの実際の位置に登録されるべきである。
【００２８】
ステップ１１１５では、選択されたコンタクトパッドはプローブカードのピンに合うようにマークされる。パッドは、マウスのようなポインティングデバイスをオペレータに単純に使用させ、所望のコンタクトパッド上をクリックし、それにより、図８に示したようなグラフィックマークを生成するコンピュータプロセッサーのためにそれらのパッドをマークすることにより、選択され得る。
【００２９】
ステップ１１２０では、ウェハが取り除かれて、例えばパーキングピン４２６上に、上向きの撮像装置がプローブカードに対して明確な視界を持つように止められる。この時点で、ウェハの画像は、コンタクトパッド用のマークのみを残しながら、スクリーンから取り除かれ得る。ステップ１１２５では、上向きの撮像装置はプローブカードを撮像するために用いられる。プローブカードの画像はそれからコンタクトパッドのマークに重ね合わされて、ステップ１１３０にて、その画像は、プローブカードのピンがマーク群に回転して位置合わせされているかどうか（図９参照）を検査するために調べられる。もしそれらが位置合わせされている場合には、このプロセスはステップ１１３５に進み、そのステップにて、ウェハが搭載され、必要であればｘ−ｙ方向に移動される。他方、ステップ１１３０にてピンが整列されていない場合には、このプロセスはステップ１１４０に進み、そのステップにて、ステップ１１３０における検査結果が位置合わせされたとの結果を出すまで、プローブカードが回転される。
【００３０】
ＣＡＤデザインデータが利用できないケースがある。図１２は、ウェハのダイ及びプローブカードを同時に撮像するために特別のカメラ及び光学系セットを要することなく、アライメントできるような環境において用いられ得る実施例を示している。図１２の実施例にて示すシステムは、図４に示したシステムと同様であり、そのため、４ｘｘシリーズというよりもむしろ１２ｘｘシリーズであることを除いて、同様の要素が同様の参照符号で示されている。図１２の実施例では、高解像度カメラが、ウェハの上面、すなわち、コンタクトパッドの側を撮像するために用いられている。厳格に要求されるものではないが、テレセントリック撮像カメラが本実施例にとって特に好ましく、それにより、画像の中央から半径方向に画像の倍率の何らの歪みを持たない、全体のダイの適切に縮尺された画像を確保することができる。また、ズーム及びフォーカスは、全体のダイの表示が得られるように調整され得る。
【００３１】
それから、プロービングマイクロスコープの上向き赤外線カメラが、前の実施例で撮像された画像に類似するダイの裏側の画像を撮像するために用いられる。表側のデジタル画像はそれからデジタル処理で操作されて、マイクロスコープの上向きのＩＲカメラによって捉えられたダイの裏側の画像に対して、縮尺され、回転され、トリミングされ、且つさもなければ合わせられる。その画像はそれから、半透明化されて裏側の画像に統合される。図１３に示すように、表側の画像１３００はパッド１３１０及び幾つかのその他の特徴１３０５を示している。裏側の画像１３４０は、表側の画像には見えない幾つかの特徴を示しているが、表側の画像に見える特徴１３０５に対応する幾つかの特徴１３１５もまた示している。これらの特徴を利用して、表側の画像は縮尺及び操作されて裏側の画像のサイズ及び角度位置が一致される。表側の画像はそれから、表側及び裏側の画像において見える特徴を利用して、反転されて且つ裏側の画像に「固定」され、それにより、合成画像１３６０が提供される。すなわち、表側の画像は、ダイの表側及び裏側の両方から見える特徴を縁取るように合わせられて、合成「バーチャル透明」ダイ画像が作り出される。
【００３２】
「透明の」特徴は、半導体デバイスにおける中間の金属層がその画像を覆い隠すという理由で、ＩＲマイクロスコープによって撮られたデバイスの裏側の通常の画像では、デバイスを介して表側を見ることができないという事実に注意が向けられている。表側と裏側の画像を統合して１つの画像にすることにより、デバイスが透明であったならば見られるであろうものと同様の画像が作られる。この画像はアライメントされるダイの実際の画像に基づいているので、この画像は、ＣＡＤデザインデータを用いた前述の実施例で説明したのと同じようにウェハプローバＰｒｏｂｅ−ｔｏ−Ｐａｄアライメントプロセスに現在用いられ得る。それゆえ、この技術ではＣＡＤ情報装置が要求されることはない。
【００３３】
図１４は、ＣＡＤデザインデータが利用できないときにコンタクトパッドに対してプローブカードのピンをアライメントするためのプロセスを示している。ステップ１４００では、ウェハが当システムに搭載される。ステップ１４０５では、ウェハ上の選択されたダイの裏側が、システムのレーザ及び撮像光学素子を用いて撮像される。ステップ１４１０では、同じダイの表側が、高解像度カメラを用いて撮像される。なお、ステップ１４０５及びステップ１４１０の順序は反対にすることもできる。ステップ１４１５では、表側のデジタル画像は、そのサイズが対応するようにデジタル処理で操作され、その裏側のレーザ画像にアライメントされ、ダイのバーチャル透明画像を生成するために、さらに反転されて、且つ、裏側のレーザ画像に統合される。ステップ１４２０では、選択されたコンタクトパッド（表側の画像から見える）は、アライメント用にマークされる。ステップ１４２５では、ウェハは例えばパーキングピン１２２６上に止められ、そして、ステップ１４３０では、レーザ撮像システムがプローブカードのチップを撮像する。ステップ１４３５では、ピンが選択されたパッドのマークにアライメントしているかどうかがチェックされる。もしアライメントしている場合には、ステップ１４４０において、ウェハが再搭載される。他方、カードが適切にアライメントしていない場合には、ステップ１４４５において、カードがアライメントするまで、プローブカードは回転されてアライメントチェックが行われる。
【００３４】
図１５は、ＣＡＤ設計データが利用できるときにアライメント用にコンタクトパッドを選択する際の精度検証に利用されるまた別の実施例を示している。
【００３５】
ステップ１５００では、ウェハが当システムに搭載され、ステップ１４０５では、ウェハ上の選択されたダイの裏側が、システムのレーザ及び撮像光学素子を用いて撮像される。ステップ１５１０では、同じダイの表側が、高解像度カメラを用いて撮像される。なお、ステップ１５０５及びステップ１５１０の順序は反対にすることもできる。ステップ１５１５では、表側のデジタル画像は、そのサイズが対応するようにデジタル処理で操作され、その裏側のレーザ画像にアライメントされ、ダイのバーチャル透明画像を生成するために、さらに反転されて、且つ、裏側のレーザ画像に合致される。ステップ１５２０では、表側の画像の位置合わせを裏側の画像に適合させるために、ＣＡＤデザインデータがバーチャル透明画像に重ね合わされる。もしズレが存在する場合には、表側のデジタル画像は操作されてＣＡＤデザインデータに合致させる。ステップ１５２５では、選択されたコンタクトパッド（表側の画像から見える）は、アライメント用にマークされる。そのような画像の例は図１６に示されている。ステップ１５３０では、ウェハは止められて、ステップ１５３５では、レーザ撮像システムがプローブカードのチップを撮像する。ステップ１５４０では、ピンが選択されたコンタクトパッドのマークにアライメントしているかどうかがチェックされる。もしアライメントしている場合には、ステップ１４４０において、ウェハが再搭載される。他方、カードが適切にアライメントしてない場合には、ステップ１５４５において、カードがアライメントするまで、プローブカードは回転されてアライメントチェックが行われる。
【００３６】
以上で説明したプロセス及び技術は、何ら特定の装置に本質的に関連しているものではなく、そして、要素のいかなる適した組み合わせによって実行されてもよいということを理解するべきである。さらに、種々のタイプの一般的な目的を持つデバイスは、ここで説明した示唆に一致するように利用されてもよい。ここで説明した方法を実行するための特別の装置を製造することに利点があることを証明することもできる。本発明は、特定の例に関して、全ての点で限定のためでなく説明のためを意図して述べられている。当業者は、多くの異なる機能的要素の組み合わせが、本発明を実施するために適していることを十分理解するであろう。本発明の他の実施は、明細書及びそこに開示された発明の実施の考慮から、当業者に明らかであろう。記載された実施例の種々の側面及び／又は構成要素は、単独に、又は関連する技術の幾つかを組み合わせて用いられ得る。明細書及び実施例は、例示的とのみ考慮され、発明の真の範囲及び思想は、以下の請求の範囲によって示されることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１００  ウェハ
１０５  チャック
１１０  ｘ−ｙステージ
１１５  カメラ
１２０  プローブチップ
１２５  プローブカード
２００  ウェハ
２０２  パッド
２１５  カメラ
２２０  プローブチップ
２２５  プローブカード
４００  チャンバー
４０５  自動テスト装置（ＡＴＥ）
４１０  試験中のデバイス（ＤＵＴ）
４１５  テストベンチ
４２４  テストヘッド
４２５  プローブカード
４８１  予めプログラミングされたコンピュータ
４８５  開口部
５００  プロービングシステム
５１０  モード同期のレーザ源ＭＬＬ
５１２  光学ベンチ
５１４  データ取得及び解析装置
５２５  ビームオプティクス
５３０  レーザスキャニングマイクロスコープ（ＬＳＭ）
５３５  ビームマニュピュレーションオプティクス（ＢＭＯ）
５４０  コンピュータ
５４２  電源及び／又は信号
５４４  トリガ及びクロック
５７０  ワークステーション
５５０  信号取得ボード
１２００  チャンバー
１２０５  自動テスト装置（ＡＴＥ）
１２１０  試験中のデバイス（ＤＵＴ）
１２１５  テストベンチ
１２２４  テストヘッド
１２２５  プローブカード
１２８１  予めプログラミングされたコンピュータ
１２８５  開口部
１３００  表側の画像
１３０５  特徴
１３１５  特徴
１３４０  裏側の画像
１３６０  合成画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１６】
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【外国語明細書】
2010135784000001.pdf