(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハを保持し、前記チップの裏面電極に接触可能な導電性の支持面を有するウエハチャックと、
前記ウエハチャックを移動及び回転する移動回転機構と、
前記チップを電気的に検査するため、前記チップの表面電極に接触して前記表面電極をテスタの端子に接続するプローブを有するプローブ保持部を保持するヘッドステージと、
前記支持面に対して平行に形成されると共に前記支持面に電気的に接続された導電性のステージ面を有し、前記ウエハチャックと一体的に移動可能なステージ部材と、
前記ステージ部材に対面する位置に配置され、前記ステージ面に先端が電気的に接触可能な接触子と、を備え、
前記チップの裏面電極は、前記ウエハチャック、前記ステージ部材、及び前記接触子を介して前記テスタに電気的に接続され、
前記ステージ部材は、前記ウエハチャックとは分離して構成され、前記ステージ面と前記支持面は配線部材を介して電気的に接続されることを特徴とするプローバ。
【請求項２】
前記ステージ部材は、前記ウエハチャックの移動可能範囲において前記プローブが前記チップの表面電極に接触するときには前記接触子が前記ステージ面に常に接触可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のプローバ。
【請求項３】
前記接触子は、スプリングピンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローバ。
【請求項４】
前記接触子は、プローブカード状の接触子からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項５】
前記接触子は、前記ヘッドステージに固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項６】
前記接触子は、前記プローブ保持部に固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項７】
前記接触子は互いに近接する複数の接触子からなる接触子群として配置され、前記接触子群は所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体装置（デバイス）をそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタで構成されるウエハテストシステムにより行われる。プローバは、ウエハをウエハチャックに固定し、各チップの電極にプローブを接触させる。テスタは、プローブに電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電流や電圧を印加し特性を測定する。
【０００３】
パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)、ＬＥＤ、半導体レーザなどの半導体装置（デバイス）は、一般にウエハの表面に電極（チップ表面電極）が形成されると共に、ウエハの裏面にも電極（チップ裏面電極）が形成される。例えば、ＩＧＢＴでは、ウエハの表面にゲート電極及びエミッタ電極が形成され、ウエハの裏面にコレクタ電極が形成される。
【０００４】
上記のようなウエハの両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハにおいてウエハレベル検査を行うため、ウエハチャックには、ウエハの裏面を接触した状態で保持し、テスタの測定電極として作用する導電性の支持面（ウエハ載置面）が設けられる。この支持面は、ウエハチャックから引き出されるケーブルを介してテスタに電気的に接続される。そして、検査を行う場合には、ウエハチャックにウエハを保持し、ウエハの表面に形成された各チップの電極（チップ表面電極）にプローブを接触させた状態で各種測定が行われるようになっている。
【０００５】
しかしながら、ウエハチャックとテスタとの間を接続するケーブルは、プローバを構成する筐体の側面又は背面などに設けられる接続コネクタを介して筐体の内外を引き回された状態で配設されるため、その長さは通常１〜３ｍぐらいが必要となる。このため、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路が長くなり、その抵抗やインダクタンスが大きくなるので、高周波測定や動的測定の測定誤差が生じ、要求される精度でウエハレベル検査を適正に行うことができない問題がある。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、上記問題を解消するため、ウエハチャックの導電性の支持面に対面するように設けられたチャックリード板と、ウエハチャックの周辺部に固定されたポゴピンと、を備えた検査装置が記載されている。この検査装置によれば、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路がポゴピンとチャックリード板とを経由して構成されるので、上述した従来の構成に比べて上記電気経路に生じる抵抗やインダクタンスを小さくすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１３８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される検査装置では、ポゴピンがウエハチャックに固定されているので、検査するチップのウエハ上の位置によってチップ裏面電極とテスタとの間の電気経路の長さが変化する。例えば、ウエハの中央付近に存在するチップを検査する場合とウエハの端部付近に存在するチップを検査する場合とでは上記電気経路の長さが異なってしまう。このため、検査するチップのウエハ上の位置に応じて上記電気経路に生じる抵抗やインピーダンスが変化してしまい、高周波測定や動的測定に悪影響を及ぼし、ウエハレベル検査を高精度に行うことができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハにおいて高周波測定や動的特性のウエハレベル検査を高精度に行うことができるプローバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のプローバは、両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハを保持し、チップの裏面電極に接触可能な導電性の支持面を有するウエハチャックと、ウエハチャックを移動及び回転する移動回転機構と、チップを電気的に検査するため、チップの表面電極に接触して表面電極をテスタの端子に接続するプローブを有するプローブ保持部を保持するヘッドステージと、支持面に対して平行に形成されると共に支持面に電気的に接続された導電性のステージ面を有し、ウエハチャックと一体的に移動可能なステージ部材と、ステージ部材に対面する位置に固定され、ステージ面に先端が電気的に接触可能な接触子と、を備え、チップの裏面電極は、ウエハチャック、ステージ部材、及び接触子を介してテスタに電気的に接続され、前記ステージ部材は、前記ウエハチャックとは分離して構成され、前記ステージ面と前記支持面は配線部材を介して電気的に接続される。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、ステージ部材は、ウエハチャックの移動可能範囲においてプローブがチップの表面電極に接触するときには接触子がステージ面に常に接触可能に構成される。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様は、接触子は、スプリングピンからなる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様は、接触子は、プローブカード状の接触子からなる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様は、接触子は、ヘッドステージ又はプローブ保持部に固定される。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様は、接触子は互いに近接する複数の接触子からなる接触子群として配置され、接触子群は所定の間隔をあけて配置されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チップ裏面電極とテスタとの間に形成される電気経路における抵抗やインピーダンスが小さくかつ変動が少ないため、高周波測定や動的測定を安定して行うことができ、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態のウエハテストシステムの概略構成を示す図
【図２】ウエハチャックとステージ部材を示した平面図
【図３】検査するチップのウエハ上の位置とスプリングピンとの位置変化を示す図
【図４】第１の変形例の説明図
【図５】第１の変形例の説明図
【図６】第２の変形例の説明図
【図７】第４の変形例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態のウエハテストシステムの概略構成を示す図である。同図に示すように、ウエハテストシステムは、ウエハ上の各チップの電極にプローブを接触させるプローバ１０と、プローブに電気的に接続され、電気的検査のために各チップに電流や電圧を印加し特性を測定するテスタ３０とで構成される。
【００２２】
プローバ１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５と、ウエハチャック１８と、ウエハアライメントカメラ１９と、支柱２０及び２１と、ヘッドステージ２２と、ヘッドステージ２２に設けられたカードホルダ２３と、カードホルダ２３が取り付けられるプローブカード２４と、を有する。プローブカード２４には、プローブ２５が設けられる。
【００２３】
移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動・回転部１５は、ウエハチャック１８を３軸方向及びＺ軸周りに回転する移動・回転機構を構成する。移動・回転機構については広く知られているので、ここでは説明を省略する。
【００２４】
プローブカード２４は、検査するデバイスの電極配置に応じて配置されたプローブ２５を有し、検査するデバイスに応じて交換される。なお、プローブの位置を検出する針位置合わせカメラや、プローブをクリーニングするクリーニング機構などが設けられているが、ここでは省略している。
【００２５】
テスタ３０は、テスタ本体３１と、テスタ本体３１に設けられたコンタクトリング３２とを有する。プローブカード２４には各プローブ２５に接続される端子が設けられており、コンタクトリング３２はこの端子に接触するように配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体３１は、図示していない支持機構により、プローバ１０に対して保持される。
【００２６】
ウエハチャック１８は、ウエハＷの裏面を接触した状態で保持し、テスタ３０の測定電極として作用する導電性の支持面（ウエハ載置面）１８ａを有する。
【００２７】
本実施形態では、上述した構成に加え、さらに、ウエハチャック１８の側部に設けられたステージ部材５０と、ステージ部材５０に対面する位置においてヘッドステージ２２に固定された複数のスプリングピン５２と、を備えて構成される。
【００２８】
ステージ部材５０は、ウエハチャック１８の側部に固定され、ウエハチャック１８と一体的に移動可能に構成される。ステージ部材５０は、各スプリングピン５２が接触可能な導電性のステージ面５２ａを有する。このステージ面５０ａは、ウエハチャック１８の支持面１８ａに対して平行かつ面一となるように構成されると共に、ウエハチャック１８の支持面１８ａに電気的に接続される。なお、ステージ面５０ａは、プローブ２５がウエハＷのチップ表面電極に接触したときにスプリングピン５２が常に接触可能であれば、支持面１８ａに対して面一に構成されていなくてもよい。
【００２９】
図２は、ステージ部材５０及びウエハチャック１８を示した平面図である。同図に示すように、ステージ部材５０は、ウエハチャック１８よりも大きな面積を有する大判状に形成されており、外側に凸状に湾曲した凸状部５０ｂと、内側に凹状に湾曲した凹状部５０ｃと、これらの間を連結する連結部５０ｄ、５０ｅとを有する。連結部５０ｄ、５０ｅは互いに平行に形成され、その幅はウエハチャック１８の外径と同一に構成される。凹状部５０ｃは、ウエハチャック１８の側部の外形状（半円弧状）に一致する形状を有する。そして、ウエハチャック１８の側部にステージ部材５０の凹状部５０ｃを密着させた状態で両者を結合することにより、ステージ部材５０がウエハチャック１８と一体化される。
【００３０】
なお、図示は省略するが、ステージ部材５０とウエハチャック１８との接触面は電気接続部を兼ねており、この電気接続部を介してステージ部材５０のステージ面５０ａとウエハチャック１８の支持面１８ａとの間の導通が確保されるようになっている。
【００３１】
図１に戻り、ヘッドステージ２２の下面（ステージ部材５０の対向面）２２ａには、ステージ部材５０のステージ面５０ａに接触可能なスプリングピン５２が互いに近接させた状態で複数設けられる。本例では、４本のスプリングピン５２が設けられる。各スプリングピン５２は、それ自体がバネ性を有する導電性の細い針からなり、ウエハチャック１８が上昇してプローブ２５がウエハＷのチップ表面電極に接触したとき、ステージ部材５０のステージ面５０ａに所定の接触圧で各スプリングピン５２が接触するように構成される。なお、図２において、符号６０はスプリングピン５２が接触するステージ部材５０上のステージ面５０ａにおける接触位置を示している。また、符号６２は、プローブ２５が接触するチップのウエハＷ上の位置を示している。
【００３２】
ヘッドステージ２２の上面２２ｂには、各スプリングピン５２に共通して接続されるコネクタ部５４が設けられる。コネクタ部５４にはケーブル５６の一端が接続され、ケーブル５６の他端はテスタ本体３１のコネクタ部５８に接続される。これにより、ウエハＷの裏面に形成されるチップ裏面電極は、ウエハチャック１８、ステージ部材５０、スプリングピン５２、コネクタ部５４、ケーブル５６、及びコネクタ部５８を経由してテスタ本体３１に電気的に接続される。
【００３３】
検査を行う場合には、図示していない針位置合わせカメラでプローブ２５の先端位置を検出する。次に、ウエハチャック１８にウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがウエハアライメントカメラ１９の下に位置するように、ウエハチャック１８を移動させ、ウエハＷ上のチップの電極（チップ表面電極）の位置を検出する。１チップのすべての電極の位置を検出する必要はなく、いくつかの電極の位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極を検出する必要はなく、いくつかのチップの電極の位置が検出される。
【００３４】
プローブ２５の位置及びウエハＷ上のチップの電極の位置を検出した後、チップの電極の配列方向がプローブ２５の配列方向に一致するように、Ｚ軸移動・回転部１５によりウエハチャック１８を回転する。そして、ウエハＷの検査するチップの電極がプローブ２５の下に位置するように移動した後、ウエハチャック１８を上昇させて、チップの電極をプローブ２５に接触させる。このとき、ウエハチャック１８の側部に固定されるステージ部材５０も一体となって上昇し、各スプリングピン５２はステージ部材５０のステージ面５０ａに接触する。これにより、ウエハＷの裏面に形成されるチップ裏面電極は、ウエハチャック１８、ステージ部材５０、及びスプリングピン５２を介してテスタ本体３１に電気的に接続される。そして、テスタ本体３１から、チップに電流や電圧を印加し特性を測定する。
【００３５】
このチップの検査が終了すると、一旦ウエハＷとプローブ２５を離し、他のチップがプローブ２５の下に位置するように移動し、同様の動作を行う。以下、各チップを順次選択して検査する。そして、ウエハ上の指定されたすべてのチップの検査が終了すると、１枚のウエハの検査を終了する。
【００３６】
図３は、検査するチップのウエハＷ上の位置とスプリングピン５２との相対的な位置関係を示した図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、ウエハＷ上の中央、左端、右端、上端、下端のチップを検査する場合を示している。ウエハチャック１８は、上述のようにウエハＷの検査するチップの電極（チップ表面電極）がプローブ２５の下に位置するように移動する。一方、スプリングピン５２はヘッドステージ２２に固定されているので、ウエハチャック１８が移動してもプローブ２５とスプリングピン５２との相対的な位置関係は変わらない。このため、検査するチップのウエハＷ上の位置６２が変化しても、その位置６２からスプリングピン５２が接触するステージ部材５０上の位置６０までの距離Ｌは常に一定である。
【００３７】
以上のとおり、本実施形態によれば、検査するチップのウエハＷ上の位置に関係なく、チップ裏面電極からウエハチャック１８、ステージ部材５０、及びスプリングピン５２を介してテスタ本体３１に接続される電気経路の長さが常に一定となる。このため、その電気経路における抵抗やインピーダンスが小さくかつ変動が少ないため、高周波測定や動的測定を安定して行うことができ、ウエハレベル検査を高精度に行うことが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。以下、いくつかの変形例について説明する。
【００３９】
［変形例１］
上述した実施形態では、ステージ部材５０をウエハチャック１８の側部に密着させた状態で固定した構成を示したが、例えば図４に示すように、ウエハチャック１８とステージ部材５０を分離して構成してもよい。この場合、ウエハチャック１８の支持面１８ａとステージ部材５０のステージ面５０ａは複数の配線６４を介して電気的に接続される。また、ステージ部材５０は、図示していない連結部材によってウエハチャック１８の移動・回転機構に連結され、ウエハチャック１８と一体的に移動可能に構成される。
【００４０】
なお、ステージ部材５０は、ステージ部材５０の移動可能範囲においてスプリングピン５２が常に接触可能な平面形状であれば特に限定されず、例えば図５に示すように、円形状に構成することもできる。この場合、図４に示した構成と同様に、ウエハチャック１８の支持面１８ａとステージ部材５０のステージ面５０ａは複数の配線６４を介して電気的に接続されると共に、ステージ部材５０はウエハチャック１８と一体的に移動可能に構成される。
【００４１】
［変形例２］
上述した実施形態では、プローバ１０の筐体を構成するヘッドステージ２２にスプリングピン５２を設けた構成を示したが、スプリングピン５２はヘッドステージ２２に保持された部材に設けられていてもよく、例えば図６に示すように、プローブカード２４にスプリングピン５２を設けた構成を採用することができる。この場合、スプリングピン５２はコンタクトリング３２を介してテスタ本体３１に電気的に接続される。これにより、ウエハチャック１８が移動してもスプリングピン５２とプローブ２５との相対的な位置関係は変化しないので、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
［変形例３］
上述した実施形態では、ステージ部材５０のステージ面５０ａに接触可能な接触子（導通ピン）としてスプリングピン５２を好ましく用いたが、カンチレバータイプや垂直針タイプなどのプローブカード状の接触子を用いてもよい。
【００４３】
［変形例４］
上述した実施形態では、ヘッドステージ２２には、互いに近接させた状態で複数のスプリングピン５２からなる接触子群を1箇所に設けた構成を示したが、所定の間隔をあけて複数箇所に接触子群を設けた構成としてもよい。例えば図７に示した例では、ヘッドステージ２２（一部のみ図示）には所定の間隔をあけて２つの取付位置６８Ａ、６８Ｂが設けられ、各取付位置６８Ａ、６８Ｂにはそれぞれ８本のスプリングピン５２からなる接触子群が配置される。このように接触子群を複数箇所に設けた構成によれば、接触子群を1箇所に設けた構成に比べてステージ部材５０を小型化することが可能となる。
【００４４】
［変形例５］
上述した実施形態では、プローブカード２４を備えた構成を示したが、プローブカード２４を備えないプローブヘッド形式のものに適用してもよい。すなわち、ヘッドステージ２２に保持されるプローブ保持部は、プローブカード２４に限らず、マニピュレータ型のプローブヘッドなどであってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…プローバ、１１…基台、１２…ベース部材、１３…Ｙ軸移動台、１４…Ｘ軸移動台、１５…Ｚ軸移動・回転部、１８…ウエハチャック、１８ａ…支持面、１９…アライメントカメラ、２０、２１…支柱、２２…ヘッドステージ、２３…カードホルダ、２４…プローブカード、２５…プローブ、３０…テスタ、３１…テスタ本体、３２…コンタクトリング、５０…ステージ部材、５０ａ…ステージ面
【要約】      （修正有）【課題】両面に電極を有するチップが複数形成されたウエハにおいて高周波測定や動的特性のウエハレベル検査を高精度に行へるプローバを提供する。【解決手段】両面に電極を有するウエハＷを保持し、チップの裏面電極に接触可能な導電性の支持面１８ａを有するウエハチャック１８と、ウエハチャック１８を移動及び回転する移動回転機構と、チップの表面電極に接触して表面電極をテスタ本体３１の端子に接続するプローブ２５を有するプローブカード２４を保持するヘッドステージ２２と、支持面１８ａに対して平行に形成されると共に電気的に接続された導電性のステージ面５０ａを有し、ウエハチャック１８と一体的に移動可能なステージ部材５０と、ステージ部材５０に対面する位置に固定され、ステージ面５０ａに先端が電気的に接触可能なスプリングピン５２を備え、チップの裏面電極はスプリングピン５２を介してテスタ本体３１に電気的に接続される。【選択図】図１【図１】
0005504546.tif 000002
【図２】
0005504546.tif 000003
【図３】
0005504546.tif 000004
【図４】
0005504546.tif 000005
【図５】
0005504546.tif 000006
【図６】
0005504546.tif 000007
【図７】
0005504546.tif 000008