(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子が形成された半導体ウエハを載置した載置台がコンピュータの制御下で移動し、上記半導体ウエハの各半導体素子と上記載置台上方に配置された接触子とが電気的に接触し、テスタにおいて各半導体素子の電気的特性を順次測定する検査方法において、測定時に発熱する半導体素子を測定する場合には、測定時間に即した発熱量に基づいて測定半導体素子の温度を予測する工程と、上記測定半導体素子周辺の半導体素子の温度を予測する工程と、この工程で予測された半導体素子の中から測定可能温度になっている次の測定半導体素子の位置を求める工程と、上記各工程を全半導体素子に対して繰り返し、上記測定半導体素子から次の半導体素子への移動距離を順次加算し、全半導体素子を測定する場合の移動距離が最短になる移動順序を求める工程とを備えたことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
上記載置台を冷却することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
複数の半導体素子が形成された半導体ウエハを載置した載置台がコンピュータの制御下で移動し、上記半導体ウエハの各半導体素子と上記載置台上方に配置された接触子とが電気的に接触し、テスタにおいて各半導体素子の電気的特性を順次測定する検査装置において、上記コンピュータは、上記半導体素子の発熱量、測定時間及び発熱量を含むウエハ情報を記憶する第１記憶手段と、第１記憶手段で記憶された上記ウエハ情報に基づいて測定半導体素子の温度を演算する第１演算手段と、第１演算手段の演算結果に基づいて測定半導体素子周辺の半導体素子の温度を演算する第２演算手段と、第２演算手段の演算結果に基づいて測定可能温度になっている次の半導体素子の位置座標を演算する第３演算手段と、第３演算手段によって求められた次の半導体素子までの上記測定半導体素子からの移動距離を最初のデバイスから最後のデバイスまで順次加算し、最短測定移動順序を求める第４演算手段と、第４演算手段の演算結果を記憶する第２記憶手段とを備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
上記載置台に冷却装置を接続し、上記載置台を冷却可能にしたことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称す。）に形成された多数のＩＣチップ（以下、「デバイス」と称す。）の電気的特性を測定する検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の検査装置、例えばプローブ装置とテスタとを備えて構成されている。プローブ装置は、例えば、ウエハを搬送するローダ部と、ローダ部から引き渡されたウエハの各デバイスの電気的特性を測定するプローバ部とを備えて構成されている。上記ローダ部には、ウエハをカセット単位で載置するカセット載置部と、ウエハをローダ部へ搬送するピンセットと、ピンセットを介してウエハを搬送する過程でそのオリフラを基準にしてウエハの向きを合わせてプリアライメントするサブチャックとが配設されている。更に、プローバ部にはピンセットからプリアライメント後のウエハを受け取って載置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能なメインチャックと、メインチャック上のウエハを正確に位置合わせするアライメント機構と、位置合わせ後のウエハの電極パッドと電気的に接触するプローブ針を有するプローブカードとが配設されている。
【０００３】
また、上記テスタにはテストヘッドが付帯し、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、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。従って、プローブ装置とテスタ間で信号を授受してウエハに形成されたデバイスの電気的検査を行うようにしてある。
【０００４】
ところで、デバイスの電気的特性を測定する場合には、所定のプログラムに従ってメインチャックを第１行、第１列のデバイスを始点としてインデックス送りし、マトリックス状に配列されたデバイスを行毎に順次測定し、一行目の測定が終了したら、メインチャックを次の行の最終列のデバイスへ移動させて一列目とは逆方向へ順次インデックス送りして二行目のデバイスを同様に測定し、最終行の最終列まで蛇行させながら同様のインデックス送りを繰り返して全てのデバイスを順次測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば論理素子等の能動素子のように発熱性のデバイスを従来の検査装置を用いた検査方法によって例えば図６の斜線で示すデバイスを測定する場合には、測定している間にそのデバイスが発熱し、この測定デバイスからの熱伝導により斜線デバイスの周辺のデバイスの温度が上昇し、周辺のデバイスの温度が測定可能温度よりも高くなってしまい、斜線デバイスを測定した直後には周辺のデバイスを測定することができず、周辺のデバイス温度が測定可能温度になるまで周辺デバイスの測定を待たなくてはならなかった。この現象を図７を参照しながら更に説明すると、同図（ａ）のように斜線デバイスを測定すると、同図の（ｂ）で模式的に示すように斜線デバイスの温度が徐々に上昇し、これに伴って隣接するデバイス▲１▼及その右隣のデバイス▲２▼の温度がそれぞれ上昇し、隣接するデバイス▲１▼の温度が測定可能温度以上に上    昇し、斜線デバイスの測定が終了した直後には隣接デバイス▲１▼の測定をすることができない。そこで、ウエハＷを冷却装置により冷却しても隣接デバイス▲１▼が測定可能な温度に低下するまでには一定の時間Ｔが必要になり、その時間Ｔだけ隣接デバイス▲１▼の測定を待たなくてはならず、各デバイスを測定する度にこのようなロス時間Ｔが生じると、全デバイスを測定する間には多大な時間的ロスを生じ、検査効率が格段に低下するという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、測定時に発熱する半導体素子を測定する時でも周辺の半導体素子の温度が低下するのを待つことなく、半導体素子を効率良く且つ確実に測定し、検査効率を格段に高めることができる検査方法及び検査装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の検査方法は、複数の半導体素子が形成された半導体ウエハを載置した載置台がコンピュータの制御下で移動し、上記半導体ウエハの各半導体素子と上記載置台上方に配置された接触子とが電気的に接触し、テスタにおいて半導体素子の電気的特性を順次測定する検査方法において、測定時に発熱する半導体素子を測定する場合には、測定時間に即した発熱量に基づいて測定半導体素子の温度を予測する工程と、上記測定半導体素子周辺の半導体素子の温度を予測する工程と、この工程で予測された半導体素子の中から測定可能温度の次の測定半導体素子の位置を求める工程と、上記各工程を全半導体素子に対して繰り返し、上記測定半導体素子から次の半導体素子への移動距離を順次加算し、全半導体素子を測定する場合の移動距離が最短になる移動順序を求める工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の検査方法は、請求項１に記載の発明において、上記載置台を冷却することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の検査装置は、複数の半導体素子が形成された半導体ウエハを載置した載置台がコンピュータの制御下で移動し、上記半導体ウエハの各半導体素子と上記載置台上方に配置された接触子とが電気的に接触し、テスタにおいて各半導体素子の電気的特性を順次測定する検査装置において、上記コンピュータは、上記半導体素子の発熱量、測定時間及び発熱量を含むウエハ情報を記憶する第１記憶手段と、第１記憶手段で記憶された上記ウエハ情報に基づいて測定半導体素子の温度を演算する第１演算手段と、第１演算手段の演算結果に基づいて測定半導体素子周辺の半導体素子の温度を演算する第２演算手段と、第２演算手段の演算結果に基づいて測定可能温度になっている次の半導体素子の位置座標を演算する第３演算手段と、第３演算手段によって求められた次の半導体素子までの上記測定半導体素子からの移動距離を最初のデバイスから最後のデバイスまで順次加算し、最短測定移動順序を求める第４演算手段と、第４演算手段の演算結果を記憶する第２記憶手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の検査方法は、請求項３に記載の発明において、上記載置台に冷却装置を接続し、上記載置台を冷却可能にしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７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は、例えば図１に示すようにプローブ装置１とテスタ２を備えている。プローブ装置１は、カセットＣ内に収納されたウエハＷを搬送するローダ部３と、このローダ部３から搬送されたウエハＷの電気的特性を測定するプローバ部４と、これら両者３、４をそれぞれ駆動制御するコンピュータ５と、このコンピュータ５を操作する操作パネルを兼ねる表示装置６とを備えて構成されている。また、テスタ２にはテストヘッド７が付帯し、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。
【００１２】
上記ローダ部３にはオリフラを基準にしてウエハ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、ローダ部３からプローバ部４へウエハＷを搬送する間にローダ部３内のサブチャックによりウエハＷをプリアライメントするようにしてある。
【００１３】
上記プローバ部４は、ウエハＷを真空吸着して載置するメインチャック１０と、このメインチャック１０をＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動させる駆動機構１１と、この駆動機構１１を駆動させてメインチャック１０上のウエハＷをプローブカード９のプローブ針９Ａに対して位置合わせするアライメント機構１２とを備え、アライメント機構１２及び駆動機構１１を介してメインチャック１０上のウエハ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９Ａとを位置合わせしてこれら両者を電気的に接触させるようにしてある。また、プローブ装置１にはメインチャック１０を冷却する冷却装置１３が付帯し、メインチャック１０内に形成された冷媒通路にエチレングリコール等の冷媒を循環させ、メインチャック１０上のウエハＷを冷却するようにしてある。従って、発熱性のデバイスを検査する時には、冷却装置１２によりメインチャック１０上のウエハＷを冷却しながらデバイスの電気的検査を順次行うようにしてある。
【００１４】
また、上記コンピュータ５は、図２に示すように、中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」と称す。）５１、内部記憶装置５２、外部記憶装置５３及び通信処理部５４を備えている。外部記憶装置５３は、ウエハの各種のデータをウエハ情報として記憶するウエハ情報記憶部５３Ａと、冷却能力を記憶する冷却能力記憶部５３Ｂと、プローブ装置１を駆動制御するプログラムを記憶するプログラム記憶部５３Ｃとを備えている。ウエハ情報としては、例えば、ウエハの直径、デバイスのＸ、Ｙ寸法及び厚み（以下、「デバイスサイズ」と称す。）、デバイスの発熱量、デバイスの標準測定時間、デバイスの測定可能な温度等がある。また、コンピュータ５にはキーボード等からなる入力装置１４が接続され、この入力装置１４からウエハ情報や冷却能力等を入力し、設定するようにしてある。
【００１５】
上記ＣＰＵ５１は、指定品種に即した全デバイスの位置座標をそのウエハ情報を基に演算する位置座標演算部５１Ａと、この演算部５１Ａの演算結果によって求められた所定のデバイスのウエハ情報（測定時間、発熱量、チップサイズ等）及び冷却能力を基に測定デバイスの表面温度を演算する測定デバイス温度演算部５１Ｂと、この演算部５１Ｂの演算結果及び冷却能力を基に測定デバイス周辺のデバイスの表面温度を演算する周辺デバイス温度演算部５１Ｃと、この演算部５１Ｃの演算結果を基に測定可能温度になっている、測定デバイスに対する次に測定すべきデバイス（以下、「次デバイス」と称す。）の位置座標を演算する次デバイス位置座標演算部５１Ｄと、この演算部５１Ｄによって求められた次デバイスまでの測定デバイスからの移動距離をウエハ上の各デバイスについて順次演算し、始点の測定デバイスから最後の次デバイスに至るまでの複数の測定順序及びそれぞれの移動時間を順次演算して総測定時間を演算した後、総測定時間が最短となる最短測定移動順序を求める最短測定移動順序演算５１Ｅとを備えている。従って、ＣＰＵ５１が起動すると、外部記憶装置５３のプログラム記憶部５３Ｄから所定のプログラムを読み出し、そのプログラムを一旦内部記憶装置５３へ取り込み、このプログラムに従ってＣＰＵ５１が作動し、ウエハ情報記憶部５３Ａからウエハ情報を内部記憶装置５２へ取り込むと共も冷却能力記憶部５３Ｂから冷却能力を取り込んだ後、各演算部５１Ａ〜５１Ｅにおいてそれぞれの演算処理を行って最短測定移動順序を求める。ＣＰＵ５１において最短測定移動順序が求められると、ＣＰＵ５１を介してそのデータが外部記憶装置５３の最短測定移動順序記憶部５３Ｄに転送され、ここでそのデータを記憶するようにしてある。
【００１６】
ところで、測定デバイスに対する次デバイスは複数個存在し、更に次デバイスを測定デバイスとした場合には、この測定デバイスに対する次デバイスも複数存在するため、測定開始点となる測定デバイスから次デバイスを順次辿って行くと、次デバイスの数の累乗で測定順序が増加することになる。従って、最短測定移動順序を求める場合には、測定時の移動方向を加味し、移動方向に反する位置にある次デバイスは予め除去し、測定デバイスから移動方向にある次デバイスと移動距離を求めるようにしてある。各移動順序が順次求められると、その都度移動距離を比較し、小さい方の移動順序を順次選択し、最終的には最短測定移動順序を決定するようにしてある。
【００１７】
従って、プローブ装置１ではウエハＷの品種を指定すると、コンピュータ５においてそのウエハＷのウエハ情報に基づいて最短測定移動順序を求め、測定段階になると、コンピュータ５は通信処理部５４を介して最短測定移動順序に従って各デバイスの位置座標を順次テスタ２へ送信し、各位置座標に即した測定を行い、全デバイスの測定を終了すると、その旨テスタ２へ通知し、測定を終了するようにしてある。尚、図示してないがプローブ装置１のコンピュータは測定開始可能信号をテスタ２へ送信する回路及び現在のデバイスの位置座標をテスタ２へ送信する回路等を有し、また、テスタ２は測定開始可能信号に基づいて測定開始指令信号をコンピュータ５へ送信する回路、位置座標送信回路からの信号に基づいて現在のデバイスの位置座標を認識する回路、デバイスの測定回路及び測定結果の処理回路等を有している。
【００１８】
次に、上記検査装置を用いた本発明の検査方法の一実施態様について図３、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
ウエハＷの検査を行う場合には、コンピュータ５でウエハＷの最短測定移動順序を求める図３に示す前処理工程と、前処理工程により求められた最短測定移動順序に従ってウエハＷを検査する図４に示す測定工程とがある。
【００１９】
前処理工程では、図３に示すように前処理工程を開始し、測定対象となるウエハＷの品種を例えば表示装置６の操作パネルあるいは入力装置１３から指定すると（ステップ１）、ＣＰＵ５１が所定のプログラムに従って作動し、外部記憶装置５３のウエハ情報記憶部５３Ａから指定品種に即したウエハ情報を検索し（ステップ２）、そのウエハ上の全デバイスの位置座標を位置座標演算部５１Ａにおいて演算し（ステップ３）、全デバイスの位置座標を内部記憶装置５２で記憶する。その後、例えば第１行第１列のデバイスの標準測定時間が終了した直後のそのデバイスの表面温度をウエハ情報記憶部５３Ａから読み出したチップサイズ、発熱量等のデータ及び冷却能力記憶部５３Ｂから読み出したデータを基に測定デバイス温度演算部５１Ｂにおいて演算し、その温度を予測した後（ステップ４）、このデバイスの周辺にあるデバイスの表面温度を伝熱特性等を加味して周辺デバイス温度演算部５１Ｃにおいてステップ４の場合と同様にして演算し、その温度を予測する（ステップ５）。次いで、ステップ５で求めた周辺のデバイスのうち、測定可能温度になっている次デバイスの位置座標を次デバイス位置座標演算部５１Ｄにおいて求める（ステップ６）。
【００２０】
そして、各測定デバイスに対する次測定デバイスをウエハ上のデバイスの配列に従って順次求め、ウエハ上の全測定デバイスに対する測定可能温度の次デバイスの位置座標を求めたか否かを判断し（ステップ７）、全デバイスについて求めてなければステップ４からステップ６までの処理を繰り返す。全デバイスについて求めた場合にはステップ８に進み、測定開始点の測定デバイスから最後の次デバイスまでの移動順序を求めた後、最短移動距離となる移動順序を最短測定移動順序演算部５１Ｅにおいて求め、その最短測定移動順序を外部記憶装置５３へ転送し、最短測定移動順序記憶部５３Ｄに保管し（ステップ９）、前処理を終了する。
【００２１】
次いで測定工程に移る。測定工程では、図４に示すように測定工程を開始すると、ＣＰＵ５１の制御下で最短測定移動順序記憶部５３Ｄから移動順序を取り出し（ステップ１１）、最初の測定デバイスの位置へメインチャック１０が移動する（ステップ１２）。次いで、プローブ装置１からテスタ２へ測定開始可能信号を送信すると（ステップ１３）、テスタ２からプローブ装置１へ測定開始指令信号を送信し、プローブ装置１においてその信号を受信すると（ステップ１４）、プローブ装置１からテスタ２へ開始点となる測定デバイスの現在座標を送信する（ステップ１５）。テスタ２では測定デバイスの現在座標に即した測定を行い、その測定が終了すると測定終了信号をプローブ装置１へ送信し、プローブ装置１においてテスタ２から測定終了指令信号を受信すると（ステップ１６）、メインチャック１０を駆動させて次デバイスの位置へ移動させた後（ステップ１７）、全デバイスの測定が終了したか否かを判断し（ステップ１８）、終了していなければステップ１３からステップ１７の処理を繰り返す。ステップ１８において全デバイスの測定を終了したと判断すれば、その旨をプローブ装置１からテスタ２へ通知し、測定を終了する。
【００２２】
図５は上述した検査方法を具体的に示した図である。この検査方法では同図に示すようにデバイスを２個おきに測定し、ウエハＷを９周して全デバイスの測定を終了している。即ち、１周目では□内に１で示したデバイスを測定した後、この測定デバイスからの温度影響のない測定可能温度になっている４行目の右から２番目のデバイスへメインチャックを移動させ、その後左方向へ２個おきにデバイスを番号順に測定し、蛇行して最後のデバイス６を測定する。２周目では最初の測定デバイスの右隣から１周目と同一方向に蛇行させながら２個おきにデバイスを測定する。尚、２周目で■で示したデバイスは１周目で測定済みのデバイスである。３周目では１周目の左隣を始点にして１周目と同一方向へ蛇行させながら測定する。この段階で１行目のデバイスは全て測定したため、４周目では２行目の右から３番目のデバイスを始点にして測定を繰り返す。以下同様の移動順序で９周して全デバイスの測定を終了する。
【００２３】
以上説明したように本実施形態によれば、測定デバイスが発熱し、周辺のデバイスが測定デバイスからの熱伝導により測定可能温度以上に上昇していても、測定デバイスの測定直後に測定可能温度範囲にある次デバイスまで移動し、そのデバイスを測定し、しかも最短距離で最後のデバイスまで移動して順次測定するため、従来のように測定デバイスに隣接するデバイスの温度が測定可能温度まで低下するのを待つ必要がなく、時間的ロスがなく、全デバイスを効率良く且つ確実に測定し、検査効率を格段に高めることができる。
【００２４】
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、要は、測定デバイスの発熱により周辺デバイスの温度が測定可能温度以上になる場合であれば、本発明を適用することができる。尚、上記実施形態では冷却装置を用いてウエハを冷却しながら測定する場合について説明したが、冷却装置を用いない場合についても本発明を適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び請求項３に記載の発明によれば、測定時に発熱する半導体素子を測定する時でも周辺の半導体素子の温度が低下するのを待つことなく、効率良く且つ確実に測定し、検査効率を格段に高めることができる検査方法及び検査装置を提供することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項２及び請求項４に記載の発明によれば、請求項１及び請求項３に記載の発明において、半導体ウエハを冷却しながら半導体素子を測定するようにしたため、より短時間で効率良く検査を行うことができる検査方法及び検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す検査装置のコンピュータを中心に示すブロック図である。
【図３】測定デバイスの測定順序を決定するフローチャートである。
【図４】図１に示す検査装置を用いた検査工程を示すフローチャートである。
【図５】ウエハの各デバイスを測定する場合の最短測定移動順序を示す模式図である。
【図６】（ａ）は測定デバイスと周辺デバイスの関係を示すウエハの模式図、（ｂ）は測定中における測定デバイス及び周辺デバイスの温度変化を示すグラフである。
【図７】測定デバイスと周辺デバイスの位置関係及び測定デバイスの測定直後の温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１    プローブ装置
２    テスタ
５    コンピュータ
１０    メインチャック（載置台）
１２    冷却装置
５１    ＣＰＵ
５１Ｂ  測定デバイス温度演算部（第１演算手段）
５１Ｃ  周辺デバイス温度演算部（第２演算手段）
５１Ｄ  次デバイス位置座標演算部（第３演算手段）
５１Ｅ  最短測定移動順序演算（第４演算手段）
５３    外部記憶装置
５３Ａ  ウエハ情報記憶部（第１記憶手段）
５３Ｄ  最短測定移動順序記憶部（第２記憶手段）
Ｗ    ウエハ
Ｄ    デバイス
【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６】
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【図７】
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