(57)【要約】  本発明は半導体ウエハの一括検査が可能な半導体検査装置を提供することを目的とし、本発明による半導体検査装置は、非接触信号伝送用の回路ならびに電極を有する検査用ＬＳＩと、接触式のプローブピンを取り付けたプローブカードとが分離独立され、検査用ＬＳＩと被検査ＬＳＩおよびプローブカードの各々の電極を精密に位置あわせする認識ユニットとを有し、検査用ＬＳＩとプローブカードのプローブピンをステージもしくは加圧ヘッドに装着し、被検査ＬＳＩの表裏面から同時に挟み込むようにコンタクト可能な構成を有する。
2009041637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査ＬＳＩの検査を行う半導体検査装置であって、
前記被検査ＬＳＩとの間で非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極を備えた検査用ＬＳＩと、
接触式のプローブピンもしくは電極を有し、
前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンもしくは前記電極により電源および検査用信号を供給することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項２】
前記接触式の電極は異方導電性材料であり、配線を介し、前記検査用ＬＳＩが実装されたプローブカードに取り付けられた加圧ブロックにより加圧することが可能な構造であることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記配線がプローブカードに実装され、前記配線により前記異方導電性材料を介し加圧することが可能な構造であることを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
被検査ＬＳＩの検査を行う半導体検査装置であって、
前記被検査ＬＳＩとの間で非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極を備えた検査用ＬＳＩと、
接触式のプローブピンを有するプローブカードと、を有し、
前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより前記被検査ＬＳＩを挟み込み、前記被検査ＬＳＩに対してその両面から前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより電源および検査用信号を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体検査装置において、
前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンの一方がステージ上に搭載され、他方は前記ステージとの距離が調節可能に構成された前記ステージに対向する加圧ヘッドに装着され、該加圧ヘッドが移動することにより前記被検査ＬＳＩが前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより挟み込まれることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体検査装置において、
前記検査用ＬＳＩは前記ステージにフェイスダウンに実装され、前記被検査ＬＳＩを固定する機能を有することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体検査装置において、
前記検査用ＬＳＩには貫通電極が形成され、前記ステージにフェイスアップに実装され、前記被検査ＬＳＩを固定する機能を有することを特徴とする半導体検査装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の半導体検査装置において、
前記プローブピンがコンタクトするのは前記被検査ＬＳＩの電源供給にかかるピンであることを特徴とする半導体検査装置。
【請求項９】
非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極と、接触により信号や電源の伝送を行う接触用電極とを備えることを特徴とする被検査半導体装置。
【請求項１０】
製品として使用される製品半導体装置と、該製品半導体装置と電源が共通とされて外部へ電源供給を行うために設けられた電源供給半導体装置とを備えることを特徴とする被検査半導体装置。
【請求項１１】
被検査ＬＳＩの検査を行う半導体検査方法であって、
前記被検査ＬＳＩとの間で非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極を備えた検査用ＬＳＩと、接触式のプローブピンを有するプローブカードとにより前記被検査ＬＳＩを挟み込み、前記被検査ＬＳＩに対してその両面から前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより電源および検査用信号を供給することを特徴とする半導体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置及び検査方法に関し、特にコンタクトプローブのピン数を低減すると共に、ウエハ一括検査が可能な半導体検査装置及び検査方法ならびに被検査半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高密度、高速大容量伝送の要求が急速に高まりつつある。特に電極端子数の増加が著しく、周辺配置電極、エリア配置電極どちらにおいても急激な狭ピッチ化が進んでいる。【０００３】
上記のような状況において微細ピッチ電極を有する半導体装置の検査技術が一つのキーテクノロジーになっている。特に半導体装置製造において、ウエハ状態での素子の電気検査であるウエハ検査をどのように実施するかという事が非常に重要である。ウエハ製造工程への問題の迅速なフィードバックによって品質を向上することができ、確実に不良品を除去することにより半導体装置の量産時における生産直行率を高めることで生産性を向上することができ、これらにより低コスト化を図ることができる。【０００４】
ウエハ検査は、信号の送受信を行う上で接触方式と非接触方式に大別される。【０００５】
現在、主流で用いられている接触方式は、ウエハとテスター間の信号の送受信を行うためのインターフェイスとしてプローブカードを用いて半導体装置電極に何らかの接触子をコンタクトさせる方式である。【０００６】
最も汎用的に用いられている接触子が、カンチレバー方式と呼ばれるプローブカードであり、金属針を半導体装置電極に接触させる方式である。この他に接触方式として金属突起（バンプ）付きのメンブレンシート、TCP（Tape  Carrier  Package）リード付きのメンブレンシート、シリコンウィスカにめっきを施したピンを用いるシリコンプローブ、またウエハへの一括コンタクトに適したプローブとしてSiの微細加工技術を適用したMEMSプローブなどが用いられている。【０００７】
図１は接触方式による検査状態を示す図である。【０００８】
プローブピン１００２を備えたプローブカード１００１は不図示の駆動機構により上下動（図面上下方向）可能とされている。電極１００４を備える披検査ＬＳＩ１００３は、ステージ１００５に設けられた吸着孔１００６により吸着され、ステージ１００５上に固定される。プローブピン１００２はＬＳＩテスタ（不図示）と接続されており、プローブピン１００２が電極１００４に接触するまでプローブカード１００１が下降し、プローブピン１００２により電源および検査用の信号が供給されてウエハ検査が行われる。【０００９】
一方、非接触方式は、半導体装置に通信用コイルを配置して外部と無線により信号の入出力を行う方式や半導体装置とミラー構造のチップを用いて半導体装置の信号配線とミラーチップの配線を近接させることにより、非接触の容量結合により信号取り出しを行う方式が開示されている。【００１０】
金属針を用いたカンチレバー方式が特許文献１（ＵＳ特許５,９６９,５３３号公報）に、金属突起付きのメンブレンシート方式が特許文献２（特開平５-２２６４３０号公報）に、TCPリード付きのメンブレンシートが特許文献３（特開平６−３３４００６号公報）に、シリコンウィスカを用いた方式が特許文献４（特開平１１-１９０７４８号公報）に、非接触技術として通信用コイルを用いた方式が特許文献５（特開２００３−２７３１８０号公報）に、容量結合により信号取り出しを行う方式が特許文献６（特開２００３−３４４４４８号公報）に各々記載されている。【００１１】
図２は特許文献５に開示される通信用コイルを用いた検査方式を示す図である。【００１２】
図２（ａ）はウエハ１９０の平面図であり、ウエハ１９０に複数の半導体チップ１９６が形成されている。図２（ｂ）は図２（ａ）におけるウエハ１９０上の半導体チップ１９６が設けられた丸枠部分の拡大図である。【００１３】
図２（ｂ）に示されるように、半導体チップ１９１Ａ、１９１Ｂが形成され、通信用コイル１９２Ａ、１９２Ｂと接続端子１９３Ａ、１９３Ｂとがそれぞれ配線１９４Ａ、１９４Ｂにより接続されている。【００１４】
通信用コイル１９２Ａ、１９２Ｂはそれぞれ矩形スパイラル形状のコイルであり、半導体チップ１９１Ａ、１９１Ｂの回路面側に絶縁性の表面保護膜を介して形成されている。各通信用コイルには２本の配線が形成されており、それらのうちの１本の配線は半導体チップの内部で接続端子に接続されており、他の１本はすくライブライン上を経由して接続端子と接続されている。【００１５】
上記の構造の半導体チップを使用し、図２（ｃ）に示すように検査を実施する。半導体検査装置のヘッド１９５から半導体チップ１９１Ａの通信コイル１９２Ａに対して検査信号を無線により出力する。それに対する半導体チップ１９１Ａからの出力信号を受信することにより、半導体チップ１９１Ａの機能検査を行う。このヘッド１９５または半導体チップを移動させることにより、各半導体チップに対して順次検査を行う。【００１６】
また、ウエハ検査への適用が特許文献７（特開２００４−２５３５６１号公報）に記載されている。また、接触式と非接触式を組み合わせたプローブカードが特許文献８（国際公開ＷＯ２００７／０２９４２２Ａ１）に記載されている。
【特許文献１】ＵＳ特許５,９６９,５３３号公報
【特許文献２】特開平５-２２６４３０号公報
【特許文献３】特開平６−３３４００６号公報
【特許文献４】特開平１１-１９０７４８号公報
【特許文献５】特開２００３−２７３１８０号公報
【特許文献６】特開２００３−３４４４４８号公報
【特許文献７】特開２００４−２５３５６１号公報
【特許文献８】国際公開ＷＯ２００７／０２９４２２Ａ１
【発明の開示】
【００１７】
しかしながら、この特許文献１に代表される金属針もしくは突起の接触方式を採用した半導体検査装置にはいくつかの問題がある。まず、狭ピッチ化と高速信号伝送の観点から、金属針と遮蔽板で４段に積層したプローブを構成しており、更なる狭ピッチ化を図るためには、金属針の極細加工、材質変更が必要になるため、製造が非常に困難であり、コスト高になる。
【００１８】
また、加工できたとしても金属針の剛性不足のため十分な耐久性能を確保できない。さらに針が長いため、抵抗による信号の伝送損失が増大し、信号遅延が大きく高周波対応が困難になるといった問題点がある。
【００１９】
特許文献２や特許文献３等に示される、メンブレンシートを用いた構造は、裏面にグラウンドを形成してインピーダンス整合を図ることにより高速信号伝送には有利な構造である。
【００２０】
しかしながら、半導体装置の外部電極との接触を金属突起（バンプ）で行う構造であり、金属突起は、コンタクト時に半導体装置の回路面と接触しないように、ある一定高さ以上に保つ必要があり、めっきによる製造方法を用いることから金属突起の狭ピッチ対応が困難である。
【００２１】
そのほかに、同様にメンブレンシートを用いた金属リードをプローブとして使用する方法では、同様に高速信号伝送には有利であるが、しかしながら、基材としてフィルム状のフレキシブル材料を用いた構成であるため、フィルム基板製造プロセスの熱履歴により、金属リードピッチ方向の位置精度を所望の値（±１.０マイクロメータ以下）に制御することが困難である。
【００２２】
また、プローブピンは弾性を有する金属材料によって高さバラツキを吸収すると共に荷重を得るためコンタクト対象材料が変わることによって良好な接触特性を得ることが困難な場合がある。また、金属材料の弾性を利用するためプローブの変形を伴うことからプローブピンの配置は変形による接触などを考慮しなければならず、配置密度が低下するという課題がある。
【００２３】
次に、半導体装置の電極に対する接触痕の観点から課題を示す。接触子が電極に接触した後、オーバードライブ（接触子が電極に接触した点を基準として、半導体装置を接触子に対して上昇させた量＝押し込み量）を負荷することにより、アルミ電極表面の酸化皮膜を突き破り接触を得るというメカニズムであり、アルミ電極に接触痕が発生する。
【００２４】
上記の接触痕は次工程のワイヤボンディングやフリップチップ実装用のバンプ形成において、製造面ならびに電気的接続の面で不安定な要因になると共に、最悪の場合、剥がれの発生というオープン不良が発生する恐れがある。また、接触痕が形成されるような高い荷重で加圧した場合、アルミ電極の下に配線、トランジスタなど回路が形成されている場合にはこれらを破壊する恐れがある。
【００２５】
特許文献４に示されるシリコンウィスカを用いた垂直型プローブの課題を示す。電極との接触をシリコンの針状単結晶にめっきを施したピンで行う構造であり、半導体装置電極に対して垂直にプロービングし、座くつ変形を活用して接触を得るというメカニズムである。このため、接触痕は非常に小さく維持できるが、接触圧力が小さいため、表面酸化膜のあるアルミや銅といった材質に対して接触抵抗が高く、不安定になり特に信号ピンに対して良好な接触を得ることが困難である。
【００２６】
ウィスカの成長は可能であるが表面に導電性の金属膜を形成する必要があり微小なピンへのめっきが困難になる上、めっきの応力やプローブピン先端のトリミング加工において内部応力や、ダメージが入り微細ピッチに対応した位置精度の確保が困難である。
【００２７】
また、もっとも普及しているアルミ電極に適した材質を選択することができない。通常金メッキ膜が形成されたものが用いられているが、耐久性に課題がある。さらにピン直径が極細線になっているため、オーバードライブをかけた時にピン強度の不足により、ピンの破壊が発生するという課題もある。MEMS技術によりウエハ一括のプローブを形成する技術もあるが、シリコンウィスカと同様に表面に金属めっきを施す必要があり耐久性に課題があると共に、MEMS技術を使っているため製造コストが高い。
【００２８】
次に、非接触方式についての課題を示す。特許文献５および特許文献６に開示される発明のいずれも非接触であることから半導体装置電極への接触痕をなくすことができるという利点を有しているが、電源の供給に課題がある。信号の送受信以外、特に電源供給について無線で行うとすれば伝送効率が著しく悪く、所望の電力を送信するには大きなコイルを形成しなければならず、チップ内部に領域確保が必要になり、チップサイズの大型化を引き起こし、コスト高になる。
【００２９】
これに対して接触式と非接触式を組み合わせたプローブカードとして特許文献８に記載の発明がある。ここでは電源供給を行うための接触式のプローブユニットと、容量結合による非接触式の信号伝送を行う検査用ＬＳＩを中間基板に接続したプローブカードにより十分な電力を供給することが可能となっている。
【００３０】
ここで、検査用ＬＳＩと電源供給ユニットのプローブピンを干渉しないよう設計しなければならず、チップ内部に領域を確保することが必要になり、チップサイズやコストについてはさらなる改良が望まれる。また、電源供給ユニットならびに検査用ＬＳＩには貫通電極を設けることで中間基板に実装されているが、貫通電極形成にかかるコストが高く、歩留まりも低いという課題がある。
【００３１】
さらに容量結合であるため、金属の電極は非接触であるとはいえ、誘電体層を含めて電極間の距離を均一に保つ必要がある。このため、プローブピンの接触位置と検査用ＬＳＩのコンタクト位置を適正に保つためには平行度や中間基板への実装について高い精度が求められる。また、テスト工程においてテスト時間短縮が求められることから同測数（同時に測定する半導体チップ数）の増加が必須であるが、電源供給ユニットと検査用ＬＳＩが中間基板の同一平面に実装された構造であることから隣接する半導体チップの検査が構造上困難でありウエハ一括テストに適用することが困難となっている。
【００３２】
本発明の目的は、ウエハ検査工程における同測数の向上もしくはウエハ一括の検査を実現することによるテスト時間の短縮による生産性向上ができる半導体検査装置及び検査方法を提供することにある。
【００３３】
本発明の他の目的は、微細ピッチ、多ピン電極化された半導体チップに適用可能な半導体装置及び検査方法ならびに被検査半導体装置を提供することにある。
【００３４】
本発明の半導体検査装置は、被検査ＬＳＩの検査を行う半導体検査装置であって、
前記被検査ＬＳＩとの間で非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極を備えた検査用ＬＳＩと、電源供給用の接触式のプローブピンもしくは電極を有することを特徴とする。
【００３５】
本発明の被検査半導体装置は、非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極と、接触により信号や電源の伝送を行う接触用電極とを備えることを特徴とする。
【００３６】
前記検査用ＬＳＩと前記被検査ＬＳＩとを位置あわせした後に非接触信号伝送に適する距離まで近づける同時に、前記プローブピンもしくは電極が前記被検査ＬＳＩの電源供給用の電極に接触し電源を供給することを特徴とする。
また、前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより前記被検査ＬＳＩを挟み込み、前記被検査ＬＳＩに対してその両面から前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより電源および検査用信号を供給することを特徴とする。
【００３７】
本発明の半導体検査方法は、被検査ＬＳＩの検査を行う半導体検査方法であって、
前記被検査ＬＳＩとの間で非接触にて信号や電源の伝送を行う非接触信号伝送用電極を備えた検査用ＬＳＩと、接触式のプローブピンを有するプローブカードとにより前記被検査ＬＳＩを挟み込み、前記被検査ＬＳＩに対してその両面から前記検査用ＬＳＩと前記プローブピンにより電源および検査用信号を供給することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】半導体検査装置を示す断面図である。
【図２】半導体検査装置を示す断面図である。
【図３】本発明による半導体検査装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明による半導体検査装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明による半導体検査装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明による半導体検査装置の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明による半導体検査装置の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図８】本発明による半導体検査装置の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図９】半導体検査からパッケージングまでの工程フローを示す工程図である。
【図１０】本発明の半導体検査からパッケージングまでの工程フローを示す工程図である。
【図１１】本発明による半導体検査方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施例の構成を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、図１２中の被検査ＬＳＩ２００１の配置を示す上面図、（ｂ）はその要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０１    被検査ＬＳＩ（ウエハ）
１０２    非接触信号伝送用電極
１０３    接触用電極
１０４    接触用プローブカード
１０５    プローブピン
１０６    検査用ＬＳＩ（ウエハ）
１０７    非接触信号伝送プローブカード
１０８    ＬＳＩテスタ
１０９    吸着孔
１１０    吸着溝
３３０    貫通電極
３３１    絶縁コート
３３２    中間基板
９２０    ダイシング用リング
９２１    ダイシングテープ
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。【００４１】
なお、以下に説明する各実施例において、ウエハ内の各チップは検査時の電源供給のみに使用される専用の配線により電源供給が行われる。この専用配線は電圧降下などが発生しないようにバランスよくウエハ内に配置され、外部からの入力は電源供給用の専用パッドに接続される。この電源供給専用配線は、検査が完了し、チップが個片化された場合、ダイシングにより切断される。個片化されたチップはあらかじめ個片時にしようするチップ内に設けられた別の電源供給配線ならびにワイヤボンディングなどの接続を用いてパッケージングされ、動作する。【００４２】
図３は本発明による半導体検査装置の第１の実施例の構成を示す断面図である。【００４３】
本実施例は、接触用プローブカード１０４と、検査対象である被検査ＬＳＩ１０１と、非接触信号伝送プローブカード１０７と、ＬＳＩテスタ１０８（ステージ）から構成されている。【００４４】
接触用プローブカード１０４は接触用のプローブピン１０５を備えている。【００４５】
被検査ＬＳＩ１０１は、非接触信号伝送用電極１０２と、プローブピン１０５が接触する接触用電極１０３とを備えている。【００４６】
非接触信号伝送プローブカード１０７は、検査用ＬＳＩ１０６と中間基板１３２とが組み合わされたもので、検査用ＬＳＩ１０６には、被検査ＬＳＩ１０１を検査するための検査用回路が搭載されている。また、検査用ＬＳＩ１０６には被検査ＬＳＩ１０１の非接触信号伝送用電極１０２との間で非接触にて信号伝送が行われる非接触信号伝送用電極１１０が設けられ、さらに、非接触信号伝送用電極１１０の信号を中間基板１３２へ伝送するためのバンプ１１６が設けられている。中間基板１３２には、バンプ１１６と対応する箇所には導体１１４が設けられている。検査用ＬＳＩ１０６の周囲は樹脂１１７により封止され、中間基板１３２、樹脂１１７および検査用ＬＳＩ１０６を貫通する吸着孔１１１が形成されている。【００４７】
ＬＳＩテスタ１０８の、導体１１４に対応する箇所には入力端子１１２および出力端子１１３が設けられ、吸着孔１１１に対応する吸着孔１０９が設けられている。【００４８】
非接触信号伝送用の回路（不図示）ならびに非接触信号伝送用電極１１０を有する検査用ＬＳＩ１０６は、中間基板１３２にフェイスダウンに実装されることで中間基板１３２とともに非接触信号伝送プローブカード１０７を構成し、中間基板１３２を介してＬＳＩテスタ１０８へ電気的に接続される。【００４９】
非接触信号伝送プローブカード１０７は、接触式のプローブピン１０５が取り付けられた接触用プローブカード１０４と分離した独立のものとされる。接触用プローブカード１０４は検査装置の加圧ヘッド（不図示）に取り付けられ、プローブピン１０５は電源供給ユニット（不図示）に接続されている。【００５０】
非接触信号伝送プローブカード１０７には、検査時に被検査ＬＳＩ１０１を吸着固定する為の吸着孔１１１が設けられ、ＬＳＩテスタ１０８には吸着孔１１１と連通する吸着孔１０９が設けられている。【００５１】
被検査ＬＳＩ１０１と検査用ＬＳＩ１０６との位置関係を制御する制御装置（不図示）は、被検査ＬＳＩ１０１の被接触信号伝送用電極１０２とこれに対応する検査用ＬＳＩ１０６の非接触信号伝送用電極１１０の位置関係を、可視光に対応したカメラ（不図示）と赤外線に対応したカメラ（不図示）とにより認識する。さらに接触用プローブカード１０４のプローブピン１０５の針先を認識するカメラ（不図示）により認識する。このように、３系統のカメラによる映像を用いて位置合わせを行い、被検査ＬＳＩ１０１を非接触信号伝送プローブカード１０７上に吸着固定する。【００５２】
被検査ＬＳＩ１０１の裏面は、非接触にて信号伝送可能な通信距離を勘案して加工され、薄厚化されている。【００５３】
被検査ＬＳＩ１０１の吸着固定が完了した後に、検査装置の加圧機構、位置制御により、接触用プローブカード１０４は被検査ＬＳＩ１０１に対して下降し、更には被検査ＬＳＩ１０１にプローブピン１０５が接触する。この結果、検査用ＬＳＩ１０６と接触プローブカード１０４のプローブピン１０５とが被検査ＬＳＩ１０１の表裏面を挟み込むようにコンタクトすることとなり、この状態でＬＳＩテストが開始される。【００５４】
ＬＳＩテストの際には、被検査ＬＳＩ１０１に、プローブピン１０５により電源供給が行われ、入力端子１１２、導体１１５、バンプ１１６を介してテスト用の信号が被検査用ＬＳＩ１０６の検査用回路により「入力信号に応じた検査用の信号が生成され、非接触信号伝送用電極１１０、１０２を介して被検査ＬＳＩ１０１に供給される。検査用信号に対する被検査ＬＳＩ１０１の動作結果を示す信号は、非接触信号伝送用電極１０２、１１０、バンプ１１６、導体１１５を介して出力端子１１３より出力され、この内容により被検査ＬＳＩ１０１の動作状態が検査される。【００５５】
図４は本発明の実施例の構成を示す断面図である。【００５６】
本実施例は、接触用プローブカード２０４と、検査対象である被検査ＬＳＩ２０１と、非接触信号伝送プローブカード２０７と、ＬＳＩテスタ２０８から構成されている。【００５７】
接触用プローブカード２０４は接触用のプローブピン２０５を備えている。【００５８】
被検査ＬＳＩ２０１は、非接触信号伝送用電極２０２と、プローブピン２０５が接触する接触用電極２０３とを備えている。【００５９】
非接触信号伝送プローブカード２０７は、検査用ＬＳＩ２０６と中間基板２３２とが組み合わされたもので、検査用ＬＳＩ２０６には被検査ＬＳＩ２０１の非接触信号伝送用電極２０２との間で非接触にて信号伝送が行われる非接触信号伝送用電極２１０が設けられ、また、非接触信号伝送用電極２１０の信号を中間基板２３２へ伝送するためのバンプ２１６が設けられている。中間基板２３２には、バンプ２１６と対応する箇所には導体２１４が設けられている。検査用ＬＳＩ２０６の周囲は樹脂２１７により封止され、中間基板２３２、樹脂２１７および検査用ＬＳＩ２０６を貫通する吸着孔２１１が形成されている。【００６０】
ＬＳＩテスタ２０８の、導体２１４に対応する箇所には入力端子２１２および出力端子２１３が設けられ、吸着孔２１１に対応する吸着孔２０９が設けられている。【００６１】
非接触信号伝送用の回路（不図示）ならびに非接触信号伝送用電極２１０を有する検査用ＬＳＩ２０６は、中間基板２３２にフェイスダウンに実装されることで中間基板２３２とともに非接触信号伝送プローブカード２０７を構成し、中間基板２３２を介してＬＳＩテスタ２０８へ電気的に接続される。【００６２】
非接触信号伝送プローブカード２０７は、接触式のプローブピン２０５が取り付けられた接触用プローブカード２０４と分離した独立のものとされる。接触用プローブカード２０４は検査装置の加圧ヘッド（不図示）に取り付けられ、プローブピン２０５は電源供給ユニット（不図示）に接続されている。【００６３】
非接触信号伝送プローブカード２０７には、検査時に被検査ＬＳＩ２０１を吸着固定する為の吸着孔２１１が設けられ、ＬＳＩテスタ２０８には吸着孔２１１と連通する吸着孔２０９が設けられている。【００６４】
被検査ＬＳＩ２０１と検査用ＬＳＩ２０６との位置関係を制御する制御装置（不図示）は、被検査ＬＳＩ２０１の被接触信号伝送用電極２０２とこれに対応する検査用ＬＳＩ２０６の非接触信号伝送用電極２１０の位置関係を、可視光に対応したカメラ（不図示）と赤外線に対応したカメラ（不図示）とにより認識する。さらに接触用プローブカード２０４のプローブピン２０５の針先を認識するカメラ（不図示）により認識する。このように、３系統のカメラによる映像を用いて位置合わせを行い、被検査ＬＳＩ２０１を非接触信号伝送プローブカード２０７上に吸着固定する。【００６５】
被検査ＬＳＩ２０１の裏面は、非接触にて信号伝送可能な通信距離を勘案して加工され、薄厚化されている。【００６６】
被検査ＬＳＩ２０１の吸着固定が完了した後に、検査装置の加圧機構、位置制御により、接触用プローブカード２０４は被検査ＬＳＩ２０１に対して下降し、更には被検査ＬＳＩ２０１にプローブピン２０５が接触する。この結果、検査用ＬＳＩ２０６と接触プローブカード２０４のプローブピン２０５とが被検査ＬＳＩ１０１の表裏面を挟み込むようにコンタクトすることとなり、この状態でＬＳＩテストが開始される。【００６７】
上記のように構成される本実施例は、図３に示した実施例における被検査ＬＳＩ１０１が２つ連結された被検査ＬＳＩ２０１を検査対象とするものである。検査用ＬＳＩ２０６は、被検査ＬＳＩ２０１に対応して図３に示した検査用ＬＳＩ１０６が２つ連結された構成とされ、検査後の被検査ＬＳＩ２０１はダイシングライン２１８に沿って切断される。【００６８】
検査工程は通常ウエハ状態で行われ、特に同測数が多いほどテスト効率が高く、時間が短縮される為低コスト化に適する。本実施例に示される構成は、ウエハ状態で更に複数もしくはウエハ前面を一括して検査する為の構成を示している。【００６９】
接触用プローブカード２０４のプローブピン２０５は、図示されるように垂直型が適用されている。これにより、同測数を増やすことが可能となる。垂直型のプローブピン２０５は、図３に示した斜め方向からの接触と比較すると、接触抵抗が高くなる、もしくはコンタクト痕が深くなることがあるが、ここでは電源供給にのみ適用されているので、さほど接触抵抗の高さ並びにバラつきを考慮する必要がなく、また、次工程のワイヤボンディングなどで不安定な状態であっても電源供給自体は複数並列して接続されているという冗長機能により不良には至らない。【００７０】
図５は本発明の第３の実施例の構成を示す断面図である。【００７１】
本実施例は図４に示した第２の実施例における非接触信号伝送プローブカード２０７を、貫通電極３３０および絶縁コート３３１を備えた非接触信号伝送プローブカード３０７としたものである。この他の構成は図４に示した実施例と同様である。【００７２】
被検査ＬＳＩ２０１を薄型化せずに検査する場合、また、薄型化しても非接触信号伝送が困難な場合を考慮し、本実施例では、被検査ＬＳＩ２０１の非接触信号伝送用電極２０２と検査用ＬＳＩ２０６の非接触信号伝送用電極２２０との距離を近接させる為、検査用ＬＳＩ３０６に貫通電極３３０が形成され、フェイスアップに実装されている。このとき、非接触信号伝送用電極２０２や配線などによる検査用ＬＳＩ３０６の表面における凹凸を考慮し、吸着ステージとしての機能が低下せず、また表面の保護が可能な絶縁コート３１を施し、表面を平坦化させている。【００７３】
上記の絶縁コート３３１は、図４に示す検査用ＬＳＩ２０６がフェイスダウンで実装された場合においても表面保護の目的で実施しても良い。絶縁コート３３１を実施することで耐久性が飛躍的に向上する。【００７４】
図６は本発明の第４の実施例の構成を示す断面図である。【００７５】
本実施例は図４に示した第２の実施例におけるＬＳＩテスタ２０８を検査装置の加圧ヘッド（不図示）に取り付け、接触用プローブカード２０４を電源供給ユニット（不図示）に接続したものである。このため、非接触信号伝送プローブカード２０７およびＬＳＩテスタ２０８に備えられていた吸着孔２０９および吸着孔２１１は設けられることはなく、その代わりに接触用プローブカード２０４に吸着孔４０９が設けられている。【００７６】
本実施例の装置構成において、既存のプローバーやテスタの環境に合わせて適宜構成の変更は可能である。ただし、ステージ（電源供給ユニット）側に接触プローブカード２０４を配置する場合、プローブピン２０５は通常カード表面より突出しておらず被検査ＬＳＩ２０１が吸着された後にコンタクトされる様な２段階の駆動機構、もしくはプローブピン２０５の位置に合わせてガイド孔が形成されたプレートなどが設けられた構造が望ましい。【００７７】
図７は本発明の第５の実施例の要部構成を示す図である。【００７８】
本実施例は、非接触信号伝送プローブカードを構成する検査用ＬＳＩ自体に吸着機構を設けたものである。図７（ａ）は検査用ＬＳＩ５０６の上面図、図７（ｂ）は非接触信号伝送プローブカード５０７の構造を示す断面図である
検査用ＬＳＩ５０６には検査用ＬＳＩ５０６を吸着ステージとして機能させる為の吸着溝５１０が形成されている。吸着溝５１０はエッチングなどの手法により形成された溝であり、被検査ＬＳＩ（不図示９を位置合わせし、搭載した後に、吸着溝５１０の終端をリークしないようにクランプし、真空ポンプで吸引する。【００７９】
図７（ｂ）におけるバンプ５１６、樹脂５１７、中間基板５３２は図４に示したバンプ２１６、樹脂２１７、中間基板２３２と同様のものであるが、本実施例においては、検査用ＬＳＩ５０６自体が吸着機構を備えているため、図４における吸着孔２１１が不要となっており、この分、検査用の回路を検査用ＬＳＩ５０６に搭載することができる。本実施例の構造によれば、検査用ＬＳＩ５０６の表面に加工するだけで吸着機能が得られ、より多くの検査用の回路を搭載することができるので、高い検査機能を有することが可能である。【００８０】
図８は本発明の第６の実施例の要部構成を示す図である。【００８１】
本実施例は、非接触信号伝送プローブカードの他の吸着機構を示すものである。図８（ａ）は検査用ＬＳＩ６０６の上面図、図８（ｂ）は非接触信号伝送プローブカード６０７の構造を示す断面図である。【００８２】
本実施例においては、検査用ＬＳＩ６０６に、貫通する吸着孔６０９を複数形成し、検査用ＬＳＩ６０６を中間基板６３２に実装したのちに、検査用ＬＳＩ６０６の周辺を樹脂６１７により封止する。中間基板６３２には吸着孔６１１が設けられており、吸着孔６１１を真空排気することにより吸着孔６１１と連通する吸着孔６０９による真空吸着が行われることとなる。【００８３】
以上の各実施例においては、真空吸着による披検査ＬＳＩを固定する方法を示したが、静電チャックによる方法、または、ウエハ周辺をガイドする機械的なクランプ方式による方法としてもよい。【００８４】
次に、本発明の第７の実施例について説明する。【００８５】
本発明のような非接触伝送を行う場合、伝送を良好とするためにウエハの厚みは十分に薄くすることが要求される。これはウエハの機械的な強度が低下することを意味し、テスト前後の搬送を行う際に破損が生じることが予想される。本実施例ではこのような破損を防止するための手法であり、ウエハの薄型化を行った後にダイシングシートに貼り付けることにより補強をはかったものである。【００８６】
図９は、比較例としてのパッケージ組立までの一般的な工程を示すフローチャート、図１０は本実施例によるパッケージ組立までの工程を示すフローチャートである。【００８７】
ウエハに回路を形成し（ステップＳ７０１）、ウエハテスト（ステップＳ７０２）により検査した後、ウエハ裏面を薄型化し（ステップＳ７０３）、ダイシングを行う（ステップＳ７０４）。この後、パッケージを組み立てて（ステップＳ７０５）、パッケージテストが行われる（ステップＳ７０６）。【００８８】
これに対し、本実施例においては、図１０に示されるように、ウエハに回路形成した（ステップＳ８０１）後に、ウエハの回路面をテープにより保護し、裏面薄型化を実施する（ステップＳ８０２）。【００８９】
次に、保護テープを剥がす為に別のテープに転写するが、このときダイシングに用いるテープとリングを使用してダイシングシートを貼り付け（ステップＳ８０３）、薄型化されたウエハがハンドリングし易いようにする。この状態にて図３ないし図８に示した実施例による半導体検査装置によりウエハテストを実施する（ステップＳ８０４）。この後、パッケージ組立工程であるダイシングの工程を行うが（ステップＳ８０５）、ステップＳ８０４における形態のままで搬送することが可能となっている。この後、パッケージを組み立てて（ステップＳ８０６）、パッケージテストが行われる（ステップＳ８０７）。【００９０】
図１１は本実施例の検査状態を示す図である。【００９１】
図１１に示される構成は、検査用ＬＳＩ２０６、非接触信号伝送プローブカード２０７およびＬＳＩテスタ２０８は図４に示したものと同様のものである。本実施例においては、接触用プローブカード９０４を構成するプローブピン９０５が斜めで披検査ＬＳＩ９０１の接触用電極９０３に接触するように構成されている。被検査ＬＳＩ９０１はダイシングリング９２０とともにダイシングシート９２１に貼り付けられた状態にてウエハテストが実施される。【００９２】
被検査ＬＳＩを薄く加工することでウエハの反り、機械的強度の低下による検査工程でのダメージを最小限に抑えて通信距離を短くすることが可能となる。【００９３】
図１２は本発明の第７の実施例の構成を示す断面図、図１３（ａ）は、図１２中の被検査ＬＳＩ２００１の配置を示す上面図、図１３（ｂ）はその要部を拡大して示す断面図である。【００９４】
以下に、その構造について図１２および図１３を参照して説明する。【００９５】
本実施例において、支持体であるＳｉウエハ２００７Ａに配線２００６Ｃを形成し、検査用ＬＳＩチップ２００６Ｂが製品ウエハと同じ配列ピッチで整列実装されて、非接触信号伝送プローブカード２００７とされている。非接触信号伝送プローブカード２００７はプローブカード基板２００７Ｂに実装されて、ＬＳＩテスタ２００８と接続される。【００９６】
非接触用信号伝送用電極２００２、接触用電極２００３および吸着孔２００９は、図３に示した非接触用信号伝送用電極１１０、接触用電極１０３および吸着孔１１１と同様の動作を行う。【００９７】
ウエハである被検査ＬＳＩ２００１には、図１３（ａ）に示されるように、外周部分に電源供給用のパッドを備えた電源供給チップ２００１Ａが設けられている。被検査ＬＳＩチップ２００１Ｂの電源ラインは、被検査ＬＳＩ２００１（ウエハ）内で共通化されている。【００９８】
非接触信号伝送プローブカード２００７が位置合わせを行いながら非接触検査を行う位置となる箇所まで下降すると、配線ケーブル２１００は、非接触信号伝送プローブカード２００７に実装された加圧ブロック２００６Ａにより加圧され、異方導電性樹脂シート２１０１を介して電源供給チップ２００１Ａに押圧されて電気的接続が得られる。【００９９】
加圧ブロック２００６Ａは、その厚みおよび取り付け高さにより加圧時の検査用ＬＳＩ２００６と被検査ＬＳＩ２００１との距離を制御することが可能となる。【０１００】
また、その他の手段としては電源供給用の配線を非接触信号伝送プローブカードに実装し、この配線にて異方導電性シートを加圧することも可能である。このような構成とする場合には、配線の取り付け高さを事前に調整することで加圧時の検査用ＬＳＩと被検査ＬＳＩとの距離を制御することが可能となる。【０１０１】
本実施例の特徴のひとつとして、電源供給用の配線の一部を検査用ＬＳＩに接続することで、検査用ＬＳＩの電源供給および信号伝送にも適用することが可能となる。従来、プローブカード基板には高多層の高価な基板が使用されていたが、本実施例のように検査用ＬＳＩに従来テスタで行っていた検査判定の機能を持たせ、検査結果のみを取り出すことが可能となると、信号伝送にかかる引き出し数を極めて少なくすることができ、検査用ＬＳＩの駆動ならびに検査結果の伝送に配線ケーブルを適用することで大幅なコスト削減が可能となる。【０１０２】
さらに、本実施例の特徴として、被検査ＬＳＩウエハの特定の箇所に電源供給のための専用電極を設けることにより従来異方導電性シートを使用することが困難であったという課題を解決できることが挙げられる。これまで、異方導電性シートを介する構成とする場合、シートに用いられるシリコーン系樹脂に含有するシロキサンの影響で絶縁される可能性があることから直接接触させることは行わず、メンブレンシートのような金属突起を介して接触させていた。本実施例では製品ウエハに設けられた電源チップは製品として出荷しない上、次工程以降は使用しないのでなんら問題ないので低コストかつ非接触検査に適した極狭小スペースに適した構造となる。【０１０３】
なお、以上説明した各実施例において、被検査ＬＳＩに対してプローブピンにより電源を供給し、検査用ＬＳＩを介して検査用の信号を供給するものとして説明したが、これに限定されるものではない。プローブピン、検査用ＬＳＩは検査用の信号および電源のいずれかまたは両方を供給することとしてもよい。本発明において重要なことは、  被検査ＬＳＩの両面から電源や電気信号を供給することで、微細ピッチ、多ピン電極化された半導体チップにおける空間的な制限を緩和することであり、被検査ＬＳＩの検査に供給が必要とされる電源や検査用の信号の種類はいずれから供給してもよい。【０１０４】
また、被検査ＬＳＩの電源供給にかかる電極は製品ＬＳＩとは区分され、検査用途に特化して形成されても良い。ウエハ当たりのＬＳＩチップ生産数は減少することになるが、電源供給により接触痕や、コンタクト時に発生する汚染を製品に持ち込まないという利点がある。【０１０５】
上記のように構成される半導体検査装置は、非接触信号伝送用の回路ならびに電極を有する検査用ＬＳＩと、接触式のプローブピンを取り付けたプローブカードとを分離独立させることで、プローブピンの微細ピッチ化に対応する。電源供給はプローブピンにより接触コンタクトを取ることができ、また検査に必要な電極ピンのみにプローブを限定して立てること、そして信号伝送に掛かる電極ピンについては非接触による信号伝送を用いることで半導体チップの製造工程と同じプロセスにより製造することにより微細化が容易になる。このため、各々独立させた接触プローブと非接触プローブとは製造上の課題であった微細なピッチが緩和されることになり、このため接触プローブを取り付けるスペースが大きくなり従ってプローブを従来より数多く設置することが可能となりウエハ状態での検査における同測数を増すことが可能となりテスト工程での生産効率が向上する。【０１０６】
このためには検査対象となるＬＳＩに対して検査用ＬＳＩを同じ位置に整列実装し、被検査ＬＳＩには電源供給用の電極を設け、接触によりコンタクトするプローブもしくは電極を設け加圧すると同時に非接触信号伝送機能を有する検査用ＬＳＩと被検査ＬＳＩが信号伝送可能な距離に位置することが可能な構成を有する。【０１０７】
また、検査対象となるＬＳＩを上下からコンタクトする装置により、特に検非接触信号伝送機能を有する検査用ＬＳＩはフェイスダウンで検査装置に実装され、ステージとして機能するよう、検査ＬＳＩの裏面に被検査ＬＳＩを吸着保持するための加工を施す。さらに前記検査用ＬＳＩと被検査ＬＳＩおよび前記プローブカードの各々の電極を精密に位置あわせする認識ユニットとを有し、検査用ＬＳＩとプローブカードのプローブピンをステージもしくは加圧ヘッドに装着し、被検査ＬＳＩの表裏面から同時に挟み込むようにコンタクト可能な構成を備えるものとする。【０１０８】
また、非接触信号伝送においては通信距離をできるだけ短くすることが省電力、微細ピッチ化、隣接する電極との干渉などにおいて有利になることから、検査用ＬＳＩは貫通電極を形成しフェイスアップの状態で取り付けることもできる。このときステージとして機能するためには溝加工では回路面の配線効率を低下させることになるので、吸着穴を複数設ける。【０１０９】
同様に非接触式の信号伝送の効率を高めるため通信距離低下させるためには被検査ＬＳＩウエハの裏面を研削加工してウエハ自体を薄くすることが考えられる。この場合、従来であれば検査の後に所望の厚さに加工してパッケージ組立する工程が取られていたが、ウエハ検査工程においてウエハが薄くなると反りや強度の低下により検査工程内で破壊してしまう可能性がある。そのため被検査ＬＳＩの裏面を研削する工程の後に、半導体ウエハを個片に切断するためにダイシングシートに貼り付けてリングを取り付ける工程を実施し、ダイシングシートに貼り付けた状態で検査ＬＳＩに位置あわせし、プローブカードを取り付けた加圧ヘッドが被検査ＬＳＩに対して荷重制御ならびに位置制御によりプローブピンを接触させウエハ検査を行う検査方法により、検査工程のための薄型化と、実装のための薄型化を一回で行い生産効率を上げるとともにコストを低下させ、さらにダイシングシートに貼り付けることでウエハを保護し、信頼性を向上させる。【０１１０】
また、接触コンタクトを電源供給ピンに限定することで必要最小限のコンタクトにとどめることができ、その後のコンタクト痕に起因するワイヤボンディングなど組立工程での不良発生を最小限に抑えることが出来る。【０１１１】
また、非接触信号伝送用のプローブカードは検査ＬＳＩウエハを実装し、吸着用の溝もしくは吸着用の孔を備えたことで高い精度の平坦性を実現した半導体検査装置を提供することができる。【０１１２】
また、非接触信号伝送の信号伝送特性を向上させる為に検査ＬＳＩウエハの裏面を研削加工などにより薄型化させる場合において、最終製品に適用される厚さまで薄く加工した後に検査を実施してもウエハ破損などの不具合が発生しないようウエハを保護することが可能な検査方法を提供することが出来る。【０１１３】
本発明における非接触信号伝送に適用される具体的手法として、インダクタによる電磁誘導を適用する。インダクタによる非接触信号伝送によれば、被検査ＬＳＩの最表面にインダクタが無くても信号伝送が可能であり、配線、電極の下、中間などＬＳＩの設計自由度を低下させること無く配置できるという利点がある。非接触信号伝送用電極を被検査ＬＳＩの最表面に配置する場合は、コンデンサによる容量結合を適用することもできる。  
上述した各実施例における非接触信号伝送用電極は、ワイヤボンディングやフリップチップボンディングするための接触用電極（プローブコンタクトのための接触用電極も場合によっては含む）と並列に形成されている。並列に接続されてはいるが、ＬＳＩ検査時とパッケージ組立時（製品時）は共に同時に機能しては動作不良を起こすため、非接触信号伝送用電極と接触用電極との間にはセレクタ回路（機能）が設けられ、分離独立して作用する。【０１１４】
また非接触信号伝送用電極と接触用電極の位置は隣接する形態を図示しているが、接触用電極の下に絶縁層を介し、非接触信号伝送用電極を形成することもできる。  
さらに、非接触信号伝送用電極ならびに送受信用の回路は被検査ＬＳＩの内部に設けなくてもよく、すなわちウエハテストの時のみ機能すればよいため、ＬＳＩを個片切断するため予め設けているスクライブライン上に配置することができる。  
さらにスクライブラインを有効に利用するという点では、電源供給するための接触用電極をスクライブライン上に配置することもできる。この効果は電源ラインを強化する必要がある場合に面積ならびに配線密度を増すことができる。【０１１５】
また、非接触信号伝送用電極を被検査ＬＳＩにも設けるものとして説明したが、検査用ＬＳＩ側のみに設ける構成としてもよい。これは、通常の電極であっても条件によっては非接触での信号伝送が可能であり、このような場合には被検査ＬＳＩに非接触信号伝送用電極を設ける必要はない。【０１１６】
非接触信号伝送と接触式のプローブコンタクトを分離し、被検査ＬＳＩの表裏面から同時にＬＳＩ検査を行うことでプローブ及び電極の微細化、他ピン化が可能でかつ低コストなプローブカードを実現し、テスト工程における同測数を大幅に向上させ、工程にかかる時間を短縮しコスト低下を実現することが可能な半導体検査装置を提供することができる。【０１１７】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。第一の実施の形態において一例を示したのと同様に、本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【０１１８】
この出願は２００７年９月２８日に出願された日本出願特願２００７−２５５１７０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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