(57)【要約】【課題】構成の簡易化、および装置全体の小型化が実現できる上に、半導体ウェハとプローブ針のアライメント精度を従来と同様に確保できるプローブ装置の提供。【解決手段】プローブ装置２０は、４つの車輪２２ａにより半導体ウェハのＸ軸方向のスクライブライン上を走行し、４つの車輪２２ｂにより半導体ウェハのＹ軸方向のスクライブライン１２ｂ上を走行するようになっている。プローブ装置２０の下部には、複数のプローブ針２５を固定するプローブ針固定具２６が設けられ、このプローブ針固定具２６は、Ｚ軸方向に移動できる。プローブ装置２０の下部の一隅には、Ｘ軸方向とＹ軸方向のスクライブラインが交差する交差部を検出するためのセンサ２７を備えている。【選択図】  図３
2006108276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハのスクライブライン上に、一部が設置可能なプローブ本体と、
前記プローブ本体の下部側に配置され、前記ウェハ上に形成されるＩＣチップの電気的特性の測定時に、前記プローブ本体が前記スクライブライン上に設置された状態で、前記ＩＣチップのパッドと接触するプローブ針と、
を備えていることを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記プローブ本体は、前記スクライブライン上を移動する移動機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記プローブ本体を自走させるようになっていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記移動機構は、Ｘ軸方向の前記スクライブライン上を移動する第１の車輪とＹ軸方向の前記スクライブライン上を移動する第２の車輪とを有し、前記第１または第２の車輪を選択することにより、前記２つのスクライブライン上を移動するようになっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記プローブ本体の下部には、前記プローブ針を固定するプローブ針固定具が設けられ、前記プローブ針固定具はＺ軸方向に移動するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかの請求項に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記プローブ本体の下面には、前記スクライブラインの交差部を検出するセンサをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかの請求項に記載のプローブ装置。
【請求項７】
前記プローブ針と前記ＩＣチップのパッドとの接触時に、前記プローブ針を前記パッドに対して押しつける手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかの請求項に記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの被検査体の検査に使用されるプローブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウェハの表面には、一定間隔で規則的に配列された多数のＩＣチップが形成されている。各ＩＣチップ内の所定個所には、このチップ内の各種の半導体素子に連なる多数のパッドが形成されている。そのＩＣチップ内の各バッドに検査装置の対応するプローブ針を接触させた状態で、ＩＣチップの電気的特性が検査される。
このような検査に使用されるプローブ装置としては、半導体ウェハを載せるＸ方向、Ｙ方向、θ方向で位置の調整が可能な載置台と、この載置台に対向させて配置されるプローブカードとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
そして、特許文献１に記載のプローブ装置では、上記の載置台とともに上昇する位置に磁気センサを設け、その磁気センサによりプローブ針までの載置台の上昇の高さをプローブ針に基づく磁気的な変化として検出するようになっている。
また、特許文献２に記載のプローブ装置では、半導体ウェハ上のＩＣチップの位置を検出するための固定カメラ、ウェハ表面などの高さを検出するための静電容量センサなどを備えている。
【０００４】
このような構成からなる従来のプローブ装置では、半導体ウェハの電気的特性の測定の際には、半導体ウェハを載せる載置台をＸ方向、Ｙ方向でプローブカードに位置合わせした後、載置台を上昇させて半導体ウェハをプローブカードのプローブ針に接触させて半導体ウェハの電気的な検査を行う。
すなわち、半導体ウェハの電気的測定の際には、半導体ウェハとプローブ針とを空間を挟んで正確な位置に相対させ、その相対させた状態で半導体ウェハとプローブ針とを接触させる必要がある。
【０００５】
このため、従来のプローブ装置では、ＩＣチップとプローブ針とのアライメントを行うために、センサやカメラなどが必要となる。また、そのアライメントを補正するために、半導体ウェハやプローブカードを移動するための機構や駆動装置が必要をなる。
従って、従来のプローブ装置は、半導体ウェハとプローブ針とのアライメント精度は向上するが、装置の構成が複雑になる上に、プローブカードを取り巻く装置全体が大きくなり、そのためのスペースを確保する必要があるという不具合がある。
【特許文献１】特開平７−２３１０１７号公報
【特許文献２】特開平５−１９８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の点に鑑み、装置構成の簡易化、および装置全体の小型化が実現できる上に、半導体ウェハとプローブ針のアライメント精度を従来と同様に確保できるプローブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、ウェハのスクライブライン上に、一部が設置可能なプローブ本体と、前記プローブ本体の下部側に配置され、前記ウェハ上に形成されるＩＣチップの電気的特性の測定時に、前記プローブ本体が前記スクライブライン上に設置された状態で、前記ＩＣチップのパッドと接触するプローブ針と、を備えている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記プローブ本体は、前記スクライブライン上を移動する移動機構をさらに備えている。
第３の発明は、第２の発明において、前記移動機構は、前記プローブ本体を自走させるようになっている。
第４の発明は、第２または第３の発明において、前記移動機構は、Ｘ軸方向の前記スクライブライン上を移動する第１の車輪とＹ軸方向の前記スクライブライン上を移動する第２の車輪とを有し、前記第１または第２の車輪を選択することにより、前記２つのスクライブライン上を移動するようになっている。
【０００９】
第５の発明は、第１乃至第４のうちのいずれかの発明において、前記プローブ本体の下部には、前記プローブ針を固定するプローブ針固定具が設けられ、前記プローブ針固定具はＺ軸方向に移動するようになっている。
第６の発明は、第１乃至第５のうちのいずれかの発明において、前記プローブ本体の下面には、前記スクライブラインの交差部を検出するセンサをさらに備えている。
【００１０】
第７の発明は、第１乃至第６のうちのいずれかの発明において、前記プローブ針と前記ＩＣチップのパッドとの接触時に、前記プローブ針を前記パッドに対して押しつける手段を備えている。
以上のような構成からなる本発明によれば、装置構成の簡易化、および装置全体の小型化が実現できる上に、半導体ウェハとプローブ針のアライメント精度を従来と同様に確保できるプローブ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（本発明の基本的な考え方）
本発明のプローブ装置の実施形態の説明に先立って、本発明の基本的な考え方について図１を参照して説明する。
本発明のプローブ装置は、その被測定体を例えば図１に示すような半導体ウェハ１０を対象とするものである。半導体ウェハ１０は、図１に示すように、その表面に一定間隔で規則的に多数のＩＣチップ１１が配列され、その各ＩＣチップ１１は半導体ウェハ１０上にＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ形成されるスクライブライン１２ａ，１２ｂにより切断できるようになっている。また、各ＩＣチップ１１内の所定個所には、そのチップ１１内の各種の半導体素子に連なる多数のパッド１３が形成されている。
【００１２】
そこで、本発明は、その半導体ウェハ１０の特性である、ＩＣチップ１１の配列の規則性と縦横に精度良く形成されるスクライブライン１２ａ，１２ｂに着目し、これを利用するようにした。
すなわち、本発明は、ＩＣチップ１１の電気的特性の測定時に、スクライブライン１２ａ，１２ｂ上に、プローブ針を搭載したプローブ装置の一部を設置した状態で位置決めできるようにし、その位置決めされた状態でＩＣチップ１１のパッド１３とプローブ針とを接触させて、ＩＣチップ１１の電気的特性を検査するようにした。
【００１３】
（第１実施形態）
次に、本発明のプローブ装置の第１実施形態の具体的な構成について、図２〜図４を参照して説明する。
この第１実施形態に係るプローブ装置２０は、図２および図３に示すように、プローブ本体２１を備えている。このプローブ本体２１は、例えば下部側が開放されたケースからなり、そのケースの下部側が底面板などにより塞がれるようになっている。
また、プローブ本体２１は、図３に示すように、下部側の一部に複数の車輪２２ａ，２２ｂが設けられ、その車輪２２ａ，２２ｂにより半導体ウェハ１０のスクライブライン１２ａ，１２ｂ上に設置できるようになっている。
【００１４】
ここで、スクライブライン１２ａ，１２ｂは、ＩＣチップ１０を切断するためのものであり、例えば所定の深さの溝から形成されている。
さらに詳述すると、プローブ本体２１は、４つの車輪２２ａにより半導体ウェハ１０上に形成されるＸ軸方向のスクライブライン１２ａ上を走行するとともに、他の４つの車輪２２ｂにより半導体ウェハ１０上に形成されるＹ軸方向のスクライブライン１２ｂ上を走行する移動機構を備えている。
【００１５】
すなわち、４つの車輪２２ａがプローブ本体２１内に収容される駆動装置（図示せず）により駆動されて、スクライブライン１２ａ上を自走できるようになっている。また、４つの車輪２２ａは、使用時にはスクライブライン１２ａ上に接触し、不使用時にはスクライブライン１２ａ上から離れるように構成されている。
同様に、４つの車輪２２ｂが駆動装置（図示せず）により駆動されて、スクライブライン１２ｂ上を自走できるようになっている。また、４つの車輪２２ｂは、使用時にはスクライブライン１２ｂ上に接触し、不使用時にはスクライブライン１２ｂ上から離れるように構成されている。
【００１６】
なお、上記の例では、４つの車輪２２ａはいずれも駆動させるようにしたが、そのうちの一対の車輪を駆動輪として使用し、他の一対の車輪を従動輪として使用するようにしても良い。また、４つの車輪２２ｂについても、同様の構成とするようにしても良い。
プローブ本体２１の下部の中央には、図３に示すように、複数のプローブ針２５を固定するプローブ針固定具２６が設けられ、このプローブ針固定具２６は、Ｚ軸方向（上下方向）に移動できかつ所望の位置に位置決めできるようになっている。
【００１７】
すなわち、プローブ針固定具２６は、プローブ針２５によりＩＣチップ１１の電気的測定を行うときには、Ｚ軸方向に移動することにより全てのプローブ針２５の先端が、対応するＩＣチップ１１のパッド１３の表面に同じ針圧で押し当てられるようになっている。  なお、プローブ針固定具２６は、測定時以外は、プローブ針２５をパッド１３から離して使用する。
【００１８】
プローブ本体２１の下部の一隅には、図３に示すように、Ｘ軸方向のスクライブライン１２ａとＹ軸方向のスクライブライン１２ｂとが交差する交差部（交点）を検出するためのセンサ２７を備えている。そのセンサ２７としては、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどが使用される。その交差部の認識は、センサ２７が撮影した画像と予め用意した交点の画像とのパターンマッチングにより行う。
【００１９】
プローブ本体２１の上部には、図２に示すように、後述の端末とプローブ本体２１とが無線で後述の制御信号等を送受信するためのアンテナ２３を備えている。すなわち、プローブ本体２１は、その内部に端末とプローブ本体２１との間で無線通信を行う送受信機（図示せず）を有し、その送受信機とアンテナ２３とが接続されている。
また、プローブ本体２１の上部からは、図２に示すように、電源線２４ａと信号線２４ｂが取り出されるようになっている。電源線２４ａは、図４に示すように電源装置４７と接続され、その電源装置４７からプローブ本体２１と測定対象のＩＣチップとにそれぞれ電力を供給できるようになっている。信号線２４は、図４に示すように測定装置４６と接続され、ＩＣチップの電気的特性の測定を行うためのものである。
【００２０】
次に、このような構成からなる第１実施形態に係るプローブ装置２０を用いた測定例について、図４および図５を参照して説明する。
この例では、被測定物として、例えば図１または図５に示すような半導体ウェハ１０とし、この半導体ウェハ１０が、図４に示すようにウェハ固定台４１に固定されているものとする。
【００２１】
図４において、電源装置４７は、電源線２４ａを用いてプローブ装置２０および測定対象のＩＣチップ１１に所定の電力をそれぞれ供給するようになっている。測定装置４６は、信号線２４ｂを用いてプローブ針２５と接続され、これにより測定対象のＩＣチップ１１の電気的特性の測定を行うようになっている。測定装置４６としては、オシロスコープやパターンジェネレータなどが使用される。
【００２２】
端末４４は、無線による送受信機４５を含み、その送受信機４５は、プローブ装置２０の送受信機（図示せず）との間で無線による通信ができるようになっている。また、端末４４は、送受信機４５を用いてプローブ装置２０の位置情報を取得し、その取得した位置情報に基づいてプローブ装置２０の動作を制御するための制御信号を送受信機４５を用いてプローブ装置２０に送信するようになっている。さらに、端末４４は、電源装置４７および測定装置４６へ制御信号を送信するとともに、測定装置４６の測定結果を受信するようになっている。
【００２３】
次に、このような条件の下で、プローブ装置２０による測定例について説明する。この測定例では、プローブ装置２０は、図５の位置から、矢印で示す順番に測定を行うものとする。
【００２４】
（１）プローブ装置２０が図５に示す位置にあるときには、４つの車輪２２ａが使用されてプローブ装置２０はスクライブライン１２ａ上をＸ軸方向に移動している。
ここで、プローブ装置２０には、電源装置４７から電源線２４ａを使用して各部の駆動のために所望の電力が供給されている。
【００２５】
（２）プローブ装置２０の移動中には、センサ２７がスクライブライン１２ａとスクライブライン１２ｂとの交差部１４ａの検出を行う。
（３）センサ２７が図５に示す交差部１４ａを検出すると、プローブ装置２０はＸ軸方向の移動を停止する。
【００２６】
（４）プローブ装置２０は、４つの車輪２２ｂを降下させてＹ軸方向のスクライブライン１２ｂ上に接触させる。この結果、プローブ装置２０の車輪２２ａ，２２ｂは、全てスクライブライン１２ａ，１２ｂの溝内に接触（収容）されるので、プローブ装置２０は半導体ウェハ１０上（ＸおよびＹ面内）であって、ＩＣチップ１１ａの真上にくるように精度良く位置決めされることになる。
（５）プローブ装置２０は、プローブ針固定具２６をＺ軸方向に移動（下降）させ、プローブ針２５をＩＣチップ１１のパッド１３に対して指定した針圧で接触させる。このとき、図示しない押圧機構によりプローブ針２５をパッド１３に対して押しつけるようにするのが好ましい。
【００２７】
（６）プローブ装置２０は、端末４４に対して測定開始が可能であることを伝えるために、その旨の制御信号を自己の送受信機により端末４４の送受信機４５に送信する。
（７）その制御信号を受け取った端末４４は、測定装置４６により各種の測定をするための制御信号を、信号線４８により測定装置４６および電源装置４７に対してそれぞれ送信する。
【００２８】
（８）電源装置４７は、電源線２４ａを用いて測定対象であるＩＣチップ１１ａに対して、測定のために所定の電力を供給する。また、測定装置４６は、ＩＣチップ１１ａの各種の電気的特性の測定を行い、その測定結果が測定装置４６の所定のメモリに記憶されていく。
（９）その測定が終了すると、測定装置４６のメモリに記憶されている測定結果は、信号線４８を介して端末４４に送信されるので、端末４４はその測定結果を受信する。
【００２９】
（１０）電源装置４７は、ＩＣチップ１１ａに対する電力の供給を停止する。
（１１）プローブ装置２０は、プローブ針固定具２６をＺ軸方向に移動（上昇）させ、プローブ針２５をＩＣチップ１１ａのパッド１３から離す。
【００３０】
（１２）プローブ装置２０は、降下させていた４つの車輪２２ｂを上昇させて、Ｙ軸方向のスクライブライン１２ｂから離す。
（１３）プローブ装置２０は、４つの車輪２２ａを再び使用して、スクライブライン１２ａ上をＸ軸方向に移動する。
【００３１】
（１４）センサ２７が交差部１４ｂを検出すると、プローブ装置２０はＸ軸方向の移動を停止する。
（１５）ＩＣチップ１１ｂの測定を行うために、上記の（４）〜（１１）の各動作を順に行う。
【００３２】
（１６）ＩＣチップ１１ｂの測定が終わると、プローブ装置２０は、降下させていた４つの車輪２２ａを上昇させて、Ｘ軸方向のスクライブライン１２ａから離す。
（１７）プローブ装置２０は、降下している４つの車輪２２ｂを使用して、スクライブライン１２ｂ上をＹ軸方向に移動する。
（１８）センサ２７が交差部１４ｃを検出すると、プローブ装置２０はＹ軸方向の移動を停止する。
【００３３】
（１９）プローブ装置２０は、４つの車輪２２ａを降下させてＸ軸方向のスクライブライン１２ａ上に接触させる。
（２０）ＩＣチップ１１ｃの測定を行うために、（５）〜（１１）の各動作を行う。
（２１）ＩＣチップ１１ｃの測定が終了すると、これにより全測定が終了する。
【００３４】
以上説明したように、この第１実施形態は、下部側にプローブ針２５を搭載したプローブ装置２０を半導体ウェハ１０のスクライブラインに沿って自走させるとともに、スクライブラインの交差部を検出したときに測定対象のＩＣチップ１１を測定するために停止するようにした。そして、ＩＣチップ１１の電気的な特性の測定時には、プローブ装置２０がスクライブラインに設置された状態で、プローブ針２５をＺ軸方向に移動させてそのＩＣチップ１１のパッド１３に接触させるようにした。
【００３５】
このため、第１実施形態によれば、構成の簡易化、および装置全体の小型化が実現できる上に、ＩＣチップとプローブ針のアライメント精度を従来と同様に確保できる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明のプローブ装置の第２実施形態の具体的な構成について、図６を参照して説明する。
【００３７】
この第２実施形態に係るプローブ装置６０は、第１実施形態に係るプローブ装置２０と基本的な構成は同様であるが、全体のサイズを大きくして自走のための車輪を増やしてプローブ針を当てる際の安定化を図るとともに、センサの個数を増やしてプローブ装置の位置決めの精度の向上を図るようにしたものである。
さらに詳述すると、この第２実施形態に係るプローブ装置６０は、図６に示すように、プローブ本体６１を備えている。ここで、プローブ本体６１の底面（底部）の大きさは、半導体ウェハの作成時の１ショットとほぼ同じ大きさである。
【００３８】
このプローブ本体６１は、その下部側の一部に複数の車輪６２ａ，６２ｂが設けられ、その車輪６２ａ，６２ｂにより半導体ウェハ１０のスクライブライン１２ａ，１２ｂ上に設置できるようになっている。
さらに詳述すると、プローブ本体６１は、８つの車輪６２ａにより半導体ウェハ１０上に形成されるＸ軸方向のスクライブライン１２ａ上を走行するとともに、８つの車輪６２ｂにより半導体ウェハ１０上に形成されるＹ軸方向のスクライブライン１２ｂ上を走行する移動機構を備えている。
【００３９】
すなわち、８つの車輪６２ａがプローブ本体６１内に収容される駆動装置（図示せず）により駆動されて、スクライブライン１２ａ上を自走できるようになっている。また、８つの車輪６２ａは、使用時にはスクライブライン１２ａ上に接触し、不使用時にはスクライブライン１２ａ上から離れるように構成されている。
同様に、８つの車輪２２ｂが駆動装置（図示せず）により駆動されて、スクライブライン１２ｂ上を自走できるようになっている。また、８つの車輪６２ｂは、使用時にはスクライブライン１２ｂ上に接触し、不使用時にはスクライブライン１２ｂ上から離れるように構成されている。
【００４０】
ここで、８つの車輪６２ａは、図６に示すように、対向する２つを１組として４組からなるが、その１組の車輪６２ａ，６２ａの間隔は最低でも１チップの長さとほぼ同じ長さである。この点については、他の８つの車輪６２ｂについても同様である。
なお、上記の例では、８つの車輪６２ａはいずれも駆動させるようにしたが、そのうちの一部の車輪を駆動輪として使用し、他の車輪を従動輪として使用するようにしても良い。また、８つの車輪６２ｂについても、同様の構成とするようにしても良い。
【００４１】
プローブ本体６１の下部の中央の一部には、図６に示すように、複数のプローブ針６５を固定するプローブ針固定具６６が設けられ、このプローブ針固定具６６は、Ｚ軸方向に移動できかつ所望の位置に位置決めできるようになっている。
すなわち、プローブ針固定具６６は、プローブ針６５によりＩＣチップ１１の電気的測定を行うときには、Ｚ軸方向に移動することにより全てのプローブ針６５の先端が、対応するＩＣチップ１１のパッド１３の表面に同じ針圧で押し当てられるようになっている。
【００４２】
なお、プローブ針固定具６６は、測定時以外は、プローブ針６５をパッド１３から離して使用するようになっている。
プローブ本体５１の下部の四隅には、図６に示すように、Ｘ軸方向のスクライブライン１２ａとＹ軸方向のスクライブライン１２ｂとの交差部を検出するために４つのセンサ６７を備えている。この４つのセンサ６７は、図３示すセンサ２７と同様のものである。
（その他の例）
上記の実施形態では、プローブ装置が車輪によりスクライブライン上を移動するように構成した。しかし、その移動手段は車輪である必要はなく、ローラ、小球などにより移動できるようにしても良い。
【００４３】
また、プローブ装置２０、６０は、測定時に、半導体ウェハ１０に対して吸着するための手段を設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の測定対象となる半導体ウェハの一例を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプローブ装置の正面図である。
【図３】そのプローブ装置の底面図である。
【図４】そのプローブ装置による測定例を説明するための図である。
【図５】そのプローブ装置の測定の際の動作を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプローブ装置の底面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・半導体ウェハ、１１・・・ＩＣチップ、１２ａ，１２ｂ・・・スクライブライン、１３・・・パッド、２０、６０・・・プローブ装置、２１、６１・・・プローブ本体、２２ａ，２２ｂ，６２ａ，６２ｂ・・・車輪、２５、６５・・・プローブ針、２６、６６・・・プローブ針固定具、２７、６７・・・センサ。
【図１】
2006108276.tif 000003
【図２】
2006108276.tif 000004
【図３】
2006108276.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006108276.tif 000007
【図６】
2006108276.tif 000008