(57)【要約】【課題】  プローブテストにおいてパッドにプローブを接触させる際の針圧を小さくかつ均一に制御する。【解決手段】  チップ上のパッドにプローブを接触させて行う電気的な検査を含む電子デバイス製造方法であって、チップが複数形成されたウエハを、検査温度に調整し、ウエハに形成された複数のチップのうち、検査対象外である検査外チップを選択し、検査外チップのパッドに、プローブを接触させて、プローブの温度を調節する。その後、複数のチップのうち、検査対象となる検査チップを選択し、検査チップのパッドにプローブを接触させて、パッドに電圧をかけ、検査チップの電気的な検査を行う。【選択図】      図６
2006339456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッドを有するチップが複数形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハを、検査温度に調整するウエハ温調工程と、
前記複数のチップのうち、検査対象外である検査外チップを選択する検査外チップ選択工程と、
前記検査外チップのパッドに、前記プローブを接触させて、前記プローブの温度を調節するプローブ温調工程と、
前記複数のチップのうち、検査対象となる検査チップを選択する検査チップ選択工程と、
前記検査チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記検査チップの電気的な検査を行う検査工程と、
を備えることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項２】
前記検査外チップは、前記半導体ウエハの外周部分に配置され、かつ、前記検査チップと同様に配置されたパッドを有するチップであることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス製造方法。
【請求項３】
前記プローブ温調工程は、３０分以下の時間で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイス製造方法。
【請求項４】
パッドを有するチップが複数形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記チップが形成された半導体ウエハを、検査温度に調整するウエハ温調工程と、
前記検査温度に加熱されることにより前記プローブの高さが変化した場合に、前記チップの表面と前記プローブとが接触しない範囲で、前記チップ表面と前記プローブ先端との接近許容間隔を設定する接近許容間隔設定工程と、
前記プローブを、前記チップ表面から前記接近許容間隔を空けた位置に接近させて、前記プローブの温度と調節するプローブ温調工程と、
前記チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記チップの電気的な検査を行う検査工程と、
を備えることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項５】
前記接近許容間隔は、５０μm〜２００μmの範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス製造方法。
【請求項６】
前記プローブ温調工程は、２０分以上行うことを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の電子デバイス製造方法。
【請求項７】
先端の最大曲率半径が、３μｍ〜３０μｍの範囲内であるプローブを準備する工程と、
前記プローブの先端を、前記プローブよりも柔らかい材料からなるマットに、研磨粒子を混入させた研磨シートを用いてクリーニングを行うクリーニング工程と、
半導体能動素子と、前記半導体能動素子の上部に配置され、前記半導体能動素子に電気的に接続するパッドとを有する半導体基板を準備する工程と、
前記クリーニング工程の後に、前記プローブを前記パッドに接触させて、前記半導体能動素子の電気的な検査を行う工程と、
を備えることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項８】
前記マットは、ウレタンであり、
前記研磨シートは、前記ウレタンに、０．５μｍ〜３μｍの大きさの研磨粒子を混入させたものであることを特徴とする請求項７に記載の電子デバイス製造方法。
【請求項９】
チップ上のパッドにプローブを接触させて行う電子デバイス検査において用いるプローブカードの製造方法であって、
前記プローブカードの複数のプローブを、それぞれ対応する前記パッドに接触させる際の針圧許容範囲を、前記パッド下にクラックを発生させない範囲の上限値と、前記パッドと前記プローブとの電気的接続を得るために必要な範囲の下限値とで設定する針圧許容範囲設定工程と、
前記プローブカードの全てのプローブの針圧が、前記針圧許容範囲内に収まるかを検査する検査工程と、
を備えることを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項１０】
前記針圧許容範囲設定工程は、前記針圧許容範囲内に前記針圧が収まるように、前記プローブの長さおよび太さを決定し、
前記検査工程は、前記プローブの形状が、前記長さおよび太さの条件を満たしているかを検査することを特徴とする請求項９に記載のプローブカードの製造方法。
【請求項１１】
前記針圧許容範囲設定工程は、前記プローブを前記パッドに接触させた際のオーバードライブ量が、前記針圧許容範囲に応じて決定されるオーバードライブ量に収まるように、前記プローブの高さのばらつき許容範囲を設定し、
前記検査工程は、前記プローブの高さのばらつきが、前記ばらつき許容範囲内であるかを検査することを特徴とする請求項９または１０に記載のプローブカード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子デバイス製造方法およびプローブカード製造方法に関する。更に具体的には、半導体ウエハに形成されたチップ上のパッドにプローブを接触させて行う電気的な検査を含む電子デバイス製造方法およびこの検査に用いるプローブカードの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００３−３４４４９８号公報（特許文献１）に示されるように、半導体装置等の電子デバイスの製造工程においては、そのデバイスの電気的特性を検査するプローブテストが行われている。プローブテストにおいては、プローブをチップ上のパッドに接触させ、予め登録されているプログラムに基づいて、プローブからパッドに電圧をかけて通電試験を行う。また、プローブテストは、電子デバイスが用いられる製品を使用する際の温度環境に応じて、高温あるいは低温の環境下で実行される場合もある。
【０００３】
ところで、上述したように、プローブテストにおいてはプローブをパッドに接触させて通電試験を行う。このためプローブテストの際には、各プローブをパッド全てに確実に接触させる必要がある。また、プローブテストにおいてパッドにかかるストレスを考慮すると、プローブをパッドに押付ける際の接触圧力（針圧）は、全体になるべく均一に保たれる必要がある。したがってプローブカードは、各プローブが互いにほぼ同一の針圧でパッドに接触するように、プローブ先端の位置（高さ）や、プローブの形状がほぼ等しくなるように設定されている。
【０００４】
また、特許文献１において、以下のように記載されている。プローブは高温においては伸び、低温においては縮む傾向にある。したがって、高温あるいは低温の環境下では、プローブ先端の位置が変化する。このため、テスト前に、プリヒートを行い、そのテスト温度に応じて、予めプローブを加熱あるいは冷却しておく必要がある。プリヒートにおけるプローブの温度調節が不十分である場合、プローブテストを開始した後に、プローブの温度が、テスト中に接近するウエハの温度によって変化する。このためプローブテスト中に、パッド上でプローブ先端の位置が変化することが考えられる。その結果、テスト中にパッドに対する針圧が変化し、安定した電気的接触を得ることができず、正確に検査を行うことが困難となる。
【０００５】
このため、特許文献１のプローブテスト装置は、プローブを接触させて高温にするためのヒートブロックを有する。この装置において、プローブテスト前のプリヒートの際には、ヒートブロックにプローブを接触させることにより、検査対象のウエハと同じ温度にプローブの温度を調整する。これにより上記従来技術によれば、検査中にパッド上でプローブが伸縮するのを抑えることができるものとしている。
【０００６】
また、例えば、特開平１１−２３０９８９号公報（特許文献２）に開示されるように、プローブテストの際、プローブに酸化アルミニウム等の異物が付着する場合がある。プローブに付着した異物は、プローブとパッドとの接触を妨げる場合がある。このため、異物の付着したプローブを使用しつづけると、パッドとプローブとの間に必要な電気的接触を確保できなくなり、正確なプローブテストを行うこと困難な状態となる。したがって、プローブの先端に付着した異物を除去するため、プローブのクリーニング作業が行われる。
【０００７】
プローブのクリーニングが繰り返し行われると、プローブが変形する場合がある。その結果、各プローブ間で高さに変化が生じ、テスト時にパッドとプローブとを十分に接触させることができず、正確なテストを行うことができなくなる。特許文献２においては、クリーニング時のプローブの形状変化を抑えるため、プローブの洗浄液として燐酸を含む洗浄液を用いて、この洗浄液にプローブを侵食した状態で洗浄液に振動を与えてプローブを洗浄する。このような洗浄方法を用いることで特許文献２によれば、プローブの先端形状の磨耗や変形を抑えることができるものとしている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４４４９８号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、電子デバイスの小型化、高集積化に対応するため、チップ内のアクティブ素子上の領域を有効に利用するべく、アクティブ素子上にパッドを配置する場合がある。このようなチップにおいて、プローブテストにおいてプローブをパッドに接触させた際にパッドとアクティブ素子間の絶縁膜にクラックが発生すると、層間配線の断線や短絡、あるいはアクティブ素子の損傷や特性変化を生じさせる可能性があり、デバイスの信頼性を低下させることとなる。
【００１０】
また、半導体チップの配線容量低減等のため、チップの層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜（以下、「low-k膜」と称する）を用いる場合がある。low-k膜は、比誘電率kがシリコン酸化膜の比誘電率よりも小さい膜をいい、一般的にその比誘電率kは、k≦3.2である。一般に、絶縁膜の誘電率が小さくなるにつれて、膜自体の強度は弱くなる傾向がある。このため層間絶縁膜にlow-k膜が用いられているようなチップのプローブテストにおいては、プローブの針圧によるストレスにより、low-k膜にクラックが生じやすい。その結果、電位の異なる配線間での導通を起こしやすく、またパッド剥がれを起こしやすくなり、電子デバイスの信頼性を低下させることとなる。しかし、プローブから加える圧力を過剰に低下させることは、プローブとパッドとの電気的な接続を不安定にする要因となり好ましくない。
【００１１】
このため、特に、アクティブ素子上にパッドが配置された構造のチップや、チップ内にlow-k膜を用いているチップのプローブテストにおいては、プローブをパッドに接触させる際の針圧を、全パッドにおいてなるべく均一にすると共に、パッドに過度なストレスがかからないように許容範囲に保つ必要がある。
【００１２】
したがって、この発明は、上記の問題を解決するため、検査対象の電子デバイスのパッドにかかる針圧の許容範囲を考慮して、プローブの針圧がその許容範囲に収まるように改良した電子デバイスの検査方法およびプローブカードの製造方法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】
【００１３】
この発明の電子デバイス製造方法は、
パッドを有するチップが複数形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハを、検査温度に調整するウエハ温調工程と、
前記複数のチップのうち、検査対象外である検査外チップを選択する検査外チップ選択工程と、
前記検査外チップのパッドに、前記プローブを接触させて、前記プローブの温度を調節するプローブ温調工程と、
前記複数のチップのうち、検査対象となる検査チップを選択する検査チップ選択工程と、
前記検査チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記検査チップの電気的な検査を行う検査工程と、
を備える。
【００１４】
あるいは、この発明の電子デバイス製造方法は、
パッドを有するチップが複数形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記チップが形成された半導体ウエハを、検査温度に調整するウエハ温調工程と、
前記検査温度に加熱されることにより前記プローブの高さが変化した場合に、前記チップの表面と前記プローブとが接触しない範囲で、前記チップ表面と前記プローブ先端との接近許容間隔を設定する接近許容間隔設定工程と、
前記プローブを、前記チップ表面から前記接近許容間隔を空けた位置に接近させて、前記プローブの温度と調節するプローブ温調工程と、
前記チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記チップの電気的な検査を行う検査工程と、
を備える。
【００１５】
あるいは、この発明の電子デバイス製造方法は、
先端の最大曲率半径が、３μｍ〜３０μｍの範囲内であるプローブを準備する工程と、
前記プローブの先端を、前記プローブよりも柔らかい材料からなるマットに、研磨粒子を混入させた研磨シートを用いてクリーニングを行うクリーニング工程と、
半導体能動素子と、前記半導体能動素子の上部に配置され、前記半導体能動素子に電気的に接続するパッドとを有する半導体基板を準備する工程と、
前記クリーニング工程の後に、前記プローブを前記パッドに接触させて、前記半導体能動素子の電気的な検査を行う工程と、
を備える。
【００１６】
あるいは、この発明のプローブカードの製造方法は、
チップ上のパッドにプローブを接触させて行う電子デバイス検査において用いるプローブカードの製造方法であって、
前記プローブカードの複数のプローブを、それぞれ対応する前記パッドに接触させる際の針圧許容範囲を、前記パッド下にクラックを発生させない範囲の上限値と、前記パッドと前記プローブとの電気的接続を得るために必要な範囲の下限値とで設定する針圧許容範囲設定工程と、
前記プローブカードの全てのプローブの針圧が、前記針圧許容範囲内に収まるかを検査する検査工程と、
を備える。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の電子デバイス製造方法においては、チップの電気的な検査の前に、予め、検査外チップのパッドに、検査用のプローブを接触させて、プローブおよびプローブカードの温度を調節する。したがって、検査中にウエハの熱により、プローブの位置が変化するのを抑えることができる。したがってパッドに想定外のストレスがかかるのを抑えることができ、パッド下でのクラックの発生を防ぐことができる。
【００１８】
また、この発明の電子デバイス製造方法においては、チップの電気的な検査の前に、検査温度に加熱されることによるプローブの高さ変化を考慮して設定された、チップ表面とプローブ先端との接近許容間隔を空けた位置にまで、プローブを接近させて、プローブの温度と調節する。したがって、検査中にウエハの熱により、プローブの位置が変化するのを小さく抑えることができる。したがってパッドに想定外のストレスがかかるのを抑えることができ、パッド下でのクラックの発生を防ぐことができる。
【００１９】
また、この発明の電子デバイス製造方法においては、プローブがパッドと接触する部分の曲率半径が、３μｍ〜３０μｍの範囲内であるプローブを選択し、かつ、プローブよりも柔らかい材料からなるマットに、研磨粒子を混入させた研磨シートを用いて、プローブのクリーニングを行った後に、このプローブを用いて半導体素子の電気的な検査を行う。したがって、洗浄によるプローブの形状の変化を小さく抑えることができる。したがって、パッドにかかるプローブの針圧の変化を小さく抑えることができ、パッド下でのクラックの発生を防ぐことができる。
【００２０】
また、この発明のプローブカード製造方法においては、プローブの針圧許容範囲を、パッド下にクラックを発生させない範囲の上限値と、パッドとプローブとの電気的接続を得るために必要な範囲の下限値とで設定し、プローブ使用前に、プローブの針圧が、針圧許容範囲内に収まるかを検査する。したがって、プローブ針の形状や高さのばらつきによる針圧のばらつきを抑えて、パッドにかかる針圧を許容範囲内に収めることができる。したがって、パッド下でのクラックの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
[プローブテスト装置のシステム構成について]
図１は、この発明の実施の形態１におけるプローブテスト装置の構成を説明するための模式図である。図１に示すように、プローブテスト装置はテスタ本体２を備える。テスタ本体２は、プローブテストに必要な電気信号を発するためのプログラム等を記憶する。プローブテスト装置はプロ−バ４を備える。プロ−バ４には、テストヘッド６が設けられている。テストヘッド６は通信ケーブル８を介してテスタ本体２に接続されている。テストヘッド６とテスタ本体２とは、通信ケーブル８を介して電気的な信号を送受信することができる。
【００２３】
プロ−バ４内には、ウエハステージ１０が設けられている。プローブテストの際には、プローブテストの対象となる検査ウエハ１２がウエハステージ１０に配置される。またプロ−バ４内には、ウエハカセット１４が配置されている。ウエハカセット１４内には、テスト待ち、あるいはテスト済みのウエハ１６が保管される。プローバ４内には、ウエハカセット１４とウエハステージ１０との間でウエハを搬送する自動搬送装置（図示せず）が設けられている。
【００２４】
図２は、プロ−バ４の拡大図を示す。図２に示すように、ウエハステージ１０には、プローブ用のアライメントカメラ１８が設置されている。ウエハステージ１０上方には、ウエハ用のアライメントカメラ２０が設置されている。ウエハステージ１０内には、ヒータ２２が設置され、ヒータ２２にはヒータ制御装置２４が接続されている。ヒータ制御装置２４はヒータ２２を制御することにより、ウエハステージ１０とその上に配置される検査ウエハ１２を、テストに要求される温度に制御する。
【００２５】
一方、テストヘッド６には、テスタピン２８が設けられている。テスタピン２８にはプローブカード３０が電気的に接続されている。プローブカード３０は、プローブカード基板３２を有する。プローブカード基板３２には、ウエハステージ１０に向けて（即ち、図２においては、下方に向けて）、プローブ３４が突出するように配置されている。プローブ３４はプローブ固定部３６によりプローブカード３０に固定されている。
【００２６】
ウエハステージ１０は、図２の矢印に示すように、上下左右に駆動する。プローブ用のアライメントカメラ１８は、プローブテストにおけるアライメントの際、プローブ３４の先端の高さ、および水平方向の位置を観察することができる。またウエハ用アライメントカメラ２０は、ウエハステージ１０に載置された検査ウエハ１２の表面の高さ、および水平方向の位置を検知することができる。アライメントカメラ１８、２０によりプローブ３４と検査ウエハ１２表面との位置関係を観察した後に、ウエハステージ１０を駆動することにより、アライメントを行うことができる。
【００２７】
[検査対象のチップについて]
図３は、この発明の実施の形態１における被検査ウエハ１２内に形成された半導体チップについて説明するための模式図であり、半導体チップの一部を拡大して表している。被検査ウエハ１２内には、図３に示すような半導体チップ４０が複数形成されている。各半導体チップ４０は、アルミパッド４２を複数有する。半導体チップ４０内には、M1〜M5のメタル層が積層されている。これらの配線は、互いに電気的に分離された配線を含む。具体的に、M1層およびM2層はローカル配線層であり、M3層およびM4層は電源線である。即ち、実施の形態１においては、アルミパッド４２の下には、電源電位を供給する配線４４と、グランド電位を供給する配線４６を有し、それらは互いに電気的に分離されている。また、アルミパッド４２の下には、アクティブ素子４８が形成されている。実施の形態１におけるアクティブ素子４８は、シリコン基板上に形成されたＭＯＳ型半導体素子である。。このように構成された多層配線層の上方に、層間絶縁膜５０を介してアルミパッド４２が配置されている。また半導体チップ４０の表面は全体にガラスコート５２が施され、アルミパッド４２上において開口部５４が形成されている。この開口部５４において、プローブテストの際にはプローブ３４とアルミパッド４２が接触する。また、その後のワイヤボンディングの際には開口部５４においてアルミパッド４２にワイヤがボンディングされる。
【００２８】
[従来のプリヒートとプローブ先端の位置の変化について]
プローブテストは、そのチップが用いられる製品の使用環境に合わせて、高温あるいは低温で行う場合がある。高温テストの際には、ヒータ２２によりウエハステージ１０を加熱することにより、被検査ウエハ１２を高温にした状態でテストを行う。また加熱によるプローブ３４の高さの変化を抑えるため、プローブカードはプリヒートによりテスト前に予め加熱される。
【００２９】
図４は、高温テスト時におけるプローブ３４の高さの変化を説明するための模式図であり、図４（ａ）はプリヒート前の状態であり、図４（ｂ）はプリヒート後の状態を表す。図４（ａ）に示すように、高温下でのプローブテストの際には、一般には被検査ウエハ１２とプローブ３４の先端との間の間隔を、約500μm以上の所定の間隔に保った状態で一定時間維持する。これによりプローブカード３０はウエハステージ１０から発せられる熱により加熱される。その結果、図４（ｂ）に示すように、プローブ基板３２が湾曲し、プローブが伸びる場合がある。これによりプローブ３４と被検査ウエハ１２表面との距離は、図４（ａ）の加熱前の状態よりもΔd短くなる。
【００３０】
図５は、プリヒート後、高温テストの際のプローブの高さ変化を説明するための模式図であり、図５（ａ）はテスト開始直後、図５（ｂ）はテスト開始後ある程度の時間が経過した後の状態を表す。上述したように、プリヒートの際には、アルミパッド４２とプローブ３４との距離はある程度大きく開けられている。このため、プリヒート時には検査ウエハ１２と同じ温度にまではプローブ３４が昇温していない。したがって、プローブテストを開始し、図５（ａ）に示すように、プローブ３４をアルミパッド４２に接触させると、アルミパッド４２からプローブ３４に伝達される熱により、更に、プローブ３４が伸縮することが考えられる。またウエハ１２との間隔が短くなるため、プローブ基板３２が湾曲することが考えられる。このため、テスト時間の経過に伴って、プローブ３４先端の高さが変化することが考えられる。その結果、図５（ａ）のような接触状態から、次第にプローブ３４のオーバードライブ量が増加し、図５（ｂ）に示すように、当初の設定よりもアルミパッド４２に対する針圧が大きくなる結果となる。これにより、層間絶縁膜５０にはクラックが生じることが考えられる。
【００３１】
[実施の形態１のプローブテストにおけるプリヒートについて]
プローブテストにおいて、アルミパッド４２に接触するプローブ３４の針圧が小さ過ぎる場合、プローブ３４とアルミパッド４２と電気的接触が不完全となり、正確な検査を行うことが困難となる。一方、上記針圧が大きくなり過ぎる場合、アルミパッド４２とアクティブ素子４８との間の層間絶縁膜にクラックが生じることが考えられる。特に、半導体チップ４０のように、アルミパッド４２直下にアクティブ素子４８や、配線層が形成されているようなチップの層間絶縁膜にクラックが発生した場合、配線の断線や、短絡、あるいはアクティブ素子４８の特性変動や破損などの問題を起こす可能性がある。したがって、半導体チップ４０のような、アルミパッド４２の下方に配線層やアクティブ素子４８が形成されているようなチップについてプローブテストを行う場合には、プローブ３４をアルミパッド４２に押圧する際の針圧を、許容範囲内に納めるよう特に十分に管理すると共に、かつ検査中の針圧の変化を抑える必要がある。
【００３２】
図６は、実施の形態１における検査ウエハ１２の表面を説明するための模式図である。実施の形態１における検査ウエハ１２表面には、検査対象となる検査チップ４０ａの他に、検査対象外の検査外チップ４０ｂが形成されている。検査チップ４０ａは、図３に説明した半導体チップ４０に示すような、アルミパッド４２直下にアクティブ素子４８が形成された構成を有する。また、検査対象外の検査外チップ４０ｂは、例えば、検査ウエハ１２の外周付近に配置され、実際には製品化されない半導体チップ、あるいは、それ以前のテストにおいて欠陥とされている半導体チップである。検査外チップ４０ｂの構造は、検査チップ４０ａと同じ構造を有する必要はないが、少なくとも、検査外チップ４０ｂの表面には、検査チップ４０ａと同じ配置でアルミパッドが配置されている。
【００３３】
高温テストにおけるプローブカード３０のプリヒートの際には、検査外チップ４０ｂの表面に形成されたアルミパッドにプローブ３４を接触させた状態で、所定時間維持する。これによりプローブ３４は検査チップ４０ａをテストする際に上昇する最高温度とほぼ同じ温度にまで加熱される。したがって、実際のテストにおいて被検査チップ４０に接触した場合にも、検査ウエハ１２から伝達される熱により、プローブ基板３２が湾曲しあるいはプローブ３４が伸縮するのを抑えることができる。したがって、高温テスト中におけるプローブ３４の針圧の変化を抑えることができる。なお、実施の形態１においてプローバ４は、検査対象の検査チップ４０ａの位置座標と共に、プリヒート用に用いる検査外チップ４０ｂの位置座標のデータを記憶している。
【００３４】
[実施の形態１のシステムの制御について]
図７は、この発明の実施の形態１において実行するプローブテストについて説明するためのフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１０２において、プローブテストが高温テストとなるか否かを判別し、高温テストを行うと判別された場合には、次に、検査ウエハ１２の加熱を開始する（ステップＳ１０４）。ヒータ制御装置２４は、ヒータ２２を制御することにより、ウエハステージ１０を所定の温度に加熱し、これによりウエハステージ１０上の検査ウエハ１２を高温テストの加熱をおこなう。その結果、検査ウエハ１２は、高温テストに要求される温度にまで加熱される。
【００３５】
次に、プリヒート用のアライメントを行う（ステップＳ１０６）。プローバ４に予め記憶された検査外チップ４０ｂの位置座標を読み込んで、その検査外チップ４０ｂのパッドの位置とプローブ３４との位置のアライメントを行う。具体的には、アライメントカメラ１８、２０によりプローブ３４とアルミパッドとの位置とをそれぞれ観察し、その位置に併せて、ウエハステージ１０の位置を上下左右に駆動する。これにより、プローブ３４と検査外チップ４０ｂのパッドとがアライメントされる。
【００３６】
アライメント完了後、プリヒートを行う（ステップＳ１０８）。プリヒートは、ウエハステージ１０を駆動し、検査外チップ４０ｂのパッドに、プローブ３４を押付けることにより行う。これにより、検査外４０ｂのパッドの温度がプローブ３４に伝達されると共に、プローブカード３０が検査ウエハ１２から発せられる熱を受けて、プローブカード３０全体が加熱される。
【００３７】
ステップＳ１１０におけるプリヒート時間Ｔが、完了判定時間Ｔpre1に達したか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ここで、完了判定時間Ｔpre1は、プローブカード３０の温度上昇が飽和、もしくは飽和に近づき、十分に安定するのに要する時間である。温度上昇が飽和することにより、後に高温テストを行った際にプローブカードが加熱される最高温度にまで、予めプローブカード３０が加熱される。なお、完了判定時間Ｔpre1は高温テストの際の温度やプローブカード３０の材質によって様々に設定されるものであるが、プローブ３４を検査外チップ４０ｂにコンタクトさせてプリヒートする事によって、３０分以下の短い時間にて十分にプローブカード３０の温度を安定させる事ができる。本実施の形態においては、一例として、２０分という短い時間でプリヒートを行う。
【００３８】
ステップＳ１１０において、プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre1の成立が認められた場合には、プリヒート終了後のプローブ３４の位置のアライメントを行う（ステップＳ１１２）。すなわち、プリヒートによってプローブ３４、およびプローブカード３０が加熱されて熱膨張した結果生じたプローブ３４先端の位置ずれを確認し、プローブ３４位置に補正をかける。プローブ３４のアライメントは、アライメントカメラ１８を用いてプローブ３４の位置を観察し、プリヒート前のプローブ３４先端からのずれに基づいて補正をかける。一方、プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre1の成立が認められない場合には、引き続きプリヒートを行う（ステップＳ１０８）。
【００３９】
次に、プローブテストを実行する（ステップＳ１１４）。プローブテストにおいては、ウエハステージ１０を駆動し、検査チップ４０ａのアルミパッド４２にプローブ３４を所定の針圧で接触させる。その後、テスタ本体２からテスタヘッド６にテスト信号を送信し、プローブ３４からアルミパッド４２にテスト用の電圧をかける。その結果流れた電流をプローブ３４により受信し、テスタヘッド６および通信ケーブル８を介して、テスタ本体２に返信する。テスタ本体２はこの信号を解析することで、検査チップ４０ａの電気的特性が正常か否かをテストする。
【００４０】
次に、検査ウエハ１２に形成され、上述の高温テストが必要な全ての検査チップ４０ａについて、高温テストが完了しているか否かを判別する（ステップＳ１１６）。全てのチップ４０のテストが完了していないと判断された場合には、ステップＳ１１８において、テスト開始後、設定時間が経過しているか否かを判別する。テスト開始後、設定時間が経過していると判断された場合には、ステップＳ１１２に戻り、プローブ３４のアライメントを行い、プローブ３４に位置ずれが発生している場合には補正をかける。一方、ステップＳ１１８において、テスト開始後、設定時間が経過していない場合には、ウエハステージ１０を駆動して、テスト未完了のチップ４０とプローブ３４を接触させて、引き続きプローブテストを行う（ステップＳ１１４）。一方、全ての検査チップ４０ａのテストが完了していると判断された場合には、一旦このルーチンを終了する。また、プリヒートによって、プローブ３４、およびプローブカード３０が十分加熱され、テスト中のプローブ３４の位置ずれが無視できる場合には、ステップＳ１１８における設定時間を無限大などに設定し、テスト中の再アライメントを行わないようにする事もできる。
【００４１】
以上のように、実施の形態１においては、検査ウエハ１２の外周部分の製品対象外領域に形成されたチップや欠陥チップである検査外チップ４０ｂを、プリヒートに用いる。アルミパッド４２にプローブ３４を接触させた状態でプリヒートを行うと、プローブカード３０の熱変形に伴って、プローブ３４からアルミパッド４２に印可される加重が変化し、アルミパッド４２の下にダメージを及ぼす可能性がある。実施の形態１においては、製品対象外である検査外チップ４０ｂにプローブ３４をコンタクトさせた状態でプリヒートを行うので、仮にプローブ３４と接触するアルミパッド４２や、その下の素子（アクティブ素子４８等）に損傷を及ぼしたとしても、製品となる検査チップ４０ａへの影響を排除する事ができる。
【００４２】
また、プローブ３４をアルミパッド４２に接触させた状態でプリヒートを行うため、プローブ３４およびプローブカード３０の温度が十分安定する程度まで、短時間でプリヒートを行う事ができる。したがって、その後に高温テストが繰り返し行われた場合にも、検査ウエハ１２の熱の影響によりプローブカードが更に昇温して変形するのを抑えることができる。このため、高温テスト中における針圧の変化を抑えることができ、アルミパッド４２に想定外の針圧がかかるのを防ぐことができる。したがって、アルミパッド４２下におけるクラックの発生を抑えることができ、クラック発生による配線の断線や、短絡、あるいはアクティブ素子４８の特性変動や破損などの問題を防ぐことができる。したがって、半導体チップ４０の信頼性の低下を抑えるとともに、プローブテストに起因する歩留まりの低下を抑えることができる。
【００４３】
図８は、実施の形態１において検査対象となる他の半導体チップ１４０を示す。図８に示す半導体チップ１４０は、アルミパッド４２直下にアクティブ素子４８を有するものではない点、また、M1〜M3メタル層の層間絶縁膜として、low-k膜１４２を用いている点において、図３に示す半導体チップ４０と異なっている。
【００４４】
low-k膜１４２は、シリコン酸化膜よりも誘電率が低く、比誘電率k≦3.2程度である。このように誘電率が低いlow-k膜は、一般に膜自体の強度が弱く脆弱である。したがって、プローブ３４からの針圧によりクラックを生じやすく、これによりアルミパッド４２がパッド剥がれ等を起こしやすい状態となる。このため、図８に示すような半導体チップ１４０に対しても、図３の半導体チップ４０と同様に、プローブテスト時における針圧を十分に管理する必要がある。したがって、図８の半導体チップ１４０に対しても、上述した実施の形態１のプローブテストを適用して高温テストを行うことが好ましい。これにより、プローブテスト中にアルミパッド４２に対する針圧が想定外に高くなることを避け、強度の弱いlow-k膜１４２においても、クラックの発生を抑えることができる。
【００４５】
なお、実施の形態１においては図３、図８において検査対象となる半導体チップ４０、１４０の構造について説明したが、この発明において検査対象となる半導体チップはこれらに限るものではない。実施の形態１において説明したプローブテストのシステムによれば、パッドにかかる針圧変化を必要最低限の範囲に管理することができるため、他の半導体チップに対しても効果的である。特にこの方法は、図３、図８に示すような、アルミパッド４２の下部の構造によりクラックの発生抑える必要があるものや、アルミパッド４２下部の強度が弱いものに適用することが有効であり、図３、図８の半導体チップの他に、例えば、図３の半導体チップ４０の層間絶縁膜としてlow-k膜を用いているものなどに適用することもできる。
【００４６】
また、実施の形態１においては、アクティブ素子４８が、シリコン基板上に形成されたＭＯＳ型半導体素子である場合について説明した。しかし、この発明においてアクティブ素子４８はこれに限る物ではなく、例えば化合物半導体基板上に形成されたバイポーラ型半導体素子や、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板上に形成された半導体素子など、半導体基板上に何らかの半導体能動素子が形成されている場合を含む。
【００４７】
また、実施の形態１においては、高温テストを行う場合について説明した。しかし、実施の形態１のプローブテストは、低温テストの場合にも適用することができる。また、アライメントのシステムやテストヘッダの構成等は必ずしも実施の形態１において説明したものにかぎるものではなく、この発明の範囲内において他の構成を有するものを用いてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１においては、高温下におけるプローブテストの方法およびこれを実行するための装置について説明したが、この発明はプローブテスト方法および装置に限らず、例えば、このようなプローブテスト方法を含む電子デバイスの製造方法としても捉えることができる。また、プローブテスト方法を実行するための制御システムとして捕らえることも可能である。
【００４９】
即ち、この制御システムは、チップ上のパッドにプローブを接触させて行う電気的な検査を実行する制御システムであって、
前記チップが複数形成されたウエハを、検査温度に調整するウエハ温調手段と、
前記ウエハに形成された複数のチップのうち、検査対象外である検査外チップを選択する検査外チップ選択手段と、
前記検査外チップのパッドに、前記プローブを接触させて、前記プローブの温度を調節するプローブ温調手段と、
前記複数のチップのうち、検査対象となる検査チップを選択する検査チップ選択手段と、
前記検査チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記検査チップの電気的な検査を行う検査手段と、
を備える。
【００５０】
なお、例えば、実施の形態１においては、ステップＳ１０４を実行することにより、この発明の「ウエハ温調工程」あるいは「ウエハ温調手段」が実現し、ステップＳ１０６を実行することにより「検査外選択工程」あるいは「検査外チップ選択手段」が実現し、ステップＳ１０８を実行することにより「プローブ温調工程」あるいは「プローブ温調手段」が実現し、ステップＳ１１２を実行することにより「検査チップ選択工程」あるいは「検査チップ選択手段」が実現し、ステップＳ１１４を実行することにより「検査工程」あるいは「検査手段」が実現する。
【００５１】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２におけるプローブテストについて説明するための模式図である。実施の形態２のプローブテストにおいて用いるシステムのハードウェア構成は、図１および図２に示すものと同様である。また、検査対象となる半導体チップも図３あるいは図８に示すものと同様である。実施の形態２におけるプローブテストの方法は、プリヒートの方法においてのみ実施の形態１において説明したプローブテストの方法と異なっている。
【００５２】
図９に示すように、実施の形態２のプリヒートは、検査対象外の検査外チップ４０ｂにプローブ３４を接触させて行うものではなく、いわゆるセパレートプリヒートを行う。セパレートプリヒートは、プローブカード３０を、プローブ３４とアルミパッド４２とが接触しない範囲で所定の間隔を空けて、ウエハステージ１０上方に維持し、ウエハステージ１０からの熱により、プローブカード３０を加熱する方法である。
【００５３】
上述したように従来のセパレートプリヒートにおいては、プローブ３４の先端とアルミパッド４２との間に、500μm以上の間隔が空くようにした状態で所定時間維持する。これにより、プローブカード３０は、ウエハステージ１０からの熱により加熱されてプリヒートされる。しかしながら、その後のプローブテストでは、検査ウエハ１２にプローブカード３０が更に接近する。したがって、プローブテスト中に、更にプローブカード３０の温度が上昇すると考えられる。このテスト中の温度上昇は、プリヒート時の間隔が500μm以上の場合、比較的大きいものと考えられる。したがって、プローブテスト中に、プローブカード３０は更に変形し、アルミパッド４２に対する針圧が想定外に変化することが考えられる。
【００５４】
これに対して、実施の形態２においては、プリヒート時のプローブ３４先端とアルミパッド４２表面との距離を最短にする接近許容間隔を設定する。この接近許容間隔は、ウエハステージ１０から受ける温度との関係により決定される。即ち、高温テストに要求される温度によりウエハステージ１０の温度が決定され、その温度によりプリヒートした場合のプローブカード３０の変形が予想される。更に、その変形からプローブ３４先端の高さの変化とその誤差とが予想される。接近許容間隔は、例えば、予想されるプローブ３４先端の誤差を含む変化量の最大値分、プローブ３４先端の位置が変化した場合にも、アルミパッド４２とプローブ３４の先端とが接触しない範囲で、最短の値に設定される。
【００５５】
具体的な値としては、接近許容間隔は数十μmとなる。より具体的に、実施の形態２においては、接近許容間隔を最小50μmと設定する。このようにプローブカード３０を検査ウエハ１２に可能な限り接近させることにより、実際にプローブテストを開始した場合のプローブカード３０の変形による針圧の変化を最小限に抑えることができる。
【００５６】
図１０は、実施の形態２において実行するプローブテストを説明するためのフローチャートである。図１０に示すプローブテストは、実施の形態１のステップＳ１０６〜Ｓ１１０に代えて、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６を実行する点を除き、実施の形態１のプローブテストと同様である。
【００５７】
ステップＳ１０２において高温テストの判断がされ、ステップＳ１０４において検査ウエハ１２が加熱された後、接近許容間隔の設定を行う（ステップＳ２０２）。接近許容間隔は上述したように、高温テストに要求される温度からプローブ３４の高さの変化を予測して、これに応じて設定する。次に、設定された接近許容間隔に応じて、ウエハステージ１０をセットする（ステップＳ２０４）。ここでは、アルミパッド４２設定された接近許容間隔までアルミパッド４２表面とプローブ３４先端とが接近するようにアライメントを行う。これにより、ウエハステージ１０から発する熱によりプローブカード３０の加熱が開始され、プリヒートが開始されることとなる。
【００５８】
次に、プリヒート時間Ｔが、完了判定時間Ｔpre2を経過したか否かを判別する（ステップＳ２０６）。即ち、ステップＳ２０４においてウエハステージ１０のセットが完了した後からの経過時間であるプリヒート時間Ｔが、プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre2を満たすか否かが判断される。ここで、完了判定時間Ｔpre2は、プリヒートの位置においてプローブカード３０の温度上昇が飽和するのに必要な時間である。即ち、プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre2を満たす場合、プローブカード３０はその位置ではこれ以上温度上昇しないまで十分に加熱されたと判断される。なお、完了判定時間Ｔpre2は高温テストに要求される温度やプローブカード３０の材質によって様々に設定されるものであるが、実施の形態２においては20分程度の時間である。
【００５９】
プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre2の成立が認められた場合には、プリヒートが完了したものと判断され、ステップＳ１１２〜Ｓ１１８に基づいて、プローブテストが実行される。一方、プリヒート時間Ｔ≧完了判定時間Ｔpre2が認められない場合には、ウエハステージ１０の位置をそのままに維持し、プリヒートを継続する。
【００６０】
以上のように、ウエハステージ１０とプローブカード３０との距離を設定される接近許容間隔にまで近づけることにより、プローブカード３０の温度を検査ウエハ１２の温度に近づけることができる。したがって、その後のプローブテストにおいて、プローブカード３０の変形を小さく抑えることができ、プローブテストにおけるアルミパッド４２に対する針圧の変化を小さくすることができる。したがって、アルミパッド４２下に生じるクラックの発生を防ぎ、信頼性の高い半導体チップを得ることができる。
【００６１】
なお、実施の形態２においては、アルミパッド４２表面とプローブ３４先端との距離を数十μmとする場合について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。このような接近許容間隔は、上述したように高温テストに要求される温度とプローブカード３０の変形量とに応じて決定されるものである。しかしながら、プローブテスト時におけるプローブカード３０の変形を許容範囲に納めるためには、接近許容間隔は、従来のプリヒート時における距離500μmよりも小さくし、より好ましくは、200μm以下とするのが良い。また、プローブ３４とアルミパッド４２とのプリヒート時における接触を防ぐことを考慮すると、接近許容間隔は、数十μm以上、より好ましくは50μm以上の距離とするのが良い。
【００６２】
また、実施の形態１と同様に、実施の形態２のプローブテストは、低温テストにも適用することができる。また、検査対象のチップについても実施の形態１で説明したように、他のチップであってもよい。更に、実施の形態２においてもプローブテストの方法およびシステムとして説明したが、この発明はこれに限るものではなく、このプローブテストを利用した電子デバイスの製造方法として捉えることもできる。また、同様に、プローブテストを実行するための制御システムとして捕らえることができる。
【００６３】
即ち、この制御システムは、チップ上のパッドにプローブを接触させて行う電気的な検査を行う制御システムであって、
前記チップが形成されたウエハを、検査温度に調整するウエハ温調手段と、
前記検査温度に加熱されることにより前記プローブの高さが変化した場合に、前記チップの表面と前記プローブとが接触しない範囲で、前記チップ表面と前記プローブ先端との接近許容間隔を設定する接近許容間隔設定手段と、
前記プローブを、前記チップ表面から前記接近許容間隔を空けた位置に接近させて、前記プローブの温度と調節するプローブ温調手段と、
前記チップのパッドに前記プローブを接触させて、前記パッドに電圧をかけ、前記チップの電気的な検査を行う検査手段と、
を備える。
【００６４】
なお、例えば、実施の形態２においては、ステップＳ１０４を実行することにより、この発明の「ウエハ温調工程」あるいは「ウエハ温調手段」が実現し、ステップＳ２０２を実行することにより「接近許容間隔設定工程」あるいは「接近許容間隔設定手段」が実現し、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６を実行することにより「プローブ温調工程」あるいは「プローブ温調手段」が実現し、ステップＳ１１４を実行することにより「検査工程」あるいは「検査手段」が実現する。
【００６５】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３におけるプローブカードを説明するための模式図である。実施の形態３において用いるプローブテスト装置は、図１，２に示す装置のプローブカード３０に代えて、プローブカード６０を用いる点を除き、図１、２に示す装置と同様の構成を有する。
【００６６】
図１１に示すように、プローブカード６０のプローブ基板６２には、プローブ６４が、プローブ固定部６６を介して取り付けられている。また、プローブ基板６２のプローブ６４とは反対側の面の中央部には補強板６８が設けられている。補強板６８は、中央部分に円形に配置されており、ステンレスなどの素材でできている。補強板６８は、高温あるいは低温テスト時においてプローブカード６０の温度上昇した場合に、プローブ基板６２が変形するのを防止する。このためプローブテスト中のプローブ基板６２の変形を小さく抑え、プローブ６４の針圧の変化をおさえることができる。したがって、図３、図８に示すような半導体チップ４０、１４０のプローブテストに用いた場合にも、層間絶縁膜にクラックが発生するのを抑えることができる。
【００６７】
図１２は、実施の形態３における他のプローブカードの例を説明するための模式図である。図１２のプローブカード３６０は、プローブ基板３６２と補強板３６８の形状が異なる点を除き、図１１に示すプローブカード６０と同じものである。即ち、図１１における補強板６８はプローブ基板６２中央部において、プローブ基板６２に重ねて配置されていたのに対して、図１２のプローブ基板３６２は中央部に開口を有する。そして、この開口は補強板３６８が埋め込まれている。補強板３６８は、プローブ基板３６２の開口部とその周辺の一部に配置されている。このように補強板３６８を配置することによっても、同様に、高温あるいは低温テスト時のプローブカードの変形を抑えることができる。
【００６８】
なお、この発明におけるプローブカードは、図１１、図１２に説明したものに限るものではない。この発明におけるプローブカードは、プローブテスト時においてプローブカードに生じやすい中央部の変形を確実に補強できるものであれば、他の構造であっても良い。
【００６９】
なお、実施の形態３のプローブカードは、実施の形態１、２において説明したプローブテストにおいても、また、従来のプローブテストにおいても用いることができる。従来のプローブテストと同様にプローブテストを行う場合にも、このように補強されたプローブカードを用いることにより針圧の変化をある程度小さくすることができる。
【００７０】
実施の形態４．
図１３は、プローブテストにおいて用いるプローブの形状について説明するための模式図であり、図１４は、各プローブを繰り返し洗浄した後のプローブの形状を表す模式図である。実施の形態４において用いるプローブテスト装置は図１、図２に示したものと同様の構成を有する。
【００７１】
プローブテストにおいては、プローブをアルミパッドに接触させる。このためアルミパッドが削れ、プローブの先端には酸化アルミ等の異物が付着する。その結果、異物によりプローブとパッドとの電通が阻害される場合がある。したがって、異物が付着した状態のままプローブテストを繰り返すと、電気的なテストを正確に行うことができない事態となる。通常、このような事態を避けるため必要に応じてプローブの洗浄が行われる。
【００７２】
ところで、プローブの先端形状は様々なものがある。例えば、図１３（ａ）に示すプローブ３４ａは、先端全体がカーブを有する。また、図１３（ｂ）に示すプローブ３４ｂは、その先端がフラットに削られている。
【００７３】
一方、プローブの洗浄方法については、セラミック板を用いるものとクリーニングシート（研磨シート）を用いるものがある。セラミック板を用いる洗浄方法は、セラミック板にプローブの先端を押付けて研磨することにより、プローブ先端に付着した異物を除去するものである。このため、セラミック板による洗浄を繰り返した後のプローブの形状は、もとのプローブが、図１３（ａ）のプローブ３４ａのようにカーブを有するもの、および図１３（ｂ）のプローブ３４ｂのようにフラットの、のいずれの形状のものであっても、図１４（ａ）のプローブ３４ｃのように先端がフラットなものとなる。
【００７４】
先端がフラットに研磨された場合、プローブテスト時における単位面積当たりの針圧は低下する。したがって、アルミパッド４２下にクラックが発生するのを抑えることができる。しかしながら、十分な接触圧力を確保できなくなる場合がある。また、プローブ３４ａ、３４ｂの先端は、次第にプローブ３４ｃのように太くなるため、プローブテスト後にアルミパッドに残るプローブ痕が大きくなる。プローブ痕が大きくなると、その後のワイヤボンディングの際、アルミパッド４２上への合金の形成が不安定になり、ワイヤボールの接続強度の不足を引き起こす可能性がある。
【００７５】
特に、図３に示す半導体チップ４０のように、アルミパッド４２下にアクティブ素子４８が配置するような構造の場合、チップ縮小化のため、パッド面積も最小限に抑えられていることが多い。このような場合、パッドに大きくプローブ痕があくと、ワイヤボールの接続強度の確保は更に困難となる。このため、プローブ先端が太くなる洗浄方法は好ましいものではない。
【００７６】
一方、クリーニングシートを用いた洗浄方法は、ウレタンマットに研磨粒子を混入させたクリーニングシート中に、プローブの先端を刺して、異物を除去する方法である。このため、クリーニングを繰り返した後のプローブの先端の形状は、もとのプローブが、図１３（ａ）のプローブ３４ａのようにカーブを有するもの、および図１３（ｂ）のプローブ３４ｂのようにフラットの、のいずれの形状のものであっても、図１４（ａ）に示すプローブ３４ｄのように、先端がカーブを有するものとなる。
【００７７】
プローブ３４ｂのように先端がフラットな針を用いる場合には、フラットな形状に合わせて、プローブテスト時の針圧が設定されている。このため、クリーニングシートによる洗浄方法により、先端がカーブを有する形状に変わったプローブ３４ｄをプローブテストにそのまま用いると、アルミパッド４２との接触面積が小さくなる。その結果、プローブ３４ｄとアルミパッド４２との単位面積当たりの針圧が増大し、アルミパッド４２下のクラックの発生率は増加することが考えられる。
【００７８】
以上より、実施の形態４においては、プローブ先端の形状とその洗浄方法を制限する。即ち、まずプローブテストにおけるプローブ痕を考慮して、半導体チップ４０や半導体チップ１４０のようなチップの検査においては、先端全体にカーブを有するプローブ３４ａを用いる。具体的に、洗浄前のプローブ３４ａの先端の最大曲率半径Ｒは、３μｍ≦Ｒ≦３０μｍを満たすものを選択する。また、上記のクリーニングシートにより洗浄する事により、洗浄後のプローブ３４ａの先端の最大曲率半径Ｒも、３μｍ≦Ｒ≦３０μｍの範囲に収める事ができる。
【００７９】
このようなプローブ３４ａに対して、洗浄方法はクリーニングシートを用いるものを採用する。また、具体的にクリーニングシートとしては、ウレタンに、プローブ３４ａよりも硬い材料の研磨粒子を混入させたものを用いる。研磨粒子の粒径Ｘは、プローブの材質により設定すればよいが、タングステンを用いたプローブの場合には、０．５μｍ≦Ｘ≦３μｍを満たすものを選択するのが、プローブ先端の形状を維持する上で好ましい。
【００８０】
実施の形態４においては、以上のようにプローブ形状と洗浄方法とを特定することにより、プローブ３４ａ先端の形状変化を小さくする。洗浄の繰り返しにより針長さは変化するものの、針の長さの変化による針圧の変化は、アライメントによるオーバードライブ量の調節により対応することができる。
【００８１】
具体的に、プローブ３４ａとして、プローブの根元部分の直径110μm、先端のカーブの根元部分の直径20μmのプローブ３４ａを用いて、上記の洗浄方法を繰り返した場合、オーバードライブ量が60μmとすると、針圧はプローブ１本につき2.5g〜5g程度の範囲に収まるように、針圧のばらつきが抑えられる。またピッチ70μmのアルミパッド４２に形成されるプローブ痕は20〜30μmに抑えることができる。このように、実施の形態４によれば、繰り返し洗浄を行った場合であっても、プローブの針圧の変化およびプローブ痕の拡大を抑えることができる。
【００８２】
なお、実施の形態４においては、クリーニングシートとして、ウレタンに研磨粒子を混入させたものを用いた。しかし、この発明はこれに限るものではなく、プローブよりも柔らかいマットに、プローブより硬い研磨粒子を混入したものであればよい。また、研磨粒子の粒径Ｘは、０．５μｍ≦Ｘ≦３μｍとしたが、この発明はこれに限るものではない。研磨粒子の粒径は、プローブの材質や研磨粒子の材質に従うものであるため、これらに応じて決定することができる。但し、洗浄前のプローブ３４ａの最大曲率半径は、３μｍ≦Ｒ≦３０μｍを満たすものを選択し、洗浄を繰り返した後のプローブの曲率半径が、３μｍ≦Ｒ≦３０μｍを満たすものであることが好ましい。
【００８３】
なお、実施の形態４の洗浄方法により洗浄されたプローブを用いたプローブテストの方法は、実施の形態１、２のようなテスト方法であってもよいが、従来のプローブテストのシステムにおいて広く用いることができる。
【００８４】
また、実施の形態４においては、プローブの洗浄方法について説明したが、この発明はこのような洗浄方法を含むプローブテストの方法、あるいは、これを用いた電子デバイスの製造方法として捉えることもできる。
【００８５】
実施の形態５．
図１５は、アルミパッド４２の下に配線層が配置するような構造のパッドにおいて、従来のプローブとパッドとの関係を説明するための模式図である。プローブテストの際には、半導体チップ４０に形成されたすべてのアルミパッド４２にプローブ３４が所定の値以下の針圧で接触する必要がある。しかし、実際にはプローブ基板３２やプローブ３４の変形等により、プローブ３４の高さが一定とならず、その結果、図１５に示すように、最初にパッド４６とプローブ３４とが接触したアルミパッド４２が受ける針圧は、他のパッドに比べて大きくなる。プローブ３４の高さに大きく違いがある場合には、この針圧の差が大きくなり、最初に接触したパッド４６下においてクラックの発生率が高くなる。
【００８６】
特に、図３に示すような、アルミパッド４２下にアクティブ素子４８が形成されている半導体チップ４０や、図８のように層間絶縁膜にlow-k膜１４２が用いられている半導体チップ１４０のプローブテストにおいて用いられるプローブ３４については、その針圧を厳密に管理する必要がある。
図１６は、実施の形態５におけるプローブの針圧と、針の高さについて説明するための図である。
【００８７】
また、同じ設計に基づいて製造したプローブ３４間でも、実際にはプローブ形状やプローブ先端の高さが異なる場合がある。従って、プローブ３４製造後においては、プローブ３４の使用前あるいはプローブカードの製造委託元への納品前に、図１６のように針圧や先端径が所定のばらつき以内で製造されているか否かを厳密に検査する。
【００８８】
以上のように、実施の形態５においては、図３、図８に示すような半導体チップ４０、１４０のプローブテストにおいて用いるプローブ３４については、プローブカード３０の製造の際、プローブ３４の高さ、長さ、太さを、検査対象に応じて設定する。またプローブカード製造後において、使用前に、実際に針圧や先端径が所定の規格を満たすか否かの検査を行う。このようにすることにより、特にクラックの発生を抑える必要があるチップについて、プローブのばらつき等が原因となるクラックの発生をより確実に抑えることができる。
【００８９】
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及している場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明の実施の形態１におけるプローブテスト装置を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるプローブテスト装置を説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるプローブテストの対象となる半導体チップについて説明するための模式図である。
【図４】プローブテストにおけるプリヒート後のプローブカードの形状変化について説明するための模式図である。
【図５】プローブテストにおけるパッドとプローブとの状態を説明するための模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１においてプローブテストの対象となるウエハについて説明するための模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるプローブテストについて説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１においてプローブテストの対象となる半導体チップの他の例について説明するための模式図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるプローブテストの状態を説明するための模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるプローブテストについて説明するためのフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３におけるプローブカードを説明するための模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における他のプローブカードの例を説明するための模式図である。
【図１３】プローブの形状を説明するための模式図である。
【図１４】繰り返し洗浄した後のプローブの先端形状を説明するための模式図である。
【図１５】従来のプローブテストにおけるプローブとパッドとの接触状態を説明するための模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態５におけるプローブとパッドとの接触状態を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
２  テスタ本体
４  プローバ
６  テストヘッド
８  通信ケーブル
１０  ウエハステージ
１２  検査ウエハ
１４  ウエハカセット
１６  ウエハ
１８  プローブ用アライメントカメラ
２０  ウエハ用アライメントカメラ
２２  ヒータ
２４  ヒータ制御装置
２８  テスタピン
３０  プローブカード
３２  プローブ基板
３４  プローブ
３４ａ  先端形状が球形のプローブ
３４ｂ  先端形状がフラットのプローブ
３４ｃ  セラミック板により洗浄した後のプローブ
３４ｄ  クリーニングシートにより洗浄した後のプローブ
３６  プローブ固定部
４０、１４０  半導体チップ
４０ａ  検査チップ
４０ｂ  検査外チップ
４２  アルミパッド
４４、４６  配線
４８  アクティブ素子
５０  層間絶縁膜
５２  ガラスコート
５４  開口部
１４２  low-k膜
６０、３６０  プローブカード
６２、３６２  プローブ基板
６４  プローブ
６６  プローブ固定部
６８、３６８  補強板
【図１】
2006339456.tif 000003
【図２】
2006339456.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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