(57)【要約】【課題】  ウエハの電気特性評価において、同一ウエハの同一電極パッドを安定的に複数回測定する。【解決手段】  所定の半導体チップの電極パッドにおいて、プローブを電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、第１回目の針跡位置情報を記憶する工程と、プローブの位置を所定量シフトさせて、所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する工程と、第２回目の針跡位置情報を記憶する工程と、所定の半導体チップの位置情報および第１、第２回目の針跡位置情報をもとに、複数の半導体チップの電極パッドの各々において、所定の半導体チップの電極パッドにおける第１、第２回目の針跡位置に対応する位置に、プローブを接触させて半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む【選択図】  図２
2006318965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、
複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、
前記第１回目の針跡を形成したときの前記プローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する工程と、
前記プローブの位置を所定量シフトさせて、前記所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する工程と、
前記第２回目の針跡を形成したときの前記プローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する工程と、
前記所定の半導体チップの位置情報および前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む半導体デバイスの検査方法。
【請求項２】
前記所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記第２回目の針跡を形成する工程と同様にして第３回目以降の針跡を形成し、少なくとも３箇所以上の互いに重ならない複数の針跡位置情報を記憶し、前記複数の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの検査方法。
【請求項３】
ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、
複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、
前記所定の半導体チップの電極パッドおよび前記第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する工程と、
前記画像データから前記電極パッドサイズと前記第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する工程と、
測定回数を設定し、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する工程と、
前記電極パッドサイズ、前記第１回目の針跡位置および前記シフト量から前記第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する工程と、
前記所定の半導体チップの位置情報および前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目以降の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目以降の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む半導体デバイスの検査方法。
【請求項４】
ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、
前記半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定された前記プローブを前記電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、前記針跡が前記電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の前記針跡位置を算出する工程と、
前記複数の針跡位置に関する情報を記憶する工程と、
前記複数の針跡位置に関する情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む半導体デバイスの検査方法。
【請求項５】
ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバと、前記プローブに電気的に接続される端子を有し、前記端子を介して前記半導体チップを動作させるとともにその出力信号を検出して前記半導体チップの電気的特性を検査するテスタとを備える半導体デバイス検査装置であって、
前記半導体チップの電極パッドに、互いに重ならないように形成可能な複数の針跡に関する針跡位置情報を記憶する手段と、
前記複数の針跡位置情報をもとに、複数の前記半導体チップの電極パッドの各々において、前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する手段とを備えた半導体デバイス検査装置。
【請求項６】
前記針跡位置情報を記憶する手段は、
複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する手段と、
前記第１回目の針跡を形成したときの前記プローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する手段と、
前記プローブの位置を所定量シフトさせて、前記所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する手段と、
前記第２回目の針跡を形成したときの前記プローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する手段とを備えた請求項５記載の半導体デバイス検査装置。
【請求項７】
前記針跡位置情報を記憶する手段は、
複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成した際の、前記所定の半導体チップの電極パッドおよび前記第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する手段と、
前記画像データから前記電極パッドサイズと前記第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する手段と、
測定回数を設定し、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する手段と、
前記電極パッドサイズ、前記第１回目の針跡位置および前記シフト量から前記第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する手段とを備えた請求項５記載の半導体デバイス検査装置。
【請求項８】
前記針跡位置情報を記憶する手段は、
前記半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定された前記プローブを前記電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、前記針跡を前記電極パッドに複数形成する際に、前記針跡が前記電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の前記針跡位置を算出する手段と、
前記複数の針跡位置に関する情報を記憶する手段とを備えた請求項５記載の半導体デバイス検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの検査方法および半導体デバイス検査装置に関し、特にウエハ内の同一電極パッドを複数回測定する場合のプローブと電極パッドとのコンタクト位置決め方法についての半導体デバイスの検査方法および半導体デバイス検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハの表面には電気素子回路が形成された多数の半導体デバイスが形成されており、この電気素子回路を個々の半導体デバイス（チップ）として切断する前に、各電気素子回路の電気的特性を検査するために、プローブ装置によってその良・不良を判定している。このプローブ装置は、一般にウエハの各半導体デバイスに対応するプローブを有し、テスタに接続されたプローブカードと、ウエハの各半導体デバイスとを順次対応させて、半導体デバイスの電極パッドにプローブを接触させるようにして、電気的な測定を行うように構成されている。
【０００３】
ところで、正確な電気的測定を行うためには、プローブカードのプローブと半導体デバイスの電極パッドとを確実に接触させなければならず、このためウエハを載置したステージを高精度に制御すると共に、測定前に触針に対して電極パッドを正確に位置合わせ（アライメント）することが必要である。そのため、従来のプローブ装置では、プローブカードのプローブに半導体デバイスの電極パッドを接触させて電気的な特性検査を行うプロービング領域と、プローブカードが着脱自在に固定されるテストヘッドから離れた位置に、カメラを備えた撮像手段（アライメント装置）を配置し、この撮像手段の下方側のウエハの位置合わせを行うアライメント（位置合わせ）領域と、が平面的に一定の距離に配置されている。
【０００４】
したがって、ウエハが供給されたステージのチャック部が、最初にこのアライメント領域に移動してウエハが位置決めされ、次にこの位置決めされたウエハが、ステージの移動によりプローブの真下のプロービング領域に運ばれ、電気的な測定が行われる。このためステージを移動させる移動機構等の機械的誤差が上記移動量に含まれるため、正確な位置補正が必要となる。
【０００５】
以下、図７を参照しながら、従来のカラーカメラによるコンタクト位置修正方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
チャック上にあるウエハに針跡をつけるまでは従来公知の方法によって行われる（ステップＳ４０１）。次に、ウエハを保持したステージをカラーカメラ下に移動する（ステップＳ４０２）。次に、カラーカメラの画面上のクロスに針跡の中心を合わせて、その位置を登録する（ステップＳ４０３）。次に、画面上のクロスに電極パッドの中心を合わせて、その位置を登録する（ステップＳ４０４）。次に、針跡の中心位置と電極パッドの中心位置との位置ずれを計算する（ステップＳ４０５）。次に、計算値分チャックを微小移動させて修正する（ステップＳ４０６）。
【０００７】
ここで、撮像手段に使用されるカメラにカラーカメラを用いているのは、電極パッドが金バンプ、半田バンプ、アルミバンプ等である場合、モノクロカメラでは針跡がみえないという不都合を解決するためである。
【０００８】
以上のような工程を実施することにより、半導体デバイスの電極パッドとプローブとの微小な位置合わせの修正を正確に行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−６３８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体デバイスの電気的測定を実施するにあたり、その測定回数は少ないのが理想である。しかし、現実には、オペレーションミス、テストプログラムのバグ、プローブ装置故障による測定値の変動、プローブ装置を複数台所有している場合の測定値装置間差比較等、あらゆる場面で、同じウエハ内の同じ電極パッドを複数回測定する必要が生じる。
【００１０】
また、研究開発段階での半導体デバイス評価、新規プローブ装置導入時の装置評価、テストプログラム検証などの場合にも同じウエハ内の同じ電極パッドを複数回測定する必要が生じる。このような場合、全く同じ位置に複数回針を立てると、先の触針で電極パッド表面に発生する凹凸等の表面形状変化のために、後の触針で接触抵抗が変化するなどして正確な測定値が得られないことが発生する。しかしながら、正確な測定値を得るために測定目的毎に針跡のない新規ウエハを準備していたのではリードタイムが長くなり、膨大な材料コストもかかる。
【００１１】
特に、特許文献１に記載の電極パッドとプローブのコンタクト位置修正方法の場合には、測定回数を少なくすることを想定している。そのため、この方法を用いて複数回測定を実施すると、常に電極パッドの同じ位置で測定するため、接触抵抗の影響を受けやすくなり、測定値が変動してしまうという問題が起きる。
【００１２】
また、それを防ぐために、コンタクト位置の設定を変更して針跡をずらすことは従来の方法でも可能であるが、測定回数を重ねるたびにプローブ装置の設定を変更し、コンタクト位置合わせをその都度実施しなければならない。これでは自動測定ができなくなり、検査効率が低下するという問題が起きる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、上記の課題に鑑みて、ウエハ内の同一電極パッドを複数回測定する際に、電極パッドとプローブとのコンタクト位置決め方法を提供することにより、精度良い測定値を得ることが可能になるとともに評価リードタイム短縮、評価材料コストの低減、検査効率の向上を同時に実現することができる半導体デバイスの検査方法および半導体デバイス検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の半導体デバイスの検査方法は、ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、前記第１回目の針跡を形成したときの前記プローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する工程と、前記プローブの位置を所定量シフトさせて、前記所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する工程と、前記第２回目の針跡を形成したときの前記プローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する工程と、前記所定の半導体チップの位置情報および前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む。
【００１５】
請求項２記載の半導体デバイスの検査方法は、請求項１記載の半導体デバイスの検査方法において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記第２回目の針跡を形成する工程と同様にして第３回目以降の針跡を形成し、少なくとも３箇所以上の互いに重ならない複数の針跡位置情報を記憶し、前記複数の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の半導体デバイス検査方法は、ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、前記所定の半導体チップの電極パッドおよび前記第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する工程と、前記画像データから前記電極パッドサイズと前記第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する工程と、測定回数を設定し、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する工程と、前記電極パッドサイズ、前記第１回目の針跡位置および前記シフト量から前記第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する工程と、前記所定の半導体チップの位置情報および前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目以降の針跡位置情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記所定の半導体チップの電極パッドにおける前記第１、第２回目以降の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む。
【００１７】
請求項４記載の半導体デバイスの検査方法は、ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する半導体デバイスの検査方法であって、前記半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定された前記プローブを前記電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、前記針跡が前記電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の前記針跡位置を算出する工程と、前記複数の針跡位置に関する情報を記憶する工程と、前記複数の針跡位置に関する情報をもとに、前記複数の半導体チップの電極パッドの各々において、前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する工程とを含む。
【００１８】
請求項５記載の半導体デバイス検査装置は、ウエハ上に形成された半導体チップの電極パッドにプローブを接触させるプローバと、前記プローブに電気的に接続される端子を有し、前記端子を介して前記半導体チップを動作させるとともにその出力信号を検出して前記半導体チップの電気的特性を検査するテスタとを備える半導体デバイス検査装置であって、前記半導体チップの電極パッドに、互いに重ならないように形成可能な複数の針跡に関する針跡位置情報を記憶する手段と、前記複数の針跡位置情報をもとに、複数の前記半導体チップの電極パッドの各々において、前記複数の針跡位置に対応する位置に、前記プローブを接触させて前記半導体チップの電気的特性を検査する手段とを備えた。
【００１９】
請求項６記載の半導体デバイス検査装置は、請求項５記載の半導体デバイス検査装置において、前記針跡位置情報を記憶する手段は、複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する手段と、前記第１回目の針跡を形成したときの前記プローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する手段と、前記プローブの位置を所定量シフトさせて、前記所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する手段と、前記第２回目の針跡を形成したときの前記プローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する手段とを備えた。
【００２０】
請求項７記載の半導体デバイス検査装置は、請求項５記載の半導体デバイス検査装置において、前記針跡位置情報を記憶する手段は、複数の前記半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、前記プローブを前記電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成した際の、前記所定の半導体チップの電極パッドおよび前記第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する手段と、前記画像データから前記電極パッドサイズと前記第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する手段と、測定回数を設定し、前記第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する手段と、前記電極パッドサイズ、前記第１回目の針跡位置および前記シフト量から前記第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する手段とを備えた。
【００２１】
請求項８記載の半導体デバイス検査装置は、請求項５記載の半導体デバイス検査装置において、前記針跡位置情報を記憶する手段は、前記半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定された前記プローブを前記電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、前記針跡を前記電極パッドに複数形成する際に、前記針跡が前記電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の前記針跡位置を算出する手段と、前記複数の針跡位置に関する情報を記憶する手段とを備えた。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１記載の半導体デバイスの検査方法によれば、プローブを電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、第１回目の針跡を形成したときのプローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する工程と、プローブの位置を所定量シフトさせて、所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する工程と、第２回目の針跡を形成したときのプローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する工程とを行うので、同一電極パッドに対して、プローブと電極パッドをコンタクトさせて針跡をつけるという工程を最低２回以上の複数回行う場合に、あらかじめ定義した所定量分ずらして、針跡が重ならないようにコンタクトする処理を行うことができる。このため、検査時の電極パッドとプローブとの接触抵抗の変化を最小限にすることが可能となるため、電極パッド下の構成膜層を損傷することなく安定した測定結果を得ることができる。
【００２３】
このように、ウエハ内の同一電極パッドを複数回測定する際の電極パッドとプローブとのコンタクト位置決め方法を提供することにより、精度良い測定値を得ることが可能になるとともに評価リードタイム短縮、評価材料コストの低減、検査効率の向上を同時に実現するという優れた効果を発揮することができる。
【００２４】
請求項２では、所定の半導体チップの電極パッドにおいて、第２回目の針跡を形成する工程と同様にして第３回目以降の針跡を形成し、少なくとも３箇所以上の互いに重ならない複数の針跡位置情報を記憶し、複数の針跡位置情報をもとに、複数の半導体チップの電極パッドの各々において、所定の半導体チップの電極パッドにおける複数の針跡位置に対応する位置に、プローブを接触させて半導体チップの電気的特性を検査するので、同一電極パッドを３回以上測定する場合に対応できる。
【００２５】
本発明の請求項３記載の半導体デバイス検査方法によれば、プローブを電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する工程と、所定の半導体チップの電極パッドおよび第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する工程と、画像データから電極パッドサイズと第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する工程と、測定回数を設定し、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する工程と、電極パッドサイズ、第１回目の針跡位置およびシフト量から第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する工程とを行うので、請求項１と同様の効果が得られるとともに、設定された測定回数とシフト量から２回目以降の針跡位置を計算できる。
【００２６】
本発明の請求項４記載の半導体デバイスの検査方法によれば、半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定されたプローブを電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、針跡が電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の針跡位置を算出する工程と、複数の針跡位置に関する情報を記憶する工程とを行うので、請求項１と同様の効果が得られるとともに、測定開始前に複数回測定した場合の電極パッドにおける針跡の位置が確認できる。
【００２７】
本発明の請求項５記載の半導体デバイス検査装置によれば、半導体チップの電極パッドに、互いに重ならないように形成可能な複数の針跡に関する針跡位置情報を記憶する手段と、複数の針跡位置情報をもとに、複数の半導体チップの電極パッドの各々において、複数の針跡位置に対応する位置に、プローブを接触させて半導体チップの電気的特性を検査する手段とを備えたので、ウエハ内の同一電極パッドを複数回測定する際の電極パッドとプローブとのコンタクト位置決めを行うことができ、精度良い測定値を得ることが可能になるとともに評価リードタイム短縮、評価材料コストの低減、検査効率の向上を同時に実現するという優れた効果を発揮することができる。
【００２８】
請求項６では、針跡位置情報を記憶する手段は、複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、プローブを電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成する手段と、第１回目の針跡を形成したときのプローブの第１回目の針跡位置情報を記憶する手段と、プローブの位置を所定量シフトさせて、所定の半導体チップの電極パッドに再度接触させ、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する手段と、第２回目の針跡を形成したときのプローブの第２回目の針跡位置情報を記憶する手段とを備えたので、請求項１と同様の効果が得られる。
【００２９】
請求項７では、針跡位置情報を記憶する手段は、複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッドにおいて、プローブを電極パッドに接触させて第１回目の針跡を形成した際の、所定の半導体チップの電極パッドおよび第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する手段と、画像データから電極パッドサイズと第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する手段と、測定回数を設定し、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する手段と、電極パッドサイズ、第１回目の針跡位置およびシフト量から第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する手段とを備えたので、請求項３と同様の効果が得られる。
【００３０】
請求項８では、針跡位置情報を記憶する手段は、半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定されたプローブを電極パッドに接触させたときに形成される針跡サイズとから、針跡を電極パッドに複数形成する際に、針跡が電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の針跡位置を算出する手段と、複数の針跡位置に関する情報を記憶する手段とを備えたので、請求項４と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態に係る半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法について、図面を参照しながら説明する。尚、図１は本発明の全ての実施形態に係るウエハのコンタクト位置決め方法を採用する半導体デバイス検査装置の概念図である。従って、本発明の全ての実施形態において、適宜図１の符号を用いて説明する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体デバイス検査装置について、図１に基づいて説明する。
【００３２】
図１に示すように、ウエハ１１０上に形成された半導体チップの電極パッド１１０ａにプローブ１０４ａを接触させるプローバ１０４と、プローブ１０４ａに電気的に接続される端子を有し、端子を介して半導体チップを動作させるとともにその出力信号を検出して半導体チップの電気的特性を検査するテスタ１０５とを備える。
【００３３】
この場合、プローブ装置１０１は、主として、ステージ１０２、ステージ駆動用モータ１０３、プローブ１０４ａが設けられたプローブカード１０４、テスタ１０５、アライメント光学装置１０６、プローブ１０４ａを撮像するステージ側のＣＣＤカメラ１０７、カラーカメラ１０８、制御部１０９、ディスプレイ１１１、制御部１０９に内に設置されたＣＰＵ１１２等から構成されている。
【００３４】
ステージ１０２の上部には、ウエハ１１０を載置して保持するチャック部１０２ａが設けられている。ステージ１０２は制御部１０９によって制御されるステージ駆動用モータ１０３によってＸ、Ｙ、Ｚ方向及びＺ軸を中心とするθ回転方向に移動可能に構成され、ステージ１０２のチャック部１０２ａに保持されるウエハ１１０を移動することができる。
【００３５】
ウエハ１１０の多数の半導体デバイスの表面には、電極パッド１１０ａが形成されており、図１では説明の便宜上１つの電極パッド１１０ａしか記載していないが、実際には、一枚のウエハ上に数十、数百という多数の電極パッド１１０ａが形成されている。また、プローブカード１０４には、ウエハ１１０の各半導体デバイスの電極パッド１１０ａに対応するプローブ１０４ａが設けられている。
【００３６】
従って、テスタ１０５に接続されているプローブカード１０４のプローブ１０４ａをウエハ１１０の電極パッド１１０ａにコンタクトさせることにより、各半導体デバイスの電気的特性を検査することができる。
【００３７】
また、ステージ１０２のチャック部１０２ａには、プローブ１０４ａを下方から撮像して針の先端位置を検出するＣＣＤカメラ１０７が取り付けられている。ステージ１０２を移動してＣＣＤカメラ１０７を動かし、その焦点を合わせながらプローブ１０４ａの先端位置を測定し、その結果を制御部１０９に入力する。
【００３８】
アライメント光学装置１０６は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を含み、ウエハ１１０上の半導体デバイスのパターンを認識して、制御部１０９に入力する。制御部１０９では、アライメント光学装置１０６で得られた情報とＣＣＤカメラ１０７で得られたプローブ１０４ａの先端の位置情報とに基づき、公知の画像処理技術を用いて、プローブ１０４ａの先端とウエハ１１０の電極パッド１１０ａとの位置合わせを自動で行う。
【００３９】
更に本発明の実施形態のプローブ装置には、半導体チップの電極パッド１１０ａに、互いに重ならないように形成可能な複数の針跡に関する針跡位置情報を記憶する手段と、複数の針跡位置情報をもとに、複数の半導体チップの電極パッド１１０ａの各々において、複数の針跡位置に対応する位置に、プローブ１０４ａを接触させて半導体チップの電気的特性を検査する手段とを備えている。
【００４０】
この場合、本発明の特徴であるＣＰＵ１１２が制御部１０９内に設けられている。このＣＰＵ１１２は、ウエハ１１０上の同一電極パッド１１０ａに対して、プローブ１０４ａと電極パッド１１０ａをコンタクトさせて針跡をつけるという工程を最低２回以上の複数回行う場合に、あらかじめ定義した所定量（シフト量Ｘ、Ｙ）分ずらして、針跡が重ならないようにコンタクトする処理を行う機構を備えている。本構成では制御部１０９内にＣＰＵ１１２を設置しているが、別体として組み込んでもよい。
【００４１】
第１の実施形態によると、ウエハ１１０上の同一電極パッド１１０ａに対して、プローブ１０４ａと電極パッド１１０ａをコンタクトさせて針跡をつけるという工程を最低２回以上の複数回行う場合に、あらかじめ定義した所定量（シフト量Ｘ、Ｙ）分ずらして、針跡が重ならないようにコンタクトする処理を行うため、検査時の電極パッドとプローブとの接触抵抗の変化を最小限にすることが可能となるため、電極パッド下の構成膜層を損傷することなく安定した測定結果を得ることができる。
【００４２】
また、第１の実施形態によると、検査時に常に一定のオーバードライブ量でウエハとプローブとをコンタクトさせて検査できるため、電極パッド下の構成膜層を損傷することなく信頼性の高い検査を行うことができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法について、図２および図３に基づいて説明する。
【００４３】
本実施形態では、第１の実施形態において針跡位置情報を記憶する手段は、複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッド１１０ａにおいて、プローブ１０４ａを電極パッド１１０ａに接触させて第１回目の針跡を形成する手段と、第１回目の針跡を形成したときのプローブ１０４ａの第１回目の針跡位置情報を記憶する手段と、プローブ１０４ａの位置を所定量シフトさせて、所定の半導体チップの電極パッド１１０ａに再度接触させ、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目の針跡を形成する手段と、第２回目の針跡を形成したときのプローブ１０４ａの第２回目の針跡位置情報を記憶する手段とを備えている。
【００４４】
まず、図１において、ＣＣＤカメラ１０７とアライメント光学装置１０６を使用して、第１の実施形態と同様にプローブ１０４ａとウエハ１１０の電極パッド１１０ａとの位置合わせを行う。
【００４５】
即ち、プローブカード１０４のプローブ１０４ａとＣＣＤカメラ１０７とが対峙する位置にステージ１０２を移動し、ＣＣＤカメラ１０７でプローブ１０４ａを撮像し、プローブ１０４ａの先端の位置を測定し、その結果を制御部１０９に入力する。次いでＣＣＤカメラ１０７の位置とアライメント光学装置１０６の位置とを合致させた後、ウエハ１１０をステージ１０２のチャック部１０２ａに固着保持し、ステージ駆動用モータ１０３によりステージ１０２をアライメント光学装置１０６の下方に移動して、アライメント光学装置１０６によってウエハ１１０上の電極パッド１１０ａの位置が撮像され、そのデータが制御部１０９に入力される。この入力されたデータに基づいて制御部１０９は、プローブ１０４ａの位置に対する電極パッド１１０ａの位置を算出し、プローブ１０４ａを電極パッド１１０ａに適切にコンタクトさせるようにステージ１０２の移動量を制御する。以上の動作は図２のステップＳ１０１までに行われる通常のアライメント動作である。
【００４６】
次に、本実施形態における同一電極パッドを複数回測定する場合のウエハのコンタクト位置決め方法は、以下のステップＳ１０２〜１０９の動作を行うものである。
【００４７】
即ち、図３に示す電極パッド１１０ａに針跡２０１があるかどうかを確認するためにチャック部１０２ａをカラーカメラ１０８の下に移動する（ステップＳ１０２）。次に、電極パッド１１０ａに針跡２０１があるかどうかをディスプレイ１１１により確認する（ステップＳ１０３）。次に、確認の結果、針跡２０１がある場合は、その針跡２０１を１回目の測定時のコンタクト位置とする。針跡２０１がない場合は、例えば電極パッド１１０ａに針跡２０１を付ける（ステップＳ１０４）。ここまでで、電極パッド１１０ａには最低１つは針跡２０１が付いていることになる。次に、例えば図３の針跡２０１ａ〜２０１ｈのように針跡２０１と重ならず、かつ、電極パッド１１０ａに収まる位置に、ディスプレイ１１１で確認しながら測定回数分だけ針跡をつける（ステップＳ１０５）。次に、その全ての針跡２０１、２０１ａ〜２０１ｈの中心位置座標Ｘ、ＹをＣＰＵ１１２に登録する（ステップＳ１０６）。次に、測定順序の設定を行う（ステップＳ１０７）。例えば、デフォルト設定としてステップ１０６にて登録した順とする。但し、登録した全ての針跡２０１、２０１ａ〜２０１ｈの中心位置座標は既にＣＰＵ１１２に記憶されているため、測定順序の変更は容易に可能である。測定順序の一例は、図３の(1)〜(9)のようになる（ステップＳ１０８）。以降、通常のプロービング動作により、ステップ１０６にて位置決めした全コンタクト位置について、ステップ１０８にて設定した測定順序にしたがって、実際の測定を行う（ステップＳ１０９）。
【００４８】
第２の実施形態は、半導体デバイスの検査方法におけるコンタクト位置決め方法について、具体的にその手順で示したものであり、その作用効果は第１の実施形態に記載の半導体デバイス検査装置と同様である。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法について、図４および図５に基づいて説明する。
【００４９】
本実施形態では、第１の実施形態において針跡位置情報を記憶する手段は、半導体チップの電極パッドサイズと、あらかじめ測定されたプローブ１０４ａを電極パッド１１０ａに接触させたときに形成される針跡サイズとから、針跡を電極パッド１１０ａに複数形成する際に、針跡が電極内に収まり、かつ、互いに重ならない複数の針跡位置を算出する手段と、複数の針跡位置に関する情報を記憶する手段とを備えた。
【００５０】
本実施形態における同一電極パッドを複数回測定する場合のウエハのコンタクト位置決め方法は、図４に示すように、以下のステップＳ２０１〜２０９の動作を行うものである。
【００５１】
即ち、図５に示すように電極パッド１１０ａの電極パッドサイズＸ（１１０ｂ）、電極パッドサイズＹ（１１０ｃ）と針跡２０１の短辺側の長さ３０１と長辺側の長さ３０２と針跡をずらす際のシフト量Ｘ（３０４）、Ｙ（３０５）を事前に用意しておく（ステップＳ２０１）。次に、これらのパラメータをディスプレイ１１１のパラメータ設定画面にて入力する（ステップＳ２０２）。次に、電極パッド１１０ａに収まって針跡２０１が重ならないように配置可能な総数（測定可能回数Ｎ）を計算して、計算結果である測定可能回数Ｎ分の針跡中心座標Ｘ、Ｙ（３０３）の座標をＣＰＵ１１２に登録する（ステップＳ２０３）。次に、電極パッド１１０ａ内の測定可能回数Ｎ分の針跡２０１の位置関係をディスプレイ１１１に表示する（ステップＳ２０４）。次に、この表示結果をもとに測定実行回数ｎを決定し、測定順序をＣＰＵ１１２に登録する（ステップＳ２０５）。以降、通常のプロービング動作により、ステップＳ２０５にて位置決めした全コンタクト位置について、ステップＳ２０５で設定した測定順序にしたがって、実際の測定を行う（ステップＳ２０６）。
【００５２】
第３の実施形態によると、測定開始前に複数回測定した場合の電極パッドにおける針跡の位置が確認できるため、測定目的毎の検査プラン立案が可能となり、効率的な検査を行うことができる。また、第３の実施形態は、第１の実施形態に記載の半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法を具体的にその手順で示したものであり、その作用効果は第１の実施形態に記載の半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法と同様である。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法について、図６に基づいて説明する。
【００５３】
本実施形態では、第１の実施形態において針跡位置情報を記憶する手段は、複数の半導体チップのうちの所定の半導体チップの電極パッド１１０ａにおいて、プローブ１０４ａを電極パッド１１０ａに接触させて第１回目の針跡を形成した際の、所定の半導体チップの電極パッド１１０ａおよび第１回目の針跡を撮像した画像データを記憶する手段と、画像データから電極パッドサイズと第１回目の針跡の中心座標および針跡面積で決まる第１回目の針跡位置を算出するとともに記憶する手段と、測定回数を設定し、第１回目の針跡と重ならない位置に第２回目以降の針跡を形成するためのシフト量を算出するとともに記憶する手段と、電極パッドサイズ、第１回目の針跡位置およびシフト量から第２回目以降の針跡位置を算出するとともに記憶する手段とを備えた。
【００５４】
本実施形態における同一電極パッドを複数回測定する場合のウエハのコンタクト位置決め方法は、以下のステップＳ３０１〜３０４の動作を行うものである。
【００５５】
まず、測定実行回数ｎと針跡をずらすシフト量Ｘ、Ｙを事前に準備しておき、ディスプレイ１１１のパラメータ設定画面にて入力する（ステップＳ３０１）。次に、図１に示すステップＳ１０１〜１０４までと同様の動作を行う。即ち、チャック部１０２ａ上のウエハ１１０に針跡２０１を付ける。次に、ディスプレイ１１１の画面上にて電極パッド１１０ａと針跡２１０が収まるようにカラーカメラ１０８にて画像を撮影し、その画像データをＣＰＵ１１２へ登録する（ステップＳ３０２）。このときの針跡２０１は複数回測定を行う際の１回目のコンタクト位置となる。次に、ステップＳ３０１にて設定された測定実行回数ｎとシフト量Ｘ、ＹとステップＳ３０２にて登録された電極パッド１１０ａと針跡２１０の画像データを用いて、２回目以降ｎ回目までのコンタクト位置をＣＰＵ１１２にて計算し、制御部１０９へ登録する（ステップＳ３０３）。以降、ステップＳ３０３にて設定されたコンタクト位置について、移動距離の短い順番をＣＰＵ１１２にて計算して設定し、通常のプロービング動作により、ステップＳ３０１にて設定した測定実行回数ｎ分の実際の測定を行う（ステップＳ３０４）。
【００５６】
第４の実施形態は、第１の実施形態に記載の半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法を具体的にその手順で示したものであり、その作用効果は第１の実施形態に記載の半導体デバイス検査装置及び半導体デバイスの検査方法と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る半導体デバイスの検査方法および半導体デバイス検査装置は、半導体装置の検査時に、精度良い測定値を得ることを可能とし、評価リードタイム短縮、評価材料コストの低減、検査効率の向上を同時に実現するものであり、ウエハの同一電極パッドを複数回測定する際に、電極パッドとプローブとを重ならないようにずらしてコンタクトする際のコンタクト位置決め方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の全ての実施形態に係るウエハのコンタクト位置決め方法を採用する半導体デバイス検査装置の概念図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るウエハの同一電極パッドを複数回測定する場合のコンタクト位置決め方法のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るウエハのコンタクト位置決め方法を採用した場合のコンタクト位置決め例及び測定順序例を表す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るウエハの同一電極パッドを複数回測定する場合のコンタクト位置決め方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電極パッドサイズと針跡サイズとシフト量の定義を表す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るウエハの同一電極パッドを複数回測定する場合のコンタクト位置決め方法のフローチャートである。
【図７】従来のウエハのコンタクト位置合わせ及び位置補正方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  プローブ装置
１０２  ステージ
１０２ａ  チャック部
１０３  ステージ駆動用モータ
１０４  プローブカード
１０４ａ  プローブ
１０５  テスタ
１０６  アライメント光学装置
１０７  ＣＣＤカメラ
１０８  カラーカメラ
１０９  制御部
１１０  ウエハ
１１０ａ  電極パッド
１１０ｂ  電極パッドサイズＸ
１１０ｃ  電極パッドサイズＹ
１１１  ディスプレイ
１１２  ＣＰＵ
２０１  針跡
２０１ａ〜２０１ｈ  複数回測定時の針跡例
３０１  針跡の短辺方向の長さ
３０２  針跡の長辺方向の長さ
３０３  針跡中心座標Ｘ、Ｙ
３０４  シフト量Ｘ
３０５  シフト量Ｙ
【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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