(57)【要約】【課題】本発明は、プローブカードの位置決めを高精度で行うことを目的とする。【解決手段】本発明に係る検査装置１は、プローブカードに形成された少なくとも２つのプローブカードマークの位置を認識しプローブカードマークの位置を結んだプローブカードマーク連結線を想定するプローブカード認識手段２と、基材に形成された少なくとも２つの基材マークの位置を認識し基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線を想定する基材認識手段３と、プローブカードマーク連結線及び基材マーク連結線に基づいてプローブカードと基材との位置関係を認識する位置関係認識手段４と、認識された位置関係に基づいてプローブカード又は基材の少なくとも一方の位置を修正する修正手段５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブカードに形成された少なくとも２つのプローブカードマークの位置を認識し、前記プローブカードマークの位置を結んだプローブカードマーク連結線を想定するプローブカード認識手段と、
半導体チップが固定される基材に形成された少なくとも２つの基材マークの位置を認識し、前記基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線を想定する基材認識手段と、
前記プローブカードマーク連結線及び前記基材マーク連結線に基づいて、前記プローブカードと前記基材との位置関係を認識する位置関係認識手段と、
前記位置関係に基づいて、前記プローブカード又は前記基材の少なくとも一方の位置を修正する修正手段と、
を備える半導体デバイスの検査装置。
【請求項２】
前記プローブカードマークは、複数のプローブを固定する基体部に形成されている、
請求項１に記載の半導体デバイスの検査装置。
【請求項３】
前記基体部は、開口部を備える枠体と、前記枠体と一体に形成され前記開口部内に配置される少なくとも２つの突出部とを備え、
前記プローブカードマークは、前記突出部に形成されている、
請求項２記載の半導体デバイスの検査装置。
【請求項４】
前記基材マークは、検査処理時に使用される電極パッドである、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体デバイスの検査装置。
【請求項５】
前記基材マークは、前記基材の導体パターンが形成されていない部分に形成されたアライメントマークである、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体デバイスの検査装置。
【請求項６】
前記プローブカードマーク連結線に対応し前記プローブカードの姿勢を表現する線と、前記基材マーク連結線に対応し前記基材の姿勢を表現する線とを、目視により比較可能に表示する表示手段、
を更に備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体デバイスの検査装置。
【請求項７】
プローブカードに形成された少なくとも２つのプローブカードマークの位置を認識するステップと、
前記プローブカードマークの位置を結んだプローブカードマーク連結線を想定するステップと、
基材に形成された少なくとも２つの基材マークの位置を認識するステップと、
前記基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線を想定するステップと、
前記プローブカードマーク連結線及び前記基材マーク連結線に基づいて、前記プローブカードと前記基材との位置関係を認識するステップと、
前記位置関係に基づいて、前記プローブカード又は前記基材の少なくとも一方の位置を修正するステップと、
を備える半導体デバイスの検査方法。
【請求項８】
前記プローブカードマーク連結線に対応し前記プローブカードの姿勢を表現する線と、前記基材マーク連結線に対応し前記基材の姿勢を表現する線とを、目視により比較可能に表示するステップ、
を更に備える請求項７に記載の半導体デバイスの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードを用いて半導体デバイスの検査を行う装置及び方法に関し、特にプローブカードの位置決めに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中央処理装置、メモリ等の各種半導体デバイスの性能検査等には、従来からプローブカードが利用されている。プローブカードは、針状の導体である複数のプローブを備えている。検査の際には、これらのプローブが、検査対象となる半導体チップ及び半導体チップを搭載したパッケージの所定の入出力端子と確実に接続するように、プローブカードを正確に位置決めする必要がある。しかしながら、このような位置決め作業は、チップサイズの縮小化、端子数の増加、又ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)技術の普及等に伴い、困難となってきている。
【０００３】
図１０は、従来の半導体デバイスの検査装置１０１の構成を例示している。検査対象となる半導体チップが固定（接続）されたＴＡＢテープ１１０は、供給リール１１１に巻回されている。ＴＡＢテープ１１０は、供給リール１１１から矢印の方向に導体パターン（電極パッド）が図中下となるように繰り出され、撮像装置１１２が設置された測定ポイント１１３へ供給される。この測定ポイント１１３において、ＴＡＢテープ１１０は上方からプレッシャープレート１１５により吸着保持され、図１１に示すように、下方から延びるプローブカードのプローブ１２１が、半導体チップ１２５の入出力端子と接続する電極パッド１２６に接触する。この時のプローブ１２１と電極パッド１２６との位置決めは、例えば、テスト作業者がディスプレイに映し出される測定ポイント１１３の映像を確認しながら、所定の操作手段を操作してプローブカードを変位させる手法等により行われる。
【０００４】
図１２は、一般的なプローブ１２１の先端の形状を例示している。同図が示すように、プローブ１２１の先端は、電極パッド１２６と良好に接触できるように、電極パッド１２６側に屈曲している。そのため、僅かなプローブ１２１の浮き沈み、撮像装置１１２の浅い被写界深度により、プローブ１２１先端の位置認識にばらつきが生じやすい。図１３は、プローブ１２１先端の位置認識の成功例及び失敗例を示している。プローブ１２１の先端の位置が正確に認識できれば、同図の成功例に示すように、各先端位置を一本の直線１３０上に乗せることができる。一方、正確に認識することができなければ、同図の失敗例に示すように、各先端位置を一本の直線上に乗せることはできない。
【０００５】
特許文献１は、上記のような検査装置において、プローブカードとＴＡＢテープとの位置決めに関する技術を開示している。図１４は、同文献から引用した図面であり、プローブカードとＴＡＢテープとの位置関係を認識する方法を示している。同文献に係る技術は、あるプローブ２Ａ１とこのプローブ２Ａ１から最も離れた場所にあるプローブ２Ａ２とを結ぶ直線Ｘと、これらのプローブ２Ａ１，２Ａ２がそれぞれ接触すべき電極パッド１Ｃ１，１Ｃ２を結ぶ直線Ｙとのなす角度θが、０となるように調整するものである。
【０００６】
また、特許文献２において、ウェハ状態のチップとプローブカードとの位置決めに関する技術が開示されている。同文献に係る技術は、円形のプローブカードの中心を通る直線上に複数の目印を形成し、検査対象となるチップが載置されるステージ上に設置された撮像装置によりこれらの目印の位置を認識し、この認識結果に応じてステージ上のチップを変位させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８１８８９号公報
【特許文献２】特開平２−６５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、特許文献１においては、２つのプローブの先端位置の認識結果に基づいて、プローブカードの姿勢（角度）が決定される。しかしながら、図１２及び図１３を参照して説明したように、プローブ１２１の先端は、その形状のために画像処理を用いた位置認識が困難なものである。そのため、図１４に示す直線Ｘ、即ちプローブカードの姿勢を正確に認識することができないという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２においては、ウェハ上の電極パッドの位置を正確に認識する手段がないため、精度の高い位置決め作業が不可能となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題の解決を目的に含むものであり、プローブカードに形成された少なくとも２つのプローブカードマークの位置を認識し、前記プローブカードマークの位置を結んだプローブカードマーク連結線を想定するプローブカード認識手段と、半導体チップが固定される基材に形成された少なくとも２つの基材マークの位置を認識し、前記基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線を想定する基材認識手段と、前記プローブカードマーク連結線及び前記基材マーク連結線に基づいて、前記プローブカードと前記基材との位置関係を認識する位置関係認識手段と、前記位置関係に基づいて、前記プローブカード又は前記基材の少なくとも一方の位置を修正する修正手段とを備える半導体デバイスの検査装置である。
【００１１】
上記構成によれば、プローブカードに形成されたプローブカードマークの位置を結んでプローブカードマーク連結線が想定される。即ち、プローブ先端の位置認識によらず、プローブカードマークの位置認識に基づいて、プローブカードの姿勢が認識される。また、ＴＡＢテープ、ウェハ等の基材に形成された基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線に基づいて、基材の姿勢が認識される。そして、プローブカードマーク連結線と基材マーク連結線との関係に基づいて、プローブカードと基材との位置関係が認識され、この認識結果に基づいて、両者の位置関係が修正される。
【００１２】
また、本発明は、プローブカードに形成された少なくとも２つのプローブカードマークの位置を認識するステップと、前記プローブカードマークの位置を結んだプローブカードマーク連結線を想定するステップと、基材に形成された少なくとも２つの基材マークの位置を認識するステップと、前記基材マークの位置を結んだ基材マーク連結線を想定するステップと、前記プローブカードマーク連結線及び前記基材マーク連結線に基づいて、前記プローブカードと前記基材との位置関係を認識するステップと、前記位置関係に基づいて、前記プローブカード又は前記基材の少なくとも一方の位置を修正するステップとを備える半導体デバイスの検査方法である。
【００１３】
上記方法に係る発明は、上記装置に係る発明と同様の技術思想に基づくものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プローブ先端の位置認識を用いることなく、プローブカードと基材との位置関係を認識することができる。これにより、極めて精度の高い位置決め作業を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体デバイスの検査装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体デバイスの検査装置に用いられるプローブカードの構成を例示する図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体デバイスの検査装置に用いられる基材（ＴＡＢテープ）の構成を例示する図である。
【図４】実施の形態１において表示手段の表示画面を例示する図である。
【図５】実施の形態１におけるプローブカードの手動による位置決め処理を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１におけるプローブカードの自動による位置決め処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る半導体デバイスの検査装置に用いられる基材の構成を例示する図である。
【図８】実施の形態２におけるプローブカードの手動による位置決め処理を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２におけるプローブカードの自動による位置決め処理を示すフローチャートである。
【図１０】従来の半導体デバイスの検査装置の構成を例示する図である。
【図１１】従来の半導体デバイスの検査装置における測定ポイントの状態を示す図である。
【図１２】一般的なプローブの先端の形状を例示する図である。
【図１３】プローブ先端の位置認識の成功例及び失敗例を例示する図である。
【図１４】先行技術におけるプローブカードとＴＡＢテープとの位置関係を認識する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体デバイスの検査装置（以下、検査装置と略記する）１の機能的構成を示している。検査装置１は、プローブカード認識手段２、基材認識手段３、位置関係認識手段４、修正手段５を備えている。また、図２は、本実施の形態に係る検査装置１に用いられるプローブカード１０の構成を例示している。図３は、本実施の形態に係る検査装置１に用いられるＴＡＢテープ（基材）２０の構成を例示している。
【００１７】
プローブカード認識手段２は、プローブカード１０に形成された少なくとも２つのプローブカードマーク１４の位置を認識し、これらプローブカードマーク１４の位置を結んだプローブカードマーク連結線Ａ1を想定するものである。プローブカード認識手段２は、例えば撮像装置、マイクロコンピュータ、画像解析プログラム、各種演算プログラム等の協働により構成することができる。
【００１８】
基材認識手段３は、検査対象となる半導体チップ２５が固定される基材（ＴＡＢテープ）２０に形成された少なくとも２つの基材マーク２８の位置を認識し、これら基材マーク２８の位置を結んだ基材マーク連結線Ｂ1を想定するものである。基材認識手段３は、プローブカード認識手段２と同様に、例えば撮像装置、マイクロコンピュータ、画像解析プログラム、各種演算プログラム等の協働により構成することができる。
【００１９】
位置関係認識手段４は、プローブカードマーク連結線Ａ1及び基材マーク連結線Ｂ1に基づいて、プローブカード１０と基材２０との位置関係を認識するものである。位置関係認識手段４は、例えばマイクロコンピュータ、各種演算プログラム等の協働により構成することができる。
【００２０】
また、位置関係認識手段４は、上記位置関係をテスト作業者により視認可能にする表示手段を備えてもよい。図４は、表示手段による表示画面を例示している。図４に示すように、表示手段は、プローブカードマーク連結線Ａ1（図２参照）に対応しプローブカード１０の姿勢を表現するプローブカード姿勢線Ａ2と、基材マーク連結線Ｂ1（図３参照）に対応し基材２０の姿勢を表現する基材姿勢線Ｂ2とを、目視により比較可能に表示するものであることが好ましい。表示手段は、例えばディスプレイ、マイクロコンピュータ、画像処理プログラム等の協働により構成することができる。
【００２１】
修正手段５は、位置関係認識手段４により認識されたプローブカード１０と基材２０との位置関係に基づいて、プローブカード１０又は基材２０の少なくとも一方の位置を修正するものである。修正手段５による修正は、手動又は自動により行うことができる。手動に係る修正手段５は、例えば上記表示手段、ユーザの操作を受け付ける操作手段、操作手段に加えられた操作を電気信号に変換する変換手段、変換手段からの電気信号を解析し所定の指令信号を出力する電子制御ユニット（マイクロコンピュータ、各種演算プログラム等を含む）、電子制御ユニットからの指令信号に応じて変位しプローブカード１０又は基材２０の位置を変化させる駆動手段等の協働により構成することができる。自動の場合には、表示手段、操作手段、変換手段等を不要とし、位置関係認識手段４により認識された位置関係に係る信号に基づいて駆動手段を自動制御するための演算・制御プログラム等を用いればよい。
【００２２】
本実施の形態に係るプローブカード１０は、図２に示すように、プローブ１１、枠体１２、突出部１３、プローブカードマーク１４を備えている。
【００２３】
枠体１２は、針形状の導体である複数のプローブ１２の一端側（検査装置接続側）を固定する基体の一部であり、その中央が開口部１５となっている。尚、本実施の形態においては、枠体１１の形状が四角形となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の多角形、円形等であってもよい。
【００２４】
突出部１３は、開口部１５に配置され、枠体１１の内壁から中央部に向かって突出する形状を有し、本実施の形態においては２つ形成されている。
【００２５】
プローブカードマーク１４は、各突出部１３に形成され、撮像装置を用いた画像認識処理により認識可能な形状、材質、色彩等を備えるものである。例えば、突出部１３に穿設された孔、周囲と異なる反射率を有する印刷パターン、凹凸形状、粗化面等が好適である。尚、本実施の形態では、プローブカードマーク１４が突出部１３に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、プローブカードマーク１４の形成位置は、プローブカードマーク連結線Ａ１を想定することができるのであれば、突出部１３以外の場所であってもよい。また、突出部１３の形状等を工夫することにより、突出部１３自体をプローブカードマーク１４として利用することも可能である。
【００２６】
図３に示すように、基材としてのＴＡＢテープ２０には、導体パターン２１及び電極パッド２２が形成され、検査対象となる半導体チップ２５が固定されている。そして、半導体チップ２５の入出力端子と電極パッド２２とが、各導体パターン２１により接続されている。導体パターン２１は、電極パッド２２の更に外側に延びている場合もある。本実施の形態においては、これらの電極パッド２２のうち少なくとも２つを、上記基材マーク２８として利用する。また、これらの電極パッド２２の一部は、半導体チップ２５の検査時に使用されるテスト用電極パッド２３であり、このテスト用電極パッド２３を基材マーク２８として利用することが好ましい。
【００２７】
図５は、本実施の形態におけるプローブカード１０の手動による位置決め処理を示している。先ず、撮像装置等を含んで構成されるプローブカード認識手段２により、プローブカード１０に形成されたプローブカードマーク１４を認識し（Ｓ１０１）、プローブカードマーク連結線Ａ1を想定する（Ｓ１０２）。また、撮像装置等を含んで構成される基材認識手段３により、基材（ＴＡＢテープ）２０に形成された基材マーク２８（テスト用電極パッド２３）を認識し（Ｓ１０３）、基材マーク連結線Ｂ1を想定する（Ｓ１０４）。
【００２８】
次いで、位置関係認識手段４により、プローブカードマーク連結線Ａ1及び基材マーク連結線Ｂ1に基づいて、プローブカード１０と基材２０との位置関係を認識し、図４に示すように、プローブカード１０の姿勢を表現するプローブカード姿勢線Ａ2、基材２０の姿勢を表現する基材姿勢線Ｂ2、及び両姿勢線Ａ2，Ｂ2のなす角度θをディスプレイ上に表示する（Ｓ１０５）。この時、プローブカードマーク連結線Ａ1とプローブカード姿勢線Ａ2とが同一となることを妨げない。また、基材マーク連結線Ｂ1と基材姿勢線Ｂ2とが同一となることを妨げない。
【００２９】
この時、テスト作業者は、ディスプレイを見ながらθ＝０であるか否かを確認することができる（Ｓ１０６）。そして、θ＝０である場合（ＹＥＳ）には、この処理を終了し、θ＝０でない場合（ＮＯ）には、上記操作手段等を含む修正手段５により、θ＝０となるようにプローブカード１０を回転させる（Ｓ１０７）。その後、再びステップＳ１０１が実行される。この処理により、プローブカード１０と基材２０との位置関係を手動により最適化することができる。
【００３０】
また、図６は、本実施の形態におけるプローブカード１０の自動による位置決め処理を示している。この処理は、上記図５に示す手動による処理におけるステップＳ１０５〜Ｓ１０７が、ステップＳ１１５〜Ｓ１１７に変更されたものである。
【００３１】
この処理においては、プローブカードマーク連結線Ａ1及び基材マーク連結線Ｂ1に基づいて、上記角度θが演算される（Ｓ１１５）。そして、θ＝０であるか否かが判定され（Ｓ１１６）、θ＝０である場合（ＹＥＳ）には、この処理を終了する。一方、θ＝０でない場合（ＮＯ）には、θ＝０となるように、プローブカード１０を回転駆動させる駆動手段を制御する（Ｓ１１７）。その後、再びステップＳ１０１が実行される。この処理により、プローブカード１０と基材２０との位置関係を自動により最適化することができる。
【００３２】
上記本実施の形態によれば、プローブカードマーク１４の位置を結んだプローブカードマーク連結線Ａ1と、基材マーク２８（テスト用電極パッド２３）の位置を結んだ基材マーク連結線Ｂ1とに基づいて、プローブカード１０と基材２０との位置関係が認識される。このように、プローブカード１０の姿勢を認識するために、プローブ１１の先端ではなく、画像認識が容易なプローブマーク１４の位置を結んだ線Ａ1を利用することにより、正確な認識結果を得ることができる。これにより、精度の高い位置決め処理を実現することができる。
【００３３】
実施の形態２
図７は、本発明の実施の形態２に係る検査装置に用いられる基材４０の構成が例示されている。この基材４０には、上記実施の形態１に係る基材２０と同様に、導体パターン４１が形成され、半導体チップ４５が固定され、各導体パターン４１と半導体チップ４５の入出力端子とが接続されている。
【００３４】
そして、本実施の形態に係る基材４０は、アライメントマーク４８を備える点で、上記実施の形態１に係る基材２０と相違している。このアライメントマーク４８は、基材４０の導体パターン４１が形成されていない部分に２つ形成されている。そして、本実施の形態においては、これらのアライメントマーク４８を上記基材マーク２８として利用し、両アライメントマーク４８を結んだ線Ｂ3を、上記基材マーク連結線Ｂ1として利用する。
【００３５】
図８は、本実施の形態におけるプローブカード１０の手動による位置決め処理を示している。本実施の形態に係る処理は、図５に示す実施の形態１に係る処理に比して、アライメントマーク４８の認識に基づいて、基材マーク連結線Ｂ3を想定する点が異なる。この相違点は、ステップＳ２０３，Ｓ２０４により示されている。
【００３６】
即ち、上記ステップＳ１０１，Ｓ１０２において、プローブカードマーク１４（図２参照）を認識し、プローブカードマーク連結線Ａ1が想定されると、ステップＳ２０３，Ｓ２０４に示すように、基材４０上に形成されたアライメントマーク４８を認識し、基材マーク連結線Ｂ3が想定される。そして、これらプローブカードマーク連結線Ａ1と基材マーク連結線Ｂ3とに基づいて、ステップＳ１０５に示すように、プローブカード１０と基材４０との位置関係が認識され、ディスプレイ上にプローブカード姿勢線Ａ2、基材姿勢線Ｂ2、及び両姿勢線Ａ2，Ｂ2がなす角度θが表示される。その後、上記実施の形態１における手動による処理（図５参照）と同様に、θ＝０となるように、テスト作業者によりプローブカード１０の位置が修正される。
【００３７】
また、図９は、本実施の形態におけるプローブカード１０の自動による位置決め処理を示している。この処理は、上記図８に示す手動による処理におけるステップＳ１０５が、ステップＳ２１５に変更されたものである。
【００３８】
この処理においては、プローブカードマーク連結線Ａ1、及びステップＳ２０４で想定された基材マーク連結線Ｂ3に基づいて、角度θが演算される（Ｓ２１５）。その後、上記実施の形態１における自動による処理（図６参照）と同様に、θ＝０となるように、プローブカード１０の位置が自動で修正される。
【００３９】
上記本実施の形態によれば、アライメントマーク４８の位置を結んだ基材マーク連結線Ｂ3に基づいて、基材４０の姿勢が認識される。アライメントマーク４８は、導体パターン４１が形成されていない部分に形成されていることから、プローブ１１、枠体１１等のプローブカード１０を構成する部材により視認不可能となることがない。これにより、基材４０の状態を正確に認識することができ、又基材４０の状態を認識するためにプローブカード１０を一時的に移動させる等の作業をなくすことができる。
【００４０】
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  半導体デバイスの検査装置
２  プローブカード認識手段
３  基材認識手段
４  位置関係認識手段
５  修正手段
１０  プローブカード
１１  プローブ
１２  枠体
１３  突出部
１４  プローブカードマーク
１５  開口部
２０，４０  基材（ＴＡＢテープ）
２１，４１  導体パターン
２２  電極パッド
２３  テスト用電極パッド
２５，４５  半導体チップ
２８  基材マーク
Ａ1  プローブカードマーク連結線
Ｂ1，Ｂ3  基材マーク連結線
Ｂ2  プローブカード姿勢線
Ｂ2  基材姿勢線
【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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【図１４】
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