(57)【要約】【課題】プローバステージが傾いてしまうことの防止できる、半導体検査装置、半導体ウエハの検査方法、及び半導体ウエハの検査プログラムを提供する。【解決手段】主面の測定領域に多ピンプローブカードのピン群が当てられる半導体ウエハ、を固定するウエハ固定ステージと、前記半導体ウエハの裏面と当接する当接面を有し、前記当接面により前記半導体ウエハを支持するウエハ測定ステージとを具備する。前記ウエハ測定ステージは、前記当接面の全面が、前記測定領域に対応する領域と当接するように、前記半導体ウエハを支持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面の測定領域に多ピンプローブカードのピン群が当てられる半導体ウエハ、を固定するウエハ固定ステージと、
前記半導体ウエハの裏面と当接する当接面を有し、前記当接面により前記半導体ウエハを支持するウエハ測定ステージと、
を具備し、
前記ウエハ測定ステージは、前記当接面の全面が、前記測定領域に対応する領域と当接するように、前記半導体ウエハを支持する
半導体検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体検査装置であって、
前記ウエハ固定ステージは、前記半導体ウエハの裏面に接する載置面を有し、
前記載置面は、前記半導体ウエハの外周部の少なくとも一部と接し、前記半導体ウエハの中央部とは接しないように構成されている
半導体検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された半導体検査装置であって、
更に、
前記ウエハ固定ステージ及び前記ウエハ測定ステージを移動させる駆動機構と、
前記駆動機構の動作を制御する制御装置と、
前記多ピンプローブカードに設けられたピン群を撮像する針先検出用撮像装置と、
前記半導体ウエハの主面の前記測定領域を撮像するウエハアライメント用撮像装置と、
を具備し、
前記制御装置は、前記針先検出用撮像装置により取得された前記ピン群の画像データと、前記ウエハアライメント用撮像装置により取得された前記測定領域の画像データとに基づいて、前記ピン群が前記測定領域にあたるように、前記ウエハ固定ステージ及び前記ウエハ測定ステージの位置を移動させる
半導体検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された半導体検査装置であって、
更に
前記ウエハ測定ステージの前記当接面に設けられ、検査時に前記測定領域の温度を調節する温度調節機構
を具備する
半導体検査装置。
【請求項５】
ウエハ固定ステージにより、主面の測定領域に多ピンプローブカードのピン群が当てられる半導体ウエハを固定するステップと、
前記固定するステップの後に、当接面を有するウエハ測定ステージにより、前記当接面の全面が前記測定領域に対応する領域に当接するように、前記半導体ウエハを裏面から支持するステップと、
前記支持するステップの後に、前記測定領域に前記多ピンプローブカードのピン群を当てて、前記半導体ウエハを検査するステップと、
を具備する
半導体ウエハの検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載された半導体ウエハの検査方法であって、
更に、
前記多ピンプローブカードに設けられたピン群を撮像するステップと、
前記半導体ウエハの主面の前記測定領域を撮像するステップと、
前記ピン群の画像データと、前記測定領域の画像データとに基づいて、前記ピン群が前記測定領域に当たるように、前記ウエハ固定ステージ及び前記ウエハ測定ステージの位置を移動させるステップと、
を具備する
半導体ウエハの検査方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された半導体ウエハの検査方法であって、
更に
前記ウエハ測定ステージに設けられた温度調節機構により、前記半導体ウエハの前記測定領域の温度を調節するステップ
を具備する
半導体ウエハの検査方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載された半導体ウエハの検査方法をコンピュータにより実現するための半導体ウエハの検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置、半導体ウエハの検査方法、及び半導体ウエハの検査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程では、半導体ウエハ上に半導体集積回路が形成される。半導体集積回路が形成された半導体ウエハは、その電気的特性が検査される。検査時には、プローバステージ上に半導体ウエハが載せられる。そして、プローブカードが半導体ウエハに当てられ、プローブカードを介して半導体ウエハの電気的特性が測定される。
【０００３】
半導体装置の生産効率を向上させるために、検査時のスループットを向上させることが望まれる。検査時のスループットを向上させるための技術が、特許文献１（特開平９−６４１２７号公報）に記載されている。
【０００４】
図１は、特許文献１に記載されたウェーハプロービングマシンを示す構成図である。このウェーハプロービングマシンは、支持ステージ１０２、メインステージ１０４、プロービングステージ１０５、サブステージ１０９、中間支持ステージ１０７、及びインスペクションステージ１１０を有している。支持ステージ１０２は、Ｘ軸１０１方向に移動する。メインステージ１０４は、支持ステージ１０２上に設置されており、Ｙ軸１０３方向に移動する。プロービングステージ１０５は、メインステージ１０４上に設置され、θ方向に回転する。中間支持ステージ１０７は、メインステージ１０４上に設置され、Ｘ軸１０６方向に移動する。サブステージ１０９は、中間支持ステージ７上に設置され、Ｙ軸１０８方向に移動する。インスペクションステージ１１０は、サブステージ１０９上に設置され、θ方向に回転する。このウェーハプロービングマシンでは、ウェハが、プロービングステージ１０５上に載置される。その後、Ｘ、Ｙ、及びθ軸に沿って、各ステージによりアライメントが調整された後、ウェハが測定される。測定終了後、測定済みのウェハは、プロービングステージ１０５からインスペクションステージ１１０上へ搬送される。次に処理されるウェハがプロービングステージ１０５上へ搬送され、同様にウェハのアライメントが調整される。プロービングステージ１０５上のウェハのアライメントが調整される際に、先にインスペクションステージ１１０に搬送されたウェハのアライメントも同時に調整される。その後、プロービングステージ１０５上のウェハの測定と、インスペクションステージ１１０上のウェハのインスペクション（ウェハをカメラで確認する工程）とが、同時に行われる。
【０００５】
特許文献１のウェーハプロービングマシンによれば、測定動作とインスペクション動作とが同時に実施されるため、スループット短縮が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、半導体装置の小チップ化、多ピン化が進んでいる。これに伴い、検査時のスループットを向上させるため、プローブカードとして、ピンが多数形成された多ピンプローブカードが用いられることがある。しかし、多ピンプローブカードを用いた場合、多ピンプローブカードを半導体ウエハに押し当てたときに、半導体ウエハの一部分に荷重が集中しやすい。これにより、半導体ウエハを載せるプローバステージに対しても、荷重が一部分に集中しやすくなる。その結果、プローバステージが傾いてしまう、という問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる半導体検査装置は、主面の測定領域に多ピンプローブカードのピン群が当てられる半導体ウエハ、を固定するウエハ固定ステージと、前記半導体ウエハの裏面と当接する当接面を有し、前記当接面により前記半導体ウエハを支持するウエハ測定ステージとを具備する。前記ウエハ測定ステージは、前記当接面の全面が、前記測定領域に対応する領域と当接するように、前記半導体ウエハを支持する。
【０００９】
この発明によれば、ウエハ測定ステージにより、測定領域の裏面が支持される。多ピンプローブカードによる荷重は、ウエハ測定ステージの当接面の前面で受け止められる。これにより、ウエハを支持するステージの一部分に荷重が集中してしまうことがなく、ステージが傾いてしまうことが防止される。
【００１０】
本発明に係る半導体ウエハの検査方法は、ウエハ固定ステージにより、主面の測定領域に多ピンプローブカードのピン群が当てられる半導体ウエハを固定するステップと、前記固定するステップの後に、当接面を有するウエハ測定ステージにより、前記当接面の全面が前記測定領域に対応する領域に当接するように、前記半導体ウエハを裏面から支持するステップと、前記支持するステップの後に、前記測定領域に前記多ピンプローブカードのピン群を当てて、前記半導体ウエハを検査するステップとを具備する。
【００１１】
本発明に係る半導体ウエハの検査プログラムは、上述の半導体ウエハの検査方法をコンピュータにより実現するためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プローバステージが傾いてしまうことを防止できる、半導体検査装置、半導体ウエハの検査方法、及び半導体ウエハの検査プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に記載されたウェーハプロービングマシンを示す構成図である。
【図２】半導体検査装置を示す概略図である。
【図３】半導体ウエハの主面を示す平面図である。
【図４】ウエハ固定ステージを示す斜視図である。
【図５】ウエハ測定ステージを示す斜視図である。
【図６】ピン群が測定領域に当てられた様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る半導体検査装置１３を示す概略図である。この半導体検査装置１３は、ウエハ固定ステージ１と、ウエハ測定ステージ６と、駆動機構１１と、本体制御部１０と、針先検出用カメラ４と、ウエハアライメント用カメラ３とを備えている。図２中、水平面がＸＹ平面、鉛直方向がＺ方向、Ｚ方向を軸とした回転方向がθ方向と定義される。また、この半導体検査装置１３においては、図示しないプローブカード支持機構により、多ピンプローブカード５が支持されている。尚、説明の便宜上、図２において、多ピンプローブカード５は、ウエハ測定ステージ６の斜め上方向に描かれているが、実際には、測定ステージ６の上方（Ｚ方向）に固定されている。
【００１５】
半導体検査装置１３では、ウエハ固定ステージ１によって、検査対象の半導体ウエハ２が固定される。半導体ウエハ２は、主面側を上向きとして、ウエハ固定ステージ１に固定される。図３は、半導体ウエハ２の主面を示す平面図である。図３に示されるように、半導体ウエハ２の主面には、測定領域１５が設けられている。検査時には、測定領域１５に、多ピンプローブカード５のピン群が当てられる。
【００１６】
ウエハ固定ステージ１は、半導体ウエハを固定する為のステージである。図４は、ウエハ固定ステージ１を示す斜視図である。ウエハ固定ステージ１は、Ｚ方向に延びるアーム１−１と、アーム１−１に連結され、ＸＹ平面方向に延びる受け部１−２とを備えている。
【００１７】
アーム１−１は、駆動機構１１に接続されており、駆動機構１１により、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθ方向に移動可能である。
【００１８】
受け部１−２は、測定対象である半導体ウエハ２を載せる部分である。受け部１−２は、中心部がくりぬかれた半円形に形成されている。受け部１−２の幅は、約０．５ｃｍ程度である。受け部１−２には、複数カ所に、ウエハを吸着する為の吸着孔９が設けられている。吸着孔９は、受け部１−２の内部とアーム１−１内部とに設けられた図示しない吸着用のラインに接続されている。その吸着用のラインは、図示しない真空排気装置に接続されている。半導体ウエハ２は、真空排気装置により、受け部１−２に吸着され、これにより固定される。尚、受け部１−２の形状は、図４に示される形状に限定されず、例えば、中心部がくりぬかれた円形形状であってもよい。
【００１９】
ウエハ測定ステージ６は、検査時に、半導体ウエハ２の測定領域１５（図３を参照）を裏面から支持するために設けられている。図５は、ウエハ測定ステージ６を示す斜視図である。ウエハ測定ステージ６は、Ｚ方向に延びている。ウエハ測定ステージ６は、駆動機構１１に接続されており、駆動機構１１によってＺ方向に移動可能である。ウエハ測定ステージ６は、半導体ウエハ２の裏面に当接する当接面１４を有している。当接面１４は、測定領域１５以下の大きさ（約５ｃｍ程度）であり、円形若しくは四角形である。ウェハ測定ステージ６の当接面１４には、複数個所に、吸着溝７が設けられている。吸着溝７は、ウエハ測定ステージ６の内部を通り、図示しない真空排気装置に接続されている。吸着溝７が真空排気装置により真空引きされることにより、半導体ウエハ２がウエハ測定ステージ６に吸着される。
【００２０】
また、当接面１４には、温度調節機構として、表面温度センサ８と、ヒータ（図示せず）と、冷却装置（クーラシステム；図示せず）とが設けられている。温度調節機構は、本体制御部１０と接続されており、本体制御部１０によって当接面１４が所望の温度となるように制御される。
【００２１】
針先検出用カメラ４は、多ピンプローブカード５のピン群を撮像するカメラである。針先検出用カメラ４により撮像されたピン群の画像は、本体制御部１０に通知される。
【００２２】
ウエハアライメント用カメラ３は、ウエハ固定ステージ１上に固定された半導体ウエハ２の主面を撮像するカメラである。ウエハアライメント用カメラ３によって撮像されて得られた主面の画像は、本体制御部１０に通知される。
【００２３】
本体制御部１０は、半導体検査装置１３の全体の動作を制御する装置である。本体内制御部１０は、コンピュータにより実現される。具体的には、本体制御部１０は、コンピュータにインストールされた半導体ウエハの検査プログラムが実行されることにより、その機能を実現する。また、本体制御部１０は、表示装置に温度調節画面１２を表示するように構成されており、温度調節画面１２を介して入力された設定温度に基づいて、当接面１４の温度調節機構を制御する。
【００２４】
以下に、本実施形態に係る半導体検査装置の動作方法について説明する。
【００２５】
まず、半導体ウエハ２が、図示しない搬送装置からウエハ固定ステージ１上に載せられる。半導体ウエハ２は、受け部１−２の吸着孔９で吸着され、ウエハ固定ステージ１上に固定される。
【００２６】
次に、本体制御部１０が、駆動機構１１により、ウエハ固定ステージ１をウエハアライメント用カメラ３の下まで移動させる。
【００２７】
次に、ウエハアライメント用カメラ３により、ウエハ固定ステージ１上に固定された半導体ウエハ２の主面が撮像される。撮像された画像は、ウエハアライメント用カメラ３から本体制御部１０に通知される。本体制御部１０は、取得した主面の画像から、半導体ウエハ２の主面上に形成された半導体集積回路のパッド位置を識別する。
【００２８】
一方で、針先検出用カメラ４は、多ピンプローブカード５に設けられたピン群を撮像する。ピン群の画像データは、針先検出用カメラ４から本体制御部１０に通知される。本体制御部１０は、ピン群の画像データから、多ピンプローブカード５におけるピン群の位置を識別する。
【００２９】
本体制御部１０は、識別した半導体ウエハのパッド位置と、多ピンプローブカード５のピン群の位置とに基づいて、駆動機構１１により、パッド位置とピン群とが対応した位置となるように、ウエハ固定ステージ１を移動させる。
【００３０】
更に、本体制御部１０は、駆動機構１１により、ウェハ測定ステージ６をウェハ固定ステージ１と同じ高さまで上昇させ、半導体ウェハ２をウェハ測定ステージ６に吸着させる。更に、ウェハ固定ステージ１及びウェハ測定ステージ６を、ピン群の画像、またはテスタ制御に従って同時に上昇させ、多ピンプローブカード５のピン群へ半導体ウェハ２を当てる。そして、設定量の加圧（オーバードライブ）をかける。
【００３１】
図６は、ピン群が測定領域１５に当てられた様子を示す側面図である。図６に示されるように、半導体ウエハ２は、測定領域１５の裏面側にて、ウエハ測定ステージ６によって支持されている。このとき、多ピンプローブカード５により半導体ウエハ２に加わる荷重は、ウエハ測定ステージ６の当接面１４の全面で受け止められる。多ピンプローブカード５による荷重は、当接面１４の全面に均等に加わり、一部分に集中することはない。これにより、ステージが傾いてしまうことが防止される。
【００３２】
次に、本体制御部１０は、ウェハ固定ステージ１及びウェハ測定ステージ６の両方を同時に下降させる。そして、半導体ウエハ２を載せたウェハ固定ステージ１を、ウェハアライメント用カメラ３の下まで移動させる。更に、本体制御部１０は、ウエハアライメント用カメラ３から、半導体ウエハ２の主面の画像を取得する。そして、パッドに形成されたピン群の針跡を確認ことにより、位置あわせが正しく行われていることを確認する。
【００３３】
本体制御部１０は、針跡確認実施後、再び、駆動機構１１により、ウェハ固定ステージ１を多ピンプローブカード５のピン群の下まで移動させる。そして、ウェハ測定ステージ６を半導体ウェハ２に当たるまで上昇させ、半導体ウエハ２を測定ステージ６に吸着させる。更に、ウェハ固定ステージ１及びウェハ測定ステージ６を上昇させ、多ピンプローブカード５のピン群を半導体ウエハ２の測定領域１５に当てる。このとき、図６で説明したのと同様に、多ピンプローブカード５による荷重はウエハ測定ステージ６により受け止められ、ステージが傾いてしまうことが防止される。その後、多ピンプローブカード５を介して半導体ウエハ２の電気的特性が測定される。
【００３４】
測定後は、本体制御部１０が、ウエハ固定ステージ１及びウェハ測定ステージ６を下降させる。半導体ウェハ２は、ウェハ固定ステージ１から図示しない搬送アームへ受け渡され、更に、キャリア（図示せず）へ搬送される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハ固定ステージ１とは別にウエハ測定ステージ６が設けられている。これにより、荷重集中によるステージの傾きが防止できる。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の半導体検査装置１３の構成は、図２に示した第１の実施形態と同様である。本実施形態では、第１の実施形態に対して、温度調節に係る動作が工夫されている。
【００３７】
本実施形態では、本体制御部１０が、表示装置に、プローバ温度設定画面１２を表示する。オペレータは、図示しない入力装置（マウスやキーボード）を介して、本体制御部１０に設定温度を入力することができる。
【００３８】
ウエハ測定ステージ６の当接面１４が半導体ウエハ２に当てられたとき、本体制御部１０は、ウエハ測定ステージ６の当接面１４に設けられた表面温度センサ８から、当接面１４の表面温度を取得する。そして、当接面１４の表面温度が設定温度となるように、温度調節機構（ヒータ及びクーラシステム）を制御する。その後、当接面１４の温度が設定温度になったときに、多ピンプローブカード５を介して半導体ウエハ２の電気的特性が測定される。測定実行中においても、本体制御部１０は、所定のタイミングで当接面１４の表面温度をモニターし、当接面１４の表面温度が設定温度±１℃の範囲となるように、温度調節機構の動作を制御する。
【００３９】
本実施形態によれば、温度調節機構により、半導体ウエハ２の測定領域１５の温度を一定値に保つことができる。また、ウエハ測定ステージ６の当接面１４の大きさは、測定領域１５以下である。従って、当接面１４の温度を一定に保つために要する熱エネルギーが少なくて済む。その結果、当接面１４の温度が所定の温度に到達するまでの待ち時間を短くすることができ、検査工程におけるスループットを向上させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ウェハ固定ステージ
２  半導体ウェハ
３  ウェハアライメント用カメラ
４  針先検出用カメラ
５  多ピンプローブカード
６  ウェハ測定ステージ
７  吸着溝
８  表面温度センサ
９  吸着孔
１０  本体制御部
１１  駆動機構
１２  プローバ温度設定画面
１３  半導体検査装置
１４  当接面
１５  測定領域
１０１  Ｘ軸
１０２  支持ステージ
１０３  Ｙ軸
１０４  メインステージ
１０５  プロービングステージ
１０６  Ｘ軸
１０７  中間支持ステージ
１０８  Ｙ軸
１０９  サブステージ
１１０  インスペクションステージ
【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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