(57)【要約】【課題】プローブとウェハとの電気的な導通をより安定的に得る。【解決手段】検査装置のプローブカードに、ウェハＷに接触した２本一組のプローブ対１０ａ、１０ｂ間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせてプローブとウェハＷの間の電気的な導通を図るフリッティング回路４０と、プローブ対１０ａ、１０ｂとフリッティング回路４０を電気的に接続し、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を切り替え自在なスイッチング回路４３が設けられる。ウェハＷに接触したプローブ対１０ａ、１０ｂに２回電圧を印加して２回のフリッティングを行う。その２回のフリッティングにおいて、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法であって、
２本一組のプローブ対を被検査体に接触させ、当該プローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、プローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング工程を有し、
前記フリッティング工程では、前記プローブ対間に複数回電圧を印加し、そのプローブ対に印加される電圧の極性を交互に変更することを特徴とする、検査方法。
【請求項２】
フリッティング工程において、プローブ対に対する一の電圧の印加が終了した後に、プローブと被検査体との電気的な導通性を測定する工程を有し、
その測定された電気的な導通性が予め設定されている基準に達していない場合に、極性を変えて前記プローブ対に対する次の電圧の印加が行われることを特徴とする、請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記プローブ対に対する複数回の電圧の印加は、各プローブにおいて陽極と陰極の回数が同じになるように行われることを特徴とする、請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
被検査体にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査装置であって、
被検査体に接触した２本一組のプローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせてプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング回路と、
前記プローブ対とフリッティング回路を電気的に接続し、前記プローブ対に印加される電圧の極性を切り替え自在なスイッチング回路と、を有することを特徴とする、検査装置。
【請求項５】
前記プローブ対を用いてプローブと被検査体との電気的な導通性を測定する測定回路をさらに有することを特徴とする、請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法と、その検査方法が行われる検査装置と、前記検査方法を実現するためのプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は、検査装置を用いて行われている。検査装置は、テスタに電気的に接続されたプローブカードを有し、そのプローブカードの下面には、多数のプローブが取り付けられている。そして、電子回路の検査は、プローブを、ウェハ上の電子回路の各電極に接触させ、電極に電気信号を流すことにより行われている。
【０００３】
しかしながら、ウェハの電極表面に酸化膜が形成されていると、電気信号が流れにくくなり、検査が適正に行われなくなる。また、電気的な導通を図るためにプローブを電極表面に強く押し付けると、プローブや電子回路が破損する恐れがある。このため、検査前に、２本一組の一対のプローブ（プローブ対）を電極に低圧力で接触させ、プローブ対の間に電圧を印加することにより、フリッティング現象を起こし電極表面に絶縁破壊を生じさせ、プローブと電極との間に電気的に良好な導通を図ること（以下「フリッティング」という。）が提案されている（特許文献１、２参照）。なお、フリッティング現象とは、酸化膜が形成された金属表面に高い電位傾度を印加することにより、酸化膜が絶縁破壊され、金属表面に電流が流れる現象をいう。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３９５４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のフリッティングを用いた検査方法によれば、プローブをウェハの電極に低荷重で接触させてもプローブと電極との間に良好な電気的な導通を得ることができるが、例えばウェハの電気的特性の検査の信頼性をさらに上げるため、プローブと電極との良好な導通をさらに安定的に得ることが求められている。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハなどの被検査体の電気的特性の検査において、プローブと被検査体との電気的な導通をより安定的に得ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、被検査体にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査方法であって、２本一組のプローブ対を被検査体に接触させ、当該プローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせて、プローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング工程を有し、前記フリッティング工程では、前記プローブ対間に複数回電圧を印加し、そのプローブ対に印加される電圧の極性を交互に変更することを特徴とする。
【０００８】
発明者によって、フリッティング時に電圧が印加されるプローブ対の陽極側と陰極側とで、プローブと被検査体との間の電気的な導通性に偏りができることが確認された。本発明によれば、プローブ対に印加される電圧の極性を交互に変更するので、プローブ対の陽極側と陰極側との電気的な導通性の偏りが解消され、プローブ対の両極において高い導通性が得られる。この結果、プローブ対と被検査体との間の高い導通性を安定的に得ることができる。
【０００９】
上記検査方法は、フリッティング工程において、プローブ対に対する一の電圧の印加が終了した後に、プローブと被検査体との電気的な導通性を測定する工程を有し、その測定された電気的な導通性が予め設定されている基準に達していない場合に、極性を変えて前記プローブ対に対する次の電圧の印加が行われるようにしてもよい。
【００１０】
前記プローブ対に対する複数回の電圧の印加は、各プローブにおいて陽極と陰極の回数が同じになるように行われてもよい。
【００１１】
別の観点による本発明は、被検査体にプローブを接触させて、被検査体の電気的特性の検査を行う検査装置であって、被検査体に接触した２本一組のプローブ対間に電圧を印加しフリッティング現象を生じさせてプローブと被検査体の間の電気的な導通を図るフリッティング回路と、前記プローブ対とフリッティング回路を電気的に接続し、前記プローブ対に印加される電圧の極性を切り替え自在なスイッチング回路と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記検査装置は、前記プローブ対を用いてプローブと被検査体との電気的な導通性を測定する測定回路をさらに有するようにしてもよい。
【００１３】
別の観点による本発明によれば、上記検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プローブと被検査体との高い導通性が安定的に得られるので、電気的特性の検査の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる検査装置１の構成を示す説明図である。
【００１６】
検査装置１は、例えばプローブカード２と、被検査体としてのウェハＷを吸着保持するチャック３と、チャック３を移動させる移動機構４と、テスタ５などを備えている。
【００１７】
プローブカード２は、例えば複数のプローブ１０を下面に支持したコンタクタ１１と、そのコンタクタ１１の上面側に取り付けられたプリント配線基板１２を備えている。各プローブ１０は、コンタクタ１１の本体を通じてプリント配線基板１２に電気的に接続されている。プローブカード２には、テスタ５が電気的に接続されており、テスタ５からの電気信号によりプローブカード２の動作を制御できる。プローブカード２の回路構成については後述する。
【００１８】
チャック３は、水平な上面を有する略円盤状に形成されている。チャック３の上面には、図示しない吸引口が設けられており、その吸引口からの吸引によりウェハＷをチャック３上に吸着保持できる。
【００１９】
移動機構４は、例えばチャック３を昇降するシリンダなどの昇降駆動部２０と、昇降駆動部２０を水平方向の直交する２方向（Ｘ方向とＹ方向）に移動させるＸ−Ｙステージ２１を備えている。これにより、チャック３に保持されたウェハＷを三次元移動させ、ウェハＷの表面の電極とプローブ１０を接触させることができる。
【００２０】
例えばプローブカード２は、図２に示すように２本一組のプローブ１０ａ、１０ｂに対し電気的特性の検査のための電気信号を送受信する検査回路４０と、プローブ対１０ａ、１０ｂに電圧を印加してフリッティング現象を生じさせるフリッティング回路４１と、検査回路４０とフリッティング回路４１のプローブ対１０ａ、１０ｂに対する接続を切り替える第１のスイッチング回路４２と、フリッティング回路４１からプローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を切り替える第２のスイッチング回路４３などを備えている。
【００２１】
第１のスイッチング回路４２は、例えばプローブ１０ａに接続されている端子Ａ１と検査回路４０の陰極の端子Ｂ１に接続された端子Ａ２との接続と、端子Ａ１とフリッティング回路４１のいずれかの極性の端子Ｄ１、Ｄ２に接続された端子Ａ３との接続とを切り替えるスイッチング素子４２ａを備えている。また第１のスイッチング回路４２は、例えばプローブ１０ｂに接続されている端子Ａ４と検査回路４０の陽極の端子Ｂ２に接続された端子Ａ５との接続と、端子Ａ４とフリッティング回路４１のいずれかの極性の端子Ｄ１、Ｄ２に接続される端子Ａ６との接続とを切り替えるスイッチング素子４２ｂを備えている。
【００２２】
第２のスイッチング回路４３は、例えば第１のスイッチング回路４２の端子Ａ３に接続された端子Ｃ１とフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２に接続された端子Ｃ２との接続と、端子Ｃ１とフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１に接続された端子Ｃ３との接続とを切り替えるスイッチング素子４３ａを備えている。また、第２のスイッチング回路４３は、第１のスイッチング回路４２の端子Ａ６に接続された端子Ｃ４とフリッティング回路の陰極の端子Ｄ１に接続された端子Ｃ５との接続と、端子Ｃ４とフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２に接続された端子Ｃ６との接続とを切り替えるスイッチング素子４３ｂを備えている。
【００２３】
テスタ５には、例えば検査回路４０、フリッティング回路４１、第１のスイッチング回路４２及び第２のスイッチング回路４３などの動作を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、検査装置１における検査プロセスを実現できる。なお、検査装置１における検査プロセスを実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なＣＤなどの記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部５０にインストールされたものが用いられる。
【００２４】
次に、以上のように構成された検査装置１で行われるウェハＷの電気的特性の検査プロセスについて説明する。図３は、本実施の形態における検査プロセスのフロー図である。
【００２５】
先ず、図１に示すようにウェハＷがチャック３上に吸着保持される。そして、移動機構４により、チャック３上のウェハＷが上昇され、図２に示すようにウェハＷ上の各電極Ｐに、プローブ対１０ａ、１０ｂが接触される。
【００２６】
このとき、第１のスイッチング回路４２により、フリッティング回路４１とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。第２のスイッチング回路４３により、例えばプローブ１０ａにフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１が接続され、プローブ１０ｂにフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２が接続される。
【００２７】
そして、例えば図４に示すようにフリッティング回路４１により、プローブ１０ａが陰極、プローブ１０ｂが陽極になるようにプローブ対１０ａ、１０ｂ間に例えば１０５〜１０６Ｖ/ｃｍ程度の電位傾度となる電圧が印加される。これにより、フリッティング現象が生じ電極Ｐの表面の酸化膜が絶縁破壊して、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通が図られて、１回目のフリッティング工程が行われる（図３の工程Ｓ１）。なお、フリッティング工程では、プローブ対１０ａ、１０ｂへの印加電圧を徐々に上げていき、予め定められた印加電圧に到達したときに、フリッティングを終了してもよいし、プローブ対１０ａ、１０ｂ間に流れる電流値やその電圧値をモニタリングして、その電流値や電圧値が目標値に到達したときに、フリッティングを終了してもよい。
【００２８】
１回目のフリッティング工程Ｓ１が終了すると、次に第２のスイッチング回路４３により、プローブ１０ａにフリッティング回路４１の陽極の端子Ｄ２が接続され、プローブ１０ｂにフリッティング回路４１の陰極の端子Ｄ１が接続されて、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性が変更される（図３の工程Ｓ２）。
【００２９】
そして、図５に示すようにフリッティング回路４１により、プローブ１０ａが陽極、プローブ１０ｂが陰極になるようにプローブ対１０ａ、１０ｂ間に、１回目のフリッティング工程Ｓ１と逆極性の電圧が印加される。これにより、再度フリッティング現象が生じて、プローブ１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通が図られて、２回目のフリッティング工程が行われる（図３の工程Ｓ３）。
【００３０】
その後、第１のスイッチング回路４２により、検査回路４０とプローブ対１０ａ、１０ｂが電気的に接続される。検査回路４０から検査用の電気信号がプローブ対１０ａ、１０ｂに送られ、ウェハＷ上の電子回路の電気的特性が検査される（図３の工程Ｓ４）。
【００３１】
ウェハＷの電気的特性の検査が終了すると、チャック３が下降し、その後ウェハＷがチャック３から取り外されて一連の検査プロセスが終了する。
【００３２】
以上の実施の形態によれば、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を変えて２回のフリッティング工程を行うようにしたので、プローブ対１０ａ、１０ｂとウェハＷの電極Ｐとの電気的な導通を安定させることができる。以下に、この本実施の形態における効果について検証する。
【００３３】
図６は、極性を変えずに複数回のフリッティングを行った場合の陽極側のプローブの先端部の状態（図６（ａ））と、陰極側のプローブの先端部の状態（図６（ｂ））を示すものである。この実験では、アルミ製の電極に対しＰｄ（パラジウム）製のプローブを接触させ、２０００回のフリッティングを行った。図６に示されるように、陰極側のプローブには、陽極側のプローブに比べて多くのアルミの溶解物が付着している。溶解物の付着が多いほど、フリッティング時にプローブと電極との接合力が強くその電気的な導通が図られていると考えられるので、この実験により、少なくとも、電圧が印加されたプローブ対の陰極と陽極の電気的な導通性に偏りがあることが確認できる。なお、電極材とプローブ材の組み合わせにより、溶解物の付着量が多くなる電極が変わり、陰極と陽極の導通性の大小が変わる。
【００３４】
この実験結果に基づいて、次に１回のみフリッティングを行った場合（従来の方法）と、極性を変えずに２回のフリッティングを行った場合と、極性を変えて２回のフリッティングを行った場合とで、プローブ対とウェハＷの電極との導通性を比較する実験を行った。図７は、この実験結果を示す表である。この実験は、上記各場合についてサンプル６０００個を１セットとして３セット（図７の表中のＩ、II、III）の検査プロセスを行い、プローブ対と電極との電気的な導通性の良否を評価した。図７には、１回目のフリッティングを行って導通性が不良となり、２回目のフリッティングを行って導通性が良好になった場合のサンプル数と、１回目のフリッティングと２回目のフリッティングの両方を行っても導通性が不良となった場合のサンプル数を示す。なお、１回のみフリッティングを行う場合は、その１回のフリッティングで不良となったサンプル数を示す。
【００３５】
この実験結果を見ると、極性を変えずに２回のフリッティングを行う場合では、最終的に良好な導通性が得られない場合があるが、極性を変えて２回のフリッティングを行う場合では、最終的に導通性が不良になるサンプル数が零になり、総てのサンプルについて良好な導通性が得られている。これは、フリッティングの極性を変えて行うことにより、上述したプローブ対の陰極と陽極の導通性の偏りが解消されるためであると考えられる。
【００３６】
上記実験結果によれば、本実施の形態のようにプローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を変えることにより、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通が安定することが確認できる。したがって、本実施の形態によれば、プローブ対１０ａ、１０ｂとウェハＷの電極Ｐとの電気的な導通が安定的し、電気的特性の検査の信頼性を向上できる。
【００３７】
また、上記実施の形態によれば、プローブ対１０ａ、１０ｂの寿命を延ばすことができる。例えば図８は、１回のみフリッティングを行う場合と、極性を変えずに２回のフリッティングを行う場合と、極性を変えて２回のフリッティングを行う場合の、累積導通成功率を示すグラフである。グラフの横軸は、上記各場合のフリッティングプロセス回数である。このグラフによれば、極性を変えて２回のフリッティングを行う場合に、高い導通成功率を維持できる。この一因として、例えばプローブ対の一方のプローブに集中的に電極Ｐの溶解物が付着することがなく、プローブ対１０ａ、１０ｂの両方に電極Ｐの溶解物が分散して付着していくので、その分、長期間プローブ対の良好な導通性が維持されることが考えられる。かかる結果から、プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の極性を変えることにより、プローブ対１０ａ、１０ｂの寿命が延びることが確認できる。
【００３８】
なお、以上の実施の形態において、フリッティングの回数が２回であったが、２回に限られず、複数回であれば３回以上であってもよい。このとき、各プローブ対１０ａ、１０ｂに印加される電圧の陰極と陽極の回数を同じにすることにより、プローブ１０ａとプローブ１０ｂの劣化速度が等しくなるので、プローブ対１０ａ、１０ｂの寿命をさらに延ばすことができる。
【００３９】
以上の実施の形態では、２回フリッティングを行っていたが、例えば１回目のフリッティングを行った後、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通性を測定し、その測定された電気的な導通性が予め定められている基準に達していない場合にのみ、極性を変えて２回目のフリッティングを行うようにしてもよい。
【００４０】
かかる場合、例えば検査装置１のプローブカード２に、図９に示すように測定回路６０が設けられる。測定回路６０は、例えばフリッティング回路４１とプローブ対１０ａ、１０ｂ間に電気的に接続される。測定回路６０は、例えば電極Ｐに接触したプローブ対１０ａ、１０ｂ間に所定の電圧を印加し、そのときプローブ対１０ａ、１０ｂ間に流れる電流を検出することによってプローブ対１０ａ、１０ｂ間の電極Ｐの電気的な導通性としての電気抵抗を測定できる。当該電気抵抗の測定結果は、例えば制御部５０に出力でき、制御部５０は、その電気抵抗が予め定められている基準値よりも低くなっているか否かを判定し、その電気抵抗が低くなっていない場合に２回目のフリッティングを実行するようになっている。
【００４１】
そして、検査プロセス時には、図１０に示すように１回目のフリッティングが終了した後、測定回路６０によりプローブ対１０ａ、１０ｂ間の電極Ｐの電気抵抗Ｒが測定される（図１０の工程Ｓ５）。制御部５０において、その電気抵抗Ｒとその基準値Ｅが比較される（図１０の工程Ｓ６）。電気抵抗Ｒが基準値Ｅよりも高い場合には、極性が変更されて２回目のフリッティングが行われ、その後ウェハＷの電気的特性の検査が行われる。測定された電気抵抗Ｒが基準値Ｅよりも低くなっている場合には、２回目のフリッティングが行われず、ウェハＷの電気的特性の検査が行われる。
【００４２】
この例によれば、１回目のフリッティングによりウェハＷの電極Ｐの電気抵抗が基準値よりも下がっていない場合に、極性を変えて２回目のフリッティングを行うようにしたので、上記実施の形態でも述べたようにプローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの高い導通性が確実に得られる。また、１回目のフリッティングの結果、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの間に所望の導通性が得られていれば、フリッティングが１回で済むので、その分検査プロセス時間を短縮できる。なお、かかる例において、フリッティングが２回以上行われ、２回目以降のフリッティングが終了した後に、電極Ｐの電気抵抗の測定が行われ、その測定結果に基づいて次のフリッティングを行うようにしてもよい。
【００４３】
上記例において、１回目のフリッティングが終了した後にプローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通性を確認していたが、１回目のフリッティング時にその導通性を確認してもよい。この場合、例えば１回目のフリッティング時にプローブ対１０ａ、１０ｂ間に流れる電流値或いはその電圧値をモニタリングして、プローブ対１０ａ、１０ｂと電極Ｐとの電気的な導通性を確認する。そして、例えばプローブ対１０ａ、１０ｂの間に予め定められている設定電圧を印加しても、測定電流値或いは測定電圧値が目標値に到達しない場合に、２回目のフリッティングを行うようにしてもよい。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば以上の実施の形態で記載した検査装置１のスイッチング回路４３には、Ｈブリッジ回路を用いてもよい。また以上の実施の形態で記載した検査装置１で検査される被検査体は、ウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などの他の基板であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、被検査体とプローブとの電気的な導通性を安定させ、検査の信頼性を向上する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】検査装置の構成の概略を示す側面図である。
【図２】プローブカードの回路構成の一例を示す模式図である。
【図３】検査プロセスのフロー図である。
【図４】１回目のフリッティング時のプローブ対の極性を示す説明図である。
【図５】２回目のフリッティング時のプローブ対の極性を示す説明図である。
【図６】（ａ）は、多数回のフリッティングを行った陽極側のプローブの先端の状態を示す実験写真であり、（ｂ）は、多数回のフリッティングを行った陰極側のプローブの先端の状態を示す実験写真である。
【図７】１回のフリッティングを行った場合と、極性を変えずに２回のフリッティングを行った場合と、極性を変えて２回のフリッティングを行った場合の電気的導通の良否のサンプル数を示す表である。
【図８】図７の各場合の累積導通成功率を示すグラフである。
【図９】測定回路を備えたプローブカードの回路構成を示す模式図である。
【図１０】電気抵抗の測定を行う場合の検査プロセスのフロー図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    検査装置
２    プローブカード
１０ａ、１０ｂ  プローブ
４０  検査回路
４１  フリッティング回路
４３  第２のスイッチング回路
Ｐ    電極
Ｗ    ウェハ
【図１】
2008157818.tif 000003
【図２】
2008157818.tif 000004
【図３】
2008157818.tif 000005
【図４】
2008157818.tif 000006
【図５】
2008157818.tif 000007
【図７】
2008157818.tif 000008
【図８】
2008157818.tif 000009
【図９】
2008157818.tif 000010
【図１０】
2008157818.tif 000011
【図６】
2008157818.tif 000012