(57)【要約】【課題】効率的で浮遊容量の影響を軽減させたプロービング方法を提供する。【解決手段】ウェハ上に形成され、互いに１個以上の同じ数だけ離れた複数の半導体素子に対して同時に電気的接触する複数組のプローブ針を有するマルチプローブカードを用いる。上記ウェハをマルチプローブカードに対して第１工程では、上記半導体素子１個分ずつ移動させて一定のエリアの複数の半導体素子の測定を順次に行う。第２工程では、上記一定のエリアの半導体素子の測定終了後に上記測定済の一定のエリア分だけ上記ウェハを移動させる。上記第１工程と第２工程とを交互に繰り返して上記ウェハ上に形成された半導体素子の測定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に形成され、互いに１個以上の同じ数だけ離れた複数の半導体素子に対して同時に電気的接触する複数組のプローブ針を有するマルチプローブカードを用い、
上記ウェハを上記半導体素子１個分ずつ移動させて一定のエリアの複数の半導体素子の測定を順次に行う第１工程と、
上記一定のエリアの半導体素子の測定終了後に隣接する一定のエリアに向けて上記プローブ針が対応するよう上記ウェハを移動させる第２工程とを交互に繰り返して上記ウェハ上に形成された半導体素子の測定を行うプロービング方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記複数の半導体素子は、第１方向に１以上のＮ個離れた２個と、上記第１方向と直交する第２方向に上記Ｎ個離れた２以上のＭ個であり、
上記第１工程で１つのプローブ針が受け持つ半導体素子の数は、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）であるプロービンク方法。
【請求項３】
請求項２において、
上記プローブ針同士を離す半導体素子の数は、プローブ針同士の浮遊容量が測定結果に対する補正値が一定にできる距離に対応して決められるプロービンク方法。
【請求項４】
請求項３において、
上記半導体素子は、上記ウェハ上の裏面に電極を有し、
測定電極の１つが上記ウェハが搭載されたウェハチャックから取り出すプロービング方法。
【請求項５】
請求項４において、
上記半導体素子は、ダイオードであるプロービング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウェハ上に碁盤目状に形成された半導体素子のプロービンク方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インデックス送り回数を軽減し、検査効率を向上させる半導体ウェハのプロービンク方法として特開平７−２３５５７２号公報がある。同公報の技術では、プローブカードとして縦に８個、横に２個連続する８×２個のチップに対応する複数の垂直プローブ針を有するプローブカードを用いることが開示されている。
【特許文献１】特開平７−２３５５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダイオードの全数ウェハ測定は、１ウェハ当たり数万から数十万チップの全て測定するために前記特許文献１のようなマルチプローブカードを利用することが有益である。しかしながら、ウェハチップサイズが微小化して測定ピン間隔が狭くなる。この結果、隣り合い測定ピン間で発生する浮遊容量が測定値に相乗して正確な測定値がえられない。また、プローブ針間隔が狭くなることで高電圧、大電流等の測定を行った場合、隣り合い測定線路にクロストークが発生して正確な測定値が得られない。そこで、測定に上記浮遊容量を考慮した補正値を加えることで対応することが考えられる。この場合に、両側にプローブ針があるものと、端に配置されたプローブ針は片側にしかプローブ針が無いものとでは上記浮遊容量が異なり、正しい補正値を求めるのが難しい。特に、可変容量素子として用いられるバリキャップダイオードでは、容量値を正確に測定する必要があり、上記浮遊容量の存在は大きな問題となる。
【０００４】
本発明の目的は、効率的で浮遊容量の影響を軽減させたプロービング方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願における実施例の１つは下記の通りである。ウェハ上に形成され、互いに１個以上の同じ数だけ離れた複数の半導体素子に対して同時に電気的接触する複数組のプローブ針を有するマルチプローブカードを用いる。上記ウェハをマルチプローブカードに対して第１工程では、上記半導体素子１個分ずつ移動させて一定のエリアの複数の半導体素子の測定を順次に行う。第２工程では、上記一定のエリアの半導体素子の測定終了後に隣接する一定のエリアに向けてプローブ針が対応するよう上記ウェハを移動させる。上記第１工程と第２工程とを交互に繰り返して上記ウェハ上に形成された半導体素子の測定を行う。
【発明の効果】
【０００６】
マルチプローブ針の浮遊容量は隣接するプローブ針間の距離に反比例するのでプローブ針間隔を広げることにより、浮遊容量の影響を軽減させた高精度の測定値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１には、この発明に係るプロービング方法に用いられる測定システムの一実施例のブロック図が示されている。ウェハプローバは、複数のプローブ針（測定針）からなるマルチプローブカードと、ウェハチャックトップに搭載されたウェハをＸ，Ｙ及びＺ方向に移動させるステージ機構を有する。コントローラは、コントロール１により上記ステージ機構を制御して、プローブ針に対するウェハのＸ，Ｙ移動制御と、上記プローブ針とウェハに形成された半導体素子の電極とを接触させるＺ制御動作を行う。ウェハ上の半導体素子の電極にコンタクトしたマルチプローブ針と、ウェハ裏面電極との電気経路で得られた電流／電圧のデータは測定器により測定される。
【０００８】
上記コントローラは、上記測定器をコントロール２により制御して、上記コンタクトした半導体素子の測定動作を制御する。マルチプローブ針は、複数の半導体素子に対して同時にコンタクトを行うので、ＡＣ特性評価のように隣接するもの同士での信号の影響があるものは、コントローラで複数の半導体素子を順次に選択し、それぞれについてＡＣ特性評価のための電圧／電流供給とそれによるデータを得る。直流試験のように同時に同じ電圧／電流を供給するものでは、相互の影響が小さいから同時電圧／電流等を供給することができるが、測定結果を判定する判定回路が１個の場合には、上記コントローラで選ばれた試験結果が判定回路で順次に判定される。
【０００９】
この実施例では、上記マルチプローブカードを用いることにより複数の半導体素子に対して同時コンタクトを行うことにより測定の効率化を図っている。そして、プローブ針は、前記特許文献１のように互いに隣接する半導体素子に対応して設けられるのではなく、互いに１個以上の同じ数だけ離れた複数の半導体素子に対して同時にコンタクトできるように配置されている。このようなプローブ針の配置と、それを用いた測定方法は、次の図２や図４等により詳細に説明する。
【００１０】
図２には、この発明に係るプロービング方法の一実施例のウェハチップとプローブ針配置図が示されている。半導体ウェハには、同図に拡大して示したように半導体素子が碁盤目状に配置される。同図拡大図では、上記碁盤目状の１つの四角が１つの半導体素子を示しており、同図で点線で示した横４×縦１６のエリアが１つの測定単位とされる。そして、同図に丸付き数字１ないし１６がプローブ針の配置を示している。つまり、横方向に２本の針が縦方向に８組設けられる。そして、プローブ針は、横及び縦方向に１つ置きの半導体素子に対応して設けられる。
【００１１】
例えば、丸付き数字２に対応したプローブ針は、同図に代表として例示的に示されているＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの半導体素子の測定に割り当てられる。つまり、上記４個×１６個の半導体素子のうち、プローブ針１〜１６により１回に２個×８個の半導体素子に同時コンタクトを行うことができる。各プローブ針１〜１６において、上記例示的に示された横２個と縦２個の互いに隣接する４個の半導体素子Ａ〜Ｄのうち、１つの順序（１）はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順序でコンタクトする。他の１つの順序（２）は、Ａ→Ｂ→Ｄ→Ｃの順序でコンタクトする。更に他の１つの順序（３）は、Ａ→Ｄ→Ｃ→Ｂの順序でコンタクトする。上記順序（１）と（３）は、プローブ針をＸ又はＹ方向に１個ずつ分だけ移動だけで済むので効率的である。このような４回のコンタクトにより、上記点線で示された横４×縦１６のエリアの測定を行う。
【００１２】
例えば、順序（１）により横４×縦１６のエリアの測定が終了すると、プローブ針はＤの位置にあるので、横方向に半導体素子を１個分移動させれば、プローブ針を次のエリアのＡの位置に設定することができる。縦方向に１つのエリア分プローブ針を移動させる場合には、横方向に１個分戻し、縦方向に１６個分移動させる。したがって、前記のように１ウェハ当たり数万から数十万チップの全て測定する場合には、上記エリアを右横方向に順次移動させ、ウェハの右端部となると上記縦方向に移動させ、その後にはウェハ上を上記エリアを左横方向に順次移動させ、ウェハの左端になると上記縦方向に移動させるという動作を繰り返すことにより効率的な測定を行うことができる。つまり、プロービング時間のうち上記半導体素子のプローブ針の針合わせのためのステージ移動時間は、上記半導体素子の電気的試験時間よりも長い時間を占めるので、上記のようなプローブ針の移動距離が最も小さくなるようにすることが測定効率化を図るために有益である。
【００１３】
図３には、測定針間の浮遊容量と測定針間隔とを説明するための特性図が示されている。測定針の間隔が１mmを超えると、浮遊容量はほぼ一定の０．００１pF程度の小さな容量値になる。したがって、図２の半導体素子の大きさが１mm×１mmなら上記浮遊容量は、実質的に問題ないほど小さくできる。上記０．００１pF程度の浮遊容量が問題になったとしても、どのプローブ針においても補正値が同じくなり、高い精度の測定結果を得ることができる。これにより、ウェハチップサイズが微小化して測定ピン間隔が狭くなり、隣り合い測定ピン間で発生する浮遊容量が測定値に相乗して正確な測定値がえられないとかプローブ針間隔が狭くなることで高電圧、大電流等の測定を行った場合、隣り合い測定線路にクロストークが発生して正確な測定値が得られないといったような浮遊容量に起因する問題を解決することができる。
【００１４】
ダイオードは、１チップの大きさが約数mm四角から０．１８mm四角あるいは０．１７５mm四角のように微細化されている。したがって、１mm四角以下のチップでは、上記図３の特性図から上記０．１８mm四角あるいは０．１７５mm四角のように微細化されたものでは、プローブ針同士を６個以上離せば上記間隔を１mm以上にできる。もし、出来なくても図２に参考図に示したように隣接する半導体素子に対応して集中的にプローブ針（２×８）を設ける場合に比べて大幅に浮遊容量を低減させることができる。
【００１５】
図４には、この発明に係るプロービング方法の他の一実施例のウェハチップとプローブ針配置図が示されている。この実施例は、半導体ウェハには、０．２mm×０．２mmのチップサイズの半導体素子が碁盤目状に配置される。このようなチップ構成では、前記測定針の間隔を１mmにするために、半導体素子４個分を空けて横２本、縦８本からなる１６本の測定針（プローブ針）を配置する。つまり、５チップ間隔で横方向に２本、縦方向に８本のプローブ針が設けられる。これにより、プローブ針同士の間隔を１mmにすることができる。
【００１６】
図５には、この発明に係るプロービング方法の測定順序の説明図である。この実施例では、３×３からなるＡ〜Ｉの９個の半導体素子が１つのプローブ針に割り当てられる。このように奇数個×奇数個を一定のエリアとして測定する場合には、同図に矢印で示したようにＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉの順序のように常にＸ又はＹ方向に１個分ずつ移動させる。そして、次のエリアのときには、Ｉから上記Ａに対応したＡ’に移動させるのではなく、Ｘ方向に１個分のＣ’に移動させる。この後は、このＣ’を起点として前記エリアとは逆にＢ’→Ａ’→Ｆ’→Ｅ’→Ｄ’→Ｉ’→Ｈ’→Ｇ’とする。更に次のエリアのときには、前記同様にＸ方向に１個分のＡ”に移動させる。以下、前記最初の移動パターンに戻りＢ”→Ｃ”→Ｄ”→Ｅ”→Ｆ”→Ｇ”→Ｈ”→Ｉ”とする。このような動作の繰り返しにより、横方向への移動を行うことにより、常に最短距離で張り合わせのためのステージ制御が可能となり効率的な試験が可能となる。図４の５×５のウェハチップにおいても上記同様な順序とすることができる。偶数×偶数の場合には、前記図２の実施例と同様にできる。
【００１７】
以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、ダイオードは、前記チップ裏面にも電極があるので、それを利用することにより、１つの半導体素子当たり１本のプローブ針が設けられる。したがって、同時接触チップ間隔がプローブ針間隔となるが、トランジスタ等のように１つの半導体素子に複数プローブ針が設けられる場合でも、同様に同時接触トランジスタの間隔を前記実施例と同様に広げることにより、浮遊容量の影響を低減できる。トランジスタの他にミューチップのような小型で電極数の少ないものにも同様に適用できる。この発明は、プロービング方法として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係るプロービング方法に用いられる測定システムの一実施例を示すブロック図である。
【図２】この発明に係るプロービング方法の一実施例を示すウェハチップとプローブ針配置図である。
【図３】測定針間の浮遊容量と測定針間隔とを説明するための特性図である。
【図４】この発明に係るプロービング方法の他の一実施例を示すウェハチップとプローブ針配置図である。
【図５】この発明に係るプロービング方法の測定順序の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１〜１６…プローブ針、Ａ〜Ｉ”…ウェハチップ、
【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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