(57)【要約】【課題】プローブ検査時の温度雰囲気の変化に係わらず、最適なプローブ検査を行うことができる半導体ウェハのプローブカードを提供する。【解決手段】1枚の半導体ウェハ６上のチップのプローブ検査を行うプローブカード７には、温度条件変化による探針８の膨張、収縮度合いに応じて、探針８のパッド１２への針圧を所定の値に保つように調整する調整手段を備え、調整手段としてプローブカード本体７ａに探針８の膨張、収縮度合いを測定するカメラ１０を設け、カメラ１０にて測定した結果に基づいて探針８の針圧を調整する。これにより、温度雰囲気を変更した場合のプローブ検査時にプローブカード７の探針８が、ウェハ６のパッド１２への針圧を全プローブ検査が終了するまで一定に保つことができ、針圧の変化に起因する、探針の接触不良、他の配線等の損傷がなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハのチップの電極部に、プローブカードに形成された探針を当接させて、前記チップの特性を検査するプローブ検査において、前記半導体ウェハを加熱若しくは冷却する際に、温度条件変化による前記探針の膨張、収縮度合いに応じて、前記探針の前記電極部への針圧を所定の値に保つように調整することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
前記探針の膨張、収縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて前記探針の針圧を調整する請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記プローブカードに前記探針とは別に設けられた探知針の膨張、伸縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて前記探針の針圧を調整する請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
前記プローブカードに前記探針とは別に設けられた探知針と前記半導体ウェハとの接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて前記探針の針圧を調整する請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハ上の電極部とは別に設けられた測定用パッドと、前記探針との接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて前記電極部に当接する前記探針の針圧を調整する請求項１記載の半導体装置の検査方法。
【請求項６】
プローブカード本体と、前記プローブカード本体に設けられ半導体ウェハのチップの電極部に当接する探針とを有し、前記チップの特性を検査するプローブ検査に用いるプローブカードであって、温度条件変化による前記探針の膨張、収縮度合いに応じて、前記探針の前記電極部への針圧を所定の値に保つように調整する調整手段を備えたプローブカード。
【請求項７】
前記調整手段として前記プローブカード本体に前記探針の膨張、収縮度合いを測定するカメラを設け、前記カメラにて測定した結果に基づいて前記探針の針圧を調整するようにした請求項６記載のプローブカード。
【請求項８】
前記調整手段として前記プローブカード本体に前記探針とは異なる探知針と、前記探知針の膨張、収縮度合いを測定するカメラとを設け、前記カメラにて測定した結果に基づいて前記探針の針圧を調整するようにした請求項６記載のプローブカード。
【請求項９】
前記調整手段として前記プローブカード本体に前記探針とは異なる探知針を設け、前記探知針と前記半導体ウェハとの接触による圧力を測定した結果に基づいて前記探針の針圧を調整するようにした請求項６記載のプローブカード。
【請求項１０】
前記調整手段として前記半導体ウェハ上に前記電極部とは異なる測定用パッドを設け、前記探針と前記測定用パッドとの接触による圧力を測定した結果に基づいて前記電極部に当接する前記探針の針圧を調整するようにした請求項６記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置さらにはプローブカードに適用して特に有効な技術に関し、例えば製品化後のチップの使用温度を想定したプローブ検査に利用して有用な半導体装置の検査方法およびプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
素子が形成された半導体ウェハ上の各チップの特性を検査するに当り、製品化後の使用状態を想定し、これに応じた温度雰囲気中でプローブ検査をして、その良品／不良品を選別するウェハプローブ検査が公知である（特許文献１）。このプローブ検査では、試験に必要な指令信号が、検査装置に接続されたテスタから当該プローブ検査装置に送られるようになっている。そして指令信号を受けたプローブ検査装置は、プローブカードを介して、検査信号を当該ウェハ上のチップに供給し、このときの出力信号を検知するようにしている。この出力信号は、上記プローブカードを介してテスタに入力され、テスタにはこの信号に基いて、チップの特性を解析する。
【０００３】
ところで、上記プローブカードには、複数の入・出力ピン（探針）が設けられており、この探針が、チップ上の各パッドに当接した状態でプローブ検査が行われる。しかして、プローブカードに形成される探針の数には、位置合わせの精度等による制限があり、１回に検査できるチップの数は限られる。そしてこの１回の検査が終了すると、ウェハがステップ移動されて、次のチップに上記探針が当接されて次のプローブ検査が行われる。
【０００４】
このプローブ検査において、検査時の温度条件を変化させると、ウェハが収縮し、これによって探針と、ウェハ上のパッド位置との間にずれが生じる。このため、従来のプローブ検査装置は、上記ステップ移動量を温度変化に応じて補正し、探針が所望のパッドに当るようにしていた。
【特許文献１】特開平６−３４９９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した技術には、次のような問題のある。即ち、高温雰囲気等温度条件を変えてプローブ検査を行った場合には、プローブカードが上下方向に反って、探針が装置内で上下方向にずれたり、探針自体が伸びたりして、検査時にチップのパッドにかかる針圧が変化する。因みに、針圧が大きくなったならば、パッドに生じる針跡が大きくなってこれがパッドから外れてしまい、他の配線パターン等を損傷する虞が生じる。一方、針圧が弱くなったならば、探針とパッド間の接触が不十分（接触不良）となってプローブ検査自体が不能となる。特に、プローブ検査では、ウェハ上の多数のチップに対してその検査を行っているため、仮に、プローブ検査開始初期に最適な針圧となるようにセッティングを行った場合でも、検査が進むにつれてプローブカードの温度が上昇すると、中盤または終盤にはその針圧が最適値とはならない。
【０００６】
かかる不具合を回避すべく、ウェハとプローブカードの双方が充分に暖められた後にウェハアライメントを行うことも考えられるが、かかる手法では、プローブ検査開始までに要する時間が長くなりスループットが著しく低下する。又、１枚のウェハに対するプローブ検査が終了して次のウェハを装置に収納する際には、プローブカードの温度が低下し、再びアライメントをしなければならず、スループットが低下する。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、かかる事情に鑑みてなされたもので、プローブ検査時の温後雰囲気の変化に係わらず、最適なプローブ検査を行うことができる半導体装置の検査方法およびプローブカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半導体装置の検査方法は、半導体ウェハのチップの電極部に、プローブカードに形成された探針を当接させて、チップの特性を検査するプローブ検査において、半導体ウェハを加熱若しくは冷却する際に、温度条件変化による探針の膨張、収縮度合いに応じて、探針の電極部への針圧を所定の値に保つように調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の半導体装置の検査方法は、請求項１記載の半導体装置の検査方法において、探針の膨張、収縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整する。
【００１０】
請求項３記載の半導体装置の検査方法は、請求項１記載の半導体装置の検査方法において、プローブカードに探針とは別に設けられた探知針の膨張、伸縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整する。
【００１１】
請求項４記載の半導体装置の検査方法は、請求項１記載の半導体装置の検査方法において、プローブカードに探針とは別に設けられた探知針と半導体ウェハとの接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整する。
【００１２】
請求項５記載の半導体装置の検査方法は、請求項１記載の半導体装置の検査方法において、半導体ウェハ上の電極部とは別に設けられた測定用パッドと、探針との接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて電極部に当接する探針の針圧を調整する。
【００１３】
請求項６記載のプローブカードは、プローブカード本体と、プローブカード本体に設けられ半導体ウェハのチップの電極部に当接する探針とを有し、チップの特性を検査するプローブ検査に用いるプローブカードであって、温度条件変化による探針の膨張、収縮度合いに応じて、探針の電極部への針圧を所定の値に保つように調整する調整手段を備えたものである。
【００１４】
請求項７記載のプローブカードは、請求項６記載のプローブカードにおいて、調整手段としてプローブカード本体に探針の膨張、収縮度合いを測定するカメラを設け、カメラにて測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにした。
【００１５】
請求項８記載のプローブカードは、請求項６記載のプローブカードにおいて、調整手段としてプローブカード本体に探針とは異なる探知針と、探知針の膨張、収縮度合いを測定するカメラとを設け、カメラにて測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにした。
【００１６】
請求項９記載のプローブカードは、請求項６記載のプローブカードにおいて、調整手段としてプローブカード本体に探針とは異なる探知針を設け、探知針と半導体ウェハとの接触による圧力を測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにした。
【００１７】
請求項１０記載のプローブカードは、請求項６記載のプローブカードにおいて、調整手段として半導体ウェハ上に電極部とは異なる測定用パッドを設け、探針と測定用パッドとの接触による圧力を測定した結果に基づいて電極部に当接する探針の針圧を調整するようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の半導体装置の検査方法によれば、半導体ウェハを加熱若しくは冷却する際に、温度条件変化による探針の膨張、収縮度合いに応じて、探針の電極部への針圧を所定の値に保つように調整するので、プローブ検査時に半導体ウェハの温度変化に応じて、プローブカードの探針と半導体ウェハのパッドとの針圧を常に適正にすることを可能にし、プローブ検査時に発生しがちであった接触不良、素子の損傷が発生しなくなり、且つスループットも向上する。
【００１９】
本発明において、請求項２記載の半導体装置の検査方法によれば、探針の膨張、収縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整するので、探針の伸縮度合いを測定し所定の設定値以上に伸縮が起こった際、アライメントを実行することにより、探針の伸縮変化に関わらず電極部との針圧を一定に保つことができる。
【００２０】
本発明において、請求項３記載の半導体装置の検査方法によれば、プローブカードに探針とは別に設けられた探知針の膨張、伸縮度合いをカメラにて測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整するので、探針に代わりに探知針の伸縮度合いを測定することで請求項２と同様の効果が得られる。
【００２１】
本発明において、請求項４記載の半導体装置の検査方法によれば、プローブカードに探針とは別に設けられた探知針と半導体ウェハとの接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて探針の針圧を調整するので、探知針が半導体ウェハに所定の針圧以上の力が働いた時、または所定の針圧に達しない時に、アライメントを実行することができる。このため、探針の針圧が変化する前に探知針の針圧を変化させることができるので、探針と電極部の接触を常に最適に保つことができ、かつ両者の距離・間隔を再調整するためのアライメントを必要と判断される最適なタイミングで実行させることが可能である。
【００２２】
本発明において、請求項５記載の半導体装置の検査方法によれば、半導体ウェハ上の電極部とは別に設けられた測定用パッドと、探針との接触による圧力を測定し、その測定値に基づいて電極部に当接する探針の針圧を調整するので、探針が測定用パッドに所定の針圧以上の力が働いた時、または所定の針圧に達しない時に、アライメントを実行することができる。このため、電極部に当接する探針の針圧が変化する前に測定用パッドに当接する探針の針圧を変化させることができるので、請求項３と同様の効果が得られる。
【００２３】
本発明のプローブカードによれば、温度条件変化による探針の膨張、収縮度合いに応じて、探針の電極部への針圧を所定の値に保つように調整する調整手段を備えたので、プローブ検査装置の温度調整機能により半導体ウェハが加熱若しくは冷却されたとき、その温度変化に応じてプローブカードの調整手段が探針の伸縮度合いを測り、最適な場面でアライメントを実行することで、ウェハに対する針圧を一定にすることができる。
【００２４】
本発明において、請求項７記載のプローブカードによれば、調整手段としてプローブカード本体に探針の膨張、収縮度合いを測定するカメラを設け、カメラにて測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにしたので、探針の伸縮度合いを測定し所定の設定値以上に伸縮が起こった際、アライメントを実行することにより、探針の伸縮変化に関わらず電極部との針圧を一定に保つことができる。
【００２５】
本発明において、請求項８記載のプローブカードによれば、調整手段としてプローブカード本体に探針とは異なる探知針と、探知針の膨張、収縮度合いを測定するカメラとを設け、カメラにて測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにしたので、探針の代わりに探知針の伸縮度合いを測定することで請求項７と同様の効果が得られる。
【００２６】
本発明において、請求項９記載のプローブカードによれば、調整手段としてプローブカード本体に探針とは異なる探知針を設け、探知針と半導体ウェハとの接触による圧力を測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにしたので、探知針が半導体ウェハに所定の針圧以上の力が働いた時、または所定の針圧に達しない時に、アライメントを実行することができる。このため、探針の針圧が変化する前に探知針の針圧を変化させることができるので、探針と電極部の接触を常に最適に保つことができ、かつ両者の距離・間隔を再調整するためのアライメントを必要と判断される最適なタイミングで実行させることが可能である。
【００２７】
本発明において、請求項１０記載のプローブカードによれば、調整手段として半導体ウェハ上に電極部とは異なる測定用パッドを設け、探針と測定用パッドとの接触による圧力を測定した結果に基づいて電極部に当接する探針の針圧を調整するようにしたので、探針が測定用パッドに所定の針圧以上の力が働いた時、または所定の針圧に達しない時に、アライメントを実行することができる。このため、電極部に当接する探針の針圧が変化する前に測定用パッドに当接する探針の針圧を変化させることができるので、請求項７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】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態におけるプローブ検査装置の概略を示す側面図、図２はそのプローブカードの外観を示す側面図である。
【００２９】
図１に示すように、半導体ウェハ６のチップの電極部に、プローブカード７に形成された探針８を当接させて、チップの特性を検査するプローブ検査において、プローブ検査装置２の温度調整機能により半導体ウェハ６を加熱若しくは冷却する際に、温度条件変化による探針８の膨張、収縮度合いに応じて、探針８の電極部への針圧を所定の値に保つように調整する。
【００３０】
この場合、プローブカード７は、プローブカード本体７ａと、プローブカード本体７ａに設けられ半導体ウェハ６のチップの電極部に当接する探針８とを有する。また、プローブ検査装置２の本体中央に収納室３が形成され、プローブカード７、半導体ウェハ６、及びそれらを保持するための器具が設けられている。また、外部には各種動作を操作するための操作パネル９が設けられている。
【００３１】
半導体ウェハ６を保持するための器具として、収納室３の中央に検査対象たる半導体ウェハ６が搭載されるウェハステージ４が設けられている。このウェハステージ４は、その上面に半導体ウェハ６が真空チャック方式で搭載されるもので、テスタ１からの信号により移動するようになっている。
【００３２】
また、プローブカード７を保持するための器具として、収納室３にプローブカード保持部５が設けられている。このプローブカード保持部５にはプローブカード７が取り付けられ、ウェハアライメントを行うことにより、該プローブカード７に設けられた探針（プローブ針）８がウェハステージ４上の半導体ウェハ６の電極部であるパッドに所定の針圧で当接されるようになっている。
【００３３】
このプローブ検査装置２は、ウェハ上の複数チップをグループ分けし、このグループに属するチップに対して並列同時測定することが可能である。そして、１つのグループに対する検査終了後、次のグループに対して検査を行うべく、ウェハステージ４が移動する。
【００３４】
高温雰囲気等温度条件を変えてプローブ検査を行う場合は、プローブカード検査装置２内の収納室３全体が加熱、又は冷却されることで、半導体ウェハ６及びプローブカード７を所望の温度にする。この時に温度変化によりプローブカード７の基盤（プローブカード本体）７ａの反りや半導体ウェハ６及び探針８が膨張・収縮する。
【００３５】
そのため、温度条件変化による探針の膨張、収縮度合いに応じて、探針の電極部への針圧を所定の値に保つように調整する調整手段を備えている。この場合、プローブカード本体７ａには探針（プローブ針）８の温度条件による伸縮率を察知するためのカメラ１０を調整手段として設けている（図２参照）。探針８の伸縮度合いを測定し任意の設定値以上に伸縮が起こった場合、プローブカード検査装置２への指令信号を発し、アライメントを実行させる。これにより探針８の伸縮変化に関わらずパッド１２との針圧を一定に保つことができる。また、時間経過によりさらに伸縮が進行した場合、同手順にてその都度アライメントを実行する。この時、探針８は複数本存在するため、基準となる探針を決める、若しくは、観測用の探知針１１を設けこれをカメラ１０にて測定してもよい。探知針１１は膨張率を同じとするため、探針８と同じ材質である。
【００３６】
本実施形態によれば、プローブ検査時に半導体ウェハ６の温度変化に応じて、プローブカード７の探針８と半導体ウェハ６のパッド１２との針圧を常に適正にすることを可能にし、プローブ検査時に発生しがちであった接触不良、素子の損傷が発生しなくなり、且つスループットも向上する。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図２を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態では、第１の実施形態において、調整手段としてプローブカード本体に探針とは異なる探知針を設け、探知針と半導体ウェハとの接触による圧力を測定した結果に基づいて探針の針圧を調整するようにした。
【００３８】
すなわち、上記した探知針１１を観測用としてではなく、接触式の測定器として扱う方法である。探知針１１はプローブ検査用の探針８よりも長くすることで、半導体ウェハ６もしくはパッド１２に探針８よりも先に接触させる。加熱する場合、探知針１１が半導体ウェハ６もしくはパッド１２に所定の針圧以上の力が働いた時、一時停止する制御信号がテスタ１及びプローブ検査装置２に送られると同時にアライメントを実行する。また冷却する場合、探知針１１がウェハ６もしくはパッド１２に対する針圧が所定の値に達しない若しくは触れない時にもテスタ１及びプローブ検査装置２への制御信号が送られ、アライメントを実行する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のプローブカード７によれば、プローブ検査温度条件を変更する場合、温度条件の変化で膨張・収縮した探針８とパッド１２との接触を常に最適に保つため、両者の距離・間隔を再調整するためのアライメントを必要と判断される最適なタイミングで実行させることが可能であり、プローブ検査にかかる時間を短縮することができ、スループットが向上する。また、探知針１１を探針８と同じ長さとし、探知針１１が探針８より膨張度の大きい材質を使用することも可能である。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図２を参照して説明する。
【００４０】
本実施形態では、第１の実施形態において、半導体ウェハ上に電極部とは異なる測定用パッドを調整手段として設け、探針と測定用パッドとの接触による圧力を測定した結果に基づいて電極部に当接する探針の針圧を調整するようにした。
【００４１】
すなわち、上記第２実施形態では、プローブカード７に探針８とパッド１２との針圧を測る機能を持たせたが、半導体ウェハ６に同機能を持たせることで、針圧を測定する。半導体ウェハ６に形成されたパッド１２とは異なる測定用パッド１３を設ける。パッド１２はプローブ検査のための電極部であるが、測定用パッド１３は探針８との針圧測定用とする。なお、測定用パッド１３はパッド１２と同じ部材である。探針８が加熱若しくは冷却されたとき、膨張・収縮することによる針圧の大きさを感知し、テスタ１に制御信号を送り検査を止める。また同時にプローブ検査装置２に対しても制御信号を送りアライメントを実行する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の測定用パッド１３を有する半導体ウェハ６によれば、プローブ検査温度条件を変更する場合、温度変化の影響による探針８の膨張・収縮による針圧のずれを最適なタイミングでアライメント実行させることで、プローブ検査にかかる時間を余分な時間を省ける。また従来のプローブカード７に手を加えることなく、そのまま適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかる半導体装置の検査方法及びプローブカードは、常に適正なプローブ検査を可能にし、プローブ検査時に発生しがちであった接触不良、素子の損傷が発生しなくなり、且つスループットも向上するという効果を有し、例えば製品化後のチップの使用温度を想定したプローブ検査に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態におけるプローブ検査装置の概略を示す側面図である。
【図２】本発明の第１〜３実施形態に用いるプローブカード及び半導体ウェハの説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  テスタ
２  プローブカード検査装置
３  収納室
４  ウェハステージ
５  プローブカード保持部
６  半導体ウェハ
７  プローブカード
８  探針（プローブ針）
９  操作パネル
１０  カメラ
１１  探知針
１２  パッド
１３  測定用パッド
【図１】
2008108930.tif 000003
【図２】
2008108930.tif 000004