(57)【要約】【課題】ウェハの電極パッド上に触針の針跡を付けることなく、電極パッドと触針の接触位置を正確に調べることができるプローバ精度の測定方法を提供する。【解決手段】本発明では、光学系よりなる凝似触針装置８の収束点８８がプローブカード４の触針４ａの先端とその高さ位置が合わされると共に、プローブカードと所定の距離をもって配置されるように凝似触針装置をプローブ装置１にセットし、通常のアライメント動作を終了後のウェハ１０を凝似触針装置の下に移動して、第１番目の半導体デバイスの電極パッド１０ａ上に凝似触針装置からの光（ビーム）を照射して収束点を結ばせ、電極パッド上における収束点の位置を測定するようにしている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスが形成されたウェハを位置決めしたのち、プローブカードの触針を半導体デバイスの電極パッドに接触させて、その電気的特性を検査するプローブ装置における、前記電極パッドと前記触針との接触位置の精度を確認するプローバ精度の測定方法において、
前記プローブカードの触針の替わりに光学系よりなる凝似触針装置の収束点を用いて前記半導体デバイスの電極パッドあるいは該半導体デバイスを載置しているテーブルの位置情報を非接触で取得し、プローバ装置の精度を確認するプローバ精度の測定方法。
【請求項２】
光学系よりなる前記凝似触針装置の収束点が、前記触針の先端とその高さ位置が合わされると共に、
前記プローブカードと所定の距離をもって配置されるように前記凝似触針装置を前記プローブ装置にセットし、
通常のアライメント動作によって、前記触針の先端の位置、ウェハの位置及びウェハ上の半導体デバイスのパターンの位置情報が制御部に読み込まれた後に、
ウェハを前記凝似触針装置の下に移動して、
第１番目の半導体デバイスの電極パッド上に前記凝似触針装置からの光を照射して、その収束点を結ばせ、
前記電極パッド上における前記収束点の位置を測定することを特徴とする請求項１に記載のプローバ精度の測定方法。
【請求項３】
ウェハを移動してウェハ上の全ての半導体デバイスにおいて、電極パッド上における収束点の位置を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローバ精度の測定方法。
【請求項４】
ウェハを移動してウェハ上に前記光学系よりなる凝似触針装置のビームを照射し、ビーム径の大きさの判定により前記触針の高さを検出することを特徴とする請求項１に記載のプローバ精度の測定方法。
【請求項５】
前記光学系よりなる凝似触針装置のビームを、移動するウェハ上に照射し、チャックされたウェハの平面度の測定及びウェハ表面の高さを測定することを特徴とする請求項４に記載のプローバ精度の測定方法。
【請求項６】
前記凝似触針装置が前記プローバ装置に取り外し自在にセットされていることを特徴とする請求項１〜５項に記載のプローバ精度の測定方法。
【請求項７】
前記プローバガードの触針の位置を検出するＣＣＤカメラの針先検出位置を前記凝似触針装置の収束点を用いて、確認することを特徴とする請求項１に記載のプローバ精度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ上に形成された多数の半導体デバイスの電気的特性を測定するプローバ装置における半導体デバイスの電極パッドとテスタに接続される触針とが正確に位置合わせされているかを調べるプローバ精度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハの表面には同一の電気素子回路が形成された多数の半導体デバイスが形成されており、この電気素子回路を個々の半導体デバイス（チップ）として切断する前に、各電気素子回路の電気的特性を検査するために、プローブ装置によってその良・不良を判定している。このプローブ装置は、一般にウェハの各半導体デバイスに対応する触針を有し、テスタに接続されるプローブカードと、ウェハの各半導体デバイスとを順次対応させて、半導体デバイスの電極パッドに触針を接触させるようにして、電気的な測定を行うように構成されている。
【０００３】
ところで正確な電気的測定を行うためには、プローブカードの触針を半導体デバイスの電極パッドに確実に接触させなければならず、このためウェハを載置したステージを高精度に制御すると共に、測定前に触針に対して電極パッドを正確に位置合わせ（アライメント）することが必要である。そのため、従来技術においては、触針と電極との位置合わせ（アライメント）を行う方法として、ウェハを載置するステージ側にＣＣＤカメラを設置すると共に、触針をもつプローブカードが着脱自在に固定されるテストヘッドから離れた位置にアライメント光学装置を配置し、触針を下方からＣＣＤカメラで撮影して触針の先端位置を検出すると共にウェハの位置及びウェハ上のチップパターンをアライメント光学装置で認識して、画像処理等によってウェハ上の特定の半導体デバイスの電極パッドと触針との位置合わせを行っている。
【０００４】
しかしながら、ステージの移動系の精度上の問題から、電極パッドと触針との位置合わせを行っても、電極パッドの適正な位置（中心）に触針が接触していない場合がある。この従来技術では電極パッドの適正な位置に触針が接触しているかどうかを調べるには、電極パッドに付けられた触針の針跡を顕微鏡等を使用して目視で確認する必要があった。そのため、必ず電極パッドに針跡を付けなければならず、ウェハが無駄になるという不都合が生じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ウェハの半導体デバイスの電極パッド上に触針の針跡を付けることなく、電極パッドと触針のコンタクト（接触）位置を正確に知ることができるプローバ精度の測定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のプローバ精度の測定方法を提供する。
請求項１に記載のプローバ精度の測定方法は、半導体デバイスの電極パッドとプローブカードの触針との接触位置の精度の確認を、プローブカードの触針の替わりに光学系よりなる凝似触針装置の収束点を用いて行うようにしたものであり、これにより、電極パッド上に針跡を付ける必要がないのでウェハを無駄にすることがない。
【０００７】
請求項２のプローバ精度の測定方法は、光学系よりなる凝似触針装置の収束点が、触針の先端とその高さ位置が合わされると共に、プローブカードと所定の距離をもって配置されるように凝似触針装置をプローブ装置にセットし、通常のアライメント動作を終了後のウェハを、この凝似触針装置の下に移動して、第１番目の半導体デバイスの電極パッド上に凝似触針装置からの光を照射してその収束点を結ばせ、電極パッド上における収束点の位置を測定するようにしたものである。これにより、プローブカードの触針が電極パッド上の適正な位置に接触するか否かを、電極パッド上の針跡で調べる必要がないのでウェハを無駄にすることがない。
請求項３のプローバ精度の測定方法は、ウェハ上の全ての半導体デバイスに対して、電極パッド上における収束点の位置を測定するようにしたものであり、これにより、全ての半導体デバイスにおける電極パッドと触針との接触位置の適・不適を調べることができる。
【０００８】
請求項４のプローバ精度の測定方法は、ウェハを移動してウェハ上に光学系よりなる凝似触針装置のビームを照射し、ビーム径の大きさの判定により触針の高さを検出するようにしたものであり、これにより、触針と電極パッドとの接触の適・不適を正確に把握することができる。
請求項５のプローバ精度の測定方法は、光学系よりなる凝似触針装置のビームを、移動するウェハ上に照射し、チャックされたウェハの平面度の測定及びウェハ表面の高さを測定するようにしたものであり、これにより、ウェハのうねりの状態及びウェハ上の突起等の状態を観察することができる。
【０００９】
請求項６のプローバ精度の測定方法は、凝似触針装置をプローブ装置に取り外し自在にセットできるようにしたものであり、これにより、顧客のところへ凝似触針装置を持ち込んで、納入した各種のプローブ装置のプローバ精度をウェハを無駄にすることなく、容易に調べることができる。
請求項７のプローバ精度の測定方法は、プローブカードの触針の位置を検出するＣＣＤカメラの針先検出位置を、凝似触針装置の収束点を用いて確認するようにしたものであり、凝似触針装置の光軸と触針の位置を検出するＣＣＤカメラの光軸とを一致させ、その収束点とＣＣＤカメラの焦点とが合致することで、ＣＣＤカメラの針先検出位置を正確に確認することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のプローバ精度の測定方法について説明する。図１は、本発明のプローバ精度の測定方法を実施するプローブ装置の概念図であり、図２は、本発明のプローバ精度の測定方法を説明する図である。図３は、本発明のプローバ精度の測定方法のフローチャートである。また図４は、本発明のプローバ精度の測定方法における電極パッドとビーム点の測定個所を示す図である。プローブ装置１は、主として、ステージ２、ステージ駆動用モータ３、触針４ａが設けられたプローブカード４、テスタ５、アライメント光学装置６、触針４ａを撮像するステージ側のＣＣＤカメラ７、凝似触針装置８及び制御部９等から構成されている。
【００１１】
ステージ２の上部には、ウェハ１０を載置して保持するチャック部２ａが設けられている。ステージ２は制御部９によって制御されるステージ駆動用モータ３によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向及びＺ軸を中心とするθ回転方向に移動可能に構成され、ステージ２のチャック部２ａに保持されるウェハ１０を３次元的に移動することができる。
【００１２】
ウェハ１０の多数の半導体デバイスの表面には、バンプ状の電極パッド１０ａが形成されており、図１では説明の便宜上１つの電極パッド１０ａしか示していないが、実際には、一枚のウェハ上に数百、数千という多数の電極パッド１０ａが形成されている。また、プローブカード４には、ウェハ１０の各半導体デバイスの電極パッド１０ａに対応する多数の触針４ａが設けられている。従って、テスタ５に接続されているプローブカード４の触針４ａをウェハ１０の電極パッド１０ａに接触させることにより、各半導体デバイスの電気的特性を検査することができる。
【００１３】
また、ステージ２のチャック部２ａには、触針４ａを下方から撮像して針の先端の位置を検出するＣＣＤカメラ７が取り付けられている。ステージ２を移動してＣＣＤカメラ７を動かし、その焦点を合わせながら触針４ａの先端の位置を測定し、その結果を制御部９に入力する。
【００１４】
アライメント光学装置６は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を含み、ウェハ１０の位置及びウェハ上の半導体デバイスのパターンを認識して制御部９に入力する。制御部９では、アライメント光学装置６で得られた情報とＣＣＤカメラ７で得られた触針４ａの先端の位置情報とに基づき、公知の画像処理技術を用いて、触針４ａの先端とウェハ１０の電極パッド１０ａとの位置合わせを自動で行う。また、制御部９に接続してディスプレイ１１が設けられている。
【００１５】
更に本発明のプローブ装置１では、本発明の特徴である凝似触針装置８が設けられている。この凝似触針装置８は、ＣＣＤカメラ８１、光源又はレーザ源８２、半透鏡（ハーフミラー）８３及び集光レンズ８４を備えている光学系より構成されている。光源８２としては、ハロゲンランプ、タングステンランプ、レーザ装置、ＬＥＤなどの任意のタイプの光源とすることができる。半透鏡８３は、外部からの光を透過させてＣＣＤカメラ８１に入射させると共に、ＣＣＤカメラ８１の光軸８５から偏移した位置に配置された光源（レーザ源）８２から発せられたスポット光（ビーム）８６を反射して、ＣＣＤカメラ８１の光軸８５に沿って進む。即ち、半透鏡８３は、その反射面をＣＣＤカメラ８１の光軸８５に対して４５度に傾けて配置されており、この半透鏡８３の反射面に光源８２から発せられたスポット光（ビーム）８６を４５度の角度で入射させ、これを半透鏡８３の反射面で反射して、ＣＣＤカメラ８１の光軸８５に沿ってＣＣＤカメラ８１から離れる方向に進ませるようになっている。
【００１６】
ＣＣＤカメラ８１の光軸８５に沿って進むスポット光（ビーム）８６は、集光レンズ８４によって収束光とされ、反射鏡８７によってその方向を変えられ、収束点８８で収束する。スポット光（ビーム）８６は、収束点（ビーム径）８８でその大きさが最小で、コントラストが最大となり、この収束点８８から離れるに従ってスポット光（ビーム）８６の大きさが増大し、コントラストは低下していく。本発明においては、この収束点８８をプローブカード４の触針４ａの先端と仮想する。従って、収束点８８が触針４ａの先端と高さが一致するように、またプローブカード４とは所定の距離を置いて凝似触針装置８をプローブ装置１にセットする。なお、触針４ａの先端の高さが変化したら、これに合わせて収束点８８の位置も変えられるように凝似触針装置８は構成されている。
また、この凝似触針装置８はプローブ装置１に着脱可能に取り付けられており、凝似触針装置８を取り外して別のプローブ装置にセットすることも可能なように構成されている。
【００１７】
次に、上記構成によるプローブ装置１における本発明のプローバ精度の測定方法について、図３のフローチャートにより説明する。
まず、凝似触針装置８の光（ビーム）収束点８９を触針４ａの先端と見立てて、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の位置を確定する。次に、ＣＤカメラ７とアライメント光学装置６を使用して、通常行われている公知の方法によって、触針４ａとウェハ１０の電極パッド１０ａとの位置合わせを行う。即ち、プローブカード４の触針４ａとＣＣＤカメラ７とが対峙する位置にステージ２を移動し、ＣＣＤカメラ７で触針４ａを撮像し、触針４ａ先端の位置を測定し、その結果を制御部９に入力する。次いでＣＣＤカメラ７の位置とアライメント光学装置６の位置とを合致させた後、ウェハ１０をステージ２のチャック部２ａに固着保持し、ステージ駆動用モータ３によりステージ２をアライメント光学装置６の下方に移動して、アライメント光学装置６によってウェハ１０の位置及びウェハ１０上の半導体デバイスのパターン（電極パッドの位置）が撮像され、そのデータが制御部９に入力される。
この入力されたデータに基づいて制御部９は、触針４ａの位置に対する電極パッド１０ａの位置を算出し、触針４ａを電極パッド１０ａに適切にコンタクト（接触）させるようにステージ２の移動量を制御する。以上の動作は、図３のステップＳ１までに行われる通常のアライメント動作である。
【００１８】
本発明のプローバ精度の測定方法は、以下のステップＳ２〜Ｓ５の動作を行うものである。ステップＳ１の通常のアライメント動作を終えた後、ステージ２を移動してウェハ１０の第１番目の半導体デバイスを凝似触針装置８の下に移動する。なお、凝似触針装置における収束点８８の位置は予め制御部９に入力されており、これに基づいてステージ２が移動する。このとき、光源（レーザ源）８２よりスポット光（又はビーム）８６が第１番目の半導体デバイスの電極パッド１０ａに向けて照射され、その収束点８８が電極パッド１０ａ上に形成され、これがＣＣＤカメラ８１により撮像され、その画像がディスプレイ１１上に表示される（ステップＳ３）。この状態が、図２に示されている。
【００１９】
次いで、ステップＳ４でＣＣＤカメラ８１により撮像された画像に基づいて電極パッド１０ａに対する触針４ａの先端と仮想された収束点（ビーム径）８８の位置が、図４に示すように電極パッド１０ａの各辺からの距離（×１，×２）及び（Ｙ１，Ｙ２）で測定され、このデータが制御部９に入力される。第１番目の半導体デバイスでの測定が終了したら、ステージ２を動作させ、次の第２番目の半導体デバイスに移動する（ステップＳ５）。第２番目の半導体デバイスでは、ステップＳ３及びＳ４の動作が繰り返される。ウェハ１０上の全ての半導体デバイスの測定が終了したら、ステップＳ６に移り、データの解析を行う。
【００２０】
本発明においては、ＣＣＤカメラ８１により撮像された画像の収束点（ビーム径）８８の大きさによって、触針４ａ先端の高さ位置を検出することができ、これによって触針４ａと電極パッド１０ａとの接触の適・不適を判定することもできる。また、凝似触針装置８の光軸とプローブカード４の触針４ａの位置を検出するＣＣＤカメラ７の光軸とを一致させ、凝似触針装置８の収束点（ビーム径）８８とＣＣＤカメラ７の焦点とを合致させることで、ＣＣＤカメラの針先検出位置を確認することもできる。
【００２１】
更に本発明においては、光学系より凝似触針装置８の光（ビーム）８６を、チャックされたウェハ上に照射し、ウェハ１０を移動させてウェハ上の収束点（ビーム径）８８の大きさの変化によって、ウェハ１０の平面度の測定を行うことができるし、かつウェハ表面の高さを測定することができる。これにより、ウェハのうねりの状態やウェハ上の突起等の観察を行うことができる。
【００２２】
このようにして、本発明においては、ウェハの半導体デバイスの電極パッド上にプローブカードの触針の針跡を付けることもなく、電極パッド上の適切な位置（略中心）に触針が接触するかどうかを調べることができる。また必要に応じ、このデータに基づいてウェハの位置合わせを修正できる。
また本発明においては、電極パッド上に針跡を付ける必要がないので、ウェハを無駄にすることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のプローバ精度の測定方法を実施するプローバ装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態のプローバ精度の測定方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態のプローバ精度の測定方法のフローチャートである。
【図４】電極パッド上における収束点の位置の測定を説明する図である。
【符号の説明】
２…ステージ
４…プローブカード
４ａ…触針
６…アライメント光学装置
７…ＣＣＤカメラ
８…凝似触針装置
８１…ＣＣＤカメラ
８２…光源（レーザ源）
８３…半透鏡（ハーフミラー）
８４…集光レンズ
８５…光軸
８６…スポット光（ビーム）
８７…反射鏡
８８…収束点（ビーム径）
９…制御部
１０…ウェハ
１０ａ…電極パッド
１１…ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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