(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子の電気的な測定を複数回行なう場合であっても、正確に測定を行なうことができる半導体素子の測定方法を提供する。【解決手段】半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動くプローブユニット６１を前記電極パッドに接触させ測定を行なう第１の測定工程と、前記第１の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動くプローブユニット６２を前記電極パッドに接触させる第２の測定工程と、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向である。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブを前記電極パッドに接触させ測定を行なう第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブを前記電極パッドに接触させる第２の測定工程と、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする半導体素子の測定方法。
【請求項２】
前記第１のプローブ及び前記第２のプローブは、プローブカードに設置されており、
前記第１の工程においては、前記第１のプローブを前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記第２のプローブを前記電極パッドに接触させることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の測定方法。
【請求項３】
第１のプローブが設置されている第１のプローブカードと、
第２のプローブが設置されている第２のプローブカードと、を有しており、
前記第１の工程においては、前記第１のプローブカードにおける前記第１のプローブを前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記第２のプローブカードにおける前記第２のプローブを前記電極パッドに接触させることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の測定方法。
【請求項４】
前記第１のプローブ及び前記第２のプローブは、プローブカードに接続または取り外しをすることができるものであって、
前記第１の工程においては、前記プローブカードに前記第１のプローブを接続して、前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記プローブカードに前記第２のプローブを接続して、前記電極パッドに接触させることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の測定方法。
【請求項５】
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、
前記プローブは、プローブカードに設置されており、前記電極パッドに接触させた際に、前記プローブの先端部が一方の方向に動くものであって、
前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第１の方向に動かして測定を行なう第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の後、前記プローブカードを所定の角度回転させる回転工程と、
前記回転工程の後、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第２の方向に動かして測定を行なう第２の測定工程と、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする半導体素子の測定方法。
【請求項６】
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定するプローブカードであって、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブと、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブと、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の測定方法及びプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等においては、高機能化及び高性能化が求められており、これに伴い、電子機器等に搭載される半導体回路が形成された半導体チップにおいても、より一層の高集積化、高速化及び大容量化等が求められている。従って、半導体回路が形成された半導体チップにおいて外部接続端子の数が増加するが、高集積化の要求から、外部接続端子の大きさを大きくすることはできず、また、外部接続端子間の間隔も狭く形成される。
【０００３】
このような半導体回路が形成された半導体チップは、シリコンウェハ等の半導体ウェハの表面に半導体回路を形成し、この状態において半導体回路の電気的な測定等の検査を行なった後、半導体チップごとにダイシング等により分離することにより形成される。半導体ウェハの表面には、半導体回路に接続された外部接続端子である電極パッドが複数形成されているため、半導体回路の電気的な測定等の検査は、この電極パッドに対応したプローブ針を電極パッドに接触させることにより行なわれる。
【０００４】
外部接続端子である電極パッドが銅やアルミニウム等の金属材料により形成されている場合には、表面に酸化膜が形成されるため、この酸化膜を除去しなければ、電極パッドとプローブ針とを電気的に接触させることができず、電気的な測定を行なうことができない。よって、電極パッドにプローブ針を接触させる際には、プローブ針の先端により電極パッドの表面に形成された酸化膜を削り取り、酸化されていない金属部分を露出させて、露出している金属部分にプローブ針を接触させる。これにより、電極パッドとプローブ針とを電気的に接触させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３７３７８号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような半導体ウェハの状態において、電気的な測定が複数回行なわれる場合がある。この場合、一度電極パッドに接触させたプローブ針を再度同じ電極パッドに接触させるが、既に電極パッドの表面はプローブ針の先端に対応した形状で削り取られているため、表面の酸化膜を十分に削り取ることができない。よって、この場合には、電極パッドとプローブ針との間における電気的な接続が不十分となり、正確な電気的な測定を行なうことができない場合がある。
【０００７】
このため、電極パッド内において、最初にプローブ針が接触した領域とは異なる領域に、プローブ針を接触させて測定を行なう方法が開示されている。しかしながら、高集積化がなされている場合には、電極パッドの面積は狭く形成されているため、このような方法により対応することができない。また、この方法では、最初にプローブ針が接触させた位置を半導体ウェハごとに記憶させておく必要があるため、大容量の記憶媒体が必要となり、実用的ではなく、更には、測定装置も複雑で大型なものとなるため大幅なコスト上昇を招いてしまう。
【０００８】
このため、高集積化された半導体チップ等の半導体素子において、電気的な測定を複数回行なう場合であっても、正確に測定を行なうことのできる半導体素子の測定方法及びプローブカードが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一観点によれば、半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブを前記電極パッドに接触させ測定を行なう第１の測定工程と、前記第１の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブを前記電極パッドに接触させる第２の測定工程と、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする。
【００１０】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、前記プローブは、プローブカードに設置されており、前記電極パッドに接触させた際に、前記プローブの先端部が一方の方向に動くものであって、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第１の方向に動かして測定を行なう第１の測定工程と、前記第１の測定工程の後、前記プローブカードを所定の角度回転させる回転工程と、前記回転工程の後、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第２の方向に動かして測定を行なう第２の測定工程と、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする。
【００１１】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定するプローブカードであって、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブと、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブと、を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
開示の半導体素子の測定方法及びプローブカードによれば、高集積化された半導体チップ等の半導体素子において、電気的な測定を複数回行なう場合であっても、正確に測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】カンチレバー型のプローブカードの構造図
【図２】カンチレバー型のプローブカードの断面図
【図３】半導体チップの構造図
【図４】カンチレバー型のプローブ針の構造図
【図５】垂直プローブ型のプローブカードの構造図
【図６】垂直プローブ型のプローブカードの断面図
【図７】垂直プローブ型のプローブ針の構造図
【図８】プローブ針により電極パッドの表面を削り取る様子の説明図
【図９】最初にプローブ針により削り取られたプローブ痕の説明図
【図１０】２回目にプローブ針により削り取られたプローブ痕の説明図
【図１１】第１の実施の形態におけるプローブカードの構造図
【図１２】第１の実施の形態におけるプローブカードの断面図
【図１３】プローバ装置の説明図（１）
【図１４】プローバ装置の説明図（２）
【図１５】プローブカードと半導体ウェハとの接触方法の説明図（１）
【図１６】プローブカードと半導体ウェハとの接触方法の説明図（２）
【図１７】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法のフローチャート
【図１８】測定される半導体素子が形成されている半導体ウェハの説明図
【図１９】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（１）
【図２０】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（２）
【図２１】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法において２回目にプローブ針により削り取られたプローブ痕の説明図
【図２２】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（３）
【図２３】第１の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（４）
【図２４】第２の実施の形態における半導体素子の測定方法のフローチャート
【図２５】第２の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（１）
【図２６】第２の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（２）
【図２７】第２の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（３）
【図２８】第２の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（４）
【図２９】第３の実施の形態におけるプローブカードの構造図
【図３０】第３の実施の形態におけるプローブカードの断面図
【図３１】第３の実施の形態におけるプローブカードの説明図
【図３２】第３の実施の形態における半導体素子の測定方法のフローチャート
【図３３】第３の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（１）
【図３４】第３の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（２）
【図３５】第３の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（３）
【図３６】第３の実施の形態における半導体素子の測定方法の説明図（４）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
最初に、半導体素子の測定方法及びプローブカードにおいて、半導体素子である半導体チップを複数回測定する場合について説明する。半導体ウェハ等の状態において、半導体チップの電気的特性を測定するために用いられるプローブカードとしては、カンチレバー型のプローブ針を用いたものと、垂直プローブ型のプローブ針を用いたものとがある。尚、本実施の形態においては、半導体チップとは、半導体ウェハより分離される前の状態におけるものも含むものとする。
【００１６】
図１には、カンチレバー型のプローブ針を用いたプローブカードを示す。このプローブカードは、プリント基板等の基板９１０の一方の面に、プローブユニット９２０が設けられており、プローブユニット９２０には、半導体ウェハに形成された半導体チップにおける電極パッドと接触させるためのプローブ針９２１が設けられている。プローブ針９２１は、半導体チップの電極パッドの数に対応して複数設けられており、半導体チップの電極パッドの配置に対応した位置に配置されている。また、基板９１０の他方の面には、試験装置本体となるテスタと接続するためのテスタ接続パッド９１１が設けられており、基板９１０の内部においてプローブ針９２１と電気的に接続されている。
【００１７】
図２に示されるように、基板９１０の一方の面には、プローブユニット９２０ごとにベース部９２２が形成されており、ベース部９２２の表面には、プローブ針９２１の一部を支持するための樹脂材料等により形成された固定部材９２３が設けられている。プローブ針９２１は、カンチレバー型のものであり、弾性を有する金属材料により形成されている。また、プローブ針９２１は、プローブ針９２１の一方の端部９２１ａは基板９１０に接続されており、他方の端部となる先端部９２１ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触する構造のものである。尚、図１（ａ）は、このプローブカードの側面図であり、図１（ｂ）は、プローブ針９２１が設けられている側となる裏面図である。また、図２は、図１（ｂ）における一点鎖線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面の要部である。
【００１８】
図３は、測定対象となる半導体ウェハに形成されている半導体チップ９０１を示す。図３に示されるように、半導体ウェハに形成されている半導体チップ９０１は、正方形または長方形状に形成されており、中央部分には正方形または長方形状等の回路領域９０２が形成されている。また、半導体チップ９０１の周辺部分となる回路領域９０２の周辺の四辺の近傍には、電極パッド９０３が形成されている。このような半導体チップ９０１において、電極パッド９０３と不図示の外部接続端子との間でワイヤーボンディング等による接続をした後、樹脂封止等によるパッケージングを行なうことにより、半導体装置が作製される。
【００１９】
図４に示されるように、図１及び図２に示されるプローブ針９２１は、図３に示される半導体チップの電極パッド９０３と接触させることにより、プローブ針９２１が撓み、プローブ針９２１の先端部９２１ｂが矢印Ｐに示す方向に動く。このようにプローブ針９２１の先端部９２１ｂが動くことにより、先端部９２１ｂと接触している半導体チップの電極パッド９０３の表面の酸化膜を削り取ることができ、半導体チップの電極パッド９０３とプローブ針９２１とを電気的に接触させることができる。
【００２０】
次に、図５には、垂直プローブ型のプローブ針を用いたプローブカードを示す。このプローブカードは、プリント基板等の基板９３０の一方の面に、プローブハウジング９４０が設けられている。プローブハウジング９４０の内部には、プローブ針９５０が配置されており、図６に示されるように、各々のプローブ針９５０の先端部９５０ｂは、プローブハウジング９４０の外側に露出している。プローブ針９５０は、不図示の半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドと接触させるためのものであり、半導体チップの電極パッドの数に対応し複数設けられており、半導体チップの電極パッドの配置に対応して配置されている。プローブ針９５０は、半導体チップに対応したプローブユニット９６０ごとに略同一の形状で形成されており、例えば、正方形状又は長方形状で形成されている。また、基板９３０の他方の面には、試験装置本体となるテスタと接続するためのテスタ接続パッド９３１が設けられており、基板９３０の内部においてプローブ針９５０と電気的に接続されている。尚、図５（ａ）は、このプローブカードの側面図であり、図５（ｂ）は、プローブ針９５０が設けられている側となる裏面図である。また、図６は、図５（ｂ）における一点鎖線５Ａ−５Ｂにおいて切断した断面の要部である。
【００２１】
図６に示されるように、基板９３０の一方の面に設けられたプローブハウジング９４０にプローブ針９５０が設置されている。プローブ針９５０は、垂直プローブ型のものであり、弾性を有する金属材料により形成されており、一方の端部９５０ａは基板９３０に接続されており、他方の端部となる先端部９５０ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触する構造のものである。プローブ針９５０は、中央部分に屈曲部９５０ｃが形成されており、図３に示される半導体チップ９０１における電極パッド９０３とプローブ９５０の先端部９５０ｂとが接触した際、屈曲部９５０ｃが曲がる構造のものである。
【００２２】
具体的には、図７に示されるように、プローブ針９５０は、図３に示される半導体チップの電極パッド９０３と接触することにより、屈曲部９５０ｃにおいてプローブ針９５０が曲がり、プローブ針９５０の先端部９５０ｂが矢印Ｑに示す方向に動く。このようにプローブ針９５０の先端部９５０ｂが動くことにより、先端部９５０ｂと接触している半導体チップの電極パッド９０３の表面の酸化膜を削り取ることができ、半導体チップの電極パッド９０３とプローブ針９５０とを電気的に接触させることができる。
【００２３】
以上のように、カンチレバー型のプローブ針を用いたプローブカードも、垂直プローブ型のプローブ針を用いたプローブカードも、いずれもプローブ針の先端部により、半導体チップにおける電極パッドの表面を削ることにより、電気的に接触させるものである。また、プローブ針の先端部の動く方向は、いずれも同じ方向である。具体的には、図４に示すカンチレバー型のプローブ針９２１では、先端部９２１ｂは矢印Ｐに示す方向に動き、図７に示す垂直プローブ型のプローブ針９５０では、先端部９５０ｂは矢印Ｑに示す方向に動く。
【００２４】
具体的には、図８に示すように、電極パッド９０３において、垂直プローブ型のプローブ針９５０の先端部９５０ｂが矢印Ｑに示す方向に動き、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッド９０３の表面の酸化膜を削り取ることにより金属部分を露出させる。
【００２５】
この際、図９に示すように、プローブ針９５０の先端部９５０ｂを電極パッド９０３に接触させることにより、電極パッド９０３の表面には、プローブ針９５０の先端部９５０ｂの形状に対応した形状のプローブ痕９０３ａが形成される。複数の測定を行なう場合には、プローブ針９５０の先端部９５０ｂを電極パッド９０３より離した後、再度、プローブ針９５０の先端部９５０ｂを電極パッド９０３に接触させる。しかしながら、図１０に示されるように、既に電極パッド９０３の表面にはプローブ痕９０３ａが形成されているため、再度接触させた際には、プローブ針９５０の先端部９５０ｂは、このプローブ痕９０３ａをなぞるように接触してプローブ痕９０３ｂを形成する。ここで、電極パッド９０３がアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等により形成されている場合には、金属部分が露出し空気に触れると短時間で表面に酸化膜が形成される。このため、プローブ痕９０３ａをなぞるように接触させてプローブ痕９０３ｂを形成しても、プローブ痕９０３ａの表面に形成された酸化膜を十分に除去することはできないため、金属部分を十分に露出させることができない。よって、半導体チップの電極パッドに２回目以降プローブ針を接触させた場合には、電極パッドとプローブ針との間に抵抗の高い酸化膜の一部又は全部が存在するため、接触抵抗が高くなり半導体チップにおける電気的な測定を正確に行なうことができない場合がある。
【００２６】
（プローブカード）
次に、本実施の形態におけるプローブカードについて説明する。図１１に示されるように、本実施の形態におけるプローブカード２０は、垂直プローブ型のプローブ針を有するプローブカードであり、後述するように４つのプローブユニットを有している。本実施の形態では、このプローブユニットは、１つのプローブユニットが１つの半導体チップに対応しているものについて説明するが、１つのプローブユニットが複数の半導体チップに対応しているものであってもよい。尚、図１１（ａ）は、このプローブカード２０の側面図であり、図１１（ｂ）は、プローブ針５１、５２、５３、５４が設けられている側から見た裏面図である。また、図１２は、図１１（ｂ）における一点鎖線１１Ａ−１１Ｂにおいて切断した断面の要部である。また、本実施の形態は、カンチレバー型のプローブ針を有するプローブカードについても適用可能である。
【００２７】
本実施の形態におけるプローブカード２０は、プリント基板等の基板３０の一方の面に、プローブハウジング４０が設けられている。プローブハウジング４０の内部には、プローブ針５１、５２、５３、５４が配置されており、各々のプローブ針５１、５２、５３、５４の先端部は、プローブハウジング４０の外側に露出している。プローブ針５１、５２、５３、５４は、半導体ウェハに形成された半導体チップにおける電極パッドと接触させるためのものであり、半導体チップの電極パッドの数に対応して複数設けられており、半導体チップの電極パッドの配置に対応した位置に配置されている。即ち、プローブ針５１、５２、５３、５４は、半導体チップに対応したプローブユニット６１、６２、６３、６４ごとに略同一の配置がなされており、例えば、正方形状又は長方形状に配置されている。このように、本実施の形態におけるプローブカードにおいては、プローブユニット６１には複数のプローブ針５１が設けられており、プローブユニット６２には複数のプローブ針５２が設けられている。また、プローブユニット６３には複数のプローブ針５３が設けられており、プローブユニット６４には複数のプローブ針５４が設けられている。
【００２８】
また、基板３０の他方の面には、試験装置本体となるテスタと接続するためのテスタ接続パッド３１が設けられており、基板３０の内部においてプローブ針５１、５２、５３、５４と電気的に接続されている。尚、基板３０の一方の面に形成されているプローブハウジング４０の内部に設置されているプローブ針５１、５２、５３、５４は、垂直プローブ型のものであり、弾性を有する金属材料により形成されている。
【００２９】
例えば、図１２に示されるように、プローブ針５１について説明すると、プローブ針５１は、一方の端部５１ａは基板３０に接続されており、他方の端部となる先端部５１ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触する構造のものである。プローブ針５１の中央部分には、屈曲部５１ｃが設けられており、図３に示される半導体チップ９０１における電極パッド９０３とプローブ針５１の先端部５１ｂとが接触した際、屈曲部５１ｃにおいて曲がる。これにより、プローブユニット６１におけるプローブ針５１は、先端部５１ｂが矢印Ａ１に示す方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向に動く。
【００３０】
また、プローブ針５２について説明すると、プローブ針５２は、一方の端部５２ａは基板３０に接続されており、他方の端部となる先端部５２ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触する構造のものである。プローブ針５２の中央部分には、屈曲部５２ｃが設けられており、図３に示される半導体チップ９０１における電極パッド９０３とプローブ針５２の先端部５２ｂとが接触した際、屈曲部５２ｃにおいて曲がる。これにより、プローブユニット６２におけるプローブ針５２は、先端部５２ｂが矢印Ａ２に示す方向、即ち、Ｘ軸方向の正の方向に動く。
【００３１】
また、プローブユニット６３におけるプローブ針５３及びプローブユニット６４におけるプローブ針５４についても同様である。具体的には、プローブユニット６３におけるプローブ針５３の先端部は矢印Ａ３に示す方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向に動き、プローブユニット６４におけるプローブ針５４の先端部は矢印Ａ４に示す方向、即ち、Ｙ軸方向の負の方向に動く。
【００３２】
尚、本実施の形態においては、プローブユニット６１を第１のプローブユニット、プローブユニット６２を第２のプローブユニット、プローブユニット６３を第３のプローブユニット、プローブユニット６４を第４のプローブユニットと記載する場合がある。また、プローブ針５１を第１のプローブ、プローブ針５２を第２のプローブ、プローブ針５３を第３のプローブ、プローブ針５４を第４のプローブと記載する場合がある。
【００３３】
このように、プローブ針５１、５２、５３、５４は、相互に異なる矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に示す方向に動く。尚、本実施の形態においては、矢印Ａ１〜Ａ４に示す方向は、相互に略直交する方向、又は、略反対方向となるように形成されている。
【００３４】
（測定装置）
次に、本実施の形態における半導体チップ等の半導体素子の測定方法に用いられる測定装置について説明する。図１３に示されるように、この測定装置は、プローバ装置７０と称されるものであり、内部には半導体ウェハ１０を設置するためのウェハ駆動ステージ７１が設けられている。尚、半導体ウェハ１０には、ダイシング等により分離される前の半導体チップ１１が複数形成されている。ウェハ駆動ステージ７１は、半導体ウェハ１０を３次元的に移動させることが可能であり、具体的には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させることができる。図１４は、ウェハ駆動ステージ７１により半導体ウェハ１０をＸ軸方向に移動させた場合の状態を示すものである。このプローバ装置７０は、テストヘッド７２を有しており、テストヘッド７２には、本実施の形態におけるプローブカード２０が接続されている。また、テストヘッド７２は、テスタ部７３と接続されており、プローブカードを介して検出された電気信号に基づき、半導体ウェハ１０に形成されている測定対象となる半導体チップ１１の電気的な測定が行なわれる。
【００３５】
尚、この測定装置を用いて、図１５に示されるように、半導体チップの測定を行う際には、半導体ウェハ１０が設置されているウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、プローブカード２０に設けられているプローブ針５１、５２、５３、５４を半導体ウェハ１０に形成されている半導体チップの各々の電極パッドに接触させることができ、半導体チップの測定を行なうことができる。また、半導体チップの測定が終了した後は、図１６に示されるように、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップの電極パッドからプローブ針５１、５２、５３、５４が離れるため、電気的な接続が解除される。
【００３６】
（半導体素子の測定方法）
次に、図１７に基づき本実施の形態における半導体チップ等の半導体素子の測定方法について説明する。本実施の形態における説明では、図１８に示されるように、半導体ウェハ１０において、分離される前の半導体素子である半導体チップ１１が複数形成されおり、この半導体ウェハ１０の状態において半導体チップ１１ａの電気的な測定を行なう場合について説明する。尚、半導体チップ１１は、図３に示される半導体チップ９０１と同様のものであり、半導体チップ９０１と同様に周囲には電極パッド９０３と同様の電極パッドが形成されており、また、半導体チップ１１は、半導体ウェハ１０の表面に２次元的に配列されている。
【００３７】
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、第１の測定を行なう。具体的には、図１９に示すように、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させることにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブユニット６１におけるプローブ針５１を接触させる。これにより、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、図１１に示されるように、矢印Ａ１に示す方向に先端部が動くプローブ針５１により削り取られ、電極パッドの金属部分を露出させることができる。よって、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針５１とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針５１を離す。
【００３８】
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、第２の測定を行なう。具体的には、図２０に示すように、ウェハ駆動ステージ７１をＹ軸方向の負の方向に移動させて、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。このようにして、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブユニット６３におけるプローブ針５３を接触させる。これにより、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、図１１に示されるように、矢印Ａ３に示す方向に先端部が動くプローブ針５３により削り取られ、電極パッドの金属部分を露出させることができる。よって、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針５３とを電気的に接触させることができる。
【００３９】
具体的には、図２１に示すように、半導体チップ１１ａにおける電極パッド１２においては、ステップ１０２では、プローブ針５１の先端部がＸ軸方向の負の方向（矢印Ａ１に示す方向）に動くため、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去される。この際、プローブ痕１２ａが形成される。この後、ステップ１０４では、プローブ針５３の先端部がＹ軸方向の正の方向（矢印Ａ３に示す方向）に動く。プローブ針５３の先端部の動く方向とプローブ針５１の先端部の動く方向とは略直交しており、プローブ針５３の先端部が動くことにより、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分が露出する。これにより、プローブ痕１２ｂが形成され、露出している金属部分において、電極パッド１２とプローブ針５３とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針５３を離す。
【００４０】
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、第３の測定を行なう。具体的には、図２２に示すように、ウェハ駆動ステージ７１をＸ軸方向の正の方向及びＹ軸方向の正の方向に移動させて、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。このようにして、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブユニット６２におけるプローブ針５２を接触させる。これにより、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、図１１に示されるように、矢印Ａ２に示す方向に先端部が動くプローブ針５２により削り取られ、電極パッドの金属部分を露出させることができる。よって、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針５２とを電気的に接触させることができる。
【００４１】
具体的には、半導体チップ１１ａにおける電極パッド１２にプローブ針５２が接触し、プローブ針５２の先端部がＸ軸方向の正の方向（矢印Ａ２に示す方向）に動くことにより、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去される。この方向は、直前においてプローブ針５３により、電極パッド１２における表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向（矢印Ａ３に示す方向）と直交する方向である。尚、プローブ針５１により、電極パッド１２における表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ａ１に示す方向）と反対方向である。よって、電極パッド１２の表面において、プローブ針５２の先端部が動くことにより、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができ、電極パッド１２とプローブ針５２とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針５２を離す。
【００４２】
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）に示すように、第４の測定を行なう。具体的には、図２３に示すように、ウェハ駆動ステージ７１をＹ軸方向の負の方向に移動させて、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。このようにして、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブユニット６４におけるプローブ針５４を接触させる。これにより、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、図１１に示されるように、矢印Ａ４に示す方向に先端部が動くプローブ針５４により削り取られ、電極パッドの金属部分を露出させることができる。よって、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針５４とを電気的に接触させることができる。
【００４３】
具体的には、半導体チップ１１ａにおける電極パッド１２にプローブ針５４が接触し、プローブ針５４の先端部がＹ軸方向の負の方向（矢印Ａ４に示す方向）に動くことにより、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去される。この方向は、直前においてプローブ針５２により、電極パッド１２における表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の正の方向（矢印Ａ２に示す方向）と直交する方向である。尚、プローブ針５３により、電極パッド１２における表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向（矢印Ａ３に示す方向）と反対方向である。また、プローブ針５１により、電極パッド１２における表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ａ１に示す方向）と直交する方向である。よって、電極パッド１２の表面において、プローブ針５４の先端部が動くことにより、電極パッド１２の表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができ、電極パッド１２とプローブ針５４とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針５４を離す。
【００４４】
以上により、高集積化された半導体チップ等の半導体素子が形成されている半導体ウェハの状態において、半導体チップの電気的な測定を複数回行なう場合であっても、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針との電気的接続を確実にすることができる。これにより、低コストで正確な測定を行なうことができる。
【００４５】
また、本実施の形態は、半導体チップがダイシング等により切断される前の半導体ウェハの状態における測定について説明したが、ダイシング等により切断された後の半導体チップにおいても同様に行なうことができる。更に、半導体ウェハの全体についても測定を行なうことも可能である。このため、本実施の形態においては、半導体素子には、半導体チップまたは半導体ウェハが含まれるものとする。
【００４６】
更に、本実施の形態においては、プローブ針の先端部の動く方向が、直交する異なる４方向の場合について説明したが、直交する方向でなくとも異なる方向であれば適用可能であり、また、５以上または３以下の複数のプローブユニットを用いてもよい。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、プローブユニットにおけるプローブ針の先端部の動く方向が、各々異なる４種類のプローブカードを用いて半導体チップの測定を行なうものである。このように、４種類の異なるプローブカードを用いることにより、第１の実施の形態と同様に、電気的な測定を複数回行なう場合においても、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針との電気的接続を確実にすることができる。
【００４８】
（半導体素子の測定方法）
本実施の形態における半導体チップ等の半導体素子の測定方法について図２４に基づき説明する。本実施の形態における説明では、図１８に示されるように、半導体ウェハ１０に分離される前の半導体素子である半導体チップ１１が複数形成されており、この半導体ウェハ１０の状態において半導体チップ１１ａの電気的な測定を行なう場合について説明する。尚、本実施の形態においては、半導体チップ１１ａの電気的な測定を行なう場合について説明するが、複数の半導体チップ１１を同時に測定することも可能であり、例えば、４つの半導体チップ１１を同時に測定することも可能である。
【００４９】
最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）に示すように、第１のプローブカードによる測定（第１の測定）を行なう。第１のプローブカード１２１には、図２５に示すように、４つのプローブユニット１６１が設けられており、各々のプローブユニット１６１には複数のプローブ針１５１が配置されている。複数のプローブ針１５１は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、すべての先端部が矢印Ｂ１に示す方向（Ｘ軸方向の負の方向）に動くものである。この工程では、図１３等に示される測定装置のテスターヘッド７２において、プローブカード２０の代わりに第１のプローブカード１２１を設置した測定装置において、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針１５１が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｂ１に示す方向に先端部が動くプローブ針１５１により削り取られる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることができ、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針１５１とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針１５１を離す。
【００５０】
次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）に示すように、第２のプローブカードによる測定（第２の測定）を行なう。第２のプローブカード１２２には、図２６に示すように、４つのプローブユニット１６２が設けられており、各々のプローブユニット１６２には複数のプローブ針１５２が配置されている。複数のプローブ針１５２は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、すべての先端部が矢印Ｂ２に示す方向（Ｙ軸方向の負の方向）に動くものである。この工程では、第１のプローブカード１２１を取り外して第２のプローブカード１２２を設置し、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針１５２が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｂ２に示す方向に先端部が動くプローブ針１５２により削り取られる。
【００５１】
ここで、矢印Ｂ２に示す方向（Ｙ軸方向の負の方向）は、直前においてプローブ針１５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｂ１に示す方向）と直交する方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針１５２の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針１５２とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針１５２を離す。
【００５２】
次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）に示すように、第３のプローブカードによる測定（第３の測定）を行なう。第３のプローブカード１２３には、図２７に示すように、４つのプローブユニット１６３が設けられており、各々のプローブユニット１６３には複数のプローブ針１５３が配置されている。複数のプローブ針１５３は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、すべての先端部が矢印Ｂ３に示す方向（Ｘ軸方向の正の方向）に動くものである。この工程では、第２のプローブカード１２２を取り外して第３のプローブカード１２３を設置し、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針１５３が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｂ３に示す方向に先端部が動くプローブ針１５３により削り取られる。
【００５３】
ここで、矢印Ｂ３に示す方向（Ｘ軸方向の正の方向）は、直前においてプローブ針１５２により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の負の方向（矢印Ｂ２に示す方向）と直交する方向である。尚、プローブ針１５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｂ１に示す方向）と反対方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針１５３の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針１５３とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針１５３を離す。
【００５４】
次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）に示すように、第４のプローブカードによる測定（第４の測定）を行なう。第４のプローブカード１２４には、図２８に示すように、４つのプローブユニット１６４が設けられており、各々のプローブユニット１６４には複数のプローブ針１５４が配置されている。複数のプローブ針１５４は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、すべての先端部が矢印Ｂ４に示す方向（Ｙ軸方向の正の方向）に動くものである。この工程では、第３のプローブカード１２３を取り外して第４のプローブカード１２４を設置し、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針１５４が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｂ４に示す方向に先端部が動くプローブ針１５４により削り取られる。
【００５５】
ここで、矢印Ｂ４に示す方向（Ｙ軸方向の正の方向）は、直前においてプローブ針１５３により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の正の方向（矢印Ｂ３に示す方向）と直交する方向である。尚、プローブ針１５２により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の負の方向（矢印Ｂ２に示す方向）と反対方向である。また、プローブ針１５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｂ１に示す方向）と直交する方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針１５４の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において、半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針１５４とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針１５４を離す。
【００５６】
尚、本実施の形態においては、プローブユニット１６１を第１のプローブユニット、プローブユニット１６２を第２のプローブユニット、プローブユニット１６３を第３のプローブユニット、プローブユニット１６４を第４のプローブユニットと記載する場合がある。また、プローブ針１５１を第１のプローブ、プローブ針１５２を第２のプローブ、プローブ針１５３を第３のプローブ、プローブ針１５４を第４のプローブと記載する場合がある。
【００５７】
以上により、高集積化された半導体チップ等の半導体素子が形成されている半導体ウェハにおいて、電気的な測定を複数回行なう場合であっても、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針との電気的接続を確実にすることができる。よって、低コストで正確な測定を行なうことができる。
【００５８】
また、本実施の形態は、半導体チップがダイシング等により切断される前の半導体ウェハの状態における測定について説明したが、ダイシング等により切断された後の半導体チップにおいても同様に行なうことができる。更に、本実施の形態においては、プローブ針の先端部の動く方向が、直交等する異なる４方向の場合について説明したが、直交等する方向でなくとも異なる方向であれば適用可能であり、また、５種類以上、３種類以下の複数のプローブカードを用いてもよい。
【００５９】
また、半導体チップに形成されている電極パッドが４辺において同じパターンで形成されている場合には、４種類のプローブカードを用いることなく、１種類のプローブカードを９０°ごとに回転させるものであってもよい。具体的には、例えば、第１のプローブカード１２１を用いて、測定の度に第１のプローブカード１２１を９０°ごとに回転させた後、測定を行なう工程を繰り返す方法であってもよい。このような方法においても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、プローブカードは、半導体ウェハに形成されている半導体チップの１または２以上について測定を行なうものであってもよく、更には、全て半導体チップについて測定を行なうものであってもよい。尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるプローブカードは、プローブカードよりプローブユニットを取り外すことができるものであって、各々のプローブユニットにおけるプローブ針の先端部の動く方向が、各々のプローブユニットごとに異なるものである。
【００６１】
（プローブカード）
本実施の形態におけるプローブカードについて説明する。本実施の形態におけるプローブカード２２０は、図２９に示されるように、垂直プローブ型のプローブ針を有するプローブカードであり、４つのプローブユニットを有している。このプローブユニットは、１つのプローブユニットが１つの半導体チップに対応しているものについて説明するが、１つのプローブユニットが複数の半導体チップに対応しているものであってもよい。尚、本実施の形態は、カンチレバー型のプローブ針を有するプローブカードについても適用可能である。
【００６２】
本実施の形態におけるプローブカード２２０は、プリント基板等の基板３０の一方の面に、プローブハウジング２４０が設けられている。プローブハウジング２４０には、４つのプローブユニット、即ち、第１のプローブユニット２６１、第２のプローブユニット２６２、第３のプローブユニット２６３、第４のプローブユニット２６４が接続されている。第１のプローブユニット２６１には複数のプローブ針２５１が設けられており、第２のプローブユニット２６２には複数のプローブ針２５２が設けられている。また、第３のプローブユニット２６３には複数のプローブ針２５３が設けられており、第４のプローブユニット２６４には複数のプローブ針２５４が設けられている。プローブ針２５１、２５２、２５３、２５４は、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドと接触させるためのものであり、半導体チップの電極パッドの数に対応して設けられており、半導体チップの電極パッドが配置される位置に対応して配置されている。このため、プローブ針２５１、２５２、２５３、２５４は、半導体チップに対応して略同一の配置がなされており、例えば、正方形状又は長方形状に配置されている。本実施の形態におけるプローブカード２２０は、プローブカード２２０に、第１のプローブユニット２６１、第２のプローブユニット２６２、第３のプローブユニット２６３、第４のプローブユニット２６４を接続したり、取り外したりすることができるものである。
【００６３】
基板３０の他方の面には、試験装置本体となるテスタと接続するためのテスタ接続パッド３１が設けられており、基板３０の内部においてプローブ針２５１、２５２、２５３、２５４と電気的に接続されている。また、プローブユニット２６１、２６２、２６３、２６４に設けられているプローブ針２５１、２５２、２５３、２５４は、垂直プローブ型のものであり、弾性を有する金属材料により形成されている。尚、図２９（ａ）は、このプローブカード２２０の側面図であり、図２９（ｂ）は、プローブ針２５１、２５２、２５３、２５４が設けられている側から見た裏面図である。また、図３０は、図２９（ｂ）における一点鎖線２９Ａ−２９Ｂにおいて切断した断面の要部である。
【００６４】
次に、プローブ針２５１及び２５２等について、図３０に基づき説明する。第１のプローブユニット２６１に設けられているプローブ針２５１は、一方の端部２５１ａは基板３０に接続されており、他方の端部となる先端部２５１ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触するものである。プローブ針２５１の中央部分には、屈曲部２５１ｃが設けられており、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針２５１の先端部２５１ｂとが接触した際、屈曲部２５１ｃにおいて曲がる。これにより、プローブユニット２６１におけるプローブ針２５１は、先端部２５１ｂが矢印Ｃ１に示す方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向に動く。
【００６５】
また、第２のプローブユニット２６３に設けられているプローブ針２５２は、一方の端部２５２ａは基板３０に接続されており、他方の端部となる先端部２５２ｂにおいて、半導体チップの電極パッドと接触するものである。プローブ針２５２の中央部分には、屈曲部２５２ｃが設けられており、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針２５２の先端部２５２ｂとが接触した際、屈曲部２５２ｃにおいて曲がる。これにより、プローブユニット２６２におけるプローブ針２５２は、先端部２５２ｂが矢印Ｃ２に示す方向、即ち、Ｘ軸方向の正の方向に動く。
【００６６】
また、図３０には不図示ではあるが、第３のプローブユニット２６３におけるプローブ針２５３及び第４のプローブユニット２６４におけるプローブ針２５４についても同様である。具体的には、第３のプローブユニット２６３におけるプローブ針２５３の先端部は矢印Ｃ３に示す方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向に動き、第４のプローブユニット２６４におけるプローブ針２５４の先端部は矢印Ｃ４に示す方向、即ち、Ｙ軸方向の負の方向に動く。
【００６７】
このように、プローブ針２５１、２５２、２５３、２５４は、相互に異なる矢印Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に示す方向に動く。尚、本実施の形態においては、矢印Ｃ１〜Ｃ４に示す方向は相互に略直交する方向または略反対方向となっている。尚、本実施の形態においては、プローブ針２５１を第１のプローブと、プローブ針２５２を第２のプローブと、プローブ針２５３を第３のプローブと、プローブ針２５４を第４のプローブと記載する場合がある。
【００６８】
本実施の形態におけるプローブカード２２０は、前述したように、プローブカード２２０の基板３０より、第１のプローブユニット２６１、第２のプローブユニット２６２、第３のプローブユニット２６３、第４のプローブユニット２６４を取り外すことができる。よって、第１のプローブユニット２６１、第２のプローブユニット２６２、第３のプローブユニット２６３、第４のプローブユニット２６４を相互に入れ替えることができる。具体的には、図３１に示すように、ネジ２７１により第１のプローブユニット２６１等を取り外すことができる。従って、ネジ２７１により、プローブハウジング２４０における所望の位置に、第１のプローブユニット２６１、第２のプローブユニット２６２、第３のプローブユニット２６３、第４のプローブユニット２６４を設置し接続することができる。
【００６９】
（半導体素子の測定方法）
次に、本実施の形態における半導体チップ等の半導体素子の測定方法について図３２に基づき説明する。本実施の形態における説明では、図１８に示されるように、半導体ウェハ１０に分離される前の半導体素子である半導体チップ１１が複数形成されおり、この半導体ウェハ１０の状態において半導体チップ１１ａの電気的な測定を行なう場合について説明する。尚、本実施の形態においては、半導体チップ１１ａの電気的な測定を行なう場合について説明するが、複数の半導体チップ１１を同時に測定することも可能であり、例えば、４つの半導体チップ１１を同時に測定することも可能である。
【００７０】
最初に、ステップ３０２（Ｓ３０２）に示すように、第１の測定を行なう。第１の測定では、図３３に示すように、半導体チップ１１ａの電極パッドに、第１のプローブユニット２６１におけるプローブ針２５１が接触するように、第１のプローブユニット２６１をプローブカード２２０に接続する。プローブ針２５１は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、先端部が矢印Ｃ１に示す方向（Ｘ軸方向の負の方向）に動くものである。尚、本実施の形態では、図１３等に示される測定装置のテスターヘッド７２に、プローブカード２２０が設置されている。この状態で、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針２５１が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｃ１に示す方向に先端部が動くプローブ針２５１により削り取られる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることができ、露出している金属部分において半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針２５１とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針２５１を離す。
【００７１】
次に、ステップ３０４（Ｓ３０４）に示すように、第２の測定を行なう。第２の測定では、図３４に示すように、半導体チップ１１ａの電極パッドに、第３のプローブユニット２６３におけるプローブ針２５３が接触するように、第３のプローブユニット２６３をプローブカード２２０に接続する。プローブ針２５３は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、先端部が矢印Ｃ３に示す方向（Ｙ軸方向の正の方向）に動くものである。この状態で、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針２５３が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｃ３に示す方向に先端部が動くプローブ針２５３により削り取られる。
【００７２】
ここで、矢印Ｃ３に示す方向（Ｙ軸方向の正の方向）は、直前においてプローブ針２５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｃ１に示す方向）と直交する方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針２５３の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針２５３とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針２５３を離す。
【００７３】
次に、ステップ３０６（Ｓ３０６）に示すように、第３の測定を行なう。第３の測定では、図３５に示すように、半導体チップ１１ａの電極パッドに、第２のプローブユニット２６２におけるプローブ針２５２が接触するように、第２のプローブユニット２６２をプローブカード２２０に接続する。プローブ針２５２は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、先端部が矢印Ｃ２に示す方向（Ｘ軸方向の正の方向）に動くものである。この状態で、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針２５２が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｃ２に示す方向に先端部が動くプローブ針２５２により削り取られる。
【００７４】
ここで、矢印Ｃ２に示す方向（Ｘ軸方向の正の方向）は、直前においてプローブ針２５３により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向（矢印Ｃ３に示す方向）と直交する方向である。また、プローブ針２５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｃ１に示す方向）と反対方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針２５２の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針２５２とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針２５２を離す。
【００７５】
次に、ステップ３０８（Ｓ３０８）に示すように、第４の測定を行なう。第４の測定では、図３６に示すように、半導体チップ１１ａの電極パッドに、第４のプローブユニット２６４におけるプローブ針２５４が接触するように、第４のプローブユニット２６４をプローブカード２２０に接続する。プローブ針２５４は、半導体チップ１１ａの電極パッドに接触した際に、先端部が矢印Ｃ４に示す方向（Ｙ軸方向の負の方向）に動くものである。この状態で、ウェハ駆動ステージ７１を上昇させる。これにより、半導体ウェハ１０における半導体チップ１１ａの不図示の電極パッドに、プローブ針２５４が接触し、半導体チップ１１ａの電極パッドの表面に形成されている酸化膜は、矢印Ｃ４に示す方向に先端部が動くプローブ針２５４により削り取られる。
【００７６】
ここで、矢印Ｃ４に示す方向（Ｙ軸方向の負の方向）は、直前においてプローブ針２５２により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の正の方向（矢印Ｃ２に示す方向）と直交する方向である。また、プローブ針２５３により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｙ軸方向の正の方向（矢印Ｃ３に示す方向）と反対方向である。更に、プローブ針２５１により、電極パッドにおける表面の酸化膜が除去された方向、即ち、Ｘ軸方向の負の方向（矢印Ｃ１に示す方向）と直交する方向である。よって、半導体チップ１１ａにおける電極パッドの表面において、プローブ針２５４の先端部が動くことにより、電極パッドの表面に形成されている酸化膜が除去され金属部分を露出させることができる。このようにして、半導体チップ１１ａの電極パッドの金属部分を露出させることにより、露出している金属部分において半導体チップ１１ａの電極パッドとプローブ針２５４とを電気的に接触させることができる。この後、半導体チップ１１ａにおける電気的な測定を行なった後、ウェハ駆動ステージ７１を降下させることにより、半導体チップ１１ａの電極パッドからプローブ針２５４を離す。
【００７７】
以上により、高集積化された半導体チップ等の半導体素子が形成されている半導体ウェハにおいて、電気的な測定を複数回行なう場合であっても、半導体チップにおける電極パッドとプローブ針との電気的接続を確実にすることができる。よって、低コストで正確な測定を行なうことができる。
【００７８】
また、本実施の形態は、半導体チップがダイシング等により切断される前の半導体ウェハの状態における測定について説明したが、ダイシング等により切断された後の半導体チップにおいても同様に行なうことができる。更に、本実施の形態においては、プローブ針の先端部の動く方向が、直交等する異なる４方向の場合について説明したが、直交等する方向でなくとも異なる方向であれば適用可能であり、５種類以上、３種類以下の複数のプローブユニットを用いたものであってもよい。
【００７９】
また、本実施の形態において、プローブカードは、半導体ウェハに形成されている半導体チップの１または２以上について測定を行なうものであってもよく、更には、全ての半導体チップについて測定を行なうものであってもよい。尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００８０】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００８１】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブを前記電極パッドに接触させ測定を行なう第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブを前記電極パッドに接触させる第２の測定工程と、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする半導体素子の測定方法。
（付記２）
前記第１のプローブ及び前記第２のプローブは、プローブカードに設置されており、
前記第１の工程においては、前記第１のプローブを前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記第２のプローブを前記電極パッドに接触させることを特徴とする付記１に記載の半導体素子の測定方法。
（付記３）
第１のプローブが設置されている第１のプローブカードと、
第２のプローブが設置されている第２のプローブカードと、を有しており、
前記第１の工程においては、前記第１のプローブカードにおける前記第１のプローブを前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記第２のプローブカードにおける前記第２のプローブを前記電極パッドに接触させることを特徴とする付記１に記載の半導体素子の測定方法。
（付記４）
前記第１のプローブ及び前記第２のプローブは、プローブカードに接続または取り外しをすることができるものであって、
前記第１の工程においては、前記プローブカードに前記第１のプローブを接続して、前記電極パッドに接触させ、
前記第２の工程においては、前記プローブカードに前記第２のプローブを接続して、前記電極パッドに接触させることを特徴とする付記１に記載の半導体素子の測定方法。
（付記５）
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定する半導体素子の測定方法において、
前記プローブは、プローブカードに設置されており、前記電極パッドに接触させた際に、前記プローブの先端部が一方の方向に動くものであって、
前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第１の方向に動かして測定を行なう第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の後、前記プローブカードを所定の角度回転させる回転工程と、
前記回転工程の後、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第２の方向に動かして測定を行なう第２の測定工程と、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする半導体素子の測定方法。
（付記６）
前記第１の方向と前記第２の方向とは、略直交する方向であることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の半導体素子の測定方法。
（付記７）
前記第２の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が第３の方向に動く第３のプローブを前記電極パッドに接触させる第３の測定工程を有し、
第３の方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の半導体素子の測定方法。
（付記８）
前記第３の測定工程の後、前記電極パッドに接触させた際に、先端部が第４の方向に動く第４のプローブを前記電極パッドに接触させる第４の測定工程を有し、
第４の方向は、前記第１の方向、前記第２の方向及び第３の方向とは異なる方向であることを特徴とする付記７に記載の半導体素子の測定方法。
（付記９）
前記第２の測定工程の後、前記プローブカードを回転させ、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第３の方向に動かして測定を行なう第３の測定工程を有し、
第３の方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とする付記５に記載の半導体素子の測定方法。
（付記１０）
前記第３の測定工程の後、前記プローブカードを回転させ、前記電極パッドに接触させることにより、前記プローブの先端部を前記電極パッドに対して第４の方向に動かして測定を行なう第４の測定工程を有し、
第４の方向は、前記第１の方向、前記第２の方向及び第３の方向とは異なる方向であることを特徴とする付記９に記載の半導体素子の測定方法。
（付記１１）
前記第１の方向、前記第２の方向及び前記第３の方向は、相互に略直交する方向または略反対方向であることを特徴とする付記７または９に記載の半導体素子の測定方法。
（付記１２）
前記第１の方向、前記第２の方向、前記第３の方向及び前記第４の方向は、相互に略直交する方向または略反対方向であることを特徴とする付記８または１０に記載の半導体素子の測定方法。
（付記１３）
前記半導体素子は、半導体ウェハに形成されている切断される前の半導体チップであることを特徴とする付記１から１２のいずれかに記載の半導体装置の測定方法。
（付記１４）
半導体素子に形成された電極パッドにプローブを接触させて、前記半導体素子における電気的特性を測定するプローブカードであって、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第１の方向に動く第１のプローブと、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第２の方向に動く第２のプローブと、
を有し、前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であることを特徴とするプローブカード。
（付記１５）
前記プローブカードは、第１のプローブユニット及び第２のプローブユニットを有しており、
前記第１のプローブは、前記第１のプローブユニットに形成されており、
前記第２のプローブは、前記第２のプローブユニットに形成されていることを特徴とする付記１４に記載のプローブカード。
（付記１６）
前記第１のプローブユニット及び前記第２のプローブユニットは、前記プローブカードより取り外すことができるものであることを特徴とする付記１５に記載のプローブカード。
（付記１７）
前記第１の方向と前記第２の方向とは、略直交する方向であることを特徴とする付記１４から１６のいずれかに記載のプローブカード。
（付記１８）
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第３の方向に動く第３のプローブと、
前記電極パッドに接触させた際に、先端部が前記電極パッドに対して第４の方向に動く第４のプローブと、
を有し、前記第１の方向、前記第２の方向、前記第３の方向及び第４の方向は、相互に異なる方向であることを特徴とする付記１４に記載のプローブカード。
（付記１９）
前記プローブカードは、第３のプローブユニット及び第４のプローブユニットを有しており、
前記第３のプローブは、前記第３のプローブユニットに形成されており、
前記第４のプローブは、前記第４のプローブユニットに形成されていることを特徴とする付記１８に記載のプローブカード。
（付記２０）
前記第１の方向、前記第２の方向、前記第３の方向及び前記第４の方向は、相互に略直交する方向または略反対方向であることを特徴とする付記１８または１９に記載のプローブカード。
【符号の説明】
【００８２】
１０        半導体ウェハ
１１        半導体チップ
１１ａ      半導体チップ
２０        プローブカード
３０        基板
３１        テスタ接続パッド
４０        プローブハウジング
５１、５２、５３、５４        プローブ針
５１ａ、５２ａ        一方の端部
５１ｂ、５２ｂ        先端部（他方の端部）
５１ｃ、５２ｃ        屈曲部
６１、６２、６３、６４        プローブユニット
７０        プローバ装置
７１        ウェハ駆動ステージ
７２        テストヘッド
７３        テスタ部
【図１】
2013105920.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013105920.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013105920.tif 000007
【図６】
2013105920.tif 000008
【図７】
2013105920.tif 000009
【図８】
2013105920.tif 000010
【図９】
2013105920.tif 000011
【図１０】
2013105920.tif 000012
【図１１】
2013105920.tif 000013
【図１２】
2013105920.tif 000014
【図１３】
2013105920.tif 000015
【図１４】
2013105920.tif 000016
【図１５】
2013105920.tif 000017
【図１６】
2013105920.tif 000018
【図１７】
2013105920.tif 000019
【図１８】
2013105920.tif 000020
【図１９】
2013105920.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2013105920.tif 000033
【図３２】
2013105920.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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