(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置台上のウエハの全ての半導体素子の検査用電極と同時に接触し、各半導体素子の電気的特性検査を行うウエハ検査装置であって、上記各検査用電極それぞれに対応する多数の接触用突起を下面の一部領域に有すると共にこれらの接触用突起にそれぞれ対応させて拡大して形成された多数の接触用電極を上面の全領域に渡って有する第１コンタクタと、この第１コンタクタの一部領域の複数の接触用電極と接触する複数の接触子を有する移動可能な第２コンタクタと、この第２コンタクタを移動させて上記接触子と上記接触用電極とを順次接触させる駆動機構とを備えたことを特徴とするウエハ検査装置。
【請求項２】
ウエハの全ての半導体素子の検査用電極と同時に接触し、各半導体素子の電気的特性検査を行うウエハ検査装置であって、上記各検査用電極それぞれに対応する多数の接触用突起を下面の一部領域に有すると共にこれらの接触用突起にそれぞれ対応させて拡大して形成された多数の接触用電極を上面の全領域に渡って有する第１コンタクタと、この第１コンタクタの一部領域の複数の接触用電極と接触する複数の接触子を有する移動可能な第２コンタクタと、この第２コンタクタを移動させて上記接触子と上記接触用電極とを順次接触させる駆動機構とを備え、また、検査時に第１コンタクタと接触させるために上記ウエハを収納する、上面が開口した容器と、この容器内に収納された上記ウエハの各検査用電極と上記開口から同時に接触する多数の第２接触用突起を下面全領域に有すると共にこれらの第２接触用突起それぞれに対応して形成された上記第１コンタクタの各接触用突起それぞれと同時に接触する多数の第２接触用電極を上面全領域に有する第３コンタクタとを備えたことを特徴とするウエハ検査装置。
【請求項３】
第３コンタクタは上記容器の開口と嵌合してその内部を密封する手段を有し、密封された容器内に不活性ガスの封入を可能にしたことを特徴とする請求項２に記載のウエハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ検査装置に関し、更に詳しくはウエハの全電極と接触してウエハの電気的特性検査を行うことができるウエハ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のウエハ検査装置（例えば、プローブ装置）は検査前後のウエハを搬送するローダ部とローダ部からのウエハの電気的特性検査を行うプローバ部とを備えている。ローダ部には搬送機構（ピンセット）及びサブチャックが配設され、カセット内のウエハを１枚ずつ搬送し、その途中でサブチャックによりオリエンテーションフラット（オリフラ）を基準に予備位置合わせ（プリアライメント）を行った後、ピンセットを介してウエハをプローバ部へロードする。また、プローバ部にはウエハを載置する、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能な載置台（メインチャック）、プローブカード及びアライメント機構が配設され、ピンセットからロードされたウエハをメインチャックを介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動させてアライメント機構を介してプローブ針に対してウエハをアライメントした後、ウエハをＸ、Ｙ方向にインデックス送りしながらプローブ針でＩＣチップをプロービングしている。テスタ側にはプローブ針の本数に応じた接触ピン（例えば、ポゴピン）が設けられ、これらのポゴピンを介してプローブ針によりプロービングされたＩＣチップとの間で電気信号を授受し電気的特性検査を行っている。検査後にはメインチャック上のウエハをピンセットを介してローダ部内のカセット内へ戻し、後はカセット内の他のウエハについて同様の手順で順次検査を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウエハ検査装置の場合には、ウエハに形成されたＩＣチップを１個ずつ、あるいは複数個ずつプロービングして検査するようにしているが、今後、ウエハが大口径化すると、ウエハのインデックス送りに益々広い移動領域が必要になり装置が大型化するという課題があった。また、ウエハの大口径化と同時にＩＣチップの配線構造がサブクォータミクロンレベルに達すると、益々高精度のインデックス送り制御が必要になるという課題があった。また、配線構造の超微細化に伴ってパーティクル対策も益々重要になって来るが、従来のウエハ検査装置の場合には、メインチャックを移動させてウエハのインデックス送りを行うため、メインチャックの駆動機構からパーティクルが発生し、このパーティクルがウエハに付着するという課題があった。
【０００４】
尚、近年、ウエハの全電極パッドに対して接触させるコンタクタが開発されつつあり、これにより検査のスループットを大幅に高める見通しが立ちつつある。しかしながら、仮にこのようなコンタクタが開発されてたとしても、ウエハの全ＩＣチップを同時に検査するにはテスタ側の接触ピン及び配線ラインが例えば数万本と膨大なものとなり、現状のテスタでは到底これに対応することはできず、せいぜい数千ピン程度が限度であるため、現状のテスタに対応できるウエハ検査装置の開発が急務である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、載置台を小型化して装置本体のフットプリントを削減することができると共にパーティクルの発生を抑制することができ、しかもテスタ側が接触する接触用電極の配置の自由度を高めると共にその配置を規格化することができるウエハ検査装置を提供することを目的としている。更に、検査時にウエハとコンタクタが長時間接触していてもウエハへのパーティクルの付着を確実に防止することができ、しかもウエハの電極を自然酸化から防止することができるウエハ検査装置を併せて提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のウエハ検査装置は、載置台上のウエハの全ての半導体素子の検査用電極と同時に接触し、各半導体素子の電気的特性検査を行うウエハ検査装置であって、上記各検査用電極それぞれに対応する多数の接触用突起を下面の一部領域に有すると共にこれらの接触用突起にそれぞれ対応させて拡大して形成された多数の接触用電極を上面の全領域に渡って有する第１コンタクタと、この第１コンタクタの一部領域の複数の接触用電極と接触する複数の接触子を有する移動可能な第２コンタクタと、この第２コンタクタを移動させて上記接触子と上記接触用電極とを順次接触させる駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載のウエハ検査装置は、ウエハの全ての半導体素子の検査用電極と同時に接触し、各半導体素子の電気的特性検査を行うウエハ検査装置であって、上記各検査用電極それぞれに対応する多数の接触用突起を下面の一部領域に有すると共にこれらの接触用突起にそれぞれ対応させて拡大して形成された多数の接触用電極を上面の全領域に渡って有する第１コンタクタと、この第１コンタクタの一部領域の複数の接触用電極と接触する複数の接触子を有する移動可能な第２コンタクタと、この第２コンタクタを移動させて上記接触子と上記接触用電極とを順次接触させる駆動機構とを備え、また、検査時に第１コンタクタと接触させるために上記ウエハを収納する、上面が開口した容器と、この容器内に収納された上記ウエハの各検査用電極と上記開口から同時に接触する多数の第２接触用突起を下面全領域に有すると共にこれらの第２接触用突起それぞれに対応して形成された上記第１コンタクタの各接触用突起それぞれと同時に接触する多数の第２接触用電極を上面全領域に有する第３コンタクタとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３に記載のウエハ検査装置は、請求項２に記載の発明において、第３コンタクタは上記容器の開口と嵌合してその内部を密封する手段を有し、密封された容器内に不活性ガスの封入を可能にしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のウエハ検査装置は、図１に示すように、プローバ室１内にＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動可能なメインチャック２上のウエハＷの全てのＩＣチップの検査用電極（電極パッド）と接触して各ＩＣチップの電気的特性検査を行うようにしてある。この動作は図示しないコントローラに登録された所定のプログラムに従って行われる。
【００１０】
さて、図示はしてないがプローバ室１にはローダ室が隣接している。このローダ室内にはピンセット及びサブチャックが配設され、ピンセットが駆動してカセットからウエハＷを一枚ずつ取り出し、サブチャックを介してプリアライメントを行った後、ウエハＷを搬送しメインチャック１上にウエハＷを引き渡すようにしてある。また、プローバ室１内には例えばＣＣＤカメラを主体に構成されたアライメント機構（図示せず）が配設され、このアライメント機構を介してウエハＷの電極パッドを後述の第１コンタクタ３に対してアライメントするようにしてある。
【００１１】
上記第１コンタクタ３は、図１、図２に示すように、プローバ室１の上面全面を被う大きさのプリント基板によって形成されている。この第１コンタクタ３は、例えば、ウエハＷの全電極パッドの配置に即して金等の導電性の金属がコーティングされた多数の接触用突起４を下面に有すると共に、これら全ての接触用突起４とそれぞれ接続された、例えば金等の導電性金属からなる接触用電極５を上面に有し、プローバ室１上面を塞ぐ支持プレート６で支持されている。また、支持プレート６のほぼ中央にはウエハＷの面積より僅かに大きく形成された円状孔が形成され、この円状孔に第１コンタクタ３の下面中央に形成された円状突起部が嵌入し、支持プレート６上に第１コンタクタ３が重なっている。
【００１２】
そして、上記円状突起部の平坦面全面にはウエハＷの電極パッドに対応する多数の接触用突起４が形成されている。これらの接触用突起４は、ウエハＷの電極パッドに即した大きさ及びピッチ（例えば１００μｍ角、２００μｍピッチ）で配置されている。一方、接触用電極５は第１コンタクタ３の上面全面に渡って配置され、その大きさ及びピッチが接触用突起４より拡大して形成されている。つまり、第１コンタクタ３はウエハＷ上の電極パッド大きさ及び配列を第１コンタクタ３の大きさに即して拡大する機能を有している。また、接触用電極５は配線ライン７を介して接触用突起４と接続されているため、その配列をウエハＷの電極パッドに制限されることなく自由に設定することができる。従って、電極パッド数が同一のウエハＷであれば、電極パッドの配列が異なる異種のウエハＷに対しても接触用突起４の配列を換えるだけで第１コンタクタ３を適用することができ、接触用電極５の配列を規格化することができる。
【００１３】
上記第１コンタクタ３の上方にはＸ、Ｙ方向に移動可能な第２コンタクタ８が配置され、第２コンタクタ８が第１コンタクタ３上面の接触用電極５と順次接触するようにしてある。即ち、この第２コンタクタ８は、ウエハＷの電極パッドより格段に大きく形成され接触用電極５と接触する複数の接触子（例えば、ポゴピン）９を下面に有し、これらのポゴピン９がＩＣチップ１個分あるいは複数個分の接触用電極５と接触するようになっている。従って、従来のウエハ検査装置の場合にはメインチャックを介してインデックス送りされたウエハをプローブ針でプロービングしていたものを、本実施形態ではメインチャック２を静止させたまま第２コンタクタ８を移動させてポゴピン９で接触用電極５をプロービングするようにしてある。また、第２コンタクタ８にはケーブル１０を介してテスタ１１が接続され、第２コンタクタ８が第１コンタクタ３の接触用電極５と一回接触する毎に一個あるいは複数個のＩＣチップの検査を行えるようにしてある。
【００１４】
また、上記第２コンタクタ８は検査時に駆動機構１２によってＸ、Ｙ方向に移動するようにしてある。また、第２コンタクタ８は内蔵する昇降機構（図示せず）を介してポゴピン９がＺ方向に昇降するようになっている。この駆動機構１２は、例えば図１、図２に示すように、Ｘ、Ｙボールネジ１３、１４と、Ｘ、Ｙボールネジ１３、１４をそれぞれ回転駆動させるＸ、Ｙモータ１５、１６とを備えている。そして、Ｘボールネジ１３はプローバ室１両側の支持フレーム１７上端にプローバ室１の上方をＸ方向に横切って架設されている。そして、このＸボールネジ１３にはナット８Ａを介して第２コンタクタ８が取り付けられている。Ｙボールネジ１４は右側の支持フレーム１７上端にＹ方向に沿って架設されている。更に、左側の支持フレーム１７上端にはガイドロッド１８がＹ方向に沿ってＹボールネジ１４と対向して配置されている。そして、図２に示すようにＸボールネジ１３の一端はＹボールネジ１４と螺合したナット１９に連結され、他端はＹ方向のガイドロッド１８に取り付けられた連結体２０に連結され、Ｙボールネジ１４の回転駆動によりＹ方向で往復移動するようになっている。ナット１９と連結体２０には図示しないＸボールネジ１３に対して並設されたＸ方向ガイドロッドの両端が連結され、Ｘボールネジ１３の回転駆動により第２コンタクタ８がＸ方向ガイドロッドに従ってＸ方向に往復移動するようになっている。従って、第２コンタクタ８は、上述したようにＸ、Ｙモータ１５、１６によって回転するＸ、Ｙボールネジ１４、１４を介してＸ、Ｙ方向に往復移動することになる。
【００１５】
次に、動作について説明する。まず、所定のプログラムに従って図示しないローダ室内でピンセットが駆動してカセットからウエハＷを１枚取り出した後サブチャックにおいてプリアライメントを行う。次いで、このウエハＷをピンセットを介してプローバ室１内のメインチャック２上に載置する。プローバ室１内ではメインチャックがＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動しながら図示しないアライメント機構を介してウエハＷの各電極パッドと第１コンタクタ３の接触用突起４とを読み取ってこれら両者のアライメントを行い、アライメント後メインチャック２がＺ方向に移動してウエハＷの電極パッドと第１コンタクタ３の接触用突起４が接触する。
【００１６】
ウエハＷと第１コンタクタ３の接触用突起４が接触すると、駆動機構１２が駆動し、第２コンタクタ８がＸ、Ｙ方向に移動して第１コンタクタ３の接触用電極５をプロービングする。従来のウエハ検査装置の場合にはメインチャック２が移動しウエハＷをインデックス送りしていたが、本実施形態では、第２コンタクタ８が駆動機構１２を介してＸ、Ｙ方向に移動しながらポゴピン９で第１コンタクタ３の接触用電極５をプロービングしウエハＷのＩＣチップを１個ずつあるいは複数個ずつ検査する。従って、接触用電極５がウエハＷの電極パッドを拡大した状態で配列されているため、従来のプローブ針でウエハＷの電極パッドをプロービングする場合と比較してポゴピン９と接触用電極５とのアライメントが極めて容易である。
【００１７】
以上説明したように本実施形態によれば、プローバ室１の上面に第１コンタクタ３を設け、プローバ室１内で第１コンタクタ３下面の接触用突起４とウエハＷの電極パッドとを接触させ、プローバ室１の外で電極パッドを格段に拡大した第１コンタクタ３上面の接触用電極５を第２コンタクタ８のポゴピン９によりプロービングしてウエハＷの検査を行うようにしてあるため、接触用電極５とポゴピン９とのアライメントが従来と比較して格段に容易であり、しかも第２コンタクタ８を第１コンタクタ３内で移動させるだけでウエハＷの検査を行うことができる。従って、第２コンタクタ８は第１コンタクタ３の領域内で移動するだけで済み、従来のようにウエハを載置したメインチャックを移動させる場合と比較してプローバ室１のフットプリントを大幅に削減することができる。また、ウエハＷの検査中はメインチャック２が移動せず静止しているため、プローバ室１内でのメインチャック２の駆動機構に起因したパーティクルの発生を格段に抑制することができる。更に、ウエハＷの電極パッドの配置と関係なく第１コンタクタ３の接触用電極５を配置することができるため、その配置を規格化することができ、その設計上の自由度が向上する。
【００１８】
また、図３は本発明の他の実施形態の要部を示す断面図である。本実施形態のウエハ検査装置は、上記実施形態のウエハ検査装置に対して検査時にプローバ室内で用いられるウエハ収納用容器と第３コンタクタを付加した以外は上記実施形態に準じて構成されている。そこで、ここでは本実施形態において付加された容器及び第３コンタクタを中心に説明し、その他の構成部材については図１、図２を参照しながら説明する。検査時にウエハを収納する容器２１はほぼウエハＷの口径に合わせて形成された偏平な円形容器として形成されている。また、第３コンタクタ２２はウエハＷと第１コンタクタ３の接触を仲介すると共に容器２１の蓋を兼ねるように形成されている。
【００１９】
即ち、第３コンタクタ２２は例えば透明なガラス基板等によって周縁部が薄肉部２２Ａとして形成されていると共に薄肉部の内側が厚肉部２２Ｂとして形成されている。そして、第３コンタクタ２２で容器２１の開口を塞ぐと、厚肉部２２Ｂが容器２１の開口に嵌入し、第３コンタクタ２２で容器２１を密閉するようにしてある。この状態で第３コンタクタ２２は図示しないクランプ機構を介して容器２１から外れないようにしてある。また、第３コンタクタ２２の下面にはウエハＷの全電極パッドに対応させた第２接触用突起２３が多数形成され、その上面には第２接触用突起２３と対応させた第２接触用電極２４が多数形成されている。第２接触用突起２３は金等の導電性の金属でコーティングして形成され、また、第２接触用電極も金等の導電性の金属によって形成されている。従って、ウエハＷを収納した状態で容器２１を第３コンタクタ２２で密閉すると、ウエハＷの電極パッドと第３コンタクタ２２の第２接触用突起２３とが接触するようにしてある。このようにウエハＷを容器２１内に密封する際には、例えば窒素ガス等の不活性ガスを封入することが好ましい。また、ウエハＷを容器２１内に密閉する時には図示しないアライメント機構で予めウエハＷの電極パッドと第３コンタクタ２２の第２接触用突起２３とをアライメントしておく。尚、図示してないが、例えば容器２１の周面にピンセットが侵入し得る切欠部を設けると共に、第３コンタクタ２２の薄肉部に切欠部を補完する突起部を設けることで容器２１に対するウエハＷの出し入れが容易になる。また、容器２１の周面に給排口を設け、この給排口を介して不活性ガスを給排することが好ましい。
【００２０】
さて、ウエハＷの検査を行う時には予めウエハＷを容器２１内に密封する。即ち、ウエハＷを容器２１内に収納した後、アライメント機構を用いて容器２１内のウエハＷの電極パッドと第３コンタクタ２２の第２接触用突起２３とをアライメントする。その後、第３コンタクタ２２で容器２１を密封し、図示しないクランプ機構で両者２２、２１を挟むと、全ての電極パッドと全ての第２接触用突起２３が接触すると共にウエハＷが容器２１内で固定される。この際、例えば給排口を介して窒素ガスを容器２１内に封入する。次いで、容器２１を例えばメインチャック２上に載置し、アライメント機構を用いて第３コンタクタ２２の第２接触用電極２４と第１コンタクタ３の第接触用突起４とをアライメントした後、メインチャック２を介して第２接触用電極２４と第１接触用突起４とを接触させる。その後は、上記実施形態の場合と同様にして第２コンタクタ８を移動させてウエハＷの検査を行う。
【００２１】
従って、本実施形態によれば、容器２１内の窒素ガス雰囲気下でウエハＷの検査を行うため、ウエハＷの電極パッドの自然酸化を防止することができ、上記実施形態の場合より高精度の検査を行うことができる。また、ウエハＷが容器２１内に密封されているため、検査時にプローバ室１内でのパーティクルの付着を確実に防止することができる。
【００２２】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、要は、ウエハＷの電極バッドと第１コンタクタ３の接触用突起４を接触させ、第１コンタクタ３の上面に電極パッドを拡大して形成された接触用電極５を第２コンタクタ８の接触子９でプロービングしてウエハの検査を行う検査装置であれば本発明に包含される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、載置台を小型化して装置本体のフットプリントを削減することができると共にパーティクルの発生を抑制することができ、しかもテスタ側が接触する接触用電極の配置の自由度を高めると共にその配置を規格化することができるウエハ検査装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２及び３に記載の発明によれば、検査時にウエハとコンタクタが長時間接触していもウエハへのパーティクルの付着を確実に防止することができ、しかもウエハの電極を自然酸化から防止することができるウエハ検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ検査装置の一実施形態の要部を破断して正面図である。
【図２】図１に示すウエハ検査装置の平面図である。
【図３】本発明のウエハ検査装置の他の実施形態の要部を分解して示す断面図である。
【符号の説明】
２    メインチャック（載置台）
３    第１コンタクタ
４    接触用突起
５    接触用電極
８    第２コンタクタ
９    ポゴピン（接触子）
１２    駆動機構
２１    容器
２２    第３コンタクタ
２３    第２接触用突起
２４    第２接触用電極
【図１】
0003783074.tif 000002
【図２】
0003783074.tif 000003
【図３】
0003783074.tif 000004