JP2004063877A - ウェハの位置決め修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体デバイスの電極パッド上の触針の針跡を観察することによって、電極パッドと触針との位置合わせの修正を図るウェハの位置合わせ修正方法を提供する。
【解決手段】プローブ装置１におけるウェハ１０の電極パッド１０ａとプローブカード４の触針４ａとの位置ずれを修正する方法において、電極パッド上に付けられた触針の針跡をカラーカメラ８によって観察し、この針跡が電極パッド上の適正な位置に付けられているかどうかを判断して、その針跡の位置が適正な位置からずれている場合にその位置ずれを修正するようにしたものである。
【選択図】　　　図２

Description

【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ためのプローブ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の位置合わせの修正方法に関する。
【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、テスタに接続されたプローブカードと、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が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、従来のプローブ装置では、プローブカードの触針に半導体デバイスの電極パッドを接触させて電気的な特性検査を行うプロービング領域と、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、ＣＣＤカメラを備えた撮像手段（アライメント装置）を配置し、この撮像手段の下方側のウェハの位置合わせを行うアライメント（位置合わせ）領域とが、平面的に一定の距離に配置されている。したがって、ウェハが供給されたステージのチャック部が、まず最初にこのアライメント領域に移動してウェハが位置決めされ、次にこの位置決めされたウェハが、ステージの移動により触針の真下のプロービング領域に運ばれ、電気的な測定が行われる。このためステージを移動させる移動機構等の機械的誤差が上記移動量に含まれるため、不正確な位置決めになるという問題があった。
【０００４】
一方、撮像手段（アライメント装置）に使用されるカメラは、高精度な位置決めを行う必要上、分解能が高いモノクロカメラを使用している。しかしながら、このモノクロカメラでは、半導体デバイスの電極パッドが金バンプ、半田バンプ、アルミバンプ等である場合には、電極パッドと触針との接触跡であるパッド上の針跡が見えないという不都合があった。そのため、アライメントを終了したウェハをプロービング領域に移動して、ウェハ上の第１番目の半導体デバイスのプロービングを行った後に、触針が半導体デバイスの電極パッド上の正しい位置に接触しているかどうかを、針跡によって検査しようとしても、モノクロカメラでは針跡が観察できず、触針と電極パッドの接触位置の修正を図ることが難しいという問題があった。また、従来においては、針跡が見えないため、複数回触針と電極パッドとを接触させて、針跡を深くして見えるようにして確認していたため、半導体デバイスにダメージを与え、不良品となる確率が高かった。
【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、半導体デバイスの電極パッド上の触針の針跡を観察することによって、ウェハとプローブカードの触針との位置合わせの修正を図ることができるウェハの位置合わせ修正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、特許請求の範囲の請求項に記載のウェハの位置合わせ修正方法を提供する。
請求項１に記載のウェハの位置決め修正方法は、半導体デバイスの電極パッド上に付けられたプローブカードの触針の針跡をカラーカメラによって観察し、この針跡が電極パッド上の適正な位置に付けられているかを判断し、その針跡の位置が適正な位置からずれている場合は、その位置ずれを修正するようにしたものである。この方法においては、カラーカメラによって針跡を観察しているので、従来のモノクロカメラでは針跡が見えにくかった金バンプ、半田バンプ、アルミバンプ等よりなる電極パッドにおいてもその針跡を明確に観察することができ、触針と電極パッドとの位置ずれが修正可能となった。また、従来のモノクロカメラでは、針跡が見えにくいために複数回触針と電極パッドを接触させて、針跡を深くして見えるようにしていたため、半導体デバイスにダメージを与えていたが、カラーカメラでは、複数回接触させることなく針跡を観察できるので、半導体デバイスの歩留りを改善することができる。
【０００７】
請求項２のウェハの位置決め修正方法は、ウェハを保持したステージをカラーカメラ下に移動し、カラーカメラの画面上のクロスに針跡の中心を合わせて、その位置を登録し、次いで画面上のクロスに電極パッドの中心を合わせて、その位置を登録し、針跡の中心位置と電極パッドの中心位置との位置ずれを修正するようにしたものであり、請求項１の方法を具体的にその手順で示したものであり、その作用効果は、請求項１の方法と同様である。
【０００８】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のウェハの位置合わせ修正方法について説明する。図１は、本発明のウェハの位置合わせ修正方法を実施するプローブ装置の概念図である。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、カラーカメラ８及び制御部９等から構成されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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。これらの電極パッド１０ａは、金バンプ、半田バンプ、アルミバンプ等からなっている。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に対応する触針４ａが設けられてる。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。なお、この場合のＣＣＤカメラは、分解能が高く、高精度の位置合わせを行うことができるモノクロカメラが使用されている。
【００１３】
更に本発明のプローブ装置には、本発明の特徴であるカラーカメラ８が設けられている。このカラーカメラ８は、図３に示されるように、プロービングが行われた後のウェハ１０の電極パッド１０ａ上に残された触針４ａの針跡１０ｂを観察し、針跡１０ｂの位置が電極パッド１０ａ上の適正な位置にあるかないかを検査し、位置がずれている場合には、その位置情報を制御部９に入力し、制御部９に接続するディスプレイ１１で観察しながら、位置のずれを修正するためのものである。
【００１４】
次に、上記構成によるプローブ装置における本発明のウェハの位置合わせ修正方法について、図２のフローチャートにより説明する。
まず、ＣＣＤ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。このようにして、まずウェハ１０の第１番目の半導体デバイスが触針４ａに対して位置合わせされて、プローブカード４の触針４ａがウェハ上の第１番目の半導体デバイスの電極パッド１０ａに接触して、電気的特性が計測される。これにより、電極パッド１０ａに針跡が付けられる。以上の動作は、図２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。
【００１５】
本発明のウェハの位置合わせの修正方法は、以下のステップＳ２〜Ｓ６の動作を行うものである。即ち、第１番目の半導体デバイスの電極パッド１０ａに付された触針４ａの針跡１０ｂを観察するために、ステージ２（チャック部２ａ）をカラーカメラ８の下に移動する（ステップＳ２）。次いで図３に示すようにディスプレイ１１の画面上のクロス（＋）に針跡１０ｂの中心を合わせて、その位置を制御部９に登録する（ステップ３Ｓ）。次に、画面上のクロスに電極パッド１０ａの中心を合わせて、その位置を制御部９に登録する（ステップＳ４）。制御部９は、針跡１０ｂの中心と電極パッド１０ａの中心との中心間距離をずれ量ｘ，ｙに基づいて計算する（ステップＳ５）。この計算結果に基づいて、ステージ２を微小（ｘ，ｙ）移動させ、これ以降通常のプロービング動作を行う（ステップＳ６）。以上のようにして、ウェハの位置合わせを修正して、ウェハ１０の電極パッド１０ａの適正な位置（中心位置）に触針４ａが接触するようにする。
【００１６】
なお、上記方法においては、画面上のクロスに針跡１０ｂの中心を合わせて（ステップＳ３）から、画面上のクロスを電極パッド１０ａの中心に合わせている（ステップＳ４）が、この順番は逆に行っても構わない。また、第１番目の半導体デバイスにおける電極パッド１０ａの針跡１０ｂを観察することで説明しているが、電極パッド１０ａと触針４ａとの位置がずれてきたと思われる場合は、いずれの半導体デバイスにおいても、この位置ずれの修正は行えるものである。
また、上述の実施形態の説明においては、モノクロカメラを備えたアライメント光学装置６とカラーカメラ８とを別体として設けているが、カラーカメラ８をアライメント光学装置６内に組み込んでもよい。
【００１７】
以上説明したように、本発明においては、金バンプ、半田バンプ、アルミバンプ等のような電極パッドにおいては、触針の針跡を正確に観察することができ、電極パッドと触針との微小な位置合わせの修正が行えるので、半導体デバイスの精度の良い電気的特性の測定が行え、かつ不良品の歩留りが改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のウェハの位置合わせ修正方法を採用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ウェハの位置合わせ修正方法のフローチャートである。
【図３】電極パッドの中心と針跡の中心との位置合わせの手順を説明する図である。
【符号の説明】
２…ステージ
２ａ…チャック部
３…ステージ駆動用モータ
４…プローブカード
４ａ…触針
５…テスタ
６…アライメント光学装置
７…ＣＣＤカメラ
８…カラーカメラ
９…制御部
１０…ウェハ
１０ａ…電極パッド
１１…ディスプレイ

Claims (2)

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位置ずれを修正するウェハの位置決め修正方法において、
   前記電極パッド上に付けられた前記触針の針跡をカラーカメラによって観察し、前記針跡が前記電極パッド上の適正な位置に付けられているかどうかを判断して、その針跡の位置が適正な位置からずれている場合は、その位置ずれを修正することを特徴とするウェハの位置決め修正方法。
2. ウェハを保持したステージを前記カラーカメラ下に移動する段階と、
   前記カラーカメラの画面上のクロスに前記針跡の中心を合わせて、その位置を登録する段階と、
   前記画面上のクロスに前記電極パッドの中心を合わせて、その位置を登録する段階と、
   前記針跡の中心位置と前記電極パッドの中心位置との位置ずれを修正する段階と、
   を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のウェハの位置決め修正方法。

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