JP2008028103A - Wafer prober - Google Patents
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Abstract
【課題】プローブカードの形式によらず、オーバードライブ量(接触圧)を適切に調整することができるウエハプローバを提供する。
【解決手段】ウエハ12上に形成されたICの電極パッドにプローブカード14の電極プローブ13が接触(針当て)することによって形成された針跡の深さを計測するために、走査型プローブ顕微鏡19を設ける。プローブカード14と走査型プローブ顕微鏡19とは並設されており、ウエハ12は、ウエハチャック15によって保持され、水平移動機構16により、プローブカード14下の針当て位置と走査型プローブ顕微鏡19下の針跡計測位置との間で水平移動される。昇降移動機構17は、針当て位置にてウエハチャック15を駆動し、所定のオーバードライブ量にて針当てを行う。制御部20内の針跡深さ判定部は、走査型プローブ顕微鏡19によって測定された針跡深さが規格範囲から外れている場合に、オーバードライブ量の補正を行う。
【選択図】図1A wafer prober capable of appropriately adjusting an overdrive amount (contact pressure) regardless of the type of probe card.
A scanning probe microscope is used to measure the depth of a needle mark formed by contact (needle contact) of an electrode probe of a probe card with an electrode pad of an IC formed on a wafer. 19 is provided. The probe card 14 and the scanning probe microscope 19 are juxtaposed, and the wafer 12 is held by the wafer chuck 15, and the horizontal contact mechanism 16 allows the needle contact position below the probe card 14 and the scanning probe microscope 19 below. It is moved horizontally between the needle trace measurement positions. The elevating / lowering mechanism 17 drives the wafer chuck 15 at the needle contact position and performs needle contact with a predetermined overdrive amount. The needle trace depth determination unit in the control unit 20 corrects the overdrive amount when the needle trace depth measured by the scanning probe microscope 19 is out of the standard range.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体製造工程中のウエハテスト時に使用するウエハプローバに関する。 The present invention relates to a wafer prober used during a wafer test during a semiconductor manufacturing process.
半導体製造工程中には、半導体ウエハ(以下、単にウエハと称す)上に形成された個々の半導体集積回路(IC)の良否を電気的に検査するウエハテスト工程が存在する。このウエハテストは、通常、ウエハプローバと呼ばれる装置にプローブカードを装着し、プローブカードの電極プローブを所望のICの電極パッドに接触させた状態で行なわれる。 In the semiconductor manufacturing process, there is a wafer test process for electrically inspecting the quality of individual semiconductor integrated circuits (ICs) formed on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer). This wafer test is usually performed in a state where a probe card is mounted on an apparatus called a wafer prober and the electrode probe of the probe card is in contact with an electrode pad of a desired IC.
ICの電極パッドは、通常、アルミニウムによって形成されているため、その表面には、絶縁性の酸化皮膜が形成される。このため、電極プローブと電極パッドとを良好に導通させるには、電極プローブを電極パッドに接触させた後、さらに電極プローブを電極パッドに対して押し込むように圧力を加え、電極パッド表面の酸化皮膜を破壊する必要がある。電極プローブを電極パッドに物理的に接触させた後にさらに押し込むことは、オーバードライブと称され、また、この押し込み量(つまり、電極プローブと電極パッドとの接触圧)は、オーバードライブ量と称されている。 Since the electrode pad of the IC is usually made of aluminum, an insulating oxide film is formed on the surface thereof. For this reason, in order to ensure good conduction between the electrode probe and the electrode pad, after the electrode probe is brought into contact with the electrode pad, pressure is applied so that the electrode probe is further pushed into the electrode pad, and an oxide film on the surface of the electrode pad is formed. Need to be destroyed. Further pushing the electrode probe after physically contacting the electrode pad is called overdrive, and this pushing amount (that is, the contact pressure between the electrode probe and the electrode pad) is called overdrive amount. ing.
また、ICは複数の電極パッドを有し、各電極パッドの位置に合わせて、プローブカードには複数の電極プローブが設けられている。各電極プローブ先端の高さ方向の位置は、取り付け誤差や劣化等によって多少のばらつきが存在するため、全ての電極プローブを相対する電極パッドに完全に導通させるためにも上記のオーバードライブが必要である。 The IC has a plurality of electrode pads, and a plurality of electrode probes are provided on the probe card in accordance with the position of each electrode pad. The position of the tip of each electrode probe in the height direction varies slightly due to mounting errors, deterioration, etc. Therefore, the above overdrive is also required to completely connect all electrode probes to the opposing electrode pads. is there.
上記のように、電極プローブと電極パッドとを確実に導電させるにはオーバードライブが必要であるが、このオーバードライブ量が過大である場合には、電極パッド下に配された配線層や電極パッドの周囲に形成されたパッシベーション層(保護層)にクラック等のダメージを与えてしまう。また、過大なオーバードライブにより電極パッド上の針跡(接触痕)の深さが深くなると、ワイヤーの半田付け時にボイド等の不具合が生じる。よって、オーバードライブ量は、良好な導電性が得られ、かつ不具合が生じないように、適切な値に設定される必要がある。 As described above, overdrive is necessary to ensure electrical conduction between the electrode probe and the electrode pad, but if this overdrive amount is excessive, the wiring layer or electrode pad arranged under the electrode pad Damage to the passivation layer (protective layer) formed on the periphery of the substrate. Further, when the depth of the needle trace (contact trace) on the electrode pad becomes deep due to excessive overdrive, problems such as voids occur when soldering the wire. Therefore, the amount of overdrive needs to be set to an appropriate value so that good conductivity is obtained and no malfunction occurs.
通常、ウエハプローバは、オーバードライブ量の設定変更が可能に構成されており、オーバードライブ量の設定値に応じて、ウエハを保持したウエハチャックの基準位置を変化させている。従来、このオーバードライブ量の設定は、電極パッド上の針跡を作業者が顕微鏡で観察し、その針跡の大きさから適切なオーバードライブ量を作業者が判断することによって行われていた。 Normally, the wafer prober is configured so that the setting of the overdrive amount can be changed, and the reference position of the wafer chuck holding the wafer is changed according to the set value of the overdrive amount. Conventionally, this overdrive amount has been set by the operator observing the needle trace on the electrode pad with a microscope and determining the appropriate overdrive amount from the size of the needle trace.
この設定方法では作業者によって設定値にばらつきが生じるため、作業者を介さず自動化する方法が提案されている(特許文献1,2参照)。特許文献1では、基準となる針跡と比較対象の針跡とをカメラによって検出して比較し、ずれ量に基づいてオーバードライブ量を補正している。また、特許文献2では、針跡の長さをカメラによって検出し、針跡の長さが所定の規格内に収まるようにオーバードライブ量を補正している。
ところで、プローブカードには、周りから中心部に向けて斜め下方向に電極プローブが取り付けられたカンチレバー型(または水平型)と呼ばれるものと、上から下に垂直に電極プローブが取り付けられた垂直型と呼ばれるものがある。カンチレバー型プローブカードでは、電極プローブが電極パッドの表面に対して斜めに接触するので、オーバードライブ量が針跡の大きさに反映されやすく、特許文献1,2記載の方法は有効であるが、一方、垂直型プローブカードでは、電極プローブが電極パッドの表面に対して垂直に接触するので、オーバードライブ量が変化しても針跡の大きさは変化しにくく、特許文献1,2記載の方法は有効でない。
By the way, the probe card is called a cantilever type (or horizontal type) in which electrode probes are attached obliquely downward from the periphery toward the center, and a vertical type in which electrode probes are attached vertically from top to bottom. There is something called. In the cantilever type probe card, since the electrode probe contacts obliquely with respect to the surface of the electrode pad, the amount of overdrive is easily reflected in the size of the needle trace, and the methods described in
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、プローブカードの形式によらず、オーバードライブ量(接触圧)を適切に調整することができるウエハプローバを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wafer prober capable of appropriately adjusting the overdrive amount (contact pressure) regardless of the type of the probe card.
上記目的を達成するために、本発明のウエハプローバは、ウエハ上に形成された半導体集積回路の電極パッドにプローブカードの電極プローブを所定の接触圧で接触させ、前記プローブカードを通してテスタとの間で信号の授受を行うウエハプローバにおいて、前記電極プローブとの接触によって前記電極パッドの表面に生じた接触痕の深さを計測する接触痕計測手段と、前記接触痕計測手段で計測された接触痕の深さが規格範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により接触痕の深さが前記規格範囲外であることが判定されたときに、前記接触圧を補正する接触圧補正手段と、を備えたことを特徴とするウエハプローバ。 In order to achieve the above object, the wafer prober of the present invention brings the electrode probe of the probe card into contact with the electrode pad of the semiconductor integrated circuit formed on the wafer at a predetermined contact pressure, and makes contact with the tester through the probe card. In the wafer prober that transmits and receives signals, the contact trace measuring means for measuring the depth of the contact trace generated on the surface of the electrode pad by the contact with the electrode probe, and the contact trace measured by the contact trace measuring means Determining means for determining whether or not the depth of the contact is within a standard range, and contact for correcting the contact pressure when the determination means determines that the depth of the contact mark is outside the standard range A wafer prober, comprising: a pressure correction unit;
なお、前記プローブカードと前記接触痕計測手段とを並設し、前記ウエハを前記半導体集積回路の形成面を上方に向けて保持するウエハ保持手段と、前記ウエハ保持手段を、前記プローブカードの下の第1の位置と前記接触痕計測手段の下の第2の位置との間で水平移動させる水平移動手段と、前記ウエハ保持手段を昇降移動させる昇降移動手段と、前記水平移動手段および前記昇降移動手段を制御し、前記ウエハ保持手段を前記第1の位置にて昇降移動させ、前記接触圧に基づいて前記電極パッドと前記電極プローブとを接触させた後、前記ウエハ保持手段を前記第1の位置から退避させ、前記第2の位置へ移動させる移動制御手段と、を設けたことが好ましい。 The probe card and the contact mark measuring means are arranged side by side, and a wafer holding means for holding the wafer with the formation surface of the semiconductor integrated circuit facing upward, and the wafer holding means are provided under the probe card. A horizontal movement means for horizontally moving between the first position of the first and the second position under the contact mark measurement means, a vertical movement means for moving the wafer holding means up and down, the horizontal movement means and the vertical movement The moving means is controlled, the wafer holding means is moved up and down at the first position, the electrode pad and the electrode probe are brought into contact with each other based on the contact pressure, and then the wafer holding means is moved to the first position. It is preferable to provide movement control means for retracting from the position and moving to the second position.
また、前記接触痕の深さが前記規格範囲内である場合に、前記テスタにテスト信号の供給を開始させるためのテスト開始信号を出力するテスト開始信号出力手段を設けたことが好ましい。 Preferably, a test start signal output means is provided for outputting a test start signal for causing the tester to start supplying a test signal when the depth of the contact mark is within the standard range.
また、前記電極パッドは、前記半導体集積回路内に複数設けられており、前記プローブカードには、前記電極プローブが前記各電極パッドに応じて複数設けられていることが好ましい。 Preferably, a plurality of the electrode pads are provided in the semiconductor integrated circuit, and the probe card is provided with a plurality of the electrode probes according to the electrode pads.
また、前記各電極パッドの前記接触痕の深さがばらつき、前記規格範囲の上限および下限をともに超えている場合に、前記プローブカードの交換を指示するためのプローブカード交換指示信号を出力するプローブカード交換指示信号出力手段を設けたことが好ましい。 A probe that outputs a probe card replacement instruction signal for instructing replacement of the probe card when the depth of the contact mark of each electrode pad varies and exceeds both the upper limit and the lower limit of the standard range It is preferable to provide card exchange instruction signal output means.
また、前記移動制御手段は、前記各電極パッドの前記接触痕の深さがばらつき、前記規格範囲の上限または下限のいずれか一方を超えている場合に、前記ウエハ内の他の半導体集積回路上に前記電極プローブが位置するように前記ウエハ保持手段の位置合わせを行い、前記接触痕計測手段によって補正された前記接触圧に基づいて該半導体集積回路の電極パッドを前記電極プローブに接触させることが好ましい。 Further, the movement control means may be arranged on another semiconductor integrated circuit in the wafer when the depth of the contact mark of each electrode pad varies and exceeds either the upper limit or the lower limit of the standard range. The wafer holding means is aligned so that the electrode probe is positioned at the same time, and the electrode pad of the semiconductor integrated circuit is brought into contact with the electrode probe based on the contact pressure corrected by the contact mark measuring means. preferable.
また、前記接触痕計測手段は、走査プローブを前記電極パッドの表面から離間させた状態で走査を行い、前記走査プローブと前記電極パッドとの間に作用する力または電流に基づいて凹凸情報を取得する走査型プローブ顕微鏡であることが好ましい。 Further, the contact mark measuring means performs scanning in a state where the scanning probe is separated from the surface of the electrode pad, and obtains unevenness information based on a force or current acting between the scanning probe and the electrode pad. A scanning probe microscope is preferable.
また、前記接触痕計測手段は、前記走査プローブがカンチレバーの先端に設けられ、前記走査プローブと前記電極パッドとの間に作用する原子間力により変位する前記カンチレバーの変位量を検出することによって凹凸情報を取得する原子間力顕微鏡であることが好ましい。 In addition, the contact mark measuring means is configured to detect unevenness by detecting a displacement amount of the cantilever which is provided at the tip of the cantilever and is displaced by an atomic force acting between the scanning probe and the electrode pad. It is preferably an atomic force microscope that acquires information.
本発明のウエハプローバによれば、ウエハ上に形成された半導体集積回路の電極パッドに電極プローブを接触させた後、該電極パッドに形成される接触痕の深さを測定し、測定された接触痕の深さに基づいて電極プローブと電極パッドとの接触圧を補正するので、垂直型・カンチレバー型などのプローブカードの形式に左右されず、接触圧を適切に調整することができる。 According to the wafer prober of the present invention, after the electrode probe is brought into contact with the electrode pad of the semiconductor integrated circuit formed on the wafer, the depth of the contact mark formed on the electrode pad is measured, and the measured contact Since the contact pressure between the electrode probe and the electrode pad is corrected based on the depth of the mark, the contact pressure can be appropriately adjusted regardless of the type of probe card such as a vertical type or a cantilever type.
図1は、ウエハテスト時に使用するウエハプローバ10およびテスタ11の構成を示す。ウエハプローバ10は、ウエハ12上に形成されたICの電極パッド配置に合わせて配設された電極プローブ13を有するプローブカード14と、ウエハ12をICの形成面12aを上方に向けて保持するウエハチャック15と、ウエハチャック15を水平方向(XY方向)に水平移動させる水平移動機構16と、ウエハチャック15を垂直方向(Z方向)に昇降移動させる昇降移動機構17と、水平移動機構16および昇降移動機構17を保持するベース18と、プローブカード14に対してY方向に並設され、ICの各電極パッド表面の凹凸を計測する走査型プローブ顕微鏡19と、不図示のケーブル等を介して各部を統括的に制御する制御部20とを備え、それらは筐体21に収容されている。
FIG. 1 shows the configuration of a wafer prober 10 and a tester 11 used during a wafer test. The wafer prober 10 includes a
プローブカード14は、垂直型プローブカードとして構成されており、タングステン等の金属で形成された電極プローブ13が、ウエハチャック15に保持されたウエハ12の表面12aに対してほぼ垂直(Z方向)となるように取り付けられている。なお、プローブカード14は、垂直型に限られず、カンチレバー型としてもよい。
The
水平移動機構16は、ウエハチャック15を、実線で示す「針当て位置」(第1の位置)と、2点鎖線で示す「針跡計測位置」(第2の位置)との間で移動させるとともに、針当て位置にてプローブカード14の電極プローブ13がウエハ12に形成された所望のICの電極パッド上に位置するように位置決めを行う。また、水平移動機構16は、針跡計測位置においてもウエハチャック15の水平位置を調整し、所望のICの電極パッド上に走査型プローブ顕微鏡19が位置するように位置決めを行う。
The
昇降移動機構17は、水平移動機構16によって位置決めが行われた状態で、ウエハチャック15をプローブカード14または走査型プローブ顕微鏡19に対して近接/離間させる。昇降移動機構17は、針当て位置においては、電極プローブ13の先端が物理的に電極パッドに接触する高さに所定のオーバードライブ量を加えた高さまでウエハチャック15を上昇させ、電極プローブ13を電極パッドに押圧(針当て)させる。また、昇降移動機構17は、針跡計測位置においては、ウエハチャック15とともにウエハ12を上昇させ、針当てされたICの電極パッドを、走査型プローブ顕微鏡19に電極プローブに近接させる。
The raising / lowering
制御部20は、図2に示すように、移動制御部30、顕微鏡制御部31、針跡深さ判定部32、テスト開始信号出力部33、オーバードライブ量補正部34、およびプローブカード交換指示信号出力部35によって構成されている。
As shown in FIG. 2, the
移動制御部30は、水平移動機構16および昇降移動機構17の動作を制御する。顕微鏡制御部31は、走査型プローブ顕微鏡19のプローブ走査を制御する。針跡深さ判定部32は、走査型プローブ顕微鏡19によって測定された各電極パッドの針跡深さが規格範囲内であるか否かを判定する。
The
テスト開始信号出力部33は、針当てされたICの全電極パッドの針跡深さが規格範囲内である場合に、テスト開始信号をテスタ本体22へ出力する。オーバードライブ量補正部34は、針跡深さが規格範囲の上限または下限のいずれか一方を超えている場合に、オーバードライブ量の補正を行う。プローブカード交換指示信号出力部35は、針跡深さが規格範囲の上限および下限をともに超えている場合に、プローブカード交換指示信号をモニタ等の報知装置(図示せず)へ出力する。
The test start
また、移動制御部30は、所定のオーバードライブ量に基づいて昇降移動機構17を制御し、針当てを行わせるが、オーバードライブ量補正部34によってオーバードライブ量の補正が行われた場合には、このーバードライブ量に基づいて昇降移動機構17を制御する。
Further, the
図1に戻り、テスタ11は、テスタ本体22と、回動軸23を介してテスタ本体22に接続され回動軸23を支点として回動するテストヘッド24と、テストヘッド24の下面に接続され、ウエハプローバ10のプローブカード14と電気信号をやり取りするためのパフォーマンスボード25とを備える。テストヘッド24は、メンテナンスやプローブカード14の交換の際にウエハプローバ10から引き離せるようになっており、プローブカード14の端子とパフォーマンスボード25の端子はバネを使用した接続端子機構、いわゆるポゴピン構造を有する。
Returning to FIG. 1, the tester 11 is connected to the tester
テスタ本体22には、コンピュータ(図示せず)が内蔵されており、テスト時には、コンピュータに格納されたテストプログラムに基づいてテストヘッド24を制御し、テスト信号の発生を行わせる。テストヘッド24は、発生したテスト信号をパフォーマンスボード25およびプローブカード14を介してウエハ12内のテスト対象のICに入力する。テスト対象のICからの出力信号は、テスタ本体22に戻され、テスタ本体22は、該ICの良否判定を行う。
The
図3は、ウエハ12の構成を示す。ウエハ12は、ほぼ円盤状に形成された半導体シリコンであって、その表面12aには、2次元マトリクス状にIC40が形成されている。このIC40の具体例としては、CPUやマイコン等のロジックIC、DRAMやフラッシュEEPROM等のメモリIC、CCDやCMOSセンサ等のイメージセンサなどが挙げられる。IC40は、矩形であり、対向する2辺に沿って電極パッド41が等間隔に配設されている。電極パッド41は、内部回路に信号を入出力するための外部電極である。なお、ウエハ12上に設けるIC40の数および配置、IC40上に設ける電極パッド41の数および配置は、上記の例に限られず、IC40の種類によって適宜変更される。
FIG. 3 shows the configuration of the
図4は、電極パッド41形成部分のウエハ12の断面を示す。電極パッド41の形成部分において、ウエハ12の基板42上には、第1層間絶縁膜43が積層されており、この第1層間絶縁膜43の上には、IC40内の内部回路と接続された配線層44が積層されている。第1層間絶縁膜43および配線層44の上には、配線層44を露呈させるための開口45aを有する第2層間絶縁膜45が積層されている。そして、開口44aを覆うように、配線層44の上には、電極パッド41が形成され、電極パッド41の周囲には、保護膜46が設けられている。基板42はシリコン、第1および第2層間絶縁膜43,45はシリコン酸化物、配線層44および電極パッド41はアルミニウム、保護膜46はシリコン窒化物によって形成されている。なお、各部の形成材料はこれに限られず、適宜変更してよい。
FIG. 4 shows a cross section of the
ウエハテスト時には、電極プローブ13が電極パッド41中央部の垂直上方に位置するように位置決めされ、電極プローブ13の先端が電極パッド41の表面に対して垂直に押し付けられる。電極パッド41は、約800nm程度の厚さであり、その表面は酸化され、100nm程度の膜厚の酸化皮膜41aが形成されている。電極プローブ13は、図5に示すように、電極パッド41の表面の酸化皮膜41aを突き破り、電極パッド41に、オーバードライブ量に応じた深さの針跡41bを形成する。針跡41bの平面形状は、ほぼ円形である。なお、プローブカード14がカンチレバー型として構成されている場合には、電極プローブが電極パッド表面に対して斜めに接触するため、針跡の平面形状は、楕円に近い形状となる。
During the wafer test, the
図6は、走査型プローブ顕微鏡19の構成を示す。走査型プローブ顕微鏡19は、先端部分に走査プローブ50が設けられたカンチレバー51と、カンチレバー51の基端部分を支持した支持部52と、支持部52に固設され、カンチレバー51の変位を測定する変位測定装置53と、支持部52をZ方向に移動させるZ方向圧電体54と、支持部52をXY方向に移動させるXY方向圧電体55と、Z方向圧電体54およびXY方向圧電体55を駆動する圧電体駆動装置56と、変位測定装置53から変位測定信号を受け取り、カンチレバー51の変位を一定に保つようにZ方向圧電体54を駆動するための制御信号(電圧信号)を生成する制御信号発生回路57とを備えている。
FIG. 6 shows the configuration of the
走査プローブ50は、測定対象物である電極パッド41の表面に向けて、カンチレバー51の先端の下面側に取り付けられている。走査プローブ50と電極パッド41とは離間され、この離間距離に応じた原子間力が、走査プローブ50と電極パッド41との間に生じる。この原子間力の作用により、カンチレバー51は、たわみ、変位する。
The
変位測定装置53は、半導体レーザ53aと分割フォトダイオード53bとからなる。半導体レーザ53aは、カンチレバー51の先端部分の上面にレーザ光を照射する。分割フォトダイオード53bは、カンチレバー51によって反射されたレーザ光を受光する。分割フォトダイオード53bが受光するレーザ光の位置は、カンチレバー51のたわみ量によって変化し、受光した位置に応じた信号を変位測定信号として制御信号発生回路57に入力する。
The
圧電体駆動装置56は、XY方向圧電体55を駆動して、支持部52に支持されたカンチレバー51を、電極パッド41表面にほぼ平行なXY方向に沿って2次元的に移動させるとともに、制御信号発生回路57からの制御信号に基づいてZ方向圧電体54を駆動し、カンチレバー51の変位を一定(つまり、走査プローブ50と電極パッド41との離間距離を一定)とする。
The piezoelectric
制御信号発生回路57から出力される制御信号が電極パッド41表面の凹凸情報に相当し、この制御信号は、ウエハプローバ10の制御部20内の針跡深さ判定部32に入力される。また、制御部20内の顕微鏡制御部31は、圧電体駆動装置56を介してXY方向圧電体55を制御する。制御部20は、顕微鏡制御部31によって走査プローブ50をXY方向に走査しながら、電極パッド41表面の凹凸情報を取得し、針跡深さ判定部32により、針跡41bの深さdの判定(規格範囲との比較判定)を行う。なお、深さdは、電極パッド41表面から、針跡41bの最深部までの距離である。
The control signal output from the control
次に、以上のように構成されたウエハプローバ10の動作を、図7のフローチャートを用いて説明する。まず、不図示のローダ部にセットされたウエハ12が、ウエハチャック15上に移送され、IC40の形成面が上向きとされた状態で、ウエハチャック15により保持される(ステップS1)。ウエハ12を保持したウエハチャック15は、プローブカード14下の針当て位置に移動する(ステップS2)。このとき、ウエハチャック15の位置は、XY方向に調整が行われ、ウエハ12上の第1のIC40a(図3参照)の電極パッド41上に、プローブカード14の各電極プローブ13が位置するように位置合わせが行われる(ステップS3)。
Next, the operation of the wafer prober 10 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the
次いで、移動制御部30は、予め設定された所定のオーバードライブ量の設定値に基づいて昇降移動機構17を制御し、ウエハチャック15の高さ基準位置を調節した上で、ウエハチャック15を所定量だけZ方向に上昇させ、各電極プローブ13と相対応する電極パッド41との針当てを実行する(ステップS4)。このとき、電極プローブ13には、テスト信号は供給されず、物理的な針当てのみが行われる。
Next, the
この針当て後、ウエハチャック15は降下し、ウエハ12を保持したまま水平移動により、走査型プローブ顕微鏡19下の針跡計測位置に移動される(ステップS5)。このとき、ウエハチャック15の位置は、XY方向に調整が行われ、針当てがなされたIC40aが走査型プローブ顕微鏡19下に位置するように位置合わせが行われる。
After this stylus contact, the
次いで、ウエハチャック15は、Z方向に上昇し、走査型プローブ顕微鏡19の走査プローブ50がIC40aの1つの電極パッド41に近接される。この状態で、走査型プローブ顕微鏡19が動作制御され、走査プローブ50により該電極パッド41の表面が走査されるとともに、凹凸情報が取得される。1つの電極パッド41について走査が終了すると、走査プローブ50がIC40aの他の電極パッド41に近接され、同様に走査が行われる。この動作が繰り返し行われ、IC40aの各電極パッド41表面の凹凸が計測される(ステップS6)。
Next, the
各電極パッド41の走査が終了すると、ウエハチャック15は降下し、ウエハ12を保持したまま水平移動により、針当て位置に移動される(ステップS7)。このとき、同時に、走査型プローブ顕微鏡19内の制御信号発生回路57から各電極パッド41の凹凸情報が、制御部20内の針跡深さ判定部32に入力され、各電極パッド41の針跡深さdが規格範囲内であるか否かが判定される(ステップS8)。なお、針跡深さの規格範囲としては、電極パッド41の膜厚の1/3〜1/2の範囲とすることが好ましい。本実施形態では、電極パッド41の膜厚を約800nmとしており、好ましい規格範囲は、約270nm〜400nmの範囲である。
When the scanning of each
図8(A)に示すように、IC40aの各電極パッド41の針跡深さd(A〜Jとして区別している)が規格範囲に収まっている場合(ステップS8のYES判定)には、テスト開始信号出力部35からテスタ本体22にテスト開始信号が送信される(ステップS9)。この後、上記と同様な針当てが所望のIC40に対して行われるとともに、テスタ本体22は、テストヘッド24にテスト信号の供給を開始させ、針当て中のIC40のテストを実行する(ステップS10)。なお、このとき、針跡深さの検査を行ったウエハに対してそのままテストを開始してもよいし、また、テスト開始前に新たなウエハに変更してもよい。
As shown in FIG. 8A, when the needle mark depth d (distinguished as A to J) of each
一方、針跡深さdが規格範囲に収まっていない場合(ステップS8のNO判定)には、針跡深さ判定部32により、さらに、規格範囲の上限および下限をともに超えているか否かが判定される(ステップS11)。図8(B)に示すように、上限および下限を超えた針跡深さdが存在する場合(ステップS11のYES判定)には、オーバードライブ量の補正によって対処することができず、使用中のプローブカード14は、電極プローブ13の配列不良(NG)と判断される(ステップS12)。このとき、プローブカード交換指示信号出力部35からモニタ等の報知装置にプローブカード交換指示信号が送信され、作業者にプローブカード14の交換が指示される。
On the other hand, when the needle trace depth d is not within the standard range (NO determination in step S8), the needle trace
そして、規格範囲の上限または下限のいずれか一方を越えている場合(ステップS11のNO判定)には、オーバードライブ量補正部34により、オーバードライブ量が補正される(ステップS13)。具体的には、図9(A)に示すように、針跡深さdが規格範囲の下限を下回っている場合には、オーバードライブ量が小さすぎ、電極プローブ13と電極パッド41との電気的な接触性が問題となるため、補正によりオーバードライブ量が増加される。一方、図9(B)に示すように、針跡深さdが規格上限値を上回っている場合には、オーバードライブ量が大きすぎ、電極パッド41下の配線層44や電極パッド41周囲の保護膜46へのダメージが問題となるため、補正によりオーバードライブ量が減少される。
If either the upper limit or the lower limit of the standard range is exceeded (NO determination in step S11), the overdrive amount correction unit 34 corrects the overdrive amount (step S13). Specifically, as shown in FIG. 9A, when the needle trace depth d is below the lower limit of the standard range, the overdrive amount is too small, and the electrical connection between the
この後、第2のIC40b(図3参照)の電極パッド41上に、プローブカード14の各電極プローブ13が位置するように位置合わせが行われ(ステップS14)、ステップS4の針当てに移行する。ステップS4では、補正されたオーバードライブ量に基づいて針当てが行われる。以後、上記の動作が繰り返し行われる。なお、ステップS13にてオーバードライブ量の補正が適正になされた場合には、次の針跡深さの判定(ステップS8)をパスして、テストが開始される。
Thereafter, alignment is performed so that each
以上説明したように、本発明のウエハプローバ10によれば、ウエハ上に形成されたICの電極パッドに電極プローブを接触させた後、該電極パッドに形成される接触痕の深さを測定し、測定された接触痕の深さに基づいて電極プローブと電極パッドとの接触圧を補正するので、垂直型・カンチレバー型などのプローブカードの形式に左右されず、オーバードライブ量を正確に調整することができる。 As described above, according to the wafer prober 10 of the present invention, after the electrode probe is brought into contact with the electrode pad of the IC formed on the wafer, the depth of the contact mark formed on the electrode pad is measured. Because the contact pressure between the electrode probe and electrode pad is corrected based on the measured contact mark depth, the overdrive amount can be accurately adjusted regardless of the type of probe card such as vertical or cantilever type. be able to.
なお、上記実施形態では、走査型プローブ顕微鏡19は、原子間力顕微鏡として構成して構成されており、カンチレバー51の変位が、光てこ方式によって構成された変位測定装置53によって測定されているが、本発明はこれに限定されず、レーザ干渉方式やトンネル電流検出方式によって構成された変位測定装置によってカンチレバー51の変位を測定してもよい。
In the above embodiment, the
また、走査型プローブ顕微鏡19は、原子間力顕微鏡に限られず、走査プローブと電極パッドとの間に流れるトンネル電流に基づいて凹凸情報を取得する走査型トンネル顕微鏡として構成することも可能である。
Further, the
10 ウエハプローバ
11 テスタ
12 ウエハ
13 電極プローブ
14 プローブカード
15 ウエハチャック(ウエハ保持手段)
16 水平移動機構(水平移動手段)
17 昇降移動機構(昇降移動手段)
19 走査型プローブ顕微鏡(接触痕計測手段)
20 制御部
30 移動制御部(移動制御手段)
31 顕微鏡制御部
32 針跡深さ判定部(判定手段)
33 テスト開始信号出力部(テスト開始信号出力手段)
34 オーバードライブ量補正部(接触圧補正手段)
35 プローブ交換指示信号出力部(プローブ交換指示信号出力手段)
40 半導体集積回路
41 電極パッド
41a 酸化皮膜
41b 針跡
50 走査プローブ
51 カンチレバー
53 変位測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer prober 11
16 Horizontal movement mechanism (horizontal movement means)
17 Elevating / moving mechanism (Elevating / moving means)
19 Scanning probe microscope (contact trace measuring means)
20
31
33 Test start signal output unit (test start signal output means)
34 Overdrive amount correction unit (contact pressure correction means)
35 Probe replacement instruction signal output unit (probe replacement instruction signal output means)
40
Claims (8)
前記電極プローブとの接触によって前記電極パッドの表面に生じた接触痕の深さを計測する接触痕計測手段と、
前記接触痕計測手段で計測された接触痕の深さが規格範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により接触痕の深さが前記規格範囲外であることが判定されたときに、前記接触圧を補正する接触圧補正手段と、
を備えたことを特徴とするウエハプローバ。 In a wafer prober that sends and receives signals to and from a tester through the probe card by bringing the electrode probe of the probe card into contact with the electrode pad of the semiconductor integrated circuit formed on the wafer at a predetermined contact pressure,
Contact trace measuring means for measuring the depth of the contact trace generated on the surface of the electrode pad by contact with the electrode probe;
Determining means for determining whether or not the depth of the contact mark measured by the contact mark measuring means is within a standard range;
Contact pressure correction means for correcting the contact pressure when the determination means determines that the depth of the contact mark is outside the standard range;
A wafer prober characterized by comprising:
前記ウエハを前記半導体集積回路の形成面を上方に向けて保持するウエハ保持手段と、
前記ウエハ保持手段を、前記プローブカードの下の第1の位置と前記接触痕計測手段の下の第2の位置との間で水平移動させる水平移動手段と、
前記ウエハ保持手段を昇降移動させる昇降移動手段と、
前記水平移動手段および前記昇降移動手段を制御し、前記ウエハ保持手段を前記第1の位置にて昇降移動させ、前記接触圧に基づいて前記電極パッドと前記電極プローブとを接触させた後、前記ウエハ保持手段を前記第1の位置から退避させ、前記第2の位置へ移動させる移動制御手段と、
を設けたことを特徴とする請求項1記載のウエハプローバ。 The probe card and the contact trace measuring means are arranged side by side,
Wafer holding means for holding the wafer with the formation surface of the semiconductor integrated circuit facing upward;
Horizontal moving means for horizontally moving the wafer holding means between a first position under the probe card and a second position under the contact mark measuring means;
Elevating and moving means for moving the wafer holding means up and down;
Controlling the horizontal movement means and the elevation movement means, moving the wafer holding means up and down at the first position, and contacting the electrode pad and the electrode probe based on the contact pressure; Movement control means for retracting the wafer holding means from the first position and moving the wafer holding means to the second position;
The wafer prober according to claim 1, wherein:
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