JPH0691137B2 - 半導体ウエハの検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、半導体ウエハの検査方法に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体集積回路等の電子部品には多数の電極が
配置されており、その検査にはプローブ装置が利用され
る。このプローブ装置での検査は、プローブカードに装
着されたプローブ針先端配列と被測定体のICチップの電
極パッド配列とを接続し、この接続状態でICチップの検
査測定を実行する。

ところで、上記プローブカードは、プローブ針による検
査コンタクトを重ねると、プローブ針先端がこすれて減
短しプローブ針の高さ方向の位置が保てなくなり通常10
万〜100万回のコンタクトで寿命となる。

又、ICチップは、半導体ウエハに格子状に配列されてい
て、周縁部のICチップを検査する際には、プローブカー
ドに設けられた多数のプローブ針のうち端部に設けられ
たプローブ針がウエハのエッヂをこすってしまい、その
プローブ針のみが片減りしてしまう場合がある。

上記のようにプローブカードが寿命を迎えた時や、異常
が生じた時には、オペレータがマニュアルによりプロー
ブカードを交換するか、又はプローブカード自動交換装
置により自動的にプローブカードの交換が行なわれてい
た。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、多数のICチップが形成された半導体ウエ
ハの検査途中にプローブカードの寿命を迎えたり、異常
が発生した場合は、プローブカードを交換するか、修繕
行為を行なうが、このような場合上記検査中の半導体ウ
エハに形成されたICチップのうち、どこまで検査したか
認識できないので、そのウエハを再度最初から検査を実
行する必要があり検査時間が長くなり、装置の稼働率の
低下につながるという問題があった。又、再度検査を実
行すると、同一電極パッドに複数回針を接触させること
となり、電極パッドの表面が荒らされ、後に行なうボン
ディング工程で不良を誘発するという問題があった。

さらに、再度の接触検査を回避するために、オペレータ
がマニュアルで検査中のウエハを高倍率の顕微鏡で、プ
ローブ針により付加された針跡の確認を行なうことも可
能であるが、針跡は極小のため確認が困難であり時間の
浪費となる問題があった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、装置の稼
働率の低下を防止し、同一ICチップを再検査することな
く尚かつ、迅速に検査を続行可能とする効果が得られる
半導体ウエハの検査方法を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、半導体ウエハに多数形成されたICチップの
電極部にプローブカードに設けられたプローブを順次接
触しての検査中に上記プローブカードを交換する場合、
検査中のICチップの位置を認識し、この認識したICチッ
プの位置を記憶し、上記プローブカードの交換後上記記
憶した位置に従って検査を行なうことを特徴とする。

（作用効果） 半導体ウエハに多数形成されたICチップの電極部にプロ
ーブカードに設けられたプローブを順次接触しての検査
中に上記プローブカードを交換する場合、検査中のICチ
ップの位置を認識し、この認識したICチップの位置を記
憶し、上記プローブカードの交換後上記記憶した位置に
従って検査を行なうことにより、１度検査したICチップ
を再度検査することを回避でき、なおかつ、迅速に検査
を続行可能とし装置の稼働率の向上につながる効果が得
られる。

（実施例） 次に、本発明方法の一実施例をICチップが多数形成され
た半導体ウエハをプローブ装置での検査に適用したもの
を図面を参照して説明する。

このプローブ装置の構成は、主にプローバ部（１）とプ
ローブカード自動交換部（２）で構成されている。プロ
ーバ部（１）は、カセット（３）に板厚方向に所定の間
隔を設けて被検査体例えば半導体ウエハ（４）を例えば
縦列状に25枚設置する。このウエハ（４）を収納したカ
セット（３）をカセット収納部に搬入する。この収納部
からウエハ（４）を一枚づつ取出し、予備位置決めステ
ージ（５）に搬送する。この予備位置決めステージ
（５）を回転させてウエハ（４）のオリエンテーション
フラットを基準に精度±１°位まで予備位置決めした
後、ウエハ（４）を検査ステージ（６）に搬送する。こ
の検査ステージ（６）に搬送されたウエハ（４）を正確
に位置決めするために、CCDカメラを使ったパターン認
識機構又は、レーザを用いた認識機構が設置されてい
る。この認識機構を用いたウエハ（４）のパターンを基
準に正確に位置決めした後、検査ステージ（６）上方に
設けられたインサートリング（７）に装着されているプ
ローブカード（８）によりウエハ（４）上にプローブカ
ード（８）の接触端子であるプローブ例えばプローブ針
（９）をソフトタッチし、テスタ例えばプローブカード
（８）上方に設けられたテストヘッド（10）により自動
的にウエハ（４）の電気特性を検査する。このような連
続自動検査機能をもつプローブ部（１）により、半導体
ウエハ（４）の検査工程を実行するうえにおいては、上
記プローブカード（８）の各プローブ針（９）が減短し
寿命を迎えた時や、ある一定のプローブ針（９）が片減
りしてしまい、全数同時に正確なコンタクトができなく
なった時や、半導体ウエハ（４）の品種毎に電極パッド
模様が異なるため、半導体ウエハ（４）の品種変更があ
った場合などにはプローブカード（８）を交換する必要
がある。次にプローブカード自動交換部（２）について
説明する。

この交換部（２）は、高周波特性の検査に用いられるテ
ストヘッド（10）の回転基台内に設けられている。プロ
ーブカード（８）を予め位置調整してプローブカードホ
ルダ（8a）にネジ止めする。このプローブカード（８）
と一体のホルダ（8a）を夫々適当な間隔を設けて縦列状
に例えば６機種収容可能な収容ラック（11）に収容す
る。この時、各プローブカード（８）は、夫々の検査対
象品種に対応した夫々異品種のものでも良く、同品種の
プローブカード（８）を2,3機構ずつ設けても良い。こ
のように収容されたプローブカード（８）をホルダ（8
a）ごとラック（11）からプローバ部（１）のプローブ
カード設置位置即ち、インサートリング（７）まで選択
的に、搬送機構（12）で搬送する。この搬送機構（12）
は、例えば多数のリンクをＸ状に枢着ピンで連結した伸
縮自在のアーム（13）であり、先端には、円盤状のプロ
ーブカード載置板（14）が取付けられている。上記アー
ム（13）は、夫々図示しない伸縮駆動モータ、垂直駆動
モータ、回転駆動モータに係合されていて、アーム（1
3）の伸縮および垂直移動およびθ回転移動が可能とさ
れている。上記のようにプローブカード（８）の収納部
と、この収納部からプローブカード（８）を搬送する搬
送機構（12）からプローブカード自動交換部（２）が構
成されている。

次にプローブ装置の動作作用を説明する。

プローバ部（１）において、カセット（３）に収納され
ている半導体ウエハ（４）を図示しないハンドリングア
ームで搬出し、予備位置決めステージ（５）に載置す
る。ここで予備位置決めステージ（５）を回転して例え
ば透過型のセンサにより、ウエハ（４）のサイズや中心
およびオリエンテーションフラットを検出する。この検
出後、ウエハ（４）の中心が、検査ステージ（６）の中
心と合致するように図示しない回転搬送アーム等でウエ
ハ（４）を搬送設置する。即ち、検査ステージ（６）を
移動して検査ステージ（６）の中心を予め定められた位
置に設置し、その中心位置にウエハ（４）の中心が合致
する如く回転搬送アームでウエハ（４）を搬送する。次
に、検査ステージ（６）を移動して設置された１枚目の
ウエハ（４）の凹凸をエッヂセンサ（図示せず）で検出
し、この検出結果を記憶する。

ここで、２枚目以降のウエハ（４）においては、エッヂ
センサで凹凸を検出することなく１枚目のウエハ（４）
で記憶した値を流用する。もちろん各ウェーハ毎にエッ
ヂセンサにより検出する凹凸の値を使っても良い。その
後、上記記憶したウエハ（４）上の凹凸に従がい検査ス
テージ（６）のＺ方向（垂直方向）の移動を調節し、パ
ターン認識機構の例えばCCDカメラとウエハ（４）上に
形成されたパターンを常に一定の高さでフォーカス等を
合わせた状態で撮像し、予め定められた動作に従がいア
ライメントする。ここで、上記ウエハ（４）の中心およ
びサイズや凹凸を容量センサにより検出しても良いが、
容量センサを使用すると容量センサはフナログ信号で処
理を行なうので、検査ステージ（６）を加熱および冷却
すると環境の変化に対応出来ずに検出誤差を生じ、なお
かつ各ウエハ毎に検出動作を行なうことから検出時間も
長くかかるので、高価な容量センサを用いずに、上記の
ように予備位置決めステージ（５）とエッヂセンサで行
なうことが好ましい。

また、エッヂセンサのかわりに前記CCDカメラとウエハ
（４）が載置された検査ステージの上昇又は下降とでオ
ートフォーカスを行ないウエハ上の凹凸を検査しても良
い。

次に、上記アライメント後検査ステージ（６）を上昇し
てウエハ（４）に形成されたICチップの電極パッドとプ
ローブカード（８）のプローブ針（９）を接続コンタク
トし、この接続状態で図示しないテスタでICチップの電
気特性の検査を行なう。この検査において、ICチップ
は、ウエハ（４）上に規則的に形成されているので、こ
の規則に従って予め検査順序がプローブ装置に内蔵され
ているメモリー機構に記憶されている。この記憶されて
いる検査順序通り順次検査を実行していく。この順序通
り検査を実行していくと、極めてまれにではあるが、ウ
エハ（４）の検査途中で、プローブカード（８）の寿命
を迎えたり、プローブ針（19）の片減りによるプローブ
コンタクトの不良等が発生して、プローブカード（８）
を交換する必要が生じてくる。ここで、ウエハ（４）の
検査の途中でプローブカード（８）を交換する場合、重
複検査を避けるため、検査中のICチップの位置を認識
し、この認識した位置をプローブ装置に内蔵されている
メモリー機構に記憶しておく。例えば、ウエハ（４）上
に形成された各ICチップにアドレスが設けられている場
合、検査中もしくは検査直後のICチップのアドレスを認
識し、記憶しておく。このように記憶するとともに、プ
ローブカード（８）を自動交換部（２）により交換す
る。この交換は、まず、インサートリング（７）に保持
されているプローブカード（８）を、自動交換部（２）
のアーム（13）により搬出し、プローブカード収容ラッ
ク（11）に収容する。次に、予めプローブ装置CPUの記
憶機構にプログラムされたウエハ（４）の品種情報に基
づいて該ウエハ品種に対応するプローブカード（８）を
選択し、即ち、交換したプローブカード（８）と同一品
種のプローブカード（８）を選択し、プローブカード載
置板（14）がカード収容ラック（11）に収容された選択
されたホルダ（8a）と一体のプローブカード（８）の下
面に挿入するようにアーム（13）を伸ばした後、図示し
ない垂直駆動モータを駆動してアーム（13）を上昇さ
せ、プローブカード載置板（14）上にプローブカード
（８）を載置する。そして図示を省略したプローブカー
ド位置合せ機構にプローブカード（８）を一時載置して
位置合せを行う。

位置合せ終了後、再びプローブカード（８）を載置し、
図示しない回転モータを駆動して回転基台を90度回転さ
せた後、アーム（13）を伸ばしてプローバのテストヘッ
ド（10）下面に設けられたインサートリング（７）下面
までプローブカード（８）を搬送し、次に図示しない垂
直モータを駆動して上昇させてプローブカード（８）と
インサートリング（７）とを当接させる。この後、プロ
ーブカード固定機構によりプローブカード（８）とイン
サートリング（７）とを固定する。このようにしてプロ
ーブカード（８）の自動交換を行なう。

ここで、交換したプローブカード（８）のプローブ針
（９）の位置が、精度よく同じ位置にくるとは限らない
ため、ウエハ（４）の再アライメントを行なう。この再
アライメント後、検査動作を再開する。この検査再開に
あたり、途中のICチップまで検査済のウエハ（４）の場
合、プローブカード（８）を交換する直前に検査を行な
ったICチップの位置例えばアドレスをメモリー機構に記
憶しているので、この記憶内容から同一ICチップの重複
検査をさけて予め定められた検査順序にしたがってウエ
ハ（４）の検査を再開する。

上記のように、ウエハに規則的に形成されたICチップを
予め定められた順序に従って検査している途中に、プロ
ーブカードを交換する場合、プローブカードを交換する
直前に検査したICチップの位置を記憶して、プローブカ
ードを交換後に、上記記憶した位置から上記検査順序通
りに検査を再開することにより同一ICチップの重複検査
を回避し、検査時間の短縮およびICチップの電極パッド
の損傷を押えられる効果がある。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ばプローブカードの交換は、自動交換でなくともオペレ
ータがマニュアルで行なった場合でも上記実施例と同様
の効果が得られる。

又、ウエハ検査中に停電が発生しても、検査中のICチッ
プ位置を予備バッテリー付メモリーに記憶しておけば、
停電が回復した後に上記記憶した内容に従って検査を再
開し重複検査を回避することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのプローブ装
置の構成図、第２図は第１図の斜視図、第３図は第１図
のプローブ装置のプローブカード自動交換部の図であ
る。 １……プローバ部 ２……プローブカード自動交換部 ５……予備位置決めステージ ８……プローブカード、９……プローブ針 11……収容ラック、12……搬送機構 13……アーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハに多数形成されたICチップの
   電極部にプローブカードに設けられたプローブを順次接
   触しての検査中に上記プローブカードを交換する場合、
   検査中のICチップの位置を認識し、この認識したICチッ
   プの位置を記憶し、上記プローブカードの交換後上記記
   憶した位置に従って検査を行なうことを特徴とする半導
   体ウエハの検査方法。