JP2001189355A - 超音波補助された半導体デバイスのマルチプローブ検査 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子回路の検査のための改良された方法及び
装置を提供すること。 【解決手段】 超音波変換器アレイは、プローブ・カー
ドまたはウェーハ支持チャックに接続され、超音波エネ
ルギーの制御されたバーストは、プローブ先端または検
査中のウェーハを通って伝達され、プローブ先端の下に
あるボンド・パッド表面の酸化物の侵食を引き起こし、
それにより、パッドの金属皮膜を損傷してワイヤ・ボン
ディングする能力またはフリップ・チップ相互接続を組
立てる能力に逆効果を与えるような過剰なスクラブをす
る必要をなくし、良好な電気接触を可能にする。処理の
パラメータ制御は、検査器ソフトウェアに生め込まれて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体デバ
イス検査に関し、より詳細には電子回路検査のための改
良された方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ）の複雑な製造工程にお
いては、様々なステップでの製品特性と最終の回路とを
評価する必要がある。デバイスの回路数が非常に増えた
ので、デバイス性能の電気的検査や確認が特に複雑で時
間を要す工程になり、ウェーハ製作や組立工程において
最も高価な装置が必要になっている。マルチプローブ検
査器とよく呼ばれる、処理されたウェーハの検査装置を
制御するコンピュータは、極端に密なハードウェアの組
合せを制御するために多くの洗練されたソフトウェア・
プログラムを含む。主な構成要素には、回路内容のデー
タベース、モデルを作るための回路や模擬検査、及び、
検査実行や仕様プログラムがある。検査システムは、柔
軟かつ非常に高速である必要があり、また、複雑な集積
回路やウェーハ上の多くの回路の性能を確かめるのに必
要な何千何百もの検査を支える桁はずれのデータ処理能
力をもたねばならない。マルチプローブ検査器は、ｘ−
ｙ移動台、ウェーハ・チャック、及び、プローブ・カー
ドや複数のプローブ先端（probe tip：プローブチッ
プ）を備える検査ヘッドを更に含む。

【０００３】検査システムは、非常に洗練されてきてい
るが、ウェーハ上の検査パッドに接触する手段は、やや
旧式のままである。図１に示す通り、プローブ・カード
１０５は、検査されるウェーハ１０３に面するプローブ
・カードの表面に取付けられた細かな先端、つまり針を
持つ一連のプローブ１０１を含み、先端は、カード中央
の開口部１０４の下方に延長する。プローブ・カード１
０５は、リング・インサート１０６内に挿入され、リン
グ・インサートは、次に検査システム１０７に取付けら
れる。針状のプローブ先端は、特定の集積回路チップ表
面の接触パッド１０２の位置に符号して配置される。プ
ローブ先端は、集積回路ウェーハ１０３上の金属化接触
パッド、つまりボンド・パッド１０２に位置合わせされ
て接触がなされる。プローブの電気的接触が可能になる
ように、運動と圧力とがパッド表面から酸化物を除去す
るために加えられる。圧力は、プローブ先端への力によ
り加えられ、運動は、ウェーハを保持するウェーハ・チ
ャック１２０を備えるｘ−ｙ移動台を動かすか、又は、
プローブを「ｘ」および「ｙ」方向に動かすかのどちら
かにより作り出される。

【０００４】この工程の重大な困難性は、回路上の金属
パッドが酸化物の層を持ち、良好な電気的接触を作るた
めにそれを貫通する必要があることである。一般にボン
ド・パッドと呼ばれるパッドは、集積回路における金属
被覆の上部層の延長のことであり、様々なドーパントを
持つアルミニウムの薄い被膜を含む。ごく最近では、金
属被覆の主構成物は銅であるが、アルミニウムおよび銅
の何れもは、熱処理や周辺に曝されることにより酸化し
やすい。電気的検査においては、プローブ先端や針によ
る最初の接触の間にボンド・パッド上の酸化物を貫通す
る必要があるが、付加的な力をかけたりデバイスを再検
査するためにプローブを配置し直すこともしばしば必要
になる。各々のプローブの位置決めは、酸化物を除去す
るだけではなく、パッドの比較的柔らかな金属被覆に圧
痕や傷を残す。深いプローブの痕跡は、プローブにかか
る過剰な力と関連し、ある場合においては下層の誘電体
層に亀裂を引き起こした事例もある。

【０００５】ほとんどの場合、同じパッドがデバイス検
査と、パッケージ組み立ての間のワイヤ・ボンドの外部
接触への取付けとの両方に使用されるので、損傷のある
パッドは、ワイヤ・ボンデング処理をより困難にし、パ
ッド下層の亀裂の入ったレベル間誘電体に付随する漏れ
と同じく、結合の完全性に対する信頼性の問題の一因に
なる。ワイヤ・ボンディングは、シリコン集積回路で使
用される最も普通の相互接続処理である。集積回路チッ
プをリード・フレーム・パドル、又は、セラミックまた
は積層プラスチック基板の空隙または表面のいずれかに
取付けた後、チップは、サーモソニック、熱圧着、又
は、超音波の技術を使って、ゴールドかアルミニウムの
何れかのワイヤでワイヤ・ボンディングされる。ゴール
ド・ワイヤは、サーモソニック・ワイヤ・ボンディング
に最も一般に使用され、ボンド・パッド金属とゴールド
・ワイヤとの合金の形成を開始するために、熱エネルギ
ーと超音波エネルギーとの両方を使用することを含む。
アルミニウム・ワイヤの超音波接着は、一般にボンドを
形成するために超音波エネルギーのみに依存し、合金形
成は含まない。一般にゴールド・ワイヤは、高速自動接
着機を使用して、チップ・ボンド・パッドにはボール・
ボンディングされ、リード・フレームまたはパッケージ
のパッドにはウェッジ・ボンディングされる。チップお
よび基板の組立は自動接着機に配置され、自動接着機
は、デバイスおよび処理用プログラムを備えたコンピュ
ータ、基板上のデバイスのための締付け機構、及び、ワ
イヤがその中を通って供給される細管を保持する作動ア
ームと超音波トランスデューサ（トランスデューサ）と
を持つボンディング・ヘッドを含む。ワイヤの端部に形
成されたボールを備える細管は、チップ上のボンド・パ
ッドに位置合わせされて接触がなされ、また、超音波振
動は、表面から酸化物を除去するため、及び、ワイヤを
ボンド・パッドに接着するために加えられる。ボールが
集積回路に接着された後、細管は上昇し、ある長さのワ
イヤが放出され、細管はリード・フレームまたは基板パ
ッドに再び位置決めされる。接触がなされてワイヤは、
受け入れパッドに対して変形させられ、楔形のボンドを
作り出す。

【０００６】回路がより綿密になる一方でチップの面積
が小さくなるので、ボンド・パッドのサイズは小さくな
り、パッドの品質が接着処理にとって更に重要になる。
製作工程の最終に近いこのステップでは、非常に高い生
産性と信頼性との両方が最も重要になる。集積回路上で
検査されるボンド・パッド数は最大６００から７００
で、ボンド・パッドは、１辺が１００ミクロンより小さ
く、プローブ配置に更に高い正確さが必要である。ボー
ル・ボンディングは、信頼できる性能に不可欠の強い合
金を形成するため、また同時に高生産性をもたらす処理
のために、利用可能なパッド面積のほとんどを必要とす
る。

【０００７】ボンド・パッドの一貫性は、ワイヤ・ボン
ディング技術に非常に重要であるばかりでなく、追加の
極薄金属層が堆積してボンド・パッド上にパターン形成
され、はんだ層、又は、はんだ及び銅の層がメッキされ
るようなフリップ・チップ技術にもまた非常に重要であ
る。プローブ処理で損傷を受けたボンド・パッドは、多
くの金属をパターン形成するために使用される処理用薬
品に対して密閉することが困難であり、もしチップ金属
が汚されるとその腐食を招きやすい。従って、ボンド・
パッド金属被覆、周囲の保護膜、及び、電気的検査のプ
ローブ接触と現存のプローブ技術で使用されるスクラブ
動作とから発生する下層の誘電体層への損傷をかなり減
少するような、集積回路を電気的に検査するための費用
対効果の大きい方法および装置を準備することが特に必
要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
パッド上の酸化物や他の絶縁汚染物質の除去を補助する
ために超音波エネルギーを使用してパッド、周囲の保護
膜、及び、下層のレベル間誘電体への損傷を最小に押さ
える一方で、集積回路デバイスのボンド・パッドに電気
的に接触するための処理方法と装置とを提供することで
ある。本発明の目的は、パッドからの薄膜酸化物を浸食
することにより、接触パッドとマルチプローブの先端と
の間にオーム接触が生成されることを可能にする処理方
法と装置とを提供することである。その結果これは、良
好なパッドの一貫性により、ボンド・パッドとワイヤと
の間に妨げられずに合金を形成することを可能にし、完
成した集積回路に改良された信頼性を与える。

【０００９】本発明の更なる目的は、マルチプローブ検
査中にボンド・パッドから酸化物を除去するための改良
された制御を備えた処理方法と装置とを提供することで
ある。本発明の目的は、酸化物を除去し、デバイスに接
触するのに使われる力の量を減ずるような、集積回路を
検査する方法と装置とを提供することである。更に別の
本発明の目的は、現存するマルチプローブ接触の方法論
よりも短いサイクル時間を持つ方法を提供することであ
る。本発明の更なる目的は、ワイヤ・ボンディングまた
はフリップ・チップ相互接続の何れかのために設計され
た集積回路デバイスを検査する、改良された処理方法と
装置とを提供することである。

【００１０】更に別の本発明の目的は、超音波的に補助
された検査を準備するために、現存の電気的検査装置を
コスト効果を伴うように修正する方法を提供することで
ある。本発明の目的はまた、現存の機械的スクラブ技術
と比較してプローブ先端スクラブの頻度を減らすような
装置を提供することである。本発明の更に有利な点は、
現存の機械的スクラブ技術と比較して更に長いプローブ
寿命を持つような装置を提供することである。

【００１１】

【発明を解決するための手段】本発明において、超音波
エネルギーの制御されたバーストは、プローブ先端、基
板、又は、作業表面を通って伝達され、プローブ先端の
下にあるボンド・パッド表面の酸化物の浸食を引き起こ
し、それにより過剰なスクラブの必要性なしに良好な電
気的接触を可能にする。過剰なスクラブは、パッド上の
金属被覆に重大な損傷を与え、ワイヤ・ボンディングの
品質にとって逆効果となり、そしてパッド表面に割り込
み、ボンド・パッド上の追加の薄膜金属の一貫性を損ね
る。ボンド・パッド周囲の保護膜への損傷およびボンド
・パッドの下のレベル間誘電体における亀裂は、マルチ
プローブ接触の超音波補助により効果的に取り除かれ
る。マルチプローブ構成を補助するために超音波エネル
ギーを使用することにより、表面酸化物が除去されてオ
ーム接触がプローブ先端とボンド・パッドとの間に作ら
れるが、それでもボンド・パッドの金属被覆への最小限
の損傷が起こる。本技術は、ワイヤ・ボンディングされ
た装置またはフリップ・チップ相互接続された装置のい
ずれにも適する。

【００１２】本発明の好ましい実施形態によると、超音
波トランスデューサのアレイは、プローブ・カードと接
触し、処理のパラメータ制御は、検査システム・コンピ
ュータに埋め込まれ、そして超音波エネルギーは、プロ
ーブ・カードとプローブ先端とを通って検査中のデバイ
スのパッドへと伝達される。ボンド・パッドに対するプ
ローブ先端の小振幅振動が酸化物を浸食する。代替実施
形態において、トランスデューサはウェーハ・チャック
と接触し、プローブ先端に対してウェーハの小振幅振動
を引き起こし、それにより汚染物質を浸食する。超音波
エネルギーの伝達は、振動周波数、構成要素の質量、接
触機構、及び、エネルギー伝達の持続時間によって制御
される。小型のトランスデューサは、様々な制御周波数
において市販されている。サーモソニック・ワイヤ・ボ
ンディングに使用される時、６０および１２０キロヘル
ツ（ｋＨｚ）のトランスデューサは、酸化アルミニウム
の局所的区域の除去を補助する能力を持つ。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２ａおよび図２ａ’は、本発明
のマルチプローブ組立の概略断面図である。好ましい実
施形態において、第１の主表面２１５と第２の主表面２
１６とを持つプローブ・カード２０５は、リング・イン
サート２０６により支持され、その中に配置される。プ
ローブ・ピン２０１は、カードの第２の主表面２１６に
取付けられ、精巧な針状の先端は、カード２０５の円形
開口部２０４の真下に配置される。超音波トランスデュ
ーサ２３０のアレイは、プローブ・カード２０５の第１
の表面２１５に接触する。図２ａ’は、第１の表面２３
４と第２の表面２３３とを持つ基板２３２に、電気的お
よび機械的に接続されたトランスデューサ２３０のアレ
イの断面図である。第２の表面２３３は、プローブ・カ
ードに面して配置され、そして第１の表面２３４は、検
査システム（図示しない）に接続される。トランスデュ
ーサ２３０を備える基板２３２は、スプリング２３１で
負荷がかけられ、そのためトランスデューサのアレイ
は、プローブ・カードに対して堅固で、しかも弾力のあ
る力を作用する。

【００１４】図２ｂは、プローブ・カードの第１の表面
２１５の超音波トランスデューサアレイの好ましい配置
を示す。好ましい実施形態においては、図２ａ、図２
ａ’、及び、図２ｂに示す通り、トランスデューサアレ
イは、互いに１２０゜の等距離間隔で配置された３つの
トランスデューサ２３０を含む。アレイは、一連のスプ
リング２３１によりプローブ・カードの第１の表面２１
５に接触して保持される。超音波エネルギーは、トラン
スデューサ２３０により、取付けのプローブ・ピン２０
１を備えたプローブ・カード２０５を通って、検査中の
デバイスのパッドへと伝達される。プローブ先端の高周
波超音波振動は、先端の下の金属パッド上の酸化物を浸
食し、そのためプローブとウェーハ上の接触パッドとの
間にオーム接触が作られることを可能にする。除去され
た酸化物の区域は、プローブ先端直径と超音波振動振幅
との関数である。

【００１５】図３は、プローブ・カード３０５の円形開
口部３０４を通して見る通り、集積回路のボンド・パッ
ド３０３上に配置されたプローブ先端３０６のアレイを
例示している。好ましい実施形態において、プローブ先
端３０１は、ボンド・パッド３０２に接触して１．４か
ら１．８グラムの力が各先端に加えられ、超音波エネル
ギーの短いバーストは、プローブ・カード３０５に接触
している超音波トランスデューサ３３０からプローブ先
端に伝達される。ボンド・パッド３０２に対するプロー
ブ針３０１の高周波振動は、ボンド・パッド上の薄いア
ルミニウムの酸化物を侵食する。超音波振動から生じる
プローブ先端の運動範囲は、プローブ先端自身の面積よ
りも約５〜１０％大きい。例えば、直径２５ミクロンの
プローブ先端は、アルミニウム上に直径約２７から３３
ミクロンの摂動区域を生じる。

【００１６】超音波エネルギー・バーストの持続時間
は、約０．５〜２．０ミリ秒であり、機械的なスクラブ
に必要な時間よりもかなり短い。プローブ接触処理は、
製品固有のコンピュータ・プログラムにより制御され
る。そのようなスクラブ振幅の制御は、現存技術による
ウェーハ支持台の機械的ｘ−ｙ運動に比べて、改良され
た全体処理制御およびデータ・トラッキングをもたら
す。超音波補助によるプローブ接触及び酸化物浸食に続
いて、プログラムは、トランスデューサを回路から取り
除き、特定製品向け検査プログラムを起動させる。処理
の流れは、図４に概説されている。

【００１７】プローブの力と、プローブの接触時間と、
超音波補助マルチプローブ接触による損傷面積との、機
械的スクラブ検査との比較例が表１に準備されている。
プローブ先端の低減された力はまた、ボンド・パッド金
属被覆内へのプローブ貫通深さとパッドの下にあるもろ
い誘導体層の損傷の確率とを大きく低減する。

【００１８】 表１ 超音波補助プローブ 機械的スクラブおよびプローブ プローブ当りの力 １．５−１．８グラム ３．０グラム 接触時間 ０．５〜２．０ミリ秒 ３〜５ミリ秒 損傷の直径 ５〜１５％>プローブ面積 ２０〜１００％>プローブ面積

【００１９】図５ａは、本発明の代替実施形態を準備
し、超音波トランスデューサアレイ５３０は、マルチプ
ローブ・ステーションのｘ−ｙ移動台５２１に配置され
たウェーハ支持チャック５２０に連結される。チャック
５２０は、一般にウェーハ５０３をしっかり定められた
位置に保持するための真空接触用の孔、つまり開口部５
２２を備える円形金属台である。図５ａに示される実施
形態において、プローブ・カード５０５は、プローブ・
カード５０５に取付けられた、ボンド・パッド５０２に
接触するためのプローブ針５０１のアレイを持つ従来型
のものである。超音波エネルギーの短いバーストは、ト
ランスデューサアレイ５３０を介してウェーハ５０３に
完全に接触しているチャック５２０に加えられ、それに
よりボンド・パッド５０２に配置されたプローブ針５０
１に対してウェーハの高周波振動を引き起こす。ボンド
・パッド上の薄いアルミニウムの酸化物は、プローブ先
端に対する極めて短いバーストの振動によって浸食され
る。好ましい実施形態と同様に、ここでもプローブ力
は、１．４〜１．８グラムの範囲にあり、超音波バース
トの持続時間は２ミリ秒より短い。好ましい実施形態に
より、超音波補助プローブの仕様は、同じく検査システ
ムのコンピュータ・プログラムにより制御される。更に
別の実施形態において、図５ａに示す通り、超音波トラ
ンスデューサは、ウェーハ・チャックに接触する。第３
の実施形態において、図５ｂに示す通り、チャック５４
０は、真空開口部５４２を割愛したアレイ区域を持つ。
ワックスや他の扱いやすい潤滑剤５５０が真空でない接
触区域に適用され、強粘液は、チャックとウェーハ５４
３との間で超音波エネルギーを連結する更なる手段を準
備する。

【００２０】図６ａは、本発明の超音波補助プローブに
よるボンド・パッド６０１に対する損傷区域６１１を示
し、図６ｂに示された現存技術の機械的スクラブ・プロ
ーブのそれと比較される。図６ａの例において、プロー
ブ先端の接触区域６１０の直径は、約２５ミクロンであ
り、摂動された金属６１１の区域は、わずか約５から１
５ミクロン更に延長するだけである。一般の作動仕様範
囲内で配列されたプローブ先端を使用することにより、
超音波補助された検査の短い運動範囲の結果として、保
護膜６０２には何らの損傷も見られない。しかし、図６
ｂに示す通り、２５ミクロンのプローブ先端を使用する
ことにより現存技術の機械的ｘ−ｙスクラブは、一般に
幅３５ミクロン長さ１００ミクロンの範囲でボンド・パ
ッド金属損傷６２１の区域をもたらし、更に損傷が保護
膜６３２の中まで延長し、その構造に亀裂６３３を引き
起こす。損傷６２１／６３３は、３から４グラムの力で
ボンド・パッドにプローブを配置し、及び、電気的接触
が可能になるように酸化物を確実に除去するためｘ−ｙ
移動台を機械的に駆動した結果である。

【００２１】プローブがマルチプローブ・カードにはん
だ付けされるため、プローブの位置の正確さは、写真石
版術的に定められたボンド・パッドのそれよりもかなり
低い。更に、プローブ先端がスクラブによりずらされる
ことで更なる不正確さをもたらす。これは、機械的補助
プローブと超音波補助プローブの両方に共通する。しか
し、プローブがパッドに接触している時、機械的スクラ
ブの更に厳しい運動や大きな力は、プローブ先端が更に
不正確な配置をより被りやすくし、その結果、超音波補
助プローブ先端に比べてパッド上に不十分に中心を合わ
せる傾向がより多くなる。

【００２２】プローブの増大した力および移動距離の両
方は、現存技術ではボンド・パッドに対する損傷の深さ
の一因となる。一般にボンド・パッドは、アルミニウム
などの軟金属であり、金属は、検査中に水平および垂直
方向に動かされることになる。プローブ先端への過剰な
力は、ボンド・パッドの下のもろい誘導体層に亀裂を引
き起こす可能性があり、漏れや信頼性損失をもたらす。
図７ａおよび図７ｂに関して、図７ａには、超音波補助
検査によるボンド・パッドの断面を、それに対して図７
ｂには、機械的スクラブによるボンド・パッドの断面を
示す。図７ａにおいて、酸化物７１１を持つボンド・パ
ッド７０１は、プローブ先端７１０の面積プラス約５％
に等しい置換された区域を持つ。超音波力により上方に
押し上げられた金属７１２は、金属の厚みの約５〜１０
％に相当する。しかし図７ｂにおいて、プローブ先端の
力は、スクラブ移動区域７２１と連結して、上方にずれ
るべき（７２２）比較的柔軟なボンド・パッド金属（７
２０）のかなり大きな部分を引き起こし、摂動されない
平面のわずかなボンド・パッド表面を残すのみである。
保護膜７３３は、固いプローブ先端によって亀裂７３４
を生じ、且つ、その結果信頼性の懸念をもたらすような
損傷を被ったものとして示されている。更に先端の力
は、下層の誘導体層７３５にも亀裂７３６を引き起こ
し、こうして更なる損傷メカニズムを作り出している。

【００２３】深さおよび区域の両方において、超音波検
査によりボンド・パッドへの損傷を最小にする結果、十
分に検査された回路デバイスは、フリップ・チップや、
同様にワイヤ・ボンディングされた相互接続と互換性が
ある。「アンダー・バンプ冶金」と呼ばれる、通常クロ
ム、銅、及び/又は、ニッケルを含む、薄膜金属の積層
が堆積され、フリップ・チップ相互接続用パッドにパタ
ーン形成される。もしそれらのアンダー・バンプ金属が
完全な一貫性を持っていないと、バンピング過程の処理
によるエッチングや他の薬品が金属の下に浸透し、あま
り良くないボンド・パッド金属を生じて腐食させる。超
音波補助検査は、生産性を評価したり、失敗したチップ
やウェーハのための高価なバンピングを排除するのに必
要とされる、バンピングに先立つウェーハの検査を可能
にする。機械的スクラブや酸化物除去においては、図７
ｂに示す通り、ボンド・パッド金属は、しばしば押し上
げられ、薄いアンダー・バンプ金属は、摂動されたボン
ド・パッド金属を完全に覆うことができなくなり、アン
ダー・バンプ金属のパターン形成には適さなくなる。

【００２４】ボンド・パッドが高密度で、且つ、最新の
集積回路のパッドが小さいために、プローブ先端の面積
は、絶対的に最小であるように維持されねばならず、ま
た先端は、パッド間の短絡や橋絡を生じる可能性のある
いかなる異物もない状態にする必要がある。短い移動距
離や超音波補助検査での軽い圧力は、図６ａと図７ａに
おけるパッド上の小さな損傷跡で分かる通り、先端の損
傷を最小にし、プローブにより取り上げられる軟らかい
ボンド・パッド金属の量もまた最小にする。従って、汚
染物質を除去するために必要なプローブ洗浄の頻度は、
超音波補助検査によって減少される。

【００２５】本発明の超音波補助マルチプローブ装置
は、現存の生産検査装置の低コスト化改良である。好ま
しい実施形態において、トランスデューサアレイは、基
板上に互いに１２０°の等間隔で配置された３つの超音
波トランスデューサを含む。トランスデューサは、電気
的および機械的にアレイ基板に接続され、基板は、検査
システムへ電気的に接続される。基板上の１組のスプリ
ングは、トランスデューサをプローブ・カードの第１の
表面に接触させて保持する。負荷をかけたスプリング
は、トランスデューサをしっかりと保持し、同時にコン
プライアンスを持つことを可能にする。現存のプローブ
・コンピュータ・プログラムの修正は、ｘ−ｙ移動台ス
クラブから外すステップ、プローブ針への力を１．４〜
１．８グラムに変更するステップ、及び、超音波の起
動、超音波の適用、そして超音波の切り離しの各ステッ
プを追加するステップを含む。

【００２６】図５に示す通り、代替実施形態はまた、現
存装置の低コスト化改良であり、トランスデューサアレ
イは、ウェーハ・チャックに取付られるが、コンピュー
タ修正は前述のものと同じである。第３の実施形態にお
いて、選択された区域に真空開口部を持たないウェーハ
・チャックは、前記代替実施形態と同様、超音波トラン
スデューサのアレイを装着される。真空開口部のない区
域が、チャックとウェーハとの間の超音波伝達を補助す
る強粘液を配置するために準備される。実施形態の各々
は、デバイスを特定せず、修正がほとんど付帯的費用を
かけることなく永久的にできるように準備される。前述
の実施形態は、６０〜１２０キロヘルツの高周波の範囲
において、３つの等間隔に配置された超音波トランスデ
ューサを持つトランスデューサアレイを含む。超音波周
波数、トランスデューサの特定位置、トランスデューサ
数のいずれもこれらの精密な選択に限定されず、また、
本発明の範囲がそのような変更、修正、及び、同等物を
別記請求項で定める本発明の精神および範囲内に包含す
るよう意図されていることを理解する必要がある。

【００２７】本出願において、アルミニウム・ボンド・
パッドおよび酸化物について記述されてきたが、本発明
は、いかなる意味においても、この冶金に限定するわけ
ではなく、代替金属を包含するよう意図されていること
を更に理解する必要がある。

【００２８】以上の説明に関連して以下の各項を開示す
る。 （１） 取付られた複数のプローブ針を持つプローブ・
カードと、前記針を検査される回路ウェーハに接触する
ように配置するためのアラインメントおよび接触機構
と、ウェーハ支持チャックと、前記プローブ・カードに
連結された超音波エネルギーの供給源と、処理パラメー
タを制御するためのコンピュータ化された手段とを含む
ことを特徴とする電気的検査プローブ組立体。 （２） 超音波エネルギーは、６０〜１２０キロヘルツ
の範囲にあることを特徴とする前記（１）に記載の装
置。 （３） 超音波エネルギーの前記供給源は、１つまたは
それ以上の超音波トランスデューサであることを特徴と
する前記（１）に記載の装置。 （４） 前記プローブ・カードは、２つの主表面を持
ち、且つ、超音波エネルギーの前記供給源は、取付られ
たプローブを持つ側と反対側の前記表面に配置されるこ
とを特徴とする前記（１）に記載の装置。 （５） 超音波エネルギーの前記供給源は、互いに等距
離に配置された超音波トランスデューサのアレイを含む
ことを特徴とする前記（１）に記載の装置。 （６） 超音波エネルギーの前記供給源は、前記プロー
ブ・カードに複数のスプリングにより連結されているこ
とを特徴とする前記（１）に記載の装置。 （７） 前記処理パラメータは、超音波エネルギーの起
動および切離し、超音波エネルギーの持続時間、及び、
前記プローブにかかる力を含むことを特徴とする前記
（１）に記載の装置。 （８） 複数のプローブ針が第２の表面に取付られ、且
つ、互いに等間隔に配置された６０〜１２０キロヘルツ
の範囲にある超音波トランスデューサのアレイが一連の
スプリングにより第１の表面に連結されるような、第１
および第２の主表面をもつプローブ・カードと、前記針
を検査される回路ウェーハに接触するように配置するた
めのアラインメントおよび接触機構と、ウェーハ支持チ
ャックと、処理パラメータを制御するためのコンピュー
タ化された手段とを含むことを特徴とする電気的検査プ
ローブ組立体。 （９） 取付られた複数のプローブ針を持つプローブ・
カードと、前記針を検査される回路ウェーハに接触する
ように配置するためのアラインメントおよび接触機構
と、超音波エネルギーの供給源に連結されたウェーハ支
持チャックと、処理パラメータを制御するためのコンピ
ュータ化された手段とを含むことを特徴とする電気的検
査プローブ組立体。 （10） 取付られた複数のプローブ針を持つプローブ・
カードと、前記針を検査される回路ウェーハに接触する
ように配置するためのアラインメントおよび接触機構
と、互いに等間隔に配置された６０〜１２０キロヘルツ
の範囲にある超音波トランスデューサのアレイに連結さ
れたウェーハ支持チャックと、処理パラメータを制御す
るためのコンピュータ化された手段とを含むことを特徴
とする電気的検査プローブ組立体。 （11） 前記ウェーハ支持チャックは、その上に超音波
エネルギーの伝達を補助するための強粘液の層が加えら
れるような、真空開口部のない区域を更に含むことを特
徴とする前記（９）に記載の電気的検査装置。 （12） 集積回路の接触パッドの表面から薄膜絶縁体ま
たは酸化物を浸食する方法であって、 検査されるウェーハをｘ−ｙ移動台に取付られたチャッ
ク上に配置するステップと、 プローブ・カードがウェーハに面した主表面に取付られ
たプローブを持ち、超音波トランスデューサのアレイが
反対側の表面に接触するような、プローブ・カードをプ
ローブ・インサート・リング内に挿入するステップと、 プローブ針を接触パッドに位置合わせするステップと、 針をパッドに接触させるステップと、 超音波トランスデューサを起動して、プローブ先端を前
記パッド表面に対して振動させるステップと、 超音波トランスデューサをシステムから切り離すステッ
プとを含むことを特徴とする方法。 （13） プローブ先端にかかる力は、１つの先端につき
１．４〜１．８グラムの範囲にあることを特徴とする前
記（12）に記載の方法。 （14） 超音波エネルギーの持続時間は、０．５〜２ミ
リ秒の範囲にあることを特徴とする前記（12）に記載の
方法。 （15） 振動の振幅は、プローブ先端の直径よりも５〜
１５％大きい範囲にあることを特徴とする前記（12）に
記載の方法。 （16） 検査中のデバイスは、引き続いて、ワイヤ・ボ
ンディングするか、又は、フリップ・チップ相互接続す
ることが可能であることを特徴とする前記（12）に記載
の方法。 （17） 集積回路の接触パッドの表面から薄膜絶縁体ま
たは酸化物を浸食する方法であって、検査されるウェー
ハを、互いに等距離に配置された超音波トランスデュー
サのアレイに接触され、ｘ−ｙ移動台に取付られたチャ
ック上に配置するステップと、前記ウェーハに面した主
表面に取付られたプローブを持つプローブ・カードをプ
ローブ・インサート・リング内に挿入するステップと、
プローブ先端を前記ウェーハのボンド・パッドに位置合
わせするステップと、先端をパッドに接触させるステッ
プと、超音波トランスデューサを起動して、プローブ針
を前記パッド表面に対して振動させるステップと、超音
波トランスデューサをシステムから切り離すステップと
を含むことを特徴とする方法。（18） 前記チャック
は、その上に強粘液が加えられるような、真空開口部を
持たない区域を含むことを特徴とする前記（17）に記載
の方法。（19） 超音波トランスデューサアレイは、プ
ローブ・カードまたはウェーハ支持チャックに接続さ
れ、超音波エネルギーの制御されたバーストは、プロー
ブ先端または検査中のウェーハを通って伝達され、プロ
ーブ先端の下にあるボンド・パッド表面の酸化物の浸食
を引き起こし、それにより、パッドの金属被覆を損傷し
てワイヤ・ボンディングする能力またはフリップ・チッ
プ相互接続を組み立てる能力に逆効果を与えるような過
剰なスクラブをする必要をなくし、良好な電気的接触を
可能にする。処理のパラメータ制御は、検査器ソフトウ
ェアに埋め込まれている。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術によるマルチプローブのプローブ・カ
ードおよびウェーハの組立を示す断面図である。

【図２ａ】本発明の超音波補助プローブ・カードの断面
図である。

【図２ａ’】トランスデューサアレイの断面図である。

【図２ｂ】プローブ・カードに対する超音波トランスデ
ューサの位置を示す平面図である。

【図３】プローブ・カードを通して見たプローブを備え
たボンド・パッド・アレイを示す図である。

【図４】超音波補助プローブ接触の処理を示す流れ図で
ある。

【図５ａ】プローブ移動台に取付られた超音波トランス
デューサの代替配置を示す図である。

【図５ｂ】真空接触を持たない区域を備えたウェーハ・
チャックを示す図である。

【図６ａ】超音波補助された検査により検査されたボン
ド・パッドを描いた図である。

【図６ｂ】機械的スクラブ検査から生じる損傷区域を示
す図である。

【図７ａ】超音波的に検査されたボンド・パッドの断面
図である。

【図７ｂ】機械的に検査され、パッドと保護膜との両方
に損傷を与えられたボンド・パッドの断面図である。

【符号の説明】

１０１ プローブ １０２ ボンド・パッド １０３ ウェーハ １０４ 開口部 １０５ プローブ・カード １０６ リング・インサート １０７ 検査システム １２０ ウェーハ・チャック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ アルフォンソ エデュアルド マ ガナ デ パズ アメリカ合衆国 テキサス州 75092 シ ャーマン オーク クリーク ドライヴ 1716 (72)発明者 レイナルド エム リンコン アメリカ合衆国 テキサス州 75081 リ チャードソン セレナード レーン 1210

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付られた複数のプローブ針を持つプロ
   ーブ・カードと、 前記針を検査される回路ウェーハに接触するように配置
   するためのアラインメントおよび接触機構と、 ウェーハ支持チャックと、 前記プローブ・カードに連結された超音波エネルギーの
   供給源と、 処理パラメータを制御するためのコンピュータ化された
   手段とを含むことを特徴とする電気的検査プローブ組立
   体。
2. 【請求項２】 集積回路の接触パッドの表面から薄膜絶
   縁体または酸化物を浸食する方法であって、 検査されるウェーハをｘ−ｙ移動台に取付られたチャッ
   ク上に配置するステップと、 プローブ・カードがウェーハに面した主表面に取付られ
   たプローブを持ち、超音波トランスデューサのアレイが
   反対側の表面に接触するような、プローブ・カードをプ
   ローブ・インサート・リング内に挿入するステップと、 プローブ針を接触パッドに位置合わせするステップと、 針をパッドに接触させるステップと、 超音波トランスデューサを起動して、プローブ先端を前
   記パッド表面に対して振動させるステップと、 超音波トランスデューサをシステムから切り離すステッ
   プとを含むことを特徴とする方法。