JP2006186130A - Semiconductor test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体デバイスの検査を行うためウェハステージ上の半導体ウェハに対し、特に位置決め精度を向上させるための温度制御を組み込んだ半導体検査装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor inspection apparatus that incorporates temperature control for improving positioning accuracy on a semiconductor wafer on a wafer stage in order to inspect a semiconductor device.
従来の半導体デバイスの製造工程において、半導体検査装置によって、製造した半導体ウェハ内に形成した多数の半導体デバイスの電極パッドにプローブ針を押し当てて、半導体デバイスのテスタからの試験信号を印加して半導体デバイスからの出力信号を検出し、正常に動作しないデバイスを不良として分離させる。この検査に使用するのがプローバ装置であり、半導体ウェハ内に形成した半導体デバイスは、プローバ装置によって高温度または低温度の状態で電気的特性を判定して検査される。 In a conventional semiconductor device manufacturing process, a semiconductor inspection apparatus applies a test signal from a semiconductor device tester by pressing a probe needle against the electrode pads of a number of semiconductor devices formed in a manufactured semiconductor wafer. An output signal from the device is detected, and a device that does not operate normally is separated as a failure. A prober apparatus is used for this inspection, and a semiconductor device formed in a semiconductor wafer is inspected by determining electrical characteristics at a high temperature or a low temperature by the prober apparatus.
図3はプローバ装置の概略の構成を示す図である。図3において、1はプローブカード、2はプローブ針、3は半導体ウェハ、4はウェハステージ、5はステージ温度調整器、5’は温度センサである。図3に示すように、半導体デバイスが形成されている半導体ウェハ3に、プローブカード1に付いたプローブ針2が、ウェハステージ4の上下動作によって押し当てられ、電気的な検査が実施される。なお、高温度や低温度の設定制御は、ウェハステージ4内に設置したステージ温度調整器5及び温度センサ5’によって行われる。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the prober apparatus. In FIG. 3, 1 is a probe card, 2 is a probe needle, 3 is a semiconductor wafer, 4 is a wafer stage, 5 is a stage temperature regulator, and 5 'is a temperature sensor. As shown in FIG. 3, the
このプローバ装置は、例えばウェハステージ4に真空吸着等により半導体ウェハ3を保持し、この半導体ウェハ3を保持するウェハステージ4の上方には、半導体デバイスの電極パッドに対応したプローブ針2を備えたプローブカード1が固定される。半導体ウェハ3とプローブ針2の位置合わせは、プローバ装置内に設置された測定器(図示せず)によって、それぞれの位置が検出され(以下、校正動作という)、そして駆動機構(図示せず)によってウェハステージ4をX,Y,θ方向に移動させている、また、Z軸方向にウェハステージ4を上昇(以下、コンタクト動作という)することよって、ウェハステージ4に保持された半導体ウェハ3上に有する半導体デバイスの電極パッドにプローブ針2を押し当てて、このプローブ針2を介してテスタにより電気的な検査を行うように構成されている。
This prober apparatus holds a
ところで、プローバ装置は、半導体デバイスに対して高温度または低温度で検査を実施するために、ウェハステージ4内のステージ温度調整器5と温度センサ5’を用いている。そして、設定した温度で半導体デバイスを測定する条件に対応するため、従来のプローバ装置は設定した温度になるまでは、前述の校正動作を開始しない。例えば、室温から60℃上昇させる設定にした場合には、約3分で設定した温度に到達し、到達した直後から校正動作を約2分で行い、その後のコンタクト動作によって、設定した温度条件において検査を開始する仕組みになっている。
By the way, the prober apparatus uses a
そして、特許文献1には、通常ウェハステージに設置されている温度センサの温度検出を補償するため、温度検出する機能として非接触の温度センサを追加することで、装置信頼性を向上させることが述べられている。
In
また、特許文献2には、従来のプローバ装置において、校正動作時のウェハステージの高さからプローブ針の針先と電極パッドを押し当てるコンタクト動作を行う高さとなるZ軸方向にウェハステージを移動させた場合、ウェハステージのZ軸方向への移動に伴う微少なねじれ,傾き等の影響によって、半導体ウェハに回転方向及びXY軸方向の微少な位置決め誤差が発生することから、プローブ針の針先の高さにおいて校正動作を実施することにより、校正動作を行う時点でのウェハステージ位置要因の微少な位置ずれを排除できる構成になっている。なお、この微少な位置ずれには温度要因も含まれる。以上のような方法によって、従来、高温度や低温度の検査における対策が行われていた。
従来の技術では、設定した温度になるまでは校正動作を開始しないが、設定した温度に到達したことを検出した直後から校正動作を行い、その校正動作で得たプローブ針の針先位置の情報と、電極パッド位置の情報に基づいてコンタクト動作を行い設定した温度で検査を開始する仕組みになっている。 In the conventional technology, the calibration operation is not started until the set temperature is reached, but the calibration operation is performed immediately after detecting that the set temperature has been reached, and information on the probe tip position obtained by the calibration operation is obtained. Then, the contact operation is performed based on the information on the electrode pad position, and the inspection is started at the set temperature.
しかしながら、図4に示すように、例えば85℃に設定したウェハステージ高さの変化量Δhを測定してみると、温度センサにおいて設定の温度到達までに僅か3分であるが、1時間後にはウェハステージの高さが約50μm上昇している。またさらに1時間後には、約10μm上昇して、熱膨張収縮はほぼ飽和する。 However, as shown in FIG. 4, for example, when the amount of change Δh of the wafer stage height set to 85 ° C. is measured, it takes only 3 minutes to reach the set temperature in the temperature sensor. The height of the wafer stage is increased by about 50 μm. Further, after another hour, the temperature rises by about 10 μm and the thermal expansion and contraction is almost saturated.
ここで、85℃に設定した温度に到達した直後の校正動作において得たプローブ針の針先位置の情報と、電極パッド位置の情報に基づいて、検査を開始した場合を想定すると、図4に示すように、ウェハステージの高さが時間とともに上昇するため、プローブ針と電極パッドとの押し当て量が増加することになる。図5に示すように、半導体ウェハの検査開始直後からの時系列で見た検査単位数ごとのプローブ針による針跡の長さは、プローブ針と電極パッドとの押し当て量が増加することによって、1分当たり約0.2μmの針跡で長さが増加することになる。 Here, assuming that the inspection is started based on the information on the probe tip position of the probe needle and the information on the electrode pad position obtained in the calibration operation immediately after reaching the temperature set to 85 ° C., FIG. As shown, since the height of the wafer stage rises with time, the amount of pressing between the probe needle and the electrode pad increases. As shown in FIG. 5, the length of the needle trace by the probe needle for each number of inspection units viewed in time series immediately after the start of the inspection of the semiconductor wafer is due to the increase in the pressing amount between the probe needle and the electrode pad. The length will increase with a needle trace of about 0.2 μm per minute.
例えば、半導体ウェハの測定開始時に40μmのプローブ針の針跡は、50分後には約50μmの針跡長さになる。通常プローブ針跡の標準偏差σは、3〜5μm程度であり、その針跡寸法を想定したパッド設計であると、この変化量は無視できないほど大きい。さらに、プローブ針跡が長くなることに伴って、プローブ針による荷重が大きくなる。 For example, the probe trace of a 40 μm probe needle at the start of measurement of a semiconductor wafer becomes a needle trace length of about 50 μm after 50 minutes. Normally, the standard deviation σ of the probe needle trace is about 3 to 5 μm, and if the pad design assumes the needle trace size, this amount of change is so large that it cannot be ignored. Further, as the probe needle trace becomes longer, the load on the probe needle increases.
このプローブ針跡が長くなることによって生じる不具合として、例えば電極パッドからプローブ針の針先が外れて電極パッドのエッジに当たり保護膜を割ってしまうこと、プローブ針の針跡が必要以上に長くなることにより針跡面積が大きくなって組立時の接合面積の確保ができなくなること、またはプローブ針荷重が大きくなって電極パッドの下に設けた層間膜にクラックを発生させることなどがある。 Problems that occur when this probe needle mark becomes long include, for example, that the probe tip of the probe needle comes off from the electrode pad and hits the edge of the electrode pad, and the protective film is broken, and the probe needle mark becomes longer than necessary. As a result, the area of the needle trace becomes large and it becomes impossible to secure a bonding area at the time of assembly, or the probe needle load becomes large and a crack is generated in the interlayer film provided under the electrode pad.
このような課題に対応するために、温度変化に伴うウェハステージの高さ変化を半導体ウェハの検査が開始された後、半導体ウェハの各検査の単位(少なくとも1個の半導体チップ単位)において、複数回の校正動作を行うことも容易に推測できるが、4μをプローブ針の針跡のバラツキを許容設定とすると、約20分間隔で1回、かつ約2分の所用時間を必要とする。この校正動作によってウェハステージの高さの再設定が必要になり、半導体ウェハの検査効率を低下させてしまうという課題があった。 In order to cope with such a problem, after the inspection of the semiconductor wafer is started, a plurality of inspection units (at least one semiconductor chip unit) of the semiconductor wafer after the inspection of the semiconductor wafer is started. Although it can be easily estimated that the calibration operation is performed once, if the variation of the probe mark of the probe needle is set to be 4 μ, the required time is about once every about 20 minutes and about 2 minutes. This calibration operation requires resetting the height of the wafer stage, resulting in a problem that the inspection efficiency of the semiconductor wafer is lowered.
また、半導体ウェハの検査時間が1分設定だったと仮定すると、測定開始時においては、図5からコンタクト動作を行う検査実施中にも約0.2μmずつのプローブ針の針跡が長くなるので、検査を行うためにプローブ針の針先と電極パッドのコンタクト動作において、ウェハステージの膨張収縮に伴うプローブ針の針跡に対する不具合には、従来の方法では全く対応できないという課題があった。 Assuming that the inspection time of the semiconductor wafer is set to 1 minute, since the needle traces of the probe needles of about 0.2 μm are long even during the inspection performing the contact operation from FIG. In the contact operation between the probe tip of the probe needle and the electrode pad in order to perform the inspection, there is a problem that the conventional method cannot cope with the trouble with respect to the probe trace of the probe needle accompanying the expansion and contraction of the wafer stage.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、設定温度に達した後のウェハステージの高さ変化量に対して、半導体ウェハとプローブ針の位置決め精度を向上して、一定のプローブ針の針先に押し当て量と針荷重を得ることができる半導体検査装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and improves the positioning accuracy of the semiconductor wafer and the probe needle with respect to the height change amount of the wafer stage after reaching the set temperature. Another object of the present invention is to provide a semiconductor inspection apparatus capable of obtaining a pressing amount and a needle load on a needle tip of a fixed probe needle.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載される半導体検査装置は、半導体ウェハに形成した単数もしくは複数の半導体デバイスの電気的特性を検査する際に、半導体ウェハとプローブカードのプローブ針先の位置を決める位置決め手段と、プローブ針を半導体デバイスの電極パッドに押し当てる押当手段と、高温度もしくは低温度の設定温度において検査を行う検査手段とを有する半導体検査装置であって、半導体ウェハを搭載したウェハステージを温度調整器によって設定温度とし、設定温度に到達したことを温度センサで感知する温度手段と、半導体ウェハ表面とプローブ針の針先間の高さ位置を認識する認識手段と、設定温度に到達後の半導体ウェハの検査中にウェハステージの高さ変化量を測定する測定手段と、認識手段の結果から押当手段の予め記憶された押し当て量を満たすウェハステージの上昇量に対して、押し当て量になるように変化量を補正する制御手段とを備えたことを特徴とする半導体検査装置。
In order to achieve the above object, a semiconductor inspection apparatus according to
また、請求項2〜5に記載される半導体検査装置は、請求項1の半導体検査装置であって、測定手段は、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じるウェハステージの膨張もしくは収縮を伴う変化量を、少なくとも1箇所でウェハステージ上の半導体ウェハの高さ位置を測定すること、あるいは、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じるウェハステージの膨張もしくは収縮を伴う変化量を、複数箇所でウェハステージ上の半導体ウェハの高さ位置を測定し、平滑化した値により求めること、あるいは、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じるウェハステージの膨張もしくは収縮を伴う変化量を、少なくとも1箇所でウェハステージの高さ位置を測定すること、あるいは、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じるウェハステージの膨張もしくは収縮を伴う変化量を、4箇所でウェハステージの高さ位置を測定し、平滑化した値により求めることを特徴とする。
The semiconductor inspection apparatus according to any one of
また、請求項6〜9に記載される半導体検査装置は、請求項1〜5の半導体検査装置であって、測定手段は、ウェハステージの高さ変化量を非接触で測定する手段であって、画像認識装置によるフォーカスを用いた高さ測定の手段、またはレーザ変位計による高さ測定の手段を備えたこと、さらには、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じるウェハステージの膨張もしくは収縮を伴う変化量として、ウェハステージ面内における温度バラツキ、ウェハステージの平面度及び傾斜に伴う高さ変化を求め、プローブ針の針先付近の少なくとも1点の高さ位置を認識した認識手段の結果から予め記憶された押し当て量を満たすウェハステージの上昇量に対して、制御手段が変化量を補正し押し当て量になるように半導体ウェハ検査中に制御を行うこと、さらには、ウェハステージの高さ変化量の測定を、半導体ウェハの少なくとも1個の半導体チップ単位で検査単位ごとの移動時に行うこと、あるいは、ウェハステージの高さ変化量の測定を、半導体ウェハの少なくとも1個の半導体チップ単位で検査単位ごとの検査中に行い、半導体チップの検査中であっても、ウェハステージの高さ変化量を補正することを特徴とする。
The semiconductor inspection apparatus according to any one of
また、請求項10に記載される半導体検査装置は、請求項1〜9の半導体検査装置であって、測定手段で測定された高さ変化量に基づいて上下動作するウェハステージの位置を、非接触センサを用いて検出する移動検出手段を備え、ウェハステージの設定温度に到達後においても生じる高さ変化量により、プローブ針と電極パッド間の押し当て量になるように補正するためにウェハステージの位置を検出して上下移動を制御することを特徴とする。 A semiconductor inspection apparatus according to a tenth aspect is the semiconductor inspection apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the position of the wafer stage that moves up and down based on the amount of change in height measured by the measuring means is determined. The wafer stage is equipped with a movement detecting means that detects using a contact sensor, and corrects the amount of pressing between the probe needle and the electrode pad according to the amount of height change that occurs even after reaching the set temperature of the wafer stage. The vertical movement is controlled by detecting the position.
前記構成によれば、温度調整器を用いて設定したウェハステージの温度到達を温度センサで感知した後に、プローブ針の針先と半導体ウェハ表面との高さ位置を認識する動作によって、予め記憶されたプローブ針と電極パッドとの押し当て量になるように、設定温度に到達後にも膨張収縮が起こるウェハステージの高さ変化量を非接触で半導体ウェハの検査中に測定を行って、電極パッドとプローブ針先が常に設定された押し当て量となるように、ウェハステージの上昇量を補正する制御により、設定温度に到達後のウェハステージの高さ変化量を、当初測定時点でのウェハステージの高さに、コンタクト動作を実施するウェハステージの上昇量を補正して、プローブ針の針先に対する電極パッドの押し当て量を一定とすることができる。 According to the above configuration, after the temperature sensor detects that the wafer stage has reached the temperature set using the temperature controller, it is stored in advance by the operation of recognizing the height position between the probe tip and the semiconductor wafer surface. The amount of change in the height of the wafer stage, which expands and contracts even after reaching the set temperature, is measured in a non-contact manner during the inspection of the semiconductor wafer so that the pressed amount between the probe needle and the electrode pad is reached. The amount of change in the height of the wafer stage after reaching the set temperature is controlled by correcting the amount of elevation of the wafer stage so that the probe needle tip is always set to the pressing amount. The height of the wafer stage that performs the contact operation is corrected to the height of the electrode pad, and the pressing amount of the electrode pad against the tip of the probe needle can be made constant.
また、コンタクト動作中、検査実施中にウェハステージの変化量を測定してウェハステージの上昇量の自動補正ができ、ウェハステージの高さを修正する校正動作時間を不要にでき、ウェハステージを上下動作するモータ制御のZ軸方向の位置情報を非接触の測定機器により、温度変化の影響を低減して求め、ウェハステージの高さ位置を検出でき高精度の位置決め制御を行うことができる。 In addition, during the contact operation and inspection, the amount of change in the wafer stage can be measured to automatically correct the rising amount of the wafer stage, eliminating the need for calibration operation time to correct the height of the wafer stage, and moving the wafer stage up and down. The position information in the Z-axis direction of the motor control to be operated can be obtained by reducing the influence of temperature change with a non-contact measuring device, the height position of the wafer stage can be detected, and high-precision positioning control can be performed.
本発明によれば、半導体検査装置のプローバ装置において設定温度に達した後のウェハステージの高さ変化量に対して、プローバ装置の位置決め精度を向上して、一定のプローブ針の針先に押し当て量と針荷重を得ることができ、温度設定された半導体ウェハの検査に生じるトラブルを回避し、また定期的なプローブ針の針先と半導体ウェハとの高さ位置の校正動作を別途行うこと無く自動補正ができ、プローバ装置の稼働率の向上を図り、また、精度向上によって、大口径化によるウェハステージの体積増加にも対応でき、半導体ウェハ面内の温度バラツキにも対応できるという効果を奏する。 According to the present invention, the prober apparatus of the semiconductor inspection apparatus improves the positioning accuracy of the prober apparatus against the height change amount of the wafer stage after reaching the set temperature, and pushes it to the tip of a certain probe needle. Able to obtain contact amount and needle load, avoid troubles caused by inspection of temperature-adjusted semiconductor wafers, and periodically calibrate the probe needle tip and semiconductor wafer height position separately. Automatic correction can be performed, the operation rate of the prober device can be improved, the accuracy can be improved, the volume of the wafer stage can be increased by increasing the diameter, and the temperature variation in the semiconductor wafer surface can also be handled. Play.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における半導体検査装置として、半導体ウェハに形成した被検査対象の半導体デバイスに垂直にプローブを接触させて検査装置との間で電気的に接続し検査を行うプローバ装置の概略構成を示す断面図である。ここで、前記従来例を示す図3において説明した構成部材に対応し同等機能を有するものには同一の符号を付して示す。 FIG. 1 shows a prober apparatus as a semiconductor inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a probe is brought into contact with a semiconductor device to be inspected formed on a semiconductor wafer and electrically connected to the inspection apparatus for inspection. It is sectional drawing which shows schematic structure of these. Here, components having equivalent functions corresponding to the components described in FIG. 3 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals.
図1に示すように、プローバ装置のウェハステージ4には図示していないXY軸方向に自在に移動できるXYステージを有し、また図示していないX軸方向に駆動するX軸モータとY軸方向に駆動するY軸モータによって回転駆動されてXYステージの位置決めを行っている。さらに、ウェハステージ4は、図示しないモータによりZ軸方向に上下に駆動され、かつ回転方向(θ方向)にも駆動される。
As shown in FIG. 1, the
したがって、ウェハステージ4上の半導体ウェハ3は、プローブカード1に対して、XY軸方向,Z軸方向,θ方向に移動可能である。さらに、ウェハステージ4の上面には、半導体ウェハ3を固着保持する手段(図示せず)として、例えば真空源と連通する吸着溝が形成されており、半導体ウェハ3を真空吸着できるようになっている。
Therefore, the
ウェハステージ4の上部には、プローブ針2を有するプローブカード1が装着している。プローブカード1の上面側には、図示していないテストヘッドに電気的に接続する複数の電極を有し、下面側にはこれら複数の電極それぞれと接続した複数のプローブ針2を有している。また、複数のプローブ針2は、半導体ウェハ3上に有する図示していない少なくとも1個の半導体デバイス上における複数の電極パッドの配置に対応して設けられている。これにより、半導体デバイスの電気的特性を検査することができる。
A
このプローバ装置により半導体ウェハ3上の半導体デバイスを、高温度もしくは低温度の条件において電気的特性の検査を行う場合、半導体ウェハ3がウェハステージ4に備えたステージ温度調整器5によって、設定した温度に調整される。また温度センサ5’によって設定温度に達したことが検出される。
When the semiconductor device on the
次に、検査装置の校正動作が行われるが、図1に示すように、半導体ウェハ3を搭載して上下動作するウェハステージ4には、ウェハステージ4に隣接して、プローブ針2の位置を求める光学装置の顕微鏡6aが取り付けられている。この顕微鏡6aによって、プローブ針2の針先を下方から撮像してプローブ針2の先端の位置を検出する。一方、ウェハステージ4をプローブ針2に向かうZ軸方向に動かすことで、この顕微鏡6aがともに上下動し、その合焦状態を見ながらプローブ針2の針先と半導体ウェハ3との距離である高さHを測定する。測定した数値結果は図示しない制御部へ入力される。制御部は測定結果と予め記憶している値に基づき、プローブ針2の針先と半導体ウェハ3表面の電極パッド間の押し当て量を満たすようにウェハステージ4を制御する。
Next, the calibration operation of the inspection apparatus is performed. As shown in FIG. 1, the position of the
その後、プローブ針2に対するウェハステージ4の移動は、XY軸方向の位置決めと、コンタクト動作のZ軸方向への上下動作によるプローブ針2と電極パッドが接触状態になり半導体ウェハ3の検査が行われる。
Thereafter, the movement of the
以上の検査におけるウェハステージ4の上下動作の前後において、図1に示す光学装置を用いた非接触の測定器6bもしくは測定器6cにより、温度設定後に膨張収縮により生じるウェハステージ4の変化量Δhを測定し、当初設定された値Hに対して、図2に示すような膨張収縮に伴うウェハステージ4の高さ変化量Δhの補正を制御部で行う。なお、測定に必要な時間は0.1秒以内であり、一般的な半導体デバイスの測定に対して影響は少なく、従来の校正動作に比較しても非常に短縮される。
Before and after the vertical movement of the
なお、制御部で補正を行うウェハステージ4の高さ変化量を求める場合、図1に示す測定器6b,6cを用いて高さ位置の測定を行う。ウェハステージ4上の半導体ウェハ3で任意の1箇所または複数箇所、例えば半導体ウェハ3の測定器6cによる四隅と測定器6bによる中央部分の5箇所、あるいはウェハステージ4の任意の1箇所または複数箇所の測定を行う。ここで、複数箇所の測定値を求めた場合には、例えばウェハステージ4の四隅の4箇所の値を求めて平滑化した値を用いる。さらに、高さ変化量を測定する位置をウェハステージ4,半導体ウェハ3上としたが、半導体デバイスや電極パッド上を測定位置としても良い。
In addition, when calculating | requiring the amount of height change of the
また、本実施の形態における測定器6b,6cは、ウェハステージ4の高さ変化量を測定する非接触の光学装置として、画像認識装置によるフォーカスを用いて高さ測定を行う装置、またはレーザ変位計による高さ測定を行う装置等を用いることができる。また、測定器により測定し求めた値を高さ変化量として説明したが、測定した値を高さの絶対値としても同様である。
In addition, the measuring devices 6b and 6c in the present embodiment are devices that perform height measurement using a focus by an image recognition device as a non-contact optical device that measures the height change amount of the
次に、本実施の形態におけるプローバ装置の温度補正を行う機能について説明する。図1に示す測定器6cにより、検査対象の半導体デバイスの少なくとも1つとプローブ針2の電気的接続による測定中に、ウェハステージ4の平面度及び傾斜に伴う高さ変化を測定し、さらに半導体ウェハ3を搭載する面内における温度変化量として、複数を配置した温度センサ5’によりウェハステージ4の僅かな温度分布の違いを求める。また、顕微鏡6aによりプローブカード1のプローブ針2の針先付近で複数を認識してプローブカード1の傾きを求める。
Next, a function for performing temperature correction of the prober apparatus in the present embodiment will be described. The measuring device 6c shown in FIG. 1 measures the flatness of the
このように、ウェハステージ4の温度分布の違い、測定される半導体デバイス自体もしくは半導体ウェハ3上の高さ変化量Δhから、プローバ装置でXY軸方向で位置決めした後、ウェハステージ4が上昇するコンタクト動作による接触状態において、測定された変化量Δhの数値を制御部に入力して、ウェハステージ4のコンタクト動作で生じる上昇量を補正する。これにより、より正確にプローブ針2の針先と電極パッド間に一定の押し当て量とすることができる。
As described above, the contact on which the
さらに、複数の温度センサ5’と共にウェハステージ4を設定温度とするステージ温度調整器5も複数を設けることで、ウェハステージ4の大口径化することが可能となり、半導体ウェハ3面内の温度バラツキにも対応し、検査対象の体積増加をすることができる。
Further, by providing a plurality of
本実施の形態におけるプローバ装置のコンタクト動作について説明する。通常の動作は、プローブ針2に対するウェハステージ4はXY軸方向の位置決めと、Z軸方向の上下動作によってプローブ針2と電極パッドがコンタクト動作により接触状態となり検査を行うが、ウェハステージ4の高さ変化量の測定として、半導体ウェハ3上の半導体チップ単位ごとの検査におけるウェハステージ4の移動時に行ったり、また半導体チップ単位の検査中に行うことで、定期的なプローブ針2と半導体パッドの接触状態を求める高さ変化量の測定を新たな動作として行う必要が無く、自動的に補正処理することが可能となり、稼働率の向上を図ることができる。
The contact operation of the prober apparatus in the present embodiment will be described. The normal operation is that the
また、本実施の形態では図1に示すように、前述のコンタクト動作において、ウェハステージ4の高さ変化量の補正動作を行っている。従来では、ウェハステージ4を上下動作させるモータの制御機器はZ軸方向の上下移動する位置情報に基づいて動作するが、ウェハステージ4を上下動作させるモータの制御機器において、Z軸方向の上下動する位置情報で、メカ動作自体に数μmのバラツキを有していた。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the height change amount of the
本実施の形態ではウェハステージ4に対して非接触の測定機器を取り付けたものであり、例えばマグネスケール等のZ軸移動量センサ7を用いる。このように構成することで温度変動などの影響を受けにくく、かつ測定された位置情報に基づきウェハステージ4を高精度にZ軸方向の駆動及び位置決めが行えるので、ウェハステージ4のZ軸の微少量補正を正確に行うことができる。
In the present embodiment, a non-contact measuring device is attached to the
本発明に係る半導体検査装置は、設定温度に達した後のウェハステージの高さ変化量に対して、位置決め精度を向上して、一定のプローブ針の針先に押し当て量と針荷重を得ることができ、温度設定した半導体ウェハの検査に生じるトラブルを回避し、また定期的なプローブ針の針先と半導体ウェハとの高さ位置の校正動作を別途行うこと無く自動補正ができ、稼働率の向上を図ることができ、半導体デバイスの検査を行うためウェハステージ上の半導体ウェハに対し、位置決め精度を向上させるための温度制御を組み込んだ半導体検査に有用である。 The semiconductor inspection apparatus according to the present invention improves the positioning accuracy with respect to the height change amount of the wafer stage after reaching the set temperature, and obtains a pressing amount and a needle load on a constant probe needle tip. It is possible to avoid troubles caused by inspection of temperature-set semiconductor wafers, and to perform automatic correction without performing a separate calibration operation of the height of the probe needle tip and the semiconductor wafer periodically. Therefore, it is useful for semiconductor inspection incorporating temperature control for improving positioning accuracy with respect to a semiconductor wafer on a wafer stage in order to inspect a semiconductor device.
1 プローブカード
2 プローブ針
3 半導体ウェハ
4 ウェハステージ
5 ステージ温度調整器
5’ 温度センサ
6a 顕微鏡
6b,6c 測定器
7 Z軸移動量センサ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記半導体ウェハを搭載したウェハステージを温度調整器によって前記設定温度とし、前記設定温度に到達したことを温度センサで感知する温度手段と、前記半導体ウェハ表面と前記プローブ針の針先間の高さ位置を認識する認識手段と、前記設定温度に到達後の前記半導体ウェハの検査中に前記ウェハステージの高さ変化量を測定する測定手段と、前記認識手段の結果から前記押当手段の予め記憶された押し当て量を満たす前記ウェハステージの上昇量に対して、前記押し当て量になるように前記変化量を補正する制御手段とを備えたことを特徴とする半導体検査装置。 When inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device or semiconductor devices formed on the semiconductor wafer, positioning means for determining the positions of the probe needle tips of the semiconductor wafer and the probe card, and the probe needle as an electrode pad of the semiconductor device A semiconductor inspection apparatus having pressing means for pressing and inspection means for performing the inspection at a set temperature of high temperature or low temperature,
The wafer stage on which the semiconductor wafer is mounted is set as the set temperature by a temperature controller, temperature means for detecting that the set temperature has been reached by a temperature sensor, and the height between the semiconductor wafer surface and the probe needle tip Recognizing means for recognizing the position, measuring means for measuring the amount of change in height of the wafer stage during inspection of the semiconductor wafer after reaching the set temperature, and pre-stored in the pushing means from the result of the recognizing means A semiconductor inspection apparatus, comprising: a control unit that corrects the amount of change such that the amount of pressing of the wafer stage that satisfies the amount of pressing is equal to the amount of pressing.
前記ウェハステージの設定温度に到達後においても生じる高さ変化量により、プローブ針と電極パッド間の押し当て量になるように補正するために前記ウェハステージの位置を検出して上下移動を制御することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体検査装置。 A movement detecting means for detecting, using a non-contact sensor, a position of the wafer stage that moves up and down based on a height change amount measured by the measuring means;
The position of the wafer stage is detected and the vertical movement is controlled in order to correct the amount of pressing between the probe needle and the electrode pad based on the amount of change in height that occurs even after reaching the set temperature of the wafer stage. The semiconductor inspection apparatus according to claim 1, wherein
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