JP2007019237A - 両面発光素子用プロービング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 両面発光素子を効率よく測定できるプロービング装置の実現。
【解決手段】 表面と裏面の両面から光を出射する発光素子を検査する両面発光素子用プロービング装置であって、発光素子の表面又は裏面を保持するステージ45と、ステージの上側に配置され、前記発光素子の端子に接触するプローブ31を有するヘッド3とを備え、ヘッドは、発光素子の発光特性を測定する上側光検出手段33,35を備え、ステージ45は透明であり、ステージに下側に配置され、発光素子の発光特性を測定する下側光検出手段52,54を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光素子の端子にプローブを接触させて発光させ、発光素子の光特性を検査するプロービング装置に関し、特に発光素子の表面と裏面の両面から出射される光を捕らえて光特性を検査するプロービング装置に関する。

半導体製造工程は、多数の工程を有し、品質保証及び歩留まりの向上のために、各種の製造工程で各種の検査が行われる。例えば、半導体ウエハ上に半導体装置の複数のチップが形成された段階で、各チップの半導体装置の電極をテスタに接続し、テスタから電源及びテスト信号を供給し、半導体装置の出力する信号をテスタで測定して、正常に動作するかを電気的に検査するウエハレベル検査が行われている。ウエハレベル検査を行う装置については、特許文献１及び２などに記載されている。

ウエハレベル検査の後、ウエハはフレームに貼り付けられ、ダイサで個別のチップに切断される。切断された各チップは、正常に動作することが確認されたチップのみが次の組み立て工程でパッケージ化され、動作不良のチップは組み立て工程から除かれる。更に、パッケージ化された最終製品は、出荷検査が行われる。

ＬＥＤなどの発光素子も、ウエハに形成された後、ウエハレベル検査が行われ、良品のみが組み立てられる。発光素子は、端子に所定の電圧を印加した時の発光量や発光波長が測定され、発光量は発光波長が所定の範囲内である時に良品と判定される。

図１は、発光素子のウエハレベル検査を行う従来のプロービング装置の概略構成を示す投影図であり、側面図はヘッドの一部を断面で示し、上面図はステージを示し、ヘッドの各要素の位置を破線で示す。

図１において、参照番号１は、ＸＹＺの３軸移動及び回転が可能な移動機構に設けられた移動台である。移動台１の上に、ウエハを保持するステージ機構２が設けられる。ステージ機構２は、移動台１の上に設けられる底板２０と、側板２１と、上面にウエハ１０が保持される載置面を有するステージ２２とで構成される筐体を有する。ステージ２２の載置面の下には、ウエハ１０を真空吸着するための真空経路２３が設けられ、真空経路２３は、側面に設けられた接続口２４を介して真空源に接続される。真空経路２３の空気圧を低下させることにより、ステージ２２の載置面に載置されたウエハ１０が真空吸着されてステージ２２に固定される。また、ウエハ１０のステージ２２の載置面上への移動及び載置面からの移動のために、ステージ２２の載置面の穴２５から３本のピン２６が上下移動可能に設けられている。３本のピン２６は、底板２０に設けられたモータ駆動又は空圧器による駆動装置２７により上下移動する。

ウエハをステージ２２の載置面に載置する時には、移動機構によりステージ機構２をウエハの受け渡し位置まで移動し、搬送アームに保持されたウエハを、上昇させた３本のピン２６の上に配置する。次に、３本のピン２６を降下させてウエハをステージ２２の載置面に載置して真空吸着する。ウエハをステージ２２の載置面から搬送する時には、ステージ機構２をウエハの受け渡し位置まで移動し、真空吸着を解除した状態で３本のピン２６を上昇させ、搬送アームをウエハの下に移動した後上昇させて搬送アームにウエハを載置して保持させる。以上のステージ機構の構成は広く知られているので、詳しい説明は省略する。

一方、ヘッド３は、ステージ機構２の上方に配置される。従って、ステージ機構２は、ヘッド３に対して相対的に移動可能である。なお、ここでは、ステージ機構２を移動させる移動機構を設けた例を説明するが、ヘッド３を移動させることも可能である。

ヘッド３は、ヘッド筐体３０と、ヘッド筐体３０に取り付けられるプローブカード３２と、発光素子の発光量を検出するための光量検出器（光パワーメータ）３３と、発光素子の出力する光の波長を検出するための分光計に光を導く波長測定用ファイバ３５とを有する。光量検出器３３は、取り付け機構３４により筐体３０に取り付けられ、３軸方向に取り付け位置が調整できるようになっている。波長測定用ファイバ３５は、取り付け機構３６により筐体３０に取り付けられ、３軸方向に取り付け位置が調整できるようになっている。

プローブカード３２には、ウエハ１０上の発光素子の端子に接触する触針（プローブ）３１が設けられている。触針３１の位置は針位置カメラによりあらかじめ測定されている。

測定を行う時には、ウエハ１０をステージ２２に固定し、アライメントカメラにより端子の位置を検出し、触針３１が端子の直ぐ上に位置するようにステージ２２を移動した後、ステージ２２を上昇させて触針３１を端子に接触させる。触針３１に電流を供給して発光素子を発光させ、発光量及び波長を測定する。ウエハ１０には複数の発光素子が形成されているので、触針３１が各発光素子の端子に接触するように順次移動させて測定を行う。なお、発光素子の光特性だけでなく、電気特性も合わせて測定される。

特開平１０−１５００８１号公報 特開２００２−１７０８５５号公報

発光素子の端子は、ウエハの表面又は裏面に設けられが、図１の従来のプロービング装置で測定できるのは表面に端子が設けられた発光素子の表面側の光特性であり、裏面側の光特性は測定できない。また、裏面に端子が設けられた発光素子の表面側の光特性も測定できない。

また、近年、発光素子は、表面側から出射される光だけでなく、裏面側から出射される光も利用することも行われており、ウエハレベル検査では、両方の面からそれぞれ出射される光を検査する必要が生じている。しかし、図１に示したような従来のプロービング装置では、ウエハの表面に端子が形成され、ウエハの表面から出射される光を検出できるだけであり、ウエハの裏面から出射される光を検出することはできない。そのため、ウエハの裏面から出射される光を検出するには、ウエハを反転してステージに載置して測定することになるが、ウエハを反転して２度測定を行う必要があり、測定のスループットが低いという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するもので、ウエハの両面からそれぞれ出射される光を検査する必要がある発光素子を、効率よく測定できるプロービング装置の実現を目的とする。

上記目的を実現するため、本発明のプロービング装置は、ヘッドに光検出手段を設けるだけでなく、ステージを透明にしてステージ側にも光検出手段を設ける。

すなわち、本発明のプロービング装置は、表面と裏面の両面から光を出射する発光素子を検査する両面発光素子用プロービング装置であって、前記発光素子の表面又は裏面を保持するステージと、前記ステージの上側に配置され、前記発光素子の端子に接触するプローブを有するヘッドとを備え、前記ヘッドは、前記発光素子の発光特性を測定する上側光検出手段を備え、前記ステージは透明であり、前記ステージに下側に配置され、前記発光素子の発光特性を測定する下側光検出手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、端子がウエハの表面に設けられている時には、表面を上側にしてウエハを保持し、端子がウエハの裏面に設けられている時には、裏面を上側にしてウエハを保持して測定を行う。これにより、端子が表面又は裏面に設けられた発光素子の表面側と裏面側の両方の光特性が測定可能であり、しかも両方の面からそれぞれ出射される光を同時に測定できるので、測定のスループットが高い。

ウエハはステージ上に固定する必要があり、ステージには、ウエハの表面又は裏面を吸着する吸着手段を設ける。吸着手段が真空吸着機構である時には、透明なステージに真空経路を設ける。真空経路は、透明なステージ内に設けられる空洞であり、下側光検出手段による検出にはあまり影響しないが、影響をより小さくするために、ウエハの周辺部を吸着するように配置することが望ましい。

また、ウエハのステージ上への搬送及びステージ上からの搬出のために、従来と同様に、ウエハをステージ表面から上方に移動させる３本のピンと、３本のピンを移動させるピン移動機構とを設け、ステージに３本のピンが通る穴を設けることが望ましい。３本のピンは、ウエハの周辺部を支持するように配置し、更に３本のピンは可撓性にして、側方の移動を上下方向の移動に変えられるようにして、ピン移動機構を下側光検出手段による検出に影響しない位置に配置できるようにすることが望ましい。

上側光検出手段及び下側光検出手段は、発光量及び発光波長を測定できるように、それぞれ光量検出器及び光波長検出器を備える。

透明なステージは、例えば、ガラスや透明な樹脂で作ることができ、広い波長に亘って光透過率が高い石英ガラスやレジン製の板を使用することが望ましい。
また、本発明のプロービング装置は、図１に示したような従来のプロービング装置をそのまま利用して実現することが望ましく、例えば、移動台１に取り付けるステージ機構２を、本発明の下側に出射される光を測定するステージ機構に交換することにより実現できるようにすることが望ましい。

なお、ここではウエハをステージに載置して測定する例を説明したが、ダイシングテープでダイシングフレームに貼り付けたカットされていない、ハーフカットされた、又はフルカットされたウエハの各チップをプロービング装置で測定することも行なわれており、本発明のプロービング装置も透明なダイシングテープであればダイシングテープでダイシングフレームに貼り付けたカットされていない、ハーフカットされた、又はフルカットされたウエハの各チップの両面に出射される光の特性を測定できる。

本発明によれば、端子が表面又は裏面に設けられた発光素子の表面側と裏面側の両方の光特性が測定でき、両方の面からそれぞれ出射される光を同時に測定できるので、測定のスループットが向上する。

図２は、本発明の実施例のプロービング装置の概略構成を示す投影図であり、図１に対応する図である。図示のように、実施例のプロービング装置は、ヘッド３は図１の従来例と同じ構成を有し、移動台１の上に取り付けるステージ機構４０のみが異なる。言い換えれば、従来例のステージ機構２の代わりに本実施例のステージ機構４０を取り付けることにより、実施例のプロービング装置が実現できる。

ステージ機構４０は、移動台１の上に設けられる底板４１と、側板４２と、上板４３とで構成される筐体を有する。ガラス又は透明な樹脂製のステージ板４５はステージ枠４４に固定されており、ステージ枠４４は上板４３に取り付けられる。なお、ステージ枠４４を設けずに、ステージ板４５を直接上板４３に取り付けることも可能である。本実施例では、ステージ板４５はレジン製であるが、石英ガラスなどで政策することも可能である。

ステージ板４５の載置面の下には、ウエハ１０を真空吸着するための真空経路４６が設けられ、真空経路４６は、ステージ枠４４及び上板４３に設けられた真空経路につながっており、上板４３の側面に設けられた接続口４７を介して真空源に接続される。図示していないが、真空経路４６のステージ板４５とステージ枠４４及びステージ枠４４と上板４３の接続部分には、弾性のある接続部材などが使用される。図示のように、真空経路４６は、ステージ板４５に載置されるウエハ１０の周辺部分を吸着するように開口が設けられ、ウエハ１０の中心部には開口が設けられない。

ステージ板４５の載置面には、３本のピン４９が通過する３個の穴４８が設けられている。３本のピン４９は、ピン案内機構５０を介して、側板４２に設けられたピン駆動機構５１により移動される。３本のピン４９は、可撓性で、ピン案内機構５０により水平方向に移動されると、３個の穴４８内の３本のピン４９は上下方向に移動する。これにより、ピン駆動機構５１を、光測定に影響しない位置に設けることができる。

ステージ板４５の下には、発光素子の発光量を検出するための下側光量検出器（光パワーメータ）５２と、発光素子の出力する光の波長を検出するための分光計に光を導く下側波長測定用ファイバ５４とを有する。下側光量検出器５２は、取り付け機構５３により底板４１に取り付けられ、３軸方向に取り付け位置が調整できるようになっている。同様に、下側波長測定用ファイバ５４は、取り付け機構５５により底板４１に取り付けられ、３軸方向に取り付け位置が調整できるようになっている。下側光量検出器５２及び下側波長測定用ファイバ５４は、ヘッド３に設けられるものと同じもので、ウエハ１０に対して対称な位置に設けられることが望ましいが、これに限定されるものではなく、要求される測定が行える配置を実現すればよい。

測定は、従来のプロービング装置と同様に行え、ウエハ１０の端子の設けられた面を上にしてステージ板４５の上に載置し、プローブ３１を端子に接触させて発光素子を発光させて、上側と下側の両方に出射される光の測定を行う。
本発明のプロービング装置は、透明なダイシングテープを使用すれば、ダイシングテープでダイシングフレームに貼り付けたカットされていない、ハーフカットされた又はフルカットされたウエハの各チップの光特性を測定できる。

本発明は、両方の面から光を出射する発光素子が形成されたウエハを測定する場合に適用可能である。

従来の発光素子用プロービング装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例の両面発光素子用プロービング装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 移動台
２ ステージ機構
３ ヘッド
１０ ウエハ
３１ 触針（プローブ）
３３ 光量検出器（光パワーメータ）
３５ 波長測定用ファイバ
４５ 透明ステージ板
５２ 下側光量検出器（光パワーメータ）
５４ 下側波長測定用ファイバ

Claims (4)

1. 表面と裏面の両面から光を出射する発光素子を検査する両面発光素子用プロービング装置であって、
   前記発光素子の表面又は裏面を保持するステージと、
   前記ステージの上側に配置され、前記発光素子の端子に接触するプローブを有するヘッドとを備え、
   前記ヘッドは、前記発光素子の発光特性を測定する上側光検出手段を備え、
   前記ステージは透明であり、
   前記ステージに下側に配置され、前記発光素子の発光特性を測定する下側光検出手段を備えることを特徴とする両面発光素子用プロービング装置。
2. 前記発光素子は、ウエハ上に形成され、前記発光素子の端子は前記ウエハの表面又は裏面に形成されており、
   前記ステージは、載置された前記ウエハの表面又は裏面を吸着する吸着手段を備える請求項１に記載の両面発光素子用プロービング装置。
3. 前記ステージに載置された前記ウエハをステージ表面から上方に移動させる３本のピンと、該３本のピンを移動させるピン移動機構を備え、
   前記ステージは、前記３本のピンが通る穴を有し、
   前記３本のピンは可撓性である請求項１又は２に記載の両面発光素子用プロービング装置。
4. 前記上側光検出手段及び前記下側光検出手段は、それぞれ光量検出器及び光波長検出器を備える請求項１又は２に記載の両面発光素子用プロービング装置。

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