JP2007165598A

JP2007165598A - Prober, probe contact method, and program for it

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Publication number: JP2007165598A
Application number: JP2005360119A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ueda; 豊上田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: JP4817830B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a prober which can make a probe and an electrode pad contact at all times at a desired contact pressure in multi-probing. <P>SOLUTION: The prober to connect the each terminal of a tester to an electrode of a semiconductor device for inspecting a semiconductor device 41 formed on a wafer W by a tester 30 is equipped with a probe card 25 having a probe 26 to contact the electrode, a wafer stage 18, a moving mechanism 12-17, and a movement control portion 27. The movement control unit controls the movement control mechanism so that, after the electrode of the semiconductor device moves so as to be positioned right under the probe, the wafer stage is moved in the first direction to the move end position against the probe so as to make the electrode contact the probe. In the prober, the probe card is provided with a plurality of probes to inspect a plurality of semiconductor devices at the same time, the movement control unit changes the movement end position according to the number of the probe which contacts. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップ（ダイ）の電気的な検査を行うためにダイの電極をテスタに接続するプローバ、プローブ接触方法及びそのためのプログラムに関する。 The present invention relates to a prober, a probe contact method, and a program for connecting a die electrode to a tester in order to electrically inspect a plurality of semiconductor chips (dies) formed on a semiconductor wafer.

半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、半導体装置（デバイス）をそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタを利用して行われる。プローバは、ウエハをステージに固定し、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。 In the semiconductor manufacturing process, various processes are performed on a thin disk-shaped semiconductor wafer to form a plurality of chips (dies) each having a semiconductor device (device). Each chip is inspected for electrical characteristics, then separated by a dicer, and then fixed to a lead frame and assembled. The inspection of the electrical characteristics is performed using a prober and a tester. The prober fixes the wafer to the stage and brings the probe into contact with the electrode pad of each chip. The tester supplies power and various test signals from the terminals connected to the probe, and analyzes the signals output to the electrodes of the chip with the tester to check whether it operates normally.

図１は、プローバとテスタでウエハ上のチップを検査するウエハテストシステムの基本構成を示す図である。図示のように、プローバ１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動部１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７と、ウエハステージ１８と、プローブの位置を検出する針位置合わせカメラ１９と、支柱２０及び２１と、ヘッドステージ２２と、図示していない支柱に設けられたウエハアライメントカメラ２３と、ヘッドステージ２２に設けられたカードホルダ２４と、カードホルダ２４に取り付けられるプローブカード２５と、ステージ移動制御部２７と、を有する。プローブカード２５には、カンチレバー式のプローブ２６が設けられる。移動ベース１２と、Ｙ軸移動台１３と、Ｘ軸移動台１４と、Ｚ軸移動部１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７は、ウエハステージ１８を３軸方向及びＺ軸の回りに回転する移動・回転機構を構成し、ステージ移動制御部２７により制御される。移動・回転機構については広く知られているので、ここでは説明を省略する。プローブカード２５は、検査するデバイスの電極配置に応じて配置されたプローブ２６を有し、検査するデバイスに応じて交換される。 FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a wafer test system for inspecting chips on a wafer with a prober and a tester. As shown, the prober 10 includes a base 11, a moving base 12, a Y-axis moving table 13, an X-axis moving table 14, a Z-axis moving unit 15, and a Z-axis moving table provided thereon. 16, θ rotation unit 17, wafer stage 18, needle alignment camera 19 for detecting the position of the probe, support columns 20 and 21, head stage 22, and wafer alignment camera provided on a support column (not shown). 23, a card holder 24 provided on the head stage 22, a probe card 25 attached to the card holder 24, and a stage movement control unit 27. The probe card 25 is provided with a cantilever type probe 26. The movement base 12, the Y-axis movement table 13, the X-axis movement table 14, the Z-axis movement unit 15, the Z-axis movement table 16, and the θ rotation unit 17 move the wafer stage 18 in the three-axis direction and the Z-axis direction. A movement / rotation mechanism that rotates around is configured and controlled by the stage movement control unit 27. Since the moving / rotating mechanism is widely known, the description thereof is omitted here. The probe card 25 has a probe 26 arranged according to the electrode arrangement of the device to be inspected, and is exchanged according to the device to be inspected.

テスタ３０は、テスタ本体３１と、テスタ本体３１に設けられたコンタクトリング３２とを有する。プローブカード２５には各プローブに接続される端子が設けられており、コンタクトリング３２はこの端子に接触するように配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体３１は、図示していない支持機構により、プローバ１０に対して保持される。 The tester 30 includes a tester body 31 and a contact ring 32 provided on the tester body 31. The probe card 25 is provided with a terminal connected to each probe, and the contact ring 32 has a spring probe arranged so as to contact the terminal. The tester body 31 is held with respect to the prober 10 by a support mechanism (not shown).

検査を行う場合には、針位置合わせカメラ１９がプローブ２６の下に位置するように、Ｚ軸移動台１６を移動させ、針位置合わせカメラ１９でプローブ２６の先端位置を検出する。このプローブ２６の先端位置の検出は、プローブカードを交換した時にはかならず行う必要があり、プローブカードを交換しない時でも所定個数のチップを測定するごとに適宜行われる。次に、ウエハステージ１８に検査するウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがウエハアライメントカメラ２３の下に位置するように、Ｚ軸移動台１６を移動させ、ウエハＷ上の半導体チップの電極パッドの位置を検出する。１チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。 When the inspection is performed, the Z-axis moving table 16 is moved so that the needle alignment camera 19 is positioned below the probe 26, and the tip position of the probe 26 is detected by the needle alignment camera 19. The detection of the tip position of the probe 26 must be performed whenever the probe card is replaced, and is appropriately performed every time a predetermined number of chips are measured even when the probe card is not replaced. Next, with the wafer W to be inspected held on the wafer stage 18, the Z-axis moving table 16 is moved so that the wafer W is positioned under the wafer alignment camera 23, and the electrode pads of the semiconductor chips on the wafer W are moved. The position of is detected. It is not necessary to detect the positions of all the electrode pads of one chip, and the positions of several electrode pads may be detected. Further, it is not necessary to detect the electrode pads of all the chips on the wafer W, and the positions of the electrode pads of several chips are detected.

図２は、電極パッドをプローブ２６に接触させる動作を説明するための図である。プローブ２６の位置及びウエハＷの位置を検出した後、チップの電極パッドの配列方向がプローブ２６の配列方向に一致するように、θ回転部１７によりウエハステージ１８を回転する。そして、ウエハＷの検査するチップの電極パッドがプローブ２６の下に位置するように移動した後、ウエハステージ１８を上昇させて、電極パッドをプローブ２６に接触させる。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of bringing the electrode pad into contact with the probe 26. After detecting the position of the probe 26 and the position of the wafer W, the θ stage 17 rotates the wafer stage 18 so that the arrangement direction of the chip electrode pads coincides with the arrangement direction of the probe 26. Then, after moving so that the electrode pad of the chip to be inspected on the wafer W is positioned below the probe 26, the wafer stage 18 is raised and the electrode pad is brought into contact with the probe 26.

カンチレバー式のプローブ２６に電極パッドを接触させる時には、電極パッドの表面がプローブ２６の先端部に接触する高さ位置（接触開始位置）から、更に所定量高い位置（移動終了位置）まで電極パッドを上昇させる。接触開始位置は針位置合わせカメラ１９で検出される。移動終了位置は、プローブ２６と電極パッドの間で確実な電気的接触を実現する接触圧が得られるようなカンチレバー式のプローブ２６の撓み量が得られるプローブの先端部の変位量を、接触開始位置に加えた高さ位置である。実際には、プローブ２６の本数は、例えば数百本であり、すべてのプローブ２６と電極パッドの間で確実な電気的接触が実現されるように移動終了位置が設定される。この接触開始位置から移動終了位置までの移動量をオーバードライブ量と呼んでいる。 When the electrode pad is brought into contact with the cantilever type probe 26, the electrode pad is moved from a height position (contact start position) at which the surface of the electrode pad contacts the tip of the probe 26 to a position higher by a predetermined amount (movement end position). Raise. The contact start position is detected by the needle alignment camera 19. The movement end position is determined by the amount of displacement of the tip of the probe at which the bending amount of the cantilever type probe 26 is obtained so as to obtain a contact pressure that realizes reliable electrical contact between the probe 26 and the electrode pad. The height position in addition to the position. Actually, the number of probes 26 is several hundred, for example, and the movement end position is set so that reliable electrical contact is realized between all the probes 26 and the electrode pads. The amount of movement from the contact start position to the movement end position is called the overdrive amount.

プローバなどの半導体製造装置では高スループットが求められており、ウエハテストシステムではプローブと電極パッドとの１回の接触で複数個のチップを同時に検査することにより検査のスループットを向上することが行われている。複数個のチップを同時に検査する処理をマルチプロービングと呼んでいる。 Semiconductor manufacturing equipment such as probers require high throughput, and wafer test systems improve inspection throughput by inspecting multiple chips simultaneously with a single contact between a probe and an electrode pad. ing. The process of inspecting a plurality of chips simultaneously is called multi-probing.

図３の（Ａ）は、ウエハＷ上におけるチップ４１の配列例を示し、図３の（Ｂ）は、マルチプロービングにおいて同時に検査されるチップの配列例を示す図である。図３の（Ａ）に示すように、円形のウエハＷの上に長方形（又は正方形）のチップ４１が配列されている。図３の（Ｂ）に示すように、マルチプロービングでは、各行の連続して配置された１１個のチップ４１を、１行おきに５行分まとめて検査する。言い換えれば、５５個のチップが同時に検査される。ここでは、同時に検査されるチップの範囲をマルチプロービング範囲と称する。 3A shows an example of the arrangement of chips 41 on the wafer W, and FIG. 3B shows an example of the arrangement of chips that are simultaneously inspected in multi-probing. As shown in FIG. 3A, rectangular (or square) chips 41 are arranged on a circular wafer W. As shown in FIG. 3B, in the multi-probing, 11 chips 41 arranged continuously in each row are inspected collectively for every five rows. In other words, 55 chips are tested simultaneously. Here, the range of chips that are simultaneously inspected is referred to as a multi-probing range.

このようなマルチプロービングを行うために、プローブカード２５には、各チップの電極パッドに対応してプローブ２６が設けられる。近年、同時に検査されるチップの個数は、増大する傾向にあり、例えば、同時に５０以上のチップを検査することも行われている。その場合、各チップが５０個の電極パッドを有する場合には、プローブカード２５には、５０×５５＝２７５０本のプローブが設けられることになる。 In order to perform such multi-probing, the probe card 25 is provided with a probe 26 corresponding to the electrode pad of each chip. In recent years, the number of chips to be inspected simultaneously tends to increase. For example, 50 or more chips are inspected at the same time. In that case, when each chip has 50 electrode pads, the probe card 25 is provided with 50 × 55 = 2750 probes.

図３では、１行おきに５行分のチップを同時に検査するが、同時に検査するチップの配列は各種の変形例があり、例えば、連続した複数行のチップを同時に検査する場合もある。 In FIG. 3, chips for five rows are alternately inspected every other row, but there are various modifications to the arrangement of chips to be simultaneously inspected. For example, chips in a plurality of consecutive rows may be inspected simultaneously.

上記のように、電極パッドにプローブを接触させる時には、接触開始位置から移動終了位置までオーバードライブ量だけ移動している。このオーバードライブ量分の移動によりプローブが撓んで、プローブは所定の接触圧で電極パッドに接触する。例えば、１本のプローブの所望の接触圧が５ｇとすると、プローブが２５００本ある場合には、プローブカード２５は、全体で１２．５ｋｇの上方への圧力を中央の部分に受けることになる。プローブカードは、配線パターンを有する多層のエポキシ樹脂などで作られており、中央の部分で大きな圧力を受けると撓んで上方へ変形する。このようなプローブカードの変形は、オーバードライブ量を実質的に減少させることになり、接触圧を低下させる。そのため、プローブカードの変形による接触圧の低下分を見込んでオーバードライブ量を設定している。このオーバードライブ量の設定は、例えば、実際のプローブカードを使用して実験的に行っており、プローブカードのすべてのプローブをウエハに接触させ、所望の接触圧に対応するプローブの撓み量が得られるように設定している。 As described above, when the probe is brought into contact with the electrode pad, the probe is moved by the overdrive amount from the contact start position to the movement end position. The probe is bent by the movement of the overdrive amount, and the probe contacts the electrode pad with a predetermined contact pressure. For example, if the desired contact pressure of one probe is 5 g, when there are 2500 probes, the probe card 25 receives a total pressure of 12.5 kg in the central portion as a whole. The probe card is made of a multilayer epoxy resin or the like having a wiring pattern, and bends and deforms upward when it receives a large pressure at the central portion. Such deformation of the probe card substantially reduces the amount of overdrive, and lowers the contact pressure. Therefore, the amount of overdrive is set in anticipation of a decrease in contact pressure due to deformation of the probe card. This overdrive amount is set experimentally using, for example, an actual probe card. All the probes on the probe card are brought into contact with the wafer, and a probe deflection amount corresponding to a desired contact pressure is obtained. It is set to be able to.

特開２００４−０３９７５２号公報（全体）JP 2004-039752 A (Overall)

図３の（Ａ）に示すように、ウエハＷは円形であり、各チップ４１は長方形（又は正方形）であるため、各行に配列されるチップ数は異なる。また、チップの配列の行数と列数は、マルチプロービングで同時に検査されるチップ配列の行数と列数の整数倍であるとは限らない。そのため、ウエハＷの中心付近に配置されたチップを測定する時には、マルチプロービング範囲内のすべてのチップを同時に検査することになり、プローブカード２５のすべてのプローブ２６が電極パッドに接触するが、ウエハＷの周辺に配置されたチップを測定する時には、マルチプロービング範囲内の一部のチップが存在しないことになり、電極パッドに接触しないプローブ２６が発生する。 As shown in FIG. 3A, since the wafer W is circular and each chip 41 is rectangular (or square), the number of chips arranged in each row is different. Further, the number of rows and the number of columns in the chip array is not necessarily an integral multiple of the number of rows and the number of columns in the chip array that are simultaneously inspected by multi-probing. Therefore, when measuring a chip arranged near the center of the wafer W, all the chips within the multi-probing range are inspected at the same time, and all the probes 26 of the probe card 25 come into contact with the electrode pads. When measuring the chips arranged around W, some of the chips in the multi-probing range do not exist, and the probes 26 that do not contact the electrode pads are generated.

接触するプローブの本数が変化すると、それに応じてプローブカード全体で受ける接触圧の合計が変化し、それに応じてプローブカードの撓み量も変化する。そのため、上記のように、プローブカードのすべてのプローブが接触するものとして、オーバードライブ量を設定していると、電極パッドに接触しないプローブの本数に応じて、実際の接触圧が変化することになる。しかし、これまでこのような接触圧の変化については、影響が小さいとして特に考慮されていなかった。 When the number of contacting probes changes, the total contact pressure received by the entire probe card changes accordingly, and the deflection amount of the probe card also changes accordingly. Therefore, as described above, if all probes on the probe card are in contact with each other and the overdrive amount is set, the actual contact pressure will change according to the number of probes that do not contact the electrode pad. Become. However, until now, such a change in the contact pressure has not been particularly taken into account because the influence is small.

近年、半導体装置（デバイス）は、益々微細化されており、それに伴って電極パッドのサイズが小さくなると共に、電極パッド自体も急激に薄膜化が図られている。また、電極パッドも材料も硬度の低いものが使用されるようになってきた。更に、半導体デバイスの多層化が進められており、電極パッドの下に電気回路が形成されるようになってきた。 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices (devices) have been increasingly miniaturized, and accordingly, the size of electrode pads has been reduced, and the electrode pads themselves have been rapidly reduced in thickness. In addition, electrode pads and materials having low hardness have been used. Further, multilayering of semiconductor devices has been promoted, and an electric circuit has been formed under an electrode pad.

従来の電極パッドであれば、接触圧の許容範囲が大きく、接触圧が多少ばらついても正常な接触が確立できていたが、上記のような電極パッドの薄膜化、低硬度材料の使用などのために、従来の方法でプローブを電極パッドに接触させると、プローブの先端部が電極パッド膜を突き抜けて正常な接触が確立できないという問題が生じるようになってきた。また、電極パッドの下に電気回路が形成されている場合、プローブの先端部が電極パッド膜を突き抜けると、電極パッドの下の電気回路が損傷して正常に動作しないという問題も生じる。 With conventional electrode pads, the allowable range of contact pressure was large, and normal contact could be established even if the contact pressure varied somewhat. For this reason, when the probe is brought into contact with the electrode pad by a conventional method, a problem has arisen that the tip of the probe penetrates the electrode pad film and normal contact cannot be established. In addition, when an electric circuit is formed under the electrode pad, if the tip of the probe penetrates the electrode pad film, the electric circuit under the electrode pad is damaged and does not operate normally.

そこで、プローブカードを変形の少ない材料で製作することにより、接触プローブ数の差による変形量の差を低減することが行われているが、実際には現在使用されている以上のよい材料がなく、十分な効果が得られていない。また、プローブカードに補強板を設けて接触プローブ数の差による変形量の差を低減することが行われているが、プローブカード及びプローブカードを固定するヘッドステージの補強も構造上限界であり、同様に十分な効果が得られていない。 Therefore, by making the probe card with a material with little deformation, the difference in deformation due to the difference in the number of contact probes has been reduced, but there is actually no better material than currently used. , Not enough effect. In addition, a reinforcing plate is provided on the probe card to reduce the difference in deformation due to the difference in the number of contact probes, but the reinforcement of the probe card and the head stage that fixes the probe card is also a structural limit, Similarly, sufficient effects are not obtained.

本発明はことのような問題を解決するもので、マルチプロービングにおいて、プローブと電極パッドを常に所望の接触圧で接触できるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to always allow a probe and an electrode pad to contact each other at a desired contact pressure in multi-probing.

上記目的を実現するため、本発明のプローバ、プローブを電極に接触させるプローブ接触方法及びそのためのプログラムは、接触開始位置から移動終了位置までの移動量、すなわちオーバードライブ量を、接触するプローブの本数（接触しないプローブの本数）に応じて変化させる。 In order to achieve the above object, the prober of the present invention, the probe contact method for bringing a probe into contact with an electrode, and the program therefor include the amount of movement from the contact start position to the movement end position, that is, the amount of overdrive. It changes according to (the number of probes which do not contact).

すなわち、本発明のプローバは、ウエハ上に形成された半導体装置をテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記半導体装置の電極に接続するプローバであって、前記半導体装置の電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、ウエハを保持するウエハステージと、前記ウエハステージを移動する移動機構と、前記移動機構を制御する移動制御部と、を備え、前記移動制御部は、前記半導体装置の電極を前記プローブに接触させる時には、前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、前記プローブカードは、複数の前記半導体装置を同時に検査するために、複数の半導体装置の電極に接触する複数組のプローブを備え、
前記移動制御部は、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とする。 That is, the prober of the present invention is a prober for connecting each terminal of the tester to the electrode of the semiconductor device in order to inspect the semiconductor device formed on the wafer by the tester, and to the electrode of the semiconductor device. A probe card having a probe that contacts and connects the electrode to a terminal of the tester; a wafer stage that holds a wafer; a moving mechanism that moves the wafer stage; and a movement control unit that controls the moving mechanism; And the movement control unit is arranged such that when the electrode of the semiconductor device is brought into contact with the probe, the electrode of the semiconductor device moves so that the electrode is positioned immediately below the probe, and then the electrode comes into contact with the probe. A prober for controlling the moving mechanism so as to move the wafer stage in the first direction to the movement end position with respect to the probe. Oite, the probe card, in order to inspect a plurality of the semiconductor devices at the same time, provided with a plurality of sets of probes for contact with the electrode of the plurality of semiconductor devices,
The movement control unit changes the movement end position according to the number of the probes in contact with the electrodes of the semiconductor device.

また、本発明のプローブ接触方法は、プローバのプローブカードに設けられたプローブを、ウエハ上に形成された半導体装置の電極に接触させるプローブ接触方法であって、前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハを保持するウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させる時に、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とする。 Further, the probe contact method of the present invention is a probe contact method in which a probe provided on a probe card of a prober is brought into contact with an electrode of a semiconductor device formed on a wafer, and the electrode of the semiconductor device is connected to the probe. When the wafer stage holding the wafer is moved in the first direction with respect to the probe to the movement end position so that the electrode comes into contact with the probe after moving so as to be positioned directly below, The movement end position is changed according to the number of the probes in contact with the electrodes.

また、本発明のプログラムは、プローバを制御するコンピュータに、プローバのプローブカードに設けられたプローブを、ウエハ上に形成された半導体装置の電極に接触させるように制御させるプログラムであって、前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハを保持するウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させる時に、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とする。 The program according to the present invention is a program for causing a computer that controls a prober to control a probe provided on a probe card of the prober so as to contact an electrode of a semiconductor device formed on the wafer. After the electrode of the apparatus has moved so as to be positioned immediately below the probe, the wafer stage holding the wafer is moved in the first direction with respect to the probe to the movement end position so that the electrode contacts the probe. In this case, the movement end position is changed according to the number of the probes in contact with the electrodes of the semiconductor device.

具体的には、移動終了位置を、半導体装置の電極に接触するプローブの本数に応じたプローブカードの変形量の差の分変化させる。 Specifically, the movement end position is changed by the difference in the deformation amount of the probe card in accordance with the number of probes that are in contact with the electrodes of the semiconductor device.

プローブカード全体の接触圧は接触するプローブの本数に応じて変化し、それに応じてプローブカードの変形量も変化するが、本発明によれば、オーバードライブ量を接触するプローブの本数に応じて、プローブカードの変形量の差の分変化させるので、接触するプローブの本数が変化しても、プローブの接触圧を常に一定にすることができる。 The contact pressure of the entire probe card changes according to the number of probes in contact, and the amount of deformation of the probe card also changes accordingly, but according to the present invention, according to the number of probes that contact the overdrive amount, Since the probe card is changed by the difference in deformation amount of the probe card, the contact pressure of the probe can be kept constant even if the number of probes in contact changes.

本発明によれば、マルチプロービングにおいて、接触するプローブの本数が変化しても、プローブの接触圧を常に一定にすることができるので、常に安定したプローブと電極パッドとの接触を確立できる。これにより、電極パッドが薄く低硬度の材料で作られており、電極パッドの下に回路が設けられている場合でも、電極パッドをプローブに接触させる時にプローブが電極パッドを突き抜けて回路を損傷することがなくなり、検査時の不良チップの発生を低減して歩留まりを向上できる。 According to the present invention, in multi-probing, even when the number of contacting probes changes, the contact pressure of the probes can be kept constant, so that stable contact between the probe and the electrode pad can be established at all times. As a result, even when the electrode pad is made of a thin and low hardness material and a circuit is provided under the electrode pad, the probe penetrates the electrode pad and damages the circuit when the electrode pad is brought into contact with the probe. Thus, the generation of defective chips during inspection can be reduced and the yield can be improved.

以下、本発明の実施例を説明する。本発明の実施例は、図１から図３で説明した従来のウエハテストシステム及びプローバと同様な構成を有し、マルチプロービング時に電極パッドをプローブに接触させる時のステージ移動制御部２７によるＺ軸方向の移動制御方法のみが異なる。また、ステージ移動制御部２７は、コンピュータにより実現され、上記の制御方法はコンピュータのプログラムを変更することにより実現される。従って、ここでは電極パッドをプローブに接触させる時のステージのＺ軸方向の移動制御についてのみ説明し、他の説明は省略する。 Examples of the present invention will be described below. The embodiment of the present invention has the same configuration as the conventional wafer test system and prober described with reference to FIGS. 1 to 3, and the Z axis by the stage movement controller 27 when the electrode pad is brought into contact with the probe during multi-probing. Only the direction movement control method is different. The stage movement control unit 27 is realized by a computer, and the above control method is realized by changing a computer program. Accordingly, only the movement control in the Z-axis direction of the stage when the electrode pad is brought into contact with the probe will be described here, and other description will be omitted.

図４の（Ａ）は、ウエハＷ上に形成されたチップをマルチプロービング処理で検査する時の、１回の接触で同時に検査できるマルチプロービング範囲５１の例を示す図である。ここでは、マルチプロービング範囲５１は、正方形であるとして示したが、図３の（Ｂ）に示すように長方形でもよく、範囲内のチップ４１をすべて同時に検査しても、図３の（Ｂ）に示すように１行おきに検査するようにしてもよい。各範囲５１を横方向又は縦方向に移動しながらプローブと電極パッドの接触を行って、範囲内のチップの検査を同時に行う。１行おきに検査する場合には、１回の接触による検査が終了すると、１行分ずらして接触を行って検査する。図４の（Ａ）に示したウエハＷとマルチプロービング配列の範囲５１との関係は、テスタ３０から図１では図示していない通信経路を介してプローバ１０のステージ移動制御部２７に送られる。 FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a multi-probing range 51 that can be simultaneously inspected by one contact when a chip formed on the wafer W is inspected by a multi-probing process. Here, the multi-probing range 51 is shown as being square, but may be rectangular as shown in FIG. 3B, and even if all the chips 41 in the range are inspected at the same time, FIG. You may make it test | inspect every other line. The probe and the electrode pad are contacted while moving each range 51 in the horizontal direction or the vertical direction, and the chips in the range are simultaneously inspected. In the case of inspecting every other line, when the inspection by one contact is completed, the inspection is performed by making contact by shifting by one line. The relationship between the wafer W and the multi-probing array range 51 shown in FIG. 4A is sent from the tester 30 to the stage movement control unit 27 of the prober 10 via a communication path not shown in FIG.

図４の（Ａ）に示すように、中央の４つのマルチプロービング範囲は、すべてウエハＷ内にあり、この４つの範囲をそれぞれ検査する時には、マルチプロービング範囲のプローブ（すなわち、プローブカードの全プローブ）はすべて電極パッドに接触するが、それ以外の範囲は、範囲の一部がウエハＷの外に位置しており、これらの範囲をそれぞれ検査する時には、マルチプロービング範囲のプローブの一部、すなわちプローブカードのプローブの一部は、電極に接触しない状態になる。 As shown in FIG. 4A, the four central multi-probing areas are all in the wafer W, and when inspecting each of the four areas, the probes in the multi-probing area (that is, all the probes on the probe card). ) Are all in contact with the electrode pads, but in the other areas, a part of the area is located outside the wafer W, and when inspecting each of these areas, a part of the probe in the multi-probing area, that is, A part of the probe of the probe card is not in contact with the electrode.

図４の（Ｂ）は、ウエハＷの中央のチップを検査する場合を示し、この時マルチプロービング範囲５１内のすべてのプローブは電極パッドに接触する。図５の（Ａ）は、ウエハＷの上辺のチップを検査する場合を示し、この時マルチプロービング範囲５１内のプローブの約８０パーセントが電極パッドに接触する。図５の（Ｂ）は、ウエハＷの右辺のチップを検査する場合を示し、この時マルチプロービング範囲５１内のプローブの約４５パーセントが電極パッドに接触する。前述のように、接触するプローブの本数が異なると、プローブカードの変形量も異なる。 FIG. 4B shows a case where the center chip of the wafer W is inspected. At this time, all the probes in the multi-probing range 51 are in contact with the electrode pads. FIG. 5A shows a case where the chip on the upper side of the wafer W is inspected. At this time, about 80% of the probes in the multi-probing range 51 come into contact with the electrode pads. FIG. 5B shows a case where the chip on the right side of the wafer W is inspected. At this time, about 45 percent of the probes in the multi-probing range 51 come into contact with the electrode pads. As described above, when the number of contacting probes is different, the deformation amount of the probe card is also different.

図６は、検査するチップ数と、プローブカードの変形量の関係を示す図である。（このデータは図３に示したチップ配列を有するウエハを、図示のマルチプロービング配列で検査する場合の例である。）電極パッドに接触するプローブの本数は、検査するチップ数に各チップの電極パッド数を乗じた値に略等しいが、ウエハの周辺部のチップを検査する時には、チップのない部分に接触するプローブが存在し、厳密にはこの分を考慮する必要があるが、これによる誤差は小さいので、ここでは無視するものとする。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of chips to be inspected and the deformation amount of the probe card. (This data is an example when the wafer having the chip arrangement shown in FIG. 3 is inspected by the multi-probing arrangement shown in the figure.) The number of probes contacting the electrode pad is equal to the number of chips to be inspected. Although it is approximately equal to the value multiplied by the number of pads, when inspecting the chip at the periphery of the wafer, there is a probe that contacts the part without the chip. Is small and will be ignored here.

図６のデータは、プローブカード２５の中央の変位を検出するセンサを設け、図４の（Ａ）の対応するマルチプロービング範囲５１で、オーバードライブＯＤの量を８０μｍとして接触させた時の、プローブカード２５の中央の変位量を検出した値であり、プローブカード２５は接触圧を低減する方向に変形するので、ここではプローブカード２５の変形量を逃げ量として示している。図示のように、５５個のチップを同時に検査する場合、すなわちプローブカードのすべてのプローブが電極パッドに接触する場合には、プローブカードの逃げ量は３０μｍであった。また、４２個のチップを同時に検査する場合には、プローブカードの逃げ量は２４μｍであり、２２個のチップを同時に検査する場合には、プローブカードの逃げ量は１７μｍであった。 The data of FIG. 6 shows the probe when the sensor for detecting the displacement of the center of the probe card 25 is provided and the overdrive OD amount is set to 80 μm in the corresponding multi-probing range 51 of FIG. This is a value obtained by detecting the displacement amount at the center of the card 25, and the probe card 25 is deformed in the direction of reducing the contact pressure. As shown in the figure, when 55 chips were inspected simultaneously, that is, when all the probes of the probe card were in contact with the electrode pads, the escape amount of the probe card was 30 μm. When 42 chips were inspected simultaneously, the probe card escape amount was 24 μm, and when 22 chips were inspected simultaneously, the probe card escape amount was 17 μm.

プローブカードの逃げ量を考慮すると、実質的なオーバードライブＯＤ量は、設定ＯＤ量（８０μｍ）からプローブカードの逃げ量を減じた値であり、実質ＯＤ量は、５５個のチップを同時に検査する場合には５０μｍ、４２個のチップを同時に検査する場合には５６μｍ、２２個のチップを同時に検査する場合には６３μｍになり、異なることになる。そこで、５５個のチップを同時に検査する場合を基準として、ＯＤ量を、５５個のチップを同時に検査する場合には８０μｍ、４２個のチップを同時に検査する場合には７４μｍ、２２個のチップを同時に検査する場合には６７μｍに補正すると、すべての場合で実質ＯＤ量が５０μｍになる。 Considering the probe card escape amount, the substantial overdrive OD amount is a value obtained by subtracting the probe card escape amount from the set OD amount (80 μm), and the substantial OD amount is inspected for 55 chips simultaneously. In this case, the difference is 50 μm, 56 μm when 42 chips are simultaneously inspected, and 63 μm when 22 chips are simultaneously inspected. Therefore, based on the case where 55 chips are inspected simultaneously, the OD amount is 80 μm when inspecting 55 chips simultaneously, and 74 μm when 22 chips are inspected simultaneously, and 22 chips are used. In the case of simultaneous inspection, if the correction is made to 67 μm, the actual OD amount is 50 μm in all cases.

ステージ移動制御部２７は、図６に示したような検査チップ数とカード逃げ量の関係をあらかじめ測定して記憶しておき、マルチプロービング配列のウエハＷに対する位置に応じて補正ＯＤ量を算出して、補正ＯＤ量だけオーバードライブして接触を行う。 The stage movement control unit 27 measures and stores in advance the relationship between the number of inspection chips and the card escape amount as shown in FIG. 6, and calculates a correction OD amount according to the position of the multi-probing array with respect to the wafer W. Then, overdrive is performed by the amount of correction OD.

なお、プローブカードは検査するチップごとに製作する必要があるので、ウエハの直径が同じであれば、図４の（Ａ）のウエハに対するマルチプロービングの範囲の配列は一義的に決定されるので、各配列位置で実際に接触を行ってカード逃げ量を検出し、補正ＯＤ量を各位置ごとに算出して記憶するようにしてもよい。 In addition, since it is necessary to manufacture the probe card for each chip to be inspected, if the wafer diameter is the same, the arrangement of the multi-probing range for the wafer in FIG. 4A is uniquely determined. It is also possible to detect the card escape amount by actually making contact at each array position, and calculate and store the corrected OD amount for each position.

本発明は、プローバであればどのような形のものにも適用可能である。 The present invention can be applied to any type of prober.

プローバとテスタでウエハ上のチップを検査するシステムの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the system which test | inspects the chip | tip on a wafer with a prober and a tester. 電極パッドをプローブに接触させる動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement which makes an electrode pad contact a probe. ウエハＷ上におけるチップの配列例及びマルチプロービングにおいて同時に検査されるチップの配列例を示す図である。It is a figure which shows the example of a chip | tip arrangement | sequence on the wafer W, and the example of a chip | tip arrangement | sequence test | inspected simultaneously in multi-probing. 実施例において、ウエハに対するマルチプロービングにおいて同時に検査される範囲の配列及び中央のチップを検査する場合の位置を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the position in the case of test | inspecting the arrangement | sequence of the range test | inspected simultaneously in the multiprobing with respect to a wafer, and a center chip | tip. 実施例において、周辺のチップを検査する場合の位置を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the position in the case of test | inspecting a periphery chip | tip. 実施例において、検査するチップ数と、プローブカードの変形量の関係を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the relationship between the chip | tip number to test | inspect and the deformation amount of a probe card.

符号の説明Explanation of symbols

１８ウエハステージ
１９針位置合わせカメラ
２３ウエハアライメントカメラ
２５プローブカード
２６プローブ
４１チップ
５１マルチプロービング範囲
Ｗウエハ 18 Wafer stage 19 Needle alignment camera 23 Wafer alignment camera 25 Probe card 26 Probe 41 Chip 51 Multi-probing range W Wafer

Claims

ウエハ上に形成された半導体装置をテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記半導体装置の電極に接続するプローバであって、
前記半導体装置の電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、
ウエハを保持するウエハステージと、
前記ウエハステージを移動する移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、を備え、
前記移動制御部は、前記半導体装置の電極を前記プローブに接触させる時には、前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、
前記プローブカードは、複数の前記半導体装置を同時に検査するために、複数の半導体装置の電極に接触する複数組のプローブを備え、
前記移動制御部は、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とするプローバ。 A prober for connecting each terminal of the tester to an electrode of the semiconductor device in order to inspect the semiconductor device formed on the wafer by a tester,
A probe card having a probe that contacts the electrode of the semiconductor device and connects the electrode to a terminal of the tester;
A wafer stage for holding the wafer;
A moving mechanism for moving the wafer stage;
A movement control unit for controlling the movement mechanism,
When the electrode of the semiconductor device is brought into contact with the probe, the movement control unit moves so that the electrode of the semiconductor device is positioned immediately below the probe, and then the electrode comes into contact with the probe. In a prober that controls the moving mechanism to move the stage in the first direction to the movement end position with respect to the probe,
The probe card includes a plurality of sets of probes that contact electrodes of a plurality of semiconductor devices in order to simultaneously inspect the plurality of semiconductor devices,
The prober, wherein the movement control unit changes the movement end position in accordance with the number of the probes in contact with the electrodes of the semiconductor device.

前記移動制御部は、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じた前記プローブカードの変形量の差の分前記移動終了位置を変化させる請求項１に記載のプローバ。 2. The prober according to claim 1, wherein the movement control unit changes the movement end position by a difference in deformation amount of the probe card according to the number of the probes contacting the electrodes of the semiconductor device.

プローバのプローブカードに設けられたプローブを、ウエハ上に形成された半導体装置の電極に接触させるプローブ接触方法であって、
前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハを保持するウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させる時に、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とする方法。 A probe contact method for contacting a probe provided on a probe card of a prober with an electrode of a semiconductor device formed on a wafer,
After the electrode of the semiconductor device has moved so as to be positioned directly below the probe, the wafer stage holding the wafer is moved in the first direction to the movement end position with respect to the probe so that the electrode contacts the probe. The movement end position is changed in accordance with the number of the probes that are in contact with the electrodes of the semiconductor device when moved to the position.

前記移動終了位置は、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じた前記プローブカードの変形量の差の分変化させる請求項３に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the movement end position is changed by a difference in deformation amount of the probe card according to the number of the probes contacting the electrode of the semiconductor device.

プローバを制御するコンピュータに、プローバのプローブカードに設けられたプローブを、ウエハ上に形成された半導体装置の電極に接触させるように制御させるプログラムであって、
前記半導体装置の電極が前記プローブの直下に位置するように移動した後、前記電極が前記プローブに接触するように前記ウエハを保持するウエハステージを前記プローブに対して移動終了位置まで第１の方向に移動させる時に、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じて、前記移動終了位置を変化させることを特徴とするプログラム。 A program for controlling a prober to control a probe provided on a probe card of a prober so as to contact an electrode of a semiconductor device formed on a wafer,
After the electrode of the semiconductor device has moved so as to be positioned directly below the probe, the wafer stage holding the wafer is moved in the first direction to the movement end position with respect to the probe so that the electrode contacts the probe. A program for changing the movement end position in accordance with the number of the probes in contact with the electrodes of the semiconductor device when moving to the position.

前記移動終了位置は、前記半導体装置の電極に接触する前記プローブの本数に応じた前記プローブカードの変形量の差の分変化させる請求項５に記載のプログラム。 The program according to claim 5, wherein the movement end position is changed by a difference in deformation amount of the probe card according to the number of the probes contacting the electrode of the semiconductor device.