JP2010080767A - ウェハレベル試験装置及びウェハレベル試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの損傷及び劣化を抑制することができるウェハレベル試験装置及びウェハレベル試験方法を提供する。
【解決手段】プローブカードに、複数のプローブユニット２５が、試験対象であるウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して配置されている。各プローブユニット２５には、複数のプローブ３７を含むプローブ群と、このプローブ群を、他のプローブユニット２５から独立して移動させる移動手段（磁石３２ｎ及び３２ｓ、導電材３６）が設けられている。ウェハレベル試験装置には、更に、移動手段を制御する制御手段が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、バーンインテスト等の試験に好適なウェハレベル試験装置及びウェハレベル試験方法に関する。

半導体集積回路のウェハレベル試験には、ウェハに形成されたパッドに接触させるプローブが設けられたプローブカードが用いられている。近年では、時間の短縮を目的として、一度に複数のチップの試験を行うべく、一つのウェハ上に設けられた複数のチップに接触するように多数のプローブが配置されたプローブカードを用いて、ウェハレベル試験を行うこともある。

しかし、複数のチップに接触するようにプローブが配置されていると、試験が必要とされない領域に接触するプローブも出現する。例えば、縦横３個ずつ、総計で９個のチップに接触可能にプローブが配置されているとする。このような場合、ウェハの一般的な形状は円板状であるため、ウェハの外周部に近い領域では、一部のプローブがウェハの内側に接触する一方で、他の一部がウェハの外側に接触することがあり得る。また、何らかの要因でウェハの内側に試験が必要とされないチップが存在する場合もある。このような場合、その周囲のチップが試験を必要としていると、試験が不要なチップにもプローブが接触することになりやすい。

そして、このような不要な領域への接触により、プローブの損傷及び劣化が早まってしまう。また、プローブの損傷及び劣化が生じていると、コンタクトチェックの際に誤判定が生じたり、チップに問題がない場合でも、問題があるという結果が出てしまったりすることがある。

特開平５−１６６９１１号公報 特開２０００−２０６１７４号公報 特開２００１−１３２０７号公報 特開２００２−３４３０９６号公報 特開２００３−３２９７４０号公報 特開２００４−１５０８４０号公報 特許第３５５９７２５号公報 特開２００５−５６３９号公報 特開２００６−５４２３８号公報 特開２００８−３９５６４号公報 特開２００６−１４７６０１号公報

本発明の目的は、プローブの損傷及び劣化を抑制することができるウェハレベル試験装置及びウェハレベル試験方法を提供することにある。

ウェハレベル試験装置の一態様には、各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群と、前記複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、が設けられている。更に、前記複数のチップの配置に基づいて、前記移動手段を制御する制御手段が設けられている。

ウェハレベル試験方法の一態様では、各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、を有するウェハレベル試験装置に対し、前記複数のチップの配置状況を取得し、その後、前記複数のチップの配置状況に基づいて、前記移動手段を制御する。

上記の試験装置等によれば、プローブ群を互いに独立して移動させることが可能であるため、必要性の低い接触の頻度を抑制することができる。従って、プローブの損傷及び劣化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、実施形態に係るウェハレベル試験装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係るウェハレベル試験装置には、図１に示すように、ウェハに接触するプローブ等を備えたプローバ２、及びプローバ２に所定の信号を送り、プローバ２からの出力信号に基づいてウェハに設けられたチップの状態を試験するテスタ３が設けられている。更に、本実施形態には、詳細は後述するが、プローバ２に設けられた導電材３６（図４参照）に流れる電流を制御する電流制御装置１も設けられている。電流制御装置１としては、例えば汎用されているパーソナルコンピュータを使用することができる。

図２は、プローバ２の概要を示す模式図である。プローバ２には、図２に示すように、ウェハ２０が載置されるウェハステージ２１が設けられている。ウェハステージ２１は、ウェハ２０の表面に平行な２方向への移動（ＸＹ方向への移動）、及び回転移動が可能であり、また、ウェハ２０の表面に垂直な方向への移動（Ｚ方向への移動）も可能である。また、ウェハステージ２１の上方には、プローブカード２３が取り付けられるテストヘッド２２が設けられている。

図３は、プローブカード２３の概要を示す模式図である。プローブカード２３は、図３に示すように、ウェハ２０に設けられたチップの種類に応じて交換可能である。そして、例えば９個のプローブユニット２５が基部２４に固定されている。各プローブユニット２５は、試験対象であるウェハ２０に設けられた１個のチップに対応して配置されている。

図４は、プローブユニット２５の概要を示す模式図である。プローブユニット２５には、図４に示すように、基部２４に固定される固定部３１が設けられ、この固定部３１に、対向するようにして配置された２個の磁石３２ｎ及び３２ｓが固定されている。本実施形態では、磁石３２ｎ及び３２ｓの間に、磁石３２ｎから磁石３２ｓに向かって磁界が存在している。また、磁石３２ｎ及び３２ｓの間では、ばね３３の一端が固定部３１に固定され、ばね３１の他端に支持板３４が取り付けられている。また、支持板３４のばね３３とは逆側に、磁界を横切る方向に延びる導電材３６が取り付けられ、更に、ばね３３の支持板３４とは逆側に、複数のプローブ３７（プローブ群）が設けられた支持板３５が取り付けられている。つまり、導電材３６が支持板３４及び３５に挟み込まれている。この導電材３６が電流制御装置１に接続されており、導電材３６に流れる電流が電流制御装置１により制御される。なお、各プローブユニット２５は、互いに独立して配置されている。従って、導電材３６に流れる電流も互いに独立して制御される。

ここで、プローブユニット２５の動作について説明する。図５は、プローブユニット２５の動作を示す模式図である。上述のように、磁石３２ｎ及び３２ｓの間に、磁石３２ｎから磁石３２ｓに向かう磁界（図面の右から左に向かう磁界）が存在している。このため、図５（ａ）に示すように、導電材３６に、図面の手前側に向かって電流が流されると、フレミングの左手の法則により、固定部３１から離れる方向に電磁力が発生し、プローブ３７が下降する。一方、図５（ｂ）に示すように、導電材３６に、図面の奥側に向かって電流が流されると、フレミングの左手の法則により、固定部３１に近づく方向に電磁力が発生し、プローブ３７が上昇する。

次に、本実施形態に係るウェハレベル試験装置による試験の方法について説明する。図６は、実施形態に係るウェハレベル試験方法を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１において、プローバ２が、ウェハレイアウト情報を取得する。つまり、プローバ２が、ウェハ２０にチップがどのように配置されているかを示す情報を取得する。

次いで、ステップＳ２において、プローバ２が、ウェハステージ２１をどのように制御するかを示す制御情報を作成する。つまり、どのような順序でウェハステージ２１を上下左右に移動させるかを示す情報を作成する。

その後、ステップＳ３において、プローバ２が、ステップＳ２で作成した制御情報を電流制御装置１に送信する。

続いて、ステップＳ４において、電流制御装置１が、ステップＳ３で受信した制御情報に基づいて、９個のプローブユニット２５の各々の導電材３６に流す電流をどのように制御するかを示す制御情報を作成する。例えば、プローブ試験の対象となるチップが各プローブユニット２５の下方に位置する場合には、図５（ａ）に示すように、プローブ３７が下降する方向に電流が流れるように制御情報を作成する。一方、一部にプローブ試験の対象から外れたチップ又は領域が位置している場合には、当該チップ又は領域に対応するプローブユニット２５については、図５（ｂ）に示すように、プローブ３７が上昇する方向に電流が流れ、他のプローブユニット２５については、図５（ａ）に示すように、プローブ３７が下降する方向に電流が流れるように制御情報を作成する。

次いで、ステップＳ５において、プローバ２において、ウェハステージ２１がコンタクトチェック用に所定の高さまで上昇し、また、所定の位置に平行移動する。このときの移動量は、ステップＳ２において作成された制御情報に示されている。

その後、ステップＳ６において、電流制御装置１が、ステップＳ４で作成した制御情報に基づいて各導電材３６に電流を流して、各プローブユニット２５を動作させる。ここで、プローブユニット２５の制御方法について説明する。図７は、プローブユニット２５の制御方法を示すフローチャートである。なお、この制御は、例えば電流制御装置１に設けられたＣＰＵ（central processing unit）により主に行われる。

先ず、ステップＳ１１において、９個のうちから１個のプローブユニット２５を選択する。

次いで、ステップＳ１２において、ウェハの制御情報を参照して、ステップＳ１１で選択したプローブユニット２５が試験対象のチップに対応しているか判断する。

そして、試験対象のチップに対応していれば、ステップＳ１３において、導電材３６に当該プローブユニット２５を所定量だけ下降させる方向に電流を流し、そうでなければ、ステップＳ１４において、導電材３６に当該プローブユニット２５を所定量だけ上昇させる方向に電流を流す。これらの所定量は、ステップＳ４において作成された制御情報に示されている。

ステップＳ１３又はＳ１４の後、９個のプローブユニット２５のすべてについてステップＳ１３又はＳ１４の制御が完了したか判断し、完了していなければステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１において未制御のプローブユニット２５を選択する。完了していれば、ステップＳ６の処理を終了する。

ステップＳ６の後、ステップＳ７において、プローブ試験の対象のチップに対して、テスタ３がプローバ２を用いてコンタクトチェックを行う。なお、コンタクトチェックは、プローブ試験の対象の複数のチップに対して並行して行ってもよく、１個ずつ順次行ってもよい。図８は、コンタクトチェックの方法を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ２１において、テスタ３が、プローブ３７を介してチップに所定の電流を流す。

次いで、ステップＳ２２において、所定のプローブ３７間の電圧を測定する。

その後、ステップＳ２３において、ステップＳ２２で取得した電圧が許容範囲内にあるか判断する。

そして、許容範囲内にあれば、ステップＳ７の処理を終了する。そうでなければ、ステップＳ２４において、当該チップにおいて許容範囲から外れた回数が予め定められた所定回数に到達したか判断する。

外れた回数が所定回数に到達していなければ、ステップＳ２５において、電流制御装置１が導電材３６に流す電流を制御して、プローブ３７の位置を調整する。その後、ステップＳ２１に戻り、再度、所定の電流を流す。一方、外れた回数が所定回数に到達していれば、当該チップを、コンタクト不良に伴ってプローブ試験を行うことができないものと決定し、ステップＳ２６において、プローブ試験の対象から除外した上で、ステップＳ７の処理を終了する。

ステップＳ７の後、ステップＳ８において、プローブ試験の対象となっているチップに対して、テスタ３がプローバ２を用いて回路の試験（プローブ試験）を実行する。

次いで、ステップＳ９において、プローブ試験の対象のチップの全てに対して試験が完了したか判断し、完了していればウェハレベル試験を終了する。一方、完了していなければ、ステップＳ５に戻って残りのチップに対する処理を実行する。

このようにして、一連のウェハレベル試験が行われる。

このような実施形態によれば、プローブ３７のプローブ試験が不要なチップ又は領域への接触を容易に回避することができるので、プローブ３７の損傷及び劣化を抑制することができる。また、プローブユニット２５毎にプローブ３７の高さを調整することが可能であるため、プローブ３７又はこれが接触するパッド等に軽微な損傷等があっても、それを補償すること可能である。

例えば、図９に示すように、９個のプローブユニットＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ３１、Ｕ３２及びＵ３３が設けられているとする。また、コンタクトチェックの際に、これらが、夫々ウェハの領域Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２及びＲ３３に対応しているとする。更に、領域Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２及びＲ３３が、有効なチップが位置する有効チップ領域（試験対象領域）であり、領域Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ２１が、ウェハエッジ４１と重なっていて有効なチップを含まない有効外チップ領域（試験不要領域）であるとする。このような場合、電流制御装置１は、ステップＳ４において、プローブユニットＵ１３、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ３１、Ｕ３２及びＵ３３に対して、プローブ３７が下降し、プローブユニットＵ１１、Ｕ１２及びＵ２１に対して、プローブ３７が上昇するように制御情報を作成する。この結果、プローブユニットＵ１１、Ｕ１２及びＵ２１のプローブ３７による、領域Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ２１への不要な接触が回避される。また、コンタクトチェックの際にもプローブ３７をプローブユニット毎に微調整することが可能であるため、従来の方法では問題がないにも拘らずコンタクト不良と判定されていたチップでもプローブ試験の対象に含めることができる。

なお、上述の実施形態では、支持板３４及び３５が互いに分離して設けられているが、これらが一体化されていてもよい。例えば、導電材３６が１個の支持部材に埋め込まれていてもよい。また、導電材３６の形状は特に限定されず、例えば板状、棒状、線状等が挙げられる。また、ばね３６に代えて、ゴム等の弾性体を用いてもよい。また、プローブ３７の上下動を、電磁力に代えて、風圧を用いて行ってもよく、また、ねじ等を用いて直接上下させてもよい。また、プローブユニット２５の数は特に９個に限定されるものではない。

更に、上述の実施形態では、プローブ試験の対象とならないチップ又は領域に対応するプローブユニット２５を上昇させているが、プローブユニット２５の上昇を省略してもよい。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群と、
前記複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、
前記複数のチップの配置に基づいて、前記移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするウェハレベル試験装置。

（付記２）
前記移動手段は、電磁力により前記複数のプローブ群を移動させることを特徴とする付記１に記載のウェハレベル試験装置。

（付記３）
前記制御手段は、前記移動手段に流れる電流の量を制御することを特徴とする付記２に記載のウェハレベル試験装置。

（付記４）
前記移動手段は、前記複数のプローブ群を前記チップに近づく方向又は前記チップから離間する方向に移動させることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のウェハレベル試験装置。

（付記５）
各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、を有するウェハレベル試験装置に対し、
前記複数のチップの配置状況を取得する工程と、
前記複数のチップの配置状況に基づいて、前記移動手段を制御する工程と、
を有することを特徴とするウェハレベル試験方法。

（付記６）
前記移動手段は、電磁力により前記複数のプローブ群を移動させることを特徴とする付記５に記載のウェハレベル試験方法。

（付記７）
前記移動手段を制御する工程は、前記移動手段に流れる電流の量を制御する工程を有することを特徴とする付記６に記載のウェハレベル試験方法。

（付記８）
前記移動手段は、前記複数のプローブ群を前記チップに近づく方向又は前記チップから離間する方向に移動させることを特徴とする付記５乃至７のいずれか１項に記載のウェハレベル試験方法。

（付記９）
各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群と、
前記複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、
を有することを特徴とするプローブカード。

実施形態に係るウェハレベル試験装置の構成を示すブロック図である。 プローバ２の概要を示す模式図である。 プローブカード２３の概要を示す模式図である。 プローブユニット２５の概要を示す模式図である。 プローブユニット２５の動作を示す模式図である。 実施形態に係るウェハレベル試験方法を示すフローチャートである。 プローブユニット２５の制御方法を示すフローチャートである。 コンタクトチェックの方法を示すフローチャートである。 実施形態の具体的な動作を示す模式図である。

符号の説明

１：電流制御装置
２：プローバ
３：テスタ
２３：プローブカード
２４：基部
２５：プローブユニット
３１：固定部
３２ｎ、３２ｓ：磁石
３３：ばね
３４、３５：支持板
３６：導電材
３７：プローブ

Claims (6)

1. 各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群と、
   前記複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、
   前記複数のチップの配置に基づいて、前記移動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするウェハレベル試験装置。
2. 前記移動手段は、電磁力により前記複数のプローブ群を移動させることを特徴とする請求項１に記載のウェハレベル試験装置。
3. 前記制御手段は、前記移動手段に流れる電流の量を制御することを特徴とする請求項２に記載のウェハレベル試験装置。
4. 各々が、ウェハに設けられた複数のチップの夫々に対応して設けられた複数のプローブ群を互いに独立して移動させる移動手段と、を有するウェハレベル試験装置に対し、
   前記複数のチップの配置状況を取得する工程と、
   前記複数のチップの配置状況に基づいて、前記移動手段を制御する工程と、
   を有することを特徴とするウェハレベル試験方法。
5. 前記移動手段は、電磁力により前記複数のプローブ群を移動させることを特徴とする請求項４に記載のウェハレベル試験方法。
6. 前記移動手段を制御する工程は、前記移動手段に流れる電流の量を制御する工程を有することを特徴とする請求項５に記載のウェハレベル試験方法。

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