JP2022133631A - パーティクル計測装置、三次元形状測定装置、プローバ装置、パーティクル計測システム及びパーティクル計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクル発生量を管理することが可能なパーティクル計測装置、三次元形状測定装置、プローバ装置、パーティクル計測システム及びパーティクル計測方法を提供する。【解決手段】プローブ針１４１がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドＰの表面形状を示すパッド表面形状データを取得する取得部２５２と、パッド表面形状データに基づき、パーティクルの計測の基準となるパッド基準面Ｒを検知する検知部２５３と、パッド表面形状データに基づき、電極パッドＰの表面形状におけるパッド基準面Ｒから陥没している凹部の体積ＶＭＲと、パッド基準面Ｒから突出している凸部の体積ＶＭＰを計算する凹凸計算部２５４と、凹部の体積ＶＭＲと凸部の体積ＶＭＰとの体積差からパーティクル発生量を算出するパーティクル発生量算出部２５５と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハに複数形成された半導体チップの電気的特性を検査する際に生じたパーティクルの発生量を計測する技術に関する。

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、半導体ウェーハ（以下、ウェーハと称する）に複数の半導体チップ（以下、チップと称する）が形成された段階で、ウェーハレベル検査が行われる。

ウェーハレベル検査は、プローブカードに形成された多数の針状のプローブ（以下、プローブ針という）を各チップの電極パッドにコンタクト（接触）させるプローバ装置を使用して行われる。プローブ針はテストヘッドの端子に電気的に接続されており、テストヘッドからプローブ針を介して各チップに電源及びテスト信号を供給するとともに、各チップからの出力信号をテストヘッドで検出して正常に動作するかを測定する。

このようなウェーハレベル検査が行われた後、プローブ針が電極パッドに正常にコンタクトしたか否かを判定することを目的として、電極パッド上に形成された針跡をカメラによって撮像し、その撮像した画像から電極パッドの針跡を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－２８９８１８号公報

ところで、プローバ装置において、電極パッドに対するプローブ針のコンタクト時に、プローブ針が電極パッドの表面の一部を削り取ることによってパーティクル（微細粒子）が発生する場合がある。このパーティクルには、電極パッドの表面に形成された酸化膜や金属膜などが含まれる。パーティクルは、ウェーハ上に残ると回路の誤動作の原因になる。また、パーティグルがプローブ針の針先等に付着する場合もある。この場合には、プローブ針による電気的特性の測定に悪影響を与える。

そのため、従来のプローバ装置では、電極パッドに対するプローブ針のコンタクト時に発生したパーティクルによる影響を低減するために、例えばプロービング動作回数（プローブ針のコンタクト回数）をカウントし、プロービング動作回数が一定数に達した場合、または、ウェーハレベル検査の結果が悪化した場合に、プローブ装置内の清掃や、プローブ針の針先の清掃などを行っていた。

しかし、プローバ装置におけるパーティクル発生量はプロービング動作の際の運動学的な条件（例えば、プローブ針のオーバードライブ量）などにも依存しており、プロービング動作回数では実際のパーティクル発生量とは相関が低い。そのため、無駄な清掃の実施による時間の浪費や清掃不足の問題がある。また、ウェーハレベル検査の結果が悪化してからでは遅く、検査効率が低下する要因となる。

特許文献１に開示された技術は、プローブ針が電極パッドに正常にコンタクトしたか否かを判定するために電極パッドの針跡を検出する技術にすぎず、プローバ装置において発生するパーティクルの発生状況を把握することは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトすることによって生じるパーティクルの発生状況を把握することが可能なパーティクル計測装置、三次元形状測定装置、プローバ装置、パーティクル計測システム及びパーティクル計測方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るパーティクル計測装置は、ウェーハの電気的特性を検査するためにウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に発生するパーティクルを計測する。このパーティクル計測装置は、プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを取得する取得部と、取得部が取得したパッド表面形状データに基づき、電極パッドの表面の中からパーティクルの計測の基準となるパッド基準面を検知する検知部と、取得部が取得したパッド表面形状データに基づき、電極パッドの表面形状における基準面から陥没している凹部の体積と、パッド基準面から突出している凸部の体積を計算する凹凸計算部と、凹凸計算部が計算した凹部の体積と凸部の体積との体積差からパーティクル発生量を算出するパーティクル発生量算出部を備える。これにより、電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に生じたパーティクルの発生状況を把握することが可能になる。

好ましくは、パーティクル計測装置は、ウェーハに含まれる複数の電極パッドについてパーティクル発生量算出部がそれぞれ算出したパーティクル発生量を積算する第１積算部と、第１積算部が積算したパーティクル積算値を第１閾値と比較した結果に基づき、検査の結果に異常が生じる可能性を示す情報（警告）を出力する第１出力部とを、更に備える。

パーティクル計測装置はパーティクル発生量を定量的に管理し、検査の結果に異常が生じる可能性がある場合は警告を出力するため、操作者は清掃が必要になったウェーハについて適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

好ましくは、パーティクル計測装置は、ウェーハの電気的特性を検査したプローバ装置毎にパーティクル発生量を積算する第２積算部と、第２積算部がプローバ装置毎に積算したパーティクル積算値を第２閾値と比較した結果に基づき、検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローバ装置を示す情報を出力する第２出力部と、を更に備える。

パーティクル計測装置は、パーティクル発生量をプローバ装置毎に定量的に管理し、検査の結果に異常が生じる可能性があるプローバ装置について警告を出力するため、操作者は、清掃が必要になったプローバ装置又はプローブ針について適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

好ましくは、パーティクル計測装置は、ウェーハの電気的特性を検査するために用いられたプローブカード毎にパーティクル発生量を積算する第３積算部と、第３積算部がプローブカード毎に積算したパーティクル積算値を第３閾値と比較した結果に基づき、検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローブカードを示す情報を出力する第３出力部と、を更に備える。

パーティクル計測装置は、プローブカード毎にパーティクル発生量を定量的に管理し、検査の結果に異常が生じる可能性があるプローブカードついて警告を出力するため、操作者は交換が必要なプローブカードについて適切に交換することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

好ましくは、パーティクル計測装置は、ウェーハの電気的特性を検査するために用いられたプローブカードが有するプローブ針毎にパーティクル発生量を積算する第４積算部と、第４積算部がプローブ針毎に積算したパーティクル積算値を第４閾値と比較した結果に基づき、検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローブ針を示す情報を出力する第４出力部と、を更に備える。

パーティクル計測装置は、プローブ針毎にパーティクル発生量を定量的に管理し、検査の結果に異常が生じる可能性があるプローブ針について警告を出力するため、操作者は、プローブカードを清掃する際に、清掃が必要なプローブ針を適切に清掃することができる。プローブカードを効率的に清掃することができるため、半導体の製造工程の効率を一層向上させることができる。

好ましくは、三次元形状測定装置は、プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定部と、本発明の各実施形態に係るパーティクル計測装置とを備える。

好ましくは、プローバ装置は、プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定部と、本発明の各実施形態に係るパーティクル計測装置とを備える。パーティクル計測装置をプローバ装置に搭載することにより、検査が終了したウェーハを搬送せずにプローバ装置にロードしたままの状態で効率的にパーティクルを計測することができる。更に、ウェーハを検査する際に使用するレシピ（ウェーハのサイズ、チップの配置等の各種パラメータ）を引き継いで使用することができるため、この点でも効率的にパーティクルを計測することができる。

好ましくは、パーティクル計測システムは、ウェーハの電気的特性を検査するためにウェーハの電極パッドにプローブ針をコンタクトさせる、１以上のプローバ装置と、プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定装置と、本発明の各実施形態に係るパーティクル計測装置とを備える。

上記課題を解決するために、本発明の他の一態様に係るパーティクル計測方法は、ウェーハの電気的特性を検査するためにウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に発生するパーティクルを計測する。このパーティクル計測方法は、プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを取得することと、パッド表面形状データに基づき、電極パッドの表面の中からパーティクルの計測の基準となるパッド基準面を検知することと、パッド表面形状データに基づき、電極パッドの表面形状におけるパッド基準面から陥没している凹部の体積と、パッド基準面から突出している凸部の体積を計算することと、凹部の体積と凸部の体積との体積差からパーティクル発生量を算出することと、を備える。これにより、電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に生じたパーティクルの発生状況を把握することが可能になる。

本発明によれば、ウェーハの電気的検査を行うためにウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に生じたパーティクルの発生状況を把握することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係るパーティクル計測システムの概要図である。 図２は、第１実施形態に係るプローバ装置の概略構成図である。 図３は、第１実施形態に係る三次元形状測定装置の概略構成図である。 図４は、パーティクル発生量の算出原理を説明する図である。 図５は、第１実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、パッド表面形状データの一例を示す図である。 図７は、針跡領域の決定及びパッド基準面の検知方法の一例を示す図である 。 図８は、パッド基準面の検知方法の更なる一例を示す図である。 図９は、パッド基準面の検知方法の更なる一例を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係るパーティクル計測システムの概要図である。 図１１は、第２実施形態に係るプローバ装置の概略構成図である。 図１２は、第２実施形態に係るパーティクル計測装置の概略構成図である。 図１３は、第２実施形態におけるデータベースの一例を示す図である。 図１４は、第２実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図１５は、第２実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図１６は、第３実施形態におけるデータベースの一例を示す図である。 図１７は、第３実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図１８は、第３実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図１９は、第４実施形態に係る三次元形状測定装置の概略構成図である。 図２０は、第４実施形態におけるデータベースの一例を示す図である。 図２１は、第４実施形態に係るパーティクルの計測手順の一例を示すフローチャートである。 図２２は、電極パッドのサンプリング方法の一例を説明する図である。 図２３は、電極パッドのサンプリング方法の更なる一例を説明する図である。 図２４は、電極パッドのサンプリング方法の更なる一例を説明する図である。

以下、図面に従って本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、基本的に同じ構成を有する部材には同じ参照符号を付す。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るパーティクル計測装置について説明する。図１は、第１実施形態に係るパーティクル計測システム１０００の構成図である。パーティクル計測システム１０００は、プローバ装置１００と三次元形状測定装置（パーティクル計測装置）２００とを備える。プローバ装置１００と三次元形状測定装置２００との間には、ウェーハＷを搬送する搬送装置（不図示）が設けられている。図１において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに直交する方向であり、Ｘ方向は水平方向、Ｙ方向はＸ方向に直交する水平方向、Ｚ方向は鉛直方向である。後述する他の図も同様である。

図２はプローバ装置１００の概略構成図である。プローバ装置１００は、ステージ（チャックを含む）１２０、ステージ移動機構１３０、プローブカード１４０、制御部１５０、操作部１６０、及び表示部１７０を備える。

ステージ１２０は、ウェーハＷを吸着可能な保持面（吸着面）を有する。ステージ移動機構１３０は、ステージ１２０の下面（保持面とは反対側の面）を支持する。ステージ移動機構１３０は、ＸＹＺ方向に移動可能であり、かつ、θ方向（Ｚ方向周りの回転方向）に回転可能に構成される。これにより、ステージ１２０の保持面に吸着保持されたウェーハＷは、ステージ移動機構１３０により、ステージ１２０と一体となってＸＹＺ方向に移動及びθ方向に回転可能である。

プローブカード１４０は、ステージ１２０に対向する位置に設けられており、ステージ１２０の保持面に対して平行に配置される。プローブカード１４０は、ステージ１２０に対向する面に複数のプローブ針１４１が形成されている。更に、プローブカード１４０はテストヘッド１８０を介して不図示のテスタ本体と接続されている。

ウェーハＷには複数のチップＣが形成されており、各チップＣは１以上の電極パッドＰを備える。ステージ移動機構１３０によりステージ１２０をＸＹＺ方向に移動又はθ方向に回転させることにより、各プローブ針１４１を対応する電極パッドＰにコンタクトさせるようにウェーハＷとプローブカード１４０との位置合わせを行う。

制御部１５０は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等により実現される。制御部１５０は、プローバ装置１００の各部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、制御プログラムを格納する不図示のストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等）及びＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）を含んでいる。制御部１５０は、操作部１６０を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号をプローバ装置１００の各部に送信して各部の動作を制御する。

操作部１６０は、操作者による操作入力を受け付ける手段であり、例えば、キーボード、マウス又はタッチパネル等を含んでいる。

表示部１７０は、プローバ装置１００の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像を表示する装置である。表示部１７０としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。

プローバ装置１００によりプローブ針１４１と電極パッドＰとの位置合わせ及びコンタクトが行われた後、テストヘッド１８０、プローブカード１４０及びプローブ針１４１を介して、テスタ本体から電気信号をチップＣに送り、ウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査を行う。電気的特性の検査結果は、表示部１７０を介して操作者に通知される。

ウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査が終了した後、ウェーハＷは不図示の搬送装置によりプローバ装置１００から三次元形状測定装置２００に搬送される。

次に、図３を用いて本発明の第１実施形態に係る三次元形状測定装置２００の構成について説明する。三次元形状測定装置２００は、ステージ２２０、ステージ移動機構２３０、制御部２５０、操作部２６０、表示部２７０、非接触三次元測定部２８０及び記憶部２９０を備える。

ステージ２２０は、ウェーハＷを吸着可能な保持面（吸着面）を有する。ステージ移動機構２３０は、ステージ２２０の下面（保持面とは反対側の面）を支持する。ステージ移動機構２３０は、ＸＹＺ方向に移動可能であり、かつ、θ方向（Ｚ方向周りの回転方向）に回転可能に構成される。これにより、ステージ２２０の保持面に吸着保持されたウェーハＷは、ステージ移動機構２３０により、ステージ２２０と一体となってＸＹＺ方向に移動及びθ方向に回転可能である。

チップＣの電気的特性の検査の後、電極パッドＰの表面上にはプローブ針１４１によって形成されたプローブ針跡Ｍ（図４参照）が残る。非接触三次元測定部２８０は、このプローブ針跡Ｍを含む電極パッドＰの表面の三次元形状を非接触で測定し、測定結果をパッド表面形状データとして記憶部２９０に格納する。あるいは、非接触三次元測定部２８０は、パッド表面形状データを直接に制御部２５０に出力することにしてもよい。

非接触三次元測定部２８０は、任意の測定手法を採用することが可能である。例えば、測定手法として、白色干渉法、フォーカスバリエーション法、SD-OCT法 (Spectral Domain Optical Coherence Tomography)、FD-OCT法 (Fourier Domain Optical Coherence Tomography)、レーザー共焦点法、三角測量法、光切断法、パターン投影法、光コム（Optical Comb）法等が挙げられる。

本実施形態では、非接触三次元測定部２８０として、白色干渉法を用いて測定対象物（本例では電極パッドＰ）の表面形状を非接触により三次元測定する表面形状測定装置が好適に適用される。白色干渉法を用いた表面形状測定装置は、波長幅が広い白色光（可干渉性の少ない低コヒーレンス光）を光源として用い、マイケルソン型やミロー型などの干渉計を用いて測定対象物の被測定面の三次元形状を非接触により測定する。このような表面形状測定装置は、例えば特開2016-080564号公報、特開2016-161312号公報等に開示されており、公知であるので具体的な説明は省略する。

制御部２５０は、パッド表面形状データを解析することにより、プローバ装置１００において発生したパーティクル（微細粒子）の発生量を算出する。このパーティクルは、電極パッドＰに対するプローブ針１４１のコンタクト時に、プローブ針１４１が電極パッドＰの表面の一部（酸化膜や金属膜など）を削り取ることによって生じるものである。制御部２５０は、三次元測定制御部２５１と、取得部２５２と、検知部２５３と、凹凸計算部２５４と、パーティクル発生量算出部（本発明のパーティクル発生量算出部及び各積算部に相当）２５５と、判定部（本発明の各出力部に相当）２５６とを備える。狭義には、取得部２５２と、検知部２５３と、凹凸計算部２５４と、パーティクル発生量算出部２５５と、判定部２５６とが、本発明のパーティクル計測装置に相当する。広義には、三次元形状測定装置２００全体が本発明のパーティクル計測装置に相当する。

操作部２６０は、操作者による操作入力を受け付ける手段であり、例えば、キーボード、マウス又はタッチパネル等を含んでいる。

表示部２７０は、三次元形状測定装置２００の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像を表示する装置である。表示部２７０としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。

三次元測定制御部２５１は、非接触三次元測定部２８０による三次元測定を制御する。取得部２５２は、非接触三次元測定部２８０又は記憶部２９０から、電極パッドＰの表面の三次元形状を示すパッド表面形状データを取得する。検知部２５３は、取得部２５２が取得したパッド表面形状データに基づいてパーティクルの計測の基準となるパッド基準面を検知する。

凹凸計算部２５４は、取得部２５２が取得したパッド表面形状データに基づいて電極パッドＰの表面形状においてパッド基準面から陥没している部分の体積と、パッド基準面から突出している部分の体積とを計算する。以下、パッド基準面から陥没している部分（つまり、パッド基準面より高さが低い）を凹部と称し、パッド基準面から突出している（つまり、パッド基準面より高さが高い）部分を凸部と称する。

パーティクル発生量算出部２５５は、凹凸計算部２５４が計算した凸部の体積と凹部の体積との体積差からパーティクル発生量を算出する。判定部２５６は、パーティクル発生量算出部２５５が算出したパーティクル発生量を積算し、その積算値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。この所定の閾値は、予め設定される値であり、例えば、工場出荷時に設定されてもよいし、ユーザによって設定又は変更されてもよい。

制御部２５０は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等により実現される。制御部２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、制御プログラムを格納する不図示のストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等）及びＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）を含んでいる。制御部２５０は、操作部２６０を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号を三次元形状測定装置２００の各部に送信して各部の動作を制御する。

判定部２５６による判定結果は表示部２６０に出力される。ユーザは、表示に応じてウェーハＷの清掃、プローバ装置１００の清掃、プローブ針１４１の清掃等の必要な処理を行う。

［パーティクル発生量の算出原理］
以下、図４を用いて本発明におけるパーティクル発生量の算出原理について説明する。図４は、プローブ針１４１によって平面形状の電極パッドＰの表面が削られることにより形成されるプローブ針跡Ｍを模式的に示す。

図４に示すように、プローブ針跡Ｍは、電極パッドＰのパッド基準面Ｒよりも高さが高い凸部ＭＰと、パッド基準面Ｒよりも高さが低い凹部ＭＲとを有する。なお、パッド基準面Ｒは、後述の方法によって、電極パッドＰからプローブ針跡Ｍがある領域を除いた領域の平均高さから検知することができる。

電極パッドＰから剥離したパーティクルが発生していない場合、理論上、凹部ＭＲの体積ＶＭＲと凸部ＭＰの体積ＶＭＰとは一致する。そこで、本発明では、電極パッドＰの表面の三次元形状から、プローブ針跡Ｍの凸部ＭＰの体積ＶＭＰと凹部ＭＲの体積ＶＭＲとを算出し、両者の差をパーティクル発生量として算出する。ここで、凸部ＭＰの体積ＶＭＰと凹部ＭＲの体積ＶＭＲとを正確に測定するために、本発明では、非接触三次元測定部２８０を用いてプローブ針跡Ｍを含む電極パッドＰの表面の三次元形状を非接触で測定する。

なお、図４において、プローブ針１４１の一例としてカンチレバー式プローブ針を示すが、プローブ針１４１を限定する趣旨ではない。本発明は任意の種類のプローブ針１４１に適用可能である。プローブ針１４１の他の種類として、例えば、棒状の針である垂直針、及び、複数の針先を有するクラウン針等が挙げられる。

また、図４では、電極パッドＰの一例として平面形状の電極パッドを示すが、電極パッドＰを限定する趣旨ではない。本発明は任意の種類の電極パッドＰに適用可能である。電極パッドＰの他の種類として、例えば、凸形状の曲面（例えば半球状）を有するバンプパッドが挙げられる。電極パッドＰがバンプパッドである場合、大域的形状のパッド基準面Ｒからの差分を算出することにより、凸部ＭＰの体積ＶＭＰと凹部ＭＲの体積ＶＭＲとを算出することができる。

［パーティクルの計測手順］
次に、図５を用いて第１実施形態におけるパーティクル計測手順について説明する。まず、対象となるウェーハＷを三次元形状測定装置２００にロードする。つまり、三次元形状測定装置２００のステージ２２０にウェーハＷを載置（吸着保持）し、非接触三次元測定部２８０とステージ２２０上のウェーハＷとを対向させる（ステップＳ１０）。続いて、積算値ΣΔＶをリセットする（ステップＳ１１）。ステージ移動機構２３０によってステージ２２０を移動又は回転させて、非接触三次元測定部２８０と測定すべき電極パッドＰとの間の位置決めを行う。更に、非接触三次元測定部２８０によってその電極パッドＰの表面の三次元形状を測定して数値化し、パッド表面形状データを作成する（ステップＳ１２）。

図６に、非接触三次元測定部２８０によって得られる電極パッドＰのパッド表面形状データの一例を示す。図６は、電極パッドＰがＸＹ平面に対してほぼ平行な表面に形成された針跡Ｍの示すパッド表面形状データである。図６の符号６Ａは、ＸＹ平面上に各ＸＹ座標における高さ方向の位置（Ｚ軸座標値）を示したグラフであり、画素のＺ軸座標値の絶対値が大きいほど濃い網掛けが付けられている。図６の符号６Ｂは、符号６Ａに示すグラフをＸＹＺ直交座標系に表したグラフである。

続いて、制御部２５０の取得部２５２は、非接触三次元測定部２８０から直接に、又は記憶部２９０を介して間接にパッド表面形状データを取得する。制御部２５０の検知部２５３は、取得部２５２が取得したパッド表面形状データに基づき、電極パッドＰの表面の中から、凹部と凸部との区別の基準となるパッド基準面Ｒを検知する（ステップＳ１３）。

より具体的には、検知部２５３は、パッド表面形状データにおいて、周囲の画素のＺ軸座標値と大きく異っているＺ軸座標値を有する画素を中心とする領域を針跡領域ＲＭ（図７参照）を特定する。続いて、検知部２５３は、パッド表面形状データから針跡領域ＲＭを除き、残った領域のＺ軸座標値の平均値（平均Ｚ軸座標値）を算出する。そして、この平均Ｚ軸座標値を有するＸＹ平面をパッド基準面Ｒとして検知する。

ここで、検知部２５３は、任意の公知技術を用いて針跡領域ＲＭを決定することができる。例えば、検知部２５３は、パッド表面形状データのＸＹ平面グラフにおいて、Ｚ軸座標値の絶対値が所定値を超えている画素及びそれら画素から一定距離内の画素を囲む矩形を針跡領域ＲＭとしてもよい。より具体的には、例えば、図７に示すように、検知部２５３は、図６の符号６Ａに示すＸＹ平面グラフにおいてＺ軸座標値の絶対値が１０を超えている画素及びそれら画素に隣接する画素を囲む矩形を針跡領域ＲＭとしてもよい。

また、例えば、検知部２５３は、パッド表面形状データ内の画素のＺ軸座標値の頻度を示すヒストグラムを作成し、最頻値付近の画素について平均Ｚ軸座標値を算出してもよい。図８は、図７に示すパッド表面形状データについて作成されたＺ軸座標値の頻度を示すヒストラグラムであり、横軸はＺ軸座標値を示し、縦軸は各Ｚ軸座標値を有する画素の数（頻度）を示す。図８に示すヒストグラムではＺ軸座標値０近傍が最も頻度が高いため、検知部２５３は、Ｚ軸座標値が－１０から＋１０までの間である画素について、Ｚ軸座標値の平均値を算出する。また、例えば、検知部２５３は、Ｚ軸座標値の最大値及び最小値を有する画素から一定の距離内を針跡領域ＲＭとしてもよい。

上記において、電極パッドＰがＸＹ平面に略平行な平面形状である場合におけるパッド基準面Ｒを検知する方法について説明した。続いて、電極パッドＰが傾斜している、或いは平面形状以外の形状を有する場合におけるパッド基準面Ｒの検知方法について説明する。

図９は、電極パッドＰがＸＹ平面に対して傾斜している場合に得られるパッド表面形状データの一例を示し、図９の符号９Ａは、図６の符号６Ａと同様に、ＸＹ平面上に各ＸＹ座標における高さ方向の位置（Ｚ軸座標値）を示したグラフである。

電極パッドＰがＸＹ平面に対して傾斜している又は平面以外の形状を有する場合、例えば、まず、検知部２５３は、図７を用いて説明した方法でパッド表面形状データから針跡領域ＲＭを除く。続いて、検知部２５３は、パッド表面形状データの残った領域（図９の符号９Ｂ参照）のＸＹＺ座標値を最小二乗法で近似することによりパッド基準面Ｒを示す近似式を得る。図９の符号９Ｂに示すグラフの場合、近似結果は以下のようになる。

Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃ ａ＝０．２，ｂ＝１．０，ｃ＝４．２
なお、パッド基準面Ｒの検知方法はこの例示に限定されず、任意の公知技術を採用可能である。

検知部２５３によってパッド基準面Ｒが検知されると、制御部２５０の凹凸計算部２５４は、取得部２５２が取得したパッド表面形状データに基づき、電極パッドＰのうち針跡領域ＲＭを含む領域について、パッド基準面Ｒを基準として凹部ＭＰの体積ＶＭＰと凸部ＭＲの体積ＶＭＲとを計算する（ステップＳ１４）。

例えば、電極パッドＰが傾斜している或いは平面形状以外の形状を有する場合、凹凸計算部２５４は、検知部２５３が算出したパッド基準面Ｒを表す近似式「Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃ」と、以下の式（１）及び式（２）を用いて、凹部ＭＰの体積ＶＭＰと凸部ＭＲの体積ＶＭＲとを計算することができる。

なお、パッド基準面Ｒが傾斜していない場合、上記式（１）及び式（２）中のＺ＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃは定数の平均Ｚ軸座標値（ステップＳ１３の説明参照）に置換可能であるため、式（１）及び式（２）は簡略化される。置換後の式は自明であるため、省略する。

続いて、パーティクル発生量算出部２５５は、凹凸計算部２５４が計算した凸部ＭＰの体積ＶＭＰと凹部ＭＲの体積ＶＭＲとの体積差ΔＶを計算する（ステップＳ１５）。この体積差ΔＶは、現在、測定している電極パッドＰからのパーティクル発生量に相当する。更に、パーティクル発生量算出部２５５は、算出した体積差ΔＶを積算値ΣΔＶに加算する（ステップＳ１６）。

続いて、パーティクル発生量算出部２５５は、他に測定すべき電極パッドＰがあるか否か判定する（ステップＳ１７）。例えば、操作者(又は製造者）は予め測定対象となる電極パッドＰを指定する情報を記憶部２９０に登録しておき、パーティクル発生量算出部２５５はこの情報に基づいてステップＳ１７の判定を行う。あるいは、その都度、操作者の入力に基づいてステップＳ１７の判定を行ってもよい。あるいは、制御部２５０は測定すべき電極パッドＰを所定の法則に従って自動的に決定し、パーティクル発生量算出部２５５は、この決定に基づいてステップＳ１７の判定を行うこととしてもよい。測定すべき電極パッドＰの決定については後述する。

他に測定すべき電極パッドＰがあると判定された場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻る。他に測定すべき電極パッドＰがないと判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、判定部２５６は、積算値ΣΔＶが所定の第１閾値より大きいか否か判定する（ステップＳ１８）。積算値ΣΔＶが所定の第１閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、そのウェーハＷについての処理は終了する。

積算値ΣΔＶが所定の第１閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）。判定部２５６はチップＣの品質に影響が生じる可能性を示す情報（以下、警告と称する）を表示部１７０に出力する（ステップＳ１９）。警告を受けて、操作者は必要に応じてウェーハＷを清掃し、そのウェーハＷについての処理を終了する。

従来、パーティクル発生量を定量的に管理する方法がなかったため、無駄な清掃の実施による時間の浪費や清掃不足の問題があった。

一方、第１実施形態に係る三次元形状測定装置２００はウェーハＷからのパーティクル発生量を定量的に管理し、パーティクル発生量が所定の閾値を超えた場合に警告を出力するため、操作者は、清掃が必要になったウェーハＷについて適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

［第１実施形態の変形例］
第１実施形態において、プローバ装置１００と三次元形状測定装置２００とを別体とし、プローバ装置１００と三次元形状測定装置２００とを備えるパーティクル計測システム１０００を構成している。しかし、プローバ装置１００に非接触三次元測定部２８０及び制御部２５０の機能を追加することにより、プローバ装置１００とパーティクル計測装置とを１つの装置で実現することも可能である。

この場合、ウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査が終了した後、ステージ１２０にウェーハＷを吸着保持させた状態のまま、ステージ移動機構１３０によりステージ１２０をプローブカード１４０に対向する位置から非接触三次元測定部２８０に対向する位置に移動させる。その後、非接触三次元測定部２８０によりプローブ針跡Ｍを含む電極パッドＰの表面の三次元形状を非接触で測定する。その後の処理は第１実施形態と同様である。なお、ステージ１２０を移動させる代わりに、ステージ１２０の位置を固定して、プローブカード１４０及びテストヘッド８０と、非接触三次元測定部２８０とを移動させるようにしてもよい。

第１実施形態の変形例によれば、上記の第１実施形態で実現される効果に加えて、パーティクル計測装置を安価に実現することが可能であるという利点がある。また、ウェーハＷをプローバ装置１００から三次元形状測定装置２００へ搬送し、ロードする必要がないため、効率的にパーティクルを計測することができる。更に、ウェーハＷを検査する際に使用するレシピ（ウェーハＷのサイズ、チップＣの配置等の各種パラメータ）を引き継いで使用することができるため、第１実施形態よりも効率的にパーティクルを計測することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るパーティクル計測装置について説明する。第１実施形態ではウェーハＷについてパーティクル発生量を管理することにより、清掃が必要になったウェーハＷを適切に清掃することを可能にしている。しかし、複数のプローバ装置を用いて複数のウェーハＷ上のチップＣの電気的特性の検査を行うこともある。このような場合に、第２実施形態では、１台のパーティクル計測装置がプローバ装置毎にパーティクル発生量を管理することにより、清掃が必要になったプローバ装置を適切に清掃することを可能にする。

図１０は、第２実施形態に係るパーティクル計測システム２０００の構成図である。パーティクル計測システム２０００は、複数のプローバ装置２１００－ｉ（ｉは１以上の自然数）と、三次元形状測定装置２２００とを備える。三次元形状測定装置２２００と、複数のプローバ装置２１００－ｉとは、有線及び／又は無線のネットワークＮを介して互いに接続されている。更に、三次元形状測定装置２２００と、複数のプローバ装置２１００－ｉとの間には、ウェーハＷを搬送する搬送装置（不図示）が設けられている。なお、図１０では、例として、３つのプローバ装置２１００－１、２１００－２及び２１００－３を示すが、複数のプローバ装置２１００－ｉの数を限定する趣旨ではない。

以下、図１１を用いて各プローバ装置２１００－ｉの構成について説明する。図１１に示すようにプローバ装置２１００－ｉは、図２に示すプローバ装置１００に、更にウェーハＩＤ読取部３００を加えたものである。

各ウェーハＷは、ウェーハＷを識別する情報であるウェーハＩＤを有する。ウェーハＩＤは、例えば、印字、彫り込み、一次元バーコード、二次元バーコード、ＲＦＩＤ、ＩＣタグ等によって各ウェーハＷに付与されている。ウェーハＩＤ読取部３００は、ウェーハＩＤの種類に応じて設けられており、各ウェーハＷに付されたウェーハＩＤを読み出す。例えば、ウェーハＩＤが二次元バーコードである場合、ウェーハＩＤ読取部３００はバーコードリーダである。ウェーハＩＤ及びウェーハＩＤ読取部３００には任意の公知技術を利用可能であり、ここでは説明を省略する。

また、各プローバ装置２１００－ｉは、それぞれのプローバ装置２１００－ｉを識別する情報であるプローバＩＤを有する。

図１２に第２実施形態に係る三次元形状測定装置（パーティクル計測装置）２２００の構成について説明する。図１２に示すように三次元形状測定装置２２００の構成は、図３に示す三次元形状測定装置２００の構成に更に、ウェーハＩＤ読取部３１０を加えたものである。ウェーハＩＤ読取部３１０はウェーハＩＤ読取部３００と同様であるため、ウェーハＩＤ読取部３１０についての説明は省略する。

第２実施形態において三次元形状測定装置２２００の制御部２５０は、プローバ装置２１００－ｉ毎にパーティクル発生量をデータベースで管理する。図１３に、記憶部２９０に保存されるデータベースの一例を示す。図１３に示すように、記憶部２９０は、ウェーハＩＤデータベース３２０と、積算値データベース３３０とを有する。ウェーハＩＤデータベース３２０は、ウェーハＷを識別するウェーハＩＤと、そのウェーハＷを検査する際に用いられたプローバ装置２１００－ｉを識別するプローバＩＤとを、関連付けて格納する。積算値データベース３３０は、プローバ装置２１００－ｉ毎にパーティクル発生量の積算値ΣΔＶを格納する。

次に、図１４及び図１５を用いて第２実施形態におけるパーティクル計測手順について説明する。第２実施形態では、パーティクル計測に先立ち、ウェーハＩＤの登録を行う。以下、図１４を用いて、ウェーハＩＤの登録手順について説明する。

まず、各プローバ装置２１００－ｉがプロービング動作を行う際に、各プローバ装置２１００－ｉのウェーハＩＤ読取部３００はウェーハＷからウェーハＩＤを読み取る（ステップＳ３０）。続いて、各プローバ装置２１００－ｉはそのウェーハＷについてプロービング動作を行い、更にウェーハＷの検査が行われる（ステップＳ３１）。検査が終わると、ステップＳ３０で読み取ったウェーハＷのウェーハＩＤと、そのプローバ装置２１００－ｉのプローバＩＤとを、三次元形状測定装置２２００に送信する（ステップＳ３２）。三次元形状測定装置２２００は受信したウェーハＩＤとプローバＩＤとを関連付けて、記憶部２９０のウェーハＩＤデータベース３２０に保存する(ステップＳ３３）。この登録手順によって、図１３に示すようなデータベースが作成される。

続いて、検査が終わったウェーハＷは不図示の搬送部によって三次元形状測定装置２２００に搬送され、そのウェーハＷについてパーティクル計測が行われる。

続いて、図１５を用いて第２実施形態におけるパーティクル計測について説明する。図１５に示すように、第２実施形態では、図５に示す第１実施形態のステップＳ１１、Ｓ１６、及びＳ１８からＳ１９、がそれぞれステップＳ３４、Ｓ３５、及びＳ３６からＳ３８に置き換えられている。図１５の他のステップは第１実施形態の図５のステップＳ１２からＳ１５と同様であるため、説明を省略する。

まず、ウェーハＷが三次元形状測定装置２２００に搬送され、三次元形状測定装置２２００にロードされると（ステップＳ１０）、三次元形状測定装置２００のウェーハＩＤ読取部３１０は、ウェーハＷからウェーハＩＤを読み取る（ステップＳ３４）。次に、第１実施形態と同様にステップＳ１２からステップＳ１５を行い、パーティクル発生量ΔＶを計算する。

続いて、パーティクル発生量ΔＶが計算されると（ステップＳ１５）、制御部２５０のパーティクル発生量算出部２５５は、記憶部２９０のウェーハＩＤデータベース３２０から、ステップＳ３４で読み取ったウェーハＩＤに関連付けられているプローバＩＤを取得する。続いて、パーティクル発生量算出部２５５は、記憶部２９０の積算値データベース３３０を参照し、取得したプローバＩＤに対応する積算値ΣΔＶに、ステップＳ１５で計算したパーティクル発生量ΔＶを加算して、積算値ΣΔＶを更新する（ステップＳ３５）。

その後、他に測定すべき電極パッドＰがないと判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、判定部２５６は、ステップＳ３５で計算した積算値ΣΔＶが所定の第２閾値を超えているか否か判定する（ステップＳ３６）。

ここで、第１実施形態ではウェーハＷについてパーティクル発生量を管理しているが、第２実施形態ではプローバ装置２１００－ｉ毎にパーティクル発生量を管理しているため、第２実施形態のステップＳ３６で用いられる第２閾値は、第１実施形態で用いられる第１閾値とは必ずしも一致しない。

この第２閾値は、第１閾値と同様に予め設定される値である。第２閾値は、工場出荷時に適宜設定されてもよいし、ユーザによって任意の時期に適宜設定・変更されてもよい。プローバ装置２１００－ｉにパーティクルが一定量以上蓄積するとウェーハＷの検査に影響を与える恐れがあるが、操作者（又は製造者）は検査に影響を与えうるパーティクル発生量をプローバ装置２１００－ｉの使用実績によって経験的に知ることができる。そのため、操作者は経験に基づいて第２閾値を設定してもよい。

ステップＳ３６において積算値ΣΔＶが所定の第２閾値を超えていると判定された場合、判定部２５６は、ステップＳ３５で取得したプローバＩＤとともに、プローバＩＤに対応するプローバ装置２１００－ｉを特定する情報と、警告とを表示部１７０に出力する（ステップＳ３７）。警告を受けて、操作者は必要に応じてプローバ装置２１００－ｉを清掃する。清掃が行われた場合、判定部２５６は、積算値データベース３３０に記憶されている、清掃したプローバ装置２１００－ｉに対応する積算値ΣΔＶをリセットし（ステップＳ３８）、その後、そのウェーハＷについての処理を終了する。

従来、パーティクル発生量を定量的に管理する方法がなかったため、本来清掃が不要なプローバ装置２１００－ｉを清掃してしまったり、逆にプローバ装置２１００－ｉの清掃が不足してしまったりしていた。これにより、半導体の製造工程の効率が低下していた。

一方、本発明の第２実施形態に係る三次元形状測定装置２２００はウェーハＷからのパーティクル発生量を定量的にプローバ装置２１００－ｉ毎に管理し、パーティクル発生量が所定の第２閾値を超えたプローバ装置２１００－ｉの清掃を促す警告を出力する。これにより、操作者は、清掃が必要になったプローバ装置２１００－ｉについて適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

［第２実施形態の変形例］
第２実施形態では、警告を受けた操作者は必要に応じてプローバ装置２１００－ｉの清掃を行うが、ステップＳ３６において用いる第２閾値を適宜変更することにより、第２実施形態とは異なるタイミングで警告を出力してもよい。第２実施形態の変形例では、プローバ装置２１００－ｉの清掃の代わりに、プローバ装置２１００－ｉに搭載されているプローブカード１４０のプローブ針１４１の清掃を促すことができるように、第２閾値を別の閾値に調整してもよい。第２実施形態の変形例によれば、操作者は、清掃が必要なプローブ針１４１について適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

［第３実施形態］
第２実施形態ではプローバ装置毎にパーティクル発生量を管理することによりプローバ装置の清掃の要否を判定している。しかし、１台のプローバ装置において複数のプローブカードを用いることがある。第３実施形態では、プローバ装置に搭載されるプローブカード毎にパーティクル発生量を管理することによりプローブカードの交換を適切に行うことを可能にする。

第３実施形態に係るパーティクル計測システム（不図示）は、第２実施形態に係るプローバ装置２１００と三次元形状測定装置２２００とを備える。プローバ装置２１００及び三次元形状測定装置２２００の構成は、第２実施形態と同様であるため、これらについての説明を省略する。

第３実施形態では、各プローブカード１４０－ｊ（ｊは１以上の自然数）はプローブカードを識別する情報であるプローブカードＩＤを有する。プローブカード１４０－ｊを搭載する際、プローバ装置２１００は、プローブカード１４０－ｊのプローブカードＩＤを取得する。プローブカードＩＤの取得は、例えば、操作者による入力により行われる。或いは、上記のウェーハＩＤと同様な方法で不図示の読取部により各プローバ装置２１００－ｉが自動的にプローブカードＩＤをプローブカード１４０－ｊから読み取ってもよい。

図１６に、第３実施形態において記憶部２９０に保存されるデータベースの一例を示す。図１６に示すように、第３実施形態では、記憶部２９０は、ウェーハＩＤデータベース３４０と、積算値データベース３５０とを有する。ウェーハＩＤデータベース３４０は、ウェーハＷを識別するウェーハＩＤと、そのウェーハＷを検査する際に用いられるプローブカード１４０－ｊを識別するプローバＩＤとを、関連付けて格納する。積算値データベース３５０は、プローブカード１４０－ｊ毎にパーティクル発生量の積算値ΣΔＶを格納する。

図１７及び図１８を用いて、第３実施形態におけるパーティクル計測の手順について説明する。第２実施形態と同様に、第３実施形態においてもウェーハＩＤの登録を行う。図１７に示すように、第３実施形態におけるウェーハＩＤの登録手順は、図１４に示す第２実施形態における登録手順とほぼ同じである。相違点は、第２実施形態では図１４に示すステップＳ３２及びＳ３３おいてプローバＩＤが送信及び保存されるが、第３実施形態では図１７に示すステップＳ４０及びＳ４１においてプローブカードＩＤが送信及び保存されることである。登録手順によって図１６に示すウェーハＩＤデータベース３４０が作成される。

続いて、検査が終わったウェーハＷは不図示の搬送部によって三次元形状測定装置２２００に搬送され、そのウェーハＷについてパーティクル計測が行われる。図１８に示すように、第３実施形態におけるパーティクル計測手順は、図１５に示す第２実施形態におけるパーティクル計測手順とほぼ同じである。相違点は、図１５のステップＳ３５からＳ３８が、図１８ではステップＳ４２からＳ４５に変更されていることである。

以下、第２実施形態との相違点についてのみ説明する。まず、第３実施形態ではステップＳ４２において、パーティクル発生量算出部２５５は、記憶部２９０のウェーハＩＤデータベース３４０を参照して、ステップＳ３４で読み取ったウェーハＩＤに対応するプローブカードＩＤを取得する。更に、パーティクル発生量算出部２５５は、記憶部２９０の積算値データベース３５０を参照して、取得したプローブカードＩＤに対応する積算値ΣΔＶに、ステップＳ１５で計算したパーティクル発生量ΔＶを加算して、積算値ΣΔＶを更新する。

その後、他に測定すべき電極パッドＰがないと判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ４３において、制御部２５０の判定部２５６は、積算値ΣΔＶが所定の第３閾値を超えているか否か判定する。ここで、第３閾値は、第１及び第２実施形態で用いられる第１及び第２閾値とは異なる値でもよい。第３閾値は、予め設定される値である。第３閾値は、工場出荷時に適宜設定されてもよいし、ユーザによって任意の時期に適宜設定・変更されてもよい。プローブカード１４０－ｊはパーティクルが一定量以上に蓄積すると寿命になり交換が必要になるが、操作者（又は製造者）はプローブカード１４０－ｊの交換が必要になるパーティクル発生量をプローブカード１４０－ｊの使用実績によって経験的に知ることができる。例えば、操作者は経験に基づいて第３閾値を設定する。

更に、ステップＳ４４においてプローブカードＩＤとともに、プローブカードＩＤに対応するプローブカード１４０－ｊを特定する情報と、警告とを表示部１７０に出力する。

警告を受けて、操作者は必要に応じてプローブカード１４０－ｊを交換する。交換が行われた場合、ステップＳ４５において、判定部２５６は、積算値データベース３５０に記憶されている交換したプローブカード１４０－ｊに対応する積算値ΣΔＶをリセットし、その後、そのウェーハＷについての処理を終了する。

従来、予め定められた頻度でプローブカードを交換していたため、本来不必要な場合にもプローブカードを交換する場合があった。一方、第３実施形態によれば、プローブカード１４０－ｊ毎にパーティクル発生量を管理することにより、交換が必要なプローブカード１４０－ｊについて適切に交換することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

［第３実施形態の変形例］
第３実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。これにより、プローブカード１４０－ｊを搭載するプローバ装置２１００－ｉを管理することが可能になる。この場合、記憶部２９０は、図１７に示すウェーハＩＤデータベース３４０及び積算値データベース３５０に加えて、更に、プローブカードＩＤとプローバＩＤとを関連付けて格納するプローバＩＤデータベース（不図示）を備える。

第３実施形態と第２実施形態との組み合わせでは、例えば、交換が必要になったプローブカード１４０－ｊのプローブカードＩＤと、そのプローブカード１４０－ｊを搭載しているプローバ装置２１００－ｉのプローバＩＤと、プローブカード１４０－ｊの交換を促す警告とを、表示部１７０に出力する。これにより、複数のプローバ装置２１００－ｉを備えるパーティクル計測システムにおいても、プローブカード１４０－ｊについて適切に交換することができる。

［第４実施形態］
第３実施形態では、プローバ装置に搭載されるプローブカード毎にパーティクル発生量を管理する。ここで、プローブカードのプローブ針にはパーティクルが付着するが、ウェーハＷの種類毎に使用されるプローブ針の種類は異なるため、パーティクルの付着量はプローブ針によって異なる。第４実施形態では、プローブ針毎にパーティクル付着量としてパーティクル発生量を管理することが可能である。

第４実施形態に係るパーティクル計測システムは、第２実施形態に係るプローバ装置２１００と第４実施形態に係る三次元形状測定装置４２００とを備える。プローバ装置２１００の構成は上述の通りであるため、説明を省略する。

以下、図１９を用いて第４実施形態に係る三次元形状測定装置４２００の構成について説明する。図１９に示すように、第４実施形態に係る三次元形状測定装置４２００は、第２実施形態に係る三次元形状測定装置２２００に電極パッドＰの位置情報を取得する位置情報取得部４００を追加したものである。以下の説明では、例として、位置情報をＸＹ座標として説明する。

電極パッドＰの位置情報（ＸＹ座標）の取得方法としては、例えばステージ移動機構２３０の駆動量からＸＹ座標を取得する方法、非接触三次元測定部２８０によってＸＹ座標を取得する方法、不図示のカメラによって撮影したチップＣの画像からＸＹ座標を取得する方法等が挙げられる。これらは公知技術であるため、ここでは説明を省略する。

第４実施形態に係る三次元形状測定装置４２００の制御部２５０は、プローブ針１４１－ｋ（ｋは自然数）毎のパーティクル発生量をデータベースで管理する。図２０に、記憶部２９０に保存されるデータベースの一例を示す。図２０に示すように、記憶部２９０は、ウェーハ種類データベース４２０と、針データベース４３０と、積算値データベース４４０とを有する。

ウェーハ種類データベース４２０は、ウェーハＷを識別するウェーハＩＤと、ウェーハＷの種類を識別するウェーハ種類ＩＤとを、関連付けて格納する。針データベース４３０は、ウェーハＷの種類毎にウェーハＷ上の電極パッドＰの配置情報を格納する。

具体的には、電極パッドＰの配置情報は、ウェーハＷ上の各電極パッドＰについて、電極パッドＰを識別するパッドＩＤと、電極パッドＰのＸＹ座標及びその電極パッドＰにコンタクトするプローブ針１４１－ｋを識別する針ＩＤとを、含む。ここで、ＸＹ座標は、例えば、ウェーハＷの所定の位置又はチップＣの所定の位置を基準とする相対的な座標でもよい。

ウェーハ種類データベース４３０及び積算値データベース４４０は、予め操作者又は製造者によって記憶部２９０に登録され、必要に応じて更新される。積算値データベース４４０は、プローブ針１４１－ｋ毎にパーティクル発生量の積算値ΣΔＶを格納する。

次に、図２１を用いて、第４実施形態におけるパーティクル計測の手順について説明する。第４実施形態におけるパーティクル計測の手順は第２実施形態とほぼ同様であるが、図１５のステップＳ３４の後に、ステップＳ５０が追加され、図１４のステップＳ３５、からＳ３８の代わりに、ステップＳ５１からＳ５４が行われる点が異なる。

以下、第２実施形態との相違点についてのみ説明する。第４実施形態では、ステップＳ３４でウェーハＩＤを読み取った後、ステップＳ５０において、位置情報取得部４００は、測定すべき電極パッドＰのＸＹ座標を取得する。ここで、取得するＸＹ座標は、記憶部２９０のウェーハ種類データベース４２０に格納されているＸＹ座標と同じ位置を基準とする相対位置でもよい。

続いて、ステップＳ１２からステップＳ１５を行った後、ステップＳ５１において、パーティクル発生量算出部２５５は、記憶部２９０のウェーハ種類データベース４２０から、ステップＳ３４で読み取ったウェーハＩＤに関連付けられているウェーハ種類ＩＤを取得する。更に、パーティクル発生量算出部２５５は、針データベース４３０を参照し、そのウェーハ種類ＩＤに対応する電極パッドＰの配置情報に基づいて、ステップＳ５０で取得したＸＹ座標を有する電極パッドＰにコンタクトするプローブ針１４１－ｋを識別する針ＩＤを取得する。更に、パーティクル発生量算出部２５５は、積算値データベース４４０を参照し、取得した針ＩＤに対応する積算値ΣΔＶに、ステップＳ１５で算出したパーティクル発生量ΔＶを加算して、積算値ΣΔＶを更新する（ステップＳ５１）。

その後、他に測定すべき電極パッドＰがないと判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、判定部２５６は、ステップＳ５１で計算した積算値ΣΔＶが所定の第４閾値を超えているか否か判定する（ステップＳ５２）。ここで、第４閾値は、第１から第３実施形態で用いられる第１から第３閾値とは異なる値でもよい。第４閾値は、予め設定される値であり、工場出荷時に適宜設定されてもよいし、ユーザによって任意の時期に適宜設定・変更されてもよい。プローブ針１４１－ｋにパーティクルが一定量以上付着するとウェーハＷの検査に影響を与える恐れがあるが、操作者（又は製造者）は検査に影響を与えうるパーティクル発生量をプローバ装置２１００－ｉの使用実績によって経験的に知ることができる。そのため、操作者は経験に基づいて第４閾値を設定してもよい。

積算値ΣΔＶが所定の第４閾値を超えていると判定された場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、判定部２５６は、ステップＳ５０で取得した電極パッドＰの座標と、その座標に対応するプローブ針１４１－ｋを特定する情報と、警告とを表示部１７０に出力する（ステップＳ５３）。警告を受けた操作者は必要に応じてプローブカード１４０を清掃する。

従来、プローブ針１４１－ｋ毎にパーティクル発生量を定量的に管理する方法がなかった。一方、本発明の第４実施形態によれば、プローブ針１４１－ｋ毎にパーティクル発生量を定量的に管理することができるため、プローブカード１４０を清掃する際に、清掃が必要なプローブ針１４１－ｋを適切に清掃することができる。これにより、プローブカード１４０を効率的に清掃することができるため、半導体の製造工程の効率を向上させることができる。

［測定対象となる電極パッドの決定］
上記の第１から第４実施形態では、測定対象となる電極パッドＰについてパーティクル計測を行っている。操作者（又は製造者）はこの測定対象となる電極パッドＰを任意に決定することが可能である。例えば、ウェーハＷ上の全ての電極パッドＰを測定対象としてもよいし、全ての電極パッドＰのうちの一部をサンプリングし、測定対象としてもよい。全ての電極パッドＰのうちの一部を測定対象とする場合、各実施形態に係る三次元形状測定装置２００、２２００－ｉ、４２００の記憶部２９０に、測定対象となる電極パッドＰのサンプリングに関する情報が予め記憶される。電極パッドＰをサンプリングすることにより、パーティクル計測に要する時間を短縮することができるため、半導体の製造工程の効率を一層向上させることができる。

全ての電極パッドＰのうちの一部を測定対象とする場合、無作為に電極パッドＰをサンプリングしてもよいし、操作者のニーズに応じた任意の法則に従って電極パッドＰをサンプリングしてもよい。以下、法則に従った電極パッドＰのサンプリング手法の例について説明する。

［第１サンプリング手法］
まず、図２２を用いて第１サンプリング手法について説明する。ウェーハＷ上には複数のチップがあるが、第１サンプリング手法ではウェーハＷ上の特定のチップＣに含まれる全ての電極パッドＰを測定対象としてサンプリングする。例えば、図２２に示す例では、ウェーハＷ上の複数のチップＣのうち、太い実線で示す特定のチップＣに含まれる４つの電極パッドＰの全てを測定対象としてサンプリングする。なお、図２２では特定のチップＣとして１つのチップＣだけが示されているが、当然ながら、複数のチップＣが特定のチップＣとして決定されてもよい。

第１サンプリング手法によれば、ウェーハＷ上の特定のチップＣに含まれる全ての電極パッドＰに対してパーティクル計測を行うため、チップＣ全体で均等なサンプリングとなる。延いては、精度良くウェーハＷ全体でのパーティクル発生量を推測することができる。

［第２サンプリング手法］
次に、図２３を用いて第２サンプリング手法について説明する。ウェーハＷ上には複数のチップＣがあるが、プローバ装置１００、２１００、２１００－ｉによるプロービング動作において、ウェーハＷの全体を一度にプロービング動作できない場合がある。この場合、複数回プロービング動作を行うが、第２サンプリング手法では複数回のプロービング動作のうち、１回以上の特定のプロービング動作においてコンタクトされた全ての電極パッドＰを測定対象としてサンプリングする。

図２３は、プローバ装置１００、２１００、２１００－ｉに搭載されたプローブカード１４０が２つのチップＣを同時にプロービング動作できる場合におけるサンプリングの一例を示す。図２３において、１回のプロービング動作の範囲は破線で囲まれており、２つのチップＣが含まれている。ウェーハＷ上には７つのチップＣがあるため、４回プロービング動作を行う必要がある。図２３に示す例では、４回のプロービング動作のうちの特定の１回のプロービング動作においてコンタクトされた８つの電極パッドＰの全てを測定対象としてサンプリングする。なお、図２３では１回のプロービング動作においてコンタクトされる電極パッドＰだけをサンプリングしているが、当然ながら、複数回のプロービング動作においてコンタクトされる電極パッドＰを測定対象としてサンプリングしてもよい。

第２サンプリング手法によれば、１回のプロービング動作においてコンタクトされる電極パッドＰの全てに対してパーティクル計測を行うため、プローブ針１４１に依存してパーティクル発生量が異なる場合でも、精度良くウェーハＷ全体でのパーティクル発生量を推測することができる。

［第３サンプリング手法］
次に、図２４を用いて第３サンプリング手法について説明する。例えば、プローブ針１４１がカンチレバー式プローブ針である場合、全てのプローブ針１４１は電極パッドＰに対して同じ方向からコンタクトするとは限らない。第３サンプリング手法では、全ての電極パッドＰから、コンタクトする方向毎に一定の割合の電極パッドＰを測定対象としてサンプリングする。

図２４は、複数のプローブ針１４１が、チップＣ上の複数の電極パッドＰに対して複数の異なる方向からコンタクトしている場合におけるサンプリングの一例を示す。図２４に示す例では、上下左右のそれぞれの方向から３つのプローブ針１４１（全部で１２つのプローブ針１４１）が各々電極パッドＰにコンタクトする。図２４において、同じ方向からコンタクトするプローブ針１４１は、破線で囲まれている。

図２４に示す例では、上下左右それぞれのコンタクト方向から１つの電極パッドＰを測定対象としてサンプリングする。図２４において、測定対象としてサンプリングされた電極パッドＰを太い実線で示す。このサンプリングにより、全てのプローブ針１４１のうちの３分の１のプローブ針１４１に対応する電極パッドが測定対象となる。

なお、図２４では各コンタクト方向につき１つの電極パッドＰ（３分の１の割合）を測定対象としてサンプリングしているが、当然ながら、各方向につき複数の電極パッドＰをサンプリングしてもよい。

プローブ針１４１と電極パッドＰとのコンタクト状態はウェーハＷとプローブ針１４１との相対姿勢と運動方向で決められる。そのため、プローブ針１４１と電極パッドＰとがコンタクトする方向によってパーティクル発生量は影響を受けやすい。そこで、複数のコンタクト方向のそれぞれから一定の割合の電極パッドＰをサンプリングすることにより、コンタクト方向によるパーティクル発生量の測定結果の偏りを低減する。これにより、高精度にウェーハＷ全体でのパーティクル発生量を推測することができる。

［発明の効果］
以上で説明したように、第１実施形態によれば、ウェーハＷからのパーティクル発生量を定量的に管理することが可能になる。更に、パーティクル発生量が所定の閾値を超えた場合に警告を出力するため、操作者は、清掃が必要になったウェーハＷについて適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

ここで、プローバ装置１００に非接触三次元測定部２８０及び制御部２５０の機能を追加することにより、プローバ装置１００とパーティクル計測装置とを１つの装置で実現することも可能である。これにより、パーティクル計測装置を安価に実現することが可能である。更に、ウェーハＷをプローバ装置１００から三次元形状測定装置２００へ搬送し、三次元形状測定装置２００にロードする必要がないため、効率的にパーティクルを計測することができる。更に、ウェーハＷを検査する際に使用するレシピ（ウェーハＷのサイズ、チップの配置等の各種パラメータ）を引き継いで使用することができるため、より効率的にパーティクルを計測することができる。

第２実施形態によれば、ウェーハＷからのパーティクル発生量を定量的にプローバ装置２１００－ｉ毎に管理し、パーティクル発生量が所定の閾値を超えたプローバ装置２１００－ｉを特定する情報と、警告とを出力する。これにより、操作者は、清掃が必要になったプローバ装置２１００－ｉ又はプローブ針１４１について適切に清掃することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

第３実施形態によれば、プローブカード１４０－ｊ毎にパーティクル発生量を管理することにより、パーティクル発生量が所定の閾値を超えたプローブカード１４０－ｊを特定する情報と、警告とを出力する。これにより、交換が必要なプローブカード１４０－ｊについて適切に交換することができる。ひいては、半導体の製造工程の効率を向上させることが可能になる。

第４実施形態によれば、プローブ針１４１－ｋ毎にパーティクル発生量を定量的に管理することにより、パーティクル発生量が所定の閾値を超えたプローブ針１４１－ｋを特定する情報と、警告とを出力する。これにより、プローブカード１４０を清掃する際に、清掃が必要なプローブ針１４１－ｋを適切に清掃することができる。プローブカード１４０を効率的に清掃することができるため、半導体の製造工程の効率を一層向上させることができる。

ここで、各実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。これにより、プローブカード１４０－ｊを搭載するプローバ装置２１００－ｉを管理することが可能になる。

各実施形態において、ウェーハＷ上のチップＣが有する全ての電極パッドＰを測定対象としてもよいし、全ての電極パッドＰのうちの一部をサンプリングし、測定対象としてもよい。電極パッドＰをサンプリングすることにより、パーティクル計測に要する時間を短縮することができるため、半導体の製造工程の効率を一層向上させることができる。

以上、本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１００、２１００、２１００－ｉ…プローバ装置、１２０、２２０…ステージ、２３０…ステージ移動機構、１４０、１４０－ｊ…プローブカード、１４１、１４１－ｋ…プローブ針、１５０、２５０…制御部、１６０、２６０…操作部、１７０、２７０…表示部、１８０…テストヘッド、２００、２２００、４２００…三次元形状測定装置、２５１…三次元測定制御部、２５２…取得部、２５３…検知部、２５４…凹凸計算部、２５５…パーティクル発生量算出部、２５６…判定部、２９０…記憶部、３００、３１０…ウェーハＩＤ読み取り部、３２０、３４０…ウェーハＩＤデータベース、３３０、３５０、４４０…積算値データベース、４００…位置情報取得部、４２０…ウェーハ種類データベース、４３０…針データベース、１０００、２０００…パーティクル計測システム、Ｃ…チップ、Ｍ…プローブ針跡、Ｐ…電極パッド、Ｗ…ウェーハ、Ｒ…パッド基準面、ＲＭ…針跡領域

Claims (9)

1. ウェーハの電気的特性を検査するために前記ウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に発生するパーティクルを計測するパーティクル計測装置であって、
   前記プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む前記電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記パッド表面形状データに基づき、前記電極パッドの表面の中から前記パーティクルの計測の基準となるパッド基準面を検知する検知部と、
   前記取得部が取得した前記パッド表面形状データに基づき、前記電極パッドの表面形状における前記パッド基準面から陥没している凹部の体積と、前記パッド基準面から突出している凸部の体積を計算する凹凸計算部と、
   前記凹凸計算部が計算した前記凹部の体積と前記凸部の体積との体積差からパーティクル発生量を算出するパーティクル発生量算出部と、
   を備える、パーティクル計測装置。
2. 前記ウェーハに含まれる複数の前記電極パッドについて前記パーティクル発生量算出部がそれぞれ算出した前記パーティクル発生量を積算する第１積算部と、
   前記第１積算部が積算したパーティクル積算値を第１閾値と比較した結果に基づき、前記検査の結果に異常が生じる可能性を示す情報を出力する第１出力部と、
   を更に備える、請求項１に記載のパーティクル計測装置。
3. 前記ウェーハの電気的特性を検査したプローバ装置毎に前記パーティクル発生量を積算する第２積算部と、
   前記第２積算部が前記プローバ装置毎に積算したパーティクル積算値を第２閾値と比較した結果に基づき、前記検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローバ装置を示す情報を出力する第２出力部と、
   を更に備える請求項１又は２に記載のパーティクル計測装置。
4. 前記ウェーハの電気的特性を検査するために用いられたプローブカード毎に前記パーティクル発生量を積算する第３積算部と、
   前記第３積算部が前記プローブカード毎に積算したパーティクル積算値を第３閾値と比較した結果に基づき、前記検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローブカードを示す情報を出力する第３出力部と、
   を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載のパーティクル計測装置。
5. 前記ウェーハの電気的特性を検査するために用いられたプローブカードが有するプローブ針毎に前記パーティクル発生量を積算する第４積算部と、
   前記第４積算部が前記プローブ針毎に積算したパーティクル積算値を第４閾値と比較した結果に基づき、前記検査の結果に異常が生じる可能性のあるプローブ針を示す情報を出力する第４出力部と、
   を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載のパーティクル計測装置。
6. プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む前記電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定部と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のパーティクル計測装置を備える、
   三次元形状測定装置。
7. プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む前記電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定部と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のパーティクル計測装置と、
   を備える、プローバ装置。
8. ウェーハの電気的特性を検査するために前記ウェーハの電極パッドにプローブ針をコンタクトさせる、１以上のプローバ装置と、
   前記プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む前記電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを作成する非接触三次元測定装置と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のパーティクル計測装置と、
   を備える、パーティクル計測システム。
9. ウェーハの電気的特性を検査するために前記ウェーハの電極パッドにプローブ針がコンタクトした際に発生するパーティクルを計測するパーティクル計測方法であって、
   前記プローブ針がコンタクトしたプローブ針跡を含む前記電極パッドの表面形状を示すパッド表面形状データを取得し、
   前記パッド表面形状データに基づき、前記電極パッドの表面の中から前記パーティクルの計測の基準となるパッド基準面を検知し、
   前記パッド表面形状データに基づき、前記電極パッドの表面形状における前記パッド基準面から陥没している凹部の体積と、前記パッド基準面から突出している凸部の体積を計算し、
   前記凹部の体積と前記凸部の体積との体積差からパーティクル発生量を算出する、
   ことを備えるパーティクル計測方法。

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