JP2657205B2 - プローバを用いた検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はプローバを用いた検査方法に関する。

（従来の技術） 半導体ウエハ（以下、ウエハと略記する）に形成され
た半導体ウエハチップ（以下チップと略記する）を検査
する方法として複数の検査ステージを有するウエハプロ
ーバを用いたウエハの検査方法は特開昭61−168236号、
及び特開昭62−35212号等の多数公報に記載されてい
る。

上記公報に開示された検査方法によれば、ウエハプロ
ーバは、搬送機構（以下、ローダと称する）部を挟むよ
うに複数のステージ機種を両端に配置した構成になって
いる。

即ち、一方のステージ機構でウエハの検査が行われて
いる間に、他法のステージ機構でも同機種のウエハ検査
を行うようにしたものである。従って、ウエハを検査す
る時間、例えば単位時間当りのスループットを従来より
約２倍程度に向上させる目的としたものである。

また、別の検査方法を用いた検査装置として単数の検
査ステージを設け、これに補助加熱部を設けた技術とし
て、実開昭59−26249号等の多数公報に記載されてい
る。

上記公報に開示された検査方法によれば、既に高温状
態にある検査ステージにウエハを搬送するに際し、予備
的に加温してウエハの温度上昇時間を改善させたもので
ある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ウエハ製造の技術が向上するに連れて、ウ
エハの集積度が高密度化に進んできている。

これに伴って、上記のように、変温状態で検査するこ
とはウエハ面上に形成された微細パターンが、変温によ
り生じる熱膨縮でクラック等により、断線・短絡し、不
良になったチップを判別することである。

上記クラック等の原因による断線・短絡等は設定高温
から常温に戻る時に物理的に生じる場合が多い。従っ
て、上記ウエハを検査するに際し、降下温度または、常
温に到達した時に検査することができなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、実質的に高温状態を経過した被検査体の特性評価を
行ない、高温に起因した断線、短絡等の物理的欠陥を有
する不良品を検出できるプローバを用いた検査方法を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１に記載のプローバを用いた検査方法
は、被検査体を高温処理する工程と、降温処理する工程
とを備えたプローバを用いた検査方法であって、常温状
態で被検査体の電気的特性を検査する工程と、この工程
の後、上記被検査体を予め定められた常温より高い温度
雰囲気で、予め定められた期間加熱して高温処理する工
程と、この工程の後、高温状態になった被検査体がほぼ
常温状態に戻った状態で上記被検査体の電気的特性検査
をする工程とを具備していることを特徴とするものであ
る。

また、本発明の請求項２に記載のプローバを用いた検
査方法は、請求項１に記載の発明において、上記各工程
を自動的に行なうことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載のプローバを用いた検
査方法は、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記被検査体が半導体ウエハであることを特徴とす
るものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローバを用いた検
査方法は、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記被検査体がIC製品であることを特徴とするもの
である。

（作用） 本発明の請求項１に記載の発明によれば、プローバを
用いた被検査体を検査する場合には、被検査体の電気的
特性を常温状態で検査した後、この被検査体を予め定め
られた常温より高い温度雰囲気（例えば300℃）で予め
定められた期間（例えば20分間）加熱して高温処理を行
い、その後、加熱されて高温状態になった被検査体を降
温処理して常温状態に戻した後、被検査体の電気的特性
検査を行なうことにより、300℃の高温における動作補
償を行った被検査体を確保し、被検査体の加熱処理によ
って高温に起因した断線、短絡等の物理的欠陥を有する
不良品が発生すれば、高温処理後に常温に戻した被検査
体の電気的特性検査を行うことで高温処理による不良品
を検出することができる。

また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、請求
項１に記載の発明において、上記各工程を自動的に行な
うため、各工程を完全無人化することができ、各工程間
での被検査体の搭載作業における塵埃発生を低減するこ
とができる。

また、本発明の請求項３または請求項４に記載の発明
によれば、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記被検査体が半導体ウエハまたはIC製品であるた
め、半導体ウエハとして例えばイ・ピ・ロム（以下、
「EP ROM」と称す。）チップが形成されたウエハまた
はIC製品を検査する場合には、検査時にウエハまたはIC
製品の高温における動作補償を行なうことができ、ま
た、これらに対する塵埃の付着を低減することができ
る。

（実施例） 以下、本発明のプローバを用いた検査方法を実施する
場合に用いられるウエハプローバの一例について図面を
参照しながら説明する。

上記ウエハプローバは先ず、常温雰囲気内で半導体ウ
エハの電極パッドにプローブ針を接触させて電気的特性
検査を行ったのち、上記半導体ウエハ（以下、ウエハと
略記する）をベーキング処理して、再び常温雰囲気内で
電気的特性の検査を行う装置である。

上記ウエハプローバ（１）は、第１図に示すように、
大別して複数、例えば２ケ所の検査部（２）と、これら
検査部（２）にウエハ（３）をローディングする搬送部
（４）とから構成されている。

上記２ケ所の検査部（２）、例えば上記搬送部（４）
を中心にして左側に設けた左検査部（2a）と、右側に設
けた右検査部（2b）には、夫々ステージ（５）面を有し
た左ステージ機構（6a）と、右ステージ機構（6b）が夫
々のウエハプローバ（１）の筐体の基台（7a,7b）上で
平面移動可能にベアリング等を介在して配置されてい
る。上記左検査部（2a）には左ステージ機構（6a）の上
方には中央部に円形状の貫通孔を有するヘッドプレート
（8a）がステージ（５）面に対して平行に設けられてい
る。この貫通孔のヘッドプレート（8a）にはプローブ針
（9a）をステージ（５）面に対向する如くプローブカー
ド（10a）がリングインサート（11）を介在して装着さ
れている。

上記プローブカード（10a）のプローブ針（9a）は、
ステージ（５）面上に吸着されたウエハ（３）と対接し
て図示しないテスタで電気的特性検査が実行されるよう
になっている。

さらに、上記左検査部（2a）と搬送部（４）との間に
は、搬送部（４）から授受したウエハ（３）を左ステー
ジ機構（6a）のステージ（５）面に移し替える搬送ロボ
ットの回転アーム（12a）が設けられている。この回転
アーム（12a）の先端（13a）にはＵ字状に形成された溝
が設けられている。この先端（13a）面の溝部でウエハ
（３）を吸着して、ステージ（５）面上に突設した三本
ピン（14a）に移し替えている。また、左ステージ機構
（6a）で検査されたウエハ（３）は、上記回転アーム
（12a）を介在して、ホームポジション位置（15）まで
回転搬送されるようになっている。

ここで、ホームポジション位置（15）は、ウエハ
（３）をカセット（16）から取り出し、プリアライメン
トする位置であると同時に、左ステージ機構（6a）側に
受け渡す基準位置である。

上記搬送部（４）は第２図に示すようにウエハ（３）
を複数枚収納したカセット（16）を載置する支持台（1
7）と、このカセット（16）内からウエハ（３）を一枚
づつ取り出しホームポジション位置（15）まで搬送し、
ウエハ（３）をプリアライメントする機構、例えば、ピ
ンセット機構（18）と、ウエハ（３）を、例えば左ステ
ージ機構（6a）から右ステージ機構（6b）に移し替えた
のち、高温処理するためのホットプレート（19）とから
構成されている。上記ピンセット機構（18）はカセット
（16）からウエハ（３）を取り出す出入口（16a）と対
向する如く配置されている。そして、ピンセット機構
（18）はウエハ（３）を取出し、上昇自在な昇降機構、
例えばサブチャック（20）の上昇と共にプリアライメン
トして、回転アーム（12a）を介在させて左ステージ機
構（6a）のステージ（５）面に載置するようになってい
る。

上記ホットプレート（19）は、第３図に示すように、
搬送部（４）の後方に基台（7a,7b）と平行に設けられ
ている。

そして、上記ホットプレート（19）は、後方に待機し
ている位置からホームポジション位置（15）の軸中心と
同軸になるように移動自在に設けられている。

上記ホームポジション位置（15）に配置されたピンセ
ット機構（18）は、ウエハ（３）を高温に加熱させるた
めにホームポジション位置（15）まで移動してくるホッ
トプレート（19）と干渉しない程度に降下するように制
御するようになっている。このピンセット機構（18）が
降下した後に、上記ホットプレート（19）はホームポジ
ション位置（15）に移動するようになっている。

上記ホットプレート（19）の構造は、第４図に示すよ
うに、ウエハ（３）を加熱させる加熱部を上記ホームポ
ジション位置（15）まで搬送させる移動部（21）と、こ
の移動部（21）で搬送される平板、例えば幅250mm×長2
50mm×厚15mmアルミニウム平板（22）の頂面に設けられ
た加熱部（23）と、この加熱部（23）の表面からウエハ
（３）を離間させる離間駆動部（24）と、から構成され
ている。

上記移動部（21）は、搬送部（４）を形成する両側面
にそれぞれ設けられた片側レール（25a,25b）と、各片
側レール（25a,25b）のＶ溝部にそれぞれ設けられたロ
ーラベアリング（26）を有し、上記平板（22）が各ロー
ラベアリング（26）を介して搬送部（４）の後方とホー
ムポジション位置（15）間を往復するようになってい
る。

即ち、上記平板（22）の底面には下方に向けて突設さ
れたナット部材（27）が設けられ、このナット部材（2
7）にボールスクリュー（28）と螺合させて、このボー
ルスクリュー（28）と連結したパルスモータ（第３図
（ｂ）中29）による駆動で平板（22）を搬送部（４）の
後方からホームポジション位置（15）まで移動させるよ
うになっている。

この駆動は、上述したピンセット機構（第３図中18）
が降下した状態をセンサで確認したのちに、図示しない
制御部によって行われる。このように設けられた平板
（22）の頂面には例えば雲母などからなる絶縁体により
被覆された加熱部（23）が固定されている。この加熱部
（23）は例えばニクロム線などの加熱手段により形成さ
れている。更に、この加熱部（23）は絶縁体を介して熱
伝導板（30）によって囲まれている。この熱伝導板（3
0）は例えば幅150mm×長さ150mm×厚さ20mmのアルミニ
ウム製ブロック部材からなり、その表面には例えばカニ
ゼンメッキ処理が施されている。

上記離間駆動部（24）は、上記熱伝導板（30）頂面と
直交する方向に孔（31）が複数、例えば３ケ所及び中空
部（32）が穿設されている。これらの各孔（31）には例
えばピン（33）が上下方向に摺動自在に設けられ、各ピ
ン（33）の上端によってウエハ（３）を水平に支持する
ようになっている。そして、各ピン（33）の下端には上
記中空部（32）に収納された板（34）が連結されてい
る。この板（34）の下面中央には例えばボールスクリュ
ー（35）が連結され、このボールスクリュー（35）は上
記平板（22）の中心を貫通して装着されたナット（35
a）と螺合すると共に平板（22）の下面に固定されたモ
ータ（36）に直結している。従って、３本のピン（33）
はモータ（36）の駆動によりボールスクリュー（35）、
ナット（35a）及び板板（34）を介して中空部（32）内
で上下動自在になっている。

このように構成された離間駆動部（24）は、例えば左
検査部（2a）のステージ（５）面から回転アーム（12
a）を介在させて、上記三本ピン（33）の先端に支持し
たウエハ（３）を上下方向に相対的に昇降して熱伝導板
（30）面に密着させるように構成されている。この密着
されたウエハ（３）は、熱伝導板（30）の加熱により一
定期間高温処理される。

そして高温処理されたウエハ（３）はホットプレート
（19）面から離間されて、右検査部（2b）のステージ
（５）面上に配置されるようになっている。

次にウエハプローバ（１）の検査方法について、第５
図に示すフローチャートを参照して説明する。

上記ウエハプローバ（１）の主電流のスイッチをON状
態にする。検査されるウエハ、例えばイ・ピ・ロム（EP
ROM）チップを形成したウエハ、例えば25枚のウエハ
（３）が収納されたカセット（16）を支持台（17）に載
置する。

そして、予め記憶されたプログラムに従って、ピンセ
ット機構（18）をカセット（16）の出入口側と対向する
位置に移動する。次にピンセット機構（18）の取出しア
ーム（18a）をカセット（16）内部に進入させる。この
取り出しアーム（18a）の先端でウエハ（３）面を吸着
しホームポジション位置（15）まで戻す。

上記ピンセット機構（18）の取出しアーム（18a）で
取り出されたウエハ（３）をホームポジション位置（1
5）でサブチャック（20）の回転と、センサ（図示せ
ず）によってプリアライメントする。ここで、プリアラ
イメント方法は周知なので説明を省略する。

このプリアライメント（粗位置合わせ）したウエハ
（３）を左ステージ機構（6a）のステージ（５）面に載
置して、アライメント（密位置合わせ）する。このアラ
イメント後、プローブ針（9a）を配置した位置でプロー
ブ針（9a）とウエハ（３）を接触させて順次チップを検
査する。

一方、この検査中に搬送部（４）側では、ピンセット
機構（18）をホットプレート（19）と干渉しない程度に
降下させ、この降下したことを検知するセンサで確認
し、次いで、ホットプレート（19）はホームポジション
位置（15）まで移動する。

このホームポジション位置（15）まで到達したホット
プレート（19）の加熱部（23）に通電して加熱部（23）
を例えば300℃、30分の設定条件で加熱する。この設定
条件に到達したホットプレート（19）上に上記左ステー
ジ機構（6a）で検査されたウエハ（３）を搭載する。こ
こで、ウエハ（３）を回転アーム（12a）で搭載してい
る。そして、設定条件での加熱後のウエハ（３）を、予
め記憶されたプログラムに従って上記回転アーム（12
b）によって、上記ホットプレート（19）から右ステー
ジ機構（2b）のステージ（５）面上に搬送する。

そして、ホットプレート（19）によって加熱された加
熱後のウエハ（３）の温度は急に降下せず、徐々に常温
に近づく。そこで、常温近くになった状態でウエハ
（３）のチップは右検査部（2b）で再度機能検査、例え
ばメモリ機能検査をする。

上記実施例では、EP ROMチップに限定するものではな
く、1M.ROM、4M.ROM等の高温処理して再び検査するウエ
ハであれば良い。このようにして、ウエハ（３）の高温
処理前後の特性を検査することができる。

上記実施例では複数のステージ機構を用いて説明した
が、ステージ機構と搬送部とが１対となったウエハプロ
ーバであっても良い。

上記実施例では半導体ウエハについて説明したが、第
６図に示すように、このウエハ（３）をチップ（36）状
に分割し、この分割した夫々のチップ（36a）を完成品I
C製品（36b）にモールドし、この製品を平面方向に規則
正しく配列したトレー（37）を左ステージ機構（38）に
載置し、検査後、上記トレー（37）ごとホットプレート
（19）に搭載し、トレー（37）を介在させて高温処理を
行うこともできる。

上記実施例の効果はステージ機構（6a,6b）を２ケ所
設け、そして、中央に搬送部を配置しているので、何れ
か一方のステージ機構側で検査した後、別のステージ機
構に向けて搬送するに際し、この搬送する途中でホット
プレート（19）によって高温処理を行っているので、一
方のステージ機構側で検査されたウエハ（３）を高温処
理まで人為的に搬送することがなくなるので自動化が出
来る。

また、最初の検査で不良と判定されたチップを次の検
査では新たに検査することなく除いて、次のチップを検
査することができるので生産性の向上を図り、スループ
ットの向上につながる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、実質的に高温状
態を経過した被検査体の特性評価を行ない、高温に起因
した断線、短絡等の物理的欠陥を有する不良品を検出で
きるプローバを用いた検査方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置をウエハプローバに用いた一実施例
を説明するための全体説明図、第２図は第１図の搬送部
の配置及び移動する状態を説明するための部分拡大説明
図、第３図は第１図のホットプレートの移動状態を説明
するための部分拡大説明図、第４図は第１図のホットプ
レートの構造を説明するためのホットプレート部分拡大
説明図、第５図は第１図のウエハプローバの動作を説明
するためのフローチャット図である。第６図は本発明装
置をデバイスプローバに用いた他の一実施例を説明する
ためのデバイス配列説明図である。 22……平板、23……加熱部、 24……離間駆動部、25a,b……片側レール、 26……ローラベアリング、27……ナット部材、 28……ボールスクリュー、29……モータ、 30……熱伝導板、31……孔、 32……中空部、33……ピン、 34……板。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査体を高温処理する工程と、降温処理
   する工程とを備えたプローバを用いた検査方法であっ
   て、常温状態で被検査体の電気的特性を検査する工程
   と、この工程の後、上記被検査体を予め定められた常温
   より高い温度雰囲気で、予め定められた期間加熱して高
   温処理する工程と、この工程の後、高温状態になった被
   検査体がほぼ常温状態に戻った状態で上記被検査体の電
   気的特性検査をする工程とを具備していることを特徴と
   するプローバを用いた検査方法。
2. 【請求項２】上記各工程を自動的に行なうことを特徴と
   する請求項１に記載のプローバを用いた検査方法。
3. 【請求項３】上記被検査体が半導体ウエハであることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローバを
   用いた検査方法。
4. 【請求項４】上記被検査体がIC製品であることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載のプローバを用いた
   検査方法。